(57)【要約】      （修正有）【課題】検出窓の汚れによるプラズマ発光強度が低下した時、検出窓クリーニングを行う最適なメンテナンス時期を知らせるエンドポイント検出器を提供する。【解決手段】プラズマ応用機器のエンドポイント検出器１において、プロセスガスによる反応性生物の付着等で検出窓４が曇り、正確なエンドポイントを検出できなくなりオーバーエッチングによる不良品が発生する。予め検出窓が汚れていない状態の発光強度を特定波長毎にサンプリングし、本サンプリングした発光強度と比較を行い、発光強度の検出レベルが低下したことをエンドポイントモニタからの出力信号によって装置５側に知らせる。その結果、検出窓のメンテナンスを行う時期を知らせるタイミングを知ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部のプロセスチャンバ内で行われるプラズマ処理を含むプロセスに関して、プロセスチャンバに設けられた検出窓から出てくる光をモニタしてプラズマ処理の終了時期を検出するエンドポイント検出器において、
前記プラズマからの発光強度の検出レベルをモニタするモニタ部と、前記検出窓が汚れていない状態の前記検出レベルの最大値を記憶する記憶部と、前記検出レベルの最大値に対して複数のプロセス条件に対応した複数の閾値の設定の切り換えを行う切換部と、この切換部によって設定された閾値と前記検出レベルの最大値とを比較する判別部と、この判別部の判別結果によって前記検出窓の適切なメンテナンス時期を知らせる表示部を備えることを特徴とするエンドポイント検出器。
【請求項２】
請求項１記載のエンドポイント検出器において、前記検出窓のメンテナンス時期を知らせる信号を外部に出力する外部出力手段を備えることを特徴とするエンドポイント検出器。
【請求項３】
請求項１または２記載のエンドポイント検出器において、新たなプロセスが発生した場合に対応できるように複数の記憶部と判別部を有し、複数のプロセスに対応できることを特徴とするエンドポイント検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分光センサを用いた分光計測装置を使ってプラズマ応用機器の処理終了時期を検出するエンドポイント検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プラズマ応用機器において、処理チャンバに検出窓を設け、この窓からプラズマ処理中に発生する光を検出し、検出した光から特定波長の光の発光強度とその変化を測定して処理の終了点（エンドポイント）を決定することが行われている。図６に示す従来型のエンドポイント検出器１０１では、検出した光を集光する集光部１０２、光ファイバ１０３およびスリット１１１を介してプラズマから発生する光を分光センサユニット１１２で分光し、分光して得られた信号を演算処理するＩ／Ｆ基板１１３よりエンドポイント終了の信号を上位コントローラへケーブル１０７を介して送っている。
【０００３】
例えば、プラズマエッチングの場合、処理チャンバ内でプラズマを発生しエッチングを開始すると同時に、処理チャンバに設けた検出窓を通してプラズマからの光を検出し、検出した光を分光して特定波長の発光強度をモニタしていると、エッチング中はプラズマ発光強度がエッチング開始と共に上昇し、被エッチング膜が残っている間は高いレベルで安定する。エッチングが進み被エッチング膜がなくなると急激に低下し、エッチングのエンドポイント付近になると発光強度が下がりエッチングの終点時期を知ることができる（図４参照）。
【０００４】
このように、発光強度のレベルがエッチングの進行状況に応じて変化するため、この発光強度の変化に基づいて、オーバーエッチングしないようにエッチング処理のエンドポイントを決めることができる。また、プラズマＣＶＤの場合には、エッチングガスを装置内部に導入してプラズマクリーニングが定期的に行われる。このクリーニング処理中に処理チャンバに設けた検出窓からプラズマからの光を検出し、検出した光を分光して特定波長の発光強度をモニタしていると、発光強度は上記のエッチング処理時と同じ挙動を示す。従って、発光強度の変化に基づいて、クリーニングのエンドポイントを決めることができる。これは、半導体基板のキュアリングするため透過窓ガラスをメンテナンスする時期を決定するとき（特許文献１参照）、パーティクル計数装置における透過窓の汚れを検出する際にも同様な手法が用いられている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７２５９５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５１８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上で述べたように、処理中のプラズマ発光強度に基づく処理のエンドポイント検出は、プラズマを利用して処理を行うプラズマ応用機器では多く用いられている。図２はエンドポイント検出器を含むシステム全体の概要図を表している。プラズマからの発光強度の検出レベルは、プロセスチャンバに設けられた検出窓４から、集光部２、光ファイバ３を介してエンドポイント検出器１へと取り込まれる。しかし、上記した検出窓から処理チャンバ内のプラズマの発光強度を検出する方法には、装置を繰り返して使用していると、様々なプロセスガスによる反応生成物の付着等の要因で検出窓が曇り、発光強度の検出レベルが低下する問題点がある。図５に示すように、検出窓が曇り発光強度の低下が起こると、発光強度のピーク値とエッチング終点時における発光強度の変化量が小さくなりエンドポイント検出が難しくなる。
【０００７】
このように、発光強度の検出レベルが低下すると、正確なエンドポイント時期検出が難しくオーバーエッチング等の原因となり、不良品が多発してしまうという問題が生ずる。このようなオーバーエッチングによる不良品の多発を防止するために、検出窓を定期的にクリーニングする必要がある。しかし、プラズマ応用機器はクリーニングのために装置を真空開放しなければならず一度のクリーニングに相当の時間を必要とするため、クリーニングの回数が多いと全体のプロセス処理効率が著しく低下してしまうという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、適切なタイミングでクリーニングを行い、かつクリーニング回数も出来るだけ最小限に抑えてエンドポイントが正確に検出できるようにしたプラズマ応用機器におけるエンドポイント検出窓の最適メンテナンス（クリーニング）時期を明確にすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、外部のプロセスチャンバ内で行われるプラズマ処理を含むプロセスに関して、プロセスチャンバに設けられた検出窓から出てくる光をモニタしてプラズマ処理の終了時期を検出するエンドポイント検出器において、前記プラズマからの発光強度の検出レベルをモニタするモニタ部と、前記検出窓が汚れていない状態の前記検出レベルの最大値を記憶する記憶部と、前記検出レベルの最大値に対して複数のプロセス条件に対応した複数の閾値の設定の切り換えを行う切換部と、この切換部によって設定された閾値と前記検出レベルの最大値とを比較する判別部と、この判別部の判別結果によって前記検出窓の適切なメンテナンス時期を知らせる表示部を備えたものである。
【００１０】
また、本発明は、前記検出窓のメンテナンス時期を知らせる信号を外部に出力する外部出力手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、新たなプロセスが発生した場合に対応できるように複数の記憶部と判別部を有し、複数のプロセスに対応できるようにしてもよい。
これらの結果として、エンドポイント検出窓の最適なメンテナンス時期検出を知らせることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るエンドポイント検出器によれば、検出窓の汚れによるプラズマからの発光強度の検出レベルが低下した場合、タイムリーに検出窓のクリーニングのタイミングが分かるため、オーバーエッチング等の原因となる不良品が多発してしまう問題の発生を防ぎ、また過度なクリーニングを行う必要がなくなり、最適なメンテナンス時期にクリーニングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のエンドポイント検出器の概略図である。
【図２】エンドポイント検出器を含むシステム全体の概要図を表す。
【図３】本発明のエンドポイント検出器の他の実施形態の概略図である。
【図４】特定波長の発光強度の時間的な変化を表す概念図である。
【図５】図４において、プロセスガスによる反応生成物の付着で検出窓が曇り発光強度が低下することを表す概念図である。
【図６】従来のエンドポイント検出器の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１および図２を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、エンドポイント検出器の概要を示している。図２は、エンドポイント検出器を含むシステム全体を表し、プロセスチャンバ５、エンドポイント検出器１、上位コントローラ６、およびそれらを結ぶ集光部２、光ファイバ３、検出窓４、ケーブル７から構成されている。プロセスチャンバ５の上に検出窓４があり、検出窓４を通じてプロセスチャンバ内のプラズマ光を集光部２で集光する。集光した光は、光ファイバ３を通じてエンドポイント検出器１に光信号として送られる。エンドポイント検出器１からはエンドポイント時期を知らせる信号を発してケーブル７を介して上位コントローラ６に信号を伝える。
【００１５】
エンドポイント検出器１は、スリット１１を通して、分光センサユニット１２にて分光してＩ／Ｆ基板１３にて分光して得られた信号を演算処理する。プラズマの発光強度は、例えば半導体エッチング装置においてエッチングが進行すると、時間経過とともに発光強度は大きくなるが、被エッチング層がなくなっていくと、被エッチング層に起因する特定波長の発光強度が急激に減少する。その発光強度が減少する様子は図４に示されている。
【００１６】
検出窓が汚れていない状態すなわち、初めての使用時やクリーニング後の状態等で、特定波長毎に発光強度のピーク値を記憶部１５にて記憶させる。記憶部１５は、その最大値の何割か（例えば８割）を閾値として設定する。閾値もプロセス条件等によって設定変更可能とする。次回エッチング時より毎回、特定波長毎に発光強度の検出レベルの最大値をモニタ部１４にて観測する。モニタ部１４にて観測された値と記憶部１５にて記憶している閾値とを判別部１９にて比較を行い、モニタ値が閾値を下回ったら表示部２０にて検出窓４のメンテナンスの必要性を知らせる。知らせる方法は、エンドポイント検出器１がＬＥＤ等の表示部２０で表示を行うか、出力信号で上位コントローラ６にて表示させることも可能である。
【００１７】
また、プロセス毎による切換部１６を設けているが、違うプロセスで行った場合、設定１（１７−１）...設定Ｘ（１７−Ｘ）にプロセス毎に記憶されており、プロセス毎に切換部１６で設定されたものを使用する。もし上位コントローラ側で、別のプロセスを行った場合、異なった設定値のまま判別部１９で判別されてしまうため、正確な判断がされないまま表示される。それを防ぐために設定を複数準備しておき、プロセスが変更されたとき作業者がプロセス毎に切換部１６で設定を変更することができる。
【００１８】
本発明の別の実施形態である図３について説明する。図３は図１と同様に、スリット１１を通して、分光センサユニット１２にて分光して得られた信号を演算処理するＩ／Ｆ基板１３、およびＩ／Ｆ基板１３に接続された記憶部１５、切換部１６や判別部１９を有している。それに加えて、第二記憶部２１にて前回のデータを記憶させておき、今回のデータ（モニタ部１４のデータ）と別の第二判別部２２にて判別させて、表示部２０にてその結果を表示、または上位コントローラ６に信号を出力し切換部１６の設定が正しいか否かを行う。その結果として、複数のプロセスに対応して記憶部、判別部を複数持つことができ、より正確なエンドポイント検出時期を知らせることができる。
【００１９】
なお、図１から図３において、同一符号で表示されているものは、同一物を表し、同じ機能を有するものである。
【符号の説明】
【００２０】
１      エンドポイント検出器
２      集光部
３      光ファイバ
４      検出窓
５      プロセスチャンバ
６      上位コントローラ
７      ケーブル
１１    スリット
１２    分光センサユニット
１３    Ｉ／Ｆ基板
１４    モニタ部
１５    記憶部
１６    切換部
１７    設定
１９    判別部
２０    表示部
２１    第二記憶部
２２    第二判別部
１０１  エンドポイント検出器
１０２  集光部
１０３  光ファイバ
１０７  ケーブル
１１１  スリット
１１２  分光センサユニット
１１３  Ｉ／Ｆ基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図４】
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【図５】
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