(57)【要約】洗浄されるべき構造物に洗浄液を接触させる洗浄プロセスのエンドポイントを決定するための装置及び方法を提供する。当該洗浄プロセスは、洗浄されるべき構造物に洗浄液を接触させる工程と、当該構造物の洗浄の程度に対応してセンシブルヒートサーマルエネルギ特性を有する洗浄排出物を生成する工程と、上記洗浄排出物のセンシブルヒートサーマルエネルギ特性を示すレスポンスを発生させるため、上記洗浄液中に、上記洗浄排出物と相互作用する目的物を浸漬させる工程と、洗浄が完了した時点を決定するため上記レスポンスをモニタリングする工程と、を備える。エンドポイントアルゴリズム及びエンドポイントモニタリング、並びに効果的で再現可能な方法でエンドポイント条件を決定するために有益なエンドポイントモニタセンサエレメントについても記載されている。
2009510269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄液が洗浄されるべき構造物に接触し洗浄排出物が生成される洗浄プロセスのエンドポイントを決定し、それに応答して上記洗浄プロセスを終了させるように構成されたエンドポイントモニタであって、
当該エンドポイントモニタが、
（ａ）上記洗浄排出物に浸漬するように構成された定温プローブと、
上記定温プローブに応答可能に接続され、かつ予め決定された温度レベルに上記定温プローブを維持する量に変化させた電力を上記定温プローブに供給するように構成された電源と、含むエンドポイントモニタリングアッセンブリであり、
上記電源が、上記洗浄排出物内の上記定温プローブに供給される変動される電力を示すモニタリングシグナルを準備して、モニタリングシグナルを受信するように構成され、エンドポイントに到達したことを示すモニタリングシグナルの変化に応答して上記洗浄プロセスを終了させるアウトプットを発生させるように構成された中央集積処理装置に伝送するエンドポイントモニタリングアッセンブリ、及び、
（ｂ）上記洗浄排出物に浸漬され、放射エネルギを放出するように上記洗浄排出物により熱的に活性化されるように構成された放射エネルギ放出ターゲットと、
上記ターゲットから放出された放射エネルギを透過するように構成されたウィンドウと、
上記ウィンドウを介して透過された放出された放射エネルギを受信するように構成された放射エネルギモニタと、を備え、
上記放射エネルギモニタは、中央集積処理装置に伝送するために、上記ターゲットにより放出される放射エネルギを示すモニタリングシグナルを準備して、モニタリングシグナルを受信するように構成され、エンドポイントに到達したことを示すモニタリングシグナルの変化に応答して上記洗浄プロセスを終了させるアウトプットを発生させるように構成された中央集積処理装置に伝送するエンドポイントモニタリングアッセンブリ、
の少なくとも一方を備えることを特徴とするエンドポイントモニタ。
【請求項２】
上記エンドポイントモニタリングアッセンブリ（ａ）を備える請求項１記載のエンドポイントモニタ。
【請求項３】
上記モニタリングシグナルを受信するように構成され、エンドポイントに到達したことを示すモニタリングシグナルの変化に応答して上記洗浄プロセスを終了させるアウトプットを発生させるように構成された中央集積処理装置に応答可能に接続された請求項２記載のエンドポイントモニタ。
【請求項４】
フロー制御バルブを閉じるため、上記中央集積処理装置がフロー制御バルブに上記アウトプットを伝送するように応答可能に構成され、上記フロー制御バルブを介して上記洗浄液が洗浄プロセスに搬送されることを特徴とする請求項３記載のエンドポイントモニタ。
【請求項５】
上記アウトプットが、バルブアクチュエータを介して上記フロー制御バルブに伝送されることを特徴とする請求項４記載のエンドポイントモニタ。
【請求項６】
半導体製造装置に配置されることを特徴とする請求項２記載のエンドポイントモニタ。
【請求項７】
上記洗浄液が、プラズマ発生洗浄化学種を含むことを特徴とする請求項６記載のエンドポイントモニタ。
【請求項８】
上記プラズマ発生洗浄化学種が、三フッ化窒素から発生することを特徴とする請求項７記載のエンドポイントモニタ。
【請求項９】
上記洗浄液が、フルオロ化学種を含むことを特徴とする請求項６記載のエンドポイントモニタ。
【請求項１０】
洗浄されるべき構造物が、半導体製造プロセス装置を含むことを特徴とする請求項６記載のエンドポイントモニタ。
【請求項１１】
上記半導体製造プロセス装置が、化学気相成長チャンバを備えることを特徴とする請求項１０記載のエンドポイントモニタ。
【請求項１２】
上記エンドポイントモニタリングアッセンブリ（ｂ）を備えることを特徴とする請求項１記載のエンドポイントモニタ。
【請求項１３】
上記モニタリングシグナルを受信するように構成され、そして上記エンドポイントに到達したことを示すモニタリングシグナルの変化に応答して、上記洗浄プロセスを終了させるアウトプットを発生させるように構成された中央集積処理装置に応答可能に接続されたことを特徴とする請求項１２記載のエンドポイントモニタ。
【請求項１４】
フロー制御バルブを閉じるため、上記中央集積処理装置が、フロー制御バルブに上記アウトプットを伝送するように応答可能に構成され、上記フロー制御バルブを介して、上記洗浄液が洗浄プロセスに搬送されることを特徴とする請求項１３記載のエンドポイントモニタ。
【請求項１５】
上記アウトプットが、バルブアクチュエータを介して上記フロー制御バルブに伝送されることを特徴とする請求項１４記載のエンドポイントモニタ。
【請求項１６】
半導体製造装置に配置されることを特徴とする請求項１２記載のエンドポイントモニタ。
【請求項１７】
上記洗浄液が、プラズマ発生洗浄化学種を含むことを特徴とする請求項１６記載のエンドポイントモニタ。
【請求項１８】
上記プラズマ発生洗浄化学種が、三フッ化窒素から発生することを特徴とする請求項１７記載のエンドポイントモニタ。
【請求項１９】
上記洗浄液が、フルオロ化学種を含むことを特徴とする請求項１６記載のエンドポイントモニタ。
【請求項２０】
洗浄されるべき構造物が、半導体製造プロセス装置を含むことを特徴とする請求項１６記載のエンドポイントモニタ。
【請求項２１】
上記半導体製造プロセス装置が、化学気相成長チャンバを備えることを特徴とする請求項２０記載のエンドポイントモニタ。
【請求項２２】
上記放射エネルギモニタがパイロメータを備えることを特徴とする請求項１２記載のエンドポイントモニタ。
【請求項２３】
上記パイロメータが、赤外線パイロメータを備えることを特徴とする請求項２２記載のエンドポイントモニタ。
【請求項２４】
２５℃〜２００℃の温度オペレーション範囲を有する、請求項２３記載のエンドポイントモニタ。
【請求項２５】
上記ウィンドウが、サファイア、ＩＩ族金属フルオライドからなる群から選択される材料からなることを特徴とする請求項１２記載のエンドポイントモニタ。
【請求項２６】
上記ウィンドウが、バリウムフルオライド、カルシウムフルオライド、及びマグネシウムフルオライドからなる群から選択される材料からなることを特徴とする請求項１２記載のエンドポイントモニタ。
【請求項２７】
上記ターゲットが、金属、ポリマ材料、及び合金並びにその複合物、混合物からなる群から選択される材料からなることを特徴とする請求項１２記載のエンドポイントモニタ。
【請求項２８】
上記ターゲットが、ニッケル、銅、アルミニウム、及びポリテトラフルオロエチレンからなる群から選択される材料からなることを特徴とする請求項１２記載のエンドポイントモニタ。
【請求項２９】
洗浄されるべき構造物が、エンクロージャを含むことを特徴とする請求項１記載のエンドポイントモニタ。
【請求項３０】
洗浄されるべき構造物が、半導体製造プロセスチャンバを備えることを特徴とする請求項１記載のエンドポイントモニタ。
【請求項３１】
半導体製造装置に配置される請求項１記載のエンドポイントモニタ。
【請求項３２】
洗浄されるべき構造物が、半導体製造装置を備えることを特徴とする請求項３１記載のエンドポイントモニタ。
【請求項３３】
上記半導体製造装置が、化学気相成長チャンバを備えることを特徴とする請求項３２記載のエンドポイントモニタ。
【請求項３４】
上記化学気相成長チャンバが、半導体製品の化学気相成長プロセスのためのプロセスガス源に接続され、
上記化学気相成長チャンバが、上記洗浄プロセスのための洗浄液源と接続されていることを特徴とする請求項３３記載のエンドポイントモニタ。
【請求項３５】
上記中央集積処理装置が、上記化学気相成長プロセス及び洗浄プロセスを交互に実行するサイクルを行うように構成されることを特徴とする請求項３４記載のエンドポイントモニタ。
【請求項３６】
洗浄されるべき構造物に洗浄液を接触させる工程と、
上記構造物の洗浄の程度に対応するセンシブルヒートサーマルエネルギ特性を有する洗浄排出物を生成する工程と、
上記洗浄排出物の上記センシブルヒートサーマルエネルギ特性を示すレスポンスを発生させるため上記洗浄排出物と相互作用する洗浄排出物に目的物を浸漬させる工程と、
当該洗浄が完了した時点を決定するため上記レスポンスをモニタリングする工程と、
を備えることを特徴とする洗浄プロセス。
【請求項３７】
上記レスポンスに、上記目的物の放射率が含まれることを特徴とする請求項３６記載の洗浄プロセス。
【請求項３８】
上記目的物が、ある予め決定された温度レベルを維持するために必要な量で、電源から電力を引き出すように構成される定温プローブを備え、
上記レスポンスに、上記電源から引き出される電力の変化が含まれることを特徴とする請求項３６記載の洗浄プロセス。
【請求項３９】
上記洗浄が完了した時点を決定するとき、上記接触を終了させる工程をさらに備えることを特徴とする請求項３６記載の洗浄プロセス。
【請求項４０】
上記接触を、洗浄液源から上記構造物に上記洗浄液を導くことを終了させることにより終了させることを特徴とする請求項３９記載の洗浄プロセス。
【請求項４１】
上記洗浄液が、プラズマ発生洗浄化学種を含むことを特徴とする請求項３６記載の洗浄プロセス。
【請求項４２】
上記プラズマ発生洗浄化学種が、三フッ化窒素から発生することを特徴とする請求項４１記載の洗浄プロセス。
【請求項４３】
上記洗浄液が、フルオロ化学種を含むことを特徴とする請求項３６記載の洗浄プロセス。
【請求項４４】
洗浄されるべき構造物が、半導体製造プロセス装置を備えることを特徴とする請求項３６記載の洗浄プロセス。
【請求項４５】
上記半導体製造プロセス装置が、化学気相成長チャンバを備えることを特徴とする請求項４４記載の洗浄プロセス。
【請求項４６】
上記モニタリング工程に、パイロメータを使用することが含まれることを特徴とする請求項３６記載の洗浄プロセス。
【請求項４７】
上記モニタリング工程に、赤外線パイロメータを使用することが含まれることを特徴とする請求項３６記載の洗浄プロセス。
【請求項４８】
上記赤外線パイロメータが、２５℃〜２００℃の温度オペレーション範囲を有することを特徴とする請求項４７記載の洗浄プロセス。
【請求項４９】
上記モニタリング工程に、ウィンドウを介して放射エネルギを放射エネルギモニタまで透過させることが含まれることを特徴とする請求項３６記載の洗浄プロセス。
【請求項５０】
上記ウィンドウが、サファイア、ＩＩ族金属フルオライドからなる群から選択される材料からなることを特徴とする請求項４９記載の洗浄プロセス。
【請求項５１】
上記ウィンドウが、バリウムフルオライド、カルシウムフルオライド、及びマグネシウムフルオライドからなる群から選択される材料からなることを特徴とする請求項４９記載の洗浄プロセス。
【請求項５２】
上記目的物が、金属、ポリマ材料、合金、及びそれらの複合物、混合物からなる群から選択される材料からなることを特徴とする請求項３６記載の洗浄プロセス。
【請求項５３】
上記目的物が、ニッケル、銅、アルミニウム、及びポリテトラフルオロエチレンからなる群から選択される材料からなることを特徴とする請求項３６記載の洗浄プロセス。
【請求項５４】
洗浄されるべき構造物が、エンクロージャを含むことを特徴とする請求項３６記載の洗浄プロセス。
【請求項５５】
洗浄されるべき構造物が、半導体製造プロセスチャンバを含むことを特徴とする請求項３６記載の洗浄プロセス。
【請求項５６】
半導体製造装置に配置されることを特徴とする請求項３６記載の洗浄プロセス。
【請求項５７】
洗浄されるべき構造物が、半導体製造装置を含むことを特徴とする請求項５６記載の洗浄プロセス。
【請求項５８】
上記半導体製造装置が、化学気相成長チャンバを備えることを特徴とする請求項５７記載の洗浄プロセス。
【請求項５９】
上記化学気相成長チャンバが、半導体製品の化学気相成長プロセスのためのプロセスガス源と接続され、
上記化学気相成長チャンバが、上記洗浄のため、上記洗浄液源と接続されることを特徴とする請求項５８記載の洗浄プロセス。
【請求項６０】
上記化学気相成長プロセス及び上記洗浄プロセスが交互に実行されるサイクルを行うため、中央集積処理装置を使用することが含まれることを特徴とする請求項５９記載の洗浄プロセス。
【請求項６１】
ソリッドステート構造を有し、エンドポイント決定オペレーションの間液体に浸漬されるように構成される熱量測定プローブであって、
上記プローブが浸漬された液体により運ばれる時間変動熱フラックスに応答して、一定の温度レベルを維持するだけの時間変動量で電源から電力を取り出すことにより一定の温度レベルで操作されるように構成された熱量測定プローブ。
【請求項６２】
フッ素に曝すことに対してエッチング耐性を有する材料から製造されることを特徴とする請求項６１記載の熱量測定プローブ。
【請求項６３】
請求項１に記載されたエンドポイントモニタを備えることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項６４】
上記エンドポイントモニタが、上記モニタリングシグナルを受信するように構成され、そして上記エンドポイントに到達したことを示すモニタリングシグナルにおける変動に対応して洗浄プロセスを終了させるアウトプットを発生させるように構成された中央集積処理装置に応答可能に接続されていることを特徴とする請求項６３記載の半導体製造装置。
【請求項６５】
洗浄されるべき構造物が、半導体製造装置を含むことを特徴とする請求項６４記載の半導体製造装置。
【請求項６６】
上記半導体製造装置が、当該装置の半導体製造オペレーションの間、処理液を受けるように構成されることを特徴とする請求項６５記載の半導体製造装置。
【請求項６７】
上記処理液源をさらに備えることを特徴とする請求項６６記載の半導体製造装置。
【請求項６８】
上記処理液源が、上記処理液が吸着される物理吸着材を含む液体保存容器、及び、分配容器を備えることを特徴とする請求項６７記載の半導体製造装置。
【請求項６９】
上記処理液源が、内部に配置されたガス圧調整装置を含む、液体保存容器、及び、分配容器を備えることを特徴とする請求項６７記載の半導体製造装置。
【請求項７０】
上記洗浄液が、プラズマ発生洗浄液を含むことを特徴とする請求項６３記載の半導体製造装置。
【請求項７１】
上記洗浄液が、フルオロ化学種を含むことを特徴とする請求項６３記載の半導体製造装置。
【請求項７２】
上記洗浄排出物を処理するための排出物低減装置を含むことを特徴とする請求項６３記載の半導体製造装置。
【請求項７３】
上記半導体製造装置が、化学気相成長チャンバを備えることを特徴とする請求項６６記載の半導体製造装置。
【請求項７４】
上記洗浄液が、三フッ化窒素からプラズマ発生により発生された洗浄化学種を含むことを特徴とする請求項７３記載の半導体製造装置。
【請求項７５】
洗浄液を用い、熱特性が洗浄プロセスの完了の程度に対応する洗浄排出物を生成する洗浄プロセスを実行する方法であって、
洗浄排出物の熱特性の関数である洗浄プロセス変数の変動をモニタリングする工程と、
その完了を示す洗浄プロセス変数の変動に応答して洗浄プロセスを終了させる工程と、を備えることを特徴とする方法。
【請求項７６】
上記洗浄プロセスが、使用前において析出物が蓄積されたチャンバを洗浄するために実行されることを特徴とする請求項７５記載の方法。
【請求項７７】
上記チャンバが、半導体製造プロセス装置を備えることを特徴とする請求項７６記載の方法。
【請求項７８】
上記チャンバが、化学気相成長チャンバを含むことを特徴とする請求項７６記載の方法。
【請求項７９】
上記洗浄プロセスに、洗浄化学種のインシチュプラズマ発生が含まれることを特徴とする請求項７７記載の方法。
【請求項８０】
上記洗浄プロセスに、洗浄化学種の遠隔プラズマ発生が含まれることを特徴とする請求項７７記載の方法。
【請求項８１】
洗浄されるべき構造物に接触させる洗浄化学種を生成し洗浄排出物を発生させるプラズマ発生洗浄プロセスのエンドポイントを決定するための方法であって、
上記洗浄排出物に接触するモニタリング本体の相互作用を熱量測定的にモニタリングし、相互作用の変化によりエンドポイントを決定する工程を備えるエンドポイントの決定方法。
【請求項８２】
マイクロエレクトロニックデバイスを製造し、任意ではあるが、上記マイクロエレクトロニックデバイスを製品に組み込む方法であって、
請求項１に記載されたエンドポイントモニタと、
請求項６１に記載された熱量測定プローブと、
請求項６３に記載された半導体製造装置と、
請求項３６に記載された洗浄プロセスと、
請求項７５に記載された洗浄プロセスを実行するための方法と、
請求項８１に記載されたプラズマ発生洗浄プロセスのエンドポイントを決定する方法と、からなる群から選択された装置および／または方法を使用することを含む方法。
【請求項８３】
上記マイクロエレクトロニックデバイスに、フラットパネルディスプレイが含まれることを特徴とする請求項８２記載の方法。
【請求項８４】
上記マイクロエレクトロニックデバイスに、マイクロエレクトロケミカルデバイスが含まれることを特徴とする請求項８２記載の方法。
【請求項８５】
上記マイクロエレクトロニックデバイスに、半導体デバイスが含まれることを特徴とする請求項８２記載の方法。
【請求項８６】
マイクロエレクトロニックデバイスを製造する方法であって、
半導体装置を洗浄する工程と、
当該マイクロエレクトロニックデバイスを作製するため、半導体装置を使用する工程と、を備え、
当該洗浄には、
請求項１記載のエンドポイントと、
請求項６１記載の熱量測定プローブと、
請求項６３記載の半導体製造装置と、
請求項３６記載の洗浄プロセスと、
請求項７５記載の洗浄プロセスを実行する方法と、
請求項８１記載のプラズマ発生洗浄プロセスのエンドポイントを決定する方法とからなる群から選択される装置および／または方法の使用が含まれることを特徴とする方法。
【請求項８７】
上記マイクロエレクトロニックデバイスに、フラットパネルディスプレイが含まれることを特徴とする請求項８６記載の方法。
【請求項８８】
上記マイクロエレクトロニックデバイスに、マイクロエレクトロケミカルデバイスが含まれることを特徴とする請求項８６記載の方法。
【請求項８９】
上記マイクロエレクトロニックデバイスに、半導体デバイスが含まれることを特徴とする請求項８６記載の方法。
【請求項９０】
請求項８２記載の方法により作製されるマイクロエレクトロニックデバイス。
【請求項９１】
請求項８６記載の方法により作製されるマイクロエレクトロニックデバイス。
【請求項９２】
上記洗浄液が、固体、液体、気体の原材料から少なくとも部分的に発生されることを特徴とする請求項３６記載の洗浄プロセス。
【請求項９３】
上記洗浄液が、固体、液体、気体の原材料から少なくとも部分的に発生されることを特徴とする請求項７５記載の方法。
【請求項９４】
上記洗浄液が、固体、液体、気体の原材料から少なくとも部分的に発生されることを特徴とする請求項８１記載の方法。
【請求項９５】
洗浄溶液が、クレームされた表面もしくは構造物に接触し、排出物を生成する洗浄プロセスのエンドポイントを決定する方法であって、
上記洗浄プロセスのエンドポイントを決定するため、洗浄の進捗を示す、排出物のエネルギ特性をモニタリングする工程を備えることを特徴とする方法。
【請求項９６】
基板を処理するための方法であって、
上記基板は、上記処理の進捗を示すレスポンスを示し、
上記レスポンスをモニタリングする工程と、
それに応答して、上記レスポンスが上記処理の完了を示すとき上記処理を終了させる工程と、を備えることを特徴とする方法。
【請求項９７】
上記基板にウェハが含まれることを特徴とする請求項９６記載の方法。
【請求項９８】
上記基板の処理に、上記ウェハのエッチングが含まれることを特徴とする請求項９７記載の方法。
【請求項９９】
上記レスポンスをモニタリングする工程に、上記基板の放射率をモニタリングすることが含まれることを特徴とする請求項９６記載の方法。
【請求項１００】
上記モニタリングに、パイロメトリックモニタリングが含まれることを特徴とする請求項９６記載の方法。
【請求項１０１】
パイロメータと、上記パイロメータを放射エネルギが透過するウィンドウと、上記ウィンドウの上に濃縮析出物が無い状態を維持するように構成されたアンチフォギング装置と、を備え、
上記アンチフォギング装置が、
上記ウィンドウを抵抗加熱するように構成された抵抗素子、
上記ウィンドウに加熱されたガスを吹き付けるように配置された加熱ガス源、
上記ウィンドウを暖めるように構成されたヒータが組み込まれた、ウィンドウ周りを囲むエンクロージャであって、上記ウィンドウを介して上記放射エネルギを伝送することを可能とするアパーチャを有するエンクロージャ、
のうちの少なくとも１つを備えることを特徴とするモニタリングアッセンブリ。
【請求項１０２】
上記ウィンドウを暖めるように構成されるヒータが、バンドヒータであることを特徴とする請求項１０１記載のモニタリングアッセンブリ。
【請求項１０３】
シリコンカーバイド円柱体の中にアモルファスのカーボンフィラメントを備えるエンドポイントモニタセンサであって、
上記シリコンカーバイド円柱体は、ニッケルシースに包まれており、
上記ニッケルシースは、電源供給回路に接続するように構成された端部を有し、
長手方向シース部分は、離間構造により上記端部と電気絶縁されていることを特徴とするエンドポイントモニタセンサ。
【請求項１０４】
上記離間構造が、上記端部及び長手方向シース部分に介在して環状絶縁性リングを含むことを特徴とする請求項１０３記載のエンドポイントモニタセンサエレメント。
【請求項１０５】
上記環状の絶縁性リングが、フルオロポリマからなることを特徴とする請求項１０４記載のエンドポイントモニタセンサエレメント。
【請求項１０６】
上記フルオロポリマは、ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項１０５記載のエンドポイントモニタセンサエレメント。
【請求項１０７】
シリコンカーバイド円柱体内に、アモルファスのカーボンフィラメントを備えるエンドポイントモニタセンサエレメントであって、
上記シリコンカーバイド円柱体は、その端部において、ニッケル電極と接続され、
シリコンカーバイド円柱体は、上記端部間において長手方向に絶縁性のシースに包囲されていることを特徴とするエンドポイントモニタセンサエレメント。
【請求項１０８】
上記絶縁性シースがフルオロポリマからなることを特徴とする請求項１０７記載のエンドポイントモニタセンサエレメント。
【請求項１０９】
上記フルオロポリマがポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項１０７記載のエンドポイントモニタセンサエレメント。
【請求項１１０】
上記絶縁性シースが、上記ニッケル電極と直径において同等であることを特徴とする請求項１０７記載のエンドポイントモニタセンサエレメント。
【請求項１１１】
請求項１０３〜１０７のいずれかに記載のセンサエレメントを備えるエンドポイントモニタ。
【請求項１１２】
プロセスチャンバ洗浄をモニタする方法であって、
請求項１１１に記載のエンドポイントモニタを使用することが含まれることを特徴とする方法。
【請求項１１３】
洗浄を必要とするチャンバと、上記洗浄をモニタするように構成された、請求項１１１に記載のエンドポイントモニタと、を備えるプロセス装置。
【請求項１１４】
チャンバから析出物を除去し、上記チャンバから洗浄排出物を放出するために、プロセスチャンバから洗浄溶液を導くことが含まれる洗浄プロセスを実行する方法であって、
上記洗浄プロセスの間、時間の関数である電力をモニタリングする工程と、
時間の関数であるモニタされた電力が、トレース形状において台形状に遷移したときに発生する、洗浄プロセスのエンドポイントを決定する工程と、を備える方法。
【請求項１１５】
さらに、エンドポイントの決定時に洗浄プロセスを終了させる工程を備えることを特徴とする請求項１１４記載の方法。
【請求項１１６】
上記チャンバから析出物を除去し、上記チャンバから洗浄排出物を放出するため、プロセスチャンバから洗浄液を導くことが含まれる洗浄プロセスを実行する方法であって、
上記洗浄プロセスの間、時間の関数である電力をモニタリングする工程と、
真のシグナル及びノイズ成分を含む対応シグナルを発生させる工程と、
上記ノイズ成分の大きさが上記真のシグナルの一時的な変化と少なくとも等しくなるときに発生する、洗浄プロセスのエンドポイントを決定する工程とを備える方法。
【請求項１１７】
上記決定工程に、複数回の事前シグナルサンプリングによるシグナル値の平均と、真のシグナル値との差異を決定することが含まれることを特徴とする請求項１１６記載の方法。
【請求項１１８】
上記決定工程に、メディアンフィルタ差分関数と信頼レベル逆関数とを計算することを含むシグナル処理が含まれることを特徴とする請求項１１６記載の方法。
【請求項１１９】
洗浄を必要とするチャンバと、請求項１１４〜１１６のいずれかに記載の方法による洗浄をモニタするように構成されたエンドポイントモニタと、を備えるプロセス装置。
【請求項１２０】
上記チャンバが、半導体製造装置チャンバを備えることを特徴とする請求項１１９記載のプロセス装置。
【請求項１２１】
上記半導体製造装置が、化学気相成長チャンバを含むことを特徴とする請求項１２０記載のプロセス装置。
【請求項１２２】
さらにプラズマ発生装置を備えることを特徴とする請求項１２１記載のプロセス装置。
【請求項１２３】
上記プラズマ発生装置が、遠隔プラズマ発生のため配置され、上記チャンバの洗浄のための洗浄化学種を生成することを特徴とする請求項１２２記載のプロセス装置。
【請求項１２４】
上記プロセスチャンバから、中で実行された析出プロセスによる析出物が除去されることを特徴とする請求項１１４〜１１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１２５】
上記洗浄溶液がＮＦ３プラズマを含むことを特徴とする請求項１２４記載の方法。
【請求項１２６】
上記洗浄溶液がイオン化学種を含むことを特徴とする請求項１２４記載の方法。
【請求項１２７】
上記洗浄溶液がフルオロ化学種を含むことを特徴とする請求項１２４記載の方法。
【請求項１２８】
製造プロセスのプロセス効率を向上させる方法であって、
請求項１記載のエンドポイントモニタと、
請求項６１に記載の熱量測定プローブと、
請求項１０１に記載のモニタリングアッセンブリと、
請求項１０３に記載のエンドポイントモニタセンサエレメントと、
請求項１０７に記載のエンドポイントモニタセンサエレメントと、
のいずれかを利用して、プロセスストリームをエンドポイントモニタリングすることが含まれることを特徴とする方法。
【請求項１２９】
上記製造プロセスに半導体製造プロセスが含まれることを特徴とする請求項１２８記載の方法。
【請求項１３０】
製品を製造する方法であって、
請求項１記載のエンドポイントモニタと、
請求項６１に記載の熱量測定プローブと、
請求項１０１に記載のモニタリングアッセンブリと、
請求項１０３に記載のエンドポイントモニタセンサエレメントと、
請求項１０７に記載のエンドポイントモニタセンサエレメントと、
のいずれかを利用して、プロセス流体ストリームをモニタリングすることが含まれることを特徴とする方法。
【請求項１３１】
上記製品が半導体であることを特徴とする請求項１３０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する相互参照
当該特許出願は、２００５年１０月３日における、イング−シンチェン等による”チャンバのクリーニングプロセスのエンドポイントを決定するためのシステム及び方法”についての米国仮特許出願６０／７２３,２２１に基づいて、および２００６年４月５日における、イング−シンチェン等による”チャンバのクリーニングプロセスのエンドポイントを決定するためのシステム及び方法”についての米国仮特許出願６０／７８９,４３９に基づいて優先権を主張する。当該両出願は、ここで説明されているように、ここで引用し援用している。
【０００２】
技術分野
本願は、処理のため流体をある構造物に接触させるプロセス、たとえば半導体プロセス装置チャンバから析出物を除去するクリーニングプロセスのエンドポイントの決定に関する。
【背景技術】
【０００３】
関連する技術分野
半導体及びフラットパネルディスプレイ産業は、プロセス装置の表面、例えば薄膜析出プロセスを実行するチャンバの壁面から析出物を取り除くため気相クリーニングを採用している。
【０００４】
このような気相クリーニングプロセスにおいて、クリーニング処置のエンドポイント、すなわち洗浄が十分な程度まで達する時点を決定することが強く望まれている。これにより、洗浄プロセスを当該時点において終了させ、それにより必要とされる洗剤の量、洗浄を必要とするプロセス装置の停止時間(down-time)、洗浄に関連する維持費用、環境への影響を最小にする。これは、洗浄排出物を処理して、これに含まれる有毒で又は有害な材料を減少させることが必要であるからである。
【０００５】
半導体の製造に用いられる多くの析出技術の中で、薄膜材料の化学気相成長法（ＣＶＤ）が広範に亘って使用されている。
【０００６】
ＣＶＤは、選択された金属（たとえばタングステン、バリウム、チタン、アルミニウム、銅等）および層間絶縁膜（例えばＳｉＯ２）を析出させるために日常的に使用されている。析出は、一般的に非選択的であり、そのためシリコンウェハ表面と同じようにチャンバの内壁に対しても起こる。チャンバの内壁上の析出物は、取り除かれない場合は、時間と共に蓄積され、微粒子の形で徐々にウェハ表面に剥がれ落ち、ウェハに欠陥が生じ、もしくは意図された目的のためには使用できなくなる。
【０００７】
当該微粒子コンタミネーションの問題は、一般的にシリコンウェハが製造ライフサイクルの間何度もＣＶＤチャンバを通過することによりさらに悪化する。そのためチャンバを頻繁に洗浄することは、ウェハ欠陥を低減し、プロセスの信頼性および繰り返し性を十分なものとするために基本的なことである。いくつかの重要な用途において、各析出サイクルの直後にチャンバ洗浄を実行することが実に重要である。装置の処理能力に対する悪影響を軽減するため、洗浄サイクルの継続時間を短く保ち、その後の析出のため、繰り返し可能な洗浄状態にチャンバを維持することが肝要である。
【０００８】
従来の洗浄方法では、プロセスチャンバの内壁から析出物を除去することは、プラズマから発生した反応性ガス種、例えばフッ素ラジカルをチャンバ内壁に曝すことにより慣習的に実行されてきた。しかし、これは析出物を取り除くことができるが揮発性の副生成物を生成してしまう。この揮発性の副生成物は、プロセス排出物として、チャンバから排出される。
【０００９】
チャンバの洗浄を素早く実行するために、その場(in situ)で発生したプラズマが用いられている。この実行スキームは、特にインシチュプラズマ発生が容易に利用可能であるプラズマ−エンハンスド化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）装置を特に必要とする。
【００１０】
しかしながら、インシチュプラズマ発生技術に関して、幾つかの特有の欠点が存在する。これらのＰＥＣＶＤ装置において使用される従来のパラレルプレート高周波プラズマ(parallel plate radio frequency plasma)は、チャンバ洗浄のため最適に生成されているわけではない。これらの洗浄プロセスには、パーフルオロカーボン（ＰＦＣ）供給ガスが用いられる。これは、低い解離率を示し、そのためＰＦＣ排出が多くなり、これに関連する低減のためのコストが高くなる。プラズマソースガスの利用が少ないことにより、洗浄時間が極端に長くなり、それにより多くの具体例において析出オペレーションの時間間隔を超えてしまう。プラズマに直接接触するチャンバ内部の部材は、時間経過と共にエネルギイオン衝撃によりダメージを受け、プラズマからシールドされた部分は適切に洗浄されるとは限らない。
【００１１】
これらの欠点の結果、代替のスキーム−つまり遠隔プラズマ発生−に対する産業界からの支持が高まっている。この代替の方法は、反応化学種を発生させるために特別に処理された専用の(dedicated)プラズマ源をチャンバ洗浄のために用いる。当該プラズマ源は、洗浄されるチャンバとの関係で外部に配置され、反応性のクリーニング化学種は、輸送チューブを介してチャンバまで下流方向へと導かれる。その結果、クリーニング作用は、本来は純粋に化学的であるけれども、実際はエネルギイオン衝撃が存在しない。供給ガスとして三フッ化窒素（ＮＦ３）をフルオロカーボンの代わりに使用する場合、解離は略完全である。その結果利用率は実質的により高くなり、洗浄時間は短くなり、排出物の排出は最小となる。これらの重要な利点により、ＮＦ３供給ガスを使用する遠隔プラズマは、多種多様な薄膜材料をエッチングもしくは洗浄する、改良された半導体製造方法において採用されている。
【００１２】
遠隔プラズマ発生洗浄システムの実施が徐々に増加することにより、これに対応して、商業的に実施される代替のチャンバ洗浄エンドポイント決定法の改良が必要となる。インシチュプラズマ洗浄について現存する解決方法（具体的には発光分析装置（ＯＥＳ）およびインピーダンス調整）が、プラズマ特性の変化をモニタするように一般的に考案されている。これらの解決方法は、必ずしも遠隔プラズマ洗浄については当てはまらない。遠隔プラズマ洗浄について現存する解決方法では、通常化学的認識技術によりプラズマ排出物における変化を分析する。これは、チャンバ析出物が徐々に取り除かれるに従って、洗浄サイクルの初期段階においてプラズマ排出物を占め、そしてエッチング副生成物（具体的にはＳｉＦ４）が未反応のエッチング液の化学種（具体的にはＦもしくはＦ２）に徐々に置換されることにより、プラズマ排出物の化学組成は、時間と共に変化するからである。これらの化学的認識技術が、商業的な半導体製造操作に関する応用において有用であることは未だ証明されていない。
【００１３】
したがって、当該技術分野においては、遠隔プラズマ洗浄のエンドポイントを決定するためのシステム及び技術において改善が努められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、処理されるべき構造物に流体を接触させるプロセス、具体的には半導体プロセス装置チャンバから析出物を取り除くための洗浄プロセスのエンドポイントを決定することに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の発明において、本発明は、洗浄液が洗浄されるべき構造物に接触し洗浄排出物が生成される洗浄プロセスのエンドポイントを決定し、それに応答して上記洗浄プロセスを終了させるように構成されたエンドポイントモニタに関し、当該エンドポイントモニタは、下記モニタリングアッセンブリの少なくとも一つを備える。
（ａ）上記洗浄排出物に浸漬するように構成された定温プローブと、上記定温プローブに応答可能に接続され、かつ予め決定された温度レベルに上記定温プローブを維持する量に変化させた電力を上記定温プローブに供給するように構成された電源と、含むエンドポイントモニタリングアッセンブリであり、
上記電源が、上記洗浄排出物内の上記定温プローブに供給される変動される電力を示すモニタリングシグナルを準備して、モニタリングシグナルを受信するように構成され、エンドポイントに到達したことを示すモニタリングシグナルの変化に応答して上記洗浄プロセスを終了させるアウトプットを発生させるように構成された中央集積処理装置に伝送するエンドポイントモニタリングアッセンブリ、及び、
（ｂ）上記洗浄排出物に浸漬され、放射エネルギを放出するように上記洗浄排出物により熱的に活性化されるように構成された放射エネルギ放出ターゲットと、上記ターゲットから放出された放射エネルギを透過するように構成されたウィンドウと、上記ウィンドウを介して透過された放出された放射エネルギを受信するように構成された放射エネルギモニタと、を備え、
上記放射エネルギモニタは、中央集積処理装置に伝送するために、上記ターゲットにより放出される放射エネルギを示すモニタリングシグナルを準備して、モニタリングシグナルを受信するように構成され、エンドポイントに到達したことを示すモニタリングシグナルの変化に応答して上記洗浄プロセスを終了させるアウトプットを発生させるように構成された中央集積処理装置に伝送するエンドポイントモニタリングアッセンブリ。
【００１６】
第２の発明において、当該発明は、洗浄されるべき構造物に洗浄液を接触させる工程と、当該構造物の洗浄の程度に対応するセンシブルヒートサーマルエネルギ特性(sensible heat thermal energy characteristic)を有する洗浄排出物を生成する工程と、上記洗浄排出物のセンシブルヒートサーマルエネルギ特性を示すレスポンスを発生させるため、上記洗浄排出物と相互作用する洗浄排出物に目的物を浸漬させる工程と、当該洗浄が完了した時点を決定するため、上記レスポンスをモニタリングする工程と、を備える洗浄プロセスに関する。
【００１７】
第３の発明において、当該発明は、ソリッドステート構造(solid-state construction)を有し、エンドポイント決定オペレーションの間液体に浸漬されるように構成される熱量測定プローブであって、上記プローブが浸漬された液体により運ばれる時間変動熱フラックスに応答して、一定の温度レベルを維持するだけの時間変動量で電源から電力を取り出すことにより一定の温度レベルで操作されるように構成された熱量測定プローブに関する。
【００１８】
本発明の第４の発明は、上述のエンドポイントモニタを含む半導体製造装置に関する。
【００１９】
本発明の第５の発明は、洗浄液を用い、熱特性が洗浄プロセスの完了の程度に対応する洗浄排出物を生成する洗浄プロセスを実行する方法であって、上記洗浄排出物の熱特性の関数である洗浄プロセス変数の変動をモニタリングする工程と、その完了を示す洗浄プロセス変数の変動に応答して洗浄プロセスを終了させる工程と、を備えることを特徴とする方法に関する。
【００２０】
本発明の第６の発明は、洗浄されるべき構造物に接触させる洗浄化学種を生成し洗浄排出物を生成させるプラズマ発生洗浄プロセスのエンドポイントを決定するための方法であって、洗浄排出物に接触するモニタリング本体の相互作用を熱量測定的にモニタリングする工程を備えるエンドポイント決定方法に関する。
【００２１】
本発明の第７の発明は、洗浄溶液が、クレームされた表面もしくは構造物に接触し、排出物を生成する洗浄プロセスのエンドポイントを決定する方法であって、洗浄プロセスの当該エンドポイントを決定するため洗浄の進捗を示す排出物のエネルギ特性をモニタリングする工程を備える方法に関する。
【００２２】
第８の発明において、当該発明は、処理の進捗を表すレスポンスを基板が発する基板処理方法であって、上記レスポンスをモニタリングする工程と、それに対応して、上記レスポンスが上記処理の完了を示すときに当該処理を終了させる工程と、を備える基板処理方法に関する。
【００２３】
本発明のさらに別の態様は、パイロメータと、該パイロメータを放射エネルギが透過するウィンドウと、その上に濃縮析出物が無い状態に上記ウィンドウを維持するよう構成されたアンチフォギング装置と、を備え、当該アンチフォギング装置は、下記構成要素の少なくとも１つを備える。
（ａ）上記ウィンドウを抵抗加熱するように構成された抵抗素子、
（ｂ）上記ウィンドウに加熱されたガスを吹き付けるように配置された加熱ガス源、
（ｃ）上記ウィンドウを暖めるように構成されたヒータが組み込まれた、ウィンドウ周りを囲むエンクロージャであって、上記ウィンドウを介して上記放射エネルギを伝送することを可能とするアパーチャを有するエンクロージャ。
【００２４】
他の態様に係る発明は、シリコンカーバイドの円柱体内にアモルファスのカーボンフィラメントを備えるエンドポイントモニタセンサエレメントであって、上記シリコンカーバイド円柱体は、ニッケルのシースに包まれており、当該ニッケルシースは電源供給回路に接続するよう構成された端部を有し、長手方向シース部分は、離間構造により端部と電気絶縁されているエンドポイントモニタセンサエレメントに関する。
【００２５】
本発明のさらに別の態様は、シリコンカーバイド円柱体にアモルファスのカーボンフィラメントを含むエンドポイントモニタセンサエレメントであって、シリコンカーバイド円柱体は、その端部においてニッケル電極と接続され、上記シリコンカーバイド円柱体は、上記端部間において長手方向に絶縁性のシースに包囲されていることを特徴とするエンドポイントモニタセンサエレメントに関する。
【００２６】
本発明の別の態様は、洗浄を必要とするチャンバを含む装置、およびエンドポイントモニタセンサエレメントを備えるエンドポイントモニタに関する。
【００２７】
別の態様では、本発明は、チャンバから析出物を取り除くため、そしてチャンバから洗浄溶液排出物を放出するためにプロセスチャンバから洗浄溶液を導くことが含まれる洗浄プロセスを実行する方法であって、上記洗浄プロセスの間、時間の関数である電力をモニタリングする工程と、時間の関数であるモニタされた電力が、トレース形状において台形状に遷移したときに発生する、洗浄プロセスのエンドポイントを決定する工程と、を備える方法に関する。
【００２８】
本発明の別の態様は、チャンバから析出物を取り除くため、そして上記チャンバから洗浄溶液排出物を放出するため、プロセスチャンバから洗浄液を導くことが含まれる洗浄プロセスを実行する方法であって、洗浄プロセスの間、時間の関数である電力をモニタリングする工程と、真のシグナル及びノイズ成分とを含む、対応シグナルを発生させる工程と、ノイズ成分の大きさが、少なくとも真のシグナルの一時的な変化と等しいときに発生する、洗浄プロセスのエンドポイントを決定する工程と、を備える方法に関する。
【００２９】
本発明の別の態様は、洗浄を必要とするチャンバと上述の方法の一つにより上記洗浄をモニタするように構成されたエンドポイントモニタとを含むプロセス装置に関する。
【００３０】
本発明の他の態様、特徴、形態は、次の開示及び添付されたクレームから完全に明らかであるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明は、洗浄液が、その洗浄を効果あらしめるために構造物に接触される洗浄プロセスのエンドポイントを決定することに関する。
【００３２】
ここでは、主に半導体製造法の応用を参照して説明するが、本発明のシステムおよび方法は、同様にフラットパネルディスプレイに使用される可能性があることは認識されよう。従って、半導体および半導体の製法をここで参照することは、対応して、フラットパネルディスプレイおよびその製法を包含することを意図している。
【００３３】
ある態様の発明は、洗浄排出物が、センシブルヒートサーマルエネルギ特性を有するという原則、そして当該サーマルエネルギ特性と構造物の洗浄との間に相関関係が成り立つとの原則に基づいている。上記構造物は洗浄溶液と接触し、当該排出物が生成される。より詳細には、当該態様の発明は、洗浄されるべき構造物、具体的には化学的気相成長のためのプロセスチャンバの状況を推測するため、排出物とインストリームオブジェクト（すなわち排出物ストリームに配置された目的物）との間のエネルギ交換を測定する方法に関する。
【００３４】
本発明は、洗浄液が洗浄されるべき構造物に接触し洗浄排出物が生成される洗浄プロセスのエンドポイントを決定し、それに応答して上記洗浄プロセスを終了させるように構成されたエンドポイントモニタに関し、当該エンドポイントモニタは、下記モニタリングアッセンブリの少なくとも一つを備える。
（ａ）上記洗浄排出物に浸漬するように構成された定温プローブと、上記定温プローブに応答可能に接続され、かつ予め決定された温度レベルに上記定温プローブを維持する量に変化させた電力を上記定温プローブに供給するように構成された電源と、含むエンドポイントモニタリングアッセンブリであり、
上記電源が、上記洗浄排出物内の上記定温プローブに供給される変動される電力を示すモニタリングシグナルを準備して、モニタリングシグナルを受信するように構成され、エンドポイントに到達したことを示すモニタリングシグナルの変化に応答して上記洗浄プロセスを終了させるアウトプットを発生させるように構成された中央集積処理装置に伝送するエンドポイントモニタリングアッセンブリ、及び、
（ｂ）上記洗浄排出物に浸漬され、放射エネルギを放出するように上記洗浄排出物により熱的に活性化されるように構成された放射エネルギ放出ターゲットと、上記ターゲットから放出された放射エネルギを透過するように構成されたウィンドウと、上記ウィンドウを介して透過された放出された放射エネルギを受信するように構成された放射エネルギモニタと、を備え、
上記放射エネルギモニタは、中央集積処理装置に伝送するために、上記ターゲットにより放出される放射エネルギを示すモニタリングシグナルを準備して、モニタリングシグナルを受信するように構成され、エンドポイントに到達したことを示すモニタリングシグナルの変化に応答して上記洗浄プロセスを終了させるアウトプットを発生させるように構成された中央集積処理装置に伝送するエンドポイントモニタリングアッセンブリ。
【００３５】
本発明のある実施の形態は、エンドポイントモニタリングアッセンブリ（ａ）を意図しており、モニタリングシグナルを受信するように構成され、そしてエンドポイントに到達したことを示すモニタリングシグナルの変化に対応して洗浄プロセスを終了させるアウトプットを発生させるように構成された中央集積処理装置に動作可能に接続されていてもよい。そのため、フロー制御バルブを閉めるため、中央集積処理装置が、上記アウトプットをフロー制御バルブまで伝送するように動作可能に構成され、洗浄液は、当該バルブを介して、洗浄プロセスに導かれる。当該アウトプットは、バルブアクチュエータを介してフロー制御バルブに伝送してもよい。
【００３６】
このようなエンドポイントモニタは、半導体製造装置、具体的には洗浄液がプラズマ発生洗浄化学種、例えばフルオロ化学種を含む三フッ化窒素から発生する洗浄化学種を含有する装置にこのエンドポイントモニタを配置してもよい。洗浄されるべき構造物に、化学気相成長チャンバ等の半導体製造プロセス装置が含まれていてもよい。
【００３７】
本発明のエンドポイントモニタは、代替として、もしくは付加的にエンドポイントアッセンブリ（ｂ）を備えていてもよい。このエンドポイントモニタは、中央集積処理装置に動作可能に接続され、当該中央集積処理装置は、モニタリングシグナルを受信するように構成され、そしてエンドポイントに到達したことを示すモニタリングシグナルにおける変化に応答して、洗浄プロセスを終了させるアウトプットを発生させるように構成されていてもよい。フロー制御バルブを閉じるため、中央集積処理装置は、アウトプットをフロー制御バルブまで伝送するように動作可能に構成されていてもよい。洗浄液は、具体的にはバルブアクチュエータを介してフロー制御バルブまでアウトプットを伝送することにより、当該バルブを介して、洗浄プロセスまで導かれる。
【００３８】
当該エンドポイントモニタは、半導体製造装置、具体的には、洗浄液がフッ化窒素から生成されフルオロ化学種を含むプラズマ発生洗浄化学種を含有する装置に配置してもよい。この製造装置において洗浄されるべき構造物は、化学気相成長チャンバ等の半導体製造プロセス装置であってもよい。
【００３９】
放射エネルギモニタは、適切なものであれば如何なるタイプのものであってもよく、パイロメータ、具体的には２５℃〜２００℃の温度オペレーティング範囲を有する赤外線パイロメータが含まれる（当該温度範囲は、放射エネルギを発する目的物の表面温度に対応し、赤外線パイロメータは、この範囲の表面温度を有する目的物により発生する赤外線に応答することに留意が必要である）。パイロメータに関連するウィンドウは、サファイアおよびＩＩ族金属フルオライド（具体的にはバリウムフルオライド、カルシウムフルオライド、およびマグネシウムフルオライド）から選択される材料等の別の適切な材料を使用して形成することができる。
【００４０】
ターゲットは、金属、ポリマ材料、合金、及びこれらを組み合わせたものおよび複合物から選択される材料等の任意の適切な材料から形成してもよい。ある態様では、当該ターゲットは、ニッケル、銅、アルミニウム、及びポリテトラフルオロエチレンからなる群から選択される材料から形成される。
【００４１】
本発明の幅広いプラクティスにおいて、洗浄されるべき構造物は、如何なるタイプのものであってもよく、ある態様では、半導体製造プロセスチャンバ、具体的には化学気相成長チャンバ等のエンクロージャを含む。
【００４２】
本発明のエンドポイントモニタは、半導体製造装置内、半導体製品の化学気相成長のためのプロセスガス源と接触される化学気相成長チャンバ内に配置してもよく、上記化学気相成長チャンバに、洗浄プロセスのための洗浄液源を接続する。このような実施において、上述の中央集積処理装置は、化学気相成長プロセス及び洗浄プロセスが交互に実行されるサイクルを実施するように構成してもよい。
【００４３】
他の態様において、本発明は、洗浄されるべき構造物に洗浄液を接触させる工程と、当該構造物の洗浄の程度に対応するセンシブルヒートサーマルエネルギ特性を有する洗浄排出物を生成する工程と、上記洗浄排出物のセンシブルヒートサーマルエネルギ特性を示すレスポンスを発生させるため、上記洗浄排出物と相互作用する洗浄排出物に対象物を浸漬する工程と、当該洗浄が完了したときを決定するため、上記レスポンスをモニタする工程と、を備える洗浄プロセスに関する。
【００４４】
当該プロセスにおけるレスポンスは、対象物の放射エネルギを含んでいてもよいし、および／または当該対象物は、予め決定された温度レベルを維持するために必要な量となるよう電力を電源から取り出すように構成された定温プローブとして構成されていてもよく、上記レスポンスには電力供給から取り出される電力における変化が含まれる。
【００４５】
このような洗浄プロセスのプラクティスにおいて、洗浄されるべき構造物に洗浄液を接触させることは、洗浄が所望の程度まで完了したことを決定するときに、たとえば、そのソースから、洗浄されるべき構造物まで洗浄液のフローを終了させることにより、終了させる。
【００４６】
洗浄液は、三フッ化窒素から発生する化学種等のプラズマ発生洗浄化学種を含んでいてもよく、洗浄液は、フルオロ化学種を含む。ここでは、主にプラズマ発生洗浄化学種を使用して実行された洗浄オペレーションの排出物を参照して記載するが、本発明はこれらに限定されるものではなく、洗浄溶液がプラズマの使用により発生するか否かに拘わらず洗浄プロセスを包含し拡張しうることは理解されよう。
【００４７】
さらに、ここでの記載は、洗浄化学種を生成するためプラズマ発生のための洗浄溶液もしくはソース材料として三フッ化窒素を使用することを主に対象とするが、本発明は、これに限定されるものではなく、他のパーフルオロカーボン洗浄剤の使用等他の洗浄溶液の使用まで拡張、包含することは理解されよう。
【００４８】
さらに、次の記載は、析出物が従来のプロセス（気相成長装置オペレーション）による材料からなるプロセスチャンバ等の構造物の洗浄を主に対象とするが、本発明は、適用においてこれらに限定されるものではなく、当該洗浄は、あるソースもしくは事前処理に由来する任意のタイプの析出物もしくはコンタミネーションを取り除くことを対象とすることは理解されよう。例えば、マクロエレクトロニックデバイス製造に関して、本発明の洗浄方法及び装置を、物理気相成長法（ＰＶＤ）、スパッタリング、電解析出、化学気相成長法、イオン衝撃、プラズマ成長法等を実行した後の洗浄オペレーションに利用してもよい。
【００４９】
洗浄プロセスは、化学気相成長プロセス及び洗浄プロセスが交互に実行されるサイクルを実施するため中央集積処理装置を使用することが含まれていてもよい。
【００５０】
特定の実施の形態では、本発明は、ソリッドステート構造を有する熱量測定プローブに関し、これは、エンドポイントオペレーションの間、液体に浸漬するように構成され、そしてプローブが浸漬された流体により運ばれる時間変動熱フラックスに応答して、一定の温度レベルを維持できる量で（時間により変動して）電源から電力を引き出すことにより一定の温度レベルで動作するように構成されている。そのような熱量測定プローブは、フッ素に曝すことに対して耐性を有する一般的な材料からなることが好ましい。
【００５１】
本発明の洗浄プロセスに採用される半導体製造装置は、さらに、その供給源からプロセス流体を供給するプロセス装置をさらに備えていてもよい。プロセス流体の供給は、流体を貯蔵することにより行ってもよいし、プロセス流体を吸収する物理吸着材料を含有するタイプの容器であって脱離条件(desorption conditions)の下で調製するための容器およびそれに代えてガス圧調整装置が内部に配置されたタイプの容器を配置することにより行ってもよい。
【００５２】
半導体製造装置は、排出物フロー内に配置され、洗浄排出物、及び／又は活性化したプロセス排出物を処理するための排出物低減装置と相関関係を有する。
【００５３】
他の態様では、本発明は、洗浄液を用い、熱特性が洗浄プロセスの完了の程度に対応するような洗浄排出物を生成する洗浄プロセスを実行する方法であって、上記洗浄排出物の熱特性の関数である洗浄プロセス変数の変化をモニタリングする工程と、その完了を示す洗浄プロセス変数の変化に応答して洗浄プロセスを終了させる工程とを備える方法に関する。
【００５４】
洗浄プロセスは、例えばその事前の使用の間に析出物が蓄積されたチャンバを洗浄するために実行することができる。洗浄プロセスに、洗浄化学種のインシチュプラズマの発生、もしくはこれに代えて洗浄化学種の遠隔プラズマ発生が含まれていてもよい。
【００５５】
別の態様では、洗浄溶液は、如何なるタイプのものであってもよく、単相もしくは複相であってもよい。ある態様では、洗浄溶液には、固体、液体、気体ソース材料から少なくとも部分的に発生させた洗浄液が含まれる。
【００５６】
他の態様では、本発明は、洗浄されるべき構造物に接触させる洗浄化学種を生成し洗浄排出物が生成されるプラズマ発生洗浄プロセスのエンドポイントを決定する方法であって、相互作用の変化によりエンドポイントを決定するため、洗浄排出物に接触するモニタ本体の相互作用を熱量測定的にモニタする工程を含む方法に関する。
【００５７】
本発明のさらに別の態様は、ここで記載された方法もしくはシステムを使用してマイクロエレクトロニックデバイスを製造する方法、そして任意ではあるがそのようなマイクロエレクトロニックデバイスを製品に組み込む方法に関する。ある態様では、ここに記載された方法を使用して半導体装置を洗浄する工程、及び、マイクロエレクトロニックデバイスを製造するため半導体装置を使用する工程を含む、マイクロエレクトロニックデバイス製造方法に関する。「マイクロエレクトロニックデバイス」なる用語は、マイクロエレクトロニック、集積回路、もしくはコンピュータチップの分野において使用するために作製された半導体基板、フラットパネルディスプレイ及びマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）に対応する。「マイクロエレクトロニックデバイス」なる用語は、決して制限することを意味するものではなく、マイクロエレクトロニックデバイスもしくはマイクロエレクトロニックアッセンブリとなる任意の基板を含むことは理解されよう。
【００５８】
本発明の他の態様は、ここに記載された本発明に係る方法を使用して作製された改良されたマイクロエレクトロニックデバイス、およびこれが組み込まれた製品、並びに当該改良されたマイクロエレクトロニックデバイスを組み込んだ製品に関する。
【００５９】
インストリームオブジェクトが、プログレス、ステージ、エンドポイント、洗浄オペレーションのエンドポイントに対する方法を示すシグナルを発生させるために用いられる具体例において、そのようなシグナルは、有線もしくは無線送信又は他の方法により、プロセスモニタリングユニット等のシグナル中央集積処理装置に直接転送され、当該シグナルは、無線ＩＣタグ装置（ＲＦＩＤ）等の中間貯蔵サイズ伝送素子(intermediate storage size transmission element)に転送してもよいことは理解されよう。
【００６０】
そのため本発明は、洗浄される表面もしくは構造物に洗浄液を接触され、排出物が生成される洗浄プロセスのエンドポイントを決定する方法であって、上記洗浄プロセスのエンドポイントを決定するため、洗浄プロセスの進捗を示す排出物のエネルギ特性をモニタする工程を含む方法を意図している。
【００６１】
上記エネルギ特性は、排出物によるインストリームオブジェクトの加熱、排出物の熱的状態、もしくは排出エネルギや拡散特性（インストリームオブジェクトの材料の拡散係数が調整され、もしくは排出物の特性もしくは成分により変更される）等の排出物により調節された特性であってもよい。
【００６２】
本発明は、また、パイロメータもしくは他のモニタリングが、ウェハエッチングもしくは他のプロセスにおいて利用される、基板を含む応用例を意図している。当該基板は、パイロメータもしくは他のモニタリング装置によりモニタされるインストリームオブジェクトであり、上記モニタリング装置は、洗浄オペレーションのエンドポイントを決定する際に用いられるものと類似の方法でアクティブなプロセスのエンドポイントを決定するのに用いられる。したがって、処理もしくはプロセスオペレーションの進捗がモニタされ、処理もしくはプロセスオペレーションを終了させるためにモニタリングシグナルを用いるという応用例を本発明の広い技術範囲において実行することができる。
【００６３】
ここで記載されたパイロメータモニタリングに関連して使用されるもの等の、オプティカルビューウィンドウ(optical viewing windows)の使用に際して、時間と共に析出材料が濃縮されることにより、析出物はオプティカルビューウィンドウ上に形成される。この状態は、「ウィンドウフォギング」と通常称される。
【００６４】
ＩＲ測定において全てのドリフトを防止するためには、析出物のないウィンドウが望ましい。内部ガスパージは、気相の反応物をウィンドウに接触することを抑制することにより、ウィンドウフォギングを減少させるために使用してもよい。しかしながら、当該フォギングは、不完全なパージングのため実際は発生するかもしれない。代替案では、ウィンドウをある温度まで加熱することを含む。当該温度は、濃縮を抑制する温度であるが、当該温度は分解を抑制するに十分に低い。これは、電気抵抗加熱素子により実行することができる。ＩＲ浸透を可能とする方法で（具体的には薄いストリップ／ワイヤー／ストリップを使用することにより）、もしくはＩＲ吸収ができないホットガスを用いて外部においてウィンドウを加熱することにより当該ウィンドウに添付される。理想的には、パイロメータの波長は、抵抗素子と異なるスペクトル周波数に調整される。ウィンドウフォギングを抑止するさらに別の方法は、ウィンドウを加熱するため加熱ユニット（具体的にはバンドヒータ）を用いてウィンドウの周りにエンクロージャを設け、当該ウィンドウは、ターゲットまで光学パスを介してパイロメータビームを通過させるためのアパーチャを備える。
【００６５】
本発明は、特定の特徴、態様、形態を参照してより完全に記載されるであろう。
【００６６】
ある実施の形態に係る本発明は、エクシチュ赤外線パイロメータを使用し、以下により詳細に記載されているように、光学ウィンドウを介したインストリームオブジェクトの表面温度を測定する。
【００６７】
赤外線パイロメータの感度の制約を最小化するため、インストリームオブジェクトの配置および形状因子は、適切な正確性および信頼性を与えるように選択される。インストリームオブジェクトは、小さい熱量からなることが好ましく、オブジェクトが配置されたフロー回路の排気ガス管もしくは他の構成要素等の大きな熱量の構造物から熱的に離間されている。本発明のある態様では、インストリームオブジェクトは、排気管の壁面から熱的に離間された一片の金属メッシュであるかそれを含む。
【００６８】
本発明のある態様において、当該エンドポイントモニタリングシステムにおいて使用されるパイロメータは、室温（具体的には２５℃）から２００℃の温度までの温度オペレーション範囲を有する赤外線パイロメータである。放射エネルギ曲線におけるピークは、この温度範囲において６〜１０μｍに及び、当該パイロメータは、このスペクトル範囲の少なくとも一部に亘って高いスペクトル反応を提供するように構成される。
【００６９】
このようなエンドポイントモニタリングシステムにおけるパイロメータは、介在するウィンドウ、具体的には上述の導管の壁部の開口部に配置された排出物放出導管のウィンドウを介して、インストリームオブジェクトに対するセンシング関連部分に配置されることが好ましい。当該ウィンドウは、ウィンドウに接触することになる排出物における洗浄化学種によるエッチング及び劣化を防止するため、エッチング耐性を有することが好ましく、選択されたスペクトルオペレーション範囲における赤外線放射エネルギの高い伝送率により特徴付けられる。
【００７０】
ある態様において、ウィンドウ材料はサファイアであり、これは、ハロゲンエッチング剤よるエッチングに対して耐性があり、遠赤外線まで拡がる放射エネルギ透過率を有する。
【００７１】
一般的に、赤外線透過ウィンドウは、任意の適切なＩＲ透過材料から形成されていてもよく、例えばバリウムフルオライド、カルシウムフルオライド、もしくはマグネシウムフルオライド等のＩＩ族金属フルオライドを含む。
【００７２】
放射エネルギモニタと洗浄液との間の直接的に透過可能な要素としてウィンドウを使用することに対する代替として、排出物における放射性のオブジェクトから、放射エネルギモニタへ放射エネルギを伝送するため、放射エネルギ伝送光学ファイバを使用してもよい。このような光学ファイバは、例えばハライド成分がフッ素、塩素、臭素、もしくはヨウ素である銀ハライド等の構成要素からなる任意の適切な材料から構成されていてもよい。
【００７３】
熱放射率が赤外線パイロメータにより測定されるインストリームオブジェクトは、排出物に存在するエッチング剤による攻撃に対して耐性を有し、高い放射率の表面を提供する適切な材料からなる。本発明の様々な実施の形態において、インストリームオブジェクトは、洗浄オペレーションからの排出物にさらす際適切な放射率及びエッチング耐性を有する材料からなる、金属（具体的にはニッケル、銅、アルミニウム）、高温ポリマ材料（具体的にはポリテトラフルオロエチレン）、合金、これらを組み合わせたもの、もしくは複合物から構成される。
【００７４】
ある実施の形態では、インシチュプラズマ洗浄並びに遠隔プラズマ発生システムに適用可能であり、本発明のモニタリングシステムは、全体的にソリッドステート構造を有する熱量計測プローブを使用する。当該プローブは、エンドポイントオペレーションの間、プラズマ排出物に浸漬されるように構成されている。一定の温度で操作されるとき、プローブパワーは、排出物により運ばれる熱フラックスに密接に関連し、洗浄されるアップストリームチャンバのコンディショニングと相関関係がある。このダウンストリームロケーションにより、プローブオペレーションは、プラズマソーシングスキーム（プラズマのインシチュオペレーションもしくは代替としてプラズマの遠隔発生）に依存しない。
【００７５】
このようなエンドポイントモニタリングシステムは、半導体製造生産装置のインシチュプラズマ発生および遠隔プラズマ発生チャンバの洗浄において、良好に説明することができる。
【００７６】
図１は、本発明のある実施の形態に係る半導体プロセス装置において洗浄オペレーションのエンドポイントを決定するためのシステムを用いる半導体製造装置１０の概略図である。
【００７７】
図１の半導体製造装置は、化学気相成長チャンバ１２を備える。化学気相成長チャンバ１２は、チャンバの内壁表面１４により囲まれた内部空間１６を規定する。当該チャンバは、チャンバ内部空間１６へ液体を導くための入口２０と、析出チャンバの内部空間１６から液体を放出するための放出配管２２とを備える。
【００７８】
上にウェハを載置するウェハチャック１８は、チャンバ１２の内部空間１６内に配置される。そして、様々な気相成長条件の下ウェハ表面に金属が析出しもしくは他の材料層が形成されるように、前駆体ガスの接触が調整される。
【００７９】
一対の流体供給ラインが、気相成長チャンバ１２の入口２０に接続される。フロー制御バルブ５４を有する第１供給ライン５２は、気相成長プロセスのための前駆体、例えばタングステン、チタン、もしくは他の金属析出化学種に対する有機金属ソース試薬等のソース５０に接続される。
【００８０】
ソース５０には、適切なものであれば如何なるタイプの容器が含まれていてもよいが、物理吸着材料を含み、物理吸着材料から、吸着された液体を脱離させる調製条件の下調製される液体が、上記物理吸着材料に吸着されるタイプ等の保存および調製容器、もしくは別の態様ではＡＴＭＩ社（ダンベリー、コネチカット州）によりＳＤＳ、ＳＡＧＥおよびＶＡＣの商標の下市場において入手可能な、ガス圧調整装置が内部に配置された容器が含まれていてもよい。本発明の幅広いプラクティスにおいて、潜在的に有益な様々なタイプの液体供給容器が、米国特許５,５１８,５２８、米国特許５,７０４,９６５、米国特許５,７０４,９６７、米国特許５,９３５,３０５、米国特許６,４０６,５１９、米国特許６,２０４,１８０、米国特許５,８３７,０２７、米国特許６,７４３,２７８、米国特許６,０８９,０２７、米国特許６,１０１,８１６、米国特許６,３４３,４７６、米国特許６,６６０,０６３、米国特許６,５９２,６５３、米国特許６,１３２,４９２、米国特許５,８５１,２７０、米国特許５,９１６,２４５、米国特許５,７６１,９１０、米国特許６,０８３,２９８、米国特許６,５９２,６５３、米国特許５,７０７,４２４に十分に開示されている。これらは、全体として、ここで引用して援用される。好ましい容器には、ＳＤＳ（登録商標）およびＶＡＣ（登録商標）調製容器（ＡＴＭＩ社、ダンベリー、コネチカット州、アメリカ）が含まれる。
【００８１】
様々な応用例における上述の物理吸着材料は固相の物理吸着材料であってもよいけれども、その後吸着溶液から液体を遊離させるため、他のタイプの吸着溶液を含む容器を用い、液体を貯蔵してもよい。当該態様において、吸着溶液には、溶剤、液体、半固体、もしくは保存溶媒としての能力を有する他の材料が含まれていてもよい。
【００８２】
例えば、液体保存媒体は、可逆反応性液体溶液、具体的には第１ステップにおいて液体の反応性吸収が可能で、第２ステップにおいて、事前に吸収された液体の反応性遊離が可能なイオン液体溶液であって、第１ステップと第２ステップとが、互いに対して逆反応であって、可逆反応スキームとして定義されるものである。他の実施の形態では、当該容器は、米国特許公開番号２００４０２０６２４１に開示されたもののような液体吸収剤を用いる。ここで当該米国特許公開番号２００４０２０６２４１は、ここで全体として引用して援用する。
【００８３】
さらに別の実施の形態によれば、当該容器は、米国特許６,９２１,０６２、米国仮特許出願６０／６６２,５１５、もしくは米国特許公開番号２００５００３９７９４に開示されているものと同様の固体調剤容器（具体的には、ＡＴＭＩ社（ダンベリ、コネチカット州、アメリカ）によりＰｒｏＥＶａｐ（登録商標）の商標の下市場において入手可能なタイプの容器）である。これら全て全体としてここで引用して援用する。
【００８４】
ソース５０は、キャリアガス及び活性前駆体化学種を含む前駆体ストリームを提供するように、１以上のキャリアガス供給装置を備えていてもよい。これに追加してソース５０は、加熱もしくは気化装置、適切なフロー回路、フロー制御バルブ、マスフロー制御装置、制限されたフローオリフィス部材、マニホールド、プロセスモニタリングデバイス等を含んでいてもよい。
【００８５】
第２供給ライン６６は、化学気相成長チャンバ１２の入口２０に接続され、フロー制御バルブ６８を含む。第２流体供給ライン６６は、プラズマ発生装置６４に接続されている。さらに、プラズマ発生装置６４は、供給ライン６２により洗浄ガス源６０に接続されている。
【００８６】
供給ライン５２におけるフロー制御バルブ５４は、バルブアクチュエータ装置５６に動作可能に接続され、バルブアクチュエータ装置５６は、シグナル伝送ライン５８によりＣＰＵ３２に接続されている。ＣＰＵ３２は、適切であれば如何なるタイプであってもよく、汎用性プログラム制御コンピュータ、マイクロプロセッサ、プログラム制御ロジック装置、もしくは半導体製造装置１０のモニタリング及び制御のため適用もしくは配置された他のコンピュータモジュールを含んでもよい。
【００８７】
同様に、供給ライン６６におけるフロー制御バルブ６８は、動作可能にバルブアクチュエータ装置７０に接続されている。続いて、バルブアクチュエータ装置７０は、シグナル伝送ライン７２によりＣＰＵ３２に接続されている。
【００８８】
電気シグナル伝送ライン２６により電力制御モジュール２８に接続されるインストリーム本体として、熱量測定プローブ部材２４が、放出配管２２に配置されている。これは、洗浄の間熱量測定プローブ部材２４を一定の温度に維持するように構成されている。パワー制御モジュール２８は、シグナル伝送ライン３２によりＣＰＵ３２に接続されている。
【００８９】
図１に示す実施の形態において、放出配管２２は、その壁面に開口部を有し、赤外線透過可能ウィンドウ３６が配置されている。赤外線透過可能ウィンドウ３６は、パイロメータ３８と赤外線放出透過関係にある。パイロメータ３８は、シグナル伝送ライン４０によりＣＰＵ３２に接続されている。
【００９０】
排出物放出ライン４４が、このラインの一端において、気相成長チャンバ１２の放出配管２２に接続され、他端においては、排出物処理装置４６に接続されている。排出物処理装置４６は、如何なるタイプであってもよく、たとえば排出物処理洗浄機、酸化もしくは燃焼装置、化学反応容器、及び／又は通気管路４８における排出物処理装置４６から放出される最終浄化排出物を生成するため排出物の処理に適した別の排出物低減装置が含まれる。
【００９１】
オペレーションの間、半導体製造装置１０は、チャンバ１２において化学気相成長が実行されるように配置される。成長オペレーションの間、ライン６６におけるバルブ６８は閉じられ、ライン５２におけるバルブ５４は開いており、そのためライン５２におけるソース５０から化学気相成長チャンバ１２まで前駆体流体を導くことを可能とする。このような成長の間、ウェハ（不図示）は、化学気相成長条件の下気相前駆体と接触させるため、そしてウェハ表面に前駆体気体から所望の化学種を成長させるため、チャック１８上に配置する。このために、特定の応用において必要とされもしくは望まれているように、チャック１８上のウェハは、例えば、電気抵抗加熱、赤外線放射加熱等により加熱してもよい。
【００９２】
化学気相成長のためウェハに接触させた後、成長化学種において劣化した廃棄ガスは、配管２２からの排出の際チャンバ１２から放出され、ライン４４において排出物処理装置４６まで導かれる。ここでは、有毒なもしくは有害な化学種、もしくは所望のように回収された化学種が排出物から取り除かれ、浄化された排出物を生成する。浄化された排出物は、ベントライン４８における排出物処理装置４６から放出される。
【００９３】
この化学気相成長オペレーションは、予め決められた時間間隔であって、製造される半導体デバイス構造に適した時間間隔で続けられる。適切なセンサ、装置等を配置することにより、化学気相成長オペレーションをモニタするようにＣＰＵ３２が構成され配置されていてもよい。ＣＰＵは、当該システムにおいて動作可能に構成され、化学気相成長チャンバに連通するライン５２における前駆体ストリームの流量をバルブアクチュエータ５６により調整してもよい。化学気相成長チャンバ１２の内部体積１６に所望な流量の活性な前駆体化学種を供給するようにバルブアクチュエータ５６を選択的に開閉する。さらに、ＣＰＵ３２は、キャリアガスと前駆体物質とを混合するという観点から前駆体もしくはソース５０を制御するように動作可能に配置され、化学気相成長チャンバまで導かれる供給混合ガスにおいて予め決定された濃度の前駆体化学種を提供する。
【００９４】
さらに別の実施の形態では、ＣＰＵ３２は、半導体製造装置１０において様々な他の装置、物質、操作をモニタリング及び／又は制御するように構成してもよい。
【００９５】
化学気相成長オペレーションが終了した後、前駆体の化学気相成長チャンバ１２へのフローは、ＣＰＵ３２の制御の下バルブアクチュエータ５６を適切に作動させて、ライン５２におけるバルブ５４を閉じることにより終了する。
【００９６】
同時に、ライン６６におけるバルブ６８は開口し、ソース６０からの洗浄ガスはライン６２を介してプラズマ６４まで搬送され、洗浄化学種を含むプラズマが発生する。例えば、ソース６０は、三フッ化窒素をプラズマ発生装置６４に供給し、それによりアクティブなフッ素ラジカルとフルオロ化学種を発生させる。これらは、化学気相成長チャンバ１２の内壁面１４から析出物を除去するのに有効である。内壁面１４上の析出物の特性に依存して、単一の洗浄ガスが用いられ、別の態様では、異なる洗浄ガスの混合物をプラズマ発生装置６４まで導き、従前の化学気相成長オペレーションの間、繰り返し析出物を内壁面１４から取り除くために有効なアクティブな洗浄化学種を発生させてもよい。
【００９７】
チャンバの内部容積１６まで導くため、プラズマ発生装置から、アクティブな洗浄化学種をライン６６を介して化学気相成長チャンバ１２の入口２０まで搬送し、中の壁面１４から析出物を除去する。
【００９８】
洗浄プロセスからの排出物を放出配管２２へと搬送し、精製された排出物をベントライン４８において浄化し及び放出するため、上記排出物は、放出配管２２からライン４４を介して排出物処理装置４６へと搬送される。当然の事ながら、洗浄排出物の処理は、化学気相成長排出物からの汚染物質を減少させるために用いられる排出物処理装置以外の排出物処理装置において実行してもよく、そのためには、ライン４４が、ガスフロー伝送が閉じられた状態でマニホールドと接合され、当該マニホールドによりそれぞれのＣＶＤ排出物及び洗浄排出物が、異なる排出物低減装置まで搬送される。
【００９９】
放出通路２２に搬送された離隔プラズマ発生洗浄排出物は熱量測定プローブ２４に接触する。プローブ２４は、電源２８により電力供給され一定の温度に維持される。電源２８は、電気伝送ライン２６によりプローブに接続されている。洗浄排出物は、プローブ２４に接触することから、熱的特性を有し、熱的特性は、洗浄オペレーションの進捗、ＣＶＤチャンバ１２の内壁面１４上の析出物と洗浄化学種との化学反応、チャンバ１２の温度等により決定される。洗浄排出物の熱的特性が劇的に変動すると、プローブ部材２４の温度を一定に保つに必要な電力はそれにしたがって変動するであろう。プローブ部材２４により引き起こされるこの電力における変動は電源２８からのパワードローシグナルによりモニタされ、これはシグナル伝送ライン３２、ＣＰＵ３２を介して伝送される。
【０１００】
ＣＰＵにより受信されるパワーシグナルは、洗浄のエンドポイントもしくは所望の完了状態を示す変化を決定するためモニタされる。ＣＰＵにより感知されるエンドポイントにおいて、ＣＰＵは、応答可能なように、バルブアクチュエータ７０までの伝送ライン７２においてシグナルを発生させ、ライン６６においてフロー制御バルブ６８を閉じ、それにより洗浄オペレーションを終了させる。
【０１０１】
プローブ２４により提供される熱量モニタリング機能に加えて、半導体製造装置１０は、例えばバックアップとしてチャンバ洗浄オペレーションのエンドポイントの決定のための他のモニタリングシステムおよび機能を含んでいてもよく、又は熱量計測プローブにより提供されるエンドポイント決定のための補足的な機能を備えていてもよい。後者の場合、エンドポイントモニタリングのための補足的な機能は、ＣＰＵもしくは他のシグナルプロセス装置による処理のため、付加的でもしくは平均的なシグナルを伝送するため用い、全体的なエンドポイント決定システムの正確性及び信頼性を高める。
【０１０２】
さらに別の態様では、付加的なエンドポイントモニタリング機能を用いて、集積されたモニタリング及び制御システムの一部として、複数のアクティブな成分を含む洗浄排出物における特定の化学種をモニタしてもよい。ここでは、プローブ２４は、洗浄オペレーションの終了の一義的な制御を行い、他の化学種が、補助的な手段、すなわち異なる洗浄剤が交互に導入されそれぞれチャンバの内壁面から特定の析出化学種を除去することに関連する具体例によりモニタリングされる。
【０１０３】
図１の装置において、このような補助のエンドポイントモニタリングは、パイロメータ３８により与えられる。パイロメータ３８は赤外線放射をモニタする。当該赤外線は、プローブ２４により放出され、ウィンドウ３６を介して伝送される。パイロメータ３８は、制御シグナルを応答可能なように発生させ、当該制御シグナルは、シグナル伝送ライン４２を介してＣＰＵ３２まで伝送される。
【０１０４】
さらに別の態様では、図１の装置は、洗浄オペレーションの高温測定モニタリングのみを用いて、パイロメータ３８により操作してもよい。当該態様において、シグナル伝送ライン４０においてパイロメータ３８により伝送されるモニタリングシグナルは、洗浄プロセスのエンドポイントを示す変位を受け、当該変位はＣＰＵ３２により検出される。その後、洗浄液供給ライン６６のバルブ６８を閉じ、ＣＰＵは、プラズマ発生装置まで洗浄液を搬送させ、及び／又はプラズマ発生装置のオペレーションを応答可能なように終了させる。
【０１０５】
熱量測定プローブおよびその詳細なオペレーションを考慮して、チャンバ洗浄プロセスの間、熱量測定プローブは、一定の温度でプラズマ排出物中に浸漬されプラズマ排出物との時間依存性熱交換を受け、これはチャンバにおける洗浄プロセスを反映している。熱量測定プローブの一定の温度と、搬送される液体との熱交換は、大方対流性の熱伝導を含み、発熱反応（具体的にはラジカルの再結合を生じさせる発熱反応）からプローブ表面に対して潜在的で付加的な貢献を示す。プローブは、ヒートサーマル挙動及びその結果として起こる、温度を一定に保つためのパワードロー条件における変動の結果から、洗浄副生成物を含む排出物と、洗浄液自身を含む排出物との間のヒートサーマルの差異を検出するように構成されている。その結果、副生成物リッチ排出物ストリームから副生成物プアー排出物ストリームへの遷移が感知され、これが洗浄オペレーションを終了させるため用いられる。
【０１０６】
洗浄オペレーションの間発生する発熱エッチング反応によるエンタルピにより、洗浄排出物の温度は一般的に析出物除去の間のものより高い。洗浄オペレーションのエンドポイントを信頼性があり再生可能な方法で検出することができるように、熱量測定プローブは、チャンバ洗浄の間の排出物成分の遷移に関連する集団的変動（プローブ表面に対する発熱反応、熱伝導性及び動粘性率の変化並びに排出物温度の変化に関連した対流性ヒートコントラスト）を検出する。
【０１０７】
本発明の特徴および利点は、以下の具体例により、より詳細に示されている。当該具体例は、本発明の特性および範囲に関して、特性について例示することを意図したものであり、限定的に解釈すべきではない。
【実施例】
【０１０８】
実施例１
【０１０９】
熱量測定プローブは、電気的に絶縁されたファイバが、僅か３μｍの膜厚のニッケルクラッドにより被覆されて作製される。ニッケルは、フッ素エッチングに対して耐性を有するため選択され、フッ素プラズマ雰囲気に曝すことを調整する。定温オペレーションを達成するため、プローブの電力は、フィードバック制御スキームを介して調整され、予め決定された設定値にプローブ抵抗を維持する。
【０１１０】
最初、図２に体系的に示すように、レスポンス特性がプラズマテストマニホールド１００について検査した。当該テストマニホールドは、マニホールド導管１０２の上流側においてプラズマ発生装置１０１を備え、マニホールド導管１０２の反対側には残留ガスモニタ１０４を備える。その下流側におけるマニホールド導管１０２は、排気導管１０６に接続され、排気導管１０６は絞り弁１１０を備え、メインの真空ポンプ１０８に接続されている。マニホールド導管１０２は、プローブ１１４の下流側にマノメータ１１２を備える。
【０１１１】
プラズマ発生装置１０２として、アストロンＡＸ７６５０原子フッ素発生装置を用いた。質量流量制御装置（図２には示していない）を、マニホールドを介したプロセスガスフローを制御するため使用した。プラズマ発生装置１０１に関連するマニホールド導管１０２は、６０６１−Ｔ６アルミニウムからなる。複数のＫＦ２５及びＫＦ４０は、試料の載置及び装置の導入のためにマニホールドの導管１０２を介して与えられる。一部に、サファイアウィンドウが取り付けられ、サンプルの配置の視覚的検査及び光学的診断計測を容易にする。２〜２０μｍのスペクトル応答範囲を有しかつサファイアウィンドウを介してサンプル表面でターゲットされた赤外線熱電対を使用し、タングステン試料においては赤外線パイロメトリーを実行し、シリコンにおいては集積赤外線化学発光を測定した。
【０１１２】
キャパシタンスマノメータ１１２を使用して、圧力の数値を取得する。そして絞り弁１１０を使用して、マニホールド導管１０２における圧力を制御する。残留ガス分析装置（ＲＧＡ）１０４としては、ＲＧＡ３００残留ガス分析装置（スタンフォードリサーチシステム、パロアルト、カリフォルニア）を用い、これは化学種の時間的進展をモニタするために使用した。
【０１１３】
プローブオペレーション（インシチュプラズマ洗浄プロセスを実行するアプライドマテリアル精密５０００ＰＥＣＶＤシステム（アプライドマテリアル社、タスティン カリフォルニア）についてのオペレーション、および遠隔プラズマおよびインシチュプラズマ洗浄プロセスを実行するＡＫＴ １５Ｋ ＰＥＣＶＤシステムについてのオペレーションを含む）を製造装置について実行した。
【０１１４】
図２に示すように、テストマニホールド１００について実験を行い、小サイズの試料によりプローブオペレーションを評価し、それぞれのケースにおいて試料に焦点を合わせるため赤外線熱電対を配置した。
【０１１５】
タングステンＣＶＤ析出物の遠隔プラズマ洗浄を代表するオペレーションを例示する。タングステンの試料が、マニホールド導管１０２に配置され、三フッ化窒素プラズマから抽出された洗浄ストリームに対してさらされる。
【０１１６】
マニホールド１００は、マニホールド導管１０２に配置されたＳｉＯ２／Ｓｉ試料を用いてオペレートされ、Ｓｉベース材料の析出物の遠隔プラズマ洗浄を代表するオペレーションおよびＳｉＯ２／Ｓｉのヘテロ接合を介してエッチングを検出する能力が明らかにされている。
【０１１７】
製造セッティングにおいて熱量プローブのオペレーションを示すため、熱量測定プローブを２つの全く異なるＰＥＣＶＤ装置のそれぞれに導入する。最初の装置は、実験的な窒化物およびＴＥＯＳ酸化物の析出物、インシチュプラズマ洗浄プロセスを実行するアプライドマテリアル精密５０００ＣＶＤシステムであった。第２の装置は、酸化析出、遠隔プラズマ洗浄プロセスを実行するＡＫＴ １５Ｋ ＰＥＣＶＤシステムであった。それぞれのケースにおいて、熱量測定プローブを、チャンバアイソレーションバルブと絞り弁との間に導入した。
【０１１８】
シリコンナイトライド析出物のインシチュ洗浄を評価するため、幾つかの実験的なシリコンナイトライド析出を精密５０００システムについて実行した。析出時間は、２分にフィックスし、他の析出設定値については一つの析出から次の析出までに変更した。洗浄時間以外固定したプロセスパラメータを用いたインシチュ洗浄サイクルに続いてそれぞれの析出を行った。洗浄プロセスは、高周波（ＲＦ）インピーダンス調整および熱量測定プローブ数値の両方が特徴的なエンドポイント特性を示した後、装置オペレータにより手動で終了させ、幾つかのケースでは、チャンバの状態が、認定されたエンドポイントを更に超えて進行するかどうかを決定するため意図的に延長して続行した。
【０１１９】
ＲＦインピーダンス調整（ロードブレード及び調整ブレードのポジションによって表される）及び熱量測定プローブの電力トレースを図３に示す。グレー表示された領域は、洗浄サイクルを示している。誘電体の析出物が導電性のチャンバ内部からほとんど取り除かれたとき、両方のブレードポジションを不意に移動させ、プラズマインピーダンスの急激な変化を調整した。熱量測定プローブは、排出物に対するヒートサーマル損失における急激な変化に対応して突然の減少を示す。それぞれの洗浄トレースはそれぞれの析出物の状態が異なるため特有のものであるが、インピーダンス調整と熱量測定プローブパワードローとの間の相関関係は、全ての析出物洗浄サイクルにおいて確立された状態にある。
【０１２０】
続いて、シリコン酸化物からなる析出物のインシチュ洗浄を実行した。信頼性テストを２５個のウェハカセット上に略同一の析出物洗浄サイクルを実行することにより実施した。ターゲットマテリアルとしては、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケート）酸化物を用いた。析出時間は６０秒にフィックスした。１１０秒のインシチュ洗浄サイクルに続いてそれぞれの析出を行った。初期段階の実験からの経験により、１１０秒は、確実にチャンバを洗浄サイクル後の洗浄状態とするのに十分長いことが示されている。すなわち、当該チャンバは、信頼性テストをサポートするために意図的に過剰に洗浄した。その結果を図４に示す。
【０１２１】
図４に示す１４番目と１５番目の析出洗浄サイクルの間のタイムギャップは、精密５０００コンベンションについてものである。パワー噴出は、フィードバック制御における偶発的なスリップに関連し洗浄サイクルを終了させた後に発生する影響（artifacts）によるものである。特徴的なエンドポイント特性はそれぞれの洗浄サイクルにおいて明らかである一方、シグナル波形は、互いに似ているというわけではない。洗浄プロセスの間の波形の挙動に関して、洗浄の終了（ＥＯＣ）におけるプローブパワーは、洗浄の終了におけるチャンバ洗浄のインジケータとして選択してもよく、そのため統計的なプロセス制御についてのインプットパラメータとして使用してもよい。
【０１２２】
シリコン酸化物の析出物の統合された洗浄に関して、ＡＫＴ１５Ｋシステムに対して別のテストを実行した。ターゲットマテリアルとしては、ＳｉＨ４シラン化合物に基づく酸化物を用いた。それぞれの析出に続いて、遠隔プラズマにより供給されたフッ素ラジカルを用いた洗浄サイクルを実行した。洗浄サイクルを介してインシチュプラズマを維持した。絞り弁は、全洗浄サイクルの間完全に開口し、チャンバ圧力は、チャンバ洗浄が進行するに従って変化する。洗浄サイクル時間は１５分にフィックスした。
【０１２３】
ＳｉＦ４検出のための非分散型赤外分析（ＮＤＩＲ）センサを、比較のため熱量測定プローブと共に導入した。ＮＤＩＲ検出を容易にするため、排出物スプリットストリームを、メインの排出物ラインから分岐し、センサセルの前方を通過させ、その後排出ラインまで導いた。セパレートバルブは、析出サイクルの間センサセルを反応性化学種から保護する。その結果を図５に示す。
【０１２４】
圧力のプロファイルが、図５に含まれており、チャートの矢印によりマークされた特徴的なエンドポイント特性が実験的に認定されるようにデータ解釈をアシストする。
【０１２５】
ＮＤＩＲシグナル強度により表されるＳｉＦ４量は、洗浄オペレーションの開始直後上昇し、その後明らかなエンドポイントを経過すると水平領域まで減少する。熱量測定プローブ電力は、最初不安定な期間を示すが、これはＮＤＩＲ分離バルブの開口により引き起こされる乱流に起因するものであった。熱量測定プローブ電力は、その後、特徴的なエンドポイント特性を含む圧力プロファイルに接近してそしてそれを超えて追随し水平領域まで上昇する。熱量測定プローブにより決定されるエンドポイント（ＮＤＩＲセンサにより示されるものに極めて近接した）と、圧力プロファイルにより決定されるエンドポイントとの間の時間差は、約１分であった。
【０１２６】
このように、上述の結果は、プラズマ排出物の熱的特性の遷移に対応する、プラズマ洗浄オペレーションのエンドポイントを検知するために、プラズマ排出物に浸漬され、排出物により搬送される熱フラックスを測定する熱量測定プローブを提供する本発明の有用性を証明する。ＷおよびＳｉＯ２／Ｓｉ試料のエッチング挙動について、製造装置を使用するシリコンナイトライドおよびシリコン酸化物のテストマニホールドおよびチャンバ洗浄を使用して評価し、インシチュチャンバ洗浄及び遠隔チャンバ洗浄プロセスの両方に対して、良好なエンドポイントが示された。
【０１２７】
実施例ＩＩ
【０１２８】
図２に示されたフッ素プラズマテストマニホールドは、プラズマ排出物温度を外部から光学ウィンドウを介して測定することを評価するため、図６に示される配置へと修正した。
【０１２９】
修正したマニホールド２１０は、メイン導管２１４を備え、メイン導管２１４は、一端においてプラズマ発生装置２１２と接続され、他端において残留ガス分析装置２２８と接続されている。その下流領域において、メイン導管２１４が、真空ライン２２６と接続される。真空ライン２２６は、メイン真空ポンプ２３０に接続され、絞り弁２３４を備える。メイン導管２１４及び真空ライン２２６を介したプラズマ排出物のフローをそれぞれ矢印ＡおよびＢにより示す。
【０１３０】
サファイアウィンドウと適合する波長で作動する赤外線温度センサ２１８（オメガエンジニアリングモデルＮｏ．ＯＳ３７−ＣＦ）を、検出に関連するようにサファイアウィンドウ２２０にマウントする。これは、Ｋタイプの熱電対シグナルに対応するアウトプットを与える。Ｔタイプ熱電対２２２を、図６に示されるフッ素プラズマテストマニホールドに導入し、そしてマノメータ２２４を圧力モニタリングのためメイン導管２１４の同じ部分に導入した。
【０１３１】
赤外線温度センサ２１８は、高い放射率（非金属もしくは被覆された金属）を有する表面を測定する際最良に作動する。テストマニホールドの内壁を測定することについて最初労力が払われるが、ＮＦ３プラズマでは、温度の変化が観測されなかった。非常に密集したメッシュのニッケルスクリーンマテリアルからなる小さい薄片を、ガスストリームに、サファイアウィンドウ２２０より下側に約２〜３インチのところに配置した。これは、ターゲットとしての役割を果たし、ＩＲセンサで測定されるに十分大きな温度変化を示すようにＮＦ３プラズマにより加熱する。ニッケルターゲット２３２の配置を図７に示している。テストマニホールド２１０は、また、ＮＦ３マスフローコントローラ（図６もしくは７には図示せず）により特徴付けられる。
【０１３２】
テストマニホールド２１０は、析出のため６０秒間、洗浄のため１８０秒間、３つの析出／洗浄サイクルをシミュレートするようにプログラムされた。それぞれの洗浄サイクルの途中で、ＮＦ３プラズマを上昇させ、Ｆ２濃度の上昇を強制し、エンドポイント洗浄条件をシミュレートする。マニホールド２１０に導入されるＮＦ３マスフローコントローラは、５リットルコントローラであり、データのスポットにより反映されるように、ＮＦ３が最初開口したときはいつもオーバーシュートを示した。
【０１３３】
ニッケルターゲットにおける温度上昇を検出する赤外線温度検出が良好に示されている。温度の上昇は、インシチュＴタイプ熱電対２２２と比較して僅かなタイムラグが示されている。これは、ニッケルターゲットがより大きな質量を有することに関連する熱時間定数に起因する。テストの結果を図８に示す。
【０１３４】
実施例III
【０１３５】
当該実施例において、図２のテストマニホールドを用い、温度モニタリングサイトを図９に示されているように設けた。ＳｉＯ２／Ｓｉ試料について、ＮＦ３エッチングの間の赤外線パイロメータを評価した。図８の全てのパーツ及び部品は、図２と同様のパーツ及び部材と同様にナンバリングしている。
【０１３６】
トランスポートチューブに配置したときにＫＦ４０サファイアウィンドウの略全面を占める正方形のＳｉＯ２／Ｓｉ試料を使用した。ＳｉＯ２層は２μｍの厚さを有する。ワイドビュー（３０°）赤外線パイロメータ２１８、オメガＯＳ３７−ＣＦ−Ｋをサファイアウィンドウ２２０の上に配置し、ＳｉＯ２／Ｓｉ試料を直接観測した。補正されていない電圧アウトプットをログし、Ｋタイプの熱電対リードアウトを備えるＤＭＭを温度読み取りのためモニタした。次にサーマルモニタリングプローブを利用し、ＫＦ２５（ロレックスＫＦ２５はフィラメントベースのエンドポイントモニタ（ＡＴＭＩ社、ダンベリー、コネチカット、ＵＳＡ））およびＴタイプ熱電対を、図９に示されるように、ＳｉＯ２／Ｓｉ試料の下流に配置した。
〈１〉    パイロメータ（および試料）
〈２〉    ロレックスＫＦ２５
〈３〉    Ｔタイプ熱電対
【０１３７】
テストマニホールドを、４つのステップのプロセスにおいてオペレートした。４つのステップのプロセスは、１０００ｓｃｃｍアルゴンの一定のバックグランドにおいて４つのＮＦ３パルスが含まれている。４つの高いＮＦ３フロー、すなわち８００、２００、６００、４００ｓｃｃフローを用いた。
【０１３８】
ロレックスＫＦ２５熱電対を、エンドポイントモニタリングリファレンスとして使用した。３つのデバイス〈１〉、〈２〉、および〈３〉からのデータトレースを図１０に示している。図１０は、連続した三フッ化窒素パルスの間の、３つの温度モニタリングデバイス、すなわちパイロメータ（ミリボルト）、ロレックスＫＦ２５熱電対（オーム）、Ｔタイプ熱電対（ミリボルト）のアウトプットと時間との関係を示したグラフである。赤外線パイロメータのアウトプットが、グラフにおいて点線により表されており、これはデバイスの上限、すなわち１３７０℃（Ｋタイプ熱電対の限界値）を反映している。これは、ＥＦＭ５４．８８６ｍＶに対応する。
【０１３９】
図１１は、図１０のグラフの、最初のＮＦ３パルスの間の曲線を重ね合わせたグラフである。最初の台形（約５７０℃）は、ＳｉＯ２層からＳｉＯ２を取り除いたことに相当する。その後シリコンの表面を露出させるため、表面温度はそれに対応して増加する。８００ｓｃｃｍＮＦ３パルスについてのアウトプットレベルが、パルスのエンドに向かうにしたがって急激に増加している部分を除いて、より低いＮＦ３フローについての後続のパルスより低い理由がシリコン表面の露出現象により説明されている。
【０１４０】
以下排出物ストリームに浸漬されたエレメントの熱バランスを考慮して、次の熱バランス式が適用可能である。
〈ジュール加熱〉＋〈発熱反応〉＋〈接触物へのヒートサーマル〉＋〈排出物へのヒートサーマル〉＋〈放射〉＝０
ＮＦ３洗浄のケースでは、フッ素ラジカルの発熱性再結合を含む発熱反応からの貢献は、フッ素ラジカルの反応率および減少に依存する。接触物へのヒートサーマルは小さく、エレメントと大気との温度差に対応する。排出物のヒートサーマルは、熱対流により支配されている。目的のエレメント温度の範囲では放射も小さい。単純化により、熱バランス等式は、
【０１４１】
【数１】
2009510269.tif 000003
となる。ここで、ｒは反応、ｋおよびｈは排出物の熱伝導率および対流性熱伝導係数である。すべての時間間隔は、熱電対と加熱されたフィラメントとの間で異なる値を有するが、これに関連して、フィラメントは自ら発熱するが熱電対はそうではないという点で異なる。
【０１４２】
以下、Ｔタイプ熱電対レスポンスを考慮して、ＳｉＯ２／Ｓｉ遷移においては熱電対温度が減少することに留意すべきである。より高温の試料表面が排出物に熱を放出し、それにより排出物の温度が上昇するという予想に基づけば、反直感的（counter-intuitive）挙動であるけれども、この時間における排出物は、ＳｉＦ４（低い熱伝導性ガス）においてより豊富となるということに留意すべきである。数学的には、
【０１４３】
【数２】
2009510269.tif 000004
当該等式をバランスする唯一の解決方法は、［Ｆ］を減少させることであり、これは酸化物のものと比較して、シリコンのより速いエッチング速度と一致する。
【０１４４】
以下赤外線パイロメータエンドポイントモニタリングについての熱バランス式を考慮すると、
【０１４５】
【数３】
2009510269.tif 000005
このバランスは、ジュール熱が、減少した発熱反応をより多い補償するとき保たれる。
【０１４６】
上述のことから、試料の表面温度は、シリコンがエッチングされるとき極端に高く、酸化物がエッチングされるときそれ程高くない（〜５７０℃）ことが明らかである。赤外線パイロメータおよび熱電対の両方により、酸化物がエッチングされ下のシリコン表面が露出されたときにシグナルが伝送されることが示されている。
【０１４７】
本発明の他の態様では、ＮｉコートされたＳｉＣフィラメントを含むエンドポイントモニタリングセンサエレメントに関係する。このセンサエレメントに関連するオペレーション問題の一つは、電気抵抗が小さく、この特性がシステム装置に対して重大な要求を課すということである。このように電気抵抗が小さいことは、Ｎｉ金属を介した電気伝導に起因している。本発明は、Ｎｉコーティングが電気伝導性パスから取り除かれたエンドポイントモニタリングセンサを提供することによりそのような問題を解決する。
【０１４８】
図１２は、本発明のある実施の形態に係るエンドポイントモニタセンサエレメント３００の概略斜視図を示しており、Ｎｉコートフィラメントのニッケルコーティングは電気的に絶縁されている。このセンサエレメントは、Ｎｉ触媒が局所的に取り除かれ、それにより伝導性の触媒を電気伝導から絶縁することができることが示されている。
【０１４９】
図１２に示すように、エンドポイントモニタセンサエレメント３００は、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）円柱体３０４内にアモルファスのカーボンモノフィラメント３０２が設けられている。円柱体３０４は、ニッケルシース３０６に包まれている。ニッケルシース３０６は、長手方向のシース部分、第１端部３０８、及び第２端部３１０を含む。
【０１５０】
シース３０６は、第１及び第２端部近傍において不連続となっており、第１及び第２外周延在溝部が形成されている。第１のエンドポイント３０８に近接する第１の溝部は、第１の環状絶縁部材３１２を備え、第２端部に近接する第２溝部は、第２の環状絶縁部材３１４を備える。
【０１５１】
ここに配置された溝部及び環状の絶縁部材は、任意の適当な方法により形成してもよい。
【０１５２】
ある方法では、環状の絶縁部材を予め形成し、ニッケルがＳｉＣ円柱体の長手方向部分および端部において被覆される前に、環状の絶縁部材をシリコンカーバイド円柱体３０４上の適所にスライドさせる。
【０１５３】
他の方法では、ニッケルをシリコンカーバイド円柱体３０４の全長および当該円柱体の端部を超えて析出させ、その後ニッケルをマスクし、選択的にエッチングして、第１及び第２の外周延在溝部を形成する。溝部の形成の後、当該溝部に、絶縁性材料を充填し、図１２に示すような構造物を形成する。
【０１５４】
エンドポイントセンサアッセンブリのコンポネントとして導入されるとき、エンドポイントモニタセンサエレメント３００のオペレーションにおいて、シグナル変換がアモルファスカーボンモノフィラメント３０２により実行される。これは、［（抵抗）×（温度係数）］の積（ＲＴＣパラメータと称する）を有し、対応するＮｉ被覆されたシリコンカーバイドフィラメントのＲＴＣパラメータより１０倍多いオーダーである。
【０１５５】
図１２に示す構造物により、ニッケルシースの長手方向シース部分は、絶縁部材３１２及び３１４により電気的に絶縁されている。第１端部３０８および第２端部３１０におけるニッケルコーティングは、センサエレメントの伝導性コアと電気的に接続するため利用される。絶縁は、例えばニッケルを選択的にコートすることによりもしくはＳｉＣ円柱体３０４上においてブランケットのＮｉコーティングをレーザ除去することにより達成され、それにより絶縁性材料、好ましくはフッ素耐性を有する絶縁性媒体により充填された溝部が形成される。
【０１５６】
絶縁性マテリアルは、例えばガラス、セラミック、もしくはポリマ性絶縁性溶剤などの如何なるタイプであってもよい。好ましい態様においては、絶縁性材料として、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフルオロカーボンポリマが挙げられる。
【０１５７】
図１３は、本発明の他の実施の形態に係るエンドポイントモニタセンサエレメント３２０の概略斜視図であり、Ｎｉコートされたフィラメントのニッケルコーティングが電気的に絶縁されている。図１３は、導電性のコア上に絶縁性の”触媒”を使用することを例示しており、端部におけるＮｉコーティングは、伝導性コアに電気的に接続させるためのものである。
【０１５８】
図１３に示すように、エンドポイントモニタセンサエレメント３２０は、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）円柱体３２４内にアモルファスのカーバイドモノフィラメント３２２を備える。円柱体３２４は、シース３２６に包まれている。シース３２６は、絶縁性材料からなる。当該絶縁性材料は、図１２の実施の形態に関連して記載した絶縁体と同じタイプのものである。
【０１５９】
センサエレメントのシース部分は、それぞれのエンドポイント３２８及び３３０の直径と同一の大きさの直径を有し、それぞれニッケルもしくは別の適切な伝導性材料から形成されている。図１３のセンサエレメントのシース部分は、ポリテトラフルオロエチレン等の完全にフッ素化されたポリマから形成されていることが好ましい。
【０１６０】
チャンバ洗浄に使用される圧力／フロー条件に関連して、フッ素再結合は、アルミニウム、ポリテトラフルオロエチレン、およびニッケルの構成材料においては、構造のフローチャンネルマテリアルに依存しないようである。実際は、アルミニウム、銅、ニッケルフィラメントのシグナル強度は、それぞれの抵抗および抵抗の温度係数に起因する。これは、触媒機能がこれらの３つの金属の中で類似していることを示している。これらの結果は、Ｎｉをポリテトラフルオロエチレンもしくは他の完全なフッ素化されたポリマ等の絶縁性フッ素耐性材料で置き換えることを提案している。さらに、アモルファスカーボンフィラメント以外の他のおよび別の抵抗性コア材料を使用してもよい。
【０１６１】
図１４は、時間（分）に対する抵抗（オーム）を示したグラフであり、テフロン被覆ニッケルメッキＳｉＣフィラメント（曲線Ａ）、不連続にニッケルメッキされたシリコンカーバイドフィラメント（曲線Ｄ）、０．１２５ミリアンペアの電流で５時間メッキされたニッケルメッキフィラメント（曲線Ｂ）、及び０．２５ミリアンペアの電流で５時間メッキされたニッケルメッキＳｉＣフィラメント（曲線Ｅ）を示している。曲線Ｃは、プラズマのオン／オフサイクルを示している。テストコンディションはコンスタント電流モードで４つのフィラメントの全てについて同時に実験することが含まれている。プロセスコンディションは、８００標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）の窒素および４００ｓｃｃｍの三フッ化窒素の流量で、５トールの圧力を含み、当該プロセスは、４回オンオフを繰り返すことによりオペレートされ、エンドポイントもしくはフッ素の上昇をシミュレートする。
【０１６２】
テフロン被覆されたサンプルおよび不連続にコートされたフィラメントは反対の反応を示すことが観測された。抵抗（Ｒ）は、フッ素が導入されると減少する。
【０１６３】
図１５は、シグナルレスポンス（ｄＲ／Ｒ）と時間（分）との関係を示すグラフであり、テフロン（登録商標）被覆されたエレメント及び不連続なエレメントは最も低いｄＲ／Ｒ値を有することを示している。
【０１６４】
図１６は、シグナルである相対的デルタＲ（ｄＲ）（オーム）と時間（分）との関係を示すグラフである。図１６は、テフロン（登録商標）被覆エレメントおよび不連続エレメントが最も高いシグナル強度を有することを示している。
【０１６５】
このように、本願は、シリコンカーバイド円柱体内にアモルファスカーボンフィラメントを含むエンドポイントモニタセンサエレメントであって、上記シリコンカーバイド円柱体がニッケルシースにより囲まれ、上記ニッケルシースが電気的電源回路に接触することが意図された端部を有し、メインの長手方向シース部分が絶縁構造により端部と電気的に導通することから絶縁されていることを特徴とするエンドポイントモニタセンサエレメントを意図している。
【０１６６】
絶縁構造は、適切なものであれば如何なるタイプのものであってもよい。ある態様では、当該絶縁構造は、端部とメインの長手方向シース部分との間に介在する環状絶縁リングを備える。当該環状絶縁リングは、フルオロポリマ、具体的にはポリテトラフルオロエチレン等適切な絶縁性材料から構成されてもよい。
【０１６７】
本発明は、シリコンカーバイド円柱体内にアモルファスのカーボンフィラメントを備えるエンドポイントモニタセンサエレメントであって、シリコンカーバイド円柱体がニッケル電極と、その端部において接続され、端部の中間においてメインの長手方向に沿ってシリコンカーバイド円柱体は絶縁性シースに包囲されたエンドポイントモニタセンサエレメントを意図する。同様に、絶縁性のシースは、フルオロポリマ、具体的にはポリテトラフルオロエチレン等絶縁性材料から構成されてもよい。ある好ましい実施の形態における絶縁性シースは、直径についてニッケル電極と同一の大きさを有する。
【０１６８】
上述のエンドポイントモニタセンサエレメントは、多種多様なエンドポイントモニタに組み込むことができる。
【０１６９】
さらに、本発明は、洗浄を必要とするチャンバと、上述のエンドポイントモニタセンサエレメントを含むエンドポイントモニタとを備えるプロセス装置、並びにそのような特性のエンドポイントモニタ、並びに洗浄を必要とするチャンバと、当該洗浄をモニタするように構成されるエンドポイントモニタとを備えるプロセス装置を使用することを含む、プロセスチャンバ洗浄をモニタする方法を提供する。
【０１７０】
他の態様では、本発明は、上記チャンバから析出物を取り除き、上記チャンバから洗浄溶液排出物を放出するため、プロセスチャンバを介して洗浄溶液を排出することを含む洗浄プロセスを実行する方法であって、洗浄プロセスの間、時間の関数である電力をモニタする工程と、時間の関数である、モニタされた電力が、トレース形状において台形状となるときに発生する、洗浄プロセスのエンドポイントを決定する工程と、を含む。特定の実施の形態に係る方法では、エンドポイント決定時に洗浄プロセスを終了させる工程を更に含む。
【０１７１】
本発明は、さらに別の実施態様では、チャンバから析出物を取り除き、上記チャンバから洗浄溶液排出物を放出するため、プロセスチャンバを介して洗浄溶液を排出することを含む洗浄プロセスを実行する方法であって、洗浄プロセスの間、時間の関数である電力をモニタする工程と、真のシグナルとノイズ成分とを含む対応するシグナルを発生させる工程と、ノイズ成分の大きさが、少なくとも真のシグナルの一時的な変化と等しいとき、洗浄プロセスのエンドポイントを決定する工程とを備える方法を提供する。
【０１７２】
上述の方法における決定オペレーションには、マルチプルプライアーシグナルサンプリング(multiple prior signal samplings)のためのシグナル値と電流シグナル値との間の差異を決定すること、及び／またはメディアンフィルタ差分関数(median filter difference function)および信頼性レベル逆関数(confidence level counter function)の計算を含むシグナル処理が含まれていてもよい。
【０１７３】
本発明の別の態様は、洗浄を必要とするチャンバと、上述のいずれかの方法により洗浄をモニタするように構成されるエンドポイントモニタと、を備えるプロセス装置に関する。プロセスチャンバは、適切なものであれば如何なるタイプのものであってもよく、具体的には化学気相成長チャンバ等の半導体製造装置用チャンバであってもよい。
【０１７４】
当該プロセス装置は、さらに、プラズマ洗浄のためのプラズマ発生装置を備えていてもよい。当該プラズマ発生装置は、遠隔プラズマ発生のため、チャンバ洗浄用の洗浄化学種を形成するように配置される。これにより、析出プロセスが実行されたことによる析出物をプロセスチャンバから除去する。
【０１７５】
洗浄溶液は、適切なものであれば如何なるタイプのものであってもよく、具体的にはＮＦ３プラズマ、イオン種を含む洗浄液、フルオロ種を含む洗浄液等である。
【０１７６】
他の実施の形態では、本発明は、プロセスチャンバの洗浄の終了を決定するためのエンドポイントアルゴリズムおよび技術に関する。それぞれの装置及びプロセスは、この作業において使用される特定のプロセス条件の下特有のレスポンストレースを有する。
【０１７７】
本発明の当該態様は、数学に基づいたもの、異なるシナリオをターゲットするアルゴリズム、およびチューザアルゴリズムとは対照的に、簡単な物理に基づいた装置ボックスを利用する。本発明のある態様を示した、領域トレース特徴的方法を以下記載する。
【０１７８】
ある特性を有するリスポンストレースに関して、一般化Δマックスアルゴリズムを相互に補完するアルゴリズムを、次の議論において明らかにしている。議論を容易にするため、サンプルレスポンストレースを図１７に示している。３つの領域がトレースと一致する。すなわち、領域Ｉが、スターティング過渡特性(starting trasient)であり、領域IIが洗浄サイン(cleaning signature)であり、領域IIIはポストエンディングサイン(post-ending signature)である。このような領域表示は、一般的に当てはまる。領域IIは、既に洗浄チャンバが洗浄されている場合現れない可能性があり、領域IIIは、チャンバが十分には洗浄されていない場合現れない可能性がある。
【０１７９】
領域Ｉには、関連する装置もしくはプロセスに拘わらず、電力の急激な上昇が含まれる。このような挙動は、（洗浄のためチャンバを洗浄する際の）ベース真空コンディションから実際のチャンバ洗浄までのスターティング過渡特性の間のガスフローと圧力が増加するため、発生し、それにより排出物に対する熱損失を促進し、これに対応して付加的なジュール加熱を必要とすることを示している。上昇トレンドは略普遍的であり、洗浄プロセスについての情報がほとんど含まれない。Δマックスアルゴリズムにより、全洗浄トレースのピークにおいて領域Ｉの終了を予想し、それにより、領域Ｉを回避し、領域IIのレスポンスパターンを取得した。
【０１８０】
領域IIトレースは、析出物除去の間のプロセスチャンバのコンディショニングに対応し、そのため所定の装置もしくはプロセスに特有なものである。トレース挙動は、事前には分からないけれども、トレース特性と装置もしくはプロセスとの間の明確な相関関係が通常観察される。特定の具体例においては、ＡＫＴ社（サンタクララ、カリフォルニア）から商業的に入手可能な全てのＡＫＴ４３００プラズマエンハンスド化学気相成長装置について、シリコン、酸化物およびナイトライドの洗浄プロセスのトレースは、特有の形状を有する。この形状はエッチング反応の副生成物の熱伝導率及びエンタルピを反映している。
【０１８１】
領域IIIトレースは、洗浄チャンバを洗浄することに対応しており、そのため理想的には析出物質の種類に依存しない。これは、装置構成及びプロセスの詳細に依存するが、一般的には傾斜した台形となる。
【０１８２】
領域II及びΔマックスアルゴリズムをより詳細に考察すると、一般的なΔマックスアルゴリズムでは、領域IIにおいてある特徴が現れ、そして当該特徴が消滅する時点、すなわちエンドポイントを特定することに関するエンドポイント問題を低減させる。チャンバコンディションに変換されるとき、当該特徴は、大方の場合、チャンバコンディションが空間的（チャンバ内部の周りおよび析出物の厚さにわたって）そして時間的に同様であることを前提としている。デバイスフィジックスに関連して、この前提によって、以下の表Ｉに示された下記４つの可能性、すなわち、１．上昇、２．下降、３．下降→上昇および４．上昇→下降のいずれかのトレース形状に結び付けられる。最後の２つのシナリオ３及び４については、エンドポイントがスターティングポイントより高いかもしくはより低い。すなわちカテゴリを規定するのはトレンディング特性である。
【０１８３】
【表１】
2009510269.tif 000006
【０１８４】
空間的もしくは時間的な不均一は、ベーシックトレースに重ね合わされた振動もしくは”リップル”において明白となる傾向にある。図１７のサンプルトレースは、Ｓｉ：Ｈ／ＳｉＮバイレイヤー析出物の除去プロセスに対応する。バイレイヤーのエッチング（空間的な不均一）は、排出物温度および組成において時間的な不均一を生じさせ、領域IIにおいてリップルを発生させる。
【０１８５】
領域IIIに関して、アルゴリズムアプローチは、領域IIIトレースが時間の緩やかな関数、すなわち特性について台形状であり、一方領域IIトレースがそうではないという想定を前提とする。そのため、この緩やかな傾斜の始まりは、エンドポイントを示している。当該アプローチは、エンドポイントを特定する際のエンドポイント問題を減少させる。当該エンドポイントにおいては、トレースが台形を追随し始め、台形のアルゴリズム定義を上記問題に結び付ける。このために使用される定義に対して有効で応用可能な複数の方法が存在する。微分に基づいたアルゴリズムは、概念的に複雑ではないけれども、しかしノイズの存在に対して弱い。ノイズの大きさが真のシグナルの時間的な変動と同等もしくはより大きい関数を時間的に緩やかな関数とすることによりこのノイズ現象を活用することができる。以下の微分関数を決定するに際し、メディアンフィルタを上述の目的のために使用してもよい。
【０１８６】
【数４】
2009510269.tif 000007
ここで、メディアンはメディアン関数である。トレースが急激に変化するとき、最後の幾つかの数値のメディアン値と、現在の数値との間の差は、シグナル変化がノイズに比較して大きいため一般的に大きい。反対に、ノイズは安定的な現象であるため、関数が緩やかであるとき規定の相違は小さい可能性が高い。信頼性のあるレベルは、次の逆関数(counter function)により表現されうる。
【０１８７】
【数５】
2009510269.tif 000008
【０１８８】
この関数は、帰納的な方法で定義され、零もしくは正のいずれかである。小さなＮ［ｎ］値はこの関数が時間的に速い関数であることを示し、より小さなＮ［ｎ］値は、当該関数が時間に関して緩やかに変化するため高い信頼性が与えられることを示している。この”大きさ”は、対流の閾値トリガにより決定され、当該閾値は導入手続の一部として“トレーニング”することにより決定してもよい。
【０１８９】
ここで概略的に記載されるトレースに関連して、以下のパラメータ値、すなわちスパン＝２及びノイズ＝１μＷが選択される。スパンはシグナル平均化を抑制するため同様の数字であることが好ましい。２は最も小さい偶数であるため選択される。大きなスパンでは、信頼性を得ることができるが、エンドポイントの呼び出し(calling)を遅らせる。ノイズの大きさは、現実的であるべきであり、すなわち実験的に何が観測されているかを反映するよう選択される。意味のある最も低いノイズ値は実質上のデータ分解能である。これは分解限界値以下のノイズは実験的に観察されないためである。１μＷの分解限界値が、本データセットにおける使用のため選択される。
【０１９０】
ＡＫＴ  １５ｋ装置について、この領域IIIアルゴリズムを、Ｓｉ:Ｈ／ＳｉＮプロセスのための具体的な装置洗浄データに適合させることを以下に記載する。３つのデータセット、１５ｋ＿１、１５ｋ＿２、１５ｋ＿３が、上記装置のために蓄積されている。酸化物の析出物（これはフォールアウトされない）を唯一の例外として、成果のあったプロセスは、全てシリコン／シリコンナイトライド析出物の遠隔ＮＦ３洗浄のものであった。
【０１９１】
第１のデータセットサイクル（１５＿１.txt:サイクル１〜４）は、Ｆｌｙ＝アクティブの場合のセットポイントを含んでおり、サンプルレートは、〜４０Ｈｚであった。第１の洗浄を、すでに洗浄されたチャンバに対して実行し、エンドポイントモニタは、不安定な振動部分へと移行した。不安定な振動部分はＰＩＤ制御によりその後安定化された。洗浄サイクルは２００秒であった。析出は、６０秒のアモルファスＳｉ析出、その後の６０秒ＳｉＮ析出を伴った。
【０１９２】
当該シナリオを、領域IIIアルゴリズムにより適合した。当該データセットについては、ＰＩＤ振動は、領域ＩＩＩにおけるテイリングトレースと比較して時間的に速かった。Ｓｉ：Ｈ／ＳｉＮバイレイヤーの空間的な不均一性により、領域ＩＩにおいて時間的に速い特性が出現した。これは、領域IIIアルゴリズムを適用することが望ましいことを示している。以下の３つのサイクルのエンドポイントタイムは概して一貫していた。その結果を表IIに示した。
【０１９３】
【表２】
2009510269.tif 000009
【０１９４】
第２のデータセットサイクル（１５＿２.txt:サイクル５）には、上記のサイクルに遅れて、約８−１０秒間スタートコマンドが発生することが含まれる。結果として、選択されたセットポイントは異なり洗浄の開始付近のシグナルにおいて振動はより少なく、全体のパワーはより小さかった。その後ストップコマンドが発動され、その結果洗浄の終了において過渡信号が発生した。洗浄時間は、スタート及びストップコマンドにより決定されるため、スタート及びストップが遅れることにより、明確な洗浄時間は少し変化する。外見上明白なエンドポイント時間がスタートの遅れに起因することを考慮すれば、これと前出のサイクルとの間の３０秒の差により、初期の明確なエンドポイントを呼び出すアルゴリズムとなる。これは領域IIが初期段階において台形状を有するからである。初期のサイクル１−４を含む結果を以下の表IIIに記載している。
【０１９５】
【表３】
2009510269.tif 000010
【０１９６】
第２データセットサイクル（１５＿３.txt:サイクル６−１２）には、従前のサイクルにおいて使用されたものより厚い析出物を発生させる生成が含まれる。洗浄区間は、持続時間２６０秒まで延長した。Ｓｉ析出においては、持続時間は１２０秒であり、ＳｉＮ析出においては持続時間は１２０秒であった。所定のレシピのそれぞれの洗浄が従前の析出物を洗浄することが含まれ、洗浄サイクル６はほとんど洗浄されたチャンバを洗浄することが含まれていた。洗浄サイクル７および８は、より厚い析出物を洗浄することが含まれる。レシピサイクル８および９は、実質上サイクル２、３及び４と同様のものであった。レシピサイクル１０、１１、１２は、析出期間を同様に維持して、洗浄時間を１４０秒まで短くすることが含まれていた。
【０１９７】
より厚い析出物に係る２つのサイクル、サイクル７及び８には、より高い信頼性の閾値（以前に使用した１５の代わりに５０）が必要とされる。ＳｉＮ析出物がより厚くなると、空間的に均一な期間がより長くなる。信頼性と適時性との間のトレードオフとして、正確なエンドポイントをコールするため、空間的な不均一は（より高い閾値により）低減される。
【０１９８】
サイクルの適切な閾値を使用した場合の結果を表ＩＶに示す。
【０１９９】
【表４】
2009510269.tif 000011
【０２００】
サイクル２〜４及び９〜１２は、エンドポイントモニタが実質上理想的な析出及び洗浄プロセスに供されても、互いに似ていなかった。アルゴリズムは、規定されたエンドポイントを特定するけれども、しかしサイクル２〜４は、領域IIに全く台形領域を有さず、一方後者のサイクルは全て当該台形領域を有していた。
【０２０１】
実質上の理想的な洗浄プロセスに関し、電力トレースは、１２個のトレースデータセットについて、５ｍＷから１２ｍＷ超まで亘っていた。抵抗制御セットポイントは、スターティング過渡領域の間において選択され、そのためセットポイントの値はサイクルに亘って再現可能ではなかった。低いセットポイントの値では、エンドポイントモニタレスポンスは、ラジカルの再結合の存在を反映した。セットポイントの値が高い場合、エンドポイントモニタレスポンスは、排出物の熱導電性と良い相関関係を示した。トレース特性は、選択されたセットポイントに依存する。エンドポイントアルゴリズムの適用は、トレース特性に密接に関連しているため、選択されたアルゴリズムが全てのトレースについて機能するように、固定されたセットポイントを選択することが好ましい。
【０２０２】
ＡＫＴ４３００装置（ＡＫＴ社、サンタクララ、カリフォルニア、ＵＳＡから商業的に入手可能）を使用するＳｉＮ析出が含まれる別の具体例としては、典型的なＡＫＴ４３００ＳｉＮプロセストレースの領域表示（これは２つのＳｉＮ析出厚さに対応する）を図１８に示す。図１８において、より濃いラインは、第１トレース（トレースＡ）を示し、より薄いラインは第２トレース（トレースＢ）を示し、関連するトレースのそれぞれの領域Ｉ、II、IIIには、適切なトレース表示（Ａ、Ｂ）が付されている。領域Ｉ及びＩＩの間の重複領域が、局所的な最大値により特定されている。領域IIとIIIとの間の重複領域は、ほとんど明らかでないけれども、２つのトレースの特徴を比較することにより特定することができる。延長された領域IIの台形領域は、領域IIIアルゴリズムの適用を阻止する。
【０２０３】
１０サイクルのＳｉＮプロセス及び洗浄を、ＡＫＴ４３００装置を使用して実行した。サイクル１−８の標準的なレシピは、ＳｉＮ析出３００秒、ＮＦ３洗浄２４０秒であった。サイクル９には、３６０秒の析出及び３００秒の洗浄が含まれていた。洗浄のためだけにデータが保存されていた。サイクル５における洗浄において、マイクロウェーブプラズマ発生装置は正常に機能せず、洗浄プロセスは中断した。結果としてサイクル６の洗浄は部分洗浄であった。カスタマイズされたΔ（Δマックス）アルゴリズムを適用した。その結果を以下の表Ｖに示す。
【０２０４】
【表５】
2009510269.tif 000012
【０２０５】
１３サイクルのＳｉＮプロセスおよび洗浄をＡＫＴ４３００装置を使用して実行した。当該オペレーションには、（ａ）高い電流アイドル設定（〜８０ｍＡ）での３つの洗浄サイクル（サイクル１−３）、（ｂ）中間のアイドル電流（〜４０ｍＡ）での３つの洗浄サイクル（サイクル４−６）、（ｃ）低いアイドル電流設定（〜２０ｍＡ）での１つの洗浄サイクル（サイクル７）、（ｄ）〜４０ｍＡのアイドル電流及び１０秒のスタートディレイでの１つの洗浄サイクル（サイクル８）、（ｅ）３０ｍＡアイドル電流および１０秒のスタートディレイでの２つのサイクル（サイクル９−１０）、（ｆ）３．４５オームにフィックスされたセットポイントでの１つのサイクル（サイクル１１）、（ｇ）マイクロウェーブプラズマ点火（上記マイクロウェーブ点火によりエンドポイントモニタを冷却し電力を増加させる）の前にスタートする３．３オームにフィックスされたセットポイントおよびスタートライン＝０での１つのサイクル（サイクル１２）、（ｈ）マイクロウェーブプラズマ点火（上記マイクロウェーブ点火によりエンドポイントモニタを冷却し電力を増加させる）の前にスタートする３．２オームにフィックスされたセットポイントおよびスタートライン＝０での１つのサイクル（サイクル１３）が含まれる。
【０２０６】
抵抗のセットポイントが低いトレースは、領域IIアルゴリズムにより良好に処理され、抵抗セットポイントが高いトレースでは、領域IIIアルゴリズムにより良好に処理されることが分かった。出現する選択は、２つの要因（ラジカル再結合と排出物成分）のどちらがより影響力が大きいかに関連している。エンドポイントIIIの結果は、セットポイントの値において幅広く変動するにも拘わらず、概して一致していた。そのため、低いセットポイントは、低いエンドポイントモニタパワーに関連し、エンドポイントモニタは、ラジカル再結合によるエンタルピに敏感であった。高いセットポイントは、一般的に高いエンドポイントモニタパワーに関連し、エンドポイントモニタは、排出物に対する熱損失に敏感であった。１３サイクルオペレーションに対するデータを下記の表ＶＩに示す。
【０２０７】
【表６】
2009510269.tif 000013
【０２０８】
上記の結果により、信頼性のあるシグナルプロセスが達成されるためには、データインテグリティおよび一致性の程度が大きいことが必要とされることが明らかにされている。電極に対する熱損失の想定を一定とすることができるように、一定の温度で排出ラインを維持すること、もしくは電極の温度を制御することにより、具体的には電極に対して修正されたヒートインプットを適用することにより、補償することが必要である。
【０２０９】
本発明は、別の態様では、ここで記載された任意のエンドポイントモニタ、熱量計測プローブ、モニタリングアッセンブリ、及び／またはエンドポイントモニタセンサエレメントを使用する製造プロセスにおけるプロセス効率を改善する方法に関する。そのような製造プロセスには、半導体製造プロセスが含まれる。
【０２１０】
さらに別の態様では、ここで記載された任意のエンドポイントモニタ、熱量計測プローブ、モニタリングアッセンブリ、及び／またはエンドポイントモニタセンサエレメントを使用する、製品を製造する方法に関し、これは、プロセス流体ストリームをモニタする工程を備える。このような製品には、半導体が含まれる。
【０２１１】
本発明の別の態様が、半導体製造に際し有効に用いられる洗浄ステップおよび他のステップに関して記載され、当然のことながら本発明は、プロセス装置において一般化されたモニタリングに同様に応用可能である。
【０２１２】
本発明は、ここでは、特定の態様、特徴、および例示的な実施態様について記載しているが、本発明の利用範囲は、限定されるものではなく、むしろ、ここでの開示に基づいて本発明の技術分野における当業者にとって提案される、多数の他のバリエーション、変形例、及び代替の実施態様にも拡張できこれらを包含することは当然である。これに対応して、この後クレームされた本発明は、広く理解及び解釈されることを意図しており、その精神および範囲において、全てのバリエーション、変形例、および代替の実施態様も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０２１３】
【図１】図１は、本発明のある実施の形態に係る、半導体製造プロセス装置における洗浄オペレーションのエンドポイントを決定するためのシステムを用いる半導体製造装置の概略図である。
【図２】図２は、プラズマテストマニホールドの概略図である。
【図３】図３は、アプライドマテリアルＰ５０００ＣＶＤ装置についての、電力（ミリワット）と時間（分）との関係を示したグラフ、並びにブレードの位置と時間（分）との対応グラフであり、幾つかの実験的なナイトライド析出−洗浄サイクルの間において、インピーダンスチューニングブレードポジション及び熱量測定プローブの電力の一時的な上昇が示されている。
【図４】図４は、アプライドマテリアルＰ５０００ＣＶＤ装置により実行した、電力（ミリワット）及びそれぞれの洗浄サイクルの終了時で読み取った電力（”＠ＥＯＣ”）と時間（分）との関係を示したグラフであり、ＴＥＯＳ酸化物析出−洗浄サイクルが施された２５ウェハカセットの全面に亘って熱量測定プローブ電力の一時的な上昇が示されている。
【図５】図５は、ＡＫＴ１５ＫＣＶＤ装置についての、プローブ電力（ミリワット）、非分散型赤外線（ＮＤＩＲ）シグナル（任意単位）と時間（分）との関係を示したグラフ、並びに圧力（ミリトール）と時間（分）との関係を示したグラフであり、酸化物析出−洗浄サイクルの間において、ＮＤＩＲシグナル、熱量測定プローブ電力、チャンバ圧力の一時的な上昇が示されている。
【図６】図６は、図２に示したものと同様の改良プラズマテストマニホールドの概略図を示している。
【図７】図７は、図６のテストマニホールドの部分拡大図であり、ニッケルターゲットの配置を示している。
【図８】図８は、プラズマ洗浄サイクルの間（影のかかった領域はプラズマ発生装置が洗浄のため活性化されている期間を示している）の、フッ素及び三フッ化窒素についての残留ガス分析圧力（トール×１０−９）と時間との関係を示したグラフ、並びにＴタイプ（インターナル）及びＫタイプ（赤外線エクスターナル）についての熱電対の数値と時間との関係を示したグラフである。
【図９】図９は、図２のプラズマテストマニホールドの概略図であり、温度モニタリングサイトを示すためラベルされている。
【図１０】図１０は、連続した三フッ化窒素パルスの間の、３つの温度モニタリングデバイス、パイロメータ（ミリボルト）、ロレックスＫＦ２５熱電対（オーム）、剥き出しのＴタイプ熱電対（ミリボルト）のアウトプットと、時間との関係を示したグラフである。
【図１１】図１１は、最初のＮＦ３パルスの間の、図１０のグラフの多重トレースを示したグラフである。
【図１２】図１２は、本発明の他の実施の形態に係る、エンドポイントモニタセンサエレメントの概略斜視図であり、ここではＮｉコートされたフィラメントのニッケルコーティングが電気的に絶縁されている。
【図１３】図１３は、本発明の他の実施の形態に係る、エンドポイントモニタセンサエレメントの概略斜視図であり、ここではＮｉコートされたフィラメントのニッケルコーティングが電気的に絶縁されている。
【図１４】図１４は、抵抗（オーム）と時間（分）との関係を示したグラフであり、テフロンコートされたニッケルメッキＳｉＣフィラメント（曲線Ａ）、不連続ニッケルメッキシリコンカーバイドフィラメント（曲線Ｄ）、電流０．１２５ミリアンペアで、５時間メッキされた、ニッケルメッキＳｉＣフィラメント（曲線Ｂ）、電流０．２５ミリアンペアで、５時間メッキされた、ニッケルメッキＳｉＣフィラメント（曲線Ｅ）のレスポンスを示しており、曲線Ｃはプラズマオン／オフサイクルを表している。
【図１５】図１５は、シグナルレスポンス（ｄＲ／Ｒ）と時間（分）との関係を示す対応グラフであり、テフロン（登録商標）コーとされたエレメント及び不連続のエレメントが最も低いｄＲ／Ｒ値を有することを示している。
【図１６】図１６は、シグナルである絶対的デルタＲ（ｄＲ）（オーム）と時間（分）との関係を示した対応グラフである。
【図１７】図１７は、プロセスチャンバ洗浄のための具体的なレスポンストレースであり、上記トレースにより明らかにされた３つの領域、即ち領域Ｉ（スターティング過渡特性）、領域II（洗浄サイン）、及び領域III（終点超過サイン）が示されている。
【図１８】図１８は、２つのＳｉＮ析出物の膜厚に対応したＳｉＮプロセストレースのグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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