(57)【要約】  本明細書において説明するのは、ドライクリーニングガスをプラズマ処理システムのプラズマ処理チャンバ内に流し、プラズマ処理チャンバ内でプラズマを点火してウェハレスドライクリーニングを開始させることによって、発光分光法システムからの発光スペクトルを取得するためのアーキテクチャ、プラットフォーム、及び方法である。
2019511843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理システムにおいてウェハレスドライクリーニングプロセスをモニタリング及び制御するための方法であって、
ドライクリーニングガスを前記プラズマ処理システムのプラズマ処理チャンバ内に流すステップと、
前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを点火して、前記ウェハレスドライクリーニングプロセスを開始するステップと、
前記ウェハレスドライクリーニングプロセス中に、前記プラズマ処理チャンバに取り付けられた発光分光法システムから発光スペクトルを取得するステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記プラズマ処理システムはプラズマエッチングシステムである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プラズマ処理システムはプラズマ蒸着システムである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記発光スペクトルを取得するステップは、前記プラズマ処理チャンバ内に置かれる製品基板がない前記ウェハレスドライクリーニングプロセス中に実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記発光スペクトルを取得するステップは、前記プラズマ処理チャンバ内に載置されたダミー基板を用いて実行される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
取得された前記発光スペクトルに基づいて前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータは、
前記プラズマ処理チャンバに供給される無線周波数（ＲＦ）又はマイクロ波電力と、
ＲＦ又はマイクロ波電力パルス周波数と、
ＲＦ又はマイクロ波パルスデューティサイクルと、
前記プラズマ処理チャンバ内の基板ホルダに供給されるＲＦ電力と、
前記基板ホルダに近接する１つ以上の磁石の磁場と、
前記基板ホルダの直流（ＤＣ）バイアスと、
前記基板ホルダに近接して配置された少なくとも１つの電極に供給されるＤＣバイアス電圧と、
ドライクリーニングガス流量と、
ドライクリーニングガス圧と、
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの継続時間と、
からなる群から選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップは、前記プラズマ処理チャンバのウェットクリーニング間の時間を最大にするように実行される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップは、前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの持続時間を最小にするように実行される、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップは、前記プラズマ処理チャンバの構成要素の寿命を最大にするように実行される、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップは、前記プラズマ処理チャンバ内の粒子生成を最小にするように実行される、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップは、その後に処理される生産基板又は生産基板のロットの限界寸法（ＣＤ）均一性を最大にするように実行される、請求項６に記載の方法。
【請求項１３】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップは、前記プラズマ処理チャンバ内に載置されたダミー基板で取得された発光スペクトルを使用して実行される、請求項６に記載の方法。
【請求項１４】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップは、エクスシチュで実行される、請求項６に記載の方法。
【請求項１５】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップは、インシチュで実行される、請求項６に記載の方法。
【請求項１６】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの前記少なくとも１つのパラメータを最適化するステップは、前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの持続時間を最小にするように実行される、請求項６に記載の方法。
【請求項１７】
前記ドライクリーニングガスは、酸素、酸素含有ガス、ＨＣｌ、Ｆ２、Ｃｌ２、水素、窒素、アルゴン、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、ＮＦ３、ＣＦ４又はこれらの２つ以上の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
取得された前記発光スペクトルが所定の目標発光スペクトルと実質的に一致するときに、前記ウェハレスドライクリーニングプロセスを終了するステップをさらに含み、
前記目標発光スペクトルは、所定の許容可能なクリーン状態についてプラズマ処理チャンバに特有である、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
残留成分の含有量がＯＥＳエンドポイント分析に基づいて決定されたレベルに近づいたときに、前記ウェハレスドライクリーニングプロセスを終了するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
プラズマ処理ツールにおけるウェハレスドライクリーニングプロセスをモニタリング及び制御するための方法をデータ処理システムに実行させる命令を記憶した非一時的機械アクセス可能記憶媒体であって、前記方法は、
ドライクリーニングガスを前記プラズマ処理ツールのプラズマ処理チャンバ内に流すステップと、
前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを点火して、前記ウェハレスドライクリーニングプロセスを開始するステップと、
前記ウェハレスドライクリーニングプロセス中に、前記プラズマ処理チャンバに取り付けられた発光分光法システムから発光スペクトルを取得するステップと、を含む、記憶媒体。
【請求項２１】
前記プラズマ処理ツールにおける前記ウェハレスドライクリーニングプロセスをモニタリング及び制御するための前記方法は、
取得された前記発光スペクトルに基づいて前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップをさらに含む、請求項２０に記載の記憶媒体。
【請求項２２】
前記プラズマ処理ツールにおける前記ウェハレスドライクリーニングプロセスをモニタリング及び制御するための前記方法は、
取得された前記発光スペクトルが所定の目標発光スペクトルと実質的に一致するときに、前記ウェハレスドライクリーニングプロセスを終了するステップをさらに含み、
前記目標発光スペクトルは、クリーンな状態についてプラズマ処理チャンバに特有である、請求項２０に記載の記憶媒体。
【請求項２３】
１つ以上のコントローラと、
プラズマ処理チャンバと、
前記１つ以上のコントローラによって制御され、前記プラズマ処理チャンバ内に流すプロセスガス供給システムであって、該１つ以上のコントローラが前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマの点火を開始させて、ウェハレスドライクリーニングプロセスを開始させる、プロセスガス供給システムと、
前記ウェハレスドライクリーニングプロセス中に発光スペクトルを取得する前記プラズマ処理チャンバに取り付けられている発光分光法システムと、を含むプラズマ処理システム。
【請求項２４】
プラズマ処理ツールにおいてウェハレスドライクリーニング（ＷＬＤＣ）プロセスをモニタリング及び制御するインシチュでの方法であって、
ウェハロットの製造プロセスを開始するステップと、
前記製造プロセス中にインシチュのモニタリングデータを収集するステップと、
前記ウェハロットのインシチュのデータ分析を実行するステップと、
前記インシチュのモニタリングデータに基づいて前記ＷＬＤＣプロセスのパラメータを調整するステップと、を含む方法。
【請求項２５】
前記インシチュのモニタリングデータは、
ドライクリーニングガスを前記プラズマ処理ツールのプラズマ処理チャンバ内に流すステップと、
前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを点火して、前記ウェハレスドライクリーニングプロセスを開始するステップと、
モニタリングシステムを使用して、前記ウェハレスドライクリーニングプロセス中に前記プラズマ処理チャンバ内のプラズマをモニタリングするステップと、
を含む方法を実行することによって収集され、
前記モニタリングシステムは、発光分光法システム、レーザ誘起蛍光法システム、レーザ干渉計、残留ガス分析器、質量分析計、又はフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）システムを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記プラズマ処理ツールはプラズマエッチングシステムである、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記プラズマ処理ツールはプラズマ蒸着システムである、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
発光スペクトルを取得するために前記プラズマをモニタリングするステップは、前記プラズマ処理チャンバ内に置かれる製品基板がない前記ウェハレスドライクリーニングプロセス中に実行される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記発光スペクトルを取得することは、前記プラズマ処理チャンバ内に載置されたダミー基板を用いて実行される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
取得された前記発光スペクトルに基づいて前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップとをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータは、
前記プラズマ処理チャンバに供給される無線周波数（ＲＦ）又はマイクロ波電力と、
ＲＦ又はマイクロ波電力パルス周波数と、
ＲＦ又はマイクロ波パルスデューティサイクルと、
前記プラズマ処理チャンバ内の基板ホルダに供給されるＲＦ電力と、
前記基板ホルダに近接する１つ以上の磁石の磁場と、
前記基板ホルダの直流（ＤＣ）バイアスと、
前記基板ホルダに近接して配置された少なくとも１つの電極に供給されるＤＣバイアス電圧と、
ドライクリーニングガス流量と、
ドライクリーニングガス圧と、
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの継続時間と、
からなる群から選択される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップは、前記プラズマ処理チャンバのウェットクリーニング間の時間を最大にするように実行される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップは、前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの持続時間を最小にするように実行される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップは、前記プラズマ処理チャンバの構成要素の寿命を最大にするように実行される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップは、前記プラズマ処理チャンバ内の粒子生成を最小にするように実行される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３６】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップは、その後に処理される生産基板又は生産基板のロットの限界寸法（ＣＤ）均一性を最大にするように実行される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３７】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップは、前記プラズマ処理チャンバ内に載置されたダミー基板で取得された発光スペクトルを使用して実行される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３８】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップは、エクスシチュで実行される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３９】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップは、インシチュで実行される、請求項３０に記載の方法。
【請求項４０】
前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの前記少なくとも１つのパラメータを最適化するステップは、前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの持続時間を最小にするように実行される、請求項３０に記載の方法。
【請求項４１】
プラズマ処理ツールにおけるウェハレスドライクリーニング（ＷＬＤＣ）プロセスをモニタリング及び制御するための方法をデータ処理システムに実行させる命令を記憶した非一時的機械アクセス可能記憶媒体であって、前記方法は、
ウェハロットの製造プロセスを開始するステップと、
前記製造プロセス中にインシチュのモニタリングデータを収集するステップと、
前記ウェハロットのインシチュのデータを分析するステップと、
前記インシチュのモニタリングデータに基づいて前記ＷＬＤＣプロセスのパラメータを再計算するステップと、を含む、記憶媒体。
【請求項４２】
前記プラズマ処理ツールにおける前記ウェハレスドライクリーニングプロセスをモニタリング及び制御するための前記方法は、
取得された発光スペクトルに基づいて前記ウェハレスドライクリーニングプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップをさらに含む、請求項４１に記載の記憶媒体。
【請求項４３】
前記プラズマ処理ツールにおける前記ウェハレスドライクリーニングプロセスをモニタリング及び制御するための前記方法は、
取得された発光スペクトルが所定の目標発光スペクトルと実質的に一致するときに、前記ウェハレスドライクリーニングプロセスを終了するステップをさらに含み、
前記目標発光スペクトルは、クリーンな状態についてプラズマ処理チャンバに特有である、請求項４１に記載の記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、「METHOD  FOR  CONTROLLING  DRY  ETCH  PROCESS  CHARACTERISTICS  USING  WAFERLESS  DRY  CLEAN  OPTICAL  EMISSION  SPECTROSCOPY」と題する米国仮特許出願第６１／３１６，０２１号（整理番号TEA-136US1-PRO）に基づき、これを優先権主張する。
【背景技術】
【０００２】
ビア及びトレンチのフィーチャに対するドライエッチングプロセスに付随する問題の１つは、全ロットのウェハの処理中のエッチングプロファイルにおける変動である。これは、半導体処理においてパターンが形成されるウェハに対する特定のエッチングプロファイルを形成するために使用される、パッシベーション及びエッチング選択性のために使用される炭素（Ｃ）及びフッ素（Ｆ）（まとめてＣＦと呼ばれる）ベースのエッチングガス成分のビルドアップによるものであることがある。これらの成分がウェハ間のドライクリーニングサイクル中に同程度にまでチャンバから効果的に除去されない場合、ポリマーの付着物がチャンバ内に蓄積して、粒子の形成及び剥離をもたらす可能性があるフィルム層のビルドアップをもたらす可能性があり、ウェハ上に欠陥及びデバイス不具合を生成する可能性がある。追加的に、デバイスウェハ間のチャンバの非効率的又は一貫性のないウェハレスドライクリーニング（ＷＬＤＣ）は、チャンバ内の残留ＣＦ成分の変動をもたらす可能性があり、それに続いて、デバイスウェハの連続するドライエッチングプロセス中に導入され、１つのウェハロットから次のものまでのエッチングプロファイルの特徴の均一性に影響を与える。複数のウェハが、ロットを形成する。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、ロットのパターン形成されるデバイスウェハについてのドライエッチングによるウェハ間プロセス変動を低減するためにウェハレスドライクリーニング（ＷＬＤＣ）プロセスを最適化することに関する。発光分光法（ＯＥＳ）は、ロットの各プロセスウェハ間で実行されるドライクリーニングプロセスなどでのプラズマからの発光をモニタリングするように使用され、プラズマ処理チャンバ内の付着物のビルドアップを最小限にする。ドライクリーニングサイクル中に排出される炭素（Ｃ）、フッ素（Ｆ）などの様々な成分についてのＯＥＳは、クリーニングプロセスの有効性を示す。成分についてのＯＥＳは、エッチングウェハプロセス制御を改善するためにＷＬＤＣプロセスを測定し、最適化するために使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
発明を実施するための形態は、添付の図面を参照して説明する。図面では、参照番号の最も左の桁が、その参照番号が最初に出現する図面を特定している。同じ番号が図面全体を通じて使用されて、類似する特徴及び構成要素を参照する。
【０００５】
【図１】本明細書における実施形態による容量結合プラズマ（ＣＣＰ）処理システムの例示的な概略構成を示す断面図である。
【図２】プラズマ処理チャンバ内のガス成分をモニタリングするためのモニタリングシステム全体の一部として、ＯＥＳスペクトルを決定するための発光分光法（ＯＥＳ）を実施する例示的なプラズマ処理システムの例示的な概略ブロック図である。
【図３】最適化されていないＷＬＤＣクリーニングプロセス中の残留成分フッ素（Ｆ）副生成物の発光分光法（ＯＥＳ）スペクトルのピークと、ドライクリーニングプロセスの期間にわたる残留成分量の一定の増加を示す例示的なグラフである。
【図４】特定のドライクリーニングプロセス条件を示す例示的なフローチャートである。
【図５】本明細書において説明する発光分光法（ＯＥＳ）に基づくプラズマ処理システムにおけるウェハレスドライクリーニングプロセスをモニタリング及び制御するための例示的なプロセスフローを示すプロセスチャートである。
【図６】クリーンチャンバ状態に関連する最適化されたウェハレスドライクリーニング中の残留フッ素（Ｆ）副生成物成分に対するエンドポイントの光学分光法（ＯＥＳ）による検出を示す例示的なグラフである。
【図７】発光分光法（ＯＥＳ）プロセス制御のための例示的なプロセスフローを示すプロセスチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本明細書において説明するのは、ウェハレスドライクリーニング（ＷＬＤＣ）プロセスにおける残留成分を分析する、特に、発光分光法（ＯＥＳ）を使用した分析のためのアーキテクチャ、プラットフォーム及び方法である。ＯＥＳなどのプロセス制御モニタリング／メトリックを利用して、バッチウェハのスペクトルにおける炭素（Ｃ）及びフッ素（Ｆ）ベースの波長の評価によりＷＬＤＣプロセスの有効性を評価することができる。
【０００７】
さらに、ＷＬＤＣプロセスは、１つの特定のデバイスウェハプロセスに続くドライクリーニングプロセスによって除去される望ましくない残留成分のＯＥＳスペクトルに基づいて最適化することができる。典型的には、効果的でないＷＬＤＣプロセスは、ＷＬＤＣによって除去されることになっている成分の検査された波長について、ＯＥＳ強度において横ばい状態であると示すことは決してない。しかし、この成分のＯＥＳスペクトルは、ＷＬＤＣプロセスについてエンドポイントに達すると、強度において横ばい状態を示す。このエンドポイント時間は、生産スループットを最適化するためにＷＬＤＣプロセスの理想的な完了時間を決定するために利用することができる。言い換えると、ＷＬＤＣプロセスを最適化すること（例えば、ＷＬＤＣプロセスを実行する時間を最小にすること）によって、最適な使用性及び生産性を実現することができる。
【０００８】
プラズマ処理チャンバのウェットクリーニングは、定期的に行ってよい。ＷＬＤＣプロセスを最適化することによって、このようなウェットクリーニング間の時間又は期間も最適化することができる。本明細書において説明するＷＬＤＣプロセスについてのパラメータの最適化は、ウェットクリーニング間の時間を最大にすることができる。さらに、プラズマ処理チャンバ又はシステム内の構成要素の有用寿命は、最適化されたＷＬＤＣプロセスによって延長されることがある。
【０００９】
さらに、より最適なＷＬＤＣプロセスを使用して、ウェハロットに対するデバイスウェハ間のＣ及びＦ強度レベルの変動をまとめて低減することによって、ウェハロットのエッチングプロファイル特性の均一性を改善することができる。一貫性のないＷＬＤＣプロセスによるＣ及びＦ成分の過剰又は一貫性なしは、ウェハロットのパターン形成されるデバイスウェハにわたって不十分な限界寸法の変動をもたらし得る、パターン形成されるデバイスウェハに対するその後に続くプラズマエッチング性能における変動を引き起こす可能性がある。
【００１０】
ＯＥＳは、デバイスウェハエッチングプロセスから生じる望ましくない残留成分を除去するためのＷＬＤＣの一貫性及び有効性を最適化するために使用することができる。したがって、ウェハロット内のＯＥＳスペクトルにおけるＣ及びＦベースの種のＯＥＳは、デバイスウェハロットのエッチングプロファイル均一性などの重要なメトリックに直接相関する。追加的に、ＯＥＳがＷＬＤＣプロセスパラメータの調整に関して同じ応答及び傾向を示すため、デバイスウェハと同じエッチングプロセスにさらされたむき出しのシリコンウェハを使用してＷＬＤＣを最適化することができることが分かった。プロセスパラメータの例には、プラズマ処理システムのプラズマ処理チャンバに供給される無線周波数（ＲＦ）又はマイクロ波の電力、プラズマ処理チャンバに供給されるＲＦ又はマイクロ波の電力パルス周波数、プラズマ処理チャンバに対するＲＦ又はマイクロ波パルスのデューティサイクル、プラズマ処理チャンバ内の基板ホルダに供給されるＲＦ電力、基板ホルダに近接する１つ以上の磁石の磁場、基板ホルダのＤＣバイアス、基板ホルダに近接して配置された少なくとも１つの電極に供給されるＤＣバイアス電圧、ドライクリーニングガス流量、ウェハチャック温度、ドライクリーニングガス圧、ウェハレスドライクリーニングプロセスの継続時間を含むが、これらに限られない。
【００１１】
結果として得られるＯＥＳスペクトルに基づいて、ベアシリコン又はデバイスウェハのいずれかの間で、より高い酸素プラズマ電力を使用するなどのＣ及びＦの除去のためのＷＬＤＣプロセスにおける改善が見出されてよく、高コストなデバイスウェハを消費することなくＷＬＤＣプロセスの最適化を可能にする。特定の実施では、本明細書において説明するように、ダミー基板又はウェハを使用してよい。したがって、このようなＷＬＤＣプロセスに対して最小時間が決定されるＷＬＤＣプロセスの最適時間が達成されてよい。さらに、最適なＷＬＤＣプロセスは、ウェハロットに対するエッチングプロファイルのウェハ間均一性を強化することができる。
【００１２】
ＯＥＳを使用してデバイスウェハエッチングプロセスから生じる望ましくない残留成分を除去するためのＷＬＤＣの一貫性及び有効性を最適化することができることが見出された。したがって、ウェハロット内のＣ及びＦ成分スペクトルのＯＥＳは、デバイスウェハロットのウェハ間エッチングプロファイル均一性などの主要なメトリックに直接相関する。追加的に、ＯＥＳが、ガス圧、ガス流、プラズマ暴露時間、プラズマ電力、バイアス電圧、及び温度を含む（これらに限られない）ＷＬＤＣプロセスパラメータの調整に対して同じ応答及び傾向を示すため、デバイスウェハと同じエッチングプロセスにさらされるベアシリコンウェハを使用してＷＬＤＣを最適化できることが見出された。
【００１３】
例えば、より高い酸素プラズマ電力を使用することによって達成されるＣおよびＦ並びにＣＦポリマー付着物の除去のためのＷＬＤＣプロセスにおける改善は、結果として得られるＯＥＳスペクトルに基づくと、むき出しのシリコン及びデバイスウェハの両方において見出されてよく、高コストなデバイス製品ウェハを消費することなく、ＷＬＤＣプロセスの最適化を可能にする。したがって、より高い酸素プラズマ電力の使用は、最適なＷＬＤＣプロセス又はデバイスウェハを決定するためのＯＥＳ分析に基づくＷＬＤＣの最適化のための時間（及びその後のウェハ出力）を加速し、コストを低減して、ウェハロット内のウェハ間エッチングプロファイル均一性を強化する。ＯＥＳスペクトル分析の使用は、バッチウェハに対する望ましくない残留種における変動を、ウェハロット内の複数のウェハに対するその後に形成されるエッチングプロファイルの均一性における変化を予測するために使用することができるため、幅広い種類のエッチングプロセス条件に対するクリーニング有効性を示すことも見出され得る。
【００１４】
さらに、より効果的なＷＬＤＣプロセスは、デバイスウェハ間で動作する追加のむき出しのシリコンダミーウェハの必要性を低減し、チャンバ内に蓄積する残留物又はチャンバ環境を安定化するための調整を除去するより良好なエッチングプロセス制御を達成し、プロセス時間及びコストの全体を低減する。追加的に、チャンバを長い時間よりきれいに保つ最適なＷＬＤＣプロセスは、ウェットクリーニングの予防保守サイクルの頻度を減らし、最終的にチャンバの使用性と生産性を向上させる。
【００１５】
特定の例では、エッチングプロセスは、プラズマ処理チャンバ及びウェハ表面上で粒子を形成することができる、プラズマ処理チャンバ内でのポリマー付着を最終的にもたらす、Ｃ及びＦなどの幅広い種類のガス種をチャンバに導入してよい。ＯＥＳスペクトルは、その後のクリーニング中に収集して、デバイスウェハを処理した後にチャンバ内で動作するＷＬＤＣプロセス中にチャンバから除去されたガス種を評価することができる。
【００１６】
効果の少ない残留成分（ＣＦ）除去を有するより効果の少ないＷＬＤＣプロセスを有するプロセスを有するウェハロットと、より効果的な残留成分（ＣＦ）除去を有するより効果的なＷＬＤＣプロセスを有するウェハロットとの比較において、効果の少ないＷＬＤＣプロセスは、ＷＬＤＣプロセス時間にわたって検査されたＦの波長に対してＯＥＳ強度の横ばい状態を示さない可能性がある。対照的に、より効果的なＷＬＤＣプロセスは、チャンバのクリーン状態として分類され得るロットに対する各デバイスウェハエッチングプロセス間に生じるすべてのＷＬＤＣプロセスについて、この全く同じＦ成分のＯＥＳエンドポイントを示すことができる。追加的に、粒子レベルを分析するために、各ウェハロットの前後にプラズマプロセスチャンバを通して粒子モニタリングウェハをサイクルさせてよい。ポリマー付着物が経時的に蓄積して不十分なＷＬＤＣのためにチャンバ表面からの剥離をもたらす可能性があるため、チャンバ内の粒子レベルの増加傾向を低減するという点で、より効果的なＷＬＤＣプロセスの長期的な利点があり得る。
【００１７】
より効果的なＷＬＤＣプロセスのために、より高い酸素又はＯ２圧力を使用すると、より高いＯ２パワー及びより高いバイアス電圧が、ロット内のエッチングの均一性を大幅に改善することがある。より効果的なＷＬＤＣを用いて、ウェハのロットにわたるエッチングプロファイルのボトムビアの限界寸法又はＣＤの平均の範囲及び標準偏差の低減を実現することができる。さらに、このより効果的なＷＬＤＣを使用したウェハロットは、ボトムビア幅ＣＤのような様々なＣＤについてウェハ内エッチング均一性も低くすることができる。粒子レベルは、強化されたＷＬＤＣプロセスを用いたウェハロットについて測定される追加欠陥の減少に加えて、より効果的なＷＬＤＣについて低減され得る。特定のレシピを用いたウェハロット全体の処理中に処理されるべきベアシリコンダミーチャンバ調整ウェハを追加する必要性を排除することができ、ウェハロット全体の処理時間を節約することができる。
【００１８】
ウェハロットに対するデバイスウェハ間で動作するＷＬＤＣプロセス中のＯＥＳ分析は、より高いＯ２圧力、より高いＯ２パワー、及びＤＣバイアス電圧で動作するより効果的なＷＬＤＣプロセスを示すことがある。より高パワーの酸素ラジカル及びイオンから生成された、デバイスウェハエッチングプロセスの後に残る主成分である、プラズマ処理チャンバからのより効果的で一貫したＦ除去は、ウェハロットにおいて連続するウェハに対してプラズマ処理チャンバにおいてよりクリーンで一貫した環境を作り出すことができる。ウェハ内及びロット内の全体的なエッチングの均一性が向上する。１対１の相関関係は、ＷＬＤＣ  ＯＥＳ内のロット内Ｆ変動の減少と、ロット内のウェハ当たりの平均ボトムＣＤの標準偏差の減少との間で実現され得る。例えば、ＯＥＳ  ＷＬＤＣプロセスが製造工場におけるエッチングの均一性を最適化するために、プラズマ処理システム／チャンバのプロセス自動化機能とリンクされているときに、エッチングプロセス制御を強化するためのインシチュの診断としてＯＥＳ  ＷＬＤＣを使用することができる。
【００１９】
追加的に、同一又は類似する結果を用いてＷＬＤＣプロセスをモニタリングするためにＯＥＤの代わりに、レーザ誘起蛍光法（ＬＩＦ）、レーザ干渉法、質量分析法、残留ガス分析法、ＦＴＩＲなどの他の光学的診断方法を使用することができる。
【００２０】
図１は、本明細書における実施形態による容量結合プラズマ（ＣＣＰ）処理装置又はプラズマ処理システム１００の一例の概略断面図を示す。他の処理システムを実施することができ、例えば、ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）及び誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）処理システムを実施することがあるのは理解されよう。特定の実施形態では、プラズマ処理システム１００は、Ｃ、Ｆ等の残留成分のＯＥＳスペクトル分析を実施し得るＷＬＤＣプロセスのために使用される。さらに、プラズマ分析を実行してもよい。追加的に、エンドポイント分析を実行してもよい。ＷＬＤＣプロセスの持続時間は、残留成分のＯＥＳデータを使用したＷＬＤＣプロセス中に最適化され得るパラメータとすることができる。
【００２１】
プラズマ処理システム１００は、アッシング、エッチング、付着（deposition）、クリーニング、プラズマ重合、プラズマ強化化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）、プラズマ強化原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）等を含む複数の操作に使用してもよい。プラズマ処理は、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属からなる真空チャンバとすることができるプラズマ処理チャンバ１０２内で実行することができる。プラズマ処理チャンバ１０２は、接地１０４などに接地される。プラズマ処理チャンバ１０２は、プラズマ生成のためのプロセス空間ＰＳ１０６を提供する処理容器を画定する。プラズマ処理チャンバ１０２の内壁は、アルミナ、イットリア、又は他の保護材で被覆することができる。プラズマ処理チャンバ１０２は、円筒形状、又は他の幾何学的形状を有することができる。
【００２２】
プラズマ処理チャンバ１０２内のより下方中央領域では、基板ホルダ又はサセプタ１０８（円盤状にすることができる）が、例えば、処理される基板Ｗ１１０（半導体ウェハなど）を載置することができるマウントテーブルとして機能することができる。基板Ｗ１１０は、ロード／アンロードポート１１２及びゲートバルブ１１４を介してプラズマ処理チャンバ１０２内に移動することができる。サセプタ１０８は、基板Ｗ１１０を載置するためのマウントテーブルとして機能する、第２の電極の一例としての下部電極１１６（下部電極アセンブリ）の一部を形成する。具体的には、サセプタ１０８は、絶縁プレート１２０を介してプラズマ処理チャンバ１０２の底部のほぼ中央に設けられたサセプタ支持部１１８に支持されている。サセプタ支持部１１８は、円筒形とすることができる。サセプタ１０８は、例えば、アルミニウム合金で形成することができる。サセプタ１０８の上には、基板Ｗ１１０を保持するための静電チャック１２２（下部電極アセンブリ１１６の一部として）が設けられている。静電チャック１２２には、電極１２４が設けられている。電極１２４は、ＤＣ電源１２６（直流電源）に電気的に接続されている。静電チャック１２２は、ＤＣ電源１２６からのＤＣ電圧が電極１２４に印加されたときに発生する静電力を介して静電チャック１２２に基板Ｗ１１０を吸着する。基板ホルダ又はサセプタ１０８の直流バイアス及び、電極１１６と１２４のうちの少なくとも１つに供給されたＤＣバイアス電圧は、残存成分のＯＥＳデータを使用したＷＬＤＣプロセス中に最適化され得るパラメータとすることができる。
【００２３】
サセプタ１０８は、マッチング部１３２を介して、高周波電源１３０と電気的に接続されている。この高周波電源１３０（第２の電源）は、例えば、２ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの範囲で高周波電圧を出力することができる。高周波バイアス電力を印加することにより、プラズマ処理チャンバ１０２内で生成したプラズマ中のイオンが基板Ｗ１１０に吸着される。サセプタ１０８の上面には、静電チャック１２２を囲むようにフォーカスリング１３４が設けられている。追加的に、ＲＦ又はマイクロ波電力（図示せず）がプラズマ処理チャンバ１０２に設けられてもよい。プラズマ処理チャンバに供給されるＲＦ又はマイクロ波電力、ＲＦ又はマイクロ波電力パルス周波数、ＲＦ又はマイクロ波パルスデューティサイクル及びプラズマ処理チャンバ１０２内の基板ホルダ又はサセプタ１０８に供給されるＲＦ電力は、残留成分のＯＥＳデータを使用したＷＬＤＣプロセス中に最適化され得るパラメータとすることができる。
【００２４】
静電チャック１２２及びサセプタ支持部１１８の外周側には、例えば、石英からなる円筒状とすることができる内壁部材１３６が取り付けられている。サセプタ支持部１１８は、冷却剤流路１３８を含む。冷却剤流路１３８は、プラズマ処理チャンバ１０２の外部に設置されたチラーユニット（図示せず）に連通している。冷却剤流路１３８には、対応するラインを循環する冷却剤（冷却液又は冷却水）が供給される。したがって、サセプタ１０８上／上方に載置された基板Ｗ１１０の温度を正確に制御することができる。サセプタ１０８及びサセプタ支持部１１８を通過するガス供給ライン１４０は、熱伝達ガスを静電チャック１２２の上面に供給するように構成されている。ヘリウム（Ｈｅ）などの熱伝達ガス（裏面ガスとしても知られている）は、ガス供給ライン１４０を介して基板Ｗ１１０と静電チャック１２２との間に供給され、基板Ｗ１１０の加熱を助けることができる。
【００２５】
内壁部材１３６の外周及びプラズマ処理チャンバ１０２の内壁面に沿って排気路１４２を形成することができる。排気口１４４（又は複数の排気口）が排気路１４２の底部分に設けられている。ガス排気部１４６は、ガス排気路１４８を介して各排気ポートに接続されている。ガス排気部１４６は、プラズマ処理チャンバ１０２内のプラズマ処理空間を所望の真空状態に減圧するように構成されているターボ分子ポンプなどの真空ポンプを含むことができる。ガス排気部１４６は、プラズマ処理チャンバ１０２内部を退避させて（evacuate）その内圧を所望の真空度にまで減圧する。
【００２６】
上部電極１５０（すなわち、上部電極アセンブリ）は、第１の電極の一例であり、下部電極１１６と平行に対向するように鉛直方向において下部電極１１６の上方に位置している。プラズマ生成空間又はプロセス空間ＰＳ１０６は、下部電極１１６と上部電極１５０との間に画定されている。上部電極１５０は、円盤状の内側上部電極１５２と、内側上部電極１５２の外周を囲う環状とすることができる外側上部電極１５４とを含む。内側上部電極１５２は、下部電極１１６に載置された基板Ｗ１１０の上方のプロセス空間ＰＳ１０６に所定量のプロセスガスを噴射（injecting）するための処理ガス導入口としても機能する。
【００２７】
より具体的には、内側上部電極１５２は、ガス噴射口１５８を有する電極板１５６（通常は円形）を含む。内側上部電極１５２は、電極板１５６の上側を取り外し可能に支持する電極支持体１６０も含む。電極支持体１６０は、電極板１５６と実質的に同じ直径を有する円盤状（電極板１５６が円形で具現化される場合）に形成することができる。代替の実施形態では、電極板１５６は正方形、長方形、多角形等にすることができる。電極板１５６は、Ｓｉ、ＳｉＣ、ドープされたＳｉ、アルミニウム等の導体又は半導体材料で形成することができる。電極板１５６は、上部電極１５０と一体とする、又は、表面腐食後に所与の板を交換する便宜のために電極支持体１６０によって取り外し可能に支持されることができる。上部電極１５０も、電極板１５６の温度を制御する冷却板又は冷却機構（図示せず）を含むことができる。
【００２８】
電極支持体１６０は、例えば、アルミニウムで形成することができ、バッファチャンバ１６２を含むことができる。バッファチャンバ１６２は、プロセスガスを拡散させるのに使用され、円盤状の空間を画定することができる。処理ガス供給システム１６４からの処理ガスは、上部電極１５０に供給される。処理ガス供給システム１６４は、成膜、エッチング等の特定のプロセスを実行するための処理ガスを基板Ｗ１１０上に供給するように構成されることができる。処理ガス供給システム１６４は、処理ガス供給路を形成するガス供給ライン１６６に接続されている。ガス供給ライン１６６は、内側上部電極１５２のバッファチャンバ１６２に接続されている。処理ガスは、バッファチャンバ１６２からその下面にあるガス噴射口１５８に移動することができる。バッファチャンバ１６２に導入される処理ガスの流量は、例えば、マスフローコントローラによって調整することができる。さらに、導入された処理ガスは、電極板１５６（シャワーヘッド電極）のガス噴射口１５８からプロセス空間ＰＳ１０６に均一に排出される。内側上部電極１５２は、部分的にシャワーヘッド電極アセンブリを提供するように機能する。ドライクリーニングガス流量及びドライクリーニングガス圧は、残留成分のＯＥＳデータを使用したＷＬＤＣプロセス中に最適化され得るパラメータとすることができる。ドライクリーニングガスは、酸素、酸素含有ガス、ＨＣｌ、Ｆ２、Ｃｌ２、水素、窒素、アルゴン、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、ＮＦ３、ＣＦ４又はこれらのガスの２種以上の混合物を含むことができる。
【００２９】
内側上部電極１５２と外側上部電極１５４との間にはリング状の誘電体１６８が介在することができる。外側上部電極１５４とプラズマ処理チャンバ１０２の内周壁との間には、リング形状を有する、例えば、アルミナで形成されたシールド部材とすることができる絶縁体１７０が、気密に介在する。
【００３０】
外側上部電極１５４は、給電部１７４、上部給電ロッド１７６及びマッチング部１７８を介して、高周波電源１７２（第１の高周波電源）に電気的に接続されている。高周波電源１７２は、１３ＭＨｚ（メガヘルツ）以上（例えば、６０ＭＨｚ）の周波数を有する高周波電圧を出力することができる、又は、３０〜３００ＭＨｚの周波数を有する超高周波（ＶＨＦ）電圧を出力することができる。この電源１７２は、バイアス電源に比べて主電源と呼ぶことができる。給電部１７４は、例えば、開下面を有する略円筒形状に形成することができる。給電部１７４は、その下端部分で外側上部電極１５４に接続することができる。給電部１７４は、その上面の中央部分で上部給電ロッド１７６の下端部分に電気的に接続されている。上部給電ロッド１７６は、その上端部分でマッチング部１７８の出力側に接続されている。マッチング部１７８は、高周波電源１７２に接続されており、負荷インピーダンスと高周波電源１７２の内部インピーダンスとを整合させることができる。ただし、外側上部電極１５４は任意であり、実施形態は単一の上部電極で機能することができることに留意されたい。
【００３１】
給電部１７４は、直径がプラズマ処理チャンバ１０２とほぼ同一である側壁を有する円筒状とすることができる。接地導体１８０は、その下端部分でプラズマ処理チャンバ１０２の側壁の上部分に接続されている。上部給電ロッド１７６は、接地導体１８０の上面の中央部分を貫通している。接地導体１８０と上部給電ロッド１７６との間の接触部には、絶縁部材１８２が介在する。
【００３２】
電極支持体１６０は、その上面で下部給電ロッド１８４に電気的に接続されている。下部給電ロッド１８４は、コネクタを介して上部給電ロッド１７６に接続されている。上部給電ロッド１７６及び下部給電ロッド１８４は、高周波電源１７２からの高周波電力を上部電極１５０に供給するための給電ロッドを形成する。下部給電ロッド１８４内に可変コンデンサ１８６が設けられている。可変コンデンサ１８６の容量を調整することにより、高周波電力が高周波電源１７２から印加されたときに、内側上部電極１５２の直下に形成される電界強度に対する外側上部電極１５４の直下に形成される電界強度の相対比を、調整することができる。上部電極１５０の内側上部電極１５２は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１８８と電気的に接続されている。ＬＰＦ１８８は、高周波電源１３０からの低周波を通過させつつ、高周波電源１７２から高周波をブロックする。システムの下部分、下部電極１１６の一部を形成するサセプタ１０８は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１９０と電気的に接続されている。ＨＰＦ１９０は高周波電源１７２からの高周波を接地に向けて通過させる。
【００３３】
約３ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚの範囲の高周波電力が高周波電源１７２から上部電極１５０に印加される。これにより、上部電極１５０とサセプタ１０８との間に高周波電界が発生する。プロセス空間ＰＳ１０６に搬送された処理ガスは解離され、プラズマに変換され得る。また、約０．２ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの範囲の低周波電力を高周波電源１３０から下部電極１１６を構成するサセプタ１０８に印加することができる。言い換えると、デュアル周波数システムを使用することができる。その結果、プラズマ中のイオンがサセプタ１０８に向かって引き寄せられ、イオンアシストによりエッチングの異方性が増大する。便宜上、図１では、高周波電源１７２が上部電極１５０に電力を供給することを示している。代替の実施形態では、高周波電源１７２を下部電極１１６に供給することができる。したがって、主電源（通電電源）及びバイアス電力（イオン加速電力）を下部電極に供給することができる。
【００３４】
プラズマ処理システム１００の構成要素は、制御部１９２に接続され、これによって制御され得、そして、制御部１９２は、対応する記憶部１９４及びユーザインタフェース１９６に接続されることができる。様々なプラズマ処理動作を、ユーザインタフェース１９６を介して実行することができ、及び様々なプラズマ処理レシピ及び動作を記憶部１９４に記憶することができる。したがって、所与の基板を様々な微細加工技術を使用してプラズマ処理チャンバ内で処理することができる。動作中、プラズマ処理装置は、上部及び下部電極を使用してプロセス空間ＰＳ１０６内にプラズマを生成する。この生成されたプラズマは、プラズマエッチング、化学気相蒸着、ガラス材料の処理、及び薄膜太陽電池、他の光電池、フラットパネルディスプレイ用有機／無機プレートなどの大型パネルの処理等の様々なタイプの処理において、ターゲット基板（例えば、基板Ｗ１１０又は処理される任意の材料）を処理するのに使用され得る。本明細書で説明する所定の実施形態では、非製品ウェハとしてよいダミー基板をウェハＷ１１０として使用してもよい。
【００３５】
制御部１９２は、１つ以上のプロセッサ、マイクロコンピュータ、計算ユニットなどを含んでよい。記憶部１９４は、メモリを含んでよく、本明細書で説明する様々な機能を実行する制御部１９２によって実行される命令を記憶するための非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体の一例である。例えば、記憶部１９４は、一般に、揮発性メモリ及び不揮発性メモリ（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ等）の両方を含んでよい。メモリは、本明細書ではメモリ又はコンピュータ読み取り可能記憶媒体と呼ぶことがある。メモリは、本明細書の実施形態において説明する動作及び機能を実行するように構成された特定の機械としての制御部１９２によって実行され得るコンピュータプログラムコードとしてのコンピュータ読み取り可能プロセッサ実行可能プログラム命令を記憶することができる。
【００３６】
メモリは、１つ以上のアプリケーション（図示せず）をさらに記憶してよい。アプリケーションはあらかじめ構成された／インストールされた、ダウンロード可能なアプリケーションを含んでよい。追加的に、メモリは、本明細書で説明されるプロセスのために使用されるＯＥＳスペクトルデータを記憶してよい。
【００３７】
プラズマ処理システム１００は、分光計１９８及び窓１９９をさらに含むことができる。分光計１９８は、プロセスエンドポイント分析及びＯＥＳスペクトルを処理するために使用される光を収集するために使用される。分光計１９８は、制御部１９２又は他のコントローラ／システムに接続されてよい。
【００３８】
図２は、ＯＥＳスペクトルを決定するための発光分光法（ＯＥＳ）及びプラズマモニタリングを実施する例示的なプラズマ処理システムの例示的な概略ブロック図である。上述したように、プラズマ処理チャンバ１０２は、下部電極１１６上に載置された基板Ｗ１１０の上方にプロセス空間ＰＳ１０６を提供する。残留成分（例えば、ＣＦ）のＯＥＳスペクトル及び／又はエンドポイント計算を決定及び収集するためのＷＬＤＣプロセスでは、製品基板Ｗ１１０は存在しなくてもよい。他の実施形態では、ダミー又は非製品基板が基板Ｗ１１０の代わりとなる。
【００３９】
この例では、分光計１９８は光量２００によって表されるように光を収集する。ＷＬＤＣプロセスにおけるＯＥＳスペクトルのモニタリング中、光量２００はＣＦ成分のＯＥＳスペクトルを含むことができるＯＥＳスペクトルデータを提供する。
【００４０】
分光計１９８は、モニタリングシステム２０２の一部としてよい。モニタリングシステムは、プラズマ処理システム１００の一部としてよい。モニタリングシステム２０２は、特に、プラズマ処理チャンバ１０２においてプラズマモニタリングに使用することができる。モニタリングシステム２０２の一部とすることができる他の例示的なシステム及び構成要素は、発光分光法システム２０４、レーザ誘起蛍光法システム２０６、レーザ干渉計２０８、質量分析計２１０、及びフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）システム２１２を含むが、これらに限定されない。特に、分光計１９８は、発光分光法システム２０４の一部とすることができる。発光分光法システム２０４は、ＷＬＤＣプロセス中にＯＥＳを取得してよい。
【００４１】
上述したように、ＯＥＳスペクトルなどのメトリックは、ウェハのバッチ又はロットに対するＯＥＳスペクトルにおけるＣ及びＦ成分の波長などの望ましくない種又は残留成分の評価によりＷＬＤＣプロセスの有効性を分析するために、ＯＥＳスペクトルなどのメトリックを利用することができる。さらに、ＷＬＤＣプロセスは、１つの特定のデバイスウェハプロセス（インシチュプロセス）の後に続くドライクリーニングプロセスによって除去される望ましくない残留成分のＯＥＳスペクトルに基づいて最適化することができる。典型的には、有効でないＷＬＤＣプロセスは、ＷＬＤＣプロセスによって除去されることが意図された成分又は酸素のような供給されたドライクリーニングガスの検査された波長について、ＯＥＳ強度の横ばい状態を示さない可能性がある。しかし、この成分のＯＥＳスペクトルは、ＷＬＤＣプロセスについてエンドポイントに達すると、強度において横ばい状態を示す。このエンドポイント時間は、生産スループットを最適化するためにＷＬＤＣプロセスの理想的な完了時間を決定するために利用することができる。より効果的なＷＬＤＣプロセスを使用して、ロットのデバイスウェハ間のＣ及びＦ強度レベルにおける変動を低減することによって、ボトムビア幅（ボトム限界寸法又はＣＤ）などのそのロットのエッチングプロファイル特性の均一性を改善することができる。チャンバ内の過剰又不均一なＣＦ又は炭素濃度又は不均一なＷＬＤＣプロセスから残ったポリマービルドアップにより、製造仕様についての制御限界を外れ、ロットにわたる限界寸法の変動を招く可能性のあるパターン形成されたデバイスに対するその後に続くプラズマエッチング性能における変動を引き起こす可能性がある。チャンバ内に残留するこれらの望ましくない成分は、その後に続くデバイスウェハエッチングプロセス中にエッチングされるフィーチャの目詰まりを招く可能性がある。デバイスウェハエッチングプロセス中にエッチングされるフィーチャの目詰まりであって、フィーチャプロファイルの均一なエッチングを阻害するトレンチ又はビアフィーチャにおけるポリマー残留のビルドアップである目詰まりを招く可能性がある。同様に、チャンバ内のフッ素副産物の蓄積は、これがより広いエッチングプロファイルに向かう増加傾向を最終的に引き起こす側壁ポリマーパッシベーションを除去する傾向があるため、１つのウェハから次のウェハへの増加エッチングレートを招く可能性がある。このメカニズムは、ウェハ間及び同様にウェハ内のエッチングプロファイル均一性を改善する、より効果的なＷＬＤＣプロセスが見出された理由とみなされる。
【００４２】
図３は、残留成分、特にフッ素（Ｆ）のＯＥＳスペクトルのピークを示す例示的なグラフ３００を示す。特定のＷＬＤＣについてのフッ素のＯＥＳスペクトルピークは、グラフ３００において３０２で表される。グラフ３０４に示されたものが起きたフッ素などの特定のＷＬＤＣ副生成物ＯＥＳピークの強度対時間の傾向を使用し、エンドポイント分析を実施すると、フッ素の残留成分がプラズマ処理チャンバ内で横ばい状態になっているかどうか及びいつその状態になるのかについて決定をなすことができる。ポリマー収縮ベースのドライエッチングを伴うウェハロットのウェハを処理する一方で、ＯＥＳによって測定されるように、フッ素残留副産物バックグラウンドビルドアップは、連続的に処理されたデバイスウェハのロットについて同じ所与のエッチングプロセスに対してより高い程度で除去されるため、エッチングプロファイル幅ＣＤにおける増加傾向を引き起こす可能性がある。実施され得るエンドポイント分析は、「Method  of  endpoint  detection  of  plasma  etching  process  using  multivariate  analysis」と題される、米国特許第９，３３０，９９０号に見出してよく、同特許は参照により全体として含まれる。
【００４３】
プラズマ処理チャンバでの残留成分が完全にゼロというわけではなく、許容可能な量の成分がプラズマ処理チャンバ内に残留してもよいことが理解される。
【００４４】
図４は、ＷＬＤＣなどの特定のドライクリーニングプロセスについて最適化された値を提供する例示的なチャート４００を示す。この例では、残留成分ＦについてＯＥＳスペクトル及びエンドポイント分析を収集することができる。いくつかの頭字語は、中央からエッジまでのガスゾーン流量比／パーセントを示すラジカルガス分布制御（ＲＤＣ）、プラズマシステムについてのブライン（Brine）又はチラー温度（Temp）、直流（ＤＣ）電極電圧、低周波（ＬＦ）電力、高周波（ＨＦ）電力、及び基板又はウェハホルダに近接した高度な温度制御チャック（ＡＴＣＣ）温度を含む。
【００４５】
特定のプロセスは、４０２で表されるように「レシピ」という見出しの下で識別される。この例では、ＷＬＤＣプロセスは４０４によって識別される。ステップ４０６は、プロセスを酸素（Ｏ２）クリーリング４０８（O2  clean）として識別する。チャート４００において示されるように他のパラメータがこの最適化されたプロセスに対して識別され得る。チャート４００に示されるような他のパラメータは、この最適化プロセスについて識別されてよい。そのようなパラメータは、「ガス圧」、「電力」、「ＤＣバイアス」等を含むことができる。
【００４６】
図５は、プラズマ処理システムにおけるウェハレスドライクリーニングプロセスをモニタリング及び制御するための例示的プロセス５００を示す。方法を説明する順序は、限定として解釈されることを意図するものではなく、説明する任意の数の方法におけるブロックを、任意の順序で組み合わせてこの方法又は代替の方法を実施することができる。追加的に、本明細書で説明する主題の精神及び範囲から逸脱することなく、個々のブロックをこの方法から削除することができる。さらに、この方法は、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の適切なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの組み合わせで実施することができる。
【００４７】
ブロック５０２では、ドライクリーニングガスをプラズマ処理チャンバ内に流すステップが実行される。上記の図１を参照すると、このブロックは、プラズマ処理システム１００の説明した構成要素によって実行されてよい。
【００４８】
ブロック５０４では、プラズマ処理チャンバ内でプラズマを点火してウェハレスドライクリーニング（ＷＬＤＣ）プロセスを開始するステップが実行される。上記の図１を参照すると、このブロックは、プラズマ処理システム１００の説明した構成要素によって実行されてよい。
【００４９】
ブロック５０６では、発光分光法（ＯＥＳ）スペクトルデータを取得するステップが実行される。上記の図１を参照すると、このブロックは、プラズマ処理システム１００の説明した構成要素によって実行されてよい。追加的に、上記の図２を参照すると、このブロックは、発光分光法システム２０４によって実行されてよい。他の実施形態では、取得するステップは、プラズマ処理チャンバ１０２内のプラズマをモニタリングするモニタリング動作としてよい。
【００５０】
ブロック５０８では、取得されたＯＥＳデータに基づいて、ＷＬＤＣプロセスの少なくとも１つのパラメータを最適化するステップが実行される。パラメータは、上記で説明したものとしてよい。追加的に、パラメータは、インシチュで又はエクスシチュで最適化してよい。
【００５１】
図６は、最適化されたＷＬＤＣ条件に対する残留成分の発光分光法（ＯＥＳ）検出の例示的なグラフ６００を示す。残留成分Ｆは、ＯＥＳピーク６０２によって表される。ＯＥＳ分析は、この副生成物について経時的な強度の平準化によってＯＥＳエンドポイントを示す、本明細書で説明する残留成分Ｆに対して実施される。残留成分Ｆ強度が安定するときのＯＥＳエンドポイント時間値６０４のアレイは、ＷＬＤＣがウェハロット処理の間にフッ素などの残留エッチング副産物についてより多くチャンバをクリーニングしたため、着実に短時間で見出された。これらの値は、ＷＬＤＣプロセス（すなわち、レシピ）が終了するときに関する持続時間として使用されてもよい。最適化されたＷＬＤＣ条件処理時間の終了時でのこのＦピークのＯＥＳ強度における総変動は、図３に示した非最適化ＷＬＤＣ  ＯＥＳスペクトルと比較して５０％低減され、それに続いて、ロットにわたるウェハ間のビアＣＤ幅の変動が５０％以上低減されることなった。
【００５２】
図７は、発光分光法（ＯＥＳ）プロセス制御のための例示的なプロセス７００を示す。特に、プロセス７００は、ドライエッチングプロセス制御のために使用してよい。プロセス７００は、インシチュのプロセスと見なすことができ、フィードバックが、図１を参照して説明したように、プラズマ処理システムに送られてもよい。決定されたフィードバックデータに基づいて調整を実行してもよい。
【００５３】
方法を説明する順序は、限定として解釈されることを意図するものではなく、説明する任意の数の方法におけるブロックを、任意の順序で組み合わせてこの方法又は代替の方法を実施することができる。追加的に、本明細書で説明する主題の精神及び範囲から逸脱することなく、個々のブロックをこの方法から削除することができる。さらに、この方法は、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の適切なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの組み合わせで実施することができる。
【００５４】
ブロック７０２では、ウェハロットの製造プロセスが実行される。上記の図１を参照すると、このブロックは、プラズマ処理システム１００の説明した構成要素によって実行されてよい。
【００５５】
ブロック７０４では、本明細書で説明するＷＬＤＣ及びＯＥＳトレースデータ収集が実行される。上記の図１及び図２を参照すると、このブロックは、プラズマ処理システム１００及びモニタリングシステム２０２の説明した構成要素によって実行されてよい。
【００５６】
ブロック７０６では、ウェハロットの製造プロセスが継続される。上記の図１を参照すると、このブロックは、プラズマ処理システム１００の説明した構成要素によって実行されてよい。
【００５７】
ブロック７０８では、本明細書で説明するＷＬＤＣ及びＯＥＳトレースデータ収集が実行される。上記の図１及び図２を参照すると、このブロックは、プラズマ処理システム１００及びモニタリングシステム２０２の説明した構成要素によって実行されてよい。
【００５８】
ブロック７１０では、インシチュのＯＥＳデータ分析が実行される。上記の図１を参照すると、このブロックは、プラズマ処理システム１００の説明した構成要素によって実行されてよい。
【００５９】
ブロック７１２では、データ／信号がプラズマ処理システム（すなわちコントローラ）に送られて、選択された副生成物（すなわち、残留成分）のＯＥＳ強度又はクリーニング供給ガス波長に基づいてＷＬＤＣプロセスパラメータを調整するかどうかを決定する。
【００６０】
ブロック７１４では、ウェハロットの製造プロセスが継続される。上記の図１を参照すると、このブロックは、プラズマ処理システム１００の説明した構成要素によって実行されてよい。
【００６１】
ブロック７１６では、ＷＬＤＣプロセスパラメータに対する調整が実行されてもよい。代替的には、同じパラメータを使用してもよい。上記の図１を参照すると、このブロックは、プラズマ処理システム１００の説明した構成要素によって実行されてよい。
【００６２】
ブロック７１８では、ウェハロットの製造プロセスが継続される。上記の図１を参照すると、このブロックは、プラズマ処理システム１００の説明した構成要素によって実行されてよい。
【００６３】
ブロック７２０では、このシーケンスは、ウェハロット製造が完了するまで反復される。上記の図１を参照すると、このブロックは、プラズマ処理システム１００の説明した構成要素によって実行されてよい。
【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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【国際調査報告】
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2019511843.tif 000011