(57)【要約】【課題】エッチング室におけるエッチャント・ガス濃度を制御するための方法および装置を提供すること。【解決手段】エッチャント・ガス濃度および不活性ガス濃度を決定し、後者の濃度を使用してエッチャント・ガス濃度齲を正規化する。正規化された値を所定の応答値と比較し、それに応じて室へのエッチャント・ガスのフローを制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング・トリミング工程の際に酸素基濃度をその状態で監視制御するための方法で
あって、該方法が、
エッチング室へ半導体ウエハを配置し、前記エッチング室を真空にする工程、
第１のマス・フロー・コントローラをオープンし、前記エッチング室に酸素を流す工程、
第２のマス・フロー・コントローラをオープンし、前記エッチング室にアルゴンを流す工程、
前記エッチング室内で酸素／アルゴンプラズマを生成する工程、
前記プラズマを用いて前記半導体ウエハをエッチングする工程、
酸素スペクトル線を検出するために調節される第１のフィルタおよびアルゴンスペクトル線を検出するために調節される第２のフィルタを有する光ファイバを用いて、前記プラズマから生ずる光放射を収集する工程、前記酸素およびアルゴンスペクトル線は、前記エッチング室内の条件から生じる酸素およびアルゴンスペクトル線の干渉および吸収効果が同様になるように選択され、
前記第１のフィルタから受けた信号に基づいて第１の光検出器を用いて前記エッチング室内の酸素濃度の第１の放射信号標本を作製する工程、
前記第２のフィルタから受けた信号に基づいて第２の光検出器を用いて前記エッチング室内のアルゴン濃度の第２の放射信号標本を作製する工程、
前記第１および第２の信号を用いて正規化された酸素濃度信号を生成する工程、
前記正規化された酸素濃度信号と所望の酸素濃度を表す信号とを比較する工程、
前記比較に応答して前記マス・フロー・コントローラを制御する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記選択された酸素スペクトル線は、前記選択されたアルゴンスペクトル線の２０ｎｍの波長以内の波長を有する、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記選択された酸素およびアルゴンスペクトル線は、前記エッチング室内の条件、前記プラズマ内の電子数、前記電子のエネルギー、前記エッチング室内のアルゴンおよび酸素原子密度について均斉が取れている、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第１および第２の信号を用いて正規化された酸素濃度信号を生成する工程が、分割要素を用いて前記アルゴン放射を表す前記第２の放射信号により前記酸素放射を表す前記第１の放射信号を分割する工程を含む、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
比較測定器の第１のターミナルへ前記分割要素からの出力信号を提供し、前記比較測定器の第２のターミナルへ観測的に決定されたガス濃度基準を提供する工程をさらに含み、
前記比較測定器は、前記出力信号およびガス濃度値を比較し、前記基準の値が前記分割要素からの出力信号と等しいと測定される場合に、前記エッチング室内の酸素濃度がエッチング・トリミング工程のための最適値となる、ことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記エッチング室内へ不導態化スペースを導入して横方向エッチングを最小にする工程をさらに含む、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
半導体基板におけるエッチング・トリミング工程を制御する装置であって、前記エッチング・トリミング工程は酸素のエッチャント・ガス濃度により影響され、前記エッチャント・ガスは第１のマス・フロー・コントローラを介してエッチング室へインプットされ、
アルゴンの不活性ガスは第２のマス・フロー・コントローラを介してエッチング室へイン
プットされ、
前記装置は、
実際のエッチング・ガス濃度の第１の信号標本を生成するための第１の光デバイスと、
不活性ガス濃度の第２の信号標本を生成するための第２の光デバイスと、ここで、前記第１および第２の光デバイスは酸素スペクトル線を検出するために構成され、第２のフィルタがアルゴンスペクトル線を検出するために調節され、前記酸素およびアルゴンスペクトル線は前記エッチング室内の条件から生じる酸素およびアルゴンスペクトル線の干渉および吸収効果が同様になるように選択され、
前記第１および第２の信号を関連付けて正規化したエッチング・ガス濃度信号を生成するための分割要素と、
前記正規化したエッチング・ガス濃度信号と所望のエッチング・ガス濃度を表す信号を比較し、それに応答して正規化した信号を生成する比較要素とを含み、前記正規化した信号は前記エッチング・ガス濃度を制御するために前記第１のマス・フロー・コントローラへ提供される、ことを特徴とする装置。
【請求項８】
前記第１の光デバイスは、一連の関連において、前記エッチング室内からの光エネルギーを受けるために配置された光ファイバ、光フィルタおよび前記第１の信号を生成するための光検出器を含む、ことを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記第２の光デバイスは、一連の関連において、前記エッチング室内からの光エネルギーを受けるために配置された光ファイバ、光フィルタおよび前記第２の信号を生成するための光検出器を含む、ことを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項１０】
前記第１および第２の光デバイスは、前記エッチング室内の開口内に配置された二又の光ファイバおよび前記エッチング室内のスペクトル放射に応答し、前記光ファイバは実際のエッチング・ガス濃度および不活性ガス濃度の光信号標本を運搬する、ことを特徴とする請求項７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に半導体デバイスの限界寸法を制御することに関し、より詳細には、制御可能なトリム速度を使用してゲート線幅などの導体線幅をトリミングすることに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスは、一般に基板および基板内のドープされた領域から形成されたトランジスタなどの要素を備える。デバイスを電気的に相互接続するためおよび外部回路要素の接続のために接続パッドを与えるために相互接続層が半導体基板上に成長させられる。
【０００３】
相互接続層は、パターンをフォトマスク上に設計し、露出およびエッチング・プロセスによって半導体チップに転写する、従来のフォトリソグラフィ技法を使用することによって形成される。フォトレジスト材料の比較的薄い層を基板上に付着し、放射の制御されたパターンに露出させて、露出された領域に化学反応を引き起こす。選択されたフォトレジスト材料に応じて可視光線、紫外放射、電子ビームまたはＸ線エネルギーを現像エネルギーとして使用することができる。現像液はフォトレジスタ層に接触して、選択されたフォトレジスト材料の化学的性質に応じて、放射露出領域か放射マスク領域のいずれかを溶解および除去する。フォトレジスト層の露出領域が露出後にあまり溶解できなくなった場合、基板上に残っているパターンは放射パターンのネガティブ画像になり、フォトレジストはネガティブ・フォトレジストと呼ばれる。露出領域がより溶解できるようになり、現像液によって除去されると、基板上に残っているパターンは放射のパターンの画像のポジティブ画像になり、フォトレジストはポジティブ作用フォトレジストと呼ばれる。いずれの場合も、フォトレジストが除去されると、下にある基板の所望の領域が後続の処理工程への露出によって露出される。フォトレジスト・マスクが所定の位置に残っている基板の領域は後続のプロセス工程から保護される。後続のプロセス工程はドーパントの注入、材料の付着、露出した材料を除去するための表面へのエッチャントの塗布を含む。
【０００４】
半導体技術の継続的な進歩は高速で動作する小型デバイスの製作を促進した。そのような超大規模集積化に向かう邁進はデバイス・サイズ、回路寸法およびデバイス・フィーチャの継続的な縮小をもたらし、その結果フォトリソグラフィ・プロセス中に小型マスクが使用されることになった。しかし、マスクパターンを基板に転写したとき、パターンの限界寸法は、パターンを露出する光学露出ツールの分解能限界に制限される。たとえば、電界効果トランジスタを備える集積回路の場合、重要なプロセス工程はトランジスタ・ゲートの形成であり、特にゲートの寸法に重点が置かれる。多数の用途において、性能特性（たとえばスイッチング速度）およびトランジスタのサイズはトランジスタ・ゲートの幅にほぼ対応するトランジスタ・チャネル長に関数的に関連する。より短いチャネル長は（ある限界内で）より高性能なトランジスタを生成する傾向がある。
【０００５】
したがって、ゲート・ライン幅制御は半導体製造において最も重要である。半導体の動作速度が増加し、寸法が減少するにつれて、高度な製作技術において積極的に小さいゲート幅ターゲットを形成するためのいくつかの技法が開発されてきた。１つの知られている技法は、最終ターゲットよりも若干大きいサイズをもつゲート構造をフォトリソグラフィ的に画定することである。ゲート画定フォトレジスト材料は従来のフォトリソグラフィ・マスキングおよびパターニング・プロセス中に過大サイズ決定される。後続のエッチング工程において、フォトレジストを酸素基に露出することよって長さと幅寸法の両方を低減する。その後下にある導電層をエッチングしてゲートを形成すると、ゲート長および幅がマスク寸法によって画定されるよりも狭くなる。
【０００６】
図１に示すように、たとえばポリシリコンまたは導電材料を備える導電層１０が半導体基板１２上に形成される。反射コーティング層１４が導電層１０の上にある。フォトレジスト・パターン１６は上述の従来のフォトリソグラフィ技法によって形成される。フォトレジスト・パターン１６の高さ（ｈ）、幅（ｗ）および間隔（ｓ）は図１に示されている。
【０００７】
従来のプラズマ・エッチング室において、基板は、ｈ’がｈよりも小さく、ｗ’がｗよりも小さく、ｓ’がｓよりも小さい、図２に示す結果として生じるフォトレジスト・プロファイルで、フォトレジスト・パターンを薄める酸素基を含有する酸素ガスに曝される。一般に、このプロセスは大気圧で約１３０℃と２００℃の間の比較的低い温度で行われる。フォトレジスト材料は、次いでプロセス室から排出されるＣＯ２、ＣＯおよびＨ２Ｏを形成する酸素基との反応によって容易に分離される基本Ｃ−Ｈ−Ｏ構造を備える。
【０００８】
この従来技術のトリム・プロセスの１つの欠点は、終点に達したときにフォトレジストのプラズマ・エッチを終了することができるようにプロセス終点を決定することができないことである。たいていの従来の半導体エッチ・プロセスとは異なり、トリム・プロセスはエッチ停止層上で停止または終了しない。ゲート・エッチのプロセスに適用したとき、決定的な終点の欠如は、デバイス速度および電流漏れを含む、いくつかの性能パラメータに影響することがあるゲート寸法の変動をもたらす。トリム・プロセスの変動も、ゲート寸法の１つまたは複数が所定の限界を超えて低減された場合、スループット、収量および収益率を低減することがある。
【０００９】
これらの欠点を克服する努力において、いくつかの統計的プロセスまたはウエハラン・モニタリング（「ランツーラン」制御）技法がトリム・ツールに適用されている。いずれの場合でも、限界寸法スキャニング電子顕微鏡またはスキャタロメータなどの外部計測学ツールを使用して、ゲート寸法を測定し、測定結果に基づいてエッチ・トリム・プロセスを制御する。これらの測定は、製作されたゲート上でイントゥーでまたはフォトレジスト層上でエクストゥーで行うことができる。しかし、このプロセス制御技法は後で製作されたトランジスタのみに益する。リアルタイム・フィードバック制御は提供されず、場合によっては問題を克服するために限界寸法問題が存在することを決定することとプロセス変数を調節することとの間の期間中に欠陥のあるウエハの製造をもたらす。さらに、根本原因が頻繁に知られないと、問題を軽減する努力においてプロセス調節は繰り返し適用される。根本原因の決定がないと、変数調節は一次的な変更のみを提供することがあるか、またはプロセスが正しいパラメータに向かって反復されると即座の変更を生成することがないことがある。加えて、室状態が時間の経過とともに変化すると、初期プロセス調節はもはや適切でなくなる可能性がある。
【００１０】
半導体製作プロセス・ツールが適切に機能しているかどうかを判定するために様々なプロセス制御技法が従来使用されている。デバイスの１つまたは複数の特定の限界寸法の長期間の統計的変動を特定するために統計的プロセス制御技法を利用することができる。注目する限界寸法を所定のスケジュールでウエハ内のいくつかのデバイスまたはフィールドで測定する。いくつかのウエハ・ロットに基づいて、測定された限界寸法の平均や標準偏差などの統計的関数を計算する。処理が続くと、追加のフィールドが処理されたデバイス、測定された限界寸法および最新の限界寸法測定を使用して再計算される動作平均または標準偏差からランダムに選択される。最終取得測定値が平均または標準偏差を所定の量以上変更しない場合、プロセスは繰り返し可能とみなされ、プロセス変更は不要である。最終測定値が平均または標準偏差を所定の量以上変更させる場合、プロセス「レシピ」の変更が保証される。レシピ変更は、範囲外特徴を引き起こしているプロセス・ツールに関連する変数のいずれかを変更することを含む。たとえば、ガス圧力および／または温度を上げたり下げたりすることができ、単位時間当たりの入力ガスの量を増加または減少することができ、フィーチャ・サイズを事前に確立された限度に戻す努力において様々な電圧設定を変更することができる。この方法を使用して限界寸法の統計的分析を与えることができるが、それは限界寸法変動の根本原因を特定することができない。
【００１１】
フィーチャ寸法のランツーラン制御も外部計測学ツールの使用が必要である。ウエハ（一般に２５個のウエハ）の各カセットを処理した後、複数の限界寸法を測定する。仕様外であることが見出された場合、異常の原因およびそれに応じて変更されるプロセス・レシピを決定する努力においてプロセス変数を検査する。
【００１２】
統計的プロセス制御およびランツーラン制御技法は上述のトリム速度プロセスなどの製作プロセスを制御するためのいくつかのフィーチャ・サイズ情報を提供するが、それらは限界寸法制御のための所望の繰り返し可能性を与えないことがある。それらは、限界測定がオフラインで行われ、仕様外条件の確認後にのみ変更がなされるので、エッチ速度のリアルタイム制御を与えない。
【００１３】
上述のレジスト・トリム・プロセスの横方向エッチ速度がフォトリソグラフィ・パターン密度、エッチング室によって以前に処理されたウエハ混合物、および室の清浄度状態、すなわち最後の室クリーニング以来エッチングされたウエハの数などのパラメータに依存することが決定された。これらのファクタ、場合によっては他のファクタが利用可能なエッチング酸化剤の濃度に影響を及ぼし、トリム・エッチが進行する速度を変更すると考えられる。従来技術の技法によれば、統計的プロセス制御方法またはランツーラン測定が、トリム結果が所定の境界内にないことを示した場合、プロセス補正を試みるために酸化ガスのフローが変更される。
【００１４】
トリム・プロセスを制御し、プロセス変動を低減しようとする試みるためのいくつかの技法が知られている。たとえば、プロセス特有（またはツールまたは室特有）および製品特有レシピを考案することができる。したがって、ある製品を製作するとき、トリム速度の変動を制限し、より一貫した結果を生じる努力においてその製品の製品特有レシピが使用される。同様に、特有のツールまたは室において製品をトリム・エッチングするとき、その室に関連する唯一独自レシピが使用される。これらの異なるプロセス履歴および固有の物理的相違が与えられれば、２つの室は同じ製品を製作するために同じレシピをめったに使用しない。特有のリソグラフィ・パターン密度を有するウエハに対してレシピを開発することもできる。すべての室ベースおよび製品ベース・レシピに対する酸化剤フローの調節によって、上述の統計的プロセス制御技法で決定されるような、トリム結果の長期間の観測されるドリフトを緩和することができる。
【００１５】
新しい製品が製造プロセスに導入されるときはいつでも、統計的データベースが作成されるまで、または製品へのトリム・プロセス変数の効果が得られるまで、トリム・エッチ結果をモニタリングすることが好ましい。また、室がクリーニングされるときなど、各主要エッチ・ツール・ハードウェア摂動後トリム速度を検証することは重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記の議論から推論することができるように、それに影響を及ぼす著しい数の変数が与えられれば、トリム・プロセスは厄介になり、繰り返し不可能であり、容易に制御されない。いくつかの最悪の条件下で、プロセスは製造環境において使用不可能になることがある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、エッチ速度が実質的にエッチャント・ガスの濃度の影響を受ける、半導体基板上でエッチ速度を制御するプロセスに関する。エッチャント・ガスをマス・フロー・コントローラを介してエッチ室に入力する。室におけるエッチャント・ガス濃度を決定し、目標濃度と比較する。それに応答して所望の室ガス濃度を維持するためにマス・フロー・コントローラを制御するための入力信号を生成する。
【００１８】
本発明の上記および他の特徴は、同じ参照文字が異なる図を通して同じ部品をさす添付の図面に示されるような、本発明についての以下のより詳細な説明から明らかになろう。図面は必ずしも一定の縮尺ではなく、代わりに本発明の原理を説明することに重点を置いている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術のライン幅トリミング・プロセスを示す断面図である。
【図２】従来技術のライン幅トリミング・プロセスを示す断面図である。
【図３】本発明の教示に従って構築された、その制御構成要素を含む、エッチング室の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明による特定の限界寸法エッチ・プロセスおよび装置について詳細に説明する前に、本発明は主として要素およびプロセス工程の新規な組合せに存することに注目されたい。したがって、要素は、本明細書での説明の特典を有する当業者にすぐに明らかになる構造上の詳細で開示を曖昧にしないように本発明に関係する特定の詳細のみを示す、図面に従来の要素によって表されている。
【００２１】
従来技術のエッチ・トリム・プロセスのいくつかの欠点を克服するために、本発明は、この変数がトリム・エッチ速度を決定する際の主要なファクタであるので、エッチ室プラズマにおける酸素基濃度のリアルタイム・モニタリングを提供する。酸素基は、２つの酸素原子に分解されたＯ２分子を備える。この濃度はフォトリソグラフィ・パターン濃度および室壁状態などの室ハードウェア状態の影響を受けることがあることが知られている。エッチ・トリム・プロセス中に酸素基濃度をリアルタイムでモニタリングし、酸素マス・フロー・コントローラにフィードバック信号を提供することによって、濃度をほぼ一定に保持するように酸素フロー速度を制御する。連続的なランツーラン・エッチ工程中に制御された酸素基濃度、したがって安定したエッチ・トリム速度で、ゲート・トリム・プロセスを安定させ、繰り返し可能にする。適切なトリム期間は、ひとたびトリム速度が知られ、安定すると容易に決定可能になる。室における酸素原子濃度を決定するための様々な方法があり、１つのそのような方法について以下で説明する。
【００２２】
図３は、エッチ室５０に入った酸素の流量を制御するためのマス・フロー・コントローラ５４を介して酸素源５２から酸素を受け取るエッチ室５０を示す。
【００２３】
エッチ・トリムを実行するために、１つまたは複数のウエハ６２がエッチ室５０に装填され、真空システム（図示せず）が室圧力を低減する。真空が確立された後、マス・フロー・コントローラ５４は酸素が酸素源５２からエッチ室５０に流れ込むことを可能にする。本発明の教示によれば、このときにアルゴンもマス・フロー・コントローラ５７を介してアルゴン源５６から室に導入される。アルゴンは非反応性希釈ガスであるので、エッチ速度に影響を及ぼさずに既知の少量をエッチ・プロセスに追加することができる。エッチ室５０内で、電源（図示せず）は、酸素アルゴン・ガス混合気に通電して、酸素基を形成する（プラズマ６０によって表される）プラズマ状態にする無線周波数界を生成する。酸素基はフォトレジストを侵襲およびエッチングして、それを真空システムによってエッチ室５０から除去される揮発性構成要素に変換する。
【００２４】
酸素基濃度、したがってエッチ室５０内のエッチ速度を決定するために、光ファイバ６８が、エッチング室の壁に形成された光窓７０を介してプラズマ６０から光を集める。光ファイバ６８は分岐され、２つの脚７４および７６の各々はそれぞれ光フィルタ７８および８０に接続される。アルゴンおよび酸素の独自の光放出スペクトル線はそれらのそれぞれの濃度を決定するために有利である。したがって、フィルタ７８および８０の一方は、光スペクトルの残りを減衰させながら酸素スペクトル線を受け取るように調整される。フィルタ７８および８０の他方はアルゴン・スペクトル線を検出するように同様に調整される。一般に、フィルタ７８および８０は、すべての他の周波数成分を減衰させながら所望のスペクトル線のエネルギーを通過させるのに十分に広い約１０ナノメートルの帯域幅を有する。
【００２５】
酸素およびアルゴンのいくつかの放出スペクトル線は励起のための同様の断面を有することが知られている。これらの線は、酸素およびアルゴン原子がプラズマ生成工程中に同量のエネルギーを吸収する際に生成され、原子は室状態と同様に反応する。線は、たとえば室壁または光窓７０の付着したコーティングに起因する干渉または吸収効果が酸素およびアルゴン放出線の両方において同様の応答（すなわち、エッチ速度に影響を及ぼす室状態に応じた線強度の一時的変化）を生成するように選択される。例示的な線はアルゴンの７５０ｎｍおよび酸素の７７０ｎｍを含む。線が選択された後、フィルタ７８および８０は選択された線を通過させ、他のすべてを減衰させるように実装される。酸素と同様の励起のための断面をもつ放出線を有する他の不活性ガスも知られており、アルゴンの代わりに使用することができる。
【００２６】
光検出器８２および８４はフィルタリングされた光信号に応答し、光検出器８２は酸素濃度を表す信号を生成し、光検出器８４はアルゴン濃度を表す信号を生成する。
【００２７】
比または割り算要素９０において、酸素放出を表す信号はアルゴン放出を表す信号で割られる。この割り算プロセスは、酸素濃度とアルゴン濃度の両方に影響を及ぼすエッチ室５０に存在する大域効果における小さい変動を除去することによって、酸素濃度を正規化する。したがって、割り算要素９０からの出力信号は、不正確な濃度決定につながることがあるアーティファクト状態の除去後のエッチ室５０の酸素濃度を表す。
【００２８】
アルゴン・スペクトル線と酸素スペクトル線の両方の強度は様々な室状態、プラズマ中の電子の数、電子エネルギー、および室５０中のアルゴンおよび酸素原子の密度に比例する。すなわち、スペクトル線強度はアルゴンおよび酸素原子とプラズマ電子との間の衝突の数に比例して増加する。電子の密度および／またはアルゴンおよび酸素原子の密度が増加するにつれて、より多くの衝突が起こる。室５０の圧力、温度および容量、およびマス・フロー・コントローラ５７からのフロー状態が分かれば、室中のアルゴン分子の数を決定することができる。上述のアルゴンおよび酸素原子の強度を表す信号を割るプロセスは、室５０中の酸素原子の数（またはその濃度）を表す信号を効果的に生成する。酸素原子の過剰濃度は過度トリム状態をもたらし、あまりにも少ない原子はフォトレジストを十分にトリミングしない。
【００２９】
したがって、リアルタイム・ガス濃度を表す、割り算要素９０からの出力信号は、コンパレータ９２の第１の端子（好ましくはコンパレータ・モードで動作する演算増幅器）に供給される。コンパレータ９２の第２の入力端子はリアルタイム濃度値との比較のためのガス濃度基準に応答する。したがって、基準値は、エッチ室５０中の酸素濃度がエッチ・トリミング・プロセスに最適であるときに割り算要素９０からの出力信号にほぼ等しくなるように経験的に決定される。すなわち、酸素はフォトレジストの寸法を適切にトリミングする。図３の実施形態において、基準値は、調節可能抵抗９４および直流電圧源９６を備える分圧器回路によって確立される。当業者なら基準値を生成する他の技法があることを認識する。コンパレータ出力信号は、酸素濃度が最適値から変化する量を示す誤差信号である。
【００３０】
短期間遷移に応答して室酸素濃度を制御することを回避するために、コンパレータ誤差信号が時間の経過とともに誤差信号を積分するための積分器１００への入力として与えられ、したがって短期間濃度変動を除去することによって信号を平滑にする。積分された誤差信号は加算器１０２の第１の端子（好ましくは加算器モードで動作する演算増幅器）に入力される。加算器１０２の第２の端子は、酸素濃度を制御するためのマス・フロー・コントローラ５４に印加される公称制御電圧を表す「レシピ」設定点値に応答する。積分された誤差信号は加算器１０２で加算されるかまたはレシピ設定点から減算され、マス・フロー・コントローラ５４に印加された制御信号を変更し、マス・フロー・コントローラ５４は、それに応答して酸素源５２からエッチ室５０への酸素流量を変更する。したがって、酸素濃度を測定し、濃度に応答してマス・フロー・コントローラを制御するフィードバック機構を確立することによって、一定のトリム・エッチ速度が与えられる。
【００３１】
本発明の教示の他の適用例は、３分岐光ファイバおよび対応する数のフィルタおよび光検出器を使用してエッチ・プロセスにおける第３のガス種のモニタリングを提供する。プラズマ・エッチング・プロセスでは、主要なエッチャントはイオン駆動され、したがって実質的に等方性のエッチを与える。しかし、異方性である非イオン駆動化学エッチングもプラズマ・エッチング室で起こることが知られている。望ましくない横方向エッチングを最小限に抑えるために、ポリマー状材料を側壁に付着するためにパッシベーティング種をエッチング室に導入して、横方向エッチングを防ぐ。フルオロカーボンはそのような知られているパッシベーティング材料である。エッチャントとパッシベーティング材料の間の比は慎重に制御しなければならない。パッシベーティング材料濃度が高すぎる場合、材料も水平表面上に形成され、したがって等方性エッチングを妨げる。本発明の教示は、実際の材料濃度を決定し、それらを基準濃度と比較することによってエッチング材料とパッシベーティング材料の両方に関連するマス・フロー・コントローラを制御するために適用することができる。
【００３２】
本発明の教示は、プラズマ・エッチやプラズマ付着、ガス相プロセスを含む、他のプロセスにおける限界ガス状前駆体の精密インシトゥー制御にも適用することができる。例として、エピタキシャル・シリコン−ゲルマニウムの選択的成長に使用されるジクロロシラン・ガスの濃度は、反応ガスまたは流出物をサンプリングする小さいプラズマ源とともに本発明の教示によってモニタリングすることができる。したがって、本発明の分光技法は、それらが極めて小さいガス濃度を検知するために使用することができるので広く利用できる。
【００３３】
方法および装置を半導体基板上のフィーチャのエッチ・トリム速度を制御するのに有用なものとして説明した。本発明の特定の用途および例を図示および議論したが、本明細書で開示した原理は様々な方法で本発明を実施するための基礎を提供する。首記の特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の範囲内で多数の改変が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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