(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理装置であって、
（ａ）基板を処理することができるチャンバと、
（ｂ）放射線を放射する非コヒーレントな放射線源と、
（ｃ）処理中に前記基板から反射された放射線を検知し、且つ、信号を生成する放射線検知器と、
（ｄ）前記信号を濾波して、前記基板上におけるエッチングされたフィーチャに反射した放射線からもたらされる信号成分を、前記基板上におけるパターン加工された耐エッチング材料に反射した放射線からもたらされる他の信号成分に比べて、選択的に通過させ、これにより、前記耐エッチング材料に反射した放射線の信号成分に比べて、前記エッチングされたフィーチャに反射した放射線の信号成分の強さを増大させる、ように構成された帯域通過フィルタと、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記帯域通過フィルタは、前記エッチングされたフィーチャに反射した放射線に関して選択された、周波数通過帯域における周波数を有する反射された周波数からもたらされる信号成分を選択的に通過することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記周波数通過帯域は、検知された発振する変調された振幅を有するエッチングされたフィーチャに反射した放射線の周波数に相当する中心周波数の周り集められていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記周波数通過帯域は、前記中心周波数の±１０％である周波数範囲を有することを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記エッチングされたフィーチャが、基板上の誘電体物質にエッチングされたトレンチ形状のフィーチャであり、前記周波数通過帯域は、０.０９Ｈｚ〜０.１１Ｈｚであることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記非コヒーレントな放射線源は、多くの波長または位相を有する放射線を放射するプラズマ放射源を有し、且つ、前記周波数通過帯域は、前記非コヒーレントな放射線源からコヒーレント長を与えるように選択されることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記コヒーレント長は、干渉効果が前記フィーチャの反射された放射線において観察される長さであることを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記コヒーレント長は、式λ2／ｎΔλに基づいて選択される（ここで、ｎはエッチングされるフィーチャの屈折率、λはプラズマ放射スペクトラムの中心における波長、Δλは前記周波数通過帯域に相当する波長の範囲である）ことを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記コヒーレント長は、λ2／ｎΔλがエッチングされる層の厚さより大きいように選択されることを特徴とする請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記非コヒーレントな放射線源は、２５４ナノメータに中心がある周波数を有する放射線を放射し、且つ、前記周波数通過帯域は、１.５ナノメータの波長範囲（Δλ）に相当することを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記帯域通過フィルタは、１またはそれ以上のサイクルにより前記信号を処理し、且つ、各サイクルにおいて、前記信号は、基板上でエッチングされるフィーチャから反射された放射線の周波数に相当する信号成分を通過するように濾波され、一方、前記基板の他の部分から反射された放射線の周波数に相当する信号成分を減衰することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記サイクルの数は、１〜１０サイクルであることを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記帯域通過フィルタは、電気信号プロセッサを有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
前記電気信号プロセッサは、ディジタル信号プロセッサを含むことを特徴とする請求項１３に記載の基板処理装置。
【請求項１５】
更に、前記基板上で処理されているフィーチャの主配向に実質的に平行、または実質的に垂直である偏光角に前記放射線を偏光する放射線偏光器を有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１６】
前記エッチングされたフィーチャは、主配向を有し、且つ、前記放射線は、前記主配向に実質的に平行である第１の偏光角に偏光され、且つ、前記主配向に実質的に垂直である第２の偏光角に偏光されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１７】
前記チャンバは、基板支持体と、ガス供給装置と、ガス活性化装置と、ガス排気装置を備え、且つ、基板処理装置は、更に、(1) 信号を解析して、プロセスの終点に関する信号の属性を検知し、前記属性は、信号における谷、ピーク、上りスロープまたは下りスロープを有し、且つ、(2)前記基板支持体と、ガス供給装置と、ガス活性化装置と、ガス排気装置の１つまたはそれ以上を動作させて、前記信号の属性を検知したとき処理条件を変更する制御装置を有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１８】
基板処理方法であって、
（ａ）処理ゾーンに基板を配置するステップと、
（ｂ）前記基板を処理するために活性化されたガスの処理条件を設定するステップと、
（ｃ）前記処理ゾーンに非コヒーレントな放射線源を設けるステップと、
（ｄ）基板の処理中に基板から反射される放射線を検知し、信号を生成するステップと、（ｅ）前記信号を濾波して、前記基板上におけるエッチングされたフィーチャに反射した放射線からもたらされる信号成分を、前記基板上におけるパターン加工された耐エッチング材料に反射した放射線からもたらされる他の信号成分に比べて、選択的に通過させ、これによって、前記耐エッチング材料に反射した放射線の信号成分に比べて、前記エッチングされたフィーチャに反射した放射線の信号成分の強さを増大させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記信号を濾波して、周波数通過帯域における周波数を有する反射された放射線からもたらされる信号成分を選択的に通過させるステップを有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記周波数通過帯域は、検出された振動する変調振幅を有するエッチングされたフィーチャの反射した放射線の周波数に相当する中心周波数の周りに集められることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記周波数通過帯域は、前記中心周波数の±１０％に相当する周波数の範囲を有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
トレンチ形状のフィーチャは、基板上の誘電体物質にエッチングされ、前記周波数通過帯域は、０.０９Ｈｚ〜０.１１Ｈｚであることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
更に、前記基板上におけるエッチングされたフィーチャの主配向に実質的に平行、または実質的に垂直である偏光角に前記放射線を偏光する放射線偏光器を有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記エッチングされたフィーチャは、主配向を有し、且つ、前記放射線は、前記主配向に実質的に平行である第１の偏光角に偏光され、且つ、前記主配向に実質的に垂直である第２の偏光角に偏光されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する装置及び方法に関し、特に、基板の処理を監視することに関する。
【背景技術】
【０００２】
基板の処理方法において、限定されるものではないが、ケイ素、ポリシリコン、二酸化ケイ素、アルミニウム、銅及び珪化タングステン材料を含む半導体、誘電性材料及び導電性材料を含むフィーチャは、例えば、化学蒸着法（ＣＶＤ）、物理蒸着法（ＰＶＤ）、酸化、窒化物形成、イオン注入及びエッチング処理によって、基板上に形成される。ＣＶＤ処理においては、反応ガスは材料を基板上に付着させるために用いられる。ＰＶＤ処理においては、目的物がスパッタされて、材料を基板上に付着させる。酸化及び窒化物形成処理において、二酸化ケイ素又は窒化ケイ素のような酸化又は窒化材料が、基板を適当なガス状環境に露出することによって、基板上に形成される。イオン注入においては、イオンが基板の中に注入され、通常のエッチング処理においては、レジスト又はハードマスクを備える耐エッチングフィーチャが基板上に形成され、耐エッチングフィーチャの間の（基板の開口領域）該基板の露出部分がエッチングされて、ゲート、ビア、コンタクトホール又は相互接続ラインのパターンを形成する。
【０００３】
基板の処理、又は該基板を処理しているチャンバにおいて実施される処理を監視する通常の方法は、多くの場合、問題を有する。処理監視方法は、例えば、処理されているフィーチャ又は材料にあらかじめ決められた変化が生じた後、処理段階の後、又は処理の終点において、処理を止めるか又は変えるために用いることができる。例えば、ケイ素ウエハー上の二酸化ケイ素のような誘電体にトレンチをエッチングする場合において、あらかじめ決められた深さに到達した後、エッチングを止めることが望ましい。１つの通常の方法においては、基板に特定の深さのエッチングを行うために必要な時間は、あらかじめ決められたエッチング速度、及びエッチングされている基板の層又は材料の最初の厚さから計算される。別の方法においては、基板から反射した放射線の加重干渉及び相殺干渉からもたらされるピークが、基板のエッチングの深さを求めるために考慮される。しかしながら、多くの場合、そうした技術は、基板上の材料の最初の厚さが基板によって異なるとき、又は他の処理パラメータが変化するときに不正確である。エッチングされている基板が耐エッチングフィーチャの間に小さな開口領域を有するものであるとき、そうした領域からの処理信号は、基板の他の部分からの処理信号に対比して小さいため、正確にエッチング処理を監視することは特に困難である。さらに、例えば、誘電材料又は金属材料をビア又はトレンチに付着させる過程では、付着する材料が小さな面積であるため、基板上のビア又はトレンチ内に付着した材料の深さを求めることも困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、基板の処理中に生じる小さな変化を監視することが望ましい。さらに、例えば、エッチングの深さ、又は基板の上に付着した材料の深さのような変化を量的に評価することが望ましい。さらに、小さな開口領域を有する基板のエッチング中に、または材料を該基板上の小さな領域の中に付着させる過程で、基板の処理を正確に監視することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
基板の処理装置は、基板を処理することができるチャンバと、放射線を与えるための放射線源と、該基板上で処理されているフィーチャの配向に対して選択された１つ又はそれ以上の偏光角に該放射線を偏光させるようにされた放射線偏光器と、処理中に該基板から反射した放射線を検知し、第１信号を生成するための放射線検知器と、該第１信号を処理するための制御装置とを備える。
基板を処理ゾーンにおいて処理するための方法は、該処理ゾーンに基板を準備し、該基板を活性ガスによって処理するための処理条件を設定し、該基板上で処理されているフィーチャの配向に対して選択された１つ又はそれ以上の偏光角に偏光された放射線を与え、該基板から反射した放射線を検知し、検知された放射線に対応する信号を生成し、該信号を処理するステップを含む。
基板の処理装置は、基板を処理することができるチャンバと、放射線を与えるための放射線源と、該放射線を、複数の偏光角に偏光するようにした放射線偏光器と、処理中に該基板から反射した放射線を検知し、信号を生成するための放射線検知器と、該信号を処理するための制御装置とを備える。
【０００６】
処理ゾーンにおける基板を処理するための方法は、該処理ゾーンに基板を準備し、該基板上のフィーチャを活性ガスによって処理するための処理条件を設定し、複数の偏光角に偏光された放射線を与え、該基板から反射した放射線を検知し、検知された放射線に対応する信号を生成し、該信号を処理するステップを含む。
基板の処理装置は、基板を処理することができるチャンバと、放射線を与えるための放射線源と、処理中に該基板から反射した放射線を検知し、信号を生成するための放射線検知器と、該信号を濾波するための帯域フィルタとを備える。
基板の処理方法は、基板を処理ゾーンに置き、該基板を処理するための活性ガスの処理条件を設定し、放射線源を該処理ゾーンに与え、基板の処理中に該基板から反射した放射線を検知し、信号を生成する、該信号を濾波することを含む。
基板の処理装置は、基板の支持体と、ガス流入口と、ガス活性化装置と、ガス排気管とその中にウィンドウ（窓）をもつ凹部を有する壁と、該ウィンドウに渡るマスクと、該壁の該凹部におけるウィンドウを介して、処理チャンバにおいて実施されることがある処理を監視することができる処理監視システムとを備える。
【０００７】
チャンバにおいて基板を処理する方法は、該基板を該チャンバ内に準備し、活性ガスを該チャンバに与えて該基板を処理し、該チャンバの壁にある凹部に設けられたウィンドウを覆い、該壁の凹部にあるウィンドウを介して、該チャンバにおいて実施される処理を監視することを含む。
処理ゾーンにおいて基板をエッチングし、エッチング処理を監視する方法は、（ａ）基板を該処理ゾーンに置き、プロセスガスを前記処理ゾーンに与え、プロセスガスを排出して、活性ガスが放射線放射を生成できるようにすることによって該基板をエッチングし、（ｂ）該放射線放射の１つ又はそれ以上の波長の強さを検知することによって、エッチング処理の第１段階の完了を判断し、検知した強さに対して第１信号を生成し、該第１信号を評価し、（ｃ）エッチングされている基板から反射した偏光放射線の１つ又はそれ以上の波長の強さを検知することによって、エッチング処理の第２段階の完了を判断し、検知した強さに対して第２信号を生成し、該第２信号を評価する、ことを含む。
基板をエッチングする装置は、基板を受けるための基板支持体と、プロセスガスをチャンバの中に取り入れるためのガス流入口と、該プロセスガスを活性化させて該基板をエッチングすることができる活性ガスを形成するためのガス活性化装置と、該プロセスガスを排出するための排出部と、放射線放射の１つ又はそれ以上の波長の強さを検知し、検知した強さに関連する第１信号を生成し、エッチングされている該基板から反射した偏光放射線の１つ又はそれ以上の波長の強さを検知し、検知した強さに関連する第２信号を生成するようにされた１つ又はそれ以上の放射線検知器と、第１信号を評価してエッチング処理の第１段階の完了を判断し、第２信号を評価して該エッチング処理の第２段階の完了を判断するための制御装置とを備える。
【０００８】
基板を処理ゾーンにおいてエッチングし、エッチング処理を監視するための方法は、（ａ）第１層と該第１層の下の第２層とを備える基板を該処理ゾーンに置き、プロセスガスを処理ゾーンに与え、プロセスガスを排出して活性ガスが放射線放射を生成できるようにすることによって該基板をエッチングし、（ｂ）該放射線放射の１つ又はそれ以上の波長の強さを検知することによって、該第１層のエッチングの完了を判断し、検知した強さに対して第１信号を生成し、該第１信号を評価して該第２層のエッチングからもたらされた放射線放射の１つ又はそれ以上の波長の強さの変化を求め、（ｃ）エッチングされている基板から反射した偏光放射線の１つ又はそれ以上の波長の強さを検知することによって、該第２層のエッチングの深さを監視することを含み、偏光放射線は、該基板上でエッチングされているフィーチャの配向対してほぼ並行な１つ又はそれ以上の第１偏光角と、該基板上でエッチングされているフィーチャの配向に対してほぼ垂直な第２偏光角に偏光され、検知した強さに関連する第２信号を生成し、該第２信号を評価する、ことを含む。
【０００９】
第１層と該第１層の下の第２層とを備える基板をエッチングするようにされた基板のエッチング装置は、該基板を受けるための基板支持体と、プロセスガスをチャンバの中に取り入れるためのガス流入口と、該プロセスガスを活性させて該基板をエッチングすることができる活性ガスを形成するためのガス活性化装置と、該プロセスガスを排出するための排出部と、放射線を、該基板上でエッチングされるべきフィーチャの配向に対してほぼ並行な１つ又はそれ以上の第１偏光角と、該基板上でエッチングされるべきフィーチャの配向対してほぼ垂直な１つ又はそれ以上の第２偏光角とに偏光させるようにされた放射線偏光器と、放射線放射の１つ又はそれ以上の波長の強さを検知し、検知した強さに関連する第１信号を生成し、エッチングされている該基板の表面から反射した偏光放射線の１つ又はそれ以上の波長の強さを検知し、検知した強さに関連する第２信号を生成するようにされた１つ又はそれ以上の放射線検知器と、第１信号を評価して該第２層のエッチング中にもたらされる放射線放射の１つ又はそれ以上の波長の強さの変化を求めて第１層の完了を判断し、第２信号を評価して該第２層のエッチングの深さを監視する制御装置とを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、本発明の実施の形態を示す以下の図面、説明及び特許請求の範囲によって、より良く理解されるであろう。しかしながら、各々の特徴は、特定の図面と関連してだけではなく、一般的に本発明において用いることができ、本発明はこれらの特徴のいずれの組み合わせも含むことが理解されるであろう。
本発明は、例えば、基板２０上で処理されているフィーチャ２５の処理の段階の完了を検知するために、該基板２０の処理を監視するために有益である。例えば、図１ａ及び図１ｂに示されるように、基板２０は、例えば、望ましいパターン加工された構成におけるフォトレジスト又はハードマスク層のような耐エッチング材料２１（レジスト）を備えることができる。耐エッチング材料２１は他の材料２２、２４の上に重ねられており、材料２２、２４は、層として成形することができ、ケイ素、化合物半導体又は誘電体のウエハー２６上に形成される。層２２、２４は、１つの材料又は１つ以上の材料からなることができる基板２０の階層である。材料２２、２４の処理中、例えば該材料をエッチングしているときには、第１材料２２と第２材料２４との間のインターフェース２３に接近又は到達したとき、又は、第１材料２２又は第２材料２４の１つ又は両方の処理が完了した後に、処理を停止することが望ましい場合がある。例えば、基板２０におけるビア又はトレンチのようなフィーチャ２５をエッチングしているとき、第１材料２２のあらかじめ決められた深さに到達したとき、又は下にある第２材料２４の小さい部分までエッチングした後、エッチング処理を停止するか、又は減速することが望ましい場合がある。さらに、第１エッチング段階において第１層２２をエッチングし、第２エッチング段階において、第２層２４においてあらかじめ決められた深さに到達したときに、エッチング処理を停止するか、又は減速することが望ましい場合がある。本発明の例示的な適用例を示すためにエッチング処理が説明されるが、本発明はさらに、基板２０上に材料を付着させる過程で形成される材料に適用することができるし、又は他の処理方法に適用することもできる。
【００１１】
基板２０上の特定の層２２に形成されたフィーチャ２５は、さらに、基本的な方向に沿った主配向のような配向３３を有することができる。例えば、フィーチャ２５は、主配向に向けることができるため、電気信号は該フィーチャをより迅速に通過することができる。例えば、図１ｂに示されるように、エッチングされている層２２の上又は下に形成された他の層３５において、フィーチャ３６は、第１層２２におけるフィーチャ２５の第１の主配向３３とは異なる他の配向、又は第２の主配向３９に向けることができる。例えば、第２層３５におけるフィーチャ３６は、ほとんどの場合、配向３３に対して垂直な方向３９に向けることができ、すなわち、第１層２２におけるフィーチャ２５が０度の方向に沿った主配向を有する場合、上に重なる第２層３５におけるフィーチャ３６は、ほとんどの場合、９０度の配向に沿った配向とすることができる。例えば、互いに垂直に向けられた、隣接する上位及び下位レベルにおける電気接続線は、特に、通過する信号の周波数又は速度が増加されたとき、作動中のホットスポット、又は過度なインダクタンス・キャパシタンス（ＬＣ）のクロストークのような問題を減少させる。
【００１２】
本発明の１つの態様において、基板から反射した放射線の振幅を監視し、１つ又はそれ以上の偏光角を有する基板から反射した放射線３１を検知することによって、フィーチャ２５から反射した放射線の振幅変調の信号強度を、耐エッチング材料２１から反射した放射線の強さ変調に対比して高めることによって、基板２０の処理が、監視される。偏光角は、放射線３１の移動方向に対して垂直な平面における該放射線の振動モードである。例えば、図１ａはさらに、エッチングされているフィーチャ２５から、及び、基板２０上の耐エッチング材料２１から反射している複数の偏光角を有する放射線３１を示す。放射線３１は、例えば、基板２０上で処理されているフィーチャ２５の主配向のような配向３３に関する１つ又はそれ以上の偏光角に偏光される。例えば、放射線３１は、フィーチャ２５の主配向３３に対してほぼ並行な又は垂直な偏光角に沿って偏光する。偏光角は、例えば、主配向３３に対してほぼ並行な第１偏光角Ｐα（０度）、及び、該主配向３３に対してほぼ垂直な第２偏光角Ｐβ（９０度）を含む。
【００１３】
図１ａを参照すると、フィーチャ２５の主配向３３に対してほぼ並行な、すなわち該配向の長さＬに沿った向きの第１偏光角を有する、フィーチャから反射した放射線成分Ｉ‖（すなわちｐ成分）の強さは、該主配向に対して他の偏光角にあるフィーチャから反射した放射線成分より大きな値を有する。例えば、フィーチャ２５の配向３３の幅ｗとほぼ並行な偏光角を有する放射線成分Ｉ⊥（すなわちｓ成分）は、他の偏光角での反射放射線より小さな値を有する。測定されたＩ‖及びＩ⊥成分は、下記の方程式から、フィーチャから反射した成分を強めるために用いることができる。
Ｉ‖(合計)＝Ｉ‖(フィーチャ)＋Ｉ‖(レジスト)
Ｉ⊥(合計)＝Ｉ⊥(フィーチャ)＋Ｉ⊥(レジスト)
これらの方程式の差又は合計は、以下のように、フィーチャから反射した成分と耐エッチング材料から反射した成分を分離することを可能にする。
ΔＩ＝Ｉ⊥(合計)−Ｉ‖(合計)＝Ｉ⊥(フィーチャ)−Ｉ‖(フィーチャ)
これは、Ｉ‖(レジスト)成分がＩ⊥(レジスト)成分と同じであり、その結果方程式から消え、フィーチャから反射した成分だけが残されるために生じる。したがって、複数の偏光角で基板から反射した放射線を監視することにより、フィーチャから反射した成分の強さをより正確に求めることができる。
【００１４】
この現象は、縦方向の加重／相殺位相の干渉が、入射放射線の振幅に対する反射放射線の振幅の比率を用いて定義することができることを示す、図２ａ及び図２ｂを参照して説明することができ、例えば放射線は、方程式
ｒ合計＝（ｒ1+ｒ2*ｅ-iσ1）/（１+ｒ1*ｒ2*ｅ-iσ1）
における光であり、ここで
ｒ1＝（１−ｎ1）/（１＋ｎ1）
ｒ2＝（ｎ1−ｎ2）/（ｎ1＋ｎ2）
及び
σ1=４πｎ1ｄ1/λ
であり、ここでｎ1及びｎ2は、それぞれ酸化物層及び基板におけるフィーチャの反射の指数であり、ｄ1は酸化物層の厚さであり、λは波長である。横方向の干渉の影響は、
Ｉr＝Ｉ0|ｆprｒpr＋ｅ-iσ0ｆフィーチャｒフィーチャ|2
によって与えられ、
ここでｆprはフォトレジストで覆われた面積の百分率であり、
ｆフィーチャはフィーチャの開口領域の百分率であり、
ｒ1pr＝（ｒ1p+ｒ2*ｅ-iσ1）/（１+ｒ1p*ｒ2*ｅ-iσ1）
ここで、
ｒ1p＝（ｎp−ｎ1）/（ｎp＋ｎ1）
ｒ2＝（ｎ1−ｎ2）/（ｎ1＋ｎ2）
及び
σ1=４πｎ1ｄフィーチャ/λ
ｒpr＝（ｒp+ｒ1pr*ｅ-iσ2）/（１+ｒp*ｒ1pr*ｅ-iσ2）
ここで、
ｒp＝（１−ｎp）/（１＋ｎp）
及び
σ2=４πｎpｄp/λ
及び
ｒフィーチャ＝（ｒ1+ｒ2*ｅ-iσ3）/（１+ｒ1*ｒ2*ｅ-iσ3）
ここで、
σ3=４πｎ1ｄ1/λ
及び
σ0=４πｄ0/λ
である。
【００１５】
フィーチャから反射した放射線の強さは、
Ｉ合計＝Ｉ0|ｒ合計|2
によって与えられる。縦方向及び横方向の干渉の組み合わせによる複素周波数成分は、ｗpr（フォトレジスト要素）、ｗox（二酸化ケイ素要素）、ｗpo（フォトレジストと二酸化ケイ素との間の差）、ｗox−ｗpr、ｗox＋ｗpr、ｗpo−ｗpr、ｗpo＋ｗpr、ｗpo−ｗpr、ｗpo＋ｗpr＋ｗox、ｗox−ｗpr−ｗpo、及びｗpo＋ｗpr−ｗpoである。しかし、干渉縞が縦方向及び横方向の干渉効果の結合によって歪められるため、振幅関数として周波数成分が変化する問題が生じる。例えば、図３は、異なる周波数成分ｗpr、ｗox及びｗpoの相対振幅及び周波数を示す。一般的に、基板２０におけるフィーチャ２５のエッチングの深さは、方程式、フィーチャのエッチングの深さ＝波長／（２＊ＩＯＲ）による入射放射線の波長に関連し、ここでＩＯＲは入射放射線の反射率である。基板２０上に処理されているフィーチャ２５のエッチング深さが増加するにつれて、エッチングされたフィーチャ２５からの反射放射線は相殺／加重干渉を受けて、エッチング速度及び入射放射線の波長に関連する第１周波数を有する、検知可能な振動する信号をもたらす。その間、異なるエッチング速度においてエッチングされ、基板２０の残りの表面から反射した放射線は、さらに、相殺／加重干渉を受けて、異なる第２周波数を有する検知可能な振動信号をもたらす。
【００１６】
１つの態様において、第１エッチング段階の間において第１層２２のエッチングの完了が判断されるため、第２エッチング段階において、偏光された反射放射線を監視することによって、第２層２４におけるエッチングの深さを、より正確に求めることができる。第１層２２のエッチングの完了を判断するための１つの方法は、基板２０をエッチングするために与えられた活性ガスからの放射線放射を検知することによるものである。活性ガスによって放射された放射線放射の波長の強さは、プロセスガス種及び該プロセスガスと基板２０との相互作用によって生成されることがある他のガス種のような活性ガスの存在に関連する。
放射線放射の特定の波長の強さは、活性ガスに存在する種に関連するため、例えば、プロセスガスが異なる構成を有する基板層と相互作用するときに、これらの強さに何らかの変化を生じることがある。したがって、特定の活性ガス種の存在又は不在に対応する、選択されたあらかじめ定められた波長の強さを監視して、例えば、活性ガスが、第２層が少なくとも部分的に露出されるのに十分な第１層２２をエッチングした時点を判断することができる。
【００１７】
１つの態様において、放射線放射の選択された波長の強さの増加を検知することによって第１エッチング段階の完了を判断することができる。例えば、プロセスガスと第２層２４との相互作用によってもたらされる活性ガス種の存在に関連する選択された波長の強さの増加は、第１層２２が、第２層２４を露出するのに十分なだけエッチングされたことを示す。例えば、Ｎ2を含む活性ガスにより第１層２２を通して炭素と水素を含む第２層２４までエッチングするとき、プロセスガスと該第２層２４までとの相互作用によって形成されることがあるＣ−Ｎを含む種に関連する放射線の波長は、３８６５Åの波長で監視することができる。この波長を有する放射線の強さの増加は、Ｃ−Ｎを含む種が形成されていることを示し、したがって、第１層２２は第２層２４を露出するのに十分なだけエッチングされたことを示す。すなわち、第１エッチング段階の完了は、放射線放射の選択された波長の強さを監視し、これらの強さの増加（又は減少）を検知することによって、判断することができる。
【００１８】
第１エッチング段階が完了すると、第２層２４をエッチングするための第２エッチング段階が行われる。第２層２４は、第１エッチング段階において用いられたものと同じ処理パラメータを用いるか、又は、該第１エッチング段階において用いられた処理パラメータの１つ又はそれ以上を変更して用いるかのいずれかによって、エッチングすることができる。例えば、第１層をエッチングするために用いられた同じプロセスガスを、第２層のエッチングのためにさらに用いることができ、又は、異なるプロセスガスを与えることもできる。第２エッチング段階の完了は、基板２０上でエッチングされているフィーチャの深さを求めるために、反射した偏光放射線を監視することによって判断することができる。基板２０上でエッチングされているフィーチャ２５のエッチングの深さは、反射した偏光放射線の相殺／加重干渉によってもたらされる信号の最小又は最大を考慮することによって求めることができる。この信号を評価し、基板２０上でエッチングされているフィーチャ２５のあらかじめ決められた深さがいつ得られたかを判断することによって、エッチング処理の終点及び第２層２４をエッチングするための第２エッチング段階の完了を判断することができる。
【００１９】
しかしながら、反射した偏光放射線を検知することによって基板２０上でエッチングされているフィーチャ２５の深さを求めることは、第１屈折率を有する第１層２２と第２屈折率を有する第２層２４とを備える基板２０をエッチングするとき、問題を含むことがある。これは、第１層２２のエッチング中に得られた振幅変調信号が、第１層２２及び第２層２４の両方から反射された偏光放射線の加重及び相殺干渉の複雑な関数であるためである。したがって、いつ第１層２２が、第２層２４を露出するほどまでエッチングされたかを知ることなしに、いつフィーチャ２５の所望の深さが得られたかを求めるのに、信頼性をもって干渉信号の最小及び最大を考慮することはできない。この理由のために、活性ガスによって生成された放射線放射が第１エッチング段階の間監視されて、該第１エッチング段階の完了が判断される。第１エッチング段階の完了が判断されると、反射した偏光放射線を検知することによって第２エッチング段階が監視されて、さらに第２エッチング段階の完了が判断される。第１エッチング段階の完了を判断することによって、第２エッチング段階の間に、基板２０にエッチングされているフィーチャ２５の深さ及びエッチング処理の終点を、さらに正確に求めることができる。
【００２０】
耐エッチングフィーチャ２１のより大きな領域によるレジスト要素の変調が、合計信号の変調にとって支配的であるため、基板２０が該耐エッチングフィーチャ２１の間に小さな開口領域を有するときにおける、フィーチャ要素の変調の検知は特に困難である。図４ａは、少なくとも約２０％の開口領域を有する基板２０上の二酸化ケイ素誘電層において約０.４ミクロンの大きさの開口部を有するトレンチを備えるフィーチャ２５のエッチング中に得られた反射放射線信号のトレースを示す。この合計信号のトレースは、両方のフィーチャ２５がエッチングされ、レジスト材料２１が部分的に除去されており、両方のフィーチャが、互いに干渉し合う要素に寄与し、両方のフィーチャが、予測不可能な周波数及び形状の変化を与える検知された振動変調振幅に寄与する第１段階（Ｉ）を含む。しかしながら、実質的に耐エッチング材料２１のエッチングだけに対応する第２段階（ＩＩ）は（フィーチャ２５は完全にエッチングされているため）、ほとんどがレジスト要素からなる、より繰り返し可能な周期的な波面を有する振幅トレースを形成する。２つのトレースの間にあり、約１４０秒の累積処理時間のところにあるエッチング処理の終点は、「エッチングの終点」として示される。より小さい部分に開口領域を有する基板２０、例えば図４ｂに示されるような、５％の開口領域を有する基板２０について同様のトレースの検討が行われるとき、検知された反射放射線は、基板２０の９５％より多くの領域を占める耐エッチング材料２１から反射した、ほとんどがレジスト要素の信号強度である周期的かつ繰り返し可能な波形を有する信号のトレースを形成した。エッチングされていた基板２０上のフィーチャ２５の比較的小さな開口領域から反射した放射線は、はるかに小さな相対信号強度を有しており、これは、それより大きなレジスト要素信号内では失われる。
【００２１】
さらに、合計信号の強度も、基板２０においてエッチングされているフィーチャ２５の大きさに依存することが分かった。図５ａ及び図５ｂは、ケイ素基板２０を覆うポリシリコン上の二酸化ケイ素に０.４ミクロン及び１ミクロンのフィーチャのエッチング中にそれぞれ得られた振幅トレースを示し、両方の基板は同じ３０％の開口領域を有する。再び、上に重なる耐エッチング材料２１及び二酸化ケイ素の両方のエッチングに対応する第１段階は、複雑かつ可変の形を有する合計振幅トレースを形成し、実質的に、残りのレジストのエッチングだけに対応する第２段階は、繰り返し可能かつ周期的な波形を有する合計振幅トレースを形成した。
図６は、合計信号の品質の間の関係を、基板２０上に処理又はエッチングされているフィーチャ２５の大きさに関して、及び該基板２０上の二酸化ケイ素の露出領域の関数として示す。２つの型があり、一方は合計信号の強さが許容でき、他方は合計信号の強さが許容できないものである。エッチングフィーチャのウィンドウ４１は、エッチングされたフィーチャの大きさの典型的な領域と、多くの電流用トレンチフィーチャが処理される基板の開口領域を示す。したがって、通常の処理監視方法は、フィーチャの大きさ又は基板上の開口領域が小さいとき、反射放射線の小さなウィンドウ領域の解析を可能にするに過ぎない。
【００２２】
本発明の別の態様において、検知された反射放射線の強さに関連する放射線検知器５４によって生成された信号を選択的に濾波するためにフィルタ５３を用いることができる。１つの態様において、フィルタ５３は、選択された周波数の通過帯域の相対的な強さを反射放射線の他の周波数成分の強さに対して増加させる帯域フィルタである。例えば、帯域フィルタ５３は、放射線検知器５４からの入力信号が、基板２０上で処理されているフィーチャ２５から反射した放射線の周波数に関連する周波数帯域を通過するように濾波することができ、該基板２０上で処理されている該フィーチャ２５から反射していない放射線から生じる信号強度は減少する。用いられる帯域フィルタ５３の種類は、意図される処理用途及び通過帯域の周波数制限に依存する。１つの形式においては、帯域フィルタ５３は、信号をフィルタし、周波数の通過帯域だけを選択的に通過させるように作動する電気的信号プロセッサである。電気的信号プロセッサは、放射線検知器から受信した放射線信号をデジタル化し、デジタル化された信号を濾波デジタル信号プロセッサとすることができる。
【００２３】
１つの態様において、選択される周波数は、通過帯域のほぼ中心の周波数である。例えば、帯域フィルタがＡからＢＨｚの範囲に渡る通過帯域を有する場合、中心周波数は｛（Ａ＋Ｂ）／２｝Ｈｚである。通過帯域の周波数範囲が、エッチングされたフィーチャ２５から反射した放射線成分から得られた相殺／加重干渉信号の選択された周波数に中心を持つものと、例えば基板２０上のパターン加工された耐エッチング材料のような、基板２０の残りの表面から反射した放射線成分から生じる相殺／加重信号は抑制又は除外されることになる。しかしながら、選択される周波数は、通過帯域の中心周波数である必要はない。すなわち、比較可能な結果は、通過帯域内の他の周波数を選択することによって得ることができる。一例として、通過帯域の周波数範囲は、基板２０から反射した放射線成分の選択された周波数の約±１０％内にある周波数を含む。例えば、基板２０上の誘電材料にエッチングされているトレンチフィーチャ２５について、適当な周波数は約０.０９Ｈｚから約０.１１Ｈｚであり、酸化物のエッチング速度は５０００Å／分である。
【００２４】
１つの態様において、通過帯域の周波数範囲は、例えば、多数の波長及び位相を有するプラズマ放射源のようなコヒーレントでない放射線源５８のコヒーレンス長を与えるように選択することができる。コヒーレンス長は、放射線源５８からの放射線の干渉の影響を見ることができる長さである。コヒーレントでない放射線源について、コヒーレンス長は、方程式λ2／ｎΔλに関連しており、ここでｎは、エッチングされている層２２の屈折率であり、λはプラズマ放射源のスペクトル中心における波長であり、Δλは波長範囲、したがって、帯域フィルタを通される周波数範囲である。コヒーレンス長は、λ2／Δλが、エッチングされている層２２の厚さより大きい状態で、Δλが選択されたときに得ることができる。１つの態様において、帯域フィルタ５３のΔλは、約２５４ナノメートルに中心を有するプラズマ放射源について、１.５ナノメートルとすることができる。
【００２５】
反射放射線信号はさらに、１つ又はそれ以上の周期で帯域フィルタ５３を通して処理することができるため、各々の周期において、該信号はエッチングされたフィーチャ２５からの反射放射線の周波数に対応する放射線信号の成分を通過するようにフィルタされ、基板２０の他の部分又はレジスト２１部分からの反射放射線の周波数に対応する放射線信号を抑制する。例えば、エッチング処理中、各通過において、帯域フィルタ５３は、エッチングされたフィーチャ２５から反射した放射線の信号強度を、残りの基板の表面から反射した放射線の信号強度に対して増加させる。周期の適当な数は約１から約１０周期であり、より典型的には、約２から約５周期である。
図７は、帯域フィルタ５３を通る多数の通過についての、周波数応答（％）に対する正規化された周波数のグラフを示すもので、エッチングされたフィーチャ要素の周りに中心がある周波数を有する放射線の強さが、例えば、レジスト要素又は処理中に用いられる回転磁場成分に対して増加することを示す。通過回数が１から２に増やされたため、結果として生じた非フィーチャ部分での反射放射線成分の振幅減少が、フィーチャからの反射放射線信号の信号対雑音比を基板の他の表面からの他の信号に対して高めるものとなった。
【００２６】
本発明は、例えば図８ａ及び図８ｂにおいて概略的に示されるような装置２７における基板２０のエッチングに有益である。一般的に、装置２７は、処理ゾーン３０において基板２０を受けるための支持体３２を有するチャンバ３５を備える。プロセスガスは、ガス源３６と、基板２０の周りに配置された（図示の）ガス流入口３８、又は、該チャンバの天井の上に取り付けられるシャワーヘッド（図示せず）を備えるガス供給装置３４を介してチャンバ内に導入することができる。プロセスガスの流量を制御するために、ガス流の制御装置４０を用いることができる。使用されたプロセスガス及びエッチングの副産物は、ラフィングポンプ及びターボ分子ポンプ（図示せず）を備えるガス排気管４２、及び、チャンバ３５におけるプロセスガスの圧力を制御するために用いることができるスロットル弁４４を介して、チャンバ３５から排気される。
活性ガス又はプラズマは、電磁エネルギーをチャンバ３５の処理ゾーン３０におけるプロセスガスに連結するガス活性化装置４６によって、該プロセスガスから生成される。例えば、図８ａに示されるように該チャンバ３５におけるガスをさらに活性させるために、チャンバ３５の側壁のような第１プロセス電極５４、及び基板２０の下の支持体３２における導電性部分のような第２電極５２を用いることができる。第１電極５２及び第２電極５４は、電極電源６２によって与えられるＲＦ電圧によって、互いに対して電気的にバイアスされる。電極５２、５４に印加されたＲＦ電圧の周波数は、一般的に約５０ｋＨｚから約６０ＭＨｚである。別の例として、図８ｂに示されるように、ガス活性化装置４６は、電磁エネルギーをチャンバ３５におけるガスに誘電結合する誘電コイルを備えることができる。
【００２７】
第１層２２及び第２層２４を備える基板２０のエッチングにおいて、ガス流構成、流量、圧力、バイアス電力及び温度のような処理パラメータは、エッチング処理に渡って同じまま保持することができるか、又は、例えば第１エッチング段階が完了し、第２エッチング段階が始まったときに変えることができる。チャンバ３５の中に導入されるプロセスガスは、基板２０上でエッチングされるべき層２２、２４の組成に応じて選択することができる。例えば、炭素及び水素を含む有機反射防止層２２をエッチングするために適当なプロセスガスは、ＣＦ4を含むものである。別の例として、基板２０上のケイ素酸化物層２４をエッチングするために適当なプロセスガスは、ＣＦ4及びＮ2を含むものである。例えば、炭素及び水素を含む有機反射防止層を備える第１層２２をエッチングするために、約２０から約１００立方センチメートルのＣＦ4を含むプロセスガスを、チャンバ３５の中に導入することができる。チャンバ３５における圧力は、約２０から約１００ｍトールに維持すればよく、処理電極Ｒ．Ｆのバイアス電力の水準は、約１００から約５００ワットに維持すればよく、チャンバの部分は摂氏約−１５度から約４０度の温度に維持すればよい。別の例として、ＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣＨ3）3）から付着形成されたケイ素酸化物を含む第２層２４をエッチングするために、約５０から約２００立方センチメートルのＣＦ4、及び、約１５から約１００立方センチメートルのＮ2を含むプロセスガスを、チャンバ３５の中に導入することができる。チャンバ３５における圧力は、約１００から約５００ｍTに維持すればよく、処理電極Ｒ．Ｆ．のバイアス電力の水準は約４００から約１２００ワットに維持すればよく、チャンバの部分は摂氏約−１５度から約４０度に維持すればよい。
【００２８】
基板２０上に入射する放射線３１は、例えばチャンバの内側又は外側のプラズマ、放射線ランプ、ＬＥＤ又はレーザーとすることができる放射線源５８によって与えられる。放射線源５８は、紫外線（ＵＶ）、可視光又は赤外線のような放射線、またはＸ線のような他の種類の放射線を与えることができる。放射線源５８は、チャンバ２８の内部で生成されたプラズマからの放射を含み、例えば、図８ａに示されるようなスペクトル範囲にわたる多くの波長をもった全体として多スペクトルの物であり、一般的に非コヒーレント、すなわち多位相である。放射線源５８はさらに、チャンバ３５の外側に位置させることができ、図８ｂに示されるように、ウィンドウ１３０を介して該源５８から該チャンバ３５の中に放射線３１を伝達することができる。放射線源５８は、さらに、単一波長のような支配的特長を持つ波長を有する放射線、例えばＨｅ−Ｎｅ又はＮｄ−ＹＡＧレーザーによって与えられる単色光を与えるものとすることができる。レーザー源はさらに、支配的な又は単一位相をもつコヒーレントな光を与える。或いは、放射線源５８は、単一波長に選択的に濾波ことができる多色光のような多くの波長を有する放射線放射を与えるランプを備えることができる。多色光を与えるために適当な放射線源５８は、約１８０から約６００ナノメートルの範囲の波長を有する多色光スペクトル、キセノン又はＨｇ−Ｘｅランプ及びタングステンハロゲンランプのようなアークランプ、及び発光ダイオード（ＬＥＤ）を生成するＨｇ放電ランプを含む。
【００２９】
１つの態様において、紫外線、赤外線又は可視光のような偏光されていない光の源を与える非偏光放射線源５８が用いられる。非偏光光源は、例えば活性ガス又はプラズマ、又はチャンバのウィンドウ上に蓄積される残留物によって、プロセス中に偏光放射線が優先的に吸収されるようなときに、有益である。偏光状態はさらに、立方体対称でない結晶のような配向性結晶構造を有する材料における放射線吸収特性に影響する。
基板２０上への放射線の法線方向入射はさらに、例えば層２２、２４に渡る耐エッチングフィーチャのような縦長で狭い空間のフィーチャを有する基板２０について、処理の終点を正確に検知するために用いることができる。法線方向入射放射線は、耐エッチング材料のフィーチャの高さによって、層２２、２４に到達することが妨げられない。しかしながら、法線方向入射は反射放射線の検知のために必要ではなく、他の入射角度を用いてもよいことが理解されるであろう。
【００３０】
放射線は、基板２０に入射し、該基板から反射される放射線経路に第１放射線偏光器５９ａ及び第２放射線偏光器５９ｂを置くことによって、複数の偏光角に偏光させることができる。本発明の実施の形態は、基板２０の上に入射する放射線の経路にある第１放射線偏光器５９ａ及び第２放射線偏光器５９ｂを示しているが、これら偏光器は又、該基板２０によって反射された経路に置くこともできるし、又は放射線検知器５４の一部とすることができる。第１偏光器５９ａは、第１偏光角に向けられた放射線を選択的に通し、第２偏光器５９ｂは、第２偏光角に向けられた放射線を選択的に通す。第１偏光器５９a及び第２偏光器５９ｂは、１つの構造とすることもできるし、１つ以上の構造とすることもできる。１つの態様において、第１偏光器５９a及び第２偏光器５９ｂは、材料を通過する放射線を選択的に偏光させる１つ又はそれ以上の薄いフィルムによって被覆された放射線透過性材料を備えることができ、或いは別の態様において、それらは回転可能なフィルタとすることができる。回転偏光器５９ａ、ｂが用いられるとき、放射線は周期的な間隔でサンプルされて、フィーチャの角度的配向に関連する反射放射線の信号成分だけを得る。
【００３１】
１つ又はそれ以上の反射検知器５４が、基板２０によって反射された放射線３１を検知するために用いられる。放射線検知器５４は、光電池、光ダイオード、光電子倍増管又は光トランジスタのような放射線センサを備えることができる。放射線検知器５４は、電気的成分を通る電流レベルの変化、又は電気的成分を横切って印加される電圧の変化を含む反射放射線の測定された強さに応じた電気的出力信号を与える。複数の放射線検知器５４をさらに用いることができる（図示せず）。例えば、各々が異なる偏光角を有する放射線を捕捉するように設定された複数の検知器５４を用いることができる。別の例として、各々が、基板２０から反射した偏光放射線又は活性ガスからの放射線放射を検知するように設定された複数の検知器５４を用いることができる。検知器５４は、検知された放射線に関連する信号を制御装置１００に与える。例えば、検知器は、放射線放射の１つ又はそれ以上の波長の検知した強さに関連する第１信号、及び、基板２０から反射した偏光放射線の１つ又はそれ以上の波長の検知した強さに関連する第２信号を与えるものとすることができる。検知器の信号は、フィーチャ２５からの反射放射線信号と、耐エッチング材料２１から反射した放射線成分とを分けるために、制御装置１００によって評価される。制御装置１００はさらに、異なる偏光角を有する放射線の値、及び、活性ガスによって放射された放射線の強さを求めるために、検知された信号を評価するものとすることができる。
【００３２】
基板から反射した放射線は、小さな入射角度又はほぼ垂直方向に沿って検知することができる。垂直方向検出角は、例えば、フィーチャ２５のエッチングの深さ、又は該フィーチャ２５の中に付着した材料の深さ、又は基板２０の層として付着した材料の深さを求めるために、チャンバ３５において処理されているフィーチャ２５のより正確な監視を可能にする。垂直方向角は、エッチングされているフィーチャ２５が高いアスペクト比を有し、小さな入射（又は反射）角では、放射線がフィーチャ２５の側壁によって妨げられるか、又はパターン加工された耐エッチング材料２１の側壁によって妨げられることなしにフィーチャ２５の深さを貫通することが困難であるとき、特に望ましい。垂直方向角は、放射線検知器５４、及び、任意に放射線源５８（既に基板２０の上にあるプラズマ源以外の）を基板２０の垂直方向上方に位置させることによって得ることができる。
チャンバ３５は、メモリ１０８及び周りのコンピュータの構成部品に連結された、カリフォルニア州のシナジー・マイクロシステムズから市販されている６８０４０マイクロプロセッサ、又はカリフォルニア州サンタクララのインテル・コーポレーションから市販されているペンティウムプロセッサのような中央演算処理装置（ＣＰＵ）１０６を備えるコンピュータシステム１０４上のコンピュータ読み取り可能なの処理制御プログラム１０２を実行する制御装置１００によって作動させることができる。メモリ１０８は、コンピュータ読み取り可能なプログラム１０２を有するコンピュータ読み取り可能な媒体を備える。メモリ１０８は、ハードディスクドライブ１１０、フロッピーディスクドライブ１１２及びランダムアクセスメモリ１１４を含むことが好ましい。コンピュータシステム１０４はさらに、例えばアナログ及びデジタルの入力及び出力ボード、インターフェースボード及びモータ制御装置ボードを含む複数のインターフェースカードを含む。オペレータと制御装置１１０との間のインターフェースは、例えば、ディスプレイ１１８及びライトペン１２０を介するものとすることができる。ライトペン１２０は、該ライトペン１２０の先端における光センサによって、モニタ１１８によって発された光を検知する。特定の画面又は機能を選択するために、オペレータは、モニタ上の画面の指定された領域に触れ、ライトペン１２０上のボタンを押す。一般的に、触れられた領域は色を変化させ、又は新しいメニューが表示され、ユーザと制御装置１１０との間の通信を確認する。
【００３３】
フロッピーディスクドライブ１１２又は他の適切なドライブに挿入された、又はハードドライブ上に格納されたフロッピーディスク又は他のコンピュータプログラム生成物を含む、他のメモリ上に格納されたコンピュータ読み取り可能なプログラムも、さらに制御装置１００を作動させるために用いることができる。処理制御プログラム１０２は、一般的に、チャンバ２８及びその構成部品を作動させるためのプログラムコードを含む処理制御ソフトウェア１２４、チャンバ２８において行われている処理を監視するための処理監視ソフトウェア１２６、安全システムのソフトウェア、及び他の制御ソフトウェアを含む。コンピュータ読み取り可能なプログラム１０２は、例えば、アセンブリ言語、Ｃ++、通過カル、又はフォートランのような通常のコンピュータ読み取り可能なプログラム言語で書くことができる。適当なプログラムコードは、１つのファイル又は多数のファイルの中に、通常のテキストエディタを用いて入力され、コンピュータシステムのメモリ１０８のコンピュータ使用可能な媒体に格納されるか又は取り入れられる。入力されたコードテキストが高い水準の言語である場合、該コードはコンパイルされて、結果として得られるコンパイラコードは次に、あらかじめコンパイルされたライブラリのルーチンのオブジェクトコードとリンクされる。リンクされ、コンパイルされたオブジェクトコードを実行するために、ユーザは該オブジェクトコードを呼び出し、ＣＰＵ１０６がコードを読み込み、実行し、プログラムにおいて識別されたタスクを行うようにする。
【００３４】
図９は、本発明による処理制御プログラム１０２の特定の実施態様の階層的な制御構造の例示的なブロック図である。ライトペンのインターフェースを用いて、ユーザは、ＣＲＴ端末上に表示されたメニュー又は画面に応じて、処理セット及びチャンバの番号を処理選択プログラム１３２の中に入力する。処理チャンバプログラム１２４は、タイミング、ガス組成、ガス流量、チャンバ圧力、ＲＦ電力の水準、支持体の位置及び特定の処理の他のパラメータを設定するためのプログラムコードを含む。処理セットは、特定の処理を実行するために必要な処理パラメータのあらかじめ決められた群である。処理パラメータは、限定されるものではないが、ガス組成、ガス流量、圧力、及びガス活性化装置設定を含む処理条件である。さらに、処理監視プログラム１２６を作動させるために必要なパラメータも、ユーザによって処理選択プログラムの中に入力される。これらのパラメータは、処理されている材料の既知の特性、特に、反射率及び消衰係数のような放射線吸収特性及び反射特性、経験的に求められたデータからモデル化された処理監視アルゴリズム、該処理を監視するために用いることができる経験的に求められたか、又は計算された値の表、及び基板上で処理されている材料の特性を含む。
【００３５】
処理シーケンサプログラム１３４は、処理選択プログラム１３２からチャンバの種類、及び処理パラメータのセットを受けるため、及びその作動を制御するために、プログラムコードを含む。シーケンサプログラム１３４は、特定の処理パラメータを、処理チャンバ２８における多数の処理タスクを制御するチャンバ管理プログラム１３６に送ることによって、処理セットの実行を開始する。典型的には、処理チャンバプログラム１２４は、基板位置決めプログラム１３８と、ガス流制御プログラム１４０と、ガス圧力制御プログラムと１４２と、ガス活性化装置制御プログラム１４４と、加熱器制御プログラム１４６とを含む。典型的には、基板位置決めプログラム１３８は、基板２０を支持体３２の上に搭載するために用いられるチャンバの構成部品を制御し、任意に該基板２０をチャンバ３５における所望の高さに持ち上げて、該基板２０とガス供給装置３４との間の空間を制御するためのプログラムコードを含む。プロセスガス制御プログラム１４０は、プロセスガスの異なる組成物質の流量を制御するためのプログラムコードを有する。プロセスガス制御プログラム１４０は、安全遮断弁の開／閉位置を制御し、さらにガス流制御装置４０を勾配状に加速／減速して、所望のガス流量を得る。圧力制御プログラム１４２は、チャンバ２８のガス排気管４２におけるスロットル弁４４の孔の大きさを規制することによって、該チャンバにおける圧力を制御するためのプログラムコードを含む。ガス活性化装置制御プログラム１４４は、チャンバ３５における処理電極５２、５４に印加された低及び高周波数のＲＦ電力の水準を設定するためのプログラムコードを備える。任意に、加熱器制御プログラム１４６は、支持体３２及び基板２０を抵抗加熱するために用いられる加熱器要素（図示せず）の温度を制御するためのプログラムコードを含む。
【００３６】
処理監視プログラム１２６は、放射線源５８、放射線検知器５４又は制御装置１００からのサンプル又は基準信号を得るためのプログラムコードを含み、該信号をあらかじめプログラムされた基準に従って処理する。典型的には、放射線の振幅又はスペクトラムのトレースは、放射線検知器５４におけるアナログ・デジタル変換ボードによって、制御装置１００に与えられる。処理監視プログラム１２６は、さらに、放射線源５８、放射線検知器５４及び他の構成部品のような構成部品を作動させる。例えば、処理監視プログラム１２６は、第１エッチング段階の完了が判断されたとき、基板２０から反射した偏光放射線を検知するように、放射線検知器５４を作動させる指示を制御装置１００に送ることができる。プログラムはさらに、処理条件又は他のチャンバの設定を変更する指示をチャンバ管理プログラム１３６又は他のプログラムに送ることができる。
【００３７】
処理監視プログラム１２６は、さらに、放射線検知器５４からの信号を獲得し評価するためのプログラムコードを含むことができる。プログラムコードは、例えば、基板２０上で処理されているフィーチャ２５から反射したものではない放射線から生じた周波数成分のような、望ましくない反射放射線の周波数成分の強さを減らすように設計することができる。例えば、帯域フィルタは、検知器５４からの入力放射線信号をフィルタして、基板２０から反射した放射線の１つ又はそれ以上の選択された周波数の周りに中心を持つ周波数帯域を得るようにすることができる。処理監視プログラム１２６は、さらに、放射線放射の１つ又はそれ以上の波長の強さの検知に関連して生成された検知器５４からの第１信号、及び、該基板２０から反射した偏光放射線の検知に関連して生成された検知器５４からの第２信号を評価するためのプログラムコードを含むことができる。プロセス監視プログラムは、第１及び第２信号を評価して、第１及び第２エッチング段階の完了を判断することができる。例えば、処理監視プログラム１２６は、放射線放射の１つ又はそれ以上の波長の強さの増加のような、強さの変化を評価することによって第１信号を評価することができる。処理監視プログラム１２６は、例えば、基板２０上でエッチングされているフィーチャから反射した偏光放射線から生じる信号成分の強さを、他の信号成分に対して増加することによって、第２信号を評価することができる。この信号成分の強さは、異なる角度に偏光された検知偏光放射線の信号成分を処理し、該信号成分の比率又は減算結果を求めることによって、増加することができる。処理監視プログラム１２６は、処理された第２信号を評価して、基板２０上でエッチングされているフィーチャの深さを求め、したがって第２エッチング段階の完了の判断を可能にすることができる。
【００３８】
処理監視プログラム１２６のパラメータを定義するためには、最初に、あらかじめ決められた厚さの材料を有する１つ又はそれ以上の基板２０が処理のために選択される。各々の基板２０は一度に処理チャンバ３５の中に置かれ、処理条件が、基板２０上の材料２２又は下にある材料２４を処理するために設定される。基板から反射した放射線、及び／又は、チャンバにおけるプラズマから発された放射線は、１つ又はそれ以上の放射線検知器５４を用いて監視される。一連のそうしたトレースが得られた後、それらはトレース特性における認識可能な変化を識別するために調べられ、アルゴリズム、値の表、又はチャンバ３５又は基板２０の特性における事象を評価するために適当な他の基準の態様で、コンピュータプログラムへの入力として用いられる。例えば、処理監視プログラム１２６は、基板２０の処理の始まり及び完了の両方を検知するために用いることができる反射放射線の強さに対応する信号を評価するためのプログラムコードを含むことができる。別の例として、コンピュータプログラム１２６は、プラズマから放射された放射線及び／又は基板２０から反射した放射線に対応する第１及び第２信号を評価するためのプログラムコードを含む。
【００３９】
したがって、処理監視プログラム１２６は、放射線検知器５４によって与えられた入力信号のトレースを分析し、検知された信号の属性があらかじめプログラムされた値とほぼ同様であるときのような、望ましい基準のセットが達成されたとき、処理の終点又は処理段階の完了を判断するためのプログラムコードを含むことができる。例えば、処理監視プログラム１２６は、第１層をエッチングする第１エッチング段階がいつ完了したか、又は、第２層２４においてフィーチャをあらかじめ決められた深さにエッチングする第２エッチング段階がいつ完了したかを判断するためのプログラムコードを含むことができる。処理監視プログラム１２６は、さらに、厚さ、又は例えば、基板２０上の材料の結晶性質、微細構造、有孔性、電気的、化学的及び組成特性のような、該基板上で処理されている材料の特性を検知するために用いることができる。コンピュータプログラム１２６は、さらに、例えば振幅の変化を検知するか、又は放射線３１の振幅変化率を検知することによって、基板２０上の処理の始まり及び完了の両方を検知するようにプログラムすることができる。所望の基準は、あらかじめ設定された又は格納されたパラメータ、及びアルゴリズムとして、処理監視プログラム１２６の中にプログラムされる。プログラム１２６は、さらに、放射線のトレースをモデル化し、モデル化したトレースからフィーチャを選択するか、又は、ユーザに該フィーチャを選択させることを可能にし、該モデル化されたトレース又は該フィーチャを格納し、放射線検知器５４からの入力信号の一部を検知し、測定された信号を格納されたトレース又はフィーチャに対して評価し、基板２０上で行われている処理の処理段階の終了を呼び出すか、又は、該基板２０上の材料の測定された特性を表示するためのプログラムコードを含むことができる。
【００４０】
１つの態様において、処理監視ソフトウェアは、信号の高さ及び時間の長さが、あらかじめプログラムされたアルゴリズムにおいて確立された形で、トレースの終わり部分の周りに、及び時間的に戻ってボックス又は「ウィンドウ」を描くことによって、反射放射線の測定された振幅のトレースを連続的に分析するためのプログラムコードを含む。一組のウィンドウが、反射した強さのトレースにおける谷又はピークを検知し、上配向の勾配でトリガして後の終点を検知するか、又は、下配向の勾配をトリガして、該トレースにおける谷の前の終点を検知するようにプログラムすることができる。トレースにおける信号があまりに急勾配となり、あらかじめプログラムされたボックスの外に出て行くか又は移動する（「ウィンドウから出る」）とき、又は、該信号の傾斜が緩やかとなり、該ボックスに入る（「ウィンドウに入る」）とき、第１の基準が満たされる。移動しているトレース上に付加的なウィンドウが逐次的に適用されて、リアルタイムの追跡で測定された信号の変化が、処理の始まり又は完了、材料の特性変化といった、該処理の終点であるか、又はノイズだけであるかという判断をするための基準の完全なセットを生成する。ボックスに入るか又は出て行く方向は、さらに、処理監視プログラム１２６を作動させるためのあらかじめプログラムされた入力基準の一部として特定することができる。処理の始まり又は完了を検知すると、処理監視プログラムは、指示を制御装置１００に送り、基板２０が処理されているチャンバ３５における処理条件を変化させる処理チャンバプログラム１２６に信号を与える。制御装置１００は、１つ又はそれ以上のガス供給装置３４、ガス活性化装置４６、又はスロットル弁４４を制御して、チャンバ３５における処理条件を、受信した信号に対して変化させるようにする。
【００４１】
制御装置１００によって受信された及び／又は評価されたデータ信号は、工場自動化ホストコンピュータ３００に送ることができる。工場自動化ホストコンピュータ３００は、幾つかのシステム２７、プラットフォーム又はチャンバ３５からのデータ、及び基板２０のバッチについてのデータ又は長期間に渡るデータを評価し、(i)基板２０上で実施される処理、(ii)１つの基板２０における統計的な関係において異なることがある特性、又は(iii)基板２０のバッチにおける統計的な関係において異なることがある特性、の統計的な処理制御パラメータを識別するためのホストソフトウェアプログラム３０２を含むことができる。ホストソフトウェアプログラム３０２は、さらに、継続的な測定位置配置の処理評価について、又は他の処理パラメータの制御についてのデータを用いることができる。適当なソフトウェアプログラムは、前述のアプライド・マテリアルから市販されているソフトウェア、WORKSTREAMTMを含む。工場自動化ホストコンピュータ３００は、(i)例えば、基板の特性が不十分であるか、又は統計的に求められた値の範囲にない場合、又は処理パラメータが好ましい範囲から逸脱している場合、特定の基板２０を処理シーケンスから除去するため、(ii)特定のチャンバ３５における処理を終えるため、又は(iii)処理条件を、基板２０の不適当な特性の判断によって、又は処理パラメータによって調整するため、の指示信号を与えるようにさらに適応される。工場自動化ホストコンピュータ３００は、さらに、ホストソフトウェアプログラム３０２によるデータの評価に応じて、基板２０の処理の始め又は終わりに指示信号を与えることができる。
【００４２】
ウィンドウ１３０を設け、該ウィンドウ１３０を通して放射線検知器５４がチャンバ３５の壁にある凹部６１において基板から反射した放射線を見るようにすることによって、反射した放射線信号の信号対雑音比を、さらに向上できることがさらに発見された。図１０ａは、チャンバ３５の壁の凹部にあるウィンドウ１３０と、基板から反射してウィンドウ１３０を通過した放射線を検知し、検知した放射線に対応する信号を生成するための検知器５４と、処理を監視するために検知した信号を評価するための制御装置１００とを有するチャンバの概略的な側断面図である。ウィンドウ１３０は、制御装置１００によって監視される放射線の波長を透過する材料を備える。赤外線、可視光及び紫外線について、ウィンドウ１３０は、例えば１つ又はそれ以上のＡｌ2Ｏ3、Ｓｉ、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2又はその混合物及び化合物のようなセラミックで作ることができる。セラミックは又、例えば、単結晶のアルミナであり、ハロゲンプラズマ、特にフッ素含有プラズマに対して良好な耐食性を示すサファイアのような単結晶材料から構成することもできる。
【００４３】
チャンバ３５の壁５１における凹部６１は、図１０に示されるように、その中にマスク１４０を受ける形状で、該マスクを受ける大きさにされる。例えば、マスク１４０が円筒形状のとき、凹部６１も円筒形状にすることができる。マスク１４０はウィンドウ１３０をほぼ覆い、したがって、処理の残留物がウィンドウ１３０上に付着することを減らすか又は防ぐような大きさにされる。マスク１４０は、例えば、１つ又はそれ以上のＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＡＩＮ、ＢＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2又はその混合物及び化合物のような耐プラズマ材料のようなチャンバ３５におけるプロセスガス又はプラズマによる耐腐食性の材料で作ることができる。
図１０ｂに示されるように、マスク１４０は、１つ又はそれ以上の孔１４５を備える。孔１４５は、十分な量の放射線が該孔を通過して、制御装置１００を作動させることを可能にしながら、処理残留物の付着を減らすような形状及び大きさにされる。例えば、孔１４５は、干渉及び偏光分析のために、入射ビーム及び反射放射線ビームの両方が該孔を通過するような形状及び大きさにされるか、又はプラズマ放射分析のために、プラズマからのスペクトルの放射を監視するような形状及び大きさにすることができる。孔１４５は中性のガス状の種（多くの場合、残留物形成種）が近寄るのを減らすことによって、又は、高度に活性されたガス状イオンが孔１４５の壁上に形成される処理残留物をエッチングして取り去ることを可能にすることによって、該孔の中の処理の残留物の付着を減らすと信じられている。凹部１４５のアスペクト比及び深さは、一般的に、活性化したガス状の種が、例えば凹部１４５におけるウィンドウのような該凹部１４５の内部表面に到達するまでの間に、該ガス状の種が移動しなくてはならない距離を制御する。適当な孔１４５は、少なくとも約０.２５：１のアスペクト比を備え、該アスペクト比はさらに約１２：１より小さいものとすることができる。１つの態様において、孔１４５は、約０.１から約５０ｍｍの大きさの開口部、及び、約０.５から約５００ｍｍの深さを備える。マスク１４０は、さらに、例えば複数の六角形の又は円形の孔のような、複数の孔１４５を備えることができる。
【００４４】
電磁場源は、電磁場をウィンドウ１３０の周りに維持するようにすることができる。電磁場源は、電場又は磁場源を備える。壁５１の周りに印加された電磁場は、該壁の凹部６１におけるウィンドウ１３０上に処理残留物が付着するのを減らすことができる。例えば、図１０ａに示される実施態様において、電磁場源は壁５１の部分の近く、凹部６１の周り、又はウィンドウ１３０を横切る磁場を維持する磁場源１９５を備える。磁場源１９５は、凹部、壁又はウィンドウ１３０に隣接して又は当接して位置させられて、その周りに磁気エネルギーを与える少なくとも１つの磁石２００又は電磁石（図示せず）を備える。例えば、１つの態様においては、磁気エネルギーは、凹部６１又はウィンドウ１３０の周りの空間に閉じ込められて、チャンバ３５の中の小さな距離しか貫通できないようにされる。この態様においては、磁場源１９５は、チャンバ３５の他の部分に対して、凹部６１又はウィンドウ１３０を横切って優先的に集中される磁場を与える。一般的に、適当な磁場強度は約１０から約１０，０００ガウスであり、より好ましくは、約５０から約２０００ガウスとすることができるが、選択される実際の磁気強度は、ウィンドウの大きさ、プラズマイオンのエネルギー及び他の要因に依存する。図１０ａに示される実施態様において、磁場源１９５は、壁における凹部の周りに配置され、反対の磁極性を有する複数の磁極２００を備える。
【００４５】
別の実施態様において、図１１に示されるように、電磁場源は、壁５１、凹部６１の周り又はウィンドウ１３０を横切って電気エネルギーを与え（図示のように）、その周りに電場を維持する。電場は、例えば種を形成している帯電された残留物を排斥することによって、又は、活性されたガス状の種をウィンドウ１３０に衝突させて、処理の残留物をエッチングによって除去することによって、壁５１上、凹部６１における、又はウィンドウ上における処理残留物の付着を減らすと信じられている。電場源２２０は、壁５１に隣接し、当接し、又は該壁の後ろに、又は凹部６１の周りに、又はウィンドウ１３０の近くに電極２２５を備えて、その周りに電気エネルギーを結合することができる。電場は、壁５１又はウィンドウ１３０の平面に平行であるか、垂直である電場成分を有するようにすることができる。電極２２５は、壁５１又はウィンドウ１３０の全域を覆う電場を与えるのに十分に大きな大きさにすることができる。電極２２５は、さらに、該電極２２５において誘起されることがあるあらゆる渦電流をも減らすような形状及び大きさにされる渦電流減少スロットを備えることができる。電源２４５は、典型的には約１０から約１０,０００ボルトであり、より好ましくは約２０から４０００ボルトであるＤＣ、ＡＣ又はＲＦ電圧によって、電極２２５に電気的にバイアスをかける。
【００４６】
図１２は、露出ウィンドウ、陥凹ウィンドウ１３０、及び隣接する磁石２００をもつ陥凹ウィンドウ１３０についての処理時間と放射線減衰の関係を示す。露出した、陥凹していない、電場源を欠いているウィンドウを通過する放射線は、４０より少ないプラズマ処理時間で最大許容減衰に到達することが分かる。比較すると、陥凹ウィンドウ１３０を通過する放射線は約１００時間で最大許容減衰に到達し、隣接する磁石２００をもつ陥凹ウィンドウ１３０を通過する放射線は、１００時間後に最大許容減衰に到達する。このデータは、陥凹ウィンドウ１３０が、プラズマ処理の間、放射線強さの減衰に大幅な減少を与えることを示す。この例では、隣接配置した磁石２００である電磁場源を付加することにより、この減衰の減少が大幅に高められる。
【実施例】
【００４７】
以下の実施例は、本発明の有効性を示す。しかしながら、本発明は当業者に明らかであるような他の処理及び他の用途においても用いることができ、本発明はここに提供される実施例に制限されるべきではない。
実施例１
この実施例において、図１０ａに示される実施例のように、マスクによって覆われた陥凹ウィンドウをもち、該ウィンドウの周りに磁場発電機を有する磁気的に高められたエッチングチャンバにおける基板２０にフィーチャ２５がエッチングされた。エッチングされている基板２０は、１ミクロンの二酸化ケイ素層、０．１ミクロンの窒化ケイ素層、及び１ミクロンの二酸化ケイ素層を備える誘電層２２を備えるケイ素ウエハーであった。上に重なるパターン加工されたフォトレジスト層２１が誘電層２２を覆っていた。誘電層２２は４０sccmのＣＨＦ3、２０sccmのＣＦ4、及び５０sccmのＡｒを含むプロセスガスを用いてエッチングされた。チャンバ内の圧力は、２００ｍT（ミリトル）に維持され、処理電極のＲ.Ｆ.のバイアス電力の水準は１３００ワットであり、チャンバの部分は摂氏約１５度の温度に維持された。エッチングされたフィーチャ２５は、約０.４ミクロンから約１ミクロンの大きさの開口部を有するものであり、ケイ素ウエハー上の露出された誘電性（二酸化ケイ素）領域は約５％から５０％であった。
【００４８】
この実施例において、基板２０から反射した放射線が２つの偏光角において検知され、帯域フィルタが放射線検知器から生成された信号を評価するために用いられた。第１及び第２放射線検知器が、偏光放射線のｐ成分及びｓ成分を検知及び測定するために用いられた。基板２０の上に入射された放射線は、２５４ナノメートルの波長を有する放射線を含んでいた。放射線経路に置かれた帯域フィルタは、基板２０にエッチングされているフィーチャ２５から反射した放射線の周波数の周りに中心を持つ通過帯域範囲内の周波数を有する放射線を選択的に通過するようにされた。
図１３は、放射線を偏光させ、偏光放射線の検知信号を比率化し、比率化された信号を帯域フィルタに２つの周期で通して処理した後に得られた信号のトレースを示す。入射放射線は、２５４ナノメートルの波長を有していた。フィーチャ２５から反射した放射線と耐エッチング材料２１から反射した放射線の比率が求められた。比率化された信号のトレースは、２つの周期で帯域フィルタを通して処理された。５０％の開口酸化物領域を有する基板について、予測されたエッチングの深さは、測定されたエッチングの深さと同一であり、両方共約０.４６ミクロンであった。３０％の開口酸化物領域を有する基板について同じ試験を実施したとき、測定されたエッチングの深さは０.４９ミクロンで、測定されたエッチングの深さ０．５ミクロンからわずかに異なっており、２０％の開口酸化物領域を有する基板について、予測されたエッチングの深さは０.４６ミクロンであり、測定されたエッチングの深さは０.４８ミクロンであった。これらの結果は、本方法及び装置の精度を示すものである。
【００４９】
実施例２
この実施例において、第１屈折率を有する第１層２２、及び第２屈折率を有する第２層２４を備える基板２０にフィーチャ２５がエッチングされた。エッチング処理は、図９に示される実施例のように、マスク１４０によって覆われた陥凹ウィンドウ６１をもち、該ウィンドウ６１の周りに磁場発生機を有する磁気的に高められたエッチングチャンバにおいて基板２０に対して実施された。基板２０は上から下まで、５００Åの厚さを有する炭化ケイ素層、１ミクロンの厚さを有するＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣＨ3）3）から付着形成した二酸化ケイ素を備える誘電層２４、及び６００Åの厚さを有する炭素及び水素を含むblack diamond（登録商標）をからなる反射防止層２２を備える、ケイ素ウエハーであった。上に重なるパターン加工されたフォトレジシト層２１が、反射防止層２２を覆った。
【００５０】
第１エッチング段階において、反射防止層２２が、５０sccmのＣＦ4を含む活性されたプロセスガスを用いてエッチングされた。チャンバ内の圧力は５０ｍTに維持され、処理電極のＲ.Ｆ.バイアス電力の水準は３００ワットで、チャンバの部分は摂氏１５度の温度に維持された。活性されたプロセスガスからの放射線放射の波長の強さが、３８６５Åの波長で監視されて、第１エッチング段階の完了が判断された。図１４ａは、観察された放射線の波長の強さを時間の関数として見たものを示す。この図において、放射線の波長の強さは約２０秒になるまで減る。この点の後、強さは急激に増えることがわかり、これは、反射防止層２２が完全にエッチングされ、誘電層２４が露出されたことを示す。
【００５１】
その後、誘電層２４が、１００sccmのＣＦ4及び３０sccmのＮ2を含む活性化されたプロセスガスを用いて、第２エッチング段階においてエッチングされた。チャンバ内の圧力は、２００ｍトールに維持され、処理電極のＲ．Ｆ．バイアス電力の水準は８００ワットで、チャンバの部分は１５℃の温度に維持された。基板２０から反射した放射線が、２つの偏光角において検知されて、第２エッチング段階の完了が判断された。２つの偏光角は、基板上でエッチングされているフィーチャの主配向にほぼ垂直な角度、及び該基板の主配向にほぼ平行な第２の角度であった。基板２０上に入射する放射線は、２５４ナノメートルの波長を有する放射線を含んでいた。図１４ｂは、基板から反射した放射線の偏光後に得られた信号のトレース、及び検知した偏光放射線信号の比率化を示す。この信号に基づき、エッチングの深さが８００Åで、１５秒のときにエッチング処理の終点と判断された。
【００５２】
これらの結果は、本方法及び装置の精度を示すものである。本方法及び装置は、第１層２２をエッチングする第１エッチング段階、及び第２層２４をエッチングする第２エッチング段階の完了を判断することを可能にする。特に、第１屈折率をもつ第１層２２、及び第２屈折率をもつ第２層２４を備える基板２０のエッチングにおいて、本方法及び装置は、いつ第１層２２がエッチングされて第２層２２を露出させたかをまず求めることによって、第２層２４をエッチングするための第２エッチング段階の完了をより正確に判断することを可能にする。第１層２２をエッチングする第１エッチング段階の完了を判断することによって、第２層２４のエッチングが開始された時点で反射した偏光放射線の監視を始めることができ、したがって、第２エッチング段階の完了についての計算を誤る可能性を減らす。
【００５３】
本発明は、その特定の好ましい態様に関して説明されてきたが、しかしながら、他の態様も可能である。例えば、終点検知処理は、他の処理における終点の検知のため、及び制限されるものではないが、容量的に連結されたチャンバ、イオン注入チャンバ、及びＰＶＤ又はＣＶＤのような付着チャンバを含む、他の種類のエッチングチャンバを含む、当業者によって明らかであるような他のチャンバにおける終点の検知のために用いることができる。したがって、特許請求の範囲の精神及び範囲は、ここに含まれる好ましい態様の説明に制限されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１ａ】基板にエッチングされている第１フィーチャ、及び、複数の偏光角を有する、基板から反射した放射線のための装置の概略図である。
【図１ｂ】図１ａの基板においてエッチングされている他のフィーチャの概略図であり、第２フィーチャの主配向は第１フィーチャの主配向と異なっている。
【図２ａ】フィーチャを部分的にエッチングする前、及びエッチングした後に、酸化物層にエッチングされているフィーチャから、及び耐エッチング材料の表面から放射線が反射したときのそれぞれに生じる、加重及び相殺干渉の影響を示す概略図である。
【図２ｂ】フィーチャを部分的にエッチングする前、及びエッチングした後に、酸化物層にエッチングされているフィーチャから、及び耐エッチング材料の表面から放射線が反射したときのそれぞれに生じる、加重及び相殺干渉効果を示す概略図である。
【図３】基板から反射した放射線の干渉信号の異なる周波数間の相対的振幅のグラフである。
【図４ａ】２０％の開口領域を有する二酸化ケイ素層における０.４ミクロンのトレンチのエッチング中に検知された反射放射線の振幅の部分的なトレースである。
【図４ｂ】５％の開口領域を有する二酸化ケイ素層における０.４ミクロンのトレンチのエッチング中に検知された反射放射線の振幅の部分的なトレースである。
【図５ａ】３０％の開口領域を有する二酸化ケイ素層において、０.４ミクロンの大きさのトレンチのエッチング中に検知された反射放射線の振幅の部分的なトレースのグラフである。
【図５ｂ】３０％の開口領域を有する二酸化ケイ素層において、１ミクロンの大きさのトレンチのエッチング中に検知された反射放射線の振幅の部分的なトレースのグラフである。
【図６】フィーチャの大きさと露出された二酸化ケイ素の開口領域の関数として、反射放射線の合計信号の強さの品質を示すグラフである。
【図７】帯域フィルタの多数の経路についての周波数反応対標準化された周波数の百分率を示すグラフである。
【図８ａ】本発明によるチャンバ及び処理監視システムの概略的な側断面図である。
【図８ｂ】本発明によるチャンバ及び処理監視システムの概略的な側断面図である。
【図９】チャンバを作動し、その中で行われる処理を監視するために適当なコンピュータプログラムの例示的なブロック図である。
【図１０ａ】マスク、及びウィンドウ上の処理の残留物の付着を減らすために位置させられた磁場発電機をもつ、陥凹ウィンドウを有するチャンバの概略的な部分側断面図である。
【図１０ｂ】図９ａのウィンドウのマスクの概略的な平面図である。
【図１１】マスク、及びウィンドウ上の処理の残留物の付着を減らすために位置させられた磁場発電機をもつ、陥凹ウィンドウを有するチャンバの別の態様の概略的な部分側断面図である。
【図１２】露出ウィンドウ、陥凹ウィンドウ、及び、上に重なるマスク及び隣接する磁石をもつ陥凹ウィンドウについての処理時間に渡る放射線の減衰を示すグラフである。
【図１３】検知した偏光放射線信号を比率化し、比率化された信号を帯域フィルタにおける２つの周期を通して処理する、放射線の偏光後の反射放射線信号のトレースを示す。
【図１４ａ】基板のエッチング中に活性ガスによって生成された放射線放射の波長の強さの信号のトレースを示す。
【図１４ｂ】放射線の偏光後の反射放射線信号のトレースを示す。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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