(57)【要約】プラズマエッチングプロセスのプロセスパラメータを決定するための方法および装置である。半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスの少なくとも１つのプロセスパラメータを検出するための方法である。該方法は、エッチングプロセス中にプラズマから生成されている光を検出するステップと、変調光を抽出するために、検出された光をフィルタ処理するステップと、エッチングプロセスの少なくとも１つのプロセスパラメータを決定するために、検出された変調光を処理するステップとを含む。
2010518597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスについての少なくとも１つのプロセスパラメータを検出するための方法であって、
該エッチングプロセス中に、該プラズマから生成されている光を検出するステップと、
変調光を抽出するために、該検出された光をフィルタ処理するステップと、
該エッチングプロセスについての少なくとも１つのプロセスパラメータを決定するために、該検出された変調光を処理するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記プロセスパラメータは、前記エッチングプロセスの終点である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プロセスパラメータは、前記エッチングプロセスのエッチング速度である、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスのエッチング速度を検出するための方法であって、
該エッチングプロセス中に、該プラズマから生成されている光を検出するステップと、
変調光を抽出するために、該検出された光をフィルタ処理するステップと、
該エッチングプロセスの該エッチング速度を決定するために、該検出された変調光を処理するステップと
を含む、方法。
【請求項５】
前記検出するステップは、選択された波長帯域を検出するために、前記光をフィルタ処理するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記処理するステップは、
前記検出された光をデジタル信号に変換するステップと、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
プロセス監視信号として使用するために、該周波数領域信号から１つ以上の予め選択された周波数を抽出するステップと、
前記エッチングプロセスの経過時間にわたって、該プロセス監視信号の強度に比例するプロットを生成するステップと、
該プロットから前記エッチング速度を決定するステップと
を含む、請求項４または請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記エッチングプロセスの前記経過時間にわたって、前記プロセス監視信号の前記強度に比例するプロットを生成する前記ステップは、
変換された信号値を生成するために、該プロセス監視信号の値を較正するステップと、
該エッチングプロセスの該経過時間にわたって、該変換された信号値のプロットを生成するステップと
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記較正するステップは、前記プロセス監視信号の前記値に対する変換定数の乗算を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
エッチング面積の第２のプロットを生成するために、前記エッチングプロセスの経過時間にわたって前記プロットを積分し、そして、該第２のプロットからエッチング深度を決定するステップをさらに含む、請求項７または請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２のプロット内での信号レベル遷移が、目標エッチング深度を表す記憶値に一致するときに、指標を生成するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記指標は、前記目標エッチング深度に到達したという視覚的または聴覚的指標である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記デジタル信号を変換するステップは、該デジタル信号に高速フーリエ変換を実行することを含む、請求項６〜１１のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記プロセス監視信号は、前記ウエハと同一バッチのウエハについての試験ウエハ分析中に決定される、請求項６〜１２のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記変換定数は、前記ウエハと同一バッチのウエハについての試験ウエハ分析中に決定される、請求項８〜１３のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記バッチについて前記試験ウエハ分析は、
エッチングプロセスの期間にわたってエッチングされている試験ウエハの前記プラズマから生成されている変調光を検出するステップと、
該検出された変調光をデジタル信号に変換するステップと、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定するステップと、
前記プロセス監視信号として、前記エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択するステップと
を含む、請求項１３または請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記プロセス監視信号として、前記エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択する前記ステップは、
前記エッチングプロセスにわたって、一組の試験ウエハの電子顕微鏡画像を生成するステップと、
該生成画像から、時間の関数として、該エッチングプロセスについての前記エッチング速度およびエッチング深度を測定するステップと、
該プロセス監視信号として、該測定されたエッチング速度およびエッチング深度に相関する経時的な値を有する、それらの主要な周波数を選択するステップと
を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
経時的な前記選択されたプロセス監視信号の前記値と、実際のエッチング速度との間の線形関係を確立するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記確立された線形関係は、前記変換定数として記憶される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記主要な周波数を決定する前記ステップは、より高い信号強度値を有するそれらの周波数領域信号を決定するステップを含む、請求項１５〜１８のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスのエッチング速度を検出する方法で使用するために、プロセス監視信号および変換定数を決定する方法であって、
プラズマエッチングツール内に該ウエハバッチの試験ウエハを配置して、該エッチングプロセスを開始するステップと、
該エッチングプロセスの期間にわたって、該試験ウエハの該プラズマから生成されている変調光を検出するステップと、
該検出された変調光をデジタル信号に変換するステップと、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定するステップと、
該プロセス監視信号として、該エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択するステップと、
経時的な該選択された該プロセス監視信号の値と、実際のエッチング速度との間の線形関係を確立するステップと、
該変換定数として、該確立された線形関係を記憶するステップと
を含む、方法。
【請求項２１】
前記プロセス監視信号として、前記エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択する前記ステップは、
前記試験ウエハの電子顕微鏡画像を生成するステップと、
該生成画像から、時間の関数として、前記エッチングプロセスの該エッチング速度およびエッチング深度を測定するステップと、
該プロセス監視信号として、該測定されたエッチング速度およびエッチング深度に相関する経時的な値を有する、それらの主要な周波数を選択するステップと
を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記主要な周波数を決定する前記ステップは、より高い信号強度値を有するそれらの周波数領域信号を決定するステップを含む、請求項２０または請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスのエッチング速度を検出する装置であって、
該エッチングプロセス中に、該プラズマから生成されている光を検出する手段と、
変調光を抽出するために、該検出された光をフィルタ処理する手段と、
該エッチングプロセスの該エッチング速度を決定するために、該検出された変調光を処理する手段と
を備える、装置。
【請求項２４】
前記検出する手段は、選択された波長帯域を検出するために、前記光をフィルタ処理する手段をさらに備える、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記処理する手段は、
前記検出された光をデジタル信号に変換する手段と、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換する手段と、
プロセス監視信号として使用するために、該周波数領域信号から１つ以上の予め選択された周波数を抽出する手段と、
前記エッチングプロセスの経過時間にわたって、該プロセス監視信号の前記強度に比例するプロットを生成する手段と、
該プロットからエッチング速度を決定する手段と
を備える、請求項２３または２４に記載の装置、
【請求項２６】
前記エッチングプロセスの前記経過時間にわたって、前記プロセス監視信号の前記強度に比例するプロットを生成する前記手段は、
変換された信号値を生成するために、該プロセス監視信号の値を較正する手段と、
該エッチングプロセスの該経過時間にわたって、該変換された信号値のプロットを生成する手段と
を備える、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記較正する手段は、前記プロセス監視信号の前記値に対する変換定数の乗算のための手段を備える、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
エッチング面積の第２のプロットを生成するために、前記エッチングプロセスの経過時間にわたって、前記プロットを積分する手段と、
該第２のプロットからエッチング深度を決定する手段と
をさらに備える、請求項２６または請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記第２のプロット内での信号レベル遷移が、目標エッチング深度を表す記憶値に一致するときに、指標を生成する手段をさらに備える、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記指標は、前記目標エッチング深度に到達したという視覚的または聴覚的指標である、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記検出する手段は、感光性デバイスである、請求項２３〜３０のうちのいずれかに記載の装置。
【請求項３２】
前記変換する手段は、マイクロコントローラを備える、請求項２５〜３１のうちのいずれかに記載の装置。
【請求項３３】
前記変換する手段は、フィールドプログラマブルゲートアレイを備える、請求項２５〜３１のうちのいずれかに記載の装置。
【請求項３４】
プロセス監視信号として使用するために、前記周波数領域信号から１つ以上の予め選択された周波数を抽出する前記手段、および前記エッチングプロセスの前記経過時間にわたって、該プロセス監視信号の前記強度に比例するプロットを生成する前記手段は、コンピュータを備える、請求項２５〜３３のうちのいずれかに記載の装置。
【請求項３５】
エッチング面積の第２のプロットを生成するために、前記エッチングプロセスの経過時間にわたって、前記プロットを積分する前記手段、および該第２のプロット内での信号レベル遷移が、目標エッチング深度を表す記憶値に一致する時に、指標を生成する前記手段は、コンピュータを備える、請求項２８〜３４のうちのいずれかに記載の装置。
【請求項３６】
特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスのエッチング速度の検出に使用するために、前記プロセス監視信号および変換定数を決定する装置であって、
プラズマエッチングツールと、
該エッチングプロセスの期間にわたって、試験ウエハの該プラズマから生成されている変調光を検出する手段と、
該検出された変調光をデジタル信号に変換する手段と、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換する手段と、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定する手段と、
該プロセス監視信号として、該エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択する手段と、
経時的な選択された該プロセス監視信号の値と、実際のエッチング速度との間の線形関係を確立する手段と、
該変換定数として、該確立された線形関係を記憶する手段と
を備える、装置。
【請求項３７】
前記プロセス監視信号として、前記エッチング速度での変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択する前記手段は、
前記試験ウエハの電子顕微鏡画像を生成する手段と、
該生成画像から、時間の関数として、前記エッチングプロセスの該エッチング速度およびエッチング深度を測定する手段と、
該プロセス監視信号として、該測定されたエッチング速度およびエッチング深度に相関する経時的な値を有する、それらの主要な周波数を選択する手段と
を備える、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
請求項３〜２２のうちのいずれか１項に記載の方法をコンピュータに実行させるプログラム命令を含む、コンピュータプログラム。
【請求項３９】
記録媒体上で具現化される、請求項３８に記載のコンピュータプログラム。
【請求項４０】
キャリア信号上で具現化される、請求項３８に記載のコンピュータプログラム。
【請求項４１】
読み出し専用メモリ上で具現化される、請求項３８に記載のコンピュータプログラム。
【請求項４２】
半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスのエッチング速度を検出するコンピュータ実装システムであって、
該エッチングプロセス中に、該プラズマから生成されている光を検出する手段と、
変調光を抽出するために、該検出された光をフィルタ処理する手段と、
該エッチングプロセスの該エッチング速度を決定するために、該検出された変調光を処理する手段と
を備える、コンピュータ実装システム。
【請求項４３】
特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスのエッチング速度の検出に使用するために、プロセス監視信号および変換定数を決定するコンピュータ実装システムであって、
プラズマエッチングツール内に該ウエハバッチの試験ウエハを配置して、該エッチングプロセスを開始する手段と、
該エッチングプロセスの期間にわたって、該試験ウエハの該プラズマから生成されている変調光を検出する手段と、
該検出された変調光をデジタル信号に変換する手段と、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換する手段と、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定する手段と、
該プロセス監視信号として、該エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択する手段と、
経時的な選択された該プロセス監視信号の値と、実際のエッチング速度との間の線形関係を確立する手段と、
変換定数として、該確立された線形関係を記憶する手段と
を備える、コンピュータ実装システム。
【請求項４４】
半導体ウエハ上で行われているプラズマエッチングプロセスのエッチング速度を検出するための方法であって、該エッチングプロセスは、該ウエハの近傍にプラズマシースを生成し、該方法は、実質的に該プラズマシースから放射された光だけを使用して、該エッチング速度を決定するステップを含む、方法。
【請求項４５】
前記プラズマシースから放射された光と前記プラズマの残りとは、一緒に検出されるが、前記エッチング速度は、実質的に該プラズマシースから放射された光だけを使用して決定される、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記検出された光は、変調光および非変調光の両方を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスの終点を検出するための方法であって、
該プラズマから生成されている光を検出するステップと、
変調光を抽出するために、該検出された光をフィルタ処理するステップと、
該エッチングプロセスの該終点に到達した時を決定するために、該検出された変調光を処理するステップと、
該終点がすでに決定されている時に、指標を生成するステップと
を含む、方法。
【請求項４８】
前記検出するステップは、選択された波長帯域を検出するように、前記光をフィルタ処理するステップをさらに含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記処理するステップは、前記検出された変調光について終点検出アルゴリズムを実行するステップを含む、請求項４７または請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記終点検出アルゴリズムは、
前記検出された光をデジタル信号に変換するステップと、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
１つ以上の予め選択された周波数の信号レベル遷移が、前記エッチングプロセスの前記終点に到達する時に対応する、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定するステップと
を含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
１つ以上の予め選択された周波数の信号レベル遷移が、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定する前記ステップは、
プロセス監視信号として使用するために、前記周波数領域信号から該１つ以上の予め選択された周波数を抽出するステップと、
前記エッチングプロセスの経過時間にわたって、該プロセス監視信号の強度のプロットを生成するステップと、
該プロット内での信号レベル遷移が、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定するステップと
を含む、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記デジタル信号を変換するステップは、該デジタル信号に高速フーリエ変換を実行することを含む、請求項５０または請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記指標は、前記エッチングプロセスを停止する制御信号である、請求項４７〜５２のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項５４】
前記指標は、前記エッチングプロセスが完了したという視覚的または聴覚的指標である、請求項４７〜５３のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項５５】
前記記憶された信号レベル遷移値および前記プロセス監視信号は、前記ウエハと同一バッチのウエハについての試験ウエハ分析中に決定される、請求項５０〜５４のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項５６】
前記バッチの前記試験ウエハ分析は、
前記エッチングプロセスの期間にわたって、エッチングされている試験ウエハの前記プラズマから生成されている変調光を検出するステップと、
該検出された変調光信号をデジタル信号に変換するステップと、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定するステップと、
前記プロセス監視信号として、該エッチングプロセスが終点に到達する時に信号レベル遷移を示す、それらの主要な周波数を選択するステップと、
前記記憶された信号レベル遷移値として使用するために、この信号レベルの値を記憶するステップと
を含む、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記プロセス監視信号として、前記エッチングプロセスが前記終点に到達する時に信号レベル遷移を示す、それらの主要な周波数を選択する前記ステップは、
該エッチングプロセスの前記期間にわたって、該主要な周波数の強度のプロットを生成するステップと、
該プロセス監視信号として、該エッチングプロセスが該終点に到達する時に信号レベル遷移を該プロット内に示す、それらの主要な周波数を選択するステップと
を含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスの終点を検出する方法に使用するために、プロセス監視信号および信号レベル遷移値を決定する方法であって、
プラズマエッチングツール内に該ウエハバッチの試験ウエハを配置して、該エッチングプロセスを開始するステップと、
該エッチングプロセスの期間にわたって、該試験ウエハの該プラズマから生成されている変調光を検出するステップと、
該検出された変調光信号をデジタル信号に変換するステップと、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定するステップと、
該エッチングプロセスの該期間にわたって、該主要な周波数の強度のプロットを生成するステップと、
該プロセス監視信号として、該エッチングプロセスが該終点に到達する時に信号レベル遷移を該プロット内に示す、それらの主要な周波数を選択するステップと、
記憶されるべき該信号レベル遷移の値として、この信号レベル遷移の値を選択するステップと
を含む、方法。
【請求項５９】
前記試験ウエハの電子顕微鏡画像を生成するステップをさらに含み、
前記選択するステップは、前記プロセス監視信号として、該試験ウエハ画像が、前記エッチングプロセスの前記終点に到達したことを示した時の信号レベル遷移を前記プロット内に示す、それらの主要な周波数を選択するステップをさらに含む、請求項５６〜５８のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項６０】
前記主要な周波数を決定するステップは、より高い信号強度値を有するそれらの周波数領域信号を決定するステップを含む、請求項５６〜５９のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項６１】
半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスの終点を検出する装置であって、
プラズマエッチングツールと、
エッチングプロセス中に該プラズマから生成される光を検出する手段と、
変調光を抽出するために、該検出された光をフィルタ処理する手段と、
該エッチングプロセスの該終点に到達した時を決定するために、該検出された変調光を処理する手段と、
該終点が決定された時の指標を生成する手段と
を備える、装置。
【請求項６２】
前記検出する手段は、選択された波長帯域を検出するために、前記光をフィルタ処理する手段をさらに備える、請求項６１に記載の装置。
【請求項６３】
前記処理する手段は、
前記検出された光をデジタル信号に変換する手段と、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換する手段と、
１つ以上の予め選択された周波数の信号レベル遷移が、前記エッチングプロセスの前記終点に到達する時に対応する、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定する手段と、
を備える、請求項６１または請求項６２に記載の装置。
【請求項６４】
１つ以上の予め選択された周波数の信号レベル遷移が、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定する前記手段は、
プロセス監視信号として使用するために、前記周波数領域信号から該１つ以上の予め選択された周波数を抽出する手段と、
前記エッチングプロセスの経過時間にわたって、該プロセス監視信号の前記強度のプロットを生成する手段と、
該プロット内での信号レベル遷移が、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定する手段と
を備える、請求項６３に記載の装置。
【請求項６５】
前記検出する手段は、感光性デバイスである、請求項６１〜６４のうちのいずれかに記載の装置。
【請求項６６】
前記変換する手段は、マイクロコントローラを備える、請求項６３または請求項６４に記載の装置。
【請求項６７】
前記変換する手段は、フィールドプログラマブルゲートアレイを備える、請求項６３または請求項６４に記載の装置。
【請求項６８】
プロセス監視信号として使用するために、前記周波数領域信号から前記１つ以上の予め選択された周波数を抽出する前記手段、前記エッチングプロセスの前記経過時間にわたって、該プロセス監視信号の前記強度のプロットを生成する前記手段、および該プロット内での信号レベル遷移が、該エッチングプロセスの前記終点に到達する時に対応する、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定する前記手段は、コンピュータを備える、請求項６４〜６７のうちのいずれかに記載の装置。
【請求項６９】
特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で行われるプラズマエッチングプロセスの終点の検出に使用するために記憶されるべき、プロセス監視信号および信号レベル遷移値を決定する装置であって、
プラズマエッチングツールと、
エッチングプロセスの期間にわたって、該ウエハバッチの試験ウエハの該プラズマから生成された変調光を検出する手段と、
該検出された変調光信号をデジタル信号に変換する手段と、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換する手段と、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定する手段と、
該プロセス監視信号として、該エッチングプロセスが該終点に到達する時に信号レベル遷移を示す、それらの主要な周波数を選択する手段と、
該信号レベル遷移値として、この信号レベル遷移の値を選択する手段と
を備える、装置。
【請求項７０】
前記プロセス監視信号として、前記エッチングプロセスが前記終点に到達する時に信号レベル遷移を示す、それらの主要な周波数を選択する手段は、
該エッチングプロセスの期間にわたって、該主要な周波数の前記強度のプロットを生成する手段と、
該プロセス監視信号として、該エッチングプロセスが該終点に到達した時の信号レベル遷移を該プロット内に示す、それらの主要な周波数を選択する手段と
を備える、請求項６９に記載の装置。
【請求項７１】
請求項４７〜６０のうちのいずれか１項に記載の方法をコンピュータに実行させるプログラム命令を含む、コンピュータプログラム。
【請求項７２】
記録媒体上で具現化される、請求項７１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項７３】
キャリア信号上で具現化される、請求項７１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項７４】
読み出し専用メモリ上で具現化される、請求項７１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項７５】
半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスの終点を検出するコンピュータ実装システムであって、
該プラズマから生成されている光を検出する手段と、
変調光を抽出するために、該検出された光をフィルタ処理する手段と、
該エッチングプロセスの該終点に到達する時を決定するために、該検出された変調光を処理する手段と、
該終点が決定された時の指標を生成する手段と
を備える、コンピュータ実装システム。
【請求項７６】
特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスの終点の検出に使用するために、プロセス監視信号および信号レベル遷移値を決定するコンピュータ実装システムであって、
プラズマエッチングツール内に該ウエハバッチの試験ウエハを配置して、該エッチングプロセスを開始する手段と、
該エッチングプロセスの期間にわたって、該試験ウエハの該プラズマから生成されている変調光を検出する手段と、
該検出された変調光信号をデジタル信号に変換する手段と、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換する手段と、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定する手段と、
該エッチングプロセスの該期間にわたって、該主要な周波数の強度のプロットを生成する手段と、
該プロセス監視信号として、該エッチングプロセスが該終点に到達する時に信号レベル遷移を該プロット内に示す、それらの主要な周波数を選択する手段と、
記憶されるべき該信号レベル遷移値として、この信号レベル遷移の値を選択する手段と
を備える、コンピュータ実装システム。
【請求項７７】
半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスの終点を検出するための方法であって、該エッチングプロセスは、該ウエハの近傍にプラズマシースを生成し、該方法は、実質的に該プラズマシースから放射された光だけを使用して、該終点を決定するステップを含む、方法。
【請求項７８】
前記プラズマシースから放射された光と前記プラズマの残りとは、一緒に検出されるが、前記終点は、実質的に該プラズマシースから放射された光だけを使用して決定される、請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記検出された光は、変調光および非変調光の両方を含む、請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】
実質的に、本願明細書に記載され、図４〜１５に関し、そして、それらに図示される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、プラズマエッチングプロセスに関する。より具体的には、本発明は、特定のウエハバッチの半導体ウエハへのプラズマエッチングプロセスにおいて、いくつかのプロセスパラメータを決定するための方法および装置に関する。これらのプロセスパラメータは、ウエハのエッチング速度およびエッチング深度、およびエッチングプロセスの終点を含む。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
半導体製造に関わる主なプロセスのうちの１つは、半導体のエッチングである。典型的なエッチングプロセスは、半導体ウエハ表面上に露出した材料のパターン層を除去するためにプラズマ放電を必要とする。ウエハは、１つ以上の層を備え得る。パターン化されたトレンチが、シリコンウエハ上にエッチングされる場合、プロセスは、深堀り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＤＲＩＥ）またはシャロートレンチアイソレーション（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ：ＳＴＩ）として知られている。
【０００３】
半導体業界によって使用されているいくつかのエッチングプロセスが存在する。エッチングプロセスに一般的に使用されている２つのエッチングツールまたは反応器は、容量結合プラズマ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：ＣＣＰ）ツール、および変換器結合プラズマ（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：ＴＣＰ）ツールである。
【０００４】
エッチングプロセスの原理は、図１〜３を参照して説明され得る。図１は、典型的なＣＣＰ処理ツールの横断面図を示している。真空チャンバ１０は、ウエハまたは基板３がその上に配置される裏面電極２と、上部電極７とを組み込んでいる。ガス流入口８および排気管路９も提供される。チャンバはまた、裏面電極の無線周波数（ＲＦ）電源供給装置１を含む。
【０００５】
図２は、典型的なＴＣＰ処理ツールの横断面図を示している。本処理ツールは、実質的にＣＣＰ処理ツールと同一の構成要素を組み込んでいるが、上部電極は含まない。また、第２のＲＦ電源供給装置１２と、アンテナ１３と、誘電体窓６とを含む。ＲＦ電源１および１２と、高電圧電極／アンテナとの間には、通例的に整合ネットワーク（図示せず）を配置している。ネットワークの目的は、典型的には５０Ωである電源供給装置のインピーダンスと、電極／アンテナのインピーダンスとを一致させることである。
【０００６】
このようなツールの典型的な動作は、図３を参照して、ＣＣＰツールに関連して説明する。ウエハまたは基板３を裏面電極２上に配置するステップと、一定量のエネルギーを電極２および／またはアンテナに印加する無線周波数の電源供給装置１によってプラズマを点火させるステップとを伴う。一連の供給原料ガス１１の一定のガス流も提供され、一定のスループットでチャンバに給送される。
【０００７】
エッチングプロセスは、スパッタリング、化学的エッチング、または反応性イオンエッチングによって、ウエハ３からの材料の除去をもたらす。除去された材料は、次いで、プラズマ放電５内に揮発させられる。これらの揮発性材料は、エッチング副生物４と呼ばれ、供給原料ガス１１とともに、プラズマ放電５の化学反応に寄与する。エッチング副生物４およびガス１１は、排気孔または給送ポート９を通って排出される。ＴＣＰツールのためのエッチングプロセスは、同じような様式で作動する。
【０００８】
エッチング特徴の深度を決定することができるように、プラズマエッチングまたは材料除去速度を測定できることが非常に望ましいことが理解されるであろう。これは、エッチングされたパターンの深度が、ウエハから構成されている電子デバイスの性能に重要であるという事実に起因する。
【０００９】
現在、エッチング速度またはエッチング深度の検出には、いくつかの技術が使用されている。特許文献１に記載されている１つのそのような技術は、屈折に基づいている。他の技術は、回折（特許文献２）、反射率測定法（特許文献３）、および発光分光法（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＯＥＳ）（特許文献４）の使用に関連する。
【００１０】
これらの技術のうちの多くは、例えば、光源、光学的配列の検出器、およびプラズマエッチングツール周辺の空間の提供等の、適所への設置に複雑な設定を必要とする。当然ながら、これは、半導体の製造費用が増加するといった、望ましくない欠点を有する。さらに、この技術は、しばしばウエハの特定の領域の測定に基づいているので、ある場合には、エッチング深度のエッジ変動の中心を考慮しない。最後に、これらの技術のうちのいくつかは、同時にエッチングされるマスクの厚さに依存する。これらの技術は、半導体業界で問題となっている深度測定の正確性に悪影響を及ぼすことが理解されるであろう。
【００１１】
また、材料コストを下げ、かつ製造中の電子デバイスへの損傷を回避するために、いつエッチングプロセスが終了したのかを検出できることが、非常に有利であることも理解されるであろう。
【００１２】
この点に関しては、エッチングプロセスが完了した時に、エッチングプロセスのいくつかのパラメータが変化することが分かっている。例えば、ウエハの最上層の下に、異なる化学的組成の別の層が提供されている。この層が第１の層と同一のプラズマに露出された場合、放電の化学上の変化がもたらされる。この変化は、新しい材料層が露出して揮発される時の、ウエハまたは基板表面に由来するエッチング副生物の組成の変化によるものである。この化学上の変化は、エッチングプロセスの電力、整合ネットワークの設定、圧力、およびプラズマの光学的放射に影響を及ぼし得る。
【００１３】
したがって、エッチング処理の終点は、下層を露出させる、層（非マスク最上層等）のエッチングの終了に対応するエッチングプロセスのパラメータのうちのいずれか、いくつか、または全てが変化する時限として定義してもよい。
【００１４】
プロセスの終点を検出するために、これらのパラメータのうちの１つ以上の時間展開を監視するのに、センサを使用している。これらのパラメータは、放電時の物理的および化学的プロセス、および前述した処理ウエハの表面だけでなく、プラズマツールの動作状態を含んでもよい。エッチングプロセス中に変化することが分かっている他のパラメータには、無線周波数電力、種々のガスについてのガス圧力および流量、および種々の波長でのプラズマ光強度（すなわち、発光分光法（ＯＥＳ））が挙げられる。
【００１５】
図４は、エッチングプロセス中の経時的なプロセスパラメータの変動の理想的な代表例のグラフの詳細を示している。それは、以下の５つの部分から成る。
【００１６】
１．放電を開始する時の、初期過渡（Ｉｎｉｔｉａｌ  Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ：ＩＴ）領域。
【００１７】
２．ウエハ上の非マスク材料が継続的にエッチングされる時の、主要エッチング（Ｍａｉｎ  Ｅｔｃｈ：ＭＥ）領域。
【００１８】
３．主要エッチングから過度エッチングへの遷移である、終点（Ｅｎｄｐｏｉｎｔ：ＥＰ）領域。終点は、エッチングされている材料がウエハから除去され始める時に開始する。
【００１９】
４．材料のほとんどまたは全てがウエハ上から除去され、放電が次の層のエッチングを継続する時である、過度エッチング（Ｏｖｅｒ−Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＯＥ）領域。多くの場合、過度エッチングを回避することは極めて重要である。
【００２０】
５．放電の終了時に生じる、最終過渡（Ｆｉｎａｌ  Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ：ＦＴ）領域。
【００２１】
エッチングプロセスのパラメータの理想的な信号に関して、主要エッチングは、連続プロセスであり、終点は、信号レベルの突然の変化によって識別されることが理解されるであろう。理想的な信号における過度エッチングは、均一なプロセスである。したがって、理想的な信号においては、終点は、典型的には、信号強度の急激な低下と考えられる。これは、信号を生じさせるエッチング副生物の減少に対応する。しかしながら、例えば、場合によっては、エッチング副生物によって最初に減少したプラズマ内の他の種の増加により、信号が増加する可能性もある。
【００２２】
プロセスの化学的性質は、ウエハ上のエッチングされている材料の影響を受けるので、層が完全に除去された時に、放電の化学的性質が同時に変化することも予想される。しかしながら、実際のエッチングプロセス中に、ウエハは、その領域全体にわたって均一にエッチングされ得ず、これは、図４の理想的な代表例に従わないことが理解されるであろう。故に、エッチングされた層は、ウエハの一部の領域が、他の領域よりも先に除去され得る。したがって、プロセスパラメータの実際の信号においては、終点は、急激な下降または上昇ではなく、ある期間における主要エッチングから過度エッチングへの遷移である。これは、図５に示されており、図中、実際のエッチング信号は、期間Δｔにわたって下降する終点を有する。また、パラメータは、プロセスを通じた種々の変化に関連する複雑な時間構造も有し得、例えばマルチステップのエッチングプロセスのように、その全てが終点に関連してないことにも留意されたい。したがって、終点の決定は、ツール監視センサによって観察される、対応する信号変化によって、慎重に分析されなければならない。
【００２３】
ある場合には、エッチングプロセスのパラメータのうちの１つは、十分明らかに変化を検出することができるので、プラズマプロセスの終点を監視するためのプロセス監視信号としての使用に十分である。しかしながら、実際の信号は、かなりの量の雑音、および、ある場合には、ドリフトも含み得る。不十分な信号対雑音比、および／または強力なドリフトは、終点検出アルゴリズムに対して不十分な感度をもたらし得る。これらは、ウエハの一部分（全面積の１〜０．５％）だけしかエッチングされない、開放領域が少ない状況における主たる課題である。このような場合、いくつかのパラメータを、プロセス監視信号として使用することができる。次いで、これらのプロセス監視信号を組み合わせて、プロセスの進化を、多変量解析（Ｍｕｌｔｉｃａｒｉａｔｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ：ＭＶＡ）技術を使用した単一の監視信号へ凝縮することができる。ＭＶＡ技術は、当技術分野において知られており、したがって、ここではさらに詳しく述べない。
【００２４】
従来、プラズマエッチングプロセスの終点の検出は、光センサを使用して行われてきた。終点の検出にはまた、電気センサを使用してもよい。しかしながら、半導体製造業界では、新しいプロセスが開発されてきているので、半導体の形状寸法の減少を達成することのニーズが常にある。故に、プロセスを制御する、およびプロセスの終点を検出するための、高性能センサの開発に対する対応する必要性が存在する。
【００２５】
したがって、この２〜３年の間に、光システムは、プロセス内の終点の発生をより正確に決定する、多波長測定および種々のアルゴリズムを使用する、ブロードバンド発光分光法（ＯＥＳ）システムを含むようにさらに開発されている。
【００２６】
典型的な光センサは、光ダイオードまたは光電子増倍管等の、高速感光性デバイスのアレイから成る。これらは、プラズマからの光放射を検出し、それらをプロセス監視信号として使用するために、電気信号として記録する。窓に対してセンサを配置することによって、または視野口とセンサとの間に光ファイバ光導波路を使用することによって、ツールチャンバ内の視野口を介して、センサをプラズマからの光放射に露出させてもよい。視野口とセンサとの間のレンズおよび／または光フィルタの使用は、任意選択であり、特定のプラズマプロセスに依存してもよい。光フィルタによって、特定の光波長帯域のための光の検出が可能になる。プロセスに対するセンサの感度を向上させるために、状況によっては光ファイバおよびセンサが好ましくなり得る。
【００２７】
前述したように、終点検出のこれらの方法は、プラズマ放射からの１つ以上のスペクトル線の時間平均強度を測定してもよい。測定されたスペクトル放射は、バルクプラズマ内で長い減衰時間を有する放射が優勢であり、非変調の、またはＤＣ信号がもたらされる。大部分のシステムは、電荷結合デバイスを使用して、約１０〜１００ｍｓの集積時間で強度を測定する。次いで、終点遷移の信号対雑音比を高めるために、種々の一変量および多変量の統計的アルゴリズムを実装することができる。しかしながら、これらの技術は、特に半導体チップ上の構成要素のサイズが絶えず小型化され続けているため、プラズマエッチングプロセスの正確な終点の検出には不十分なものとなり得る。
【００２８】
特許文献５、名称「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  ｅｎｄｐｏｉｎｔ  ｉｎ  ｅｔｃｈ  ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ｐａｒｔｉａｌ  ｌｅａｓｔ  ｓｑｕａｒｅｓ  ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｎｔ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ  ｏｆ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒａ」は、計量化学アルゴリズムが、終点の検出システムでの使用にますます適用されていることを示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】米国特許第４３６７０４４号明細書
【特許文献２】米国特許第５３３７１４４号明細書
【特許文献３】米国特許第６９３９８１１号明細書
【特許文献４】米国特許第４４３０１５１号明細書
【特許文献５】米国特許第６，８３０，９３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
したがって、正確な終点の検出を提供することができ、かつエッチングプロセスのエッチング速度およびエッチング深度を決定することができる、方法およびシステムを提供することが望ましいことが理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明は、添付の請求項に記載されているように、半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスの少なくとも１つのプロセスパラメータを検出するための方法であって、
エッチングプロセス中に、プラズマから生成されている光を検出するステップと、
変調光を抽出するように、検出された光をフィルタ処理するステップと、
エッチングプロセスの少なくとも１つのプロセスパラメータを決定するために、検出された変調光を処理するステップとを含む方法を提供する。
【００３２】
プラズマから放射されている変調光を検出することによって、エッチングプロセスのプロセスパラメータの非常に正確な評価を得ることができる。
【００３３】
プロセスパラメータは、エッチングプロセスの終点であってもよい。
【００３４】
プロセスパラメータは、エッチングプロセスのエッチング速度であってもよい。
【００３５】
本発明はまた、半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスのエッチング速度を検出するための方法であって、
エッチングプロセス中に、プラズマから生成されている光を検出するステップと、
変調光を抽出するように、検出された光をフィルタ処理するステップと、
エッチングプロセスのエッチング速度を決定するために、検出された変調光を処理するステップとを含む。
【００３６】
プラズマから放射されている変調光を検出することによって、エッチングプロセスのエッチング速度およびエッチング深度の非常に正確な評価を得ることができる。
【００３７】
検出するステップは、選択された波長帯域を検出するために、光をフィルタ処理するステップをさらに含んでもよい。
【００３８】
処理するステップは、
検出された光をデジタル信号に変換するステップと、
デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
プロセス監視信号として使用するために、周波数領域信号から１つ以上の予め選択された周波数を抽出するステップと、
エッチングプロセスの経過時間にわたって、プロセス監視信号の強度に比例するプロットを生成するステップと、プロットからエッチング速度を決定するステップとをさらに含んでもよい。
【００３９】
エッチングプロセスの経過時間にわたって、プロセス監視信号の強度に比例するプロットを生成するステップは、
変換された信号値を生成するようにプロセス監視信号の値を較正するステップと、
エッチングプロセスの経過時間にわたって、変換された信号値のプロットを生成するステップとを含んでもよい。
【００４０】
好ましくは、較正するステップは、プロセス監視信号の値に対する変換定数の乗算を含む。
【００４１】
該方法は、エッチング領域の第２のプロットを生成するために、エッチングプロセスの経過時間にわたって、プロットを積分し、第２のプロットからエッチング深度を決定するステップをさらに含んでもよい。
【００４２】
該方法は、第２のプロット内での信号レベル遷移が、目標エッチング深度を表す記憶値に一致する時に、指標を生成するステップをさらに含んでもよい。
【００４３】
好適には、指標は、目標エッチング深度に到達したという視覚的または聴覚的指標である。
【００４４】
好ましくは、デジタル信号を変換するステップは、デジタル信号に高速フーリエ変換を実行するステップを含む。
【００４５】
好ましくは、プロセス監視信号は、ウエハと同一バッチのウエハの試験ウエハ分析中に決定される。
【００４６】
好ましくは、変換定数は、ウエハと同一バッチのウエハの試験ウエハ分析中に決定されてもよい。
【００４７】
バッチの試験ウエハ分析は、
エッチングプロセスの期間にわたって、エッチングされている試験ウエハのプラズマから生成されている変調光を検出するステップと、
検出された変調光をデジタル信号に変換するステップと、
デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
周波数領域信号の主要な周波数を決定するステップと、
プロセス監視信号として、エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択するステップとを含んでもよい。
【００４８】
プロセス監視信号として、エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択するステップは、
エッチングプロセスにわたって、一組の試験ウエハの電子顕微鏡画像を生成するステップと、
生成画像から、時間の関数として、エッチングプロセスのエッチング速度およびエッチング深度を測定するステップと、
プロセス監視信号として、測定されたエッチング速度およびエッチング深度に相関する経時的な値を有する、それらの主要な周波数を選択するステップとを含んでもよい。
【００４９】
好適には、該方法は、経時的な選択されたプロセス監視信号の値と、実際のエッチング速度との間の線形関係を確立するステップをさらに含む。
【００５０】
好ましくは、確立された線形関係は、変換定数として記憶される。
【００５１】
主要な周波数を決定するステップは、より高い信号強度値を有するそれらの周波数領域信号を決定するステップを含む、
本発明はまた、特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスのエッチング速度を検出する方法において使用するための、プロセス監視信号および変換定数を決定する方法であって、
プラズマエッチングツール内にウエハバッチの試験ウエハを配置して、エッチングプロセスを開始するステップと、
エッチングプロセスの期間にわたって、試験ウエハのプラズマから生成されている変調光を検出するステップと、
検出された変調光をデジタル信号に変換するステップと、
デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
周波数領域信号の主要な周波数を決定するステップと、
プロセス監視信号として、エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択するステップと、
経時的な選択されたプロセス監視信号の値と、実際のエッチング速度との間の線形関係を確立するステップと、
変換定数として、確立された線形関係を記憶するステップとを含む方法を含む。
【００５２】
プロセス監視信号として、エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択するステップは、
試験ウエハの電子顕微鏡画像を生成するステップと、
生成画像から、時間の関数としてエッチングプロセスのエッチング速度およびエッチング深度を測定するステップと、
プロセス監視信号として、測定されたエッチング速度およびエッチング深度に相関する経時的な値を有する、それらの主要な周波数を選択するステップとを含んでもよい。
【００５３】
主要な周波数を決定するステップは、より高い信号強度値を有するそれらの周波数領域信号を決定するステップを含んでもよい。
【００５４】
本発明はまた、半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスのエッチング速度を検出する装置であって、
エッチングプロセス中に、プラズマから生成されている光を検出する手段と、
変調光を抽出するために、検出された光をフィルタ処理する手段と、
エッチングプロセスのエッチング速度を決定するために、検出された変調光を処理する手段とを備える装置を提供する。
【００５５】
検出する手段は、選択された波長帯域を検出するために、光をフィルタ処理する手段をさらに備えてもよい。
【００５６】
処理する手段は、
検出された光をデジタル信号に変換する手段と、
デジタル信号を周波数領域信号に変換する手段と、
プロセス監視信号として使用するために、周波数領域信号から１つ以上の予め選択された周波数を抽出する手段と、
エッチングプロセスの経過時間にわたって、プロセス監視信号の強度に比例するプロットを生成する手段と、
プロットからエッチング速度を決定する手段とを備えてもよい。
【００５７】
エッチングプロセスの経過時間にわたって、プロセス監視信号の強度に比例するプロットを生成する手段は、
変換された信号値を生成するために、プロセス監視信号の値を較正する手段と、
エッチングプロセスの経過時間にわたって、変換された信号値のプロットを生成する手段とを備えてもよい。
【００５８】
較正する手段は、プロセス監視信号の値に対する変換定数の乗算のための手段を備えてもよい。
【００５９】
装置は、エッチング領域の第２のプロットを生成するために、エッチングプロセスの経過時間にわたって、プロットを積分する手段と、第２のプロットからエッチング深度を決定する手段とをさらに備えてもよい。
【００６０】
好ましくは、該装置は、第２のプロット内での信号レベル遷移が、目標エッチング深度を表す記憶値に一致する時に、指標を生成する手段をさらに備える。
【００６１】
好ましくは、指標は、目標エッチング深度に到達したという視覚的または聴覚的指標である。
【００６２】
検出する手段は、感光性デバイスであってもよい。
【００６３】
変換する手段は、マイクロコントローラを備えてもよい。
【００６４】
変換する手段は、フィールドプログラマブルゲートアレイを備えてもよい。
【００６５】
プロセス監視信号として使用するために、周波数領域信号から１つ以上の予め選択された周波数を抽出する手段、およびエッチングプロセスの経過時間にわたって、プロセス監視信号の強度に比例するプロットを生成する手段は、コンピュータを備えてもよい。
【００６６】
エッチング領域の第２のプロットを生成するために、エッチングプロセスの経過時間にわたって、プロットを積分する手段、および第２のプロットにおける信号レベル遷移が、目標エッチング深度を表す記憶値に一致する時に、指標を生成する手段は、コンピュータを備えてもよい。
【００６７】
本発明はまた、特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスのエッチング速度の検出に使用するための、プロセス監視信号および変換定数を決定する装置であって、
プラズマエッチングツールと、
エッチングプロセスの期間にわたって、試験ウエハのプラズマから生成されている変調光を検出する手段と、
検出された変調光をデジタル信号に変換する手段と、
デジタル信号を周波数領域信号に変換する手段と、
周波数領域信号の主要な周波数を決定する手段と、
プロセス監視信号として、エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択する手段と、
経時的な選択されたプロセス監視信号の値と、実際のエッチング速度との間の線形関係を確立する手段と、
変換定数として、確立された線形関係を記憶する手段とを備える装置を提供する。
【００６８】
プロセス監視信号として、エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択する手段は、
試験ウエハの電子顕微鏡画像を生成する手段と、
生成画像から、時間の関数として、エッチングプロセスのエッチング速度およびエッチング深度を測定する手段と、
プロセス監視信号として、測定されたエッチング速度およびエッチング深度に相関する経時的な値を有する、それらの主要な周波数を選択する手段とを備える。
【００６９】
また、記録媒体、搬送波信号、または読み出し専用メモリ上で具現化されてもよい、前述の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム命令を含む、コンピュータプログラムが提供される。
【００７０】
本発明はまた、半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスのエッチング速度を検出するための方法であって、該エッチングプロセスは、該ウエハの近傍にプラズマシースを生成し、該方法は、実質的にプラズマシースから放射された光だけを使用して、エッチング速度を決定するステップを含む、方法を提供する。
【００７１】
検出された光は、変調光および非変調光の両方を含んでもよい。
【００７２】
好ましくは、プラズマシースから放射された光とプラズマの残りとは、一緒に検出されるが、エッチング速度は、実質的にプラズマシースから放射された光だけを使用して決定される。
【００７３】
本発明はまた、半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスの終点を検出するための方法であって、
プラズマから生成されている光を検出するステップと、
変調光を抽出するために、検出された光をフィルタ処理するステップと、
エッチングプロセスの終点に到達した時を決定するために、検出された変調光を処理するステップと、
終点が決定された時に指標を生成するステップとを含む方法を提供する。
【００７４】
半導体ウエハは、典型的には、複数の層を含み、エッチングプロセスは、層の一部の除去を伴う。変調された光放射を検出することによって、光の変調が、例えば次の層への遷移時に、終点において変化するので、エッチングプロセスの終点の正確な決定を達成することができる。
【００７５】
検出するステップは、選択された波長帯域を検出するよために、光をフィルタ処理するステップをさらに含んでもよい。
【００７６】
処理するステップは、検出された変調光に終点検出アルゴリズムを行うステップを含んでもよい。
【００７７】
終点検出アルゴリズムは、
検出された光をデジタル信号に変換するステップと、
デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
１つ以上の予め選択された周波数の信号レベル遷移が、エッチングプロセスの終点に到達する時に対応する、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定するステップと、を含んでもよい。
【００７８】
１つ以上の予め選択された周波数の信号レベル遷移が、記憶された信号レベル遷移値に一致する否かを決定するステップは、
プロセス監視信号として使用するために、周波数領域信号から１つ以上の予め選択された周波数を抽出するステップと、
エッチングプロセスの経過時間にわたって、プロセス監視信号の強度のプロットを生成するステップと、
プロット内での信号レベル遷移が、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定するステップとを含んでもよい。
【００７９】
デジタル信号を変換するステップは、デジタル信号に高速フーリエ変換を実行するステップを含んでもよい。
【００８０】
指標は、エッチングプロセスを停止する制御信号であってもよい。
【００８１】
指標は、エッチングプロセスが完了したという視覚的または聴覚的指標であってもよい。
【００８２】
記憶された信号レベル遷移値およびプロセス監視信号は、ウエハと同一バッチのウエハの試験ウエハ分析中に決定されてもよい。
【００８３】
バッチの試験ウエハ分析は、
エッチングプロセスの期間にわたって、エッチングされている試験ウエハのプラズマから生成されている変調光を検出するステップと、
検出された変調光信号をデジタル信号に変換するステップと、
デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
周波数領域信号の主要な周波数を決定するステップと、
プロセス監視信号として、エッチングプロセスが終点に到達する時に信号レベル遷移を示す、それらの主要な周波数を選択するステップと、
記憶された信号レベル遷移値として使用するための、この信号レベルの値を記憶するステップとを含んでもよい。
【００８４】
プロセス監視信号として、エッチングプロセスが終点に到達する時に信号レベル遷移を示す、それらの主要な周波数を選択するステップは、エッチングプロセスの期間にわたって主要な周波数の強度のプロットを生成するステップと、
プロセス監視信号として、エッチングプロセスが終点に到達する時に信号レベル遷移をプロット内に示す、それらの主要な周波数を選択するステップとを含んでもよい。
【００８５】
本発明はまた、特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスの終点を検出する方法に使用するための、プロセス監視信号および信号レベル遷移値を決定する方法であって、
プラズマエッチングツール内にウエハバッチの試験ウエハを配置して、エッチングプロセスを開始するステップと、
エッチングプロセスの期間にわたって試験ウエハのプラズマから生成されている変調光を検出するステップと、
検出された変調光信号をデジタル信号に変換するステップと、
デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
周波数領域信号の主要な周波数を決定するステップと、
エッチングプロセスの期間にわたって、主要な周波数の強度のプロットを生成するステップと、
プロセス監視信号として、エッチングプロセスが終点に到達する時に信号レベル遷移をプロット内に示す、それらの主要な周波数を選択するステップと、
記憶されるべき信号レベル遷移値として、この信号レベル遷移の値を選択するステップとを含む方法を開示する。
【００８６】
該方法は、
試験ウエハの電子顕微鏡画像を生成するステップをさらに含み、
選択するステップは、プロセス監視信号として、試験ウエハ画像が、エッチングプロセスの終点に到達したことを示す時の信号レベル遷移をプロット内に示す、それらの主要な周波数を選択するステップをさらに含んでもよい。
【００８７】
主要な周波数を決定するステップは、より高い信号強度値を有するそれらの周波数領域信号を決定するステップを含んでもよい。
【００８８】
本発明はまた、半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスの終点を検出する装置であって、
プラズマエッチングツールと、
エッチングプロセス中にプラズマから生成される光を検出する手段と、
変調光を抽出するように、検出された光をフィルタ処理する手段と、
エッチングプロセスの終点に到達した時を決定するために、検出された変調光を処理する手段と、
終点が決定された時に指標を生成する手段とを備えてもよい。
【００８９】
検出する手段は、選択された波長帯域を検出するために、光をフィルタ処理する手段をさらに備えてもよい。
【００９０】
処理する手段は、
検出された光をデジタル信号に変換する手段と、
デジタル信号を周波数領域信号に変換する手段と、
１つ以上の予め選択された周波数の信号レベル遷移が、エッチングプロセスの終点に到達する時に対応する、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定する手段とを備えてもよい。
【００９１】
１つ以上の予め選択された周波数の信号レベル遷移が、記憶された信号レベル遷移値に一致するかどうかを決定する手段は、
プロセス監視信号として使用するために、周波数領域信号から１つ以上の予め選択された周波数を抽出する手段と、
エッチングプロセスの経過時間にわたって、プロセス監視信号の強度のプロットを生成する手段と、
プロット内での信号レベル遷移が、記憶された信号レベル遷移値に一致するかどうかを決定する手段とを備えてもよい。
【００９２】
検出する手段は、感光性デバイスであってもよい。
【００９３】
変換する手段は、マイクロコントローラを備えてもよい。
【００９４】
変換する手段は、フィールドプログラマブルゲートアレイを備えてもよい。
【００９５】
プロセス監視信号として使用するために、周波数領域信号から１つ以上の予め選択された周波数を抽出する手段、エッチングプロセスの経過時間にわたって、プロセス監視信号の強度のプロットを生成する手段、およびプロットにおける信号レベル遷移が、エッチングプロセスの終点に到達する時に対応する、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定する手段は、コンピュータを備えてもよい。
【００９６】
本発明はまた、特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスの終点の検出に使用するために記憶されるべき、プロセス監視信号および信号レベル遷移値を決定する装置であって、
プラズマエッチングツールと、
エッチングプロセスの期間にわたってウエハバッチの試験ウエハのプラズマから生成された変調光を検出する手段と、
検出された変調光信号をデジタル信号に変換する手段と、
デジタル信号を周波数領域信号に変換する手段と、
周波数領域信号の主要な周波数を決定する手段と、
プロセス監視信号として、エッチングプロセスが終点に到達する時に信号レベル遷移を示す、それらの主要な周波数を選択する手段と、
信号レベル遷移値として、この信号レベル遷移の値を選択する手段とを備える装置を提供する。
【００９７】
プロセス監視信号として、エッチングプロセスが終点に到達する時に信号レベル遷移を示す、それらの主要な周波数を選択する手段は、エッチングプロセスの期間にわたって主要な周波数の強度のプロットを生成する手段と、
プロセス監視信号として、エッチングプロセスが終点に到達した時の信号レベル遷移をプロット内に示す、それらの主要な周波数を選択する手段とを備えてもよい。
【００９８】
また、記録媒体、搬送波信号、または読み出し専用メモリ上で具現化されてもよい、前述の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム命令を含む、コンピュータプログラムが提供される。
【００９９】
本発明はまた、半導体ウエハ上で行われているプラズマエッチングプロセスの終点を検出するための方法であって、該エッチングプロセスは、該ウエハの近傍にプラズマシースを生成し、該方法は、実質的にプラズマシースから放射された光だけを使用して終点を決定するステップを含む、方法を提供する。
【０１００】
プラズマシースから放射された光とプラズマの残りとは、一緒に検出されるが、終点は、実質的にプラズマシースから放射された光だけを使用して決定されてもよい。
【０１０１】
検出された光は、変調光および非変調光を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
本発明は、添付の図面を参照して、一例として提供された、その一実施形態の以下の説明からより明らかに理解されるであろう。
【図１】図１は、典型的なＣＣＰ処理ツールの横断面図である。
【図２】図２は、典型的なＴＣＰ処理ツールの横断面図である。
【図３】図３は、エッチング副生物を詳細に表した、図１のＣＣＰ処理ツールの横断面図である。
【図４】図４は、エッチングプロセス中の経時的なプロセスパラメータの変動の理想的なグラフである。
【図５】図５は、エッチングプロセス中の経時的なプロセスパラメータの変動の実際のグラフである。
【図６】図６は、本発明の実装に関わる構成要素の一実施形態の概略図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態のプロセスフローの詳細を示す図である。
【図８】図８は、エッチング速度および深度を決定するための、図５のプロセスフローのさらなるステップの詳細を示す図である。
【図９】図９は、エッチングプロセスの終点を決定するための、図５のプロセスフローのさらなるステップの詳細を示す図である。
【図１０】図１０ａは、本発明の例示的なエッチング速度のプロットの詳細を示す図である。図１０ｂは、本発明の例示的なエッチング深度のプロットの詳細を示す図である。
【図１１】図１１は、特定のウエハバッチに最適なプロセス監視信号を決定する際の、最初のステップのプロセスフローの詳細を示す図である。
【図１２】図１２は、変調光の検出から生成された電圧波形の一実施例を示す図である。
【図１３】図１３は、ＦＦＴを図１２の波形に適用することによって生成されたＦＦＴ波形を示す図である。
【図１４】図１４は、特定のウエハバッチに最適であるプロセス監視信号を決定する際の、さらなるステップのプロセスフローの詳細を示す図である。
【図１５】図１５は、プラズマツールに記録された、ＦＦＴの多くの周波数のうちの１つからの時間プロセス信号の一実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１０３】
本発明は、エッチングプロセス中にプラズマから放射される放射線の変調強度に敏感であるセンサによって、ウエハエッチングプロセス中にプラズマ反応器を監視するための方法を提供する。センサによって収集されたデータは、次いで、エッチングされているウエハのエッチング速度およびエッチング深度の検出、およびウエハエッチングプロセスの終点の決定に使用することができる。
【０１０４】
本発明の背景にある原理を理解するために、エッチングプロセス中に生じる化学反応を理解すべきである。ウエハのエッチング中には、ある振幅の変調光がプラズマによって放射される。変調光の振幅は、エッチング速度に関連する。さらに、終点に到達した時に、エッチングプロセスからの副生物の濃度に遷移が生じる。この副生物の濃度変化は、プラズマからの光学的放射の遷移をもたらす。
【０１０５】
放電時の原子または分子の励起の主要な源のうちの１つは、電子衝突励起である。これらの励起は、電子密度に正比例する。原子および分子の励起は、電子密度が時間不変である場合に、プラズマバルクにおいて時間不変である。一方、プラズマシース内、すなわちプラズマと電極／ウエハとの間の領域内の電子密度は、図１〜３において４で示されるように、エッチングツールの駆動無線周波数において大きく変調される。
【０１０６】
励起された種は、特徴的な減衰速度で、自然放射を介して光を放射する。励起された種はまた、無線周波数サイクルからの誘導放射よって放射線を放射することもできる。一般に、プラズマ放射は、励起状態にある種の数密度と正比例する。励起状態にある種の密度が変調された場合、光放射も同じように変調されると予想される。これは、さらなる成分とともに、非変調またはＤＣ放射成分を生じさせ、駆動無線周波数において変調される。変調光とは、特定の周波数において周期的で一時的な強度変動を示す光である。
【０１０７】
ウエハ表面付近に存在するエッチング副生物は、プラズマシース領域内の局所的な副生物密度が高くなるにつれて、電子によって励起される可能性が高くなる。電子は、プラズマシース領域内で大きく変調されるので、これらの領域からの光が大きく変調され、変調は、駆動無線周波数と相関する。
【０１０８】
変調光の放射が、ウエハまたは基板上の「シース」領域において励起されたエッチング副生物によって、放射された光に有意に対応するという事実により、材料がウエハの表面から除去される速度のあらゆる変動（エッチング速度の変化に対応する）も、変調光の放射の変化であると見なされることが理解されるであろう。したがって、変調光は、エッチング速度および深度の監視における使用に対して理想的である。
【０１０９】
また、変調光の放射は、壁から脱着したガスおよびツールドリフト等の、長い脱励起時間を有する種からの記憶効果に依存しないので、また、励起されたエッチング副生物によって放射される光に有意に対応するので、終点に対してより敏感であることも分かっている。したがって、変調光はまた、エッチングプロセスの終点検出における使用に対しても理想である。
【０１１０】
単一周波数のエッチングツールにおいては、変調光は、駆動無線周波数および高調波に一致すると予想される。しかし、二重周波数システムにおいては、２つの駆動周波数の混合生成物において、ならびにそれら自体の無線周波数およびそれらの高調波において、光の変調が見出されることが見込まれる。
【０１１１】
本発明の光センサは、このプラズマの光変調を検出する。検出されたプラズマの光変調は、次いで、エッチング速度、エッチング深度、およびエッチングプロセスの終点を決定するために使用することができる。変調光は、実質的にプラズマシース内にあるので、したがって、本発明は、実質的にプラズマシースから放射された光だけを使用することによる、エッチング速度、エッチング深度、およびエッチングプロセスの終点の決定を含む。
【０１１２】
図６は、本発明の実装に関わる構成要素の一実施形態の概略図を示している。複数のセンサ１４は、エッチングツール（エッチングツールは図示せず）内に位置するプラズマ１５からのプラズマ光の検出を提供する。センサ１４は、光ダイオードまたは光電子増倍管といった形態をとることができる。プラズマの光変調を成功裏に検出するために、センサは、応答時間が速くなければならない。複数の光フィルタ１６は、センサ１４とともに使用してもよく、各フィルタは、特定の光波長帯域を検出するように適合され、フィルタは、センサとプラズマとの間に位置する。光フィルタは、例えば反応物質またはエッチング副生物等の、プラズマ内の特定の種からの光を選択するように、センサへの入力光を、特定の波長に集中させた数ナノメートル幅の帯域に狭める効果を有する。これは、望ましくない波長帯域を除去する効果を有する。したがって、フィルタによって、特定の光線をリアルタイムで監視することができ、シースにおけるプラズマの化学的性質の分類が可能となる。
【０１１３】
信号調整ブロック１７は、センサ１４から出力データを受信する。信号調整ブロック１７では、センサ１４によって検出された光信号が調整され、デジタル化される。本発明の一実施形態においては、調整は、トランスインピーダンス増幅器およびプログラマブル電圧増幅器によって行われる。トランスインピーダンス増幅器は、センサからの信号を電圧信号に変換し、一方で、電圧増幅器は、これらの電圧信号を増幅する。増幅された電圧信号は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）によってデジタル化される。本発明の好適な実施形態においては、ＡＤＣは、最高７０ＭＨｚの周波数で作動する。プロセッサ１８は、コンピュータ（ＰＣ）１９によって、エッチング速度、深度、および終点を推定できるようにするために必要な形式への、デジタル信号の処理を提供する。プロセッサは、マイクロコントローラまたはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等の、あらゆる好適な処理デバイスであってもよい。コンピュータ１９は、エッチング速度、深度、およびエッチングプロセスの終点を決定するための、および予め設定されたエッチング深度に到達し、そして終点が決定されたときに、１つ以上の指標を生成するためのプロセッサ出力信号のさらなる処理を提供する。
【０１１４】
図７は、本発明の一実施形態のプロセスフローの詳細を示している。ステップ１においては、光は、エッチングツール内でエッチングされている特定のバッチのウエハのプラズマから生成される。光センサは、プラズマシースから放射される変調光、およびプラズマの残りからの非変調光を継続的に検出する（ステップ２）。加えて、光は、特定の光波長帯域の光だけを検出するように、フィルタ処理されてもよい。ステップ３においては、検出されたプラズマ光変調信号は、エッチングプロセスの少なくとも１つのプロセスパラメータを決定するように、リアルタイムで処理される。信号は、エッチング速度および深度アルゴリズムによって処理されてもよい。このアルゴリズムは、エッチング速度、および所望のエッチング深度に到達した時を決定する。次いで、深度に到達した時に、指標が生成される。プラズマ光変調信号はまた、エッチングプロセスの終点に到達した時を決定するように、および終点が決定された時に指標を生成するように、終点検出アルゴリズムによってリアルタイムで処理される。
【０１１５】
プロセスフローは、いくつかのさらなるステップへと分けられ、それらは、図８および９に関連して以下に詳述する。図８は、エッチング速度および深度を決定するためのステップを詳述しており、一方で、図９は、終点を決定するためのステップを詳述している。ステップ１〜４は、両図において同一であることに留意されたい。
【０１１６】
図８を参照すると、エッチングプロセスは、ステップ１で開始される。ステップ２ａにおいては、光センサによって異なる光波長帯域の変調プラズマ光が検出される。非変調光も検出され得る。光は、トランスインピーダンス増幅器によって電圧信号に変換され、次いで、その後、電圧増幅器によって増幅される（ステップ２ｂ）。増幅された電圧信号は、次いで、デジタル信号を提供するように、ＡＤＣによってデジタル化される（ステップ２ｃ）。プロセッサ内の高速フーリエ変換フィルタは、デジタル信号のＦＦＴを計算することによって、デジタル信号を周波数領域に変換する（ステップ２ｄ）。
【０１１７】
ステップ２ａ〜２ｄは、約２０００回繰り返され、サンプルＦＦＴを生成するために、結果として生じた一組のＦＦＴが平均化される（ステップ２ｅ）。平均化プロセス全体では、約２５０ｍｓしかかからないことに留意されたい。このサンプルＦＦＴは、コンピュータによって記録される（ステップ３）。
【０１１８】
ステップ４においては、プロセス監視信号として機能するように予め選択された、サンプルＦＦＴの１つ以上の周波数のデータ値が抽出される。これらのプロセス監視信号は、決定されるプロセスパラメータ、すなわちエッチング速度および深度、および／またはエッチングプロセスの終点に到達した時の最も正確な評価を提供する信号となるように選択されている。プロセス監視信号の選択は、試験ウエハ分析中に実行されるが、その詳細は後述する。したがって、それは、エッチング速度を評価し得るこれらのプロセス監視信号のデータ値の監視を通じたものであり、また、それによって、所要のエッチング深度およびエッチングプロセスの終点に到達したかどうかに関する決定が行われ得る。
【０１１９】
前述したステップは、変調光および非変調光の両方を含み得るプラズマ光から変調光を抽出するために、検出された光のフィルタ処理を提供し、および以降の、エッチング速度、エッチング深度、および／またはエッチングプロセスの終点を決定するための、予め選択された変調光信号の監視を提供していることが理解されるであろう。
【０１２０】
エッチングプロセスの経過時間にわたって既に生成されたサンプルＦＦＴから抽出された１つ以上の周波数に対するデータ値は、後述するように、エッチング速度およびエッチング深度の計算、および／またはエッチング終点の決定に使用される。
【０１２１】
理解を容易にするために、エッチング速度および深度が決定される場所に関わるさらなるプロセスステップを最初に説明し、次いで、エッチングプロセスの終点が決定される時に関わるさらなるステップを説明する。
【０１２２】
（１．エッチング速度およびエッチング深度を決定するためのプロセスステップ）
プロセス監視信号として単一周波数が選択される場所を決定するために、最初に、サンプルＦＦＴ値から抽出されたデータ値を較正しなければならない。この較正は、変換された信号値を生成するために、各データ値に対する変換定数の乗算を含み、それは、エッチングプロセスの時間にわたってプロットしたときに、エッチングプロセスの実際のエッチング速度を提供する。変換定数は、プロセス監視信号と実際のエッチング速度との間の関係を表す。
【０１２３】
プロセス監視信号と実際のエッチング速度との値間の相関は、以前に実行した試験ウエハ分析中に確立され、次いで、変換定数がコンピュータ内に記憶される。このプロセスは、後述する。
【０１２４】
図１０ａに示されるように、変換が行われると、変換されたプロセス監視信号対時間のプロットがリアルタイムで生成される。このプロットは、エッチングプロセスのエッチング速度に対応する。したがって、エッチングプロセスのエッチング速度を、このプロットから決定することができる（ステップ５）。
【０１２５】
プロセス監視信号として選択された２つ以上の周波数が存在する場合、種々の周波数成分の強度に比例する時間展開は、多変量解析（ＭＶＡ）技術を使用して、単一のプロットとして結合してもよい。
【０１２６】
プロセス監視信号は、エッチングプロセス中にプラズマが連続的にウエハ材料を除去し、かつ、一定の速度である場合には、一定のままであることに留意されたい。プロセス監視信号が一定のままであるときには、面積と時間との間には線形関係があることが理解されるであろう。
【０１２７】
図１０ａのプロットの下の面積は、エッチング深度と正比例する。したがって、エッチング深度を決定するために、プロット下の面積を評価することが必要である。ステップ６においては、現在のエッチング深度を計算するために、エッチング速度信号の数値積分が行われる。図１０ｂは、エッチング深度の計算のグラフ図を示している。したがって、エッチング深度は、図１０ｂのプロットから決定することができる。
【０１２８】
次いで、図１０ｂのプロットを分析して、エッチングプロセスに対して目標エッチング深度が達成されたかどうかを決定する。本発明の一実施形態においては、これは、エッチング深度のプロット上の信号レベル遷移が、目標エッチング深度を表す格納された信号レベル値に一致するかどうかを決定することによって達成される。目標エッチング深度は、製造されている特定の半導体デバイスに対するプロセスの要件であり、典型的にはプロセスの本来の設計者によって指定される。
【０１２９】
信号レベル遷移がエッチング深度の目標値に一致した場合、プロセスは、ステップ７に移る。一致が見つからなかった場合、エッチングプロセスがまだ完了していなければ、プロセスフローは、ステップ２に戻る。
【０１３０】
ステップ７においては、エッチングプロセスにおいて目標エッチング深度に到達した、という指標がコンピュータによって生成される。本発明の一実施形態においては、コンピュータによって生成される指標は、視覚的または聴覚的指標である。本発明の別の実施形態においては、指標は、エッチングツールがエッチングプロセスを停止するための制御信号である。
【０１３１】
プロセッサは、エッチングプロセスに対するユーザの要件に応じて、所要のエッチング深度に到達したならば、いくつかの代替タスクを実行できることが理解されるであろう。
【０１３２】
エッチング速度／深度を決定するために、フーリエ解析の代わりに、他の数値的技術も同じく良好に使用され得る。
【０１３３】
（２．エッチングプロセスの終点を決定するためのプロセス）
以下、図９を参照すると、プロセス監視信号としてどこで単一周波数が選択されたのかを決定するために、エッチングプロセス経過時間にわたって既に生成されているサンプルＦＦＴから抽出された、その周波数に対するデータ値に基づいて、時間の関数としての、その対応する強度のプロットがリアルタイムで生成される。プロセス監視信号として選択された２つ以上の周波数が存在する場合、種々の周波数成分の強度の時間展開は、単一のプロットとして結合してもよい（ステップ５）。
【０１３４】
ステップ６においては、プロットを分析して、エッチングプロセスの終点条件が満たされたかどうかを決定する。本発明の一実施形態においては、これは、プロット内での信号レベル遷移が、ウエハバッチの選択されたプロセス監視信号に対してエッチングプロセスの終点に到達する時に対応する、格納された信号レベル遷移に一致するかどうかを決定することによって達成される。この記憶された信号レベル遷移値は、試験ウエハ分析中に決定されたものであり、次いで、コンピュータに予めプログラムされるが、後に詳述する。一致が見つかった場合、プロセスは、ステップ７に移る。一致が見つからなかった場合、エッチングプロセスがまだ完了していなければ、プロセスフローは、ステップ２に戻る。
【０１３５】
ステップ７においては、エッチングプロセスにおいて終点が検出された、という指標がコンピュータによって生成される。本発明の一実施形態においては、コンピュータによって生成される指標は、視覚的または聴覚的指標である。本発明の別の実施形態においては、指標は、エッチングツールがエッチングプロセスを停止するための制御信号である。
【０１３６】
プロセッサは、エッチングプロセスに対するユーザの要件に応じて、所要の終点が検出されたならば、いくつかの代替タスクを実行され得ることを理解されるであろう。
【０１３７】
終点に到達した時を決定するために、フーリエ解析の代わりに、他の数値的技術が同じく良好に使用され得る。
【０１３８】
選択されたプロセス監視信号から終点を判断するために、別の方法も使用され得ることを理解されるであろう。例えば、パターン認識技術を使用して、選択されたプロセス監視信号のプロットと、記憶された特性プロットとを比較することができる。
【０１３９】
本発明の背景技術の項で説明したように、特定のウエハのプロセスパラメータを検出するためには、最初に、決定される所望の１つ以上のプロセスパラメータの監視に最適なプロセス監視信号を選択する必要がある。本発明の場合、これは、変調光のどの周波数が、監視信号として機能するのに最適であるかの決定を伴う。実際には、各ウエハバッチは、それ自体の固有の特性を有する。故に、特定のウエハバッチのウエハに対して、エッチング速度、深度、および／またはエッチングプロセスの終点を決定することができるようになる前に、その特定のバッチからのウエハに対して、エッチング速度、深度、および／または終点を決定できるようにするために監視すべき、最適な周波数を選択するために、各ウエハそれぞれの分析を行うことによって、事前の準備を行うことが必要である。これは、バッチの試験ウエハ分析を通じて行われる。さらに、２つ以上の層が存在する場合、層ごとに異なるエッチング副生物を生成し、異なる様式で放射に影響を及ぼすので、各層ごとのプロセス監視信号の値は、必ずしも同一にはなり得ない。故に、ウエハ層ごとに試験ウエハ分析を行う必要がある。
【０１４０】
最適なプロセス監視信号を選択するプロセスは、フーリエ解析を介して行われる実装を使用して後述する。しかしながら、前述したように、フーリエ解析の代わりに、いくつかの他の数値的技術を同じく良好に使用され得ることを理解されたい。
【０１４１】
最適なプロセス監視信号を決定するための最初の数ステップは、前述したエッチング速度および深度、ならびに終点監視技術の間に行われるものと同じである。しかしながら、容易に理解できるように、再度それらを以下に簡単に説明する。
【０１４２】
図１１は、特定のウエハバッチに最適なプロセス監視信号を決定する際の、プロセスフローの詳細を示している。ステップ１においては、バッチの試験ウエハがエッチングツール内に配置され、エッチングプロセスが開始される。ステップ２ａにおいては、プラズマからの光がセンサによって検出され、光信号が電圧信号に変換される。この光は、変調および非変調成分を含んでもよい。次いで、電圧信号が増幅される（ステップ２ｂ）。ステップ２ｃにおいては、電圧信号がデジタル化されて、プロセッサに入力される。プロセッサは、ＦＦＴを提供するように、高速フーリエ変換を使用して、デジタル化された電圧信号を周波数領域に変換する（ステップ２ｄ）。
【０１４３】
ステップ２ａ〜２ｄは、約２０００回繰り返され、サンプルＦＦＴを生成するために、結果として生じた一組のＦＦＴが平均化され（ステップ２ｅ）、コンピュータによって記録される（ステップ２ｆ）。平均化プロセス全体では、約２５０ｍｓしかかからないことに留意されたい。
【０１４４】
ステップ２ａ〜２ｆは、エッチングプロセスが完了するまで、経時的に繰り返される。この段階で、プロセッサは、試験ウエハのエッチングプロセス全体の期間にわたって記録された、一連のサンプルＦＦＴを有する。プロセスが完了すると、生成されたサンプルＦＦＴ波形は、その特定のウエハバッチに対する、エッチング速度、深度、および／または終点を監視するためのプロセス監視信号としての使用に最適な周波数を決定するために、検査が行われる準備ができている。
【０１４５】
バッチのウエハの全てに関して、プロセス監視信号として使用するための変調光の最適な周波数の選択における最初のステップは、サンプルＦＦＴの主要な周波数成分の決定を伴う。
【０１４６】
図１２および１３は、どのようにして主要な周波数成分を決定することができるのかを示している。図１２は、変調光の検出によって生成される電圧波形の一例を示している。この波形は、２つ以上の周波数に加えて雑音も含むことが理解されるであろう。図１３は、ＦＦＴをこの電圧波形に適用することによって生成されるＦＦＴ波形を示している。これは、強度対周波数のプロットである。この実施例においては、それぞれ１００ＭＨｚ以下である４つのピークの存在を明確に見て取ることができる。これらのピークは、波形に含まれる周波数信号を示し、ピークの高さは、波形内でそれらが対応する相対強度を示す。したがって、主要な周波数成分がサンプルＦＦＴ波形内のピークに対応すること、すなわち、それらの周波数領域信号が、より高い信号強度値を有することが理解されるであろう。
【０１４７】
図１２に示されるように、終点を決定する場合は、主要な周波数成分を検査しなければならない（ステップ１）。次いで、終点に到達したことを試験ウエハ画像が示した時の信号レベル遷移を示す、それらの周波数成分を決定しなければならない（ステップ２）。これらの周波数成分は、次いで、プロセス監視信号として使用され（ステップ３）、コンピュータ内にプログラムされる必要がある（ステップ４）。
【０１４８】
エッチング速度およびエッチング深度を決定する場合は、主要な周波数成分が確立された時点で、主要な周波数成分から、２つの条件を満たす時間信号を有するそれらの周波数を見つけなければならない。第１の条件は、時間信号が安定していることである。第１の条件は、エッチング速度が一定であるという認識に基づいている。第２の条件は、時間信号がエッチング速度のわずかな変化に敏感であることである。第２の条件は、１つ以上のプロセス監視信号がエッチング速度に正確に相関することを確実にするように課せられる。
【０１４９】
一般に、（２つ以上の層が存在する場合に）各層のそれぞれを通るエッチング速度は、ほぼ一定であると仮定することができる。エッチング速度は、プロセス全体を通じて完全に一定ではないので、層をエッチングする間に、エッチング速度に軽微な変動が生じ得る。エッチング速度のわずかな変化は、エッチングプロセスのわずかなドリフトによっても生じ得る。しかしながら、エッチング速度の大きな変動は、エッチング層の遷移（終点）、または、例えば電力、圧力、ガスの流量、または混合物等の、プロセス制御パラメータの変動に関連する可能性が高い。
【０１５０】
第２の条件は、後述するように、主要な周波数成分に対して得られた値とともに、試験ウエハ画像を分析することによって、また、エッチングプロセスの時間にわたってどの主要な周波数が、試験ウエハ画像から決定された実際のエッチング速度に最も密接に相関する値を示すのかを決定することによって試験が行われる。
【０１５１】
試験ウエハ画像は、当技術分野において知られている技術のうちのいずれかを使用して得てもよい。そのような１つの技術は、エッチングツール内に第１の試験ウエハを配置して、所定の期間が経過するまでエッチングプロセスを実行することを伴う。次いで、試験ウエハをエッチングツールから取り外し、ウエハを薄く切ることによって、その表面の状態を検査する。次いで、第２の試験ウエハをエッチングツールに配置し、第２の所定の期間が経過するまでエッチングプロセスを実行するが、第２の期間は、第１の期間よりも長い（典型的には、第１の期間よりも数秒長い）。次いで、第２の試験ウエハを取り外し、その表面を検査する。このプロセスは、所定の期間がエッチング深度に対して費やす時間を超えるまで、および／またはその特定のウエハバッチの終点に到達するまで、バッチからの一組の試験ウエハからのさらなる試験ウエハに繰り返されるが、その組からの各ウエハは同一の品質のものであり、同一の特性を有する。このプロセスは、同一の品質および特性のウエハのいくつかのバッチに対して繰り返すことができ、試験動作は、ツール動作パラメータをわずかに変化させて、バッチごとに行われる。
【０１５２】
その組からの試験ウエハの全てがエッチングツール内に配置されると、単一のウエハごとに走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像が生成される。例えば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）技術等の、他の撮像技術も使用され得る。画像は、プロセスの時間展開を明らかにする。技術的には単一のウエハのプロセスの時間展開ではないが、一組のウエハが全て、処理前に類似した態様で準備されたとすれば、結果は、単一のウエハの時間展開を反映すべきであることを理解されるであろう。ＳＥＭ画像からは、時間の関数として、エッチング速度および深度、および／またはプロセスの終点を測定することが可能である。
【０１５３】
これらの試験ウエハ画像は、時間の関数として、エッチング速度および深度、および／またはプロセスの終点の計算を可能にする。次いで、プロセス監視信号として使用するために、エッチング速度および深度、および／またはプロセスの終点に対する試験ウエハの結果に最良に相関する値を有する、光センサによって検出された主要な周波数に対する時間信号が選択される。
【０１５４】
当然ながら、エッチングプロセスにわたって周波数信号が全く変化しない場合は、次いで終点の検出には使用できないものであると理解されるであろう。しかしながら、一方で、信号は、プロセスの全体にわたって多くの変化を示し得る。図１５は、プラズマツールに記録された、ＦＦＴの多くの周波数のうちの１つからの時間プロセス信号の一実施例を示している。この場合のエッチングの終点は、８５〜１００秒の間の信号レベル遷移に対応することが分かった。
【０１５５】
故に、好ましくは、どの信号レベル遷移が終点に到達した時に生じたものに実際に対応するのかを決定するための試験ウエハ分析とともに、プロセス技術者の知識が使用される。
【０１５６】
単一の周波数信号がプロセス監視信号として選択された時、プロセスの監視は、この単一の信号に基づく。代替として、プロセス監視信号として２つ以上の周波数が選択された場合は、次いで、エッチング速度および深度、および／またはプロセスの終点の決定に使用される、単一の組み合わせ時間プロセス信号を出力するように、多変量解析技術（ＭＶＡ）を使用して、信号を組み合わせることができる。ここで使用されてもよい典型的なＭＶＡ技術は、主成分分析（ＰＣＡ）である。試験ウエハ分析プロセスの最後のステップにおいては、少なくとも１つのプロセスパラメータを、エッチングプロセスを受けている特定のウエハに対して決定できるようにするために、種々の値によってコンピュータをプログラムしなければならない。
【０１５７】
エッチング速度および深度が決定される場合、エッチング速度に対するプロセス監視信号として機能するように選択された、それらの周波数を較正しなければならない。この較正は、実際のエッチング速度（ウエハ分析によって推定される）と、エッチングプロセスの過程にわたってプロセス監視信号として機能するように選択された周波数との間の、変換定数に対する値の決定から成る。これは、２つ以上の有用な周波数の場合は、経時的な選択された周波数またはＭＶＡ信号の値と、実際のエッチング速度との間の線形関係の確立を伴う。これは、（ウエハ分析後に）測定されたエッチング速度を、選択された周波数の信号値で割ることによって計算される。したがって、この定数は、信号値を（任意の単位で）、実際のエッチング速度に変換する（典型的には、ミクロン／分）。関係が決定されると、この変換定数が記録される。この定数は、前述したように、実際のエッチング速度を表すように、本発明のエッチング速度を決定する技術が行われた時に、経時的にプロセス監視信号から得られる値を変換するために必要である。この定数は、具体的には所与のウエハバッチプロセスに対するものであり、ウエハの品質または特性、あるいはプロセスパラメータが変化した場合には、信号をエッチング速度へ正確に変換しないことに留意されたい。
【０１５８】
コンピュータはまた、記録された変換定数によってプログラムされなければならない。
【０１５９】
さらに、コンピュータはまた、目標エッチング深度の値によってプログラムされなければならない。この値は、ウエハ層上のエッチングの深度に求められるものであり、また、特定のウエハ上に製造されている半導体デバイスを考慮して、プロセス設計者によって設定される。
【０１６０】
エッチングプロセスの終点の決定が求められる場合、コンピュータは、１つ以上の選択された周波数に対してエッチングプロセスの終点に到達する時に対応する、試験ウエハ分析中に記録された信号レベル遷移の値によって予めプログラムしなければならない。
【０１６１】
最後に、コンピュータは、プロセス監視信号として機能するように、試験ウエハ分析中に決定された、選択された１つ以上の周波数を監視するようにプログラムされる。前述のように、エッチングプロセスが２つ以上の層において行われる場合、層ごとにプロセス監視信号に対して得られた値は、必ずしも同一にはなり得ない。故に、試験ウエハ分析プロセスは、層ごとに個々に繰り返されなければならない。
【０１６２】
前述した準備が完了すると、分析されたバッチからのウエハのあらゆる層に対して、エッチング速度および深度、および／またはエッチングプロセスの終点を監視することができる。これは、バッチからのウエハのうちのいずれかをエッチングツール内に配置し、図８および９を参照して前述したように、その後、本発明のステップを続けることによって達成される。
【０１６３】
本発明の方法および装置は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）ツール、変換器結合プラズマ（ＴＣＰ）ツール、およびこれらの他の変形物に使用できることが理解されるであろう。また、基板、表面、またはウエハをプラズマエッチング／処理する目的で、無線周波数（ＲＦ）によって駆動されるあらゆる他のプラズマ源とともに使用できる。
【０１６４】
この技術はまた、従来の光学的放射、下流プラズマ監視、ＲＦ電流、電圧、または電力等の、他のセンサとの組み合わせで使用することもできる。
【０１６５】
図面を参照して説明した本発明の実施形態は、コンピュータ装置および／またはコンピュータ装置内で実行されるプロセスを含む。しかしながら、本発明はまた、コンピュータプログラム、特に本発明を実行するように適合されたキャリア上または内に記憶されたコンピュータプログラムに拡張される。プログラムは、本発明による方法の実装での使用に好適な、部分的にコンパイルされた形態、または他の形態等の、ソースコード、オブジェクトコード、またはコードの中間ソースおよびオブジェクトコードの形態であってもよい。キャリアは、ＲＯＭ、例えばＣＤ−ＲＯＭ、または磁気記録媒体、例えばフロッピディスクまたはハードディスク、等の記憶媒体を備えてもよい。キャリアは、電気または光ケーブルを介して、または無線または他の手段によって送信され得る、電気または光信号であってもよい。
【０１６６】
本発明は、先に記載された実施形態に限定されるものではなく、構造および詳細を変更してもよい。「備える／構成する」という用語、および「有する／含む」という用語は、本発明に関して本願明細書で使用される時には、明示された特徴、完全体、ステップ、または構成要素の存在を特定するのに使用されるが、１つ以上の他の特徴、完全体、ステップ、構成要素、またはそれらの群の存在または付加を除外しない。
【０１６７】
明確にするために別々の実施形態の文脈で説明した、本発明の特定の特徴はまた、単一の実施形態の組み合わせで提供されてもよい。反対に、簡潔にするために単一の実施形態の文脈で説明した、本発明の種々の特徴はまた、別々に、またはあらゆる好適な副次的組み合わせで提供されてもよい。
【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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【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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【手続補正書】
【提出日】平成21年9月9日(2009.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
検出された光は、変調光および非変調光を含んでもよい。
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
（項目１）
半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスについての少なくとも１つのプロセスパラメータを検出するための方法であって、
該エッチングプロセス中に、該プラズマから生成されている光を検出するステップと、
変調光を抽出するために、該検出された光をフィルタ処理するステップと、
該エッチングプロセスについての少なくとも１つのプロセスパラメータを決定するために、該検出された変調光を処理するステップと
を含む、方法。
（項目２）
上記プロセスパラメータは、上記エッチングプロセスの終点である、項目１に記載の方法。
（項目３）
上記プロセスパラメータは、上記エッチングプロセスのエッチング速度である、項目１または項目２に記載の方法。
（項目４）
半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスのエッチング速度を検出するための方法であって、
該エッチングプロセス中に、該プラズマから生成されている光を検出するステップと、
変調光を抽出するために、該検出された光をフィルタ処理するステップと、
該エッチングプロセスの該エッチング速度を決定するために、該検出された変調光を処理するステップと
を含む、方法。
（項目５）
上記検出するステップは、選択された波長帯域を検出するために、上記光をフィルタ処理するステップをさらに含む、項目４に記載の方法。
（項目６）
上記処理するステップは、
上記検出された光をデジタル信号に変換するステップと、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
プロセス監視信号として使用するために、該周波数領域信号から１つ以上の予め選択された周波数を抽出するステップと、
上記エッチングプロセスの経過時間にわたって、該プロセス監視信号の強度に比例するプロットを生成するステップと、
該プロットから上記エッチング速度を決定するステップと
を含む、項目４または項目５に記載の方法。
（項目７）
上記エッチングプロセスの上記経過時間にわたって、上記プロセス監視信号の上記強度に比例するプロットを生成する上記ステップは、
変換された信号値を生成するために、該プロセス監視信号の値を較正するステップと、
該エッチングプロセスの該経過時間にわたって、該変換された信号値のプロットを生成するステップと
を含む、項目６に記載の方法。
（項目８）
上記較正するステップは、上記プロセス監視信号の上記値に対する変換定数の乗算を含む、項目７に記載の方法。
（項目９）
エッチング面積の第２のプロットを生成するために、上記エッチングプロセスの経過時間にわたって上記プロットを積分し、そして、該第２のプロットからエッチング深度を決定するステップをさらに含む、項目７または項目８に記載の方法。
（項目１０）
上記第２のプロット内での信号レベル遷移が、目標エッチング深度を表す記憶値に一致するときに、指標を生成するステップをさらに含む、項目９に記載の方法。
（項目１１）
上記指標は、上記目標エッチング深度に到達したという視覚的または聴覚的指標である、項目１０に記載の方法。
（項目１２）
上記デジタル信号を変換するステップは、該デジタル信号に高速フーリエ変換を実行することを含む、項目６〜１１のうちのいずれかに記載の方法。
（項目１３）
上記プロセス監視信号は、上記ウエハと同一バッチのウエハについての試験ウエハ分析中に決定される、項目６〜１２のうちのいずれかに記載の方法。
（項目１４）
上記変換定数は、上記ウエハと同一バッチのウエハについての試験ウエハ分析中に決定される、項目８〜１３のうちのいずれかに記載の方法。
（項目１５）
上記バッチについて上記試験ウエハ分析は、
エッチングプロセスの期間にわたってエッチングされている試験ウエハの上記プラズマから生成されている変調光を検出するステップと、
該検出された変調光をデジタル信号に変換するステップと、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定するステップと、
上記プロセス監視信号として、上記エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択するステップと
を含む、項目１３または項目１４に記載の方法。
（項目１６）
上記プロセス監視信号として、上記エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択する上記ステップは、
上記エッチングプロセスにわたって、一組の試験ウエハの電子顕微鏡画像を生成するステップと、
該生成画像から、時間の関数として、該エッチングプロセスについての上記エッチング速度およびエッチング深度を測定するステップと、
該プロセス監視信号として、該測定されたエッチング速度およびエッチング深度に相関する経時的な値を有する、それらの主要な周波数を選択するステップと
を含む、項目１５に記載の方法。
（項目１７）
経時的な上記選択されたプロセス監視信号の上記値と、実際のエッチング速度との間の線形関係を確立するステップをさらに含む、項目１６に記載の方法。
（項目１８）
上記確立された線形関係は、上記変換定数として記憶される、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
上記主要な周波数を決定する上記ステップは、より高い信号強度値を有するそれらの周波数領域信号を決定するステップを含む、項目１５〜１８のうちのいずれかに記載の方法。
（項目２０）
特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスのエッチング速度を検出する方法で使用するために、プロセス監視信号および変換定数を決定する方法であって、
プラズマエッチングツール内に該ウエハバッチの試験ウエハを配置して、該エッチングプロセスを開始するステップと、
該エッチングプロセスの期間にわたって、該試験ウエハの該プラズマから生成されている変調光を検出するステップと、
該検出された変調光をデジタル信号に変換するステップと、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定するステップと、
該プロセス監視信号として、該エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択するステップと、
経時的な該選択された該プロセス監視信号の値と、実際のエッチング速度との間の線形関係を確立するステップと、
該変換定数として、該確立された線形関係を記憶するステップと
を含む、方法。
（項目２１）
上記プロセス監視信号として、上記エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択する上記ステップは、
上記試験ウエハの電子顕微鏡画像を生成するステップと、
該生成画像から、時間の関数として、上記エッチングプロセスの該エッチング速度およびエッチング深度を測定するステップと、
該プロセス監視信号として、該測定されたエッチング速度およびエッチング深度に相関する経時的な値を有する、それらの主要な周波数を選択するステップと
を含む、項目２０に記載の方法。
（項目２２）
上記主要な周波数を決定する上記ステップは、より高い信号強度値を有するそれらの周波数領域信号を決定するステップを含む、項目２０または項目２１に記載の方法。
（項目２３）
半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスのエッチング速度を検出する装置であって、
該エッチングプロセス中に、該プラズマから生成されている光を検出する手段と、
変調光を抽出するために、該検出された光をフィルタ処理する手段と、
該エッチングプロセスの該エッチング速度を決定するために、該検出された変調光を処理する手段と
を備える、装置。
（項目２４）
上記検出する手段は、選択された波長帯域を検出するために、上記光をフィルタ処理する手段をさらに備える、項目２３に記載の装置。
（項目２５）
上記処理する手段は、
上記検出された光をデジタル信号に変換する手段と、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換する手段と、
プロセス監視信号として使用するために、該周波数領域信号から１つ以上の予め選択された周波数を抽出する手段と、
上記エッチングプロセスの経過時間にわたって、該プロセス監視信号の上記強度に比例するプロットを生成する手段と、
該プロットからエッチング速度を決定する手段と
を備える、項目２３または２４に記載の装置、
（項目２６）
上記エッチングプロセスの上記経過時間にわたって、上記プロセス監視信号の上記強度に比例するプロットを生成する上記手段は、
変換された信号値を生成するために、該プロセス監視信号の値を較正する手段と、
該エッチングプロセスの該経過時間にわたって、該変換された信号値のプロットを生成する手段と
を備える、項目２５に記載の装置。
（項目２７）
上記較正する手段は、上記プロセス監視信号の上記値に対する変換定数の乗算のための手段を備える、項目２６に記載の装置。
（項目２８）
エッチング面積の第２のプロットを生成するために、上記エッチングプロセスの経過時間にわたって、上記プロットを積分する手段と、
該第２のプロットからエッチング深度を決定する手段と
をさらに備える、項目２６または項目２７に記載の装置。
（項目２９）
上記第２のプロット内での信号レベル遷移が、目標エッチング深度を表す記憶値に一致するときに、指標を生成する手段をさらに備える、項目２８に記載の装置。
（項目３０）
上記指標は、上記目標エッチング深度に到達したという視覚的または聴覚的指標である、項目２９に記載の装置。
（項目３１）
上記検出する手段は、感光性デバイスである、項目２３〜３０のうちのいずれかに記載の装置。
（項目３２）
上記変換する手段は、マイクロコントローラを備える、項目２５〜３１のうちのいずれかに記載の装置。
（項目３３）
上記変換する手段は、フィールドプログラマブルゲートアレイを備える、項目２５〜３１のうちのいずれかに記載の装置。
（項目３４）
プロセス監視信号として使用するために、上記周波数領域信号から１つ以上の予め選択された周波数を抽出する上記手段、および上記エッチングプロセスの上記経過時間にわたって、該プロセス監視信号の上記強度に比例するプロットを生成する上記手段は、コンピュータを備える、項目２５〜３３のうちのいずれかに記載の装置。
（項目３５）
エッチング面積の第２のプロットを生成するために、上記エッチングプロセスの経過時間にわたって、上記プロットを積分する上記手段、および該第２のプロット内での信号レベル遷移が、目標エッチング深度を表す記憶値に一致する時に、指標を生成する上記手段は、コンピュータを備える、項目２８〜３４のうちのいずれかに記載の装置。
（項目３６）
特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスのエッチング速度の検出に使用するために、上記プロセス監視信号および変換定数を決定する装置であって、
プラズマエッチングツールと、
該エッチングプロセスの期間にわたって、試験ウエハの該プラズマから生成されている変調光を検出する手段と、
該検出された変調光をデジタル信号に変換する手段と、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換する手段と、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定する手段と、
該プロセス監視信号として、該エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択する手段と、
経時的な選択された該プロセス監視信号の値と、実際のエッチング速度との間の線形関係を確立する手段と、
該変換定数として、該確立された線形関係を記憶する手段と
を備える、装置。
（項目３７）
上記プロセス監視信号として、上記エッチング速度での変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択する上記手段は、
上記試験ウエハの電子顕微鏡画像を生成する手段と、
該生成画像から、時間の関数として、上記エッチングプロセスの該エッチング速度およびエッチング深度を測定する手段と、
該プロセス監視信号として、該測定されたエッチング速度およびエッチング深度に相関する経時的な値を有する、それらの主要な周波数を選択する手段と
を備える、項目３６に記載の装置。
（項目３８）
項目３〜２２のうちのいずれか１項に記載の方法をコンピュータに実行させるプログラム命令を含む、コンピュータプログラム。
（項目３９）
記録媒体上で具現化される、項目３８に記載のコンピュータプログラム。
（項目４０）
キャリア信号上で具現化される、項目３８に記載のコンピュータプログラム。
（項目４１）
読み出し専用メモリ上で具現化される、項目３８に記載のコンピュータプログラム。
（項目４２）
半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスのエッチング速度を検出するコンピュータ実装システムであって、
該エッチングプロセス中に、該プラズマから生成されている光を検出する手段と、
変調光を抽出するために、該検出された光をフィルタ処理する手段と、
該エッチングプロセスの該エッチング速度を決定するために、該検出された変調光を処理する手段と
を備える、コンピュータ実装システム。
（項目４３）
特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスのエッチング速度の検出に使用するために、プロセス監視信号および変換定数を決定するコンピュータ実装システムであって、
プラズマエッチングツール内に該ウエハバッチの試験ウエハを配置して、該エッチングプロセスを開始する手段と、
該エッチングプロセスの期間にわたって、該試験ウエハの該プラズマから生成されている変調光を検出する手段と、
該検出された変調光をデジタル信号に変換する手段と、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換する手段と、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定する手段と、
該プロセス監視信号として、該エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択する手段と、
経時的な選択された該プロセス監視信号の値と、実際のエッチング速度との間の線形関係を確立する手段と、
変換定数として、該確立された線形関係を記憶する手段と
を備える、コンピュータ実装システム。
（項目４４）
半導体ウエハ上で行われているプラズマエッチングプロセスのエッチング速度を検出するための方法であって、該エッチングプロセスは、該ウエハの近傍にプラズマシースを生成し、該方法は、実質的に該プラズマシースから放射された光だけを使用して、該エッチング速度を決定するステップを含む、方法。
（項目４５）
上記プラズマシースから放射された光と上記プラズマの残りとは、一緒に検出されるが、上記エッチング速度は、実質的に該プラズマシースから放射された光だけを使用して決定される、項目４４に記載の方法。
（項目４６）
上記検出された光は、変調光および非変調光の両方を含む、項目４５に記載の方法。
（項目４７）
半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスの終点を検出するための方法であって、
該プラズマから生成されている光を検出するステップと、
変調光を抽出するために、該検出された光をフィルタ処理するステップと、
該エッチングプロセスの該終点に到達した時を決定するために、該検出された変調光を処理するステップと、
該終点がすでに決定されている時に、指標を生成するステップと
を含む、方法。
（項目４８）
上記検出するステップは、選択された波長帯域を検出するように、上記光をフィルタ処理するステップをさらに含む、項目４７に記載の方法。
（項目４９）
上記処理するステップは、上記検出された変調光について終点検出アルゴリズムを実行するステップを含む、項目４７または項目４８に記載の方法。
（項目５０）
上記終点検出アルゴリズムは、
上記検出された光をデジタル信号に変換するステップと、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
１つ以上の予め選択された周波数の信号レベル遷移が、上記エッチングプロセスの上記終点に到達する時に対応する、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定するステップと
を含む、項目４９に記載の方法。
（項目５１）
１つ以上の予め選択された周波数の信号レベル遷移が、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定する上記ステップは、
プロセス監視信号として使用するために、上記周波数領域信号から該１つ以上の予め選択された周波数を抽出するステップと、
上記エッチングプロセスの経過時間にわたって、該プロセス監視信号の強度のプロットを生成するステップと、
該プロット内での信号レベル遷移が、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定するステップと
を含む、項目５０に記載の方法。
（項目５２）
上記デジタル信号を変換するステップは、該デジタル信号に高速フーリエ変換を実行することを含む、項目５０または項目５１に記載の方法。
（項目５３）
上記指標は、上記エッチングプロセスを停止する制御信号である、項目４７〜５２のうちのいずれかに記載の方法。
（項目５４）
上記指標は、上記エッチングプロセスが完了したという視覚的または聴覚的指標である、項目４７〜５３のうちのいずれかに記載の方法。
（項目５５）
上記記憶された信号レベル遷移値および上記プロセス監視信号は、上記ウエハと同一バッチのウエハについての試験ウエハ分析中に決定される、項目５０〜５４のうちのいずれかに記載の方法。
（項目５６）
上記バッチの上記試験ウエハ分析は、
上記エッチングプロセスの期間にわたって、エッチングされている試験ウエハの上記プラズマから生成されている変調光を検出するステップと、
該検出された変調光信号をデジタル信号に変換するステップと、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定するステップと、
上記プロセス監視信号として、該エッチングプロセスが終点に到達する時に信号レベル遷移を示す、それらの主要な周波数を選択するステップと、
上記記憶された信号レベル遷移値として使用するために、この信号レベルの値を記憶するステップと
を含む、項目５５に記載の方法。
（項目５７）
上記プロセス監視信号として、上記エッチングプロセスが上記終点に到達する時に信号レベル遷移を示す、それらの主要な周波数を選択する上記ステップは、
該エッチングプロセスの上記期間にわたって、該主要な周波数の強度のプロットを生成するステップと、
該プロセス監視信号として、該エッチングプロセスが該終点に到達する時に信号レベル遷移を該プロット内に示す、それらの主要な周波数を選択するステップと
を含む、項目５６に記載の方法。
（項目５８）
特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスの終点を検出する方法に使用するために、プロセス監視信号および信号レベル遷移値を決定する方法であって、
プラズマエッチングツール内に該ウエハバッチの試験ウエハを配置して、該エッチングプロセスを開始するステップと、
該エッチングプロセスの期間にわたって、該試験ウエハの該プラズマから生成されている変調光を検出するステップと、
該検出された変調光信号をデジタル信号に変換するステップと、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定するステップと、
該エッチングプロセスの該期間にわたって、該主要な周波数の強度のプロットを生成するステップと、
該プロセス監視信号として、該エッチングプロセスが該終点に到達する時に信号レベル遷移を該プロット内に示す、それらの主要な周波数を選択するステップと、
記憶されるべき該信号レベル遷移の値として、この信号レベル遷移の値を選択するステップと
を含む、方法。
（項目５９）
上記試験ウエハの電子顕微鏡画像を生成するステップをさらに含み、
上記選択するステップは、上記プロセス監視信号として、該試験ウエハ画像が、上記エッチングプロセスの上記終点に到達したことを示した時の信号レベル遷移を上記プロット内に示す、それらの主要な周波数を選択するステップをさらに含む、項目５６〜５８のうちのいずれかに記載の方法。
（項目６０）
上記主要な周波数を決定するステップは、より高い信号強度値を有するそれらの周波数領域信号を決定するステップを含む、項目５６〜５９のうちのいずれかに記載の方法。
（項目６１）
半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスの終点を検出する装置であって、
プラズマエッチングツールと、
エッチングプロセス中に該プラズマから生成される光を検出する手段と、
変調光を抽出するために、該検出された光をフィルタ処理する手段と、
該エッチングプロセスの該終点に到達した時を決定するために、該検出された変調光を処理する手段と、
該終点が決定された時の指標を生成する手段と
を備える、装置。
（項目６２）
上記検出する手段は、選択された波長帯域を検出するために、上記光をフィルタ処理する手段をさらに備える、項目６１に記載の装置。
（項目６３）
上記処理する手段は、
上記検出された光をデジタル信号に変換する手段と、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換する手段と、
１つ以上の予め選択された周波数の信号レベル遷移が、上記エッチングプロセスの上記終点に到達する時に対応する、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定する手段と、
を備える、項目６１または項目６２に記載の装置。
（項目６４）
１つ以上の予め選択された周波数の信号レベル遷移が、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定する上記手段は、
プロセス監視信号として使用するために、上記周波数領域信号から該１つ以上の予め選択された周波数を抽出する手段と、
上記エッチングプロセスの経過時間にわたって、該プロセス監視信号の上記強度のプロットを生成する手段と、
該プロット内での信号レベル遷移が、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定する手段と
を備える、項目６３に記載の装置。
（項目６５）
上記検出する手段は、感光性デバイスである、項目６１〜６４のうちのいずれかに記載の装置。
（項目６６）
上記変換する手段は、マイクロコントローラを備える、項目６３または項目６４に記載の装置。
（項目６７）
上記変換する手段は、フィールドプログラマブルゲートアレイを備える、項目６３または項目６４に記載の装置。
（項目６８）
プロセス監視信号として使用するために、上記周波数領域信号から上記１つ以上の予め選択された周波数を抽出する上記手段、上記エッチングプロセスの上記経過時間にわたって、該プロセス監視信号の上記強度のプロットを生成する上記手段、および該プロット内での信号レベル遷移が、該エッチングプロセスの上記終点に到達する時に対応する、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定する上記手段は、コンピュータを備える、項目６４〜６７のうちのいずれかに記載の装置。
（項目６９）
特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で行われるプラズマエッチングプロセスの終点の検出に使用するために記憶されるべき、プロセス監視信号および信号レベル遷移値を決定する装置であって、
プラズマエッチングツールと、
エッチングプロセスの期間にわたって、該ウエハバッチの試験ウエハの該プラズマから生成された変調光を検出する手段と、
該検出された変調光信号をデジタル信号に変換する手段と、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換する手段と、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定する手段と、
該プロセス監視信号として、該エッチングプロセスが該終点に到達する時に信号レベル遷移を示す、それらの主要な周波数を選択する手段と、
該信号レベル遷移値として、この信号レベル遷移の値を選択する手段と
を備える、装置。
（項目７０）
上記プロセス監視信号として、上記エッチングプロセスが上記終点に到達する時に信号レベル遷移を示す、それらの主要な周波数を選択する手段は、
該エッチングプロセスの期間にわたって、該主要な周波数の上記強度のプロットを生成する手段と、
該プロセス監視信号として、該エッチングプロセスが該終点に到達した時の信号レベル遷移を該プロット内に示す、それらの主要な周波数を選択する手段と
を備える、項目６９に記載の装置。
（項目７１）
項目４７〜６０のうちのいずれか１項に記載の方法をコンピュータに実行させるプログラム命令を含む、コンピュータプログラム。
（項目７２）
記録媒体上で具現化される、項目７１に記載のコンピュータプログラム。
（項目７３）
キャリア信号上で具現化される、項目７１に記載のコンピュータプログラム。
（項目７４）
読み出し専用メモリ上で具現化される、項目７１に記載のコンピュータプログラム。
（項目７５）
半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスの終点を検出するコンピュータ実装システムであって、
該プラズマから生成されている光を検出する手段と、
変調光を抽出するために、該検出された光をフィルタ処理する手段と、
該エッチングプロセスの該終点に到達する時を決定するために、該検出された変調光を処理する手段と、
該終点が決定された時の指標を生成する手段と
を備える、コンピュータ実装システム。
（項目７６）
特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスの終点の検出に使用するために、プロセス監視信号および信号レベル遷移値を決定するコンピュータ実装システムであって、
プラズマエッチングツール内に該ウエハバッチの試験ウエハを配置して、該エッチングプロセスを開始する手段と、
該エッチングプロセスの期間にわたって、該試験ウエハの該プラズマから生成されている変調光を検出する手段と、
該検出された変調光信号をデジタル信号に変換する手段と、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換する手段と、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定する手段と、
該エッチングプロセスの該期間にわたって、該主要な周波数の強度のプロットを生成する手段と、
該プロセス監視信号として、該エッチングプロセスが該終点に到達する時に信号レベル遷移を該プロット内に示す、それらの主要な周波数を選択する手段と、
記憶されるべき該信号レベル遷移値として、この信号レベル遷移の値を選択する手段と
を備える、コンピュータ実装システム。
（項目７７）
半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスの終点を検出するための方法であって、該エッチングプロセスは、該ウエハの近傍にプラズマシースを生成し、該方法は、実質的に該プラズマシースから放射された光だけを使用して、該終点を決定するステップを含む、方法。
（項目７８）
上記プラズマシースから放射された光と上記プラズマの残りとは、一緒に検出されるが、上記終点は、実質的に該プラズマシースから放射された光だけを使用して決定される、項目７７に記載の方法。
（項目７９）
上記検出された光は、変調光および非変調光の両方を含む、項目７８に記載の方法。
（項目８０）
実質的に、本願明細書に記載され、図４〜１５に関し、そして、それらに図示される方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスについての少なくとも１つのプロセスパラメータを検出するための方法であって、
該エッチングプロセス中に、該プラズマから生成されている光を検出するステップと、
変調光を抽出するために、該検出された光をフィルタ処理するステップと、
該エッチングプロセスについての少なくとも１つのプロセスパラメータを決定するために、該検出された変調光を処理するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記プロセスパラメータは、前記エッチングプロセスの終点またはエッチング速度である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスのエッチング速度を検出するための方法であって、
該エッチングプロセス中に、該プラズマから生成されている光を検出するステップと、
変調光を抽出するために、該検出された光をフィルタ処理するステップと、
該エッチングプロセスの該エッチング速度を決定するために、該検出された変調光を処理するステップと
を含む、方法。
【請求項４】
前記検出するステップは、選択された波長帯域を検出するために、前記光をフィルタ処理するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記処理するステップは、
前記検出された光をデジタル信号に変換するステップと、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
プロセス監視信号として使用するために、該周波数領域信号から１つ以上の予め選択された周波数を抽出するステップと、
前記エッチングプロセスの経過時間にわたって、該プロセス監視信号の強度に比例するプロットを生成するステップと、
該プロットから前記エッチング速度を決定するステップと
を含む、請求項３または請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記エッチングプロセスの前記経過時間にわたって、前記プロセス監視信号の前記強度に比例するプロットを生成する前記ステップは、
変換された信号値を生成するために、該プロセス監視信号の値を較正するステップと、
該エッチングプロセスの該経過時間にわたって、該変換された信号値のプロットを生成するステップと
を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記較正するステップは、前記プロセス監視信号の前記値に対する変換定数の乗算を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
エッチング面積の第２のプロットを生成するために、前記エッチングプロセスの経過時間にわたって前記プロットを積分し、そして、該第２のプロットからエッチング深度を決定するステップをさらに含む、請求項６または請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２のプロット内での信号レベル遷移が、目標エッチング深度を表す記憶値に一致するときに、指標を生成するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記プロセス監視信号は、前記ウエハと同一バッチのウエハについての試験ウエハ分析中に決定される、請求項５〜９のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記変換定数は、前記ウエハと同一バッチのウエハについての試験ウエハ分析中に決定される、請求項７〜１０のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記バッチについて前記試験ウエハ分析は、
エッチングプロセスの期間にわたってエッチングされている試験ウエハの前記プラズマから生成されている変調光を検出するステップと、
該検出された変調光をデジタル信号に変換するステップと、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定するステップと、
前記プロセス監視信号として、前記エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択するステップと
を含む、請求項１０または請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記プロセス監視信号として、前記エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択する前記ステップは、
前記エッチングプロセスにわたって、一組の試験ウエハの電子顕微鏡画像を生成するステップと、
該生成画像から、時間の関数として、該エッチングプロセスについての前記エッチング速度およびエッチング深度を測定するステップと、
該プロセス監視信号として、該測定されたエッチング速度およびエッチング深度に相関する経時的な値を有する、それらの主要な周波数を選択するステップと
を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
経時的な前記選択されたプロセス監視信号の前記値と、実際のエッチング速度との間の線形関係を確立するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記確立された線形関係は、前記変換定数として記憶される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスのエッチング速度を検出する方法で使用するために、プロセス監視信号および変換定数を決定する方法であって、
プラズマエッチングツール内に該ウエハバッチの試験ウエハを配置して、該エッチングプロセスを開始するステップと、
該エッチングプロセスの期間にわたって、該試験ウエハの該プラズマから生成されている変調光を検出するステップと、
該検出された変調光をデジタル信号に変換するステップと、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定するステップと、
該プロセス監視信号として、該エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択するステップと、
経時的な該選択された該プロセス監視信号の値と、実際のエッチング速度との間の線形関係を確立するステップと、
該変換定数として、該確立された線形関係を記憶するステップと
を含む、方法。
【請求項１７】
特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスのエッチング速度の検出に使用するために、前記プロセス監視信号および変換定数を決定する装置であって、
プラズマエッチングツールと、
該エッチングプロセスの期間にわたって、試験ウエハの該プラズマから生成されている変調光を検出する手段と、
該検出された変調光をデジタル信号に変換する手段と、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換する手段と、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定する手段と、
該プロセス監視信号として、該エッチング速度の変化に敏感であるそれらの主要な周波数を選択する手段と、
経時的な選択された該プロセス監視信号の値と、実際のエッチング速度との間の線形関係を確立する手段と、
該変換定数として、該確立された線形関係を記憶する手段と
を備える、装置。
【請求項１８】
請求項２〜１６のうちのいずれか１項に記載の方法をコンピュータに実行させるプログラム命令を含む、コンピュータプログラム。
【請求項１９】
半導体ウエハ上で実行されているプラズマエッチングプロセスの終点を検出するための方法であって、
該プラズマから生成されている光を検出するステップと、
変調光を抽出するために、該検出された光をフィルタ処理するステップと、
該エッチングプロセスの該終点に到達した時を決定するために、該検出された変調光を処理するステップと、
該終点がすでに決定されている時に、指標を生成するステップと
を含む、方法。
【請求項２０】
前記検出するステップは、選択された波長帯域を検出するように、前記光をフィルタ処理するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記処理するステップは、前記検出された変調光について終点検出アルゴリズムを実行するステップを含む、請求項１９または請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記終点検出アルゴリズムは、
前記検出された光をデジタル信号に変換するステップと、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
１つ以上の予め選択された周波数の信号レベル遷移が、前記エッチングプロセスの前記終点に到達する時に対応する、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定するステップと
を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
１つ以上の予め選択された周波数の信号レベル遷移が、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定する前記ステップは、
プロセス監視信号として使用するために、前記周波数領域信号から該１つ以上の予め選択された周波数を抽出するステップと、
前記エッチングプロセスの経過時間にわたって、該プロセス監視信号の強度のプロットを生成するステップと、
該プロット内での信号レベル遷移が、記憶された信号レベル遷移値に一致するか否かを決定するステップと
を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記記憶された信号レベル遷移値および前記プロセス監視信号は、前記ウエハと同一バッチのウエハについての試験ウエハ分析中に決定される、請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記バッチの前記試験ウエハ分析は、
前記エッチングプロセスの期間にわたって、エッチングされている試験ウエハの前記プラズマから生成されている変調光を検出するステップと、
該検出された変調光信号をデジタル信号に変換するステップと、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定するステップと、
前記プロセス監視信号として、該エッチングプロセスが終点に到達する時に信号レベル遷移を示す、それらの主要な周波数を選択するステップと、
前記記憶された信号レベル遷移値として使用するために、この信号レベルの値を記憶するステップと
を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記プロセス監視信号として、前記エッチングプロセスが前記終点に到達する時に信号レベル遷移を示す、それらの主要な周波数を選択する前記ステップは、
該エッチングプロセスの前記期間にわたって、該主要な周波数の強度のプロットを生成するステップと、
該プロセス監視信号として、該エッチングプロセスが該終点に到達する時に信号レベル遷移を該プロット内に示す、それらの主要な周波数を選択するステップと
を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスの終点を検出する方法に使用するために、プロセス監視信号および信号レベル遷移値を決定する方法であって、
プラズマエッチングツール内に該ウエハバッチの試験ウエハを配置して、該エッチングプロセスを開始するステップと、
該エッチングプロセスの期間にわたって、該試験ウエハの該プラズマから生成されている変調光を検出するステップと、
該検出された変調光信号をデジタル信号に変換するステップと、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換するステップと、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定するステップと、
該エッチングプロセスの該期間にわたって、該主要な周波数の強度のプロットを生成するステップと、
該プロセス監視信号として、該エッチングプロセスが該終点に到達する時に信号レベル遷移を該プロット内に示す、それらの主要な周波数を選択するステップと、
記憶されるべき該信号レベル遷移の値として、この信号レベル遷移の値を選択するステップと
を含む、方法。
【請求項２８】
前記試験ウエハの電子顕微鏡画像を生成するステップをさらに含み、
前記選択するステップは、前記プロセス監視信号として、該試験ウエハ画像が、前記エッチングプロセスの前記終点に到達したことを示した時の信号レベル遷移を前記プロット内に示す、それらの主要な周波数を選択するステップをさらに含む、請求項２５〜２７のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
半導体ウエハ上で実行されるプラズマエッチングプロセスの終点を検出する装置であって、
プラズマエッチングツールと、
エッチングプロセス中に該プラズマから生成される光を検出する手段と、
変調光を抽出するために、該検出された光をフィルタ処理する手段と、
該エッチングプロセスの該終点に到達した時を決定するために、該検出された変調光を処理する手段と、
該終点が決定された時の指標を生成する手段と
を備える、装置。
【請求項３０】
特定のウエハバッチからの半導体ウエハ上で行われるプラズマエッチングプロセスの終点の検出に使用するために記憶されるべき、プロセス監視信号および信号レベル遷移値を決定する装置であって、
プラズマエッチングツールと、
エッチングプロセスの期間にわたって、該ウエハバッチの試験ウエハの該プラズマから生成された変調光を検出する手段と、
該検出された変調光信号をデジタル信号に変換する手段と、
該デジタル信号を周波数領域信号に変換する手段と、
該周波数領域信号の主要な周波数を決定する手段と、
該プロセス監視信号として、該エッチングプロセスが該終点に到達する時に信号レベル遷移を示す、それらの主要な周波数を選択する手段と、
該信号レベル遷移値として、この信号レベル遷移の値を選択する手段と
を備える、装置。
【請求項３１】
請求項１９〜２８のうちのいずれか１項に記載の方法をコンピュータに実行させるプログラム命令を含む、コンピュータプログラム。
【国際調査報告】
2010518597.tif 000018
2010518597.tif 000019
2010518597.tif 000020