(57)【要約】【課題】注目媒体内に存在する固体物質を検出方法及びシステムを提供する。【解決手段】  注目媒体内に存在する固体物質を検出する方法は、フォトレジスト物質が取り除かれる加工物に対して下流側で排出ガスを受入れ、電磁気回路内に注目媒体を配置し、電磁エネルギーを用いて注目媒体を励起させ、電磁気回路のインピーダンス値が注目媒体内の固体物質の量に対応するように、前記インピーダンス値を決定する、各工程を有する。このシステムは、マイクロ波源102、インピーダンス測定装置112、導波管104、共振器キャビティ106を含み、このキャビティは、その中に注目媒体108（例えば、フォトレジストのアッシングのための排出ガス）を受け入れるように構成されている。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
注目媒体内に存在する固体物質を検出する方法であって、
電磁気回路内に前記注目媒体を配置し、
電磁エネルギーを用いて前記注目媒体を励起させ、
前記電磁気回路のインピーダンス値が前記注目媒体内の固体物質の量に対応するように、前記インピーダンス値を決定する、各工程を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記電磁気回路は、マイクロ波回路および無線周波（ＲＦ）回路の少なくとも１つをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記注目媒体は、マイクロ波エネルギー源及びＲＦ源の少なくとも１つによってプラズマ状態に励起されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
インピーダンス値を決定する工程は、さらに、反射係数の振幅値及び反射係数の位相値を決定することを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
ある時間にわたる前記反射係数の振幅値と位相値の変化を測定するステップを含んでいることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
フォトレジスト除去システムにおける固体物質検出方法であって、
フォトレジスト物質が取り除かれる加工物に対して下流で排出ガスを受け入れ、
前記排出ガスを含むように電磁気回路を構成し、
電磁気エネルギーを用いて前記排出ガスを励起し、
前記マイクロ波回路のインピーダンス値が前記排出ガス内の固体物質の量に対応するように、前記インピーダンス値を決定する、各工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記電磁気回路は、マイクロ波回路および無線周波（ＲＦ）回路の少なくとも１つをさらに含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記排出ガスは、マイクロ波エネルギー源及びＲＦ源の少なくとも１つによってプラズマ状態に励起されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】
インピーダンス値を決定する工程は、インピーダンスの振幅値及びインピーダンスの位相値を決定するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項１０】
ある時間にわたる前記インピーダンスの振幅値と位相値の変化を測定するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記電磁気エネルギーは、約２００Ｗ〜約４００Ｗの出力で印加されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記電磁気エネルギーは、約３００Ｗの出力で印加されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記フォトレジスト物質除去のエンドポイント検出のために、前記測定されたインピーダンス値を用いるステップをさらに含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１４】
固体物質が検出される注目媒体を含むように構成される流路と、
前記注目媒体を励起するための電磁気エネルギー源と、
電磁気回路のインピーダンス値を測定するためのインピーダンス測定装置とを備え、
前記電磁気回路がその内部に流路を含み、前記インピーダンス値が前記注目媒体内の固体物質の量に対応していることを特徴とする材料検出システム。
【請求項１５】
前記電磁気回路は、マイクロ波回路および無線周波（ＲＦ）回路の少なくとも１つをさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の材料検出システム。
【請求項１６】
前記電磁気エネルギー源は、プラズマ内で注目媒体を励起するように構成されていることを特徴とする請求項１４記載の材料検出システム。
【請求項１７】
前記インピーダンス測定装置は、インピーダンスの振幅値及びインピーダンスの位相値を決定するように構成されていることを特徴とする請求項１４記載の材料検出システム。
【請求項１８】
ある時間にわたる前記インピーダンスの振幅値及びインピーダンスの位相値の変化を測定するための機構をさらに含んでいることを特徴とする請求項１７記載の材料検出システム。
【請求項１９】
反応種を生産するようにプラズマ内で入力ガスを励起させるように構成された上流側の電磁気エネルギー源と、
加工物上に形成されたフォトレジスト物質を有する加工物の表面に前記反応種を均一に運ぶための機構と、
前記フォトレジストおよび前記反応種の反応速度を高めるように前記加工物を加熱するための機構と、
前記加工物の下流で排出ガスを励起するための下流側の電磁気エネルギー源と、
電磁気回路のインピーダンス値を測定するためのインピーダンス測定装置とを備え、
前記電磁気回路は、内部に排出ガスを含み、前記インピーダンス値は、前記排出ガス内の固体物質の量に対応することを特徴とするプラズマによる半導体材料除去システム。
【請求項２０】
前記電磁気回路は、マイクロ波回路および無線周波（ＲＦ）回路の少なくとも１つをさらに含むことを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
前記下流側の電磁気エネルギー源は、マイクロ波プラズマ内で注目媒体を励起するように構成されていることを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２２】
前記インピーダンス測定装置は、インピーダンスの振幅値及びインピーダンスの位相値を決定するように構成されていることを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２３】
ある時間にわたる前記インピーダンスの振幅値及びインピーダンスの位相値の変化を測定するための機構をさらに含んでいることを特徴とする請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
前記下流側の電磁気エネルギー源は、約２００Ｗ〜約４００Ｗの出力レベルで印加されることを特徴とする請求項２２記載のシステム。
【請求項２５】
前記下流側の電磁気エネルギー源は、約３００Ｗの出力レベルで印加されることを特徴とする請求項２２記載のシステム。
【請求項２６】
前記インピーダンス測定装置は、フォトレジスト物質除去のエンドポイント検出を容易にするように構成されていることを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２７】
半導体の加工物から物質除去を実現する方法であって、
前記加工物から取り除かれる物質を含む排出ガスを受け入れ、
前記排出ガス内に含まれる固体物質を蒸発させるのに十分な第１出力レベルを、内部に前記排出ガスを含む電磁気回路に印加し、
選択された所要時間の間、前記電磁気回路に第２の出力レベルを印加し、
前記所要時間の間、前記電磁気回路を用いて、前記排出ガス内に残留する固体物質が存在することを検出する、各工程を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記電磁気回路は、マイクロ波回路及び無線周波（ＲＦ）回路の少なくとも１つをさらに含むことを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記排出ガス内の残留固体物質の存在を検出するために前記電磁気回路のインピーダンスを測定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
残留する固体物質が検出されるときはいつでも、前記選択された所要時間の間、第１の出力レベルが再印加されることを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項３１】
前記固体物質が検出されなくなるまで、前記第１、第２の出力レベルを繰り返し前記電磁気回路に加えることを特徴とする請求項２９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、固体物質の検出に関し、特に、マイクロ波回路または無線周波（ＲＦ）回路等の電磁気回路を用いる半導体製造装置または方法において、固体物質を検出するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、マイクロエレクトロニクスの次世代に用いるための低誘電率（低ｋ誘電体）フィルムが注目されている。集積回路素子が益々小さくなるにつれて、相互接続による信号伝播のＲＣによる遅延時間が、チップ速度全体を制限する主要因の１つとなっている。
【０００３】
銅技術の発達により、回路抵抗は、従来の電流状態に対して最も低い制限要素とみなされてきた。それゆえ、容量を減少させることに注目しなければならない。この課題を克服する１つの方法は、相互接続に関係する絶縁フィルムの平均誘電率（ｋ）を減少させることである。従来の二酸化珪素の誘電率は、約3.9である。それゆえ、誘電率を3.9以下に低下させることにより、容量を下げることが可能になる。
【０００４】
低誘電体材料は、一般的に高度の集積回路に用いられ、有機ポリマーまたは酸化物からなり、約3.5以下の誘電率を有する。この低誘電体材料は、化学蒸着処理によって基板上に溶剤または付着されて広がることができる。
【０００５】
ある低誘電体フィルムの特性としては、均一な厚さ、誘電率、屈折率、粘性、化学的耐性、温度安定性、孔寸法及びその分布、温度膨張係数、ガラス転移温度、フィルムストレス、及び銅拡散係数を含む。
【０００６】
ウエハ上に集積回路を形成する際に、ウエハは、完成した集積回路が生産される前に、多くの処理ステップを受ける。このような処理ステップの１つは、アッシングとして知られている。アッシングは、プラズマに晒すことによって基板からフォトレジスト、ポストエッジ残留物を取り除くためのプラズマ介在ストリップ処理(plasma-mediated stripping process)ということができる。このアッシング処理は、一般的に、フォトレジスト材料がマスクとして用いられて基板にパターンをエッチングするためのエッチング処理（フロントエンド-オブ-ラインまたはバック-エンド-オブ-ライン）または基板の露出した領域にイオンを選択的に注入する注入処理（フロントエンド-オブ-ライン）の後に実行される。
【０００７】
残留フォトレジスト（エッチング処理または注入処理が完了した後の、ポストエッチングまたはポスト注入による基板上の残留物とともに）は、一般的に当業者に知られている多くの理由により、更なる処理のために取り除かなければならない。このアッシング工程は、一般的に、湿式の化学処理によって行われ、根底にある基板の劣化または損失が生じる残留物の形跡を取り除く。低誘電体基板の場合において、材料の劣化や損失によって誘電率が上昇する結果を招く。
【０００８】
理想的には、アッシングプラズマは、下層の低誘電体層に影響を与えることなく、フォトレジスト材料のみを取り除く。酸化シリコン（ＳｉＯ2）を誘電体材料として用いるには、従来のアッシングのガス源に関して高い選択度が必要とされてきた。一般的に、シリコン（Ｓｉ）のような半導体基板上のフォトレジスト等の有機材料をアッシングまたは燃焼する作業は、酸素または窒素をベースとするプラズマ化学作用を用いて実行される。しかし、低誘電体材料は、特に、炭素を含む低誘電体材料は、この種の処理工程において感応的である。さらに、アッシング作業中に用いられる通常のプラズマ化学作用は、フォトレジスト材料と共に、低誘電体フィルムの一部分を取り除くことができる。
【０００９】
無酸素及び無窒素のフォトレジストを除去する化学作用を実現する１つの方法は、本出願の譲受人に譲渡された特許文献１に開示されており、ここで参考としてその全体が含まれる。ここで論じるように、無酸素及び無窒素の化学作用は、低誘電体材料を損傷させることがなくフォトレジストを取り除くことができるけれども、フォトレジスト除去の実際メカニズムは、通常の酸素または窒素に基づくアッシング化学作用のものとは異なる。
【００１０】
通常のアッシング処理は、フォトレジストが完全にＯＨ種及びＣＯ種内に揮発するプロセスであり、その中で特徴のある波長の光を放出する。このようにして、フォトレジストが消えるまでこれらの発光の強さを監視することによって、アッシング処理のエンドポイントを検出することができる。
【００１１】
対照的に、上記特許文献１（例えば、ヘリウム及び水素から形成されたプラズマ）において論じられた除去メカニズムは、フォトレジスト材料の部分的な昇華作用を含み、この作用の後で、急速に再凝固する傾向を有する。この効果は、固体および半固体物質が気体となり、さらにそれが促進される。しかし、この種の反応には光が放出されないので、フォトレジスト除去のエンドポイントを検出するのが難しい。さらに、除去のメカニズムの結果として、プラズマにさらされると、昇華したフォトレジスト及び副産物が、プラズマ室内およびプラズマ室から下流側の領域において、例えば、スロットル弁や排気ラインに大量に付着する傾向にある。
【００１２】
従って、低誘電体利用に適した除去処理から生じる、ヘリウム−水素のガス混合物内に昇華したフォトレジスト等の媒体内に伴出される固体物質および半固体物質の存在およびその量を検出することが必要となる。
【特許文献１】米国特許出願番号第０９/８５５，１７７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した従来技術の欠点は、注目媒体内に存在する固体物質の検出方法によって克服される。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
例示的な実施形態において、この方法は、電磁気回路内に注目媒体を配置し、電磁気エネルギーを用いて前記注目媒体を励起し、そして前記電磁気回路のインピーダンス値が前記媒体内の固体物質の量に対応するように前記インピーダンス値を決定する、各工程を含んでいる。
【００１５】
他の構成によれば、フォトレジスト除去システムにおいて、固体物質検出のための方法は、フォトレジスト材料が加工物から取り除くために、加工物に対して下流側で排出ガスを受け入れる工程を含んでいる。電磁気回路は、排出ガスを含むように形成され、この排出ガスは、電磁気エネルギーで励起され、そして、電磁気回路のインピーダンス値が前記排出ガス内の固体物質の量に対応するように前記インピーダンス値を決定する。
【００１６】
さらに他の構成によれば、物質検出システムは、注目媒体の中に検出されるべき固体物質を含むように構成された流路を含んでいる。電磁気エネルギー源は、注目媒体を励起するように構成され、インピーダンス測定装置が電磁気回路のインピーダンス値を測定するように構成される。この電磁気回路は、その中に流路を含み、電磁気回路のインピーダンス値は、注目媒体内の固体物質の量に対応する。
【００１７】
さらに別の構成によれば、プラズマによる半導体材料の除去システムは、反応種を生じるようにプラズマ内の入力ガスを励起させるように構成した上流側の電磁気エネルギー源を含む。この除去システムは、さらに、フォトレジストが形成された加工物の表面に反応種を均一に運ぶための機構と、フォトレジスト材料と反応種との反応速度を高めるように加工物を加熱するための機構とを有する。下流側の電磁気エネルギー源は、加工物の下流側で排出ガスを励起するように構成され、インピーダンス測定装置は、電磁気回路のインピーダンス値を測定するように構成される。電磁気回路は、その中に排出ガスを含み、電磁気回路のインピーダンス値が前記排出ガス内の固体物質の量に対応している。
【００１８】
さらに別の構成によれば、半導体の加工物から物質を除去するための方法は、加工物から取り除いた物質を含む排出ガスを受入れる工程を含む。第１の出力レベルが電磁気回路に印加され、この電磁気回路には、排出ガスが含まれている。第１の出力レベルは、この排出ガス内に含まれる固体物質を蒸発させるのに十分なレベルである。選択された所要時間の間、マイクロ波回路に第２の出力レベルが印加される。そして、この所要時間の間、電磁気回路が用いられて、排出ガス内に残留する固体物質が存在するかを検出する。
【００１９】
上述した及び他の特徴は、以下に示す詳細な説明および図面によって明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
ガスまたはプラズマ等の注目媒体内に伴出される少量の固体物質または半固体物質を量的に検出するための方法及びシステムを開示する。ここで論じられる固体物質または半固体物質は、一般的な物質および「チャンク(chunks)」に言及しており、これは２〜３ナノメータほどの小さい物質で、流れる流体の媒体内に伴出される大きさは約５ｍｍ以下である。
【００２１】
例えば、フォトレジスト材料の場合、固体物質は、架橋結合した長鎖の有機分子から作られる。従って、このような方法の最適な適用例は、半導体製造設備の領域にあり、そのプラズマ技術が偏在し、かつエッチング、アッシング、および薄膜の蒸着等の多くの作業に用いられる。
【００２２】
このプラズマを発生させる１つの方法は、電磁放射を用いることである。以下で記述するように、「電磁気」という用語は、例えば、マイクロ波領域及び無線周波（ＲＦ）領域等の電磁気スペクトルにあてはまる。これまで、マイクロ波プラズマは、半導体基板に対して上流側に発生し、制御された反応が開始される。対照的に、本発明は、固体物質を検出するために、下流側で分離して発生する第２のマイクロ波プラズマを用いて、物質除去処理から生じる排出物（即ち、除去される副産物）内に伴出される固体物質を検出する。
【００２３】
ガス及び固体物質の両方は、電磁気回路（マイクロ波回路）の一部分であり、ガス内に存在する固体物質の量に相当する回路インピーダンスにおける質的応答を得ることができる。以下で用いられるように、「インピーダンス」という用語は、１つの同等システムにおける抵抗/容量として表現され、または説明され、測定され、そして得ることができる。代わりに、「インピーダンス」は、別の同等システムにおける位相/振幅（すなわち、反射係数）として表現され、または説明され、測定され、そして得ることができる。さらに、以下で詳細に説明するように、時間分割されたマイクロ波回路の反射係数が、固体物質（またはマイクロ波の励起によって生じた）からの光放出の時間分割された光強度と特に関連を示す。これにより、光学的なエンドポイント検出方法のための好ましい代替物となる。このような代わりのエンドポイント検出方法は、本出願の譲受人に譲渡されその内容全体が本明細書に包含される、米国特許出願第１０/２４９，９６４号に記載されている。
【００２４】
以下に記載する実施形態は、電磁スペクトルのマイクロ周波数範囲で励起されたプラズマによって論じられるけれども、ここで示されるインピーダンス/反射係数の検出原理は、例えば、無線周波（ＲＦ）によるシステム等のＥＭスペクトルの他領域にも等しく適用可能である。
【００２５】
最初に、図１において、左側ｙ軸上にプロットした光学的なエンドポイント検出技術から決定される放出信号強度間の相関を示す一連の比較プロットを示している。また、（右側ｙ軸上にプロットされた）正規化された反射係数の位相/振幅の値が、下流側にあるプラズマの印加によって確立されたマイクロ波回路内で選択された点で決定される。さらに、特定すると、図１は、５つの曲線の比較、即ち、光学的に検出されたＣＯ種とＣＮ種（フォトレジストの除去による副産物）の正規化量、４３４ナノメータの波長での検出された水素種の量、マイクロ波回路の反射係数の測定された振幅、及びその反射係数の測定された位相を含んでいる。
【００２６】
第１の２つのプロット点（図１におけるダミー１とダミー２として示される）は、２つの「ダミー試験」中に得られる結果を反映しており、上流側でのプラズマによる励起と下流側での励起が、対象物の半導体ウエハに実際に現れるフォトレジスト材料なしに実行された。従って、図１に見られるように、実際のレジスト除去処理において別の方法で発生するであろう、ＣＯ種及びＣＮ種の生産物のベースラインレベルからの放出信号強度に本質的な変化はない。
【００２７】
しかし、さらに続く２つの試験（図１における「被膜ウエハ１」及び「被膜ウエハ２」として示されている）に対して示されているように、光学的に検出されたフォトレジスト種の信号強度の振幅は、４３４ｎｍの波長での水素ラジカルから生じる信号の場合と同様に、固体物質の量が減少するように上昇する傾向を示す。また、反射係数測定の位相信号部分が、ＣＯ種及びＣＮ種の放出信号強度のように、同時に減少する傾向を示す。「被覆ウエハ１」の試験の拡大図が図２に示されている。
【００２８】
図１における被覆ウエハ１及び被覆ウエハ２を示したプロット点は、３００Ｗのマイクロ波出力を用いて得られた。このマイクロ波出力によって、下流側の管壁上にＰＲ被膜を生じさせる。この被膜の平均厚さは、約３５００オングストローム（Å）であった。これは、約８５％の平均固体物質の破壊効率（下流側のプラズマによる）に相当する。
比較すると、６００Ｗの印加出力での破壊効率は、約９６％であり、その結果、マイクロ波反射係数の位相または振幅のいずれかにおいて、時間に対する目立つ動的変化は、検出されなかった。
【００２９】
固体物質は、半導体基板の下流側で管壁上に付着する傾向にあるが、この固体物質が実際マイクロ波回路（３００Ｗで）によって検出されることが証明された。過渡のマイクロ波出力（例えば、６００Ｗ）がガスを点火させるのに用いられ、固体物質は、体部分が蒸発し、そして、位相または振幅が測定されるとき、信号に顕著な変化は検出されない。同様に、管壁上にかなりの堆積が形成されることはなかった。従って、物質が、（本来的にまたは用いる媒体のいずれかにより）プラズマによって崩壊または蒸発することに対する抵抗が強くなければ、この種の物質検出方法に適用できるマイクロ波入力の出力に対して、有効な上限値がある。
【００３０】
例として、図３は、２００Ｗの印加されたマイクロ波出力を用いる物質検出試験を示すプロット図である。マイクロ波回路において、時間に対する振幅及び位相の減少が見られるけれども、対応するＣＯ種およびＣＮ種の光学的信号およびこれらのガス内の固体物質の量に対する位相信号のわずかな相関がある。一方、４００Ｗに増加したマイクロ波印加出力を用いると、図４に示すように、また、光学的信号に対する位相及び振幅の信号の僅かな相関がある。この例において、増加した出力は、固体物質をより蒸発させるために貢献するので、検出される固体物質が少なくなる。固体物質検出における良好な信号対ノイズにとって必要な出力レベルは、最適化することができる。
【００３１】
次に、図５において、本発明の実施形態に従う注目媒体（例えば、フォトレジスト分子の残留物を含む排出ガス）内に存在する固体物質を検出するための方法及びシステムのブロック図１００が示されている。特に、マイクロ波出力源１０２は、注目媒体のための励起用出力源を与え、導波管１０４を介して共振器マイクロ波キャビティ１０６に結合されている。このキャビティ１０６は、さらに、その中に注目媒体（例えば、フォトレジストのアッシングのための排出ガス）を受け入れるように構成されている。
【００３２】
その結果、図１のブロック図は、共振器キャビティ１０６に関連する注目媒体の入力側１０８と出力側１１０を示している。キャビティ１０６内には、注目媒体が入力としてマイクロ波エネルギーによってプラズマ状態に励起される。
【００３３】
搬送用の導波管１０４上の選択された位置において、適当なインピーダンス／反射係数の測定装置１１２が、一定の時間間隔で、定められたマイクロ波回路のインピーダンス／反射係数における変化を検出するために用いられる。この装置は、次に、注目媒体内に含まれる固体分子の量を指示する。適当なインピーダンス測定装置は、導波管１０４の広帯域壁の中心線上に取り付けられた複数の（３または４個の）電界サンプリングプローブを含んでいる。これらは、軸方向にそれぞれλg／６、又はλg／８の間隔で配置されている。これらの電界サンプルは、信号に対して変換され、反射係数（Ｇの振幅及び位相）又はインピーダンス値（Ｚ＝Ｒ±ｊＸ）のいずれかに算術的に変換される。この測定技術は、当業者に良く知られている。
【００３４】
図６は、本発明の実施形態に従うマイクロ波回路の一部として利用できる例示的な共振器マイクロ波キャビティ構造２００の断面図である。図示するように、このキャビティ構造２００は、ハウジング２０２を含み、その中に、共振器キャビティ１０６が配置される。プラズマ移送管２０４がこのキャビティ１０６内に配置され、注目媒体（例えば、上流側の排気ガス）を移送する。供給用の導波管１０４は、望ましい初期の設定チューニングに対するアクセス容易な中心軸を与えるために、スロットアンテナ２０６によって導波管１０４の広帯域壁を介してキャビティ１０６に結合されている。
【００３５】
さらに、電気導体スクリーン２０８により、電磁気境界を与える一方で、共振器キャビティ１０６を介して排出物の流れが可能になる。この実施形態において、マイクロ波キャビティ１０６ＴＥ112モードを用いる。しかし、他の応用において、固体物質の検出のための伝搬モードを用いて異なる管サイズを用いることもできる。
【００３６】
図７は、図６において示された共振器キャビティ構造２００の斜視図であり、特に、このキャビティ構造２００と供給用の導波管１０４との間の関係を説明する。本発明において、マイクロ波出力源として、マグネトロン（図７に示されていない）が用いられる。また、このマグネトロンとプラズマ移送管２０４の両方を冷却するために冷却ファン２１０が用いられる。
【００３７】
図８は、本発明の実施形態に従う、プラズマによる半導体除去装置３００を例示する概略図であり、図５の固体物質検出システム及び方法のために利用する１つの適用例を示している。プラズマ装置３００は、一般的に、ガス供給構成部品３０２、プラズマ発生構成部品３０４、処理室３０６、及び排気管３０８を含む。排気管は、例示的利用において、図５及び図６に記載の共振器マイクロ波キャビティ構造に入力する注目媒体要素（例えば、加工物から下流側のフォトレジストを含む排出ガス）の経路を与える。
【００３８】
ガス配給構成部品３０２は、ガス源３１２とプラズマ発生構成部品３０４のガス入口に流体連通するガス洗浄器３１０を含むことができる。また、更なるガス源(図示略)が、本来の洗浄能力を与えるためにガス入口３１４と流体連通させることもできる。マイクロ波プラズマ発生構成部品３０４は、マイクロ波エンクロージャ３１６を含み、これは、内部を貫通するプラズマチューブ３１８を有する仕切られた、矩形状の箱である。従来知られているように、マイクロ波プラズマ発生構成部品３０４は、反応種を生じさせるようにプラズマ内で入力ガスを励起させるように構成されている。さらに、マイクロ波エネルギーを加えるために、プラズマ発生構成部品３０４は、ＲＦエネルギー励起減とともに作動させることもできる。
【００３９】
一旦励起されると、レジスト被膜された半導体ウエハ等の加工物３０６の表面に反応種を均一に運ぶために、反応ガス種が、処理室の内部領域に導かれる。この点において、１つ以上のバッフル板３２２,３２４が処理室３０６内に含まれている。バッフル板の特別の作動方法は、さらに以下で説明しないけれども、その作動の付加的な情報は、上述した米国特許出願番号１０/２４９，９６４号において見ることができる。上流側のプラズマによって生産された反応種を用いて、フォトレジストおよび／またはポストエッチングの残留物の反応速度を高めるために、加工物３２０は、一例の加熱要素（タングステンハロゲンランプ(図示略)）によって加熱することができる。底部板３２８（赤外線を透過する）が、処理室３０６と加熱要素３２６との間に配置される。排気管３０８の入口３３０は、底部板内に設けた開口と流体連通し、排気管３０８に排出ガスを受け入れる。
【００４０】
図８にさらに説明するように、加工物からの排出ガスの全ては、真空ポンプ（図８に図示されない）の途中で、固体物質検出システム（特に、共振器キャビティ１０６内に含まれるプラズマ移送管を介して）のプラズマ発生構成部品内の排気管３０８を通る。選択的に、酸化ガス源３３２及び入口３３４は、固体物質の破壊効率を高めるために設けることができる。
【００４１】
さらに、論じされた例示的応用（フォトレジストアッシング）内で、プラズマアッシング装置３００は、ここで開示された物質検出システム／方法と関連して用いることができるこのような装置の一例を示していることを理解してほしい。また、他の形式の装置も考慮することができる。
【００４２】
マイクロ波回路において測定されるインピーダンス／反射係数間の相関及び蒸発されないフォトレジストの量は、検出のエンドポイントの動的形式に用いることができることを理解してほしい。すなわち、真空ラインのマイクロ波回路の上流側にある構成部品に抵抗が全くないとき、マイクロ波のインピーダンス／反射係数の測定は、信号操作の方法であると見なすことができる。その結果、本発明の実施形態における導管を介して移動する固体抵抗物質が存在するかをチェックしている間、フォトレジスト物質を有効に蒸発させるために、印加されたマイクロ波出力は、デューテイサイクルの検出時間を表わす非常に短い時間（例えば１００ｍｓ）に対して周期的に減少させることができる。このように、デューテイサイクルの高出力時間の間、フォトレジストは有効に蒸発され、短い低出力時間の間残留するフォトレジスト物質の量が検出される。このサイクルは、フォトレジストが基板の上流側から完全に払拭されることが最終的に測定されるまで、高出力レベルと低出力レベルの間で交互に繰り返される。
【００４３】
従って、図９は、本発明の他の実施形態に従って、半導体加工物から除去物質を完全に取り除くための方法４００を説明する流れ図である。この図で示すように、方法４００は、マイクロ波回路内にフォトレジストを含む排出ガスを受け入れることによってブロック４０２から始まる。そして、ブロック４０４に示すように、比較的高い出力レベル（例えば、６００Ｗ）がマイクロ波回路に印加され、上流側の排出ガス内に含まれるフォトレジストの特定物質を蒸発させる。高出力で所定時間印加した後、ブロック４０６で示すように、この出力レベルは、制限された持続期間（例えば、１００ｍｓの間３００Ｗ）の間、減少される。これは、上述したように、固体物質が排気管内に留まるかどうかを見るための感知作業を可能にする。こうして、ブロック４０８では、インピーダンス／反射係数の測定技術によって検出される時、固体物質がまだ存在しているならば、その時、この処理は、高出力レベルが繰り返される。物質が検出されないのであれば、そのときエンドポイントに到達する。
【００４４】
上述のインピーダンス／反射係数に基づく物質検出技術は、例えば、固体廃棄物破壊システム（例えば、焼却装置）に排出される固体物質の検出、産業設備（例えば、製紙産業、石炭を基本にする電力発生プラント等）の排気／換気システムにおける特定物質の検出、ガス配給システムのための正味汚染物質の検出、気球または他の輸送機構によって大気中の特定物質の検出、さらに、半導体製造産業におけるエッチング／ＣＶＤ室内の特定物質の検出等の他の領域における適用することもできることを理解してほしい。
【００４５】
好ましい実施形態または他の実施形態に関連して本発明を開示してきたが、種々の変更が可能であり、また等価物は、本発明の範囲から逸脱しない要素に置き換えることができる。さらに多くの修正は、本発明の本質的範囲から逸脱しないで本発明の教示に従う特定の状況または物質を採用して行うことができる。それゆえ、本発明は、この発明を実行するために最上の実施形態として開示された特定の実施形態に制限されるものではなく、添付の特許請求の範囲内に入る全ての実施形態を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、４つの個別の加工物上の反射係数測定で、従来の光学的なエンドポイント検出技術から決められた放射信号強度と、マイクロ波回路から決定された放射信号強度と間の相関を示す一連の比較地含むグラフである。
【図２】図２は、図１のグラフで示されたプロット点の１つを拡大してみた図である。
【図３】図３は、印加された２００Ｗのマイクロ波出力を用いて、物質検出試験を説明するプロット図である。
【図４】図４は、印加された４００Ｗのマイクロ波出力を用いて、物質検出試験を説明するプロット図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に従う、注目媒体内に存在する固体物質を検出するための方法及びシステムのブロック図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に従って使用できる例示的な共振マイクロ波キャビティ構造の断面図である。
【図７】図７は、図６に示された共振器キャビティ構造の斜視図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に従う図５の固体物質検出システム及び方法のある１つの特定利用を説明するプラズマによる半導体除去装置の概略図である。
【図９】図９は、本発明の別の実施形態に従う、半導体の加工物から物質を除去するための方法を説明する流れ図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０２  マイクロ波出力源
１０４  導波管
１０６  共振器キャビティ
１０８  媒体の入力側
１１２  インピーダンス測定装置
２００  キャビティ構造
２０４  プラズマ移送管
２０８  電気導体スクリーン
２１０  冷却ファン
３００  プラズマ装置
３０６  処理室
３０８  排気管
３２０  加工物
【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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