(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と第２の電極を有する静電チャックと、
前記第１の電極と前記第２の電極に結合され、前記第１の電極と前記第２の電極にチャック電圧を供給するための第１のＤＣ電源と、
前記第１の電極と前記第１のＤＣ電源との間に結合され、前記第１の電極に供給される第１の電流をモニタするための第１の電流モニタ回路であって、前記第１の電流を示す第１の信号を出力する前記第１の電流モニタ回路と、
前記第２の電極と前記第１のＤＣ電源との間に結合され、前記第２の電極に供給される第２の電流をモニタするための第２の電流モニタ回路であって、前記第２の電流を示す第２の信号を出力する前記第２の電流モニタ回路と、
前記第１の信号と前記第２の信号との双方に応じて、前記第１のＤＣ電源をバイアスするための補正電圧を出力して、前記補正電圧に応じて、前記チャック電圧を変化させるように構成された可変ＤＣ電源と、を含む、プラズマ処理システムにおいて、
基板上のターゲット層をエッチングする際にエッチング処理の終了を確認するための方法であって、
終点モニタ入力部と終点モニタ出力部とを有する終点モニタ回路を前記可変ＤＣ電源に結合させる工程と、
前記終点モニタ入力部で、前記補正電圧を受け取る工程と、
前記終点モニタ回路を用いて、前記エッチング処理の前記終了を示すパターンに関して前記補正電圧を解析する工程と、
前記補正電圧において前記パターンを確認したときに、前記終点モニタ出力部で、前記エッチング処理の前記終了を示す終点信号を出力する工程と、を備え、
前記プラズマ処理システムは、さらに、
前記第１の電流モニタ回路と前記第２の電流モニタ回路とに結合された差動増幅装置であって、前記第１の信号と前記第２の信号とを入力として受け取り、前記可変ＤＣ電源に対して制御信号を出力することにより、前記可変ＤＣ電源によって出力される前記補正電圧を、前記第１の信号と前記第２の信号との双方に応じて変化させる前記差動増幅装置を含む、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、
前記第１の信号と前記第２の信号とは、エッチング処理中において前記第１の電流と前記第２の電流とをほぼ一定に維持するために、前記可変ＤＣ電源によって用いられる、方法。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載の方法であって、
前記終点モニタ回路は、汎用マイクロコンピュータを含む、方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の方法であって、
前記静電チャックは、ジョンセン・ラーベックチャックである、方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の方法であって、
前記基板は、前記ターゲット層の下にある導電層を含む、方法。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載の方法であって、
前記基板は、前記ターゲット層の下にある誘電層を含む、方法。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれかに記載の方法であって、
前記ターゲット層は、二酸化ケイ素含有層であり、
前記基板は、さらに、前記ターゲット層の下にある誘電層を含む、方法。
【請求項８】
請求項１ないし４のいずれかに記載の方法であって、
前記ターゲット層は、低誘電率層であり、
前記基板は、さらに、前記ターゲット層の下にある誘電層を含む、方法。
【請求項９】
プラズマ処理システムにおいて基板上のターゲット層をエッチングする際にエッチング処理の終了を確認するための終点指示装置であって、
第１の電極と第２の電極を有する静電チャックと、
前記第１の電極と第２の電極に結合され、前記第１の電極と前記第２の電極にチャック電圧を供給するための第１のＤＣ電源と、
前記第１の電極と前記第１のＤＣ電源との間に結合され、前記第１の電極に供給される第１の電流をモニタするための第１の電流モニタ回路であって、前記第１の電流を示す第１の信号を出力する前記第１の電流モニタ回路と、
前記第２の電極と前記第１のＤＣ電源との間に結合され、前記第２の電極に供給される第２の電流をモニタするための第２の電流モニタ回路であって、前記第２の電流を示す第２の信号を出力する前記第２の電流モニタ回路と、
前記第１の信号と前記第２の信号との双方に応じて、前記第１のＤＣ電源をバイアスするための補正電圧を出力して、前記補正電圧に応じて、前記チャック電圧を変化させるように構成された可変ＤＣ電源と、
前記可変ＤＣ電源に結合された終点モニタ回路であって、前記補正電圧を入力として受け取り、前記エッチング処理の前記終了を示すパターンに関して前記補正電圧を解析するための回路を含み、さらに、前記補正電圧において前記パターンを確認したときに、前記エッチング処理の前記終了を示す終点信号を出力するための回路を含む、前記終点モニタ回路と、
前記第１の電流モニタ回路と前記第２の電流モニタ回路とに結合された差動増幅装置であって、前記第１の信号と前記第２の信号とを入力として受け取り、前記可変ＤＣ電源に対して制御信号を出力することにより、前記可変ＤＣ電源によって出力される前記補正電圧を、前記第１の信号と前記第２の信号との双方に応じて変化させる前記差動増幅装置と、
を備えることを特徴とする終点指示装置。
【請求項１０】
請求項９記載の終点指示装置であって、
前記可変ＤＣ電源によって出力される前記補正電圧は、前記第１の電流と前記第２の電流とを異符号でほぼ等しく保つように、構成されている、終点指示装置。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の終点指示装置であって、
前記可変ＤＣ電源によって出力される前記補正電圧は、前記第１の電流と前記第２の電流との大きさが等しいか否かに関わらず、前記エッチングを通じて、前記第１の電流と前記第２の電流とをほぼ一定に保つように、構成されている、終点指示装置。
【請求項１２】
請求項９ないし１１のいずれかに記載の終点指示装置であって、
前記終点モニタ回路は、汎用マイクロコンピュータを含む、終点指示装置。
【請求項１３】
請求項９ないし１２のいずれかに記載の終点指示装置であって、
前記静電チャックは、ジョンセン・ラーベックチャックである、終点指示装置。
【請求項１４】
請求項９ないし１３のいずれかに記載の終点指示装置であって、
前記基板は、前記ターゲット層の下にある導電層を含む、終点指示装置。
【請求項１５】
請求項９ないし１３のいずれかに記載の終点指示装置であって、
前記基板は、前記ターゲット層の下にある誘電層を含む、終点指示装置。
【請求項１６】
請求項９ないし１３のいずれかに記載の終点指示装置であって、
前記ターゲット層は、二酸化ケイ素含有層であり、
前記基板は、さらに、前記ターゲット層の下にある誘電層を含む、終点指示装置。
【請求項１７】
プラズマ処理システムにおいて基板上のターゲット層をエッチングする際にエッチング処理の終了を確認するための終点指示装置であって、
第１の電極と第２の電極を有する静電チャックと、
前記第１の電極と前記第２の電極とに結合され、前記第１の電極と前記第２の電極とにチャック電圧を供給するための第１のＤＣ電源と、
前記第１の電極と前記第１のＤＣ電源との間に結合され、前記第１の電極に供給される第１の電流をモニタするための第１の電流モニタ回路であって、前記第１の電流を示す第１の信号を出力する前記第１の電流モニタ回路と、
前記第２の電極と前記第１のＤＣ電源との間に結合され、前記第２の電極に供給される第２の電流をモニタするための第２の電流モニタ回路であって、前記第２の電流を示す第２の信号を出力する前記第２の電流モニタ回路と、
前記第１の電流モニタ回路と前記第２の電流モニタ回路とに結合され、前記第１の信号と前記第２の信号とを入力として受け取り、前記第１の信号と前記第２の信号との双方に応じて差動出力信号を出力する差動増幅装置と、
前記差動増幅装置に結合された終点モニタ回路であって、前記差動出力信号を入力として受け取り、前記エッチング処理の前記終了を示すパターンに関して前記差動出力信号を解析するための回路を含み、さらに、前記差動出力信号において前記パターンを確認したときに、前記エッチング処理の前記終了を示す終点信号を出力するための回路を含む、前記終点モニタ回路と、
を備えることを特徴とする終点指示装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の終点指示装置であって、
前記静電チャックは、ジョンセン・ラーベックチャックである、終点指示装置。
【請求項１９】
請求項１７または１８記載の終点指示装置であって、
前記基板は、前記ターゲット層の下にある導電層を含む、終点指示装置。
【請求項２０】
請求項１７または１８記載の終点指示装置であって、
前記基板は、前記ターゲット層の下にある誘電層を含む、終点指示装置。
【請求項２１】
プラズマ処理システムにおいて基板上のターゲット層をエッチングする際にエッチング処理の終了を確認するための終点指示装置であって、
第１の電極と第２の電極とを有する静電チャックと、
前記第１の電極と前記第２の電極とに結合され、前記第１の電極と前記第２の電極とにチャック電圧を供給するための第１のＤＣ電源と、
前記第１の電極と前記第１のＤＣ電源との間に結合され、前記第１の電極に供給される第１の電流をモニタするための第１の電流モニタ回路であって、前記第１の電流を示す第１の信号を出力する前記第１の電流モニタ回路と、
前記第２の電極と前記第１のＤＣ電源との間に結合され、前記第２の電極に供給される第２の電流をモニタするための第２の電流モニタ回路であって、前記第２の電流を示す第２の信号を出力する前記第２の電流モニタ回路と、
前記第１の電流モニタ回路と前記第２の電流モニタ回路とに結合され、前記第１の信号と前記第２の信号とを入力として受け取り、制御信号を出力する差動増幅装置と、
前記差動増幅装置に結合され、前記制御信号を受け取るための可変ＤＣ電源であって、前記制御信号に応じて、前記第１のＤＣ電源をバイアスするための補正電圧を出力するように構成された前記可変ＤＣ電源と、
前記可変ＤＣ電源に結合された終点モニタ回路であって、前記補正電圧を入力として受け取り、前記エッチング処理の前記終了を示すパターンに関して前記補正電圧を解析するための回路を含み、さらに、前記補正電圧において前記パターンを確認したときに、前記エッチング処理の前記終了を示す終点信号を出力するための回路を含む、前記終点モニタ回路と、
を備えることを特徴とする終点指示装置。
【請求項２２】
請求項２１記載の終点指示装置であって、
前記補正電圧は、前記第１のＤＣ電源をバイアスすることにより、前記エッチング処理中において前記第１の電流と前記第２の電流とをほぼ一定に維持する、終点指示装置。
【請求項２３】
第１の電極と第２の電極を有する静電チャックを含むプラズマ処理システムにおいて基板上のターゲット層をエッチングする際にエッチング処理の終了を確認するコンピュータシステムのための回路基板であって、
前記第１の電極と前記第２の電極にチャック電圧を供給するために前記第１の電極と前記第２の電極に結合可能な第１のＤＣ電源と、
前記第１の電極に供給される第１の電流をモニタするために前記第１のＤＣ電源に結合される第１の電流モニタ回路であって、前記第１の電流を示す第１の信号を出力する前記第１の電流モニタ回路と、
前記第２の電極に供給される第２の電流をモニタするために前記第１のＤＣ電源に結合される第２の電流モニタ回路であって、前記第２の電流を示す第２の信号を出力する前記第２の電流モニタ回路と、
前記第１の信号と前記第２の信号との双方に応じて、前記第１のＤＣ電源をバイアスするための補正電圧を出力して、前記補正電圧に応じて、前記チャック電圧を変化させるように構成された可変ＤＣ電源と、
前記可変ＤＣ電源に結合された終点モニタ回路であって、前記補正電圧を入力として受け取り、前記エッチング処理の前記終了を示すパターンに関して前記補正電圧を解析するための回路を含み、さらに、前記補正電圧において前記パターンを確認したときに、前記エッチング処理の前記終了を示す終点信号を出力するための回路を含む、前記終点モニタ回路と、
前記第１の電流モニタ回路と前記第２の電流モニタ回路とに結合された差動増幅装置であって、前記第１の信号と前記第２の信号とを入力として受け取り、前記可変ＤＣ電源に対して制御信号を出力することにより、前記可変ＤＣ電源によって出力される前記補正電圧を、前記第１の信号と前記第２の信号との双方に応じて変化させる前記差動増幅装置と、を備えることを特徴とする回路基板。
【請求項２４】
請求項２３記載の回路基板であって、
前記可変ＤＣ電源によって出力される前記補正電圧は、前記第１の電流と前記第２の電流とを異符号でほぼ等しく保つように、構成されている、回路基板。
【請求項２５】
請求項２３記載の回路基板であって、
前記可変ＤＣ電源によって出力される前記補正電圧は、前記第１の電流と前記第２の電流との大きさが等しいか否かに関わらず、前記エッチングを通じて、前記第１の電流と前記第２の電流とをほぼ一定に保つように、構成されている、回路基板。
【請求項２６】
請求項２３ないし２５のいずれかに記載の回路基板であって、
前記終点モニタ回路は、前記コンピュータシステムを利用する、回路基板。
【請求項２７】
請求項２３ないし２６のいずれかに記載の回路基板であって、
前記静電チャックは、ジョンセン・ラーベックチャックである、回路基板。
【請求項２８】
請求項２３ないし２７のいずれかに記載の回路基板であって、
前記基板は、前記ターゲット層の下にある導電層を含む、回路基板。
【請求項２９】
請求項２３ないし２８のいずれかに記載の回路基板であって、
前記基板は、前記ターゲット層の下にある誘電層を含む、回路基板。
【請求項３０】
第１の電極と第２の電極とを有する静電チャックを含むプラズマ処理システムにおいて基板上のターゲット層をエッチングする際にエッチング処理の終了を確認するコンピュータシステムのための回路基板であって、
前記第１の電極と前記第２の電極とにチャック電圧を供給するために前記第１の電極と前記第２の電極とに結合可能な第１のＤＣ電源と、
前記第１の電極に供給される第１の電流をモニタするために前記第１のＤＣ電源に結合される第１の電流モニタ回路であって、前記第１の電流を示す第１の信号を出力する前記第１の電流モニタ回路と、
前記第２の電極に供給される第２の電流をモニタするために前記第１のＤＣ電源に結合される第２の電流モニタ回路であって、前記第２の電流を示す第２の信号を出力する前記第２の電流モニタ回路と、
前記第１の電流モニタ回路と前記第２の電流モニタ回路とに結合され、前記第１の信号と前記第２の信号とを入力として受け取り、制御信号を出力する差動増幅装置と、
前記差動増幅装置に結合され、前記制御信号を受け取るための可変ＤＣ電源であって、前記制御信号に応じて、前記第１のＤＣ電源をバイアスするための補正電圧を出力するように構成された前記可変ＤＣ電源と、
前記可変ＤＣ電源に結合された終点モニタ回路であって、前記補正電圧を入力として受け取り、前記エッチング処理の前記終了を示すパターンに関して前記補正電圧を解析するための回路を含み、さらに、前記補正電圧において前記パターンを確認したときに、前記エッチング処理の前記終了を示す終点信号を出力するための回路を含む、前記終点モニタ回路と、
を備えることを特徴とする回路基板。
【請求項３１】
請求項３０記載の回路基板であって、
前記補正電圧は、前記第１のＤＣ電源をバイアスすることにより、前記エッチング処理中において前記第１の電流と前記第２の電流とをほぼ一定に維持する、回路基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は半導体デバイスの製造に関し、特に、基板上の選択された層をエッチングする際に、終点指示のためにエッチング処理の終了を確認する改良された技術に関する。
【０００２】
集積回路または平面パネルディスプレイ等の半導体デバイスの製造において、基板（例えば、ウエハやガラスパネル）は、プラズマ処理チャンバ内で処理される。処理には、基板への材料層の堆積と、堆積した（複数の）層の選択的なエッチングとが含まれる。エッチング層を準備するために、基板の表面は、通常、適切なフォトレジストまたはハードマスクによってマスクされる。エッチング中には、マスクによって保護されていない領域をエッチングするために、適切なエッチングソースガスからプラズマが生成される。ターゲット層がエッチングされたと判断されると、エッチングは終了する。このエッチングの終了は、通常、エッチングの「終点」と呼ばれる。
【０００３】
エッチングを終了する時期を決定するために、この技術分野において、多くの手法が用いられている。例えば、エッチングは、既定の期間が経過したときに、終了する。既定の期間は、生産工程の前にいくつかのサンプル基板をエッチングすることによって、予め経験的に決定される。しかしながら、フィードバック制御を実行しないため、基板間のバラツキのための許容誤差は設定されていない。
【０００４】
さらに一般的には、エッチング処理の終了は、プラズマの光放出をモニタすることによって、動的に確認される。ターゲット層がエッチングされるときには、エッチング副産物の濃度の減少、エッチング物質の濃度の増加、下層にある（複数の）材料との反応により形成される副産物の濃度の増加、および／または、プラズマ自体のインピーダンスの変化により、プラズマの光放出が変化する。
【０００５】
しかしながら、光放出に基づく技術は、いくつかの欠点を有することが明らかとなっている。例えば、一部のエッチング物質および／または添加ガスの使用は、光放出終点技術を妨げ、不正確な測定値を生じさせる。特徴部位のサイズが減少すると、マスクの開口部を介してプラズマに露出する薄膜の量が減少する場合がある。そして、露出した薄膜との反応によって生成される副産物ガスの量が減少し、プラズマ光放出に依存する信号の信頼性が低くなる。
【０００６】
ターゲット層のエッチングが完了して下層がプラズマに露出すると、基板の自己誘導バイアスが変化することが明らかとなっている。例えば、誘電体のターゲット層をエッチングする場合には、導電体の下層がプラズマに露出するにつれ、基板の自己誘電バイアスの変化が観察される。また、導電体のターゲット層をエッチングする場合には、誘電体の下層がプラズマに露出するときに、基板の自己誘電バイアスの変化が観察される。基板の自己誘電バイアスの変化をモニタすることによって、終点指示のためにエッチング処理の終了を確認することができる。
【０００７】
説明を容易にするために、図１は、エッチングの終点指示のために、ウエハの自己誘電バイアスをモニタすることにより、ターゲット層のエッチングが完了した時期を決定する、代表的な終点判定装置を示す。図１に示すように、ウエハ１０２は、電極１０４上に配置されている。電極１０４は、通常、金属素材で作製される。この例において、電極１０４はチャックとして機能し、コンデンサ１０８を介して、ＲＦ電源１０６によって作動される。エッチング中、ウエハ１０２の自己誘導バイアスは、モニタ回路１１２を通じてノード１１０において検出される。モニタ回路１１２は、信号のＲＦ成分をブロックし、ＤＣ成分のみを通過させるローパスフィルタ１１４を含む。ウエハの自己誘導バイアスは、数百ボルトになる傾向があるため、ローパスフィルタ１１４を通過した信号は、通常、分圧回路を通って減少される。これにより、モニタ用電子機器（説明の簡略化のため図示せず）は、ウエハ１０２の自己誘導バイアスの変化をモニタすることができる。ウエハの自己誘電バイアスの変化に関係する情報により、終点指示用電子機器は、エッチングを終了すべき時期を決定することができる。
【０００８】
しかしながら、図１において説明したモニタ技術の感度および精度は、プラズマに露出するターゲット薄膜のパーセンテージの減少、および／または、プラズマと電極との間のＤＣ導電率が減少する場合（例えば、エッチングされるターゲット層の下に誘電層が存在する場合）などに伴い低下する。さらに、図１のモニタ技術は、通常、静電チャックが利用される場合には効果がない。これは、静電チャックは、通常、導電チャック本体と基板との間の誘電層を利用するためである。この誘電層の存在は、プラズマとチャックとの間の電流経路を阻害し、ノード１１０におけるウエハの自己誘電バイアスを正確に決定するのを非常に困難にする。さらに、ノード１１０で検出された電圧とウエハ１０２の自己誘電バイアスとの関係は、線形ではない。例えば、静電チャックの抵抗は、チャック上の電圧に、部分的に依存する。したがって、ノード１１０において信号が検出されたとしても、検出された信号と基板上の自己誘電バイアスとを、終点指示のために相関させるのは困難である。
【０００９】
上述したことから、終点指示のために、プラズマエッチング処理の終了を検知するための改良された技術が望まれている。
【００１０】
【発明の概要】
本発明は、プラズマ処理システムにおいて基板上のターゲット層をエッチングする際に、エッチング処理の終了を確認するための方法および装置に関する。
本発明は、多くの異なるエッチングの応用のために、エッチング処理の終了に相当する基板の電位の変化を利用する。一実施形態において、終点指示装置は、エッチング処理の終了を示すパターンを検出するために、静電チャックの電極に流れる電流をモニタするように構成された電流モニタ回路を含む。電流信号において、エッチング処理の終了を示すパターンを確認したとき、エッチングを終了させるために制御信号が生成される。
【００１１】
別の実施形態において、チャックは、バイポーラ静電チャックである。エッチングを終了させるために、エッチング処理の終了を示す上記のパターンに関して、静電チャックの双方の電極に流れる電流がモニタされる。さらに別の実施形態において、エッチングを終了させるために、エッチング処理の終了を示す上記のパターンに関して、静電チャックの複数の電極に供給される複数の電流の差異をモニタする。
【００１２】
さらに別の実施形態において、静電電源は、静電チャックの複数の電極に供給される複数の電流をモニタして、これに応じた、補正電圧を出力するバイアス補正電源を含む。そして、補正電圧は、エッチング中に、複数の電極に供給される電流を異符号でほぼ等しく保つために、チャック電源に入力される。この実施形態において、補正電圧は、エッチングを終了させるために、エッチング処理の終了を示す上記のパターンに関してモニタされる。
【００１３】
本発明のこれらの効果およびその他の効果は、以下の詳細な説明を読み、種々の図面を検討することにより、明らかになる。
【００１４】
【好ましい実施形態の詳細な説明】
次に、添付図面に例示された好適な実施形態に基づき、本発明を詳細に説明する。以下の説明では、本発明を十分に理解するために、多くの特定の詳細について述べる。しかしながら、当業者にとって、こうした特定の詳細の一部または全部がなくとも本発明を実施できることは明らかである。また、周知の処理工程および／または構造については、本発明を不必要に曖昧にするのを避けるために、詳細な説明を省略する。
【００１５】
発明者は、ターゲット層のエッチングが進みにつれ、特に、ターゲット層が下層までエッチングされるときに、基板の電位が変化することを理解している。基板電位の変化は、エッチング終了時において顕著となる。理論に拘束されることは望まないが、ターゲット層のエッチングが完了すると、基板とプラズマとの間の容量性および抵抗性の結合が変化すると考えられている。可能な説明の一つとして、エッチング特徴部位（バイアまたはトレンチなど）が停止層までエッチングされたときに、プラズマと基板との間の漏電電流が増加するにことよって、基板上の自己誘導バイアスが変化する。さらに、ターゲット層がエッチングされると、プラズマ自体の特性が変化する可能性もある。この変化は、プラズマインピーダンスの変化をもたらし、基板の自己誘導バイアスを変化させる。
【００１６】
プラズマ処理システムにおいて静電チャックが利用される場合、基板電位を直接測定することは困難である。これは、ＥＳＣの誘電層が、基板と電気測定回路との間に、大きな抵抗を導くためである。本発明はこれらの困難を克服している。
【００１７】
発明者は、基板電位の変化がＥＳＣ電源から静電チャックの複数の電極に流れる電流を変化させることを、理解している。本発明の一実施形態では、静電チャックの複数の電極に流れる複数の電流がモニタされる。これにより、エッチング処理の終了に関連する基板電位の変化が確認され、ここから導かれた情報はエッチングの終点指示に用いられる。
【００１８】
さらに、一部の静電チャック電源は、静電チャックの複数の電極に流れる複数の電流を異符号でほぼ等しい大きさに保つために、補正回路を用いることが好ましい。補正回路が利用されるのは、チャック電極と上方の基板領域との間の静電力がエッチング中に変化する場合には、一貫性のないチャッキングや、一貫性のない熱伝導、望ましくないエッチング結果が、生じるためである。しかしながら、一部のシステムでは、静電チャックの複数の電極に流れる複数の電流をほぼ一定（すなわち、エッチング中に、等しくなくとも相対的に不変）に維持するために補正回路が用いられる。
【００１９】
一般に、補正回路は、通常、静電チャックの複数の電極に流れる複数の電流をモニタし、可変バイアス補正電源に制御信号を提供する。静電チャックの複数の電極に流れる複数の電流が変化したとき、変化制御信号は、バイアス補正電源から出力される電圧を変化させる。ここで、バイアス補正電源から出力される電圧を、補正電圧と呼ぶ。補正電圧は、複数のチャック電極に供給される複数の電圧をオフセットして、複数の静電チャック電極に流れる複数の電流を異符号でほぼ等しい大きさに保つ（または、上記の他のシステムにおいては、ほぼ一定にする）ために利用される。
【００２０】
補正電圧は、エッチングの進行とともに変化し、通常、ターゲット層が除去されたとき、すなわち、エッチングが完了したときに、劇的に変化することが、発明者によって発見された。本発明の一実施形態によれば、エッチングの終点指示のために補正電圧をモニタすることによって、エッチング処理の終了に関する情報が得られる。
【００２１】
説明を容易にするために、図２は、エッチングの進行時に、複数のチャック電極に供給される複数の電流を異符号でほぼ等しく保つための補正装置の簡略図を示す。しかしながら、この実施形態の補正装置は、複数のチャック電極に供給される複数の電流を異符号でほぼ等しく保つ機能を有しているが、ここで開示するコンセプトは、複数の電極に流れる複数の電流をほぼ不変（すなわち、エッチング中に、等しくなくとも相対的に不変）にする補正装置にも同様に適用される。こうした補正回路とともに動作する装置の例を利用することは、この開示を与えられた当業者の技術範囲に十分に入る。
【００２２】
図２について、ウエハやガラスパネル等の処理対象物２００は、エッチングされるターゲット層を含む。処理対象物２００は、フォトレジストマスク層２０２と、ターゲット層２０４と、１つまたは複数の下層薄膜２０６と、基板２０７とによって簡略化して表されている。ターゲット層２０４は、エッチングされる任意の層である。一例において、ターゲット層２０４は、ドープ処理ＣＶＤ（化学蒸着）またはＰＥＣＶＤ（プラズマエンハンスト化学蒸着）ガラス層等の二酸化ケイ素含有層である。別の例では、ターゲット層２０４は、低誘電率（低ｋ誘電）層である。さらに別の例では、ターゲット層２０４は、エッチングされる金属層または（ドープ処理または非ドープ処理）ポリシリコンである。１つまたは複数の下層薄膜２０６は、ターゲット層２０４の下にある、任意およびすべての、層および／または構造を含む。１つまたは複数の下層薄膜２０６は、例えば、１以上の導電（金属またはドープ処理ポリシリコン）層、および／または、１以上の誘電層を含む。例えば、エッチング停止層は、ターゲット層２０４の直下に配置され、窒化ケイ素や、ケイ化チタン、窒化チタン素材などで形成される。基板２０７は、例えば、ウエハまたはガラスパネルなどのエッチング対象物の支持材料である。本例の説明のため、基板２０７は、その表面上に存在する可能性のある複数の層および／または複数のデバイス構造を含まず、これに代えて、上記の層２０２，２０４，２０６によって表される。１つまたは複数の下層薄膜２０６が存在せず、ターゲット層２０４が基板２０４上に直接配置される場合もある。
【００２３】
図２の例では、ジョンセン・ラーベックチャックが用いられているが、本発明は、例えば、任意の構成の単極ＥＳＣチャックや多極ＥＳＣチャックなど、任意のタイプの静電チャックを用いて機能すると考えられる。ジョンセン・ラーベックチャックの構造は、当技術分野において広く知られており、簡潔のため、詳細な説明は省略する。さらに、図２の例において、複数のチャック電極は同心状の構造だが、複数の静電チャックの電極は、任意の構造および／または形状（相互にかみ合う等）にすることができる。図２の例の同心状のジョンセン・ラーベックチャックについて、外部電極２０８と内部電極２１０とは、弱導電層２１２に埋め込まれている。弱導電層２１２は、例えば、導電性のために僅かにドープされたセラミック材料で形成される。ＲＦ電極２１４は、弱導電層２１２の下に配置されており、通常は金属材料で形成される。ＲＦ電極２１４は、コンデンサ２１８を介してＲＦ電源２１６に結合される。チャッキングを促進するため、チャック２２０の複数の電極は、静電電源２２２に結合される。
【００２４】
静電チャック電源２２２は、ＤＣチャック電圧をチャック２２０の複数の電極に供給する主電源２２４を含む。ローパスフィルタ２３０，２３２は、電極２０８，２１０と静電チャック電源２２２との間に配置され、主電源２２４とチャック２２０の電極２０８，２１０とを結合させ、ＲＦ電源２１６を電源２２２から分離する。電流モニタ回路２３４，２３６は、静電チャックの複数の電極とＥＳＣ電源２２２との間の電流経路に直列に結合され、これらの区間の電流をモニタする。
【００２５】
各電流モニタ回路２３４，２３６は、簡単な抵抗性装置によって実施可能であり、それぞれの電位差を確認し、各電極２０８，２１０に流れる電流を決定する。電流モニタ回路２３４，２３６の出力は、コンパレータ回路２３８に入力される。コンパレータ回路は、例えば、差動増幅回路である。コンパレータ回路２３８は、可変バイアス補正電源２４２を制御するための制御信号２４０を出力する。バイアス補正電源２４２は、制御信号２４０に応じてその出力を変更する。バイアス補正電源２４２の出力は、主電源２２４をバイアスし、電極２０８，２１０に流れる電流を異符号でほぼ等しい大きさに保つのに利用される。静電チャック電源２２２内のバイアス補正装置を含む図２の装置は、当技術分野において良く知られている。
【００２６】
ターゲット層２０４がエッチングされる際、補正回路は、電極２０８，２１０に流れる電流をほぼ等しく保つようにするため、ノード２５０における補正電圧は変化する。発明者は、制御信号２４０内において、または、バイアス補正電源２４２の出力部であるノード２５０において、検知される補正電圧に含まれる情報は、エッチングの進行に関連し、特に、エッチングが終了した時期に関連する情報を含むことを理解している。これは、前述したように、エッチングの進行とともに、基板２０７の電位が変化し、これにより、各電極２０８，２１０に流れる電流が変化するためである。こうした変化は、電流モニタ回路２３４，２３６によって検出され、この結果、制御信号２４０が生成される。制御信号２４０は、主電源２２４をバイアスして電極２０８，２１０に流れる電流をほぼ等しく保つ機能を有するバイアス補正電源２４２に対する、フィードバック信号として適する。
【００２７】
図３は、ターゲット層のエッチングが進行するときの代表的な補正電圧を示す。補正電圧図３００において、点３０２でエッチングが開始される。エッチングの進行とともに、補正電圧は変化する。図３において、この変化は補正電圧の増加によって表されているが、他の基板においてエッチングが進行する場合、補正電圧は、減少するなど他の変化を示す場合もある。エッチングによってターゲット層が取り除かれると、通常、補正電圧の著しい変化が観察される。図３において、エッチングの終了は、領域３０４付近の急な上向きの傾斜によって示されるが、エッチングの終了は、（他のエッチング処理においては）信号の急な下向きの傾斜や、スパイク、急激な一時的低下によって示される場合もある。エッチング終了時の補正電圧図の正確な形状に関係なく、エッチングの終了は、通常、補正電圧の明らかに認められる変化によって示される。エッチング終了時の補正電圧図における特定の特徴的な形状は、サンプルウエハのサンプルエッチングを実行することによって確認される。その後、終点指示のために、補正図においてエッチングの終了を示す確認済みの特徴的な形状を探すように、モニタ回路に命令される。
【００２８】
図４は、本発明の一実施形態に従って、エッチングの終点指示のために、補正電圧をモニタするための簡略化した装置を示す。図４において、ノード２５０の電圧は、終点モニタ回路４０２に入力される。終点モニタ回路４０２は、エッチング処理の終了を示す特徴的な変化が確認されたときに終点信号４０４を出力する。モニタ回路４０２は、例えば、入力補正電圧信号を解析し、エッチング処理の終点指示のための制御信号４０４を出力するようにプログラムされたプログラマブルデジタル回路である。一例において、モニタ回路４０２は、エッチング処理の終了を示す変化に関して、デジタル化された補正電圧信号を解析するようにプログラムされた、汎用デジタルコンピュータ（例えば、マイクロコンピュータ）またはデジタル信号プロセッサである。
【００２９】
本発明の別の実施形態によれば、終点指示のために、エッチング終了の特徴的な変化に関して、制御信号２４０自体をモニタすることも可能である。
本発明のさらに別の実施形態によれば、エッチング処理の終了を示す（複数の）電流の変化に関して、複数の区間自体の複数の電流をモニタする（例えば、電流モニタ回路２３４，２３６の出力をモニタする）ことができる。後者の実施形態は、補正回路を用いないチャックに関して、特に有効である。
【００３０】
本発明の別の実施形態によれば、電源２４２が存在しなくとも、電流モニタ回路２４８によって、間接的に、複数の電極区間を通る電流の差異をモニタすることができる。
【００３１】
上記のことから分かるように、本発明の多くの実施形態では、エッチングを停止させるために、エッチングが終了した時期を確認する目的で、静電チャック電源に存在する信号を利用している。間接的な方法では、静電チャックの複数の電極に供給される複数の電流の変化が、終点指示のために、エッチングの進行を確認するために利用される。従来技術と異なり、本発明の終点指示技術では、（図１の場合に行われていたように）基板の自己誘電バイアスを電極を介して直接モニタする必要がない。したがって、この技術は、ウエハとチャック本体との間に配置される非導電性の誘電層を有する静電チャックを用いる場合にも機能する。
【００３２】
実際、チャックの金属本体とターゲット層との間に配置される非導電層が存在する場合でも、エッチングが終了する時期を正確に決定することができる。静電チャックの一部としてまたは基板内に非導電性の誘電層が存在するとき、図１の従来技術の終点指示回路は、恐らく終点信号を正確に提供することができない。これは、従来技術では、終点指示のために、基板の自己誘導バイアスを電極を介して直接測定しているためである。また、当業者が考えるように、電極表面上および／またはターゲット層下における誘電層の存在は、電気経路をブロックし、基板の自己誘導バイアスの直接的な測定を、不可能および／または困難にする。本発明は、基板と電極との直接的な接触に依存しないため、こうした誘電層の存在は、本発明におけるエッチング終了の確認を妨げない。
【００３３】
また、本発明の終点指示技術は、感度が高く、また、エッチングプラズマに露出されるターゲット層の割合（またはパーセンテージ）が少ない基板をエッチングする場合にも、正確な終点情報を提供できることが観察された。感度は、導電性金属またはドープ処理ポリシリコン相互接続層などの導電層が、エッチングされるターゲット層の下に配置される場合に、増加する。以前に言及したように、本技術の感度は高いため、ターゲット層の下に誘電層が配置されていても、エッチング処理の終了を確認できる。さらに、終点指示は、プラズマの光放出のモニタに依存しないため、本発明の技術は、用いられるエッチング物質および／または添加ガスに関係なく機能する。
【００３４】
本発明をいくつかの好適な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲に含まれる変更、変形、均等物が存在する。一般には、基板電位の変化から終点データを得ることが可能であり、これはシステム内の種々のポイントで種々の信号を調べることで得られることを提案している。そして、ＥＳＣチャック（これは基板電位の変化を反映する）の（複数の）電極に流れる（複数の）電流の変化をモニタすることによって終点データを確認することができるが、ＥＳＣチャックが用いられる場合には、基板電位に基づく終点データを得る他の方法も存在する。例えば、基板の裏側または基板上の適切な場所に接触するプローブを用いて、エッチング中に基板電位を直接測定する。そして、終点指示のために、エッチングの終了を示す変化に関して、このプローブの信号を解析する。
【００３５】
別な例において、基板電位の間接的な測定として、エッチング中にＥＳＣチャックの端部からの冷却ガスの漏出量がモニタされる。この流量は、ＥＳＣのクランプ力に依存し、また、ＥＳＣのクランプ力は、ＥＳＣと基板との間の（複数の）電位差に依存する。エッチングが進行する際、基板電位の変化によって、流量の探知可能な変化が生じる。一実施形態において、この漏出量は、基板とＥＳＣとの境界に冷却ガスを供給する圧力制御装置に関連して、または、圧力制御装置の一部としてモニタされる。終点指示のために、エッチングの終了を示す変化に関して、流量信号を解析する。
【００３６】
実際には、本開示により、当業者は、基板電位の変化がプラズマ処理システム内の種々のポイントにおいて他の信号に影響を与えることを、容易に認識できる。本開示が与える知識により、特定のプラズマ処理システム内で、基板電位の変化を確認するためにモニタ可能な信号および位置を特定することは、プラズマ処理装置に係る当業者の技術の範囲内にある。なお、本発明の方法および装置の実施には多数の代替方法が存在する。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の趣旨および範囲に入るこうした変更、変形、および均等物のすべてを包含するものと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
本発明は、添付図面の各図に非制限的に例示され、同様の符号は同様の要素を示す。
【図１】  エッチングの終点指示のために、ウエハの自己誘導バイアスをモニタすることにより、ターゲット層のエッチングが完了した時期を決定する、代表的な終点指示装置を示す図である。
【図２】  エッチングの進行時に、複数のチャック電極に供給される複数の電流を異符号でほぼ等しい大きさに保つための補正装置の簡略図である。
【図３】  ターゲット層のエッチングが進行するときの代表的な補正電圧を示す図である。
【図４】  本発明の一実施形態に従って、エッチングの終点指示のために、補正電圧をモニタするための簡略化した装置を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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