(57)【要約】【課題】エッチングリアクタ内のフィーチャーエッチング完了を検知する装置と方法。【解決手段】第１の記録されたデータマトリクス（１１０）を形成するために第１のエッチングプロセスに関する最初に測定されたデータを記録し、エッチングプロセス用に目標エンドポイントデータを使用して第１のエンドポイント信号マトリクスをアセンブルし、第１の記録されたデータマトリクスをリファインするために第１の記録されたデータマトリクスと第１のエンドポイント信号マトリクス上の部分最小自乗（１３０）を達成し、リファインされ記録されたデータマトリクスと第１のエンドポイント信号マトリクスに基づいて相関関係マトリクス（１８０）を算出する。第２の記録されたデータマトリクスを形成するための第２のエッチングプロセスを達成する。相関関係マトリクスと第２の記録されたデータマトリクスは第２のエッチングプロセスのエンドポイントの達成の決定用に解析される。
2004527117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィーチャーエッチング完了を検知する方法であって、この方法は：
相関関係マトリクスを決定するステップを備え、このステップは；
第１の記録されたデータマトリクスを形成するために連続した時間間隔に
わたって第１のエッチングプロセスに関する最初に測定されたデータを記録
し、
特定のエッチングプロセス用に目標エンドポイントデータを使用して第１
のエンドポイント信号マトリクスをアセンブルし、
第１の記録されたデータマトリクスをリファインするために第１の記録さ
れたデータマトリクスと第１のエンドポイント信号マトリクス上の部分最小
自乗解析を達成し、また
リファインされ記録されたデータマトリクスと第１のエンドポイント信号
マトリクスに基づいて相関関係マトリクスを算出すること、
によって行なわれ；また
第２の記録されたデータマトリクスを形成するための第２のエッチングプロセスを達成するステップを備えていて、相関関係マトリクスと第２の記録されたデータマトリクスは、第２のエッチングプロセスのエンドポイントが達成されたかどうかを決定するために解析される方法。
【請求項２】
前記部分最小自乗解析を達成するステップは：
第１の測定されたデータの第１のエンドポイント信号マトリクスに影響するように規定されたプロジェクションデータの変数重要度を計算するステップと；
プロジェクションデータの変数重要度の解析に基づいて第１の記録されたデータマトリクスをリファインするステップと；
を備えている請求項１記載の方法。
【請求項３】
第１の記録されたデータマトリクスをリファインするステップは、第１の記録されたデータマトリクス内の変数が第１のエンドポイント信号マトリクス上の最小インパクトを有するように除去できるかどうかを決定するためにプロジェクションデータの変数重要度を解析することを備えている請求項２記載の方法。
【請求項４】
予め定められたしきい値以下のプロジェクションデータ値の変数重要度を有している変数は捨てられる請求項３記載の方法。
【請求項５】
予め定められた範囲内のプロジェクションデータ値の変数重要度を有している変数は捨てられる請求項３記載の方法。
【請求項６】
変数の数に関連するプロジェクションデータ値の変数重要度の少なくとも一次導関数は、それ以下では変数が捨てられるプロジェクションデータの変数重要度用に、しきい値を選択するために使用される請求項３記載の方法。
【請求項７】
第２のエッチングプロセスを達成するステップは：
処理チャンバー内で第２のエッチングプロセスを開始するステップと；
少なくとも１つの記録されたデータベクトルの第２の記録されたデータマトリクスを形成するために、連続的な時間間隔にわたって第２のエッチングプロセスに関する第２の測定されたデータを記録するステップと；
少なくとも１つの記録されたデータベクトルと相関関係のマトリクスの少なくとも１つの重みベクトルとを乗算することによって、少なくとも１つのエンドポイント信号を計算するステップと；
少なくとも１つのエンドポイント信号を検査することによって、エンドポイントが達成されたかどうかを決定するステップと；
エンドポイントが達成された場合にエッチングプロセスを停止するステップと；
を備えた請求項１記載の方法。
【請求項８】
第１のエッチングプロセスと第２のエッチングプロセスとは、単一の処理チャンバー内で達成される請求項１記載の方法。
【請求項９】
相関関係マトリクスは、選択された処理チャンバー内で達成されたエッチングプロセス用に計算される請求項１記載の方法。
【請求項１０】
目標データは、選択された処理チャンバー内の実験によって決定され、選択された処理チャンバーは第２のエッチングプロセス用に使用される請求項１記載の方法。
【請求項１１】
測定されたデータは、光放射データである請求項１記載の方法。
【請求項１２】
測定されたデータは、電気的信号データである請求項１記載の方法。
【請求項１３】
測定されたデータは、整合ネットワークキャパシタ設定データである請求項１記載の方法。
【請求項１４】
第１の記録されたデータマトリクス、第１のエンドポイント信号マトリクス、および相関関係マトリクスは、
【数１】
2004527117.tif 000012
の関係によって規定され：
ここにおいて、［Ｘ］はｍ掛けるｎのデータポイントを有する第１の記録されたデータマトリクスを示していて、［Ｂ］はｎ掛けるｐのデータポイントを有する相関関係マトリクスを示していて、［Ｙ］はｍ掛けるｐのデータポイントを有する第１のエンドポイント信号マトリクスを示している請求項１記載の方法。
【請求項１５】
第１の記録されたデータマトリクスと第２の記録されたデータマトリクス内の所定の即時インタイムのデータは、各マトリクスの列の要素の平均値を算定し、その平均値を各要素から引くことによって、平均中心合わせされている請求項１記載の方法。
【請求項１６】
第１の記録されたデータマトリクスおよび第２の記録されたデータマトリクス内の所定の即時インタイムのデータは、各マトリクスの列のデータの標準的偏倚を決定することによって標準化されている請求項１記載の方法。
【請求項１７】
エッチングプロセスを達成するために構成されたエッチングリアクタを備えていて、前記エッチングプロセスは前記エッチングリアクタに接続された出力源によって駆動され；
前記エッチングプロセスのエンドポイントを検知するためのエンドポイント検知装置を備えていて、前記エンドポイント検知装置は、検知セクションと計算セクションとを備え、前記検知セクションは前記エッチングリアクタ内のエッチングプロセスに関連するデータを連続的に検知するために構成されていて、前記計算セクションは、第１の記録されたデータマトリクスを形成するために、連続した時間間隔にわたって第１のエッチングプロセスに関する第１の測定されたデータを使用して、相関関係マトリクスを決定し、特定のエッチングプロセス用の目標エンドポイントデータを使用して第１のエンドポイント信号マトリクスをアセンブルし、第１の記録されたデータマトリクスをリファインするために第１の記録されたデータマトリクス上と第１のエンドポイント信号マトリクスの部分最小自乗を達成し、リファインされ記録されたデータマトリクスと第１のエンドポイント信号マトリクスに基づいて相関関係マトリクスを算出し、そして、第２のエッチングプロセス用に第２の記録されたデータマトリクスを形成するために構成されていて、前記計算セクションは、相関関係マトリクスと第２の記録されたデータマトリクスを解析し、第２のエッチングプロセスのエンドポイントが達成された場合にエンドポイント信号を生成するように構成されていて；
前記計算セクションから前記エンドポイント信号を受けるために構成された制御装置を備えていて、前記制御装置は前記エンドポイント信号に基づいて前記出力源を制御するために構成されている装置。
【請求項１８】
前記検知セクションは、前記エッチングリアクタ内の放射スペクトルを連続的に検知するために構成されたフォトディテクタを備えている請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
フォトディテクタセクションは、高解像度光放射分光センサーを備えている請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
エッチングリアクタは、そこを通って前記検知セクションが放射スペクトルを検知する透明の材料で作られたのぞき窓を有する真空チャンバーを備えている請求項１８記載の装置。
【請求項２１】
前記エッチングリアクタは、真空チャンバーと、前記真空チャンバー内に設けられた一対の平行な板状電極と、前記真空チャンバーに接続されたガス注入ラインと、および、前記真空チャンバーに接続されたガス排出ラインとを備えた容量結合プラズマリアクタである請求項１７記載の装置。
【請求項２２】
前記エッチングリアクタは、複数周波数の容量結合プラズマリアクタと、誘電結合プラズマリアクタと、電子サイクロトロン共鳴リアクタと、ヘリコンプラズマリアクタとから本質的になるグループから選択される請求項１７記載の装置。
【請求項２３】
前記計算セクションは、第１の測定されたデータの第１のエンドポイント信号マトリクス上の誘電として規定されたプロジェクションデータの変数重要度を計算し、プロジェクションデータの変数重要度の解析に基づいて第１の記録されたデータマトリクスをリファインするために構成されている請求項１７記載の装置。
【請求項２４】
前記計算セクションは、第１の記録されたデータマトリクス内の変数が第１のエンドポイント信号マトリクス上の最小インパクトを有するように除去できるかどうかを決定するためにプロジェクションデータの変数重要度を解析し、第１の記録されたデータマトリクスをリファインするために構成されている請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
前記検知セクションは、前記エッチングリアクタ内のエッチングプロセスに関連する電気的信号データを連続的に検知するために構成されている請求項１７記載の装置。
【請求項２６】
前記検知セクションは、前記エッチングリアクタ内のエッチングプロセスに関連する整合ネットワークキャパシタ設定データを連続的に検知するために構成されている請求項１７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発  明  の  背  景
本発明は、一般に半導体製造中におけるエンドポイント検知(endpoint detection)に関する。
【背景技術】
【０００２】
関  連  出  願  と  の  相  互  参  照
この出願は、２００１年３月２３日に出願された米国特許出願第６０／２７７，９８１号の優先権を主張する。
【０００３】
発  明  の  分  野
発明者等は、従来のプロセスリアクタおよびそれらのリアクタを使用する方法が有する問題を本発明によって解決されたことを確認した。
【０００４】
背  景  の  論  議
代表的には、半導体プロセス中に、ファインライン(fine line)に沿ってまたはシリコン基板条にパターン化されたビア(via)またはコンタクト(contact)内で、材料を除去またはエッチングするために、(ドライ)プラズマエッチングプロセスが利用される。このプラズマエッチングプロセスは、一般に、重ね合わせパターン、例えばフォトレジスト層のような保護層を有する半導体基板をプロセスチャンバー内に配置することを含んでいる。基板がチャンバー内に一旦配置されると、イオン化可能な解離ガス混合物が、予め特定された流れ率でチャンバー内に導入されるのに対して、真空ポンプが周囲のプロセス圧力を達成するために絞られる。その後、プラズマは、存在するガス種(species)の少量が、誘電的か静電容量的かのいずれかの高周波（ＲＦ）出力、あるいは、例えば電子サイクロトロン共鳴(electron cyclotron resonance)（ＥＣＲ）を使用したマイクロ波出力の搬送を介して加熱された電子によってイオン化された場合に形成される。さらに、加熱された電子は、周囲のガス種のいくつかの種を解離するのに役立ち、露出された表面エッチング化学反応用に適した反応種を生成する。プラズマが一旦形成されると、基板の露出された表面がプラズマによってエッチングされる。プロセスは、所定の反応物の適切な集中と、基板の露出された領域における種々の態様（例えば、トレンチ、ビア(vias)、コンタクト等）をエッチングするイオン集団(population)を含む最適な条件を達成するために調整される。エッチングが要求されるそのような基板材料は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）ポリシリコン、および窒化シリコンを含む。
【０００５】
フィーチャーサイズ(feature size)が収縮し、集積回路（ＩＣ）組立中に使用されるエッチングプロセスステップの数と複雑さとがエスカレートすると、タイトなプロセス制御用の要求がより厳しいものとなる。従って、そのようなプロセスのリアルタイムの監視と制御が、半導体ＩＣの製造において飛躍的に重要となってきた。例えば、エッチングステップまたはプロセスのタイムリーな完成用に必要なある監視および制御診断は、エンドポイント検知である。
【０００６】
エンドポイント検知は、エッチングステップの制御のために、また特に、フィーチャーエッチング(feature etch)完成またはエッチング先端部がエッチング停止層に到達した場合に正確な即時インタイム(instant in time)検知のために参照される。エッチングプロセスエンドポイントが不適切に検知された場合、次に、フィーチャーの厳密なアンダーカットがエッチング過剰のために生じ、または、部分的に完全なフィーチャーがアンダーエッチングによりもたらされる。その結果、不十分なエンドポイント検知が、失敗のリスクを増加するような不十分な品質の装置に導く。それゆえ、エッチングプロセスの正確で精密な完成は製造プロセス中に関係するための重要な領域である。
【０００７】
エンドポイント検知に使用されるあるアプローチは、発光分光法(optical emission spectroscopy)（ＯＥＳ）を使用して、インタイム(in time)に予め特定された波長で、光の放射強度(emission intensity)を監視することである。そのような方法は、エッチングプロセスエンドポイントで明白な変移(transition)を示すエッチングプロセスに存在する化学種に対応する波長を確認しなければならなかった。次に、結果信号は、放射強度の明白な変移を検知するために分析され、結果信号の分析はエッチングプロセスの完成に相互に関連して使用される。代表的には、種は、反応種または揮発性エッチングプロセスに対応して選択された。例えば、選択された波長は、ＳｉＯ２とポリマーフィルムのエッチングの場合にＣＯ＊放射に対応し、窒化物フィルムのエッチングの場合にＮ＊またはＣＮ＊放射対応し、ポリシリコンのエッチングの場合にＳｉＦ＊に対応し、アルミニュームのエッチングの場合にＡｌＣｌ＊放射に対応する。
【０００８】
上述した単一波長での放射強度を監視するアプローチに加えて、他のアプローチは、２つの波長での光の強度を監視し、２つの強度の比率（または、それらの数学上の操作）を記録することである。例えば、一方の波長は、エンドポイントでその集中が減衰する種用に選択され、第２の波長は、エンドポイントでその集中が増加する種用に選択される。それゆえ、比率は信号対雑音比を改良する。
【０００９】
しかしながら、ＩＣデバイスサイズが縮小するにつれて、また、露出開口領域(exposed open area)が対応して減少すると、単一および２重波長エンドポイント検知スキームは、プロセスからの低い信号雑音比（Ｓ／Ｎ）を抽出するためにそれらの減少された強固さ故に、使用が限定されることが見出された。次に、プロセス技術者は、製造環境における十分な強固さを有する正しい波長を選択する恐るべき挑戦を示してきて、その結果、より技巧的なエンドポイント検知スキームが現れてきた。技巧的なエンドポイント検知が、数百の波長でのサンプルデータに計画され（すなわち、広い放射スペクトルが、エッチングプロセス中に適切な時間の各即時インタイムに記録される。）、また、主成分解析(Principle Component Analysis)（ＰＣＡ）のような多変数のデータ分析技法が、エンドポイント信号を抽出するための適用された。
【００１０】
ＰＣＡにおいて、固有値解析(eigenvalue analysis)、特異値分解(singular value decomposition)（ＳＶＤ）、および非線形部分最小自乗(nonlinear partial least-square)（ＮｉＰＡＬＳ）を含むいくつかの技法が、データ散乱の変化が最大な多次元空間における主成分(principle)方向を確認するために採用されてきた。多次元空間の次元は、記録された、すなわち放射強度の個別の波長の数が記録された変数の数と等しい。またそれゆえ、ＰＣＡは、放射強度の変化が最大である多次元空間の方向を確認する。換言すれば、主成分構成要素は、各変数用の重み(weighting)係数のシリーズとして作用する。代表的には、第１の３つまたは４つの主成分構成要素(３つまたは４つの最大固有値に対応する)は、新たに記録されたデータから３つまたは４つのエンドポイント信号を引き出すために選択され採用される。しかしながら、光放射データの多変数解析用にＰＣＡを使用することの欠点は、数学的厳密さおよび解析が伴うような複雑さを含んでいて、また、より重要なことに、エンドポイント信号を含む減少されたデータのセットを抽出するためのエッチングプロセスを有する物理的基準の使用に欠けている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、何が必要であるかというと、上記で確認された欠点を克服するエンドポイント検知用の改良された装置と方法である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
発  明  の  概  要
従って、本発明は、フィーチャーエッチング完成の改良された検知用の装置と方法を有利に提供することである。
本発明の実施例は、有利には、第１の記録されたデータマトリクスを形成するために連続した時間間隔にわたって第１のエッチングプロセスに関する最初に測定されたデータを記録し、特定のエッチングプロセス用に目標エンドポイントデータを使用して第１のエンドポイント信号マトリクスをアセンブルし、第１の記録されたデータマトリクスをリファインするために第１の記録されたデータマトリクスと第１のエンドポイント信号マトリクス上の部分最小自乗解析を達成し、またリファインされ記録されたデータマトリクスと第１のエンドポイント信号マトリクスに基づいて相関関係マトリクスを算出することによって、相関関係マトリクスを決定するステップを備えた方法を提供する。この方法はさらに、第２の記録されたデータマトリクスを形成するための第２のエッチングプロセスを達成するステップを備えていて、相関関係マトリクスと第２の記録されたデータマトリクスは、第２のエッチングプロセスのエンドポイントが達成されたかどうかを決定するために解析される。
【００１３】
本発明の方法の好ましい実施例は、部分最小自乗解析を達成するステップが、第１の測定されたデータの第１のエンドポイント信号マトリクスに影響するように規定されたプロジェクションデータの変数重要度を計算するステップと、プロジェクションデータの変数重要度の解析に基づいて第１の記録されたデータマトリクスをリファインするステップとを備えているように規定されている。第１の記録されたデータマトリクスをリファインするステップは、第１の記録されたデータマトリクス内の変数が第１のエンドポイント信号マトリクス上の最小インパクトを有するように除去できるかどうかを決定するためにプロジェクションデータの変数重要度を解析することを備えている。リファイン中に使用され捨てられる変数は、予め定められたしきい値以下のプロジェクションデータ値の変数重要度を有しているか、または、予め定められた範囲内にある。これに替えて、可変数に関連するプロジェクションデータ値の変数重要度の少なくとも一次導関数は、それ以下では変数が捨てられるプロジェクションデータの変数重要度用に、しきい値を選択するために使用される。
【００１４】
この方法の好ましい実施例は、第２のエッチングプロセスを達成するステップが、処理チャンバー内で第２のエッチングプロセスを開始するステップと、少なくとも１つの記録されたデータベクトルの第２の記録されたデータマトリクスを形成するために、連続的な時間間隔にわたって第２のエッチングプロセスに関する第２の測定されたデータを記録するステップと、少なくとも１つの記録されたデータベクトルと相関関係のマトリクスの少なくとも１つの重みベクトルとを乗算することによって、少なくとも１つのエンドポイント信号を計算するステップと、少なくとも１つのエンドポイント信号を検査することによって、エンドポイントが達成されたかどうかを決定するステップとエンドポイントが達成された場合にエッチングプロセスを停止するステップとを備えているように規定される。
【００１５】
好ましい実施例において、第１のエッチングプロセスと第２のエッチングプロセスとは、単一の処理チャンバー内で達成される。相関関係マトリクスは、選択された処理チャンバー内で達成されたエッチングプロセス用に計算される。目標データは、選択された処理チャンバー内の実験によって決定され、選択された処理チャンバーは第２のエッチングプロセス用に使用される。
【００１６】
好ましい実施例において、測定されたデータは、光放射データであるが、しかしながらこれに替えて、測定されたデータは、電気的信号データであるか、および／または、測定されたデータは、整合ネットワークキャパシタ設定データである。
【００１７】
好ましい実施例において、第１の記録されたデータマトリクス、第１のエンドポイント信号マトリクス、および相関関係マトリクスは、
【数１】
2004527117.tif 000003
【００１８】
の関係によって規定され：
ここにおいて、［Ｘ］はｍ掛けるｎのデータポイントを有する第１の記録されたデータマトリクスを示していて、［Ｂ］はｎ掛けるｐのデータポイントを有する相関関係マトリクスを示していて、［Ｙ］はｍ掛けるｐのデータポイントを有する第１のエンドポイント信号マトリクスを示している。第１の記録されたデータマトリクスと第２の記録されたデータマトリクス内の所定の即時インタイムのデータは、各マトリクスの列の要素の平均値を算定し、その平均値を各要素から引くことによって、平均中心合わせされているか、または、第１の記録されたデータマトリクスおよび第２の記録されたデータマトリクス内の所定の即時インタイムのデータは、各マトリクスの列のデータの標準的偏倚を決定することによって標準化されている。
【定義】
【００１９】
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本発明の実施例は有利には、エッチングプロセスを達成するために構成されたエッチングリアクタを備えていて、エッチングプロセスはエッチングリアクタに接続された出力源によって駆動され、エッチングプロセスのエンドポイントを検知するためのエンドポイント検知装置を備えていて、エンドポイント検知装置は、検知セクションと計算セクションとを備え、検知セクションはエッチングリアクタ内のエッチングプロセスに関連するデータを連続的に検知するために構成されていて、計算セクションは、第１の記録されたデータマトリクスを形成するために、連続した時間間隔にわたって第１のエッチングプロセスに関する第１の測定されたデータを使用して、相関関係マトリクスを決定し、特定のエッチングプロセス用の目標エンドポイントデータを使用して第１のエンドポイント信号マトリクスをアセンブルし、第１の記録されたデータマトリクスをリファインするために第１の記録されたデータマトリクス上と第１のエンドポイント信号マトリクスの部分最小自乗を達成し、リファインされ記録されたデータマトリクスと第１のエンドポイント信号マトリクスに基づいて相関関係マトリクスを算出し、そして、第２のエッチングプロセス用に第２の記録されたデータマトリクスを形成するために構成されていて、計算セクションは、相関関係マトリクスと第２の記録されたデータマトリクスを解析し、第２のエッチングプロセスのエンドポイントが達成された場合にエンドポイント信号を生成するように構成されていて、計算セクションからエンドポイント信号を受けるために構成された制御装置を備えていて、制御装置はエンドポイント信号に基づいて出力源を制御するために構成されている装置を提供する。
【００２０】
本発明の装置の好ましい実施例は、検知セクションが、エッチングリアクタ内の放射スペクトルを連続的に検知するために構成されたフォトディテクタを備えルように構成されている。フォトディテクタセクションは、高解像度光放射分光センサーを備えている。エッチングリアクタは、そこを通って検知セクションが放射スペクトルを検知する透明の材料で作られたのぞき窓を有する真空チャンバーを好ましくは備えている。
【００２１】
好ましいエッチングリアクタは、真空チャンバーと、真空チャンバー内に設けられた一対の平行な板状電極と、真空チャンバーに接続されたガス注入ラインと、および、真空チャンバーに接続されたガス排出ラインとを備えた容量結合プラズマリアクタである。これに替えて、エッチングリアクタは、複数周波数の容量結合プラズマリアクタと、誘電結合プラズマリアクタと、電子サイクロトロン共鳴リアクタと、ヘリコンプラズマリアクタとから本質的になるグループから選択される。
【００２２】
好ましい実施例において、計算セクションは、第１の測定されたデータの第１のエンドポイント信号マトリクス上の誘電として規定されたプロジェクションデータの変数重要度を計算し、プロジェクションデータの変数重要度の解析に基づいて第１の記録されたデータマトリクスをリファインするために構成されている。計算セクションは、第１の記録されたデータマトリクス内の変数が第１のエンドポイント信号マトリクス上の最小インパクトを有するように除去できるかどうかを決定するためにプロジェクションデータの変数重要度を解析し、第１の記録されたデータマトリクスをリファインするために好ましくは構成されている。
【００２３】
これに替わる実施例において、検知セクションは、エッチングリアクタ内のエッチングプロセスに関連する電気的信号データを連続的に検知するためか、および／または、エッチングリアクタ内のエッチングプロセスに関連する整合ネットワークキャパシタ設定データを連続的に検知するために構成されている。
【００２４】
本発明のより完全な理解とそれに付随する利点は、特に添付した図面と関連して考慮した場合に、以下の詳細な記述と関連して容易に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
好  ま  し  い  実  施  例  の  記  述
上述したように、発明者等は、従来のプロセスリアクタおよびそれらのリアクタを使用する方法が有する問題を本発明によって解決されることを確認した。従って本発明は、従来のプロセスリアクタに関して確認された欠点を克服するエンドポイント検知用の改良された装置と方法とを提供する。
【００２６】
発明者等は、小さい開口領域(open area)基板のエッチングプロセス用にエンドポイントを正確に検知することが困難であることを認識した。デバイスが縮小すると開口領域も収縮し、従ってエンドポイント信号と信号対雑音比も減少する。何が必要であるかというと、エッチングプロセスによって公知の物理的基準を使用してエンドポイント信号を抽出するための多変数解析アプローチを簡単にすることである。
【００２７】
さらに、発明者等は、ウェーハーからウェーハーにエッチングプロセス用のエンドポイントを反復的に検知することは困難であることを認識した。エンドポイント検知アルゴリズムは、プロセス条件においてウェーハーからウェーハーの変化可能性を克服するために強固でなければならない。何が必要であるかというと、ウェーハーからウェーハーに操作者の干渉がない最小の要求をする強固なアルゴリズムである。
【００２８】
発明者等は、最も有益なエンドポイント信号を含む波長を選択することが重要であることを認識した。上述したように、エンドポイント信号を抽出するために採用された従来の多変数解析技法は、数学的に複雑で厳しく、また、信号を抽出するためのプロセスに関する情報を備えていない。ＰＣＡにおいて、ごく僅かの主成分構成要素が、データからエンドポイント信号抽出のために選択された。しかしながら、これらの構成要素を選択するために使用された基準は、その場限りのものである。従って、重要な波長を選択し、エッチングプロセス物理学に基づいて告知された決定を使用するウエートを指定する方法が必要である。放射スペクトルから波長の選択と除去に関する告知された決定を作り出すために物理的基準のセットが必要である。
【００２９】
本発明を、発明者らによって確認され上述された問題を克服する有利な構造と方法を提供する好ましい実施例を参照して説明する。
図面を参照すると、図１は、プラズマエッチングリアクタすなわちデバイスＢと、エッチングプロセスのエンドポイントを検知するためにプラズマエッチングデバイスＢによって処理されるエンドポイント検知装置Ａ’を表わしている。プラズマエッチングデバイスＢは好ましくは、アルミニュームのような導電性の材料で形成された真空処理チャンバー１と、真空チャンバー１の上部と下部に設けられた１対の平行な電極２と３を備えている。電極２と３は、電極２と３が予め定められた間隙を有するように真空チャンバー１内に設けられている。ガス供給ライン４とガス排出ライン５とは、真空処理チャンバー１に接続されている。ガス供給ライン４は、過フッ化炭化水素(fluorocarbon)（例えば、ＣＦ４のようなＣＦシリーズ）エッチングガスをエッチングガス供給セクション２０から真空チャンバー１内へ導入するために用いられている。ガス排出ライン５は、使用されていないプロセスガスと真空チャンバー１内で生じた反応排出物を、真空ポンプを通して真空チャンバー１の外部の排出物取り扱い装置（例えば、排除システム）に排出するために使用されている。
【００３０】
下方の電極２は、半導体基板すなわちウェーハーＷのような処理対象物のベースとして使用されるべき真空チャンバー１の底面上に形成されている。下方の電極２は、好ましくは接地電極であり、上方の電極３は、高周波電源６に接続されている。先にも述べたように、真空処理チャンバー１内への処理ガスの導入と電極３への電源の適用はプロセスプラズマＰを活性化し、それによって、反応物とイオン集団(ion population)が、ウェーハーＷ上のパターン化された材料フィルムをエッチングするために形成される。
【００３１】
図示されここで述べられる真空処理チャンバー１は、容量結合プラズマ(capacitively coupled plasma)（ＣＣＰ）リアクタである。しかしながら、この分野の通常の知識を有する人に容易に明らかなように、本発明は、ここで論議している材料からそれることなく、多周波数ＣＣＰリアクタ、誘電結合プラズマ(inducitively coupled plasma)（ＩＣＰ）リアクタ、電子サイクロトロン共鳴(electron cyclotron resonance)（ＥＣＲ）リアクタおよびヘリコン(helicon)タイプのリアクタに応用可能である。
【００３２】
好ましくは水平方向に延びた薄くて長いのぞき窓１ａは、真空処理チャンバー１の周面の一部分に取り付けられている。のぞき窓１ａは、クオーツガラスのような透明の材料で形成されていて、そこを通して、プラズマＰの放射スペクトルを伝達できる。半導体ウェーハーＷのエッチングプロセスの進行状態を検知するために、のぞき窓１ａを通して通過したプラズマＰの放射スペクトルは、プラズマエッチングのエンドポイントを検知するためにエンドポイント検知装置Ａ’に案内される。
【００３３】
エンドポイント検知装置Ａ’は好ましくは、フォトディテクタ７と計算セクション８とを備えている。フォトディテクタ７は、真空処理チャンバー１ののぞき窓１ａから放射された光電的に伝達されるべきプラズマＰの放射スペクトルを連続的に検知する。計算セクション８は、ラインＳ１を介して計算セクション８に送られたフォトディテクタ７の検知信号に基づいたエッチングの進んだ状態を計算する。計算セクション８は、例えば、エンドポイントの検知の電気信号を制御装置９に送るように構成されている。制御装置９は計算セクション８から送られた電気信号に基づいて高周波出力源６の駆動を制御する。上述した構造によれば、予め定められたパターン用に適したエッチングプロセスは、エッチングのエンドポイントがエンドポイント検知装置Ａ’によって検知されるまで半導体ウェーハーＷの表面に提供される。
【００３４】
フォトディテクタ７は好ましくは、真空処理チャンバー１ののぞき窓１ａから放射されたプラズマＰの放射スペクトルを集める収差補正レンズ７１と、収差補正レンズ７１の焦点に備えたれた入射スリット７２と、入射スリット７２を通って通過する放射スペクトルを減少するための絞り７３とを備えている。さらにフォトディテクタ７は、絞り７３から送られた放射スペクトルを反射するための第１の光学センサー３０と、反射鏡７４から反射された光を受けるための凹面回折格子７５と、第１の受光センサー７９とを備えている。第１の受光センサー７９は、反射鏡７６、７７を通って、また、放射スリット７８を通って凹面回折格子７５から送られた特定の波長を有する一次回折光(first-order diffracted light)を光電的に伝達するように受ける。凹面回折格子７５から送られた一次回折光が、エッチングにおける反応性生物（例えば、酸化ケイ素フィルムの場合のＣＯ＊）である活性化された種の変化を大きく捕捉するために増幅されるように、第１の受光センサー７９は好ましくは、受けた光を光電的に増幅する光電子増倍管を備えている。
【００３５】
凹面回折格子７５は、受光角度が変更できるように形成されている。従って、回折格子７５の受光角度が予め定められた角度にセットされた場合、特定の波長を有する一次回折光は、反射鏡７６と７７および放射スリット７８を通って第１の受光センサー７９に放射できる。さらに、回折格子７５が連続的に回転されると、個別の波長インクレメント(increment)での放射強度は、連続的に記録することができ、広い放射スペクトルを集合できる。インクレメントの分解能(resolution)は、分光計(spectrometer)のデザインに依存する（例えば、数オングストローム）。
【００３６】
一般的に、フォトディテクタ７ハードウェア（分光計）は、光分散機構（例えば、格子(grating)など）および／または、波長選択デバイス（例えば、フィルターなど）と、光検知器（例えば、ＣＣＤライン配列、ＣＩＤライン配列、光電子倍増管など）と、および測定された放射スペクトルを記録するための計算プロセッサーとを備えている。フォトディテクタとそのアセンブリの例は、米国特許第５、８８８、３３７号に述べられている。これに替わるフォトディテクタの例は、例えば、ピークセンサーシステム(Peak Sensor System)からの高分解能ＯＥＳセンサーのような、エンドポイント用に構成された高分解能ＯＥＳセンサーを備えている。そのようなＯＥＳセンサーは、紫外（ＵＶ）、可視（ＶＩＳ）および近赤外（ＮＩＲ）線スペクトルにまたがる広いスペクトルを有している。分解能はほぼ１．４オングストロームで、例えば、センサーは２４０から１０００ナノメータ（ｎｍ）の５５５０波長を集められる。センサーは、２０４８ピクセル線形ＣＣＤ配列が一体にされた、高感度小型ファイバーレンズ(optic)ＵＶ−ＶＩＳ−ＮＩＲ分光計が装着されている。分光計は、単一の、および束ねられた光ファイバーを通って伝達された光を受け、ここで、光ファイバーから出た光は、固定された格子を使用してラインＣＣＤ配列を横切って分散される。上述した構造に類似して、光真空窓を通って放射する光は、凸状球面レンズを介して光ファイバーの入口端部上に焦点を結ぶ。所定のスペクトル範囲（ＵＶ、ＶＩＳおよびＮＩＲ）用に特に回転される３つの分光計は、プロセスチャンバー用のセンサーを形成する。各分光計は、独立したＡ／Ｄコンバーターを備えている。そして最後に、センサー使用に応じて、全放射スペクトルは０．１から１．０秒毎に記録できる。
【００３７】
図２は、上記で規定されたデバイスを使用して２４０ｎｍから１０００ｎｍで記録された代表的な放射スペクトルを示している。放射強度は、ウェーハー上のプラズマに存在する特定の種の量に関連し、そして、図２で特筆した波長は原子／分子種を示している。図２に示されたような放射スペクトルは、例えば１０２４の個別の波長で、放射強度の記録を含んでいて、放射スペクトルは、例えば、エッチングプロセス用に毎秒記録できる。従って、エッチングプロセスがほぼ２分の時間である場合、１２０の個別の放射スペクトルが記録される。換言すれば、操作者は、ＵＶ−ＶＩＳ−ＮＩＲスペクトルにおいて１０２４の個別の波長で放射強度の時間トレース(time trace)１２０秒の長さを記録する。
【００３８】
フォトディテクタ７によって受けられたデータは、計算セクション８に転送され、ここで、データは計算セクション８内のプロセッサーにデジタル的に記録され貯蔵される。即時インタイム(instant in time)での放射スペクトルは、マトリクス［Ｘ］の行(row)として貯蔵され、そしてそれゆえ、[Ｘ]が一旦アセンブルされると各列は異なった即時インタイムを表わし、各列(column)は、所定の波長用に異なった放射強度を表わす。
【００３９】
それ故、この例用に、マトリクス［Ｘ］は１２０掛ける(by)１０２４、より一般的にはｍ掛けるｎの寸法の矩形マトリクスである。データが一旦マトリクスに貯蔵されると、データは好ましくは、所望により平均中心合わせ(mean-center)され、および／または、標準化される。マトリクスの列に貯蔵されたデータを平均中心合わせするプロセスは、列要素の平均値を算出し、各要素からその平均値を差し引くことを含んでいる。さらにマトリクスの列に存在するデータは、列のデータの標準偏差を決定することによって標準化される。
【００４０】
以下の記述は、それによってエンドポイント信号がマトリクス［Ｘ］に貯蔵されたデータから抽出される方法を議論する。
この方法の初期位相は、エンドポイント信号抽出用の重み係数の選択で開始する。製造環境における実際のエッチングプロセスを有するエンドポイント検知アルゴリズムの利用に先立って、放射スペクトルデータの多くのセットがエンドポイント信号に関連しているローディング係数(loading coefficient)のセットが規定されなければならない。一般的に、多変数解析用に、測定されたデータとエンドポイント信号との間の関係は次のように表わされる。
【数１】
2004527117.tif 000005
【００４１】
ここで、［Ｘ］は、上述したｍ掛けるｎのマトリクスをあらわしていて、［Ｂ］はｎ掛けるｐ（ｐ＜ｎ）のローディング（または、相関関係）マトリクスをあらわしていて、［Ｙ］は、エンドポイント信号を含むｍ掛けるｐのマトリクスをあらわしている。典型的には、ＰＣＡを使用した場合、ローディングマトリクス［Ｂ］は、列として、共分散(covariance)マトリクス[Ｘ]Ｔ[Ｙ](上付き“Ｔ”は行列の入れ替え(transpose)を意味する)の３つまたは４つの最大固有値に対応する固有ベクトル(eigenvector)を含んでいて、ここで、保持された（例えば、３つまたは４つの）固有ベクトルは次元ｐを規定する。しかしながら、エンドポイント検知用の多変数解析（ＰＣＡのような）を使用する他の全ての試みとは異なり、本発明の部分最小自乗(partial least square)（ＰＬＳ）方法は、エンドポイント信号を“フォース(force)”するために（マトリクス[Ｙ]を“スコア(score)”する）、そして、それからＰＬＳ解析によって重み係数（マトリクス[Ｂ]を“ローディング”する）を導く目標データとして、特定のエッチングプロセス用に、公知のまたは予め定められたエンドポイントデータを採用する。
【００４２】
例えば、２つのそのようなエンドポイント信号が図３Ａと３Ｂとに示されている。図３Ａは、ｍ掛けるｌのマトリクスまたは第１の列[Ｙ]に貯蔵された列ベクトル[ｙ１]として表わされ多第１のエンドポイント信号ｙ１（ｔ）を示していて、図３Ｂは、ｍ掛けるｌのマトリクスまたは第２の列[Ｙ]に貯蔵された列ベクトル[ｙ２]として表わされた第２のエンドポイント信号ｙ２（ｔ）を示していて、換言すれば、
【数２】
2004527117.tif 000006
【００４３】
この場合において、エンドポイント信号マトリクス[Ｙ]は２つの列を含んでいるけれども、エンドポイント信号マトリクス[Ｙ]は、ｐの列次元、または、ｐのエンドポイント信号を有するようにより一般的に表現できる。マトリクス[Ｙ]の初期規定を“フォース”するために採用された目標エンドポイント信号は、特定のエッチングプロセスの放射スペクトル特性の研究において得られた有意な経験から決定されてきた。このエンドポイント信号の初期規定は、光放射データの大きなセットから強固なエンドポイント検知をどのようにして抽出するか、エンドポイント検知モデル（すなわち、ローディングマトリクス[Ｂ]の形成）を“トレイン(train)”するためにいまや使用される。さらに、エンドポイント信号またはマトリクス［Ｙ］の列は、最も強固なモデル用に、光放射データとエンドポイント信号との間の関係を最適化するために調整される。
【００４４】
従って、以下はマトリクス［Ｘ］用に上記でセットされ、上記で述べた図３Ａと３Ｂとに示されたマトリクス［Ｙ］用のエンドポイント信号を使用した例であり、マトリクス［Ｘ］は１２０掛ける１０２４の次元を有し、マトリクス［Ｂ］は１０２４掛ける２の次元を有し、マトリクス［Ｙ］は１２０掛ける２の次元を有する。
【００４５】
データマトリクス［Ｘ］とエンドポイント信号マトリクス［Ｙ］とが一旦アセンブル(assemble)されると、［Ｘ］と［Ｙ］との間隙を最良に接近するために、また、［Ｘ］と［Ｙ］との間の関係を最適にするためにデザインされた関係は、ＰＬＳ解析を使用して達成される。
【００４６】
ＰＬＳモデルにおいて、マトリクス［Ｘ］と［Ｙ］とは次のように分解される：
【数３ａ】
2004527117.tif 000007
【数３ｂ】
2004527117.tif 000008
および
【数３ｃ】
2004527117.tif 000009
ここで、［Ｔ］は［Ｘ］変数を要約するスコアのマトリクスであり、［Ｐ］はマトリクス［Ｘ］用のローディングのマトリクスであり、［Ｕ］は［Ｙ］変数を要約するスコアのマトリクスであり、［Ｃ］は［Ｙ］と［Ｔ］（［Ｘ］）との間の相関関係を示すウエートのマトリクスであり、［Ｅ］、［Ｆ］および［Ｈ］は残りのマトリクスである。さらに、ＰＬＳモデルにおいては、［Ｕ］と［Ｘ］に相関関係し、［Ｔ］を算出するのに使用される重み(weight)と呼ばれる付加的なローディング［Ｗ］がある。要約すると、ＰＬＳ解析は、ライン、平面、または超平面に適するために、オリジナルのデータ表［Ｘ］と［Ｙ］によく近似し、また、超平面(hyper plane)上の観察位置間の共分散を最大にする目的で、複数次元空間のポイントとして表わされた［Ｘ］と［Ｙ］のデータの両方に構造的に対応する。
【００４７】
図４は、［Ｘ］と［Ｙ］のＰＬＳ解析へのデータ入力と、対応する出力［Ｔ］、［Ｐ］、［Ｕ］、［Ｃ］、［Ｗ］、［Ｅ］、［Ｆ］、［Ｈ］およびプロジェクションにおける変数重要度(variable importance in the projection)（ＶＩＰ）の概略を提供する。ＰＬＳモデルを支持する商業的に利用可能なソフトウェアの例は、ＳＩＭＣＡ−Ｐ８．０である。このソフトウェアのさらなる詳細のために、使用者マニュアル（ＳＩＭＣＡ−Ｐ８．０への使用者案内：多変数データ解析における新標準；ウーメトリックス(Umetrics)ＡＢのバージョン８．０、１９９９年９月）を参照してほしい。
【００４８】
ＰＬＳ解析が一旦完成し、上記出力マトリクスが算出されると、各期間の［Ｙ］マトリクスの影響または［Ｘ］マトリクスの列、すなわち、ＶＩＰは決定される。ＶＩＰは、寄与変数影響(contribution variable influence)の全てのモデルの次元の総計である。与えられたＰＬＳ次元用に、（ＶＩＮ）ｉｊ２はその期間のＰＬＳウエートの自乗（ｗｉｊ）２に関連する。集積された(全体のＰＬＳ次元)値、
【数４】
2004527117.tif 000010
【００４９】
がさらなる解析用に使用される。マトリクス[Ｘ]における各変数用にＶＩＰが一旦算出されると、それらは分類され、変数の数（可変数）(variable number)に対して下降順にプロットされる。最大のＶＩＰを有するこれらの変数は、マトリクス[Ｙ]のエンドポイントに最大のインパクトを有する。
【００５０】
図５は、ＶＩＰ対変数の数のプロットの例を表わしている。図５から、エンドポイント信号[Ｙ]の与えられた変数の相対的重要性を評価し、それにより、オリジナルデータマトリクス[Ｘ]の変数次元ｎを減少することによって、マトリクス[Ｘ]をリファイン(refine)する。最低限のインパクトの変数またはエンドポイント信号への少ない重要性を捨てる(discard)ために使用された例示的基準は：(１)ＶＩＰが、予め特定したしきい値より下がった変数を捨てる；(２)最低の１０ｔｈ百分位数(percentile)、または、他の予め定められたある範囲内のＶＩＰと関連されたこれらの変数を捨てる（あるいは、換言すれば、トップの９０ｔｈの百分位数の最大ＶＩＰに関連する変数を保持する；百分位数のしきい値または選択された範囲は、ここで述べた９０／１０の実施例から異なることができることが特筆される）(３)可変数に関するＶＩＰの一次、二次、またはより高次の導関数は、ＶＩＰ用の値を選択するのに使用され、それ以下で、これらの変数は捨てられる（すなわち、一次または二次導関数の最大、または、一次導関数が予め定められたしきい値傾斜より小さくなった場合）を含んでいる。
【００５１】
上述した基準のいずれか１つを使用して、人は、エンドポイント信号の最低限のインパクトを有するこれらの変数を捨てられる。このデータ減少またはリファインは、つぎに、データマトリクス［Ｘ］の列空間をｐ（上述の例において１０２４）からｑ（例えば、５０の変数）に減少し、また、Ｍ掛けるｑ（１２０掛ける５０）の次元の“新たな”、減少された、またはリファインされたデータマトリクス［Ｘ］＊を形成し；いまや、重複決定(over-determine)されたシステムは数（１）に従う。一旦最初のデータ減少が行なわれると、エンドポイント検知用に重要なこれらの変数（すなわち、これらの個別の波長を認識する）を貯蔵できる。その後、データマトリクス［Ｘ］＊のリファインまたは減少は達成でき、および／または、方法は、減少されたマトリクス［Ｘ］＊を使用してＰＬＳモデルから出力マトリクスを再算出し、貯蔵された個別の波長で測定されたデータとエンドポイント信号との間の関係を確立するためにマトリクス［Ｂ］を決定して進行できる。
【００５２】
この点において、ＰＬＳモデルは、減少されたマトリクス［Ｘ］＊がＰＬＳ解析の入力として使用されていることを除いて、図４に示された概略に従って繰り返される。出力マトリクスはついで再算出される。上述したように、ＶＩＰは、データマトリクス［Ｘ］＊をさらにリファイン(refine)するために図５に関連した記述に従って研究され、または、マトリクス［Ｂ］は、次の関係を使用した出力データから評価される：
【数５】
2004527117.tif 000011
【００５３】
データマトリクス［Ｘ］＊が一旦最適化されると、ＰＬＳ解析を通した最終的経路は、アップデートに一般に要求されるか、または、マトリクス［Ｂ］を算出するために必要な出力マトリクスが再算出される。以下において、数(５)の評価は、サンプリングされたデータマトリクスからエンドポイント信号を抽出するために使用されるべき重み係数のセットに導く。
【００５４】
上述の議論は、マトリクス［Ｂ］を決定する方法の１つの実施例を提供し、２つのエンドポイント信号［ｙ１］と［ｙ２］とが開始ポイントとして使用される。しかしながら、ＰＬＳモデルは、これに替えてマトリクス［Ｙ］にアセンブルされた１つまたはそれ以上の最初のエンドポイント信号を有して実行でき、ついで、データマトリクス［Ｘ］とエンドポイント信号［Ｙ］との間の関係を改良または最適化するために調整が実行される。エンドポイント信号の調整は、エンドポイント信号の形状、図３Ａのような変曲点の位置、または図３Ｂのような信号最小の位置を調整することを含むことができる。
【００５５】
上記実施例は、光放射信号からのデータマトリクス［Ｘ］のアセンブリについて述べているが、しかしながら、特定の時間周期にわたって特定の割合でサンプリングされた他のチャンバー信号がこれに替えて使用され得る。例えば、電気信号または整合ネットワークキャパシタ設定(match network capacitor setting)が、光データに付加して、またはそれに替えて使用でき、マトリクス［Ｘ］の別個の列として貯蔵される。
【００５６】
重み係数を決定するための計算セクション８によって達成された手順１００は図６に示されている。ステップ１１０において、マトリクス［Ｘ］は、測定された光放射データ（および/または、電気的データ、整合ネットワークキャパシタ設定等のような他のデータ）からアセンブル(集合)(assemble)され、各列は、各測定された変数の時間トレース(trace)を表わしている。次にステップ１２０において、マトリクス［Ｙ］がプロジェクトされたエンドポイントとアセンブルされ、各列は図３Ａと３Ｂに示されたようなエンドポイント信号を表わす。ステップ１３０において、マトリクス［Ｘ］とマトリクス［Ｙ］とは、上述した重み、ローディング、変数重要度およびマトリクス勘定を算出するためにＰＬＳ解析モデル内に入力される。ステップ１４０は、プロジェクションの変数重要度（ＶＩＰ）データ（図５のように下降順で貯蔵されプロットされた）をプロットし分析（解析）することを含む。そして、ステップ１５０は、ＰＬＳ解析から結果を与えられてプロジェクトされたエンドポイント信号マトリクス［Ｙ］への調整が要求されたかどうかを決定する。そうである場合、エンドポイント信号マトリクス［Ｙ］は変更されて再アセンブルされ、［Ｘ］と［Ｙ］マトリクスは、ＰＬＳ解析に再入力される。そうでない場合、解析はステップ１６０へ進む。ステップ１６０は、エンドポイント信号マトリクス［Ｘ］がリファイン(refine)(すなわち減少)されるべきかかどうかを決定し、もしそうであれば、対応する新たな重み、ローディング、変数誘導(variable influence)、およびスコアマトリクスを再算出するために、新たなデータマトリクス［Ｘ］*を有してステップ１７０に続いてＰＬＳ解析を繰り返す。ステップ１７０において、図５に示されたＶＩＰと関連して述べられた基準は、マトリクス［Ｙ］を新たなマトリクス［Ｘ］*に減少するために使用され、減少されたマトリクスは、エンドポイント信号用に重要でないと見える（すなわち、データ変数とエンドポイント信号との間に弱い相関関係または最小のインパクトが有る）これらの変数(列)を捨てた。マトリクス［Ｘ］*が終了したと一旦決定されると、ステップ１８０は達成される。ステップ１８０は、実際のエンドポイント検知プロセスにおいて後で使用するための数（５）から相関関係マトリクス［Ｂ］を算出することを含む。そしてステップ１９０は、相関関係マトリクス［Ｂ］を、エッチングプロセス用に使用されるエンドポイント検知アルゴリズムと合わせることを含む。
【００５７】
相関関係マトリクス［Ｂ］が一旦評価されると、相関関係マトリクス［Ｂ］は、ウェーハーからウェーハーへ、およびウェーハーロットからウェーハーロットへ、最小変数可能性を有するエッチングプロセスエンドポイントに強固な決定を提供するために、エンドポイント検知アルゴリズムの一部分として使用できる。エンドポイント検知アルゴリズムは、一般的に、種々のエッチングプロセスに適用できるけれども、しかしながら、上述したように開発された特別の相関関係マトリクス［Ｂ］は、特定のリアクタにおける特別のプロセス用に特定される。例えば、酸化エッチングは、図１において述べたのと良く類似したリアクタで達成されるであろう。図１を参照すると、ＣＣＰエッチングリアクタが示されていて、ウェーハーは、接地された下方の電極（またはチャック電極)の頂上にセットされるのに対して、上方の電極は、プロセスガスが一旦真空チャンバーに導入されると、プロセス用プラズマを発生するために出力される。酸化エッチング用の代表的なプロセスガス化学物質は、Ｃ４Ｆ８／ＣＯ／Ｏ２／Ａｒの種混合(specie mix)を含むことができる。上記で述べたように、このガス混合物の解離とイオン化は、好ましい材料（例えば、ＳｉＯ２）と反応するために好適なエッチング化学物質に導く。
【００５８】
エッチングプロセスがプラズマの点火に続いて一旦活性化されると、上述したような光放射センサー、および/または、他の電気的測定デバイスを備えたエンドポイント監視システムは、予め特定された割合でデータの記録を開始する。例えば、光放射センサーは、放射スペクトルを各０．１から１．０秒毎に記録することができる。好ましいサンプリング割合は、１ヘルツ（Ｈｚ）である。監視システムは、図６を支持する物質に述べられたような、これらの信号を最も重要なものとしてエンドポイント信号に記録するよう指令される。例えば、データ操作時間とデータ貯蔵要求を減少するために、プラズマリアクタから分散された光スペクトルを検知するために使用された電荷結合デバイス（ＣＣＤ）ライン配列は、電荷注入デバイス(charge-injection device)（ＣＩＤ）ライン配列と置き換えることができ、重要であると考えられる光の波長に属するこれらの要素（またはピクセル）のみが記録されるＣＩＤ配列とは異なり、ＣＣＤ配列のすべての要素は読まれなければならない）。光放射データ（および/または、他のデータ信号）の操作が、エッチングプロセス中に１つの即時インタイム用に一旦完了すると、行はデータマトリクス［Ｘ］内に満たされる。図１のハードウェアの計算セクション８を使い、数（５）に従うと、データマトリクス［Ｘ］の行ベクトルは、１つまたはそれ以上のエンドポイント信号の１つのデータポイントを算出するために、マトリクス［Ｂ］の１つまたはそれ以上の重み（列）ベクトル上にプロジェクトされる。エッチングプロセスが進み、データ（マトリクス［Ｘ］の行）が満たされると、１つまたはそれ以上のエンドポイント信号は、図３Ａと３Ｂのそれらと非常に類似してインタイムに発展する。これらのエンドポイント信号がインタイムに発展するにつれて、その様な信号のエンドポイントを検知するための手段は、図３Ａと３Ｂに示されたそれらのように装備される。
【００５９】
図７は、本発明によるエッチングプロセスの終りを監視し検知するために使用された代表的なステップ２００を示している。この方法は、エッチングプロセス用にチャンバー状態をセットアップすることによって、一般的にステップ２１０で始まる。例えば、チャンバーセットアップは、処理されるべき基板を装填し、真空チャンバー（例えば、図１に示されたような真空チャンバー）を基本圧力まで引き下げ、プロセスガスの流れを開始し、そしてチャンバー処理圧力を確立するために真空ポンプの絞りを調整することを含む。ステップ２２０において、プラズマは、図１を参照して上述したように、上方の電極へのＲＦ出力の適用によって点火され、それによってエッチングプロセスが開始される。ステップ２３０は、第１の即時インタイムで測定されたデータの第２のセットを記録することを含む。データサンプリング中、データは、エンドポイントが達成されるまで、２番目の、………ｎ番目の即時インタイムに記録される。ステップ２４０は、記録されたデータベクトル（各変数はベクトル次元として役立つ）を、ベクトル掛け算（またはマトリクス掛け算）によって１つまたはそれ以上のウエーティングベクトル上にプロジェクトすることを含んでいる。ステップ２５０は、１つまたはそれ以上のエンドポイント信号をプロットしアップデート（もし必要ならば）する。プロットはインタイムに発展したように図３Ａと３Ｂに示されたのと同様に見える。ステップ２６０において、エンドポイント信号の検査からエンドポイントが達成されたかどうかが決定される。エンドポイントが達成されていると、次にこの方法はステップ２７０に進む。エンドポイントが達成されていないと、次にこの方法はエッチングプロセスと測定されたデータのサンプリングを規定の間隔（例えば、各１秒毎に）で継続する。ステップ２７０において、エンドポイントは達成され、そして、この点において、上方の電極に適用されたＲＦ出力は制御装置９によって遮断され、プラズマは消失し、そしてエッチングプロセスは急速に停止される。本発明は好都合にも、存在するまたは人為的な信号がエンドポイント検知用に目標をセットするのに使用される装置と方法を提供する。更なる利点として、最も関連したエンドポイント信号を有する波長が、エンドポイント信号を決定するのに選択され使用される。さらに本発明は、異なった形状のエンドポイント信号のような幾つかのタイプのエンドポイント信号が使用できる装置と方法とを提供する。目標を変更することによって、異なった信号パターンが抽出できる。
【００６０】
本発明はさらに好都合にも、ＰＬＳ解析を使用する装置と方法とを提供する。ＰＬＳ解析は、大きな変化を有する信号を抽出するために試みるのみでなく、これらの信号が目標変数と最も相関関係が有ることを見出す。他の方法は、ＰＣＡおよび目標を有していない他のファクター解析方法を使用する。ＰＣＡによって抽出された信号は、エンドポイント情報を含んでいることもあり、含んでいないこともある。これに対して、本発明のＰＬＳ解析は、モデルがマトリクス［Ｙ］（すなわち、エンドポイント検知信号）のパターンを習うように仕向ける。ＰＣＡは、エンドポイント信号を与えないけれども、ＰＬＳ解析の使用は、エンドポイント信号を有する直接ＯＥＳデータに相互関連し、エンドポイントパターンを抽出する可能性を最大にする。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施例によるエッチングプロセスエンドポイントを検知するためのプラズマエッチングリアクタとエンドポイント検知装置を示す図。
【図２】図１に示されたデバイスを使用して２４０ｎｍから１０００ｎｍで記録された放射スペクトルを示す図。
【図３Ａ】第１のエンドポイント信号ｙ１，（ｔ）を示す図。
【図３Ｂ】第２のエンドポイント信号ｙ２，（ｔ）を示す図。
【図４】本発明の実施例の部分最小自乗解析へのデータ入力と対応する出力とを概略的に表わしている図。
【図５】プロジェクションの変数重要度（ＶＩＰ）の値対可変数の値の例示的プロットを示す図。
【図６】本発明の実施例による重み係数を決定する方法のフローダイアグラム。
【図７】本発明の実施例によるエッチングプロセスのエンドポイントを監視し検知するための方法のフローダイアグラム。
【図１】
2004527117.tif 000013
【図２】
2004527117.tif 000014
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004527117.tif 000052
【国際調査報告】
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