(57)【要約】【解決手段】マルチモードパルスプロセスにおいて被選択プロセス点を特定するシステム及び方法は、プラズマプロセスチャンバ内において被選択ウエハにマルチモードパルスプロセスを適用することを含み、該マルチモードパルスプロセスは、複数のサイクルを含み、各サイクルは、異なる複数の段階のうちの少なくとも１つの段階を含む。被選択ウエハに対する複数サイクル中に、上記段階のうちの少なくとも１つの被選択段階について、少なくとも１つのプロセス出力変数が収集される。被選択プロセス点を特定するために、収集された少なくとも１つのプロセス出力変数のエンベロープ及び／又はテンプレートが使用可能である。或る従前の段階の、収集されたプロセス出力変数についての第１の軌道が、上記選択された段階の、プロセス出力変数の第２の軌道と比較可能である。【選択図】図５
2016082233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチモードパルスプロセスにおいて終点を特定する方法であって、
プラズマプロセスチャンバ内において被選択ウエハにマルチモードパルスプロセスを適用することであって、前記マルチモードパルスプロセスは、複数のサイクルを含み、前記複数のサイクルの各サイクルは、異なる複数の段階のうちの少なくとも１つの段階を含む、ことと、
前記被選択ウエハに対する前記複数のサイクル中に、前記複数の段階のうちの少なくとも１つの被選択段階について、少なくとも１つのプロセス出力変数を収集することと、
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、更に、
前記収集されたプロセス出力変数を解析することと、
前記解析された少なくとも１つのプロセス出力変数から前記被選択プロセス点を特定することと、
を備える方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、
前記エンベロープから前記被選択マルチモードパルスプロセス点を特定することは、前記マルチモードパルスプロセスの前記終点を特定することを含む、方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法であって、
前記被選択ウエハに対する前記複数のサイクル中に、前記複数の段階のうちの少なくとも１つの被選択段階について、少なくとも１つのプロセス出力変数を収集することは、約１Ｈｚから約１０，０００Ｈｚの間のサンプリングレートで前記少なくとも１つのプロセス出力変数を収集することを含む、方法。
【請求項５】
請求項２に記載の方法であって、
前記収集された少なくとも１つのプロセス出力変数を解析することは、前記収集された少なくとも１つのプロセス出力変数のエンベロープを決定することを含み、前記決定されたエンベロープは、前記被選択プロセス点よりも前における前記監視対象とされるプロセス出力変数の正常挙動及び／又は傾向のうちの少なくとも１つを含む、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、
前記解析された少なくとも１つのプロセス出力変数から前記被選択マルチモードパルスプロセス点を特定することは、前記収集された少なくとも１つのプロセス出力変数の前記エンベロープからマルチモードパルスプロセス点を特定することを含む、方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法であって、
前記解析された少なくとも１つのプロセス出力変数から前記被選択マルチモードパルスプロセス点を特定することは、前記エンベロープのスロープにおける選択された傾向に対応して前記被選択マルチモードパルスプロセス点を特定することを含む、方法。
【請求項８】
請求項２に記載の方法であって、
前記収集された少なくとも１つのプロセス出力変数を解析することは、前記マルチモードパルスプロセスの前記被選択プロセス点のためのテンプレートを特定することを含み、前記解析された少なくとも１つのプロセス出力変数から前記被選択マルチモードパルスプロセス点を特定することは、前記被選択プロセス点のための前記テンプレートを前記収集された少なくとも１つのプロセス出力変数と突き合わせることを含む、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記マルチモードパルスプロセスの前記被選択プロセス点のためのテンプレートを特定することは、複数のウエハに対する前記マルチモードパルスプロセス中における、少なくとも１つのプロセス出力変数に関する前記被選択プロセス点に対応する曲線を含む、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
複数のウエハに対する前記マルチモードパルスプロセス中における、少なくとも１つのプロセス出力変数に関する前記目的の被選択プロセス点に対応する前記曲線は、固有な曲線である、方法。
【請求項１１】
請求項２に記載の方法であって、
前記収集される少なくとも１つのプロセス出力変数は、前記マルチモードパルスプロセス中にプラズマから放射された光放射スペクトル及び／又は前記マルチモードパルスプロセス中に前記ウエハの上面から反射された反射スペクトルのうちの少なくとも１つである、方法。
【請求項１２】
請求項２に記載の方法であって、
前記収集される少なくとも１つのプロセス出力変数は、ＲＦ電圧、及び／又はＲＦ電流、及び／又はＲＦインピーダンス、及び／又は１つ以上のＲＦ高調波、及び／又はマルチモードパルスプロセスチャンバ圧力、及び／又はマルチモードパルスプロセスチャンバ温度のうちの少なくとも１つである、方法。
【請求項１３】
請求項２に記載の方法であって、
前記収集される少なくとも１つのプロセス出力変数は、前記複数の異なる段階の段階ごとに変動する、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記複数の異なる段階の各段階は、約２秒から約２０秒の間の持続時間を有する、方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法であって、更に、
複数のサイクルにわたって発生する選択された一段階の、前記収集された少なくとも１つのプロセス出力変数についての複数の軌道を比較することと、
選択された一サイクルにおける、前記被選択プロセス点を含む前記選択された一段階の対応する軌道を、前記複数の軌道から区別することであって、
前記対応する軌道の多変量解析統計値を計算することと、
前記多変量解析が閾値を超えるときに、前記被選択プロセス点を特定することと、
を含む、ことと、
を備える方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の方法であって、
前記少なくとも１つのプロセス出力変数は、複数の光波長を含む、方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の方法であって、
プロセスは、前記複数の異なる段階の段階ごとに変化する、方法。
【請求項１８】
請求項１に記載の方法であって、
前記監視対象とされる少なくとも１つの出力プロセス変数は、放射スペクトル、反射スペクトル、ＲＦ高調波、ＲＦ電圧、ＲＦ電流、ＲＦインピーダンス、プロセスチャンバ温度、及び／又はプロセスチャンバ圧力のうちの少なくとも１つを含む、方法。
【請求項１９】
マルチモードパルスプラズマプロセスシステムであって、
ウエハに対してプラズマプロセスを実施するように構成されたプラズマプロセスチャンバであって、少なくとも１つの対応する出力プロセス変数を検出するようにそれぞれ構成された複数のセンサを含むプラズマプロセスチャンバと、
少なくとも１つのバイアス源と、
少なくとも１つのＲＦ源と、
少なくとも１つのガス源であって、前記少なくとも１つのバイアス源、前記少なくとも１つのＲＦ源、及び前記少なくとも１つのガス源は、前記プラズマプロセスチャンバに接続されている、少なくとも１つのガス源と、
前記プラズマプロセスチャンバ、前記複数のセンサ、前記少なくとも１つのバイアス源、前記少なくとも１つのＲＦ源、及び前記少なくとも１つのガス源のそれぞれに接続されたコントローラであって、
少なくとも１つのマルチモードパルスプラズマプロセスレシピと、
コンピュータ読み取り可能メディアに実装された少なくとも１つのマルチモードパルスプラズマプロセス点検出ロジックであって、
前記プラズマプロセスチャンバ内において被選択ウエハに前記マルチモードパルスプロセスを適用するためのコンピュータ実行可能ロジックであって、前記マルチモードパルスプロセスは、複数のサイクルを含み、前記複数のサイクルの各サイクルは、複数の異なる段階のうちの少なくとも１つの段階を含む、コンピュータ実行可能ロジックと、
前記被選択ウエハに対する前記複数のサイクル中に、前記複数の段階のうちの少なくとも１つの被選択段階について、前記少なくとも１つのプロセス出力変数を収集するためのコンピュータ実行可能ロジックと、
前記収集された少なくとも１つのプロセス出力変数を解析するためのコンピュータ実行可能ロジックと、
前記解析された少なくとも１つのプロセス出力変数から前記被選択プロセス点を特定するためのコンピュータ実行可能ロジックと、
を含む、少なくとも１つのマルチモードパルスプラズマプロセス点検出ロジックと、
を含むコントローラと、
を備えるシステム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のシステムであって、
前記収集された少なくとも１つのプロセス出力変数を解析するためのコンピュータ実行可能ロジックは、
前記収集された少なくとも１つのプロセス出力変数のエンベロープを決定するためのコンピュータ実行可能ロジック、及び／又は
前記マルチモードパルスプロセスの前記被選択プロセス点のためのテンプレートを特定するためのコンピュータ実行可能ロジック、
の少なくとも１つを含み、前記解析された少なくとも１つのプロセス出力変数から前記被選択マルチモードパルスプロセス点を特定するためのコンピュータ実行可能ロジックは、前記被選択プロセス点のための前記テンプレートを前記収集された少なくとも１つのプロセス出力変数と突き合わせるためのコンピュータ実行可能ロジックを含む、システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、総じて、マルチモードパルスプロセスに関し、特に、マルチモードパルスプロセスにおいて終点を正確に検出するためのシステム及び方法に関する。
【０００２】
代表的なエッチングプロセスは、エッチングプロセスがいつ終点に到達するかを決定するために、発光スペクトル解析を用いる。代表的なプラズマエッチングプロセスは、プロセス時間が数秒から数十分程度である。エッチング化学物質、圧力、温度、バイアス電圧、ＲＦ周波数、ＲＦ電圧、ＲＦ電流、及びＲＦ電力は、エッチングプロセス全体を通して実質的に一定である。プラズマは、プラズマ化学物質（例えばプロセスガス）と、エッチング副生成物とを含む。エッチング副生成物は、対応する特徴的な光スペクトルを放射する。
【０００３】
新しいプラズマプロセスの多くは、マルチモードパルスプラズマプロセスであり、異なる複数のプロセスを含むことができる。各プロセスは、各サイクルの一部分で用いられ、段階（フェーズ）と呼ばれる。例えば、マルチモードプロセスは、堆積段階と、貫通段階と、エッチング段階とを含むことができる。あいにく、化学物質、圧力、温度、バイアス電圧、ＲＦ周波数、ＲＦ電圧、ＲＦ電流、及びＲＦ電力は、マルチモードパルスプロセスの段階ごとに変動する可能性がある。したがって、このような可変のマルチモードパルスプロセス条件は、このような条件内では光スペクトルが変動するゆえに、代表的な終点検出システムによるマルチモードパルスプロセスの終点の正確な特定を妨げる。更に、停止層へのオーバエッチングは、エッチング対象層を過剰な深さまでエッチングするかもしれず、これは、エッチングプロセスによって形成される特徴を損傷又は変形させる可能性がある。
【０００４】
以上を鑑みると、マルチモードパルスプロセスの終点を正確に検出することが必要である。
【発明の概要】
【０００５】
概して、本発明は、マルチモードパルスプロセスの終点を正確に検出するためのシステム及び方法を提供することによって、これらの必要を満たす。本発明は、プロセス、装置、システム、コンピュータ読み取り可能メディア、又はデバイスを含む、数々の形で実現可能であることがわかる。本発明の、幾つかの発明実施形態が、以下で説明される。
【０００６】
一実施形態は、マルチモードパルスプロセスにおいて選択されたプロセス点（以下、「被選択プロセス点」と言う）を特定するシステム及び方法を提供する。該システム及び方法は、プラズマプロセスチャンバ内において選択されたウエハ（以下、「被選択ウエハ」と言う）にマルチモードパルスプロセスを提供することを含み、該マルチモードパルスプロセスは、複数のサイクルを含み、各サイクルは、異なる複数の段階のうちの少なくとも１つを含む。被選択ウエハに対する複数のサイクル中に、上記複数の段階のうちの少なくとも１つの選択された段階（以下、「被選択段階」と言う）について、少なくとも１つのプロセス出力変数が収集される。
【０００７】
上記方法は、また、収集された少なくとも１つのプロセス出力変数を解析することと、解析された少なくとも１つのプロセス出力変数から被選択プロセス点を特定することと、を含むことができる。エンベロープから被選択マルチモードパルスプロセス点を特定することは、マルチモードパルスプロセスの終点を特定することを含むことができる。被選択ウエハに対する複数のサイクル中に、少なくとも１つの被選択段階について少なくとも１つのプロセス出力変数を収集することは、約１Ｈｚから約１０，０００Ｈｚの間のサンプリングレートで少なくとも１つのプロセス出力変数を収集することを含むことができる。
【０００８】
収集された少なくとも１つのプロセス出力変数を解析することは、収集された少なくとも１つのプロセス出力変数のエンベロープを決定することを含むことができる。解析された少なくとも１つのプロセス出力変数から被選択マルチモードパルスプロセス点を特定することは、収集された少なくとも１つのプロセス出力変数のエンベロープからマルチモードパルスプロセス点を特定することを含むことができる。解析された少なくとも１つのプロセス出力変数から被選択マルチモードパルスプロセス点を特定することは、エンベロープのスロープにおける選択された傾向に対応して被選択マルチモードパルスプロセス点を特定することを含むことができる。
【０００９】
収集された少なくとも１つのプロセス出力変数を解析することは、加えて又は或いは、マルチモードパルスプロセスの被選択プロセス点のためのテンプレートを特定することを含むことができる。解析された少なくとも１つのプロセス出力変数から被選択マルチモードパルスプロセス点を特定することは、被選択プロセス点のためのテンプレートを上記収集された少なくとも１つのプロセス出力変数と突き合わせることを含むことができる。マルチモードパルスプロセスの被選択プロセス点のためのテンプレートを特定することは、被選択ウエハを含む又は含まない複数のウエハに対するマルチモードパルスプロセス中における、監視対象とされる少なくとも１つのプロセス出力変数の曲線を含むことができる。
【００１０】
収集される少なくとも１つのプロセス出力変数は、マルチモードパルスプロセス中にプラズマから放射された光放射スペクトルから選択可能である。収集される少なくとも１つのプロセス出力変数は、マルチモードパルスプロセス中にウエハの上面から反射された反射スペクトルから選択可能である。
【００１１】
収集される少なくとも１つのプロセス出力変数は、異なる段階の段階ごとに変動する可能性がある。異なる段階の各段階は、約２秒から約２０秒の間の持続時間を有することができる。
【００１２】
１つ又は複数の従前の段階の、収集されたプロセス出力変数のうちの少なくとも１つについての第１の軌道が、上記１つ又は複数の被選択段階の、対応する収集されたプロセス出力変数の第２の軌道と比較可能である。１つ以上の連続する軌道についての多変数解析統計値が算出可能であり、上記連続する軌道についての多変数解析統計値が閾値を超えるときに、被選択プロセス点が特定可能である。
【００１３】
少なくとも１つのプロセス出力変数は、複数の光波長を含むことができる。マルチモードパルスプロセスは、異なる段階の段階ごとに変化することができる。監視対象とされる出力プロセス変数は、放射スペクトル、反射スペクトル、ＲＦ高調波、ＲＦ電圧、ＲＦ電流、ＲＦインピーダンス、プロセスチャンバ温度、及び／又はプロセスチャンバ圧力のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００１４】
別の一実施形態は、ウエハに対してプラズマプロセスを実施するように構成されたプラズマプロセスチャンバを備えたマルチモードパルスプラズマプロセスシステムを提供する。プラズマプロセスチャンバは、複数のセンサを含み、各センサは、少なくとも１つの対応する出力プロセス変数を検出するように構成される。プラズマプロセスチャンバには、少なくとも１つのバイアス源と、少なくとも１つのＲＦ源と、少なくとも１つのガス源とが接続される。プラズマプロセスチャンバ、複数のセンサ、少なくとも１つのバイアス源、少なくとも１つのＲＦ源、及び少なくとも１つのガス源のそれぞれに、コントローラが接続される。コントローラは、少なくとも１つのマルチモードパルスプラズマプロセスレシピと、コンピュータ読み取り可能メディアに実装された少なくとも１つのマルチモードパルスプラズマプロセス点検出ロジックとを含み、該ロジックは、プラズマプロセスチャンバ内において被選択ウエハにマルチモードパルスプロセスを適用するためのコンピュータ実行可能ロジックであって、マルチモードパルスプロセスは、複数のサイクルを含み、複数のサイクルの各サイクルは、複数の異なる段階のうちの少なくとも１つの段階を含む、コンピュータ実行可能ロジックと、被選択ウエハに対するサイクル中に、少なくとも１つの被選択段階について少なくとも１つのプロセス出力変数を収集するためのコンピュータ実行可能ロジックと、収集された少なくとも１つのプロセス出力変数を解析するためのコンピュータ実行可能ロジックと、解析された少なくとも１つのプロセス出力変数から被選択プロセス点を特定するためのコンピュータ実行可能ロジックとを含む。
【００１５】
開示される実施形態は、マルチモードパルスプラズマプロセスの段階の変化から、より正確に且つ迅速にマルチモードプロセスの終点を識別することができる、という利点を提供する。開示される実施形態は、マルチモードパルスプラズマプロセスの段階の変化から、終点ではないマルチモードパルスプラズマプロセス中のその他のプロセス点を識別することができる、という利点も提供する。プロセス点及び／又は終点の正確で且つ迅速な特定は、より精確なマルチモードパルスプラズマプロセス制御を可能にし、全体のプロセス時間を短縮し、マルチモードパルスプラズマプロセスの生産の歩留まりを向上させる。
【００１６】
本発明の原理を例として示した添付の図面と併せてなされる以下の詳細な説明から、本発明のその他の態様及び利点が明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明は、添付の図面と併せてなされる以下の詳細な説明によって、容易に理解される。
【００１８】
【図１Ａ】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスシステム１００を示した概要図である。
【００１９】
【図１Ｂ】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスを表わしたグラフである。
【００２０】
【図２Ａ】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセス中にウエハの表面と相互作用する反射光を示した図である。
【図２Ｂ】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセス中にウエハの表面と相互作用する反射光を示した図である。
【図２Ｃ】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセス中にウエハの表面と相互作用する反射光を示した図である。
【００２１】
【図２Ｄ】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセス中に実施される方法動作の概略を示したフローチャートである。
【００２２】
【図３】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスにおいて被選択プロセス点を特定するにあたって実施される方法動作を示したフローチャートである。
【００２３】
【図４Ａ】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスの複数のサイクル中に収集される被選択プロセス出力変数を示したグラフである。
【図４Ｂ】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスの複数のサイクル中に収集される被選択プロセス出力変数を示したグラフである。
【図４Ｃ】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスの複数のサイクル中に収集される被選択プロセス出力変数を示したグラフである。
【図４Ｄ】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスの複数のサイクル中に収集される被選択プロセス出力変数を示したグラフである。
【図４Ｅ】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスの複数のサイクル中に収集される被選択プロセス出力変数を示したグラフである。
【００２４】
【図５】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスにおいて被選択プロセス点を特定するにあたって実施される方法動作を示したフローチャートである。
【００２５】
【図６Ａ】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスの複数のサイクルにわたって収集された検出された光強度を示したグラフである。
【図６Ｂ】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスの複数のサイクルにわたって収集された検出された光強度を示したグラフである。
【００２６】
【図６Ｃ】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスの複数のサイクルにわたって収集された２つ以上の検出された変数を示したグラフである。
【００２７】
【図６Ｄ】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスの複数のサイクルにわたって収集された反射光強度を示したグラフである。
【００２８】
【図６Ｅ】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスの複数サイクル中における１つ以上の被選択プロセス変数のパターンを示したグラフである。
【００２９】
【図６Ｆ】本開示の実施形態を実現するための、上記パターンの終点部分をマルチモードパルスプロセスの複数のサイクル中における１つ以上の被選択プロセス変数のグラフと比較したグラフである。
【００３０】
【図６Ｇ】本開示の実施形態を実現するための、上記グラフと上記パターンの終点部分との間の差の距離を示したグラフである。
【００３１】
【図７】本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスにおいて被選択プロセス点を特定するにあたって実施される方法動作を示したフローチャートである。
【００３２】
【図８】本発明にしたがってプロセスを行うためのコンピュータシステムの一例を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
マルチモードパルスプロセス中に終点又はその他の点などの被選択プロセス点を正確に検出するためのシステム及び方法に関する幾つかの代表的な実施形態が説明される。当業者にならば、本発明が本明細書に明記される具体的詳細の一部又は全部を伴わずとも実施されえることが明らかである。
【００３４】
エッチングプロセスでは、エッチングされる表面は複数の層を含んでおり、最上層としての１枚以上のマスク層と、それに続くマスク層下の１枚以上のエッチング対象層がある。停止層は、通常は、（１枚以上の）エッチング対象層の下に含まれる。停止層は、通常は、エッチング対象層よりも遅いエッチング速度を有する。
【００３５】
エッチングプロセスが停止層に至るまで貫通したときに、プラズマの光スペクトルは、停止層に特徴的な光スペクトルを含む。この貫通点は、次いで、終点を特定するために使用することができる。プラズマの光スペクトルは、したがって、エッチングプロセスがエッチング対象層を超えて停止層内の幾らかの深さまで過剰にエッチングするときにそのエッチングプロセスの終点を特定するために監視することができる。
【００３６】
マルチモードパルスプロセスは、複数のプロセスを含む。複数のプロセスの各プロセスは、比較的短い持続期間にわたって用いられ、段階（フェーズ）と呼ばれる。例えば、マルチモードプロセスは、堆積段階と、貫通段階と、エッチング段階とを含むことができる。各段階は、１０秒程度の短さであってよい、又はそれよりも長くてよい。段階は、各マルチモードパルスプロセスサイクル中に間断なく実行される。所望のエッチング結果を実現するために、エッチング対象層に対して複数のサイクルが適用される。
【００３７】
上述のように、代表的な発光スペクトル手法は、マルチモードパルスプロセスシステムでは上手く機能しない。マルチモードパルスプロセスの終点を特定するために監視可能な変数は、数多くある。例えば、１つ以上の光波長が監視可能である。１つ以上の光波長は、プラズマによって光放射として放射される。加えて又は或いは、１つ以上の光波長は、光源から放射されてエッチング対象表面から反射される反射光であってよい。監視対象とされる１つ以上の光波長は、約１９０ｎｍから約１０００ｎｍの間であってよい。
【００３８】
更に、マルチモードパルスプロセスにおいてプロセス終点ではないプロセス点を特定することも有用である。被選択プロセス点は、マルチモードパルスプロセスの開始後で且つ終点前の、プロセス途中に生じることができる。例えば、マルチモードパルスプロセスのその既知の数の段階内で終点の前に生じるマルチモードパルスプロセスの被選択プロセス点の特定は、段階期間の延長若しくは短縮、ＲＦ信号振幅の増加若しくは減少、又は必要に応じてプロセス速度（例えばエッチング速度）をそれが漸減するように若しくは突然停止するように変化させることができるその他のプロセス変数などの、マルチモードパルスプロセスを変更するための指標として使用することができる。
【００３９】
終点又はプロセス点を特定するためには、放射光及び反射光に追加して又は代わって、その他のマルチモードパルスプロセス変数を監視することができる。監視可能なマルチモードパルスプロセス変数の例として、ＲＦ電圧、ＲＦ電流、ＲＦインピーダンス、１つ以上のＲＦ高調波、マルチモードパルスプロセスチャンバ圧力、及び／又は温度が挙げられる。
【００４０】
段階ごとにマルチモードパルスプロセスが変化するのに伴って、プラズマの化学物質含有量も変動する。プラズマの化学物質含有量の変動に相応して、プラズマの導電率も変動する。プラズマの導電率の変動は、プラズマインピーダンスが整合インピーダンスから変化するのに伴って、ＲＦ高調波を発生させえる。マルチモードパルスプロセス中は、ＲＦ高調波を検出すること、並びに該高調波の波長及び／又は位相を監視することが可能である。プラズマの導電率の変動は、対応するＲＦ電圧及び／又は電流の変動を発生させえる。ＲＦ電圧及び／又は電流の変動は、マルチモードパルスプロセス中に監視可能である。
【００４１】
マルチモードパルスプロセスにおいて終点又は被選択プロセス点を検出するための一手法は、１つ以上のプロセス出力変数を監視することを含むことができる。例えば、１つ以上のプロセス出力変数は、マルチモードパルスプロセス中における、放射スペクトル、反射スペクトル、ＲＦ高調波、ＲＦ電圧、ＲＦ電流、ＲＦインピーダンス、マルチモードパルスプロセスチャンバのプロセスチャンバ温度及び／又はプロセスチャンバ圧力であってよい。監視対象とされる各プロセス出力変数のデータは、監視対象とされるプロセス出力変数に対応するエンベロープを特定するために処理可能である。加えて又は或いは、監視対象とされる各プロセス出力変数のデータは、監視対象とされるプロセスステージ又はイベントに対応するテンプレートを特定するために処理可能である。加えて又は或いは、所望のプロセス点を検出するために、特定されたエンベロープへの接近度が監視可能である。加えて又は或いは、監視対象とされる各プロセス出力変数のデータは、サイクルの段階内の、監視対象とされるプロセス点よりも前における平均値又は傾向を特定するために、処理可能である。このような方法は、監視対象とされる２つ以上のプロセス出力変数の線形又は非線形結合にも適用可能である。
【００４２】
監視対象とされるプロセス点に対応する１つ以上の監視対象プロセス変数からの少なくとも１つの基準エンベロープ又はテンプレートが、プロセスデータから抽出可能である。この基準データは、監視対象とされるプロセス点をモデル化してマルチモードパルスプロセスの終点及び／又はその他のプロセス点を特定するために使用可能である。
【００４３】
マルチモードパルスプロセスの終点又はプロセス点は、リアルタイムで又はほぼリアルタイムで特定可能である。例えば、一部の実現形態では、終点又はプロセス点は、開示される検出プロセスの１つ以上を使用して、マルチモードパルスプロセスの一段階よりも短い期間内に特定可能である。
【００４４】
図１Ａは、本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスシステム１００を示した概要図である。マルチモードパルスプロセスシステム１００は、プラズマプロセスチャンバ１１０と、１つ以上のガス源１１２と、１つ以上のＲＦ源１１４と、１つ以上のバイアス源１１６と、コントローラ１２０とを含む。
【００４５】
プラズマプロセスチャンバ１１０は、処理対象とされるウエハ１０２をプラズマプロセスチャンバ１１０内において支えるためのウエハサポート１０４を含む。ウエハサポート１０４は、第１の電極を形成し、１つ以上のＲＦ源１１４及び１つ以上のバイアス源１１６の一方又は両方に接続可能である。プラズマプロセスチャンバ１１０は、ウエハサポート１０４とは反対側に、第２の電極１０６も含む。第２の電極１０６は、１つ以上のＲＦ源１１４及び１つ以上のバイアス源１１６の一方又は両方に接続可能である。
【００４６】
ウエハサポート１０４及び第２の電極１０６は、それぞれ、ウエハ／ウエハサポート及び第２の電極のそれぞれの温度を制御するためのそれぞれの温度制御機器１０４Ａ、１０６Ａを含む。温度制御機器１０４Ａ、１０６Ａは、ウエハ／ウエハサポート及び第２の電極のそれぞれの温度を上昇させるための加熱器を含むことができる。或いは又は加えて、温度制御機器１０４Ａ、１０６Ａは、ウエハ／ウエハサポート及び第２の電極のそれぞれの温度を下降させるための冷却器を含むことができる。
【００４７】
第２の電極１０６は、１つ以上のガス源１１２及びコントローラ１２０に接続可能である。第２の電極１０６は、ガス源１１２から供給される１種類以上のガスをプラズマプロセスチャンバ１１０に注入するためのガス注入システムを含むことができる。ガス注入システムは、ノズルなどの有向性のガス注入システム、及び／又は注入ガスをプラズマプロセスチャンバ内へ分散させるためのシャワーヘッドなどのガス分散システムを含むことができる。
【００４８】
プラズマプロセスチャンバ１１０は、１つ以上のセンサ１３０、１３１も含む。１つ以上のセンサ１３０、１３１は、例えば１９０ｎｍから約１０００ｎｍの間のような広帯域の光を検出することができる。１つ以上のセンサ１３０、１３１は、ウエハ１０２の表面に向かって光を放射するための１つ以上の発光器を含むことができる。１つ以上のセンサ１３０、１３１は、ウエハ１０２の表面から反射された光及び／又はプラズマ１０８から放射された光のスペクトルを検出することができる。１つ以上のセンサ１３０、１３１は、フォトダイオード又はその他のタイプの光センサを含むことができる。
【００４９】
プラズマプロセスチャンバ１１０は、また、圧力センサ１３２、温度センサ１３３、ＲＦ電圧センサ１３４、１３５、ＲＦ電流センサ１３６、１３７、及びＲＦプローブ１３８を含むことができる。センサ１３０〜１３８は、それぞれ、それぞれのセンサ入力を提供するためにコントローラ１２０に接続される。
【００５０】
プラズマプロセスチャンバ１１０は、また、プラズマプロセスチャンバからガス及びプロセス副生成物を除去するための１つ以上の出口１１１を含む。１つ以上の出口１１１は、必要に応じて、適切な低圧力源（例えばポンプ）及び／又は加熱表面若しくは冷却表面に接続可能である。
【００５１】
ガス源１１２は、１つ以上のプロセスガス源と、１つ以上のパージ及び／又はキャリアガス源とを含むことができる。ガス源１１２は、また、コントローラ１２０による決定に応じてガス源からプラズマプロセスチャンバ１１０への流れを監視及び制御するための、流量計１１２Ａ及び流量調整器１１２Ｂを含むことができる。
【００５２】
ＲＦ源１１４は、異なる複数のＲＦ源を含むことができ、ＲＦ源は、それぞれ、異なる振幅、電力レベル、周波数、及び／又は変調、及び／又はデューティサイクルを有するＲＦ信号を出力する。それぞれのＲＦ源１１４は、ウエハサポート１０４又は第２の電極１０６の一方又は両方に接続可能である。例えば、ＲＦ源は、約２ＭＨｚのＲＦ源、約２５〜３０ＭＨｚのＲＦ源、及び約５０〜７５ＭＨｚのＲＦ源を含むことができる。
【００５３】
バイアス源１１６は、１つ以上のＤＣバイアスと、接地電位源とを含むことができる。バイアス源１１６は、それぞれ、ウエハサポート１０４若しくは第２の電極１０６の一方若しくは両方に、又はプラズマプロセスチャンバ１１０のその他の部分に接続可能である。プラズマプロセスチャンバ１１０のその他の部分は、側壁１１０Ａ、各種のシールド、及びプラズマ閉じ込め構造１１０Ｂを含むことができる。
【００５４】
コントローラ１２０は、プラズマプロセスチャンバ、ガス源、ＲＦ源、及びバイアス源のそれぞれの動作を制御及び監視するために、プラズマプロセスチャンバ１１０、ガス源１１２、ＲＦ源１１４、及びバイアス源１１６のそれぞれに接続される。コントローラ１２０は、また、バイアス電圧、各サイクルにおけるマルチモードプロセスの段階の長さ、マルチモードパルスプロセスの段階の順序、及びサイクルマルチモードパルスプロセス段階の組み合わせ、マルチモードパルスプロセスサイクルの数、ＲＦ周波数、ＲＦ電力、ＲＦ変調、デューティサイクル、プロセス化学物質、ガス混合、ガス流量、圧力、プラズマプロセスチャンバのマルチモードパルスプロセス動作中におけるプラズマプロセスチャンバ１１０の少なくとも一部分の温度などのプロセス変数を制御するためにコントローラが使用することができる、コンピュータ読み取り可能メディアに実装された１つ以上のレシピ１２２を含む。例えば、１つ以上のレシピ１２２は、マルチモードパルスプロセスをウエハ１０２に適用するためのマルチモードパルスプロセスレシピを含むことができる。
【００５５】
コントローラ１２０は、また、プロセス中のプロセス点及び／又はプロセス終点をコントローラが正確に決定することができるようにコンピュータ読み取り可能メディアに実装された、終点・プロセス点ロジック１２４も含む。例えば、終点・プロセス点ロジック１２４は、ウエハ１２０に適用されているマルチモードパルスプロセスの終点及び／又は被選択プロセス点をコントローラが検出することを可能にすることができる。
【００５６】
図１Ｂは、本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセス１５０をグラフで表したものである。マルチモードパルスプロセス１５０は、サイクル０からサイクルｎまでの複数のサイクルを含む。サイクル０〜ｎの各サイクルは、１つ以上の段階、すなわち段階１、段階２、段階３を含む。プロセスチャンバ１１０内において発生する（１つ以上の）プロセスは、段階１〜３のそれぞれで異なる。例えば、段階１が堆積プロセスであってよい一方で、段階２はエッチングプロセスであってよく、段階３は不動態化プロセスであってよい。その結果、サイクル０〜ｎの各サイクルでは、段階１ではウエハ１０２の表面上に層が堆積又は形成され、貫通段階２では堆積層がエッチングによって貫通され、エッチング段階３では下位の層がエッチングされる。堆積プロセス、エッチングプロセス、及び不動態化プロセスに追加して又はこれらのプロセスのうちの１つ以上のプロセスの代わりとして、その他のタイプの段階が使用されてもよい。更に、堆積プロセス、エッチングプロセス、及び不動態化プロセスのそれぞれとして、異なるタイプのプロセスが使用されてもよいことがわかる。
【００５７】
３つの段階（段階１〜３）が示されているが、サイクル０〜ｎの各サイクルでは４つ以上又は２つ以下の段階が使用されてもよいことが理解されるべきである。また、段階１〜３は、時間的に実質的に等しい持続時間を有するものとして示されているが、段階ごとに持続時間が異なっていてもよいことが理解されるべきである。また、各段階は、処理されている表面からエッチングによって材料が除去されるエッチングプロセス段階、処理されている表面上に材料が形成されている堆積プロセス段階、不動態化プロセス段階、及びその他の類似のタイプのプロセス、並びにこれらの各タイプのプロセスの組み合わせのうちの少なくとも１つ以上であってよいことが理解されるべきである。
【００５８】
図２Ａ〜２Ｃは、本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセス中にウエハ１０２の表面と相互作用する反射光を示している。図２Ａ〜２Ｃは、縮尺通りではないが、ウエハ表面の一部分の断面を示した簡易図を含んでいる。ウエハ１０２は、ベースシリコン基板層２５２を含む。ベースシリコン基板層２５２の上には、１枚以上の層２５４が形成される。１枚以上の層２５４の上には、エッチング対象層２５６が形成される。エッチング対象層２５６を覆って、マスク層２５８が形成される。図に示されるように、マスク層２５８は、エッチング対象層２５６を部分的に覆っている。マルチモードパルスプロセスによって、エッチング対象層２５６内に特徴２６０（凹部）が形成される。
【００５９】
図２Ａに示されるように、マルチモードパルスプロセスは、エッチング対象層２５６内へのエッチングを開始し、特徴２６０を形成し始めている。光源（不図示）から光２６４Ａが放射され、特徴２６０を満たす材料２６０Ａの表面２６２Ａへ方向付けられる。材料２６０Ａは、光２６４を反射するのに十分な光学的厚さを有するので、光２６４Ａは、反射光２６４Ｂとして表面２６２Ａから反射される。材料２６０Ａを特定するために、反射光２６４Ｂ内の１つ以上の波長の強度が解析可能である。
【００６０】
図２Ｂに示されるように、マルチモードパルスプロセスは、エッチング対象層２５６内へ更に深くエッチングされ、特徴２６０は、実質的に形成される。しかしながら、特徴の底部には、まだ、光学的に薄い材料層２６０Ｂが残っている。この薄い材料層２６０Ｂは、光２６４Ａが表面２６２Ｂを貫通して下位層２５４の表面２５４Ａで反射光２６４Ｂ’として反射されるゆえに、光学的に薄いと表現される。反射光２６４Ｂ’が下位層２５４の表面２５４Ａで反射されるゆえに、選択された波長の光の強度は、下位層２５４の材料に対応しており、特徴２６０内に残る光学的に薄い材料層２６０Ｂには対応していないだろう。光学的に薄い材料層２６０Ｂは、原子層数枚の薄さであってよい、又はそれよりも厚くてよい。例えば、もし、エッチング対象層２５６がタングステン含有層であるならば、タングステンは、約１０ｎｍ未満の厚さで光学的に薄くなる。
【００６１】
もし、エッチングプロセスの終点又はその他のプロセス点が、下位層２５４を識別する選択された波長の強度によってのみ決定されたとすると、光学的に薄い材料層２６０Ｂは、完全には除去されず、したがって、特徴２６０は、エッチング対象層２５６を完全に貫通して下位層２５４に到達するようには形成されない。
【００６２】
図２Ｃに示されるように、マルチモードパルスプロセスは、光２６４Ｂ”が下位層２５４の露出表面２５４Ｃから反射されるゆえに、特徴が下位層２５４内の深さ２５４Ｂまで到達したとされるまで、選択された期間又は選択されたサイクル数又は選択された段階数にわたって更に引き続きエッチングされる。
【００６３】
なお、処理されている表面からの反射光２６４Ｂが論じられているが、処理されている表面からの反射光に追加して又は代わって、上で挙げられたようなその他の出力プロセス変数が使用されてもよいことが理解されるべきである。
【００６４】
図２Ｄは、本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセス中に実施される方法動作２００の概要を示したフローチャートである。動作２０５では、処理対象とされるウエハ１０２がプロセスチャンバ１１０内に配され、コントローラ１２０内の１つ以上のレシピ１１２によって決定されるようにマルチモードパルスプロセスがウエハに適用される。
【００６５】
動作２１０では、マルチモードパルスプロセス中に、複数のセンサ１３０〜１３８が、それぞれのデータをマルチモードパルスプロセスの各サイクルの複数の段階にわたって収集するために監視される。例えば、１つ以上のセンサ１３０、１３１は、ウエハ１０２の表面から反射された光又はプラズマ１０８から放射された光のスペクトルを検出することができる。圧力センサ１３２は、プラズマプロセスチャンバ１１０内の圧力を検出することができる。温度センサ１３３は、プラズマプロセスチャンバ１１０における選択された部分若しくは表面、又は上部電極１０６若しくは下部電極１０４、又はプラズマ１０８、又はウエハ１０２における温度を検出することができる。ＲＦ電圧センサ１３４、１３５、ＲＦ電流センサ１３６、１３７、及びＲＦプローブ１３８は、ＲＦ電圧、ＲＦインピーダンス、ＲＦ電流、ＲＦ電圧、及び電流高調波を検出することができる。
【００６６】
各センサ１３０〜１３８からのそれぞれのデータは、マルチモードパルスプロセスの各段階中に複数回にわたって収集可能である。例えば、コントローラ１２０への各センサ１３０〜１３８出力は、１秒ごとに約１回から１ミリ秒ごとに約１０回又はそれを超える頻度（例えば、約１Ｈｚから約１０，０００Ｈｚを超えるサンプリング・収集レート）でサンプリング及び収集されることが可能である。一実現形態では、コントローラ１２０への各センサ１３０〜１３８出力は、約２０ミリ秒ごとに１回の頻度（例えば、約５０Ｈｚのサンプリング・収集レート）でサンプリング及び収集される。約１Ｈｚから約１０Ｈｚの間の更に遅いサンプリング・収集レートが使用されてもよい。約１０，０００Ｈｚを超えるなどの更に速いサンプリング・収集レートが使用されてもよい。
【００６７】
動作２１５では、収集されたデータは、監視対象とされる各出力プロセス変数に関する情報を抽出するために処理される。例えば、ウエハ１０２の表面から反射される反射光２６２Ｂの１つ以上の被選択波長の強度が一定期間にわたって示す変動などの傾向を識別するために、その反射光の１つ以上の被選択波長の強度が解析されてよい。動作２２０では、処理されたデータは、上記の例で更に詳しく説明されたように、プロセスの終点又はプロセス中の被選択プロセス点などの１つ以上のプロセス点を特定するために解析可能である。
【００６８】
図３は、本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスにおいて被選択プロセス点を特定するにあたって実施される方法動作３００を示したフローチャートである。動作３０５では、プラズマプロセスチャンバ１１０内にウエハが配され、該ウエハにマルチモードパルスプロセスが適用される。上述のように、マルチモードパルスプロセスは、複数のサイクルを含むことができ、各サイクルは、１つ以上の段階を含むことができる。
【００６９】
各段階は、それまでに適用された段階とは異なることができる。同じ段階は、各サイクル内において及び／又はサイクルを超えて繰り返されることが可能である。段階は、通常は、１つ以上のサイクルにおいて再び生じる。段階の順序は、その段階が生じる各サイクルにおいて同じであってよい又は異なっていてよい。段階の発生の順序及び反復は、コントローラ１２０内のレシピロジック１２２によって決定される。
【００７０】
異なる各段階は、約２秒から約２０秒の間の持続時間を有することができる。代表的なプロセス点検出手法は、マルチモードパルスプロセスにおいて適用される段階の長さよりも長い検出時間を必要とするので、各段階の持続時間が比較的短いゆえに誤りを生じ、総じて不正確である。
【００７１】
マルチモードパルスプロセスをウエハに適用すると、複数のプロセス出力変数が生成される。例えば、マルチモードパルスプロセスは、放射スペクトル、反射スペクトル、ＲＦ高調波、ＲＦ電圧、ＲＦ電流、ＲＦインピーダンス、プロセスチャンバ温度、及び／又はプロセスチャンバ圧力、及びその他のプロセス出力変数を非限定的な例として含む、プロセス出力変数を生成することができる。動作３１０では、ウエハに対するマルチモードパルスプロセスにおける１つ以上のサイクル中に、少なくとも１つの段階について、少なくとも１つのプロセス出力変数が収集のために選択される。収集される（１つ以上の）プロセス出力変数は、段階ごとに変動する可能性がある。
【００７２】
図４Ａ〜４Ｅは、本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスの複数のサイクル中に収集される被選択プロセス出力変数のグラフ４１０、４５０、４６０、４７０、及び４８０をそれぞれ示している。被選択プロセス出力変数は、波長３８７ｎｍにおける反射光の強度レベルである。しかしながら、この被選択プロセス出力変数は、一例にすぎず、代わりに及び／又は追加して、その他のプロセス出力変数が選択及び収集されてもよいことが理解されるべきである。
【００７３】
図４Ｂのグラフ４５０は、複数のサイクルにわたって放射波長３８７ｎｍを示している。グラフ４５０において、実質的に垂直な各線は、マルチモードパルスサイクルの一段階を表している。図４Ｃのグラフ４６０は、図４Ｂに示された放射波長３８７ｎｍの一部分を更に詳細に示している。図４Ｃのグラフ４６０は、持続時間がｔtransである一段階の傾斜部分ｔrampにおいて検出された放射波長３８７ｎｍの傾斜を更に詳細に示している。
【００７４】
反射及び放射波長３８７ｎｍは、グラフ４１０及びグラフ４５０のいずれでも、それぞれ１０Ｈｚの（例えば、０．１秒ごとに１回の）サンプリングレートでサンプリングされる。なお、サンプリングレートは、約１Ｈｚから約１０，０００Ｈｚの間であってよいことが理解されるべきである。
【００７５】
動作３２０では、この場合は放射波長３８７ｎｍである収集されたプロセス出力変数が、該収集されたプロセス出力変数のエンベロープを決定するために解析される。図４Ｄは、図４Ｂのグラフ４５０のエンベロープ４７５を示したグラフ４７０である。エンベロープ４７５は、反射波長３８７ｎｍ、及び／又はその他の被選択プロセス出力変数のグラフ４５０の輪郭であってよい。エンベロープ４７５は、複数のサイクル及び段階に跨る期間にわたる被選択プロセス出力変数の傾向を与える。
【００７６】
動作３２５では、選択されて解析された（１つ以上の）プロセス出力変数の１つ以上から、被選択プロセス点が特定可能である。図４Ｄのグラフ４７０に示されるように、エンベロープ４７５は、非常に短い時間間隔ＴEP_tresh内に下降線をたどり、事前に選択された閾値レベルΔｌEP_treshへ推移するゆえに、容易に検出可能な推移を有する。被選択プロセス点は、この下降線が、事前に選択された閾値レベルΔｌEP_treshに交わる交点として特定可能である。
【００７７】
加えて又は或いは、プロセス点は、図４Ｅのグラフ４８０に示されるように、各サイクルの一選択段階内における同じ時点を比較し、閾値を使用して目的のプロセス点を検出することによって特定可能である。この手順を点ごとにリアルタイムで繰り返すことによって、プロセス点の適時な検出が可能になる。この方法は、エンベロープ４７５における前述の下降線又はその他の形状若しくは傾向、及び事前に選択された時間、段階、又はサイクルのずれとの併用によって実現可能である。例えば、マルチモードパルスプロセス終点は、或るサイクルの一被選択段階内における特定の時点で生じるものとして特定されてよい。
【００７８】
図５は、本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスにおいて被選択プロセス点を特定するにあたって実施される方法動作５００を示したフローチャートである。動作５０５では、プラズマプロセスチャンバ１１０内にウエハが配され、該ウエハにマルチモードパルスプロセスが適用される。上述のように、マルチモードパルスプロセスは、複数のサイクルを含むことができ、各サイクルは、１つ以上の段階を含むことができる。動作５１０では、ウエハに対するマルチモードパルスプロセスにおける１つ以上のサイクル中に、少なくとも１つの段階について、少なくとも１つのプロセス出力変数が収集のために選択される。
【００７９】
動作５１５では、従前の全てのサイクルについて、一段階の最新の軌道に至るまでの全ての軌道が比較される。複数のサイクルにおける特定の一段階の最新の軌道が従前の軌道から大きくずれる時点が、目的のプロセス点として決定される。
【００８０】
動作５２０では、現（最新）サイクルを含む全ての従前サイクルの、同じ段階の軌道について、多変量解析統計値が計算される。
【００８１】
動作５３０では、現（最新）軌道についての多変量解析統計値が閾値を超えるときに、被選択プロセス点が特定される。
【００８２】
図６Ａ及び６Ｂは、本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスの複数サイクルにわたって収集された検出光強度を示したグラフ６００及び６０５である。マルチモードパルスプロセスの例えばサイクル１〜５などの５つのサイクル中に光センサ１３０、１３１の１つ以上によって検出された一被選択波長７７７ｎｍにおける光強度が示されている。グラフ６００には、その他の段階からの及びその他の波長の放射は示されていない。検出された光は、サイクル１〜５の期間中、おおよそ４５０回にわたってサンプリングされた。４５０のサンプルは、図に示されるように時間的に等間隔あってよいが、これらの４５０のサンプルは、時間的に等間隔でなくてもよいことが理解されるべきである。図に示されるように、波長７７７ｎｍにおける光の強度は、サイクル１〜４の各サイクルでは非常に似ている。これに対し、サイクル５中の波長７７７ｎｍにおける光の強度は、サイクル１〜４の各サイクルにおける強度と幾分異なっている。
【００８３】
図６Ｂのグラフ６１０は、図６Ａのグラフ６００に示されたものと同じデータ群を示しているが、ただし、全てのサイクル１〜５を重ねた形で示している。グラフ６１０は、サイクル２〜４の類似性及びサイクル５の非類似性を示している。グラフ６１０は、サイクル２〜４の各サイクルについて、被選択波長の強度の比較を示している。サイクル２〜４の各サイクルでは、被選択波長の強度は非常に似ており、これらの強度間の差は非常に小さいので、その結果、実質的に１本の線であるグラフ６１０が、サイクル２〜４の全サイクルを網羅している。これに対し、サイクル５における波長７７７ｎｍの光の強度は、サイクル１〜４の各サイクルにおける強度と幾分異なり、したがって、サイクル２〜４についてのグラフ６１０からずれたグラフ６１２として示されている。この非類似性は、プロセスが終点条件に達した結果である。これらの各曲線は、マルチモードパルスプロセス出力変数の軌道を表している。これらの軌道を時間的に比較すると、第５のサイクル中のサンプル２５において違いが表れ始めることがわかる。１つの波長では、変化を見分けるのに十分でない又は変化を見分けるのに十分な信号を提供できないかもしれず、したがって、スペクトル全体、又はスペクトル内の一帯域、又はスペクトル内の複数の被選択波長に多変量統計を適用することによって、より優れた検出限界が得られるだろう。これは、図６Ｃに示されており、ここでは、２００〜１０００ｎｍの放射スペクトル全体を使用し、全てのサイクルについての多変量統計値が算出されている。なお、多変量統計値は、サイクル３及びサイクル４では実質的に一定であり、サイクル５において大きな変化を示し始める。これは、プロセスが終点条件に達したことを示している。
【００８４】
図６Ｃは、本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスの複数サイクルにわたって収集された２つ以上の検出変数値を示したグラフ６２０である。グラフ６２０は、軌道方法を使用して算出された多変量統計値である。グラフ６２０では、複数の波長が使用されている。グラフ６２０は、検出可能なだけ全ての光波長を表すことができる。上記の図６Ａ及び６Ｂでは、選択された１つの変数、具体的には波長７７７ｎｍにおける強度が検出され、グラフ６００及び６０５として記録された。これに対し、図６Ｃのグラフ６２０では、複数の変数が組み合わされて報告されている。複数の変数は、１つ以上の被選択波長の強度、並びに／又はＲＦ電流、ＲＦ電圧、ＲＦ電力、バイアス電圧、プラズマプロセスチャンバ圧力、１種類以上のガスの流量、若しくはその他の被選択マルチモードパルスプロセス変数のうちの１つ以上を含むその他のプロセス変数を含むことができる。
【００８５】
閾値整合限界６２２が選択される。閾値整合限界６２２は、過去の経験及び／又はテストの結果にしたがって選択可能である。グラフ６２０は、サイクル５の最中に閾値整合限界６２２を超えており、したがって、終点は、サイクル５のなかで特定可能である。
【００８６】
図６Ｄは、本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスの複数サイクルにわたって収集された反射光強度を示したグラフ６３０である。グラフ６３０は、マルチモードパルスプロセスにおいて処理されているウエハの表面から反射された２７５ｎｍの光を示している。グラフ６３０では、２７５ｎｍが被選択波長であるが、任意の適切な波長が選択可能であることが理解されるべきである。図に示されるように、反射光の強度は、マルチモードパルスプロセスに入ってから０秒から８７秒の間では比較的高い。反射光の強度は、０秒から約８７秒の間では、処理されているウエハの表面上の層が光学的に厚いゆえに、比較的一定である。この光学的に厚い表面は、実質的に等しい強度を反射する。
【００８７】
約８７秒が経過した後、反射光強度は、全体として下降線をたどり始め、マルチモードパルスプロセスに入って約１１８秒において最小強度に達する。反射光の強度は、処理されているウエハの表面上の層が光学的に薄くなり、下位層が光を反射し始めるゆえに、降下する。材料は、タイプごとに異なる波長の光を異なる形で反射する。なお、約１１２秒に局在するピークは、約１０６秒から約１１２秒の間に発生する堆積プロセス段階の結果である。
【００８８】
図６Ｅは、本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスの複数のサイクル中における１つ以上の被選択プロセス変数のパターン６４０を示したグラフである。パターン６４０は、図６Ａ〜６Ｄにおいて上述されたような多くの異なるやり方で生成可能である。或いは、パターン６４０は、同じマルチモードパルスプロセスの複数のサイクルを経ている１枚以上のウエハに対する結果の平均に基づくことができる。
【００８９】
グラフ６４５は、評価されているウエハに対して同じマルチモードパルスプロセスの複数のサイクルが適用されている間における、パターン６４０の形成に使用されたのと同じ１つ以上の変数を示したグラフである。パターン６４０とグラフ６４５とが比較され、パターン６４０の終点６４１に相当するものとして終点６４６が見つけられる。パターン６４０とグラフ６４５との比較は、リアルタイムで実現することが難しいことがある。
【００９０】
図６Ｆは、開示の実施形態を実現するための、パターン６４０の終点部分６４２をマルチモードパルスプロセスの複数のサイクル中における１つ以上の被選択プロセス変数のグラフ６４５と比較したグラフである。代案として、評価されているウエハに対して同じマルチモードパルスプロセスの複数のサイクルが適用されている間におけるグラフ６４５との準リアルタイムな比較のために、パターン６４０の終点部分６４２を使用することができる。パターン６４０の終点部分６４２の比較は、複数の点６４２Ａ〜６４２Ｅを選択すること、及び該選択された点をグラフ６４５上の対応する候補点６４５Ａ〜６４５Ｅと比較することを含む。例えば６４２Ａを６４５Ａと比較するなど対応する点間の差は、距離絶対値として表すことができる。複数の点６４２Ａ〜６４２Ｅは、最小距離絶対値が実現されるまで、対応する後続の点６４５Ｆ〜６４５Ｓと引き続き比較される。最小距離絶対値が実現されるのは、６４２Ａ〜６４２Ｅが点６４５Ｎ〜６４５Ｓに対応するところであり、終点６４５Ｒが特定可能である。
【００９１】
図６Ｇは、本開示の実施形態を実現するための、グラフ６４５とパターン６４０の終点部分６４２との間の差の距離を示したグラフである。差は、おおよそサンプル１１００において最小値をとり、したがって、図６Ｆに示されるように、終点部分６４２が位置６４２’にあるときが、終点部分６４２との最も近い一致となる。
【００９２】
グラフ６４５では、上記のパターン整合プロセスは、終点の一例６４５Ｒを特定するために使用されたが、上記のパターン整合プロセスは、パターン６４０の任意の部分において対応するプロセス点を見つけるために使用可能である。例えば、図６Ｅに示されるような、例えばプロセス点６４０Ｘなどの被選択プロセス点は、上述のパターン整合プロセスを使用して、グラフ６４５において対応する点６４５Ｊを見つけるために使用可能である。
【００９３】
図７は、本開示の実施形態を実現するための、マルチモードパルスプロセスにおいて被選択プロセス点を特定するにあたって実施される方法動作７００を示したフローチャートである。動作７０５では、プラズマプロセスチャンバ１１０内にウエハが配され、該ウエハにマルチモードパルスプロセスが適用される。上述のように、マルチモードパルスプロセスは、複数のサイクルを含むことができ、各サイクルは、１つ以上の段階を含むことができる。動作７１０では、ウエハに対するマルチモードパルスプロセスにおける１つ以上のサイクル中に、少なくとも１つの段階について、少なくとも１つのプロセス出力変数が収集のために選択される。
【００９４】
動作７１５では、マルチモードパルスプロセスの被選択プロセス点のためのテンプレートを特定するために、収集された（１つ以上の）プロセス出力変数が解析される。プロセス点に対応して特定されるテンプレートは、全ての目的ウエハにおいて、監視対象とされる（１つ以上の）プロセス出力変数に関して十分に類似していることが望ましい。被選択マルチモードパルスプロセス点の特定は、動作７２０において、被選択プロセス点のためのテンプレートを全ての被選択ウエハについて収集された（１つ以上の）プロセス出力変数の少なくとも１つと突き合わせることによって実施可能である。一実現形態では、プロセス点のために特定されたテンプレートは、その他のプロセス点とは異なる例えば（１つ以上の）曲線などの１つ以上の固有な特性を含むので、パターンは、マルチモードパルスプロセス中に（１つ以上の）プロセス出力変数に対して複数のウエハにわたって突き合わせることが可能である。基準テンプレートを特定するために選択されたウエハは、テストされているウエハとは異なっていてよい。この場合、プラズマプロセスチャンバ１１０の現条件は、一定にとどまり、選択されているテンプレートは、プラズマプロセスチャンバ内において処理されるウエハが増えるにつれて変化することはない。
【００９５】
（１枚以上の）基準ウエハの少なくとも１枚から、プロセス点に対応して２つ以上のテンプレートが（１つ以上の）基準テンプレートとして特定可能である。テストウエハの場合は、テストされているウエハのプロセス出力変数に関するパターンが、基準テンプレートからの少なくとも１つのテンプレートと一致した場合に、パターン整合によって、プロセス点を検出することができる。例えば、（１つ以上の）プロセス出力変数のテンプレートを特定するために処理される複数のウエハは、プラズマプロセスチャンバ１１０のための特性化テンプレートを決定するための複数の基準／テストウエハを含んでいてよい。或いは、プラズマプロセスチャンバ１１０のための特性化テンプレートは、プラズマプロセスチャンバ１１０内において複数のウエハを実際に処理することによってではなく、望ましい理論的なテンプレートとして特定可能である。
【００９６】
或いは、（１つ以上の）プロセス出力変数の（１つ以上の）テンプレートを特定するため処理される複数のウエハは、基準ウエハ、及び／又はプラズマプロセスチャンバ１１０内において処理された選択枚数分の直近のテストウエハを含んでいてよい。この代案は、テンプレートがプラズマプロセスチャンバ１１０の現条件を取り入れて反映させるように変化することを可能にする。
【００９７】
上記の実施形態を念頭におくと、本発明は、コンピュータシステムに格納されたデータを伴った、コンピュータによって実現される様々な動作を用いてよいことが理解されるべきである。これらの動作は、物理量の物理的操作を必要とする動作である。必ずしも必須ではないが、通常は、これらの量は、格納、移動、結合、比較、及びその他の操作が可能である電気信号又は磁気信号の形態をとる。更に、実施される操作は、多くの場合、生成する、特定する、決定する、又は比較するなどの表現で言及される。
【００９８】
本発明は、ハンドヘルドデバイス、マイクロプロセッサシステム、マイクロプロセッサをベースにした若しくはプログラム可能な家庭用電子機器、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどの、その他のコンピュータシステム構成で実施されてよい。本発明は、また、ネットワークを通じてリンクされた遠隔処理装置によってタスクが実施される分散コンピューティング環境において実施されてもよい。
【００９９】
本明細書で説明されて本発明の一部を構成する動作は、いずれも、有用な機械動作である。本発明は、また、これらの動作を実施するためのデバイス又は装置にも関する。装置は、所要の目的のために特別に構築されてよい、又はコンピュータに格納されたコンピュータプログラムによって選択的にアクティブにされる若しくは構成される汎用コンピュータであってよい。特に、各種の汎用マシンは、本明細書における教示内容にしたがって記述されたコンピュータプログラムを伴って使用されてよい、又は所要の動作を実施するために更に専用の装置を構築するのに更に好都合であってよい。
【０１００】
図８は、本発明にしたがったプロセスを行うためのコンピュータシステム１０００の一例を示したブロック図である。上述されたプロセスの少なくとも一部を実施するための動作を実行するシステムを制御するためのコントローラ１２０として、コンピュータシステム１０００などの、汎用又は専用のコンピュータシステムが使用可能である。コンピュータシステム１０００は、コンピュータ１００２と、ディスプレイ１０１８と、光プリンタ又は光出力デバイス（不図示）と、着脱式メディア（例えば磁気／光／フラッシュ）ドライブ１０３４と、大容量ストレージシステム１０１４（例えば、ハードディスクドライブ、半導体ドライブ、又はその他の適切なデータストレージデバイス）と、ネットワークインターフェース１０３０と、キーボード１０２２とを含む。マウス１０２４やタッチパッド又はタッチ画面などの、更なるユーザインターフェースデバイスが含まれていてもよい。
【０１０１】
コンピュータ１００２は、中央演算処理装置１００４と、１本以上のデータバス１０１０と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０２８と、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１０１２と、入出力インターフェース１０２０とを含む。コンピュータ１００２は、パソコン（ＩＢＭ対応パソコン、Ｍａｃｈｉｎｔｏｓｈコンピュータ、若しくはＭａｃｈｉｎｔｏｓｈ対応コンピュータなど）、ワークステーションコンピュータ（Ｓｕｎ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ若しくはＨｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄワークステーションなど）、又はその他の適切なタイプのコンピュータであってよい。
【０１０２】
ＣＰＵ１００４は、汎用デジタルプロセッサ又は特別に設計されたプロセッサであってよい。ＣＰＵ１００４は、コンピュータシステム１０００の動作を制御する。メモリから取り出された命令（例えば（１つ以上の）プログラム１００８）を使用して、ＣＰＵ１００４は、入力データの受信及び操作、並びに出力デバイスへのデータの出力及び表示を制御する。
【０１０３】
データバス１０１０は、ＣＰＵ１００４によって、ＲＡＭ１０２８、ＲＯＭ１０１２、及び大容量ストレージ１０１４にアクセスするために使用される。ＲＡＭ１０２８は、ＣＰＵ１００４によって、汎用ストレージエリアとして及びスクラッチパッドメモリとして使用され、また、入力されたデータ及び処理されたデータを格納するためにも使用可能である。ＲＡＭ１０２８及びＲＯＭ１０１２は、ＣＰＵ１００４によって読み取り及び実行が可能なコンピュータ読み取り可能命令又はプログラムコード１００８、並びにその他のデータを格納するために使用可能である。
【０１０４】
バス１０１０は、コンピュータ１００２によって使用される入力デバイス、出力デバイス、及びストレージデバイスにアクセスするためにも使用可能である。これらのデバイスは、ディスプレイ１０１８、光プリンタ（不図示）、着脱式メディアドライブ１０３４、及びネットワークインターフェース１０３０を含む。入出力インターフェース１０２０は、キーボード１０２２からの入力を受信するために、及び押された各キーに対応する復号化された記号をデータバス１０１０に乗せてＣＰＵ１００４に送信するために使用される。
【０１０５】
ディスプレイ１０１８は、バス１０１０を通じてＣＰＵ１００４によって提供される又はコンピュータシステム１０００内のその他の構成要素によって提供されるデータの画像を表示する出力デバイスである。光プリンタデバイスは、プリンタとして動作するときは、紙の上に又は類似の表面の上に画像を提供する。プリンタデバイスに代わって又は追加して、プロッタやプロジェクタなどのその他の出力デバイスも使用可能である。
【０１０６】
着脱式メディアドライブ１０３４及び大容量ストレージ１０１４は、様々なタイプのデータを格納するために使用可能である。着脱式メディアドライブ１０３４は、このようなデータの、その他のコンピュータシステムへの移送を容易にし、大容量ストレージ１０１４は、大量の格納データへの高速アクセスを可能にする。大容量ストレージ１０１４は、コンピュータシステムに含まれていてよい、又はネットワーク接続型ストレージ、若しくは１つ以上のネットワーク（例えばローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク、ワイヤレスネットワーク、インターネット１０３２）を通じてアクセス可能なクラウドストレージなどのように、コンピュータシステムに外付けされてよい、又はこのようなストレージデバイス及び場所の組み合わせであってよい。
【０１０７】
ＣＰＵ１００４は、コンピュータ読み取り可能コード及びロジックを実行するために、並びにデータを生成及び使用するために、オペレーティングシステムと協同して動作する。コンピュータコード、ロジック、及びデータは、ＲＡＭ１０２８内、ＲＯＭ１０１２内、若しくは大容量ストレージ１０１４内、若しくはその他のメディアストレージデバイス内にあってよい、又はこれらの組み合わせであってよい。コンピュータコード及びデータは、着脱式プログラムメディア上にあって、必要なときにコンピュータシステム１０００に取り込まれてよい又はインストールされてよい。着脱式プログラムメディアは、例えば、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＰＣ−ＣＡＲＤ、フロッピィディスク、フラッシュメモリ、光メディア、及び磁気ディスク又は磁気テープを含む。
【０１０８】
ネットワークインターフェース１０３０は、その他のコンピュータシステムに接続されたネットワーク１０３２を通じてデータを送受信するために使用される。コンピュータシステム１０００を既存のネットワークに接続するために、並びにローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク、ワイヤレスネットワーク、インターネット、及びその他の任意の適切なネットワーク及びネットワークプロトコルなどの標準プロトコルにしたがってデータを転送するために、インターフェースカード又は類似のデバイスと、ＣＰＵ１００４によって実行される適切なソフトウェアとが使用可能である。
【０１０９】
キーボード１０２２は、コマンド及びその他の命令をコンピュータシステム１０００に入力するために、ユーザによって使用される。その他のタイプのユーザ入力デバイスも、本発明と併せて使用可能である。例えば、汎用コンピュータの画面上のポインタを操作するために、コンピュータマウス、トラックボール、スタイラス、タッチパッド、タッチ画面、又はタブレットなどのポインティングデバイスが使用可能である。
【０１１０】
更に、上記の図面のなかで動作として表されている命令が、例示された順序で実施される必要はないこと、及び動作として表されている必ずしも全ての処理が、本発明を実施するために必要であるとは限らないことがわかる。また、動作によっては副動作を有していてよいこと、また、本明細書で説明される特定の動作が例示の動作に含まれていなくてよいことがわかる。更に、上記のいずれの図面に記載されているプロセスも、ＲＡＭ、ＲＯＭ、若しくはハードディスクドライブのうちのいずれか１つ、又はいずれかの組み合わせに記憶されたソフトウェアとしても実現可能である。
【０１１１】
本発明は、コンピュータ読み取り可能メディア上のコンピュータ読み取り可能コード及び／又はロジック回路としても実装可能である。コンピュータ読み取り可能メディアは、コンピュータシステムによって後で読み取り可能なデータを格納することができる任意のデータストレージデバイスである。コンピュータ読み取り可能メディアの例には、ハードドライブ、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）、ロジック回路、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、並びにその他の光及び非光データストレージデバイスがある。コンピュータ読み取り可能メディアは、コンピュータ読み取り可能コードが分散方式で格納及び実行されるように、ネットワーク接続されたコンピュータシステムに分散させることも可能である。
【０１１２】
更に、上記の図面のなかで動作として表されている命令が、例示された順序で実施される必要はないこと、及び動作として表されている必ずしも全てのプロセスが、本発明を実施するために必要であるとは限らないことがわかる。更に、上記のいずれの図面に記載されているプロセスも、ＲＡＭ、ＲＯＭ、若しくはハードディスクドライブのいずれか１つ又はいずれかの組み合わせに記憶されたソフトウェアとしても実現可能である。
【０１１３】
以上の発明は、理解を明瞭にする目的で幾らか詳細に説明されてきたが、添付の特許請求の範囲内で特定の変更及び修正がなされてよいことが明らかである。したがって、これらの実施形態は、例示的であって限定的ではないと見なされ、本発明は、本明細書で与えられる詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内で変更されてよい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図７】
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【図８】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【外国語明細書】
2016082233000001.pdf