(57)【要約】  実施形態は、ウエハとフォトマスク処理機器とを含む。光源と光検出器とを有する終点検出システムを含むエッチング処理システムが記載されている。一実施例では、光源は光をエッチングチャンバの基板支持部材の上のアライメント領域の方へ放射し、光検出器はアライメント領域から光の反射を受け取る。反射は、終点及び処理制御のためにモニタリングされる。第２の光源は光をアライメント領域の方へ放射し、カメラは光を受け取ってアライメント領域を結像させる。画像を使用して、終点検出システムによって放射された光をアライメント領域内、例えば基板支持部材に装着された基板のアライメント開口部内のスポット配置にアライメントすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング処理システムであって、
基板支持部材の周囲にチャンバ本体を有するエッチングチャンバと、
前記基板支持部材の上のアライメント領域の方へ第１の光を放射する光源と、前記アライメント領域から前記第１の光の反射を受け取る光検出器と、を含む終点検出システムと
を備える、エッチング処理システム。
【請求項２】
前記アライメント領域からの前記第１の光と第２の光の反射を結像させるカメラと、
前記チャンバ本体に装着され、前記アライメント領域の上のリッドウインドウを含むチャンバリッドであって、前記第１の光が前記リッドウインドウを通って前記アライメント領域の方へ伝わり、前記第１の光と前記第２の光の反射が前記リッドウインドウを通って前記光検出器と前記カメラの方へ伝わる、チャンバリッドと
を更に備える、請求項１に記載のエッチング処理システム。
【請求項３】
前記第１の光を前記リッドウインドウを通して前記アライメント領域へ方向づけし、前記第１の光の反射を前記光検出器へ方向づけし、前記第１の光と前記第２の光の反射を前記カメラへ方向づけする集束光学部品を更に備える、請求項２に記載のエッチング処理システム。
【請求項４】
前記集束光学部品は、前記第１の光を前記アライメント領域のビームスポット内に集束させる曲面ミラー又は複数のレンズのうちの一又は複数を含む、請求項３に記載のエッチング処理システム。
【請求項５】
前記アライメント領域の前記ビームスポットのスポット配置を移動させるために、一又は複数の前記基板支持部材又は前記終点検出システムに動作可能に連結された調節機構を更に備える、請求項４に記載のエッチング処理システム。
【請求項６】
前記集束光学部品は、前記第１の光と前記第２の光の反射を前記カメラへ方向づけする、前記カメラと前記リッドウインドウとの間のビームスプリッタを含む、請求項３に記載のエッチング処理システム。
【請求項７】
前記第２の光を前記アライメント領域の方へ放射する第２の光源を更に備える、請求項２に記載のエッチング処理システム。
【請求項８】
前記第１の光は前記基板支持部材の上面に対して直交するように前記アライメント領域の方へ伝わり、前記第２の光は前記上面に対して斜めに前記アライメント領域の方へ伝わる、請求項７に記載のエッチング処理システム。
【請求項９】
エッチングチャンバの基板支持部材上に基板を装着することであって、前記基板は、基層の上にエッチング層を有するアライメント領域と、前記エッチング層の上のパターンマスク層とを含み、前記パターンマスク層はアライメント開口部を含む、基板を装着することと、
前記アライメント領域の画像を見ること又は撮ることであって、前記画像は前記基板からのビームスポットの反射を含む、前記アライメント領域の画像を見ること又は撮ることと、
前記ビームスポットを前記アライメント開口部に対してアライメントすることと、
前記アライメント開口部を通る前記基層からの前記ビームスポットの反射に基づいて、エッチング処理の終点を決定することと
を含む方法。
【請求項１０】
前記アライメント開口部を通して前記エッチング層を、前記ビームスポットを前記アライメント開口部に対してアライメントした後に、前記エッチングチャンバによってエッチングすることを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
終点検出システムの光源によって前記アライメント領域の方へ第１の光を放射することであって、前記ビームスポットは前記第１の光を含む、第１の光を放射することと、
第２の光源によって前記アライメント領域の方へ第２の光を放射することであって、前記画像は、前記アライメント領域からの前記第１の光と前記第２の光の反射の画像である、第２の光を放射することと
を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の光を基板上の前記ビームスポット内に集束させることを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の光を集束させることは、集束光学部品の曲面ミラー又は複数のレンズのうちの一又は複数によって行われる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記エッチング処理の終点を決定することは、終点検出システムの光検出器によって前記ビームスポットの反射の大きさを検出することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板は前記パターンマスク層と前記基層との間にエッチング層を含み、前記終点を決定することは、前記エッチング層が前記アライメント開口部の下から除去された時点を検出することを含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年３月１３日出願の「ＥＴＣＨ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＨＡＶＩＮＧ  ＲＥＦＬＥＣＴＩＶＥ  ＥＮＤＰＯＩＮＴ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ」と題する米国仮特許出願第６２／４７０，８５０号の優先権を主張するものであり、開示内容の全てが、参照することにより本明細書に組み込まれる。本出願はまた、２０１７年４月１０日出願の「ＥＴＣＨ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＨＡＶＩＮＧ  ＲＥＦＬＥＣＴＩＶＥ  ＥＮＤＰＯＩＮＴ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ」と題する米国仮特許出願第６２／４８３，７５８号の優先権も主張するものであり、開示内容の全てが、参照することにより本明細書に組み込まれる。
【０００２】
実施形態は、半導体処理の分野に関し、具体的には、終点検出能力を有するエッチング処理機器に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体製品の限界寸法は縮小し続けている。ウエハ処理機器の能力の改善によって、継続中の小型化が可能となっている。終点処理制御とは、ウエハ製造処理、例えばエッチング処理の終点を検出するウエハ処理機器の能力である。例えば、エッチング処理の終点は、薄い酸化層などのエッチング層が、例えば下位シリコン層等の基層から除去されたときに生じうる。上記終点検出の正確さ及び精密さは、例えば収集されたエッチング速度データの正確さに依存しうる。
【発明の概要】
【０００４】
反射率モニタリングに基づく終点検出、すなわち反射終点検出を含むエッチング処理システムの実施形態が記載される。エッチング処理システムは、基板支持部材の周囲にチャンバ本体を有するエッチングチャンバを含む。基板は基板支持部材に装着することができ、エッチング処理においてエッチングチャンバによって基板のエッチングが行われうる。エッチング処理システムは、エッチング中に基板からの光の反射をモニタリングする終点検出システムを含む。より具体的には、エッチング処理システムは、基板上のアライメント領域の方へ光を放射する一又は複数の光源を含んでいてよく、終点検出システムは、実質的にアライメント領域内からの光の反射を受け取る光検出器を含んでいてよい。終点検出システムは、エッチング中に反射率の変化をモニタリングして、終点に到達したときを決定することができる。
【０００５】
一実施形態では、反射率をモニタリングすることは、マスク層によって覆われていない基板表面からの反射率を測定することを含む。マスク層からの反射率の変化により、例えばエッチング層が除去されたときに処理を終了させるなどの処理制御のために所望の信号とは異なる信号を発生させることができる。したがって、反射率のモニタリングは、マスク層の代わりにエッチングされている基板表面からの反射を測定してもよい。一実施形態では、終点検出システムの光源によって放射された光が基板表面上のビームスポット内に集束され、ビームスポットはマスク層のアライメント開口部にアライメント（位置合わせ）されうる。例えば、エッチング処理システムは、ビームスポットの反射を結像させるカメラを含んでいてよく、画像を使用して、ビームスポットをアライメント開口部内のスポット配置へ移動させることができる。
【０００６】
光ビームスプリッタを基板へ向かう及び／又は基板から戻る光の光路に追加して、基板から反射された光の一部をカメラの方へ方向づけすることができる。カメラは反射された光を結像させて、モニタリングされている表面の視覚像を撮ることができる。マスク層を有さない所望のエリアを見るために、光学アセンブリの位置が次に調節される。ビームスプリッタは、光を第２の光路に分岐させる際に生じる最小損失の原因となるため、ビームスプリッタをアセンブリ内に保持してもよい。調節が行われ、位置が固定されたら、カメラは適所に保持されうる、あるいは取り外されうる。
【０００７】
実施形態は、光をビームスポット内に集束させ、光学モニタシステムの光検出器とカメラに光を方向づけする集束光学部品を含む。集束光学部品は、波長に依存しない反射光学部品を組み入れることができる。反射光学部品を用いることによって、焦点とビームスポットのサイズが全ての波長で同じになる。そうすれば、焦点調節と、スポットサイズ及び配置の評価を単一波長で行うことができる。この単一波長は、構成のためにスペクトルの可視部分内で都合よく選択することができ、同じ焦点が処理モニタ及び制御用の深紫外線から近赤外線までの幅広い範囲の波長に応用される。集束光学部品の光学面は、意図された範囲の波長にわたって高い反射性を有するコーティングを有しうる。
【０００８】
光検出器は、ビームスポットの反射の大きさを検出することができる。大きさの変化は、エッチング処理中の瞬間によってさまざまでありうる。例えば、ビームスポットは基板のエッチング層からの特定の反射率を有していてよく、エッチング層がエッチング処理によって完全に除去されると、反射率は異なる値になりうる。異なる値（または反射率の値の変化速度に差）が生じたとき、エッチング処理システムは、エッチング処理の終点に到達したと決定しうる。
【０００９】
上記の要約は、全ての態様を網羅するリストを含んでいるわけではない。上記に要約した様々な態様のすべての好適な組合せから実行可能であるだけでなく、以下の詳細説明に開示され、特に本願とともに出願される特許請求の範囲において指摘される全てのシステム及び方法が含まれると考えられる。上記組み合わせは、上記の要約に具体的に列挙されていない特定の利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係るエッチング処理システムを示す概略図である。
【図２】一実施形態に係るエッチング処理システムの光学配置の図である。
【図３】一実施形態に係るエッチング処理システムの光学配置の図である。
【図４】一実施形態に係るパターンマスク層にアライメント開口部を有する基板の断面図である。
【図５】一実施形態に係るエッチング処理の終点を決定する方法のフロー図である。
【図６】Ａ〜Ｂは、一実施形態に係る基板のアライメント領域の上面図である。
【図７】Ａ〜Ｂは、一実施形態に係る基板とアライメントレチクルの上面図である。
【図８】Ａ〜Ｂは、一実施形態に係る終点記録のグラフである。
【図９】一実施形態に係るコンピュータシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
エッチング処理システム、及びアライメント領域からの反射率に基づいてエッチング処理の終点を決定するために上記システムを使用する方法が記載される。以下の記載において、実施形態を完全に理解できるように、多数の具体的な詳細が明記される。実施形態はこれらの具体的な詳細がなくとも実践可能であることが、当業者には明らかになろう。他の事例では、実施形態が不必要に不明瞭にならないように、周知の態様については詳細に説明していない。更に、添付の図面に示す様々な実施形態は例示的な表現であり、必ずしも縮尺どおりには描かれていないことを理解されたい。
【００１２】
既存のウエハ処理機器の終点処理制御能力は、ウエハ又はフォトマスクの反射率をモニタリングして、ウエハ又はフォトマスクのエッチングがいつ完了したか（完了した時点）を決定することができるものである。このモニタリングはしかしながら、不正確になりがちであり、処理制御の正確さには限界がある。より具体的には、モニタリングは、ウエハ又はフォトマスクの上のパターンマスク層が原因で起こるマスク層効果の影響を受けやすい。マスク層は通常、光を反射するフォトレジスト材料から形成される。マスク層によって反射された光は、ウエハ又はフォトマスクの下層から反射される光と干渉しうる。光干渉は、終点処理制御の基となる反射された光の測定を不明瞭にしうる。このため、マスク層効果の影響を受けない終点処理制御能力を有するエッチング処理システムにより、ウエハ及びフォトマスク処理の正確さを改善できる。この用語を明確にするために、マスク層はエッチングに使用することができ、パターンウエハ又はパターンフォトマスク基板のいずれかの上であってよい。
【００１３】
一態様では、エッチング処理システムは、反射終点処理制御を有する。エッチング処理システムは、基板、例えばウエハ又はフォトマスクのアライメント領域の方へ光を放射する終点検出システムを含む。アライメント領域は、基板のパターンマスク層にアライメント開口部を含みうる。カメラは、アライメント領域の画像を同時に撮ることができ、画像を使用してアライメント開口部に対して光をアライメントすることができる。終点検出システムはアライメント開口部の下の基板の基層からの光の反射を受け取って、エッチング処理の終点を決定することができる。つまり、ウエハをエッチングすることができ、フォトレジスト材料を含まないアライメント開口部から反射された光を測定して、エッチング処理の終点を検出することが可能だということである。終点検出は、マスク層効果の影響によって不明瞭になることがなくなりうる。
【００１４】
一実施形態に係るエッチング処理システムを概略的に示す図１を参照する。エッチング処理システム１００は、エッチングチャンバ１０２を含みうる。エッチングチャンバ１０２はプラズマエッチングチャンバ、容量結合平行板チャンバ、又は磁気によって促進されたイオンエッチングチャンバであってよい。エッチングチャンバ１０２は誘導結合プラズマエッチングチャンバであってよい。したがって、図１に示すエッチングチャンバ１０２の特定の実施形態は例示であり、限定するものではないことを認識すべきである。
【００１５】
エッチングチャンバ１０２は、チャンバ本体１０４を含みうる。チャンバ本体１０４は、チャンバ壁１０６、例えば円筒側壁と、チャンバ本体１０４に装着されたチャンバリッド１０８とを含みうる。チャンバリッド１０８は、平坦、長方形、弓形、円錐形、ドーム形又はマルチ半径の形であってよい。チャンバ本体１０４はまた、チャンバ底部１１０も含みうる。したがって、チャンバ領域は、チャンバ本体１０４内部のチャンバ壁１０６とチャンバリッド１０８とチャンバ底部１１０との間に囲まれていてよい。例えばチャンバ壁１０６等のチャンバ本体１０４の一部は、陽極酸化されたアルミニウム等の金属でできていてよく、例えばチャンバリッド１０８などのチャンバ本体１０４の一部は、セラミック又は他の誘電材料等のエネルギー透過材料でできていてよい。
【００１６】
基板支持部材１１２は、チャンバ領域内部に配置されうる。より具体的には、チャンバ本体１０４が基板支持部材１１２の周囲に延びていてよい。一実施形態では、基板支持部材１１２は基板１１４をエッチングチャンバ１０２内部で支持する。例えば、基板１１４は、エッチング処理中は基板支持部材１１２に装着されていてよい。基板１１４が基板支持部材１１２上に搭載されるとき、エッチング処理システム１００はエッチング処理アセンブリと称されうる。
【００１７】
基板支持部材１１２は、基板支持部材１１２の少なくとも一部が導電性で処理バイアスカソードとして機能しうる従来の機械的チャック又は静電チャックであってもよい。図示していないが、フォトマスクアダプタを使用して、フォトマスクを基板支持部材１１２上に固定することができる。フォトマスクアダプタは一般に、基板支持部材１１２の上部を覆うように構成された下部と、フォトマスクを保持するサイズ及び形状の、例えば四角形の開口部などの開口部を有する上部とを含む。
【００１８】
エッチングチャンバ１０２は、ガス分配器１１８を通してチャンバ領域内に処理ガスを導入するように構成された処理ガス源１１６を含みうる。ガス分配器１１８は、基板支持部材１１２の周りに周方向配置されうる及び／又はチャンバリッド１０８に配置されうる。各処理ガス用、又は代替的に処理ガスの混合物用のマスフローコントローラ（図示せず）は、処理ガスそれぞれの流量を調整するためにチャンバ本体１０４と処理ガス源１１６との間に配置されうる。
【００１９】
一実施形態では、基板支持部材１１２とチャンバリッド１０８との間のチャンバ領域にプラズマゾーン１２０が画定される。ＲＦ整合ネットワーク１２６を通して電源１２２、例えばコイル電源から誘導コイル１２４へ電力を供給することによって、処理ガスからプラズマゾーン１２０にプラズマが発生する。エッチングチャンバ１０２は、チャンバリッド１０８の少なくとも一部の上に配置された少なくとも１つの誘導コイル１２４を含みうる。図１に示す実施形態では、２つの同心コイル１２４が示されている。
【００２０】
基板支持部材１１２は、電極電源１２８によって動力が供給されるそれ自体に配置された電極を含み、ＲＦ整合ネットワーク１３０を通してエッチングチャンバ１０２に容量性電場を発生させうる。通常、ＲＦ電力は、チャンバ本体１０４が電気的に接地されている間、基板支持部材１１２の電極に送られる。基板支持部材１１２の平面を横断する容量性電場は、荷電種の方向性に影響を与え、基板１１４のエッチングの異方性を更に高める。
【００２１】
処理ガスとエッチング液の副生成物は、排気口１３２を通してエッチングチャンバ１０２から排気システム１３４へ排出される。処理ガスの除去のために、排気口１３２がチャンバ本体１０４の例えばチャンバ底部１１０内に配置されうる。エッチングチャンバ１０２のチャンバ領域の圧力を制御するために、排気口１３２にスロットルバルブ１３６が配設されうる。
【００２２】
一実施形態では、エッチング処理システム１００は、エッチングチャンバ１０２に動作可能に連結された光学モニタシステム１３８を含む。光学モニタシステム１３８は、エッチング処理（例：基板１１４からのエッチング速度または層厚みの除去）の終点を決定するように構成された終点検出システム１４０を含みうる。終点検出システム１４０は、エッチングチャンバ１０２のチャンバ領域から光信号を検出するように構成されうる。一実施形態では、チャンバリッド１０８は、一又は複数のリッドウインドウ１４２を含む。リッドウインドウ１４２は、チャンバリッド１０８の光アクセスポートまたはビューポートであってよい。同様に、一又は複数の光アクセスポートまたはビューポートは、チャンバ領域の内外へ光を転送することが可能になるように、チャンバ壁１０６又はチャンバ底部１１０に位置していてよい。リッドウインドウ１４２は、チャンバリッド１０８の中心領域にあってよい。一般に、大きいリッドウインドウ１４２により、光学部品が設置しやすくなる。リッドウインドウ１４２のサイズはしかしながら、光学モニタリング用に十分大きく、しかし可能性のあるＲＦ干渉からの悪影響を避けるのに十分小さくなるように選択される。小さいリッドウインドウ１４２を選択することで、チャンバリッド１０８の側方温度の均一性も改善される。光アクセスポートは一般に、広域の波長スペクトルにわたって光を透過させ、プラズマエッチングに耐性のある石英又は他の材料でできた平坦なウインドウを備えうる。
【００２３】
チャンバリッド１０８は、いくつかのモニタリング配置を得るためにいくつかのリッドウインドウ１４２を含みうる。例えば、第１のリッドウインドウ１４２は、第１の角度位置（例：０度の位置）でリッドの中心から半径方向外向きのチャンバリッド１０８の境界線の近くに位置していてよい。第２のリッドウインドウは、第２の角度位置（例：第１の角度位置に対して９０度の位置）でリッドの中心から半径方向外向きの境界線の近くに位置していてよい。光学モニタシステム１３８は、チャンバ本体１０４内部に装着された基板１１４上の対象のアライメント開口部１４８の上にどのリッドウインドウが位置しているかによって、どちらかのリッドウインドウに対してアライメントされうる。
【００２４】
基板１１４の配向にかかわらず、少なくとも１つのリッドウインドウ１４２がアライメント開口部１４８の鉛直上になるように、リッドウインドウ１４２間の角度のずれを設定することができる。例えば、基板１１４は、以下に記載するように、終点モニタリングに使用されうる幾つかのアライメント開口部１４８を含みうる。各アライメント開口部は互いから１８０度だけずれていてよい。つまり、１つのアライメント開口部は基板１１４上の第１の角度位置にあってよく、別のアライメント開口部は基板１１４上の第１のアライメント開口部の正反対にあってよい。９０度だけずれたリッドウインドウ１４２を有するチャンバのチャンバ領域内に基板１１４が装着されると、基板１１４が０度の配置から始まって９０度の増分で装着されている限り、少なくとも１つのアライメント開口部１４８は少なくとも１つのリッドウインドウ１４２の下になる。上記構成により、光学モニタシステム１３８の位置を２つの配置のうちの１つに載置して、処理モニタリングのためにアライメント開口部１４８の上になるようにすることが可能になりうる。
【００２５】
一実施形態では、チャンバリッド１０８は、チャンバ本体１０４に繰り返し、しっかりと装着されるように構成される。例えば、チャンバリッド１０８は例えばシステム保守のためにチャンバリッド１０８をチャンバ１０４から取り外しすることができるように、チャンバ本体１０４との厳密な公差を有していてよく、再組立ての際は、分解前に位置していた同じ配置にチャンバリッド１０８が配向されうる。こうすれば、リッドウインドウ１４２は、チャンバリッド１０８が取り外され、また再装着されるときにいつでも同一の位置に位置するようになる。
【００２６】
チャンバリッド１４２の繰り返しに適した装着は、一又は複数の特徴によって可能になりうる。第１に、チャンバリッド１４２を正確な角度で位置づけできるようにするための主な特徴は、チャンバリッド１４２とチャンバ本体１０４との間に存在しうる。一実施形態では、チャンバリッド１４２は、キー、例えばリッドの境界線から放射状に伸びる複数の突起を含む。キーは、チャンバ本体１０４のエッジに形成された溝と嵌合するようなサイズであってよい。このため、チャンバリッド１４２が、溝内にキーを有するチャンバ本体１０４に装着されると、リッドと本体との間の相対的な角度位置が正確に制御されうる。他の種類の主な特徴、例えばノッチ又は平坦な領域を用いることができる。第２に、チャンバリッド１４２に嵌め込みエッジを設けることによって、チャンバリッド１４２とチャンバ本体１０４との間の相対的な径方向配置を制御することが可能である。嵌め込みエッジは、リッドエッジにくさび角を有し、高い箇所の最大寸法（例えば、直径）から低い箇所の最小寸法まで先細っても良い。したがって、チャンバリッド１４２がチャンバ本体１０４の開口部まで下ろされると、低い箇所が最初にリッドエッジとチャンバ壁との間のスライディングフィット（滑り嵌め）として進入し、高い箇所が最後にリッドエッジとチャンバ壁との間のスリップ又はプレスフィット（滑り又は圧力嵌め）として嵌合する。このようにスライディングフィット（滑り嵌め）からスリップ又はインターフィアランスフィット（滑り又は干渉嵌め）へ徐々に遷移することにより、チャンバリッドと本体との間の拘束も減らすことができる。
【００２７】
終点検出システム１４０は、リッドウインドウ１４２を通して光信号を検出するように構成される。１を超えるウインドウをチャンバリッド１０８又はエッチングチャンバ１０２の他の境界構造に形成して、エッチング中の基板１１４の表面上の様々な配置の光学モニタリングを可能にすることができる。例えば、以下に記載するように、側部ウインドウ１４４はチャンバ壁１０６に形成されていてよく、光源は側部ウインドウ１４４に連結され、エッチング処理のモニタリングのためにチャンバ領域内へ光を転送することができる。
【００２８】
終点検出システム１４０は、基板支持部材１１２の上のアライメント領域１４８の方へ第１の光１４６を放射する光源を含みうる。終点検出システム１４０は、前方光路に沿って光源からリッドウインドウ１４２を通してアライメント領域１４８へ第１の光１４６を方向づけする集束光学部品１５０を含みうる。第１の光１４６は、反射終点モニタ用の光の供給源であってよい。例えば、終点検出システム１４０は、リッドウインドウ１４２を通してアライメント領域１４８からの反射１５４を受け取る光検出器を含みうる。反射１５４は、第１の光１４６及び／又はチャンバ領域内の他の光の反射１５４であってよい。反射１５４は、リッドウインドウ１４２を通してチャンバ領域から終点検出システム１４０まで伝わりうる。集束光学部品１５０は、返送光路に沿ってリッドウインドウ１４２から終点検出システム１４０へ反射１５４を方向づけしうる。
【００２９】
一実施形態では、光学モニタシステム１３８はカメラ１５２を含む。カメラ１５２は、終点検出システム１４０に隣接して配置されうる。例えば、終点検出システム１４０、集束光学部品１５０、及びカメラ１５２を光学モニタシステム１３８の同じシャシ内に装着して、同じ光学ビューポート、例えばリッドウインドウ１４２を通して基板１１４を見やすくすることができる。つまり、カメラ１５２は、アライメント領域１４８からの反射１５４を結像させて、終点検出システム１４０によって放射された第１の光１４６が基板１１４上の正しい配置へ方向づけされるようにすることができるということである。
【００３０】
反射１５４は、終点検出システム１４０によって放射された第１の光１４６と、アライメント領域１４８から反射された他の光とを含みうる。例えば、エッチング処理システム１００は、側部ウインドウ１４４を通してアライメント領域１４８の方へ第２の光１５８を放射する、側部ウインドウ１４４に連結された第２の光源１５６を含みうる。カメラ１５２は、アライメント領域１４８からの第１の光１４６と第２の光１５８とを含有する反射１５４を結像させうる。
【００３１】
一実施形態では、終点検出システム１４０は、反射、干渉、又は透過モードのうちの少なくとも１つにおいて動作し、反射率、透過率、干渉法、又は光学発光分光法などの異なる種類の測定用に構成される。例えば処理中の材料層又は基板構造等の対象となる用途に応じて、反射率又は透過率の強度の変化、干渉縞の数、又は特定の波長における光学発光強度の変化、又はこれらの組み合わせに基づいて終点が検出されうる。特定の実施形態では、終点検出システム１４０は、アライメント領域１４８内の基板１１４のエッチングされた表面からの反射率の変化、例えば反射１５４の大きさの変化に基づいて、エッチング処理の終点を決定するように構成される（図８Ａ〜８Ｂ）。
【００３２】
動作の反射モードにより、反射率（又はリフレクトメトリ）及び干渉測定の実施が可能になる。一実施形態では、光学モニタシステム１３８は、図９に関して更に以下に記載するように、コンピュータシステム１６０を含む。コンピュータシステム１６０は、第１の光１４６の反射１５４の測定光信号に基づいてリアルタイムの波形の一部を計算し、計算された波形を記憶された特徴的な波形パターンと比較して、エッチング処理に関する情報を抽出することができる。一実施形態では、この計算は、反射又は透過モードのいずれかにおいて検出された信号の傾斜の変化又は他の特徴的な変化に基づいていてよい。例えば、検出された信号は、膜がターゲットの深さまでエッチングされたときに特徴的な反射率の大きさ８０２又は変化を有しうる。あるいは、この計算は、トレンチの深さ又は膜の厚さがエッチング中に変化した際の干渉信号に基づくものであってよい。他の実施形態では、エッチング処理におけるいずれかの時点において深さ又は厚さを決定し、エッチング中の物体のエッチング速度を決定するために、広いスペクトルにわたって取得される干渉信号に基づいて、より詳しい計算が実施されうる。
【００３３】
コンピュータシステム１６０は、各エッチング処理システムの他の機能を制御しうる。例えば、一実施形態では、エッチング処理システム１００は、（例えば図示したように、光学モニタシステム１３８のシャシをリッドウインドウ１４２の上で移動させることによって）一又は複数の基板支持部材１１２（図示せず）又は終点検出システム１４０に動作可能に連結された調節機構１６２を含む。コンピュータシステム１６０は、モータ、サーボ等を作動させて第１の光１４６が基板１１４のアライメント領域１４８に当たる配置を移動させることによって調節機構１６２の動きを制御しうる。
【００３４】
一実施形態に係るエッチング処理システムの光学配置を示す図である図２を参照する。一実施形態では、終点検出システム１４０は、第１の光１４６を放射する光源２０２を含む。第１の光１４６は、光ファイバによって光学アセンブリ、すなわち集束光学部品１５０に転送されうる。一実施形態では、集束光学部品１５０は、第１の光１４６をリッドウインドウ１４２を通して前方経路に沿ってアライメント領域１４８の方へ方向づけする曲面ミラー２０５を含む。より具体的には、曲面ミラー２０５は第１の光１４６を反射させ、アライメント領域１４８のビームスポット２０６内へ集束させうる。ビームスポット２０６は、基板１１４の表面上のスポット配置２０８にあってよい。
【００３５】
一実施形態では、光の反射１５４はアライメント領域１４８から反射され、光検出器２０４によって収集される。反射１５４は、第２の光源１５６から放射された第１の光１４６と第２の光１５８とを含みうる。例えば、第１の光１４６は集束光学部品１５０によって下方向へ方向づけされ、基板１１４の上面２０９及び／又は基板支持部材１１２に直交するようにアライメント領域１４８の方へ伝わりうる。同時に、第２の光源１５６からの第２の光１５８は側方へ方向づけされ、チャンバ壁１０６の側部ウインドウ１４４を通ってチャンバ領域に進入しうる。第２の光１５８は、上面２０９に対して斜めに又は平行にアライメント領域１４８の方へ伝わりうる。例えば第２の光１５８は、上面２０９に対して低い角度で伝わり、アライメント領域１４８を照らしうる。第２の光１５８の少なくとも一部は、アライメント領域１４８から上方にカメラ１５２の視野内に反射する。つまり、第１の光１４６と第２の光１５８は両方とも、反射１５４内で上方に、アライメント領域１４８の上に位置づけされたリッドウインドウ１４２の方へ反射するということである。反射１５４は、リッドウインドウ１４２を通り、返送経路に沿って光検出器２０４とカメラ１５２の方へ伝わる。
【００３６】
光源１５６、２０２は、単色、多色、白光、又は他の適切な光源であってよい。以下に記載するように、反射１５４からの光信号が解析され、層の存在又は不在に関する情報が抽出されうる。例えば、ビームスポット２０６の反射１５４が解析され、エッチング処理中にエッチング層、例えば反射防止被覆層又は吸収層が除去されたか否かが決定されうる。あるいは、解析により、スポット配置２０８内の特定の材料層の厚さが決定されうる。入射ビームスポット２０６の強度は、測定可能な強度を有する反射光ビームが得られるほど十分高くなるように選択される。背景光を減らすために、一又は複数の光源のランプをオンとオフに切り替えることも可能である。
【００３７】
一実施形態では、光源１５６、２０２は、それぞれ１７０ｎｍ〜約８００ｎｍ、又は約２００〜８００ｎｍ、例えば約２５０ｎｍ〜約８００ｎｍの波長範囲の光を発生する例えばＨｇ−Ｃｄランプ、アークランプ、又は発光ダイオード（ＬＥＤ）又はＬＥＤアレイからの多色光を提供する。多色光源２０２は、選択された周波数を有する入射光ビームを提供するようにフィルタをかけることができる。一又は複数の光源は、フラッシュランプ、例えばキセノン（Ｘｅ）又は他のハロゲンランプ、又は選択された波長の光学発光を提供する単色光源も備えうる。例えば、光源２０２は、Ｈｅ−Ｎｅ又はＮＤ−ＹＡＧレーザであってよい。
【００３８】
一又は複数の光源１５６、２０２は、連続又はパルスモードで動作するように構成されうる。あるいは、波長範囲は、安定した深紫外線透過を有する光学材料を使用し、不活性ガス又は窒素ガスなどの他の好適なキャリアガスを用いて空気通路をパージすることによって、１７０ｎｍ以上の低い深紫外線にまで拡張させることができる。
【００３９】
集束光学部品１５０は、第１の光１４６と第２の光１５８の反射１５４をカメラ１５２へ方向づけすることができる。より具体的には、アライメント領域１４８から反射された光は、視野から収集されうる。一実施形態では、集束光学部品１５０は、カメラ１５２とリッドウインドウ１４２との間に、第１の光１４６と第２の光１５８の反射１５４をカメラ１５２へ方向づけするビームスプリッタ２１０を含む。反射１５４はビームスプリッタ２１０によってレンズ２１３内に反射されうる。レンズ２１３からの画像が次に、カメラ１５２によって撮られる。
【００４０】
カメラ１５２によって結像された視野は、アライメント領域１４８から上向きにビームスポット２０６の周囲に反射している第２の光１５８を含みうる。アライメント領域１４８の画像はしかしながら、基板１１４からのビームスポット２０６の反射も含みうる。つまり、ビームスポット２０６に集束された第１の光１４６は、リッドウインドウ１４２を通って上向きにビームスプリッタ２１０へ方向づけすることができ、ビームスプリッタ２１０は、カメラ１５２によって収集されるように、ビームスポット２０６を部分的にレンズ２１３の方へ反射させることができる。したがって、カメラ１５２によって撮られた結果的な画像は、基板１１４上のアライメント領域１４８の複合画像であり、アライメント領域１４８内のスポット配置２０８のビームスポット２０６を示すものでありうる。以下に記載するように、画像を使用して、スポット配置２０８を決定し調節して、ビームスポット２０６を規定のスポット配置にアライメントする、例えばビームスポット２０６を基板１１４上のフォトマスクのアライメント開口部にアライメントすることができる。
【００４１】
集束光学部品１５０は、第１の光１４６の反射１５４を光検出器２０４へ方向づけすることができる。より具体的には、アライメント領域１４８から反射された光は、反射ビームスポット２０６（カメラ１５２に反射されない部分）を含有する反射１５４の一部を通過しうる。より具体的には、通過した反射１５４は、曲面ミラー２０５から光ファイバの方へ反射され、光ファイバは光信号を光検出器２０４へ伝達しうる。ビームスプリッタ２１０は、好ましくは２００ｎｍ以下までの広範囲の波長にわたって透過させ、光検出器２０４の全波長範囲を維持しうる。
【００４２】
光検出器２０４は、基板１１４のスポット配置２０８外に反射された反射光ビームの強度を測定するように構成されうる。つまり、光検出器２０４は、ビームスポット２０６の反射１５４の大きさを検出又は測定しうるということである。集束光学部品１５０は、光検出器２０４に進入する反射光ビームの強度を測定する前に所望の光の波長以外の全ての波長をフィルタを通して除去する、光検出器２０４の前部に載置された色フィルタを含みうる。光検出器２０４は、反射光ビームの測定強度に応じて信号を発生させる光電池、光ダイオード、フォトトランジスタ、又は光電子増倍管などの光感応電子部品を含みうる。信号は、電気部品を通る電流のレベル変化、又は電気部品全体に印加される電圧の変化の形態であってよい。光検出器２０４は、約１７０ｎｍ〜８００ｎｍの紫外線から可視光線まで等の広い波長範囲にわたってデータを提供する分光光度計（波長分散要素を有するアレイ検出器）も備えうる。反射光ビームは、光ビームの強度を上げる、又は下げる、強め合う及び／又は弱め合う干渉を受け、光検出器２０４は、反射光ビームの測定強度に対して出力電気信号を発信する。出力電気信号を、時間の関数として記入して、経時的な反射光ビームの強度の変化に対応する波形パターンを有するスペクトルを得ることができる。
【００４３】
所望のスポット配置２０８へのビームスポット２０６のアライメントは、調節機構１６２によって行われうる。より具体的には、調節機構１６２は、集束光学部品１５０を横方向２１２又は傾斜方向２１４に移動させることによって、アライメント領域１４８におけるスポット配置２０８の位置を調節することができる。横方向２１２の調節は、２つの軸においてチャンバリッド１０８に平行であってよい。横方向の調節により、ビームスポット２０６を所望のスポット配置２０８へ移動させることができる。この調節は、並進運動ステージを用いて手動で、又は他の機構を用いて行うことができる。傾斜方向２１４の調節は、アクチュエータ、止めねじ、又は第１の光１４６の入射角を基板１１４の上面２０９に対して、又は基板支持部材１１２に対して設定するのに好適な別のデバイスによって行うことができる。例えば、調節機構１６２は傾斜ステージを含みうる。入射角は、上面２０９と直角をなすように設定してもよい。入射角の調節は反射角に影響するため、傾斜アライメントは、光検出器２０４の方へ再び反射される光の量を最適化することによって、光学的放射の収集を最適化することができる。
【００４４】
一実施形態に係るエッチング処理システムの光構成を示す図である図３を参照する。図３における集束光学部品１５０の構成は、図２と比較して異なりうる。集束光学部品１５０の機能性はしかしながら、大部分同じままでありうる。
【００４５】
一実施形態では、集束光学部品１５０は、折り畳み式ミラー３０２を含む。折り畳み式ミラー３０２は、光源２０２によって放射される第１の光１４６をリッドウインドウ１４２の方へ反射させる。集束光学部品１５０は、第１の光１４６をビームスポット２０６に集束させ、リッドウインドウ１４２を通して第１の光１４６をアライメント領域１４８のスポット配置２０８へ方向づけするレンズスタック（レンズの積み重ね）３０４の幾つかのレンズを含みうる。レンズスタック３０４の各レンズは、ある範囲の波長にわたってばらつきが少ない焦点距離を有しうる。カメラ１５２の視野内の第１の光１４６と第２の光１５８を含む反射１５４はレンズスタック３０４によって収集され、カメラ１５２によって結像される部分と、光検出器２０４によって検出され測定される部分に分岐するためにビームスプリッタ２１０へ送られうる。一実施形態では（図示せず）、折り畳み式ミラー３０２の代わりにビームスプリッタ２１０が、光源２０２からの第１の光１４６をアライメント領域１４８へ方向づけする。
【００４６】
レンズスタック３０４は、入射光ビームを基板１１４表面上のスポット配置２０８に集束させ、また反射された光ビームを光検出器２０４の有効表面に再び集束させるのに使用される一又は複数の凸集束レンズを含みうる。スポット配置２０８は、基板１１４の表面形状、及びデバイスの設計特徴の変動を補うように十分大きなものでなければならない。これにより、密集して存在している又はもっと分離したビア又は深く狭いトレンチ等の小さい開口部を有する高アスペクト比の特徴のエッチング終点の検出が可能になる。反射された光ビームのエリアは、光検出器２０４の有効な光検出表面の大部分を活性化させるほど十分に大きいものであるべきである。入射した及び反射された光ビームは、エッチングチャンバ１０２の透明なリッドウインドウ１４２を通して方向づけされ、これにより処理環境の内外へ光ビームを通過させることが可能になる。
【００４７】
一実施形態に係るパターンマスク層にアライメント開口部を有する基板を示す断面図である図４を参照する。一実施形態では、基板１１４は、基層４０４の上のエッチング層４０２を含む。パターンマスク層４０６は、エッチング層４０２の上に、又はエッチング層４０２上に装着されうる。例えばパターンマスク層４０６は、下位のエッチング層４０２のエッチングを可能にするいくつかの開口部を含みうる。アライメント領域１４８において、パターンマスク層４０６はスポット配置２０８においてビームスポット２０６に入射する第１の光１４６を受け取り、ビームスポット２０６の反射１５４をエッチング層４０２（またはエッチング層４０２がエッチング除去されている場合は基層４０４）から上向きに反射させるアライメント開口部４０８を含む。同様に、第２の光１５８はアライメント領域１４８に当たり、上向きに反射してカメラ１５２の視野内に反射１５４の一部を形成する。反射１５４は光検出器２０４及びカメラ１５２に受け取られうる。例えば、エッチング層４０２がエッチング処理によって除去されると、下位の基層４０４からの第１の光１４６の反射１５４は、アライメント開口部４０８を通って集束光学部品１５０の方へ、そしてカメラ１５２及び／又は光検出器２０４へ上向きに反射しうる。
【００４８】
アライメント開口部４０８は、基板１１４上の所定の配置にあってよい。例えば、アライメント開口部４０８は、基板１１４の境界線、又は外側エッジの近くであってよい、又はそうでなければ、基板１１４の中心配置に対して中心からずれたところであってよい。一実施形態では、アライメント開口部４０８は、中心配置から第１の半径方向に、例えばｘ軸に沿って５０〜７５ｍｍ、例えば６８ｍｍの距離に位置する。アライメント開口部４０８は、中心配置から第２の半径方向に、例えばｙ軸に沿って５〜２０ｍｍ、例えば１０ｍｍの距離に位置していてよい。具体的な所定の配置は、アライメント開口部４０８の中心点、アライメント開口部４０８の隅（例えば、アライメント開口部４０８が長方形の場合）、又はアライメント開口部４０８のエッジ（例えば、アライメント開口部４０８が楕円形の場合）の配置を指すものであってよい。
【００４９】
基板１１４は、石英フォトマスク、低温膨張極紫外線（ＥＵＶ）フォトマスク、又はシリコンウエハ等の材料を含みうる。エッチング層４０２は通常、基板１１４の最上層、すなわち基板１１４の一又は複数の他の基層上の層、例えばフォトマスク上のＥＵＶスタックの反射防止ＥＵＶ層、又はシリコン上の酸化物である。パターンマスク層４０６は通常フォトレジストであるが、エッチング層４０２の一部を保護するためにハードマスク、又は他のパターン材料であってもよい。パターンマスク層４０６は、基板１１４の一部又は層として記載されているが、一実施形態では、パターンマスク層４０６は、基板１１４のエッチング層４０２の上に保持される別の材料板であってよい。
【００５０】
一実施形態では、ビームスポット２０６は、パターンマスク層４０６のアライメント開口部４０８に対してアライメントされる。調整機構１６２は光学モニタシステム１３８と基板１１４の相対配置を移動させて上記アライメントを実施しうる。あるいは、光ビームポジショナ（図示せず）を使用して、入射光ビームを、基板１１４を横切らせてエッチング処理をモニタリングする基板表面の適切な部分へ移動させることができる。光ビームポジショナは、集束光学部品１５０の部品であり、小さい角度で回転して光ビームを光源２０２から基板表面の異なる位置へ偏向させる一又は複数の第１のミラーを含みうる。追加の第２のミラーを使用して、反射された光ビームを光検出器２０４上へ方向づけすることが可能である。光ビームポジショナを使用して、基板１１４の表面にわたって光ビームをラスターパターンでスキャンすることもできる。例えば、光ビームポジショナは、調節機構１６２と同様に、可動ステージから構成されるスキャンアセンブリを含みうる。可動ステージは、ステッピングモータ又はガルバノメータ等のドライバ機構によって設定された間隔を通して移動し、基板１１４全体のビームスポット２０６の配置をスキャンすることができる。一実施形態では、可動ステージは調節機構１６２の一部である、すなわち、光ビームポジショナは調節機構１６２の補助部品である。
【００５１】
スポット配置２０８におけるビームスポット２０６の直径は一般に、約２ｍｍ〜約１０ｍｍである。アライメント領域１４８が、わずかな数のエッチングされた特徴しか含有していない基板１１４の大きな分離エリアを取り囲んでいるときはしかしながら、もっと多数のエッチングされた特徴を取り囲むために、さらに大きなビームスポット２０６を使用することが必要となりうる。ビームスポット２０６のサイズはしたがって、特定のデバイス用の設計特徴によって最適化されうる。信号が十分である場合、大きなビームスポット２０６又は視野により、アライメント開口部４０８と基板１１４のエッチングされたエリアの位置を精密に一致させてモニタ信号を発生させなくても、処理制御をすることが可能になる。
【００５２】
一実施形態に係る終点を決定する方法を示すフロー図である図５を参照する。図５の方法の工程を、基板１１４のアライメント領域１４８の上面を示す図６Ａ〜６Ｂに示す。このため、図５〜６Ｂを以下に組み合わせて記載する。
【００５３】
工程５０２において、基板１１４はエッチングチャンバ１０２に転送され、基板支持部材１１２上に装着される。一実施形態では、基板１１４はパターンマスク層４０６を含む。パターンマスク層４０６は、反射防止層及び吸収層が積層された多層ＥＵＶスタック等のフォトマスク、又は石英上のクロムモリブデンシリサイド等のフォトマスクであってよい。パターンマスク層４０６は、処理モニタリングのための所定配置でのターゲットエリアとして見なされうる開口部、例えばアライメント開口部４０８を含みうる。ウエハにおいては、ターゲットエリアは、ダイス間、又はダイスの専用部分でありうる。
【００５４】
工程５０４において、基板１１４のアライメント領域１４８の方へ第１の光１４６が放射される。第１の光１４６は、集束光学部品１５０の一又は複数の曲面ミラー２０５又はレンズスタック３０４によって、基板１１４上のビームスポット２０６に集束されうる。工程５０６において、アライメント領域１４８の方へ第２の光１５８が放射される。図６Ａを参照すると、アライメント領域１４８は、カメラ１５２の視野に対応しうる。つまり、工程５０８において、カメラ１５２によってアライメント領域１４８の画像が撮られうるということである。画像は、カメラ１５２から見た、基板１１４からの第１の光１４６と第２の光１５８の反射１５４を含むアライメント領域１４８の全エリアに相当しうる。最初に基板１１４を装着し、ビームスポット２０６をアライメント領域１４８上に集束させた後に撮られた画像は、ビームスポット２０６とアライメント開口部４０８がずれていることを示す。つまり、ビームスポット２０６の少なくとも一部が、パターンマスク層４０６のアライメント開口部４０８を画定するエッジの外にありうるということである。
【００５５】
工程５１０において、ビームスポット２０６はアライメント領域１４８においてアライメント開口部４０８に対してアライメントされる。図６Ｂを参照すると、ビームスポット２０６は、ビームスポット２０６の境界線がアライメント開口部４０８のエッジの境界線内に完全に含有されるまで基板１１４を横切って横方向に移動されうる。アライメントは、アライメント開口部４０８に対するビームスポット２０６の反射の位置を示す、カメラ１５２によって撮られたアライメント領域１４８の画像に基づくものであってよい。言い換えれば、終点検出システム１４０からの放射線は、カメラ１５２によって撮られた一又は複数の画像に基づいて基板１１４のターゲットエリア上の所望の配置にアライメントされうるということである。アライメント後に、ビームスポット２０６から反射される点光は、エッチング表面からのみで、マスク層からではない。
【００５６】
工程５１２において、エッチングチャンバによって基板１１４がエッチングされる。エッチング基板１１４にエッチング処理が実施され、パターンマスク層４０６によって覆われていない露出エリア、例えばアライメント開口部４０８の下のターゲットエリアがエッチングされうる。基板１１４に実施されるエッチング処理は、ビームスポット２０６をアライメント開口部４０８に対してアライメントした後であってよい。したがって、エッチング処理は、光検出器２０４がアライメント開口部４０８の下のエッチング層４０２からの反射１５４を測定するのと同時に、アライメント開口部４０８を通してエッチング層４０２を除去することができる。
【００５７】
工程５１４において、ビームスポット２０６の反射１５４に基づいてエッチング処理の終点が決定される。終点検出システム１４０から集束された放射線が基板１１４に当たって反射する。反射１５４はエッチング処理中に収集され処理されて、反射率信号が生成される。反射率信号はエッチング中に解析されて、終点が検出される。反射率信号は、終点検出のために、エッチング中に材料が除去されているのと同時に解析されうる。ビームスポット２０６が（アライメント開口部４０８を通してエッチング層４０２からではなく）アライメント開口部４０８を通して基層４０４から反射すると、エッチング層４０２が存在せず、エッチング層４０２を除去することを意図したエッチング処理が完了したことが決定されうる。つまり、終点を決定することは、パターンマスク層４０６と基層４０４との間のエッチング層４０２がアライメント開口部４０８の下から完全に除去されたときを検出することを含みうる。
【００５８】
図５を再度参照する。幾つかの違いを有する終点を決定する方法が、上述した方法と同様に実施されうる。より具体的には、図７Ａ〜７Ｂと図６Ａ〜６Ｂとの間には、検出と、ターゲットエリアに対するアライメントに違いがありうる。一実施形態では、アライメント基板を使用して、ターゲットエリアを識別しうる。アライメント基板は、エッチング処理システム１００によってエッチングされる基板とは異なる基板であってよい。より具体的には、図７Ａ〜７Ｂに示すように、アライメントレチクル７０２を含むアライメント基板が使用されうる。図７Ａ〜７Ｂに、最後にエッチングされる基板１１４とは異なりうるアライメント基板のアライメント領域１４８の上面を示す。
【００５９】
一実施形態では、アライメント基板は上面を有する基板、例えば石英基板である。アライメントレチクル７０２、例えばマスクレチクルは、上面に印刷されうる、又はスクライブ（刻みを付ける）されうる。例えば、アライメントレチクル７０２を上面内に接地して、光分散面を提供し、カメラ１５２から見たときのコントラストを増すことができる。アライメントレチクル７０２は、基板１１４のパターンマスク層４０６のアライメント開口部４０８の形状寸法と同様の形状寸法を有するアライメントパターン７０２を含みうる。例えば、アライメントレチクル７０２は、基板１１４上のターゲットエリアと同じプロファイル及び配置を有しうる。
【００６０】
図７Ａに、アライメントレチクル７０２を例えば中心線などの印がついたボックスパターンとして示す。カメラ１５２によって結像されたように、アライメントレチクル７０２を有するアライメント基板がアライメント領域１４８内に載置されうる。アライメント領域１４８は、基板１１４のターゲットエリアが最終的に保持される基板支持部材１１２の上の領域であってよい。ビームスポット２０６は最初はアライメントレチクル７０２とは、ずれていてよく、図７Ｂに示すように、アライメントレチクル７０２に対してアライメントされるように移動されうる。ビームスポット２０６がアライメントレチクル７０２に対してアライメントされると、ビームスポット２０６は、最終的にアライメント開口部４０８を含有することになるエリアに対してもアライメントされうる。アライメントレチクル７０２及びアライメント開口部４０８は同じプロファイル及び配置を有しているため、ビームスポット２０６がアライメントレチクル７０２に対してアライメントされると、アライメント基板と同じ形とサイズを有する基板１１４が基板支持部材１１２上に装着された場合、ビームスポット２０６はアライメント開口部４０８に対して予めアライメントされていることになりうる。
【００６１】
ビームスポット２０６がアライメントレチクル７０２に対してアライメントされると、アライメント基板がチャンバ本体１０４のチャンバ領域から取り外され、基板１１４と交換されうる。つまり、基板１１４がチャンバ領域内に挿入され、基板支持部材１１２上に装着されうるということである。装着の際に、基板１１４上のターゲット領域がビームスポット２０６に対してアライメントされてよく、エッチング及びエッチングモニタリングが上述したように行われうる。
【００６２】
第１のウエハ１１４が図５の方法に従って処理された後、エッチング処理システムは、第１のウエハと同一のターゲットエリアを有する全ての後続のマスクに対して予めアライメントされている。したがって、後続のウエハがエッチングチャンバ１０２に搭載され、基板支持部材１１２上に装着されることができ、後続のウエハのアライメント開口部４０８は既にビームスポット２０６に対してアライメントされていてよく、例えば工程５１０を介した更なるアライメントは必要ない。工程５１２〜５１４のエッチング処理及び終点検出に進む前に、工程５０４〜５０８を介してアライメントの確認が実施されうる。したがって、生産及び製造のための首尾一貫した精密な終点制御の有利な方法が提供される。
【００６３】
一実施形態に係る終点の記録を示すグラフである図８Ａ〜８Ｂを参照する。グラフは、反射率モニタリングがどのように終点検出に使用されうるかを更に説明するために提供される。
【００６４】
グラフは、薄い反射防止層４０２がエッチングされたＥＵＶエッチング基板において収集されたデータに対応する。予期される信号は、反射率がエッチング時間とともに増加し、その後増加が停止し、層４０２が除去された後は平坦化するものである。この光信号の平坦化は、ターゲットエッチング層が完全にエッチングされた時間に起こるため、エッチング処理の終点に相当する。
【００６５】
図８Ａを参照すると、光検出器２０４は、ビームスポット２０６の反射１５４の大きさ８０２、例えば強度を検出しうる。ビームスポット２０６がアライメント開口部４０８に対してアライメントされていない場合、例えば、ビームスポット２０６がマスク材料上にある場合（図６Ａ及び７Ａ）、測定された大きさ８０２は経時的に変化し続ける。例えば、マスク層がエッチング中に薄くなっていくために、反射率がエッチングの間低下する。パターンマスク層４０６は、エッチング層４０２よりも厚くてよく、このため、層がエッチングされ続けると測定反射率が予期される時間を超えて変化し続ける場合がある。図８Ａに示す信号は、エッチング処理中に予期される信号を表すものではなく、したがって、エッチング処理は正確な時間に停止しない可能性がある。
【００６６】
図８Ｂを参照すると、ビームスポット２０６はアライメント開口部４０８に対してアライメントされている（図６Ｂ及び７Ｂ）。エッチング処理が時間とともに継続すると、光検出器２０４によって収集される反射率データが、予期される終点８０４まで増加しうる。つまり、反射率の大きさ８０２は終点８０４において安定化しうるということである。より具体的には、時間に対する大きさ８０２の変化は、エッチング処理の終点８０４に到達すると減少しうる。速度変化の減少はコンピュータシステム１６０によって識別され、例えば工程５１４においてエッチング処理の終点８０４に到達したことが決定されうる。エッチング処理は次に、エッチング層４０２を順調にエッチングして、正確な時間に自動的に停止する。
【００６７】
コンピュータシステム１６０は、非一過性コンピュータ可読媒体に記憶され、上述した工程及び機能のいずれかをエッチング処理システム１００に実施させる命令を実行しうる。例えば、図８Ａ〜８Ｂに対して説明した反射率モニタリングに加えて、コンピュータシステム１６０上のコンピュータプログラムは、反射された光ビームの測定波形パターンの形を解析して、エッチング処理の終点８０４を決定しうる。波形は、正弦波状の振動形を有していてよく、各波長のくぼみは、エッチングされた特徴の深さが原因で返送信号が１８０度不一致になり、返送信号がオーバーレイ層によって反射されたときに発生する。終点８０４は、測定波形、測定波形の位相情報、及び／又は測定波形と参照波形との比較を使用してエッチング速度を計算することによって決定されうる。このように、干渉信号の期間を使用して、深さとエッチング速度を計算することができる。プログラムはまた、測定波形に対して動作し、異なる層から反射された光間の位相差を示す変曲点などの特徴的な波形を検出することもできる。工程は、例えば変曲点を検出するために移動導関数を評価する等の単純な数学的工程であってよい。
【００６８】
一実施形態に係るコンピュータシステムを概略的に示す図９を参照する。実施形態の一部は、例えばコンピュータシステム１６０の機械によって使用可能な媒体に常駐する非一過性の機械可読及び機械によって実行可能な命令からなる、又はそれによって制御される。コンピュータシステム１６０は例示であり、本発明の実施形態は、汎用ネットワークコンピュータシステム、組み込み型コンピュータシステム、ルータ、スイッチ、サーバ装置、クライアント装置、様々な中間装置／ノード、スタンドアローンコンピュータシステム等を含む幾つかの異なるコンピュータシステム上で動作しうる、又はその内部で動作しうる、又はそれによって制御されうる。コンピュータシステム１６０は、上述した方法工程を実施するエッチング処理システム１００のサブシステムを制御しうる。
【００６９】
図９のコンピュータシステム１６０は、情報を伝達するためのアドレス／データバス９０２と、情報及び命令を処理するためにバス９０２に連結されたプロセッサ９０４とを含む。コンピュータシステム１６０はまた、例えばプロセッサ９０４用の情報及び命令を記憶するためにバス９０２に連結されたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等のコンピュータによって使用可能な揮発性メモリ９０６等のデータストレージ機構（ｆｅａｔｕｒｅ）と、プロセッサ９０４用の静的情報及び命令を記憶するためにバス９０２に連結された例えば読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）等のコンピュータによって使用可能な非揮発性メモリ９０８と、情報及び命令を記憶するためにバス９０２に連結されたデータストレージデバイス９１０（例：磁気又は光ディスク及びディスクドライブ）も含む。本実施形態のコンピュータシステム１６０はまた、プロセッサ９０４へ情報及びコマンド選択を伝達するためにバス９０２に連結された、英数字及びファンクションキーを含む、オプションの英数字入力デバイス９１２も含む。コンピュータシステム１６０はまた、オプションとして、プロセッサ９０４へユーザ入力情報及びコマンド選択を伝達するためにバス９０２に連結されたオプションのカーソル制御デバイス９１４も含む。本実施形態のコンピュータシステム１６０はまた、情報を表示するためにバス９０２に連結された、オプションのディスプレイデバイス９１６も含む。
【００７０】
データストレージデバイス９１０は、本書に記載の方法論又は工程のいずれか一又は複数を具現化する一又は複数の命令一式（例：ソフトウェア９２２）が記憶された非一過性機械可読ストレージ媒体９２０を含みうる。ソフトウェア９２２はまた、コンピュータシステム１６０によってそれらが実行されている間、揮発性メモリ９０６、非揮発性メモリ９０８内部、及び／又はプロセッサ９０４内部に完全に又は少なくとも部分的に常駐していてよく、揮発性メモリ９０６、非揮発性メモリ９０８、及びプロセッサ９０４はまた、非一過性機械可読ストレージ媒体９２０も構成している。
【００７１】
上述の明細には、特定の例示的な実施形態が記載されている。下記の特許請求の範囲から逸脱しない限り、それらに様々な修正を行うことが可能であることが明らかとなるだろう。明細及び図面はしたがって、限定するものではなく、例示的なものとみなすべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【国際調査報告】
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