JP2013504873A - プラズマ処理チャンバ内においてウエハ解放事象を検出するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】プラズマ処理システムの処理チャンバ内において基板を下部電極から機械的に取り除くための最適な時間を特定するための方法が提供される。方法は、センサのセットを用いて、デチャック事象中に基板の上に形成されるプラズマの電気的特性のセットを監視することを含む。方法は、また、電気的特性のセットに関する処理データをデータ収集装置に送信することも含む。方法は、さらに、処理データを閾値のセットと比較することも含む。方法は、なおもまた、もし、処理データが閾値を通過する場合に、基板解放事象が発生しているゆえに、基板を下部電極から取り除くことも含む。
【選択図】図１

Description

プラズマ処理における進歩は、半導体産業の成長をもたらしてきた。メーカは、競争力を持つためには、処理されている基板への損傷を最小限に抑えつつ、高いスループットを維持できる必要がある。したがって、解放待機時間を最短に抑えつつ、基板を損傷させることなく（静電チャックなどの）下部電極から基板を取り除く能力が、高いスループットを達成するために不可欠である。

詳述すると、基板処理中、基板は、通常は（静電チャックなどの）下部電極にクランプ（固定）されている。クランプは、下部電極に直流（ＤＣ）電位を印加し、基板と下部電極との間に静電クランプ力を発生させることによって実施することができる。基板処理中、基板上の熱を放散させるために、下部電極内の各種のチャネルを通じて基板の裏側に（ヘリウムなどの）不活性ガスを供給し、基板と下部電極との間の熱伝達を高めることが行われるだろう。したがって、基板にかかるヘリウム圧力ゆえに、基板を下部電極にクランプするためには、比較的高い静電荷が必要とされる。

処理チャンバ内において基板の処理が完了したら、クランプ電圧は、オフにされ、基板は、下部電極から持ち上げられて処理チャンバから取り除かれる。基板を損傷させることなく基板を下部電極から持ち上げるためには、基板と下部電極との間の引力を取り除くために基板上の静電荷を放電させるデチャック事象が生じる。

基板からの静電荷の放電は、大抵の場合、基板上の静電荷を中性にするためにプラズマを発生させることによって実施される。静電荷が取り除かれたら、基板を上方へ持ち上げて静電チャック表面から分離させるために、下部電極内に設けられたリフトピンが使用されてよく、そうして、ロボットアームが基板をプラズマ処理チャンバから取り除くことが可能にされる。

もし、静電荷が基板から満足のいくように取り除かれないと、リフトピンが基板を下部電極から持ち上げようとするときに、基板の一部がまだ下部電極にクランプされたままになることがある。この場合、基板は、崩壊する恐れがある。さらに、基板のデブリが処理チャンバを汚染し、そのために、処理チャンバの洗浄が必要になることもある。チャンバの洗浄を実施するためには、かなりの時間と努力が必要かもしれず、場合によっては、チャンバの洗浄のために、プラズマ処理システムをオフラインにする必要があるかもしれない。したがって、不満足なデチャックは、基板の廃棄を増やすとともにツール所有コストを増加させることによって、ツール所有者にとって不経済を招く恐れがある。

不適切なデチャックは、このような深刻な結果をもたらすので、デチャック事象は、指定の期間にわたって実行されるのが通常である。この指定の期間は、静電荷が十分に放電されて基板が下部電極にクランプされなくなるような十分な長さの時間を保証するために、比較的慎重を期する傾向がある。指定の期間が比較的長いゆえに、基板は、デチャック事象が完了したときには下部電極から離れていると想定される。

したがって、たとえもし、指定の期間が終わる前に十分な静電荷が十分に放電されていても、デチャック事象は、依然として全期間にわたって実行される。したがって、残りのデチャック期間は、スループットの向上の実現のために適用されるかもしれない時間の浪費となる。また、処理チャンバ内にプラズマが存在している余分な時間は、チャンバコンポーネントの劣化の早期化および／または望まれない基板のエッチングにも寄与する恐れがある。

他方、たとえもし、静電荷が基板から十分に取り除かれていなくても、基板は、指定の期間の終わりには持ち上げられる。したがって、静電荷が満足のいくように放電されていないときの基板の持ち上げは、基板の崩壊をもたらす恐れがある。

以上からわかるように、いつデチャック事象が成功するかを検出するための、およびデチャック工程を実施するために必要とされる持続時間を最短に抑えるための、改善された技術が望まれている。

一実施形態において、本発明は、プラズマ処理システムの処理チャンバ内において基板を下部電極から機械的に取り除くための最適な時間を特定するための方法に関する。方法は、センサのセットを用いて、デチャック事象中に基板の上に形成されるプラズマの電気的特性のセットを監視することを含む。方法は、また、電気的特性のセットに関する処理データをデータ収集装置に送信することも含む。方法は、さらに、処理データを閾値のセットと比較することも含む。方法は、なおもまた、もし、処理データが閾値を通過(traverse)する場合に、基板解放事象が発生しているゆえに、基板を下部電極から取り除くことも含む。

上記の概要は、本明細書で開示される発明の多くの実施形態の１つに関するものにすぎず、特許請求に明記された発明の範囲を制限することを意図していない。本発明のこれらのおよびその他の特徴は、以下の図面との関連のもとで、発明の詳細な説明において、さらに詳しく説明される。

添付の図面の中で、本発明は、限定的なものではなく例示的なものとして示されており、図中、類似の参照符号は、同様の要素を指すものとする。

発明の一実施形態における、２つの発生器源を伴った二重周波数容量結合プラズマ処理システムの簡略ブロック図である。

発明の一実施形態における、プラズマインピーダンス（単位時間あたりのインピーダンスの大きさ）を時間との関係で示したプロットの拡大図である。

発明の一実施形態における、（約１０キロヘルツでの）より高いサンプリングレートでの電圧信号のＦＦＴ［周波数スペクトルプロット］プロットである。

発明の一実施形態における、複数の電気信号を時間との関係で示したプロットである。

発明の一実施形態における、基板を下部電極から安全に分離させるための最適な時間を検出するための方法を示した簡略フローチャートである。

発明の一実施形態における、基板解放事象を検出するための理論的方法を示した簡略フローチャートである。

次に、添付の図面に示されるような幾つかの実施形態を参照にして、本発明が詳細に説明される。以下の説明では、本発明の完全な理解を与えるために、多くの詳細が明記されている。しかしながら、当業者ならば、本発明が、これらの一部または全部の詳細を伴わなくても実施されてよいことが明らかである。また、本発明を不必要に不明瞭にしないために、周知のプロセス工程および／または構造の詳細な説明は省かれている。

方法および技術を含む様々な実施形態が、以下で説明される。発明は、発明力のある技術の実施形態を実行に移すためのコンピュータ可読命令を格納されたコンピュータ可読媒体を含む製造品も対象としえることを念頭に置かれるべきである。コンピュータ可読媒体として、例えば、コンピュータ可読コードを格納するための、半導体、磁気、光磁気、光、またはその他の形態のコンピュータ可読媒体が挙げられる。さらに、発明は、発明の実施形態を実施するための装置も対象としえる。このような装置は、発明の実施形態に関連したタスクを実行に移すための、専用のおよび／またはプログラム可能な回路を含んでよい。このような装置の例として、適切にプログラムされたときの汎用コンピュータおよび／または専用計算装置があり、コンピュータ／計算装置と、発明の実施形態に関連した様々なタスクに適応された専用の／プログラム可能な回路との組み合わせが挙げられる。

上記のように、指定の期間に基づくデチャック事象は、常に望ましい結果をもたらすとは限らない。状況によっては、指定の期間が終わる前に静電荷が十分に放電されるかもしれず、したがって、残りのデチャック時間は、この期間中、基板に対して何ら有益なエッチングが実施されないゆえに無駄にされる。さらに、余分なプラズマ存在時間は、通常、チャンバコンポーネントの劣化の早期化に寄与する。その他の状況では、静電荷は、指定の期間が全て経過した後も、依然として十分に放電されていないかもしれない。その結果、リフトピンが基板を下部電極から持ち上げようとするときに部分的な付着が生じ、基板を崩壊させる恐れがある。

いつ基板が処理チャンバから取り除けるかを決定するために指定の期間に依存する代わりに、先行技術の方法は、ヘリウムガスのヘリウム圧力および／または量を監視することを含む。一例では、事前に決定された圧力レベルが観察されたときに、基板は、適切に解放されたとみなされる。別の例では、同じ圧力を維持するために、より多量のヘリウムガスが加えられなければならない場合に、基板は、解放されたとみなされる。

しかしながら、ヘリウム流量も、誘起される圧力も、基板と下部電極との間の実際の静電荷を正確には特性化しないので、（ヘリウム流量などの）機械値に基づく監視方法は、基板を下部電極から取り除くための最適な時間を正確に特定するには不十分である。一例では、たとえ、圧力および／または流量が既定の閾値（基板が下部電極から安全に解放されえるとして指定された値）に達したとしても、その誘起される圧力および／または流量は、基板表面全域を通じて一貫していないかもしれない。その結果、リフトピンが基板を下部電極から上方へ押し外そうとするときに、部分的な付着がやはり生じ、基板を崩壊させる恐れがある。

別の例では、誘起される圧力および／または流量を既定の閾値に到達させるために、一定の期間が必要だと考えられる。しかしながら、基板と下部電極との間に存在する静電荷は、流量および／または圧力が既定の閾値に到達する前に、既に十分に放電されているかもしれない。その結果、既定の閾値に達するのを待つ間に、貴重な時間が失われ、スループットに悪影響を及ぼす恐れがある。したがって、ヘリウム流量および／または誘起される圧力は、いずれも、基板を下部電極から安全に解放するための適切な時間を特定するのに不十分だと考えられる。

本発明の実施形態にしたがって、基板を下部電極から機械的に取り除くための最適な時間を特定するための革新的な終点検出方式が提供される。発明の実施形態は、いつ基板が下部電極から安全に分離されえるかを決定するために、基板からの振動に基づいてプラズマの電気的特性を監視することを含む。

本文献では、プラズマインピーダンスを一例として使用して各種の実装形態が論じられる。本発明は、しかしながら、プラズマインピーダンスに限定されず、デチャック事象中に存在しえる任意の電気パラメータを含んでよい。むしろ、議論は、例示であることを意味しており、発明は、提示される例に限定されない。

発明の一態様において、発明者らは、静電荷が処理チャンバから取り除かれるときに、基板の動揺が発生しえることに気付いた。言い換えると、基板が下部電極から解放されるのに伴って、基板は、デチャックプラズマ内に振動を引き起こす物理的動揺を見せる。物理的動揺は、不活性ガス（例えばヘリウム）が基板を下部電極から押し外すのに伴って、存在すると考えられる。物理的動揺が存在するもう１つの理由は、静電荷が放電されるのに伴った基板のズレゆえだと考えられる。したがって、発明者らは、プラズマの電気的特性（例えば、プラズマインピーダンス、発生器出力、電流、ＤＣバイアス電圧など）を測定し、それらの電気的特性（例えば、プラズマインピーダンス、発生器出力、電流、ＤＣバイアス電圧など）を閾値のセットと比較することによって、いつ静電荷が十分に放電されて基板が下部電極から持ち上げられるかの決定を下せることに気付いた。

発明の一実施形態では、閾値のセットは、理論的に決定することができる。閾値のセットを決定するためには、基板構造の３Ｄモデルを構築することができる。基板の物理的特性（厚さ、サイズ、材料組成など）が既知の因子であれば、基板の振動周波数を構築することが可能である。（マサチューセッツ州ナティック所在のマスワークス（The MathWorks, Inc.）の）MATLABなどの解析ソフトウェアと、パーフェクトトーンとを基板の３Ｄモデルに適用することによって、基板全体を特性化する振動周波数のグラフを作成することができる。該振動周波数グラフは、基板処理中に比較を実行するための基準とされえる閾値のセットを提供することができる。

発明の別の実施形態では、閾値のセットは、経験的に決定することができる。閾値のセットを決定するためには、デチャック事象中にテスト基板を処理することができる。基板が見せる物理的動揺は、プロセスエンジニアが覗き窓のセットを通して視覚的に観察することができる。

それと同時に、監視装置が、電気パラメータに関する処理データを捕獲する。発明者らは、経験的に、各振動の発生に伴ってプラズマの電気的特性が変化する、という相関関係を示した。したがって、各物理的動揺時における電気的特性（例えば、プラズマインピーダンス、発生器出力、電流、ＤＣバイアス電圧など）の測定結果を抽出することによって、閾値のセットを決定することができる。一例では、プラズマインピーダンスが監視されてよく、閾値のセットとして、プラズマインピーダンスを基板の物理的動揺の時間と照らして表すグラフを作成することができる。

基板は、領域ごとに異なる時点で解放されるかもしれないので、基板の領域ごとの違いを考慮に入れた閾値のセットを作成するためには、複合動揺に対して広帯域周波数解析を適用することができる。一実施形態では、デチャックプラズマを特性化するために、２つ以上の電気パラメータが使用されてよく、考えられる閾値のセットとして、電気的徴候のライブラリを使用することができる。一例では、電気的徴候は、プラズマインピーダンスのほかに、ＤＣバイアス、プラズマ電圧、電流などにも基づいてよく、生産時における誤検出を最小限に抑えるために、２つ以上の電気的徴候との比較を行うことができる。

本発明の特徴および利点は、図面および以下の議論を参照にして、より良く理解されるであろう。

図１は、発明の一実施形態における、２つの発生器源を伴った二重周波数容量結合プラズマ処理システムの簡略機能ブロック図を示している。処理システム１０２は、整合回路１１０を通じて容量結合処理チャンバ１０８に出力を供給するように構成された２つの発生器源１０４、１０６を含む。二重周波数容量結合プラズマ処理システムが示されているが、発明は、このタイプの処理チャンバに限定されず、むしろ、本明細書で論じられる発明力のある方法は、任意のプラズマ処理システムに適用することが可能である。

容量結合処理チャンバ１０８は、（静電チャックなどの）下部電極１２０を含んでよい。基板処理中、基板１２２は、下部電極１２０にクランプされるのが通常である。クランプは、基板１２２を（静電チャックなどの）下部電極１２０に引き付けるための静電荷を形成することを伴う静電クランプを使用して実施されてよい。

例えば、基板処理が完了し、基板１２２と下部電極１２０との間の静電力を取り除くためにデチャック事象が実行される状況を考える。大抵の場合、基板１２２からの静電荷の放電は、基板１２２上の静電荷を中性にするためのプラズマを発生させることによって実施される。

先行技術と異なり、デチャック事象は、事前に決定された指定の期間にわたって実行されるのではなく、処理チャンバ内における電気的特性（例えば、プラズマインピーダンス、発生器出力、電流、ＤＣバイアス電圧など）のセットが閾値のセットを満たすまで実行される。一実施形態では、比較は、基板１２２を下部電極１２０から取り除くための最適な時間を決定するために１つまたは２つ以上の電気パラメータの処理データを電気的徴候のセットと比較するアルゴリズムによって実施される。

プラズマを解析するための十分なデータを得るために、センサを用いて各基板に関する処理データを集めることができる。一例では、デチャック事象に関係した処理データ（ＤＣバイアス、プラズマインピーダンス、電流、プラズマ電圧など）を捕獲するために、電圧電流センサ１１２を使用することができる。処理データは、レシーバ１１４によって、アナログ形式からデジタル形式に変換することができる。データの変換がなされたら、そのデジタルデータは、解析のためにデータ収集装置１１６に転送することができる。一実施形態では、データ収集装置１１６は、デジタルデータを受信するように構成されるのみならず、最適な解放時間を決定するために比較アルゴリズムを実施するようにも構成することができる。収集されたデータは、いつ基板が静電チャックから持ち上げられて処理チャンバから取り除けるかを決定するために解析することができる。

最適な解放時間が特定されたら、一実施形態では、プロセスモジュールコントローラ１１８にメッセージを送信することができる。メッセージを受信したら、プロセスモジュールコントローラ１１８は、基板１２２を上方へ移動させて下部電極１２０から分離させるために、下部電極１２０の中に設けられたリフトピンを上昇させるように、空気圧式リフトアセンブリに指示してよく、そうして、ロボットアームが基板１２２をプラズマ処理チャンバから取り除くことが可能にされる。デチャックプラズマの駆動に関連した実際の電気パラメータを監視することによって、基板１２２を解放するための最適な時間が決定され、基板１２２が基板１２２を損傷させることなく下部電極１２０から持ち上げられるだろう。

上述ように、基板１２２と下部電極１２０との間の静電荷の放電は、基板１２２の物理的動揺に反映される。各物理的動揺は、デチャックプラズマ内に振動を引き起こす。基板１２２の振動周波数を、基板を下部電極から安全に持ち上げるための最適な時間を表すものとして確立された既定の振動周波数と比較することによって、基板１２２を下部電極１２０から安全に持ち上げるための十分な量の静電荷がいつ取り除かれたかに関する決定を下すことが可能である。

対応して、デチャックプラズマ内における振動は、プラズマ電気的特性（例えば、プラズマインピーダンス、発生器出力、電流、ＤＣバイアス電圧など）に影響を及ぼし、これらの電気的特性は、（１つまたは２つ以上の）センサによって検出可能である。デチャックプラズマの電気的特性は、振動による影響を受けるので、これらの電気的特性もまた、基板を下部電極から分離させるための終点検出方式の一環として含めることが可能である。

上記のように、デチャック事象中に基板が見せる物理的動揺は、テスト環境内において視覚的に監視することができる。基板が物理的動揺を見せた瞬間は、プラズマの電気パラメータに、対応する変動が見られるだろう。図２は、発明の一実施形態における、プラズマインピーダンス（単位時間あたりのインピーダンスの大きさ）を時間との関係で示したプロットの拡大図を示している。図２において、プラズマインピーダンス信号は、テスト基板の物理的動揺がプラズマ内に振動を引き起こす瞬間に対応するプラズマインピーダンス信号の変動を示している。点２０２に見られるように、基板が動くのに伴って、インピーダンス信号に強い変化が生じる。この例では、低サンプリングレート（約１７５ヘルツ）であるにもかかわらず、７４．８秒から７５秒までの期間中に、７オームから５．４オーム未満への強い変化が生じている。

図３は、発明の一実施形態における、２７メガヘルツ電圧信号のＦＦＴ（高速フーリエ変換）を示している。プロットは、図２と比べて高いサンプリングレート（約１０キロヘルツ）で示されており、クランプ電圧が最初にオフにされた後における基板の動きを表す広帯域周波数複合周波数である。一例において、電圧信号における各変動（点３０２、３０４、３０６、３０８など）は、クランプ電圧が最初にオフにされた後における基板の動きに伴う振動に対応している。

上記のように、デチャック事象中のプラズマ内における振動は、２つ以上の電気信号に影響を及ぼすかもしれない。図４は、発明の一実施形態における、複数の電気信号と時間との関係を表すグラフを示している。点４０２（５６秒付近）において、各電気信号は、変動を見せている。ゆえに、プラズマ内における振動は、各電気信号における調和的変化に反映される。各電気信号が変動を見せてはいるが、各変動の大きさは異なっている。この例では、２７メガヘルツにおけるプラズマインピーダンス（線４０４）が、その他の電気信号を大幅に上回る大きさを有している。一実施形態では、基板を下部電極から分離させるための最適な時間の決定は、最大の変動を伴う電気信号に基づくことができる。

一実施形態では、革新的な終点検出方式は、誤検出を実質的に排除することによって、部分的付着に起因して基板が崩壊する可能性も最小限に抑えることができる。一例では、５０秒付近において、一部の電気信号が変動を見せている。しかしながら、その時点では、基板の全領域が完全に解放されているのではない。ゆえに、一実施形態では、比較アルゴリズムは、２つ以上の電気信号に基づくことができる。

以上からわかるように、解放事象を検出するための比較アルゴリズムは、複数の異なる電気信号の挙動を考慮に入れるように構成することができる。例えば、プラズマ内における振動に大きく影響される電気信号に対しては、比較アルゴリズムは、その電気信号における変動が閾値に達した場合に、基板解放事象が発生したこと、および基板が安全に取り除かれるだろうことを決定することができる。しかしながら、プラズマ内における振動に起因して大きな変化を見せない電気信号に対しては、比較アルゴリズムは、その変動を解放事象として特定する前に、さらなる電気信号が同様の挙動を見せることを要求することができる。

図５は、発明の一実施形態における、基板を下部電極から安全に分離させるための最適な時間を検出するための方法を示した簡略フローチャートを示している。

第１の工程５０２では、下部電極上に基板が配される。一例では、基板１２２は、（静電チャックなどの）下部電極１２０の上に位置決めされる。基板１２２を適所に保持するためには、クランプ電圧が用いられて基板１２２と下部電極１２０との間に静電荷が形成される。

次の工程５０４では、基板処理が実行される。一例では、基板１２２は、処理チャンバ１０２内において処理される。基板処理中は、基板の裏側を冷却するために、（ヘリウムなどの）不活性ガスが使用されてよい。

次の工程５０６では、基板処理が完了され、デチャック事象が実行される。基板処理が完了すると、発生器源１０４、１０６からの出力は、メインエッチングレベルから、低出力プラズマを維持するのに十分なレベルまで、一定の比率で引き下げられる。プラズマは、基板１２２上の静電荷を中性にするのには十分な強さではあるが、エッチングを実施するには弱すぎる。また、処理チャンバ１０８は、ヘリウム（ウエハ裏側不活性ガス）圧力を押し出すことによって空にされる。一般に、処理中のヘリウム（ウエハ裏側不活性ガス）圧力は、約２０〜３０トールである。しかしながら、チャンバ内における処理後のヘリウム（ウエハ裏側不活性ガス）圧力は、約２〜３トールの低レベル圧力である。また、基板１２２と下部電極１２０との間の静電力を維持するクランプ電圧は、オフにされる。

デチャック事象中に、基板１２２は、動きを生じるかもしれない。一例では、クランプ電圧がオフにされたときに、基板１２２は、撓んでその自然な状態に戻るかもしれない。別の例では、静電力（基板１２２を下部電極１２０にクランプしていた力）を維持するためのクランプ圧力が作用しなくなるゆえに、裏側不活性ガスの流れが基板を持ち上げるかもしれない。基板の動きは、プラズマ内に振動を引き起こし、このような振動は、パラメータの電気的特性における変化として反映されると考えらえる。

次の工程５０８では、プラズマの電気パラメータ（信号）を監視するために、センサが用いられる。一例では、プラズマインピーダンス、ＤＣバイアス電圧、電流、発生器出力などの電気パラメータを監視することができる。なぜならば、これらは、静電荷が放電されている間に影響を受けるからである。一例では、処理データを捕獲するために、電圧電流センサを用いることができる。（プラズマインピーダンスなどの）処理データは、解析のためにデータ収集装置に送信されてよい。処理データは、閾値と比較される。もし、処理データが閾値を通過する場合は、静電荷は、十分に充電されたとみなされる。しかしながら、もし、閾値に達していない場合は、基板解放事象は発生しておらず、デチャック事象は継続される。

本明細書で言う「通過する(traverse)」という用語は、範囲を超える、範囲未満に落ちる、範囲内に入るなどを含むことができる。「通過する」という用語の意味は、閾値／閾範囲の要件に依存するだろう。一例として、もし、例えばプラズマインピーダンスが或る特定の値以上であることをレシピが要求する場合は、処理データは、プラズマインピーダンス値が閾値／閾範囲に達したまたは超えた場合に閾値／閾範囲を通過したとみなされる。別の例として、もし、プラズマインピーダンスが或る値未満であることをレシピが要求する場合は、処理データは、プラズマインピーダンス値が閾値／閾範囲未満に落ちた場合に閾値／閾範囲を通過したとされる。

一実施形態では、１つの電気パラメータのみが監視される。もし、１つの電気パラメータのみが監視されている場合は、監視されているその電気パラメータは、基板が物理的動揺を見せているときに最大の変化を見せるものとして経験的に決定されたパラメータである。

別の実施形態では、複数の電気信号を監視することができる。２つ以上の信号を監視することによって、誤検出が大幅に排除されると考えられる。一例では、下部電極１２０からの安全な解放を保証するために、基板１２２が十分に解放されたとみなされる前に複数の信号の組み合わせが閾値のセットを通過していなければならないという条件を設定することができる。

工程５１０では、リフトピンが、基板を下部電極から上昇させる。一例では、（１つまたは２つ以上の電気信号が閾値のセットに達したなどのように）基板解放事象の条件が満たされ、プロセスモジュールコントローラ１１８にメッセージが送信される。該メッセージは、空気圧式リフトアセンブリに対し、リフトピンを上昇させて基板を下部電極１２０から分離させるように指示し、そうして、基板１２２がロボットアームによって処理チャンバから取り除かれることが可能にされる。

図６は、発明の一実施形態における、基板解放事象を検出するための理論的方法を示した簡略フローチャートを示している。

第１の工程６０２では、基板のモデルが構築される。一実施形態では、モデルは、基板の領域間に存在しえる違いを含む基板の物理的特性（厚さ、サイズ、材料組成など）を捉えた３Ｄモデルである。

次の工程６０４では、その基板モデルについて、基板解放事象によって基板が物理的に動揺されたときの物理的振動周波数プロットが決定される。一実施形態では、解放事象の振動周波数をプロットするために、（マサチューセッツ州ナティック所在のマスワークス（The MathWorks, Inc.）の）MATLABなどの解析ソフトウェアをパーフェクトトーンとともに適用することができる。

次の工程６０６では、アルゴリズムは、物理的振動周波数プロットの高調波の１つを、生産時にデチャック事象中における基板の実際の振動周波数と比較するための電気的徴候として用いることができる。

次の工程６０８では、リフトピンが、基板を下部電極から上昇させる。一例では、１つまたは２つ以上の電気信号が電気的徴候に達したら、基板解放事象が特定され、プロセスモジュールコントローラに、リフトピンを上昇させて基板１２２を下部電極１２０から取り除くように空気発式リフトアセンブリに対して指示するメッセージが送信される。

図５および図６からわかるように、革新的な終点検出方式は、安全で、かつ効率的なやり方で、下部電極からの基板の適切なデチャックを可能にする。この方法は、誤検出の可能性を実質的に排除し、そうして、基板を損傷させる恐れがある部分的付着の可能性を取り除く。基板は、取り除くための最適な時間が特定されたら処理チャンバから取り除かれるので、方法は、高いプロセス歩留りおよびシステムスループットも提供する。言い換えると、基板は、静電荷が十分に放電されたという証拠が１つまたは２つ以上の電気信号によって提供されたら下部電極から分離される。先行技術と異なり、指定の期間を待つ時間がないので、時間は無駄にされない。

本発明の１つまたは２つ以上の実施形態からわかるように、デチャック中における革新的な終点検出方式が提供される。この革新的な終点検出体系によって、安全で、かつ適時なやり方で基板解放事象を正確に特定するための方法が提供される。ゆえに、部分的付着ゆえに無駄にされる基板や、チャンバ洗浄に必要とされる時間が減らされ、そうして、所有コストが削減される。また、基板は、基板解放事象が明確に特定されたときに取り除かれるので、より高いスループットを実現することができる。

本発明は、幾つかの好ましい実施形態の観点から説明されているが、本発明の範囲内に入るものとして、代替、置換、および均等物がある。本明細書では、様々な例が提供されているが、これらの例は、発明に対して例示的であって限定的ではないことを意図している。

また、名称および概要は、便宜のために提供されたものであり、特許請求の範囲を解釈するために使用されるべきでない。さらには、要約は、極めて省略された形で記載され、便宜のために提供されたものであり、したがって、特許請求の範囲に表された全体的発明を解釈するためにも制限するためにも用いられるべきでない。もし、本明細書において「セット」という用語が用いられる場合は、このような用語は、ゼロの、１つの、または２つ以上の構成要素を内包した通常理解の数学的意味を有することを意図している。また、本発明の方法および装置を実現するものとして、多くの代替的手法があることも留意されるべきである。したがって、以下の添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨および範囲に含まれるものとして、このようなあらゆる代替、置換、および均等物を含むものと解釈される。

Claims (20)

1. プラズマ処理システムの処理チャンバ内において基板を下部電極から機械的に取り除くための最適な時間を特定するための方法であって、
   センサのセットを用いて、デチャック事象中に前記基板の上に形成されるプラズマの電気的特性のセットを監視することと、
   前記電気的特性のセットに関する処理データをデータ収集装置に送信することと、
   前記処理データを閾値のセットと比較することと、
   もし、前記処理データが前記閾値を通過する場合に、基板解放事象が発生しているゆえに、前記基板を前記下部電極から取り除くことと、を備える方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   もし、前記処理データが前記閾値を通過しない場合は、前記基板解放事象は、発生しなかったとみなされ、前記基板は、前記下部電極から取り除かれない、方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、
   前記電気的特性のセットは、プラズマインピーダンスを含む、方法。
4. 請求項２に記載の方法であって、
   前記電気的特性のセットは、直流バイアス電圧を含む、方法。
5. 請求項２に記載の方法であって、
   前記電気的特性のセットは、電流発生器出力を含む、方法。
6. 請求項２に記載の方法であって、
   前記電気的特性のセットは、１つの電気パラメータを含み、前記１つの電気パラメータは、デチャック事象中にテスト基板が物理的動揺を見せるときに最大の変化を見せるものとして経験的に決定されたパラメータである、方法。
7. 請求項２に記載の方法であって、
   前記電気的特性のセットは、２つ以上の電気パラメータを含み、前記基板解放事象を決定するために、複数の電気パラメータの組み合わせが複数の閾値と比較される、方法。
8. 請求項１に記載の方法であって、
   前記プラズマ処理システムは、二重周波数容量結合プラズマ処理システムである、方法。
9. プラズマ処理システムの処理チャンバ内において基板を下部電極から機械的に取り除くための最適な時間をデチャック事象中に特定するための方法であって、
   前記デチャック事象中に前記基板の電気的特性のセットの振動周波数プロットを作成することと、
   前記基板の前記振動周波数プロットを電気的徴候のセットと比較することと、
   もし、前記振動周波数プロットが前記電気的徴候のセットを通過する場合に、基板解放事象が発生しているゆえに、前記基板を前記下部電極から取り除くことと、を備える方法。
10. 請求項９に記載の方法であって、
    もし、前記振動周波数プロットが前記電気的徴候のセットを通過しない場合は、前記基板解放事象は、発生しなかったとみなされ、前記基板は、前記下部電極から取り除かれない、方法。
11. 請求項１０に記載の方法であって、
    前記電気的特性のセットは、プラズマインピーダンスを含む、方法。
12. 請求項１０に記載の方法であって、
    前記電気的特性のセットは、直流バイアス電圧を含む、方法。
13. 請求項１０に記載の方法であって、
    前記電気的特性のセットは、電流発生器出力を含む、方法。
14. 請求項１０に記載の方法であって、
    前記電気的特性のセットは、１つの電気パラメータを含み、前記１つの電気パラメータは、デチャック事象中にテスト基板が物理的動揺を見せるときに最大の変化を見せるものとして、経験的に決定されたパラメータである、方法。
15. 請求項１０に記載の方法であって、
    前記電気的特性のセットは、２つ以上の電気パラメータを含み、前記基板解放事象を決定するために、複数の電気パラメータの組み合わせが複数の閾値と比較される、方法。
16. 請求項９に記載の方法であって、
    前記プラズマ処理システムは、二重周波数容量結合プラズマ処理システムである、方法。
17. 請求項９に記載の方法であって、
    前記電気的徴候のセットは、基板モデルの物理的振動周波数プロットのセットであり、前記物理的振動周波数プロットのセットは、前記基板モデルが基板解放事象によって物理的に動揺されたときに作成される、方法。
18. 請求項１７に記載の方法であって、
    前記振動周波数プロットは、前記物理的振動周波数プロットのセットの高調波と比較される、方法。
19. コンピュータ可読コードを有するプログラムストレージ媒体を備える製造品であって、
    前記コンピュータ可読コードは、プラズマ処理システムの処理チャンバ内において基板を下部電極から機械的に取り除くための最適な時間をデチャック事象中に特定するように構成され、
    センサのセットを用いて、デチャック事象中に前記基板の上に形成されるプラズマの電気的特性のセットを監視するためのコードと、
    前記電気的特性のセットに関する処理データをデータ収集装置に送信するためのコードと、
    前記処理データを閾値のセットと比較するためのコードと、
    もし、前記処理データが前記閾値を通過する場合に、基板解放事象が発生しているゆえに、前記基板を前記下部電極から取り除くためのコードと、を含む、製造品。
20. 請求項１９に記載の製造品であって、
    前記電気的特性のセットは、プラズマインピーダンス、直流バイアス電圧、および電流発生器出力のうちの１つを含む、製造品。