CN100495641C - 等离子体处理方法及等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种等离子体处理方法及等离子体处理装置，能够自动判定基板的种类，自动选择与所判定基板类别对应的终点检测设定，由此，能够在不限定基板类别的情况下进行正确的终点检测。预先求得与多种晶片类别对应而设定的晶片类别数据与光学数据的相关关系，在等离子体处理晶片时，利用相关关系，从开始等离子体处理时得到的光学数据算出晶片类别数据(S221、S222)，基于算出的晶片类别数据判定晶片类别(S223)，从存储在数据存储单元中的各终点检测设定数据中选择与所判定晶片类别对应的终点检测设定数据(S224)，基于所选择的终点检测设定数据进行等离子体处理的终点检测。

Description

等离子体处理方法及等离子体处理装置
技术领域
本发明涉及对例如半导体晶片、液晶基板等的基板进行使用等离子体的处理的等离子体处理方法及等离子体处理装置。
背景技术
在现有的技术中，使用离子体的基板的处理(例如，蚀刻处理、成膜处理等)，在半导体制造工序或者LCD基板制造工序中被广泛应用。作为在这样的等离子体处理中所使用的等离子体处理装置，具有例如在处理室内相互平行设置的上部电极和下部电极，在下部电极上载置基板例如、半导体晶片(以下，简称“晶片”)，在上部电极和下部电极之间施加高频电力，使之产生处理气体的等离子体，使用例如刻画有图案的掩模，来蚀刻被蚀刻膜。
在这样的等离子体蚀刻处理中，为人们所知的是基于进行该处理得到的光学数据检测处理的终点。例如，检测由该蚀刻产生的气体的发光光谱，作为光学数据，以特定波长发生变化的时刻作为蚀刻的终点的进行检测的方式也广为人知。另外，在向基板上照射特定波长的光时，检测从被蚀刻膜与掩模的边界面或者掩模的表面上反射的反射光的干涉光(干涉波)，作为光学数据，并基于该干涉光，计算出蚀刻量或者膜厚，将变为所希望的蚀刻量或者膜厚的时刻作为蚀刻的终点进行检测的方式也被提案出来(参照专利文献1、2)。在专利文献2中具有如下记载，即，考虑到光透射率，通过从光源向晶片上照射波长不同的两种光，即使是光透过率较高的掩模，也能够计算出蚀刻量的方法。
专利文献1：日本特开平2001-217227号公报
专利文献2：日本特开平2004-363367号公报
但是，近年来，随着半导体器件的多样化，在相同的处理室内，等离子体处理例如掩模图案的种类(开口率)不同的晶片的情况也在增加。
但是，在这样对晶片进行等离子体处理的情况下，在现有技术中，因为是在不局限掩模图案的种类的方式下进行等离子体的处理的终点检测，所以即使掩模的材料的种类相同，也会因掩模图案的种类而在终点上产生偏移，因此，不能够正确地进行终点的检测，这种问题通过本发明者们的试验而得到解释。即，如果掩模图案的种类不同，则在等离子体处理中得到的光学数据的特性也不同，因此，如果基于这样的光学数据检测等离子体处理的终点，则会针对每一种掩模图案的种类，在终点处产生偏移，从而出现不能够正确地检测终点的情况。
在这种情况下，虽然考虑到可以根据每一种掩模图案的种类不同的晶片，即、根据不同晶片的种类，由操作者改变等离子体处理的终点检测方法等，从而进行处理，但是每次进行晶片的处理时，都要确认该晶片的种类，每次都要改变终点检测的方法等，因此比较麻烦，并且生产率降低。这种情况并不是只存在于掩模图案的种类不同的情况下，例如，在掩模的材料的种类或者被蚀刻膜的膜质的种类不同等的情况下，也存在同样的问题。
发明内容
因此，本发明就是鉴于这样的问题而提出的，其目的在于提供一种等离子体处理方法，该等离子体处理方法能够自动地判定基板的种类，能够根据所判定的基板的种类自动地选择终点检测设定，由此，能够在不限定基板种类的情况下进行正确的终点检测。
为了解决上述问题，根据本发明的观点，提供一种等离子体处理方法，向设置在处理室内的电极施加高频电力，使处理气体产生等离子体，利用该等离子体对于基板实施规定的处理，其特征在于，包括：利用多变量分析求得与多种基板类别相对应而设定的基板类别数据、与在对上述基板进行等离子体处理时利用光学数据检测单元检测的光学数据之间的相关关系的分析工序；利用在上述分析工序中求得的相关关系，在开始某基板的等离子体处理时，根据上述光学数据检测单元检测的光学数据计算基板类别数据，基于算出的基板类别数据判定该基板的类别的判定工序；根据用于检测分别与上述各基板类别相关联而预先存储在数据存储单元中的等离子体处理的终点的各设定数据，选择与在上述判定工序中判定的上述基板类别相对应的设定数据的选择工序；基于在上述选择工序中选择的设定数据，进行上述等离子体处理的终点检测的终点检测工序；以及在上述终点检测工序中检测出的终点完成等离子体处理的完成工序。
为了解决上述课题，根据本发明的另一观点，提供一种等离子体处理装置，向设置在处理室内的电极施加高频电力，使处理气体产生等离子体，利用该等离子体对于基板实施规定的处理，其特征在于，包括：用于在对上述基板进行等离子体处理时，检测光学数据的光学数据检测单元；数据存储单元，存储表示与多个基板类别相对应而设定的基板类别数据与利用上述光学数据检测单元检测的光学数据之间的相关关系的相关关系数据；以及用于检测分别与上述各基板类别相关联的等离子体处理的终点的各设定数据，以及控制部，在上述处理室内对基板进行等离子体处理时，利用存储在上述数据存储单元中的相关关系数据，从在开始等离子体处理时上述光学数据检测单元检测的光学数据，计算出基板类别数据，基于算出的基板类别数据，判定上述基板类别，从存储在上述数据存储单元中的各终点检测设定数据选择与所判定的上述基板类别相对应的终点检测设定数据，基于所选择的终点检测设定数据进行上述等离子体处理的终点检测。
根据该发明涉及的方法以及装置，能够在开始基板的等离子体处理时，自动判定该基板的种类，能够根据所判定的基板的种类自动地选择终点检测设定，由此，能够在不限定基板的种类的情况下进行正确的终点检测。
上述光学数据检测单元包括例如将光照射在上述基板上的光源；和检测从上述基板上反射来自光源的照射光而得到的反射光的光谱数据的光检测单元。如果基板的类别不同则从基板反射而得到的反射光的光谱数据的特性不同，因此，例如通过利用这样的光谱数据，能够判定基板的类别。
另外，优选用于判定上述基板类别的光学数据是在开始上述基板的等离子体处理之后的规定时刻，利用上述光学数据检测单元检测的光谱数据。由此，能够在等离子体处理开始之后的早期阶段，判定基板的种类。
另外，上述基板类别利用在成为例如等离子体处理的对象的被处理膜上形成的掩模的种类(例如，掩模的材质的种类或者掩模图案的种类)进行区分，作为这种情况下的上述终点检测工序，例如，在处理上述基板的同时，基于在规定的时间内利用上述光学数据检测单元检测的光谱数据，检测该基板上的被处理膜的膜厚，以所检测的膜厚成为规定的膜厚的时刻为等离子体处理的终点。由于如果基板上的被处理膜的膜厚变化，则光谱数据的特性也变化，所以能够基于光谱数据检测膜厚。由此，基于光谱数据，不只能够检测基板的类别，还能够检测被处理膜的膜厚。
另外，上述各设定数据是与例如上述各基板类别相适应的终点检测方法或者终点检测方案。另外，在上述分析工序中，使用部分最小二乘法作为上述多变量分析。
为了解决上述课题，根据本发明的其他观点，提供一种等离子体处理方法，向设置在处理室内的电极施加高频电力，使处理气体产生等离子体，利用该等离子体对于基板实施规定的处理，其特征在于，包括：通过形成在上述基板上的被处理膜上的掩模图案的种类区分多种基板的类别，利用多变量分析求得与上述多种基板类别相对应而设定的基板类别数据、与在对上述基板进行等离子体处理时利用光学数据检测单元检测的光学数据之间的相关关系的分析工序；利用在上述分析工序中求得的相关关系，在开始某基板的等离子体处理时，从上述光学数据检测单元检测的光学数据计算基板类别数据，基于算出的基板类别数据判定该基板的类别的判定工序；根据用于检测分别与上述各基板类别相关联而预先存储在数据存储单元中的等离子体处理的终点的各方案设定数据，选择与在上述判定工序中判定的上述基板类别相对应的方案设定数据的选择工序；基于在上述选择工序中选择的方案设定数据，进行上述等离子体处理的终点检测的终点检测工序；以及在上述终点检测工序中检测出的终点完成等离子体处理的完成工序。
另外，上述光学数据检测单元包括例如、将光照射在上述基板上的光源；和检测从上述基板上反射来自光源的照射光而得到的反射光的光谱数据的光检测单元。另外，上述基板类别，也可以根据例如上述基板上的掩模涉及的规定区域内的开口率进行区分。
这种情况下，可以是如下情形，上述各方案设定数据是表示上述光学数据与膜厚的对应关系的多个膜厚数据；上述选择工序选择与在上述判定工序判定的上述基板类别相对应的膜厚数据；并且，上述终点检测工序，在处理上述基板的同时，从在规定的时间内利用上述光学数据检测单元检测的光谱数据，利用在上述选择工序中选择的膜厚数据，检测该基板上的被处理膜的膜厚，以所检测的膜厚成为规定的膜厚的时刻为等离子体处理的终点。
如果这样的基板上的掩模图案的种类(例如，规定区域内的开口率)不同，则从基板上反射得到的光谱数据的特性也变化。因此，在利用这样的光谱数据进行终点检测的情况下，通过进行与掩模图案的种类相对应的终点检测，能够在不限定掩模图案的种类的情况下进行正确的终点检测。
为了解决上述课题，根据本发明的另一观点，提供一种等离子体处理方法，向设置在处理室内的电极施加高频电力，使处理气体产生等离子体，利用该等离子体对于基板实施规定的处理，其特征在于，包括：通过形成在上述基板上的被处理膜上的掩模的材质的种类区分多种基板的类别，利用多变量分析求得与上述多种基板类别相对应而设定的基板类别数据、与在对上述基板进行等离子体处理时利用光学数据检测单元检测的光学数据之间的相关关系的分析工序；利用在上述分析工序中求得的相关关系，在开始某基板的等离子体处理时，从上述光学数据检测单元检测的光学数据计算基板类别数据，基于算出的基板类别数据判定该基板的类别的判定工序；根据用于检测分别与上述各基板类别相关联而预先存储在数据存储单元中的等离子体处理的终点的各检测方法设定数据，选择与在上述判定工序中判定的上述基板类别相对应的检测方法设定数据的选择工序；基于在上述选择工序中选择的检测方法设定数据，进行上述等离子体处理的终点检测的终点检测工序；以及在上述终点检测工序中检测出的终点完成等离子体处理的完成工序。
另外，上述光学数据检测单元包括例如、将光照射在上述基板上的光源；和检测从上述基板上反射来自光源的照射光而得到的反射光的光谱数据的光检测单元。
上述基板类别，也可以通过上述基板上的掩模是硬质掩模或者是光致抗蚀剂掩模进行区分。这种情况下，与形成有上述硬质掩模的基板的类别相对应的检测方法设定数据，优选是基于将来自上述光源的、被上述硬质掩模反射的波长单一的照射光照射在上述基板上而得到的、来自上述基板的反射光的光谱数据，检测上述被处理膜的膜厚，基于检测出的膜厚，实施检测终点的检测方法用的设定数据；与形成有上述光致抗蚀剂掩模的基板的类别相对应的检测方法设定数据，优选是基于将来自上述光源的、透过上述光致抗蚀剂掩模的波长的照射光与反射的波长的照射光照射在上述基板上而得到的、来自上述基板的反射光的光谱数据，检测上述被处理膜的膜厚，基于检测出的膜厚，实施检测终点的检测方法用的设定数据。
如果这样的基板上的掩模的材质的种类(例如，掩模的透过率)不同，则从基板上反射得到的光谱数据的特性也变化。因此，在利用这样的光谱数据进行终点检测的情况下，通过进行与掩模的材质的种类相对应的终点检测，能够在不限定掩模的材质的种类的情况下进行正确的终点检测。
根据上述说明的本发明，能够自动判定基板的种类，自动选择与所判定的基板的类别相对应的终点检测设定。由此，能够进行与基板的类别相对应的终点检测。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式涉及的等离子体处理装置的简略结构的截面图。
图2是表示相同实施方式涉及的光学计测器的简略结构例的框图。
图3是用于说明来自晶片的反射光的图。
图4是表示相同实施方式涉及的控制部的简略结构例的框图。
图5是表示相同实施方式涉及的分析用数据的具体例的图。
图6是表示相同实施方式涉及的终点检测用选择数据的具体例的图。
图7是表示相同实施方式涉及的分析处理的具体例的流程图。
图8是表示相同实施方式涉及的晶片处理的具体例的流程图。
图9是表示在图8中表示的终点检测设定数据选择处理的具体例的流程图。
图10是表示在图8中表示的终点检测处理的具体例的流程图。
图11是表示在开始对两种的类别的晶片进行等离子体处理时的光谱数据的具体例的图。
图12是分别划分从在图11中表示的各光谱数据计算出的晶片类别数据的图。
图13是表示划分在不限定晶片类别基于相同的终点检测设定数据、进行终点检测的情况下的蚀刻时间的图。
图14是表示划分判定晶片类别基于选定的终点检测设定数据、进行终点检测的情况下的蚀刻时间的图。
图15是表示在本发明的第二实施方式中涉及的终点检测用选择数据的具体例的图。
图16是表示在图15中表示的各方案的具体例的图，图(A)是表示方案Ra的膜厚数据的具体例的图，图(B)是表示方案Rb的膜厚数据的具体例的图。
图17是表示在本发明的第三实施方式中涉及的终点检测用选择数据的具体例的图。
图18是用于说明形成有硬质掩模的类别A的晶片的终点检测方法Qa的作用说明图。
图19是用于说明形成有光致抗蚀剂掩模的类别B的晶片的终点检测方法Qb的作用说明图。
符号说明
100：等离子体处理装置；102：处理室；103：绝缘板；104：基座支承台；105：基座；107；温度调节介质室；108：导入管；109：排出管；110：静电卡盘；111：静电卡盘；112：电极：113：直流电源；114：气体通路；115：聚焦环；121：上部电极；122：绝缘部件；123：吐出孔；124：电极板；125：电极支承体；126：气体导入口；127：气体供给管；128：阀；129：质量流量控制器；130：处理气体供给源；131：排气管；132：门阀；135：排气装置；140：高频电源；141：匹配器；150：高频电源；151：匹配器；160：观察部；162：窗部；200：光学计测器；202：聚光透镜；204：光学纤维；206：光源；208：多色仪；300：控制部；310：程序存储单元；320：演算单元；330：数据存储单元；332：分析用数据；334：相关关系数据；336：终点检测用选择数据；340：输入输出单元；350：各种控制器。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的优选实施方式进行详细的说明。其中，在本说明书和附图中，对于实质上具有相同功能结构的结构要素，标注相同的符号，并省略其重复说明。
(第一实施方式)
首先，参照附图说明本发明的第一实施方式所涉及的等离子体处理装置的简略结构。图1是表示本实施方式涉及的等离子体处理装置的结构例的截面图。在这里，作为等离子体处理装置的一个例子，举例说明平行平板型的等离子体蚀刻装置。
等离子体处理装置100具有处理室102，处理室具有成型为圆筒形状的处理容器，该处理容器例如由表面经过阳极氧化处理(氧化铝膜处理)的铝构成。该处理室102被接地。在处理室102内的底部经由陶瓷等的绝缘板103，设置有用于载置晶片W的接近圆柱状的基座支承台104。在该基座支承台104上设置有构成下部电极的基座105。在该基座105上连接有高通滤波器(HPF)106。
在基座支承台104的内部设置有温度调节介质室107。于是，经由导入管108向温度调节介质室107内导入温度调节介质，并使之循环，从排出管109中排出。利用这样的温度调节介质的循环，而能够将基座105控制在所希望的温度。
对于基座105而言，其上侧中央部形成为凸状的圆板状，在其上设置有基本与晶片W相同形状的静电卡盘111。静电卡盘111构成为将电极112夹在绝缘件之间。从连接在电极112上的直流电源113向静电卡盘111施加例如1.5kV的直流电压。由此，晶片W被静电吸附在静电卡盘111上。
而且，在绝缘板103、基座支承台104、基座105以及静电卡盘111内形成有向作为被处理体的晶片W的背面供给传热气体(例如、He气体等的背面气体)用的气体通路114。通过该传热气体在基座105和晶片W之间进行热传递，而将晶片W维持在规定的温度。
在基座105的上端周边部上配置有环状的聚焦环115，使得包围载置于静电卡盘111上的晶片W。该聚焦环115也是由陶瓷或者石英等的绝缘性材料、或者导电性材料构成的。通过配置聚焦环115而能够提高蚀刻的均匀性。
另外，在基座105的上方设置有上部电极121，其与该基座105平行相对。上部电极121经由绝缘部件122而被支承在处理室102的内部。上部电极121由构成其与基座105的相对面并且具有多个吐出孔123的电极板124、和支承该电极板124的电极支承体125构成。电极板124例如由石英构成，电极支承体125例如由表面经过氧化铝膜处理之后的铝等的导电性材料构成。此外，基座105与上部电极121之间的间隔可以调节。
在上部电极121的电极支承体125的中央部设置有气体导入口126。该气体导入口126连接在气体供给管127上。而且，在该气体供给管127上经由阀128以及质量流量控制器129，而与气体供给源130连接。
从该气体供给源130供给用于等离子体蚀刻的蚀刻气体。此外，在图1中虽然只表示了一个由气体供给管127、阀128、质量流量控制器129以及处理气体供给源130等构成的处理气体供给系统，但是等离子体处理装置100具有多个处理气体供给系统。例如，对CF4、O2、N2、CHF3等的蚀刻气体分别进行独立的流量控制，并将其供给至处理室102内。
在处理室102的底部连接有排气管131，在该排气管131上连接有排气装置135。排气装置135具有涡轮分子泵等的真空泵，将处理室102内调整至规定的减压气氛(例如，0.67Pa以下)。另外，在处理室102的侧壁上设置有门阀132。通过打开该门阀132，可以将晶片W搬入处理室102内，以及将晶片W搬出处理室102。此外，在晶片W的搬送中，例如能够使用晶片盒。
在上部电极121上连接有第一高频电源140，在其供电线上介入安插有第一匹配器141。另外，在上部电极121上连接有低通滤波器(LPF)142。该第一高频电源140可以输出具有50～150MHz范围内的频率的电力。通过将该高频电力施加在上部电极121上，能够在优选的离解状态下，在处理室102内形成高密度的等离子体，与现有技术相比，可以进行低压条件下的等离子体处理。第一高频电源140的输出电力的频率优选为50～80MHz，典型的是调整在图中所示的60MHz或者其附近的频率。
在作为下部电极的基座105上连接有第二高频电源150，在其供电线上介入安插有第二匹配器151。该第二高频电源150可以输出具有数百kHz～十几MHz范围内的频率的电力。通过将这样的范围的频率内的电力施加在基座105上，而能够在不给作为被处理体的晶片W带来损伤的情况下，给与其适当的电离作用。第二高频电源150的输出电力的频率典型的是调整在图中所示的2MHz或者13.56MHz等。
(光学数据检测单元的结构例)
本实施方式涉及的等离子体处理装置100具有作为检测光学数据的光学数据检测单元的一个例子的光学计测器。图2是表示光学计测器的结构例的框图。对这里的光学计测器200来说，检测在向晶片上照射光时从晶片上反射得到的反射光的、例如光谱数据等的光学数据。
具体地说就是，如图2所示，光学计测器200包括聚光透镜202、光学纤维204、光源206以及多色仪(光检测部)208。光源206例如由氙气灯、钨丝灯、各种激光、或者这些光的组合构成，能够射出规定波长的光或者照射波长不同的多种的光。
在上部电极121上设置有筒状的观察部160。在该观察部160的上端设置有例如由石英玻璃构成的窗部162。观察部160通过与窗部162相对设置的聚光透镜202以及光学纤维204，而光学连接在光源206以及多色仪208上。
从光源206射出的光分别经由光学纤维204与观察部160而照射在晶片W上。来自光源206的光如果在晶片W的具有高低差的多个部位反射，则这些多个的反射光相互干涉，其反射光(十涉光)经由光学纤维204而被反射入多色仪208中，进行检测。
例如，如图3所示，考虑在晶片W上形成作为被处理膜的被蚀刻膜E、和具有在该被蚀刻膜E上形成孔穴(hole)用的规定的开口部的掩模M的情况。如果蚀刻晶片W，则只是逐渐蚀刻被蚀刻膜E的露出部分的(掩模M的开口部的部分)，而形成孔穴H。这时，如果向晶片W照射来自光源206的光La，则在掩模M与被蚀刻膜E的边界面上产生反射，并且在被蚀刻膜E的露出面(孔穴H的底面)上被反射。这些反射光La1、La2相互干涉，其反射光(干涉光)利用多色仪208进行检测。
这样，被多色仪208检测的反射光(干涉光)，作为光学数据(例如，光谱数据)而被输入控制部300。在控制部300中，利用该光学数据进行晶片类别的判定、在晶片上形成的被蚀刻膜等的膜厚检测、以及蚀刻的终点检测等的方面的处理。在后面详细叙述控制部300涉及的这些具体的处理。
此外，作为光学数据而言，也可以是在等离子体处理晶片W时，从等离子体得到的光谱数据。由此，使用等离子体发光的光谱数据能够进行被蚀刻膜的膜厚检测。在这种情况下，光学计测器也可以构成为能够检测等离子体发光的光谱数据。
(控制部的结构例)
这里，参照附图对上述控制部的结构例进行说明。图4是表示等离子体蚀刻装置的控制部的结构例的框图。如图4所示，控制部300包括：存储有用于实行各种处理程序的程序存储单元310；基于在程序存储单元310中存储的程序控制各部分、实施处理的演算单元320；存储由基于在进行各种处理时设定的设定数据或者程序的处理而得到的结果数据等的数据存储单元330；进行来自光学计测器200的光学数据的输入等的各种数据输入输出的输入输出单元340；以及控制等离子体处理装置100的各部分用的各种控制器350。
上述演算单元320例如也可以由微处理器等构成。上述程序存储单元310、数据存储单元320也可以分别由存储器或者硬盘等的存储介质构成。
程序存储单元310存储有如下程序：例如，利用部分最小一乘法等的多变量分析，求得晶片类别数据与光学数据之间的相互关系用的多变量分析程序；用于进行对晶片实施的蚀刻等的等离子体处理的程序；和用于实施根据晶片类别检测等离子体处理的终点用的终点检测处理等的各种处理的程序等。
数据存储单元330存储有如下数据：用于求得晶片类别数据与光学数据之间的相互关系的分析用数据332、作为多变量分析分析用数据332而得到的结果的相互关系数据334、以及用于根据晶片类别选择终点检测设定数据的终点检测用选择数据336等。
分析用数据332例如由图5所示的准备分析用的晶片(例如，W1～W6)、各晶片的种类(例如、A、B)、与各晶片类别相对应设定的晶片类别数据(例如，0、1)、以及在处理该晶片时得到的光学数据(例如光谱数据)构成。此外，分析用数据332的构成并不局限于图5所示的数据构成。
这里所说的晶片类别，根据在例如成为蚀刻对象的被蚀刻膜上形成的掩模的种类(例如、掩模材质的种类、和掩模图案的种类)进行区分。另外，晶片的种类也可以根据被蚀刻膜的膜质的种类等进行区分，也可以根据这些种类的两种以上的组合进行区分。
作为按掩模图案的种类进行区分晶片类别的情况而言，例如，具有例如掩模涉及的规定区域的开口率不同的掩模图案的情况。在按照被蚀刻膜的膜质的种类区分晶片类别的情况下，存在例如分为氧化膜和多晶硅膜等的情况。
作为按掩模的材质的种类进行区分晶片类别的情况，具有分为例如硬质掩模和光致抗蚀剂掩模等的情况。硬质掩模例如由SiO2、Si3N4等构成，光致抗蚀剂掩模例如由Krf、Arf、i线等的感光性材料构成，因此，也可以按这些掩模的材质细致划分。
在这样的掩模或者被蚀刻膜等的种类不同的晶片中，由于从这些晶片反射的光谱的特性也不同，如果对这样进行的光谱终点检测等，而进行利用，则有时会在检测的终点方面出现偏移。因此，在本发明中，如后所述判定晶片类别，根据每种晶片类别进行适当的终点检测。例如图5所示的情况，由于晶片类别是两种，晶片的种类分别是A、B。
准备分析用的晶片W1～W6是已经知道晶片类别的晶片，对于每种不同的晶片类别(例如，A、B)分配不同的树脂。虽然能够自由分配该数值，但是，在这里例如以0开始依次分配正整数。也可以从1开始分配。将对每种晶片类别分配的数值的数据称为晶片类别数据。例如，如图5所示的晶片类别是两种(类别A、B)，与各晶片类别相对应的晶片类别数据是0、1。
这里所说的光学数据例如是将光照射在晶片上得到的来自晶片的反射光的规定的波长区域(波长带)涉及的光谱强度的数据(光谱数据)。具体地说就是，在规定波长区域内，每间隔规定间隔，使用1～K为止的波长的光谱强度。例如，在195～955nm的范围内，使用5nm间隔的153波长的光谱强度。在例如蚀刻一片晶片时，各波长的光谱强度使用开始该蚀刻后的数秒(例如，3秒)后的光谱强度。
终点检测用选择数据336，例如由图6所示的晶片类别(例如A、B)以及分别与各晶片类别相关的终点检测设定数据(例如Da、Db)构成。终点检测设定数据是在终点检测中所必需的设定数据。作为终点检测设定数据而言，例如，可以举出终点检测方法、终点检测方案、以及这些方法和方案的组合等。
这样，确定对每种晶片类别最适合的终点检测设定数据，作为终点检测用选择数据336而预先存储，如后所述，在判定晶片类别时，通过选择其晶片类别相对应的终点检测设定数据，而能够进行各晶片类别相对应的最适当的终点检测。
作为终点检测方法而言，具有如下方法，例如，在将光照射在晶片上时，基于利用从晶片反射得到的反射光的光谱数据进行检测的膜厚，进行检测终点的方法，以及基于等离子体发光的光谱数据的变化来检测终点的方法等。作为终点检测方案而言，能够举出例如、在终点检测中使用的光谱数据的波长区域(波长带)、和照射晶片的光源的种类等。
另外，使用表示多个膜厚和在该时刻应该从晶片反射的光的光谱数据的对应关系的膜厚数据，基于从在处理晶片时得到的光谱数据进行检测得到的膜厚，进行终点检测的情况下，存储每种晶片类别的膜厚数据作为终点检测方案，并根据晶片类别选择膜厚数据。
在这样的控制部300中，通过利用多变量分析的分析处理预先制作用于判定晶片类别而使用的晶片类别数据与光学数据的相关关系(模式)。具体地说就是，使用多变量分析程序求得下述(1-1)关系式(递推式等的预算式、模式)，该关系式将光学数据作为说明变量(说明变数)，将晶片类别数据作为被说明变量(目标变量、目标变数)。在下述递推式(1-1)中，X表示说明变量的矩阵，Y表示被说明变量的矩阵。另外，B是由说明变量的系数(加权)构成的递推矩阵，E是残差矩阵。
Y＝BX+E   ……(1-1)
例如，如果使用在图5中表示的光谱数据表示X，则成为下述所示算式(1-2)，如果使用在图5中表示的晶片类别数据表示Y，则成为下述所示算式(1-3)。此外，在下述算式(1-2)中，例如λa11～λa1K，是在处理晶片类别为Ya的晶片的情况下得到的光谱数据，相当于1～K为止多个波长的光谱强度的值。
X = λα 11 λα 12 · · · λα 1 k λα 21 λα 22 · · · λα 2 k λα 31 λα 32 · · · λα 3 k λb 11 λb 12 · · · λb 1 k λb 21 λb 22 · · · λb 2 k λb 31 λb 32 · · · λb 3 k · · · · · · ( 1 - 2 )
Y = 0 0 0 1 1 1 · · · · · · ( 1 - 3 )
在本实施方式中，在求得上述(1-1)时，使用在例如“JOURNALOFCHEMOMETRICS，VOL.2(PP211-228)(1998)”中所记载着的PLS(Partial Least Squares：偏最小二乘)法。该PLS法，即使在矩阵X、Y中分别具有多个说明变量以及被说明变量，只要有各自的少数的实际测量值，也能够求得X与Y的关系式。但是，即使是由少数的实际测量值得到的关系式，PLS法也能够保证其稳定性和可靠性高的特征。
在程序存储单元310中存储有作为多变量分析程序的例如PLS法用的程序，在演算单元320中，按照程序的步骤处理晶片类别数据和光学数据，求得上述递推式(1-1)。将该结果作为相关关系数据，存储在数据存储单元中330中。因此，如果求得上述递推式(1-1)，随后将光学数据作为说明变量，通过将其应用于矩阵X中，能够计算出晶片类别数据。并且，算出的晶片类别数据的可靠性提高。
例如，对于XTY矩阵来说，与第i号的固定值相对应的第i主成分用ti表示。矩阵X如果使用该第i主成分的标记ti与向量pi，则用下述(1-4)式表示，矩阵Y如果使用该第i主成分的标记ti与向量ci，则用下述(1-5)式表示。此外，在下述(1-4)式和下述(1-5)式中，Xi+1、Yi+1是X、Y的残差矩阵，XT是矩阵X的旋转矩阵。在下面，指数T就意味着旋转矩阵。
X＝t1p1+t2p2+t3p3+··+tipi+Xi+1…    (1-4)
Y＝t1c1+t2c2+t3c3+··+tici+Yi+1…  (1-5)
而且，在第一实施方式中使用的PLS法，是通过较少的计算量计算出使上述(1-4)式和上述(1-5)式相关的情况的多个固有值以及各自的固有向量的方法。
PLS法通过以下的程序进行实施。首先，在第一阶段中，进行矩阵X、Y的中心化(centering)和定标(scaling)的操作，然后，设定i＝1，X1＝X，Y1＝Y。另外，设定矩阵Y1的第一列作为u1。此外，所谓的中心化是从各行的各个的值中减去各自行的平均值的操作，定标是由各自的行的标准偏差除各行的各个值的操作(处理)。
在第二阶段中，在求得wi＝Xi Tui/(ui Tui)之后，将wi的矩阵式标准化，求ti＝Xiwi。另外，对于矩阵Y也进行一样的处理，在求得ci＝Yi Tti/(ti Tti)之后，将ci的矩阵式标准化，求ui＝Yici/(ci Tci)。
在第三阶段中，计算X负载(负荷量)pi＝Xi Tti/(ti Tti)，Y负荷量qi＝Yi Tui/(ui Tui)。然后，计算使u在t中递推的bi＝ui Tti/(ti Tti)。然后，在计算残差矩阵Xi＝Xi-tipi T，残差矩阵Yi＝Yi-bitici T。然后，增加i，设定i＝i+1，反复进行第二阶段的处理。根据PLS法的程序反复进行这些一系列的处理，直至满足规定的停止条件，或者说直至残差矩阵Xi+1收束为0，计算残差矩阵的最大固有值以及其固有向量。
对于PLS法来说，残差矩阵Xi+1的停止条件或者说到达0的收束很快，只需反复进行10次左右的计算，残差矩阵就能够到达停止条件或者说收束为0。一般来说，通过反复进行4～5次的计算，残差矩阵就能够到达停止条件或者说收束为0。使用通过这样的计算处理求得的最大固有化值以及其固有向量，计算XTY矩阵的第一主成分，能够知道X矩阵和Y矩阵的最大的相关关系。
(等离子体处理装置的动作)
下面，说明上述等离子体处理装置100的动作。在本实施方式中，首先，通过等离子体蚀刻处理分析用晶片(测试晶片)，取得分析用数据332，使用该分析用数据332进行多变量分析，由此，求得晶片类别数据与光学数据的相关关系(递推式(1-1))。然后，进行伴随晶片类别判定的晶片处理(例如，产品用晶片处理)。在该阶段中，检测晶片处理开始后的规定时刻的光学数据，通过将该光学数据应用于递推式(1-1)中，计算晶片类别数据，基于计算出的晶片类别数据来判定晶片类别。
这里，说明等离子体处理装置100进行的分析用晶片或者分析用晶片之外的晶片(例如，产品用晶片)的等离子体蚀刻处理的具体例。在这里，对在晶片上形成作为在图3中表示的被蚀刻膜E的多晶硅膜和掩模M的情况下的等离子体蚀刻处理进行说明。
首先，使用至少包含CF4和O2的混合气体，对基座105上的晶片，进行除去被蚀刻膜E的露出面的自然氧化膜的蚀刻处理(穿透蚀刻(breakthrough etching)工序)。
作为进行穿透蚀刻时的条件，例如，使处理室102内的压力为10mTorr，上部电极121与基座105之间的间隔为140mm，CF4/O2的气体流量比(CF4的气体流量比/O2的气体流量比)为134sccm/26sccm。另外，为了吸附晶片，向静电卡盘110施加的电压为2.5kV，晶片W的背面的冷却气体压力在中心、和边缘都是3mTorr。另外，对于处理室102内的设定温度来说，下部电极为75℃，上部电极为80℃，侧壁部为60℃。
在穿透蚀刻工序中，分别向基座105和上部电极121上施加较高的高频电力。例如，施加在上部电极121上的高频电力为650W，施加在基座105上的高频电力为220W。由此，除去被蚀刻膜E的露出面的自然氧化膜。
随后，在掩模M的开口部，进行向进深方向蚀刻被蚀刻膜E的主蚀刻工序。在该主蚀刻工序中，使用至少包含有HBr和O2的混合气体作为处理气体，在掩模M的开口部，向深度方向削减被蚀刻膜E。蚀刻被蚀刻膜E至例如原来膜厚的85％的深度。
作为进行主蚀刻时候的条件，例如，使处理室102内的压力为20mTorr，上部电极121与基座105之间的间隔为140mm，HBr/O2的气体流量比(HBr的气体流量比/O2的气体流量比)为400sccm/1sccm。另外，为了吸附晶片，向静电卡盘110施加的电压为2.5kV，晶片W的背面的冷却气体压力在中心、和边缘都是3mTorr。另外，对于处理室102内的设定温度来说，下部电极为75℃，上部电极为80℃，侧壁部为60℃。
在主蚀刻工序中，分别向基座105和上部电极121上施加比较高的高频电力。例如，施加在上部电极121上的高频电力为200W，施加在基座105上的高频电力为100W。由此，有选择地蚀刻除去从掩模M的开口部露出的被蚀刻膜E，在被蚀刻膜E上形成孔穴H。
在进行这样的等离子体蚀刻处理时，利用光学计测器200，检测照射来自光源的光时从晶片上反射得到的反射光，作为光学数据(例如，光谱数据)。
例如，对于分析用晶片来说，准备可以在处理室102内进行处理的所有的晶片类别的分析用晶片，实施上述等离子体蚀刻处理，得到其各自的光学数据，对各晶片类别设定晶片类别数据，将晶片类别数据与光学数据存储在数据存储单元330中，作为分析用数据332。优选分析用数据对于每一种晶片类别具有多片晶片的数据。分析用数据的数量越多，模式的可靠性越高。
(分析处理的具体例)
下面，利用分析用数据332，对用于求得晶片类别数据与光学数据的相关关系的分析用处理的具体例进行说明。图7是表示分析用处理的具体例的流程图。在步骤S110中，取得在分析处理中使用的晶片类别数据与光学数据。具体地说，例如，从存储在数据存储单元330中的分析用数据332获得晶片类别数据和光学数据。
随后，在步骤S120中，求得晶片类别数据和光学数据的相关关系。即，基于晶片类别数据和光学数据，进行利用上述PLS法的多变量分析，求得这些相关关系(例如，递推式(1-1))，将其相关关系数据334存储在数据存储单元330中。
(使用分析结果进行的晶片处理的具体例)
下面，参照附图，说明使用分析结果进行的晶片处理的具体例。图8是表示本实施方式涉及的晶片处理的具体例的流程图。这里，例如，对分析用晶片以外的晶片(产品用晶片等)进行等离子体蚀刻处理。在该晶片处理中，在蚀刻开始之后，在使用相关关系数据334判定晶片类别的基础之上，选择对应晶片类别的终点检测设定数据，基于该终点检测设定数据进行蚀刻的终点检测。
具体如图8所示，首先，在步骤S210中，开始对于晶片的等离子体蚀刻处理，在步骤S220中进行终点检测设定数据的选择处理。该情况下的等离子体蚀刻处理与上述情况一样。
例如，步骤S220的终点检测设定数据选择处理按照如图9所示实行。即、首先，在步骤S221中，在开始蚀刻的时刻，利用光学计测器200获得例如蚀刻开始后数秒(例如3秒)后的光学数据。
下面，在步骤S222中，利用来自数据存储单元330的相关关系数据334，从获得的光学数据算出晶片类别数据。具体地说就是，将光学数据引入在作为相关关系数据334的递推式(1-1)中，算出晶片类别数据。
例如，在蚀刻晶片W11～W16的情况下，作为蚀刻开始后3秒后的光学数据的光谱数据如图11所示。在图11中，横轴表示波长，在纵轴上用反射率表示各波长的光强度。在图11中表示的波长区域的光谱数据中，基本上分为两种的曲线群，即，晶片W11～W13的曲线群和晶片W14～W16的曲线群。
随后，在步骤S223中，从算出的晶片类别数据判定晶片类别(A、B)。在算出的晶片类别数据接近在例如图5表示的分析用数据332中预先设定的晶片类别数据0的情况下，判定晶片类别为A，在算出的晶片类别数据接近晶片类别数据1的情况下，判定晶片类别为B。
将例如上述晶片W11～W16的光谱数据应用在递推式(1-1)中，算出晶片类别数据，在图12中区分算出的晶片类别数据。根据图12，可以知道，对于晶片类别数据来说，与上述光谱数据的曲线群相对应，基本能够分成两种的数据群，即，晶片W11～W13的数据群和晶片W14～W16的数据群。晶片W11～W13的数据群是接近1的值，晶片W14～W16的数据群是接近0的值。因此，例如以作为0和1的中间值的0.5为阈值，当算出的晶片类别数据是该阈值以下的值的情况下，判定晶片类别为A，在超过阈值的情况下判定晶片类别为B。
随后，在步骤S224中，选择与所判定的晶片类别相对应的终点检测设定数据。具体地说就是，从数据存储单元330的终点检测用选择数据336，选择与所判定的晶片类别相对应的终点检测设定数据。例如，如果是图6所示的终点检测用选择数据336，则在晶片类别是A的情况下，选择终点检测设定数据Da，在晶片类别是B的情况下，选择终点检测设定数据Db。
随后，转移至图8所示的步骤S230的处理。在步骤S230中，实行基于所选择的终点检测设定数据(例如，终点检测方案)的终点检测处理。在图10中表示该终点检测处理的具体例。该例子基于从光谱数据得到的被蚀刻膜的膜厚检测终点。这种情况下，图6所示的终点检测设定数据Da、Db是用于检测例如从光谱数据检测膜厚的方法或者方案。
在终点检测处理中，在实施例如图10所示的晶片处理期间，在步骤S231中，从光学计测器200获得光谱数据，在步骤S232中检测被蚀刻膜的膜厚。这种情况下，在例如晶片类别是A的情况下，使用终点检测数据Da从光谱数据检测膜厚，在晶片类别是B的情况下，使用终点检测数据Db从光谱数据检测膜厚。由此，能够不限定晶片类别，正确地检测膜厚。
随后，在步骤S233中，判断所检测的膜厚是否是蚀刻终点的膜厚(预先设定的目标膜厚)。在步骤S233中，在判断不是蚀刻终点的膜厚的情况下，在步骤S234中判断是否经过规定的采样时间，如果判断已经经过采样时间，则返回步骤S231的处理，获得光学数据。这样，在每个规定的采样时间内，获得光学数据，检测被蚀刻膜的膜厚，判断所检测的膜厚是否成为蚀刻终点的膜厚。然后，在步骤S233中判断所检测的膜厚成为目标膜厚的情况下，返回在图8中表示的处理，在步骤S240中结束蚀刻。
接着，参照附图，对于对类别A、B的晶片进行等离子体蚀刻处理的情况下的实验结果进行说明。图13是不限定晶片类别、基于相同的终点检测设定数据(此处，是用于终点检测的光谱数据的波长区域(波长带))进行检测的情况，图14是判定晶片类别、基于所选择的终点检测设定数据进行终点检测的情况。在这里，分别对9片的类别A的晶片和6片的类别B的晶片进行等离子体蚀刻处理，进行终点检测，检测在所检测的终点结束处理的情况下的蚀刻时间。类别A、B的晶片是晶片上的掩模图案的开口率不同的晶片。此外，晶片类别A、B是在晶片上形成的被蚀刻膜的材质以及掩模的材质相同的晶片。
根据这样的实验结果，在不局限晶片类别使用相同终点检测设定数据(波长区域)的情况(图13)下，在晶片类别A的蚀刻时间数据群和晶片类别B的蚀刻时间数据群之间产生偏差。与此相对应，在使用根据晶片类别选择的终点检测设定数据(波长区域)的情况(图14)下，在晶片类别A的蚀刻时间数据群和晶片类别B的蚀刻时间数据群之间几乎不产生偏差。由此，可以知道，通过使用根据晶片类别选择的终点检测设定数据，能够消除蚀刻时间的偏差。这样，因为在本实施方式中，能够根据晶片类别选择终点检测设定数据，能够进行与晶片类别相对应的终点检测，所以不限于晶片类别，能够进行正确的终点检测。
(第二实施方式)
下面，参照附图，对本发明的第二实施方式进行说明。在第二实施方式中使用的等离子体处理装置100、光学计测器200的结构，分别与在图1、图2中表示的结构一样，所以省略其详细说明。在第二实施方式中，在利用形成在被蚀刻膜上的掩模图案的种类区别晶片类别的情况下，举例说明对每种掩模图案的种类使用最合适的终点检测方案(例如，掩模数据)的情况。
(晶片类别与终点检测设定数据)
由于具有不能够根据掩模图案的种类检测正确的蚀刻终点的情况，所以，在本实施方式中，判断掩模图案的种类不同的晶片的类别，通过选择与掩模图案的种类相对应的终点检测方法作为终点检测设定数据，能够在不限定掩模图案的种类的方式下，检测正确的蚀刻终点。
这种情况下的终点检测用选择数据336如图15所示。在这里的晶片类别，通过例如掩模图案涉及的规定区域的开口率进行区分，在有两种的掩模图案(例如，第一掩模图案和第二掩模图案)的情况下，第一掩模图案的晶片的类别为A，第二掩模图案的晶片的类别为B。另外，与晶片类别A相对应的终点检测设定数据是终点检测方案Ra，与晶片类别B相对应的终点检测设定数据是终点检测方案Rb。
在这样的类别A、B的晶片上，形成有例如图3所示的被蚀刻膜E、和具有用于在该被蚀刻膜E上形成孔穴的规定的开口部的掩模M。类别A的晶片的被蚀刻膜E由例如多晶硅膜构成，掩模M的种类由例如氧化硅原料(SiO2)等的硬质掩模构成。作为被蚀刻膜E、硬质掩模M来说，并不限定于这些材料，掩模M也可以是例如氮化硅材料(Si3N4)等的硬质掩模，另外，也可以由光致抗蚀剂材料(感光性材料)构成的光致抗蚀剂掩模构成。并且，类别A的晶片的掩模M按第一掩模图案进行刻图。与此相对应，类别B的晶片的掩模M按照与上述第一掩模图案不同的第二掩模图案进行刻图。
(终点检测方法)
下面，对本实施方式涉及的蚀刻的终点检测方法进行说明。在这里，对类别A、B的晶片都实施相同的终点检测方法。具体来说，如图3所示，从光源206向晶片W照射单一的光La。于是，照射光La在掩模M与被蚀刻膜E之间的边界面上反射，并且在被蚀刻膜E的露出面(孔穴H的底面)上反射。这些反射光相互干涉，利用多色仪208检测其干涉光。被多色仪208检测的干涉光被输入控制部300中，作为光学数据(光谱数据)。
由于该光谱数据由如上所述的各波长的光强度构成，如果被蚀刻膜E被蚀刻、膜厚变化，则各波长的光强度变化，所以光谱数据的特性也变化。因此，如果预先完成表示膜厚与光谱数据的对应关系的膜厚数据，则通过利用该膜厚数据，在蚀刻晶片的同时，能够从在每个规定的采样时间内利用多色仪208检测出的光谱数据，即时获得被蚀刻膜E的膜厚。
在获得被蚀刻膜E的膜厚时，进行利用例如多色仪208检测的光谱数据与膜厚数据涉及的光谱数据的匹配，将匹配的最好的膜厚数据涉及的光谱数据所对应的膜厚，作为被蚀刻膜E的膜厚。这样，监视被蚀刻膜E的膜厚，在其成为规定的膜厚的时刻，结束蚀刻。
另外，光谱数据涉及的各波长的光强度，因掩模图案的种类不同有所差异，因此光谱数据的特性也有所不同。所以，在本实施方式中，完成与晶片类别A、B相对应的两种的膜厚数据，分别作为终点检测方案Ra、Rb，对于晶片类别A使用终点检测方案Ra的膜厚数据，对于晶片类别B使用终点检测方案Rb的膜厚数据，能够获得膜厚。
具体来说，准备与本实施方式涉及的类别A、B的晶片一样的晶片，对该晶片实施等离子体处理，在获得光谱数据的同时，计测被蚀刻膜E的膜厚，由此，分别完成表示膜厚与光谱数据相对应的关系的两种膜厚数据。于是，将这两种膜厚数据分别作为终点检测方案Ra、Rb，将与晶片类别A、B相对应的终点检测用选择数据336存储在数据存储单元330中。
将这些终点检测方案Ra、Rb涉及的膜厚数据的具体例分别表示在图16(A)、(B)中。例如在图16(A)、(B)中所示，膜厚数据由用于膜厚检测的规定间隔的膜厚(T1、T2、T3、…)、和在检测该膜厚时该得到的光谱数据构成。这种情况下的光谱数据是规定波长区域(波长带)涉及的各波长的发光强度。该光谱数据的波长区域也可以根据晶片类别发生变化。通过设定根据晶片类别表现出最大不同特性的波长区域、例如发光强度的变化大的波长区域，而能够进行更正确的终点检测。此外，也可以以这样的光谱数据的波长区域为终点检测方案Ra、Rb。
(等离子体处理装置的动作例)
下面，对第二实施方式涉及的等离子体处理装置100的动作例进行说明。对于第二实施方式涉及的等离子体处理装置100来说，也与第一实施方式的情况相同，预先求得晶片类别数据与光学数据的相关关系。具体来说，获得例如图5所示的分析用数据332，利用图7所示的分析处理，使用分析用数据332，进行多变量分析。由此，求得晶片类别数据与光学数据的相关关系(递推式(1-1))，将作为其分析结果得到的相关关系数据334存储在数据存储单元330中。
随后，进行与晶片类别的判定相伴的晶片处理(例如，产品晶片的处理)。在该晶片处理中，如图8所示，在蚀刻开始后，在使用相关关系数据334判定晶片类别的基础上，选择与晶片类别相对应的终点检测设定数据，基于该终点检测设定数据进行蚀刻的终点检测。在本实施方式中，在判定晶片类别为A的情况下，选择终点检测方案Ra作为终点检测设定数据，基于终点检测方案Ra的膜厚数据检测被蚀刻膜的膜厚，同时进行终点检测。另外，在判定晶片类别为B的情况下，选择终点检测方案Rb作为终点检测设定数据，基于终点检测方案Rb的膜厚数据检测被蚀刻膜的膜厚，同时进行终点检测。然后，如果检测到蚀刻的终点检测，则结束蚀刻。
由此，自动判定根据掩模图案的种类进行区分的晶片类别，能够自动选择与所判定的晶片类别相对应的终点检测方案，由此，能够在不限定掩模图案的种类的情况下正确的进行终点检测。
(第三实施方式)
下面，参照附图，对本发明的第三实施方式进行说明。在第三实施方式中使用的等离子体处理装置100、光学计测器200的结构，分别与在图1、图2中表示的结构一样，所以省略其详细说明。在第三实施方式中，在利用形成在被蚀刻膜上的掩模的材质的种类区别晶片类别的情况下，举例说明对每种掩模的材质的种类使用最合适的终点检测方案的情况。
(晶片类别与终点检测设定数据)
由于具有不能够根据掩模的材质的种类(例如，硬质掩模和光致抗蚀剂掩模)检测正确的蚀刻终点的情况，在本实施方式中，判断掩模的材质的种类不同的晶片的类别，通过选择与掩模的材质的种类相对应的终点检测方法作为终点检测设定数据，能够在不限定掩模的材质的种类的方式下，检测正确的蚀刻终点。
这种情况下的终点检测用选择数据336如图17所示。这里的晶片类别由光的透过率进行区分。例如，按照硬质掩模和光致抗蚀剂掩模进行区分，将形成有硬质掩模的晶片类别设定为A，将形成有光致抗蚀剂掩模的晶片的类别设定为B。另外，将与晶片类别A相对应的终点检测设定数据为方法Qa，以与晶片类别B相对应的终点检测设定数据为Qb。
在这样的类别A的晶片上，形成有例如图18(A)所示的被蚀刻膜E、和具有用于在该被蚀刻膜E上形成孔穴的规定的开口部的硬质掩模Ma。类别A的晶片的被蚀刻膜E例如由多晶硅膜构成，硬质掩模Ma例如由氧化硅原料(SiO2)构成。作为被蚀刻膜E、硬质掩模Ma来说，并不限定于这些材料，硬质掩模Ma也可以由例如氮化硅材料(Si3N4)等构成。
与此相对应，在类别B的晶片上，形成有例如图19(A)所示的被蚀刻膜E、和具有用于在该被蚀刻膜E上形成孔穴的规定的开口部的硬质掩模Ma。类别B的晶片的被蚀刻膜E例如由与类别A的晶片一样的多晶硅膜构成，光致抗蚀剂掩模Mb例如由i线等的光致抗蚀剂材料(感光性材料)构成。作为被蚀刻膜E、光致抗蚀剂掩模Mb来说，并不限定于这些材料，光致抗蚀剂掩模Mb也可以例如由Krf、Arf等的感光性材料构成。
(终点检测方法)
下面，对第三实施方式涉及的蚀刻的终点检测方法Qa、Qb进行说明。首先，说明终点检测方法Qa。形成有硬质掩模Ma的类别A的晶片如果从例如图18(A)所示的状态继续进行蚀刻，则如图18(B)所示，只是逐渐蚀刻被蚀刻膜E的露出部分(掩模Ma的开口部的部分)，形成孔穴H。这种情况下的蚀刻使用例如HBr气体和O2气体的混合气体作为处理气体。
这时，从光源206向晶片W照射单一的光La。于是，照射光La透过硬质掩模Ma，在硬质掩模Ma与被蚀刻膜E之间的边界面上反射，同时在被蚀刻膜E的露出面(孔穴H的底面)上反射。这些反射光La11、La12相互干涉，利用多色仪208检测其干涉光。被多色仪208检测的干涉光Lai被输入控制部300中，作为光学数据(光谱数据)。
这样，利用多色仪208检测的干涉光Lai的光强度(光谱数据的各波长的光强度)从例如图18(A)所示的状态向图18(B)所示的状态，随着孔穴H的逐渐变深，呈周期性增减。于是，控制部300在例如每个规定的采样时间内取得由多色仪208检测的干涉光Lai的光强度，基于从该干涉光Lai的光强度变化得到的被蚀刻膜E的蚀刻量(例如，孔穴H的深度h12)，能够即时算出被蚀刻膜E的膜厚(蚀刻剩余膜量)。于是，在被蚀刻膜E变为规定膜厚的时刻，结束蚀刻。
此外，在终点检测方法Qa中，，由于来自光源206的照射光La透过硬质掩模Ma，所以即使通过蚀刻而削减硬质掩模h11的表面，其也不会影响计算被蚀刻膜E的膜厚。
下面，说明终点检测方法Qb。形成有光致抗蚀剂掩模Mb的类别B的晶片，如果也从例如图19(A)所示的状态继续进行蚀刻，则如图19(B)所示，只是逐渐蚀刻被蚀刻膜E的露出部分(掩模Mb的开口部的部分)，形成孔穴H。这种情况下的蚀刻也在和类别A的晶片的情况一样的条件下，使用例如HBr气体和O2气体的混合气体作为处理气体。
在类别B的晶片中，如上述终点检测方法Qa，如果只利用来自光源206的单一的照射光La，有时不能够检测被蚀刻膜E的膜厚。例如，对于在来自光源206的照射光La的波长中具有大的吸收系数的光致抗蚀剂掩模Mb的情况下，与硬质掩模Ma的情况不同，由于照射光La不透过光致抗蚀剂掩模Mb，不能够得到来自光致抗蚀剂掩模Mb与被蚀刻膜E的边界面上的反射光。因此，即使照射来自光源206的单一的照射光La，也不能够检测被蚀刻膜E的膜厚。因此，对于类别B的晶片来说，实施向晶片照射来自光源206的波长不同的多种的光(例如，照射光La、Lb)的终点检测方法Qb。
具体来说，向晶片W照射来自光源206的波长不同的两种光(第一照射光La、第二照射光Lb)。例如，使照射光La的波长为261nm，照射光Lb的波长为387nm。由于照射光La的波长261nm包含在光致抗蚀剂掩模Mb的光吸收带中，所以照射光La不能够透过光致抗蚀剂掩模Mb，在从光致抗蚀剂掩模Mb的上面反射的同时，从被蚀刻膜E的露出面(孔穴H的底面)反射。这些反射光La21、La22相互干涉，利用多色仪208检测其第一干涉光Lai。被多色仪208检测的第一干涉光Lai被输入控制部300中，作为第一光学数据(第一光谱数据)。
另一方面，由于照射光Lb是比照射光La的波长261nm长的波长387nm，透过光致抗蚀剂掩模Mb，在被光致抗蚀剂掩模Mb与被蚀刻膜E的边界面反射的同时，从光致抗蚀剂掩模Mb的上面反射。这些反射光Lb21、Lb22相互干涉，利用多色仪208检测其第二干涉光Lbi。被多色仪208检测的第二干涉光Lbi被输入控制部300中，作为第二光学数据(第二光谱数据)。
这样，利用多色仪208检测的干涉光Lai、Lbi的光强度(光谱数据的各波长的光强度)从例如图19(A)所示的状态向图19(B)所示的状态，随着孔穴H的逐渐变深，呈周期性增减。于是，控制部300在例如每个规定的采样时间内取得由多色仪208检测的干涉光Lai、Lbi的光强度，基于该干涉光Lai、Lbi的光强度变化，即时算出被蚀刻膜E的膜厚(例如，孔穴H的深度)。
具体来说，基于在从第一干涉光Lai的光强度的变化求得的孔穴H的底面位置(光致抗蚀剂掩模Mb的上面与孔穴H的底面的高度差)上、加上从第二干涉光Lbi的光强度的变化求得的光致抗蚀剂掩模Mb的蚀刻量(削除量h21)，而得到的被蚀刻膜E的蚀刻量(孔穴H的绝对深度尺寸h22)，能够算出被蚀刻膜E的膜厚(蚀刻剩余膜量)。于是，在被蚀刻膜E变为规定膜厚的时刻，结束蚀刻。
此外，在终点检测方法Qb中，由于来自光源206的照射光La、Lb都有在光致抗蚀剂Mb的上面被反射的光，通过使用这些反射光检测被蚀刻膜E的膜厚，利用蚀刻削除光致抗蚀剂掩模Mb的表面，即使表面的位置偏移，其也不会影响计算被蚀刻膜E的膜厚。
(等离子体处理装置的动作例)
下面，对第三实施方式涉及的等离子体处理装置100的动作例进行说明。对于第三实施方式涉及的等离子体处理装置100而言，也与第一实施方式的情况相同，预先求得晶片类别数据与光学数据的相关关系。具体来说，获得例如图5所示的分析用数据332，利用图7所示的分析处理，使用分析用数据332，进行多变量分析。由此，求得晶片类别数据与光学数据的相关关系(递推式(1-1))，将作为其分析结果得到的相关关系数据334存储在数据存储单元330中。
随后，进行与晶片类别的判定相伴的晶片处理(例如，产品晶片的处理)。在该晶片处理中，如图8所示，在蚀刻开始后，在使用相关关系数据334判定晶片类别的基础上，选择与晶片类别相对应的终点检测设定数据，基于该终点检测设定数据进行蚀刻的终点检测。在本实施方式中，在判定晶片类别为A的情况下，选择终点检测方法Qa作为终点检测设定数据，由终点检测方法Qa进行终点检测。另外，在判定晶片类别为B的情况下，选择终点检测方法Qb作为终点检测设定数据，由终点检测方法Qb进行终点检测。然后，如果检测到蚀刻的终点检测，则结束蚀刻。
由此，自动判定根据掩模的材质的种类进行区分的晶片类别，能够自动选择与所判定的晶片类别相对应的终点检测方法，由此，能够在不限定掩模的材质的种类的情况下正确地进行终点检测。
上面，虽然参照附图说明了本发明的优选实施方式，但是本发明涉及的例子并不限定于此。只要是本领域技术人员，就能够在权利要求所述的范围内，得到能够想到的各种的变形例或者修正例，这些当然也属于本发明的技术的范围内。
例如，在上述实施方式中，作为等离子体处理虽然能够举例说明对于晶片进行蚀刻的情况，但是未必限定于此，本发明也可以适用于对晶片进行成膜等的其他的等离子体处理的情况。
工业上的可利用性
本发明可以适用于等离子体处理方法或者等离子体处理装置中。

Claims (21)

1.一种等离子体处理方法，向设置在处理室内的电极施加高频电力，使处理气体产生等离子体，利用该等离子体对于基板实施规定的处理，其特征在于，包括：
利用多变量分析求得与多种基板类别相对应而设定的基板类别数据与在对所述基板进行等离子体处理时利用光学数据检测单元检测的光学数据之间的相关关系的分析工序；
利用在所述分析工序中求得的相关关系，在开始某基板的等离子体处理时，根据所述光学数据检测单元检测的光学数据计算基板类别数据，基于算出的基板类别数据判定该基板的类别的判定工序；
根据用于检测分别与所述各基板类别相关联而预先存储在数据存储单元中的等离子体处理的终点的各设定数据，选择与在所述判定工序中判定的所述基板类别相对应的设定数据的选择工序；
基于在所述选择工序中选择的设定数据，进行所述等离子体处理的终点检测的终点检测工序；以及
在所述终点检测工序中检测出的终点完成等离子体处理的完成工序。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于：
所述光学数据检测单元包括将光照射在所述基板上的光源；和检测从所述基板上反射来自光源的照射光而得到的反射光的光谱数据的光检测单元。
3.根据权利要求2所述的等离子体处理方法，其特征在于：
用于判定所述基板类别的光学数据是在开始所述基板的等离子体处理之后的规定时刻，利用所述光学数据检测单元检测的光谱数据。
4.根据权利要求3所述的等离子体处理方法，其特征在于：
所述基板类别利用在成为等离子体处理的对象的被处理膜上形成的掩模的种类进行区分，
所述终点检测工序，在处理所述基板的同时，基于在规定的时间内利用所述光学数据检测单元检测的光谱数据，检测该基板上的被处理膜的膜厚，以所检测的膜厚成为规定的膜厚的时刻为等离子体处理的终点。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的等离子体处理方法，其特征在于：
所述各设定数据是与所述各基板类别相适应的终点检测方法或者终点检测方案。
6.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于：
在所述分析工序中，使用部分最小二乘法作为所述多变量分析。
7.一种等离子体处理方法，向设置在处理室内的电极施加高频电力，使处理气体产生等离子体，利用该等离子体对于基板实施规定的处理，其特征在于，包括：
通过形成在所述基板上的被处理膜上的掩模图案的种类区分多种基板的类别，利用多变量分析求得与所述多种基板类别相对应而设定的基板类别数据与在对所述基板进行等离子体处理时利用光学数据检测单元检测的光学数据之间的相关关系的分析工序；
利用在所述分析工序中求得的相关关系，在开始某基板的等离子体处理时，根据所述光学数据检测单元检测的光学数据计算基板类别数据，基于算出的基板类别数据判定该基板的类别的判定工序；
根据用于检测分别与所述各基板类别相关联而预先存储在数据存储单元中的等离子体处理的终点的各方案设定数据，选择与在所述判定工序中判定的所述基板类别相对应的方案设定数据的选择工序；
基于在所述选择工序中选择的方案设定数据，进行所述等离子体处理的终点检测的终点检测工序；以及
在所述终点检测工序中检测出的终点完成等离子体处理的完成工序。
8.根据权利要求7所述的等离子体处理方法，其特征在于：
所述光学数据检测单元包括将光照射在所述基板上的光源；和检测从所述基板上反射来自光源的照射光而得到的反射光的光谱数据的光检测单元。
9.根据权利要求8所述的等离子体处理方法，其特征在于：
所述基板类别根据所述基板上的掩模涉及的规定区域内的开口率进行区分。
10.根据权利要求9所述的等离子体处理方法，其特征在于：
所述各方案设定数据是表示所述光学数据与膜厚的对应关系的多个膜厚数据，
所述选择工序选择与在所述判定工序判定的所述基板类别相对应的膜厚数据，
所述终点检测工序，在处理所述基板的同时，从在规定的时间内利用所述光学数据检测单元检测的光谱数据，利用在所述选择工序中选择的膜厚数据，检测该基板上的被处理膜的膜厚，以所检测的膜厚成为规定的膜厚的时刻为等离子体处理的终点。
11.一种等离子体处理方法，向设置在处理室内的电极施加高频电力，使处理气体产生等离子体，利用该等离子体对基板实施规定的处理，其特征在于，包括：
通过形成在所述基板上的被处理膜上的掩模的材质的种类区分多种基板的类别，利用多变量分析求得与所述多种基板类别相对应而设定的基板类别数据与在对所述基板进行等离子体处理时利用光学数据检测单元检测的光学数据之间的相关关系的分析工序；
利用在所述分析工序中求得的相关关系，在开始某基板的等离子体处理时，根据所述光学数据检测单元检测的光学数据计算基板类别数据，基于算出的基板类别数据判定该基板的类别的判定工序；
根据用于检测分别与所述各基板类别相关联而预先存储在数据存储单元中的等离子体处理的终点的各检测方法设定数据，选择与在所述判定工序中判定的所述基板类别相对应的检测方法设定数据的选择工序；
基于在所述选择工序中选择的检测方法设定数据，进行所述等离子体处理的终点检测的终点检测工序；以及
在所述终点检测工序中检测出的终点完成等离子体处理的完成工序。
12.根据权利要求11所述的等离子体处理方法，其特征在于：
所述光学数据检测单元包括将光照射在所述基板上的光源；和检测从所述基板上反射来自光源的照射光而得到的反射光的光谱数据的光检测单元。
13.根据权利要求12所述的等离子体处理方法，其特征在于：
所述基板类别通过所述基板上的掩模是硬质掩模或者是光致抗蚀剂掩模进行区分。
14.根据权利要求13所述的等离子体处理方法，其特征在于：
与形成有所述硬质掩模的基板的类别相对应的检测方法设定数据，是基于将来自所述光源的、被所述硬质掩模反射的波长单一的照射光照射在所述基板上而得到的、来自所述基板的反射光的光谱数据，检测所述被处理膜的膜厚，基于检测出的膜厚，实施检测终点的检测方法用的设定数据；
与形成有所述光致抗蚀剂掩模的基板的类别相对应的检测方法设定数据，是基于将来自所述光源的、透过所述光致抗蚀剂掩模的波长的照射光与反射的波长的照射光照射在所述基板上而得到的、来自所述基板的反射光的光谱数据，检测所述被处理膜的膜厚，基于检测出的膜厚，实施检测终点的检测方法用的设定数据。
15.一种等离子体处理装置，向设置在处理室内的电极施加高频电力，使处理气体产生等离子体，利用该等离子体对基板实施规定的处理，其特征在于，包括：
用于在对所述基板进行等离子体处理时，检测光学数据的光学数据检测单元；
数据存储单元，存储表示与多个基板类别相对应而设定的基板类别数据与利用所述光学数据检测单元检测的光学数据之间的相关关系的相关关系数据，以及用于检测分别与所述各基板类别相关联的等离子体处理的终点的各设定数据；以及
控制部，在所述处理室内对基板进行等离子体处理时，利用存储在所述数据存储单元中的相关关系数据，从在开始等离子体处理时所述光学数据检测单元检测的光学数据，计算出基板类别数据，基于算出的基板类别数据，判定所述基板类别，从存储在所述数据存储单元中的各终点检测设定数据选择与所判定的所述基板类别相对应的终点检测设定数据，基于所选择的终点检测设定数据进行所述等离子体处理的终点检测。
16.根据权利要求15所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述光学数据检测单元包括将光照射在所述基板上的光源；和检测从所述基板上反射来自光源的照射光而得到的反射光的光谱数据的光检测单元。
17.根据权利要求16所述的等离子体处理装置，其特征在于：
用于判定所述基板类别的光学数据是在开始所述基板的等离子体处理之后的规定时刻，利用所述光学数据检测单元检测的光谱数据。
18.根据权利要求17所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述基板类别利用在成为等离子体处理的对象的被处理膜上形成的掩模的种类进行区分，
在进行所述基板的等离子体处理的终点检测时，在处理所述基板的同时，基于在规定的时间内利用所述光学数据检测单元检测的光谱数据，检测该基板上的被处理膜的膜厚，以所检测的膜厚成为规定的膜厚的时刻为等离子体处理的终点。
19.根据权利要求15～18中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述各设定数据是与所述各基板类别相适应的终点检测方法或者终点检测方案。
20.根据权利要求15所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述基板种类数据与所述光学数据之间的相关关系数据，是通过多变量分析所述基板类别数据与所述光学数据而求得的。
21.根据权利要求20所述的等离子体处理装置，其特征在于：
在所述多变量分析中使用部分最小二乘法。
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