CN102282654B - 蚀刻装置、分析装置、蚀刻处理方法、以及蚀刻处理程序 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无需设定物质、化学反应的信息，而可以从大量的波长下的波形，选定代表性的少数的波长，可以削减花费大量的工时的蚀刻数据的解析，而高效地进行蚀刻的监视/测定的设定的蚀刻装置。在蚀刻装置中，具备：按批量晶片阶段的OES数据检索/取得功能(511)，取得多个沿着蚀刻处理时间轴的发光强度波形；波形变化有无判定功能(521)，判定在多个发光强度波形中有无变化；波形相关矩阵计算功能(522)，计算发光强度波形间的相关矩阵；波形分类功能(523)，将发光强度波形分类为组；代表波形选定功能(524)，从组选定代表性的发光强度波形。

Description

蚀刻装置、分析装置、蚀刻处理方法、以及蚀刻处理程序
技术领域
本发明涉及在蚀刻装置、以及对蚀刻装置中的等离子体的发光进行监视的分析装置中，对蚀刻处理中的发光强度的波形进行分类，来选定对蚀刻处理结果有影响的波形的方法，特别涉及根据波形“形状”的类似性对波长进行分类，来选定代表性的波长的方法，或者定量地判定变化小的波形的方法。
背景技术
为了得到晶片上形成的半导体装置等微细形状，进行利用等离子体使物质电离，并通过该物质的作用(晶片表面上的反应)去除晶片上的物质的蚀刻处理。电离的物质有各种各样，晶片上的物质根据产品功能也多种多样。
进而，为了在晶片上形成形状，涂覆有机类物质的抗蚀剂并通过平板印刷形成形状之后进行蚀刻处理。另外，为了得到规定的形状还导入用于调节反应的速度的物质。在进行蚀刻处理的腔容器内，多种多样的物质相互反应。
由于等离子体引起的电离现象伴随发光现象，所以在利用等离子体来进行处理的蚀刻装置中，搭载发光分光器(OES；Optical EmissionSpectroscopy)后，能够监视等离子体的产生状态。
以往，作为从该OES数据取出对反应有影响的物质、发光的变化的方法，有日本特开平6-224098号公报(专利文献1)、日本特开2001-60585号公报(专利文献2)、日本特开2001-244254号公报(专利文献3)、日本特开2003-17471号公报(专利文献4)、日本特开2005-340547号公报(专利文献5)、日本特开平9-306894号公报(专利文献6)、日本特表2001-521280号公报(专利文献7)记载的方法。
在专利文献1中，示出了取得来自腔内的等离子体的发光谱(OES)，根据与物质对应的谱线的信息以实际时间确定腔内的物质，来判别其相对浓度等级的方法。
在专利文献2中，示出了通过使用发光波形的相关系数进行主要成分分析，并对所参照的主要成分和在制造执行时得到的主要成分进行比较来确定对工艺、腔的状况有影响的主要成分，来进行检测例如终点这样的控制的方法。
在专利文献3中，示出了与专利文献2同样地，使用发光波形的相关系数进行主要成分分析，并对所参照的主要成分和制造执行时的主要成分进行比较的方法。示出了并非直接监视等离子体的发光谱，而将以等离子体发光为光源的晶片表面的反射发光强度作为对象，来控制膜厚的方法。
在专利文献4中，示出了通过对OES这样的处理中的工艺量的监视结果和工艺处理结果的关系进行模型化，并求出最佳的配方来控制等离子体处理的方法。特别，记载了对OES数据进行主要成分分析而取出成为变化大的波形的波长。
在专利文献5中，示出了特别为了终点检测，预先在数据库中准备波形变化的图案，并在蚀刻处理中与特定的图案一致时，根据该图案来探测终点的方法。根据上升、下降、平坦这3个种类，进而针对其变化的每个程度，详细设定图案。
在专利文献6中，示出了与等离子体处理装置连接，使等离子体发光分光并按照波形对强度的时间变化进行检测/分析而自动地决定最佳的波长的方法。
在专利文献7中，示出了根据处理时间监视P个放射波长的各强度，生成在放射波长之间存在的相关关系，与以前的等离子体处理进行比较来检测状态的方法。
专利文献1：日本特开平6-224098号公报
专利文献2：日本特开2001-60585号公报
专利文献3：日本特开2001-244254号公报
专利文献4：日本特开2003-17471号公报
专利文献5：日本特开2005-340547号公报
专利文献6：日本特开平9-306894号公报
专利文献7：日本特表2001-521280号公报
但是，在专利文献1记载的方法中，虽然可以根据起因于同一物质的发光的峰值来限定发光波长，但无法对与物质对应的谱线的设定信息以外的波长下的发光进行分类。另外，关于波形，没有记载评价其变化的共通性的方法，无法实现基于反应的波长的分类。
另外，在专利文献2记载的方法中，虽然可以通过对利用主要成分分析得到的主要成分进行评价来评价共通地变化的全部波长区域中的发光强度变化(相当于波形)，但无法对波长间的波形的部分性的差异进行评价来分类波长。
另外，在专利文献3记载的方法中，也与专利文献2记载的方法同样地，无法对波长进行分类。
另外，在专利文献4记载的方法中，仅记载了通过主要成分分析取出成为变化大的波形的波长的技术，而没有公开对多个波形进行分类这样的技术。
另外，在专利文献5记载的方法中，必须在变化图案的分类中预先登记图案，所以无法对根据蚀刻处理内容而各种各样地变化的波形进行分类。
另外，在专利文献6记载的方法中，对等离子体发光的发光强度的时间变化进行分析，对等离子体处理的终点之前的时刻下的发光强度的等级与终点之后的时刻下的发光强度的等级的差分进行检测，但据此仅能够评价基于2个强度差的波形变化，所以无法充分地对各种各样地变化方法不同的波形进行分类。
另外，在专利文献7记载的方法中，生成在放射波长间存在的相关关系，根据该相关的主要成分的主要成分矢量间的角度来检测蚀刻处理的终点，但主要成分是将多个波长下的共通的变化汇总而得到的结果，而即使检查了该矢量间的角度，也仅发现多个波长下的共通的变化，而无法从各种各样地变化的波形发现代表性的波长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蚀刻装置、分析装置、蚀刻处理方法、以及蚀刻处理程序，无需设定物质、化学反应的信息，而可以从大量的波长下的波形选定代表性的少数的波长，可以削减花费大量工时的蚀刻数据的解析，高效地进行蚀刻的监视/测定的设定。
本发明的上述以及其他目的和新的特征根据本说明书的记述以及附图将更加明确。
如果简单说明在本申请中公开的发明中的代表性的发明的概要，则如下所述。
即，在代表性的发明的概要中，计算机系统具备：发光强度波形取得单元，取得过去实施的1次以上的蚀刻处理中的等离子体发光数据中的、多个沿着蚀刻处理时间轴的发光强度波形；波形变化有无判定单元，判定在由所述发光强度波形取得单元取得的多个所述发光强度波形中有无变化；波形相关矩阵计算单元，计算由所述波形变化有无判定单元判定为有变化的所述发光强度波形间的相关矩阵；波形分类单元，将由所述波形相关矩阵计算单元计算出的相关矩阵的各列、或者各行作为与所述发光强度波形对应的矢量，基于所述矢量的值，评价所述发光强度波形间的类似性，将所述发光强度波形分类为组；以及代表波形选定单元，从由所述波形分类单元分类了的所述组中选定代表性的发光强度波形，将所选定的所述代表性的发光强度波形确定为对蚀刻性能或者晶片上的蚀刻处理结果有影响的发光强度波形，将得到了该发光强度波形的波长决定为应监视的发光波长，并将其显示于所述终端。
如果简单说明通过在本申请中公开的发明中的代表性的发明得到的效果，则如下所述。
即，通过代表性的发明得到的效果在于，无需设定物质、化学反应的信息，而可以自动地选定应监视/测定的发光波长，可以削减花费大量的工时的蚀刻数据的解析，而高效地进行蚀刻的监视/测定的设定，可以判定异常/正常。另外，可以防止物质、化学反应的登记遗漏、或者由于人工判断引起的现象的判断间差异这样的错误。
附图说明
图1是示出通过本发明的一个实施方式的蚀刻装置中使用的发光分光器OES得到的谱以及波形的一个例子的图。
图2是用于说明与本发明的一个实施方式的蚀刻装置中使用的发光强度的相关关系相关的原因的说明图。
图3是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中使用的波形和其主要成分分析结果的一个例子的图。
图4是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置的结构的结构图。
图5是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置的蚀刻处理控制的系统结构的结构图。
图6是用于说明本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的波形的相关关系的说明图。
图7是用于说明本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的簇分析的概要的说明图。
图8是用于说明本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的簇分析的计算法的概要的说明图。
图9是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的15个波长的波形的一个例子的图。
图10是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的15个波长的相关矩阵的一个例子的图。
图11是示出基于本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的15个波长的波形的相关矩阵的簇分析结果的一个例子的图。
图12是示出根据本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的15个波长的波形的组的相关矩阵的一个例子的图。
图13是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的所选定的3个波长的波形的图。
图14是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的同一波长下的8次的蚀刻处理的波形的一个例子的图。
图15是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的同一波长下的8个波形的相关矩阵的一个例子的图。
图16是示出基于本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的同一波长下的8个波形的相关矩阵的簇分析结果的一个例子的图。
图17是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的同一波长下的波形的强度判定基准的一个例子的图。
图18是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的每个蚀刻处理的发光强度、波形的相关系数、CD偏置的变化的一个例子的图。
图19是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的包含偏差的波形的一个例子的图。
图20是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的包含偏差的波形相对于发光强度的直方图的一个例子的图。
图21是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的包含偏差的波形的一个例子的图。
图22是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的包含偏差的波形相对于发光强度的直方图的一个例子的图。
图23是用于说明本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的包含偏差的波形的偏差范围的说明图。
图24是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的包含偏差的波形的偏度、峰度、变化指数的一个例子的图。
图25是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置的蚀刻处理方法的流程图。
图26是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置的蚀刻处理方法的流程图。
具体实施方式
以下，根据附图详细说明本发明的实施方式。另外，在用于说明实施方式的所有图中，对同一部件原则上附加同一符号，省略其反复的说明。
首先，说明本发明的概要。
在本发明中，蚀刻装置搭载分光器(OES)，具备针对每个蚀刻处理取得OES数据的单元。发光分光器与存储装置、数据库连接，具备向存储装置、数据库保存OES数据的单元。具备：从OES数据取得多个波形，对波形进行分类，求出代表波形来监视蚀刻的单元；进而判定异常/正常的单元；对蚀刻处理结果进行解析/评价的单元；以及调整蚀刻处理条件的单元，为此，具备从存储装置、数据库取得OES数据的单元。另外，这些各单元既可以在与蚀刻装置连接的分析装置中具备，也可以是通过分析装置观察蚀刻处理那样的结构。
另外，为了判定蚀刻的异常/正常，具备：设定判定基准的单元；以及用于将判定结果保存到存储装置、数据库中、或者对用户显示/通知的单元。
另外，为了将蚀刻处理结果和OES数据的发光强度、波形的相关系数对应起来，具备：将蚀刻处理结果保存到存储装置、数据库中的单元；以及从存储装置、数据库取得蚀刻处理结果的单元，并具备：求出发光强度、波形的相关系数与蚀刻处理结果的关系的单元；以及根据发光强度、波形的相关系数推测/预测蚀刻处理结果的单元。
为了调整蚀刻处理条件，具备设定作为目标的蚀刻处理结果的单元，并具备根据实际的蚀刻处理结果与目标的误差来计算蚀刻处理条件(蚀刻时间、气体流量、压力、电压、温度)的调整量的单元，并具备对蚀刻装置设定所求出的条件的单元。
在本发明中，首先，从OES数据取得波形，通过计算/评价相对发光强度的偏差的变化量的大小的功能，来发现波形有无变化、或者变化大的波形。
另外，通过具有从1次以上的蚀刻处理中的OES数据取得多个波形，计算波形的相关矩阵，求出每个波形的相关系数矢量，根据各波形的相关系数矢量对波形进行分类的功能；以及根据每个分类的相关系数矢量求出代表波形的功能，无需特别利用物质与发光波长的关系、化学反应关系的信息，而可以自动地求出应监视/测定的发光波长。
另外，通过将蚀刻处理结果与所选定的波形的发光强度的关系对应起来的功能，求出蚀刻的异常/正常的基准，判定异常/正常，并且对蚀刻处理进行解析/评价，进而调整蚀刻处理条件来控制蚀刻处理结果。
另外，通过以某蚀刻处理中的波形为基准而求出与其他蚀刻处理中的波形的相关系数并与蚀刻处理结果对应起来的功能，求出蚀刻的异常/正常的基准，判定异常/正常，并且对蚀刻处理进行解析/评价，进而调整蚀刻处理条件来控制蚀刻处理结果。通过用公式对相关系数与蚀刻处理结果的关系进行模型化的功能，可以推测/预测蚀刻处理结果。
以下，说明本发明中的上述各单元以及上述各功能的具体的实施方式。
首先，根据图1～图3，说明本发明的一个实施方式的蚀刻装置中使用的基本技术以及基本处理。图1是示出通过本发明的一个实施方式的蚀刻装置中使用的发光分光器OES得到的谱以及波形的一个例子的图、图2是用于说明与本发明的一个实施方式的蚀刻装置中使用的发光强度的相关关系相关的原因的说明图、图3是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中使用的波形和其主要成分分析结果的一个例子的图。
首先，图1示出通过发光分光器OES得到的发光数据的一个例子。
如图1所示，以时间104为x轴、以波长105为y轴的发光强度谱分布可以表现为位图。位图101、102、103描绘出针对多个晶片的发光现象。
通过某时刻处的发光强度的发光谱分布111，可知在监视波长的中心附近广域地成为凸状，并且，在多个波长位置处存在峰值。另外，可知特定的波长下的沿着处理时间的发光强度变化，即通过波形121、122而随着蚀刻的处理进展，发光强度变化，并且在蚀刻处理内容的变更时刻107处发光现象变化。
通过监视由于该等离子体引起的发光现象，可以确认蚀刻处理的性能。例如，在蚀刻装置的起动时，判断是否引起规定的反应来确认蚀刻处理。另外，在量产中，作为通过在晶片的连续加工中监视发光而探测异常，并且判定蚀刻的处理结束时刻的终点检测，活用发光数据。
特别，对于发光数据，由于可以在进行蚀刻处理的过程中同时并行地监视蚀刻状况，所以可以高效地判定发光状态，进而为了在量产中利用而每当晶片加工时可以自动地判定发光状态是重要的。
为了进行这样的判定，对在谱中产生了峰值的部位的波长和其强度进行解析。其原因为：根据腔内的物质，在特定的波长下，观察发光。但是，由于如发光谱分布111所示，观察几十个峰值，所以难以确定对蚀刻处理产生大影响的物质。因此，必须确定对蚀刻性能有影响的物质，为了判定而尽可能限定应监视的波长。
蚀刻是基于物质性的反应的、化学性的反应。在该反应中，某物质(分子构成)变化为其他物质(分子构成)，在它们的变化中自然存在高的相关。对于基于该反应的发光强度的相关的原因，如图2所示。
在图2中，在1次系201中，物质[A]被分解为[B]、[C]，并且，反应的过程用式202来定义。
在2次系203中，2个物质[A]成为[C]，反应过程成为式204。即使在多个物质成为[C]的高次系205中，反应过程也成为式206。
即，物质的增减的关系在各反应中可以在1个物质中进行说明。例如，在[物质1]变化为[物质2]和[物质3]的反应211中，以如果物质1(231)减少，则与其对应地物质2(232)、物质3(233)增加的方式，在波形间存在相关关系。
因此，例如，可以以使应监视的物质仅成为[物质1]的方式，限定发光的波长。
进而，在发光的谱中存在与物质的重复相关的特征。例如，以在波长334.6[nm]、336.3[nm]、436.8[nm]、440.1[nm]、777.0[nm]下产生氟化硅SiF的谱线的方式，1个种类的物质在多个波长下发光。因此，在这些波长下的波形间，根据该物质的状态，也存在相关关系。
因此，如果根据这样的波形的相关，来监视与代表反应的物质对应的发光的波长，则可以高效地限定波长。
另外，主要成分分析是指：通过多个数据项目之间的数据的相关矩阵，将各个数据项目同时变化、或者独立地变化这样的组合，根据变化的大小，分解为主要成分的分析方法。将数据项目间的变化的组合求出为主要成分(固有矢量)。将变化的大小、或者主要成分相对整体的变化所占的比例求出为贡献率。
图3示出波形和其主要成分分析结果(直至第3主要成分)的一个例子。根据波形的曲线可知：在波形(1)311、波形(2)312、波形(7)317的组、波形(3)313、波形(4)314的组、波形(5)315、波形(6)316的组中类似。
如果研究通过主要成分的各波形中的正负来分类，则在第1主要成分中，可以分成波形(1)311、波形(2)312、波形(5)315、波形(6)316、波形(7)317的组、和波形(3)313、波形(4)314的组。
其可以分类为上升和下降的波形的组合。但是，根据第2主要成分，分成波形(1)311、波形(2)312的组、和波形(5)315、波形(6)316、波形(7)317的组。
其原因为：根据图3的321所示的部分处的变化，通过贡献率13％的变化的共通性来分类。
因此，可知即使研究通过第1主要成分的固有矢量的大小来判断，由于波形(1)311和波形(2)312是非常接近的值，所以在变化中共通性也高，但对于与波形(5)315、波形(6)316、波形(7)317的关系，无法数值地判断。
在主要成分分析中，可以对大的变化进行分类，但难以定量地分类更细致的变化，即无法活用于自动分类。
因此，在本实施方式中，首先，在OES数据的多个波形中，判定各波形有无变化，对于存在变化的多个波形，根据相关矩阵对类似的波形进行分类而求出代表性的波形，监视蚀刻处理，从而特别地可以完成下列工作：判定蚀刻的异常、或者正常；对蚀刻处理结果进行解析/评价；进而可以进行用于提高蚀刻处理结果的精度的条件调整。
另外，蚀刻处理结果是指：对蚀刻处理后的晶片进行检查而定量化了的结果，是各种尺寸、性状、个数、或者关于蚀刻处理前后的差的定量值。另外，为了判定在各波形中有无变化，评价相对偏差的变化的大小。由此，可以定量地判定包含偏差的波形有无变化。
接下来，根据图4以及图5，说明本发明的一个实施方式的蚀刻装置的结构以及动作。图4是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置的结构的结构图、图5是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置的蚀刻处理控制的系统结构的结构图。
在图4中，蚀刻装置401包括：腔402、电极403、晶片405、电极406、排气系统407、气体供给系统408、装置控制器·外部通信装置409、分光器(OES)410、计算机系统即计算机·存储装置411、终端即画面·用户接口412，在腔402中设置窗421，而使由等离子体产生的光422入射到分光器(OES)410。
另外，蚀刻装置401经由网络432，与检查装置431、数据库(DB)433、计算机系统即OES数据解析系统434连接。
在蚀刻装置401中，设置腔402，在该腔402内进行蚀刻。晶片405以被电极403、406夹住的方式配置，通过在该电极403、406之间产生等离子体404而对晶片405表面进行蚀刻。
另外，关于等离子体404的产生，未必一定利用电极。蚀刻所需的气体材料从气体供给系统408导入，蚀刻反应后的气体从排气系统407排气。
等离子体404伴随发光，针对该光通过分光器(OES)410按照光422的波长对发光强度进行探测。通过窗421取得腔402内部的光。分光器(OES)410以及装置控制器·外部通信装置409与蚀刻装置401中设置的计算机·存储装置411连接，通过计算机·存储装置411对谱、波形进行计算处理，监视蚀刻处理。
在计算机·存储装置411中可以保存多个OES数据。根据监视结果判定蚀刻的异常/正常，进而调整蚀刻处理条件。计算机·存储装置411与画面·用户接口412和连接，经由画面·用户接口412，用户进行计算处理所需的设定，并且确认计算处理结果。
另外，也可以构成为使分光器(OES)410、计算机·存储装置411、画面·用户接口412成为独立的分析装置来对等离子体的发光进行观察。
分光器(OES)410以及装置控制器·外部通信装置409经由网络432与数据库(DB)433连接，可以将OES数据、与蚀刻处理条件、动工经历相关的数据保存到数据库433中。
另外，对蚀刻前/后的线宽、CD(LSI芯片内的最小栅极尺寸)、膜厚这样的蚀刻处理结果进行测量的检查装置431也同样地与网络432连接，检查结果保存到数据库433中。通过OES数据解析系统434对数据库433中保存的OES数据、与蚀刻处理相关的数据以及检查结果进行解析/评价。
另外，通过由蚀刻装置401的装置控制器·外部通信装置409在蚀刻装置401中取得数据库433中保存的检查结果，可以反映检查结果而在计算机·存储装置411中调整蚀刻条件。
另外，图5示出蚀刻处理控制的系统结构，通过图5所示的各功能511～528，实施各种异常·判定处理。
另外，在蚀刻装置401中搭载的计算机·存储装置411、和OES数据解析系统434中，各功能511～528是共通的。
另外，对于利用功能511～528实现的各处理，也可以是仅计算机·存储装置411的处理、仅OES数据解析系统434的处理。
为了在蚀刻装置401中对OES数据的波形进行分类并判定蚀刻的异常/正常，首先，通过发光强度波形取得单元即按批量晶片阶段的OES数据检索/取得功能511取得成为分类的对象的波形，通过波形变化有无判定单元即波形变化有无判定功能521去除没有变化的波形，通过波形相关矩阵计算单元即波形相关矩阵计算功能522求出相关矩阵，通过波形分类单元即波形分类功能523对波形进行分类。
通过代表波形选定单元即代表波形选定功能524确定波形，将得到了该波形的波长作为应监视的波长，进行蚀刻处理而监视该波长下的发光强度。根据发光强度的大小，通过异常/正常判定功能527判定异常/正常。
另外，批量是将多个晶片集中而连续地进行蚀刻处理的单位。阶段意味着：在同一腔中在多个条件下连续地处理1个晶片时的某1个条件下的处理的单位。
另外，为了与蚀刻处理结果对应起来判定蚀刻的异常/正常，首先，通过按批量晶片阶段的OES数据检索/取得功能511取得成为分类的对象的波形，通过波形变化有无判定功能521去除没有变化的波形，通过波形相关矩阵计算功能522求出相关矩阵，通过波形分类功能523对波形进行分类，通过代表波形选定功能524选定波形。
进而，由检查装置431测量出的蚀刻处理结果保存到数据库433中，通过按批量晶片阶段的检查结果检索/取得功能512，取得与之前分类的波形的批量晶片阶段对应的蚀刻处理结果。
将蚀刻处理结果的优劣和所选定的波形的波长下的发光强度对应起来、或者通过回归分析功能525对蚀刻处理结果与发光强度的关系进行解析/评价。
确定异常/正常的判定基准，根据在蚀刻处理时选定的波长的发光强度，通过异常/正常判定功能527判定异常/正常。对目标的蚀刻处理结果与实际的蚀刻处理结果的误差进行评价，参照所监视的波长的发光强度，通过蚀刻条件调整功能528调整该蚀刻处理实施时的蚀刻处理条件，从而可以控制蚀刻处理结果。
在1个波长中，为了通过多个蚀刻处理中的波形的相关系数来监视蚀刻处理，通过按批量晶片阶段的OES数据检索/取得功能511取得成为对象的波形，通过波形相关矩阵计算功能522以某一次的波形为基准而求出与其他波形的相关系数即可。
另外，从按批量晶片阶段的检查结果检索/取得功能512取得与成为对象的波形对应的蚀刻处理结果，将蚀刻处理结果的优劣和所求出的相关系数对应起来、或者通过回归分析功能525求出蚀刻处理结果与相关系数的关系，确定异常/正常的判定基准，根据在刻处理时选定的波长的发光强度，通过异常/正常判定功能527判定异常/正常。
对目标的蚀刻处理结果与实际的蚀刻处理结果的误差进行评价，参照所监视的波长的波形中的相关系数，通过蚀刻条件调整功能528调整该蚀刻处理的实施时的蚀刻处理条件，从而可以控制蚀刻处理结果。
进而，根据由回归分析功能525求出的蚀刻处理结果与相关系数的关系，通过蚀刻处理结果预测功能526，可以根据在蚀刻处理时得到的波形与作为基准的波形的相关系数，推测蚀刻处理结果。
接下来，根据图6～图13，说明对本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的多个波长下的波形进行分类，根据代表性的波形求出波长的方法。图6是用于说明本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的波形的相关关系的说明图、图7是用于说明本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的簇分析的概要的说明图、图8是用于说明本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的簇分析的计算法的概要的说明图、图9是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的15个波长的波形的一个例子的图、图10是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的15个波长的相关矩阵的一个例子的图、图11是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的基于15个波长的波形的相关矩阵的簇分析结果的一个例子的图、图12是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的15个波长的波形的按组的相关矩阵的一个例子的图、图13是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的所选定的3个波长的波形的图。
将针对多个蚀刻处理中的OES数据中的、多个波长下的波形，使用各波形间的相关矩阵对波形进行分类，并选定代表波形的方法称为波形相关簇分析。
对该波形进行分类是指，将波形的“形状”类似的部分集中为同一组、即簇。波形是表示沿着时间轴的强度的“线”，所以形状的类似可以通过相关系数来评价。
图6示出4个波形的曲线。在图6中，以时间[秒]601为x轴、以发光的强度602为y轴，而描绘出4个波形。
如果关注强度的大小，则波形A611、波形B612、波形C613接近，但如果基于化学反应的共变的特征，则形状类似的波形A611和波形D614应成为共通的组。
根据相关系数，相对波形A611，波形B612成为“-1”、波形C613成为“0”、波形D614成为“1”。即，如果相关系数接近“1”则波形类似。相反，如果远离“1”，则不与该波形类似。
相对波形A611的与其他波形的相关关系可以表示为矢量621。对于波形B612、波形C613、波形D614，也可以同样地表述为矢量622、矢量623、矢量624。如果对波形A611和波形D614的矢量621、矢量624进行比较，则它们是一致的。
另一方面，波形B612、波形C613的矢量622、矢量623不会成为分别接近的值。因此，如果使用该矢量，则可以对各种波形的类似进行定量化，可以数值地分类波形。将该矢量称为波形相关矢量。
波形相关矢量是排列与各波形的相关系数而得到的，所以可以通过计算图6所示的矩阵631那样的相关矩阵来求出。
该相关矩阵R可以根据每个采样时刻的发光强度数据(数据数n、波形数m)xij，通过以下的式(1)～(4)计算。
R＝[ρkl]                        …(1)
ρ kl = cov ( x k , x l ) var ( x k ) · var ( x l ) . . . ( 2 )
cov ( x k , x l ) = 1 n Σ i = 0 n - 1 ( x ik - x ‾ k ) ( x il - x ‾ l ) = 1 n Σ i = 0 n - 1 x ik x il - x ‾ k x ‾ l . . . ( 3 )
var ( x k ) = 1 n Σ i = 0 n - 1 ( x ik - x ‾ k ) 2 = 1 n Σ i = 0 n - 1 x ik 2 - x ‾ k 2 . . . ( 4 )
此处，k、l是与波形对应的索引，成为0～(m-1)的数，相关矩阵R成为m×m的矩阵。变量之上的杠“-”表示平均。
图7示出以6个波形为例子的波形相关簇分析的概要。
在波形曲线641中，以时间[秒]642为x轴、以发光的强度643为y轴，而描绘出6个波形(1)～(6)。各波形是例如波长515[nm]、803[nm]这样的发光波长下的、与蚀刻处理时间相关的发光强度。
波形(1)、(2)、(3)是在全部时间范围内重叠，且类似的波形。波形(4)(粗实线)与波形(1)、(2)、(3)相比，发光强度稍微更高。
另一方面，波形(5)(粗虚线)、波形(6)(虚线)的发光强度低。计算这些波形间的相关矩阵651，将该波形的相关矩阵651的各行、或者各列作为相对某波形的其他波形的波形相关矢量((1)652、(2)653、～(6)654)。
在图7中针对每个列进行了矢量化。波形(1)、(2)、(3)的波形相关矢量的各要素的值非常接近。对于波形(4)的波形相关矢量，虽然波形(5)与(6)的相关系数值小，但波形(1)、(2)、(3)的相关系数值大，即与波形(1)、(2)、(3)的波形相关矢量接近。另一方面，对于波形(5)、(6)，与波形(1)～(4)的波形相关矢量相比，值远离。因此，可以通过对这些波形相关矢量进行簇分析来分类波形(例如，可以通过图7的簇分析结果(树形图)701，分类为组1(702)、组2(703))。
簇分析是指，首先将坐标空间上的点位置作为对象，对成为最短的距离的2个簇进行综合而形成新的簇(簇化)，在簇化后，进而搜索最短的距离，直到最后成为1个簇为止，反复簇化这样的方法。可以根据簇化的途中的几个簇对数据进行分类。波形相关矢量可以表现为多变量的坐标空之间的位置，所以可以通过簇分析对波形进行分类。
图8示出该簇分析的概要。
以二维空间上的位置，示出了图8所示的分类的例子。首先，在距离评价1(710)中，求出位置(1)～(5)这所有位置间的距离，求出最短的位置的组合(2)(3)。在综合1(720)中，将位置(2)(3)作为簇721，通过重心求出代表2个位置的位置722。
接下来，在距离评价2(730)中，求出簇731与簇以外的位置(1)(4)(5)的距离，求出最短的位置(1)与簇731的组合。在综合2(740)中对位置(1)进行簇化而求出簇741，并且，将代表的位置作为位置742至位置743。
在距离评价3(750)中求出簇751与位置(4)(5)的距离，求出最短的位置(4)(5)的组合。
然后，在综合3(760)中将位置(4)(5)新作为簇761，求出成为代表的位置762。这样最后可得到1个簇。在分类成2个的情况下，通过簇751和簇761确定分类。
作为通过形成簇来分类数据的方法，还可以使用k-means法、以及自组织化映射。k-means法是指，预先确定分割数，求出距各数据位置的总和成为最小那样的代表位置与接近该代表位置的数据的组合，从而得到簇的方法。该算法如下所述。
1.将数据集合随机分割成所指定的分割数，而作为初始簇。
2.计算各簇中包含的数据的重心位置。
3.针对所有数据，对最接近在2.中计算出的各簇的重心位置的簇分配数据。
4.如果上次的反复和簇中包含的数据不变化，则簇化结束。否则，回到2.，再次反复处理。
自组织化映射是指：针对多维的矢量数据，数据之差(距离)越接近，在二维中的映射上越接近地配置的方法。对二维的映射的各位置设定矢量的值，在反复计算中通过各数据的值调整映射各位置的矢量值，在映射上求出各数据的配置。作为结果，可得到二维上的数据的配置，所以根据该配置对数据进行分类。存在易于确认分类结果、簇彼此之间的位置关系这样的优点。
在参照波形相关矢量来分割了波形之后，求出代表波形。
以图9所示的15个波长的波形为例子，而说明根据波形相关矢量进行分类并求出代表波形的方法。
图9所示的波形是相对时间[秒]的发光强度的变化。对于成为分类的对象的波形，参照成为与物质的关联高的谱中的峰值的波长下的波形。在谱中成为峰值的波长例如如图1的发光谱分布111所示，因为多个存在，所以成为波形分类的对象的波形有多个。
图10示出根据上述式(1)～(4)计算出图9所示的15个波长的波形的相关矩阵。
矩阵的行、列分别都对应于波形，(1)～(15)为止附加有编号。在图9中，以使几个波长呈现上升倾向，并且使几个波形呈现下降倾向的方式，呈现同样的倾向的波形彼此之间成为正的相关系数，特别在类似的波形彼此之间的情况下，相关系数接近1。
另一方面，成为相对的倾向的波形彼此之间(1个波形呈现上升、另一个波形呈现下降)的相关系数成为负。
如果将相关矩阵的各行、或者各列作为矢量，则得到每个波形的波形相关矢量。图11的树形图1001示出对该波形相关矢量进行了簇分析的结果。
在进行3分类的情况下，在直至树形图1001的3个为止的分支位置1002、1003、1004中，在图11中将比该位置处于左侧的波形分类为各个组。
为了决定分类数，参照簇间的距离的大小、或者簇中包含的波形相关矢量的平均、簇中包含的波形相关矢量中的相关系数的最小值、最大值这样的值即可。
图12示出进行了3分类的结果的、属于各组的波形彼此之间的相关矩阵。
由于是类似的波形彼此之间的相关矩阵，所以相关系数成为接近1的值。为了求出代表波形，如果将通过组内的特别高的相关系数值类似的部分作为成为代表的基准，则将在各组内的波形中相关系数的平均成为最大的部分作为代表波形即可。
在组1中波形(12)1121成为代表、在组2中波形(6)1122成为代表、在组3中波形(5)1123成为代表。
图13示出所选定的3个波长的波形1201。组1被分类为与波形(12)1211类似的上升倾向、组2被分类为波形(6)1212上升后下降、组3被分类为波形(5)1213的下降倾向。可以将这些波形的波长作为应监视的波长。
如果将组内的任意一个波形都作为以平均的波形为代表这样的基准，则将具有最接近各组内波形的相关系数的平均的相关系数的组的波形作为代表即可。为了求出代表性的波形的形状，取同一组的波形自身的平均以降低偏差即可。
如果这样求出进行监视的波长，则可以监视在以后的实际的蚀刻处理时根据OES数据指定的波长下的波形、即发光强度。如果预先设定异常或者正常的判定基准，则可以进行蚀刻处理的异常、正常判定而测定蚀刻装置、蚀刻处理。
可以对通过检查得到的多个蚀刻的处理结果与所选定的波长下的波形、即发光强度的关系进行解析/评价，进而，如果预先通过公式等对波形、发光强度与蚀刻处理结果的关系进行模型化，则可以在实际的蚀刻处理时评价蚀刻的性能，并且推测蚀刻处理结果。
进而，如果还预先对与蚀刻处理条件的关系进行模型化，则通过监视在蚀刻处理时指定的波长的波形、发光强度，并且根据需要检查蚀刻处理结果，可以调整以后的蚀刻处理中的蚀刻条件。
接下来，根据图14～图17，说明用于本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的某特定的波长下的每个蚀刻处理的波形的差异进行监视、解析/评价的方法。图14是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的同一波长下的8次的蚀刻处理的波形的一个例子的图、图15是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的同一波长下的8个波形的相关矩阵的一个例子的图、图16是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的基于同一波长下的8个波形的相关矩阵的簇分析结果的一个例子的图、图17是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的同一波长下的波形的强度判定基准的一个例子的图。
图14示出关于8次量的蚀刻处理的、同一波长下的波形的每个蚀刻处理的变化1301。
是对同一种类的LSI产品的膜进行了蚀刻时的波形，与配方(蚀刻处理条件)也相同。实施了蚀刻处理的次序如(1)、(2)、(3)这样依次到(8)，相对于开始部分的[(1)(2)(3)(4)]1311，在其以后的[(5)(6)(7)(8)]1312中，针对时间[秒]1302，发光强度的降低变慢，波形大幅不同。因此，根据该差异，通过波形相关簇分析，对波形进行分类。
图15示出关于波形(1)～(8)的相关矩阵。
波形(1)～(4)之间的相关系数的值大、并且波形(5)～(8)之间的相关系数的值也大。将相关矩阵的各行、或者各列作为波形相关矢量，进行簇分析。
图16示出结果的树形图1501。
根据簇间的距离，在分支位置1502和1503中分类成(1)(2)(3)(4)的簇和(5)(6)(7)(8)的簇。由此，通过分类同一波长下的一连串的蚀刻处理中的波形，可以通过计算机处理自动地判断为在直至(1)(2)(3)(4)进行了蚀刻处理之后在蚀刻处理中产生了变化。
与该变化对应地，例如，蚀刻速率上升，栅极尺寸变细。即，发光的降低变慢，所以蚀刻速率上升。因此，在发光强度高的情况下可以判断为产生了异常。
通过如图17的同一波长下的波形的每个蚀刻处理的变化1601所示，预先设定判定发光强度降低变慢的时刻1631和判定强度的基准1632，可以在蚀刻处理中的波形取得时刻进行蚀刻处理的异常判定。
接下来，根据图18，说明通过相关系数对本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的某特定的波长下的每个蚀刻处理的波形的差异进行定量化，而监视蚀刻处理的方法。图18是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的每个蚀刻处理的发光强度、波形的相关系数、CD偏置的变化的一个例子的图。
此处，以上述图14所示的8个波形为例子，还使用上述图15以及图17来说明。
首先，将某1个波形作为基准，求出与其他波形的相关系数。相当于在上述式(1)～(4)中，固定索引k来计算相关系数，例如，在将波形(1)作为基准的情况下，直至相关系数的蚀刻(1)～(8)的变化成为图15所示的相关矩阵的第1列(1、0.999、0.992、0.936、0.885、0.919、0.938、0.841)。
图18示出关于8次的蚀刻处理的、将发光强度、波形(1)作为基准的情况的相关系数、CD偏置的变化。
CD(Critical Dimension，关键尺寸)是栅极尺寸，特别指在LSI芯片内宽度窄的栅极。CD偏置是指：对栅极进行蚀刻时的栅极上形成的抗蚀剂的宽度与蚀刻处理结果的栅极尺寸之差。
对于每个蚀刻处理的发光强度变化1701，针对每个蚀刻处理，描绘出图17中的判定时刻1631下的发光强度。
图17的(1)(2)(3)(4)所示的强度和(5)(6)(7)(8)所示的强度存在明确的强度差。
但是，根据每个蚀刻处理的CD偏置变化1721，在蚀刻处理(4)中CD偏置已经降低。根据每个蚀刻处理的相关系数变化1711，与CD偏置变化1721同样地，在蚀刻处理(4)中观察到相关系数值的降低。
其原因为，并非某1时刻的发光强度的信息，而蚀刻处理中的发光强度的变化、即波形对蚀刻处理性能产生效果。因此，如果通过相关系数来监视蚀刻处理，可以高精度地判定蚀刻处理。
另外，在此处的相关系数的计算中使用了蚀刻处理时间整体中的波形，但即使使用直至直到蚀刻处理中的某时刻的波形，也可以使用某全部蚀刻处理中的某时间范围的波形来计算相关系数。
在使用相关系数来监视时，如果预先根据公式对相关系数的值与蚀刻处理结果的对应进行定量化，则可以在实施了蚀刻处理的阶段中推测蚀刻处理结果，根据推测值来判定蚀刻处理的监视、异常、正常。
在将1个波长下的波长的相关系数作为输入x、将1个蚀刻处理结果作为输出y并通过1次的线形关系进行模型化的情况下，公式成为以下的式(5)。
y＝ax+b         …(5)
此处，a是系数、b是截距。该系数、截距可以通过使用了实效值的重回归分析来决定。对于是否通过基于式(5)所示的公式的推测值来监视蚀刻处理的判断，如果通过模型得到的输出y的实效值与推测值的相关系数高(如果接近1)，则设成能够监视即可。
对于异常、正常的判定，设定上限、下限这样的判定基准即可。对于输入x和输出y的项数，也可以分别设成多变量。在仅将输入x设成多变量的情况下，与式(5)的系数、截距决定同样地通过重回归分析来决定式的系数即可。
在将输入x、输出y都设成多变量的情况下，通过PLS(PartialLeast Square，偏最小二乘回归)法这样的回归分析来决定系数即可。
接下来，通过图19～图24，说明本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的判定针对波形、即相对蚀刻处理时间的发光强度的变化有无变化的方法。图19是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的包含偏差的波形的一个例子的图，示出强度变化有和无。图20是示出针对本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的包含偏差的波形的发光强度的直方图的一个例子的图、图21是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的包含偏差的波形的一个例子的图、图22是示出针对本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的包含偏差的波形的发光强度的直方图的一个例子的图、图23是用于说明本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的包含偏差的波形的偏差范围的说明图、图24是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置中的包含偏差的波形的偏度、峰度、变化指数的一个例子的图。
首先，为了判定波形有无变化，对变化进行定量化。波形数据由于包含偏差，所以为了通过变化率、曲率来评价，必需去除偏差的影响，并且，变化的规格(产生变化的时刻、变化的大小)由于与波形相比多样，所以为了确定变化检测的基准时刻/强度，必需预先分析波形。
对于利用变化率/曲率来判定有无变化的判定方法，在实用中存在大量的制约、限定。因此，采用对包含偏差的波形的发光强度数据进行合计，并通过其统计量来进行定量化的方法。
图19示出有变化的波形1(1803)、和虽然包含偏差但没有变化的波形2(1813)。
偏差基于白色噪声、即偏差产生的频度基于正态分布。因此，波形2(1813)的强度的产生频度成为以某一定的强度为中心的正态分布。波形1(1803)包含偏差，并且强度上升，并收敛于某强度。
图20示出对这些波形的强度的产生频度进行比较而得到的直方图。
在图20中，x轴是强度、y轴是x轴的强度下的数据的产生频度。波形2的分布1912成为以波形2的平均1922的强度为中心的正态分布。
另一方面，波形1的分布1911成为非对称的分布，波形1的平均1921与分布的众数即峰值错开。该峰值比正态分布更尖锐也是其特征。
为了对这样的频度分布的差异进行定量化，使用偏度、峰度这样的统计量即可。
偏度γ1用以下的式(6)来定义，峰度γ2用以下的式(7)来定义。另外，式基于去除了标本中的偏差(制约条件)的总体。
γ 1 = n ( n - 1 ) ( n - 2 ) Σ i n ( x i - x ‾ σ ) 3 . . . ( 6 )
γ 2 = n ( n + 1 ) ( n - 1 ) ( n - 2 ) ( n - 3 ) Σ i n ( x i - x ‾ σ ) 4 - 3 ( n - 1 ) 2 ( n - 2 ) ( n - 3 ) . . . ( 7 )
σ = Σ i n ( x i - x ‾ ) 2 n - 1 . . . ( 8 )
此处，x是作为对象的数据、即发光强度的采样。σ是标准差，通过上述式(8)来定义。n是数据数。
此处，虽然示出了基于总体的式，但即使通过基于标本的式来计算偏度、峰度，也可以对作为目的的分布的偏差进行定量化。如果偏度、峰度都是0(零)则成为正态分布。即如果接近0，则波形仅包含偏差，而强度恒定。
相反，如果取远离0的值、例如1等值，则波形在具有偏差的同时还存在变化。另外，偏度成为是正的值并且在右侧分布的斜坡较长的分布，峰度成为是正值并且比正态分布尖的分布。
但是，在波形具有3次函数、5次函数这样的变化的情况下，直方图有时成为正态分布。
图21示出这样的波形的例子[波形3(2003)]、图22示出其直方图。在这样的情况下，可以通过偏度、峰度来判定波形有无变化。
为了判定波形3(2003)那样的波形、与图19所示的波形2(1803)的差异，关注波形的强度变化的范围(最大与最小的范围)即可。由于还考虑偏差自身成为大的强度的范围的情况，所以即使仅关注范围的绝对值也无法判定有无变化。因此，通过范围与偏差的比例对变化进行定量化。
使用图23，说明利用范围与偏差的比例进行的变化的定量化。
如果将波形3(2203)设成采样后的波形(数据是z(t)；t是时刻)，则该波形是对平滑化波形f(t)2207加上了偏差的波形。偏差的范围是波形的上侧的包络即偏差最大2204与波形的下侧的包络即偏差最小2205之差。
因此，将该偏差的范围设成6σ(σ是标准差)。6σ是在数据1000件中仅3点左右(概率1％以下)脱离该范围的、大致所有数据满足的范围，并且在数据存在几十点以上的情况下可以稳定地计算σ，所以作为范围的定义是妥当的。通过以下的式(9)来表现该假设。
max(z)-min(z)＝maxf(t)-minf(t)+6σ          …(9)
此处，max表示最大值、min表示最小值。
为了求出偏差σ，关注2个连续的发光强度。另外，如果平滑化波形f(t)2207的连续的时间间隔处的变化Δf(t)＝f(t+Δt)-f(t)小于偏差σ，则鉴于现实的波形的特征来假设。
如以下的式(10)那样求出2个连续的强度z(t)、z(t+Δt)的差的离散与偏差σ的关系。
E(z(t)-z(t+Δt))2＝2σ2+E(Δf(t))2＝2σ2    …(10)
此处，E表示变量的期待值。
通过在式(9)中代入式(10)的σ并变形，得到以下的式(11)。
2 max ( z ) - min ( z ) - ( max f ( t ) - min f ( t ) ) E ( z ( t ) - z ( t + Δt ) ) 2 = 6 . . . ( 11 )
因此，通过以下的式(12)来定义对有无变化进行定量化的指数。
2 max ( z ) - min ( z ) E ( z ( t ) - z ( t + Δt ) ) 2 . . . ( 12 )
将该指数称为变化指数。假设在波形中没有变化的情况、即平滑化波形f(t)大致恒定的情况下，变化指数成为6左右。在假设存在变化的情况下变化指数成为大于6的值。在变化指数的计算中仅使用所采样的发光强度。
根据以上，可以通过偏度、峰度、变化指数来判定波形有无变化。不论针对哪一个，如果设定上限、下限而全部收敛于上限、下限的范围内，则将波形视为无变化即可。例如，将偏度、峰度的上限设为1、将下限设为-1，将变化指数的上限设为8、将下限设为4。
根据图24所示的波形的例子，在波形(1)2301中，变化指数超过上限，所以可以判定为有波形变化，在波形(2)2311中偏度超过下限，峰度、变化指数都超过上限，所以可以判定为有波形变化。
另一方面，在波形(3)2321、波形(4)2331中，偏度、峰度、变化指数都收敛于上限、下限的范围内，所以可以判定为无波形变化。
另外，对于用于求出偏度、峰度、变化指数的波形的范围，既可以是全部蚀刻处理时间的范围，也可以是某特定的时刻的范围。
接下来，根据图25以及图26，说明活用了此前示出的波形相关簇分析、以及波形有无变化判定的、自动地决定应监视的波长的蚀刻装置、或者与蚀刻处理结果对应起来监视蚀刻处理的蚀刻处理方法。图25以及图26是示出本发明的一个实施方式的蚀刻装置的蚀刻处理方法的流程图，图25示出自动地决定应监视的波长的蚀刻装置中的蚀刻处理方法、图26示出自动地决定应监视的波长并与蚀刻处理结果对应起来监视蚀刻处理的蚀刻处理方法，设成蚀刻装置中的蚀刻处理的异常/正常判定的例子。
首先，设在装置的计算机·存储装置中保存有已经实施了的1次以上的蚀刻处理中的OES数据。
作为自动地决定应监视的波长的蚀刻装置中的蚀刻处理方法，如图25所示，取得1次以上的蚀刻处理中的、1个以上的波长下的波形(阶段2401)。即，是蚀刻装置的计算机从存储装置取出数据的处理。
然后，判定所取得的波形有无变化(阶段2402)。在判定中，例如，利用之前记载的偏度、峰度、变化指数即可。如果判定为在波形中没有变化，则设成该波形的波长由不对蚀刻影响的物质引起，而从监视的对象去掉。但是，如果以在蚀刻处理中对始终在波形中不产生变化进行监视为目的，则该波长成为监视的对象。
然后，将有变化的波形作为对象，计算波形间的相关矩阵(阶段2403)，将所得到的相关矩阵的各列、或者各行作为矢量，取得与各波形对应的波形相关矢量(阶段2404)。
然后，根据各波形的波形相关矢量进行波形分类(阶段2405)。在分类中，既可以利用例如之前记载的簇分析，或者也可以利用k-means法、自组织化映射。
然后，选定代表波形，确定该波形的波长(阶段2406)。在代表波形的选定中，例如如之前记载那样，使用分类成同一组的各波形彼此之间的、相关系数的平均值的最大值、相关系数的最小值、最大值等即可。由此，应监视的波长确定。在对同一波长的多个蚀刻处理中的波形进行了分类的情况下，针对在波形中存在变化的处理进行分类。
为了蚀刻处理的异常/正常判定，必需确定判定的基准。其中，利用多个同一波长下的波形的平均、偏差，自动地决定基准、例如将平均±3σ的范围作为正常等即可。或者，人工适宜地决定。如果分类成同一波长的多个蚀刻处理，则根据组间的发光强度之差来决定基准。也可以并非与发光强度相关的基准，而以基于作为基准的波形的相关系数的值为基准。
然后，对蚀刻装置设定在阶段2406中确定的波长和异常/正常判定基准(阶段2407)。在利用波形的相关系数的情况下还设定作为基准的波形。
以后，在晶片的蚀刻处理的反复阶段2408～阶段2412中，自动地进行异常/正常判定。
进行蚀刻处理，取得通过OES监视得到的OES数据，取得在阶段2407中设定了的波长下的波形(阶段2409)。
然后，根据在阶段2407中设定了的异常/正常判定基准来判定(阶段2410)。
在阶段2410中判定为异常的情况下，实施异常对策(阶段2411)。例如，作为蚀刻装置，是指使处理自动地停止、施加联动这样的处理，或者对作业者等通知异常、更换部件、调整条件这样的作业。
在阶段2410中判定为正常的情况下，反复阶段2408～阶段2412的处理。
无需为了与蚀刻处理结果对应起来对蚀刻处理结果进行解析/评价，而在阶段2407中特别设定异常/正常判定基准。预先将在阶段2409中取得的波形保存到存储装置中，并且将在检查装置中测定蚀刻处理结果而得到的结果取入到蚀刻装置中，对发光强度与蚀刻处理结果的关系进行回归分析即可。也可以预先设定作为基准的波形，对该波形与所得到的波形的相关系数和蚀刻处理结果的关系进行回归分析。
另外，为了提高蚀刻处理结果的精度，在阶段2409中将波形和该蚀刻处理中的蚀刻处理条件保存到存储装置中，将检查结果即蚀刻处理结果取入到蚀刻装置中，并且取得蚀刻处理结果的目标值，通过所检查出的蚀刻处理结果与目标值之差，参照波形的发光强度来调整蚀刻处理条件。将调整后的处理条件作为下次的蚀刻处理时的处理条件即可。
另外，如果如VM(Virtual Metrology，虚拟计量)活用APC(Advanced Process Control，先进过程控制)那样，用式来确定蚀刻处理结果与发光强度的关系，则可以根据发光强度直接推测处理结果，通过与蚀刻处理结果的目标值的差，来调整蚀刻处理条件。对于波形的利用方法，不仅是发光强度而且也可以是与作为基准的波形的相关系数。另外，将在处理中通过从装置得到的数据来推测检查结果称为VM(Virtual Metrology)。
另外，即使设成将用于等离子体发光的分析装置搭载于蚀刻装置中的结构，通过经由外部控制器交换信息，也可以实现同样的处理。
接下来，作为自动地决定应监视的波长，与蚀刻处理结果对应起来监视蚀刻处理的蚀刻处理方法，如图26所示，首先，将已经实施的1次以上的蚀刻处理中的OES数据保存到数据库433中。在OES数据解析系统434中，取得1次以上的蚀刻处理中的、1个以上的波长下的波形(阶段2501)。
然后，判定所取得的波形有无变化(阶段2502)。在判定中，利用例如之前记载的偏度、峰度、变化指数即可。
然后，将有变化的波形作为对象，计算波形间的相关矩阵(阶段2503)，将所得到的相关矩阵的各列、或者各行作为矢量，取得与各波形对应的波形相关矢量(阶段2504)。
然后，根据各波形的波形相关矢量进行波形分类(阶段2505)。在分类中，既可以利用例如之前记载的簇分析，或者也可以利用k-means法、自组织化映射。
然后，选定代表波形，确定该波形的波长(阶段2506)。在代表波形的选定中，例如，如之前记载那样，使用分类成同一组的波形彼此之间的、相关系数的平均值的最大值、相关系数的最小值、最大值等即可。由此，应监视的波长确定。在分类了同一波长的多个蚀刻处理中的波形的情况下，针对在波形中有变化的处理进行分类。
然后，将在阶段2506中确定的波长下的发光强度和蚀刻处理结果对应起来(阶段2507)。
另外，在检查结果中测定的蚀刻处理结果保存到数据库433中。对于发光强度与蚀刻处理结果的关系，利用回归分析这样的统计解析来进行对应即可。如果是与蚀刻处理结果的优劣的关系，则例如还可以利用判别分析、平均/离散的审定、神经网络、SVM(Support VectorMachine，支持向量机)。也可以确定作为基准的波形，将与该波形的相关系数和蚀刻处理结果的关系对应起来。可以根据蚀刻处理结果的优劣，决定发光强度或者相关系数的基准。
然后，设定在阶段2506中确定的波长和异常/正常判定基准(阶段2508)。在利用波形的相关系数的情况下还设定作为基准的波形。对于设定，在蚀刻装置中希望直接判定异常/正常的情况下对蚀刻装置进行设定，在并非蚀刻装置401而希望在经由了网络的系统环境中利用OES数据解析系统434来判定异常/正常的情况下，对OES数据解析系统434进行设定。对于判定的基准，既可以关于波形本身设定，或者也可以活用VM(Virtual Metrology)而关于蚀刻处理结果设定。
以后，在晶片的蚀刻处理的反复、阶段2509～阶段2513中，自动地进行异常/正常判定。
进行蚀刻处理，取得通过OES监视得到的OES数据，取得在阶段2508中设定了的波长下的波形(阶段2510)。在OES数据解析系统中进行异常/正常判定的情况下，必需在数据库中保存波形，并设成系统能够取得。
然后，根据在阶段2508中设定了的异常/正常判定基准来判定(阶段2511)。在VM(Virtual Metrology)活用的情况下根据所得到的波形推测蚀刻处理结果之后判定。
在阶段2511中判定为异常的情况下，实施异常对策(阶段2512)。
在阶段2511中判定为正常的情况下，反复阶段2409～阶段2513的处理。
另外，在无需与蚀刻处理结果对应起来而仅通过波形决定异常/正常判定基准的情况下，不需要阶段2507。或者，在阶段2507中，还可以与蚀刻处理结果对应起来对蚀刻处理结果进行解析/评价。也可以不自动地处理，而人工分析。
另外，为了提高蚀刻处理结果的精度，在阶段2510中将波形和该蚀刻处理中的蚀刻处理条件保存到数据库433中，将检查结果即蚀刻处理结果也保存到数据库433中。
在OES数据解析系统434中，取得蚀刻处理结果的目标值，通过所检查出的蚀刻处理结果与目标值之差，参照波形的发光强度来调整蚀刻处理条件。将调整后的处理条件作为下次的蚀刻处理时的处理条件即可。
另外，如果如VM(Virtual Metrology)活用APC(AdvancedProcess Control)那样，用式来确定蚀刻处理结果与发光强度的关系，则可以根据发光强度直接推测处理结果，通过与蚀刻处理结果的目标值的差，来调整蚀刻处理条件。对于波形的利用方法，不仅是发光强度也可以是与作为基准的波形的相关系数。
如上所述，在本实施方式中，可以针对OES数据的波形，对变化的大小进行定量化，判定有无变化，所以例如，可以确定由于对蚀刻反应不贡献而在腔内部中物质的量不变化的波长。或者，可以确定对蚀刻反应大幅影响而物质的量大幅变化的发光的波长。由此，可以选定终点检测用的波长。
另外，可以从多个波长下的波形，选定代表性的波长，所以例如，可以限定LSI的栅极尺寸、台阶尺寸、布线宽、长宽比(圆锥形状)这样的尺寸、LER(Line Edge Roughness，线边缘粗糙度)、LWR(Line Width Roughness，线宽粗糙度)这样的性状、或者异物数、芯片不良数、进而蚀刻速率、蚀刻量这样的对蚀刻处理结果有影响的波长而对关系进行评价/分析。另外，可以限定发光的波长，从而可以减少蚀刻的采样数据数，所以可以削减蚀刻的条件输出工序数。
另外，通过在蚀刻装置起动时，事先对过去的同一种类的装置中的OES数据的波形进行分类，可以判断是否引起规定的反应，可以使起动高效化。另外，可以选定应监视的发光波长，所以可以高效地准备异常/正常的判定。
在量产中，可以每当晶片加工时取得OES数据，所以可以根据波形的形状、即反应的规格的差异，每当动工时进行异常探测。
在保养时，也可以通过代表性的波长来判定调试的优劣，进而可以根据波形来判定，所以可以高效且高精度地确定性能。
在波形的分类中，根据各波形的相关矩阵，根据表现波形彼此的类似关系的相关矩阵的行、或者列矢量，来进行基于类似性判定的分类处理，从而可以实现利用波形彼此之间的“形状”的类似性的分类。可以集中评价整体的类似/部分性的类似，并且也不限定蚀刻处理时间范围。由于是波形“形状”的评价，所以针对本分类处理可以省略与物质相关的信息、与化学反应相关的信息。
另外，通过在多个蚀刻处理中利用波形的相关系数来监视蚀刻处理，可以判定异常、或者正常。
另外，在多个蚀刻处理中，通过根据类似性来分类同一波长下的多个波形，可以在多次的蚀刻处理中判断产生了差异的蚀刻处理。
通过在将特定的波长下的某蚀刻处理的波形作为基准，而反复实施了蚀刻处理时对该波长下的波形与基准的波形的相关系数进行评价，可以对波形的变化进行定量化。通过该相关系数，可以判定异常、或者正常，对蚀刻处理结果进行解析/评价，调整蚀刻处理的条件，进而对与蚀刻处理结果的关系进行模型化，从而根据相关系数推测蚀刻处理结果。
以上，根据实施方式具体说明了由本发明者完成的发明，但本发明不限于上述实施方式，当然也可以在不脱离其要旨的范围内实现各种变更。
产业上的可利用性
本发明涉及蚀刻装置、以及对蚀刻装置中的等离子体的发光进行监视的分析装置，可以广泛地应用于工艺也可以并非蚀刻、并且工艺的对象也可以并非晶片、半导体装置的、具备取得工艺处理中的多个信号的单元并具备处理信号的计算机而监视工艺的装置、系统。
(符号说明)
101、102、103：发光谱的位图；104：时间；105：波长；106：发光强度的计器；107：蚀刻处理内容的变更时刻；111：发光谱分布；121、122：波形；201：1次系反应；202：1次系反应式；203：2次系反应；204：2次系反应式；205：高次系反应；206：高次系反应式；211：化学反应式；221：时间；222：发光强度；231、232、233：波形；301：时间；302：强度；311、312、313、314、315、316、317：波形；401：蚀刻装置；402：腔；403：电极；404：等离子体；405：晶片；406：电极；407：排气系统；408：气体供给系统；409：装置控制器·外部通信装置；410：分光器(OES)；411：计算机·存储装置；412：画面·用户接口；421：窗；422：光；431：检查装置；432：网络；433：数据库(DB)；434：OES数据解析系统；511：按批量晶片阶段的OES数据检索/取得功能；512：按批量晶片阶段的检查结果检索/取得功能；521：波形变化有无判定功能；522：波形相关矩阵计算功能；523：波形分类功能；524：代表波形选定功能；525：回归分析功能；526：蚀刻处理结果预测功能；527：异常/正常判定功能；528：蚀刻条件调整功能；601：时间；602：强度；611、612、613、614：波形；621、622、623、624：波形相关矢量；631：相关矩阵；641：波形曲线；642：时间；643：强度；651：波形的相关矩阵；652、653、654：波形相关矢量；701：簇分析结果(树形图)；702：组1；703：组2；710：距离评价1；720：综合1；721：簇；722：重心；730：距离评价2；731：簇；732：重心；740：综合2；741：簇；742：上次的簇的重心；743：重心；750：距离评价3；751：簇；752：重心；760：综合3；761：簇；762：重心；801：波形曲线；901：波形相关矩阵；1001：树形图；1002、1003、1004：分支位置；1101、1102、1103：波形的相关矩阵；1111、1112、1113：相关系数的平均；1121、1122、1123：代表的波形；1201：所选定的3个波长的波形曲线；1202：时间；1203：强度；1211、1212、1213：波形；1301：同一波长下的波长的每个蚀刻处理的变化曲线；1302：时间；1303：强度；1311、1312：波形；1401：波形相关矩阵；1501：树形图；1502、1503：分支位置；1601：同一波长下的波长的每个蚀刻处理的变化曲线；1602：时间；1603：强度；1611、1612：波形；1631：判定时刻；1632：强度判定基准；1701：每个蚀刻处理的发光强度变化；1711：每个蚀刻处理的相关系数变化；1721：每个蚀刻处理的CD偏置变化；1702、1712、1722：蚀刻处理(加工顺序)；1703：强度；1713：相关系数；1723：CD偏置；1801、1811：时间；1802、1812：强度；1803、1813：波形；1901：强度；1902：数据产生频度；1911：波形1的分布；1912：波形2的分布；1921：波形1强度平均；1922：波形2强度平均；2001：时间；2002：强度；2003：波形；2004：范围；2101：强度；2102：数据产生频度；2103：波形3的分布；2104：波形3平均；2301、2311、2321、2331：波形曲线和偏度、峰度、变化指数；2302、2312、2322、2332：时间；2303、2313、2323、2333：强度。

Claims (13)

1.一种蚀刻装置，具备：
腔，用于进行等离子体蚀刻处理；
电极，用于生成等离子体；
气体供给/排气系统；
分光器，用于对所述等离子体的发光进行监视；以及
计算机系统，对由所述分光器监视的信号进行处理，并将其处理结果显示于终端，
所述蚀刻装置的特征在于所述计算机系统具备：
发光强度波形取得单元，取得过去实施的1次以上的蚀刻处理中的等离子体发光数据中的、多个沿着蚀刻处理时间轴的发光强度波形；
波形变化有无判定单元，判定在由所述发光强度波形取得单元取得的多个所述发光强度波形中有无变化；
波形相关矩阵计算单元，计算由所述波形变化有无判定单元判定为有变化的所述发光强度波形间的相关矩阵；
波形分类单元，将由所述波形相关矩阵计算单元计算出的相关矩阵的各列、或者各行作为与所述发光强度波形对应的矢量，基于所述矢量的值，评价所述发光强度波形间的类似性，将所述发光强度波形分类为组；以及
代表波形选定单元，从由所述波形分类单元分类了的所述组中选定代表性的发光强度波形，将所选定的所述代表性的发光强度波形确定为对蚀刻性能或者晶片上的蚀刻处理结果有影响的发光强度波形，将得到了该发光强度波形的波长决定为应监视的发光波长，并将其显示于所述终端。
2.根据权利要求1所述的蚀刻装置，其特征在于：由所述发光强度波形取得单元取得的发光强度波形是任意指定的多个波长下的发光强度波形。
3.根据权利要求1所述的蚀刻装置，其特征在于：由所述发光强度波形取得单元取得的发光强度波形是在发光谱上成为峰值的波长下的波形。
4.根据权利要求1所述的蚀刻装置，其特征在于：由所述发光强度波形取得单元取得的发光强度波形是多个蚀刻处理中的同一波长下的发光强度波形。
5.根据权利要求1所述的蚀刻装置，其特征在于：所述波形分类单元利用簇分析、k-means法、或者自组织化映射，基于所述矢量的值，评价所述发光强度波形间的类似性。
6.根据权利要求1所述的蚀刻装置，其特征在于：所述波形变化有无判定单元关于所述发光强度波形的强度，求出偏度、峰度、以及针对所述强度的偏差的强度变化范围的值，基于所求出的所述偏度、所述峰度、针对所述强度的偏差的强度变化范围的值，判定在蚀刻处理中在强度上是否有变化。
7.根据权利要求6所述的蚀刻装置，其特征在于：
所述偏差是指所述发光强度波形的连续的强度的差的二次平均的平方，
所述强度变化范围是指所述发光强度波形的强度的最大值与最小值之差，
所述针对偏差的强度变化范围的值是指将所述强度变化范围除以所述偏差，并乘以2的平方根而得到的值。
8.根据权利要求6所述的蚀刻装置，其特征在于：
所述波形变化有无判定单元在所述偏度是-1.0至1.0的值、所述峰度是-1.0至1.0的值、所述针对偏差的强度变化范围的值是4至8时，判定为所述发光强度波形是白色噪声、且在强度上没有变化。
9.一种刻蚀处理的分析装置，具备：
分光器，用于对等离子体的发光进行监视；以及
计算机系统，对由所述分光器监视的信号进行处理，并将其处理结果显示于终端，
所述分析装置的特征在于所述计算机系统具备：
发光强度波形取得单元，取得过去实施的1次以上的蚀刻处理中的等离子体发光数据中的、多个沿着蚀刻处理时间轴的发光强度波形；
波形变化有无判定单元，判定在由所述发光强度波形取得单元取得的多个所述发光强度波形中有无变化；
波形相关矩阵计算单元，计算由所述波形变化有无判定单元判定为有变化的所述发光强度波形间的相关矩阵；
波形分类单元，将由所述波形相关矩阵计算单元计算出的相关矩阵的各列、或者各行作为与所述发光强度波形对应的矢量，基于所述矢量的值，评价所述发光强度波形间的类似性，将所述发光强度波形分类为组；以及
代表波形选定单元，从由所述波形分类单元分类了的所述组中选定代表性的发光强度波形，将所选定出的所述代表性的发光强度波形确定为对蚀刻性能或者晶片上的蚀刻处理结果有影响的发光强度波形，将得到了该发光强度波形的波长决定为应监视的发光波长，并将其显示于所述终端。
10.一种蚀刻处理方法，其特征在于：
通过控制蚀刻装置或者所述蚀刻装置的分析装置的计算机系统，
取得过去实施的1次以上的蚀刻处理中的等离子体发光数据中的、多个沿着蚀刻处理时间轴的发光强度波形，
判定在所取得的多个所述发光强度波形中有无变化，
计算判定为有变化的所述发光强度波形间的相关矩阵，
将所述相关矩阵的各列、或者各行作为与所述发光强度波形对应的矢量，基于所述矢量的值评价所述发光强度波形间的类似性，将所述发光强度波形分类为组，
从由所述波形分类单元分类了的所述组中选定代表性的发光强度波形，将所选定出的所述代表性的发光强度波形的波长下的发光强度与蚀刻处理结果的关系对应起来，在以后的蚀刻处理实施时，根据蚀刻处理中的发光强度数据，监视所述代表性的发光强度波形的波长下的发光强度。
11.一种蚀刻处理方法，其特征在于：
通过控制蚀刻装置或者所述蚀刻装置的分析装置的计算机系统，
针对过去实施的多个蚀刻处理，取得蚀刻处理结果、和蚀刻处理中的等离子体发光数据中的同一波长下的沿着蚀刻处理时间轴的发光强度波形，
求出某1个蚀刻处理中的所述发光强度波形与剩余所有蚀刻处理中的所述发光强度波形的相关系数，
将所述发光强度波形的相关系数与蚀刻处理结果的关系对应起来，在蚀刻处理实施时基于所述发光强度波形的相关系数的值，监视晶片上的蚀刻处理。
12.根据权利要求11所述的蚀刻处理方法，其特征在于：通过所述计算机系统，在基于所述相关系数的值的所述晶片上的所述蚀刻处理的监视中，通过代数式对所述发光强度波形的所述相关系数与蚀刻处理结果的关系进行模型化，使用通过所述蚀刻处理得到的所述发光强度波形的相关系数来推测蚀刻处理结果。
13.一种蚀刻处理方法，其特征在于：
通过控制蚀刻装置或者所述蚀刻装置的分析装置的计算机系统，
取得过去实施的1次以上的蚀刻处理中的等离子体发光数据中的、多个沿着蚀刻处理时间轴的发光强度波形；
判定取得的多个所述发光强度波形中有无变化；
计算判定为有变化的所述发光强度波形间的相关矩阵；
将计算出的相关矩阵的各列、或者各行作为与所述发光强度波形对应的矢量，基于所述矢量的值评价所述发光强度波形间的类似性，将所述发光强度波形分类为组；以及
从分类了的所述组中选定代表性的发光强度波形，将所选定出的所述代表性的发光强度波形确定为对蚀刻性能或者晶片上的蚀刻处理结果有影响的发光强度波形，将得到了该发光强度波形的波长决定为应监视的发光波长，并将其显示于终端。
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