CN113302722B - 等离子处理方法以及等离子处理中使用的波长选择方法 - Google Patents

等离子处理方法以及等离子处理中使用的波长选择方法 Download PDF

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Abstract

为了提供能以高的精度检测剩余膜厚、蚀刻量的波长选择方法或等离子处理方法，在真空容器内部的处理室内配置处理对象的晶片，使用对所述处理室内供给处理用的气体而生成的等离子，对预先形成于所述晶片的表面的处理对象的膜层进行处理，在这样的等离子处理方法中，基于检测在所述处理对象的膜层的处理中产生的等离子的多个波长的发光当中从互信息量大的多个波长的发光中选择出的至少2个波长的所述发光的时间变化而得到的结果，来判定所述膜层的处理的终点。

Description

等离子处理方法以及等离子处理中使用的波长选择方法
技术领域
本发明涉及波长的选择方法或等离子处理方法，用于在等离子处理装置中使用处理中检测到的来自处理室内的发光来检测样品表面的膜厚或处理的量，其中，该等离子处理装置使用制造半导体集成电路的工序，对配置于真空容器内部的处理室内的半导体晶片等基板状的样品使用在该处理室内形成的等离子进行处理。
背景技术
在制造半导体器件的工序中，实施所谓干式蚀刻处理，即如下处理：将半导体晶片等基板状的样品配置于真空容器内部的处理室内，使用形成于该处理室内的等离子，对形成于样品表面上的具有包含介电材料、掩模层的多个膜层的膜结构进行蚀刻，来形成半导体器件的电路的图案。在这样的蚀刻处理中，为了实现近年增大的半导体器件的集成度，为了使该处理在上述的膜层中以所期望的膜厚或蚀刻深度停止并以高的精度来实现电路的图案，而谋求更正确地决定蚀刻的终点并适当地调节处理的条件。
一般，在这样的蚀刻处理中，在将半导体晶片配置于真空容器内部的处理室内的状态下，对供给到该处理室内的处理用的气体供给电场或磁场，将其原子或分子激发来形成等离子，并使用等离子进行样品上的膜结构当中的处理对象的膜的处理。在处理中，处理室内的等离子的发光中包含的特定的波长的光的强度伴随处理对象的特定的膜或正在进行处理的任意的膜的蚀刻的推进而变化。
因此，以往以来，作为精度良好地检测处理的终点的技术，已知在蚀刻处理中检测来自处理室的发光中包含的该特定的波长的强度的变化，并基于其结果来检测处理的终点的技术。但在上述的发光中，通常除了包含通过与处理中的等离子的特性、膜的状态有大的相关性的反应而产生的特定的波长的发光以外，还包含与伴随时间经过的强度变化相伴的发光，需要在终点的判定时减少或抑制由于这样的所谓基线而产生的检测对象的波长的波形的变动所引起的误检测。
作为用于应对这样的噪声来精度良好地检测发光的强度的变化的技术，有JP特开2015-23104号公报(专利文献1)。在该现有技术中，通过IIR(无限脉冲响应)滤波器从发光的强度的信号中对时间变化的基线分量在追随其倾斜度的时间变化的同时进行检测，通过将检测到的基线的分量从发光的强度的信号中去除来提取变化的分量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2015-23104号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述的现有技术中，由于关于如下点考虑不充分，因此出现问题。
即，专利文献1的技术虽然从发光的强度的信号中有效地去除了基线的分量，但对于预先选择为适合终点检测的波长(基本波长)的光来说，由于附着并沉积于使处理室的光透过来进行检测的窗构件、内壁面的物质，其强度会被削弱或引起饱和，或者基线会变大。因此，若想要仅使用基本波长来检测终点，就有可能会损害检测的精度。在解决这样的问题来提高终点的检测的精度上，需要将使用基本波长以外的波长的等多个波长的光用在处理的终点、蚀刻量、剩余膜厚的检测中。但在上述现有技术中，关于用于适当地选择用在这样的终点的判定中的多个波长的技术，并没有任何考虑。
进而，在为了选择终点的判定中所用的光的波长而以往以来所使用的利用基于决定系数的选择、主成分分析、非负值矩阵因子分解的方案中，只是提取因基线的影响等而变化大的波长，所提取的波长并不是适合终点、剩余膜厚的检测的波长，同样有可能会损害检测的精度。
本发明的目的在于，提供能适当地选择所使用的多个波长并以高的精度检测剩余膜厚、蚀刻量的等离子处理方法以及等离子处理中使用的波长选择方法。
用于解决课题的手段
上述目的通过如下等离子处理方法来达成，在该等离子处理方法中，在真空容器内部的处理室内配置处理对象的晶片，使用对所述处理室内供给处理用的气体而生成的等离子来对预先形成于所述晶片的表面的处理对象的膜层进行处理，在该等离子处理方法中，基于检测在所述处理对象的膜层的处理中产生的等离子的多个波长的发光当中从互信息量大的多个波长的发光中选择出的至少2个波长的所述发光的时间变化而得到的结果，来判定所述膜层的处理的终点。
发明效果
根据本发明，在等离子处理装置的特别是蚀刻处理装置中，即使是基本波长因饱和、基线而隐藏的情况，也能仅选择不论是线性还是非线性都是蚀刻量、终点与发光强度变化之间的从属性高的波长，来作为代替基本波长的波长。能以更高精度基于如此选择出的波长来检测被处理层的实际的蚀刻量、终点。
附图说明
图1是示意表示本发明的实施例所涉及的等离子处理装置的结构的概略情况的图。
图2是示意表示图1所示的波长选择器的结构的框图。
图3是示意表示图1所示的终点判定器的框图。
图4是表示图1所示的实施例所涉及的等离子处理装置判定终点的动作的流程的流程图。
具体实施方式
以下，使用附图来说明本发明的实施方式。
本实施方式说明等离子处理装置及其运转方法，关于在配置于真空容器内部的处理室内的半导体晶片等基板状的样品上表面预先配置的具有包含掩模层和处理对象的膜层的多层的膜结构，在对该膜结构使用形成于处理室内的等离子进行蚀刻时，使用包含由样品的表面的膜结构反射的光的来自处理室内的发光，进行蚀刻的量的检测，判定蚀刻的终点。特别是，在本例中公开如下等离子处理方法，在该等离子处理方法中，仅选择不论是线性还是非线性都是蚀刻量、终点与发光强度变化之间的从属性高的多个波长，来作为代替基本波长的波长，能以高的精度检测膜结构的处理对象的膜层的蚀刻的量或其终点，能使蚀刻膜结构而形成的构成半导体器件的电路的图案的形状接近于所期望的形状。
实施例1
使用图1到图4来说明本发明的实施例。
使用图1来说明本实施例所涉及的等离子处理装置的结构。图1是示意表示本发明的实施例所涉及的等离子处理装置的结构的概略情况的图。特别是，本实施例的等离子处理装置100是等离子蚀刻装置，其构成为：用于对运送到配置于内部的处理室内的半导体晶片等基板状的样品进行蚀刻处理来制造半导体器件的工序中，具备检测器，该检测器检测对样品进行处理的蚀刻量，例如掩模、处理对象的膜层的剩余膜厚、通过蚀刻而形成的槽或孔的深度，基于来自检测器的输出来调节半导体晶片等样品的处理。
本例的等离子处理装置100具备如下要素而构成：真空容器101，其在内部配置具有圆筒形的处理室102并具有圆筒形的外形；等离子形成装置，其配置于真空容器101的外部，是形成为了在处理室102内部的空间形成等离子103而供给的电场或磁场的单元；和排气装置，其在真空容器101的下方与其连结，包含从处理室102内的空间将气体的原子、分子、构成等离子103的离子、活性高的粒子等排出的涡轮分子泵等真空泵以及调节该排气的流量或速度的调节器。
进而，在处理室102内的形成等离子103的空间的下方配置有样品台105，该样品台105在具有圆形的其上表面载置处理对象的半导体晶片等基板状的样品104。另外，虽未图示，但在本实施例中，在处理室102的内侧配置用于将形成等离子103来对样品104进行处理用的处理用气体导入的气体导入孔，并且，真空容器101连接有构成气体供给路径的气体用的管路，该气体供给路径将气体导入孔与处理用气体的气体源之间连结，并在其中途配置有将气体的流量或速度调节成适合处理的流量或速度的流量调节器。
进而，另外，在本实施例的等离子处理装置100中具备蚀刻量检测器110，其配置于真空容器101的外部，接受在处理室102内执行的利用等离子103的样品104的处理中产生的等离子103的发光、来自样品104表面的干涉光等来自处理室102内侧的光，并检测其强度、变化，从而检测配置于样品104的表面的蚀刻处理对象的膜层的剩余膜厚、蚀刻量(例如槽、孔的深度)。另外，为了将处理中的来自处理室102的光传递到蚀刻量检测器110，在配置于构成包围处理室102的真空容器101的侧壁、处理室102上方的真空容器101的盖部分的构件的贯通孔内，以通过O环等密封件将内外气密密封的方式配置有由石英等具有透光性的材料构成的窗构件。
在这样的等离子处理装置100中，真空容器101的侧壁与真空运送容器连结，该真空运送容器是未图示的其他真空容器，在其内部具备真空运送室，该真空运送室是处理对象的样品104保持在配置于该内部的机器人的臂上被运送的经过减压的空间。未经处理的样品104在真空运送室内保持在机器人的臂上而被运送，通过臂的伸长，经过将真空运送室与处理室102之间连通的通路的内侧，将载于臂的样品104搬入到处理室102内。
搬入处理室102内的样品104被交接到样品台105，载于覆盖样品台105的上部的电介质制的膜的具有圆形的上表面。若样品104所通过的通路的真空运送室侧的开口被未图示的闸门阀闭塞而将处理室102内气密密封，就通过由供给到电介质制的膜内的电极的直流电力产生的静电力而保持在该电介质制的膜上。之后，来自气体源的处理用气体在被流量调节器适当地调节流量或速度后从气体导入孔供给到处理室102内，并且，经过配置于样品台105的下方且面对处理室102而配置的排气用的开口，通过构成排气装置的真空泵的动作，将处理室102内的气体排出到外部。
通过供给到处理室102的处理用气体的流量或速度与基于真空泵的动作的来自排气用的开口的排气的流量或速度的平衡，来将处理室102内侧的压力调节成适合样品104的处理的范围内的值。等离子形成装置所形成的电场或磁场被供给到处理室102内，处理用的气体的原子或分子被激发，在处理室102内的样品台105或载于其上表面而保持的样品104的上方的空间形成等离子103。
在样品台105内部配置未图示的金属制的具有圆板或圆筒形的电极，且与真空容器101的外部的同样未图示的高频电源电连接。在形成等离子103的状态下，将频率与等离子形成装置的电场不同的高频电力从高频电源供给到配置于样品台105内的电极，在样品104上表面上方的处理室102内形成与等离子103的电位相应的偏置电位。
对应于该偏置电位与等离子的电位的电位差，等离子103中的离子等带电粒子被引诱到样品104的上表面上方，与预先配置于样品104的上表面的具有包含由有机材料构成的掩模层和处理对象的膜层在内的多个膜层的膜结构的表面碰撞，由此，样品104表面的膜层的蚀刻处理推进，等离子103中的原子团等反应性高的活性种的原子或分子与处理对象的膜层的表面之间的物理或化学反应被促进，处理对象的膜层的关于带电粒子的被引诱的方向的各向异性的处理被促进，在这样的处理对象的膜层的处理中，利用通过等离子103中的活性种、包含上述物理或化学反应的等离子103与样品104表面的相互作用而生成的反应生成物而辐射光。
在本实施例中构成为：由蚀刻量检测器110在这样的处理中检测在该处理中在处理室102内产生的发光，能以高的精度检测处理的量(例如处理对象的膜或配置于该膜上方的光刻胶等掩模层的剩余膜厚、形成于处理对象的膜的槽、孔的蚀刻深度)，能进行处理的终点的判定，或者能调节所供给的处理用气体的流量、处理室102内的压力、用于形成等离子的电场或磁场的强度的值及其分布等处理的条件。蚀刻量检测器110具备：受光器，其配置于窗构件的外侧，接受通过窗构件的来自处理室102内的光；和分光器111，其将经由光纤106等传递器而从受光器传递的光分解成给定的频率或波长的多个光谱。特别是，在本实施例中，在分光器111的内部具备未图示的测定用光源(例如卤素光源)，从其辐射的多波长的光经由光纤106后通过窗构件，对配置于处理室102内的样品台105的上表面的样品104表面的膜结构导入。
在本实施例中，窗构件配置于贯通孔内并面对等离子103而配置，其中，上述贯通孔形成于在处理室102的上方与样品104上表面对置配置的构成处理室102的顶板面的构件，从测定用光源辐射的辐射光经过该窗构件进入到处理室102内，与样品104的上表面垂直地或以近似于能视作垂直的程度的角度入射。到达样品104的上表面的辐射光在预先配置于样品104上表面的膜结构的多个膜层的边界面向处理室102反射，并再次经过窗构件后经由光纤106而传递到蚀刻量检测器110的受光器以及与其光学或电连接的分光器111。
垂直入射到样品104表面并在配置于膜结构的不同深度方向的位置的多个膜层彼此之间的多个边界反射的辐射光相互干涉，成为具有与这些深度位置之间的距离相应的强度的干涉光。基于包含多个波长的辐射光的这样的干涉光的各个波长的光的强度被导入分光器111，并按各波长被分解来进行检测。
在本实施例的蚀刻量检测器110中，具备根据在样品104的处理中检测到的干涉光的强度的信号来选择以下所述的成为基本波长的代替的多个波长的功能，能以高的精度检测样品104上的处理对象的膜层、例如多晶硅膜的蚀刻深度、剩余膜厚或掩模层的剩余膜厚。另外，能以高的精度进行到达蚀刻处理的终点的判定。
表示由分光器111检测到的给定的多个波长的干涉光的强度的信号是来自处理室102内的多个波长的光的时间波形中包含的分量，称作发光强度信号。发光强度信号被发送到与分光器111电连接的发光强度数据库112并进行存放。发光强度信号还发送到终点判定部114。
对存放于发光强度数据库112的多个晶片进行处理时得到的发光强度信号被发送到波长选择部113。在波长选择部113中，根据多个晶片的发光强度信号来相对于各波长的强度变化计算与基本波长的强度变化之间的互信息量。进而，对应于互信息量的大小来选择用在蚀刻量、终点的判定中的波长。将在波长选择部113中选择出的波长以及每个波长的互信息量发送到终点判定部114。
在终点判定部中，使用在波长选择部113中选择出的波长，根据从分光器111接收到的发光强度信号来检测蚀刻量，进行终点的判定。进而，也可以基于将波长选择部113中算出的每个波长的互信息量相乘而得到的发光强度信号来检测蚀刻量，并进行终点的判定。作为这样的蚀刻量或终点的判定的技术，例如能使用JP特开2007-234666号公报等以往公知的技术。
另外，在本实施例中，将由终点判定部114检测到的样品104的蚀刻量发送到具备CRT、液晶的监视器等而构成的显示器115并显示。
接下来，使用图2来说明本实施例的波长选择部113的结构。图2是示意表示构成图1所示的蚀刻量检测器110的波长选择部113的结构的框图。
在图2中，从发光强度数据库112输出并发送到波长选择部113的对多个晶片进行处理时的发光强度信号首先被发送到差分算出器201，在这里算出针对多个晶片的每个波长的时间波形的时间差分。通过使用时间差分来获得各波长的时间波形所具有的长期的趋势分量的影响少的时间波形。
表示由差分算出器201检测到的针对多个晶片的每个波长的干涉光的强度的时间差分值的信号被发送到归一化处理器202，来算出这些时间差分信号的跨晶片以及时间的平均值、跨晶片以及时间的标准偏差值、以及从针对多个晶片的时间差分信号中减去跨全部晶片以及时间的平均值并除以跨全部晶片以及时间的标准偏差值而得到的值(归一化差分信号)。由此，能期待更进一步减轻长期的趋势分量的影响，另外，可减轻每个波长的强度的大小的差异的影响。
接下来，将由归一化处理器202算出的针对多个晶片的归一化差分信号发送到时间平滑化器203。时间平滑化器203对接收到的针对多个晶片的归一化差分信号算出在时间方向上被平滑化后的信号(时间平滑化信号)。由此，可减轻高频噪声的影响。
接下来，将由时间平滑化器203算出的针对多个晶片的时间平滑化信号发送到互信息量算出器204。互信息量算出器204基于接收到的针对多个晶片的时间平滑化信号，来算出相对于各波长的强度变化的与基本波长的强度变化之间的互信息量。在本实施例中，将基于膜的组成的信息事先判明至少1个适合终点检测的基本波长作为前提。
接下来，将由互信息量算出器204算出的每个波长的互信息量发送到波长选择器205。波长选择器205选择接收到的互信息量大的波长。例如，可以按照互信息量从大到小的顺序选择规定个数的波长，也可以选择互信息量为规定的阈值以上的波长。
接下来，说明在图2所示的各个方块中实施的处理的详细情况。
首先，在本实施例中，为了方便，将表示在样品104的处理中的给定的期间中的任意的时刻t从分光器111输出的来自处理室102的各个波长的光的强度的变化的时间波形的信号关于各个晶片、各个波长表征为y_m，n，t。m是表征晶片的索引，可以进行附加，使得值按照处理的顺序增减，另外，也可以仅选取适当地选择出的晶片，并将索引重新分配。n是表征波长的索引，在本实施例中，可以进行附加，使得值从短波长到长波长有规则地增减，另外，也可以选取适当地选择出的多个波长，并将索引重新分配。t设为时间索引。
在差分算出器201中，根据y_m，n，t而按每个晶片每个波长算出差分值Δy_m，n，t。作为算出的次序的示例，例如可考虑如Δy_m，n，t＝y_m，n，t-y{m，n，t-1}那样算出。这里，在最初的采样点处设为Δy_m，n，t＝0。
该差分也可以用1次回归系数的倾斜度来代用，同样也可以用2次差分、2次回归系数的倾斜度来代用。另外，在能按每1单位时间得到每个时间的信号的情况下，关于差分算出，也能采用1个采样1个采样地进行的结构。
在一次性得到全部时间的采样的情况下(离线处理)，也可以设为以批处理来求取全部时间的差分值的结构。如此地，本发明中的所有处理中都同样采用如下结构：在按每次采样得到数据的情况下，按每次采样进行处理，在一次性得到采样的情况下，也一次性地进行处理。
在归一化处理器202中，以系综平均形式求取针对每个晶片每个波长的差分值Δy_m，n，t的跨全部晶片以及时间的平均值μ_n。进而，将跨全部晶片以及时间的标准偏差值σ_n算出为(Δy_m，n，t-μ_n)2的系综平均的平方根。进而，将归一化差分信号算出为z_m，n，t＝(Δy_m，n，t-μ_n)/σ_n。
在时间平滑化器203中，对每个晶片每个波长的归一化差分信号z_m，n，t算出在时间方向上平滑化后的信号(时间平滑化信号)s_m，n，t。作为时间平滑化的次序的示例，例如能如s_m，n，t＝(z_{m，n，t-1}+z_m，n，t+z_{m，n，t+1})/3那样以3点平均算出。在此，在最初的采样点处，设为s_m，n，t＝(z_m，n，t+z_{m，n，t+1})/2。在最后的采样点处，设为s_m，n，t＝(z_{m，n，t-1}+z_m，n，t)/2。
该时间平滑化可以是3点平均、5点平均、7点平均等任意的采样个数的平均处理，也可以用中值过滤来代用，也可以是低通滤波器的卷积运算，还可以是样条平滑化。
在互信息量算出器204中，根据每个晶片每个波长的时间平滑化信号s_m，n，t来算出各波长n下的强度变化相对于基本波长n_0下的强度变化的互信息量I_n。作为互信息量计算的次序，首先，对于基本波长n_0，将跨全部晶片m、全部时间t的s_{m，n_0，t}按升序排序。将该升序列表设为L(n_0)。
接下来，对于波长n，将跨全部晶片m、全部时间t的s_m，n，t按升序排序。将该升序列表设为L(n)。将规定的最小离散化采样数G_min代入到离散化采样数G。然后，将按升序排序的L(n_0)的要素等分割成G个群组。
将等分割后的列表设为LG(n_0)。将按升序排序的L(n)的要素等分割成G个群组。将等分割后的列表设为LG(n)。在此，将LG(n_0)的群组的索引设为g，将LG(n)的群组的索引设为h。
将c(g)设为LG(n_0)的群组g的要素数，将c(h)设为LG(n)的群组h的要素数。将c(g，h)设为s_{m，n_0，t}属于LG(n_0)的群组g且s_m，n，t属于LG(n)的群组h这样的m与t的组的个数。在此，将互信息量算出为
I_G，n＝∑_g∑_hc(g，h)/(MT)×
{log(c(g，h)/(MT))-
log(c(g)/(MT))-
log(c(h)/(MT))}
其中，M是全部晶片数，T是全部时间索引数。
接下来，在G上加上1，通过同样的处理来算出I_{G+1，n}。如此地，在使G从规定的最小离散化采样数G_min增加到最大离散化采样数G_max的同时，计算I_{G_min，n}，I_{G_min+1，n}，…，I_{G_max，n}。将I_{G_min，n}，I_{G_min+1，n}，…，I_{G_max，n}当中最大的I_G，n作为最终的互信息量I_n来输出。
在波长选择器205中，对每个波长的互信息量I_n，从I_n大的n中依次选择规定的个数的多个。也可以选择I_n为规定的阈值以上的多个n。
接下来，使用图3来说明本实施例的终点判定部114的结构。图3是示意表示构成图1所示的蚀刻量检测器110的终点判定部114的结构的框图。
在图3中，从分光器111输出并发送到终点判定部114的每个波长的发光强度信号首先被发送到差分算出器301，在这里算出每个波长的时间波形的时间差分。通过使用时间差分，能得到各波长的时间波形所具有的长期的趋势分量的影响少的时间波形。
表示由差分算出器301检测到的每个波长的干涉光的强度的时间差分值的信号被发送到归一化处理器302，算出从时间差分信号中减去跨全部晶片以及时间的平均值并除以跨全部晶片以及时间的标准偏差值而得到的值(归一化差分信号)。由此，能期待更进一步减轻长期的趋势分量的影响，另外，可减轻每个波长的强度的大小的差异的影响。另外，作为时间差分信号的跨晶片以及时间的平均值、跨晶片以及时间的标准偏差值，使用由波长选择部113的归一化处理器202预先计算出的值。
接下来，将由归一化处理器302算出的归一化差分信号发送到时间平滑化器303。时间平滑化器303对接收到的归一化差分信号算出在时间方向上平滑化的信号(时间平滑化信号)。由此，可减轻高频噪声的影响。
接下来，将由时间平滑化器303算出的时间平滑化信号发送到互信息量乘法运算器304。互信息量乘法运算器304对于接收到的每个波长的时间平滑化信号算出乘以每个波长的互信息量后得到的信号(互信息量乘法运算后信号)。由此，附加基于互信息量的权重，可减轻蚀刻量、终点与发光强度变化之间的从属性低的波长的影响。互信息量乘法运算器304同时对于每个波长的互信息量乘法运算后信号，仅留下从波长选择部113送来的选择波长的信号，而消去这以外的波长的信号。由此，能得到进一步高的选择性。
接下来，将由互信息量乘法运算器304算出的互信息量乘法运算后信号发送到蚀刻量估计器305。蚀刻量估计器305对于将互信息量乘法运算后信号的各时刻t下的全部波长的值排列而得到的矢量，算出与将同蚀刻量建立关联并预先保存的互信息量乘法运算后信号的各时刻的全部波长的值排列后得到的矢量之间的相似度，输出与相似度最高的矢量建立关联的蚀刻量。作为矢量彼此的相似度，例如可以使用余弦相似度，也可以使用欧几里德距离的倒数。
蚀刻量估计器305作为其他方法，对于将互信息量乘法运算后信号的各时刻t下的全部波长的值排列而得到的矢量，算出与将互信息量乘法运算后信号的时刻t-D下的全部波长的值排列而得到的矢量之间的相似度。其中，D是规定的正的常数。进而，对于算出的每个时刻的相似度，计算时间差分值的绝对值。进而，将时间差分绝对值的时间方向的累积值作为蚀刻量输出。
接下来，将由蚀刻量估计器305算出的蚀刻量发送到终点判定器306。终点判定器306对应于每个时间的蚀刻量来判定当前时刻是否是终点。在是否是终点的判定中，例如可以通过该时刻的蚀刻量是规定的阈值以上来判定，也可以通过该时刻的蚀刻量的时间差分值的绝对值为阈值以上来判定，还可以通过该时刻的蚀刻量的时间2次差分具有零交叉来判定。
在图4示出本实施例的蚀刻处理的流程图。图4是表示图1所示的实施例所涉及的等离子处理装置判定蚀刻量的动作的流程的流程图。
在本实施例中，在等离子处理装置100对样品104进行处理前，或对如下数据进行处理前，在最初对参数进行设定，其中，上述数据是在对预先配置于样品104的表面的包含掩模层和处理对象的膜层在内的膜结构进行蚀刻处理的处理开始或处理中得到的数据(步骤401)。在本实施例中，具备在运转的开始前进行设定的结构。
接下来，在处理室102内形成等离子，通过来自高频电源的高频电力在样品104表面上方形成偏置电位，开始样品104的上述处理对象的膜层的蚀刻处理，之后，开始来自处理室102内的光的检测(步骤402)。在本实施例中，如图3所示那样，按采样间隔Δt的每个时刻t检测接受来自处理室102内的光并进行分光而得到的给定的多个波长的光谱的各波长的光的强度的变化。从按每个间隔Δt检测到的多个波长的光各自的强度的信号通过差分计算来算出其时间差分Δy_n，t(步骤403)。
接下来，对得到的时间差分的信号Δy_n，t算出归一化差分信号z_n，t(步骤404)。进而，对归一化差分信号z_n，t算出时间平滑化信号s_n，t(步骤405)。对得到的时间平滑化信号s_n，t乘以互信息量I_n，来算出互信息量乘法运算后信号(步骤406)。基于互信息量乘法运算后信号来估计蚀刻量(步骤407)。对应于如此估计出的蚀刻量来执行终点判定(步骤408)，在判定为到达所期望的蚀刻量的情况下，结束来自处理室102内的光的检测并将等离子熄灭，结束基于此的样品104表面的处理对象的膜层的蚀刻处理(步骤409)。在判断为蚀刻量未到达所期望的值的情况下，继续下一次的该膜层的蚀刻，在下一时刻t+Δt，由蚀刻量检测器110实施来自处理室102内的光的检测。
上述蚀刻的终点、蚀刻量的判定能使用如下以往以来已知的手段、方法的技术：对来自源于与处理对象的膜层的下方的边界相接地配置的下膜层的反应生成物所涉及的波长的等离子的发光的强度的变化进行检测。另外，能使用如下现有技术：检测来自预先配置于样品104表面的包含多个膜层的膜结构的多个边界面的干涉光的强度的变化，将该检测结果与如下图案进行比较，来检测剩余膜厚或从初始的膜厚起的蚀刻量，其中，该图案是预先取得的剩余膜厚的值和以波长为参数的干涉光的强度或其微分值的值的图案。
另外，本实施例例如在如下情况下是有效的：处理对象的膜层具有由不同材料构成且相互将边界相接而上下层叠的2个膜层，来自构成这2个膜层的所述材料或该材料与所述处理用的气体的化合物的发光包含互信息量大的多个波长。
另外，本实施例在如下情下也是有效的：处理对象的膜层具有下层的第1膜层、上层的第2膜层、和在该第2膜层形成于所述第1膜层上方时夹在它们之间形成的第3膜层，所述第1膜层以及第2膜层或所述第2膜层以及第3膜层构成所述2个膜层。这是因为，这样的情况并不限于为了估计蚀刻量而应使用的波长的强度变化和基本波长的强度变化一定具有线性的相关关系，有时会是即使具有从属关系，该关系也是非线性的。在非线性的情况下，虽然不能用相关系数等指标来测定从属性的高低，但存在若是互信息量就能测定从属性的高低的优点。
另外，本发明并不限定于上述的实施例，而是包含各种变形例。例如，上述的实施例是为了易于理解地说明本发明而详细进行了说明的例子，但并不一定限定于具备所说明的全部结构。
另外，能将某实施例的结构的一部分置换成其他实施例的结构，另外，还能在某实施例的结构中加进其他实施例的结构。另外，能对各实施例的结构的一部分进行其他结构的追加、删除、置换。
另外，上述的各结构、功能、处理部、处理单元等可以通过将它们的一部分或全部例如以集成电路进行设计等来以硬件实现。另外，上述的各结构、功能等也可以通过由处理器解释、执行实现各个功能的程序来以软件实现。实现各功能的程序、表格、文件等信息能放置于存储器、硬盘、SSD(Solid State Drive：固态硬盘)等记录装置、或者IC卡、SD卡、DVD等记录介质中。
另外，控制线、信息线表示被认为是说明上必须的部分，产品上并不一定限于是公开了全部控制线、信息线的产品。在实际的装置中，构成其的众多部件的每一个、将它们组合而构成的整体组件彼此是相互连接的。
附图标记说明
100...等离子处理装置
101...真空容器
102...处理室
103...等离子
104...样品
105...样品台
106...光纤
110...蚀刻量检测器
111...分光器
112...发光强度数据库
113...波长选择部
114...终点判定部
115...显示器。

Claims (9)

1.一种等离子处理方法，在真空容器内部的处理室内配置处理对象的晶片，使用对所述处理室内供给处理用的气体而生成的等离子来对预先形成于所述晶片的表面的处理对象的膜层进行处理，
所述等离子处理方法的特征在于，
基于检测在所述处理对象的膜层的处理中产生的等离子的多个波长的发光被具有所述处理对象的膜层的晶片的表面反射而形成的多个波长的干涉光当中、从该多个波长的干涉光的各自的强度的变化和预先选择出的给定的波长的强度的变化之间的互信息量大的多个波长的发光中选择出的至少2个波长的所述干涉光的强度的时间变化而得到的结果，来判定所述膜层的处理的终点，
所述互信息量是与表示针对所述处理中的多个时刻的所述2个波长当中的1个波长的所述干涉光以及其他波长的各自的干涉光的强度的时间变化的时间序列数据相关的同时分布、和该同时分布除以所述2个波长所涉及的时间序列数据的周边分布而得的值的对数之积的总和。
2.根据权利要求1所述的等离子处理方法，其特征在于，
所述处理对象的膜层具有由不同材料构成且相互将边界相接而上下层叠的2个膜层，在来自构成所述2个膜层的所述材料或该材料与所述处理用的气体的化合物的发光当中，从所述互信息量大的多个波长的发光中选择所述至少2个波长。
3.根据权利要求2所述的等离子处理方法，其特征在于，
所述处理对象的膜层具有下层的第1膜层、上层的第2膜层、和在该第2膜层形成于所述第1膜层上方时夹在它们之间而形成的第3膜层，所述第1膜层以及所述第2膜层、或所述第2膜层以及所述第3膜层构成所述2个膜层。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的等离子处理方法，其特征在于，
使用所述2个波长各自的互信息量的值与所述发光的强度相乘而得到的值的时间变化、或与所述发光的强度的时间变化的值相乘而得到的值来判定所述膜层的处理的终点。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的等离子处理方法，其特征在于，
在判定所述终点后，变更对所述处理对象的膜层进行处理的条件来对该处理对象的膜层进行处理。
6.一种波长的选择方法，选择用于等离子处理的终点的判定的从该处理中的等离子产生的发光的给定的波长，其中，在所述等离子处理中，在真空容器内部的处理室内配置处理对象的晶片，使用对所述处理室内供给处理用的气体而生成的等离子来对预先形成于所述晶片的表面的处理对象的膜层进行处理，
所述波长的选择方法的特征在于，
在所述处理对象的膜层的处理中产生的等离子的多个波长的发光被具有所述处理对象的膜层的晶片的表面反射而形成的多个波长的干涉光当中，从该多个波长的干涉光的各自的强度的变化和预先选择出的给定的波长的强度的变化之间的互信息量在到达所述终点前后的期间中大的多个波长的发光中选择至少2个波长，
所述互信息量是与表示针对所述处理中的多个时刻的所述2个波长当中的1个波长的所述干涉光以及其他波长的各自的干涉光的强度的时间变化的时间序列数据相关的同时分布、和该同时分布除以所述2个波长所涉及的时间序列数据的周边分布而得的值的对数之积的总和。
7.根据权利要求6所述的波长的选择方法，其特征在于，
所述处理对象的膜层具有由不同材料构成且相互将边界相接而上下层叠的2个膜层，在来自构成所述2个膜层的所述材料或该材料与所述处理用的气体的化合物的发光当中，从所述互信息量大的多个波长的发光中选择所述至少2个波长。
8.根据权利要求7所述的波长的选择方法，其特征在于，
所述处理对象的膜层具有下层的第1膜层、上层的第2膜层、和在该第2膜层形成于所述第1膜层上方时夹在它们之间而形成的第3膜层，所述第1膜层以及所述第2膜层、或所述第2膜层以及所述第3膜层构成所述2个膜层。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的波长的选择方法，其特征在于，
使用所述2个波长各自的互信息量的值与所述发光的强度相乘而得到的值的时间变化、或与所述发光的强度的时间变化的值相乘而得到的值来进行所述膜层的处理的终点的判定。
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