CN1291460C - 等离子处理方法和装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种等离子处理方法和装置，在使用等离子处理晶片的工艺中，不降低生产率而抑制每个晶片加工尺寸的变动且加工重复性良好的晶片。该等离子处理方法在向样品施加高频电压的状态下处理上述样品，其特征是：上述高频电压在一个周期内由多个时间分割了的子区组成，各子区的高频输出的状态不同，测定上述样品的加工状态，根据该测定的结果，控制在上述一个周期内输出大的子区所占的比例即占空比。

Description

等离子处理方法和装置
技术领域
本发明涉及一种等离子处理方法和装置，特别是涉及利用等离子体蚀刻处理半导体晶片等衬底所适合的等离子处理方法和装置。
背景技术
作为用于维持蚀刻性能的技术，如特开平9-129594号公报中记载的那样，众所周知，通过给第1电极施加功率，在含有反应气体的气体中产生等离子体，采用等离子体的发光分析、等离子区中物质的质量分析、等离子体自身偏置电压的测量、等离子体阻抗的测量等这些至少一种方法，根据测定的等离子体状态的变化控制偏置电压，使其蚀刻均匀性高，并获得图形尺寸和图形剖面形状优良控制性的技术。
另一方面，随着半导体器件的微细化，作为能够对1μm以下加工尺寸器件进行加工的技术，现有技术，例如如特开平11-297679号公报记载的一样，可以知道，是在真空容器内设置的样品台配置样品，向真空容器内供给处理气体使之等离子化，为了生成等离子体，给独立样品台施加100kHz以上频率的高频偏压，在100Hz～10kHz频率内调制高频偏压，对得到同一蚀刻速度的连续高频偏压值Vpp，接通·断开控制给予比该Vpp值要大的Vpp值的高频偏压，进行样品表面加工的方法。
近年来，随着半导体器件的高速化，LSI(Large Scale Integratedcircuit：大规模集成电路)的加工尺寸现在已变成了0.1μm量级。器件电极或布线部分的加工精度就需要0.01μm以下。
另一方面，就利用等离子体的蚀刻装置来说存在每个晶片上加工尺寸微小变动的问题。例如，蚀刻装置中因真空容器内壁的状态等使等离子区受到影响。即，蚀刻硅晶片时，硅的反应物依次附着于内壁，因此内壁的状态起变化，或者，附着物从内壁重新释放等使等离子体组成发生变化。其结果，每次一片连续处理晶片的话，即使常常恒定保持气体流量或压力等的晶片处理条件，每个晶片加工线宽方面也会发生微小的偏差。近年来伴随器件微细化，0.5μm量级加工尺寸下不成问题的尺寸变动，对于0.1μm量级加工尺寸，就显现出难以满足要求加工精度的问题。
解决这个问题的一种方法，是实施单片清洗，为每一片晶片对处理室内进行清洗的方法。可是，变成了本方法降低生产率的主要因素，同时不能说全部等离子处理是有效的。并且，作为其它方法，可以考虑一边为每一片或每几片晶片校正处理条件一边进行等离子处理。作为这样的方法，有上述现有技术所示的反馈控制的方法。
如上述一样，根据从等离子体来的各种信息控制偏压的现有技术方面，通过变更偏压，改变蚀刻时的选择性，有时不适合掩模或底膜厚度薄的样品。
并且，在接通·断开控制高频偏压的现有技术中，并没有考虑有关根据处理中的工艺处理变化，控制高频偏压的接通·断开的方面，与上述同样，按照从等离子体来的各种信息控制偏压，即接通·断开的电压值(Vpp)时，与连续偏置比较对选择比的影响减少，但是在使用于0.1μm量级以下微细化器件薄底膜的选择比方面，同样谈不上充分。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加工尺寸为1μm以下的器件加工中，不会降低生产率，而能够抑制每个晶片加工尺寸变动，加工重复性良好的等离子处理方法和装置。
上述目的是，在独立控制等离子体的生成和给衬底施加偏压从而对衬底进行等离子处理的方法中，采用周期性时间调制施加于样品台的高频电压输出(振幅)，而且对处理的每个衬底或每次多个衬底改变周期性时间调制的占空比(每一周期中施加大电压所占用的时间比率)的办法来达成。
并且，上述目的是，在真空容器内产生等离子体的同时，给真空容器内设置的样品台施加高频电压，处理样品台上配置的衬底的等离子处理装置中，采用具备：连接到样品台的高频电源；周期性接通·断开调制高频电源的高频电压的调制装置；以及对处理的每个衬底或每多个衬底改变接通·断开的占空比的控制装置的办法来达成。
并且，占空比的变更是测定晶片加工后的线宽，如果偏离规定值，就在对其校正的方向变更占空比。或者监测与等离子发光等加工尺寸相关的某装置状态，如果监测量离开正常值，就改变占空比使其进入正常范围内。
另外，为了稳定蚀刻特性某一特性(例如加工尺寸)，就监测装置状态变动反馈蚀刻条件的方法来说，需要防止由于改变某一条件而使其它蚀刻特性(例如，蚀刻速度的晶面内均匀性)。本发明中，按时间调制加到样品上的高频电压的输出(振幅)，通过改变其占空比只改变入射离子量和游离基附着量，对等离子体组成、等离子体分布等其它蚀刻特性没有影响，能够抑制加工尺寸的变动。
本发明的代表性方案可以概括如下：
(1)一种在向样品施加高频电压的状态下处理上述样品的等离子处理方法，其特征是：上述高频电压在一个周期内由多个时间分割了的子区组成，各子区的高频输出的状态不同，测定上述样品的加工状态，根据该测定的结果，控制在上述一个周期内输出大的子区所占的比例即占空比。
(2)一种在向样品施加高频电压的状态下处理上述样品的等离子处理方法，其特征是：上述高频电压在一个周期内由多个时间分割了的子区组成，且被构成为可独立控制对各子区的施加功率，监测上述样品的处理状态，根据该处理状态的变化，反馈控制上述各子区的施加功率。
(3)一种等离子处理装置，在真空容器内产生等离子体，从与在上述真空容器内设置的样品台连接的高频电源向该样品台施加高频电压，对在上述样品台上配置的基板进行处理，其特征是：上述高频电压在一个周期内由多个时间分割的子区组成，且被构成为可独立控制对各子区的施加功率，且包括测定上述样品的加工状态的测定部、和根据该测定部的测定结果，控制上述各子区的施加功率的蚀刻条件调整部。
附图说明
图1是表示应用本发明的等离子处理装置一例的整体构成图。
图2是表示图1装置的蚀刻装置部分的详细构成纵剖面图。
图3是表示给使用图2中所示装置时的样品施加高频电压的接通·断开占空比与CD增量、选择比及均匀性的蚀刻特性间的关系图。
图4是表示蚀刻处理后的样品剖面形状测定(监测)值的一例图。
图5是表示使用图2装置处理的控制方法流程图。
图6是表示等离子处理室的CD增量初始值和监测结果得到的N片处理后的CD增量特性的例图。
图7是表示本发明第2实施例的蚀刻装置部分构成的纵剖面图。
图8是表示用图7装置的处理控制方法的流程图。
图9是表示本发明第3实施例的控制方法流程图。
图10是表示本发明第4实施例的高频电压施加方法图。
图11是表示图10实施例的控制方法流程图。
图12是表示图10高频功率中高频电压占空比与CD增量、高频电压的振幅与选择比以及高频电压的占空比与蚀刻速度的关系图。
图13是表示第5实施例的控制方法流程图。
图14是表示应用本发明的等离子处理装置的另一例整体构成图。
图15表示应用本发明的等离子处理装置的另一例整体构成图。
具体实施方式
以下，利用各个附图，说明有关应用本发明的实施例。
[实施例1]
首先，按照图1到图6说明本发明实施例1。本实施例1中，对每次1片或多个晶片，测定蚀刻处理的晶片加工尺寸，根据其值，改变蚀刻条件。就蚀刻条件而言，这时，接通·断开调制加到作为衬底的晶片上的高频电压，而且，变化接通·断开的占空比(一周期内接通时间占用的比率)。因此，能够抑制加工尺寸的变动。
图1是表示用于实施实施例1的本发明等离子处理方法的等离子处理装置整体构成图。这时，真空处理装置1由4个等离子处理室2a～2d、真空传送室3和锁定室4a、4b构成。在真空传送室3的周围配置着等离子处理室2a、2b和锁定室4a、4b。等离子处理室2a～2d例如是蚀刻室，等离子处理室2c、2d例如是灰化室。在真空处理装置1的锁定室4a、4b一侧，配置具有传送机械手6的传送装置5，进而夹着传送装置5配置可以配置多个盒8的盒台7。并且，在传送装置5的周围与真空处理装置1一起，配设有对准器11和检查装置9。检查装置9的测定结果送入控制装置10，根据测定结果，在控制装置10的蚀刻条件调整部100，调整等离子处理室2a、2b内的晶片处理条件。另外，控制装置10例如由具备CPU、存储器、程序、外部存储装置和输入输出装置等的计算机构成，并控制真空处理装置1。其中，蚀刻条件调整部100根据测定结果，执行对样品或每批量单位改变高频偏压占空比等的线间(line-to-line)控制的程序或借助于保持该控制中需要的各种数据等的存储装置来实现。
在这里，盒8收藏于密闭的容器内，借助于传送装置5的传送机械手6进行传送。传送机械手6的移动空间保持在洁净的气氛中是理想的，盒8与对准器11之间、对准器11与锁定室4a、4b之间，或盒8与锁定室4a、4b之间、锁定室4a、4b与检查装置9之间，以洁净室内的气氛隔离是理想的。另外，洁净室内的气氛洁净度很高时，也可以不作上述的隔离。
上述的等离子处理装置中，以真空处理装置1蚀刻处理后的晶片，用传送机械手6，从锁定室4a或4b送到测长扫描型电子显微镜(以下，称为「测长SEM」)等测定加工线宽的检查装置9。在检查装置9用测长SEM测定加工线宽离设计值的增加量(以下，称为「CD增量」)。根据需要，对每个晶片或每次对规定的晶片进行该测定，其数据存入控制装置10内的存储装置里。并且，对CD增量来说有规定的容许值，要设定初始蚀刻条件，即，批处理开始时的蚀刻处理条件，使其CD增量收入该容许值内。在这里，连续处理多少晶片，假如CD增量超过容许值时，就将该数据送到控制装置10内的蚀刻条件调整部100，通过蚀刻条件调整部100自动调整条件使其CD增量收入容许值内，由控制装置10变更并调整真空处理装置的等离子处理室2a或2b内的蚀刻条件。
图2(a)是表示真空处理装置1的等离子处理室2a、2b的纵剖面图。本实施例的真空处理装置1是，用对准器发射电磁波，通过与磁场的相互作用生成等离子体的ECR方式的等离子蚀刻装置。在作为等离子处理室的真空处理室20上部，介以电介质窗21配置Al制的对准器22。对准器22上，通过同轴波导管23和匹配器24，连接产生UHF电磁波(例如，频率450MHz)的高频电源25。电介质窗21能够透射从高频电源25来的电磁波。在真空处理室20的外周部，缠绕用于在真空处理室20内形成磁场的磁场线圈26(这时，2段线圈)。
真空处理室20内，与对准器22对置，设置用于配置作为样品的晶片32的样品台的下部电极27。电介质窗21与下部电极27之间形成空间，在该空间生成等离子体。下部电极27上连接有高频偏压电源28和ESC电源29，高频偏压电源28用于给等离子体中的离子提供往晶片32的入射能量，ESC电源29用于把晶片32静电吸附于下部电极27上。对高频偏压电源28的频率没有特别限制，但通常采用200kHz到20MHz范围。这时，高频偏压电源28的频率采用400MHz。
并且，利用高频偏压电源28给下部电极施加的高频电压的电压波形33，例如如图2(b)所示，接通·断开控制高频输出，假定接通期间和断开期间为一周期，在重复任意的周期，例如1kHz内控制。也可以按每个样品或按批量单位、其它适当单位，作为线间控制，进行该接通·断开控制。
另外，也可以通过线间控制，使其高频输出转换为高频电压振幅的较大值(进行蚀刻的范围值)和较小值(不进行蚀刻的范围值)进行控制来替代接通·断开控制高频输出。这时的高频偏压施加方法是，在不同的高频偏压电压下把一周期内分成时间t1和时间t2，周期性地施加高频电压。
真空处理室20的下部设置排气口30，并连接附图中省略的排气装置。31是向真空处理室20内供给处理气体的气体供给装置，并与电介质窗21上设置的多个气体供给孔((图未省略)连接起来。
如上述构成的等离子处理装置中，从高频电源25输出的UHF电磁波，通过匹配器24和同轴波导管23，从对准器22透射电介质窗21，供给真空处理室20内。另一方面，在真空处理室20内，形成由磁场线圈26产生的磁场。由于电磁波的电场与磁场线圈的磁场相互作用，使导入真空处理室20内的蚀刻气体高效率地等离子化。利用该等离子体，对下部电极27上的晶片32施加规定的蚀刻处理。在蚀刻处理的时候，借助于高频偏压电源28控制射到晶片32上的等离子体中的离子入射能量，得到要求的蚀刻处理。
图3是表示使用该等离子处理装置，用实验求出蚀刻处理的多晶硅布线的CD增量、选择比和基底氧化膜蚀刻速度的晶片平面内均匀性与高频偏压的占空比之间关系的结果图。另外，所谓CD增量是指CD的增加量，所谓选择比是多晶硅与基底氧化膜的蚀刻速度之比。
一般，要加工晶体管的栅极，就需要对作为多晶硅基底膜的约数nm的薄氧化膜进行选择性蚀刻。因而，除CD增量外，与基底氧化膜的选择比和基底氧化膜的蚀刻速度均匀性变成很重要。另外，成为图3的数据基础的蚀刻条件，采用Cl2(18cc)、HBr(82cc)、O2(3cc)的混合作为处理气体，规定处理压力0.4Pa。并且，高频偏压电源28输出功率设为35W，在功率恒定下进行控制。接通·断开控制高频时，改变功率的峰值使其一个周期的平均为35W。例如，如果占空比是50％，就通过控制功率峰值，使其成为连续输出70W时的峰值输出，平均值变成35W。
从图3可知，假定高频偏压的输出恒定，即，使接通·断开的平均功率恒定原样控制占空比的情况下，CD增量随占空比而变化。即，可知占空比100％(即连续偏置)下，CD增量是大的，但若减小占空比的值，CD增量就减少。这是因为功率恒定时，与占空比100％时比较，减小占空比，高频电压的振幅将增大，因而给予等离子体中离子向晶片的入射能量就增加。并且，可以知道，选择比和均匀性几乎与占空比无关。就是，假定高频偏压的输出(功率)恒定，接通·断开控制加到样品上的高频改变其占空比的话，就不会改变给布线加工很大影响的选择比和基底氧化膜蚀刻速度的均匀性，换句话说，不会降低选择比和均匀性的性能，而且可以仅仅改变CD增量。
按照本发明，利用图3中所示的占空比特性，通过进行蚀刻的线间控制，能够抑制样品加工尺寸的变动。
关于这一点，以下具体地进行说明。图4表示，对作为栅极材料的多晶硅膜312上具有掩膜311的样品进行蚀刻处理时的剖面形状。图4(a)是目标形状(CD值为L1)，图4(b)是因蚀刻特性变化等使处理形状加粗时(CD值为L2)的例子。样品加工尺寸的变动量(L2-L1)通过占空比反馈控制维持在规定值以下。
图5是，用检查装置9测定处理后的晶片中取出第N片晶片，根据测定加工线宽的CD增量，用控制装置10的蚀刻条件调整部100，控制自第N片晶片后处理的第N+m(m＝1、2…)片晶片的占空比的线间控制，这时，占空比反馈控制的流程图。采用检查装置9的测长SEM，对用蚀刻处理装置蚀刻处理过的第N片晶片进行CD测量(502)。清楚该CD值与目标值之差(图4的变动量L2-L1)(504)，判定变动量是否在规格值以内(506)，如果在规格值以内就照原样按占空比控制的设定值处理下面新的第N+m片晶片(508)。如果变动量离开了规格值，就变更占空比(510)。处理下面新的第N+m片晶片(508)。用蚀刻终点判定装置对第N+m片蚀刻处理的结束进行判定(512)。
图6表示等离子处理的CD增量初始值和监测结果所得的N片处理后的CD增量特性例。如图6所示，对CD增量来说有规定的容许值(规格值)，初始蚀刻条件，即，批处理开始时的蚀刻处理条件要把CD增量设定在收入该容许值内。另一方面，连续处理多少片晶片例如硅晶片以后，硅的反应生成物逐渐附着于等离子处理室的内壁，因此内壁表面状态变化。其结果，等离子体受到影响，蚀刻条件即使同样CD增量也变化。于是，CD增量超过容许值时，把该数据信号送到控制装置10内的蚀刻条件调整部100，由蚀刻条件调整部100自动设定条件，使CD增量纳入容许值内，用控制装置10变更或调整真空处理装置的等离子处理室2a或2b内的蚀刻处理条件。
该变更或调整量如图6那样求出。例如，在初始值下，CD目标值为0.23μm，此时的占空比设为50％。当CD变动量的规格为±5nm时，蚀刻后的CD变动量增加7nm的情况下，从预先数据化的图6特性可以知道，只要使占空比减少约10％，CD增量就减少7nm。于是，通过占空比反馈控制，设定占空比为40％来处理下面的晶片。通过该占空比的反馈控制，可使接着的晶片CD值回到作为目标值的0.23μm。
图6中所示的这种CD增量与占空比的关系，随处理晶片的构造或蚀刻条件的变化而变化。因而，实际上，需要预先编成存入对应于各种处理数据的数据库，或者存入对每个晶片的处理数据并构筑数据库，才能利用控制装置10。
另外，连续地施加高频增加其功率的方法，增加离子能量，因而也可以缩小形状的增大即CD增量。可是这时，只增加离子能量而没有加速离子的不加偏压的断开期间，因而氧化膜的蚀刻速度也同时增加，选择比减小，发生基底氧化膜削减的问题。
以上，按照本发明，对于通过重复晶片处理生成的真空室内的等离子体组成变化或变动引起的每个晶片加工线宽的微小偏差，采用根据CD增量值反馈控制高频偏压电源的占空比的办法，可把晶片加工线宽成为最佳值，能够满足要求的加工精度。因此，具有能够抑制每个晶片加工尺寸变动，加工重复性优良的效果。
并且，变更占空比很容易调整几个nm单位的CD增量，因而适合于每个晶片加工尺寸变动成了问题的0.1μm～0.05μm量级的微细半导体器件的加工。
并且，作为线间控制，也可以在晶片加工后的CD增量值超过容许范围之前，CD增量值上只要开始出现变化了，就根据存入上述蚀刻条件调整部100的数据，使其常常维持高频偏压的占空比，进行前馈控制也行。
并且，就测定加工尺寸的装置来说，一般的是测长SEM，但是因为测长SEM从上面观察形状，形状细小，即多晶硅的宽度比光刻胶尺寸缩小的情况下，存在不能测定多晶硅宽度的问题。作为替代测长SEM求出加工线宽偏差或变化的方法，还有测定布线的电阻求出加工尺寸与设计值之差的方法，或从光反射或折射推断布线形状的方法等。把这些用于检查装置9，在蚀刻条件方面添加反馈控制或前馈控制，调整占空比，就能够校正加工形状变细的场合。
并且，线间控制，即测定加工尺寸调整蚀刻条件的工序，无论在每次一片晶片还是在每次多片都可以设定其工序，但是只要根据晶片的状态将其设定就可以。
并且，蚀刻条件调整部100伴随CD增量的变动调整的蚀刻条件是至少占空比，除占空比外，也可以稍稍调整气体压力、气体组成等其它条件。
[实施例2]
接着，按照图7和图8，说明本发明第2实施例。图7中，与图2相同符号表示同一构件并省略说明。本实施例与图2实施例不同点，在于设法设置监测等离子体光的装置，根据等离子体生成状态的变化控制占空比等而不用检查装置9。就是，相对于真空处理室20构成处理空间的等离子体生成部，设置采集等离子体光的采光窗，采光窗上设置通过光纤连接并测定采集等离子体光的发光光谱的发光监测器34，借助于发光监测器34把测定的发光光谱变成电信号并输入控制装置10a。
就蚀刻形状对每个晶片变化的原因而言，氯化硅等反应生成物附着于真空处理室20内壁往往改变等离子体的状态。例如，附着于内壁的反应生成物再释放一旦附着到晶片32上，CD增量就增大。同时，如果对光的波长测定等离子发光强度，即测定发光光谱，就测出与反应生成物增加相应的变化。变化的情况随气体组成、蚀刻的物质而不同，但是预先测定CD增量与等离子发光光谱的关系，将该数据输入到蚀刻条件调整部100内。在蚀刻条件调整部100，把发光监测器34的输出变化转换成占空比的调整量，通过控制装置10a改变高频偏压电源28的占空比。
这样，在控制装置10a的蚀刻条件调整部100内，或预先输入并存储发光光谱与CD增量值的关系数据，或为晶片的每次处理积累数据。
在上述这样构成的装置中，每次晶片处理都用发光监测器34测定等离子体的发光光谱，通过蚀刻条件调整部100选定或算出小的占空比或大的占空比，使CD增量纳入容许范围内，把调整高频偏压电源28的占空比和功率输出峰值(振幅)的信号从控制装置10a送给高频偏压电源28，调整高频偏压电源28的占空比和峰值电压。因此，通过控制装置10a与每次晶片处理的发光光谱变动匹配，就能够实时调整从高频偏压电源来的高频偏压的占空比。
图8中示出以上的处理流程。蚀刻一开始(802)，就测量来自发光监测器34的值(804)，求出该测量值对上次监测值有多少变化(806)。判定求得的变化量对上次的监测值是否在容许范围内(808)，如果在范围内，就不改变原来条件进行处理。在808步骤判定为范围外的时候，进行高频偏压的接通·断开重复占空比控制，即进行改变占空比的控制(810)。这些控制以后，晶片的蚀刻处理还没有结束时(812)，继续测量监测值(804)，重复上述流程。而后，在步骤812，如果判定蚀刻结束了，则搬出并收回晶片，进而如果规定片数的晶片处理结束了，就结束处理。
以上，按照本第2实施例，可以根据发光先谱，换句话说，根据CD增量值调整高频偏压电源的占空比，因而与上述实施例同样能够使晶片的加工线宽成为最佳值，能够满足要求的加工精度。因此，与上述第1实施例同样，抑制每个晶片加工尺寸的变动，具有所谓可重复性加工优良的效果。并且，适合于每个晶片加工尺寸变动成了问题的0.05μm～0.1μm量级的微细半导体器件加工。
另外，等离子发光光谱的信号当作某特定波长的信号强度使用也行，并且作为多变量解析方法，一般地使用知道的主值解析法，变换成由与CD增量最相关的某一主成分或几个主成分合成求出的参数进行处理也行。
并且，本实施例中，虽然利用等离子发光光谱，但是作为表达等离子蚀刻装置的状态的监测量，除等离子发光光谱外，也可以考虑利用等离子区和电源电路的阻抗、高频偏压电源28的电压波形高度等。
[实施例3]
接着，说明本发明的第3实施例。等离子发光光谱或上述的其它监测值，在等离子处理可能的范围内迅速变化的这种场合，可以认为是装置的硬件变化，例如，因介以等离子体的电气电路上部件磨耗、恶化等引起的异常，因而这时谋求偏置电压适当，以便在等离子处理可能的范围内不致使在先处理中的晶片成为不良，因此设法控制，使其改变接通·断开控制时的稳定功率控制的功率值，并使之优化就行。另外，本实施例的装置构成，除蚀刻条件调整部100以外，都与第2
实施例相同。
图9中示出该实施例3中蚀刻条件调整部100的控制流程。蚀刻一开始(902)，就测量从发光监测器34来的值(904)，求出该测量值对上次监测值有多少变化(906)。判定求得的变化量对上次监测值是否在设定值(容许值)的范围内(908)，如果在范围内，就进行通常高频偏压的接通·断开重复的占空比控制(910)。这些控制以后，晶片的蚀刻处理还没有结束时(912)，继续测量监测值(904)，重复上述流程。而后，如果判定蚀刻结束，就结束蚀刻并搬出并收回晶片(914)。另一方面，在步骤908，判定为范围以外时，即求出的变化量如果超过对上次监测值的设定值(容许值)范围，可以认为是装置的硬件变化，例如，因介以等离子体的电气电路上部件磨耗、恶化等引起的异常。这时应该谋求偏置电压适当，以便在等离子处理可能的范围内不致使在先处理中的晶片成为不良，并控制改变接通·断开控制时的输出值即功率值使之优化(916)。万一，即使进行这样的控制，还是连续地超出对监测值的设定值(容许值)的范围(918)，就可以认为装置或处理条件有些异常，因而输出报警信号(920)，决定等待工艺线操作人员来具体地处置。
这时也将用于输出监测值的变化量与高频偏压的输出值的关系和报警信号的条件作为数据预先输入，或存储每次处理的数据，通过数据化来进行。
[实施例4]
接着，说明本发明的第4实施例。实施例1中如图2(b)所示，接通·断开控制高频电压，但是本实施例中，把一周期内分割成3个以上的区域，要设定时间T1、T2、…Tm，同时分别设定高频的施加功率(或振幅)为P1、P2、…Pm，都是控制的参数。
利用图10～图12，说明本实施例。图10表示这时把一周期内分成3个子区的情况。图11表示用图10中表示的高频功率处理时的流程图。首先，设定每一周期的分割数(m)为m＝3，决定T1、T2、T3及其对应的P1、P2、P3(1102)并开始蚀刻处理。例如，设定P1为100W、P2为10W、P3为30W。用上述测定检查装置等，对蚀刻处理结束后的晶片测定有关CD值、选择比、蚀刻速度(1104、1106、1108)，根据测定的结果，如果在规格值以内(1112)，就不改变什么条件，结束控制值的设定(1114)并处理下面的晶片，但是如果变动量离开规格值，则设定变更子区的T1、T2、T3和P1、P2、P3的任一个(1116)，再处理下面的晶片。
例如，如图10那样，把一周期分成3个区间，就可以得到图12那样的特性。振幅最大的区间T1是控制最大离子能量的区间，该区间的比率成为支配CD的因素。所以，如图12(a)所示，控制区间T1的比率，调整CD。并且，使振幅最小的区间T2的振幅变小，换句话说，通过改变施加功率，就可以如图12(b)那样微调整选择比。当然，改变其它区间的振幅也能改变选择比，但这种情况下，选择比的变动很大变得难以控制，而且CD等也同时改变了。所以，为了尽量抑制对CD等其它重要因素的影响，仅仅加上区间T2的振幅是合适的。并且，具有中间振幅的区间T3可利用于调整多晶硅的蚀刻速度。因为区间T3的振幅设定为比晶片上发生淀积的阈值稍高，需要调整振幅，使其给多晶硅的蚀刻速度带来影响，但没有使氧化膜速率受到极力影响。该调整的条件下，如图12那样通过改变区间T3的比率，可以控制多晶硅的蚀刻速度。
具体点说，N片处理后，如图12(a)所示，CD仅变动ΔCD的话，改变T1的比率仅ΔT1，就使CD回到目标值，处理下面的晶片。如图(b)所示，若选择比仅偏移ΔS，只要改变期间T2的振幅ΔP2，处理下面的晶片，就能够将选择比保持目标值。同样，如果多晶硅的蚀刻速度仅偏移ΔR，如图12(c)所示，增加区间T3的比率ΔT3，就使多晶硅蚀刻速度保持目标值。
本实施例中，也照样使其它因素大致保持一定，可以只改变希望控制因素的控制幅度不是相当大。可是，在相同条件下大量处理相同制品的情况下，本来形状等不能变化。在这里，把极少发生的随时间变化的调整作为目的，因而发挥本发明的效果。
[实施例5]
接着，说明本发明的第5实施例。本实施例是，处理中改变子区的个数(m)，独立控制一周期内的时间T1、T2、…Tm和高频施加功率P1、P2、…Pm的两者之一或双方。
用图13说明本实施例的处理流程。首先，作为初始设定，设定时间T1、T2、T3(1302)，并开始蚀刻(1304)。蚀刻开始后，测量蚀刻中的等离子发光强度的监测值(1306)。求出对监测值的变化量(1308)，判定变化量是否在容许范围内(1310)，如果在容许范围以内，就在照旧的条件下，进行用占空比反馈控制的蚀刻处理(1312)。假如蚀刻结束了(1314)，搬出并回收晶片(1316)。在1310步骤中，如果偏离容许范围，就改变子区数(m)(1318)，并设定时间T1、T2、…Tm和施加功率P1、P2、…Pm(1320)，变更占空比进行其处理。这样的设定变更重复多次也不能很好处理的情况下(1322)，输出报警信号(1324)。变更量随处理晶片的构造或蚀刻条件的改变而变化，因而实际上，需要预先作成存储与各种处理对应的数据库，或为晶片的每次处理积累数据并构筑数据库。
另外，本实施例中，虽然叙述了有关监控蚀刻中的等离子发光强度的方法，但是如图5所示，也可以用检查装置，检查蚀刻结束后的晶片，根据其测定数据，进行步骤1310的判定。并且，作为步骤1310的判定条件，如图11所示的实施例，也可以判定有关CD值、选择比、蚀刻速度。
[实施例6]
接着，说明本发明的第6实施例。本实施例是，改变实施例1的ECR等离子装置，成为使用电感耦合型等离子源的等离子处理装置，就高频电压的接通·断开控制来说，接通·断开控制等离子体生成用的高频电压。用图14说明本实施例。在真空处理室20a的外侧设置的电感线圈71上，施加用高频电源72接通·断开控制13.56MHz的高频，使真空处理室内产生等离子体。用于加速离子的高频偏压电源28a连接到设置样品的下部电极27a上。
在高频电源72的接通期间，等离子体中产生离子，借助于偏置用的高频偏压电源28a加速离子，垂直入射到晶片上进行晶片垂直蚀刻。在高频电源72的断开期间，消失等离子体中的离子，与垂直方向的蚀刻停止的同时，气体中含有的反应生成物扩散并淀积于晶片上。就是，与接通·断开控制下部电极27a上施加高频电压发生相同效果。因为该效果，维持均匀性和选择比，能够控制蚀刻的形状(CD)。
高频电源72的接通·断开控制可与上述第1到第5实施例所示的控制同样进行控制。并且，不言而喻，本实施例的装置中对下部电极27a上施加的高频电压进行接通·断开控制也行。
[实施例7]
接着，说明本发明的第7实施例。本实施例是作成电容耦合型的等离子处理装置当作等离子处理装置。用图15说明本实施例。在真空处理室20b内设置2个平行平板电极，上部电极82上连接等离子发生用的高频电源，配置晶片的下部电极27b上连接离子加速用的高频偏压电源28b。本实施例中，也与第6实施例同样，接通·断开控制哪里的高频电源，只要如上述第1到第5实施例所示的一样控制就行。
以上，按照本发明的这些实施例，具有不降低生产率而能够抑制每个晶片加工尺寸的变动且加工晶片重复性良好的效果。
另外，这些实施例中的蚀刻处理数据也可以存入等离子处理装置的控制装置内，也可以存入控制半导体制造工艺线的上位控制装置内。并且，也可以通过利用因特网的网络，连接半导体制造厂和制造装置制造厂，使其利用存入制造装置制造厂的数据。

Claims (13)

1、一种在向样品施加高频电压的状态下处理上述样品的等离子处理方法，其特征是：
上述高频电压在一个周期内由多个时间分割了的子区组成，各子区的高频输出的状态不同，
测定上述样品的加工状态，
根据该测定的结果，控制在上述一个周期内输出大的子区所占的比例即占空比。
2、根据权利要求1所述的等离子处理方法，其特征是：对上述样品的每个处理单位，进行上述占空比的变更。
3、根据权利要求1所述的等离子处理方法，其特征是：测定上述样品的加工状态是测定样品上的加工线宽即CD增量。
4、一种在向样品施加高频电压的状态下处理上述样品的等离子处理方法，其特征是：
上述高频电压在一个周期内由多个时间分割了的子区组成，且被构成为可独立控制对各子区的施加功率，
监测上述样品的处理状态，
根据该处理状态的变化，反馈控制上述各子区的施加功率。
5、根据权利要求4所述的等离子处理方法，其特征是：对上述样品的每个处理单位，进行上述各子区的施加功率的变更。
6、根据权利要求4所述的等离子处理方法，其特征是：通过变更振幅值，进行上述各子区的施加功率的变更。
7、根据权利要求4所述的等离子处理方法，其特征是：
设置三个上述一个周期内的子区；
第1子区为控制样品上的加工线宽即CD增量的区域，第2子区为控制选择比的区域，第3子区为控制多晶硅的蚀刻速度的区域，
上述各子区的振幅值的大小控制成第1子区＞第3子区＞第2子区。
8、一种等离子处理装置，在真空容器内产生等离子体，从与在上述真空容器内设置的样品台连接的高频电源向该样品台施加高频电压，对在上述样品台上配置的基板进行处理，其特征是：
上述高频电压在一个周期内由多个时间分割了的子区组成，且被构成为可独立控制对各子区的施加功率，且
包括测定上述样品的加工状态的测定部、和根据该测定部的测定结果，控制上述各子区的施加功率的蚀刻条件调整部。
9、根据权利要求8所述的等离子处理装置，其特征是：
上述一个周期内的各子区的高频的振幅值不同；
上述蚀刻条件调整部接收来自上述测定部的输出信号，控制上述1个周期内的振幅值大的区域占的比例即占空比。
10、根据权利要求8所述的等离子处理装置，其特征是：
上述一个周期内的各子区的高频的振幅值不同；
上述蚀刻条件调整部接收来自上述测定部的输出信号，控制上述各子区的振幅值。
11、根据权利要求8所述的等离子处理装置，其特征是：上述测定部测定上述真空容器内的等离子发光强度。
12、根据权利要求8所述的等离子处理装置，其特征是：上述测定部测定上述样品的加工线宽即CD增量。
13、根据权利要求11所述的等离子处理装置，其特征是：上述蚀刻条件调整部具有表示样品的加工线宽即CD增量和发光光谱关系的数据，从来自上述测定部的输出基于上述数据推定样品的加工线宽即CD增量。
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