JP2003229362A - 半導体装置の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置の製造における歩留まりの向上を
図ることが可能な半導体装置の製造方法及び製造装置を
提供する。 【解決手段】 高周波を印加することによりチャンバ２
内でプラズマを発生させ、このプラズマ雰囲気中におい
て半導体基板５に対して所定の処理を行う半導体装置の
製造方法である。この方法では、半導体基板５に対する
処理中に、（１）チャンバ２に印加される高周波の基本
波及び高調波それぞれの電流信号及び電圧信号を検出
し、（２）電流信号及び電圧信号に基づいて、それら信
号検出時における半導体基板５の処理状態を示す特性パ
ラメータの予測値を算出し、（３）特性パラメータの予
測値と予め設定された特性パラメータの目標値とに基づ
いて、半導体基板５に対する処理のそのままの継続、半
導体基板５に対する処理時間及びプロセスパラメータの
少なくともいずれかの変更、及び半導体基板５に対する
処理の停止、のいずれかを実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法及び製造装置に関し、より詳細には、高周波を印加
することによりチャンバ内でプラズマを発生させ、この
プラズマ雰囲気中において半導体基板に対して所定の処
理を行う半導体装置の製造方法及び製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路を製造するためには、半
導体基板上に様々な種類の膜を形成したり、あるいは半
導体基板上に形成された様々な種類の膜をエッチングし
たりする。例えば、プラズマＣＶＤ成膜装置では、チャ
ンバに高周波を印加することにより、チャンバ内に導入
されたプロセスガスのプラズマを生成し、半導体基板上
に成膜を施す。

【０００３】従来より、かかる半導体基板の成膜処理は
決められたレシピに基づいて行われ、ロットの処理が終
了した後、成膜結果の検査が行われる。そして、成膜結
果に異常が生じていた場合は、次のロットの処理に入る
前に、高周波電力、チャンバ内の圧力、チャンバ内に導
入されるガスの流量、チャンバ内の温度等のプロセスパ
ラメータを修正し、次のロットの処理から新たなレシピ
に基づいて成膜処理が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】発明者らは、上記した
従来の技術について検討を重ねたところ、以下の問題点
があることを見出した。

【０００５】すなわち、上記した従来の技術では、半導
体基板の処理結果の検査をロットの処理後に行ってお
り、プロセス中には半導体基板上の処理状態の異常を検
知することができなかった。したがって、処理に異常を
きたしている場合であっても、プロセス中においては上
記プロセスパラメータを修正することができず、多くの
不良品を製造することとなって、歩留まりが低下すると
いう問題があった。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、半導体装置の製造における歩留まりの向
上を図ることが可能な半導体装置の製造方法及び製造装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、高周波を印加することによりチャンバ内
でプラズマを発生させ、このプラズマ雰囲気中において
半導体基板に対して所定の処理を行う半導体装置の製造
方法である。この方法は、半導体基板に対する処理中
に、（１）チャンバに印加される高周波の基本波及び高
調波それぞれの電流信号及び電圧信号を検出し、（２）
電流信号及び電圧信号に基づいて、それら信号検出時に
おける半導体基板の処理状態を示す特性パラメータの予
測値を算出し、（３）特性パラメータの予測値と予め設
定された特性パラメータの目標値とに基づいて、半導体
基板に対する処理のそのままの継続、半導体基板に対す
る処理時間及びプロセスパラメータの少なくともいずれ
かの変更、及び半導体基板に対する処理の停止、のいず
れかを実行することを特徴とする。

【０００８】この方法では、半導体基板に対する処理中
において、チャンバに印加される高周波の基本波及び高
調波それぞれの電流信号及び電圧信号が検出される。そ
して、検出された電流信号及び電圧信号に基づいて、そ
れら信号検出時における半導体基板の処理状態を示す特
性パラメータの予測値が算出される。ここで、算出され
る特性パラメータの予測値は、それら信号検出時におけ
る半導体基板の実際の処理状態をほぼ正確に反映するこ
とが、発明者の実験により確かめられている。よって、
算出された特性パラメータの予測値と予め設定された特
性パラメータの目標値とに基づいて、処理状態が適切か
否かを判定することが可能となる。これにより、処理状
態が適切であると認められるときは、半導体基板に対す
る処理をそのままの継続し、処理状態が適切でないと認
められるときは、半導体基板に対する処理時間及びプロ
セスパラメータの少なくともいずれかを変更し、あるい
は半導体基板に対する処理を停止する。このようにし
て、半導体基板に対する処理中に適切な処置をとること
で、半導体装置の製造における歩留まりの向上を図るこ
とが可能となる。

【０００９】本発明に係る半導体装置の製造方法では、
プロセスパラメータの変更は、予め求められた特性パラ
メータとプロセスパラメータとの関係を示すプロセスト
レンドデータに基づいて行われることを特徴としてもよ
い。このようにすれば、かかるデータに基づいて、プロ
セスパラメータを適切に変更することが可能となる。

【００１０】本発明に係る半導体装置の製造方法では、
プロセスパラメータには、チャンバに印加する高周波の
電力、チャンバ内における圧力、チャンバに導入される
ガスの流量、チャンバ内における温度、及び半導体基板
を挟むようにチャンバ内に配置された電極間の距離、の
少なくともいずれかが含まれることを特徴としてもよ
い。半導体基板の処理状態が適切でないとき、上記した
プロセスパラメータを変更することで処理状態が修正さ
れ、その結果、所望の処理結果を得ることが可能とな
る。

【００１１】本発明に係る半導体装置の製造方法では、
半導体基板に対する処理として成膜処理を行うことを特
徴としてもよい。このように、この半導体装置の製造方
法は、成膜処理を伴う半導体装置の製造に好適である。

【００１２】本発明に係る半導体装置の製造方法では、
特性パラメータには、半導体基板上に形成された膜の厚
さ、膜のストレス、膜の屈折率、及び膜厚の均一性、の
少なくともいずれかが含まれることを特徴としてもよ
い。成膜処理においては、検出された電流信号及び電圧
信号に基づいて、上記した特性パラメータを算出するこ
とができる。よって、かかる特性パラメータに基づいて
成膜処理が適切か否かを判定することが可能となり、こ
れにより半導体基板に対する処理中に適切な処置をとる
ことで、半導体装置の製造における歩留まりの向上を図
ることが可能となる。

【００１３】本発明に係る半導体装置の製造方法では、
半導体基板に対する処理としてエッチング処理を行うこ
とを特徴としてもよい。このように、この半導体装置の
製造方法は、エッチング処理を伴う半導体装置の製造に
好適である。

【００１４】本発明に係る半導体装置の製造方法では、
特性パラメータには、エッチング量が含まれることを特
徴としてもよい。エッチング処理においては、検出され
た電流信号及び電圧信号に基づいて、上記した特性パラ
メータを算出することができる。よって、かかる特性パ
ラメータに基づいてエッチング状態が適切であるか否か
を判定することが可能となり、これにより半導体基板に
対する処理中に適切な処置をとることで、半導体装置の
製造における歩留まりの向上を図ることが可能となる。

【００１５】本発明に係る半導体装置の製造装置は、上
記した本発明に係る半導体装置の製造方法を有効に実施
するための装置である。

【００１６】すなわち、本発明に係る半導体装置の製造
装置は、（１）半導体基板に対して処理を行うためのチ
ャンバと、（２）チャンバに高周波を印加するための高
周波電源と、（３）高周波電源とチャンバとを結び、高
周波電源において生成された高周波をチャンバに伝送す
るための伝送路と、（４）伝送路上に設けられており、
高周波の基本波及び高調波それぞれの電流信号及び電圧
信号を検出するセンサーと、（５）電流信号及び電圧信
号に基づいて、半導体基板の処理状態を示す特性パラメ
ータの予測値を算出する予測値算出装置と、（６）特性
パラメータの予測値と予め設定された特性パラメータの
目標値とに基づいて、半導体基板に対する処理のそのま
まの継続、半導体基板に対する処理時間及びプロセスパ
ラメータの少なくともいずれかの変更、及び半導体基板
に対する処理の停止、のいずれかを実行する制御装置
と、を備えることを特徴とする。

【００１７】本発明に係る半導体装置の製造装置におい
て、制御装置は、予め求められた特性パラメータとプロ
セスパラメータとの関係を示すプロセストレンドデータ
を記憶する記憶手段を有し、そのプロセストレンドデー
タに基づいて、プロセスパラメータの変更を指示するこ
とを特徴としてもよい。

【００１８】本発明に係る半導体装置の製造装置では、
プロセスパラメータには、チャンバに印加する高周波の
電力、チャンバ内における圧力、チャンバ内に導入する
ガスの流量、チャンバ内における温度、及び半導体基板
を挟むようにチャンバ内に配置された電極間の距離、の
少なくともいずれかが含まれることを特徴としてもよ
い。

【００１９】本発明に係る半導体装置の製造装置では、
当該半導体装置の製造装置は、半導体基板に対する処理
として成膜処理を行う成膜装置を含むことを特徴として
もよい。

【００２０】本発明に係る半導体装置の製造装置は、特
性パラメータには、半導体基板上に形成された膜の厚
さ、膜のストレス、膜の屈折率、及び膜厚の均一性、の
少なくともいずれかが含まれることを特徴としてもよ
い。

【００２１】本発明に係る半導体装置の製造装置では、
当該半導体装置の製造装置は、半導体基板に対する処理
としてエッチング処理を行うエッチング装置を含むこと
を特徴としてもよい。

【００２２】本発明に係る半導体装置の製造装置では、
特性パラメータには、エッチング量が含まれることを特
徴としてもよい。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の
説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複す
る説明を省略する。

【００２４】（第1の実施形態）まず、本発明に係る半
導体装置の製造方法及び製造装置の第１の実施形態につ
いて説明する。

【００２５】図１は、本発明に係る半導体装置の製造装
置の第１の実施形態として、プラズマＣＶＤ（化学的気
相堆積）装置の構成を概略的に示す図である。

【００２６】ＣＶＤ装置１は、図１に示すように、所望
の真空度に減圧可能なチャンバ２を備えている。このチ
ャンバ２内には、半導体基板５を支持するペデスタル３
が設けられている。ペデスタル３は、アルミニウム等の
導電性材料から成り、チャンバ２に高周波を印加するた
めの電極としても機能している。このペデスタル３は、
半導体基板５を加熱するためのヒーター３ａを内蔵して
いる。そして、このペデスタル３は、Ｏリング、メタル
シール等によりチャンバ２に気密に設けられると共に、
図示しない可動機構により上下駆動可能に設けられてい
る。

【００２７】また、チャンバ２内には、ペデスタル３の
上方に位置して半導体基板５と対面するように、中空の
円盤状を成すシャワーヘッド４が設けられている。シャ
ワーヘッド４は、ガス供給系１０から供給される成膜ガ
スなどの必要なガスに対するガス分配部として機能す
る。このシャワーヘッド４は、アルミニウム等の導電性
材料から成り、伝送路７を介して高周波電源９と接続さ
れている。よって、シャワーヘッド４は、チャンバ２に
高周波を印加するための電極としても機能している。

【００２８】ガス供給系１０は、半導体基板５上に所定
の膜を形成するための成膜ガスを供給する。例えば、半
導体基板５上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂）を形成する
場合、ガス供給系１０は、ＴＥＯＳ（Tetraethylorthos
ilicate）及びO₂（酸素）をそれぞれ供給するＴＥＯＳ
供給源１１及びO₂供給源１２を備えている。また、これ
ら成膜ガスのキャリアガスとしてＨｅ（ヘリウム）ガス
を供給するＨｅ供給源１３を備えている。

【００２９】これらの各ガス供給源１１〜１３は、各ガ
スの質量流量を制御するＭＦＣ（質量流量コントロー
ラ；Mass Flow Controller）１１ａ〜１３ａが設けられ
たガス管１４を介して、シャワーヘッド４のガス供給口
１５に接続されている。これにより、ガス供給源１１〜
１３のそれぞれから供給されたＴＥＯＳ、O₂、及びＨｅ
は、ガス供給口１５を経てシャワーヘッド４に導入され
る。そして、ここで混合され分散された後、チャンバ２
内に収容された半導体基板５上に供給される。

【００３０】チャンバ２の下部には、ガス排気口２０が
設けられている。このガス排気口２０は、チャンバ２の
内部を減圧する真空ポンプや圧力計などを含むガス排気
系２１と排気管を介して接続されている。

【００３１】またＣＶＤ装置１は、チャンバ２に高周波
を印加するための高周波電源９を、チャンバ２の外部に
備えている。この高周波電源９は、伝送路７を介してチ
ャンバ２のシャワーヘッド４と接続されており、高周波
電源９において生成された高周波は、この伝送路７を伝
搬してシャワーヘッド４に印加される。また、伝送路７
上にはインピーダンス整合器１８が設けられている。

【００３２】また、伝送路７上であってインピーダンス
整合器１８とチャンバ２（より詳細には、電極としての
シャワーヘッド４）との間には、伝送路７上を伝搬する
高周波の基本波及び高調波それぞれの電流信号及び電圧
信号を検出するためのセンサー１９が設けられている。
そして、センサー１９とシャワーヘッド４との間の伝送
路７上には、電力を消費するような装置は設けられてい
ない。なお、センサー１９は伝送路７上において可能な
限りチャンバ２と近接した位置に設けられていると好ま
しい。

【００３３】図２は、上記センサー１９の構成例を示す
回路図である。

【００３４】図２に示すように、センサー１９は、高周
波の入力端２２及び出力端２３を有し、入力端２２側に
電流検出部２４が設けられ、出力端２３側に電圧検出部
２５が設けられている。電流検出部２４はトロイダルコ
イルと抵抗とを含み、センサー１９が設けられている位
置における高周波の基本波及び高調波それぞれの電流Ｉ
に相当する信号を電圧値ｅ１として検出する。また、電
圧検出部２５は複数のコンデンサを含み、センサー１９
が設けられている位置における高周波の基本波及び高調
波それぞれの電圧Ｖに相当する信号を電圧値ｅ２として
検出する。このセンサー１９は、図１に示すように、制
御ユニット３０と電気的に接続されている。

【００３５】制御ユニット３０は、図３に示すように、
半導体基板５上の成膜状態を示す特性パラメータの予測
値を算出する予測値算出装置３１と、ＣＶＤ装置１全体
の制御を司る制御装置３６とを有している。

【００３６】予測値算出装置３１は、第１の演算部３２
と、第２の演算部３３と、多変量解析データベース３４
とを含んでいる。

【００３７】第１の演算部３２は、センサー１９と電気
的に接続されており、センサー１９で検出した電流信号
及び電圧信号に基づいて、ＲＦパラメータを算出する。
このＲＦパラメータは、後述する多変量解析に用いられ
るパラメータであり、高周波の電流Ｉ_i、電圧Ｖ_i、電流
Ｉ_iと電圧Ｖ_iとの位相差φ_i、負荷インピーダンスＺ
_i（＝Ｒ_i+ｊＸ_i；Ｒ_iは実数部、Ｘ_iは虚数部）、チャン
バ２内での消費電力Ｐ_{ide liv.}、進行波電力Ｐ_ifwd、反
射波電力Ｐ_irefなどが含まれる。

【００３８】ここで、インピーダンスＺ_iは、 Ｚ_i ＝ Ｖ_i ／ Ｉ_i … （１） で表される式（１）に基づいて算出することができる。

【００３９】インピーダンスＺ_iの実数部Ｒ_iは、 Ｒ_i ＝ （Ｖ_i／Ｉ_i）ｃｏｓφ_i … （２） で表される式（２）に基づいて算出することができる。

【００４０】インピーダンスＺ_iの虚数部Ｘ_iは、 Ｘ_i ＝ （Ｖ_i／Ｉ_i）ｓｉｎφ_i … （３） で表される式（３）に基づいて算出することができる。

【００４１】チャンバ２で消費される消費電力Ｐ
_ideliv.は、 Ｐ_ideliv. ＝ Ｖ_i・Ｉ_i・ｃｏｓφ_i … （４） で表される式（４）に基づいて算出することができる。

【００４２】進行波電力Ｐ_ifwdは、 Ｐ_ifwd. ＝ （（Ｖ_i+Ｉ_i・Ｚ₀）／２）² ／Ｚ₀ … （５） で表される式（５）に基づいて算出することができる。
ここで、Ｚ₀は特性インピーダンスである。

【００４３】反射波電力Ｐ_irefは、 Ｐ_iref ＝ Ｐ_ifwd. − Ｐ_ideliv. … （６） で表される式（６）に基づいて算出することができる。

【００４４】これら高周波パラメータにおいて、添字ｉ
は次数を示す。これら高周波パラメータは、高周波の基
本波（ｉ＝０）及び高調波（ｉ＝１，２，・・・）それ
ぞれについて算出される。本実施形態に係るＣＶＤ装置
１では、３次の高調波（ｉ＝３）まで高周波パラメータ
が算出される。

【００４５】第２の演算部３３は、第1の演算部３２と
電気的に接続されており、第1の演算部３２で算出され
たRFパラメータを用いて、多変量解析により半導体基板
５の処理状態を示す特性パラメータの予測値を算出す
る。特性パラメータとしては、半導体基板５に対する処
理として成膜処理を行う本実施形態では、形成された膜
の膜厚、膜のストレス、膜の屈折率、膜厚の均一性など
が含まれる。なお、特性パラメータとしての膜厚は、こ
こでは成膜レートとして算出している。

【００４６】第２の演算部３３は、多変量解析データベ
ース３４と電気的に接続されている。この多変量解析デ
ータベース３４には、第２の演算部３３において、RFパ
ラメータを用いて特性パラメータの予測値を多変量解析
により算出するときに用いられる関数が記憶されてい
る。

【００４７】制御装置３６は、第３の演算部３７と、判
定制御部３８と、プロセストレンドデータベース（記憶
手段）３９と、第４の演算部４０と、を含んでいる。

【００４８】第３の演算部３７は、予測値算出装置３１
の第２の演算部３３と電気的に接続されている。この第
３の演算部３７は、第２の演算部３３において算出され
た特性パラメータの予測値と、予め入力されて設定され
た特性パラメータの目標値との偏差量を算出する。具体
的には、膜厚（成膜レート）の予測値と膜厚の目標値と
に基づいて、膜厚の偏差量を算出する。また、膜のスト
レスの予測値とストレスの目標値とに基づいて、ストレ
スの偏差量を算出する。また、膜の屈折率の予測値と屈
折率の目標値とに基づいて、屈折率の偏差量を算出す
る。また、膜厚の均一性の予測値と均一性の目標値とに
基づいて、均一性の偏差量を算出する。

【００４９】判定制御部３８は、第３の演算部３７と電
気的に接続されている。この判定制御部３８は、第３の
演算部３７で算出した偏差量に基づいて、成膜状態が適
切であるか否かを判定する。また、この判定制御部３８
は、高周波電源９、ペデスタル３、ガス排気系２１、ヒ
ータ３ａ、及びガス供給系１０のそれぞれと電気的に接
続されており、成膜状態の判定結果に基づいてこれらを
制御する。

【００５０】ここで、判定制御部３８において成膜状態
を判定するに際し、各特性パラメータの偏差量には２段
階の閾値が設定されている。第１の閾値は、いわゆる不
感帯を規定するものである。この第１の閾値よりも偏差
量が小さければ、判定制御部３８は成膜状態が適切であ
ると判定し、そのままの状態での成膜処理の継続を指示
する。このように、第１の閾値を設けて不感帯を規定す
ることにより、成膜処理が不安定になることを抑制する
ことができる。

【００５１】第２の閾値は、成膜処理を停止する禁止帯
を規定するものである。この第２の閾値よりも偏差量が
大きければ、判定制御部３８は成膜処理に異常が生じて
いると判定し、成膜処理の停止を指示する。このよう
に、第２の閾値を設けて禁止帯を規定することにより、
早期に成膜処理を停止して歩留まりの向上を図ることが
可能となる。

【００５２】そして、偏差量が第１の閾値と第２の閾値
との間にあるときは、判定制御部３８は成膜状態が適切
でないもののプロセスの修正が可能であると判定し、後
述する第４の演算部４０において算出された変更値に基
づいて、成膜時間及びプロセスパラメータの少なくとも
いずれかの変更を指示する。ここで、プロセスパラメー
タには、高周波電源９によりチャンバ２に印加される高
周波電力、チャンバ２内における圧力、チャンバ２に導
入されるガス流量、チャンバ２内における温度（ヒータ
３ａの温度）、電極間距離（シャワーヘッド４とペデス
タル３との距離）などが含まれる。

【００５３】第４の演算部４０は、判定制御部３８と電
気的に接続されている。この第４の演算部４０は、判定
制御部３８において成膜状態が適切でないもののプロセ
スの修正が可能であると判定されたとき、第３の演算部
３７で算出された偏差量に基づいて、成膜時間及びプロ
セスパラメータの少なくともいずれかの変更値を算出す
る。

【００５４】例えば、膜厚（成膜レート）が適切でない
と判定されたとき、第４の演算部４０において、第３の
演算部３７で算出された膜厚の偏差量を成膜レートで除
して、残りの成膜に必要な時間を算出する。そして、算
出された時間に基づいて、所望の厚さの膜が得られるよ
うに成膜時間の変更値を算出する。

【００５５】また例えば、膜の屈折率が適切でないと判
定されたとき、第４の演算部４０において、第３の演算
部３７で算出された膜の屈折率の偏差量に基づいて、プ
ロセスパラメータの変更値を算出する。このプロセスパ
ラメータの変更値の算出は、プロセストレンドデータベ
ース３９に予め記憶された、特性パラメータとプロセス
パラメータとの関係を示すプロセストレンドデータに基
づいて行われる。

【００５６】すなわち、図３に示すように、第４の演算
部４０は、プロセストレンドデータベース３９と電気的
に接続されている。このプロセストレンドデータベース
３９には、予め実験により求められた、膜厚（成膜レー
ト）、膜のストレス、膜の屈折率、膜厚の均一性などの
各特性パラメータと、高周波電力、チャンバ内圧力、ガ
ス流量、チャンバ内温度、電極間距離などの各プロセス
パラメータとの関係を示すプロセストレンドデータが複
数記憶されている。本実施形態では、４個の特性パラメ
ータと５個のプロセスパラメータがあるため、プロセス
トレンドデータベース３９には、２０個のプロセストレ
ンドデータが記憶されている。これらプロセストレンド
データは、特性パラメータ毎に４つにグループ化されて
おり、それぞれのグループには、５個のプロセスパラメ
ータそれぞれとの関係を示すプロセストレンドデータが
記憶されている。

【００５７】よって、第４の演算部４０では、かかるプ
ロセストレンドデータに基づいて、第３の演算部３７で
算出した偏差量から、プロセスパラメータの変更値を算
出する。例えば、特性パラメータとして膜の屈折率が適
切でないとき、屈折率についてのグループ３の中で、最
も効果的なプロセスパラメータ（すなわち、少量の変更
で大きな屈折率の変化量を得ることが可能なプロセスパ
ラメータ）、例えば高周波電力を選択し、この変更値を
算出する。このとき、高周波電力を変更することにより
膜のストレスなど他の特性パラメータに影響を及ぼす場
合は、他のプロセスパラメータを変更して調節し、全て
の特性パラメータが適切な値となるように調整を図る。

【００５８】なお、２以上の特性パラメータが適切でな
いと判定されたときも、上記のように各プロセスパラメ
ータを適宜調節して、全ての特性パラメータが適切な値
となるように調整を図る。

【００５９】次に、このように構成されたＣＶＤ装置１
を用いた成膜方法の一例について説明する。ここでは、
例えば多層配線基板の層間絶縁膜としてシリコン酸化膜
を形成する場合の成膜方法について説明する。

【００６０】まず、ペデスタル３を接地する。また、高
周波電源９を介してシャワーヘッド４を接地する。次
に、チャンバ２内をガス排気口２０を介して接続されて
いるガス排気系２１の真空ポンプによって減圧する。こ
の減圧下において、ロードロックチャンバや他のチャン
バ、基板準備室などから半導体基板５をチャンバ２内へ
搬送し、ペデスタル３上に載置する。そして、ペデスタ
ル３とシャワーヘッド４との間の電極間距離を調整す
る。更に、ヒータ３ａに通電することによりペデスタル
３及び半導体基板５を所定の温度に加熱する。

【００６１】次に、ガス供給源１１〜１３からガスの供
給を開始し、ＴＥＯＳ、Ｏ₂、及びＨｅを所定の流量で
ガス管１４を介してシャワーヘッド４に導入し、ここで
十分に混合し拡散した後、半導体基板５上に供給する。

【００６２】次に、高周波電源９を作動させ、所定の電
力でチャンバ２への高周波の印加を開始する。すると、
チャンバ２内で高周波プラズマが生成され、チャンバ２
内に供給された成膜ガスがイオン化ないしはラジカル化
し、半導体基板５上にシリコン酸化膜が形成される。

【００６３】以上のプロセス制御は、制御ユニット３０
が有する制御装置３６の判定制御部３８により、予め設
定された初期のレシピ（各プロセスパラメータ、成膜時
間などが設定されている）に基づいて行われる。

【００６４】ここで、成膜プロセス中においては、セン
サー１９により高周波の基本波及び高調波（３次まで）
それぞれの電流信号及び電圧信号を検出する。サンプリ
ング周期は、例えば０．１秒〜１秒程度である。このサ
ンプリング周期は、１枚の半導体基板５に成膜を施すの
に必要な成膜時間に依存して決定される。

【００６５】制御ユニット３０の第１の演算部３２にお
いて、センサー１９からの電流信号及び電圧信号に基づ
いて、高周波の基本波及び高調波それぞれについて電流
Ｉ_i、電圧Ｖ_i、電流Ｉ_iと電圧Ｖ_iとの位相差φ_i、イン
ピーダンスＺ_i（＝Ｒ_i+ｊＸ_i；Ｒ_iは実数部、Ｘ_iは虚数
部）、チャンバ２内での消費電力Ｐ_ideliv.、進行波電
力Ｐ_ifwd、反射波電力Ｐ_irefなどのＲＦパラメータを算
出する。

【００６６】そして、第２の演算部３３において、膜厚
（成膜レート）、膜のストレス、膜の屈折率、膜厚の均
一性などの特性パラメータの予測値を算出する。この特
性パラメータの予測値の算出は、多変量解析データベー
ス３４に記憶されている関係式に基づいて行う。

【００６７】次に、第３の演算部３７において、このよ
うにして算出された特性パラメータの予測値と予め設定
された特性パラメータの目標値との偏差量を算出する。
より詳細には、膜厚（成膜レート）の予測値と膜厚の目
標値とに基づいて、膜厚の偏差量を算出する。また、膜
のストレスの予測値とストレスの目標値とに基づいて、
ストレスの偏差量を算出する。また、膜の屈折率の予測
値と屈折率の目標値とに基づいて、屈折率の偏差量を算
出する。また、膜厚の均一性の予測値と均一性の目標値
とに基づいて、均一性の偏差量を算出する。

【００６８】そして、判定制御部３８において、第３の
演算部３７で算出した偏差量に基づいて、成膜状態が適
切か否かを判定する。そして、各偏差量が不感帯を規定
する第１の閾値よりも小さければ、判定制御部３８は成
膜状態が適切であると判定し、そのままの状態での成膜
処理を継続する。

【００６９】また、いずれかの偏差量が禁止帯を規定す
る第２の閾値よりも大きければ、判定制御部３８は処理
に著しい異常が生じていると判定して、成膜処理を停止
する。

【００７０】また、各偏差量が第１の閾値と第２の閾値
との間にあるときは、成膜時間及びプロセスパラメータ
の少なくともいずれかを変更する。

【００７１】例えば、膜厚が適切でないと判定されたと
き、第４の演算部４０において、第３の演算部３７で算
出された膜厚の偏差量を成膜レートで除して、残りの成
膜に必要な時間を算出する。そして、算出された時間に
基づいて、所望の厚さの膜を得られるように、成膜時間
の変更値を算出する。判定制御部３８は、このようにし
て算出された成膜時間の変更値に基づいて、レシピを変
更して成膜処理を継続する。

【００７２】また例えば、膜の屈折率が適切でないと判
定されたとき、第４の演算部４０において、第３の演算
部３７で算出された膜の屈折率の偏差量に基づいて、プ
ロセスパラメータの変更値を算出する。このプロセスパ
ラメータの変更値の算出は、プロセストレンドデータベ
ース３９に予め記憶された、特性パラメータとプロセス
パラメータとの関係を示すプロセストレンドデータに基
づいて行われる。より詳細には、屈折率についてのグル
ープ３の中で、最も効果的なプロセスパラメータ（すな
わち、少量の変更で大きな屈折率の変化量を得ることが
可能なプロセスパラメータ）、例えば高周波電力を選択
し、この変更値を算出する。このとき、高周波電力を変
更することにより膜のストレスなど他の特性パラメータ
に影響を及ぼす場合は、他のプロセスパラメータを変更
して調節し、全ての特性パラメータが適切な値となるよ
うに調整を図る。判定制御部３８は、このようにして算
出されたプロセスパラメータの変更値に基づいて、レシ
ピを変更して成膜処理を継続する。

【００７３】なお、２以上の特性パラメータが適切でな
いと判定されたときも、上記のように各プロセスパラメ
ータを変更して調節し、全ての特性パラメータが適切な
値となるように調整を図る。また、必要に応じてプロセ
スパラメータ及び成膜時間の双方を変更して調節しても
よい。

【００７４】そして、所望のシリコン酸化膜の形成を終
了したら、ＴＥＯＳ、Ｏ₂、及びＨｅの供給を停止す
る。そして、高周波電源９を停止させて、成膜処理を終
了する。

【００７５】次に、本実施形態に係るＣＶＤ装置１及び
成膜方法の作用効果について説明する。

【００７６】本実施形態では、半導体基板５に対する成
膜処理中において、チャンバ２に印加される高周波の基
本波及び高調波それぞれの電流信号及び電圧信号を検出
している。そして、検出された電流信号及び電圧信号に
基づいて、それら信号検出時における半導体基板５の成
膜状態を示す特性パラメータの予測値を算出している。
ここで、算出される特性パラメータの予測値は、それら
信号検出時における半導体基板５の実際の成膜状態をほ
ぼ正確に反映することが、発明者の実験により確かめら
れている。よって、算出された特性パラメータの予測値
と予め設定された特性パラメータの目標値との偏差量に
基づいて、成膜状態が適切か否かを判定することが可能
となる。これにより、成膜状態が適切であると認められ
るときは、半導体基板５に対する成膜処理をそのままの
継続し、成膜状態が適切でないと認められるときは、そ
の偏差量に基づいて半導体基板５に対する成膜時間及び
プロセスパラメータの少なくともいずれかを変更し、あ
るいは半導体基板５に対する成膜処理を停止する。この
ようにして、半導体基板５に対する成膜処理中に適切な
処置をとることで、半導体装置の製造における歩留まり
の向上を図ることが可能となる。

【００７７】特に、プロセスパラメータの変更は、予め
求められた特性パラメータとプロセスパラメータとの関
係を示すプロセストレンドデータに基づいて行われるた
め、かかるデータに基づいて、プロセスパラメータを適
切に変更することが可能となる。

【００７８】また、本実施形態に係るＣＶＤ装置１で
は、高周波の電圧信号及び電流信号を検出するセンサー
１９が、インピーダンス整合器１８とチャンバ２内のシ
ャワーヘッド４との間の伝送路７上に設けられている。
従って、第１の演算部３２において算出されるＲＦパラ
メータは、インピーダンス整合器１８により影響される
ことがない。その結果、半導体基板５の成膜状態を示す
特性パラメータの予測値は、半導体基板５の実際の成膜
状態をより正確に反映することとなり、判定制御部３８
におけるＣＶＤ装置１の制御がより適切なものとなっ
て、半導体装置の製造における歩留まりの向上をより一
層図ることが可能となる。

【００７９】（第２の実施形態）次に、本発明に係る半
導体装置の製造方法及び製造装置の第２の実施形態につ
いて説明する。図３は、第２の実施形態に係る半導体装
置の製造装置として、ドライエッチング装置４１の構成
を概略的に示す図である。

【００８０】エッチング装置４１は、図３に示すよう
に、所望の真空度に減圧可能なチャンバ４２を備えてい
る。このチャンバ４２上部のリッド４２ａは、アルミニ
ウム等の導電性材料からなり、チャンバ４２に高周波を
印加するための電極として機能している。チャンバ４２
内には、半導体基板４５を支持するペデスタル４３が設
けられている。このペデスタル４３は、アルミニウム等
の導電性材料から成り、伝送路７を介して高周波電源４
９と接続されている。よって、ペデスタル４３は、チャ
ンバ４２内に高周波を印加するための電極としても機能
している。なお、このペデスタル４３は、Ｏリング、メ
タルシール等により、チャンバ４２に気密に設けられる
と共に、図示しない可動機構により上下駆動可能に設け
られている。

【００８１】ガス供給系５０は、半導体基板４５が含む
膜をドライエッチングするためのエッチングガスを供給
する。例えば、半導体基板４５が含むシリコン酸化膜を
ドライエッチングする場合、ＣＦ₄（四弗化炭素）及びO
₃（オゾン）をそれぞれ供給するＣＦ₄供給源５１及びO₃
供給源５２を備えている。また、これらエッチングガス
のキャリアガスとしてＡｒ（アルゴン）を供給するＡｒ
供給源５３を備えている。

【００８２】これらの各ガス供給源５１〜５３は、各ガ
スの質量流量を制御するＭＦＣ（質量流量コントロー
ラ；Mass Flow Controller）５１ａ〜５３ａが設けられ
た管５４を介して、チャンバ４２の側壁に接続されてい
る。これにより、ガス供給源５１〜５３のそれぞれから
供給された、ＣＦ₄、Ｏ₃、及びＡｒは、チャンバ４２の
側壁からチャンバ４２内に収容された半導体基板４５上
に供給される。

【００８３】また、チャンバ４２の下部には、ガス排気
口６０が設けられている。このガス排気口６０は、チャ
ンバ４２の内部を減圧する真空ポンプや圧力計などを含
むガス排気系６１と排気管を介して接続されている。

【００８４】またエッチング装置４１は、チャンバ４２
内に高周波を印加するための高周波電源４９を、チャン
バ４２の外部に備えている。この高周波電源４９は、伝
送路４７を介してチャンバ４２のペデスタル４３と接続
されており、高周波電源４９において生成された高周波
は、この伝送路４７を伝搬してペデスタル４３に印加さ
れる。また、伝送路４７上にはインピーダンス整合器５
８が設けられている。

【００８５】また、伝送路４７上であってインピーダン
ス整合器５８とチャンバ４２（より詳細には、電極とし
てのペデスタル４３）との間には、伝送路４７上を伝搬
する高周波の基本波及び高調波それぞれの電流信号及び
電圧信号を検出するためのセンサー５９が設けられてい
る。そして、センサー５９とペデスタル４３との間の伝
送路４７上には、電力を消費するような装置は設けられ
ていない。なお、センサー５９は伝送路４７上において
可能な限りチャンバ４２と近接した位置に設けられてい
ると好ましい。センサー５９は、上記第１の実施形態に
おいて図２を参照して説明したのと同様の構成を有して
いる。

【００８６】制御ユニット７０は、図５に示すように、
半導体基板４５のエッチング状態を示す特性パラメータ
の予測値を算出する予測値算出装置７１と、エッチング
装置４１全体の制御を司る制御装置７６とを有してい
る。

【００８７】予測値算出装置７１は、第１の演算部７２
と、第２の演算部７３と、多変量解析データベース７４
とを含んでいる。

【００８８】第１の演算部７２は、センサー５９と電気
的に接続されており、センサー５９で検出した電流信号
及び電圧信号に基づいて、ＲＦパラメータを算出する。
このＲＦパラメータは、後述する多変量解析に用いられ
るパラメータであり、上記した第１の実施形態で説明し
たものと同一である。

【００８９】これら高周波パラメータにおいて、添字ｉ
は次数を示す。これら高周波パラメータは、高周波の基
本波（ｉ＝０）及び高調波（ｉ＝１，２，・・・）それ
ぞれについて算出される。本実施形態に係るエッチング
装置４１でも、３次の高調波（ｉ＝３）まで高周波パラ
メータが算出される。

【００９０】第２の演算部７３は、第1の演算部７２と
電気的に接続されており、第1の演算部７２で算出され
たRFパラメータを用いて、多変量解析により半導体基板
４５の処理状態を予測する特性パラメータの予測値を算
出する。特性パラメータとしては、半導体基板４５に対
する処理としてドライエッチング処理を行う本実施形態
では、半導体基板４５が含む膜のエッチング量（エッチ
ング深さ）などが含まれる。なお、ここではエッチング
量はエッチングレートとして算出している。

【００９１】第２の演算部７３は、多変量解析データベ
ース７４と電気的に接続されている。この多変量解析デ
ータベース７４には、第２の演算部７３において、RFパ
ラメータを用いて特性パラメータの予測値を多変量解析
により算出するときに用いられる関数が記憶されてい
る。

【００９２】制御装置７６は、第３の演算部７７と、判
定制御部７８と、プロセストレンドデータベース（記憶
手段）７９と、第４の演算部８０と、を含んでいる。

【００９３】第３の演算部７７は、予測値算出装置７１
の第２の演算部７３と電気的に接続されている。この第
３の演算部７７は、第２の演算部７３において算出され
た特性パラメータの予測値と、予め入力されて設定され
た特性パラメータの目標値との偏差量を算出する。具体
的には、エッチング量（エッチングレート）の予測値と
エッチング量の目標値とに基づいて、エッチング量の偏
差量を算出する。

【００９４】判定制御部７８は、第３の演算部７７と電
気的に接続されている。この判定制御部７８は、第３の
演算部７７で算出した偏差量に基づいて、エッチング状
態が適切であるか否かを判定する。また、この判定制御
部７８は、高周波電源４９、ペデスタル４３、ガス排気
系６１、及びガス供給系５０のそれぞれと電気的に接続
されており、エッチング状態の判定結果に基づいてこれ
らを制御する。

【００９５】ここで、判定制御部７８においてエッチン
グ状態を判定するに際し、特性パラメータの偏差量には
２段階の閾値が設定されている。第１の閾値は、いわゆ
る不感帯を規定するものである。この第１の閾値よりも
偏差量が小さければ、判定制御部７８はエッチング状態
が適切であると判定し、そのままの状態でのエッチング
処理の継続を指示する。このように、第１の閾値を設け
て不感帯を規定することにより、エッチング処理が不安
定になることを抑制することができる。

【００９６】第２の閾値は、エッチング処理を停止する
禁止帯を規定するものである。この第２の閾値よりも偏
差量が大きければ、判定制御部７８はエッチング処理に
異常が生じていると判定し、エッチング処理の停止を指
示する。このように、第２の閾値を設けて禁止帯を規定
することにより、早期にエッチング処理を停止して歩留
まりの向上を図ることが可能となる。

【００９７】そして、偏差量が第１の閾値と第２の閾値
との間にあるときは、判定制御部７８はエッチング状態
が適切でないもののプロセスの修正が可能であると判定
し、後述する第４の演算部８０において算出された変更
値に基づいて、エッチング時間及びプロセスパラメータ
の少なくともいずれかの変更を指示する。ここで、プロ
セスパラメータには、高周波電源４９によりチャンバ４
２に印加される高周波電力、チャンバ４２内における圧
力、チャンバ４２に導入されるガス流量、電極間距離
（チャンバ４２のリッド４２ａとペデスタル３との距
離）などが含まれる。

【００９８】第４の演算部８０は、判定制御部７８と電
気的に接続されている。この第４の演算部８０は、判定
制御部７８においてエッチング状態が適切でないものの
プロセスの修正が可能であると判定されたとき、第３の
演算部７７で算出された偏差量に基づいて、エッチング
時間及びプロセスパラメータの少なくともいずれかの変
更値を算出する。

【００９９】例えば、エッチング量が適切でないと判定
されたとき、第４の演算部８０において、第３の演算部
７７で算出されたエッチング量の偏差量をエッチングレ
ートで除して、残りのエッチングに必要な時間を算出す
る。そして、算出された時間に基づいて、所望の深さの
エッチングが行われるように、エッチング時間の変更値
を算出する。

【０１００】あるいは、エッチング量が適切でないと判
定されたとき、第４の演算部８０において、第３の演算
部７７で算出されたエッチング量の偏差量に基づいて、
プロセスパラメータの変更値を算出してもよい。このプ
ロセスパラメータの変更値の算出は、プロセストレンド
データベース７９に予め記憶された、特性パラメータと
プロセスパラメータとの関係を示すプロセストレンドデ
ータに基づいて行われる。

【０１０１】すなわち、図５に示すように、第４の演算
部８０は、プロセストレンドデータベース７９と電気的
に接続されている。このプロセストレンドデータベース
７９には、予め実験により求められた、エッチング量
（エッチングレート）などの各特性パラメータと、高周
波電力、チャンバ内圧力、ガス流量、チャンバ内温度、
電極間距離などの各プロセスパラメータとの関係を示す
プロセストレンドデータが複数記憶されている。本実施
形態では、１個の特性パラメータと５個のプロセスパラ
メータがあるため、プロセストレンドデータベース７９
には、５個のプロセストレンドデータが記憶されてい
る。

【０１０２】よって、第４の演算部８０では、かかるプ
ロセストレンドデータに基づいて、第３の演算部７７で
算出した偏差量から、プロセスパラメータの変更値を算
出する。例えば、エッチング量について最も効果的なプ
ロセスパラメータ（すなわち、少量の変更で大きなエッ
チングレートの変化量を得ることが可能なプロセスパラ
メータ）、例えば高周波電力を選択し、この変更値を算
出する。

【０１０３】次に、このように構成されたドライエッチ
ング装置４１を用いたエッチング方法の一例について説
明する。ここでは、例えば半導体基板４５が含むシリコ
ン酸化膜からなる絶縁層にコンタクトホールを形成する
場合のエッチング方法について説明する。

【０１０４】まず、チャンバ４２のリッド４２ａを接地
する。また、高周波電源４９を介してペデスタル４３を
接地する。次に、チャンバ４２内をガス排気口６０を介
して接続されているガス排気系６１の真空ポンプによっ
て減圧する。この減圧下において、ロードロックチャン
バや他のチャンバ、基板準備室などから半導体基板４５
をチャンバ４２内へ搬送し、ペデスタル４３上に載置す
る。そして、ペデスタル４３とリッド４２ａとの間の電
極間距離を調整する。

【０１０５】次に、ガス供給源５１〜５３からガスの供
給を開始し、ＣＦ₄、Ｏ₃、及びＡｒをガス管５４を介し
てチャンバ４２の側壁に導入し、ここから半導体基板４
５上に供給する。

【０１０６】次に、高周波電源４９を作動させ、チャン
バ４２への高周波の印加を開始する。すると、チャンバ
４２内で高周波プラズマが生成され、チャンバ４２内に
供給されたエッチングガスがイオン化ないしはラジカル
化し、半導体基板４５上のエッチング対象領域のシリコ
ン酸化膜が除去される。

【０１０７】以上のプロセス制御は、制御ユニット７０
が有する制御装置７６の判定制御部７８により、予め設
定された初期のレシピ（各プロセスパラメータ、エッチ
ング時間などが設定されている）に基づいて行われる。

【０１０８】ここで、エッチングプロセス中において
は、センサー５９により高周波の基本波及び高調波（３
次まで）それぞれの電流信号及び電圧信号を検出する。
サンプリング周期は、例えば０．１秒〜１秒程度であ
る。このサンプリング周期は、１枚の半導体基板４５に
エッチングを施すのに必要なエッチング時間に依存して
決定される。

【０１０９】そして、制御ユニット７０の第１の演算部
７２において、センサー５９からの電流信号及び電圧信
号に基づいて、高周波の基本波及び高調波それぞれにつ
いて電流Ｉ_i、電圧Ｖ_i、電流Ｉ_iと電圧Ｖ_iとの位相差φ
_i、インピーダンスＺ_i（＝Ｒ _i+ｊＸ_i；Ｒ_iは実数部、Ｘ
_iは虚数部）、チャンバ４２内での消費電力Ｐ_ideliv.、
進行波電力Ｐ_ifwd、反射波電力Ｐ_irefなどのＲＦパラメ
ータを算出する。

【０１１０】そして、第２の演算部７３において、エッ
チングレートなどの特性パラメータの予測値を算出す
る。この特性パラメータの予測値の算出は、多変量解析
データベース７４に記憶されている関係式に基づいて行
う。

【０１１１】次に、第３の演算部７７において、このよ
うにして算出された特性パラメータの予測値と予め設定
された特性パラメータの目標値との偏差量を算出する。
より詳細には、エッチング量（エッチングレート）の予
測値とエッチング量の目標値とに基づいて、エッチング
量の偏差量を算出する。

【０１１２】そして、判定制御部７８において、第３の
演算部７７で算出した偏差量に基づいて、エッチング状
態が適切か否かを判定する。そして、偏差量が不感帯を
規定する第１の閾値よりも小さければ、判定制御部７８
はエッチング状態が適切であると判定し、そのままの状
態でのエッチング処理を継続する。

【０１１３】また、偏差量が禁止帯を規定する第２の閾
値よりも大きければ、判定制御部７８は処理に著しい異
常が生じていると判断して、エッチング処理を停止す
る。

【０１１４】また、偏差量が第１の閾値と第２の閾値と
の間にあるときは、エッチング処理時間及びプロセスパ
ラメータの少なくともいずれかを変更する。

【０１１５】例えば、エッチング量が適切でないと判定
されたとき、第４の演算部８０において、第３の演算部
７７で算出されたエッチング量の偏差量をエッチングレ
ートで除して、残りのエッチングに必要な時間を算出す
る。そして、算出された時間に基づいて、所望の深さの
エッチングを得られるように、エッチング時間の変更値
を算出する。判定制御部７８は、このようにして算出さ
れたエッチング時間の変更値に基づいて、レシピを変更
してエッチング処理を継続する。

【０１１６】あるいは、エッチング量が適切でないと判
定されたとき、エッチング時間を変更するのではなく、
第４の演算部８０において、第３の演算部７７で算出さ
れたエッチング量の偏差量に基づいて、プロセスパラメ
ータの変更値を算出してもよい。このプロセスパラメー
タの変更値の算出は、プロセストレンドデータベース７
９に予め記憶された、特性パラメータとプロセスパラメ
ータとの関係を示すプロセストレンドデータに基づいて
行われる。例えば、エッチング量について最も効果的な
プロセスパラメータ（すなわち、少量の変更で大きなエ
ッチングレートの変化量を得ることが可能なプロセスパ
ラメータ）、例えば高周波電力を選択し、この変更値を
算出する。判定制御部７８は、このようにして算出され
たプロセスパラメータの変更値に基づいて、レシピを変
更してエッチング処理を継続する。

【０１１７】なお、必要に応じてプロセスパラメータ及
びエッチング時間の双方を変更してもよい。そして、所
定深さのコンタクトホールの形成が終了したら、Ｃ
Ｆ₄、Ｏ₃、及びＡｒの供給を停止する。そして、高周波
電源４９を停止させて、エッチング処理を終了する。

【０１１８】次に、本実施形態に係るエッチング装置４
１及びエッチング方法の作用効果について説明する。

【０１１９】本実施形態では、半導体基板４５に対する
エッチング処理中において、チャンバ２に印加される高
周波の基本波及び高調波それぞれの電流信号及び電圧信
号を検出している。そして、検出された電流信号及び電
圧信号に基づいて、それら信号検出時における半導体基
板４５のエッチング状態を示す特性パラメータの予測値
を算出している。ここで、算出される特性パラメータの
予測値は、それら信号検出時における半導体基板４５の
実際のエッチング状態をほぼ正確に反映することが、発
明者の実験により確かめられている。よって、算出され
た特性パラメータの予測値と予め設定された特性パラメ
ータの目標値とに基づいて、エッチング状態が適切か否
かを判定することが可能となる。これにより、エッチン
グ状態が適切であると認められるときは、半導体基板４
５に対するエッチング処理をそのままの継続し、エッチ
ング状態が適切でないと認められるときは、半導体基板
４５に対するエッチング時間及びプロセスパラメータの
少なくともいずれかを変更し、あるいは半導体基板４５
に対するエッチング処理を停止する。このようにして、
半導体基板４５に対するエッチング処理中に適切な処置
をとることで、半導体装置の製造における歩留まりの向
上を図ることが可能となる。

【０１２０】特に、プロセスパラメータの変更は、予め
求められた特性パラメータとプロセスパラメータとの関
係を示すプロセストレンドデータに基づいて行われるた
め、かかるデータに基づいて、プロセスパラメータを適
切に変更することが可能となる。

【０１２１】また、本実施形態に係るエッチング装置４
１では、高周波の電圧信号及び電流信号を検出するセン
サー５９が、インピーダンス整合器５８とチャンバ４２
内のペデスタル４３との間の伝送路４７上に設けられて
いる。従って、第１の演算部７２において算出されるＲ
Ｆパラメータは、インピーダンス整合器５８により影響
されることがない。その結果、半導体基板４５のエッチ
ング状態を示す特性パラメータの予測値は、半導体基板
４５の実際のエッチング状態をより正確に反映すること
となり、判定制御部７８におけるエッチング装置４１の
制御がより適切なものとなって、半導体装置の製造にお
ける歩留まりの向上をより一層図ることが可能となる。

【０１２２】なお、本発明は上記した実施形態に限定さ
れることなく、種々の変形が可能である。

【０１２３】例えば、上記した第１の実施形態では、膜
厚（成膜レート）が適切でないと判定されたとき、所望
の成膜結果を得るべく成膜時間を変更していたが、膜厚
が適切でないと判定されたときに、プロセスパラメータ
を変更したり、あるいは成膜時間とプロセスパラメータ
の双方を変更したりすることで、所望の成膜結果を得る
ようにしてもよい。ただし、膜厚が適切でないと判定さ
れたときに、成膜時間を変更して調整するようにすれ
ば、プロセスパラメータを変更するときと比べてプロセ
スの修正を極めて簡単に行うことができる。

【０１２４】

【発明の効果】本発明によれば、半導体装置の製造にお
ける歩留まりの向上を図ることが可能な半導体装置の製
造方法及び製造装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係るＣＶＤ装置の構成を概略
的に示す図である。

【図２】センサーの構成を示す回路図である。

【図３】ＣＶＤ装置が備える制御ユニットの構成を示す
ブロック図である。

【図４】第２の実施形態に係るエッチング装置の構成を
概略的に示す図である。

【図５】エッチング装置が備える制御ユニットの構成を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１…ＣＶＤ装置、２，４２…チャンバ、５，４５…半導
体基板、９，４９…高周波電源、１７，５７…伝送路、
１９，５９…センサー、３０，７０…制御ユニット、３
１，７１…予測値算出装置、３６，７６…制御装置、３
９，７９…プロセストレンドデータベース、４１…エッ
チング装置、４２ａ…リッド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/768 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ａ (72)発明者 岩田 秀之 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA09 AA16 BA44 CA04 DA04 FA03 JA01 JA03 JA05 JA09 JA10 JA16 KA17 KA30 KA39 KA41 LA02 LA15 5F004 AA01 CA08 CB05 CB15 CB20 DA01 DA23 DA26 DB03 EB01 5F033 QQ12 RR04 SS04 SS15 XX34 5F045 AA08 AB32 AC09 AC11 BB08 EH19 GB01 GB08 GB09 GB10 GB15

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波を印加することによりチャンバ内
   でプラズマを発生させ、このプラズマ雰囲気中において
   半導体基板に対して所定の処理を行う半導体装置の製造
   方法であって、 前記半導体基板に対する処理中に、 前記チャンバに印加される前記高周波の基本波及び高調
   波それぞれの電流信号及び電圧信号を検出し、 前記電流信号及び前記電圧信号に基づいて、それら信号
   検出時における前記半導体基板の処理状態を示す特性パ
   ラメータの予測値を算出し、 前記特性パラメータの予測値と予め設定された該特性パ
   ラメータの目標値とに基づいて、前記半導体基板に対す
   る処理のそのままの継続、該半導体基板に対する処理時
   間及びプロセスパラメータの少なくともいずれかの変
   更、及び該半導体基板に対する処理の停止、のいずれか
   を実行することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記プロセスパラメータの変更は、予め
   求められた前記特性パラメータと該プロセスパラメータ
   との関係を示すプロセストレンドデータに基づいて行わ
   れることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製
   造方法。
3. 【請求項３】 前記プロセスパラメータには、前記チャ
   ンバに印加する前記高周波の電力、前記チャンバ内にお
   ける圧力、前記チャンバに導入されるガスの流量、前記
   チャンバ内における温度、及び前記半導体基板を挟むよ
   うに前記チャンバ内に配置された電極間の距離、の少な
   くともいずれかが含まれることを特徴とする請求項１又
   は請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 前記半導体基板に対する処理として成膜
   処理を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
   記載の半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記特性パラメータには、前記半導体基
   板上に形成された膜の厚さ、膜のストレス、膜の屈折
   率、及び膜厚の均一性、の少なくともいずれかが含まれ
   ることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造
   方法。
6. 【請求項６】 前記半導体基板に対する処理としてエッ
   チング処理を行うことを特徴とする請求項１〜３のいず
   れかに記載の半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 前記特性パラメータには、エッチング量
   が含まれることを特徴とする請求項６に記載の半導体装
   置の製造方法。
8. 【請求項８】 半導体基板に対して処理を行うためのチ
   ャンバと、 前記チャンバに高周波を印加するための高周波電源と、 前記高周波電源と前記チャンバとを結び、該高周波電源
   において生成された高周波を該チャンバに伝送するため
   の伝送路と、 前記伝送路上に設けられており、前記高周波の基本波及
   び高調波それぞれの電流信号及び電圧信号を検出するセ
   ンサーと、 前記電流信号及び前記電圧信号に基づいて、前記半導体
   基板の処理状態を示す特性パラメータの予測値を算出す
   る予測値算出装置と、 前記特性パラメータの予測値と予め設定された該特性パ
   ラメータの目標値とに基づいて、前記半導体基板に対す
   る処理のそのままの継続、該半導体基板に対する処理時
   間及びプロセスパラメータの少なくともいずれかの変
   更、及び該半導体基板に対する処理の停止、のいずれか
   を実行する制御装置と、を備えることを特徴とする半導
   体装置の製造装置。
9. 【請求項９】 前記制御装置は、予め求められた前記特
   性パラメータと前記プロセスパラメータとの関係を示す
   プロセストレンドデータを記憶する記憶手段を有し、 前記プロセストレンドデータに基づいて、前記プロセス
   パラメータの変更を行うことを特徴とする請求項８に記
   載の半導体装置の製造装置。
10. 【請求項１０】 前記プロセスパラメータには、前記チ
    ャンバに印加する前記高周波の電力、前記チャンバ内に
    おける圧力、前記チャンバ内に導入するガスの流量、前
    記チャンバ内における温度、及び前記半導体基板を挟む
    ように前記チャンバ内に配置された電極間の距離、の少
    なくともいずれかが含まれることを特徴とする請求項８
    又は請求項９に記載の半導体装置の製造装置。
11. 【請求項１１】 当該半導体装置の製造装置は、前記半
    導体基板に対する処理として成膜処理を行う成膜装置を
    含むことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載
    の半導体装置の製造装置。
12. 【請求項１２】 前記特性パラメータには、前記半導体
    基板上に形成された膜の厚さ、膜のストレス、膜の屈折
    率、及び膜厚の均一性、の少なくともいずれかが含まれ
    ることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製
    造装置。
13. 【請求項１３】 当該半導体装置の製造装置は、前記半
    導体基板に対する処理としてエッチング処理を行うエッ
    チング装置を含むことを特徴とする請求項８〜１０のい
    ずれかに記載の半導体装置の製造装置。
14. 【請求項１４】 前記特性パラメータには、エッチング
    量が含まれることを特徴とする請求項１３に記載の半導
    体装置の製造装置。