JP2007234859A - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】処理中の試料表面からの複数波長の干渉光を検出する分光器11、試料の処理中の任意の時刻に得られた干渉光に関する実偏差パターンデータとこの試料の処理前に得られた別の試料の処理に関する複数波長の干渉光のデータであって前記試料の膜の複数の厚さに各々対応する複数の標準偏差パターンとを比較してその偏差を演算するパターン比較手段15、これらの間の偏差と予め設定された偏差とを比較してその時点の膜の厚さに関するデータを出力する偏差比較手段115、膜の厚さに関するデータを時系列データとして記録する残膜厚さ時系列データ記録手段18、膜の厚さデータを用いて所定量のエッチングの終了を判定する終点判定器230を備えたプラズマ処理装置。
【選択図】図1
Description
A.厚膜加工プロセス(膜厚数μのレジストエッチバックなど)における膜厚判定では、干渉光の時間変化は複雑で数十周期以上となり、僅かな擾乱が判定に影響する
B.薄膜加工プロセス(ゲート酸化膜や酸化膜のエッチバックなど)における膜厚判定では、干渉光の微弱な変化を測定する必要があり、僅かな擾乱が判定に影響する。即ち、薄膜加工時の干渉光の時間変化は
1/2〜1/4周期以下となり、干渉縞の変化は僅かであり、膜厚判定ではノイズによる影響を除外する必要がある。
C.量産プロセスの加工用ウエハでは、周辺回路などが混在しており種々の材料(マスク材、被エッチング材、周辺回路にある他の材料)を同時にエッチンング処理するため、異なった材料からの干渉光が複雑に重畳される共に、加工用ウエハはロット内、またはロット間で、種々の材料の膜厚にはバラツキがあり、エッチング処理中の干渉光の時間変化はロット内、またはロット間で変動する。
D.少量多品種の量産処理では、様々なエッチングプロセスが混在するため、エッチング装置は経時変化しやすく、異常放電などが起こりプラズマが変動する。そのため、プラズマ発光が変化し干渉光に擾乱が重畳され判定に影響する。
2)エッチング時に測定される干渉波形のパターンと標準パターンとのパターンマッチングにおいて、その標準偏差値を監視し、その値が大きい場合、その時刻のエッチング量は過去のエッチング量推移より予測する。
3)標準パターンとのパターンマッチングより求まるエッチング量が、過去のエッチング量推移より予測される量と大きく異なっている場合は、その時刻のエッチング量は過去のエッチング量推移より予測する。
4)過去のエッチング量推移より求められるエッチング速度と標準パターンのデータベースのエッチング速度を比較し、エッチング速度が大きく異なっている場合は、その時刻のエッチング量は過去のエッチング量推移より予測する。
A.本発明は、エッチング中のin−situ(リアルタイム)測定を前提にした計測であることから、時々刻々変化している被処理膜の残存膜厚を、干渉波形を用いて時間微分処理が可能であり、更に、この微分処理により干渉波形のノイズの除去を行えるからである。
B.また、エッチングされる材料(例えば、シリコンとマスク材の窒化膜)の屈折率が波長に対し異なっていることから、多波長にわたる干渉光計測によりそれぞれの物質の特徴的な変化(膜厚依存)を検出可能となるからである。
A.第1の(サンプル用)被処理材の所定エッチング量に対する干渉光の微分値の、波長をパラメータとする標準微分パターンPSを設定するステップと、
B.前記第1の被処理材が削れないようにするマスク材の所定エッチング量に対する干渉光の微分値の、波長をパラメータとする標準微分パターンPMを設定するステップと、
C.前記第1の被処理材と同一構成のエッチング処理実行用の第2の被処理材についての干渉光の強度を複数波長についてそれぞれ測定し、該測定された干渉光強度の微分値の波長をパラメータとする実微分パターン(Pr)を求めるステップと、
D.前記標準微分パターン(PSとPM)と前記微分値の実微分パターン(Pr)とに基づき、前記第2の被処理材のエッチング量を求めるステップと、
を備える。
−[a2Yi−1+a3Yi−2]……(1)
j=2
di=ΣwjYi+j……(2)
j=−2
ここで、w−2=2、w−1=−1、w0=−2、w1=−1、w2=2、である。
−[a 2Di−1+a 3Di−2]……(3)
図11の構成図では、干渉光の処理手段について記載されているが、第5の実施例の変形例では、外部光源からの光による干渉光測定ではなく、プラズマ光を利用した干渉光測定の処理手段に関しては、図12に示すように、エッチング処理容器2の側壁に設けたプラズマ光測定手段1001と、分光器1003と、サンプリングデータ比較器1110と、ノイズ値設定器1111とを備えている。また、プラズマ光測定手段として、図13に示すように、エッチング処理容器2の底部に設けたプラズマ光測定手段1002と、分光器1003と、サンプリングデータ比較器1110と、ノイズ値設定器1111とを備えても良い。これらの装置は、図11の分光器103、サンプリングデータ比較器110、ノイズ値設定器111と同等に動作する。サンプリングデータ比較器1110の出力は図11のサンプリングデータ比較器110の出力と同様にサンプリングデータ補正器112を介して第1デジタルフィルタ12へ出力される。
Claims (9)
- 真空容器内に配置された処理室内に載置された試料をこの処理室内に形成したプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、
前記真空容器内の試料表面からの干渉光を検出する光検出器と、
前記試料の処理中の任意の時刻に前記光検出器から得られた出力を用いて前記処理の状態を判定する判定器と、を備え、
前記任意の時刻の前記光検出器の出力の値とその直前の時刻の前記光検出器の出力との比が所定の値より大きい場合に、この比が等しくなるように前記任意の時刻の前記光検出器の出力の値が修正されるプラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置であって、
前記検出器からの出力を受信してこの出力に含まれる特定の周波数の成分を低減するデジタルフィルタと、を備え、
前記任意の時刻の前記検出器の出力の値とその直前の時刻の前記検出器の出力との比が所定の値より大きい場合に、この比が等しくなるように前記修正をされた前記任意の時刻の前記検出器の出力が前記デジタルフィルタに送信され、前記判定器がこのデジタルフィルタからの出力を用いて前記処理の状態を判定するプラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置であって、
前記判定装置が、前記試料の処理中に得られた前記光検出器からの出力より得られた時系列のデータを平滑化する演算器を含み、この平滑化された時系列のデータを用いて前記処理の状態を判定し、
前記任意の時刻の前記光検出器の出力の値とその直前の時刻の前記光検出器の出力との比が所定の値より大きい場合に、この比が等しくなるように前記任意の時刻の前記光検出器の出力の値が修正された後に、この修正された出力が前記判定装置に送信されるプラズマ処理装置。 - 真空容器内に配置された処理室内に載置された試料をこの処理室内に形成したプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、
前記真空容器内の前記プラズマの発光を検出する第1の検出器と、
前記真空容器内の試料表面からの干渉光を検出する第2の検出器と、
前記試料の処理中の任意の時刻に前記光検出器から得られた出力を用いて前記処理の状態を判定する判定器と、を備え、
前記任意の時刻の前記第1の検出器の出力の値とその直前の時刻の前記第1の検出器の出力との比が所定の値より大きい場合に、前記任意の時刻の前記第2の検出器の出力の値とその直前の時刻の前記光検出器の出力との比が等しくなるように前記任意の時刻の前記第2の検出器の出力の値が修正されるプラズマ処理装置。 - 請求項4に記載のプラズマ処理装置であって、
前記検出器からの出力を受信してこの出力に含まれる特定の周波数の成分を低減するデジタルフィルタと、を備え、
前記任意の時刻の前記検出器の出力の値とその直前の時刻の前記検出器の出力との比が所定の値より大きい場合に、この比が等しくなるように前記修正をされた前記任意の時刻の前記検出器の出力が前記デジタルフィルタに送信され、前記判定器がこのデジタルフィルタからの出力を用いて前記処理の状態を判定するプラズマ処理装置。 - 請求項4に記載のプラズマ処理装置であって、
前記判定装置が、前記試料の処理中に得られた前記第2の検出器からの出力より得られた時系列のデータを平滑化する演算器を含み、この平滑化された時系列のデータを用いて前記処理の状態を判定する装置であるプラズマ処理装置。 - 請求項4に記載のプラズマ処理装置であって、
前記判定装置が、前記試料の処理中に得られた前記第2の検出器からの出力より得られた時系列のデータを平滑化する演算器を含み、この平滑化された時系列のデータを用いて前記処理の状態を判定する装置であり、
前記任意の時刻の前記第1の検出器の出力の値とその直前の時刻の前記第1の検出器の出力との比が所定の値より大きい場合に、この比が等しくなるように前記任意の時刻の前記第2の検出器の出力の値が修正された後に、この修正された出力が前記判定装置に送信されるプラズマ処理装置。 - 真空容器内に配置された処理室内に載置された試料をこの処理室内に形成したプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、
前記真空容器内の前記プラズマの発光を検出する第1の検出器と、
前記真空容器内の試料表面からの干渉光を検出する第2の検出器と、
前記試料の処理中の任意の時刻に前記検出器から得られた出力の値を用いて前記処理の状態を判定する判定器と、を備え、
前記任意の時刻の前記第1の検出器の出力の値とその直前の時刻の前記第1の検出器の出力との比が所定の値より大きい場合に、この比が等しくなるように求められた係数が前記任意の時刻の前記第2の検出器の出力の値に乗積されるプラズマ処理装置。 - 請求項8に記載のプラズマ処理装置であって、
前記検出器からの出力を受信してこの出力に含まれる特定の周波数の成分を低減するデジタルフィルタと、第1の検出器の出力の値とその直前の時刻の前記第1の検出器の出力との比が所定の値より大きい場合に、この比が等しくなるように求められた係数を乗積された前記任意の時刻の前記第2の検出器の出力が前記デジタルフィルタに送信され、前記判定器がこのデジタルフィルタからの出力を用いて前記処理の状態を判定するプラズマ処理装置。
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