JP2007251042A - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のウエハ種別に対応して設定されるウエハ種別データと光学データとの相関関係を予め求めておき,ウエハをプラズマ処理する際には,相関関係を利用して,プラズマ処理を開始したときに得られる光学データからウエハ種別データを算出し(S221,S222),算出したウエハ種別データに基づいてウエハ種別を判定し(S223),判定したウエハ種別に対応する終点検出設定データを,データ記憶手段に記憶された各終点検出設定データから選択し(S224),選択した終点検出設定データに基づいてプラズマ処理の終点検出を行う。
【選択図】 図9
Description
先ず,本発明の第1実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成を図面を参照しながら説明する。図1は,本実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成例を示す断面図である。ここでは,プラズマ処理装置の一例として,平行平板型のプラズマエッチング装置を例に挙げて説明する。
本実施形態にかかるプラズマ処理装置100は,光学データを検出する光学データ検出手段の1例としての光学計測器を備えている。図2は光学計測器の構成例を示すブロック図である。ここでの光学計測器200は,ウエハ上に光を照射したときにウエハから反射して得られる反射光の例えば光スペクトルデータなどの光学データを検出するものである。
ここで,上記制御部の構成例を図面を参照しながら説明する。図4はプラズマ処理装置の制御部の構成例を示すブロック図である。図4に示すように制御部300は各種処理を実行するためのプログラムを記憶するプログラム記憶手段310と,プログラム記憶手段310に記憶されたプログラムに基づいて各部を制御して処理を実行する演算手段320と,各種処理を実行する際に設定される設定データやプログラムに基づく処理によって得られた結果データをなどを記憶するデータ記憶手段330と,光学計測器200からの光学データの入力など各種データの入出力を行う入出力手段340,プラズマ処理装置100の各部を制御するための各種コントローラ350を備える。
CHEMOMETRICS,VOL.2(PP211−228)(1998)に掲載されているPLS(Partial Least Squares)法を用いている。このPLS法は,行列X,Yそれぞれに多数の説明変量及び被説明変量があってもそれぞれの少数の実測値があればXとYの関係式を求めることができる。しかも,少ない実測値で得られた関係式であっても安定性及び信頼性の高いものであることもPLS法の特徴である。
次に,上記プラズマ処理装置100の動作を説明する。本実施形態ではまず解析用ウエハ(テストウエハ)をプラズマエッチング処理することによって解析用データ332を取得し,この解析用データ332を用いて多変量解析を行うことによってウエハ種別データと光学データとの相関関係(回帰式(1−1))を求める。そして,ウエハ種別の判定を伴うウエハ処理(例えば製品用ウエハの処理)を行う。この段階ではウエハ処理開始後の所定の時点における光学データを検出し,この光学データを回帰式(1−1)に当てはめることによってウエハ種別データを算出し,算出されたウエハ種別データからウエハ種別を判定する。
次に,解析用データ332を利用してウエハ種別データと光学データとの相関関係を求めるための解析処理の具体例について説明する。図7は解析処理の具体例を示すフローチャートである。ステップS110にて解析処理に用いるウエハ種別データと光学データを取得する。具体的には例えばデータ記憶手段330に記憶された解析用データ332からウエハ種別データと光学データを取得する。
次に,解析処理の結果を用いて行うウエハ処理の具体例について図面を参照しながら説明する。図8は本実施形態にかかるウエハ処理の具体例を示すフローチャートである。ここでは,例えば解析用ウエハ以外のウエハ(製品用ウエハなど)に対してプラズマエッチング処理を行う。このウエハ処理ではエッチング開始直後に相関関係データ334を用いてウエハ種別を判定した上で,ウエハ種別に応じた終点検出設定データを選択し,その終点検出設定データに基づいてエッチングの終点検出を行う。
次に,本発明の第2実施形態について図面を参照しながら説明する。第2実施形態で使用するプラズマ処理装置100,光学計測器200の構成についてはそれぞれ,図1,図2に示すものと同様であるため,その詳細な説明を省略する。第2実施形態では,ウエハ種別を被エッチング膜上に形成されるマスクパターンの種類で分けた場合に,マスクパターンの種類ごとに最適な終点検出レシピ(例えば膜厚データ)を用いる場合を例に挙げて説明する。
マスクパターンの種類によっては,正確なエッチング終点を検出できない場合があるので,本実施形態ではマスクパターンの種類が異なるウエハの種別を判定して,マスクパターンの種類に応じた終点検出方法を終点検出設定データとして選択することによって,マスクパターンの種類に拘わらず正確なエッチング終点を検出できるようにする。
次に,本実施形態にかかるエッチングの終点検出方法について説明する。ここでは種別A,Bのウエハともに同様の終点検出方法を実行する。具体的には図3に示すように光源206から単一の光LaをウエハWに向けて照射する。すると,照射光LaはマスクMと被エッチング膜Eとの境界面で反射したり,被エッチング膜Eの露出面(ホールHの底面)で反射したりする。これら反射光は相互に干渉し合い,その干渉光はポリクロメータ208により検出される。ポリクロメータ208で検出された干渉光は,光学データ(光スペクトルデータ)として制御部300に入力される。
次に,第2実施形態にかかるプラズマ処理装置100の動作例について説明する。第2実施形態にかかるプラズマ処理装置100についても,第1実施形態の場合と同様に,予めウエハ種別データと光学データとの相関関係を求めておく。具体的には例えば図5に示すような解析用データ332を取得し,図7に示すような解析処理により解析用データ332を用いて多変量解析を行う。これにより,ウエハ種別データと光学データとの相関関係(回帰式(1−1))を求めて,その解析結果として得られる相関関係データ334をデータ記憶手段330に記憶する。
次に,本発明の第3実施形態について図面を参照しながら説明する。第3実施形態で使用するプラズマ処理装置100,光学計測器200の構成についてはそれぞれ,図1,図2に示すものと同様であるため,その詳細な説明を省略する。第3実施形態ではウエハ種別を被エッチング膜上に形成されるマスクの材質の種類で分けた場合に,マスクの材質の種類ごとに最適な終点検出方法を用いる場合を例に挙げて説明する。
マスクの材質の種類(例えばハードマスクとフォトレジストマスク)によっては,正確なエッチング終点を検出できない場合があるので,本実施形態ではマスクの材質の種類が異なるウエハの種別を判定して,マスクの材質の種類に応じた終点検出方法を終点検出設定データとして選択することによって,マスクの材質の種類に拘わらず正確なエッチング終点を検出できるようにする。
次に,第3実施形態にかかるエッチングの終点検出方法Qa,Qbについて説明する。先ず,終点検出方法Qaについて説明する。ハードマスクMaが形成された種別Aのウエハは,例えば図18(A)に示す状態からさらにエッチングが進むと,図18(B)に示すように被エッチング膜Eの露出部分(マスクMaの開口部の部分)だけが徐々にエッチングされて,ホールHが形成されていく。この場合のエッチングは例えば処理ガスとしてHBrガスとO2ガスの混合ガスを用いる。
次に,第3実施形態にかかるプラズマ処理装置100の動作例について説明する。第3実施形態にかかるプラズマ処理装置100についても,第1実施形態の場合と同様に,予めウエハ種別データと光学データとの相関関係を求める。具体的には例えば図5に示すような解析用データ332を取得し,図7に示すような解析処理により解析用データ332を用いて多変量解析を行う。これにより,ウエハ種別データと光学データとの相関関係(回帰式(1−1))を求めて,その解析結果として得られる相関関係データ334をデータ記憶手段330に記憶する。
102 処理室
103 絶縁板
104 サセプタ支持台
105 サセプタ
107 温度調節媒体室
108 導入管
109 排出管
110 静電チャック
111 静電チャック
112 電極
113 直流電源
114 ガス通路
115 フォーカスリング
121 上部電極
122 絶縁材
123 吐出孔
124 電極板
125 電極支持体
126 ガス導入口
127 ガス供給管
128 バルブ
129 マスフローコントローラ
130 処理ガス供給源
131 排気管
132 ゲートバルブ
135 排気装置
140 高周波電源
141 整合器
150 高周波電源
151 整合器
160 観察部
162 窓部
200 光学計測器
202 集光レンズ
204 光ファイバ
206 光源
208 ポリクロメータ
300 制御部
310 プログラム記憶手段
320 演算手段
330 データ記憶手段
332 解析用データ
334 相関関係データ
336 終点検出用選択データ
340 入出力手段
350 各種コントローラ
Claims (21)
- 処理室内に設けられた電極に高周波電力を印加して処理ガスのプラズマを発生させて,そのプラズマにより基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理方法であって,
複数の基板種別に対応して設定される基板種別データと前記基板をプラズマ処理する際に光学データ検出手段により検出される光学データとの相関関係を多変量解析により求める解析工程と,
前記解析工程で求めた相関関係を利用して,ある基板のプラズマ処理を開始したときに前記光学データ検出手段から検出される光学データから基板種別データを算出し,算出した基板種別データに基づいてその基板の種別を判定する判定工程と,
予めデータ記憶手段に前記各基板種別にそれぞれ関連づけられて記憶されたプラズマ処理の終点を検出するための各設定データから,前記判定工程で判定した前記基板種別に対応する設定データを選択する選択工程と,
前記選択工程で選択した設定データに基づいて前記プラズマ処理の終点検出を行う終点検出工程と,
前記終点検出工程で検出された終点でプラズマ処理を終了する終了工程と,
を有すること特徴とするプラズマ処理方法。 - 前記光学データ検出手段は,前記基板上に光を照射する光源と,光源からの照射光が前記基板上から反射して得られる反射光の光スペクトルデータを検出する光検出手段とを備えることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理方法。
- 前記基板種別を判定するための光学データは,前記基板のプラズマ処理を開始した直後の所定時点で前記光学データ検出手段により検出される光スペクトルデータであることを特徴とする請求項2に記載のプラズマ処理方法。
- 前記基板種別は,プラズマ処理の対象となる被処理膜上に形成されるマスクの種類によって分けられ,
前記終点検出工程は,前記基板を処理しながら,所定のタイミングで前記光学データ検出手段により検出される光スペクトルデータに基づいてその基板上の被処理膜の膜厚を検出し,検出した膜厚が所定の膜厚になった時点をプラズマ処理の終点とすることを特徴とする請求項3に記載のプラズマ処理方法。 - 前記各設定データは,前記各基板種別に適した終点検出方法又は終点検出レシピであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
- 前記解析工程では,前記多変量解析として部分最小二乗法を用いることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
- 処理室内に設けられた電極に高周波電力を印加して処理ガスのプラズマを発生させて,そのプラズマにより基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理方法であって,
前記基板上の被処理膜上に形成されたマスクパターンの種類によって分けられる複数の基板種別に対応して設定される基板種別データと前記基板をプラズマ処理する際に光学データ検出手段により検出される光学データとの相関関係を多変量解析により求める解析工程と,
前記解析工程で求めた相関関係を利用して,ある基板のプラズマ処理を開始したときに前記光学データ検出手段から検出される光学データから基板種別データを算出し,算出した基板種別データに基づいてその基板の種別を判定する判定工程と,
予めデータ記憶手段に前記各基板種別にそれぞれ関連づけられて記憶されたプラズマ処理の終点を検出するための各レシピ設定データから,前記判定工程で判定した前記基板種別に対応するレシピ設定データを選択する選択工程と,
前記選択工程で選択したレシピ設定データに基づいて前記プラズマ処理の終点検出を行う終点検出工程と,
前記終点検出工程で検出された終点でプラズマ処理を終了する終了工程と,
を有すること特徴とするプラズマ処理方法。 - 前記光学データ検出手段は,前記基板上に光を照射する光源と,光源からの照射光が前記基板上から反射して得られる反射光の光スペクトルデータを検出する光検出手段とを備えることを特徴とする請求項7に記載のプラズマ処理方法。
- 前記基板種別は,前記基板上のマスクにおける所定領域内の開口率に応じて分けたことを特徴とする請求項8に記載のプラズマ処理方法。
- 前記各レシピ設定データは,前記光学データと膜厚との対応関係を表す複数の膜厚データであり,
前記選択工程は,前記判定工程で判定した前記基板種別に対応する膜厚データを選択し,
前記終点検出工程は,前記基板を処理しながら,所定のタイミングで前記光学データ検出手段により検出される光スペクトルデータから,前記選択工程で選択された膜厚データを利用してその基板上の被処理膜の膜厚を検出し,検出した膜厚が所定の膜厚になった時点をプラズマ処理の終点とすることを特徴とする請求項9に記載のプラズマ処理方法。 - 処理室内に設けられた電極に高周波電力を印加して処理ガスのプラズマを発生させて,そのプラズマにより基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理方法であって,
前記基板上の被処理膜上に形成されたマスクの材質の種類によって分けられる複数の基板種別に対応して設定される基板種別データと前記基板をプラズマ処理する際に光学データ検出手段により検出される光学データとの相関関係を多変量解析により求める解析工程と,
前記解析工程で求めた相関関係を利用して,ある基板のプラズマ処理を開始したときに前記光学データ検出手段から検出される光学データから基板種別データを算出し,算出した基板種別データに基づいてその基板の種別を判定する判定工程と,
予めデータ記憶手段に前記各基板種別にそれぞれ関連づけられて記憶されたプラズマ処理の終点を検出するための各検出方法設定データから,前記判定工程で判定した前記基板種別に対応する検出方法設定データを選択する選択工程と,
前記選択工程で選択した検出方法設定データに基づいて前記プラズマ処理の終点検出を行う終点検出工程と,
前記終点検出工程で検出された終点でプラズマ処理を終了する終了工程と,
を有すること特徴とするプラズマ処理方法。 - 前記光学データ検出手段は,前記基板上に光を照射する光源と,光源からの照射光が前記基板上から反射して得られる反射光の光スペクトルデータを検出する光検出手段とを備えることを特徴とする請求項11に記載のプラズマ処理方法。
- 前記基板種別は,前記基板上のマスクがハードマスクかフォトレジストマスクかによって分けたことを特徴とする請求項12に記載のプラズマ処理方法。
- 前記ハードマスクが形成された基板の種別に対する検出方法設定データは,前記光源から前記ハードマスクで反射する波長の単一の照射光を前記基板に照射して得られる前記基板からの反射光の光スペクトルデータに基づいて前記被処理膜の膜厚を検出し,検出された膜厚に基づいて終点を検出する検出方法を実行するための設定データであり,
前記フォトレジストマスクが形成された基板の種別に対する検出方法設定データは,前記光源から前記フォトレジストマスクを透過する波長の照射光と反射する波長の照射光を前記基板に照射して得られる前記基板からの反射光の光スペクトルデータに基づいて前記被処理膜の膜厚を検出し,検出された膜厚に基づいて終点を検出する検出方法を実行するための設定データであることを特徴とする請求項13に記載のプラズマ処理方法。 - 処理室内に設けられた電極に高周波電力を印加して処理ガスのプラズマを発生させて,そのプラズマにより基板に対して所定の処理を施すプラズマ処理装置であって,
前記基板をプラズマ処理する際に光学データを検出するための光学データ検出手段と,
複数の基板種別に対応して設定される基板種別データと前記光学データ検出手段により検出される光学データとの相関関係を示す相関関係データと,前記各基板種別にそれぞれ関連づけられたプラズマ処理の終点を検出するための各設定データとを記憶するデータ記憶手段と,
前記処理室内で基板をプラズマ処理する際には,前記データ記憶手段に記憶された相関関係データを利用して,プラズマ処理を開始したときに前記光学データ検出手段から検出される光学データから基板種別データを算出し,算出した基板種別データに基づいて前記基板種別を判定し,判定した前記基板種別に対応する終点検出設定データを,前記データ記憶手段に記憶された各終点検出設定データから選択し,選択した終点検出設定データに基づいて前記プラズマ処理の終点検出を行う制御部と,
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記光学データ検出手段は,前記基板上に光を照射する光源と,光源からの照射光が前記基板上から反射して得られる反射光の光スペクトルデータを検出する光検出手段とを備えることを特徴とする請求項15に記載のプラズマ処理装置。
- 前記基板種別を判定するための光学データは,前記基板のプラズマ処理を開始した直後の所定時点で前記光学データ検出手段により検出される光スペクトルデータであることを特徴とする請求項16に記載のプラズマ処理装置。
- 前記基板種別は,プラズマ処理の対象となる被処理膜上に形成されるマスクの種類によって分けられ,
前記基板のプラズマ処理の終点検出を行う際には,前記基板を処理しながら,所定のタイミングで前記光学データ検出手段により検出される光スペクトルデータに基づいてその基板上の被処理膜の膜厚を検出し,検出した膜厚が所定の膜厚になった時点をプラズマ処理の終点とすることを特徴とする請求項17に記載のプラズマ処理装置。 - 前記各設定データは,前記各基板種別に適した終点検出方法又は終点検出レシピであることを特徴とする請求項15〜18のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
- 前記基板種別データと前記光学データとの相関関係データは,前記基板種別データと前記光学データを多変量解析することによって求められたものであることを特徴とする請求項15〜19に記載のプラズマ処理装置。
- 前記多変量解析では,部分最小二乗法を用いることを特徴とする請求項20に記載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (6)
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