JP2009295658A - 半導体製造装置の校正方法、ならびに半導体装置の製造システムおよび製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置の製造の量産性、量産移管や拡大を効率よく短時間で行うため、半導体装置を製造する半導体製造装置の安定稼動と複数の半導体製造装置の機差を補正する校正方法を提供する。
【解決手段】半導体装置を製造する半導体製造装置の校正方法において、基準となる半導体製造装置を用いて、中心条件から複数のパラメータを振り、プラズマ状態を把握できる装置センサのデータを取得し、この取得したデータを用いて校正すべきパラメータを特定して、基準となる半導体製造装置の特定したパラメータを自動的に校正したり、又は基準となる半導体製造装置とは異なる半導体製造装置の特定したパラメータを自動的に校正する。これにより、複数の半導体製造装置の校正に要する時間を短縮でき、また半導体製造装置内のプラズマの管理を行うために安定した半導体装置を製造することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体装置を製造する半導体製造装置の校正方法、ならびに半導体装置の製造システムおよび製造方法に適用して有効な技術に関する。

本発明者が検討したところによれば、半導体装置の製造技術に関して、半導体装置はイオン打ち込み、スパッタ装置、プラズマＣＶＤ装置による成膜、マスクパターンの露光現像によるレジストマスクへの転写、プラズマエッチングによる薄膜の加工、および洗浄の組み合わせにより製造される。

近年、半導体装置の高速化に伴い、半導体装置はより微細化となり加工による僅かなずれが無視できなくなっている。

半導体製造の成膜装置やドライエッチング装置では、プラズマ処理を行うためウエハの処理枚数と共に、装置内壁面の状態が堆積物付着やエッチングにより変化する（経時変化）。このため、処理時間を管理して、消耗品の交換や内壁面の洗浄を行っている。装置の内壁面は、処理時間と共に連続的に変化しているため、初期状態（洗浄直後）と洗浄直前において、成膜装置では薄膜の膜厚、特性が僅かに異なり、ドライエッチング装置では、形状寸法や深さやマスク選択比が僅かに異なってくる。そのため、洗浄前後やウエハ処理による装置内壁面の堆積物状況の経時変化による補正が必要となる。

また、半導体製造ラインでは、量産状況に応じて各工程の製造装置が複数台必要となる。新製品の量産拡大において、従来はレシピ情報を移管し出来栄えを確認することにより新製品の量産移管を実行している。しかし、実際の量産移管は、出来栄え情報及びレシピ情報の移管だけでは不十分である。これは、製造装置間に存在する機差によって、半導体装置の出来栄えが相違するためである。そのため、量産拡大における量産移管で生じる製造装置間の機差を補正する必要がある。

例えば、特許文献１では、半導体のプラズマプロセスを安定な状態で行う方法として、プラズマ分光の発光強度よりパラメータと各対応波長の発光強度との関係から基準発光データを作成し、許容発光範囲を設定し基板処理を行う方法を開示している。

特許文献２では、ある製造装置が設置場所に移動された後の半導体製造装置の校正に要する時間を短縮できる半導体製造装置の校正方法として、複数の装置センサを利用して装置の移動前後でデータを収集し、データを比較して校正を行う方法を開示している。

特許文献３では、半導体装置のスムーズな量産移管を可能とする複数の工程の半導体製造システムとして、試作管理コンピュータと量産管理コンピュータとがネットワークを介して接続され、量産管理コンピュータに半導体装置の出来栄えとレシピ情報を移管すると共に、製造装置の機差に伴う半導体装置の出来栄えの相違を補正する機差補正情報より、レシピを修正し書き換えるシステムを開示している。

特許文献４では、アッシングプロセスの制御方法として、酸素ガスにキセノンガスを添加して、アクチノメトリ法により酸素濃度を検知しプラズマ処理を安定制御する方法を開示している。
特開２０００−２１８５４号公報 特開２００５−３２７８７７号公報 特開２００５−１９１３６６号公報 特開平１−１７９３２６号公報

ところで、前記のような半導体装置の製造技術に関して、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。プラズマプロセスの半導体製造装置は、装置内壁面の状態が堆積物付着やパーツのエッチングにより経時的に変化する。また同様な変化として、消耗品パーツの交換や内壁面の洗浄の前後で変化が見られる。これらの変化によりプラズマエッチングにおいて所望のエッチング結果を得られなかったり、プラズマＣＶＤにおいて膜質が変質したり均一にならない、という製品の品質低下を招くことになる。

このような変動は、プラズマ内部の変動のため半導体製造装置に備えられた各種センサ（圧力計、流量計、高周波電力計、温度計）では測定ができず、各種センサが所望の値を示しているにもかかわらず、実際の製品は所望の結果とは異なることがある。このような場合は、各種センサが正常なためにプロセスが正常に行われていないにもかかわらず、半導体装置の製造が継続されたりして製品の低下に繋がる。またプロセスの結果より異常に気付いても、原因となるパラメータが分からないため、携わったエンジニアの経験により解決されるために装置の復旧に多大な時間を要する。

このように、プラズマプロセスの進行に影響を与えるパラメータは、装置センサを監視するだけでは不十分であり、チャンバー内の時々刻々と変化するパラメータを制御することにより安定したプラズマプロセスを行うことが可能となる。

前記特許文献１では、プラズマの発光データを使用してチャンバー内のプラズマのモニタはできる。しかしながら、発光強度をモニタしているだけでは正確なプラズマプロセスを制御はできない。ウエハ処理を行うことにより、チャンバー内壁面と同様にプラズマ発光を観測する窓の表面が堆積物に覆われるので、プラズマ発光を観測する際には観測窓の堆積物を除去もしくは一定に保たなければ、安定した発光測定を行うことができない。また、特定の波長発光強度をモニタしても正確なプロセス制御はできない。プラズマプロセスはラジカル種により反応が進行するため、ラジカル密度のモニタが必要となる。発光強度は、次の式（１）より求めることができるが、ラジカル密度の他に電子密度と電子温度の項があるため、発光強度をモニタしているだけでは、ラジカル密度をモニタできない。

ラジカルの発光強度Ｉ∝ｎ・ｎ_ｅ・ｅｘｐ（−ε／ｋＴ_ｅ） ・・・式（１）
ここで、ｎはラジカル密度、ｎ_ｅは電子密度、εはラジカルの基底状態から発光準位への励起の敷居エネルギー、Ｔ_ｅは電子温度を表す。

チャンバー内のプラズマプロセスをモニタし再現よく安定して制御するには、安定した発光測定とラジカル密度が必要となる。

半導体製造ラインでは、新製品の量産移管や量産拡大において製造装置やプロセスの立ち上げが行われる。立ち上げでは、各々の半導体製造装置に対して校正が行われ、半導体製造装置は所定の特性を発揮し、所望の半導体製造プロセスを実施することができる。一般的な校正は、製造装置に備えられたセンサの動作や出力が所定のスペック内に入るように検査項目に対して順次調整を行う。しかしながら、検査項目が全てスペック内に入ったとしても加工結果で相違を生じることがある。これは、製造装置間に存在する機差によって生じるもので、特に近年の微細化な半導体装置で問題となっている。実際は、開発・試作に携わったエンジニアが量産現場に派遣され、機差の問題を解決している。すなわち、エンジニアの経験と知識により機差の問題を解決し、量産の移管や量産の拡大が行われている。

前記特許文献２では、同装置の移設後の立ち上げにおいて校正に要する時間を短縮することは可能である。しかしながら、同装置の装置センサ（圧力・温度・流量）のみの校正方法であり、実際、処理が行われるチャンバー内部のプラズマプロセスまでは校正ができなく、また同一の装置センサを基準としているため他の装置への校正ができない。

前記特許文献３では、試作から量産への装置移管の際の装置間の機差補正を行うことはできる。しかしながら、複数工程の試作ラインと量産ラインの加工結果からレシピを修正して補正を行うために、単一装置の結果だけで補正はできず複数の装置の結果が必要となり、補正方法は加工結果に依存するため量産中の機差補正ができない。また、同一工程であっても装置が変更した場合の補正はできない。

前記特許文献４では、酸素原子の相対的な濃度が測定でき処理条件の各パラメータを変更することによりプラズマ制御はできる。しかしながら、単一チャンバー内の酸素ガスによるアッシングプロセスのみの制御のため、複数チャンバーの制御や機差補正はできない。

そこで、本発明の代表的な目的は、半導体装置の製造の量産性、量産移管や拡大を効率よく短時間で行うため、半導体装置を製造する半導体製造装置の安定稼動と複数の半導体製造装置の機差を補正する校正方法を提供することである。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、代表的なものの概要は、基準となる半導体製造装置を用いて、中心条件から複数のパラメータを振り、プラズマ状態を把握できる装置センサのデータを取得し、この取得したデータを用いて校正（補正とも記述）すべきパラメータを特定して、基準となる半導体製造装置の特定したパラメータを自動的に校正したり、又は基準となる半導体製造装置とは異なる半導体製造装置の特定したパラメータを自動的に校正するものである。

具体的には、半導体装置を製造する半導体製造装置の装置センサとプラズマ発光データを用いて、発光強度よりアクチノメトリ法からラジカル密度を数値化しマップ化を行い、そのラジカルマップを取り入れたデータ解析を行い半導体製造装置を制御することにより、半導体製造装置の安定稼動と複数の半導体製造装置間の機差を補正する。この半導体製造装置の補正方法に関しては、以下の形態が考えられる。

（１）全掃による全掃前後の半導体製造装置の加工結果のずれを補正する方法において、全掃に装置センサとラジカルマップを取り入れてデータ解析をすることにより、全掃復帰のチャンバー内環境のプラズマ状態の判断が明確になり、量産への復帰が短時間で行うことが可能となる。

（２）ウエハ処理による半導体製造装置の経時変化を補正する方法において、定期的なＱＣに装置センサとラジカルマップを取り入れてデータ解析をすることにより、プラズマプロセスの経時変化をモニタすることが可能となり、半導体製造装置のチャンバー内環境が管理されるため、安定的な半導体装置の製造が可能となる。

（３）量産移管や量産拡大時の立ち上げにおいて、同一機種の半導体製造装置を使用した場合、装置センサとラジカルマップを取り入れてデータ解析をすることにより、立ち上げ時の半導体製造装置間機差の原因パラメータの発見や立ち上げ時間の短縮が可能となる。

（４）量産移管や量産拡大時の立ち上げにおいて、異なる機種の半導体製造装置を使用した場合、装置センサとラジカルマップを取り入れてデータ解析をし最適パラメータを抽出し条件の最適化を行うことにより、異なる半導体製造装置でも基準の半導体製造装置と同等な結果が得られ、且つ立ち上げ時の時間の短縮が可能となる。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

すなわち、代表的なものによって得られる効果は、複数の半導体製造装置の校正に要する時間を短縮でき、また半導体製造装置内のプラズマの管理を行うために安定した半導体装置を製造することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態の概要）
本発明の実施の形態は、複数の半導体装置を製造する同一プラズマ処理工程の複数の半導体製造装置と、これらの半導体製造装置に接続された制御装置などを有する半導体装置の製造システムに適用して、特に、半導体製造装置に接続された制御装置は、これらの半導体製造装置の校正方法を実行する機能を有している。さらに、この半導体装置の製造システムを用いて、複数の半導体装置を製造する半導体装置の製造方法にも適用するものである。なお、本発明の実施の形態においては、校正を補正と記述する場合もある。

図１は、本発明の実施の形態において、半導体装置を製造する半導体製造装置の校正方法を示すフローチャートである。図１のフローチャートは、半導体製造装置の校正方法に関わるが、本発明を説明するのに十分な半導体製造装置の校正方法のみを示しており、現実にはさらに多くの工程があることを留意するべきである。

最初に、基準装置Ａを用いて中心条件から複数のパラメータを振った条件でサンプルを処理し、その際に得られる装置センサデータを取得する（ステップＳ１１）。基準装置とは、基準となる半導体製造装置であり、プロセス開発を行い電気特性を含んだデバイス信頼テストが確認され、量産が行われている装置とする。半導体装置はナノメータレベルの加工を行うため、極僅かな差が不良の原因になることから基準装置は量産が行われていることが望ましい。中心条件とは、基準装置と同様に電気特性を含んだデバイススペックや信頼性のテストが確認され、量産がすでに行われている条件である。この際の電気特性を含んだデバイススペックの項目は、例えば抵抗値、リーク電流、歩留まりなどがあり、中心条件はこれらの項目に関してデバイスに応じた管理値を満たす。また、信頼性のテストとしては半導体装置デバイスと半導体製造装置の両者で行い、信頼性のテストは管理値より±１０％以内の変動であることが望ましい。

中心条件から複数のパラメータを振る目的は、装置安定性や装置センサの動作確認、また各パラメータがプロセスに寄与する効果やプロセスウインドウを確認するためである。変更させるパラメータは、電力・ガス流量・圧力・温度などである。中心条件からのパラメータの変更方法は１パラメータであってもよいし、複数でもよい。この際、実験計画法（ＤＯＥ：Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ）を使用してもよい。これらの処理を行うサンプルは、シリコンフラットサンプル、酸化膜やフォトレジスト膜や窒化膜が成膜された単層膜もしくは積層膜のフラットサンプル、量産品と同様な積層膜上にパターニングされたサンプルでもよい。実際にプロセス処理を行う際は、基準装置Ａに標準装備されているセンサより装置の動作確認を示すデータやプラズマからの発光データを経時的に取得する。また成膜サンプルを使用した場合は、エッチング特性のデータも取得する。

次に、基準装置Ａで得られたデータの標準化（数値化）を行う（ステップＳ１２）。装置の動作確認や処理条件を示すプロセスガス流量、圧力、電力のデータに関しては、各々のセンサからのログデータを使用する。プロセスチャンバ内のプラズマの発光は、発光分析器を使用して発光強度をモニタする。取得した発光強度より、プラズマ内のエッチングに寄与する特定元素（ラジカル）の密度を算出する。そのラジカル密度の算出方法は、目的としたラジカルの強度を不活性ガスの強度で割るアクチノメトリ法を使用する。アクチノメトリ法では処理ガスにアルゴンなどの不活性ガスを添加し、その不活性ガスの発光強度と特定元素の発光強度の比より特定元素の密度が求まる。この方法は電子密度の変動を無くすことができる。ここで数値化されたログデータとラジカル密度データが、各条件での特性となる。ステップＳ１１で処理した各々の条件に対して、数値化を行うことにより各条件が同一の基準で比較可能となるためデータが標準化されたことになる。これらの数値を軸に取りグラフ化することにより、プロセスチャンバ内のプラズマの可視化も可能となる。これらのデータは、装置に取り付けられた制御装置であるＰＣ（コンピュータ：図２に図示）に記録され、処理される。

次に、装置Ｂを用いて中心条件から複数のパラメータを振った条件でサンプルを処理し、その際に得られる装置センサデータを取得する（ステップＳ１３）。装置Ｂは、半導体製造装置であり、その定義は、基準装置Ａと同じ装置であってもよいし、同会社の同じ型（機種）の装置、もしくは全く異なる装置（異なる型の装置）であってもよい。

例えば、装置Ｂが基準装置Ａと同じ装置の場合は、データを取得する時間が異なる場合である。例えば、装置のメンテナンス前後でのデータ取得や量産時の経時的な変化をモニタするために定期的にデータを取得する。また、基準装置Ａが異なる場所へ移設した際、装置の再立ち上げ時にデータを取得する。この例は、後述の実施の形態１、実施の形態２に詳細を示す。

また、装置Ｂが基準装置Ａと同じ型の装置の場合は、量産のパス拡大時に製品立ち上げを行う際にデータを取得する。この例は、後述の実施の形態３に詳細を示す。

また、装置Ｂが基準装置Ａと全く異なる装置の場合も同様に、量産のパス拡大時に製品立ち上げを行う際にデータを取得する。この例は、後述の実施の形態４に詳細を示す。

装置Ｂで処理をする方法は、基準装置Ａと同様な方法で処理を行う。処理を行う中心条件、複数のパラメータを振った条件、サンプルに関しては全く同じに揃える。装置Ｂが基準装置Ａと同じ型であれば、装置の設定値や処理条件を基準装置Ａからコピーを行い装置Ｂに展開する。装置Ｂが基準装置Ａと異なる場合、中心条件は新規条件となるため、条件出しを行い一旦仮の中心条件を決め、その後、複数のパラメータを振った条件で処理を行う。

プロセス処理を行う際は、基準装置Ａと同様に装置Ｂに装備されているセンサより装置の動作確認を示すデータやプラズマからの発光データを経時的に取得する。

次に、装置Ｂで得られたデータの標準化（数値化）を行う（ステップＳ１４）。標準化を行う方法は基準装置Ａと同様な方法で行い、各々のセンサからのログデータとプラズマ発光よりアクチノメトリ法からエッチングに寄与するラジカル密度を算出する。これらのデータが、装置に取り付けられたＰＣに記録され、処理される。

次に、基準装置Ａと装置Ｂのデータを比較する（ステップＳ１５）。ここでは、ＰＣに記録された基準装置Ａと装置Ｂの中心条件のデータ、もしくは複数のパラメータを振った条件のデータを比較する。この比較の結果、基準装置Ａと装置Ｂのデータが互いに同等であれば、装置Ｂを量産へ展開し生産を開始する（ステップＳ１６）。

もし、基準装置Ａと装置Ｂのデータが相違する場合は、校正（ステップＳ１７）を行い、その後、再度ステップＳ１３に戻り、中心条件から複数のパラメータを振った条件でサンプルを処理し、データを取得する。

例えば、装置Ｂが基準装置Ａと同じ装置、もしくは同じ型の装置の場合、校正方法はセンサからのログデータに違いがあればセンサを再校正するか、設定値を校正する。プラズマ中の特定のラジカル密度が異なる場合の校正方法は、処理パラメータを変更して行う。校正方法は、すでに基準装置Ａで中心条件から複数のパラメータを振った条件で処理が行われている（ステップＳ１１）ため、この結果を利用して変更するパラメータを抽出し校正を行う。

また、装置Ｂが基準装置Ａと異なる型の装置の場合、校正方法で、ある装置Ｂの処理条件を基準装置Ａの中心条件に合わせる方法は、処理パラメータを変更して行う。その方法は、すでに装置Ｂで中心条件から複数のパラメータを振った条件で処理が行われている（ステップＳ１３）ため、この結果を利用して変更するパラメータを抽出し装置Ｂの中心条件を決定する。

校正後、基準装置Ａと装置Ｂのデータが同等であれば、装置Ｂを量産へ展開し生産を開始する（ステップＳ１６）。

図２は、本実施の形態において、半導体製造装置として使用するプラズマエッチング処理装置を説明する図である。このプラズマエッチング処理装置を用いることにより、半導体ウエハあるいはＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｏｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ：マイクロマシン）などの試料をプラズマを用いて加工することができる。このプラズマエッチング処理装置は、平行平板型電極構造の容量結合型プラズマエッチング処理装置として構成されており、内壁の表面がアルミアルマイト（Ａｌ_２Ｏ_３）膜あるいは酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）膜で覆われたアルミニウムからなる円筒形のチャンバー（処理容器）１０を有している。チャンバー１０は保安設置されている。チャンバー１０の底部には絶縁物からなる円柱状のサセプタ支持台１１が配置され、このサセプタ支持台１１上にアルミニウムからなるサセプタ１２が設けられている。このサセプタ１２は平行平板型電極構造の下部電極を構成し、この上に被処理基板としてたとえば半導体ウエハ（被処理物）Ｗが設置される。

サセプタ１２の上面には半導体ウエハＷを吸着させるようにセラミック製の静電チャック（図示せず）がある。直流電界が印加されることにより、半導体ウエハＷはクーロン力で静電チャックに吸着保持される。半導体ウエハＷの温度の調整は、サセプタ１２内部に冷媒が流れており、また半導体ウエハＷと静電チャックの間には伝熱ガス例えばＨｅガスが供給されることから温度がほぼ一定になるようになっている。半導体ウエハＷの周囲でサセプタ１２の上面には、エッチングの均一性を向上させるための例えばシリコンからなるフォーカスリング１３が配置されている。サセプタ１２およびサセプタ支持台１１の側面には、例えば石英からなる円筒状の内壁部材１４が設置されている。

サセプタ１２と半導体ウエハＷの上方には、このサセプタ１２と平行に対向して上部電極１５が設けられている。平行平板型電極構造を構成するサセプタ１２と上部電極１５の間の空間はプラズマ生成空間１６である。

上部電極１５には第１の整合器１７と第１の高周波電源１８が電気的に接続されている。また第１の高周波電源１８は４０ＭＨｚ以上の周波数、例えば６０ＭＨｚの高周波電圧を出力し、プラズマ生成空間１６に高密度プラズマを生成する。この際、整合器１７は、高周波電源１８の内部インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるためのもので、チャンバー１０内にプラズマが生成されている時に高周波電源１８の出力インピーダンスと負荷インピーダンスが見かけ上一致するように機能する。また上部電極１５には直流電源１９が電気的に接続されている。直流電源１９を印加することにより、高周波電源１８によって生成したプラズマの上部電極１５側に生ずるシース厚を変更してプラズマの密度を変更する。

上部電極１５は多数のガス噴出孔１５ａを有する。上部電極１５の上面には配管を介してプロセスガス供給系２０が接続されている。プロセスガス供給系２０は、Ｃ_５Ｆ_８ガス供給源２１、Ｃ_４Ｆ_６ガス供給源２２、Ｏ_２ガス供給源２３、Ａｒガス供給源２４を有している。これらのガス供給源２１、２２、２３、２４はそれぞれＣ_５Ｆ_８ガスバルブ２５、Ｃ_４Ｆ_６ガスバルブ２６、Ｏ_２ガスバルブ２７、Ａｒガスバルブ２８及びＣ_５Ｆ_８ガスマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２９、Ｃ_４Ｆ_６ガスマスフローコントローラ３０、Ｏ_２ガスマスフローコントローラ３１、Ａｒガスマスフローコントローラ３２を介してそれぞれのガスが所定の流量に設定され、配管の内部で所定の配合比を持った混合ガスとなる。混合ガスは中心部混合ガスマスフローコントローラ３３、端部混合ガスマスフローコントローラ３４を介して所定の流量比で上部電極１５の中心部と端部に分配される。上部電極１５の下面には多数のガス噴出孔１５ａが全面に渡って均等に設けられており、これらのガス噴出孔１５ａを介して上部電極１５から混合ガスがプロセスガスとして供給される。

チャンバー１０の底部の排気装置３５は、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブとターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、ＡＰＣバルブの開度が自動的に調節されることによりチャンバー１０内のプラズマ処理空間を所望の真空度まで減圧できるようになっている。

このプラズマエッチング処理装置では、平行平板型電極構造の下部電極であるサセプタ１２に第２の整合器３６を介して第２の高周波電源３７が電気的に接続されている。この第２の高周波電源３７は、第１の高周波電源１８より周波数の小さい２ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数、例えば２ＭＨｚの高周波電圧を出力する。ここで、第２の高周波電源３７は半導体ウエハＷ側に高密度プラズマからイオンを引き込む役割を有する。

チャンバー１０にはプラズマの発光状態を観測するための観測窓３８、この観測窓３８からの光を導くための光ファイバ３９、プラズマ発光をスペクトル分解するための分光器４０が備えられている。また分光器４０からプラズマ発光状態の信号を受け取り、プラズマ内のラジカル密度の計算を行い且つ各処理条件を制御するＰＣ（制御装置）４１が備えられている。このＰＣ４１によりチャンバー１０内のプラズマ状態を制御する。

図３は、プラズマ発光解析を行う分光器を校正するフローチャートである。図４を参照しながら説明する。最初に、標準光源を使用して基準分光器Ａの感度測定を行う（ステップＳ３１）。標準光源での測定波長は、実際のプラズマ処理で使用される２００ｎｍから１０００ｎｍの範囲が適切である。そのため、標準光源のランプは低波長側から高波長側までの光源が必要となり、重水素ランプ、水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプを組み合わせて全波長の測定を行う。基準分光器Ａとは、すでに量産が行われている基準装置Ａに取り付けられた分光器であり、すでに量産で使用している。

図４は、分光器校正の測定方法を示す。標準光源４０１に光ファイバやジグを介して分光器Ａ４０２を取り付けて測定を行う。測定の際は、露光時間を調整して発光強度を調節する。その際に得られたスペクトルの信号を受け取り、データ処理を行うＰＣ（データ処理コンピュータ）４０３が備えられている。ここでのデータ処理は、分光器の各波長における相対感度を算出する。

次に、同じ標準光源４０１を用いて、分光器Ｂ４０４の感度測定を行う（ステップＳ３２）。分光器Ｂは分光器Ａと異なる分光器で有るが、同型製品で有ってもよいし、異なる製品で有ってもよい。測定方法は図４の分光器Ａと同じ方法を用いて行い、測定データはＰＣ４０５で処理され、分光器Ｂの各波長における相対感度を算出する。

次に、分光器Ｂの感度補正値αを算出する（ステップＳ３３）。感度補正値αは、次の式（２）で表すように分光器Ｂの相対感度Ｉ_Ｂを分光器Ａの相対感度Ｉ_Ａで割ることにより算出される。

α＝Ｉ_Ｂ／Ｉ_Ａ ・・・式（２）
ここで得られた感度補正値αを使用して分光器Ｂで測定された発光強度の補正を行う。また、この校正方法は使用する分光器全てに対して行う必要があり、これらのデータは備えられたＰＣにより自動処理され校正される。

図５は、プロセスチャンバー内のプラズマ発光を測定し可視化するフローチャートを示す。図６から図１２を参照しながら説明する。最初に、観測窓の堆積膜を除去する（ステップＳ５１）。チャンバー内のプラズマ発光測定において、Ｃ_５Ｆ_８ガスやＣ_４Ｆ_６ガスを使用する酸化膜エッチングで重要なラジカルであるＣＦ、ＣＦ_２のプラズマ発光は２００ｎｍから３００ｎｍの間の短波長側にある。観測窓にＣ_５Ｆ_８やＣ_４Ｆ_６が分解したラジカルが入射すると表面に付着してＦＣ膜（Ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）を形成し、このＦＣ膜が短波長側の光を吸収するため、発光量によるラジカル量の定量分析ができなくなる。そのため、Ｏ_２ガスを中心としたドライクリーニング条件で観測窓に堆積したＦＣ膜を除去する。その際に低波長の元素、例えばＣＦ、ＣＦ_２の発光強度をモニタする。図６は、ドライクリーニング中のＣＦ_２（２５９．５ｎｍ）の発光強度をモニタした結果を示す。横軸はドライクリーニングの処理時間（Ｔｉｍｅ）、縦軸はＣＦ_２の発光強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を示す。ドライクリーニングの処理時間と共にＣＦ_２の発光強度が減衰し一定となる。このＣＦ_２の発光強度が減衰し一定となった領域が、観測窓の堆積膜が除去もしくは一定の膜厚になったことを示す。

次に、シーズニング条件における低波長領域の発光強度の安定化を確認する（ステップＳ５２）。その後、クリーニングステップの閾値を設定する（ステップＳ５３）。シーズニング条件とはすでに量産で使用されている処理条件であり、例えばＣ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２、Ｃ_４Ｆ_６／Ａｒ／Ｏ_２条件である。これらの処理条件は堆積性が強いため、観測窓にＦＣ膜が生成すると低波長側の発光強度が変更し発光測定が安定に行えない。発光強度を安定化させるためにシーズニングを行い、観測窓を含めたチャンバー内パーツの温度を上昇させ発光強度を安定化させる。図７は、クリーニングとシーズニングを交互に３回繰り返した時のＣＦ_２の発光強度を示す。横軸は処理時間（Ｔｉｍｅ）、縦軸はＣＦ_２の発光強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を示す。３回のシーズニング共に処理時間中のＣＦ_２の発光強度は一定のため、シーズニングは十分と判断できる。次に、シーズニング直後のドライクリーニングステップのＣＦ_２の強度変化より、クリーニング終了を示す閾値を設定する。クリーニング開始時のＣＦ_２の強度は高く、処理時間と共に減衰し一定となる。このＣＦ_２の強度が一定となる領域は、観測窓の堆積膜が除去もしくは膜厚が一定となることから、この強度値を閾値とする。ドライクリーニング条件にＣＦ_２強度の閾値を設定し処理を行うことにより、チャンバー内環境が一定となり発光強度が安定化する。プラズマ発光の測定方法は、処理条件の直前にドライクリーニングを行いＣＦ_２の発光強度を一定化し、その後、処理条件にて発光測定を行う。これらの処理手順が備えられたＰＣにより、自動に制御される。

次に、中心条件から複数のパラメータを振った条件で発光確認を行う（ステップＳ５４）。図８は、中心条件で処理を行った発光スペクトルを示す。横軸は測定波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）、縦軸は発光強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を示す。各波長の発光強度は、特定のラジカルを示しており、スペクトルのピークや面積を使用して各ラジカルの強度を算出する。

図９は、中心条件を含んだ複数のパラメータを振る処理方法の例を示す。処理条件をＣ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２とした場合、Ｃ_５Ｆ_８／Ｏ_２比：Ｒ、Ａｒ分圧：Ａ、Ｔｏｐ Ｐｏｗｅｒ：Ｔ、Ｂｏｔｔｏｍ Ｐｏｗｅｒ：Ｂ、圧力：Ｐを処理パラメータとし、中心条件を含めて測定を行う。Ｃ_５Ｆ_８／Ｏ_２比：Ｒを変更することにより、エッチングに寄与するＣＦ、ＣＦ_２ラジカルの量や堆積物の制御が確認される。Ａｒ分圧：Ａを変更することにより、エッチングに寄与する各ラジカル量の希釈効果が確認される。Ｔｏｐ Ｐｏｗｅｒ：Ｔを変更することにより、プラズマ密度が制御できるためその効果が確認できる。Ｂｏｔｔｏｍ Ｐｏｗｅｒ：Ｂを変更することにより、イオンエネルギーを制御できるためその効果が確認できる。圧力：Ｐを変更することにより、ラジカル寿命の滞在時間を制御できるためその効果が確認できる。

Ｃ_５Ｆ_８／Ｏ_２比：Ｒの場合、中心条件のＲ_０＝０．８３を中心に０．５から１．５までの間で比率を変更して処理を行う。この際、処理方法は１つの条件の中に０．５→０．６５→０．８３→１．１→１．５と複数ステップで行ってもよいし、１条件１パラメータとしてもよい。処理方法で注意しなければならない点は、プラズマ分光を行う観測窓の状態を一定に保つことである。そのため、１つの条件の中にＣ_５Ｆ_８／Ｏ_２比：Ｒの比率を変更する複数ステップ処理の場合は、クリーニング→０．５→クリーニング→０．６５→クリーニング→０．８３→クリーニング→１．１→クリーニング→１．５として処理を行う。Ａｒ分圧：Ａの場合、中心条件のＡ_０＝０．９６６を中心に０．９９から０．９５８までの間でＡｒ分圧：Ａの比率を変更して処理を行う。処理方法はＣ_５Ｆ_８／Ｏ_２比と同様に処理する。Ｔｏｐ Ｐｏｗｅｒ：Ｔの場合、中心条件のＴ_０＝１８００Ｗを中心に８００Ｗから２０００Ｗまでの間でＴｏｐ Ｐｏｗｅｒを変更して処理を行う。処理方法はＣ_５Ｆ_８／Ｏ_２比と同様に処理する。Ｂｏｔｔｏｍ Ｐｏｗｅｒ：Ｂの場合、中心条件のＢ_０＝１５５０Ｗを中心に１００Ｗから２０００Ｗまでの間でＢｏｔｔｏｍ Ｐｏｗｅｒを変更して処理を行う。処理方法はＣ_５Ｆ_８／Ｏ_２比と同様に処理する。圧力：Ｐの場合、中心条件のＰ_０＝６．７Ｐａを中心に５．３Ｐａから９．３Ｐａまでの間で圧力を変更して処理を行う。処理方法はＣ_５Ｆ_８／Ｏ_２比と同様に処理する。上記パラメータを変更して処理を行い、発光確認を行い、図８と同様な発光スペクトル結果を得る。

次に、各条件でアクチノメトリ法を使用して主要なラジカル量の算出を行う（ステップＳ５５）。最初に中心条件の主要ラジカル量の算出を行う。アクチノメトリ法は不活性ガスの発光強度と特定元素の発光強度比から、各ラジカル密度を算出することから処理条件がＣ_５Ｆ_８／Ａｒ／Ｏ_２やＣ_４Ｆ_６／Ａｒ／Ｏ_２の場合はＡｒの発光強度を使用する。Ａｒの発光は主に４２０ｎｍ付近、７００ｎｍ以上で検出されるため、これらの中で他のラジカルと干渉しない波長を選択する。次に、酸化膜エッチングに寄与するラジカルを抽出する。ＣＦ、ＣＦ_２ラジカルの発光は２００−３００ｎｍ付近で検出されるため、これらの中で他のラジカルと干渉しない波長のＣＦは２０７．５ｎｍ、ＣＦ_２は２５９．５ｎｍを選択する。ＳｉＦ、ＣＯ、Ｃ_２、Ｃ、Ｏ、Ｆの各ラジカルも同様に他の波長と干渉しない波長を選択する。ＳｉＦは４３６．５ｎｍ、ＣＯは４５１．０ｎｍ、Ｃ_２は５１６．５ｎｍ、Ｃは６００．６ｎｍ、Ｏは７７７ｎｍ、Ｆは７２０ｎｍを選択する。ここで指定した各ラジカルの波長は一例であり、その他の波長を選択してもよい。これら選択した各ラジカルの密度をアクチノメトリ法を使用して算出する。算出方法として最初にプラズマ放電時間ｔの発光スペクトルを選択する。発光測定は０．１秒毎に行っているため、ｔはプラズマ放電が安定した特定の時間からスペクトルを選択してもよいし、放電時間全体の平均のスペクトルを選択してもよい。選択した発光スペクトルから指定した各ラジカルのピークの高さ、もしくはピーク面積を算出する。算出した値をＡｒのピーク高さもしくはピーク面積で割ることにより、各ラジカル密度が算出される。同様な手法を用いて複数のパラメータを振って処理した場合も、それぞれの条件で各ラジカル密度を算出する。

次に、算出されたラジカル密度や各センサデータの数値よりチャンバー内の可視化（ラジカルマップの作成）を行う（ステップＳ５６）。図１０は、中心条件で処理した際の選択したラジカルの密度をレーダー図に表したラジカルマップである。この図の各軸が選択されたラジカルの密度を表しており、中心条件のプラズマ内のラジカル状態を表している。軸の数は幾つ有ってもよく、軸に取るのはラジカル密度以外の装置のセンサ値であってもよい。複数の装置を比較する際は、各装置の中心条件の状態を同じレーダー図にプロットすることにより何の種のラジカル密度や装置センサがずれているのかが判断できる。

図１１は、中心条件から複数のパラメータを振って処理し、各ラジカル密度を軸に取り２次元に表したラジカルマップである。図１１では横軸はＣＦ_２のラジカル密度（ＣＦ_２／Ａｒ）、縦軸はＣ_２のラジカル密度（Ｃ_２／Ａｒ）を示す。２次元に表すラジカルマップの軸取りは何通りも存在する。ここでの変更パラメータはＣ_５Ｆ_８／Ｏ_２比、Ａｒ分圧、Ｔｏｐ Ｐｏｗｅｒ、Ｐｒｅｓｓｕｒｅの４種類であり、各パラメータを振ることによりそれぞれのラジカル密度の変化が表される。各パラメータによるラジカル密度の変化の仕方を把握することにより、チャンバー内のラジカル状態が中心条件の位置からずれた際の修正方法が分かる。２次元に表すラジカルマップの注意点は、発光観測窓が堆積物に覆われると観測される発光強度が異なってしまうため、複数のパラメータを振った場合中心条件の位置がずれてしまう。よって中心条件は複数回処理を行い、ラジカル量が常に一致することを確認することが必要である。

図１２は、中心条件から複数のパラメータ（Ｔｏｐ Ｐｏｗｅｒ、Ｂｏｔｔｏｍ Ｐｏｗｅｒ）を振って処理し、Ａｒ発光強度と装置センサを軸に取り２次元に表したラジカルマップである。図１２では横軸はＡｒの発光強度、縦軸は装置センサの検出電圧であるＶｐｐを示す。図１２はプラズマ密度とイオンエネルギーの関係を示しており、プラズマ密度が高くなるとＡｒの発光強度が高くなり、イオンエネルギーが高くなるとＶｐｐの値が大きくなる。

図１０−１２より、発光データと装置センサからチャンバー内のラジカル状態とプラズマ状態が可視化することが可能となる。

以下に、上記の手法を用いて、本発明の各実施の形態について詳述する。

（実施の形態１）
図１３は、本発明の実施の形態１において、全掃前後の装置間機差を確認するフローチャートを示す。この実施の形態１は同一装置の比較であり、図１のフローチャートの装置Ｂは装置Ａ（基準装置）と同じ装置である。

最初に、量産チャンバーにて全掃に指定された放電時間に達する前に中心条件で発光測定を行う（ステップＳ１３１）。ここでの発光測定は、中心条件以外の複数のパラメータを振った処理条件で測定を行ってもよい。得られたデータより、装置センサ値とラジカル密度を算出し全掃前の中心条件のラジカルマップを作成する。ラジカルマップ作成などのデータ解析は装置に備えられたＰＣで行われるため、可視化する場合は図１０−１２のようにグラフ化する。

次に、チャンバーを大気開放して全掃を行う（ステップＳ１３２）。この全掃は通常の全掃で有るウエットクリーニングであり、装置業者から指示された通りの手順で行う。消耗パーツに関しては、消耗度を測定する。パーツの消耗が管理値以外であれば新規パーツへの変更となる。

全掃終了後、真空引きを行いリークチェックが管理値以下になったところで中心条件によるシーズニングを行う（ステップＳ１３３）。このシーズニングはチャンバー内の状態を整えるために行う。

次に、中心条件による全掃後の確認を行う（ステップＳ１３４）。ここでの確認項目は全掃前に確認した方法と同様な手法で処理を行い各データの取得を行う。得られたデータの解析も全掃前と同様な手法で行い、全掃後の中心条件のラジカルマップを作成する。

次に、全掃前後のラジカルマップを比較する（ステップＳ１３５）。比較方法として、可視化する場合は図１０のレーダー図を用いて全掃前後のラジカル状態をプロットする。全掃前後でラジカルマップが一致すれば、チャンバーが正常復帰と判断され量産を開始する（ステップＳ１３６）。全掃前後でラジカルマップが一致しない場合は、何の項目が一致しないかを調べるために全掃手順を確認する（ステップＳ１３７）。特に全掃時に消耗パーツを新規に変更した場合は、パーツ表面状態のばらつきやパーツ加工時の水分吸収が見られるため通常より長めのシーズニングが必要となる。シーズニングを行うことにより、チャンバー内に堆積層が形成され、またパーツ表面状態が滑らかになりチャンバー環境が全掃前に近づく。シーズニングを繰り返し行い、ラジカルマップが一致しない場合は他の要因が考えられるので、再度チャンバーを大気開放しチャンバー内部を確認する。

以上に記載した本実施の形態１の方法で、全掃に装置センサとラジカルマップを取り入れてデータ解析をすることにより、全掃復帰の装置のチャンバー内環境のプラズマ状態の判断が明確になり、量産への復帰を短時間で行うことができる。

（実施の形態２）
図１４は、本発明の実施の形態２において、装置の経時変化を確認し補正するフローチャートを示す。この実施の形態２は同一装置の比較であり、図１のフローチャートの装置Ｂは装置Ａ（基準装置）と同じ装置である。

最初に、中心条件による定期確認を行い、装置センサとプラズマ発光から得られたデータの解析を行う（ステップＳ１４１）。定期的な確認とは、装置状態を日々確認するＱＣ（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ）と同様なもので有り、ＱＣの一環として確認を行う。今回、中心条件で処理した際のデータを装置に備えられたＰＣで解析を行い、ラジカルマップを作成する。可視化する場合は図１０−１２のようにグラフ化する。また処理する条件は、中心条件のみで有ってもよいし、中心条件から複数のパラメータを振った条件でもよい。

次に、基準のラジカルマップと比較する（ステップＳ１４２）。基準のラジカルマップとは、すでに基準装置で得られている中心条件もしくは中心条件から複数のパラメータを振った条件で処理したラジカルマップである。

比較した結果、中心条件が基準のラジカルマップと同等であれば、引き続き量産を行う（ステップＳ１４３）。中心条件が基準のラジカルマップと相違があれば、量産を一時止めてラジカルマップ上で相違点と処理履歴を確認する（ステップＳ１４４）。特にチャンバー内状況が直前に処理を行った製品やダミーウエハの影響を受けている可能性が有るため処理履歴を確認する。

次に、中心条件にてシーズニングを行う（ステップＳ１４５）。ここでのシーズニングは、チャンバー内環境を基準装置の環境に近づける目的である。

次に、シーズニング後のチャンバー環境のラジカルマップを作成し（ステップＳ１４６）、基準のラジカルマップと比較を行う（ステップＳ１４７）。

比較した結果、中心条件が基準のラジカルマップと同等であれば、一時止めていた量産を再開する（ステップＳ１４３）。この場合、ステップＳ１４２で、基準のラジカルマップと一致しなかった原因は直前に処理した製品やダミーウエハの影響と考えられる。

シーズニング後（ステップＳ１４５）、中心条件が基準のラジカルマップとステップＳ１４２と同様な相違点であれば、チャンバーを大気開放して全掃を行う（ステップＳ１４８）。この場合はチャンバー内環境が正常な状態から外れているため、装置を全掃し初期値の環境に戻す必要がある。

ステップＳ１４７で基準のラジカルマップと一致しない場合は、今回測定を行った前に処理した製品のログや測定、加工結果の確認を行い、そのデータをＰＣに記録する。この時のずれが経時変化の傾向となり、今後の管理に役に立つ。例えば、あるラジカル種が増加することにより、異物の増加もしくはホールエッチングの加工寸法の縮小や非開口が分かる。

以上に記載した本実施の形態２の方法で、定期的なＱＣに装置センサとラジカルマップを取り入れてデータ解析をすることにより、プラズマプロセスの経時変化をモニターすることが可能となり、装置のチャンバー内環境が管理されるため、安定的な半導体装置の製造が可能となる。

（実施の形態３）
図１５は、本発明の実施の形態３において、量産のパス拡大時に製品立ち上げを行う際に問題となる装置間機差を補正するフローチャートを示す。この実施の形態３は同一機種の装置の比較であり、図１のフローチャートの装置Ｂは装置Ａ（基準装置）と異なる装置である。また装置Ｂと装置Ａの関係は、図１６に示す（装置Ｃも同様）。この図１６より、各装置（装置Ａ１６１、装置Ｂ１６３、装置Ｃ１６５）の上部には各ＰＣ（ＰＣＡ１６２、ＰＣＢ１６４、ＰＣＣ１６６）が備えられており、更にそれらのＰＣを制御するためのホストＰＣ１６７が備えられている。

最初に、同一機種の装置の新規立ち上げを行う（ステップＳ１５１）。ここでの新規立ち上げとは、プロセス立ち上げを含むため新規装置でも、移設された装置でもよい。立ち上げでは主に装置センサのデータが、備えられたＰＣに記録される。

次に、中心条件によるシーズニングを行う（ステップＳ１５２）。このシーズニングはチャンバー環境を整える目的である。シーズニング後、中心条件によるラジカルマップを取得する（ステップＳ１５３）。ここでのラジカルマップ作成は可視化する場合は図１０−１２のようにグラフ化する。また処理する条件は、中心条件のみで有ってもよいし、中心条件から複数のパラメータを振った条件でもよい。ここでの実施の形態は、装置は同一機種であるが異なる装置であるので、データ数は多いほど比較できるため、処理条件は多いほどよい。

次に、基準のラジカルマップと比較する（ステップＳ１５４）。比較した結果、中心条件が基準のラジカルマップと同等であれば、立ち上げの手順が終了し、この装置は量産が開始される（ステップＳ１５５）。

ステップＳ１５４で基準のラジカルマップと一致しない場合は、相違点の確認と校正作業を行う（ステップＳ１５６）。まず装置センサなどのハード面の確認を行う。この実施の形態は同一機種（同仕様）の装置の立ち上げであるため、装置センサのずれを校正する。その後、ステップＳ１５２に戻り、装置環境を確認し、基準のラジカルマップと一致することが確認できたら、この装置を量産に展開する。

以上に記載した本実施の形態３の方法で、同一機種の装置の立ち上げに装置センサとラジカルマップを取り入れてデータ解析をすることにより、立ち上げ時の装置間機差の原因パラメータの発見や立ち上げ時間の短縮が可能となる。

（実施の形態４）
図１７は、本発明の実施の形態４において、量産のパス拡大時に製品立ち上げを行う際に問題となる装置間機差を補正するフローチャートを示す。この実施の形態は異なる機種の装置の比較であり、図１のフローチャートの装置Ｂは装置Ａ（基準装置）と異なる装置である。また装置Ｂと装置Ａの関係は、図１８に示す（装置Ｃも同様）。この図１８より、各装置（装置Ａ１８１、装置Ｂ１８３、装置Ｃ１８５）の上部には各ＰＣ（ＰＣＡ１８２、ＰＣＢ１８４、ＰＣＣ１８６）が備えられており、更にそれらのＰＣを制御するためのホストＰＣ１８７が備えられている。

最初に、異なる装置の新規立ち上げを行う（ステップＳ１７１）。異なる装置とは、図２で示した平行平板型の装置であって上下部２周波でもよいし、下部２周波でもよい。またウエハサイズは２００ｍｍ以上の装置で同一サイズであってもよいし、異なっていてもよい。ここでの新規立ち上げとは、装置からプロセスまでを含むため全てのデータが備えられたＰＣに記録される。

次に、中心条件から複数のパラメータを振った条件で発光確認を行う（ステップＳ１７２）。この実施の形態では異なる装置のため中心条件は、製造装置メーカから提供されるデモ条件であってもよいし、基準装置と同様な条件でもよい。一旦中心条件と決めた条件から複数のパラメータを振って処理を行う。振るパラメータは、図９のパラメータを参考にして処理を行い発光データの取得を行う。

次に、各条件でアクチノメトリ法を使用してラジカルマップの取得を行う（ステップＳ１７３）。装置が異なってもエッチングに起因するラジカルは同じであるため、選択するラジカル種は基準装置と同じ波長を選択する。ここでのラジカルマップ作成は可視化する場合は図１０−１２のようにグラフ化する。

次に、基準装置の中心条件のラジカル量への合せ込みを行う（ステップＳ１７４）。基準装置のラジカルマップと比較して、相違点を明確にすることによって何のパラメータを変更するのか決定する。パラメータの変更方法は、処理条件による各ラジカル密度の変化や全波長を使用した主成分解析から適切なパラメータを抽出する。

次に、ラジカルマップが一致した条件でエッチング特性を評価する（ステップＳ１７５）。エッチング特性の評価は、まず酸化膜やフォトレジスト膜のフラットサンプルでエッチングレートを比較する。その後、図１９で示した形状サンプルで形状確認をする。図１９は形状確認をするためのサンプルの断面図を示す。図１９に示すように下地膜１９１と絶縁膜１９２と反射防止膜１９３とフォトレジスト１９４が形成され、リソグラフィーにより開口部１９５がパターンニングされている。下地膜１９１はＳｉ_３Ｎ_４膜、炭化シリコン（ＳｉＣ）膜、窒素添加炭化シリコン（ＳｉＣＮ）膜等が使用される。絶縁膜１９２は酸化膜、誘電率が酸化膜より低いＬｏｗ−ｋ膜が使用される。反射防止膜１９３は有機材料が用いられる。フォトレジスト１９４はＡｒＦレジストが望ましいが、ｉ線、ＫｒＦレジストであってもよい。開口部１９５のマスク形状はホールパターンや溝パターンが用いられる。

フラットサンプルと形状サンプルの結果を比較した結果、基準装置と同等の結果であればその処理条件がこの装置の量産条件となる（ステップＳ１７６）。エッチング特性が基準装置と一致しないのであれば、条件修正を行う（ステップＳ１７７）。ここでの条件修正は寸法調整や下地膜選択比の調整となるため、堆積物の制御をガス流量やＲＦ電力を最適化することにより所望の結果に近づく。条件修正の結果、基準装置と同等な結果が得られれば、その処理条件がこの装置の量産条件となる（ステップＳ１７６）。

以上に記載した本実施の形態４の方法で、異なる装置の立ち上げに装置センサとラジカルマップを取り入れてデータ解析をし、最適なパラメータを抽出し、条件の最適化を行うことにより、異なる装置でも基準装置と同等な結果が得られ、且つ立ち上げ時の時間の短縮が可能となる。

（実施の形態１−４の効果）
以上に記載した実施の形態１−４の方法で、半導体装置を製造する半導体製造装置の装置センサとプラズマ発光を用いて、発光強度よりアクチノメトリ法からラジカル密度を数値化しマップ化を行い、そのラジカルマップを取り入れたデータ解析を行うことにより、半導体製造装置の安定稼動と複数の半導体製造装置の機差を補正することができる。また、それらの半導体製造装置を使用することにより、安定した半導体装置が製造できる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明の半導体装置の製造技術は、半導体装置を製造する半導体製造装置の校正方法、ならびに半導体装置の製造システムおよび製造方法に利用可能である。

本発明の実施の形態において、半導体装置を製造する半導体製造装置の校正方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態において、半導体製造装置として使用するプラズマエッチング処理装置を説明する図である。 本発明の実施の形態において、プラズマ発光解析を行う分光器を校正するフローチャートである。 本発明の実施の形態において、分光器校正の測定方法を示す図である。 本発明の実施の形態において、プロセスチャンバー内のプラズマ発光を測定し可視化するフローチャートである。 本発明の実施の形態において、ドライクリーニング中のＣＦ_２（２５９．５ｎｍ）の発光強度をモニタした結果を示す図である。 本発明の実施の形態において、クリーニングとシーズニングを交互に３回繰り返した時のＣＦ_２の発光強度を示す図である。 本発明の実施の形態において、中心条件で処理を行った発光スペクトルを示す図である。 本発明の実施の形態において、中心条件を含んだ複数のパラメータを振る処理方法の例を示す図である。 本発明の実施の形態において、中心条件で処理した際の選択したラジカルの密度をレーダー図に表したラジカルマップである。 本発明の実施の形態において、中心条件から複数のパラメータを振って処理し、各ラジカル密度を軸に取り２次元に表したラジカルマップである。 本発明の実施の形態において、中心条件から複数のパラメータを振って処理し、Ａｒ発光強度と装置センサを軸に取り２次元に表したラジカルマップである。 本発明の実施の形態１において、全掃前後の装置間機差を確認するフローチャートである。 本発明の実施の形態２において、装置の経時変化を確認し補正するフローチャートである。 本発明の実施の形態３において、量産のパス拡大時に製品立ち上げを行う際に問題となる装置間機差を補正するフローチャートである。 本発明の実施の形態３において、装置Ｂと装置Ａの関係を示す図である。 本発明の実施の形態４において、量産のパス拡大時に製品立ち上げを行う際に問題となる装置間機差を補正するフローチャートである。 本発明の実施の形態４において、装置Ｂと装置Ａの関係を示す図である。 本発明の実施の形態４において、形状確認をするためのサンプルを示す断面図である。

符号の説明

１０…チャンバー、１１…サセプタ支持台、１２…サセプタ、Ｗ…半導体ウエハ、１３…フォーカスリング、１４…内壁部材、１５…上部電極、１５ａ…ガス噴出孔、１６…プラズマ生成空間、１７…整合器、１８…高周波電源、１９…直流電源、２０…プロセスガス供給系、２１…Ｃ_５Ｆ_８ガス供給源、２２…Ｃ_４Ｆ_６ガス供給源、２３…Ｏ_２ガス供給源、２４…Ａｒガス供給源、２５…Ｃ_５Ｆ_８ガスバルブ、２６…Ｃ_４Ｆ_６ガスバルブ、２７…Ｏ_２ガスバルブ、２８…Ａｒガスバルブ、２９…Ｃ_５Ｆ_８ガスマスフローコントローラ、３０…Ｃ_４Ｆ_６ガスマスフローコントローラ、３１…Ｏ_２ガスマスフローコントローラ、３２…Ａｒガスマスフローコントローラ、３３…中心部混合ガスマスフローコントローラ、３４…端部混合ガスマスフローコントローラ、３５…排気装置、３６…整合器、３７…高周波電源、３８…観測窓、３９…光ファイバ、４０…分光器、４１…ＰＣ、
４０１…標準光源、４０２…分光器Ａ、４０３…ＰＣ、４０４…分光器Ｂ、４０５…ＰＣ、
１６１…装置Ａ、１６２…ＰＣＡ、１６３…装置Ｂ、１６４…ＰＣＢ、１６５…装置Ｃ、１６６…ＰＣＣ、１６７…ホストＰＣ、
１８１…装置Ａ、１８２…ＰＣＡ、１８３…装置Ｂ、１８４…ＰＣＢ、１８５…装置Ｃ、１８６…ＰＣＣ、１８７…ホストＰＣ、
１９１…下地膜、１９２…絶縁膜、１９３…反射防止膜、１９４…フォトレジスト、１９５…開口部。

Claims (9)

1. 複数の半導体装置を製造する同一プラズマ処理工程の複数の半導体製造装置における校正方法であって、
   前記複数の半導体製造装置に接続された制御装置は、
   前記複数の半導体製造装置のうちの基準となる第１の半導体製造装置を用いて、中心条件から複数のパラメータを振り、プラズマ状態を把握できる装置センサのデータを取得する第１の工程と、
   前記第１の工程で取得したデータを用いて校正すべきパラメータを特定して、前記第１の半導体製造装置の前記特定したパラメータを校正したり、又は前記第１の半導体製造装置とは異なる第２の半導体製造装置の前記特定したパラメータを校正する第２の工程と、
   を実行することを特徴とする半導体製造装置の校正方法。
2. 請求項１において、
   前記制御装置は、前記第１の工程において、前記プラズマ状態を把握できる装置センサである分光器の校正と発光測定とを行う処理手順を発光強度に基づき制御することを特徴とする半導体製造装置の校正方法。
3. 請求項１において、
   前記制御装置は、
   前記第１の工程において、前記第１の半導体製造装置を用いて、前記中心条件から複数のパラメータを振ってプラズマ処理を行い、
   前記第２の工程において、プラズマの発光強度よりアクチノメトリ法を用いて特定元素のラジカル密度量を算出し、この算出した各々のラジカル密度量を前記パラメータの校正に使用することを特徴とする半導体製造装置の校正方法。
4. 請求項１において、
   前記第１の半導体製造装置は、全掃前後の半導体製造装置やウエハ処理による半導体製造装置であり、
   前記制御装置は、前記第２の工程において、前記プラズマ状態を把握できる装置センサから取得したデータを用いて、前記全掃前後の半導体製造装置内のずれや前記ウエハ処理による半導体製造装置内の経時変化を補正することを特徴とする半導体製造装置の校正方法。
5. 請求項４において、
   前記複数の半導体製造装置は、量産ラインの半導体製造装置であり、
   前記制御装置は、前記量産ラインの複数の半導体製造装置を管理しながら前記複数の半導体装置を製造することを特徴とする半導体製造装置の校正方法。
6. 請求項１において、
   前記第２の半導体製造装置は、同一機種の複数の半導体製造装置であり、
   前記制御装置は、前記第２の工程において、前記プラズマ状態を把握できる装置センサから取得したデータを用いて、前記同一機種の複数の半導体製造装置の機差を校正することを特徴とする半導体製造装置の校正方法。
7. 請求項１において、
   前記第２の半導体製造装置は、異なる機種の半導体製造装置であり、
   前記制御装置は、前記第２の工程において、前記プラズマ状態を把握できる装置センサから取得したデータを用いて、前記異なる機種の半導体製造装置の差を校正することを特徴とする半導体製造装置の校正方法。
8. 半導体装置の製造システムであって、
   複数の半導体装置を製造する同一プラズマ処理工程の複数の半導体製造装置と、前記複数の半導体製造装置に接続された制御装置とを有し、
   前記制御装置は、請求項１記載の半導体製造装置の校正方法を実行する機能を有することを特徴とする半導体装置の製造システム。
9. 半導体装置の製造方法であって、
   請求項８記載の半導体装置の製造システムを用いて、複数の半導体装置を製造することを特徴とする半導体装置の製造方法。

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