JP2016184638A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】真空容器の内部の処理室内に載置されたウエハ上面に予め形成された膜構造であって処理対象の膜及びその下方に配置された下地膜を含む膜構造を前記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方法であって、任意の前記ウエハ上の前記膜構造の処理中に得られた干渉光の波長をパラメータとする強度の実パターンと前記任意のウエハの処理の前に予め前記処理対象の膜及び前記下地膜の3つ以上の異なる厚さの前記下地膜を有した膜構造を処理して得られた前記干渉光の波長をパラメータとする強度のパターンのうち2つを合成した検出用パターンのデータと前記実パターンのデータとを比較した結果を用いて前記任意のウエハの処理中の時刻の前記処理対象の膜のエッチング量を算出するステップとを備えた。
【選択図】 図1
Description
ここで係数b、aはサンプリング周波数およびカットオフ周波数により数値が異なる。また、本実施例でのデジタルフィルタの係数値は例えば a2=-1.143,a3=0.4128,b1=0.0674 55,b2=-0.013491,b3=0.067455(サンプリング周波数10Hz、カットオフ周波数1Hz)が用いられる。2次微係数値の時系列データdiは微分器13により5点の時系列データYiの多項式適合平滑化微分法を用いて式(2)から以下のように算出される。
di = Σwj・Yi+j ・・・(2)
j=-2
ここで重み係数wに関して w−2=2,w−1=−1,w0=−2,w1=−1、h,w2=2である。前記微係数値の時系列データdiを用いて平滑化微係数時系列データDiはデジタルフィルタ回路14としては、例えば2次バタワース型ローパスフィルタにより式(3)から以下のように算出される。
上記の微分波形パターンデータベース16には、所定の膜厚さを有した下地の酸化膜上方に配置されたエッチング量測定の対象となる被処理膜であるポリシリコンのエッチング処理中の残り膜厚さの量(残膜量)に対応する干渉光の強度の変化を示す微分値の波形をパラメータとするパターンのデータ値DBiが、ウエハ4の処理に先立って予め記憶されている。微分波形比較器15においては、ウエハ4の処理中に実際に得られた干渉光に係る強度の微分値の波形をパラメータとするパターンである実パターンの値と微分波形パターンデータベース16に記憶されていた微分波形パターンデータ値DBiとが比較されて、両パターン同士の残差値σが算出される。
次に、パターンマッチング比較器20が、合成パターンデータベースと実パターンとを比較する。この残差σがより小さくなるように、算出器21が合成係数αを0〜1の範囲で値を変えて残差σが最小となる合成係数αを選択する。
(m=0,1,2・・・、すなわちmが整数の場合に最大値をとる。なお屈折率n、入射角θ、膜厚dとする。)
エッチング処理前は段差による光路差はマスク膜の厚さ分である。エッチング処理が進むにつれて処理対象膜の膜厚さは減少するため光路差は増加する。
2…真空処理室
3…プラズマ
4…ウエハ
5…試料台
8…受光器
9…エッチング量検出装置
10…分光器
12…第1デジタルフィルタ
13…微分器
14…第2デジタルフィルタ
15…微分波形比較器
16…微分波形パターンデータベース
17…残差算出器
18…データベース選択器
19…合成データベース作成器
20…パターンマッチング比較器
21…合成係数算出器
22…残膜厚さ時系列データ記録器
23…回帰分析器
24…終点判定器
25…表示器
201…ポリシリコン膜
202…下地膜
203…基板
211…下地膜
212…下地膜
116…微分波形パターンデータベース
122…深さ時系列データ記録器。
Claims (8)
- 真空容器の内部の処理室内に載置されたウエハ上面に予め形成された膜構造であって処理対象の膜及びその下方に配置された下地膜を含む膜構造を前記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方法であって、
任意の前記ウエハ上の前記膜構造の処理中に前記処理対象の膜から得られた干渉光の波長をパラメータとする強度の実パターンと前記任意のウエハの処理の前に予め前記処理対象の膜及び前記下地膜の3つ以上の異なる厚さの前記下地膜を有した膜構造を処理して得られた当該処理中の前記干渉光の波長をパラメータとする強度のパターンのうち2つを合成した検出用パターンのデータと前記実パターンのデータとを比較した結果を用いて前記任意のウエハの処理中の時刻の前記処理対象の膜のエッチング量を算出するステップと
前記エッチング量を用いて前記処理対象の膜の前記処理の目標への到達を判定するステップとを備えたプラズマ処理方法。
- 請求項1に記載のプラズマ処理方法であって、
前記任意のウエハの前記膜構造の処理中に、前記3つ以上の基本パターンのうち前記実パターンとの差異が最も小さい順に2つを用いて作成した前記検出用パターンのデータと前記実パターンのデータとを比較した結果を用いて、前記エッチング量を算出するステップを備えたプラズマ処理方法。
- 請求項1または2に記載のプラズマ処理方法であって、
任意の前記ウエハ上の前記膜構造の処理中に前記処理対象の膜から得られた干渉光の波長をパラメータとする強度の微分値の時系列データから構成された実パターンと前記任意のウエハの処理の前に予め前記処理対象の膜及び前記下地膜の3つ以上の異なる厚さの前記下地膜を有した膜構造を処理して得られた当該処理中の前記干渉光の波長をパラメータとする強度の微分値の時系列データから構成されたパターンのうち2つを合成した検出用パターンのデータと前記実パターンのデータとを比較した結果を用いて前記任意のウエハの処理中の時刻の前記処理対象の膜のエッチング量を算出するステップとを備えたプラズマ処理方法。
- 請求項1または2に記載のプラズマ処理方法であって、
算出された前記任意の時刻に係るエッチング量の値と予め記憶された前記処理中の前記任意の時刻より前の時刻に係る前記エッチング量の値とを用いて当該前記任意の時刻のエッチング量を再度算出し、当該再度検出されたエッチング量を用いて前記処理の目標への到達を判定するプラズマ処理方法。
- 真空容器の内部に配置された処理室と、この処理室内に配置されウエハがその上面に載置される試料台とを備え、前記ウエハの上面に予め形成された膜構造に含まれる処理対象の膜を前記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、
任意の前記ウエハ上の前記膜構造の処理中に前記処理対象の膜から得られた干渉光の波長をパラメータとする強度の実パターンと前記任意のウエハの処理の前に予め前記処理対象の膜及び前記下地膜の3つ以上の異なる厚さの前記下地膜を有した膜構造を処理して得られた当該処理中の前記干渉光の波長をパラメータとする強度のパターンのうち2つを合成した検出用パターンのデータと前記実パターンのデータとを比較した結果を用いて前記任意のウエハの処理中の時刻の前記処理対象の膜のエッチング量を算出するように構成された算出器と、このエッチング量を用いて前記処理の目標への到達を判定するように構成された判定器とを備えたプラズマ処理装置。
- 請求項5に記載のプラズマ処理装置であって、
前記算出器は、前記任意のウエハの前記膜構造の処理中に、前記3つ以上の基本パターンのうち前記実パターンとの差異が最も小さい順に2つを用いて作成した前記検出用パターンのデータと前記実パターンのデータとを比較した結果を用いて、前記エッチング量を算出するように構成されたプラズマ処理装置。
- 請求項5または6に記載のプラズマ処理方法であって、
前記算出器は、任意の前記ウエハ上の前記膜構造の処理中に前記処理対象の膜から得られた干渉光の波長をパラメータとする強度の微分値の時系列データから構成された実パターンと前記任意のウエハの処理の前に予め前記処理対象の膜及び前記下地膜の3つ以上の異なる厚さの前記下地膜を有した膜構造を処理して得られた当該処理中の前記干渉光の波長をパラメータとする強度の微分値の時系列データから構成されたパターンのうち2つを合成した検出用パターンのデータと前記実パターンのデータとを比較した結果を用いて前記任意のウエハの処理中の時刻のエッチング量を算出するように構成されたプラズマ処理装置。
- 請求項5または6に記載のプラズマ処理方法であって、
前記算出器は、算出された前記任意の時刻に係るエッチング量の値と予め記憶された前記処理中の前記任意の時刻より前の時刻に係る前記エッチング量の値とを用いて当該前記任意の時刻のエッチング量を再度算出するように構成され、前記判定器は当該再度検出されたエッチング量を用いて前記処理の目標への到達を判定するように構成されたプラズマ処理装置。
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