JP2024048961A - 基板評価方法及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に形成された異方性の構造物の状態を検出すること。
【解決手段】基板評価方法は、測定工程と、導出工程とを有する。測定工程は、異方性の構造物が形成された基板に対して赤外分光法による分析を行い、ＬＯ(Longitudinal Optical)フォノン、ＴＯ（Transverse Optical）フォノンの少なくともの一方のピークを含む波数範囲の吸光度スペクトルを測定する。導出工程は、測定された吸光度スペクトルから前記構造物に関する評価情報を導出する。
【選択図】図８Ａ

Description

本開示は、基板評価方法及び基板処理装置に関するものである。

特許文献１は、ウエハ上に形成された絶縁薄膜に、赤外分光法を適用して観測されるＬＯフォノンの波数、スペクトル・ピークの半値幅、吸収面積から絶縁薄膜を評価する技術を開示する。

特開２００４－５５９５５号公報

本開示は、基板に形成された異方性の構造物の状態を検出する技術を提供する。

本開示の一態様による基板評価方法は、測定工程と、導出工程とを有する。測定工程は、異方性の構造物が形成された基板に対して赤外分光法による分析を行い、ＬＯ(Longitudinal Optical)フォノン、ＴＯ（Transverse Optical）フォノンの少なくともの一方のピークを含む波数範囲の吸光度スペクトルを測定する。導出工程は、測定された吸光度スペクトルから構造物に関する評価情報を導出する。

本開示によれば、基板に形成された異方性の構造物の状態を検出できる。

図１は、第１実施形態に係る成膜装置の概略構成の一例を示す概略断面図である。 図２は、第１実施形態に係る成膜装置において基板を載置台から上昇させた状態を示す図である。 図３は、第１実施形態に係る成膜装置の他の一例を示す概略構成図である。 図４は、第１実施形態に係る基板の一例を示す図である。 図５Ａは、フラットな基板におけるフォノンの影響を説明する図である。 図５Ｂは、フラットな基板におけるフォノンの影響を説明する図である。 図５Ｃは、フラットな基板におけるフォノンの影響を説明する図である。 図６Ａは、トレンチが形成された基板におけるフォノンの影響を説明する図である。 図６Ｂは、トレンチが形成された基板におけるフォノンの影響を説明する図である。 図７Ａは、基板に対する測定光の入射角の一例を示す図である。 図７Ｂは、吸光度スペクトルの一例を示す図である。 図８Ａは、第１実施形態に係る吸光度スペクトルの一例を示す図である。 図８Ｂは、第１実施形態に係る吸光度スペクトルの一例を示す図である。 図９Ａは、第１実施形態に係る相関関係の一例を示す図である。 図９Ｂは、第１実施形態に係る相関関係の一例を示す図である。 図１０Ａは、第１実施形態に係る基板評価方法の処理を含む基板処理の流れの一例を説明する図である。 図１０Ｂは、第１実施形態に係る基板評価方法の処理を含む基板処理の流れの一例を説明する図である。 図１１は、第１実施形態に係る基板処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１２は、基板の偏光依存性を説明する図である。 図１３Ａは、第２実施形態に係る基板評価方法による膜質の評価の一例を説明する図である。 図１３Ｂは、第２実施形態に係る基板評価方法による膜質の評価の一例を説明する図である。 図１４Ａは、第２実施形態に係るＴＯフォノンの信号とＬＯフォノンの信号の分離を説明する図である。 図１４Ｂは、第２実施形態に係るＴＯフォノンの信号とＬＯフォノンの信号の分離を説明する図である。 図１５Ａは、第２実施形態に係る基板評価方法による膜質の評価の一例を説明する図である。 図１５Ｂは、第２実施形態に係る基板評価方法による膜質の評価の一例を説明する図である。 図１６は、第２実施形態に係る基板に対する測定光の入射角の一例を示す図である。 図１７は、第２実施形態に係る基板処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１８は、実施形態に係る成膜装置の他の一例を示す概略構成図である。 図１９は、実施形態に係る計測部の概略構成の一例を示す図である。 図２０は、実施形態に係る計測部の概略構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本願の開示する基板評価方法及び基板処理装置の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示する基板評価方法及び基板処理装置が限定されるものではない。

半導体デバイスの製造において、半導体ウエハ等の基板には、異方性の構造物が形成される場合がある。異方性の構造物としては、例えば、トレンチ（溝）などが挙げられる。半導体デバイスの製造では、異方性の構造物が形成された基板に対して、膜を成膜する成膜処理や、表面の膜のエッチングするエッチング処理などの基板処理が行われる。半導体デバイスの製造では、微細化が進み、異方性の構造物の状態を精度よく把握することが重要である。

そこで、基板に形成された異方性の構造物の状態を検出する技術が期待されている。

［第１実施形態］
［成膜装置の構成］
次に、第１実施形態について説明する。最初に、本開示の基板処理装置の一例について説明する。以下では、本開示の基板処理装置を成膜装置１００とし、成膜装置１００により、基板処理として成膜を行う場合を主な例として説明する。図１は、第１実施形態に係る成膜装置１００の概略構成の一例を示す概略断面図である。成膜装置１００は、１つの実施形態において、基板Ｗに対して成膜を行う装置である。図１に示す成膜装置１００は、気密に構成され、電気的に接地電位とされたチャンバ１を有している。このチャンバ１は、円筒状とされ、例えば表面に陽極酸化被膜を形成されたアルミニウム、ニッケル等から構成されている。チャンバ１内には、載置台２が設けられている。

載置台２は、例えばアルミニウム、ニッケル等の金属により形成されている。載置台２の上面には、半導体ウエハ等の基板Ｗが載置される。載置台２は、載置された基板Ｗを水平に支持する。載置台２の下面は、導電性材料により形成された支持部材４に電気的に接続されている。載置台２は、支持部材４によって支持されている。支持部材４は、チャンバ１の底面で支持されている。支持部材４の下端は、チャンバ１の底面に電気的に接続されており、チャンバ１を介して接地されている。支持部材４の下端は、載置台２とグランド電位との間のインピーダンスを下げるように調整された回路を介してチャンバ１の底面に電気的に接続されていてもよい。

載置台２には、ヒータ５が内蔵されており、載置台２に載置される基板Ｗをヒータ５によって所定の温度に加熱することができる。載置台２は、冷媒を流通させるための流路（図示せず）が内部に形成され、チャンバ１の外部に設けられたチラーユニットによって温度制御された冷媒が流路内に循環供給されてもよい。ヒータ５による加熱と、チラーユニットから供給された冷媒による冷却とにより、載置台２は、基板Ｗを所定の温度に制御してもよい。なお、載置台２は、ヒータ５を搭載せず、チラーユニットから供給される冷媒のみで基板Ｗの温度制御を行ってもよい。

なお、載置台２には、電極が埋め込まれていてもよい。この電極に供給された直流電圧によって発生した静電気力により、載置台２は、上面に載置された基板Ｗを吸着させることができる。

載置台２は、基板Ｗを昇降するためのリフターピン６が設けられている。成膜装置１００では、基板Ｗを搬送する場合や、基板Ｗに対して赤外分光法による分析を行う場合、載置台２からリフターピン６を突出させ、リフターピン６で基板Ｗを裏面から支持して基板Ｗを載置台２から上昇させる。図２は、第１実施形態に係る成膜装置１００において基板Ｗを載置台２から上昇させた状態を示す図である。成膜装置１００には、基板Ｗが搬送される。例えば、チャンバ１の側壁には、基板Ｗを搬入出するための不図示の搬入出口が設けられている。この搬入出口には、当該搬入出口を開閉するゲートバルブが設けられている。基板Ｗを搬入出する際、ゲートバルブは、開状態とされる。基板Ｗは、搬送室内の搬送機構（図示せず）により搬入出口からチャンバ１内に搬入される。成膜装置１００は、チャンバ１外に設けられた昇降機構（図示せず）を制御してリフターピン６を上昇させて搬送機構から基板Ｗを受け取る。成膜装置１００は、搬送機構の退出後、昇降機構を制御してリフターピン６を下降させて基板Ｗを載置台２に載置する。

載置台２の上方であってチャンバ１の内側面には、略円盤状に形成されたシャワーヘッド１６が設けられている。シャワーヘッド１６は、セラミックス等の絶縁部材４５を介して、載置台２の上部に支持されている。これにより、チャンバ１とシャワーヘッド１６とは、電気的に絶縁されている。シャワーヘッド１６は、例えばニッケル等の導電性の金属により形成されている。

シャワーヘッド１６は、天板部材１６ａと、シャワープレート１６ｂとを有する。天板部材１６ａは、チャンバ１内を上側から塞ぐように設けられている。シャワープレート１６ｂは、天板部材１６ａの下方に、載置台２に対向するように設けられている。天板部材１６ａには、ガス拡散空間１６ｃが形成されている。天板部材１６ａとシャワープレート１６ｂは、ガス拡散空間１６ｃに向けて開口する多数のガス吐出孔１６ｄが分散して形成されている。

天板部材１６ａには、ガス拡散空間１６ｃへ各種のガスを導入するためのガス導入口１６ｅが形成されている。ガス導入口１６ｅには、ガス供給路１５ａが接続されている。ガス供給路１５ａには、ガス供給部１５が接続されている。

ガス供給部１５は、成膜に用いる各種のガスのガス供給源にそれぞれ接続されたガス供給ラインを有している。各ガス供給ラインは、成膜のプロセスに対応して適宜分岐し、開閉バルブなどのバルブや、マスフローコントローラなどの流量制御器など、ガスの流量を制御する制御機器が設けられている。ガス供給部１５は、各ガス供給ラインに設けられた開閉バルブや流量制御器などの制御機器を制御することにより、各種のガスの流量の制御が可能とされている。

ガス供給部１５は、ガス供給路１５ａに成膜に用いる各種のガスを供給する。例えば、ガス供給部１５は、成膜の原料ガスをガス供給路１５ａに供給する。また、ガス供給部１５は、パージガスや原料ガスと反応する反応ガスをガス供給路１５ａに供給する。ガス供給路１５ａに供給されたガスは、ガス拡散空間１６ｃで拡散されて各ガス吐出孔１６ｄから吐出される。

シャワープレート１６ｂの下面と載置台２の上面とによって囲まれた空間は、成膜処理が行われる処理空間をなす。また、シャワープレート１６ｂは、載置台２と対になり、処理空間に容量結合プラズマ（ＣＣＰ）を形成するための電極板として構成されている。シャワーヘッド１６には、整合器１１を介して高周波電源１０が接続されている。シャワーヘッド１６を介して処理空間に供給されたガスに高周波電源１０から高周波電力（ＲＦ電力）が印加されることで、処理空間にプラズマが形成される。なお、高周波電源１０は、シャワーヘッド１６に接続される代わりに載置台２に接続され、シャワーヘッド１６が接地されるようにしてもよい。本実施形態では、シャワーヘッド１６、ガス供給部１５、高周波電源１０などの成膜を実施する部分が、基板Ｗに基板処理を実施する基板処理部に対応する。本実施形態では、基板処理部により、基板Ｗに対して、基板処理として、成膜処理を行う。

チャンバ１の底部には、排気口７１が形成されている。排気口７１には、排気管７２を介して排気装置７３が接続されている。排気装置７３は、真空ポンプや圧力調整バルブを有する。排気装置７３は、真空ポンプや圧力調整バルブを作動させることにより、チャンバ１内を所定の真空度まで減圧、調整できる。

本実形態に係る成膜装置１００は、チャンバ１内の基板Ｗに対して赤外分光法（IR：infrared spectroscopy）による分析を行い、基板Ｗに形成された構造物に関する評価情報を導出する。赤外分光法には、基板Ｗに赤外光を照射し、基板Ｗを透過した光（透過光）を測定する手法（透過法）と、基板Ｗを反射した光（反射光）を測定する手法（反射法）がある。図１に示した成膜装置１００は、基板Ｗを透過した透過光を測定する構成とした場合の例を示している。チャンバ１は、載置台２を介して相対する側壁に、窓８０ａ、窓８０ｂが設けられている。窓８０ａは、側壁の高い位置に設けられている。窓８０ｂは、側壁の低い位置に設けられている。窓８０ａ、窓８０ｂは、例えば石英などの赤外光に対して透過性を有する部材がはめ込まれ、封止されている。窓８０ａの外側には、赤外光を照射する照射部８１が設けられている。窓８０ｂの外側には、赤外光を検出可能な検出部８２が設けられている。

透過法による赤外分光法の分析を行う場合、成膜装置１００は、図２に示したように、載置台２からリフターピン６を突出させ、基板Ｗを載置台２から上昇させる。窓８０ａ及び照射部８１は、照射部８１から照射された赤外光が窓８０ａを介して、上昇させた基板Ｗの上面に照射されるように位置が調整されている。また、窓８０ｂ及び検出部８２は、上昇させた基板Ｗを透過した赤外光による透過光が窓８０ｂを介して検出部８２に入射するように位置が調整されている。

照射部８１は、照射した赤外光が窓８０ａを介して、上昇させた基板Ｗの中央付近の所定の領域に当たるように配置されている。検出部８２は、基板Ｗの所定の領域を透過した透過光が窓８０ｂを介して入射するよう配置されている。

本実形態に係る成膜装置１００は、赤外分光法により、基板Ｗを透過した透過光の波数毎の吸光度を求めることで、基板Ｗに形成された構造物に関する評価情報を導出する。具体的には、成膜装置１００は、フーリエ変換赤外分光法により、基板Ｗを透過した透過光の波数毎の吸光度を求めることで、基板Ｗに形成されたトレンチに関する評価情報を導出する。

照射部８１は、赤外光を発する光源や、ミラー、レンズ等の光学素子を内蔵し、干渉させた赤外光を照射可能とされている。例えば、照射部８１は、光源で発生した赤外光が外部へ出射されるまでの光路の中間部分を、ハーフミラー等で２つの光路に分光し、一方の光路長を、他方の光路長に対して変動させて光路差を変えて干渉させて、光路差の異なる様々な干渉波の赤外光を照射する。また、照射部８１は、例えば、偏光子等の光学素子を光路に設けて、照射する赤外光の偏光を制御可能とされている。なお、照射部８１は、光源を複数設け、それぞれの光源の赤外光を光学素子で制御して、光路差の異なる様々な干渉波の赤外光を照射可能としてもよい。

検出部８２は、基板Ｗを透過した様々な干渉波の赤外光による透過光の信号強度を検出する。本実施形態では、照射部８１、検出部８２などの赤外分光法の測定を実施する部分が本開示の計測部に対応する。

上記のように構成された成膜装置１００は、制御部６０によって、その動作が統括的に制御される。制御部６０には、ユーザインターフェース６１と、記憶部６２とが接続されている。

ユーザインターフェース６１は、工程管理者が成膜装置１００を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボード等の操作部や、成膜装置１００の稼動状態を可視化して表示するディスプレイ等の表示部から構成されている。ユーザインターフェース６１は、各種の動作を受け付ける。例えば、ユーザインターフェース６１は、プラズマ処理の開始を指示する所定操作を受け付ける。

記憶部６２には、成膜装置１００で実行される各種処理を制御部６０の制御にて実現するためのプログラム（ソフトウエア）や、処理条件、プロセスパラメータ等のデータが格納されている。例えば、記憶部６２は、相関情報６２ａを記憶する。なお、プログラムやデータは、コンピュータで読み取り可能なコンピュータ記録媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用してもよい。或いは、プログラムやデータは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。

相関情報６２ａは、吸光度スペクトルと基板Ｗに形成された異方性の構造物との相関関係を示すデータである。相関情報６２ａの詳細は、後述する。

制御部６０は、例えば、プロセッサ、メモリ等を備えるコンピュータである。制御部６０は、ユーザインターフェース６１からの指示等に基づいてプログラムやデータを記憶部６２から読み出して成膜装置１００の各部を制御することで、後述する基板処理を実行する。

制御部６０は、データの入出力を行う不図示のインタフェースを介して、照射部８１及び検出部８２と接続され、各種の情報を入出力する。制御部６０は、照射部８１及び検出部８２を制御する。例えば、照射部８１は、制御部６０からの制御情報に基づいて、光路差の異なる様々な干渉波を照射する。また、制御部６０は、検出部８２により検出された赤外光の信号強度のデータが入力する。

ここで、図１及び図２では、透過法による赤外分光法の分析が可能なように、成膜装置１００を、基板Ｗを透過した透過光を測定する構成とした場合の例を説明した。しかし、成膜装置１００は、反射法による赤外分光法の分析が可能なように構成してもよい。図３は、第１実施形態に係る成膜装置１００の他の一例を示す概略構成図である。図３に示した成膜装置１００は、基板Ｗを反射した反射光を測定する構成とした場合の例を示している。

図３に示す成膜装置１００では、チャンバ１の側壁の載置台２を介して対向した位置に、窓８０ａ、窓８０ｂが設けられている。窓８０ａの外側には、赤外光を照射する照射部８１が設けられている。窓８０ｂの外側には、赤外光を検出可能な検出部８２が設けられている。窓８０ａ及び照射部８１は、照射部８１から照射された赤外光が窓８０ａを介して基板Ｗに照射されるように位置が調整されている。また、窓８０ｂ及び検出部８２は、基板Ｗで反射された赤外光が窓８０ｂを介して検出部８２に入射するように位置が調整されている。また、チャンバ１の側壁には窓８０ａ、窓８０ｂと異なる位置に、基板Ｗを搬入出するための不図示の搬入出口が設けられている。この搬入出口には、当該搬入出口を開閉するゲートバルブが設けられている。

照射部８１は、照射した赤外光が窓８０ａを介して基板Ｗの中央付近の所定の領域に当たるように配置されている。検出部８２は、基板Ｗの所定の領域で反射された赤外光が窓８０ｂを介して入射するよう配置されている。このように、図３に示す成膜装置１００は、反射法による赤外分光法の分析が可能とされている。

第１実施形態に係る成膜装置１００は、照射部８１から基板Ｗに入射する光の入射角及び照射位置を変更可能に構成してもよい。例えば、図１及び図３では、不図示の駆動機構により、照射部８１を上下方向に移動可能及び回転可能に構成して、照射部８１から基板Ｗに入射する光の入射角及び照射位置を変更可能に構成している。

次に、第１実施形態に係る成膜装置１００により、基板Ｗに対して基板処理として成膜処理を実施する流れを簡単に説明する。不図示の搬送アーム等の搬送機構により基板Ｗが載置台２に載置される。基板Ｗは、異方性の構造物としてトレンチが形成されている。成膜装置１００は、基板Ｗに対して成膜処理を実施する場合、排気装置７３により、チャンバ１内を減圧する。成膜装置１００は、ガス供給部１５から成膜に用いる各種のガスを供給してシャワーヘッド１６からチャンバ１内に処理ガスを導入する。そして、成膜装置１００は、高周波電源１０から高周波電力を供給して処理空間にプラズマを生成し、基板Ｗに対して、成膜を実施する。

図４は、第１実施形態に係る基板Ｗの一例を示す図である。基板Ｗには、異方性の構造物が形成されている。例えば、基板Ｗは、異方性の構造物として複数のトレンチ９２によるパターン９０が形成されている。図４には、各トレンチ９２による凹部９０ａの断面が示されている。図４は、トレンチ９２を有するパターン９０にプラズマＡＬＤにより膜９１を成膜した状態を模式的に示している。例えば、図４では、基板Ｗに形成されたトレンチ９２に膜９１が成膜されている。

ところで、半導体デバイスの製造では、微細化が進み、基板Ｗに形成された異方性の構造物の状態を精度よく把握することが重要である。例えば、基板Ｗに形成されたトレンチ９２の状態を精度よく把握することが求められている。

従来から基板Ｗの状態を分析する技術としては、例えば、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ－ＩＲ：Fourier transform Infrared spectroscopy）などの赤外分光法がある。ＦＴ－ＩＲ分析では、基板Ｗに赤外光を照射し、基板Ｗを透過又は反射した赤外光を検出して、波数毎の赤外光の吸光度を示す吸光度スペクトルを求める。

ここで、ＦＴ－ＩＲ分析におけるフォノン（phonon）の影響について説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、フラットな基板におけるフォノンの影響を説明する図である。図５Ａ及び図５Ｂは、フラットなシリコン基板９５に赤外光を測定光として入射した場合を示している。シリコン基板９５は、表面に膜９６が成膜されている。膜９６は、赤外活性の材料を含んでいる。ＦＴ－ＩＲ分析では、シリコン基板９５を透過又は反射した赤外光を検出して、波数毎の赤外光の吸光度を示す吸光度スペクトルを求める。図５Ａでは、フラットなシリコン基板９５に対して垂直方向から赤外光を測定光として入射した場合を示している。図５Ａのように測定光を垂直方向から入射した場合、測定光の電場は、シリコン基板９５の表面平行方向のみとなる。この場合、シリコン基板９５の表面の膜９６の表面平行成分であるＴＯ（Transverse Optical：横光学）フォノンが観測される。図５Ｂは、フラットなシリコン基板９５に対して斜め方向から赤外光を測定光として入射した場合を示している。図５Ｂのように測定光を斜め方向から入射した場合、測定光の電場は、シリコン基板９５に対して斜め方向となる。この場合、測定光の電場のシリコン基板９５に対する表面平行成分により、シリコン基板９５の表面の膜９６の表面平行成分であるＴＯフォノンが観測される。また、測定光の電場のシリコン基板９５に対する表面垂直成分により、シリコン基板９５の表面の膜９６の垂直平行成分であるＬＯ(Longitudinal Optical：縦光学)フォノンが観測される。

図５Ｃは、フラットなシリコン基板９５における吸光度スペクトルの一例を示す図である。図５Ｃには、膜９６が成膜されたフラットなシリコン基板９５のＦＴ－ＩＲ分析を行って吸光度スペクトルを求めた結果の一例が示されている。線Ｌ５１は、フラットなシリコン基板９５に対して入射角を０度として、測定光として赤外光を垂直方向から入射した場合を示している。線Ｌ５２は、フラットなシリコン基板９５に対して入射角を６０度として、測定光として赤外光を斜め方向から入射した場合を示している。また、図５Ｃには、ＳｉＮのＬＯフォノン、ＴＯフォノンのピークとなる波数の位置が示されている。線Ｌ５１に示すように、フラットなシリコン基板９５に対して測定光を垂直方向から入射した場合、ＳｉＮのＴＯフォノンが観測される。一方、線Ｌ５２に示すように、フラットなシリコン基板９５に対して測定光を斜め方向から入射した場合、ＳｉＮのＴＯフォノンと、ＬＯフォノンが観測される。

図６Ａ及び図６Ｂは、トレンチ９２が形成された基板Ｗにおけるフォノンの影響を説明する図である。基板Ｗは、パターン９０としてトレンチ９２が形成され、トレンチ９２に膜９１が成膜されている。図６Ａには、「Side view」としてトレンチ９２の断面が示されており、「Top view」としてトレンチ９２の上面が示されている。トレンチ９２は、「Top view」に示すように、上下方向に複数並んで形成されている。図６Ａは、基板Ｗに赤外光を測定光として垂直方向から入射した場合を示している。図６Ａでは、測定光の偏光をトレンチ９２に対して垂直方向とした場合（Vertical to trench）と、測定光の偏光をトレンチ９２に対して平行方向とした場合（Parallel to trench）をそれぞれ示している。測定光の偏光は、例えば、偏光子等の光学素子を測定光の経路に設けて制御する。「Vertical to trench」の「Top view」の欄には、測定光の偏光が矢印によりトレンチ９２に対して垂直方向に示されている。「Parallel to trench」の「Top view」の欄には、測定光の偏光が矢印によりトレンチ９２に対して平行方向に示されている。トレンチ９２が形成された基板Ｗでは、測定光の偏光をトレンチ９２に対して垂直方向とした場合（Vertical to trench）、基板Ｗの表面の膜９１のＴＯフォノンとＬＯフォノンが観測される。また、トレンチ９２が形成された基板Ｗでは、測定光の偏光をトレンチ９２に対して平行方向とした場合（Parallel to trench）、基板Ｗの表面の膜９１のＴＯフォノンが観測される。

図６Ｂには、トレンチ９２が形成され、トレンチ９２に膜９１が成膜された基板ＷのＦＴ－ＩＲ分析を行って吸光度スペクトルを求めた結果の一例が示されている。吸光度スペクトルは、波数毎の赤外光の吸光度を示している。入射角は、０度つまり、表面に対して垂直に光を入射している。線Ｌ６１は、偏光を制御していない無偏光とした場合（No）の吸光度スペクトルである。線Ｌ６２は、測定光の偏光をトレンチ９２に対して平行方向とした場合（Parallel to trench）の吸光度スペクトルである。線Ｌ６３は、測定光の偏光をトレンチ９２に対して垂直方向とした場合（Vertical to trench）の吸光度スペクトルである。このように、測定光の偏光によって吸光度スペクトルの形状が変化する。偏光を制御していない無偏光の場合、測定光はトレンチ９２に対する垂直と平行の両方の偏光成分を有する。このため、無偏光の測定光によるＦＴ－ＩＲ分析では、ＴＯフォノンとＬＯフォノンの両方が観測される。

ＦＴ－ＩＲの偏光解析の際の基板Ｗに対して測定光の入射角は、何れの角度としてもよい。例えば、基板Ｗに対して測定光を垂直入射し、基板Ｗを透過又は反射した赤外光を検出して、吸光度スペクトルを求めてもよい。また、基板Ｗに対して測定光を斜め入射し、基板Ｗを透過又は反射した赤外光を検出して、吸光度スペクトルを求めてもよい。図７Ａは、基板Ｗに対する測定光の入射角の一例を示す図である。図７Ａでは、基板Ｗに対して測定光を入射角０°で垂直入射した場合と、測定光を基板Ｗに対して入射角４５°で斜め入射した場合を示している。図７Ｂは、吸光度スペクトルの一例を示す図である。図７Ｂには、測定光を基板Ｗに対して入射角０°で垂直入射した場合（0deg）と、測定光を基板Ｗに対して入射角４５°で斜め入射した場合（45deg）の吸光度スペクトルが示されている。測定光は、トレンチに対して平行偏光（Ｐ偏光）の測定光と、それに対して垂直偏光（Ｓ偏光）の測定光を個別に入射させた。測定光の偏光は、例えば、偏光子等の光学素子を測定光の経路に設けることで制御する。「P_45deg」は、トレンチに対して平行偏光の測定光を入射角４５°で斜め入射した場合の吸光度スペクトルを示している。「s_45deg」は、トレンチに対する平行偏光に対して垂直な偏光の測定光を入射角４５°で斜め入射した場合の吸光度スペクトルを示している。「P_0deg」は、トレンチに対して平行偏光の測定光を入射角０°で垂直入射した場合の吸光度スペクトルを示している。「s_0deg」は、トレンチに対する平行偏光に対して垂直な偏光の測定光を入射角０°で垂直入射した場合の吸光度スペクトルを示している。入射角４５°の斜め入射と入射角０°の垂直入射では、ピークの強度に違いがあるが、吸光度スペクトルが類似した形状となっている。よって、ＦＴ－ＩＲの偏光解析の際の基板Ｗに対して測定光の入射角は、何れの角度としてもよい。

ここで、発明者は、異方性の構造物が形成された基板Ｗに対して赤外分光法による分析により得られた吸光度スペクトルで観測されるＴＯフォノンやＬＯフォノンと、異方性の構造物の状態には相関関係があることを見出した。

基板Ｗに形成された異方性の構造物と、吸光度スペクトルで観測されるＴＯフォノンやＬＯフォノンの相関関係について説明する。本実施形態では、異方性の構造物をトレンチ９２とする。

最初に、トレンチ９２の開口幅を変えた基板Ｗに対してＦＴ－ＩＲ分析を行った結果を説明する。本実施形態では、例えば、図４に示したように、トレンチ９２の上部付近での最も狭い部分の幅ＧＷをトレンチ９２の開口幅とする。以下の分析では、基板Ｗに対して赤外活性の材料を成膜する成膜前と成膜後のそれぞれで基板Ｗの吸光度スペクトルを測定する。最初に、トレンチ９２が形成された基板ＷにＦＴ－ＩＲ分析を行い、吸光度スペクトルを測定する。次に、基板Ｗに赤外活性の材料を成膜する。赤外活性の材料としては、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＣ、ＡｌＯ、ＨｆＯ、ＺｒＯなどが挙げられる。次に、赤外活性の材料を成膜した基板ＷにＦＴ－ＩＲ分析を行って、吸光度スペクトルを測定する。そして、赤外活性の材料の成膜前の基板Ｗで測定した強度スペクトルと成膜後の基板Ｗで測定した強度スペクトルから吸光度スペクトルを算出する。以下では、例えば、図４に示したようなトレンチ９２が形成された基板Ｗに下地膜を成膜してパターン９０の厚さを変えることでトレンチ９２の開口幅を順に変え、それぞれ上記の手順により吸光度スペクトルを算出した。基板Ｗには、赤外活性の材料としてＳｉＮをプラズマＡＬＤにより成膜して、例えば、図４に示したようにトレンチ９２に膜９１を形成した。膜９１の膜厚は、０．１ｎｍ～１００００ｎｍの範囲とし、より好ましくは０．５ｎｍ～１５０ｎｍの範囲とし、さらに好ましくは１ｎｍ～１５ｎｍとする。

図８Ａ及び図８Ｂは、第１実施形態に係る吸光度スペクトルの一例を示す図である。図８Ａ及び図８Ｂには、トレンチ９２の開口幅（Gap Width）を７ｎｍ、９ｎｍ、１３ｎｍ、５０ｎｍとしたそれぞれ基板Ｗに上記の分析を行って抽出した吸光度スペクトルの一例が示されている。また、図８Ａ及び図８Ｂには、フラットなシリコン基板９５（Flat）に上記の分析を行って抽出した吸光度スペクトルの一例が示されている。図８Ａには、６００－１４００ｃｍ^－１の波数の範囲の吸光度スペクトルが示されている。図８Ｂには、２６００－３６００ｃｍ^－１の波数の範囲の吸光度スペクトルが示されている。吸光度スペクトルは、成膜前の基板Ｗの強度スペクトルと成膜後の基板Ｗの強度スペクトルを用いて解析することで、膜９１による赤外光の吸光度の変化を示している。すなわち、吸光度スペクトルは、主に膜９１の情報を有している。また、図８Ａには、ＳｉＮのＬＯフォノン、ＴＯフォノンのピークとなる波数の位置が示されている。図８Ｂには、ＳｉＮ膜および基板Ｗの下地膜に含まれるＮＨについてピークとなる波数の位置が示されている。

図８Ａ及び図８Ｂに示すように、トレンチ９２の開口幅が７ｎｍ、９ｎｍ、１３ｎｍ、５０ｎｍのそれぞれ基板Ｗでは、吸光度スペクトルが変化する。特に、ＳｉＮのＬＯフォノンのピーク強度は、大きく変化する。一方、フラットなシリコン基板９５（Flat）では、ＳｉＮのＬＯフォノンの強度が小さい。

ＳｉＮのＬＯフォノン、ＴＯフォノンの少なくとも一方の強度は、トレンチ９２の開口幅と相関関係がある。

図９Ａ及び図９Ｂは、第１実施形態に係る相関関係の一例を示す図である。図９Ａには、トレンチ９２の開口幅が７ｎｍ、９ｎｍ、１３ｎｍ、５０ｎｍのそれぞれの基板Ｗ、及びフラットなシリコン基板９５（Bare-Si）について、Ｉ（ＳｉＮ_ＬＯ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ）の値が示されている。Ｉ（ＳｉＮ_ＬＯ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ）の値は、吸光度スペクトルのＳｉＮのＬＯフォノンのピーク強度（Ｉ（ＳｉＮ_ＬＯ））をＳｉＮのＴＯフォノンのピーク強度（Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ））で割った値である。図９Ａに示すように、Ｉ（ＳｉＮ_ＬＯ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ）の値は、トレンチ９２の開口幅が狭くなるほど増加している。Ｉ（ＳｉＮ_ＬＯ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ）の値とトレンチ９２の開口幅には、相関関係がある。

図９Ｂには、トレンチ９２の開口幅が７ｎｍ、９ｎｍ、１３ｎｍ、５０ｎｍのそれぞれ基板Ｗ、及びフラットなシリコン基板９５（Bare-Si）について、Ｉ（ＮＨ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ）の値が示されている。Ｉ（ＮＨ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ）の値は、吸光度スペクトルのＮＨのピーク強度（Ｉ（ＮＨ））をＳｉＮのＴＯフォノンのピーク強度（Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ））で割った値である。図９Ｂに示すように、Ｉ（ＮＨ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ）の値は、トレンチ９２の開口幅が狭くなるほど増加する傾向がある。Ｉ（ＮＨ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ）の値とトレンチ９２の開口幅には、相関関係がある。なお、図９Ｂでは、トレンチ９２の開口幅が１３ｎｍの場合の（ＮＨ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ）の値が大きくなっている。この理由は、トレンチ９２の開口幅を変えるために成膜した下地膜にＮＨが含まれたことによる影響と考えられる。

図９Ａ及び図９Ｂのような相関関係が発生する理由は、次にように考えられる。トレンチ９２の開口幅が狭くなると、対向するトレンチ９２の側面間の距離が狭くなり、側面に成膜されたＳｉＮ膜間で振動相互作用が生じ、同期して振動するためと考えられる。

そこで、第１実施形態に係る基板評価方法では、以下のように、基板Ｗに形成されたトレンチ９２の開口幅を導出する。

最初に、第１実施形態に係る基板評価方法では、開口幅が異なるトレンチ９２が形成された複数の基板Ｗに用意する。なお、トレンチ９２が形成された１枚の基板Ｗに下地膜を成膜することで、トレンチ９２の開口幅が順次変えてもよい。第１実施形態に係る基板評価方法では、各基板Ｗに赤外活性の材料（例えば、ＳｉＮ）を成膜する前後でＦＴ－ＩＲ分析を行い、成膜前の基板Ｗと成膜後の基板Ｗの強度スペクトルを測定する。そして、第１実施形態に係る基板評価方法では、トレンチ９２の開口幅が異なる基板Ｗごとに、成膜前の基板Ｗの強度スペクトルと成膜後の基板Ｗの強度スペクトルから吸光度スペクトルを算出する。そして、第１実施形態に係る基板評価方法では、トレンチ９２の開口幅が異なる各基板Ｗの吸光度スペクトルからＳｉＮのＬＯフォノン、ＴＯフォノンの少なくとも一方の強度を観測し、トレンチ９２の開口幅との相関関係を示す相関情報６２ａを求める。例えば、第１実施形態に係る基板評価方法では、吸光度スペクトルのＳｉＮのＬＯフォノンのピーク強度をＳｉＮのＴＯフォノンのピーク強度で割った値（Ｉ（ＳｉＮ_ＬＯ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ））と、トレンチ９２の開口幅との相関情報６２ａを求める。あるいは、第１実施形態に係る基板評価方法では、吸光度スペクトルのＮＨのピーク強度をＳｉＮのＴＯフォノンのピーク強度で割った値（Ｉ（ＮＨ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ））と、トレンチ９２の開口幅との相関情報６２ａを求める。第１実施形態に係る成膜装置１００は、相関情報６２ａを記憶部６２に記憶する。

第１実施形態に係る成膜装置１００は、トレンチ９２が形成された基板Ｗに成膜を行い、成膜後の基板Ｗのトレンチ９２の状態をインラインで検出する。具体的には、基板Ｗが成膜装置１００に搬送され、基板Ｗが載置台２に載置される。成膜装置１００は、基板Ｗの吸光度スペクトルを計測する。その後、成膜装置１００は、基板Ｗに対して赤外活性の材料（例えば、ＳｉＮ）の成膜処理を実施する。成膜装置１００は、成膜処理を実施した基板Ｗの吸光度スペクトルを計測する。

第１実施形態に係る成膜装置１００は、成膜処理前の強度スペクトルと、成膜処理後の強度スペクトルからトレンチ９２に関する評価情報を導出する。例えば、制御部６０は、成膜処理前の強度スペクトルと成膜処理後の強度スペクトルから吸光度スペクトルを算出する。制御部６０は、記憶部６２に記憶した相関情報６２ａに基づき、算出された吸光度スペクトルから基板Ｗのトレンチ９２の開口幅を導出する。例えば、制御部６０は、吸光度スペクトルからＩ（ＮＨ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ）の値、または、Ｉ（ＮＨ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ）の値を求める。制御部６０は、記憶部６２に記憶した相関情報６２ａに基づき、Ｉ（ＮＨ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ）の値、または、Ｉ（ＮＨ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ）の値から基板Ｗのトレンチ９２の開口幅を導出する。

このように、第１実施形態に係る成膜装置１００は、基板Ｗに形成されたトレンチ９２の開口幅を導出できる。また、第１実施形態に係る成膜装置１００は、トレンチ９２の開口幅をインラインで検出できるため、検出された開口幅に応じて、成膜処理にフィードバック制御を行うこともできる。例えば、成膜装置１００は、検出された開口幅が規定範囲に満たない場合、膜９１の成膜処理を再度実施することで膜９１の開口幅を規定範囲に制御することができる。

第１実施形態では、基板処理を成膜処理とし、成膜前の基板Ｗの強度スペクトルと成膜後の基板Ｗの強度スペクトルから吸光度スペクトルを算出し、吸光度スペクトルからトレンチ９２の開口幅を検出する例を説明した。しかし、これに限定されるものではない。基板処理は、エッチング処理、改質処理など半導体デバイスを製造する半導体製造工程に係る任意の処理であってもよい。例えば、エッチング処理前の基板Ｗとエッチング処理後の基板Ｗの強度スペクトルを測定する。そして、エッチング前の基板Ｗの強度スペクトルとエッチング後の基板Ｗの強度スペクトルから吸光度スペクトルを算出し、吸光度スペクトルからトレンチ９２の開口幅を検出してもよい。

基板処理による微細加工前後で吸光度スペクトルに変化が発生する場合、微細加工前後でＦＴ－ＩＲ分析を行ってもよい。図１０Ａは、第１実施形態に係る基板評価方法の処理を含む基板処理の流れの一例を説明する図である。基板Ｗ１１は、基板処理前の基板Ｗを示している。基板Ｗ１１は、任意の材料内に、赤外活性の材料の層が形成されている。任意の材料は、赤外活性の材料であってもよく、赤外非活性の材料であってもよい。図１０Ａに示す基板処理では、基板Ｗ１１に対して、ＦＴ－ＩＲ分析を行い、基板処理前の基板Ｗの強度スペクトルを測定する。次に、図１０Ａに示す基板処理では、基板Ｗ１１に対して、基板処理により微細加工を行う。例えば、基板Ｗ１１にエッチング処理を行い、トレンチ９２を形成する。基板Ｗ１２は、基板処理後の基板Ｗを示している。基板Ｗ１２は、トレンチ９２が赤外活性の材料の層より下層まで形成されている。このため、基板処理前後で強度スペクトルに変化が発生する。次に、図１０Ａに示す基板処理では、基板Ｗ１２に対して、ＦＴ－ＩＲ分析を行い、基板処理後の基板Ｗ１２の強度スペクトルを測定する。基板処理前の基板Ｗ１１の強度スペクトルと基板処理後の基板Ｗ１２の強度スペクトルから吸光度スペクトルを算出し、吸光度スペクトルからトレンチ９２の開口幅を導出する。これにより、トレンチ９２の開口幅を非破壊で検出できる。

また、基板処理による微細加工前後で吸光度スペクトルに変化が発生しない場合は、次のように処理を行ってもよい。図１０Ｂは、第１実施形態に係る基板評価方法の処理を含む基板処理の流れの一例を説明する図である。基板Ｗ２１は、基板処理前の基板Ｗを示している。基板Ｗ２１は、任意の材料内に、赤外活性の材料の層が形成されている。任意の材料は、赤外活性の材料であってもよく、赤外非活性の材料であってもよい。ここでは、任意の材料は、赤外非活性の材料とする。図１０Ｂに示す基板処理では、基板Ｗ２１に対して、基板処理により微細加工を行う。例えば、基板Ｗ２１にエッチング処理を行い、トレンチ９２を形成する。基板Ｗ２２は、基板処理後の基板Ｗを示している。基板Ｗ２２は、トレンチ９２が赤外活性の材料の層まで到達していない。このため、基板処理前後で吸光度スペクトルに共鳴吸収ピークの変化が発生しない。図１０Ｂに示す基板処理では、基板Ｗ２２に対して、ＦＴ－ＩＲ分析を行い、基板Ｗ２２の強度スペクトルを測定する。そして、図１０Ｂに示す基板処理では、吸光度スペクトルにおける共鳴吸収ピークが変化するよう基板Ｗ２２を加工する。例えば、基板Ｗ２２に赤外活性の材料の膜９１を成膜、あるいは、トレンチ９２が赤外活性の材料の層より下層に到達するまで基板Ｗ２２をエッチングする。基板Ｗ２３は、トレンチ９２に膜９１を成膜した基板Ｗを示している。基板Ｗ２４は、赤外活性の材料の層より下層までトレンチ９２をエッチングした基板Ｗを示している。図１０Ｂに示す基板処理では、加工後の基板Ｗ２３又は基板Ｗ２４に対して、ＦＴ－ＩＲ分析を行い、基板処理後の基板Ｗ２３又は基板Ｗ２４の強度スペクトルを測定する。加工前の基板Ｗ２２の強度スペクトルと、加工後の基板Ｗ２３又は基板Ｗ２４の強度スペクトルから吸光度スペクトルを算出し、吸光度スペクトルからトレンチ９２の開口幅を検出する。これにより、トレンチ９２の開口幅を非破壊で検出できる。

また、成膜装置１００は、照射部８１から照射する測定光の光量に経時的な変化などにより、基板Ｗから測定される吸光度スペクトルに変化が発生する場合がある。このような場合でも、第１実施形態に係る基板評価方法は、吸光度スペクトルを抽出することで、主に膜９１による情報を抽出でき、トレンチ９２の開口幅を安定して導出できる。なお、吸光度スペクトルが安定して測定され、且つ、吸光度スペクトルのＳｉＮのＬＯフォノン、ＴＯフォノンの強度とトレンチ９２の開口幅と相関関係がある場合、第１実施形態に係る基板評価方法は、成膜前の基板Ｗの強度スペクトル又は成膜後の基板Ｗの強度スペクトルからトレンチ９２の開口幅を導出してもよい。

また、第１実施形態では、基板処理を成膜処理とし、成膜前の基板Ｗの強度スペクトルと成膜後の基板Ｗの強度スペクトルから吸光度スペクトルを算出し、吸光度スペクトルからトレンチ９２の開口幅を導出する例を説明した。しかし、これに限定されるものではない。基板処理は、エッチング処理、レジスト塗布処理、リソグラフィ処理、アニール処理など半導体デバイスを製造する半導体製造工程に係る任意の処理であってもよい。例えば、エッチング処理前の基板Ｗとエッチング処理後の基板Ｗの強度スペクトルを測定し、エッチング前の基板Ｗの強度スペクトルとエッチング後の基板Ｗの強度スペクトルから吸光度スペクトルを算出する。これにより、エッチング後のトレンチ９２の開口幅を導出できる。

また、第１実施形態では、異方性の構造物をトレンチ９２とした例を説明した。しかし、これに限定されるものではない。異方性の構造物は、基板Ｗに凹凸などが異方性で形成された構造物であれば、何れであってもよい。異方性の構造物は、平滑な側面が少なくとも１つの方向に形成された構造物であることが好ましい。基板Ｗには、同様のパターンの異方性の構造物が並んで複数形成されていることが好ましい。

次に、第１実施形態に係る基板評価方法の処理を含む基板処理の流れを説明する。図１１は、第１実施形態に係る基板処理の流れの一例を示すフローチャートである。

トレンチ９２が形成された基板Ｗが不図示の搬送アーム等の搬送機構により載置台２に載置される。成膜装置１００は、チャンバ１内を減圧する（ステップＳ１０）。例えば、制御部６０は、排気装置７３を制御し、排気装置７３により、チャンバ１内を減圧する。

次に、成膜装置１００は、基板処理前の基板Ｗの吸光度スペクトルを計測する（ステップＳ１１）。例えば、制御部６０は、照射部８１を制御し、照射部８１から基板Ｗに対して赤外光を照射し、基板Ｗを透過した透過光又は反射した反射光を検出部８２で検出する。制御部６０は、検出部８２により検出したデータから、基板Ｗの吸光度スペクトルを求める。

次に、成膜装置１００は、基板Ｗに対して基板処理を実施する（ステップＳ１２）。例えば、制御部６０は、ガス供給部１５、高周波電源１０を制御し、プラズマＡＬＤにより基板Ｗの表面に膜９１を成膜する。

次に、成膜装置１００は、基板処理後の基板Ｗの吸光度スペクトルを計測する（ステップＳ１３）。例えば、制御部６０は、照射部８１を制御し、照射部８１から基板Ｗに対して赤外光を照射し、基板Ｗを透過した透過光又は反射した反射光を検出部８２で検出する。制御部６０は、検出部８２により検出したデータから、基板Ｗの吸光度スペクトルを求める。

次に、成膜装置１００は、成膜処理前の吸光度スペクトルと成膜処理後の吸光度スペクトルからトレンチ９２に関する評価情報を導出する（ステップＳ１４）。例えば、制御部６０は、成膜処理前の強度スペクトルと成膜処理後の強度スペクトルから吸光度スペクトルを算出する。制御部６０は、吸光度スペクトルからＩ（ＮＨ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ）の値、または、Ｉ（ＮＨ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ）の値を求める。制御部６０は、記憶部６２に記憶した相関情報６２ａに基づき、Ｉ（ＮＨ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ）の値、または、Ｉ（ＮＨ）／Ｉ（ＳｉＮ_ＴＯ）の値から基板Ｗに形成されたトレンチ９２の開口幅を導出する。

次に、成膜装置１００は、導出したトレンチ９２に関する評価情報を出力し（ステップＳ１５）、処理を終了する。例えば、制御部６０は、導出したトレンチ９２の開口幅をユーザインターフェース６１に出力する。これにより、工程管理者は、トレンチ９２の開口をリアルタイムに把握できる。なお、制御部６０は、トレンチ９２に関する評価情報を他の装置に出力してもよい。また、制御部６０は、トレンチ９２に関する評価情報を記憶部６２や、外部の記憶装置に出力して格納してもよい。

以上のように、第１実施形態に係る基板評価方法は、測定工程（ステップＳ１１、ステップＳ１３）と、導出工程（ステップＳ１４）とを有する。測定工程は、異方性の構造物が形成された基板Ｗに対して赤外分光法による分析を行い、ＬＯフォノン、ＴＯフォノンの少なくともの一方のピークを含む波数範囲の吸光度スペクトルを測定する。導出工程は、測定された吸光度スペクトルから構造物に関する評価情報を導出する。これにより、第１実施形態に係る基板評価方法は、基板Ｗに形成された異方性の構造物の状態を検出できる。

また、構造物は、基板Ｗに形成されたトレンチ９２とする。これにより、第１実施形態に係る基板評価方法は、基板Ｗに形成されたトレンチ９２の状態を検出できる。

また、トレンチ９２は、赤外活性の材料による膜９１が形成されている。導出工程は、吸光度スペクトルから赤外活性の材料のＬＯフォノンとＴＯフォノンのピーク強度を求め、ＬＯフォノンとＴＯフォノンのピーク強度から、評価情報としてトレンチ９２の開口幅を導出する。これにより、第１実施形態に係る基板評価方法は、基板Ｗに形成されたトレンチ９２の開口幅を検出できる。

また、赤外活性の材料は、ＳｉＮである。これにより、第１実施形態に係る基板評価方法は、基板Ｗに形成されたトレンチ９２の開口幅を検出できる。

また、第１実施形態に係る基板評価方法は、基板Ｗに基板処理を実施する基板処理工程（ステップＳ１２）をさらに有する。測定工程は、基板処理前測定工程（ステップＳ１１）と、基板処理後測定工程（ステップＳ１３）とを有する。基板処理前測定工程は、基板処理工程による基板処理前の基板Ｗに対して赤外分光法による分析を行い、基板処理前の強度スペクトルを測定する。基板処理後測定工程は、基板処理工程による基板処理後の基板Ｗに対して赤外分光法による分析を行い、基板処理後の強度スペクトルを測定する。導出工程は、基板処理前測定工程により測定された基板処理前の強度スペクトルと、基板処理後測定工程により測定された基板処理後の強度スペクトルから構造物に関する評価情報を導出する。これにより、第１実施形態に係る基板評価方法は、基板処理された異方性の構造物の状態を検出できる。

また、基板処理工程は、基板Ｗに赤外活性の材料を成膜する、又は基板Ｗに含まれる赤外活性の材料を露出する基板処理としてエッチング処理やアッシング処理などを実施する。導出工程は、基板処理前の強度スペクトルと、基板処理後の強度スペクトルから吸光度スペクトルを算出し、吸光度スペクトルから赤外活性の材料のＬＯフォノンとＴＯフォノンの少なくとも一方のピーク強度を求め、少なくとも一方のピーク強度から、構造物に関する評価情報を導出する。これにより、第１実施形態に係る基板評価方法は、基板処理された異方性の構造物の状態を検出できる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る成膜装置１００の構成は、図１～図３に示した第１実施形態に係る成膜装置１００と同様のため、説明を省略する。

ところで、基板Ｗは、異方性の構造物が形成されることで、基板Ｗに入射する測定光の偏光に対して異方性が生じ、吸光度スペクトルのＴＯフォノンやＬＯフォノンのピーク強度に変化が観測される。図１２は、基板Ｗの偏光依存性を説明する図である。図１２には、基板Ｗ３１～Ｗ３３が１行目から３行目に示されている。１行目の基板Ｗ３１は、トレンチ９２が形成された基板Ｗである。２行目の基板Ｗ３２は、複数のホール９４が均等に形成された基板Ｗである。３行目の基板Ｗ３３は、表面にフラットな膜９６が成膜されたフラットなシリコン基板９５である。

「Top view」は、基板Ｗ３１～Ｗ３３の上面を概略的に示している。「Side view」は、基板Ｗ３１～Ｗ３３の断面を概略的に示している。「IR spectra」は、基板Ｗ３１～Ｗ３３について、Side wiewを入射面とし、測定光をＰ偏光の測定光とした場合（Ｐ）と、Ｓ偏光の測定光とした場合（Ｓ）と、無偏光の測定光とした場合（No）の吸光度スペクトルを概略的に示している。吸光度スペクトルは、基板Ｗ３１～Ｗ３３に対して測定光を垂直入射して計測している。

１行目に示した基板Ｗ３１は、トレンチ９２が並んで形成されているため、パターン形状に面内等方性がない。これにより、基板Ｗ３１は、Ｐ偏光の測定光とＳ偏光の測定光と無偏光の測定光で吸光度スペクトルの波形が異なり、偏光依存性を有する。基板Ｗ３１は、後述するような偏光制御により、ＬＯフォノンとＴＯフォノンを分離できる。

２行目に示した基板Ｗ３２は、ホール９４が縦横に均等に形成されており、ホール９４の形状が真円であるため、パターン形状に面内等方性がある。これにより、基板Ｗ３２は、Ｐ偏光の測定光とＳ偏光の測定光と無偏光の測定光で吸光度スペクトルの波形が類似した形状となり、偏光依存性がない。基板Ｗ３２は、ＬＯフォノンとＴＯフォノンの両方を観測できるが、偏光だけではＬＯフォノンとＴＯフォノンを分離できない。

３行目に示したフラットな基板Ｗ３３は、上面が平坦に形成されているため、面内等方性がある。フラットな基板Ｗ３３は、Ｐ偏光の測定光とＳ偏光の測定光と無偏光の測定光で吸光度スペクトルの波形が類似した形状となり、偏光依存性がない。フラットな基板Ｗ３３は、ＴＯフォノンのみが観測される。

トレンチ９２が形成された基板Ｗ３１は、図６Ａ及び図６Ｂにて説明したように、測定光の偏光によって吸光度スペクトルの形状が変化する。基板Ｗ３１は、測定光の偏光をトレンチ９２に対して垂直方向とした場合（Vertical to trench）、基板Ｗの表面の膜９１のＴＯフォノンとＬＯフォノンが観測される。また、基板Ｗ３１は、測定光の偏光をトレンチ９２に対して平行方向とした場合（Parallel to trench）、基板Ｗの表面の膜９１のＴＯフォノンが観測される。

第２実施形態に係る基板評価方法では、以下のように、基板Ｗのトレンチ９２に形成された膜９１の膜質を評価する。

図１３Ａ及び図１３Ｂは、第２実施形態に係る基板評価方法による膜質の評価の一例を説明する図である。第２実施形態に係る基板評価方法では、トレンチ９２が形成された基板Ｗ３１に膜９１の成膜を行い、成膜後の基板Ｗに対してＦＴ－ＩＲ分析を行って吸光度スペクトルを計測する。具体的には、基板Ｗが成膜装置１００に搬送され、基板Ｗ３１が載置台２に載置される。成膜装置１００は、基板Ｗ３１に対してプラズマＡＬＤにより赤外活性の材料（例えば、ＳｉＮ）の成膜処理を実施し、膜９１を成膜する。成膜装置１００は、成膜処理を実施した基板Ｗ３１の吸光度スペクトルを計測する。成膜装置１００は、測定光の偏光をトレンチ９２に対して平行方向（平行偏光）として基板Ｗの吸光度スペクトルを計測する。測定光の偏光をトレンチ９２に対して平行方向とすることにより、基板Ｗ３１の吸光度スペクトルは、ＴＯフォノンを観測できる。

また、第２実施形態に係る基板評価方法では、フラットな基板Ｗ３３に、膜９１の成膜と同様の条件で、膜９６の成膜を行い、成膜後のフラットな基板Ｗ３３に対してＦＴ－ＩＲ分析を行って吸光度スペクトルを計測する。具体的には、フラットな基板Ｗ３３が成膜装置１００に搬送され、フラットな基板Ｗ３３が載置台２に載置される。成膜装置１００は、フラットな基板Ｗ３３に対して、膜９１の成膜と同様の条件で、赤外活性の材料（例えば、ＳｉＮ）の成膜処理を実施し、膜９６を成膜する。成膜装置１００は、成膜処理を実施したフラットな基板Ｗ３３に対してＦＴ－ＩＲ分析を行って吸光度スペクトルを計測する。フラットな基板Ｗ３３の吸光度スペクトルは、ＴＯフォノンを観測できる。

なお、図７Ａ及び図７Ｂにて説明したように、ＦＴ－ＩＲ分析での測定光の入射角は、何れの角度としてもよい。例えば、基板Ｗ３１、Ｗ３３に対して測定光を垂直入射し、基板Ｗを透過又は反射した赤外光を検出して、吸光度スペクトルを求めてもよい。また、基板Ｗ３１、Ｗ３３に対して測定光を斜め入射し、基板Ｗを透過又は反射した赤外光を検出して、吸光度スペクトルを求めてもよい。

第２実施形態に係る基板評価方法では、トレンチ９２が形成された基板Ｗ３１の吸光度スペクトルとフラットな基板Ｗ３３の吸光度スペクトルを比較し、基板Ｗ３１に形成された膜９１の膜質を評価する。

例えば、第２実施形態に係る基板評価方法では、トレンチ９２が形成された基板Ｗ３１のトレンチ９２と平行偏光での吸光度スペクトルとフラットな基板Ｗ３３の吸光度スペクトルとを比較し、比較結果に基づき、トレンチ９２に形成された膜９１の膜質を導出する。具体的には、制御部６０は、トレンチ９２が形成された基板Ｗ３１の平行偏光での吸光度スペクトルとフラットな基板Ｗ３３の吸光度スペクトルのそれぞれのＴＯフォノンのピーク強度を特定する。制御部６０は、トレンチ９２が形成された基板Ｗ３１の平行偏光での吸光度スペクトルとフラットな基板Ｗ３３の吸光度スペクトルを、それぞれＴＯフォノンのピーク強度の値により規格化する。制御部６０は、トレンチ９２が形成された基板Ｗ３１の規格化した平行偏光の吸光度スペクトルとフラットな基板Ｗ３３の規格化した吸光度スペクトルを比較する。図１３Ｂには、トレンチ９２が形成された基板Ｗ３１（Trench）の規格化した平行偏光の吸光度スペクトルと、フラットな基板Ｗ３３（Flat）の規格化した吸光度スペクトルが示されている。図１３Ｂでは、トレンチ９２が形成された基板Ｗ３１（Trench）の方がフラットな基板Ｗ３３（Flat）よりもＴＯフォノンのピーク波形の半値幅が広い。また、トレンチ９２が形成された基板Ｗ３１（Trench）の方がフラットな基板Ｗ３３（Flat）よりもＮＨの面積強度が大きい。このことから、基板Ｗ３１に形成された膜９１は、フラットな基板Ｗ３３に形成された膜９６よりも構造乱れが大きく、不純物も多いため、膜質が悪いと推定できる。

制御部６０は、フラットな基板Ｗ３３の規格化したトレンチ９２と平行偏光の吸光度スペクトルに対するトレンチ９２が形成された基板Ｗ３１の規格化した吸光度スペクトルのずれ量に応じて膜９１の膜質を評価する。例えば、制御部６０は、ＴＯフォノンのピーク波形の半値幅や、ＮＨの面積強度が大きいほど膜質が悪いものとして膜９１の膜質を評価する。このように第２実施形態に係る基板評価方法は、トレンチ９２に形成された膜９１の膜質を検出できる。

また、第２実施形態に係る基板評価方法では、以下のように、偏光制御を行って吸光度スペクトルを計測することで、ＴＯフォノンの信号とＬＯフォノンの信号を分離できる。図１４Ａ及び図１４Ｂは、第２実施形態に係るＴＯフォノンの信号とＬＯフォノンの信号の分離を説明する図である。第２実施形態に係る基板評価方法では、トレンチ９２が形成された基板Ｗ３１に膜９１の成膜を行い、成膜後の基板Ｗに対してＦＴ－ＩＲ分析を行って吸光度スペクトルを計測する。具体的には、トレンチ９２が形成された基板Ｗが成膜装置１００に搬送され、基板Ｗ３１が載置台２に載置される。成膜装置１００は、基板Ｗ３１に対してプラズマＡＬＤにより赤外活性の材料（例えば、ＳｉＮ）の成膜処理を実施し、膜９１を成膜する。成膜装置１００は、成膜処理を実施した基板Ｗ３１に対してＦＴ－ＩＲ分析を行って吸光度スペクトルを計測する。成膜装置１００は、偏光制御を行い、測定光の偏光をトレンチ９２に対して平行方向（平行偏光）として基板Ｗ３１の吸光度スペクトルを計測する。また、成膜装置１００は、偏光制御を行い、測定光の偏光をトレンチ９２に対して垂直方向（垂直偏光）として基板Ｗ３１の吸光度スペクトルを計測する。測定光の偏光をトレンチ９２に対して平行方向とした平行偏光で計測することにより、基板Ｗ３１の吸光度スペクトルは、ＴＯフォノンが観測される。また、測定光の偏光をトレンチ９２に対して垂直方向とした垂直偏光で計測することにより、基板Ｗ３１の吸光度スペクトルは、ＴＯフォノンやＬＯフォノンが観測される。図１４Ａには、矩形のトレンチ９２が形成された基板Ｗ３１の断面が概略的に示されている。垂直偏光では、トレンチ９２の上面部分（Top）、及び底面部分（Bottom）の膜９１からＴＯフォノンが発生し、トレンチ９２の側面部分（Side）の膜９１からＬＯフォノンが発生する。トレンチ９２のアスペクト比がわかれば、ＴＯフォノンとＬＯフォノンと信号強度比を算出できる。トレンチ９２のアスペクト比は、基板Ｗ３１に製造する半導体の設計情報や、基板Ｗ３１を実際に観測することで特定できる。トレンチ９２に膜９１を同等の膜厚で均等に成膜する場合、トレンチ９２のアスペクト比が定まると、トレンチ９２に形成された膜９１の上面部分（Top）、底面部分（Bottom）、側面部分（Side）の体積比が定まる。体積比は、（Top，Side，Bottom）＝（ａ，ｂ，ｃ）とする。

垂直偏光とした測定光によるＦＴ－ＩＲ分析では、ＴＯフォノン／ＬＯフォノンの強度比は、（ａ＋ｃ）／２ｂとなる。

平行偏光として測定した基板Ｗ３１の吸光度スペクトルの平行偏光信号には、トレンチ９２の上面部分、底面部分、及び側面部分の膜９１から発生するＴＯフォノンの信号が含まれる。トレンチ９２の上面部分、及び底面部分と側面部分の体積比から、トレンチ９２の上面部分、及び底面部分の膜９１から発生するＴＯフォノンの信号は、平行偏光信号×（ａ＋ｃ）／２ｂとなる。

垂直偏光として測定した基板Ｗ３１の吸光度スペクトルの垂直偏光信号には、トレンチ９２の上面部分、及び底面部分の膜９１から発生するＬＯフォノンの信号と、トレンチ９２の側面部分の膜９１から発生するＬＯフォノンの信号が含まれる。ＬＯフォノンの信号は、以下の（１）式から算出できる。

ＬＯフォノンの信号＝垂直偏光信号－平行偏光信号×（ａ＋ｃ）／２ｂ （１）

図１４Ｂには、垂直偏光（Vertical）として測定した吸光度スペクトルと、平行偏光（Parallel）として測定した吸光度スペクトルが示されている。また、図１４Ｂには、（１）式によるＬＯフォノンの信号（LO）による吸光度スペクトルが示されている。このようにＴＯフォノンの信号とＬＯフォノンの信号を分離することにより、トレンチ９２の上面部分（Top）及び底面部分（Bottom）の信号と、側面部分（Side）の信号を分離できる。

なお、同様の考えで解析をすれば、無偏光や斜入射での吸光度スペクトルの信号からでもＬＯフォノンの信号を抽出できる。また、今回は矩形のトレンチを例にしたが、台形、屈曲形状など複雑なトレンチパターンにも適用可能である。また、グローバルフィッティングや多変量解析を用いてもＴＯフォノンの信号とＬＯフォノンの信号を分離できる。

図１５Ａ及び図１５Ｂは、第２実施形態に係る基板評価方法による膜質の評価の一例を説明する図である。成膜装置１００は、上述のような偏光制御を行って分離したＴＯフォノンの信号とＬＯフォノンの信号の少なくとも一方からトレンチ９２に関する評価情報を導出する。例えば、制御部６０は、分離したトレンチ９２のＬＯフォノンの信号と、フラットな基板Ｗ３３のＬＯフォノンの信号を比較する。フラットな基板Ｗ３３のＬＯフォノンの信号は、フラットな基板Ｗ３３に対して異なる入射角で斜め方向から赤外光を測定光として入射して強度スペクトルをそれぞれ計測し、異なる入射角の吸光度スペクトルを算出する。図１５Ａには、入射角が１０°の場合（10 deg）の吸光度スペクトルと、入射角が４５°の場合（45 deg）の吸光度スペクトルが示されている。例えば、入射角が４５°の吸光度スペクトルと入射角が１０°の吸光度スペクトルとの差分をフラットな基板Ｗ３３のＬＯフォノンの信号とする。成膜装置１００は、フラットな基板Ｗ３３のＬＯフォノンの信号のデータを記憶部６２に記憶する。フラットな基板Ｗ３３のＬＯフォノンの信号のデータは、成膜装置１００においてフラットな基板Ｗ３３に対してＦＴ－ＩＲ分析を行って求めてよく、他の装置においてフラットな基板Ｗ３３に対してＦＴ－ＩＲ分析を行って求めてもよい。

制御部６０は、トレンチ９２のＬＯフォノンの吸光度スペクトルと、フラットな基板Ｗ３３のＬＯフォノンの吸光度スペクトルを比較し、比較結果に基づき、トレンチ９２に形成された膜９１の膜質を導出する。例えば、制御部６０は、分離したトレンチ９２のＬＯフォノンの信号が示す吸光度スペクトルと、フラットな基板Ｗ３３のＬＯフォノンの信号が示す吸光度スペクトルを、それぞれＬＯフォノンのピーク強度の値により規格化する。制御部６０は、トレンチ９２のＬＯフォノンの規格化した吸光度スペクトルと、フラットな基板Ｗ３３のＬＯフォノンの規格化した吸光度スペクトルを比較する。図１５Ｂには、分離したトレンチ９２のＬＯフォノンの規格化した吸光度スペクトル（Trench）と、フラットな基板Ｗ３３のＬＯフォノンの規格化した吸光度スペクトル（Flat）が示されている。トレンチ９２のＬＯフォノンの吸光度スペクトルは、トレンチ９２の側面部分の膜９１の状態を示している。

図１５Ｂでは、トレンチ９２のＬＯフォノンの吸光度スペクトル（Trench）は、フラットな基板Ｗ３３のＬＯフォノンの吸光度スペクトル（Flat）とピーク波数やスペクトル幅が異なる。このことから、トレンチ９２の側面部分の膜９１の組成がフラットな基板Ｗ３３の膜９６と異なることが分かる。

制御部６０は、フラットな基板Ｗ３３のＬＯフォノンの吸光度スペクトルに対するトレンチ９２のＬＯフォノンの吸光度スペクトルのずれ量に応じて、トレンチ９２の側面部分の膜９１の膜質を評価する。例えば、制御部６０は、ずれ量が大きいほど膜質が悪いものとしてトレンチ９２の側面部分の膜９１の膜質を評価する。このように第２実施形態に係る基板評価方法は、トレンチ９２の側面部分の膜９１の膜質を導出できる。

図１５Ｂでは、トレンチ９２のＬＯフォノンの信号とフラットな基板Ｗ３３のＬＯフォノンの信号を比較する例を説明した。しかし、これに限定されるものではない。トレンチ９２のＴＯフォノンの信号を分離し、トレンチ９２のＴＯフォノンの信号とフラットな基板Ｗ３３のＬＯフォノンの信号と比較することで、トレンチ９２の上面部分及び底面部分の膜９１の膜質を評価できる。

また、ＦＴ－ＩＲ分析では、基板Ｗの平面に近い方向から測定光を入射してもよい。図１６は、第２実施形態に係る基板Ｗに対する測定光の入射角の一例を示す図である。図１６には、トレンチ９２が形成された基板Ｗが示されている。ＦＴ－ＩＲ分析において、測定光を基板Ｗの平面に近い方向から測定光を入射する。測定光は、基板Ｗの平面から３０°以内で入射することが好ましく、基板Ｗの平面から１０°以内で入射することがより好ましい。トレンチ９２が形成された基板Ｗは、測定光を基板Ｗの平面に近い方向から入射することでトレンチ９２の上面部分及び底面部分からＬＯフォノンの信号が得られ、トレンチ９２の側面部分からＴＯフォノンの信号が得られる。図１４Ｂでは、トレンチ９２の側面部分の信号としてＬＯフォノンの信号を抽出していたが、同様の演算を行うことにより、トレンチ９２の側面部分の信号としてＴＯフォノンの信号を抽出することもできる。

次に、第２実施形態に係る基板評価方法の処理を含む基板処理の流れを説明する。図１７は、第２実施形態に係る基板処理の流れの一例を示すフローチャートである。

トレンチ９２が形成された基板Ｗが不図示の搬送アーム等の搬送機構により載置台２に載置される。成膜装置１００は、チャンバ１内を減圧する（ステップＳ２０）。例えば、制御部６０は、排気装置７３を制御し、排気装置７３により、チャンバ１内を減圧する。

成膜装置１００は、基板Ｗに対して基板処理を実施する（ステップＳ２１）。例えば、制御部６０は、ガス供給部１５、高周波電源１０を制御し、プラズマＡＬＤにより基板Ｗの表面に膜９１を成膜する。

次に、成膜装置１００は、基板処理後の基板Ｗの異なる二つの偏光の強度スペクトルを計測する（ステップＳ２２）。例えば、制御部６０は、照射部８１を制御し、照射部８１から基板Ｗに対して異なる二つの偏光で赤外光を個別に照射し、基板Ｗを透過した透過光又は反射した反射光を検出部８２で検出する。制御部６０は、検出部８２により検出したデータから、基板Ｗの異なる二つの偏光の強度スペクトルを求める。

次に、成膜装置１００は、基板Ｗの異なる二つの偏光の強度スペクトルと事前に記憶された基板処理前の強度スペクトルから、吸光度スペクトルを算出する。その吸光度スペクトルからＴＯフォノンの信号とＬＯフォノンの信号を分離する（ステップＳ２３）。例えば、制御部６０は、異なる二つの偏光の差分スペクトルを、トレンチ９２に形成した膜９１の体積比（Top，Side，Bottom）に基づいて、ＴＯフォノンの信号とＬＯフォノンの信号を分離する。

次に、成膜装置１００は、分離したＴＯフォノンの信号とＬＯフォノンの信号の少なくとも一方からトレンチ９２に関する評価情報を導出する（ステップＳ２４）。例えば、制御部６０は、分離したトレンチ９２のＬＯフォノンの信号と、フラットな基板Ｗ３３のＬＯフォノンの信号を比較し、比較結果に基づき、トレンチ９２の側面部分の膜９１の膜質を導出する。

次に、成膜装置１００は、導出したトレンチ９２に関する評価情報を出力し（ステップＳ２５）、処理を終了する。例えば、制御部６０は、導出したトレンチ９２の側面部分の膜９１の膜質をユーザインターフェース６１に出力する。これにより、工程管理者は、トレンチ９２の側面部分の膜９１の状態をリアルタイムに把握できる。なお、制御部６０は、トレンチ９２に関する評価情報を他の装置に出力してもよい。また、制御部６０は、トレンチ９２に関する評価情報を記憶部６２や、外部の記憶装置に出力して格納してもよい。

これにより、成膜装置１００は、基板Ｗに形成されたトレンチ９２の側面部分の膜９１の状態を検出できる。

なお、第２実施形態では、膜９１を成膜した成膜後の基板Ｗ３１に対して偏光制御を行って異なる二つの偏光の強度スペクトルを計測し、異なる二つの偏光の強度スペクトルより算出した吸光度スペクトルから、トレンチ９２に関する評価情報を導出する例を説明した。しかし、これに限定されるものではない。第２実施形態は、第１実施形態と同様に、膜９１を成膜する成膜前の基板Ｗ３１と成膜後の基板Ｗ３１の強度スペクトルを計測してもよい。そして、第２実施形態は、成膜前の基板Ｗの強度スペクトルと成膜後の基板Ｗの強度スペクトルから吸光度スペクトルを算出し、トレンチ９２に関する評価情報を導出してもよい。例えば、成膜装置１００は、膜９１を成膜する成膜前の基板Ｗ３１と成膜後の基板Ｗ３１に対してそれぞれ偏光制御を行い、異なる二つの偏光の吸光度スペクトルをそれぞれ計測する。制御部６０は、垂直偏光と平行偏光でそれぞれ、成膜前の基板Ｗの強度スペクトルと成膜後の基板Ｗの強度スペクトルから吸光度スペクトルを算出する。制御部６０は、異なる二つの偏光の吸光度スペクトルをトレンチ９２に形成した膜９１の体積比（Top，Side，Bottom）に基づいて、ＴＯフォノンの信号とＬＯフォノンの信号を分離する。制御部６０は、分離したＴＯフォノンの信号とＬＯフォノンの信号の少なくとも一方による吸光度スペクトルと、フラットな基板Ｗ３３のＬＯフォノンとＴＯフォノンの少なくとも一方による吸光度スペクトルとを比較してトレンチ９２に関する評価情報を導出する。

以上のように、第２実施形態に係る基板評価方法は、測定工程（ステップＳ２２）と、導出工程（ステップＳ２３）とを有する。測定工程は、異方性の構造物が形成された基板Ｗ（基板Ｗ３１）に対して赤外分光法による分析を行い、ＬＯフォノン、ＴＯフォノンの少なくともの一方のピークを含む波数範囲の吸光度スペクトルを測定する。導出工程は、測定された吸光度スペクトルから構造物に関する評価情報を導出する。これにより、第２実施形態に係る基板評価方法は、基板Ｗに形成された異方性の構造物の状態を検出できる。

また、構造物は、基板Ｗに形成されたトレンチ９２とする。測定工程は、トレンチ９２に対して平行偏光の赤外光を基板Ｗ（基板Ｗ３１）に照射して強度スペクトルを測定する。導出工程は、測定された平行偏光での吸光度スペクトルとフラットな基板Ｗ３３に対する赤外分光法による分析により得られた吸光度スペクトルとを比較してトレンチ９２に関する評価情報を導出する。これにより、第２実施形態に係る基板評価方法は、トレンチ９２の膜質に関する評価情報を導出できる。

また、構造物は、基板Ｗに形成されたトレンチ９２とする。測定工程は、第１の偏光測定工程と、第２の偏光測定工程とを有する。これら二つの測定工程では異なる二つの偏光を用いて強度スペクトルを測定する。例えば、第１の偏光測定工程は、第１の偏光として、トレンチ９２に対して平行偏光の赤外光を基板Ｗ（基板Ｗ３１）に照射して吸光度スペクトルを測定する。第２の偏光測定工程は、第１の偏光に対して垂直な第２の偏光の赤外光を基板Ｗ（基板Ｗ３１）に照射して吸光度スペクトルを測定する。導出工程は、第１の偏光測定工程により測定された偏光での吸光度スペクトルと第２の偏光測定工程により測定された偏光での吸光度スペクトルとトレンチ９２のアスペクト比からＬＯフォノン及びＴＯフォノンの少なくとも一方による吸光度スペクトルを導出する。これにより、第２実施形態に係る基板評価方法は、ＬＯフォノン及びＴＯフォノンの吸光度スペクトルを分離できる。

また、導出工程は、導出した少なくとも一方による吸光度スペクトルと、フラットな基板Ｗ３３に対する赤外分光法による分析により得られたＬＯフォノンとＴＯフォノンの少なくとも一方による吸光度スペクトルとを比較してトレンチ９２に関する評価情報を導出する。これにより、第２実施形態に係る基板評価方法は、トレンチ９２の上面部分及び底面部分と側面部分の膜質に関する評価情報をそれぞれ導出できる。

以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上述した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上述した実施形態は、請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

例えば、上記の実施形態では、照射部８１を上下方向に移動可能及び回転可能に構成して、基板Ｗに入射する赤外光の入射角を変更可能に構成した場合を説明したが、これに限定されない。例えば、照射部８１から照射される赤外光の光路や、検出部８２に入射する赤外光の光路にミラー、レンズ等の光学素子を設け、光学素子により基板Ｗに入射する赤外光の入射角を変更可能に構成してもよい。

また、上記の実施形態では、基板Ｗの中央付近で赤外光を透過もしくは反射させて基板Ｗの中央付近のトレンチ９２の状態を検出する場合を説明したが、これに限定されない。例えば、チャンバ１内に赤外光を反射するミラー、レンズ等の光学素子を設け、光学素子により基板Ｗの中央付近、周辺付近など複数の個所に照射し、それぞれの個所で透過光又は反射光を検出して基板Ｗの複数の個所それぞれの基板処理された基板Ｗのトレンチ９２の状態を検出してもよい。

また、上記の実施形態では、本開示の基板処理装置を、チャンバを１つ有するシングルチャンバータイプの成膜装置１００とした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。本開示の基板処理装置は、チャンバを複数有するマルチチャンバタイプの成膜装置であってもよい。

図１８は、実施形態に係る成膜装置２００の他の一例を示す概略構成図である。図１８に示すように、成膜装置２００は、４つのチャンバ２０１～２０４を有するマルチチャンバタイプの成膜装置である。成膜装置２００では、４つのチャンバ２０１～２０４においてそれぞれプラズマＡＬＤを実施する。

チャンバ２０１～チャンバ２０４は、平面形状が七角形をなす真空搬送室３０１の４つの壁部にそれぞれゲートバルブＧを介して接続されている。真空搬送室３０１内は、真空ポンプにより排気されて所定の真空度に保持される。真空搬送室３０１の他の３つの壁部には３つのロードロック室３０２がゲートバルブＧ１を介して接続されている。ロードロック室３０２を挟んで真空搬送室３０１の反対側には大気搬送室３０３が設けられている。３つのロードロック室３０２は、ゲートバルブＧ２を介して大気搬送室３０３に接続されている。ロードロック室３０２は、大気搬送室３０３と真空搬送室３０１との間で基板Ｗを搬送する際に、大気圧と真空との間で圧力を制御するものである。

大気搬送室３０３のロードロック室３０２が取り付けられた壁部とは反対側の壁部には基板Ｗを収容するキャリア（ＦＯＵＰ等）Ｃを取り付ける３つのキャリア取り付けポート３０５が設けられている。また、大気搬送室３０３の側壁には、基板Ｗのアライメントを行うアライメントチャンバ３０４が設けられている。大気搬送室３０３内には清浄空気のダウンフローが形成されるようになっている。

真空搬送室３０１内には、搬送機構３０６が設けられている。搬送機構３０６は、チャンバ２０１～チャンバ２０４、ロードロック室３０２に対して基板Ｗを搬送する。搬送機構３０６は、独立に移動可能な２つの搬送アーム３０７ａ，３０７ｂを有している。

大気搬送室３０３内には、搬送機構３０８が設けられている。搬送機構３０８は、キャリアＣ、ロードロック室３０２、アライメントチャンバ３０４に対して基板Ｗを搬送するようになっている。

成膜装置２００は、制御部３１０を有している。成膜装置２００は、制御部３１０によって、その動作が統括的に制御される。制御部３１０には、記憶部３１１が接続されている。

記憶部３１１には、成膜装置２００で実行される各種処理を制御部３１０の制御にて実現するためのプログラム（ソフトウエア）や、処理条件、プロセスパラメータ等のデータが格納されている。例えば、記憶部３１１は、相関情報６２ａを記憶する。

このように構成された成膜装置２００では、基板Ｗを赤外分光法により測定する計測部８５をチャンバ２０１～チャンバ２０４以外に設けてもよい。例えば、成膜装置２００は、基板Ｗを赤外分光法により測定する計測部８５を、真空搬送室３０１、ロードロック室３０２、大気搬送室３０３、及びアライメントチャンバ３０４の何れかに設ける。図１９及び図２０は、実施形態に係る計測部８５の概略構成の一例を示す図である。図１９は、反射法による赤外分光法の分析が可能なように構成した場合を示している。図２０は、透過法による赤外分光法の分析が可能なように構成した場合を示している。計測部８５は、光を照射する照射部８１と、光を検出可能な検出部８２とを有する。照射部８１及び検出部８２は、真空搬送室３０１、ロードロック室３０２、大気搬送室３０３、及びアライメントチャンバ３０４などの筐体８６の外部に配置されている。照射部８１及び検出部８２には、光ファイバなどの導光部材８７ａ、８７ｂが接続されている。導光部材８７ａ、８７ｂの端部は、筐体８６内に配置されている。照射部８１が出力された赤外光は、導光部材８７ａの端部から出力される。図１９では、導光部材８７ａの端部は、基板Ｗに対して所定の入射角（例えば、４５°）で赤外光が入射するように配置されている。導光部材８７ａの端部は、基板Ｗを反射した赤外光が入射するように配置されている。図２０では、導光部材８７ａの端部は、基板Ｗに対して垂直に赤外光が入射するように配置されている。基板Ｗが載置されるステージ８８は、赤外光が入射する位置に貫通穴８８ａが形成されている。導光部材８７ａの端部は、貫通穴８８ａの上側に配置されている。図２０では、基板Ｗに入射した赤外光が貫通穴８８ａを通過して導光部材８７ｂの端部に入射する。導光部材８７ｂの端部に入射した赤外光は、導光部材８７ｂを介して検出部８２で検出される。計測部８５は、基板Ｗの分光計測を行う。制御部３１０は、検出部８２が受光した赤外光から基板Ｗの吸光度スペクトルを計測する。制御部３１０は、相関情報６２ａに基づき、計測された吸光度スペクトルから基板処理を実施された基板Ｗに形成された異方性の構造物に関する評価情報を導出する。例えば、制御部３１０は、基板Ｗに形成されたトレンチ９２に関する評価情報を導出する。これにより、成膜装置２００においても、基板Ｗに形成された異方性の構造物の状態を検出できる。

また、上述の通り、本開示の基板処理装置は、シングルチャンバやチャンバを複数有するマルチチャンバタイプの基板処理装置を例に開示してきたが、このかぎりではない。例えば、本開示の基板処理装置は、複数枚の基板を一括で処理可能なバッチタイプの基板処理装置であってもよいし、カルーセル式のセミバッチタイプの基板処理装置であってもよい。

なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

なお、以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）
異方性の構造物が形成された基板に対して赤外分光法による分析を行い、ＬＯ(Longitudinal Optical)フォノン、ＴＯ（Transverse Optical）フォノンの少なくともの一方のピークを含む波数範囲の吸光度スペクトルを測定する測定工程と、
測定された吸光度スペクトルから前記構造物に関する評価情報を導出する導出工程と、
を有する基板評価方法。

（付記２）
前記構造物は、前記基板に形成されたトレンチとする
付記１に記載の基板評価方法。

（付記３）
前記トレンチは、赤外活性の材料による膜が形成され、
前記導出工程は、前記吸光度スペクトルから前記赤外活性の材料のＬＯフォノンとＴＯフォノンのピーク強度を求め、ＬＯフォノンとＴＯフォノンのピーク強度から、前記評価情報として前記トレンチの開口幅を導出する
付記２に記載の基板評価方法。

（付記４）
前記赤外活性の材料は、Ｓｉ原子とＮ原子を含有する材料である
付記３に記載の基板評価方法。

（付記５）
前記基板に基板処理を実施する基板処理工程をさらに有し、
前記測定工程は、
前記基板処理工程による基板処理前の前記基板に対して赤外分光法による分析を行い、基板処理前の強度スペクトルを測定する基板処理前測定工程と、
前記基板処理工程による基板処理後の前記基板に対して赤外分光法による分析を行い、基板処理後の強度スペクトルを測定する基板処理後測定工程とを有し、
前記導出工程は、前記基板処理前測定工程により測定された基板処理前の前記強度スペクトルと、前記基板処理後測定工程により測定された基板処理後の前記強度スペクトルから前記構造物に関する評価情報を導出する
付記１～４の何れか１つに記載の基板評価方法。

（付記６）
前記基板処理工程は、前記基板に赤外活性の材料を成膜する、又は前記基板に含まれる赤外活性の材料を露出する基板処理を実施し、
前記導出工程は、前記基板処理前の前記強度スペクトルと、前記基板処理後の前記強度スペクトルから吸光度スペクトルを算出し、前記吸光度スペクトルから前記赤外活性の材料のＬＯフォノンとＴＯフォノンの少なくとも一方のピーク強度を求め、少なくとも一方のピーク強度から、構造物に関する評価情報を導出する
付記５に記載の基板評価方法。

（付記７）
前記構造物は、前記基板に形成されたトレンチとし、
前記測定工程は、前記トレンチに対して平行偏光の赤外光を前記基板に照射して吸光度スペクトルを測定し、
前記導出工程は、測定された平行偏光での吸光度スペクトルとフラットな基板に対する赤外分光法による分析により得られた吸光度スペクトルとを比較して前記トレンチに関する評価情報を導出する
付記１～６の何れか１つに記載の基板評価方法。

（付記８）
前記構造物は、前記基板に形成されたトレンチとし、
前記測定工程は、
第１の偏光の赤外光を前記基板に照射して強度スペクトルを測定する第１の偏光測定工程と、
前記トレンチに対して前記第１の偏光とは異なる第２偏光の赤外光を前記基板に照射して吸光度スペクトルを測定する第２の偏光測定工程とを有し、
前記導出工程は、前記第１の偏光測定工程により測定された前記第１の偏光での強度スペクトルと前記第２の偏光測定工程により測定された前記第２の偏光での強度スペクトルと前記トレンチのアスペクト比からＬＯフォノン及びＴＯフォノンの少なくとも一方による吸光度スペクトルを導出する
付記１～６の何れか１つに記載の基板評価方法。

（付記９）
前記第１の偏光と前記第２の偏光は直交している
付記８に記載の基板評価方法。

（付記１０）
前記第１の偏光または前記第２の偏光がトレンチに対して平行偏光である
付記８に記載の基板評価方法。

（付記１１）
前記導出工程は、導出した少なくとも一方による吸光度スペクトルと、フラットな基板に対する赤外分光法による分析により得られたＬＯフォノンとＴＯフォノンの少なくとも一方による吸光度スペクトルとを比較して前記トレンチに関する評価情報を導出する
付記８に記載の基板評価方法。

（付記１２）
前記測定工程は、前記基板に対して赤外光を垂直入射して赤外分光法による分析を行う
付記１～１１の何れか１つに記載の基板評価方法。

（付記１３）
前記測定工程は、前記基板に対して赤外光を前記基板の平面に近い方向から入射して赤外分光法による分析を行う
付記１～１１の何れか１つに記載の基板評価方法。

（付記１４）
異方性の構造物が形成された基板に対して赤外分光法による分析を行い、ＬＯ(Longitudinal Optical)フォノン、ＴＯ（Transverse Optical）フォノンの少なくともの一方のピークを含む波数範囲の吸光度スペクトルを測定する測定部と、
前記測定部により測定された吸光度スペクトルから前記構造物に関する評価情報を導出する導出部と、
を有する基板処理装置。

Ｗ 基板
１ チャンバ
２ 載置台
１０ 高周波電源
１５ ガス供給部
１６ シャワーヘッド
６０ 制御部
６２ 記憶部
６２ａ 相関情報
８１ 照射部
８２ 検出部
９０ パターン
９０ａ 凹部
９１ 膜
９２ トレンチ
９５ シリコン基板
９６ 膜
１００ 成膜装置
２００ 成膜装置
２０１～２０４ チャンバ
３１０ 制御部
３１１ 記憶部

Claims (14)

1. 異方性の構造物が形成された基板に対して赤外分光法による分析を行い、ＬＯ(Longitudinal Optical)フォノン、ＴＯ（Transverse Optical）フォノンの少なくともの一方のピークを含む波数範囲の吸光度スペクトルを測定する測定工程と、
   測定された吸光度スペクトルから前記構造物に関する評価情報を導出する導出工程と、
   を有する基板評価方法。
2. 前記構造物は、前記基板に形成されたトレンチとする
   請求項１に記載の基板評価方法。
3. 前記トレンチは、赤外活性の材料による膜が形成され、
   前記導出工程は、前記吸光度スペクトルから前記赤外活性の材料のＬＯフォノンとＴＯフォノンのピーク強度を求め、ＬＯフォノンとＴＯフォノンのピーク強度から、前記評価情報として前記トレンチの開口幅を導出する
   請求項２に記載の基板評価方法。
4. 前記赤外活性の材料は、Ｓｉ原子とＮ原子を含有する材料である
   請求項３に記載の基板評価方法。
5. 前記基板に基板処理を実施する基板処理工程をさらに有し、
   前記測定工程は、
   前記基板処理工程による基板処理前の前記基板に対して赤外分光法による分析を行い、基板処理前の強度スペクトルを測定する基板処理前測定工程と、
   前記基板処理工程による基板処理後の前記基板に対して赤外分光法による分析を行い、基板処理後の強度スペクトルを測定する基板処理後測定工程とを有し、
   前記導出工程は、前記基板処理前測定工程により測定された基板処理前の前記強度スペクトルと、前記基板処理後測定工程により測定された基板処理後の前記強度スペクトルから前記構造物に関する評価情報を導出する
   請求項１に記載の基板評価方法。
6. 前記基板処理工程は、前記基板に赤外活性の材料を成膜する、又は前記基板に含まれる赤外活性の材料を露出する基板処理を実施し、
   前記導出工程は、前記基板処理前の前記強度スペクトルと、前記基板処理後の前記強度スペクトルから吸光度スペクトルを算出し、前記吸光度スペクトルから前記赤外活性の材料のＬＯフォノンとＴＯフォノンの少なくとも一方のピーク強度を求め、少なくとも一方のピーク強度から、構造物に関する評価情報を導出する
   請求項５に記載の基板評価方法。
7. 前記構造物は、前記基板に形成されたトレンチとし、
   前記測定工程は、前記トレンチに対して平行偏光の赤外光を前記基板に照射して吸光度スペクトルを測定し、
   前記導出工程は、測定された平行偏光での吸光度スペクトルとフラットな基板に対する赤外分光法による分析により得られた吸光度スペクトルとを比較して前記トレンチに関する評価情報を導出する
   請求項１に記載の基板評価方法。
8. 前記構造物は、前記基板に形成されたトレンチとし、
   前記測定工程は、
   前記トレンチに対して第１の偏光の赤外光を前記基板に照射して吸光度スペクトルを測定する第１の偏光測定工程と、
   前記トレンチに対して前記第１の偏光とは異なる第２の偏光の赤外光を前記基板に照射して吸光度スペクトルを測定する第２の偏光測定工程とを有し、
   前記導出工程は、前記第１の偏光測定工程により測定された前記第１の偏光での吸光度スペクトルと前記第２の偏光測定工程により測定された前記第２の偏光での吸光度スペクトルと前記トレンチのアスペクト比からＬＯフォノン及びＴＯフォノンの少なくとも一方による吸光度スペクトルを導出する
   請求項１に記載の基板評価方法。
9. 前記第１の偏光と前記第２の偏光は直交している
   請求項８に記載の基板評価方法。
10. 前記第１の偏光または前記第２の偏光がトレンチに対して平行偏光である
    請求項８に記載の基板評価方法。
11. 前記導出工程は、導出した少なくとも一方による吸光度スペクトルと、フラットな基板に対する赤外分光法による分析により得られたＬＯフォノンとＴＯフォノンの少なくとも一方による吸光度スペクトルとを比較して前記トレンチに関する評価情報を導出する
    請求項８に記載の基板評価方法。
12. 前記測定工程は、前記基板に対して赤外光を垂直入射して赤外分光法による分析を行う
    請求項１に記載の基板評価方法。
13. 前記測定工程は、前記基板に対して赤外光を前記基板の平面に近い方向から入射して赤外分光法による分析を行う
    請求項１に記載の基板評価方法。
14. 異方性の構造物が形成された基板に対して赤外分光法による分析を行い、ＬＯ(Longitudinal Optical)フォノン、ＴＯ（Transverse Optical）フォノンの少なくともの一方のピークを含む波数範囲の吸光度スペクトルを測定する測定部と、
    前記測定部により測定された吸光度スペクトルから前記構造物に関する評価情報を導出する導出部と、
    を有する基板処理装置。

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