JP4448335B2 - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
先ず,本実施形態の処理装置例えばマグネトロン反応性エッチング処理装置(以下,「プラズマ処理装置100」と称す。)について説明する。このプラズマ処理装置100は例えば図1に示すように,アルミニウム製の処理室101と,この処理室101内に配置された下部電極102を絶縁材102Aを介して支持する昇降可能なアルミニウム製の支持体103と,この支持体103の上方に配置され且つプロセスガスを供給し且つ上部電極を兼ねるシャワーヘッド(以下では,必要に応じて「上部電極」とも称す。)104とを備えている。上部電極104は,絶縁材104Cを介して処理室101と絶縁されている。
Pressure Controller)バルブ101Dが設けられており,処理室101内のガス圧力に即してAPCバルブの開度が自動的に調節される。
上記プラズマ処理装置100は,例えば図2に示すように計測データ及び処理結果データを統計的に処理する解析処理装置200と,処理結果データを入力すると共に解析結果等の情報を出力する入出力装置220とを備える。プラズマ処理装置100は解析処理装置200を介して例えば計測データ及び処理結果データを多変量解析して両者の相関関係を求めた後,必要に応じて解析結果等の情報を入出力装置220から出力する。
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のモデル式(1)を求めることができる。しかも,少ない実測値で得られたモデル式(1)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,このような本発明における新たな運転条件でプラズマ処理した際のモデルを作成する原理を説明する。運転条件の制御パラメータとしては,上述したように下部電極102への高周波電力,処理室101内の圧力,処理ガスの流量比などが挙げられる。これら運転条件の制御パラメータを変えてプラズマ処理を行うと,それに応じて各計測器から計測される計測データも変化する。この場合,運転条件のうちある1つの制御パラメータに注目すれば,その制御パラメータを徐々に変えていくと,それに応じて計測データも徐々に変っていく。従って,運転条件のうちの1つの制御パラメータをいくつかの値に変化させてプラズマ処理を行った場合,各プラズマ処理により得られた各計測データは,近似的に線形関係を有するものと考えられる。
次に,上記プラズマ処理装置100の動作を説明する。所定の運転条件を設定して,プラズマ処理装置100によりプラズマ処理を行う。プラズマ処理は,予め多変量解析によりモデルを求めるための運転条件A〜Nを設定して行う場合と,予測しようとする新たな運転条件Pを設定して行う場合がある。
次に,上述したようなプラズマ処理により得られた計測データ及び処理結果データを用いて実際のウエハについてプラズマ処理に関する情報を監視する方法について説明する。本実施の形態では,プラズマ処理に関する情報として,例えばある運転条件でプラズマ処理したときの処理結果を予測して監視する場合について説明する。例えば運転条件Pでプラズマ処理したときの処理結果の予測を行う場合には,運転条件PによるモデルKpを求める必要がある。
101 処理室
102 下部電極
104 シャワーヘッド(上部電極)
104E 第1の高周波電源
105 ダイポールリング磁石
106 ゲートバルブ
107 第2の高周波電源
107a 電力計
107A 整合器
107B 電力計
108 静電チャック
108A 電極板
109 直流電源
109a 電力計
112 ボールネジ機構
113 ベローズ
114 冷媒配管
115 ガス導入機構
115A ガス配管
115B 圧力計
118 プロセスガス供給系
119 排気系
120 光学計測器
200 解析処理装置
202 計測データ記憶部
204 処理結果データ記憶部
206 プログラム記憶部
208 解析処理部
210 解析処理結果記憶部
220 入出力装置
Claims (20)
- 処理装置の運転条件を設定して,前記処理装置に備えられた気密な処理容器内にプラズマを発生させて被処理体にプラズマ処理を施す際に,前記処理装置に設けられた計測器によって計測された計測データに基づいて多変量解析を行ってモデルを作成し,そのモデルに基づいてプラズマ処理に関する情報を監視する,又はそのモデルによるプラズマ処理に関する情報の変化に対応させてプラズマ処理の運転条件を変更するプラズマ処理方法において,
第1の運転条件を設定して、前記処理装置にてプラズマ処理を行ったときに,前記計測器によって第1の計測データを取得する工程と,
前記第1の計測データに基づいて多変量解析により第1のモデルを作成する工程と,
第2の運転条件を設定して、前記処理装置と同一の処理装置にてプラズマ処理を行ったときに,前記計測器によって第2の計測データを取得する工程と,
前記第2の計測データに基づいて多変量解析により第2のモデルを作成する工程と,
第3の運転条件を設定して、前記処理装置と同一の処理装置にてプラズマ処理を行ったときに,前記計測器によって第3の計測データを取得する工程と,
前記第3の計測データを前記第1の計測データと前記第2の計測データとにそれぞれ重み係数を乗じたものを加えた重み付計測データとすることにより,前記重み係数を求める工程と,
前記第1のモデルと前記第2のモデルとにそれぞれ前記重み係数を乗じたものを加えることにより,第3の運転条件に基づく第3のモデルを求める工程と,
を有することを特徴とするプラズマ処理方法。 - 処理装置の運転条件を設定して,前記処理装置に備えられた気密な処理容器内にプラズマを発生させて被処理体にプラズマ処理を施す際に,前記処理装置に設けられた計測器によって計測された計測データに基づいて多変量解析を行ってモデルを作成し,そのモデルに基づいてプラズマ処理に関する情報を監視する,又はそのモデルによるプラズマ処理に関する情報の変化に対応させてプラズマ処理の運転条件を変更するプラズマ処理方法において,
異なる複数の運転条件を設定しつつ、各運転条件のすべてにおいて前記処理装置と同一処理装置にてプラズマ処理を行うことによって前記計測器から計測データを取得する工程と,
前記各計測データに基づいて多変量解析を行い,各モデルを作成する工程と,
新たな運転条件を設定してプラズマ処理を行ったときに,前記計測器から新たな計測データを取得する工程と,
前記新たな計測データを前記各計測データに重み係数を乗じたものを加えた重み付計測データとすることにより,前記重み係数を求める工程と,
前記各モデルに前記重み係数を乗じたものを加えることにより,新たな運転条件に基づくモデルを求める工程と,
を有することを特徴とするプラズマ処理方法。 - 前記運転条件は,複数のパラメータからなり,
前記異なる複数の運転条件は,基準とする運転条件と,この基準とする運転条件のパラメータのうちの1つのみの値を変更した1以上の運転条件とから構成され,
新たな運転条件は,基準とする運転条件に対して少なくとも1つのパラメータの値が変更されたものであって,そのパラメータは少なくとも前記異なる複数の運転条件において変更されたパラメ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。 - 変更する前記運転条件のパラメータは,前記処理容器内に設けられプラズマを発生させるための電極に供給する高周波電力,前記処理容器内の圧力,プラズマ処理を施すために前記処理容器内に供給される複数種の処理ガスの流量比,前記被処理体を冷却するために前記被処理体の裏面に供給するバックサイドガス圧力の群から選ばれた1以上のパラメータであ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。
- 前記モデルは,前記計測データと前記プラズマ処理による処理結果データとの相関関係係数であり,
前記相関関係係数により作成された相関関係式に基づいて前記処理結果を予測す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。 - 前記モデルは,前記計測データと前記プラズマ処理による処理結果データとの相関関係係数であり,
前記相関関係係数により作成された相関関係式に基づいて,プラズマ処理の異常を判定又は予想す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。 - 前記モデルは,前記計測データと前記プラズマ処理による処理結果データとの相関関係係数であり,
前記相関関係係数により作成された相関関係式に基づいて,プラズマ処理の異常の発生原因を推定す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。 - 前記モデルは,前記計測データと前記プラズマ処理による処理結果データとの相関関係係数であり,
前記相関関係係数により作成された相関関係式を,プラズマ処理の変動を補正するための基準データとす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。 - 前記多変量解析は,部分最小二乗法により行うことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
- 前記多変量解析は,主成分分析法により行うことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
- 運転条件を設定して,気密な処理容器内にプラズマを発生させて被処理体にプラズマ処理を施す際に,計測器によって計測された計測データに基づいて多変量解析を行ってモデルを作成し,そのモデルに基づいてプラズマ処理に関する情報を監視する,又はそのモデルによるプラズマ処理に関する情報の変化に対応させてプラズマ処理の運転条件を変更するプラズマ処理装置において,
第1の運転条件を設定して、前記プラズマ処理装置にてプラズマ処理を行ったときに,前記計測器によって第1の計測データを記憶する手段と,
前記第1の計測データに基づいて多変量解析により作成された第1のモデルを記憶する手段と,
第2の運転条件を設定して、前記プラズマ処理装置と同一の処理装置にてプラズマ処理を行ったときに,前記計測器によって第2の計測データを記憶する手段と,
前記第2の計測データに基づいて多変量解析により作成された第2のモデルを記憶する手段と,
第3の運転条件を設定して、前記プラズマ処理装置と同一の処理装置にてプラズマ処理を行ったときに,前記計測器によって第3の計測データを記憶する手段と,
前記第3の計測データを前記第1の計測データと前記第2の計測データとにそれぞれ重み係数を乗じたものを加えた重み付計測データとすることにより,前記重み係数を求める手段と,
前記第1のモデルと前記第2のモデルとにそれぞれ前記重み係数を乗じたものを加えることにより,第3の運転条件に基づく第3のモデルを求める手段と,
を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 運転条件を設定して,気密な処理容器内にプラズマを発生させて被処理体にプラズマ処理を施す際に,計測器によって計測された計測データに基づいて多変量解析を行ってモデルを作成し,そのモデルに基づいてプラズマ処理に関する情報を監視する,又はそのモデルによるプラズマ処理に関する情報の変化に対応させてプラズマ処理の運転条件を変更するプラズマ処理装置において,
異なる複数の運転条件を設定しつつ、各運転条件のすべてにおいて前記プラズマ処理装置にてプラズマ処理を行うことによって前記計測器から計測された各計測データを記憶する手段と,
前記各計測データに基づいて多変量解析により作成された各モデルを記憶する手段と,
新たな運転条件を設定して前記プラズマ処理装置と同一処理装置にてプラズマ処理を行ったときに,前記計測器から新たな計測データを記憶する手段と,
前記新たな計測データを前記各計測データに重み係数を乗じたものを加えた重み付計測データとすることにより,前記重み係数を求める手段と,
前記各モデルに前記重み係数を乗じたものを加えることにより,新たな運転条件に基づくモデルを求める手段と,
を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記運転条件は,複数のパラメータからなり,
前記異なる複数の運転条件は,基準とする運転条件と,この基準とする運転条件のパラメータのうちの1つのみの値を変更した1以上の運転条件とから構成され,
新たな運転条件は,基準とする運転条件に対して少なくとも1つのパラメータの値が変更されたものであって,そのパラメータは少なくとも前記異なる複数の運転条件において変更されたパラメータであることを特徴とする請求項12に記載のプラズマ処理装置。 - 変更する前記運転条件のパラメータは,前記処理容器内に設けられプラズマを発生させるための電極に供給する高周波電力,前記処理容器内の圧力,プラズマ処理を施すために前記処理容器内に供給される複数種の前記処理ガスの流量比,前記被処理体を冷却するために前記被処理体の裏面に供給するバックサイドガス圧力の群から選ばれた1以上のパラメ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装置。
- 前記モデルは,前記計測データと前記プラズマ処理による処理結果データとの相関関係係数であり,
前記相関関係係数により作成された相関関係式に基づいて前記処理結果を予測することを特徴とする請求項11〜14のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 - 前記モデルは,前記計測データと前記プラズマ処理による処理結果データとの相関関係係数であり,
前記相関関係係数により作成された相関関係式に基づいて,プラズマ処理の異常を判定又は予想することを特徴とする請求項11〜14のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 - 前記モデルは,前記計測データと前記プラズマ処理による処理結果データとの相関関係係数であり,
前記相関関係係数により作成された相関関係式に基づいて,プラズマ処理の異常の発生原因を推定することを特徴とする請求項11〜14のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 - 前記モデルは,前記計測データと前記プラズマ処理による処理結果データとの相関関係係数であり,
前記相関関係係数により作成された相関関係式を,プラズマ処理の変動を補正するための基準データとすることを特徴とする請求項11〜14のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 - 前記多変量解析は,部分最小二乗法により行うことを特徴とする請求項11〜18のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
- 前記多変量解析は,主成分分析法により行うことを特徴とする請求項11〜18のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
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