JP4640828B2 - Plasma processing method and plasma processing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は,例えば半導体ウエハ,液晶基板などの基板に対してプラズマ用いた処理を行うプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing method and a plasma processing apparatus for performing processing using plasma on a substrate such as a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate.
プラズマを用いた基板の処理(例えばエッチング処理,成膜処理など)は,従来から半導体製造工程あるいはLCD基板製造工程に広く適用されている。このようなプラズマ処理に用いられるプラズマ処理装置としては,例えば処理室内に互いに平行に配設された上部電極と下部電極を備え,下部電極に基板例えば半導体ウエハ(以下,単に「ウエハ」とも称する)を載置し,上部電極と下部電極間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,例えばパターニングされたマスクを用いて被エッチング膜をエッチングする。 2. Description of the Related Art Substrate processing using plasma (for example, etching processing, film forming processing, etc.) has been widely applied to semiconductor manufacturing processes or LCD substrate manufacturing processes. The plasma processing apparatus used for such plasma processing includes, for example, an upper electrode and a lower electrode arranged in parallel with each other in a processing chamber, and a substrate such as a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”) as the lower electrode. Is applied, high-frequency power is applied between the upper electrode and the lower electrode to generate plasma of a processing gas, and the film to be etched is etched using, for example, a patterned mask.
このようなプラズマエッチング処理では,この処理を実行して得られる光学データに基づいて処理の終点を検出するものが知られている。例えばエッチングによって発生したガスの発光スペクトルを光学データとして検出して,特定波長が変化した時点をエッチングの終点として検出するものが広く知られている。また,基板に特定波長の光を照射したときに,被エッチング膜とマスクとの境界面やマスク表面から反射する反射光の干渉光(干渉波)を光学データとして検出して,この干渉光に基づいてエッチング量や膜厚を算出し,所望のエッチング量又は膜厚になった時点をエッチングの終点として検出するものも提案されている(例えば特許文献1,2参照)。特許文献2にはマスクの光透過率を考慮して,光源から波長の異なる2種類の光をウエハに照射することにより,光透過率の高いマスクでもエッチング量を算出できるようにしたものが記載されている。
Among such plasma etching processes, one that detects the end point of the process based on optical data obtained by executing this process is known. For example, it is widely known that an emission spectrum of a gas generated by etching is detected as optical data, and a point in time when a specific wavelength is changed is detected as an etching end point. In addition, when the substrate is irradiated with light of a specific wavelength, interference light (interference wave) of reflected light reflected from the boundary surface between the film to be etched and the mask or from the mask surface is detected as optical data, and this interference light is detected. There has also been proposed a technique in which an etching amount and a film thickness are calculated based on the detected etching amount or a film thickness is detected as an etching end point (see, for example,
ところで,近年の半導体デバイスの多様化により,例えばマスクパターンの種類(開口率)が異なるウエハを同じ処理室内でプラズマ処理する場合も増えてきている。 By the way, with the diversification of semiconductor devices in recent years, for example, the number of cases where wafers with different mask pattern types (opening ratios) are subjected to plasma processing in the same processing chamber is increasing.
しかしながら,このようなウエハにプラズマ処理する場合,従来はマスクパターンの種類に拘らずプラズマ処理の終点検出を行っていたので,マスクの材質の種類が同じでもマスクパターンの種類によっては終点にずれが生じ,正確に終点を検出できないことが,本発明者らの実験によって明らかになった。すなわち,マスクパターンの種類が異なると,プラズマ処理で得られる光学データの特性も異なるため,そのような光学データに基づいてプラズマ処理の終点を検出すると,マスクパターンの種類ごとに終点にずれが生じてしまい,正確に終点を検出できない場合があることがわかった。 However, when plasma processing is performed on such a wafer, the end point of the plasma processing is conventionally detected regardless of the type of mask pattern. Therefore, even if the mask material type is the same, the end point may be shifted depending on the mask pattern type. It was revealed by experiments by the present inventors that the end point cannot be accurately detected. In other words, the characteristics of optical data obtained by plasma processing differ depending on the type of mask pattern. Therefore, if the end point of plasma processing is detected based on such optical data, the end point is shifted for each type of mask pattern. As a result, the end point could not be detected accurately.
この場合,マスクパターンの種類が異なるウエハごと,すなわちウエハの種別ごとにオペレータがプラズマ処理装置の終点検出方法などを変えて処理を実行すればよいとも考えられるが,ウエハの処理を行うごとにそのウエハの種別を確認して,その都度終点検出方法などを変えるのでは,手間がかかり,またスループットも低下してしまう。これは必ずしもマスクパターンの種類が異なる場合には限られず,例えばマスクの材質の種類や被エッチング膜の膜質の種類が異なる場合などについても同様の問題がある。 In this case, it is considered that the operator may change the end point detection method of the plasma processing apparatus for each wafer having a different mask pattern type, that is, for each wafer type. Checking the type of wafer and changing the end point detection method each time is time-consuming and reduces the throughput. This is not necessarily limited to the case where the types of mask patterns are different. For example, the same problem occurs when the types of mask materials and the types of films to be etched are different.
そこで,本発明は,このような問題に鑑みてなされたもので,その目的とするところは,基板の種別を自動的に判定し,判定された基板の種別に応じた終点検出設定を自動的に選択することができ,これによって基板の種別に拘らず正確な終点検出を行うことができるプラズマ処理方法等を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to automatically determine the type of board and automatically set the end point detection setting according to the determined type of board. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a plasma processing method and the like that can accurately detect the end point regardless of the type of the substrate.
上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,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が提供される。 In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, a plasma of a processing gas is generated by applying high-frequency power to an electrode provided in a processing chamber, and a predetermined processing is performed on the substrate by the plasma. A multivariate analysis of a correlation between substrate type data set corresponding to a plurality of substrate types and optical data detected by optical data detection means when the substrate is plasma processed The substrate type data is calculated from the optical data detected by the optical data detection means when the plasma processing of a certain substrate is started using the analysis step obtained by the above and the correlation obtained in the analysis step. A determination step of determining the type of the board based on the board type data, and a program stored in advance in the data storage means in association with each of the board types. A selection step for selecting setting data corresponding to the substrate type determined in the determination step from each setting data for detecting an end point of the processing, and the plasma processing based on the setting data selected in the selection step There is provided a plasma processing method comprising: an end point detection step for performing end point detection; and an end step for ending the plasma processing at the end point detected in the end point detection step.
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,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が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to another aspect of the present invention, a plasma of a processing gas is generated by applying high-frequency power to an electrode provided in a processing chamber, and the plasma generates a predetermined amount with respect to a substrate. A plasma processing apparatus for performing processing, optical data detecting means for detecting optical data when plasma processing is performed on the substrate, substrate type data set corresponding to a plurality of substrate types, and the optical data detection Data storage means for storing correlation data indicating a correlation with optical data detected by the means, and setting data for detecting an end point of plasma processing associated with each substrate type, and the processing When plasma processing a substrate in a room, the optical data is stored when plasma processing is started using the correlation data stored in the data storage means. Substrate type data is calculated from optical data detected by the data detection means, the board type is determined based on the calculated board type data, and end point detection setting data corresponding to the determined board type is stored in the data storage means. And a control unit for selecting the end point of the plasma processing based on the selected end point detection setting data. The plasma processing apparatus is provided.
このような本発明にかかる方法又は装置によれば,基板のプラズマ処理を開始したときにその基板の種別を自動的に判定し,判定された基板の種別に応じた終点検出設定を自動的に選択することができる。これにより,基板の種別に拘らず正確な終点検出を行うことができる。 According to such a method or apparatus according to the present invention, the substrate type is automatically determined when plasma processing of the substrate is started, and the end point detection setting according to the determined substrate type is automatically performed. You can choose. Thus, accurate end point detection can be performed regardless of the type of substrate.
また,上記光学データ検出手段は,例えば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。基板の種別が異なると基板から反射して得られる反射光の光スペクトルデータの特性が異なるため,例えばこのような光スペクトルデータを利用することによって基板の種別を判定することができる。 The optical data detection means includes, for example, a light source that irradiates light on the substrate, and a light detection means that detects optical spectrum data of reflected light obtained by reflecting the irradiation light from the light source from the substrate. Prepare. Since the characteristics of the optical spectrum data of the reflected light obtained by reflection from the substrate are different when the type of the substrate is different, for example, the type of the substrate can be determined by using such optical spectrum data.
また,上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が好ましい。これにより,プラズマ処理開始直後の早期の段階で基板の種別を判定することができる。 The optical data for determining the substrate type is preferably optical spectrum data detected by the optical data detection means at a predetermined time immediately after the plasma processing of the substrate is started. As a result, the type of substrate can be determined at an early stage immediately after the start of plasma processing.
また,上記基板種別は,例えば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(例えばマスクの材質の種類やマスクパターンの種類)によって分けられ,その場合の終点検出工程としては,例えば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ものである。基板上の被処理膜の膜厚が変化すると,光スペクトルデータの特性も変化するので,光スペクトルデータに基づいて膜厚を検出することができる。これによれば,光スペクトルデータに基づいて,基板の種別のみならず,被処理膜の膜厚も検出することができる。 The substrate type is classified according to the type of mask (for example, the type of mask material or the type of mask pattern) formed on the film to be processed that is subject to plasma processing. For example, while processing the substrate, the film thickness of the film to be processed on the substrate is detected based on the optical spectrum data detected by the optical data detection means at a predetermined timing, and the detected film thickness is a predetermined film. The point of time when the thickness is reached is the end point of the plasma treatment. When the film thickness of the film to be processed on the substrate changes, the characteristics of the optical spectrum data also change, so that the film thickness can be detected based on the optical spectrum data. According to this, not only the type of the substrate but also the film thickness of the film to be processed can be detected based on the optical spectrum data.
また,上記各設定データは,例えば前記各基板種別に適した終点検出方法と終点検出レシピのいずれか一方又はこれらの組合せを設定するためのデータである。この場合,終点検出方法は,例えば前記基板に光を照射したときに前記基板から反射して得られる反射光の光スペクトルデータにより検出される膜厚に基づいて終点を検出する方法,又はプラズマ発光の光スペクトルデータの変化に基づいて終点を検出する方法であり,終点検出レシピは,例えば前記終点検出に用いる光スペクトルデータの波長領域,又は前記基板に照射する光源の種類である。また,上記解析工程では,前記多変量解析として例えば部分最小二乗法を用いる。 Each of the setting data is data for setting, for example, one of an end point detection method and an end point detection recipe suitable for each substrate type, or a combination thereof . In this case, the end point detection method is, for example, a method of detecting the end point based on the film thickness detected by the optical spectrum data of the reflected light obtained by reflecting from the substrate when the substrate is irradiated with light, or plasma emission. The end point detection recipe is, for example, the wavelength region of the optical spectrum data used for the end point detection or the type of light source that irradiates the substrate. In the analysis step, for example, a partial least square method is used as the multivariate analysis.
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,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が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to another aspect of the present invention, a plasma of a processing gas is generated by applying high-frequency power to an electrode provided in a processing chamber, and the plasma generates a predetermined amount with respect to a substrate. A plasma processing method for performing processing, wherein the substrate type data set corresponding to a plurality of substrate types divided according to the type of mask pattern formed on the film to be processed on the substrate and the substrate are plasma processed When the plasma processing of a certain substrate is started using the analysis step for obtaining the correlation with the optical data detected by the optical data detecting means by multivariate analysis, and the correlation obtained in the analysis step. A determination step of calculating substrate type data from optical data detected by the optical data detection means, and determining the type of the substrate based on the calculated substrate type data; The recipe setting data corresponding to the substrate type determined in the determination step is selected from the recipe setting data for detecting the end point of the plasma processing stored in association with the substrate type in the data storage means. A selection step, an end point detection step of detecting the end point of the plasma processing based on the recipe setting data selected in the selection step, and an end step of ending the plasma processing at the end point detected in the end point detection step A plasma processing method is provided.
また,上記光学データ検出手段は,例えば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。また,上記基板種別は,例えば前記基板上のマスクに形成された開口部の開口率に応じて分けるようにしてもよい。 The optical data detection means includes, for example, a light source that irradiates light on the substrate, and a light detection means that detects optical spectrum data of reflected light obtained by reflecting the irradiation light from the light source from the substrate. Prepare. Further, the substrate type may be divided according to the aperture ratio of the opening formed in the mask on the substrate, for example.
この場合,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とし,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ようにしてもよい。 In this case, each recipe setting data is a plurality of film thickness data representing a correspondence relationship between the optical data and the film thickness, and the selection step is a step of calculating film thickness data corresponding to the substrate type determined in the determination step. The end point detecting step selects the substrate using the film thickness data selected in the selecting step from the optical spectrum data detected by the optical data detecting means at a predetermined timing while processing the substrate. The film thickness of the upper film to be processed may be detected, and the time when the detected film thickness reaches a predetermined film thickness may be set as the end point of the plasma processing.
このような基板上のマスクパターンの種類(例えば所定領域内の開口率)が異なると,基板から反射して得られる光スペクトルデータの特性も変わる。このため,そのような光スペクトルデータを利用して終点検出を行う場合には,マスクパターンの種類に応じた終点検出を行うことにより,マスクパターンの種類に拘わらず正確に終点検出を行うことができる。 When the type of mask pattern on the substrate (for example, the aperture ratio in a predetermined region) is different, the characteristics of the optical spectrum data obtained by reflection from the substrate are also changed. Therefore, when endpoint detection is performed using such optical spectrum data, endpoint detection can be performed accurately regardless of the type of mask pattern by performing endpoint detection according to the type of mask pattern. it can.
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,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が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to another aspect of the present invention, a plasma of a processing gas is generated by applying high-frequency power to an electrode provided in a processing chamber, and the plasma generates a predetermined amount with respect to a substrate. A plasma processing method for performing processing, wherein the substrate type data set corresponding to a plurality of substrate types divided according to the type of material of a mask formed on the film to be processed on the substrate and the substrate are plasma processed An analysis process for obtaining a correlation with the optical data detected by the optical data detecting means by multivariate analysis, and using a correlation obtained in the analysis process to start plasma processing of a certain substrate A determination step of calculating substrate type data from the optical data detected by the optical data detection means, and determining the type of the substrate based on the calculated substrate type data; Select detection method setting data corresponding to the substrate type determined in the determination step from each detection method setting data for detecting the end point of the plasma processing stored in the data storage means in association with each substrate type. An end point detecting step for detecting the end point of the plasma processing based on the detection method setting data selected in the selecting step, and an end step for ending the plasma processing at the end point detected in the end point detecting step. A plasma processing method is provided.
また,上記光学データ検出手段は,例えば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。 The optical data detection means includes, for example, a light source that irradiates light on the substrate, and a light detection means that detects optical spectrum data of reflected light obtained by reflecting the irradiation light from the light source from the substrate. Prepare.
上記基板種別は,例えば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るようにしてもよい。この場合,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とし,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とすることが好ましい。 The substrate type may be classified according to whether the mask on the substrate is a hard mask or a photoresist mask, for example. In this case, the detection method setting data for the type of the substrate on which the hard mask is formed is a reflection from the substrate obtained by irradiating the substrate with a single irradiation light having a wavelength reflected by the hard mask from the light source. The photo resist mask is formed as setting data for detecting the film thickness of the film to be processed based on the optical spectrum data of light and detecting the end point based on the detected film thickness. The detection method setting data for the type of substrate includes optical spectrum data of reflected light from the substrate obtained by irradiating the substrate with irradiation light having a wavelength that passes through the photoresist mask from the light source and irradiation light having a reflection wavelength. Preferably, the setting data for detecting the film thickness of the film to be processed is detected and the end point is detected based on the detected film thickness. Arbitrariness.
このような基板上のマスクの材質の種類(例えばマスクの透過率)が異なると,基板から反射して得られる光スペクトルデータの特性も変わる。このため,そのような光スペクトルデータを利用して終点検出を行う場合には,マスクの材質の種類に応じた終点検出を行うことにより,マスクの材質の種類に拘わらず正確に終点検出を行うことができる。 When the type of material of the mask on the substrate (for example, the transmittance of the mask) is different, the characteristics of the optical spectrum data obtained by reflection from the substrate are also changed. For this reason, when endpoint detection is performed using such optical spectrum data, endpoint detection is performed accurately regardless of the type of mask material by performing endpoint detection according to the type of mask material. be able to.
以上説明したように本発明によれば,基板の種別を自動的に判定し,判定された基板の種別に応じた終点検出設定を自動的に選択することができる。これにより,基板の種別に応じた終点検出を行うことができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to automatically determine the type of substrate and automatically select the end point detection setting according to the determined type of substrate. Thereby, end point detection according to the type of substrate can be performed.
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(第1実施形態)
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。
(First embodiment)
First, a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a plasma processing apparatus according to the present embodiment. Here, a parallel plate type plasma etching apparatus will be described as an example of the plasma processing apparatus.
プラズマ処理装置100は,例えば表面が陽極酸化処理(アルマイト処理)されたアルミニウムから成る円筒形状に成形された処理容器を有する処理室102を備える。この処理室102は接地されている。処理室102内の底部にはセラミックなどの絶縁板103を介して,ウエハWを載置するための略円柱状のサセプタ支持台104が設けられている。このサセプタ支持台104の上には,下部電極を構成するサセプタ105が設けられている。このサセプタ105にはハイパスフィルタ(HPF)106が接続されている。
The
サセプタ支持台104の内部には,温度調節媒体室107が設けられている。そして,導入管108を介して温度調節媒体室107に温度調節媒体が導入,循環され,排出管109から排出される。このような温度調節媒体の循環により,サセプタ105を所望の温度に制御できるようになっている。
Inside the
サセプタ105は,その上側中央部が凸状の円板状に成形され,その上にウエハWと略同形の静電チャック111が設けられている。静電チャック111は,絶縁材の間に電極112が介在された構成となっている。静電チャック111は,電極112に接続された直流電源113から例えば1.5kVの直流電圧が印加される。これによって,ウエハWが静電チャック111に静電吸着される。
The upper center portion of the
そして,絶縁板103,サセプタ支持台104,サセプタ105,および静電チャック111には,被処理体であるウエハWの裏面に,伝熱媒体(例えばHeガスなどのバックサイドガス)を供給するためのガス通路114が形成されている。この伝熱媒体を介してサセプタ105とウエハWとの間の熱伝達がなされ,ウエハWが所定の温度に維持される。
In order to supply a heat transfer medium (for example, a backside gas such as He gas) to the insulating
サセプタ105の上端周縁部には,静電チャック111上に載置されたウエハWを囲むように,環状のフォーカスリング115が配置されている。このフォーカスリング115は,セラミックスもしくは石英などの絶縁性材料,または導電性材料によって構成されている。フォーカスリング115が配置されることによって,エッチングの均一性が向上する。
An
また,サセプタ105の上方には,このサセプタ105と平行に対向して上部電極121が設けられている。この上部電極121は,絶縁材122を介して,処理室102の内部に支持されている。上部電極121は,サセプタ105との対向面を構成し多数の吐出孔123を有する電極板124と,この電極板124を支持する電極支持体125とによって構成されている。電極板124は例えば石英から成り,電極支持体125は例えば表面がアルマイト処理されたアルミニウムなどの導電性材料から成る。なお,サセプタ105と上部電極121との間隔は,調節可能とされている。
Further, an
上部電極121における電極支持体125の中央には,ガス導入口126が設けられている。このガス導入口126には,ガス供給管127が接続されている。さらにこのガス供給管127には,バルブ128およびマスフローコントローラ129を介して,処理ガス供給源130が接続されている。
A
この処理ガス供給源130から,プラズマエッチングのためのエッチングガスが供給されるようになっている。なお,図1にはガス供給管127,バルブ128,マスフローコントローラ129,および処理ガス供給源130等から成る処理ガス供給系を1つのみ示しているが,プラズマ処理装置100は,複数の処理ガス供給系を備えている。例えば,CF4,O2,N2,CHF3等のエッチングガスが,それぞれ独立に流量制御され,処理室102内に供給される。
An etching gas for plasma etching is supplied from the processing
処理室102の底部には排気管131が接続されており,この排気管131には排気装置135が接続されている。排気装置135は,ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており,処理室102内を所定の減圧雰囲気(例えば0.67Pa以下)に調整する。また,処理室102の側壁にはゲートバルブ132が設けられている。このゲートバルブ132が開くことによって,処理室102内へのウエハWの搬入,および,処理室102内からのウエハWの搬出が可能となる。なお,ウエハWの搬送には例えば,ウエハカセットが用いられる。
An exhaust pipe 131 is connected to the bottom of the
上部電極121には,第1の高周波電源140が接続されており,その給電線には第1の整合器141が介挿されている。また,上部電極121にはローパスフィルタ(LPF)142が接続されている。この第1の高周波電源140は,50〜150MHzの範囲の周波数を有する電力を出力することが可能である。このように高い周波数の電力を上部電極121に印加することにより,処理室102内に好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマを形成することができ,従来と比べて低圧条件下のプラズマ処理が可能となる。第1の高周波電源140の出力電力の周波数は,50〜80MHzが好ましく,典型的には図示した60MHzまたはその近傍の周波数に調整される。
A first high-
下部電極としてのサセプタ105には,第2の高周波電源150が接続されており,その給電線には第2の整合器151が介挿されている。この第2の高周波電源150は数百kHz〜十数MHzの範囲の周波数を有する電力を出力することが可能である。このような範囲の周波数の電力をサセプタ105に印加することにより,被処理体であるウエハWに対してダメージを与えることなく適切なイオン作用を与えることができる。第2の高周波電源150の出力電力の周波数は,典型的には図示した2MHzまたは13.56MHz等に調整される。
A second high-
(光学データ検出手段の構成例)
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。
(Configuration example of optical data detection means)
The
具体的には光学計測器200は図2に示すように集光レンズ202,光ファイバ204,光源206,ポリクロメータ(光検出部)208を備える。光源206は,例えばキセノンランプ,タングステンランプ,各種レーザ,あるいはこれらの組み合わせによって構成されており,所定波長の光を出射したり,波長の異なる複数の光を照射したりすることができる。
Specifically, the optical measuring
上部電極121には,筒状の観察部160が設けられている。この観察部160の上端には,例えば石英ガラスによって構成された窓部162が設けられている。観察部160は,窓部162に対向して設けられた集光レンズ202および光ファイバ204によって,光源206およびポリクロメータ208に光学的に接続されている。
The
光源206から出射された光は,光ファイバ204,観察部160をそれぞれ介してウエハWに照射される。光源206からの光がウエハWの高低差のある複数の箇所で反射すると,これら複数の反射光は相互に干渉し合い,その反射光(干渉光)は光ファイバ204を介してポリクロメータ208に入射されて検出される。
The light emitted from the
例えば図3に示すようにウエハW上に被処理膜としての被エッチング膜Eと,この被エッチング膜Eにホールを形成するための所定の開口部を有するマスクMとが形成されている場合を考える。ウエハWをエッチングすると,被エッチング膜Eの露出部分(マスクM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。このとき,光源206からの光LaがウエハWに照射されると,マスクMと被エッチング膜Eとの境界面で反射するとともに,被エッチング膜Eの露出面(ホールHの底面)で反射する。これら反射光La1,La2は相互に干渉し合い,その反射光(干渉光)はポリクロメータ208により検出される。
For example, as shown in FIG. 3, a case where a film to be etched E as a film to be processed and a mask M having a predetermined opening for forming a hole in the film to be etched E are formed on the wafer W. Think. When the wafer W is etched, only the exposed portion of the etching target film E (the opening portion of the mask M) is gradually etched to form holes H. At this time, when the light La from the
こうして,ポリクロメータ208で検出された反射光(干渉光)は,光学データ(例えば光スペクトルデータ)として制御部300に入力される。制御部300では,この光学データをウエハ種別の判定,ウエハ上に形成される被エッチング膜などの膜厚検出,エッチングの終点検出などに利用する。制御部300における具体的な処理についての詳細は後述する。
Thus, the reflected light (interference light) detected by the
なお,光学データとしてはウエハをプラズマ処理する際にプラズマから得られる光スペクトルデータであってもよい。これによれば,プラズマ発光の光スペクトルデータを用いて被エッチング膜の膜厚検出を行うことができる。この場合には,光学計測器はプラズマ発光の光スペクトルデータについても検出できるように構成してもよい。 The optical data may be optical spectrum data obtained from plasma when the wafer is plasma processed. According to this, the film thickness of the film to be etched can be detected using the optical spectrum data of the plasma emission. In this case, the optical measuring instrument may be configured to detect the optical spectrum data of plasma emission.
(制御部の構成例)
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。
(Configuration example of control unit)
Here, a configuration example of the control unit will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a control unit of the plasma processing apparatus. As shown in FIG. 4, the
上記演算手段320は例えばマイクロプロセッサなどで構成してもよい。上記プログラム記憶手段310,データ記憶手段320はそれぞれメモリやハードディスクなどの記憶媒体で構成してもよい。 The arithmetic means 320 may be constituted by a microprocessor, for example. The program storage means 310 and the data storage means 320 may each be constituted by a storage medium such as a memory or a hard disk.
プログラム記憶手段310は,例えば部分最小二乗法などの多変量解析により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多変量解析プログラムの他,ウエハに施すエッチングなどのプラズマ処理を行うためのプログラム,ウエハ種別に応じてプラズマ処理の終点を検出するための終点検出処理など各種の処理を実行するためのプログラムなどを記憶する。 The program storage means 310 is used for performing plasma processing such as etching performed on a wafer, in addition to a multivariate analysis program for obtaining a correlation between wafer type data and optical data by multivariate analysis such as partial least squares. A program and a program for executing various processes such as an end point detection process for detecting the end point of the plasma process according to the wafer type are stored.
データ記憶手段330は,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用データ332,解析用データ332を多変量解析した結果である相関関係データ334,ウエハ種別に応じて終点検出設定データを選択するための終点検出用選択データ336などを記憶する。
The data storage means 330 is a
解析用データ332は,例えば図5に示すように解析用に用意されたウエハ(例えばW1〜W6)と,各ウエハ種別(例えばA,B)と,各ウエハ種別に対応して設定されるウエハ種別データ(例えば0,1)と,そのウエハを処理したときに得られる光学データ(例えば光スペクトルデータ)とにより構成される。なお,解析用データ332の構成は,図5に示すものに限られるものではない。
The
ここでいうウエハ種別は,例えばエッチングの対象となる被エッチング膜上に形成されるマスクの種類(例えばマスクの材質の種類,マスクパターンの種類)によって分けられる。また,ウエハ種別は,被エッチング膜の膜質の種類などによって分けてもよく,これらの種類の2以上の組合せによって分けるようにしてもよい。 The wafer type here is classified according to the type of mask (for example, the type of mask material and the type of mask pattern) formed on the etching target film to be etched. The wafer type may be classified according to the type of film quality of the film to be etched, or may be classified according to a combination of two or more of these types.
ウエハ種別をマスクパターンの種類で分ける場合としては,例えばマスクにおける所定領域の開口率が異なるマスクパターンごとに分ける場合が挙げられる。ウエハ種別を被エッチング膜の膜質の種類で分ける場合としては,例えば酸化膜とポリシリコン膜などで分ける場合が挙げられる。 Examples of the case where the wafer type is divided by the type of the mask pattern include a case where the wafer pattern is divided for each mask pattern having a different aperture ratio of a predetermined area in the mask. Examples of the case where the wafer type is divided by the type of film quality of the film to be etched include a case where the wafer type is divided by an oxide film and a polysilicon film.
ウエハ種別をマスクの材質の種類で分ける場合としては,例えばハードマスクとフォトレジストマスクなどで分ける場合が挙げられる。ハードマスクは例えばSiO2,Si3N4などにより構成され,フォトレジストマスクは例えばKrf,Arf,i線などの感光性材料から構成されるので,これらマスクの材質ごとに細かく分けるようにしてもよい。 Examples of the case where the wafer type is divided according to the type of mask material include a case where the wafer type is divided into a hard mask and a photoresist mask. The hard mask is made of, for example, SiO 2 , Si 3 N 4 or the like, and the photoresist mask is made of a photosensitive material, for example, Krf, Arf, or i-line. Good.
このようにマスクや被エッチング膜などの種類が異なるウエハでは,それらのウエハから反射する光スペクトルの特性も異なるので,そのような光スペクトルをそのまま終点検出などで利用すると,検出される終点にずれが生じる場合がある。このため,本発明では後述するようにウエハ種別を判定して,ウエハ種別ごとに適切な終点検出を行う。例えば図5に示す場合はウエハ種別が2種類の場合なので,それぞれのウエハ種別をA,Bとしている。 Since wafers of different types such as masks and films to be etched have different characteristics of the optical spectrum reflected from those wafers, if such optical spectrum is used as it is for end point detection, it shifts to the detected end point. May occur. Therefore, in the present invention, as will be described later, the wafer type is determined, and an appropriate end point is detected for each wafer type. For example, in the case shown in FIG. 5, since there are two types of wafers, the wafer types are A and B, respectively.
解析用に用意するウエハW1〜W6は,既にウエハ種別がわかっているウエハであり,各ウエハ種別(例えばA,B)ごとに異なる数値を割り当てる。この数値は自由に割り当てることができるが,ここでは例えば0から初めて正の整数を順番に割り当てている。1から割り当ててもよい。このウエハ種別ごとに割り当てる数値のデータをウエハ種別データと称している。例えば図5に示すウエハ種別は2種類であるので(種別A,B),各ウエハ種別に対応するウエハ種別データを0,1とする。 The wafers W1 to W6 prepared for analysis are wafers whose wafer types are already known, and different numerical values are assigned to the respective wafer types (for example, A and B). This numerical value can be assigned freely, but here, for example, positive integers are assigned in order starting from 0. You may assign from 1. Numerical data assigned to each wafer type is referred to as wafer type data. For example, since there are two wafer types shown in FIG. 5 (types A and B), the wafer type data corresponding to each wafer type is set to 0 and 1.
ここでいう光学データは,例えばウエハ上に光を照射して得られるウエハからの反射光についての所定の波長領域(波長帯)におけるスペクトル強度のデータ(光スペクトルデータ)である。具体的には所定波長領域内で所定間隔ごとに1〜Kまでの波長の光スペクトル強度を用いる。例えば195〜955nmの範囲において5nm間隔の153波長の光スペクトル強度を用いる。各波長の光スペクトル強度は,例えば1枚のウエハをエッチングしたときに,そのエッチング開始から数秒(例えば3秒)後のものを使用する。 The optical data here is, for example, spectral intensity data (optical spectrum data) in a predetermined wavelength region (wavelength band) of reflected light from the wafer obtained by irradiating the wafer with light. Specifically, an optical spectrum intensity of a wavelength of 1 to K is used at predetermined intervals within a predetermined wavelength region. For example, in the range of 195 to 955 nm, an optical spectrum intensity of 153 wavelengths at 5 nm intervals is used. As the optical spectrum intensity of each wavelength, for example, when one wafer is etched, the one after several seconds (for example, 3 seconds) from the start of the etching is used.
終点検出用選択データ336は,例えば図6に示すようにウエハ種別(例えばA,B)と各ウエハ種別にそれぞれ関連づけられた終点検出設定データ(例えばDa,Db)とからなる。終点検出設定データは,終点検出に必要な設定データである。終点検出設定データとしては,例えば終点検出方法,終点検出レシピ,これら方法とレシピの組合せなどが挙げられる。
The end point
このように,ウエハ種別ごとに最適な終点検出設定データを定めて,予め終点検出用選択データ336として記憶しておき,後述するようにウエハ種別が判定されたときにそのウエハ種別に対応する終点検出設定データを選択することで,各ウエハ種別に応じた最適な終点検出を行うことができる。
In this way, the optimum end point detection setting data is determined for each wafer type and stored in advance as end point
終点検出方法としては,例えばウエハ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光スペクトルデータにより検出される膜厚に基づいて終点を検出する方法,プラズマ発光の光スペクトルデータの変化に基づいて終点を検出する方法などがある。終点検出レシピとしては,例えば終点検出に用いる光スペクトルデータの波長領域(波長帯),ウエハに照射する光源の種類などが挙げられる。 The end point detection method includes, for example, a method of detecting an end point based on the film thickness detected by the optical spectrum data of the reflected light obtained by reflecting from the wafer when the wafer is irradiated with light, There is a method of detecting the end point based on the change. Examples of the end point detection recipe include the wavelength region (wavelength band) of optical spectrum data used for end point detection, the type of light source that irradiates the wafer, and the like.
また,複数の膜厚とそのときにウエハから反射されるべき光スペクトルデータとの対応関係を表す膜厚データを用いて,ウエハを処理したときに得られる光スペクトルデータから検出した膜厚に基づいて終点検出を行う場合には,ウエハ種別ごとに膜厚データを終点検出レシピとして記憶しておき,ウエハ種別に応じて膜厚データを選択するようにしてもよい。 Also, based on the film thickness detected from the optical spectrum data obtained when the wafer is processed using the film thickness data representing the correspondence between the plurality of film thicknesses and the optical spectrum data to be reflected from the wafer at that time. When end point detection is performed, film thickness data may be stored as an end point detection recipe for each wafer type, and the film thickness data may be selected according to the wafer type.
このような制御部300では,ウエハ種別を判定するために用いるウエハ種別データと光学データとの相関関係データ(モデル)を,多変量解析を利用した解析処理によって予め作成する。具体的には光学データを説明変量(説明変数)とし,ウエハ種別データを被説明変量(目的変量,目的変数)とする下記(1−1)の関係式(回帰式などの予測式,モデル)を多変量解析プログラムを用いて求める。下記回帰式(1−1)において,Xは説明変量の行列を意味し,Yは被説明変量の行列を意味する。また,Bは説明変量の係数(重み)からなる回帰行列であり,Eは残差行列である。
In such a
Y=BX+E・・・(1−1) Y = BX + E (1-1)
例えば図5に示す光スペクトルデータを用いてXを表すと,下記数式(1−2)に示すようになり,図5に示すウエハ種別データを用いてYを表すと下記数式(1−3)に示すようになる。なお,下記数式(1−2)において例えばλa11〜λa1Kは,ウエハ種別がYaのウエハを処理した場合に得られる光スペクトルデータであり,1〜Kまでの各波長の光スペクトル強度の値に相当する。 For example, when X is expressed using the optical spectrum data shown in FIG. 5, the following formula (1-2) is obtained. When Y is expressed using the wafer type data shown in FIG. 5, the following formula (1-3) is given. As shown. In the following mathematical formula (1-2), for example, λa 11 to λa 1K are optical spectrum data obtained when a wafer with a wafer type of Ya is processed, and values of optical spectral intensities at respective wavelengths from 1 to K. It corresponds to.
本実施形態において上記(1−1)を求める際には,例えばJOURNALOF
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。
When obtaining the above (1-1) in the present embodiment, for example, JOURNALOF
CHEMOMETRICS, VOL. 2 (PP 211-228) (1998), the PLS (Partial Least Squares) method is used. In this PLS method, even if there are a large number of explanatory variables and explained variables in each of the matrices X and Y, a relational expression between X and Y can be obtained if there are a small number of actually measured values. Moreover, it is a feature of the PLS method that even a relational expression obtained with a small actual measurement value is highly stable and reliable.
プログラム記憶手段310には,多変量解析プログラムとして例えばPLS法用のプログラムが記憶され,演算手段320においてウエハ種別データ及び光学データをプログラムの手順に従って処理し,上記回帰式(1−1)を求め,この結果を相関関係データとしてデータ記憶手段330に記憶する。従って,上記回帰式(1−1)を求めれば,後は光学データを説明変量として行列Xに当てはめることによってウエハ種別データを算出することができる。しかも算出されたウエハ種別データは信頼性の高いものになる。 The program storage means 310 stores, for example, a program for the PLS method as a multivariate analysis program, and the arithmetic means 320 processes the wafer type data and the optical data according to the procedure of the program to obtain the regression equation (1-1). The result is stored in the data storage means 330 as correlation data. Therefore, once the regression equation (1-1) is obtained, the wafer type data can be calculated by applying optical data to the matrix X as explanatory variables. In addition, the calculated wafer type data is highly reliable.
例えば,XTY行列に対してi番目の固有値に対応する第i主成分はtiで表される。行列Xはこの第i主成分の得点tiとベクトルpiを用いると下記(1−4)式で表され,行列Yはこの第i主成分の得点tiとベクトルciを用いると下記(1−5)式で表される。なお,下記(1−4)式,(1−5)式において,Xi+1,Yi+1はX,Yの残差行列であり,XTは行列Xの転置行列である。以下では指数Tは転置行列を意味する。 For example, the i-th principal component corresponding to the i-th eigenvalue relative to X T Y matrix is represented by t i. Matrix X With scores t i and the vector p i of the i-th principal component represented by the following formula (1-4), the matrix Y will With scores t i and the vector c i of the i-th principal component below It is represented by the formula (1-5). Incidentally, the following (1-4) equation, the (1-5) equation, X i + 1, Y i + 1 is X, a residual matrix of Y, is a transposed matrix of X T is the matrix X. In the following, the index T means a transposed matrix.
X=t1p1+t2p2+t3p3+・・+tipi+Xi+1・・・(1−4) X = t 1 p 1 + t 2 p 2 + t 3 p 3 + .. + t i p i + X i + 1 (1-4)
Y=t1c1+t2c2+t3c3+・・+tici+Yi+1・・・(1−5) Y = t 1 c 1 + t 2 c 2 + t 3 c 3 +... + T i c i + Y i + 1 (1-5)
而して,第1実施形態で用いられるPLS法は,上記(1−4)式,(1−5)式を相関させた場合の複数の固有値及びそれぞれの固有ベクトルを少ない計算量で算出する方法である。 Thus, the PLS method used in the first embodiment is a method of calculating a plurality of eigenvalues and respective eigenvectors with a small amount of calculation when the above equations (1-4) and (1-5) are correlated. It is.
PLS法は以下の手順で実施される。先ず第1段階では,行列X,Yのセンタリング及びスケーリングの操作を行う。そして,i=1を設定し,X1=X,Y1=Yとする。また,u1として行列Y1の第1列を設定する。尚,センタリングとは各行の個々の値からそれぞれの行の平均値を差し引く操作であり,スケーリングとは各行の個々の値をそれぞれの行の標準偏差で除する操作(処理)である。 The PLS method is performed by the following procedure. First, in the first stage, the centering and scaling operations of the matrices X and Y are performed. Then, i = 1 is set, and X 1 = X and Y 1 = Y. Further, the first column of the matrix Y 1 is set as u 1 . The centering is an operation of subtracting the average value of each row from the individual value of each row, and the scaling is an operation (processing) of dividing the individual value of each row by the standard deviation of each row.
第2段階では,wi=Xi Tui/(ui Tui)を求めた後,wiの行列式を正規化し,ti=Xiwiを求める。また,行列Yについても同様の処理を行って,ci=Yi Tti/(ti Tti)を求めた後,ciの行列式を正規化し,ui=Yici/(ci Tci)を求める。 In the second stage, after obtaining w i = X i T u i / (u i T u i ), the determinant of w i is normalized to obtain t i = X i w i . Further, by performing the same processing for the matrix Y, c i = Y i T t i / sought after (t i T t i), to normalize the determinant of c i, u i = Y i c i / (C i T c i ) is obtained.
第3段階ではXローディング(負荷量)pi=Xi Tti/(ti Tti),Y負荷量qi=Yi Tui/(ui Tui)を求める。そして,uをtに回帰させたbi=ui Tti/(ti Tti)を求める。次いで,残差行列Xi=Xi−tipi T,残差行列Yi=Yi−bitici Tを求める。そして,iをインクリメントしてi=i+1を設定し,第2段階からの処理を繰返す。これら一連の処理をPLS法のプログラムに従って所定の停止条件を満たすまで,あるいは残差行列Xi+1がゼロに収束するまで繰り返し,残差行列の最大固有値及びその固有ベクトルを求める。 In the third stage, X loading (load amount) p i = X i T t i / (t i T t i ) and Y load amount q i = Y i T u i / (u i T u i ) are obtained. Then, b i = u i T t i / (t i T t i ) obtained by reverting u to t is obtained. Next, the residual matrix X i = X i −t i p i T and the residual matrix Y i = Y i −b i t i c i T are obtained. Then, i is incremented to set i = i + 1, and the processing from the second stage is repeated. These series of processes are repeated according to a program of the PLS method until a predetermined stop condition is satisfied, or until the residual matrix X i + 1 converges to zero, and the maximum eigenvalue and its eigenvector of the residual matrix are obtained.
PLS法は残差行列Xi+1の停止条件またはゼロへの収束が速く,10回程度の計算の繰返すだけで残差行列が停止条件またはゼロに収束する。一般的には4〜5回の計算の繰り返しで残差行列が停止条件またはゼロへの収束する。この計算処理によって求められた最大固有値及びその固有ベクトルを用いてXTY行列の第1主成分を求め,X行列とY行列の最大の相関関係を知ることができる。 In the PLS method, the residual matrix X i + 1 converges quickly to the stop condition or zero, and the residual matrix converges to the stop condition or zero only by repeating the calculation about 10 times. In general, the residual matrix converges to a stop condition or zero after repeating the calculation 4 to 5 times. Obtains a first principal component of X T Y matrix using the maximum eigenvalue and eigenvector obtained by this calculation processing, it is possible to know the maximum correlation between the X matrix and Y matrix.
(プラズマ処理装置の動作)
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。
(Operation of plasma processing equipment)
Next, the operation of the
ここで,プラズマ処理装置100が行う解析用ウエハ又はそれ以外のウエハ(例えば製品用ウエハ)のプラズマエッチング処理の具体例を説明する。ここでは,ウエハ上に図3に示すような被エッチング膜Eとしてポリシリコン膜とマスクMが形成されている場合のプラズマエッチング処理について説明する。
Here, a specific example of plasma etching processing of the analysis wafer or other wafer (for example, product wafer) performed by the
先ず,サセプタ105上のウエハに対して,少なくともCF4とO2を含む混合ガスを用いて被エッチング膜Eの露出面の自然酸化膜を除去するエッチング処理を行う(ブレークスルーエッチング工程)。
First, an etching process is performed on the wafer on the
ブレークスルーエッチングを行う際の条件としては,例えば処理室102内の圧力を10mTorr,上部電極121とサセプタ105との間隔を140mm,CF4/O2のガス流量比(CF4のガス流量/O2のガス流量)を134sccm/26sccmとする。また,ウエハを吸着するために静電チャック110に印加する電圧を2.5kV,ウエハWの裏面冷却ガス圧力をセンタ,エッジともに3mTorrとする。また,処理室102内の設定温度については下部電極を75℃,上部電極を80℃,側壁部を60℃とする。
As conditions for performing breakthrough etching, for example, the pressure in the
ブレークスルーエッチング工程では,サセプタ105と上部電極121にそれぞれ高い高周波電力を印加する。例えば上部電極121に印加する高周波電力を650W,サセプタ105に印加する高周波電力を220Wとする。これにより,被エッチング膜Eの露出面の自然酸化膜が除去される。
In the breakthrough etching process, high-frequency power is applied to the
次いで,マスクMの開口部において,深さ方向へ被エッチング膜Eをエッチングするメインエッチング工程を行う。このメインエッチング工程では,少なくともHBrとO2を含む混合ガスを処理ガスとして用いて,マスクMの開口部において,被エッチング膜Eを深さ方向へ削る。被エッチング膜Eは,例えば元の膜厚の85%の深さまでエッチングされる。 Next, a main etching process for etching the etching target film E in the depth direction at the opening of the mask M is performed. In this main etching process, the etching target film E is etched in the depth direction at the opening of the mask M using a mixed gas containing at least HBr and O 2 as a processing gas. For example, the etching target film E is etched to a depth of 85% of the original film thickness.
メインエッチングを行う際の条件としては,例えば処理室102内の圧力を20mTorr,上部電極121とサセプタ105との間隔を140mm,HBr/O2のガス流量比(HBrのガス流量/O2のガス流量)を400sccm/1sccmとする。また,ウエハを吸着するために静電チャック110に印加する電圧を2.5kV,ウエハWの裏面冷却ガス圧力をセンタ,エッジともに3mTorrとする。また,処理室102内の設定温度については下部電極を75℃,上部電極を80℃,側壁部を60℃とする。
The main etching conditions include, for example, a pressure in the
メインエッチング工程では,サセプタ105と上部電極121にそれぞれ比較的高い高周波電力を印加する。例えば上部電極121に印加する高周波電力を200W,サセプタ105に印加する高周波電力を100Wとする。これによって,マスクMの開口部に露出する被エッチング膜Eが選択的にエッチング除去され,被エッチング膜EにホールHが形成される。
In the main etching process, relatively high high-frequency power is applied to the
このようなプラズマエッチング処理の際に,光学計測器200により,光源からの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を光学データ(例えば光スペクトルデータ)として検出する。
In such a plasma etching process, the optical measuring
例えば解析用ウエハについては,処理室102内で処理可能なすべてのウエハ種別についての解析用ウエハを用意して上記プラズマエッチング処理を実行してそれぞれの光学データを取得し,各ウエハ種別ごとにウエハ種別データを設定して,ウエハ種別データと光学データを解析用データ332としてデータ記憶手段330に記憶する。解析用データはウエハ種別ごとに複数枚分のデータがあることが好ましい。解析用データの数が多いほど,モデルの信頼性は向上する。
For example, for analysis wafers, analysis wafers for all wafer types that can be processed in the
(解析処理の具体例)
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。
(Specific example of analysis processing)
Next, a specific example of analysis processing for obtaining the correlation between wafer type data and optical data using
次いで,ステップS120に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。すなわちウエハ種別データと光学データに基づいて上記PLS法による多変量解析を行って,これらの相関関係(例えば回帰式(1−1))を求め,その相関関係データ334をデータ記憶手段330に記憶する。
Next, in step S120, a correlation between the wafer type data and the optical data is obtained. That is, multivariate analysis by the PLS method is performed based on the wafer type data and the optical data, and the correlation (for example, regression equation (1-1)) is obtained, and the
(解析結果を用いて行うウエハ処理の具体例)
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。
(Specific example of wafer processing using analysis results)
Next, a specific example of wafer processing performed using the result of analysis processing will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a flowchart showing a specific example of wafer processing according to the present embodiment. Here, for example, a plasma etching process is performed on a wafer (such as a product wafer) other than the analysis wafer. In this wafer processing, the wafer type is determined using the
具体的には図8に示すように,先ずステップS210にてウエハに対するプラズマエッチング処理を開始し,ステップS220にて終点検出設定データ選択処理を行う。この場合のプラズマエッチング処理は上記の場合と同様である。 Specifically, as shown in FIG. 8, first, plasma etching processing for the wafer is started in step S210, and end point detection setting data selection processing is performed in step S220. The plasma etching process in this case is the same as that described above.
ステップS220の終点検出設定データ選択処理は例えば図9に示すように実行される。すなわち,先ずステップS221にてエッチング開始したとき,例えばエッチング開始から数秒(例えば3秒)後の光学データを光学計測器200により取得する。
The end point detection setting data selection process in step S220 is executed, for example, as shown in FIG. That is, first, when etching is started in step S221, for example,
次いでステップS222にて,データ記憶手段330からの相関関係データ334を利用して,取得した光学データからウエハ種別データを算出する。具体的には光学データを相関関係データ334である回帰式(1−1)に当てはめてウエハ種別データを算出する。
Next, in step S222, wafer type data is calculated from the acquired optical data using the
例えばウエハW11〜W16をエッチングした場合,エッチング開始から3秒後の光学データである光スペクトルデータは図11に示すようになる。図11は横軸に波長をとり,縦軸に各波長の光強度を反射率で表したものをとっている。図11に示す波長領域の光スペクトルデータでは,ほぼ2種類の曲線群,すなわちウエハW11〜W13の曲線群とウエハW14〜W16の曲線群に分けられる。 For example, when the wafers W11 to W16 are etched, optical spectrum data which is optical data after 3 seconds from the start of etching is as shown in FIG. In FIG. 11, the horizontal axis indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the light intensity of each wavelength as a reflectance. The optical spectrum data in the wavelength region shown in FIG. 11 is divided into almost two types of curve groups, that is, a curve group of wafers W11 to W13 and a curve group of wafers W14 to W16.
続いてステップS223にて,算出されたウエハ種別データからウエハ種別(A,B)を判定する。算出されたウエハ種別データが,例えば図5に示す解析用データ332で予め設定したウエハ種別データ0に近い場合はウエハ種別をAと判定し,ウエハ種別データ1に近い場合はウエハ種別をBと判定する。
Subsequently, in step S223, the wafer type (A, B) is determined from the calculated wafer type data. For example, when the calculated wafer type data is close to the
例えば上記ウエハW11〜W16の光スペクトルデータを回帰式(1−1)に当てはめて算出したウエハ種別データをプロットしたものを図12に示す。図12によれば,ウエハ種別データについても,上記光スペクトルデータの曲線群に対応してほぼ2種類のデータ群,すなわちウエハW11〜W13のデータ群とウエハW14〜W16のデータ群に分けられていることがわかる。ウエハW11〜W13のデータ群は1に近い値であり,ウエハW14〜W16のデータ群は0に近い値である。従って,算出されたウエハ種別データが例えば0と1の中間値である0.5を閾値として,この閾値以下の場合はウエハ種別をAと判定し,この閾値を超える場合はウエハ種別をBと判定する。 For example, FIG. 12 shows a plot of wafer type data calculated by applying the optical spectrum data of the wafers W11 to W16 to the regression equation (1-1). According to FIG. 12, the wafer type data is also divided into almost two types of data groups corresponding to the above optical spectrum data curve group, that is, the data groups of wafers W11 to W13 and the data groups of wafers W14 to W16. I understand that. The data group of the wafers W11 to W13 is a value close to 1, and the data group of the wafers W14 to W16 is a value close to 0. Accordingly, the calculated wafer type data is, for example, 0.5, which is an intermediate value between 0 and 1, with the threshold value being less than this threshold value, the wafer type is determined as A, and when this threshold value is exceeded, the wafer type is set as B. judge.
次いでステップS224にて,判定されたウエハ種別に対応する終点検出設定データを選択する。具体的にはデータ記憶手段330の終点検出用選択データ336から,判定されたウエハ種別に対応する終点検出設定データを選択する。例えば図6に示す終点検出用選択データ336であれば,ウエハ種別がAの場合は終点検出設定データDaを選択し,ウエハ種別がBの場合は終点検出設定データDbを選択する。
In step S224, end point detection setting data corresponding to the determined wafer type is selected. Specifically, end point detection setting data corresponding to the determined wafer type is selected from the end point
次に図8に示すステップS230の処理に移る。ステップS230では,選択された終点検出設定データ(例えば終点検出レシピ)に基づく終点検出処理を実行する。この終点検出処理の具体例を図10に示す。この例は光スペクトルデータに基づいて得られる被エッチング膜の膜厚に基づいて終点を検出するものである。この場合,図6に示す終点検出設定データDa,Dbは例えば光スペクトルデータから膜厚を検出するための方法やレシピである。 Next, the process proceeds to step S230 shown in FIG. In step S230, end point detection processing based on the selected end point detection setting data (for example, end point detection recipe) is executed. A specific example of this end point detection process is shown in FIG. In this example, the end point is detected based on the thickness of the film to be etched obtained based on the optical spectrum data. In this case, the end point detection setting data Da and Db shown in FIG. 6 are, for example, a method or recipe for detecting the film thickness from the optical spectrum data.
終点検出処理では,例えば図10に示すようにウエハ処理を実行している間に,ステップS231にて光学計測器200から光スペクトルデータを取得し,ステップS232にて被エッチング膜の膜厚を検出する。この場合,例えばウエハ種別がAの場合には光スペクトルデータから終点検出設定データDaを用いて膜厚を検出して,ウエハ種別がBの場合には光スペクトルデータから終点検出設定データDbを用いて膜厚を検出する。これにより,ウエハ種別に拘わらず正確に膜厚を検出することができる。
In the end point detection process, for example, as shown in FIG. 10, during the wafer process, the optical spectrum data is acquired from the optical measuring
次に,ステップS233にて,検出された膜厚がエッチング終点の膜厚(予め設定された目標の膜厚)か否かを判断する。ステップS233にて,エッチング終点の膜厚でないと判断した場合は,ステップS234にて所定のサンプリング時間経過したか否か判断し,サンプリング時間経過したと判断すると,ステップS231の処理に戻り光学データを取得する。こうして,所定のサンプリング時間ごとに光学データを取得して被エッチング膜の膜厚を検出し,検出された膜厚がエッチング終点の膜厚になったか判断する。そして,ステップS233にて検出した膜厚が目標の膜厚になったと判断した場合は,図8に示す処理に戻り,ステップS240にてエッチングを終了する。 Next, in step S233, it is determined whether or not the detected film thickness is the film thickness at the etching end point (a preset target film thickness). If it is determined in step S233 that the film thickness is not the etching end point, it is determined in step S234 whether or not a predetermined sampling time has elapsed. If it is determined that the sampling time has elapsed, the process returns to step S231 to return optical data. get. In this way, the optical data is acquired at every predetermined sampling time to detect the film thickness of the film to be etched, and it is determined whether the detected film thickness is the film thickness of the etching end point. If it is determined that the film thickness detected in step S233 has reached the target film thickness, the process returns to the process shown in FIG. 8, and the etching is terminated in step S240.
次に,種別A,Bのウエハに対してプラズマエッチング処理を行った場合の実験結果について図面を参照しながら説明する。図13はウエハ種別に拘わらず同じ終点検出設定データ(ここでは終点検出に用いる光スペクトルデータの波長領域(波長帯))に基づいて終点検出を行った場合であり,図14はウエハ種別を判定して選択した終点検出設定データに基づいて終点検出を行った場合である。ここでは,種別Aのウエハ9枚と種別Bのウエハ6枚についてそれぞれプラズマエッチング処理を行って終点検出を行い,検出した終点で処理を終了した場合のエッチング時間を検出した。ウエハ種別A,Bはそれぞれ,ウエハ上のマスクパターンの開口率が異なるものである。なお,ウエハ種別A,Bはウエハ上に形成された被エッチング膜の材質及びマスクの材質は同じである。 Next, experimental results when the plasma etching process is performed on the types A and B wafers will be described with reference to the drawings. FIG. 13 shows the case where the end point detection is performed based on the same end point detection setting data (here, the wavelength region (wavelength band) of the optical spectrum data used for the end point detection) regardless of the wafer type, and FIG. 14 determines the wafer type. This is a case where end point detection is performed based on the end point detection setting data selected in this way. Here, the plasma etching process was performed on each of nine type A wafers and six type B wafers to detect the end point, and the etching time when the process was completed at the detected end point was detected. Wafer types A and B have different aperture ratios of the mask pattern on the wafer. In the wafer types A and B, the material of the film to be etched formed on the wafer and the material of the mask are the same.
このような実験結果によれば,ウエハ種別に拘わらず同じ終点検出設定データ(波長領域)を用いた場合(図13)には,ウエハ種別Aのエッチング時間データ群とウエハ種別Bのエッチング時間データ群との間にずれが生じている。これに対して,ウエハ種別に応じて選択した終点検出設定データ(波長領域)を用いた場合(図14)には,ウエハ種別Aのエッチング時間データ群とウエハ種別Bのエッチング時間データ群との間にはほとんどずれが生じていない。これによれば,ウエハ種別に応じて選択した終点検出設定データを用いることにより,エッチング時間のずれをなくすことができることがわかる。このように,本実施形態ではウエハ種別に応じて終点検出設定データを選択することができるので,ウエハ種別に応じた終点検出を行うことができるので,ウエハ種別に拘らず正確な終点検出を行うことができる。 According to such experimental results, when the same end point detection setting data (wavelength region) is used regardless of the wafer type (FIG. 13), the etching time data group for wafer type A and the etching time data for wafer type B are used. There is a gap between the groups. On the other hand, when the end point detection setting data (wavelength region) selected according to the wafer type is used (FIG. 14), the etching time data group of the wafer type A and the etching time data group of the wafer type B are There is almost no gap between them. According to this, it is understood that the deviation of the etching time can be eliminated by using the end point detection setting data selected according to the wafer type. As described above, in this embodiment, the end point detection setting data can be selected according to the wafer type, and therefore the end point detection according to the wafer type can be performed. Therefore, accurate end point detection is performed regardless of the wafer type. be able to.
(第2実施形態)
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。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Since the configurations of the
(ウエハ種別と終点検出設定データ)
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。
(Wafer type and end point detection setting data)
Depending on the type of mask pattern, an accurate etching end point may not be detected. In this embodiment, the type of wafer having a different mask pattern type is determined, and an end point detection method corresponding to the type of mask pattern is used for end point detection. By selecting the setting data, an accurate etching end point can be detected regardless of the mask pattern type.
この場合の終点検出用選択データ336は,図15に示すようになる。ここでのウエハ種別は例えばマスクパターンにおける所定領域の開口率によって分け,2種類のマスクパターン(例えば第1マスクパターン,第2マスクパターン)がある場合には,第1マスクパターンのウエハの種別をA,第2マスクパターンのウエハの種別をBとする。また,ウエハ種別Aに対応する終点検出設定データは終点検出レシピRa,ウエハ種別Bに対応する終点検出設定データは終点検出レシピRbとする。
The end point
このような種別A,Bのウエハ上には,例えば図3に示すように被エッチング膜Eと,この被エッチング膜Eにホールを形成するための所定の開口部を有するマスクMとが形成されている。種別Aのウエハの被エッチング膜Eは例えばポリシリコン膜で構成され,マスクMの種類は例えば酸化ケイ素材(SiO2)などのハードマスクで構成される。被エッチング膜E,ハードマスクMとしてはこれに限られるものではなく,マスクMは例えば窒化ケイ素材(Si3N4)などのハードマスクでもよく,またフォトレジスト材(感光性材料)で構成されるフォトレジストマスクで構成してもよい。そして,種別AのウエハのマスクMは,第1マスクパターンでパターニングされている。これに対して,種別BのウエハのマスクMは,上記第1マスクパターンとは開口率の異なる第2マスクパターンでパターニングされている。 For example, as shown in FIG. 3, a film to be etched E and a mask M having a predetermined opening for forming holes in the film to be etched E are formed on the wafers of types A and B. ing. The etching target film E of the type A wafer is made of, for example, a polysilicon film, and the type of the mask M is made of, for example, a hard mask such as a silicon oxide material (SiO 2 ). The film to be etched E and the hard mask M are not limited to this. The mask M may be a hard mask such as a silicon nitride material (Si 3 N 4 ), and is made of a photoresist material (photosensitive material). A photoresist mask may be used. Then, the mask M of the type A wafer is patterned with the first mask pattern. On the other hand, the mask M of the type B wafer is patterned with a second mask pattern having a different aperture ratio from the first mask pattern.
(終点検出方法)
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。
(End point detection method)
Next, an etching end point detection method according to this embodiment will be described. Here, the same end point detection method is executed for both types A and B of wafers. Specifically, as shown in FIG. 3, a single light La is emitted from the
この光スペクトルデータは,上述したように各波長の光強度からなるので,被エッチング膜Eがエッチングされて膜厚が変化すると,各波長の光強度が変化するため,光スペクトルデータの特性も変化する。このため,予め膜厚と光スペクトルデータとの対応関係を表す膜厚データを作成しておけば,この膜厚データを利用することにより,ウエハをエッチングしながら,所定のサンプリングタイミングごとにポリクロメータ208によって検出される光スペクトルデータから被エッチング膜Eの膜厚をリアルタイムで取得することができる。 Since this optical spectrum data consists of the light intensity of each wavelength as described above, when the film to be etched E is etched and the film thickness changes, the light intensity of each wavelength changes, so the characteristics of the optical spectrum data also change. To do. For this reason, if film thickness data representing the correspondence between the film thickness and the optical spectrum data is prepared in advance, the film thickness data is used to etch the wafer at a predetermined sampling timing while etching the wafer. The film thickness of the etching target film E can be acquired in real time from the optical spectrum data detected by 208.
被エッチング膜Eの膜厚を取得する際は,例えばポリクロメータ208によって検出される光スペクトルデータと膜厚データにおける光スペクトルデータのフィッティングを行い,最もフィッティングがよい膜厚データにおける光スペクトルデータに対応する膜厚を被エッチング膜Eの膜厚として取得する。こうして,被エッチング膜Eの膜厚を監視し,所定の膜厚になった時点でエッチングを終了する。
When obtaining the film thickness of the film E to be etched, for example, optical spectrum data in the optical spectrum data detected by the
また,光スペクトルデータにおける各波長の光強度は,マスクパターンの種類(開口率)によって異なるので,光スペクトルデータの特性も異なる。そこで,本実施形態では,ウエハ種別A,Bに対応した2種類の膜厚データをそれぞれ終点検出レシピRa,Rbとして作成しておき,ウエハ種別Aについては終点検出レシピRaの膜厚データを利用し,ウエハ種別Bについては終点検出レシピRbの膜厚データを利用して膜厚を取得できるようにする。 In addition, since the light intensity of each wavelength in the optical spectrum data differs depending on the type (aperture ratio) of the mask pattern, the characteristics of the optical spectrum data also differ. Therefore, in this embodiment, two types of film thickness data corresponding to the wafer types A and B are created as the end point detection recipes Ra and Rb, respectively, and the film thickness data of the end point detection recipe Ra is used for the wafer type A. For the wafer type B, the film thickness can be acquired using the film thickness data of the end point detection recipe Rb.
具体的には本実施形態にかかる種別A,Bのウエハと同様のウエハを用意し,そのウエハに対してプラズマエッチング処理を施して,光スペクトルデータを取得しながら被エッチング膜Eの膜厚(例えば露出部分の膜厚)を計測することにより,膜厚と光スペクトルデータとの対応関係を表す2種類の膜厚データをそれぞれ作成する。そして,これら2種類の膜厚データをそれぞれ終点検出レシピRa,Rbとしてウエハ種別A,Bに対応させた終点検出用選択データ336をデータ記憶手段330に記憶しておく。
Specifically, a wafer similar to the type A and B wafers according to the present embodiment is prepared, and the wafer is subjected to a plasma etching process to obtain the optical spectrum data. For example, by measuring the film thickness of the exposed portion, two types of film thickness data representing the correspondence between the film thickness and the optical spectrum data are created. The data storage means 330 stores end point
これら終点検出レシピRa,Rbについての膜厚データの具体例をそれぞれ図16(A),(B)に示す。膜厚データは例えば図16(A),(B)に示すように膜厚検出に用いる所定間隔の膜厚(T1,T2,T3,…)と,この膜厚のときに得られるべき光スペクトルデータとにより構成される。この場合の光スペクトルデータは所定の波長領域(波長帯)における各波長の発光強度である。この光スペクトルデータの波長領域はウエハ種別に応じて変えるようにしてもよい。ウエハ種別に応じて最も特性の違いが現れる波長領域,例えば発光強度の変化の大きい波長領域を設定することにより,より正確に終点検出を行うことができる。なお,このような光スペクトルデータの波長領域を終点検出レシピRa,Rbとしてもよい。 Specific examples of film thickness data for the end point detection recipes Ra and Rb are shown in FIGS. 16A and 16B, respectively. For example, as shown in FIGS. 16A and 16B, the film thickness data includes film thicknesses (T1, T2, T3,...) At predetermined intervals used for film thickness detection and an optical spectrum to be obtained at this film thickness. Data. The optical spectrum data in this case is the emission intensity of each wavelength in a predetermined wavelength region (wavelength band). The wavelength region of the optical spectrum data may be changed according to the wafer type. The end point can be detected more accurately by setting the wavelength region where the difference in characteristics appears most depending on the wafer type, for example, the wavelength region where the emission intensity changes greatly. Note that the wavelength region of such optical spectrum data may be used as the end point detection recipes Ra and Rb.
(プラズマ処理装置の動作例)
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。
(Operation example of plasma processing equipment)
Next, an operation example of the
次に,ウエハ種別の判定を伴うウエハ処理(例えば製品ウエハの処理)を行う。このウエハ処理では図8に示すように,エッチング開始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。本実施形態では,ウエハ種別をAと判定した場合には終点検出レシピRaを終点検出設定データとして選択し,終点検出レシピRaの膜厚データに基づいて被エッチング膜の膜厚を検出しながら終点検出を行う。また,ウエハ種別をBと判定した場合には終点検出レシピRbを終点検出設定データとして選択し,終点検出レシピRbの膜厚データに基づいて被エッチング膜の膜厚を検出しながら終点検出を行う。そして,エッチングの終点検出が検出されると,エッチングを終了する。
Next, wafer processing (for example, product wafer processing) accompanied by determination of the wafer type is performed. In this wafer processing, as shown in FIG. 8, after the etching is started, the wafer type is determined using the
これにより,マスクパターンの種類で分けたウエハ種別を自動的に判定し,判定されたウエハ種別に応じた終点検出レシピを自動的に選択することができ,これによってマスクパターンの種類に拘らず正確な終点検出を行うことができる。 As a result, the wafer type divided by the mask pattern type can be automatically determined, and the end point detection recipe according to the determined wafer type can be automatically selected. End point detection can be performed.
(第3実施形態)
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。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Since the configurations of the
(ウエハ種別と終点検出設定データ)
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。
(Wafer type and end point detection setting data)
Depending on the type of mask material (for example, a hard mask and a photoresist mask), an accurate etching end point may not be detected. Therefore, in this embodiment, a wafer type having a different mask material type is determined, and the mask type is determined. By selecting an end point detection method corresponding to the type of material as end point detection setting data, an accurate etching end point can be detected regardless of the type of mask material.
この場合の終点検出用選択データ336は,図17に示すようになる。ここでのウエハ種別は光の透過率で分ける。例えばハードマスクとフォトレジストマスクで分け,ハードマスクが形成されているウエハの種別をA,フォトレジストマスクが形成されているウエハの種別をBとする。また,ウエハ種別Aに対応する終点検出設定データは方法Qa,ウエハ種別Bに対応する終点検出設定データは方法Qbとする。
The end point
このような種別Aのウエハ上には,例えば図18(A)に示すように被エッチング膜Eと,この被エッチング膜Eにホールを形成するための所定の開口部を有するハードマスクMaとが形成されている。種別Aのウエハの被エッチング膜Eは例えばポリシリコン膜で構成され,ハードマスクMaは例えば酸化ケイ素材(SiO2)で構成される。被エッチング膜E,ハードマスクMaとしてはこれに限られるものではなく,ハードマスクMaは例えば窒化ケイ素材(Si3N4)などで構成してもよい。 On such a type A wafer, for example, as shown in FIG. 18A, a film to be etched E and a hard mask Ma having a predetermined opening for forming a hole in the film to be etched E are provided. Is formed. The etching target film E of the type A wafer is made of, for example, a polysilicon film, and the hard mask Ma is made of, for example, a silicon oxide material (SiO 2 ). The etching target film E and the hard mask Ma are not limited to this, and the hard mask Ma may be made of, for example, a silicon nitride material (Si 3 N 4 ).
これに対して,種別Bのウエハ上には,例えば図19(A)に示すように被エッチング膜Eと,この被エッチング膜Eにホールを形成するための所定の開口部を有するハードマスクMaとが形成されている。種別Bのウエハの被エッチング膜Eは例えば種別Aのウエハと同様のポリシリコン膜で構成され,フォトレジストマスクMbは例えばi線などのフォトレジスト材(感光性材料)で構成される。被エッチング膜E,フォトレジストマスクMbとしてはこれに限られるものではなく,フォトレジストマスクMbは例えば例えばKrf,Arfなどの感光性材料で構成してもよい。 On the other hand, on the type B wafer, for example, as shown in FIG. 19A, a hard mask Ma having a film E to be etched and a predetermined opening for forming a hole in the film E to be etched. And are formed. The etching target film E of the type B wafer is made of, for example, a polysilicon film similar to that of the type A wafer, and the photoresist mask Mb is made of a photoresist material (photosensitive material) such as i-line. The etching target film E and the photoresist mask Mb are not limited to this, and the photoresist mask Mb may be made of a photosensitive material such as Krf or Arf, for example.
(終点検出方法)
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。
(End point detection method)
Next, etching end point detection methods Qa and Qb according to the third embodiment will be described. First, the end point detection method Qa will be described. When the etching of the type A wafer on which the hard mask Ma is formed progresses further from the state shown in FIG. 18A, for example, as shown in FIG. 18B, the exposed portion of the etching target film E (opening of the mask Ma) Only the part) is gradually etched, and holes H are formed. In this case, for example, a mixed gas of HBr gas and O 2 gas is used as a processing gas.
この場合,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はハードマスクMaを透過してハードマスクMaと被エッチング膜Eとの境界面で反射するとともに,被エッチング膜Eの露出面(ホールHの底面)で反射する。これら反射光La11,La12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Lai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。
In this case, a single light La is emitted from the
こうして,ポリクロメータ208によって検出された干渉光Laiの光強度(光スペクトルデータの各波長の光強度)は,例えば図18(A)に示す状態から図18(B)に示す状態へと,ホールHが深くなるに連れて周期的に増減する。そこで,制御部300は,ポリクロメータ208によって検出された干渉光Laiの光強度を例えば所定のサンプリングタイミングごとに取り込んで,その干渉光Laiの光強度変化によって得られる被エッチング膜Eのエッチング量(例えばホールHの深さh12)に基づいて被エッチング膜Eの膜厚(エッチング残膜量)をリアルタイムに算出することができる。そして,被エッチング膜Eが所定の膜厚になった時点でエッチングを終了する。
Thus, the light intensity of the interference light Lai detected by the polychromator 208 (light intensity of each wavelength of the optical spectrum data) is changed from the state shown in FIG. 18A to the state shown in FIG. 18B, for example. Periodically increases and decreases as H becomes deeper. Therefore, the
なお,終点検出方法Qaでは,光源206からの照射光LaがハードマスクMaを透過するので,エッチングによってハードマスクh11の表面が削れても,そのことが被エッチング膜Eの膜厚の算出に影響を及ぼすことはない。
In the end point detection method Qa, since the irradiation light La from the
次に,終点検出方法Qbについて説明する。フォトレジストマスクMbが形成された種別Bのウエハにおいても,例えば図19(A)に示す状態からさらにエッチングが進むと,図19(B)に示すように被エッチング膜Eの露出部分(マスクMb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も種別Aのウエハの場合と同様の条件で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。 Next, the end point detection method Qb will be described. Also in the type B wafer on which the photoresist mask Mb is formed, when the etching further proceeds from the state shown in FIG. 19A, for example, as shown in FIG. 19B, the exposed portion of the etching target film E (mask Mb The hole H is gradually etched to form holes H. In this case, the etching is performed under the same conditions as in the case of the type A wafer. For example, a mixed gas of HBr gas and O 2 gas is used as the processing gas.
種別Bのウエハでは,上記終点検出方法Qaのように光源206からの単一の照射光Laだけでは被エッチング膜Eの膜厚を検出できない場合がある。例えば光源206からの照射光Laの波長において大きい吸収係数を有するフォトレジストマスクMbの場合には,ハードマスクMaの場合と異なり,照射光LaがフォトレジストマスクMbを透過しないため,フォトレジストマスクMbと被エッチング膜Eとの境界面からの反射光が得られなくなる。このため,光源206から単一の照射光Laを照射しても被エッチング膜Eの膜厚を検出することができない。そこで,種別Bのウエハについては,光源206から波長の異なる複数の光(例えば照射光La,Lb)をウエハに向けて照射する終点検出方法Qbを実行する。
In the type B wafer, the film thickness of the etching target film E may not be detected only by the single irradiation light La from the
具体的には,光源206から波長が異なる2つの光(第1照射光La,第2照射光Lb)をウエハWに向けて照射する。例えば照射光Laの波長は261nmとし,照射光Lbの波長は387nmとする。照射光Laの波長261nmは,フォトレジストマスクMbの光吸収帯に含まれるので,照射光LaはフォトレジストマスクMbを透過できず,フォトレジストマスクMbの上面で反射するとともに,被エッチング膜Eの露出面(ホールHの底面)で反射する。これらの反射光La21,La22は相互に干渉し合い,その第1干渉光Lai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で検出された第1干渉光Laiは,第1光学データ(第1光スペクトルデータ)として制御部300に入力される。
Specifically, two light beams having different wavelengths (first irradiation light La and second irradiation light Lb) are irradiated toward the wafer W from the
一方,照射光Lbは,照射光Laの波長261nmよりも長い波長387nmであるため,フォトレジストマスクMbを透過して,フォトレジストマスクMbと被エッチング膜Eの境界面で反射するとともに,フォトレジストマスクMbの上面で反射する。これらの反射光Lb21,Lb22は相互に干渉し合い,その第2干渉光Lbi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で検出された第2干渉光Lbiは,第2光学データ(第2光スペクトルデータ)として制御部300に入力される。
On the other hand, since the irradiation light Lb has a wavelength 387 nm longer than the wavelength 261 nm of the irradiation light La, it passes through the photoresist mask Mb, is reflected at the boundary surface between the photoresist mask Mb and the film E to be etched, and Reflected on the upper surface of the mask Mb. The reflected lights Lb21 and Lb22 interfere with each other, and the second interference light Lbi is detected by the
こうして,ポリクロメータ208によって検出された干渉光Lai,Lbiの光強度(光スペクトルデータの各波長の光強度)は,例えば図19(A)に示す状態から図19(B)に示す状態へと,ホールHが深くなるに連れて周期的に増減する。そこで,制御部300は,ポリクロメータ208によって検出された干渉光Lai,Lbiの光強度を例えば所定のサンプリングタイミングごとに取り込んで,その干渉光Lai,Lbiの光強度変化に基づいて被エッチング膜Eの膜厚(例えばホールHの深さ)をリアルタイムに算出する。
Thus, the light intensities of the interference lights Lai and Lbi (the light intensity of each wavelength of the optical spectrum data) detected by the
具体的には,第1干渉光Laiの光強度の変化から求めたホールHの底面位置(フォトレジストマスクMbの上面とホールHの底面との高低差)に,第2干渉光Lbiの光強度の変化から求めたフォトレジストマスクMbのエッチング量(削れ量h21)を加算することによって得られる被エッチング膜Eのエッチング量(ホールHの絶対的な深さ寸法h22)に基づいて被エッチング膜Eの膜厚(エッチング残膜量)を算出することができる。そして,被エッチング膜Eが所定の膜厚になった時点でエッチングを終了する。 Specifically, the light intensity of the second interference light Lbi is located at the bottom surface position of the hole H obtained from the change in the light intensity of the first interference light Lai (the height difference between the top surface of the photoresist mask Mb and the bottom surface of the hole H). Based on the etching amount (absolute depth dimension h22 of the hole H) of the etching target film E obtained by adding the etching amount (scraping amount h21) of the photoresist mask Mb obtained from the change of The film thickness (the amount of remaining etching film) can be calculated. Then, the etching is finished when the etching target film E reaches a predetermined film thickness.
なお,終点検出方法Qbでは,光源206からの照射光La,LbはともにフォトレジストマスクMbの上面で反射する光があるので,これらの反射光を用いて被エッチング膜Eの膜厚を検出することにより,エッチングによってフォトレジストマスクMbの表面が削れて,表面の位置がずれても,そのことが被エッチング膜Eの膜厚の算出に影響を及ぼすことはない。
In the end point detection method Qb, since both the irradiation light La and Lb from the
(プラズマ処理装置の動作例)
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。
(Operation example of plasma processing equipment)
Next, an operation example of the
次に,ウエハ種別の判定を伴うウエハ処理(例えば製品ウエハの処理)を行う。このウエハ処理では図8に示すように,エッチング開始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。本実施形態では,ウエハ種別をAと判定した場合には終点検出方法Qaを終点検出設定データとして選択し,終点検出方法Qaによって終点検出を行う。また,ウエハ種別をBと判定した場合には終点検出方法Qbを終点検出設定データとして選択し,終点検出方法Qbによって終点検出を行う。そして,エッチングの終点検出が検出されると,エッチングを終了する。
Next, wafer processing (for example, product wafer processing) accompanied by determination of the wafer type is performed. In this wafer processing, as shown in FIG. 8, after the etching is started, the wafer type is determined using the
これにより,マスクの材質の種類で分けたウエハ種別を自動的に判定し,判定されたウエハ種別に応じた終点検出方法を自動的に選択することができ,これによってマスクの材質の種類に拘らず正確な終点検出を行うことができる。 This makes it possible to automatically determine the wafer type divided by the mask material type, and to automatically select an end point detection method according to the determined wafer type, thereby depending on the mask material type. Therefore, accurate end point detection can be performed.
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
例えば上記実施形態ではプラズマ処理として,ウエハに対してエッチングを行う場合を例に挙げて説明したが,必ずしもこれに限定されるものではなく,ウエハに対して成膜などの他のプラズマ処理を行う場合にも本発明を適用可能である。 For example, in the above embodiment, the case where etching is performed on a wafer has been described as an example of plasma processing. However, the present invention is not necessarily limited to this, and other plasma processing such as film formation is performed on the wafer. In this case, the present invention can be applied.
本発明は,プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に適用可能である。 The present invention is applicable to a plasma processing method and a plasma processing apparatus.
100 プラズマ処理装置
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
DESCRIPTION OF
Claims (21)
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。 A plasma processing method for generating a plasma of a processing gas by applying a high frequency power to an electrode provided in a processing chamber and performing a predetermined processing on the substrate by the plasma,
An analysis step of obtaining a correlation between substrate type data set corresponding to a plurality of substrate types and optical data detected by an optical data detection means when plasma processing the substrate by multivariate analysis;
Using the correlation obtained in the analysis step, substrate type data is calculated from optical data detected by the optical data detection means when plasma processing of a certain substrate is started, and based on the calculated substrate type data A determination step of determining the type of the board;
A selection step for selecting setting data corresponding to the substrate type determined in the determination step from the setting data for detecting the end point of the plasma processing stored in the data storage means in association with each substrate type. When,
An end point detection step of detecting an end point of the plasma processing based on the setting data selected in the selection step;
An ending step of ending the plasma processing at the end point detected in the end point detecting step;
A plasma processing method characterized by comprising:
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。 The substrate type is classified according to the type of mask formed on the film to be processed that is subject to plasma processing.
The end point detecting step detects the film thickness of the film to be processed on the substrate based on the optical spectrum data detected by the optical data detecting means at a predetermined timing while processing the substrate. The plasma processing method according to claim 3, wherein a point in time at which the film thickness reaches a predetermined film thickness is set as an end point of the plasma processing.
前記終点検出方法は,前記基板に光を照射したときに前記基板から反射して得られる反射光の光スペクトルデータにより検出される膜厚に基づいて終点を検出する方法,又はプラズマ発光の光スペクトルデータの変化に基づいて終点を検出する方法であり,
前記終点検出レシピは,前記終点検出に用いる光スペクトルデータの波長領域,又は前記基板に照射する光源の種類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。 Each of the setting data is data for setting one or a combination of an end point detection method and an end point detection recipe suitable for each substrate type ,
The end point detection method is a method of detecting an end point based on a film thickness detected by optical spectrum data of reflected light obtained by reflecting from the substrate when the substrate is irradiated with light, or an optical spectrum of plasma emission It is a method to detect the end point based on the data change,
5. The plasma processing method according to claim 1 , wherein the end point detection recipe is a wavelength region of optical spectrum data used for the end point detection or a type of a light source that irradiates the substrate .
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。 A plasma processing method for generating a plasma of a processing gas by applying a high frequency power to an electrode provided in a processing chamber and performing a predetermined processing on the substrate by the plasma,
Substrate type data set corresponding to a plurality of substrate types divided according to the type of mask pattern formed on the film to be processed on the substrate and detected by the optical data detection means when the substrate is plasma processed An analysis process for obtaining a correlation with optical data by multivariate analysis;
Using the correlation obtained in the analysis step, substrate type data is calculated from optical data detected by the optical data detection means when plasma processing of a certain substrate is started, and based on the calculated substrate type data A determination step of determining the type of the board;
The recipe setting data corresponding to the substrate type determined in the determination step is selected from the recipe setting data for detecting the end point of the plasma processing previously stored in the data storage unit in association with each substrate type. A selection process;
An end point detection step for detecting an end point of the plasma processing based on the recipe setting data selected in the selection step;
An ending step of ending the plasma processing at the end point detected in the end point detecting step;
A plasma processing method characterized by comprising:
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。 Each recipe setting data is a plurality of film thickness data representing the correspondence between the optical data and the film thickness,
The selection step selects film thickness data corresponding to the substrate type determined in the determination step,
In the end point detection step, the substrate is processed on the substrate by using the film thickness data selected in the selection step from the optical spectrum data detected by the optical data detection means at a predetermined timing while processing the substrate. 10. The plasma processing method according to claim 9, wherein the film thickness of the processing film is detected, and the time point when the detected film thickness reaches a predetermined film thickness is set as the end point of the plasma processing.
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。 A plasma processing method for generating a plasma of a processing gas by applying a high frequency power to an electrode provided in a processing chamber and performing a predetermined processing on the substrate by the plasma,
The substrate type data set corresponding to a plurality of substrate types divided according to the type of material of the mask formed on the film to be processed on the substrate, and detected by the optical data detecting means when the substrate is plasma processed. An analysis process for obtaining a correlation with optical data by multivariate analysis,
Using the correlation obtained in the analysis step, substrate type data is calculated from optical data detected by the optical data detection means when plasma processing of a certain substrate is started, and based on the calculated substrate type data A determination step of determining the type of the board;
Detection method setting data corresponding to the substrate type determined in the determination step is detected from the detection method setting data for detecting the end point of the plasma processing previously stored in the data storage means in association with each substrate type. A selection process to select; and
An end point detection step of detecting an end point of the plasma processing based on the detection method setting data selected in the selection step;
An ending step of ending the plasma processing at the end point detected in the end point detecting step;
A plasma processing method characterized by comprising:
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。 The detection method setting data for the type of the substrate on which the hard mask is formed includes light of reflected light from the substrate obtained by irradiating the substrate with a single irradiation light having a wavelength reflected by the hard mask from the light source. Setting data for executing a detection method for detecting a film thickness of the film to be processed based on spectrum data and detecting an end point based on the detected film thickness;
The detection method setting data for the type of the substrate on which the photoresist mask is formed is obtained by irradiating the substrate with irradiation light having a wavelength that passes through the photoresist mask from the light source and irradiation light having a wavelength that reflects the substrate. It is setting data for executing a detection method of detecting the film thickness of the film to be processed based on the optical spectrum data of the reflected light from and detecting the end point based on the detected film thickness The plasma processing method according to claim 13.
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。 A plasma processing apparatus for generating a plasma of a processing gas by applying a high frequency power to an electrode provided in a processing chamber and performing a predetermined processing on a substrate by the plasma,
Optical data detection means for detecting optical data when plasma processing the substrate;
Correlation data indicating a correlation between substrate type data set corresponding to a plurality of substrate types and optical data detected by the optical data detection means, and an end point of plasma processing respectively associated with each of the substrate types Data storage means for storing each setting data for detecting
When plasma processing a substrate in the processing chamber, the correlation data stored in the data storage means is used to determine the substrate type from the optical data detected from the optical data detection means when the plasma processing is started. Data is calculated, the board type is determined based on the calculated board type data, and end point detection setting data corresponding to the determined board type is selected from each end point detection setting data stored in the data storage means. A control unit for detecting the end point of the plasma processing based on the selected end point detection setting data;
A plasma processing apparatus comprising:
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。 The substrate type is classified according to the type of mask formed on the film to be processed that is subject to plasma processing.
When detecting the end point of the plasma processing of the substrate, the film thickness of the film to be processed on the substrate based on the optical spectrum data detected by the optical data detection means at a predetermined timing while processing the substrate. The plasma processing apparatus according to claim 17, wherein a point in time when the detected film thickness reaches a predetermined film thickness is defined as an end point of the plasma processing.
前記終点検出方法は,前記基板に光を照射したときに前記基板から反射して得られる反射光の光スペクトルデータにより検出される膜厚に基づいて終点を検出する方法,又はプラズマ発光の光スペクトルデータの変化に基づいて終点を検出する方法であり,
前記終点検出レシピは,前記終点検出に用いる光スペクトルデータの波長領域,又は前記基板に照射する光源の種類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。 Each of the setting data is data for setting one or a combination of an end point detection method and an end point detection recipe suitable for each substrate type ,
The end point detection method is a method of detecting an end point based on a film thickness detected by optical spectrum data of reflected light obtained by reflecting from the substrate when the substrate is irradiated with light, or an optical spectrum of plasma emission It is a method to detect the end point based on the data change,
The plasma processing apparatus according to any one of claims 15 to 18 , wherein the end point detection recipe is a wavelength region of optical spectrum data used for the end point detection, or a type of a light source that irradiates the substrate .
The plasma processing apparatus according to claim 20, wherein the multivariate analysis uses a partial least square method.
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