JP6084788B2 - 終点検出方法、プログラム及び基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板へ光を照射し、該基板からの反射光をモニタして基板に施す処理の終点を検出する終点検出方法、プログラム及び基板処理装置に関する。

基板としてのＦＰＤ（Flat Panel Display）用基板にプラズマによってエッチング処理を施して該基板の表面に特定の形状を形成する際、例えば、基板上に成膜された金属層をエッチングして配線パターンを形成する際、特定の形状の形成が完了したタイミング、いわゆる終点を検出することが求められている。

通常、プラズマを用いたエッチング処理の終点検出方法として、ＦＰＤ用基板の処理に限らず半導体基板の処理等を含む基板の処理において基板上に発生するプラズマの発光状態を観察する方法が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、被処理層において特定の形状としてトレンチが形成されて該トレンチの底部に被処理層と別の層が現れたとき、プラズマのエッチングによって別の層を構成する元素が飛散するので、プラズマの発光をスペクトル分析して当該元素に対応する波長の光の強度が大きく変化したときに、トレンチの底部に別の層が現れた、すなわち、特定の形状の形成が完了したと判断することができる。

ところが、上述した終点検出方法は、エッチングされる層の種類が変わることをプラズマの発光のスペクトル分析によって見出しているに過ぎないため、エッチングされる層の種類が変わらない処理では用いることができない。例えば、トレンチの形成を被処理層の途中で止める必要がある処理では、トレンチが所望の深さに到達してもエッチングによって飛散する元素の種類は変わらないため、プラズマの発光をスペクトル分析しても、光の強度分布は変わらず、トレンチが所望の深さに到達したか否かを判断することができない。

そこで、エッチングされる層の種類が変わらないエッチング処理の終点検出方法として、特定の形状が形成される基板の表面に単一波長のレーザビームを照射し、該表面からの反射光を観察する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この方法では、特定の形状が表面に形成された際、該表面におけるレーザビームの反射率が変わり、反射光の強度が変わることに基づいて特定の形状の形成完了を判断する。具体的には、エッチングによって表面に段差が形成された際、段差による散乱により、レーザビームの反射率が急激に低下して反射光の強度が急激に低下することに基づいて段差形状の形成完了を判断する。

特開２０１１−１９９０７２号 特開昭６２−１７１１２７号

しかしながら、特定の形状の形成完了においてレーザビームの反射率が急激に低下するか否かは、表面に形成される形状に依存する。例えば、同じ波長のレーザビームを照射する場合であっても、一の形状の形成完了ではレーザビームの反射率が急激に低下するのに対し、他の形状の形成完了ではレーザビームの反射率が急激に低下しないことがある。例えば、略垂直な側壁を有するトレンチとは異なり、テーパー面を有する錐形状から成るテクスチャー構造では、錐形状のテーパー角は様々であり、また、エッチングの進行につれてテーパー角も変化する。すなわち、テクスチャー構造の場合、顕著な変化を示すレーザビームの波長は一定であるとは限らない。

したがって、特許文献２に記載の技術のように単一波長のレーザビームを用いた場合、形成される形状が変化しても当該形状の形成処理の終点を検出できないおそれがある。

本発明の目的は、基板の表面に形成される形状が変化しても、形状形成処理の終点を確実に検出することができる終点検出方法、プログラム及び基板処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の終点検出方法は、基板の表面においてテクスチャー構造を形成する処理中に複数の波長を含む所定の波長域を有する照射光を前記基板の表面に照射する照射ステップと、前記基板の表面からの反射光を受光する受光ステップと、前記反射光に含まれる少なくとも１つの波長の光であるモニタ光の強度の時間変化をモニタするモニタステップと、特異的に変化するモニタ光の強度の時間変化が、前記テクスチャー構造の形成の完了に対応する予め設定された所定の特異点へ到達したか否かを判定する判定ステップと、前記モニタ光の強度の時間変化が前記所定の特異点へ到達したと判定された場合、前記テクスチャー構造の形成が完了したと判断する判断ステップとを有することを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明のプログラムは、基板の表面におけるテクスチャー構造の形成の完了を検出する終点検出方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、基板の表面においてテクスチャー構造を形成する処理中に前記基板の表面へ照射された複数の波長を含む所定の波長域を有する照射光の前記基板の表面からの反射光に含まれる少なくとも１つの波長の光であるモニタ光の強度の時間変化をモニタするモニタモジュールを備え、前記モニタモジュールは、特異的に変化する前記モニタ光の強度の時間変化が、前記テクスチャー構造の形成の完了に対応する予め設定された所定の特異点へ到達したか否かを判定する判定モジュールと、前記モニタ光の強度の時間変化が前記所定の特異点へ到達したと判定された場合、前記テクスチャー構造の形成が完了したと判断する判断モジュールとを有することを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の基板処理装置は、基板の表面においてテクスチャー構造を形成する処理中に複数の波長を含む所定の波長域を有する照射光を前記基板の表面に照射する照射ユニットと、前記基板の表面からの反射光を受光する受光ユニットと、前記反射光に含まれる少なくとも１つの波長の光であるモニタ光の強度の時間変化をモニタするモニタユニットとを備え、前記モニタユニットは、前記モニタ光の強度の時間変化が、前記テクスチャー構造の形成の完了に対応する予め設定された所定の特異点へ到達したか否かを判定し、前記モニタ光の強度が前記所定の特異点へ到達したと判定された場合、前記テクスチャー構造の形成が完了したと判断することを特徴とする。

本発明によれば、複数の波長を含む所定の波長域を有する照射光が基板の表面に照射されるため、基板の表面からの反射光は複数の波長を含む。したがって、基板の表面に形成される形状が変化しても、当該変化後の形状の形成が完了した際に強度が急激に変化する波長の反射光を選定することができる。すなわち、変化後の形状の形成が完了した際に強度が急激に変化する波長の反射光をモニタ光として選定し直し、当該モニタ光の強度をモニタすることにより、基板の表面に形成される形状が変化しても、照射光の光源を、変化前の形状の形成の完了時に強度が急激に変化する光の波長とは異なる波長の光を発する光源に交換すること無く、形状形成処理の終点を検出することができる。

本発明の実施の形態に係る終点検出方法を実行する基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。 テクスチャー構造を形成する際の反射光における強度分布の変化を示す図であり、図２（Ａ）はエッチング処理の初期における反射光の強度分布のプロファイルであり、図２（Ｂ）はエッチング処理の初期における被処理領域の表面の形状を示す断面図であり、図２（Ｃ）はテクスチャー構造の形成完了時における反射光の強度分布のプロファイルであり、図２（Ｄ）はテクスチャー構造の形成完了時における被処理領域の表面の形状を示す断面図である。 反射光が含む一の波長の光の強度の時間変化を説明するための図であり、図３（Ａ）は反射光が含む一の波長の光の強度の時間変化のプロファイルであり、図３（Ｂ）はマスクパターンが基板に十分存在する場合の被処理領域の表面の形状を示す断面図であり、図３（Ｃ）はエッチング処理がある程度進んだ場合の被処理領域の表面の形状を示す断面図であり、図３（Ｄ）はテクスチャー構造の形成完了時における被処理領域の表面の形状を示す断面図である。 本実施の形態に係る終点検出方法を示すフローチャートである。 被処理領域において形成される特定の形状と、反射光に含まれる一の波長の光の強度の時間変化のプロファイルとの関係を示す図であり、図５（Ａ）は第１の形状が形成される場合の反射光に含まれる一の波長の光の強度の時間変化のプロファイルであり、図５（Ｂ）は被処理領域の表面に形成される第１の形状の断面図であり、図５（Ｃ）は第２の形状が形成される場合の反射光に含まれる一の波長の光の強度の時間変化のプロファイルであり、図５（Ｄ）は被処理領域の表面に形成される第２の形状の断面図である。 一連の処理において時間変化とともに被処理領域に形成される複数の特定の形状と、反射光に含まれる一の波長の光の強度の時間変化のプロファイルとの関係を示す図であり、図６（Ａ）は第３の形状が形成される場合の反射光に含まれる一の波長の光の強度の時間変化のプロファイルであり、図６（Ｂ）は被処理領域の表面に形成される第３の形状の断面図であり、図６（Ｃ）は第４の形状が形成される場合の反射光に含まれる一の波長の光の強度の時間変化のプロファイルであり、図６（Ｄ）は被処理領域の表面に形成される第４の形状の断面図である。 プラズマを利用した成膜処理における反射光が含む一の波長の光の強度の時間変化を説明するための図であり、図７（Ａ）は反射光が含む一の波長の光の強度の時間変化のプロファイルであり、図７（Ｂ）は膜が形成されていない場合の被処理領域の表面の形状を示す断面図であり、図７（Ｃ）は成膜処理がある程度進んだ場合の被処理領域の表面の形状を示す断面図であり、図７（Ｄ）は成膜完了時における被処理領域の表面の形状を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態に係る終点検出方法を実行する基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

図１において、基板処理装置１０は、ＦＰＤ用基板などの基板Ｓを収容する筐体状のチャンバ１１と、該チャンバ１１の底部に配置されて基板Ｓを載置するステージ１２と、チャンバ１１の天井部に配置されてステージ１２と対向するシャワーヘッド１３と、チャンバ１１の外部に設けられて複数の波長を含む所定の波長域を有する光、例えば、白色光を照射光Ｌとして照射する照射ユニット１４と、チャンバ１１の外部であってチャンバ１１を挟んで照射ユニット１４と対向するように配置される受光ユニット１５とを備える。本実施の形態において、白色光は全ての波長の光が均質に含まれる光に厳密に限定されず、視覚的に白色と認識される程度の光であればよく、換言すれば、色相が一般に市販される照明器具の白色光とされる光程度の色相のばらつきの範囲内にある光であればよい。また、連続スペクトルで構成されるものに限られず、蛍光灯から発せられる光のように輝線スペクトルで構成される光であってもよい。

チャンバ１１は照射ユニット１４と対向する側壁１１ａにおいて照射光透過窓１６を有し、受光ユニット１５と対向する側壁１１ｂにおいて反射光透過窓１７を有する。照射光透過窓１６は照射ユニット１４及び基板Ｓの表面における特定の形状、例えば、テクスチャー構造が形成される被処理領域Ａを結ぶ直線上に位置し、反射光透過窓１７は被処理領域Ａ及び受光ユニット１５を結ぶ直線上に位置する。一般に、テクスチャー構造とは基板などの表面に形成される微小な凹凸で構成された表面構造であり、代表的なものとしては、複数の円錐や角錐等の錐形状によって微小な凸部が形成される凹凸構造や、その他、ハニカム状に凹凸が形成されるハニカムテクスチャー構造が挙げられるが、本実施の形態では、複数の円錐状若しくは角錐状の凸部から成るテクスチャー構造が形成される場合について説明する。

ステージ１２は高周波電源１８が接続されて下部電極として機能し、シャワーヘッド１３は接地されて上部電極として機能し、ステージ１２及びシャワーヘッド１３は一対の平行平板電極を構成する。特に下部電極であるステージ１２は、チャンバ１１内におけるステージ１２及びシャワーヘッド１３の間の処理空間ＰＳに高周波電力を印加する。また、シャワーヘッド１３は外部の処理ガス供給ユニット（図示しない）に接続され、処理空間ＰＳへ処理ガスを供給する。

基板処理装置１０では、処理空間ＰＳへ供給された処理ガスを高周波電力によって励起してプラズマを発生させ、該プラズマによって基板Ｓへ所定のプラズマ処理、例えば、エッチング処理を施す。このとき、被処理領域Ａでは形成されたマスクパターンに応じて特定の形状、例えば、テクスチャー構造が形成される。例えば、図２（Ｂ）に示すように、多数のビーズをマスクとして使用してテクスチャー構造が形成される。

被処理領域Ａにおいて特定の形状が形成される際、照射ユニット１４は照射光Ｌを被処理領域Ａに照射し、受光ユニット１５は被処理領域Ａからの照射光Ｌの反射光Ｒを受光する。受光ユニット１５はコントローラ１９に接続され、該コントローラ１９は受光した反射光Ｒを分光分析する。

基板処理装置１０では、エッチング処理が進むにつれて被処理領域Ａの表面の形状が変化し、該領域Ａにおける照射光Ｌの反射率が変化して反射光Ｒの強度が変化する。ここで、反射率とは照射ユニット１４から被処理領域Ａに照射された照射光Ｌの光量に対する受光ユニット１５に向けて反射された反射光Ｒの光量の割合を意味する。図２は、テクスチャー構造を形成する際の反射光における強度分布の変化を示す図であり、図２（Ａ）はエッチング処理の初期における反射光の強度分布のプロファイルであり、図２（Ｂ）はエッチング処理の初期における被処理領域の表面の形状を示す断面図であり、図２（Ｃ）はテクスチャー構造の形成完了時における反射光の強度分布のプロファイルであり、図２（Ｄ）はテクスチャー構造の形成完了時における被処理領域の表面の形状を示す断面図である。

エッチング処理が進み被処理領域Ａの表面の形状が変化するにつれて、被処理領域Ａからの反射光Ｒが含む複数の波長の強度分布（以下、単に「反射光Ｒの強度分布」という。）のプロファイルが変化する。具体的には、エッチング処理の初期では被処理領域Ａにおいて底部がほぼ平面となる緩やかな曲面から成る凹部の割合が多いため（図２（Ｂ））、全体的に反射光の強度は高いが（図２（Ａ））、エッチング処理が進むにつれて複数の錐形状が成長して凹部が深くなるため（図２（Ｄ））、各トレンチの凹部に入り込んで反射しない光が増えるとともに、照射光Ｌに対する反射面として機能する被処理領域Ａにおける表面の角度も様々になり、散乱する光が増加して受光ユニット１５へ向けて反射する反射光Ｒの強度が全体的に低下する（図２（Ｄ））。したがって、反射光Ｒの強度をモニタすることによってテクスチャー構造の形成完了を判断することができる。

しかしながら、一の光が凹部に吸収され、若しくは当該一の光の散乱形態が変化するのは、凹部の深さ、被処理領域Ａの表面の角度及び当該一の光の波長に依存するため、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示すように、反射光Ｒの強度分布は一様に変化せず、強度が大きく変化する波長の光（図中「Ｒ_１」で示す。）や強度が余り変化しない波長の光（図中「Ｒ_２」で示す。）が混在する。したがって、テクスチャー構造の形成完了時、すなわち、終点を検出するためには、反射光Ｒのうち強度が大きく変化する波長（Ｒ_２）の光をモニタするのが好ましい。

また、反射光Ｒに含まれる一の波長の光の強度も、被処理領域Ａの表面の形状が変化するにつれて一様に変化する訳ではなく、テクスチャー構造の凹部の深さや被処理領域Ａの表面の角度の変化につれて様々に変化する。

図３は、反射光が含む一の波長の光の強度の時間変化を説明するための図であり、図３（Ａ）は反射光が含む一の波長の光の強度の時間変化のプロファイルであり、図３（Ｂ）はマスクパターンが基板に十分存在する場合の被処理領域の表面の形状を示す断面図であり、図３（Ｃ）はエッチング処理がある程度進んだ場合の被処理領域の表面の形状を示す断面図であり、図３（Ｄ）はテクスチャー構造の形成完了時における被処理領域の表面の形状を示す断面図である。

一の波長の光の凹部への吸収、若しくは当該一の波長の光の散乱形態の変化は、凹部の深さや被処理領域Ａの表面の角度に依存するため、一の波長の光の強度はエッチング処理の進行、すなわち、時間の経過に伴って一様に変化する訳ではなく、例えば、図３（Ａ）に示すように、形状が図３（Ｂ）乃至図３（Ｄ）に示すように変化するに従い、増減を繰り返す。なお、図３（Ａ）中の横軸における時間「Ａ」は図３（Ｂ）に示す被処理領域Ａの表面の形状に対応し、時間「Ｂ」は図３（Ｃ）に示す被処理領域Ａの表面の形状に対応し、時間「Ｃ」は図３（Ｄ）に示す被処理領域Ａの表面の形状に対応する。

また、波長によっては当該波長の光の強度の時間変化のプロファイル（以下、単に「強度変化プロファイル」という。）における強度が特異的に変化する特異点の出現タイミングが、特定の形状の形成完了時に一致することがある。具体的には、図３（Ａ）に示すプロファイルでは、極値Ｄの出現タイミングがテクスチャー構造の形成完了時に一致する。

本実施の形態では、特定の形状の形成完了時である終点を確実に検出するために、反射光Ｒが含む複数の波長の光の中から、特定の形状の形成完了時と、強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点の出現タイミングとが一致する波長の光をコントローラ１９によってモニタするモニタ光として選定し、該モニタ光の強度の時間変化をモニタする。

図４は、本実施の形態に係る終点検出方法を示すフローチャートである。

図４において、まず、コントローラ１９は、被処理領域Ａにおいて形成される特定の形状の形成完了時と、強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点の出現タイミングとが一致する波長の光をモニタ光として選定し（ステップＳ４１）（選定ステップ）、基板Ｓにプラズマを用いてエッチング処理を施す際、照射ユニット１４によって基板Ｓの表面の被処理領域Ａを照射光Ｌで照射し（照射ステップ）、受光ユニット１５によって被処理領域Ａからの反射光Ｒを受光し（受光ステップ）、受光ユニット１５によって受光する反射光Ｒの中から選定されたモニタ光の強度の時間変化をモニタし（ステップＳ４２）（モニタステップ）、モニタ光の強度の時間変化が強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点へ到達したか否かを判定し（ステップＳ４３）（判定ステップ）、モニタ光の強度の時間変化が強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点へ到達していないと判定された場合（ステップＳ４３でＮＯ）、ステップＳ４２に戻り、モニタ光の強度の時間変化が強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点へ到達したと判定された場合（ステップＳ４３でＹＥＳ）、被処理領域Ａにおいて形成される特定の形状の形成が完了したと判断し（ステップＳ４４）、本処理を終了する。

本処理のステップＳ４３においてモニタ光の強度の時間変化が強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点へ到達したか否かは、極値Ｄにおける特定の数値のみに基づいて判定されるのではなく、モニタ光の強度の時間変化のプロファイル全体における極値Ｄの位置の特定要素、例えば、時間変化のプロファイルにおける極大点や極小点の出現回数又はこれらの出現間隔の変化、時間変化のプロファイルにおいて極値Ｄと同一の値を持つ箇所のプロファイル曲線の微分値の比較、時間変化のプロファイルにおける極値Ｄの出現までの経過時間等に基づいて判定される。すなわち、モニタ光の強度の時間変化が所定の強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点へ到達したか否かは、時間変化のプロファイルの特定箇所だけに基づいて判定されず、時間変化のプロファイル全体に基づいて判断される。すなわち、本明細書における「到達」とは、変化するモニタ光の強度が極値Ｄ（特異点における強度）に一致することだけを意味するものではなく、変化するモニタ光の強度が、モニタ開始からの変化履歴が考慮された上で特異点へ至ったと考えられる状態を言う。なお、極値Ｄの位置の特定要素は上述したものに限られない。

なお、図４のステップＳ４２においてモニタされるモニタ光の強度は、絶対値で表示してもよいが、反射光Ｒに含まれる他の複数の光との対比で規定されてもよく、例えば、強度が特異的に変化する特異点を有さない強度変化プロファイルを示す多数の波長の光を代表する光の強度によってモニタ光の強度が標準化され、モニタされるモニタ光の強度の単位はＡＵ（Arbitrary Unit）で示されてもよい。これにより、モニタ光の強度の変化を容易に検知することができる。

また、強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点の出現タイミングが特定の形状の形成完了時に一致する光の波長は、被処理領域Ａにおいて形成される特定の形状によって異なる。

図５は、被処理領域において形成される特定の形状と、反射光に含まれる一の波長の光の強度の時間変化のプロファイルとの関係を模式的に示す図であり、図５（Ａ）は第１の形状が形成される場合の反射光に含まれる一の波長（第１の波長）の光の強度の時間変化のプロファイルであり、図５（Ｂ）は被処理領域の表面に形成される第１の形状の断面図であり、図５（Ｃ）は第２の形状が形成される場合の反射光に含まれる一の波長（第２の波長）の光の強度の時間変化のプロファイルであり、図５（Ｄ）は被処理領域の表面に形成される第２の形状の断面図である。図５では、理解を容易にするため、トレンチ（図５（Ａ）、（Ｂ））が形成される場合と段付きトレンチ（図５（Ｃ）、（Ｄ））が形成される場合とを比較して説明を行なう。

図５（Ｂ）に示す複数の平行なトレンチが形成される場合において、複数の平行なトレンチの形成完了時と、強度変化プロファイルにおいて極値Ｅの出現タイミングとが一致する光の波長が第１の波長であるとき、図５（Ｄ）に示す段付きトレンチが形成される場合では、上記第１の波長の光の強度変化プロファイルは破線で示すように急峻な変化を示さず、寧ろ、第１の波長とは異なる第２の波長の光の強度変化プロファイルが急峻に変化し、且つ当該第２の波長の光の強度変化プロファイルにおける極値Ｆの出現タイミングが、図５（Ｄ）に示す段付きトレンチの形成完了時と一致することがある。

このような場合、図５（Ｂ）に示す複数の平行なトレンチの形成完了時（終点）を検出するときには、反射光Ｒから第１の波長の光をモニタ光として選定し、図５（Ｄ）に示す段付きトレンチの形成完了時（終点）を検出するときには、反射光Ｒから第２の波長の光をモニタ光として選定する。

一方で、基板処理装置１０では、照射光Ｌとして複数の波長を含む所定の波長域を有する光である白色光が被処理領域Ａに照射されて反射光Ｒが発生するため、該反射光Ｒは複数の波長の光、例えば、第１の波長の光や第２の波長の光を含む。したがって、被処理領域Ａにおいて形成される特定の形状が変化しても、変化後の形状の形成完了時と強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点の出現タイミングとが一致する波長の光を選定することができる。

すなわち、本実施の形態に係る終点検出方法を実行する基板処理装置１０によれば、被処理領域Ａにおいて形成される特定の形状が変化しても、コントローラ１９が変化後の形状の形成完了時と強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点の出現タイミングとが一致する波長の光をモニタ光として選定し直し、当該モニタ光の強度の時間変化をモニタすることにより、照射ユニット１４が照射する照射光Ｌや当該基板処理装置１０そのものの構成を変えることなく、容易に、変化後の形状の形成完了時を検出することができる。

また、上述した図４の終点検出方法によれば、被処理領域Ａにおいて形成される特定の形状の形成完了時と、強度が特異的に変化する特異点の出現タイミングとが一致する波長の光をモニタ光として選定し、当該モニタ光の強度の時間変化が特異点へ到達したと判定された場合、特定の形状の形成が完了したと判断する。すなわち、強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点に基づいて特定の形状の形成が完了したと判断するので、形状形成処理の終点を確実に検出することができる。

さらに、一連の処理において時間変化とともに複数の特定の形状が連続的に形成される場合、例えば、マスクパターンが消失し、その後、複数の平行なトレンチが形成される場合、各特定の形状に関し、各特定の形状の形成完了時と強度の時間変化のプロファイルにおける特異点の出現タイミングとが一致する光の波長は、互いに異なる。なお、図５では、基板Ｓの表面に形成されるトレンチ構造が異なれば、特異点を有する時間変化のプロファイルが異なることについて説明したが、基板Ｓの表面に形成される構造がテクスチャー構造等の他の凹凸構造であっても、同様に、凹凸構造が異なれば、特異点を有する時間変化のプロファイルは異なる。

図６は、一連の処理において時間変化とともに被処理領域に形成される複数の特定の形状と、反射光に含まれる一の波長の光の強度の時間変化のプロファイルとの関係を示す図であり、図６（Ａ）は第３の形状が形成される場合の反射光に含まれる一の波長（第３の波長）の光の強度の時間変化のプロファイルであり、図６（Ｂ）は被処理領域の表面に形成される第３の形状の断面図であり、図６（Ｃ）は第４の形状が形成される場合の反射光に含まれる一の波長（第４の波長）の光の強度の時間変化のプロファイルであり、図６（Ｄ）は被処理領域の表面に形成される第４の形状の断面図である。

図６（Ｂ）に示すマスクパターン（破線）が消失する場合において、マスクパターンの消失時と強度変化プロファイルにおいて極値Ｇの出現タイミングとが一致する光（図６（Ａ）参照。）の波長が第３の波長であるとき、マスクパターンの消失後に図６（Ｄ）に示すテクスチャー構造が形成される場合では、上記第３の波長の光の強度変化プロファイルはテクスチャー構造形成完了時に対応するタイミングＨ’で急峻な変化を示さず、寧ろ、図４（Ｃ）に示すように、第３の波長とは異なる第４の波長の光の強度変化プロファイルが急峻に変化し、且つ当該第４の波長の光の強度変化プロファイルにおける極値Ｈの出現タイミング（図６（Ａ）のＨ’に対応）がテクスチャー構造の形成完了時と一致することがある。

このような場合、図６（Ｂ）に示すマスクパターンの消失時（終点）を検出するときには、反射光Ｒから第３の波長の光をモニタ光として選定し、図６（Ｄ）に示すテクスチャー構造の形成完了時（終点）を検出するときには、反射光Ｒから第４の波長の光をモニタ光として選定する。これにより、一連の処理において時間変化とともに複数の特定の形状が形成される場合であっても、各特定の形状の形成完了時（終点）を確実に検出することができる。

また、被処理領域Ａにおいて一の特定の形状が形成される場合であっても、当該一の特定の形状の形成完了時と、強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点の出現タイミングとが一致する光の波長が複数存在する場合がある。

このような場合、複数のチェック回路を有する論理回路をコントローラ１９内に構築し、各チェック回路において各波長のモニタ光の強度が対応する強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点へ到達したか否かを判定し、全てのチェック回路においてモニタ光の強度の時間変化が強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点へ到達したと判定された場合にのみ、一の特定の形状の形成が完了したと判断してもよい。

例えば、一の特定の形状の形成完了時と、強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点の出現タイミングとが一致する光の波長が３つ（第５の波長、第６の波長、第７の波長）存在する場合、３つのチェック回路を有する論理回路をコントローラ１９内に構築し、第５の波長に対応するチェック回路において、第５の波長のモニタ光の強度が第５の波長の光の強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点へ到達したか否かを判定し、第６の波長に対応するチェック回路において、第６の波長のモニタ光の強度が第６の波長の光の強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点へ到達したか否かを判定し、且つ、第７の波長に対応するチェック回路において、第７の波長のモニタ光の強度が第７の波長の光の強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点へ到達したか否かを判定し、第５乃至第７の波長のモニタ光の強度が、それぞれ対応する強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点へ到達したと判定された場合にのみ、一の特定の形状の形成が完了したと判断してもよい。これにより、一の特定の形状の形成完了を正確に検出することができる。

また、上述の例とは異なり、第５の波長、第６の波長、第７の波長の少なくとも１つがそれぞれの波長の光の強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点へ到達すれば、一の特定の形状の形成が完了したと判断してもよい。プラズマ処理においては、しばしば反応生成物が発生し、該反応生成物が特定の波長の光を強く吸収することがある。このような反応生成物が被処理領域Ａに付着したり、あるいは照射光透過窓１６や反射光透過窓１７に付着し、第５の波長、第６の波長、第７の波長のいずれかの波長のモニタ光が反応生成物に吸収されて当該モニタ光を用いた強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点への到達の判定が不可能となった場合であっても、他の波長のモニタ光が吸収されなければ、他の波長のモニタ光の強度の時間変化の強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点への到達判定に基づいて一の特定の形状の形成が完了したと判断することができる。係る場合においてもコントローラ１９において、例えば、論理和により判定する論理回路を構成することができる。

また、図４の終点検出方法を適用可能なプラズマ処理は、エッチングによりテクスチャー構造を形成する処理に限られず、トレンチ形状やホール形状、その他被処理領域Ａの表面に凹凸構造を形成する処理を含み、さらに、図４の終点検出方法を適用可能な処理は、エッチング処理に限られず、処理の進行に伴って被処理領域Ａの表面の形状が変化する処理であってもよい。

例えば、プラズマを利用した成膜処理において被処理領域Ａに成膜される膜２０が多数の空孔を有し、膜２０が成長するほど当該膜２０の表面の面粗度が大きくなるような場合（図７（Ｂ）乃至図７（Ｄ））、特定の厚さの膜２０の成膜完了時と強度の時間変化のプロファイル（図７（Ａ））における極値Ｉの出現タイミングとが一致する波長の光を反射光Ｒからモニタ光として選定し、被処理領域Ａに照射光Ｌを照射し、該被処理領域Ａからの反射光Ｒを受光しながら、反射光Ｒにおける上記モニタ光の強度の時間変化をモニタするのが好ましい。これにより、特定の厚さの膜２０の成膜完了を確実に検出することができる。

以上、本発明について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。

上述した実施の形態では、特異点として極値を用いたが、特異点は極値に限られず、光の強度変化プロファイルが極端に変化する箇所、例えば、屈曲点のような箇所であってもよい。また、特定の形状の形成完了時の判定は、図３に示すように、一の強度変化プロファイルにおいて特異点である極値Ｄと同じ強度が数回現れること（図３中のＤ_１やＤ_２）があり、このような場合、モニタ光の強度が極値Ｄと同じ値に達したか否かだけに基づいてモニタ光の強度が特異点へ到達したかどうかを正確に判定するのは困難であるため、極値Ｄと同じ値のモニタ光の強度の出現回数をモニタしたり、あるいは、モニタ光の強度の変化度合い、例えば、微分値を併せてモニタするのが好ましい。これにより、特定の形状の形成完了時の誤検出を防止することができる。

また、上記実施の形態においては、照射ユニット１４が白色光を照射する場合について説明したが、照射される光は白色光に限られず、一定の波長幅を有する光等、波長の選択に自由度が確保できる複数の周波数の光を含む光であれば、一定の色相を有する光であってもよい。

本発明の目的は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを記録した記憶媒体を、コンピュータ等に供給し、コンピュータのＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムを読み出して実行することによっても達成される。当該プログラムは、上述した実施の形態に係る終点検出方法を実行するために、少なくとも、上述のモニタ光の強度の時間変化をモニタするモニタモジュールと、モニタ光の強度の時間変化が、特定の形状の形成の完了に対応する予め設定された、強度変化プロファイルにおける強度が特異的に変化する特異点へ到達したか否かを判定する判定モジュールと、モニタ光の強度の時間変化が予め設定された特異点へ到達したと判定された場合、特定の形状の形成が完了したと判断する判断モジュールとを有することが望ましく、判定モジュール及び判断モジュールは、モニタモジュールから呼び出される呼び出し関数で表されてもよく、また、モニタモジュールと時系列的に並べられて表されてもよい。なお、上記プログラムは、上述した実施の形態に係る終点検出方法だけでなく、上述した変形例を含む全ての終点検出方法について実行しうるように構成される。

上述の場合、記憶媒体から読み出されたプログラム自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、プログラム及びそのプログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることによりコンピュータに供給されてもよい。

また、コンピュータのＣＰＵが読み出したプログラムを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

上記プログラムの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。

Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ 極値
Ｌ 白色光
Ｓ 基板
Ｒ 反射光
１０ 基板処理装置
１４ 照射ユニット
１５ 受光ユニット
１９ コントローラ

Claims (13)

1. 基板の表面においてテクスチャー構造を形成する処理中に複数の波長を含む所定の波長域を有する照射光を前記基板の表面に照射する照射ステップと、
   前記基板の表面からの反射光を受光する受光ステップと、
   前記反射光に含まれる少なくとも１つの波長の光であるモニタ光の強度の時間変化をモニタするモニタステップと、
   特異的に変化するモニタ光の強度の時間変化が、前記テクスチャー構造の形成の完了に対応する予め設定された所定の特異点へ到達したか否かを判定する判定ステップと、
   前記モニタ光の強度の時間変化が前記所定の特異点へ到達したと判定された場合、前記テクスチャー構造の形成が完了したと判断する判断ステップとを有することを特徴とする終点検出方法。
2. 前記テクスチャー構造は錐形状から成ることを特徴とする請求項１記載の終点検出方法。
3. 前記テクスチャー構造の形成完了時と、前記所定の特異点の出現タイミングとが一致する波長の光を前記モニタ光として予め選定する選定ステップをさらに有することを特徴とする請求項１又は２記載の終点検出方法。
4. 前記基板の表面の形状は前記処理中に時間変化とともに変化し、
   前記選定ステップでは、前記処理中に順次現れる互いに異なる複数の前記テクスチャー構造のそれぞれについて、前記所定の特異点を有する前記モニタ光を選定し、
   前記モニタステップでは、前記複数のテクスチャー構造について選定された複数の前記モニタ光の強度の時間変化をモニタし、
   前記判定ステップでは、前記複数のモニタ光のそれぞれの強度の時間変化が、対応する前記所定の特異点へ到達したか否かを判定することを特徴とする請求項３記載の終点検出方法。
5. 前記選定ステップでは、１つの前記テクスチャー構造について、前記所定の特異点を有する前記モニタ光を複数選定し、
   前記モニタステップでは、前記選定された複数の前記モニタ光の強度の時間変化をモニタし、
   前記判定ステップでは、前記複数のモニタ光のそれぞれの強度の時間変化が、対応する前記所定の特異点へ到達したか否かを判定し、
   前記判断ステップでは、前記複数のモニタ光の強度の時間変化の全てが対応する前記所定の特異点へ到達したと判定された場合、前記１つのテクスチャー構造の形成が完了したと判断することを特徴とする請求項３記載の終点検出方法。
6. 前記選定ステップでは、１つの前記テクスチャー構造について、前記所定の特異点を有する前記モニタ光を複数選定し、
   前記モニタステップでは、前記選定された複数の前記モニタ光の強度の時間変化をモニタし、
   前記判定ステップでは、前記複数のモニタ光のそれぞれの強度の時間変化が、対応する前記所定の特異点へ到達したか否かを判定し、
   前記判定ステップでは、前記複数のモニタ光の強度の時間変化の少なくとも１つが対応する前記所定の特異点へ到達したと判定された場合、前記１つのテクスチャー構造の形成が完了したと判断することを特徴とする請求項３記載の終点検出方法。
7. 前記モニタ光の強度は、前記反射光に含まれる他の波長の光との対比で規定されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の終点検出方法。
8. 前記所定の波長域を有する照射光は白色光であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の終点検出方法。
9. 基板の表面におけるテクスチャー構造の形成の完了を検出する終点検出方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
   基板の表面においてテクスチャー構造を形成する処理中に前記基板の表面へ照射された複数の波長を含む所定の波長域を有する照射光の前記基板の表面からの反射光に含まれる少なくとも１つの波長の光であるモニタ光の強度の時間変化をモニタするモニタモジュールを備え、
   前記モニタモジュールは、
   特異的に変化する前記モニタ光の強度の時間変化が、前記テクスチャー構造の形成の完了に対応する予め設定された所定の特異点へ到達したか否かを判定する判定モジュールと、
   前記モニタ光の強度の時間変化が前記所定の特異点へ到達したと判定された場合、前記テクスチャー構造の形成が完了したと判断する判断モジュールとを有することを特徴とするプログラム。
10. 前記テクスチャー構造は錐形状から成ることを特徴とする請求項９記載のプログラム。
11. 前記テクスチャー構造の形成完了時と、前記所定の特異点の出現タイミングとが一致する波長の光を前記モニタ光として予め選定する選定モジュールをさらに備えることを特徴とする請求項９又は１０記載のプログラム。
12. 基板の表面においてテクスチャー構造を形成する処理中に複数の波長を含む所定の波長域を有する照射光を前記基板の表面に照射する照射ユニットと、
    前記基板の表面からの反射光を受光する受光ユニットと、
    前記反射光に含まれる少なくとも１つの波長の光であるモニタ光の強度の時間変化をモニタするモニタユニットとを備え、
    前記モニタユニットは、前記モニタ光の強度の時間変化が、前記テクスチャー構造の形成の完了に対応する予め設定された所定の特異点へ到達したか否かを判定し、前記モニタ光の強度が前記所定の特異点へ到達したと判定された場合、前記テクスチャー構造の形成が完了したと判断することを特徴とする基板処理装置。
13. 前記テクスチャー構造は錐形状から成ることを特徴とする請求項１２記載の基板処理装置。

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