JPWO2018163396A1 - 半導体製造装置および半導体製造方法 - Google Patents

半導体製造装置および半導体製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2018163396A1
JPWO2018163396A1 JP2019504260A JP2019504260A JPWO2018163396A1 JP WO2018163396 A1 JPWO2018163396 A1 JP WO2018163396A1 JP 2019504260 A JP2019504260 A JP 2019504260A JP 2019504260 A JP2019504260 A JP 2019504260A JP WO2018163396 A1 JPWO2018163396 A1 JP WO2018163396A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thickness
class
value
representative value
etching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019504260A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6723431B2 (ja
Inventor
田中　博司
博司 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of JPWO2018163396A1 publication Critical patent/JPWO2018163396A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6723431B2 publication Critical patent/JP6723431B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76819—Smoothing of the dielectric
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604—Chemical etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67075—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

回転機構部（２０）は、少なくとも一部がエッチングされることになる被エッチング領域を含むウエハ（１０）を回転させる。エッチング機構部（３０）は、被エッチング領域をエッチングする。厚み測定機能（４０）は、被エッチング領域の厚みを測定することによって経時的厚みデータを生成する。エッチング制御機能（５０）は、被エッチング領域の厚みの代表値（７ａ）が目標厚み値に到達した時点でエッチング機構部（３０）を停止させる。厚み算出機能（６０）は、Ｎを自然数としてウエハ（１０）がＮ回転させられる単位期間ごとに、経時的厚みデータのうち単位期間中に測定される範囲である測定区間の測定値（７）に基づいて厚みの代表値（７ａ）を算出する。

Description

本発明は、半導体製造装置および半導体製造方法に関し、特に、エッチングを行うための半導体製造装置およびそれを用いた半導体製造方法に関するものである。
特開２００３−１００７０２号公報（特許文献１）によれば、エッチング装置は、基板保持回転機構と、エッチング液供給機構と、膜厚測定装置と、制御手段とを有している。基板保持回転機構は、基板を保持して回転させる。エッチング液供給機構は、この基板保持回転機構によって保持されて回転されている基板表面の膜にエッチング液を供給する。膜厚測定装置は、上記基板保持回転機構に保持されている基板表面の膜の膜厚を測定する。制御手段は、上記基板が上記基板保持回転機構によって保持されて回転されているときにおける上記膜厚測定装置による測定結果に基づいて、上記エッチング液供給機構によるエッチング液の供給を制御する。測定される膜厚が目標膜厚に達するとエッチング処理が停止される。
上記膜厚測定装置は、投光部と、受光部と、ディフューザとを含み得る。投光部は、測定対象の膜に対して光を照射する。受光部は、測定対象の膜からの反射光を受光する。ディフューザは、測定対象の膜から上記受光部に至る受光路に介装され、測定対象の膜からの反射光を拡散均一化して上記受光部に向けて出射する。上記公報によれば、測定対象の膜からの反射光がディフューザによって拡散されかつ均一化されるので、測定対象の膜が回転している場合であっても膜厚の測定を良好に行うことができる、と主張されている。
特開２００３−１００７０２号公報
回転中の基板に対して膜厚測定が行われる際に、上記ディフューザは、各瞬間での膜厚測定を安定化するのには効果があると考えられる。しかしながら、各時点での膜厚測定がいかに精確であっても、ウエハ面内での厚みの不均一性が通常は不可避であることを鑑みれば、測定結果は、回転するウエハをどの瞬間に測定するかに依存した変動を受ける。上記従来の技術はこの変動を考慮しておらず、このため、エッチングがどの程度進行したかを十分に高い精度で検知することができない場合がある。よって、エッチング工程における仕上がり厚み値と目標厚み値との間の誤差が大きくなり得る。
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、エッチング工程における仕上がり厚み値と目標厚み値との間の誤差を抑制することができる半導体製造装置および半導体製造方法を提供することである。
本発明の半導体製造装置は、回転機構部と、エッチング機構部と、厚み測定機能と、エッチング制御機能と、厚み算出機能とを有している。回転機構部は、少なくとも一部がエッチングされることになる被エッチング領域を含むウエハを回転させる。エッチング機構部は、被エッチング領域をエッチングする。厚み測定機能は、被エッチング領域の厚みを測定することによって経時的厚みデータを生成する。エッチング制御機能は、被エッチング領域の厚みの代表値が目標厚み値に到達した時点でエッチング機構部を停止させる。ここで、Ｎを自然数としてウエハがＮ回転する時間を「単位期間」、経時的厚みデータのうち単位期間中に測定値として読み込まれた範囲を「測定区間」と表現する。厚み算出機能は、単位期間ごとに、測定区間の測定値に基づいて厚みの代表値を算出する。
本発明の半導体製造方法は、次の工程を有している。少なくとも一部がエッチングされることになる被エッチング領域を含むウエハを回転させる回転機構部と、被エッチング領域をエッチングするエッチング機構部と、被エッチング領域の厚みを測定することによって経時的厚みデータを生成する厚み測定機能と、被エッチング領域の厚みの代表値が目標厚み値に到達した時点でエッチング機構部を停止させるエッチング制御機能と、単位期間ごとに、測定区間の測定値に基づいて厚みの代表値を算出する厚み算出機能と、を含む半導体製造装置が準備される。半導体製造装置を用いてウエハが加工される。
本発明によれば、厚みの代表値は、単位期間ごとに、測定区間の測定値に基づいて算出される。これにより、ウエハの回転についての上記のような考慮を欠く場合に比して、回転軸周りのウエハ上の各位置での厚みが、より均等に反映される。言い換えれば、回転軸周りの測定の重み付けが均等になる。これにより、単位期間ごとのエッチングの進行が、高い精度で検知される。よって、エッチング工程における仕上がり厚み値と目標厚み値との間の誤差を抑制することができる。なお、エッチングの途中で回転速度が変化する場合は、回転速度の変化に応じて単位期間も変化することは言うまでもないことである。
この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
本発明の実施の形態１における半導体製造装置の処理系の構成をウエハとともに示す模式図である。 本発明の実施の形態１における半導体製造方法を概略的に示すフロー図である。 図２のフローにおける厚みの代表値を算出するステップをより詳細に示すフロー図である。 本発明の実施の形態１における半導体製造方法の具体例を示すフロー図である。 本発明の実施の形態１における半導体製造方法の具体例における一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における半導体製造方法の具体例における一工程を概略的に示す断面図である。 図２の半導体製造方法における終点検出技術の例を説明するグラフ図である。 比較例の終点検出技術を説明するグラフ図である。 本発明の実施の形態２における半導体ウエハの表面近傍を概略的に示す部分断面図である。 本発明の実施の形態２における終点検出技術を説明するグラフ図である。 本発明の実施の形態３における半導体製造装置が有する厚み算出機能の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態３における半導体製造方法における厚みの代表値を算出するステップを示すフロー図である。 本発明の実施の形態３の実施例Ａにおける、度数分布から厚みの代表値を算出する方法を説明する図である。 図１３の続きを示す図である。 本発明の実施の形態３の実施例Ａにおける、測定値および厚みの代表値を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態３の実施例Ｂにおける、度数分布から厚みの代表値を算出する方法を説明する図である。 図１６の続きを示す図である。 本発明の実施の形態３の実施例Ｂにおける、測定値および厚みの代表値を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態３の実施例Ｃにおける、度数分布から厚みの代表値を算出する方法を説明する図である。 図１９の続きを示す図である。 本発明の実施の形態３の実施例Ｃにおける、測定値および厚みの代表値を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態３の実施例Ｄにおける、度数分布から厚みの代表値を算出する方法を説明する図である。 図２２の続きを示す図である。 本発明の実施の形態３の実施例Ｄにおける、測定値および厚みの代表値を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態３の実施例Ｅにおける、度数分布から厚みの代表値を算出する方法を説明する図である。 図２５の続きを示す図である。 本発明の実施の形態３の実施例Ｅにおける、測定値および厚みの代表値を示すグラフ図である。 半導体製造装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
＜実施の形態１＞
（半導体製造装置）
図１を参照して、本実施の形態の半導体製造装置は、エッチングによってウエハ１０を加工する装置である。ウエハ１０は、半導体ウエハ単体、または、その上に何らかの構造層を有する半導体ウエハである。ウエハ１０は、半導体製造装置の処理系９０によって少なくとも一部がエッチングされることになる被エッチング領域を含む。被エッチング領域は、半導体ウエハおよび構造層のいずれか一方または両方に含まれる。半導体製造装置の処理系９０は、回転ステージ２０（回転機構部）と、エッチング液供給部３０（エッチング機構部）と、厚み測定機能４０と、エッチング制御機能５０と、厚み算出機能６０とを有している。
回転ステージ２０はｘｙ平面に平行にウエハ１０を保持する。また回転ステージ２０は、ｚ軸に平行な回転軸ＡＸ周りにウエハ１０を回転させる。
エッチング液供給部３０は、ウエハ１０上にエッチング液３０ｂを供給することによって被エッチング領域をウェットエッチングする。エッチング液３０ｂの供給が開始されることによってエッチングが開始され、エッチング液３０ｂの供給が停止されることによってエッチングが停止される。エッチング液供給部３０は、ノズル３１と、アーム３２とを有しており、ノズル３１からエッチング液３０ｂが吐出され、アーム３２はノズル３１の位置を走査動作３０aに示すように走査させる。
厚み測定機能４０は、センサ４１と、走査機構４２と、厚み計コントローラ４３とを有している。センサ４１は、被エッチング領域の厚みを測定する。例えば、センサ４１は干渉光学系によって測定対象の厚みを検出するものである。厚み測定は、ウエハ１０における終点検出位置４０ａで行われる。終点検出位置４０ａは回転軸ＡＸから離れていてよい。走査機構４２は、センサ４１を変位させることによって終点検出位置４０ａを調整するものであり、省略されてもよい。厚み計コントローラ４３は厚みデータ生成部４３ｇを有している。厚みデータ生成部４３ｇは、センサ４１からの検出結果を用いて、経時的厚みデータを生成する。経時的厚みデータは、典型的には、予め定められた時間間隔（サンプリングレート）で生成される。
エッチング制御機能５０は、回転ステージ２０と、エッチング液供給部３０と、厚み測定機能４０と、厚み算出機能６０とを制御する。エッチング制御機能５０は、目標厚み記憶部７１と、終点判定部７９とを有している。目標厚み記憶部７１は、ウエハ１０が半導体製造装置に仕掛けられた時に選択される処理レシピに予め登録されている目標厚み値を記憶する。終点判定部７９は、目標厚み値と、厚み算出機能６０によって算出された厚みの代表値とを比較し、被エッチング領域の厚みの代表値が目標厚み値に到達したか否かを判定する。厚みの代表値が目標厚み値に到達したとき、エッチング制御機能５０はエッチングの終点が検出されたと判定し、エッチング液供給部３０を停止させる。
なお、実際のエッチングではエッチング液の吐出応答やエッチングの反応に時間的な遅れが生じることが有り、目標厚み値と被エッチング領域の厚みの代表値とを一致させるためにエッチング補正値を設ける場合がある。その場合、目標厚み記憶部７１は、前記処理レシピに予め登録されている目標厚み値とエッチング補正値を読み出して、目標厚み値にエッチング補正値を加えた値を新たな目標厚み値として記憶すればよい。
厚み算出機能６０は、厚み測定機能４０の厚みデータ生成部４３ｇから、経時的厚みデータを受け付ける。厚み算出機能６０は、単位期間ごとに、測定区間の測定値に基づいて、被エッチング領域の厚みの代表値を算出する。なお単位期間を高い精度で把握するために、回転ステージ２０がその回転ごとにエッチング制御機能５０を介して厚み算出機能６０にトリガー信号を送ってもよい。
例えば、回転速度が一定であり、かつサンプリングレートが一定の場合、各単位期間中に得られる測定点の数も理論上は一定となる。ただし厳密にいえば、測定点の数は各動作の誤差によって若干揺らぎ得る。例えば、サンプリングレートＲが４ｋＨｚ、自然数Ｎが１、回転速度Ｔが５００回転／分の場合、単位期間中の測定点の数は、計算上は、
Ｒ×６０×Ｎ／Ｔ＝４０００×６０×１／５００＝４８０ ［個］
である。しかしながら各動作の誤差によって実際の測定点の数は、例えば、４７６、４８３、４７９、４８５・・・のように若干揺らぐことがある。
（半導体製造方法の概要）
本実施の形態の半導体製造方法は、具体的には、エッチングによってウエハ１０を加工する方法である。そのために、まず半導体製造装置が準備される。そして半導体製造装置の処理系９０（図１）を用いてウエハ１０が加工される。この方法について、以下に説明する。
さらに図２を参照して、ステップＳ１０にて、エッチング制御機能５０の目標厚み記憶部７１が目標厚み値を記憶する。ステップＳ２０にて、半導体製造装置の処理系９０へウエハ１０が搬入され、回転ステージ２０上に保持される。なおステップＳ１０および２０の順番は任意である。
ステップＳ３０にてエッチングが開始される。具体的には、エッチング制御機能５０の指示によって、回転ステージ２０が回転し始める。またエッチング制御機能５０の指示によって、厚み測定機能４０がセンサ４１を使って終点検出位置４０ａでの厚みのモニタを開始する。言い換えれば、厚み計コントローラ４３の厚みデータ生成部４３ｇが経時的厚みデータを生成し始める。またエッチング制御機能５０の指示によって、エッチング液供給部３０によるエッチングが開始される。具体的には、アーム３２によってノズル３１がウエハ１０の上方へ移動され、そしてノズル３１からエッチング液３０ｂが吐出される。これによりウエハ１０の被エッチング領域上へエッチング液３０ｂが供給される。その結果、被エッチング領域がエッチングされ始める。均一なエッチングを行うために、円弧に沿った往復動作により、アーム３２がノズル３１の位置を走査動作３０aに示すように走査させてもよい。
ステップＳ４０にて、厚み算出機能６０が、単位期間ごとに、測定区間の測定値に基づいて、被エッチング領域の厚みの代表値を算出する。この方法の詳細については後述する。
ステップＳ５０にて、単位期間ごとに、終点判定部７９は、厚みの代表値が目標厚み値に到達したか否かを判定する。判定結果が「ＮＯ」の場合、処理がステップＳ４０へ戻る。判定結果が「ＹＥＳ」の場合、処理がステップＳ６０へと進む。
ステップＳ６０にて、エッチング制御機能５０がエッチング液供給部３０を停止させる。これによってエッチングが終了される。ステップＳ７０にて、ウエハ１０が半導体製造装置の処理系９０の外へ搬出される。これによりウエハ１０の加工が終了する。
さらに図３を参照して、ステップＳ４０（図２）の詳細について、以下に説明する。
ステップＳ４１にて、厚み算出機能６０にある測定値加算メモリ６０ａ（図１）の値が消去される。測定値加算メモリ６０ａは、受け付けた値を累積させつつ記憶するものである。ステップＳ４２にて、厚み算出機能６０にある測定カウンタ６０ｍ（図１）の値が消去される。測定カウンタ６０ｍは、読み込まれた測定値の数（測定点の数）をカウントするためのメモリを有している。ステップＳ４３にて、厚み測定機能４０が生成した経時的厚みデータが、測定値として厚み算出機能６０へ読み込まれる。ステップＳ４４にて、読み込まれた測定値が、測定値加算メモリ６０ａに加算される。ステップＳ４５にて、測定カウンタに＋１が加算される。ステップＳ４６にて、１単位期間分の測定値が読み込まれたかが判定される。この判定は、例えば、単位期間に対応した時間経過で判定されてもよい。また、前述したトリガー信号を厚み算出機能６０が受け付けることによって判定されてもよい。その場合、トリガー信号のＮ周期が１つの単位期間に対応する。ステップＳ４７にて、測定値加算メモリ６０ａの値から厚みの代表値が算出される。具体的には測定値加算メモリ６０ａの値を測定カウンタ６０ｍの値で除すことによって、厚みの代表値が算出される。これによりステップＳ４０が完了する。
（半導体製造方法の実施例）
図４は、ウエハ１０の基板としてＳｉウエハを用いた半導体製品の製造方法の一部を簡易的に表現した製造フロー図である。具体的には、製造フローの中で、被エッチング領域をエッチングする工程の例として、表面処理工程と、裏面処理工程とが示されている。図５および図６のそれぞれは、表面処理工程および裏面処理工程を概略的に示す断面図である。表面処理工程においては、ステップＳ１１０にて、Ｓｉウエハ１上にトランジスタ、ダイオード、キャパシタ等のパターン２が形成される。ステップＳ１２０にて、パターン２が形成されたＳｉウエハ１上に層間膜３が形成される。ステップＳ１３０にて、層間膜３を部分的にエッチングすることによって層間膜３を平坦化するためのエッチバックが行われる。ステップＳ１４０にて、平坦化された層間膜３上に配線（図示せず）が形成される。裏面処理工程においては、ステップＳ２１０にて、上記配線を保護する表面保護膜（図示せず）が形成される。ステップＳ２２０にて、半導体製品の省電力化のためにＳｉウエハ１を薄くするために、Ｓｉウエハ１の裏面が研削される。このとき、研削面上にＳｉウエハ１の破砕層１ｄが残存する。ステップＳ２３０にて、破砕層１ｄがエッチングによって除去される。
上記エッチバック（ステップＳ１３０）として、図２において説明したエッチング方法を用いることができる。その場合、被エッチング領域は、Ｓｉウエハ１上に設けられた構造層としての層間膜３の表面領域である。また破砕層１ｄのエッチングによる除去（ステップＳ２３０）として、図２において説明したエッチング方法を用いることができる。その場合、被エッチング領域は、Ｓｉウエハ１の一部である破砕層１ｄである。
（終点検出の実施例）
図７は、図２の半導体製造方法における終点検出技術の例を説明するグラフ図である。本例ではＮ＝１とされている。すなわち、厚み算出機能６０は、ウエハ１０が１回転させられる単位期間ごとに、測定区間の測定値に基づいて、被エッチング領域の厚みの代表値７ａ（図中の白点）を算出する。
この方法によれば、単位期間ごとの測定値７の読み込みが回転と同期しており、それらの平均による厚みの代表値７ａの算出も回転に同期している。仮に、回転に同期せず、例えば１．５回転ごとの測定値が用いられたとすると、１．５回転のうちの半回転分の測定値は、ウエハ１０上の同じ領域が二重に測定されることによって得られたものとなる。このため、ウエハ１０の一方の半円領域と、他方の半円領域との間で、測定の重みづけに２倍の差異が生じてしまう。その結果、厚みの代表値に揺らぎが生じ得る。これに対して本例では、個々の測定において、ウエハ１０上の測定領域の重みづけが同じとなる。このため厚みの代表値７ａは、終点検出位置４０ａにおけるウエハ１回転分の平均厚みを示すことになる。これにより、例えばＳｉ表面の平均厚みが「厚み値」と定義されている場合において、終点検出位置４０ａを適切に合わせることにより、厚みの代表値７ａの推移を、実際の厚み値の推移８（図中、斜線）とほぼ同じにすることができる。従って、終点検出目標厚み値７ｂ（本例では７６μｍ）によって仕上げ目標厚み９に到達したことを捉えることになる。その時点を目標終点ＥＰとしてエッチングを停止させることによって、仕上げ目標厚み９と、実際の仕上がり厚みとの差が発生し難くなる。
（終点検出の比較例）
図８は、比較例の終点検出技術の例を説明するグラフ図である。本比較例においては、上記実施例と異なり、単位期間ごとの測定値７の読み込みが回転と同期しておらず、それらの平均による厚みの代表値７ｄの算出も回転に同期していない。よって本比較例では、回転に同期していない代表厚み値７ｄによって終点検出を行っており、それに対応した終点検出厚み値７ｅによって仕上げ目標厚み９に到達したことを捉え、その時点である終点ＥＱでエッチングが停止される。終点ＥＱは、実際の厚み値の推移８の延長上にある終点検出目標厚み値７ｂによる目標終点ＥＰよりも差分ＤＥほど手前であることから、仕上げ目標厚みと仕上がり厚みとの差１３が発生する。もちろん、図８の例とは逆に、目標終点ＥＰを経過した終点でエッチングが停止されることによって、仕上げ目標厚みと仕上がり厚みとの差が発生することもある。このように比較例の終点検出技術では、仕上げ目標厚みと仕上がり厚みとの差が発生し易い。回転に同期していないことによって厚みの代表値７ｄが実際の厚み値の推移８に対して振れていることがその原因となっている。
これに対して上記実施例（図７）によれば、回転に同期していることによって厚みの代表値７ａが実際の厚み値の推移８に対して振れ難くなる。すなわち、単位期間ごとの厚みの代表値７ａの推移は、単位期間の経過にともなって進行したエッチングの推移を正しく反映する。
（効果のまとめ）
本実施の形態によれば、厚みの代表値は、単位期間ごとに、測定区間の測定値に基づいて算出される。これにより、ウエハ１０の回転についての上記のような考慮を欠く場合に比して、回転軸ＡＸ周りのウエハ１０上の各位置での厚みが、より均等に反映される。言い換えれば、回転軸ＡＸ周りの測定の重み付けが均等になる。これにより、単位期間ごとのエッチングの進行が、高い精度で検知される。よって、エッチング工程における仕上がり厚み値と目標厚み値との間の誤差を抑制することができる。
＜実施の形態２＞
図９は、本実施の形態における被エッチング領域としてのＳｉウエハ１の表面近傍を概略的に示す部分断面図である。本実施の形態においては、Ｓｉウエハ１は、Ｓｉ表面１ａと、トレンチ部（段差）１ｂとを有している。本実施の形態においては、図９に示すようにトレンチパターンが設けられた表面とは反対側に位置する破砕層１ｄ（図６）がエッチングされる。
図１０は、本実施の形態における終点検出技術のための厚みの代表値の算出を説明するグラフ図である。測定値７のうち、破線で囲まれた測定値７ｃは、トレンチ部１ｂ（図９）を示す測定値である。前述した実施例において説明したように、１回転ごとの測定区間（図中、横軸における「１回転分」の幅に含まれる測定区間）での平均厚み値を厚みの代表値７ａとすることにより、測定区間ごとに得られる測定値個々の重み付けが各１回で同じとなる。このため、厚みの代表値７ａは終点検出位置４０ａ（図１）におけるウエハの１回転分の平均厚みを示すことになる。しかしながら、測定値７にはＳｉ表面１ａの厚みを示す測定値だけでなくトレンチ部１ｂの厚みを示す測定値７ｃが含まれているため、Ｓｉ表面の平均厚みが厚み値と定義されている場合、測定区間ごとの厚みの代表値７ａの推移と、厚み値の推移８とに差が生じることになる。本実施の形態においては、この差をオフセット値ＤＦと捉え、測定区間ごとの厚みの代表値の推移は、前述した実施例における厚みの代表値７ａにオフセット値ＤＦを加えたものと考える。これにより、オフセット値ＤＦを把握する手段を設ければ、トレンチ部１ｂの影響による仕上がり厚み値と目標厚み値との間の誤差を抑制することができる。
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
＜実施の形態３＞
（概要）
上記実施の形態１および２においては、厚みの代表値が、測定値７のウエハ１回転分の平均を用いて算出される。一方、測定値が複数のまとまりに分かれるような場合においては、この方法とは異なる方法を用いることによって、厚みの代表値として、より適正な値を算出することができる。本実施の形態においては、そのような方法について説明する。概略的にいえば、本実施の形態における厚みの代表値の算出方法は、複数のまとまりのうちどのまとまりから代表値を算出するかを定め、まとまりの中から厚みを示していると考えられる測定値を選択し、それらから代表値を算出するようにしたものである。
まとまりを抽出する方法として、複数の測定値からヒストグラムデータが作成され、予め定められた度数以上の階級が厚みを示している階級として捉えられ、それらの階級が連続している階級グループがまとまりとして抽出される。予め定められた度数未満の階級を取り込まないようにすることで、測定値のノイズも低減することができる。ところで、予め定められた度数の決め方については、固定値としたり、最大度数の所定割合としたり、全度数積算に対する所定割合としたり、様々な決め方があるのでここでは言及しないが、生成するヒストグラムデータに適した決め方を選ぶものとする。
例えば、図９に示すようなＳｉ表面１ａの厚みを示す測定値とトレンチ部１ｂの厚みを示す測定値とがまとまりとしてはっきりと分かれている場合は、Ｓｉ表面１ａの厚みを示す階級グループとトレンチ部１ｂの厚みを示す階級グループとが分離して捉えられるように予め定められた度数を決めておくことができ、階級グループは２つ存在することになる。最も大きい階級を含む階級グループはＳｉ表面１ａの厚みを示しており、最も小さい階級を含む階級グループはトレンチ部１ｂの厚みを示していることになる。
エッチングの推移を反映する代表値の算出は、どちらの階級グループに含まれる階級を元にしても構わない。しかしながら、トレンチ形成時の面内均一性が良くないなどの理由でトレンチ部１ｂの形状がウエハ中の位置によって異なると、トレンチ部１ｂの厚みを示す階級グループはブロードになり、誤差が大きくなると考えられる。よって、誤差が小さいＳｉ表面１ａの厚みを示す階級グループに含まれる階級を元にした方が、終点検出の精度が良くなると考えられる。
代表値を算出する方法として、最も大きい階級を含む階級グループと最も小さい階級を含む階級グループとが明確に分離されている場合は、階級グループ間での干渉がほとんど無いと考えられる。よって、最も大きい階級を含む階級グループの全ての階級の中央値を用いて算出した度数分布平均値を厚みの代表値とすることができる。階級グループが明確に分離されていて、さらに度数が正規分布に近い場合は、最も大きい階級を含む階級グループで最も大きい階級の中央値と最も小さい階級の中央値との平均値を厚みの代表値とすることができる。また、最も大きい階級を含む階級グループと最も小さい階級を含む階級グループとの間に若干の干渉がある場合は、最も大きい階級を含む階級グループで最も度数が大きい階級の中央値を厚みの代表値とすること、或いは、最も大きい階級を含む階級グループで大きい階級側から度数が増から減に変化する境の階級の中央値を厚みの代表値とすることができる。これにより、階級グループで干渉が有ると考えられる範囲の階級の影響を抑制できる。さらに、最も大きい階級を含む階級グループと最も小さい階級を含む階級グループとの間にかなりの干渉が有る場合は、最も大きい階級を含む階級グループで最も大きい階級から小さい階級側に予め定められた範囲で各階級中央値を用いて算出した度数分布平均値を厚みの代表値とすることができる。これにより、階級グループで広く干渉が有ると考えられる範囲の階級の影響を抑制できる。
なお、上記のそれぞれの代表値を算出する方法は、もちろん、最も大きい階級を含む階級グループと最も小さい階級を含む階級グループとの間にかなりの裾引きが有って階級グループを分離できない場合であっても適用することができる。すなわち、上記方法は、これら階級グループがなす見かけ上の一つの階級グループについて、最も大きい階級からそれぞれの代表値の算出が行えることも含んでいることは言うまでもない。
ところで、ウエハの状態または測定の位置によっては、例えば、図９に示すようなＳｉ表面１ａの厚みを示す測定値とトレンチ部１ｂの厚みを示す測定値とのどちらかが支配的になっていることも考えられる。そのような場合であっても、回転に同期した単位期間ごとに測定区間の測定値を元に厚みの代表値を算出することにより、測定区間ごとに得られる測定値個々の重み付けが同じになる。このため、測定区間ごとの厚みの代表値の推移は、単位期間の経過にともなって進行したエッチングの推移を正しく反映することになる。このため、測定区間ごとの厚みの代表値の推移は、オフセット値を厚み値の推移に加えたものとして考えることができる。よって、オフセット値を把握する手段を設ければ、ウエハの状態または測定の位置に起因した影響を最小限にすることができる。
同様に、最も大きい階級を含む階級グループと最も小さい階級を含む階級グループとの間にかなりの干渉が有る場合でも、回転に同期した単位期間ごとに測定区間の測定値を元に厚みの代表値を算出することにより、測定区間ごとに得られる測定値個々の重み付けが同じになる。このため、測定区間ごとの厚みの代表値の推移は、単位期間の経過にともなって進行したエッチングの推移を正しく反映することになる。このため、測定区間ごとの厚みの代表値の推移は、オフセット値を厚み値の推移に加えたものとして考えることができる。よって、オフセット値を把握する手段を設ければ、干渉の影響を最小限にすることができる。
オフセット値を把握する手段としては、例えば、エッチング前にウエハの表層に沿って測定した複数の測定値からＳｉ表面１ａの厚みを示す厚み値を算出し、エッチング開始直前の回転に同期した測定区間の厚み測定値を元に算出した代表値との差分をオフセット値とする手段を用いることができる。この場合、例えば、エッチング制御機能５０の指示によって、厚み測定機能４０が、走査機構４２を駆動してセンサ４１を走査しながら、厚み算出機能６０が経時的厚みデータを測定値として読み込み、Ｓｉ表面１ａの厚みを示す厚み値を算出してエッチング制御機能５０に送る。次に、エッチング制御機能５０の指示によって、厚み測定機能４０が、走査機構４２を駆動してセンサ４１を終点検出位置４０ａに位置決めし、エッチング制御機能５０が、厚み算出機能６０から送られたＳｉ表面１ａの厚みを示す厚み値と、エッチング開始直前の回転に同期した測定区間の厚み測定値を元に算出した代表値との差分をオフセット値として算出し、エッチングを開始する。以降、厚み算出機能６０から送られる厚みの代表値にオフセット値を加えた値を厚みの代表値として終点判定部７９で厚みの代表値が目標厚み値に到達したか否かを判定することができる。
（半導体製造装置およびその使用方法の概要）
図１１を参照して、本実施の形態における半導体製造装置は、厚み算出機能６０（図１）に代わり、厚み算出機能６０Ｃを有している。厚み算出機能６０Ｃは、ヒストグラムデータ作成部６１と、階級抽出部６２と、最大階級グループ抽出部６３と、代表値算出部６４とを有している。ヒストグラムデータ作成部６１は、経時的厚みデータのうち単位期間中に測定されたものを用いて、複数の階級のそれぞれが有する度数を表すヒストグラムデータの度数分布を作成する。ヒストグラムデータ作成部６１は、実施の形態１（図１）のものと同様の測定カウンタ６０ｍの他に、度数カウンタ６１ｍを有している。度数カウンタ６１ｍは、複数の階級の各々の度数をカウントするためのメモリを有している。階級抽出部６２は、複数の階級のうち、予め定められた度数以上の度数を有する階級である抽出階級を抽出する。最大階級グループ抽出部６３は、抽出階級のうち、抽出階級の最も大きい階級から連続的に存在する階級のグループである最大階級グループを抽出する。代表値算出部６４は、最大階級グループに含まれる階級を元に厚みの代表値を算出する。以上の構成により、厚み算出機能６０は、複数の厚み測定値からヒストグラムデータを作成し、予め定められた度数以上の階級のうち最も大きい階級側から厚みの代表値を算出する機能を有する。
図１２を参照して、本実施の形態の半導体製造方法においては、実施の形態１のフロー（図２）におけるステップＳ４０（図３）がステップＳ４０Ｃに置き換えられる。以下、ステップＳ４０Ｃの詳細について説明する。
ステップＳ４１Ｃにて、度数カウンタ６１ｍ（図１１）の値が全階級について消去される。ステップＳ４２にて、測定カウンタ６０ｍ（図１１）の値が消去される。ステップＳ４３にて、厚み測定機能４０（図１）が生成した経時的厚みデータが、測定値として厚み算出機能６０Ｃ（図１１）へ読み込まれる。ステップＳ４４Ｃにて、読み込まれた測定値が、度数カウンタ６１ｍ（図１１）の複数の階級のうちいずれに該当するかが判定され、該当する階級の度数に＋１が加算される。ステップＳ４５にて、測定カウンタに＋１が加算される。ステップＳ４６にて、実施の形態１と同様の方法で、１単位期間分の測定値が読み込まれたかが判定される。
ステップＳ４７Ｃにて、度数カウンタ６１ｍの情報をヒストグラムデータの度数分布として利用することで、厚みの代表値が算出される。具体的には、まず階級抽出部６２が、複数の階級のうち、予め定められた度数以上の度数を有する階級である「抽出階級」を抽出する。次に、最大階級グループ抽出部６３が、抽出階級のうち、抽出階級の最も大きい階級から連続的に存在する階級のグループである「最大階級グループ」を抽出する。次に、代表値算出部６４が、最大階級グループに含まれる階級を元に厚みの代表値を算出する。
以上によりステップＳ４０Ｃが完了する。上記ステップＳ４７Ｃの詳細は、後述する実施例Ａ〜Ｃにおいて説明する。
（効果の概要）
本実施の形態によれば、測定値が複数のまとまりに分かれるような場合においては、複数のグループのうち、最も大きい階級を含むグループに基づいて、厚みの代表値が算出される。これにより、これらグループを区別することなく経時的厚みデータから厚みの代表値が算出される場合に比して、厚みの代表値をより適正に算出することができる。よって、エッチング工程における仕上がり厚み値と目標厚み値との間の誤差を、より抑制することができる。
特に、被エッチング領域での厚み測定が段差を有する面の影響を受ける場合（図９参照）、上述したグループを区別することなく厚みの代表値が算出されると、段差の面内均一性が厚みの代表値に大きく影響してしまう。本実施の形態によれば、このような影響が抑制される。よって、エッチング工程における仕上がり厚み値と目標厚み値との間の誤差を、より抑制することができる。
（実施例Ａ〜Ｅ）
実施例Ａ〜Ｅは、図９で示したようなＳｉ表面１ａとトレンチ部１ｂとを有するＳｉウエハ１において、図６で示したような裏面の破砕層１ｄがエッチングされる場合の例である。これらの例では説明を簡単にするために１回転分の測定値の数（すなわち単位期間ごとの測定値の数）を揺らぎのない４８０個とした。よって４８０個の測定値を１測定区間分として、測定区間ごとにヒストグラムデータが作成される。以下、各実施例について説明する。
図１３および図１４は、実施例Ａにおける、ヒストグラムデータの度数分布から厚みの代表値を算出する方法を説明する図である。図中、「階級」は、当該階級の上限値で表されており、各階級の幅は０．１（μｍ）である。よって、例えば「８１．３」で表された階級は範囲８１．２〜８１．３を有しており、その中央値は８１．２５である。また５以上の度数を有する階級が抽出階級（図中、砂地が付されている部分）とされている。抽出階級のうち最も大きいもの（図中、最上部のもの）が最大階級に対応する。この最大階級から連続的に存在する階級のグループが最大階級グループに対応する。例えば単位期間「１」においては、階級「８２．１」から階級「８０．５」までの階級グループが最大階級グループに対応する。なおこれらの内容は、後述する図１６、図１７、図１９、図２０、図２２、図２３、図２５および図２６についても同様である。図１５は、実施例Ａにおける、測定値７および厚みの代表値１１ａを示すグラフ図である。なお図１５においては、厚み値の推移８および仕上げ目標厚み９（図７参照）だけでなく、オフセット値１２を加えた厚み値の推移８ａ、および、オフセット値１２を加えた仕上げ目標厚み９ａも示されている。なおこれらの内容は、後述する図１８、図２１、図２４および図２７についても同様である。
実施例Ａにおいては、代表値算出部６４は、最大階級グループについて、各階級の中央値にこの階級の度数を乗じた値の総和を階級グループに含まれる度数の合計で除算した値である度数分布平均値を厚みの代表値とする。最も大きい階級を含む階級グループと最も小さい階級を含む階級グループとが明確に分離されている場合は、階級グループ間での干渉がほとんど無いと考えられる。よって、最も大きい階級を含む階級グループの全ての階級の中央値を用いて算出した度数分布平均値を厚みの代表値とすることができる。図１３における単位期間「１」、すなわち１測定区間目（測定点「１」〜「４８０」）、では、抽出階級のうち最も大きい階級（８２．１）を含む階級グループ（８２．１〜８０．５）の全ての階級の中央値を用いて算出した度数分布平均値は、（８２．０５×１７＋８１．９５×６＋・・・＋８０．４５×７）／１９２＝８１．２５となる。よってこの例における代表値は、単位期間が「１」から「８」へ進むごとに、階級の中央値として、８１．２５→８１．２５→８１．１５→８１．１５→８１．０５→８０．９５→８０．９５→８０．８５と推移している。
図１６および図１７は、実施例Ｂにおける、ヒストグラムデータの度数分布から厚みの代表値を算出する方法を説明する図である。図１８は、実施例Ｂにおける、測定値７および厚みの代表値１１ｂを示すグラフ図である。実施例Ｂにおいては、代表値算出部６４は、最大階級グループのうち最も大きい階級の中央値と最も小さい階級の中央値との平均値を厚みの代表値とする。この方法は、階級グループが明確に分離されていて、さらに度数分布が正規分布に近い場合に、特に適した方法である。図１６における単位期間「１」、すなわち１測定区間目（測定点「１」〜「４８０」）、では、抽出階級のうち最も大きい階級（８２．１）を含む階級グループ（８２．１〜８０．５）で最も大きい階級（８２．１）の中央値８２．０５と、最も小さい階級（８０．５）の中央値８０．４５との平均値が８１．２５となる。よってこの例における代表値は、単位期間が「１」から「８」へ進むごとに、８１．２５→８１．２５→８１．１５→８１．０５→８１．０５→８０．９５→８０．９５→８０．８５と推移している。
図１９および図２０は、実施例Ｃにおける、ヒストグラムデータの度数分布から厚みの代表値を算出する方法を説明する図である。図２１は、実施例Ｃにおける、測定値７および厚みの代表値１１ｃを示すグラフ図である。実施例Ｃにおいては、代表値算出部６４は、最大階級グループのうち、最も度数が大きい階級の中央値を厚みの代表値とする。この方法は、最も大きい階級を含む階級グループと最も小さい階級を含む階級グループとの間に若干の干渉がある場合に特に適しており、階級グループで干渉が有ると考えられる範囲の階級の影響を抑制できる。図１９における単位期間「１」、すなわち１測定区間目（測定点「１」〜「４８０」）、では、抽出階級のうち最も大きい階級（８２．１）を含む階級グループ（８２．１〜８０．５）で最も度数が大きい階級（８２．１）の中央値が８２．０５となる。よってこの例における代表値は、単位期間が「１」から「８」へ進むごとに、８２．０５→８１．５５→８１．６５→８１．４５→８１．３５→８１．４５→８０．６５→８１．１５と推移している。
図２２および図２３は、実施例Ｄにおける、ヒストグラムデータの度数分布から厚みの代表値を算出する方法を説明する図である。図２４は、実施例Ｄにおける、測定値７および厚みの代表値１１ｄを示すグラフ図である。実施例Ｄにおいては、代表値算出部６４は、最大階級グループで、最も大きい階級側から度数が増から減に変化する境の階級の中央値を厚みの代表値とする。これによって、階級グループで干渉が有ると考えられる範囲の階級の影響を抑制できる。図２２における単位期間「１」、すなわち１測定区間目（測定点「１」〜「４８０」）、では、抽出階級のうち最も大きい階級（８２．１）を含む階級グループ（８２．１〜８０．５）で大きい階級側から度数が増から減に変化する境の階級（８２．１）の中央値が８２．０５となる。よってこの例における代表値は、単位期間が「１」から「８」へ進むごとに、８２．０５→８２．０５→８１．９５→８１．８５→８１．８５→８１．７５→８１．６５→８１．６５と推移している。
図２５および図２６は、実施例Ｅにおける、ヒストグラムデータの度数分布から厚みの代表値を算出する方法を説明する図である。図２７は、実施例Ｅにおける、測定値７および厚みの代表値１１ｅを示すグラフ図である。実施例Ｅにおいては、代表値算出部６４は、最大階級グループにおいて、最も大きい階級から小さい階級側に予め定められた範囲で算出した度数分布平均値を厚みの代表値とする。この方法は、最も大きい階級を含む階級グループと最も小さい階級を含む階級グループとの間にかなりの干渉が有る場合に特に適しており、階級グループで広く干渉が有ると考えられる範囲の階級の影響を抑制できる。図２５における単位期間「１」、すなわち１測定区間目（測定点「１」〜「４８０」）、では、抽出階級のうち最も大きい階級（８２．１）を含む階級グループ（８２．１〜８０．５）で最も大きい階級（８２．１）から小さい階級側に予め定められた範囲（１．０）で各階級中央値を用いて算出した度数分布平均値が８１．６５となる。よってこの例における代表値は、単位期間が「１」から「８」へ進むごとに、８１．６５→８１．５５→８１．４５→８１．４５→８１．３５→８１．３５→８１．２５→８１．１５と推移している。
上記実施例Ａ〜Ｅによる厚みの代表値の算出方法または他の算出方法は、最も大きい階級を含む階級グループと最も小さい階級を含む階級グループとの間にどの程度の干渉が有るかによって、使い分けられればよい。それぞれの算出方法の違い、および算出方法に関わるパラメータの違いによって、測定区間ごとの厚みの代表値の推移と厚み値の推移８との間に発生する差分が異なることがある。よって、使用する算出方法に応じたオフセット値１２を想定し、測定区間ごとの厚みの代表値の推移を、オフセット値１２を加えた厚み値の推移８ａとし、オフセット値１２を加えた仕上げ目標厚み９ａに到達したことを捉えることが好ましい。これにより、目標終点でエッチングが止まり、仕上げ目標厚み９と仕上がり厚みとの差が発生し難くなる。例えば、前記のように、まず、エッチング前にＳｉウエハ１（図９）の表層に沿って測定した複数の測定値から、Ｓｉ表面１ａの厚みを示す厚み値が算出される。この厚み値と、エッチング開始直前の、回転に同期した測定区間の厚み測定値を元に算出された代表値との差分を、オフセット値とすることができる。
なお、各実施例は、１回転の測定区間ごとに得られる測定値を元にして厚みの代表値が算出されているが、エッチングの停止精度が許容できるのであれば、複数回転の測定区間ごとに得られる複数倍の数の厚み測定値を元にして厚みの代表値が算出されても問題無い。また、詳細な説明のために、トレンチが形成されたＳｉウエハそのものの厚み測定を主に説明してきたが、本発明はこれに限られるものではない。厚み測定対象（すなわち被エッチング領域）は、ウエハそのものではなく、ウエハに形成された何らかの構造層であってもよい。また厚み測定対象の材料としては、珪素（Ｓｉ）だけでなく、珪素（Ｓｉ）を含有する材料、炭素（Ｃ）、炭素（Ｃ）を含有する材料、金属、金属を含有する材料等が考えられる。
＜ハードウェア構成の例＞
エッチング制御機能５０（図１）は、例えば、マスタとしての工業用ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）と、スレーブとしてのＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）とを有している。マスタは、ユニット間フロー制御、レシピ管理、パラメータ管理、データ管理およびエラー管理などを行う。スレーブはユニット制御などを行う。厚み計コントローラ４３は、例えば、マイコンボードを有している。マイコンボードは、厚みデータ生成部４３ｇを構成し、設定された測定制御パラメータに基づいてセンサ４１から得られる例えば干渉光の強度から経時的厚みデータを生成する。厚み算出機能６０または６０Ｃは、例えば、専用の論理回路、または工業用ＰＣを有している。なお、厚み計コントローラ４３、エッチング制御機能５０、および厚み算出機能６０または６０Ｃは、上述した構成に限定されるものではない。このことについて、厚み算出機能６０または６０Ｃを例に以下に補足する。
図２８は、厚み算出機能６０または６０Ｃのハードウェア構成を示す図である。処理回路ＨＷ３は、入出力インターフェースＨＷ１を介して、厚み測定機能４０の厚み計コントローラ４３から送り出される経時的厚みデータをメモリＨＷ２に書き込む処理を行う。メモリＨＷ２は例えば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＦＬＡＳＨ等が該当する。
また、処理回路ＨＷ３は、メモリＨＷ２を使って、厚み算出機能６０では測定値加算メモリ６０ａおよび測定カウンタ６０ｍの処理を、厚み算出機能６０Ｃではヒストグラムデータ作成部６１、階級抽出部６２、最大階級グループ抽出部６３および代表値算出部６４の処理を行う。処理回路ＨＷ３は、専用の論理回路であっても、メモリＨＷ２に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の演算処理集積回路であってもよい。
処理回路ＨＷ３が専用の論理回路である場合、処理回路ＨＷ３は、例えば、ロジックデバイス、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、ＡＳＩＣ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。
処理回路ＨＷ３がＣＰＵの場合、厚み算出機能６０では、測定値加算メモリ６０ａおよび測定カウンタ６０ｍの処理が、厚み算出機能６０Ｃでは、ヒストグラムデータ作成部６１、階級抽出部６２、最大階級グループ抽出部６３および代表値算出部６４の処理が、プログラムとして記述され、補助記憶媒体ＨＷ４に格納されている。処理回路ＨＷ３は、起動時に補助記憶媒体ＨＷ４に記憶されたプログラムをメモリＨＷ２に読み出して実行することにより、それぞれの処理を実現する。ここで、補助記憶媒体ＨＷ４とは、例えば、ＦＬＡＳＨ等の不揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク等が該当する。
なお、処理の一部を専用の論理回路で実現し、一部をプログラムで実現するようにしてもよい。
上記各実施の形態においては半導体製造装置のエッチング機構部がウエハに対してウェットエッチングを行う場合について詳しく説明したが、エッチング機構部がウエハに対してドライエッチングを行ってもよい。
本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
ＡＸ 回転軸、１ Ｓｉウエハ、１ａ Ｓｉ表面、１ｂ トレンチ部、１ｄ 破砕層、２ パターン、３ 層間膜、７ 測定値、１０ ウエハ、２０ 回転ステージ（回転機構部）、３０ エッチング液供給部（エッチング機構部）、３０ａ 走査動作、３０ｂ エッチング液、３１ ノズル、３２ アーム、４０ 厚み測定機能、４０ａ 終点検出位置、４１ センサ、４２ 走査機構、４３ 厚み計コントローラ、４３ｇ 厚みデータ生成部、５０ エッチング制御機能、６０，６０Ｃ 厚み算出機能、６０ａ 測定値加算メモリ、６０ｍ 測定カウンタ、６１ ヒストグラムデータ作成部、６１ｍ 度数カウンタ、６２ 階級抽出部、６３ 最大階級グループ抽出部、６４ 代表値算出部、７１ 目標厚み記憶部、７９ 終点判定部、９０ 半導体製造装置の処理系。

Claims (9)

  1. 少なくとも一部がエッチングされることになる被エッチング領域を含むウエハ（１０）を回転させる回転機構部（２０）と、
    前記被エッチング領域をエッチングするエッチング機構部（３０）と、
    前記被エッチング領域の厚みを測定することによって経時的厚みデータを生成する厚み測定機能（４０）と、
    前記被エッチング領域の厚みの代表値（７ａ，１１ａ〜１１ｅ）が目標厚み値に到達した時点で前記エッチング機構部（３０）を停止させるエッチング制御機能（５０）と、
    Ｎを自然数として前記ウエハ（１０）がＮ回転させられる単位期間ごとに、前記経時的厚みデータのうち前記単位期間中に測定される範囲である測定区間の測定値に基づいて前記厚みの代表値（７ａ，１１ａ〜１１ｅ）を算出する厚み算出機能（６０，６０Ｃ）と、
    を備える、半導体製造装置。
  2. 前記厚み算出機能（６０Ｃ）は、
    前記経時的厚みデータのうち前記測定区間の測定値を用いて、複数の階級のそれぞれが有する度数を表すヒストグラムデータを作成するヒストグラムデータ作成部（６１）と、
    前記複数の階級のうち、予め定められた度数以上の度数を有する階級である抽出階級を抽出する階級抽出部（６２）と、
    前記抽出階級のうち、前記抽出階級の最大階級から連続的に存在する階級のグループである最大階級グループを抽出する最大階級グループ抽出部（６３）と、
    前記最大階級グループについての度数分布に基づいて前記厚みの代表値（１１ａ〜１１ｅ）を算出する代表値算出部（６４）と、
    を含む、請求項１に記載の半導体製造装置。
  3. 前記代表値算出部（６４）は、前記厚みの代表値（１１ａ）として、前記最大階級グループについての度数分布平均値を用いる、請求項２に記載の半導体製造装置。
  4. 前記代表値算出部（６４）は、前記厚みの代表値（１１ｂ）として、前記最大階級グループのうち、最も大きい階級の中央値と最も小さい階級の中央値との平均値を用いる、請求項２に記載の半導体製造装置。
  5. 前記代表値算出部（６４）は、前記厚みの代表値（１１ｃ）として、前記最大階級グループのうち、最も大きい度数を有する階級の中央値を用いる、請求項２に記載の半導体製造装置。
  6. 前記代表値算出部（６４）は、前記厚みの代表値（１１ｄ）として、前記最大階級グループのうち、最も大きい階級側から度数が増から減に変化する境の階級の中央値を用いる、請求項２に記載の半導体製造装置。
  7. 前記代表値算出部（６４）は、前記厚みの代表値（１１ｅ）として、前記最大階級グループのうち、最も大きい階級から予め定められた範囲内にある階級グループについての度数分布平均値を用いる、請求項２に記載の半導体製造装置。
  8. 少なくとも一部がエッチングされることになる被エッチング領域を含むウエハ（１０）を回転させる回転機構部（２０）と、前記被エッチング領域をエッチングするエッチング機構部（３０）と、前記被エッチング領域の厚みを測定することによって経時的厚みデータを生成する厚み測定機能（４０）と、前記被エッチング領域の厚みの代表値（７ａ，１１ａ〜１１ｅ）が目標厚み値に到達した時点で前記エッチング機構部（３０）を停止させるエッチング制御機能（５０）と、Ｎを自然数として前記ウエハ（１０）がＮ回転させられる単位期間ごとに、前記経時的厚みデータのうち前記単位期間中に測定される範囲である測定区間の測定値に基づいて前記厚みの代表値（７ａ，１１ａ〜１１ｅ）を算出する厚み算出機能（６０，６０Ｃ）と、を含む半導体製造装置を準備する工程と、
    前記半導体製造装置を用いて前記ウエハ（１０）を加工する工程と、
    を備える、半導体製造方法。
  9. 前記厚み算出機能（６０Ｃ）は、
    前記経時的厚みデータのうち前記測定区間の測定値を用いて、複数の階級のそれぞれが有する度数を表すヒストグラムデータを作成するヒストグラムデータ作成部（６１）と、
    前記複数の階級のうち、予め定められた度数以上の度数を有する階級である抽出階級を抽出する階級抽出部（６２）と、
    前記抽出階級のうち、前記抽出階級の最大階級から連続的に存在する階級のグループである最大階級グループを抽出する最大階級グループ抽出部（６３）と、
    前記最大階級グループについての度数分布に基づいて前記厚みの代表値（１１ａ〜１１ｅ）を算出する代表値算出部（６４）と、
    を含む、請求項８に記載の半導体製造方法。
JP2019504260A 2017-03-10 2017-03-10 半導体製造装置および半導体製造方法 Active JP6723431B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2017/009661 WO2018163396A1 (ja) 2017-03-10 2017-03-10 半導体製造装置および半導体製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018163396A1 true JPWO2018163396A1 (ja) 2019-06-27
JP6723431B2 JP6723431B2 (ja) 2020-07-15

Family

ID=63448724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019504260A Active JP6723431B2 (ja) 2017-03-10 2017-03-10 半導体製造装置および半導体製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10763145B2 (ja)
JP (1) JP6723431B2 (ja)
CN (1) CN110383428B (ja)
DE (1) DE112017007219B4 (ja)
WO (1) WO2018163396A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7003792B2 (ja) * 2018-03-28 2022-02-10 セイコーエプソン株式会社 ウェブ形成装置、ウェブ形成方法およびシート製造装置
US11171048B2 (en) * 2020-03-12 2021-11-09 Fei Company Adaptive endpoint detection for automated delayering of semiconductor samples
JP7460411B2 (ja) * 2020-03-24 2024-04-02 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置及び基板処理方法
JP7513456B2 (ja) 2020-07-30 2024-07-09 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置、基板処理システム、及び基板処理方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5756933A (en) 1980-09-20 1982-04-05 Fujitsu Ltd Spin etching method
US5077464A (en) * 1988-07-20 1991-12-31 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for endpoint detection in a semiconductor wafer etching system
US5131752A (en) * 1990-06-28 1992-07-21 Tamarack Scientific Co., Inc. Method for film thickness endpoint control
US5308447A (en) * 1992-06-09 1994-05-03 Luxtron Corporation Endpoint and uniformity determinations in material layer processing through monitoring multiple surface regions across the layer
US5711843A (en) * 1995-02-21 1998-01-27 Orincon Technologies, Inc. System for indirectly monitoring and controlling a process with particular application to plasma processes
JPH08260165A (ja) 1995-03-20 1996-10-08 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 表面処理終点検出方法
US6228277B1 (en) * 1998-10-14 2001-05-08 Lucent Technologies Inc. Etch endpoint detection
JP2000212773A (ja) * 1999-01-20 2000-08-02 Hamamatsu Photonics Kk ウエットエッチング終点検出装置
JP4347517B2 (ja) * 2000-12-06 2009-10-21 浜松ホトニクス株式会社 厚み計測装置、及びそれを用いたウエットエッチング装置、ウエットエッチング方法
JP4486217B2 (ja) 2000-05-01 2010-06-23 浜松ホトニクス株式会社 厚み計測装置、及びそれを用いたウエットエッチング装置、ウエットエッチング方法
JP3748527B2 (ja) 2001-09-26 2006-02-22 大日本スクリーン製造株式会社 エッチング装置およびエッチング方法
JP5238782B2 (ja) 2010-09-22 2013-07-17 株式会社東芝 基板の処理装置および基板の処理方法
US8193007B1 (en) * 2011-02-17 2012-06-05 Tokyo Electron Limited Etch process control using optical metrology and sensor devices
JP5853382B2 (ja) * 2011-03-11 2016-02-09 ソニー株式会社 半導体装置の製造方法、及び電子機器の製造方法
JP5552653B2 (ja) 2013-01-17 2014-07-16 株式会社東芝 基板の処理装置および基板の処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20190385876A1 (en) 2019-12-19
JP6723431B2 (ja) 2020-07-15
US10763145B2 (en) 2020-09-01
CN110383428B (zh) 2023-04-04
WO2018163396A1 (ja) 2018-09-13
CN110383428A (zh) 2019-10-25
DE112017007219T5 (de) 2019-11-28
DE112017007219B4 (de) 2022-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPWO2018163396A1 (ja) 半導体製造装置および半導体製造方法
JP5853382B2 (ja) 半導体装置の製造方法、及び電子機器の製造方法
JP4790475B2 (ja) 研磨装置、研磨方法、および基板の膜厚測定プログラム
TWI425329B (zh) An abnormality detection system, an abnormality detection method, a memory medium, and a substrate processing apparatus
US11110565B2 (en) Polishing apparatus, polishing method, and polishing control apparatus
JP2008177329A (ja) ウエットエッチング方法
TW202235213A (zh) 研磨方法、工件之研磨監視方法及研磨監視裝置
JP7538930B2 (ja) 加工状態検出方法、加工状態検出プログラム、および加工状態検出装置
JP2017162928A (ja) 半導体製造装置および半導体装置の製造方法
KR20110040866A (ko) 치명상의 검출 방법
JP2017163018A (ja) ウェハ加工装置及びウェハ加工方法
JP2004106123A (ja) 研磨方法、ｃｍｐ装置及び膜厚測定装置
US20140030956A1 (en) Control of polishing of multiple substrates on the same platen in chemical mechanical polishing
JP2007059597A (ja) 膜厚評価方法、研磨終点検出方法及びデバイス製造装置
US11769699B2 (en) Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method
JP7494096B2 (ja) ワークピースの研磨監視方法および研磨監視装置
JP7477433B2 (ja) 研磨方法
US11897077B2 (en) Semiconductor manufacturing apparatus
JP2014011294A (ja) 分光式研磨モニタ装置の波長較正方法、およびウェハの研磨方法
TW201916147A (zh) 用於晶圓上準確的感測器位置判定的振動校正
US9997420B2 (en) Method and/or system for chemical mechanical planarization (CMP)
TWI275449B (en) Method and apparatus for monitoring a polishing condition of a surface of a wafer in a polishing process
JP2023159949A (ja) 研磨終点検出のためのパラメータ調整方法および研磨終点検出システム
JP2004249458A (ja) ポリッシングの終点検知方法
JP2023122817A (ja) 研磨終点検出方法、研磨終点検出システム、研磨装置、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190118

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200317

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200428

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200526

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200623

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6723431

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250