KR100866656B1 - 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100866656B1
KR100866656B1 KR1020070025813A KR20070025813A KR100866656B1 KR 100866656 B1 KR100866656 B1 KR 100866656B1 KR 1020070025813 A KR1020070025813 A KR 1020070025813A KR 20070025813 A KR20070025813 A KR 20070025813A KR 100866656 B1 KR100866656 B1 KR 100866656B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
data
substrate
end point
light
type
Prior art date
Application number
KR1020070025813A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070094528A (ko
Inventor
고스케 오가사와라
스스무 사이토
슈지 노자와
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20070094528A publication Critical patent/KR20070094528A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100866656B1 publication Critical patent/KR100866656B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H01J37/32963—End-point detection
    • 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
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching

Abstract

기판의 종별을 자동적으로 판정하고, 판정된 기판의 종별에 따른 종점 검출 설정을 자동적으로 선택하는 것에 의해, 기판의 종별에 관계없이 정확한 종점 검출을 실행한다.
복수의 웨이퍼 종별에 대응해서 설정되는 웨이퍼 종별 데이터와 광학 데이터의 상관관계를 미리 구하고, 웨이퍼를 플라즈마 처리할 때에는 상관관계를 이용하고, 플라즈마 처리를 개시했을 때에 얻어지는 광학 데이터로부터 웨이퍼 종별 데이터를 산출하고(S221, S222), 산출한 웨이퍼 종별 데이터에 의거해서 웨이퍼 종별을 판정하며(S223), 판정한 웨이퍼 종별에 대응하는 종점 검출 설정 데이터를 데이터 기억 수단에 기억된 각 종점 검출 설정 데이터로부터 선택하고(S224), 선택한 종점 검출 설정 데이터에 의거해서 플라즈마 처리의 종점 검출을 실행한다.

Description

플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING METHOD AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치의 개략구성을 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 광학계측기의 개략 구성예를 나타내는 블록도.
도 3은 웨이퍼로부터의 반사광을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 제어부의 개략 구성예를 나타내는 블록도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 해석용 데이터의 구체예를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 종점 검출용 선택 데이터의 구체예를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 해석 처리의 구체예를 나타내는 흐름도.
도 8은 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 웨이퍼 처리의 구체예를 나타내는 흐름도.
도 9는 도 8에 나타내는 종점 검출 설정 데이터 선택 처리의 구체예를 나타내는 흐름도.
도 10은 도 8에 나타내는 종점 검출 처리의 구체예를 나타내는 흐름도.
도 11은 2가지의 종별의 웨이퍼에 대해 플라즈마 처리를 개시했을 때의 광스펙트럼 데이터의 구체예를 나타내는 도면.
도 12는 도 11에 나타내는 각 광스펙트럼 데이터로부터 산출한 웨이퍼 종별 데이터를 각각 플롯한 도면.
도 13은 웨이퍼 종별에 관계없이 동일한 종점 검출 설정 데이터에 의거해서 종점 검출을 실행한 경우의 에칭 시간을 플롯한 도면.
도 14는 웨이퍼 종별을 판정하여 선택한 종점 검출 설정 데이터에 의거해서 종점 검출을 한 경우의 에칭 시간을 플롯한 도면.
도 15는 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 종점 검출용 선택 데이터의 구체예를 나타내는 도면.
도 16은 도 15에 나타내는 각 레시피의 구체예를 나타내는 도면으로서, 도 16a는 레시피 Ra의 막두께 데이터의 구체예를 나타내는 도면이고, 도 16b는 레시피 Rb의 막두께 데이터의 구체예를 나타내는 도면.
도 17은 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 종점 검출용 선택 데이터의 구체예를 나타내는 도면.
도 18a, 18b는 하드 마스크가 형성된 종별 A의 웨이퍼에 대한 종점 검출 방법 Qa를 설명하기 위한 작용설명도.
도 19a, 19b는 포토 레지스트 마스크가 형성된 종별 B의 웨이퍼에 대한 종점 검출 방법 Qb를 설명하기 위한 작용 설명도이다.
본 발명은 예를 들면 반도체 웨이퍼, 액정 기판 등의 기판에 대해 플라즈마 이용한 처리를 실행하는 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마를 이용한 기판의 처리(예를 들면 에칭 처리, 성막 처리 등)은 종래부터 반도체 제조공정 혹은 LCD 기판 제조공정에 널리 적용되고 있다. 이러한 플라즈마 처리에 이용되는 플라즈마 처리 장치로서는 예를 들면 처리실내에 서로 평행하게 배치된 상부 전극과 하부 전극을 구비하고, 하부 전극에 기판 예를 들면 반도체 웨이퍼(이하, 단지「웨이퍼」라고도 함)를 탑재하고, 상부 전극과 하부 전극 사이에 고주파 전력을 인가하여 처리 가스의 플라즈마를 발생시키고, 예를 들면 패터닝된 마스크를 이용하여 피에칭막을 에칭한다.
이러한 플라즈마 에칭 처리에서는 이 처리를 실행하여 얻어지는 광학 데이터에 의거해서 처리의 종점을 검출하는 것이 알려져 있다. 예를 들면 에칭에 의해서 발생한 가스의 발광 스펙트럼을 광학 데이터로서 검출하여, 특정 파장이 변화한 시점을 에칭의 종점으로서 검출하는 것이 널리 알려져 있다. 또한, 기판에 특정 파장 의 광을 조사했을 때에, 피에칭막과 마스크의 경계면이나 마스크 표면으로부터 반사하는 반사광의 간섭광(간섭파)을 광학 데이터로서 검출하고, 이 간섭광에 의거해서 에칭량이나 막두께를 산출하며, 원하는 에칭량 또는 막두께로 된 시점을 에칭의 종점으로서 검출하는 것도 제안되고 있다(예를 들면 특허문헌 1, 2 참조). 특허문헌 2에는 마스크의 광투과율을 고려하여, 광원으로부터 파장이 다른 2종류의 광을 웨이퍼에 조사하는 것에 의해, 광투과율이 높은 마스크에서도 에칭량을 산출할 수 있도록 한 것이 기재되어 있다.
[특허문헌 1]
일본국 특허공개공보 제 2001-217227호
[특허문헌 2]
일본국 특허공개공보 제 2004-363367호
그런데, 근래의 반도체 디바이스의 다양화에 의해, 예를 들면 마스크 패턴의 종류(개구율)가 다른 웨이퍼를 동일한 처리실내에서 플라즈마 처리하는 경우도 늘어나고 있다.
그러나, 이러한 웨이퍼에 플라즈마 처리하는 경우, 종래는 마스크 패턴의 종류에 관계없이, 플라즈마 처리의 종점 검출을 하고 있었기 때문에, 마스크의 재질의 종류가 동일해도 마스크 패턴의 종류에 따라서는 종점에 어긋남이 발생하여, 정확하게 종점을 검출할 수 없는 것이 본 발명자 등의 실험에 의해서 밝혀졌다. 즉, 마스크 패턴의 종류가 다르면, 플라즈마 처리에서 얻어지는 광학 데이터의 특성도 다르기 때문에, 그와 같은 광학 데이터에 의거해서 플라즈마 처리의 종점을 검출하면, 마스크 패턴의 종류마다 종점에 어긋남이 발생해 버려, 정확하게 종점을 검출할 수 없는 경우가 있는 것을 알 수 있었다.
이 경우, 마스크 패턴의 종류가 다른 웨이퍼마다, 즉 웨이퍼의 종별마다 오퍼레이터가 플라즈마 처리 장치의 종점 검출 방법 등을 변경하여 처리를 실행하면 좋다고도 고려되지만, 웨이퍼의 처리를 실행할 때마다 그 웨이퍼의 종별을 확인하고, 그 때마다 종점 검출 방법 등을 변경하는 것에서는 시간이 걸리고, 또 스루풋도 저하해 버린다. 이것은 반드시 마스크 패턴의 종류가 다른 경우에는 한정되지 않으며, 예를 들면 마스크의 재질의 종류나 피에칭막의 막질의 종류가 다른 경우 등에 대해서도 마찬가지의 문제이다.
그래서, 본 발명은 이러한 문제를 감안해서 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 기판의 종별을 자동적으로 판정하고, 판정된 기판의 종별에 따른 종점 검출 설정을 자동적으로 선택할 수 있고, 이것에 의해서 기판의 종별에 관계없이 정확한 종점 검출을 실행할 수 있는 플라즈마 처리 방법 등을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 임의의 관점에 의하면, 처리실내에 마련된 전극에 고주파 전력을 인가하여 처리 가스의 플라즈마를 발생시키고, 그 플라즈마에 의해 기판에 대해 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리 방법으로서, 복 수의 기판 종별에 대응해서 설정되는 기판 종별 데이터와 상기 기판을 플라즈마 처리할 때에 광학 데이터 검출 수단에 의해 검출되는 광학 데이터의 상관관계를 다변량 해석에 의해 구하는 해석공정과, 상기 해석공정에서 구한 상관관계를 이용하여 임의의 기판의 플라즈마 처리를 개시했을 때에 상기 광학 데이터 검출 수단으로부터 검출되는 광학 데이터로부터 기판 종별 데이터를 산출하고, 산출한 기판 종별 데이터에 의거해서 그 기판의 종별을 판정하는 판정공정과, 미리 데이터 기억 수단에 상기 각 기판 종별에 각각 관련지워 기억된 플라즈마 처리의 종점을 검출하기 위한 각 설정 데이터로부터, 상기 판정공정에서 판정한 상기 기판 종별에 대응하는 설정 데이터를 선택하는 선택공정과, 상기 선택공정에서 선택한 설정 데이터에 의거해서 상기 플라즈마 처리의 종점 검출을 실행하는 종점 검출 공정과, 상기 종점 검출 공정에서 검출된 종점에서 플라즈마 처리를 종료하는 종료공정을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법이 제공된다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 별도의 관점에 의하면, 처리실내에 마련된 전극에 고주파 전력을 인가하여 처리 가스의 플라즈마를 발생시키고, 그 플라즈마에 의해 기판에 대해 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 기판을 플라즈마 처리할 때에 광학 데이터를 검출하기 위한 광학 데이터 검출 수단과, 복수의 기판 종별에 대응하여 설정되는 기판 종별 데이터와 상기 광학 데이터 검출 수단에 의해 검출되는 광학 데이터의 상관관계를 나타내는 상관 관계 데이터와, 상기 각 기판 종별에 각각 관련지워진 플라즈마 처리의 종점을 검출하기 위한 각 설정 데이터를 기억하는 데이터 기억 수단과, 상기 처리실내에서 기판을 플라즈 마 처리할 때에는 상기 데이터 기억 수단에 기억된 상관 관계 데이터를 이용하여, 플라즈마 처리를 개시했을 때에 상기 광학 데이터 검출 수단으로부터 검출되는 광학 데이터로부터 기판 종별 데이터를 산출하고, 산출된 기판 종별 데이터에 의거해서 상기 기판 종별을 판정하고, 판정된 상기 기판 종별에 대응하는 종점 검출 설정 데이터를 상기 데이터 기억 수단에 기억된 각 종점 검출 설정 데이터로부터 선택하고, 선택한 종점 검출 설정 데이터에 의거해서 상기 플라즈마 처리의 종점 검출을 실행하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
이러한 본 발명에 관한 방법 또는 장치에 의하면, 기판의 플라즈마 처리를 개시했을 때에 그 기판의 종별을 자동적으로 판정하고, 판정된 기판의 종별에 따른 종점 검출 설정을 자동적으로 선택할 수 있다. 이것에 의해, 기판의 종별에 관계없이 정확한 종점 검출을 실행할 수 있다.
또한, 상기 광학 데이터 검출 수단은 예를 들면 상기 기판상에 광을 조사하는 광원과, 광원으로부터의 조사광이 상기 기판상으로부터 반사되어 얻어지는 반사광의 광스펙트럼 데이터를 검출하는 광검출 수단을 구비한다. 기판의 종별이 다르면 기판으로부터 반사되어 얻어지는 반사광의 광스펙트럼 데이터의 특성이 다르기 때문에, 예를 들면 이러한 광스펙트럼 데이터를 이용하는 것에 의해서 기판의 종별을 판정할 수 있다.
또한, 상기 기판 종별을 판정하기 위한 광학 데이터는 상기 기판의 플라즈마 처리를 개시한 직후의 소정 시점에서 상기 광학 데이터 검출 수단에 의해 검출되는 광스펙트럼 데이터인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 개시 직후의 조기의 단계에서 기판의 종별을 판정할 수 있다.
또한, 상기 기판 종별은 예를 들면 플라즈마 처리가 대상으로 되는 피처리막상에 형성되는 마스크의 종류(예를 들면 마스크의 재질의 종류나 마스크 패턴의 종류)에 의해서 나누어지고, 그 경우의 종점 검출 공정으로서는 예를 들면 상기 기판을 처리하면서, 소정의 타이밍에서 상기 광학 데이터 검출 수단에 의해 검출되는 광스펙트럼 데이터에 의거해서 그 기판상의 피처리막의 막두께를 검출하고, 검출한 막두께가 소정의 막두께로 된 시점을 플라즈마 처리의 종점으로 하는 것이다. 기판상의 피처리막의 막두께가 변화하면, 광스펙트럼 데이터의 특성도 변화하므로, 광스펙트럼 데이터에 의거해서 막두께를 검출할 수 있다. 이것에 의하면, 광스펙트럼 데이터에 의거해서, 기판의 종별 뿐만 아니라 피처리막의 막두께도 검출할 수 있다.
또한, 상기 각 설정 데이터는 예를 들면 상기 각 기판 종별에 적합한 종점 검출 방법 또는 종점 검출 레시피이다. 또한, 상기 해석공정에서는 상기 다변량 해석으로서 예를 들면 부분 최소 제곱법을 이용한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 별도의 관점에 의하면, 처리실내에 마련된 전극에 고주파 전력을 인가하여 처리 가스의 플라즈마를 발생시키고, 그 플라즈마에 의해 기판에 대해 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리 방법으로서, 상기 기판상의 피처리막상에 형성된 마스크 패턴의 종류에 의해서 나누어지는 복수의 기판 종별에 대응하여 설정되는 기판 종별 데이터와 상기 기판을 플라즈마 처리할 때에 광학 데이터 검출 수단에 의해 검출되는 광학 데이터와의 상관관계를 다변량 해석에 의해 구하는 해석공정과, 상기 해석공정에서 구한 상관관계를 이용하여 임의의 기판의 플라즈마 처리를 개시했을 때에 상기 광학 데이터 검출 수단으로부터 검출되는 광학 데이터로부터 기판 종별 데이터를 산출하고, 산출된 기판 종별 데이터에 의거해서 그 기판의 종별을 판정하는 판정공정과, 미리 데이터 기억 수단에 상기 각 기판 종별에 각각 관련지워 기억된 플라즈마 처리의 종점을 검출하기 위한 각 레시피 설정 데이터로부터, 상기 판정공정에서 판정한 상기 기판 종별에 대응하는 레시피 설정 데이터를 선택하는 선택공정과, 상기 선택공정에서 선택한 레시피 설정 데이터에 의거해서 상기 플라즈마 처리의 종점 검출을 실행하는 종점 검출 공정과, 상기 종점 검출 공정에서 검출된 종점에서 플라즈마 처리를 종료하는 종료 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법이 제공된다.
또한, 상기 광학 데이터 검출 수단은 예를 들면 상기 기판상에 광을 조사하는 광원과, 광원으로부터의 조사광이 상기 기판상으로부터 반사되어 얻어지는 반사광의 광스펙트럼 데이터를 검출하는 광검출 수단을 구비한다. 또한, 상기 기판 종별은 예를 들면 상기 기판상의 마스크에 있어서의 소정 영역내의 개구율에 따라 나뉘어지도록 해도 좋다.
이 경우, 상기 각 레시피 설정 데이터는 상기 광학 데이터와 막두께의 대응관계를 나타내는 복수의 막두께 데이터로 하고, 상기 선택공정은 상 기 판정공정에서 판정한 상기 기판 종별에 대응하는 막두께 데이터를 선택하고, 상기 종점 검출 공정은 상기 기판을 처리하면서, 소정의 타이밍에서 상기 광학 데이터 검출 수단에 의해 검출되는 광스펙트럼 데이터로부터, 상기 선택공정에서 선택된 막두께 데이터 를 이용하여 그 기판상의 피처리막의 막두께를 검출하고, 검출된 막두께가 소정의 막두께로 된 시점을 플라즈마 처리의 종점으로 하도록 해도 좋다.
이러한 기판상의 마스크 패턴의 종류(예를 들면 소정 영역내의 개구율)가 다르면, 기판으로부터 반사되어 얻어지는 광스펙트럼 데이터의 특성도 변한다. 이 때문에, 그와 같은 광스펙트럼 데이터를 이용하여 종점 검출을 실행하는 경우에는 마스크 패턴의 종류에 따른 종점 검출을 실행하는 것에 의해, 마스크 패턴의 종류에 관계없이 정확하게 종점 검출을 실행할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 별도의 관점에 의하면, 처리실내에 마련된 전극에 고주파 전력을 인가하여 처리 가스의 플라즈마를 발생시키고, 그 플라즈마에 의해 기판에 대해 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리 방법으로서, 상기 기판상의 피처리막상에 형성된 마스크의 재질의 종류에 의해서 나누어지는 복수의 기판 종별에 대응해서 설정되는 기판 종별 데이터와 상기 기판을 플라즈마 처리할 때에 광학 데이터 검출 수단에 의해 검출되는 광학 데이터와의 상관관계를 다변량 해석에 의해 구하는 해석공정과, 상기 해석공정에서 구한 상관관계를 이용하여 임의의 기판의 플라즈마 처리를 개시했을 때에 상기 광학 데이터 검출 수단으로부터 검출되는 광학 데이터로부터 기판 종별 데이터를 산출하고, 산출된 기판 종별 데이터에 의거해서 그 기판의 종별을 판정하는 판정공정과, 미리 데이터 기억 수단에 상기 각 기판 종별에 각각 관련지워 기억된 플라즈마 처리의 종점을 검출하기 위한 각 검출 방법 설정 데이터로부터, 상기 판정공정에서 판정한 상기 기판 종별에 대응하는 검출 방법 설정 데이터를 선택하는 선택공정과, 상기 선택공정에서 선 택한 검출 방법 설정 데이터에 의거해서 상기 플라즈마 처리의 종점 검출을 실행하는 종점 검출 공정과, 상기 종점 검출 공정에서 검출된 종점에서 플라즈마 처리를 종료하는 종료 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법이 제공된다.
또한, 상기 광학 데이터 검출 수단은 예를 들면 상기 기판상에 광을 조사하는 광원과, 광원으로부터의 조사광이 상기 기판상으로부터 반사되어 얻어지는 반사광의 광스펙트럼 데이터를 검출하는 광검출 수단을 구비한다.
상기 기판 종별은 예를 들면 상기 기판상의 마스크가 하드 마스크인지 포토 레지스트 마스크인지에 의해서 나누도록 해도 좋다. 이 경우, 상기 하드 마스크가 형성된 기판의 종별에 대한 검출 방법 설정 데이터는 상기 광원으로부터 상기 하드 마스크에서 반사하는 파장의 단일의 조사광을 상기 기판에 조사하여 얻어지는 상기 기판으로부터의 반사광의 광스펙트럼 데이터에 의거해서 상기 피처리막의 막두께를 검출하고, 검출된 막두께에 의거해서 종점을 검출하는 검출 방법을 실행하기 위한 설정 데이터로 하고, 상기 포토 레지스트 마스크가 형성된 기판의 종별에 대한 검출 방법 설정 데이터는 상기 광원으로부터 상기 포토 레지스트 마스크를 투과하는 파장의 조사광과 반사하는 파장의 조사광을 상기 기판에 조사하여 얻어지는 상기 기판으로부터의 반사광의 광스펙트럼 데이터에 의거해서 상기 피처리막의 막두께를 검출하고, 검출된 막두께에 의거해서 종점을 검출하는 검출 방법을 실행하기 위한 설정 데이터로 하는 것이 바람직하다.
이러한 기판상의 마스크의 재질의 종류(예를 들면 마스크의 투과율)가 다르면, 기판으로부터 반사되어 얻어지는 광스펙트럼 데이터의 특성도 변한다. 이 때문 에, 그와 같은 광스펙트럼 데이터를 이용하여 종점 검출을 실행하는 경우에는 마스크의 재질의 종류에 따른 종점 검출을 실행하는 것에 의해서, 마스크의 재질의 종류에 관계없이 정확하게 종점 검출을 실행할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능구성을 갖는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것에 의해 중복설명을 생략한다.
(제 1 실시형태)
우선, 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치의 개략 구성을 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치의 구성예를 나타내는 단면도이다. 여기서는 플라즈마 처리 장치의 일예로서, 평행평판형의 플라즈마 에칭 장치를 예로 들어 설명한다.
플라즈마 처리 장치(100)는 예를 들면 표면이 양극 산화 처리(알루마이트 처리)된 알루미늄으로 이루어지는 원통형상으로 성형된 처리용기를 갖는 처리실(102)을 구비한다. 이 처리실(102)은 접지되어 있다. 처리실(102)내의 바닥부에는 세라믹 등의 절연판(103)을 거쳐서, 웨이퍼 W를 탑재하기 위한 대략 원주형상의 서셉터 지지대(104)가 마련되어 있다. 이 서셉터 지지대(104)의 위에는 하부 전극을 구성하는 서셉터(105)가 마련되어 있다. 이 서셉터(105)에는 하이패스 필터(HPF)(106)가 접속되어 있다.
서셉터 지지대(104)의 내부에는 온도조절 매체실(107)이 마련되어 있다. 그 리고, 도입관(108)을 거쳐서 온도조절 매체실(107)에 온도조절 매체가 도입, 순환되고, 배출관(109)으로부터 배출된다. 이러한 온도조절 매체의 순환에 의해, 서셉터(105)를 원하는 온도로 제어할 수 있게 되어 있다.
서셉터(105)는 그 상측 중앙부가 볼록 형상인 원판형상으로 성형되고, 그 위에 웨이퍼 W와 대략 동일 형태인 정전척(111)이 마련되어 있다. 정전척(111)은 절연재의 사이에 전극(112)이 개재된 구성으로 되어 있다. 정전척(111)은 전극(112)에 접속된 직류 전원(113)으로부터 예를 들면 1.5㎸의 직류 전압이 인가된다. 이것에 의해서, 웨이퍼 W가 정전척(111)에 정전 흡착된다.
그리고, 절연판(103), 서셉터 지지대(104), 서셉터(105), 및 정전척(111)에는 피처리체인 웨이퍼 W의 이면에, 전열 매체(예를 들면 He가스 등의 백사이드 가스)를 공급하기 위한 가스통로(114)가 형성되어 있다. 이 전열매체를 거쳐서 서셉터(105)와 웨이퍼 W의 사이의 열전달이 이루어져, 웨이퍼 W가 소정의 온도로 유지된다.
서셉터(105)의 상단 주연부에는 정전척(111)상에 탑재된 웨이퍼 W를 둘러싸도록, 환상의 포커스링(115)이 배치되어 있다. 이 포커스링(115)은 세라믹스 혹은 석영 등의 절연성재료, 또는 도전성재료에 의해서 구성되어 있다. 포커스링(115)이 배치되는 것에 의해서, 에칭의 균일성이 향상한다.
또한, 서셉터(105)의 위쪽에는 이 서셉터(105)와 평행하게 대향해서 상부 전극(121)이 마련되어 있다. 이 상부 전극(121)은 절연재(122)를 거쳐서, 처리실(102)의 내부에 지지되어 있다. 상부 전극(121)은 서셉터(105)와의 대향면을 구 성하고 다수의 토출 구멍(123)을 갖는 전극판(124)과, 이 전극판(124)을 지지하는 전극지지체(125)에 의해서 구성되어 있다. 전극판(124)은 예를 들면 석영으로 이루어지며, 전극지지체(125)는 예를 들면 표면이 알루마이트 처리된 알루미늄 등의 도전성재료로 이루어진다. 또, 서셉터(105)와 상부 전극(121)의 간격은 조절 가능하게 되어 있다.
상부 전극(121)에 있어서의 전극지지체(125)의 중앙에는 가스도입구(126)가 마련되어 있다. 이 가스도입구(126)에는 가스 공급관(127)이 접속되어 있다. 또한, 이 가스 공급관(127)에는 밸브(128) 및 매스플로 컨트롤러(129)를 거쳐서, 처리 가스 공급원(130)이 접속되어 있다.
이 처리 가스 공급원(130)으로부터, 플라즈마 에칭을 위한 에칭 가스가 공급되도록 되어 있다. 또, 도 1에는 가스 공급관(127), 밸브(128), 매스플로 컨트롤러(129), 및 처리 가스 공급원(130) 등으로 이루어지는 처리 가스 공급계를 1개만 나타내고 있지만, 플라즈마 처리 장치(100)는 복수의 처리 가스 공급계를 구비하고 있다. 예를 들면, CF4, O2, N2, CHF3 등의 에칭 가스가 각각 독립으로 유량 제어되며, 처리실(102)내로 공급된다.
처리실(102)의 바닥부에는 배기관(131)이 접속되어 있고, 이 배기관(131)에는 배기 장치(135)가 접속되어 있다. 배기 장치(135)는 터보분자 펌프 등의 진공 펌프를 구비하고 있으며, 처리실(102)내를 소정의 감압분위기(예를 들면 0.67Pa 이하)로 조정한다. 또한, 처리실(102)의 측벽에는 게이트밸브(132)가 마련되어 있다. 이 게이트밸브(132)가 열리는 것에 의해서, 처리실(102)내로의 웨이퍼 W의 반입, 및 처리실(102)내로부터의 웨이퍼 W의 반출이 가능해진다. 또, 웨이퍼 W의 반송에는 예를 들면, 웨이퍼카세트가 이용된다.
상부 전극(121)에는 제 1 고주파 전원(140)이 접속되어 있고, 그 급전선에는 제 1 정합기(141)가 개재 삽입되어 있다. 또한, 상부 전극(121)에는 로우패스필터(LPF)(142)가 접속되어 있다. 이 제 1 고주파 전원(140)은 50∼150㎒ 범위의 주파수를 갖는 전력을 출력하는 것이 가능하다. 이와 같이 높은 주파수의 전력을 상부 전극(121)에 인가하는 것에 의해, 처리실(102)내에 바람직한 해리 상태이고 또한 고밀도의 플라즈마를 형성할 수 있어, 종래에 비해 저압 조건하의 플라즈마 처리가 가능해진다. 제 1 고주파 전원(140)의 출력 전력의 주파수는 50∼80㎒가 바람직하고, 전형적으로는 도시한 60㎒ 또는 그 근방의 주파수로 조정된다.
하부 전극으로서의 서셉터(105)에는 제 2 고주파 전원(150)이 접속되어 있고, 그 급전선에는 제 2 정합기(151)가 개재 삽입되어 있다. 이 제 2 고주파 전원(150)은 수백㎑∼십수㎒의 범위의 주파수를 갖는 전력을 출력하는 것이 가능하다. 이러한 범위의 주파수의 전력을 서셉터(105)에 인가하는 것에 의해, 피처리체인 웨이퍼 W에 대해 손상을 주는 일 없이 적절한 이온작용을 부여할 수 있다. 제 2고주파 전원(150)의 출력 전력의 주파수는 전형적으로는 도시한 2㎒ 또는 13.56㎒ 등으로 조정된다.
(광학 데이터 검출 수단의 구성예)
본 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치(100)는 광학 데이터를 검출하는 광 학 데이터 검출 수단의 1예로서의 광학계측기를 구비하고 있다. 도 2는 광학계측기의 구성예를 나타내는 블럭도이다. 여기서의 광학계측기(200)는 웨이퍼상에 광을 조사했을 때에 웨이퍼로부터 반사되어 얻어지는 반사광의 예를 들면 광스펙트럼 데이터 등의 광학 데이터를 검출하는 것이다.
구체적으로는 광학계측기(200)는 도 2에 나타내는 바와 같이 집광 렌즈(202), 광파이버(204), 광원(206), 다중분광기(polychrometer)(광검출부)(208)를 구비한다. 광원(206)은 예를 들면 크세논램프, 텅스텐램프, 각종레이저, 혹은 이들의 조합에 의해서 구성되어 있고, 소정 파장의 광을 출사하거나, 파장이 다른 복수의 광을 조사할 수 있다.
상부 전극(121)에는 통형상의 관찰부(160)가 마련되어 있다. 이 관찰부(160)의 상단에는 예를 들면 석영유리에 의해서 구성된 창부(162)가 마련되어 있다. 관찰부(160)는 창부(162)에 대향해서 마련된 집광 렌즈(202) 및 광파이버(204)에 의해서, 광원(206) 및 다중분광기(208)에 광학적으로 접속되어 있다.
광원(206)으로부터 출사된 광은 광파이버(204), 관찰부(160)를 각각 거쳐서 웨이퍼 W에 조사된다. 광원(206)으로부터의 광이 웨이퍼 W의 고저차가 있는 복수의 개소에서 반사하면, 이들 복수의 반사광은 서로 간섭하고, 그 반사광(간섭광)은 광파이버(204)를 거쳐서 다중분광기(208)에 입사되고 검출된다.
예를 들면 도 3에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W상에 피처리막으로서의 피에칭막 E와, 이 피에칭막 E에 홀을 형성하기 위한 소정의 개구부를 갖는 마스크 M이 형성되어 있는 경우를 고려한다. 웨이퍼 W를 에칭하면, 피에칭막 E의 노출 부분(마 스크 M의 개구부의 부분)만이 서서히 에칭되고, 홀 H가 형성되어 간다. 이 때, 광원(206)으로부터의 광 La가 웨이퍼 W에 조사되면, 마스크 M과 피에칭막 E의 경계면에서 반사함과 동시에, 피에칭막 E의 노출면(홀 H의 저면)에서 반사한다. 이들 반사광 La1, La2는 서로 간섭하고, 그 반사광(간섭광)은 다중분광기(208)에 의해 검출된다.
이렇게 해서, 다중분광기(208)에 의해 검출된 반사광(간섭광)은 광학 데이터(예를 들면 광스펙트럼 데이터)로서 제어부(300)에 입력된다. 제어부(300)에서는 이 광학 데이터를 웨이퍼 종별의 판정, 웨이퍼상에 형성되는 피에칭막 등의 막두께 검출, 에칭의 종점 검출 등에 이용한다. 제어부(300)에 있어서의 구체적인 처리에 대한 상세한 것은 후술한다.
또, 광학 데이터로서는 웨이퍼를 플라즈마 처리할 때에 플라즈마로부터 얻어지는 광스펙트럼 데이터라도 좋다. 이것에 의하면, 플라즈마 발광의 광스펙트럼 데이터를 이용하여 피에칭막의 막두께 검출을 실행할 수 있다. 이 경우에는 광학계측기는 플라즈마 발광의 광스펙트럼 데이터에 대해서도 검출할 수 있도록 구성해도 좋다.
(제어부의 구성예)
여기서, 상기 제어부의 구성예를 도면을 참조하면서 설명한다. 도 4는 플라즈마 처리 장치의 제어부의 구성예를 나타내는 블럭도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이 제어부(300)는 각종 처리를 실행하기 위한 프로그램을 기억하는 프로그램 기억 수단(310)과, 프로그램 기억 수단(310)에 기억된 프로그램에 의거해서 각 부를 제어하여 처리를 실행하는 연산 수단(320)과, 각종 처리를 실행할 때 설정되는 설정 데이터나 프로그램에 의거하는 처리에 의해서 얻어진 결과 데이터를 등을 기억하는 데이터 기억 수단(330)과, 광학계측기(200)로부터의 광학 데이터의 입력 등 각종 데이터의 입출력을 실행하는 입출력 수단(340), 플라즈마 처리 장치(100)의 각 부를 제어하기 위한 각종 콘트롤러(350)를 구비한다.
상기 연산 수단(320)은 예를 들면 마이크로 프로세서 등으로 구성해도 좋다. 상기 프로그램 기억 수단(310), 데이터 기억 수단(320)은 각각 메모리나 하드 디스크 등의 기억 매체로 구성해도 좋다.
프로그램 기억 수단(310)은 예를 들면 부분최소 제곱법 등의 다변량 해석에 의해 웨이퍼 종별 데이터와 광학 데이터의 상관관계를 구하기 위한 다변량 해석 프로그램 이외에, 웨이퍼에 실시하는 에칭 등의 플라즈마 처리를 실행하기 위한 프로그램, 웨이어 종별에 따라서 플라즈마 처리의 종점을 검출하기 위한 종점 검출 처리 등 각종의 처리를 실행하기 위한 프로그램 등을 기억한다.
데이터 기억 수단(330)은 웨이퍼 종별 데이터와 광학 데이터의 상관관계를 구하기 위한 해석용 데이터(332), 해석용 데이터(332)를 다변량 해석한 결과인 상관관계 데이터(334), 웨이퍼 종별에 따라서 종점 검출 설정 데이터를 선택하기 위한 종점 검출용 선택 데이터(336) 등을 기억한다.
해석용 데이터(332)는 예를 들면 도 5에 나타내는 바와 같이 해석용으로 준비된 웨이퍼(예를 들면 W1∼W6)와, 각 웨이퍼 종별(예를 들면 A, B)과, 각 웨이퍼 종별에 대응해서 설정되는 웨이퍼 종별 데이터(예를 들면 0, 1)와, 그 웨이퍼를 처 리했을 때에 얻어지는 광학 데이터(예를 들면 광스펙트럼 데이터)에 의해 구성된다. 또, 해석용 데이터(332)의 구성은 도 5에 나타내는 것에 한정되는 것은 아니다.
여기서 말하는 웨이퍼 종별은 예를 들면 에칭의 대상으로 되는 피에칭막상에 형성되는 마스크의 종류(예를 들면 마스크의 재질의 종류, 마스크 패턴의 종류)에 의해서 나누어진다. 또한, 웨이퍼 종별은 피에칭막의 막질의 종류 등에 의해서 나누어도 좋고, 이들 종류의 2이상의 조합에 의해서 나누도록 해도 좋다.
웨이퍼 종별을 마스크 패턴의 종류로 나누는 경우로서는 예를 들면 마스크에 있어서의 소정 영역의 개구율이 다른 마스크 패턴마다 나누는 경우를 들 수 있다. 웨이퍼 종별을 피에칭막의 막질의 종류로 나누는 경우로서는 예를 들면 산화막과 폴리 실리콘막 등으로 나누는 경우를 들 수 있다.
웨이퍼 종별을 마스크의 재질의 종류로 나누는 경우로서는 예를 들면 하드 마스크와 포토 레지스트 마스크 등으로 나누는 경우를 들 수 있다. 하드 마스크는 예를 들면 SiO2, Si3N4 등에 의해 구성되며, 포토 레지스트 마스크는 예를 들면 Krf, Arf, i선 등의 감광성재료로 구성되므로, 이들 마스크의 재질마다 세세하게 나누도록 해도 좋다.
이와 같이 마스크나 피에칭막 등의 종류가 다른 웨이퍼에서는 그들 웨이퍼로부터 반사하는 광스펙트럼의 특성도 다르므로, 그러한 광스펙트럼을 웨이퍼 종별을 고려하지 않고 종점 검출 등에서 이용하면, 검출되는 종점에 어긋남이 생기는 경우 가 있다. 이 때문에, 본 발명에서는 후술하는 바와 같이 웨이퍼 종별을 판정해서, 웨이퍼 종별마다 적절한 종점 검출을 실행한다. 예를 들면 도 5에 나타내는 경우는 웨이퍼 종별이 2종류인 경우이므로, 각각의 웨이퍼 종별을 A, B로 하고 있다.
해석용으로 준비하는 웨이퍼 W1∼W6은 이미 웨이퍼 종별을 알고 있는 웨이퍼이며, 각 웨이퍼 종별(예를 들면 A, B)마다 다른 수치를 할당한다. 이 수치는 자유롭게 할당할 수 있지만, 여기서는 예를 들면 0부터 비로소 정(正)의 정수를 순서대로 할당하고 있다. 1부터 할당해도 좋다. 이 웨이퍼 종별마다 할당하는 수치의 데이터를 웨이퍼 종별 데이터라고 칭하고 있다. 예를 들면 도 5에 나타내는 웨이퍼 종별은 2종류이므로(종별 A, B), 각 웨이퍼 종별에 대응하는 웨이퍼 종별 데이터를 0, 1로 한다.
여기서 말하는 광학 데이터는 예를 들면 웨이퍼상에 광을 조사해서 얻어지는 웨이퍼로부터의 반사광에 대한 소정의 파장 영역(파장대)에 있어서의 스펙트럼 강도의 데이터(광스펙트럼 데이터)이다. 구체적으로는 소정파장 영역내에서 소정 간격마다 1∼K까지의 파장의 광스펙트럼 강도를 이용한다. 예를 들면 195∼955㎚의 범위에 있어서 5㎚간격의 153파장의 광스펙트럼 강도를 이용한다. 각 파장의 광스펙트럼 강도는 예를 들면 1개의 웨이퍼를 에칭했을 때에, 그 에칭개시로부터 수초(예를 들면 3초) 후의 것을 사용한다.
종점 검출용 선택 데이터(336)는 예를 들면 도 6에 나타내는 바와 같이 웨이퍼 종별(예를 들면 A, B)과 각 웨이퍼 종별에 각각 관련지워진 종점 검출 설정 데이터(예를 들면 Da, Db)로 이루어진다. 종점 검출 설정 데이터는 종점 검출에 필요 한 설정 데이터이다. 종점 검출 설정 데이터로서는 예를 들면 종점 검출 방법, 종점 검출 레시피, 이들 방법과 레시피의 조합 등을 들 수 있다.
이와 같이, 웨이퍼 종별마다 최적의 종점 검출 설정 데이터를 정하고, 미리 종점 검출용 선택 데이터(336)로서 기억해 두며, 후술하는 바와 같이 웨이퍼 종별이 판정되었을 때에 그 웨이퍼 종별에 대응하는 종점 검출 설정 데이터를 선택함으로써, 각 웨이퍼 종별에 따른 최적의 종점 검출을 실행할 수 있다.
종점 검출 방법으로서는 예를 들면 웨이퍼에 광을 조사했을 때에 웨이퍼로부터 반사되어 얻어지는 반사광의 광스펙트럼 데이터에 의해 검출되는 막두께에 의거해서 종점을 검출하는 방법, 플라즈마 발광의 광스펙트럼 데이터의 변화에 의거해서 종점을 검출하는 방법 등이 있다. 종점 검출 레시피로서는 예를 들면 종점 검출에 이용하는 광스펙트럼 데이터의 파장 영역(파장대), 웨이퍼에 조사하는 광원의 종류 등을 들 수 있다.
또한, 복수의 막두께와 그 때에 웨이퍼로부터 반사되어야 할 광스펙트럼 데이터의 대응관계를 나타내는 막두께 데이터를 이용하여, 웨이퍼를 처리했을 때에 얻어지는 광스펙트럼 데이터로부터 검출한 막두께에 의거해서 종점 검출을 실행하는 경우에는 웨이퍼 종별마다 막두께 데이터를 종점 검출 레시피로서 기억해 두고, 웨이퍼 종별에 따라서 막두께 데이터를 선택하도록 해도 좋다.
이러한 제어부(300)에서는 웨이퍼 종별을 판정하기 위해 이용하는 웨이퍼 종별 데이터와 광학 데이터의 상관관계 데이터(모델)를 다변량 해석을 이용한 해석 처리에 의해서 미리 작성한다. 구체적으로는 광학 데이터를 설명변량(설명변수)으 로 하고, 웨이퍼 종별 데이터를 피설명변량(목적변량, 목적변수)으로 하는 하기 [1-1]의 관계식(회귀식 등의 예측식, 모델)을 다변량 해석 프로그램을 이용해서 구한다. 하기 회귀식 [1-1]에 있어서, X는 설명변량의 행렬을 의미하고, Y는 피설명변량의 행렬을 의미한다. 또한, B는 설명변량의 계수(하중)로 이루어지는 회귀행렬이며, E는 잔차행렬이다.
Y= BX+ E … [1-1]
예를 들면 도 5에 나타내는 광스펙트럼 데이터를 이용해서 X를 나타내면, 하기 수학식 [1-2]에 나타내는 바와 같이 되며, 도 5에 나타내는 웨이퍼 종별 데이터를 이용해서 Y를 나타내면 하기 수학식 [1-3]에 나타내는 바와 같이 된다. 또, 하기 수학식 [1-2]에 있어서 예를 들면 λa11∼λa1K는 웨이퍼 종별이 Ya인 웨이퍼를 처리한 경우에 얻어지는 광스펙트럼 데이터이며, 1∼K까지의 각 파장의 광스펙트럼 강도의 값에 상당한다.
Figure 112007021197517-pat00001
… [1-2]
Figure 112007021197517-pat00002
… [1-3]
본 실시형태에 있어서 상기 [1-1]를 구할 때에는 예를 들면 JOURNAL OF CHEMOMETRICS, VOL. 2(pp. 211-228)(1998)에 게재되어 있는 PLS(Partial Least Squares)법을 이용하고 있다. 이 PLS법은 행렬 X, Y 각각에 다수의 설명변량 및 피설명변량이 있어도 각각의 소수의 실측값이 있으면 X와 Y의 관계식을 구할 수 있다. 또한, 적은 실측값으로 얻어진 관계식에서도 안정성 및 신뢰성이 높은 것도 PLS법의 특징이다.
프로그램 기억 수단(310)에는 다변량 해석 프로그램으로서 예를 들면 PLS법용의 프로그램이 기억되고, 연산 수단(320)에 있어서 웨이퍼 종별 데이터 및 광학 데이터를 프로그램의 수순에 따라서 처리하며, 상기 회귀식 [1-1]을 구하고, 이 결과를 상관관계 데이터로서 데이터 기억 수단(330)에 기억한다. 따라서, 상기 회귀식 [1-1]을 구하면, 후에는 광학 데이터를 설명변량으로서 행렬 X에 적용시키는 것에 의해 웨이퍼 종별 데이터를 산출할 수 있다. 또한, 산출된 웨이퍼 종별 데이터는 신뢰성이 높은 것이 된다.
예를 들면, XTY 행렬에 대해 i번째의 고유값에 대응하는 제i 주성분은 ti로 표시된다. 행렬 X는 이 제i 주성분의 득점 ti와 벡터 pi를 이용하면 하기 [1-4]식으로 표시되며, 행렬 Y는 이 제i 주성분의 득점 ti와 벡터 ci를 이용하면 하기 [1-5]식으로 표시된다. 또, 하기 [1-4]식, [1-5]식에 있어서, Xi +1, Yi +1은 X, Y의 잔차행렬이며, XT는 행렬 X의 전치(轉置)행렬이다. 이하에서 지수 T는 전치행렬을 의미한다.
X= t1p1+ t2p2+ t3p3+··+ tipi+ Xi +1···[1-4]
Y= t1c1+ t2c2+ t3c3+··+ tici+ Yi +1···[1-5]
그렇게 해서, 제 1 실시형태에서 이용되는 PLS법은 상기 [1-4]식, [1-5]식을 상관시킨 경우의 복수의 고유값 및 각각의 고유벡터를 적은 계산량으로 산출하는 방법이다.
PLS법은 이하의 수순으로 실시된다. 우선 제 1 단계에서는 행렬 X, Y의 센터링 및 스케일링의 조작을 실행한다. 그리고, i=1을 설정하고, X1=X, Y1=Y로 한다. 또한, u1로서 행렬 Y1의 제 1 열을 설정한다. 또한, 센터링은 각 행의 각각의 값으로부터 각각의 행의 평균값을 빼는 조작이며, 스케일링은 각 행의 각각의 값을 각각의 행의 표준편차로 나누는 조작(처리)이다.
제 2 단계에서는 wi=Xi Tui/(ui Tui)을 구한 후, wi의 행렬식을 정규화하고, ti=Xiwi를 구한다. 또한, 행렬 Y에 대해서도 마찬가지의 처리를 실행해서, ci= Yi Tti/(ti Tti)를 구한 후, ci의 행렬식을 정규화하고, ui= Yici/(ci Tci)를 구한다.
제 3 단계에서는 X로딩(부하량) pi= Xi Tti/(ti Tti), Y부하량 qi= Yi Tui/(ui Tui)을 구한다. 그리고, u를 t로 회귀시킨 bi=ui Tti/(ti Tti)를 구한다. 다음에, 잔차행렬 Xi=Xi-tipi T, 잔차행렬 Yi=Yi-bitici T를 구한다. 그리고, i를 인크리먼트해서 i= i+1를 설정하고, 제 2 단계로부터의 처리를 반복한다. 이들 일련의 처리를 PLS법의 프로그램에 따라서 소정의 정지 조건을 만족시킬 때까지, 혹은 잔차행렬 Xi +1이 0에 수속할 때까지 반복하고, 잔차행렬의 최대고유값 및 그 고유벡터를 구한다.
PLS법은 잔차행렬 Xi +1의 정지 조건 또는 0으로의 수속이 빠르고, 10회 정도의 계산이 반복하는 것만으로 잔차행렬이 정지 조건 또는 0에 수속한다. 일반적으로는 4∼5회의 계산의 반복에 의해 잔차행렬이 정지 조건 또는 0에 수속한다. 이 계산 처리에 의해서 구해진 최대고유값 및 그 고유벡터를 이용해서 XTY 행렬의 제 1 주성분을 구하고, X 행렬과 Y 행렬의 최대의 상관관계를 알 수 있다.
(플라즈마 처리 장치의 동작)
다음에, 상기 플라즈마 처리 장치(100)의 동작을 설명한다. 본 실시형태에서는 우선 해석용 웨이퍼(테스트 웨이퍼)를 플라즈마 에칭 처리하는 것에 의해서 해석용 데이터(332)를 취득하고, 이 해석용 데이터(332)를 이용해서 다변량 해석을 실행하는 것에 의해 웨이퍼 종별 데이터와 광학 데이터의 상관관계(회귀식 [1-1])를 구한다. 그리고, 웨이퍼 종별의 판정을 동반하는 웨이퍼 처리(예를 들면 제품용 웨이퍼의 처리)를 실행한다. 이 단계에서는 웨이퍼 처리 개시후의 소정의 시점에 있어서의 광학 데이터를 검출하고, 이 광학 데이터를 회귀식 [1-1]에 적용시키도록 하는 것에 의해 웨이퍼 종별 데이터를 산출하고, 산출된 웨이퍼 종별 데이터로부터 웨이퍼 종별을 판정한다.
여기서, 플라즈마 처리 장치(100)가 실행하는 해석용 웨이퍼 또는 그 이외의 웨이퍼(예를 들면 제품용 웨이퍼)의 플라즈마 에칭 처리의 구체예를 설명한다. 여기서는, 웨이퍼상에 도 3에 나타내는 바와 같은 피에칭막 E로서 폴리 실리콘막과 마스크 M이 형성되어 있는 경우의 플라즈마 에칭 처리에 대해 설명한다.
우선, 서셉터(105)상의 웨이퍼에 대해, 적어도 CF4와 O2를 포함하는 혼합 가스를 이용해서 피에칭막 E의 노출면의 자연 산화막을 제거하는 에칭 처리를 실행한다(브레이크 스루 에칭공정).
브레이크 스루 에칭을 실행할 때의 조건으로서는 예를 들면 처리실(102)내의 압력을 10mTorr, 상부 전극(121)과 서셉터(105)의 간격을 140mm, CF4/O2의 가스유량비(CF4의 가스유량/O2의 가스유량)를 134sccm/26sccm으로 한다. 또한, 웨이퍼를 흡착하기 위해 정전척(110)에 인가하는 전압을 2.5㎸, 웨이퍼 W의 이면 냉각 가스압력을 센터, 에지 모두 3mTorr로 한다. 또한, 처리실(102)내의 설정온도에 대해서는 하부 전극을 75℃, 상부 전극을 80℃, 측벽부를 60℃로 한다.
브레이크 스루 에칭공정에서는 서셉터(105)와 상부 전극(121)에 각각 높은 고주파 전력을 인가한다. 예를 들면 상부 전극(121)에 인가하는 고주파 전력을 650W, 서셉터(105)에 인가하는 고주파 전력을 220W로 한다. 이것에 의해, 피에칭막 E의 노출면의 자연 산화막이 제거된다.
다음에, 마스크 M의 개구부에 있어서, 깊이 방향으로 피에칭막 E를 에칭하는 메인 에칭공정을 실행한다. 이 메인 에칭공정에서는 적어도 HBr와 O2를 포함하는 혼합 가스를 처리 가스로서 이용하고, 마스크 M의 개구부에 있어서, 피에칭막 E를 깊이 방향으로 깎는다. 피에칭막 E는 예를 들면 원래의 막두께의 85%의 깊이까지 에칭된다.
메인 에칭을 실행할 때의 조건으로서는 예를 들면 처리실(102)내의 압력을 20mTorr, 상부 전극(121)과 서셉터(105)의 간격을 140mm, HBr/O2의 가스유량비(HBr의 가스유량/O2의 가스유량)를 400sccm/1sccm으로 한다. 또한, 웨이퍼를 흡착하기 위해 정전척(110)에 인가하는 전압을 2.5㎸, 웨이퍼 W의 이면 냉각 가스압력을 센터, 에지 모두 3mTorr로 한다. 또한, 처리실(102)내의 설정온도에 대해서는 하부 전극을 75℃, 상부 전극을 80℃, 측벽부를 60℃로 한다.
메인 에칭공정에서는 서셉터(105)와 상부 전극(121)에 각각 비교적 높은 고주파 전력을 인가한다. 예를 들면 상부 전극(121)에 인가하는 고주파 전력을 200W, 서셉터(105)에 인가하는 고주파 전력을 100W로 한다. 이것에 의해서, 마스크 M의 개구부에 노출하는 피에칭막 E가 선택적으로 에칭 제거되고, 피에칭막 E에 홀 H가 형성된다.
이러한 플라즈마 에칭 처리시에, 광학계측기(200)에 의해, 광원으로부터의 광을 조사했을 때에 웨이퍼로부터 반사되어 얻어지는 반사광을 광학 데이터(예를 들면 광스펙트럼 데이터)로서 검출한다.
예를 들면 해석용 웨이퍼에 대해서는 처리실(102)내에서 처리 가능한 모든 웨이퍼 종별에 대한 해석용 웨이퍼를 준비하고 상기 플라즈마 에칭 처리를 실행해서 각각의 광학 데이터를 취득하고, 각 웨이퍼 종별마다 웨이퍼 종별 데이터를 설정하여, 웨이퍼 종별 데이터와 광학 데이터를 해석용 데이터(332)로서 데이터 기억 수단(330)에 기억한다. 해석용 데이터는 웨이퍼 종별마다 복수개분의 데이터가 있는 것이 바람직하다. 해석용 데이터의 수가 많을수록 모델의 신뢰성은 향상한다.
(해석 처리의 구체예)
다음에, 해석용 데이터(332)를 이용해서 웨이퍼 종별 데이터와 광학 데이터의 상관관계를 구하기 위한 해석 처리의 구체예에 대해서 설명한다. 도 7은 해석 처리의 구체예를 나타내는 흐름도이다. 스텝 S110에서 해석 처리에 이용하는 웨이퍼 종별 데이터와 광학 데이터를 취득한다. 구체적으로는 예를 들면 데이터 기억 수단(330)에 기억된 해석용 데이터(332)로부터 웨이퍼 종별 데이터와 광학 데이터를 취득한다.
다음에, 스텝 S120에 있어서 웨이퍼 종별 데이터와 광학 데이터의 상관관계를 구한다. 즉 웨이퍼 종별 데이터와 광학 데이터에 의거해서 상기 PLS법에 의한 다변량 해석을 실행하고, 이들 상관관계(예를 들면 회귀식 [1-1])를 구하며, 그 상 관관계 데이터(334)를 데이터 기억 수단(330)에 기억시킨다.
(해석 결과를 이용해서 실행하는 웨이퍼 처리의 구체예)
다음에, 해석 처리의 결과를 이용해서 실행하는 웨이퍼 처리의 구체예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 8은 본 실시형태에 관한 웨이퍼 처리의 구체예를 나타내는 흐름도이다. 여기서는 예를 들면 해석용 웨이퍼 이외의 웨이퍼(제품용 웨이퍼 등)에 대해 플라즈마 에칭 처리를 실행한다. 이 웨이퍼 처리에서는 에칭개시 직후에 상관관계 데이터(334)를 이용해서 웨이퍼 종별을 판정한 후에, 웨이퍼 종별에 따른 종점 검출 설정 데이터를 선택하고, 그 종점 검출 설정 데이터에 의거해서 에칭의 종점 검출을 실행한다.
구체적으로는 도 8에 나타내는 바와 같이, 우선 스텝 S210에 있어서 웨이퍼에 대한 플라즈마 에칭 처리를 개시하고, 스텝 S220에 있어서 종점 검출 설정 데이터 선택 처리를 실행한다. 이 경우의 플라즈마 에칭 처리는 상기의 경우와 마찬가지다.
스텝 S220의 종점 검출 설정 데이터 선택 처리는 예를 들면 도 9에 나타내는 바와 같이 실행된다. 즉, 우선 스텝 S 221에 있어서 에칭개시했을 때, 예를 들면 에칭개시부터 수초(예를 들면 3초)후의 광학 데이터를 광학계측기(200)에 의해 취득한다.
다음에, 스텝 S222에 있어서, 데이터 기억 수단(330)으로부터의 상관관계 데이터(334)를 이용하여, 취득한 광학 데이터로부터 웨이퍼 종별 데이터를 산출한다. 구체적으로는 광학 데이터를 상관관계 데이터(334)인 회귀식 [1-1]에 적용시키도록 해서 웨이퍼 종별 데이터를 산출한다.
예를 들면 웨이퍼 W11∼W16을 에칭한 경우, 에칭개시부터 3초후의 광학 데이터인 광스펙트럼 데이터는 도 11에 나타내는 바와 같이 된다. 도 11은 횡축에 파장을 취하고, 종축에 각 파장의 광강도를 반사율로 나타낸 것을 취하고 있다. 도 11에 나타내는 파장 영역의 광스펙트럼 데이터에서는 대략 2가지의 곡선군, 즉 웨이퍼 W11∼W13의 곡선군과 웨이퍼 W14∼W16의 곡선군으로 나누어진다.
계속해서 스텝 S223에 있어서, 산출된 웨이퍼 종별 데이터로부터 웨이퍼 종별(A, B)을 판정한다. 산출된 웨이퍼 종별 데이터가, 예를 들면 도 5에 나타내는 해석용 데이터(332)로 미리 설정한 웨이퍼 종별 데이터 0에 가까운 경우에는 웨이퍼 종별을 A로 판정하고, 웨이퍼 종별 데이터 1에 가까운 경우에는 웨이퍼 종별을 B로 판정한다.
예를 들면 상기 웨이퍼 W11∼W16의 광스펙트럼 데이터를 회귀식 [1-1]에 적용시키도록 해서 산출한 웨이퍼 종별 데이터를 플롯(plot)한 것을 도 12에 나타낸다. 도 12에 의하면, 웨이퍼 종별 데이터에 대해서도 상기 광스펙트럼 데이터의 곡선군에 대응해서 대략 2종류의 데이터군, 즉 웨이퍼 W11∼W13의 데이터군과 웨이퍼 W14∼W16의 데이터군으로 나누어져 있는 것을 알 수 있다. 웨이퍼 W11∼W13의 데이터군은 1에 가까운 값이며, 웨이퍼 W14∼W16의 데이터군은 0에 가까운 값이다. 따라서, 산출된 웨이퍼 종별 데이터가 예를 들면 0과 1의 중간값인 0.5를 임계값으로 하고, 이 임계값 이하인 경우에는 웨이퍼 종별을 A로 판정하고, 이 임계값을 넘은 경우에는 웨이퍼 종별을 B로 판정한다.
다음에, 스텝 S224에 있어서, 판정된 웨이퍼 종별에 대응하는 종점 검출 설정 데이터를 선택한다. 구체적으로는 데이터 기억 수단(330)의 종점 검출용 선택 데이터(336)로부터 판정된 웨이퍼 종별에 대응하는 종점 검출 설정 데이터를 선택한다. 예를 들면 도 6에 나타내는 종점 검출용 선택 데이터(336)이면, 웨이퍼 종별이 A인 경우에는 종점 검출 설정 데이터 Da를 선택하고, 웨이퍼 종별이 B인 경우에는 종점 검출 설정 데이터 Db를 선택한다.
다음에 도 8에 나타내는 스텝 S230의 처리로 이행한다. 스텝 S230에서는 선택된 종점 검출 설정 데이터(예를 들면 종점 검출 레시피)에 의거하는 종점 검출 처리를 실행한다. 이 종점 검출 처리의 구체예를 도 10에 나타낸다. 이 예는 광스펙트럼 데이터에 의거해서 얻어지는 피에칭막의 막두께에 의거해서 종점을 검출하는 것이다. 이 경우, 도 6에 나타내는 종점 검출 설정 데이터 Da, Db는 예를 들면 광스펙트럼 데이터로부터 막두께를 검출하기 위한 방법이나 레시피이다.
종점 검출 처리에서는 예를 들면 도 10에 나타내는 바와 같이 웨이퍼 처리를 실행하고 있는 동안, 스텝 S231에 있어서 광학계측기(200)로부터 광스펙트럼 데이터를 취득하고, 스텝 S232에 있어서 피에칭막의 막두께를 검출한다. 이 경우, 예를 들면 웨이퍼 종별이 A인 경우에는 광스펙트럼 데이터로부터 종점 검출 설정 데이터 Da을 이용해서 막두께를 검출하고, 웨이퍼 종별이 B인 경우에는 광스펙트럼 데이터로부터 종점 검출 설정 데이터 Db를 이용해서 막두께를 검출한다. 이것에 의해, 웨이퍼 종별에 관계없이 정확하게 막두께를 검출할 수 있다.
다음에, 스텝 S233에 있어서, 검출된 막두께가 에칭종점의 막두께(미리 설정 된 목표의 막두께)인지의 여부를 판단한다. 스텝 S233에 있어서, 에칭종점의 막두께가 아니라고 판단한 경우에는 스텝 S234에 있어서 소정의 샘플링 시간이 경과했는지의 여부를 판단하고, 샘플링 시간 경과했다고 판단하면, 스텝 S231의 처리에 되돌아가 광학 데이터를 취득한다. 이렇게 해서, 소정의 샘플링 시간마다 광학 데이터를 취득해서 피에칭막의 막두께를 검출하며, 검출된 막두께가 에칭종점의 막두께로 되었는지 판단한다. 그리고, 스텝 S233에 있어서 검출한 막두께가 목표의 막두께로 되었다고 판단한 경우에는 도 8에 나타내는 처리로 되돌리고, 스텝 S240에 있어서 에칭을 종료한다.
다음에, 종별 A, B의 웨이퍼에 대해 플라즈마 에칭 처리를 실행한 경우의 실험 결과에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 13은 웨이퍼 종별에 관계없이 동일한 종점 검출 설정 데이터(여기서는 종점 검출에 이용하는 광스펙트럼 데이터의 파장 영역(파장대))에 의거해서 종점 검출을 시행한 경우이며, 도 14는 웨이퍼 종별을 판정하여 선택한 종점 검출 설정 데이터에 의거해서 종점 검출을 한 경우이다. 여기서는, 종별 A의 웨이퍼 9개와 종별 B의 웨이퍼 6개에 대해서 각각 플라즈마 에칭 처리를 실행하여 종점 검출을 실행하고, 검출한 종점으로 처리를 종료한 경우의 에칭 시간을 검출하였다. 웨이퍼 종별 A, B는 각각, 웨이퍼상의 마스크 패턴의 개구율이 다른 것이다. 또, 웨이퍼 종별 A, B는 웨이퍼상에 형성된 피에칭막의 재질 및 마스크의 재질은 동일하다.
이러한 실험 결과에 의하면, 웨이퍼 종별에 관계없이 동일한 종점 검출 설정 데이터(파장 영역)를 이용한 경우(도 13)에는 웨이퍼 종별 A의 에칭 시간 데이터군 과 웨이퍼 종별 B의 에칭 시간 데이터군의 사이에 어긋남이 발생하고 있다. 이에 대해, 웨이퍼 종별에 따라 선택한 종점 검출 설정 데이터(파장 영역)를 이용한 경우(도 14)에는 웨이퍼 종별 A의 에칭 시간 데이터군과 웨이퍼 종별 B의 에칭 시간 데이터군의 사이에는 거의 어긋남이 발생하고 있지 않다. 이것에 의하면, 웨이퍼 종별에 따라서 선택한 종점 검출 설정 데이터를 이용하는 것에 의해, 에칭 시간의 어긋남을 없앨 수 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 본 실시형태에서는 웨이퍼 종별에 따라 종점 검출 설정 데이터를 선택할 수 있으므로, 웨이퍼 종별에 따른 종점 검출을 실행할 수 있으므로, 웨이퍼 종별에 관계없이 정확한 종점 검출을 실행할 수 있다.
(제 2 실시형태)
다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 제 2 실시형태에서 사용하는 플라즈마 처리 장치(100), 광학계측기(200)의 구성에 대해서는 각각, 도 1, 도 2에 나타내는 것과 마찬가지이기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다. 제 2 실시형태에서는 웨이퍼 종별을 피에칭막상에 형성되는 마스크 패턴의 종류로 나눈 경우에, 마스크 패턴의 종류마다 최적의 종점 검출 레시피(예를 들면 막두께 데이타)를 이용하는 경우를 예로 들어 설명한다.
(웨이퍼 종별과 종점 검출 설정 데이터)
마스크 패턴의 종류에 따라서는 정확한 에칭종점을 검출할 수 없는 경우가 있으므로, 본 실시형태에서는 마스크 패턴의 종류가 다른 웨이퍼의 종별을 판정하 서, 마스크 패턴의 종류에 따른 종점 검출 방법을 종점 검출 설정 데이터로서 선택하는 것에 의해, 마스크 패턴의 종류에 관계없이 정확한 에칭종점을 검출할 수 있도록 한다.
이 경우의 종점 검출용 선택 데이터(336)는 도 15에 나타내는 바와 같이 된다. 여기서의 웨이퍼 종별은 예를 들면 마스크 패턴에 있어서의 소정 영역의 개구율에 의해서 나누고, 2종류의 마스크 패턴(예를 들면 제 1 마스크 패턴, 제 2 마스크 패턴)이 있는 경우에는 제 1 마스크 패턴의 웨이퍼의 종별을 A, 제 2 마스크 패턴의 웨이퍼의 종별을 B로 한다. 또한, 웨이퍼 종별 A에 대응하는 종점 검출 설정 데이터는 종점 검출 레시피 Ra, 웨이퍼 종별 B에 대응하는 종점 검출 설정 데이터는 종점 검출 레시피 Rb로 한다.
이러한 종별 A, B의 웨이퍼상에는 예를 들면 도 3에 나타내는 바와 같이 피에칭막 E와, 이 피에칭막 E에 홀을 형성하기 위한 소정의 개구부를 갖는 마스크 M이 형성되어 있다. 종별 A의 웨이퍼의 피에칭막 E는 예를 들면 폴리 실리콘막으로 구성되며, 마스크 M의 종류는 예를 들면 산화규소재(SiO2) 등의 하드 마스크로 구성된다. 피에칭막 E, 하드 마스크 M으로서는 이것에 한정되는 것은 아니며, 마스크 M은 예를 들면 질화규소재(Si3N4) 등의 하드 마스크라도 좋고, 또한 포토 레지스트재(감광성재료)로 구성되는 포토 레지스트 마스크로 구성해도 좋다. 그리고, 종별 A의 웨이퍼의 마스크 M은 제 1 마스크 패턴으로 패터닝되어 있다. 이에 대해, 종별 B의 웨이퍼의 마스크 M은 상기 제 1 마스크 패턴과는 개구율이 다른 제 2 마스크 패턴으로 패터닝되어 있다.
(종점 검출 방법)
다음에, 본 실시형태에 관한 에칭의 종점 검출 방법에 대해서 설명한다. 여기서는 종별 A, B의 웨이퍼 모두 마찬가지로 종점 검출 방법을 실행한다. 구체적으로는 도 3에 나타내는 바와 같이 광원(206)으로부터 단일의 광 La를 웨이퍼 W에 향해서 조사한다. 그러면, 조사광 La는 마스크 M과 피에칭막 E의 경계면에서 반사하거나, 피에칭막 E의 노출면(홀 H의 저면)에서 반사한다. 이들 반사광은 서로 간섭하며, 그 간섭광은 다중분광기(208)에 의해 검출된다. 다중분광기(208)에 의해 검출된 간섭광은 광학 데이터(광스펙트럼 데이터)로서 제어부(300)에 입력된다.
이 광스펙트럼 데이터는 상술한 바와 같이 각 파장의 광강도로 이루어지므로, 피에칭막 E가 에칭되어 막두께가 변화하면, 각 파장의 광강도가 변화하기 때문에, 광스펙트럼 데이터의 특성도 변화한다. 이 때문에, 미리 막두께와 광스펙트럼 데이터의 대응관계를 나타내는 막두께 데이터를 작성해 두면, 이 막두께 데이터를 이용하는 것에 의해, 웨이퍼를 에칭하면서, 소정의 샘플링 타이밍마다 다중분광기(208)에 의해서 검출되는 광스펙트럼 데이터로부터 피에칭막 E의 막두께를 실시간으로 취득할 수 있다.
피에칭막 E의 막두께를 취득할 때에는 예를 들면 다중분광기(208)에 의해서 검출되는 광스펙트럼 데이터와 막두께 데이터에 있어서의 광스펙트럼 데이터의 피팅(fitting)을 하고, 가장 피팅이 좋은 막두께 데이터에 있어서의 광스펙트럼 데이터에 대응하는 막두께를 피에칭막 E의 막두께로서 취득한다. 이렇게 해서, 피에칭 막 E의 막두께를 감시하고, 소정의 막두께로 된 시점에서 에칭을 종료한다.
또한, 광스펙트럼 데이터에 있어서의 각 파장의 광강도는 마스크 패턴의 종류(개구율)에 따라서 다르므로, 광스펙트럼 데이터의 특성도 다르다. 그래서, 본 실시형태에서는 웨이퍼 종별 A, B에 대응한 2종류의 막두께 데이터를 각각 종점 검출 레시피 Ra, Rb로서 작성해 두고, 웨이퍼 종별 A에 대해서는 종점 검출 레시피 Ra의 막두께 데이터를 이용하고, 웨이퍼 종별 B에 대해서는 종점 검출 레시피 Rb의 막두께 데이터를 이용해서 막두께를 취득할 수 있도록 한다.
구체적으로는 본 실시형태에 관한 종별 A, B의 웨이퍼와 동등한 웨이퍼를 준비하고, 그 웨이퍼에 대해 플라즈마 에칭 처리를 실시해서, 광스펙트럼 데이터를 취득하면서 피에칭막 E의 막두께(예를 들면 노출 부분의 막두께)를 계측하는 것에 의해, 막두께와 광스펙트럼 데이터의 대응관계를 나타내는 2종류의 막두께 데이터를 각각 작성한다. 그리고, 이들 2종류의 막두께 데이터를 각각 종점 검출 레시피 Ra, Rb로서 웨이퍼 종별 A, B에 대응시킨 종점 검출용 선택 데이터(336)를 데이터 기억 수단(330)에 기억해 둔다.
이들 종점 검출 레시피 Ra, Rb에 대한 막두께 데이터의 구체예를 각각 도 16(a), (b)에 나타낸다. 막두께 데이터는 예를 들면 도 16(a), (b)에 나타내는 바와 같이 막두께 검출에 이용하는 소정 간격의 막두께(Tl, T2, T3,···)와, 이 막두께시에 얻어져야 되는 광스펙트럼 데이터로 구성된다. 이 경우의 광스펙트럼 데이터는 소정의 파장 영역(파장대)에 있어서의 각 파장의 발광강도이다. 이 광스펙트럼 데이터의 파장 영역은 웨이퍼 종별에 따라 변경되도록 해도 좋다. 웨이퍼 종 별에 따라 가장 특성의 차이가 나타나는 파장 영역, 예를 들면 발광강도의 변화가 큰 파장 영역을 설정하는 것에 의해, 더욱 정확하게 종점 검출을 실행할 수 있다. 또, 이러한 광스펙트럼 데이터의 파장 영역을 종점 검출 레시피 Ra, Rb로 해도 좋다.
(플라즈마 처리 장치의 동작예)
다음에, 제 2 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치(100)의 동작예에 대해서 설명한다. 제 2 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치(100)에 대해서도, 제 1 실시형태의 경우와 마찬가지로, 미리 웨이퍼 종별 데이터와 광학 데이터의 상관관계를 구해 둔다. 구체적으로는 예를 들면 도 5에 나타내는 바와 같은 해석용 데이터(332)를 취득하고, 도 7에 나타내는 바와 같은 해석 처리에 의해 해석용 데이터(332)를 이용해서 다변량해석을 실행한다. 이것에 의해, 웨이퍼 종별 데이터와 광학 데이터의 상관관계(회귀식 [1-1])를 구하고, 그 해석 결과로부터 얻어지는 상관관계 데이터(334)를 데이터 기억 수단(330)에 기억한다.
다음에, 웨이퍼 종별의 판정을 수반하는 웨이퍼 처리(예를 들면 제품웨이퍼의 처리)를 실행한다. 이 웨이퍼 처리에서는 도 8에 나타내는 바와 같이, 에칭 개시후에 상관관계 데이터(334)를 이용해서 웨이퍼 종별을 판정한 후에, 웨이퍼 종별에 따른 종점 검출 설정 데이터를 선택하고, 그 종점 검출 설정 데이터에 의거해서 에칭의 종점 검출을 실행한다. 본 실시형태에서는 웨이퍼 종별을 A로 판정한 경우에는 종점 검출 레시피 Ra를 종점 검출 설정 데이터로서 선택하고, 종점 검출 레시피 Ra의 막두께 데이터에 의거해서 피에칭막의 막두께를 검출하면서 종점 검출을 실행한다. 또한, 웨이퍼 종별을 B로 판정한 경우에는 종점 검출 레시피 Rb를 종점 검출 설정 데이터로서 선택하고, 종점 검출 레시피 Rb의 막두께 데이터에 의거해서 피에칭막의 막두께를 검출하면서 종점 검출을 실행한다. 그리고, 에칭의 종점 검출이 검출되면, 에칭을 종료한다.
이것에 의해, 마스크 패턴의 종류로 나눈 웨이퍼 종별을 자동적으로 판정하고, 판정된 웨이퍼 종별에 따른 종점 검출 레시피를 자동적으로 선택할 수 있으며, 이것에 의해서 마스크 패턴의 종류에 관계없이 정확한 종점 검출을 실행할 수 있다.
(제 3 실시형태)
다음에, 본 발명의 제 3 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 제 3 실시형태에서 사용하는 플라즈마 처리 장치(100), 광학계측기(200)의 구성에 대해서는 각각, 도 1,도 2에 나타내는 것과 마찬가지이기 때문에, 그 상세한 설명을 생략한다. 제 3 실시형태에서는 웨이퍼 종별을 피에칭막상에 형성되는 마스크의 재질의 종류로 나눈 경우에, 마스크의 재질의 종류마다 최적의 종점 검출 방법을 이용하는 경우를 예로 들어 설명한다.
(웨이퍼 종별과 종점 검출 설정 데이터)
마스크의 재질의 종류(예를 들면 하드 마스크와 포토 레지스트 마스크)에 의해서는 정확한 에칭종점을 검출할 수 없는 경우가 있으므로, 본 실시형태에서는 마스크의 재질의 종류가 다른 웨이퍼의 종별을 판정하고, 마스크의 재질의 종류에 따 른 종점 검출 방법을 종점 검출 설정 데이터로서 선택하는 것에 의해서, 마스크의 재질의 종류에 관계없이 정확한 에칭종점을 검출할 수 있도록 한다.
이 경우의 종점 검출용 선택 데이터(336)는 도 17에 나타내는 바와 같이 된다. 여기서의 웨이퍼 종별은 광의 투과율로 나눈다. 예를 들면 하드 마스크와 포토 레지스트 마스크로 나누고, 하드 마스크가 형성되어 있는 웨이퍼의 종별을 A, 포토 레지스트 마스크가 형성되어 있는 웨이퍼의 종별을 B로 한다. 또한, 웨이퍼 종별 A에 대응하는 종점 검출 설정 데이터는 방법 Qa, 웨이퍼 종별 B에 대응하는 종점 검출 설정 데이터는 방법 Qb로 한다.
이러한 종별 A의 웨이퍼상에는 예를 들면 도 18(a)에 나타내는 바와 같이 피에칭막 E와, 이 피에칭막 E에 홀을 형성하기 위한 소정의 개구부를 갖는 하드 마스크 Ma가 형성되어 있다. 종별 A의 웨이퍼의 피에칭막 E는 예를 들면 폴리 실리콘막으로 구성되고, 하드 마스크 Ma는 예를 들면 산화규소재(SiO2)로 구성된다. 피에칭막 E, 하드 마스크 Ma로서는 이것에 한정되는 것은 아니며, 하드 마스크 Ma는 예를 들면 질화규소재(Si3N4) 등으로 구성해도 좋다.
이에 대해, 종별 B의 웨이퍼상에는 예를 들면 도 19(a)에 나타내는 바와 같이 피에칭막 E와, 이 피에칭막 E에 홀을 형성하기 위한 소정의 개구부를 갖는 하드 마스크 Ma가 형성되어 있다. 종별 B의 웨이퍼의 피에칭막 E는 예를 들면 종별 A의 웨이퍼와 마찬가지의 폴리 실리콘막으로 구성되고, 포토 레지스트 마스크 Mb는 예를 들면 i선 등의 포토 레지스트재(감광성재료)로 구성된다. 피에칭막 E, 포토 레 지스트 마스크 Mb로서는 이것에 한정되는 것은 아니며, 포토 레지스트 마스크 Mb는 예를 들면 Krf, Arf 등의 감광성재료로 구성해도 좋다.
(종점 검출 방법)
다음에, 제 3 실시형태에 관한 에칭의 종점 검출 방법 Qa, Qb에 대해서 설명한다. 우선, 종점 검출 방법 Qa에 대해서 설명한다. 하드 마스크 Ma가 형성된 종별 A의 웨이퍼는 예를 들면 도 18(a)에 나타내는 상태로부터 더욱 에칭이 진행하면, 도 18(b)에 나타내는 바와 같이 피에칭막 E의 노출 부분(마스크 Ma의 개구부의 부분)만이 서서히 에칭되어, 홀 H가 형성되어 간다. 이 경우의 에칭은 예를 들면 처리 가스로서 HBr가스와 O2가스의 혼합 가스를 이용한다.
이 경우, 광원(206)으로부터 단일의 광 La를 웨이퍼 W에 향해서 조사한다. 그러면, 조사광 La는 하드 마스크 Ma를 투과하여 하드 마스크 Ma와 피에칭막 E의 경계면에서 반사함과 동시에, 피에칭막 E의 노출면(홀 H의 저면)에서 반사한다. 이들 반사광 La11, La12는 서로 간섭하고, 그 간섭광은 다중분광기(208)에 의해 검출된다. 다중분광기(208)에 의해 검출된 간섭광 Lai는 광학 데이터(광스펙트럼 데이터)로서 제어부(300)에 입력된다.
이렇게 해서, 다중분광기(208)에 의해 검출된 간섭광 Lai의 광강도(광스펙트럼 데이터의 각 파장의 광강도)는 예를 들면 도 18(a)에 나타내는 상태에서 도 18(b)에 나타내는 상태로, 홀 H가 깊게 됨에 따라서 주기적으로 증감한다. 그래서, 제어부(300)는 다중분광기(208)에 의해서 검출된 간섭광 Lai의 광강도를 예를 들면 소정의 샘플링 타이밍마다 받아들이고, 그 간섭광 Lai의 광강도변화에 의해서 얻어지는 피에칭막 E의 에칭량(예를 들면 홀 H의 깊이 h12)에 의거해서 피에칭막 E의 막두께(에칭잔여 막량)를 실시간으로 산출할 수 있다. 그리고, 피에칭막 E가 소정의 막두께로 된 시점에서 에칭을 종료한다.
또, 종점 검출 방법 Qa에서는 광원(206)으로부터의 조사광 La가 하드 마스크 Ma를 투과하므로, 에칭에 의해서 하드 마스크 h11의 표면이 깎여도, 그것이 피에칭막 E의 막두께의 산출에 영향을 미치는 일은 없다.
다음에, 종점 검출 방법 Qb에 대해서 설명한다. 포토 레지스트 마스크 Mb가 형성된 종별 B의 웨이퍼에 있어서도 예를 들면 도 19(a)에 나타내는 상태에서 더욱 에칭이 진행하면, 도 19(b)에 나타내는 바와 같이 피에칭막 E의 노출 부분(마스크 Mb의 개구부의 부분)만이 서서히 에칭되어, 홀 H가 형성되어 간다. 이 경우의 에칭도 종별 A의 웨이퍼의 경우와 마찬가지의 조건으로 예를 들면 처리 가스로서 HBr가스와 O2가스의 혼합 가스를 이용한다.
종별 B의 웨이퍼에서는 상기 종점 검출 방법 Qa와 같이 광원(206)으로부터의 단일의 조사광 La만으로는 피에칭막 E의 막두께를 검출할 수 없는 경우가 있다. 예를 들면 광원(206)으로부터의 조사광 La의 파장에 있어서 큰 흡수계수를 갖는 포토 레지스트 마스크 Mb의 경우에는 하드 마스크 Ma의 경우와 달리, 조사광 La가 포토 레지스트 마스크 Mb를 투과하지않기 때문에, 포토 레지스트 마스크 Mb와 피에칭막 E의 경계면으로부터의 반사광를 얻어지지 않게 된다. 이 때문에, 광원(206)으로부 터 단일의 조사광 La를 조사해도 피에칭막 E의 막두께를 검출할 수 없다. 그래서, 종별 B의 웨이퍼에 대해서는 광원(206)으로부터 파장이 다른 복수의 광(예를 들면 조사광 La, Lb)을 웨이퍼를 향해서 조사하는 종점 검출 방법 Qb를 실행한다.
구체적으로는 광원(206)으로부터 파장이 다른 2개의 광(제 1 조사광 La, 제 2 조사광 Lb)을 웨이퍼 W를 향해서 조사한다. 예를 들면 조사광 La의 파장은 261㎚로 하고, 조사광 Lb의 파장은 387㎚로 한다. 조사광 La의 파장 261㎚은 포토 레지스트 마스크 Mb의 광흡수대에 포함되므로, 조사광 La는 포토 레지스트 마스크 Mb를 투과할 수 없어, 포토 레지스트 마스크 Mb의 상면에서 반사함과 동시에, 피에칭막 E의 노출면(홀 H의 저면)에서 반사한다. 이들 반사광 La21, La22는 서로 간섭하며, 그 제 1 간섭광 Lai는 다중분광기(208)에 의해 검출된다. 다중분광기(208)에 의해 검출된 제 1 간섭광 Lai는 제 1 광학 데이터(제 1 광스펙트럼 데이터)로서 제어부(300)에 입력된다.
한편, 조사광 Lb는 조사광 La의 파장 261㎚보다 긴 파장 387㎚이기 때문에, 포토 레지스트 마스크 Mb를 투과하고, 포토 레지스트 마스크 Mb와 피에칭막 E의 경계면에서 반사함과 동시에, 포토 레지스트 마스크 Mb의 상면에서 반사한다. 이들 반사광 Lb21, Lb22는 서로 간섭하며, 그 제 2 간섭광 Lbi는 다중분광기(208)에 의해 검출된다. 다중분광기(208)에 의해 검출된 제 2 간섭광 Lbi는 제 2 광학 데이터(제 2 광스펙트럼 데이터)로서 제어부(300)에 입력된다.
이렇게 해서, 다중분광기(208)에 의해 검출된 간섭광 Lai, Lbi의 광강도(광스펙트럼 데이터의 각 파장의 광강도)는 예를 들면 도 19(a)에 나타내는 상태에서 도 19(b)에 나타내는 상태로, 홀 H가 깊어짐에 따라 주기적으로 증감한다. 그래서, 제어부(300)는 다중분광기(208)에 의해서 검출된 간섭광 Lai, Lbi의 광강도를 예를 들면 소정의 샘플링 타이밍마다 받아들이고, 그 간섭광 Lai, Lbi의 광강도변화에 의거해서 피에칭막 E의 막두께(예를 들면 홀 H의 깊이)를 실시간으로 산출한다.
구체적으로는 제 1 간섭광 Lai의 광강도의 변화로부터 구한 홀 H의 저면위치(포토 레지스트 마스크 Mb의 상면과 홀 H의 저면의 고저차)에, 제 2 간섭광 Lbi의 광강도의 변화로부터 구한 포토 레지스트 마스크 Mb의 에칭량(마모량 h21)을 가산하는 것에 의해 얻어지는 피에칭막 E의 에칭량(홀 H의 절대적인 깊이 치수 h22)에 의거해서 피에칭막 E의 막두께(에칭잔여막량)을 산출할 수 있다. 그리고, 피에칭막 E가 소정의 막두께로 된 시점에서 에칭을 종료한다.
또, 종점 검출 방법 Qb에서는 광원(206)으로부터의 조사광 La, Lb는 모두 포토 레지스트 마스크 Mb의 상면에서 반사하는 광이 있으므로, 이들 반사광을 이용하여 피에칭막 E의 막두께를 검출하는 것에 의해, 에칭에 의해서 포토 레지스트 마스크 Mb의 표면이 깎이고, 표면의 위치가 어긋나도, 그것이 피에칭막 E의 막두께의 산출에 영향을 주는 일은 없다.
(플라즈마 처리 장치의 동작예)
다음에, 제 3 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치(100)의 동작예에 대해서 설명한다. 제 3 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치(100)에 대해서도, 제 1 실시형태의 경우와 마찬가지로, 미리 웨이퍼 종별 데이터와 광학 데이터의 상관관계를 구한다. 구체적으로는 예를 들면 도 5에 나타내는 바와 같은 해석용 데이터(332)를 취득하고, 도 7에 나타내는 바와 같은 해석 처리에 의해 해석용 데이터(332)를 이용해서 다변량 해석을 실행한다. 이것에 의해, 웨이퍼 종별 데이터와 광학 데이터의 상관관계(회귀식 [1-1])를 구하고, 그 해석 결과로부터 얻어지는 상관관계 데이터(334)를 데이터 기억 수단(330)에 기억한다.
다음에, 웨이퍼 종별의 판정을 따르는 웨이퍼 처리(예를 들면 제품 웨이퍼의 처리)를 실행한다. 이 웨이퍼 처리에서는 도 8에 나타내는 바와 같이, 에칭 개시후에 상관관계 데이터(334)를 이용해서 웨이퍼 종별을 판정한 후에, 웨이퍼 종별에 따른 종점 검출 설정 데이터를 선택하고, 그 종점 검출 설정 데이터에 의거해서 에칭의 종점 검출을 실행한다. 본 실시형태에서는 웨이퍼 종별을 A로 판정한 경우에는 종점 검출 방법 Qa를 종점 검출 설정 데이터로서 선택하고, 종점 검출 방법 Qa에 의해서 종점 검출을 실행한다. 또한, 웨이퍼 종별을 B로 판정한 경우에는 종점 검출 방법 Qb를 종점 검출 설정 데이터로서 선택하며, 종점 검출 방법 Qb에 의해서 종점 검출을 실행한다. 그리고, 에칭의 종점 검출이 검출되면, 에칭을 종료한다.
이것에 의해, 마스크의 재질의 종류에 의해 나눈 웨이퍼 종별을 자동적으로 판정하고, 판정된 웨이퍼 종별에 따른 종점 검출 방법을 자동적으로 선택할 수 있으며, 이것에 의해서 마스크의 재질의 종류에 관계없이 정확한 종점 검출을 할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 물론이다. 당업자라면, 특허청구의 범위에 기재된 범주내에서, 각종의 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것 은 분명하고, 그들에 관해서도 당연히 본 발명의 기술범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들면 상기 실시형태에서는 플라즈마 처리로서, 웨이퍼에 대해 에칭을 실행하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며, 웨이퍼에 대해서 성막 등의 다른 플라즈마 처리를 실행하는 경우에도 본 발명은 적용 가능하다.
본 발명은 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치에 적용 가능하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판의 종별을 자동적으로 판정하고, 판정된 기판의 종별에 따른 종점 검출 설정을 자동적으로 선택할 수 있다. 이것에 의해, 기판의 종별에 따른 종점 검출을 실행할 수 있다.

Claims (21)

  1. 처리실내에 마련된 전극에 고주파 전력을 인가하여 처리 가스의 플라즈마를 발생시키고, 그 플라즈마에 의해 기판에 대해 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리 방법으로서,
    복수의 기판 종별에 대응해서 설정되는 기판 종별 데이터와 상기 기판을 플라즈마 처리할 때에 광학 데이터 검출 수단에 의해 검출되는 광학 데이터의 상관관계를 다변량 해석에 의해 구하는 해석공정과,
    상기 해석공정에서 구한 상관관계를 이용하여, 임의의 기판의 플라즈마 처리를 개시했을 때에 상기 광학 데이터 검출 수단으로부터 검출되는 광학 데이터로부터 기판 종별 데이터를 산출하고, 산출된 기판 종별 데이터에 의거해서 그 기판의 종별을 판정하는 판정공정과,
    미리 데이터 기억 수단에 상기 각 기판 종별에 각각 관련지워 기억된 플라즈마 처리의 종점을 검출하기 위한 각 설정 데이터로부터, 상기 판정공정에서 판정한 상기 기판 종별에 대응하는 설정 데이터를 선택하는 선택공정과,
    상기 선택공정에서 선택한 설정 데이터에 의거해서 상기 플라즈마 처리의 종점 검출을 실행하는 종점 검출 공정과,
    상기 종점 검출 공정에서 검출된 종점에서 플라즈마 처리를 종료하는 종료공정을 갖는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 데이터 검출 수단은 상기 기판상에 광을 조사하는 광원과, 광원으로부터의 조사광이 상기 기판상으로부터 반사되어 얻어지는 반사광의 광스펙트럼 데이터를 검출하는 광검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 종별을 판정하기 위한 광학 데이터는 상기 기판의 플라즈마 처리를 개시한 직후의 소정시점에서 상기 광학 데이터 검출 수단에 의해 검출되는 광스펙트럼 데이터인 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판 종별은 플라즈마 처리의 대상으로 되는 피처리막상에 형성되는 마스크의 종류에 의해서 나누어지고,
    상기 종점 검출 공정은 상기 기판을 처리하면서, 소정의 타이밍에서 상기 광학 데이터 검출 수단에 의해 검출되는 광스펙트럼 데이터에 의거하여 그 기판상의 피처리막의 막두께를 검출하고, 검출된 막두께가 소정의 막두께로 된 시점을 플라즈마 처리의 종점으로 하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 설정 데이터는 상기 각 기판 종별에 적합한 종점 검출 방법 또는 종점 검출 레시피로서,
    상기 종점 검출 방법은, 기판에 광을 조사했을 때 기판으로부터 반사되어 얻어지는 반사광의 광스펙트럼 데이터에 의해 검출되는 막두께에 의거해서 종점을 검출하는 방법 또는 플라즈마 발광의 광스펙트럼 데이터의 변화에 의거해서 종점을 검출하는 방법이고,
    상기 종점 검출 레시피는, 기판 종별 마다의 막두께 데이터 또는 광스펙트럼 데이터의 파장 영역, 기판에 조사하는 광원의 종류인 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 해석공정에서는 상기 다변량 해석으로서 부분최소 제곱법을 이용하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 방법.
  7. 처리실내에 마련된 전극에 고주파 전력을 인가하여 처리 가스의 플라즈마를 발생시키고, 그 플라즈마에 의해 기판에 대해 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리 방법으로서,
    상기 기판상의 피처리막상에 형성된 마스크 패턴의 종류에 의해서 나누어지는 복수의 기판 종별에 대응하여 설정되는 기판 종별 데이터와, 상기 기판을 플라즈마 처리할 때에 광학 데이터 검출 수단에 의해 검출되는 광학 데이터의 상관관계를 다변량 해석에 의해 구하는 해석공정과,
    상기 해석공정에서 구한 상관관계를 이용하여, 임의의 기판의 플라즈마 처리를 개시했을 때에 상기 광학 데이터 검출 수단으로부터 검출되는 광학 데이터로부터 기판 종별 데이터를 산출하고, 산출된 기판 종별 데이터에 의거해서 그 기판의 종별을 판정하는 판정공정과,
    미리 데이터 기억 수단에 상기 각 기판 종별에 각각 관련지워져 기억된 플라즈마 처리의 종점을 검출하기 위한 각 레시피 설정 데이터로부터, 상기 판정공정에서 판정한 상기 기판 종별에 대응하는 레시피 설정 데이터를 선택하는 선택공정과,
    상기 선택공정에서 선택한 레시피 설정 데이터에 의거해서 상기 플라즈마 처리의 종점 검출을 실행하는 종점 검출 공정과,
    상기 종점 검출 공정에서 검출된 종점에서 플라즈마 처리를 종료하는 종료공정을 갖는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광학 데이터 검출 수단은 상기 기판상에 광을 조사하는 광원과, 광원으 로부터의 조사광이 상기 기판상으로부터 반사되어 얻어지는 반사광의 광스펙트럼 데이터를 검출하는 광검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판 종별은 상기 기판상의 마스크에 형성된 개구부의 개구율에 따라서 나눈 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 각 레시피 설정 데이터는 상기 광학 데이터와 막두께의 대응관계를 나타내는 복수의 막두께 데이터이고,
    상기 선택공정은 상기 판정공정에서 판정한 상기 기판 종별에 대응하는 막두께 데이터를 선택하고,
    상기 종점 검출 공정은 상기 기판을 처리하면서, 소정의 타이밍에서 상기 광학 데이터 검출 수단에 의해 검출되는 광스펙트럼 데이터로부터, 상기 선택공정에서 선택된 막두께 데이터를 이용하여 그 기판상의 피처리막의 막두께를 검출하고, 검출된 막두께가 소정의 막두께로 된 시점을 플라즈마 처리의 종점으로 하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 방법.
  11. 처리실내에 마련된 전극에 고주파 전력을 인가하여 처리 가스의 플라즈마를 발생시키고, 그 플라즈마에 의해 기판에 대해 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리 방법으로서,
    상기 기판상의 피처리막상에 형성된 마스크의 재질의 종류에 의해서 나누어지는 복수의 기판 종별에 대응해서 설정되는 기판 종별 데이터와 상기 기판을 플라즈마 처리할 때에 광학 데이터 검출 수단에 의해 검출되는 광학 데이터의 상관관계를 다변량 해석에 의해 구하는 해석공정과,
    상기 해석공정에서 구한 상관관계를 이용하여, 임의의 기판의 플라즈마 처리를 개시했을 때에 상기 광학 데이터 검출 수단으로부터 검출되는 광학 데이터로부터 기판 종별 데이터를 산출하고, 산출된 기판 종별 데이터에 의거해서 그 기판의 종별을 판정하는 판정공정과,
    미리 데이터 기억 수단에 상기 각 기판 종별에 각각 관련지워 기억된 플라즈마 처리의 종점을 검출하기 위한 각 검출 방법설정 데이터로부터, 상기 판정공정에서 판정한 상기 기판 종별에 대응하는 검출 방법 설정 데이터를 선택하는 선택공정과,
    상기 선택공정에서 선택한 검출 방법 설정 데이터에 의거하여 상기 플라즈마 처리의 종점 검출을 실행하는 종점 검출 공정과,
    상기 종점 검출 공정에서 검출된 종점에서 플라즈마 처리를 종료하는 종료공정을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광학 데이터 검출 수단은 상기 기판상에 광을 조사하는 광원과, 광원으로부터의 조사광이 상기 기판상으로부터 반사하여 얻어지는 반사광의 광스펙트럼 데이터를 검출하는 광검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기판 종별은 상기 기판상의 마스크가 하드 마스크인지 포토 레지스트 마스크인지에 의해서 나눈 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 하드 마스크가 형성된 기판의 종별에 대한 검출 방법 설정 데이터는 상 기 광원으로부터 상기 피처리막에서 반사하는 파장의 단일의 조사광을 상기 기판에 조사하여 얻어지는 상기 기판으로부터의 반사광의 광스펙트럼 데이터에 의거해서 상기 피처리막의 막두께를 검출하고, 검출된 막두께에 의거해서 종점을 검출하는 검출 방법을 실행하기 위한 설정 데이터이며,
    상기 포토 레지스트 마스크가 형성된 기판의 종별에 대한 검출 방법설정 데이터는 상기 광원으로부터 상기 포토 레지스트 마스크를 투과하는 파장의 조사광과 반사하는 파장의 조사광을 상기 기판에 조사하여 얻어지는 상기 기판으로부터의 반사광의 광스펙트럼 데이터에 의거해서 상기 피처리막의 막두께를 검출하고, 검출된 막두께에 의거해서 종점을 검출하는 검출 방법을 실행하기 위한 설정 데이터인 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 방법.
  15. 처리실내에 마련된 전극에 고주파 전력을 인가하여 처리 가스의 플라즈마를 발생시키고, 그 플라즈마에 의해 기판에 대해 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 기판을 플라즈마 처리할 때에 광학 데이터를 검출하기 위한 광학 데이터 검출 수단과,
    복수의 기판 종별에 대응하여 설정되는 기판 종별 데이터와 상기 광학 데이터 검출 수단에 의해 검출되는 광학 데이터의 상관관계를 나타내는 상관관계 데이 터와, 상기 각 기판 종별에 각각 관련지워 플라즈마 처리의 종점을 검출하기 위한 각 종점 검출 설정 데이터를 기억하는 데이터 기억 수단과,
    상기 처리실내에서 기판을 플라즈마 처리할 때에는 상기 데이터 기억 수단에 기억된 상관관계 데이터를 이용해서 플라즈마 처리를 개시했을 때에 상기 광학 데이터 검출 수단으로부터 검출되는 광학 데이터로부터 기판 종별 데이터를 산출하고, 산출된 기판 종별 데이터에 의거해서 상기 기판 종별을 판정하고, 판정한 상기 기판 종별에 대응하는 종점 검출 설정 데이터를 상기 데이터 기억 수단에 기억된 각 종점 검출 설정 데이터로부터 선택하고, 선택한 종점 검출 설정 데이터에 의거해서 상기 플라즈마 처리의 종점 검출을 실행하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 광학 데이터 검출 수단은 상기 기판상에 광을 조사하는 광원과, 광원으로부터의 조사광이 상기 기판상으로부터 반사되어 얻어지는 반사광의 광스펙트럼 데이터를 검출하는 광검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 기판 종별을 판정하기 위한 광학 데이터는 상기 기판의 플라즈마 처리를 개시한 직후의 소정 시점에서 상기 광학 데이터 검출 수단에 의해 검출되는 광스펙트럼 데이터인 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 기판 종별은 플라즈마 처리의 대상으로 되는 피처리막상에 형성되는 마스크의 종류에 의해서 나누어지고,
    상기 기판의 플라즈마 처리의 종점 검출을 실행할 때에는 상기 기판을 처리하면서, 소정의 타이밍에서 상기 광학 데이터 검출 수단에 의해 검출되는 광스펙트럼 데이터에 의거해서 그 기판상의 피처리막의 막두께를 검출하고, 검출한 막두께가 소정의 막두께로 된 시점을 플라즈마 처리의 종점으로 하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  19. 제 15 항 내지 제 18 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 설정 데이터는 상기 각 기판 종별에 적합한 종점 검출 방법 또는 종점 검출 레시피로서,
    상기 종점 검출 방법은, 기판에 광을 조사했을 때 기판으로부터 반사되어 얻어지는 반사광의 광스펙트럼 데이터에 의해 검출되는 막두께에 의거해서 종점을 검출하는 방법 또는 플라즈마 발광의 광스펙트럼 데이터의 변화에 의거해서 종점을 검출하는 방법이고,
    상기 종점 검출 레시피는, 기판 종별 마다의 막두께 데이터 또는 광스펙트럼 데이터의 파장 영역, 기판에 조사하는 광원의 종류인 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 기판 종별 데이터와 상기 광학 데이터의 상관관계 데이터는 상기 기판 종별 데이터와 상기 광학 데이터를 다변량 해석하는 것에 의해서 구해진 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 다변량 해석에서는 부분최소 제곱법을 이용하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
KR1020070025813A 2006-03-17 2007-03-16 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치 KR100866656B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2006-00075308 2006-03-17
JP2006075308A JP4640828B2 (ja) 2006-03-17 2006-03-17 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070094528A KR20070094528A (ko) 2007-09-20
KR100866656B1 true KR100866656B1 (ko) 2008-11-03

Family

ID=38594983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070025813A KR100866656B1 (ko) 2006-03-17 2007-03-16 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP4640828B2 (ko)
KR (1) KR100866656B1 (ko)
CN (1) CN100495641C (ko)
TW (1) TWI413178B (ko)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5027753B2 (ja) * 2008-07-30 2012-09-19 東京エレクトロン株式会社 基板処理制御方法及び記憶媒体
CN103594390B (zh) * 2012-08-15 2018-07-06 盛美半导体设备（上海）有限公司 终点检测装置及终点检测方法
KR101780874B1 (ko) * 2012-10-17 2017-09-21 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 다변량 분석을 이용한 플라즈마 에칭 종료점 검출
JP6523732B2 (ja) * 2015-03-26 2019-06-05 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
KR20180073700A (ko) 2015-11-16 2018-07-02 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 진보된 광학 센서 및 플라즈마 챔버용 방법
JP6713298B2 (ja) * 2016-02-22 2020-06-24 芝浦メカトロニクス株式会社 プラズマ処理方法、およびプラズマ処理装置
US20170287791A1 (en) 2016-03-31 2017-10-05 Tokyo Electron Limited Controlling dry etch process characteristics using waferless dry clean optical emission spectroscopy
US10453653B2 (en) 2016-09-02 2019-10-22 Tokyo Electron Limited Endpoint detection algorithm for atomic layer etching (ALE)
US10436717B2 (en) 2016-11-18 2019-10-08 Tokyo Electron Limited Compositional optical emission spectroscopy for detection of particle induced arcs in a fabrication process
WO2018170010A1 (en) 2017-03-17 2018-09-20 Tokyo Electron Limited Surface modification control for etch metric enhancement
CN107727654B (zh) * 2017-09-29 2019-12-24 绵阳京东方光电科技有限公司 膜层检测方法、装置及膜层检测系统
JP7055054B2 (ja) * 2018-04-11 2022-04-15 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置、プラズマ制御方法、及びプラズマ制御プログラム
JP6920245B2 (ja) * 2018-04-23 2021-08-18 東京エレクトロン株式会社 温度制御方法
SG11202111021UA (en) 2019-05-23 2021-11-29 Tokyo Electron Ltd Optical diagnostics of semiconductor process using hyperspectral imaging
US10910201B1 (en) 2019-08-22 2021-02-02 Tokyo Electron Limited Synthetic wavelengths for endpoint detection in plasma etching

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030016372A (ko) * 2000-07-07 2003-02-26 동경 엘렉트론 주식회사 처리 장치의 유지 보수 방법, 처리 장치의 자동 검사방법, 처리 장치의 자동 복귀 방법 및 처리 장치를구동하는 소프트웨어의 자기 진단 방법
JP2003131463A (ja) * 2001-10-29 2003-05-09 Nitto Denko Corp 半導電性ベルト
US6564114B1 (en) 1999-09-08 2003-05-13 Advanced Micro Devices, Inc. Determining endpoint in etching processes using real-time principal components analysis of optical emission spectra
JP2003264179A (ja) * 2002-03-12 2003-09-19 Tokyo Electron Ltd シーズニング終了検知方法及びプラズマ処理方法
US6830939B2 (en) 2002-08-28 2004-12-14 Verity Instruments, Inc. System and method for determining endpoint in etch processes using partial least squares discriminant analysis in the time domain of optical emission spectra
KR20050073414A (ko) * 2004-01-08 2005-07-13 동경 엘렉트론 주식회사 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4567828B2 (ja) * 1999-09-14 2010-10-20 東京エレクトロン株式会社 終点検出方法
US6449038B1 (en) * 1999-12-13 2002-09-10 Applied Materials, Inc. Detecting a process endpoint from a change in reflectivity
JP2003100708A (ja) * 2001-09-27 2003-04-04 Mitsubishi Electric Corp 終点判別方法、半導体処理装置および半導体装置の製造方法
US7505879B2 (en) * 2002-06-05 2009-03-17 Tokyo Electron Limited Method for generating multivariate analysis model expression for processing apparatus, method for executing multivariate analysis of processing apparatus, control device of processing apparatus and control system for processing apparatus
JP4085259B2 (ja) * 2002-11-20 2008-05-14 株式会社島津製作所 ウエハ検査用ｘ線透視装置
JP4500510B2 (ja) * 2003-06-05 2010-07-14 東京エレクトロン株式会社 エッチング量検出方法，エッチング方法，およびエッチング装置
US20050020073A1 (en) * 2003-07-22 2005-01-27 Lam Research Corporation Method and system for electronic spatial filtering of spectral reflectometer optical signals

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6564114B1 (en) 1999-09-08 2003-05-13 Advanced Micro Devices, Inc. Determining endpoint in etching processes using real-time principal components analysis of optical emission spectra
KR20030016372A (ko) * 2000-07-07 2003-02-26 동경 엘렉트론 주식회사 처리 장치의 유지 보수 방법, 처리 장치의 자동 검사방법, 처리 장치의 자동 복귀 방법 및 처리 장치를구동하는 소프트웨어의 자기 진단 방법
JP2003131463A (ja) * 2001-10-29 2003-05-09 Nitto Denko Corp 半導電性ベルト
JP2003264179A (ja) * 2002-03-12 2003-09-19 Tokyo Electron Ltd シーズニング終了検知方法及びプラズマ処理方法
US6830939B2 (en) 2002-08-28 2004-12-14 Verity Instruments, Inc. System and method for determining endpoint in etch processes using partial least squares discriminant analysis in the time domain of optical emission spectra
KR20050073414A (ko) * 2004-01-08 2005-07-13 동경 엘렉트론 주식회사 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP4640828B2 (ja) 2011-03-02
JP2007251042A (ja) 2007-09-27
KR20070094528A (ko) 2007-09-20
CN101038860A (zh) 2007-09-19
TWI413178B (zh) 2013-10-21
CN100495641C (zh) 2009-06-03
TW200741859A (en) 2007-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100866656B1 (ko) 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치
US7662646B2 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus for performing accurate end point detection
US8778205B2 (en) Processing method and processing system
US9601396B2 (en) 3D NAND staircase CD control by using interferometric endpoint detection
KR101116589B1 (ko) 에칭 깊이 제어용 장치 및 방법
KR101046918B1 (ko) 식각공정을 모니터링하기 위한 방법 및 시스템
JP6019043B2 (ja) 光学計測及びセンサ装置を用いるエッチングプロセス制御
KR100463256B1 (ko) 플라즈마처리제어장치 및 처리제어방법
US8518283B2 (en) Plasma etching method capable of detecting end point and plasma etching device therefor
US20090095421A1 (en) Etch amount detection method, etching method, and etching system
CN107026079B (zh) 用于确定处理速率的方法和装置
US20050236364A1 (en) Etching system and etching method
US7514277B2 (en) Etching method and apparatus
KR100768580B1 (ko) 식각 공정 툴에 의해 반도체 웨이퍼를 식각하는 방법 및 시스템과 이에 사용되는 프로그램 저장 장치
US6838010B2 (en) System and method for wafer-based controlled patterning of features with critical dimensions
JP5199406B2 (ja) 処理方法及び処理システム
US20030082838A1 (en) Method and system for monitoring a semiconductor wafer plasma etch process
US20240047239A1 (en) Plasma processing device and plasma processing method
JP2005303088A (ja) プラズマ処理装置及びレジストトリミング方法
JP2021061380A (ja) クリーニング条件の決定方法及びプラズマ処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121002

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131001

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141007

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151001

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191016

Year of fee payment: 12