KR20150032768A - 분석 방법 및 반도체 에칭 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라스마에서 웨이퍼를 가공하는 에칭 장치의 데이터를 분석하는 방법이며, 플라스마의 발광 데이터를 구성하는 다수의 파장과 시간 중에서 에칭 처리의 제어에 사용하는 파장과 시간을 특정하는 것을 과제로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 분석 방법은, 다른 복수의 에칭 처리 조건에서 계측한 에칭 처리시에 얻어지는 다른 파장 및 시간에 있어서의 발광 강도를 나타내는 플라스마 발광 데이터를 취득하고, 플라스마 발광 데이터의 복수의 다른 파장과 시간에 대하여, 에칭 처리 조건의 변화와, 당해 파장과 당해 시간에 있어서의 발광 강도의 변화와의 관계를 평가하고, 평가 결과에 의거하여, 에칭 처리 조건의 조정에 사용하는 플라스마 발광 데이터의 파장과 시간을 특정하는 것을 제공한다.

Description

분석 방법 및 반도체 에칭 장치{METHOD FOR ANALYZING AND SEMICONDUCTOR ETCHING DEVICE}
본 발명은, 플라스마를 사용하여 반도체의 웨이퍼를 가공하는 에칭 장치의 데이터를 분석하는 방법, 및 반도체 에칭 장치에 관한 것이다.
웨이퍼 상에 형성되는 반도체 장치 등의 미세 형상을 얻기 위해서, 물질을 전리한 상태(플라스마 상태)로 하고, 그 물질의 작용(웨이퍼 표면에서의 반응)에 의해 웨이퍼 상의 물질을 제거하는 에칭 처리가 행해진다.
플라스마에 의한 전리 현상은 발광 현상을 수반하기 때문에, 플라스마를 이용하여 처리를 행하는 에칭 장치에는, 분광기(OES : Optical Emission Spectroscopy)를 탑재하여, 플라스마가 발하는 광을 모니터할 수 있도록 되어 있다. 분광기에서 계측된 데이터를 이하에서는, OES 데이터라고 부른다. 에칭 장치에는, OES 데이터를 계측하여 계측 결과에 따라 에칭 처리 조건을 조정함으로써, 에칭 처리 결과를 안정화시키는 제어 기술이 적용되어 있다.
OES 데이터는, 복수의 파장 및 시간에 있어서의 발광 강도의 값에 의해 구성된다. 에칭 처리 조건의 조정에는, 이 OES 데이터로부터 파장이나 시간을 선택하는 것이 필요하다. 여기에서, 복수의 파장이나 시간으로부터 적절한 조합을 선택하는 것이 과제가 되어 있었다. 제어에 사용하는 파장을 선택하는 방법으로서, 특허문헌 1에 기재하는 방법이 알려져 있다. 특허문헌 1(일본국 특원2011-50577호 공보)에는, 개구율을 사용하여 플라스마 발광의 파장을 선택하고, 에칭 처리 결과를 예측하는 방법과, 예측 결과에 따라 에칭 처리 조건을 조정하는 방법이 기재되어 있다.
특허 제3732768호 공보
그러나, 특허문헌 1에 나타내는 방법은, 에칭 처리 조건을 조정했을 경우에는 OES 데이터가 변동하는 것을 고려하고 있지 않다. 이 때문에 선택한 파장이나 시간에 따라서는, 에칭 처리 조건을 조정했을 경우에 OES 데이터가 변동하고, 적절히 에칭 처리 조건을 조정할 수 없는 것이 과제가 되어 있었다.
그래서 본 발명은, 에칭 처리 조건의 조정시에 있어서의 OES 데이터의 변동을 고려하여, 에칭 처리 결과의 안정화가 가능한 파장이나 시간을 선택하는 것을 과제로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 분석 방법은, 플라스마를 사용하여 반도체 웨이퍼를 에칭 처리하는 반도체 에칭 처리에 있어서, 에칭 처리 조건의 조정에 사용하는 플라스마 발광 데이터의 파장 및 시간을 특정하는 분석 방법이며, 다른 복수의 에칭 처리 조건에서 계측한 에칭 처리시에 얻어지는 다른 파장 및 시간에 있어서의 발광 강도를 나타내는 플라스마 발광 데이터를 취득하는 스텝과, 상기 플라스마 발광 데이터의 복수의 다른 파장과 시간에 대하여, 에칭 처리 조건의 변화와, 당해 파장과 당해 시간에 있어서의 발광 강도의 변화와의 관계를 평가하는 제1 평가 스텝과, 상기 제1 평가 스텝의 결과에 의거하여, 상기 에칭 처리 조건의 조정에 사용하는 플라스마 발광 데이터의 파장과 시간을 특정하는 특정 스텝을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플라스마 발광 데이터의 복수의 파장과 시간에 있어서의 발광 강도와, 에칭 처리 결과와의 관계를 평가하는 제2 평가 스텝을 구비하고, 상기 특정 스텝에 있어서, 상기 제1 평가 스텝과 상기 제2 평가 스텝과의 결과로부터, 상기 에칭 처리 조건의 조정에 사용하는 플라스마 발광 데이터의 파장과 시간을 특정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 에칭 처리 조건의 변화에 의한 OES 데이터의 변동을 고려한 후에, 에칭 처리의 제어에 사용하는 파장 및 시간을 선택할 수 있고, 에칭 처리 결과의 안정화를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 에칭 장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 에칭부의 구성을 나타낸 구성도.
도 3은 OES 데이터의 예를 설명하는 도면.
도 4는 에칭 처리 조건을 조정하는 제어의 예를 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 양산 데이터의 테이블 예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 실험 데이터의 테이블 예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 OES 데이터의 테이블 예를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 조건 결과 데이터의 테이블 예를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 평가값1 산출 데이터의 테이블 예를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 평가값2 산출 데이터의 테이블 예를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 분석부의 분석 처리 플로우를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 표시 화면을 나타낸 도면.
도 13은 본 발명의 일 실시형태에 따른 평가값1의 산출 처리의 설명도.
도 14는 본 발명의 일 실시형태에 따른 평가값2의 산출 처리의 설명도.
도 15는 본 발명의 일 실시형태에 따른 표시 화면을 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 또, 실시형태를 설명하기 위한 전 도면에 있어서, 동일 부재에는 원칙적으로 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.
[에칭 장치]
본 발명에서는 도 1의 에칭 장치의 구성도에 나타낸 바와 같이, 에칭 장치(1)는, 에칭부(10)와 분석부(20)와 입력부(30)와 출력부(31)와 통신 IF부(32)를 갖고 이들은 버스(33)를 통하여 서로 접속되어 있다.
에칭부(10)는 플라스마 가공부(11)와 분광기(OES)(12)와 제어부(13)와 IF부(14)를 구비하고, 플라스마 가공부(11)는 플라스마를 발생시켜서 웨이퍼를 가공하고, 분광기(OES)(12)는 에칭 처리가 행해지는 사이에 플라스마의 발광 데이터인 OES 데이터를 취득한다. OES 데이터는 IF부(14)를 통하여 분석부(20)가 갖는 기억부(22)에 저장된다. 제어부(13)는 플라스마 가공부(11)에서의 처리를 제어한다. 에칭부(10)의 상세를 후술의 도 2에서 설명한다.
분석부(20)는, 제어에 사용하는 파장과 시간을 특정하는 분석 방법을 따른 처리를 행한다. 데이터를 분석 처리하는 연산부(21)와, 에칭 처리 조건의 조정을 행하지 않고 에칭 처리를 행했을 때의 데이터인 양산 데이터와, 에칭 처리 조건을 변경하여 에칭 처리를 행했을 때의 데이터인 실험 데이터와, 에칭 처리 중에 얻어진 분광기(OES)의 계측값인 OES 데이터와, 연산부(21)의 처리의 조건과 결과를 나타내는 데이터를 기억하는 기억부(22)와, IF부(210)와를 구비하고, 연산부(21)는 양산 데이터와 OES 데이터를 사용하여 발광 강도와 에칭 처리 결과와의 관계, 특히 에칭 처리 결과의 예측 오차를 평가하고, 실험 데이터와 OES 데이터를 사용하여 에칭 처리 조건과 발광 강도와의 관계, 특히 발광 강도의 예측 오차를 평가하고, 상기 2개의 평가에 의거하여 제어에 사용하는 파장과 시간을 특정하는 처리를 행한다. 연산부(21)가 행하는 분석 처리의 상세를 도 9에서 설명한다.
입력부(30)는, 유저 조작에 의한 정보 입력을 접수하는 예를 들면 마우스나 키보드 등이다. 출력부(31)는, 유저에 대하여 정보를 출력하는 디스플레이나 프린터 등이다. 통신 IF부(32)는, 버스(33)나 외부 네트워크 등을 통하여 다른 장치(에칭 처리 결과를 계측하는 검사 장치 등과도 접속 가능함)나 시스템(기존의 생산 관리 시스템 등과도 접속 가능함)과 접속하여 정보 송수신을 행하기 위한 인터페이스이다. 버스(33)는, 각 부(10, 20, 30, 31, 32)를 연결한다. 각 부의 IF부(14, 29 등)는, 버스(33)를 통하여 정보 송수신을 행하기 위한 인터페이스이다. 또, 분석부(20)를 분석 장치로서 독립시키고, 에칭부로 이루어지는 에칭 장치에 IF부를 통하여 접속되는 형태로 해도 된다.
[에칭부]
에칭부(10)는 플라스마 가공부(11)와 분광기(OES)(12)와 제어부(13)와 IF부(14)를 구비하고, 도 2에 나타낸 바와 같이 플라스마 가공부(11)는, 챔버(111)와 전극(112a 및 112b)과 창(115)과 가스 공급기(117)를 구비하고 있다. 제어부(13)로부터의 지시에 의해 플라스마 가공부(11)는, 웨이퍼(114)를 챔버(111)의 내부에 격납하고, 가스 공급기(117)로부터 에칭 가스를 공급하고, 전극(112a 및 112b)을 사용하여 전압을 가하는 것에 의해 플라스마화한 가스(113)를 웨이퍼(114)에 충돌시킴으로써 웨이퍼(114)를 가공한다. 가스(113)는, 가스 공급기(117)로부터 공급된 에칭 가스에 포함되는 엘리먼트나 웨이퍼(114)로부터 가공의 과정에서 발생한 엘리먼트를 포함하고 있으며, 가스에 포함되어 있는 엘리먼트에 따른 파장의 광(116)을 발생시킨다. 발생한 광은 창(115)을 통해서 분광기(OES)(12)에서 계측된다. 제어부(13)는, 플라스마 가공부(11)에의 지시에 더해서, 후술의 에칭 처리 조건 조정 처리에 나타내는, 분광기(OES)에서 계측된 OES 데이터를 입력으로 하여 에칭 처리 조건을 조정하는 처리를 행한다.
에칭 처리의 종료 후에는, 처리된 웨이퍼(114)는 다른 장치(계측 장치 등)에 반송되며, 또한 새로운 다른 웨이퍼(114)가 에칭부(10)에 격납되어, 에칭 처리가 행해진다. 처리된 웨이퍼(114)는, 다른 장치(계측 장치 등)에서 에칭 처리의 결과로서 얻어지는 형상의 치수 등이 계측된다.
[OES 데이터]
도 3에 분광기(OES)(12)에서 계측된 OES 데이터의 예를 나타낸다. OES 데이터는, 계측되는 파장과 에칭 개시로부터의 시간의 2차원의 요소를 가지고, 각 파장, 각 시간에 대해서 각각 계측된 발광 강도의 값을 나타내고 있다. 각 파장, 각 시간에 대해서 각각 계측된 발광 강도의 값은, 그 OES 데이터가 계측된 웨이퍼의 ID와 함께, 후술의 OES 데이터 기억 영역(25)에 저장된다.
[에칭 처리 조건 조정 처리]
도 4에 제어부(13)에서 행해지는 에칭 처리 조건 조정 처리의 예를 나타낸다. 에칭 처리 조건 조정 처리는, 에칭 처리시에 행해지는 처리이며, 처리를 행하는 웨이퍼 마다 조정을 행할 수 있다. 제어부(13)는, 에칭 처리 조건의 조정이 오퍼레이터로부터 지시되면, OES 데이터로부터 미리 정해진 파장, 시간에 있어서의 발광 강도의 값, 혹은, 미리 정해진 파장과 시간의 구간에 있어서의 발광 강도의 평균값을 산출한다(S101).
다음으로 제어부(13)는, 발광 강도를 입력으로 하여 에칭 처리 결과의 예측을 행한다(S102). S102에서 행하는 에칭 처리 결과의 예측 처리의 예를, A101에 나타낸다. A102는, 에칭 처리 결과와 미리 정해진 파장, 시간에 있어서의 발광 강도의 값 혹은, 미리 정해진 파장과 시간의 구간에 있어서의 발광 강도의 평균값이며, 점의 1개 1개가 웨이퍼 1매 1매를 나타내고 있다. 발광 강도와 에칭 처리 결과와의 사이에 상관이 있는 것을 알 수 있다. A103은, A102로부터 작성한 근사선이며, 예를 들면 각 점으로부터의 거리의 제곱 합이 최소가 되도록 직선이 그어진다. S102의 처리에서는, A103의 근사선을 사용하여, 도면 중의 점선에 나타낸 바와 같이 발광 강도(ei)로부터 에칭 처리 결과의 예측값(pv)을 산출한다. 또, 이하에서는 시간은, 시간 또는 시간의 구간을 가리킨다.
또한 제어부(13)는, 에칭 처리 결과의 목표값과 에칭 처리 결과의 예측값(pv)의 차분을 산출하여(S103), 그 차분에 따라서 에칭 처리 조건의 조정값, 예를 들면 가스 공급기(117)로부터 공급하는 에칭 가스의 유량(가스 유량)을 산출한다(S104). 제어부(13)는, 에칭 처리 조건 조정 처리를 종료한 후에는, 이 조정된 에칭 처리 조건에서 에칭 처리를 행한다.
[분석부]
도 1에 나타낸 바와 같이, 분석부(20)는, 연산부(21)와 기억부(22)와 IF부(210)를 구비하고, 기억부(22)는, 양산 데이터 기억 영역(23)과, 실험 데이터 기억 영역(24)과, OES 데이터 기억 영역(25)과, 조건 결과 데이터 기억 영역(26)을 구비하고 있다.
양산 데이터 기억 영역(23)에는, 에칭 처리 조건의 조정을 행하지 않고 에칭 처리를 행했을 때의 웨이퍼의 ID를 특정하는 정보와, 에칭 처리 결과를 특정하는 정보가 저장된다.
도 5는 양산 데이터 기억 영역(23)의 예인 양산 데이터 테이블(23a)을 나타낸다. 본 테이블은, 웨이퍼 ID란(23b), 에칭 처리 결과란(23c), 등의 각 필드를 갖는다.
웨이퍼 ID란(23b)에는, 웨이퍼(114)를 특정하는 정보가 저장된다. 웨이퍼 ID란(23b)에 저장되는 값은, 후술하는 OES 데이터 테이블(25a)의 웨이퍼 ID란(25b)에 저장된 값과 대응되고 있으며, 각각의 웨이퍼를 에칭할 때에 얻어진 OES 데이터와 에칭 처리 결과가 대응되도록 되어 있다. 에칭 처리 결과란(23c)에는, 에칭 처리 결과의 양부(良否)를 특정하는 정보 중, 수치로 나타내는 정보가 저장된다. 예를 들면, 에칭 처리 후에 에칭 장치(1)에 접속된 계측 장치 등을 사용하여, 웨이퍼 ID란(23b)에서 특정되는 웨이퍼(114)의 표면 형상을 계측한 결과가 저장된다. 웨이퍼 마다 표면 형상의 치수 정보가, 통신 IF부(32)를 통하여 양산 데이터 기억 영역(23)에 저장된다. 치수 정보는 별도 정한 목표값에 대하여 가까우면 좋다. 또한, 치수 정보 외에는 웨이퍼 상에서 전류값을 계측하여 저장해도 된다.
실험 데이터 기억 영역(24)에는, 실험 등 에칭 처리 조건을 변경하여 에칭 처리를 행했을 때의 웨이퍼의 ID를 특정하는 정보와, 에칭 처리 조건을 특정하는 정보와, 에칭 처리 결과를 특정하는 정보가 저장된다.
도 6은 실험 데이터 기억 영역(24)의 예인 실험 데이터 테이블(24a)을 나타낸다. 본 테이블은, 웨이퍼 ID란(24b), 에칭 처리 조건(가스 유량)란(24c), 에칭 처리 결과란(24d), 등의 각 필드를 갖는다.
웨이퍼 ID란(24b)에는, 웨이퍼(114)를 특정하는 정보가 저장된다. 웨이퍼 ID란(24b)에 저장되는 값은, 후술하는 OES 데이터 테이블(25a)의 웨이퍼 ID란(25b)에 저장된 값과 대응되고 있으며, 각각의 웨이퍼를 에칭할 때에 얻어진 OES 데이터와, 에칭 처리를 행했을 때의 에칭 처리 조건과, 에칭 처리 결과가 대응되도록 되어 있다. 에칭 처리 조건(가스 유량)란(24c)에는, 에칭 처리를 행했을 때의 에칭 처리 조건을 특정하는 정보가 저장된다. 여기에 저장되는 에칭 처리 조건은, 설계자의 실험에 있어서 변경된 에칭 처리 조건이며, 주로 가스 공급기(117)로부터 공급되는 에칭 가스의 유량(가스 유량)의 값이 저장된다. 단, 가스 유량 이외의 에칭 처리 조건, 예를 들면 플라스마를 발생시킬 때의 전압값 등이 저장되어도 된다.
에칭 처리 결과란(24d)에는, 에칭 처리 결과의 양부를 특정하는 정보 중, 수치로 나타내는 정보가 저장된다. 예를 들면, 에칭 처리 후에 에칭 장치(1)에 접속된 계측 장치 등을 사용하여, 웨이퍼 ID란(24b)에서 특정되는 웨이퍼(114)의 표면 형상을 계측한 결과가 저장된다. 웨이퍼 마다 표면 형상의 치수 정보가, 통신 IF부(32)를 통하여 실험 데이터 기억 영역(24)에 저장된다.
도 7은, OES 데이터 기억 영역(25)의 예인 OES 데이터 테이블(25a)을 나타낸다. 본 테이블은, 웨이퍼 ID란(25b)과, 발광 강도란(25c), 등의 각 필드를 갖는다. 또, 본 테이블은 OES 데이터가 계측된 웨이퍼의 수만 존재한다.
웨이퍼 ID란(25b)에는, 웨이퍼(114)를 특정하는 정보가 저장된다. 웨이퍼 ID란(25b)에 저장되는 값은, 상술의 양산 데이터 테이블(23a)의 웨이퍼 ID란(23b) 및 실험 데이터 테이블(24a)의 웨이퍼 ID란(24b)에 저장되는 값과 대응되어 있다.
발광 강도란(25c)에는, 각 파장, 각 시간에 대해서 각각 계측된 발광 강도의 값이 저장된다.
도 8은, 조건 결과 데이터 기억 영역(26)의 예인 조건 결과 데이터 테이블(26a)을 나타낸다. 본 테이블은, 조건 ID란(26b), 파장란(26c), 시간란(26d), 에칭 처리 조건란(26e), 평가값1란(26f), 평가값2란(26g), 합계값란(26h), 합계값 최소란(26i), 등의 각 필드를 갖는다.
조건 ID란(26b)에는, 조건 결과 데이터 테이블(26a)의 각 행에 저장된 데이터와, 후술하는 도 10의 화면에서 입력된 데이터와의 대응 관계를 특정하는 정보가 저장된다. 파장란(26c)에는, 도 4에서 나타내는 에칭 처리 조건의 조정 처리에서 발광 강도를 산출하는 파장의 후보를 특정하는 정보가 저장된다. 시간란(26d)에는, 도 4에서 나타내는 에칭 처리 조건의 조정 처리에서 발광 강도를 산출하는 시간의 후보를 특정하는 정보가 저장된다. 에칭 처리 조건란(26e)에는, 도 4에서 나타내는 에칭 처리 조건의 조정 처리에서 조정되는 에칭 처리 조건을 특정하는 정보가 저장된다.
평가값1란(26f)에는, 파장란(26c)에 저장된 파장 및 시간란(26d)에 저장된 시간으로 얻어지는 발광 강도를 사용하여, 에칭 처리 조건란(26e)에 저장된 에칭 처리 조건을 조정할 경우의 양부를, 발광 강도의 값과 에칭 처리 결과의 값과의 관계로부터 평가한 값이 저장된다. 평가값2란(26g)에는, 파장란(26c)에 저장된 파장 및 시간란(26d)에 저장된 시간으로 얻어지는 발광 강도를 사용하여, 에칭 처리 조건란(26e)에 저장된 에칭 처리 조건을 조정할 경우의 양부를, 에칭 처리 조건의 값과 발광 강도의 값의 관계로부터 평가한 값이 저장된다. 합계값란(26h)에는, 평가값1란에 저장된 값과 평가값2란에 저장된 값의 합이 저장된다. 합계값 최소(26i)에는, 합계값란(26h)에 저장된 값의 가장 작은 행에 「○」가 저장된다.
도 9는, 평가값1 산출 데이터 기억 영역(27)의 예인 평가값1 산출 데이터 테이블(27a)을 나타낸다. 본 테이블은, 발광 강도 평균값란(27b), 에칭 처리 결과란(27c), 등의 각 필드를 갖는다. 발광 강도 평균값란(27b)에는, 후술의 분석 처리에서, OES 데이터 테이블(25a)의 발광 강도란(25c)에 저장된 값을 평균화한 값이 저장된다.
에칭 처리 결과란(27c)에는, 후술의 분석 처리에서, 양산 데이터 테이블(23a)의 에칭 처리 결과란(23c)에 저장된 값이 저장된다. 도 10은, 평가값2 산출 데이터 기억 영역(28)의 예인 평가값2 산출 데이터 테이블(28a)을 나타낸다. 본 테이블은, 발광 강도 평균값란(28b), 에칭 처리 조건(가스 유량)란(28c), 등의 각 필드를 갖는다.
발광 강도 평균값란(28b)에는, 후술의 분석 처리에서, OES 데이터 테이블(25a)의 발광 강도란(25c)에 저장된 값을 평균화한 값이 저장된다.
에칭 처리 조건(가스 유량)란(28c)에는, 후술의 분석 처리에서, 실험 데이터 테이블(24a)의 에칭 처리 조건(가스 유량)란(24c)에 저장된 값이 저장된다.
[분석부(20)의 분석 처리]
도 11은, 분석부(20)의 주로 연산부(21)에 의한 분석 처리를 나타낸다. S201 등의 처리는 분석부(20)에 의한 분석 처리를 나타낸다. 본 분석 처리는, 에칭 장치에 에칭 처리 조건 조정 처리를 도입하는 설계자가, 에칭 처리 조건 조정 처리에 어느 파장, 시간을 사용해야 할지를 결정할 때에 이용된다. 설계자가, 도 12에 나타내는 표시 화면에서 평가하는 파장, 시간, 에칭 처리 조건을 입력하고, 연산 실행을 지시하면, 분석부(20)는 분석 처리를 실행하여, 에칭 처리 조건 조정 처리에 적합한 파장, 시간을 출력한다. 당해 처리는, 1개의 프로세스를 도입할 때에 한 번 행하는 처리이다. 일단 사용해야 할 파장, 시간을 결정하면, 그 프로세스를 행하는 경우에는, 결정한 파장, 시간을 사용하여 각 웨이퍼에 대하여 도 4에 나타내는 처리를 실시하면 된다.
도 12의 조건 ID란(D101)에는, 에칭 처리 조건 조정 처리에 사용하는 파장이나 시간, 에칭 처리 조건을 특정하는 정보가 입력된다. 조건 ID란(D101)에 저장되는 값과 조건 결과 데이터 테이블(26a)의 조건 ID란(26b)에 저장되는 값이 동일하면, 각각의 행이 대응 관계에 있는 것을 나타낸다.
파장란(D102)에는, 에칭 처리 조건 조정 처리에 사용하는 파장의 후보를 특정하는 정보가 입력된다. 시간란(D103)에는, 에칭 처리 조건 조정 처리에 사용하는 시간의 후보를 특정하는 정보가 입력된다. 에칭 처리 조건란(D104)에는, 에칭 처리 조건 조정 처리에 사용하는 에칭 처리 조건의 후보를 특정하는 정보가 입력된다.
또, 파장란(D102)에 입력되는 파장은, 미리 정해진 파장(예 : 201, 211 등 동일 간격으로 정해진 파장)이 입력되어도 된다. 또한, 시간란(D103)에 입력되는 시간은, 미리 정해진 시간(예 : 1-10, 11-20 등 동일 간격으로 정해진 시간)이 자동으로 입력되어도 된다.
설계자가, 연산 실행(D105)을 누르면, 분석부(20)에 의한 분석 처리가 실행된다. 도 11을 사용하여, 분석 처리를 설명한다.
(S201)
연산부(21)는, 조건 ID란(D101), 파장란(D102), 시간란(D103), 에칭 처리 조건란(D104)에 입력된 정보를, 조건 결과 데이터 테이블(26a)의 조건 ID란(26b), 파장란(26c), 시간란(26d), 에칭 처리 조건란(26e)에 각각 저장한다.
연산부(21)는, 조건 결과 데이터 테이블(26a)의 각 행에 저장된 파장, 시간, 에칭 처리 조건의 조합에 대해서, 상행으로부터 순서대로 다음의 S202부터 S205의 처리를 실행한다. S202부터 S205에서는, 처리의 대상으로 되어 있는 행을 당해 행이라고 부른다.
(S202)
연산부(21)는, 발광 강도의 평균값을 산출한다. 연산부(21)는, 파장란(26c)의 당해 행에 저장된 파장 후보의 값과, 시간 후보의 값을 취득한다. 그리고, 양산 데이터 테이블(23a)의 웨이퍼 ID란(23b)의 각 열에 대해서, 웨이퍼 ID란(23b)에 저장된 값으로 지정되는 OES 데이터 테이블(25a)을 특정하고, 상기 파장 후보와 상기 시간 후보에서 지정되는 발광 강도란(25c)에 저장된 값의 평균값을 산출한다. 예를 들면, 파장 후보가 201이며, 시간이 1-10인 경우에는, 파장이 201의 열이며, 시간이 1부터 10의 행에 위치하는 발광 강도란(25c)에 저장된 값의 평균값을 산출한다. 산출한 평균값과, 에칭 처리 결과란(23c)에 저장된 값을, 열의 대응 관계를 유지한 채, 각각 평가값1 산출 데이터 테이블(27a)의 발광 강도란(27b)과 에칭 처리 결과란(27c)에 저장한다.
또한 연산부(21)는, 실험 데이터 테이블(24a)의 웨이퍼 ID란(24b)의 각 열에 대해서, 웨이퍼 ID란(24b)에 저장된 값으로 지정되는 OES 데이터 테이블(25a)을 특정하고, 상기 파장 후보와 상기 시간 후보에서 지정되는 발광 강도란(25c)에 저장된 값의 평균값을 산출한다. 산출한 평균값과, 에칭 처리 조건(가스 유량)란(24c)에 저장된 값을, 열의 대응 관계를 유지한 채, 각각 평가값2 산출 데이터 테이블(28a)의 발광 강도란(28b)과 에칭 처리 조건(가스 유량)란(28c)에 저장한다.
(S203)
연산부(21)는, 평가값1의 값을 산출하고, 평가값1란(26f)의 당해 행에 저장한다. 연산부(21)는, 평가값1 산출 데이터 테이블(27a)에 저장된 값을 사용하여, 발광 강도를 사용하여 에칭 처리 결과를 예측할 때의 예측 오차(e11)와, 발광 강도를 사용하여 에칭 처리 결과를 예측하는 함수의 기울기(a11)를, 이하의 식(1)∼식(5)을 사용하여 산출한다.
[수 1]
Figure pat00001
[수 2]
Figure pat00002
[수 3]
Figure pat00003
[수 4]
Figure pat00004
[수 5]
Figure pat00005
본 식에 있어서, x1i는 발광 강도 평균값란(27b)의 제i열에 저장된 값을 나타내고 있다. y1i는 에칭 처리 결과란(27c)의 제i열에 저장된 값을 나타내고 있다. n은 평가값1 산출 데이터 테이블(27a)의 열수를 나타내고 있다. Σ기호는, 평가값1 산출 데이터 테이블(27a)의 모든 열에 대한 합을 취하는 것을 나타내고 있다.
산출한 값의 의미를, 도 13을 사용하여 설명한다. 도 13은, 발광 강도 평균값란(27b)에 저장된 값과, 에칭 처리 결과란(27c)에 저장된 값을 나타낸 산포도이다. 도 13(a)의 A201 등의 각 점은, 평가값1 산출 데이터 테이블(27a)의 각 열에 저장된 값을 나타내고 있으며, 발광 강도 평균값란(27b)에 저장된 값을 횡축에 취하고, 에칭 처리 결과(27c)에 저장된 값을 종축에 취한 점이다. A202에 나타내는 직선은, 각 점으로부터의 거리의 제곱 합의 평균이 최소가 되는 직선을 나타내고 있다.
식(4)에서 산출한 기울기(a11)는, A202에 나타내는 직선의 기울기를 나타내고 있다. 또한, 식(5)에서 산출한 예측 오차(e11)는, 각 점과 직선과의 거리의 합을 나타내고 있다.
도 13(a)와 도 13(b)는, 각각 다른 파장과 시간에 있어서의 발광 강도의 평균을 취한 산포도이다. 따라서, 각 점에 있어서 에칭 처리 결과의 값은 같지만, 발광 강도의 값은 다르다.
도 13(a)에 나타내는 데이터와, 도 13(b)에 나타내는 데이터에 대해서, 각각 예측 오차(e11)를 산출하면, 도 13(a)에 나타내는 데이터의 예측 오차(e11) 쪽이 작아진다. 도 13(a)에 나타내는 데이터 쪽이 직선 부근에 점이 분포하고 있으며, 도 13(a)에 나타내는 발광 강도 평균 쪽이 상술의 에칭 처리 결과 예측값 산출 처리(S102)에 있어서, 에칭 처리 결과의 예측에 적합한 것을 알 수 있다. 예측 오차(e11)의 작은 파장과 시간을 선택함으로써, 에칭 처리 결과 예측값 산출 처리에 적합한 파장과 시간을 선택할 수 있다.
산출한 예측 오차(e11)는, 당해 행의 파장 후보 및 시간 후보의 양부를 평가하는 정보로서, 평가값1란(26f)의 당해 행에 저장된다.
또, 여기에서 산출한 예측 오차 이외의 값이어도, 발광 강도를 사용하여 에칭 처리 결과를 예측할 경우의 예측 결과의 편차를 나타내는 값이면, 다른 값을 사용해도 된다. 예를 들면, 발광 강도 평균과 에칭 처리 결과와의 사이의 상관 계수 등이어도 된다.
(S204)
연산부(21)는 평가값2의 값을 산출하고, 평가값2란(26g)의 당해 행에 저장한다. 연산부(21)는, 평가값2 산출 데이터 테이블(28a)에 저장된 값을 사용하여, 에칭 처리 조건(가스 유량)을 사용하여 발광 강도를 예측할 때의 예측 오차(e21)를, 이하의 식(6)∼식(10)을 사용하여 산출한다.
[수 6]
Figure pat00006
[수 7]
Figure pat00007
[수 8]
Figure pat00008
[수 9]
Figure pat00009
[수 10]
Figure pat00010
본 식에 있어서, x2i는 에칭 처리 조건(가스 유량)란(28b)의 제i열에 저장된 값을 나타내고 있다. y2i는 발광 강도 평균값란(28c)의 제i열에 저장된 값을 나타내고 있다. m은 평가값2 산출 데이터 테이블(28a)의 열수를 나타내고 있다. Σ기호는, 평가값2 산출 데이터 테이블(28a)의 모든 열에 대한 합을 취하는 것을 나타내고 있다.
산출한 값의 의미를, 도 14를 사용하여 설명한다. 도 14는, 에칭 처리 조건(가스 유량)란(28c)에 저장된 값과, 발광 강도 평균값란(28b)에 저장된 값을 나타낸 산포도이다.
도 14(a)의 A301 등의 각 점은, 평가값2 산출 데이터 테이블(28a)의 각 열에 저장된 값을 나타내고 있으며, 에칭 처리 조건란(28c)에 저장된 값을 횡축에 취하고, 발광 강도 평균값란(28b)에 저장된 값을 종축에 취한 점이다. A302에 나타내는 직선은, 각 점으로부터의 거리가 최소가 되는 직선을 나타내고 있다.
식(10)에서 산출한 예측 오차(e21)는, 각 점과 직선과의 거리의 제곱 합의 평균을 나타내고 있다. 도 14(a)와 도 14(b)는, 각각 다른 파장과 시간에 있어서의 발광 강도의 평균을 취한 산포도가 된다. 따라서, 각 점에 있어서 에칭 처리 조건(가스 유량)의 값은 같지만, 발광 강도의 값은 다르다.
도 14(a)에 나타내는 데이터와, 도 14(b)에 나타내는 데이터에 대해서, 각각 예측 오차(e21)를 산출하면, 도 14(a)에 나타내는 데이터의 예측 오차(e21) 쪽이 작아진다. 도 14(b)에 나타내는 데이터는, 에칭 처리 조건(가스 유량)이 커지면, 혹은, 작아지면, 발광 강도 평균의 편차가 커진다. 이러한 발광 강도 평균을 사용하면, 에칭 처리 조건(가스 유량)의 조정시에는, 발광 강도의 상술의 에칭 처리 결과 예측값 산출 처리(S102)에 있어서, 에칭 처리 결과의 예측 오차가 커진다. 그래서, 예측 오차(e21)의 작은 파장과 시간, 즉 에칭 처리 조건(가스 유량) 변경시의 발광 강도 평균의 편차가 작은 파장과 시간을 선택함으로써, 에칭 처리 결과 예측값 산출 처리에 적합한 파장과 시간을 선택할 수 있다.
산출한 예측 오차(e21)의, 에칭 처리 결과의 예측 오차에의 기여도는, 예측 오차(e21)와 상술의 기울기(a11)의 곱으로서 계산할 수 있다. 예측 오차(e21)와 상기의 기울기(a11)의 곱은, 당해 행의 파장 후보 및 시간 후보의 양부를 평가하는 정보로서, 평가값2란(26g)의 당해 행에 저장된다.
또, 여기에서 산출한 예측 오차 이외의 값이어도, 에칭 처리 조건이 변화되었을 때의 당해 파장과 당해 시간에 있어서의 발광 강도 평균의 편차의 크기를 나타내는 값이면, 다른 값을 사용해도 된다. 예를 들면, 에칭 처리 조건(가스 유량)과 발광 강도 평균과의 사이의 상관 계수 등이어도 된다.
(S205)
연산 장치(21)는, 평가값1란(26f)의 당해 행에 저장된 값과, 평가값2란(26g)의 당해 행에 저장된 값과의 합을, 합계값란(26h)의 당해 행에 저장한다.
(S206)
연산 장치(21)는, 조건 결과 데이터 테이블(26a)의 모든 행에 대해서 합계값란(26h)의 값을 저장할 때까지, S202부터 S206의 처리를 실행한다.
(S207)
연산 장치(21)는, 합계값란(26h)에 저장된 값의 가장 작은 행을 특정한다. 이하에서는 특정된 행을 당해 행이라고 부른다. 당해 행에 「○」를 저장하고, 당해 행에 저장된 값과, 산포도를 설계자에게 제시한다.
연산 장치(21)가 설계자에게 제시하는 출력 화면을 도 15에 나타낸다. 도 15의 조건 ID란(D201), 파장란(D202), 시간란(D203), 에칭 처리 조건란(D204), 평가값1란(D205), 평가값2란(D206), 합계값란(D207)에는, 조건 결과 데이터 테이블(26a)의 조건 ID란(26b), 파장란(26c), 시간란(26d), 에칭 처리 조건란(26e), 평가값1란(26f), 평가값2란(26g), 합계값란(26h)의 당해 행에 저장된 값이 각각 표시된다.
또한 D208에는, 도 13에 나타내는 발광 강도 평균과 에칭 처리 결과와의 산포도를, 파장란(26c)과 시간란(26d)의 당해 행에 저장된 파장 및 시간의 값과, 양산 데이터 테이블(23a) 및 OES 데이터 테이블(25a)에 저장된 값을 사용하여 작성한 것이 표시된다. D209에는, 도 14에 나타내는 에칭 처리 조건(가스 유량)과 발광 강도 평균과의 산포도를, 파장란(26c)과 시간란(26d)의 당해 행에 저장된 파장 및 시간의 값과, 실험 데이터 테이블(24a) 및 OES 데이터 테이블(25a)에 저장된 값을 사용하여 작성한 것이 표시된다.
설계자는, 도 15에 나타내는 출력 화면을 봄으로써, 에칭 처리 조건을 조정했을 경우여도 에칭 처리 결과의 예측 오차가 작은 파장 및 시간을 파악할 수 있고, 어느 파장 및 시간이 제어에 적합한지를, 용이하게 파악할 수 있다.
또, 에칭 처리 조건란(D104)의 각 행에 다른 에칭 처리 조건이 입력되었을 경우에는, 각각의 에칭 처리 조건에 대해서 평가값 합계를 계산하고, 각각의 에칭 처리 조건에 대해서 평가값 합계가 작은 파장, 시간의 조합이 출력된다. 또한, 각각의 에칭 처리 조건에 대해서 평가값 합계를 계산하고, 가장 작은 파장, 시간, 에칭 처리 조건의 조합을 출력해도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 에칭 장치(1)(분석부(20))가 실행하는 분석 방법을 사용하는 것에 의해, 가스 유량 등이 다른 복수의 에칭 처리 조건에 있어서 계측한 에칭 처리시에 얻어지는 다른 파장 및 시간에 있어서의 발광 강도를 나타내는 플라스마 발광 데이터(실험 데이터)를 취득하고, 플라스마 발광 데이터의 복수의 다른 파장과 시간에 대해서, 에칭 처리 조건의 변화와, 당해 파장과 당해 시간에 있어서의 발광 강도의 변화와의 관계를 평가하고, 그 결과에 의거하여, 에칭 처리 조건의 조정에 사용하는 플라스마 발광 데이터의 파장과 시간을 특정할 수 있다. 즉, 다수의 파장이나 시간의 후보 중에서, 가스 유량 등의 에칭 처리 조건을 조정했을 경우여도 에칭 처리 결과의 예측 오차가 작은 파장과 시간, 즉 에칭 처리 조건을 조정하는 제어에 적합한 파장과 시간을, 용이하게 파악할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시형태에 의거하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경 가능하다.
1…에칭 장치, 10…에칭부, 11…플라스마 가공부, 12…분광기(OES), 13…제어부, 14…IF부, 20…분석부, 21…연산부, 22…기억부, 23…양산 데이터 기억 영역, 24…실험 데이터 기억 영역, 25…OES 데이터 기억 영역, 26…조건 결과 데이터 기억 영역, 27…평가값1 산출 데이터 기억 영역, 28…평가값2 산출 데이터 기억 영역, 210…IF부, 30…입력부, 31…출력부, 32…통신 IF부, 33…버스

Claims (14)

  1. 플라스마를 사용하여 반도체 웨이퍼를 에칭 처리하는 반도체 에칭 처리에 있어서, 에칭 처리 조건의 조정에 사용하는 플라스마 발광 데이터의 파장 및 시간을 특정하는 분석 방법으로서,
    다른 복수의 에칭 처리 조건에서 계측한 에칭 처리시에 얻어지는 다른 파장 및 시간에 있어서의 발광 강도를 나타내는 플라스마 발광 데이터를 취득하는 스텝과,
    상기 플라스마 발광 데이터의 복수의 다른 파장과 시간에 대하여, 에칭 처리 조건의 변화와, 당해 파장과 당해 시간에 있어서의 발광 강도의 변화와의 관계를 평가하는 제1 평가 스텝과,
    상기 제1 평가 스텝의 결과에 의거하여, 상기 에칭 처리 조건의 조정에 사용하는 플라스마 발광 데이터의 파장과 시간을 특정하는 특정 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 평가 스텝에 있어서, 플라스마 발광 데이터의 복수의 다른 파장과 시간에 대하여, 에칭 처리 조건의 변화와, 당해 파장과 당해 시간에 있어서의 발광 강도의 변화와의 관계를, 예측 오차 또는 상관 계수를 사용하여 평가하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플라스마 발광 데이터의 복수의 파장과 시간에 있어서의 발광 강도와, 에칭 처리 결과와의 관계를 평가하는 제2 평가 스텝을 더 구비하고,
    상기 특정 스텝에 있어서, 상기 제1 평가 스텝과 상기 제2 평가 스텝과의 결과로부터, 상기 에칭 처리 조건의 조정에 사용하는 플라스마 발광 데이터의 파장과 시간을 특정하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 평가 스텝에 있어서, 상기 플라스마 발광 데이터의 복수의 파장과 시간에 있어서의 발광 강도와, 에칭 처리 결과와의 관계를 예측 오차 또는 상관 계수를 사용하여 평가하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 특정 스텝에 있어서, 상기 제1 평가 스텝의 예측 오차 또는 상관 계수와 상기 제2 평가 스텝의 예측 오차 또는 상관 계수를 사용한 함수가 최소가 되도록, 플라스마 발광 데이터의 파장과 시간을 특정하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 평가 스텝의 예측 오차와, 상기 제2 평가 스텝의 예측 오차에 상기 플라스마 발광 데이터의 복수의 파장과 시간에 있어서의 발광 강도와 에칭 처리 결과와의 관계를 나타내는 계수를 곱한 곱과의 합계가 최소가 되도록, 플라스마 발광 데이터의 파장과 시간을 특정하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 분석 방법을 사용하여 특정한 파장과 시간에 있어서의 플라스마 발광 데이터의 발광 강도와, 에칭 처리 결과의 관계를 사용하여, 에칭 처리 결과의 목표값이 되도록, 상기 에칭 처리 조건의 조정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 분석 방법.
  8. 플라스마를 사용하여 반도체 웨이퍼를 에칭 처리하는 플라스마 가공부와,
    에칭 처리 중의 플라스마의 발광을 계측하는 분광기와,
    기억부와 연산부를 갖는 분석부를 구비한 반도체 에칭 장치로서,
    상기 기억부는, 다른 복수의 에칭 처리 조건에서 계측한 에칭 처리시에 얻어지는 다른 파장 및 시간에 있어서의 발광 강도를 나타내는 플라스마 발광 데이터를 기억하고,
    상기 연산부는, 상기 플라스마 발광 데이터의 복수의 다른 파장과 시간에 대하여, 에칭 처리 조건의 변화와, 당해 파장과 당해 시간에 있어서의 발광 강도의 변화와의 관계를 평가하고, 상기 평가 결과(제1 평가 결과)에 의거하여 상기 에칭 처리 조건의 조정에 사용하는 플라스마 발광 데이터의 파장과 시간을 특정하는 연산을 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 에칭 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연산부는, 플라스마 발광 데이터의 복수의 다른 파장과 시간에 대하여, 에칭 처리 조건의 변화와, 당해 파장과 당해 시간에 있어서의 발광 강도의 변화와의 관계를, 예측 오차 또는 상관 계수를 사용하여 평가하는 것을 특징으로 하는 반도체 에칭 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 연산부는, 상기 플라스마 발광 데이터의 복수의 파장과 시간에 있어서의 발광 강도와, 에칭 처리 결과와의 관계를 평가하고, 당해 평가 결과(제2 평가 결과)와, 상기 제1 평가 결과로부터, 상기 에칭 처리 조건의 조정에 사용하는 플라스마 발광 데이터의 파장과 시간을 특정하는 것을 특징으로 하는 반도체 에칭 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 플라스마 발광 데이터의 복수의 파장과 시간에 있어서의 발광 강도와, 에칭 처리 결과와의 관계를 예측 오차 또는 상관 계수를 사용하여 평가하는 것을 특징으로 하는 반도체 에칭 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 특정 스텝에 있어서, 상기 제1 평가 결과의 예측 오차 또는 상관 계수와 상기 제2 평가 결과의 예측 오차 또는 상관 계수를 사용한 함수가 최소가 되도록, 플라스마 발광 데이터의 파장과 시간을 특정하는 것을 특징으로 하는 반도체 에칭 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 평가 결과의 예측 오차와, 상기 제2 평가 결과의 예측 오차에 상기 플라스마 발광 데이터의 복수의 파장과 시간에 있어서의 발광 강도와 에칭 처리 결과와의 관계를 나타내는 계수를 곱한 곱과의 합계가 최소가 되도록, 플라스마 발광 데이터의 파장과 시간을 특정하는 것을 특징으로 하는 반도체 에칭 장치.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연산부는, 특정한 파장과 시간을 갖는 플라스마 발광 데이터의 발광 강도와, 에칭 처리 결과의 관계를 사용하여, 에칭 처리 결과의 목표값이 되도록, 상기 에칭 처리 조건의 조정값을 산출하고,
    상기 플라스마 가공부는, 상기 조정값에 의거하여 에칭 처리 조건에서 가공을 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 에칭 장치.
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