TW202030812A - 蝕刻處理裝置、蝕刻處理方法及檢測器 - Google Patents

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Abstract

在蝕刻中的處理中之晶圓之膜厚･深度測定中，因為光源之光量波動、光所通過之區域之空氣之波動等導致檢測光量中產生變動，降低膜厚･深度之測定精度，因此在蝕刻處理中之各時刻從測定的分光光譜算出任意之波長之總光量或平均光量，使用比現時刻以前所測定出的總光量或平均光量計算出所推定的現時刻之推定總光量或推定平均光量，算出現時刻之總光量與推定總光量之比或平均光量與推定平均光量之比亦即變化率，使用算出的變化率對現時刻之各波長之光量進行補正，使用已補正的各波長之光量實施膜厚･深度測定。

Description

蝕刻處理裝置、蝕刻處理方法及檢測器
本發明關於蝕刻處理裝置、蝕刻處理方法及檢測器。
半導體元件之製造中，於晶圓之表面上形成各種零件或將彼等相互連接的配線等。彼等係藉由重複進行導體･半導體･絕緣體等各種材料之成膜，及不要的部分之除去而形成。作為不要的部分之除去製程，廣泛使用利用電漿的乾蝕刻(電漿蝕刻)。 電漿蝕刻中，係藉由高頻電源等使導入蝕刻處理裝置之處理室內的氣體電漿化，使晶圓曝露於電漿化的氣體中而進行蝕刻處理。此時，藉由基於電漿中之離子的濺鍍或基於自由基的化學反應等來進行各向異性或各向同性之蝕刻，藉由分開使用彼等而在晶圓表面上形成各種構造之零件或配線等。
電漿蝕刻的加工形狀與設計形狀不同之情況下，形成的各種零件有可能無法發揮其功能。於此，為了檢測加工形狀而提案對蝕刻處理進行監控使穩定化的多數製程監控技術。例如稱為膜厚･深度監控的製程監控為已知。該製程監控，係藉由計測處理中之晶圓之反射光，來測定形成於晶圓上的膜之膜厚或形成於晶圓上的溝或孔之深度者，被利用於蝕刻處理之終點判斷等。
專利文獻1記載有使用該膜厚･深度監控的加工精度高精度化技術。依據專利文獻1之技術，使用以電漿光作為光源的膜厚･深度監控來檢測處理對象之膜完全除去之正前，並結束該蝕刻處理。之後，將處理對象部分與非處理對象部分切換為高精度選擇性蝕刻之條件而進行蝕刻處理，藉此，可以縮短整體之處理時間，而且可以抑制晶圓面內之處理不均勻，可以實現處理對象膜之完全除去。
專利文獻2記載有膜厚･深度監控之膜厚或深度之測定精度之高精度化技術。依據專利文獻2之技術，作為照射至晶圓之光源係使用外部光源取代電漿光。藉此，光源之光量變動變小，可以實現高精度的膜厚･深度之測定。
但是，伴隨著半導體元件之高功能化，構造之微細化或布局之複雜化之進展，特別是先端元件之蝕刻製程要求進一步之高精度加工。先端元件之蝕刻中，存在蝕刻處理的區域少的(低開口率)情況或蝕刻速度低的(低蝕刻速率)情況。在彼等處理工程之終點判斷上，終點判斷所使用的指標亦即各波長之光量時間變化(干涉信號)變小。因此，欲實現高精度的終點判斷時，需要減少時間方向之光量波動亦即雜訊。
作為光量波動雜訊之一被辨識的現象，存在有在蝕刻中測定光量呈步驟狀變化之情況。該現象係因為光源亦即電漿光或外部光之光量變化而產生。
專利文獻3、4記載有除去該階梯狀之雜訊之手法。例如專利文獻3之手法中，係將蝕刻中之各時刻所測定的分光光譜與1時刻前比較，在全波長中光量變化為同一方向，而且該變化量超出臨界值之情況下判斷為產生光量變動之雜訊，並實施光量補正。
光量之補正，係藉由在雜訊產生檢測時算出其變化倍率，將現時刻以後之測定數據除以該變化倍率而實施。藉由彼等來實現終點判斷之高精度化。 [先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 特開平11-260799號公報 [專利文獻2] 特表2004-507070號公報 [專利文獻3] 特開2007-234666號公報 [專利文獻4] 特開2008-218898號公報 [專利文獻5] 特開平5-255850號公報 [專利文獻6] 特開平8-236592號公報
[發明所欲解決之課題]
另一方面，膜厚･深度測定中的干涉信號之雜訊，不僅存在階梯狀之光量變化(稱為階梯狀之雜訊)，亦存在脈衝狀之光量變化(稱為脈衝狀之雜訊)之情況。作為脈衝狀之雜訊之產生原因之一，因此有測定的晶圓反射光所通過之區域之空氣之波動。特別是進行晶圓之處理的真空腔室被加熱為高溫之情況下，腔室附近與光檢測器之間之空氣會產生溫度斜度，基於該高･低溫之空氣之對流致使檢測的光量產生變動。
該脈衝狀之雜訊，如專利文獻5、6之揭示為已知。脈衝狀雜訊產生之情況下之干涉信號之例如圖1所示。圖中，針對蝕刻中測定的分光光譜數據中的3波長(λ1、λ2、λ3)示出彼等光量之時間變化(干涉信號)。該干涉信號中，在時刻20sec附近產生脈衝狀之光量變動雜訊，該光量變動雜訊會降低膜厚･深度測定之精度。
使用專利文獻3之手法已除去了該光量變動雜訊之干涉信號係如圖2所示。由該圖2可以理解，時刻20sec之光量變動雜訊雖減輕，但無法完全除去。使用如此般雜訊未完全除去的干涉信號的情況下，無法實現正確的膜厚･深度測定。
又，階梯狀之光量變動雜訊中，若其變化量小的情況下，習知技術中不可能將光量變動雜訊除去。圖3示出，產生小變動之階梯狀雜訊的干涉信號之例。圖3中，時刻15sec至20sec附近產生小的階梯狀雜訊，波長λ2及λ3中為與伴隨著晶圓蝕刻的光量變化難以區別之狀態。
針對該光量變動雜訊，使用專利文獻3之手法進行了光量變動雜訊之除去的干涉信號係如圖4所示。明確觀測到光量變動量雜訊的波長λ1之干涉信號中雜訊被除去，但是作為雜訊除去之副作用而在波長λ2之干涉信號中光量呈右肩上升，波長λ3之干涉信號中光量呈右肩下降而變化產生補正失真。
此乃因為伴隨著晶圓蝕刻的光量變化與階梯狀之光量變動雜訊未被切割，而以混合了彼等的光量變化作為雜訊檢測出並進行補正之故。因此，階梯狀之雜訊中，即使是習知之光量變動雜訊之補正技術中亦難以實現正確的光量變動雜訊之補正。
如以上論述，欲實現高精度的膜厚･深度測定時需要從干涉信號正確地除去光量變動雜訊。
本發明有鑑於該課題，目的在於提供藉由從干涉信號除去光量變動雜訊，而可以實施高精度的膜厚･深度之監控的蝕刻處理裝置、蝕刻處理及檢測器。 [用以解決課題的手段]
為了解決前述課題，代表性的本發明之蝕刻處理裝置，係藉由以下來達成。亦即具備： 受光器，係在蝕刻處理中，接受從處理對象出射的複數個波長之光，並將與接受到的光之強度對應的信號分別輸出； 膜厚確定部，係依據從前述受光器輸出的信號，來確定前述處理對象之膜厚；及 判斷器，係藉由比較前述膜厚確定部所確定的前述處理對象之膜厚與臨界值，來判斷前述蝕刻處理之終點； 前述膜厚確定部，係依據算出光量值與參照光量值來算出變化率，該算出光量值係針對規定之取樣時間之各時刻之每一個時刻中來自前述受光器之每一波長之信號實施平滑化運算而得者，該參照光量值係由比前述取樣時間以前之參照時間中的前述算出光量值確定者， 依據前述取樣時間之各時刻之每一個時刻中來自前述受光器之信號、及前述變化率，按照每一波長算出補正光量值， 進一步依據前述補正光量值，來確定前述取樣時間中的前述處理對象之膜厚。
代表性的本發明之蝕刻處理方法，係藉由以下來達成。亦即具備： 在蝕刻處理中，接受從處理對象出射的複數個波長之光，並將與接受到的光之強度對應的信號分別輸出的第1工程； 依據輸出的前述信號，來確定前述處理對象之膜厚的第2工程；及 藉由比較所確定的前述處理對象之膜厚與臨界值，來判斷前述蝕刻處理之終點的第3工程； 前述第2工程中，係依據算出光量值與參照光量值求出變化率，該算出光量值係針對規定之取樣時間之各時刻之每一個時刻中的每一波長之前述信號實施平滑化運算而得者，該參照光量值係由比前述取樣時間以前之參照時間中的前述算出光量值確定者， 依據前述取樣時間之各時刻之每一個時刻中的前述信號、及前述變化率，按照每一波長算出補正光量值， 進一步依據前述補正光量值，來確定前述取樣時間中的前述處理對象之膜厚。
代表性的本發明之對膜厚進行檢測的檢測器，係藉由以下來達成。亦即具備： 受光器，係在蝕刻處理中，接受從處理對象出射的複數個波長之光，並將與接受到的光之強度對應的信號分別輸出；及 膜厚確定部，係依據從前述受光器輸出的信號，來確定前述處理對象之膜厚； 前述膜厚確定部，係依據算出光量值與參照光量值來算出變化率，該算出光量值係針對規定之取樣時間之各時刻之每一個時刻中來自前述受光器之每一波長之信號實施平滑化運算而得者，該參照光量值係由比前述取樣時間以前之參照時間中的前述算出光量值確定者， 依據前述取樣時間之各時刻之每一個時刻中來自前述受光器之信號，以及前述變化率，按照每一波長算出補正光量值， 進一步依據前述補正光量值，來確定前述取樣時間中的前述處理對象之膜厚。 [發明效果]
依據本發明，藉由從干涉信號除去光量變動雜訊，可以實施高精度的膜厚･深度之監控。 前述以外之課題、構成及效果，可以從以下之實施形態之說明理解。
參照圖面說明作為本發明之實施形態而可以實施膜厚･深度測定方法的蝕刻處理裝置。以下說明進行蝕刻處理的作為具備膜厚･深度測定裝置的半導體製造裝置之蝕刻處理裝置之構成，並說明該蝕刻處理裝置中的蝕刻處理中之膜厚･深度測定方法。 又，圖面之曲線中表示數值的光量之單位例如為分光器之計數值。
[實施形態] 本實施形態使用的蝕刻處理裝置之概略剖面圖如圖5所示。蝕刻處理裝置1具備真空處理室(亦有簡單地稱為處理室)10。於真空處理室10之內部，從省略圖示的氣體導入裝置導入的蝕刻氣體，係藉由使用處理部11(簡略圖示)而產生的高頻電力或微波進行激發･分解而成為電漿12，藉由該電漿12對設置於試料台14的半導體晶圓等之處理對象16進行蝕刻處理(電漿處理)。
真空處理室10內之氣體之導入、電漿12之生成及控制、藉由未圖示的高頻電源等進行的對處理對象之電壓施加等，係藉由控制部40之控制進行，以能實現期待之蝕刻處理的方式，實施各機器間之同步･時序調整。
使電漿12脈衝化之情況下，脈衝化之控制亦由控制部40進行。具體言之為，電漿12係藉由控制部40控制高頻電源等的電壓施加、藉由微波照射等之調變而實施脈衝化。又，藉由對蝕刻氣體之導入進行時間調變亦可以實施電漿之脈衝化。
蝕刻處理裝置1具備對形成於處理對象16之表面的膜之厚度(膜厚)･微細構造之深度(稱為深度)進行測定的測定裝置。該測定裝置具有光源部18及檢測器DET。檢測器DET具有檢測部(受光器)28、及膜厚･深度算出部(膜厚確定部)30。
從光源部18射出的光，係透過光纖等及導入透鏡20導入處理室10內，通過導入透鏡20的照射光22係被照射至處理對象16，於該表面被反射。
又，光源部18係使用從紫外至紅外為止的廣帶域波長之連續光(連續光譜光)，但使用特定波長之光實施膜厚･深度測定的情況下，使用特定波長之光源亦可。
從處理對象16反射的反射光24，係被檢測透鏡26聚光，透過光纖等導入檢測部28。檢測部28係由分光器構成，將導入的光進行分光，檢測出每一波長之光量。使用特定波長進行膜厚･深度測定的情況下，檢測部28不限定於分光器而使用光檢測器等亦可。
此時，導入檢測部28的光若僅為期待之特定波長時，可以直接使用光檢測器，廣帶域波長之連續光被導入之情況下，於光檢測器前段設置單色光鏡等僅選擇特定波長之機構即可。
圖5中，對處理室10導入光的導入透鏡20，及檢測反射光的檢測透鏡26係設置於不同的位置。該構成之情況下，可以最有效率檢測出反射光24，因此使導入透鏡20之光軸與檢測透鏡26之主光線軸以處理對象16作為反射面而呈一致的方式，相互傾斜設置為較佳。
導入透鏡20與檢測透鏡26之構成不限定於圖5者，作為完全同軸構成，而使導入透鏡20與檢測透鏡26作為1個共用亦可。該情況下，將共用透鏡之光軸設為與處理對象16垂直的方向，而可以檢測出垂直照射光引起的垂直反射光的構成為較佳。
又，圖5中作為一組之測定系統，記載有光源部18之導入系統與反射光24之檢測系統，但在處理對象16之複數個位置對膜厚･深度進行測定的情況下，設置複數組之測定系統即可。
又，圖5中說明作為光源從外部之光源部18入射光之情況，但作為光源亦可以使用電漿12之光。該情況下，不使用光源部18亦可。以電漿12作為光源使用的情況下，從電漿12放出的光經由處理對象16反射，反射光24係和使用光源部18的情況下同樣可以由分光器檢測出。
檢測部28之數據，被輸入膜厚･深度算出部30而確定膜厚･深度。膜厚･深度算出部30之功能方塊之構成如圖6A所示。在規定之取樣時間之間，從檢測部28輸入膜厚･深度算出部30的各波長之光量之時系列數據D0，係藉由後述之光量變動補正器110進行處理。
作為該處理結果而輸出的信號D1，係藉由第1數位濾波器100實施平滑化處理，並作為第1平滑化時系列數據D2而供給至微分器102。微分器102中，例如使用S-G法(Savitzky-Golay method)算出微分係數值(1次微分值或2次微分值)亦即微分時系列數據D3。微分時系列數據D3係被供給至第2數位濾波器104。第2數位濾波器104中，對微分時系列數據D3實施平滑化處理，求出第2平滑化時系列數據D4。第2平滑化時系列數據D4係被供給至微分比較器106。
接著，對各數據D2、D3、D4之算出進行說明。作為第1數位濾波器100，例如使用2次巴特沃斯型(Butterworth)之低通濾波器。第1平滑化時系列數據D2係藉由2次巴特沃斯型之低通濾波器藉由以下公式求出。 D2(i)=b1･D1(i)+b2･D1(i-1)+b3･D1(i-2)-[a2･D2(i-1)+ a3･D2(i-2)]
於此，Dk(i)表示各數據Dk之時刻i之數據，係數b、a之數值依取樣頻率及截止頻率而不同。又，數位濾波器之係數值例如a2=-1.143、a3=0.4128、b1=0.067455、b2=-0.013491、b3=0.067455(取樣頻率10Hz，截止頻率1Hz)。
微分係數值之時系列數據D3，係藉由微分器102，例如使用5點時系列數據D2之多項式擬合(fit)平滑化微分法如以下般算出。
Figure 02_image001
於此，關於權重係數w，1次微分計算中例如可以使用w-2=-2，w-1=-1，w0=0，w1=1，w2=2。又，2次微分計算中例如可以使用w-2=2，w-1=-1，w0=-2，w1=-1，w2=2。
作為使用前述微分係數值之時系列數據D3的第2平滑化時系列數據D4之算出中的第2數位濾波器104，例如藉由2次巴特沃斯型低通濾波器如以下般算出。 D4(i)=b1･D3(i)+b2･D3(i-1)+b3･D3(i-2)-[a2･D4(i-1)+ a3･D4(i-2)]
輸入微分比較器106的第2平滑化時系列數據D4，係具有按照每一波長包含不同週期與振幅成分之微分波形圖案。於此，將該導出的微分波形圖案，與對事先已取得的膜厚･深度與微分波形圖案建立有關連對應的微分波形圖案數據庫108進行比較(核對)。
具體言之，微分比較器106係從微分波形圖案數據庫108之中來界定與算出的第2平滑化時系列數據D4之微分波形圖案最接近的微分波形圖案，並將與該最接近的微分波形圖案建立對應而記憶的膜厚･深度確定為處理對象之膜厚･深度。將確定的膜厚･深度供給至膜厚･深度算出部30之外部，例如顯示於未圖示之監控器或記憶於記憶體。
又，確定的膜厚･深度被傳送至控制部40 (圖5)。作為判斷器之控制部40，係將確定的膜厚･深度與記憶的臨界值進行比較，在判斷到達蝕刻處理之終點時停止蝕刻處理裝置1之蝕刻處理。
圖6A之膜厚･深度算出部30中，係事先取得相對於處理對象之膜厚的各波長之光量變化之1次微分值或2次微分值之情況。亦即，取得相對於各檢測結果之時刻的每一波長之光量之1次微分值或2次微分值，並將其與事先取得的數據進行比較，藉此該時刻之膜厚進行界定。但是，膜厚･深度界定之方法不限定於此。
例如事先取得處理對象之膜厚･深度與每一波長之反射率之數據，使用檢測結果與照射的外部光之每一波長之光量算出每一波長之反射率，對算出的每一波長之反射率與事先取得的反射率之數據進行比較，藉此來界定該測定中的膜厚･深度亦可。
又，事先取得處理對象之膜厚･深度與每一波長之光量數據，由檢測結果取得每一波長之光量，將其與事先取得的光量數據進行比較，藉此來界定該時刻之膜厚亦可。
又，事先取得處理對象之膜厚與藉由光量對各波長之光量變化之1次微分值或2次微分值實施格式化而得的1次微分格式化值或2次微分格式化值之數據，從檢測結果取得每一波長之光量變化之1次微分格式化值或2次微分格式化值，將其與事先取得的數據進行比較，藉此來界定該時刻之膜厚亦可。
以下針對從檢測部28輸入至膜厚･深度算出部30的各波長之光量之時系列數據D0包含有光量變動雜訊之情況下的補正進行說明。
光量變動雜訊除去之原理如以下。複數個波長之光量包含有來自於處理對象之反射的干涉成分，及全波長共通之光量變動雜訊成分。干涉成分在波長間並非同步(位相、頻率、振幅不同)，因此例如藉由總光量算出可以抵消。
其結果，從總光量之時系列數據可以觀測到全波長共通之光量變動雜訊。於此，以從過去總光量數據算出的現時點之推定總光量(稱為推定算出光量)與測定總光量(稱為算出光量)之比作為變化率進行計算。使用該變化率可以進行光量變動之補正。以下，具體說明光量變動雜訊之除去。
首先，光量變動補正器110之功能方塊之構成如圖6B所示。如上述般，在規定之取樣時間之間，於算出光量計算部202中藉由從檢測部28輸入的各波長之光量之時系列數據D0計算該時刻之算出光量。
算出光量之計算手法，可以使用特定波長之光量之累計(總和)、平均、使用設定於各波長的權重係數的加權累計、加權平均等。將藉由彼等之計算手法來處理光量稱為平滑化運算。作為特定波長，可以使用觀測到的全波長、指定的波長範圍之全波長、任意選擇的複數或1個波長。計算中使用的各波長之光量可以使用測定光量。
但是，考慮到從光量變動雜訊除去分光器之暗電流位準(無光輸入狀態下從分光器輸出的信號位準，亦稱為暗電流雜訊)的測定光量呈倍率變動，因此使用從測定光量減掉暗電流位準的光量值的方法可以實現高精度的光量補正而較佳。
但不限定於彼等，亦可以使用利用各波長之光量之時系列數據而附加有LPF(Low Pass Filter)的光量值、該時刻與1時刻前之光量差或光量變化率、利用正前數個時刻算出的平均光量變化(微分值)或該時刻之光量之格式化值。
藉由彼等手法算出的算出光量D0-1係被供給至推定算出光量計算部204來計算推定算出光量。以該推定算出光量作為參照光量值。於推定算出光量計算部204係藉由未圖示的記憶部記憶有現在及過去之算出光量，推定算出光量計算部204中係使用過去之算出光量來計算推定算出光量。
推定算出光量之計算方法，係使用過去算出光量之平均值、或以多項式近似算出的現時刻(取樣時間)之算出光量值、或附加有LPF(除去高頻成分)的算出光量值。彼等之計算所使用的算出光量之過去時間(設為取樣時間以前之參照時間)，可以使用取樣時間正前之特定時間(過去數秒等)，從特定時刻至正前時刻之全部時刻(蝕刻開始正後至正前時刻等)，特定時刻或特定時間(蝕刻開始5秒後或蝕刻開始正後至10秒為止等)。參照時間與取樣時間連續亦可，與取樣時間不連續亦可，光量變動補正器110中可以任意選擇。
若以過去算出光量之平均值為例，則增長平均化所使用的時間相當於延伸移動平均範圍，因此隨著平均化時間之延伸而相當於從算出光量之時系列數據除去的變動之截止頻率會下降。亦即藉由調整平均化時間，可以針對依據平均化時間計算的推定算出光量之時間變化會被抑制到何種程度進行調整。
使用從過去特定時刻至正前時刻為止之平均的情況下，相當於強烈應用LPF。又，使用過去特定時刻或特定時間的情況下，相當於隨著該時間變短而殘留高頻變動成分。另一方面，不使用平均值而使用多項式近似的情況下，隨著多項式之次數上升LPF之截止頻率變高。彼等可以對應於欲除去的光量變動雜訊之頻率分開使用。
藉由彼等手法算出的推定算出光量D0-2及現時刻之算出光量D0-1係被供給至變化率計算部206，計算變化率D0-3。變化率之計算方法可以使用將算出光量除以推定算出光量之方法[每一時刻：(D0-3)=(D0-1)/(D0-2)]。 但是，使用上述之光量變化率或平均光量變化之格式化值作為各波長之光量的情況下，可以使用從算出光量減掉推定算出光量之方法。
算出的變化率D0-3係被供給至各波長補正光量計算部208，將現時刻之各波長之測定光量或除去了暗電流位準之測定光量除以變化率D0-3，來計算各波長之補正光量(補正光量值)。計算的各波長之補正光量D1，係由光量變動補正器110輸出，進一步被供給至第1數位濾波器100，使用於膜厚･深度數據之算出。
(實施例1) 參照圖7A～7E說明使用該電漿處理裝置的膜厚･深度之測定動作及其結果。圖7A示出藉由蝕刻中之分光計測取得的各波長之光量變化之一例，本例中在時刻20sec附近產生半高寬0.2sec左右之光量變動雜訊。
針對在這樣的觀測光量存在光量變動之情況下，本實施例中亦不受光量變動之影響，而可以實施高精度的膜厚･深度測定。晶圓反射光之分光計測、測定信號之信號處理及彼等之動作控制全部藉由圖5中的控制部40及膜厚･深度算出部30進行。
本實施例中作為進行晶圓照射的光源係使用白色LED，晶圓反射光係將波長250nm～950nm分割為2000波長而計測之構成。測定之取樣速度為0.1sec，於蝕刻時間30sec中進行膜厚推定。晶圓之初期膜厚為100nm，30sec蝕刻後之膜厚為0nm。
圖7A係將各時刻計測的各波長之光量表示為波長λ1、λ2、λ3。使用觀測到的各波長之光量，於圖6B之算出光量計算部202計算的各時刻之算出光量係如圖7B之實線所示。
於此，算出光量之算出，係藉由觀測到的全波長之合計進行了計算。又，各波長之光量，係使用從測定光量除去了分光器之暗電流位準之結果。確認了算出光量之時間變化中觀測到光量變動雜訊，各波長之伴隨著晶圓蝕刻的光量變化大致未觀測到。
使用該算出光量，於圖6B之推定算出光量計算部204進行計算的各時刻之推定算出光量係如圖7B之短虛線所示。於此，推定算出光量之算出，係藉由對從時刻0sec至正前時刻為止之平均值進行計算而進行。推定算出光量中大致未觀測到算出光量中觀測到的光量變動雜訊，推定出算出光量為大致恆定之無光量變動雜訊狀態之算出光量。
圖6B之變化率計算部206所計算的變化率的結果係如圖7B之長虛線所示。於此，變化率係藉由將各時刻之算出光量除以推定算出光量而算出。在未產生光量變動的部分中變化率大致1，在產生光量變動的時刻中則成為1以外。
圖6B之各波長補正光量計算部208所計算的各波長之補正光量的結果係如圖7C所示。圖中僅示出波長λ1、λ2、λ3。確認了光量變動雜訊從各波長之光量變動被除去，僅觀測到伴隨著晶圓蝕刻的各波長固有之光量變動。
比較圖7A與圖7C可以明瞭，每一波長之信號波形中的週期及振幅在補正前與補正後大致無變化，藉由該特性可以高精度測定膜厚･深度。由此可以確認藉由本實施形態可以除以光量變動雜訊。
使用前述手法算出的各波長之補正光量進行了膜厚･深度之測定的結果係如圖7D所示。圖中之實線為各時刻中界定之測定膜厚，短虛線為真正膜厚，長虛線為測定膜厚與真正膜厚之誤差。
於此，膜厚･深度之界定，係藉由使用事先取得的補正光量之1次微分值與膜厚･深度被賦予相關連的數據庫，對算出的補正光量之1次微分值與數據庫進行比較而進行。若各時刻之測定膜厚與真正膜厚一致，則其誤差在各時刻為零(0)。
由此藉由使用本實施形態，即使除去光量變動雜訊之情況下，在蝕刻中之全部之時刻中亦可以實現正確的膜厚推定。
(比較例) 作為參考，不通過圖6A之光量變動補正器110而實施了膜厚測定之結果係如圖7E所示。依據圖7E，在產生光量變動雜訊之時刻20sec附近在測定膜厚與真正膜厚發生乖離，可以理解無法實現正確的膜厚測定。 由該結果，由比較圖7E與圖7D可以明瞭，藉由使用本實施例確認了，即使產生在習知方法中無法進行正確的膜厚測定的光量變動雜訊之情況下，亦可以實現正確的膜厚測定。
(變形例) 於此，本實施形態中作為膜厚･深度之界定手法係使用補正光量之1次微分值。但是，除此以外，亦可以使用補正光量本身的手法、或使用以光源光量對補正光量實施格式化而算出的反射率的手法、或使用以該時刻之補正光量對補正光量之1次微分值或2次微分值實施格式化的格式化1次微分值或格式化2次微分值的手法。
本實施形態中，係如圖7C所示除去光量變動雜訊，可以僅殘留各波長之伴隨晶圓蝕刻的光量變動，因此使用以上之膜厚･深度之界定手法之任一的情況下，都可以實現正確的膜厚測定。
作為例子而將使用補正光量本身之情況下的膜厚推定結果示出於圖8A。圖8B係表示不通過圖6A之光量變動補正器110而實施了膜厚測定之結果。
依據圖8B可以理解，在產生光量變動雜訊之時刻20sec附近中產生測定膜厚誤差，無法實現正確的膜厚測定。另一方面，依據圖8A，未產生測定膜厚誤差。
由彼等之結果可以確認，藉由使用本實施例之光量變動雜訊之補正，即使是使用補正光量本身之方法的膜厚･深度測定中，亦可以實現正確的膜厚測定。
又，本實施例中使用之光源、分光測定、測定條件、晶圓條件僅為一例，可以明瞭本發明亦適用彼等以外之構成･條件。
(實施例2) 本實施例中論述，光量變動雜訊之時間寬比圖7A長的情況下，使用本實施形態進行了膜厚･深度測定的結果。彼等以外之條件係設為和實施例1相同。
本實施例使用的蝕刻中之各波長之光量變化係如圖9A所示。本實施例之觀測光量中在時刻20sec附近存在半高寬5sec左右之光量變動雜訊。使用該信號對算出光量、推定算出光量、變化率進行計算的結果係如圖9B所示。
和實施例1同樣，可以確認藉由本實施形態之計算處理可以算出光量變動雜訊之變化率。使用算出的變化率對各波長之補正光量進行計算的結果係如圖9C所示。推定算出光量平穩地變化，可以確認藉由本實施例之光量補正而從各波長之測定光量除去光量變動雜訊。
使用該補正光量實施了膜厚測定之結果係如圖9D所示。推定算出光量呈平穩地變化，各波長之光量稍微右肩上升，但每一波長之信號波形之週期及振幅在補正前與補正後大致無變化。因此，本實施例中亦和實施例1同樣可以進行正確的膜厚測定，光量變動之時刻寬較廣的情況下藉由使用本實施形態亦可以補正光量變動雜訊，可以實現正確的膜厚推定。
(實施例3) 本實施例中論述在伴隨晶圓蝕刻之全光量有變化之製程中，針對圖7A之光量變動雜訊產生之情況下，使用本實施形態進行了膜厚･深度測定的結果。彼等以外之條件設為和實施例1相同。
本實施例所使用的蝕刻中之各波長之光量變化係如圖10A所示。本實施例之觀測光量係全波長之光量隨著蝕刻進行而降低，在時刻20sec附近存在半高寬0.2sec左右之光量變動雜訊。
使用該信號對算出光量、推定算出光量、變化率進行計算的結果係如圖10B所示。確認了和實施例1同樣藉由本實施形態之計算處理可以算出光量變動雜訊之變化率。
於此，在推定算出光量中係使用過去全部時刻之平均值，因此伴隨晶圓蝕刻的全波長之光量變動亦作為光量變動之一部分而予以把握，藉此，算出的變化率中亦稍微觀測到伴隨蝕刻的光量變化。
使用算出的變化率對各波長之補正光量進行計算的結果係如圖10C所示。變化率呈平穩地減少，因此各波長之光量成為稍微右肩下降，但每一波長之信號波形之週期及振幅在補正前與補正後大致無變化。因此，可以確認藉由本實施例之光量補正從各波長之測定光量除去光量變動雜訊。
使用該補正光量實施了膜厚測定之結果係如圖10D所示。可以確認和其他實施例同樣可以進行正確的膜厚測定，藉由使用本實施例即使是伴隨蝕刻的全波長之光量變動存在之情況下，該光量變動殘留，而且光量變動雜訊可以進行補正，可以實現正確的膜厚推定。
(實施例4) 本實施例中論述針對階梯狀之光量變動雜訊產生之情況下，使用本實施形態進行了膜厚･深度測定的結果。彼等以外之條件係設為和實施例1相同。
本實施例使用的蝕刻中之各波長之光量變化係如圖11A所示。本實施例之觀測光量中在時刻15sec至20sec之間產生階梯狀之光量變動雜訊。使用該信號對算出光量、推定算出光量、變化率進行計算的結果係如圖11B所示。可以確認藉由本實施形態之計算可以算出光量變動雜訊之變化率。
使用算出的變化率對各波長之補正光量進行計算的結果係如圖11C所示。變化率在15sec以後呈平穩地增大，因此各波長之光量在15sec以後成為稍微上升之傾向，但每一波長之信號波形之週期及振幅在補正前與補正後大致無變化。因此，可以確認藉由本實施例之光量補正從各波長之測定光量除去光量變動雜訊。
使用該補正光量實施了膜厚測定之結果係如圖11D所示。和其他實施例同樣可以進行正確的膜厚測定，藉由使用本實施例即使階梯狀之光量變動存在之情況下，亦可以進行光量變動雜訊之補正，可以實現正確的膜厚推定。
(實施例5) 本實施例中論述針對在算出光量之算出中使用各波長光量之平均、加權累計、加權平均的情況下，使用本實施形態進行了膜厚･深度測定的結果。彼等以外之條件係設為和實施例1相同。
使用實施例1之圖7A之測定光量數據，以全波長之光量平均值作為算出光量進行計算，推定算出光量、變化率之算出結果係如圖12A所示。可以確認在算出光量之計算使用平均值的情況下變化率中亦觀測到光量變動雜訊，該值係和實施例1之圖7B相同。因此，可以理解使用本手法的情況下亦可以實施正確的膜厚測定。
又，在算出光量之算出使用加權累計的情況下的算出光量、推定算出光量、變化率係如圖12C所示。於此，各波長之權重係使用與圖12B所示的波長編號賦予對應的權重係數。
本實施例中，將該權重值設為測定開始時之各波長之光量之逆數。可以確認在算出光量之計算中使用加權累計的情況下，變化率中亦觀測到光量變動雜訊，該值係和實施例1之圖7B所示者相同。因此，可以理解使用本手法的情況下，亦可以實施正確的膜厚測定。
又，在算出光量之算出使用加權平均的情況下的算出光量、推定算出光量、變化率係如圖12D所示。於此，各波長之權重係使用圖12B所示關係。可以確認在算出光量之計算中使用加權累計的情況下，變化率中亦觀測到光量變動雜訊，該值係和實施例1之圖7B所示者相同。因此，可以理解使用本手法的情況下，亦可以實施正確的膜厚測定。
從以上之結果可以確認，藉由在算出光量之計算中使用平均、加權累計、加權平均的本實施例亦可以對光量變動雜訊進行補正，可以實現正確的膜厚推定。
本實施例的算出光量之計算手法不限定於實施例1之適用，適用於本說明書記載的其他實施例及未記載的類似之實施形態的情況下亦可以獲得同樣的效果。
(實施例6) 本實施例中論述將在算出光量之算出中使用的波長設定為特性波長範圍、選擇少數波長、單一波長之情況下，使用本實施形態進行了膜厚･深度測定的結果。彼等以外之條件係設為和實施例1相同。
使用實施例1之圖7A之測定光量數據，使用波長範圍250nm至500nm之光對算出光量、推定算出光量、變化率進行計算的結果係如圖13A所示。可以確認在算出光量之計算中使用特定波長範圍的情況下變化率中亦觀測到光量變動雜訊，該值係和實施例1之圖7B所示者大致相同。
使用該變化率算出各波長之補正光量而實施了膜厚測定之結果係如圖13B所示。膜厚推定誤差在全部時刻中都是零，可以確認藉由使用本手法可以進行正確的膜厚推定。在前述波長範圍以外亦可以選擇任意之波長範圍。
使用波長250nm、450nm、650nm、850nm之4波長對算出光量、推定算出光量、變化率進行計算的結果係如圖13C所示。在算出光量之計算中使用選擇少數波長的情況下波長數較少，因此變化率中稍微觀測到計算使用之波長之蝕刻引起的光量變化，和實施例1之圖7B大致同樣觀測到光量變動雜訊。除前述波長以外亦可以選擇任意之波長及/或波長之數。
使用該變化率算出各波長之補正光量並實施了膜厚測定之結果係如圖13D所示。可以確認膜厚推定誤差在全部時刻中都是零，藉由使用本手法可以進行正確的膜厚推定。
僅使用蝕刻引起的光量變化較小的波長950nm(單一波長)對算出光量、推定算出光量、變化率進行計算的結果係如圖13E所示。變化率中亦觀測到計算使用的波長之蝕刻引起的光量變化，但觀測到光量變動雜訊係和實施例1之圖7B所示者大致同樣。
使用該變化率算出各波長之補正光量並實施了膜厚測定之結果係如圖13F所示。光量變動產生時刻20sec中膜厚推定誤差為零，可以理解藉由本手法除去光量變動雜訊，可以實現正確的膜厚測定。
另一方面，在其他之時刻中，產生最大0.6nm以下之膜厚測定誤差，此係因觀測到變化率中選擇的波長之蝕刻引起的光量變動，以該變化率算出補正光量而產生補正光量失真之影響。
如此般，藉由減少算出光量之計算所使用的波長數會產生膜厚測定誤差，因此使用的波長數較多為較佳，產生的膜厚測定誤差比起未使用本實施形態的實施例1之圖7D變為充分小。
因此，使用的波長數少的情況下藉由使用本實施形態對於膜厚測定之高精度化為有效，依據要求的膜厚測定精度來減少使用的波長數加以使用即可。
本實施例的算出光量之計算手法不限定於實施例1之適用，適用本說明書記載的其他實施例及未記載的類似之實施形態的情況下亦可以獲得同樣的效果。
(實施例7) 本實施例中論述作為算出光量之算出所使用的各波長之光量係使用測定光量本身之與1時刻前之變化率(或1次微分值之該測定光量之格式化值)之情況下，使用本實施形態進行了膜厚･深度測定的結果。彼等以外之條件係設為和實施例1相同。
使用實施例1之圖7A之測定光量數據，從各波長之測定光量本身(未除去暗電流位準之光量)對算出光量、推定算出光量、變化率進行計算的結果係如圖14A所示。可以確認本手法中變化率中亦觀測到光量變動雜訊，該值係和實施例1之圖7B所示者相同。
使用該變化率算出各波長之補正光量並實施了膜厚測定之結果係如圖14B所示。可以確認在光量變動之產生時刻20sec產生稍微之膜厚測定誤差，但大致可以實現正確的膜厚測定。
該膜厚測定誤差為，各波長之光量中暗電流位準為不因光量變動雜訊而變動的成分，因此正確地算出變化率而引起的誤差。但是，和實施例1之圖7D比較膜厚測定誤差大幅減輕，因此若膜厚測定無需充分的精度，藉由簡易的數據處理構成來實現本實施形態之情況下，本實施例可以適用。
本實施例的算出光量之計算手法不限定於實施例1之適用，適用本說明書記載的其他實施例及未記載的類似之實施形態的情況下亦可以獲得同樣的效果。
(實施例8) 本實施例中論述在推定算出光量之算出中使用多項式近似而進行了本實施形態之膜厚･深度測定的結果。彼等以外之條件係設為和實施例1相同。
使用實施例1之圖7A之測定光量數據，藉由對算出光量實施1次直線近似而對推定算出光量、變化率進行計算的結果係如圖15A所示。作為具體的計算方法，例如本實施例中係以1次函數擬合(fitting)時刻0sec至正前時刻為止之全部算出光量之時間變化，使用該擬合函數來推定現時刻之算出光量的方法，藉此來計算推定算出光量。
使用本計算方法的情況下在算出的變化率中亦觀測到和實施例1之圖7D同等的光量變動。使用本變化率對各波長之補正光量進行計算，進行了膜厚測定的結果係如圖15B所示。在全部之時刻中測定膜厚誤差為零，可以確認藉由使用本計算方法可以補正光量變動雜訊，可以實現正確的膜厚測定。
本實施例的算出光量之計算手法不限定於實施例1之適用，適用本說明書記載的其他實施例及未記載的類似之實施形態的情況下亦可以獲得同樣的效果。
(實施例9) 本實施例中論述將推定算出光量之算出所使用的算出光量的時間(參照時間)變更為正前起特定範圍之時刻之情況。彼等以外之條件係設為和實施例1相同。
使用實施例1之圖7A之測定光量數據，將推定算出光量之計算所使用的算出光量的時間變更為正前起15sec間、10sec間、5sec間、3sec間之情況下的膜厚測定結果係分別如圖16A、16B、16C、16D所示。
在使用過去15sec間之情況下，可以確認和實施例1之圖7D所示者同樣可以實現正確的膜厚測定，即使縮短使用的過去時間範圍之情況下藉由本實施形態亦可以實現正確的膜厚測定。
另一方面，可以理解與將過去時間範圍縮短為10sec間、5sec間、3sec間對應地膜厚測定誤差變大。此表示藉由縮短使用的過去時間範圍，從算出光量計算推定算出光量時之高頻變動除去(與LPF同樣)效果降低。
因此，本實施形態之計算手法中使用的過去時間範圍較長為較佳，但即使在無法確保足夠的過去時間範圍之情況下，與不使用本實施形態的實施例1之圖7E之膜厚測定結果比較亦可以大幅改善精度。
本實施例的算出光量之計算手法不限定於實施例1之適用，適用本說明書記載的其他實施例及未記載的類似之實施形態的情況下亦可以獲得同樣的效果。
(實施例10) 本實施例中論述將推定算出光量之算出所使用的算出光量的時間固定為特定時間之情況。彼等以外之條件係設為和實施例1相同，測定信號則使用實施例2之蝕刻引起而全波長之光量減少之例。
圖17A係表示和實施例2同樣的全波長之光量減少的信號，使用該信號將推定算出光量之計算所使用的算出光量固定於時刻0sec至5sec之情況下所計算的推定算出光量及變化率係如圖17B所示。
本手法中推定光量常時為恆定值，因此變化率中除光量變動雜訊以外亦觀測到蝕刻引起的全波長之光量變化。使用本變化率對各波長之補正光量進行計算的結果係如圖17C所示。
可以理解變化率中亦包含蝕刻引起的光量變化，因此補正光量中除了光量變動雜訊以外在全波長中共通之蝕刻引起的光量變化亦被除去。使用該補正光量的膜厚測定結果係如圖17D所示。可以理解在全部之時刻中測定膜厚誤差為零，可以實現正確的膜厚測定。
本實施例之情況下，將蝕刻引起的光量變化除去亦可以實現正確的膜厚測定，但依據該蝕刻引起的光量變化來實施膜厚測定之情況下，該光量變化不應被除去，因此藉由使用實施例3之計算手法以使蝕刻引起的光量變化殘留的方式實施光量變動雜訊之補正為較佳。
另一方面，將蝕刻引起的光量變化除去亦可之情況下，本手法中藉由參照過去短的時刻可以正確地除去光量變動雜訊，此點非常有用。算出光量的時間可以任意選擇。
本實施例的算出光量之計算手法不限定於實施例1之適用，適用本說明書記載的其他實施例及未記載的類似之實施形態的情況下亦可以獲得同樣的效果。
在使用各波長之光量的算出光量之計算上，處理對象之蝕刻進行引起的各波長之光量之變化難以在算出光量中觀測到者為較佳，例如可以將複數個波長之光量合計。又，將複數個波長之光量平均亦可，進行使用事先設定的各波長之權重係數的加權累計或加權平均亦可。
作為算出光量之計算所使用的特定波長，可以使用測定的全波長，或可以使用特定波長範圍之全波長或特定波長範圍內選擇的複數波長。隨著計算所使用的波長數降低，算出光量中會觀測到計算所使用之各波長之晶圓蝕刻進行引起的光量變化，藉由前述光量變動補正在各波長之光量變化會產生失真。
但是，該光量變化小於各波長之光量變化(信號強度)，因此無法藉由前述光量變動補正完全除去晶圓蝕刻進行引起的各波長之光量變化。因此，若是前述光量變動補正產生的光量變化之失真在容許範圍內，則計算所使用的波長數較少亦可。又，特定波長中晶圓蝕刻進行引起的光量變化大致為零之情況下，使用該特定波長內之1波長或少數之波長亦可。
算出光量之計算所使用的各波長之光量，較好是與對檢測器之入射光量呈比例的觀測值，例如可以使用從測定光量減掉分光器之暗電流位準之光量值。和測定光量比較暗電流位準充分小的情況下，使用測定光量本身亦可。
從比現時刻過去之算出光量進行之推定算出光量之計算，例如可以是過去算出光量之平均，或藉由多項式近似推定的現時刻之算出光量亦可。
平均或多項式近似所使用的過去算出光量之範圍可以是現時刻起特定範圍之過去時間，例如可以使用任意確定的過去特定時刻起比現時刻提前1時刻之全部過去時間。又，如前述般隨時間經過未必一定要變更推定算出光量之計算所使用的過去時間，常時將過去特定時間(參照時間)固定使用亦可。將過去特定時間固定時，推定算出光量常時成為恆定。
在推定算出光量之算出存在上述各種方法，任一之方法都是從過去算出光量之時間變化除去高頻成分(高速的算出光量變化)，以無算出光量之情況下的現時刻之算出光量作為推定算出光量而進行計算。因此，計算所使用的過去時間引起的光量變動補正之影響，係相當於光量變動之截止頻率之變化。
使用算出光量與推定算出光量的變化率之計算，係藉由將算出光量除以推定算出光量來實施。
使用變化率的各波長之補正光量之計算，係將各波長之光量除以變化率而實施。
使用藉由彼等方法取得的各波長之補正光量對處理對象晶圓之膜厚･深度進行界定之方法，係藉由針對各波長之補正光量和將事先取得之各波長之光量與膜厚･深度已建立有關連對應的數據進行比較而進行。
事先取得處理對象之膜厚･深度與各波長之光量已建立有關連對應的數據庫之情況下，係針對各波長之補正光量與事先取得的數據庫進行比較，藉此而對該時刻之膜厚･深度進行界定即可。
事先取得處理對象之膜厚･深度與各波長之反射率已建立有關連對應的數據庫的情況下，係使用各波長之補正光量與照射的外部光之各波長之光量算出各波長之反射率，針對算出的各波長之反射率與事先取得的數據庫進行比較，藉此而對該測定中的膜厚･深度進行界定即可。
事先取得處理對象之膜厚･深度與各波長之光量變化之1次微分值或2次微分值已建立有關連對應的數據庫的情況下，係取得各波長之補正光量之1次微分值或2次微分值，將其與事先取得的數據庫進行比較，藉此而對該時刻之膜厚･深度進行界定即可。
事先取得處理對象之膜厚･深度與各波長之光量變化之1次微分值或2次微分值之光量之格式化值已建立有關連對應的數據庫的情況下，係取得各波長之補正光量之1次微分值或2次微分值，將其與事先取得的數據庫進行比較，藉此而對該時刻之膜厚･深度進行界定即可。
又，本發明不限定於前述實施形態，包含各種變形例。例如前述實施形態係為了容易理解本發明而詳細說明者，但未必限定於具備說明的全部構成者。又，可以將某一實施形態中的構成之一部分替換為其他實施形態之構成，又，可以在某一實施形態之構成添加其他實施形態之構成。又，針對各實施形態中的構成之一部分可以進行其他構成之追加･削除･替換。
1:蝕刻處理裝置 10:處理室 12:電漿 14:試料台 16:處理對象 18:光源部 20:導入透鏡 22:照射光 24:反射光 26:檢測透鏡 28:檢測部 30:膜厚･深度算出部 40:控制部 100:第1數位濾波器 102:微分器 104:第2數位濾波器 106:微分比較器 108:微分波形圖案數據庫 110:光量變動補正器 202:算出光量計算部 204:推定算出光量計算部 206:變化率計算部 208:各波長補正光量計算部
[圖1] 圖1係表示包含脈衝狀光量變動雜訊的干涉信號之一例的圖。 [圖2] 圖2係表示針對包含脈衝狀光量變動雜訊的干涉信號，使用習知技術進行光量變動雜訊之除去的結果之一例的圖。 [圖3] 圖3係表示包含階梯狀光量變動雜訊的干涉信號之一例的圖。 [圖4] 圖4係表示針對包含階梯狀光量變動雜訊的干涉信號，使用習知技術進行光量變動雜訊之除去的結果之一例的圖。 [圖5] 圖5係表示本實施形態的使用電漿的蝕刻處理裝置之一例的概略圖。 [圖6A] 圖6A係表示執行膜厚･深度測定之處理方法之裝置之一例的方塊圖。 [圖6B] 圖6B係表示干涉信號之光量變動補正之處理方法之裝置之一例的方塊圖。 [圖7A] 圖7A係表示包含短時間寬之脈衝狀光量變動雜訊的干涉信號之經時變化的曲線圖。 [圖7B] 圖7B係表示使用該干涉信號的算出光量、推定算出光量、變化率之計算結果之經時變化的曲線圖。 [圖7C] 圖7C係表示實施了光量變動補正之情況下的使用該變化率的各波長之補正光量之計算結果之圖。 [圖7D] 圖7D係表示使用事先取得的各波長之光量1次微分值與膜厚･深度之關係的膜厚深度測定的圖。 [圖7E] 圖7E係表示未實施光量變動補正之情況下的使用各波長之光量1次微分值與膜厚･深度之關係的膜厚深度測定的圖。 [圖8A] 圖8A係表示實施了光量變動補正之情況下的使用事先取得的各波長之光量與膜厚･深度之關係的膜厚･深度測定結果的圖。 [圖8B] 圖8B係表示未實施光量變動補正之情況下的使用事先取得的各波長之光量與膜厚･深度之關係的膜厚･深度測定結果的圖。 [圖9A] 圖9A係表示包含長時間寬之脈衝狀光量變動雜訊的干涉信號之經時變化的曲線圖。 [圖9B] 圖9B係表示使用該干涉信號的算出光量、推定算出光量、變化率之經時變化的曲線圖。 [圖9C] 圖9C係表示使用該變化率的各波長之補正光量之經時變化的曲線圖。 [圖9D] 圖9D係表示使用各波長之補正光量的膜厚･深度測定結果的圖。 [圖10A] 圖10A係表示存在伴隨著晶圓蝕刻的全波長之光量變化，而且包含包含短時間寬之脈衝狀光量變動雜訊的干涉信號之情況下的光量之經時變化的曲線圖。 [圖10B] 圖10B係表示使用該干涉信號的算出光量、推定算出光量、變化率之計算結果之經時變化的曲線圖。 [圖10C] 圖10C係表示使用該變化率的各波長之補正光量之經時變化的曲線圖。 [圖10D] 圖10D係表示使用各波長之補正光量的膜厚･深度測定結果的圖。 [圖11A] 圖11A係表示包含階梯狀光量變動雜訊的干涉信號之經時變化的曲線圖。 [圖11B] 圖11B係表示使用該干涉信號的算出光量、推定算出光量、變化率之計算結果之經時變化的曲線圖。 [圖11C] 圖11C係表示使用該變化率的各波長之補正光量之經時變化的曲線圖。 [圖11D] 圖11D係表示使用各波長之補正光量的膜厚･深度測定結果的圖。 [圖12A] 圖12A係表示藉由各波長之光量之平均計算的算出光量及推定算出光量、變化率之經時變化的曲線圖。 [圖12B] 圖12B係表示藉由各波長之光量之加權累計或加權平均對算出光量進行計算之情況下所使用的各波長之權重值(權重係數)，與使用的波長之數之關係的曲線圖。 [圖12C] 圖12C係表示藉由各波長之光量之加權累計而計算的算出光量及推定算出光量、變化率之經時變化的圖。 [圖12D] 圖12D係表示藉由各波長之光量之加權平均而計算的算出光量及推定算出光量、變化率之計算結果的圖。 [圖13A] 圖13A係表示使用規定之波長範圍的算出光量、推定算出光量、變化率之經時變化的曲線圖。 [圖13B] 圖13B係表示使用藉由該變化率而計算的各波長之補正光量的膜厚･深度測定結果的圖。 [圖13C] 圖13C係表示使用選擇的少數個波長的算出光量、推定算出光量、變化率之經時變化的圖。 [圖13D] 圖13D係表示使用藉由該變化率而計算的各波長之補正光量的膜厚･深度測定結果的圖。 [圖13E] 圖13E係表示使用選擇的單一波長的算出光量、推定算出光量、變化率之經時變化的曲線圖。 [圖13F] 圖13F係表示使用藉由該變化率而計算的各波長之補正光量的膜厚･深度測定結果的圖。 [圖14A] 圖14A係表示使用未進行暗電流位準之除去的各波長之光量的算出光量、推定算出光量、變化率之經時變化的圖。 [圖14B] 圖14B係表示使用藉由該變化率而計算的各波長之補正光量的膜厚･深度測定結果的圖。 [圖15A] 圖15A係表示使用1次直線近似從過去之算出光量推定算出光量、變化率之經時變化的圖。 [圖15B] 圖15B係表示使用藉由該變化率而計算的各波長之補正光量的膜厚･深度測定結果的圖。 [圖16A] 圖16A係表示將推定算出光量之計算所使用的算出光量的時間設為從現時點之1時刻前至15sec前為止的情況下的膜厚･深度之測定結果的圖。 [圖16B] 圖16B係表示將推定算出光量之計算所使用的算出光量的時間設為從現時點之1時刻前至10sec前為止的情況下的膜厚･深度之測定結果的圖。 [圖16C] 圖16C係表示將推定算出光量之計算所使用的算出光量的時間設為從現時點之1時刻前至5sec前為止的情況下的膜厚･深度之測定結果的圖。 [圖16D] 圖16D係表示將推定算出光量之計算所使用的算出光量的時間變更為從現時點之1時刻前至3sec前為止的情況下的膜厚･深度之測定結果的圖。 [圖17A] 圖17A係表示存在伴隨著晶圓蝕刻的全波長之光量變化，而且包含短時間寬之脈衝狀光量變動雜訊的干涉信號之經時變化的曲線圖。 [圖17B] 圖17B係表示從該干涉信號計算的算出光量、及從過去特定時刻之算出光量計算的推定算出光量、及變化率之經時變化的曲線圖。 [圖17C] 圖17C係表示使用該變化率的各波長之補正光量之經時變化的曲線圖。 [圖17D] 圖17D係表示使用各波長之補正光量的膜厚･深度測定結果的圖。

Claims (15)

  1. 一種蝕刻處理裝置，係具備： 受光器，係在蝕刻處理中，接受從處理對象出射的複數個波長之光，並將與接受到的光之強度對應的信號分別輸出； 膜厚確定部，係依據從前述受光器輸出的信號，來確定前述處理對象之膜厚；及 判斷器，係藉由比較前述膜厚確定部所確定的前述處理對象之膜厚與臨界值，來判斷前述蝕刻處理之終點； 前述膜厚確定部，係依據算出光量值與參照光量值來算出變化率，該算出光量值係針對規定之取樣時間之各時刻之每一個時刻中來自前述受光器之每一波長之信號實施平滑化運算而得者，該參照光量值係由比前述取樣時間以前之參照時間中的前述算出光量值確定者， 依據前述取樣時間之各時刻之每一個時刻中來自前述受光器之信號、及前述變化率，按照每一波長算出補正光量值， 進一步依據前述補正光量值，來確定前述取樣時間中的前述處理對象之膜厚。
  2. 如請求項1之蝕刻處理裝置，其中 前述膜厚確定部，係針對來自前述受光器之每一波長之信號實施總和、平均、加權累計、或加權平均而進行前述平滑化運算，求出前述算出光量值。
  3. 如請求項1或2之蝕刻處理裝置，其中 前述膜厚確定部，係將對前述算出光量值實施了平均化的光量值、藉由對前述算出光量值實施多項式近似而得的前述取樣時間中的光量值、或從前述算出光量值除去高頻成分而得的光量值確定為前述參照光量值。
  4. 如請求項1或2之蝕刻處理裝置，其中 前述膜厚確定部，係算出前述補正光量值之微分波形圖案，並藉由將前述補正光量值之微分波形圖案和光量值之微分波形圖案與膜厚已事先被賦予有關連對應的數據庫進行核對來確定前述處理對象之膜厚。
  5. 如請求項1或2之蝕刻處理裝置，其中 前述膜厚確定部可以變更計算前述算出光量值時使用的光之波長之數。
  6. 如請求項1或2之蝕刻處理裝置，其中 前述膜厚確定部，在前述受光器之輸出中係將暗電流雜訊除去。
  7. 如請求項1或2之蝕刻處理裝置，其中 前述膜厚確定部，在前述受光器之輸出中不除去暗電流雜訊。
  8. 如請求項1或2之蝕刻處理裝置，其中 前述算出光量值為恆定或逐漸減少。
  9. 如請求項1或2之蝕刻處理裝置，其中 前述膜厚確定部係將包含於來自前述受光器之信號的脈衝狀之雜訊成分或階梯狀之雜訊成分除去。
  10. 如請求項1或2之蝕刻處理裝置，其中 前述膜厚確定部可以變更前述參照時間之時序與長度之至少一方。
  11. 如請求項1或2之蝕刻處理裝置，其中 前述膜厚確定部係將前述參照時間固定。
  12. 如請求項1或2之蝕刻處理裝置，其中 前述受光器係接受從光源部出射且被前述處理對象反射的光。
  13. 如請求項1或2之蝕刻處理裝置，其中 具有：在真空容器內部產生電漿，對前述處理對象進行蝕刻處理的處理部， 前述受光器係接受從前述電漿出射且被前述處理對象反射的光。
  14. 一種蝕刻處理方法，係具備： 在蝕刻處理中，接受從處理對象出射的複數個波長之光，並將與接受到的光之強度對應的信號分別輸出的第1工程； 依據輸出的前述信號，來確定前述處理對象之膜厚的第2工程；及 藉由比較所確定的前述處理對象之膜厚與臨界值，來判斷前述蝕刻處理之終點的第3工程； 前述第2工程中，係依據算出光量值與參照光量值求出變化率，該算出光量值係針對規定之取樣時間之各時刻之每一個時刻中的每一波長之前述信號實施平滑化運算而得者，該參照光量值係由比前述取樣時間以前之參照時間中的前述算出光量值確定者， 依據前述取樣時間之各時刻之每一個時刻中的前述信號、及前述變化率，按照每一波長算出補正光量值， 進一步依據前述補正光量值，來確定前述取樣時間中的前述處理對象之膜厚。
  15. 一種檢測器，係具備： 受光器，係在蝕刻處理中，接受從處理對象出射的複數個波長之光，並將與接受到的光之強度對應的信號分別輸出；及 膜厚確定部，係依據從前述受光器輸出的信號，來確定前述處理對象之膜厚； 前述膜厚確定部，係依據算出光量值與參照光量值來算出變化率，該算出光量值係針對規定之取樣時間之各時刻之每一個時刻中來自前述受光器之每一波長之信號實施平滑化運算而得者，該參照光量值係由比前述取樣時間以前之參照時間中的前述算出光量值確定者， 依據前述取樣時間之各時刻之每一個時刻中來自前述受光器之信號、及前述變化率，按照每一波長算出補正光量值， 進一步依據前述補正光量值，來確定前述取樣時間中的前述處理對象之膜厚。
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