WO2020161887A1 - エッチング処理装置、エッチング処理方法および検出器 - Google Patents

エッチング処理装置、エッチング処理方法および検出器 Download PDF

Info

Publication number
WO2020161887A1
WO2020161887A1 PCT/JP2019/004629 JP2019004629W WO2020161887A1 WO 2020161887 A1 WO2020161887 A1 WO 2020161887A1 JP 2019004629 W JP2019004629 W JP 2019004629W WO 2020161887 A1 WO2020161887 A1 WO 2020161887A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light amount
film thickness
light
calculated
time
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/004629
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宗一郎 江藤
浩行 峯邑
建人 臼井
Original Assignee
株式会社 日立ハイテクノロジーズ
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 株式会社 日立ハイテクノロジーズ filed Critical 株式会社 日立ハイテクノロジーズ
Priority to US16/646,790 priority Critical patent/US11239097B2/en
Priority to CN201980004087.0A priority patent/CN111801774B/zh
Priority to PCT/JP2019/004629 priority patent/WO2020161887A1/ja
Priority to JP2020512755A priority patent/JP6804694B1/ja
Priority to KR1020207004246A priority patent/KR102286360B1/ko
Priority to TW109103857A priority patent/TWI734374B/zh
Publication of WO2020161887A1 publication Critical patent/WO2020161887A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01J37/32926—Software, data control or modelling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F4/00—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
    • G01B11/0625—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of absorption or reflection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
    • G01B11/0683—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating measurement during deposition or removal of the layer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/045—Correction of measurements
    • 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
    • H01J37/3299—Feedback systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/56—Measuring geometric parameters of semiconductor structures, e.g. profile, critical dimensions or trench depth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement

Definitions

  • the present invention relates to an etching processing apparatus, an etching processing method, and a detector.
  • various components and interconnections interconnecting them are formed on the surface of a wafer. These can be formed by repeating film formation of various materials such as conductors, semiconductors, and insulators, and removal of unnecessary portions. Dry etching using plasma (plasma etching) is widely used as a process for removing unnecessary portions.
  • plasma etching the gas introduced into the processing chamber of the etching processing apparatus is converted into plasma by a high frequency power source or the like, and the wafer is exposed to the plasmaized gas to perform the etching processing.
  • anisotropic or isotropic etching is performed due to sputtering by ions in plasma or chemical reaction by radicals, and by using these properly, components and wirings of various structures are formed on the wafer surface.
  • a process monitor called a film thickness/depth monitor. This process monitor measures the thickness of the film formed on the wafer and the depth of grooves and holes formed on the wafer by measuring the reflected light from the wafer being processed. It has been used for determining the end point of etching processing.
  • Patent Document 1 describes a technique for improving the processing accuracy using this film thickness/depth monitor.
  • a film thickness/depth monitor using plasma light as a light source is used to detect immediately before the film to be processed is completely removed, and the etching process is terminated. Then, by performing etching processing by switching to a condition for selectively etching the processing target portion and the processing non-target portion with high accuracy, while suppressing the overall processing time, it is possible to suppress the processing variation within the wafer surface, Complete removal of the film to be treated can be achieved.
  • Patent Document 2 describes a technique for improving the accuracy of measuring the film thickness and depth of a film thickness/depth monitor. According to the technique of Patent Document 2, an external light source is used instead of plasma light as a light source for irradiating a wafer. As a result, fluctuations in the light amount of the light source are reduced, and highly accurate film thickness/depth measurement can be realized.
  • the measured light quantity may change stepwise during etching. Such a phenomenon occurs when the amount of plasma light or external light, which is a light source, changes.
  • Patent Documents 3 and 4 describe methods for removing this stepwise noise.
  • the spectrum measured at each time during etching is compared with that before one time, and the light quantity changes in the same direction at all wavelengths and when the change amount exceeds a threshold value. It is judged that the noise has occurred, and the light amount is corrected.
  • the noise of the interference signal in the film thickness/depth measurement may be not only a stepwise change in light amount (referred to as stepwise noise) but also a pulsed change in light amount (referred to as pulsed noise). Fluctuation of air in a region through which the wafer reflected light to be measured passes is one of the causes of generation of pulsed noise. Especially when the vacuum chamber that processes wafers is heated to a high temperature, a temperature gradient occurs in the air between the chamber and the photodetector, and the amount of light detected varies due to convection of the high and low temperature air. Occurs.
  • FIG. 1 shows an example of an interference signal when pulse noise is generated.
  • the figure shows the time change (interference signal) of the amount of light with respect to three wavelengths ( ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3) in the spectral spectrum data measured during etching.
  • pulse-like light amount fluctuation noise occurs near time 20 sec, and this light amount fluctuation noise reduces the accuracy of film thickness/depth measurement.
  • FIG. 2 shows an interference signal obtained by removing the light amount fluctuation noise using the method of Patent Document 3. From FIG. 2, it can be seen that the light amount fluctuation noise at time 20 sec has been reduced, but has not been completely removed. When an interference signal whose noise is not completely removed is used, accurate film thickness/depth measurement cannot be realized.
  • FIG. 3 shows an example of an interference signal in which step noise with a small fluctuation is generated.
  • small step noises are generated in the vicinity of time 15 sec to 20 sec, and at wavelengths ⁇ 2 and ⁇ 3, it is difficult to distinguish from the change in light amount due to wafer etching.
  • FIG. 4 shows an interference signal obtained by removing the light quantity fluctuation noise by using the method of Patent Document 3 with respect to the light quantity fluctuation noise.
  • Light amount fluctuation amount Noise is clearly observed in the interference signal of wavelength ⁇ 1, but as a side effect of noise removal, the amount of light increases in the interference signal of wavelength ⁇ 2, and the amount of light in the interference signal of wavelength ⁇ 3 increases to the right. Correction distortion that changes downward is occurring.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an etching processing apparatus, etching processing, and detection that can perform highly accurate film thickness/depth monitoring by removing light amount fluctuation noise from an interference signal.
  • the purpose is to provide a container.
  • a typical etching processing apparatus of the present invention is During the etching process, a light receiver that receives light of a plurality of wavelengths emitted from the processing target, and outputs a signal corresponding to the intensity of the received light, respectively.
  • a film thickness determination unit that determines the film thickness of the processing target based on the signal output from the light receiver, The film thickness of the processing target determined by the film thickness determination unit, by comparing a threshold value, a determining device for determining the end point of the etching process, The film thickness determining unit is a calculated light amount value obtained by performing a smoothing operation on a signal for each wavelength from the light receiver at each time of a predetermined sampling time, and the calculated light amount at a reference time before the sampling time.
  • the rate of change is calculated, Based on the signal from the light receiver at each time of the sampling time and the rate of change, a corrected light amount value is obtained for each wavelength, Further, it is achieved by determining the film thickness of the processing target at the sampling time based on the corrected light amount value.
  • a typical etching method of the present invention is A first step of receiving light of a plurality of wavelengths emitted from a processing target during an etching process and outputting signals corresponding to the intensities of the received light, respectively; A second step of determining a film thickness of the processing object based on the output signal, A third step of determining the end point of the etching process by comparing the determined film thickness of the processing target with a threshold value, In the second step, it is determined from a calculated light quantity value obtained by smoothing the signal for each wavelength at each time of a predetermined sampling time and the calculated light quantity value at a reference time before the sampling time.
  • a corrected light amount value is obtained for each wavelength, Further, it is achieved by determining the film thickness of the processing target at the sampling time based on the corrected light amount value.
  • a typical detector for detecting the film thickness of the present invention is During the etching process, a light receiver that receives light of a plurality of wavelengths emitted from the processing target, and outputs a signal corresponding to the intensity of the received light, respectively.
  • a film thickness determining unit that determines the film thickness of the processing target based on a signal output from the light receiver, The film thickness determining unit is a calculated light amount value obtained by performing a smoothing operation on a signal for each wavelength from the light receiver at each time of a predetermined sampling time, and the calculated light amount at a reference time before the sampling time.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of an interference signal including pulsed light amount fluctuation noise.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a result obtained by removing light amount fluctuation noise using a conventional technique with respect to an interference signal containing pulsed light amount fluctuation noise.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an interference signal including stepwise light amount fluctuation noise.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a result obtained by removing light amount fluctuation noise using a conventional technique with respect to an interference signal including step light amount fluctuation noise.
  • FIG. 5 is a schematic view showing an example of an etching processing apparatus using plasma according to this embodiment.
  • FIG. 6A is a block diagram showing an example of an apparatus that executes the processing method of film thickness/depth measurement.
  • FIG. 6A is a block diagram showing an example of an apparatus that executes the processing method of film thickness/depth measurement.
  • FIG. 6B is a block diagram showing an example of an apparatus that executes a method of correcting the light amount variation of an interference signal.
  • FIG. 7A is a graph showing a change over time of an interference signal including pulsed light amount fluctuation noise of a short time width.
  • FIG. 7B is a graph showing changes over time in the calculation result of the calculated light amount, the estimated calculated light amount, and the change rate using the interference signal.
  • FIG. 7C is a diagram showing a calculation result of the corrected light amount of each wavelength using the change rate when the light amount variation correction is performed.
  • FIG. 7D is a diagram showing film thickness depth measurement using the relationship between the light amount first-order differential value of each wavelength and the film thickness/depth acquired in advance.
  • FIG. 7E is a diagram showing film thickness depth measurement using the relationship between the light amount primary differential value of each wavelength and the film thickness/depth when the light amount variation correction is not performed.
  • FIG. 8A is a diagram showing a film thickness/depth measurement result using a previously acquired relationship between the light amount of each wavelength and the film thickness/depth when the light amount fluctuation correction is performed.
  • FIG. 8B is a diagram showing a film thickness/depth measurement result using a previously acquired relationship between the light amount of each wavelength and the film thickness/depth when the light amount variation correction is not performed.
  • FIG. 9A is a graph showing a change over time of an interference signal including pulsed light amount fluctuation noise of a long time width.
  • FIG. 9B is a graph showing changes over time in the calculated light amount, the estimated calculated light amount, and the change rate using the interference signal.
  • FIG. 9C is a graph showing a change over time in the correction light amount of each wavelength using the change rate.
  • FIG. 9D is a diagram showing a film thickness/depth measurement result using the corrected light amount of each wavelength.
  • FIG. 10A is a graph showing the change over time in the amount of light when there is a change in the amount of light of all wavelengths due to wafer etching and when an interference signal containing pulsed light amount fluctuation noise of a short time width is included.
  • FIG. 10B is a graph showing changes over time in the calculation result of the calculated light amount, the estimated calculated light amount, and the change rate using the interference signal.
  • FIG. 10A is a graph showing the change over time in the amount of light when there is a change in the amount of light of all wavelengths due to wafer etching and when an interference signal containing pulsed light amount fluctuation noise of a short
  • FIG. 10C is a graph showing a change with time of the correction light amount of each wavelength using the change rate.
  • FIG. 10D is a diagram showing a film thickness/depth measurement result using the corrected light amount of each wavelength.
  • FIG. 11A is a graph showing a change over time of an interference signal including stepwise light amount fluctuation noise.
  • FIG. 11B is a graph showing changes over time in the calculation results of the calculated light amount, the estimated calculated light amount, and the change rate using the interference signal.
  • FIG. 11C is a graph showing a change over time in the correction light amount of each wavelength using the change rate.
  • FIG. 11D is a diagram showing a film thickness/depth measurement result using the corrected light amount of each wavelength.
  • FIG. 12A is a graph showing changes over time in the calculated light amount calculated by averaging the light amounts of the respective wavelengths, the estimated calculated light amount, and the rate of change.
  • FIG. 12B is a graph showing the relationship between the weighting value (weighting coefficient) of each wavelength used when calculating the calculated light amount by weighted integration or the weighted average of the light amount of each wavelength, and the number of wavelengths to be used.
  • FIG. 12C is a diagram showing changes over time in the calculated light amount and the estimated calculated light amount calculated by weighted integration of the light amounts of the respective wavelengths, and the change rate.
  • FIG. 12D is a diagram showing the calculation result of the calculated light amount and the estimated calculated light amount and the change rate calculated by the weighted average of the light amounts of the respective wavelengths.
  • FIG. 13A is a graph showing changes over time in the calculated light amount, the estimated calculated light amount, and the change rate using a predetermined wavelength range.
  • FIG. 13B is a diagram showing a film thickness/depth measurement result using the corrected light amount of each wavelength calculated by the change rate.
  • FIG. 13C is a diagram showing changes over time in the calculated light amount, the estimated calculated light amount, and the change rate using the selected small number of wavelengths.
  • FIG. 13D is a diagram showing a film thickness/depth measurement result using the corrected light amount of each wavelength calculated by the change rate.
  • FIG. 13E is a graph showing changes over time in the calculated light amount, the estimated calculated light amount, and the change rate using the selected single wavelength.
  • FIG. 13F is a diagram showing a film thickness/depth measurement result using the corrected light amount of each wavelength calculated by the change rate.
  • FIG. 14A is a diagram showing changes over time in the calculated light quantity, the estimated calculated light quantity, and the change rate using the light quantities of the respective wavelengths where the dark current level is not removed.
  • FIG. 14B is a diagram showing a film thickness/depth measurement result using the corrected light amount of each wavelength calculated by the change rate.
  • FIG. 15A is a diagram showing changes over time in the estimated calculated light amount and the change rate from the past calculated light amount using the linear approximation.
  • FIG. 15B is a diagram showing a film thickness/depth measurement result using the corrected light amount of each wavelength calculated by the change rate.
  • FIG. 16D is a diagram showing a measurement result of the film thickness/depth when the time of the calculated light amount used for the calculation of the estimated calculated light amount is changed from one time before the present time to 3 seconds before.
  • FIG. 17A is a graph showing a change over time in an interference signal including a light amount change of all wavelengths due to wafer etching and including pulsed light amount change noise of a short time width.
  • FIG. 17B is a graph showing changes over time in the calculated light amount calculated from the interference signal, the estimated calculated light amount calculated from the calculated light amount at the past specific time, and the change rate.
  • FIG. 17C is a graph showing a change over time in the correction light amount of each wavelength using the change rate.
  • FIG. 17D is a diagram showing a film thickness/depth measurement result using the corrected light amount of each wavelength.
  • etching processing apparatus capable of carrying out a film thickness/depth measuring method as an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • a configuration of an etching processing apparatus as a semiconductor manufacturing apparatus including a film thickness/depth measuring apparatus that performs etching processing will be described, and then a film thickness/depth measuring method during the etching processing in the etching processing apparatus will be described.
  • the unit of the light quantity whose numerical value is shown in the graph in the drawing is the count value of the spectroscope, for example.
  • FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of the etching processing apparatus used in this embodiment.
  • the etching processing apparatus 1 includes a vacuum processing chamber (also simply referred to as a processing chamber) 10.
  • a vacuum processing chamber also simply referred to as a processing chamber
  • an etching gas introduced from a gas introduction device (not shown) is excited/decomposed by high-frequency power or microwave generated by using a processing unit 11 (simplified illustration) to form a plasma 12,
  • the plasma 12 causes an etching process (plasma process) on a processing target 16 such as a semiconductor wafer installed on the sample stage 14.
  • the control of the pulsing is also performed by the control unit 40.
  • the plasma 12 is pulsed by voltage application by a high frequency power source or the like under the control of the control unit 40, modulation by microwave irradiation, or the like.
  • the pulsed plasma is also implemented by time-modulating the introduction of the etching gas.
  • the etching processing apparatus 1 is equipped with a measuring apparatus for measuring the thickness (called film thickness) of the film formed on the surface of the processing target 16 and the depth (called depth) of the fine structure.
  • This measuring device has a light source unit 18 and a detector DET.
  • the detector DET includes a detection unit (light receiver) 28 and a film thickness/depth calculation unit (film thickness determination unit) 30.
  • the light emitted from the light source unit 18 is introduced into the processing chamber 10 through an optical fiber and the like and the introduction lens 20, and the irradiation light 22 that has passed through the introduction lens 20 is irradiated to the processing target 16 and reflected by the surface thereof. ..
  • the light source unit 18 uses continuous light (continuous spectrum light) having a broadband wavelength from ultraviolet to infrared. However, when the film thickness/depth measurement is performed using light having a specific wavelength, A light source may be used.
  • the reflected light 24 reflected from the processing target 16 is condensed by the detection lens 26 and introduced into the detection unit 28 via an optical fiber or the like.
  • the detection unit 28 is composed of a spectroscope, and disperses the introduced light to detect the amount of light for each wavelength.
  • the detector 28 is not limited to a spectroscope, and may be a photodetector or the like.
  • a photodetector may be used directly. If continuous light with a wide wavelength is introduced, a monochromator or the like may be provided in front of the photodetector. It suffices to provide a mechanism for selecting only one.
  • the introduction lens 20 that introduces light into the processing chamber 10 and the detection lens 26 that detects reflected light are installed at different positions.
  • the installation is performed so that the optical axis of the introduction lens 20 and the principal ray axis of the detection lens 26 are inclined with respect to each other so that the object 16 to be processed coincides with the reflection surface. It is desirable to do.
  • the configuration of the introduction lens 20 and the detection lens 26 is not limited to that shown in FIG. 5, and the introduction lens 20 and the detection lens 26 may be shared by one as a completely coaxial configuration. In this case, it is desirable that the optical axis of the shared lens be in a direction perpendicular to the processing target 16 and that the vertically reflected light due to the vertically irradiated light be detected.
  • the introduction system of the light source unit 18 and the detection system of the reflected light 24 are shown as a set of measurement systems, but when the film thickness and depth are measured at a plurality of positions of the processing target 16. May be provided with a plurality of sets of measurement systems.
  • the light of the plasma 12 may be used as the light source.
  • the light source unit 18 may not be used. Even when the plasma 12 is used as the light source, the light emitted from the plasma 12 is reflected by the processing target 16, and the reflected light 24 is detected by the spectroscope as in the case of using the light source unit 18.
  • the data of the detection unit 28 is input to the film thickness/depth calculation unit 30 and the film thickness/depth is determined.
  • the configuration of the functional blocks of the film thickness/depth calculator 30 is shown in FIG. 6A.
  • the time-series data D0 of the light amount of each wavelength input from the detection unit 28 to the film thickness/depth calculation unit 30 during the predetermined sampling time is processed by the light amount fluctuation compensator 110 described later.
  • the signal D1 output as the processing result is smoothed by the first digital filter 100 and supplied to the differentiator 102 as the first smoothed time series data D2.
  • the differentiator 102 calculates differential time-series data D3 that is a differential coefficient value (first derivative value or second derivative value) using, for example, the SG method (Savitzky-Golay method).
  • the differential time series data D3 is supplied to the second digital filter 104.
  • the second digital filter 104 smoothes the differential time series data D3 to obtain the second smoothed time series data D4.
  • the second smoothed time series data D4 is supplied to the differential comparator 106.
  • each data D2, D3, D4 will be described.
  • the first digital filter 100 for example, a secondary Butterworth type low-pass filter is used.
  • the first smoothed time series data D2 is obtained by the following equation using a second-order Butterworth type low-pass filter.
  • D2(i) b1 ⁇ D1(i) + b2 ⁇ D1(i-1) + b3 ⁇ D1(i-2)-[a2 ⁇ D2(i-1) + a3 ⁇ D2(i-2)]
  • Dk(i) indicates the data at time i of each data Dk
  • the coefficients b and a have different numerical values depending on the sampling frequency and the cutoff frequency.
  • the time series data D3 of the differential coefficient value is calculated by the differentiator 102, for example, using the polynomial adaptive smoothing differentiation method of the time series data D2 of 5 points as follows.
  • a second-order Butterworth low pass filter is used to calculate as follows.
  • D4(i) b1 ⁇ D3(i) + b2 ⁇ D3(i-1) + b3 ⁇ D3(i-2)-[a2 ⁇ D4(i-1) + a3 ⁇ D4(i-2)]
  • the second smoothed time series data D4 input to the differential comparator 106 has a differential waveform pattern including a component of a cycle and an amplitude that differs for each wavelength. Therefore, the derived differential waveform pattern is compared (matched) with the differential waveform pattern database 108 in which the film thickness/depth and the differential waveform pattern that have been acquired in advance are associated with each other.
  • the differential comparator 106 identifies the differential waveform pattern closest to the calculated differential waveform pattern of the second smoothed time series data D4 from the differential waveform pattern database 108, and determines the closest differential.
  • the film thickness/depth stored in association with the waveform pattern is determined as the film thickness/depth to be processed.
  • the determined film thickness/depth is supplied to the outside of the film thickness/depth calculation unit 30 and is displayed on, for example, a monitor (not shown) or stored in a memory.
  • the determined film thickness/depth is sent to the control unit 40 (FIG. 5).
  • the control unit 40 as a determiner compares the determined film thickness/depth with the stored threshold value and determines that the end point of the etching process has been reached, the etching process of the etching processing apparatus 1 is stopped.
  • the first derivative value or the second derivative value of the light amount change of each wavelength with respect to the film thickness to be processed is acquired in advance. That is, the film thickness at that time is specified by acquiring the first-order differential value or the second-order differential value of the light amount for each wavelength with respect to the time of each detection result, and comparing it with previously acquired data.
  • the method for specifying the film thickness/depth is not limited to this.
  • data of the film thickness/depth of the processing target and the reflectance for each wavelength are acquired in advance, and the reflectance for each wavelength is calculated using the detection result and the light amount for each wavelength of the irradiated external light
  • the film thickness/depth in the measurement may be specified by comparing the reflectance for each wavelength with the reflectance data acquired in advance.
  • the film thickness/depth of the processing target and the light amount data for each wavelength are acquired in advance, the light amount for each wavelength is acquired from the detection result, and the light amount data acquired in advance is compared to obtain the time. You may make it specify the film thickness of.
  • data of a first-order differential normalized value or a second-order differential normalized value obtained by normalizing the first-order differential value or the second-order differential value of the change in the light amount of each wavelength with the film thickness to be processed is acquired in advance.
  • the primary differential standardization value or the secondary differential standardization value of the light amount change for each wavelength is acquired from the detection result, and the film thickness at that time is specified by comparing it with the previously acquired data. Good.
  • the principle of removing light intensity fluctuation noise is as follows.
  • the light amounts of a plurality of wavelengths include an interference component due to reflection from a processing target and a light amount fluctuation noise component common to all wavelengths.
  • the interference components are asynchronous (different in phase, frequency, and amplitude) between wavelengths, and thus can be canceled by, for example, total light amount calculation.
  • the ratio of the estimated total light amount at this point (referred to as the estimated calculated light amount) and the measured total light amount (referred to as the calculated light amount) calculated from the past total light amount data is calculated as the change rate.
  • the change rate can be used to correct the light amount variation.
  • FIG. 6B shows the configuration of the functional blocks of the light quantity fluctuation compensator 110.
  • the calculated light amount calculation unit 202 calculates the calculated light amount at the time based on the time-series data D0 of the light amount of each wavelength input from the detection unit 28 during the predetermined sampling time.
  • the calculation method of the calculated light intensity includes integration (sum) of light intensity of specific wavelengths, average, weighted integration using weighting coefficient set for each wavelength, and weighted average. Processing the light quantity by these calculation methods is called smoothing calculation.
  • the specific wavelength all observed wavelengths, all wavelengths in a designated wavelength range, or a plurality or one wavelength arbitrarily selected is used.
  • the light quantity of each wavelength used for the calculation the measured light quantity itself may be used.
  • the measured light quantity excluding the dark current level of the spectrometer also called the signal level output from the spectrometer when there is no light input, or dark current noise
  • the light amount value obtained by subtracting the dark current level because highly accurate light amount correction can be realized.
  • the calculated light amount D0-1 calculated by these methods is supplied to the estimated calculated light amount calculation unit 204, and the estimated calculated light amount is calculated.
  • This estimated calculated light quantity is used as a reference light quantity value.
  • the estimated and calculated light intensity calculation unit 204 stores present and past calculated light intensities by a storage unit (not shown), and the estimated and calculated light intensity calculation unit 204 calculates the estimated and calculated light intensity using the past calculated light intensity.
  • the calculation method of the estimated calculated light quantity includes the average value of the past calculated light quantity, the calculated light quantity value at the current time (sampling time) calculated by polynomial approximation, and the calculated light quantity value with LPF added (high frequency component removed). Used.
  • the past time of the calculated light quantity used for these calculations (referred to as the reference time before the sampling time) is a specific time immediately before the sampling time (such as a few seconds in the past), all times from the specific time to the time immediately before (the time immediately after the start of the etching and immediately before Etc.), a specific time or a specific time (e.g., 5 seconds after the start of etching or 10 seconds immediately after the start of etching) is used.
  • the reference time may be continuous with the sampling time or may be discontinuous with the sampling time, and can be arbitrarily selected in the light quantity fluctuation compensator 110.
  • the cutoff frequency of the LPF increases as the degree of the polynomial increases. These may be selectively used according to the frequency of the light amount fluctuation noise to be removed.
  • the estimated calculated light amount D0-2 and the calculated light amount D0-1 at the current time calculated by these methods are supplied to the change rate calculation unit 206, and the change rate D0-3 is calculated.
  • a method of subtracting the estimated calculated light amount from the calculated light amount is used.
  • the calculated change rate D0-3 is supplied to each wavelength correction light amount calculation unit 208, and the measured light amount of each wavelength at the present time or the measured light amount obtained by removing the dark current level is divided by the change rate D0-3 to obtain each wavelength.
  • the corrected light amount (corrected light amount value) of is calculated.
  • the calculated corrected light amount D1 of each wavelength is output from the light amount fluctuation compensator 110, further supplied to the first digital filter 100, and used for calculating the film thickness/depth data.
  • FIG. 7A shows an example of the change in the light amount of each wavelength obtained by the spectroscopic measurement during etching.
  • a light amount fluctuation noise with a half-value width of about 0.2 sec occurs near time 20 sec.
  • the present embodiment can perform highly accurate film thickness/depth measurement without being affected by the light intensity variation.
  • the spectroscopic measurement of the wafer reflected light, the signal processing of the measurement signal, and the operation control thereof are all performed by the controller 40 and the film thickness/depth calculator 30 in FIG.
  • a white LED is used as a light source for irradiating the wafer, and the reflected light of the wafer is measured by dividing the wavelength of 250 nm to 950 nm into 2000 wavelengths.
  • the sampling rate for measurement was 0.1 sec, and the film thickness was estimated at an etching time of 30 sec.
  • the initial film thickness of the wafer is 100 nm, and the film thickness after 30 sec etching is 0 nm.
  • FIG. 7A shows the amount of light of each wavelength measured at each time with respect to wavelengths ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3.
  • the solid line in FIG. 7B shows the calculated light amount at each time calculated by the calculated light amount calculation unit 202 in FIG. 6B using the observed light amount in each wavelength.
  • the calculation of the calculated light intensity was calculated by the sum of all the observed wavelengths.
  • the light quantity of each wavelength was obtained by removing the dark current level of the spectroscope from the measured light quantity. It can be confirmed that the fluctuation noise of the light quantity is observed in the time change of the calculated light quantity, and the light quantity change accompanying the wafer etching of each wavelength is hardly observed.
  • the estimated calculated light quantity at each time calculated by the estimated calculated light quantity calculation unit 204 in FIG. 6B is shown by a short broken line in FIG. 7B.
  • the calculation of the estimated calculated light amount was performed by calculating the average value from the time 0 sec to the immediately preceding time.
  • the light amount fluctuation noise observed with the calculated light amount is hardly observed in the estimated calculated light amount, and the calculated light amount in a state where the calculated light amount is almost constant and there is no light amount fluctuation noise is estimated.
  • the result of calculation of the change rate by the change rate calculation unit 206 of FIG. 6B is shown by the long dashed line in FIG. 7B.
  • the rate of change was calculated by dividing the calculated light amount at each time by the estimated calculated light amount.
  • the rate of change is almost 1 in the portion where the light amount fluctuation is not occurring, but is other than 1 at the time when the light amount fluctuation is occurring.
  • FIG. 7C shows the result of calculating the correction light amount of each wavelength by each wavelength correction light amount calculation unit 208 of FIG. 6B. Only wavelengths ⁇ 1, ⁇ 2 and ⁇ 3 are shown in the figure. It can be seen that the light quantity fluctuation noise is removed from the light quantity fluctuation of each wavelength, and only the light quantity fluctuation unique to each wavelength due to wafer etching is observed.
  • the period and amplitude in the signal waveform for each wavelength are almost the same before and after correction, and this characteristic allows accurate measurement of film thickness and depth. it can. From this, it can be confirmed that the light quantity fluctuation noise can be removed by the present embodiment.
  • Fig. 7D shows the results of measuring the film thickness and depth using the corrected light amount of each wavelength calculated by the above method.
  • the solid line in the figure is the measured film thickness specified at each time, the short broken line is the true film thickness, and the long broken line is the error between the measured film thickness and the true film thickness.
  • a database in which the first-order differential value of the corrected light amount and the film thickness/depth that are acquired in advance are correlated is used, and the first-order differential value of the calculated corrected light amount is compared with the database. I went by. The measured film thickness and the true film thickness at each time match, and the error is zero at each time.
  • FIG. 7E shows a result of performing the film thickness measurement without passing through the light amount variation compensator 110 of FIG. 6A.
  • FIG. 7E it can be seen that there is a difference between the measured film thickness and the true film thickness in the vicinity of the time 20 sec when the light amount fluctuation noise is generated, and the accurate film thickness measurement cannot be realized. From this result, it is clear by comparing FIG. 7E and FIG. 7D, but by using this embodiment, even if the light amount fluctuation noise that cannot accurately measure the film thickness by the conventional method occurs, the accurate film thickness is generated. It can be confirmed that the measurement can be realized.
  • the first-order differential value of the corrected light amount is used as the method for specifying the film thickness/depth.
  • a method of using the corrected light amount itself a method of using a reflectance calculated by normalizing the corrected light amount with the light source light amount, and a first derivative value or a second derivative value of the corrected light amount are corrected at the time.
  • a method using a standardized first derivative value or a standardized second derivative value that is normalized by the light amount can be used.
  • the light amount fluctuation noise can be removed, and only the light amount fluctuation associated with the wafer etching of each wavelength can be left. Therefore, any of the above-described film thickness/depth specifying methods is used. Even in this case, it is possible to realize accurate film thickness measurement.
  • FIG. 8A shows the film thickness estimation result when the corrected light amount itself is used.
  • FIG. 8B shows the result of film thickness measurement without passing through the light quantity fluctuation compensator 110 of FIG. 6A.
  • FIG. 8B it can be seen that an accurate film thickness measurement cannot be realized because a measurement film thickness error occurs near the time 20 sec when the light amount fluctuation noise occurs.
  • FIG. 8A there is no measurement film thickness error.
  • the light source, the spectroscopic measurement, the measurement condition, and the wafer condition used in this embodiment are examples, and it is obvious that the present invention can be applied to other configurations and conditions.
  • Example 2 In this example, the result of film thickness/depth measurement using this embodiment when the time width of the light amount fluctuation noise is longer than that in FIG. 7A will be described.
  • the other conditions were the same as in Example 1.
  • FIG. 9A shows the change in the amount of light of each wavelength during etching used in this example.
  • FIG. 9B shows the results of calculating the calculated light amount, the estimated calculated light amount, and the change rate using such signals.
  • Example 1 it can be confirmed that the change rate of the light amount fluctuation noise can be calculated by the calculation processing of the present embodiment.
  • FIG. 9C shows the result of calculating the correction light amount of each wavelength using the calculated change rate. Although the estimated calculated light quantity changes gently, it can be confirmed that the light quantity fluctuation noise is removed from the measured light quantity of each wavelength by the light quantity correction of this embodiment.
  • Fig. 9D shows the result of film thickness measurement using this corrected light amount. Since the estimated calculated light quantity changes gently, the light quantity of each wavelength slightly increases, but the cycle and amplitude of the signal waveform for each wavelength are almost the same before and after correction. Therefore, in this embodiment, the film thickness can be accurately measured as in the case of the first embodiment, and even when the time width of the light amount fluctuation is wide, the light amount fluctuation noise can be corrected by using the present embodiment, and the accurate film thickness measurement can be performed. It can be confirmed that the film thickness can be estimated.
  • Example 3 In the present embodiment, the result of film thickness/depth measurement using this embodiment will be described for the case where the light amount fluctuation noise of FIG. 7A occurs in the process in which the total light amount changes with wafer etching.
  • the other conditions were the same as in Example 1.
  • FIG. 10A shows the change in the amount of light of each wavelength during etching used in this example.
  • the amount of observed light in this example decreases at all wavelengths as the etching progresses, and there is light intensity fluctuation noise with a half-value width of about 0.2 sec near time 20 sec.
  • Fig. 10B shows the result of calculating the calculated light amount, the estimated calculated light amount, and the change rate using such signals. It can be confirmed that the change rate of the light amount fluctuation noise can be calculated by the calculation process of the present embodiment as in the first embodiment.
  • the light quantity variation of all wavelengths due to wafer etching is also captured as a part of the light quantity variation. Will also be observed a little.
  • Fig. 10C shows the result of calculating the corrected light amount of each wavelength using the calculated change rate. Since the rate of change is gradually decreasing, the light quantity of each wavelength is slightly decreasing to the right, but the period and amplitude of the signal waveform for each wavelength are almost the same before and after correction. Therefore, it can be confirmed that the light amount fluctuation noise is removed from the measured light amount of each wavelength by the light amount correction of the present embodiment.
  • Fig. 10D shows the result of film thickness measurement using this corrected light amount.
  • the film thickness can be accurately measured, and even when the light amount variation of all wavelengths is caused by the etching by using this embodiment, the light amount variation noise remains while the light amount variation remains. It can be confirmed that it can be corrected, and accurate film thickness estimation can be realized.
  • Example 4 In this example, the result of film thickness/depth measurement using this embodiment will be described in the case where a step-like light amount variation noise occurs. The other conditions were the same as in Example 1.
  • FIG. 11A shows the change in the amount of light of each wavelength during etching used in this example.
  • FIG. 11B shows the result of calculating the calculated light amount, the estimated calculated light amount, and the change rate using such a signal. It can be confirmed that the change rate of the light amount fluctuation noise can be calculated by the calculation of this embodiment.
  • Fig. 11C shows the result of calculating the corrected light amount of each wavelength using the calculated change rate. Since the rate of change gradually increases after 15 seconds, the light quantity of each wavelength slightly increases after 15 seconds, but the period and amplitude of the signal waveform for each wavelength before and after correction are different. Almost unchanged. Therefore, it can be confirmed that the light amount fluctuation noise is removed from the measured light amount of each wavelength by the light amount correction of this embodiment.
  • Fig. 11D shows the result of film thickness measurement using this corrected light amount.
  • the film thickness can be accurately measured, and even when there is a stepwise light amount fluctuation, the light amount fluctuation noise can be corrected by using this embodiment, and the accurate film thickness estimation can be performed. It can be confirmed that
  • Example 5 In this example, the results of film thickness/depth measurement using this embodiment will be described for the case where the average, weighted integration, and weighted average of the wavelength light amounts are used in the calculation of the calculated light amount.
  • the other conditions were the same as in Example 1.
  • FIG. 12A shows the result of calculating the estimated light amount and the change rate by calculating the light amount average value of all wavelengths as the calculated light amount using the measured light amount data of FIG. 7A of Example 1. Even when the average value is used for the calculation of the calculated light quantity, the light quantity fluctuation noise is observed in the change rate, and it can be confirmed that the value is the same as that in FIG. 7B of the first embodiment. Therefore, it is clear that accurate film thickness measurement can be performed even when this method is used.
  • FIG. 12C shows the calculated light amount, the estimated calculated light amount, and the change rate when the weighted integration is used to calculate the calculated light amount.
  • a weighting coefficient associated with a wavelength number as shown in FIG. 12B was used.
  • this weighting value is the reciprocal of the light quantity of each wavelength at the start of measurement. Even when the weighted integration is used for the calculation of the calculated light quantity, the light quantity fluctuation noise is observed in the change rate, and it can be confirmed that the value is the same as that shown in FIG. 7B of the first embodiment. Therefore, it is clear that accurate film thickness measurement can be performed even when this method is used.
  • FIG. 12D shows the calculated light amount, the estimated calculated light amount, and the rate of change when the weighted average is used to calculate the calculated light amount.
  • the relationship shown in FIG. 12B was used for the weighting of each wavelength. Even when the weighted integration is used for the calculation of the calculated light quantity, the light quantity fluctuation noise is observed in the change rate, and it can be confirmed that the value is the same as that shown in FIG. 7B of the first embodiment. Therefore, it is clear that accurate film thickness measurement can be performed even when this method is used.
  • the calculation method of the calculated light amount according to the present embodiment is not limited to the application to the first embodiment, and similar effects can be obtained when applied to other embodiments described in this specification and similar embodiments not described. It is possible to obtain
  • Example 6 the results of film thickness/depth measurement using the present embodiment will be described when the wavelength used in the calculation of the calculated light amount is the characteristic wavelength range, the selected minority wavelength, and the single wavelength.
  • the other conditions were the same as in Example 1.
  • FIG. 13A shows the results of calculating the calculated light amount, the estimated calculated light amount, and the change rate using the light in the wavelength range of 250 nm to 500 nm using the measured light amount data of FIG. 7A of Example 1. Even when the specific wavelength range is used for the calculation of the calculated light amount, the light amount fluctuation noise is observed in the change rate, and it can be confirmed that the value is almost the same as that shown in FIG. 7B of the first embodiment.
  • Fig. 13B shows the result of calculating the corrected light amount of each wavelength using this change rate and measuring the film thickness.
  • the film thickness estimation error is zero at all times, and it can be confirmed that accurate film thickness estimation can be performed using this method.
  • any wavelength range can be selected.
  • FIG. 13C shows the calculation results of the calculated light amount, the estimated calculated light amount, and the change rate using four wavelengths of 250 nm, 450 nm, 650 nm, and 850 nm.
  • the selected minority wavelength is used for the calculation of the calculated light quantity, the number of wavelengths is small.Therefore, a slight change in the light quantity due to etching of the wavelength used in the calculation is observed in the rate of change. Are observed almost as in FIG. 7B of Example 1.
  • any wavelength and/or number of wavelengths can be selected.
  • Fig. 13D shows the result of calculating the corrected light amount of each wavelength using this change rate and measuring the film thickness.
  • the film thickness estimation error is zero at all times, and it can be confirmed that accurate film thickness estimation can be performed using this method.
  • FIG. 13E shows the result of calculation of the calculated light amount, the estimated calculated light amount, and the rate of change using only the wavelength of 950 nm (single wavelength) where the change in light amount due to etching is small. Although the change in the light amount due to the etching of the wavelength used in the calculation is observed in the change rate, the light amount fluctuation noise is observed in substantially the same manner as that shown in FIG. 7B of the first embodiment.
  • Fig. 13F shows the result of calculating the correction light amount of each wavelength using this change rate and measuring the film thickness.
  • the film thickness estimation error is zero at the light intensity fluctuation occurrence time of 20 seconds, and it is understood that the light intensity fluctuation noise is removed by this method, and the accurate film thickness measurement can be realized.
  • the film thickness measurement error is caused by reducing the number of wavelengths used for the calculation of the calculated light amount, it is preferable that the number of wavelengths used is large. 1 is sufficiently smaller than FIG. 7D.
  • the calculation method of the calculated light amount according to the present embodiment is not limited to the application to the first embodiment, and similar effects can be obtained when applied to other embodiments described in this specification and similar embodiments not described. It is possible to obtain
  • Example 7 when the measured light amount itself is used as the light amount of each wavelength used for the calculation of the calculated light amount, or the rate of change from one time before (or the normalized value of the first derivative value at the measured light amount) is used, The results of film thickness/depth measurement using the morphology will be described. The other conditions were the same as in Example 1.
  • FIG. 14A shows the results of calculating the calculated light amount, the estimated calculated light amount, and the rate of change from the measured light amount of each wavelength itself (the light amount that does not remove the dark current level) using the measured light amount data of FIG. 7A of Example 1.
  • light amount fluctuation noise was observed in the rate of change, and it can be confirmed that the value is the same as that shown in FIG. 7B of Example 1.
  • FIG. 14B shows the result of calculating the corrected light amount of each wavelength using this change rate and measuring the film thickness. Although a slight film thickness measurement error occurs at the time of occurrence of the light amount fluctuation of 20 sec, it can be confirmed that the film thickness measurement can be realized almost accurately.
  • This film thickness measurement error is due to the fact that the rate of change could not be calculated accurately because the dark current level is a component that does not fluctuate due to light intensity fluctuation noise from the light intensity at each wavelength.
  • the film thickness measurement error is significantly reduced, and the present embodiment is realized when the present embodiment is realized with a simple data processing configuration without requiring sufficient accuracy for film thickness measurement.
  • the example is suitable.
  • the calculation method of the calculated light amount according to the present embodiment is not limited to the application to the first embodiment, and similar effects can be obtained when applied to other embodiments described in this specification and similar embodiments not described. It is possible to obtain
  • Example 8 In this example, the result of performing the film thickness/depth measurement of this embodiment using polynomial approximation in the calculation of the estimated calculated light amount will be described. The other conditions were the same as in Example 1.
  • FIG. 15A shows the result of calculating the estimated calculated light amount and the change rate by linearly approximating the calculated light amount using the measured light amount data of FIG. 7A of Example 1.
  • the time change of the total calculated light amount from time 0 sec to the immediately preceding time is fitted by a linear function, and the fitting function is used to estimate the calculated light amount at the current time.
  • the calculated light intensity was calculated.
  • FIG. 15B shows the result of calculating the correction light amount of each wavelength using this change rate and measuring the film thickness.
  • the measured film thickness error is zero at all times, and it can be confirmed that the light amount fluctuation noise can be corrected and accurate film thickness measurement can be realized by using this calculation method.
  • the calculation method of the calculated light amount according to the present embodiment is not limited to the application to the first embodiment, and similar effects can be obtained when applied to other embodiments described in this specification and similar embodiments not described. It is possible to obtain
  • Example 9 In the present embodiment, a case will be described in which the time (reference time) of the calculated light amount used to calculate the estimated calculated light amount is changed from immediately before to a time within a specific range.
  • the other conditions were the same as in Example 1.
  • 7A of the first embodiment is used to show the film thickness measurement result when the time of the calculated light amount used for the calculation of the estimated calculated light amount is changed from immediately before to 15 seconds, 10 seconds, 5 seconds, 3 seconds. 16A, 16B, 16C and 16D, respectively.
  • the past time range used in the calculation method of the present embodiment is longer, but even when a sufficient past time range cannot be secured, the film thickness measurement result of FIG. It is possible to greatly improve the accuracy compared to.
  • the calculation method of the calculated light amount according to the present embodiment is not limited to the application to the first embodiment, and similar effects can be obtained when applied to other embodiments described in this specification and similar embodiments not described. It is possible to obtain
  • Example 10 In the present embodiment, a case will be described in which the time of the calculated light amount used to calculate the estimated calculated light amount is fixed to a specific time. The conditions other than these were the same as in Example 1, and the measurement signal used was an example in which the amount of light of all wavelengths decreased due to the etching in Example 2.
  • the estimated light intensity is always a constant value, so the change in light intensity at all wavelengths due to etching is observed in addition to the light intensity fluctuation noise.
  • FIG. 17C shows the result of calculating the correction light amount for each wavelength using this change rate.
  • FIG. 17D shows the film thickness measurement result using this corrected light amount. The measured film thickness error is zero at all times, and it can be seen that accurate film thickness measurement can be realized.
  • the calculation method of the calculated light amount according to the present embodiment is not limited to the application to the first embodiment, and similar effects can be obtained when applied to other embodiments described in this specification and similar embodiments not described. It is possible to obtain
  • the calculation of the calculated light amount using the light amount of each wavelength is preferable if the change in the light amount of each wavelength due to the progress of etching of the processing target is difficult to be observed in the calculated light amount, for example, the light amount of a plurality of wavelengths Can be summed. Further, the light amounts of a plurality of wavelengths may be averaged, or weighted integration or weighted averaging may be performed using a preset weighting coefficient for each wavelength.
  • All the measured wavelengths may be used as the specific wavelength used for the calculation of the calculated light amount, or all wavelengths in the specific wavelength range or a plurality of wavelengths selected in the specific wavelength range may be used. As the number of wavelengths used in the calculation decreases, a change in the light amount due to the progress of wafer etching of each wavelength used in the calculation is observed in the calculated light amount, and the light amount change in each wavelength is distorted by the above-described light amount variation correction.
  • the change in light quantity is smaller than the change in light quantity (signal intensity) at each wavelength, the light quantity change at each wavelength due to the progress of wafer etching is not completely removed by the above-described light quantity change correction. Therefore, the number of wavelengths used for the calculation may be small as long as the distortion of the light amount change caused by the light amount change correction is within the allowable range. If the change in the amount of light due to the progress of wafer etching at the specific wavelength is substantially zero, one wavelength or a small number of wavelengths within the specific wavelength may be used.
  • the light intensity of each wavelength used to calculate the calculated light intensity is preferably an observation value that is proportional to the incident light intensity on the detector.
  • the light intensity value obtained by subtracting the dark current level of the spectroscope from the measured light intensity may be used.
  • the measurement light amount itself may be used.
  • the calculation of the estimated calculated light amount from the calculated light amount past the current time may be, for example, the average of the past calculated light amounts, or the calculated light amount at the current time estimated by polynomial approximation.
  • the range of the past calculated light amount used for the average or the polynomial approximation may be the past time in the specific range from the current time, for example, all the past times one time before the current time from the arbitrarily specified past specific time may be used. .. Further, as described above, it is not always necessary to change the past time used for the calculation of the estimated calculation light amount as time passes, and the past specific time (reference time) may always be fixed and used. If the past specific time is fixed, the estimated calculated light amount is always constant.
  • any of the methods removes the high-frequency component (high-speed calculated light amount change) from the time change of the past calculated light amount, and calculates the current time when there is no calculated light amount.
  • the calculated light quantity is calculated as the estimated calculated light quantity. Therefore, the influence of the past time used for the calculation on the correction of the light amount variation corresponds to the change of the cutoff frequency of the light amount variation.
  • Calculating the rate of change using the calculated light amount and the estimated calculated light amount is performed by dividing the calculated light amount by the estimated calculated light amount.
  • Calculating the corrected light intensity for each wavelength using the change rate is performed by dividing the light intensity for each wavelength by the change rate.
  • the method of specifying the film thickness/depth of the wafer to be processed using the corrected light amount of each wavelength obtained by these methods is as follows. It may be performed by comparing with the associated data.
  • the corrected light intensity of each wavelength is compared with the previously acquired database to obtain the film thickness/depth at that time.
  • the reflectance of each wavelength is calculated using the corrected light amount of each wavelength and the light amount of each wavelength of the external light that is irradiated.
  • the film thickness/depth in the measurement may be specified by calculating and comparing the calculated reflectance of each wavelength with a previously acquired database.
  • the first derivative value or second derivative of the corrected light amount of each wavelength When a database in which the film thickness/depth of the processing target and the first derivative value or second derivative value of the light amount change of each wavelength are associated is acquired in advance, the first derivative value or second derivative of the corrected light amount of each wavelength.
  • the film thickness/depth at the time may be specified by acquiring the value and comparing it with a previously acquired database.
  • the correction light amount of each wavelength is 1
  • the film thickness/depth at the time may be specified by acquiring the secondary differential value or the secondary differential value and comparing it with the previously acquired database.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are included.
  • the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. ..
  • Etching processing device 10: Processing chamber, 12: Plasma, 14: Sample stage, 16: Processing target, 18: Light source part, 20: Introduction lens, 22: Irradiation light, 24: Reflected light, 26: Detection lens, 28: detection unit, 30: film thickness/depth calculation unit, 40: control unit, 100: first digital filter, 102: differentiator, 104: second digital filter, 106: differential comparator, 108: differential waveform pattern Database, 110: Light amount fluctuation compensator, 202: Calculated light amount calculation unit, 204: Estimated calculated light amount calculation unit, 206: Change rate calculation unit, 208: Each wavelength correction light amount calculation unit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

エッチングにおける処理中のウェハの膜厚・深さ測定では光源の光量揺らぎ、光が通過する領域の空気の揺らぎなどによって検出光量に変動が発生し、膜厚・深さの測定精度が低下するため、エッチング処理中の各時刻にて測定する分光スペクトルから任意の波長の総光量又は平均光量を算出し、現時刻より過去に測定した総光量又は平均光量を用いて推定される現時刻の推定総光量又は推定平均光量を算出し、現時刻の総光量と推定総光量の比、又は平均光量と推定平均光量の比である変化率を算出し、算出した変化率を用いて現時刻の各波長の光量を補正し、補正した各波長の光量を用いて膜厚・深さ測定を実施する。

Description

エッチング処理装置、エッチング処理方法および検出器
　本発明は、エッチング処理装置、エッチング処理方法および検出器に関する。
　半導体デバイスの製造において、ウェハの表面上に様々なコンポーネントやそれらを相互接続する配線などが形成される。これらは、導体・半導体・絶縁体など種々の材料の成膜と、不要な部分の除去を繰り返すことで形成することができる。不要な部分の除去プロセスとして、プラズマを用いたドライエッチング（プラズマエッチング）が広く使用されている。
　プラズマエッチングでは、エッチング処理装置の処理室内に導入したガスを高周波電源などでプラズマ化し、ウェハをプラズマ化したガスに暴露することでエッチング処理を行う。この時、プラズマ中のイオンによるスパッタリングやラジカルによる化学反応などによって異方性や等方性のエッチングが行われ、これらを使い分けることでウェハ表面上には種々の構造のコンポーネントや配線などが形成される。
　プラズマエッチングによる加工形状が設計形状と異なる場合、形成される各種コンポーネントはその機能を発揮できない虞れがある。そこで、加工形状を検出するために、エッチング処理を監視・安定化するプロセスモニタ技術が多数提案されてきた。例えば、膜厚・深さモニタと呼ばれるプロセスモニタが知られている。このプロセスモニタは、処理中のウェハからの反射光を計測することにより、ウェハ上に成膜された膜の膜厚やウェハ上に形成された溝や穴の深さを測定するものであり、エッチング処理の終点判定などに利用されてきた。
　特許文献１には、この膜厚・深さモニタを用いた加工精度高精度化技術が記載されている。特許文献１の技術によれば、プラズマ光を光源とした膜厚・深さモニタを用いて処理対象の膜が完全に除去される直前を検知し、当該エッチング処理を終了する。その後、処理対象部分と処理非対象部分を高い精度で選択的にエッチングする条件に切り替えてエッチング処理を行うことで、全体の処理時間を短く抑えつつ、ウェハ面内での処理ばらつきを抑制し、処理対象膜の完全な除去を実現することができる。
　特許文献２には、膜厚・深さモニタの膜厚や深さの測定精度の高精度化技術が記載されている。特許文献２の技術によれば、ウェハに照射する光源としてプラズマ光の代わりに外部光源を使用する。これにより、光源の光量変動が小さくなり高精度な膜厚・深さの測定を実現することができる。
　ところで、半導体デバイスの高機能化に伴い、構造の微細化やレイアウトの複雑化が推進され、特に先端デバイスのエッチングプロセスには更なる高精度な加工が要求されている。先端デバイスのエッチングでは、エッチング処理される領域が少ない（低開口率）場合や、エッチング速度が低い（低エッチングレート）場合がある。これら処理工程の終点判定では、終点判定に用いる指標である各波長の光量時間変化（干渉信号）が小さくなる。そこで、高精度な終点判定を実現するには、時間方向の光量揺らぎであるノイズを低減する必要がある。
　光量揺らぎノイズの一つとして認識される現象として、エッチング中に測定光量がステップ状に変化する場合がある。かかる現象は、光源であるプラズマ光や外部光の光量が変化することによって発生する。
　特許文献３、４には、このステップ状のノイズを除去する手法が記載されている。例えば特許文献３の手法では、エッチング中の各時刻に測定される分光スペクトルを１時刻前と比較し、全波長で光量変化が同一方向で、且つその変化量が閾値を超えた場合に光量変動のノイズが発生したと判断し、光量補正を実施する。
　光量の補正は、ノイズ発生検出時にその変化倍率を算出し、現時刻以降の測定データにはその変化倍率を除算することで実施する。これらにより終点判定の高精度化が実現されている。
特開平１１－２６０７９９号公報 特表２００４－５０７０７０号公報 特開２００７－２３４６６６号公報 特開２００８－２１８８９８号公報 特開平５－２５５８５０号公報 特開平８－２３６５９２号公報
　一方、膜厚・深さ測定における干渉信号のノイズは、ステップ状の光量変化（ステップ状のノイズという）だけでなく、パルス状の光量変化（パルス状のノイズという）である場合もある。パルス状のノイズの発生原因の一つとして、測定するウェハ反射光が通過する領域の空気の揺らぎがある。特にウェハの処理を行う真空チャンバが高温に加熱されている場合、チャンバ付近と光検出器の間の空気に温度勾配が生じ、その高・低温の空気が対流することによって検出される光量に変動が生じる。
　このパルス状のノイズは、特許文献５、６に開示されているように既に知られている。パルス状ノイズが発生した場合の干渉信号の例を、図１に示す。図には、エッチング中に測定する分光スペクトルデータにおける３波長（λ１、λ２、λ３）に関して、それら光量の時間変化（干渉信号）を示す。かかる干渉信号において、時刻２０ｓｅｃ付近にパルス状の光量変動ノイズが発生しており、この光量変動ノイズは膜厚・深さ測定の精度を低下させる。
　特許文献３の手法を用いてこの光量変動ノイズを除去した干渉信号を、図２に示す。この図２からは、時刻２０ｓｅｃの光量変動ノイズは低減されているが、完全に除去できていないことがわかる。このようにノイズが完全に除去できていない干渉信号を用いた場合、正確な膜厚・深さ測定を実現することはできない。
　また、ステップ状の光量変動ノイズにおいても、その変化量が小さい場合には、従来技術では光量変動ノイズの除去が不可能である。図３に、小さい変動のステップ状ノイズが発生した干渉信号の例を示す。図３において、時刻１５ｓｅｃから２０ｓｅｃ付近に小さなステップ状ノイズが発生しており、波長λ２およびλ３では、ウェハエッチングに伴う光量変化と区別が付きにくい状態である。
　この光量変動ノイズに対して、特許文献３の手法を用いて光量変動ノイズの除去を行った干渉信号を、図４に示す。光量変動量ノイズが明確に観測される波長λ１の干渉信号ではノイズが除去されているが、ノイズ除去の副作用として波長λ２の干渉信号では光量が右肩上がり、波長λ３の干渉信号では光量が右肩下りに変化する補正歪みが生じている。
　これは、ウェハエッチングに伴う光量変化と、ステップ状の光量変動ノイズとが切り分けられず、これらを合わせた光量変化をノイズと検出して補正を行ってしまったためである。従って、ステップ状のノイズにおいても、従来の光量変動ノイズの補正技術では正確な光量変動ノイズの補正を実現することが困難である。
　以上述べてきたように、高精度な膜厚・深さ測定を実現するためには干渉信号から光量変動ノイズを正確に除去することが必須である。
　本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、干渉信号から光量変動ノイズを除去することにより、高精度な膜厚・深さのモニタリングを実施することができるエッチング処理装置、エッチング処理及び検出器を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、代表的な本発明のエッチング処理装置は、
　エッチング処理中に、処理対象から出射された複数の波長の光を受光し、受光した光の強度に応じた信号をそれぞれ出力する受光器と、
　前記受光器から出力された信号に基づいて、前記処理対象の膜厚を決定する膜厚決定部と、
　前記膜厚決定部が決定した前記処理対象の膜厚と、閾値とを比較することにより、前記エッチング処理の終点を判定する判定器とを備え、
　前記膜厚決定部は、所定のサンプリング時間の各時刻毎における前記受光器からの波長毎の信号を平滑化演算して得られる算出光量値と、前記サンプリング時間より以前の参照時間における前記算出光量値から決定される参照光量値とに基づいて、変化率を求め、
　前記サンプリング時間の各時刻毎における前記受光器からの信号と、前記変化率とに基づいて、波長毎に補正光量値を求め、
　更に前記補正光量値に基づいて、前記サンプリング時間における前記処理対象の膜厚を決定することにより達成される。
　代表的な本発明のエッチング処理方法は、
　エッチング処理中に、処理対象から出射された複数の波長の光を受光し、受光した光の強度に応じた信号をそれぞれ出力する第１工程と、
　出力された前記信号に基づいて、前記処理対象の膜厚を決定する第２工程と、
　決定された前記処理対象の膜厚と、閾値とを比較することにより、前記エッチング処理の終点を判定する第３工程とを備え、
　前記第２工程において、所定のサンプリング時間の各時刻毎における波長毎の前記信号を平滑化演算して得られる算出光量値と、前記サンプリング時間より以前の参照時間における前記算出光量値から決定される参照光量値とに基づいて、変化率を求め、
　前記サンプリング時間の各時刻毎における前記信号と、前記変化率とに基づいて、波長毎に補正光量値を求め、
　更に前記補正光量値に基づいて、前記サンプリング時間における前記処理対象の膜厚を決定することにより達成される。
　代表的な本発明の膜厚を検出する検出器は、
　エッチング処理中に、処理対象から出射された複数の波長の光を受光し、受光した光の強度に応じた信号をそれぞれ出力する受光器と、
　前記受光器から出力された信号に基づいて、前記処理対象の膜厚を決定する膜厚決定部と、を備え、
　前記膜厚決定部は、所定のサンプリング時間の各時刻毎における前記受光器からの波長毎の信号を平滑化演算して得られる算出光量値と、前記サンプリング時間より以前の参照時間における前記算出光量値から決定される参照光量値とに基づいて、変化率を求め、
　前記サンプリング時間の各時刻毎における前記受光器からの信号と、前記変化率とに基づいて、波長毎に補正光量値を求め、
　更に前記補正光量値に基づいて、前記サンプリング時間における前記処理対象の膜厚を決定することにより達成される。
　本発明によれば、干渉信号から光量変動ノイズを除去することにより、高精度な膜厚・深さのモニタリングを実施することができる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
図１は、パルス状光量変動ノイズを含む干渉信号の一例を示す図である。 図２は、パルス状光量変動ノイズを含む干渉信号に対して、従来技術を用いて光量変動ノイズの除去を行った結果の一例を示す図である。 図３は、ステップ状光量変動ノイズを含む干渉信号の一例を示す図である。 図４は、ステップ状光量変動ノイズを含む干渉信号に対して、従来技術を用いて光量変動ノイズの除去を行った結果の一例を示す図である。 図５は、本実施形態にかかるプラズマを用いたエッチング処理装置の一例を示す概略図である。 図６Ａは、膜厚・深さ測定の処理方法を実行する装置の一例を示すブロック図である。 図６Ｂは、干渉信号の光量変動補正の処理方法を実行する装置の一例を示すブロック図である。 図７Ａは、短時間幅のパルス状光量変動ノイズを含む干渉信号の経時変化を示すグラフである。 図７Ｂは、当該干渉信号を用いた算出光量、推定算出光量、変化率の計算結果の経時変化を示すグラフである。 図７Ｃは、光量変動補正を実施した場合の、当該変化率を用いた各波長の補正光量の計算結果示す図である。 図７Ｄは、予め取得した各波長の光量１次微分値と膜厚・深さの関係を用いた膜厚深さ測定を示す図である。 図７Ｅは、光量変動補正を実施しない場合の、各波長の光量１次微分値と膜厚・深さの関係を用いた膜厚深さ測定を示す図である。 図８Ａは、光量変動補正を実施した場合の、予め取得した各波長の光量と膜厚・深さの関係を用いた膜厚・深さ測定結果を示す図である。 図８Ｂは、光量変動補正を実施しない場合の、予め取得した各波長の光量と膜厚・深さの関係を用いた膜厚・深さ測定結果を示す図である。 図９Ａは、長時間幅のパルス状光量変動ノイズを含む干渉信号の経時変化を示すグラフである。 図９Ｂは、当該干渉信号を用いた算出光量、推定算出光量、変化率の経時変化を示すグラフである。 図９Ｃは、当該変化率を用いた各波長の補正光量の経時変化を示すグラフである。 図９Ｄは、各波長の補正光量を用いた膜厚・深さ測定結果を示す図である。 図１０Ａは、ウェハエッチングに伴う全波長の光量変化があり、且つ短時間幅のパルス状光量変動ノイズを含む干渉信号を含む場合の光量の経時変化を示すグラフである。 図１０Ｂは、当該干渉信号を用いた算出光量、推定算出光量、変化率の計算結果の経時変化を示すグラフである。 図１０Ｃは、当該変化率を用いた各波長の補正光量の経時変化を示すグラフである。 図１０Ｄは、各波長の補正光量を用いた膜厚・深さ測定結果を示す図である。 図１１Ａは、ステップ状光量変動ノイズを含む干渉信号の経時変化を示すグラフである。 図１１Ｂは、当該干渉信号を用いた算出光量、推定算出光量、変化率の計算結果の経時変化を示すグラフである。 図１１Ｃは、当該変化率を用いた各波長の補正光量の経時変化を示すグラフである。 図１１Ｄは、各波長の補正光量を用いた膜厚・深さ測定結果を示す図である。 図１２Ａは、各波長の光量の平均により計算した算出光量及び推定算出光量、変化率の経時変化を示すグラフである。 図１２Ｂは、各波長の光量の加重積算又は加重平均により算出光量を計算する場合に用いる各波長の重み付け値（重み付け係数）と、使用する波長の数との関係を示すグラフである。 図１２Ｃは、各波長の光量の加重積算により計算した算出光量及び推定算出光量、変化率の経時変化を示す図である。 図１２Ｄは、各波長の光量の加重平均により計算した算出光量及び推定算出光量、変化率の計算結果を示す図である。 図１３Ａは、所定の波長範囲を用いた算出光量、推定算出光量、変化率の経時変化を示すグラフである。 図１３Ｂは、当該変化率により計算した各波長の補正光量を用いた膜厚・深さ測定結果を示す図である。 図１３Ｃは、選択した少数個の波長を用いた算出光量、推定算出光量、変化率の経時変化を示す図である。 図１３Ｄは、当該変化率により計算した各波長の補正光量を用いた膜厚・深さ測定結果を示す図である。 図１３Ｅは、選択した単一波長を用いた算出光量、推定算出光量、変化率の経時変化を示すグラフである。 図１３Ｆは、当該変化率により計算した各波長の補正光量を用いた膜厚・深さ測定結果を示す図である。 図１４Ａは、暗電流レベルの除去を行わない各波長の光量を用いた算出光量、推定算出光量、変化率の経時変化を示す図である。 図１４Ｂは、当該変化率により計算した各波長の補正光量を用いた膜厚・深さ測定結果を示す図である。 図１５Ａは、１次直線近似を用いて過去の算出光量から推定算出光量、変化率の経時変化を示す図である。 図１５Ｂは、当該変化率により計算した各波長の補正光量を用いた膜厚・深さ測定結果を示す図である。 図１６Ａは、推定算出光量の計算に用いる算出光量の時間を現時点の１時刻前から１５ｓｅｃ前までとした場合における膜厚・深さの測定結果を示す図である。 図１６Ｂは、推定算出光量の計算に用いる算出光量の時間を現時点の１時刻前から１０ｓｅｃ前までとした場合における膜厚・深さの測定結果を示す図である。 図１６Ｃは、推定算出光量の計算に用いる算出光量の時間を現時点の１時刻前から５ｓｅｃ前までとした場合における膜厚・深さの測定結果を示す図である。 図１６Ｄは、推定算出光量の計算に用いる算出光量の時間を現時点の１時刻前から３ｓｅｃ前までと変更した場合における膜厚・深さの測定結果を示す図である。 図１７Ａは、ウェハエッチングに伴う全波長の光量変化があり、且つ短時間幅のパルス状光量変動ノイズを含む干渉信号の経時変化を示すグラフである。 図１７Ｂは、当該干渉信号から計算した算出光量、及び過去特定時刻の算出光量から計算した推定算出光量、及び変化率の経時変化を示すグラフである。 図１７Ｃは、当該変化率を用いた各波長の補正光量の経時変化を示すグラフである。 図１７Ｄは、各波長の補正光量を用いた膜厚・深さ測定結果を示す図である。
　本発明の実施形態として膜厚・深さ測定方法を実施できるエッチング処理装置を、図面を参照しながら説明する。以下では、エッチング処理を行う膜厚・深さ測定装置を備えた半導体製造装置としてのエッチング処理装置の構成を説明したうえで、かかるエッチング処理装置におけるエッチング処理中の膜厚・深さ測定方法を説明する。
　なお、図面中のグラフに数値を示す光量の単位は、例えば分光器のカウント値である。
［実施形態］
　本実施形態で使用するエッチング処理装置の概略断面図を、図５に示す。エッチング処理装置１は真空処理室（単に処理室ともいう）１０を備えている。真空処理室１０の内部において、図示を省略したガス導入装置から導入されたエッチングガスが、処理部１１（簡略図示）を用いて発生させた高周波電力やマイクロ波によって励起・分解しプラズマ１２となり、このプラズマ１２により、試料台１４に設置された半導体ウェハ等の処理対象１６がエッチング処理（プラズマ処理）される。
　真空処理室１０内へのガスの導入、プラズマ１２の生成及び制御、図示しない高周波電源等によって行われる処理対象への電圧印加などは、制御部４０の制御により行われ、所望のエッチング処理が実現されるように、各機器間での同期・タイミング調整が実施される。
　プラズマ１２をパルス化する場合、パルス化の制御も制御部４０によって行われる。具体的には、プラズマ１２は、制御部４０の制御による高周波電源等による電圧印加、マイクロ波照射などの変調によってパルス化される。また、エッチングガスの導入を時間変調することによっても、プラズマのパルス化は実施される。
　エッチング処理装置１は、処理対象１６の表面に形成された膜の厚さ（膜厚という）・微細構造の深さ（深さという）を測定する測定装置を備えている。この測定装置は、光源部１８と、検出器ＤＥＴとを有する。検出器ＤＥＴは、検出部（受光器）２８と、膜厚・深さ算出部（膜厚決定部）３０とを有する。
　光源部１８から射出された光は、光ファイバ等及び導入レンズ２０を介して処理室１０内に導入され、導入レンズ２０を通過した照射光２２が処理対象１６に照射され、その表面で反射する。
　なお、光源部１８は、紫外から赤外までの広帯域波長の連続光（連続スペクトル光）を用いるが、特定波長の光を用いて膜厚・深さ測定を実施する場合には、特定波長の光源を用いれば良い。
　処理対象１６から反射した反射光２４は、検出レンズ２６で集光され、光ファイバなどを介して検出部２８に導入される。検出部２８は分光器で構成され、導入された光を分光し、波長毎の光量を検出する。特定波長を用いて膜厚・深さ測定を行う場合、検出部２８は、分光器に限らずフォトディテクタ等を用いてもよい。
　このとき、検出部２８に導入される光が所望の特定波長のみであれば、直接フォトディテクタを用いればよく、広帯域波長の連続光が導入される場合には、フォトディテクタ前段にモノクロメータなどで特定波長のみを選択する機構を設ければよい。
　図５では処理室１０に光を導入する導入レンズ２０と、反射光を検出する検出レンズ２６は、異なる位置に設置している。この構成の場合、反射光２４を最も効率よく検出するためには、導入レンズ２０の光軸と検出レンズ２６の主光線軸が処理対象１６を反射面として一致するように、互いに傾斜させて設置することが望ましい。
　導入レンズ２０と検出レンズ２６の構成は図５に限ったものではなく、完全同軸構成として、導入レンズ２０と検出レンズ２６を１つで共用してもよい。この場合、共用レンズの光軸は処理対象１６に垂直な方向とし、垂直照射光による垂直反射光を検出できる構成にすることが望ましい。
　また、図５では一組の測定系として、光源部１８の導入系と反射光２４の検出系を記載しているが、処理対象１６の複数の位置で膜厚・深さを測定する場合には、複数組の測定系を設ければよい。
　さらに図５では、光源として外部の光源部１８から光を入射した場合について説明したが、光源としてプラズマ１２の光を用いることもできる。その場合には、光源部１８は使用しなくてもよい。プラズマ１２を光源として用いる場合も、プラズマ１２から放出された光は処理対象１６より反射し、反射光２４が光源部１８を用いた場合と同様に分光器で検出される。
　検出部２８のデータは、膜厚・深さ算出部３０に入力され膜厚・深さが決定される。膜厚・深さ算出部３０の機能ブロックの構成を、図６Ａに示す。所定のサンプリング時間の間に、検出部２８から膜厚・深さ算出部３０に入力された各波長の光量の時系列データＤ０は、後述する光量変動補正器１１０で処理される。
　その処理結果として出力される信号Ｄ１は、第１デジタルフィルタ１００によって平滑化処理され、第１平滑化時系列データＤ２として微分器１０２に供給される。微分器１０２では、例えばＳ－Ｇ法（Ｓａｖｉｔｚｋｙ－Ｇｏｌａｙ　ｍｅｔｈｏｄ）を用いて微分係数値（１次微分値または２次微分値）である微分時系列データＤ３を算出する。微分時系列データＤ３は、第２デジタルフィルタ１０４に供給される。第２デジタルフィルタ１０４では、微分時系列データＤ３を平滑化処理し、第２平滑化時系列データＤ４を求める。第２平滑化時系列データＤ４は微分比較器１０６に供給される。
　次に、各データＤ２、Ｄ３、Ｄ４の算出について説明する。第１デジタルフィルタ１００としては、例えば２次バタワース型のローパスフィルタを用いる。２次バタワース型のローパスフィルタにより第１平滑化時系列データＤ２は、次式により求められる。
　D2(i) = b1・D1(i) + b2・D1(i-1) + b3・D1(i-2) - [ a2・D2(i-1) + a3・D2(i-2)]
　ここで、Ｄｋ（ｉ）は各データＤｋの時刻ｉのデータを示し、係数ｂ、ａはサンプリング周波数およびカットオフ周波数により数値が異なる。またデジタルフィルタの係数値は例えば、ａ２＝－１．１４３、ａ３＝０．４１２８、ｂ１＝０．０６７４５５、ｂ２＝－０．０１３４９１、ｂ３＝０．０６７４５５（サンプリング周波数１０Ｈｚ、カットオフ周波数１Ｈｚ）である。
　微分係数値の時系列データＤ３は微分器１０２により、例えば５点の時系列データＤ２の多項式適合平滑化微分法を用いて以下のように算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで重み係数ｗに関して、１次微分計算では、例えばｗ－２＝－２、ｗ－１＝－１、ｗ０＝０、ｗ１＝１、ｗ２＝２が用いられる。また、２次微分計算では、例えばｗ－２＝２、ｗ－１＝－１、ｗ０＝－２、ｗ１＝－１、ｗ２＝２が用いられる。
　前記微係数値の時系列データＤ３を用いた第２平滑化時系列データＤ４の算出における第２デジタルフィルタ１０４としては、例えば２次バタワース型ローパスフィルタにより以下のように算出される。
　D4(i) = b1・D3(i) + b2・D3(i-1) + b3・D3(i-2) - [ a2・D4(i-1) + a3・D4(i-2)]
　微分比較器１０６に入力された第２平滑化時系列データＤ４は、各波長毎に異なる周期と振幅の成分を含む微分波形パターンを持つ。そこで、この導出した微分波形パターンを、予め取得済みである膜厚・深さと微分波形パターンとを関連付けた微分波形パターンデータベース１０８と比較（照合）する。
　より具体的には、微分比較器１０６は、算出された第２平滑化時系列データＤ４の微分波形パターンと最も近い微分波形パターンを、微分波形パターンデータベース１０８の中から特定し、その最も近い微分波形パターンに対応付けて記憶された膜厚・深さを、処理対象の膜厚・深さとして決定する。決定された膜厚・深さは、膜厚・深さ算出部３０の外部へ供給され、例えば不図示のモニタに表示され、或いはメモリに記憶される。
　また、決定された膜厚・深さは、制御部４０（図５）へと送られる。判定器としての制御部４０は、決定された膜厚・深さを、記憶された閾値と比較して、エッチング処理の終点に到達したと判断したときは、エッチング処理装置１のエッチング処理を停止させる。
　図６Ａの膜厚・深さ算出部３０では、処理対象の膜厚に対する各波長の光量変化の１次微分値又は２次微分値を予め取得している場合である。つまり、各検出結果の時刻に対する波長毎に光量の１次微分値又は２次微分値を取得し、それと予め取得しているデータを比較することで当該時刻の膜厚を特定している。しかし、膜厚・深さ特定の方法はこれに限ったものではない。
　例えば、処理対象の膜厚・深さと波長毎の反射率のデータを予め取得しておき、検出結果と照射した外部光の波長毎の光量と用いて波長毎の反射率を算出し、算出した波長毎の反射率と予め取得している反射率のデータとを比較することで、当該測定における膜厚・深さを特定するようにしてもよい。
　また、処理対象の膜厚・深さと波長毎の光量データを予め取得しておき、検出結果から波長毎の光量を取得し、それと予め取得している光量データとを比較することで、当該時刻の膜厚を特定するようにしてもよい。
　さらに、処理対象の膜厚と各波長の光量変化の１次微分値又２次微分値を光量で規格化した１次微分規格化値又は２次微分規格化値のデータを予め取得しておき、検出結果から波長毎の光量変化の１次微分規格化値又は２次微分規格化値を取得し、それと予め取得しているデータを比較することで当該時刻の膜厚を特定するようにしてもよい。
　ここで、検出部２８から膜厚・深さ算出部３０に入力された各波長の光量の時系列データＤ０に、光量変動ノイズが含まれていた場合の補正について、以下に説明する。
　光量変動ノイズを除去する原理は、以下の通りである。複数の波長の光量には、処理対象からの反射による干渉成分と、全波長で共通の光量変動ノイズ成分が含まれる。干渉成分は、波長間で非同期（位相、周波数、振幅が異なる）であるため、例えば総光量算出により相殺できる。
　その結果、総光量の時系列データから、全波長に共通の光量変動ノイズが観測される。そこで、過去総光量データから算出される現時点での推定総光量（推定算出光量という）と測定総光量（算出光量という）の比を、変化率として計算する。この変化率を用いて光量変動の補正を行うことができる。以下、具体的に光量変動ノイズの除去について説明する。
　まず、光量変動補正器１１０の機能ブロックの構成を、図６Ｂに示す。上述したように、所定のサンプリング時間の間に、検出部２８から入力される各波長の光量の時系列データＤ０により、算出光量計算部２０２において当該時刻の算出光量が計算される。
　算出光量の計算手法には、特定波長の光量の積算（総和）、平均、各波長に設定した重み付け係数を用いた加重積算、加重平均などが用いられる。これらの計算手法により光量を処理することを平滑化演算という。特定波長としては、観測される全波長、指定した波長範囲の全波長、任意に選択した複数又は１つの波長が用いられる。計算に用いる各波長の光量は、測定光量そのものを用いても良い。
　ただし、光量変動ノイズによって分光器の暗電流レベル（光入力が無い状態で分光器から出力される信号レベル、暗電流ノイズともいう）を除く測定光量が倍率変動することを考慮すると、測定光量から暗電流レベルを減算した光量値を用いる方が高精度な光量補正が実現できるので好ましい。
　これらに限らず、各波長の光量時系列データを用いてＬＰＦ（Ｌｏｗ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）を付加した光量値、当該時刻と１時刻前の光量差や光量変化率、直前数時刻を用いて算出される平均光量変化（微分値）やその当該時刻の光量での規格化値を用いることもできる。
　これら手法で算出される算出光量Ｄ０－１は、推定算出光量計算部２０４に供給され推定算出光量が算出される。この推定算出光量を参照光量値とする。推定算出光量計算部２０４には、図示しない記憶部によって現在及び過去の算出光量が記憶されており、推定算出光量計算部２０４では過去の算出光量を用いて推定算出光量が計算される。
　推定算出光量の計算方法には、過去算出光量の平均値や、多項式近似で算出される現時刻（サンプリング時間）の算出光量値や、ＬＰＦを付加した（高周波成分を除去した）算出光量値が用いられる。これらの計算に用いられる算出光量の過去時間（サンプリング時間以前の参照時間とする）は、サンプリング時間直前の特定時間（過去数秒等）、特定時刻から直前時刻の全時刻（エッチング開始直後から直前時刻等）、特定時刻又は特定時間（エッチング開始５秒後やエッチング開始直後から１０秒まで等）が用いられる。参照時間は、サンプリング時間と連続していてもよいし、サンプリング時間と不連続でもよく、光量変動補正器１１０において任意に選択できる。
　過去算出光量の平均値を例にとると、平均化に用いる時間を長くすることは移動平均範囲を伸ばすことに相当するため、平均化時間を伸ばすに従い算出光量の時系列データから除去される変動のカットオフ周波数が下がっていくことに相当する。つまり平均化時間を調整することで、それによって計算される推定算出光量の時間変化をどこまで抑制するかを調整可能である。
　過去特定時刻から直前時刻までの平均を用いる場合は、強くＬＰＦを掛けることに相当する。また、過去特定時刻又は特定時間を用いる場合は、その時間が短くなるにつれて高周波変動成分を残すことに相当する。一方、平均値ではなく多項式近似を用いる場合、多項式の次数が上がるにつれてＬＰＦのカットオフ周波数は高くなる。これらは除去したい光量変動ノイズの周波数に応じて使い分ければよい。
　これら手法によって算出された推定算出光量Ｄ０－２及び現時刻の算出光量Ｄ０－１は、変化率計算部２０６に供給され、変化率Ｄ０－３が計算される。変化率の計算方法には、算出光量を推定算出光量で除算する方法が用いられる［時刻毎に（Ｄ０－３）＝（Ｄ０－１）／（Ｄ０－２）］。
　但し、各波長の光量として上述の光量変化率や平均光量変化の規格化値を用いる場合には、算出光量から推定算出光量を減算する方法が用いられる。
　算出された変化率Ｄ０－３は、各波長補正光量計算部２０８に供給され、現時刻の各波長の測定光量又は暗電流レベルを除去した測定光量を変化率Ｄ０－３で除算し、各波長の補正光量（補正光量値）が計算される。計算された各波長の補正光量Ｄ１は、光量変動補正器１１０から出力され、更に第１デジタルフィルタ１００に供給され、膜厚・深さデータの算出に使用される。
（実施例１）
　かかるプラズマ処理装置を用いた膜厚・深さの測定動作及びその結果を、図７Ａ～７Ｅを用いて説明する。図７Ａには、エッチング中の分光計測によって取得される各波長の光量変化の一例が示してあり、本例では時刻２０ｓｅｃ近傍に半値幅０．２ｓｅｃ程度の光量変動ノイズ発生している。
　このような観測光量に光量変動がある場合に対しても、本実施例では光量変動の影響を受けることなく、高精度な膜厚・深さ測定を実施することができる。ウェハ反射光の分光計測、測定信号の信号処理及びそれらの動作制御は、全て図５における制御部４０及び膜厚・深さ算出部３０によって行われる。
　本実施例ではウェハ照射を行う光源として白色ＬＥＤを用い、ウェハ反射光は波長２５０ｎｍ～９５０ｎｍを２０００波長に分割して計測する構成とした。測定のサンプリング速度は０．１ｓｅｃであり、エッチング時間３０ｓｅｃにおいて膜厚推定を行った。ウェハの初期膜厚は１００ｎｍであり、３０ｓｅｃエッチング後の膜厚は０ｎｍである。
　図７Ａには、各時刻に計測される各波長の光量を波長λ１、λ２、λ３に関して示している。観測される各波長の光量を用いて、図６Ｂの算出光量計算部２０２にて計算される各時刻の算出光量を、図７Ｂの実線に示す。
　ここで、算出光量の算出は、観測される全波長の合計によって計算した。また、各波長の光量は、測定光量から分光器の暗電流レベルを除去した結果を用いた。算出光量の時間変化には光量変動ノイズが観測されており、各波長のウェハエッチングに伴う光量変化は、ほぼ観測されていないことが確認できる。
　この算出光量を用いて、図６Ｂの推定算出光量計算部２０４にて計算される各時刻の推定算出光量を図７Ｂの短破線で示す。ここで、推定算出光量の算出は、時刻０ｓｅｃから直前時刻までの平均値を計算することで行った。推定算出光量には算出光量で観測される光量変動ノイズがほぼ観測されず、算出光量がほぼ一定という光量変動ノイズが無い状態の算出光量が推定されている。
　図６Ｂの変化率計算部２０６にて変化率を計算した結果を、図７Ｂの長破線で示す。ここで、変化率は各時刻の算出光量を推定算出光量で除算することで算出した。変化率は光量変動が発生していない部分ではほぼ１であるが、光量変動が発生している時刻では１以外となる。
　図６Ｂの各波長補正光量計算部２０８にて各波長の補正光量を計算した結果を、図７Ｃに示す。図中には波長λ１、λ２、λ３に関してのみ示している。各波長の光量変動から光量変動ノイズが除去され、ウェハエッチングに伴う各波長固有の光量変動のみが観測されることが分かる。
　図７Ａと図７Ｃを比較して明らかであるが、波長毎の信号波形における周期及び振幅が補正前と補正後とでほぼ変わらないことであり、この特性により膜厚・深さを精度よく測定できる。ここから、本実施形態によって光量変動ノイズを除去できることが確認できる。
　上記手法で算出した各波長の補正光量を用いて膜厚・深さの測定を行った結果を、図７Ｄに示す。図中の実線は各時刻において特定して測定膜厚であり、短破線は真の膜厚、長破線は測定膜厚と真の膜厚との誤差である。
　ここで、膜厚・深さの特定は、予め取得した補正光量の１次微分値と膜厚・深さが相関付けられたデータベースを用い、算出した補正光量の１次微分値とデータベースを比較することで行った。各時刻の測定膜厚と真の膜厚は一致しており、その誤差は各時刻でゼロである。
　ここから、本実施形態を用いることで、光量変動ノイズを除去した場合でも、エッチング中の全ての時刻において正確な膜厚推定が実現できることが確認できる。
（比較例）
　参考として、図６Ａの光量変動補正器１１０を通さずに膜厚測定を実施した結果を、図７Ｅに示す。図７Ｅによれば、光量変動ノイズが発生している時刻２０ｓｅｃ付近において測定膜厚と真の膜厚に乖離が発生しており、正確な膜厚測定が実現できていないことが分かる。
　この結果から、図７Ｅと図７Ｄとを比較すると明らかであるが、本実施例を用いることで、従来方法では正確な膜厚測定ができない光量変動ノイズが発生した場合においても、正確な膜厚測定が実現できることが確認できる。
（変形例）
　ここで、本実施形態では膜厚・深さの特定手法として補正光量の１次微分値を用いた。しかし、それ以外にも、補正光量そのものを用いる手法や、補正光量を光源光量で規格化して算出する反射率を用いる手法や、補正光量の１次微分値又は２次微分値を当該時刻の補正光量で規格化する規格化１次微分値又は規格化２次微分値を用いる手法を用いることができる。
　本実施形態では、図７Ｃに示すように光量変動ノイズを除去し、各波長のウェハエッチングに伴う光量変動のみを残すことができるため、以上の膜厚・深さの特定手法のいずれを用いた場合においても、正確な膜厚測定を実現することが可能である。
　例として補正光量そのものを用いた場合の膜厚推定結果を、図８Ａに示す。図８Ｂには図６Ａの光量変動補正器１１０を通さずに膜厚測定を実施した結果を示す。
　図８Ｂによれば、光量変動ノイズが発生している時刻２０ｓｅｃ付近において測定膜厚誤差が生じ、正確な膜厚測定が実現できていないことが分かる。一方、図８Ａによれば、測定膜厚誤差が生じていない。
　これらの結果から、本実施例の光量変動ノイズの補正を用いることで、補正光量そのものを用いた方法による膜厚・深さ測定においても、正確な膜厚測定が実現できることが確認できる。
　なお、本実施例で用いた光源、分光測定、測定条件、ウェハ条件は一例であり、これら以外の構成・条件に対しても本発明は適用可能であることは明らかである。
（実施例２）
　本実施例では、光量変動ノイズの時間幅が図７Ａよりも長い場合において、本実施形態を用いて膜厚・深さ測定を行った結果について述べる。これら以外の条件に関しては実施例１と同じとした。
　本実施例に用いるエッチング中の各波長の光量変化を図９Ａに示す。本実施例の観測光量には時刻２０ｓｅｃ付近に半値幅５ｓｅｃ程度の光量変動ノイズがある。かかる信号を用いて算出光量、推定算出光量、変化率を計算した結果を、図９Ｂに示す。
　実施例１と同様に、本実施形態の計算処理により光量変動ノイズの変化率が算出できることが確認できる。算出した変化率を用いて各波長の補正光量を計算した結果を図９Ｃに示す。推定算出光量は、なだらかに変化しているが、本実施例の光量補正により各波長の測定光量から光量変動ノイズが除去されているこが確認できる。
　この補正光量を用いて膜厚測定を実施した結果を、図９Ｄに示す。推定算出光量が、なだらかに変化しているので、各波長の光量は若干右肩上がりとなっているが、波長毎の信号波形の周期及び振幅が、補正前と補正後とでほぼ変わらない。したがって、本実施例でも実施例１と同様に正確な膜厚測定ができており、光量変動の時刻幅が広い場合においても本実施形態を用いることで光量変動ノイズは補正可能であり、正確な膜厚推定を実現できることが確認できる。
（実施例３）
　本実施例ではウェハエッチングに伴い全光量が変化するプロセスにおいて、図７Ａの光量変動ノイズが発生した場合に対して、本実施形態を用いて膜厚・深さ測定を行った結果について述べる。これら以外の条件に関しては実施例１と同じとした。
　本実施例に用いるエッチング中の各波長の光量変化を、図１０Ａに示す。本実施例の観測光量はエッチングが進行するにつれて全波長で光量が低下し、時刻２０ｓｅｃ付近には半値幅０．２ｓｅｃ程度の光量変動ノイズがある。
　かかる信号を用いて算出光量、推定算出光量、変化率を計算した結果を、図１０Ｂに示す。実施例１と同様に本実施形態の計算処理により光量変動ノイズの変化率が算出できることが確認できる。
　ここで、推定算出光量において過去全時刻の平均値を用いているため、ウェハエッチングに伴う全波長の光量変動も光量変動の一部として捉えることにより、算出した変化率にはエッチングに伴う光量変化も若干観測されることとなる。
　算出した変化率を用いて各波長の補正光量を計算した結果を、図１０Ｃに示す。変化率が、なだらかに減少しているので、各波長の光量は若干右肩下がりとなっているが、波長毎の信号波形の周期及び振幅が、補正前と補正後とでほぼ変わらない。したがって、本実施例の光量補正により各波長の測定光量から光量変動ノイズが除去されていることが確認できる。
　この補正光量を用いて膜厚測定を実施した結果を、図１０Ｄに示す。他の実施例と同様に正確な膜厚測定ができており、本実施例を用いることでエッチングに伴う全波長の光量変動があった場合においても、その光量変動は残しつつ、光量変動ノイズは補正可能であり、正確な膜厚推定を実現できることが確認できる。
（実施例４）
　本実施例ではステップ状の光量変動ノイズが発生した場合に対して、本実施形態を用いて膜厚・深さ測定を行った結果について述べる。これら以外の条件に関しては、実施例１と同じとした。
　本実施例に用いるエッチング中の各波長の光量変化を、図１１Ａに示す。本実施例の観測光量には時刻１５ｓｅｃから２０ｓｅｃの間にステップ状の光量変動ノイズがある。かかる信号を用いて算出光量、推定算出光量、変化率を計算した結果を、図１１Ｂに示す。本実施形態の計算により光量変動ノイズの変化率が算出できることが確認できる。
　算出した変化率を用いて各波長の補正光量を計算した結果を、図１１Ｃに示す。変化率が１５ｓｅｃ以降で、なだらかに増大しているので、各波長の光量は１５ｓｅｃ以降、若干上がり気味となっているが、波長毎の信号波形の周期及び振幅が、補正前と補正後とでほぼ変わらない。したがって、本実施例の光量補正により各波長の測定光量から光量変動ノイズが除去されていることが確認できる。
　この補正光量を用いて膜厚測定を実施した結果を、図１１Ｄに示す。他の実施例と同様に正確な膜厚測定ができており、本実施例を用いることでステップ状の光量変動があった場合においても、光量変動ノイズを補正可能であり、正確な膜厚推定を実現できることが確認できる。
（実施例５）
　本実施例では算出光量の算出において各波長光量の平均、加重積算、加重平均を用いた場合に対して、本実施形態を用いて膜厚・深さ測定を行った結果について述べる。これら以外の条件に関しては実施例１と同じとした。
　実施例１の図７Ａの測定光量データを用い、全波長の光量平均値を算出光量として計算し、推定算出光量、変化率を算出した結果を、図１２Ａに示す。算出光量の計算に平均値を用いた場合も変化率には光量変動ノイズが観測されており、その値は実施例１の図７Ｂと同じであることが確認できる。したがって、本手法を用いた場合においても、正確な膜厚測定が実施できることは明らかである。
　また、算出光量の算出に加重積算を用いた場合の算出光量、推定算出光量、変化率を、図１２Ｃに示す。ここで、各波長の重み付けには、図１２Ｂに示すような波長番号に対応づけた重み付け係数を使用した。
　本実施例では、この重み付け値は測定開始時の各波長の光量の逆数とした。算出光量の計算に加重積算を用いた場合も、変化率には光量変動ノイズが観測されており、その値は実施例１の図７Ｂに示すものと同じであることが確認できる。したがって、本手法を用いた場合においても、正確な膜厚測定が実施できることは明らかである。
　さらに、算出光量の算出に加重平均を用いた場合の算出光量、推定算出光量、変化率を、図１２Ｄに示す。ここで、各波長の重み付けには、図１２Ｂに示す関係を使用した。算出光量の計算に加重積算を用いた場合も、変化率には光量変動ノイズが観測されており、その値は実施例１の図７Ｂに示すものと同じであることが確認できる。したがって、本手法を用いた場合においても、正確な膜厚測定が実施できることは明らかである。
　以上の結果から、算出光量の計算に平均、加重積算、加重平均を用いた本実施例によっても光量変動ノイズを補正することが可能であり、正確な膜厚推定が実現できることが確認できる。
　本実施例にかかる算出光量の計算手法は実施例１への適用に限らず、本明細書に記載される他の実施例及び記載していない類似の実施形態に適用した場合においても同様な効果を得ることが可能である。
（実施例６）
　本実施例では算出光量の算出において使用する波長を特性波長範囲、選択少数波長、単一波長とした場合において、本実施形態を用いて膜厚・深さ測定を行った結果について述べる。これら以外の条件に関しては実施例１と同じとした。
　実施例１の図７Ａの測定光量データを用い、波長範囲２５０ｎｍから５００ｎｍの光を使用して算出光量、推定算出光量、変化率を算出した結果を、図１３Ａに示す。算出光量の計算に特定波長範囲を用いた場合も変化率には光量変動ノイズが観測されており、その値は実施例１の図７Ｂに示すものとほぼ同じであることが確認できる。
　この変化率を用いて各波長の補正光量を算出し、膜厚測定を実施した結果を、図１３Ｂに示す。膜厚推定誤差は全時刻でゼロであり、本手法を用いることによっても正確な膜厚推定ができていることが確認できる。上記の波長範囲以外にも、任意の波長範囲を選択できる。
　波長２５０ｎｍ、４５０ｎｍ、６５０ｎｍ、８５０ｎｍの４波長を使用して算出光量、推定算出光量、変化率を計算した結果を、図１３Ｃに示す。算出光量の計算に選択少数波長を用いた場合には波長数が少ないために、計算に用いた波長のエッチングに起因する光量変化が変化率には若干観測されることになるが、光量変動ノイズは実施例１の図７Ｂとほぼ同様に観測されている。上記の波長以外にも、任意の波長及び／又は波長の数を選択できる。
　この変化率を用いて各波長の補正光量を算出し、膜厚測定を実施した結果を、図１３Ｄに示す。膜厚推定誤差は全時刻でゼロであり、本手法を用いることによっても正確な膜厚推定ができていることが確認できる。
　エッチングに起因する光量変化が小さい波長９５０ｎｍのみ（単一波長）を使用して算出光量、推定算出光量、変化率を計算した結果を、図１３Ｅに示す。計算に用いた波長のエッチングに起因する光量変化が変化率には観測されることになるが、光量変動ノイズは実施例１の図７Ｂに示すものとほぼ同様に観測されている。
　この変化率を用いて各波長の補正光量を算出し、膜厚測定を実施した結果を、図１３Ｆに示す。光量変動発生時刻２０ｓｅｃにおいて膜厚推定誤差はゼロであり、本手法によって光量変動ノイズが除去され、正確な膜厚測定が実現できていることが分かる。
　一方、他の時刻では、最大０．６ｎｍ以下の膜厚測定誤差が生じており、これは変化率に選択した波長のエッチング起因の光量変動が観測され、その変化率で補正光量を算出したことによる補正光量歪みが発生した影響である。
　このように、算出光量の計算に用いる波長数を減少することによって膜厚測定誤差が生じるため、使用する波長数は多い方が望ましいが、生じる膜厚測定誤差は本実施形態を用いない実施例１の図７Ｄに比べ十分小さい。
　従って、使用する波長数が少ない場合においても本実施形態を用いることは膜厚測定の高精度化に有効であり、要求される膜厚測定精度に応じて使用する波長数は減少させて使用すればよい。
　本実施例にかかる算出光量の計算手法は実施例１への適用に限らず、本明細書に記載される他の実施例及び記載していない類似の実施形態に適用した場合においても同様な効果を得ることが可能である。
（実施例７）
　本実施例では算出光量の算出に用いる各波長の光量として測定光量そのもの、１時刻前との変化率（又は１次微分値の当該測定光量での規格化値）を使用した場合において、本実施形態を用いて膜厚・深さ測定を行った結果について述べる。これら以外の条件に関しては実施例１と同じとした。
　実施例１の図７Ａの測定光量データを用い、各波長の測定光量そのもの（暗電流レベルを除去しない光量）から算出光量、推定算出光量、変化率を算出した結果を、図１４Ａに示す。本手法においても変化率には光量変動ノイズが観測されており、その値は実施例１の図７Ｂに示すものと同じであることが確認できる。
　この変化率を用いて各波長の補正光量を算出し、膜厚測定を実施した結果を、図１４Ｂに示す。光量変動の発生時刻２０ｓｅｃにおいて若干の膜厚測定誤差が発生しているが、凡そ正確に膜厚測定が実現できていることが確認できる。
　この膜厚測定誤差は、各波長の光量から暗電流レベルは光量変動ノイズによって変動しない成分であるため、正確に変化率を算出できなかったことによる誤差である。しかし、実施例１の図７Ｄに比べ膜厚測定誤差は大幅に低減しており、膜厚測定に十分な精度を必要とせず、簡易なデータ処理構成で本実施形態を実現する場合に本実施例は適している。
　本実施例にかかる算出光量の計算手法は実施例１への適用に限らず、本明細書に記載される他の実施例及び記載していない類似の実施形態に適用した場合においても同様な効果を得ることが可能である。
（実施例８）
　本実施例では推定算出光量の算出において多項式近似を用いて本実施形態の膜厚・深さ測定を行った結果について述べる。これら以外の条件に関しては実施例１と同じとした。
　実施例１の図７Ａの測定光量データを用い、算出光量を１次直線近似することで推定算出光量、変化率を算出した結果を、図１５Ａに示す。具体的な計算方法として、例えば本実施例では時刻０ｓｅｃから直前時刻までの全算出光量の時間変化を１次関数でフィッティングし、そのフィッティング関数を用いて現時刻の算出光量を推定する方法で推定算出光量を計算した。
　本計算方法を用いた場合においても実施例１の図７Ｄと同等な光量変動が算出した変化率には観測されている。本変化率を用いて各波長の補正光量を計算し、膜厚測定を行った結果を図１５Ｂに示す。全ての時刻において測定膜厚誤差はゼロであり、本計算方法を用いることによっても光量変動ノイズを補正でき、正確な膜厚測定が実現可能であることが確認できる。
　本実施例にかかる算出光量の計算手法は実施例１への適用に限らず、本明細書に記載される他の実施例及び記載していない類似の実施形態に適用した場合においても同様な効果を得ることが可能である。
（実施例９）
　本実施例では、推定算出光量の算出に用いる算出光量の時間（参照時間）を直前から特定範囲の時刻に変更した場合について述べる。これら以外の条件に関しては実施例１と同じとした。
　実施例１の図７Ａの測定光量データを用い、推定算出光量の計算に用いる算出光量の時間を直前から１５ｓｅｃ間、１０ｓｅｃ間、５ｓｅｃ間、３ｓｅｃ間と変更した場合における、膜厚測定結果を図１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄにそれぞれ示す。
　過去１５ｓｅｃ間を使用した場合には、実施例１の図７Ｄに示すものと同様に正確な膜厚測定が実現できていることが確認できており、使用する過去時間範囲を短くした場合にも本実施形態によって正確な膜厚測定が実現可能である。
　一方、過去時間範囲を１０ｓｅｃ間、５ｓｅｃ間、３ｓｅｃ間と短くしていくことに応じて、膜厚測定誤差が大きくなることが分かる。これは、使用する過去時間範囲を短くすることによって、算出光量から推定算出光量を計算する際の高周波変動除去（ＬＰＦと同様）効果が低下していることを示している。
　従って、本実施形態の計算手法における使用する過去時間範囲は長い方が良いが、十分な過去時間範囲を確保できない場合においても、本実施形態を使用しない実施例１の図７Ｅの膜厚測定結果に比べ大幅に精度を改善することが可能である。
　本実施例にかかる算出光量の計算手法は実施例１への適用に限らず、本明細書に記載される他の実施例及び記載していない類似の実施形態に適用した場合においても同様な効果を得ることが可能である。
（実施例１０）
　本実施例では、推定算出光量の算出に用いる算出光量の時間を特定の時間に固定した場合について述べる。これら以外の条件に関しては実施例１と同じとし、測定信号に関しては実施例２のエッチングに起因して全波長の光量が減少する例を用いた。
　図１７Ａは実施例２と同様な全波長の光量が減少する信号を示し、この信号を用いて、推定算出光量の計算に用いる算出光量を時刻０ｓｅｃから５ｓｅｃまでに固定した場合において計算される推定算出光量および変化率を、図１７Ｂに示す。
　本手法では推定光量は常に一定値となるため、変化率には光量変動ノイズ以外にエッチングに起因する全波長の光量変化が観測されることとなる。本変化率を用いて各波長の補正光量を計算した結果を、図１７Ｃに示す。
　変化率にエッチング起因の光量変化も含まれることから、光量変動ノイズ以外に補正光量からは全波長で共通のエッチング起因の光量変化も除去されていることが分かる。この補正光量を用いた膜厚測定結果を図１７Ｄに示す。全ての時刻において測定膜厚誤差はゼロであり、正確な膜厚測定が実現できていることが分かる。
　本実施例の場合、エッチング起因の光量変化を除去しても正確な膜厚測定が実現できているが、このエッチング起因の光量変化に基づいて膜厚測定を実施している場合においては、この光量変化は除去するべきではなく、実施例３の計算手法を用いることでエッチング起因の光量変化を残すように光量変動ノイズの補正を実施するほうが望ましい。
　一方、エッチング起因の光量変化を除去しても良い場合においては、本手法は過去短い時刻を参照することで光量変動ノイズを正確に除去することが可能な点で非常に有用である。算出光量の時間は、任意に選択可能である。
　本実施例にかかる算出光量の計算手法は実施例１への適用に限らず、本明細書に記載される他の実施例及び記載していない類似の実施形態に適用した場合においても同様な効果を得ることが可能である。
　各波長の光量を用いた算出光量の計算は、処理対象のエッチング進行に起因する各波長の光量の変化が算出光量において観測され難くなっているものであれば好ましく、例えば複数の波長の光量を合計することができる。また、複数の波長の光量を平均してもよく、予め設定した各波長の重み付け係数を用いた加重積算又は加重平均を行ってもよい。
　算出光量の計算に用いる特定波長として、測定される全波長を用いてもよく、また特定波長範囲の全波長や、特定波長範囲内で選択した複数波長を用いてもよい。計算に用いる波長数が低下するに従い、算出光量には計算に用いた各波長のウェハエッチング進行に起因する光量変化が観測され、上記光量変動補正によって各波長の光量変化に歪みが生じる。
　しかし、この光量変化は各波長の光量変化（信号強度）よりも小さいため、上記光量変動補正によってウェハエッチング進行に起因する各波長の光量変化が完全に除去されてしまうことはない。したがって、上記光量変動補正によって生じる光量変化の歪みが許容できる範囲であれば、計算に用いる波長数は少なくてもよい。また、特定波長においてウェハエッチング進行に起因する光量変化が略ゼロである場合には、その特定波長内の１波長または少数の波長を用いてもよい。
　算出光量の計算に用いる各波長の光量は、検出器への入射光量に比例する観測値であることが望ましく、例えば測定光量から分光器の暗電流レベルを差し引いた光量値を用いてもよい。測定光量に比べ暗電流レベルが十分小さい場合には、測定光量そのものを用いてもよい。
　現時刻より過去の算出光量からの推定算出光量の計算は、例えば過去算出光量の平均でもよく、多項式近似により推定される現時刻の算出光量でもよい。
　平均や多項式近似に用いる過去算出光量の範囲は、現時刻から特定範囲の過去時間でもよく、例えば、任意に決定した過去特定時刻から現時刻より１時刻前の全ての過去時間を用いてもよい。また、上記のように経時につれて推定算出光量の計算に用いる過去時間を必ずしも変更する必要は無く、常に過去特定時間（参照時間）を固定して用いてもよい。過去特定時間を固定すると、推定算出光量は常に一定となる。
　推定算出光量の算出には上述の様々な方法があるが、いずれの方法でも過去算出光量の時間変化から高周波成分（高速な算出光量変化）を除去し、算出光量が無かった場合の現時刻の算出光量を推定算出光量として計算している。従って、計算に用いる過去時間による光量変動補正への影響は、光量変動のカットオフ周波数が変化することに相当する。
　算出光量と推定算出光量を用いた変化率の計算は、算出光量を推定算出光量で除算することで実施される。
　変化率を用いた各波長の補正光量の計算は、各波長の光量を変化率で除算することで実施する。
　これら方法によって取得される各波長の補正光量を用いた処理対象ウェハの膜厚・深さの特定方法は、各波長の補正光量を予め取得してある各波長の光量と膜厚・深さが関連付けられたデータと比較することで行えばよい。
　処理対象の膜厚・深さと各波長の光量が関連付けられたデータベースを予め取得している場合、各波長の補正光量と予め取得しているデータベースを比較することで、当該時刻の膜厚・深さを特定すればよい。
　処理対象の膜厚・深さと各波長の反射率が関連付けられたデータベースを予め取得している場合、各波長の補正光量と照射した外部光の各波長の光量を用いて各波長の反射率を算出し、算出した各波長の反射率と予め取得しているデータベースを比較することで、当該測定における膜厚・深さを特定すればよい。
　処理対象の膜厚・深さと各波長の光量変化の１次微分値又は２次微分値が関連付けられたデータベースを予め取得している場合、各波長の補正光量の１次微分値又は２次微分値を取得し、それと予め取得しているデータベースを比較することで当該時刻の膜厚・深さを特定すればよい。
　処理対象の膜厚・深さと各波長の光量変化の１次微分値又は２次微分値の光量での規格化値が関連付けられたデータベースを予め取得している場合、各波長の補正光量の１次微分値又は２次微分値を取得し、それと予め取得しているデータベースを比較することで、当該時刻の膜厚・深さを特定すればよい。
　なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態における構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態における構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
１：エッチング処理装置、１０：処理室、１２：プラズマ、１４：試料台、１６：処理対象、１８：光源部、２０：導入レンズ、２２：照射光、２４：反射光、２６：検出レンズ、２８：検出部、３０：膜厚・深さ算出部、４０：制御部、１００：第１デジタルフィルタ、１０２：微分器、１０４：第２デジタルフィルタ、１０６：微分比較器、１０８：微分波形パターンデータベース、１１０：光量変動補正器、２０２：算出光量計算部、２０４：推定算出光量計算部、２０６：変化率計算部、２０８：各波長補正光量計算部

Claims (15)

  1. 　エッチング処理中に、処理対象から出射された複数の波長の光を受光し、受光した光の強度に応じた信号をそれぞれ出力する受光器と、
    　前記受光器から出力された信号に基づいて、前記処理対象の膜厚を決定する膜厚決定部と、
    　前記膜厚決定部が決定した前記処理対象の膜厚と、閾値とを比較することにより、前記エッチング処理の終点を判定する判定器とを備え、
    　前記膜厚決定部は、所定のサンプリング時間の各時刻毎における前記受光器からの波長毎の信号を平滑化演算して得られる算出光量値と、前記サンプリング時間より以前の参照時間における前記算出光量値から決定される参照光量値とに基づいて、変化率を求め、
    　前記サンプリング時間の各時刻毎における前記受光器からの信号と、前記変化率とに基づいて、波長毎に補正光量値を求め、
    　更に前記補正光量値に基づいて、前記サンプリング時間における前記処理対象の膜厚を決定する、
    エッチング処理装置。
  2. 　請求項１に記載のエッチング処理装置であって、
    　前記膜厚決定部は、前記受光器からの波長毎の信号を、総和、平均、加重積算、又は加重平均することにより前記平滑化演算を行って、前記算出光量値を求める、
    エッチング処理装置。
  3. 　請求項１又は２に記載のエッチング処理装置であって、
    　前記膜厚決定部は、前記算出光量値を平均化した光量値、前記算出光量値を多項式近似することにより得られた前記サンプリング時間における光量値、又は前記算出光量値から高周波成分を除去して得られた光量値を、前記参照光量値として決定する、
    エッチング処理装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載のエッチング処理装置であって、
    　前記膜厚決定部は、前記補正光量値の微分波形パターンを求め、前記補正光量値の微分波形パターンを、光量値の微分波形パターンと膜厚とが予め対応付けられたデータベースに照らし合わせることにより、前記処理対象の膜厚を決定する、
    エッチング処理装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のエッチング処理装置であって、
    　前記膜厚決定部は、前記算出光量値を求めるために使用する光の波長の数を変更可能である、
    エッチング処理装置。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載のエッチング処理装置であって、
    　前記膜厚決定部は、前記受光器の出力において暗電流ノイズを除去する、
    エッチング処理装置。
  7. 　請求項１～５のいずれか１項に記載のエッチング処理装置であって、
    　前記膜厚決定部は、前記受光器の出力において暗電流ノイズを除去しない、
    エッチング処理装置。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載のエッチング処理装置であって、
    　前記算出光量値は、一定であるか、もしくは漸次減少する、
    エッチング処理装置。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載のエッチング処理装置であって、
    　前記膜厚決定部は、前記受光器からの信号に含まれるパルス状のノイズ成分又はステップ状のノイズ成分を除去する、
    エッチング処理装置。
  10. 　請求項１～９のいずれか１項に記載のエッチング処理装置であって、
    　前記膜厚決定部は、前記参照時間のタイミングと長さの少なくとも一方を変更可能である、
    エッチング処理装置。
  11. 　請求項１～９のいずれか１項に記載のエッチング処理装置であって、
    　前記膜厚決定部は、前記参照時間を固定する、
    エッチング処理装置。
  12. 　請求項１～１１のいずれか１項に記載のエッチング処理装置であって、
    　前記受光器は、光源部から出射され前記処理対象で反射した光を受光する、
    エッチング処理装置。
  13. 　請求項１～１１のいずれか１項に記載のエッチング処理装置であって、
    　真空容器内部でプラズマを発生させて、前記処理対象をエッチング処理する処理部を有し、
    　前記受光器は、前記プラズマから出射され前記処理対象で反射した光を受光する、
    エッチング処理装置。
  14. 　エッチング処理中に、処理対象から出射された複数の波長の光を受光し、受光した光の強度に応じた信号をそれぞれ出力する第１工程と、
    　出力された前記信号に基づいて、前記処理対象の膜厚を決定する第２工程と、
    　決定された前記処理対象の膜厚と、閾値とを比較することにより、前記エッチング処理の終点を判定する第３工程とを備え、
    　前記第２工程において、所定のサンプリング時間の各時刻毎における波長毎の前記信号を平滑化演算して得られる算出光量値と、前記サンプリング時間より以前の参照時間における前記算出光量値から決定される参照光量値とに基づいて、変化率を求め、
    　前記サンプリング時間の各時刻毎における前記信号と、前記変化率とに基づいて、波長毎に補正光量値を求め、
    　更に前記補正光量値に基づいて、前記サンプリング時間における前記処理対象の膜厚を決定する、
    エッチング処理方法。
  15. 　エッチング処理中に、処理対象から出射された複数の波長の光を受光し、受光した光の強度に応じた信号をそれぞれ出力する受光器と、
    　前記受光器から出力された信号に基づいて、前記処理対象の膜厚を決定する膜厚決定部と、を備え、
    　前記膜厚決定部は、所定のサンプリング時間の各時刻毎における前記受光器からの波長毎の信号を平滑化演算して得られる算出光量値と、前記サンプリング時間より以前の参照時間における前記算出光量値から決定される参照光量値とに基づいて、変化率を求め、
    　前記サンプリング時間の各時刻毎における前記受光器からの信号と、前記変化率とに基づいて、波長毎に補正光量値を求め、
    　更に前記補正光量値に基づいて、前記サンプリング時間における前記処理対象の膜厚を決定する、
    検出器。
PCT/JP2019/004629 2019-02-08 2019-02-08 エッチング処理装置、エッチング処理方法および検出器 WO2020161887A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/646,790 US11239097B2 (en) 2019-02-08 2019-02-08 Etching apparatus and etching method and detecting apparatus of film thickness
CN201980004087.0A CN111801774B (zh) 2019-02-08 2019-02-08 蚀刻处理装置、蚀刻处理方法及检测器
PCT/JP2019/004629 WO2020161887A1 (ja) 2019-02-08 2019-02-08 エッチング処理装置、エッチング処理方法および検出器
JP2020512755A JP6804694B1 (ja) 2019-02-08 2019-02-08 エッチング処理装置、エッチング処理方法および検出器
KR1020207004246A KR102286360B1 (ko) 2019-02-08 2019-02-08 에칭 처리 장치, 에칭 처리 방법 및 검출기
TW109103857A TWI734374B (zh) 2019-02-08 2020-02-07 蝕刻處理裝置、蝕刻處理方法及檢測器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/004629 WO2020161887A1 (ja) 2019-02-08 2019-02-08 エッチング処理装置、エッチング処理方法および検出器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020161887A1 true WO2020161887A1 (ja) 2020-08-13

Family

ID=71947765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/004629 WO2020161887A1 (ja) 2019-02-08 2019-02-08 エッチング処理装置、エッチング処理方法および検出器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11239097B2 (ja)
JP (1) JP6804694B1 (ja)
KR (1) KR102286360B1 (ja)
CN (1) CN111801774B (ja)
TW (1) TWI734374B (ja)
WO (1) WO2020161887A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023166712A1 (ja) * 2022-03-04 2023-09-07 株式会社日立ハイテク プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230215710A1 (en) * 2020-09-17 2023-07-06 Hitachi High-Tech Corporation Plasma processing method and plasma processing apparatus
KR102476767B1 (ko) * 2021-03-17 2022-12-09 피에스케이홀딩스 (주) 플라즈마 감지 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000276221A (ja) * 1999-01-22 2000-10-06 Nec Corp 加工プロセス終了点実時間判定方法
JP2003083720A (ja) * 2001-09-17 2003-03-19 Hitachi Ltd 半導体素子製造プロセスにおける膜の処理量測定方法と装置、及びそれを用いた被処理材の処理方法と装置、及びそれを用いたプロセスの終点判定方法と装置
JP2007073567A (ja) * 2005-09-05 2007-03-22 Hitachi High-Technologies Corp 半導体製造装置
JP2007234666A (ja) * 2006-02-27 2007-09-13 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
JP2015023104A (ja) * 2013-07-18 2015-02-02 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置の運転方法

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR920008380B1 (ko) * 1990-11-24 1992-09-26 한국과학기술원 고수율 발현용 플라스미드 pTTY2의 제조 및 이를 사용한 내열성 리파제의 대량 생산 방법
DE69309505T2 (de) 1992-01-17 1997-07-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Verfahren und Gerät zur Herstellung mehrschichtiger Filme
JP3298682B2 (ja) 1992-01-17 2002-07-02 松下電器産業株式会社 多層膜の成膜装置並びに光学特性の測定方法及び成膜方法
JPH07201815A (ja) * 1993-12-28 1995-08-04 Hitachi Ltd エッチング終点判定方法
JPH08236592A (ja) 1995-02-28 1996-09-13 Nec Corp 段差測定方法
JPH10326757A (ja) * 1997-05-26 1998-12-08 Hitachi Ltd エッチング処理方法および装置
JP4227301B2 (ja) * 1998-02-03 2009-02-18 東京エレクトロンＡｔ株式会社 半導体プラズマ処理における終点検出方法
JPH11260799A (ja) 1998-03-13 1999-09-24 Hitachi Ltd 薄膜の微細加工方法
JP3383236B2 (ja) * 1998-12-01 2003-03-04 株式会社日立製作所 エッチング終点判定方法及びエッチング終点判定装置
JP3887238B2 (ja) * 1998-12-01 2007-02-28 株式会社日立製作所 絶縁膜のエッチング方法
JP2001044171A (ja) * 1999-07-28 2001-02-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd エッチング終点検出方法および装置
US6160621A (en) 1999-09-30 2000-12-12 Lam Research Corporation Method and apparatus for in-situ monitoring of plasma etch and deposition processes using a pulsed broadband light source
JP2001237218A (ja) * 2000-02-21 2001-08-31 Nec Corp 半導体装置の製造方法
JP3778093B2 (ja) * 2002-01-30 2006-05-24 日立ハイテク電子エンジニアリング株式会社 基板処理装置の処理状態検出機構
JP2003224108A (ja) * 2002-01-30 2003-08-08 Hitachi Electronics Eng Co Ltd 基板処理装置の処理終点検出方法
KR100452918B1 (ko) * 2002-04-12 2004-10-14 한국디엔에스 주식회사 두께측정시스템이 구비된 회전식각장치
DE602004017983D1 (de) * 2003-05-09 2009-01-08 Unaxis Usa Inc Endpunkt-Erkennung in einem zeitlich gemultiplexten Verfahren unter Verwendung eines Hüllkurvenalgorithmus
JP4349848B2 (ja) * 2003-06-12 2009-10-21 パナソニック株式会社 終点検出方法および終点検出装置
JP2005303088A (ja) * 2004-04-13 2005-10-27 Oki Electric Ind Co Ltd プラズマ処理装置及びレジストトリミング方法
JP4943716B2 (ja) * 2006-03-01 2012-05-30 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
JP2008218898A (ja) 2007-03-07 2008-09-18 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
JP5054623B2 (ja) * 2008-06-25 2012-10-24 株式会社神戸製鋼所 形状測定装置
US8004688B2 (en) * 2008-11-26 2011-08-23 Zygo Corporation Scan error correction in low coherence scanning interferometry
KR101116158B1 (ko) * 2009-03-23 2012-03-07 원광대학교산학협력단 필름두께 측정시스템 및 그 측정방법
JP5698948B2 (ja) * 2010-10-01 2015-04-08 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
JP5411215B2 (ja) * 2011-08-01 2014-02-12 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
JP6043813B2 (ja) * 2013-01-23 2016-12-14 株式会社日立ハイテクノロジーズ 表面計測装置
JP6186152B2 (ja) * 2013-03-29 2017-08-23 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
JP6339333B2 (ja) * 2013-08-27 2018-06-06 芝浦メカトロニクス株式会社 ドライエッチング装置およびエッチング量測定方法
KR101877862B1 (ko) * 2014-12-19 2018-07-12 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치의 운전 방법
JP6553398B2 (ja) * 2015-05-12 2019-07-31 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置、データ処理装置およびデータ処理方法
JP6650258B2 (ja) * 2015-12-17 2020-02-19 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置の運転方法
JP6837886B2 (ja) * 2017-03-21 2021-03-03 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000276221A (ja) * 1999-01-22 2000-10-06 Nec Corp 加工プロセス終了点実時間判定方法
JP2003083720A (ja) * 2001-09-17 2003-03-19 Hitachi Ltd 半導体素子製造プロセスにおける膜の処理量測定方法と装置、及びそれを用いた被処理材の処理方法と装置、及びそれを用いたプロセスの終点判定方法と装置
JP2007073567A (ja) * 2005-09-05 2007-03-22 Hitachi High-Technologies Corp 半導体製造装置
JP2007234666A (ja) * 2006-02-27 2007-09-13 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
JP2015023104A (ja) * 2013-07-18 2015-02-02 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置の運転方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023166712A1 (ja) * 2022-03-04 2023-09-07 株式会社日立ハイテク プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
JP7423854B1 (ja) 2022-03-04 2024-01-29 株式会社日立ハイテク プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20210225674A1 (en) 2021-07-22
TW202030812A (zh) 2020-08-16
CN111801774B (zh) 2023-06-23
KR102286360B1 (ko) 2021-08-05
CN111801774A (zh) 2020-10-20
JP6804694B1 (ja) 2020-12-23
KR20200098472A (ko) 2020-08-20
US11239097B2 (en) 2022-02-01
TWI734374B (zh) 2021-07-21
JPWO2020161887A1 (ja) 2021-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6297064B1 (en) End point detecting method for semiconductor plasma processing
WO2020161887A1 (ja) エッチング処理装置、エッチング処理方法および検出器
JP4833687B2 (ja) プラズマ処理装置
JP5563555B2 (ja) 発光スペクトルを正規化するための方法及び構成
JP2008218898A (ja) プラズマ処理装置
US9190336B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
US7746473B2 (en) Full spectrum adaptive filtering (FSAF) for low open area endpoint detection
JP4943716B2 (ja) プラズマ処理装置
CN113646874B (zh) 等离子体处理装置以及等离子体处理方法
TW201628086A (zh) 電漿處理裝置
JP6177513B2 (ja) プラズマ処理装置
CN113302722A (zh) 等离子处理方法以及等离子处理中使用的波长选择方法
KR102515864B1 (ko) 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법
WO2023166712A1 (ja) プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
TW202411618A (zh) 用於半導體處理系統之改良控制

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020512755

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19914379

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19914379

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1