專(zhuān)利名稱(chēng)：等離子體處理方法及等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體處理方法及等離子體處理裝置，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及解析由等離子體發(fā)出的光，根據(jù)解析結(jié)果，監(jiān)視裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、被處理體的處理狀態(tài)等的等離子體處理方法及等離子體處理裝置。
背景技術(shù)：
目前，作為在半導(dǎo)體晶片等的被處理體上進(jìn)行蝕刻等的等離子體處理的等離子體處理裝置來(lái)說(shuō)，有監(jiān)視從由蝕刻產(chǎn)生的等離子體發(fā)出的光的發(fā)光強(qiáng)度、根據(jù)該發(fā)光強(qiáng)度監(jiān)視裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)或被處理體的處理狀態(tài)的裝置。例如，作為監(jiān)視被處理體的處理狀態(tài)的裝置，公開(kāi)了檢測(cè)蝕刻終點(diǎn)(結(jié)束點(diǎn))的技術(shù)(例如，參考專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
這種技術(shù)是檢測(cè)因等離子體處理產(chǎn)生的處理氣體的活性種的發(fā)光強(qiáng)度和反應(yīng)性生成物的發(fā)光強(qiáng)度，基于這二種波長(zhǎng)的發(fā)光強(qiáng)度之比，檢測(cè)蝕刻的終點(diǎn)(結(jié)束點(diǎn))。即，當(dāng)沒(méi)有蝕刻對(duì)象物而蝕刻完畢時(shí)，在時(shí)刻，賦予反應(yīng)的處理氣體的活性種的量增加，該活性種的發(fā)光強(qiáng)度增加，與此相對(duì)，反應(yīng)生成物的量減少，因此，反應(yīng)生成物的發(fā)光強(qiáng)度減小。利用這點(diǎn)，通過(guò)檢測(cè)處理氣體和反應(yīng)生成物的發(fā)光強(qiáng)度之比的變化，可以正確地檢測(cè)蝕刻的終點(diǎn)。
特許文獻(xiàn)特開(kāi)平5-29276號(hào)公報(bào)。
近年來(lái)，伴隨著半導(dǎo)體裝置更加微細(xì)化的傾向，要求例如在半導(dǎo)體晶片上形成的孔等的開(kāi)口率進(jìn)一步變小。然而，如上所述，只檢測(cè)處理氣體的活性種和反應(yīng)生成物的二個(gè)波長(zhǎng)的變化，不能更充分地提高蝕刻終點(diǎn)的檢測(cè)等處理狀態(tài)的檢測(cè)精度。
另外，在檢測(cè)等離子體波長(zhǎng)的傳感器中混入雜波的情況下，蝕刻終點(diǎn)的判斷、在等離子體處理裝置的處理室內(nèi)等離子體是否穩(wěn)定的判斷都不能正確進(jìn)行，因此，判斷被處理體的處理狀態(tài)、半導(dǎo)體制造裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的精度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這些問(wèn)題而提出的，其目的在于提供一種可以提高判斷部件的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、被處理體的處理狀態(tài)時(shí)的精度的等離子體處理方法及等離子體處理裝置。
為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明所具有的觀點(diǎn)，提供一種等離子體處理方法，在利用等離子體處理裝置對(duì)處理室內(nèi)的被處理體進(jìn)行等離子體處理時(shí)，解析從等離子體發(fā)出的光，根據(jù)其解析結(jié)果，監(jiān)視等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和/或被處理體的處理狀態(tài)，其特征在于，具有在對(duì)所述被處理體進(jìn)行等離子體處理時(shí)、取得從等離子體發(fā)出的光的發(fā)光光譜作為光學(xué)數(shù)據(jù)的工序；使用從存儲(chǔ)多個(gè)發(fā)光種(emission source)的發(fā)光光譜作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)出的各發(fā)光種的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)、由所取得的所述光學(xué)數(shù)據(jù)求出各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)的工序；監(jiān)視所述各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)、根據(jù)各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)的變化、判斷等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和/或被處理體的處理狀態(tài)的工序。
為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)觀點(diǎn)，提供一種等離子體處理裝置，在對(duì)處理室內(nèi)的被處理體進(jìn)行等離子體處理時(shí)，解析從等離子體發(fā)出的光，根據(jù)其解析結(jié)果，監(jiān)視等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和/或被處理體的處理狀態(tài)，其特征在于，具有在對(duì)所述被處理體進(jìn)行等離子體處理時(shí)、取得從等離子體發(fā)出的光的發(fā)光光譜作為光學(xué)數(shù)據(jù)的部件；使用從存儲(chǔ)多個(gè)發(fā)光種的發(fā)光光譜作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)出的各發(fā)光種的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)、由所取得的所述光學(xué)數(shù)據(jù)求出各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)的部件；監(jiān)視所述各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)、根據(jù)該各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)的變化、判斷等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和/或被處理體的處理狀態(tài)的部件。
采用本發(fā)明的方法或裝置，由于使用由多個(gè)發(fā)光種的發(fā)光光譜構(gòu)成的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，與簡(jiǎn)單地使用特定波長(zhǎng)的數(shù)據(jù)的情況相比較，可根據(jù)更廣范圍的波長(zhǎng)帶的數(shù)據(jù)，判斷蝕刻的終點(diǎn)，以及判斷在等離子體處理裝置的處理室內(nèi)等離子體是否穩(wěn)定。因此，如同在半導(dǎo)體晶片上形成開(kāi)口率更少的孔等情況，在將半導(dǎo)體裝置更微細(xì)化的情況下，可以正確地判斷蝕刻的終點(diǎn)，以及在等離子體處理裝置的處理室內(nèi)等離子體是否穩(wěn)定。由此，可提高等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、被處理體的處理狀態(tài)的監(jiān)視精度。
另外，由于將各發(fā)光種的發(fā)光光譜混合的光學(xué)數(shù)據(jù)分離為各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)，根據(jù)各定量數(shù)據(jù)，判斷蝕刻的終點(diǎn)、等離子體的穩(wěn)定性，因此，即使在光學(xué)數(shù)據(jù)中檢測(cè)因自然光造成的背景雜波、等離子體光的CCD(Charge Coupled Device)傳感器內(nèi)的暗電流的影響所產(chǎn)生的雜波等混入，也可以進(jìn)行不受這種雜波影響的等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、被處理體的處理狀態(tài)的判斷。即使這樣，也可提高等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、被處理體的處理狀態(tài)的監(jiān)視精度。
而且，由于在進(jìn)行等離子體處理時(shí)，取得從等離子體發(fā)出的光的發(fā)光光譜(光學(xué)數(shù)據(jù))，根據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的各發(fā)光種的發(fā)光光譜(基準(zhǔn)數(shù)據(jù))，求得各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)，由此來(lái)判斷等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等，所以可以在進(jìn)行等離子體處理時(shí)，實(shí)時(shí)地進(jìn)行等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、被處理體的處理狀態(tài)的判斷。
另外，優(yōu)選為，在上述方法或裝置中，所述數(shù)據(jù)庫(kù)可以通過(guò)下述工序或部件預(yù)先制成的，即在多個(gè)處理?xiàng)l件下進(jìn)行等離子處理、取得從等離子體發(fā)出的光的發(fā)光光譜作為光學(xué)數(shù)據(jù)的工序或部件；利用多變量解析將所取得的光學(xué)數(shù)據(jù)分離為多個(gè)發(fā)光種的發(fā)光光譜、存儲(chǔ)該分離的各發(fā)光種的發(fā)光光譜作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的工序或部件。所述多變量解析可以是獨(dú)立成分分析，各發(fā)光種的發(fā)光光譜可以是利用所述獨(dú)立成分分析得到的獨(dú)立成分。而且，因所述獨(dú)立成分分析產(chǎn)生的獨(dú)立成分的數(shù)目，優(yōu)選至少是在等離子處理中使用的處理氣體的氣體種類(lèi)數(shù)目以上。
這樣，在制作數(shù)據(jù)庫(kù)的情況下，由于將各發(fā)光種的發(fā)光光譜混合的光學(xué)數(shù)據(jù)分離為各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)，所以即使在光學(xué)數(shù)據(jù)中混入雜波，也可以制成數(shù)據(jù)庫(kù)，而不會(huì)受到雜波的影響。特別是利用獨(dú)立成分分析，可以更有效地去除雜波的影響。
另外，在實(shí)際的等離子體處理中，即使將單一的處理氣體進(jìn)行等離子體化，由于處理室內(nèi)的反應(yīng)等，大多會(huì)產(chǎn)生混入其他的發(fā)光種，因此，難以用光學(xué)測(cè)量器直接檢測(cè)各發(fā)光種的發(fā)光光譜，為此，在本發(fā)明中，通過(guò)將對(duì)光學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立成分分析得到的獨(dú)立成分作為各發(fā)光種的發(fā)光光譜的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，即可得到在僅直接測(cè)量發(fā)光光譜中不能得到的各發(fā)光種的發(fā)光光譜。
另外，在上述方法或裝置中，數(shù)據(jù)庫(kù)可以是利用進(jìn)行實(shí)際的等離子體處理的等離子體處理裝置以外的數(shù)據(jù)庫(kù)制作部件制成的。由此，通過(guò)將制作數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)所必須的調(diào)試晶片的處理、獨(dú)立成分分析的處理等需要時(shí)間的處理，由該等離子體處理裝置以外的同一種類(lèi)的等離子體處理裝置來(lái)進(jìn)行，可以減輕等離子體處理裝置的負(fù)擔(dān)。由于用同一種類(lèi)的等離子體處理裝置進(jìn)行同樣處理?xiàng)l件的處理的所有裝置中，都適用同樣的數(shù)據(jù)庫(kù)，因此可以相對(duì)地顯著減輕作成數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)所需要的負(fù)擔(dān)。
在上述方法或裝置中，求各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)的工序或部件，可以分別求通過(guò)等離子體處理取得的發(fā)光光譜的光學(xué)數(shù)據(jù)和從所述數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)出的各發(fā)光種的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的內(nèi)積，將各內(nèi)積值作為各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)。由此，由于只監(jiān)視與各發(fā)光種相對(duì)應(yīng)的內(nèi)積值的變化，就可以判斷蝕刻的終點(diǎn)和等離子體的穩(wěn)定性，因此可以更簡(jiǎn)單且正確地監(jiān)視裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、被處理體的處理狀態(tài)等。
另外，在上述方法或裝置中，判斷等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的工序或部件，在利用等離子體處理裝置開(kāi)始等離子體處理之后，在所述各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)為一定時(shí)，可以判斷為所述等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定的。由此，可以更簡(jiǎn)單且更正確地判斷處理室內(nèi)的等離子體是否穩(wěn)定。
另外，在上述方法或裝置中，判斷所述被處理體的處理狀態(tài)的工序，可以根據(jù)所述各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)的變化，判斷針對(duì)所述被處理體的等離子體處理終結(jié)。由此，可以更簡(jiǎn)單且正確地判斷蝕刻的終點(diǎn)等。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是表示本實(shí)施方式的多變量解析部件的一個(gè)例子的方框圖。
圖3是用圖形表示用同一個(gè)實(shí)施方式的光學(xué)測(cè)量器測(cè)量的等離子體的發(fā)光光譜的光學(xué)數(shù)據(jù)的圖。
圖4是用圖形表示同一個(gè)實(shí)施方式的獨(dú)立成分的數(shù)據(jù)的圖。
圖5是用圖形表示同一個(gè)實(shí)施方式的獨(dú)立成分的數(shù)據(jù)的圖。
圖6是用圖形表示同一個(gè)實(shí)施方式的獨(dú)立成分的數(shù)據(jù)的圖。
圖7是表示用己知的處理氣體(CO2)進(jìn)行等離子處理時(shí)得到的發(fā)光光譜數(shù)據(jù)和某獨(dú)立成分的比較的圖。
圖8是表示用己知的處理氣體(O2)進(jìn)行等離子體處理時(shí)得到的的發(fā)光光譜數(shù)據(jù)和某獨(dú)立成分的比較的圖。
圖9是用圖形表示對(duì)同一個(gè)實(shí)施方式的一塊晶片進(jìn)行等離子體處理時(shí)從等離子體測(cè)出的發(fā)光光譜隨時(shí)間變化的圖。
圖10是用圖形表示與同一個(gè)實(shí)施方式的各獨(dú)立成分相對(duì)應(yīng)的內(nèi)積值隨時(shí)間的變化的圖。
符號(hào)說(shuō)明100等離子體處理裝置，101處理室，102下部電極，103支持體，104噴淋頭，104上部電極，105偶極環(huán)磁體，106閘閥，107高頻電源，108靜電夾具，109直流電源，110聚焦環(huán)，111排氣環(huán)，112圓形螺旋機(jī)構(gòu)，114冷媒管路，115氣體導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，117管路，118處理氣體供給系統(tǒng)，119排氣系統(tǒng)，120光學(xué)測(cè)量器，121檢測(cè)窗，122控制裝置，123警報(bào)器，124顯示裝置，200多變量解析部件，202多變量解析程序存儲(chǔ)裝置，204光學(xué)信號(hào)采樣部件，206基準(zhǔn)數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)庫(kù)，207控制部件，208運(yùn)算部件，212光學(xué)數(shù)據(jù)解析部件，214光學(xué)數(shù)據(jù)展開(kāi)部件，216判斷部件。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的等離子體處理裝置的優(yōu)選實(shí)施方式。在本說(shuō)明書(shū)和附圖中，實(shí)質(zhì)上具有同一功能結(jié)構(gòu)的構(gòu)成零件，用相同的符號(hào)表示，省略重復(fù)說(shuō)明。
<等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)>
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的等離子體處理裝置100的結(jié)構(gòu)示意圖。等離子體處理裝置100具有例如鋁制的處理室101；介助絕緣件102A支持配置在該處理室101內(nèi)的下部電極102的可升降的鋁制的支持體103；配置在支持體103的上方且供給處理氣體且兼作上部電極的噴淋頭104。
上述處理室101的上部形成小直徑的上室101A，下部形成大直徑的下室101B。上室101A被偶極環(huán)磁體105包圍。這個(gè)偶極環(huán)磁體105是將多個(gè)各向?qū)缘墓沃鶢铙w放置在由環(huán)狀磁性體制成的殼體內(nèi)而形成的。在上室101A內(nèi)形成作為整體向一個(gè)方向一樣的水平磁場(chǎng)。
在下室101B的上部，形成用于搬入搬出晶片W的出入口，在該出入口中安裝閘閥106。高頻電源107通過(guò)匹配器107A與下部電極102連接。從高頻電源107將13.56MHz的高頻電力P施加在下部電極102上，在上室101A內(nèi)，在與上部電極104之間形成垂直方向的電場(chǎng)。高頻電力P通過(guò)連接在高頻電源107和匹配器107A之間的電力計(jì)107B來(lái)檢測(cè)。高頻電力P為可控制的參數(shù)。在本實(shí)施方式中，將高頻電力P與后述的氣體流量、處理室內(nèi)的壓力等可控制的參數(shù)一起定義為控制參數(shù)。
另外，電氣計(jì)測(cè)器(例如VI探測(cè)器)107C安裝在上述匹配器107A的下部電極102(高頻電壓的輸出側(cè))上，通過(guò)該電氣計(jì)測(cè)器107C，利用施加在下部電極102上的高頻電力P，可檢測(cè)基于在上室101A內(nèi)產(chǎn)生的等離子體的基本波和多次諧波的高頻電壓V、高頻電流I、高頻電力P、阻抗Z，作為VI探測(cè)器數(shù)據(jù)。
上述匹配器107A，例如內(nèi)置有二個(gè)可變電容C1、C2、電容C和線圈L，通過(guò)可變電容C1、C2，使阻抗匹配。
在上述下部電極102的上面，配置靜電夾具108，直流電源109與該靜電夾具108的電極板108A連接。因此，在高真空下，通過(guò)從直流電源109向電極板108A施加高電壓，由靜電夾具108靜電吸附晶片W。
在該下部電極102的外周配置聚焦環(huán)110，將在上室101A內(nèi)生成的等離子體聚集在晶片W上。在聚焦環(huán)110的下側(cè)配置安裝于支持體103上部的排氣環(huán)111。在該排氣環(huán)111的全周邊上，以周方向等間隔地形成多個(gè)孔，通過(guò)這些孔，將上室101A內(nèi)的氣體排至下室101B。
上述支持體103通過(guò)圓形螺旋機(jī)構(gòu)112和波紋管113，可在上室101A和下室101B之間升降。因此，在將晶片W供給至下部電極102上的情況下，通過(guò)支持體103，下部電極102下降至下室101B，閘閥106開(kāi)放，通過(guò)圖中沒(méi)有示出的搬運(yùn)機(jī)構(gòu)，將晶片W供給至下部電極102上。
另外，在支持體103內(nèi)部形成與冷媒管路114連接的冷媒流路103A。通過(guò)冷媒管路114，使冷媒在冷媒流路103A內(nèi)循環(huán)，將晶片W調(diào)整至規(guī)定溫度。而且，在支持體103、絕緣件102A、下部電極102和靜電夾具108中分別形成氣體流路103B，將He氣從氣體導(dǎo)入機(jī)構(gòu)115，通過(guò)氣體管路115A，在規(guī)定壓力下，作為背側(cè)(バツクサイド)氣體供給至靜電夾具108和晶片W間的細(xì)隙中。通過(guò)He氣，提高靜電夾具108和晶片W之間的傳熱性。另外，116為伸縮蓋。
在上述噴淋頭104的上面形成氣體導(dǎo)入部104A，處理氣體供給系統(tǒng)118通過(guò)管路117與該氣體導(dǎo)入部104A連接。處理氣體供給系統(tǒng)118具有Ar氣體供給源118A、CO氣體供給源118B、C4F8氣體供給源118C和O2氣體供給源118D。這些氣體供給源118A、118B、118C、118D，分別通過(guò)閥118E、118F、118G、118H和質(zhì)量流量控制器118I、118J、118K、118L，將各個(gè)氣體以規(guī)定的設(shè)定流量供給至噴淋頭104，在其內(nèi)部，調(diào)整成具有規(guī)定配合比的混合氣體。
在上述噴淋頭104的整個(gè)下表面上，均等地配置多個(gè)孔104B，通過(guò)這些孔104B，將混合氣體作為處理氣體從噴淋頭104供給至上室101A內(nèi)。另外，將排氣管101C與下室101B的下部的排氣孔連接，通過(guò)由與排氣管101C連接的真空泵等構(gòu)成的排氣系統(tǒng)119，將處理室101內(nèi)排氣，保持規(guī)定的氣體壓力。在排氣管101C中設(shè)置APC閥101D，即可按照處理室101內(nèi)的氣體壓力，自動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)度。
另外，例如在上室101A的側(cè)壁上，形成用于檢測(cè)處理室1內(nèi)的發(fā)光的檢測(cè)窗121，在該窗的外側(cè)設(shè)置檢測(cè)在處理室101內(nèi)發(fā)生的等離子體發(fā)光的分光器(以下，稱(chēng)為“光學(xué)測(cè)量器”)120。光學(xué)測(cè)量器120，通過(guò)檢測(cè)窗121，可以檢測(cè)從處理室1內(nèi)的等離子體發(fā)出的光，檢測(cè)200nm～730nm的波長(zhǎng)帶的發(fā)光光譜。在本實(shí)施方式中，將由光學(xué)測(cè)量器120得到的大范圍的波長(zhǎng)帶構(gòu)成的發(fā)光光譜作為光學(xué)數(shù)據(jù)，根據(jù)該光學(xué)數(shù)據(jù)的解析結(jié)果，監(jiān)視例如等離子體狀態(tài)，進(jìn)行等離子體的穩(wěn)定性檢測(cè)、等離子體處理的終點(diǎn)檢測(cè)。
<多變量解析部件的結(jié)構(gòu)>
下面，參照

本實(shí)施方式的等離子體處理裝置100所具有的多變量解析部件。如圖2所示，多變量解析部件200具有例如存儲(chǔ)獨(dú)立成分分析(ICAIndependent Component Analysis)等的多變量解析程序的多變量解析程序存儲(chǔ)部件202；間歇地對(duì)從光學(xué)測(cè)量器120發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行采樣的光學(xué)信號(hào)采樣部件204。利用該采樣部件204采樣的數(shù)據(jù)成為來(lái)自光學(xué)測(cè)量器120的檢測(cè)值。光學(xué)測(cè)量器120可以在200nm～730nm的波長(zhǎng)區(qū)域中，檢測(cè)0.7nm間隔的715波長(zhǎng)的光。
上述等離子體處理裝置100具有后述的存儲(chǔ)各發(fā)光種的發(fā)光光譜作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)庫(kù)206；根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)206的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)、將光學(xué)數(shù)據(jù)展開(kāi)處理為各發(fā)光種的發(fā)光光譜的定量數(shù)據(jù)、再根據(jù)該定量數(shù)據(jù)例如進(jìn)行等離子體穩(wěn)定的判斷、蝕刻終點(diǎn)的判斷等的運(yùn)算部件208；根據(jù)運(yùn)算部件208的判斷部件216的判斷結(jié)果進(jìn)行規(guī)定參數(shù)的設(shè)定和預(yù)測(cè)值的算出的運(yùn)算部件208；根據(jù)來(lái)自運(yùn)算部件208的運(yùn)算信號(hào)進(jìn)行等離子體處理裝置100的控制等的控制部件207。例如，當(dāng)利用判斷部件216判斷蝕刻終點(diǎn)時(shí)，控制部件207進(jìn)行使等離子體處理裝置100的等離子體處理結(jié)束的控制。
控制等離子體處理裝置100的控制裝置122、警報(bào)器123和顯示裝置124分別與上述多變量解析部件200連接，控制裝置122例如根據(jù)來(lái)自控制部件207的信號(hào)，繼續(xù)或中斷晶片W的處理。顯示裝置124、警報(bào)器123，根據(jù)來(lái)自控制部件207的信號(hào)，例如在等離子體穩(wěn)定的情況或達(dá)到蝕刻終點(diǎn)(結(jié)束點(diǎn))的情況下，顯示或報(bào)告其意思。
運(yùn)算部件208具有光學(xué)數(shù)據(jù)解析部件212，它將在處理調(diào)試晶片時(shí)的來(lái)自光學(xué)測(cè)量器120的光學(xué)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)多變量解析，分解為各獨(dú)立成分(例如，各發(fā)光種的發(fā)光光譜成分)。由光學(xué)數(shù)據(jù)解析部件212分解的各獨(dú)立成分的數(shù)據(jù)，作為各發(fā)光種的發(fā)光光譜的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)庫(kù)206中。
另外，運(yùn)算部件208具有將在實(shí)際處理測(cè)試晶片時(shí)從光學(xué)測(cè)量器120輸出的光學(xué)數(shù)據(jù)根據(jù)存儲(chǔ)在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)庫(kù)206中的各獨(dú)立成分進(jìn)行展開(kāi)處理的光學(xué)數(shù)據(jù)展開(kāi)部件214；根據(jù)與其各獨(dú)立成分相關(guān)的展開(kāi)數(shù)據(jù)的變動(dòng)、進(jìn)行例如等離子體的穩(wěn)定判斷和蝕刻終點(diǎn)的判斷的判斷部件216。
<光學(xué)數(shù)據(jù)解析部件的處理>
光學(xué)數(shù)據(jù)解析部件212，通過(guò)進(jìn)行獨(dú)立成分分析(ICAIndependentComponent Analysis)，將光學(xué)數(shù)據(jù)分解為例如CO、O2等各發(fā)光種的發(fā)光光譜的獨(dú)立成分，作為多變量解析。
獨(dú)立成分分析(ICA)，是利用高次統(tǒng)計(jì)量或基于與時(shí)間相關(guān)的獨(dú)立性、分離信號(hào)的方法。詳細(xì)情況登載在例如“ICAの音響処理への応用”(池田思朗，日本音響學(xué)會(huì)2000年秋季研究發(fā)表會(huì)講演論文集，pp.435-438，巖手縣立大學(xué)，September 2000)中。
具體地講，在獨(dú)立成分分析(ICA)中，用矢量表示m個(gè)原信號(hào)數(shù)據(jù)時(shí)，如(1-1)式所示。
s(t)＝(S1(t)，S2(t)，…，Sm(t))T…(1-1)其中，t(t＝0、1、2…)表示時(shí)刻，T表示轉(zhuǎn)置。另外，取s(t)的各成分平均為0，并且相互獨(dú)立。
這時(shí)，當(dāng)用n個(gè)傳感器觀測(cè)的觀測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)用矢量表示時(shí)，成為(1-2)式。
x(t)＝(x1(t)，x2(t)，…，xn(t))T…(1-2)通常原信號(hào)數(shù)據(jù)的數(shù)目m和傳感器的數(shù)目n未必一致，為了解決這個(gè)問(wèn)題，使m≤n。
其中，假設(shè)在上述s(t)和x(t)之間使用m×n的實(shí)數(shù)矩陣A具有如下面的(1-3)式所示的線性關(guān)系。
s(t)＝Ax(t)…(1-3)所謂獨(dú)立成分分析是在不具有原信號(hào)數(shù)據(jù)s(t)的概率分布的形狀和與A有關(guān)的知識(shí)的條件下，將觀測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)x(t)分離為n個(gè)獨(dú)立的信號(hào)成分。也就是說(shuō)，若n≤m，則存在解。即，由于n×m的實(shí)數(shù)矩陣W存在，所以可求出由下列(1-4)式定義的y(t)。
y(t)＝Wx(t)…(1-4)其中，若WA＝In(In是n次的單位矩陣)，則y(t)和s(t)一致，由于y(t)的成分的序號(hào)的替換和大小對(duì)獨(dú)立性沒(méi)有影響，所以在此允許這些的任意性。
當(dāng)求y(t)上述時(shí)，決定矩陣W是一個(gè)問(wèn)題，為此，提出了各種解法。作為代表性的解法有基于概率分布的獨(dú)立性的解法和基于時(shí)間構(gòu)造的解法。
例如基于概率分布的獨(dú)立性的解法如下所述。作為前提，假設(shè)遵循原信號(hào)的各個(gè)成分sj(t)不是正態(tài)分布的概率分布。其中，概率分布是未知的。將y(t)的同時(shí)分布密度函數(shù)表示為(2-1)式這樣。
p(y)＝p(y1，y2，…，yn) …(2-1)如果能利用矩陣W正確地分離觀測(cè)信號(hào)x(t)，則Y的各成分yi獨(dú)立，可表示成下面的(2-2)式這樣。
p(y)=Πin=ip(yi)]]>…(2-2)式在此，求出W，使(2-2)式的左邊和右邊一致。作為評(píng)價(jià)函數(shù)來(lái)說(shuō)，求出W，使(2-2)式的左邊和右邊之間的K-L divergence(Kullback-Leiber divergence)為小。K-L divergence的定義如(2-3)式所示KL(W)=∫p(y)logp(y)Πi=1np(yi)dy]]>=-H(Y;W)+Σi=1nH(Yi;W)]]>…(2-3)式其中，H(Y；W)是同時(shí)分布的熵；H(Yi；W)是周邊分布的熵。這些H(Y；W)、H(Yi；W)可利用p(t)和W，分別如以下(2-4)式、(2-5)式那樣改寫(xiě)。
H(Y；W)＝H(X)+log|W|…(2-4)式H(Y1；W)＝－∫p(x)logp(y1)dx …(2-5)式根據(jù)原信號(hào)數(shù)據(jù)s(t)不是正態(tài)分布這樣的假定，KL(W)只限于在p(t)相互獨(dú)立的情況下為0。在求W中，求與KL(W)的W有關(guān)的斜率，實(shí)行最急下降法也可以。即，通過(guò)如(2-6)式、(2-7)式這樣地更新，求出W。
…(2-6)式 …(2-7)式作為獨(dú)立成分分析的另其它解法的基于時(shí)間構(gòu)造的分離法來(lái)說(shuō)，例如有基于自相關(guān)函數(shù)的方法。信號(hào)是各態(tài)歷經(jīng)性的，各原信號(hào)數(shù)據(jù)的譜密度不同。觀測(cè)數(shù)據(jù)的相關(guān)函數(shù)，根據(jù)原信號(hào)數(shù)據(jù)的獨(dú)立性可表示成(3-1)式這樣。
⟨x(t)x(t+τ)T⟩=A⟨s(t)s(t+τ)T⟩AT]]> …(3-1)式在(3-1)式中，例如左邊表示x(t)的概率分布的平均，Rsi(τ)是原信號(hào)數(shù)據(jù)的自相關(guān)函數(shù)。如果正確地求W，則y(t)的相關(guān)函數(shù)為(3-2)式。
⟨y(t)y(t+τ)T⟩=⟨WAs(t)(WAs(t+τ))T⟩]]> …(3-2)式在(3-2)式中，1′，2′……n′考慮置換的任意性，λi考慮大小任意性。如果沒(méi)有雜波的各信號(hào)完全獨(dú)立，則最優(yōu)的W相對(duì)于全部的τ，可將y(t)的相關(guān)函數(shù)變成如(3-2)式所示的對(duì)角矩陣。因此，可以相對(duì)于多個(gè)時(shí)間差τi，求x(t)的相關(guān)函數(shù)，同時(shí)，可以作為對(duì)角化矩陣求W。
<數(shù)據(jù)庫(kù)制作的順序>
下面，說(shuō)明制作存儲(chǔ)各發(fā)光種的發(fā)光光譜作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)庫(kù)206的順序?？梢岳霉鈱W(xué)數(shù)據(jù)解析部件212制作該數(shù)據(jù)庫(kù)206。
首先，通過(guò)預(yù)先使用晶片的調(diào)試組的蝕刻處理實(shí)驗(yàn)，用光學(xué)測(cè)量器120測(cè)量等離子體光。為此，例如可準(zhǔn)備36塊晶片(裸硅)，作為調(diào)試組。裸硅為整個(gè)表面一樣地形成Si的晶片。取標(biāo)準(zhǔn)值的蝕刻條件為施加在下部電極102上的高頻電力為1500W，處理室內(nèi)的壓力為40mTorr，作為處理氣體來(lái)說(shuō)，使用C4F8＝10sccm、O2＝5sccm、CO＝50sccm、Ar＝200sccm的混合氣體。上部電極104和晶片之間的間隙為27mm。
在這種情況下，采用實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法可以高效地設(shè)定各個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)。在本實(shí)施方式中，例如使蝕刻條件的控制參數(shù)位于以標(biāo)準(zhǔn)值為中心的規(guī)定范圍內(nèi)，對(duì)每一個(gè)調(diào)試晶片進(jìn)行蝕刻處理。而且，在蝕刻處理時(shí)，每隔多次對(duì)各調(diào)試晶片進(jìn)行測(cè)量光學(xué)數(shù)據(jù)，求出平均值。
在此，控制參數(shù)變動(dòng)的范圍，在進(jìn)行蝕刻處理時(shí)，設(shè)定控制參數(shù)最大限變動(dòng)的范圍，在該設(shè)定的范圍內(nèi)改變控制參數(shù)。在本實(shí)施方式中，高頻電力、處理室1內(nèi)的壓力、上下兩個(gè)電極102、104之間的間隙尺寸和各處理氣體(Ar氣體、CO氣體、C4F8氣體和O2氣體)的流量都可用作控制參數(shù)。各控制參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值，因蝕刻對(duì)象不同而不同。
例如，在進(jìn)行上述各調(diào)試晶片的蝕刻處理時(shí)，以各控制參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值為中心，在下述(表1)所示的水平1和水平2的范圍內(nèi)，對(duì)每個(gè)調(diào)試晶片進(jìn)行調(diào)試晶片的蝕刻處理。而且，在處理各調(diào)試晶片期間，通過(guò)光學(xué)測(cè)量器120，例如在200～730nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，測(cè)量0.7nm間隔的全715波長(zhǎng)的發(fā)光光譜強(qiáng)度作為光學(xué)數(shù)據(jù)。
表1

在處理調(diào)試晶片時(shí)，將上述各控制參數(shù)設(shè)定為裸硅的標(biāo)準(zhǔn)值，以標(biāo)準(zhǔn)值預(yù)先處理5塊樣品(dummy)晶片，達(dá)到等離子體處理裝置100的穩(wěn)定化。接著，進(jìn)行36塊調(diào)試晶片的蝕刻處理。這時(shí)，將上述各控制參數(shù)，如下述(表2)所示，在水平1和水平2的范圍內(nèi)進(jìn)行改變，對(duì)每個(gè)調(diào)試晶片進(jìn)行處理。在表2中，L1～L8表示調(diào)試晶片的序號(hào)。
表2

其次，在各調(diào)試晶片中，對(duì)由光學(xué)測(cè)量器12得到的多個(gè)光學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立成分分析，將這些光學(xué)數(shù)據(jù)分離為多個(gè)獨(dú)立成分。具體地講，在各調(diào)試晶片中，將光學(xué)數(shù)據(jù)的譜作為數(shù)據(jù)1～數(shù)據(jù)i，將各光學(xué)數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)數(shù)作為傳感器數(shù)λm，套用于上述(1-2)式的x(t)，則成為下面(4-1)式。時(shí)間t與晶片塊數(shù)等價(jià)。
在上述的例子中，由于調(diào)試晶片有L1～L36共36塊，光學(xué)數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)數(shù)為712，在(4-1)式中，I＝36，λm＝712。
另外，在本實(shí)施方式中，由于WA＝In(In是n次的單位矩陣)，又由于y(t)和s(t)一致，所以上述(1-4)式中的y(t)，如(4-2)式所示這樣。
通過(guò)在上式(1-4)中套用(4-1)式和(4-2)式，利用獨(dú)立成分分析，通過(guò)求出上述(1-4)式中的矩陣W，可以決定獨(dú)立成分。獨(dú)立成分的數(shù)目可以自由決定。然而，鑒于上述(1-4)式，獨(dú)立成分的數(shù)目需要在最大i個(gè)以下的范圍內(nèi)決定。
下面，參照附圖來(lái)說(shuō)明在獨(dú)立成分?jǐn)?shù)為9個(gè)、進(jìn)行獨(dú)立成分分析、分離光學(xué)數(shù)據(jù)的情況下的結(jié)果。首先，在圖3中，以圖形表示用光學(xué)測(cè)量器測(cè)量的等離子體發(fā)光光譜的光學(xué)數(shù)據(jù)、即進(jìn)行獨(dú)立成分分析之前的光學(xué)數(shù)據(jù)。在圖3中，橫軸表示波長(zhǎng)，縱軸表示各波長(zhǎng)的平均發(fā)光強(qiáng)度。從獨(dú)立成分分析角度來(lái)說(shuō)，認(rèn)為光學(xué)數(shù)據(jù)的獨(dú)立的多個(gè)發(fā)光種的譜混合在一起。
圖4～圖6表示，對(duì)于圖3所示的光學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立成分分析，將該光學(xué)數(shù)據(jù)分離成第一成分至第九成分的9個(gè)獨(dú)立成分。在圖4～圖6中，取波長(zhǎng)為橫軸，發(fā)光強(qiáng)度為縱軸。
這些各獨(dú)立成分，與各發(fā)光種的發(fā)光光譜相應(yīng)。例如，圖4(a)所示的第一成分相當(dāng)于主要與O2氣體相關(guān)聯(lián)的發(fā)光種的發(fā)光譜；圖4(b)所示的第二成分相當(dāng)于與CF系氣體相關(guān)聯(lián)的發(fā)光種的發(fā)光光譜；圖4(c)所示的第三成分主要相當(dāng)于與CO氣體相關(guān)聯(lián)的發(fā)光光譜。
在此，作為獨(dú)立成分的另一個(gè)例子，在圖7、圖8中表示將在裸晶片上進(jìn)行等離子體處理時(shí)得到的光學(xué)數(shù)據(jù)中將獨(dú)立成分?jǐn)?shù)作為8個(gè)進(jìn)行獨(dú)立成分分析情況下的獨(dú)立成分、與利用已知的處理氣體進(jìn)行等離子處理時(shí)得出的發(fā)光光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的圖形。在圖7中，用虛線表示的圖形是使用CO2氣作為已知的處理氣體、進(jìn)行等離子處理時(shí)得出的光學(xué)數(shù)據(jù)，用實(shí)線表示的圖形是某獨(dú)立成分的數(shù)據(jù)。在圖8中，用虛線表示的圖形是使用O2氣體作為已知處理氣體、進(jìn)行等離子體處理時(shí)得到的光學(xué)數(shù)據(jù)，用實(shí)線表示的圖形是與上述不同的另一個(gè)獨(dú)立成分的數(shù)據(jù)。
從圖7中可看出，用虛線表示的CO2氣體的數(shù)據(jù)和獨(dú)立成分的數(shù)據(jù)的發(fā)光強(qiáng)度特性大體一致，具有同樣的特性。例如，用虛線表示的CO2氣體的數(shù)據(jù)，在波長(zhǎng)帶為280nm～320nm時(shí)出現(xiàn)峰值，這些峰值與獨(dú)立成分的數(shù)據(jù)大體一致。
從圖8中也可看出，用虛線表示的O2氣體數(shù)據(jù)和獨(dú)立成分?jǐn)?shù)據(jù)的發(fā)光強(qiáng)度特性大體一致。但在圖8中有不同的部分。例如，用虛線表示的O2氣體的數(shù)據(jù)，在波長(zhǎng)帶為280nm～320nm時(shí)，有峰值出現(xiàn)，而在獨(dú)立成分?jǐn)?shù)據(jù)中，看不見(jiàn)峰值。這個(gè)峰值與在圖7中用虛線表示的CO2氣體的數(shù)據(jù)一致。認(rèn)為這是，即使只使用O2氣體，因與含有由等離子體處理產(chǎn)生的碳的堆積物等起反應(yīng)，可以產(chǎn)生CO2氣體。
這意味著利用獨(dú)立成分分析得出的獨(dú)立成分，相當(dāng)于不含其他氣體的O2氣體的發(fā)光光譜的數(shù)據(jù)。即，由于即使用已知的氣體進(jìn)行等離子處理，實(shí)際會(huì)產(chǎn)生其他氣體，因此不能只檢測(cè)該己知?dú)怏w的發(fā)光種的發(fā)光光譜數(shù)據(jù)，如用獨(dú)立成分分析，則可得到該發(fā)光種的發(fā)光光譜數(shù)據(jù)。
這樣，在本實(shí)施方式中，用獨(dú)立成分分析得出的各獨(dú)立成分，相當(dāng)于各發(fā)光種的發(fā)光光譜。因此，對(duì)上述光學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立成分分析得出的各獨(dú)立成分，可以作為各發(fā)光種的發(fā)光光譜的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)206中。這樣，可制成以各發(fā)光種的發(fā)光光譜作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)206。
在作成數(shù)據(jù)庫(kù)的情況下，由于將各發(fā)光種的發(fā)光光譜混合的光學(xué)數(shù)據(jù)分離為各發(fā)光種的發(fā)光光譜，因此，即使在光學(xué)數(shù)據(jù)中混入雜波，也可以形成不受雜波影響的數(shù)據(jù)庫(kù)。特別是，通過(guò)利用獨(dú)立成分分析，可以更有效地消除雜波的影響。
另外，在實(shí)際的等離子體處理時(shí)，由于即使將單一的處理氣體進(jìn)行等離子體化，通過(guò)在處理室內(nèi)的反應(yīng)等，多數(shù)情況會(huì)混合產(chǎn)生第二種發(fā)光種，所以難以用光學(xué)測(cè)量器等直接檢測(cè)各發(fā)光種的發(fā)光光譜。對(duì)此，在本發(fā)明中，通過(guò)將對(duì)光學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立成分分析得出的獨(dú)立成分，作為各發(fā)光種的發(fā)光光譜的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，可以得到在僅直接測(cè)量發(fā)光光譜中不能得到的各發(fā)光種的發(fā)光光譜。
另外，使用等離子體處理裝置100以外的數(shù)據(jù)庫(kù)制作部件例如另外同種類(lèi)的等離子體處理裝置制作數(shù)據(jù)庫(kù)，可以只將該數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)庫(kù)206中。由此，由于制作數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)所需要的調(diào)試晶片的處理或獨(dú)立成分分析的處理等需要時(shí)間的處理，可以利用該等離子體處理裝置以外的別的同種類(lèi)的等離子處理裝置進(jìn)行，所以可以減輕等離子體處理裝置100的負(fù)擔(dān)。另外，由于在用同種類(lèi)的處理裝置進(jìn)行同樣的處理?xiàng)l件的處理的所有裝置中，使用相同的數(shù)據(jù)庫(kù)，因此可以顯著地減輕制作數(shù)據(jù)庫(kù)所需要的負(fù)擔(dān)。而且，上述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)庫(kù)206，可以基于各種活性種的發(fā)光光譜的己文獻(xiàn)數(shù)據(jù)制作。
<實(shí)際的晶片處理>
下面，說(shuō)明為了半導(dǎo)體裝置的制造等、對(duì)實(shí)際的晶片進(jìn)行等離子體處理時(shí)監(jiān)視等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和晶片的處理狀態(tài)的方法。
首先，在等離子體處理裝置100中，在對(duì)實(shí)際的晶片(以后稱(chēng)為“測(cè)試晶片”)進(jìn)行等離子體處理時(shí)，多變量解析部件200，利用光學(xué)測(cè)量器120測(cè)量等離子體的發(fā)光光譜，通過(guò)光學(xué)信號(hào)采樣部件204，取得該發(fā)光光譜作為光學(xué)數(shù)據(jù)。
另外，該光學(xué)數(shù)據(jù)，使用數(shù)據(jù)庫(kù)206的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，通過(guò)運(yùn)算部件208的光學(xué)數(shù)據(jù)展開(kāi)部件214進(jìn)行展開(kāi)處理。光學(xué)數(shù)據(jù)展開(kāi)部件214例如利用存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)206中的作為獨(dú)立成分的各發(fā)光種的光譜的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，將光學(xué)數(shù)據(jù)分離為各發(fā)光種的發(fā)光光譜的定量數(shù)據(jù)。
具體地講，分別求出由等離子體處理取得的發(fā)光光譜的光學(xué)數(shù)據(jù)和從數(shù)據(jù)庫(kù)206得到的各發(fā)光種的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的內(nèi)積，將各內(nèi)積值作為各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)。例如，對(duì)某晶片(t＝0)進(jìn)行等離子處理時(shí)的光學(xué)數(shù)據(jù)為x(0)，如(5-1)式所示。對(duì)于該x(0)，求獨(dú)立成分1(例如與O2相關(guān)聯(lián)的成分)的定量數(shù)據(jù)時(shí)，算出光學(xué)數(shù)據(jù)x(t)和存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)206中的作為獨(dú)立成分1的用(5-2)式表示的y(0)的內(nèi)積值P(0)。內(nèi)積值P(0)的運(yùn)算如式(5-3)所示。
X(0)＝(Xλ1(0)，Xλ2(0)，…，Xλm(0))T…(5-1)Y(0)＝(Yλ1(0)，Yλ2(0)，…，Yλm(0))T…(5-2)P(0)＝x(0)·y(0)T＝xλ1(0)·yλ1(0)+xλ2(0)·yλ2(0)+…+xλm(0)·yλm(0) …(5-3)在獨(dú)立成分分析(ICA)中，由于假設(shè)光學(xué)數(shù)據(jù)為獨(dú)立成分的集合體，所以通過(guò)算出光學(xué)數(shù)據(jù)和某獨(dú)立成分的內(nèi)積，只剩下其獨(dú)立成分的值，其他成分全部為零。由此，光學(xué)數(shù)據(jù)和某獨(dú)立成分的內(nèi)積值，成為該獨(dú)立成分的定量數(shù)據(jù)。
監(jiān)視這種與各獨(dú)立成分相對(duì)應(yīng)的內(nèi)積值等的定量數(shù)據(jù)，可根據(jù)定量數(shù)據(jù)的變化，監(jiān)視等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和/或被處理體的處理狀態(tài)。作為對(duì)等離子體處理裝置運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的監(jiān)視，例如，在定量數(shù)據(jù)的變化為一定之后，判斷等離子體穩(wěn)定。另外，作為對(duì)被處理體的處理狀態(tài)的監(jiān)視，例如在與各獨(dú)立成分相對(duì)應(yīng)的內(nèi)積值變化表示規(guī)定的性質(zhì)之后，判斷蝕刻終點(diǎn)(結(jié)束點(diǎn))。在這種情況下，在等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和/或被處理體的處理狀態(tài)為怎樣的狀態(tài)時(shí)，可以通過(guò)預(yù)先的實(shí)驗(yàn)等研究與各獨(dú)立成分相對(duì)應(yīng)的內(nèi)積值如何變化，看到變化的傾向或突出的點(diǎn)時(shí)，可以設(shè)定判斷基準(zhǔn)。這樣，由于只監(jiān)視與各發(fā)光種相對(duì)應(yīng)的內(nèi)積值的變化，可以進(jìn)行蝕刻終點(diǎn)或等離子體穩(wěn)定的判斷，所以可以更簡(jiǎn)單且正確地監(jiān)視裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、被處理體的處理狀態(tài)等。
下面參照

監(jiān)視等離子體處理裝置運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的具體例子。
圖9表示將一塊晶片進(jìn)行等離子體處理、每隔時(shí)間t取得的光學(xué)數(shù)據(jù)。
圖9是表示為了了解光學(xué)數(shù)據(jù)的總體上隨時(shí)間的變化、在橫軸為波長(zhǎng)(nm)、縱軸為發(fā)光強(qiáng)度、在代表時(shí)間(時(shí)間1～時(shí)間5)的光學(xué)數(shù)據(jù)的圖。根據(jù)圖9，剛開(kāi)始等離子體處理后(時(shí)間1、時(shí)間2)，幾乎沒(méi)有變化，以后開(kāi)始大變化(時(shí)間3)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，又沒(méi)有變化(時(shí)間4、時(shí)間5)。
圖10是將一塊晶片進(jìn)行等離子體處理、求每隔時(shí)間t取得的光學(xué)數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)206中的各獨(dú)立成分的內(nèi)積、用圖形表示與各獨(dú)立成分相對(duì)應(yīng)的內(nèi)積值的圖。圖10橫軸為時(shí)間t(秒)，縱軸為內(nèi)積值。其中，各獨(dú)立成分的數(shù)目為9個(gè)。這時(shí)的等離子體處理是裸硅的蝕刻。作為蝕刻條件，例如施加在下部電極102上的高頻電力為1500W，處理室內(nèi)的壓力為40mTorr，作為處理氣體來(lái)說(shuō)使用C4F8＝10sccm、O2＝4sccm、CO＝50sccm、Ar＝200sccm的混合氣體。上部電極104和晶片間的間隙為27nm。
根據(jù)圖10，與各獨(dú)立成分相對(duì)應(yīng)的內(nèi)積值(第一成分～第九成分)，從開(kāi)始等離子體處理之后至大約12秒大幅度地變化，當(dāng)超過(guò)12秒時(shí)，則不太變化。這是因?yàn)椋_(kāi)始進(jìn)行等離子體處理之后在大約12秒左右就穩(wěn)定。因此，監(jiān)視與各獨(dú)立成分相對(duì)應(yīng)的內(nèi)積值，通過(guò)檢測(cè)內(nèi)積值不太變化之后，則可知等離子體變得穩(wěn)定。
具體地講，判斷部件216監(jiān)視由光學(xué)數(shù)據(jù)展開(kāi)部件214依次算出的內(nèi)積值，判斷現(xiàn)在的內(nèi)積值和下一個(gè)內(nèi)積值之差是否在規(guī)定的值以下，當(dāng)判斷在規(guī)定值以下時(shí)，則判斷等離子體處理裝置內(nèi)的等離子穩(wěn)定。另外，求出現(xiàn)在的內(nèi)積值和下一個(gè)內(nèi)積值之比，當(dāng)判斷這個(gè)比大約為1時(shí)，則可判斷等離子體處理裝置內(nèi)的等離子體穩(wěn)定。這樣，可以更簡(jiǎn)單且更正確地判斷例如蝕刻終點(diǎn)和處理室內(nèi)的等離子體是否穩(wěn)定。
在本實(shí)施方式的等離子體處理裝置中，對(duì)晶片進(jìn)行等離子體處理時(shí)，由光學(xué)測(cè)量器120取得從等離子體發(fā)出的光的發(fā)光光譜，作為光學(xué)數(shù)據(jù)。另外，利用運(yùn)算部件208的光學(xué)數(shù)據(jù)展開(kāi)部件214，使用從存儲(chǔ)多個(gè)發(fā)光種的發(fā)光光譜作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)206發(fā)出的各發(fā)光種的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，由取得的光學(xué)數(shù)據(jù)求出各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)。接著，由判斷部件216監(jiān)視各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)，根據(jù)各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)的變化，判斷等離子體處理裝置100的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和/或被處理體的處理狀態(tài)。
這樣，由于采用由多個(gè)發(fā)光種的發(fā)光光譜構(gòu)成的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，與簡(jiǎn)單地使用特定波長(zhǎng)的數(shù)據(jù)情況相比較，根據(jù)更廣范圍內(nèi)的波長(zhǎng)帶的數(shù)據(jù)，可進(jìn)行蝕刻終點(diǎn)的判斷和在等離子體處理裝置內(nèi)等離子體是否穩(wěn)定的判斷。因此，例如在半導(dǎo)體晶片上形成開(kāi)口率更小的孔等時(shí)，即使將半導(dǎo)體裝置進(jìn)行微細(xì)化的情況下，也能正確地進(jìn)行蝕刻終點(diǎn)的判斷和在等離子體處理裝置的處理室內(nèi)等離子體是否穩(wěn)定的判斷。由此，可以提高等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和被處理體的處理狀態(tài)的監(jiān)視精度。
另外，由于可將各發(fā)光種的發(fā)光光譜混合的光學(xué)數(shù)據(jù)分離為各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)，根據(jù)各定量數(shù)據(jù)判斷蝕刻的終點(diǎn)和進(jìn)行等離子體穩(wěn)定的判斷，所以例如即使光學(xué)數(shù)據(jù)中混入雜波，也可以不受雜波影響地進(jìn)行等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的判斷和被處理體的處理狀態(tài)的判斷。這樣，可提高等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、被處理體的處理狀態(tài)的監(jiān)視精度。
而且，在進(jìn)行等離子體處理時(shí)，取得從等離子體發(fā)出的光的發(fā)光光譜(光學(xué)數(shù)據(jù))，根據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的各發(fā)光種的發(fā)光光譜(基準(zhǔn)數(shù)據(jù))，求出各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)，由此，判斷等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等，因此，在進(jìn)行等離子體處理時(shí)，可以實(shí)時(shí)地進(jìn)行等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和被處理體的處理狀態(tài)的判斷。
以上，參照

了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明不局限于這些實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員可在權(quán)利要求記載的范圍內(nèi)，進(jìn)行各種變更或修正，所有這些都屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。
例如，作為上述等離子體處理裝置100來(lái)說(shuō)，不局限于平行平板型的等離子蝕刻裝置，也可采用在處理室內(nèi)產(chǎn)生等離子體的螺旋形極化(へリコン)波等離子體蝕刻裝置、感應(yīng)藕合型等離子體蝕刻裝置等。另外，在上述實(shí)施方式中，說(shuō)明了采用使用偶極環(huán)磁體的等離子體處理裝置的情況，但不局限于此，例如可以采用不使用偶極環(huán)磁體而在上部電極和下部電極上施加上高頻電力來(lái)產(chǎn)生等離子體的等離子體處理裝置。
發(fā)明的效果如上詳述的那樣，本發(fā)明提供了可提高進(jìn)行等離子體是否穩(wěn)定等的等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的判斷、蝕刻終點(diǎn)等的被處理體的處理狀態(tài)的判斷的精度的等離子體處理方法及等離子體處理裝置。
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理方法，在利用等離子體處理裝置對(duì)處理室內(nèi)的被處理體進(jìn)行等離子體處理時(shí)，解析從等離子體發(fā)出的光，根據(jù)其解析結(jié)果，監(jiān)視等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和/或被處理體的處理狀態(tài)，其特征在于具有在對(duì)所述被處理體進(jìn)行等離子體處理時(shí)、取得從等離子體發(fā)出的光的發(fā)光光譜作為光學(xué)數(shù)據(jù)的工序；使用從存儲(chǔ)多個(gè)發(fā)光種的發(fā)光光譜作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)出的各發(fā)光種的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)、由所取得的所述光學(xué)數(shù)據(jù)求出各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)的工序；和監(jiān)視所述各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)、根據(jù)各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)的變化、判斷等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和/或被處理體的處理狀態(tài)的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)庫(kù)是通過(guò)下述工序預(yù)先制成的，即在多個(gè)處理?xiàng)l件下進(jìn)行等離子處理、取得從等離子體發(fā)出的光的發(fā)光光譜作為光學(xué)數(shù)據(jù)的工序；利用多變量解析將所取得的光學(xué)數(shù)據(jù)分離為多個(gè)發(fā)光種的發(fā)光光譜、存儲(chǔ)該分離的各發(fā)光種的發(fā)光光譜作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的工序。
3.如權(quán)利要求2所述的等離子體處理方法，其特征在于所述多變量解析是獨(dú)立成分分析，各發(fā)光種的發(fā)光光譜是利用所述獨(dú)立成分分析得到的獨(dú)立成分。
4.如權(quán)利要求3所述的等離子體處理方法，其特征在于因所述獨(dú)立成分分析產(chǎn)生的獨(dú)立成分的數(shù)目，至少是在等離子處理中使用的處理氣體的氣體種類(lèi)數(shù)目以上。
5.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)庫(kù)是利用進(jìn)行實(shí)際的等離子體處理的等離子體處理裝置以外的數(shù)據(jù)庫(kù)制作部件制成的。
6.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理方法，其特征在于求所述各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)的工序，分別求通過(guò)等離子體處理取得的發(fā)光光譜的光學(xué)數(shù)據(jù)和從所述數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)出的各發(fā)光種的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的內(nèi)積，將各內(nèi)積值作為各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理方法，其特征在于判斷所述等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的工序，在利用所述等離子體處理裝置開(kāi)始等離子體處理之后，在所述各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)為一定時(shí)，判斷為所述等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定的。
8.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理方法，其特征在于判斷所述被處理體的處理狀態(tài)的工序，根據(jù)所述各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)的變化，判斷針對(duì)所述被處理體的等離子體處理終結(jié)。
9.一種等離子體處理裝置，在對(duì)處理室內(nèi)的被處理體進(jìn)行等離子體處理時(shí)，解析從等離子體發(fā)出的光，根據(jù)其解析結(jié)果，監(jiān)視等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和/或被處理體的處理狀態(tài)，其特征在于具有在對(duì)所述被處理體進(jìn)行等離子體處理時(shí)、取得從等離子體發(fā)出的光的發(fā)光光譜作為光學(xué)數(shù)據(jù)的部件；使用從存儲(chǔ)多個(gè)發(fā)光種的發(fā)光光譜作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)出的各發(fā)光種的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)、由所取得的所述光學(xué)數(shù)據(jù)求出各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)的部件；和監(jiān)視所述各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)、根據(jù)該各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)的變化、判斷等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和/或被處理體的處理狀態(tài)的部件。
10.如權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)庫(kù)是利用下述部件預(yù)先制成的，即在多個(gè)處理?xiàng)l件下進(jìn)行等離子處理、取得從等離子體發(fā)出的光的發(fā)光光譜作為光學(xué)數(shù)據(jù)的部件；利用多變量解析將所取得的光學(xué)數(shù)據(jù)分離為多個(gè)發(fā)光種的發(fā)光光譜、存儲(chǔ)該分離的各發(fā)光種的發(fā)光光譜作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的部件。
11.如權(quán)利要求10所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述多變量解析是獨(dú)立成分分析，各發(fā)光種的發(fā)光光譜是利用所述獨(dú)立成分分析得到的獨(dú)立成分。
12.如權(quán)利要求11所述的等離子體處理裝置，其特征在于因所述獨(dú)立成分分析產(chǎn)生的獨(dú)立成分的數(shù)目，至少是在等離子處理中使用的處理氣體的氣體種類(lèi)數(shù)目以上。
13.如權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)庫(kù)是利用進(jìn)行實(shí)際的等離子體處理的等離子體處理裝置以外的數(shù)據(jù)庫(kù)制作部件制成的。
14.如權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其特征在于求所述各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)的部件，分別求通過(guò)等離子體處理取得的發(fā)光光譜的光學(xué)數(shù)據(jù)和從所述數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)出的各發(fā)光種的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的內(nèi)積，將各內(nèi)積值作為各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)。
15.如權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其特征在于判斷所述等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的部件，在利用所述等離子體處理裝置開(kāi)始等離子體處理之后，在所述各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)為一定時(shí)，判斷為所述等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是穩(wěn)定的。
16.如權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其特征在于判斷所述被處理體的處理狀態(tài)的部件，根據(jù)所述各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)的變化，判斷針對(duì)所述被處理體的等離子體處理終結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種等離子體處理方法，可提高判斷裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、被處理體的處理狀態(tài)時(shí)的精度。在對(duì)晶片進(jìn)行等離子體處理時(shí)，利用光學(xué)測(cè)量器(120)取得從等離子體發(fā)出的光的光譜作為光學(xué)數(shù)據(jù)。然后，使用從存儲(chǔ)多個(gè)發(fā)光種的發(fā)光光譜作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)(206)中發(fā)出的各發(fā)光種的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，由所取得的光學(xué)數(shù)據(jù)求出各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)。接著，監(jiān)視各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)，根據(jù)各發(fā)光種的定量數(shù)據(jù)的變化來(lái)判斷等離子體處理裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、晶片的處理狀態(tài)。由此，根據(jù)由寬范圍的波長(zhǎng)帶構(gòu)成的等離子體的發(fā)光光譜，可以判斷裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、晶片的處理狀態(tài)。
文檔編號(hào)B01J19/08GK1505113SQ20031011822
公開(kāi)日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2003年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月5日
發(fā)明者王斌, 三村裕一, 一, 斌 王 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社