蚀刻处理装置、蚀刻处理方法及检测器制造方法及图纸

在蚀刻处理中的晶片的膜厚/深度测定中，由于光源的光量波动、光通过的区域的空气的波动等而在检测光量中产生变动，膜厚/深度的测定精度下降，因此，根据在蚀刻处理中的各时刻测定的分光光谱而算出任意的波长的总光量或平均光量，算出使用比当前时刻靠前测定出的总光量或平均光量而推断的当前时刻的推断总光量或推断平均光量，算出当前时刻的总光量与推断总光量之比或者平均光量与推断平均光量之比，即变化率，使用算出的变化率来修正当前时刻的各波长的光量，使用修正后的各波长的光量来实施膜厚/深度测定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蚀刻处理装置、蚀刻处理方法及检测器
本专利技术涉及蚀刻处理装置、蚀刻处理方法及检测器。
技术介绍
在半导体器件的制造中，在晶片的表面上形成各种组件、将各种组件相互连接的布线等。这能够通过反复进行导体、半导体、绝缘体等各种材料的成膜与不需要的部分的去除而形成。作为不需要的部分的去除工艺，使用了等离子体的干蚀刻(等离子体蚀刻)被广泛使用。在等离子体蚀刻中，利用高频电源等对导入到蚀刻处理装置的处理室内的气体进行等离子体化，将晶片暴露于等离子体化了的气体，由此进行蚀刻处理。此时，通过基于等离子体中的离子的溅射、基于自由基的化学反应等而进行各向异性或各向同性的蚀刻，通过分开使用它们，在晶片表面上形成各种构造的组件、布线等。在通过等离子体蚀刻而得到的加工形状与设计形状不同的情况下，所形成的各种组件可能无法发挥其功能。对此，为了检测加工形状，提出了多个对蚀刻处理进行监视使其稳定化的工艺监控技术。例如，已知有被称为膜厚/深度监控器的工艺监控器。该工艺监控器通过对从处理中的晶片反射的反射光进行测量，来测定在晶片上成膜的膜的膜厚、形成在晶片上的槽或孔的深度，用于蚀刻处理的终点判定等。在专利文献1中记载了使用该膜厚/深度监控器的加工精度高精度化技术。根据专利文献1的技术，使用以等离子体光作为光源的膜厚/深度监控器，对处理对象的膜将要被完全去除之前进行检测，结束该蚀刻处理。之后，切换为高精度地对处理对象部分与处理非对象部分选择性进行蚀刻的条件而进行蚀刻处理，由此，在将整体的处理时间抑制得较短的同时，能够抑制晶片面内的处理偏差，实现处理对象膜的完全去除。在专利文献2中记载了膜厚/深度监控器的膜厚、深度的测定精度的高精度化技术。根据专利文献2的技术，作为向晶片照射的光源，代替等离子体光而使用外部光源。由此，光源的光量变动变小，能够实现高精度的膜厚/深度的测定。然而，伴随着半导体器件的高功能化，构造的微细化、布局的复杂化不断推进，尤其是在尖端器件的蚀刻工艺中要求更高精度的加工。在尖端器件的蚀刻中，存在蚀刻处理的区域少(低开口率)的情况和蚀刻速度低(低蚀刻速率)的情况。在这些处理工序的终点判定中，作为用于终点判定的指标的各波长的光量时间变化(干涉信号)变小。对此，为了实现高精度的终点判定，需要降低作为时间方向的光量波动的噪声。作为识别为光量波动噪声之一的现象，在蚀刻中，测定光量有时呈阶梯状变化。上述现象通过作为光源的等离子体光或外部光的光量变化而产生。在专利文献3、4中，记载了去除该阶梯状的噪声的方法。例如在专利文献3的方法中，将在蚀刻中的各时刻测定的分光光谱与1时刻前进行比较，在整个波长下光量变化为同一方向且该变化量超过阈值的情况下，判断为产生了光量变动的噪声，实施光量修正。光量的修正是通过在检测出噪声产生时算出其变化倍率并用当前时刻以后的测定数据除以该变化倍率而实施的。由此，实现了终点判定的高精度化。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开平11-260799号公报专利文献2：日本特表2004-507070号公报专利文献3：日本特开2007-234666号公报专利文献4：日本特开2008-218898号公报专利文献5：日本特开平5-255850号公报专利文献6：日本特开平8-236592号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题另一方面，膜厚/深度测定中的干涉信号的噪声不仅存在阶梯状的光量变化(称为阶梯状的噪声)的情况，也存在脉冲状的光量变化(称为脉冲状的噪声)的情况。作为脉冲状的噪声的产生原因之一，具有要测定的晶片反射光通过的区域的空气的波动。尤其是在进行晶片的处理的真空腔室被加热到高温的情况下，在腔室附近与光检测器之间的空气中产生温度梯度，由于该高温、低温的空气对流而在检测的光量中发生变动。如专利文献5、6所公开的那样，已经知晓该脉冲状的噪声。图1示出产生了脉冲状噪声的情况下的干涉信号的例子。在图中，针对在蚀刻中测定的分光光谱数据中的3个波长(λ1、λ2、λ3)，示出这些光量的时间变化(干涉信号)。在上述干涉信号中，在时刻20sec附近产生脉冲状的光量变动噪声，该光量变动噪声使膜厚/深度测定的精度下降。图2示出使用专利文献3的方法去除了该光量变动噪声的干涉信号。根据该图2可知，时刻20sec的光量变动噪声被降低，但无法完全去除。这样，在使用无法完全去除噪声的干涉信号的情况下，无法实现准确的膜厚/深度测定。另外，即便在阶梯状的光量变动噪声中，在其变化量较小的情况下，在现有技术中也不可能去除光量变动噪声。图3示出产生了小变动的阶梯状噪声的干涉信号的例子。在图3中，在时刻15sec至20sec附近产生较小的阶梯状噪声，在波长λ2及λ3中，是难以与伴随着晶片蚀刻的光量变化加以区别的状态。图4示出使用专利文献3的方法针对该光量变动噪声进行了光量变动噪声的去除的干涉信号。在明确观测到光量变动量噪声的波长λ1的干涉信号中去除了噪声，但作为噪声去除的副作用，产生在波长λ2的干涉信号中光量以右肩上升的方式变化且在波长λ3的干涉信号中光量以右肩下降的方式变化的修正失真。这是因为，不区分伴随着晶片蚀刻的光量变化与阶梯状的光量变动噪声，将它们合在一起的光量变化检测为噪声而进行了修正。因此，即便在阶梯状的噪声中，在以往的光量变动噪声的修正技术中也难以实现准确的光量变动噪声的修正。如以上所述，为了实现高精度的膜厚/深度测定，必须从干涉信号准确地去除光量变动噪声。本专利技术是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供一种能够通过从干涉信号去除光量变动噪声而实施高精度的膜厚/深度的监控的蚀刻处理装置、蚀刻处理及检测器。用于解决课题的手段为了解决上述课题，代表性的本专利技术的蚀刻处理装置通过如下实现：该蚀刻处理装置具备：受光器，其在蚀刻处理中，接受从处理对象射出的多个波长的光，分别输出与接受的光的强度相应的信号；膜厚决定部，其基于从所述受光器输出的信号，决定所述处理对象的膜厚；以及判定器，其通过比较所述膜厚决定部所决定的所述处理对象的膜厚与阈值，来判定所述蚀刻处理的终点，所述膜厚决定部基于算出光量值和参照光量值来求出变化率，该算出光量值是对规定的取样时间的各时刻中的来自所述受光器的各波长的信号进行平滑化运算而得到的值，该参照光量值是根据所述取样时间以前的参照时间内的所述算出光量值而决定的值，基于所述取样时间的各时刻中的来自所述受光器的信号以及所述变化率，按照各波长求出修正光量值，进而基于所述修正光量值，决定所述取样时间内的所述处理对象的膜厚。代表性的本专利技术的蚀刻处理方法通过如下实现：该蚀刻处理方法具备：第一工序，在该第一工序中，在蚀刻处理中，接受从处理对象射出的多个波长的光，分别输出与接受的光的强度相应的信号；第二工序，在该第二工序中，基于输出的所述信号，决定所述处理对象的膜厚；以及第三工序，在该第三工序中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蚀刻处理装置，具备：/n受光器，其在蚀刻处理中，接受从处理对象射出的多个波长的光，分别输出与接受的光的强度相应的信号；/n膜厚决定部，其基于从所述受光器输出的信号，决定所述处理对象的膜厚；以及/n判定器，其通过比较所述膜厚决定部所决定的所述处理对象的膜厚与阈值，来判定所述蚀刻处理的终点，/n所述膜厚决定部基于算出光量值和参照光量值来求出变化率，该算出光量值是对规定的取样时间的各时刻中的来自所述受光器的各波长的信号进行平滑化运算而得到的值，该参照光量值是根据所述取样时间以前的参照时间内的所述算出光量值而决定的值，/n基于所述取样时间的各时刻中的来自所述受光器的信号以及所述变化率，按照各波长求出修正光量值，/n进而基于所述修正光量值，决定所述取样时间内的所述处理对象的膜厚。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种蚀刻处理装置，具备：
受光器，其在蚀刻处理中，接受从处理对象射出的多个波长的光，分别输出与接受的光的强度相应的信号；
膜厚决定部，其基于从所述受光器输出的信号，决定所述处理对象的膜厚；以及
判定器，其通过比较所述膜厚决定部所决定的所述处理对象的膜厚与阈值，来判定所述蚀刻处理的终点，
所述膜厚决定部基于算出光量值和参照光量值来求出变化率，该算出光量值是对规定的取样时间的各时刻中的来自所述受光器的各波长的信号进行平滑化运算而得到的值，该参照光量值是根据所述取样时间以前的参照时间内的所述算出光量值而决定的值，
基于所述取样时间的各时刻中的来自所述受光器的信号以及所述变化率，按照各波长求出修正光量值，
进而基于所述修正光量值，决定所述取样时间内的所述处理对象的膜厚。


2.根据权利要求1所述的蚀刻处理装置，其中，
所述膜厚决定部通过对来自所述受光器的各波长的信号进行总计、平均、加权累计或加权平均来进行所述平滑化运算，求出所述算出光量值。


3.根据权利要求1或2所述的蚀刻处理装置，其中，
所述膜厚决定部将对所述算出光量值进行了平均化的光量值、通过对所述算出光量值进行多项式近似而得到的所述取样时间内的光量值、或者从所述算出光量值去除高频成分而得到的光量值决定为所述参照光量值。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的蚀刻处理装置，其中，
所述膜厚决定部求出所述修正光量值的微分波形图案，将所述修正光量值的微分波形图案与将光量值的微分波形图案和膜厚预先建立了对应的数据库进行对照，由此来决定所述处理对象的膜厚。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的蚀刻处理装置，其中，
所述膜厚决定部能够变更为了求出所述算出光量值而使用的光的波长的数量。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的蚀刻处理装置，其中，
所述膜厚决定部在所述受光器的输出中去除暗电流噪声。


7.根据权利要求1至5中任一项所述的蚀刻处理装置，其中，
所述膜厚决定部在所述受光器的输出中不去除暗电流噪声。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的蚀刻处理装置，其中，
所述算出光量值固定或者逐渐减少。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的蚀刻处理装置，其中，
所述膜厚决定部去除来...

【专利技术属性】
技术研发人员：江藤宗一郎，峯邑浩行，臼井建人，
申请(专利权)人：株式会社日立高新技术，
类型：发明
国别省市：日本;JP