一种等离子体处理装置，为了提供提高了处理的成品率的等离子体处理装置或等离子体处理方法，对配置在真空容器内部的处理室内的晶片上的处理对象的膜层使用在该处理室内形成的等离子体进行处理，所述等离子体处理装置具备：检测器，在所述晶片的处理中，对接受从配置在所述处理室外部的光源照射到所述处理室内并在所述晶片上表面反射的光而得到的第1波长的范围内的多个波长的第1光以及从所述光源不经由所述处理室而传递的光的第2波长的范围内的多个波长的第2光的强度进行检测；以及判定器，将使用作为在所述处理中得到的所述光的强度的所述第2光的强度的变化率而修正的所述第1光的强度与预先得到的表示以波长为参数的光的强度和所述膜层的剩余膜厚度的相关性的模式进行比较而判定该膜层的剩余膜厚度。式进行比较而判定该膜层的剩余膜厚度。式进行比较而判定该膜层的剩余膜厚度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】等离子体处理装置以及等离子体处理方法
[0001]本专利技术涉及在真空容器内部的处理室内使用在处理室内形成的等离子体对半导体晶片等基板上的试样进行处理的等离子体处理装置或等离子体处理方法，特别涉及使用在处理中检测出试样上的处理对象的膜的剩余厚度、处理的量的结果对试样的处理进行调节的等离子体处理装置或等离子体处理方法以及进行该检测的检测装置或检测方法。
技术介绍
[0002]在制造半导体器件的工序中，在半导体晶片等基板上的试样的表面上形成有各种各样的组件、将它们相互连接的布线等电路的构造。在形成这些组件、布线等电路的构造的工序中，一般来说，反复进行导体、半导体、绝缘体等各种材料的成膜或者不需要的部分的去除。
[0003]在去除这样的不需要的部分的工序中，使用等离子体的干蚀刻被广泛使用。等离子体蚀刻通过如下而进行，即，在配置在构成蚀刻装置的真空容器的内部的处理室内导入处理用的气体，并对处理室内供给来自高频电源的高频电力而使气体的原子、分子等离子体化，并将试样暴露于该等离子体。在使用等离子体的蚀刻处理中，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处理的各向同性或者各向异性不同，通过适当地使用这些，从而能够在晶片表面上以高精度地形成所期望的尺寸的上述组件、布线的电路的构造。
[0004]如果通过蚀刻处理形成的电路的加工形状从所期望的形状大幅偏移，则所制造的半导体器件的功能会受损，因此以往提出了如下的检测的技术(工艺监控技术)，该技术用于对处理中的状态精度良好地进行检测，并将其结果反映到处理的条件的调节中，降低加工形状的偏差，使处理稳定化，使得精度优异地实施处理。例如，检测接受在处理中的晶片的表面反射的光而得到的光的强度的变化而检测晶片表面的处理对象的膜的剩余厚度、形成在晶片上的槽、孔的深度等蚀刻量的技术作为膜厚、深度监视器而利用于蚀刻处理的终点的判定等。
[0005]作为这样的现有技术的例子，以往已知有在日本特开平11
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260799号公报(专利文献1)公开的技术。该现有技术将等离子体光作为光源，检测半导体晶片等的试样上的处理对象的膜的剩余膜厚或者被蚀刻而形成的槽、孔的深度，并检测出处理对象的膜即将要完全被去除之前，结束蚀刻处理。进而，公开有如下的技术，即，在此之后，切换为对处理对象的部分和非处理对象的部分高选择地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短的同时对于晶片面内方向降低处理的偏差。
[0006]进而，在日本特表2004
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507070号公报(专利文献2)公开了如下的技术，即，作为照射半导体晶片等试样的光源，替代等离子体光而使用外部光源，由此减小光源的光量变动，进行高的精度的膜厚度、深度的检测。
[0007]另一方面，伴随着器件的高功能化，推进了构造的微细化、布局的复杂化，对前端器件的蚀刻工艺要求更高精度的加工。在前端器件的蚀刻中，存在被蚀刻处理的区域少(低
开口率)的情况、蚀刻速度低(低蚀刻速率)的情况。在这些工序的终点判定中，作为用于终点判定的信号的各波长的光量时间变化(干涉信号)变小。
[0008]因此，为了实现高精度的终点判定，需要降低伴随着时间的推移而产生的光量的波动引起的噪声的分量。作为该光量的波动引起的噪声的原因，可列举照射到试样的光的光源的光量变动。作为对这样的课题降低噪声的不良影响的技术，以往已知有，在日本特开2007
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234666号公报(专利文献3)、日本特开2008
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218898号公报(专利文献4)中公开的技术。
[0009]在这些现有技术中，公开了如下的技术，即，将在蚀刻处理中的各采样的每一个时刻按给定的多个波长的每一个检测光的强度而得到的分光光谱与一个采样时刻前的分光光谱进行比较而检测出每个波长的光量的变化的大小，并在多个中的全部波长下光量的变化为同一方向且判定为该变化的量超过了预先规定的阈值的情况下，判断为产生了光量的变动的噪声，而对得到的光量进行修正。进而，光量的修正通过在检测出噪声的产生的采样时刻，计算光量的变化倍率，并将当前时刻以后的测定数据除以该变化倍率而实施。
[0010]使用这样的技术，以往，实现了蚀刻处理的终点的判定的高精度化。
[0011]在先技术文献
[0012]专利文献
[0013]专利文献1：日本特开平11
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260799号公报
[0014]专利文献2：日本特表2004
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507070号公报
[0015]专利文献3：日本特开2007
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234666号公报
[0016]专利文献4：日本特开2008
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218898号公报
技术实现思路
[0017]专利技术要解决的课题
[0018]在上述现有技术中，由于对以下方面的考虑不充分，而产生了问题。即，来自外部的光源的光量的变动不仅包含阶梯状变动，有时还包含脉冲状的变化、平缓的漂移(drift)状的变动。可知这些变动根据光源的种类、劣化状况而存在各种各样的模式。
[0019]图4示出来自半导体晶片等基板状的试样(以下称为晶片)上的膜构造的干涉光相对于时间的变化的变化的例子。图4、图5是示出在由包含预先配置在晶片表面的处理对象的膜层的多个层的膜层构成的膜构造中的处理对象的膜层被蚀刻的处理中，检测在该膜构造反射而形成的干涉光而得到的干涉光的强度相对于时间的变化的变化的曲线图。
[0020]在图5的(a)中，特别是对于在蚀刻中干涉光的多个波长中的三个波长(λ1、λ2、λ3)的干涉光，用曲线图示出在检测出的光量中产生脉冲状的噪声的情况下的表示光量的信号的强度相对于时间的变化的变化。在图中，在时刻20sec(以下记为s)附近产生急剧的光量的变动(增大和减少)而表示光量的实线以及虚线具有尖锐的峰值。表示这样的情况下的光量的信号的变动作为噪声的分量而使应该从该信号得到的膜厚度、深度的精度下降。
[0021]另一方面，将使用专利文献3公开的技术从图4的(a)所示的表示光的强度的数据中去除该脉冲状的噪声的数据示于图4的(b)。虽然表示具有图4的(a)所示的时刻20s的尖锐峰值的光量的变动的噪声降低，但是并没有完全去除。因此，即使想要使用这样修正的结果来检测剩余膜厚度、蚀刻深度，也不能检测出正确的值。
[0022]此外，即使在起因于光量的变动的噪声为阶梯状的情况下，在该变化量小的情况下，现有技术也不能充分地去除噪声。这是不可能的。图5的(a)示出干涉光的光量中产生小的阶梯状的噪声的情况下的对该干涉光的强度进行检测的结果。在从采样时刻15s到20s附近产生小的阶梯状噪声，在波长λ2以及λ3中，难以明确地区分伴随着蚀刻的光量的变化和由噪声引起的变化。
[0023]将对于表示产生由这样的阶梯状的光量的变动引起的噪声的干涉光的强度的信号使用专利文献3的技术进行噪声的去除的结果示于图5的(b)。能够明确地区分出由光量的变动的噪声引起的变化的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种等离子体处理装置，对配置在真空容器内部的处理室内的晶片上的处理对象的膜层使用在该处理室内形成的等离子体进行处理，所述等离子体处理装置具备：检测器，在所述晶片的处理中，对接受从配置在所述处理室外部的光源照射到所述处理室内并在所述晶片上表面反射的光而得到的第1波长的范围内的多个波长的第1光以及从所述光源不经由所述处理室而传递的光的第2波长的范围内的多个波长的第2光的强度进行检测；以及判定器，将使用作为在所述处理中得到的所述光的强度的所述第2光的强度的变化率而修正的所述第1光的强度与预先得到的表示以波长为参数的光的强度和所述膜层的剩余膜厚度的相关性的模式进行比较而判定该膜层的剩余膜厚度。2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，具备合波器，该合波器将合成了所述第1光和第2光的光朝向所述检测器输出。3.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其中，具备将来自所述光源的光分岔为第1路径以及第2路径的分岔部，所述第1路径包含从所述分岔部直到照射到所述处理室内并在所述晶片反射后作为所述第1光而导入的所述检测器为止的路径，所述第2路径包含从所述分岔部直到通过所述处理室外部并作为第2光而导入的所述检测部为止的路径。4.根据权利要求3所述的等离子体处理装置，其中，具备滤波器，该滤波器配置在所述处理室外部的所述第1路径上，并将来自所述光源的光的波长的范围限定在所述第1波长的范围。5.根据权利要求3所述的等离子体处理装置，其中，具备滤波器，该滤波器配置在所述处理室外部的所述第2路径上，并将来自所述光源的光...
【专利技术属性】
技术研发人员：江藤宗一郎，
申请(专利权)人：株式会社日立高新技术，
类型：发明
国别省市：
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