[發明專利]蝕刻處理裝置、蝕刻處理方法及檢測器

有效

• 申請號: 201980004087.0
• 申請日: 2019-02-08
• 公開（公告）號: CN111801774B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 江藤宗一郎;峯邑浩行;臼井建人
• 申請（專利權）人: 株式會社日立高新技術
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李國華

在蝕刻處理中的晶片的膜厚/深度測定中，由于光源的光量波動、光通過的區域的空氣的波動等而在檢測光量中產生變動，膜厚/深度的測定精度下降，因此，根據在蝕刻處理中的各時刻測定的分光光譜而算出任意的波長的總光量或平均光量，算出使用比當前時刻靠前測定出的總光量或平均光量而推斷的當前時刻的推斷總光量或推斷平均光量，算出當前時刻的總光量與推斷總光量之比或者平均光量與推斷平均光量之比，即變化率，使用算出的變化率來修正當前時刻的各波長的光量，使用修正后的各波長的光量來實施膜厚/深度測定。

技術領域

本發明涉及蝕刻處理裝置、蝕刻處理方法及檢測器。

背景技術

在半導體器件的制造中，在晶片的表面上形成各種組件、將各種組件相互連接的布線等。這能夠通過反復進行導體、半導體、絕緣體等各種材料的成膜與不需要的部分的去除而形成。作為不需要的部分的去除工藝，使用了等離子體的干蝕刻(等離子體蝕刻)被廣泛使用。

在等離子體蝕刻中，利用高頻電源等對導入到蝕刻處理裝置的處理室內的氣體進行等離子體化，將晶片暴露于等離子體化了的氣體，由此進行蝕刻處理。此時，通過基于等離子體中的離子的濺射、基于自由基的化學反應等而進行各向異性或各向同性的蝕刻，通過分開使用它們，在晶片表面上形成各種構造的組件、布線等。

在通過等離子體蝕刻而得到的加工形狀與設計形狀不同的情況下，所形成的各種組件可能無法發揮其功能。對此，為了檢測加工形狀，提出了多個對蝕刻處理進行監視使其穩定化的工藝監控技術。例如，已知有被稱為膜厚/深度監控器的工藝監控器。該工藝監控器通過對從處理中的晶片反射的反射光進行測量，來測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，用于蝕刻處理的終點判定等。

在專利文獻1中記載了使用該膜厚/深度監控器的加工精度高精度化技術。根據專利文獻1的技術，使用以等離子體光作為光源的膜厚/深度監控器，對處理對象的膜將要被完全去除之前進行檢測，結束該蝕刻處理。之后，切換為高精度地對處理對象部分與處理非對象部分選擇性進行蝕刻的條件而進行蝕刻處理，由此，在將整體的處理時間抑制得較短的同時，能夠抑制晶片面內的處理偏差，實現處理對象膜的完全去除。

在專利文獻2中記載了膜厚/深度監控器的膜厚、深度的測定精度的高精度化技術。根據專利文獻2的技術，作為向晶片照射的光源，代替等離子體光而使用外部光源。由此，光源的光量變動變小，能夠實現高精度的膜厚/深度的測定。

然而，伴隨著半導體器件的高功能化，構造的微細化、布局的復雜化不斷推進，尤其是在尖端器件的蝕刻工藝中要求更高精度的加工。在尖端器件的蝕刻中，存在蝕刻處理的區域少(低開口率)的情況和蝕刻速度低(低蝕刻速率)的情況。在這些處理工序的終點判定中，作為用于終點判定的指標的各波長的光量時間變化(干涉信號)變小。對此，為了實現高精度的終點判定，需要降低作為時間方向的光量波動的噪聲。

作為識別為光量波動噪聲之一的現象，在蝕刻中，測定光量有時呈階梯狀變化。上述現象通過作為光源的等離子體光或外部光的光量變化而產生。

在專利文獻3、4中，記載了去除該階梯狀的噪聲的方法。例如在專利文獻3的方法中，將在蝕刻中的各時刻測定的分光光譜與1時刻前進行比較，在整個波長下光量變化為同一方向且該變化量超過閾值的情況下，判斷為產生了光量變動的噪聲，實施光量修正。

光量的修正是通過在檢測出噪聲產生時算出其變化倍率并用當前時刻以后的測定數據除以該變化倍率而實施的。由此，實現了終點判定的高精度化。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平11-260799號公報

專利文獻2：日本特表2004-507070號公報

專利文獻3：日本特開2007-234666號公報

專利文獻4：日本特開2008-218898號公報