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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6643202
(24)【登録日】2020年1月8日
(45)【発行日】2020年2月12日
(54)【発明の名称】プラズマ処理装置及びプラズマ処理データを解析する解析方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20200130BHJP
H05H 1/46 20060101ALI20200130BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 103
H05H1/46 M
【請求項の数】14
【全頁数】24
(21)【出願番号】特願2016-142933(P2016-142933)
(22)【出願日】2016年7月21日
(65)【公開番号】特開2018-14403(P2018-14403A)
(43)【公開日】2018年1月25日
【審査請求日】2018年9月20日
(73)【特許権者】
【識別番号】501387839
【氏名又は名称】株式会社日立ハイテクノロジーズ
(74)【代理人】
【識別番号】100098660
【弁理士】
【氏名又は名称】戸田 裕二
(72)【発明者】
【氏名】朝倉 涼次
(72)【発明者】
【氏名】白石 大輔
(72)【発明者】
【氏名】鹿子嶋 昭
(72)【発明者】
【氏名】井上 智己
【審査官】
鈴木 聡一郎
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１６−０２５１４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１５−０６１００５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−２３３７１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１３−１６１９１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１６−１１９４７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−０３９８０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００５−２４１６４６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｃ２３Ｆ １／００−４／０４
Ｈ０１Ｌ ２１／３０２
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
Ｈ０１Ｌ ２１／４６１
Ｈ０５Ｈ １／００−１／５４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラズマを用いて試料がプラズマ処理される処理室と、前記プラズマの発光のデータを解析する解析部とを備えるプラズマ処理装置において、
前記解析部は、プラズマ処理結果と相関がある前記発光の波長を求めるとともに前記試料間における前記発光の強度分布のばらつきを示す第一の指標が第一の所定の値より大きい波長を前記求められた波長の中から選択し、前記選択された波長を用いて前記プラズマ処理結果を予測する、
または、複数波長の各々の発光強度を用いて演算され前記プラズマ処理結果と相関がある値を求めるとともに前記求められた値の分布のばらつきを示す第二の指標が第二の所定の値より大きい値を前記求められた値の中から選択し、前記選択された値を用いて前記プラズマ処理結果を予測することを特徴とするプラズマ処理装置。
前記解析部は、プラズマ処理結果と相関がある前記発光の波長を求めるとともに前記試料間における前記発光の強度分布のばらつきを示す第一の指標が第一の所定の値より大きい波長を前記求められた波長の中から選択し、前記選択された波長を用いて前記プラズマ処理結果を予測する、
または、複数波長の各々の発光強度を用いて演算され前記プラズマ処理結果と相関がある値を求めるとともに前記求められた値の分布のばらつきを示す第二の指標が第二の所定の値より大きい値を前記求められた値の中から選択し、前記選択された値を用いて前記プラズマ処理結果を予測することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項2】
プラズマを用いて処理が行われる処理室と、前記プラズマの発光のデータを解析する解析部とを備えるプラズマ処理装置において、
前記解析部は、プラズマ処理結果と相関がある前記発光の波長を求めるとともに前記発光の強度分布のばらつきを示す第一の指標が第一の所定の値より大きい波長を前記求められた波長の中から選択し、前記選択された波長を用いて前記プラズマ処理結果を予測する、
または、複数波長の各々の発光強度を用いて演算され前記プラズマ処理結果と相関がある値を求めるとともに前記求められた値の分布のばらつきを示す第二の指標が第二の所定の値より大きい値を前記求められた値の中から選択し、前記選択された値を用いて前記プラズマ処理結果を予測し、
前記第一の所定の値は、前記選択された波長を用いて求められた予測式の予測誤差が許容値となるように規定された値であることを特徴とするプラズマ処理装置。
前記解析部は、プラズマ処理結果と相関がある前記発光の波長を求めるとともに前記発光の強度分布のばらつきを示す第一の指標が第一の所定の値より大きい波長を前記求められた波長の中から選択し、前記選択された波長を用いて前記プラズマ処理結果を予測する、
または、複数波長の各々の発光強度を用いて演算され前記プラズマ処理結果と相関がある値を求めるとともに前記求められた値の分布のばらつきを示す第二の指標が第二の所定の値より大きい値を前記求められた値の中から選択し、前記選択された値を用いて前記プラズマ処理結果を予測し、
前記第一の所定の値は、前記選択された波長を用いて求められた予測式の予測誤差が許容値となるように規定された値であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項3】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
前記第一の指標は、標準偏差または前記標準偏差の二乗値を用いて求められる値であることを特徴とするプラズマ処理装置。
前記第一の指標は、標準偏差または前記標準偏差の二乗値を用いて求められる値であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項4】
請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置において、
前記第一の指標は、標準偏差を前記発光の強度の平均値により除した値であることを特徴とするプラズマ処理装置。
前記第一の指標は、標準偏差を前記発光の強度の平均値により除した値であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項5】
プラズマを用いて処理が行われる処理室と、前記プラズマの発光のデータを解析する解析部とを備えるプラズマ処理装置において、
前記解析部は、プラズマ処理結果と相関がある前記発光の波長を求めるとともに前記発光の強度分布のばらつきを示す第一の指標が第一の所定の値より大きい波長を前記求められた波長の中から選択し、前記選択された波長を用いて前記プラズマ処理結果を予測する、
または、複数波長の各々の発光強度を用いて演算され前記プラズマ処理結果と相関がある値を求めるとともに前記求められた値の分布のばらつきを示す第二の指標が第二の所定の値より大きい値を前記求められた値の中から選択し、前記選択された値を用いて前記プラズマ処理結果を予測し、
前記第一の指標は、前記プラズマの処理が行われる試料の異なる２つの集まりから求められた各々の標準偏差の比であることを特徴とするプラズマ処理装置。
前記解析部は、プラズマ処理結果と相関がある前記発光の波長を求めるとともに前記発光の強度分布のばらつきを示す第一の指標が第一の所定の値より大きい波長を前記求められた波長の中から選択し、前記選択された波長を用いて前記プラズマ処理結果を予測する、
または、複数波長の各々の発光強度を用いて演算され前記プラズマ処理結果と相関がある値を求めるとともに前記求められた値の分布のばらつきを示す第二の指標が第二の所定の値より大きい値を前記求められた値の中から選択し、前記選択された値を用いて前記プラズマ処理結果を予測し、
前記第一の指標は、前記プラズマの処理が行われる試料の異なる２つの集まりから求められた各々の標準偏差の比であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項6】
プラズマを用いて処理が行われる処理室と、前記プラズマの発光のデータを解析する解析部とを備えるプラズマ処理装置において、
前記解析部は、プラズマ処理結果と相関がある前記発光の波長を求めるとともに前記発光の強度分布のばらつきを示す第一の指標が第一の所定の値より大きい波長を前記求められた波長の中から選択し、前記選択された波長を用いて前記プラズマ処理結果を予測する、
または、複数波長の各々の発光強度を用いて演算され前記プラズマ処理結果と相関がある値を求めるとともに前記求められた値の分布のばらつきを示す第二の指標が第二の所定の値より大きい値を前記求められた値の中から選択し、前記選択された値を用いて前記プラズマ処理結果を予測し、
標準偏差を前記発光の強度の平均値により除した値と前記プラズマの処理が行われる試料の異なる２つの集まりから求められた各々の標準偏差の比が前記第一の指標として用いられることを特徴とするプラズマ処理装置。
前記解析部は、プラズマ処理結果と相関がある前記発光の波長を求めるとともに前記発光の強度分布のばらつきを示す第一の指標が第一の所定の値より大きい波長を前記求められた波長の中から選択し、前記選択された波長を用いて前記プラズマ処理結果を予測する、
または、複数波長の各々の発光強度を用いて演算され前記プラズマ処理結果と相関がある値を求めるとともに前記求められた値の分布のばらつきを示す第二の指標が第二の所定の値より大きい値を前記求められた値の中から選択し、前記選択された値を用いて前記プラズマ処理結果を予測し、
標準偏差を前記発光の強度の平均値により除した値と前記プラズマの処理が行われる試料の異なる２つの集まりから求められた各々の標準偏差の比が前記第一の指標として用いられることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項7】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
前記予測されたプラズマ処理結果に基づいてプラズマ処理条件を調整する制御が行われる制御部をさらに備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
前記予測されたプラズマ処理結果に基づいてプラズマ処理条件を調整する制御が行われる制御部をさらに備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項8】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
前記予測されたプラズマ処理結果が所定の範囲を超える場合、異常とする処理が行われる制御部をさらに備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
前記予測されたプラズマ処理結果が所定の範囲を超える場合、異常とする処理が行われる制御部をさらに備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項9】
試料のプラズマ処理に用いられるプラズマの発光のデータを解析する解析方法において、
プラズマ処理結果と相関がある前記発光の波長を求めるとともに前記試料間における前記発光の強度分布のばらつきを示す第一の指標が第一の所定の値より大きい波長を前記求められた波長の中から選択し、前記選択された波長を用いて前記プラズマ処理結果を予測する、
または、複数波長の各々の発光強度を用いて演算され前記プラズマ処理結果と相関がある値を求めるとともに前記求められた値の分布のばらつきを示す第二の指標が第二の所定の値より大きい値を前記求められた値の中から選択し、前記選択された値を用いて前記プラズマ処理結果を予測することを特徴とする解析方法。
プラズマ処理結果と相関がある前記発光の波長を求めるとともに前記試料間における前記発光の強度分布のばらつきを示す第一の指標が第一の所定の値より大きい波長を前記求められた波長の中から選択し、前記選択された波長を用いて前記プラズマ処理結果を予測する、
または、複数波長の各々の発光強度を用いて演算され前記プラズマ処理結果と相関がある値を求めるとともに前記求められた値の分布のばらつきを示す第二の指標が第二の所定の値より大きい値を前記求められた値の中から選択し、前記選択された値を用いて前記プラズマ処理結果を予測することを特徴とする解析方法。
【請求項10】
プラズマの発光のデータを解析する解析方法において、
プラズマ処理結果と相関がある前記発光の波長を求めるとともに前記発光の強度分布のばらつきを示す第一の指標が第一の所定の値より大きい波長を前記求められた波長の中から選択し、前記選択された波長を用いて前記プラズマ処理結果を予測する、
または、複数波長の各々の発光強度を用いて演算され前記プラズマ処理結果と相関がある値を求めるとともに前記求められた値の分布のばらつきを示す第二の指標が第二の所定の値より大きい値を前記求められた値の中から選択し、前記選択された値を用いて前記プラズマ処理結果を予測し、
前記第一の所定の値は、前記プラズマ処理結果を予測する予測式の予測誤差が許容値となるように規定された値であることを特徴とする解析方法。
プラズマ処理結果と相関がある前記発光の波長を求めるとともに前記発光の強度分布のばらつきを示す第一の指標が第一の所定の値より大きい波長を前記求められた波長の中から選択し、前記選択された波長を用いて前記プラズマ処理結果を予測する、
または、複数波長の各々の発光強度を用いて演算され前記プラズマ処理結果と相関がある値を求めるとともに前記求められた値の分布のばらつきを示す第二の指標が第二の所定の値より大きい値を前記求められた値の中から選択し、前記選択された値を用いて前記プラズマ処理結果を予測し、
前記第一の所定の値は、前記プラズマ処理結果を予測する予測式の予測誤差が許容値となるように規定された値であることを特徴とする解析方法。
【請求項11】
請求項９に記載の解析方法において、
前記第一の指標は、標準偏差または前記標準偏差の二乗値を用いて求められる値であることを特徴とする解析方法。
前記第一の指標は、標準偏差または前記標準偏差の二乗値を用いて求められる値であることを特徴とする解析方法。
【請求項12】
請求項９または請求項１０に記載の解析方法において、
前記第一の指標は、標準偏差を前記発光の強度の平均値により除した値であることを特徴とする解析方法。
前記第一の指標は、標準偏差を前記発光の強度の平均値により除した値であることを特徴とする解析方法。
【請求項13】
プラズマの発光のデータを解析する解析方法において、
プラズマ処理結果と相関がある前記発光の波長を求めるとともに前記発光の強度分布のばらつきを示す第一の指標が第一の所定の値より大きい波長を前記求められた波長の中から選択し、前記選択された波長を用いて前記プラズマ処理結果を予測する、
または、複数波長の各々の発光強度を用いて演算され前記プラズマ処理結果と相関がある値を求めるとともに前記求められた値の分布のばらつきを示す第二の指標が第二の所定の値より大きい値を前記求められた値の中から選択し、前記選択された値を用いて前記プラズマ処理結果を予測し、
前記第一の指標は、前記プラズマの処理が行われる試料の異なる２つの集まりから求められた各々の標準偏差の比であることを特徴とする解析方法。
プラズマ処理結果と相関がある前記発光の波長を求めるとともに前記発光の強度分布のばらつきを示す第一の指標が第一の所定の値より大きい波長を前記求められた波長の中から選択し、前記選択された波長を用いて前記プラズマ処理結果を予測する、
または、複数波長の各々の発光強度を用いて演算され前記プラズマ処理結果と相関がある値を求めるとともに前記求められた値の分布のばらつきを示す第二の指標が第二の所定の値より大きい値を前記求められた値の中から選択し、前記選択された値を用いて前記プラズマ処理結果を予測し、
前記第一の指標は、前記プラズマの処理が行われる試料の異なる２つの集まりから求められた各々の標準偏差の比であることを特徴とする解析方法。
【請求項14】
プラズマの発光のデータを解析する解析方法において、
プラズマ処理結果と相関がある前記発光の波長を求めるとともに前記発光の強度分布のばらつきを示す第一の指標が第一の所定の値より大きい波長を前記求められた波長の中から選択し、前記選択された波長を用いて前記プラズマ処理結果を予測する、
または、複数波長の各々の発光強度を用いて演算され前記プラズマ処理結果と相関がある値を求めるとともに前記求められた値の分布のばらつきを示す第二の指標が第二の所定の値より大きい値を前記求められた値の中から選択し、前記選択された値を用いて前記プラズマ処理結果を予測し、
標準偏差を前記発光の強度の平均値により除した値と前記プラズマの処理が行われる試料の異なる２つの集まりから求められた各々の標準偏差の比が前記指標として用いられることを特徴とする解析方法。
プラズマ処理結果と相関がある前記発光の波長を求めるとともに前記発光の強度分布のばらつきを示す第一の指標が第一の所定の値より大きい波長を前記求められた波長の中から選択し、前記選択された波長を用いて前記プラズマ処理結果を予測する、
または、複数波長の各々の発光強度を用いて演算され前記プラズマ処理結果と相関がある値を求めるとともに前記求められた値の分布のばらつきを示す第二の指標が第二の所定の値より大きい値を前記求められた値の中から選択し、前記選択された値を用いて前記プラズマ処理結果を予測し、
標準偏差を前記発光の強度の平均値により除した値と前記プラズマの処理が行われる試料の異なる２つの集まりから求められた各々の標準偏差の比が前記指標として用いられることを特徴とする解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プラズマを用いて半導体のウェハを処理するプラズマ処理装置およびプラズマ処理データを解析する解析方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体ウェハ上に形成される半導体装置などの微細形状を得るために物質を電離した状態（プラズマ状態）にし、その物質の作用（ウェハ表面における反応）によりウェハ上の物質を取り去るプラズマ処理が行われる。尚、半導体装置の微細形状の幅や深さなどの寸法や、プラズマ処理装置が微細形状を形成する際の速度（エッチレート）を以下では処理結果指標と呼ぶ。
【0003】
プラズマ処理装置では、同一のプラズマ処理条件で処理を行っても様々な外乱やプラズマ状態の経時変化により同一の処理結果指標を得ることは困難になっている。そのため、処理結果指標を安定化させるためにプラズマ処理装置には、エッチング中に計測された装置のモニタデータを用いて処理結果指標を予測し、予測した結果に基づいてプラズマ処理条件を変更する制御技術が適用されている。モニタデータには、プラズマ処理中のプラズマの発光や半導体ウェハ表面の反射光などを分光器で計測した分光器計測データが用いられる。
【0004】
分光器計測データを用いて処理結果指標を予測する方法として、以下に示す方法が知られている。
【0005】
特許文献１には、処理結果データ自体に誤差が含まれていても， その誤差の影響が極力及ばないように運転データと処理結果データとの相関関係（ 回帰式，モデル）を求めることができ， これにより被処理基板を処理したときの処理結果の予測精度を向上させることができる基板処理装置の予測方法及び予測装置が開示されている。
【0006】
また、特許文献２には、記憶部２２のエッチング処理結果データ記憶領域２３に記憶されたエッチング処理結果データと、ＯＥＳデータ記憶領域２４に記憶されたＯＥＳデータとを用いて、波長と時間区間の組合せごとに発光強度にてエッチング処理結果を予測するときの予測誤差を複数のウェハを用いて順次評価し、エッチング処理結果の予測に用いる波長と時間区間の組合せを特定する処理を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２００７−２５０９０２号公報
【特許文献2】特開２０１６−２５１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献１に示す方法は、運転データとCDシフト量との相関関係を用いて、運転データからCDシフト量を予測するための関数（以下、予測モデルと呼ぶ）を作成している。また、特許文献２に開示された方法は、エッチング処理結果を予測するときの予測誤差に基づいてエッチング処理結果の予測に用いるための最適な波長と時間区間の組合せを特定する。
【0009】
しかし、特許文献１及び２に開示された予測モデルは、予測モデル作成時にはエッチング処理結果と相関があっても、予測モデル作成後には相関が悪化する場合がある。また、このような場合、予測誤差拡大の要因となる。このようなことから特許文献１及び２に開示された予測モデルには、ある系が応力や環境の変化といった外乱の影響によって変化することを阻止する内的な仕組み、または性質のこと、つまり、ロバスト性が考慮されていないと言える。このため、収集したモニタデータと処理結果指標データの間に高い相関があるだけでなく、新たに計測されたモニタデータにおいて処理結果指標を高い精度で予測できることが必要である。
【0010】
そこで本発明は、収集されたモニタデータと処理結果指標データの間に高い相関があるとともに新たに計測されたモニタデータにおいても処理結果指標を高い精度で予測できるプラズマ処理装置及び解析方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、プラズマを用いて試料がプラズマ処理される処理室と、前記プラズマの発光のデータを解析する解析部とを備えるプラズマ処理装置において、前記解析部は、プラズマ処理結果と相関がある前記発光の波長を求めるとともに前記試料間における前記発光の強度分布のばらつきを示す第一の指標が第一の所定の値より大きい波長を前記求められた波長の中から選択し、前記選択された波長を用いて前記プラズマ処理結果を予測する、または、複数波長の各々の発光強度を用いて演算され前記プラズマ処理結果と相関がある値を求めるとともに前記求められた値の分布のばらつきを示す第二の指標が第二の所定の値より大きい値を前記求められた値の中から選択し、前記選択された値を用いて前記プラズマ処理結果を予測することを特徴とする。【0012】
また、本発明は、試料のプラズマ処理に用いられるプラズマの発光のデータを解析する解析方法において、プラズマ処理結果と相関がある前記発光の波長を求めるとともに前記試料間における前記発光の強度分布のばらつきを示す第一の指標が第一の所定の値より大きい波長を前記求められた波長の中から選択し、前記選択された波長を用いて前記プラズマ処理結果を予測する、または、複数波長の各々の発光強度を用いて演算され前記プラズマ処理結果と相関がある値を求めるとともに前記求められた値の分布のばらつきを示す第二の指標が第二の所定の値より大きい値を前記求められた値の中から選択し、前記選択された値を用いて前記プラズマ処理結果を予測することを特徴とする。【発明の効果】
【0013】
本発明により、収集されたモニタデータと処理結果指標データの間に高い相関があるとともに新たに計測されたモニタデータにおいても処理結果指標を高い精度で予測できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の一実施の形態に係るプラズマ処理装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施の形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ処理部の概略の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の一実施の形態に係る処理結果指標の予測と制御の処理を説明するフロー図である。
【図4】分光器計測データを説明するグラフである。
【図5】時間平均した分光器計測データを説明するグラフである。
【図6】本発明の一実施の形態に係る分光器計測データ記憶領域を示す図である。
【図7】本発明の一実施の形態に係る処理結果指標データ記憶領域を示す図である。
【図8】本発明の一実施の形態に係るエレメント波長データ記憶領域を示す図である。
【図9】本発明の一実施の形態に係る参照用分光器計測データ記憶領域を示す図である。
【図10】本発明の一実施の形態に係る閾値データ記憶領域を示す図である。
【図11】本発明の一実施の形態に係るモニタ候補データ記憶領域を示す図である。
【図12】本発明の一実施の形態に係る相関・ばらつきデータ記憶領域を示す図である。
【図13】本発明の一実施の形態に係るモニタデータ記憶領域を示す図である。
【図14】本発明の一実施の形態に係る予測モデルデータ記憶領域を示す図である。
【図15】本発明の一実施の形態に係る演算部の解析処理手順を示すフローである。
【図16】本発明の一実施の形態に係る解析処理の実行を指示する画面の正面図である。
【図17】本発明の一実施の形態に係る解析処理の結果を表示する画面の正面図である。
【図18a】変動係数が大きいデータ項目の発光強度モニタ値と処理結果指標の散布図である。
【図18b】変動係数が小さいデータ項目の発光強度モニタ値と処理結果指標の散布図である。
【図19a】標準偏差比が大きいデータ項目の発光強度モニタ値と処理結果指標の散布図である。
【図19b】標準偏差比が小さいデータ項目の発光強度モニタ値と処理結果指標の散布図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0016】
最初にプラズマ処理装置について説明する。本実施例では、図１のプラズマ処理装置の構成図に示すようにプラズマ処理装置１は、プラズマ処理部１０と解析部２０と入力部３０と出力部３１と通信インタフェース部（通信ＩＦ部）３２とを有し、これらはバス３３を介して相互に接続されている。
【0017】
プラズマ処理部１０はプラズマ処理室１１と分光器１２と制御部１３と記憶部１４とインタフェース部（ＩＦ部）１５とを備え、プラズマ処理室１１は、プラズマを生成させてウェハをエッチングし、分光器１２は、プラズマ処理が行われる間にプラズマの発光データやウェハ表面やプラズマ処理室内壁面での反射光である分光器計測データを取得する。分光器計測データは、ＩＦ部１５を介して解析部２０の有する記憶部２２に格納される。
【0018】
制御部１３は、プラズマ処理室１１での処理を制御する。制御部１３は、後述の予測モデルを用いてプラズマ処理の処理結果指標を予測し、プラズマ処理条件を調整する処理（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＰＣ、以下、ＡＰＣと称する。）を行う。プラズマ処理部１０の詳細を後述の図２にて説明する。また、制御部１３のＡＰＣの処理の詳細についても後述の図３にて説明する。
【0019】
解析部２０は、処理結果指標の予測に用いるデータ項目を特定し、予測モデルを作成する処理を行う。解析部２０は、データを解析する演算部２１と、記憶部２２と、インタフェース部（ＩＦ部）２１２を備えている。
【0020】
記憶部２２は、プラズマ処理を行ったときに得られた分光器の計測値を記憶する分光器計測データ記憶領域２３と、プラズマ処理を行ったときの処理結果指標を記憶する処理結果指標データ記憶領域２４と、プラズマに含まれる元素や化合物の発する光の波長を記憶するエレメント波長データ記憶領域２５と、分光器計測データのばらつきを比較するための参照用データである参照用分光器計測データ記憶領域２６と、解析の判定に用いる閾値を記憶する閾値データ記憶領域２７と、予測モデルの作成に用いるデータの候補を記憶するモニタ候補データ記憶領域２８と、発光強度と処理結果指標の相関係数や発光強度のばらつきを示す値を記憶する相関・ばらつきデータ記憶領域２９と、予測モデルの作成に用いるデータを記憶するモニタデータ記憶領域２１０と、作成した予測モデルを記憶するための予測モデルデータ記憶領域２１１とを備えている。尚、エレメントとは、原子や化合物等のことである。
【0021】
演算部２１は、記憶部２２の分光器計測データ記憶領域２３に記憶された分光器計測データと、処理結果指標データ記憶領域２４に記憶された処理結果指標データと、エレメント波長データ記憶領域２５に記憶された波長の情報と、参照用分光器計測データ記憶領域２６に記憶された参照用の分光器計測データと、閾値データ記憶領域２７に格納された閾値データと、を用いて予測モデル作成に用いるデータを特定し、特定したデータを用いてプラズマ処理の結果指標を予測する予測モデルを作成して予測モデルデータ記憶領域２１１に格納する処理を行う。また、演算部２１の行う解析処理の詳細については、後述する。
【0022】
入力部３０は、ユーザ操作による情報入力を受け付ける機器であり、例えば、マウスやキーボード等である。出力部３１は、ユーザに対して情報を出力するディスプレイやプリンタ等である。通信ＩＦ部３２は、バス３３や外部ネットワーク等を介して他の装置（処理結果指標を計測する検査装置等とも接続可能である）やシステム（既存の生産管理システム等とも接続可能である）と接続し情報送受信を行うためのインタフェースである。
【0023】
バス３３は、各部（１０，２０，３０，３１，３２）を連結する。各部のＩＦ部（１５，２１２等）は、バス３３を介して情報送受信を行うためのインタフェースである。なお、解析部２０を解析装置として独立させて、プラズマ処理部１０からなるプラズマ処理装置にＩＦ部２１２を介して接続される形態としても良い。
【0024】
次にプラズマ処理部について説明する。プラズマ処理部１０は、プラズマ処理室１１と分光器１２と制御部１３と記憶部１４とＩＦ部１５とを備えている。プラズマ処理室１１は、図２に示すように真空排気手段(図示せず)で内部を真空に排気されるチャンバ１１１と、電源(図示せず)により高周波電力が供給されて真空に排気されたチャンバ１１１の内部にプラズマを生成させる一対の電極１１２ａ及び１１２ｂと、チャンバ１１１の内部を外側から観察する窓１１５と、真空に排気されたチャンバ１１１の内部にウェハ１１４をプラズマ処理するためのプラズマ処理ガスを供給するガス供給部１１７とを備えている。尚、ガス供給部１１７は、複数の種類のガス（ＣＦ４、ＣＨＦ3、Ａｒ等）をそれぞれ供給することが可能となっている。
【0025】
このような構成において、制御部１３からの指示によってプラズマ処理室１１は、試料であるウェハ１１４をチャンバ１１１の内部に配置された試料台である電極１１２ｂに載置してチャンバ１１１の内部を排気手段(図示せず)で真空に排気した状態で、ガス供給部１１７からプラズマ処理ガスを供給し、電源(図示せず)により電極１１２ａ及び電極１１２ｂに高周波電力を印加することによって、電極１１２ａと１１２ｂとの間にプラズマ処理ガスをプラズマ化させる。プラズマ化されたガスをウェハ１１４に反応させることによりウェハ１１４をエッチングする。
【0026】
プラズマ１１３は、ガス供給部１１７から供給されたプラズマ処理ガスに含まれるエレメントやウェハ１１４からエッチングの過程で発生したエレメントを含んでおり、プラズマ化されたガスに含まれているエレメントに応じた波長の光１１６を発生させる。
【0027】
発生した光１１６は、窓１１５を通して分光器１２にて計測され、ＩＦ部１５を介して解析部２０の記憶部２２の分光器計測データ記憶領域２３に記憶される。尚、外部光源(図示せず)を用いてチャンバ１１１の壁面やウェハ１１４に光を照射し、分光器１２でその反射光や透過光を計測するようにしても良い。
【0028】
制御部１３は、プラズマ処理室１１の制御に加えて、後述の処理結果指標の予測とプラズマ処理条件の制御（ＡＰＣ）に示す、分光器１２で計測された分光器計測データを入力としてレシピを変更する処理も行う。記憶部１４は、処理結果指標の予測値を算出するための計算式として、後述の予測モデルデータ記憶領域２１１に記憶されるデータのコピーが記憶される。
【0029】
プラズマ処理の終了後、処理されたウェハ１１４は、チャンバ１１１から搬出されて検査装置等の別の装置に搬送される。また、新たな別のウェハ１１４がプラズマ処理部１０に搬入されてプラズマ処理が行われる。処理されたウェハ１１４は、検査装置等の別の装置にてプラズマ処理の結果として得られるパターンの形状の寸法などが計測される。この形状の寸法などは処理結果指標データとして、記憶部２２の処理結果指標データ記憶領域２４に記憶される。
【0030】
次に分光器計測データについて説明する。図５に分光器１２にて計測されたプラズマ発光の分光器計測データの例として波形信号３０１を示す。分光器計測データの波形信号３０１は、波長と時間の２次元の要素を持ち、各波長、各時間についてそれぞれ計測された発光強度の値を表している。
【0031】
また、図４に分光器計測データの各波長についてそれぞれ計測された発光強度の値の時間平均を計算した値の例を示す。時間平均は、例えば、所定のプラズマ処理ガスによるプラズマ処理の開始から終了までの時間について平均が取れられる。この分光器計測データの平均値は、計測されたウェハのＩＤと共に後述の分光器計測データ記憶領域２３に格納される。尚、分光器計測データ記憶領域２３に格納される値は、時間区間の平均値に限らず、最大値や最小値、中央値などの値でも良い。
【0032】
次にＡＰＣを用いたプラズマ処理条件の制御について説明する。図３に制御部１３にて行われるＡＰＣの処理の例を示す。ウェハのプラズマ処理が完了すると、ＡＰＣを実行するように設定されている場合、制御部１３は、記憶部１４に格納されている予測モデルで指定された波長や波長の組合せについて分光器１２で計測した分光器計測データの発光強度の平均値を算出する。または発光強度の平均値を別の発光強度の平均値で除した値を算出する（Ｓ１０１）。以降では、発光強度の平均値や発光強度の平均値を別の発光強度の平均値で除した値を発光強度モニタ値と呼ぶ。なお、発光強度の最大値や最小値、中央値を発光強度モニタ値としてもよい。
【0033】
次に制御部１３は、記憶部１４に格納されている予測モデルで指定された係数を発光強度モニタ値に掛けることにより、処理結果指標の予測値を算出する（Ｓ１０２）。さらに制御部１３は、処理結果指標の予測値と目標値の差分に基づいてプラズマ処理条件を調整する（Ｓ１０３）。プラズマ処理条件としては、例えば、ガス供給部１１１７から供給するプラズマ処理ガスの流量（ガス流量）が調整される。また、Ｓ１０３においては、プラズマ処理条件の調整をするだけでなく、処理結果指標の予測値と目標値の差分が予め定めた閾値よりも大きい場合に異常としてアラームを報知する構成としても良い。
【0034】
次に解析部について説明する。図１に示すように解析部２０は、演算部２１と記憶部２２とＩＦ部２１２を備える。記憶部２２は、分光器計測データ記憶領域２３と処理結果指標データ記憶領域２４とエレメント波長データ記憶領域２５と参照用分光器計測データ記憶領域２６と閾値データ記憶領域２７とモニタ候補データ記憶領域２８と相関・ばらつきデータ記憶領域２９とモニタデータ記憶領域２１０と予測モデルデータ記憶領域２１１とを備えている。
【0035】
分光器計測データ記憶領域２３には、ウェハ毎にプラズマ処理中に分光器１２で計測されて得られた分光器計測データを特定する情報が格納される。図６は、分光器計測データ記憶領域２３の例である分光器計測データテーブル２３ａを示す。本テーブルは、ウェハＩＤ欄２３ｂ、発光強度欄２３ｃ等の各フィールドを有する。ウェハＩＤ欄２３ｂには、ウェハ１１４を特定する情報が格納される。ウェハＩＤ欄２３ｂに格納される値は、後述する処理結果指標データテーブル２４ａのウェハＩＤ欄２４ｂに格納された値と対応付けられており、それぞれのウェハをプラズマ処理する際に得られた分光器計測データと処理結果指標とを対応付けられるようになっている。
【0036】
発光強度欄２３ｃには、分光器１２により計測された分光器計測データを特定する情報が格納される。発光強度欄２３ｃは、図６の２３ｄに示すように波長ごとにフィールドが分割されており、それぞれのフィールドには各波長における発光強度をプラズマ処理時間で平均した値が格納される。また、各行がその分光器計測データを計測したウェハのＩＤと対応付くようになっている。
【0037】
尚、格納される分光器計測データは、ウェハをエッチングするためのプラズマ処理の際に得られた分光器計測データであっても良いし、ウェハをエッチングする前にプラズマ処理室１１の状態を整えるために行われるプラズマ処理の際に得られた分光器計測データであってもよい。また、格納される値は、発光強度のプラズマ処理時間での平均値ではなく、最大値や最小値、中央値であっても良いし、プラズマ処理の中間時点での発光強度の値など、ある指定した時間における発光強度の値であっても良い。
【0038】
処理結果指標データ記憶領域２４には、ウェハ毎のプラズマ処理の結果を特定する情報が格納される。図７は、処理結果指標データ記憶領域２４の例である処理結果指標データテーブル２４ａを示す。本テーブルは、ウェハＩＤ欄２４ｂ、処理結果指標欄２４ｃ等の各フィールドを有する。ウェハＩＤ欄２４ｂには、ウェハ１１４を特定する情報が格納される。ウェハＩＤ欄２４ｂに格納される値は、分光器計測データテーブル２３ａのウェハＩＤ欄２３ｂに格納された値と対応付けられている。処理結果指標欄２４ｃには、プラズマ処理の結果を特定する情報が格納される。
【0039】
例えば、プラズマ処理後にプラズマ処理装置１に接続された計測装置などを用いてウェハＩＤ欄２３ｂにて特定されるウェハ１１４の表面形状を計測した結果（例えば、測長ＳＥＭや光学式計測装置などの計測装置で計測したウェハ１１４上に形成されたパターンの寸法、パターン間の寸法など）が格納される。ウェハ毎に表面形状の寸法情報が通信ＩＦ部３２を介して処理結果指標データ記憶領域２４に格納される。また、ウェハ毎にプラズマ処理条件が調整された場合には、プラズマ処理条件の調整量と処理結果指標の変更量の相関関係の関数を用いてプラズマ処理条件の調整量による処理結果指標の変更量を算出し、計測された処理結果指標を処理結果指標の変更量により補正した値を処理結果指標データ記憶領域２４に格納してもよい。
【0040】
エレメント波長データ記憶領域２５には、プラズマに含まれるエレメントの発する光の波長を特定する情報が格納される。図８は、エレメント波長データ記憶領域２５の例であるエレメント波長データテーブル２５ａを示す。本テーブルは、エレメント欄２５ｂと波長欄２５ｃ等の各フィールドを有する。エレメント欄２５ｂには、プラズマ中に含まれるエレメント（元素や化合物）の候補を特定する情報が格納される。波長欄２５ｃには、エレメントの発する光の波長を特定する情報が格納される。
【0041】
参照用分光器計測データ記憶領域２６には、分光器計測データの参照値として処理結果指標データと対応付けられていない分光器計測データがウェハ毎に格納される。格納される分光器計測データは、例えば、抜き取り計測を行ったために処理結果指標を計測できないウェハをプラズマ処理した場合の分光器計測データや寸法など処理結果指標を計測できないダミーのウェハをプラズマ処理したときの分光器計測データが格納される。尚、格納されるデータは、プラズマ処理装置１以外のプラズマ処理装置で計測された分光器計測データであってもよい。
【0042】
図９は、参照用分光器計測データ記憶領域２６の例である参照用分光器計測データテーブル２６ａを示す。本テーブルは、参照用ウェハＩＤ欄２６ｂ、参照用ウェハ発光強度欄２６ｃ、等の各フィールドを有する。参照用ウェハＩＤ欄２６ｂには、ウェハ１１４を特定する情報が格納される。参照用ウェハ発光強度欄２６ｃには、分光器１２で計測された分光器計測データを特定する情報が格納される。参照用ウェハ発光強度欄２６ｃは、図９の２６ｄに示すように波長毎にフィールドが分割されており、それぞれのフィールドには各波長における発光強度をプラズマ処理時間で平均した値が格納される。
【0043】
また、各行がその分光器計測データを計測したウェハのＩＤと対応付くようになっている。参照用ウェハ発光強度欄２６ｃは、分光器計測データテーブル２３ａの発光強度欄２３ｃと対応付く発光強度の計算値が格納される。例えば、発光強度欄２３ｃにウェハを加工するためのプラズマ処理の際に得られた分光器計測データが格納される場合には、参照用ウェハ発光強度欄２６ｃにも同様の分光器計測データが格納され、発光強度欄２３ｃにウェハをエッチングする前にプラズマ処理室１１の状態を整えるために行われるプラズマ処理の際に得られた分光器計測データが格納される場合には、参照用ウェハ発光強度欄２６ｃにも同様の分光器計測データが格納される。閾値データ記憶領域２７には、後述する解析処理に用いる閾値を特定する情報が格納される。
【0044】
図１０は、閾値データ記憶領域２７の例である閾値データテーブル２７ａを示す。本テーブルは、閾値１欄２７ｂ、閾値２欄２７ｃ、閾値３欄２７ｄ等の各フィールドを有する。閾値１欄２７ｂには、後述する解析処理にて相関係数の判定に用いる閾値が格納される。
閾値２欄２７ｃには、後述する解析処理にて変動係数の判定に用いる閾値が格納される。
そして閾値３欄２７ｄには、後述する解析処理にて標準偏差比の判定に用いる閾値が格納される。モニタ候補データ記憶領域２８には、予測モデルの作成に用いるデータ項目の候補について発光強度モニタ値を特定する情報が格納される。
【0045】
図１１は、モニタ候補データ記憶領域２８の例であるモニタ候補データテーブル２８ａを示す。本テーブルは、ウェハＩＤ欄２８ｂ、発光強度モニタ値候補欄２８ｃ等の各フィールドを有する。ウェハＩＤ欄２８ｂには、ウェハ１１４を特定する情報が格納される。ウェハＩＤ欄２８ｂに格納される値は、前述の分光器計測データテーブル２３ａのウェハＩＤ欄２３ｂに格納された値と対応付けられている。従って、処理結果指標データテーブル２４ａのウェハＩＤ欄２４ｂに格納された値と対応付けられている。
【0046】
発光強度モニタ値候補欄２８ｃには、分光器計測データテーブル２３ａの発光強度欄２３ｃの特定の波長に格納された値、または複数の波長に格納された値の比が格納される。発光強度モニタ値候補欄２８ｃは、図１１の２８ｄに示すようにデータ項目ごとにフィールドが分割されており、それぞれのフィールドは波長または複数の波長の比を表している。例えば、「７０７ｎｍ」の列には、各ウェハにおける７０７ｎｍの波長における発光強度の値が格納される。また「２８８ｎｍ／７０７ｎｍ」の列には、各ウェハにおいて２８８ｎｍの波長における発光強度の値を７０７ｎｍの波長における発光強度で除した値が格納される。尚、格納される値は、指定された波長を含む予め定められた範囲（プラスマイナス数ｎｍの範囲）における発光強度の最大値や平均値としてもよい。
【0047】
相関・ばらつきデータ記憶領域２９には、発光強度モニタ値を算出するデータ項目（波長または複数の波長の組合せ）毎に発光強度モニタ値と処理結果指標データとの相関を特定する情報や発光強度モニタ値のばらつきを特定する情報と、データ項目を相関やばらつきで評価した結果を特定する情報が格納される。図１２は、相関・ばらつきデータ記憶領域２９の例である相関・ばらつきデータテーブル２９ａを示す。本テーブルは、データ項目欄２９ｂ、相関係数欄２９ｃ、相関判定欄２９ｄ、変動係数欄２９ｅ、標準偏差比欄２９ｆ、変動係数判定欄２９ｇ、標準偏差比判定欄２９ｈ、選択データ項目欄２９ｉ等の各フィールドを有する。
【0048】
データ項目欄２９ｂには、発光強度モニタ値を算出するための波長または複数の波長を特定する情報が格納される。データ項目欄２９ｂの各行は、モニタ候補データテーブル２８ａの発光強度モニタ値候補欄２８ｃの各列と対応付けられている。相関係数欄２９ｃには、データ項目欄２９ｂで特定される発光強度モニタ値と処理結果指標データとの相関係数を特定する情報が格納される。相関判定欄２９ｄには、相関係数欄２９ｃに格納された相関係数が所定の閾値よりも大きいデータ項目を特定するための情報が格納される。変動係数欄２９ｅには、データ項目欄２９ｂで特定される発光強度モニタ値の変動係数を特定する情報が格納される。
【0049】
標準偏差比欄２９ｆには、データ項目欄２９ｂで特定される発光強度モニタ値の標準偏差比を特定する情報が格納される。変動係数判定欄２９ｇには、変動係数欄２９ｅに格納された変動係数が、所定の閾値より大きいデータ項目を特定するための情報が格納される。標準偏差比判定欄２９ｈには、標準偏差比欄２９ｆに格納された標準偏差比が所定の閾値より大きいデータ項目を特定するための情報が格納される。選択データ項目欄２９ｉには、データ項目欄２９ｂに格納されたデータ項目の中で予測モデルの作成に用いるデータ項目を特定するための情報が格納される。モニタデータ記憶領域２１０には、予測モデルの作成に用いる発光強度モニタ値を特定する情報が格納される。
【0050】
図１３は、モニタデータ記憶領域２１０の例であるモニタデータテーブル２１０ａを示す。本テーブルは、ウェハＩＤ欄２１０ｂ、発光強度モニタ値欄２１０ｃ、等の各フィールドを有する。ウェハＩＤ欄２１０ｂには、ウェハ１１４を特定する情報が格納される。ウェハＩＤ欄２１０ｂに格納される値は、前述のモニタ候補データテーブル２８ａのウェハＩＤ欄２８ｂと対応付けられている。発光強度モニタ値欄２１０ｃには、分光器計測データテーブル２３ａの発光強度欄２３ｃの特定の波長に格納された値、または複数の波長に格納された値の比が格納される。
【0051】
発光強度モニタ値２１０ｃは、図１３の２１０ｄに示すようにデータ項目ごとにフィールドが分割されており、それぞれのフィールドは波長または複数の波長の組合せを表している。前述のモニタ候補データテーブル２８ａの発光強度モニタ値候補欄２８ｃのデータ項目うち、後述の解析処理で選択されたデータ項目の発光強度モニタ値が格納される。予測モデルデータ記憶領域２１１には、作成した予測モデルのデータ項目や係数を特定する情報が格納される。
【0052】
図１４は、予測モデルデータ記憶領域２１１の例である予測モデルデータテーブル２１１ａを示す。本テーブルは、定数項欄２１１ｂ、予測モデルデータ項目欄２１１ｃ、係数欄２１１ｄ、等の各フィールドを有する。定数項欄２１１ｂには、予測モデルの定数項（切片）の値を特定する情報が格納される。予測モデルデータ項目欄２１１ｃには、発光強度モニタ値を算出する波長また波長の組合せを特定する情報が格納される。格納される情報は、後述の解析処理で選択されたデータ項目であり、相関・ばらつきデータテーブル２９ａの選択データ項目欄２９ｉに格納された情報と対応付けられている。
【0053】
係数欄２１１ｄには、予測モデルデータ項目欄２１１ｃに格納された波長または波長の組合せで計算される発光強度モニタ値に掛ける係数を特定する情報が格納される。定数項欄２１１ｂに格納された情報と、発光強度モニタ値に係数欄２１１ｄの係数を掛けた値と、の和が処理結果指標データの予測値として利用される。
【0054】
次に解析部２０の解析処理について説明する。本実施例による解析処理の方法は、プラズマを用いてウェハを処理するプラズマ処理において、処理結果指標を予測するための分光器計測データのデータ項目（波長または波長の組合せ）を特定する解析方法である。本実施例による解析処理の方法は、分光器計測データのデータ項目それぞれについて発光強度モニタ値と処理結果指標との相関の強さと、発光強度モニタ値のばらつきの大きさを示す変動係数と標準偏差比の大きさを評価し、処理結果指標の予測に用いるデータ項目を特定し、処理結果指標を予測する予測モデルを作成する。以下に、本実施例による解析処理の方法を具体的に説明する。
【0055】
生産工程でプラズマ処理装置１を用いて複数のウェハを順次、プラズマ処理する前の段階としてプラズマ処理装置１を使用する装置管理者が処理結果指標の予測に用いる予測モデルを作成するために解析部２０において解析処理を実行する。予測モデルは、プラズマ処理の対象であるウェハ表面上の膜の構成などによって変化するため、プラズマ処理の立上げ時には、適宜、本解析処理を実行することが必要になる。本解析処理により決定したプラズマ処理の条件を用いて生産工程（量産工程）においてプラズマ処理装置１を用いて複数のウェハが順次、プラズマ処理される。次に解析部２０において実行される解析処理の流れを図１５を用いて説明する。
【0056】
図１６に示すような表示画面Ｄ１００上で装置管理者が解析処理の実行を入力すると解析部２０は解析処理を行う。最初にエレメント指定による予測モデルの作成の場合には（Ｓ２０１、Ｙｅｓ）、指定されたエレメントの発光を示す波長および波長の組合せを発光強度モニタ値の算出に用いるデータ項目として相関・ばらつきデータ記憶領域２９に格納する（Ｓ２０２）。波長指定による予測モデルの作成の場合には、装置管理者の指定した波長をデータ項目として相関・ばらつきデータ記憶領域２９に格納する（Ｓ２０１、Ｎｏ）。
【0057】
次に格納されたデータ項目それぞれについて発光強度モニタ値を算出し、発光強度モニタ値と処理結果指標データとの相関係数を算出し（Ｓ２０３〜Ｓ２０６）、相関の強いデータ項目を特定する（Ｓ２０７）。相関の強いデータ項目については、それぞれ、発光強度モニタ値のばらつきを表す指標である変動係数と標準偏差比を算出する（Ｓ２０８〜Ｓ２１１）。さらに算出した変動係数の大きいデータ項目と標準偏差比の大きいデータ項目を特定し（Ｓ２１２、Ｓ２１３）、両者の大きいデータ項目（発光強度モニタ値のばらつきの大きいデータ項目）を予測モデルに用いるデータ項目として特定する（Ｓ２１４）。
【0058】
特定したデータ項目における発光強度モニタ値と処理結果指標データとを用いて予測モデルを作成し（Ｓ２１５）、作成した予測モデルを表示画面Ｄ２００上で装置管理者に提示することにより（Ｓ２１６）解析処理を終了する。次に、各ステップの詳細を説明する。
【0059】
Ｓ２０１における演算部２１は、図１６に示す表示画面Ｄ１００上で、装置管理者によって指定エレメント欄Ｄ１０１に波長を計算するエレメントが入力され、実行１ボタンＤ１０２がクリックされた場合、または、装置管理者によって指定データ項目欄Ｄ１０３に波長または波長の組合せが入力され、実行２ボタンＤ１０４がクリックされると、解析処理を開始する。演算部２１は、実行１ボタンＤ１０２がクリックされた場合、すなわちエレメント指定による解析処理を実行する場合には、次に処理Ｓ２０２に進む。また、実行２ボタンＤ１０４がクリックされた場合、すなわち、波長指定により解析処理を実行する場合には、指定データ項目欄Ｄ１０３に格納された情報を相関・ばらつきデータテーブル２９ａのデータ項目欄２９ｂに格納し、処理Ｓ２０３に進む。
【0060】
Ｓ２０２における演算部２１は、エレメントの情報を用いて相関・ばらつきデータテーブル２９ａのデータ項目欄２９ｂに格納する情報を作成する。演算部２１は、指定エレメント欄Ｄ１０１に格納されたエレメントの情報を用いてエレメント波長データテーブル２５ａのエレメント欄２５ｂについて該当するエレメントを特定し、当該エレメントと同一行に格納されている波長欄２５ｃの情報を全て取得する。取得した波長については、波長の比を取る組合せ（例：２５２ｎｍ／７０７ｎｍ）を作成し、取得した波長および作成した波長の組合せの情報を相関・ばらつきデータテーブル２９ａのデータ項目欄２９ｂに格納する。Ｓ２０３における演算部２１は、相関・ばらつきデータテーブル２９ａのデータ項目欄２９ｂに格納されたそれぞれのデータ項目について次の処理Ｓ２０４、２０５を実行する。
【0061】
Ｓ２０４における演算部２１は、データ項目欄２９ｂに格納された波長または波長の組合せの情報を用いて分光器計測データテーブル２３ａの発光強度欄２３ｃの当該波長にて指定される発光強度をウェハＩＤそれぞれについて取得し、取得した値を発光強度モニタ値としてモニタ値候補データテーブル２８ａの発光強度モニタ値候補欄２８ｃに格納する。さらに発光強度モニタ値候補欄２８ｃには、データ項目（波長・波長の組合せ）を併せて格納する。また、データ項目が波長の組合せの場合には、１つの指定される波長における発光強度をもう１つの指定される波長における発光強度で除した値を発光強度モニタ値として発光強度モニタ値候補欄２８ｃに格納する。
【0062】
Ｓ２０５における演算部２１は、さらに発光強度モニタ値と処理結果指標の相関の強さを示す情報である相関係数を以下の式（１）を用いて算出する。
【0063】
【数1】
【0064】
上記の式において、ｃｒは相関係数を示している。ｅｉは発光強度モニタ値の第ｉ番目の値（発光強度モニタ値候補欄２８ｃの当該データ項目の第ｉ行に格納された値）を、ｒｉは処理結果指標データテーブル２４ａの処理結果指標データ欄２４ｂの第ｉ行目に格納された値を示している。ｍｅは、発光強度モニタ値の平均値を示し、ｍｒは処理結果指標データ欄２４ｂに格納された値の平均値を示している。ｎは、処理結果指標データテーブル２４ａおよびモニタ候補データテーブル２８ａの行数を示している。Σ記号は、処理結果指標データテーブル２４ａおよびモニタ候補データテーブル２８ａの全ての行についての和をとることを示している。演算部２１は、算出した相関係数（ｃｒ）を相関・ばらつきデータテーブル２９ａの相関係数欄２９ｃの当該データ項目の行に格納する。
【0065】
Ｓ２０６における演算部２１は、全てのデータ項目について相関係数の算出を行った場合には、処理Ｓ２０７に進む。まだ計算していないデータ項目がある場合には、再度、処理Ｓ２０４、Ｓ２０５を実行する。Ｓ２０７における演算部２１は、相関・ばらつきデータテーブル２９ａの相関係数欄２９ｃを参照し、相関の強いデータ項目を特定する。演算部２１は、相関・ばらつきデータテーブル２９ａの各行について相関係数欄２９ｃに格納された値の絶対値と、閾値データテーブル２７ａの閾値１欄２７ｂに格納された値とを比較し、相関係数欄２９ｃに格納された値の絶対値の方が大きい場合には、当該行の相関判定欄２９ｄに相関の強いことを示す「○」を入力する。
【0066】
尚、相関の強さを判定するための閾値は、ウェハ数（モニタ候補データテーブル２８ａの行数）に基づいてウェハ数が小さいほど大きくなるように補正をしてもよい。また、本実施例では絶対値に基づいて相関の強さを判定したが、相関の検定を用いて相関の有無を判定し、相関のあると判定された場合に「○」を入力する方式としてもよい。Ｓ２０８における演算部２１は、相関の強いと判定したデータ項目それぞれについて以下の処理Ｓ２０９、Ｓ２１０を実行する。
【0067】
Ｓ２０９における演算部２１は、相関の強いと判定したデータ項目、すなわち相関・ばらつきデータ項テーブル２９ａの相関判定欄２９ｄに「○」の格納されたデータ項目について発光強度モニタ値のばらつきの大きさを示す値として発光強度モニタ値の標準偏差を平均値で除した値である変動係数を以下の式（２）を用いて算出する。
【0068】
【数2】
【0069】
上記の式において、ｃｖは変動係数を示している。ｅｉは、発光強度モニタ値の第ｉ番目の値（発光強度モニタ値候補欄２８ｃの当該データ項目の第ｉ行に格納された値）を示している。ｍｅは、発光強度モニタ値の平均値を示している。ｎは、モニタ候補データテーブル２８ａの行数を示している。Σ記号は、モニタ候補データテーブル２８ａの全ての行についての和をとることを示している。演算部２１は、算出した変動係数（ｃｖ）を相関・ばらつきデータテーブル２９ａの変動係数欄２９ｅの当該データ項目の行に格納する。尚、ここで変動係数を式（２）において平均値ｍｅの代わりに中央値を用いて算出してもよい。
【0070】
Ｓ２１０における演算部２１は、相関の強いと判定したデータ項目、すなわち相関・ばらつきデータ項テーブル２９ａの相関判定欄２９ｄに○の格納されたデータ項目について発光強度モニタ値のばらつきの大きさを示す値として発光強度モニタ値の標準偏差を参照用ウェハの分光器計測データで算出した発光強度モニタ値の標準偏差で除した値である標準偏差比を以下の式（３）を用いて算出する。
【0071】
【数3】
【0072】
上記の式において、ｓｒは標準偏差比を示している。ｅｉは発光強度モニタ値の第ｉ番目の値（発光強度モニタ値候補欄２８ｃの当該データ項目の第ｉ行に格納された値）を示している。ｍｅは発光強度モニタ値の平均値を示している。ｎは、モニタ候補データテーブル２８ａの行数を示している。また、ｒｅｉは参照用分光器計測データテーブル２６ａの参照用ウェハ発光強度欄２６ｃについて当該データ項目で指定される波長または波長の組合せで算出した発光強度モニタ値の第ｉ番目の値（参照用ウェハ発光強度欄２６ｃの第ｉ行について算出した値）を示している。
【0073】
ｍｒｅは、ｒｅｉの平均値を示している。ｍは、参照用分光器計測データテーブル２６ａの行数を示している。Σ記号は、モニタ候補データテーブル２８ａまたは参照用分光器計測データテーブル２６ａの全ての行についての和をとることを示している。演算部２１は、算出した標準偏差比（ｓｒ）を相関・ばらつきデータテーブル２９ａの標準偏差比欄２９ｆの当該データ項目の行に格納する。尚、ここで標準偏差比を式（３）において平均値ｍｅやｍｒｅの代わりに中央値を用いて算出してもよい。
【0074】
Ｓ２１１における演算部２１は、相関の強いと判定した全てのデータ項目について変動係数および標準偏差比の算出を行った場合には、処理Ｓ２１２に進む。まだ計算していないデータ項目がある場合には、再度、処理Ｓ２０９、Ｓ２１０を実行する。Ｓ２１２における演算部２１は、相関・ばらつきデータテーブル２９ａの変動係数欄２９ｅを参照し、変動係数の大きいデータ項目を特定する。演算部２１は、相関・ばらつきデータテーブル２９ａのうち変動係数を計算した行、すなわち相関が強いと判定した行について、変動係数欄２９ｅに格納された値の大きいものから順に順位付けを行い、各データ項目について順位と相関が強いと判定した行数の比を算出し、前記比が閾値データテーブル２７ａの閾値２欄２７ｃに格納された値よりも小さい行については、当該行の変動係数判定欄２９ｇに変動係数が大きいことを示す「○」を入力する。本処理により、相関が強いと判定したデータ項目の中で相対的に変動係数が大きいデータ項目には「○」が入力される。
【0075】
尚、変動係数の判定方法として閾値２欄２７ｃに変動係数の値と比較するための値を格納し、相関・ばらつきデータテーブル２９ａの各行について変動係数欄２９ｅに格納された値と、閾値２欄２７ｃに格納された値とを比較し、変動係数欄２９ｅに格納された値の方が大きい場合には、当該行の変動係数判定欄２９ｇに変動係数の大きいことを示す「○」を入力する形式としても良い。
【0076】
Ｓ２１３における演算部２１は、相関・ばらつきデータテーブル２９ａの標準偏差比欄２９ｆを参照し、標準偏差比の大きいデータ項目を特定する。演算部２１は、相関・ばらつきデータテーブル２９ａのうち標準偏差比を計算した行、すなわち相関が強いと判定した行について標準偏差比欄２９ｆに格納された値の大きいものから順に順位付けを行い、各データ項目について順位と相関が強いと判定した行数の比を算出し、前記比が閾値データテーブル２７ａの閾値３欄２７ｄに格納された値よりも小さい行については、当該行の標準偏差比判定欄２９ｈに標準偏差比が大きいことを示す「○」を入力する。本処理により、相関が強いと判定したデータ項目のうち、相対的に標準偏差比が大きいデータ項目には「○」が入力される。
【0077】
尚、標準偏差比の判定方法として閾値３欄２７ｄに標準偏差比の値と比較するための値を格納し、相関・ばらつきデータテーブル２９ａの各行について標準偏差比欄２９ｆに格納された値と、閾値３欄２７ｄに格納された値とを比較し、標準偏差比欄２９ｆに格納された値の方が大きい場合には、当該行の標準偏差比判定欄２９ｈに標準偏差比の大きいことを示す「○」を入力する形式としても良い。
【0078】
Ｓ２１４における演算部２１は、相関が強く、かつ、変動係数および標準偏差比の大きいデータ項目を予測モデルに用いるデータ項目として特定し、当該データ項目の発光強度モニタ値をモニタデータテーブル２１０ａに格納する。演算部２１は、相関・ばらつきデータテーブル２９ａの変動係数判定欄２９ｇおよび標準偏差比判定欄２９ｈのそれぞれに値の大きいことを示す「○」が格納された行を特定し、選択データ項目欄２９ｉの当該行に予測モデルに用いるデータ項目を示す○を入力する。
【0079】
尚、本実施例においては、複数のデータ項目が選択されているが、後述の予測モデル作成処理（Ｓ２１５）において、１つのデータ項目を用いる単回帰によって予測モデルを作成する場合には、変動係数判定欄２９ｇおよび標準偏差比判定欄２９ｈに「○」の格納された行の中で相関係数の絶対値の最も大きい行を予測モデルに用いるデータ項目として特定してもよい。さらに演算部２１は、モニタ候補データテーブル２８ａの発光強度モニタ値候補欄２８ｃのうち、予測モデルに用いるデータ項目、すなわち選択データ項目欄２９ｉに○の格納されたデータ項目に該当する列の情報をモニタデータテーブル２８ａの発光強度モニタ値欄２１０ｃに複製する。
【0080】
Ｓ２１５における演算部２１は、選択されたデータ項目の発光強度モニタ値を用いて以下の式（４）で表される予測モデルを作成する。
【0081】
【数4】
【0082】
上記の式において、ｙは処理結果指標の予測値を示している。ｂは定数項（切片）を示している。ｘｉは、選択したデータ項目における発光強度モニタ値を示している。ａｉは、選択したデータ項目における発光強度モニタ値に掛ける係数を示している。ｌは、選択したデータ項目の個数を示している。Σ記号は、選択したデータ項目について、発光強度モニタ値と係数の積の和を取ることを示している。式（４）は、一般的な線形回帰の形式であるので、特許文献１にある部分最小二乗法や最小二乗法で定数項および係数を算出することができる。最小二乗法を用いる場合には、定数項ｂおよび係数ａｉは以下の式（５）（６）（７）（８）（９）で求めることができる。
【0083】
【数5】
【0084】
【数6】
【0085】
【数7】
【0086】
【数8】
【0087】
【数9】
【0088】
上記の式において、Ａは、定数項（切片）であるｂの元となるａ０と、係数であるａｉ（ｉ＝１，…ｌ）で表される行列を表している。Ｘは、モニタデータテーブル２１０ａの発光強度モニタ値欄２１０ｃに格納される値であるｘｊｋ（ｊ＝１，…ｎ，ｋ＝１，…ｌ）と１により構成される行列を示している。ｘｊｋは、発光強度モニタ値欄２１０ｃのｋ番目のデータ項目（第ｋ列）のｊ番目のウェハＩＤ（第ｊ行）における発光強度モニタ値を示す。ｍｘｋは、発光強度モニタ値欄２１０ｃのｋ番目のデータ項目（第ｋ列）に格納される発光強度モニタ値の行方向の平均値を示す。Ｙは、処理結果指標データテーブル２４ａの処理結果指標欄２４ｃに格納される値であるｙｊ（ｊ＝１，…ｎ）により構成される行列を示している。ｙｊは、処理結果指標欄２４ｃのｊ番目のウェハＩＤ（第ｊ行）における処理結果指標を示す。
【0089】
尚、式（５）により係数ａｉを算出する前に選択したデータ項目間において発光強度モニタ値の同士の相関が強い場合には、どちらか一方のデータ項目を削除して計算してもよい。演算部２１は、予測モデルに用いるデータ項目を予測モデルデータテーブル２１１ａの予測モデルデータ項目欄２１１ｃに格納し、作成した予測モデルの定数項を定数項欄２１１ｂに格納し、係数を係数欄２１１ｄの予測モデルデータ項目欄２１１ｃに対応付けて格納する。
【0090】
Ｓ２１６における演算部２１は、解析処理の結果として作成した予測モデルを画面上に出力して処理を終了する。演算部２１が装置管理者に提示する出力画面の一例を図１７に示す。図１７に示した出力画面には、予測モデルデータテーブル２１１に格納された予測モデルの情報をＤ２０１の表として表示する。装置管理者がこの予測モデルを用いてＡＰＣを行う場合には、Ｄ２０２の「Ｙｅｓボタン」をクリックする。クリックされると演算部２１は、プラズマ処理部１０の記憶部１４に予測モデルのコピーを格納し、制御部１３にＡＰＣの実行指示を出し、解析処理を終了する。
【0091】
装置管理者がこの予測モデルを利用しない場合には、Ｄ２０３の「Ｎｏボタン」をクリックし、演算部２１は、解析処理を終了する。また、相関・ばらつきデータテーブル２９ａに格納された情報がＤ２０４の表として表示する。装置管理者は、予測モデルに用いるデータ項目および予測モデルに用いるデータ項目の候補について相関やばらつきなどの情報を参照することができる。
【0093】
先ず、変動係数による選択の意味を図１８ａ及び図１８ｂを用いて説明する。図１８ａ及び図１８ｂのそれぞれの図は、発光強度モニタ値を横軸にとり、処理結果指標を縦軸にとった散布図である。図１８ａは、変動係数の大きいデータ項目の例を示し、図１８ｂは、変動係数の小さいデータ項目の例を示している。図１８ａのａ１、ａ３、図１８ｂのｂ１、ｂ３などの各点は、各ウェハにおける計測値を示しており、ａ１、ｂ１は、予測モデルを作成する前に取得された発光強度モニタ値と処理結果指標の例を示している、また、ａ３、ｂ３は、予測モデル作成後にＡＰＣを行う際に新たに取得された発光強度モニタ値と処理結果指標の例を示している。ａ３、ｂ３などの各点は、ａ１、ｂ１等の各点から発光強度モニタ値を同じ割合（Δｍ）だけ減じた点である。これは、分光器の接する計測窓の曇りなどにより、発光強度モニタ値がある一定の割合で減少した状態を示している。ａ１を用いて処理結果指標の予測モデルを作成する場合には、各点からの距離が最小となる直線としてａ２の直線を示す関数が作成される。また、同様にｂ１を用いて予測モデルを作成する場合には、ｂ２の直線を示す関数が作成される。
【0094】
このａ２またはｂ２の予測モデルを用いてａ３およびｂ３のデータについて発光強度モニタ値から処理結果指標を予測する場合、発光強度モニタ値の減少により処理結果指標の予測に誤差が生じる。この場合の誤差は、ΔｐａおよびΔｐｂで与えられ、Δｐａは、Δｐｂよりも小さい。変動係数の大きいデータ項目を用いて予測モデルを作成することにより、計測窓の曇りなどに起因する発光強度モニタ値の減少（もしくは増加）に対して誤差の小さい、ロバスト性を有する予測モデルを作成できる。次に、標準偏差比によるデータ項目の選択の意味を図１９ａ及び図１９ｂを用いて説明する。
【0095】
図１９ａ及び図１９ｂのそれぞれの図の上部にあるグラフは、参照用分光器計測データにおける発光強度モニタ値を横軸にとった散布図であり、下部にあるグラフは、発光強度モニタ値を横軸にとり、処理結果指標を縦軸にとった散布図である。図１９ａは、標準偏差比の大きいデータ項目の例を示し、図１９ｂは、標準偏差比の小さいデータ項目の例を示している。図１９ａのａ０、ｂ０などの各点は、参照用分光器計測データの各ウェハにおける計測値を示しており、そのばらつきの大きさは、「ｓｔｄＲａ」および「ｓｔｄＲｂ」で表される。
【0096】
図１９ａのａ１、ａ３、図１９ｂのｂ１、ｂ３などの各点は、各ウェハにおける計測値を示しており、ａ１、ｂ１は、予測モデルを作成する前に取得された発光強度モニタ値と処理結果指標の例を示し、ａ３、ｂ３は、予測モデル作成後にＡＰＣを行う際に新たに取得された発光強度モニタ値と処理結果指標の例を示している。ａ１およびｂ１のばらつきは、「ｓｔｄａ」、「ｓｔｄｂ」で表される。
【0097】
ａ１を用いて処理結果指標の予測モデルを作成する場合には、各点からの距離が最小となる直線としてａ２の直線を示す関数が作成される。また、同様にｂ１を用いて予測モデルを作成する場合には、ｂ２の直線を示す関数が作成される。
【0098】
標準偏差比が大きい場合と比較して標準偏差比が小さい場合には、予測モデルの作成に用いたデータ（ｂ１）の分布より、発光強度モニタ値が大きくばらつく可能性が高い。そのため。ＡＰＣを行う際には、ｂ３に示すようにｂ１の発光強度モニタ値の分布の外側に新たに発光強度モニタ値が計測される可能性が高い。分布の外側にデータが出力されると、予測モデルをデータの計測されていない範囲へ拡張（外挿）することになるため、誤差が拡大しやすい。標準偏差比の大きいデータ項目を用いて予測モデルを作成することにより、外挿による誤差の発生する可能性を低減できる。
【0099】
上述した通り、図１８及び１９に示すように変動係数及び標準偏差比の大きいデータ項目を選択することにより、ロバスト性を有する予測モデルを作成できるが、理由は以下のように考えられる。
【0100】
通常の量産において、経時変化等により、例えば発光強度値は大きくばらつく場合がある。一方、発光強度値のばらつきが小さい発光の波長において予測モデルを作成した場合、量産データの発光強度値のばらつきが大きい場合における処理結果指標を前記作成された予測モデルによって予測モデル作成時における発光強度値のばらつき範囲外の量産データの発光強度値を予測することは困難となる。このような理由により、ロバスト性を有する予測モデルを作成するためには、変動係数及び標準偏差比の大きいデータ項目を選択して予測モデルを作成することが必要である。
【0101】
以上、本実施例に係る本発明は、プラズマ処理装置より所得されたデータを用いたデータの解析方法において、プラズマ処理の際に得られる複数の波長における発光強度を示す分光器計測データと、プラズマ処理をした半導体ウェハの寸法や加工の速度を示す処理結果指標データを取得し、分光器計測データの波長または波長の組合せであるデータ項目について、発光強度と処理結果指標データの間の相関係数と、発光強度のばらつきを示す変動係数または標準偏差比とを算出し、前記相関係数が大きく、かつ、変動係数または標準偏差比の大きいデータ項目を特定することであり、さらに当該データ項目の発光強度を用いて処理結果指標を予測する予測モデルを作成するようにしたものである。また、これらをプラズマ処理装置に適用したものである。
【0102】
尚、本発明の適用例は、プラズマ処理装置に限定されず、本発明に係るプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法、本実施例に係るデータ解析を行う解析装置及び解析方法に適用することも可能である。
【0103】
前述したように本実施形態のプラズマ処理装置１（解析部２０）が実行する解析方法を用いることによって、処理結果指標の高い予測精度を維持できるデータ項目を特定して予測モデルを作成できる。
【0104】
本実施例によれば、分光器計測データから発光強度モニタ値を算出するデータ項目（波長や波長の組合せ）を適切に求めることができるようになった。これにより、処理結果指標を高精度に予測でき、処理結果指標を更にばらつきを小さく制御することができるようになった。
【0105】
また、本発明により、変動係数の大きな波長を選択することで、発光強度の減少や増加に起因する予測精度の悪化を低減できる。また、標準偏差比の大きな波長を選択することで予測モデルの外挿による予測精度の悪化を低減できる。この２つの効果により、高い予測精度を維持するデータ項目を選択し、処理結果指標を予測することができる。
【0106】
以上、本発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【0107】
１・・・プラズマ処理装置 １０・・・プラズマ処理部 １１・・・プラズマ処理室 １２・・・分光器 １３・・・制御部 １４・・・記憶部 １５・・・ＩＦ部 ２０・・・解析部 ２１・・・演算部 ２２・・・記憶部 ２３・・・分光器計測データ記憶領域 ２４・・・処理結果指標データ記憶領域 ２５・・・エレメント波長データ記憶領域 ２６・・・参照用分光器計測データ記憶領域 ２７・・・閾値データ記憶領域 ２８・・・モニタ候補データ記憶領域 ２９・・・相関・ばらつきデータ記憶領域 ２１０・・・モニタデータ記憶領域 ２１１・・・予測モデルデータ記憶領域 ２１２・・・ＩＦ部 ３０・・・入力部 ３１・・・出力部 ３２・・・通信ＩＦ部 ３３・・・バス