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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023136461
(43)【公開日】2023-09-29
(54)【発明の名称】予測方法及び情報処理装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20230922BHJP
H05H 1/46 20060101ALI20230922BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 101G
H05H1/46 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022042143
(22)【出願日】2022-03-17
(71)【出願人】
【識別番号】000219967
【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】八重樫 圭太
(72)【発明者】
【氏名】高良 穣二
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 貴幸
(72)【発明者】
【氏名】竹田 諒平
(72)【発明者】
【氏名】藤堂 颯哉
(72)【発明者】
【氏名】斎藤 祐介
(72)【発明者】
【氏名】齋野 高遥
【テーマコード（参考）】
2G084
5F004
【Ｆターム（参考）】
2G084AA02
2G084BB02
2G084BB05
2G084BB11
2G084CC04
2G084CC05
2G084CC08
2G084CC12
2G084CC33
2G084DD02
2G084DD15
2G084DD23
2G084DD24
2G084DD37
2G084DD38
2G084FF15
2G084FF27
2G084FF29
2G084FF39
2G084HH03
2G084HH12
2G084HH19
2G084HH21
2G084HH30
2G084HH53
2G084HH55
5F004AA16
5F004BA09
5F004BB12
5F004BB13
5F004BB22
5F004BB23
5F004BB25
5F004BB26
5F004BB28
5F004CB05
(57)【要約】
【課題】プラズマエッチング処理の処理結果を予測すること。
【解決手段】予測方法は、算出工程と、予測工程とを有する。算出工程は、チャンバ内に配置された基板にプラズマエッチング処理を実施した際のチャンバ内の磁場の空間分布値と、基板に対するプラズマエッチング処理の処理結果との相関関係を算出する。予測工程は、算出した相関関係に基づいて、チャンバ内の磁場の空間分布値から、基板に対するプラズマエッチング処理の処理結果を予測する。
【選択図】図５
【解決手段】予測方法は、算出工程と、予測工程とを有する。算出工程は、チャンバ内に配置された基板にプラズマエッチング処理を実施した際のチャンバ内の磁場の空間分布値と、基板に対するプラズマエッチング処理の処理結果との相関関係を算出する。予測工程は、算出した相関関係に基づいて、チャンバ内の磁場の空間分布値から、基板に対するプラズマエッチング処理の処理結果を予測する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
チャンバ内に配置された基板にプラズマエッチング処理を実施した際の前記チャンバ内の磁場の空間分布値と、前記基板に対するプラズマエッチング処理の処理結果との相関関係を算出する算出工程と、
算出した相関関係に基づいて、前記チャンバ内の磁場の空間分布値から、前記基板に対するプラズマエッチング処理の処理結果を予測する予測工程と、
を有する予測方法。
算出した相関関係に基づいて、前記チャンバ内の磁場の空間分布値から、前記基板に対するプラズマエッチング処理の処理結果を予測する予測工程と、
を有する予測方法。
【請求項2】
前記磁場の空間分布値は、前記チャンバに設けられた電磁石の設定電流値から計算する
請求項１に記載の予測方法。
請求項１に記載の予測方法。
【請求項3】
前記磁場の空間分布値は、主成分分析によってえられた主成分の主成分得点である
請求項１又は２に記載の予測方法。
請求項１又は２に記載の予測方法。
【請求項4】
前記主成分の数は、前記チャンバに設けられた電磁石のコイルの数以下である
請求項３に記載の予測方法。
請求項３に記載の予測方法。
【請求項5】
前記処理結果は、プラズマエッチング処理により形成される穴の傾きの基板面内の分布である
請求項１～４の何れか１つに記載の予測方法。
請求項１～４の何れか１つに記載の予測方法。
【請求項6】
前記穴の傾きの基板面内の分布は、Ｘ線計測技術により計測された
請求項５に記載の予測方法。
請求項５に記載の予測方法。
【請求項7】
前記処理結果は、プラズマエッチング処理のエッチングレートの基板面内の分布であり、
前記予測工程は、エッチングレートの基板面内の分布を予測し、予測したエッチングレートの基板面内の分布を基板の中心からの距離で微分することで、プラズマエッチング処理により形成される穴の傾きの基板面内の分布を予測する
請求項１～４の何れか１つに記載の予測方法。
前記予測工程は、エッチングレートの基板面内の分布を予測し、予測したエッチングレートの基板面内の分布を基板の中心からの距離で微分することで、プラズマエッチング処理により形成される穴の傾きの基板面内の分布を予測する
請求項１～４の何れか１つに記載の予測方法。
【請求項8】
前記相関関係は、多変量解析モデルを用いて算出される
請求項１～７の何れか１つに記載の予測方法。
請求項１～７の何れか１つに記載の予測方法。
【請求項9】
前記多変量解析モデルは、重回帰モデル、ガウスプロセス回帰モデルである
請求項８に記載の予測方法。
請求項８に記載の予測方法。
【請求項10】
前記基板のプラズマエッチング処理は、複数のステップを有する
請求項１～７の何れか１つに記載の予測方法。
請求項１～７の何れか１つに記載の予測方法。
【請求項11】
チャンバ内に配置された基板にプラズマエッチング処理を実施した際の前記チャンバ内の磁場の空間分布値と、前記基板に対するプラズマエッチング処理の処理結果との相関関係を算出する算出部と、
算出した相関関係に基づいて、前記チャンバ内の磁場の空間分布値から、プラズマエッチング処理の処理結果を予測する予測部と、
を有する情報処理装置。
算出した相関関係に基づいて、前記チャンバ内の磁場の空間分布値から、プラズマエッチング処理の処理結果を予測する予測部と、
を有する情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、予測方法及び情報処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、処理容器の上部に設けた複数の環状コイルに通電して電磁石として機能させ、磁界を発生させることにより、処理容器内に生成されるプラズマのイオンシースとバルクプラズマとの界面の勾配を制御する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５－２０１５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、プラズマエッチング処理の処理結果を予測する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様による予測方法は、算出工程と、予測工程とを有する。算出工程は、チャンバ内に配置された基板にプラズマエッチング処理を実施した際のチャンバ内の磁場の空間分布値と、基板に対するプラズマエッチング処理の処理結果との相関関係を算出する。予測工程は、算出した相関関係に基づいて、チャンバ内の磁場の空間分布値から、基板に対するプラズマエッチング処理の処理結果を予測する。
【発明の効果】
【0006】
本開示によれば、プラズマエッチング処理の処理結果を予測できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照して本願の開示する予測方法及び情報処理装置の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示する予測方法及び情報処理装置が限定されるものではない。
【0009】
ところで、半導体デバイスの高集積化、微細化に伴い、半導体ウェーハに形成されるパターンの高アスペクト比化が進み、パターンの凹部が深くなっている。例えば、３Ｄ ＮＡＮＤを製造するピラー（Pillar）工程では、高アスペクト比のホールを垂直にプラズマエッチングし、下層の所定位置にコンタクトすることが求められる。しかし、ホールが斜めに進行するチルティング（Tilting）といった現象が発生する場合がある。チルティングは、コンタクト不良の原因となるため抑制する必要がある。
【0010】
チルティングは、エッチングイオンの入射方向がウェーハ面に対して斜めになることで引き起こされる。プラズマエッチング処理では、バルクプラズマとシースの境界面(以下「シース面」と呼称)をウェーハ面に対して平行にすることで、エッチングイオンの入射方向をウェーハ面に対して垂直にすることができる。そこで、処理容器の上部に、複数の環状コイルを設け、環状コイルに通電し、電磁石による磁場を用いてプラズマ密度分布を制御し、シース面を調整する手法が有効であることが知られている。
【0011】
しかし、従来の手法では、プラズマエッチング処理の処理結果を予測することが困難であった。例えば、従来の手法では、経験則に基づいて電磁石に供給する電流を調整するに留まっており、電磁石に供給する電流をどのように制御したらチルティングがどう変化するかを精度良く予測することが困難であった。そこで、プラズマエッチング処理の処理結果を予測する技術が期待されている。
【0012】
［実施形態］
［プラズマ処理装置の装置構成］
最初に、プラズマエッチング処理を実施するプラズマ処理装置の一例について説明する。以下に説明する実施形態では、プラズマ処理装置をシステム構成のプラズマ処理システムとした場合を例に説明する。図１は、実施形態に係るプラズマ処理システムの概略的な構成の一例を示す図である。
［プラズマ処理装置の装置構成］
最初に、プラズマエッチング処理を実施するプラズマ処理装置の一例について説明する。以下に説明する実施形態では、プラズマ処理装置をシステム構成のプラズマ処理システムとした場合を例に説明する。図１は、実施形態に係るプラズマ処理システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【0013】
以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。プラズマ処理システムは、容量結合プラズマ処理装置１及び制御部２を含む。容量結合プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。側壁１０ａは接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０筐体とは電気的に絶縁される。
【0014】
基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板（ウェーハ）Ｗを支持するための中央領域（基板支持面）１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域（リング支持面）１１１ｂとを有する。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。一実施形態において、本体部１１１は、基台及び静電チャックを含む。基台は、導電性部材を含む。基台の導電性部材は下部電極として機能する。静電チャックは、基台の上に配置される。静電チャックの上面は、基板支持面１１１ａを有する。リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。１又は複数の環状部材のうち少なくとも１つはエッジリングである。また、図示は省略するが、基板支持部１１は、静電チャック、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と基板支持面１１１ａとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。
【0015】
シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、導電性部材を含む。シャワーヘッド１３の導電性部材は上部電極として機能する。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。
【0016】
ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。
【0017】
電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のような少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を、基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を基板支持部１１の導電性部材に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。
【0018】
一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１３ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給される。第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。
【0019】
また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、基板支持部１１の導電性部材に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のバイアスＤＣ信号は、基板支持部１１の導電性部材に印加される。一実施形態において、第１のＤＣ信号が、静電チャック内の電極のような他の電極に印加されてもよい。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、シャワーヘッド１３の導電性部材に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、シャワーヘッド１３の導電性部材に印加される。種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。
【0020】
排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
【0021】
プラズマ処理チャンバ１０の上面には、電磁石５０が配設されている。電磁石５０は、シャワーヘッド１３の上部に配設されている。電磁石５０は、複数のコイル５１を有している。複数のコイル５１は、同心円状に配置されている。
【0022】
図２は、実施形態に係る電磁石５０の概略的な構成の一例を示す図である。本実施形態に係る電磁石５０は、５つのコイル５１（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ）を有している。コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅは、それぞれ所定の半径で
環状に形成され、同心円状に配置されている。電磁石５０は、軟磁性体により構成された保持部材５２により、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅを同心円状に保持しており、一体形成された構造とされている。電磁石５０は、同心円状に配置した複数のコイル５１の中心軸線Ｚが基板支持部１１の中心と合うにように配置される。電磁石５０は、コイル５１に電流が流れることで磁場が発生する。図２では、各コイル５１に流れる電流の方向がそれぞれ矢印により示されている。
環状に形成され、同心円状に配置されている。電磁石５０は、軟磁性体により構成された保持部材５２により、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅを同心円状に保持しており、一体形成された構造とされている。電磁石５０は、同心円状に配置した複数のコイル５１の中心軸線Ｚが基板支持部１１の中心と合うにように配置される。電磁石５０は、コイル５１に電流が流れることで磁場が発生する。図２では、各コイル５１に流れる電流の方向がそれぞれ矢印により示されている。
【0023】
図１に戻る。電磁石５０は、外側のコイル５１ｅが基板Ｗの半径よりも大きい半径で形成されており、リングアセンブリ１１２の外側まで覆うように上方に配設されている。また、電磁石５０は、最内周のコイル５１ａが、基板Ｗの中心部の上方に位置するように配設されている。
【0024】
コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅの各々の両端は、電磁石励起回路５６に電気的に接続されている。電磁石励起回路５６は、制御部２の制御の下でコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅのそれぞれに任意の電流値の電流を通電させることができる。電磁石５０は、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅに電流が流れることにより、プラズマ処理空間１０ｓに磁界を形成することができる。
【0025】
制御部２は、例えば、コンピュータなどの情報処理装置である。制御部２は、プラズマ処理装置１の各部を制御する。プラズマ処理装置１は、制御部２によって、その動作が統括的に制御される。
【0026】
制御部２は、プラズマエッチング処理を制御する。例えば、制御部２は、排気システム４０を制御して、プラズマ処理チャンバ１０内を所定の真空度まで排気する。制御部２は、ガス供給部２０を制御し、ガス供給部２０から処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入する。制御部２は、電源３０を制御し、処理ガスの導入に合わせて、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂからソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号を供給してプラズマ処理チャンバ１０内にプラズマを生成してプラズマエッチング処理を実施する。また、制御部２は、プラズマエッチング処理の際に、電磁石励起回路５６からコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅに供給する電流の電流値、及び、電流を流す向きを制御することにより、プラズマ処理空間１０ｓに形成される磁界を制御する。
【0027】
ところで、上述のように、半導体デバイスの高集積化、微細化に伴い、基板Ｗに形成されるパターンの高アスペクト比化が進み、パターンの凹部が深くなっている。プラズマ処理装置１では、基板Ｗに対してプラズマエッチング処理を実施した際に、基板Ｗにホールが斜めに進行するチルティングが発生する場合がある。
【0028】
図３は、実施形態に係るチルティングの一例を示す図である。図３には、基板Ｗに対してプラズマエッチング処理を実施している際のプラズマの状態を模式的に示している。図３には、電子密度ｎｅが高いプラズマのバルク領域６０と、電子密度ｎｅが低いシース領域６１が示されている。また、図３には、バルク領域６０とシース領域６１の境界面であるシース面６２が示されている。バルク領域６０のイオンは、シース領域６１で加速され、基板Ｗをエッチングする。図３に示すように、基板Ｗに対してシース面６２が斜めになると、イオンの入射方向が基板Ｗに対して斜めになり、基板Ｗにホール６３が斜めに進行するチルティングが発生する。チルティングの方向は、シース領域６１の厚さが薄い方から厚い方向に発生する。シース面６２を基板Ｗに対して平行にすることで、イオンの入射方向を基板Ｗに対して垂直にすることができる。
【0029】
実施形態に係るプラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０の上部に設けた電磁石５０のコイル５１に通電し、電磁石５０による磁場を用いてプラズマ密度分布を制御することで、シース面６２を調整することができる。
【0030】
しかし、従来、プラズマ処理装置１では、経験則に基づいて電磁石５０の各コイル５１に供給する電流を調整するに留まっており、各コイル５１に供給する電流をどのように制御したらチルティングがどう変化するかを精度良く予測することが困難であった。
【0031】
そこで、実施形態では、以下に説明する情報処理装置２００によりプラズマエッチング処理を実施した際のプラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布値と、基板Ｗに対するプラズマエッチング処理の処理結果との相関関係を算出する。そして、情報処理装置２００により、算出した相関関係に基づいて、プラズマエッチング処理の処理結果を予測する。
【0032】
［情報処理装置の装置構成］
次に、実施形態に係る情報処理装置２００の一例について説明する。図４は、実施形態に係る情報処理装置２００の概略的な構成の一例を示す図である。情報処理装置２００は、例えば、コンピュータなどの情報処理装置である。本実施形態では、情報処理装置２００が本開示の情報処理装置に対応する。
次に、実施形態に係る情報処理装置２００の一例について説明する。図４は、実施形態に係る情報処理装置２００の概略的な構成の一例を示す図である。情報処理装置２００は、例えば、コンピュータなどの情報処理装置である。本実施形態では、情報処理装置２００が本開示の情報処理装置に対応する。
【0033】
情報処理装置２００は、外部Ｉ／Ｆ（interface）部２１０と、表示部２１１と、入力部２１２と、記憶部２１３と、コントローラ２１４とを有する。なお、情報処理装置２００は、図４に示した機能部以外にも既知のコンピュータが有する各種の機能部を有してもよい。
【0034】
外部Ｉ／Ｆ部２１０は、他の装置と情報を入出力するインタフェースである。例えば、外部Ｉ／Ｆ部２１０は、他の装置との間で通信制御を行うインタフェースである。かかる外部Ｉ／Ｆ部２１０の一態様としては、ＬＡＮカードなどのネットワークインタフェースカードを採用できる。例えば、外部Ｉ／Ｆ部２１０は、ネットワークを介して、プラズマ処理装置１や他の情報処理装置と各種のデータを送受信する。なお、外部Ｉ／Ｆ部２１０は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ポートなどのインタフェースであってもよい。
【0035】
表示部２１１は、各種情報を表示する表示デバイスである。表示部２１１としては、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）などの表示デバイスが挙げられる。表示部２１１は、各種情報を表示する。
【0036】
入力部２１２は、各種の情報を入力する入力デバイスである。例えば、入力部２１２としては、マウスやキーボードなどの入力デバイスが挙げられる。入力部２１２は、管理者などからの操作入力を受付け、受付けた操作内容を示す操作情報をコントローラ２１４に入力する。
【0037】
記憶部２１３は、各種のデータを記憶する記憶デバイスである。例えば、記憶部２１３は、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）、光ディスクなどの記憶装置である。なお、記憶部２１３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ、ＮＶＳＲＡＭ（Non Volatile Static Random Access Memory）などのデータを書き換え可能な半導体メモリであってもよい。
【0038】
記憶部２１３は、コントローラ２１４で実行されるＯＳ（Operating System）や各種プログラムを記憶する。例えば、記憶部２１３は、後述する算出処理や予測処理を実行する予測プログラムを含む各種のプログラムを記憶する。さらに、記憶部２１３は、コントローラ２１４で実行されるプログラムで用いられる各種データを記憶する。例えば、記憶部２１３は、処理条件データ２２１と、処理結果データ２２２と、予測モデルデータ２２３と、磁場算出モデルデータ２２４とを記憶する。なお、記憶部２１３は、上記に例示したデータ以外にも、他のデータを併せて記憶することもできる。また、各種のプログラムやデータは、コンピュータで読み取り可能なコンピュータ記録媒体（例えば、ハードディスク、ＤＶＤなどの光ディスク、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用してもよい。また、各種のプログラムやデータは、他の装置から随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
【0039】
処理条件データ２２１は、プラズマエッチング処理を実施した処理条件を記憶したデータである。処理条件には、コイル５１ごとに、コイル５１に供給する電流の電流値、及び、電流を流す向きを示した設定電流値が含まれる。処理結果データ２２２は、処理条件ごとのプラズマエッチング処理の処理結果を記憶したデータである。予測モデルデータ２２３は、プラズマエッチング処理の処理結果を予測する予測モデルのデータである。処理条件データ２２１、処理結果データ２２２及び予測モデルデータ２２３の詳細は、後述する。
【0040】
磁場算出モデルデータ２２４は、プラズマ処理チャンバ１０内の磁場を算出する磁場算出モデルのデータである。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０の形状や各コイル５１の配置位置などの装置構成が定まっており、装置の電気的な特性も定まっている。このため、プラズマ処理装置１は、装置構成を加味して、各コイル５１の設定電流値からプラズマ処理チャンバ１０内の磁場を算出する磁場算出モデルを定めることができる。例えば、プラズマ処理装置１は、各コイル５１の設定電流値からプラズマ処理チャンバ１０内の磁場を算出する演算式が定まる。例えば、磁場算出モデルデータ２２４には、磁場算出モデルとして、各コイル５１の設定電流値からプラズマ処理チャンバ１０内の磁場を算出する演算式が記憶される。
【0041】
コントローラ２１４は、情報処理装置２００を制御するデバイスである。コントローラ２１４としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路や、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路を採用できる。コントローラ２１４は、プログラムやデータを格納するための内部メモリを有する。コントローラ２１４は、記憶部２１３に記憶された予測プログラムを含む各種のプログラムを読み出し、読み出したプログラムの処理を実行する。コントローラ２１４は、プログラムが動作することにより各種の処理部として機能する。例えば、コントローラ２１４は、算出部２３１と、予測部２３２と、表示制御部２３３とを有する。なお、本実施形態では、コントローラ２１４が、算出部２３１、予測部２３２及び表示制御部２３３を有する場合を例に説明する。しかし、算出部２３１、予測部２３２及び表示制御部２３３の機能は、複数のコントローラで分散して実現してもよい。
【0042】
情報処理装置２００では、相関関係を算出する場合、処理条件データ２２１及び処理結果データ２２２が用意されて記憶部２１３に格納される。処理条件データ２２１には、プラズマ処理装置１により、基板Ｗにプラズマエッチング処理を実施した複数の処理条件が記憶されている。処理結果データ２２２には、処理条件ごとの基板Ｗに対するプラズマエッチング処理の処理結果が記憶されている。
【0043】
処理条件データ２２１及び処理結果データ２２２を生成するため、プラズマ処理装置１により、複数の処理条件でそれぞれ基板Ｗにプラズマエッチング処理を実施し、それぞれ処理条件の基板Ｗに対するプラズマエッチング処理の処理結果を測定する。例えば、プラズマエッチング処理の際の処理ガスの流量、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力、電源３０から供給するＲＦ電力を同じとし、電磁石５０の各コイル５１の設定電流値のみを変えた複数の処理条件でそれぞれ基板Ｗにプラズマエッチング処理を実施する。そして、それぞれ処理条件の基板Ｗに対するプラズマエッチング処理の処理結果を測定する。例えば、実験計画法により電磁石５０の各コイル５１に流す電流の電流値及び向きの何れかを変えた１０～２０パターン程度の複数の処理条件を作成する。そして、作成した各処理条件の設定電流値でそれぞれ基板Ｗに形成されたフォトレジストのプラズマエッチング処理を実施し、それぞれ処理条件の処理結果として、基板Ｗ上でのエッチングレートの分布を測定する。基板Ｗは、円形である。このため、基板Ｗ上でのエッチングレートの分布は、基板Ｗの中心に対して径方向に対称性がある。基板Ｗの径方向の各位置でのエッチングレートを測定することで、エッチングレートの分布を測定する。例えば、処理条件ごとに、基板Ｗの中心から径方向に一定間隔の２６ポイントの各位置でエッチングレートを測定する。エッチングレートは、測定値を規格化した値としてもよい。例えば、エッチングレートの分布は、ベースライン条件を１として規格化した値の分布と求めてもよい。
【0044】
処理条件データ２２１には、このように実施された複数の処理条件が記憶される。例えば、処理条件データ２２１には、処理条件ごとに、各コイル５１の設定電流値が記憶される。例えば、処理条件データ２２１には、実験計画法により作成された処理条件ごとに、各コイル５１の設定電流値が記憶される。
【0045】
処理結果データ２２２には、処理条件ごとの基板Ｗに対するプラズマエッチング処理の処理結果が記憶される。例えば、処理条件データ２２１には、処理条件ごとに、エッチングレートの分布のデータが記憶される。例えば、処理条件データ２２１には、処理条件ごとに、基板Ｗの中心から径方向に一定間隔の２６ポイントの各位置でエッチングレートのデータが記憶される。
【0046】
算出部２３１は、処理条件データ２２１及び処理結果データ２２２からプラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布値と、基板Ｗに対するプラズマエッチング処理の処理結果との相関関係を算出する。
【0047】
図５は、実施形態に係る相関関係を算出する流れを説明する図である。
【0048】
算出部２３１は、処理結果データ２２２に記憶された処理条件ごとに、磁場算出モデルデータ２２４の磁場算出モデルを用いて、各コイル５１の設定電流値から、プラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布を算出する。例えば、算出部２３１は、処理条件ごとに、磁場算出モデルの演算式を用いて、各コイル５１の設定電流値から、プラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布を算出する。
【0049】
図６は、実施形態に係るプラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布の一例を示す図である。図６には、プラズマ処理チャンバ１０の概略的な断面が示されており、磁場の強弱がパターンにより概略的に示されている。プラズマ処理チャンバ１０は、円筒形に形成されている。このため、プラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布は、中心軸に対して径方向に対称性がある。算出部２３１は、処理条件ごとに、各コイル５１の設定電流値から、磁場算出モデルの演算式を用いてプラズマ処理チャンバ１０の断面での磁場の空間分布を算出する。例えば、算出部２３１は、プラズマ処理チャンバ１０内の中心軸からの半径ｒとし、高さｚとして、半径ｒ及び高さｚを一定間隔とした位置毎に磁場を算出することで、磁場の空間分布を算出する。例えば、算出部２３１は、処理条件ごとに、各コイル５１の設定電流値から、磁場算出モデルの演算式を用いて、プラズマ処理チャンバ１０内の４０００ポイントの各位置での磁場を算出する。磁場は、磁場ベクトルの絶対値を用いてもよく、径方向成分、高さ方向成分、あるいはそれらの組合せを算出してもよく、算出した算出値を規格化した値としてもよい。
【0050】
算出部２３１は、複数の処理条件全てを含んだプラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布のデータに対して主成分分析を行い、磁場の主成分を算出する。例えば、算出部２３１は、複数の処理条件全てを含んだプラズマ処理チャンバ１０内の各位置での磁場のデータに対して主成分分析を行い、電磁石５０のコイル５１の数以下の主成分を算出する。例えば、第１主成分から第５主成分の５つの主成分を算出する。算出する主成分の数は、電磁石５０のコイル５１の数以下であればよく、例えば、第１主成分から第３主成分など特定の主成分までであってもよく、動的に変化してもよい。例えば、第１主成分から順に主成分の寄与率を累積した累積寄与率を求め、累積寄与率が所定値（例えば、８０％）を超えるまでの主成分を算出するようにしてもよい。
【0051】
そして、算出部２３１は、処理条件ごとに、プラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布のデータを、磁場の各主成分の得点のデータに変換する。例えば、算出部２３１は、処理条件ごとに、プラズマ処理チャンバ１０内の４０００ポイントの各位置での磁場のデータを、第１主成分から第５主成分の得点のデータに変換する。これにより、磁場の空間分布のデータを大幅に圧縮することができる。
【0052】
また、算出部２３１は、処理結果データ２２２に記憶された複数の処理条件に対応する全てのエッチングレートの分布のデータに対して主成分分析を行い、エッチングレートの主成分を算出する。例えば、算出部２３１は、複数の処理条件に対応する基板Ｗの中心から径方向の各位置でエッチングレートのデータに対して主成分分析を行う。例えば、第１主成分から第５主成分の５つの主成分を算出する。算出する主成分の数は、電磁石５０のコイル５１の数以上であってもよく、例えば、第１主成分から第３主成分など特定の主成分までであってもよく、動的に変化してもよい。例えば、第１主成分から順に主成分の寄与率を累積した累積寄与率を求め、累積寄与率が所定値（例えば、８０％）を超えるまでの主成分を算出するようにしてもよい
【0053】
そして、算出部２３１は、処理条件ごとに、エッチングレートの分布のデータを、エッチングレートの各主成分の得点のデータに変換する。例えば、処理条件ごとに、基板Ｗの中心から径方向に２６ポイントの各位置でエッチングレートのデータを、第１主成分から第５主成分の得点のデータに変換する。これにより、エッチングレートの分布のデータを大幅に圧縮することができる。
【0054】
算出部２３１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置された基板Ｗにプラズマエッチング処理を実施した際のプラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布値と、基板Ｗに対するプラズマエッチング処理の処理結果との相関関係を算出する。例えば、算出部２３１は、処理条件ごとの磁場の各主成分の得点のデータと、エッチングレートの各主成分の得点のデータとの相関関係を算出する。例えば、算出部２３１は、多変量解析モデルを用いて、処理条件ごとの磁場の各主成分の得点のデータと、エッチングレートの各主成分の得点のデータとの相関関係を示す関係式を算出する。この場合、磁場の各主成分を説明変数とし、エッチングレートの各主成分を目的変数とする。多変量解析モデルとしては、例えば、重回帰モデル、ガウスプロセス回帰モデルが挙げられる。例えば、算出部２３１は、重回帰モデルを用いて、磁場の各主成分の得点から、エッチングレートの各主成分の得点をそれぞれ算出する回帰式を算出する。
【0055】
算出部２３１は、算出した相関関係のデータを予測モデルとして、予測モデルデータ２２３に格納する。例えば、算出部２３１は、算出した回帰式を予測モデルデータ２２３に格納する。
【0056】
情報処理装置２００では、予測を行う場合、予測を行うプラズマ処理装置１の処理条件が予測条件として入力される。予測条件は、入力部２１２から入力されてもよく、ネットワークを介して外部Ｉ／Ｆ部２１０からデータとして入力されてもよい。例えば、情報処理装置２００には、予測条件として、各コイル５１の設定電流値が入力される。
【0057】
予測部２３２は、予測条件から、基板Ｗに対するプラズマエッチング処理の処理結果を予測する。
【0058】
図７は、実施形態に係るプラズマエッチング処理の処理結果を予測する流れを説明する図である。
【0059】
予測部２３２は、磁場算出モデルデータ２２４の磁場算出モデルを用いて、予測条件とされた処理条件からプラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布を算出する。例えば、予測部２３２は、磁場算出モデルの演算式を用いて、予測条件とされた各コイル５１の設定電流値から、プラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布を算出する。例えば、予測部２３２は、相関関係を算出した際の同様に、プラズマ処理チャンバ１０内の中心軸からの半径ｒとし、高さｚとして、半径ｒ及び高さｚを一定間隔とした位置毎に磁場を算出することで、磁場の空間分布を算出する。例えば、予測部２３２は、処理条件ごとに、各コイル５１の設定電流値から、磁場算出モデルの演算式を用いて、プラズマ処理チャンバ１０内の４０００ポイントの各位置での磁場を算出する。磁場は、算出した算出値を規格化した値としてもよい。
【0060】
予測部２３２は、算出したプラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布のデータを、相関関係を算出した際の磁場の各主成分を用いて、各主成分の得点のデータに変換する。例えば、予測部２３２は、プラズマ処理チャンバ１０内の４０００ポイントの各位置での磁場のデータを、磁場の第１主成分から第５主成分の得点のデータに変換する。
【0061】
予測部２３２は、予測モデルデータ２２３に記憶された予測モデルを用いて、プラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布値から、基板Ｗに対するプラズマエッチング処理の処理結果を予測する。例えば、予測部２３２は、予測モデルデータ２２３に記憶された回帰式を用いて、磁場の各主成分の得点から、エッチングレートの各主成分の得点を算出する。例えば、予測部２３２は、エッチングレートの第１主成分から第５主成分の得点を算出する。
【0062】
予測部２３２は、算出したエッチングレートの各主成分の得点を、逆変換して、エッチングレートの分布のデータに変換する。例えば、予測部２３２は、エッチングレートの各主成分の得点を、相関関係を算出した際のエッチングレートの各主成分を用いて逆変換し、エッチングレートの分布のデータに変換する。例えば、予測部２３２は、エッチングレートの第１主成分から第５主成分の得点のデータを、基板Ｗの中心から径方向に２６ポイントの各位置でエッチングレートのデータに変換する。
【0063】
予測部２３２は、基板Ｗのエッチングレートの分布から、基板Ｗのチルティングの分布を予測する。例えば、予測部２３２は、基板Ｗのエッチングレートの値を基板Ｗの径方向の各位置で微分した微分値を算出する。例えば、予測部２３２は、基板Ｗの中心から径方向に２６ポイントの各位置について、径方向に１つ内側の位置とエッチングレートの差を算出する。チルティングは、エッチングレートが変化する部分で発生する。このため、エッチングレートの微分値は、チルティング角に対応する。
【0064】
表示制御部２３３は、予測部２３２により予測されたプラズマエッチング処理の処理結果を表示部２１１に表示する表示制御を行う。例えば、表示制御部２３３は、予測されたエッチングレートの分布やチルティングの分布を表示部２１１に表示する表示制御を行う。
【0065】
なお、情報処理装置２００は、予測部２３２により予測されたプラズマエッチング処理の処理結果のデータを外部Ｉ／Ｆ部２１０を介して他の装置へ出力してもよい。
【0066】
次に、情報処理装置２００による予測結果の一例を説明する。まず、エッチングレートについて、予測結果と実際の処理結果を検証した例を説明する。図８は、実施形態に係るエッチングレートの検証結果の一例を示した図である。図８は、予測モデルの算出に用いた処理条件データ２２１の各処理条件について、エッチングレートの予測結果と実際の処理結果を検証したものである。横軸は、実測した実際のエッチングレートを規格化した軸である。縦軸は、予測されたエッチングレートを規格化した軸である。図８には、予測モデルの算出に用いた処理条件データ２２１の処理条件ごとに、横軸が実際のエッチングレートとなり、縦軸が予測されたエッチングレートとなる位置に点がプロットされている。また、図８には、各処理条件の実際のエッチングレートと予測されたエッチングレートの相関を求めた結果が示されている。相関係数Ｒ２は、０．９８７６と高い値となっている。よって、情報処理装置２００は、処理条件データ２２１の各処理条件のエッチングレートを高い精度で予測できる。
【0067】
図９は、実施形態に係るエッチングレートの検証結果の他の一例を示した図である。図９は、処理条件データ２２１の処理条件以外の処理条件について、エッチングレートの予測結果と実際の処理結果を検証したものである。横軸は、実際のエッチングレートを規格化した軸である。縦軸は、予測されたエッチングレートを規格化した軸である。図９には、処理条件ごとに、横軸が実際のエッチングレートとなり、横軸が予測されたエッチングレートとなる位置に点がプロットされている。図９には、各処理条件の実際のエッチングレートと予測されたエッチングレートの相関を求めた結果が示されている。相関係数Ｒ２は、０．９８３１と高い値となっている。よって、情報処理装置２００は、処理条件データ２２１の処理条件以外の処理条件についても、エッチングレートを高い精度で予測できる。このことから、情報処理装置２００は、エッチングレートを高い精度で予測できる。
【0068】
次に、チルティングについて、予測結果と実際の処理結果を検証した例を説明する。図１０は、実施形態に係るチルティングの検証結果の一例を示した図である。図１０には、基板Ｗの中心から距離Ｒに対するチルティング角の変化が示されている。線Ｌ１は、予測したチルティング角を示している。線Ｌ２は、実測した実際のチルティング角を示している。線Ｌ１と線Ｌ２は、概ね形状が一致している。このことから、情報処理装置２００は、チルティング角を高い精度で予測できる。
【0069】
次に、実施形態に係る情報処理装置２００が実施する予測方法の処理の流れについて説明する。最初に、相関関係を算出する算出処理の流れについて説明する。図１１は、実施形態に係る算出処理の処理順序の一例を説明する図である。図１１に示す算出処理は、処理条件データ２２１及び処理結果データ２２２が記憶部２１３に格納され、所定の処理開始の指示が行われた場合に実行される。図１２Ａ～図１２Ｆは、実施形態に係る算出処理に用いるデータの一例を示す図である。
【0070】
算出部２３１は、処理条件データ２２１に記憶された複数の処理条件ごとに、磁場算出モデルデータ２２４の磁場算出モデルを用いて、各コイル５１の設定電流値から、プラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布を算出する（ステップＳ１０）。図１２Ａには、処理条件１～２０として、Ｃ１～Ｃ５に５つのコイル５１の設定電流値が示されている。例えば、算出部２３１は、処理条件１～２０ごとに、Ｃ１～Ｃ５の設定電流値から、磁場算出モデルの演算式を用いて、プラズマ処理チャンバ１０内の４０００ポイントの各位置での磁場を算出する。図１２Ｂには、プラズマ処理チャンバ１０内の４０００ポイントの各位置の磁場のデータが示されている。
【0071】
算出部２３１は、複数の処理条件全てを含んだプラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布のデータに対して主成分分析を行い、磁場の主成分を算出する（ステップＳ１１）。そして、算出部２３１は、処理条件ごとに、プラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布のデータを、磁場の各主成分の得点のデータに変換する（ステップＳ１２）。例えば、算出部２３１は、処理条件１～２０の４０００ポイントの磁場のデータに対して主成分分析を行い、磁場の第１主成分から第５主成分を算出する。そして、算出部２３１は、処理条件１～２０の４０００ポイントの磁場のデータを、第１主成分から第５主成分の得点のデータに変換する。図１２Ｃには、処理条件１～２０についての第１主成分から第５主成分の得点のデータが示されている。
【0072】
また、算出部２３１は、処理結果データ２２２に記憶された複数の処理条件を全てを含んだエッチングレートの分布のデータについて、エッチングレートの主成分分析を行い、主成分を算出する（ステップＳ１３）。そして、算出部２３１は、処理条件ごとに、エッチングレートの分布のデータを、エッチングレートの各主成分の得点のデータに変換する（ステップＳ１４）。図１２Ｄには、処理条件１～２０について、基板Ｗの中心から径方向に２６ポイントの基板位置１～２６でのエッチングレートが示されている。例えば、算出部２３１は、処理条件１～２０の基板位置１～２６のエッチングレートのデータに対して主成分分析を行い、エッチングレートの第１主成分から第５主成分を算出する。そして、算出部２３１は、処理条件１～２０の基板位置１～２６のエッチングレートのデータに対して主成分分析を行い、エッチングレートの第１主成分から第５主成分を算出する。そして、算出部２３１は、処理条件１～２０の基板位置１～２６のエッチングレートのデータを、第１主成分から第５主成分の得点のデータに変換する。図１２Ｅには、処理条件１～２０についての第１主成分から第５主成分の得点のデータが示されている。
【0073】
算出部２３１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置された基板Ｗにプラズマエッチング処理を実施した際のプラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布値と、基板Ｗに対するプラズマエッチング処理の処理結果との相関関係を算出する（ステップＳ１５）。例えば、算出部２３１は、処理条件ごとの磁場の各主成分の得点のデータと、エッチングレートの各主成分の得点のデータとの相関関係を示す回帰式を算出する。例えば、算出部２３１は、図１２Ｆに示すように、処理条件１～２０の磁場の第１主成分から第５主成分の得点のデータを説明変数とし、処理条件１～２０のエッチングレートの第１主成分から第５主成分の得点を目的変数とする相関関係を表す回帰モデルを算出する。
【0074】
算出部２３１は、算出した相関関係のデータを予測モデルとして、予測モデルデータ２２３に格納する。例えば、算出部２３１は、算出した回帰式を予測モデルデータ２２３に格納し（ステップＳ１６）、処理を終了する。
【0075】
なお、算出処理は、ステップＳ１０～Ｓ１２と、ステップＳ１３、Ｓ１４の順序が逆であってもよく、並列に実行されてもよい。
【0076】
次に、基板Ｗに対するプラズマエッチング処理の処理結果を予測する予測処理の流れについて説明する。図１３は、実施形態に係る予測処理の処理順序の一例を説明する図である。図１３に示す予測処理は、予測条件とされた処理条件が入力され、所定の処理開始の指示が行われた場合に実行される。図１４Ａ～図１４Ｅは、実施形態に係る予測処理に用いるデータの一例を示す図である。
【0077】
予測部２３２は、磁場算出モデルデータ２２４の磁場算出モデルを用いて、予測条件とされた処理条件からプラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布を算出する（ステップＳ２０）。予測部２３２は、算出したプラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布のデータを、相関関係を算出した際の磁場の各主成分を用いて、磁場の各主成分の得点のデータに変換する（ステップＳ２１）。図１４Ａには、予測条件とされた処理条件として、Ｃ１～Ｃ５に５つのコイル５１の設定電流値が示されている。例えば、予測部２３２は、予測条件とされた処理条件のＣ１～Ｃ５の設定電流値から、磁場算出モデルの演算式を用いて、プラズマ処理チャンバ１０内の４０００ポイントの各位置での磁場を算出する。図１４Ｂには、プラズマ処理チャンバ１０内の４０００ポイントの各位置の磁場のデータが示されている。予測部２３２は、磁場の第１主成分から第５主成分を用いて、４０００ポイントの磁場のデータを第１主成分から第５主成分の得点のデータに変換する。図１４Ｃには、磁場の第１主成分から第５主成分の得点のデータが示されている。
【0078】
予測部２３２は、予測モデルデータ２２３に記憶された予測モデルを用いて、プラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布値から、基板Ｗに対するプラズマエッチング処理の処理結果を予測する（ステップＳ２２）。例えば、予測部２３２は、予測モデルデータ２２３に記憶された回帰式を用いて、磁場の各主成分の得点から、エッチングレートの各主成分の得点を算出する。例えば、予測部２３２は、相関関係を表す回帰モデルを用いて、磁場の第１主成分から第５主成分の得点のデータから、エッチングレートの第１主成分から第５主成分の得点のデータを算出する。図１４Ｄには、エッチングレートの第１主成分から第５主成分の得点のデータが示されている。
【0079】
予測部２３２は、算出したエッチングレートの各主成分の得点を、主成分分析の逆変換によって、エッチングレートの分布のデータに変換する（ステップＳ２３）。例えば、予測部２３２は、エッチングレートの第１主成分から第５主成分の得点に対して、ステップＳ１３で計算したエッチングレートの主成分分析の逆変換を行い、基板位置１～２６のエッチングレートの予測値を算出する。図１４Ｅには、基板位置１～２６のエッチングレートの予測値が示されている。
【0080】
予測部２３２は、基板Ｗのエッチングレートの分布から、基板Ｗのチルティングの分布を予測し（ステップＳ２４）、処理を終了する。例えば、予測部２３２は、チルティングの分布として、基板Ｗのエッチングレートの値を基板Ｗの径方向の各位置で微分した微分値を算出する。
【0081】
このように、情報処理装置２００は、プラズマエッチング処理の処理結果を予測できる。例えば、情報処理装置２００は、プラズマ処理装置１が予測条件で基板Ｗにプラズマエッチング処理を実施した場合の基板Ｗのエッチングレートの分布を予測できる。また、情報処理装置２００は、プラズマ処理装置１が予測条件で基板Ｗにプラズマエッチング処理を実施した場合の基板Ｗのチルティングの分布を予測できる。
【0082】
なお、上記の実施形態では、処理条件ごとの磁場の各主成分の得点のデータと、エッチングレートの各主成分の得点のデータとの相関関係を算出する場合を例に説明した。しかしこれに限定されるものではない。算出部２３１は、処理条件ごとの磁場の空間分布のデータとエッチングレートの分布のデータとの相関関係を算出してもよい。例えば、算出部２３１は、処理条件ごとのプラズマ処理チャンバ１０内の４０００ポイントの各位置での磁場のデータと基板Ｗの中心から径方向に２６ポイントの各位置でエッチングレートのデータとの相関関係を算出して、回帰式を算出してもよい。この場合、磁場の空間分布（４０００ポイント）を説明変数とし、エッチングレート（２６ポイント）が目的変数となる。この場合、予測部２３２は、算出された回帰式を用いて、プラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布のデータからエッチングレートの分布のデータを直接算出できる。
【0083】
また、上記の実施形態では、情報処理装置２００において、磁場算出モデルデータ２２４の磁場算出モデルを用いて、処理条件からプラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布を算出する場合を例に説明した。しかしこれに限定されるものではない。プラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布のデータは、他の装置で算出して情報処理装置２００に送信してもよい。算出部２３１は、他の装置から受信したプラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布のデータを用いて相関関係を算出してもよい。
【0084】
また、上記の実施形態では、情報処理装置２００において、複数の処理条件全てを含んだ磁場の空間分布のデータとエッチングレートの分布のデータの主成分分析を行う場合を例に説明した。しかしこれに限定されるものではない。主成分分析は、他の装置で実施してもよい。例えば、処理条件ごとの磁場の各主成分の得点のデータは、他の装置で算出して情報処理装置２００に送信してもよい。また、処理条件ごとのエッチングレートの各主成分の得点のデータは、他の装置で算出して情報処理装置２００に送信してもよい。算出部２３１は、他の装置から受信した、処理条件ごとの磁場の各主成分の得点のデータと、エッチングレートの各主成分の得点のデータを用いて相関関係を算出してもよい。
【0085】
また、上記の実施形態では、予測において、エッチングレートの分布を算出し、エッチングレートの分布から、チルティングの分布を算出する場合を例に説明した。しかしこれに限定されるものではない。予測部２３２は、予測モデルを用いて、チルティングの分布を直接算出してもよい。この場合、例えば、処理条件データ２２１に、処理条件ごとに、プラズマエッチング処理の処理結果として、チルティングの分布のデータを記憶する。チルティングは、プラズマエッチング処理された基板Ｗの穴の傾きをＸ線計測技術により計測することで求めることができる。例えば、Ｘ線計測装置により、基板Ｗの穴の傾きの基板面内の分布を計測して基板Ｗのチルティングの分布のデータを処理条件データ２２１に格納する。算出部２３１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置された基板Ｗにプラズマエッチング処理を実施した際のプラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布値と、基板Ｗのチルティングの分布との相関関係を算出する。これにより、予測部２３２は、算出した相関関係に基づいて、予測条件から、基板Ｗのチルティングの分布を直接算出できる。
【0086】
また、上記の実施形態では、プラズマ処理システムとは別の情報処理装置２００により、プラズマエッチング処理の処理結果を予測する場合を例に説明した。しかしこれに限定されるものではない。プラズマ処理システムは、情報処理装置２００を含んだ構成としてもよい。プラズマ処理システムは、制御部２と共に情報処理装置２００を運用してもよい。また、制御部２と情報処理装置２００を一体として構成してもよい。例えば、制御部２に、上記の算出部２３１と予測部２３２の機能を組み込んでもよい。図１５は、実施形態に係るプラズマ処理システムの概略的な構成の他の一例を示す図である。図１５は、制御部２と情報処理装置２００を一体として構成した場合を示しており、制御部２が情報処理装置２００を含んでいる。この場合、プラズマ処理システムは、制御部２において、プラズマエッチング処理の処理結果を予測できる。
【0087】
また、基板Ｗに対するプラズマエッチング処理は、複数のステップを有してもよい。例えば、プラズマエッチング処理は、ＲＦ電力をパルス状に繰り返し印加するサイクルエッチングであってもよい。また、プラズマエッチング処理は、複数のエッチングプロセスを順に実施してもよい。情報処理装置２００は、複数のステップの処理結果をまとめて予測してもよい。また、情報処理装置２００は、各ステップの処理結果を予測し、各ステップの予測した処理結果を統合することで最終的な処理結果を予測してもよい。
【0088】
ここで、本実施形態では、コイル５１の設定電流値から磁場の空間分布値を算出し、算出した磁場の空間分布値と、基板Ｗに対するプラズマエッチング処理の処理結果との相関関係を算出している。磁場の空間分布は、コイル５１の設定電流値から算出できる。このため、コイル５１の設定電流値と、基板Ｗに対するプラズマエッチング処理の処理結果との相関関係を算出して予測を行うことが考えられる。しかし、相関関係を示す関係式の説明変数を設定電流値から磁場に変えることで予測誤差が小さくすることができる。
【0089】
図１６は、実施形態に係る予測誤差の一例を示す図である。横軸は、相関関係を示す関係式の説明変数を、コイル５１の設定電流値とした場合と、磁場の空間分布とした場合と、磁場の空間分布の主成分とした場合を示している。縦軸は、相関関係を示す関係式の目的変数を、エッチングレートとした場合と、エッチングレートの主成分とした場合を示している。図１６には、説明変数、目的変数をそれぞれとした相関関係を示す関係式での予測誤差が示されている。予測誤差は、最小値を１として規格化して示している。説明変数を磁場の空間分布又は磁場の空間分布の主成分とし、目的変数をエッチングレートとした場合、予測誤差が最も小さく１となっており、高い精度が得られている。また、説明変数を磁場の空間分布又は磁場の空間分布の主成分とし、目的変数をエッチングレートの主成分とした場合でも、予測誤差が十分に小さく、高い精度が得られている。一方、説明変数をコイル５１の設定電流値とした場合、予測誤差が１．１６程度と１６％程度低下している。この理由は、次のように考えられる。磁場は、プラズマ処理チャンバ１０内のプラズマに直接影響を及ぼす。このため、目的変数に磁場を間接的に算出するコイル５１の設定電流値を用いるよりも、目的変数に磁場を直接用いる方が、精度が良くなっていると考えられる。
【0090】
以上のように、実施形態に係る予測方法は、算出工程（ステップＳ１０～Ｓ１５）と、予測工程（ステップＳ２０～Ｓ２４）とを有する。算出工程は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置された基板Ｗにプラズマエッチング処理を実施した際のプラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布値と、基板Ｗに対するプラズマエッチング処理の処理結果との相関関係を算出する。予測工程は、算出した相関関係に基づいて、プラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布値から、基板Ｗに対するプラズマエッチング処理の処理結果を予測する。これにより、実施形態に係る予測方法は、プラズマエッチング処理の処理結果を予測できる。
【0091】
また、磁場の空間分布値は、プラズマ処理チャンバ１０に設けられた電磁石５０の設定電流値から計算する。これにより、実施形態に係る予測方法は、電磁石５０の設定電流値からプラズマエッチング処理の処理結果を予測できる。
【0092】
また、磁場の空間分布値は、主成分分析によってえられた主成分の得点（主成分得点）である。これにより、実施形態に係る予測方法は、磁場の空間分布値のデータ量を減らすことができ、相関関係を算出する際や、処理結果を予測する際に演算負荷を減らすことができる。
【0093】
また、主成分の数は、プラズマ処理チャンバ１０に設けられた電磁石５０のコイル５１の数以下である。これにより、実施形態に係る予測方法は、磁場の空間分布値のデータ量を減らすことができる。
【0094】
また、処理結果は、プラズマエッチング処理により形成される穴の傾きの基板面内の分布である。これにより、実施形態に係る予測方法は、チルティングの基板面内の分布を予測できる。
【0095】
また、穴の傾きの基板面内の分布は、Ｘ線計測技術により計測された。これにより、基板Ｗに形成された微細な穴についても穴の傾きの基板面内の分布を計測できる。
【0096】
また、処理結果は、プラズマエッチング処理のエッチングレートの基板面内の分布とする。予測工程は、エッチングレートの基板面内の分布を予測し、予測したエッチングレートの基板面内の分布を基板Ｗの中心からの距離で微分することで、プラズマエッチング処理により形成される穴の傾きの基板面内の分布を予測する。これにより、実施形態に係る予測方法は、処理結果としてエッチングレートの基板面内の分布を用いた場合でも、チルティングの基板面内の分布を予測できる。
【0097】
また、相関関係は、多変量解析モデルを用いて算出される。また、多変量解析モデルは、重回帰モデル、ガウスプロセス回帰モデルである。これにより、実施形態に係る予測方法は、プラズマ処理チャンバ１０内の磁場の空間分布値と、処理結果との相関関係を精度良く求めることができる。
【0098】
以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上述した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上述した実施形態は、請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【0099】
例えば、上記の実施形態では、基板Ｗとして半導体ウェーハにプラズマ処理を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板Ｗは、何れであってもよい。
【0100】
なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【符号の説明】
【0101】
１ プラズマ処理装置
２ 制御部
１０ プラズマ処理チャンバ
５０ 電磁石
５１、５１ａ～５１ｅ コイル
５６ 電磁石励起回路
６０ バルク領域
６１ シース領域
６２ シース面
６３ ホール
２００ 情報処理装置
２１１ 表示部
２１２ 入力部
２１３ 記憶部
２１４ コントローラ
２２１ 処理条件データ
２２２ 処理結果データ
２２３ 予測モデルデータ
２２４ 磁場算出モデルデータ
２３１ 算出部
２３２ 予測部
２３３ 表示制御部
Ｗ 基板
２ 制御部
１０ プラズマ処理チャンバ
５０ 電磁石
５１、５１ａ～５１ｅ コイル
５６ 電磁石励起回路
６０ バルク領域
６１ シース領域
６２ シース面
６３ ホール
２００ 情報処理装置
２１１ 表示部
２１２ 入力部
２１３ 記憶部
２１４ コントローラ
２２１ 処理条件データ
２２２ 処理結果データ
２２３ 予測モデルデータ
２２４ 磁場算出モデルデータ
２３１ 算出部
２３２ 予測部
２３３ 表示制御部
Ｗ 基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】
【図12E】
【図12F】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図14D】
【図14E】
【図15】
【図16】