(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハが配置されるチャンバと、
前記チャンバ内の状態を示す指標値としての、前記チャンバ内を所定の視線方向から見た発光強度を検出するセンサと、
検出された前記指標値の値に基づいて、前記チャンバのチャンバ壁に対する粒子の付着確率の値を算出する付着確率算出部と、
前記チャンバにおいて付着確率を変動させることが可能な作用部と、
前記付着確率算出部の算出する付着確率がプロセス開始時の値を維持するように前記作用部を制御する制御部と、
を有する半導体製造装置。
【請求項２】
前記チャンバ壁を区画して設定された複数のメッシュ壁毎に設定された付着確率をパラメータとして含む、粒子密度の微分方程式に基づく時間発展型のシミュレーションを行い、粒子密度を算出する粒子密度算出部と、
算出された粒子密度に基づいて前記指標値を算出する指標値算出部と、
付着確率と、その付着確率に基づいて前記粒子密度算出部が算出した粒子密度から得られる、前記指標値算出部の算出した前記指標値とを対応付けて保持するデータを記憶する記憶部と、
を更に有し、
前記付着確率算出部は、前記データを参照することにより、検出された前記指標値の値に対応する付着確率の値を算出する
請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記微分方程式は、粒子密度が計算される位置と前記複数のメッシュ壁それぞれとの距離とを、その値が小さくなるほど粒子の消失が多くなるパラメータとして含む
請求項２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記粒子密度算出部は、前記チャンバ内を区画して設定された複数のメッシュ空間毎に粒子密度を算出し、
前記指標値算出部は、前記複数のメッシュ空間毎の粒子密度に基づいて前記複数のメッシュ空間毎の発光強度を算出し、算出した前記複数のメッシュ空間毎の発光強度を前記視線方向に積分することにより、前記視線方向から見た発光強度を算出する
請求項２に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記作用部は、前記チャンバ壁に光を照射する光照射部を有し、
前記制御部は、前記付着確率算出部の算出する付着確率が前記プロセス開始時の値を維持するように前記光照射部の光照射量を制御する
請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記作用部は、
前記ウェハを覆う被覆位置と当該被覆位置から退避した退避位置との間で移動可能なチョッパーと、
前記チャンバ内の、前記被覆位置にある前記チョッパーの前記ウェハとは反対側に、付着確率に影響を及ぼす所定のガスを供給可能なガス供給部と、
を有し、
前記制御部は、前記付着確率算出部の算出する付着確率が前記プロセス開始時の値を維持するように前記所定のガスの供給量を制御する
請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記作用部は、
前記ウェハを覆う被覆位置と当該被覆位置から退避した退避位置との間で移動可能なチョッパーと、
前記チャンバ内の、前記被覆位置にある前記チョッパーの前記ウェハとは反対側に、付着確率に影響を及ぼす複数種のガスを供給可能なガス供給部と、
を有し、
前記制御部は、前記付着確率算出部の算出する付着確率が前記プロセス開始時の値を維持するように、供給されるガスの種類を制御する
請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項８】
前記作用部は、
前記チャンバ壁の一部を構成する電極と、
プラズマ生成用の高周波電圧、及び、粒子のエネルギー制御用の低周波電圧を前記電極に印加可能な電源部と、
を有し、
前記制御部は、前記付着確率算出部の算出する付着確率が前記プロセス開始時の値を維持するように前記低周波電圧の電圧値を制御する
請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項９】
前記作用部は、
印加電圧によって導電性が変化する素材により形成され、前記チャンバ壁の少なくとも一部を構成する導電性変動部と、
前記導電性変動部に電圧を印加可能な電源部と、
を有し、
前記制御部は、前記付着確率算出部の算出する付着確率が前記プロセス開始時の値を維持するように、前記導電性変動部に印加される電圧を制御する
請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項１０】
ウェハが配置されるチャンバと、
前記チャンバ内の状態を示す指標値としての、前記チャンバ内を所定の視線方向から見た発光強度を検出するセンサと、
検出された前記指標値の値に基づいて、前記チャンバのチャンバ壁に対する粒子の付着確率の値を算出する付着確率算出部と、
前記チャンバにおいて付着確率を変動させることが可能な作用部と、
前記付着確率算出部の算出する付着確率が所定の値となるように前記作用部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、検出された前記指標値に基づいてエッチングレート及びデポジッションレートの少なくとも一方のレートを算出し、算出したレートを所定のレートスペックとするときの付着確率を算出し、前記付着確率算出部の算出する付着確率が、前記所定のレートスペックとするときの付着確率となるように前記作用部を制御する
半導体製造装置。
【請求項１１】
チャンバ内の状態を示す指標値としての、前記チャンバ内を所定の視線方向から見た発光強度を検出する工程と、
検出された前記指標値の値に対応する、前記チャンバのチャンバ壁に対する粒子の付着確率を算出する工程と、
算出される付着確率がプロセス開始時の値を維持するように、前記チャンバにおいて付着確率を変動させることが可能な作用部を制御する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
チャンバ壁を区画して設定された複数のメッシュ壁毎に、前記チャンバ壁に対する粒子の付着確率を設定する付着確率設定部と、
前記複数のメッシュ壁毎に設定された付着確率をパラメータとして含む、粒子密度の微分方程式に基づく時間発展型のシミュレーションを行い、粒子密度を算出する粒子密度算出部と、
を有するシミュレーション装置。
【請求項１３】
算出された粒子密度に基づいてエッチングレート及びデポジッションレートの少なくとも一方を算出するレート算出部を更に有する
請求項１２に記載のシミュレーション装置。
【請求項１４】
コンピュータを、
チャンバ壁を区画して設定された複数のメッシュ壁毎に、前記チャンバ壁に対する粒子の付着確率を設定する付着確率設定部、及び
前記複数のメッシュ壁毎に設定された付着確率をパラメータとして含む、粒子密度の微分方程式に基づく時間発展型のシミュレーションを行い、粒子密度を算出する粒子密度算出部
として機能させるシミュレーションプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置、半導体装置の製造方法、シミュレーション装置及びシミュレーションプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ドライエッチング法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法などの粒子（ガス）を用いる半導体プロセスにおいて、チャンバ壁の状態がエッチングレートやデポジッションレートに影響を及ぼすことが知られている。
【０００３】
特許文献１では、チャンバ壁の温度と、エッチングレートとの間に相関があることに鑑み、チャンバ壁の温度をフィードバック制御により予め定められた温度に維持し、エッチング特性を安定化させる技術を開示している。
【０００４】
また、特許文献１は、チャンバ壁の温度がエッチングレートに影響を及ぼす理由として、チャンバ壁の温度が低下すると、チャンバ壁における粒子の付着量が増加し、その結果、ウェハ上の粒子の堆積量が減少することを挙げている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１０６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
粒子がチャンバ壁に堆積し、チャンバ壁の熱容量が変化すると、チャンバ壁の温度は変化する。また、粒子がチャンバ壁に衝突すると、チャンバ壁の温度は変化する。従って、チャンバ壁の温度は、粒子のチャンバ壁における付着の程度を正確に体現しているとは限らない。すなわち、チャンバ壁の温度を予め定められた温度に維持したとしても、エッチングレートを所望のレートに維持できるとは限らない。
【０００７】
本発明の目的は、チャンバ壁の影響を好適に考慮できる半導体製造装置、半導体装置の製造方法、シミュレーション装置及びシミュレーションプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体製造装置は、ウェハが配置されるチャンバと、前記チャンバ内の状態を示す指標値を検出するセンサと、検出された前記指標値の値に基づいて、前記チャンバのチャンバ壁に対する粒子の付着確率の値を算出する付着確率算出部と、前記チャンバにおいて付着確率を変動させることが可能な作用部と、前記付着確率算出部の算出する付着確率が所定の値となるように前記作用部を制御する制御部と、を有する。
【０００９】
好適には、前記半導体製造装置は、前記チャンバ壁を区画して設定された複数のメッシュ壁毎に設定された付着確率をパラメータとして含む、粒子密度の微分方程式に基づく時間発展型のシミュレーションを行い、粒子密度を算出する粒子密度算出部と、算出された粒子密度に基づいて前記指標値を算出する指標値算出部と、付着確率と、その付着確率に基づいて前記粒子密度算出部が算出した粒子密度から得られる、前記指標値算出部の算出した前記指標値とを対応付けて保持するデータを記憶する記憶部とを更に有し、前記付着確率算出部は、前記データを参照することにより、検出された前記指標値の値に対応する付着確率の値を算出する。
【００１０】
好適には、前記微分方程式は、粒子密度が計算される位置と前記複数のメッシュ壁それぞれとの距離とを、その値が小さくなるほど粒子の消失が多くなるパラメータとして含む。
【００１１】
好適には、前記粒子密度算出部は、前記チャンバ内を区画して設定された複数のメッシュ空間毎に粒子密度を算出し、前記指標値算出部は、前記複数のメッシュ空間毎の粒子密度に基づいて前記複数のメッシュ空間毎の発光強度を算出し、算出した前記複数のメッシュ空間毎の発光強度を所定方向に積分することにより、前記所定方向を視線方向とする発光強度を算出し、前記センサは、前記視線方向における発光強度を検出する。
【００１２】
好適には、前記作用部は、前記チャンバ壁に光を照射する光照射部を有し、前記制御部は、前記付着確率算出部の算出する付着確率が前記所定の値となるように前記光照射部の光照射量を制御する。
【００１３】
好適には、前記作用部は、前記ウェハを覆う被覆位置と当該被覆位置から退避した退避位置との間で移動可能なチョッパーと、前記チャンバ内の、前記被覆位置にある前記チョッパーの前記ウェハとは反対側に、付着確率に影響を及ぼす所定のガスを供給可能なガス供給部と、を有し、前記制御部は、前記付着確率算出部の算出する付着確率が前記所定の値となるように前記所定のガスの供給量を制御する。
【００１４】
好適には、前記作用部は、前記ウェハを覆う被覆位置と当該被覆位置から退避した退避位置との間で移動可能なチョッパーと、前記チャンバ内の、前記被覆位置にある前記チョッパーの前記ウェハとは反対側に、付着確率に影響を及ぼす複数種のガスを供給可能なガス供給部と、を有し、前記制御部は、前記付着確率算出部の算出する付着確率が前記所定の値となるように、供給されるガスの種類を制御する。
【００１５】
好適には、前記作用部は、前記チャンバ壁の一部を構成する電極と、プラズマ生成用の高周波電圧、及び、粒子のエネルギー制御用の低周波電圧を前記電極に印加可能な電源部と、を有し、前記制御部は、前記付着確率算出部の算出する付着確率が前記所定の値となるように前記低周波電圧の電圧値を制御する。
【００１６】
好適には、前記作用部は、印加電圧によって導電性が変化する素材により形成され、前記チャンバ壁の少なくとも一部を構成する導電性変動部と、前記導電性変動部に電圧を印加可能な電源部と、を有し、前記制御部は、前記付着確率算出部の算出する付着確率が前記所定の値となるように、前記導電性変動部に印加される電圧を制御する。
【００１７】
好適には、前記制御部は、検出された前記指標値に基づいてエッチングレート及びデポジッションレートの少なくとも一方のレートを算出し、算出したレートを所定のレートスペックとするときの付着確率を算出し、前記付着確率算出部の算出する付着確率が、前記所定のレートスペックとするときの付着確率となるように前記作用部を制御する。
【００１８】
本発明の半導体装置の製造方法は、チャンバ内の状態を示す指標値を検出する工程と、検出された前記指標値の値に対応する、前記チャンバのチャンバ壁に対する粒子の付着確率を算出する工程と、算出される付着確率が所定の値となるように、付着確率に影響を及ぼす物理量を制御する工程と、を有する。
【００１９】
本発明のシミュレーション装置は、チャンバ壁を区画して設定された複数のメッシュ壁毎に、前記チャンバ壁に対する粒子の付着確率を設定する付着確率設定部と、前記複数のメッシュ壁毎に設定された付着確率をパラメータとして含む、粒子密度の微分方程式に基づく時間発展型のシミュレーションを行い、粒子密度を算出する粒子密度算出部と、を有する。
【００２０】
好適には、算出された粒子密度に基づいてエッチングレート及びデポジッションレートの少なくとも一方を算出するレート算出部を更に有する。
【００２１】
本発明のシミュレーションプログラムは、コンピュータを、チャンバ壁を区画して設定された複数のメッシュ壁毎に、前記チャンバ壁に対する粒子の付着確率を設定する付着確率設定部、及び前記複数のメッシュ壁毎に設定された付着確率をパラメータとして含む、粒子密度の微分方程式に基づく時間発展型のシミュレーションを行い、粒子密度を算出する粒子密度算出部として機能させる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、チャンバ壁の影響を好適に考慮できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るエッチング装置の要部を示す模式的な断面図。
【図２】図１のエッチング装置の信号処理系の要部の構成を示すブロック図。
【図３】図２に示されるシミュレーション装置のハードウェア構成の概略を示すブロック図。
【図４】図３に示されるデータベース構築部及びシミュレーション部の信号処理系の構成を示すブロック図。
【図５】シミュレーションの方法及び条件を説明する、図１の領域Ｖの模式図。
【図６】粒子密度とエッチングレートとの相関を示すデータの一例。
【図７】シミュレーションの計算例を説明する図。
【図８】図１のエッチング装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るエッチング装置の概念図。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係るエッチング装置の概念図。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係るエッチング装置の概念図。
【図１２】図１１のエッチング装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係るエッチング装置の概念図。
【図１４】本発明の第６の実施形態に係るエッチング装置の概念図。
【図１５】本発明の第７の実施形態に係るエッチング装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、発明を実施するための形態について説明する。説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施形態（温度制御により付着確率を制御するエッチング装置）
２．第２の実施形態（光照射により付着確率を制御するエッチング装置）
３．第３の実施形態（光照射により付着確率を制御する他のエッチング装置）
４．第４の実施形態（ガス添加により付着確率を制御するエッチング装置）
５．第５の実施形態（バイアス印加により付着確率を制御するエッチング装置）
６．第６の実施形態（バイアス印加により付着確率を制御する他のエッチング装置）
７．第７の実施形態（レートに基づいて付着確率の目標値を設定するエッチング装置）
なお、第２の実施形態以降において、既に説明がなされた実施形態の構成と同一又は類似する構成については、同一符号を付すことがあり、また、説明を省略することがある。
【００２５】
＜１．第１の実施形態＞
（エッチング装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るエッチング装置１の要部を示す模式的な断面図である。
【００２６】
エッチング装置１は、ウェハ１０１に対して反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｈｃｉｎｇ：ＲＩＥ）を行うＣＣＰ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）型のエッチング装置により構成されている。
【００２７】
エッチング装置１は、ウェハ１０１が配置されるチャンバ２を有している。チャンバ２は、チャンバ基体３と、チャンバ基体３内において対向する上部電極５Ａ及び下部電極５Ｂ（以下、単に「電極５」といい、これらを区別しないことがある。）とにより構成されている。また、エッチング装置１は、上部電極５Ａに電圧を印加する上部電源部７Ａと、下部電極５Ｂに電圧を印加する下部電源部７Ｂと（以下、単に「電源部７」といい、これらを区別しないことがある。）を有している。
【００２８】
チャンバ２は、例えば、ウェハ１０１の側方を囲む側壁２ａと、側壁２ａを上方側から塞ぐ天板２ｂと、側壁２ａを下方側から塞ぐ底部２ｃとにより構成されている。また、チャンバ２には、ガスをチャンバ２内に供給するための不図示の供給口と、チャンバ２内のガスを排気するための排気口２ｄとが設けられている。排気口２ｄは、例えば、底部２ｃに設けられている。
【００２９】
チャンバ基体３は、例えば、概ねチャンバ２と同様の形状であり、天板、側壁、底部を有している。上部電極５Ａは、チャンバ基体３の天板に固定され、下部電極５Ｂは、チャンバ基体３の底部に固定されている。
【００３０】
ここで、チャンバ２を構成し、内面がウェハ１０１上に露出する部分全体（本実施形態では側壁２ａ及び天板２ｂ）をチャンバ壁９と呼ぶこととする。チャンバ壁９の内面は、チャンバ基体３及び電極５により構成されている。一方、電極５とチャンバ基体３とは互いに異なる材料により構成されている。例えば、電極５はＳｉにより構成され、チャンバ基体３は石英（ＳｉＯ２）により構成されている。従って、チャンバ壁９の内面は、部分的に異なる材料により構成されている。
【００３１】
ただし、チャンバ壁９の内面は、電極５の表面に酸化膜（ＳｉＯ２）が形成されることにより、全体がＳｉＯ２により構成されてもよい。また、チャンバ壁９の内面は、電極５の表面及びチャンバ基体３の表面に亘ってポリマーの膜が形成されることにより、全体がポリマーにより構成されてもよい。すなわち、チャンバ壁９の内面は、全体が同一材料により構成されてもよい。
【００３２】
ウェハ１０１は、下部電極５Ｂ上に載置される。上部電極５Ａ及び下部電極５Ｂに電圧が印加されると、ウェハ１０１上のガスはプラズマとなり、ウェハ１０１の表面がエッチングされる。ガスは、例えば、水素ガスである。上部電極５Ａ及び下部電極５Ｂに印加される電圧の周波数は、例えば、６０ＭＨｚ及び２ＭＨｚである。
【００３３】
エッチング装置１は、更に、チャンバ壁９の温度を制御するためのヒータ１１を有している。なお、図１では、ヒータ１１が側壁２ａに亘って設けられている場合を例示しているが、ヒータ１１は、チャンバ２に対して適宜な位置及び範囲に設けられてよい。また、チャンバ壁９の温度を局所的に制御可能に、個別に制御される複数のヒータ１１がチャンバ壁９に沿って配列されていてもよい。
【００３４】
図２は、エッチング装置１の信号処理系の要部の構成を示すブロック図である。なお、図２においては、ヒータ１１の制御に係る要部を示しており、電極５に対する電圧印加に関する処理系の構成などは省略されている。
【００３５】
エッチング装置１は、チャンバ２内の状態を検出するためのＯＥＳ１３と、その検出結果に基づいてヒータ１１の制御値を算出するシミュレーション装置１５と、その算出結果に基づいてヒータ１１を制御する制御部１７とを有している。なお、ＯＥＳは、「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｍｉｔｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ」の略である。
【００３６】
ＯＥＳ１３は、例えば、チャンバ２の内部を所定の視線方向から見たときの発光強度Ｉを出力する。検出される光の波長帯は、例えば、エッチングレート変動に大きく寄与する粒子が発する光を検出できる波長帯から適宜に選択される。波長帯は、可視光領域、紫外線領域、赤外線領域、サブミリ波・ミリ波領域から適宜に選択されてよい。波長帯は、例えば、200nm〜800nmである。なお、水素（Hα）の発する光は、656.3nmである。
【００３７】
シミュレーション装置１５は、例えば、発光強度Ｉに基づいて、チャンバ壁９の温度（壁温度Ｔ）の補正量ΔＴを算出して制御部１７に出力する。なお、補正量の算出と目標値の算出とは等価であり、以下では、これらを特に区別しないことがある。シミュレーション装置１５は、補正量の算出動作のために、付着確率算出部１９、付着確率データベース２１、データベース構築部２３、シミュレーション部２４及び補正値算出部２５を有している。
【００３８】
付着確率算出部１９は、ＯＥＳ１３により検出された発光強度Ｉに基づいて、チャンバ壁９に対する粒子の付着確率Ｓを算出する。この際、付着確率算出部１９は、付着確率データベース２１を参照する。
【００３９】
付着確率データベース２１は、種々の値の発光強度Ｉに関して、発光強度Ｉと付着確率Ｓとを対応付けて保持している。従って、発光強度Ｉの値をキーとして付着確率データベース２１を検索することにより、キーとされた発光強度Ｉの値に対応する付着確率Ｓの値が特定（算出）される。なお、付着確率Ｓの算出に際しては、付着確率データベース２１に保持されている値を補間する補間計算が適宜になされてよい。
【００４０】
データベース構築部２３及びシミュレーション部２４は、付着確率データベース２１を構築する。これについては、後述する。
【００４１】
補正値算出部２５は、付着確率算出部１９の算出した付着確率Ｓに基づいて、壁温度Ｔの補正量ΔＴを算出する。例えば、補正値算出部２５は、継続的に取得した付着確率Ｓの値から付着確率Ｓの変動量ΔＳを算出し、変動量ΔＳを無くすように補正量ΔＴを算出する。すなわち、補正値算出部２５は、付着確率Ｓの値を一定（例えば初期値）に維持するように補正量ΔＴを算出する。
【００４２】
制御部１７は、補正値算出部２５の算出した補正量ΔＴに基づいてヒータ１１の制御を行う。例えば、制御部１７は、チャンバ壁９の温度を検出する不図示の温度センサにより検出される壁温度Ｔを所定の目標値に維持するように、ヒータ１１に印加する電圧のフィードバック制御を行っており、その目標値を補正量ΔＴだけ変化させる。
【００４３】
以上に説明したように、エッチング装置１は、シミュレーション装置１５においてチャンバ壁９に対する粒子の付着確率Ｓを算出し、その付着確率Ｓが所定の値となるように壁温度Ｔを制御している。
【００４４】
図３は、シミュレーション装置１５のハードウェア構成の概略を示すブロック図である。
【００４５】
シミュレーション装置１５は、例えば、コンピュータにより構成されており、ＣＰＵ２７、ＲＯＭ２９、ＲＡＭ３１、外部記憶装置３３、入力部３５及び表示部３７を有している。
【００４６】
ＣＰＵ２７は、外部記憶装置３３に記憶されているシミュレーションプログラム３９を読み出し、実行する。これにより、コンピュータは、シミュレーション装置１５として種々の機能を果たす。付着確率データベース２１は、外部記憶装置３３に記憶されている。
【００４７】
なお、シミュレーション装置１５を構成するコンピュータは、一台のコンピュータであってもよいし、ネットワークを介して接続された複数のコンピュータであってもよい。また、シミュレーション装置１５を構成するコンピュータは、チャンバ２を有する装置に搭載されていてもよいし、当該装置にネットワークを介して接続されていてもよい。制御部１７がコンピュータを含んで構成されている場合に、シミュレーション装置１５及び制御部１７はハードウェアの一部が共用されていてもよい。
【００４８】
図４は、データベース構築部２３及びシミュレーション部２４の信号処理系の構成を示すブロック図である。
【００４９】
シミュレーション部２４は、シミュレーションの条件を規定する種々のパラメータの値が入力される。当該種々のパラメータには、チャンバ壁９に対する粒子の付着確率Ｓが含まれる。そして、シミュレーションを行うことにより、チャンバ２内の発光強度Ｉを算出する。
【００５０】
従って、付着確率Ｓの値が互いに異なる複数のシミュレーションケースについてシミュレーションが行われることにより、種々の値の付着確率Ｓに関して、付着確率Ｓと発光強度Ｉとを対応付けた付着確率データベース２１を構築することが可能となる。
【００５１】
このような付着確率データベース２１の構築を実現するために、データベース構築部２３及びシミュレーション部２４は、以下の構成を有している。
【００５２】
データベース構築部２３の条件設定部４１は、入力部３５からの信号に基づいて、付着確率Ｓの値を含む、種々のパラメータの値を設定する。例えば、条件設定部４１は、入力された付着確率Ｓの範囲（例えば０〜１）及び刻み幅（例えば０．０１）に基づいて、種々の値の付着確率を計算し、設定する。
【００５３】
シミュレーション部２４の粒子密度算出部４３は、条件設定部４１から入力された種々のパラメータの値に基づいて、ガスを構成する粒子のチャンバ２内における密度（粒子密度ｎ）を算出する。粒子密度ｎは、例えば、所定の体積当たりの粒子の個数である。なお、上述のように、種々のパラメータには、付着確率Ｓが含まれる。
【００５４】
シミュレーション部２４の発光強度算出部４５は、粒子密度算出部４３の算出した粒子密度ｎに基づいて、発光強度Ｉを算出する。
【００５５】
シミュレーション部２４のレート算出部４７は、粒子密度算出部４３の算出した粒子密度ｎに基づいて、エッチングレートＲ又はデポジッションレートＲ（以下、「レートＲ」と総称することがある。）を算出する。
【００５６】
データベース構築部２３のデータベース化部４９は、条件設定部４１の設定した付着確率Ｓの値と、その付着確率Ｓの値に基づいて算出された発光強度Ｉ及びレートＲの値を対応付けて外部記憶装置３３に記憶させる。
【００５７】
このようにして、付着確率データベース２１は構築される。なお、上記の説明から理解されるように、付着確率データベース２１は、レートＲをキーとして、付着確率Ｓを検索することも可能である。
【００５８】
上述のように、シミュレーション部２４においては、まず、付着確率Ｓに基づいて粒子密度ｎが算出され、次に、粒子密度ｎに基づいて発光強度Ｉ及びレートＲが算出される。以下、これらの算出方法を説明する。
【００５９】
（粒子密度の算出方法）
粒子密度算出部４３は、付着確率Ｓをパラメータとして含む、粒子密度ｎの微分方程式に基づく時間発展型のシミュレーションを行うことにより（シミュレーションにより微分方程式を解くことにより）、粒子密度ｎを算出する。
【００６０】
なお、シミュレーションは、オイラー法やルンゲ・クッタ法など、適宜な方法により行われてよい。また、微分方程式の解が得られるまでの、シミュレーション上（仮想上）の時間は、実際のエッチングに要する時間を考慮して適宜に設定される。以降に説明する他のシミュレーションについても同様である。
【００６１】
図５は、シミュレーションの方法及び条件を説明する、図１の領域Ｖの模式図である。
【００６２】
チャンバ２内の空間には、当該空間を区画することにより、複数のメッシュ空間２ｍが設定される。粒子密度ｎの算出、すなわち、シミュレーションは、メッシュ空間２ｍ毎に行われる。
【００６３】
チャンバ壁９には、当該チャンバ壁９を区画することにより、複数のメッシュ壁９ｍが設定される。付着確率Ｓは、メッシュ壁９ｍ毎に設定される。メッシュ壁９ｍ毎に付着確率Ｓを設定することにより、チャンバ壁９の各部の事情に応じて適切に付着確率Ｓを設定することができる。例えば、チャンバ壁９において、チャンバ基体３により構成される部分（ＳｉＯ２）と、電極５により構成される部分（Ｓｉ）とで、異なる付着確率Ｓを設定することができる。
【００６４】
メッシュ空間２ｍ及びメッシュ壁９ｍの形状及び大きさは適宜に設定されてよい。メッシュ空間２ｍの（端面の）形状及び大きさとメッシュ壁９ｍの形状及び大きさは、互いに同一でもよいし、異なっていてもよい。メッシュ空間２ｍ及びメッシュ壁９ｍの大きさは、例えば、数ｍｍオーダーである。
【００６５】
シミュレーションは、２次元シミュレーションでも３次元シミュレーションでもよい。換言すれば、メッシュ空間２ｍは、２次元的に設定されてもよいし、３次元的に設定されてもよく、メッシュ壁９ｍは、１次元的に設定されてもよいし、２次元的に設定されてもよい。
【００６６】
以下では、メッシュ空間２ｍの識別番号をｐとし、メッシュ空間２ｍ毎に値が変化するパラメータ（ｐの関数）については、（ｐ）を付すことがある。また、メッシュ壁９ｍの識別番号をｗとし、メッシュ壁９ｍ毎に値が変化するパラメータ（ｗの関数）については、（ｗ）を付すことがある。
【００６７】
シミュレーションにおいては、メッシュ空間２ｍと、チャンバ壁９との距離を示すパラメータも考慮される。具体的には、メッシュ空間２ｍと側壁２ａとの（最短）距離Ｌ（ｐ）、メッシュ空間２ｍと天板２ｂとの（最短）距離Ｒ（ｐ）、メッシュ空間２ｍとメッシュ壁９ｍとの距離ｄ（ｗ）が考慮される。なお、ｄ（ｗ）もｐの関数であるが、ｐの付加は省略する。距離Ｌ（ｐ）、Ｒ（ｐ）、ｄ（ｗ）は、例えば、メッシュ空間２ｍの中央位置からの距離である。また、ｄ（ｗ）は、例えば、メッシュ壁９ｍの中央位置からの距離である。
【００６８】
このように、チャンバ壁９との距離が考慮されることにより、粒子密度ｎが適切に算出される。特に、メッシュ壁９ｍ毎に、付着確率Ｓ（ｗ）及び距離ｄ（ｗ）が設定されることにより、粒子密度ｎが適切に算出される。
【００６９】
粒子密度ｎの微分方程式は、例えば、以下の数式１を用いる。
【００７０】
【数１】
0005397215.tif 000002
【００７１】
上述のように、数式１は、メッシュ空間２ｍ毎に用いられる。ｎ（ｉ，ｔ）及びｎ（ｊ，ｔ）は、種類ｉ及びｊの粒子の時間ｔにおける粒子密度である。粒子の種類ｉ（ｊ）は、例えば、ガスが水素の場合、Ｈ、Ｈ２、Ｈ＋、Ｈ２＋、Ｈ３＋、ｅである。以下では、ｉ，ｊに代えて、Ｈ、Ｈ２などを（  ）内に示すことがある。
【００７２】
kmは反応レート、τrは排気特性時間、τnは壁消失特性時間である。ｖｒは粒子速度、Dは拡散定数、Pは圧力、μは移動度、kはボルツマン定数、Teは電子温度、eは素電荷である。
【００７３】
数式１の第１行目の式において、第１項は、粒子同士の衝突反応による粒子の生成及び消失による密度変化を示している（図５のＧｇ参照）。第２項は、粒子のチャンバ２からの排気による密度変化を示している（図５のＬｐ参照）。第３項は、粒子とチャンバ壁９との相互作用及び粒子のウェハ１０１での消失による密度変化を示している（図５のＬｗ参照）。
【００７４】
数式１の第１行目及び第２行目の式に示されるように、数式１は、メッシュ空間２ｍとメッシュ壁９ｍとの距離ｄ（ｗ）の値が小さくなるほど粒子の消失が多くなるように、距離ｄ（ｗ）が組み込まれている。
【００７５】
（発光強度の算出方法）
発光強度算出部４５は、まず、粒子密度算出部４３の算出した粒子密度ｎ（ｉ）に基づいて、発光に寄与する粒子Ｈ＊の粒子密度ｎ（Ｈ＊）を算出する。なお、Ｈ＊は、ＨやＨ２等の粒子の種類（数式１における種類ｉ，ｊ）とは別個の概念であり、粒子密度ｎ（Ｈ＊）は、数式１では求められない。
【００７６】
具体的には、発光強度算出部４５は、数式１で求められた粒子密度ｎ（ｉ）をパラメータとして含む、粒子密度ｎ（Ｈ＊）の微分方程式をシミュレーションにより解くことにより、粒子密度ｎ（Ｈ＊）を算出する。当該シミュレーションは、数式１に基づくシミュレーションと同様に、メッシュ空間２ｍ毎に行われる。
【００７７】
次に、発光強度算出部４５は、メッシュ空間２ｍ毎の粒子密度ｎ（Ｈ＊）に基づいて、メッシュ空間２ｍ毎の発光強度Ｉ（ｐ）を算出する。そして、図５においてハッチングして示すように、メッシュ空間２ｍ毎の発光強度Ｉ（ｐ）を所定の視線方向ｙ１において積分し、チャンバ２を視線方向ｙ１に見たときの発光強度Ｉを算出する。
【００７８】
このように、視線方向ｙ１における発光強度Ｉを算出することにより、ＯＥＳ１３により検出される視線方向ｙ１における発光強度Ｉを再現することができる。なお、視線方向ｙ１は、水平方向、鉛直方向、これらに傾斜する方向、メッシュ空間２ｍの配列方向、又は、当該配列方向に傾斜する方向など、適宜な方向に設定されてよい。また、積分される空間の、視線方向ｙ１における断面積も適宜に設定されてよい。積分される空間の、視線方向ｙ１に直交する方向における位置は、適宜に設定されてよく、また、複数位置において視線方向ｙ１における発光強度Ｉが算出されてもよい。
【００７９】
発光強度算出部４５は、例えば、以下の式を用いて、粒子密度ｎ（ｉ）に基づいて、発光強度Ｉを算出する。
【００８０】
【数２】
0005397215.tif 000003
【００８１】
ここで、Kαは反応レート、neは電子密度（ｎ（ｅ））、τ’は発光寿命、hはプランク定数、νは周波数、Aはアインシュタイン係数、βは逃避率、Ｓｆは源泉関数、Ｐｂはバックグラウンド熱輻射量である。なお、逃避率βは、半導体プロセスに用いるチャンバ中では通常１以下としてよい。
【００８２】
数式２の第１行目は、粒子密度ｎ（Ｈ＊）の微分方程式である。第２行目は、メッシュ空間２ｍ毎の粒子密度ｎ（Ｈ＊）に基づいてメッシュ空間２ｍ毎の発光強度Ｉ（ｐ）を算出する式である。第３行目は、メッシュ空間２ｍ毎の発光強度Ｉ（ｐ）に基づいて視線方向ｙ１における発光強度Ｉを算出する式である。
【００８３】
（レートの算出方法）
レート算出部４７は、例えば、粒子密度算出部４３の算出した粒子密度ｎをパラメータとして含む数式により、エッチングレートＲ又はデポジッションレートＲを算出する。数式は、例えば、以下の文献に記載されているものを利用してよい。
特開２００９−１５２２６９号公報
斧  高一  著、第１６回プラズマエレクトロニクス講習会テキスト「実践的プラズマプロセス構築のための基礎と応用最前線」  、応用物理学会プラズマエレクトロニクス分科会  出版、２００５年１０月２７日発行
【００８４】
また、例えば、あらかじめ粒子密度ｎとレートＲの相関データを用意しておき、レート算出部４７が当該相間データを参照することにより、粒子密度算出部４３の算出した粒子密度ｎの値に相当するレートＲの値が割り出されてもよい。
【００８５】
図６は、粒子密度ｎとエッチングレートＲとの相関を示すデータ（マップ）の一例を示している。横軸は粒子密度ｎであり、縦軸はエッチングレートＲである。また、直線Ｌ１は粒子密度ｎとエッチングレートＲとの相関を示している。図６においては、チャンバ壁９がＳｉ、ポリマー又はＳｉＯ２により構成された場合における粒子密度ｎ及びエッチングレートＲの実測値も併せてプロットしている。
【００８６】
（シミュレーション計算例）
図７は、シミュレーションの計算例を説明する図である。図７（ａ）〜図７（ｄ）において、横軸はウェハ中心からの距離を示し、縦軸はエッチングレートを示している。
【００８７】
図７（ａ）は、エッチングレートの実測値（Fukasawa et.al Jpn. J. Appl.Phys.48 (2009) 08HC01）を示している。実測値は、チャンバ壁がＳｉ、薄いポリマー、厚いポリマー及びＳｉＯ２により構成された場合についてそれぞれ示されている。
【００８８】
一方、図７（ｂ）〜図７（ｄ）は、シミュレーション結果を示している。図７（ｂ）〜図７（ｄ）は、それぞれ、チャンバ壁９がＳｉ、ＳｉＯ２、ポリマーにより構成された場合を示している。
【００８９】
図７（ａ）と、図７（ｂ）〜図７（ｄ）との対比から理解されるように、チャンバ壁９の材料に応じて適切に付着確率Ｓを設定することにより、適切にエッチングレートＲの分布を算出することができる。
【００９０】
図７（ｂ）〜図７（ｄ）のシミュレーション条件を以下に示す。
シミュレーション条件：
ガス種：水素、電子密度：5 eV、イオン温度：1000 K、中性粒子温度：400 K、中心電子密度：1010 /cm3、チャンバ体積：10リットル、チャンバ半径：300 mm、チャンバギャップ：35 mm、上部電極半径：150 mm、ウェハ開口率：100 %。クリーニング後Si電極付着確率：0.5、クリーニング後側壁SiO2付着確率：0.06、ポリマー膜の付着確率：0.10、圧力：30mT、ガス総流量：300 sccm、エッチング相当時間：30秒。
【００９１】
（補正値の算出方法）
補正値算出部２５は、例えば、付着確率Ｓと壁温度Ｔとを対応付けたデータ、又は、付着確率の変動量ΔＳと補正量ΔＴとを対応付けたデータを参照し、補正量ΔＴを算出する。計算式に基づいてΔＴが算出されてもよい。付着確率Ｓの温度依存性については、例えば、実測若しくはＭＤ（Molecular Dynamics）計算により取得する。
【００９２】
なお、補正値算出部２５は、付着確率Ｓと壁温度Ｔとを対応付けたデータなどを参照することなどにより、壁温度Ｔに基づいて付着確率Ｓを算出することも可能である。
【００９３】
（エッチング装置の動作）
図８は、エッチング装置１が実行する処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、プロセスの開始と同時に実行される。
【００９４】
ステップＳ１では、エッチング装置１は、ＯＥＳ１３により、プロセス開始時の発光強度Ｉ０を測定し、記憶する。また、このとき、エッチング装置１は、不図示の温度センサにより、プロセス開始時の壁温度Ｔ０を測定し、記憶する。
【００９５】
ステップＳ２では、エッチング装置１は、付着確率算出部１９において、ステップＳ１で得られた発光強度Ｉ０に基づいて、プロセス開始時の付着確率Ｓ０を算出する。また、エッチング装置１は、補正値算出部２５の機能の一部を用いて、壁温度Ｔ０に基づいて付着確率Ｓ０′を算出する。
【００９６】
なお、付着確率データベース２１を構築するときの条件と、付着確率Ｓの壁温度Ｔに対する温度依存性（付着確率Ｓと壁温度Ｔとを対応付けたデータなど）を取得したときの条件とは異なることから、付着確率Ｓ０と、付着確率Ｓ０′とは必ずしも一致しない。
【００９７】
ステップＳ３では、エッチング装置１は、ＯＥＳ１３により、現在の発光強度Ｉを測定する。
【００９８】
ステップＳ４では、エッチング装置１は、現在の発光強度Ｉと発光強度Ｉ０の初期値との差の絶対値（｜Ｉ−Ｉ０｜）が所定の許容値を超えたか否か判定する。許容値は、例えば、発光強度Ｉ０の１０％の値である。
【００９９】
｜Ｉ−Ｉ０｜が許容値を超えていると判定された場合は、処理は、ステップＳ６に進む。｜Ｉ−Ｉ０｜が許容値を超えていないと判定された場合は、処理は、ステップＳ６〜Ｓ８をスキップし、ステップＳ３に戻る。この際、所定の間隔（例えば５ｓ）で繰り返し計測（ステップＳ３）が行われるように、時間調整が行われる（ステップＳ５）。
【０１００】
ステップＳ６では、エッチング装置１は、付着確率算出部１９において、ステップＳ３で得られた発光強度Ｉに対応する付着確率Ｓ（Ｓ０＋ΔＳ）を算出する。
【０１０１】
ステップＳ７では、エッチング装置１は、補正値算出部２５において、付着確率Ｓ（Ｓ０＋ΔＳ）をＳ０に戻す壁温度Ｔ（Ｔ０＋ΔＴ）を算出する。例えば、以下のように計算を行う。
【０１０２】
まず、補正値算出部２５は、ステップＳ２で得られた付着確率Ｓ０及びステップＳ６で得られた付着確率Ｓから付着確率の変動分ΔＳを算出する。次に、ステップＳ２で得られた付着確率Ｓ０′及び変動分ΔＳからＳ０′＋ΔＳを算出する。次に、Ｓ０′＋ΔＳに対応する壁温度Ｔ（Ｔ０＋ΔＴ）を算出する。そして、算出した壁温度ＴとステップＳ１で得られた壁温度Ｔ０とに基づいて補正量ΔＴを算出する。
【０１０３】
ステップＳ８では、エッチング装置１は、ステップＳ７で算出された補正値ΔＴだけ温度を変化させるように、ヒータ１１を制御する。その後、処理は、所定の時間調整を行って（ステップＳ５）、ステップＳ３に戻る。
【０１０４】
なお、上述のように、シミュレーションにおいては、付着確率Ｓは複数のメッシュ壁９ｍ毎に設定される。Ｔ（Ｔ０＋ΔＴ）は、複数のメッシュ壁９ｍにおける付着確率Ｓ（ｗ）がそれぞれ初期値に戻るように算出されてもよいし、付着確率Ｓ（ｗ）の平均値などの代表値が初期値に戻るように算出されてもよい。また、データベースは、全てのメッシュ壁９ｍについて付着確率Ｓ（ｗ）を保持していてもよいし、付着確率Ｓ（ｗ）の代表値を保持していてもよい。
【０１０５】
ステップＳ７（補正値算出部２５）においては、補正値ΔＴを算出せずに、Ｓ０′＋ΔＳに対応する壁温度Ｔ（Ｔ０＋ΔＴ）のみが算出されてもよい。すなわち、壁温度Ｔの新たな目標値のみが算出されてもよい。そして、制御部１７において新たな目標値に基づく壁温度Ｔのフィードバック制御がなされてもよい。換言すれば、シミュレーション装置１５と制御部１７との間の役割分担は適宜に設定されてよい。
【０１０６】
なお、図７の説明において例示したシミュレーション条件、並びに、以下に例示するクリーニング条件及びエッチング条件にてＳｉＮのエッチングを行った場合の温度補正の範囲は、６０−７０℃であった。
クリーニング条件：
圧力：150 mT、上部印加パワー：2000 W、下部印加パワー：1000 W、ガス系：O2=1000 sccm、壁温度：60/60/20 ℃、処理時間：180秒。
エッチング条件：
圧力：30 mT、上部印加パワー：1000 W、下部印加パワー：300 W、ガス系：CH2F2/O2/Ar=40/30/200 sccm、壁温度：上部/側壁=60/60 ℃。
【０１０７】
以上の実施形態によれば、エッチング装置１は、ウェハ１０１が配置されるチャンバ２と、チャンバ２内の状態を示す指標値としての発光強度Ｉを検出するＯＥＳ１３とを有する。また、エッチング装置１は、検出された発光強度Ｉの値に基づいて、チャンバ２のチャンバ壁９に対する粒子の付着確率Ｓの値を算出する付着確率算出部１９と、チャンバ２において付着確率Ｓを変動させることが可能なヒータ１１とを有している。さらに、エッチング装置１は、付着確率算出部１９の算出する付着確率Ｓが初期値Ｓ０となるようにヒータ１１を制御する制御部１７を有している。
【０１０８】
従って、エッチング装置１は、付着確率Ｓの制御により、チャンバ壁９の状態を所望の状態に維持し、エッチングレートを安定化することができる。その結果、良質の半導体装置を安定して生産することが可能となる。
【０１０９】
エッチング装置１は、更に、粒子密度算出部４３、発光強度算出部４５、及び、付着確率データベース２１を記憶する外部記憶装置３３を有している。粒子密度算出部４３は、チャンバ壁９を区画して設定された複数のメッシュ壁９ｍ毎に設定された付着確率Ｓ（ｗ）をパラメータとして含む、粒子密度ｎの微分方程式（数式１）に基づく時間発展型のシミュレーションを行い、粒子密度ｎを算出する。発光強度算出部４５は、算出された粒子密度ｎに基づいて発光強度Ｉを算出する。付着確率データベース２１は、付着確率Ｓと、その付着確率Ｓに基づいて粒子密度算出部４３が算出した粒子密度ｎから得られる、発光強度算出部４５の算出した発光強度Ｉとを対応付けて保持する。そして、付着確率算出部１９は、付着確率データベース２１を参照することにより、検出された発光強度Ｉの値に対応する付着確率Ｓの値を算出する。
【０１１０】
従って、粒子密度算出部４３及び発光強度算出部４５は、付着確率Ｓ（ｗ）をチャンバ壁９の構成に応じて適切に設定し、発光強度Ｉを算出することができる。その結果、付着確率算出部１９は、発光強度Ｉに基づいて適切に付着確率Ｓ（複数のＳ（ｗ）でも、Ｓ（ｗ）の代表値でもよい。）を算出できる。
【０１１１】
粒子密度ｎの微分方程式（数式１）は、粒子密度ｎが計算される位置（メッシュ空間２ｍ）と複数のメッシュ壁９ｍそれぞれとの距離ｄ（ｗ）とを、その値が小さくなるほど粒子の消失が多くなるパラメータとして含む。従って、複数のメッシュ壁９ｍ毎に設定された付着確率Ｓ（ｗ）の影響を好適に考慮することができる。
【０１１２】
粒子密度算出部４３は、チャンバ２内を区画して設定された複数のメッシュ空間２ｍ毎に粒子密度ｎ（ｐ）を算出する。発光強度算出部４５は、複数のメッシュ空間２ｍ毎の粒子密度ｎ（ｐ）に基づいて複数のメッシュ空間２ｍ毎の発光強度Ｉ（ｐ）を算出し、その発光強度Ｉ（ｐ）を視線方向ｙ１に積分することにより、発光強度Ｉを算出する。ＯＥＳ１３は、視線方向ｙ１における発光強度Ｉを検出する。
【０１１３】
従って、付着確率Ｓと、エッチング装置１への適用が容易なＯＥＳ１３の検出値とを関連付けることができる。その結果、付着確率Ｓを監視する構成が容易化される。
【０１１４】
なお、以上の実施形態において、エッチング装置１は本発明の半導体装置の一例である。発光強度Ｉは本発明の指標値の一例である。ＯＥＳ１３は本発明のセンサの一例である。ヒータ１１は本発明の作用部の一例である。初期値Ｓ０は本発明の所定の値の一例である。発光強度算出部４５は本発明の指標値算出部の一例である。外部記憶装置３３は本発明の記憶部の一例である。条件設定部４１は本発明の付着確率設定部の一例である。壁温度Ｔは本発明の付着確率に影響を及ぼす物理量の一例である。
【０１１５】
＜２．第２の実施形態＞
図９は、本発明の第２の実施形態に係るエッチング装置２０１の概念図である。
【０１１６】
エッチング装置２０１は、付着確率Ｓを制御するための作用部として、ヒータ１１に代えて、光を照射する照射装置２１１を有する点が第１の実施形態と相違する。また、エッチング装置２０１のチャンバ２０２は、天板２０２ｂが、内側部分だけでなく外側部分も上部電極２０５Ａにより構成されている点が、第１の実施形態のチャンバ２と相違する。
【０１１７】
照射装置２１１は、例えば、チャンバ２０２の外側を取り巻くように配置された複数の照射線源２１２Ａ及び２１２Ｂを有している（以下、Ａ、Ｂを省略することがある。）。照射線源２１２は、例えば、20mm間隔で天板２０２ｂおよび側壁２０２ａに対向して配置されている。
【０１１８】
照射線源２１２Ａは、上部電極２０５Ａに対向して配置され、赤外線（波長は例えば1100nm）を上部電極２０５Ａに照射する。また、照射線源２１２Ｂは、チャンバ基体２０３に対向して配置され、紫外線（波長は例えば150nm）を上部電極２０５Ａに照射する。
【０１１９】
エッチング装置２０１の信号処理系の構成及び動作は、図２〜図８を参照して説明した、エッチング装置１の信号処理系の構成及び動作と概ね同様である。ただし、第１の実施形態においては補正値算出部２５が壁温度Ｔの補正値ΔＴを算出したのに対し、第２の実施形態においては補正値算出部２５は光照射量Ｆの補正値ΔＦを算出する。また、制御部１７は、補正値ΔＦだけ、照射装置２１１の光照射量Ｆを変化させるように、照射装置２１１の制御を行う。
【０１２０】
以上の実施形態によれば、エッチング装置２０１は、チャンバ２０２において付着確率Ｓを変動させることが可能な作用部として、チャンバ壁２０９に光を照射する照射装置２１１を有する。制御部１７は、付着確率算出部１９の算出する付着確率Ｓの変動に応じて照射装置２１１の光照射量Ｆを制御する。
【０１２１】
チャンバ壁２０９は、光が照射されると、温度が上昇し、粒子の付着確率が変化する。従って、第１の実施形態と同様に、付着確率Ｓの制御により、チャンバ壁２０９の状態を所望の状態に維持し、エッチングレートを安定化することができる。その結果、良質の半導体装置を安定して生産することが可能となる。
【０１２２】
また、チャンバ壁２０９の材質に応じて、効率的に温度を上昇させることができる波長を選択して、互いに異なる波長の光を照射していることから、より効果的にチャンバ壁２０９における付着確率Ｓを制御することができる。
【０１２３】
照射装置２１１は、チャンバを囲むように配置された複数の照射線源２１２を有していることから、複数の照射線源２１２の個別の制御により、付着確率Ｓを局所的に制御できる。
【０１２４】
なお、照射装置から照射する光の波長帯は、どの波長域でもかまわない。また、材質に応じて波長帯を異ならせる必要はない。第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の構成のチャンバ２が用いられてもよい。
【０１２５】
＜３．第３の実施形態＞
図１０は、発明の第３の実施形態に係るエッチング装置３０１の概念図である。
【０１２６】
エッチング装置３０１は、第２の実施形態のエッチング装置２０１と同様に、チャンバ壁９に光を照射する照射装置３１１を有している。第２の実施形態では、照射装置２１１は、チャンバ壁２０９を囲む複数の照射線源２１２を有することにより、付着確率Ｓの局所的な制御が可能であった。一方、第３の実施形態では、照射装置３１１は、チャンバ壁２０９の付着確率Ｓを局所的に制御するために、照射線源２１２とチャンバ壁２０９との間に、光学系３１２を有している。
【０１２７】
光学系３１２は、例えば、複数の反射ミラー３５３及びハーフミラー３５１を有している。チャンバ動径方向に対してハーフミラー３５１の透過率に勾配を持たせることで、照射量を部分毎に制御できる。さらに、ミラー数によって制御精度を調整できる。
【０１２８】
以上の実施形態によれば、第１及び２の実施形態と同様の効果が奏される。
【０１２９】
＜４．第４の実施形態＞
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係るエッチング装置４０１の概念図である。
【０１３０】
エッチング装置４０１は、付着確率Ｓを制御するための作用部として、ヒータ１１に代えて、ガス添加装置４１１及びチョッパー４１２を有する点が第１の実施形態と相違する。
【０１３１】
ガス添加装置４１１は、付着確率Ｓに影響を及ぼす、エッチング用のガスとは異なる複数種のガスをチャンバ２内に供給可能である。複数種のガスは、例えば、ポリマーガスおよびＯ２ガスである。ポリマーガスは、上部電極５Ａでの付着確率Ｓを低下させる。一方、Ｏ２ガスは、上部電極５Ａでの付着確率Ｓを増大させる。
【０１３２】
チョッパー４１２は、ウェハ１０１を覆う被覆位置（図１１（ｂ））と当該被覆位置から退避した退避位置（不図示。図１１（ａ）参照）との間で移動可能である。チョッパー４１２の半径は、例えば、２５０ｍｍ（チャンバの半径は３００ｍｍ）である。ウェハ１０１と被覆位置のチョッパー４１２との距離は例えば５ｍｍである。ガス添加装置４１１のガスは、図１１（ｂ）に示すように、被覆位置にあるチョッパー４１２の上方（ウェハ１０１とは反対側）に供給される。
【０１３３】
図１２は、エッチング装置４０１が実行する処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、図８の処理と同様に、プロセスの開始と同時に実行される。
【０１３４】
ステップＳ１１〜Ｓ１５は、図８のステップＳ１〜Ｓ５と同様である。
【０１３５】
ステップＳ１６では、シミュレーション装置１５は、発光強度の変動量ΔＩ（Ｉ−Ｉ０）の正負を判定する。変動量ΔＩが正と判定された場合は、シミュレーション装置１５は、チャンバ２に供給するガスとしてＯ２ガスを指定する（ステップＳ１７）。一方、変動量ΔＩが負と判定された場合は、シミュレーション装置１５は、チャンバ２に供給するガスとしてポリマーガスを指定する（ステップＳ１８）。
【０１３６】
ステップＳ１９では、図８のステップＳ６と同様に、付着確率Ｓ０＋ΔＳが算出される。
【０１３７】
ステップＳ２０は、図８のステップＳ７に対応し、付着確率Ｓ０＋ΔＳを付着確率Ｓ０に戻すための制御値が算出される。ただし、ステップＳ２０では、付着確率Ｓ０＋ΔＳを付着確率Ｓ０に戻すための添加ガス量（流量）Ｆと添加時間ｔが算出される。
【０１３８】
ステップＳ２１では、制御部１７は、チョッパー４１２をウェハ１０１上に移動させる。そして、ステップＳ２２では、制御部１７は、ステップＳ１７又はステップＳ１８で指定されたガスを、ステップＳ２０で算出されたガス量Ｆ及び添加時間ｔでチャンバ２内に供給するように、ガス添加装置４１１を制御する。
【０１３９】
その後、制御部１７は、チョッパー４１２をウェハ１０１上から退避させ、加工プロセスを再開する。そして、処理は、ステップＳ１３に戻る。
【０１４０】
なお、ガス添加の条件の一例を以下に示す。
Ｏ２添加
添加時間：30秒、圧力：150 mT、上部バイアス：2000 W、流量：1000 sccm
ポリマー(C4F8/Ar)添加
添加時間：30秒、圧力：20mT、上部バイアス：2000 W、流量：C4F8/Ar=15/700 sccm
【０１４１】
以上の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が奏される。すなわち、付着確率Ｓの制御により、チャンバ壁９の状態を所望の状態に維持し、エッチングレートを安定化することができる。その結果、良質の半導体装置を安定して生産することが可能となる。
【０１４２】
なお、ガスの種類を１種類とし、流量及び添加時間の少なくとも一方が制御されてもよいし、流量や添加時間を一定とし、ガスの種類の選択のみが行われてもよい。
【０１４３】
＜５．第５の実施形態＞
図１３は、本発明の第５の実施形態に係るエッチング装置５０１の概念図である。
【０１４４】
エッチング装置５０１は、付着確率Ｓを制御するための作用部として、ヒータ１１に代えて、エネルギー制御用電源部５１１を有する点が第１の実施形態と相違する。
【０１４５】
エネルギー制御用電源部５１１は、壁に付着する粒子のエネルギーを制御するために、上部電極５Ａに交流電圧を印加する。当該電圧の周波数は、プラズマを生成するために上部電源部７Ａが上部電極５Ａに印加する電圧の周波数よりも低い。例えば、上部電源部７Ａが印加する電圧の周波数は５００ＭＨｚであり、エネルギー制御用電源部５１１が印加する電圧の周波数は１３．５６ＭＨｚである。なお、下部電源部７Ｂが印加する電圧の周波数は、例えば、２ＭＨｚである。
【０１４６】
エッチング装置５０１の信号処理系の構成及び動作は、図２〜図８を参照して説明した、エッチング装置１の信号処理系の構成及び動作と概ね同様である。ただし、第１の実施形態においては補正値算出部２５が壁温度Ｔの補正値ΔＴを算出したのに対し、第５の実施形態においては補正値算出部２５はエネルギー制御用電源部５１１が印加する電圧の補正値を算出する。また、制御部１７は、その補正値だけ、エネルギー制御用電源部５１１が印加する電圧を変化させるように、エネルギー制御用電源部５１１の制御を行う。なお、シミュレーションでは、エネルギー制御用電源部５１１の電圧の補正範囲は300W-500Wであった。
【０１４７】
以上の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が奏される。すなわち、付着確率Ｓの制御により、チャンバ壁９の状態を所望の状態に維持し、エッチングレートを安定化することができる。その結果、良質の半導体装置を安定して生産することが可能となる。
【０１４８】
＜６．第６の実施形態＞
図１４は、本発明の第６の実施形態に係るエッチング装置６０１の概念図である。
【０１４９】
エッチング装置６０１は、上部電極６０５Ａの構成が第１の実施形態の上部電極５Ａと相違する。また、エッチング装置６０１は、付着確率Ｓを制御するための作用部として、ヒータ１１に代えて、上部電極６０５Ａに電圧を印加する低電圧電源部６１１を有する点が第１の実施形態と相違する。
【０１５０】
上部電極６０５Ａは、プラズマポテンシャルに影響を与えない程度の低電圧（例えば1-2V）を加えることで導電率が変化するような素材(バンドギャップが小さい素材)により構成されている。例えば、上部電極６０５Ａは、Siに不純物（B,P,Asなど）を注入した半導体により構成されている。
【０１５１】
従って、低電圧電源部６１１により上部電極６０５Ａに電圧を印加することにより、上部電極６０５Ａの導電率を変化させ、ひいては、付着確率Ｓを制御することができる。
【０１５２】
不純物は、上部電極６０５Ａの外周ほど濃度が高くなるように、濃度勾配を持たせて同心円状に注入されていることが好ましい。外周ほど実効的に付着確率は小さくなることからである。このようにして、電極動径方向における濃度を変化させることにより、電極動径方向の付着確率分布を調整できる。
【０１５３】
エッチング装置６０１の信号処理系の構成及び動作は、図２〜図８を参照して説明した、エッチング装置１の信号処理系の構成及び動作と概ね同様である。ただし、第１の実施形態においては補正値算出部２５が壁温度Ｔの補正値ΔＴを算出したのに対し、第６の実施形態においては補正値算出部２５は低電圧電源部６１１が印加する電圧値の補正値を算出する。また、制御部１７は、その補正値だけ、低電圧電源部６１１が印加する電圧値を変化させるように、低電圧電源部６１１の制御を行う。
【０１５４】
なお、導電率が変化する素材が用いられ、低電圧が印加される部位は、上部電極５Ａに限定されない。側壁２ａ等の適宜な部位において、導電率が変化する素材が用いられ、低電圧が印加されてよい。
【０１５５】
以上の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が奏される。すなわち、付着確率Ｓの制御により、チャンバ壁９の状態を所望の状態に維持し、エッチングレートを安定化することができる。その結果、良質の半導体装置を安定して生産することが可能となる。
【０１５６】
＜７．第７の実施形態＞
第７の実施形態においては、エッチング装置のハードウェア構成は、第１〜第６の実施形態と同様であり、動作のみ他の実施形態と相違する。具体的には、第７の実施形態は、チャンバ２内の状態が所定の許容範囲を超えたときにプロセスを中止する点が他の実施形態と相違する。また、第７の実施形態は、付着確率を初期値に維持するのではなく、付着確率の目標値を適宜に設定し、その目標値に付着確率を維持する点が他の実施形態と相違する。具体的には、以下のとおりである。
【０１５７】
図１５は、本発明の第７の実施形態に係るエッチング装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、図８の処理と同様に、プロセスの開始と同時に実行される。
【０１５８】
ステップＳ３１〜Ｓ３３は、図８のステップＳ１〜Ｓ３と同様である。
【０１５９】
ステップＳ３４では、シミュレーション装置１５は、現在の発光強度Ｉと発光強度Ｉ０の初期値との差の絶対値（｜Ｉ−Ｉ０｜）が所定の停止基準値を超えたか否か判定する。停止基準値は、例えば、発光強度Ｉ０の１００％の値である。
【０１６０】
｜Ｉ−Ｉ０｜が停止基準値を超えていると判定された場合は、エッチング装置は、エッチングを停止する（ステップＳ３５）。なお、エッチングの停止は、例えば、ＦＤＣ（Fault Detection and Classification）システムから制御部１７にＦＤＣ信号が出力されることにより実現されてよい。｜Ｉ−Ｉ０｜が停止基準値を超えていないと判定された場合は、処理は、ステップＳ３６に進む。
【０１６１】
ステップＳ３６及びＳ３７は、図８のステップＳ４及びＳ５と同様である。
【０１６２】
ステップＳ３８では、シミュレーション装置１５は、発光強度Ｉに基づいて、付着確率Ｓ（Ｓ０＋ΔＳ）及び粒子密度ｎを算出する。粒子密度ｎは、付着確率Ｓと同様に、シミュレーション部２４の実行するシミュレーション結果に基づいて、粒子密度ｎと発光強度Ｉとを対応付けたデータベースを構築しておくことにより、発光強度Ｉに基づいて算出される。
【０１６３】
ステップＳ３９では、シミュレーション装置１５は、粒子密度ｎに基づいて現在のエッチングレートＲを算出する。例えば、シミュレーション装置１５は、シミュレーション結果に基づいて粒子密度ｎとエッチングレートＲとを対応付けたレート相関データベースを予め構築しておき、そのデータベースを参照することにより、現在のエッチングレートＲを算出する。
【０１６４】
ステップＳ４０では、シミュレーション装置１５は、所定のレートスペックを満たす粒子密度ｎを算出し、さらに、その粒子密度ｎを満たす付着確率Ｓを算出する。すなわち、付着確率Ｓの目標値を算出する。なお、レートスペックは、一のレートの値でもよいし、レートの値の範囲であってもよい。レートスペックに対応する粒子密度ｎは、例えば、上記のレート相関データベースを参照することにより算出される。粒子密度ｎに対応する付着確率Ｓは、例えば、シミュレーション部２４の実行するシミュレーション結果に基づいて構築された、粒子密度ｎと付着確率Ｓとを対応付けたデータベースを参照することにより算出される。
【０１６５】
ステップＳ４１では、現在の付着確率Ｓを、ステップＳ４０で算出された付着確率Ｓとするための補正値を算出する。補正値は、例えば、図８のステップＳ７と同様に、制御値（例えば壁温度Ｔ）に対する付着確率Ｓの依存性を記憶したデータベースを参照することにより算出される。
【０１６６】
ステップＳ４２では、ステップＳ４１で算出された補正値に基づいて、作用部（例えばヒータ１１）の制御がなされる。
【０１６７】
以上の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が奏される。すなわち、付着確率Ｓの制御により、チャンバ壁９の状態を所望の状態に維持し、エッチングレートを安定化することができる。その結果、良質の半導体装置を安定して生産することが可能となる。なお、第７の実施形態が薄膜形成に適用された場合には、エッチングレートに代えて、デポジッションレートが用いられる。
【０１６８】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【０１６９】
半導体製造装置は、エッチング装置に限定されない。半導体製造装置は、粒子（ガス）を用いるものであればよい。例えば、半導体製造装置は、ＣＶＤやＰＶＤ等の薄膜形成を行うものであってもよい。また、エッチング装置は、反応性イオンエッチングを行うものであってもよいし、反応性ガスエッチングを行うものであってもよい。
【０１７０】
エッチング装置の方式は、ＣＣＰに限定されない。方式は、例えば、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｒｏｔｏｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）であってもよい。
【０１７１】
エッチング若しくは堆積の対象は、SiNに限定されず、シリコン、酸化膜、その他の金属膜であってもよい。なお、モニタリングする発光種（検出波長帯）は、エッチング等の対象などに応じて適宜に変更されてよい。
【０１７２】
シミュレーションにより得られたレートは、第７の実施形態のように半導体装置の制御に用いられる他に、形状シミュレーションに用いられてもよい。また、シミュレーションは、プロセスの実行前に予め実行されてデータベースの構築に利用されるだけでなく、プロセスの実行中に実行されてその結果がプロセスの制御に利用されてもよい。
【０１７３】
指標値（発光強度など）若しくはエッチングレートと、付着確率とを対応付けたデータベースは、付着確率を制御する方法（作用部の構成）に応じて、適宜に異なるものが構築されてよい。例えば、壁温度の制御（第１の実施形態）に対しては、壁種・ガス種・ガス圧力・壁表面温度・ガスフラックス・処理時間依存を加味した付着確率についてのデータベースが構築されてよい。光の照射の制御（第２及び第３の実施形態）に対しては、壁種・ガス種・ガス圧力・光照射量（もしくはHeガス量）・ガスフラックス・処理時間依存を加味した付着確率についてのデータベースが構築されてよい。印加電圧の制御（第５及び第６の実施形態）に対しては、壁種・ガス種・ガス圧力・印加電圧・ガスフラックス・処理時間依存を加味した付着確率についてのデータベースが構築されてよい。ガス添加の制御（第４の実施形態）に対しては、壁種・Ｏ２もしくはポリマーガス添加量・ガス圧力・ガスフラックス・処理時間依存を加味した付着確率についてのデータベースが構築されてよい。
【符号の説明】
【０１７４】
１…エッチング装置（半導体製造装置）、２…チャンバ、１１…ヒータ（作用部）、１３…ＯＥＳ（センサ）、１７…制御部、１９…付着確率算出部、１０１…ウェハ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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