(57)【要約】【課題】  プラズマ成膜装置で成膜される膜厚を、成膜プロセス実行中に精度良く求めることができる酸化膜厚推定装置を提供する【解決手段】  事前実験により求めたプラズマ酸化プロセスにともない発生するプラズマ発光強度と、酸化種密度と、の関係をテンプレートとして記憶保持するデータベース１１と、監視対象のプロセス実行中に分光器４にて測定した２種類の発光強度を取得し、その取得した発光強度から求めた発光強度比と、データベース１１から読み出したテンプレートから酸化種密度を求める酸化種密度推定部１２と、求めた酸化種密度を、予め設定した酸化膜成長モデルに代入して酸化膜厚を求める膜厚推定部１３と、を備える。酸化種密度推定部では、プロセス条件に基づき、発光強度比を補正する。【選択図】        図１
2009049305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ酸化プロセスにともない発生するプラズマ発光強度と、酸化種密度と、の関係をテンプレートとして記憶保持し、
監視対象のプロセス実行中に測定したプラズマ発光強度を取得し、その取得したプラズマ発光強度と、前記テンプレートとして記憶した関係とから酸化種密度を求める工程と、
求めた酸化種密度を予め設定した酸化膜成長モデルに代入して酸化膜厚を求める工程と、
からなる酸化膜厚推定方法。
【請求項２】
前記プラズマ酸化プロセスは、酸素とクリプトン或いは酸素とアルゴンを用い、前記発光強度は２つのプラズマ発光強度の比であることを特徴とする請求項１の酸化膜厚推定方法。
【請求項３】
前記発光強度は、酸素分圧により補正されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の酸化膜厚推定方法。
【請求項４】
前記発光強度はマイクロ波パワーにより補正されたものであることを特徴とする請求項３に記載の酸化膜厚推定方法。
【請求項５】
プラズマ酸化プロセスにともない発生するプラズマ発光強度と、酸化種密度と、の関係をテンプレートとして記憶保持する記憶部と、
監視対象のプロセス実行中に測定したプラズマ発光強度を取得し、その取得したプラズマ発光強度と、前記記憶部から読み出した前記関係とから酸化種密度を求める酸化種密度推定手段と、
求めた酸化種密度を、予め設定した酸化膜成長モデルに代入して酸化膜厚を求める膜厚推定手段と、
を備えた酸化膜厚推定装置。
【請求項６】
コンピュータを、
監視対象のプロセス実行中に測定したプラズマ発光強度を取得し、その取得したプラズマ発光強度と、記憶手段に格納されたプラズマ酸化プロセスにともない発生するプラズマ発光強度と酸化種密度との関係と、に基づいて、酸化種密度を求める酸化種密度推定手段、
求めた酸化種密度を、予め設定した酸化膜成長モデルに代入して酸化膜厚を求める膜厚推定手段、
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラズマ酸化プロセスにより成膜される膜厚を推定する酸化膜厚推定方法及び装置並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ成膜装置等の成膜プロセスにより製造された製品や中間品の膜厚を測定することは、その製品の良否判定や品質の評価を行なうというように直接的な利用はもちろんのこと、プラズマ成膜装置を含む製造プロセスを構成する設備機器に対する異常の有無の診断を行なうといった間接的な利用もできる。この間接的な利用は、製造プロセスを構成する設備機器が正常に動作した場合には、製造される製品も良品になるという考えを前提とし、不良品が製造された場合には設備機器に何かしらの異常・故障が生じていると推定するものである。
【０００３】
膜厚を測定する技術は、エリプソメータ等の計測器を用いて直接測定する方法がある。エリプソメータは、測定対象物である薄膜の表面における光の入射光と反射光の偏光状態の変化を測定し、そこから得られたデータにより薄膜の膜厚や屈折率を算出するものである。また、間接的に膜厚を測定する技術としては、スパッタやＣＶＤを用いて成膜した膜厚を、光強度を用いて推定する方法がある（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−１８８１５０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エリプソメータを用いて膜厚を測定するには、成膜装置を構成するチャンバの窓に、測定対象物の表面に照射させる光を出射する発光部と、その表面で反射した反射光を受光する受光部を取り付ける必要があり、装置構成が大掛かりとなる。また、発光部と受光部、ウェハが適切な配置になるような位置にチャンバの窓がないといけないが、そういう成膜装置は少ないのでチャンバの改造が必要になり、改造によって成膜に影響を与えるおそれがある。また、エリプソメータは、入射光と反射光の偏光状態の変化に基づいて膜厚を求めるため、プラズマ成膜装置における成膜プロセス実行中に発生するプラズマ発光の影響を受け、測定精度が落ちる。そのため、成膜プロセス中にリアルタイムでの膜厚測定は行なわれず、成膜後に測定することが多い。よって、エリプソメータを用いた場合、成膜プロセスの実行中に膜厚を測定し、その測定結果に基づいて成膜装置に対するフィードバック制御を行なったり、異常の有無を推定したりすることはできない。
【０００５】
特許文献１に開示された発光強度による膜厚モニタリング技術は、エッチングプロセスを想定した発明であるため、発光強度およびプラズマ処理時間の二つのパラメータと膜厚の相関を利用しやすい。しかし、プラズマ酸化では発光強度、プラズマ処理時間と膜厚の関係が複雑であり、また成膜速度が時間によって変化するという特徴があるため特許文献１に開示された技術を適用することができない。
【０００６】
この発明は、プラズマ成膜装置で成膜される膜厚を、成膜プロセス実行中に精度良く求めることができるとともに、プラズマ成膜装置の成膜プロセスへ影響を与えない酸化膜厚推定方法及び装置並びにプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による酸化膜厚推定方法は、（１）プラズマ酸化プロセスにともない発生するプラズマ発光強度と、酸化種密度と、の関係をテンプレートとして記憶保持する。そして、監視対象のプロセス実行中に測定したプラズマ発光強度を取得し、その取得したプラズマ発光強度と、テンプレートとして記憶した関係とから酸化種密度を求める工程と、求めた酸化種密度を予め設定した酸化膜成長モデルに代入して酸化膜厚を求める工程と、からなる。
【０００８】
（２）前記プラズマ酸化プロセスは、酸素とクリプトン或いは酸素とアルゴンを用い、前記発光強度は２つのプラズマ発光強度の比とすることができる。
【０００９】
（３）発光強度は、酸素分圧により補正するとよい。
【００１０】
（４）発光強度は、マイクロ波パワーにより補正するとよい。
【００１１】
（５）本発明の酸化膜厚推定装置は、プラズマ酸化プロセスにともない発生するプラズマ発光強度と、酸化種密度と、の関係をテンプレートとして記憶保持する記憶部と、監視対象のプロセス実行中に測定したプラズマ発光強度を取得し、その取得したプラズマ発光強度と、前記記憶部から読み出した前記関係とから酸化種密度を求める酸化種密度推定手段と、求めた酸化種密度を、予め設定した酸化膜成長モデルに代入して酸化膜厚を求める膜厚推定手段と、を備えて構成した。
【００１２】
（６）本発明のプログラムは、コンピュータを、監視対象のプロセス実行中に測定したプラズマ発光強度を取得し、その取得したプラズマ発光強度と、記憶手段に格納されたプラズマ酸化プロセスにともない発生するプラズマ発光強度と酸化種密度との関係と、に基づいて、酸化種密度を求める酸化種密度推定手段、求めた酸化種密度を、予め設定した酸化膜成長モデルに代入して酸化膜厚を求める膜厚推定手段、として機能させるためのプログラムである。
【００１３】
テンプレートは、事前実験結果より発光強度と酸化膜厚の関係を求め、上記計算結果より酸化膜厚と酸化種の関係を求めることにより、発光強度と酸化種の関係についての、テンプレートを作成ことができる。酸化膜成長モデルは、例えば、ウェハ上での反応メカニズムに基づく微分方程式等により規定できる。
【００１４】
プラズマ成膜プロセス実行中に外乱が発生すると、酸化種密度とともに発光強度も揺らぐ。そこで、発光強度をモニタすることで、プロセス条件だけではわからない外乱の影響を反映させた酸化種密度を精度良く推定できる。そして、推定した酸化種密度から膜成長の微分方程式を用いて膜成長の推定を求めることで、外乱の影響を考慮した膜厚を求めることできる。よって、本発明は、プロセス条件に基づく物理化学モデルだけでは求められない、プロセス中の揺らぎを反映できる。
【００１５】
本発明の膜厚の推定処理は、プラズマ成膜プロセス実行にともない発生する発光の強度を用いるため、他の方法と異なりプラズマの状態を乱すことなくプラズマの状態を測定できる。よって、プロセス実行中にリアルタイムで膜厚の推定を行なうことができる。求めた膜厚をもとに、プロセスの異常診断を行ったり、あるいはモニタリング膜厚をフィードバックしてプロセス条件を調整したりすることで常に再現性の高いプロセスを行える。また、システム構成としても、プラズマの発光強度を測定するための分光器を取り付けるだけでよいので簡便な構成で膜厚を得ることができる。
【００１６】
また、補正処理をすることで、異なるプロセス条件のものも同じテンプレート（プラズマ発光強度と酸化種密度との関係）を用いて酸化種密度の推定を行なうことができる。換言すると、事前実験で求めた同じプロセス条件に基づいて設定されるテンプレートを用いると、補正をすることなく酸化種密度の推定並びに膜厚の推定を行なうことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、プラズマ成膜装置で成膜される膜厚を、成膜プロセスへ影響を与えることなく、成膜プロセス実行中に精度良く求めることができる。もちろん、本発明は、成膜プロセス実行後に膜厚を求めるのも妨げない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の好適な一実施形態である酸化膜厚推定装置を含む製造システムを示す。図１に示すように、プラズマ成膜装置は、プラズマ酸化プロセスによる成膜処理が行なわれるエリアとなるプロセスチャンバ１と、プロセスチャンバ１内で実行されるプロセスの動作を制御する装置コントローラ２と、を備えている。装置コントローラ２は、プロセスチャンバ１に対してガス流量やマイクロ波パワーなどの指示を与えてプロセスを制御する。本実施形態では、プラズマ成膜装置は、クリプトンと酸素を用いたマイクロ波励起高密度プラズマ装置とした。
【００１９】
プロセスチャンバ１内におけるプラズマ酸化メカニズムは、以下のようになっている。図２に示すように、プロセスチャンバ１内にシリコンウェハ５をセットした状態で、チャンバ１内に所定のガスを供給する。その状態で、マイクロ波を印加することで、プラズマを生成し、そのプラズマ中で励起された酸素原子によりシリコンウェハ５の表面が酸化され、ＳｉＯ２膜６が成膜される。
【００２０】
このとき、プロセスチャンバ１の内部では、気相反応と表面反応が発生している。気相反応は、（ａ）プラズマ中での酸化種の生成反応である。この酸化種の生成反応は、３０種類を超える素反応からなる。表面反応は、（ｂ）チャンバ１の内壁での酸化種の失活と、（ｃ）シリコンウェハ５の表面で発生するシリコンの酸化反応がある。この（ａ）で生産された量から（ｂ）で失われた量を差し引いた量が（ｃ）の酸化反応に寄与する。
【００２１】
そこで、これらの反応をパーソナルコンピュータ上でシミュレーションすることにより酸化膜成長の推定、予測を行なう。シミュレーションは、例えばＣＨＥＭＫＩＮのような市販の化学反応シミュレータを用いることができる。図３は、酸化膜成長の様子をシミュレーションした結果である。図示するように、開始直後に急に酸化膜が成長し、その後は徐々に酸化膜が成長する。
【００２２】
図１に戻り、全体の構成を説明する。本実施形態では、プロセスチャンバ１の測定窓に光ファイバ７の一端を取り付けるとともに、その光ファイバ７の他端を分光器３に接続する。プラズマ酸化プロセス中にプロセスチャンバ１内で発生するプラズマ発光の一部は、光ファイバ７を介して分光器３に導かれ、そこにおいて発光強度が求められる。その求めた発光強度は、酸化膜厚推定装置１０に入力される。本実施形態のプラズマ成膜装置は、クリプトンと酸素を用いたマイクロ波励起高密度プラズマ装置であるため、分光器３では、クリプトンと酸素のそれぞれの発光強度が求められ、出力される。
【００２３】
また、この酸化膜厚推定装置１０には、装置コントローラ２から出力されるプロセス条件も入力される。プロセス条件は、レシピとも称されるもので、作成条件装置コントローラ２がプロセスチャンバ１に対して与えるガス流量やマイクロ波パワーなどの指示値がある。本実施形態では、酸素分圧、マイクロ波パワー、プロセス時間並びにチャンバ内圧力がある。
【００２４】
さらに、エリプソメータ１０は、事前実験の際にプロセスチャンバ１で酸化されたシリコンウェハ５の酸化膜厚を測定する。このエリプソメータ４で求めた膜厚データは、酸化膜厚推定装置１０に与えられる。
【００２５】
酸化膜厚推定装置１０は、事前実験で発光強度と酸化種密度の関係を求める処理を行ない、運用時には発光強度とプロセス条件から膜厚を推定する処理を行なう。酸化膜厚推定装置１０におけるプラズマの発光強度による膜厚モニタリングは、以下のようになっている。
【００２６】
プラズマ酸化プロセスでは、酸化の主要因となる酸化種がプラズマによって生成され、その酸化種がシリコンウェハ６上でシリコンと反応して酸化膜が生成される。従って、酸化種の密度がわかると、酸化膜厚を推定することができる。
【００２７】
図３にシミュレーション結果を示すように、マイクロ波パワー等のプロセス条件に基づく物理化学モデルを利用し、プロセス条件を与えると生成される酸化膜厚を推定することができる。しかし、実際の酸化膜の成膜プロセスでは、プロセス条件では規定できない揺らぎ・外乱が発生する。酸化膜厚と密接に関連する酸化種の密度は、係る外乱の影響を受ける。一方、上述のシミュレーションを用いた酸化膜厚の推定では、外乱の影響をシミュレーションに反映することができないので、精度が低い。
【００２８】
そこで、本実施形態では、外乱を考慮した酸化種の密度の推定処理を行ない、次いで、推定した酸化種の密度に基づいて酸化膜厚を推定する。酸化種の密度の推定は、プロセス条件とプラズマ発光強度を用いて推定するようにした。これは、外乱によって酸化種密度とともに発光強度も揺らぐので、発光強度を用いることにより、プロセス条件だけではわからない外乱の影響を反映させる。また、膜成長の推定は、推定した酸化種密度から膜成長の微分方程式を用いて求める。
【００２９】
発光強度と、酸化種密度の関係を求めるために、事前実験として以下の処理を行なう。ユーザは、プロセス条件を適宜変えてプラズマ成膜プロセスを実行する。プロセス条件と、プロセス実行中に分光器３を用いて得られた発光強度と、を酸化膜厚推定装置１０に与える。発光強度は、例えば、プロセス実行中に得られた値の平均値とすることができる。プロセス実行後にエリプソメータ４でシリコンウェハ５上に成膜されたＳｉＯ２膜６の酸化膜厚を測定した結果を酸化膜厚推定装置１０に入力する。
【００３０】
変更するプロセス条件は、酸素分圧，マイクロ波パワー，プロセス時間，チャンバ内圧力とした。具体的な条件の一例を示すと、下記表１に示す通りである。また、この各条件の値は、レシピと称される指示値としたが、実測値を利用しても良い。
【表１】
2009049305.tif 000003
【００３１】
酸化膜厚推定装置１０は、与えられた各データを関連付けて記憶保持する。この関連づけは、例えば表１に示す各プロセス条件に対し、それぞれ対応する発光強度と、膜厚と、を関連付けたテーブル構造とすることができる。
【００３２】
酸化膜厚推定装置１０の具体的な機能を説明するに先立ち、プラズマ酸化メカニズム詳述すると、酸化種が、シリコンウェハ上で反応して酸化膜が形成される。熱酸化においては、ＳｉＯ２膜中を酸化種が拡散していき、Ｓｉ界面で反応してＳｉＯ２が生成されるというDeal-Groveモデルが知られている。Deal-Groveモデルでは以下の微分方程式によって酸化膜成長の様子が表される。
【数１】
2009049305.tif 000004
ただし、
Ｌ：酸化膜厚
Ｃ０：ＳｉＯ２表面の酸化種密度
Ｃ１：ＳｉＯ２生成に必要な単位体積当たりの酸化種の数
Ｄ：ＳｉＯ２中の酸化種の拡散係数
ｋ：酸化反応の速度定数
ｔ：時間
α：定数
である。
【００３３】
しかし、Deal-Groveモデルはプラズマ酸化では実験データとあまり一致しないため、ここでは以下のように微分方程式を修正した酸化膜成長モデルを用いる。
【数２】
2009049305.tif 000005
【００３４】
ただし、ａ，ｂ，ｃは定数であり、［Ｏ＊］はプラズマによって生成された酸化種の密度である。
【００３５】
図４に示すように、プラズマによって生成された酸化種の一部はエネルギーの高い状態（上準位）から低い状態（下準位）に落ちるときに光を放射する。このときのプラズマ発光強度Ｉは、下記関係式が成り立つ。
【数３】
2009049305.tif 000006
【００３６】
上記の関係式に示すように、発光強度は粒子密度に依存するので、発光強度を測定することによって発光に関係している粒子密度を推定することが考えられる。発光強度から粒子密度を推定する方法としてはアクチノメトリが知られている。アクチノメトリは、２種類の粒子に起因する発光強度の比をとることによって粒子密度を求める方法である。ところが、表１に示すプロセス条件で酸素とクリプトンを用いてプロセスを行い測定した発光強度比（酸素の発光強度として７７７ｎｍ、クリプトンの発光強度として８９３ｎｍを使用）と、酸化種密度をシミュレーションで求めた値とをプロットすると、図５に示す結果が得られた。図５から明らかなように、両者の間にアクチノメトリで期待されるような関係が見られない。これは、アクチノメトリを用いるための条件が成立していないためと考えられる。アクチノメトリを用いることができるためには以下のような条件ａからｃが成立している必要がある。
【００３７】
ａ．プラズマ発光はコロナ平衡モデルで表される。
ｂ．それぞれの粒子の励起に必要なエネルギーが等しい。
ｃ．それぞれの粒子の衝突断面積が相似形である。
【００３８】
本発明の対象であるプラズマ成膜装置に用いられるのは高密度プラズマであるので、上記の条件のａが成り立たないと考えられる。
【００３９】
そこで本実施形態では、発光強度以外のパラメータを用いて発光強度比を補正することによって酸化種密度と発光強度の対応付けるようにした。具体的には、図６に示すような酸素分圧に依存する変換係数を求める。すると、その変換係数を発光強度比に掛けて補正を行なった発光強度比と酸化種密度の関係は、図７に示すようになる。図７に示すように、この補正後のデータを用いた場合、ほぼひとつの曲線上にプロットされる。よって、この関係をテンプレートとして用いて発光強度比と酸素分圧から酸化種密度を推定できる。
【００４０】
図６に示す酸素分圧に対する変換係数のグラフは、実験により求める。つまり、図５を見ると、同じ酸素分圧に着目して発光強度と酸化種密度の相関を見ると、それぞれがある曲線（或いは直線）上に沿ってプロットされることがわかる。そこで、１つの酸素分圧（例えば、１．７５％）を基準酸素分圧とし、他の酸素分圧の酸化種密度が、基準酸素分圧の当該曲線上に載るか或いはその付近になるような変換係数を求める。例えば、酸素分圧が０．５％のある実験データが、発光強度比Ａ１，酸化種密度Ｂとし、基準酸素分圧（１．７５％）の相関を示す曲線上の酸化種密度Ｂの時の発光強度比がＡ２とすると、変換係数は、Ａ２／Ａ１となる。個々のデータについての変換係数は、ユーザが求め、求めた値を酸化膜厚推定装置１０に入力するようにしても良いし、基準酸素分圧の当該曲線が演算式で特定できる場合には、その演算式を用いて酸化膜厚推定装置１０が自動的に求めるようにしても良い。
【００４１】
このようにして、他の酸素分圧の一部或いは全部のデータに対して、基準酸素分圧の相関を示す曲線上に乗るようなそれぞれの変換係数を求め、求めた値を図６に示すような酸素分圧と変換係数の相関を示すグラフ上にプロットする。そして、プロットした各値に対し、もっともフィットするように、最小二乗法等を用いて図６中に示す“酸素分圧−変換係数特性”を規定する特性式中の係数を決定する。この係数の決定は、酸化膜厚推定装置１０が算出して行なう。
【００４２】
このようにして決定した特性式に従い、基準酸素分圧以外のデータに対して発光強度比に変換係数を掛けた値を横軸とし、縦軸は酸化種密度とするグラフを再作成する。そして、再作成したグラフ中の各ポイントに基づき、最小二乗法等を用いて図７に示す“発光強度比に変換係数を掛けた値−酸化種密度特性”を規定する演算式中の係数を決定することでテンプレートが求められる。これらの係数を決定するまでの一連の処理は、酸化膜厚推定装置１０が実行する。もちろん、ユーザがその一部または全部を実行し、その結果を酸化膜厚推定装置１０に入力するようにしても良い。
【００４３】
酸化膜厚推定装置１０は、このようにして求めた変換係数を求めるための特性式と、酸化種密度を求めるための演算式と、を、テンプレートとしてデータベース１１に記憶保持する。酸化膜厚推定装置１０は、実際のプロセス実行時に取得する発光強度とプロセス条件から、そのテンプレートを用いて酸化種密度を推定する酸化種密度推定部１２と、その酸化種密度推定部１２で求めた酸化種密度に基づいて酸化膜厚を推定する膜厚推定部１３と、を備えている。
【００４４】
酸化種密度推定部１２は、事前実験により求めデータベース１１に記憶されているテンプレートを読み出し、そのテンプレート（変換係数を求めるための特性式）を用いてプロセス条件の酸素分圧に対応する変換係数を決定する（特性式中のｘに酸素分圧を代入し、変換係数ｙを求める。）。次いで、酸化種密度推定部１２は、与えられた２種類の発光強度から発光強度比を算出すると共に、算出した発光強度比に先に求めた変換係数を掛けて補正発光強度比を求め、求めた補正発光強度比を、酸化種密度を求める演算式中のｘに代入し、酸化種密度を算出する。酸化種密度推定部１２は、求めた酸化種密度を次段の膜厚推定部１３に与える。
【００４５】
膜厚推定部１３は、取得した酸化種密度を、（式２）に代入して計算することによって酸化膜厚を求める。
【数４】
2009049305.tif 000007
ただし、
ａ=２．３６×１０１１
ｂ＝−３．５４×１０１２
ｃ＝１．３９×１０１３
とし、初期膜厚を５オングストロームとした。
【００４６】
図８は、本実施形態の酸化膜厚推定装置１０を用いて求めた酸化膜厚と、エリプソメータ４で求めた実測値の比較を示している。図８から明らかなように、酸化膜厚の実測値と推定値がよくあっており、外乱による影響を考慮した正しい膜厚の推定が行なえることが確認できた。
【００４７】
酸化膜厚推定装置１０にて求めた膜厚をもとに、プロセスの異常診断を行ったり、あるいはモニタリング膜厚をフィードバックしてプロセス条件を調整したりすることで常に再現性の高いプロセスを行なうことができる。
【００４８】
図９以降は、本発明の第２実施形態を説明する図である。上記の第１実施形態では、発光強度比に酸素分圧に依存する変換係数を掛けることによって酸化種密度との対応付けを行なったが、本発明は、これに限ることはなく酸素分圧以外のパラメータ（マイクロ波パワー、プロセスチャンバ内圧力）なども用いて対応付けを行なうこともできる。
【００４９】
そこで、本実施形態では、発光強度比に酸素分圧に依存する係数と、マイクロ波パワーに依存する係数を掛けて酸化種密度との対応付けを行なうようにした。図９は、マイクロ波パワーについての変換係数を示しめしている。この変換係数は、表１に示すプロセス条件に対して作成したもので、上述した第１実施形態における酸素分圧の変換係数を求めたものと同様の手順により作成する。そして、図９に示すように変換係数を特定するための式の係数が決定されたならば、それをテンプレートとしてデータベース１１に格納する。同様にして、図１０に示すように酸素分圧による変換係数を求める式の係数を決定し、それをデータベースに格納する。
【００５０】
図１１は、これら２つの変換係数を発光強度比に掛けた値と、酸化種密度との対応関係を示している。この酸化種密度を推定するための演算式の係数も、第１実施形態と同様の手順で作成し、データベース１１に格納する。
【００５１】
実際のプロセス実行時には、酸化種密度推定部１２が、データベース１１に格納した各テンプレートを用いて、与えられた発光強度と酸素分圧とマイクロ波パワーとから酸化種密度を推定し、膜厚推定部１３が、酸化膜厚を算出する。図１２は、第２実施形態の装置を用いて求めた酸化膜厚と実測値の比較を示している。図１２から明らかなように、酸化膜厚の実測値と推定値がよくあっており、外乱による影響を考慮した正しい膜厚の推定が行なえることが確認できた。
【００５２】
上記の各実施形態では、プラズマ成膜装置は、クリプトンと酸素を用いたマイクロ波励起高密度プラズマ装置としたが、本発明はこれに限ることはなく、例えば、クリプトンに変えてアルゴンを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】（ａ）は酸化膜厚推定装置を含むシステムの一例を示す図であり、（ｂ）は酸化膜厚推定装置の内部構成を示すブロックズである。
【図２】プロセスチャンバの一例を示す図である。
【図３】シミュレーション結果を示す図である。
【図４】発光のメカニズムを説明する図である。
【図５】発光強度比と酸化種密度の関係を示す図である。
【図６】酸素分圧による変換係数を示す図である。
【図７】発光強度比を変換した値と酸化種密度の関係を示す図である。
【図８】酸化膜厚実測値と推定値の比較を示す図である。
【図９】マイクロ波パワーによる変換係数を示す図である。
【図１０】酸素分圧による変換係数を示す図である。
【図１１】発光強度比を変換した値と酸化種密度の関係を示す図である。
【図１２】酸化膜厚実測値と推定値の比較を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  プロセスチャンバ
２  装置コントローラ
３  分光器
４  エリプソメータ
１０  酸化膜厚推定装置
１１  データベース
１２  酸化種密度推定部
１３  膜厚推定部
【図１】
2009049305.tif 000008
【図２】
2009049305.tif 000009
【図３】
2009049305.tif 000010
【図４】
2009049305.tif 000011
【図５】
2009049305.tif 000012
【図６】
2009049305.tif 000013
【図７】
2009049305.tif 000014
【図８】
2009049305.tif 000015
【図９】
2009049305.tif 000016
【図１０】
2009049305.tif 000017
【図１１】
2009049305.tif 000018
【図１２】
2009049305.tif 000019