JP4476551B2 - Plasma processing apparatus and processing method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハなどの半導体基板やLCD基板などを処理するプラズマ処理装置およびそのプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、半導体ウェハなど半導体基板やLCD(Liquid Crystal Display)基板などの製造工程において、反応性プラズマを利用したプラズマエッチング装置やプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置などプラズマ処理装置が使用されている。
【0003】
これらのプラズマ処理装置は、半導体基板などの被処理体を収容する処理室を有しており、被処理体のプラズマ処理中に生じた不揮発性の反応生成物が処理室内壁に堆積する。その後の処理において、この堆積物が処理室内壁から剥離して発生したパーティクルが、被処理体表面へ落下し付着することがある。パーティクルの付着は、被処理体表面に設けた集積回路の配線の短絡(ショート)や断線もしくはエッチング残りなどを引き起こし半導体装置不良の原因となるため、半導体製造における歩留まりの低下を招く。
【0004】
これを防ぐために、半導体やLCDの製造においては、処理室内を大気圧に戻さずに、反応性ガスを用いたガスクリーニングもしくは反応性プラズマを用いたプラズマクリーニングなどドライクリーニングと呼ばれる処理を定期的に行ない、処理室内壁に堆積した反応生成物を除去することによって処理室内の清浄化を行なっている。
【0005】
ここで図13を用いて、量産における半導体基板のプラズマエッチング処理の例を説明する。
【0006】
まず、半導体処理装置の処理室をドライクリーニングする(ステップS6)。これにより処理室内壁に堆積した反応生成物を除去する。なお、このドライクリーニングS6は、製品基板ではないダミー基板と呼ばれる基板を処理室内に設置して行なうことが多いが、ダミー基板を処理室内に設置せずに行なう場合もある。
【0007】
次に、エージングと呼ばれる処理を行なう(ステップS7)。一般的にドライクリーニングS6はプラズマエッチング処理に用いる処理ガスとは別のガスを用いるため、ドライクリーニングS6による反応生成物が処理室内壁に残留し、処理室内の状態が変化してしまう。そのためドライクリーニングS6によって変化した処理室内の状態を整えるために通常のプラズマエッチング処理と同一もしくはそれに近い処理条件を用いて処理を行なう。なお、このエージングS7はダミー基板を処理室内に設置して行なうことが多いが、ダミー基板を処理室内に設置せずに行なうこともある。
【0008】
このエージングS7を行なった後、ダミー基板が処理室内に設置されていればダミー基板を処理室内から搬出し、製品基板を処理室内に搬入し、プラズマエッチングする製品基板処理を行なう(ステップS8)。製品基板処理S8が終了した後は、製品基板を処理室内から搬出し、別の製品基板を処理室内に搬入し、製品基板処理を行なう(ステップS8´)。この基板処理をひとまとまりの枚数だけ行う(ステップS8〜S8´´)。
【0009】
これらのドライクリーニングS6と、エージングS7と、製品基板処理S8〜S8´´を繰り返すことによって半導体基板のプラズマエッチング処理が行なわれている。
【0010】
ここで、基板処理の連続処理の枚数に付いて補足説明する。一般に半導体基板は、複数枚がカセットに入れられ、取り扱いがなされている。このカセットによる複数枚の集まりはロットと呼ばれることもある。この1ロット中の半導体基板の内数は、直径200mm半導体基板ならば25枚、直径300mmの半導体基板ならば13枚である。そのため前述した基板処理ひとまとまりの枚数は、この1ロット中の半導体基板の枚数と同一であることが多い。ただし、1ロット中の半導体基板の枚数と、前述の製品基板処理S8〜S8´´のひとまとまりの枚数とは異なる場合もある。また同一のプラズマ処理装置で複数の製品を処理する場合には、前述した製品基板処理S8〜S8´´ひとまとまりの枚数は製品によって異なる場合もある。
【0011】
なお、ここでは製品基板処理S8〜S8´´の各々の処理の後にドライクリーニングを行っていないが、各々の製品基板処理S8〜S8´´の後にドライクリーニングS6よりも時間が短いドライクリーニング、いわゆる枚葉クリーニングが行なわれる場合もある。
【0012】
以上示したように、製品基板処理S8〜S8´´によって処理室内壁に付着した反応生成物はドライクリーニングS6を行なうことにより除去しているが、ドライクリーニングS6では除去できなかった堆積物を、処理室を大気開放した後に、水やアルコールなどを用いて作業者が手作業で処理室内壁を清掃する、いわゆるウェットクリーニングもしくはマニュアルクリーニングと呼ばれる作業で除去し、処理室内の清浄化を行なっている。
【0013】
また、プラズマ処理装置においては、前述したように反応性プラズマを用いることから、処理室内の構成部品は化学的及び熱的に損傷を受け、損耗したり破損が発生する場合がある。そのため処理室内の構成部品は定期的に交換する必要があり、所定の寿命に達した構成部品はウェットクリーニングの際に交換される。
【0014】
ウェットクリーニング直後の処理室内壁の状態は量産安定時と異なることから、プラズマエッチング装置においては、エッチング速度、半導体基板面内でのエッチング速度分布、被エッチング物とマスクや下地とのエッチング選択比つまりエッチング速度の比、エッチングによる加工形状などの処理性能が変化するという問題が起こる。また同様に、プラズマCVD装置においては、成膜速度、半導体基板面内での成膜速度分布、膜質などの処理性能が変化するという問題が起こる。
【0015】
半導体およびLCDの量産においては、これらの問題の発生を防ぐためにシーズニングと呼ばれる処理を行ない、ウェットクリーニングによって変化した処理室内状態を量産安定時に近づけることが一般に行なわれている。このシーズニングは図13で示した半導体基板の処理を模擬して行なわれることが多い。
【0016】
ここで、図14を用いて、半導体基板を処理するプラズマエッチング装置におけるウェットクリーニングと、シーズニングの処理の例を説明する。シーズニングは、ドライクリーニングとダミー基板(製品用基板以外の半導体基板)の処理、およびシーズニングが十分か否かの確認処理とから成っている。
【0017】
まず、プラズマ処理装置のプラズマ処理室をウェットクリーニングする(ステップS1)。
【0018】
その後に処理室の真空引きを行ない、所定の真空度に達した後に、ドライクリーニングを行なう(ステップS6−2)。ウェットクリーニングで処理室内壁に残留した有機溶剤などは、このドライクリーニングS6−2によって除去される。
【0019】
次に、ダミー基板を用いて実際の処理を模擬したエッチング処理(以下ダミー処理と記す)を行なう(ステップS8−2)。このダミー処理S8−2を行なった後、ダミー基板を処理室内から搬出し、別のダミー基板を処理室内に搬入し、ステップS8−2と同一のダミー処理を行なう(ステップS8−2´)。このダミー処理をひとまとまりの枚数(例えば25枚)行なう(ステップS8−2´´)。
【0020】
このダミー処理S8−2〜S8−2´´を行なった後、ドライクリーニングを行なう(ステップS6−2)。ダミー処理によって処理室内壁に付着した反応生成物は、このドライクリーニングS2によって揮発性化合物となり、処理室内から除去される。これらの処理つまりドライクリーニングS6−2とダミー処理S8−2〜S8−2´´とを予め決められた回数繰り返して行なう。
【0021】
その後にシーズニングが十分か否かを判断するための確認処理を行なう(ステップS9)。これは例えば所定の膜(例えばSiO(酸化珪素))によって表面が被覆されたウェハを用いてエッチング処理し、エッチング速度のウェハ面内平均値やウェハ面内均一性を求めるものである。このエッチング速度のウェハ面内平均値やウェハ面内均一性が予め決められている基準を満たしていればシーズニングが十分であるとみなし、基準を満たしていなければシーズニングが不十分であるとみなす。
【0022】
もし、確認処理S9においてシーズニングが十分だとみなされればシーズニングの終了動作(ステップS10)を行ない、製品基板処理の着工を行ない(ステップS11)、製品基板のプラズマ処理を開始する。
【0023】
一方、確認処理S9においてシーズニングが不十分だとみなされれば、ステップS6−2と同様なドライクリーニングをさらに行ない(ステップS6−3)、その後ステップS8−2〜S8−2´´と同様のダミー処理をひとまとまりの枚数分行ない(ステップS8−3〜S8−3´´)、その後にシーズニングが十分か否かを判断するための確認処理を行なう(ステップS9)。
【0024】
シーズニングは、確認処理S9においてシーズニングが十分とみなされるまでこれらの処理S6−3〜S8−3´´を行なう。
【0025】
なお、ここではドライクリーニングS6−2およびステップS6−3のドライクリーニングの後にエージングを行なっていないが、ドライクリーニングS6−2、S6−3の後に図13のステップS7の様なエージングを行なう場合もある。
【0026】
なお、ここではダミー処理S8−2〜S8−2´、S8−3〜S8−3´´の各々の処理の後にドライクリーニングを行っていないが、各々のダミー処理S8−2〜S8−2´、S8−3〜S8−3´´の後にドライクリーニングS6−2、S6−3よりも時間が短いドライクリーニング、いわゆる枚葉クリーニングが行なわれる場合もある。
【0027】
以上説明した従来技術においては、シーズニングで行なうダミー処理の枚数は経験を基に決定されていた。例えば、シーズニングにおけるダミー処理が予め5ロットと決められていれば、ウェットクリーニング後には5ロット分のダミー処理から成るシーズニングが行なわれ、その後、作業者が確認処理S9を施すことによって成膜速度やエッチング速度もしくはそれらの面内均一性などの処理性能の評価を行ない、シーズニングが十分であるか否か、すなわちウェットクリーニング後の処理室内の状態が、量産安定時に近づいたか否かを判断していた。
【0028】
シーズニングが不十分の場合には、製品基板の処理において所望の処理性能が得られず量産における歩留まり低下の原因となる。そのため、シーズニングにおけるダミー処理は、必要最低限の枚数よりも大目に見積もられていることが多い。この余分なダミー処理は、半導体製造装置のスループットの低下を招くため、生産効率を悪化させ望ましくない。さらに昨今、半導体基板の大口径化が進んでおりダミー基板1枚あたりのコストが上昇しており、ダミー処理に用いるダミー基板の使用量を低減することが以前にも増して望まれている。
【0029】
一方、ウェットクリーニングS1の仕上がりのばらつきなどが影響し、所定のシーズニングを行なったにもかかわらず処理室内状態が量産安定時に近づいてない場合がある。この場合には図14で示したようにドライクリーニングS6−3、ダミー処理S8−3〜S8−3´´および確認処理S9を作業者が繰り返し行なう必要があるため、手間がかかり生産効率の低下を引き起こす原因となる。
【0030】
シーズニング中に、シーズニングが十分であるか否かを判定して必要最低限のシーズニングで終了させることができれば、ダミー基板の使用量を必要最低限に抑えることができるので、シーズニングによって量産安定時に十分近づいたか否かを判定する方法、つまりシーズニングの終点判定の方法が求められている。
【0031】
製品基板のプラズマ処理における終点判定を行なう技術としては、製品基板と同じ基板を予め処理し、プラズマの発光スペクトルの主成分解析を行い、その後の実際の製品基板処理では、測定された発光スペクトルの主成分解析を行い主成分得点の変化から処理の終点を検出することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この技術は、製品基板1枚1枚の処理の終点を各々検出するためには有効な手段であるが、複数の基板を用いた連続処理であるシーズニング処理の終点を検出することはできない。
【0032】
一方、シーズニングの終点判定を行なう技術としては、安定化した処理装置の高周波電源の電気的データを対象として主成分解析を行い、算出された基準用の主成分得点および残差得点と、任意の処理室状態においての複数の電気的データを対象として主成分解析を行い、算出された主成分得点および残差得点とを比較することによって、処理室内の状態を検出することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。この技術はウェットクリーニング後のシーズニングによって推移する処理室内の状態を検出するために有効な手段である。しかし、ウェットクリーニングは手作業で行なわれるために仕上がりにはばらつきが大きく、その結果、シーズニングによる処理室内状態にも大きなばらつきが生じる。つまり異なるシーズニングにおける処理室内状態の推移の仕方は再現性が悪く、基準用の主成分得点および残差得点と任意のシーズニングでの主成分得点および残差得点との比較によって、任意のシーズニングの終点を検出するには十分な精度が得られない場合がある。
【0033】
【特許文献1】
特開2000−331985号公報
【特許文献2】
特開2002−18274号公報
【非特許文献1】
奥野忠一 他 著、多変量解析法、日科技連出版社(1971年)
【0034】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ウェットクリーニング直後に行なわれるシーズニングにおけるプラズマ発光データを基に導出したデータを用いて、シーズニングの終点判定、つまりシーズニングが十分であるか否かの判断を精度良く行なう機能を有するプラズマ処理装置および処理方法を提供することである。
【0035】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、基板を処理する処理室を有するプラズマ処理装置において、プラズマ発光をモニタリングする受光部と、前記プラズマ発光を分光する分光部と、前記分光部で得られた信号を用いて演算処理を行ない出力信号を生成する演算処理部と、前記出力信号を基に判断を行ない装置制御信号を生成する判断部と、前記判断部による装置制御信号を基にプラズマ処理装置の制御を行う装置制御部を有し、シーズニング処理中のひとまとまりのプラズマ処理におけるプラズマ発光をモニタリングし、得られたプラズマ発光データに対して多変量解析を行ない、多変量解析で得られた出力信号を、前のひとまとまりにおける出力信号との差をとり、その差の、ひとまとまりの中での平均値、およびひとまとまりの中での最大値と最小値との差、ならびにひとまとまりの中での標準偏差を求め、それらの値を予め設定された閾値と比較することによって、達成される。
【0036】
また、上記目的は、上記のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法において、複数の前記出力信号について、前記出力信号と、前のひとまとまりにおける出力信号との差をとり、その差の、ひとまとまりの中での平均値、およびひとまとまりの中での最大値と最小値との差、ならびにひとまとまりの中での標準偏差を求め、それらの値を予め設定された閾値と比較することによって達成される。
【0037】
また、上記目的は、上記のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法において、複数の前記出力信号について、前のひとまとまりにおける出力信号との差をとり、その差の、ひとまとまりの中での平均値、およびひとまとまりの中での最大値と最小値との差、ならびにひとまとまりの中での標準偏差を求め、それらの値を予め設定された複数の閾値と比較することでそれぞれの値に対して得点を算出し、その合計の値を予め設定された閾値と比較することによって、達成される。
【0038】
また、上記目的は、上記のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法において、予め登録された単数あるいは複数のフィルタベクトルを用いて単数あるいは複数の出力信号を算出し、前のひとまとまりにおける出力信号との差をとり、その差のひとまとまりの中での平均値、およびひとまとまりの中での最大値と最小値との差、ならびにひとまとまりの中での標準偏差を、それらの値を予め設定された単数あるいは複数の閾値と比較することによって、達成される。
【0039】
また、上記目的は、上記のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法において、処理室の真空引きおよび真空度確認動作および装置異常確認動作および上記の処理方法を自動的に行なうことによって、達成される。
【0040】
【発明の実施の形態】
以下、図1、図2を用いて、本発明の第1の実施例について詳しく説明する。本第1実施例は、シーズニングにおけるダミー処理のプラズマ発光データを取得するものであり、そのプラズマ発光データを対象に行う多変量解析の方法として、主成分解析を用いるものである。また、プラズマ処理のひとまとまりは、25枚からなる1ロットのダミー処理から構成されるものである。
【0041】
図1は本発明の第1の実施例を適用したマイクロ波ECR(ElectronCyclotron Resonance)プラズマエッチング装置の構成を示す図である。
【0042】
マイクロ波ECRプラズマエッチング装置は、処理室壁1と処理室蓋2からなる処理室3と、基板保持台4と、処理ガス導入管バルブ7と、マスフローコントローラ8と、処理ガス導入管9と、排気口12と、可変バルブ13と、排気管バルブ14と、圧力計15と、受光部20と、光ファイバ21と、分光部22と、演算処理部23と、データベース24と、判断部25と、装置制御部26とから構成される。
【0043】
処理室壁1の上に処理室蓋2を設置し、これにより構成される処理室3内に基板保持台4を設けており、基板保持台4の上には半導体基板(被処理体)5が載置される。
【0044】
プラズマエッチングに使用する処理ガス6は、処理ガス導入管バルブ7および処理ガス6の流量を調節するマスフローコントローラ8および処理ガス導入管9を通し、処理室3内に導入される。マイクロ波発信機(図示しない)によって発信されたマイクロ波10を処理室3に導入し、コイル(図示しない)によって発生させた磁場とマイクロ波10との相互作用によってプラズマ11を発生させている。処理ガス6およびエッチング処理における反応で生成した揮発性物質は排気口12から排出される。排気口12の先には真空ポンプ(図示しない)が接続されており、これによって処理室3内の圧力を減圧にしている。また、排気口12と図示しない真空ポンプとの間には可変バルブ13および排気管バルブ14が接続されており、可変バルブ13によって、プラズマエッチング処理中の処理室3内の圧力を調節できるようになっている。また、排気管バルブ14の開閉によって、処理室3の真空引きの有無を切り替えられるようになっている。処理室3内の圧力は処理室壁1に接続された圧力計15によって測定される。
【0045】
処理室壁1には、プラズマ11の発光を受光できるように受光部20が設置されており、受光部20で採光されたプラズマ発光は光ファイバ21を介して分光部22に導かれる。分光部22でプラズマ光は分光され、さらに分光部22に内蔵されたCCD(Charge−Coupled Devices)によって、あるサンプリング間隔(例えば1秒)で定期的に多チャンネルの信号(例えば200nmから800nmの波長域で1024チャンネルの信号)に変換される。
【0046】
多チャンネルの信号は演算処理部23に入力される。演算処理部23は分光部22から入力された多チャンネルの信号をいくつかの信号に変換する機能を持つ。例えば分光部22からの信号がnチャンネル(例えば1024チャンネル)だったとして、これらを1つの入力信号ベクトルsにまとめて、s={s1、s2、…、sn}と記するとする。このときに信号フィルタを表すフィルタベクトルfが、f={f1、f2、…、fn}と定義されているとする。このとき演算処理部23は、入力信号ベクトルsとフィルタベクトルfの内積を、下記式(1)を用いて計算して1つの出力信号zを計算する。
【0047】
【数1】

Figure 0004476551
【0048】
データベース24には、フィルタベクトルfを蓄積でき、演算処理部23で出力信号zを算出するときにフィルタベクトルfを演算処理部23に送ることができる。
【0049】
次に、信号フィルタの作成方法を示す。演算処理部23の入力信号は数個であることもあるが、前記のように発光スペクトルなどを入力に採る場合には数百から数千の入力信号となる。そのため信号フィルタの生成には多変量解析を用いるのが有効である。本実施例では多変量解析の一つである主成分解析を用いる。主成分解析は統計処理の一般的な手法であり、例えば、上記非特許文献1に具体的な計算手法が記されている。
【0050】
前記入力信号がn個ある入力信号ベクトルsを行にとり、m個の取得された入力信号ベクトルを列の方向に重ねていくと下記式(2)のようなm行n列の信号行列Sが得られる。
【0051】
【数2】
Figure 0004476551
【0052】
次に、信号行列Sの相関行列あるいは共分散行列Xを作成し、n行n列の対称行列であるXの固有値解析を行うと、n個の正の実数の固有値{λ1、λ2、…、λn}と各固有値に対応するn個の固有ベクトル{y1、y2、…、yn}が得られる。この際、固有値は値が大きい順にλ1、λ2、λ3、…、λnと並べることとする。
【0053】
固有ベクトルyは、それぞれn行の一次元ベクトルである。この固有ベクトルを前記のフィルタベクトルfとして用い、式(1)の計算をすることによりn個の入力信号を一つの装置状態信号に変換する信号フィルタとなる。
【0054】
さらに、演算処理装置23において生成された出力信号zには、後述するように、さらなる演算処理が行なわれ、その演算結果(出力信号)は判断部25に送られる。判断部25では、その演算結果(出力信号)を基に装置制御のための判断を行ない、シーズニングを続行するか否かの装置制御信号を生成できる。判断部25によって、生成された装置制御信号は、装置制御部26に送られる。
【0055】
装置制御部26は、プラズマエッチング装置の制御を行うものであり、例えばシーズニングを実行せよという装置制御信号を受ければシーズニングの続行の動作を行い、シーズニングを終了せよという装置制御信号を受ければシーズニングの終了動作を行う。
【0056】
次に図2〜図7および図14を用いて、第1実施例における処理について具体的に説明する。
【0057】
図2において、まず、シーズニングにおける1ロットのダミー処理の発光データの取得動作を行う(ステップS21)。これは前述したように、受光部20によって採光したプラズマ発光が分光部22において、あるサンプリング間隔で多チャンネルの信号に変換され、その信号が演算処理部23に送られるまでの過程を指す。なお多チャンネルの信号からなるプラズマ発光データは、現在進行中のひとまとまり(ここではロット)のダミー処理が終了するまでデータベース24に蓄積される。
【0058】
次に、プラズマ発光を示す数値データの中から有効部分の抽出を行なう(ステップS22)。主成分解析は大きな変動を抽出する性質を持っている。そのため、プラズマの着火から消失までの一連の発光データを主成分解析すると、プラズマの着火時もしくは消失時におけるプラズマの大きな変動を拾ってしまう。また同様にプラズマの着火から消失までの一連の発光データを主成分解析すると、処理シーケンスが異なる処理条件を持つ複数のステップから成る場合に、ステップ間の移行の際に処理条件の変化に起因するプラズマの大きな変動を拾ってしまう。これらの大きな変動は、小さいが処理室内の状態の推移を示す重要な変動を埋もれさせてしまう事態を引き起こす。これを防止するためにはプラズマ着火時・消失時およびステップ間移行時を除いたプラズマ発光データのみを用いて主成分解析を行なうことが必要である。
【0059】
図3および図4を用いて、有効部分の抽出動作S22について具体的に説明を行なう。図3は、1枚のダミーウェハを用いて行なったダミー処理のプラズマ発光を、着火から消失まで1秒間隔でサンプリングし、そのプラズマ発光データを主成分解析した場合の第1主成分得点を示すグラフである。領域30はプラズマ着火およびその直後の不安定に起因するプラズマの変動を示している。また、領域31および領域32は、ダミー処理の第1ステップおよび第2ステップにおけるプラズマの変動を示している。また、領域33はプラズマの消失に起因するプラズマの変動を示している。この図3に示したグラフにおいては、第1ステップおよび第2ステップ中におけるプラズマの変動がほとんど把握できていないことがわかる。
【0060】
次に、図4に、プラズマの着火から17秒後から52秒後までのプラズマ発光データを主成分解析した場合の第1主成分得点の挙動を表すグラフを示す。領域32´はダミー処理の第2ステップにおける処理に相当する。この図4から、第2ステップにおけるプラズマ変動が把握できることがわかる。これにより、処理室内状態の微小な変動を把握することができる。なお、プラズマ発光データのうち、プラズマ着火から何秒から何秒までが有効部分であり主成分解析に用いるか、もしくはプラズマ着火からデータの何サンプリング目から何サンプリング目までが有効部分であり主成分解析に用いるかは、予めデータベース24に登録されており、演算処理部23において主成分解析を行う際に、プラズマ発光データの有効部分の指定が行われる。
【0061】
なお、シーズニングにおけるダミー処理は全く同じ処理シーケンスで繰り返し行なうため、予めプラズマ発光データの有効部分を指定し、データベース24に登録していれば、以後のダミー処理においても同じものを使うことができる。
【0062】
また、ここでは、ダミー処理の第2ステップをプラズマ発光データの有効部分としたがそれに限るものではない。例えば、ダミー処理の第1ステップをプラズマ発光データの有効部分としてもよい。
【0063】
次に、ステップS22で得られた有効部分におけるプラズマ発光データを用いて主成分解析を行ない、出力信号zの算出を行なう(ステップS23)。ここでは主成分解析によって得られた第1主成分得点が出力信号zとなる。
【0064】
次に、算出動作S23の主成分解析によって算出された第1主成分得点の、1回のダミー処理における平均値の算出を行なう(ステップS24)。主成分得点は図4に示したように、あるサンプリング間隔(ここでは1秒)で得られたデータである。各々のダミー処理において、この第1主成分得点の平均値を算出する。k枚目のダミー処理において、i回目のサンプリングにおける第1主成分得点をaとし、ダミー処理のプラズマ発光データの有効範囲がN回のサンプリングによる第1主成分得点aから成れば、k枚目のダミー処理における第1主成分得点の平均値Pは、下記式(3)で表される。
【0065】
【数3】
Figure 0004476551
【0066】
図5は、k枚目のダミー処理における第1主成分得点の平均値Pの1ロット25枚のダミー処理の4ロット分の推移を示したものである。この図5によってシーズニングによって処理室3内の状態が推移していることがわかるが、このままではシーズニングの終点は検出できない。
【0067】
次に、各々のダミー処理の第1主成分得点の平均値Pにおいて、注目しているロットの第1主成分得点と、その前のロットの第1主成分得点との差を算出する(ステップS25)。iロット目のj枚目のダミー処理における第1主成分得点の平均値PをP , とすると、iロット目のj枚目のダミー処理における第1主成分得点P , とi−1ロット目のj枚目のダミー処理における第1主成分得点P -1, との差D , は,下記式(4)で表される。
【0068】
【数4】
Figure 0004476551
【0069】
シーズニング処理によって処理室内の状態が量産安定時に近付けば、ロット間においてダミー処理が再現性良く行なわれる。そのため、処理が終わったロットにおける第1主成分得点Pi,jと、直前のロットにおける第1主成分得点Pi-1, との差Di,jによって、ダミー処理のロット間再現性を評価することができ、その結果シーズニングが十分であるか否かの判定、つまりシーズニング終点判定を行なうことができる。
【0070】
図6にDi,jの挙動を表すグラフを示す。この図6から、ダミー処理の進行と共にDi,jの値がロット間で全体的に下がっており、また、Di,jのロット内のばらつきが小さくなっていることがわかる。
【0071】
なお、ダミー処理の1ロット目には、Di,jを算出するこのステップS25は省かれる。
【0072】
次に、Di,jのロット内の平均値、Di,jのロット内の最大値と最小値との差、Di,jのロット内の標準偏差を算出する(ステップS26)。図6に示したDi,jがロット間で全体的に下がる挙動は、下記式(5)に示すn回のダミー処理から成るロット内のDi,jの平均値AVEで評価することができる。なお、式(5)において、AVEの添え字のiはiロット目のロット内のDi,jの平均値AVEであることを示している。
【0073】
【数5】
Figure 0004476551
【0074】
さらに図6に示したDi,jのロット内の変動は、下記式(6)で示されるiロット目のロット内のDi,jの最大値と最小値との差MAXMIN、および下記式(7)で示されるiロット目のロット内のDi,jの標準偏差σで評価することができる。
【0075】
【数6】
Figure 0004476551
【0076】
【数7】
Figure 0004476551
【0077】
次にシーズニングが十分か否かの判定を行なう(ステップS27)。
【0078】
図7(a)にDi,jのロット内の平均値AVEを示すグラフを、図7(b)にDi,jのロット内の最大値と最小値との差MAXMINを示すグラフを、図7(c)にDi,jロット内の標準偏差σを示すグラフをそれぞれ示す。これらからシーズニングの進行に伴ってそれぞれの値が小さくなっていることがわかる。これは、ウェットクリーニングS1によって変化した処理室3内の状態が、シーズニングによって量産安定時に近づいたため、ダミー処理においてロット間で再現性良くプラズマ処理が行なわれるようになり、それを反映した第1主成分得点のDi,jの値がシーズニングの進行と共に小さくなったことを示している。
【0079】
また、第1主成分得点を基に算出されたAVE、MAXMIN、およびσが、予め設定された閾値以下になっていれば、処理室内の状態が量産安定時に近づいた、つまりシーズニングが終点に達したと判断すれば良い。
【0080】
例えば、この実施例においては、AVEにおいてはAVEについて予め設定された閾値40以下に、MAXMINにおいてはMAXMINについて予め設定された閾値42以下に、σについてはσについて予め設定された閾値44以下にそれぞれなっているために、終点に達したと判断した。
【0081】
図7に示したAVE、MAXMIN、σは、それぞれの値がi=4において閾値よりも小さくなっているため、4ロット目のダミー処理によってシーズニングの終点に達した、つまりこのシーズニングは4ロット目のダミー処理で十分と判断できる。
【0082】
なお、AVE、MAXMIN、およびσの3つの値のうち、AVEは負の値をとり得る。AVEが負の値をとった場合にはシーズニングの進行と共に絶対値が小さくなる挙動を示すため、AVEの絶対値が予め決められた閾値以下になっていれば、処理室内の状態が量産安定時に近づいた、つまりシーズニングが終点に達したと判断すれば良い。
【0083】
本第1実施例においてはAVE、MAXMIN、およびσの3つの値が全てi=4においてそれぞれの閾値よりも小さくなったため、4ロット目のダミー処理によってシーズニングの終点に達したと判断したが、これら3つの値の全てが閾値よりも小さくなったときにシーズニング終点と見なすと限るものではない。例えばAVE、MAXMIN、およびσのうち1つでも閾値よりも小さくなればシーズニング終点と見なしても構わないし、例えばAVE、MAXMIN、およびσのうち2つがそれぞれの閾値よりも小さくなればシーズニング終点と見なしても構わず、これらは本発明の実施者が選択できる。
【0084】
次に、判定動作S27においてシーズニングが十分と判定された場合はシーズニングの終了動作を行なう(ステップS10)。このときは図1の判断部25からシーズニングを終了せよという信号が装置制御部26に送られ、シーズニングの終了動作S10を行ない、製品基板着工S11を行なえるようにする。また、このときにシーズニングが終了したことを作業者に知らせてもよい。
【0085】
一方、判定動作S27においてシーズニングが不十分と判定された場合は、図1の判断部25からシーズニングを続行せよという信号が装置制御部26に送られ、シーズニングの続行を行なう(ステップS28)。
【0086】
このときはまたステップS21に戻り、1ロットのダミー処理の発光データの取得を行なう。
【0087】
以上に示したシーケンスを行なうことにより、作業者が手作業で確認処理S9を行なうことなくシーズニングが十分か否かを判定することが可能となる。また、必要最小限のロット数のダミー処理によってシーズニングを終了させることが可能となるため、ダミー基板の使用量の低減、およびプラズマ処理装置の稼働率の向上が実現できる。
【0088】
また、第1実施例に示したシーズニングの終点判定においては、iロット目のj枚目のダミー処理における第1主成分得点Pとi-1ロット目のj枚目のダミー処理における第1主成分得点Pi-1,jとの差Di,jを用いた。すなわち連続する一連のプラズマ処理における発光データから得られた出力信号zのロット間の差を用いているため、ウェットクリーニングS1の仕上がりのばらつきがシーズニングの終点検出の精度に与える影響は小さいものになる。
【0089】
なお、本第1実施例ではステップS23において、現在進行中のシーズニングでのダミー処理の発光を対象に主成分解析を行うことでフィルタベクトルfを算出し、その結果、出力信号zを算出したが、それに限るものではない。ダミー処理の発光から得られた入力信号ベクトルsおよび、予め設定されたフィルタベクトルfを用いて式(1)から出力信号zを算出することもできる。
【0090】
その際に用いるフィルタベクトルfは、前回のウェットクリーニング直後のシーズニングでのダミー処理の発光を対象に主成分解析を行って得られたものを使用できる。また、前回のウェットクリーニングではなく、2回前あるいは3回前のウェットクリーニング直後のシーズニングでのダミー発光を対象に主成分解析を行うことで得られたフィルタベクトルfを使用してもよい。あるいは、プラズマ処理装置メーカーが予めフィルタベクトルfを設定しておくこともできる。
【0091】
また、本第1実施例では、1ロット25枚のダミー処理をひとまとまりとしたが、それに限るものではない。ウェハの1ロットが25枚から成っていたとしても、シーズニング処理において例えば5枚のダミー処理ごとにドライクリーニングが行われている場合、すなわちダミー処理S8-2〜8-2´´あるいはダミー処理S8-3〜8-3´´が5枚のダミー処理から構成されている場合には、ダミー処理のひとまとまりは、5枚となる。その場合は、ひとまとまりのダミー処理の発光データの取得動作S21からシーズニングが十分か否かの判定を行う判定動作S27までは、5枚のダミー処理ごとに行われる。
【0092】
さらに、各々のダミー処理S8−2〜S8−2´´の後に枚葉クリーニングが行われている場合でも、ダミー処理S8−3〜S8−3´´が5枚のダミー処理から構成されている場合には、ダミー処理のひとまとまりは、5枚となる。その場合は、ひとまとまりのダミー処理の発光データの取得動作S21からシーズニングが十分か否かの判定を行う判定動作S27までは、5枚のダミー処理ごとに行われる。
【0093】
また、本第1実施例では算出動作S23の出力信号zの算出において主成分解析を行ない、出力信号zとして第1主成分得点のみを用いたが、それに限るものではない。複数の主成分得点を出力信号zとして用いることもできる。
【0094】
以下、本発明の第2の実施例について図8〜11を用いて説明する。第1実施例では出力信号zとして第1主成分得点のみを用いたが、本実施例では第2主成分得点および第3主成分得点を使用するものである。主成分解析では高次の主成分ほどノイズ成分が多くなり、処理室内状態のモニタリングの有効性が低くなるため、本実施例では第3主成分までを使用する。第2主成分得点を用いて、第1実施例と同様の方法で得られたAVEを図8(a)に、第2主成分のMAXMINを図8(b)に、第2主成分のσを図8(c)に、それぞれ示す。また、第3主成分得点を用いて、第1実施例と同様の方法で得られたAVEを図9(a)に、第3主成分のMAXMINを図9(b)に、第3主成分のσを図9(c)に、それぞれ示す。これらの値も図7に示した第1主成分のAVE、MAXMIN、σと同様にシーズニングが進行するほど低下していることがわかる。これらの値を予め設定された閾値と比較し、閾値以下になっていれば、処理室内の状態が量産安定時に近づいた、つまりシーズニングが終点に達したと判断すれば良い。
【0095】
なお、第1主成分のAVEに対して設定された閾値40と、第1主成分のMAXMINに対して設定された閾値42と、第1主成分のσに対して設定された閾値44と、第2主成分のAVEに対して設定された閾値46と、第2主成分のMAXMINに対して設定された閾値48と、第2主成分のσに対して設定された閾値50と、第3主成分のAVEに対して設定された閾値52と、第3主成分のMAXMINに対して設定された閾値54と、第3主成分のσに対して設定された閾値56とは全て同じである必要は無く、それぞれに対して適した閾値を設定することが望ましい。
【0096】
また、第1主成分のAVE、MAXMIN、σ、および第2主成分のAVE、MAXMIN、σ、および第3主成分のAVE、MAXMIN、σの値が全て、それぞれ予め設定する閾値よりも小さくなった場合にシーズニングが十分であるとみなしても良いが、その限りではない。例えば、図10に示すグラフのように2つの閾値58および閾値58´を設定し、AVE、MAXMIN、σの値が閾値58以上であれば0点、閾値58未満かつ閾値58´以上であれば1点、閾値58´未満であれば2点の得点を与え、図11示した表のように、その合計得点が予め設定された閾値(例えば12点)よりも大きければシーズニングが十分であると判定することもできる。
【0097】
本第2実施例においては、i=2のときに合計得点60(ここでは1点)。i=3のときに合計得点61(ここでは4点)、i=4のときに合計得点62(ここでは17点)となり、合計得点があらかじめ設定された閾値(ここでは12点)よりも大きくなったのがi=4であるため、4ロット目でシーズニングが終点に達したと判断できる。
【0098】
以上示した、本第2実施例のように、複数の出力信号zから得られたAVE、MAXMIN、σを用いることによりシーズニングが十分であるか否かの判定の精度を向上させることができる。
【0099】
なお、第2実施例では閾値は数値を設定していたが、それに限るものではなく、割合を予め設定し、それを用いて閾値を決定しても良い。例えば、i=2におけるAVE、MAXMIN、σIの50%の値を閾値58に(設定割合50%)、20%の値を閾値58´(設定割合20%)にし、それらの閾値を用いて以後のAVE、MAXMIN、σIに得点を与えてもよい。
【0100】
なお、本第2実施例では、第1主成分得点および第2主成分得点および第3主成分得点から得たAVE、MAXMIN、σに対して2つの閾値58および閾値58´を設定したが、閾値の個数は2個に限るものではない。
【0101】
また、それぞれの閾値と比較して与える得点は、AVE、MAXMIN、σに対して全て同一(ここでは0点、1点、2点)のものとしたが、それに限るものではない。例えば第2主成分得点から得られるAVE、MAXMIN、σの重要度が他の主成分得点から得られるAVE、MAXMIN、σの重要度よりも高ければ、第2主成分得点から得られるAVE、MAXMIN、σに与える得点を大きくしても構わない(例えば0点、2点、4点)。また同様にAVE、MAXMIN、σのうち、AVEの重要度がMAXMINおよびσの重要度よりも高ければ、AVEに対して与える得点を大きくしても構わない(例えば0点、2点、4点)。
【0102】
なお、本第2実施例では出力信号zとして第1主成分得点および第2主成分得点および第3主成分得点を用いたが、使用する主成分得点は3つに限るものではない。
【0103】
なお、本第2実施例では、ステップS23において、現在進行中のシーズニングでのダミー処理の発光を対象に主成分解析を行うことでフィルタベクトルfを算出し、その結果、出力信号zを算出したが、それに限るものではない。ダミー処理の発光から得られた入力信号ベクトルs、および予め設定された複数のフィルタベクトルfを用いて式(1)を用いることによって、複数の出力信号zを算出することもできる。
【0104】
その際用いる複数のフィルタベクトルfは、前回のウェットクリーニング直後のシーズニングでのダミー処理の発光を対象に主成分解析を行い得られたものを使用できる。また、前回のウェットクリーニングではなく、2回前あるいは3回前のウェットクリーニング直後のシーズニングでのダミー処理の発光を対象に主成分解析を行うことで得られた複数のフィルタベクトルfを使用してもよい。あるいは、プラズマ処理装置メーカーが予めフィルタベクトルfを複数設定しておくこともできる。
【0105】
次に、本発明の第3実施例について図1および図12を用いて説明する。
【0106】
本第3実施例は、ウェットクリーニング後の真空引きの開始から製品基板処理着工S10までを、作業者の手作業を行なうことなく自動的に行なうものであり、真空引きを行う過程と、真空度が十分か否かを判断する過程と、装置異常が無いか否かを判断する過程とを、前記した処理に付加することで実現される。
【0107】
まず、プラズマ処理室3のウェットクリーニングを行なう(ステップS1)。
【0108】
その後処理室蓋2を閉じた後に、排気口10に接続された真空ポンプ(図示しない)を始動し、処理室3の真空引き動作S2を開始する。
【0109】
その後、予め設定された真空度に達したか否かの確認動作S3を自動的に行なう。これは処理室3に接続された圧力計によって処理室3内の圧力を自動的に測定することによって行なわれる。このとき予め設定された真空度に達していなければ、さらに真空引きを続行する。さらに、予め設定された時間、真空引き動作S2を行なった後においても、予め設定された真空度に達していなければ自動的に警報動作S4を行う。これはブザーを鳴らしたり、プラズマ処理装置に設置されたモニタ画面に警報を表示しても良いし、またプラズマ処理装置がコンピュータネットワークに接続されていれば離れた場所にいるエンジニアにE−Mailを送信しても良いし、ページャーなどで知らせても良い。また警報を発するだけではなく、処理室3に接続された真空ポンプ(図示しない)の作動を止めても良い。
【0110】
確認動作S3において予め設定された真空度に達していれば、次にプラズマ処理装置に異常が無いか否かの確認動作S5を自動的に行なう。
【0111】
この確認動作S5の一例として、処理室3のリークチェック、つまり単位時間あたりの空気の混入量の確認動作が挙げられる。この処理室3への単位時間当たりの空気の混入量Lは、処理ガス導入管バルブ7とマスフローコントローラ8および排気管バルブ14を閉じ、排気管バルブ14を閉じている時間Tおよび排気管バルブ14を閉じている間の処理室3の圧力上昇ΔPおよび処理室3の容積vを用いて下記式(8)を用いて算出される。
【0112】
【数8】
Figure 0004476551
【0113】
この(式8)によって算出される、単位時間あたりの空気混入量Lが、予め設定された閾値よりも小さければ、リークチェックは合格となる。
【0114】
また、この確認動作S5の他の一例として、処理室3に導入する処理ガスの流量を調節するマスフローコントローラ8の確認動作が挙げられる。これはマスフローコントローラ8に所定の流量だけ処理室3に導入するように設定し、また同時に、処理室3に接続された圧力計15によって、処理ガス6の導入による圧力上昇を求めることによって、マスフローコントローラ8が設定された流量の処理ガスを正しく処理室3に導入しているか否かの確認を行なうものである。このマスフローコントローラ8への流量設定値と、処理室3の圧力上昇から算出される処理ガス6の流量との差が、予め設定された閾値よりも小さければ、マスフローコントローラ8のチェックは合格となる。
【0115】
確認動作S5によってプラズマ処理装置に異常があると判断された場合は、自動的に警報を発する(ステップS4´)。これはブザーを鳴らしたり、プラズマ処理装置に設置されたモニタ画面に警報を表示しても良いし、またプラズマ処理装置がコンピュータネットワークに接続されていれば離れた場所にいるエンジニアにE−Mailを送信しても良いし、ページャーなどで知らせても良い。また、警報を発するだけではなく、処理室3に接続された真空ポンプ(図示しない)の作動を止めても良い。
【0116】
確認動作S5によってプラズマ処理装置に異常が無いと判断された場合は、プラズマ処理装置に予めセットされていたダミー基板が処理室3内に自動的に搬入され、シーズニングを自動的に開始する。まずドライクリーニングS6−2を行ない、その後ダミー処理S8−2〜S8−2´´を行なう。このダミー処理S8−2〜S8−2´´におけるプラズマ発光を受光部20によって採光し、第1〜第2実施例で示したような処理を行なうことで出力信号zが算出される。
【0117】
次に、第1〜第2実施例で示したような処理を行なうことでシーズニングが十分か否かの判定処理(ステップS27)を自動的に行なう。
【0118】
なお、ダミー処理がひとまとまり1回目ならば、この判定処理S27は省かれ、自動的にドライクリーニングS6−2に移る。
【0119】
次に、判定処理S27によってシーズニングが不十分と判断された場合には、自動的にドライクリーニングS6−2に移る。また、判定処理S27においてシーズニングが十分と判定された場合はシーズニングの終了動作S10を行なう。このときは図1の判断部25でシーズニングを終了せよという信号が装置制御部26に送られ、シーズニングの終了動作S10を行ない、製品基板着工S11を行なえるようにする。また、このときにシーズニングが終了したことを作業者に知らせてもよい。
【0120】
以上に示したシーケンスを行なうことにより、ウェットクリーニング後に真空引きを開始した後に、自動的にシーズニングの前準備およびシーズニングを行い、かつシーズニングが十分か否かを自動的に判断し、製品基盤の着工準備を行うことができる。そのため、従来は必要だった作業者による確認処理S9を行うことなく、シーズニングが十分か否かを自動的に判定することが可能となる。また、必要最小限の枚数のダミー処理によってシーズニングを終了させることが可能となるため、ダミー基板の使用量の低減およびシーズニングに要する時間の短縮によるプラズマ処理装置のスループットの向上が実現できる。
【0121】
なお、第1〜第3実施例においてはシーズニングの終点判定に使用するプラズマ発光データは、ダミー処理によるものだったが、それに限るものではない。例えば、各々のダミー処理の後に枚葉クリーニングを行なっていれば、その枚葉クリーニングにおけるプラズマ発光を用いて、第1〜第3実施例と同様の方法により、シーズニングが十分か否かの判定を行なうことができる。
【0122】
なお、第1〜第3実施例においては、シーズニングにおけるプラズマ処理のプラズマ発光を対象に行う多変量解析の方法として、主成分解析を用いたが、それに限るものではない。
【0123】
なお、第1〜第3実施例においては、プラズマエッチング装置を例に取り説明したが、本発明の適用はプラズマエッチング装置に限るものではなく、プラズマCVD装置など他のプラズマ処理装置にも適用できる。
【0124】
なお、第1〜第3実施例においてはプラズマ処理を行う基板として半導体基板を例にとり説明したが、本発明の適用は半導体基板に装置に限るものではなく、LCD基板など他の基板のプラズマ処理にも適用できる。
【0125】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればプラズマ発光を分光し、そのデータを対象にして多変量解析を行い、算出された出力信号について、前のひとまとまりのプラズマ処理での出力信号と差を取り、ひとまとまりの中での平均値、ひとまとまりの中での最大値と最小値との差、ひとまとまりの中での標準偏差を算出し、それらを予め設定された閾値と比較することによってシーズニングが十分であるか否かの判定を行なうことができる。これによりシーズニングでおこなうダミー処理枚数を低減できるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示すプラズマエッチング装置の側断面図。
【図2】本発明の第1実施例におけるプラズマ発光データの処理方法を示すフローチャート。
【図3】本発明の第1実施例における出力信号z(第1主成分得点)の挙動を示すグラフ。
【図4】本発明の第1実施例における発光データの有効領域から得られた出力信号z(第1主成分得点)の挙動を示すグラフ。
【図5】本発明の第1実施例における発光データの有効領域から得られた出力信号z(第1主成分得点)の各々のダミー処理の平均値の挙動を示すグラフ。
【図6】本発明の第1実施例における出力信号z(第1主成分得点)の各々のダミー処理での、平均値Pのロット間の差から得られたDi,jの挙動を示すグラフ。
【図7】本発明の第1実施例における出力信号z(ここでは第1主成分得点)を基に算出されたAVEと、MAXMINと、σとの挙動を示すグラフ。
【図8】本発明の第2実施例における出力信号z(ここでは第2主成分直点)を基に算出されたAVEと、MAXMINと、σとの挙動を示すグラフ。
【図9】本発明の第2実施例における出力信号z(ここでは第3主成分得点)を基に算出されたAVEと、MAXMINと、σとの挙動を示すグラフ。
【図10】本発明の第2実施例における出力信号zを基に算出されたAVEと、MAXMINと、σに対して得点を与える方法を示す図。
【図11】本発明の第2実施例における出力信号z(ここでは第1主成分得点および第2主成分得点および第3主成分得点)を基に算出されたAVEと、MAXMINと、σに対して与えた得点を用いてシーズニングが十分であるか否かを判定する方法を示す図表。
【図12】本発明の第3実施例における、ウェットクリーニング後に行なう処理室の真空引きおよび真空度確認動作および装置異常確認動作およびシーズニングが十分であるか否かを判定を全て自動的に行なう方法を示したフローチャート。
【図13】一般的に行なわれている製品基板処理の従来例を示すフローチャート。
【図14】ウェットクリーニング後に行われているシーズニングの従来例を示すフローチャート。
【符号の説明】
1…処理室壁、 2…処理室蓋、 3…処理室、 4…基板保持台、 5…半導体基板、 6…処理ガス、 7…処理ガス導入管バルブ、 8…マスフローコントローラ、 9…処理ガス導入管、 10…マイクロ波、 11…プラズマ、12…排気口、 13…可変バルブ、 14…排気管バルブ、 15…圧力計、 2…受光部、 21…光ファイバ、 22…分光部、 23…演算処理部、24…データベース、 25…判断部、 26…装置制御部
S1 ウェットクリーニング、 S2…真空引き動作、S3…確認動作、 S4…警報動作、 S5…確認動作、 S6…ドライクリーニング、 S7…エージング、 S9…確認処理、 S10…シーズニング終了動作、 S11…製品基板着工、 S21…発光データの取得、S22…有効部分の抽出動作、 S23…算出動作、 S27…判定動作、 S28…シーズニング続行。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus for processing a semiconductor substrate such as a semiconductor wafer, an LCD substrate, and the like, and a plasma processing method in the plasma processing apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, plasma processing apparatuses such as a plasma etching apparatus using a reactive plasma and a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus have been used in the manufacturing process of a semiconductor substrate such as a semiconductor wafer and an LCD (Liquid Crystal Display) substrate.
[0003]
These plasma processing apparatuses have a processing chamber that accommodates an object to be processed such as a semiconductor substrate, and non-volatile reaction products generated during the plasma processing of the object to be processed are deposited on the wall of the processing chamber. In the subsequent processing, particles generated by the separation of the deposit from the processing chamber wall may fall and adhere to the surface of the object to be processed. The adhesion of particles causes a short circuit, disconnection, or etching residue of the integrated circuit wiring provided on the surface of the object to be processed, resulting in a semiconductor device failure, and thus a decrease in yield in semiconductor manufacturing.
[0004]
In order to prevent this, in manufacturing semiconductors and LCDs, a process called dry cleaning such as gas cleaning using reactive gas or plasma cleaning using reactive plasma is periodically performed without returning the processing chamber to atmospheric pressure. In addition, the processing chamber is cleaned by removing the reaction products deposited on the processing chamber wall.
[0005]
Here, an example of plasma etching processing of a semiconductor substrate in mass production will be described with reference to FIG.
[0006]
First, the processing chamber of the semiconductor processing apparatus is dry cleaned (step S6). Thereby, the reaction product deposited on the inner wall of the processing chamber is removed. The dry cleaning S6 is often performed by installing a substrate called a dummy substrate, which is not a product substrate, in the processing chamber, but may be performed without installing the dummy substrate in the processing chamber.
[0007]
Next, a process called aging is performed (step S7). In general, since dry cleaning S6 uses a gas different from the processing gas used for the plasma etching process, the reaction product from the dry cleaning S6 remains on the inner wall of the processing chamber, and the state of the processing chamber changes. Therefore, processing is performed using processing conditions that are the same as or close to those of normal plasma etching processing in order to condition the processing chamber changed by the dry cleaning S6. The aging S7 is often performed with the dummy substrate installed in the processing chamber, but may be performed without installing the dummy substrate in the processing chamber.
[0008]
After the aging S7, if the dummy substrate is installed in the processing chamber, the dummy substrate is unloaded from the processing chamber, the product substrate is loaded into the processing chamber, and product substrate processing is performed by plasma etching (step S8). After the product substrate processing S8 is completed, the product substrate is carried out from the processing chamber, another product substrate is carried into the processing chamber, and the product substrate processing is performed (step S8 ′). This substrate processing is performed for a set number of sheets (steps S8 to S8 ″).
[0009]
The plasma etching process of the semiconductor substrate is performed by repeating these dry cleaning S6, aging S7, and product substrate processing S8 to S8 ″.
[0010]
Here, a supplementary explanation will be given regarding the number of continuous processing of substrate processing. In general, a plurality of semiconductor substrates are handled in a cassette. A group of a plurality of cassettes is sometimes called a lot. The number of semiconductor substrates in one lot is 25 for a 200 mm diameter semiconductor substrate and 13 for a 300 mm diameter semiconductor substrate. For this reason, the number of substrate processing batches described above is often the same as the number of semiconductor substrates in one lot. However, the number of semiconductor substrates in one lot may be different from the number of batches of product substrate processing S8 to S8 ″ described above. Further, when a plurality of products are processed by the same plasma processing apparatus, the number of the product substrate processes S8 to S8 ″ described above may differ depending on the product.
[0011]
Here, dry cleaning is not performed after each processing of the product substrate processing S8 to S8 ″, but dry cleaning, which is shorter in time than the dry cleaning S6 after each processing of the product substrate processing S8 to S8 ″, so-called “cleaning”. In some cases, single wafer cleaning is performed.
[0012]
As described above, the reaction product adhering to the processing chamber wall by the product substrate processing S8 to S8 '' is removed by performing the dry cleaning S6, but the deposits that could not be removed by the dry cleaning S6, After opening the processing chamber to the atmosphere, the worker manually cleans the processing chamber wall with water, alcohol, etc., so-called wet cleaning or manual cleaning is removed to clean the processing chamber. .
[0013]
In addition, since reactive plasma is used in the plasma processing apparatus as described above, components in the processing chamber may be chemically and thermally damaged, and may be worn or broken. For this reason, it is necessary to periodically replace components in the processing chamber, and components that have reached a predetermined life are replaced during wet cleaning.
[0014]
Since the state of the processing chamber wall immediately after wet cleaning is different from that when mass production is stable, in the plasma etching apparatus, the etching rate, the etching rate distribution in the surface of the semiconductor substrate, the etching selectivity between the object to be etched and the mask or the base, that is, There arises a problem that the processing performance such as the etching rate ratio and the processing shape by etching changes. Similarly, in the plasma CVD apparatus, there arises a problem that the processing performance such as the film forming speed, the film forming speed distribution in the semiconductor substrate surface, and the film quality changes.
[0015]
In mass production of semiconductors and LCDs, a process called seasoning is generally performed in order to prevent the occurrence of these problems, and the processing chamber state changed by wet cleaning is brought closer to the time of stable mass production. This seasoning is often performed by simulating the processing of the semiconductor substrate shown in FIG.
[0016]
Here, an example of wet cleaning and seasoning processing in a plasma etching apparatus for processing a semiconductor substrate will be described with reference to FIG. Seasoning includes dry cleaning, processing of a dummy substrate (a semiconductor substrate other than a product substrate), and confirmation processing of whether seasoning is sufficient.
[0017]
First, the plasma processing chamber of the plasma processing apparatus is wet cleaned (step S1).
[0018]
Thereafter, the processing chamber is evacuated, and after a predetermined degree of vacuum is reached, dry cleaning is performed (step S6-2). The organic solvent remaining on the processing chamber wall by the wet cleaning is removed by this dry cleaning S6-2.
[0019]
Next, an etching process (hereinafter referred to as a dummy process) simulating an actual process is performed using a dummy substrate (step S8-2). After performing this dummy process S8-2, the dummy substrate is unloaded from the process chamber, another dummy substrate is loaded into the process chamber, and the same dummy process as step S8-2 is performed (step S8-2 '). This dummy process is performed as a group (for example, 25 sheets) (step S8-2 ″).
[0020]
After performing the dummy processes S8-2 to S8-2 '', dry cleaning is performed (step S6-2). The reaction product adhering to the processing chamber wall by the dummy processing becomes a volatile compound by the dry cleaning S2, and is removed from the processing chamber. These processes, that is, the dry cleaning S6-2 and the dummy processes S8-2 to S8-2 ″ are repeated a predetermined number of times.
[0021]
Thereafter, a confirmation process is performed to determine whether seasoning is sufficient (step S9). For example, a predetermined film (for example, SiO2Etching is performed using a wafer whose surface is coated with (silicon oxide)), and the average value of the etching rate within the wafer surface and the uniformity within the wafer surface are obtained. If the average value of the etching rate within the wafer surface and the uniformity within the wafer surface satisfy predetermined criteria, it is considered that seasoning is sufficient, and if the standard is not satisfied, seasoning is considered insufficient.
[0022]
If it is determined that the seasoning is sufficient in the confirmation process S9, the seasoning end operation (step S10) is performed, the product substrate process is started (step S11), and the plasma process of the product substrate is started.
[0023]
On the other hand, if it is determined that the seasoning is insufficient in the confirmation process S9, the same dry cleaning as in step S6-2 is further performed (step S6-3), and then the same as in steps S8-2 to S8-2 ″. Dummy processing is performed for a set number of sheets (steps S8-3 to S8-3 ″), and then confirmation processing is performed to determine whether seasoning is sufficient (step S9).
[0024]
In the seasoning, these processes S6-3 to S8-3 '' are performed until the seasoning is considered sufficient in the confirmation process S9.
[0025]
Here, aging is not performed after dry cleaning S6-2 and step S6-3, but aging as in step S7 of FIG. 13 may be performed after dry cleaning S6-2 and S6-3. is there.
[0026]
Here, dry cleaning is not performed after each of the dummy processes S8-2 to S8-2 ′ and S8-3 to S8-3 ″, but each dummy process S8-2 to S8-2 ′ is performed. , S8-3 to S8-3 ″ may be followed by dry cleaning that is shorter than dry cleaning S6-2 and S6-3, so-called single wafer cleaning.
[0027]
In the prior art described above, the number of dummy processes to be performed in seasoning has been determined based on experience. For example, if the dummy process in seasoning is determined to be 5 lots in advance, seasoning consisting of 5 lots of dummy processes is performed after the wet cleaning, and then the operator performs a confirmation process S9 to determine the film formation speed and the like. Evaluation of processing performance such as etching rate or in-plane uniformity was performed to determine whether seasoning was sufficient, that is, whether the condition of the processing chamber after wet cleaning was approaching when mass production was stable. .
[0028]
When seasoning is insufficient, the desired processing performance cannot be obtained in the processing of the product substrate, resulting in a decrease in yield in mass production. For this reason, dummy processing in seasoning is often estimated to be larger than the minimum required number. This extra dummy process causes a decrease in the throughput of the semiconductor manufacturing apparatus, which is undesirable because it deteriorates the production efficiency. In recent years, the diameter of semiconductor substrates has been increased, and the cost per dummy substrate has increased, and it has been desired to reduce the amount of dummy substrates used for dummy processing.
[0029]
On the other hand, variations in the finish of the wet cleaning S1 affect the processing chamber state in some cases, even when predetermined seasoning is performed, not approaching when mass production is stable. In this case, as shown in FIG. 14, it is necessary for the operator to repeatedly perform the dry cleaning S6-3, the dummy processes S8-3 to S8-3 ″, and the confirmation process S9. Cause.
[0030]
During seasoning, if it is possible to determine whether seasoning is sufficient and finish with the minimum required seasoning, the amount of dummy substrate used can be minimized, so seasoning is sufficient when mass production is stable. There is a need for a method for determining whether or not the vehicle is approaching, that is, a method for determining the end point of seasoning.
[0031]
The technology for determining the end point in the plasma processing of the product substrate is that the same substrate as the product substrate is processed in advance, the principal component analysis of the plasma emission spectrum is performed, and in the subsequent actual product substrate processing, the measured emission spectrum is measured. It has been proposed to perform principal component analysis and detect the end point of processing from changes in the principal component score (see, for example, Patent Document 1). This technique is an effective means for detecting the end points of the processing of each product substrate, but cannot detect the end points of the seasoning process, which is a continuous process using a plurality of substrates.
[0032]
On the other hand, as a technique for determining the end point of seasoning, the principal component analysis is performed on the electrical data of the high-frequency power supply of the stabilized processing apparatus, the calculated principal component score and residual score for the reference, and an arbitrary It has been proposed that principal component analysis is performed on a plurality of electrical data in the processing chamber state, and the state in the processing chamber is detected by comparing the calculated principal component score and residual score ( For example, see Patent Document 2). This technique is an effective means for detecting the state in the processing chamber that changes due to seasoning after wet cleaning. However, since wet cleaning is performed manually, there is a large variation in the finish, and as a result, a large variation occurs in the processing chamber state due to seasoning. In other words, the transition of the processing chamber state in different seasonings is poorly reproducible, and the end point of any seasoning can be determined by comparing the principal component score and residual score for the reference with the principal component score and residual score in any seasoning. In some cases, sufficient accuracy cannot be obtained.
[0033]
[Patent Document 1]
JP 2000-331985 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-18274
[Non-Patent Document 1]
Okuno Tadaichi et al., Multivariate Analysis, Nikka Giren Publisher (1971)
[0034]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to have a function of accurately determining the end point of seasoning, that is, whether or not seasoning is sufficient, using data derived based on plasma emission data in seasoning performed immediately after wet cleaning. A plasma processing apparatus and a processing method are provided.
[0035]
[Means for Solving the Problems]
In the plasma processing apparatus having a processing chamber for processing a substrate, the object is to perform arithmetic processing using a light receiving unit that monitors plasma emission, a spectroscopic unit that splits the plasma emission, and a signal obtained by the spectroscopic unit. An arithmetic processing unit that generates an output signal, a determination unit that performs a determination based on the output signal and generates a device control signal, and a device control unit that controls the plasma processing apparatus based on a device control signal from the determination unit The plasma emission in a batch of plasma processing during seasoning is monitored, multivariate analysis is performed on the obtained plasma emission data, and the output signal obtained in the multivariate analysis is output to the previous batch. Taking the difference from the output signal at, the average value of the difference in the group, and the difference between the maximum and minimum values in the group, A standard deviation of within the human Matomarimasu Rabbi, by comparing the the values preset threshold is achieved.
[0036]
In addition, in the plasma processing apparatus and the plasma processing method, the object is to take a difference between the output signal and the output signal in the previous batch for a plurality of the output signals, This is accomplished by determining the mean value at the point, the difference between the maximum and minimum values in the group, and the standard deviation in the group, and comparing these values to a preset threshold .
[0037]
Further, the object is to take a difference between the plurality of output signals and the output signal in the previous batch for the plurality of output signals in the plasma processing apparatus and the plasma processing method, and to calculate an average value of the differences in the batch, And find the difference between the maximum and minimum values in a group, and the standard deviation in the group, and compare these values with multiple preset thresholds for each value. This is accomplished by calculating a score and comparing the total value to a preset threshold.
[0038]
Further, the object is to calculate a single or a plurality of output signals using a pre-registered filter vector or a plurality of filter vectors in the plasma processing apparatus and the plasma processing method, and to obtain a difference from the output signal in the previous batch. Taking the mean value of the difference in a group, the difference between the maximum and minimum values in the group, and the standard deviation in the group, and setting these values in advance This is accomplished by comparing with one or more thresholds.
[0039]
Further, the above object is achieved by automatically performing the processing chamber evacuation and the degree of vacuum confirmation operation, the apparatus abnormality confirmation operation and the above processing method in the above plasma processing apparatus and plasma processing method.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The first embodiment acquires plasma emission data of dummy processing in seasoning, and uses principal component analysis as a method of multivariate analysis performed on the plasma emission data. A group of plasma processing is composed of one lot of dummy processing consisting of 25 sheets.
[0041]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a microwave ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma etching apparatus to which a first embodiment of the present invention is applied.
[0042]
The microwave ECR plasma etching apparatus includes a processing chamber 3 including a processing chamber wall 1 and a processing chamber lid 2, a substrate holder 4, a processing gas introduction pipe valve 7, a mass flow controller 8, a processing gas introduction pipe 9, Exhaust port 12, variable valve 13, exhaust pipe valve 14, pressure gauge 15, light receiving unit 20, optical fiber 21, spectroscopic unit 22, arithmetic processing unit 23, database 24, and determination unit 25 The apparatus control unit 26 is configured.
[0043]
A processing chamber lid 2 is installed on the processing chamber wall 1, and a substrate holding table 4 is provided in a processing chamber 3 constituted by this, and a semiconductor substrate (object to be processed) 5 is provided on the substrate holding table 4. Is placed.
[0044]
The processing gas 6 used for the plasma etching is introduced into the processing chamber 3 through the processing gas introduction pipe valve 7 and the mass flow controller 8 for adjusting the flow rate of the processing gas 6 and the processing gas introduction pipe 9. A microwave 10 transmitted by a microwave transmitter (not shown) is introduced into the processing chamber 3, and a plasma 11 is generated by the interaction between the magnetic field generated by a coil (not shown) and the microwave 10. Volatile substances generated by the reaction in the processing gas 6 and the etching process are discharged from the exhaust port 12. A vacuum pump (not shown) is connected to the tip of the exhaust port 12 to reduce the pressure in the processing chamber 3. Further, a variable valve 13 and an exhaust pipe valve 14 are connected between the exhaust port 12 and a vacuum pump (not shown) so that the variable valve 13 can adjust the pressure in the processing chamber 3 during the plasma etching process. It has become. In addition, whether or not the processing chamber 3 is evacuated can be switched by opening and closing the exhaust pipe valve 14. The pressure in the processing chamber 3 is measured by a pressure gauge 15 connected to the processing chamber wall 1.
[0045]
A light receiving unit 20 is installed on the processing chamber wall 1 so as to receive light emitted from the plasma 11, and the plasma emission collected by the light receiving unit 20 is guided to the spectroscopic unit 22 through the optical fiber 21. The plasma light is spectrally separated by the spectroscopic unit 22, and a multi-channel signal (for example, a wavelength of 200 nm to 800 nm) is periodically provided at a certain sampling interval (for example, 1 second) by a CCD (Charge-Coupled Devices) incorporated in the spectroscopic unit 22. 1024 channel signals).
[0046]
Multi-channel signals are input to the arithmetic processing unit 23. The arithmetic processing unit 23 has a function of converting the multi-channel signal input from the spectroscopic unit 22 into several signals. For example, assuming that the signal from the spectroscopic unit 22 is n channels (for example, 1024 channels), these are combined into one input signal vector s and described as s = {s1, s2,..., Sn}. Assume that a filter vector f representing a signal filter is defined as f = {f1, f2,..., Fn} at this time. At this time, the arithmetic processing unit 23 calculates one output signal z by calculating the inner product of the input signal vector s and the filter vector f using the following formula (1).
[0047]
[Expression 1]
Figure 0004476551
[0048]
The filter vector f can be stored in the database 24, and the filter vector f can be sent to the arithmetic processing unit 23 when the output signal z is calculated by the arithmetic processing unit 23.
[0049]
Next, a method for creating a signal filter will be described. The input signal of the arithmetic processing unit 23 may be several. However, when the emission spectrum or the like is used as input as described above, the input signal is several hundred to several thousand. Therefore, it is effective to use multivariate analysis to generate the signal filter. In this embodiment, principal component analysis which is one of multivariate analysis is used. Principal component analysis is a general method of statistical processing. For example, a specific calculation method is described in Non-Patent Document 1 described above.
[0050]
When an input signal vector s having n input signals is taken in a row and m acquired input signal vectors are overlapped in the column direction, a signal matrix S of m rows and n columns as shown in the following equation (2) is obtained. can get.
[0051]
[Expression 2]
Figure 0004476551
[0052]
Next, when a correlation matrix or covariance matrix X of the signal matrix S is generated and eigenvalue analysis of X which is a symmetric matrix of n rows and n columns is performed, n positive real eigenvalues {λ1, λ2,. λn} and n eigenvectors {y1, y2,..., yn} corresponding to each eigenvalue are obtained. At this time, the eigenvalues are arranged as λ1, λ2, λ3,.
[0053]
Each eigenvector y is a one-dimensional vector of n rows. By using this eigenvector as the filter vector f and calculating the equation (1), it becomes a signal filter that converts n input signals into one device state signal.
[0054]
Further, the output signal z generated in the arithmetic processing unit 23 is subjected to further arithmetic processing as will be described later, and the calculation result (output signal) is sent to the determination unit 25. The determination unit 25 can make a determination for device control based on the calculation result (output signal) and generate a device control signal as to whether or not to continue seasoning. The device control signal generated by the determination unit 25 is sent to the device control unit 26.
[0055]
The apparatus control unit 26 controls the plasma etching apparatus. For example, when an apparatus control signal for executing seasoning is received, the operation for continuing seasoning is performed, and when an apparatus control signal for ending seasoning is received, seasoning is performed. Perform end operation.
[0056]
Next, the processing in the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
[0057]
In FIG. 2, first, the light emission data acquisition operation for one lot of dummy processing in seasoning is performed (step S21). As described above, this refers to a process in which the plasma emission collected by the light receiving unit 20 is converted into a multi-channel signal at a certain sampling interval in the spectroscopic unit 22 and the signal is sent to the arithmetic processing unit 23. Note that the plasma emission data composed of multi-channel signals is accumulated in the database 24 until the dummy processing of the current batch (in this case, a lot) is completed.
[0058]
Next, an effective portion is extracted from numerical data indicating plasma emission (step S22). Principal component analysis has the property of extracting large fluctuations. Therefore, if a principal component analysis is performed on a series of light emission data from ignition to extinction of plasma, a large fluctuation of plasma at the time of ignition or extinction of plasma is picked up. Similarly, when a principal component analysis is performed on a series of light emission data from ignition to disappearance of plasma, when the processing sequence is composed of a plurality of steps having different processing conditions, it is caused by a change in the processing conditions during the transition between steps. Picking up large fluctuations in the plasma. These large fluctuations cause a situation in which important fluctuations that are small but indicate changes in the state of the processing chamber are buried. In order to prevent this, it is necessary to perform principal component analysis using only the plasma emission data excluding plasma ignition / disappearance and transition between steps.
[0059]
The effective portion extraction operation S22 will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 3 is a graph showing the first principal component score when the plasma emission of the dummy process performed using one dummy wafer is sampled at intervals of 1 second from ignition to disappearance, and the plasma emission data is subjected to principal component analysis. It is. Region 30 shows plasma fluctuations due to plasma ignition and instability immediately thereafter. Regions 31 and 32 show plasma fluctuations in the first step and the second step of the dummy process. A region 33 shows the fluctuation of the plasma due to the disappearance of the plasma. In the graph shown in FIG. 3, it can be seen that the fluctuation of the plasma during the first step and the second step is hardly grasped.
[0060]
Next, FIG. 4 is a graph showing the behavior of the first principal component score when the principal component analysis is performed on the plasma emission data from 17 seconds to 52 seconds after the ignition of the plasma. The area 32 ′ corresponds to the process in the second step of the dummy process. It can be seen from FIG. 4 that the plasma fluctuation in the second step can be grasped. Thereby, the minute fluctuation | variation of a process chamber state can be grasped | ascertained. In the plasma emission data, how many seconds to how many seconds from the plasma ignition is the effective part and used for principal component analysis, or from what sampling to what sampling point of the data from plasma ignition to the effective part and the principal component Whether to use for analysis is registered in the database 24 in advance, and when the principal component analysis is performed in the arithmetic processing unit 23, the effective portion of the plasma emission data is designated.
[0061]
Since the dummy process in seasoning is repeatedly performed in exactly the same processing sequence, if the effective part of the plasma emission data is designated in advance and registered in the database 24, the same process can be used in the subsequent dummy processes.
[0062]
In addition, here, the second step of the dummy process is set as an effective portion of the plasma emission data, but is not limited thereto. For example, the first step of the dummy process may be an effective part of the plasma emission data.
[0063]
Next, principal component analysis is performed using the plasma emission data in the effective portion obtained in step S22, and the output signal z is calculated (step S23). Here, the first principal component score obtained by principal component analysis is the output signal z.
[0064]
Next, an average value in one dummy process of the first principal component score calculated by the principal component analysis of the calculation operation S23 is calculated (step S24). The principal component score is data obtained at a certain sampling interval (here, 1 second) as shown in FIG. In each dummy process, an average value of the first principal component scores is calculated. In the k-th dummy process, the first principal component score in the i-th sampling is aiAnd the effective range of the plasma emission data of the dummy processing is the first principal component score a by N samplingsiThe average value P of the first principal component scores in the k-th dummy processkIs represented by the following formula (3).
[0065]
[Equation 3]
Figure 0004476551
[0066]
FIG. 5 shows the average value P of the first principal component scores in the k-th dummy process.kThe transition of 4 lots of the dummy processing of 25 1 lots is shown. Although it can be seen from FIG. 5 that the state in the processing chamber 3 has changed due to seasoning, the end point of seasoning cannot be detected as it is.
[0067]
Next, the average value P of the first principal component scores of each dummy processkThe difference between the first principal component score of the lot of interest and the first principal component score of the previous lot is calculated (step S25). The average value P of the first principal component score in the j-th dummy process for the i-th lot is Pi , jThen, the first principal component score P in the j-th dummy process of the i-th loti , jAnd the first principal component score P in the j-th dummy processing of the (i-1) th loti -1, jDifference Di , jIs represented by the following formula (4).
[0068]
[Expression 4]
Figure 0004476551
[0069]
When the seasoning process brings the state of the processing chamber close to when mass production is stable, dummy processing is performed with good reproducibility between lots. Therefore, the first principal component score P in the lot that has been processedi, jAnd the first principal component score P in the immediately preceding loti-1, jDifference Di, jThus, the reproducibility between lots of dummy processing can be evaluated, and as a result, it is possible to determine whether seasoning is sufficient, that is, determine the seasoning end point.
[0070]
D in FIG.i, jThe graph showing the behavior of is shown. As shown in FIG.i, jThe value of is generally lower between lots, and Di, jIt can be seen that the variation within the lot is smaller.
[0071]
The first lot of dummy processing is Di, jThis step S25 of calculating is omitted.
[0072]
Next, Di, jAverage value in lots of D,i, jDifference between the maximum and minimum values in a lot ofi, jThe standard deviation in the lot is calculated (step S26). D shown in FIG.i, jIs generally reduced between lots, D in the lot consisting of n dummy processes shown in the following formula (5)i, jThe average value AVE can be evaluated. In equation (5), the subscript i of AVE is D in the i-th lot.i, jThe average value AVE is shown.
[0073]
[Equation 5]
Figure 0004476551
[0074]
Furthermore, D shown in FIG.i, jThe fluctuation in the lot of D is the D in the i-th lot represented by the following formula (6).i, jDifference between the maximum and minimum values of MAXMINi, And D in the i-th lot represented by the following formula (7)i, jStandard deviation ofiCan be evaluated.
[0075]
[Formula 6]
Figure 0004476551
[0076]
[Expression 7]
Figure 0004476551
[0077]
Next, it is determined whether seasoning is sufficient (step S27).
[0078]
D in FIG.i, jAverage value AVE within a lot ofiA graph showing D is shown in FIG.i, jDifference between the maximum and minimum values in a lotiA graph showing D is shown in FIG.i, jStandard deviation within lotiThe graph which shows is shown, respectively. From these, it can be seen that the respective values become smaller as the seasoning progresses. This is because, since the state in the processing chamber 3 changed by the wet cleaning S1 has approached the time of stable mass production by seasoning, the plasma processing can be performed with good reproducibility between lots in the dummy processing, and this is reflected in the first main state. Component score Di, jThe value of became smaller as the seasoning progressed.
[0079]
Also, AVE calculated based on the first principal component scorei, MAXMINi, And σiHowever, if it is less than or equal to a preset threshold value, it may be determined that the state in the processing chamber has approached when mass production is stable, that is, seasoning has reached the end point.
[0080]
For example, in this embodiment, AVEiAVEiMAXMIN below the preset threshold of 40iIn MAXMINiIs less than or equal to a preset threshold 42 for σiFor σiIt was determined that the end point had been reached because the threshold value was less than or equal to the preset threshold value 44.
[0081]
AVE shown in FIG.i, MAXMINi, ΣiSince each value is smaller than the threshold value at i = 4, the end point of seasoning is reached by the dummy processing of the fourth lot, that is, it can be determined that the dummy processing of the fourth lot is sufficient for this seasoning.
[0082]
AVEi, MAXMINi, And σiOf these three values, AVEiCan be negative. AVEiAVE takes a negative value, it shows a behavior in which the absolute value decreases with the progress of seasoning.iIf the absolute value of is less than or equal to a predetermined threshold value, it may be determined that the state in the processing chamber has approached the time when mass production is stable, that is, seasoning has reached the end point.
[0083]
In the first embodiment, AVEi, MAXMINi, And σiSince all three values of i were smaller than their respective threshold values at i = 4, it was determined that the seasoning end point was reached by the dummy processing of the fourth lot, but all of these three values were smaller than the threshold values. Sometimes it is not limited to the end of seasoning. For example, AVEi, MAXMINi, And σiIf one of them becomes smaller than the threshold value, it may be regarded as a seasoning end point, for example, AVEi, MAXMINi, And σiIf two of them become smaller than the respective threshold values, they may be regarded as seasoning end points, and these can be selected by the practitioner of the present invention.
[0084]
Next, when it is determined that the seasoning is sufficient in the determination operation S27, the seasoning end operation is performed (step S10). At this time, a signal to end seasoning is sent from the determination unit 25 of FIG. 1 to the apparatus control unit 26, and the seasoning end operation S10 is performed so that the product substrate start S11 can be performed. At this time, the operator may be informed that seasoning has been completed.
[0085]
On the other hand, if it is determined in the determination operation S27 that seasoning is insufficient, the determination unit 25 in FIG. 1 sends a signal to continue the seasoning to the apparatus control unit 26, and the seasoning is continued (step S28).
[0086]
At this time, the process returns to step S21 to obtain light emission data for one lot of dummy processing.
[0087]
By performing the sequence described above, it is possible for the operator to determine whether seasoning is sufficient without manually performing the confirmation process S9. In addition, since the seasoning can be completed by the dummy processing with the minimum number of lots, the amount of dummy substrate used can be reduced and the operating rate of the plasma processing apparatus can be improved.
[0088]
In the seasoning end point determination shown in the first embodiment, the first principal component score P in the j-th dummy process of the i-th lot is used.iAnd the first principal component score P in the j-th dummy processing of the i-1 loti-1, jDifference Di, jWas used. That is, since the difference between the lots of the output signal z obtained from the light emission data in a series of continuous plasma treatments is used, the influence of the variation in the finish of the wet cleaning S1 on the accuracy of the seasoning end point detection is small. .
[0089]
In the first embodiment, in step S23, the filter vector f is calculated by performing principal component analysis for the light emission of the dummy process in the ongoing seasoning, and as a result, the output signal z is calculated. It is not limited to that. The output signal z can also be calculated from the equation (1) using the input signal vector s obtained from the light emission of the dummy process and the preset filter vector f.
[0090]
The filter vector f used at that time can be obtained by performing principal component analysis for light emission of dummy processing in seasoning immediately after the previous wet cleaning. In addition, the filter vector f obtained by performing principal component analysis on the dummy light emission in the seasoning immediately after the wet cleaning two times before or three times before instead of the previous wet cleaning may be used. Alternatively, the filter processing apparatus f can set the filter vector f in advance.
[0091]
In the first embodiment, the dummy processing of 25 lots per lot is grouped, but the present invention is not limited to this. Even if one lot of wafers consists of 25 sheets, when the dry cleaning is performed every five dummy processes, for example, in the seasoning process, that is, the dummy process S8-2-8-2 ″ or the dummy process S 8. When -3 to 8-3 ″ are composed of five dummy processes, a group of dummy processes is five sheets. In this case, the process from the light emission data acquisition operation S21 for a group of dummy processes to the determination operation S27 for determining whether seasoning is sufficient is performed for every five dummy processes.
[0092]
Further, even when the single wafer cleaning is performed after each of the dummy processes S8-2 to S8-2 ″, the dummy processes S8-3 to S8-3 ″ are composed of five dummy processes. In this case, a group of dummy processes is five sheets. In this case, the process from the light emission data acquisition operation S21 for a group of dummy processes to the determination operation S27 for determining whether seasoning is sufficient is performed for every five dummy processes.
[0093]
In the first embodiment, the principal component analysis is performed in the calculation of the output signal z in the calculation operation S23, and only the first principal component score is used as the output signal z. However, the present invention is not limited to this. A plurality of principal component scores can also be used as the output signal z.
[0094]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, only the first principal component score is used as the output signal z, but in this embodiment, the second principal component score and the third principal component score are used. In the principal component analysis, the higher-order principal component has more noise components, and the effectiveness of monitoring the processing chamber state becomes lower. Therefore, in the present embodiment, only the third principal component is used. AVE obtained by the same method as in the first embodiment using the second principal component scoreiFIG. 8A shows the second main component MAXMIN.iFIG. 8B shows the σ of the second principal component.iAre shown in FIG. Also, AVE obtained by the same method as in the first embodiment using the third principal component score.iFIG. 9A shows the third main component MAXMIN.iFIG. 9B shows the third principal component σ.iAre shown in FIG. These values are also AVE of the first principal component shown in FIG.i, MAXMINi, ΣiIt can be seen that the seasoning decreases as the seasoning progresses. These values are compared with a preset threshold value. If the value is equal to or less than the threshold value, it can be determined that the state in the processing chamber has approached the time when mass production is stable, that is, seasoning has reached the end point.
[0095]
AVE of the first main componentiAnd the threshold 40 set for the first principal component MAXMINiAnd the threshold 42 set for σ and the first principal component σiAnd the threshold 44 set for the AVE and the second principal component AVEiAnd the threshold 46 set for the second principal component MAXMINiAnd the threshold 48 set for σ and the second principal component σiAnd the third principal component AVEiAnd the third principal component MAXMIN.iAnd the third principal component σiIt is not necessary that the threshold values 56 set for all are the same, and it is desirable to set a suitable threshold value for each.
[0096]
Also, the first main component AVEi, MAXMINi, Σi, And AVE of the second principal componenti, MAXMINi, Σi, And AVE of the third principal componenti, MAXMINi, ΣiWhen all of the values are smaller than the preset threshold values, it may be considered that seasoning is sufficient, but this is not a limitation. For example, two threshold values 58 and 58 ′ are set as shown in the graph of FIG.i, MAXMINi, ΣiIf the value is greater than or equal to the threshold value 58, a score of 0 points is given, if the value is less than the threshold value 58 and greater than or equal to the threshold value 58 ', one point is given, and if the value is less than the threshold value 58', two points are given. If the total score is larger than a preset threshold value (for example, 12 points), it can be determined that seasoning is sufficient.
[0097]
In the second embodiment, when i = 2, the total score is 60 (here, 1 point). When i = 3, the total score is 61 (here, 4 points), and when i = 4, the total score is 62 (here, 17 points), and the total score is larger than a preset threshold (here, 12 points). Since i = 4, it can be determined that seasoning has reached the end point in the fourth lot.
[0098]
AVE obtained from a plurality of output signals z as in the second embodiment described above.i, MAXMINi, ΣiBy using this, it is possible to improve the accuracy of determination as to whether seasoning is sufficient.
[0099]
In the second embodiment, the threshold value is set to a numerical value. However, the threshold value is not limited to this, and the threshold value may be determined by setting a ratio in advance. For example, AVE at i = 2i, MAXMINi, ΣIThe value of 50% is set to the threshold value 58 (setting ratio 50%), the value of 20% is set to the threshold value 58 '(setting ratio 20%), and using these threshold values, the subsequent AVEi, MAXMINi, ΣIMay be scored.
[0100]
In the second embodiment, the AVE obtained from the first principal component score, the second principal component score, and the third principal component score.i, MAXMINi, ΣiAlthough two threshold values 58 and 58 'are set for, the number of threshold values is not limited to two.
[0101]
The score given in comparison with each threshold is AVEi, MAXMINi, ΣiAre the same (here, 0 point, 1 point, 2 points), but are not limited thereto. For example, AVE obtained from the second principal component scorei, MAXMINi, ΣiAVE whose importance is obtained from other principal component scoresi, MAXMINi, ΣiAVE obtained from the second principal component scorei, MAXMINi, ΣiYou may increase the score given to (for example, 0 points, 2 points, 4 points). Similarly, AVEi, MAXMINi, ΣiAVEiImportance is MAXMINiAnd σiIf it is higher than the importance of AVEiYou may increase the score given to (for example, 0 points, 2 points, 4 points).
[0102]
In the second embodiment, the first principal component score, the second principal component score, and the third principal component score are used as the output signal z, but the number of principal component scores to be used is not limited to three.
[0103]
In the second embodiment, in step S23, the filter vector f is calculated by performing principal component analysis on the light emission of the dummy process in the ongoing seasoning, and as a result, the output signal z is calculated. However, it is not limited to that. A plurality of output signals z can also be calculated by using equation (1) using the input signal vector s obtained from the light emission of the dummy processing and a plurality of preset filter vectors f.
[0104]
As the plurality of filter vectors f used at that time, those obtained by performing principal component analysis on the light emission of the dummy process in the seasoning immediately after the previous wet cleaning can be used. Also, by using a plurality of filter vectors f obtained by performing principal component analysis on the light emission of dummy processing in seasoning immediately after wet cleaning two times before or three times before instead of the previous wet cleaning. Also good. Alternatively, the plasma processing apparatus manufacturer can set a plurality of filter vectors f in advance.
[0105]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0106]
In the third embodiment, the process from the start of evacuation after wet cleaning to the product substrate processing start S10 is automatically performed without manual operation by the operator. This is realized by adding a process for determining whether or not the apparatus is sufficient and a process for determining whether or not there is an apparatus abnormality to the above-described processing.
[0107]
First, wet cleaning of the plasma processing chamber 3 is performed (step S1).
[0108]
Thereafter, after closing the processing chamber lid 2, a vacuum pump (not shown) connected to the exhaust port 10 is started to start the vacuuming operation S <b> 2 of the processing chamber 3.
[0109]
Thereafter, a confirmation operation S3 is automatically performed as to whether or not a predetermined degree of vacuum has been reached. This is done by automatically measuring the pressure in the processing chamber 3 with a pressure gauge connected to the processing chamber 3. At this time, if the preset vacuum degree is not reached, the evacuation is further continued. Further, even after the evacuation operation S2 is performed for a preset time, the alarm operation S4 is automatically performed if the preset vacuum degree is not reached. This may sound a buzzer or display an alarm on a monitor screen installed in the plasma processing apparatus. If the plasma processing apparatus is connected to a computer network, an E-Mail may be sent to a remote engineer. It may be transmitted or notified by a pager or the like. In addition to issuing an alarm, the operation of a vacuum pump (not shown) connected to the processing chamber 3 may be stopped.
[0110]
If the preset vacuum level is reached in the confirmation operation S3, the confirmation operation S5 is then automatically performed to determine whether or not there is any abnormality in the plasma processing apparatus.
[0111]
As an example of the confirmation operation S5, there is a leak check of the processing chamber 3, that is, a confirmation operation of the amount of mixed air per unit time. The amount L of air per unit time into the processing chamber 3 is determined by the time T during which the processing gas introduction pipe valve 7, the mass flow controller 8 and the exhaust pipe valve 14 are closed and the exhaust pipe valve 14 is closed, and the exhaust pipe valve 14. Is calculated using the following equation (8) using the pressure increase ΔP of the processing chamber 3 and the volume v of the processing chamber 3.
[0112]
[Equation 8]
Figure 0004476551
[0113]
If the air mixing amount L per unit time calculated by (Equation 8) is smaller than a preset threshold value, the leak check is passed.
[0114]
Another example of the confirmation operation S5 is a confirmation operation of the mass flow controller 8 that adjusts the flow rate of the processing gas introduced into the processing chamber 3. This is set so that the mass flow controller 8 introduces a predetermined flow rate into the processing chamber 3, and at the same time, the pressure increase due to the introduction of the processing gas 6 is obtained by the pressure gauge 15 connected to the processing chamber 3. The controller 8 checks whether or not the processing gas having the set flow rate is correctly introduced into the processing chamber 3. If the difference between the flow rate setting value to the mass flow controller 8 and the flow rate of the processing gas 6 calculated from the pressure increase in the processing chamber 3 is smaller than a preset threshold value, the mass flow controller 8 passes the check. .
[0115]
When it is determined by the confirmation operation S5 that the plasma processing apparatus is abnormal, an alarm is automatically issued (step S4 '). This may sound a buzzer or display an alarm on a monitor screen installed in the plasma processing apparatus. If the plasma processing apparatus is connected to a computer network, an E-Mail may be sent to a remote engineer. It may be transmitted or notified by a pager or the like. Further, not only an alarm may be issued, but the operation of a vacuum pump (not shown) connected to the processing chamber 3 may be stopped.
[0116]
When it is determined that there is no abnormality in the plasma processing apparatus by the confirmation operation S5, the dummy substrate set in advance in the plasma processing apparatus is automatically carried into the processing chamber 3, and seasoning is automatically started. First, dry cleaning S6-2 is performed, and then dummy processing S8-2 to S8-2 '' is performed. Plasma light emission in the dummy processes S8-2 to S8-2 '' is collected by the light receiving unit 20, and the process as shown in the first and second embodiments is performed to calculate the output signal z.
[0117]
Next, a process for determining whether seasoning is sufficient (step S27) is automatically performed by performing the processes as shown in the first to second embodiments.
[0118]
If the dummy process is performed for the first time, the determination process S27 is omitted, and the process automatically proceeds to dry cleaning S6-2.
[0119]
Next, when it is determined by the determination process S27 that seasoning is insufficient, the process automatically proceeds to dry cleaning S6-2. If the seasoning is determined to be sufficient in the determination process S27, the seasoning end operation S10 is performed. At this time, a signal to end seasoning is sent to the apparatus control unit 26 by the judgment unit 25 in FIG. 1, and the seasoning end operation S10 is performed so that the product substrate start S11 can be performed. At this time, the operator may be informed that seasoning has been completed.
[0120]
By performing the sequence shown above, after starting vacuuming after wet cleaning, it automatically prepares for seasoning and seasons, and automatically determines whether seasoning is sufficient, and starts the construction of the product base. Preparation can be done. Therefore, it is possible to automatically determine whether seasoning is sufficient without performing the confirmation process S9 by the operator, which was necessary in the past. In addition, since the seasoning can be completed by the minimum number of dummy processes, the throughput of the plasma processing apparatus can be improved by reducing the amount of dummy substrate used and shortening the time required for seasoning.
[0121]
In the first to third embodiments, the plasma emission data used for seasoning end point determination is based on dummy processing, but is not limited thereto. For example, if single wafer cleaning is performed after each dummy process, it is determined whether seasoning is sufficient by the same method as in the first to third embodiments using plasma emission in the single wafer cleaning. Can be done.
[0122]
In the first to third embodiments, the principal component analysis is used as a multivariate analysis method for plasma light emission of plasma processing in seasoning, but is not limited thereto.
[0123]
In the first to third embodiments, the plasma etching apparatus has been described as an example. However, the application of the present invention is not limited to the plasma etching apparatus, and can be applied to other plasma processing apparatuses such as a plasma CVD apparatus. .
[0124]
In the first to third embodiments, the semiconductor substrate is described as an example of the substrate to be subjected to the plasma processing. However, the application of the present invention is not limited to the semiconductor substrate, and the plasma processing of other substrates such as an LCD substrate is possible. It can also be applied to.
[0125]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, plasma emission is dispersed, multivariate analysis is performed on the data, and the calculated output signal is compared with the output signal in the previous batch of plasma processing. By calculating the average value in the group, the difference between the maximum and minimum values in the group, the standard deviation in the group, and comparing them to a preset threshold It can be determined whether seasoning is sufficient. Accordingly, it is possible to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method that can reduce the number of dummy processing performed in seasoning.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a plasma etching apparatus showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a plasma emission data processing method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the behavior of an output signal z (first principal component score) in the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the behavior of an output signal z (first principal component score) obtained from an effective area of light emission data in the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the behavior of the average value of each dummy process of the output signal z (first principal component score) obtained from the effective region of the light emission data in the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows an average value P in each dummy process of the output signal z (first principal component score) in the first embodiment of the present invention.kD obtained from the difference between lotsi, jThe graph which shows the behavior of the.
FIG. 7 shows AVE calculated based on the output signal z (here, the first principal component score) in the first embodiment of the present invention.iAnd MAXMINiAnd σiThe graph which shows the behavior.
FIG. 8 shows AVE calculated based on the output signal z (here, the second principal component direct point) in the second embodiment of the present invention.iAnd MAXMINiAnd σiThe graph which shows the behavior.
FIG. 9 shows AVE calculated based on the output signal z (here, the third principal component score) in the second embodiment of the present invention.iAnd MAXMINiAnd σiThe graph which shows the behavior.
FIG. 10 shows AVE calculated based on the output signal z in the second embodiment of the present invention.iAnd MAXMINiAnd σiThe figure which shows the method of giving a score with respect to.
FIG. 11 shows AVE calculated based on the output signal z (here, the first principal component score, the second principal component score, and the third principal component score) in the second embodiment of the present invention.iAnd MAXMINiAnd σiThe chart which shows the method of determining whether seasoning is enough using the score given with respect to.
FIG. 12 is a method for automatically performing all of the determination of whether or not the evacuation of the processing chamber and the degree of vacuum confirmation, the apparatus abnormality confirmation and the seasoning performed after the wet cleaning are sufficient in the third embodiment of the present invention; The flowchart which showed.
FIG. 13 is a flowchart showing a conventional example of product substrate processing that is generally performed.
FIG. 14 is a flowchart showing a conventional example of seasoning performed after wet cleaning.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing chamber wall, 2 ... Processing chamber lid, 3 ... Processing chamber, 4 ... Substrate holding stand, 5 ... Semiconductor substrate, 6 ... Processing gas, 7 ... Processing gas introduction pipe valve, 8 ... Mass flow controller, 9 ... Processing gas Introducing pipe, 10 ... microwave, 11 ... plasma, 12 ... exhaust port, 13 ... variable valve, 14 ... exhaust pipe valve, 15 ... pressure gauge, 2 ... light receiving part, 21 ... optical fiber, 22 ... spectral part, 23 ... Arithmetic processing unit, 24 ... database, 25 ... determination unit, 26 ... device control unit
S1 Wet cleaning, S2 ... Vacuum pulling operation, S3 ... Confirmation operation, S4 ... Alarm operation, S5 ... Confirmation operation, S6 ... Dry cleaning, S7 ... Aging, S9 ... Confirmation processing, S10 ... Seasoning end operation, S11 ... Product substrate start S21: Acquisition of light emission data, S22: Extraction operation of effective portion, S23: Calculation operation, S27: Determination operation, S28: Continue seasoning.

Claims (6)

基板にプラズマ処理を行う処理室と、
前記処理室内のプラズマ発光をモニタリングする受光部と、
前記プラズマ発光を分光し多チャンネルの信号に変換する分光部と、
前記多チャンネルの信号を単数あるいは複数の出力信号に変換し、その出力信号を対象に演算処理を行う演算処理部と、
フィルタベクトルを格納するデータベースと、
前記演算結果を用いて処理室内の状態を判断する判断部と、
前記判断部からの信号によって前記プラズマ処理装置の動作を制御する装置制御部とを有するプラズマ処理装置において、
ウェットクリーニング後に行われるダミー基板を用いたシーズニング処理をする際、
前記演算処理部は、iロット目のj枚目のダミー処理におけるプラズマ発光データを多変量解析して作成した出力信号Pi,j、i−1ロット目のj枚目のダミー処理における出力信号Pi−1,j、これらの差をDi,jとしたとき、
連続処理される複数枚の基板の前記Di,jの平均値AVEiおよび最大値と最小値との差MAXMINiならびに標準偏差σiを算出し、
前記判断部は、算出した前記AVEiおよびMAXMINiならびにσiの値と予め設定された閾値とを比較することによってシーズニング処理の終点を検出することを特徴とするプラズマ処理装置。
A processing chamber for performing plasma processing on the substrate;
A light receiving unit for monitoring plasma emission in the processing chamber;
A spectroscopic unit that splits the plasma emission and converts it into a multi-channel signal;
An arithmetic processing unit that converts the multi-channel signal into a single or a plurality of output signals, and performs arithmetic processing on the output signals;
A database for storing filter vectors;
A determination unit for determining a state in the processing chamber using the calculation result;
In a plasma processing apparatus having an apparatus control unit that controls the operation of the plasma processing apparatus according to a signal from the determination unit,
When performing seasoning using a dummy substrate that is performed after wet cleaning,
The arithmetic processing unit outputs an output signal Pi, j generated by multivariate analysis of plasma emission data in the j-th dummy process of the i-th lot, and an output signal Pi in the j-th dummy process of the (i-1) -th lot. −1, j, and the difference between them is Di, j,
Calculating the average value AVEi of Di, j and the difference MAXMINi and standard deviation σi of the maximum and minimum values of a plurality of substrates to be continuously processed;
The determination unit, a plasma processing apparatus characterized by detecting the end point of the seasoning process by comparing the calculated value of the AVEi and MAXMINi and σi and a predetermined threshold value.
前記判断部は、算出した前記AVEi、MAXMINi、σiの値と予め設定された複数の閾値と比較することで、それぞれの値に対して得点を算出し、その合計の値を予め設定された閾値と比較することによってシーズニングの終点を検出することを特徴とする請求項1項に記載のプラズマ処理装置。  The determination unit calculates a score for each value by comparing the calculated values of AVEi, MAXMINi, and σi with a plurality of preset threshold values, and sets the total value as a preset threshold value. 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein an end point of seasoning is detected by comparing with. 前記出力信号Pi,j及び出力信号Pi−1,jは、ダミー処理中のプラズマ発光データを所定間隔で複数のサンプリングを行い、それらを各々主成分分析を用いて複数の第1主成分得点を算出し、算出した複数の第1主成分得点の平均値Pkであることを特徴とする請求項1項に記載のプラズマ処理装置。  The output signal Pi, j and the output signal Pi-1, j perform a plurality of samplings of plasma emission data during the dummy processing at predetermined intervals, and use the respective principal component analysis to obtain a plurality of first principal component scores. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is an average value Pk of the calculated first principal component scores. 基板にプラズマ処理を行う処理室と、
前記処理室内のプラズマ発光をモニタリングする受光部と、
前記プラズマ発光を分光し多チャンネルの信号に変換する分光部と、
前記多チャンネルの信号を単数あるいは複数の出力信号に変換し、その出力信号を対象に演算処理を行う演算処理部と、
フィルタベクトルを格納したデータベースと、
前記演算結果を用いて処理室内の状態を判断する判断部と、
前記判断部からの信号によって前記プラズマ処理装置の動作を制御する装置制御部とを有するプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法において、
ウェットクリーニング後に行われるダミー基板を用いたシーズニング処理をする際、
前記演算処理部は、iロット目のj枚目のダミー処理におけるプラズマ発光データを多変量解析して作成した出力信号Pi,j、i−1ロット目のj枚目のダミー処理における出力信号Pi−1,j、これらの差をDi,jとしたとき、
連続処理される複数枚の基板の前記Di,jの平均値AVEiおよび最大値と最小値との差MAXMINiならびに標準偏差σiを算出する過程と、
前記算出した前記AVEiおよびMAXMINiならびにσiの値と予め設定された閾値とを比較する過程によって、シーズニング処理の終点を検出することを特徴とするプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法。
A processing chamber for performing plasma processing on the substrate;
A light receiving unit for monitoring plasma emission in the processing chamber;
A spectroscopic unit that splits the plasma emission and converts it into a multi-channel signal;
An arithmetic processing unit that converts the multi-channel signal into a single or a plurality of output signals, and performs arithmetic processing on the output signals;
A database storing filter vectors;
A determination unit for determining a state in the processing chamber using the calculation result;
In a plasma processing method using a plasma processing apparatus having an apparatus control unit that controls an operation of the plasma processing apparatus according to a signal from the determination unit,
When performing seasoning using a dummy substrate that is performed after wet cleaning,
The arithmetic processing unit outputs an output signal Pi, j generated by multivariate analysis of plasma emission data in the j-th dummy process of the i-th lot, and an output signal Pi in the j-th dummy process of the (i-1) -th lot. −1, j, and the difference between them is Di, j,
A process of calculating an average value AVEi of Di, j and a difference MAXMINi and standard deviation σi of the maximum and minimum values of the plurality of substrates to be continuously processed;
The step of comparing the value with a preset threshold of the AVEi and MAXMINi and σi and the calculated plasma processing method using the plasma processing apparatus characterized by detecting the end point of the seasoning process.
基板にプラズマ処理を行う処理室と、
前記処理室内のプラズマ発光をモニタリングする受光部と、
前記プラズマ発光を分光し多チャンネルの信号に変換する分光部と、
前記多チャンネルの信号を単数あるいは複数の出力信号に変換し、その出力信号を対象に演算処理を行う演算処理部と、
フィルタベクトルを格納したデータベースと、
前記演算結果を用いて処理室内の状態を判断する判断部と、
前記判断部からの信号によって前記プラズマ処理装置の動作を制御する装置制御部とを有するプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法において、
ウェットクリーニングの後に真空引きを行う過程と、
真空度が十分か否かを自動的に判断する過程と、
装置異常がないかを自動的に判断する過程と、
ウェットクリーニング後に行われるダミー基板を用いたシーズニング処理をする際、
前記演算処理部は、iロット目のj枚目のダミー処理におけるプラズマ発光データを多変量解析して作成した出力信号Pi,j、i−1ロット目のj枚目のダミー処理における出力信号Pi−1,j、これらの差をDi,jとしたとき、
連続処理される複数枚の基板の前記Di,jの平均値AVEiおよび最大値と最小値との差MAXMINiならびに標準偏差σiを算出する過程と、
前記算出した前記AVEiおよびMAXMINiならびにσiの値と予め設定された閾値とを比較する過程によって、シーズニング処理の終点を検出することを特徴とするプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法。
A processing chamber for performing plasma processing on the substrate;
A light receiving unit for monitoring plasma emission in the processing chamber;
A spectroscopic unit that splits the plasma emission and converts it into a multi-channel signal;
An arithmetic processing unit that converts the multi-channel signal into a single or a plurality of output signals, and performs arithmetic processing on the output signals;
A database storing filter vectors;
A determination unit for determining a state in the processing chamber using the calculation result;
In a plasma processing method using a plasma processing apparatus having an apparatus control unit that controls an operation of the plasma processing apparatus according to a signal from the determination unit,
The process of vacuuming after wet cleaning,
A process of automatically determining whether the degree of vacuum is sufficient,
A process of automatically judging whether there is a device abnormality,
When performing seasoning using a dummy substrate that is performed after wet cleaning,
The arithmetic processing unit outputs an output signal Pi, j generated by multivariate analysis of plasma emission data in the j-th dummy process of the i-th lot, and an output signal Pi in the j-th dummy process of the (i-1) -th lot. −1, j, and the difference between them is Di, j,
A process of calculating an average value AVEi of Di, j and a difference MAXMINi and standard deviation σi of the maximum and minimum values of the plurality of substrates to be continuously processed;
The step of comparing the value with a preset threshold of the AVEi and MAXMINi and σi and the calculated plasma processing method using the plasma processing apparatus characterized by detecting the end point of the seasoning process.
前記出力信号Pi,j及び出力信号Pi−1,jは、ダミー処理中のプラズマ発光データを所定間隔で複数のサンプリングを行い、それらを各々主成分分析を用いて複数の第1主成分得点を算出し、算出した複数の第1主成分得点の平均値Pkであることを特徴とする請求項4または請求項5に記載のプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法。  The output signal Pi, j and the output signal Pi-1, j perform a plurality of samplings of plasma emission data during the dummy processing at predetermined intervals, and use the respective principal component analysis to obtain a plurality of first principal component scores. 6. The plasma processing method using the plasma processing apparatus according to claim 4, wherein the plasma processing apparatus calculates and calculates an average value Pk of a plurality of calculated first principal component scores.
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