JP2007088497A - Process control system, process control method and process processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,例えば半導体デバイスを製造するためのプロセス制御を行うプロセス制御システム、プロセス制御方法およびプロセス処理装置に関する。 The present invention relates to a process control system, a process control method, and a process processing apparatus that perform process control for manufacturing a semiconductor device, for example.
例えば半導体製造工場では,半導体製造を行うプロセスユニットが複数配設される。各プロセスユニットは,例えばエッチング装置などの複数のプロセス装置に被処理体として例えば半導体ウエハ(以下,単に「ウエハ」と称する。)を搬送する搬送装置を設けて構成される。このようなプロセスユニットでは,ウエハを各プロセス装置に搬送させながら,所定の順序でプロセス処理を行うようになっている。一般に,このエッチング装置などのプロセス仕上りを定期的に確認するために,検査用ウエハを用意する。そして検査用ウエハに対して上記プロセス処理を行う。次いでプロセス処理を行った検査用ウエハに対して検査装置によりエッチングレート,面内均一性などを検査する。この検査結果に応じて上記プロセス処理を続行してよいかを判断していた。 For example, in a semiconductor manufacturing factory, a plurality of process units that perform semiconductor manufacturing are arranged. Each process unit is configured by providing, for example, a transfer device for transferring, for example, a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”) as an object to be processed in a plurality of process devices such as an etching device. In such a process unit, the process is performed in a predetermined order while the wafer is transferred to each process apparatus. In general, an inspection wafer is prepared in order to periodically check the process finish of the etching apparatus or the like. Then, the above process is performed on the inspection wafer. Next, the etching rate, in-plane uniformity, etc. are inspected by the inspection apparatus for the inspection wafer subjected to the process processing. It has been determined whether or not to continue the process according to the inspection result.
しかしながら,上記検査装置は,一般に,プロセスユニットの配置された部屋とは別の部屋に集中して配設される。また,このような検査装置には様々なものがあるが,すべての検査用ウエハが必ずしもすべての検査を行うわけではない。ところが,これらの検査装置の使用計画も整理されていないため,検査用ウエハの検査待ちが発生する。また,検査用ウエハにより各プロセス工程ごとにプロセス装置の状態確認を行う場合には,あるプロセス工程で検査が終るまで,別のプロセス工程のプロセス装置へ検査用ウエハを搬送する場合に搬送待ちが発生する。これにより,プロセス処理に時間がかかり,プロセス装置の稼働率を低下させる原因ともなっていた。なお,検査装置がプロセスユニットの配置された部屋とは別の部屋に集中して配設されたものとしては,例えば特許文献1に記載の技術がある。 However, in general, the inspection apparatus is concentrated in a room different from the room in which the process units are arranged. There are various types of such inspection apparatuses, but not all inspection wafers necessarily perform all inspections. However, since the use plan of these inspection apparatuses is not organized, inspection waiting for inspection wafers occurs. In addition, when checking the status of the process apparatus for each process step using the inspection wafer, there is a waiting state when the inspection wafer is transferred to the process apparatus of another process step until the inspection is completed in a certain process step. appear. As a result, the process processing takes time, which causes a reduction in the operating rate of the process device. For example, a technique described in Patent Document 1 is an example in which the inspection apparatus is concentrated in a room different from the room in which the process units are arranged.
また,例えば特許文献2に記載の技術のように通常の製品としての生産用ウエハの生産用搬送経路とは別に,検査用ウエハの検査用搬送系路を設け,検査を行う場合にはこの検査用搬送経路によって検査用ウエハを搬送するものもある。ところが,これでは生産用ウエハの検査を搬送系路が2系統必要となるので,クリーンルームにこれらを設置するエリアも多く必要となり,またウエハの搬送にも時間がかかる。 In addition, for example, as in the technique described in Patent Document 2, an inspection transfer path for an inspection wafer is provided separately from a production transfer path for a production wafer as a normal product. In some cases, the inspection wafer is transferred by a transfer path. However, since this requires two transfer systems for inspection of production wafers, many areas for installing these in the clean room are also required, and it takes time to transfer the wafers.
そこで,本発明は,このような問題に鑑みてなされたもので,その目的とするところは,プロセス処理から検査処理までの時間(サイクルタイム)を短縮しつつ,各プロセス装置の稼働率を向上させることができるプロセス制御システム及びプロセス制御方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and its object is to improve the operating rate of each process apparatus while shortening the time (cycle time) from process processing to inspection processing. The present invention provides a process control system and a process control method that can be performed.
上記課題を解決するために,本発明の第1の観点によれば,工場内の各エリアごとに設けられ,処理結果を予測可能である少なくとも1つのプロセス装置により被処理体に対して行うプロセス処理を制御するプロセス制御システムであって,上記各エリアごとに設けられ,上記各エリア内でプロセス処理される被処理体の計測を行う少なくとも1つの計測装置と,上記各エリアごとに設けられ,上記各エリア内における上記プロセス装置,上記計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置と,上記各エリアごとに設けられ,上記各エリア内における上記プロセス装置,上記計測装置,上記搬送装置を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするプロセス制御システムが提供される。 In order to solve the above-described problem, according to the first aspect of the present invention, a process is performed for an object to be processed by at least one process device provided for each area in a factory and capable of predicting a processing result. A process control system for controlling processing, provided for each of the above-described areas, provided for each of the above-mentioned at least one measuring device for measuring an object to be processed in each of the above-mentioned areas, The process device in each area, a transport device that transports the object to be processed between the devices including the measuring device, and the process device, the measuring device, and the like provided in each area. There is provided a process control system comprising a control device for controlling a transfer device.
上記課題を解決するために,本発明の第2の観点によれば,処理結果を予測可能である少なくとも1つのプロセス装置と,このプロセス装置でプロセス処理される被処理体の計測を行う少なくとも1つの計測装置と,上記プロセス装置及び上記計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置と,上記プロセス装置,上記計測装置,上記搬送装置を制御する制御装置とを各エリアごとに設けたプロセス制御システムにおける上記各エリアの制御装置が行うプロセス制御方法であって,上記プロセス装置によってプロセス処理される被処理体について上記計測装置で計測する工程と,上記計測装置による計測結果に基づいて上記プロセス装置の処理条件を設定する工程とを有することを特徴とするプロセス制御方法が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to a second aspect of the present invention, at least one process device capable of predicting a processing result and at least one for measuring an object to be processed by the process device. For each area, one measuring device, a transport device that transports the object to be processed between the process device and each device including the measuring device, and a control device that controls the process device, the measuring device, and the transport device. A process control method performed by the control device in each area in the provided process control system, based on a process of measuring an object to be processed by the process device with the measurement device and a measurement result of the measurement device And a process control method for setting a processing condition of the process apparatus.
このような第1の観点によるシステム又は第2の観点による方法によれば,工場内のクリーンルームなどにおける各エリア(ベイともいう)ごとに計測装置を設けたことにより,各エリアで必要なときに計測装置で必要な計測を行うことができるので,計測装置による計測待ちや搬送待ちも生じることがなく,またプロセス処理を行ってから計測を行うまでの時間も短縮することができる。このため,プロセス装置の稼働率を向上させることができる。しかも,各エリアで行うプロセス制御に必要な計測機器を計測装置に設ければ足りるので,設備投資のコストを低下させることができる。 According to the system according to the first aspect or the method according to the second aspect, when a measuring device is provided for each area (also referred to as a bay) in a clean room or the like in the factory, when it is necessary in each area Since necessary measurement can be performed by the measuring device, there is no waiting for measurement or waiting by the measuring device, and the time from the process processing to the measurement can be shortened. For this reason, the operating rate of the process device can be improved. In addition, since it is sufficient to provide the measuring apparatus with measuring equipment necessary for process control performed in each area, the cost of capital investment can be reduced.
また,上記第1の観点によるシステム又は第2の観点による方法において,上記制御装置は,上記プロセス装置によってプロセス処理される被処理体について上記計測装置で計測し,その計測結果に基づいて上記プロセス装置の処理条件を設定する如く構成すれば,各エリアごとに,プロセス装置によってプロセス処理を行う製品としての被処理体そのものを計測装置に搬送し,被処理体に形成されたパターンの線幅,膜厚,ドープ量,膜の密度,ストレスなどのプロセス仕上がり,ウエハ内での分布などを計測装置により自動的に計測して,これらが目標仕様内で加工されているかを検査することができる。このため,プロセス処理を行ってから計測を行うまでの時間も短縮することができる。 In the system according to the first aspect or the method according to the second aspect, the control device measures an object to be processed by the process device with the measurement device, and performs the process based on the measurement result. If the processing conditions of the apparatus are set, the object to be processed as a product to be processed by the process apparatus is transported to the measuring apparatus for each area, and the line width of the pattern formed on the object to be processed, Process finishes such as film thickness, doping amount, film density, and stress, distribution within the wafer, etc. can be automatically measured by a measuring device to inspect whether these are processed within the target specification. For this reason, the time from the process processing to the measurement can also be shortened.
また,上記第1の観点によるシステム又は第2の観点による方法において,上記制御装置は,少なくとも上記プロセス装置によるプロセス処理後に上記被処理体を上記搬送装置により上記計測装置に搬送し,上記計測装置による少なくともプロセス処理後の計測結果に基づいて得られた被処理体の処理結果の実測値と処理結果の目標値とを比較して,上記実測値と上記目標値の誤差が所定値以上であると判断した場合は,その誤差に応じて上記プロセス装置の処理条件を設定し直すようにしてもよい。なお,上記計測は,例えばプロセス処理後のみならず,プロセス処理前後に行ってもよい。 In the system according to the first aspect or the method according to the second aspect, the control device transports the object to be processed to the measuring device by the transport device after at least process processing by the process device, and the measuring device. The measured value of the processing result of the object to be processed obtained based on at least the measurement result after the process processing by means of is compared with the target value of the processing result, and the error between the measured value and the target value is equal to or greater than a predetermined value If it is determined, the processing conditions of the process apparatus may be reset according to the error. Note that the above measurement may be performed not only after the process processing but also before and after the process processing.
また,少なくとも上記プロセス装置によるプロセス処理後に上記被処理体を上記搬送装置により上記計測装置に搬送し,上記計測装置による少なくともプロセス処理後の計測結果に基づいて得られた被処理体の処理結果の実測値と処理結果の目標値とを比較し,上記実測値と上記目標値の誤差の変動の状況を観測してその傾向を予測し,上記誤差が所定値を越える前に,その誤差変動の傾向に応じて,上記プロセス装置の処理条件を変更するようにしてもよい。なお,この場合の計測も,例えばプロセス処理後のみならず,プロセス処理前後に行ってもよい。 Further, at least after the process processing by the process device, the object to be processed is transferred to the measuring device by the transfer device, and the processing result of the object to be processed obtained based on the measurement result at least after the process processing by the measuring device is obtained. Compare the measured value with the target value of the processing result, observe the fluctuation situation of the error between the measured value and the target value, predict the trend, and before the error exceeds the predetermined value, The processing conditions of the process device may be changed according to the tendency. Note that the measurement in this case may be performed not only after the process processing but also before and after the process processing.
このように構成すれば,目標値からの誤差が大きい場合にはその誤差を補正するようにプロセス条件を調整することができる。このような補正が可能であるため,被処理体にばらつきがあったり,プロセス装置の状態が若干変化するようなことがあったりしても,常に最適な処理条件を設定でき,厳しい設計仕様を満足するプロセス処理を行うことができる。また,製品としての被処理体を1枚ごとに計測装置により計測しつつ,プロセス処理を行うこともでき,所定ロットだけの計測や全枚数のウエハを計測することもできるので,各エリアごとに適切なプロセス条件を設定することができる。このように自動的にプロセス条件を設定できるので,プロセス装置の稼働率を向上させることができる。 With this configuration, when the error from the target value is large, the process conditions can be adjusted so as to correct the error. Because such corrections are possible, even if the workpieces vary or the state of the process equipment changes slightly, the optimum processing conditions can always be set, and strict design specifications can be achieved. Satisfactory process processing can be performed. In addition, it is possible to perform process processing while measuring the processed object as a product one by one with a measuring device, and it is possible to measure only a predetermined lot or all the number of wafers. Appropriate process conditions can be set. Since the process conditions can be automatically set in this way, the operation rate of the process device can be improved.
また,上記第1の観点によるシステム又は第2の観点による方法において,上記計測装置は,自機(自計測装置)に異常があるか否かを診断する自己診断手段を設け,上記制御装置は,上記処理結果の実測値と目標値の誤差が所定値以上であると判断した場合に,上記計測装置の自己診断手段により自己診断を行わせ,その自己診断の結果に基づいて上記計測装置に異常がないと判断した場合にのみ,上記プロセス装置の処理条件を設定し直す如く構成すれば,計測装置に異常があっても,その影響をプロセス制御に与えることを防止できるので,正確な制御を行うことができる。 Further, in the system according to the first aspect or the method according to the second aspect, the measuring device is provided with self-diagnosis means for diagnosing whether there is an abnormality in the own device (self-measuring device), and the control device includes: , When it is determined that the error between the measured value and the target value of the processing result is greater than or equal to a predetermined value, the self-diagnosis means of the measuring device performs self-diagnosis, and the measuring device is caused to perform based on the self-diagnosis If it is configured so that the processing conditions of the above process equipment are reset only when it is determined that there is no abnormality, even if there is an abnormality in the measurement equipment, the effect can be prevented from affecting process control. It can be performed.
また,上記第1の観点によるシステム又は第2の観点による方法において,上記上記制御装置は,上記プロセス装置による運転データ及び処理結果データに基づいて多変量解析を行うことにより上記運転データと上記処理結果データの相関関係を求め,この相関関係に基づいて相関関係を得た被処理体以外の被処理体を処理した時の運転データを用いて処理結果の予測値を求める如く構成すれば,各エリアごとに,少数の試料を処理して得られる少数の運転データ及び処理結果データを収集するだけで相関関係(モデル式)を求めることができ,その後は被処理体を処理した時の運転データを予測式に当てはめるだけで被処理体の処理結果を簡単且つ高精度に予測することができる。 Further, in the system according to the first aspect or the method according to the second aspect, the control device performs the multivariate analysis based on the operation data and the processing result data by the process device, thereby performing the operation data and the processing. If the configuration is such that the correlation of the result data is obtained, and the predicted value of the processing result is obtained using the operation data when the object to be processed other than the object to be processed is obtained based on this correlation, Correlation (model equation) can be obtained simply by collecting a small number of operation data and processing result data obtained by processing a small number of samples for each area, and then the operation data when the workpiece is processed Is simply applied to the prediction formula, the processing result of the object to be processed can be predicted easily and with high accuracy.
また,上記第1の観点によるシステム又は第2の観点による方法において,上記制御装置は,少なくとも上記プロセス装置によるプロセス処理後に上記被処理体を上記搬送装置により上記計測装置に搬送し,上記計測装置による少なくともプロセス処理後の計測結果に基づいて得られた被処理体の処理結果の実測値と上記予測値とを比較して,上記実測値と上記予測値との誤差が所定値以上であると判断した場合に上記相関関係を生成し直す如く構成すれば,一度,上記相関関係(モデル式)を求めた後であっても,ウエハの処理結果が予測値よりも大きく外れてしまう場合には,相関関係(モデル式)を自動的に生成し直して更新するため,常に予測精度を高く保つことができる。 In the system according to the first aspect or the method according to the second aspect, the control device transports the object to be processed to the measuring device by the transport device after at least process processing by the process device, and the measuring device. The measured value of the processing result of the object to be processed obtained based on at least the measurement result after the process processing according to is compared with the predicted value, and the error between the measured value and the predicted value is equal to or greater than a predetermined value. If the above correlation is generated again when the judgment is made, even if the correlation (model equation) is once obtained, the wafer processing result may be greatly deviated from the predicted value. Since the correlation (model formula) is automatically generated and updated, the prediction accuracy can always be kept high.
また,上記第1の観点によるシステム又は第2の観点による方法において,上記計測装置は,自機に異常があるか否かを診断する自己診断手段を設け,上記制御装置は,上記処理結果の実測値と予測値の誤差が所定値以上であると判断した場合に,上記計測装置の自己診断手段に自己診断を行わせ,自己診断の結果に基づいて上記計測装置に異常がないと判断した場合にのみ,上記相関関係を生成し直す如く構成すれば,計測装置に異常があっても,その影響を相関関係(モデル式)に与えることを防止できるので,正確な予測を行うことができる。なお,上記第1の観点によればシステム又は第2の観点によれば方法において,多変量解析としてPLS法を用いてもよい。 In the system according to the first aspect or the method according to the second aspect, the measuring device is provided with self-diagnosis means for diagnosing whether or not there is an abnormality in the own device, and the control device When it is determined that the error between the measured value and the predicted value is greater than or equal to a predetermined value, the self-diagnosis means of the measuring device performs self-diagnosis, and it is determined that the measuring device is normal based on the self-diagnosis In such a case, if the above correlation is regenerated, even if there is an abnormality in the measurement device, it is possible to prevent the influence from being given to the correlation (model equation), so accurate prediction can be performed. . In the system according to the first aspect or the method according to the second aspect, the PLS method may be used as multivariate analysis.
上記課題を解決するために,本発明の第3の観点によれば,工場内の各エリアごとに設けられ,少なくとも1つのプロセス装置により被処理体に対して行うプロセス処理を制御するプロセス制御システムであって,上記各プロセス装置はそれそれ,被処理体をプロセス処理するための処理室と,この処理室において被処理体をプロセス処理する前後又はプロセス処理する前若しくは後のいずれかに,その被処理体の計測処理を実行する計測ユニットと,被処理体を少なくとも上記処理室と上記計測ユニットとの間で搬送可能な装置内搬送手段とを設け,上記各エリアごとに設けられ,上記各エリア内でプロセス処理される被処理体の計測処理を実行可能な少なくとも1つの計測装置と,上記各エリアごとに設けられ,上記各エリア内における上記プロセス装置,上記計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置と,上記各エリアごとに設けられ,上記各エリア内における上記プロセス装置,上記計測装置,上記搬送装置を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするプロセス制御システムが提供される。 In order to solve the above-described problems, according to a third aspect of the present invention, a process control system is provided for each area in a factory and controls process processing performed on an object to be processed by at least one process device. Each of the above-described process apparatuses has a processing chamber for processing the object to be processed, and either before or after processing the object to be processed in the processing chamber, or before or after the processing. A measurement unit that performs measurement processing of the object to be processed; and an in-apparatus transport unit that can transport the object to be processed between at least the processing chamber and the measurement unit. At least one measuring device capable of executing measurement processing of an object to be processed in the area, and provided in each area, The process device, a transport device for transporting the object to be processed between the devices including the measurement device, and the process device, the measurement device, and the transport device provided in each area are provided for each area. A process control system comprising a control device is provided.
上記課題を解決するために,本発明の第4の観点によれば,少なくとも1つのプロセス装置と,上記各プロセス装置に設けられた少なくとも1つの計測ユニットと,上記プロセス装置でプロセス処理される被処理体の計測処理を実行可能な少なくとも1つの計測装置と,上記プロセス装置と上記計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置と,上記プロセス装置及び上記計測装置及び上記搬送装置を制御する制御装置とを各エリアごとに設けたプロセス制御システムにおける上記各エリアの制御装置が行うプロセス制御方法であって,上記プロセス装置によりプロセス処理される被処理体が上記計測ユニットで計測処理される工程と,上記計測ユニットによる計測結果に基づいて上記プロセス装置の処理条件が設定される工程と,上記計測ユニットのメンテナンス時には,被処理体が上記搬送装置により上記計測装置に搬送されて,上記計測装置により計測処理され,その計測結果に基づいて上記プロセス装置の処理条件が設定される工程とを有することを特徴とするプロセス制御方法が提供される。 In order to solve the above problems, according to a fourth aspect of the present invention, at least one process device, at least one measurement unit provided in each of the process devices, and an object to be processed by the process device. At least one measuring device capable of executing measurement processing of a processing object, a transporting device that transports an object to be processed between the process device and each device including the measuring device, the process device, the measuring device, and the transporting device A process control method performed by the control device for each area in a process control system provided for each area with a control device for controlling the object, wherein an object to be processed by the process device is measured by the measurement unit. A process in which processing conditions of the process device are set based on a measurement result by the measurement unit, During maintenance of the measurement unit, a process is performed in which the object to be processed is transported to the measurement device by the transport device, measured by the measurement device, and processing conditions of the process device are set based on the measurement result. A process control method is provided.
このような第3の観点によるシステム又は第4の観点による方法によれば,工場内のクリーンルームなどにおける各エリア(ベイともいう)ごとに計測装置を設けるとともに,各プロセス装置ごとについてもそれぞれ計測ユニットを設けることにより,通常は各プロセス装置ごとにそのプロセス装置内で必要な計測処理を行い,計測ユニットが故障やメンテナンスなどにより使用できない場合に,計測ユニットの代りに計測装置を使用することができる。このため,計測ユニットは使用できないが,ウエハのプロセス処理は行うことができる場合に,そのプロセス装置全体が使用できなくなることを防止することができる。これにより,各エリア内におけるウエハ処理のサイクルタイムを短くすることができると共に各エリア内の稼働率の低下及び製造キャパシティの低下を極力抑えることができる。 According to the system according to the third aspect or the method according to the fourth aspect, a measurement device is provided for each area (also referred to as a bay) in a clean room or the like in a factory, and a measurement unit is provided for each process device. In general, necessary measurement processing is performed in each process device for each process device, and the measurement device can be used instead of the measurement unit when the measurement unit cannot be used due to failure or maintenance. . For this reason, although the measurement unit cannot be used, it is possible to prevent the entire process apparatus from being unusable when the wafer can be processed. As a result, the cycle time of wafer processing in each area can be shortened, and a reduction in operating rate and a reduction in manufacturing capacity in each area can be suppressed as much as possible.
また,上記第3の観点によるシステム又は第4の観点による方法において,上記計測装置は,上記プロセス装置の計測ユニットに対する基準機として,上記計測ユニットによる計測結果と上記計測装置による計測結果とのずれがないか又はそのずれが許容範囲内であることを定期的に確認するようにしてもよい。これにより,各エリア内の各プロセス装置の計測ユニットにおける計測結果のばらつきを防止することができる。 Further, in the system according to the third aspect or the method according to the fourth aspect, the measurement device serves as a reference machine for the measurement unit of the process device, and a difference between the measurement result by the measurement unit and the measurement result by the measurement device. It may be periodically confirmed that there is no error or the deviation is within an allowable range. Thereby, it is possible to prevent variations in measurement results in the measurement units of the process devices in each area.
また,上記第3の観点によるシステム又は第4の観点による方法において,上記計測装置は,上記プロセス装置の計測ユニットが実行する計測処理に必要な計測処理情報を作成するために用い,上記計測ユニットは,上記計測処理情報に基づいて計測処理を行うようにしてもよい。これにより,各エリア内の各プロセス装置の計測ユニットは常にデバイスなどの生産のために稼働できる状態にしておくことができる。従って,各エリア内の製造キャパシティに影響を与えないようにすることができる。 In the system according to the third aspect or the method according to the fourth aspect, the measurement device is used to create measurement processing information necessary for measurement processing executed by the measurement unit of the process device. May perform measurement processing based on the measurement processing information. As a result, the measurement unit of each process device in each area can always be in an operational state for the production of devices and the like. Therefore, it is possible to prevent the production capacity in each area from being affected.
上記第3の観点によるシステム又は第4の観点による方法において,上記計測処理情報としては,例えば上記被処理体上に計測箇所を特定するための座標を設定するための座標情報,上記被処理体上の膜の膜厚,上記被処理体上の堆積物,上記被処理体上に形成されたパターンの幅,上記被処理体上の欠陥,上記被処理体上に形成されたパターンのオーバーレイなどが挙げられる。 In the system according to the third aspect or the method according to the fourth aspect, as the measurement processing information, for example, coordinate information for setting coordinates for specifying a measurement location on the object to be processed, the object to be processed The film thickness of the upper film, the deposit on the object to be processed, the width of the pattern formed on the object to be processed, the defect on the object to be processed, the overlay of the pattern formed on the object to be processed, etc. Is mentioned.
上記課題を解決するために,本発明の第5の観点によれば,工場内の各エリアごとに設けられ,2つ以上の異なる種類のプロセス装置により被処理体に対して行うプロセス処理を制御するプロセス制御システムであって,上記各エリアごとに設けられ,上記各エリア内でプロセス処理される被処理体の計測を行う少なくとも1つの計測装置と,上記各エリアごとに設けられ,上記各エリア内における上記プロセス装置,上記計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置と,上記各エリアごとに設けられ,上記各エリア内における上記プロセス装置,上記計測装置,上記搬送装置を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするプロセス制御システムが提供される。これによれば,同じ種類のプロセス装置に対してのみならず,異なる種類のプロセス装置に対しても,各プロセス装置に応じた処理条件などのデータをやり取りすることができる。 In order to solve the above-described problems, according to a fifth aspect of the present invention, process processing performed on an object to be processed by two or more different types of process devices provided for each area in a factory is controlled. A process control system that is provided for each of the areas and that measures at least one measuring device for measuring the object to be processed in each of the areas; and for each of the areas, The process device, the transfer device for transferring the object to be processed between the devices including the measurement device, and the process device, the measurement device, and the transfer device provided in each area. A process control system including a control device for controlling is provided. According to this, it is possible to exchange data such as processing conditions according to each process device not only for the same type of process device but also for different types of process devices.
上記課題を解決するために,本発明の第6の観点によれば,工場内の各エリアごとに設けられ,少なくとも1つのプロセス装置により被処理体に対して行うプロセス処理を制御するプロセス制御システムであって,上記各プロセス装置はそれそれ,被処理体をプロセス処理するための処理室と,この処理室において被処理体をプロセス処理する前後又はプロセス処理する前若しくは後のいずれかに,その被処理体の計測処理を実行する計測ユニットと,被処理体を少なくとも上記処理室と上記計測ユニットとの間で搬送可能な装置内搬送手段とを設け,上記各エリアごとに設けられ,上記各エリア内でプロセス処理される被処理体の計測処理を実行可能な少なくとも1つの計測装置と,上記各エリアごとに設けられ,上記各エリア内における上記プロセス装置,上記計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置と,上記各エリアごとに設けられ,上記各エリア内における上記プロセス装置,上記計測装置,上記搬送装置を制御する制御装置とを備え,上記制御装置は,あるプロセス装置の計測ユニットが使用できない場合に,そのプロセス装置で実行するプロセス処理のための被処理体の計測を他のプロセス装置の計測ユニットで行うように,上記プロセス装置,上記計測装置,上記搬送装置を制御することを特徴とするプロセス制御システムが提供される。これにより,各エリア内におけるウエハ処理のサイクルタイムを短くすることができると共に各エリア内の稼働率の低下及び製造キャパシティの低下を極力抑えることができる。 In order to solve the above problems, according to a sixth aspect of the present invention, a process control system is provided for each area in a factory, and controls a process performed on a workpiece by at least one process device. Each of the above-described process apparatuses has a processing chamber for processing the object to be processed, and either before or after processing the object to be processed in the processing chamber, or before or after the processing. A measurement unit that performs measurement processing of the object to be processed; and an in-apparatus transport unit that can transport the object to be processed between at least the processing chamber and the measurement unit. At least one measuring device capable of executing measurement processing of an object to be processed in the area, and provided in each area, The process device, a transport device for transporting the object to be processed between the devices including the measurement device, and the process device, the measurement device, and the transport device provided in each area are provided for each area. A control device, and when the measurement unit of a certain process device cannot be used, the control device performs measurement of an object to be processed for process processing executed by the process device with a measurement unit of another process device. In addition, a process control system is provided that controls the process device, the measurement device, and the transfer device. As a result, the cycle time of wafer processing in each area can be shortened, and a reduction in operating rate and a reduction in manufacturing capacity in each area can be suppressed as much as possible.
上記課題を解決するために,本発明の第7の観点によれば,被処理体に対してプラズマエッチング処理を行うプロセス処理装置であって,被処理体をプラズマエッチング処理するための処理室と,上記処理室において被処理体をプラズマエッチング処理する前後又はプラズマエッチング処理する前若しくは後のいずれかに,その被処理体の計測処理を実行する計測ユニットと,被処理体を少なくとも上記処理室と上記計測ユニットとの間で搬送可能な装置内搬送手段と,を備え,上記装置内搬送手段は,少なくとも上記処理室にてプラズマエッチング処理した後の被処理体を上記計測ユニットに搬送し,上記計測ユニットは,少なくともプラズマエッチング処理後の被処理体を計測し,計測結果を,ネットワークを介して接続された制御装置に送信することにより,送信された計測結果に基づいて得られた被処理体の処理結果の実測値と処理結果の目標値とを制御装置に比較させ,比較の結果,上記実測値と上記目標値の誤差が所定値以上であると判断された場合は,その誤差に応じて上記プロセス処理装置の処理条件を制御装置により設定し直させ,上記処理室は,上記設定し直させた処理条件に基づき被処理体をプラズマエッチング処理することを特徴とするプロセス処理装置が提供される。 In order to solve the above problems, according to a seventh aspect of the present invention, there is provided a process processing apparatus for performing a plasma etching process on a target object, a processing chamber for performing a plasma etching process on the target object, , A measurement unit for performing measurement processing of the object to be processed, either before or after performing plasma etching on the object to be processed in the processing chamber, or before or after plasma etching, and at least the processing chamber with the object to be processed An in-apparatus transport means capable of transporting to and from the measurement unit, wherein the in-apparatus transport means transports the object to be processed after at least the plasma etching process in the processing chamber to the measurement unit, and The measurement unit measures at least the object to be processed after the plasma etching process, and the measurement result is connected to a control device connected via a network. By transmitting, the control device compares the measured value of the processing result of the target object obtained based on the transmitted measurement result and the target value of the processing result, and as a result of the comparison, the actual value and the target value are compared. Is determined to be greater than or equal to a predetermined value, the processing conditions of the process processing device are reset by the control device according to the error, and the processing chamber is set to the reset processing conditions. There is provided a process processing apparatus characterized in that an object to be processed is plasma-etched.
上記計測ユニットは,ネットワークを介して接続され,上記計測ユニットに対する基準機として機能する上記計測装置と同じ計測対象を計測するようにしてもよい。 The measurement unit may be connected via a network and measure the same measurement object as the measurement apparatus that functions as a reference machine for the measurement unit.
上記計測ユニットは,上記計測装置による計測結果と自己の計測結果とのずれがないか又はそのずれが許容範囲内であるかを上記計測装置に定期的に確認させてもよい。 The measurement unit may cause the measurement device to periodically check whether there is a deviation between the measurement result of the measurement device and its own measurement result or whether the deviation is within an allowable range.
上記計測ユニットは,上記ずれが許容範囲外であると確認された場合,それを警告するようにしてもよい。 The measurement unit may warn when it is confirmed that the deviation is out of the allowable range.
上記計測装置および上記計測ユニットの計測対象は,上記被処理体上の膜の膜厚であってもよい。このとき、上記計測装置および上記計測ユニットの計測結果のずれの許容範囲は,0.2nm以下であればよい。 The measurement target of the measurement apparatus and the measurement unit may be the film thickness of the film on the object to be processed. At this time, the allowable range of deviation of the measurement results of the measurement device and the measurement unit may be 0.2 nm or less.
上記計測装置および上記計測ユニットの計測対象は,上記被処理体上の堆積物であってもよい。このとき、上記計測装置および上記計測ユニットの計測結果のずれの許容範囲は,粒径が0.15μm以上の堆積物のカウント数の誤差が10%以内であればよい。 The measurement object of the measurement device and the measurement unit may be a deposit on the object to be processed. At this time, the allowable range of deviation of the measurement results of the measurement device and the measurement unit may be that the error in the count number of deposits having a particle size of 0.15 μm or more is within 10%.
上記計測装置および上記計測ユニットの計測対象は,上記被処理体上に形成されたパターンの幅であってもよい。このとき、上記計測装置および上記計測ユニットの計測結果のずれの許容範囲は,上記パターンの幅に対して27.5%以下であればよい。 The measurement target of the measurement apparatus and the measurement unit may be a width of a pattern formed on the object to be processed. At this time, the allowable range of deviation of the measurement results of the measurement apparatus and the measurement unit may be 27.5% or less with respect to the width of the pattern.
上記計測装置および上記計測ユニットの計測対象は,上記被処理体上の欠陥であってもよく、上記被処理体上に形成されたパターンのオーバーレイであってもよい。 The measurement object of the measurement apparatus and the measurement unit may be a defect on the object to be processed, or may be an overlay of a pattern formed on the object to be processed.
上記計測ユニットは,上記計測ユニットが実行する計測処理に必要な計測処理情報を上記計測装置に作成させ,作成させた上記計測処理情報に基づいて計測処理を行うようにしてもよい。 The measurement unit may cause the measurement device to create measurement process information necessary for the measurement process executed by the measurement unit, and perform the measurement process based on the created measurement process information.
上記計測処理情報は,少なくとも被処理体上に計測箇所を特定するための座標を設定するための座標情報,画像の認識を行うデジタル画像処理の手順を示した画像認識条件または計測対象の基準となる目標値の情報を示した被処理体の測定基準情報の少なくともいずれかを含んでいてもよい。 The measurement processing information includes at least coordinate information for setting coordinates for specifying a measurement location on the object to be processed, an image recognition condition indicating a digital image processing procedure for image recognition, or a measurement target reference. May include at least one of the measurement reference information of the target object indicating the target value information.
上記計測処理情報は,少なくとも被処理体上に計測箇所を特定するための座標を設定するための座標情報,画像の認識を行うデジタル画像処理の手順を示した画像認識条件または計測対象の基準となる目標値の情報を示した被処理体の測定基準情報の少なくともいずれかを含む。 The measurement processing information includes at least coordinate information for setting coordinates for specifying a measurement location on the object to be processed, an image recognition condition indicating a digital image processing procedure for image recognition, or a measurement target reference. At least one of the measurement reference information of the target object indicating the target value information.
上記プラズマエッチング処理には,複数種類のエッチングガスが使用されてもよい。 A plurality of types of etching gases may be used for the plasma etching process.
上記設定し直させるプロセス処理装置の処理条件は,複数種類のエッチングガス比であってもよい。 The processing conditions of the process processing apparatus to be reset may be a plurality of types of etching gas ratios.
上記処理体上に形成されたパターンの幅は,有機系反射防止膜のパターン幅であってもよい。 The width of the pattern formed on the treatment body may be the pattern width of the organic antireflection film.
上記複数種類のエッチングガスには,少なくともCF4ガスおよびO2ガスが含まれていてもよい。 The plurality of types of etching gases may contain at least CF 4 gas and O 2 gas.
上記複数種類のエッチングガス比は,O2/(CF4+O2)であってもよい。 The plurality of types of etching gas ratios may be O 2 / (CF 4 + O 2 ).
上記計測ユニットは,自己が通常稼働している場合,被処理体を上記計測装置に搬送しないように制御装置を制御させるようにしてもよい。 The measurement unit may control the control device so that the object to be processed is not conveyed to the measurement device when the measurement unit is normally operating.
上記計測ユニットは,自己が通常稼働していない場合,上記計測ユニットの代わりに上記計測装置が被処理体の計測対象を計測するように制御装置を制御させるようにしてもよい。 When the measurement unit is not normally operated, the control device may be controlled so that the measurement device measures the measurement target of the object to be processed instead of the measurement unit.
上記計測ユニットは,上記計測結果を制御装置に送信することにより,上記プロセス処理装置のプラズマエッチング処理の安定度を判定させ,上記安定度と被処理体により製造されるデバイスの管理目標範囲または上記プロセス処理装置の稼働状況とに基づいて,プラズマエッチング処理の前後における計測対象とすべき被処理体の枚数,被処理体の計測箇所の数の最適値を算出させ,算出させた最適値に基づいて計測処理を行うようにしてもよい。 The measurement unit determines the stability of the plasma etching process of the process processing device by transmitting the measurement result to the control device, and the management target range of the device manufactured by the stability and the object to be processed or the above Based on the operation status of the process processing apparatus, the optimum value of the number of workpieces to be measured and the number of measurement points of the workpiece to be measured before and after the plasma etching process is calculated, and based on the calculated optimum values Then, the measurement process may be performed.
上記プロセス処理装置による運転データ及び処理結果データに基づいて多変量解析を行うことにより上記運転データと上記処理結果データの相関関係を求め,この相関関係に基づいて相関関係を得た被処理体以外の被処理体を処理した時の運転データを用いて処理結果の予測値を求める多変量解析手段をさらに備えていてもよい。 A correlation between the operation data and the processing result data is obtained by performing multivariate analysis based on the operation data and the processing result data by the process processing device, and the object other than the target object that has obtained the correlation based on the correlation Multivariate analysis means for obtaining a predicted value of the processing result using the operation data when the object to be processed is processed may be further provided.
上記計測ユニットは,少なくとも上記プラズマエッチング処理後に上記被処理体を計測し、その計測結果に基づいて上記多変量解析手段による解析によって得られた被処理体の処理結果の実測値と上記予測値とを制御装置に比較させ,上記実測値と上記予測値との誤差が所定値以上であると判断された場合に上記相関関係を制御装置に生成し直させるようにしてもよい。 The measurement unit measures the object to be processed at least after the plasma etching process, and based on the measurement result, the measured value of the object to be processed obtained by the analysis by the multivariate analysis means and the predicted value To the control device, and when the error between the measured value and the predicted value is determined to be greater than or equal to a predetermined value, the control device may regenerate the correlation.
上記多変量解析手段は、上記多変量解析としてPLS法を用いてもよい。 The multivariate analysis means may use a PLS method as the multivariate analysis.
上記運転データは、上記プロセス処理装置内に供給するガス流量の実測データ、上記プロセス処理装置内の上部電極温度、上記プロセス処理装置内の下部電極温度、上記プロセス処理装置の壁面温度、APCバルブによるAPC開度、静電チャックの印加電流、静電チャックの印加電圧、マスフローコントローラにより検出される伝熱ガスのガス流量、圧力計により検出される伝熱ガスのガス圧力、整合器の可変コンデンサのポジション、高周波電力供給ラインと接地間の電圧、VIプローブにより検出される基本波および高調波の高周波電圧、VIプローブにより検出される基本波および高調波の高周波電流、VIプローブにより検出される基本波および高調波の高周波位相、VIプローブにより検出される基本波および高調波のインピーダンス、高周波電力の進行波および反射波、高周波電力の印加積算時間、プラズマ発光を検出する光学計測器により検知される特定の波長範囲の発光スペクトルの少なくともいずれかであってもよい。 The operation data includes measured data of gas flow rate supplied to the process processing apparatus, upper electrode temperature in the process processing apparatus, lower electrode temperature in the process processing apparatus, wall surface temperature of the process processing apparatus, and APC valve. APC opening, electrostatic chuck applied current, electrostatic chuck applied voltage, gas flow rate of heat transfer gas detected by mass flow controller, gas pressure of heat transfer gas detected by pressure gauge, variable capacitor of matching unit Position, voltage between high frequency power supply line and ground, fundamental and harmonic high frequency voltage detected by VI probe, fundamental and harmonic high frequency current detected by VI probe, fundamental wave detected by VI probe And harmonic high frequency phase, fundamental and harmonic impedance detected by VI probe Nsu, traveling wave and the reflected wave of the high frequency power, application integration time of high-frequency power may be at least one of the emission spectrum of a particular wavelength range to be detected by an optical measuring device for detecting a plasma emission.
上記高周波電力の印加積算時間は、上記プロセス処理装置のメンテナンスを行う毎にゼロにリセットされるようにしてもよい。 The application integration time of the high-frequency power may be reset to zero every time the process processing apparatus is maintained.
上記処理結果データは、被処理体上に形成されたパターンの幅であってもよい。 The processing result data may be a width of a pattern formed on the object to be processed.
このとき、上記処理体上に形成されたパターンの幅は、有機系反射防止膜のパターンの幅であってもよい。 At this time, the width of the pattern formed on the processing body may be the width of the pattern of the organic antireflection film.
上記プロセス処理装置は、工場内の各エリアに複数設けられ、一列または放射状のいずれかの状態にて配設されていてもよい。 A plurality of the above-described process processing apparatuses may be provided in each area in the factory, and may be arranged in a single row or in a radial state.
本発明によれば,プロセス処理から検査処理までの時間(サイクルタイム)を短縮しつつ,各プロセス装置の稼働率を向上させることができるプロセス制御システム及びプロセス処理方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the process control system and process processing method which can improve the operation rate of each process apparatus can be provided, shortening the time (cycle time) from process processing to inspection processing.
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
先ず,第1の実施形態では,プロセス制御システムとして半導体装置の製造プロセスを制御するものを例に挙げて説明する。図1に,プロセス制御システムの全体の概略構成を示す。プロセス制御システム100は,例えば半導体製造工場のクリーンルームに設けられる。
First, in the first embodiment, a process control system that controls a semiconductor device manufacturing process will be described as an example. FIG. 1 shows an overall schematic configuration of the process control system. The
クリーンルーム内は,複数のエリア(ここでは「ベイ」と称する。)110(110A,110B…)に分けられている。ベイは半導体装置の製造工程に応じた数だけ設けられる。 The clean room is divided into a plurality of areas (herein referred to as “bays”) 110 (110A, 110B...). There are as many bays as there are semiconductor device manufacturing processes.
各ベイ110(110A,110B…)には,ウエハをプロセス処理する複数のプロセス装置120(120A,120B…),122(122A,122B…),124(124A,124B…)…が配設されている。プロセス装置120,122,124…は,例えばエッチング装置,CVD(Chemical vapor deposition:化学気相成長法)装置,コータデベロッパ,洗浄装置,CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨)装置,PVD(Physical Vapor Deposition:物理気相成長法)装置,露光装置,イオンインプランタなどがある。なお,以下において,プロセス装置120は,特に区別しない場合には,ベイ110内のプロセス装置120,122,124…を示す。
In each bay 110 (110A, 110B...), A plurality of process devices 120 (120A, 120B...), 122 (122A, 122B...), 124 (124A, 124B...). Yes. The process devices 120, 122, 124,... Are, for example, an etching device, a CVD (Chemical Vapor Deposition) device, a coater developer, a cleaning device, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) device, a PVD (PVD). Physical vapor deposition (physical vapor deposition) equipment, exposure equipment, ion implanter, etc. In the following, the process devices 120 indicate the process devices 120, 122, 124... In the
各ベイ110には,それぞれのベイ110内でプロセス処理されるウエハを計測する少なくとも1つの計測装置130が配設されている。計測装置130によるウエハの計測は,ウエハをプロセス処理する前後に行ってもよく,プロセス処理する前若しくは後のいずれかに行ってもよい。計測装置としては,例えば膜厚装置,ODP(Optical Digital Profiler),FTIRなどがある。なお,各ベイ110には,複数の計測装置130を設けてもよい。計測装置130には自機(自計測装置)の構成回路に異常がないか否かを自己診断する自己診断手段の1例としての自己診断部132を設けてもよい。
Each
各ベイ110には,搬送装置が設けられている。搬送装置は,例えば各ベイ110に設けられたベイ搬送路140(140A,140B…)を備える。ベイ搬送路140は,各ベイ110内に配設された各プロセス装置120の間又はプロセス装置120と計測装置130との間でウエハを搬送する搬送路である。ベイ搬送路140は,それぞれベイ110間の搬送路を構成する主搬送路142に接続している。搬送装置を例えばOHT(Overhead Hoist Transport),AGV(Automatic Guided Vehicle)などで構成する。この場合,上記搬送路140,142をレールで構成し,このレールでガイドされる走行車により例えばFOUPやウエハカセットなどのキャリアにウエハを保持させた状態で搬送するようにしてもよい。
Each
各ベイ110には,各ベイ110内における各プロセス装置120,122,124,計測装置130,搬送装置の各装置を制御する制御装置の1例としてのプロセス制御装置150が配設されている。各ベイ110(110A,110B…)内において,プロセス制御装置150(150A,150B…),各プロセス装置120(120A,120B…),122(122A,122B…),124(124A,124B…),計測装置130(130A,130B…),搬送装置はそれぞれネットワーク152(152A,152B…)を介して接続されており,プロセス制御装置150,各プロセス装置120…,計測装置130,搬送装置はそれぞれ上記ネットワーク152を介してデータや信号のやり取りを行うことができるようになっている。
Each
プロセス制御装置150は,例えばプロセス装置120によってプロセス処理されるウエハについて計測装置130で計測し,その計測結果に基づいてプロセス装置120の処理条件を設定する。具体的には計測装置130による計測結果に基づいてプロセス処理の結果についてモデル式を生成する際の処理条件を決定するようにしてもよい。プロセス装置120が行う処理の具体例の詳細は後述する。
The
上記プロセス制御装置150は,例えばCPU(Central Processing Unit ),各回路を制御するプログラムが格納されているROM(Read Only Memory),CPUがROM(Read
Only Memory)から必要に応じて読出したプログラムを展開して記憶するメモリ領域などを設けたRAM(Random Access Memory)を備えたマイクロプロセッサを備える。また,ハードディスク装置などの記録手段,キーボードなどの入力手段,ディスプレイなどの表示手段,異常があったときに報知する報知手段などを設けてもよい。
The
A microprocessor provided with a RAM (Random Access Memory) provided with a memory area or the like that expands and stores a program read from the Only Memory) as necessary. Further, a recording unit such as a hard disk device, an input unit such as a keyboard, a display unit such as a display, a notification unit that notifies when there is an abnormality, and the like may be provided.
次に,上記プロセス装置120の1例としてのエッチング装置について図面を参照しながら説明する。図2はエッチング装置の概略構成を示す断面図である。エッチング装置201は,電極板が上下平行に対向し,一方にプラズマ形成用電源が接続された容量結合型平行平板エッチング装置として構成されている。
Next, an etching apparatus as an example of the process apparatus 120 will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a sectional view showing a schematic configuration of the etching apparatus. The
このエッチング装置201は,例えば表面が陽極酸化処理(アルマイト処理)されたアルミニウムからなる円筒形状に成形されたチャンバ(処理室)202を有しており,このチャンバ202は接地されている。チャンバ202内の底部にはセラミックなどの絶縁板203を介して,ウエハWを載置するための略円柱状のサセプタ支持台204が設けられている。このサセプタ支持台204の上には,下部電極を構成するサセプタ205が設けられている。このサセプタ205にはハイパスフィルター(HPF)206が接続されている。
The
サセプタ支持台204の内部には,温度調節媒体室207が設けられている。そして,導入管208を介して温度調節媒体室207に温度調節媒体が導入,循環され,排出管209から排出される。このような温度調節媒体の循環により,サセプタ205を所望の温度に制御できるようになっている。
Inside the
サセプタ205は,その上側中央部が凸状の円板状に成形され,その上にウエハWと略同形の静電チャック211が設けられている。静電チャック211は,絶縁材の間に電極212が介在された構成となっている。静電チャック211は,電極212に接続された直流電源213から例えば1.5kVの直流電圧が印加されることにより,静電力によってウエハWを静電吸着する。
The upper center portion of the
そして,絶縁板203,サセプタ支持台204,サセプタ205,さらには静電チャック211には,被処理体であるウエハWの裏面に,伝熱媒体(例えばHeガスなどのバックサイドガス)を供給するためのガス通路214が形成されており,この伝熱媒体を介してサセプタ205とウエハWとの間の熱伝達がなされ,ウエハWが所定の温度に維持されるようになっている。
Then, a heat transfer medium (for example, a backside gas such as He gas) is supplied to the back surface of the wafer W, which is the object to be processed, to the insulating plate 203, the
サセプタ205の上端周縁部には,静電チャック211上に載置されたウエハWを囲むように,環状のフォーカスリング215が配置されている。このフォーカスリング215は,セラミックス或いは石英などの絶縁性材料或いは導電性材料からなり,エッチングの均一性を向上させるようになっている。
An
また,サセプタ205の上方には,このサセプタ205と平行に対向して上部電極221が設けられている。この上部電極221は,絶縁材222を介して,チャンバ202の内部に支持されている。上部電極221は,サセプタ205との対向面を構成し多数の吐出孔223を有する電極板224と,この電極板224を支持する電極支持体225とによって構成されている。上記電極板は例えば石英からなり,上記電極支持体225は例えば表面がアルマイト処理されたアルミニウムなどの導電性材料からなる。なお,サセプタ205と上部電極221との間隔は,調節可能とされている。
Further, an
上部電極221における電極支持体225の中央には,ガス導入口226が設けられている。このガス導入口226には,ガス供給管227が接続されている。さらにこのガス供給管227には,バルブ228,並びにマスフローコントローラ229を介して,処理ガス供給源230が接続されている。
A
この処理ガス供給源230から,プラズマエッチングのためのエッチングガスが供給されるようになっている。なお,図2には,上記の処理ガス供給源230等からなる処理ガス供給系を1つのみ図示しているが,これらの処理ガス供給系は複数設けられており,例えば,CF4,O2,N2,CHF3等のガスをそれぞれ独立に流量制御して,チャンバ202内に供給できるよう構成されている。
An etching gas for plasma etching is supplied from the processing
一方,チャンバ202の底部には排気管231が接続されており,この排気管231には排気装置235か接続されている。排気装置235はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており,チャンバ202内を所定の減圧雰囲気(例えば0.67Pa以下)まで真空引き可能に構成されている。また,チャンバ202の側壁にはゲートバルブ232が設けられている。このゲートバルブ232を開にした状態で,ウエハWが,ベイ搬送路140との間でウエハカセットなどを介して搬送されるようになっている。
On the other hand, an
上部電極221には,第1の高周波電源240が接続されており,その給電線には整合器241が介挿されている。また,上部電極221にはローパスフィルター(LPF)242が接続されている。この第1の高周波電源240は,50〜150MHzの範囲の周波数を有している。このように高い周波数の電力を印加することにより,チャンバ202内に好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマを形成することができ,従来より低圧条件下のプラズマ処理が可能となる。この第1の高周波電源240の周波数は,50〜80MHzが好ましく,典型的には図示した60MHzまたはその近傍の周波数が採用される。
A first high-
下部電極としてのサセプタ205には,第2の高周波電源250が接続されており,その給電線には整合器251が介挿されている。この第2の高周波電源250は数百kHz〜十数MHzの範囲の周波数を有している。このような範囲の周波数を印加することにより,被処理体であるウエハWに対してダメージを与えることなく適切なイオン作用を与えることができる。第2の高周波電源250の周波数は,典型的には図示した13.56MHZまたは2MHz等の周波数が採用される。
A second high-
次に,本実施形態にかかるプロセス制御システムによるプロセス制御の具体例について説明する。ここでは,上記エッチング装置201をプロセス装置120とし,計測装置130をウエハのパターンの形状要素を計測する装置として構成し,ウエハに形成するマスク(例えば有機系反射防止膜)のトリミング量の制御を行う場合について説明する。
Next, a specific example of process control by the process control system according to the present embodiment will be described. Here, the
このトリミングは,ウエハ上により細かい配線などを行う場合に有効である。すなわち,フォトリソ工程によりウエハに所定のパターンを形成する場合,一般的には露光/現像工程の技術的限界により0.07μm程度以下の線幅のマスク層を形成することが困難である。しかし,予めマスク層の線幅を本来形成した幅よりも広く設定しておき,この縁幅をエッチング工程によって狭くする(トリミングする)ことにより,マスク層の露光,現像工程において,無理にマスク層の線幅を細くすることなく,エッチング工程におけるトリミングによって,結果として線幅の細い配線等を形成することができる。 This trimming is effective when finer wiring is performed on the wafer. That is, when a predetermined pattern is formed on a wafer by a photolithography process, it is generally difficult to form a mask layer having a line width of about 0.07 μm or less due to technical limitations of the exposure / development process. However, the line width of the mask layer is set wider than the width originally formed, and the edge width is narrowed (trimmed) by the etching process, so that the mask layer is forcibly applied in the mask layer exposure and development processes. As a result, a wiring having a narrow line width can be formed by trimming in the etching process without reducing the line width.
このようなマスクのトリミング量は,例えば流量比[O2流量/(CF4+O2)流量]により制御することができることが実験等によりわかった。従って,本実施の形態では,上記のことを利用して,計測装置130によりウエハに形成されたパターンにおける形状要素を計測し,その計測結果に基づいて流量比[O2流量/(CF4+O2)流量]を制御し,ウエハ上に設計通りのパターンを形成させる。
It has been experimentally found that such a mask trimming amount can be controlled by, for example, a flow rate ratio [O 2 flow rate / (CF 4 + O 2 ) flow rate]. Therefore, in the present embodiment, using the above, the shape element in the pattern formed on the wafer is measured by the
先ず,マスク(例えば有機系反射防止膜)のトリミング量と流量比[O2流量/(CF4+O2)流量]との関係を説明する。ここではマスクとしてArFレジストを用いた。図3は,ArFレジストを用いたウエハの縦断面の一部を拡大して模式的に示すものである。 First, the relationship between the trimming amount of a mask (for example, an organic antireflection film) and the flow rate ratio [O 2 flow rate / (CF 4 + O 2 ) flow rate] will be described. Here, an ArF resist was used as a mask. FIG. 3 schematically shows an enlarged part of a longitudinal section of a wafer using an ArF resist.
図3に示すウエハでは,図3(a)に示すようにポリシリコン膜321上に,シリコン酸化膜322が所定膜厚で(本実施形態では50nm)形成され,このシリコン酸化膜322上に有機系反射防止膜323が所定膜厚で(本実施形態では80nm)形成されている。また,有機系反射防止膜323の上には,上述したような露光工程,現像工程を経て所定のパターンにパターニングされた所定膜厚の(本実施形態では240nm)ArFレジスト324が形成されている。なお,本実施形態では,ArFレジスト324の線幅(図中dで示す)は,80nmとされている。
In the wafer shown in FIG. 3, a
図3(a)に示す状態から,まずCF4ガスとO2ガスとからなるエッチングガスを使用したプラズマエッチングにより,ArFレジスト324(マスク層)を介して有機系反射防止膜323をエッチングし,図3(b)に示すように有機系反射防止膜323を所定のパターンにパターニングする。
From the state shown in FIG. 3A, the
この後,図3(b)に示す状態から,ArFレジスト324(マスク層)及び有機系反射防止膜323を介して,シリコン酸化膜322を,CF4ガスとCHF3ガスとからなるエッチングガスを使用したプラズマエッチングにより,図3(c)に示すように,所定のパターンにパターニングする。
Thereafter, from the state shown in FIG. 3B, the
そして,この後,ArFレジスト324及び有機系反射防止膜323をアッシング等により除去する。
Thereafter, the ArF resist 324 and the
また,有機系反射防止膜323のエッチング工程では,前述したトリミングを行うことができるが,このトリミング量の制御も容易に行うことができ,また,シリコン酸化膜322のエッチング工程では,このトリミングされた縁幅をほとんど変化させることなく,エッチングを行うことができる。
In the etching process of the
上述の工程により,直径200mmのウエハを以下の条件でエッチング処理を行った。また,エッチングガスの総流量(CF4+O2)に対するO2ガスの流量比を変化させた際のトリミング量の変化を調べるため,流量比[O2流量/(CF4+O2)流量]を変更して,複数回のエッチングを行った。 By the above process, a wafer having a diameter of 200 mm was etched under the following conditions. Also, change the order to examine the trimming amount of change when changing the flow ratio of the O2 gas to the total flow rate (CF 4 + O 2) of the etching gas, the flow rate ratio [O 2 flow rate / (CF 4 + O 2) flow rate] Then, etching was performed several times.
有機系反射防止膜のエッチングの条件は以下の通りである。
エッチングガス:CF4+O2(総流量40sccm)
圧力:0.67Pa(5mTorr)
上部電極印加高周波電力:300W
下部電極印加高周波電力:60W
電極間距離;140mm
温度でトップ/ウォール/ボトム):80/60/75℃
Heガス圧力(センター/エッジ):400/400Pa(3Torr)
オーバーエッチング:10%
The conditions for etching the organic antireflection film are as follows.
Etching gas: CF 4 + O 2 (
Pressure: 0.67 Pa (5 mTorr)
Upper electrode applied high frequency power: 300W
Lower electrode applied high frequency power: 60W
Distance between electrodes: 140mm
Temperature / top / wall / bottom): 80/60/75 ° C
He gas pressure (center / edge): 400/400 Pa (3 Torr)
Overetching: 10%
シリコン酸化膜のエッチングの条件は以下の通りである。
エッチングガス;CF4(流量20sccm)+CHF3(流量20sccm)
圧力:5.3Pa(40mTorr)
上部電極印加高周波電力:600W
下部電極印加高周波電力:100W
電極間距離:140mm
温度(トップ/ウォール/ボトム):80/30/65℃
Heガス圧力(センター/エッジ):1300/1300Pa(10Torr)
オーバーエッチング:10%
The conditions for etching the silicon oxide film are as follows.
Etching gas; CF 4 (flow
Pressure: 5.3 Pa (40 mTorr)
Upper electrode applied high frequency power: 600W
Lower electrode applied high frequency power: 100W
Distance between electrodes: 140mm
Temperature (top / wall / bottom): 80/30/65 ° C
He gas pressure (center / edge): 1300/1300 Pa (10 Torr)
Overetching: 10%
このトリミング量の制御の結果を図4に示す。図4のグラフは,縦軸をトリミング量(nm),横軸を[O2流量/(CF4+O2)流量]の流量比(%)として,これらの関係を示すもので,図中三角形の印で,上記エッチング処理を行った場合の結果を示してある。なお,この場合,下部電極に印加された単位面積当たりの高周波電力量(RF電力密度)は,0.19W/cm2である。同図に示すように,流量比[O2流量/(CF4+O2)流量]を変化させることによって,略直線状にトリミング量を変化させることができることがわかった。 The result of controlling the trimming amount is shown in FIG. The graph of FIG. 4 shows the relationship between the vertical axis as the trimming amount (nm) and the horizontal axis as the flow rate ratio (%) of [O 2 flow rate / (CF 4 + O 2 ) flow rate]. The result when the above-described etching process is performed is indicated by the symbol. In this case, the high-frequency power amount (RF power density) per unit area applied to the lower electrode is 0.19 W / cm 2 . As shown in the figure, it was found that the trimming amount can be changed substantially linearly by changing the flow rate ratio [O 2 flow rate / (CF 4 + O 2 ) flow rate].
次に,流量比[O2流量/(CF4+O2)流量]を変化させることによって略直線状にトリミング量を変化させることができることを踏まえて,本発明にかかるプロセス制御システムによりマスクのトリミング量を制御することによってウエハ上に所望のパターンを形成する場合について図5を参照しながら説明する。図5は,プロセス制御装置150が行うプロセス条件変更処理のフローチャートを示す図である。
Next, in consideration of the fact that the trimming amount can be changed substantially linearly by changing the flow rate ratio [O 2 flow rate / (CF 4 + O 2 ) flow rate], the process control system according to the present invention enables mask trimming. A case where a desired pattern is formed on the wafer by controlling the amount will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart of the process condition changing process performed by the
先ず,ステップS100にてプロセス処理前のパターン形状を計測する。すなわち,有機系反射防止膜323をエッチングする前のウエハを計測装置130に搬送路140を介して搬送し,計測装置130に図3(a)に示す線幅dを計測させる。そしてプロセス制御装置150は,計測装置130により計測が行われると,その計測値を計測装置130から受信する。
First, in step S100, the pattern shape before the process is measured. That is, the wafer before etching the
ここで,プロセス制御装置150は,受信したエッチング処理前の計測値と目標値との差に応じて予め記憶している図4に示すトリミング量と流量比との関係から流量比の条件を決定し,プロセス装置120に適正処理条件を送信するようにしてもよい(ステップS110)。例えばエッチング処理前の計測値が80nmであり,エッチング処理後の目標線幅が50nm,つまり目標トリミング量が−30nmの場合,プロセス制御装置150は予め記憶している図4に示すトリミング量と流量比との関係から流量比50%の条件を決定し,プロセス装置120に適正処理条件を送信することができる。
Here, the
このエッチング処理前の計測が終了すると,そのウエハを搬送路140を介してプロセス装置120に搬送し,プロセス装置120により上記適正処理条件で有機系反射防止膜323のエッチング処理を実行させる。
When the measurement before the etching process is completed, the wafer is transferred to the process apparatus 120 via the
次いでステップS120にてプロセス処理後のパターン形状を計測する。すなわち,プロセス装置120による有機系反射防止膜323のエッチング処理後,再びそのウエハを計測装置130に搬送し,図3(b)に示す線幅d′を計測させて,その計測値のデータを計測装置130から受信する。
In step S120, the pattern shape after the process is measured. That is, after the etching processing of the
次に,ステップS130にてプロセス処理前後の線幅の計測差を算出する。すなわち,有機系反射防止膜323のエッチング前後の線幅の計測差(例えばd′−d)を算出する。この計測差がトリミング量となる。
In step S130, the line width measurement difference before and after the process is calculated. That is, the measurement difference (for example, d′−d) of the line width before and after the etching of the
続いて,ステップS140にてこの計測差,すなわちトリミング量と目標値(目的のトリミング量)との誤差が所定値以上か否かを判断する。ステップS140にて計測差(トリミング量)と目的値との誤差が所定値以上でないと判断した場合は,この処理を終了する。 Subsequently, in step S140, it is determined whether or not the measurement difference, that is, the error between the trimming amount and the target value (target trimming amount) is a predetermined value or more. If it is determined in step S140 that the error between the measurement difference (trimming amount) and the target value is not equal to or greater than the predetermined value, this process ends.
また,ステップS140にて計測差(トリミング量)と目的値との誤差が所定値以上であると判断した場合は,ステップS150にて計測装置130の自己診断部132を動作させて計測装置130の自己診断を行って,ステップS160にて計測装置130に異常がないか否かを判断する。
If it is determined in step S140 that the difference between the measurement difference (trimming amount) and the target value is greater than or equal to a predetermined value, the self-diagnosis unit 132 of the
ステップS160にて計測装置130に異常がないと判断した場合であって,エッチング処理前の計測装置130によるパターン形状の計測値がほぼ同じウエハを連続して処理する場合は,ステップS170にてプロセス装置120であるエッチング装置201に対して処理条件の変更を行う。具体的には,図4に示すトリミング量と流量比[O2流量/(CF4+O2)流量]との関係に基づき,上記誤差に応じて流量比[O2流量/(CF4+O2)流量]を変化させる。これにより,トリミング量と目的値に所定値以上の誤差が生じていた場合には,トリミング量が目的値に近づくように制御される。
If it is determined in step S160 that there is no abnormality in the
なお,実測値と目標値の誤差の変動の状況を観測してその傾向を予測し,誤差が所定値を越える前に,その誤差変動の傾向に応じて,プロセス装置の処理条件を変更するようにしてもよい。例えば誤差が徐々に増える傾向にあれば,その傾向に応じて処理条件を少しずつ変更していくようにしてもよく,また誤差の増え方が大きい傾向にあればその傾向に応じて処理条件の変更の度合を少し大きくとるように制御してもよい。このように,事前に処理条件の変更を行うことによって,誤差が所定値以上にならないように制御することができる。 It should be noted that the trend of the error fluctuation between the measured value and the target value is observed to predict its tendency, and the processing conditions of the process equipment are changed according to the tendency of the error fluctuation before the error exceeds the predetermined value. It may be. For example, if the error tends to increase gradually, the processing conditions may be changed gradually according to the tendency, and if the error tends to increase greatly, the processing conditions may be changed according to the tendency. The degree of change may be controlled to be a little larger. Thus, by changing the processing conditions in advance, it is possible to control so that the error does not exceed a predetermined value.
ステップS160にて計測装置130に異常があると判断した場合は,ステップS180にてエラー処理を行う。プロセス制御装置150はエラー処理として,例えば計測装置130に異常があることの報知手段による報知や表示手段にエラー表示を行う。
If it is determined in step S160 that there is an abnormality in the
このように,計測装置130自体に異常がある場合には,エッチング装置201に対して処理条件の変更は行われない。計測装置130自体に異常がある場合には,たとえ処理条件を変更しても正確な制御を行うことができないからである。
As described above, when the measuring
なお,図5に示す処理においてステップS160,ステップS180は必ずしも設ける必要はないが,ステップS160,ステップS180を設けることにより,計測装置130に異常があっても,その影響をプロセス制御に与えることを防止できるので,正確な制御を行うことができる。また,図5に示す処理においては,計測装置130によりプロセス処理前後で計測を行う場合について説明したが,必ずしもこれに限定されるものではなく,プロセス処理後だけ計測を行ってもよい。例えば連続してプロセス処理を行う場合に,直前に行ったプロセス処理後の計測値を記憶しておき,その計測値と今回行ったプロセス処理後の計測値との計測差を求めてもよい。
In the process shown in FIG. 5, steps S160 and S180 are not necessarily provided. However, by providing steps S160 and S180, even if there is an abnormality in the
このように,各ベイ110ごとに計測装置130を設けたことにより,各ベイ110内においてプロセス制御装置150は,プロセス装置120,122,124…によってプロセス処理されるウエハについて計測装置130によりパターンの形状などを計測し,その計測結果に基づいてプロセス装置の処理条件を設定し直すことができる。これにより,各ベイ110ごとに常に正確なプロセス制御を行うことができる。
As described above, by providing the
また,各ベイ110ごとに計測装置130を設けたことにより,各ベイ110で必要なときに計測装置130で必要な計測を行うことができるので,計測装置130による計測待ちや搬送待ちも生じることがなく,またプロセス処理を行ってから計測を行うまでの時間も短縮することができる。このため,プロセス装置の稼働率を向上させることができる。しかも,各ベイで行うプロセス制御に必要な計測機器を計測装置130に設ければ足りるので,設備投資のコストを低下させることができる。
In addition, since the
また,各ベイ110ごとに計測装置130を設け,各プロセス制御装置150によりプロセス処理を制御することにより,検査や解析のためのウエハではなく,製品としてのウエハそのものに形成されたパターンの線幅,膜厚,ドープ量,膜の密度,ストレスなどのプロセス仕上がり,ウエハ内での分布などを計測装置130により自動的に計測して,これらが目標仕様内で加工されているかを検査することができる。また目標値からの誤差が大きい場合にはその誤差を補正するようにプロセス条件を調整することができる。このような補正が可能であるため,被処理体にばらつきがあったり,プロセス装置の状態が若干変化するようなことがあったりしても,常に最適な処理条件を設定でき,厳しい設計仕様を満足するプロセス処理を行うことができる。また,製品としてのウエハを1枚ごとに計測装置130により計測しつつ,プロセス処理を行うこともでき,所定ロットだけの計測や全枚数のウエハを計測することもできる。
Further, by providing a
次に,本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態は,プロセス制御装置150がプロセス装置120,122,124…のプロセス処理の結果を予測するモデル式を多変量解析を利用して生成し,このモデル式に基づいてプロセス制御を行う場合である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the
本実施形態におけるプロセス装置120は,図2に示すエッチング装置201とする。また本実施形態におけるプロセス制御装置150は,多変量解析手段400を備える。
The process apparatus 120 in this embodiment is assumed to be an
上記多変量解析手段400は,図6に示すように,運転データ記憶部410,処理結果データ記憶部420,多変量解析プログラム記憶部430,多変量解析処理部440及び多変量解析結果記憶部450を備えている。
As shown in FIG. 6, the
上記運転データ記憶部410は運転データを記憶する手段を構成し,上記処理結果データ記憶部420は処理結果データを記憶する手段を構成する。多変量解析処理部440は運転データと処理結果データとの相関関係(例えば予測式,回帰式)を求める手段と相関関係に基づいて処理結果を予測する手段を構成する。多変量解析結果記憶部450は多変量解析処理部440により求めた相関関係を記憶する手段を構成する。
The operation
上記多変量解析手段400は具体的には例えば多変量解析プログラム記憶部430からのプログラムに基づいて動作するマイクロプロセッサなどで構成してもよい。またプロセス制御装置150を構成するマイクロプロセッサを多変量解析手段400として用いて処理を行うようにしてもよい。上記運転データ記憶部410,処理結果データ記憶部420,多変量解析結果記憶部450はそれぞれプロセス制御装置150に備えられたメモリなどの記録手段で構成してもよく,またハードディスクなどの記録手段にそれぞれのメモリ領域を設けて構成してもよい。
Specifically, the
多変量解析手段400は,運転データ及びプロセス特性データの入力によりそれぞれのデータを運転データ記憶部410及び処理結果データ記憶部420で記憶した後,これらのデータ及び多変量解析プログラム記憶部430のプログラムを多変量解析処理部440に取り出し,多変量解析処理部440において運転データ及びプロセス特性データの多変量解析を行い,その処理結果を多変量解析結果記憶部450で記憶する。
The
具体的には,上記多変量解析手段400は,複数種の運転データを説明変量(説明変数)とし,処理結果データを被説明変量(目的変量,目的変数)とする下記(1)の関係式(回帰式などの予測式,モデル)を多変量解析プログラムを用いて求める。下記(1)の回帰式において,Xは説明変量の行列を意味し,Yは被説明変量の行列を意味する。また,Bは説明変量の係数(重み)からなる回帰行列であり,Eは残差行列である。
Specifically, the
Y=BX+E・・・(1) Y = BX + E (1)
上記(1)式を求める際には,例えばJOURNAL OF CHEMOMETRICS, VOL.2 (PP211-228)(1998)に掲載されているPLS(Partial Least Squares)法を用いている。このPLS法は,行列X,Yそれぞれに多数の説明変量及び被説明変量があってもそれぞれの少数の実測値があればXとYの関係式を求めることができる。しかも,少ない実測値で得られた関係式であっても安定性及び信頼性の高いものであることもPLS法の特徴である。 For obtaining the above equation (1), for example, the PLS (Partial Least Squares) method described in JOURNAL OF CHEMOMETRICS, VOL.2 (PP211-228) (1998) is used. In this PLS method, even if there are a large number of explanatory variables and explained variables in each of the matrices X and Y, a relational expression between X and Y can be obtained if there are a small number of actually measured values. Moreover, it is a feature of the PLS method that even a relational expression obtained with a small actual measurement value is highly stable and reliable.
多変量解析プログラム記憶部430にはPLS法用のプログラムが記憶され,多変量解析処理部440において運転データ及びプロセス特性データをプログラムの手順に従って処理し,上記(1)式を求め,この結果を多変量解析結果記憶部450で記憶する。従って,第2の実施形態では上記(1)式を求めれば,後は運転データを説明変量として行列Xに当てはめることによってプロセス特性を予測することができる。しかもこの予測値は信頼性の高いものになる。
The multivariate analysis
本実施形態にかかる多変量解析手段400では,例えば上述した流量比[O2流量/(CF4+O2)流量]などのガス流量の実測データを含む運転中の各種モニタ(各種計測器など)の実測データであるトレースデータを運転データとし,上述したウエハに形成するマスク(例えば有機系反射防止膜)のトリミング量などのパターン測定値を処理結果データとして用いて多変量解析を行い,マスクのトリミング量を予測する。なお,運転データとしてトレースデータの代りにガス流量設定データを含む,各種運転条件設定データを用いることもできる。
In the
トレースデータとしては,ガス流量の実測データの他にチャンバ202内の複数箇所の温度(上部電極温度T1,壁面温度T2,下部電極温度T3)の実測データが挙げられる。さらにトレースデータとして次のようなデータを加えてもよい。
Examples of the trace data include actual measurement data of the temperatures (upper electrode temperature T 1 , wall surface temperature T 2 , lower electrode temperature T 3 ) at a plurality of locations in the
例えば図2に示す排気装置235にAPC(Auto Pressure Controller)バルブを設け,チャンバ202内のガス圧力に即してAPCバルブの開度を自動的に調節するように構成する。このAPCバルブによるAPC開度を検出してトレースデータに含めてもよい。
For example, the
また,静電チャック211の印加電流,印加電圧を検出する電力計を設け,この電力計から検出された静電チャック211の印加電流,印加電圧のデータをトレースデータに含めてもよい。
Further, a wattmeter for detecting the applied current and applied voltage of the
また,伝熱媒体(例えばHeガスなど)を供給するためのガス通路214には例えばマスフローコントローラを設け,このマスフローコントローラにより伝熱ガスのガス流量を検出する。伝熱ガスのガス流量は,圧力計により検出される伝熱ガスのガス圧力とともに,トレースデータに含めてもよい。
Further, for example, a mass flow controller is provided in the
上記整合器241又は251は例えば2つの可変コンデンサ,コイルなどを内蔵し,可変コンデンサC1,C2を介してインピーダンス整合を取っている。整合状態での可変コンデンサC1,C2のポジションをトレースデータとして含めてもよい。また,上記整合器241又は251に電力計を設け,この電力計により高周波電力の供給ライン(電線)とエッチング装置201のグランド(接地)との間の電圧Vdcを計測する。この高周波電力供給ライン(電線)と接地間の電圧Vdcをトレースデータとして含めてもよい。
The
また,上記整合器241又は251の上部電極221側又はサセプタ(下部電極)205側(高周波電圧の出力側)に電気計測器(例えば,VIプローブ)を取り付け,この電気計測器を介して上部電極221又はサセプタ(下部電極)205に印加される高周波電力Pにより発生するプラズマに基づく基本波(高周波電力の進行波及び反射波)及び高調波の高周波電圧V,高周波電流I,高周波位相P,インピーダンスZを電気的データとして検出する。この高周波電力の進行波及び反射波をトレースデータとして含めてもよい。
Further, an electrical measuring instrument (for example, a VI probe) is attached to the matching
高周波電源250と電力計との間に,高周波電力の印加時間を積算する積算部を接続し,この積算部により検出された高周波電力の印加積算時間をトレースデータとして含めてもよい。ここでいう印加積算時間は,ウエハWを処理するごとに高周波電力を印加する時間を積算したものである。
An integration unit that integrates the application time of the high frequency power may be connected between the high
なお,上記積算部は,エッチング装置201のメンテナンスを行うごとに上記高周波電力の印加積算時間をゼロにリセットするようになっている。従って,ここでいう高周波電力の印加積算時間は,次のメンテナンスを行うまでの印加積算時間となる。上記メンテナンスとしては,例えばエッチングにより生じたエッチング装置201内の副生成物(例えばパーティクル)を除去する等のために行うウエットクリーニング,消耗品や測定器の交換などがある。
The integration unit is configured to reset the application integration time of the high-frequency power to zero each time the
このような多変量解析手段400では,例えば上記運転データであるトレースデータ又は設定データを説明変数とし,処理結果データとしてパターン測定値であるマスクのトリミング量(図3に示す線幅dと線幅d′との差)を被説明変量(目的変量)として,(1)の関係式(回帰式)を例えばPLS法用の多変量解析プログラムを用いて求める。そして,求めた回帰式に運転データを入力してマスクのトリミング量を予測する。 In such a multivariate analysis means 400, for example, the trace data or setting data as the operation data is used as an explanatory variable, and the trimming amount of the mask as the pattern measurement value as the processing result data (the line width d and the line width shown in FIG. 3). Using the multivariate analysis program for the PLS method, for example, the relational expression (regression equation) of (1) is obtained with the difference from d ′ as the explained variable (target variable). Then, the operation data is input to the obtained regression equation to predict the mask trimming amount.
また,多変量解析処理部440では,(1)の関係式(回帰式)の算出等の多変量解析を行う前に,運転データ及び処理結果データに対してMSC(Multiplicative Signal Correction)などの前処理を行うようにしてもよい。このMSCによる前処理は一般的には,サンプルから理想スペクトルを得ることにより,サンプル間の分散がより小さくなるよう補正する前処理である。具体的には上記MSCによる前処理は例えばサンプル毎に波長方向に平均を算出(理想スペクトル)し,各サンプルに対して理想スペクトルとの線形回帰直線を算出する。線形回帰直線から得られる傾きと切片より,各サンプルのデータを補正する。なお,上記MSCによる前処理についての詳細は例えばGelad,et al.,(1985),Linearization and Scatter-infrared Reflactance Spectra of Meat,Applied Spectroscopy, 3,491-500.に記載されている。
In addition, the multivariate
次に,エッチング装置201の動作について説明する。エッチング装置201の運転を開始すると,エッチング装置201で整合器241,251などの各測定器から間欠的に検出された検出データは,プロセス制御装置150の多変量解析手段400へ逐次入力される。続いて,それぞれの運転データの各ウエハ毎の平均値を多変量解析処理部440を介して求める。次いで,各ウエハ毎のそれぞれの運転データの平均値を運転データ記憶部410で記憶し,あるいはそのまま次の処理に備える。
Next, the operation of the
そして,エッチング装置201からエッチング処理後のウエハを取り出させ,搬送路140を介して計測装置130へ搬送する。この計測装置130により,エッチング処理後のウエハに対してマスクのトリミング量を算出する。具体的にはエッチング処理前に計測装置130により計測した図3(a)に示す線幅dとエッチング処理後に計測装置130により計測した図3(b)に示す線幅d′との差をトリミング量として算出する。この計測装置130からのトリミング量がプロセス制御装置150の多変量解析手段400へ入力されると,この入力値を処理結果データとして処理結果データ記憶部420に記憶する。そして前処理を行わず又は前処理を行ってからPLS法による回帰式((1)の関係式)を求める。
Then, the etched wafer is taken out from the
そして,実際にエッチング装置201でエッチング処理を行う際には,各測定器から間欠的に検出されたトレースデータ又は設定データがプロセス制御装置150に入力されると,プロセス制御装置150の多変量解析手段400は,このトレースデータ又は設定データを説明変数として上述したように求めたPLS法による回帰式を用いて目的変数であるトリミング量の予測値を算出する。
When the etching process is actually performed by the
次に,本実施の形態にかかるプロセス制御システムにより,PLS法による回帰式(モデル式)を更新するモデル式更新処理を図面を参照しながら説明する。図5は,プロセス制御装置150が行うモデル式更新処理のフローチャートを示す図である。
Next, model formula update processing for updating a regression formula (model formula) by the PLS method by the process control system according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a diagram illustrating a flowchart of the model formula update process performed by the
先ず,ステップS200にてプロセス処理前のパターン形状を計測する。すなわち,有機系反射防止膜323をエッチングする前のウエハを計測装置130に搬送路140を介して搬送し,計測装置130に図3(a)に示す線幅dを計測させる。そしてプロセス制御装置150は,計測装置130により計測が行われると,その計測値を計測装置130から受信する。
First, in step S200, the pattern shape before the process is measured. That is, the wafer before etching the
ここで,予め多変量解析結果記憶部450に記憶されているトリミング量と流量比を含む各種設定データとの相関関係から,少なくともトリミング量に大きく影響する流量比の適正条件を決定し,プロセス装置120に適正条件を送信してもよい(ステップS210)。
Here, from the correlation between the trimming amount stored in advance in the multivariate analysis
このエッチング処理前の計測が終了すると,そのウエハを搬送路140を介してプロセス装置120に搬送し,プロセス装置120により上記適正条件で有機系反射防止膜323のエッチング処理を実行させる。
When the measurement before the etching process is completed, the wafer is transferred to the process apparatus 120 via the
次いでステップS220にてプロセス処理後のパターン形状を計測する。すなわち,プロセス装置120による有機系反射防止膜323のエッチング処理後,再びそのウエハを計測装置130に搬送し,図3(b)に示す線幅d′を計測させて,その計測値のデータを計測装置130から受信する。
In step S220, the pattern shape after the process is measured. That is, after the etching processing of the
次に,ステップS230にてプロセス処理前後の線幅の計測差を算出する。すなわち,有機系反射防止膜323のエッチング前後の線幅の計測差(例えばd′−d)を算出する。この計測差がトリミング量となる。
Next, in step S230, a line width measurement difference before and after the process is calculated. That is, the measurement difference (for example, d′−d) of the line width before and after the etching of the
続いて,ステップS240にてこの計測差,すなわちトリミング量と上記多変量解析手段400によるトリミング量の予測値との誤差が所定値以上か否かを判断する。ステップS240にて計測差(トリミング量)と予測値との誤差が所定値以上でないと判断した場合は,この処理を終了する。
Subsequently, in step S240, it is determined whether or not an error between this measurement difference, that is, the trimming amount and the predicted value of the trimming amount by the
また,ステップS240にて計測差(トリミング量)と予測値との誤差が所定値以上であると判断した場合は,ステップS250にて計測装置130の自己診断部132を動作させて計測装置130の自己診断を行って,ステップS260にて計測装置130に異常がないか否かを判断する。
If it is determined in step S240 that the error between the measurement difference (trimming amount) and the predicted value is greater than or equal to a predetermined value, the self-diagnostic unit 132 of the
ステップS260にて計測装置130に異常がないと判断した場合は,ステップS270にて多変量解析手段400によりモデル式を生成し直して,モデル式を更新する。このように,一度PLS法によるモデル式(回帰式)を求めた後であっても,ウエハの処理結果が予測値よりも大きく外れてしまう場合には,モデル式(回帰式)を自動的に生成し直して更新するため,常に予測精度を高く保つことができる。
If it is determined in step S260 that there is no abnormality in the
なお,実測値と予測値の誤差の変動の状況を観測してその傾向を予測し,誤差が所定値を越える前に,その誤差変動の傾向に応じて,プロセス装置の処理条件を変更するようにしてもよい。例えば誤差が徐々に増える傾向にあれば,その傾向に応じて処理条件を少しずつ変更していくようにしてもよく,また誤差の増え方が大きい傾向にあればその傾向に応じて処理条件の変更の度合を少し大きくとるように制御してもよい。このように,事前に処理条件の変更を行うことによって,誤差が所定値以上にならないように制御することができる。 It is to be noted that the tendency of the error between the measured value and the predicted value is observed and the tendency is predicted, and the processing condition of the process apparatus is changed according to the tendency of the error fluctuation before the error exceeds a predetermined value. It may be. For example, if the error tends to increase gradually, the processing conditions may be changed gradually according to the tendency, and if the error tends to increase greatly, the processing conditions may be changed according to the tendency. The degree of change may be controlled to be a little larger. Thus, by changing the processing conditions in advance, it is possible to control so that the error does not exceed a predetermined value.
ステップS260にて計測装置130に異常があると判断した場合は,ステップS280にてエラー処理を行う。プロセス制御装置150はエラー処理として,例えば計測装置130に異常があることの報知手段による報知や表示手段にエラー表示を行う。なお,第1の実施形態の場合と同様に図7に示す処理においてステップS260,ステップS280は必ずしも設ける必要はないが,ステップS260,ステップS280を設けることにより,計測装置130に異常があっても,その影響を相関関係(モデル式)に与えることを防止できるので,正確な予測を行うことができる。また,図7に示す処理においても,図5に示す処理と同様に,計測装置130によりプロセス処理前後で計測を行う場合について説明したが,必ずしもこれに限定されるものではなく,プロセス処理後だけ計測を行ってもよい。例えば連続してプロセス処理を行う場合に,直前に行ったプロセス処理後の計測値を記憶しておき,その計測値と今回行ったプロセス処理後の計測値との計測差を求めてもよい。
If it is determined in step S260 that there is an abnormality in the
このように,各ベイ110ごとに計測装置130を設けたことにより,各ベイ110内においてプロセス制御装置150は,プロセス装置120,122,124…によってプロセス処理されるウエハについて計測装置130によりパターンの形状などを計測し,その計測結果に基づいてプロセス装置のモデル式を生成し直すことができる。これにより,各ベイ110ごとに常に正確な予測に基づくプロセス制御を行うことができる。
As described above, by providing the
なお,第2の実施形態においては,運転データとしてトレースデータを用いたものについて説明したが,必ずしもこれに限られることはない。例えばエッチング装置201にチャンバ202内のプラズマ発光を検出する分光器(以下,「光学計測器」と称す。)を設け,この光学計測器によって得られる特定の波長範囲(例えば200〜950nm)の発光スペクトル強度を光学的データとし,この光学データを運転データとして用いてもよい。
In addition, in 2nd Embodiment, although what used trace data as operation data was demonstrated, it is not necessarily restricted to this. For example, a spectroscope (hereinafter referred to as “optical measuring instrument”) that detects plasma emission in the
また,上記整合器241,251に設けた電気計測器(例えば,VIプローブ)を介して上部電極221又はサセプタ(下部電極)205に印加される高周波電力Pにより発生するプラズマに基づく高調波の高周波電圧V,高周波電流I,高周波位相P,インピーダンスZをVIプローブデータとし,このVIプローブデータを運転データとしてもよい。
Further, the high frequency of the harmonics based on the plasma generated by the high frequency power P applied to the
さらに,これらのトレースデータ,光学データ,VIプローブデータのすべてを運転データとしてもよく,いずれかのデータを運転データとしてもよい。またトレースデータについてもすべてのデータを運転データとしてもよく,また一部のデータを運転データとしてもよい。 Furthermore, all of these trace data, optical data, and VI probe data may be used as operation data, or any of the data may be used as operation data. Also, with respect to the trace data, all data may be used as operation data, or a part of data may be used as operation data.
また,計測装置で計測する処理結果データとしては,本実施形態のようにエッチングパターンの線幅やテーパ各などのエッチング特性を示すデータを用いる他,例えばエッチングレートや面内均一性などのデータを用いてもよい。 As processing result data measured by the measuring device, data indicating etching characteristics such as the line width and taper of the etching pattern is used as in this embodiment, and data such as etching rate and in-plane uniformity is used. It may be used.
また,第2の実施形態では多変量解析を行う際にPLS法を用いて回帰式(1)を求めたが,PLS法以外の他の従来公知の数値計算手法(例えば,ベキ乗法等)を用いて固有値及びその固有ベクトルを求めても良い。 In the second embodiment, the regression equation (1) is obtained by using the PLS method when performing multivariate analysis. However, other known numerical calculation methods (for example, power method) other than the PLS method are used. The eigenvalue and its eigenvector may be obtained by using them.
なお,上記第1の実施形態及び第2の実施形態において,計測装置を各ベイにそれぞれ1つずつ設けた場合について説明したが,必ずしもこれに限定されるものではなく,計測装置を各ベイにそれぞれ2つ以上設けてもよい。各ベイ110に2つの計測装置160,162を設けた例を図8に示す。計測装置160,162にはそれぞれ自己診断部161,163が設けられている。このようなプロセス制御システムでは,例えばプロセス装置120によるプロセス処理の前後で計測装置160にウエハを搬送して所望の計測を行った後,プロセス装置122によるプロセス処理の前後で計測装置162にウエハを搬送して所望の計測を行うようにしてもよい。また計測装置160による計測終了後に,計測装置162にウエハを搬送して別の計測を行ってからプロセス装置124によるプロセス処理を行うようにしてもよい。
In the first embodiment and the second embodiment, the case where one measuring device is provided in each bay has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this, and the measuring device is provided in each bay. Two or more of each may be provided. An example in which two measuring devices 160 and 162 are provided in each
このように,各ベイ110ごとに必要な計測装置130をいくつでも設けることができるので,計測装置130の処理能力と,必要な計測計画に基づいて計測装置130の設置を計画できる。これにより,設備投資を効率的に行うことができる。
As described above, any number of measuring
また,各ベイ110に設けるプロセス装置は,例えば図9に示すように2つ以上の異なる種類のものであってもよい。例えば図9に示すように各ベイ110に設けるプロセス装置120はエッチング装置120a,120cと成膜装置120bなどのようにウエハに種類の異なるプロセス処理を施すものであってもよく,また同じエッチング装置であっても,エッチング装置120cのように複数の処理室を放射線状に配設したものとエッチング装置120aのように複数の処理室を一列に配設したものなどのように処理室の配置が異なるプロセス装置でもよい。
Moreover, the process apparatus provided in each
さらに,各ベイ110内における搬送装置のベイ搬送路140は必ずしも図1に示すような直線に限られず,様々な形状のものを適用することができる。例えばベイ搬送路140は図9に示すように主搬送路142に接続するU字形状にしてもよい。この場合には図9に示すようにU字形状のベイ搬送路140の周りにプロセス装置120(120a,120b,120c),計測装置130を配設する。なお,図9において主搬送路142,ベイ搬送路140における搬送方向は例えば矢印で示す方向である。但し,搬送方向は図9に示すものには限られない。
Furthermore, the
各プロセス装置120(120a,120b,120c),計測装置130,プロセス制御装置150,搬送装置はそれぞれネットワーク152を介して接続されており,各プロセス装置120(120a,120b,120c),計測装置130,プロセス制御装置150,搬送装置はそれぞれ上記ネットワーク152を介してデータや信号のやり取りを行うことができるようになっている。これにより,同じ種類のプロセス装置に対してのみならず,異なる種類のプロセス装置に対しても,各プロセス装置に応じた処理条件などのデータをやり取りすることができる。
The process devices 120 (120a, 120b, 120c), the
例えば同じ種類のプロセス装置で同じ種類のプロセス処理を行う場合は,どのような計測結果であっても共通して同じプロセスの処理条件を作成することができるので,プロセス制御装置150はネットワーク152を介して各プロセス装置に対して同じプロセスの処理条件を送信して設定することができる。これに対して,異なる種類のプロセス装置の場合は,通常,プロセスが異なるので同じ処理条件を設定することはできない。ところが,計測装置130で計測される計測対象によっては,同一の計測結果に基づいて異なる種類のプロセス装置ごとに適した処理条件をプロセス制御装置150によって生成することができる場合がある。プロセス制御装置150はこのような処理条件を対応するプロセス装置に送信して設定する。このような計測対象としては,ウエハ上のパーティクル(例えば堆積物,付着物),ウエハ上の欠陥(例えばプロセス処理により生成されたデバイスのうち欠陥があるデバイスの個数)などが挙げられる。
For example, when the same type of process processing is performed by the same type of process device, the
なお,上記ネットワーク152としては,プロセス制御装置150と,各プロセス装置120及び計測装置130を双方向通信可能に接続するものであり,WAN(Wide Area Network),LAN(Local Area Network),IP−VPN(InternetProtocol―Virtual
Private Network)などの閉鎖回線網であってもよく,インターネットなどの公衆回線網であってもよい。また接続媒体は,FDDI(Fiber Distributed Data Interface)などによる光ファイバケーブル,Ethernet(登録商標)による同軸ケーブル又はツイストペアケーブル,もしくはIEEE802.11bなどによる無線など,有線無線を問わない。
As the
It may be a closed line network such as a private network or a public line network such as the Internet. The connection medium may be wired wireless, such as an optical fiber cable by FDDI (Fiber Distributed Data Interface), a coaxial cable or twisted pair cable by Ethernet (registered trademark), or wireless by IEEE802.11b.
次に,第3の実施形態について図面を参照しながら説明する。第1,第2の実施形態では,各ベイ110ごとに各プロセス装置120とは別体で構成された1つの計測装置130又は複数の計測装置160,162を設けた場合について説明したが,第3の実施形態では,さらに各プロセス装置が計測ユニットを備える場合について説明する。
Next, a third embodiment will be described with reference to the drawings. In the first and second embodiments, the case where one
図10は第3の実施形態にかかるベイ510の構成例を示す図である。第3の実施形態にかかるベイ510は,図10に示すように,搬送装置のベイ搬送路140の周りに複数のプロセス装置520(520a,520b,520c)と,これらのプロセス装置520とは別体で設けられた計測装置130とが配設されている。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of the
各プロセス装置130,計測装置530,プロセス制御装置550,搬送装置はそれぞれネットワーク152によって接続されており,各プロセス装置520,計測装置130,プロセス制御装置550,搬送装置はそれぞれ上記ネットワーク152を介してデータや信号のやり取りを行うことができるようになっている。
Each
また,上記計測装置130の他に,ベイ510内の各プロセス装置520(520a,520b,520c)はそれぞれ計測ユニット530(530a,530b,530c)を備える。
In addition to the
少なくとも同じベイ内の計測装置130は,プロセス装置520の計測ユニット530と同じ計測対象を計測することができる。このような計測対象としては例えばウエハ上に形成された膜の膜厚,ウエハ上のパーティクル(例えば堆積物,付着物),ウエハ上に形成されたパターンのパターン幅やパターンのオーバーレイ(相対的な位置精度),ウエハ上の欠陥(例えば亀裂,レジスト倒れ)などが挙げられる。なお,ベイ510内に設けられるプロセス装置520の種類が異なる場合には,計測装置130は,種類が異なるプロセス装置520の計測ユニット530でそれぞれ計測される計測対象のすべてを計測することができるように構成される。
At least the
なお,各プロセス装置520は,ウエハをプロセス処理するための処理室と,ウエハを少なくとも処理室と計測ユニット530との間を大気中で搬送可能な装置内搬送手段とを備える。
Each
このような計測ユニット530を備えたプロセス装置520の構成例を図11に示す。図11に示すプロセス装置520は,ウエハをプラズマ処理などによりドライエッチングするドライエッチング装置580(580a,580b)と,ウエハをウエットエッチングするウエットエッチング装置590とを備える。例えば図11に示す一方のドライエッチング装置580aはウエハのマスクエッチングを行うものであり,他方のドライエッチング装置580bはゲートエッチングを行うものである。
A configuration example of the
ドライエッチング装置580(580a,580b),ウエットエッチング装置590は搬送路560の一方側に,この搬送路560に直交する方向に直列して配置されている。搬送路560の他方側には,プロセス装置520に搬入するウエハを収容するウエハカセットなどで構成されるウエハ搬入部564,プロセス処理後のウエハをプロセス装置520から搬出するためのウエハ搬出部566,計測ユニット530が配置されている。計測ユニット530は,この計測ユニット530が設けられているプロセス装置520でプロセス処理されるウエハを計測処理する。計測ユニット530による計測は,ウエハをプロセス処理する前後に行ってもよく,プロセス処理する前若しくは後のいずれかに行ってもよい。
The dry etching apparatus 580 (580a, 580b) and the
ドライエッチング装置580a,580bはそれぞれ,搬送路560にゲート582a,582bを介して接続される処理室584a,584bを備える。処理室584a,584bは,例えば搬送路560と処理室584a,584bとの間でそれぞれウエハを搬送する搬送手段例えば搬送アームを備える搬送室を介して搬送路560に接続するようにしてもよい。
The
ウエットエッチング装置590は,搬送路560にトリートメント室592を介して接続される処理室594を備える。処理室594は例えばウエハに薬液処理を施すためのものであり,トリートメント室592は例えばウエハにリンス液などによるトリートメント処理を施すためのものである。なお,トリートメント室592には搬送路560と処理室594との間でウエハを搬送する搬送手段例えば水平移動機構と昇降機構を備える搬送体などを備えるようにしてもい。
The
搬送路560には,この搬送路560に沿って移動可能な搬送アーム570が設けられている。この搬送アーム570は,例えばレールなどで構成された搬送路560に沿って移動可能なベース572,ウエハを載置可能なピック574,ベース574とピック574を接続し,ピック574をベース572に対して伸縮可能なアーム576とを備える。なお,これら搬送路560と搬送アーム570は,装置内搬送手段の1例を構成する。
A
このようなプロセス装置520によれば,ウエハ搬入部564からのウエハが搬送アーム570によって所定の順番で各処理室580a,580b,590に搬送され,所定のプロセス処理が施される。この際,必要なタイミングでウエハが計測ユニット530に搬送され,計測ユニット530によって所定の計測処理が行われる。そして,すべての処理が終了したウエハは搬送アーム570によってウエハ搬出部566へ搬送される。
According to such a
このような構成のプロセス制御システムによれば,プロセス装置520の計測ユニット530と,そのベイ510内の計測装置130とは同じ計測対象を計測することができるので,ベイ510内のいずれかのプロセス装置の計測ユニット530が故障,メンテナンスなどにより使用できない場合であっても,その計測ユニット530の代りに計測装置130を使用することができる。
According to the process control system having such a configuration, since the
例えば図10に示すプロセス装置520aの計測ユニット530aが使用できない場合は,プロセス装置520aにおいて測定対象の計測が必要となった時点で,計測装置130による計測処理を求めるための情報がプロセス制御装置550に送信される。すると,プロセス制御装置550の制御に基づいて,プロセス装置520aはウエハを搬出し,搬出されたウエハはベイ搬送路140を介して計測装置130に搬送され,計測装置130において必要な計測が行われる。
For example, when the
このように,計測ユニット530の代りに計測装置130を使用することができるので,プロセス装置520の計測ユニット530は使用できないが,ウエハのプロセス処理は行うことができる場合に,そのプロセス装置520全体が使用できなくなることを防止することができる。
As described above, since the
これにより,各ベイ510内におけるウエハ処理のサイクルタイムを短くすることができると共に各ベイ510内の稼働率の低下及び製造キャパシティの低下を極力抑えることができる。すなわち,各プロセス装置ごとに計測ユニットを備えていれば,ウエハの計測を行うごとに計測装置130への搬送を行わなくても済む点でサイクルタイムを短くすることができる。その反面,いずれかのプロセス装置の計測ユニットが故障やメンテナンスで使用できない場合は,そのプロセス装置が使用できず稼働率が低下するという問題がある。本発明では計測ユニット530が使用できない場合には計測ユニット530の代りに計測装置130を使用することにより,サイクルタイムと稼働率との両立を図ることができる。
As a result, the wafer processing cycle time in each
なお,プロセス制御装置550は,例えばプロセス装置520aから計測装置130による計測処理を求めるための情報をネットワーク152を介して受信すると,計測装置130が計測可能状態にあるかどうかを確認した上で,確認できたときにプロセス装置520aにウエハの搬出許可をネットワーク152を介して送信するようにしてもよい。
For example, when the
また,計測装置130を計測ユニット530の代りに使用する場合には,計測装置130においてウエハの計測処理に必要な計測処理情報(例えばウエハの計測座標情報など)は予め計測装置130に記憶しておいてもよい。また,上記計測処理情報はプロセス制御装置550に記憶しておいてもよい。この場合は,計測装置130による計測を行う際に,計測装置130に計測処理情報を送信する。計測装置130は受信した計測処理情報に基づいてウエハの計測処理を行う。
When the measuring
次に,各ベイ510内の計測装置130をそれぞれ,その計測装置130が設けられたベイ510内における各プロセス装置520の計測ユニット530の基準機として用いる場合について説明する。各ベイ510内において,計測装置130を計測ユニット530の基準機として用いることにより,各プロセス装置520の計測ユニット530による計測結果と計測装置130による計測結果とにずれがないようにすることができる。
Next, a case where the
具体的には例えば,計測装置130は,プロセス装置520の計測ユニット530による計測結果と計測装置130による計測結果とにずれがないか又はそのずれが許容範囲内であることを定期的に確認する。そして,計測装置130は,例えば計測ユニット530と計測装置130との計測結果のずれが許容範囲内にない場合には,計測ユニット530のメンテナンスなどが必要なことを報知やディスプレイへの表示などにより促す。こうして,計測ユニット530と計測装置130の各計測結果のずれが許容範囲内になるように管理する。これにより,複数のプロセス装置520における各計測ユニット530間の計測誤差が所定値以下になるように管理することができる。従って,ベイ510内の各プロセス装置520の計測ユニット530における計測結果のばらつきを防止することができる。
Specifically, for example, the
上記のように計測装置130を各計測ユニット530の基準機として使用する場合,測定対象ごとに計測誤差を管理するようにしてもよい。測定対象として例えばプロセス処理により形成されるパターンのCD(Critical Dimension)の計測誤差を管理する場合は,ラインやスペースのパターンが形成された基準ウエハを,計測誤差の管理対象となる計測ユニット530と計測装置130とによって定期的に計測する。その計測結果に基づいて,計測装置130は,計測ユニット530と計測装置130との計測結果のずれが許容範囲内であることを確認する。例えば40nmのCD(Critical Dimension)の管理をする場合には,計測精度の許容範囲は11nm以下とする。
As described above, when the
また,測定対象として例えばウエハに形成された膜厚の計測誤差を管理する場合は,その膜厚が形成された基準ウエハを計測誤差の管理対象となる計測ユニット530と計測装置130とによって定期的に計測する。その計測結果に基づいて,計測装置130は,各計測結果のずれが許容範囲内であることを確認する。この場合の計測精度の許容範囲は例えば0.2nm以下とする。
In addition, when managing a measurement error of a film thickness formed on a wafer as a measurement target, for example, a reference wafer on which the film thickness is formed is periodically measured by the
また,測定対象として例えばウエハ上のパーティクルの計測誤差を管理する場合は,パーティクルのない清浄なウエハを計測誤差の管理対象となる計測ユニット530と計測装置130とによって定期的に計測する。その計測結果に基づいて,計測装置130は,各計測結果のずれが許容範囲内であることを確認する。この場合の計測精度の許容範囲は例えば粒径が0.15μm以上のパーティクルのカウント数の誤差を10%以内とする。
Further, when managing measurement errors of particles on a wafer as a measurement target, for example, a clean wafer without particles is periodically measured by the
次に,各ベイ510において新しいデバイスを作成する場合における計測装置130の利用方法について説明する。上記のような構成のプロセス制御システムによれば,ベイ510のプロセス装置520によって新しいデバイスを作成する際に必要となる計測ユニット530の計測処理情報(例えばウエハの計測座標情報など)は,各ベイ510内の計測装置130によって作成することができる。これにより,そのベイ510内の各プロセス装置520の計測ユニット530は常にデバイスなどの生産のために稼働できる状態にしておくことができる。従って,そのベイ510内の製造キャパシティに影響を与えないようにすることができる。
Next, a method of using the
なお,図10に示すプロセス装置520(520a,520b,520c)がそれぞれ図9に示すプロセス装置120(120a,120b,120c)のように,異なる種類の複数のプロセス装置520で構成される場合には,異なる種類のプロセス装置520の計測ユニット530ごとに計測処理情報を作成するようにしてもよい。
When the process apparatus 520 (520a, 520b, 520c) illustrated in FIG. 10 is configured by a plurality of different types of
計測装置130で作成された計測処理情報は,ネットワーク152を介して各プロセス装置520の計測ユニット530に送信して設定するようにしてもよく,また公知の記録媒体を介して計測ユニット530に設定するようにしてもよい。
The measurement processing information created by the
ここで,計測ユニット530や計測装置130による例えばウエハの計測処理に必要な計測処理情報の具体例を説明する。このような計測処理情報としては,例えばウエハの計測座標情報,画像認識条件,ウエハの測定基準情報などが挙げられる。ウエハの計測座標情報は,上記被処理体上に計測箇所を特定するための座標を設定するための座標情報である。例えば計測ユニット530,計測装置130に設けられた撮像手段例えばCCD(Charge-Coupled Device)カメラによりウエハの画像を読取ったときに,上記ウエハの計測座標情報に基づいて座標を設定することにより,計測箇所を特定することができる。
Here, a specific example of measurement processing information necessary for, for example, wafer measurement processing by the
画像認識条件は,例えば上記CCDカメラなどにより受光した情報について画像の認識,理解を行うデジタル画像処理の手順である。デジタル画像処理の手順としては,例えばデータの正規化,ノイズ除去を行う前処理段階,カラー濃淡処理,2値化処理や階調処理などのコントラスト処理,エッジ抽出のためのフィルタ処理などを行う抽出段階,データ比較,演算処理などを行う演算処理段階,予め抽出された特徴量について照合(マッチング)を行う照合段階がある。計測ユニット530,計測装置130はこのような画像認識条件例えばデジタル画像処理の手順に従ってウエハの計測処理を行う。
The image recognition condition is a digital image processing procedure for recognizing and understanding an image of information received by the CCD camera or the like, for example. Examples of digital image processing procedures include, for example, data normalization, preprocessing stage for noise removal, color shading processing, contrast processing such as binarization processing and gradation processing, and extraction processing for edge extraction filtering. There are an operation processing stage for performing stages, data comparison, arithmetic processing, and the like, and a collation stage for performing collation (matching) on feature values extracted in advance. The
ウエハの測定基準情報は,例えばエッチングレート,膜厚などの計測対象の基準となる目標値の情報である。計測ユニット530,計測装置130は,このようなウエハの測定基準情報例えば目標値と実際に計測した計測値とを比較する。この比較情報は例えばプロセス装置520によるプロセス処理のフィードバック処理などに利用することができる。
The wafer measurement reference information is information on a target value serving as a reference of a measurement target such as an etching rate and a film thickness. The
なお,プロセス制御装置550は,各プロセス装置520の計測ユニット530から計測結果を受信し,この計測結果に基づいてそのプロセス装置520のプロセス処理の安定度(例えばウエハから製造されるデバイスの不良品数)を判定し,この安定度と,ウエハにより製造されるデバイスの管理目標範囲(例えばデバイスの目標製造個数),プロセス装置520の稼働状況(例えば稼働率)などに基づいて,プロセス処理の前後における計測対象とすべきウエハの枚数,ウエハ内の計測箇所の数を最適化する処理を行うようにしてもよい。このような最適化処理により得られた最適化情報は,例えばネットワーク152を介してプロセス装置520の計測ユニット530に送信される。すると,各計測ユニット530は,プロセス制御装置550により最適化されたウエハの枚数,ウエハ内の計測箇所の数に基づいて計測処理を行う。これにより,必要最小限の計測処理によってプロセス処理を行うことができるので,各ベイ510ごとにベイ510内全体のウエハのプロセス処理のサイクルタイムを短縮することができる。
The
以上,添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが,本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but it is needless to say that the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
例えば上記実施の形態では,多変量解析手段400はプロセス制御装置150に設けた場合について説明したが,必ずしもこれに限定されることはなく,多変量解析手段400は各プロセス装置120に設けてもよい。これにより,プロセス制御装置150からの指令に基づいて各プロセス装置120が多変量解析を行い,また処理結果を計測することができるので,プロセス制御装置の負担を軽減することができ,データ処理速度を向上することができる。
For example, in the above embodiment, the case where the
本発明は,例えば半導体デバイスを製造するためのプロセス制御を行うプロセス制御システム、プロセス制御方法およびプロセス処理装置に適用可能である。 The present invention is applicable to, for example, a process control system, a process control method, and a process processing apparatus that perform process control for manufacturing a semiconductor device.
100 プロセス制御システム
110 ベイ
120 プロセス装置
120a エッチング装置
120b 成膜装置
120c エッチング装置
122 プロセス装置
124 プロセス装置
130 計測装置
132 自己診断部
140 ベイ搬送路
142 主搬送路
150 プロセス制御装置
152 ネットワーク
160 計測装置
161 自己診断部
162 計測装置
163 自己診断部
201 エッチング装置
202 チャンバ
203 絶縁板
204 サセプタ支持台
205 サセプタ
207 温度調節媒体室
208 導入管
209 排出管
211 静電チャック
212 電極
213 直流電源
214 ガス通路
215 フォーカスリング
221 上部電極
222 絶縁材
223 吐出孔
224 電極板
225 電極支持体
226 ガス導入口
227 ガス供給管
228 バルブ
229 マスフローコントローラ
230 処理ガス供給源
231 排気管
232 ゲートバルブ
235 排気装置
240 高周波電源
241 整合器
250 高周波電源
251 整合器
320 プロセス装置
321 ポリシリコン膜
322 シリコン酸化膜
323 有機系反射防止膜
324 レジスト
400 多変量解析手段
410 運転データ記憶部
420 処理結果データ記憶部
430 多変量解析プログラム記憶部
440 多変量解析処理部
450 多変量解析結果記憶部
510 ベイ
520 プロセス装置
530 計測ユニット
550 プロセス制御装置
560 搬送路
564 ウエハ搬入部
566 ウエハ搬出部
570 搬送アーム
572 ベース
574 アーム
574 ピック
580 ドライエッチング装置
582a ゲート
582b ゲート
584a 処理室
584b 処理室
590 ウエットエッチング装置
592 トリートメント室
594 処理室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Process control system 110 Bay 120 Process apparatus 120a Etching apparatus 120b Film formation apparatus 120c Etching apparatus 122 Process apparatus 124 Process apparatus 130 Measurement apparatus 132 Self-diagnosis part 140 Bay conveyance path 142 Main conveyance path 150 Process control apparatus 152 Network 160 Measurement apparatus 161 Self-diagnosis unit 162 Measuring device 163 Self-diagnosis unit 201 Etching device 202 Chamber 203 Insulating plate 204 Susceptor support base 205 Susceptor 207 Temperature control medium chamber 208 Introduction pipe 209 Discharge pipe 211 Electrostatic chuck 212 Electrode 213 DC power supply 214 Gas passage 215 Focus ring 221 Upper electrode 222 Insulating material 223 Discharge hole 224 Electrode plate 225 Electrode support 226 Gas inlet 227 Gas supply pipe 228 Valve 229 Mass flow Controller 230 Processing gas supply source 231 Exhaust pipe 232 Gate valve 235 Exhaust device 240 High frequency power supply 241 Matching device 250 High frequency power supply 251 Matching device 320 Process device 321 Polysilicon film 322 Silicon oxide film 323 Organic antireflection film 324 Resist 400 Multivariate analysis Means 410 Operation data storage unit 420 Processing result data storage unit 430 Multivariate analysis program storage unit 440 Multivariate analysis processing unit 450 Multivariate analysis result storage unit 510 Bay 520 Process device 530 Measurement unit 550 Process control device 560 Transfer path 564 Wafer loading Section 566 Wafer unloading section 570 Transfer arm 572 Base 574 Arm 574 Pick 580 Dry etching apparatus 582a Gate 582b Gate 584a Processing chamber 584b Processing chamber 590 Wet etching Grayed apparatus 592 treatment room 594 the processing chamber
Claims (30)
被処理体をプラズマエッチング処理するための処理室と,
上記処理室において被処理体をプラズマエッチング処理する前後又はプラズマエッチング処理する前若しくは後のいずれかに,その被処理体の計測処理を実行する計測ユニットと,
被処理体を少なくとも上記処理室と上記計測ユニットとの間で搬送可能な装置内搬送手段と,を備え,
上記装置内搬送手段は,
少なくとも上記処理室にてプラズマエッチング処理した後の被処理体を上記計測ユニットに搬送し,
上記計測ユニットは,
少なくともプラズマエッチング処理後の被処理体を計測し,計測結果を,ネットワークを介して接続された制御装置に送信することにより,送信された計測結果に基づいて得られた被処理体の処理結果の実測値と処理結果の目標値とを制御装置に比較させ,比較の結果,上記実測値と上記目標値の誤差が所定値以上であると判断された場合は,その誤差に応じて上記プロセス処理装置の処理条件を制御装置により設定し直させ,
上記処理室は,
上記設定し直させた処理条件に基づき被処理体をプラズマエッチング処理することを特徴とするプロセス処理装置。 A process processing apparatus for performing a plasma etching process on a workpiece,
A processing chamber for plasma-etching the workpiece;
A measurement unit for performing measurement processing of the object to be processed either before or after performing plasma etching on the object to be processed in the processing chamber or before or after plasma etching;
In-apparatus transport means capable of transporting the object to be processed at least between the processing chamber and the measurement unit,
The in-device transport means is
At least the object to be processed after plasma etching in the processing chamber is transferred to the measurement unit,
The above measurement unit is
At least the object to be processed after plasma etching is measured, and the measurement result is transmitted to the control device connected via the network, so that the processing result of the object to be processed obtained based on the transmitted measurement result is obtained. The actual value and the target value of the processing result are compared with the control device. As a result of the comparison, if it is determined that the error between the actual value and the target value is equal to or greater than a predetermined value, the process processing is performed according to the error. The processing conditions of the device are reset by the control device,
The processing chamber is
A process processing apparatus for performing plasma etching processing on an object to be processed based on the reset processing conditions.
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