JP2019114593A - プラズマ処理装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ処理装置の運転方法において、高い歩留まりを維持しながら安定して複数のウエハの処理を順次行うことを可能にする。【解決手段】所定の枚数のウエハ各々を順次真空容器内部の処理室１０２内に配置して当該処理室内に形成したプラズマ１０９を用いてウエハの上面に予め形成された処理対象の膜層を処理するプラズマ処理装置１００の運転方法。予め所定の枚数のウエハを処理した際に、ウエハの処理された枚数または処理が実施された時間の変化に伴うプラズマ処理装置に設定される記憶部１１２１に記憶された運転の条件の値と、処理中の実際の運転の条件の値とを演算部１１２２で処理して記憶部に記憶された運転条件の値と処理中の実際の運転の条件の値との差の変化を検出し、演算部で処理して得られた差の変化の情報を用いて制御部でウエハを処理するプラズマ処理装置の運転条件の設定方法。【選択図】図１

Description

本発明は、真空容器内部の処理室内に配置した処理対象の試料を当該処理室内に形成したプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置の運転方法に関する。

半導体デバイスを製造する工程において用いられる上記のようなプラズマ処理装置では、半導体ウエハ等の処理対象の基板状の試料の所定の枚数が連続的に処理されて、半導体デバイスの量産が行われている。このような装置の運転によって単位時間内に処理される試料の枚数、所謂スループットは量産の効率を示すパラメータとして重視されこれを高めることが要求されている。

一方、半導体デバイスの製造のための工程として、処理中に処理室内に処理ガスが導入されてプラズマが形成され試料が処理される際に、プラズマ中に或いはプラズマと試料の材料との反応によって形成される反応生成物は、試料の表面や処理室の内表面に付着する。このような付着した生成物が処理された試料の枚数が大きくなるに伴って堆積した結果、新たに処理室内に搬送されて配置された試料に再度付着して汚染したり、処理室内表面を構成する部材や機器の表面に堆積した生成物が当該部材や機器の劣化や故障を生起するという問題が生じていた。

あるいは、上記処理された試料の枚数や時間の累積の数が増大すると共に反応生成物が表面に付着した処理室の内表面の状態が変化してしまい、プラズマと内表面との相互作用およびこれに強く影響される試料とプラズマとの反応の量や速度等の特性も変動して、プラズマを用いた試料の処理の結果得られる表面の形状が初期のから許容範囲を超えて変化してしまい歩留まりが低下してしまうという問題が生じていた。

すなわち、処理対象の試料である一纏まりの複数枚のウエハを１つのロットと見做し、当該１ロットについて処理を開始した直後のロットの初期においてプラズマ処理装置の処理の所定の条件によって所望の処理後の形状が得られる場合でも、当該ロットで或いは複数のロットにわたり処理が行われ処理の枚数の累積値が増大した時点で所望の処理後の形状を得ることのできる処理の条件が変動しており、初期の条件で動作するようにプラズマ処理装置が調節されたとしても、複数のロットに亘って多数のウエハを処理していくと、得られる処理の結果が初期のものから許容範囲を超えてズレてしまう場合が生起していた。

半導体デバイスの微細化が進み、より高精度なプラズマ処理が求められており、そのため、プラズマ処理装置を設定した運転条件で、正確に運転させる必要がある。設定した運転条件で運転できると、製品としての品質が保て、歩留まりが向上する。

このような問題を解決するために、上記プラズマを用いた処理の時間や枚数の累積の大きさが増大して生じた部品・機器を調節する精度の低下をフィードバックしてプラズマ処理装置の運転を調節する技術が従来から知られていた。特開２０１６−１０３４９６号公報（特許文献１）には、プラズマ処理装置において、一纏まりの複数枚のウエハの集合体であるロットをプラズマを用いて連続的に処理するプラズマ処理装置において、所定の運転の条件に沿って処理した任意のロットの処理の結果を次のロットのウエハを処理する際の運転の条件にフィードバックして当該条件を調節することにより、処理の結果得られるウエハ表面の形状を所望の範囲内のものにする技術が開示されている。

特開２０１６−１０３４９６号公報

しかしながら、上記の従来技術では、次の点について十分な考慮がされていなかったため問題が生じていた。

すなわち、上記の反応生成物が処理室の内壁を構成する部材表面に付着あるいは堆積したで生じる影響は、プラズマ処理装置が運転中に実現する処理の条件の精度等の調節の機能にも及びその機能が低下してしまうことについて考慮されていなかった。すなわち、特許文献１に開示されている技術では、任意のロットの運転または処理の条件を以前のロットでの処理に関する情報をフィードバックして調節する技術ではあるものの、プラズマ処理装置の制御装置からの指令信号に応じて当該処理の条件を実現するために動作するプラズマ処理装置の部品や機器が、運転の時間の経過に伴って当該条件を実現するための動作の精度が低下してしまい、精度の悪化が許容される範囲を超えたことで複数枚のウエハの処理の再現性が損なわれ、歩留まりが低下してしまうという問題が生じていた。

本発明の目的は、高い歩留まりを維持しながら安定して複数のウエハの処理を順次行うことを可能にするプラズマ処理装置の運転方法を提供することにある。

上記目的は、所定の枚数のウエハ各々を順次真空容器内部の処理室内に配置して当該処理室内に形成したプラズマを用いて前記ウエハの上面に予め形成された処理対象の膜層を処理するプラズマ処理装置の運転方法において、予め前記所定の枚数のウエハを処理した際に、前記ウエハの処理された枚数または処理が実施された時間の変化に伴って前記プラズマ処理装置に設定される記憶部に記憶された運転の条件の値と前記処理中の実際の前記運転の条件の値とを演算部で処理して前記記憶部に記憶された運転条件の値と前記処理中の実際の前記運転の条件の値との差の変化を検出し、前記演算部で処理して得られた前記差の変化の情報を用いて制御部で前記ウエハを処理する前記プラズマ処理装置の前記運転の条件の設定値を調節する、ことにより達成される。

本発明によれば、高い歩留まりを維持しながら安定して複数のウエハの処理を順次行うことを可能にさせたプラズマ処理装置の運転方法を提供できる。

本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の全体の構成の概略を示す模式図である。 本発明の実施例に係る各半導体デバイスの制御能力低下率についてのデータのテーブルを示す図である。 本発明の実施例に係る各半導体デバイスの制御能力低下率について時間に伴う変化を示す図である。 本発明の実施例に係る各半導体デバイス実施例の動作の流れを示すフロー図である。 本発明の実施例に係る各半導体デバイス実施例の動作の流れを示す図で、図４のフロー内のブロック５００における実際に処理する運転条件値を算出について詳細を示すフロー図である。

本発明は、所定の枚数のウエハ各々を順次真空容器内部の処理室内に配置して、処理室内に形成したプラズマを用いてウエハの上面に予め形成された処理対象の膜層を処理するプラズマ処理装置の運転方法において、予め前記所定の枚数のウエハを処理した際に、ウエハの処理された枚数または処理が実施された時間の変化に伴ってプラズマ処理装置に設定される記憶部に記憶された運転の条件の値と処理中の実際の運転の条件の値とを演算部で処理して記憶部に記憶された運転条件の値と処理中の実際の運転の条件の値との差の変化を検出し、演算部で処理して得られた差の変化の情報を用いて制御部でウエハを処理するプラズマ処理装置の運転条件の設定値を調節するようにしたものである。

そして、処理を行うそれぞれのウエハの表面には、予め処理対象の膜層を含む複数の膜層を有する同じ膜構造が配置されている。

また、本発明によるプラズマ処理装置の運転方法においては、所定の枚数のウエハの処理の前または後に処理室の内表面をクリーニングする工程が実施される。

さらに、本発明によるプラズマ処理装置の運転方法においては、予め定められた時間またはウエハの枚数ごとに検出した設定される運転の条件の値と実際の運転の条件の値との差の値を補間して得られた情報を用いてウエハの各々の処理の運転の条件の設定値を調節するようにしたものである。

そして、予め定められた時間またはウエハの枚数ごとに検出した設定される運転の条件の値と実際の運転の条件の値との差の値を補間する際は、運転の条件の値の平均によって得られた情報を用いてウエハの各々の処理の運転の条件の設定値を調節するようにした。 本発明の実施の形態を、以下図面を用いて説明する。

〔実施例〕
以下に、本発明の実施例を図１乃至図５を用いて説明する。
図１は、本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の全体の構成の概略を説明する模式図である。本例のプラズマ処理装置は、真空容器内部の処理室内に配置された半導体ウエハの上面に予め配置されたマスク層を含む複数の膜層を有する膜構造の処理対象の膜層を、処理室内に形成されたプラズマを用いてエッチング処理するプラズマエッチング装置である。

図１に示す本実施例に係るプラズマ処理装置１００は、真空容器１０１とその内部に配置された空間である処理室１０２と、処理室１０２の下部に配置された円筒あるいは円板形状を有した試料台１０３とを備えている。

処理室１０２内の試料台１０３上方の空間においては、試料台１０３の円形またはこれと見做せる程度に近似した形状の上面に処理対象の基板状の試料であるウエハ１０４が載せられて、図示していない手段を用いて静電気力により吸着されて保持されている。この状態で処理室１０２内に導入された処理ガスを用いてプラズマ１０９が形成される。プラズマ１０９のラジカル等高い活性を有した粒子とイオン、電子等の荷電粒子とウエハ１０４上面に配置された複数の膜層を有する膜構造の処理対象の膜層の表面が物理的または化学的な反応することによりそのエッチングが行われる。

プラズマ１０９は、処理室１０２内に流量または速度調整するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１０５により供給量が調節されて供給された処理ガスの原子または分子が、真空容器１０１の上方または側方の外側で処理室１０２を囲んで配置されたコイル１０６に供給された直流電流により形成された磁界と、プラズマ発生用高周波電源１０７より導波管１０８を通り伝播する高周波電界とが処理室１０２内に導入され、これらの相互作用により励起、解離した結果生成される。

真空容器１０１の下方には、処理室１０２底部と排気用の開口を介して連通された排気流量調節用のバルブ１１０及びターボ分子ポンプ１１１等の真空ポンプが配置され、これらの動作により排気口を通して処理室１０２内の処理ガスまたはプラズマの粒子が排気される。

本例のプラズマ処理装置１００で使用される処理ガスは、マスフローコントローラ１０５を通してガス導入部１０５１に形成された図示していない多数の小穴から処理室１０２に導入され、導入された処理ガスはプラズマ発生用高周波電源１０７から導波管１０８を通り供給される高周波エネルギーにより、プラズマ化される。プラズマ１０９内にイオンは、試料台１０３に備わっている下部電極１１４に接続されたバイアス用高周波電源１１５により形成されるバイアス電解で加速され、下部電極１１４に置いたウエハの表面に引き込まれる。下部電極１１４は電圧計１１６を備えており、下部電極１１４の直流的あるいは交流的な電位が計測できる。

上記プラズマ処理装置１００の各部分は、真空容器１０１の外部に配置された制御部１１２から指令信号を受信しこれに基いて動作するものであり、制御部１１２により当該動作が調節される。プラズマ処理装置１００の操作者は、制御部１１２と通信可能に接続された設定用の端末であるＰＣ１１３を用いて、調節されるプラズマ処理装置１００の動作の内容を設定することができる。

本実施例のプラズマ処理装置１００において、処理室１０２内で形成したプラズマ１０９を用いて行われる複数枚のウエハ１０４の処理は、処理室１０２内でウエハ１０４の処理のためにプラズマ１０９を形成した時間あるいはウエハ１０４を処理した枚数の累積の値の推移に伴って処理室１０２の内部の表面の状態が変化することにより、処理の速度やプラズマ１０９の強度や密度の分布等の特性が変化する。

特性が変化する理由として、上記プラズマ１０９が形成された時間やウエハ１０４の処理の枚数の累積値が増大するに伴って、ウエハ１０４の処理対象膜とプラズマの粒子との反応により生成された反応生成物の粒子が処理室１０２内壁を構成する部材表面に付着あるいは堆積の量も増大することが挙げられる。

また、これらの付着や堆積、プラズマ処理装置１００が運転された時間が増大するに伴って生じるプラズマ処理装置１００の動作部分やセンサ等の検知器の経時的な変化、さらには故障・劣化等のハード面の問題が挙げられる。

一方、上記時間や処理枚数が予め定められた値に到達したことが制御部１１２により検出されると、プラズマ処理装置１００による半導体デバイス（以下、デバイスと記す）を製造するためにウエハ１０４を処理する運転を一旦停止して、上記付着物や堆積物を薬剤を用いる等して除去するクリーニングを行って、生成物や堆積物が無いか十分少ない状態である複数枚のウエハ１０４の処理を開始する前の状態に近づけることで、ウエハ１０４の処理の歩留まりやエッチング処理後の形状の加工の精度を回復させることが行われる。

しかし、このようなクリーニングおよびこれを含むメンテンスの工程を行った後とその前の状態を比べても、同じ運転条件であっても動作部分の制御や調節の精度や検知器の検知機能の経時的な低下により、処理室１０２内で実現される条件のバラつきが大きくなり、所望の処理結果を得るために操作者により設定された処理の条件の値と実際の条件との差が許容範囲を超えて大きくなり、歩留まりが低下してしまう問題が生じる。

図２は、本発明の実施例のプラズマ処理装置１００に備えられた各デバイスの制御の能力の低下率を示すデータのテーブル２００である。このテーブル２００は、プラズマ処理装置１００の動作部分に備えられた各デバイスの情報Ｄ１〜Ｄｎ：２０１毎に、所望のエッチング処理の結果を得るために使用者が設定した運転の条件に基いて各デバイスに設定された値と実際にウエハ１０４が処理された運転での値との間の差を用いて検出された制御能力低下率の平均の値の時間または枚数の変化に伴う変化を関数として表したデータのテーブルである。

本テーブル２００において、各デバイスの制御能力低下率についてデータは、関数ｆ：２０２と関数ｆ：２０２に対する適用範囲Ｘ：２０３を示すものである。本例では適用範囲Ｘ：２０３の単位は、各デバイスに対応し時間または枚数である。任意のロットのウエハ１０４の処理開始前に予め制御部１１２内に備えられたＲＡＭ，ＲＯＭやＨＤＤ，ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶装置１１２１に記憶された本テーブル２００のデータを用いて、制御部１１２内に配置されたデバイスから構成されたマイクロプロセッサ等の演算器１１２２は、同じく記憶装置１１２１に記憶されたソフトウエアを読み出して、そのアルゴリズムに沿って、任意の時間または枚数が適用範囲Ｘ２０３のいずれかに含まれる場合、それに対応する関数ｆ：２０２に代入されることで、各デバイスの任意の経過時間または処理枚数に対する制御能力低下率が算出される。

さらに、制御部１１２において、演算器１１２２で算出された各デバイスの制御能力低下率から、ウエハ１０４のエッチング処理を行う際の各デバイスの運転条件値に、対象となるデバイスの制御能力低下率とその運転条件を掛け合わせた値を加える演算を行って、操作者により入力された設定された運転の条件の値から調整された実際に設定すべき運転の条件の値が算出される。

このような運転の条件の算出は、例えば数式（数１）に示される式に沿って得られる。このように検出された条件の値となるように制御部１１２からの指令信号に応じて各デバイスの動作が調節されることによって、設定された運転の条件の値と実際の運転の際の条件の値との差が低減され、ウエハ１０４の処理の歩留まりが向上する。
実際に設定する運転条件値＝設定した運転条件値＋（設定した運転条件値×制御能力低下率）…（数１）
図３は、本発明の実施例に係る各デバイスの制御能力低下率について、時間に伴う変化を示す図である。本例において、図２のテーブルの関数ｆ：２０２を求めるために、任意のロットの処理の開始前に予め所定の複数の枚数のウエハ１０４を連続的に処理してデバイスを製造する運転を行う間に、プラズマ処理装置１００の複数のデバイス各々のウエハ１０４の処理を行った時間あるいはウエハ１０４の枚数の任意の周期毎（所定の処理枚数毎）のデータを検出して制御部１１２に記憶され、当該データから各周期毎の制御能力低下率が算出されて同様に制御部１１２内に備えられたＲＡＭ，ＲＯＭやＨＤＤ，ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶装置１１２１に記憶される。

図３（ａ）のグラフ３１０は、ある一定の範囲から外れたデータの検知方法を表すグラフ、即ち、各デバイスの制御能力低下率を求める上で対象となるデータの範囲を模式的に示すグラフであり、図３（ｂ）のグラフ３２０は、図３（ａ）のグラフを元に検出された時間（ｈ）またはウエハ１０４の処理枚数（枚）の変化に伴う各デバイスの制御能力低下率の値の変化３２１及び３２２が破線として示されたグラフである。

本実施例では、図３（ａ）の制御能力低下率を導出するにあたり、より正確な制御能力低下率を導出するために、複数枚のウエハ１０４の任意の一纏まり（ロット）の処理の開始前に予め複数のロットを処理した際に検出された時間またはウエハ処理枚数の値とこれらの各々の値に対する制御能力低下率とが相関されたデータが用いられる。さらに、当該データから予め定められた許容された範囲から外れたデータが除かれて当該外れたデータが含まれない残りのデータを用いて時間またはウエハ処理枚数の変化に対する制御能力低下率の変化が導出される。

上記許容される範囲から外れたデータの抽出は、各デバイスにおいて予め複数のロットを処理した際に検出された複数の上記データから、任意の時間あるいは枚数毎に値の平均値３１１，３１２が算出され、次に、当該平均値３１１，３１２の標準偏差３０３が求められる。そして、平均値３１１，３１２とこれから正負各々の標準偏差３０３の値の範囲内に含まれるデータ値のみが制御能力低下率を示す関数の算出に用いられ、範囲外のデータは算出には用いられない。

本実施例において図３（ａ），（ｂ）に示したデータを算出する手順の詳細は以下の通りである。すなわち、任意の一纏まり（ロット）の処理の開始前に複数のロットを処理した際の各デバイスにおける操作者により設定された運転の条件の値と運転された際の実際の条件の値とのデータが、制御部１１２内の記憶装置１１２１に記憶される。次に、制御部１１２の演算器１１２２が記憶装置１１２１内に予め記憶されたソフトウエアを読み出し、その読み出したソフトウエアのアルゴリズムに沿って、先に記憶されたデータを用いて各デバイスの制御能力低下率を算出する。本例において、制御能力低下率（％）は、以下の式（数２）を用いて求めることができる。
制御能力低下率（％）＝１００−（（実際の運転条件値／設定した運転条件値）×１００）…（数２）
この際、求めた制御能力低下率（％）がプラス（＋）であれば、実際の運転条件値が設定した運転条件値より低く、マイナス（−）であれば、実際の運転条件値が設定した運転条件値より高いことを示している。

図３（ａ）の平均値３１１及び図３（ｂ）の平均値３２１は、制御能力低下率（％）がプラス（＋）の際における実際の運転条件値が設定した運転条件値以下の場合で、図３（ａ）の点線で表された平均値３１２及び図３（ｂ）の点線で表された平均値３２２は、制御能力低下率（％）がマイナス（−）の際における実際の運転条件値が設定した運転条件値以上の場合を示す線形のグラフである。

次に、演算器１１２２は単位時間あるいは枚数毎の制御能力低下率の平均値を求め、さらに標準偏差を求める。その標準偏差内のデータ値のみを対象として記憶装置１１２１に記憶する。制御能力低下率が標準偏差外であるデータは、対象として記憶しない。さらに、演算器１１２２が対象外とされた時刻または枚数を含む単位時間または単位枚数毎の平均を算出する場合には、対象のデータの数が単位時間または単位枚数の所定のデータ数に満たない状態であるため、演算器１１２２はその前後のデータから補間して算出したデータを用いて平均値の算出を行う。

図３（ｂ）のグラフ３２０は、図３（ａ）の標準偏差３１３内のデータを元に算出された各時刻あるいは枚数での制御能力低下率の平均を関数として表したグラフである。当該関数は、制御部１１２の演算器１１２２により、少なくとも１つの期間または枚数の範囲毎に各期間または範囲において、平均として求められた各時刻または枚数での制御能力低下率の値を線形補間や対数補間等の周知の数学手法が用いられて、関数ｆｎ（ｎ＝１，２…，Ｎ）として算出される。

関数ｆ１はこれが適用される時間または枚数の範囲Ｘが０＜Ｘ≦Ｘ１ｅｎｄとなる。演算器１１２２により、以降の予め定められた時間または枚数の範囲ごとにｆ１と同様に関数ｆＮまで算出される。なお、図３（ｂ）において×印３２３は、各関数ｆｎ：２０２の境界地点を示す。

図４および図５は、本発明の実施例に係る各デバイス実施例の動作の流れを示すフロー図である。これらの図に示されるフローは、大きく分けて図４に示される各デバイスの制御能力低下率を算出する関数を導出する工程と、図５に示される図４のフローで導出された関数から各時刻または枚数に対応するウエハを処理する実際の運転の条件の値を算出する工程との２つに分けることができる。

図４に示すフローチャート４００は、本実施例に係るプラズマ処理装置１００が各デバイスの制御能力低下率を求めるための関数を導出する工程の流れを示すフローチャートであり、符号４１０で示されるＳ４１１乃至Ｓ４１６の工程において、主に各デバイスの運転の条件の値を示すデータを蓄積し、符号４２０で示されるＳ４２１乃至Ｓ４２６の工程において、任意のデバイスの制御能力低下率を示す関数を導出する。

本実施例において、ステップＳ４０１のＳｔａｒｔを起点とし、ステップＳ４０２において処理室１０２内にウエハ１０４が搬入される。ステップＳ４０３では、制御部１１２において各デバイスの制御能力低下率の関数ｆが導出済みか、未導出かが判定される。

各デバイスの制御能力低下率の関数ｆの導出がされている場合は、Ｓ５００、即ち、図５に示すフローチャート５１０でその詳細なステップが示されている実際に処理する運転の条件の値を算出するフローに移行して、操作者により設定された運転の条件に本来対応する所期の処理結果が得られるように、設定された運転の条件の値に制御能力低下率を考慮して調整を施した値を算出する。各デバイスの制御能力低下率の関数ｆの導出がされていないと判定された場合には、符号４１０における各デバイスの実際の運転の条件の値を示すデータの蓄積を行う工程に移行する。

その後、符号４２０で示す工程では、任意のデバイスの制御能力低下率を示す関数ｆｎの導出を行い、ステップＳ４３１の次のウエハ１０４の処理の確認では、次のウエハ１０４がある場合は、ステップＳ４１１のウエハ１０４の処理の開始に戻り、次のウエハ１０４がない場合はステップＳ４３２に移行して終了（Ｅｎｄ）とする。

以下、符号４１０の工程について、各デバイスの運転の条件の値を示すデータを蓄積する工程の説明を行う。まずステップＳ４１１において、任意のロットに含まれる一枚のウエハ１０４の処理が開始される。次に、ステップＳ４１２で当該ウエハ１０４の処理中に各デバイスで実際の運転の条件の値が取得される。

さらに、ステップＳ４１３で予め使用者が設定した当該ウエハ１０４を処理する際の各デバイスの運転の条件の値が取得される。すなわち、当該ロットに含まれるウエハ１０４の処理毎に、これら各デバイスのウエハ１０４を処理している期間中の実際の運転の条件と使用者が設定した運転の条件との値が取得データとして、処理されているウエハ１０４毎に対応付けられて制御部１１２内の記憶装置１１２１内に記憶され蓄積される。

さらに、処理したウエハ１０４の枚数またはプラズマ１０９が形成されて行われた処理の時間の所定の累積の値に到達したことが制御部１１２に判定された毎に実施される、処理室１０２内部のクリーニング（洗浄あるいは清掃）等の保守や点検（メンテナンス）の周期に合わせて、各デバイスにおける処理が行われた累積の時間または処理されたウエハ１０４の枚数をデータとして制御部１１２内の記憶装置１１２１に記憶され蓄積される（Ｓ４１４）。当該記憶が終了したことが制御部１１２において確認された後にステップＳ４１５においてウエハ１０４の処理が終了する。

次に、ステップＳ４１６において、取得され記憶されたデータから、各デバイスの実際の運転中の条件の値と予め設定された運転の条件の値との差を算出し、これらを用いて累積されたウエハ１０４の処理の時間またはウエハ１０４が処理された枚数の増加に伴って変化する制御能力低下率を算出する。この制御能力低下率は制御部１１２内の記憶装置１１２１に記憶される。このように、符号４１０で示されるＳ４１１乃至Ｓ４１６の工程におけるデータの取得とこれを用いた演算の処理を行うことで、各デバイスの制御能力低下率が導出される。

次に、符号４２０で示されるＳ４２１乃至Ｓ４２６の工程おいて、各デバイスの制御能力低下率を表す関数を導出するフローの説明を行う。

符号４２０で示されるＳ４２１乃至Ｓ４２６の工程において、デバイスの任意の１つにおける累積の処理の時間またはウエハ１０４が処理された枚数をパラメータとしてその変化（増加）に伴って変化する制御能力低下率を表す関数が導出される。この導出のために、本実施例では、まずステップＳ４２１において、制御部１１２の演算器１１２２が算出する関数の対象となる制御能力低下率に対応する任意のデバイスがメンテナンス中（ウェット・メンテナンスの周期に該当）であるか、及び、当該制御能力低下率を示す関数の導出が初回か否かの判定を行う。

本実施例では、制御能力低下率を示す関数の算出は、任意のウエハ１０４の処理が終了した後に、累積の処理の時間またはウエハ１０４が処理された枚数の各値に対する制御能力低下率の値がデータとして算出済みであり、処理室１０２のウェット・メンテナンス（クリーニング）のための運転中である場合に行われる。

ステップＳ４２１において、制御能力低下率のデータが算出されていない或いはメンテナンス運転中ではない、すなわちメンテナンスの工程の実施の前にさらに処理される予定のウエハ１０４が存在していると判定された場合（Ｓ４２１でＮＯの場合）には、符号４１０で示される工程に戻り、当該データの算出が行われる。

制御部１１２においてステップＳ４２１の条件が満たされたことが判定された場合（Ｓ４２１でＹＥＳの場合）に、次のステップにおいて制御能力低下率を示す関数を導出するために、制御部１１２の記憶装置１１２１に予め蓄積された任意のデバイスにおける時間または枚数の変化に対する制御能力低下率の値の変化を示すデータの複数を用いて、演算器１１２２で当該デバイスについての時間または枚数における制御能力低下率の平均値が算出される（ステップ４２２）。

次に、ステップＳ４２３では、ステップＳ４２２の結果から、当該制御能力低下率の標準偏差が算出される。次に、ステップＳ４２４では、ステップＳ４２３で算出された制御能力低下率の標準偏差を用いて、標準偏差内のデータを許容範囲として標準偏差外（許容範囲外）のデータを制御能力低下率の計算用のデータから除外して、残るデータを用いて対象のデバイスに対応する制御能力低下率の標準偏差内の平均が算出される。

ステップＳ４２５は、ステップＳ４２４で算出されたデバイスについてウエハ１０４を処理した時間または枚数の累積の値をパラメータとしてこれらの各々の値に対する制御能力低下率の平均値の変化を用いて当該パラメータの変化に対する制御能力低下率の値の変化を示す関数ｆ：２０２の算出が行われる。ステップＳ４２３において算出されたデバイス１乃至Ｎ各々のウエハ１０４の処理の時間あるいは枚数の値に対する制御能力低下率の値が、線形補間、対数補間等の従来知られた数学的手法が用いられて関数ｆ１からｆＮに変換される。

さらに、次のステップＳ４２６では、関数ｆｎが算出された任意のデバイスｎについて、処理室１０２のクリーニング（ウェット・メンテナンス）の終了後に、当該任意のデバイスｎについてのウエハ１０４の処理の時間または枚数の累積の値が初期化（本例では０に）されて、制御部１１２の記憶装置１１２１に記憶される。

本実施例では、演算器１１２２において、図２及び図３に示すように、ウエハ１０４が処理された時間または枚数の累積の値の１枚目を含む所定の範囲について、これが上記クリーニング（ウェット・メンテナンス）の運転同士の間で複数に分けられた範囲の各々について、各々の範囲における最初の１枚目を含むウエハ１０４の処理の時間または枚数の累積値とその変化（増加）に対する制御能力低下率の値とその変化を示す関数ｆｎ（ｎ＝１…Ｎ）：２０２が算出され、各々はウエハ１０４の処理の時間または枚数の累積値の全体の範囲で一つの連続した関数として制御部１１２内の記憶装置１１２１に記憶される。

上記の符号４１０で示されるＳ４１１乃至Ｓ４１６の工程、および符号４２０で示されるＳ４２１乃至Ｓ４２６の工程の実施により、任意の１つのデバイスにおけるウエハ１０４の処理の時間または枚数の累積の値の変化（増加）に対する制御能力低下率の変化を示す関数ｆ：２０２が導出される。

次に、ステップＳ４３１で、制御部１１２において次に処理されるウエハ１０４が無いと判定された場合（Ｓ４３１でＹＥＳの場合）に、ステップＳ４３２に移行してウエハ１０４を処理してデバイスを製造する運転が終了（Ｅｎｄ）となる。

一方、処理されるべきウエハ１０４があると判定された場合（Ｓ４３１でＮＯの場合）、ステップＳ４０２に戻り、次に処理されるべきウエハ１０４の処理室１０２内への搬入するステップから、符号４１０で示される工程の動作の流れが再度行われる。

図５は、図４に示す実施例において、実際の運転における運転の条件の値を算出するステップＳ５００の詳細工程を示すフローチャート５１０である。本実施例では、図４に示したフローチャート４００よりウエハ１０４の処理が行われる際に、任意のデバイスｎの制御能力低下率を示す関数ｆｎ：２０２が導出されている場合（Ｓ４０３でＹｅｓの場合）、Ｓ５００，即ち、図５のフローチャート５１０に示す工程Ｓ５１１乃至Ｓ５１６において導出された関数ｆｎ：２０２が用いられて、所定の処理の時間または所定の処理枚数の値毎に実際の処理がされる際に運転の条件の値が所期の処理の結果が得られる運転の条件の値となるように、各デバイスに発信される運転の条件の値またはこれが調整されるべき値が制御部１１２の演算器１１２２において算出される。

ステップＳ５１１では、各デバイスのウエット洗浄等の保守、点検（ウェット・メンテナンス）が実施されてからのウエハ１０４が処理された時間または枚数の累積値が取得される。次に、ステップＳ５１２では、制御部１１２の演算器によりステップＳ５１１において取得された累積の処理の時間または枚数の値から、図２で示した各デバイスの情報Ｄｎ（１…Ｎ）の制御能力低下率が適用されるべき範囲Ｘが選択される。ステップＳ５１３では、当該範囲Ｘに対応する制御能力低下率の値とその変化を示す関数ｆｎ：２０２が選択される。

ステップＳ５１４では、制御部１１２において、関数ｆｎ：２０２から得られた値を用いて、操作者により予め設定された運転の条件の値に制御能力低下率が乗積されて、制御能力低下値が算出される。

さらに、ステップＳ５１５においては、制御部１１２において予め設定された運転の条件の値とステップＳ５１４において算出された制御能力低下値とが加算され、指令信号内に含まれて各デバイスが制御の目標とする値として発信される運転の条件の値が算出される。

ステップＳ５１６では、制御能力低下率が反映されたデバイスの制御の目標としての運転の条件の値を含む指令信号が制御部１１２から発信される。

図５のフローチャート５００における処理は、以上で終了し（Ｅｎｄ）、図４のステップＳ４１１のウエハ処理開始に戻る。

以上の実施例によれば、プラズマ処理装置１００において、当初の設定された運転の条件の値について、ウエハ１０４の処理の時間または枚数の累積の値が増加するに伴って各デバイスの制御の能力の低下が補正されて所期の処理の結果が得られるように、当該デバイスの運転の条件が調整される。

このことから、本実施例によれば、プラズマ処理装置が長期間にわたり運転される場合においても、プラズマ処理装置による処理の再現性の低下が抑制され、初期の比較的高い歩留まりを大きく低下させること無くプラズマ処理装置を長期間運転することが可能になる。その結果として、プラズマ処理装置を長期間にわたり運転する場合の処理の歩留まりを向上させることができる。

１００ プラズマ処理装置
１０１ 真空容器
１０２ 処理室
１０３ 試料台
１０４ ウエハ
１０５ マスフローコントローラ
１０６ コイル
１０７ プラズマ発生用高周波電源
１０８ 導波管
１０９ プラズマ
１１０ バルブ
１１１ ターボ分子ポンプ
１１２ 制御部
１１２１ 記憶装置
１１２２ 演算器
１１３ ＰＣ
１１４ 下部電極
１１５ バイアス用高周波電源
１１６ 電圧計。

Claims (5)

1. 所定の枚数のウエハを順次真空容器内部の処理室内に配置して当該処理室内に形成したプラズマを用いて前記ウエハの上面に予め形成された処理対象の膜層を処理するプラズマ処理装置の運転方法であって、
   予め前記所定の枚数のウエハを処理した際に、前記ウエハの処理された枚数または処理が実施された時間の変化に伴う前記プラズマ処理装置に設定される記憶部に記憶された運転の条件の値と前記処理中の実際の運転の条件の値とを演算部で処理して前記記憶部に記憶された運転の条件の値と前記処理中の前記実際の運転の条件の値との差の変化を検出し、前記演算部で処理して得られた前記差の変化の情報を用いて制御部で前記ウエハを処理する前記プラズマ処理装置の運転条件の設定値を調節することを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。
2. 請求項１に記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、
   前記所定の枚数の前記ウエハの表面に、予め前記処理対象の膜層を含む複数の膜層を有する同じ膜構造が配置されたことを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。
3. 請求項１または２に記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、
   前記所定の枚数のウエハの処理の前または後に前記処理室の内表面をクリーニングする工程が実施されることを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、
   予め定められた時間またはウエハの枚数ごとに検出した前記設定される運転の条件の値と前記実際の運転の条件の値との前記差の値を補間して得られた情報を用いて前記ウエハの各々の処理の前記運転の条件の設定値を調節することを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。
5. 請求項４に記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、
   予め定められた時間またはウエハの枚数ごとに検出した前記設定される運転の条件の値と前記実際の運転の条件の値との前記差の値を補間する際は、前記運転の条件の値の平均によって得られた情報を用いて前記ウエハの各々の処理の前記運転の条件の設定値を調節することを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。

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