JP5275188B2

JP5275188B2 - 処理開始可否判定方法及び記憶媒体

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Publication number: JP5275188B2
Application number: JP2009217010A
Authority: JP
Inventors: 剛守屋; 英章松井; 雅弘塩屋
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Renesas Electronics Corp
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Renesas Electronics Corp
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2029-09-18
Also published as: TWI460789B; TW201131640A; JP2011066288A; KR101163913B1; CN102024683B; KR20110031095A; CN102024683A

Description

本発明は、処理開始可否判定方法及び記憶媒体に関し、特に、基板を収容して処理を施す減圧室と、該減圧室内を排気する排気系とを備える基板処理装置における処理開始可否判定方法に関する。

基板としてのウエハにプラズマ処理を施す基板処理装置は、該ウエハを収容する減圧室としてのチャンバと、該チャンバ内に処理ガスを導入するシャワーヘッドと、チャンバ内に配置され、ウエハを載置するとともにチャンバ内に高周波電力を印加するサセプタと、チャンバ内を排気するポンプや配管等からなる排気系とを備える。減圧されたチャンバ内に導入された処理ガスは高周波電力によって励起されてプラズマとなり、該プラズマ中の陽イオンやラジカルがウエハのプラズマ処理に用いられる。

チャンバの構成部品は定期的にクリーニングされるため、チャンバ内の清浄度は非常に高いが、若干のパーティクルが存在することがある。これらのパーティクルは排気系によってチャンバ外へ排出されるが、全てのパーティクルを排出するには或る程度の時間を要する。ここで、チャンバ内に或る程度の数のパーティクルが残留していると、該パーティクルがウエハ上に形成された多数の半導体デバイスに付着して欠陥を引き起こすため、ウエハから製造される半導体デバイスの歩留まりが低下する。そのため、チャンバ内に残留するパーティクルの数を推定し、該パーティクルの数が所定値を下回ったときに半導体デバイス製造のためのプラズマ処理を開始することが行われている。

従来、ウエハに付着したパーティクルの数はチャンバ内に残留するパーティクルの数を正確に反映すると考えられていたため、ウエハに付着したパーティクルの数の時間経過に伴う変化を解析することによってパーティクルの付着原因を推定することが可能であることが提唱されており（例えば、特許文献１参照。）、さらに、チャンバ内に残留するパーティクルの数の推定にウエハに付着したパーティクルの数が用いられていた。

例えば、チャンバ内に残留するパーティクルの数の推定では、半導体デバイス製造のための製品ウエハとは別のモニタ用のウエハ（以下、「モニタウエハ」という。）をチャンバへ収容して該モニタウエハにパーティクルを付着させ、その後、モニタウエハをチャンバから取り出し、該モニタウエハに付着したパーティクルの数を計測し、該計測されたパーティクルの数に基づいてチャンバ内に残留するパーティクルの数を推定していた。

このとき、半導体デバイス製造のためのプラズマ処理の開始可否は、複数枚ではなく１枚のモニタウエハに付着したパーティクルの数に基づいて判定されていた。

特開２００９−１１１１６５公報

しかしながら、近年、チャンバ内に残留するパーティクルが比較的少ない状況では、同じロットで同じプラズマ処理が施される複数枚のウエハにおいて、各ウエハに付着するパーティクルの数が大きくばらつくことが分かってきた。例えば、余りパーティクルが生じないプラズマ処理では、各ウエハに付着するパーティクルの数が１０個〜１００個程度ばらつき、パーティクルが生じやすいプラズマ処理では、各ウエハに付着するパーティクルの数が７０個〜７００個程度ばらつくことが分かってきた（Shinjiro Umehara他、 “Particle Generation Control Technology Using Control of Chamber Temperature in the Etching Process”、 FUJITSU LIMITED他、Conference Proceedings of International Symposium on Semiconductor Manufacturing (2002), p. 429）。

すなわち、１枚のモニタウエハに付着したパーティクルの数は、チャンバ内に残留するパーティクルの数を正確に反映していないため、プラズマ処理の開始可否を１枚のモニタウエハに付着したパーティクルの数に基づいて判定すると、半導体デバイスの歩留まりが低い状態でプラズマ処理が開始される虞がある。

本発明の目的は、基板から製造される半導体デバイスの歩留まりが高い状態で所定の処理を開始することができる処理開始可否判定方法及び記憶媒体を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の処理開始可否判定方法は、基板を収容する減圧室と、該減圧室を排気する排気系とを備える基板処理装置において前記基板に施す所定の処理の開始可否を判定する処理開始可否判定方法であって、前記基板処理室内でシーズニング処理を実行するシーズニング処理実行ステップと、前記シーズニング処理の実行後に前記基板処理装置内に残留する微粒子の数を継続的に計測する微粒子数計測ステップと、前記微粒子数計測ステップにおいて計測された微粒子の数の時間経過に伴う減少度合いを監視する微粒子数変動監視ステップと、前記微粒子数変動監視ステップにおいて監視されている前記微粒子の数の減少度合いが変化したときに、前記所定の処理を開始可能と判定する処理開始判定ステップとを有し、前記微粒子数変動監視ステップにおいて、前記減少度合いを指数関数で近似することを特徴とする。

請求項２記載の処理開始可否判定方法は、請求項１記載の処理開始可否判定方法において、前記微粒子の数の減少度合いが変化するまでは、前記所定の処理よりも高温及び/又は低圧の雰囲気で実行される他の処理を前記基板に施すことを特徴とする。

請求項３記載の処理開始可否判定方法は、請求項１又は２記載の処理開始可否判定方法において、前記微粒子数変動監視ステップでは、前記排気系内を流れる前記微粒子の数を計測することを特徴とする。

請求項４記載の処理開始可否判定方法は、請求項１又は２記載の処理開始可否判定方法において、前記微粒子数変動監視ステップでは、前記減圧室内に残留する前記微粒子の数を計測することを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項５記載の記憶媒体は、基板を収容する減圧室と、該減圧室を排気する排気系とを備える基板処理装置において前記基板に施す所定の処理の開始可否を判定する処理開始可否判定方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納するコンピュータで読み取り可能な記憶媒体であって、前記処理開始可否判定方法は、前記基板処理室内でシーズニング処理を実行するシーズニング処理実行ステップと、前記シーズニング処理の実行後に前記基板処理装置内に残留する微粒子の数を継続的に計測する微粒子数計測ステップと、前記微粒子数計測ステップにおいて計測された微粒子の数の時間経過に伴う減少度合いを監視する微粒子数変動監視ステップと、前記微粒子数変動監視ステップにおいて監視されている前記微粒子の数の減少度合いが変化したときに、前記所定の処理を開始可能と判定する処理開始判定ステップとを有し、前記微粒子数変動監視ステップにおいて、前記減少度合いを指数関数で近似することを特徴とする。

請求項１記載の処理開始可否判定方法及び請求項５記載の記憶媒体によれば、基板処理装置内に残留する微粒子の数の時間経過に伴う減少度合いが監視され、該監視されている微粒子の数の減少度合いが変化したときに、所定の処理が開始可能と判定される。基板処理装置内に残留する微粒子の数の減少度合いが変化して小さくなるのは、外部から減圧室へ持ち込まれた因子に起因する微粒子が生じなくなるためと考えられる。一方、外部から減圧室に持ち込まれた因子に起因する微粒子の数は比較的多く、且つその発生時期も不規則であるため、外部から減圧室に持ち込まれた因子に起因する微粒子が生じている間は半導体デバイスの歩留まりが低下する。したがって、当該微粒子の数の減少度合いが変化したときに所定の処理を開始可能と判定することにより、外部から減圧室に持ち込まれた因子に起因する微粒子が生じなくなった状態で所定の処理を開始することができる。すなわち、半導体デバイスの歩留まりが高い状態で所定の処理を開始することができる。

また、請求項１記載の処理開始可否判定方法によれば、基板処理装置内に残留する微粒子の数の減少度合いが指数関数で近似されるので、当該減少度合いから異常値の影響、例えば、極短時間における大きな変動の影響を取り除くことができ、当該減少度合いの変化を的確に検知することができる。

請求項２記載の処理開始可否判定方法によれば、基板処理装置内に残留する微粒子の数の減少度合いが変化するまでは、所定の処理よりも高温及び/又は低圧の雰囲気で実行される他の処理が基板に施されるので、減圧室の構成部品からのアウトガスの放出を促進することができ、もって、早期にアウトガスに起因する微粒子の発生を抑制することができる。その結果、早期に微粒子の数の減少度合いを変化させることができる。

請求項３記載の処理開始可否判定方法によれば、排気系内を流れる微粒子の数が計測される。減圧室内の微粒子は排気系を介して排出されるので、排気系内を流れる微粒子の密度は高い。したがって、微粒子の数を確実且つ容易に計測することができる。

請求項４記載の処理開始可否判定方法によれば、減圧室内に残留する微粒子の数が計測される。減圧室内に残留する微粒子は半導体デバイスの歩留まりに直接的な影響を与える。したがって、減圧室内に残留する微粒子の数に基づいて所定の処理の開始可否を判定することによって半導体デバイスの歩留まりを正確に制御することができる。

本発明の実施の形態に係る処理開始可否判定方法が適用される基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。図１の基板処理装置におけるチャンバの構成部品のクリーニング後からプラズマエッチング処理２日目までの粗引きライン内を流れるパーティクルの数の時間経過に伴う変動度合いを示すグラフである。図１の基板処理装置におけるプラズマエッチング処理３日目から１４日目までの粗引きライン内を流れるパーティクルの数の時間経過に伴う変動度合いを示すグラフである。プラズマエッチング処理２日目の基板処理装置において同一ウエハに対してプラズマエッチング処理を複数回繰り返したときの該ウエハから製造された半導体デバイスの歩留まりの変動度合いを示すグラフである。プラズマエッチング処理３日目の基板処理装置において同一ウエハに対してプラズマエッチング処理を複数回繰り返したときの該ウエハから製造された半導体デバイスの歩留まりの変動度合いを示すグラフである。本発明の実施の形態に係る処理開始可否判定方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、本発明の実施の形態に係る処理開始可否判定方法が適用される基板処理装置について説明する。

図１は、本実施の形態に係る処理開始可否判定方法が適用される基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。本基板処理装置は、基板としての半導体デバイス用のウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）にプラズマエッチング処理を施す。

図１において、基板処理装置１０は、ウエハＷを収容するチャンバ１１を有し、該チャンバ１１内には円柱状のサセプタ１２が配置され、チャンバ１１内の上部にはサセプタ１２に対向するように円板状のシャワーヘッド１３が配置されている。また、基板処理装置１０にはチャンバ１１を排気する排気系１４が接続されている。

サセプタ１２は静電チャックを内蔵し、該静電チャックはクーロン力等によって載置されたウエハＷをサセプタ１２の上面へ静電吸着する。また、サセプタ１２には高周波電源（図示しない）が接続されて該サセプタ１２及びシャワーヘッド１３の間の処理空間Ｓに高周波電力を印加する下部電極として機能する。

シャワーヘッド１３は処理ガス供給装置（図示しない）に接続され、該処理ガス供給装置から供給された処理ガスを処理空間Ｓに向けて拡散して導入する。

排気系１４は、粗引きライン１５と、本排気ライン１６と、ＡＰＣバルブ（図示しない）とを有する。粗引きライン１５はドライポンプ（図示しない）に接続されてチャンバ１１を粗引きする。本排気ライン１６はターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）１７を有し、該ＴＭＰ１７によってチャンバ１１を高真空引きする。具体的には、ドライポンプはチャンバ１１内を大気圧から中真空状態（例えば、１．３×１０Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧し、ＴＭＰ１７はドライポンプと協働してチャンバ１１内を中真空状態より低い圧力である高真空状態（例えば、１．３×１０^−３Ｐａ（１．０×１０^−５Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧する。

本排気ライン１６は、ＴＭＰ１７及びドライポンプの間で粗引きライン１５と接続され、粗引きライン１５及び本排気ライン１６には各ラインを遮断可能なバルブＶ１，Ｖ２が配されている。ＡＰＣバルブはバタフライバルブやスライドバルブからなり、チャンバ１１及びＴＭＰ１７の間に介在してチャンバ１１内の圧力を所望の値に制御する。

基板処理装置１０では、排気系１４によってチャンバ１１が排気されてチャンバ１１内が高真空状態まで減圧された後、シャワーヘッド１３によって処理空間Ｓへ処理ガスが導入され、サセプタ１２によって処理空間Ｓへ高周波電力が印加される。このとき、処理ガスが励起されてプラズマが生じ、該生じたプラズマに含まれる陽イオンやラジカルによってウエハＷにプラズマエッチング処理が施される。

プラズマエッチング処理中やプラズマエッチング処理後において、排気系１４のドライポンプはチャンバ１１を排気し続ける。このとき、排気系１４はチャンバ１１内のガス、例えば、未反応の処理ガスや反応生成物が揮発したガスとともに、チャンバ１１内に残留するパーティクルを排気するので、排気系１４の粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数はチャンバ１１内に残留するパーティクルの数と密接に関連する。そこで、本実施の形態では、チャンバ１１内に残留するパーティクルの数の代わりに粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数を計測する。

基板処理装置１０は、粗引きライン１５に配置されたＩＳＰＭ（In Situ Particle Monitor）１８を備える。ＩＳＰＭ１８は、粗引きライン１５内に向けてレーザ光を照射するレーザ発振器と、パーティクルがレーザ光を通過する際に発生する散乱光を観測する光電子倍増管（Photomultiplier Tube）とを少なくとも有し、粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数を光学的に計測する。

ところで、上述したように、１枚のモニタウエハに付着したパーティクルの数に基づいてプラズマエッチング処理の開始可否を判定すると半導体デバイスの歩留まりが低い状態でプラズマエッチング処理が開始される虞がある。本発明者は、半導体デバイスの歩留まりが高い状態でプラズマエッチング処理を開始するための適切な指標を見出すべく、基板処理装置１０において、チャンバ１１の構成部品をクリーニングした後、複数枚のウエハＷにプラズマエッチング処理を施して、これらのウエハＷから製造された半導体デバイスの歩留まりを計測する一方、複数枚のウエハＷに施されたプラズマエッチング処理の間、具体的には、１４日間に亘ってＩＳＰＭ１８によって粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数を継続的に計測したところ、図２〜図５に示す結果を得た。

図２及び図３は、粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数の時間経過に伴う変動度合いを示すグラフであり、横軸は基板処理装置１０によるプラズマエッチング処理の実行日数であり、縦軸は粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数である。図中の折れ線は計測されたパーティクルの数であり、図中の実線はパーティクルの数の変動度合いを指数関数で近似した線である。

また、図２のグラフは、チャンバ１１の構成部品のクリーニング後からプラズマエッチング処理２日目までの計測されたパーティクルの数の変動度合いを示し、図３のグラフは、プラズマエッチング処理３日目から１４日目までの計測されたパーティクルの数の変動度合いを示す。

図４及び図５は、同一ウエハＷに対して基板処理装置１０によってプラズマエッチング処理を複数回繰り返したときの該ウエハＷから製造された半導体デバイスの歩留まりの変動度合いを示すグラフであり、横軸はプラズマエッチング処理の繰り返し数であり、縦軸は半導体デバイスの歩留まりである。図中における「○」は各ウエハＷにおける歩留まりであり、図中の実線はプラズマエッチング処理の繰り返し数に対する半導体デバイスの歩留まりの変動度合いの近似直線を示す。

また、図４のグラフは、プラズマエッチング処理２日目の基板処理装置１０においてプラズマエッチング処理が複数回繰り返されたときの半導体デバイスの歩留まりの変動度合いを示し、図５のグラフは、プラズマエッチング処理３日目の基板処理装置１０においてプラズマエッチング処理が複数回繰り返されたときの半導体デバイスの歩留まりの変動度合いを示す。

図２のグラフ及び図３のグラフを比較すると、図２のグラフでは処理日数が経過するにつれて粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数は減少するように変動度合いするのに対して、図３のグラフでは処理日数が経過しても粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数は殆ど変化しない。具体的には、プラズマエッチング処理の実行日数をＸ、粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数をＹとしたときに、図２のグラフにおけるパーティクルの数の変動度合いの近似指数関数はＹ＝１４２ｅ^{−１．９８}Ｘで表され、図３のグラフにおけるパーティクルの数の変動度合いの近似指数関数は、Ｙ＝４．８９ｅ^{−０．０１５}Ｘで表される。したがって、プラズマエッチング処理２日目を過ぎると、粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数の変動度合いが変化することが分かった。

一方、図４のグラフ及び図５のグラフを比較すると、図４のグラフではプラズマエッチング処理が繰り返されるにつれて半導体デバイスの歩留まりが低下するのに対して、図５のグラフではプラズマエッチング処理が繰り返されても半導体デバイスの歩留まりが低下しない。プラズマエッチング処理が繰り返されると半導体デバイスの歩留まりが低下するのは、基板処理装置１０が半導体デバイスの歩留まりを低下させる状態にあるためであり、プラズマエッチング処理が繰り返されても半導体デバイスの歩留まりが低下しないのは、基板処理装置１０が半導体デバイスの歩留まりを低下させない状態、換言すると、半導体デバイスの歩留まりが高い状態にあるためであると考えられる。したがって、図４のグラフ及び図５のグラフの比較結果より、プラズマエッチング処理２日目を過ぎると、基板処理装置１０は半導体デバイスの歩留まりが高い状態になると考えられる。

以上より、プラズマエッチング処理２日目を過ぎると、粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数の変動度合いが変化し、且つ基板処理装置１０は半導体デバイスの歩留まりが高い状態になることが分かった。すなわち、本発明者は、粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数の変動度合いが変化すると、基板処理装置１０は半導体デバイスの歩留まりが高い状態になることを見出した。

パーティクルの数の変動度合いの変化と半導体デバイスの歩留まりの状態との関連性については、明りょうに説明するのが困難であるが、公知の事実を考慮した結果、本発明者は、以下に説明する仮説を類推するに至った。

チャンバの構成部品を薬液等でウェットクリーニングした後、チャンバ内を減圧してプラズマ処理を繰り返して行うと、クリーニング中に各構成部品へ浸透した薬液中の水分や大気中の水分（クリーニング時に外部から減圧室に持ち込まれた因子）が、初期のプラズマ処理においてアウトガスとしてチャンバ内に放出され、該アウトガスは未反応の処理ガスや反応生成物が揮発したガスと反応して比較的多くのパーティクルを生じさせることが知られている。このパーティクルはウエハに付着して半導体デバイスの歩留まりを悪化させる。

また、アウトガスの放出量はプラズマ処理時間が経過するにつれて少なくなり、各構成部品へ浸透した水分がほぼ無くなるとアウトガスの放出が止まる。したがって、アウトガスに起因するパーティクルは、ウェットクリーニング直後のプラズマ処理ではかなりの数が生じるものの、プラズマ処理が繰り返されるうちに数が減り、やがて生じなくなる。アウトガスの放出が止まると、その後はプラズマ処理に起因する微量のパーティクルしか生じなくなる。プラズマ処理に起因するパーティクルは同じプラズマ処理が繰り返される限り、ほぼ同じ数が継続して生じる。

すなわち、パーティクルの数が減少している間は、アウトガスに起因するパーティクルが生じつづけ、パーティクルの数が殆ど変化しなくなると、アウトガスに起因するパーティクルが生じず、プラズマ処理に起因するパーティクルのみが生ずると考えられる。アウトガスに起因するパーティクルの数は比較的多く、且つその発生時期も不規則であるため、アウトガスに起因するパーティクルが生じている間は半導体デバイスの歩留まりが低下するが、プラズマ処理に起因するパーティクルの数は比較的少ないため、プラズマ処理に起因するパーティクルのみが生じている間は半導体デバイスの歩留まりが向上する。以上より、パーティクルの数が減少している間は半導体デバイスの歩留まりが低下し、パーティクルの数が殆ど変化しなくなると半導体デバイスの歩留まりが向上すると考えられる。

本発明は上記知見に基づくものである。なお、本発明者は同様の計測を他の基板処理装置や他のプラズマエッチング処理において実行し、上記知見が他の基板処理装置や他のプラズマエッチング処理にも適用できることを確認した。

次に、本発明の実施の形態に係る処理開始可否判定方法について説明する。

図６は、本発明の実施の形態に係る処理開始可否判定方法を示すフローチャートである。

図６では、まず、チャンバ１１の構成部品がクリーニングされた基板処理装置１０において、半導体デバイス用のウエハとは別のダミーウエハをチャンバ１１に収容し、排気系１４によってチャンバ１１内を高真空状態まで減圧し、シャワーヘッド１３によって処理空間Ｓへ処理ガスを導入し、サセプタ１２によって処理空間Ｓへ高周波電力を印加して、半導体デバイスの製造のためのプラズマエッチング処理（以下、「製造用エッチング処理」という。）とは異なるプラズマ処理（以下、「シーズニング処理」という。）を所定の回数だけ繰り返して実行する（ステップＳ６１）。シーズニング処理では、製造用エッチング処理よりも高温の雰囲気及び／又は低圧の雰囲気でダミーウエハにプラズマ処理を施すことにより、クリーニング中に各構成部品へ浸透した薬液中の水分や大気中の水分のアウトガスとしての放出を促進する。

次いで、排気系１４によってチャンバ１１を排気しつつ、チャンバ１１内に窒素ガスを導入するなどしてチャンバ１１内に残留するパーティクルを排気系１４によってチャンバ１１の外へ排出し、さらに、ＩＳＰＭ１８によって粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数の光学的な計測を開始する（ステップＳ６２）（微粒子数計測ステップ）。その後、粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数の時間経過に伴う変動度合いを指数関数に近似した上で、該変動度合いを監視する（ステップＳ６３）。

次いで、ステップＳ６４において、監視されているパーティクルの数の変動度合いが変化したか否か、具体的には、パーティクルの数の減少度合いが変化したか否かを判別し、パーティクルの数の減少度合いが変化していない場合は、ＩＳＰＭ１８によるパーティクルの数の計測を中止して（ステップＳ６５）ステップＳ６１に戻る。

ステップＳ６４の判別の結果、パーティクルの数の減少度合いが変化した場合は、基板処理装置１０は半導体デバイスの歩留まりが高い状態になり、製造用エッチング処理が開始可能になったと判定し（処理開始判定ステップ）、ＩＳＰＭ１８によるパーティクルの数の計測を中止し（ステップＳ６６）、シーズニング処理を所定の回数だけ繰り返して実行する（ステップＳ６７）。

その後、チャンバ１１からダミーウエハを取り出し、且つモニタウエハをチャンバ１１に収容し、再度、シーズニング処理を、例えば、１回実行してモニタウエハにパーティクルを付着させ、該モニタウエハをチャンバ１１から取り出し、該モニタウエハに付着したパーティクルの数を計測する（ステップＳ６８）。

次いで、ステップＳ６９において、モニタウエハに付着したパーティクルの数が異常値か否かを判別し、モニタウエハに付着したパーティクルの数が異常値である場合、ステップＳ６１に戻り、モニタウエハに付着したパーティクルの数が異常値でない場合、製造用エッチング処理を開始し（ステップＳ７０）、本処理を終了する。

なお、本方法では、ステップＳ６１〜Ｓ６３を繰り返すことにより、シーズニング処理を繰り返す間に、粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数の時間経過に伴う変動度合いを監視する（微粒子数変動監視ステップ）。

本実施の形態に係る処理開始可否判定方法によれば、粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数の時間経過に伴う変動度合い（減少度合い）が監視され、該監視されているパーティクルの数の減少度合いが変化したときに、製造用エッチング処理が開始可能と判定される。粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数の変動度合いが変化して小さくなるのは、チャンバ１１の構成部品からのアウトガスとしての水分の放出が止まり、アウトガスに起因するパーティクルが生じなくなるためと考えられる。一方、アウトガスに起因するパーティクルの数は比較的多く、且つその発生時期も不規則であるため、アウトガスに起因するパーティクルが生じている間は半導体デバイスの歩留まりが低下する。したがって、パーティクルの数の減少度合いが変化したときに製造用エッチング処理が開始可能と判定することにより、アウトガスに起因するパーティクルが生じなくなった状態で製造用エッチング処理を開始することができ、もって、半導体デバイスの歩留まりが高い状態で製造用エッチング処理を開始することができる。

本実施の形態に係る処理開始可否判定方法では、粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数の変動度合いが指数関数で近似されるので、パーティクルの数の変動度合いから異常値の影響、例えば、極短時間における大きな変動の影響を取り除くことができ、パーティクルの数の変動度合いの変化を的確に検知することができる。

また、本実施の形態に係る処理開始可否判定方法では、粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数の減少度合いが変化するまでは、製造用エッチング処理よりも高温の雰囲気及び／又は低圧の雰囲気でダミーウエハにプラズマ処理を施すシーズニング処理がウエハＷに施されるので、チャンバ１１の構成部品からのアウトガスの放出を促進することができ、もって、早期にアウトガスに起因するパーティクルの発生を抑制することができる。その結果、早期にパーティクルの数の変動度合いを変化させることができる。

本実施の形態に係る処理開始可否判定方法では、粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数が計測される。チャンバ１１内のパーティクルは排気系１４を介して排出されるので、排気系１４の粗引きライン１５内を流れるパーティクルの密度は高い。したがって、パーティクルの数を確実且つ容易に計測することができる。

上述した実施の形態に係る処理開始可否判定方法では、パーティクルの数の減少度合いの変化が確認されて製造用エッチング処理が開始可能になったと判定された後に、再度、シーズニング処理が実行される（ステップＳ６７）。これにより、チャンバ１１の構成部品からアウトガスを完全に放出させることができ、もって、確実に半導体デバイスの歩留まりが高い状態で製造用エッチング処理を開始することができる。

また、上述した実施の形態に係る処理開始可否判定方法では、製造用エッチング処理が開始可能になったと判定された後に、モニタウエハを用いてパーティクルの数が計測され（ステップＳ６８）、モニタウエハに付着したパーティクルの数によって製造用エッチング処理を開始が決定される（ステップＳ６９、Ｓ７０）。これにより、ＩＳＰＭ１８が故障して正確なパーティクルの数が計測できていなくても、デバイスの歩留まりが高い状態で製造用エッチング処理が開始される危険性を低減することができる。

通常、モニタウエハを用いてパーティクルの数を計測する場合、再現性を高めるために、１ロット分（２５枚）の製造用エッチング処理を行うため、多数のモニタウエハが無駄になるとともに時間を要するが、本実施の形態に係る処理開始可否判定方法では、粗引きライン１５に配置されたＩＳＰＭ１８を用いてパーティクルの数を計測するので、モニタウエハを用いる必要がない。したがって、モニタウエハの無駄を防止することができるとともに、計測時間を短縮することができる。

また、モニタウエハは半導体デバイス用のウエハと表面形状が異なるため、モニタウエハへのパーティクルの付着形態と、半導体デバイス用のウエハへのパーティクルの付着形態とは異なる。したがって、モニタウエハへ付着したパーティクルの数を計測してもチャンバ１１内に残留するパーティクルの数を正確には推定できない。一方、本実施の形態に係る処理開始可否判定方法では、上述したように、モニタウエハを用いる必要がないので、ウエハの種類違いに起因する、計測されたパーティクルの数の信頼性の低下をそもそも考慮する必要がない。

今後、プラズマエッチング処理としては、アスペクト比が非常に大きいＤＴ（Deep Trench）を形成する処理が多用されると考えられる。ＤＴを形成する処理は、従来のプラズマエッチング処理よりも低温の雰囲気で実行されるため、アウトガスが放出されにくく、アウトガスに起因するパーティクルが長期間に亘って生じる可能性がある。これに対応して、ＤＴを形成する処理では、上述したようなシーズニング処理を繰り返して実行する必要がある。この場合、シーズニング処理を終了させ、ＤＴを形成する処理を開始する時期の判定が重要となる。したがって、本発明は今後のプラズマエッチング処理において益々多用されると考えられる。

上述した実施の形態に係る処理開始可否判定方法では、粗引きライン１５内を流れるパーティクルの数が計測されたが、ＩＳＰＭをチャンバ１１に設け、該ＩＳＰＭによってチャンバ１１内に残留するパーティクルの数を計測してもよい。チャンバ１１内に残留するパーティクルは半導体デバイスの歩留まりに直接的な影響を与える。したがって、チャンバ１１内に残留するパーティクルの数に基づいて製造用エッチング処理の開始可否を判定することによって半導体デバイスの歩留まりを正確に制御することができる。

上述した実施の形態では、本発明がプラズマエッチング処理を行う基板処理装置へ適用される場合について説明したが、本発明は、外部から持ち込まれた因子に起因する微粒子が生じる可能性がある基板処理装置、例えば、ＣＶＤ処理装置やアニール装置にも適用することができる。

なお、上述した実施の形態においてプラズマエッチング処理が施される基板は半導体デバイス用のウエハに限られず、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等を含むＦＰＤ（Flat Panel Display）等に用いる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であってもよい。

本発明の目的は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを記録した記憶媒体を、コンピュータ等に供給し、コンピュータのＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムを読み出して実行することによっても達成される。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラム自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、プログラム及びそのプログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることによりコンピュータに供給されてもよい。

また、コンピュータのＣＰＵが読み出したプログラムを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

上記プログラムの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。

Ｗウエハ
１０基板処理装置
１１チャンバ
１４排気系
１５粗引きライン
１８ＩＳＰＭ

Claims

基板を収容する減圧室と、該減圧室を排気する排気系とを備える基板処理装置において前記基板に施す所定の処理の開始可否を判定する処理開始可否判定方法であって、
前記基板処理室内でシーズニング処理を実行するシーズニング処理実行ステップと、
前記シーズニング処理の実行後に前記基板処理装置内に残留する微粒子の数を継続的に計測する微粒子数計測ステップと、
前記微粒子数計測ステップにおいて計測された微粒子の数の時間経過に伴う減少度合いを監視する微粒子数変動監視ステップと、
前記微粒子数変動監視ステップにおいて監視されている前記微粒子の数の減少度合いが変化したときに、前記所定の処理を開始可能と判定する処理開始判定ステップとを有し、
前記微粒子数変動監視ステップにおいて、前記減少度合いを指数関数で近似することを特徴とする処理開始可否判定方法。
前記微粒子の数の減少度合いが変化するまでは、前記所定の処理よりも高温及び/又は低圧の雰囲気で実行される他の処理を前記基板に施すことを特徴とする請求項１記載の処理開始可否判定方法。
前記微粒子数変動監視ステップでは、前記排気系内を流れる前記微粒子の数を計測することを特徴とする請求項１又は２記載の処理開始可否判定方法。
前記微粒子数変動監視ステップでは、前記減圧室内に残留する前記微粒子の数を計測することを特徴とする請求項１又は２記載の処理開始可否判定方法。
基板を収容する減圧室と、該減圧室を排気する排気系とを備える基板処理装置において前記基板に施す所定の処理の開始可否を判定する処理開始可否判定方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納するコンピュータで読み取り可能な記憶媒体であって、前記処理開始可否判定方法は、
前記基板処理室内でシーズニング処理を実行するシーズニング処理実行ステップと、
前記シーズニング処理の実行後に前記基板処理装置内に残留する微粒子の数を継続的に計測する微粒子数計測ステップと、
前記微粒子数計測ステップにおいて計測された微粒子の数の時間経過に伴う減少度合いを監視する微粒子数変動監視ステップと、
前記微粒子数変動監視ステップにおいて監視されている前記微粒子の数の減少度合いが変化したときに、前記所定の処理を開始可能と判定する処理開始判定ステップとを有し、
前記微粒子数変動監視ステップにおいて、前記減少度合いを指数関数で近似することを特徴とする記憶媒体。