JPH07122536A - 半導体装置の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の歩留りを向上し、微細化を図
る。また、製造装置の保守管理を簡便にする。 【構成】 複数の処理条件からなる処理用パラメータ２
０１ｂを制御し、それぞれに基づいて、半導体素子を製
造する半導体装置の製造装置であって、処理用パラメー
タ２０１ｂ、処理経過及び処理結果２０１ａを学習し、
処理用パラメータ２０１ｂを変更し、最適な処理条件に
安定させる手段を含む制御装置１０１を備える。また、
前記制御装置１０１は、製造装置の状態を監視し、その
監視データを学習し、当該製造装置の保守点検の必要の
有無を判断する手段を有する。これにより、半導体装置
の歩留りが向上し、微細化を図ることができる。また、
製造装置の保守管理を簡便にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置を製造する
製造装置に関し、特に、保守管理を簡便にし、半導体装
置の微細化を図り、歩留りを向上する必要のある半導体
装置の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造に使用される製造装
置、例えば、ドライエッチング装置は、処理室内に一対
の電極があり、該処理室にガスを導入する配管が接続さ
れている。エッチング処理の際、一方の前記電極に高周
波電圧を印加し、プラズマを発生させる。他方の電極は
接地電位とし、そのどちらかの電極上に半導体ウエハを
置き、エッチングを行う。

【０００３】ドライエッチングは、導入ガスに高周波電
界を印加して発生させたプラズマ中の活性粒子の化学反
応を利用した反応性プラズマエッチングと、電界により
加速されたイオンによるスパッタ作用を利用した無反応
性イオンエッチングと、化学反応とスパッタ作用との両
方を利用した反応性スパッタエッチングとがある。又、
磁場を利用したマイクロ波プラズマエッチング等があ
る。

【０００４】反応性プラズマエッチングは、被エッチン
グ材料によるエッチング速度差が大きくできるが、等方
的にエッチングされる。無反応性イオンエッチングは、
被エッチング材料によるエッチング速度差は大きくない
が、方向性（異方性）を持ったエッチングである。

【０００５】また、ドライエッチング処理の際、被エッ
チング物のエッチレート、選択比等は、反応ガスのガス
圧力、ガス流量、ガス混合比等のエッチングパラメータ
により制御される。つまり、被エッチング物の最小加工
寸法は、エッチレート、選択比等のバラツキによる、加
工寸法精度を考慮して設定され、半導体装置は、前記最
小加工寸法をもとに設計されている。

【０００６】一方、情報処理の一種であるニューロ処理
は、ニューラルネットワークにより、情報処理を実行す
る。

【０００７】図５は、前記ニューラルネットワークの概
略構成を示す模式図である。

【０００８】前記ニューラルネットワークは、図５に示
すように、それぞれ複数のユニット５０４から構成され
る入力層５０１、中間層５０２、出力層５０３からな
り、入力層５０１のユニット５０４は中間層５０２に、
中間層５０２のユニット５０４は、出力層５０３に夫々
結合されている。

【０００９】情報処理の際は、入力層５０１のユニット
５０４に入力された入力信号が、中間層５０２に送られ
る。中間層５０２の各ユニット５０４では、前記入力信
号を処理し、その処理信号は重みをつけて出力層５０３
の各ユニット５０４に送られる。出力層５０３では、中
間層５０２からの複数の信号をもとに処理結果が出力さ
れる。そして、処理結果の合否を指示する教師信号をニ
ューラルネットワークにあたえる。この教師信号によ
り、ニューラルネットワークは、結合の重みを変え、学
習を行う。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者は、前記従来技術を検討した結果、以下のような問題
点を見いだした。

【００１１】従来、半導体装置の製造装置、例えば、ド
ライエッチング装置において、前記ガス圧力、ガス流
量、ガス混合比等のエッチングパラメータは、製造処理
を繰り返すうちに、経時変動し、エッチングレート、選
択比等が変動する。また、処理室内は、処理を繰り返す
度に、異物（装置を構成する金属等からの塵、ガス系統
から侵入した異物、ウエハ搬入時に侵入した異物等）が
増え、エッチングレート、選択比等のバラツキが生ずる
原因となる。このエッチングレートや選択比等の変化の
ため、製造される半導体装置は、その加工寸法が変動す
る。これにより、半導体装置の特性が変化し、半導体装
置の歩留りが低下するという問題があった。

【００１２】また、エッチングレートや選択比等が経時
変動するため、ドライエッチング装置の運転者は、処理
毎（又は定期的）に、エッチレート、加工寸法、装置内
異物等をチェックし、当該チェック結果を検討し、前記
ドライエッチング装置のクリーニング、調整、又はエッ
チングパラメータの変更等を行わなければならない。こ
の結果、前記ドライエッチング装置の保守管理に手間が
かかるという問題があった。

【００１３】また、従来の半導体装置は、リード面の工
夫、技術の改良で高精度化、高性能化を図ってきた。し
かし、プロセスの微細化、高精度化を追求するのみにと
どまり、環境変動も含めて、前述加工寸法の変動を、装
置の性能保証範囲として、スペックの中に記述するだけ
であり、半導体装置の設計者は、それを装置バラツキと
して設計ルール等に盛り込まなければならない。この結
果、半導体装置の最小加工寸法が装置バラツキにより決
定され、半導体装置の微細化が図れないという問題があ
った。

【００１４】本発明の目的は、半導体装置の歩留りを向
上することができる半導体装置の製造装置を提供するこ
とにある。

【００１５】本発明の他の目的は、保守管理が簡便な半
導体装置の製造装置を提供することにある。

【００１６】本発明の他の目的は、半導体装置を微細化
を図ることができる半導体装置の製造装置を提供するこ
とにある。

【００１７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１９】複数の処理条件からなる処理用パラメータ
を制御し、それぞれに基づいて、半導体素子を製造する
半導体装置の製造装置であって、前記処理用パラメー
タ、処理経過、及び処理結果を学習し、前記処理用パラ
メータを変更し、最適な処理条件に安定させる手段を含
む制御装置を備える。

【００２０】また、前記制御装置は、製造装置の状態を
監視し、その監視データを学習し、当該製造装置の保守
点検の必要の有無を判断する手段を有する。

【００２１】

【作用】上述した手段によれば、本発明の半導体装置の
製造装置は、処理用パラメータ、処理経過、及び処理結
果を学習し、前記処理用パラメータを変更し、最適な処
理条件に安定させる手段を有する。これにより、半導体
装置の製造装置、例えば、ドライエッチング装置におい
て、エッチングパラメータ（処理用パラメータ）は、製
造処理を繰り返しても、処理結果であるエッチングレー
ト、選択比等が変動しない。このため、製造される半導
体装置は、その加工寸法が一定である。このため、特性
の安定した半導体装置が製造できるので、半導体装置の
歩留りを向上できる。

【００２２】また、エッチングレート、選択比等を一定
に保つことができるので、前述加工寸法の変動を低減で
きる。この結果、半導体装置の最小加工寸法の装置バラ
ツキが低減され、半導体装置の微細化を図ることができ
る。

【００２３】また、製造装置の状態を監視し、その監視
データを学習し、前記製造装置の保守点検の必要の有無
を判断する手段を有する。これにより、例えば、ドライ
エッチング装置の運転者は、ドライエッチング装置のク
リーニング、調整（保守点検）が必要なことを知ること
ができる。これにより、前記運転者は、処理毎（又は定
期的）に、エッチレート、加工寸法、装置内異物等（装
置状態及び処理状態）をチェックしなくて良い。この結
果、前記ドライエッチング装置の保守管理を簡便にな
る。更に、保守管理が簡便になるので少数の運転員で複
数台のドライエッチング装置を可動することができる。

【００２４】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明
する。

【００２５】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。

【００２６】

【実施例】（実施例１）図１は、本発明を適用した実施
例１のドライエッチング装置の概略構成を示すブロック
図である。

【００２７】図２は、図１に示す制御装置の機能構成を
示すブロック図である。

【００２８】図３は、図２に示すニューラルネットワー
クの概略構成を示す模式図である。本発明による実施例
１のドライエッチング装置は、一対の電極が処理室内に
設けられ、該処理室にガスを導入するガス配管及び処理
室内のガスを排気する排気配管が設けられている。前記
ガス配管にはガスが入ったボンベが接続され、前記ガス
配管の途中には、ガス圧力、ガス流量を調整するバルブ
が設けられ、バルブより下流側にガス圧力を計測する圧
力計、ガス流量を計測する流量計が設けられている。前
記排気配管の途中にガスの定性、定量分析を行うガス分
析装置が設けられている。

【００２９】本実施例のドライエッチング装置は、図１
に示すように、エッチング処理を制御する制御装置１０
１が設けられている。制御装置１０１には、入力装置１
０２、記憶装置１０３、センサ１０４、処理条件設定部
１０５が接続されている。制御装置１０１は、例えば、
パーソナルコンピュータを用いる。

【００３０】入力装置１０２は、例えば、キーボード等
であり、複数のエッチング条件からなる処理用パラメー
タを制御装置１０１に入力する。

【００３１】記憶装置１０３は、コンピュータの過去の
処理用パラメータ、処理経過、及び処理結果を記憶し、
それらのデータを制御装置１０１に入力する。

【００３２】センサ１０４は、例えば、圧力計、流量
計、ガス分析装置であり、エッチング処理の際の処理経
過、及び処理結果を検知し、その結果を制御装置１０１
に入力する。

【００３３】条件設定部１０５は、バルブ、高周波電源
部等であり、制御装置１０１に制御され、エッチング条
件を設定する。

【００３４】制御装置１０１には、記憶装置１０３から
過去の処理用パラメータが入力され、キーボード等の入
力装置１０２から、ガス圧力、ガス流量、ガス混合比等
の処理用パラメータが入力され、前記流量計、前記圧力
計等のセンサ１０４から処理経過及び処理結果が入力さ
れる。

【００３５】そして、前記入力に基づき、処理条件設定
部１０５を制御し、前記処理用パラメータを変更し、最
適な処理条件に安定させる。

【００３６】前記制御部１０１は、図２に示すように、
データを数値化処理する認識部２０２、ニューロ処理す
るニューラルネットワーク２０３、ニューラルネットワ
ーク２０３の処理の合否を判断する判断部２０４を有し
ている。

【００３７】認識部２０２は、エッチングレート、エッ
チング選択比、ガス圧力計測値、ガス流量計測値等の処
理経過及び処理結果２０１ａと、処理用パラメータ２０
１ｂとを数値化処理し、ニューラルネットワーク２０３
に送る。

【００３８】前記ニューラルネットワーク２０３は、図
３に示すように、入力層３０１、中間層３０２、出力層
３０３からなり、各層は、それぞれ複数のユニットから
構成されている。入力層ユニット３０４は、中間層ユニ
ット３０５に信号経路が結合され、さらに、中間層ユニ
ット３０５は、出力層ユニット３０６に信号経路が結合
されている。

【００３９】入力層３０１の入力層ユニット３０４に
は、ガス圧力、ガス流量、ガス混合比等の処理用パラメ
ータ、認識部２０２から送られてきたエッチレート、エ
ッチング選択比等が入力信号として入力される。そし
て、入力信号は、入力層３０１から中間層３０２の中間
層ユニット３０５に送られ、処理される。そして、この
処理結果である処理信号は、それぞれ重みをつけて出力
層３０３の各出力層ユニット３０６に送られる。そし
て、出力層３０３の出力層ユニット３０６では、前記処
理信号に基づいてガス圧力、ガス流量、エッチングレー
ト、エッチング選択比等の処理用パラメータの設定を変
更する。そして、各設定の変更内容は、判断部２０４に
送られる。判断部２０４は、各設定の変更内容の合否を
判断し、判断結果を教師信号２０６として、ニューラル
ネットワーク２０３に与える。ニューラルネットワーク
２０３は、教師信号２０６に基づき各信号経路にかけら
れた重みが変更し、学習する。

【００４０】以上の説明からわかるように、本実施例１
のドライエッチング装置によれば、処理用パラメータ、
処理経過、及び処理結果をニューラルネットワーク１０
３が学習し、前記処理用パラメータを変更し、最適な処
理条件に安定化させる。これにより、半導体装置の製造
装置、例えば、ドライエッチング装置において、エッチ
ングパラメータ（処理用パラメータ）は、安定したエッ
チング処理をすることができる。このため、製造される
半導体装置は、その加工寸法が一定である。このため、
特性の安定した半導体装置が製造できるので、半導体装
置の歩留りを向上できる。

【００４１】また、安定したエッチング処理を行うこと
ができる。言い替えれば、前記加工寸法の変動を低減で
きる。この結果、半導体装置の最小加工寸法の装置バラ
ツキが低減され、半導体装置の微細化を図ることができ
る。

【００４２】（実施例２）図４は、本発明をドライエッ
チング装置に適用した実施例２の製造装置の制御装置の
機能構成を示すブロック図である。

【００４３】本実施例２のドライエッチング装置は、実
施例１のドライエッチング装置と主要部分の構成は同じ
であるが、処理室内の異物（装置を構成する金属等から
の塵、ガス系統から侵入した塵、ウエハ搬入時に侵入し
た塵等）を計測するパーティクルカウンタとアラーム４
０５が設けられている。前記パーティクルカウンタは、
例えば、前記排気配管の途中に設けられている。

【００４４】図４に示すように、前記パーティクルカウ
ンタで計測した処理室内の異物数計測値４０１ｂは、認
識部４０２に入力される。認識部４０２には、過去の装
置内異物数データ及び、異物数規格値（ドライエッチン
グ装置をクリーニングする必要のある異物数の数）４０
１ａとが入力される。

【００４５】そして、ニューラルネットワーク４０３か
ら、出力信号が判断部４０４に送られる。該出力信号
は、装置クリーニングの必要の有無と、過去の異物数と
の比較結果である。

【００４６】判断部４０４は、装置クリーニングの有無
の合否を判断し、判断結果を教師信号４０６としてニュ
ーラルネットワーク４０３に与える。ニューラルネット
ワーク４０３は、教師信号４０６に基づき各信号経路に
かけられた重みを変更し、学習する。

【００４７】そして、装置クリーニングが必要な場合に
は、アラーム４０５が動作し、運転者に知らせる。

【００４８】具体的には、ニューラルネットワーク４０
３は、装置内異物数の計測値が単調に増加し、次のエッ
チング処理時に異物規格値を越えると予想した場合、ア
ラーム４０５を動作させる。また、装置内異物数の計測
値が前記異物規格値を越えている場合、処理室内の半導
体ウエハを、処理室外に送り、処理室のベーキング、真
空排気等を行い、再び、エッチング処理を行う。また、
装置内異物数が過去の装置内異物数データと比較し、明
らかに異常値（計測値の急激な増加）である場合は、ド
ライエッチング装置を停止し、アラーム４０５を動作さ
せ、運転者に装置の保守点検が必要であることを知らせ
る。

【００４９】以上の説明からわかるように、本実施例２
のドライエッチング装置によれば、ドライエッチング装
置の装置状態を監視し、その監視データを学習し、ドラ
イエッチング装置の保守点検の必要の有無を判断し、該
判断結果をアラーム４０５で運転者に知らせる。これに
より、例えば、ドライエッチング装置の運転者は、ドラ
イエッチング装置のクリーニング、調整（保守点検）が
必要なことを知ることができる。これにより、前記運転
者は、処理毎（又は定期的）に、エッチレート、加工寸
法、装置内異物等（装置状態及び処理状態）をチェック
しなくて良い。この結果、前記ドライエッチング装置の
保守管理を簡便になる。更に、保守管理が簡便になるの
で少数の運転員で複数台のドライエッチング装置を可動
することができる。

【００５０】以上発明者によってなされた発明を実施例
にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。

【００５１】例えば、本発明はドライエッチング装置に
限定されるものではなく、半導体装置の製造装置であれ
ば、ＣＶＤ（Ｃhemical Ｖapour Ｄeposition）装置、
スパッタ装置、ホトレジ装置、アライナ装置等に適用し
ても良い。

【００５２】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００５３】１．半導体装置の歩留りを向上できる。

【００５４】２．製造装置の保守管理を簡便にできる。

【００５５】３．半導体装置を微細化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用した実施例１のドライエッチン
グ装置の概略構成を示すブロック図、

【図２】 図１に示す制御装置の機能構成を示すブロッ
ク図、

【図３】 図２に示すニューラルネットワークの概略構
成を示す模式図、

【図４】 本発明をドライエッチング装置に適用した実
施例２の製造装置の制御装置の機能構成を示すブロック
図、

【図５】 ニューラルネットワークの概略構成を示す模
式図。

【符号の説明】

１０１…制御装置、１０２…入力装置、１０３…記憶装
置、１０４…センサ、１０５…処理条件設定部、２０１
ａ…処理経過及び処理結果、２０１ｂ…処理用パラメー
タ、２０２、４０２…認識部、２０３、４０３…ニュー
ラルネットワーク、２０４、４０４…判断部、２０５…
処理用パラメータ変更、２０６、４０６…教師信号、３
０１、５０１…入力層、３０２、５０２…中間層、３０
３、５０３…出力層、３０４…入力層ユニット、３０５
…中間層ユニット、３０６…出力層ユニット、４０１ａ
…装置内異物数データ及び異物数規格値、４０１ｂ…装
置内異物数計測値、４０５…アラーム、５０４…ユニッ
ト。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の処理条件からなる処理用パラメー
   タを制御し、それぞれに基づいて、半導体素子を製造す
   る半導体装置の製造装置であって、前記処理用パラメー
   タ、処理経過、及び処理結果を学習し、前記処理用パラ
   メータを変更し、最適な処理条件に安定させる手段を含
   む制御装置を備えたことを特徴とする半導体装置の製造
   装置。
2. 【請求項２】 前記制御装置は、製造装置の状態を監視
   し、その監視データを学習し、当該製造装置の保守点検
   の必要の有無を判断する手段を有することを特徴とする
   請求項１に記載の半導体装置の製造装置。