KR100517574B1 - 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라즈마를 이용한 기기의 공정제어에 있어서 제어에 필요한 수치정보를 얻는 복수의 측정기기를 제 1 통신링크에 접속하고, 상기 수치정보를 기초로 수치계산을 행하는 복수의 제어기를 제 2 통신링크에 접속하고, 상기 제어기가 생성한 제어수치정보를 받아 필요한 제어를 행하는 복수의 제어장치를 제 3 통신링크에 접속하는 것이다.
Description
본 발명은 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 특히 고속이고 또한 높은 정밀도의 제어가 가능한 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
플라즈마 CVD장치, 플라즈마 도핑장치, 스패터링장치 등의 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치는 피처리물의 상태를 검출하는 피처리물상태검출 검출부, 플라즈마상태를 검출하는 플라즈마 프로브, 유틸리티의 소비상태를 검출하는 유틸리티 모니터 등 각종 측정기기를 구비하고, 각종 측정기기가 측정한 수치정보를 제어기에 공급한다. 수치정보를 수신한 제어기는 소정의 연산처리를 실시하여 제어수치정보를 생성하고, 그 정보에 의거하여 플라즈마 제어기기의 제어기기류를 제어하고 있다.
또 플라즈마를 이용한 기기에 있어서의 플라즈마 자체의 특성은 아직 충분히 해명되어 있지 않다. 이 때문에 공정파라미터를 공정특성의 변동에 맞추어 제어하여 소정의 결과를 얻는 것은 곤란하며, 종래의 플라즈마를 이용한 기기에 있어서는 생산개시 시에 설정한 공정파라미터를 일정하게 제어하는 방법이 채용되어 있다.
한편 반도체 디바이스를 제조하는 플라즈마를 이용한 기기는 제조중에 리액터내에 축적된 반응생성물 등에 의해 리액터 그 자체의 상태가 변화되어 플라즈마처리특성이 경시적으로 변화된다. 이 경시변화에 대해서는 리액터내를 개방하여 청소 또는 부품교환 등의 초기화 작업을 행하는 것이 필요하다.
최근, 반도체 디바이스의 고밀도화, 고집적화가 진전되고, 이에 따라 반도체디바이스제조공정에 있어서는 높은 정밀도의 가공이 요구된다. 특히 플라즈마를 이용한 기기에 있어서는 플라즈마의 흔들림에 의해 가공정밀도가 저하한다. 이 때문에 플라즈마를 이용한 기기에 투입하는 에너지량 및 플라즈마를 이용한 기기의 각종 유틸리티를 정밀하게 제어하는 것은 필수적이다.
높은 정밀도로 플라즈마를 제어하기 위해서는 고도의 연산능력을 가지는 제어기가 필요하며, 하나의 제어기만으로는 연산능력이 부족하여 제어에 시간지연이 생기는 일이 있다. 한편 중간적인 제어기를 복수개 준비함과 동시에 상기 각종 측정기를 복수의 그룹으로 분할하고, 분할한 측정기기 그룹을 각각 대응하는 상기 중간적인 제어기에 배치하는 방법이 있다. 이 경우 소정의 그룹에 대응하는 제어기에 있어서는 다른 군(그룹)에 배치한 측정기기가 측정한 수치정보를 상보적으로 또는 관련지어 이용하는 것이 곤란하게 된다.
또 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치에 관하여 최근 APC(Auto Process Control)의 개념이 도입되어 각종 계측기를 사용한 공정제어가 시도되게 되었다. 그러나 플라즈마처리의 상태를 결정하는 공정파라미터 사이에는 상호작용이 있고, 또한 트레이드오프(trade-off)의 관계가 있는 경우가 있다. 이 때문에 상기한 바와 같은 플라즈마를 이용한 기기에 있어서는 유효한 공정제어는 실현되어 있지 않다.
한편 다변량 해석을 사용하여 제어하는 방법에서는 하나의 공정특성에 대하여 복수의 공정파라미터를 제어하는 것이 필요하다. 하나의 공정특성에 대하여 복수의 공정파라미터를 제어하는 방법은 복잡한 연산을 필요로 하며 연산결과에 대한 검증에는 방대한 작업량이 필요하기 때문에 실용화하기 곤란하다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 측정기기가 측정한 수치정보를 상보적으로 또는 관련지어 이용함과 동시에, 고속이고 또한 고정밀도의 제어가 가능한 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 공정파라미터 사이에 상호작용이 있는 경우에 있어서도 유효한 플라즈마기기의 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 면에 의하면 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치는,
서로 접속한 제 1, 제 2 및 제 3 통신링크와 ;
상기 제 1 통신링크에 접속되어 상기 플라즈마를 이용한 기기의 진공처리실내에 생성되는 플라즈마의 상태를 검출하는 플라즈마상태 검출부와 ;
상기 제 1 통신링크에 접속되어 상기 진공처리실내에 배치한 피처리물의 상태를 검출하는 피처리물상태 검출부와 ;
상기 제 1 통신링크에 접속되어 상기 플라즈마를 이용한 기기의 유틸리티의 상태를 검출하는 유틸리티검출부와 ;
각각이 상기 제 2 통신링크에 접속되어 상기 플라즈마상태 검출부와 상기 피처리물상태 검출부와 상기 유틸리티검출부중의 적어도 하나에서 검출한 검출정보를 기초로 상기 플라즈마를 이용한 기기에 공급하는 에너지 또는 상기 플라즈마를 이용한 기기의 유틸리티를 제어하기 위한 제어정보를 생성하는 복수의 제어기와 ;
상기 제 3 통신링크에 접속되어 상기 제어정보를 기초로 상기 플라즈마를 이용한 기기에 공급하는 에너지를 제어하는 에너지제어장치와 ;
상기 제 3 통신링크에 접속되어 상기 제어정보를 기초로 상기 유틸리티를 제어하는 유틸리티제어장치를 구비한다.
이와 같이 본 발명의 일 면에 의하면, 플라즈마를 이용한 기기의 공정제어에 있어서 제어에 필요한 수치정보를 얻는 복수의 측정기기를 제 1 통신링크에 접속하고, 상기 수치정보를 기초로 수치계산을 행하는 복수의 제어기를 제 2 통신링크에 접속하고, 상기 제어기가 생성한 제어수치정보를 받아 필요한 제어를 행하는 복수의 제어장치를 제 3 통신링크에 접속한다.
이와 같이 복수의 제어기를 공통의 링크에 접속하고 입력장치, 출력장치를 다른 링크에 접속하도록 구성함으로써 상기 제어기는 여러가지의 측정기기로부터의 수치정보를 임의로 받아들여 병렬처리할 수 있어, 고속이고 또한 높은 정밀도의 연산처리가 가능해진다.
또 본 발명의 일례에 의하면 복수의 제어기중의 적어도 하나는, 상기 검출정보로부터 주로 소정의 공정특성에만 영향을 미치는 검출정보를 추출하는 추출부와, 이 추출된 검출정보를 기초로 상기 플라즈마를 이용한 기기에 공급하는 에너지 또는 상기 플라즈마를 이용한 기기의 유틸리티를 제어하기 위한 제어정보를 생성하는 제어정보생성부를 가진다.
이와 같이 하여 선택한 공정파라미터를 제어함으로써 플라즈마처리의 공정성능이나 안정성을 저해하는 복수의 공정파라미터에 대하여 상호작용을 최소한으로 억제하면서 제어할 수 있어 초기의 공정특성을 장시간 유지하는 것이 가능해진다.
여기서 공정파라미터란, 공정을 실행하기 위한 제어변수를 말하며, 공정특성이란, 공정의 실행에 의하여 얻어지는 가공특성을 말한다.
이하에 본 발명에 의한 플라즈마 CVD장치, 플라즈마도핑장치, 스패터링장치등의 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치 및 제어방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다. 이하의 각 실시예에 있어서 제 1 실시예의 구성요소와 동일한 기능을 가지는 구성요소에 있어서는 제 1 실시예의 구성요소와 동일부호를 부착하고 그 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도면에 있어서 10은 제 1 통신링크, 11은 제 2 통신링크, 12는 제 3 통신링크이며, 제 2 통신링크를 거쳐 제 1 통신링크 및 제 3 통신링크는 서로 접속한다. 1은 플라즈마처리장치를 제어하는 장치제어기, 3은 플라즈마처리장치의 장치상태(예를 들면 진공처리실내 가스압, 플라즈마의 흔들림 등)를 검출하는 센서 등으로 이루어지는 장치상태 검출부(플라즈마상태 검출부), 4는 반도체 웨이퍼 등의 피처리물의 상태(예를 들면, 피처리물의 위치, 온도, 처리속도 등)를 검출하는 센서 등으로 이루어지는 피처리물상태 검출부, 5는 플라즈마 생성장치 등에 공급하는 에너지를 제어하는 에너지 제어장치이다. 6은 플라즈마처리장치의 주변기기인 n개(n은 1이상의 정수)의 유틸리티기기(61-6n)를 제어하는 유틸리티제어장치, 7은 플라즈마처리공정 및 그 전후공정을 관리하는 생산안정화 제어기, 8은 유틸리티제어장치를 제어하는 유틸리티제어기, 9는 다른 각종 처리장치(드라이에칭장치, 플라즈마 CVD 장치 등)의 공정과 협조하여 상기 제어기의 동작 및 다른 처리장치의 동작을 관리하는 택트(tact)관리 제어기이다. 여기서 유틸리티란, 진공실로의 도입가스, 진공실로부터의 배기가스, 냉각수 등이다. 또 주변기기(유틸리티기기)란, 유틸리티제어장치에 따라 유틸리티를 제어하는 기기이며, 예를 들면 가스공급장치, 냉각수 공급장치, 진공배기펌프 등이다.
13은 플라즈마생성장치, 또는 플라즈마생성장치 등의 냉각장치의 보조장치에 공급하는 에너지량을 모니터하는 에너지 모니터부, 14는 유틸리티의 상태(예를 들면, 진공실로의 도입가스유량, 진공실의 가스압력, 진공실내의 가스의 배기속도 등)를 계측하는 유틸리티 모니터부, 15는 처리한 피처리물, 예를 들면 웨이퍼의 매수 또는 더미웨이퍼의 사용매수 등을 계수하는 카운터이다. 16은 플라즈마처리중에 생성한 반응생성물에 의거하는 발광을 분석하는 발광분광기, 17은 플라즈마처리중에 생성한 반응생성물을 분석하는 질량분석기이며, 어느 것이나 반응실내나 그 근방에 설치한다. 18은 플라즈마 프로브, 19 및 20은 각각 제 1 통신링크(10)와 제 2 통신링크(11) 및 제 2 통신링크(11)와 제 3 통신링크(12)를 접속하는 통신선이다. 21은 조작자가 플라즈마처리장치의 처리조건(에칭조건 등)을 입력하기 위한 장치제어 맨 머신 인터페이스, 22는 플라즈마처리장치의 메인티넌스(웨이퍼반송장치의 반송테스트 등)를 행하기 위한 맨 머신 인터페이스, 30은 복수의 반도체제조장치를 통합하여 관리하는 호스트컴퓨터이며, 제조라인의 장치정보, 피처리물 정보, 생산정보 등을 관리한다. 90은 다른 반도체제조장치(드라이에칭장치, 플라즈마 CVD 장치 등)를 관리하는 다른 링크에 접속한 택트관리 제어기이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 통신링크(10)에는 예를 들면 장치상태 검출부(3), 피처리물상태검출 검출부(4), 에너지 모니터부(13), 유틸리티 모니터부(14), 카운터(15), 질량분석기(17) 및 발광분광기(16), 플라즈마 프로브 (18)를 접속한다. 이들 측정기기가 측정한 측정치 정보(검출정보)는 통신선(19)을 거쳐 제 2 통신링크(11)에 전송한다.
제 2 통신링크(11)에는 예를 들면 장치제어기(1), 생산안정화 제어기(7), 유틸리티 제어기(8), 택트관리 제어기(9) 등의 제어기를 접속한다. 이들 제어기는 제 2 통신링크(11)로부터의 측정치 정보를 수신하여 수신한 측정치 정보를 기초로 각종 제어장치를 위한 제어수치정보(제어정보)를 생성한다.
제 3 통신링크(12)에는 에너지제어장치(5), 유틸리티제어장치(6)를 접속한다. 이들 제어기기는 상기 제어수치정보를 수신하여 수신한 제어수치정보를 기초로 에너지제어기기 및 주변기기를 제어한다.
상기 제 2 통신링크에 접속한 장치제어기(1), 생산안정화 제어기(7), 유틸리티 제어기(8) 및 택트관리 제어기(9)는 제 1 통신링크(10) 접속한 각종 측정기기가 검출한 측정치 정보를 각각 받아들여 소정의 연산처리를 실시하여 제어수치정보를 생성한다. 또 상기 각종 제어기는 상기 제어수치정보에 의거하여 상기 에너지 제어기기(5) 및 유틸리티 제어기기를 제어함과 동시에, 다른 제어기에 상기 연산처리결과 정보를 송신한다. 상기 연산처리결과 정보를 수신한 다른 제어기는 상기 정보를 기초로 다시 연산처리하여 제어수치정보를 생성할 수 있다. 또 택트관리 제어기(9)는 상기 연산결과 정보를 다른 택트관리 제어기(90)와 송수신하여 공정의 진행관리를 행할 수 있다.
본 실시예에 의하면 이와 같이 구성함으로써 제어기(계산기)에 의한 분산제어가 가능하게 된다. 또 통신링크의 형상은 도면에 나타내는 루프형상 외에 라인형상 또는 다른 형상으로 할 수 있다.
다음으로, 본 실시예를 상기 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치를 드라이에칭장치에 적용하여 Poly - Si(poly-silicon) 게이트전극을 가공하는 예에 대하여 설명한다. 드라이에칭장치로 Poly-Si의 웨이퍼의 처리를 계속하면 공정특성의 하나인 에칭속도가 저하한다는 것이 알려져 있다.
공정특성에 영향을 미치는 인자로서는, ① 처리에 의해 리액터(진공용기)내에 퇴적한 반응생성물로부터 공급되는 기체성분, ② 반응생성물의 퇴적에 의한 고주파방전의 실효 어스면적의 감소, ③ 반응생성물이 부착된 전극이나 리액터 벽면의 임피던스 변화, ④ 리액터 각 부의 온도 상승에 의한 가스압력의 미묘한 변화, ⑤ 웨이퍼를 탑재하는 전극면에 부착된 반응생성물에 의한 웨이퍼 바이어스에 대한 임피던스변화, ⑥ 분위기나 리액터 그 자체의 온도 상승에 의거하는 고주파 출력의 변동, 등을 들 수 있다. 이들 인자는 장치상태 검출부(3) 등에 의해 검출될 수 있다.
한편 드라이에칭장치의 공정파라미터로서 일정제어하고 있는 것은,(1) 고주파출력, (2) 웨이퍼 바이어스출력, (3) 공급가스유량, (4) 진공용기(리액터)내 압력, (5) 전극 냉각수온도 및 냉각수유량, (6) 진공처리실(리액터) 벽면의 온도조정수 온도 및 유량이다. 이들 공정파라미터는 제어기로부터의 제어수치정보(제어정보)에 따라 에너지 제어장치(5), 유틸리티 제어장치(6) 등에 의해 제어된다.
에칭속도의 저하를 개선하는 데 유효한 공정파라미터로서는 상기한 항목(1),(2),(3),(4),(5), 및 (6)을 들 수 있다. 그러나 상기 항목(1)의 고주파 출력을 증대시키거나, 항목(3)의 가스유량을 증대시키거나, 항목(4)의 가스압력을 높이거나 하면, 플라즈마특성이 변화하여 에칭종류가 증가한다. 이 때문에 에칭속도는 초기의 값으로 복귀하나, 다른 공정특성인 에칭형상 또는 이 에칭속도에 대한 밑바탕막이나 포토레지스트의 에칭속도의 비가 크게 변화된다.
또 상기 항목(5)의 전극 냉각수 온도를 상승시키면, 반응효율을 높여 에칭속도를 높일 수 있다. 그러나 이 방법은 제어계의 시정수가 크기 때문에 제어가 곤란하고, 사이드 에처나 노치라는 에칭형상 불량을 일으키는 일이 있다. 또 항목(6)의 벽면의 온도조정수 온도의 조정은 상기 항목(5)의 경우부터도 시정수가 커서 제어가 불가능하다.
그러나 본 발명자들은 상기 항목(2)의 웨이퍼 바이어스의 출력을 증가시키는 방법에서는 다른 공정특성에 거의 영향을 주는 일 없이 에칭속도를 회복시킬 수 있는 것을 찾아내었다.
따라서 제어기에 있어서 웨이퍼 바이어스에 관한 전압치의 수치정보(검출정보 또는 측정치 정보)를 다른 인자에 대하여 우선하여 필터링을 걸어 추출함으로써 에칭속도의 특성변화를 적확하게 취할 수 있다. 또 이 추출한 수치정보에 의거하여 웨이퍼 바이어스의 전압치가 일정범위가 되도록 공정파라미터를 제어함으로써 에칭속도의 특성변화를 방지할 수 있다.
이 때문에 복수의 제어기중의 적어도 하나는 상기 수치정보로부터 주로 소정의 공정특성에만 영향을 미치는 수치정보를 예를 들면 필터링에 의해 추출하는 추출부 도입부와 그 추출된 수치정보를 기초로 상기 플라즈마를 이용한 기기에 공급하는 에너지 또는 상기 플라즈마를 이용한 기기의 유틸리티를 제어하기(즉 웨이퍼 바이어스의전압치가 일정범위가 되도록 공정파라미터를 제어하는) 위한 제어정보를 생성하는 제어정보 생성부를 가진다.
또 다른 방법으로서 에칭속도를 에칭중에 계측할 수 있는 막 두께 모니터(막두께 센서)를 피처리물상태 검출부(4)에 새로 설치하여 웨이퍼의 막 두께를 모니터 함으로써 제어기에 의해 에칭속도를 모니터한다. 그리고 제어기에 의해 에칭속도의 저하에 맞추어 웨이퍼 바이어스출력을 증가시킴으로써, 에칭속도의 특성변화를 방지하여 초기특성을 장시간 유지하도록 할 수 있다.
다음에 본 실시예를 상기 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치를 드라이 에칭장치에 적용하여 SiO2막의 층간 절연막을 구멍 가공하는 예에 대하여 설명한다. 드라이에칭장치로 SiO2 웨이퍼의 구멍 가공처리를 계속하면 공정특성의 하나인 에칭속도가 저하되는 것이 알려져 있다. 이 공정특성에 영향을 미치고 있는 인자로서는, ① 처리에 의해 리액터(1)내에 퇴적한 반응생성물로부터 공급되는 기체성분, ② 반응생성물의 퇴적에 의한 고주파 방전의 실효 어스면적의 감소, ③ 반응생성물이 부착된 전극이나 리액터 벽면의 임피던스변화, ④ 리액터 각 부의 온도상승에 의한 가스압력의 미묘한 변화, ⑤ 웨이퍼를 탑재하는 전극면에 부착된 반응생성물에 의한 웨이퍼 바이어스에 대한 임피던스변화, ⑥ 분위기나 리액터 그 자체의 온도상승에 의한 고주파출력의 변동 등을 들 수 있다.
한편, 드라이 에칭장치의 공정파라미터로서 일정제어하고 있는 것은, (1) 고주파출력, (2) 웨이퍼 바이어스출력, (3) 공급가스유량, (4) 리액터내 압력, (5)전극냉각수 온도 및 냉각수 유량, (6) 리액터 벽면의 온도조절수 온도 및 유량이다.
먼저, 에칭속도의 저하를 개선하는 데 유효한 공정파라미터로서는 상기한 항목(1),(2),(3),(4),(5) 및 (6)을 들 수 있다. 그러나 항목(1)의 고주파출력을 증대시키거나, 항목(4)의 가스압력을 높이면 플라즈마특성이 변화되어 에칭종류가 증가한다. 그 때문에 에칭속도는 초기의 값으로 복귀할 수 있으나, 그외의 공정특성 인 에칭형상 및 이 에칭속도에 대한 밑바탕 막이나 포토레지스트의 에칭속도의 비가 크게 변화하게 된다. 또 항목(2)의 웨이퍼 바이어스출력은 Poly-Si 게이트의 에칭의 경우의 바이어스출력과 비교하여 매우 크기 때문에, 에칭속도를 회복시킬 만큼 웨이퍼 바이어스출력을 증가시키면 다른 공정특성인 에칭형상에 큰 영향을 미치게 된다. 또 항목(5) 및 항목(6)은 앞의 예에서도 설명한 바와 같이 시정수가 커서 제어가 불가능하다. 그러나 본 발명자들은 상기 항목(3)의 방법에서는 공급가스종류인 플루오로카본과 산소중에서 산소유량을 미량 증가시킴으로써 다른 공정특성에 거의 영향을 미치는 일 없이 에칭속도를 회복시킬 수 있는 것을 찾아내었다.
따라서 제어기의 추출부에 있어서 리액터내의 산소농도에 관한 수치정보(검출정보)를 우선하여 필터링을 걸어 추출함으로써, 에칭속도의 특성변화를 적확하게 포착할 수 있다. 또 제어정보 생성부에 있어서 이 추출한 수치정보에 의거하여 산소농도를 일정범위로 제어하도록 공정파라미터를 제어함으로써 에칭속도의 특성변화를 방지할 수 있다.
또 다른 방법으로서 상기와 같이 에칭속도를 에칭중에 계측할 수 있는 막 두께 모니터(막 두께 센서)를 설치하고 제어기에 의해 막 두께 모니터에 의거하여 검출된 에칭속도를 모니터한다. 그리고 제어기에 의해 그 에칭속도의 저하에 맞추어 산소가스유량을 미량 증가시킴으로써 에칭속도의 특성변화를 방지하여 초기특성을 장시간 유지할 수 있다.
다음에 상기 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치를 드라이 에칭장치에 적용하여 알루미늄합금막의 배선을 가공하는 예에 대하여 설명한다. 드라이에칭장치로 알루미늄합금막 웨이퍼의 배선가공처리를 계속하면 공정특성의 하나인 에칭형상이 수직으로부터 테이퍼지는 것이 알려져 있다. 이 공정특성에 영향을 미치고 있는 인자로서는 ① 처리에 의해 리액터내에 퇴적한 반응생성물로부터 공급되는 기체성분, ② 반응생성물의 퇴적에 의한 고주파방전의 실효 어스면적의 감소, ③ 반응생성물이 부착된 전극이나 리액터 벽면의 임피던스변화, ④ 리액터 각 부의 온도 상승에 의한 가스압력의 미묘한 변화, ⑤ 웨이퍼를 탑재하는 전극면에 부착된 반응생성물에 의한 웨이퍼 바이어스에 대한 임피던스변화, ⑥ 분위기나 리액터 그 자체의 온도상승에 의한 고주파출력의 변동 등을 들 수 있다. 이 중에서 최대의 영향을 미치는 것은 ①이 부착된 반응생성물로부터 공급되는 가스성분이다.
한편 공정파라미터로서 일정 제어하고 있는 것은, (1) 고주파출력, (2)웨이퍼 바이어스출력, (3) 공급가스유량, (4) 리액터내 압력, (5) 전극냉각수 온도 및 냉각수유량, (6) 리액터 벽면의 온도조절수 온도 및 유량이다. 에칭형상의 열화를 개선하는 데 유효한 공정파라미터로서는 상기한 항목 (1), (2), (3), (4), (5) 및 (6)을 들 수 있다. 그러나 항목(1)의 고주파출력을 증대시키거나, 항목(2)의 웨이퍼 바이어스출력을 높이면 레지스트와의 선택비에 큰 영향을 미치게 된다. 항목(3)의 공급가스유량을 증가시켜 부착된 반응생성물로부터 공급되는 가스성분을 에칭초기와 상대적으로 동등하게 함으로써 에칭형상의 열화를 방지할 수 있으나, 플라즈마상태가 변화되기 때문에 그외의 공정특성에 영향을 미치게 된다. 또 항목(5) 및 (6)은 앞의 예에서도 설명한 바와 같이 시정수가 커서 제어가 불가능하다. 그러나 본 발명자들은 상기 항목(4)의 경우는 리액터내의 압력을 약간 저하시킴으로써 다른 공정특성에 거의 영향을 주는 일 없이 에칭형상을 회복시킬 수 있는 것을 찾아내었다. 이는 체류하고 있는 에칭가스중의 반응생성물의 함유량이 관계하고 있는 것을 나타내고 있다.
따라서 제어기의 추출부에 있어서, 탄소성분의 플라즈마 발광강도에 관한 수치정보(검출정보)를 우선하여 필터링을 걸어 추출함으로써 에칭의 특성변화를 적확하게 포착할 수 있다. 또 제어정보 생성부에 있어서 이 추출한 수치정보에 의거하여 탄소성분의 발광강도비를 일정범위로 제어하도록 에칭 파라미터를 제어함으로써 에칭특성의 변화를 방지할 수 있다.
또 다른 방법으로서 에칭된 배선치수의 폭을 에칭중에 계측할 수 있는 치수모니터(치수센서)를 피처리물상태 검출부(4)에 새로 설치하고, 제어기에 의해 배선치수의 폭을 모니터한다. 그리고 제어기에 의해 에칭형상의 테이퍼화의 정도에 맞추어 리액터내 압력을 저하시킴으로써 에칭형상의 열화를 방지하여 초기특성을 장시간 유지할 수 있다.
또한 상기 각 예에 있어서 각각 모니터를 리액터에 새로 설치하지 않고 오프라인에서의 계측결과에 의거하여 상기 각각의 제어파라미터를 프로그램제어하는 것에 의해서도 초기특성을 장시간 유지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 플라즈마를 이용한 기기의 공정제어에 있어서 제어에 필요한 수치정보를 얻는 측정기기(3, 4, 13, 14, 15, 16, 17, 18) 등을 제 1 통신링크에 접속하고, 상기 수치정보를 기초로 수치계산을 행하는 복수의 제어기(1, 7, 8, 9) 등을 제 2 통신링크에 접속하고, 상기 제어기가 생성한 제어수치정보를 받아 필요한 제어를 행하는 복수의 제어장치(5, 6) 등을 제 3통신링크에 접속한다. 이에 의하여 상기 제어기는 여러가지의 측정기기로부터의 수치정보를 임의로 받아들여 병렬처리할 수 있어 고속이고 또한 높은 정밀도의 연산처리가 가능해진다.
또 측정한 수치정보에 대하여 에칭특성의 주된 변동요인에 맞춘 필터링처리를 실시함으로써 높은 정밀도로, 또한 고효율로 수치정보를 취득할 수 있다. 이에 의하여 플라즈마의 흔들림을 최소한으로 억제하며, 고속이고 또한 높은 정밀도의 플라즈마가공이 가능해져 생산성을 향상할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면 먼저 플라즈마를 이용한 기기의 플라즈마처리에 있어서의 공정성능이나 안정성의 저해에 큰 영향을 미치는 공정특성을 하나 추출하여 그 공정특성을 변화시키는 복수의 공정파라미터를 확정한다. 이어서, 이들 공정파라미터중에서 가장 공정특성에 큰 영향을 미치는 공정파라미터가 아니라, 추출한 공정특성 이외의 다른 공정특성에 미치는 영향이 가장 적은 공정파라미터를 선택하여 이것을 제 1 제어파라미터로 한다. 이어서 플라즈마처리에 있어서의 다른 안정성을 저해하는 공정특성에 대해서도 동일한 순서로 공정파라미터를 선택하고, 이것을 제 2 파라미터로 한다. 이하 마찬가지로 제어를 필요로 하는 특성에 대한 공정파라미터를 선택한다. 또한 이들 공정파라미터의 선택에는 다구치(田口)법 등의 방법을 활용하여 컴퓨터로 계산처리하면 좋다. 이와 같이 하여 선택한 공정파라미터를 제어함으로써 플라즈마처리의 안정성을 저해하는 복수의 공정특성에 대하여 상호작용을 최소한으로 억제하면서 제어할 수 있어 초기의 공정특성을 장시간 유지하는 것이 가능해진다.
또한 다른 공정특성에 가능한 한 영향을 미치지 않는 공정파라미터를 선택하여 제어하기 때문에 경시적 변화에 대하여 검증하는 시간을 생략할 수 있다. 또 해명할 수 없는 종합적인 플라즈마특성을 직접 제어하는 일 없이 플라즈마특성의 경시적 변화를 억제할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 관한 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치를 나타내는 도면이다. 본 실시예에 있어서는 복수의 제어장치 및 복수의 측정기기의 양쪽 또는 복수의 제어장치와 복수의 측정기기의 한쪽을 제 1, 제 3 통신링크에 분산하여 배치하도록 한 것이다.
즉, 제 1 실시예에 있어서는 플라즈마를 이용한 기기의 공정제어에 있어서 제어에 필요한 수치정보를 얻는 측정기기(3, 4, 13, 14, 15, 16, 17, 18) 등을 제 1 통신링크에 접속하고, 상기 수치정보를 기초로 수치계산을 행하는 복수의 제어기를 제 2 통신링크에 접속하고, 상기 제어기가 생성한 제어수치정보를 받아들여 필요한 제어를 행하는 복수의 제어장치(5, 6) 등을 제 3 통신링크에 접속하도록 구성하였다. 제 2 실시예에서는 도 2에 나타내는 바와 같이 측정기기(3, 4, 13, 14, 15, 16, 17, 18) 등의 일부(예를 들면 3, 4, 13, 14, 15)를 제 1 통신링크에 접속하고, 측정기기의 나머지(예를 들면 16, 17, 18)를 제 3 통신링크에 접속하였다. 또 제어장치의 일부, 예를 들면 장치(5)를 제 1 통신링크에 접속하고, 제어장치의 나머지 예를 들면 장치(6)를 제 3 통신링크에 접속하였다.
이와 같은 실시예에 있어서도 제 1 실시예와 동일한 효과가 얻어진다. 또한 측정기기를 제 1, 제 3 통신링크에 분산하여 배치하고, 제어장치의 모두는 제 3 통신링크에 접속하도록 하여도 좋다.
다음으로, 본 발명의 제 3 실시예에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 제3 실시예에 관한 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치를 나타내는 도면이다.
본 실시예에 있어서는 제어기(1, 7, 8, 9)중의 적어도 하나[예를 들면 제어기(1, 7, 8)]를 다중화(도 3의 예에서는 이중화)하여 제 2 통신링크에 접속한 것이다. 이에 의하여 제 1, 제 2 실시예보다 이들 다중화된 제어기에 의한 분산처리 능력을 향상할 수 있다. 또한 본 실시예에 있어서도 제 2 실시예의 경우와 같이 제어장치와 측정기기의 양쪽 또는 제어장치와 측정기기의 한쪽, 제 1, 제 3 통신링크에 분산하여 배치하도록 하여도 좋다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 측정기기가 측정한 수치정보를 상보적으로 또는 관련지어 이용함과 함께, 고속이고 또한 높은 정밀도의 제어가 가능한 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치를 제공할 수 있다.
또 공정파라미터 사이에 상호작용이 있는 경우에 있어서도 유효한 플라즈마기기의 제어장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치를 나타내는 도,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 관한 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치를 나타내는 도,
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 관한 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치를 나타내는 도면이다.
Claims (13)
- 서로 접속한 제 1, 제 2 및 제 3 통신링크와;상기 제 1 통신링크에 접속되어 상기 플라즈마를 이용한 기기의 진공처리실내에 생성되는 플라즈마의 상태를 검출하는 플라즈마상태 검출부와;상기 제 1 통신링크에 접속되어 상기 진공처리실내에 배치한 피처리물의 상태를 검출하는 피처리물상태 검출부와;상기 제 1 통신링크에 접속되어, 상기 플라즈마를 이용한 기기의 유틸리티의 상태를 검출하는 유틸리티검출부와;각각이 상기 제 2 통신링크에 접속되고, 또한 각각이 상기 플라즈마상태 검출부와 상기 피처리물상태 검출부와 상기 유틸리티검출부 중 임의 선택된 적어도 하나에서 검출한 검출정보를 기초로, 상기 플라즈마를 이용하는 기기에 공급하는 에너지 또는 상기 플라즈마를 이용한 기기의 유틸리티를 제어하기 위한 제어정보를 생성하는 복수의 제어기와;상기 제 3 통신링크에 접속되어 상기 제어정보를 기초로 상기 플라즈마를 이용하는 기기에 공급하는 에너지를 제어하는 에너지제어장치와;상기 제 3 통신링크에 접속되어 상기 제어정보를 기초로 상기 유틸리티를 제어하는 유틸리티제어장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치.
- 제 1항에 있어서,상기 복수의 제어기의 하나는 상기 복수의 제어기중의 다른 제어기가 생성 한 제어정보에 의거하여 상기 플라즈마를 이용한 기기에 공급하는 에너지 또는 상기 플라즈마를 이용한 기기의 유틸리티를 제어하기 위한 제어정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치.
- 제 1항에 있어서,상기 복수의 제어기중의 적어도 하나는 상기 검출정보로부터 소정의 공정특성에만 영향을 미치는 검출정보를 추출하는 추출부와, 그 추출된 검출정보를 기초로 상기 플라즈마를 이용한 기기에 공급하는 에너지 또는 상기 플라즈마를 이용한 기기의 유틸리티를 제어하기 위한 제어정보를 생성하는 제어정보 생성부를 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치.
- 제 3항에 있어서,상기 추출부는 상기 복수의 제어기중 어느 하나에 의해 생성된 제어정보로부터 소정의 공정특성에만 영향을 미치는 제어정보를 추출하는 필터링기능을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치.
- 제 3항에 있어서,상기 피처리물상태 검출부는 상기 피처리물인 웨이퍼의 처리속도를 검출하는 검출기를 가지고, 상기 복수의 제어기중의 적어도 하나는 상기 플라즈마를 이용한 기기에 공급하는 에너지 또는 상기 플라즈마를 이용한 기기의 유틸리티를 제어하기 위한 제어정보를 상기 검출된 처리속도에 따라 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치.
- 제 3항에 있어서,상기 소정의 공정특성은 상기 플라즈마를 이용한 기기의 공정성능이나 안정성 저해와 관련된 공정특성인 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치.
- 제 1항에 있어서,상기 복수의 제어기의 하나는 다른 처리장치의 공정과 협조하여 상기 복수의 제어기중의 나머지 제어기의 동작을 관리하는 택트관리 제어기인 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2 통신링크에 접속된 상위장치 또는 맨 머신인터페이스를 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치.
- 서로 접속된 제 1, 제 2 및 제 3 통신링크와, 상기 제 1 통신링크에 접속되어 상기 플라즈마를 이용한 기기의 진공처리실내에 생성되는 플라즈마의 상태를 검출하는 플라즈마상태 검출부와, 상기 제 1 통신링크에 접속되어 상기 진공처리실내에 배치한 피처리물의 상태를 검출하는 피처리물상태 검출부와, 상기 제 1 통신링크에 접속되어 상기 플라즈마를 이용한 기기의 유틸리티의 상태를 검출하는 유틸리티검출부와, 각각이 상기 제 2 통신링크에 접속된 복수의 제어기를 구비한 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치에 있어서의 제어방법으로서,a) 상기 플라즈마상태 검출부와 상기 피처리물상태 검출부와 상기 유틸리티검출부 중 임의의 선택된 적어도 하나로 검출한 검출정보를 기초로, 상기 플라즈마를 이용한 기기에 공급하는 에너지 또는 상기 플라즈마를 이용한 기기의 유틸리티를 제어하기 위한 제어정보를 상기 복수의 제어기에 의해 생성하는 단계와;b) 상기 제어정보를 기초로, 상기 제 3 통신링크에 접속된 상기 플라즈마를 이용한 기기에 공급하는 에너지를 제어하는 에너지 제어장치를 상기 복수의 제어기중의 적어도 하나에 의해 제어하는 제 2 단계와;c) 상기 제어정보를 기초로, 상기 제 3 통신링크에 접속된 상기 제어정보를 기초로 상기 유틸리티를 제어하는 유틸리티제어장치를 상기 복수의 제어기중의 적어도 하나에 의해 제어하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치에 있어서의 제어방법.
- 제 9항에 있어서,상기 단계 a)는 상기 검출정보로부터 소정의 공정특성에만 영향을 미치는 검출정보를 추출하고, 그 추출된 검출정보를 기초로 상기 플라즈마를 이용한 기기에 공급하는 에너지 또는 상기 플라즈마를 이용한 기기의 유틸리티를 제어하기 위한 제어정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
- 제 10항에 있어서,상기 소정의 공정특성은 상기 플라즈마를 이용한 기기의 안정성 저해와 관련된 공정특성인 것을 특징으로 하는 제어방법.
- 서로 접속된 제 1, 제 2 및 제 3 통신링크와;상기 제 1 또는 제 3 통신링크에 접속되어 상기 플라즈마를 이용한 기기의 진공처리실내에 생성되는 플라즈마의 상태를 검출하는 플라즈마상태 검출부와;상기 제 1 또는 제 3 통신링크에 접속되어 상기 진공처리실내에 배치한 피처리물의 상태를 검출하는 피처리물상태 검출부와;상기 제 1 또는 제 3 통신링크에 접속되어 상기 플라즈마를 이용한 기기의 유틸리티의 상태를 검출하는 유틸리티검출부와;각각이 상기 제 2 통신링크에 접속되고, 각각이 상기 플라즈마상태 검출부와 상기 피처리물상태 검출부와 상기 유틸리티검출부 중 임의의 선택된 적어도 하나로 검출한 검출정보를 기초로, 상기 플라즈마를 이용한 기기에 공급하는 에너지 또는 상기 플라즈마를 이용한 기기의 유틸리티를 제어하기 위한 제어정보를 생성하는 복수의 제어기와;상기 제 1 또는 제 3 통신링크에 접속되어 상기 제어정보를 기초로 상기 플라즈마를 이용한 기기에 공급하는 에너지를 제어하는 에너지제어장치와;상기 제 1 또는 제 3 통신링크에 접속되어 상기 제어정보를 기초로 상기 유틸리티를 제어하는 유틸리티제어장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치.
- 서로 접속된 제 1, 제 2 및 제 3 통신링크와;상기 제 1 또는 제 3 통신링크에 접속되어 상기 플라즈마를 이용한 기기의 진공처리실내에 생성되는 플라즈마의 상태를 검출하는 플라즈마상태 검출부와;상기 제 1 또는 제 3 통신링크에 접속되어 상기 진공처리실내에 배치한 피처리물의 상태를 검출하는 피처리물상태 검출부와;상기 제 1 또는 제 3 통신링크에 접속되어 상기 플라즈마를 이용한 기기의 유틸리티의 상태를 검출하는 유틸리티검출부와;각각이 상기 제 2 통신링크에 접속되고, 각각이 상기 플라즈마상태 검출부와 상기 피처리물상태 검출부와 상기 유틸리티검출부 중 임의의 선택된 적어도 하나로 검출한 검출정보를 기초로 상기 플라즈마를 이용한 기기에 공급하는 에너지 또는 상기 플라즈마를 이용한 기기의 유틸리티를 제어하기 위한 제어정보를 생성하는 다중화된 복수의 제어기와;상기 제 1 또는 제 3 통신링크에 접속되어 상기 제어정보를 기초로 상기 플라즈마를 이용한 기기에 공급하는 에너지를 제어하는 에너지제어장치와;상기 제 1 또는 제 3 통신링크에 접속되어 상기 제어정보를 기초로 상기 유틸리티를 제어하는 유틸리티제어장치를 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기기의 제어장치.
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