KR101763780B1 - 플라즈마 처리 장치 및 그의 데이터 해석 장치 - Google Patents

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Abstract

(과제) 플라즈마 처리의 감시나 제어에 이용하는 발광 파장과 시간 구간을 특정하여, 안정된 플라즈마 처리를 실현할 수 있도록 한다.
(해결 수단) 플라즈마를 발생시켜 시료를 플라즈마 처리할 때의 플라즈마의 발광을 나타내는 시계열 데이터에 대해서, 해석 장치에 의해, 플라즈마 처리 구간에 있어서의, 복수의 엘리먼트의 발광 파장과 복수의 시간 구간의 조합을 작성하여, 이 작성한 각각의 파장과 각 시간 구간의 조합에 있어서의 발광 강도의 평균값과 시료를 플라즈마 처리한 횟수와의 상관을, 각각의 파장과 각 시간 구간의 조합에 대해서 산출하고, 이 상관이 가장 큰, 특정의 엘리먼트가 발하는 빛의 파장과 특정의 시간 구간의 조합을, 플라즈마 처리의 감시나 제어에 이용하는 파장과 시간 구간의 조합으로서 선택하도록 했다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 그의 데이터 해석 장치{PLAZMA PROCESSING APPARATUS AND DATA ANALYSIS DEVICE}
본 발명은, 플라즈마를 이용하여 반도체의 웨이퍼 등의 시료를 가공하는 플라즈마 처리 장치 및 그의 데이터 해석 장치에 관한 것으로, 특히, 시료의 플라즈마 처리시에 있어서의 데이터를 해석하고 이 데이터를 이용하여 시료를 플라즈마 처리하는 기술에 관한 것이다.
시료 상에 형성되는 반도체 장치 등의 미세 형상을 얻기 위해, 챔버 내의 물질을 전리(電離)한 상태(플라즈마 상태)로 하고, 그 물질의 작용(웨이퍼 표면에 있어서의 반응)에 의해 웨이퍼 상의 물질을 제거하는 플라즈마 처리가 행해진다.
플라즈마에 의한 전리 현상은 발광 현상을 수반하기 때문에, 플라즈마를 이용하여 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치에는, 분광기를 탑재하고, 플라즈마가 발하는 빛을 모니터할 수 있도록 하고 있다. 분광기에서 계측된 데이터를 이하에서는, OES 데이터라고 부른다(OES: Optical Emission Spectroscopy).
다수의 웨이퍼에 대해서 동일한 플라즈마 처리를 행하는 경우, 각각의 처리의 결과가 일정해지도록, OES 데이터나 전압값과 같은 플라즈마 처리를 모니터하는 데이터를 이용하여, 플라즈마 처리의 감시나 제어가 행해지고 있다.
특허문헌 1에는, 플라즈마 처리 장치에서 플라즈마 방전이 안정된 안정 방전 영역에 있어서의, 매칭 박스의 전압값 등의 시계열 데이터를 취득하고, 취득한 시계열 데이터의 지정한 시간 구간에 있어서의 값의 차분이나 표준 편차를 이용하여, 플라즈마 처리를 감시하고 이상을 검출하는 방법이 기재되어 있다.
특허문헌 2에는, 장치의 프로세스 상태를 반영한 플라즈마 처리를 행하기 위해, 플라즈마 처리시의 OES 데이터를 이용하여, 플라즈마 처리를 Run-to-Run 제어하는 방법이 기재되어 있다.
일본국 공개특허 특개2007-214254호 공보 일본국 특허5596832호 공보
플라즈마 처리에 있어서는, 웨이퍼의 플라즈마 처리를 거듭할 때마다, 플라즈마 처리를 행하는 챔버 내부의 벽면에 부착된 반응 생성물의 상태나 부품의 소모 문제가 경시(經時)적으로 변화한다. 반응 생성물의 부착이나 부품의 소모의 시간에 경과에 따른 변화를 OES 데이터로부터 계측할 수 있으면, 반응 생성물의 부착 상태나 부품의 소모 상태에 맞추어 장치를 적절하게 관리하거나, 제어하거나 하는 것이 가능해진다.
OES 데이터는, 후술하는 바와 같이 발광의 파장과 시간의 조합마다 발광 강도가 계측된 방대한 데이터이다. OES 데이터의 값은, 발광의 파장에 따라 상이하고, 또한 플라즈마 처리 중의 시간의 경과에 따라서 변화한다. 그 때문에 다수의 발광의 파장과 시간 구간의 조합이 되는 방대한 데이터의 중에서, 플라즈마 처리의 감시나, 제어에 이용하는 최적의 파장과 시간 구간의 조합을 특정하는 것이 바람직하다.
특허문헌 1에 나타난 방법은, 1개의 데이터 수집 시간의 시계열 데이터를 수집하고, 그 데이터가 규정값을 초과하고 있지 않은지를 평가하는 것이다. 특허문헌 1은, 취득한 방대한 시계열 데이터의 중에서, 차분이나 표준 편차를 산출하는 최적의 데이터, 즉 이상 검출의 대상이 되는 최적의 시간 구간을 결정하는 방법에 대해서의 언급은 없다.
또한 특허문헌 2에 나타내는 방법도, 방대한 OES 데이터의 중에서, 플라즈마 처리의 제어에 이용하는 최적의 데이터(발광 파장과 시간 구간)을 특정하는 방법을 제공하고 있지 않다.
본 발명은, 플라즈마 처리의 제어에 이용하는 최적의 데이터(발광 파장과 시간 구간)을 특정하는 데이터 해석 장치, 및 그 데이터를 이용하여 안정된 플라즈마 처리를 실현하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 대표적인 예에 의하면, 데이터 해석 장치에 있어서, 플라즈마를 발생시켜 웨이퍼를 플라즈마 처리할 때의 발생시키는 플라즈마의 발광 파장 대역의 중에서 파장과 시간 구간의 조합을 작성하고, 이 작성한 각각의 파장과 시간 구간의 조합에 대해서 웨이퍼의 처리 횟수와 발광 강도와의 사이의 상관을 로트마다 계산하고, 파장과 시간 구간의 조합의 중에서 로트마다 계산한 상관이 높은 것을, 플라즈마 처리의 감시나 제어에 이용하는 파장과 시간 구간으로서 선택하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 방대한 OES 데이터 중에서, 플라즈마 처리의 감시나 제어에 이용하는 특정한 파장과 특정한 시간 구간의 조합을 단시간에 특정할 수 있고, 플라즈마 처리 결과의 안정화를 실현할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른, 데이터 해석 장치를 구비한 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는, 도 1의 플라즈마 처리 장치의, 플라즈마 처리부의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 3a는, 제1 실시예에 있어서의, 플라즈마 처리 구간과 시간 구간을 설명하는 도면이다.
도 3b는, OES 데이터에 기초하여, 플라즈마 발광 강도와 파장 대역, 및 플라즈마 처리의 시간의 관계의 예를 설명하는 그래프이다.
도 4는, 도 1의 데이터 해석 장치의 기억부에 유지된, 웨이퍼 처리 횟수 데이터의 테이블예를 나타내는 도면이다.
도 5는, 도 1의 기억부에 유지된, OES 데이터의 테이블예를 나타내는 표이다.
도 6은, 도 1의 기억부에 유지된, 파장 ID 데이터의 테이블예를 나타내는 표이다.
도 7은, 도 1의 기억부에 유지된, 상관 데이터의 테이블예를 나타내는 표이다.
도 8은, 제1 실시예에 있어서의, 플라즈마 처리 구간 내의 복수의 시간 구간에 있어서의 OES 데이터, 및 상관의 예를 나타내는 도면이다.
도 9는, 제1 실시예에 있어서의, 데이터 해석 장치의 연산부에 의한 해석 처리를 나타내는 플로우도이다.
도 10은, 도 1의 입력부에 있어서, 해석 대상 파장 입력부와 해석 실행 버튼이 표시된 화면의 정면도이다.
도 11은, 도 9의 해석 처리에서 보존되는, 중간 데이터의 테이블 예를 나타내는 표이다.
도 12는, 도 9의 해석 처리에 있어서의, 상관의 방향의 산출 처리를 설명하는 웨이퍼 총 처리 횟수와 발광 강도 평균의 관계를 나타내는 산포도이다.
도 13은, 도 1의 출력부에 있어서, 데이터 해석 장치에 의한 해석 결과를 표시하는 화면의 정면도이다.
도 14는, 도 9의 상세 해석 처리의 도중에 보존되는 상세 해석 중간 데이터의 테이블 예를 나타내는 표이다.
도 15a는, 도 1의 출력부에 있어서, 데이터 해석 장치에 의한 상세 해석 처리의 결과를 표시하는 화면의 정면도이다.
도 15b는, 해석 처리의 결과, 도 1의 기억부에 유지된, 상세 해석 데이터의 테이블예를 나타내는 표이다.
도 16은, 본 발명의 제2 실시예에 있어서의, 플라즈마 처리의 시간 구간을 설명하는 도면이다.
도 17a는, 본 발명의 제3 실시예에 따른, 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 17b는, 제3 실시예에 있어서의, 상관 데이터에 기초하는 플라즈마 처리의 제어를 설명하는 도면이다.
본 발명의 대표적인 실시 형태에 의하면, 데이터 해석 장치를 갖는 플라즈마 처리 장치로서, 플라즈마 처리시에 얻어지는 복수의 엘리먼트의 파장 및 시간에 있어서의 발광 강도를 나타내는 플라즈마 발광 데이터(OES 데이터)와 웨이퍼의 처리 횟수의 데이터를 취득하고, 플라즈마 발광 데이터의 상이한 파장과 상이한 시간 구간으로 이루어지는 복수의 조합에 대해서, 각각의 파장과 시간 구간의 조합에 있어서의 발광 강도의 평균값과 웨이퍼 처리 횟수와의 상관의 높이를 평가하고, 상관이 높은 플라즈마 발광 데이터의 파장과 시간 구간의 조합을 특정한다. 혹은 또한, 데이터 해석 장치에 있어서, 웨이퍼를 플라즈마 처리할 때의 플라즈마의 발광 파장대역의 중에서, 각 엘리먼트의 파장과 복수의 시간 구간의 조합을 작성하고, 이 작성한 각각의 조합에 대해서 웨이퍼의 처리 횟수와 발광 강도와의 사이의 상관을 로트마다 계산하고, 이들 조합 중에서 로트마다 계산한 상관이 높은 것을, 플라즈마 처리의 감시나 제어에 이용하는 「특정의 파장과 특정의 시간 구간 」으로서 선택하는 처리를 행하도록 했다.
또한, 본 발명에서는, 플라즈마 중에 포함되는 각 원소나 화합물을 엘리먼트, 이들 중의 특정한 엘리먼트와 당해 엘리먼트의 발광하는 빛의 파장과의 조합을 「파장 ID」라고 정의한다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 실시 형태를 설명하기 위한 동일한 부재에는 원칙으로서 동일한 부호를 붙이고, 그 반복의 설명은 생략한다.
[실시예 1]
본 발명의 제1 실시예에 따른, 데이터 해석 장치를 구비한 플라즈마 처리 장치에 대해서, 도 1∼도 15b를 참조하면서, 상세하게 설명한다.
[플라즈마 처리 장치]
도 1의 구성도에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(1)는, 플라즈마 처리부(10)와 데이터의 해석 장치(20)와 입력부(30)와 출력부(31)와 통신 인터페이스부(통신 IF부)(32)를 갖고, 이들은 버스(33)를 통하여 서로 접속되어 있다.
플라즈마 처리부(10)는, 플라즈마 가공부(11)와 분광기(12)와 제어부(13)와 기억부(14)를 구비하고, 인터페이스부(IF부)(110)를 통하여 버스(33)에 접속되어 있다. 플라즈마 가공부(11)는, 그 챔버 내에 플라즈마를 발생시켜 웨이퍼를 가공(에칭 처리)한다. 분광기(12)는, 웨이퍼의 에칭 처리가 행해지는 사이에 플라즈마의 발광 데이터인 OES 데이터를 취득한다. 이 분광기(12)는, 프로세스 모니터로서 기능하고, 에칭 처리의 프로세스에 따라서 변화하는 플라즈마로부터의 빛을 파장마다 분해하고, 각 파장의 강도의 데이터를 취득한다. OES 데이터는 IF부(110)를 통하여 데이터 해석 장치(20)가 갖는 기억부(22)에 격납된다. 제어부(13)는, 플라즈마 가공부(11)에서의 처리를 제어한다. 기억부(14)에는, 플라즈마 처리를 실행하기 위한 프로그램이나 처리 레시피 등의 데이터가 유지되어 있다. 플라즈마 처리부(10)의 상세를 후술의 도 2에서 설명한다.
데이터 해석 장치(20)는, 플라즈마 처리의 감시나 제어에 이용하는 파장과 시간 구간의 조합을 특정하는 데이터의 해석 처리를 행한다. 데이터 해석 장치(20)는, 데이터를 해석하는 연산부(21)와, 기억부(22)와, 인터페이스부(IF부)(210)를 구비하고 있다.
기억부(22)는, 웨이퍼의 처리 횟수를 기억하는 웨이퍼 처리 횟수 데이터 기억 영역(23)과, 에칭 처리 중에 얻어진 분광기의 계측값(OES 데이터)을 기억하는 OES 데이터 기억 영역(24)과, 엘리먼트가 발하는 빛의 파장(「엘리먼트의 파장」)의 정보를 파장 ID로서 기억하는 엘리먼트 파장 데이터 기억 영역(25)과, 연산부(21)가 행하는 해석 처리의 결과의 데이터를 기억하는 상관 데이터 기억 영역(26)과, 연산부(21)가 행하는 상세한 해석 처리의 결과의 데이터를 기억하는 상세 해석 데이터 기억 영역(27)과, 연산 프로그램(28)을 구비하고 있다.
연산부(21)는, 기억부(22)의 웨이퍼 처리 횟수 데이터 기억 영역(23)에 기억된 웨이퍼 처리 횟수 데이터와, OES 데이터 기억 영역(24)에 기억된 OES 데이터와, 엘리먼트 파장 데이터 기억 영역(25)에 기억된 파장 ID를 이용하여, 연산 프로그램(28)을 실행함으로써, 파장과 시간 구간의 조합마다 발광 강도와 웨이퍼 처리 횟수와의 상관을 순차 평가하고, 플라즈마 처리의 감시나 제어에 이용하는 파장과 시간 구간의 조합을 특정하는 처리를 행한다. 연산부(21)가 연산 프로그램(28)을 실행하여 행하는 해석 처리의 상세에 대해서는, 후술한다.
입력부(30)는, 사용자 조작에 의한 정보 입력을 접수한다, 예를 들면 마우스나 키보드 등이다. 출력부(31)는, 사용자에 대하여 정보를 출력하는 디스플레이나 프린터 등이다. 또한, 입력부(30)와 출력부(31)는, 유저 인터페이스를 구성하는 입출력부로서 일체로 구성되어 있어도 된다. 통신 IF부(32)는, 버스(33)나 외부 네트워크 등을 통하여 다른 장치나 시스템(기존의 생산 관리 시스템 등과도 접속가능함)과 접속하여 정보 송수신을 행하기 위한 인터페이스이다. 버스(33)는, 각부(10, 20, 30, 31, 32)를 연결한다. 각부의 IF부(110, 210 등)는, 버스(33)를 통하여 정보 송수신을 행하기 위한 인터페이스이다. 또한, 해석 장치(20)를 해석 장치로서 독립시켜, 플라즈마 처리부(10)로 이루어지는 플라즈마 처리 장치에 IF부 (210)를 통하여 접속되는 형태로 해도 된다.
[플라즈마 처리부]
도 2에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 처리부(10)의 플라즈마 가공부(11)는, 진공 배기 수단(도시 생략)으로 내부가 진공으로 배기되는 챔버(111)와, 1쌍의 전극(112a 및 112b)과, 챔버(111)의 내부를 외측으로부터 관찰하는 창(115)과, 진공으로 배기된 챔버(111)의 내부에 웨이퍼(114)를 플라즈마 처리하기 위한 처리 가스를 공급하는 가스 공급기(117)를 구비하고 있다. 전원 유닛(118)에 의해 1쌍의 전극 (112a 및 112b)에 고주파 전력을 인가하고, 전극(112b)에 고주파 바이어스 전력을 인가함으로써, 진공 배기되어, 처리 가스가 공급된 챔버(111)의 내부에 플라즈마(113)를 발생시킨다.
즉, 제어부(13)로부터의 지시에 의해, 플라즈마 가공부(11)는, 챔버(111) 내의 시료대에 웨이퍼(114)를 탑재하고 챔버(111)의 내부를 진공 배기한 상태에서, 가스 공급기(117)로부터 처리 가스를 공급하고, 전극(112a 및 112b)에 고주파 전력을 인가함으로써, 전극(112a와 112b)과의 사이에서 처리 가스를 플라즈마화시킨다. 플라즈마화한 가스(113)를 웨이퍼(114)에 충돌시킴으로써 웨이퍼(114)를 가공한다.
플라즈마화한 가스(113)는, 가스 공급기(117)로부터 공급된 처리 가스에 포함되는 Cl, Ar 등의 엘리먼트나 웨이퍼(114)로부터 가공의 과정에서 발생한 Si, Al 등의 다종류의 엘리먼트를 포함하고 있으며, 이들 플라즈마화한 가스(113)에 포함되어 있는 다종류의 엘리먼트에 따른 파장의 빛(116)을 발생시킨다. 발생한 빛(116)은 창(115)을 통과하여 분광기(12)에서 계측·모니터되고, IF부(110,210)를 통하여 해석 장치(20)의 기억부(22)의 OES 데이터 기억 영역(24)에 기억된다.
플라즈마 처리의 종료 후에는, 처리된 웨이퍼(114)는 챔버(111)로부터 취출되어 별도의 장치(계측 장치 등)에 반송되고, 또한 새로운 별도의 웨이퍼(114)가 플라즈마 처리부(10)의 챔버(111) 내에 반송되어, 플라즈마 처리가 행해진다.
플라즈마 처리부(10)는, 이 플라즈마 처리를 복수의 웨이퍼에 대해서 행한 후에, 챔버(111)의 내부의 상태를 조정하는 조정 처리를 행한다. 예를 들면, 웨이퍼의 플라즈마 처리와는 별도의 처리 가스를 공급하고, 플라즈마화함으로써 챔버 내부의 벽면에 부착된 반응 생성물을 제거하는 클리닝 등이 조정 처리로서 행해진다. 그 후에, 또 다른의 복수의 웨이퍼에 대해서 플라즈마 처리를 행한다. 이와 같이 플라즈마 처리부(10)는, 챔버(111)의 내부의 조정 처리와 플라즈마 처리를 반복하여 실행하지만, 조정 처리와 조정 처리의 사이에 플라즈마 처리된 웨이퍼의 그룹을 이하에서는 로트라고 부른다. 후술의 해석 장치에서는, 이 로트마다 해석 처리를 행한다.
또한, 여기에서는 전극(112a 및 112b)에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마 처리를 행하는 방식을 예로 들어 설명했지만, 마이크로파를 챔버 내에 도입함으로써 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 처리 방식 등, 다른 플라즈마 처리의 방식이라도 된다.
[시간 구간]
도 3a에서, 본 발명의 실시예 1에 있어서의, 플라즈마 처리 구간 및 시간 구간을 설명한다.
도 3a에 있어서, 횡축은 시간, 종축은 플라즈마의 발광 강도를 나타내고 있다. 「플라즈마 처리 구간」에, 챔버로 처리 가스를 공급하고 전극에 고주파 전력을 인가함으로써, 처리 가스를 플라즈마화하고, 로트 단위로 웨이퍼를 처리한다. 1개의 로트의 웨이퍼의 플라즈마 처리의 종료에 수반하여, 처리 가스의 공급이나 고주파 전력의 인가가 정지된다. 또한 본 실시예에서는, 챔버로의 처리 가스의 공급을 개시하고 나서 종료할 때까지의 시간을 「플라즈마 처리 구간」으로 하지만, 다른 플라즈마 처리에 관한 정보를 이용하여 「플라즈마 처리 구간」을 결정해도 된다. 예를 들면, 전류의 값이 일정한 구간을 「플라즈마 처리 구간」으로 해도 된다.
또한, 본 실시예에서는, 「플라즈마 처리 구간」 내를 복수의 「시간 구간」, 예를 들면 A, B, 혹은, A, B, C의 「시간 구간」으로 분할한다. 이에 따라, 각 로트의 웨이퍼 단위의 플라즈마 처리에 있어서의, 「시간 구간」과 플라즈마의 발광 강도의 해석 처리가 대응된다.
[OES 데이터]
도 3b에, 분광기(12)에서 계측된, Si, Al 등의 다수의 엘리먼트를 포함하는, 플라즈마 발광의 OES 데이터의 예로서 파형 신호(301)의 시간 추이를 나타낸다. 도 3b는, OES 데이터에 기초하여, 플라즈마 발광 강도와 파장 대역, 및 플라즈마 처리의 시간의 관계의 예를 설명하는 그래프이고, X축은 각 엘리먼트가 발하는 빛의 파장, Y축은 시간, Z축은 플라즈마의 발광 강도를 나타내고 있다. Y축의 시간은, 예를 들면 n장째의 웨이퍼의 처리에 있어서의 「시간 구간」(1-100)에 상당한다.
도 3b에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 발광의 파장 대역과 강도는, 플라즈마 처리의 시간의 경과와 함께 변화한다. OES 데이터의 파형 신호(301)는, 파장과 시간의 2차원의 요소를 갖고, 각 파장, 각 시간에 대해서 각각 계측된 발광 강도의 값을 나타내고 있다. 각 파장, 각 시간에 대해서 각각 계측된 발광 강도의 값은, OES 데이터의 ID와 함께, 후술한 OES 데이터 기억 영역(24)에 격납된다.
[해석 장치]
도 1에 나타낸 기억부(22)의 웨이퍼 처리 횟수 데이터 기억 영역(23)에는, 플라즈마 처리를 행한 횟수를 특정하는 정보와, OES 데이터의 ID를 특정하는 정보가 격납된다.
도 4은, 웨이퍼 처리 횟수 데이터 기억 영역(23)의 예인 웨이퍼 처리 횟수 데이터 테이블(23a)을 나타낸다. 본 테이블은, 로트 처리 횟수칸(23b), 로트 내 웨이퍼 처리 횟수칸(23c), 웨이퍼 처리 횟수칸(23d), OES 데이터 ID칸(23e), 등의 각 필드를 갖는다.
로트 처리 횟수칸(23b)에는, 로트의 처리 횟수를 특정하는 정보가 격납된다. 로트는, 전술한 바와 같이 챔버(111) 내부의 상태를 조정하는 조정 처리의 사이에 플라즈마 처리되는 웨이퍼의 그룹이다. 로트 1과 2의 사이에, 클리닝 처리가 이루어진다.
로트 내 웨이퍼 처리 횟수칸(23c)에는, 동일 로트 내에 있어서의, 웨이퍼를 플라즈마 처리한 횟수를 특정하는 정보가 격납된다.
웨이퍼 총 처리 횟수(23d)에는, 웨이퍼를 플라즈마 처리한 횟수를 특정하는 정보가 격납된다.
OES 데이터 ID칸(23e)에는, 후술한 OES 데이터 기억 영역(24)의 OES 데이터 테이블(24a)을 특정하는 정보, p101, p102, -이 격납된다. OES 데이터ID p101은, 예를 들면, 도 3의 1매째의 웨이퍼의 처리에 있어서의 「시간 구간」 1의 파장과 발광 강도의 데이터를 나타내고 있다.
도 5은, OES 데이터 기억 영역(24)의 예인 OES 데이터 테이블(24a)을 나타낸다. 본 테이블은, OES 데이터 ID칸(24b)과, 파장칸(24c), 플라즈마 처리 구간칸(24d), 발광 강도칸(24e), 등의 각 필드를 갖는다. 이 예에 의하면, 플라즈마 처리 구간은 1-100으로 분할되어 있다. 이 예에서는, 플라즈마 처리 구간의 분할수가 100으로 되어 있지만, 이 수는 해석 처리에 적합한 범위에서, 적절하게, 증감할 수 있는 것으로 한다. 또한, 본 테이블은 OES 데이터가 계측된 웨이퍼의 수만큼 존재한다.
OES 데이터 ID칸(24b)에는, OES 데이터 테이블(24a)과 웨이퍼 처리 횟수 데이터 테이블(23a)을 대응하기 위한 정보가 격납된다. 웨이퍼 ID칸(24b)에 격납되는 값은, 전술의 웨이퍼 처리 횟수 데이터 테이블(23a)의 OES 데이터 ID칸(23e)에 격납되는 값, p101, p102, -과 대응되어 있다.
발광 강도칸(24e)에는, 파장칸(24c)의 각 파장, 플라즈마 처리 구간칸(24d)의 각 시간에 대해서 각각 계측된 발광 강도의 값이 격납된다.
도 6은, 엘리먼트 파장 데이터 기억 영역(25)의 예인 엘리먼트 파장 데이터 테이블(25a)을 나타낸다. 본 테이블은, 파장 ID칸(25b)과 엘리먼트칸(25c)과 파장칸(25d), 등의 각 필드를 갖는다.
파장 ID칸(25b)에는, 엘리먼트와 파장의 조합을 특정하는 파장 ID의 정보가 격납된다. 엘리먼트칸(25c)에는, 플라즈마 중에 포함되는 엘리먼트의 후보를 특정하는 정보가 격납된다. 파장칸(25d)에는, 엘리먼트가 발하는 빛의 파장(단위 ㎚)을 특정하는 정보가 격납된다.
예를 들면, 동일한 엘리먼트 Si라도, 파장 251㎚와 파장 288㎚의 2종류의 빛의 시간 분해 발광 스펙트럼이 얻어지지만, 이들 스펙트럼은 파장 ID 1, ID 2의 데이터로 구별된다.
도 7은, 상관 데이터 기억 영역(26)의 예인 상관 데이터 테이블(26a)을 나타낸다. 본 테이블은, 파장 ID칸(26b), 엘리먼트칸(26c), 파장칸(26d), 시간 구간칸(26e), 결정 계수 평균칸(26f), 상관의 방향칸(26g), 상관 방향의 일치칸(26h), 결정 계수 최대칸(26i), 채용 후보칸(26j) 등의 각 필드를 갖는다.
각 필드에는, 후술하는 해석 처리에서 정보가 격납된다.
파장 ID(26b) 및 엘리먼트칸(26c)에는, 파장칸(26d)으로 특정되는 파장을 발하는 엘리먼트를 특정하는 정보가 격납된다.
파장칸(26d)에는, 플라즈마 처리의 감시나 제어에 이용하는 파장의 후보를 특정하는 정보가 격납된다. 후술의 설명을 위해, 여기에 격납된 정보를 파장 WL이라고 부른다.
시간 구간칸(26e)에는, 플라즈마 처리의 감시나 제어에 이용하는 시간 구간의 후보를 특정하는 정보가 격납된다. 후술의 설명에 있어서, 여기에 격납된 정보를 시간 구간 WLT라고 부른다.
후술의 해석 처리에서는, 파장칸(26d), 시간 구간칸(26e)에 격납된 값을 이용하여, OES 데이터 기억 영역(24)에 기억된 도 6에 나타낸 OES 데이터 테이블(24a)에 있어서의 파장칸(24c)의 파장 WL과 플라즈마 처리 구간칸(24d)의 시간 구간 WLT에 있어서의 발광 강도의 평균값과, 웨이퍼 처리 횟수와의 사이에서 상관의 높이를 평가하는 처리를 행한다.
결정 계수 평균칸(26f)에는, 파장칸(26d) 및 시간 구간칸(26e)에 격납된 값으로 상기와 같이 산출한 발광 강도 평균값과 웨이퍼 처리 횟수와의 상관의 높이를 특정하는 정보가 격납된다. 예를 들면, 상관 계수의 2승인 결정 계수가 격납된다. 이 결정 계수(r2 또는 R2)의 산출 방법에 대해서는, 뒤에 상세하게 서술한다.
상관의 방향칸(26g)에는, 파장칸(26d) 및 시간 구간칸(26e)에 격납된 값으로 상기한 바와 같이 산출한 발광 강도 평균값이 웨이퍼 처리 횟수를 따라, 증가하거나 감소하거나(정(正)의 상관을 나타내거나, 부(負)의 상관을 나타내거나)를 특정하는 정보가 격납된다. 예를 들면, 증가하는 경우에는 증가를 나타내는 「+」의 기호가 격납되고, 감소하는 경우에는 감소를 나타내는 「－」의 기호가 격납된다.
상관 방향의 일치칸(26h)에는, 상관의 방향칸(26g)에 격납된 정보가 엘리먼트 사이에서 일치하고 있는지 아닌지를 특정하는 정보가 격납된다. 본 칸에 대해서는, 엘리먼트칸(26c)에 격납된 엘리먼트마다 동일한 값이 격납된다. 예를 들면, 엘리먼트칸(26c)에 동일한 값이 격납된 파장칸(26d)의 각 파장에 대해서, 상관의 방향칸(26g)에 격납된 정보가 모두 일치하는 경우 또는 동일하지만 비율이 미리 정해진 문턱값보다도 큰 경우에는 「○」의 기호가 격납되고, 그 이외의 경우에는 「×」의 기호가 격납된다.
결정 계수 최대칸(26i)에는, 상관 방향의 일치칸(26h)으로 일치를 나타내는 「○」이 격납된 파장 ID 중, 결정 계수 평균칸(26f)에 격납된 결정 계수 평균의 값이 가장 큰 파장을 나타내는 정보가 격납된다. 예를 들면, 최대의 행에는 「○」의 기호가 격납된다.
채용 후보칸(26j)에는, 상관 방향의 일치칸(26h)에서 일치를 나타내는 「○」이 격납된 파장 ID 중, 결정 계수 평균칸(26f)에 격납된 값이 소정의 문턱값, 일 예로서 0.88 이상의 큰 파장을 나타내는 정보가 격납된다. 예를 들면, 결정 계수가 최대의 파장 ID의 행에는 「◎」의 기호가 격납되고, 그것 이외의 결정 계수의 큰 파장 ID의 행에는 「○」의 기호가 격납된다. 이것은 어떠한 상황에 의해, 결정 계수가 최대값의 파장 ID를 사용할 수 없고, 문턱값을 초과하고 있는 차선의 파장 ID를 사용할 가능성이 있기 때문이다.
OES 데이터의 값은, 발광하는 엘리먼트의 발하는 빛의 파장에 따라 상이하고, 또한 플라즈마 처리 중의 시간의 경과에 따라서 변화한다. 그 때문에 다수의 엘리먼트의 파장과 시간 구간으로 이루어지는 방대한 수의 조합 중에서, 플라즈마 처리의 감시나, 제어에 이용되는 파장과 시간 구간의 최적의 조합을 특정하는 것이 바람직하다.
도 8은, 본 발명에 있어서의, 플라즈마 처리 구간 내의 복수의 시간 구간에 있어서의 OES 데이터, 및 상관의 예를 나타내는 도면이다. 이 예에서는, 플라즈마 처리 구간 내의 2개의 시간 구간 A, B에 있어서의 발광 강도의 평균값을 각각 산출하고, 발광 강도의 평균값과 웨이퍼 처리 횟수의 사이의 상관의 높이(결정 계수)와 상관의 방향이 로트마다 산출되어 있다. 동일한 엘리먼트 Si와 파장 251㎚의 조합에 있어서, 시간 구간 A에 있어서의 결정 계수(R2)의 평균값은 0.70, 시간 구간 B에 있어서의 결정 계수의 평균값은 0.97로 되어 있다. 시간 구간 B의 결정 계수의 평균값이 보다 크고, 또한, 이 시간 구간 B의 결정 계수의 평균값은, 문턱값을 초과하고 있는 것으로 한다. 이 경우, 시간 구간 B의 파장과 시간 구간의 조합을, 플라즈마 처리의 감시나 제어에 이용한다.
도 8의 예에서, 가령, 2개의 시간 구간 A, B를 모아 단일의 시간 구간으로 한 경우, 이 구간의 발광 강도의 평균값과 웨이퍼 처리 횟수의 사이의 상관의 높이는, 시간 구간 B단독의 경우보다도 낮아지고, 플라즈마 처리의 감시나, 제어에 이용하는 데에 적합하지 않게 된다.
또한, 해석 처리의 대상이 되는 플라즈마 처리 구간 내는, 3개 이상의 시간 구간으로 분할해도 된다.
[해석 장치(20)의 해석 처리]
본 실시예에 의한 해석 장치(20)의 해석 처리는, 반도체 웨이퍼를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 방대한 플라즈마 발광 데이터(OES 데이터)의 중에서, 플라즈마 처리의 감시나 제어에 이용하는 최적의 파장 및 시간 구간을 특정하는 해석 처리이다.
본 해석 처리는, 장치 관리자가 플라즈마 처리 장치에서 복수의 웨이퍼를 플라즈마 처리한 후에, 그 플라즈마 처리 장치에서 동일한 사양의 웨이퍼 처리를 행하는 경우의, 감시나 제어의 조건을 결정하기 위해 이용된다.
본 실시예에 의한 해석 처리는, 연산 프로그램(28)에 의해, 플라즈마에 포함되는 복수의 엘리먼트가 발하는 빛의 파장 각각에 대해서, 플라즈마 처리의 복수의 시간 구간에 있어서의 발광 강도의 평균값을 산출하고, 발광 강도의 평균값과 웨이퍼 처리 횟수의 사이의 상관의 높이와 상관의 방향을 로트마다 산출하는 제1 처리와, 로트마다 산출한 상기 상관의 높이의 정보로부터, 플라즈마에 포함되는 엘리먼트가 발하는 빛의 파장 각각에 대해서, 상관의 높이가 최대가 되는 시간 구간을 특정하는 제2 처리와, 플라즈마에 포함되는 엘리먼트 각각에 대해서, 당해 엘리먼트가 발하는 빛의 파장에 있어서의 상관의 방향의 일치를 판정하는 제3 처리와, 상기 상관의 방향의 일치의 판정 결과와, 상기 상관의 높이의 정보를 이용하여, 상관의 방향이 일치하고, 또한, 상관의 높이가 최대가 되는 엘리먼트의 파장과 시간 구간의 조합을, 상관 관계가 높은 조합, 환언하면, 플라즈마 처리의 감시나 제어에 이용하는 엘리먼트의 파장과 시간 구간으로서 특정하는 제4 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.
이하에 본 실시예에 의한 해석 장치(20)에 있어서 실행되는 해석 처리의 흐름, 즉, 연산 프로그램(28)에 의한 해석 처리를, 도 9-도 15b를 이용하여 구체적으로 설명한다.
해석 장치(20)를 기동하면, 도 10에 나타내는 바와 같은 입출력부의 표시 화면(D100)이 표시된다. 조작자는, 해석 장치(20)에 있어서 해석 처리를 실행함에 있어서, 해석 처리를 행하기 위한 조건을, 도 10에 나타내는 표시 화면(D100) 상에서 입력한다. 표시 화면(D100) 상에서는, 엘리먼트 파장 데이터 테이블(25a)의 엘리먼트칸(25c)에 격납된 정보가 D101에, 파장칸(25d)에 격납된 정보가 D102에, 파장 ID와 함께 표시된다. 이 표시 화면(D100) 상에서, 조작자가 해석 대상칸(D103)에 해석 대상의 파장에 체크를 하여, 해석 실행을 지시한다.
즉, 조작자는, 표시 화면(D100) 상에서 해석 대상칸(D103)에 해석 대상의 파장 ID에 체크를 하고, 추가로 시간 구간칸(D104)에서 파장 ID마다, 시간 ID에서 정의된 복수의 시간 구간을 입력한다. 예를 들면, 조작자가 시간 구간을 몇개로 분할할지를 설정하면, 시간 구간칸(D104)의 시간 ID와 대응하는 시간 구간이 자동적으로 생성·표시된다. 조작자는 이 시간 ID를 선택하여, 시간 구간을 입력한다. 또한, 조작자가 해석 실행 버튼(D105)을 클릭하여 해석 실행을 지시하면, 해석 장치(20)는 해석 처리를 실행하고, 플라즈마 처리의 감시나 제어에 적합한 파장과 시간 구간의 조합을 출력한다.
또한, 해석 대상칸(D103)에서 조작자가 파장을 선택하는 것이 아닌, 엘리먼트가 발하는 빛의 파장을 모두 자동으로 선택하는 구성으로 해도 된다.
해석 장치(20)는 해석 처리의 개시에 수반하여, 표시 화면(D100)으로부터 입력된 해석 대상의 파장군, 즉 파장 ID(파장과 그 엘리먼트)와 시간 구간의 정보를, 도 7에 나타낸 상관 데이터 테이블(26a)에 격납한다(S101).
다음으로, S101에서 작성한 해석 대상의 파장 ID 각각에 대해서, 플라즈마 처리 구간 내의 복수의 시간 구간과의 조합을 작성하여(S102), 상관 데이터 테이블(26a)의 각 행의, 파장과 시간 구간의 조합에 대해서 웨이퍼 처리 횟수와 발광 강도의 사이의 상관의 높이를 나타내는 정보(결정 계수)를 로트마다 산출한다(S103). 또한, 파장과 시간 구간의 조합에 대해서 웨이퍼 처리 횟수와 발광 강도의 사이의 상관의 방향을 나타내는 정보(단(單)회귀 계수)를 로트마다 산출한다 (S104). 산출한 결정 계수를 로트 사이에서 평균하고(S105), 단회귀 계수를 로트사이에서 평균한다(S106). 이 결정 계수와 단회귀 계수의 로트 사이 평균을 산출하여 상관의 방향을 판정하는 처리를 모든 시간 구간에 대해서 행하고(S107), 해석 대상의 파장에 대해서, 상관이 가장 큰 시간 구간(결정 계수 최대의 시간 구간)을 특정하고, 상관 데이터 테이블(26a)에 격납한다.
이 S102로부터 S108의 처리를 모든 해석 대상의 파장에 대해서 행함으로써 결정 계수가 최대가 되는 시간 구간을 특정한다(S109). 또한 당해 시간 구간에 있어서의 결정 계수의 값과 상관의 방향이 상관 데이터 테이블(26a)에 격납된다.
다음으로, 산출한 상관의 방향을 이용하여, 엘리먼트마다 엘리먼트가 발하는 빛의 파장에 있어서의 상관의 방향을 비교하여 상관의 방향(정/부)의 일치를 판정하고(S110), 상관의 방향의 일치하고 있는 엘리먼트에 대해서, 가장 상관이 높은, 즉 결정 계수가 최대가 되는 파장과 시간 구간의 조합을 제시한다(S111).
다음으로, 조작자로부터 지시가 있으면, 제시한 파장에 대해서 시간 구간을 세밀하게 분할하여 상관을 계산하는 상세 해석을 실시하고(S112), 실시한 결과를 상세 해석 데이터 테이블(27a)에 격납하고(S113), 상세 해석의 결과를 표시하여 (S114), 종료한다. 상세 해석을 실시하지 않는 경우에는, (S111)에서 얻어진 결정 계수가 최대가 되는 파장과 시간 구간의 조합을 상세 해석 데이터 테이블(27a)에 격납하고, 종료한다.
이하, 도 9의 각각의 처리의 상세를 순서대로 설명한다.
(S101): 연산부(21)는, S100에서 도 10에 나타내는 표시 화면(D100) 상에서 해석 대상(D103)에 체크된 파장(D102)과, 그 엘리먼트(D101)를, 상관 데이터 테이블(26a)의 엘리먼트칸(26c) 및 파장칸(26d)에 격납한다.
S102로부터 S109에서는, 상관 데이터 테이블(26a)의 각 행에 격납된 파장 및 엘리먼트에 대해서 처리를 행한다. 설명에서는, 처리 대상의 행을 제 i행(i＝1,2…)이라고 부르고, 처리 대상이 되는 파장을 제 i행의 파장이라고 부른다. 처리는 제 1행부터 순서대로 행한다.
(S102): 연산부(21)는, 제 i행의 엘리먼트와 파장에 대해서, 지정된 시간 구간과의 조합을 복수 작성하고, 후술의 중간 데이터 테이블(210a)의 파장 ID칸(210b), 엘리먼트칸(210c), 파장칸(210d), 시간 구간칸(210e)에 각각 정보를 격납한다.
도 11은, S102에서 S108까지의 계산에 이용되는 중간 데이터 테이블(210a)을 나타낸다. 중간 데이터 테이블(210a)은, 파장 ID칸(210b), 엘리먼트칸(210c), 파장칸(210d), 시간 구간칸(210e), 로트마다의 결정 계수칸(210f), 결정 계수 평균칸(210g), 결정 계수 평균 최대칸(210h), 로트 마다의 회귀식 기울기칸(210i), 기울기 평균칸(210j), 상관의 방향칸(210k), 등의 각 필드를 갖는다.
각 필드의 값은, S102로부터 S109의 해석 처리에서 값이 격납된다.
S102에서는, 연산부(21)는, 제 i행의 엘리먼트와 파장을 엘리먼트칸(210c)과 파장칸(210d)에 격납하고, 플라즈마 처리의 시간을 지정하는 시간 구간의 미리 정해진 후보를 시간 구간칸(210e)의 각 행에 격납한다. 예를 들면, 플라즈마 처리 전반과 후반을 나타내는 시간 구간이 격납된다(도 11 중의 1-50, 51-100). S103에서 S107까지의 각 처리에서는, 중간 데이터 테이블(210a)의 각 행에 격납된 시간 구간에 대해서 처리를 행한다. 설명에서는, 처리 대상의 행을 제 j행(j＝1,2…)이라고 부르고, 처리 대상이 되는 시간 구간을 제 j행의 시간 구간이라고 부른다. 처리는, 제 1행부터 순서대로 행한다.
(S103): 연산부(21)는, 제 i행의 파장과 제 j행의 시간 구간의 조합에 대해서, 로트 마다의 상관의 높이를 나타내는 값인 결정 계수를 산출한다.
연산부(21)는, 웨이퍼 처리 횟수 데이터 테이블(23a)의 로트 처리 횟수(23b)의 값마다, 로트 내 웨이퍼 처리 횟수와 발광 강도와의 사이의 상관 계수를 산출하여, 상관 계수의 2승인 결정 계수를 로트마다의 결정 계수칸(210f)에 격납한다. 발광 강도의 값은, OES 데이터 ID칸(23e)에 격납된 값에서 특정되는 OES 데이터 테이블(24a)에 있어서, 제 i행의 파장과 제 j행의 시간 구간의 조합에 해당하는 발광 강도의 평균값이 이용된다. 또한, 발광 강도의 평균값은, 제 i행의 파장과 제 j행의 시간 구간의 조합에 해당하는 발광 강도의 평균값을, 별도의 파장에 있어서의 발광 강도로 나눈 값을 이용해도 된다.
연산부(21)는, 예를 들면 이하의 식 (1)로부터 식 (4)를 이용하여 산출한 값 r2(또는 R2)를, 결정 계수 평균칸(210g)에 격납한다.
[수학식 1]
Figure 112016006328178-pat00001
[수학식 2]
Figure 112016006328178-pat00002
[수학식 3]
Figure 112016006328178-pat00003
[수학식 4]
Figure 112016006328178-pat00004
상기의 식에 있어서, xi은 웨이퍼 처리 횟수 데이터 테이블(23a)의 로트 내 웨이퍼 처리 횟수(23c)에 격납된 값을 나타내고 있다. yi은 OES 데이터 ID(23e)에 격납된 값으로 특정되는 OES 데이터 테이블(24a)에 있어서, 제 i행의 파장과 제 j행의 시간 구간의 조합에 해당하는 발광 강도의 평균값을 나타내고 있다. n은 현재 계산의 대상이 되는 로트 처리 횟수(23b)에 있어서의 로트 내 웨이퍼 처리 횟수(23c) 및 OES 데이터 ID(23e)의 데이터 수(열수)을 나타내고 있다. Σ 기호는, 현재 계산의 대상이 되는 로트 처리 횟수(23b)의 모든 데이터에 대해서 계산을 행하는 것을 나타내고 있다.
앞서 나타낸 도 8의 예에서는, 시간 구간 A의 결정 계수 R2가 0.70, 시간 구간 B의 결정 계수 R2가 0.97로 되어 있으며, 결정 계수 R2가 큰 시간 구간 B의 쪽이 시간 구간 A보다도, 웨이퍼의 처리 횟수와 발광 강도와의 사이의 상관이 높게 되어 있다. 따라서, 플라즈마 처리 구간 중에서, 시간 구간 A를 제외하고, 시간 구간 B의 상관 데이터만을 플라즈마 처리의 감시나 제어에 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 로트 내 웨이퍼 처리 횟수와 발광 강도의 결정 계수의 값은, 상관 계수의 2승의 대신에, 로트 내 웨이퍼 처리 횟수를 설명 변수로서 발광 강도를 목적변수로 하는 2차 함수나 3차 함수의 2승 오차로부터 산출해도 된다.
또한, xi과 yi을 교체하여 계산해도 된다. 즉, yi을 웨이퍼 처리 횟수 데이터 테이블(23a)의 로트 내 웨이퍼 처리 횟수(23c)에 격납된 값으로 하고, xi을 OES 데이터 ID(23e)에 격납된 값으로 특정되는 OES 데이터 테이블(24a)에 있어서, 제 i행의 파장과 제 j행의 시간 구간의 조합에 해당하는 발광 강도의 평균값으로 해도 된다.
또한, 로트 내 웨이퍼 처리 횟수의 대신에, 웨이퍼 총 처리 횟수의 값을 사용해도 된다.
(S104): 연산부(21)는, 제 i행의 파장과 제 j행의 시간 구간의 조합에 대해서, 로트마다의 상관의 방향을 나타내는 값인 회귀식의 기울기를 산출한다.
연산부(21)는, S103에서의 처리와 동일하게, 웨이퍼 처리 횟수 데이터 테이블(23a)의 로트 처리 횟수(23b)의 값마다, 로트 내 웨이퍼 처리 횟수를 설명 변수로서 발광 강도를 목적 변수로 하는 단회귀의 회귀식을 작성하고, 그 1차의 계수(기울기를 나타내는 계수)를 로트마다의 회귀식 기울기칸(210i)에 격납한다. S103과 동일하게 발광 강도의 값은, OES 데이터 ID칸(23e)에 격납된 값으로 특정되는 OES 데이터 테이블(24a)에 있어서, 제 i행의 파장과 제 j행의 시간 구간의 조합에 해당하는 발광 강도의 평균값이 이용된다.
연산부(21)는, 전술한 식 (1), 식 (3) 및 이하의 식 (5)를 이용하여 산출한 값 a1을 회귀식 기울기 평균칸(210j)에 격납한다.
[수학식 5]
Figure 112016006328178-pat00005
도 12에, 로트마다 구해진 회귀식의 개략도를 기재한다. 도 12은, 웨이퍼 총 처리 매수와 발광 강도 평균을 축으로 하는 산포도이고, A101은 웨이퍼 총 처리 횟수와 발광 강도 평균의 값을 플롯한 점이다. A102는, 각 로트에 있어서의 각 점으로부터의 거리의 2승합이 최소가 되는 직선이다. A102의 회귀식을, 로트마다 작성하고, 기울기의 값이 로트마다의 회귀식 기울기칸(210i)에 격납된다. 또한, A103, A104는 클리닝 또는 에이징을 나타내고 있다. 클리닝이나 에이징시에도 도 12에 나타나는 바와 같은, 파장 ID 대응의 발광 강도 평균의 데이터를 취득하고, 제어나 감시에 이용해도 된다. 또한, 애싱 처리에 있어서도 동일한 계산을 행해도 된다.
(S105): 연산부(21)는, 제 i행의 파장과 제 j행의 시간 구간의 조합에 대해서, 결정 계수의 평균값을 산출한다. 즉, 중간 데이터 테이블(210a)의 로트마다의 결정 계수칸(210f)의 제 j행에 격납된 값의 평균값을 산출하고, 결정 계수 평균칸(210g)의 제 j행에 격납한다.
(S106): 연산부(21)는, 제 i행의 파장과 제 j행의 시간 구간의 조합에 대해서, 회귀식 기울기의 평균값을 산출한다. 즉, 중간 데이터 테이블(210a)의 로트마다의 회귀식 기울기칸(210i)의 제 j행에 격납된 값의 평균값을 산출하고, 기울기 평균칸(210j)의 제 j행에 격납한다. 또한, 기울기 평균칸(210j)의 값이 정이면, 정의 상관이 있는, 즉 로트 내 웨이퍼 처리 횟수가 증가함에 따라서 발광 강도 평균값의 값이 증가하는 것으로 하여 「+」의 기호를 상관의 방향칸(210k)의 제 j행에 격납한다. 기울기 평균칸(210j)의 값이 부이면, 부의 상관이 있는, 즉 로트 내 웨이퍼 처리 횟수가 증가함에 따라 발광 강도 평균값이 감소하는 것으로 하여 「－」의 기호를 상관의 방향칸(210k)의 제 j행에 격납한다.
(S107): 연산부(21)는, 중간 데이터 테이블(210a)의 모든 행에 대해서 결정 계수 평균을 산출하는 처리를 행한 경우에는, 다음 처리 S108로 진행된다. 모든 행에 대해서 처리를 행하고 있지 않은 경우에는, j＝j+1로서 처리 S103으로 되돌아간다.
(S108): 중간 데이터 테이블(210a)의 모든 행에 대해서 결정 계수 평균을 산출하는 처리를 행한 경우에는, 연산부(21)는, 처리 S108을 실행한다.
연산부(21)는, 결정 계수 평균칸(210g)의 각 행 중에서, 격납된 결정 계수 평균이 최대가 되는 행을 특정하고, 결정 계수 평균 최대칸(210h)의 당해 행에 「○」를 입력한다. 또한, 중간 데이터 테이블(210a)의 시간 구간칸(210e)의 당해 행에 격납된 값을, 상관 데이터 테이블(26a)의 시간 구간칸(26e)의 제 i행에 격납하고, 결정 계수 평균칸(210g)의 당해 행에 격납된 값을 결정 계수 평균칸(26f)의 제 i행에 격납하고, 상관의 방향칸(210k)의 당해 행에 격납된 값을 상관의 방향칸(26g)의 제 i행에 격납한다.
(S109): 연산부(21)는, 상관 데이터 테이블(26a)의 모든 행 (모든 파장)에 대해서 결정 계수 평균을 산출하는 처리를 행한 경우에는, 다음 처리 S110으로 진행된다. 모든 행에 대해서 처리를 행하고 있지 않은 경우에는, i＝i+1로서 처리 S102로 되돌아간다.
(S110): 상관 데이터 테이블(26a)의 모든 행에 대해서 결정 계수 평균을 산출하는 처리를 행한 경우에는, 연산부(21)는, 처리 S110을 실행한다.
연산부(21)는, 상관 데이터 테이블(26a)의 엘리먼트칸(26c)에 격납된 각 엘리먼트에 대해서, 엘리먼트의 발광을 나타내는 파장에 있어서의 상관의 방향을 비교한다. 구체적으로는, 연산부(21)는, 엘리먼트칸(26c)에 격납된 엘리먼트가 동일한 파장에 대해서, 상관의 방향칸(26g)에 격납된 정보가 모두 일치하는 경우에는, 상관 방향의 일치칸(26h)의 당해 엘리먼트의 행에는 일치를 나타내는 기호 「○」를 격납한다. 또한, 일치하지 않는 경우에는 불일치를 나타내는 기호 「×」를 격납한다. 또한, 엘리먼트가 동일한 파장에 있어서의 상관의 방향이 모두 일치하고 있지 않아도, 미리 정해진 문턱값 이상의 비율로, 상관의 방향이 일치하고 있는 경우에는, 일치라고 판정해도 된다. 이 엘리먼트마다의 상관 방향의 일치의 평가를, 엘리먼트칸(26c)에 격납된 모든 엘리먼트에 대해서 행한다.
엘리먼트의 발광을 나타내는 파장 각각에 있어서, 상관의 방향이 일치하고 있으면, 챔버(111) 내부의 엘리먼트의 증가나 감소가, 각각의 파장에 있어서의 발광 강도의 증가나 감소로 이어졌다고 생각할 수 있다. 챔버(111) 내부의 엘리먼트의 증가나 감소의 영향이 나타나는 파장의 발광을 모니터링함으로써, 플라즈마를 구성하는 엘리먼트의 상태에 맞추어 장치의 클리닝이나, 가스 공급량의 조정 등을 적절하게 행할 수 있다. 따라서, 이와 같이 엘리먼트가 발하는 빛의 파장에 있어서 상관의 방향이 일치하는 엘리먼트의 파장은, 장치의 감시나 제어에 적합하다고 할 수 있다.
(S111): 연산부(21)는, 상관의 방향이 일치하는 엘리먼트의 파장 중, 결정 계수가 최대의 파장을 특정하고, 조작자에게 표시한다.
연산부(21)는, 상관 데이터 테이블(24a)에 있어서, 상관 방향의 일치칸(26h)이 일치를 나타내는 「○」인 행 중에서, 결정 계수 평균칸(26f)의 값이 가장 큰 행 (즉, 파장과 시간 구간의 조합)을 특정하고, 결정 계수 최대칸(26i)의 당해 행에 결정 계수 최대를 나타내는 기호 「○」를 입력한다.
또한 연산부(21)는, 결정 계수가 최대가 되는 파장과 시간 구간 및 엘리먼트의 정보를 조작자에게 표시한다.
도 13에 나타낸 출력 화면(D200)에는, 상관 데이터 테이블(26a)에 있어서 결정 계수가 최대가 되는 파장과 시간 구간 및 엘리먼트의 정보가 각각 표시된다.
파장 ID칸에는 파장 ID가 표시되고, 엘리먼트칸(D201)에는, OES 데이터 테이블(26a)에 있어서, 상관의 방향이 일치하는 엘리먼트의 파장 중에서, 결정 계수가 최대가 되는 파장의 엘리먼트가 표시된다. 즉, 결정 계수 최대칸(26i)에 「○」가 격납된 행의 엘리먼트의 정보가 표시된다. 이하, 결정 계수 최대칸(26i)에 「○」가 격납된 행의 엘리먼트를 당해 엘리먼트라고 부른다. 또한, 엘리먼트칸(26c)이 당해 엘리먼트인 행(복수의 행)을 당해 엘리먼트의 행이라고 부른다.
파장칸(D202)에는, OES 데이터 테이블(26a)의 파장칸(26d)의 당해 엘리먼트의 행에 격납된 정보가 표시된다. 시간 구간칸(D203)에는, OES 데이터 테이블(26a)의 시간 구간칸(26e)의 당해 엘리먼트의 행에 격납된 정보가 표시된다. 결정 계수 평균칸(D204)에는, OES 데이터 테이블(26a)의 결정 계수 평균칸(26f)의 당해 엘리먼트의 행에 격납된 정보가 표시된다. 상관의 방향칸(D205)에는, OES 데이터 테이블(26a)의 상관의 방향칸(26g)의 당해 엘리먼트의 행에 격납된 정보가 표시된다. 상관 방향의 일치칸(D206)에는, OES 데이터 테이블(26a)의 상관 방향의 일치칸(26h)의 당해 엘리먼트의 행에 격납된 정보가 표시된다. 결정 계수 최대칸(D207)에는, OES 데이터 테이블(26a)의 결정 계수 최대칸(26i)의 당해 엘리먼트의 행에 격납된 정보가 표시된다.
또한 D208에는 결정 계수가 최대가 되는 파장과 시간 구간의 조합에 있어서의 발광 강도의 평균값과 웨이퍼 총 처리 횟수를 플롯한 산포도가 표시된다.
D201에서 D208까지의 표시에 의해, 조작자는 웨이퍼의 처리 횟수에 따라 경시적으로 변화하는 플라즈마 발광의 파장과 시간 구간의 조합, 및 발광이 경시적으로 변화하는 엘리먼트를 용이하게 파악할 수 있는 것이다. 조작자는, 여기에서 특정된 파장과 시간 구간의 조합에 있어서의 발광 강도 평균에 문턱값을 형성하여 플라즈마 처리를 감시함으로써, 플라즈마 처리를 안정화시킬 수 있다. 또한, 발광 강도 평균과 목표값(발광 타깃값)과의 차분을 따라서 가스(113)의 양을 조정함으로써, 플라즈마 처리를 안정화시킬 수 있다.
D209에는, 시간 구간의 상세 해석의 여부를 확인하는 화면이 표시된다. 조작자는, 결정 계수가 최대의 파장과 시간 구간의 조합에 대해서, 더욱 세밀하게 시간 구간의 해석을 하는 경우에는, D210에 나타내는 Yes의 버튼을 누르고, 해석을 종료하는 경우에는 D211에 나타내는 No의 버튼을 누른다. Yes의 버튼(D210)이 눌린 경우에는, 연산 장치(21)는, S112의 처리로 진행되고, Yes의 버튼(D213)이 눌린 경우에는 선택한 조합을 감시하며, No의 버튼(D214)이 눌린 경우에는 감시를 행하지 않고, D208에 나타난 결정 계수가 최대가 되는 파장과 시간 구간의 조합의 데이터를, 상세 해석 데이터 기억 영역(27)의 상세 해석 데이터 테이블(27a)에 격납하여, 처리를 종료한다.
(S112): Yes의 버튼(D213)이 눌린 경우, 연산부(21)는, 결정 계수 최대의 파장과 시간 구간의 조합에 대해서, 시간 구간을 상세하게 해석하는 처리를 행한다.
연산부(21)는, 시간 구간이 취할 수 있는 조합을 작성하고, 상세 처리 중간 데이터 테이블(211a)의 시간 구간칸(211e)에 격납한다. 도 14에 나타내는 상세 처리 중간 데이터 테이블(211a)은, 시간 구간의 상세 해석을 위해 사용되는 데이터 테이블이고, 파장 ID칸(21lb), 엘리먼트칸(211c), 파장칸(211d), 시간 구간칸(211e), 로트마다의 결정 계수칸(211f), 결정 계수 평균칸(211g), 결정 계수 평균 최대칸(211h), 등의 각 필드를 갖는다.
연산부(21)는, 결정 계수 최대의 상관 데이터 테이블(24a)에 있어서, 결정 계수가 최대였던 엘리먼트와 파장의 정보를 격납한다. 즉, 엘리먼트칸(26c)과 파장칸(26d) 중, 결정 계수 최대칸(26i)에 「○」가 있는 행에 격납된 값을 격납한다.
연산부(21)는, 시간 구간칸(211e)에는, 전술한 바와 같이, 시간 구간이 취할 수 있는 조합을 격납한다.
또한 연산부(21)는, 로트마다의 결정 계수칸(211f)에, S103의 처리와 동일하게, 각 행에 격납된 파장과 시간 구간의 조합에 있어서의 발광 강도의 평균값과, 로트 내 웨이퍼 처리 횟수와의 결정 계수를 격납한다.
또한 연산부(21)는, 로트마다의 결정 계수칸(211f)에 격납된 값의 각 행의 평균값을, 결정 계수 평균칸(211g)의 당해 행에 격납한다.
또한 연산부(21)는, 결정 계수 평균칸(211g)에 격납된 값 중, 최대의 값이 격납된 행을 특정하고, 결정 계수 평균 최대칸(211h)의 당해 행에 최대를 나타내는 「○」를 격납한다.
OES 데이터에는 발광 강도가 외란(外亂)으로 변화하는 시간 구간이 포함되는 경우가 있지만, 이와 같이 하여 여러 가지 시간 구간을 평가하여 연산부(21)는 상관이 높은(결정 계수가 큰) 파장과 시간 구간의 조합을 특정함으로써, 발광 강도가 외란으로 변화하는 시간 구간을 제외할 수 있다. 외란에 의한 발광 강도의 변화는, 감시나 제어의 오류의 요인이 되기 때문에, OES 데이터가 외란으로 변화하는 시간 구간을 삭제함으로써 보다 감시나 제어에 적합한 파장과 시간 구간의 조합을 특정할 수 있다. 또한, 상세하게 해석하는 시간 구간은, 플라즈마 처리 구간의 전체 길이에 대하여, 예를 들면 1/10 이상과 같이, 어느 정도의 길이 이상이 되도록 설정되어 있는 것은 말할 필요도 없다.
(S113): 연산부(21)는, 상세 해석한 결과를, 상세 해석 데이터 기억 영역(27)의 상세 해석 데이터 테이블(27a)에 격납한다.
도 15b는, 해석 처리의 결과가 기록되는 상세 해석 데이터 테이블(27a)의 예를 나타낸다. 본 테이블은, 파장 ID칸(27b) 엘리먼트칸(27c), 파장칸(27d), 시간 구간칸(27e), 결정 계수 평균칸(27g), 등의 각 필드를 갖는다. 각 필드에는, 해석 처리에서 정보가 격납된다.
파장칸(27d)에는, 플라즈마 처리의 감시나 제어에 이용하는 파장의 후보를 특정하는 정보가 격납된다. 시간 구간칸(27e)에는, 플라즈마 처리의 감시나 제어에 이용하는 시간 구간의 후보를 특정하는 정보가 격납된다.
파장칸(27d), 시간 구간칸(27e)에 격납된 값은, 웨이퍼 처리 횟수와의 상관을 산출할 때의 발광의 파장과 시간 구간을 나타내고 있다.
결정 계수 평균칸(27g)에는, 파장칸(27d) 및 시간 구간칸(27e)에서 격납된 값으로부터 산출한, 발광 강도 평균값과 웨이퍼 처리 횟수와의 상관의 높이를 특정하는 정보가 격납된다. 예를 들면, 상관 계수의 2승인 결정 계수 r2(또는, R2)가 격납된다.
즉, 연산부(21)는, 상세 처리 중간 데이터 테이블(211a)의 엘리먼트칸(211c) 및 파장칸(211d)에 격납된 정보를, 상세 해석 데이터 테이블(27a)의 엘리먼트칸(27c)과 파장칸(27d)으로 각각 격납된다.
또한 연산부는, 상세 처리 중간 데이터 테이블(211a)의 시간 구간칸(211e)과 결정 계수 평균칸(211g)에 격납된 정보 중, 결정 계수 평균 최대칸(211h)에 격납된 정보(결정 계수)가 최대가 되는 행에 격납된 정보를, 상세 해석 데이터 테이블(27a)의 시간 구간칸(27e)과 결정 계수 평균칸(27g)에 격납한다.
(S114): 연산부(21)는, 상세 해석한 결과를, 조작자에게 표시한다.
도 15a에 나타낸 출력 화면(D300)에는, 상세 처리 데이터 테이블(27a)에 격납된, 결정 계수가 최대가 되는 파장 ID＝2, 즉 엘리먼트와 파장, 및 시간 구간 47-97과 결정 계수 평균의 정보가 각각 표시된다.
파장 ID칸, 엘리먼트칸(D301), 파장칸(D302), 시간 구간칸(D303), 결정 계수 평균칸(D304)에는, 상세 처리 데이터 테이블(27a)의 파장 ID칸(27b), 엘리먼트칸 (27c), 파장칸(27d), 시간 구간칸(27e), 결정 계수 평균칸(27g)에 격납된 정보가, 각각 표시된다.
또한, D305에는, 결정 계수가 최대가 되는 파장과 시간 구간의 조합에 있어서의 발광 강도의 평균값과 웨이퍼 총 처리 횟수를 플롯한 산포도가 표시된다. D306-D308에는, 조작자가 산포도에 표시된 조합, 여기에서는, 파장 ID＝2, 시간 구간 47-97의 조합을 채용할지 안할지를 결정할 수 있는 입력 버튼이 표시된다. 조작자에게 채용 여부를 판정시키는 것은, 해석 장치(20)에 부여되고 있지 않은 정보 등에 의해, 시간 구간 47-97의 조합을 채용하지 않는 것이 바람직한 경우도 있을 수 있기 때문이다. 조작자가 도 15a의 화면에 표시된 조합을 채용한 경우, 도 15b의 상세 해석 데이터 테이블(27a)에 그 정보가 기록된다. 조작자가 이 조합을 채용하지 않은 경우, 결정 계수가 최대가 되는 다른 조합, 예를 들면 도 13에 나타내는 파장 ID＝2, 시간 구간 51-100의 조합이 도 15b의 상세 해석 데이터 테이블(27a)에 기록된다.
조작자는, 도 15a에 나타내는 출력 화면(D300)을 확인함으로써, 웨이퍼의 처리 횟수에 따라 경시적으로 변화하는 플라즈마 발광의 파장과 시간 구간의 최적인 조합을 파악하고, 그것을 감시나 제어에 채용할지 안할지를 결정할 수 있다. 또한 상세 해석에 의해 발광 강도가 외란으로 변화하는 시간 구간이 제외되어 있기 때문에, 보다 감시나 제어에 적합한 파장과 시간 구간의 조합을 특정할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 플라즈마 처리 장치의 해석 장치가 실행하는 데이터 해석 처리를 이용함으로써, 파장이나 시간 구간의 조합 중에서, 플라즈마 처리를 반복했을 때에 발생하는 시간에 따른 변화를 나타내는 파장과 시간 구간을, 플라즈마 처리의 감시나 제어에 이용하는 파장과 시간 구간으로서 용이하게 파악할 수 다.
[실시예 2]
다음으로, 본 발명의 실시예 2에 대해서, 도 16을 참조하면서 설명한다. 본 실시예에서는, 데이터 해석 처리의 대상이 되는 「플라즈마 처리 구간」 중의 「안정 구간」에, 복수의 「시간 구간」을 설정한다. 플라즈마 처리 장치(1)의 해석 장치의 다른 구성이나 데이터 해석 처리의 방법에 대해서는, 실시예 1과 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
「플라즈마 처리 구간」의 개시 시점에서, 챔버로 처리 가스를 공급하고 전극 간에 고주파 전력을 인가함으로써, 처리 가스를 플라즈마화하고, 로트 단위로 웨이퍼를 처리한다. 웨이퍼의 플라즈마 처리의 종료에 수반하여, 처리 가스의 공급이나 고주파 전력의 인가가 정지된다. 「플라즈마 처리 구간」이라도, 부팅 구간에서는 플라즈마의 발광 강도가 크게 변동(급속하게 증대)하고, 그 후, 처리 가스의 공급이나 고주파 전력, 환언하면 플라즈마의 발광 강도가 대략 플랫인 안정 상태로 이행한다. 본 실시예에서는, 챔버로 공급하는 전력이나 가스의 상태가 대략 일정해진 상태, 즉, 플라즈마의 발광 강도가 안정된 상태의 구간을, 「안정 구간」이라고 정의하고, 또한, 이 「안정 구간」 내를 복수의 「시간 구간」, 예를 들면, A, B, C로 분할하여, 이 「안정 구간」 내의 분할된 시간 구간을 데이터 해석 처리의 대상으로 한다. 이에 따라, 로트 단위의 웨이퍼 처리와 「시간 구간」과, 플라즈마의 발광 강도의 해석 처리가 대응된다.
실시예 2에서는, 도 5에 나타낸 OES 데이터 기억 영역(24)의 OES 데이터 테이블(24a)의 구성이 실시예의 구성과 약간 상이하다. 즉, 도 5에 나타낸 테이블의 플라즈마 처리 구간칸(24d)이 「안정 구간」으로 변하고, 이 「안정 구간」의 분할수가 예를 들면 100이 된다. 따라서, 조작자가, 도 10에 나타내는 표시 화면(D100) 상에서 입력하는 시간 구간, 예를 들면 A, B, C도, 이 「안정 구간」의 1-100의 시간 구간이 대상이 된다. 조작자가 해석 실행 버튼(D105)을 클릭하여 해석 실행을 지시하면, 실시예 1과 동일하게 하여, 해석 장치(20)는 해석 처리를 실행하고, 플라즈마 처리의 감시나 제어에 적합한 파장과 시간 구간의 조합을 출력한다.
또한, 「부팅 구간」에서 「안정 구간」으로 이행한 것의 판정은, 예를 들면 발광 강도의 모니터 값의 변화나, 플라즈마 전원의 전기적인 파라미터의 변동을 기초로, 해석 장치에서 행할 수 있다. 실시예 1과 비교하면, 「안정 구간」으로 이행한 것을 검지·판정하는 수단이 필요해지지만, 「안정 구간」 내에 복수의 「시간 구간」을 설정함으로써, 외란이 적은 구간에서, 파장 ID와 시간 구간의 조합에서 상관이 보다 큰 조합을 파악할 수 있다. 실시예 1과 동일하게, 해석 장치에서 얻어진 조합의 데이터를, 플라즈마 처리의 감시나 제어에 이용함으로써, 안정된 플라즈마 처리나 감시를 실현할 수 있다.
또한, 여기에서는 전극에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마 처리를 행하는 방식을 예로 들어 설명했지만, 마이크로파를 챔버 내에 도입함으로써 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 처리 방식 등, 다른 플라즈마 처리의 방식이라도 된다.
[실시예 3]
다음으로, 본 발명의 실시예 3에 대해서, 도 17a, 도 17b를 참조하면서 설명한다. 본 실시예에서는, 실시예 1 또는 실시예 2에서 얻어진, 상관이 큰 파장 ID와 시간 구간의 조합의 해석 데이터를 기초로, 플라즈마 처리 장치에 의한 웨이퍼의 플라즈마 처리나 감시를 행하는 것이다.
도 17a는, 실시예 3에 따른, Run-to-Run 제어 유닛을 갖는 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, Run-to-Run 제어 유닛의 상세에 대해서는, 특허문헌 2의 기재를 원용한다.
제어부(13)는, 플라즈마 처리를 실행하기 위한 Run-to-Run 제어 유닛(131) 및 플라즈마 감시 유닛(132)을 구비하고 있다. 메모리 및 데이터 베이스(14)에는, 제어 모델의 데이터, 제어 레시피나 계수의 데이터, 상세 해석 데이터 테이블(27a) (도 15b)의 파장 ID와 시간 구간의 조합의 데이터, 발광 타깃값, 로트마다의 회귀식 기울기 데이터(도 15b의 결정 계수 평균), 및 문턱값 등의 정보가 유지되어 있다. 분광기(12)는 플라즈마의 발광 상태를 감시하는 프로세스 모니터로서 기능하고, 가스 공급기(매스 플로우 컨트롤러)(117)나 전원 유닛(플라즈마 생성용 고주파 전원, 시료대 바이어스 전원)(118)은 플라즈마 처리 조건을 구성하는 파라미터를 제어하는 액추에이터로서 기능한다. 액추에이터에는, 챔버(111) 내의 진공압을 제어하는 압력 제어용 밸브도 포함된다. Run-to-Run 제어 유닛(131) 및 플라즈마 감시 유닛은, 예를 들면 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램에 의해 실현된다. 이 컴퓨터의 CPU는, 마이크로프로세서를 주체로 구성되고, 메모리에 격납되어 있는 Run-to-Run 제어를 행하는 프로그램이나 플라즈마 감시 제어를 실행한다. 플라즈마 처리 장치에서는, 웨이퍼의 처리 조건인 레시피를 사용하여, 파장 ID의 발광 강도가 발광 타깃값, 환언하면 기울기 데이터에 일치하도록, 레시피를 제어하면서, 플라즈마 처리가 행해진다. 레시피를 제어함으로써, 예를 들면, 변경 레시피로서, 처리 가스의 종류와 유량, 처리 압력, 플라즈마 생성용 전력, 고주파 바이어스 전력이 포함되고, 레시피의 변경량을 결정하는 계수로서, 처리 시간 등의 복수의 파라미터가 포함된다. 플라즈마 처리실 내벽으로의 반응 생성물의 퇴적, 플라즈마 처리실 내의 부품의 온도 변화, 플라즈마 처리실 내의 부품의 소모 등에 의해, 플라즈마 처리실 내의 환경이 웨이퍼의 처리 매수와 함께 변화한다. 이 때문에, Run-to-Run 제어 프로그램에 의해, 플라즈마 처리 상태를 모니터하면서, 플라즈마의 상태가 웨이퍼마다 발광 타깃값에 일치하도록 레시피를 보정하면서 처리가 이루어진다.
또한, 여기에서는 전극에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마 처리를 행하는 방식을 예로 들어 설명했지만, 마이크로파를 챔버 내에 도입함으로써 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 처리 방식 등, 다른 플라즈마 처리의 방식이라도 된다.
처리 대상의 웨이퍼는, 챔버(111) 내에 반입되고, 레시피에 기초하는 플라즈마 처리 조건을 사용하여 플라즈마 에칭 처리가 실행된다. 플라즈마 에칭 처리가 완료하면, 웨이퍼는, 반출되고, 다음 웨이퍼가 챔버(111) 내에 반입되어 플라즈마 에칭 처리된다.
Run-to-Run 제어를 행하기 위한 조작 변수가 미리 결정되어 메모리에 격납되어 있다. 여기에서는, 회귀 직선에 대한 들어맞음 정도를 나타내는 상관 계수(R2)가 큰, 도 15b의 결정 계수 평균값, 예를 들면 시간 구간 45-97을 채용하는 것으로 한다. 또한, 웨이퍼 처리 마다의 Run-to-Run 제어를 행하기 위해서는, 웨이퍼 마다 에칭 결과를 계측할 필요가 있다. 그래서, 프로세스 모니터 값과 플라즈마 처리 결과와의 사이에 높은 상관 관계가 있는 파장 ID와 시간 구간의 조합에 있어서의, 플라즈마 발광 강도의 값으로, 플라즈마 처리 결과를 대체한다. 파장 ID와 시간 구간의 조합에 있어서의, 플라즈마 발광 강도의 값을, Run-to-Run 제어에 있어서의 프로세스 모니터 값의 목표값(발광 타깃값)으로서 미리 결정하여 메모리에 격납해 둔다. 각 웨이퍼의 플라즈마 처리에 있어서, 시간 구간을 1-100으로 하면, 프로세스 모니터에 의한 제어의 대상은, 파장 ID＝2(Si,288), 시간 구간 45-97에 있어서의 플라즈마의 발광 강도를 조작 변수라고 한다. 환언하면, 시간 구간 1-44 및 시간 구간 98-100에 있어서의 플라즈마 처리는, 프로세스 모니터에 의한 제어·감시의 대상 외가 된다.
도 17b는, 실시예 3에 있어서의, 상관 데이터에 기초하는 플라즈마 처리의 제어를 설명하는 도면이다. 도 17b에 있어서, 시간 구간 45-97 내에서, 현재의 웨이퍼 처리 횟수를 i, 발광 강도 평균을 발광 i로 했을 때, 다음 웨이퍼 처리 횟수i+1일 때의,
발광 타깃값(발광 i+1)은, (발광 i+기울기 평균)±α
가 된다.
단, α는 제어상의 허용값이다.
예를 들면, 모니터된 플라즈마 발광 강도의 값이 발광 타깃값보다도 작은 경우, 플라즈마 생성용 전원이나 가스 공급기를 제어하여, 다음 웨이퍼 처리시의 플라즈마 발광 강도가 높아지고, 발광 타깃값이 되도록 조정한다.
전술한 바와 같이 결정된 프로세스 모니터의 값, 즉 시간 구간 45-97에 있어서의, 파장 ID＝2(Si,288)의 플라즈마의 발광 강도가 각 로트의 각 웨이퍼의 처리 마다 취득되어, 미리 설정된 발광 타깃값에 대하여 허용 범위가 되도록, 다음번의 보정량이 마이크로프로세서에서 계산되고, 다음 웨이퍼의 레시피의 조작 변수에 대응하는 파라미터에 이 보정량이 가산되어 메모리에 격납된다.
Run-to-Run 제어 프로그램은, 보정된 레시피의 정보를 액추에이터로서의 가스 공급기 등에 보내고, 보정된 레시피에 따라, 다음 웨이퍼의 에칭 처리가 실행된다.
또한, 발광 강도 평균을 발광 i가 제어상의 허용값 α의 범위 외가 된 경우에는, 플라즈마 감시 프로그램에 의해, 알람이 발해진다.
이렇게 하여 로트마다의 처리가 소정의 횟수 반복된 후, 챔버(111)의 클리닝 처리, 또는, 에이징의 처리가 이루어진다.
또한, 시간 구간 45-97의 범위 외에 대해서도, 실시예 1의 방법에 의해 채용된 소정의 조건을 충족시키는 「파장 ID와 시간 구간의 조합의 데이터」가 존재하는 경우에는, 그 데이터를 이용하여 Run-to-Run 제어를 행한다. 이러한 데이터가 없는 시간 구간에 대해서는, 필요에 따라서, 적절하게, 다른 데이터나 파라미터에 의한 Run-to-Run 제어를 행해도 된다.
본 실시예 에 의하면, 로트마다 계산한, 상관이 높은 엘리먼트의 파장과 시간 구간의 조합을, 플라즈마 처리의 감시나 제어에 이용하기 때문에, 반응 생성물의 부착 상태나 부품의 소모 상태에 맞추어, 적절하게 플라즈마 처리 장치를 행하고, 혹은 알람을 발할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시 형태에 기초하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변경 가능하다.
1 : 플라즈마 처리 장치, 10 : 플라즈마 처리부, 11 : 플라즈마 가공부, 12 : 분광기, 13 : 제어부, 14 : 메모리, 20 : 해석 장치, 21 : 연산부, 22 : 기억부, 23 : 웨이퍼 처리 횟수 데이터 기억 영역, 24 : OES 데이터 기억 영역, 25 : 엘리먼트 파장 데이터 기억 영역, 26 : 상관 데이터 기억 영역, 27 : 상세 해석 데이터 기억 영역, 28 : 연산 프로그램, 110 : IF부, 210 : IF부, 30 : 입력부, 31 : 출력부, 32 : 통신 IF부, 33 : 버스

Claims (25)

  1. 시료가 플라즈마 처리되는 처리실과, 플라즈마의 발광 데이터를 취득하는 프로세스 모니터와, 상기 발광 데이터를 해석하는 데이터 해석 장치를 구비하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    상기 데이터 해석 장치는, 해석 대상의 상기 플라즈마의 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장마다 상기 플라즈마 처리의 시간을 분할하여 구분된 시간 구간의 각각에 대하여 상기 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장의 발광 강도와 상기 시료의 처리 매수와의 상관 데이터를 구하여, 상기 구해진 상관 데이터를 지표로 하여 상기 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장과 상기 시간 구간의 조합을 특정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 해석 장치는, 상기 시료의 소정 매수의 플라즈마 처리를 1단위로 하는 로트마다 상기 상관 데이터를 구하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상관 데이터는, 상기 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장의 발광 강도와 상기 시료의 처리 매수와의 상관의 방향에 대응하는 데이터를 포함하고,
    상기 데이터 해석 장치는, 상기 엘리먼트 중으로부터 상기 상관의 방향이 일치하는 엘리먼트를 특정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 데이터 해석 장치는, 외란에 의해 상기 발광 강도가 변화하는 시간 구간을 상기 해석 대상의 시간 구간으로부터 제외하고 상기 상관 데이터를 구하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 강도는, 상기 시간 구간에 있어서의 상기 발광 강도의 평균값인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 해석 대상의 시간 구간은, 상기 플라즈마의 발광 강도가 안정된 상태의 안정 구간을 분할하여 구분된 시간 구간인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 특정된, 상기 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장과 상기 시간 구간의 조합에 의거한 Run-to-Run 제어를 행하는 제어부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 발광 강도의 평균값이 문턱값을 초과한 경우, 알람을 발하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 특정된, 상기 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장과 상기 시간 구간의 조합에 있어서의 파장의 발광 강도의 평균값과, 미리 정해진 발광 강도의 목표값의 차분이 소정의 차분 이하가 되도록 플라즈마 처리 조건을 구성하는 파라미터를 제어하는 액추에이터를 구동시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 시료가 플라즈마 처리되는 플라즈마 처리 장치로부터 얻어진 플라즈마의 발광 데이터가 해석되는 연산부와 데이터가 입출력되는 입출력부를 구비하는 데이터 해석 장치에 있어서,
    상기 연산부는, 해석 대상의 상기 플라즈마의 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장마다 상기 플라즈마 처리의 시간을 분할하여 구분된 시간 구간의 각각에 대하여 상기 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장의 발광 강도와 상기 시료의 처리 매수와의 상관 데이터를 구하고, 상기 구해진 상관 데이터를 지표로 하여 상기 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장과 상기 시간 구간의 조합을 특정하고,
    상기 입출력부는, 상기 특정된, 상기 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장과 상기 시간 구간의 조합을 출력하는 것을 특징으로 하는 데이터 해석 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 연산부는, 상기 시료의 소정 매수의 플라즈마 처리를 1단위로 하는 로트마다 상기 상관 데이터를 구하는 것을 특징으로 하는 데이터 해석 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 상관 데이터는, 상기 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장의 발광 강도와 상기 시료의 처리 매수와의 상관의 방향에 대응하는 데이터를 포함하고,
    상기 연산부는, 상기 엘리먼트 중으로부터 상기 상관의 방향이 일치하는 엘리먼트를 특정하는 것을 특징으로 하는 데이터 해석 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 발광 강도는, 상기 시간 구간에 있어서의 상기 발광 강도의 평균값인 것을 특징으로 하는 데이터 해석 장치.
  14. 플라즈마를 이용하여 시료를 처리하는 플라즈마 처리 방법에 있어서,
    상기 플라즈마의 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장마다 상기 처리의 시간을 분할하여 구분된 시간 구간의 각각에 대하여 상기 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장의 발광 강도와 상기 시료의 처리 매수와의 상관 데이터를 구하는 공정과,
    상기 구해진 상관 데이터를 지표로 하여 상기 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장과 상기 시간 구간의 조합을 특정하는 공정과,
    상기 특정된, 상기 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장과 상기 시간 구간의 조합에 의거한 Run-to-Run 제어를 행하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 시료의 소정 매수의 처리를 1단위로 하는 로트마다 상기 상관 데이터를 구하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 상관 데이터는, 상기 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장의 발광 강도와 상기 시료의 처리 매수와의 상관의 방향에 대응하는 데이터를 포함하고,
    상기 엘리먼트 중으로부터 상기 상관의 방향이 일치하는 엘리먼트가 특정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    외란에 의해 상기 발광 강도가 변화하는 시간 구간을 상기 시간 구간으로부터 제외하고 상기 상관 데이터를 구하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 발광 강도는, 상기 시간 구간에 있어서의 상기 발광 강도의 평균값인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 시간 구간은, 상기 플라즈마의 발광 강도가 안정된 상태의 안정 구간을 분할하여 구분된 시간 구간인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 발광 강도의 평균값이 문턱값을 초과한 경우, 알람을 발하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 특정된, 상기 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장과 상기 시간 구간의 조합에 있어서의 파장의 발광 강도의 평균값과, 미리 정해진 발광 강도의 목표값의 차분이 소정의 차분 이하가 되도록 플라즈마 처리 조건을 구성하는 파라미터를 제어하는 액추에이터를 구동시키는 공정을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  22. 시료가 플라즈마 처리되는 플라즈마 처리 장치로부터 얻어진 플라즈마의 발광 데이터를 해석하는 데이터 해석 방법에 있어서,
    해석 대상의 상기 플라즈마의 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장마다 상기 플라즈마 처리의 시간을 분할하여 구분된 시간 구간의 각각에 대하여 상기 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장의 발광 강도와 상기 시료의 처리 매수와의 상관 데이터를 구하는 공정과,
    상기 구해진 상관 데이터를 지표로 하여 상기 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장과 상기 시간 구간의 조합을 특정하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 데이터 해석 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 상관 데이터는, 상기 시료의 소정 매수의 플라즈마 처리를 1단위로 하는 로트마다 구해지는 것을 특징으로 하는 데이터 해석 방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 상관 데이터는, 상기 엘리먼트에 대응하는 발광의 파장의 발광 강도와 상기 시료의 처리 매수와의 상관의 방향에 대응하는 데이터를 포함하고,
    상기 엘리먼트 중으로부터 상기 상관의 방향이 일치하는 엘리먼트가 특정되는 것을 특징으로 하는 데이터 해석 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 발광 강도는, 상기 시간 구간에 있어서의 상기 발광 강도의 평균값인 것을 특징으로 하는 데이터 해석 방법.
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