KR101868669B1 - 제어 장치, 기판 처리 장치 및 기판 처리 시스템 - Google Patents

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KR101868669B1
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다카노리 사이토
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 모니터 웨이퍼의 투입 빈도를 최적화할 수 있는 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
적어도 모니터 기판을 배치할 수 있는 기판 처리 장치의 작동을 제어하는 제어 장치로서, 상기 제어 장치는, 상기 기판 처리 장치에 의해 처리된 상기 모니터 기판의 처리 결과와 예측 결과 사이의 편차에 기초하여, 상기 모니터 기판의 투입 빈도를 최적화하도록 상기 기판 처리 장치의 작동을 제어하는 제어 장치.

Description

제어 장치, 기판 처리 장치 및 기판 처리 시스템{CONTROL APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, AND SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM}
본 발명은, 제어 장치, 기판 처리 장치 및 기판 처리 시스템에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조에 있어서는, 복수 장의 피처리 기판, 예컨대 반도체 웨이퍼(웨이퍼)를 일괄하여 배치(batch) 처리하는 종형의 기판 처리 장치가 이용된다. 이 때, 웨이퍼 보트라고 불리는 유지구에 다수 장의 웨이퍼를 선반형으로 유지하고, 이 웨이퍼 보트를 기판 처리 장치 내에 반입하여, 각종 처리가 실행된다.
이러한 기판 처리 장치를 이용한 웨이퍼의 처리는, 히터 설정 온도, 가스 유량, 설정 압력 등의 처리 조건으로 이루어진 처리 레시피(처리 파라미터의 설정값)에 기초하여 행해진다. 구체적으로는, 정해진 런(처리)마다, 제품용 웨이퍼에 덧붙여 조정용 웨이퍼(모니터 웨이퍼)가 웨이퍼 보트에 투입된 상태에서 배치 처리를 행하고, 모니터 웨이퍼의 처리 결과 및 원하는 처리 결과에 기초하여 처리 레시피를 조정하고, 다음 배치 처리가 행해진다.
웨이퍼의 처리 결과를 고정밀도로 제어하기 위해서는, 모니터 웨이퍼를 투입하는 빈도를 많게 하여 처리 레시피를 최적화하는 것이 바람직하다. 그러나, 모니터 웨이퍼를, 예컨대 매런마다 투입했을 경우, 제조 비용이 대폭 증대된다.
상기 과제에 대하여, 모니터 웨이퍼의 투입 빈도를 최적화할 수 있는 제어 장치를 제공한다.
적어도 모니터 기판을 배치할 수 있는 기판 처리 장치의 작동을 제어하는 제어 장치로서,
상기 제어 장치는, 상기 기판 처리 장치에 의해 처리된 상기 모니터 기판의 처리 결과와 예측 결과 사이의 편차에 기초하여, 상기 모니터 기판의 투입 빈도를 최적화하도록 상기 기판 처리 장치의 작동을 제어하는 제어 장치가 제공된다.
일 양태에 따르면, 모니터 웨이퍼의 투입 빈도를 최적화할 수 있는 제어 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례의 개략 구성도이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 제어부의 구성예를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성예를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 제1 데이터 처리 장치의 구성예를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 실시형태에 따른 제2 데이터 처리 장치의 구성예를 도시한 블록도이다.
도 6은 본 실시형태에 따른 호스트 컴퓨터의 구성예를 도시한 블록도이다.
도 7은 본 실시형태에 따른 호스트 컴퓨터가 행하는 기판 처리 방법의 일례를 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 첨부한 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복된 설명을 생략한다.
(기판 처리 장치의 구성예)
우선, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 대해서 설명한다. 본 명세서에 있어서는, 일례로서, 다수 장의 피처리 기판[예컨대, 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼)]을 한번에 성막 처리할 수 있는 배치식의 종형 열처리 장치에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1에, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례의 개략 구성도를 도시한다.
본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)는, 길이 방향이 수직인, 예컨대 석영제의 처리 용기(102)를 갖는다. 처리 용기(102)는, 예컨대, 원통체의 내통(102a)과, 내통(102a)의 외측에 동심적으로 배치된 천정이 있는 외통(102b)의 2중관 구조로 구성된다.
처리 용기(102)의 하단부는, 스테인리스스틸 등으로 형성되는 매니폴드(104)에 의해 기밀하게 유지된다. 매니폴드(104)는, 도시하지 않은 베이스 플레이트에 고정되는 구성이어도 좋다.
매니폴드(104)는, 처리 용기(102) 내에 처리 가스나 불활성 가스(예컨대, N2 가스) 등의 퍼지 가스를 도입하는 가스 도입부(106)와, 처리 용기(102) 내를 배기하는 가스 배기부(108)를 갖는다. 또한, 도 1에서는, 가스 도입부(106)가 하나 설치되는 구성을 나타내었으나, 본 발명은 이 점에 있어서 한정되지 않는다. 사용하는 가스종의 수 등에 의존하여, 복수의 가스 도입부(106)를 갖는 구성이어도 좋다.
처리 가스의 종류로는, 특별히 한정되지 않고, 성막하는 막의 종류 등에 따라 당업자가 적절하게 선택할 수 있다.
가스 도입부(106)에는, 전술한 각종 가스를 도입하기 위한 배관(110)이 접속된다. 또한, 배관(110)에는, 가스 유량을 각각 조정하기 위한, 도시하지 않은 매스플로우 컨트롤러 등의 유량 조정부나 도시하지 않은 밸브 등이 개설되어 있다.
또한, 가스 배기부(108)에는, 처리 용기(102) 내를 감압 제어 가능한 진공 펌프(112), 개방도 가변 밸브(114) 등을 갖는 진공 배기로인 배관(116)이 접속되어 있다. 또한, 배관(116)에는, 처리 용기(102) 내의 압력을 검출하고, 개방도 가변 밸브(114)를 피드백 제어하기 위한 압력 센서(SP)가 설치되어 있다.
매니폴드(104)의 하단부에는, 로구(爐口)(118)가 형성되어 있고, 이 로구(118)에는, 예컨대 스테인리스스틸 등으로 형성되는 원반형의 덮개(120)가 설치되어 있다. 이 덮개(120)는, 승강 기구(122)에 의해 승강 가능하게 설치되어 있고, 로구(118)를 밀폐 가능하게 할 수 있다.
덮개(120) 위에는, 예컨대 석영제의 보온통(124)이 설치되어 있다. 또한, 보온통(124) 위에는 예컨대 25장∼150장 정도의 웨이퍼(W)를 수평 상태에서 정해진 간격으로 다단으로 유지하는, 예컨대 석영제의 웨이퍼 보트(126)가 배치되어 있다.
웨이퍼 보트(126)는, 승강 기구(122)를 이용하여 덮개(120)를 상승시킴으로써 처리 용기(102) 내로 반입되고, 성막 처리 후에는 덮개(120)를 하강시킴으로써 처리 용기(102) 내로부터 아래쪽의 로딩 영역으로 반출된다.
또한, 처리 용기(102)의 외주측에는, 처리 용기(102)를 정해진 온도로 가열 제어 가능한, 예컨대 원통 형상의 히터(128)가 설치되어 있다.
히터(128)는, 복수의 존, 예컨대 5개의 존(한정되지 않지만, 도 1에서는, 연직 방향 상측에서부터, 존 1, 존 2, 존 3, 존 4 및 존 5의 5개의 존으로 분할되어 있는 실시형태에 대해서 나타냄)으로 분할되어 있고, 각 히터(128a∼128e)가, 전력 컨트롤러(130a∼130e)에 의해 독립적으로 발열량을 제어할 수 있도록 구성된다.
또한, 내통(102a)의 내벽 및 외통(102b)의 외벽에는, 히터(128a∼128e)에 대응하여, 각각, 내부 및 외부 온도 센서(STin 및 STout)가 설치되어 있다. 이들 내부 및 외부 온도 센서(STin 및 STout)는, 예컨대 열전대로 구성된다. 또한, 내부 온도 센서(STin)는, 웨이퍼(W)의 금속 오염을 방지하기 위해서, 예컨대, 석영 등으로 구성되는 파이프 등에 의해 커버되어 있다.
웨이퍼 보트(126)에 배치된 웨이퍼(W)의 전체는, 1개의 배치를 구성하고, 동시에 열처리된다. 또한, 웨이퍼 보트(126)에 배치되는 웨이퍼(W) 중 적어도 1장 이상은, 후술하는 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법에 기초하여, 모니터 웨이퍼가 배치된다. 모니터 웨이퍼는, 웨이퍼(W)(특히 제품 웨이퍼)에 원하는 기판 처리가 행해졌는지 여부를 확인하기 위한 웨이퍼로서, 이 모니터 웨이퍼의 처리 결과에 기초하여, 다음 런에 있어서의 처리 조건의 조정 등이 행해진다. 또한, 모니터 웨이퍼가 배치되는 경우, 히터(128)의 존마다 배치되는 것이 바람직하다. 예컨대, 히터(128)가 5개의 존으로 분할되는 경우, 각각의 존에 대하여 예컨대 1 또는 2장의 모니터 웨이퍼(W)를 배치하여도 좋다.
기판 처리 장치(100)는, 예컨대 성막하는 박막의 종류, 막두께 등에 따라, 히터 설정 온도, 설정 압력, 가스 유량 등의 처리 조건으로 이루어진 처리 레시피 데이터에 기초하여 프로세스 제어하기 위한 제어부(200)를 갖는다. 제어부(200)는, 내부 온도 센서(STin) 및 외부 온도 센서(STout)로부터 온도 검출 신호를 수신하고, 압력 센서(SP)로부터 압력 검출 신호를 수신한다. 그리고, 이들 검출 신호에 기초하여 히터(128)의 전력 컨트롤러(130a∼130e), 개방도 가변 밸브(114), 유량 조정부 등을 제어한다.
도 2에, 본 실시형태에 따른 제어부의 구성예를 나타내는 블록도를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(200)는, CPU(중앙 처리 장치)(210), CPU(210)가 행하는 각종 처리를 위해 사용되는 메모리(220), 조작 화면이나 선택 화면 등을 표시하는 액정 디스플레이 등으로 구성되는 표시 수단(230), 오퍼레이터에 의한 여러 가지 데이터의 입력 및 정해진 기억 매체로의 각종 데이터의 출력 등의 각종 조작을 행하기 위한 조작 패널이나 키보드 등으로 구성되는 입출력 수단(240), 네트워크 등을 통해 데이터를 주고받기 위한 통신 수단(250)을 갖는다.
또한, 제어부(200)는, 기판 처리 장치(100)의 각부를 제어하기 위한 각종 컨트롤러(260), CPU(210)가 실행하는 각종 프로그램이나 프로그램의 실행에 필요한 데이터를 기억하는 하드디스크(HDD) 등으로 구성되는 기억 수단(270) 등을 갖는다. CPU(210)는, 이들 프로그램이나 데이터를 필요에 따라 기억 수단(270)으로부터 판독하여 사용한다.
각종 컨트롤러(260)로는, 예컨대, 기판 처리 장치(100)로부터의 지령에 따라 전력 컨트롤러(130a∼130e) 등을 제어하여 히터(128)를 제어하는 온도 컨트롤러, 처리 용기(102) 내의 압력 제어를 행하는 압력 컨트롤러 등을 들 수 있다.
기억 수단(270)에는, 예컨대 성막해야 할 박막의 종류, 막두께 등에 따라, 설정 압력, 히터 설정 온도, 가스 유량 등의 처리 조건으로 이루어진 복수의 처리 레시피를 갖는 처리 레시피 데이터(처리 조건 데이터)(272), 모니터 웨이퍼가 투입되어 있지 않은 상태에서 연속하여 실시된 기판 처리 프로세스의 수(런수)를 나타내는 런수 데이터(274) 등이 기억되어 있다.
본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)에서는, 예컨대 성막해야 할 박막의 종류, 막두께 등에 따라 대응하는 처리 레시피를 처리 레시피 데이터(272)로부터 판독하고, 그 처리 레시피에 기초하여 웨이퍼(W)의 성막 처리를 실행한다. 또한, 기판 처리 장치(100)는, 모니터 웨이퍼가 투입되지 않은 상태에서 연속하여 실시된 기판 처리 프로세스의 수(이후, 카운트값이라고 부름)가 정해진 카운트 설정값인 경우에, 모니터 웨이퍼(W)가 웨이퍼 보트(126)에 투입되도록 구성되어 있다.
(기판 처리 시스템의 구성예)
다음에, 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 일례에 대해서 설명한다.
도 3에, 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성예를 나타내는 블록도를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(300)은, 전술한 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)와, 제1 데이터 처리 장치(400)와, 제2 데이터 처리 장치(500)와, 호스트 컴퓨터(600)(특허 청구 범위에 있어서의 제어 장치)를 예컨대 LAN(Local Area Network) 등의 공지된 네트워크(310)를 통해 접속하여 구성된다.
제1 데이터 처리 장치(400)는, 기판 처리 장치(100)에 의해 처리된 처리 결과(예컨대, 막두께)가, 제2 데이터 처리 장치(500)가 산출한 예측 처리 결과(예컨대, 예측 막두께)에서 벗어나 있었을 경우에, 그 편차가 정해진 값을 초과하는 경우에, 처리 레시피를 최적화하도록 구성된다. 다른 실시형태에 있어서, 제1 데이터 처리 장치(400)는, 기판 처리 장치(100)에 의해 처리된 처리 결과(예컨대, 막두께)가, 제2 데이터 처리 장치(500)가 산출한 예측 처리 결과(예컨대, 예측 막두께)에서 벗어나 있었을 경우에, 그 편차의 정도에 관계없이 처리 레시피를 최적화하도록 구성되어도 좋다.
도 4에, 본 실시형태에 따른 제1 데이터 처리 장치의 구성예를 나타내는 블록도를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 데이터 처리 장치(400)는, CPU(중앙 처리 장치)(410), CPU(410)가 행하는 각종 데이터 처리를 위해 사용되는 메모리(420), 조작 화면이나 선택 화면 등을 표시하는 액정 디스플레이 등으로 구성되는 표시 수단(430), 오퍼레이터에 의한 여러 가지 데이터의 입력 및 정해진 기억 매체 등에의 각종 데이터의 출력 등을 행하기 위한 조작 패널이나 키보드 등으로 이루어진 입출력 수단(440), 예컨대 기판 처리 장치(100)와 네트워크(310)를 통해 데이터를 주고받기 위한 통신 수단(450), CPU(410)가 실행하는 각종 프로그램이나 프로그램의 실행에 필요한 데이터 등을 기억하는 하드디스크(HDD) 등의 기억 수단(460) 등을 갖는다. CPU(410)는, 전술한 프로그램이나 데이터를 필요에 따라 기억 수단(460)으로부터 판독하여 사용한다. 이러한 제1 데이터 처리 장치(400)는 예컨대 컴퓨터로 구성된다.
기억 수단(460)에는, 예컨대 막두께 데이터 및 처리 레시피 데이터에 기초하여, 최적의 처리 레시피를 산출하기 위한 처리 레시피 최적화 계산용 데이터(462) 등이 기억된다. 처리 레시피 최적화 계산용 데이터로는, 예컨대, 처리 레시피 데이터를 온도 레시피 데이터로 했을 경우, 온도와 막두께 사이의 관계를 나타내는 막두께 온도 계수가 기억되어 있다.
제2 데이터 처리 장치(500)는, 기판 처리 장치(100)를 이용하여 미리 실시된 복수의 처리 결과(예컨대, 막두께)에 기초하여, 다음 런에 있어서의 처리 결과를 산출(예측)하도록 구성된다.
도 5에, 본 실시형태에 따른 제2 데이터 처리 장치의 구성예를 나타내는 블록도를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 데이터 처리 장치(500)는, CPU(중앙 처리 장치)(510), CPU(510)가 행하는 각종 데이터 처리를 위해 사용되는 메모리(520), 조작 화면이나 선택 화면 등을 표시하는 액정 디스플레이 등으로 구성되는 표시 수단(530), 오퍼레이터에 의한 여러 가지 데이터의 입력 및 정해진 기억 매체 등으로의 각종 데이터의 출력 등을 행하기 위한 조작 패널이나 키보드 등으로 이루어진 입출력 수단(540), 예컨대 기판 처리 장치(100)와 네트워크(310)를 통해 데이터를 주고받기 위한 통신 수단(550), CPU(510)가 실행하는 각종 프로그램이나 프로그램의 실행에 필요한 데이터 등을 기억하는 하드디스크(HDD) 등의 기억 수단(560) 등을 갖는다.
기억 수단(560)에는, 예컨대, 미리 실시된 기판 처리 장치(100)를 이용한 기판 처리 프로세스, 계속되는 기판 처리 장치(100)의 메인터넌스를 포함하는 복수의 처리 사이클에 있어서의 웨이퍼의 처리 결과에 기초하여, 다음 런에 있어서의 처리 결과를 예측하기 위한, 다음 런 막두께 계산용 데이터 등이 기억된다. 또한, 예컨대 처리 용기(102) 내의 누적 막두께에 의해 막두께가 변동하는 프로세스에 있어서는, 누적 막두께로부터 다음 런에 있어서의 막두께(즉, 다음 런의 예측 막두께)를 산출(예측)하도록 구성되어도 좋다. 또한, 전력 컨트롤러(130a∼130e), 개방도 가변 밸브(114) 및/또는 유량 조정부 등의 신호에 기초하여 다음 런의 막두께를 산출(예측)하도록 구성되어도 좋다.
도 6에, 본 실시형태에 따른 호스트 컴퓨터의 구성예를 나타내는 블록도를 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 호스트 컴퓨터(600)는, CPU(중앙 처리 장치)(610), CPU(610)가 행하는 각종 데이터 처리를 위해 사용되는 메모리(620), 조작 화면이나 선택 화면 등을 표시하는 액정 디스플레이 등으로 구성되는 표시 수단(630), 오퍼레이터에 의한 여러 가지 데이터의 입력 및 정해진 기억 매체 등으로의 각종 데이터의 출력 등을 행하기 위한 키보드 등으로 이루어진 입출력 수단(640), 예컨대 기판 처리 장치(100)와 네트워크(310)를 통해 데이터를 주고받기 위한 통신 수단(650)을 갖는다.
통신 수단(650)은, 네트워크(310)를 통해 기판 처리 장치(100)에 있어서의 제어부(200) 내의 통신 수단(250)에 접속되어 있다. 기판 처리 장치(100)의 통신 수단(250)은, 예컨대 호스트 컴퓨터(600)와의 논리적인 인터페이스 수단 예컨대 HCI(Host Communication Interface)를 가지며, 이 HCI에 의해, 호스트 컴퓨터(600) 사이에서의 각종 데이터를 주고받는 TCP/IP 등의 프로토콜에 기초하여 실행한다.
호스트 컴퓨터(600)는, CPU(610)가 실행하는 각종 프로그램이나 프로그램의 실행에 필요한 데이터 등을 기억하는 하드디스크(HDD) 등의 기억 수단(660) 등을 갖는다. CPU(610)는, 이들 프로그램이나 데이터를 필요에 따라 기억 수단(660)으로부터 판독하여 사용한다.
기억 수단(660)에는, 다음 런의 예측 막두께 및 그 허용 범위 등, 미리 설정되는 막두께 조건으로 이루어진 막두께 조건 데이터(662), 처리 레시피의 허용 범위 등으로 이루어진 처리 레시피 조건 데이터(664), 후술하는 막두께 측정 장치(320)로부터 수신한 막두께 데이터(666), 웨이퍼 보트(126)에 모니터 웨이퍼가 배치되는 빈도로 대응하는 정보 등을 포함하는 런수 조건 데이터(668) 등이 기억된다.
또한, 호스트 컴퓨터(600)에는, 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이, 기판 처리 장치(100)에 의해 처리된 웨이퍼의 처리 결과(본 실시형태에 있어서는 막두께)를 측정하는 막두께 측정 장치(320)가 접속되어 있다. 또한, 도 3에 있어서는, 막두께 측정 장치(320)가 호스트 컴퓨터에 접속되는 예에 대해서 도시하였지만, 기판 처리 장치(100)에 접속되어 있어도 좋다. 이 경우, 막두께 측정 장치(320)로부터의 막두께 데이터를 기판 처리 장치(100)에서 수신하고, 네트워크(310)를 통해 호스트 컴퓨터(600)에 송신하도록 구성된다.
막두께 측정 장치(320)는, 예컨대 기판 처리 장치 내에 설치된 도시하지 않은 배치대 상의 웨이퍼 표면의 박막의 막두께를, 예컨대 엘립소미터에 의해 측정할 수 있도록 구성된다. 엘립소미터는, 낙사(落射) 조명형 현미경, 분광기 및 데이터 처리부를 포함하는 광간섭식 막두께계로서, 막두께는, 광원으로부터 대물렌즈를 거쳐 웨이퍼에 광을 조사하고, 반사광을 분광기에 입사시켜 반사 스펙트럼 해석함으로써 산출할 수 있다. 막두께 측정 장치(320)는, 호스트 컴퓨터(600)로부터의 지령에 기초하여 웨이퍼 상에 형성된 박막의 막두께를 측정하고, 그 측정 막두께를 막두께 데이터로서 호스트 컴퓨터(600)에 송신하도록 구성된다.
(본 실시형태에 따른 기판 처리 방법)
다음에, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)를 포함하는 기판 처리 시스템(300)을 사용한 웨이퍼의 처리 방법에 대해서 설명한다.
전술한 바와 같이, 모니터 웨이퍼는, 웨이퍼(W)(특히 제품 웨이퍼)에 원하는 기판 처리가 행해졌는지 여부를 확인하기 위한 웨이퍼로서, 이 모니터 웨이퍼의 처리 결과에 기초하여 다음 런에 있어서의 처리 조건의 조정 등이 행해진다.
웨이퍼(W)의 처리 결과를 고정밀도로 제어하기 위해서는, 모니터 웨이퍼를 투입하는 빈도를 많게 하여, 높은 빈도로 처리 레시피를 최적화하는 것이 바람직하다. 그러나, 모니터 웨이퍼를, 예컨대 매런마다 투입한 경우, 제조 비용이 대폭 증대된다.
그래서, 본 실시형태에 있어서는, 모니터 웨이퍼를 투입하는 빈도의 변경을, 호스트 컴퓨터(600)에 의한 판단으로 웨이퍼의 처리 후에 필요에 따라 행한다. 구체적으로는, 웨이퍼의 처리, 모니터 웨이퍼를 투입하는 빈도의 변경 처리 및 처리 레시피 최적화 처리는, 호스트 컴퓨터(600), 기판 처리 장치(100), 제1 데이터 처리 장치(400) 및 제2 데이터 처리 장치(500)가 각각 정해진 프로그램에 의해 제어되고, 데이터를 주고받는 것을 통해 실시된다.
본 실시형태에 따른 웨이퍼의 처리, 모니터 웨이퍼를 투입하는 빈도의 변경 처리 및 처리 레시피 최적화 처리의 상세에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 모니터 웨이퍼가 투입되지 않은 상태에서 연속하여 실시된 기판 처리 프로세스의 수가 카운트되고 있고, 그 카운트값이 정해진 카운트 설정값인 경우에, 모니터 웨이퍼(W)가 웨이퍼 보트(126)에 투입되도록 구성되어 있다. 그리고, 한정되지 않지만, 하기에 나타낸 예에서는, 모니터 웨이퍼를 투입한 경우의 측정 막두께와 예측 막두께에 기초하여, 이들 사이의 편차가 정해진 값을 초과하는 경우에, 전술한 카운트 설정값을 변경함으로써, 모니터 웨이퍼의 투입 간격을 변경하는 실시형태에 대해서 설명한다.
도 7에, 본 실시형태에 따른 호스트 컴퓨터가 행하는 기판 처리 방법의 일례를 나타내는 흐름도를 도시한다. 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(300)에 의한 웨이퍼의 처리는, 호스트 컴퓨터(600)로부터의 각종 지령에 기초하여 실행된다.
우선, 도 7에 도시된 바와 같이, 단계 S110에 있어서 기판 처리 장치(100)에 대하여 웨이퍼 처리 실행 지령을 송신한다.
이 웨이퍼 처리 실행 지령에 따라, 기판 처리 장치(100)는, 기억 수단(270)에 기억된 처리 레시피 데이터(272)의 처리 조건(처리 용기 내의 설정 압력, 히터의 설정 온도, 가스 유량 등)에 기초하여 웨이퍼의 처리를 실행한다.
여기서, 웨이퍼의 성막 처리를 실행하는 경우의, 기판 처리 장치(100)의 동작에 대해서 설명한다. 예컨대 밀폐형 수납 용기(FOUP)에 수납된 미처리 웨이퍼가 반송된 웨이퍼 보트(126)를 처리 용기(102) 내에 반입한다. 그리고, 처리 용기(102) 내를 설정 압력으로 제어하고, 히터(128)를 설정 온도에 기초하여 제어하여 처리 용기(102) 내를 처리 온도까지 승온시킨다. 그리고, 정해진 처리 가스를 처리 용기(102) 내로 공급하여 웨이퍼에 대하여 성막 처리를 행한다.
그리고, 성막 처리가 종료되면, 처리 용기(102) 내를 불활성 가스 분위기로 하여 정해진 온도까지 온도를 내리고, 처리 용기(102) 내로부터 웨이퍼 보트(126)를 반출한다. 그 후, 웨이퍼 보트(126)로부터 처리를 완료한 웨이퍼를 반출하여 FOUP로 되돌린다.
호스트 컴퓨터(600)는, 단계 S120에 있어서, 기판 처리 장치(100)의 기억 수단(270)에 기억된 런수의 카운트값을 수신한다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 미리 정해진 카운트값에 있어서, 웨이퍼 보트(126)에 모니터 웨이퍼가 배치되도록 설정되어 있다. 그리고, 후술하는 단계 S160에 있어서, 이 런수의 카운트 설정값을 변경함으로써, 웨이퍼 보우트(126)에 모니터 웨이퍼가 투입되는 빈도를 변경할 수 있다. 즉, 본 실시형태에 있어서, 전술한 런수 조건 데이터(668)는, 런수의 카운트 설정값을 포함한다.
구체적으로는, 단계 S130에 있어서, 단계 S120에서 수신한 런수가, 정해진 카운트 설정값에 도달하지 않았다[즉, 웨이퍼 보트(126)에 모니터 웨이퍼가 배치되어 있지 않음]고 판단한 경우는, 후술하는 단계 S210에서 처리 종료 조건을 충족시켰는지 여부를 판단한다. 처리 종료 조건으로는, 예컨대 연속하여 실행하는 성막 처리의 횟수, 시간, 기판 처리 장치(100)의 이상 발생 등을 들 수 있다.
또한, 단계 S130에 있어서, 단계 S120에서 수신한 런수가, 정해진 카운트 설정값에 도달하였다[즉, 웨이퍼 보트(126)에 모니터 웨이퍼가 배치되어 있음]고 판단한 경우에는, 그 후, 처리를 완료한 웨이퍼가 수용된 FOUP는, 예컨대 도시하지 않은 자동 반송 로봇에 의해 막두께 측정 장치(320)로 반송된다. 그리고, 막두께 측정 장치(320)에 있어서, 모니터 웨이퍼 상에 형성된 박막의 막두께가 측정되고, 그 측정 막두께가 막두께 데이터로서 호스트 컴퓨터(600)에 송신된다.
호스트 컴퓨터(600)는, 단계 S140에서 막두께 측정 장치(320)로부터 모니터 웨이퍼의 막두께 데이터를 수신하면, 단계 S150에서 막두께 데이터로부터의 측정 막두께와 예측 막두께의 차를 구하여, 그 차가 허용 범위 내인지 여부를 판단한다.
단계 S150에서 측정 막두께와 예측 막두께의 편차가 허용 범위 내라고 판단한 경우에는, (카운트 설정값을 변경하지 않고) 후술하는 단계 S210에서 처리 종료 조건을 충족시켰는지 여부를 판단한다.
단계 S150에서 측정 막두께와 예측 막두께의 편차가 허용 범위를 초과한다고 판단한 경우에는, 단계 S160에서 런수의 카운트값의 리셋 및 카운트 설정값을 변경한다. 즉, 호스트 컴퓨터(600)는, 단계 S160에서, 기판 처리 장치(100)에 대하여, 런수 데이터(274)의 리셋 지령을 송신하고, 런수 조건 데이터(668)를 변경한다.
런수 조건 데이터(668)의 변경은, 예컨대, 측정 막두께와 예측 막두께 사이의 편차의 절대값이 제1 허용 범위 내(제1 임계값 이내)인 경우, 예컨대 런수의 카운트 설정값이 15가 되도록, 즉, 웨이퍼 보트(126)에 대한 모니터 웨이퍼의 투입 간격이 15런마다(제1 빈도)가 되도록 변경된다. 또는, 현재의 카운트 설정값이 15인 경우에는, 카운트 설정값이 유지된다.
또한, 측정 막두께와 예측 막두께 사이의 편차의 절대값이, 제1 허용 범위를 초과하는 경우, 예컨대 런수의 카운트 설정값이 2가 되도록, 즉, 웨이퍼 보트(126) 내의 모니터 웨이퍼의 투입 간격이 2런마다(제2 빈도)가 되도록 변경된다. 그러나, 상기 카운트 설정값은 일례이며, 다른 값이어도 좋다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 하나의 허용 범위를 이용하여 런수 조건 데이터(668)를 변경하는 실시형태에 대해서 설명하였지만, 2개 이상의 허용 범위를 이용하여 런수 조건 데이터(668)를 변경하는 구성이어도 좋다. 예컨대, 제2 허용 범위와, 이 제2 허용 범위보다 허용 범위가 큰 제3 허용 범위를 이용하는 경우에 대해서 설명하면, 측정 막두께와 예측 막두께 사이의 편차의 절대값이 제2 허용 범위 내인 경우, 예컨대 런수의 카운트 설정값이 15가 되도록, 런수 조건 데이터(668)가 변경된다. 그리고, 측정 막두께와 예측 막두께 사이의 편차의 절대값이, 제2 허용 범위 밖이고, 또한, 제2 허용 범위보다 허용 범위가 큰 제3 허용 범위 내인 경우, 예컨대 런수의 카운트 설정값이 2가 되도록, 런수 조건 데이터(668)가 변경된다. 또한, 측정 막두께와 예측 막두께 사이의 편차의 절대값이 제3 허용 범위 밖인 경우, 예컨대 런수의 카운트 설정값이 1, 즉, 모니터 웨이퍼가 매런 투입되도록, 런수 조건 데이터(668)가 변경된다.
다음에, 호스트 컴퓨터(600)는, 단계 S170에 있어서, 처리 레시피 최적화 처리 실행 지령을 기판 처리 장치(100)에 송신한다. 또한, 기판 처리 장치(100)는, S170에 있어서 호스트 컴퓨터(600)로부터 막두께 데이터와 함께 처리 레시피 최적화 처리 실행 지령을 수신하면, 제1 데이터 처리 장치(400)에 계산에 필요한 데이터로서 막두께 데이터 및 처리 레시피 데이터를 송신하고, 처리 레시피 최적화 계산 지령을 송신한다.
이 처리 레시피 최적화 계산 지령에 따라, 제1 데이터 처리 장치(400)는, 당업자가 알고 있는 공지된 방법에 의해, 처리 레시피 최적화 계산 처리를 실행한다.
기판 처리 장치(100)에 의해, 동일한 처리 레시피로 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 성막 처리를 연속하여 반복 실행하면, 그 처리 결과(예컨대, 막두께)는, 경시적으로 변화되는 경향이 있다. 이것은, 예컨대, 기판 처리 장치(100)의 특성의 열화가 진행되거나, 처리 용기(102) 내의 상태가 변화되거나 하기 때문이다. 또한, 기판 처리 장치(100)의 메인터넌스에 의해 기판 처리 장치(100)의 상태가 시프트적으로 변화되는 경우도 있다. 그 때문에, 동일한 처리 레시피로 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 성막 처리를 연속하여 반복 실행한 경우라도, 웨이퍼 상에 형성된 박막의 막두께(측정 막두께)와 예측 막두께의 편차가 발생한다. 따라서, 측정 막두께와 예측 막두께의 편차가 허용 범위를 초과한다고 판단한 경우에는, 처리 레시피를 최적화하는 것이 바람직하다. 그러나, 처리 레시피의 최적화는, 전술한 허용 범위에 기초하여 실시되는 실시형태로 한정되지 않고, 예컨대, 모니터 웨이퍼가 투입되는 경우에, 반드시 처리 레시피의 최적화 처리가 실시되어도 좋다.
그리고, 제1 데이터 처리 장치(400)는, 처리 레시피 최적화 계산을 실행하여 얻어진 처리 레시피를 기판 처리 장치(100)에 송신한다. 기판 처리 장치(100)는, 제1 데이터 처리 장치(400)로부터 산출된 처리 레시피를 수신하고, 현행의 처리 레시피를 상기 산출된 처리 레시피로 대체하여 갱신하며, 그 갱신 후의 처리 레시피를 호스트 컴퓨터(600)에 송신한다.
호스트 컴퓨터(600)는, 단계 S180에서 기판 처리 장치(100)로부터 갱신 후의 처리 레시피를 수신하면, 단계 S190에서 갱신 후의 처리 레시피로 OK인지 여부를 판단한다. 예컨대, 갱신 후의 처리 레시피를 구성하는 설정 온도 등의 처리 조건이 허용 범위인지 여부를 판단한다.
단계 S190에서 갱신 후의 처리 레시피로 OK라고 판단한 경우에는, 단계 S210에서 처리 종료 조건을 충족시키는지 여부를 판단한다. 한편, 단계 S190에서 갱신 후의 처리 레시피로는 OK가 아니라고 판단한 경우에는, 호스트 컴퓨터(600)는, 단계 S200에 있어서 기판 처리 장치(100)에 처리 레시피 복원 지령을 송신한다.
기판 처리 장치(100)는, 처리 레시피 복원 지령을 수신하면, 처리 레시피 복원 처리를 실행한다. 즉, 갱신 후의 처리 레시피를 파기하고, 갱신 전의 처리 레시피로 되돌린다. 이에 따라, 다음 웨이퍼의 처리는, 갱신 전의 처리 레시피에 기초하여 실행된다.
또한, 도 7을 이용하여 전술한 S170∼S200에 있어서는, 처리 레시피 최적화 처리를 매런 실행하는 구성에 대해서 설명하였으나, 도 7의 파선으로 나타낸 바와 같이, 단계 S150에 있어서 측정 막두께와 예측 막두께의 편차가 허용 범위를 초과한다고 판단한 경우에만, 처리 레시피 최적화 처리를 실행하는 구성이어도 좋다.
단계 S210에서 처리 종료 조건을 충족시키지 않는다고 판단한 경우는, 호스트 컴퓨터(600)는, 기판 처리 장치(100)에, 현재의 카운트값을 1 추가하도록 지령을 송신한다. 기판 처리 장치(100)는, 현재의 카운트값을 1 추가하도록, 런수 데이터(274)를 갱신한다. 그리고, 호스트 컴퓨터(600)는, 단계 S110의 처리로 되돌아가, 기판 처리 장치(100)에 웨이퍼 처리 실행 지령을 송신한다.
이와 같이 하여, 모니터 웨이퍼의 투입 빈도를 호스트 컴퓨터(600)에 의해 자동 제어하면서, 웨이퍼의 처리를 반복할 수 있다. 그리고, 단계 S210에서 처리 종료라고 판단한 경우에는, 일련의 처리를 종료한다.
상기 설명한 본 실시형태에 따른 모니터 웨이퍼의 투입 빈도의 변경을 포함하는 기판 처리 방법에 따르면, 기판 처리 장치(100)는, 호스트 컴퓨터(600)로부터의 지령을 받아, 모니터 웨이퍼의 투입 빈도에 해당하는 런수의 카운트 설정값을 변경한다. 그 때문에, 호스트 컴퓨터(600)로부터의 지령에 의해 기판 처리 장치(100)에 모니터 웨이퍼의 투입 빈도의 변경 처리를 실행시킬 수 있다. 다른 실시형태로서, 런수의 카운트 설정값의 변경[런수 데이터(274)의 갱신]은, 호스트 컴퓨터(600)가 직접 지시하는 구성이어도 좋다.
또한, 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법은, 다음 프로세스의 예측값(예컨대, 예측 막두께값) 등에 대해서도 호스트 컴퓨터(600)측에서 관리할 수 있고, 모니터 웨이퍼의 투입 빈도의 변경 처리를 실행하는지 여부의 판단도 호스트 컴퓨터(600)측에서 행할 수 있다. 이 때문에, 예측 막두께값에서 어느 정도 벗어나 있는 경우에, 모니터 웨이퍼의 투입 빈도의 변경 처리를 실행시킬지 등의 조건에 대해서도, 호스트 컴퓨터(600)측에서 자유롭게 설정하여 관리할 수 있다.
상기 설명한 모니터 웨이퍼의 투입 빈도의 변경 처리의 자동화에 의해, 모니터 웨이퍼의 투입 빈도를 변경할지 여부 등의 판단을 사용자측에서 행하지 않아도 되기 때문에, 사용자에의 부담을 경감시킬 수 있다. 또한, 모니터 웨이퍼의 투입 빈도가 최적화되기 때문에, 모니터 웨이퍼에 드는 비용을 저감시킬 수 있다.
이러한 모니터 웨이퍼의 투입 빈도의 변경 처리는, 기판 처리 시스템(300)의 여러 가지 운용에 적용할 수 있다. 예컨대, 기판 처리 시스템(300)의 가동 직후나 부품 교환 등의 메인터넌스 직후에, 최적의 모니터 웨이퍼의 투입 빈도를 얻는 경우에 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 기판 처리 장치의 프로세스 처리로서, 성막 처리를 예를 들었지만, 본 발명은 이 점에 있어서 한정되지 않고, 산화 처리, 확산 처리 등에 적용하여도 좋다. 또한, 프로세스 처리의 결과로서 얻어지는 웨이퍼의 프로세스 데이터로서, 막두께 데이터를 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이 점에 있어서 한정되지 않고, 에칭 처리에 의해 웨이퍼 상에 형성된 소자의 미소 치수, 에칭 레이트, 이들 웨이퍼 면내 균일성 등의 프로세스 처리 후에 측정 가능한 데이터를 적용할 수 있다. 이 경우에는, 막두께 측정 장치(320) 대신에, 상기 프로세스 데이터 중의 적용되는 프로세스 데이터를 측정 가능한 측정 장치를 이용한다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 호스트 컴퓨터(600)가 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법을 실행하는 구성에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 이 점에 있어서 한정되지 않고, 예컨대 기판 처리 장치(100)의 제어부(200)가, 전술한 호스트 컴퓨터(600)의 역할을 수행하는 구성이어도 좋다.
또한, 상기 실시형태의 기판 처리 방법은, 전술한 실시형태의 기능을 실현하는 소프트웨어의 프로그램을 기억시킨 기억 매체 등의 매체를 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 또는 장치의 컴퓨터가 기억 매체 등의 매체에 기억된 프로그램을 판독하여 실행함으로써도, 본 발명이 달성될 수 있다.
이 경우, 기억 매체 등의 매체로부터 판독된 프로그램 자체가 전술한 실시형태의 기능을 실현하게 되고, 그 프로그램을 기억시킨 기억 매체 등의 매체는 본 발명을 구성하게 된다. 프로그램을 공급하기 위한 기억 매체 등의 매체로는, 예컨대, 플로피(등록상표) 디스크, 하드디스크, 광 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW, 자기 테이프, 비휘발성 메모리 카드, ROM 등을 들 수 있다. 또한, 매체에 대하여 프로그램을, 네트워크를 통해 다운로드하여 제공하는 것도 가능하다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시형태에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 물론이다. 당업자라면, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 분명하며, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
100 : 기판 처리 장치, 102 : 처리 용기, 126 : 웨이퍼 보트, 128 : 히터, 200 : 제어부, 210 : 중앙 처리 장치, 220 : 메모리, 230 : 표시 수단, 240 : 입출력 수단, 250 : 통신 수단, 260 : 각종 컨트롤러, 270 : 기억 수단, 272 : 처리 레시피 데이터, 274 : 런수 데이터, 300 : 기판 처리 시스템, 310 : 네트워크, 320 : 막두께 측정 장치, 400 : 제1 데이터 처리 장치 410 : 중앙 처리 장치, 420 : 메모리, 430 : 표시 수단, 440 : 입출력 수단, 450 : 통신 수단, 460 : 기억 수단, 462 : 처리 레시피 최적화 계산용 데이터, 500 : 제2 데이터 처리 장치, 510 : 중앙 처리 장치, 520 : 메모리, 530 : 표시 수단, 540 : 입출력 수단, 550 : 통신 수단, 560 : 기억 수단, 600 : 호스트 컴퓨터, 610 : 중앙 처리 장치, 620 : 메모리, 630 : 표시 수단, 640 : 입출력 수단, 650 : 통신 수단, 660 : 기억 수단, 662 : 막두께 조건 데이터, 664 : 처리 레시피 조건 데이터, 666 : 막두께 데이터, 668 : 런수 조건 데이터

Claims (7)

  1. 적어도 모니터 기판을 배치할 수 있는 기판 처리 장치의 작동을 제어하는 제어 장치로서,
    상기 제어 장치는 상기 기판 처리 장치에서 미리 실시된 상기 모니터 기판의 복수의 처리 결과에 기초하여, 다음에 처리되는 상기 모니터 기판의 처리 결과를 예측하는 데이터 처리부를 포함하고,
    상기 제어 장치는, 상기 기판 처리 장치에 의해 처리된 상기 모니터 기판의 처리 결과와 상기 데이터 처리부를 이용하여 얻은 예측 결과 사이의 편차에 기초하여, 상기 모니터 기판의 투입 빈도를 최적화하도록 상기 기판 처리 장치의 작동을 제어하는 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    상기 기판 처리 장치에 의해 처리된 상기 모니터 기판의 처리 결과와 예측 결과 사이의 편차가 제1 허용 범위 내인 경우에, 상기 모니터 기판의 투입 빈도를 제1 빈도가 되도록 상기 기판 처리 장치의 작동을 제어하고,
    상기 기판 처리 장치에 의해 처리된 상기 모니터 기판의 처리 결과와 예측 결과 사이의 편차가 제1 허용 범위를 초과하는 경우에, 상기 모니터 기판의 투입 빈도를 상기 제1 빈도보다 빈도가 높은 제2 빈도가 되도록 상기 기판 처리 장치의 작동을 제어하는 것인 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    상기 기판 처리 장치에 의해 처리된 상기 모니터 기판의 처리 결과와 예측 결과 사이의 편차가 제2 허용 범위 내인 경우에, 상기 모니터 기판의 투입 빈도를 제3 빈도가 되도록 상기 기판 처리 장치의 작동을 제어하고,
    상기 기판 처리 장치에 의해 처리된 상기 모니터 기판의 처리 결과와 예측 결과 사이의 편차가 상기 제2 허용 범위 밖이고, 또한, 상기 제2 허용 범위보다 허용 범위가 큰 제3 허용 범위 내인 경우에, 상기 모니터 기판의 투입 빈도를 상기 제3 빈도보다 빈도가 높은 제4 빈도가 되도록 상기 기판 처리 장치의 작동을 제어하며,
    상기 기판 처리 장치에 의해 처리된 상기 모니터 기판의 처리 결과와 예측 결과 사이의 편차가 상기 제3 허용 범위 밖인 경우에, 상기 모니터 기판의 투입 빈도를 상기 제4 빈도보다 빈도가 높은 제5 빈도가 되도록 상기 기판 처리 장치의 작동을 제어하는 것인 제어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 장치는 또한, 상기 기판 처리 장치에 의해 처리된 상기 모니터 기판의 처리 결과와 예측 결과 사이의 편차에 기초하여, 기판의 처리 레시피를 최적화하도록 상기 기판 처리 장치의 작동을 제어하는 것인 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    상기 기판 처리 장치에 의해 처리된 상기 모니터 기판의 처리 결과와 예측 결과 사이의 편차가 제4 허용 범위를 초과하는 경우에, 상기 처리 레시피를 최적화하도록 상기 기판 처리 장치의 작동을 제어하는 것인 제어 장치.
  6. 적어도 모니터 기판을 배치할 수 있고, 제어부를 갖는 기판 처리 장치로서,
    상기 제어부는 상기 기판 처리 장치에서 미리 실시된 상기 모니터 기판의 복수의 처리 결과에 기초하여, 다음에 처리되는 상기 모니터 기판의 처리 결과를 예측하는 데이터 처리부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 기판 처리 장치에 의해 처리된 상기 모니터 기판의 처리 결과와 상기 데이터 처리부를 이용하여 얻은 예측 결과 사이의 편차에 기초하여, 상기 모니터 기판의 투입 빈도를 최적화하도록 상기 기판 처리 장치의 작동을 제어하는 기판 처리 장치.
  7. 적어도 모니터 기판을 배치할 수 있는 기판 처리 장치와,
    상기 기판 처리 장치의 작동을 제어하는 제어 장치와,
    상기 기판 처리 장치에 의해 처리된 기판의 처리 결과를 측정하는 측정 장치와,
    상기 기판 처리 장치에서 미리 실시된 상기 모니터 기판의 복수의 처리 결과에 기초하여, 다음에 처리되는 상기 모니터 기판의 처리 결과를 예측하는 처리 결과 예측 장치가 네트워크를 통해 접속된 기판 처리 시스템으로서,
    상기 제어 장치는, 상기 기판 처리 장치에 의해 처리된 상기 모니터 기판의 상기 측정 장치를 이용하여 얻어진 처리 결과와, 상기 처리 결과 예측 장치를 이용하여 얻어진 예측 결과 사이의 편차에 기초하여, 상기 모니터 기판의 투입 빈도를 최적화하도록 상기 기판 처리 장치의 작동을 제어하는 기판 처리 시스템.
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