KR20190077233A - 기판 처리 방법 - Google Patents

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KR20190077233A
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 복수의 처리 용기의 컨디션의 차이를 허용 범위로 하여 복수의 처리 용기에서 제품 기판의 처리의 균일성을 도모하는 것을 목적으로 한다.
기판 처리 장치에 포함되는 복수의 처리 용기에서 동일한 처리 조건으로 제1 테스트용 기판을 처리했을 때에 각 처리 용기에 있어서 입출력한 센서 데이터로부터 생성한 센서 데이터의 추정 모델을 기억한 기억부를 참조하여, 센서 데이터의 센서 이상(理想)값으로부터의 어긋남이 허용 범위가 되도록, 각 처리 용기의 장치 파라미터를 조정하는 조정 단계와, 반송처인 처리 용기를 사전에 지정하지 않고 제품 기판을 복수의 처리 용기에 연속해서 반송하는 반송 단계와, 제품 기판이 어느 하나의 처리 용기에 반송되면, 조정된 어느 하나의 처리 용기의 장치 파라미터에 기초하여, 제품 기판이 반송된 처리 용기에 있어서 입출력하는 센서 데이터를 조정하면서 제품 기판을 처리하는 처리 단계를 갖는 기판 처리 방법이 제공된다.

Description

기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 기판 처리 방법에 관한 것이다.
레시피에 기초하여 웨이퍼 처리를 행하고, 웨이퍼 처리의 결과(예컨대 CD값 등)의 기대값으로부터의 어긋남을 다음 웨이퍼 또는 다음 로트에서 피드 포워드 및 피드백 제어하는 것이 행해지고 있다. 예컨대, 복수의 처리 용기를 갖는 기판 처리 시스템에서는, 각 처리 용기에 있어서 내부의 컨디션이 상이하다. 이 때문에, 특허문헌 1에는, 제품 웨이퍼의 처리 전후로 계측기로 제품 웨이퍼의 특성을 계측하고, 계측값과 목표값의 차이를 조정하기 위해서, 목표값과의 차이를 처리 레시피의 설정값에 반영하면서 피드 포워드 및 피드백 제어를 행하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 동일한 처리 레시피를 이용하여 상이한 처리 용기에서 처리를 행하는 경우, 미리 정해진 처리를 실시하기 위한 각 공정이 미리 프로그램화되어 프로세스 조건이 파라미터화되어 있는 제품용 처리 레시피를 갖고, 조정용 처리 레시피에 기초하여 조정용 제품 기판에 대해 미리 정해진 처리를 실시했을 때의 조정용 처리 결과에 기초하여 각 처리 용기마다의 파라미터의 보정을 하기 위한 조정용 파라미터를 기억하는 것이 개시되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2011-3712호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2005-333075호 공보
그러나, 처리 레시피에 기초하여 웨이퍼 처리를 행할 때, 처리 용기의 경시 변화에 의해 내부의 컨디션에 있어서 처리 용기 사이의 성능차가 생겨 버린다. 이 상황하에서는, 처리 완료 웨이퍼의 개체차에 따른 레시피 파라미터 또는 조정용 파라미터의 보정만으로는, 처리 용기 사이의 성능차로 인해, 웨이퍼 처리의 결과가 기대대로 되지 않는 경우가 있다.
예컨대, 동일 로트에 포함되는 복수 매의 웨이퍼에 대해 로트 단위로 균일한 처리 결과를 얻는 것이 요망되고 있는 바, 클러스터형의 기판 처리 시스템에서는, 로트 내의 복수 매의 웨이퍼가 어떤 처리 용기에서 처리되는지를 지정할 수 없다. 따라서, 동일 로트의 복수 매의 웨이퍼에 대해, 상이한 처리 용기에서 처리 레시피에 기초하여 동일한 웨이퍼 처리가 행해지면, 처리 용기의 개체차나 경시 열화 정도의 차이에 의해 반송된 처리 용기에 따라 웨이퍼 처리의 결과에 변동이 발생하기 쉬워, 웨이퍼 처리의 결과가 기대대로 되지 않는 경우가 있다.
상기 과제에 대해, 일 측면에서는, 본 발명은 복수의 처리 용기의 컨디션의 차이를 허용 범위로 하여 복수의 처리 용기에 있어서의 제품 기판의 처리의 균일성을 도모하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 하나의 양태에 의하면, 기판을 처리하는 복수의 처리 용기를 갖는 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법으로서, 상기 복수의 처리 용기에서 동일한 처리 조건으로 제1 테스트용 기판을 처리했을 때에 각 처리 용기에 있어서 입력 또는 출력한 센서 데이터로부터 생성한 센서 데이터의 추정 모델을 기억한 기억부를 참조하여, 상기 입력 또는 출력한 센서 데이터의 센서 이상(理想)값으로부터의 어긋남이 허용 범위가 되도록, 각 처리 용기의 장치 파라미터를 조정하는 조정 단계와, 반송처인 처리 용기를 사전에 지정하지 않고 제품 기판을 복수의 처리 용기에 연속해서 반송하는 반송 단계와, 상기 반송 단계에서 상기 제품 기판이 어느 하나의 처리 용기에 반송되면, 상기 조정 단계에서 조정된, 상기 어느 하나의 처리 용기의 장치 파라미터에 기초하여, 상기 제품 기판이 반송된 처리 용기에 있어서 입력 또는 출력하는 센서 데이터를 조정하여, 상기 제품 기판을 처리하는 기판 처리 방법이 제공된다.
하나의 측면에 의하면, 복수의 처리 용기의 컨디션의 차이를 허용 범위로 하여 복수의 처리 용기에 있어서의 제품 기판의 처리의 균일성을 도모할 수 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시형태에 따른 처리 유닛의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 장치 파라미터 조정 처리의 일례를 도시한 흐름도이다.
도 4는 일 실시형태에 따른 센서 데이터의 추정 모델의 테이블의 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시형태에 따른 장치 파라미터의 조정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시형태에 따른 기판 처리의 일례를 도시한 흐름도이다.
도 7은 일 실시형태에 따른 센서 데이터의 처리 유닛, 센서마다의 성능 조정 결과의 일례를 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시형태의 변형예에 따른 장치 파라미터 조정 처리의 일례를 도시한 흐름도이다.
도 9는 일 실시형태의 변형예에 따른 장치 파라미터의 조정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 한편, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복된 설명을 생략한다.
[기판 처리 장치]
먼저, 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치(300)에 대해, 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1은 기판 처리 장치(300)의 일례를 도시한 수평 단면도이다. 기판 처리 장치(300)는, 4개의 처리 유닛(CA, CB, CC, CD)을 갖는 멀티 챔버 타입의 진공 처리 시스템이다. 이들은, 평면 형상이 칠각형을 이루는 진공 반송실(301)의 4개의 벽부에 각각 게이트 밸브(G)를 통해 접속되어 있다. 진공 반송실(301) 내는, 진공 펌프에 의해 배기되어 미리 정해진 진공도로 유지된다.
본 실시형태에서는, 기판 처리 장치(300)는, 반송처인 처리 유닛을 사전에 지정하지 않고, 제품 기판의 일례인 복수의 제품 웨이퍼(W)를, 처리 유닛(CA∼CD)을 병렬적으로 사용하여 어느 하나의 처리 유닛에 연속해서 반송하는 「OR 반송」을 행한다. 그리고, 제품 웨이퍼(W)를 반송한 복수의 처리 유닛에 있어서 동일한 처리 조건으로 에칭, 성막, 애싱 등의 미리 정해진 처리를 행한다.
진공 반송실(301)의 다른 3개의 벽부에는 3개의 로드록실(302)이 게이트 밸브(G1)를 통해 접속되어 있다. 로드록실(302)을 사이에 두고 진공 반송실(301)의 반대측에는 대기 반송실(303)이 설치되어 있다. 3개의 로드록실(302)은, 게이트 밸브(G2)를 통해 대기 반송실(303)에 접속되어 있다. 로드록실(302)은, 대기 반송실(303)과 진공 반송실(301) 사이에서 웨이퍼를 반송할 때에, 대기압과 진공 사이에서 압력을 제어하는 것이다.
대기 반송실(303)의 로드록실(302)이 부착된 벽부와는 반대측의 벽부에는 웨이퍼를 수용하는 캐리어(FOUP 등)(C)를 부착하는 3개의 캐리어 부착 포트(305)가 설치되어 있다. 또한, 대기 반송실(303)의 측벽에는, 웨이퍼의 얼라인먼트를 행하는 얼라인먼트 챔버(304)가 설치되어 있다. 대기 반송실(303) 내에는 청정 공기의 다운플로우가 형성되도록 되어 있다.
진공 반송실(301) 내에는, 반송 기구(306)가 설치되어 있다. 반송 기구(306)는, 처리 유닛(CA∼CD), 로드록실(302)에 대해 웨이퍼를 반송한다. 반송 기구(306)는, 독립적으로 이동 가능한 2개의 반송 아암(307a, 307b)을 갖는다.
대기 반송실(303) 내에는, 반송 기구(308)가 설치되어 있다. 반송 기구(308)는, 캐리어(C), 로드록실(302), 얼라인먼트 챔버(304)에 대해 웨이퍼를 반송하도록 되어 있다.
기판 처리 장치(300)는 전체 제어부(5)를 갖는다. 전체 제어부(5)는, 제어부(1∼4)에 접속되고, 제어부(1∼4)와 제휴하여 기판 처리 장치(300)의 각 구성 부품을 제어한다. 기판 처리 장치(300)의 각 구성 부품으로서는, 진공 반송실(301)의 배기 기구, 가스 공급 기구 및 반송 기구(306), 로드록실(302)의 배기 기구 및 가스 공급 기구, 대기 반송실(303)의 반송 기구(308), 게이트 밸브(G, G1, G2)의 구동계 등을 들 수 있다.
제어부(1)는, 처리 유닛(CA)에 접속되어, 처리 유닛(CA)의 각 구성 부품을 제어한다. 제어부(2)는, 처리 유닛(CB)에 접속되어, 처리 유닛(CB)의 각 구성 부품을 제어한다. 제어부(3)는, 처리 유닛(CC)에 접속되어, 처리 유닛(CC)의 각 구성 부품을 제어한다. 제어부(4)는, 처리 유닛(CD)에 접속되어, 처리 유닛(CD)의 각 구성 부품을 제어한다.
전체 제어부(5)는, CPU(컴퓨터)와, 입력 장치(키보드, 마우스 등), 출력 장치(프린터 등), 표시 장치(디스플레이 등), 기억 장치(기억 매체)를 갖는다. 전체 제어부(5)는, 예컨대, 기억 장치에 내장된 기억 매체, 또는 기억 장치에 세트된 기억 매체에 기억된 처리 레시피에 기초하여, 기판 처리 장치(300)에, 미리 정해진 동작을 실행시킨다. 한편, 전체 제어부(5)는, 각 처리 유닛의 제어부(1∼4)의 상위의 제어부여도 좋다.
다음으로, 이상과 같이 구성되는 기판 처리 장치(300)의 동작에 대해 설명한다. 이하의 처리 동작은 전체 제어부(5)의 CPU가 처리 레시피에 설정된 순서에 기초하여 실행한다. 먼저, 반송 기구(308)에 의해 대기 반송실(303)에 접속된 캐리어(C)로부터 웨이퍼를 취출하고, 얼라인먼트 챔버(304)를 경유한 후에, 어느 하나의 로드록실(302)의 게이트 밸브(G2)를 개방하여 그 웨이퍼를 그 로드록실(302) 내에 반입한다. 게이트 밸브(G2)를 폐쇄한 후, 로드록실(302) 내를 진공 배기한다.
그 로드록실(302)이, 미리 정해진 진공도가 된 시점에서 게이트 밸브(G1)를 개방하고, 반송 기구(306)의 반송 아암(307a, 307b) 중 어느 하나에 의해 로드록실(302)로부터 웨이퍼를 취출한다.
그리고, 전체 제어부(5)는, 취출한 웨이퍼를, 반송처인 처리 유닛을 사전에 지정하지 않고, 웨이퍼를 처리 유닛(CA∼CD) 중 비어 있는 처리 유닛에 연속해서 OR 반송한다. 이에 의해, 기판 처리 장치(300)는, 복수의 처리 유닛에 복수의 웨이퍼를 반송하고, 동일 조건으로 동일 처리를 동시 병행적으로 행한다.
OR 반송에 의해 반송처인 처리 유닛(CA∼CD)이 결정되면, 그 처리 유닛의 게이트 밸브(G)를 개방하고, 반송 기구(306)의 어느 하나의 반송 아암이 유지하는 웨이퍼를 그 처리 유닛에 반입하며, 빈 반송 아암을 진공 반송실(301)로 복귀시킨다. 이와 함께, 게이트 밸브(G)를 폐쇄하고, 처리 유닛에 있어서 미리 정해진 처리를 행한다.
웨이퍼의 미리 정해진 처리가 종료된 후, 그 처리 유닛의 게이트 밸브(G)를 개방하고, 반송 기구(306)의 반송 아암(307a, 307b) 중 어느 하나에 의해, 그 안의 웨이퍼를 반출한다. 그리고, 어느 하나의 로드록실(302)의 게이트 밸브(G1)를 개방하고, 반송 아암 상의 웨이퍼를 그 로드록실(302) 내에 반입한다. 그리고, 그 로드록실(302) 내를 대기로 복귀시키고, 게이트 밸브(G2)를 개방하며, 반송 기구(308)로 로드록실(302) 내의 웨이퍼를 캐리어(C)로 복귀시킨다. 이상과 같은 처리를, 복수의 웨이퍼에 대해 동시 병행적으로 행함으로써 미리 정해진 매수의 웨이퍼의 처리가 완료된다.
[처리 유닛]
다음으로 처리 유닛(CA∼CD)의 구성에 대해, 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2는 일 실시형태에 따른 처리 유닛의 일례를 도시한 도면이다. 본 실시형태에서는, 처리 유닛(CA∼CD) 및 제어부(1∼4)의 구성은 동일하기 때문에, 처리 유닛(CA) 및 제어부(1)의 구성 및 동작을 설명하고, 다른 처리 유닛(CB∼CD) 및 제어부(2∼4)의 구성 및 동작에 대한 설명을 생략한다. 또한 처리 유닛의 일례로서 용량 결합형의 플라즈마 에칭 장치를 들어 설명한다.
처리 유닛(CA)의 일례인 플라즈마 에칭 장치는, 예컨대 표면이 알루마이트 처리(양극 산화 처리)된 알루미늄으로 이루어지는 원통형의 처리 용기(10)를 갖는다. 처리 용기(10)는, 접지되어 있다.
처리 용기(10)의 내부에는 배치대(20)가 설치되어 있다. 배치대(20)는, 예컨대 알루미늄 또는 티탄의 베이스를 갖는다. 배치대(20)의 베이스 상에는 정전 척(21)이 설치되어 있다. 정전 척(21)은 도전막으로 이루어지는 흡착 전극(22)을 절연 시트 사이에 끼워 넣은 것이며, 흡착 전극(22)에는 직류 전원(14)으로부터 직류 전압이 인가되고, 이에 의해 발생하는 쿨롱의 힘에 의해 웨이퍼(W)를 정전 척(21) 상에 흡착 유지한다. 정전 척(21)의 외주부 상이며 웨이퍼(W)의 주연부(周緣部)에는, 에칭의 면내 균일성을 높이기 위해서, 예컨대 실리콘으로 구성된 포커스 링(23)이 배치되어 있다.
배치대(20)에는, 플라즈마를 여기하기 위한 고주파 전원(12)이 정합기(11)를 통해 접속되어 있다. 배치대(20)에는, 웨이퍼에 플라즈마 중의 이온을 인입하기 위한 제2 고주파 전원이 정합기를 통해 접속되어도 좋다. 예컨대, 고주파 전원(12)은, 처리 용기(10) 내에서 플라즈마를 생성하기 위해서 적합한 주파수, 예컨대 60 ㎒의 고주파 전력을 배치대(20)에 인가한다. 한편, 제2 고주파 전원은, 웨이퍼에 플라즈마 중의 이온을 인입하는 데 적합한 주파수, 예컨대 13.56 ㎒의 고주파 전력을 배치대(20)에 인가해도 좋다. 이와 같이 하여 배치대(20)는, 웨이퍼를 배치하고, 하부 전극으로서의 기능을 갖는다.
처리 용기(10)의 천장부에는, 링형의 절연 부재(40)의 내주측에서, 천장부를 폐색하도록 가스 샤워 헤드(25)가 접지 전위의 상부 전극으로서 설치되어 있다. 이에 의해, 고주파 전원(12)으로부터의 고주파 전력이 배치대(20)와 가스 샤워 헤드(25) 사이에 용량적으로 인가된다.
가스 샤워 헤드(25)에는, 가스 확산실(50)과 가스 공급관(28)과 그 선단의 복수의 가스 통기 구멍(55)이 형성되어 있다. 가스 공급원(15)은, MFC(16)(매스플로우 컨트롤러)에 의해 일정 유량의 처리 가스를, 가스 공급 배관(45)을 통해 가스 샤워 헤드(25) 내에 공급한다. 가스는, 가스 확산실(50)에서 확산되고, 가스 공급관(28)을 지나 복수의 가스 통기 구멍(55)으로부터 처리 용기(10) 내에 도입된다.
처리 용기(10)의 바닥부에는, 배기구를 형성하는 배기관(60)이 설치되고, 배기관(60)은 배기 장치(61)에 접속되어 있다. 배기 장치(61)는, 터보 분자 펌프나 드라이 펌프 등의 진공 펌프로 구성되고, 처리 용기(10) 내의 처리 공간을 미리 정해진 진공도까지 감압하며, 처리 용기(10) 내의 가스를 배기구로 유도하여, 배기한다. 진공 펌프의 배기 방향 상류측에는, 자동 압력 제어(APC: Adaptive Pressure Control) 밸브가 설치되고, 배기 경로의 컨덕턴스를 자동 조절함으로써, 처리 용기(10) 내의 압력을 조절한다. 예컨대, 플라즈마 에칭 장치에서는, 프로세스 시에, MFC(16)에 의해 일정 유량의 처리 가스를 처리 용기(10) 내에 공급하면서, APC 밸브에 의해 배기 경로의 컨덕턴스를 조절하여, 원하는 프로세스 압력으로 제어한다.
정전 척(21)의 베이스에는, 냉매 유로(24)가 형성되어 있다. 칠러 유닛으로부터 출력되는 미리 정해진 온도의 냉매가 베이스에 형성된 냉매 유로(24)를 순환함으로써, 웨이퍼(W)의 온도를 미리 정해진 온도로 제어할 수 있다. 한편, 정전 척(21)에 히터를 매설하고, 히터에 교류 전원으로부터 교류 전압을 인가함으로써 웨이퍼(W)의 온도를 미리 정해진 온도로 조정해도 좋다. 또한, 정전 척(21)의 상면과 웨이퍼(W)의 이면 사이에 전열 가스를 공급함으로써 웨이퍼(W)의 온도를 원하는 온도로 조정해도 좋다.
배치대(20)는, 승강 기구(13)에 의해 승강한다. 이에 의해, 배치대(20)와 가스 샤워 헤드(25) 사이의 갭(G)을 프로세스에 따라 조정할 수 있다.
제어부(1)는, 도시하지 않은 CPU, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory)을 갖고, RAM 등에 기억된 처리 레시피에 설정된 순서에 따라, 웨이퍼(W)에 에칭 처리를 제어한다. 또한, 제어부(1)는, 처리 유닛(CA)의 장치 파라미터를 관리하여, 처리 유닛 내의 각 구성 부품에의 입출력 데이터(입출력 신호)를 제어한다.
이러한 구성의 처리 유닛에 있어서 에칭 등의 미리 정해진 처리를 행할 때에는, 먼저, 승강 기구(13)를 승강시켜, 배치대(20)와 가스 샤워 헤드(25) 사이의 갭(G)을 프로세스에 따라 조정한다.
다음으로, 처리 유닛의 게이트 밸브(G)를 개방하고, 반송 기구(306)의 반송 아암(307a, 307b) 중 어느 하나가 개구(62)로부터 처리 유닛(CA) 내에 진입하여, 처리 유닛에 웨이퍼(W)를 반입한다.
웨이퍼(W)는, 정전 척(21)의 상방에서 도시하지 않은 푸셔 핀에 의해 유지되고, 푸셔 핀이 강하함으로써 정전 척(21) 상에 배치된다. 게이트 밸브(G)는, 웨이퍼(W)를 반입 후에 폐쇄된다. 처리 용기(10) 내의 압력은, 배기 장치(61)에 의해 설정값으로 감압된다. 가스가 가스 샤워 헤드(25)로부터 샤워형으로 처리 용기(10) 내에 도입된다. 미리 정해진 고주파 전력이 배치대(20)에 인가된다. 또한, 정전 척(21)의 흡착 전극(22)에는 직류 전원(14)으로부터 직류 전압이 인가된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)는 정전 척(21) 상에 정전 흡착된다.
도입된 가스는, 고주파 전력에 의해 플라즈마화하고, 상기 플라즈마에 의해 웨이퍼(W)에 에칭 등의 미리 정해진 처리가 행해진다. 플라즈마 에칭 종료 후, 웨이퍼(W)는, 반송 아암(307a, 307b) 중 어느 하나에 유지되어, 처리 용기(10)의 외부로 반출된다. 처리 유닛(CA∼CD)에 있어서 미리 정해진 처리가 병행하여 반복해서 행해짐으로써 연속해서 웨이퍼(W)가 처리된다.
제어부(1)는, 처리 유닛(CA)의 입출력 데이터를 장치 파라미터의 설정에 기초하여 제어한다. 장치 파라미터는, 고주파 전력의 제어 기기, 압력 제어 기기, 가스 제어 기기, 온도 제어 기기, 직류 전압 제어 기기, 위치 제어 기기 중 적어도 하나의 제어 기기의 파라미터이다.
고주파 전력의 제어 기기의 일례로서는, 고주파 전원(12) 및 정합기(11)를 들 수 있다. 압력 제어 기기의 일례로서는, 배기 장치(61)(예컨대 APC)를 들 수 있다. 가스 제어 기기의 일례로서는, MFC(16)를 들 수 있다. 온도 제어 기기의 일례로서는, 칠러 유닛, 히터 및 전열 가스 공급 기구를 들 수 있다.
직류 전압 제어 기기의 일례로서는, 직류 전원(46)을 들 수 있다. 위치 제어 기기의 일례로서는, 승강 기구(13)를 들 수 있다. 한편, 포커스 링(23)을 승강 가능한 승강 기구가 설치되어 있는 경우에는, 상기 승강 기구는 위치 제어 기기의 일례가 된다.
장치 파라미터는, 처리 유닛마다 갖고 있는 처리 유닛 내의 구성 부품의 파라미터이고, 제어부(1)는, 장치 파라미터의 설정값을 조정한다. 이에 의해, 처리 유닛마다의 성능의 차이나 경시 열화를 장치 파라미터의 조정에 의해 흡수할 수 있다. 이에 의해, 사용자는 처리 레시피의 설정을 변경할 필요가 없어져, 사용자의 부담이 저감된다.
예컨대, 처리 유닛(CA∼CD)은, 처리 유닛마다 처리 시간이나 투입 파워가 상이하기 때문에, 처리 용기(10) 내의 경시 변화 정도가 처리 유닛마다 달라진다. 또한, 애당초 처리 유닛마다의 기기의 개체차가 있기 때문에, 처리 유닛(CA∼CD)의 내부의 컨디션은 상이하다.
한편, OR 반송에서는, 복수의 처리 유닛을 병행하여 사용하기 때문에, 내부의 컨디션이 상이한 반송처인 처리 유닛에 있어서 동일한 처리 조건으로 행하는 웨이퍼 처리의 결과가 거의 동일한 특성이 되도록 하는 것이 중요하다.
그래서, 전체 제어부(5)는, 제어부(1∼4)와 제휴하여, 복수의 처리 유닛(CA∼CD)에서 동일한 처리 조건으로 제1 더미 웨이퍼를 처리했을 때에 각 처리 유닛에 있어서 입출력한 센서 데이터로부터 생성한, 센서 데이터의 추정 모델을 메모리에 기억한다. 그리고, 전체 제어부(5)는, 기억한 센서 데이터의 추정 모델을 참조하여, 각 처리 유닛의 센서 데이터의 센서 이상값으로부터의 어긋남이 허용 범위가 되도록, 각 처리 유닛의 장치 파라미터를 조정한다. 한편, 센서 데이터의 추정 모델은, 전체 제어부(5) 내의 메모리(기억부)에 기억되어도 좋고, 전체 제어부(5)에 접속되는 클라우드 컴퓨터 내의 기억 장치에 기억되어도 좋다.
그리고, 전체 제어부(5)는, 조정한 장치 파라미터와 처리 레시피에 의해, 제품 웨이퍼(W)에 미리 정해진 처리를 실행한다. 즉, 전체 제어부(5)는, 제품 웨이퍼(W)가 반송된 어느 하나의 처리 유닛에 있어서, 상기 어느 하나의 처리 유닛용의 장치 파라미터에 기초하여 입력 또는 출력하는 센서 데이터를 조정하면서, 처리 레시피의 순서에 따라 제품 웨이퍼(W)를 처리한다. 이에 의하면, 반송처인 처리 유닛을 사전에 지정하지 않고 제품 웨이퍼(W)가 복수의 처리 유닛에 연속해서 반송되는 OR 반송에 있어서도, 처리 유닛마다의 장치 파라미터에 의해 입출력 데이터를 조정할 수 있다. 이 때문에, 제품 웨이퍼(W)가 어떤 처리 유닛에 반송되어도, 처리 유닛마다의 성능차에 관계없이, 제품 웨이퍼(W)에의 미리 정해진 처리의 실행 결과가 허용 범위 내에 들어가도록 제어할 수 있다.
센서 데이터에는, 각 처리 유닛에 배치된 각 센서에 의해 검출되고, 제어부(1∼4)가 입력하는 데이터가 포함된다. 또한, 센서 데이터에는, 제어부(1∼4)가 입출력하는 데이터로서, 광학적 데이터, 전기적 데이터, 물리적 데이터 중 적어도 어느 하나가 포함된다.
광학적 데이터의 일례로서는, 발광 강도의 데이터를 들 수 있다. 예컨대, 처리 용기(10)에는, 석영창(64)을 통해 처리 용기(10) 내의 플라즈마 중의 각 파장의 발광 강도를 측정 가능한 발광 센서(72)가 부착되어 있다. 발광 센서(72)가 검출한 플라즈마 중의 각 파장의 발광 강도의 데이터는, 제어부(1)의 메모리(기억부)에 축적된다.
전기적 데이터의 일례로서는, 고주파 전원(12)이 출력하는 고주파 전력, Vpp 전압, Vdc 전압, 정합기의 제어 데이터 등을 들 수 있다.
물리적 데이터의 일례로서는, 온도 센서(70)가 검출하는 온도 데이터, 및 압력 센서(71)가 검출하는 압력 데이터, MFC(16)가 제어하는 가스 유량을 들 수 있다. 또한, 물리적 데이터의 다른 예로서는, 승강 기구(13)에 의해 조정하는 배치대(20)의 높이 데이터[갭(G)의 제어 데이터] 등을 들 수 있다.
[장치 파라미터 조정 처리]
다음으로 일 실시형태에 따른 장치 파라미터 조정 처리의 일례에 대해, 장치 파라미터 조정 처리의 일례를 도시한 도 3의 흐름도를 참조하면서 설명한다. 본 처리는, 미리 정해진 간격으로 반복해서 행해진다. 미리 정해진 간격으로서는, 예컨대 1주일에 1회 등, 정기적으로 행하는 것이 바람직하지만, 이것에 한하지 않고, 부정기적으로 복수 회 행해져도 좋다. 본 처리는 제어부(1∼4) 또는 전체 제어부(5)에 의해 실행된다. 본 실시형태에서는, 전체 제어부(5)에 의해 실행되는 예를 들어 설명한다.
본 처리가 개시되면, 전체 제어부(5)는, 제1 더미 웨이퍼를 반입했는지를 판정한다(단계 S10). 전체 제어부(5)는, 제1 더미 웨이퍼를 반입하고 있지 않다고 판정한 경우, 본 처리를 종료한다. 한편, 전체 제어부(5)는, 제1 더미 웨이퍼를 반입했다고 판정한 경우, 제1 더미 웨이퍼를 반입한 처리 유닛의 센서로부터 센서 데이터를 취득한다(단계 S12). 한편, 본 실시형태에 있어서의 제1 더미 웨이퍼는, 복수의 처리 유닛에서 동일한 처리 조건으로 처리하는 제1 테스트용 기판의 일례이다.
다음으로, 전체 제어부(5)는, 취득한 센서 데이터와 측정 시각과 센서 종류와 처리 유닛명을 메모리 내의 테이블에 기억한다(단계 S14). 다음으로, 전체 제어부(5)는, 취득한 센서 데이터와 센서 이상값의 차분(Δ)을 산출한다(단계 S16). 다음으로, 전체 제어부(5)는, 차분(Δ)에 따라 장치 파라미터를 조정하고(단계 S18), 본 처리를 종료한다.
본 처리를 미리 정해진 간격으로 반복해서 행한 결과, 메모리(기억부)의 테이블에 기억된 정보의 일례를 도 4에 도시하고, 센서 데이터의 추정 모델의 일례를 도 5에 도시한다. 테이블에는, 측정 시각, 센서 데이터, 센서 종류, 처리 유닛명의 각 정보가 기억되어 있다. 센서 종류의 A, B는, 예컨대, 처리 유닛(CA)의 온도 센서(70) 및 처리 유닛(CB)의 온도 센서(70)와 같이 센서마다 기억되고, 센서 데이터에는 각 처리 유닛(CA, CB)의 온도 센서(70)가 검출한 온도 데이터가 기억되어 있는 예가 나타나 있다. 처리 유닛명에는, 온도 센서(70)나 압력 센서(71)가 설치된 처리 유닛명이 기억된다. 측정 시각에는, 센서가 측정한 시각을 설정해도 좋고, 센서 데이터를 취득한 시각 또는 센서 데이터를 기억한 시각을 설정해도 좋다.
도 4에 도시된 테이블의 센서 데이터의 추정 모델의 정보를 그래프화한 것이, 도 5이다. 도 5에 도시된 바와 같이 센서 종류마다의 센서 특성의 시간적 추이의 모델(센서 데이터의 추정 모델)을 나타내는 그래프가 생성된다. 도 4 및 도 5의 예에서는, 처리 유닛(CA) 및 처리 유닛(CB)에 있어서, 센서(A) 및 센서(B)가 검출한 센서 데이터(측정값)의 시간적 추이로부터, 센서(A)에 있어서의 센서 데이터의 추정 모델 및 센서(B)에 있어서의 센서 데이터의 추정 모델이 생성된다.
단, 도 5의 그래프는 일례이고, 처리 유닛(CA, CB)에 한하지 않는다. 예컨대, 제1 더미 웨이퍼를 다른 처리 유닛(CC, CD)에 반입하고, 동일 조건 및 동일 순서로 제품 웨이퍼(W)에 미리 정해진 처리를 행했을 때의 센서 데이터로부터, 추정 그래프를 생성해도 좋다.
생성한 추정 그래프에서는, 센서 이상값에 대해, 각 센서(A, B)의 측정값과의 차분이 산출된다. 예컨대, 센서(A)에 대해, 측정값(A1, A2, A3, A4)의 각각과 센서 이상값의 차분(Δ1, Δ3, Δ5, Δ7)이 산출된다. 또한, 센서(B)에 대해, 측정값(B1, B2, B3, B4)의 각각과 센서 이상값의 차분(Δ2, Δ4, Δ6, Δ8)이 산출된다. 산출된 차분(Δ1∼Δ8)은, 각 센서로부터의 측정값이, 기대하는 이상값으로부터 얼마만큼 떨어져 있는지를 나타낸다.
예컨대, 처리 유닛이나 각 구성 부품이 신품일 때에 센서(A, B)의 장치 파라미터가 「100」으로 설정되고, 이때에 센서(A, B)의 센서 데이터가 「100」을 출력하고 있었다고 하자. 이때, 센서 데이터의 측정값은, 센서 이상값에 일치한다.
그리고, 처리 유닛의 사용 시간과 함께 처리 유닛 자체 및 처리 유닛 내의 각 구성 부품의 열화에 따라, 장치 파라미터가 「100」일 때에 센서(A, B)의 센서 데이터가 「99」를 출력하도록 되었다고 하자. 이 경우에, 장치 파라미터를 「101」로 조정하면, 센서(A, B)의 센서 데이터가 「100」을 출력할 수 있다고 하자. 이와 같이 하여, 처리 레시피의 설정을 변경시키지 않고, 장치 파라미터의 설정값을 처리 유닛이나 각 구성 부품의 열화에 따라 조정한다.
이와 같이 하여 조정된 장치 파라미터와 처리 레시피를 이용한 제품 웨이퍼(W)의 에칭 등의 기판 처리 방법에 대해 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 6은 본 실시형태에 따른 기판 처리의 일례를 도시한 흐름도이다. 이하에서는, 제어부(1)가 본 처리를 실행하는 예를 들어 설명하지만, 이것에 한하지 않고, 제어부(1∼4)의 각각이 병행하여 본 기판 처리를 실행한다. 또한, 본 처리는, 전체 제어부(5)가 실행해도 좋다.
본 처리가 개시되면, 먼저, 제어부(1)는, 제품 웨이퍼(W)가 반입되었는지를 판정한다(단계 S20). 제어부(1)는, 제품 웨이퍼(W)가 반입되어 있지 않다고 판정하면, 본 처리를 종료한다. 한편, 제어부(1)는, 제품 웨이퍼(W)가 반입되어 있다고 판정하면, 처리 레시피 및 조정된 장치 파라미터에 기초하여, 처리 유닛에 있어서의 제품 웨이퍼(W)에의 미리 정해진 처리를 제어하고(단계 S22), 본 처리를 종료한다.
처리 레시피의 설정값을 제품 웨이퍼(W)의 개체차에 따라 보정하는 것만으로는, 처리 유닛 사이의 성능차나 열화 정도의 차이에 의해, 제품 웨이퍼(W)의 처리 결과가 기대대로의 정밀도가 되지 않는 경우가 있다.
이에 대해, 본 실시형태에 의하면, 조정 후의 장치 파라미터를 이용하여, 각 센서에의 입출력 데이터가 제어된다. 예컨대, 고주파 전원(12)으로부터 출력하는 고주파 전력을, 장치 파라미터의 설정값의 조정에 의해, 고주파 전력의 이상값의 허용 범위로 제어할 수 있다. 그 외의 처리 유닛마다 배치된 각 구성 부품에의 입출력 데이터에 대해서도, 마찬가지로, 각각의 이상값의 허용 범위로 제어할 수 있다.
이에 의해, 제품 웨이퍼(W)가 복수의 처리 유닛 중 어느 하나에 OR 반송되었을 때에, 조정된 장치 파라미터에 따라 각 센서나 제어 기기에의 입출력 데이터를 센서 이상값으로부터 허용 범위의 값으로 할 수 있다. 이 결과, 어느 처리 유닛에 반송되어도 처리 유닛 등의 성능의 변동을 장치 파라미터의 설정값의 조정으로 흡수하여, 각 처리 유닛에 있어서의 제품 웨이퍼(W)의 처리를 거의 변동 없이 실행할 수 있다. 또한, 처리 레시피를 변경하지 않고 장치 파라미터만을 조정하기 때문에, 사용자가 처리 레시피를 변경하는 부담을 없앨 수 있다.
도 7은 본 실시형태에 따른 센서 데이터의 처리 유닛 및 센서마다의 성능 조정 결과의 일례를 도시한다. 도 7의 (a)는 종래와 같이 장치 파라미터를 조정하지 않고 처리 유닛에서 미리 정해진 처리를 실행한 경우의, 처리 유닛(CA, CB)마다의 센서(A∼E)의 센서 데이터가 취하는 범위의 일례를 도시한다. 도 7의 (b)는 본 실시형태와 같이 장치 파라미터를 조정한 경우의, 처리 유닛(CA, CB)마다의 센서(A∼E)의 센서 데이터가 취하는 범위의 일례를 도시한다. 본 예에서는, 처리 유닛(CA, CB)의 어느 것에도 센서(A∼E)가 배치되어 있으나, 처리 유닛(CA, CB)에 배치되는 센서는 전부 동일하지 않아도 좋다.
이에 의하면, 센서(A∼E)의 측정값에 따라 장치 파라미터를 조정함으로써, 센서(A∼E)의 변동을 흡수하여, 복수의 처리 유닛의 특성을 일치시킬 수 있다. 단, 장치 파라미터에 의한 조정은, 이것에 한정되지 않고, 모든 처리 유닛(CA∼CD) 및 모든 센서의 장치 파라미터를 조정함으로써, 모든 처리 유닛의 특성을 일치시킬 수 있다. 이에 의해, OR 반송에 있어서, 어느 처리 유닛에 제품 웨이퍼(W)가 반송된 경우라도, 각 처리 유닛의 장치 파라미터에 의해 입출력 데이터를 조정함으로써, 복수의 처리 유닛(CA∼CD)의 컨디션의 차이를 허용 범위로 하여 복수의 처리 유닛(CA∼CD)에 있어서의 제품 웨이퍼(W)의 처리의 균일성을 도모할 수 있다.
[장치 파라미터 조정 처리]
다음으로, 본 실시형태의 변형예에 따른 장치 파라미터 조정 처리의 일례에 대해, 장치 파라미터 조정 처리의 변형예의 일례를 도시한 도 8의 흐름도를 참조하면서 설명한다. 본 처리는, 어느 타이밍에 행해도 좋다. 본 처리는 제어부(1∼4) 또는 전체 제어부(5)에 의해 실행된다. 본 실시형태에서는, 전체 제어부(5)에 의해 실행되는 예를 들어 설명한다.
본 처리가 개시되면, 전체 제어부(5)는, 제품 웨이퍼(W)를 반입하기 직전의 제2 더미 웨이퍼를 반입했는지를 판정한다(단계 S30). 전체 제어부(5)는, 제품 웨이퍼(W)를 반입하기 직전의 제2 더미 웨이퍼를 반입하고 있지 않다고 판정한 경우, 본 처리를 종료한다. 한편, 전체 제어부(5)는, 제품 웨이퍼(W)를 반입하기 직전의 제2 더미 웨이퍼를 반입했다고 판정한 경우, 상기 제2 더미 웨이퍼를 반입한 처리 유닛의 센서로부터 센서 데이터를 취득한다(단계 S32). 한편, 제2 더미 웨이퍼는, 복수의 처리 유닛에서 동일한 처리 조건으로 처리하는 제2 테스트용 기판의 일례이다.
다음으로, 전체 제어부(5)는, 센서 데이터의 추정 모델의 테이블을 참조하여, 취득한 센서 데이터와 센서 이상값의 차분(Δ)을 산출한다(단계 S34). 예컨대, 도 9의 측정값(A1 및 A5)으로부터 구한 센서 데이터의 추정 모델을 참조하여, 취득한 센서 데이터가 측정값이 아닌 a1∼a12의 예측값 중 어느 하나였던 경우, 취득한 센서 데이터에 대응하는 a1∼a12 중 어느 하나의 예측값과 센서 이상값의 차분(Δ)이 산출된다.
다음으로, 전체 제어부(5)는, 차분(Δ)에 따라 장치 파라미터를 조정하고(단계 S36), 본 처리를 종료한다. 이에 의해, 제2 더미 웨이퍼를 이용하여 제품 웨이퍼(W)의 처리 직전에 측정한 센서 데이터와 센서 이상값의 차분을 구하고, 차분의 추정값으로부터 장치 파라미터를 조정할 수 있다. 한편, 이때의 차분은, 실측값이 아니라, 추정값이다. 본 변형예에 있어서도, 도 6에 도시된 기판 처리 방법으로 제품 웨이퍼(W)에 미리 정해진 처리가 실행된다.
이상, 본 변형예에 의하면, 복수의 처리 유닛에서 동일한 처리 조건으로 제2 더미 웨이퍼를 처리했을 때에 각 처리 유닛에 있어서 입력 또는 출력한 센서 데이터와 각 처리 유닛의 센서 데이터의 추정 모델로부터 각 처리 유닛의 장치 파라미터를 조정한다. 특히, 본 변형예에서는, 상기 실시형태의 제1 더미 웨이퍼의 처리에서 얻어진 실측값(측정값)의 센서 데이터의 추정 모델의 직선 데이터에 대해, 취득한 센서 데이터가 측정값이 아니라 그 동안의 예측값이었던 경우에도 센서 데이터와 센서 이상값의 차분을 추정할 수 있고, 차분의 추정값으로부터 장치 파라미터를 리얼타임으로 조정할 수 있다.
이에 의해, 제품 웨이퍼(W)가 복수의 처리 유닛 중 어느 하나에 OR 반송되었을 때에, 조정된 장치 파라미터에 따라 각 센서의 입출력 데이터를 센서 이상값으로부터 허용 범위로 할 수 있다. 이 결과, 어느 처리 유닛에 반송되었을 때에 있어서도, 처리 유닛 및 구성 부품의 성능의 변동을 장치 파라미터의 조정으로 흡수하여, 각 처리 유닛에 있어서의 제품 웨이퍼(W)의 처리의 결과에 변동을 방지하여, 처리의 균일화를 도모할 수 있다. 또한, 처리 레시피를 변경하지 않고 장치 파라미터만을 조정하기 때문에, 사용자가 처리 레시피를 변경하는 부담을 없앨 수 있다.
한편, 도 8의 변형예에 따른 장치 파라미터 조정 처리는, 제품 웨이퍼(W)를 복수의 처리 유닛에 연속해서 반송하기 직전에, 제2 더미 웨이퍼를 처리하여, 각 처리 유닛의 장치 파라미터를 조정하였다. 그러나, 변형예에 따른 장치 파라미터 조정 처리의 제2 더미 웨이퍼는, 제품 웨이퍼(W)를 복수의 처리 유닛에 연속해서 반송하기 직전의 더미 웨이퍼에 한하지 않는다. 예컨대, 제2 더미 웨이퍼는, 제품 웨이퍼(W)를 복수의 처리 유닛에 연속해서 반송하기 직전으로부터 미리 정해진 매수 전(예컨대, 수매 전)의 더미 웨이퍼여도 좋다.
또한, 본 실시형태 및 본 변형예에 따른 장치 파라미터 조정 처리는, 기판 처리 장치(300)의 기동 후의 제품 웨이퍼(W)의 처리 개시 시, 각 처리 유닛의 메인터넌스 후의 제품 웨이퍼(W)의 처리 개시 시, 각 처리 유닛에 있어서 미리 정해진 매수의 제품 웨이퍼(W)를 처리한 후 또는 각 처리 유닛에 있어서 미리 정해진 시간 제품 웨이퍼(W)를 처리한 후 중 적어도 어느 하나의 타이밍에 실행해도 좋다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시형태 및 변형예에 따른 기판 처리 방법에 의하면, 복수의 처리 용기의 컨디션의 차이를 허용 범위로 하여 복수의 처리 용기에 있어서의 제품 기판의 처리의 균일성을 도모할 수 있다.
이상, 기판 처리 방법을 상기 실시형태에 의해 설명하였으나, 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 여러 가지 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는, Capacitively Coupled Plasma(CCP), Inductively Coupled Plasma(ICP), Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR), Helicon Wave Plasma(HWP)의 어느 타입에서도 적용 가능하다.
본 명세서에서는, 제품 기판의 일례로서 제품 웨이퍼를 들어 설명하였다. 그러나, 제품 기판은, 이것에 한하지 않고, LCD(Liquid Crystal Display), FPD(Flat Panel Display)에 이용되는 각종 기판, CD 기판, 프린트 기판 등이어도 좋다.
1∼4: 제어부 5: 전체 제어부
10: 처리 용기 11: 정합기
12: 고주파 전원 13: 승강 기구
14: 직류 전원 15: 가스 공급원
16: MFC 20: 배치대
21: 정전 척 22: 흡착 전극
23: 포커스 링 24: 냉매 유로
25: 가스 샤워 헤드 61: 배기 장치
64: 석영창 72: 발광 센서
300: 기판 처리 장치 CA, CB, CC, CD: 처리 유닛

Claims (6)

  1. 기판을 처리하는 복수의 처리 용기를 갖는 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 복수의 처리 용기에서 동일한 처리 조건으로 제1 테스트용 기판을 처리했을 때에 각 처리 용기에 있어서 입력 또는 출력한 센서 데이터로부터 생성한 센서 데이터의 추정 모델을 기억한 기억부를 참조하여, 상기 입력 또는 출력한 센서 데이터의 센서 이상(理想)값으로부터의 어긋남이 허용 범위가 되도록, 각 처리 용기의 장치 파라미터를 조정하는 조정 단계와,
    반송처인 처리 용기를 사전에 지정하지 않고 제품 기판을 복수의 처리 용기에 연속해서 반송하는 반송 단계와,
    상기 반송 단계에서 상기 제품 기판이 어느 하나의 처리 용기에 반송되면, 상기 조정 단계에서 조정된, 상기 어느 하나의 처리 용기의 장치 파라미터에 기초하여, 상기 제품 기판이 반송된 처리 용기에 있어서 입력 또는 출력하는 센서 데이터를 조정하여, 상기 제품 기판을 처리하는 처리 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조정 단계는,
    상기 복수의 처리 용기에서 동일한 처리 조건으로 제2 테스트용 기판을 처리했을 때에 각 처리 용기에 있어서 입력 또는 출력한 센서 데이터와, 상기 각 처리 용기의 센서 데이터의 추정 모델로부터 각 처리 용기의 장치 파라미터를 조정하는 기판 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 센서 데이터는, 각 처리 용기에 있어서 입력 또는 출력한 광학적 데이터, 전기적 데이터, 물리적 데이터 중 적어도 어느 하나인 것인 기판 처리 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치 파라미터는, 고주파 전력의 제어 기기, 압력 제어 기기, 가스 제어 기기, 온도 제어 기기, 직류 전압 제어 기기, 위치 제어 기기 중 적어도 하나의 제어 기기의 파라미터인 것인 기판 처리 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조정 단계는,
    상기 기판 처리 장치의 기동 후의 제품 기판의 처리 개시 시, 각 처리 용기의 메인터넌스 후의 제품 기판의 처리 개시 시, 각 처리 용기에 있어서 미리 정해진 매수의 제품 기판을 처리한 후 또는 각 처리 용기에 있어서 미리 정해진 시간 제품 기판을 처리한 후 중 적어도 어느 하나의 타이밍에 실행되는 것인 기판 처리 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 조정 단계는,
    상기 제품 기판이 어느 하나의 처리 용기에 반송되기 직전에, 상기 복수의 처리 용기에서 동일한 처리 조건으로 제2 테스트용 기판을 처리하여, 각 처리 용기의 장치 파라미터를 조정하는 것인 기판 처리 방법.
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