1308371 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種半導體處理裝置之控制方法，特別 是’有關於一種不必變更處理程序以高開工率可運用裝置 . 的半導體處理裝置之控制方法。 【先前技術】 蝕刻處理裝置等的半導體處理裝置之處理性能是隨著 Φ 反覆進行晶圓處理而經時性地變化。當進行該經時變化， 則如經由蝕刻處理所得到的晶圓面的加工形狀會變化，而 加工尺寸成爲從管理基準値偏離的狀態。亦即，發生過程 狀態的異常（過程異常）。 第9圖是表示說明發生過程異常的原因的圖式；第 9(a)圖是表示剛進行濕式清洗後的清淨狀態的處理腔（真空 處理容器的圖式；第9(b)圖是表示反覆晶圓處理而在處理 腔內壁面堆積有堆積物的狀態的圖式。在圖中，1是處理 鲁 腔；2是裝載被加工物的樣品的樣品裝載電極；3是晶圓等 的樣品；4是生成在處理腔內的電漿；5是堆積在處理腔內 - 壁的堆積物。 - 如第9(b)圖所示地，在反覆晶圓處理而使得堆積物堆 積在處理腔內壁面的狀態’經由該堆積物與生成在處理腔 內的電漿之互相作用使得電漿狀態有變化’而經由該電：漿 狀態的變化使得晶圓的加工形狀加工尺寸有變化。 該加工尺寸的變化是緩慢，但是，起因於該經時變化 -6- 1308371 (2) 的加工形狀的變化量是不久會超過容許範圍’而變成形成 於晶圓面的半導體元件的性能上成爲問題的大小。亦即’ 成爲發生上述過程異常。 第1 0圖是表示說明發生上述過程異常時的處理的說明 圖；第10(a)圖是表示發生過程異常時停止處理的例子的 圖式；第10(b)圖是表不發生過程異常時’變更下一晶圓 的處理程序的例子的圖式。 如第1 0(a)圖所示地，在發生過程異常時停止處理的 例子中，在完成晶圓處理時（或晶圓處理中）依據監測過程 的監測器的檢測資料來診斷處理結果是否正常（步驟S 1、 S2)。在處理結果爲異常時，則停止下一晶圚之處理（步驟 S6)，而在處理結果爲正常時，則進行下一晶圓之處理（步 驟S3)。以下，在每晶圓反覆繼續該動作（步驟S4，S5，S7) 〇 又，如第10(b)圖所示地，在發生過程異常時變更下 一晶圓的處理程序的例子中’在完成晶圓處理時（或晶圓 處理中），依據監測器的檢測資料來診斷處理結果是否正 常（步驟S 1，S 2)。在處理結果爲異常時，則控制下一晶圓 之處理程序（變更處理程序）而處理下一晶圓（步驟S6，S3)， 而在處理結果爲正常時，則不變更處理程序而仍進行下一 晶圓之處理（步驟s3)。以下’在每一晶圓反覆繼續該動作（ 步驟 S4，S5，S7)。 在發生過程異常時停止處理的方法[第l〇(a)圖]，是在 每當發現過程異常’則停止半導體處理裝置而施以清洗等 1308371 (3) 恢復措施。所以產生裝置開工率顯著降低的情形。爲了防止 該裝置開工率的降低而不得不緩和地設定判斷過程異常的 位準。 又，在發生過程異常時變更下一晶圓的處理程序的方 . 法[第10(b)圖]，是運用半導體處理裝置上有問題。亦即， % 處理程序是通常在設置半導體處理裝置的工廠內被承認的 事項，因此，欲變更上述處理程序有需要承認的情形。又， 半導體處理裝置與附屬於該裝置的處理程序是形成一體， φ 而未承認處理程序地變更的情形，通常，並無法將處理結果 的責任來責問上述半導體處理裝置的製造者。 【發明內容】 本發明是鑑於此些問題點而創作者，提供一種不必變 更控制過程的處理程序，以高開工率可運用的半導體處理 裝置之控制方法。 本發明是爲了解決上述課題而採用如下的手段。 ® 一種半導體處理裝置之控制方法，屬於具備：真空處 理容器，在該真空處理容器內生成電漿的電漿生成裝置， - 及將包含上述真空處理室內的電漿清洗的過程處理程序保 _ 持成一定並控制過程的過程控制裝置的半導體處理裝置之 過程控制方法，其特徵爲： 上述過程控制裝置是以配置於上述半導體處理裝置的 感測器所檢測的感測器資料爲基礎來檢測上述過程的異常 ，當檢測異常時，實行去除儲存在上述真空處理容器內的 堆積物的恢復步驟。 -8- 1308371 (4) 【實施方式】 以下，一面參照所附圖式一面說明本發明的實施形態。 ^ 如上所述地，半導體處理裝置之處理性能是隨著反覆進行 _ 晶圓處理而經時性地變化。當進行該經時變化，則晶圓面 t 的加工尺寸成爲從管理基準値偏離的狀態。亦即，發生處 理異常。 如上所述地，過程異常的原因，是堆積物堆積在處理 腔內部，該堆積物與電漿互相作用的結果，使得電漿中的 φ 自由基（活性反應種子）的平衡會變動，而該變動會影響到 加工形狀。 在處理晶圓時，通常以25枚或13枚晶圓構成一批次， 而以批次單位施行處理。此時，爲了防止上述堆積物的堆 積，則每當處理一批次的晶圓或是每當處理一枚晶圓需插 入清洗步驟。 清洗步驟是去除堆積在處理腔內的堆積物的步驟，若 該清洗步驟的頻度及該清洗所需的處理時間過久’則半導 ® 體處理裝置的開工率成爲降低之狀態。 然而，上述堆積物的堆積速度是雖爲些微，惟經時性 - 地變化。所以，若在每當處理上述一批次的晶圓或是每當 - 處理一枚晶圓，將所插入的清洗步驟的清洗時間設定成一 定，則徐徐地產生處理時間的過與不足。爲了避免該情形’ 而若稍過剩地設定清洗時間，則構成處理腔的零件會被電 漿切割使表面變粗糙’成爲引起發生異物或縮短零件壽命的 情形。所以成爲設定大致適當的清洗時間。這時候’雖& -9- 1308371 (5) 局部仍徐徐地附著堆積物，而隨著該附著’加工形狀是成 爲徐徐地變化。 因此，如上所述地，設定大約適當的清洗時間仍繼續 處理時，一面監測堆積物等所引起的過程異常一面進行晶 . 圓處理，在檢測過程異常的時機導入一倂去除所堆積的堆 積物的恢復步驟較方便。又，上述恢復步驟是並不一定能 全部成功，因此判斷是否可以恢復，而確認能恢復後，才成 爲需要進行下一晶圓的處理。 φ 第1圖是表示說明本發明的實施形態的半導體處理裝置 之控制方法的圖式。首先，將晶圓搬入至電漿處理裝置內 並施以所定處理（步驟S 1 0 1)。這時候，使用監測器來監測過 程狀態。監測過程狀態之際，作爲監測器例如使用分光器， 檢測電漿的發光光譜。又，使用探針等可檢測供給於電漿 處理裝置的電壓，電流，相位差等的電量。又，可使用測定 其他的電漿特性的感測器或是測定處理腔的溫度的感測器 等。之後’將上述感測器的檢測資料與標準性處理時的基 Φ 準範圍（容許範圍）比較，判斷過程是否正常。該判斷是在完 成晶圓處理後或處理中可進行。 . 又’作爲監測器，使用OCD(Optical CD)計測器而藉由 直接計測裝置的線幅等’可判斷有無過程異常（晶圓處理是 否適當）（步驟S102)。 在步驟2中，判斷過程狀態爲正常，則開始下一晶圓的 處理（步驟S 1 03)。 又’在步驟2中’判斷處理狀態爲異常，則進行至恢復 -10- 1308371 (6) 步驟。恢復步驟是去除堆積在處理腔內壁等的堆積物的清 洗步驟’在該步驟中使用適合於去除上述堆積物的處理氣 體。又’恢復步驟是並不是如批次間清洗地頻繁地進行者， 因此即使費較久時間’裝置的開工率是也不會那麼降低（步 驟 S 1 06)。 當完成恢復步驟，則以上述感測器資料等作爲基礎， 來判斷上述恢復（清洗處理）是否成功（步驟S i 07)。當被判斷 爲恢復失敗時，則停止半導體處理裝置的停止，將上述處 理裝置朝大氣開放來實行清掃等的維修。此時，若半導體 處理裝置在恢復失敗的狀態，則顯示於該裝置的顯示器， 或是經由通信網可通知至使用者（步驟S108，S109)。 判斷爲恢復成功時，則開始下一晶圓處理，以下，在 每一晶圓反覆繼續上述動作（步驟S103，S104，S105)。 第2圖是表示說明判斷有無過程異常的方法的圖式。第 2圖是表示藉由半導體處理裝置在晶圓面形成FET時，以處 理晶圓面之際所得到的發光光譜爲基礎所推測的閘電極的 加工尺寸的指標（·標記）（推測値）與實測値（X標記）的例子的 圖式。如圖所示地，指標與實測値能良好地一致，因此知實 際的加工尺寸藉由指標可容易地管理。第2圖的情形，作爲 加工尺寸的基準範圍（容許範圍）設定加工尺寸的相對値2至 5 ,該第2圖的情形，可知批次的最後晶圓的處理結果是容 許範圍極限。 如作爲感測器使用分光器的情形’在感測器數變成極 多時，將此些感測器的輸出資料與標準式處理時的基準範 -11 - 1308371 (7) 圍（容許範圍）分別比較成爲較困難。在此種情形，例如藉由 主成分分析來壓縮上述感測器資料並生成少數指標，亦即 生成主成分比數，而代替感測器資料使用所生成的主成分 劃線較理想。又，組合主成分比數也可製作與處理後的加 工尺寸相關的高指標。依照該方法，即使如分光器輸出 2〇〇〇波長分量的資料時，也可僅將數個指標與上述基準範 圍（容許値）相比較就可以。 第3圖是表示說明判定完成恢復步驟的清洗處理的方法 的圖式。在表示於第3圖的恢復步驟中，組合特性不相同的 兩種電漿清洗處理[表示於第3(a)圖的清洗1，及表示於第 3(b)圖的清洗2)並加以實行。 藉由依恢復步騾的電漿清洗，處理腔內壁的堆積物被 去除，則電漿中的自由基的狀態會徐徐地變化。所以，例如 上述的發光光譜也會徐徐地變化。藉由進行清洗，使得該 發光光譜的變化一直到成爲沒有或微少爲止，可判斷大部 分的堆積物被去除。 亦即，在判定完成依恢復步驟的清除處理之際，首先， 藉由感測器來檢測電漿發光的光譜，生成以所檢測的發光 光譜爲基礎生成主成分比數，而以該主成分比數爲基礎來 檢測清洗的進行程度，亦即檢測恢復的進行程度。主成分比 數在基準範圍內，且上述主成分比數的變動在所定値以下 時，則判斷完成清洗。在圖例的情形，完成清洗1之後，實 施與清洗1在清洗特性不相同的清洗2。 又，在進行事先設定清洗的一定時間之後，如藉由上述 1308371 (8) 感測器資料來確認其結果，若不充分則再重複上述清洗也 可以。 然而，在上述恢復步驟的電漿清洗中存有無法去除的 堆積物的情形。此種情形，雖重複進行上述恢復步驟’感 . 測器資料是在上述基準範圍外有不變化的狀況。在此種情 形，因無法恢復而停止清洗處理。 第4圖及第5圖是表示詳述上述恢復步驟的圖式；第4圖 是表示說明加熱不容易被清洗構件的例子的圖式。在第4圖 中，8是加熱器等的加熱手段，6是以電漿清洗處理難被去 除的處理腔1的下部壁部分，7是處理腔1的上部壁部分。上 述加熱手段8是配置在上述處理腔1的下部壁部分或裝載電 極2的側壁。又，在圖中與表示於第9圖的部分相同部分賦予 相同記號而省略其說明。 如第4圖所示地，藉由加熱器等加熱手段8—面加熱如 處理腔1的下部壁部分的以通常電漿清洗不容易清洗的構件 ，一面進行電漿清洗。加熱處理腔需費時，因此在通常之清 φ 洗事實上幾乎不可能進行此種加熱處理。針對於此，恢復步 驟是需費1至3小時左右的時間可以進行，而藉由加熱處理腔 - 有效率也可去除堆積物。又，代替上述加熱，也可進行冷 _ 卻。 第5圖是表示說明將電位供給於如處理腔1的下部壁部 分的不容易清洗的構件的例子的圖式。在圖中，9是將高頻 電力供給於不容易清洗的構件處理腔1的下部壁部分並將電 漿發生在上述構件近旁所需的電漿發生電極；10是將電力供 -13- 1308371 Ο) 給於上述電極9的電榮發生用闻頻電源。又，在圖中與表示 於第9圖及第1圖的相同部分賦予相同記號而省略其說明。 如第5圖所示地，藉由高頻電源10將高頻電壓施加於 配置在以通常電漿清洗不容易被清洗的構件近旁的電漿發 . 生電極9而進行電漿清洗。如此地，藉由將高頻電力供給 於不容易被清洗的構件近旁，而在上述構件近旁發生高頻 電漿。由此，有效率地可除去上述構件表面的堆積物。 恢復步驟是在將晶圓的處理期間中的過程處理程序保 持在一定的狀態下控制過程，同時每當以批次單位處理或 每當以晶圓單位處理晶圓，以施以通常電漿清洗的真空處 理裝置作爲前題，監測在此種真空處理裝置經時性地發生 的過程異常，而在檢測過程異常的時機所進行的清洗步驟 。利用該步驟，總括地可去除藉由通常的電漿清洗無法去 除的堆積物。 通常的電漿清洗是一般使用SF6 ’ 〇2 ’ Cl2氣體或此些 的混合氣體來生成電漿’由此去除堆積處理腔內壁等的堆 ® 積物。清洗時間因產量之關係’通常最久爲數十分鐘。針 對於此，上述恢復步驟是恢復處理腔的狀態的清洗步驟。 所以，使用與上述通常的電漿清洗不相同的方法施以清洗。 - 亦即，上述恢復步驟是下述（1)至（4)中任一作爲特徵的清洗 步驟。 (1)當在上述通常的電漿清洗中重複使用’爲使用在處 理腔內部的構件賦予損壞的氣體（例如氯氣）進行較久時間的 電漿清洗。 -14- 1308371 (10) (2) —面加熱或冷卻在整體處理腔或通常的電漿清洗不 容易清洗的一部分的構件一面進行電漿清洗。在處理腔的加 _ 熱或冷卻需費時之故，因而在通常的清洗無法作此種加熱處 _ 理。恢復步驟是可以費1至3小時左右的時間進行處理，而藉 . 由處理腔的加熱或冷卻就可有效率地去除堆積物（參照第4圖 )° (3) 在以通常的電漿清洗不容易被清洗的構件供給高頻 電力並進行電漿清洗。藉由在不容易被清洗的構件供給高 頻電力，使得高頻電漿發生上述構件的近旁。由此，有效 率地可去除上述構件表面的堆積物（參照第5圖）。 (4) 在以通常的電漿清洗不容易被清洗的構件（例如處 理腔1的下部壁部分）供給偏壓並進行電漿清洗。藉由在不 容易被清洗的構件供給偏壓，可將電漿中的離子拉入在上 述構件。由此，增大拉入在上述構件的離子能量而有效率 地可去除上述構件表面的堆積物。 (5) 上昇在以通常的電槳清洗不容易被清洗的構件近旁 · 的電漿密度並進行電發清洗。由此有效率地可去除上述構 件表面的堆積物。上述電漿密度是藉由控制形成在處理腔 - 內的磁場分布就可進行。例如在ECR電漿蝕刻裝置中控制 . ECR面成爲構件近旁的磁場分布。 又，在表示於上述第1圖的步驟1等中，若判定爲過程 異常時，則從上述複數恢復步驟中，選擇適合於該時的過 程的恢復步驟加以適用就可以。 第6圖是表示說明本發明的其他實施形態的圖式。在 -15- (11) 1308371 該例子中，在某特定晶圓的處理後判斷爲處理異常時’則 從等待完成該晶圓所屬的批次處理後移行至恢復步驟。 在上述實施形態中，判斷每一各晶圓有無過程異常’ ^ 而在發生過程異常時插入恢復步驟。所以，成爲在批次處 . 理中插入恢復步驟。 但是，通常一批次是被總括處理者，因此中斷批次處 理而插入恢復步驟，則晶圓的加工形狀成爲不連續地變化 。因此，在批次處理中；即使檢測過程異常，該批次處理 Φ 是繼續地實行，而在完成批次處理後實行恢復步驟才移行 至下一批次處理。 如第6圖所示地，首先，將晶圓搬入電漿處理裝置內 並施以所定處理（步驟S 201)。這時候，使用監測器來監測 過程狀態。監測處理狀態時，作爲監測器例如使用分光器 ，來檢測電漿的發光光譜。又，使用探針等可檢測供給於 電漿處理裝置的電壓，電流，相位差等的電氣量。又，可 使用測定其他的電槳特性的感測器或測定處理腔的溫度的 Φ 感測器等。之後，將上述感測器的檢測資料與標準式處理 時的基準範圍（容許範圍）相比較，來判斷過程是否正常。 - 該判斷是在完成晶圓處理後或處理中可進行（步驟S202)。 . 在步驟202中，過程狀態被判斷爲正常時，則開始下 一晶圓的處理（步驟S203)。又，在步驟202中，若過程狀態 被判斷爲異常時，則將判斷結果儲存在記憶體等。這時候 不必中斷處理而移行至下一晶圓的處理步驟的步驟203。 以下一直到一批次分量的處理完成上述動作爲止反覆繼續 -16 - 1308371 (12) 每一晶圓（步驟 S204，S205，S206)。 完成一批次分量的處理之後，判斷在該一批次分量的 處理中是否發生過程異常（步驟S207)，而發生過程異常時 ，則實行上述恢復步驟。當完成恢復步驟，則以上述感測 器資料等爲基準，判斷上述恢復（清洗處理）是否成功。被 判斷爲恢復失敗時’則停止半導體處理裝置的運轉，朝大 氣開放上述處理裝置並實行清掃等維修。這時候，半導體 處理裝置處在恢復失敗的狀態，會顯示在該裝置的顯示器 φ ，或經由通信網路而可通知至使用者（步驟S208，S209， S210，S21 1) ° 在步驟2 0 7中判斷爲恢復成功時，則開始下一批次的 處理’以下，每一批次地反覆繼續上述動作（步驟S21 2至 S 2 1 7)。又，恢復步驟S 2 0 8 ’判斷恢復是否成功的步驟 S209，是與在第1圖所說明的恢復步驟S1〇6，判斷恢復是 否成功的步驟S107同樣之故，因而省略詳細說明。 第7圖及第8圖是表示說明本發明的另一實施形態的圖 φ 式。在該例子中，趨勢預測在下一批次的處理中是否發生 過程異常’若被預測發生過程異常時，則實行恢復步驟。 _ 在該例子中，在批次處理中或處理後，從監測處理狀 態的分光器等的監測器資料，每一晶圓地演算判斷有無過 程異常所需的指標。該指標是可當成例如代表性的感測器 資料’加工感測器資料的主成分劃線等的資料。之後，使 用上述指標’趨勢預測在下一批次的處理中是否發生過程 異常’趨勢預測結果，若預測爲發生過程異常時，則實行 -17- 1308371 (13) 恢復步驟而在恢復成功時，則開始下一批次的處理。另一 方面，在恢復失敗時，則停止裝置，並發生須維修的警告 〇 如第7圖所示地，首先，將晶圓搬入至電漿處理裝置 內並施以所定處理（步驟S301)。這時候，使用分光器等的監 測器來監測過程狀態。之後，從上述分光器等的監測器資 料，每一晶圓地演算判斷有無過程異常的指標。又，使用 探針等可檢測供給於電漿處理裝置的電壓，電流，相位差等 的電氣量。又，可使用測定其他的電漿特性的感測器或是 測定處理腔的溫度的感測器等。之後，將上述感測器的檢 測資料或是以檢測資料爲基礎所算出的指標，與標準性處理 時的基準範圍（容許範圍）比較，判斷過程是否正常。該判斷 是在完成晶圓處理後或處理中可進行（步驟S3 02)。 在步驟3 02中，過程狀態被判斷爲爲正常時，則開始下 一晶圓的處理（步驟S3 03)。又，在步驟302中，若過程狀態 被判斷爲異常，則將判斷結果儲存在記憶體等。這時候不 必中斷處理而移行至下一晶圓的處理步驟的步驟303。以 下一直到一批次分量的處理完成上述動作爲止反覆繼續每 一晶圓（步驟 S304，S305，S306)。 之後，以上述感測器的檢測資料爲基礎所算出的指標 爲基礎，趨勢預測在下一批次的處理中是否發生過程異常 (步驟S3 07)。趨勢預測的結果，在預測爲發生過程異常時 ，則實行恢復步驟（步驟S 3 0 8，S 3 09)，而在預測爲未發生 處理異常時，則開始下一批次的處理（步驟S 3 1 3至S 3 1 8 )。 -18- 1308371 (14) 當完成恢復步驟S 3 0 9 ’則判斷是否恢復成功，被判斷爲恢 復失敗時，則停止半導體處理裝置的運轉，朝大氣開放上 述處理裝置並實行清掃等維修。這時候，半導體處理裝置 在恢復失敗的狀態，會顯示在該裝置的顯示器，或經由通信 . 網路而可通知至使用者（步驟S310，S311，S312)。 依照該方法，在移行至批次處理以前判斷是否發生過程 異常之故，因而在過程異常之狀態下可避免晶圓處理被繼 續進行。 φ 第8圖是表示說明趨勢預測之例子的圖式。第8(a)圖是 表示標繪屬於某特定批次X的各該晶圓（晶圓號碼1至15)與 該晶圓的處理結果（加工尺寸的相對値）的圖式；第8(b)圖是 表示標繪屬於上述批次X的下一處理的批次X+1的各該晶圓（ 晶圓號碼1至15)與該晶圓的處理結果（加工尺寸的相對値）的 圖式。在此，批次X的指標平均値爲3.5 ;而批次X+1的指標 的平均値爲4.2。 該例的情形，在從批次X的處理移行至批次X+ 1的處理 β 之際，批次內的指標的平均値上昇+〇·7。因此，在下一批次 Χ + 2的處理中，批次內的指標平均値是可推測成爲4.9°這 - 時候，假定批次內的上述相對値的分布是與批次X + 1的分布 - 同等，則如第8(c)圖所示地，在批次x+ 1的各晶圓的指標加 上0.7之數値成爲批次X + 2的預測値。在第8(c)圖的例子中’ 從批次X + 2的第5枚的晶圓’上述指標的預測値超過基準範 圍。所以在開始批次X + 2的處理以前就實施恢復步驟。 在以上的說明中’恢復步驟是以施行清洗處理作爲前題 -19- (15) 1308371 加以說明。然而，藉由半導體處理裝置或是該處理裝置的 處理過程，可施以其他的處理。例如，蝕刻矽（Si)的擋片 (dummy wafer)而可將矽堆積在處理腔的內壁等。又，蝕刻 裝載鋁（A1)等材料的擋片而可將鋁堆積在處理腔的內壁等。 藉由此些處理，可將處理腔內初期化成爲因應於處理過程的 適當狀態。 (發明之效果） 如上所述地依照本發明，提供一種不必變更控制過程 的處理程序，以高開工率可運用裝置的半導體處理裝置之 控制方法。 【圖式簡單說明】 第1圖是表示說明本發明的實施形態的半導體處理裝 置之控制方法的圖式。
第2圖是表示說明判斷有無過程異常的方法的圖式。 第3圖是表示說明判定完成恢復步驟的清洗處理的方 法的圖式。 第4圖是表示說明恢復步驟的詳細的圖式。 第5圖是表示說明恢復步驟的詳細的圖式。 第6圖是表示說明其他實施形態的圖式。 第7圖是表示說明另一實施形態的圖式。 第8圖是表示說明趨勢預測的圖式。 第9圖是表示說明發生過程異常的原因的圖式。 20- 1308371 (16) 第1 〇圖是表示說明發明過程異常時的處理的圖式。 [符號說明] ' 1 :處理腔 > 2 :樣品裝載電極 3 :樣品（晶圓） 4 :電漿 5 :堆積物 φ 6 :處理腔的堆積物不容易去除的部分 7 :恢復步驟的堆積物容易去除的部分 8 =加熱手段 9 :電漿發生電極 1 0 :尚頻電源 -21 -