TWI485769B - Plasma processing device and plasma processing method - Google Patents

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Description

電漿處理裝置及電漿處理方法
本發明係關於電漿處理裝置及電漿處理方法，尤其係關於可抑制因伴隨著電漿處理的進行所發生的製程性能的變動所造成的影響的電漿處理裝置及電漿處理方法。
電漿處理裝置係例如對真空處理室內導入蝕刻氣體，在減壓下生成電漿，使藉由該電漿所生成的自由基或離子，在作為被處理物的晶圓表面起反應而進行電漿蝕刻的電漿蝕刻裝置已為人所知。
在如上所示之電漿處理裝置中，伴隨著元件微細化，即使以相同製造條件(以下稱為配方(recipe))進行處理，亦因各種外部干擾而難以每次都獲得所希望的處理性能(以下稱為製程性能)。
因此，為解決該情形，採用一種可抑制因外部干擾所造成的影響的Advanced Process Control技術(以下稱為APC)。APC係指通常將以預先設定的配方所處理的電漿處理，以反饋控制或前饋控制動態地補正配方來進行處理的方法。
尤其，按每個處理單位，例如每個晶圓或每個批量，補正作為處理條件的配方，將欲抑制製程性能變動的控制方法亦稱為運轉(以下稱為Run-to-Run)控制。其中，配方存在有屬於處理條件項目的複數項目(以下稱為參數) ，列舉如高頻電力、氣體流量、壓力、處理時間等，在利用Run-to-Run控制予以補正的參數係成為該等之中之1個以上的參數。
例如，在電漿蝕刻裝置中，通常係根據配方所設定的處理條件來進行電漿蝕刻的處理。但是，因對電漿蝕刻室之內壁的附著物或電漿蝕刻室內的零件的消耗情況等發生變化，製程性能的結果(若為電漿蝕刻裝置的情形，為蝕刻率或加工尺寸等)會有發生經時性變動的情形。為了減低、防止如上所示之經時性變動，適用按每個處理單位補正配方的Run-to-Run控制。
以Run-to-Run控制而言，在專利文獻1中係揭示：根據依據對收容在真空處理室內的試料施行處理的電漿處理裝置、監視處理中的製程量的感測器、及加工處理結果推定模型的推定結果而生成最適配方計算模型的配方，來控制電漿處理。
此外，在專利文獻2中揭示一種半導體處理裝置，其係具備有：監視處理半導體晶圓之半導體處理裝置的處理狀態的感測器；輸入藉由前述半導體處理裝置所處理的半導體晶圓的處理結果的測定值的處理結果輸入手段；根據前述感測器所取得的感測器資料及前述測定值，以前述感測器資料為說明變數，生成預測處理結果的模型式的模型式生成部；根據前述模型式及前述感測器資料來預測處理結果的處理結果預測部；及將前述所預測的處理結果與預先設定的設定值作比較，而以補正其偏差的方式來控制前 述半導體處理裝置的處理條件的處理條件控制部。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2003-017471號公報
〔專利文獻2〕日本特開2003-068717號公報
一般而言，Run-to-Run控制係若製程性能結果不在所希望的值時，以使其接近目標值的方式發揮功能。該方法係由與製程性能結果具相關的製程監視值、與預先由製程性能結果所決定的製程監視值的目標值的差分，來算出對象配方的參數的補正量，適用以下次處理所補正的配方來執行電漿處理。但是，一般而言，在配方參數的值係存在有可補正的上限值、下限值。
在Run-to-Run控制中，若以具有超過既定範圍的參數的特定配方執行電漿處理時，會有對製程性能結果造成不良影響的情形。例如，在電漿蝕刻處理中，若欲以施加至晶圓的高頻偏壓電力控制蝕刻深度時，若使高頻偏壓電力過於大於預定值時，會有發生對遮罩材造成損傷，加工形狀未成為所希望形狀等弊害的情形。
另一方面，上述參數的控制範圍不僅有製程性能上的制約，還有硬體的制約。例如，若為控制氣體流量的質量流量控制器，各個全標度(full scale，最大流量)的約5 ~100%的範圍即成為控制範圍。因此，並無法控制成超過該範圍的氣體流量。
基於如上所示之情形，在Run-to-Run控制中，在配方的補正量設置上限及下限而在該範圍外並不進行控制。接著，通常，若配方的補正量在範圍外時，即設為控制錯誤而停止電漿處理。但是，該電漿處理停止係使電漿處理裝置的運轉率大幅降低，因此圖求可減低、抑制電漿處理停止的Run-to-Run控制。
本發明係鑑於如上所示之課題所研創者，提供一種可藉由不會使裝置運轉率降低而可得安定的製程性能結果的Run-to-Run控制來進行電漿處理的電漿處理裝置及電漿處理方法。
本發明係一種電漿處理裝置，其特徵為具備有：進行電漿處理的電漿處理室；監視前述電漿處理室內的狀態的製程監視器；控制構成電漿處理條件的參數的致動器；使用藉由前述製程監視器所被監視的製程監視值與前述製程監視器的目標值的偏差、及預先取得的製程監視值與作為前述參數的操作變數的相關關係，來算出前述操作變數的補正量的N+1個補正量計算單元；及在第N個操作變數的接下來追加優先度高的操作變數的N個操作變數追加單元，第N個操作變數追加單元係若利用藉由第N+1個補正量計算單元所算出的補正量，前述第N+1個操作變數未 超過界限值時，將藉由前述第N+1個補正量計算單元所算出的補正量設為第N+1個操作變數的補正量。
此外，本發明係一種電漿處理方法，其係使用具備有：進行電漿處理的電漿處理室；監視前述電漿處理室內的狀態的製程監視器；及控制構成電漿處理條件的參數的致動器的電漿處理裝置，藉由Run-to-Run控制來對試料進行電漿處理的電漿處理方法，其特徵為具備有：使用藉由前述製程監視器所被監視的製程監視值與前述製程監視器的目標值的偏差、及預先取得的製程監視值與作為前述參數的操作變數的相關關係，來算出前述操作變數的補正量的N+1個補正量計算單元；及在第N個操作變數的接下來追加優先度高的操作變數的N個操作變數追加單元，藉由第N個操作變數追加單元，利用藉由第N+1個補正量計算單元所算出的補正量，前述第N+1個操作變數未超過界限值時，將藉由前述第N+1個補正量計算單元所算出的補正量設為第N+1個操作變數的補正量來進行Run-to-Run控制。
本發明由於具備有以上構成，因此可藉由不會使裝置運轉率降低而可得安定的製程性能結果的Run-to-Run控制來進行電漿處理。
以用以實施本發明之最佳形態而言，一面參照圖示，一面在以下說明進行在電漿蝕刻裝置的Run-to-Run控制的形態。
電漿蝕刻處理的製程係依矽材的蝕刻、絕緣材的蝕刻等之被蝕刻材而存在有各種製程。在本實施例中，係以氮化矽膜的蝕刻為例加以說明。
在第2圖中顯示氮化矽膜的蝕刻的簡單例。氮化矽膜的蝕刻製程係以遮罩材101為遮罩來將氮化矽膜100進行蝕刻的製程。此外，以用以將氮化矽膜進行蝕刻的氣體而言，例如有使用表1所示之氟化甲基氣體(CH3 F氣體)與氧氣(O2 氣體)的混合氣體的製程。其中，以評估蝕刻性能之好壞的指標而言，列舉有屬於蝕刻深度102或加工尺寸103的CD(critical dimension)等。在電漿蝕刻裝置中，被搬入至電漿蝕刻處理室的試料被蝕刻成所希望的CD值及蝕刻深度的形狀，必須按每個電漿蝕刻處理來安定地取得所希望的蝕刻率及CD值。
在電漿處理裝置中係使用作為處理條件的配方來進行 電漿處理，而非侷限於電漿蝕刻裝置。此外，配方通常係由複數參數所構成。若為電漿蝕刻裝置，例如表1所示之氣體流量、處理壓力、電漿生成用電力、高頻偏壓電力、處理時間等即成為參數。
通常在電漿處理裝置中，按每個處理工程適用1個配方。亦即，若所處理的晶圓的規格相同，則每次適用相同的配方，來進行電漿處理。
但是，例如在電漿蝕刻裝置中，因作為試料的晶圓與蝕刻用氣體的反應生成物對電漿處理室內壁的沈積、電漿處理室內的零件的溫度變化、電漿處理室內的零件的消耗，電漿處理室內的環境隨同晶圓的處理枚數一起改變。近年來，伴隨著半導體裝置的微細化，電漿處理條件的裕度(margin)變小，上述電漿處理室內的環境變動對電漿處理結果造成不少影響。該電漿處理室內的環境變動並非侷限於電漿蝕刻裝置，可謂為與電漿處理裝置全體同樣。
第3圖係在第2圖中所示氮化矽膜的蝕刻製程中，按每個晶圓處理以時間序列標繪作為表示蝕刻結果好壞之指標之一的蝕刻深度102的值的圖。在第3圖中，在每次使晶圓的處理枚數增加時，在作為25枚晶圓的集合的批量內，蝕刻深度102朝向以批量內的變動200所示方向及以批量間的變動201所示方向變動。
此係電漿蝕刻處理室內的環境的經時性變動對蝕刻結果造成影響之例。其中，之所以批量內的變動200按每個批量處理予以重置係基於在批量處理開始前，例如進行電 漿清洗等前處理而以一定程度來重置電漿蝕刻處理室的環境之故。
批量內的變動200及批量間的變動201由於亦會有使成為半導體裝置不良的特性異常發生、或誘發後工程中的處理異常的情形，因此為不可避免的課題。
因此，適用並非以預先設定的配方將批量內的晶圓全部持續進行電漿處理，而是一面監視電漿處理狀態，一面按每個晶圓將配方動態地補正的Run-to-Run控制。
在本實施例中，說明若配方的補正量在控制範圍外時，並非設為控制錯誤而停止電漿處理，而是可進行可得安定製程性能結果的Run-to-Run控制的電漿處理裝置。
第1圖係顯示本發明之實施形態之具有Run-to-Run控制系統的電漿處理裝置的概要圖。
電漿處理裝置係具備有：將被載置於試料台315之作為試料的晶圓301進行電漿處理的電漿處理室300；控制構成配方之各個參數的致動器302；監視電漿處理室300內之狀態的製程監視器303；及對被搬入至電漿處理室300內的晶圓301進行用以進行藉由Run-to-Run控制所為之電漿處理的控制的控制裝置308。
致動器302係具有：控制供給至電漿處理室300內之氣體的流量的質量流量控制器(未圖示)；對電漿處理室300內供給電漿生成用高頻電力的電漿生成用電源(未圖示)；對試料台315供給高頻偏壓電力的高頻偏壓電源(未圖示)；及控制電漿處理室300內之壓力的壓力控制用 閥(未圖示)。
以製程監視器303而言，有例如檢測由上述質量流量控制器被供給至電漿處理室300內的氣體的流量的監視器、檢測為了生成電漿而被供給至電漿處理室300內的高頻電力的進行波及反射波的檢測器等。此外，解析在電漿處理室300內所生成的電漿的發光頻譜的發光分光監視器(Optical Emission Spectroscopy：OES)、分析在電漿處理室300內所生成的電漿的電漿粒子的質量的4極質量分析裝置(Quadrupole Mass Spectrometry：QMS)等亦包含在製程監視器303中。
電漿蝕刻處理對象的晶圓301係藉由搬送手段(未圖示)而由晶圓卡匣304被搬入至電漿處理室300內，在電漿處理室300內使用被稱為配方的電漿處理條件來執行電漿蝕刻處理。電漿蝕刻處理一結束，晶圓301係藉由搬送手段(未圖示)由電漿處理室300被搬出而被收納在晶圓卡匣305，接下來的晶圓由晶圓卡匣304被搬入至電漿處理室300內來進行電漿蝕刻處理。如上所示之處理反覆進行至晶圓卡匣304內的晶圓全部進行電漿蝕刻處理為止。
但是，如上所述，若將晶圓卡匣304內的所有晶圓以同一配方持續進行電漿蝕刻處理時，會有發生如第3圖所示之經時變化的情形。因此，雖然適用Run-to-Run控制，但是在進行Run-to-Run控制時，首先必須對控制對象，在本實施例中為蝕刻深度，決定控制性佳的操作變數(參數)。其中，操作變數係預先求出作為候補的參數與控 制對象的值的相關關係，由預先求出的相關關係，將最適於控制對象的參數決定為操作變數。
例如，作為參數之一的高頻偏壓電力與蝕刻深度102的關係如第4圖般具有強相關時，可成為供Run-to-Run控制之用的操作變數的候補。
此外，其他參數，例如表1所示氮化矽膜的蝕刻中作為配方參數之一的氧(O2 )氣體的流量與蝕刻深度102的關係如第5圖般具有強相關時，氧(O2 )氣體的流量亦可成為供Run-to-Run控制之用的操作變數的候補。
如上所示有操作變數的複數候補時，藉由作為控制對象的蝕刻深度102與操作變數的複數候補的各個的相關強度，來對操作變數的複數候補標註優先度。亦可為例如將表示適用於回歸直線的情形的相關係數(R2 )成為較大的值的高頻偏壓電力設為第一操作變數、氧(O2 )氣體的流量設為第二操作變數的優先順序的標註方式。
或者，可知高頻偏壓電力係僅可控制蝕刻深度102，但是氧(O2 )氣體的流量係不僅蝕刻深度102，對於作為加工尺寸103的CD亦稍微造成影響時，亦可為在上述的相關係數考慮該副作用份，以高頻偏壓電力作為第一操作變數、氧(O2 )氣體的流量作為第二操作變數的優先順序的標註方式。
此外，在進行每個晶圓處理的Run-to-Run控制時，必須按每個晶圓來計測蝕刻結果。在本實施例中的蝕刻結果為蝕刻深度102。但是，為了計測蝕刻深度102，必須 對以Optical Critical Dimension(OCD)所代表的光學計測裝置或其他測定機搬送晶圓來進行計測。但是，為了進行每個晶圓處理的Run-to-Run控制，必須在蝕刻處理瞬後掌握蝕刻結果。
因此，使用並非直接計測蝕刻結果，而是利用電漿發光等可在電漿處理中監視的資訊來將處理狀態進行推測的方法。若在製程監視值與電漿處理結果之間具有相關關係，即可以監視值來替代電漿處理結果。
例如，若在蝕刻深度102與製程監視值之間具有如第6圖所示之相關關係時，製程監視值係可謂為正在間接計測蝕刻深度。以在此的製程監視值而言，係使用作為氮化矽膜的蝕刻的反應生成物的CN的發光強度(波長：385nm的發光強度)等。在本實施例中，係將該發光強度作為製程監視加以使用。接著，由該製程監視值與電漿處理結果的相關關係，來預先決定Run-to-Run控制中的製程監視值的目標值306。
在第1圖中，按每次晶圓處理來取得如上所述所決定的製程監視器303的值，以第一補正量計算單元307來計算與預先設定的製程監視值的目標值306的差分。接著，使用該所計算出的差分預先被儲存在第一補正量計算單元307之操作變數與製程監視器的相關關係，在第一補正量計算單元307中計算操作變數的補正量。在該第一補正量計算單元307所計算出的補正量係被輸入至控制裝置308，在與預先設定的下一個晶圓的配方的操作變數相對應的 參數加算該補正量。
接著，控制裝置308係將如上所述所補正的配方傳送至致動器302，按照經補正的配方，執行接下來的晶圓的蝕刻處理。
在此，以時間序列標繪僅以作為第一操作變數的高頻偏壓電力來執行Run-to-Run控制時的製程監視器中的每個晶圓處理的值之例為第7圖。此外，以時間序列標繪僅以作為第一操作變數的高頻偏壓電力來執行Run-to-Run控制時的高頻偏壓電力中的每個晶圓處理的值之例為第8圖。
在第7圖中可知製程監視值以成為製程監視值的目標值306的方式予以控制。此外，在第8圖中可知作為操作變數的高頻偏壓電力連同晶圓處理枚數一起被補正。
在本實施例中作為第一操作變數的高頻偏壓電力係若高頻偏壓電力值過高時，在氮化矽膜的蝕刻中會對遮罩材101造成損傷，而不易獲得所希望的蝕刻形狀。因此，在本實施例之高頻偏壓電力中，如第8圖所示，高頻偏壓電力的上限值被設定為高頻偏壓電力的上限值800，並未進行高頻偏壓電力超過高頻偏壓電力的上限值800的補正。亦即，以操作變數不會超過預先設定的操作變數的上限值及下限值的方式設定操作變數的補正量的控制範圍。
在如上所示藉由第一補正量計算單元307所計算出的第一操作變數的補正量超過控制範圍時之本發明之Run-to-Run控制中，係保持將第一操作變數的補正量設定為控 制範圍的上限值或下限值的情況下算出第二操作變數的補正量，來進行Run-to-Run控制。
亦即，若藉由第一補正量計算單元307所計算出的第一操作變數的補正量超過控制範圍時，將該第一操作變數的補正量設定為控制範圍的上限值或下限值，判斷是否有可在第一操作變數追加判斷單元309追加的操作變數。在本實施例中，如上所述，由於將氧(O2 )氣體的流量設為第二操作變數，因此第一操作變數追加判斷單元309係將氧(O2 )氣體的流量追加為第二操作變數，藉由第二補正量計算單元310來計算氧(O2 )氣體的流量的補正量。以第二補正量計算單元310所計算出的氧(O2 )氣體的流量的補正量係被輸入至控制裝置308，被加算在預先設定的下一個晶圓的配方的氧(O2 )氣體的流量值，根據所補正的下一個晶圓的配方來執行下一個晶圓的蝕刻處理。
其中，與本實施例不同，在沒有第二操作變數時，第一操作變數追加判斷單元309並未進行藉由與第一操作變數不同的操作變數所為之追加的控制，作為控制錯誤而停止電漿處理(311)。
將追加上述第二操作變數而Run-to-Run控制被繼續時的第一操作變數與第二操作變數的補正的舉動分別顯示於第9圖、第10圖。
以時間序列顯示出追加第二操作變數而Run-to-Run控制被繼續時之作為第一操作變數的高頻偏壓電力的補正量的曲線圖顯示於第9圖。可知至作為超過高頻偏壓電力 的上限值800的處理枚數的處理枚數802為止係進行藉由高頻偏壓電力所為之補正，但是在作為超過高頻偏壓電力的上限值800的處理枚數的處理枚數802以後，係未進行如高頻偏壓電力成為高頻偏壓電力的上限值800以上的補正。
另一方面，由第10圖可知，至作為超過高頻偏壓電力的上限值800的處理枚數的處理枚數802為止，係氧(O2 )氣體的流量與氧(O2 )氣體的流量801在保持一定的狀況下未進行氧(O2 )氣體的流量的補正，由作為超過高頻偏壓電力的上限值800的處理枚數的處理枚數802以後，取代作為第一操作變數的高頻偏壓電力，進行藉由作為第二操作變數的氧(O2 )氣體的流量所為之補正。
如上所示，藉由進行本發明之Run-to-Run控制，即使處理枚數增加，亦可抑制因高頻偏壓電力值的增加而造成對遮罩材101的損傷，並且可得安定的所希望的製程性能結果。亦即，在本發明之Run-to-Run控制系統中，係可將無法藉由第一操作變數來進行控制的範圍，以第二操作變數來補充來進行控制。
此外，若連第二操作變數亦超過控制範圍時，亦可追加第三操作變數。例如，若藉由第二補正量計算單元310所計算出的第二操作變數的補正量超過控制範圍時，將該第二操作變數的補正量設定為控制範圍的上限值或下限值，藉由第二操作變數追加判斷單元312來判定是否可追加第三操作變數。若可追加第三操作變數時，係藉由第三補 正量計算單元313來計算第三操作變數的補正量。
接著，以第三補正量計算單元313所計算出的第三操作變數的補正量係被輸入至控制裝置308，被加算在相當於預先設定的下一個晶圓的配方的第三操作變數的參數的值，根據經補正的下一個晶圓的配方來執行下一個晶圓的蝕刻處理。其中，若沒有第三操作變數時，第二操作變數追加判斷單元312並未進行藉由不同於第一操作變數及第二操作變數的操作變數所為之追加的控制，作為控制錯誤而停止電漿處理(314)。
接著一面參照第11圖，一面說明上述本發明之Run-to-Run控制的流程。
步驟700係進行本發明之電漿處理裝置的Run-to-Run控制的開始點、或電漿清洗等，設為將電漿處理室300內的環境狀態重置為初期狀態的Run-to-Run控制的再開始點。
在步驟701中，判斷該電漿處理是否為作為Run-to-Run控制的對象的電漿處理，若為Run-to-Run控制的對象的電漿處理，則移至Y(Yes)的處理，若非為Run-to-Run控制的對象的電漿處理，則移至N(No)的處理。基本上，Run-to-Run控制係僅適用在作為對象的電漿處理。
例如若作為Run-to-Run控制的對象的電漿處理為製品晶圓的電漿處理時，在製品晶圓的電漿處理之間進行電漿處理的電漿清洗等係成為Run-to-Run控制的對象外，在Run-to-Run控制的對象外的電漿處理中，並不進行配 方的補正。其中，若成為Run-to-Run控制的對象外時，係按照流程圖移至下一個電漿處理。
在步驟702中，根據前次在步驟717中所作成的補正配方來執行製程處理。若這次的步驟702的處理為由步驟700開始的最初的處理，而未進行前次步驟717的處理時，藉由預先設定之未補正的配方來執行電漿處理。此外，在步驟703中，保持所被執行的電漿處理所使用的配方的補正量等履歷。
接著，在步驟704中，取得監視電漿處理中的電漿處理室300內的狀態的製程監視值。製程監視值亦可為例如在電漿處理中所取得之每個特定波長的電漿發光強度、或複數波長的電漿發光強度的比等。
在步驟705中，算出在步驟704中所取得的製程監視值與預先設定的目標值的偏差。
在步驟706中，使用在步驟705中所算出的偏差、與預先取得的第一操作變數與製程監視值的相關關係，來算出第一操作變數的補正量。
接著，在步驟707中，若將在步驟706中所算出的補正量適用在相當於下一個晶圓的配方的第一操作變數的參數時，藉由在步驟706中所算出的補正值，來判斷第一操作變數是否未超過第一操作變數的界限值。界限值係指對製程處理結果造成不良影響之作為配方參數的該操作變數的臨限值。亦即，界限值係指配方參數的上限值或下限值。此外，上述的上限值或下限值係根據製程處理結果所規 定的值，但是亦會有由致動器302的硬體面所規定的情形。
在步驟707中，藉由在步驟706中所算出的補正量來判斷是否未超過第一操作變數的界限值，若未超過時，移至Y(Yes)的處理，在步驟708中，第一操作變數的補正量係設為在步驟706中所算出的補正量，若有第二操作變數以後的操作變數，第二操作變數以後的操作變數的補正量係設為0。
亦即，即使藉由在步驟706中所算出的補正值來補正配方，第一操作變數亦不會超過界限值時，可僅以第一操作變數來進行控制對象的控制，因此相當於第二操作變數以後之操作變數的參數係按照預先設定的配方的原樣。
接著，在步驟707中，藉由在步驟706中所算出的補正值，若第一操作變數超過第一操作變數的界限值時，係移至N(No)的處理。接著，在步驟709中，第一操作變數的補正量係設為第一操作變數成為界限值的補正量。此係基於若第一操作變數超過界限值時，會對電漿處理結果造成不良影響，因此第一操作變數的補正量係必須設為未超過界限值的補正量之故。此外，第一操作變數的補正量若為第一操作變數成為界限值的補正量以下即可。但是，此時係第二操作變數以後的操作變數的補正量必須未超過各自的操作變數的補正量的控制範圍。
接著，在步驟710中，判斷是否存在第二操作變數。此係預先調查複數操作變數的各個與作為控制對象的製程 處理結果的相關關係，來選定可進行控制的操作變數。在本實施例中的操作變數的選定基準係設為各個的操作變數與製程處理結果的相關關係的強度。此外，若選定複數操作變數時，係對各個操作變數標註優先度，由優先度高的操作變數來算出補正量。在本實施例中的各個操作變數的優先度係依各個的操作變數與製程處理結果的相關關係的強弱來決定。
在步驟710中，若不存在第二操作變數時，係移至N(No)的處理，在步驟711中，Run-to-Run控制係作為錯誤而停止電漿處理。或者，第二操作變數的補正量亦可在保持0的狀況下，將第一操作變數的補正量設為第一操作變數成為界限值的補正量來繼續進行電漿處理。此時，通常，第一操作變數固定在界限值，因此製程監視值僅會朝目標值收斂。但是，由於隨著處理枚數的增加而變動的電漿處理室300內的零件溫度等的影響，會有製程監視值逐漸接近目標值的情形，因此此時即使將第一操作變數的補正量設為第一操作變數成為界限值的補正量，亦可繼續處理。
接著，在步驟710中，若存在第二操作變數時，係移至Y(Yes)的處理。接著，在步驟712中，將第一操作變數的補正量算出若為第一操作變數成為界限值的補正量時的製程監視值與目標值的偏差。
接著，在步驟713中，使用藉由步驟712所算出的偏差與事前所取得的第二操作變數與製程監視值的相關關係 ，來算出第二操作變數的補正量。
接著，在步驟714中，若將藉由步驟713所算出的第二操作變數的補正量適用在相當於下一個晶圓的配方的第二操作變數的參數時，藉由第二操作變數的補正量來判斷第二操作變數是否未超過界限值。若未超過界限值時，係移至Y(Yes)的處理，在步驟715中，第二操作變數的補正量係設為藉由步驟713所算出的補正量，若有第三操作變數以後的操作變數，則將第三操作變數以後的操作變數的補正量設為0。
接著，在步驟714中，藉由第二操作變數的補正量，第二操作變數成為界限值以上時，係移至作為N(No)之處理的步驟716。
步驟716的「A」係分別將在步驟709~716所記述的「第一操作變數」置換成「第二操作變數」、將「第二操作變數」置換成「第三操作變數」、將「第三操作變數」置換成「第四操作變數」的步驟709~716。此外，該「A」意指成為包含本身的步驟716的遞迴式的步驟處理，之後將「第N操作變數」置換成「第N+1操作變數」。亦即，在本發明之Run-to-Run控制中，係可進行適用至第N+1操作變數的Run-to-Run控制。
在步驟717中，將至前步驟為止所算出、或者設為0的第一操作變數至第N+1操作變數的各個的補正量，適用在相當於Run-to-Run控制對象的電漿處理的配方中的各個的操作變數的參數而作成補正配方。此時，亦參照在步 驟703中所記錄的過去的各個的操作變數的補正量，來決定這次的補正配方。該補正配方係被保持至下次的步驟702被處理為止。
一面反覆以上各步驟，一面反覆執行Run-to-Run控制。
此外，在步驟718中，作為控制錯誤而電漿處理停止，因電漿處理裝置的任何異常而電漿處理裝置停止、或在預定枚數的晶圓的電漿處理結束時，Run-to-Run控制即結束。
以上，由控制裝置308進行根據上述本發明之Run-to-Run控制的流程的Run-to-Run控制。因此，本發明係可儘量使控制錯誤不會發生而繼續執行Run-to-Run控制，不會使電漿處理裝置的運轉率降低而可得安定且所希望的製程性能結果。
本實施例係以電漿蝕刻之例作為電漿處理，但是即使為電漿濺鍍、電漿CVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition)等成膜、電漿灰化等其他電漿處理，亦可適用本發明之Run-to-Run控制。
100‧‧‧氮化矽膜
101‧‧‧遮罩材
102‧‧‧蝕刻深度
103‧‧‧加工尺寸
200‧‧‧批量內的變動
201‧‧‧批量間的變動
300‧‧‧電漿處理室
301‧‧‧晶圓
302‧‧‧致動器
303‧‧‧製程監視器
304、305‧‧‧晶圓卡匣
306‧‧‧目標值
307‧‧‧第一補正量計算單元
308‧‧‧控制裝置
309‧‧‧第一操作變數追加判斷單元
310‧‧‧第二補正量計算單元
311、314‧‧‧停止電漿處理
312‧‧‧第二操作變數追加判斷單元
313‧‧‧第三補正量計算單元
315‧‧‧試料台
800‧‧‧高頻偏壓電力的上限值
801‧‧‧氧(O2 )氣體的流量
802‧‧‧屬於超過高頻偏壓電力的上限值800的處理枚數的處理枚數
第1圖係顯示本發明之實施形態之電漿處理裝置的概要圖。
第2圖係顯示藉由電漿蝕刻所致之晶圓的電漿處理結果的圖。
第3圖係顯示蝕刻深度的經時變化圖。
第4圖係顯示作為第一操作變數的高頻偏壓電力與蝕刻結果的相關關係圖。
第5圖係顯示作為第二操作變數的氧(O2 )氣體的流量與蝕刻結果的相關關係圖。
第6圖係顯示製程監視值與蝕刻結果的相關關係圖。
第7圖係顯示藉由Run-to-Run控制而使製程監視值被控制成目標值的結果的圖。
第8圖係以時間序列顯示藉由Run-to-Run控制所致之第一操作變數的補正量的圖。
第9圖係以時間序列顯示追加第二操作變數而繼續Run-to-Run控制時的高頻偏壓電力的補正量的圖。
第10圖係以時間序列顯示追加第二操作變數而繼續Run-to-Run控制時的氧(O2 )氣體的流量的補正量的圖。
第11圖係顯示本發明之Run-to-Run控制的流程圖。
300‧‧‧電漿處理室
301‧‧‧晶圓
302‧‧‧致動器
303‧‧‧製程監視器
304、305‧‧‧晶圓卡匣
306‧‧‧目標值
307‧‧‧第一補正量計算單元
308‧‧‧控制裝置
309‧‧‧第一操作變數追加判斷單元
310‧‧‧第二補正量計算單元
311、314‧‧‧停止電漿處理
312‧‧‧第二操作變數追加判斷單元
313‧‧‧第三補正量計算單元
315‧‧‧試料台

Claims (8)

  1. 一種電漿處理裝置，其特徵為具備有：進行電漿處理的電漿處理室；監視前述電漿處理室內的狀態的製程監視器；控制作為電漿處理條件之構成要素的參數的致動器；將前述參數之一設為第1操作變數，算出藉由前述製程監視器所被監視出的電漿處理中的監視值與前述電漿處理中的監視值的目標值的第1偏差，使用預先取得的前述電漿處理中的監視值與前述第1操作變數之相關關係及前述第1偏差，來算出前述第1操作變數的補正量的第1補正量計算單元；將N設為2以上的自然數時，藉由前述第(N-1)操作變數的補正量，來判斷前述第(N-1)操作變數是否超過前述第(N-1)操作變數的界限值的第(N-1)操作變數追加判斷單元；算出前述電漿處理中的監視值、與由預先取得的電漿處理中的監視值與第(N-1)操作變數之相關關係而被算出為第(N-1)操作變數為界限值時的監視值的第N偏差，使用預先取得的電漿處理中的監視值與第N操作變數之相關關係及前述第N偏差，來算出前述第N操作變數的補正量的第N補正量計算單元；及若前述第(N-1)操作變數追加判斷單元藉由前述第(N-1)操作變數的補正量，判斷出前述第(N-1)操作變數超過第(N-1)操作變數的界限值時，根據將前述第 (N-1)操作變數設為前述第(N-1)操作變數的界限值的前述第(N-1)操作變數的補正量、及藉由前述第N補正量計算單元所算出的第N操作變數的補正量，將下一個晶圓的電漿處理條件進行補正的控制裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，另外具備有：藉由前述第N操作變數的補正量，判斷前述第N操作變數是否超過前述第N操作變數的界限值的第N操作變數追加判斷單元；及算出前述電漿處理中的監視值、與由預先取得的電漿處理中的監視值與第N操作變數之相關關係而被算出為第N操作變數為界限值時的監視值的第(N+1)偏差，使用預先取得的電漿處理中的監視值與第(N+1)操作變數之相關關係及前述第(N+1)偏差，來算出前述第(N+1)操作變數的補正量的第(N+1)補正量計算單元，若前述第(N-1)操作變數追加判斷單元藉由前述第(N-1)操作變數的補正量，判斷前述第(N-1)操作變數超過第(N-1)操作變數的界限值，並且前述第N操作變數追加判斷單元藉由前述第N操作變數的補正量，判斷出前述第N操作變數未超過前述第N操作變數的界限值時，前述控制裝置係將前述第(N+1)操作變數的補正量設為0，並且根據將前述第(N-1)操作變數設為前述第(N-1)操作變數的界限值的前述第(N-1)操作變數的補正量、及藉由前述第N補正量計算單元所算出的第N操 作變數的補正量，將下一個晶圓的電漿處理條件進行補正。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之電漿處理裝置，其中，前述N為2，前述電漿處理室係被配備在電漿蝕刻裝置的電漿處理室。
  4. 如申請專利範圍第3項之電漿處理裝置，其中，將被配備在前述電漿蝕刻裝置且控制氣體的流量的質量流量控制器的氣體流量設為前述第1操作變數。
  5. 一種電漿處理方法，其係使用具備有：進行電漿處理的電漿處理室；監視前述電漿處理室內的狀態的製程監視器；及控制作為電漿處理條件之構成要素的參數的致動器的電漿處理裝置，藉由Run-to-Run控制來對試料進行電漿處理的電漿處理方法，其特徵為：將前述參數之一設為第1操作變數，算出藉由前述製程監視器所被監視出的電漿處理中的監視值與前述電漿處理中的監視值的目標值的第1偏差，使用預先取得的前述電漿處理中的監視值與前述第1操作變數之相關關係及前述第1偏差，來算出前述第1操作變數的補正量；將N設為2以上的自然數時，藉由前述第(N-1)操作變數的補正量，來判斷前述第(N-1)操作變數是否超過前述第(N-1)操作變數的界限值；算出前述電漿處理中的監視值、與由預先取得的電漿處理中的監視值與第(N-1)操作變數之相關關係而被算 出為第(N-1)操作變數為界限值時的監視值的第N偏差，使用預先取得的電漿處理中的監視值與第N操作變數之相關關係及前述第N偏差，來算出前述第N操作變數的補正量；若藉由前述第(N-1)操作變數的補正量，判斷出前述第(N-1)操作變數超過前述第(N-1)操作變數的界限值時，根據將前述第(N-1)操作變數設為前述第(N-1)操作變數的界限值的前述第(N-1)操作變數的補正量、及前述所算出的第N操作變數的補正量，將下一個晶圓的電漿處理條件進行補正。
  6. 如申請專利範圍第5項之電漿處理方法，其中，藉由前述第N操作變數的補正量，判斷前述第N操作變數是否超過前述第N操作變數的界限值；及算出前述電漿處理中的監視值、與由預先取得的電漿處理中的監視值與第N操作變數之相關關係而被算出為第N操作變數為界限值時的監視值的第(N+1)偏差，使用預先取得的電漿處理中的監視值與第(N+1)操作變數之相關關係及前述第(N+1)偏差，來算出前述第(N+1)操作變數的補正量，若藉由前述第(N-1)操作變數的補正量，判斷前述第(N-1)操作變數超過前述第(N-1)操作變數的界限值，並且藉由前述第N操作變數的補正量，判斷出前述第N操作變數未超過前述第N操作變數的界限值時，將前述第(N+1)操作變數的補正量設為0，並且根據將前述第 (N-1)操作變數設為前述第(N-1)操作變數的界限值的前述第(N-1)操作變數的補正量、及前述所算出的第N操作變數的補正量，將下一個晶圓的電漿處理條件進行補正。
  7. 如申請專利範圍第5項或第6項之電漿處理方法，其中，前述N為2，前述電漿處理係電漿蝕刻。
  8. 如申請專利範圍第7項之電漿處理方法，其中，將被供給至前述電漿蝕刻室的氣體的流量設為前述第1操作變數。
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