(57)【要約】【課題】本発明は、ＡＰＣなどのプロセス制御を適用する装置において、安定した処理結果が得られるプロセス制御技術を備えるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】本発明は、フィードバック制御またはフィードフォワード制御によりプラズマ処理の変動を抑制する制御を用いて単数または複数の試料の集合体であるロットにプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、プラズマ処理が行われるロットである第一のロットの前にプラズマ処理されたロットである第二のロットのプラズマ処理後から前記第一のロットのプラズマ処理開始までの時間である待機時間と少なくとも前記第二のロットのプラズマ処理内容とに基づいてプラズマ処理が行われる処理室内の状態を回復させるプラズマ処理である前記第一のロットの処理室内回復条件を決定する制御を行うプラズマ処理制御装置を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィードバック制御またはフィードフォワード制御によりプラズマ処理の変動を抑制する制御を用いて単数の試料または複数の試料の集合体であるロット内の前記試料がプラズマ処理される処理室を備えるプラズマ処理装置において、
第一のロットの前にプラズマ処理されたロットである第二のロットのプラズマ処理後から前記第一のロットのプラズマ処理開始までの時間である待機時間のモニタ値と、前記第一のロット処理時の前記処理室内の状態が所望の状態となるように前記処理室内の状態を回復させるプラズマ処理である回復処理条件の所定項目の補正量と予め取得された前記待機時間との相関関係を示す制御モデルと、を用いて第一の補正量を求めるとともに前記第二のロットのプラズマ処理内容に基づいて前記処理室内の状態が所望の状態となるように前記求めた第一の補正量をさらに補正した補正量である第二の補正量を求め、前記第一のロットの予め設定された回復処理条件を前記第二の補正量分、補正する制御を行うプラズマ処理制御装置をさらに備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
フィードバック制御またはフィードフォワード制御によりプラズマ処理の変動を抑制する制御を用いて単数の試料または複数の試料の集合体であるロット内の前記試料がプラズマ処理される処理室を備えるプラズマ処理装置において、
第一のロットの前にプラズマ処理されたロットである第二のロットのプラズマ処理後から前記第一のロットのプラズマ処理開始までの時間である待機時間のモニタ値と、前記第一のロット内の前記試料のプラズマ処理条件における所定項目の補正量と予め取得された前記待機時間との相関関係を示す制御モデルと、を用いて第一の補正量を求めるとともに前記第二のロットのプラズマ処理内容に基づいて前記処理室内の状態が所望の状態となるように前記求めた第一の補正量をさらに補正した補正量である第二の補正量を求め、前記第一のロットの予め設定された前記試料のプラズマ処理条件を前記第二の補正量分、補正する制御を行うプラズマ処理制御装置をさらに備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置において、
前記プラズマ処理制御装置は、さらに前記第一のロットのプラズマ処理内容に基づいて前記第二の補正量を求めることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置において、
前記プラズマ処理内容は、前記第二のロットのプラズマ処理条件であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置において、
前記第二のロットは、プラズマ処理された複数のロットであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置において、
前記プラズマ処理制御装置は、
前記第一の補正量と前記第二のロットのプラズマ処理条件の履歴係数と前記第二のロットの試料の枚数に関する履歴係数とを用いて第二の補正量を求め、
前記プラズマ処理条件の履歴係数は、前記プラズマ処理の変動に対する前記第二のロットのプラズマ処理内容における影響の程度を表す値であり、
前記試料の枚数に関する履歴係数は、前記プラズマ処理の変動に対する前記第二のロットの試料の枚数における影響の程度を表す値であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載のプラズマ処理装置において、
前記第二のロットが一つのロットの場合、前記第二の補正量は、前記第二のロットにおける前記プラズマ処理条件の履歴係数と前記試料の枚数に関する履歴係数との積と、前記第一の補正量と、の積により求められる値であり、
前記第二のロットが複数のロットの場合、前記第二の補正量は、前記第二のロットの各々における前記プラズマ処理条件の履歴係数と前記試料の枚数に関する履歴係数との積の総和と、前記第一の補正量と、の積により求められる値であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
フィードバック制御またはフィードフォワード制御によりプラズマ処理の変動を抑制する制御を用いて単数の試料または複数の試料の集合体であるロット内の前記試料に処理室内にてプラズマ処理を施すプラズマ処理システムにおいて、
第一のロットの前にプラズマ処理されたロットである第二のロットのプラズマ処理後から前記第一のロットのプラズマ処理開始までの時間である待機時間のモニタ値と、前記第一のロット処理時の前記処理室内の状態が所望の状態となるように前記処理室内の状態を回復させるプラズマ処理である回復処理条件の所定項目の補正量と予め取得された前記待機時間との相関関係を示す制御モデルと、を用いて第一の補正量を求めるとともに前記第二のロットのプラズマ処理内容に基づいて前記処理室内の状態が所望の状態となるように前記求めた第一の補正量をさらに補正した補正量である第二の補正量を求め、前記第一のロットの予め設定された回復処理条件を前記第二の補正量分、補正する制御を行うことを特徴とするプラズマ処理システム。
【請求項９】
フィードバック制御またはフィードフォワード制御によりプラズマ処理の変動を抑制する制御を用いて単数の試料または複数の試料の集合体であるロット内の前記試料に処理室内にてプラズマ処理を施すプラズマ処理システムにおいて、
第一のロットの前にプラズマ処理されたロットである第二のロットのプラズマ処理後から前記第一のロットのプラズマ処理開始までの時間である待機時間のモニタ値と、前記第一のロット内の前記試料のプラズマ処理条件における所定項目の補正量と予め取得された前記待機時間との相関関係を示す制御モデルと、を用いて第一の補正量を求めるとともに前記第二のロットのプラズマ処理内容に基づいて前記処理室内の状態が所望の状態となるように前記求めた第一の補正量をさらに補正した補正量である第二の補正量を求め、前記第一のロットの予め設定された前記試料のプラズマ処理条件を前記第二の補正量分、補正する制御を行うことを特徴とするプラズマ処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマ処理装置に係り、特に、プラズマによりプラズマエッチングを行うプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドライエッチング装置では、ウェハとエッチングガスとの反応生成物の処理室内壁への堆積、処理室関連部品の温度変化や部品の消耗などによって、処理室内環境が処理履歴と共に変化していく。近年、デバイスの微細化に伴い、エッチングプロセスのマージンが小さくなってきており、このような処理室内の環境変動がプロセス処理結果に少なからず影響を及ぼしている。なお、この環境変動はドライエッチング装置に限ったことではなく、その他のプラズマを利用して処理を行うプラズマ処理装置でも同様のことが言える。
【０００３】
上記課題を解決するために、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ(ＡＰＣ、以下、ＡＰＣと称する)と呼ばれるプロセス制御技術が広く適用されてきている。ＡＰＣは、プロセス処理中のモニタ値や処理結果を基に、次回のロットやウェハのレシピ（処理条件）をフィードバック制御またはフォードフォワード制御し、プロセスの変動を抑制し安定した処理結果を得るためのものである。特に、ウェハ処理毎にレシピを補正する制御を行う制御は、Ｒｕｎ−ｔｏ−Ｒｕｎ制御やＷａｆｅｒ−ｔｏ−Ｗａｆｅｒ制御とも呼ばれているが、以下ではこれらも含めてＡＰＣと称する。
【０００４】
ＡＰＣを実現するためには特許文献１に記載の技術がある。この文献には、プロセスモニタだけでは把握できない処理環境の変化については、レシピ毎に一律のオフセット量（長期シフト量、短期シフト量）を適用することで、加工結果の経時的な変動を抑制することが記載されている。
【０００５】
また、プロセス変動の影響を抑制し、安定した加工結果を得るために特許文献２に記載の技術がある。この文献には、フィードフォワード制御における処理条件の作成に用いられるオフセット値として経過時間が長いほど重み付け係数を大きくすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−８２４４１号公報
【特許文献２】特開２０１１−３７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
製品ウェハに対するドライエッチング処理を安定させるために、ロット毎に行われるエージングやプラズマクリーニング、製品処理間で行われるインサイチュー(ｉｎ−ｓｉｔｕ)クリーニング、ロット完了時に行われるロット後クリーニングなどの安定化処理が適用されている。この安定化処理のレシピは処理室をクリーニングする条件や慣らし放電で処理室を安定化する条件などで構成されており、処理室内環境条件をロット毎にリセットする役割を担っている。
【０００８】
しかし、前のロットの処理が完了し、次のロットが処理室に搬送されプラズマ処理が始まるまでの時間（以下、待機時間と称する）は、処理室内はプラズマが生成されていない状態となっており、プラズマ処理中に昇温された処理室内部品の温度が時間と共に低下していくことになる。このため、処理室内の部品温度は、その後のプロセス中のデポ量の増減等、プラズマ反応を変化させ、処理結果にも大きな影響を与えることになる。さらに、過去に処理されたレシピによっても処理室内壁へのデポ量の差などが生じ、その後に実行されるエージング処理に影響を与えることになる。
【０００９】
従って、当該ロットの処理が開始されるまでの待機時間や過去に処理されたレシピの違いによって、エージングなどの安定化処理の効果にばらつきが生じ、結果として、その後に処理される製品ウェハにも影響することになり、安定した処理結果が得られない。逆に、待機時間や過去に処理されたレシピの違いによってエージングなどの安定化処理のレシピ（処理条件）を適正化することができれば、安定化処理の効果のばらつきを抑制することができ、安定した生産が実現できる。
【００１０】
例えば、過去の処理履歴によって、エージング処理の昇温ステップのエッチング時間を補正したり、プラズマクリーニングステップのクリーニング用のガス流量を補正したりすることで、処理室内環境が安定し、以降に処理される製品ウェハの処理結果も安定することになる。あるいは、エージング処理ではなく、待機時間や過去に処理されたレシピの違いによって、その後に処理される製品ウェハのレシピを直接補正することでも、製品ウェハの処理結果を安定化させることができる。
【００１１】
特許文献１では、当該レシピ毎に一律のオフセット量を適用できるが、過去に処理されたレシピの違いによって変化する処理環境（処理室内雰囲気）の変動には対応できない。処理室内の部品温度はプロセスガスや反応生成物が処理室内にデポする量を決定し、結果としてプロセス処理結果の変動に繋がる場合がある。
【００１２】
例えば、前回処理されたレシピにおいてプラズマを生成するプラズマソース電力が大きい場合、処理室内部品が十分に加熱されることになる。従って、次処理までに処理室の待機時間が多少あったとしても部品温度が大きく下がらず、当該処理への影響は少ない。しかし、前回処理されたレシピのプラズマソース電力が小さい場合、処理室内部品は十分に加熱されず、前記の場合では問題とならなかった処理室の待機時間でも当該処理に大きく影響することになる。
【００１３】
また、他の例として、過去に処理されたレシピにおいて、処理室内壁へのデポ量が多いガスケミストリでの処理と、逆に処理室内壁をプラズマクリーニングする方向に働くガスケミストリでの処理とでは、同様に当該処理に与える影響が大きく異なることになる。
【００１４】
また、特許文献２では、処理経過時間に従って変化させた重み付け係数を採用しているが、過去に処理された処理条件の違いによって変動する処理環境が想定されていない。つまり、処理経過時間が同じでも、過去に処理されたレシピの違いによって生ずる処理室内雰囲気の変化に対応できない。さらに、処理室の待機時間や処理に使用するガス種、流量なども処理室内雰囲気の変化を生じさせるため、処理経過時間に従って変化させた重み付け係数だけでは対応できない場合が多くある。
【００１５】
このため、本発明では、ＡＰＣなどのプロセス制御を適用する装置において、安定した処理結果が得られるプロセス制御技術を備えるプラズマ処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、フィードバック制御またはフィードフォワード制御によりプラズマ処理の変動を抑制する制御を用いて単数または複数の試料の集合体であるロットにプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、プラズマ処理が行われるロットである第一のロットの前にプラズマ処理されたロットである第二のロットのプラズマ処理後から前記第一のロットのプラズマ処理開始までの時間である待機時間と少なくとも前記第二のロットのプラズマ処理内容とに基づいてプラズマ処理が行われる処理室内の状態を回復させるプラズマ処理である前記第一のロットの処理室内回復条件を決定する制御を行うプラズマ処理制御装置を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、フィードバック制御またはフィードフォワード制御によりプラズマ処理の変動を抑制する制御を用いて単数または複数の試料の集合体であるロットにプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、プラズマ処理が行われるロットである第一のロットの前にプラズマ処理されたロットである第二のロットのプラズマ処理後から前記第一のロットのプラズマ処理開始までの時間である待機時間と少なくとも前記第二のロットのプラズマ処理内容とに基づいて前記第一のロットのプラズマ処理条件を決定する制御を行うプラズマ処理制御装置を備えることを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明は、フィードバック制御またはフィードフォワード制御によりプラズマ処理の変動を抑制する制御を用いて単数または複数の試料の集合体であるロットにプラズマ処理を施すプラズマ処理システムにおいて、プラズマ処理が行われるロットである第一のロットの前にプラズマ処理されたロットである第二のロットのプラズマ処理後から前記第一のロットのプラズマ処理開始までの時間である待機時間と少なくとも前記第二のロットのプラズマ処理内容とに基づいてプラズマ処理が行われる処理室内の状態を回復させるプラズマ処理である前記第一のロットの処理室内回復条件を決定する制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は以上の構成を備えるため、本発明は、ＡＰＣなどのプロセス制御を適用する装置において、安定した処理結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】プラズマ処理に本発明を適用した場合における制御システムの概念を示す図である。
【図２】実施例１の履歴係数の算出方法を示す図である。
【図３】本発明をプラズマエッチング装置の制御システムに適用した場合の構成を示す図である。
【図４】本発明に係るプラズマ処理のフローチャートを示す図である。
【図５】実施例２における制御システムの概念を示す図である。
【図６】待機時間と補正量との相関関係(制御モデル)を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の各実施形態について図面を用いながら説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、半導体製造ラインのプラズマエッチングプロセスにおいて本発明を適用した場合のプラズマエッチングプロセス制御の実施の形態を示す図である。制御対象ロット１０１は、これから処理が行われる、ＡＰＣの適用対象のロットのことである。また、ロット処理としては、複数枚の製品ウェハ１０２のプラズマ処理と製品ウェハの前処理を行うためのエージング処理(Ａｇｉｎｇ)１０３を含む。尚、ロットとは製品ウェハ１０２の１枚または複数の製品ウェハ１０２の集合体のことである。
【００２３】
また、ロットを構成する処理としては上記以外に製品ウェハ処理間で実行されるｉｎ−ｓｉｔｕクリーニング処理、製品ロット処理が終了した後に実行されるロット後クリーニングなどがある。これらの各プラズマ処理にはそれぞれレシピと呼ばれる装置のプラズマ処理条件が決められている。
【００２４】
また、ロットを構成する各処理の順序や処理毎のパラメータも決められており、本実施例では、まず前処理であるエージング処理１０３が実行され、次に製品ウェハ１０２が処理され、その後、当該ロットに含まれる製品ウェハ全てが繰り返し処理されることになる。このように、プラズマ処理の順序やプラズマ処理毎のパラメータ等が決められた条件は処理されるロット毎に決められており、本実施例では、この条件をシーケンスレシピと呼ぶ。なお、本実施例ではこのシーケンスレシピを、制御対象ロットや過去に処理されたロットの識別のために利用するが、プラズマ処理毎のレシピを利用してもよい。
【００２５】
本実施例では、制御対象ロット１０１のシーケンスレシピをＡとする。そして、レシピを補正する対象は、製品ウェハ処理の前に処理室を安定化させるために実行されるエージング処理１０３である。なお、本実施例ではエージング処理をレシピ補正の対象としているが、製品ウェハを対象にする場合やその他の安定化処理(ｉｎ−ｓｉｔｕクリーニング、ロット後クリーニングなど）を対象とする場合もある。つまり、本発明は、製品ウェハ１０２がプラズマ処理される処理室内の状態を回復させるプラズマ処理をレシピ補正の対象とする。
【００２６】
また、当該装置にてプラズマ処理されるロットの中にはＡＰＣを適用しないロットも存在し、その場合は本実施例で説明する処理は行われない。そして、その後に制御対象ロットが処理される時に本実施例で説明するプラズマ処理が再び適用されることになる。ロット１０４、１０５、１０６、１０７は当該処理室にて過去に処理されたロットで、ロット１０４は、制御対象ロット１０１の前にプラズマ処理されたロットであり、ロット１０５は、ロット１０４の前にプラズマ処理されたロットであり、ロット１０６は、ロット１０５の前にプラズマ処理されたロットであり、ロット１０７は、ロット１０６の前にプラズマ処理されたロットである。
【００２７】
エージング処理１０３は、複数枚の製品ウェハ１０２を処理する前に当該処理室内の状態(環境)を回復(安定化)させるために実行されるプラズマ処理である。待機時間モニタユニットであるモニタ値取得ユニット１０８は、過去に処理されたロット１０４が処理室でプラズマ処理を終了した時点から今回の制御対象ロット１０１のプラズマ処理が開始されるまでの時間をモニタ値として取得する。以下、これを待機時間１０９と称する。第一の補正量算出ユニット１１０には待機時間と特定のレシピ項目の補正量との相関関係が予め制御モデルとして格納されている。
【００２８】
ここで特定のレシピ項目の補正量とは、例えば、エージング処理１０３において、処理室内の温度を上昇させる目的で実行される昇温ステップにおけるステップ時間の中心条件からの変更量、などである。この制御モデルの例を図６に示す。待機時間６０１とレシピ項目補正量６０２、例えば、エージング処理の特定ステップの時間との相関関係が制御モデル６０３で表される。つまり、待機時間１０９が取得されたとき、制御モデル６０３よりレシピ項目の中心条件からの補正量１１１が決定される。このように、第一の補正量算出ユニット１１０は取得された待機時間１０９から対応する制御モデルを使ってレシピ補正量１１１を計算する。
【００２９】
計算されたレシピ補正量１１１をエージング処理１０３のレシピに適用しても良いが、レシピ補正量１１１は待機時間１０９の影響は考慮されているが、過去に処理されたロットの影響は考慮されていない。そこで、レシピ履歴係数取得ユニット１１２は、処理履歴データベース１１３から制御対象ロット１０１の前に処理されたロット１０４のシーケンスレシピ(Ａ)を取得する。レシピ履歴係数取得ユニット１１２には、レシピ履歴係数テーブルが制御対象のシーケンスレシピ毎、あるいは、それらのグループ毎に予め複数格納されている。
【００３０】
そして、このテーブルには過去に処理されたシーケンスレシピ別にレシピ履歴係数(Ｒ)が設定されている。本実施例では制御対象ロットのシーケンスレシピはＡとなり、それに合わせたレシピ履歴係数テーブル１２１が選ばれている。そして、レシピ履歴係数テーブル１２１を使って、シーケンスレシピ(Ａ)に対するレシピ履歴係数(R)１１４として0.4が得られる。
【００３１】
なお、当該処理に影響を与えるのは、直前に処理されたロットだけとは限らない。過去に処理されたロットをいくつまで対象にするかは制御対象ロット１０１への影響度によって決定される。本実施例では、過去に処理されたロット１０４、１０５、１０６、１０７が対象となっている。従って、上述と同様に過去に処理されたロット１０５のシーケンスレシピ(Ｄ)に対するレシピ履歴係数(Ｒ)１１４として「−１」、ロット１０６に対するレシピ履歴係数(Ｒ)１１４として「１」、ロット１０７に対するレシピ履歴係数(Ｒ)１１４として「０．４」が得られる。
【００３２】
このように、レシピ履歴係数１１４は、シーケンスレシピ毎に決まる補正係数であり、過去に処理されたプラズマ処理条件が当該プラズマ処理にどの程度影響を与えるかを数値化したものである。例えば、前回プラズマ処理されたロットのシーケンスレシピに構成されたレシピにおいて、プラズマソース電力が大きい場合、処理室内の部品の温度が上昇し、処理室の待機時間が多少あったとしても当該処理への影響は少ない。
【００３３】
しかし、前回プラズマ処理されたレシピにおいて、プラズマソース電力が小さい場合、処理室内の部品の温度は大きく変化せず、前記の場合では問題とならなかった処理室の待機時間が当該処理に大きく影響することになる。別の例として、例えば、過去にプラズマ処理されたレシピにおいて、処理室内壁へのデポジションの量が多いガスケミストリでのプラズマ処理と、逆に処理室内壁をクリーニングする方向に働くガスケミストリでのプラズマ処理とでは、同様に当該プラズマ処理に与える影響が大きく異なる。
【００３４】
そこで、プラズマ処理履歴として当該プラズマ処理に影響を与えるレシピ項目の値を、レシピ間の相対的な違いとプラズマ処理への影響度から数値化し、それを係数として表したものをレシピ履歴係数１１４とする。
【００３５】
なお、同じシーケンスレシピにおいても、装置のパラメータ設定によってはエージング処理が入らない場合など、シーケンスが多少変更されることがあるため、レシピ履歴係数１１４はこれらの違いによっても変化することとなる。つまり、エージング処理が入っている場合と入っていない場合とでは当該プラズマ処理への影響度が異なるため、レシピ履歴係数１１４も異なることになる。このため、そのような違いをレシピ履歴係数取得ユニット１１２に設定する。
【００３６】
ウェハ履歴係数取得ユニット１１５は、現在から過去のあるプラズマ処理までのウェハ処理枚数に対してウェハ履歴係数が設定されており、ウェハ履歴係数テーブルは、制御対象のシーケンスレシピ毎、あるいは、それらのグループ毎に予め複数格納されている。本実施例では、制御対象ロット１０１のシーケンスレシピはＡとなり、それに適用されるのはウェハ履歴係数テーブル１２２となる。また、過去のプラズマ処理のどこまでのウェハ履歴係数を適用するかは制御対象ロットへの影響度を考慮してこのテーブルに決定されている。
【００３７】
本実施例におけるウェハ履歴係数(Ｗ)１１６は、ウェハ履歴係数テーブル１２２が参照され、現在からカウントして過去の処理１〜２５枚目のプラズマ処理までは「０．１」、２６〜５０枚目のプラズマ処理までは「０．０２」、５１〜７５枚目のプラズマ処理までは「０．０１」、７６〜１００枚目のプラズマ処理までは「０．００５」、１０１枚目以降は「０」が適用される。また、本実施例では、制御対象ロット１０１の前にプラズマ処理されていたのは、ウェハ処理枚数が２５枚のロット１０４、ウェハ処理枚数が２５枚のロット１０５、ウェハ処理枚数が２５枚のロット１０６、ウェハ処理枚数が２５枚のロット１０７となっており、それぞれの処理枚数に合わせてウェハ履歴係数(Ｗ)が適用されることになる。
【００３８】
なお、通常、現在に近いプラズマ処理は、制御対象ロットへの影響度が高いのでウェハ履歴係数が大きくなり、過去の処理になるに従って影響度は小さくなり、ウェハ履歴係数も小さくなる。また、本実施例とは異なり、ウェハ履歴係数テーブルを指数関数のような数式として指定するようにしてもよい。履歴係数算出ユニット１１７は、レシピ履歴係数取得ユニット１１２から出力されたレシピ履歴係数と、ウェハ履歴係数取得ユニット１１５から出力されたウェハ履歴係数を取得し、それらを使って履歴係数１１８を算出する。図２は、履歴係数１１８の計算方法について表を使って説明した図である。
【００３９】
履歴係数算出ユニット１１７は、記憶部を搭載しており、取得した情報から表２０１のようにデータを記憶部に展開する。展開された表２０１には、シーケンスレシピ情報の行２０２と対応してレシピ履歴係数(Ｒ)の行２０４を、ウェハ処理枚数の行２０３に対応してウェハ履歴係数(Ｗ)の行２０５が展開される。展開された列毎にレシピ履歴係数(Ｒ)とウェハ履歴係数(Ｗ)との積(Ｒ×Ｗ)２０６が算出される。そして、この積の総和(SUM(Ｒ×Ｗ))が履歴係数１１８となる。
【００４０】
第二の補正量算出ユニット１１９は、算出されたレシピ補正量１１１と算出された履歴係数１１８との積から第二の補正量である調整後レシピ補正量１２０を算出する。そして、算出された調整後レシピ補正量１２０が制御対象ロット１０１のエージング処理１０３のレシピに適用される。あるいは、第二の補正量算出ユニット１１９は算出された調整後レシピ補正量１２０に近い別のレシピを予め格納されているレシピ群から選択してもよい。そして、選択されたレシピは、制御対象ロット１０１のエージング処理１０３に適用される。
【００４１】
以上、上述の処理が以降の制御対象ロット処理の度に繰り返され、プラズマ処理毎のＡＰＣが実行されることになる。図３は、図１と図２で示した本発明に係る制御の実施形態をプラズマエッチング装置の制御システムに適用した場合の構成を示した図である。
【００４２】
プラズマエッチング処理される試料であるウェハ３０１は処理室３０２に搬送され、処理室３０２内のステージに設置される。そして、この処理室内にプラズマエッチング処理のためのプラズマが生成され、プラズマ処理が実行される。この際、アクチュエータ３０３は制御装置３０４から指示されるレシピに従って処理室３０２を制御する。なお、アクチュエータには、プラズマを生成するプラズマ生成用高周波電源やガス流量を制御するマスフローコントローラ、ウェハ３０１には高周波電力を供給する高周波電源等がある。
【００４３】
プロセスモニタ３０５は、処理室３０２内の様々な環境状態をモニタするための検知手段である。本実施例では、図１のモニタ値取得ユニット１０８と同様、前回のプラズマ処理の終了時点から今回のプラズマ処理開始までの待機時間１０９を取得し、この値をモニタ値３０７としてＡＰＣ装置３０６に送信する。
【００４４】
プラズマ処理制御装置であるＡＰＣ装置３０６は、図１で示した構成の中で第一の補正量算出ユニット１１０、レシピ履歴係数取得ユニット１１２、処理履歴データベース１１３、ウェハ履歴係数取得ユニット１１５、履歴係数算出ユニット１１７、第二の補正量算出ユニット１１９を備える。また、これらの処理を行うための記憶部、演算部、入力部、表示部などの一般的なコンピュータに搭載されている機能を有する。
【００４５】
ＡＰＣ装置３０６は、プロセスモニタ３０５から送信される信号(モニタ値)３０７と制御装置３０４から送信される当該プラズマ処理に関わる情報(プラズマ処理されるロットのレシピ情報や処理履歴情報)３０８に基づいてこれからプラズマ処理されるレシピを補正する値(調整後レシピ補正量)１２０を算出する。そして、制御装置３０４が指示するレシピ３０９をこの調整後レシピ補正量１２０で補正するように動作する。
【００４６】
なお、図３では、ＡＰＣ装置３０６をプラズマエッチング装置に付加する構成で示しているが、これが制御装置３０４の内部に組み込まれている構成でも良いまたは、半導体製造装置とは別に存在し、装置を管理・統合するシステム、例えば、Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ(ＭＥＳ)と呼ばれるシステムに組み込まれていても良い。
【００４７】
図４は、本発明を図１のプラズマエッチング処理に適用した場合における制御の実施の形態を示すフローチャートである。
【００４８】
最初にステップ４０１において、モニタ値取得ユニット１０８が過去に処理されたロット１０４の処理終了時点から制御対象ロット１０１が処理される直前までの時間をモニタ値（待機時間）として取得する。次にステップ４０２にて第一の補正量算出ユニット１１０がステップ４０１で取得されたモニタ値から第一の補正量であるレシピ補正量を算出する。続いてステップ４０３にてウェハ履歴係数取得ユニット１１５が制御対象のシーケンスレシピ毎、あるいは、それらのグループ毎に予め格納されているウェハ履歴係数テーブルを選択し、参照すべき過去の処理履歴数に到達したかどうかを判断する。到達していなければステップ４０４へ、到達していればステップ４０６へ移動する。
【００４９】
次にステップ４０４にてレシピ履歴係数取得ユニット１１２が処理履歴データベース１１３から制御対象ロットの前に処理されたロットのシーケンスレシピ情報を取得し、予め格納されているレシピ履歴係数テーブル１２１から取得したシーケンスレシピに対応するレシピ履歴計数１１４を取得して保持する。続けてステップ４０５にてウェハ履歴係数取得ユニット１１５が処理履歴データベース１１３から制御対象ロットの前に処理されたロットの各処理のウェハ処理枚数を取得し、予め格納されているウェハ履歴テーブル１２２から取得したウェハ処理枚数に対応するウェハ履歴係数１１６を取得して保持する。
【００５０】
次にステップ４０６にて履歴係数算出ユニット１１７がステップ４０４と保持されたレシピ履歴係数１１４と、ステップ４０５で保持されたウェハ履歴係数１１６とを用いて履歴係数１１８を算出する。次にステップ４０７にて第二の補正量算出ユニット１１９がステップ４０２で算出されたレシピ補正量１１１とステップ４０６で算出された履歴係数１１８との積から第二の補正量である調整後レシピ補正量１２０を算出する。
【００５１】
続いてステップ４０８において、レシピの決定方法について制御対象ウェハのプラズマ処理のレシピの特定の項目を補正する場合はステップ４０９へ移り、レシピを補正するのではなく、予め格納されているレシピ群から別のレシピを選択する場合はステップ４１０へ移動する。
【００５２】
次にステップ４０９にて、ステップ４０７で算出された調整後レシピ補正量１２０が制御対象ウェハのプラズマ処理のレシピの補正量として適用される。ステップ４１０においては、ステップ４０７で算出された調整後レシピ補正量１２０に近いレシピを予め登録されているレシピ郡から選択し、選択されたレシピが制御対象ウェハのプラズマ処理に適用される。
【００５３】
以上の各ステップが制御対象ロットの制御対象処理毎に繰り返し実行され、本発明に係るＡＰＣが実行される。また、本実施例において、モニタ値取得ユニット１０８は、待機時間１０９をモニタ値として取得するものとして説明したが、本発明としては、モニタ値取得ユニット１０８は、過去にプラズマ処理された製品ウェハのプラズマ処理中のプラズマ発光データをモニタ値として取得しても良い。
【００５４】
本実施例では、制御対象レシピをエージング処理のレシピとした場合について説明したが、本発明としては、制御対象レシピを製品ウェハのプラズマ処理用のレシピとしても良い。この場合の実施形態を以下、説明する。
【実施例２】
【００５５】
図５は、図１における制御対象を製品ウェハのプラズマ処理条件に変えて本発明を適用した場合の制御における実施形態を示す図である。図５を参照し、実施例１から変更のあるもののみ以下に示す。なお、図５において図１と同一の符号のついた構成で同じ動作を行うものについては説明を省略する。
【００５６】
制御対象ロット５０１は、エージング処理５０２と複数の製品処理５０３、５０４で構成される。上記の通り、制御対象ロット５０１の中で実施例１ではエージング処理を制御対象としたが、本実施例では製品ウェハ処理条件を制御対象とする。また、ロット５０５は、当該処理室にてロット５０１の前にシーケンスレシピ(Ａ)が使用されてプラズマ処理されたロットであり、本実施例では制御対象ロット５０１の1つ前にプラズマ処理された
ロット５０５のみをプラズマ処理履歴の対象とする。
【００５７】
モニタ値取得ユニット１０８は、ロット５０１のプラズマ処理前のロット５０５のプロセス処理が終了した時点から制御対象ロット５０１で最初に処理されるエージング処理５０２が開始されるまでの時間を待機時間１０９として取得する。第一の補正量算出ユニット１１０には予め待機時間と製品ウェハ処理５０３用のレシピとの制御モデルが格納されている。待機時間と製品ウェハ処理のレシピ項目、例えば、特定ステップのガス流量との相関関係が制御モデルとして格納されている。つまり、待機時間１０９が取得された時、制御モデルを使ってレシピ項目の第一の補正量である補正量１１１が決定される。
【００５８】
レシピ履歴係数取得ユニット１１２は、処理履歴データベース１１３から制御対象ロット５０１の前に処理されたロット５０５のシーケンスレシピ(Ａ)を取得する。レシピ履歴係数テーブルは、制御対象のシーケンスレシピ毎、あるいは、それらのグループ毎に予め複数格納されている。そして、このテーブルには、過去に処理されたシーケンスレシピ別にレシピ履歴係数(Ｒ)が設定されている。本実施例では、制御対象ロットのシーケンスレシピはＣとなり、それに合わせたレシピ履歴係数テーブル５０６が選択される。また、過去に処理されたロット５０５のシーケンスレシピはＡとなり、レシピ履歴係数テーブル５０６からシーケンスレシピ(Ａ)に対するレシピ履歴係数(Ｒ)１１４は「０．４」となる。
【００５９】
ウェハ履歴係数取得ユニット１１５は、本実施例において、制御対象ロット５０１のシーケンスレシピはCとなり、ウェハ履歴係数テーブル５０７が選択される。本実施例におけるウェハ履歴係数(Ｗ)１１６は、ウェハ履歴係数テーブル５０７が参照され、現在からカウントして過去のプラズマ処理が１〜２５枚目のプラズマ処理までは「０．１」となり、２６枚目以降のプラズマ処理では「０」が適用される。つまり、過去にプラズマ処理された２５枚分(１ロット)のプラズマ処理のみが過去の履歴として採用されることになる。
【００６０】
また、本実施例における履歴係数１１８の算出も図２で示した方法と同様に算出され決定される。上記以外は、実施例１で説明した制御が行われ、本実施例においても上述以降の制御対象ロットのプラズマ処理毎に繰り返され、プラズマ処理毎のＡＰＣが実行される。
【００６１】
以上、本発明は、実施例１および実施例２で説明した通りのものであるため、過去のプラズマ処理履歴により変動する処理室内の処理環境に基づいてレシピを決定でき、安定した所望のプラズマ処理性能を得ることができる。また、上述した各実施例は、プラズマエッチング装置の例について説明したが、プラズマを利用して処理するプラズマアッシング装置やプラズマＣｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ(ＣＶＤ)装置などのプラズマ処理装置全般に適用することが可能である。
【００６２】
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、一方の実施例の構成の一部を他方の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、一方の実施例の構成に他方の実施例の構成を加えることも可能である。さらに各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１０８…モニタ値取得ユニット、１１０…第一の補正量算出ユニット、１１２…レシピ履歴係数取得ユニット、１１３…処理履歴データベース、１１５…ウェハ履歴係数取得ユニット、１１７…履歴係数算出ユニット、１１９…第二の補正量算出ユニット、３０６…ＡＰＣ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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