(57)【要約】【課題】  係員による品質チェックや判断を要することなく、設計仕様を十分に満たす適正な加工形状が得られる信頼性にすぐれたプロセス装置の制御システムおよび制御方法を提供する。【解決手段】  被加工物に対する複数の工程のうち、所定の工程における処理状態または当該プラズマ装置の状態をモニタする。このモニタ結果に応じて、上記所定の工程における被加工物の形状をシミュレーションし、このシミュレーションされた形状と予め定められている標準形状とのずれを検出する。そして、上記所定の工程に続く工程に対し、上記検出されたずれを補償するための処理条件を設定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に対する複数の工程を順次に実行するプロセス装置において、
前記各工程のうち所定の工程の処理状態または当該プラズマ装置の状態をモニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段のモニタ結果に応じて、前記所定の工程における前記被加工物の形状をシミュレーションするシミュレーション手段と、
前記シミュレーション手段でシミュレーションされた形状と予め定められている標準形状とのずれを検出する検出手段と、
前記所定の工程に続く工程に対し、前記検出手段で検出されたずれを補償するための処理条件を設定する設定手段と、
を備えたことを特徴とするプロセス装置の制御システム。
【請求項２】
被加工物に対する種々の工程を順次に実行するプロセス装置において、
前記各工程のうち所定の工程の処理状態または当該プラズマ装置の状態をモニタするステップと、
前記モニタの結果に応じて、前記各工程における前記被加工物の形状をシミュレーションするステップと、
前記シミュレーションされた形状と予め定められている標準形状とのずれを検出するステップと、
前記所定の工程に続く工程に対し、前記検出されたずれを補償するための処理条件を設定する設定手段と、
を備えたことを特徴とするプロセス装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体および液晶ＴＦＴの製造プロセス開発に係わり、被加工物に対する複数の工程を順次に実行するプロセス装置の制御システムおよび制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造プロセスは、微細化・高集積化とともに複雑化し、工程数の増加をもたらしている。最先端のメモリ素子では、製造工程が数百にも及び、プロセス全体を安定かつ正確に行うことが重要である。
【０００３】
従来の製造プロセスでは、各装置に登録されたプロセス条件を使って、加工が行なわれている。しかしながら、プロセス装置が動作時間とともに変動し、プロセスの加工条件が変化する。このため、重要工程の後では品質チェックによって膜厚測定や加工幅が測定され、その測定データに応じて、次の工程の処理条件（プロセス条件ともいう）を変化させ、処理の振れを吸収する処理が行われる。
【０００４】
なお、被加工物の形状をシミュレーションにより把握するものがある（例えば特許文献１）。  
【特許文献１】特開２００１−３９２５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来の製造プロセスでは、係員による品質チェックが必要であり、しかも後の工程の処理手順を係員が適切に判断する必要があり、多くの時間と労力を要していた。また、品質チェックが多くなると、製造にかかる時間が長くなるという問題がある。
【０００６】
この発明は、上記の事情を考慮したもので、係員による品質チェックや判断を要することなく、設計仕様を十分に満たす適正な加工形状が得られる信頼性にすぐれたプロセス装置の制御システムおよび制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明のプロセス装置の制御システムは、被加工物に対する複数の工程を順次に実行するプロセス装置において、各処理のうち所定の工程における処理状態または当該プラズマ装置の状態をモニタする。このモニタ結果に応じて、上記所定の工程における被加工物の形状をシミュレーションし、このシミュレーションされた形状と予め定められている標準形状とのずれを検出する。そして、上記所定の工程に続く工程に対し、上記検出されたずれを補償するための処理条件を設定する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、係員による品質チェックや判断を要することなく、設計仕様を十分に満たす適正な加工形状が得られる信頼性にすぐれたプロセス装置の制御システムおよび制御方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の一実施形態について図１を参照しながら説明する。  
図１に示すように、プロセス装置１は、複数の処理部２−１，２−２，…２−ｎからなる。処理部２−１は、メモリ素子の製造工程におけるトランジスタ部分の製造などを行う。処理部２−２は、トランジスタと外部信号線とを結ぶ配線などを行う。このうち、処理部２−１では、被加工物に対する複数の工程として、酸化工程、イオン注入工程、拡散工程、成膜工程、エッチング工程、成膜工程などが順次に実行される。この処理部２−１には、例えば図２に示すようなマイクロ波励起のプラズマ処理装置が搭載されている。
【００１０】
図２において、１１はマイクロ波発生器で、このマイクロ波発生器１１から方形導波管１２にマイクロ波が供給される。方形導波管１２の先端部は金属製の板で閉塞されている。この方形導波管１２の中途部に円筒アプリケータ１３が貫通され、その円筒アプリケータ１３内に誘電体製の円筒１４が挿入されている。
【００１１】
円筒１４の一端は閉塞され、その閉塞部にガス導入管１５が接続されている。このガス導入管１５から円筒１４内にプラズマ生成用のガスたとえばＣＦ系ガスが導入され、かつマイクロ波発生器１１からマイクロ波が発せられることにより、円筒１４内にプラズマが生成される。円筒１４内に生成されるプラズマの分布領域は、方形導波管１２と円筒１４とが交差する箇所にほぼ対応する。
【００１２】
円筒１４内にプラズマが生成されると、そのプラズマ中の活性種が円筒１４から真空容器１６に供給される。真空容器１６は、排気管１７および真空ポンプ１８を付属して備え、真空ポンプ１８の運転によって真空容器１６の内部を真空引きする。この真空引きされた真空容器１６内の処置部１９に対して上記活性種が供給される。この供給により、処置部１９上の被加工物に対する任意のプラズマ処理が実行される。
【００１３】
このような構成のプロセス装置１に対し、図３に示すように、管理用のＣＩＭ１０および本発明の制御システム２０が接続されている。制御システム２０は、モニタツール（モニタ手段）２１、インターフェイス２２、ＴＣＡＤ形状シミュレーションセクション（シミュレーション手段）２３、ずれ検出セクション（検出手段）２４、および処理条件設定セクション（設定セクション）２５を有している。
【００１４】
モニタツール２１は、プロセス装置１における各工程のうち所定の工程の処理状態およびプラズマ装置１の状態をモニタするもので、プラズマモニタ、表面モニタ、装置モニタなどを適宜に組合せてモニタリングの高精度化を図っている。インターフェイス２２は、データ伝送を賄う。ＴＣＡＤ形状シミュレーションセクション２３は、モニタツール２１のモニタ結果に応じて、上記所定の工程における被加工物の形状をシミュレーションするもので、周知の技術である。ずれ検出セクション２４は、ＴＣＡＤ形状シミュレーションセクション２３でシミュレーションされた形状と予め定められている標準形状とのずれを検出する。処理条件設定セクション２５は、上記所定の工程に続く工程に対し、ずれ検出セクション２４で検出されたずれを補償するための処理条件（プロセス条件ともいう）を設定する。ここまでの処理の流れを図４のフローチャートに示している。
【００１５】
設定された処理条件はインターフェイス２２を介してプロセス装置１に送られる。これにより、プロセス装置１において適正な加工が行なわれる。すなわち、成膜工程で膜厚が標準形状より厚くなるシミュレーション結果が得られた場合には、次の成膜工程で膜厚を薄くする処理が実行される。エッチング工程でテーパ角が標準形状より小さくなるシミュレーション結果が得られた場合には、次のエッチング工程でプロセス装置１のパワーが増大される。これにより、前工程におけるテーパ角の“ずれ”を次工程で修正することができる。
【００１６】
図５に具体的な制御の例を示している。“ｍ−１”工程では、Ｓｉ基板上に成膜されたＰｏｌｙ−Ｓｉ、ＷＳｉ、ＳｉＮの上に、リソグラフィによりレジストがパターン形成される。“ｍ”“ｍ＋１”はともにエッチング工程で、被加工物はこれら両工程により最終的な形状に加工される。“ｍ”工程でエッチングを行う時に、処理状態およびプラズマ装置１の状態がモニタされ、このモニタ結果に応じたＴＣＡＤ形状シミュレーションが実行される。
【００１７】
この図５の例では、プラズマ密度が低いため、標準形状の加工溝の幅Ｄ１に対し、実際の加工溝の幅は標準値Ｄ１よりも細くなっていることがシミュレーションから分かる。このまま、標準の処理条件で“ｍ＋１”工程のエッチングが行われると、加工溝の幅が標準値Ｄ１よりも細くなることが予想される。そこで、シミュレーションされた形状と標準形状との“ずれ”が検出され、“ｍ＋１”工程では、“ｍ”工程でプラズマ密度が低かったことによる形状の“ずれ”を補償するため、“低速エッチング”“標準エッチング”“高速エッチング”のうち、３番目の“高速エッチング”のレシピが処理条件として設定される。この設定（制御あり）により、“ｍ＋１”工程での加工形状は、加工溝の幅が標準値Ｄ１となって、設計仕様を十分に満たす適正な形状となる。
【００１８】
図６は具体的な制御の別の例を示している。“ｎ”はエッチング工程、“ｎ＋１”はタングステンの埋込み工程である。“ｎ”のエッチング工程では、プロセス装置１の状態が変動したため、プラズマ密度が増加し、埋込み下地に対し、標準の加工寸法Ｄ２より深い穴が加工されていた。この場合、プラズマ密度の増加がモニタされてＴＣＡＤシミュレーションセクション２３にデータ入力されることで、埋込み下地に対する加工穴が標準値Ｄ２よりも深くなることがシミュレーションされる。このまま、標準の処理条件で“ｎ＋１”工程が行われると、埋込まれるタングステンの上面が凹んでしまうことが予想される。
【００１９】
そこで、シミュレーションされた形状と標準形状との“ずれ”が検出され、次の“ｎ＋１”工程では、その“ずれ”に相当する分だけタングステンの埋込み量を増加する必要性が判断される。この判断の下に、“高速埋込み”“標準埋込み”“低速埋込み”のうち、１番目の“高速埋込み”のレシピが処理条件として設定される。この設定（制御あり）により、“ｎ＋１”工程での加工形状は、埋込まれるタングステンの上面がほぼ平坦となって、設計仕様を十分に満たす適正な形状となる。
【００２０】
図７は具体的な制御のさらに別の例を示している。“Ｏ−１”工程で、Ｓｉ上にＰｏｌｙ−Ｓｉ、ＳｉＮ、レジストが成膜され、“Ｏ”工程でエッチング、“Ｏ＋１”工程でＳｉＯ２成膜が行われる。“Ｏ”のエッチング工程では、プロセス装置１で生成されるプラズマのイオンエネルギが高いことがモニタされる。このモニタ結果に応じたＴＣＡＤ形状シミュレーションにより、エッチングのテーパ角が標準値である“８７°”から“９１°”へと垂直化することが予想される。垂直化した形状に対し、標準の処理条件のまま“Ｏ＋１”工程による埋込み処理が行われると、埋込み不良としてＳｉＯ２中に図示波線で示すボイドが発生してしまう。
【００２１】
そこで、シミュレーションされた形状と標準形状との“ずれ”が検出され、次の“Ｏ＋１”工程では、“Ｏ”工程でプラズマのイオンエネルギが高かったことによる形状の“ずれ”を補償するため、“低埋込み”“標準埋込み”“高埋込み”のうち、３番目の“高埋込み”のレシピが処理条件として設定される。この設定（制御あり）により、“Ｏ＋１”工程での加工形状は、ボイドの発生がなく、設計仕様を十分に満たす適正な形状となる。
【００２２】
以上のように、係員による品質チェックや処理手順の判断を要することなく、設計仕様を十分に満たす適正な加工形状を得ることができ、信頼性の向上が図れる。係員にとっては、品質チェックや処理判断が不要なので、その品質チェックや処理判断に要していた多くの時間と労力を別の作業に有効に活用することができる。品質チェックがなくなる分、あるいは少なくなる分、製造にかかる時間を大幅に短縮することができる。しかも、設計仕様を十分に満たす適正な加工形状が得られることから、各工程の歩留りを高めることができる。
【００２３】
なお、上記実施形態では、後続の工程で“ずれ”を補償する制御について説明したが、形状シミュレーションしている現工程において“ずれ”を補償することも可能である。例えば、プラズマ成膜装置のパワーが高い時には、プロセス時間を短くするなどの制御を行うこともできる。
【００２４】
また、上記実施形態の制御システムを複数のプロセス装置における機差を低減するのに用いることもできる。各プロセス装置からのプロセス条件をモニタし、基準値とのズレを判断し、これをもとにプロセス装置の動作条件を調整する。これにより、各プロセス装置の機差間の差を低減することができる。
【００２５】
その他、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の一実施形態に関わるプロセス装置の概要を示すブロック図。
【図２】同実施形態に関わるプロセス装置に搭載されるプラズマ処理装置の構成を断面して示す図。
【図３】同実施形態の制御システムを示すブロック図。
【図４】同実施形態の処理の流れを示すフローチャート。
【図５】同実施形態の制御の一例を説明するための図。
【図６】同実施形態の制御の別の例を説明するための図。
【図７】同実施形態の制御のさらに別の例を説明するための図。
【符号の説明】
【００２７】
１…プロセス装置、２−１，２−２，２−ｎ…処理部、２０…制御システム、２１…モニタツール（モニタ手段）、２２…インターフェイス、２３…ＴＣＡＤ形状シミュレーションセクション（シミュレーション手段）、２４…ずれ検出セクション（検出手段）、２５…処理条件設定セクション
【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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【図７】
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