(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を真空容器内でプラズマ処理する試料処理装置において、
前記試料処理装置は、
前記試料の処理状態に関する複数種類の情報をモニタデータとして検出するための複数のセンサと、
前記検出した複数のモニタデータにおいて装置の監視に用いる時間範囲を選択するデータ選択手段と、
前記データ選択手段によって選択された複数のモニタデータを有効信号に変換するための信号フィルタと、
前記有効信号から前記試料の加工形状予測値を生成するモデル式と、
前記加工形状予測値を表示するための表示画面とを具備し、
前記試料の処理後に加工形状を計測することなしに加工形状予測値を前記表示画面に表示することを特徴とする試料処理装置。
【請求項２】
試料を真空容器内でプラズマ処理する試料処理装置において、
前記試料処理装置は、
少なくとも光及び電気信号を検出する複数種類のセンサを介して前記試料の処理状態に関係する複数種類の情報をモニタデータとして取得するモニタデータ取得部と、
前記検出した複数のモニタデータにおいて装置の監視に用いる限定された一部の時間範囲を選択するデータ選択手段と、
前記データ選択手段によって選択された複数のモニタデータを有効信号に変換するための信号フィルタと、
前記有効信号から前記試料の加工形状を予測する処理性能予測部とを具備し、
前記処理性能予測部によって予測された前記試料の加工形状と標準値とのずれを解消するための処理パラメータの補正量を、処理パラメータ修正量計算部で計算し、前記試料の処理パラメータを制御することを特徴とする試料処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料処理装置用プロセスモニタ及び試料処理装置の制御方法に係り、特に、半導体デバイスの微細加工に好適な真空処理装置用プロセスモニタ及び及びそれを利用した半導体デバイスの製造装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
年々、半導体デバイスの寸法は微細化しており、加工の寸法精度に対する要求も厳しくなっている。一方、熱やプラズマを用いて半導体ウエハを物理化学的に加工する半導体製造装置では、装置内部の化学反応により生成される反応生成物などが装置の内壁に付着して残留し、時間と共にウエハの処理状態を変化させてしまうことがしばしばある。このためウエハの処理を何枚も重ねるにつれて、半導体デバイスの加工形状が徐々に変わり性能が劣化してしまうという問題がある。この問題に対応するために、通常はチャンバ内壁の付着物をプラズマによってクリーニングしたり、チャンバ壁の温度を上げて付着物が付き難くするなどの対策が行われている。しかし、大抵の場合、これらの対策は完全ではなく、結局半導体デバイスの加工形状は徐々に変化してしまう。このため、加工形状が問題となるほど変わる前に製造装置の部品の交換や洗浄が行われる。また、堆積膜以外にも様々な装置状態の変動がウエハの加工形状の変動に関与する。したがって、半導体製造装置内部の処理状態の変化を検出し、検出結果をプラズマ処理装置の入力にフィードバックして処理状態を一定に保つなどの工夫が考案されてきた。
【０００３】
このようなプラズマ処理の変動を監視する方法は、例えば特許文献１に開示されている。この開示例では、プラズマ処理特性と装置の電気信号の関係式を用いて装置性能を予測したりプラズマの状態を診断する方法が示されている。その方法としては３つの電気信号と装置のプラズマ処理特性との関係を表す近似式を重回帰分析により求める方法が開示されている。またもう一つの例が特許文献２に開示されている。この開示例では、既存の複数の検出器を取り付けた一般的な検出システムをプラズマ処理装置に当てはめ、その検出信号の相関信号から装置の状態を監視する方法が示されている。
その相関信号を生成する方法としては、６つの電気信号の比による計算式が開示されている。またもう一つの開示例が特許文献３にある。この開示例では、光や質量分析器の数多くの信号を取り込んで相関信号を生成し装置の状態を監視する方法が示されている。この相関信号を生成する方法としては主成分分析を用いる方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１２５６６０号公報
【特許文献２】特開平１１−８７３２３号公報
【特許文献３】米国特許第５６５８４２３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の方法では、多数ある処理条件を軸とする多次元空間のマップ上で、３つの電気信号と処理特性の関係を表す近似式を重回帰分析を用いて導く。このように処理特性を広大なマップ上で測定するにはきわめて多くのウエハが必要となり、実際の運用は困難である。さらに、測定時に考慮されなかった処理条件が変動したときには、求められた近似式は使えない。また、実用上最も問題となるチャンバ内部の堆積膜のような観測困難な内部条件の影響を近似式に採り入れるには、さらに膨大な数の処理特性の取得実験が必要となる。さらに、特許文献２記載の方法は、よく知られた複数の検出手段からの複数の検出信号の相関をとった信号を診断に用いると言った一般的な方法であるが、開示された相関をとる方法もいくつかの信号の比をとるという従来の手法であり、多くの変動原因に応じて多様な状態を取るプラズマ処理装置の状態を正確に監視するシステムの具体的実現手段を見出すことは困難である。
【０００６】
これとは異なり、特許文献３では装置からモニタした多量のデータを主成分分析して装置状態の変動を捉えることにより多様なプラズマの状態を監視する方法を提供している。しかしこの開示例から、様々なデバイス構造を持つウエハを様々な条件で処理する実際のプラズマ処理装置での有効な実施方法を見出すにはさらに工夫が必要である。特に、これらの公知例では、一枚のウエハの処理でも通常はいくつかの処理条件の組み合わせで行われ、各処理ステップが加工精度に与える影響が異なることが考慮されていない。例え処理の条件が一定であったとしても処理時間の前半と後半では加工形状に与える影響は異なる。今後の半導体デバイスの性能は極めて微小な加工形状の変化にも敏感で、このような微小な加工形状の変動をモニタして制御するには、処理の時間シーケンスを意識した具体的な処理のモニタ方法が不可欠である。
【０００７】
本発明の目的は、試料処理装置の多様な処理状態に対応可能で、運用が容易なプロセスモニタ及び試料処理装置の制御方法および試料の製造方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、試料処理装置の処理状態をモニタし、正確にかつ容易に処理状態の変化を監視し、処理条件の制御を行うことができるプロセスモニタ及び試料処理装置の制御方法および試料の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の特徴は、センサを介して処理装置における試料の処理状態に関係する複数のモニタデータを取得するモニタデータ取得部と、該複数のモニタデータの中から前記試料の任意の処理区分に属するモニタデータを選択するデータ選択手段と、前記データ選択手段により選択された処理区分に属するモニタデータを監視信号として生成する監視信号生成部と、前記処理装置において処理された複数の試料に関して得られた前記監視信号を、時系列的に表示部に表示する表示設定コントローラとを備えたことにある。
【００１０】
本発明の他の特徴は、センサを介して処理装置における試料の処理状態に関係する複数のモニタデータを取得するモニタデータ取得部と、該複数のモニタデータの中から前記試料の任意の処理区分に属するモニタデータを選択するデータ選択手段と、前記データ選択手段により選択された処理区分に属するモニタデータを監視信号として生成する監視信号生成部と、前記処理装置において処理された複数の試料に関して得られた前記監視信号を、時系列的に表示部に表示する表示設定コントローラと、前記処理装置の使用状況によって表示を切り替える表示切替手段とを備えたプロセスモニタにある。
【００１１】
本発明の他の特徴は、センサを介して処理装置における試料の処理状態に関係する複数のモニタデータを取得するモニタデータ取得部と、該複数のモニタデータの中から該モニタデータを加工してモニタした数より少ない数の監視信号を抽出する監視信号生成部と、前記処理装置において処理された複数の試料に関して得られた前記監視信号を、時系列的に表示部に表示する表示設定コントローラとを有することにある。
【００１２】
本発明によれば、処理条件や試料の累積処理枚数などによって複雑多様な状態を持つ試料処理装置の処理状態をモニタし、その多様な処理シーケンスの中から装置の監視を行う装置監視信号を取得する手段を提供することにより、運用が容易なプロセスモニタおよびその表示方法および試料処理装置の制御方法および半導体デバイスの製造方法を提供することができる。
【００１３】
また、本発明によれば、さらに、プラズマ装置からセンサによりモニタデータを取得し、試料の処理性能に関わる最も重要な試料処理区分のデータから装置監視信号を生成することにより、正確にかつ容易に処理状態の変化を監視し、処理条件の制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、処理条件や試料の累積処理枚数などによって複雑多様な状態を持つ試料処理装置の処理状態をモニタし、その多様な処理シーケンスの中から装置の監視を行う装置監視信号を取得する手段を提供することにより、運用が容易なプロセスモニタおよびその表示方法および試料処理装置の制御方法および半導体デバイスの製造方法を提供することができる。
【００１５】
また、本発明によれば、さらに、プラズマ装置からセンサによりモニタデータを取得し、試料の処理性能に関わる最も重要な試料処理区分のデータから装置監視信号を生成することにより、正確にかつ容易に処理状態の変化を監視し、処理条件の制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の実施例を、図面に従って説明する。  
図１に本発明の第１の実施例を示す。図１は、センサと表示装置を備えた本発明の第１の実施例になる試料処理装置の構成を示す図である。１は、半導体製造装置やLCD製造装置などの試料処理装置である。試料処理装置１は、ここでは、試料として半導体デバイス製造のためのシリコンウエハが処理される半導体製造用の装置として説明する。試料処理装置１は、真空容器と、その内部にプラズマ生成部を形成するための放電部と、真空容器内において被処理物である試料、例えば、ウエハを配置するための電極が設置された処理部とから成る。試料処理装置１の真空容器内にはガス供給装置から処理ガスが供給され、真空容器内は排気装置によって所定の圧力に減圧排気される。電極には、高周波電源が接続されている。
【００１７】
上記のように構成された試料処理装置１では、ウエハ（試料）が搬入され電極上に配置される。そして、ガス供給装置によって真空容器内に処理ガスを供給し、該処理ガスを電界の作用によって、プラズマ化する。試料は処理ガスとプラズマにより処理、例えばプラズマエッチングされる。なお、プラズマ化されたガスは後に、排気装置によって排気される。試料処理装置１内における試料の処理は、コントローラ３によって制御されている。
【００１８】
試料処理装置１には、試料処理装置内の多様な処理状態に関する情報をモニタデータとして検出し、取得するための複数のセンサ２が設置されている。センサ２は試料処理装置内の試料の処理状態や試料の処理環境（以下単に試料の処理状態）をモニタしており、一定あるいは任意の時間間隔でモニタデータを取得する。具体的には、処理装置に供給される処理ガスに関する情報、処理装置内部の圧力、処理装置内部に生成されるプラズマの状態、試料の処理加工に関する情報、などが含まれる。
【００１９】
センサ２は光スペクトル分光器やモノクロメータのような光検出手段であってもよいし、電圧検出器や電流検出器やインピーダンスモニタなどの電気信号検出器であってもよいし、装置内部の圧力検出器であってもよいし、処理ガスの流量検出器や装置の稼動部分の位置検出器や温度検出器であってもよいし、質量分析器などの処理装置内部のガス組成検出器であってもよい。
【００２０】
ただし、処理装置内部の複雑な処理状態を把握するために、できるだけ多種かつ多数のモニタデータを取得することが望ましい。つまり、プラズマ発光を波長分解したスペクトルデータや電気信号を周波数分解したスペクトルデータなどはモニタデータとして最適である。
【００２１】
センサ２で取得されたモニタデータはデータ選択手段４に送られる。センサ２は、例えば１秒に１回処理装置からの発光のスペクトルを取得して選択手段４に送る。
【００２２】
データ選択手段４は送られたモニタデータから装置の監視に用いる部分を選択する。最も単純には、データ選択手段４は全てのモニタデータを選択しても良い。データ選択手段４により選択されたモニタデータは装置監視信号生成部５に送られる。装置監視信号生成部５は受け取ったモニタデータから監視タイプに応じた装置監視信号を生成し、出力データバッファ６に送る。監視タイプとは、試料の加工形状を監視する場合、処理装置内部の堆積膜の状態を監視する場合、処理装置の各部の部品の消耗度合いを監視する場合、試料毎の処理状態の変化を複数の試料を比較して監視する場合、試料のロット毎の処理状態の変化を複数のロットを比較して監視する場合など試料の処理に関して監視する対象のことである。
【００２３】
出力データバッファ６は必要な数だけの複数の装置監視信号を保持し、表示部７に複数の装置監視信号を送る。また、表示部７は送られた装置監視信号を表示画面に表示するとともに表示設定コントローラ８を備える。表示設定コントローラ８は、データ選択手段４での選択方法や、装置監視信号生成部５の監視タイプや、出力データバッファ６の出力数を設定する機能を持つ。出力データバッファ６は表示部７に組み込まれていてもよいし、表示設定コントローラ８は必ずしも表示部７に付属している必要はなく、独立して存在していてもよい。
【００２４】
図２に、図１の試料処理装置１における表示部７の表示画面の一例を示す。表示部７の表示画面は、表示部７や表示設定コントローラ８に対する入出力部としての機能を備えており、このウィンドウ２２の表示は表示設定コントローラ８により制御される。
【００２５】
図２において、表示部７のウィンドウ２２はウエハ毎の処理状態の変動を表示している。ウィンドウ２２は、例えば、横軸に処理の終了したウエハを時系列に並べ、縦軸には各ウエハの装置監視信号をとったグラフを表示する。ウィンドウ２２には装置に起こったイベントの表記２１が追加されていても良い。このイベントは、現在処理中の処理装置で起こったイベントや、表示されているウエハが過去に処理された半導体製造装置で起こったイベントをLANなどにより取得して表示してもよい。
【００２６】
ボタン２４は、現在ウィンドウ２２に表示している装置監視信号の監視タイプを表示するとともに、監視タイプの設定ウィンドウを開くコマンドボタンの役割を果たしていてもよい。同様に、ボタン２５は、ウィンドウ２２に表示されるウエハ数を表示すると共に表示試料数設定ウィンドウを開くコマンドボタンでもある。また、ボタン２６はウィンドウ２２に表示するデバイスタイプすなわち試料の種類を表示するとともに、デバイスタイプ設定ウィンドウを開くコマンドボタンでもある。また、ボタン２７はウィンドウ２２に表示する装置監視信号を生成するための試料処理区分を表示するとともに、該試料処理区分を選択するウィンドウを開くコマンドボタンでもある。
【００２７】
図３に、図２の表示を実施するため表示設定コントローラ８の処理系の一構成例を示し、図４にそのデータ処理の流れの一実施例を示す。  
半導体製造装置において、試料の処理は複数の処理条件の組み合わせにより行われることが多い。ここでは、試料処理中の各処理条件に当たる部分を試料処理区分と呼ぶことにする。試料処理区分は、処理条件の区切りにかかわらず、もっと細かく分けてもよいし、もっと大きく例えば処理の前半と後半のように分けてもよい。例えば、監視タイプが試料の加工形状であるときに、最終的な試料の加工形状は全ての試料処理区分に均等に影響されるわけではなく、重点的に監視すべき試料処理区分がある。このため、センサ２で取得されたモニタデータはデータ選択手段４に送られる（図４、Ｓ４００〜Ｓ４０２）。
【００２８】
この実施例の場合、データ選択手段４は試料処理区分選択部９のみで構成されており、試料処理区分選択ボタン１０によって、どの試料処理区分のモニタデータを出力するか選べる。選択されたモニタデータは装置監視信号生成部５に送られる（Ｓ４０４）。監視タイプ設定ボタン１１により選択された種類の装置監視信号が装置監視信号生成部５により生成され（Ｓ４０６）、出力データバッファ６に送られる（Ｓ４０８）。通常は、選ばれた各試料処理区分の間に多数のモニタデータが取得され、その結果として装置監視信号の時間変化のデータが多数生成される。処理状態の時間変化を監視する場合には装置監視信号の時間変化がそのまま出力データバッファ６に送られ、試料毎の処理状態変化を監視する場合には、試料毎に装置監視信号を平均化するなどの処理をしてから出力データバッファ６に送られる。出力データバッファ６は表示試料数設定ボタン１２で指定された数の試料に対応する装置監視信号を表示デバイス選択部１３に送る（Ｓ４１０）。表示デバイス選択ボタン１４で指定された種類の試料の装置監視信号のみが表示部７に送られ、表示される（Ｓ４１２）。
【００２９】
図５、図６に表示部７のウィンドウ及び表示設定コントローラ８の他の例を示す。図５は監視タイプ選択ウィンドウの一例を示しており、図６は表示設定コントローラ８の動作フロー例を示す。  
ボタン２４が押されると監視タイプ選択ウィンドウが表示される（Ｓ６０２〜Ｓ６０６）。そして、監視タイプがメニュー２８により選択できる（Ｓ６０８〜Ｓ６１２）。メニュー２８の選択の項目は、例えば、「総合レベル１」はおおまかな装置の処理状態を表示する監視タイプで、「総合レベル２」はさらに細かな処理状態の変動を監視する処理状態の監視タイプ、「総合レベル３」はさらに細かい変動を監視する監視タイプなどとなっている。その他にも、加工寸法精度や加工スピードに関連した「処理性能」の項目があってもよいし、装置内部の部品の消耗度合いを示す「部品消耗」の項目があっても良い。なお、チェックボックス２８は複数種類選択できるようになっていても良く、複数種類選ばれた場合は、ウィンドウ２２に複数種類の装置監視信号が表示される。
【００３０】
図７、図８に表示部７のウィンドウ及び表示設定コントローラ８の他の例を示す。図７は表示試料数設定ウィンドウを示し、図８に表示設定コントローラ８の動作フローの例を示す。  
図７の表示試料数設定ウィンドウは、表示試料数設定ボタン２５を押すことにより表示される（Ｓ８０２〜Ｓ８０６）。ウィンドウ２２のような試料毎の表示の場合には表示試料数を入力部２９で設定し、後述のウィンドウ２３のようなロット毎の表示の場合には表示ロット数が入力部２９により設定される（Ｓ８０８〜Ｓ８１４）。
【００３１】
図９、図１０に表示部７のウィンドウ及び表示設定コントローラ８の他の例を示す。図９はデバイス選択ウィンドウの一例を示し、図１０に表示設定コントローラ８の動作フローの例を示す。  
デバイス選択ウィンドウはボタン２６を押すと表示され（Ｓ１００２〜Ｓ１００６）、試料のデバイス種類がチェックボックス３１により複数個選択できる（Ｓ１００８〜Ｓ１０１２）。チェックボックス３１に対応するデバイスラベル３２はデバイスの種類がリストアップしてある。例えば、デバイス名が「T１２３４５F」という場合で、該デバイス名中の「T」と「F」がそれぞれデバイス構造上の意味を持つ場合、表示デバイス名を「T１２３４５F」ひとつでなく、「T」で始まるデバイス全て、もしくは「F」で終わるデバイス名全て、といった選び方ができることが望ましい。デバイスラベル３２では、直前に処理が終わった試料と同じデバイス全てといった選び方ができるようにもなっている。同じデバイスで複数種類のレシピすなわち処理条件の組み合わせがあるときには、それぞれ別のデバイスとして認識してデバイス選択できるようにしてもよいし、別のレシピ選択ウィンドウを用意してもよい。表示するデバイス種類を選び終わったら、終了ボタン３０を押すと選択したデバイス種類が確定し、デバイス種類選択ウィンドウが終了する（Ｓ１０１４）。
【００３２】
図１１に表示部７のウィンドウ及び表示設定コントローラ８の他の例を示す。図は試料処理区分選択ウィンドウの一例を示しており、装置監視信号を生成するために用いられる試料処理区分がチェックボックス３３により複数個選択できる。表示設定コントローラ８の動作は図１０と同様である。複数の試料処理区分から一つの装置監視信号を生成して表示してもよいし、複数の装置監視信号を生成して表示しても良い。チェックボックス３３に対応する試料処理区分ラベル３４は試料処理区分名が表示される。装置監視信号を生成するのに必要な試料処理区分は監視タイプによってことなるので、試料処理区分名ラベル３４はプルダウンメニュー２８で選ばれた監視タイプに応じて変化することが望ましい。
【００３３】
図１２に表示部７のウィンドウ及び表示設定コントローラ８の他の例を示す。この例では、あらかじめ定義された試料処理区分ではなく、任意の処理区分を選択できるようになっている。ステップ開始点３５とステップ終了点３５´を時間軸３６上で指定することにより、試料処理区分として任意の時間範囲を抽出することができる。
【００３４】
図１３に本発明の表示部７のウィンドウ及び表示設定コントローラ８の他の例を示す。この例の全体的な動作シーケンスは図３と同じである。ただ、試料処理区分自動選択部１５が追加されている点でことなる。この例では、ユーザが表示する試料処理区分を選択しなくても監視タイプ設定ボタン１１によって設定された監視タイプに最適な試料処理区分を試料処理区分自動選択部１５が判断して試料処理区分選択手段９の動作を設定する。ここで選択する処理ステップは一つの監視タイプに対していくつかの処理ステップを選択してもよい。
【００３５】
図１４に本発明の表示部７のウィンドウ及び表示設定コントローラ８の他の例を示す。この実施例では、センサ２で取得されたデータはモニタデータ保存手段１６に蓄積される。次に、表示試料数設定ボタン１２で選択された数だけデータロード部１７がデータをモニタデータ保存手段１６から取り出してデバイス選択部１３に送る。デバイス選択部はデバイス選択ボタン１４で指定された種類の試料のモニタデータのみを試料処理区分選択部に送る。すると試料処理区分選択ボタン１５で指定されたモニタデータのみが装置監視信号生成部５に送られ、監視タイプ設定ボタン１１に対応する装置監視信号が表示部７に表示される。
【００３６】
図１５に本発明の表示部７のウィンドウ及び表示設定コントローラ８の他の例を示す。図１４では過去の処理のモニタデータが保存されているが、図１５の例では、過去の試料の処理の装置監視信号のみを装置監視信号データベース２０に保存しておき、過去の試料の装置監視信号はここから取得する。この方法では、モニタデータが非常に多く、保存容量が膨大になる場合などに情報が圧縮された装置監視信号のみを保存しておくことにより保存のための容量が少なくて済むと言う利点がある。
【００３７】
図１６、図１７に本発明の表示部７のウィンドウ及び表示設定コントローラ８の他の例を示す。この例のウィンドウ２３はロット毎の処理状態の変動を表示している。ウエハ毎の表示かロット毎の表示かを選択するには、例えば図５の監視タイプ選択ウィンドウで試料毎表示選択ボタン２８´やロット毎表示選択ボタン２８´´により選択できるようになっている。ウィンドウ２３は例えば、横軸に処理済みのロットを時系列に並べ、縦軸に各ロットの装置監視信号がプロットされたグラフである。半導体デバイスの製造では試料はロットという数個の試料のまとまりごとに処理される。
【００３８】
８インチのウエハの場合は２５枚のウエハのまとまりが１ロットであることが多い。しかし、１ロットに含まれる試料の数は場合により異なる。装置内壁のクリーニングなどは１つ１つの試料の間にも行われることがあるが、ロットとロットの間に特別なクリーニング処理などが入ることがある。また、ロットとロットの間の空き時間には処理チャンバの各所の温度が変わることなどがある。このため、安定に試料を処理している状況においても装置監視信号は一定の値となるのではなく、ロットごとに或る変動パターンを繰り返すことが多い。この変動パターンは試料のデバイス種類によって異なる。このような場合には、信号がある一定のレンジに入っていることだけをチェックする従来の監視方法では不充分である。
【００３９】
本発明では、データベースから取得された該当デバイスの処理中に得られる標準的な装置監視信号の変動パターンとモニタされる装置監視信号の変動パターンが比較され、その比較データがロット毎の装置監視信号として表示され、処理の異常があったロットが容易に見出せる。また、各ロットの表示部をマウスなどで選択すると、該ロットの中の各資料の装置監視信号がウィンドウ２２に表示されるようになっているとなお良い。この場合、ウィンドウ２３で異常と思われるロットが見つかったときに、このロットの表示部を選択すると該異常ロットに属する試料の処理状態がウィンドウ２２に表示され、異常のあったロットのうちでどの試料の処理が異常であったか容易に見出せる。ウィンドウ２３の表示もウィンドウ２２と同様な機能を持ったボタン群２４´、２５´、２６´、２７´によって表示を制御できる。
【００４０】
図１７に、図１６の表示を実施するための表示設定コントローラ８のデータ処理系の構成を示す。センサ２で取得されたモニタデータはデータ選択手段４と装置監視信号生成部５により装置監視信号に変換され処理状態比較判定部１９に送られる。同時に、データベース１８から取り出されたモニタデータの標準データからも同様に装置監視信号が生成され、標準装置監視信号として処理状態比較判定部１９に送られる。
【００４１】
これらの二つの信号を比較したグラフの一例を図１８に示す。処理状態比較判定部１９はロット内の装置監視信号５３の標準装置監視信号５２からの偏差を計算して図１９のようなロット毎の比較データを生成する。データを処理状態比較判定部１９が生成して表示部７に表示する。装置監視信号が選択された試料処理区分の間の平均データ等であるときには前記の二つの信号の比較データは差をとるだけで得られる。また装置監視信号が試料処理区分の間の時間変動情報を保持しているときには、二つの信号の時間変動パターンのグラフのずれの部分の面積を比較データとすることもできる。また、標準データは半導体製造装置メーカーがデータベースにあらかじめ設定しておいてもよいし、過去の試料の処理の結果で処理結果が正常であったときのモニタデータを採用するなどしてもよい。さらに、比較結果の閾値を設け、比較データが閾値を越えると処理が異常であったと判断して警告を表示することもできる。
【００４２】
また、前記の標準的な装置監視信号の変動パターンのデータベースを用いると試料処理区分のうちどの区分で処理が異常になっているかの検知もできる。複数の試料処理区分ごとに装置監視信号の変化の標準からのずれが大きい順に試料処理区分を並べ、この序列を表示することにより一つの試料の処理中のどの試料処理区分で異常が起こっているかを示すことができる。
【００４３】
図２０は本発明の試料処理装置１の他の実施例を示す。この試料処理装置１の動作は図１７の実施例とほぼ同じであるが、過去の試料の処理のモニタデータを保存する代わりに装置監視信号データベース２０に過去の装置監視信号を保存しておく点が異なる。これによりデータベースの容量を削減できる。
【００４４】
図２１に、本発明の試料処理装置１における表示部７の表示画面の他の一例を示す。ウィンドウ２２はウエハ毎の処理状態の変動を表示している。ウィンドウ２２は、例えば、横軸に処理の終了したウエハを時系列に並べてあり、縦軸には各ウエハの装置監視信号がプロットされる。ウィンドウ２２には装置に起こったイベントの表記２１が追加されていても良い。このイベントは、現在処理中の処理装置だけでなく、表示されているウエハが過去に処理された半導体製造装置で起こったイベントをLANなどにより取得して表示してもよい。ボタン２４は、現在ウィンドウ２２に表示している装置監視信号の監視タイプを表示するとともに、監視タイプの設定ウィンドウを開くコマンドボタンの役割を果たしていてもよい。同様に、ボタン２５は、ウィンドウ２２に表示されるウエハ数を表示すると共に表示試料数設定ウィンドウを開くコマンドボタンでもある。また、ボタン２６はウィンドウ２２に表示するデバイスタイプすなわち試料の種類を表示するとともに、デバイスタイプ設定ウィンドウを開くコマンドボタンでもある。また、ボタン２７はウィンドウ２２に表示する装置監視信号を生成するための試料処理区分を表示するとともに、該試料処理区分を選択するウィンドウを開くコマンドボタンでもある。
【００４５】
図２１の実施例において、ウィンドウ２３はロット毎の処理状態の変動を表示している。ウィンドウ２３は例えば、横軸に処理済みのロットを時系列に並べ、縦軸に各ロットの装置監視信号がプロットされたグラフである。半導体デバイスの製造では試料はロットという数個の試料のまとまりごとに処理される。
【００４６】
８インチのウエハの場合は２５枚のウエハのまとまりが１ロットであることが多い。しかし、１ロットに含まれる試料の数は場合により異なる。装置内壁のクリーニングなどは試料１つ１つの間にも行われることがあるが、ロットとロットの間に特別なクリーニングなどが入ることがある。また、ロットとロットの間の空き時間によりチャンバの温度が変わることなどがある。このため、試料の処理を監視した装置監視信号は、安定に試料を処理している時でも一定の値となるのではなく、ロット毎に一定のパターンを繰り返すことが多い。このような場合には、モニタ信号がある一定のレンジに入っていることだけをチェックする従来の監視方法では不充分である。
【００４７】
本実施例では、装置監視信号がデータベースから取得された該当デバイスの処理中に得られる標準的な装置監視信号の変動パターンと比較され、その比較データがロット毎の装置監視信号として表示され、処理の異常があったロットが容易に見出せる。また、各ロットの表示部をマウスなどで選択すると、該ロットの中の各資料の装置監視信号がウィンドウ２２に表示されるようになっているとなお良い。この場合、ウィンドウ２３で異常と思われるロットが見つかったときに、このロットの表示部を選択すると該異常ロットの各試料の処理状態がウィンドウ２２に表示され、異常のあったロットのうちでどの試料の処理が異常であったか容易に見出せる。ウィンドウ２３の表示もウィンドウ２２と同様な機能を持ったボタン群２４´、２５´、２６´、２７´によって表示を制御できる。
【００４８】
また、前記の標準的な装置監視信号の変動パターンのデータベースを用いると試料処理区分のうちどの区分で処理が異常になっているかの検知もできる。複数の試料処理区分ごとに装置監視信号の変化の標準からのずれが大きい順に試料処理区分を並べ、この序列を表示することにより一つの試料の処理中のどの試料処理区分で異常が起こっているかを示すことができる。
【００４９】
図２２に、本発明の試料処理装置１における表示部７の表示画面の他の実施例を示す。図は監視タイプ選択ウィンドウの一例を示しており、監視タイプがメニュー２８により選択できる。選択の項目は、例えば、「総合レベル１」はおおまかな装置の処理状態を表示する監視タイプで、「総合レベル２」はさらに細かな処理状態の変動を監視する処理状態の監視タイプ、「総合レベル３」はさらに細かい変動を監視する監視タイプなどとなっている。その他にも、加工寸法精度や加工スピードに関連した「処理性能」などの項目があってもよいし、装置内部の部品の消耗度合いを示す「部品消耗」といった項目があっても良い。なお、チェックボックス２８は複数種類選択できるようになっていても良く、複数種類選ばれた場合は、ウィンドウ２２やウィンドウ２３に複数種類の装置監視信号が表示される。さらに、試料毎表示選択ボタン２８´やロット毎表示選択ボタン２８´´を備えていてもよい。
【００５０】
図２３に、本発明の試料処理装置１における表示部７の他の実施例を示す。図は表示試料数設定ウィンドウの一例を示しており、ウィンドウ２２のような試料毎の表示の場合には表示試料数２９が選べ、ウィンドウ２３のようなロット毎の表示の場合には表示ロット数３０が選べる。
【００５１】
図２４に、本発明の試料処理装置１における表示部７の他の例を示す。図はデバイス選択ウィンドウの一例を示しており、表示する試料のデバイス種類がチェックボックス３１により複数個選択できる。チェックボックス３１に対応するデバイスラベル３２はデバイスの種類がリストアップしてある。例えば、デバイス名が「T１２３４５F」という場合で、該デバイス名中の「T」と「F」がそれぞれデバイス構造上の意味を持つ場合、表示デバイス名を「T１２３４５F」ひとつでなく、「T」で始まるデバイス全て、もしくは「F」で終わるデバイス名全て、といった選び方ができることが望ましい。デバイスラベル３２では、直前に処理が終わった試料と同じデバイス全てといった選び方ができるようにもなっている。同じデバイスで複数種類のレシピすなわち処理条件の組み合わせがあるときには、それぞれ別のデバイスとして認識してデバイス選択できるようにしてもよいし、別のレシピ選択ウィンドウを用意してもよい。
【００５２】
図２５に、本発明の試料処理装置１における表示部７の他の実施例を示す。図は試料処理区分選択ウィンドウの一例を示しており、装置監視信号を生成するために用いられる試料処理区分がチェックボックス３３により複数個選択できる。複数の試料処理区分から一つの装置監視信号を生成して表示してもよいし、複数の装置監視信号を生成して表示しても良い。チェックボックス３３に対応する試料処理区分ラベル３４は試料処理区分名が表示される。装置監視信号を生成するのに必要な試料処理区分は監視タイプによってことなるので、試料処理区分名ラベル３４はプルダウンメニュー２８で選ばれた監視タイプに応じて変化することが望ましい。
【００５３】
図２６に、本発明の試料処理装置１における表示部７の他の実施例を示す。図は試料処理区分選択ウィンドウのもう一つの例を示しており、ステップ開始点３５とステップ終了点３５´を時間軸３６上で指定することにより、試料処理区分として任意の時間範囲を抽出する手段を示している。
【００５４】
図２７に、本発明の試料処理装置１における表示部７の他の実施例を示す。図は装置の使用状況によって表示する装置監視信号や表示方法を自動的に選択するシステムである。たとえば、「プロセスレシピ開発」ボタン３７を押すとプロセスレシピを開発するときに必要な、例えば加工形状予測値などの装置監視信号が自動的に選ばれて表示される。また、「装置洗浄後」ボタン３８を押すと、装置の洗浄後に必要な、例えば残留ガスを示す装置監視信号などが自動的に表示される。また、「安定稼動期」ボタン３９を押すと、装置の安定稼動期に監視すべき部品消耗度や加工形状を示す装置監視信号が複数個表示される。また、「故障対応」ボタンを押せば、装置の部品のかみ合わせなどを反映する装置監視信号がインピーダンスモニタなどから生成されて表示される。また、各ボタンごとに適切な装置のイベント表記部４１がウィンドウ４２に表示される。
【００５５】
図２８に、本発明の試料処理装置１における表示部７の他の実施例を示す。これまでの実施例で、例えばプラズマなどを使った半導体製造装置では、装置の処理状態を正確に把握するためにできるだけ多くの種類と数のセンサを用いた方がよい。しかし、多数のセンサを用いて装置を監視すると、大量のモニタデータが時々刻々と生成されて、これから装置監視信号を生成するのは困難である。
【００５６】
このため、この実施例では、センサ２から取得した多種多様なモニタデータを信号フィルタ４３により少数の有効信号４９に変換し、この少数の有効信号をモデル式４５に入れることにより装置監視信号４４を得る、という手法が有効である。モデル式は多数用意されているのが普通で、選択された監視タイプによって対応するモデル式が選択される。モデル式に代入する有効信号４９を生成する信号フィルタ４３も監視タイプによって異なってもよく、信号フィルタデータベース４６から信号フィルタ選択手段４７によって取得されて用いられる。信号フィルタデータベース４６に蓄積される信号フィルタは事前に保存されていても良いし、また、正常に処理が完了したときのモニタデータを主成分分析により分析して得た固有ベクトルを信号フィルタとして信号フィルタデータベースに保存しておいてもよい。主成分分析は多数の信号から有効信号を重要な順に取り出すことができる一般的な統計分析方法である。
【００５７】
ある装置状態信号を生成するためのモデル式４５に用いる有効信号４９を得るために特別な処理設定の組み合わせを処理して主成分分析し、その時の装置状態に最適な信号フィルタを再生成してもよい。モデル式４５は、監視したい装置性能、例えば加工形状のずれの値、などと有効信号４９との間で重回帰分析などの線形モデル化をしても得られるし、処理の物理モデルからモデル式４５の関数形を予想し、その係数をフィッティングするなどしても得られる。図２８のシステムにより、試料の加工形状など、試料の処理後に計測が必要な物理量の予測値を計測することなく試料の処理の直後に表示することができ、早期の異常検知ができる。
【００５８】
図２９に、本発明の試料処理装置１における表示部７の他の実施例を示す。これまでに述べた装置状態の監視および表示方法は、装置の制御にも使える。この実施例は、装置監視信号生成部５で得られた装置監視信号を処理性能予測部５０に渡し、該処理性能予測部５０で予測された処理性能を処理パラメータ修正量計算部５１に渡し、該処理性能の予測値の標準値からのずれを解消するための処理パラメータの補正量を計算して半導体製造装置のコントローラ３に渡し、次の試料の処理条件を制御するシステムである。
【００５９】
既に述べたように、半導体製造装置の試料の処理はロット単位で繰り返すので、該補正量を記憶しておき、次のロットの同じ位置の試料の処理条件を補正してもよい。次のロットのデバイスの種類が異なるときには、デバイス間の補正量変換テーブルが必要になる場合もある。
【００６０】
以上述べた各実施例の表示部は、処理装置に付属していてもよいし、ネットワークを経由してオフィスやリモート監視会社などにある端末に表示されるようにも実装できる。特に、装置監視データはモニタデータよりも非常にサイズが小さいことが多いので、ネットワークに対する負荷も少なく、リモート診断などに用いるのに最適である。
【００６１】
また、これらの実施例は、主に半導体デバイスに関して説明したが、同様な監視機能をLCDデバイス等の他の試料の製造装置や製造方法にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施例になる試料処理装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１の試料処理装置１における表示部７の表示画面の一例を示す図である。
【図３】図２の表示を実施するため表示設定コントローラの処理系の一構成例を示す図である。
【図４】図３のデータ処理の流れの一実施例を示す図である。
【図５】図１の試料処理装置における監視タイプ選択ウィンドウの一例を示す図である。
【図６】図５の表示設定コントローラ８の動作フローの例を示す図である。
【図７】図１の試料処理装置における表示試料数設定ウィンドウの他の例を示す図である。
【図８】図７の表示設定コントローラ８の動作フローの例を示す図である。
【図９】図１の試料処理装置における表示試料数設定ウィンドウの他の例を示す図である。
【図１０】図９の表示設定コントローラの動作フローの例を示す図である。
【図１１】本発明の表示部のウィンドウ及び表示設定コントローラの他の例を示す図である。
【図１２】本発明の表示部のウィンドウ及び表示設定コントローラの他の例を示す図である。
【図１３】本発明の表示部のウィンドウ及び表示設定コントローラの他の例を示す図である。
【図１４】本発明の表示部のウィンドウ及び表示設定コントローラの他の例を示す図である。
【図１５】本発明の表示部のウィンドウ及び表示設定コントローラの他の例を示す図である。
【図１６】本発明の表示部のウィンドウ及び表示設定コントローラの他の例を示す図である。
【図１７】図１６の表示を実施するための表示設定コントローラのデータ処理系の構成を示す図である。
【図１８】図１７の二つの信号を比較したグラフの一例を示す図である。
【図１９】図１６の実施例によるロット毎の比較データ一例を示す図である。
【図２０】本発明の試料処理装置の他の実施例を示す図である。
【図２１】本発明の試料処理装置における表示部の表示画面の他の一例を示す図である。
【図２２】本発明の試料処理装置における表示部の表示画面の他の実施例を示す図である。
【図２３】本発明の試料処理装置における表示部の他の実施例を示す図である。
【図２４】本発明の試料処理装置における表示部の他の実施例を示す図である。
【図２５】本発明の試料処理装置における表示部の他の実施例を示す図である。
【図２６】本発明の試料処理装置における表示部の他の実施例を示す図である。
【図２７】本発明の試料処理装置における表示部の他の実施例を示す図である。
【図２８】本発明の試料処理装置における表示部の他の実施例を示す図である。
【図２９】本発明の試料処理装置における表示部の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…半導体製造装置、２…センサ、３…コントローラ、４…データ選択手段、５…装置監視信号生成部、６…出力データバッファ、７…表示部、８…表示設定コントローラ、９…試料処理区分選択部、１０…試料処理区分選択ボタン、１１…監視タイプ設定ボタン、１２…表示試料数設定ボタン、１３…デバイス選択部、１４…デバイス選択ボタン、１５…試料処理区分自動選択部、１６…モニタデータ保存手段、１７…データロード部、１８…過去の信号および標準データのデータベース、１９…処理状態比較判定部、２０…装置監視信号データベース、２１…イベント表記部、２２…ウィンドウ、２３…ウィンドウ、２４…ボタン、２４´…ボタン、２５…ボタン、２５´…ボタン、２６…ボタン、２６´…ボタン、２７…ボタン、２７´…ボタン、２８…監視タイプメニュー、２８´…試料毎表示選択ボタン、２８´´…ロット毎選択ボタン、２９…入力部、３０…終了ボタン、３１…チェックボックス、３２…デバイスラベル、３３…チェックボックス、３４…試料処理区分ラベル、３５…ステップ開始点、３５´…ステップ終了
点、３６…時間軸、３７…ボタン、３８…ボタン、３９…ボタン、４０…ボタン、４１…イベント表記部、４２…ウィンドウ、４３…信号フィルタ、４４…装置監視信号、４５…モデル式、４６…信号フィルタデータベース、４７…信号フィルタ選択部、４８…信号フィルタ生成部、４９…有効信号、５０…処理性能予測部、５１…処理パラメータ修正量計算部、５２…標準装置監視信号、５３…装置監視信号。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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