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JP3657873B2 - Control equipment for plasma equipment - Google Patents

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JP3657873B2
JP3657873B2 JP2000331092A JP2000331092A JP3657873B2 JP 3657873 B2 JP3657873 B2 JP 3657873B2 JP 2000331092 A JP2000331092 A JP 2000331092A JP 2000331092 A JP2000331092 A JP 2000331092A JP 3657873 B2 JP3657873 B2 JP 3657873B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
communication link
utility
control device
control
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP2000331092A
Other languages
Japanese (ja)
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JP2002141334A (en
Inventor
正治 西海
弘充 榎並
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to KR10-2001-0010470A priority patent/KR100517574B1/en
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  • ing And Chemical Polishing (AREA)
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  • Plasma Technology (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ利用機器の制御装置にかかり、特に高精度かつ安定性に優れた制御が可能なプラズマ利用機器の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
プラズマ利用機器におけるプラズマ自体の特性は未だ充分に解明されていない。このため、プロセスパラメータをプロセス特性の変動に合わせて制御して、所定の結果を得ることは困難であり、従来のプラズマ利用機器においては、生産開始時に設定したプロセスパラメータを一定に制御する方法が採用されている。
【0003】
一方、半導体デバイスを製造するプラズマ利用機器は、製造中にリアクタ内に蓄積した反応生成物等により、リアクタそのものの状態が変化しプラズマ処理特性が経時的に変化する。この経時変化に対しては、リアクタ内を開放して清掃あるいは部品交換等の初期化作業を行うことが必要である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
プラズマ利用機器の制御装置に関し、近年、APC(Auto Process Control)の概念が導入され、各種計測器を用いたプロセス制御が試みられるようになった。しかしながら、プラズマ処理の状態を決定するプロセスパラメータ間には相互作用があり、かつトレードオフの関係がある。このため、前述のようにプラズマ利用機器においては有効なプロセス制御は実現されていない。
【0005】
一方、多変量解析を用いて制御する方法は、1つのプロセス特性に対して複数のプロセスパラメータを制御することを要する。1つのプロセス特性に対して複数のプロセスパラメータを制御する方法は、複雑な演算を必要とし、演算結果に対する検証には膨大な作業量を要するため、実用化は困難である。
【0006】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたもので、プロセスパラメータ間に相互作用がある場合においても有効なプラズマ機器の制御装置を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を採用した。
【0008】
相互に接続した第1、第2および第3の通信リンクと、前記第1の通信リンクに接続した、プラズマ利用機器の真空処理室内に生成されるプラズマの状態を検出するプラズマ状態検出器、前記真空処理室内に配置した載置台上に載置した被処理物の状態を検出する被処理物状態検出器およびプラズマ利用機器に処理ガスを供給する周辺機器のガス供給状態を検出するユーティリティ検出器と、前記第2の通信リンクに接続した、前記プラズマ状態検出器、被処理物状態検出器およびユーティリティ検出器の検出した数値情報をもとに、プラズマ利用機器を制御する装置コントローラおよびプラズマ利用機器に処理ガスを供給する周辺機器を制御するユーティリティコントローラと、前記第3の通信リンクに接続した、エネルギ制御装置およびユーティリティ制御装置を備え、第1の通信リンクに接続した前記プラズマ状態検出器、被処理物状態検出器およびユーティリティ検出器が検出した数値情報に基づいて、第2の通信リンクに接続した装置コントローラおよびユーティリティコントローラがそれぞれ演算した制御数値情報情報をもとに、第3の通信リンクに接続したエネルギ制御装置およびユーティリティ制御装置を制御するプラズマ利用機器の制御装置であって、前記各コントローラは主として所定のプロセス特性のみに影響を与える数値情報を選択して制御情報とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図1を用いて説明する。図1は本発明の実施形態にかかるプラズマ利用機器の制御装置を示す図である。図において、10は第1の通信リンク、11は第2の通信リンク、12は第3の通信リンクであり、第2の通信リンクを介して第1の通信リンクおよび第3の通信リンクは相互に接続する。1はプラズマ処理装置を制御する装置コントローラ、3はプラズマ処理装置の装置状態(真空処理室内ガス圧、プラズマのゆらぎ等)を検出する装置状態検出センサ、4は半導体ウエハ等の被処理物の状態(被処理物の位置、温度、処理速度等)を検出する被処理物状態検出センサ、5はプラズマ生成装置等に供給するエネルギを制御するエネルギ制御装置。6は導入ガス供給装置等のプラズマ処理装置の周辺機器であるユーティリティ機器を制御するユーティリティ制御装置、7はプラズマ処理工程およびその前後工程を管理する生産安定化コントローラ、8はユーティリティ機器を制御するユーティリティコントローラ、9は各種処理装置の工程を協調して管理するタクト管理コントローラである。
【0010】
13はプラズマ生成装置、あるいはプラズマ生成装置の冷却装置等に供給するエネルギ量をモニタするエネルギモニタ、14はユーティリティの状態(導入ガス流量、ガス圧等)計測するモニタ、15処理したウエハ枚数あるいはダミーウエハ使用枚数等を計数するカウンタである。16はプラズマ処理中に生成した反応生成物に基づく発光を分析する発光分光器、17はプラズマ処理中に生成した反応生成物を分析する質量分析器であり、いずれも反応室内に設置する。18はプラズマプローブ、19および20はそれぞれ第1の通信リンク10と第2の通信リンク11および第2の通信リンク11と第3の通信リンク12を接続する通信線である。21は操作者がプラズマ処理装置の処理条件(エッチング条件等)を入力するための装置制御マンマシンインタフェース、22はプラズマ処理装置のメンテナンス(ウエハ搬送装置の搬送テスト等)を行うためのマンマシンインタフェース、30は複数の半導体製造装置を統合して管理するホストコンピュータであり、製造ラインの装置情報、被処理物情報、生産情報等を管理する。90は他の半導体製造装置を管理するリンクに接続したタクト管理コントローラである。
【0011】
図に示すように、第1の通信リンク10には、装置状態検出センサー3、被処理物状態検出センサー4、エネルギモニタ13、ユーティリティモニタ14、カウンタ15、質量分析器17および発光分光器16、プラズマプローブ18を接続する。これらの測定機器が測定した測定値情報は通信線19を介して第2の通信リンクに伝送する。
【0012】
第2の通信リンク11には、装置コントローラ1、生産安定化コントローラ7、ユーティリティコントローラ8、タクト管理コントローラ9等のコントローラを接続する。これらのコントローラは前記数値情報を受信し、受信した数値情報をもとに各種制御機器のための制御数値情報を生成する。
【0013】
第3の通信リンク12には、エネルギ制御装置5、ユーティリティ制御装置6を接続する。これらの制御装置は前記制御数値情報を受信し、受信した制御数値情報をもとに、エネルギ制御機器およびユ周辺機器を制御する。
【0014】
前記第2の通信リンクに接続した装置コントローラ1、生産安定化コントローラ7、ユーティリティコントローラ8およびタクト管理コントローラ9は、第1の通信リンク10に接続した各種測定機器が検出した数値情報をそれぞれ取り込み、所定の演算処理を施し制御数値情報を生成する。また、前記各種コントローラは前記制御数値情報に基づき、前記エネルギ制御機器および周辺機器を制御するとともに、他のコントローラに前記演算処理結果情報を送信する。前記演算処理結果情報を受信した他のコントローラは該情報もとに再度演算処理して制御数値情報を生成することができる。また、タクト管理コントローラ9は前記演算結果情報を他のタクト管理コントローラ90と送受信して工程の進行管理を行うことができる。
【0015】
このようにして、本実施形態によれば分散された計算機制御が可能になる。なお通信リンクの形状は図に示すループ状の外に、ライン状あるいは他の形状とすることができる。
【0016】
次に、前記プラズマ利用機器の制御装置をドライエッチング装置に適用して、Poly−Siゲート電極を加工する例について説明する。ドライエッチング装置でPoly−Siウェハの処理を継続するとプロセス特性の一つであるエッチング速度が低下することが知られている。
【0017】
プロセス特性に影響を与える因子としては、▲1▼処理によりリアクター(真空処理室)内に堆積した反応生成物から供給される気体成分、▲2▼反応生成物の堆積による高周波放電の実効アース面積の減少、▲3▼反応生成物が付着した電極やリアクター壁面のインピーダンス変化、▲4▼リアクター各部の温度上昇によるガス圧力の微妙な変化、▲5▼ウェハを搭載する電極面に付着した反応生成物によるウェハバイアスに対するインピーダンス変化、▲6▼雰囲気やリアクターそのものの温度上昇に基づく高周波出力の変動、などが挙げられる。
【0018】
一方、ドライエッチング装置のプロセスパラメータとして一定制御しているものは、(1)高周波出力、(2)ウェハバイアス出力、(3)供給ガス流量、(4)リアクター内圧力 、(5)電極冷却水温度および冷却水流量、(6)リアクター壁面の温度調整水温度および流量、である。
【0019】
エッチング速度の低下を改善するのに有効なプロセスパラメータとしては、上記(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、および(6)が挙げられる。しかし、前記(1)の高周波出力を増大させたり、(3)のガス流量を増大させたり、(4)のガス圧力を高めたりすると、プラズマ特性が変化してエッチング種が増加する。このためエッチング速度は初期の値に復帰するが、他のプロセス特性であるエッチング形状あるいは下地膜やホトレジストとのエッチング速度比が大きく変化する。
【0020】
また、前記(5)の電極冷却水温度を上昇すると、反応効率を高めてエッチング速度を高めることができる。しかしこの方法は制御系の時定数が大きいために制御が困難であるし、サイドエツチやノッチといったエッチング形状不良を引起こすことがある。また、(6)の壁面の温度調整水温度の調整は前記(5)の場合よりも時定数が大きく制御は不能である。
【0021】
しかし、前記(2)のウェハバイアスの出力を増加させる方法は、他のプロセス特性にほとんど影響を与えることなくエッチング速度を回復させることができることを見出した。したがって、エッチング速度をエッチング中に計測できる膜厚モニタを新たに設け、エッチング速度の低下に合わせてウエハバイアス出力を増加させることにより、エッチング速度の特性変化を防止して初期特性を長時間維持することができる。
【0022】
次に、前記プラズマ利用機器の制御装置をドライエッチング装置に適用して、SiO膜の層間絶縁膜を孔加工する例について説明する。ドライエッチング装置でSiOウェハの孔加工処理を継続するとプロセス特性の一つであるエッチング速度が低下することが知られている。このプロセス特性に影響を与えている因子としては、▲1▼処理によりリアクター内に堆積した反応生成物から供給される気体成分、▲2▼反応生成物の堆積による高周波放電の実効アース面積の減少、▲3▼反応生成物が付着した電極やリアクター壁面のインピーダンス変化、▲4▼リアクター各部の温度上昇によるガス圧力の微妙な変化、▲5▼ウェハを搭載する電極面に付着した反応生成物によるウェハバイアスに対するインピーダンス変化、▲6▼雰囲気やリアクターそのものの温度上昇による高周波出力の変動、などが挙げられる。
【0023】
一方、ドライエッチング装置のプロセスパラメータとして一定制御しているものは、(1)高周波出力、(2)ウェハバイアス出力、(3)供給ガス流量 、(4)リアクター内圧力 、(5)電極冷却水温度および冷却水流量、(6)リアクター壁面の温調水温度および流量である。まず、エッチング速度の低下を改善するのに有効なプロセスパラメータとしては上記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)および(6)が挙げられる。しかしながら、(1)の高周波出力やを増大させたり、(4)のガス圧力を高めたりすると、プラズマ特性が変化し、エッチング種が増加するためにエッチング速度は初期の値に復帰できるがその他のプロセス特性であるエッチング形状、下地膜やホトレジストとのエッチング速度比が大きく変化してしまうことになる.また、(2)のウェハバイアス出力はPoly−Siゲートエッチングに比較して非常に大きいためエッチング速度を回復させるほど増加させると他のプロセス特性であるエッチング形状に大きな影響が出てしまう。また、(5)および(6)は先の例でも述べたように時定数が大きく制御は不能である。 しかし、前記(3)の方法は、供給ガス種であるフルオロカーボンと酸素のうちで酸素流量を微量増加させることにより他のプロセス特性にほとんど影響することなくエッチング速度を回復させることができることを見出した。したがって、エッチング速度をエッチング中に計測できる膜厚モニタを新たに設け、エッチング速度の低下に合わせて酸素ガス流量を微量増加させることにより、エッチング速度の特性変化を防止して初期特性を長時間維持することができる。
【0024】
次に、前記プラズマ利用機器の制御装置をドライエッチング装置に適用して、アルミ合金膜の配線を加工する例について説明する。ドライエッチング装置でアルミ合金膜ウェハの配線加工処理を継続するとプロセス特性の一つであるエッチング形状が垂直からテーパがついてくることが知られている。このプロセス特性に影響を与えている因子ととしては、▲1▼処理によりリアクター内に堆積した反応生成物から供給される気体成分、▲2▼反応生成物の堆積による高周波放電の実効アース面積の減少、▲3▼反応生成物が付着した電極やリアクター壁面のインピーダンス変化、▲4▼リアクター各部の温度上昇によるガス圧力の微妙な変化、▲5▼ウェハを搭載する電極面に付着した反応生成物によるウェハバイアスに対するインピーダンス変化、▲6▼雰囲気やリアクターそのものの温度上昇による高周波出力の変動、などが挙げられる。この中で最大の影響を与えるのは▲1▼の付着した反応生成物から供給されるガス成分である。
【0025】
一方、プロセスパラメータとして一定制御しているものは、(1)高周波出力、(2)ウエハバイアス出力、(3)供給ガス流量 、(4)リアクター内圧力 、(5)電極冷却水温度および冷却水流量、(6)リアクター壁面の温度調整水温度および流量である。エッチング形状の劣化を改善するのに有効なプロセスパラメータとしては上記の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)および(6)が挙げられる。しかしながら、(1)の高周波出力やを増大させたり、(2)のウェハバイアス出力を高めるとレジストとの選択比に大きな影響が出てしまう。(3)の供給ガス流量を増加させて付着した反応生成物から供給されるガス成分をエッチング初期と相対的に同等とすることによりエッチング形状の劣化を防止することができるが、プラズマ状態が変化するためその他のプロセス特性に影響を与えてしまう。また、(5)および(6)は先の例でも述べたように時定数が大きく制御は不能である。しかし、前記(4)の場合は、リアクター内圧力をわずかに低下させることにより他のプロセス特性にほとんど影響を与えることなくエッチング形状を回復させることができることを見出した。したがって、エッチングされたされた配線寸法の幅をエッチング中に計測できる寸法モニタを新たに設け、エッチング形状のテーパ化に合わせてリアクター内圧力を低下させることにより、エッチング形状の劣化を防止し初期特性を長時間維持することができる。
【0026】
なお、前記各例において、それぞれモニタをリアクタに新たに設けるのではなく、オフラインでの計測結果に基づき前記それぞれの制御パラメータをプログラム制御することによっても初期特性を長時間維持することができる。
【0027】
以上説明したように、本実施形態によれば、まず、プラズマ処理における安定性の阻害に大きな影響を与えるプロセス特性を1つ抽出し、そのプロセス特性を変化させる複数のプロセスパラメータを確定する。次いで、これらのプロセスパラメータの中で最もプロセス特性に大きな影響を与えるプロセスパラメータではなく、抽出したプロセス特性以外の他のプロセス特性に与える影響が最も少ないプロセスパラメータを選択し、これを第1の制御パラメータとする。次いでプラズマ処理における他の安定性を阻害するプロセス特性に対しても同様の手順にてプロセスパラメータを選択し、これを第2のパラメータとする。以下同様に制御を必要とする特性に対するプロセスパラメータを選択する。なお、これらのプロセスパラメータの選択には田口メソッド等の手法を活用しコンピュータにて計算処理するとよい。このようにして、選択したプロセスパラメータを制御することによってプラズマ処理の安定性を阻害する複数のプロセス特性に対し、相互作用を最小限に抑えつつ制御することができ、初期のプロセス特性を長時間維持することが可能となる。
【0028】
さらに、他のプロセス特性に影響をなるべく与えないプロセスパラメータを選択して制御するので、経時的変化に対して検証する手間を省くことができる。また、解明しきれていない総合的なプラズマ特性を直接制御することなく、プラズマ特性の経時的変化を抑制することができる。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、プロセスパラメータ間に相互作用がある場合においても有効なプラズマ機器の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態にかかるプラズマ利用機器の制御装置を示す図である。
【符号の説明】
1 装置コントローラ
3 装置状態検出センサ
4 被処理物状態検出センサ
5 エネルギ制御装置
6 ユーティリティ制御装置
7 生産安定化コントローラ
8 ユーティリティコントローラ
9,90 タクト管理コントローラ
10 第1の通信リンク
11 第2の通信リンク
12 第3の通信リンク
13 エネルギモニタ
14 ユーティリティ
15 カウンタ
16 発光分光器
17 質量分析器
18 プラズマプローブ
19,20 通信線
21 装置制御マンマシンインタフェース
22 メンテナンス用マンマシンインタフェース
30 ホストコンピュータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a plasma-using device, and more particularly to a control device for a plasma-using device capable of controlling with high accuracy and excellent stability.
[0002]
[Prior art]
The characteristics of plasma itself in plasma-based devices have not been fully elucidated. For this reason, it is difficult to obtain a predetermined result by controlling the process parameters in accordance with variations in process characteristics. In conventional plasma-based equipment, there is a method for controlling the process parameters set at the start of production to be constant. It has been adopted.
[0003]
On the other hand, in plasma-based equipment for manufacturing semiconductor devices, the state of the reactor itself changes due to reaction products accumulated in the reactor during manufacturing, and the plasma processing characteristics change over time. For this change over time, it is necessary to open the reactor and perform initialization work such as cleaning or parts replacement.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, the concept of APC (Auto Process Control) has been introduced to control devices for plasma-using devices, and process control using various measuring instruments has been attempted. However, there is an interaction and a trade-off between the process parameters that determine the state of the plasma treatment. For this reason, as described above, effective process control has not been realized in plasma-based equipment.
[0005]
On the other hand, the method of controlling using multivariate analysis requires controlling a plurality of process parameters for one process characteristic. A method of controlling a plurality of process parameters for one process characteristic requires complicated calculation, and verification of the calculation result requires a huge amount of work, and is difficult to put into practical use.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a plasma apparatus control apparatus that is effective even when there is an interaction between process parameters.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
[0008]
A first, second, and third communication link connected to each other; a plasma state detector that detects a state of plasma generated in a vacuum processing chamber of a plasma-using device connected to the first communication link; A processing object state detector for detecting a state of a processing object placed on a mounting table disposed in a vacuum processing chamber, and a utility detector for detecting a gas supply state of a peripheral device for supplying a processing gas to a plasma utilization device; An apparatus controller and a plasma utilization device for controlling a plasma utilization device based on numerical information detected by the plasma state detector, the workpiece state detector and the utility detector connected to the second communication link. A utility controller for controlling peripheral equipment for supplying the processing gas; an energy control device connected to the third communication link; and A device controller connected to the second communication link based on numerical information detected by the plasma state detector, the workpiece state detector and the utility detector connected to the first communication link, Based on the control numerical information information respectively calculated by the utility controller, an energy control device connected to the third communication link and a control device for the plasma utilizing device for controlling the utility control device, each of the controllers being mainly a predetermined Numerical information that affects only the process characteristics is selected as control information.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a control device for a plasma-using device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 10 is a first communication link, 11 is a second communication link, 12 is a third communication link, and the first communication link and the third communication link are mutually connected via the second communication link. Connect to. 1 is an apparatus controller for controlling the plasma processing apparatus, 3 is an apparatus state detection sensor for detecting the apparatus state (gas pressure in the vacuum processing chamber, plasma fluctuation, etc.), and 4 is the state of an object to be processed such as a semiconductor wafer. A processing object state detection sensor for detecting (position, temperature, processing speed, etc. of the processing object), and 5 is an energy control device for controlling energy supplied to a plasma generation device or the like. 6 is a utility control device that controls utility equipment that is a peripheral device of the plasma processing apparatus such as an introduction gas supply device, 7 is a production stabilization controller that manages the plasma processing process and its preceding and following processes, and 8 is a utility that controls the utility equipment. A controller 9 is a tact management controller that manages the processes of various processing apparatuses in a coordinated manner.
[0010]
13 is an energy monitor that monitors the amount of energy supplied to the plasma generator or the cooling device of the plasma generator, 14 is a monitor that measures the utility status (introduction gas flow rate, gas pressure, etc.), 15 the number of processed wafers or dummy wafers It is a counter that counts the number of sheets used. Reference numeral 16 denotes an emission spectrometer that analyzes light emission based on a reaction product generated during the plasma processing, and reference numeral 17 denotes a mass analyzer that analyzes the reaction product generated during the plasma processing, both of which are installed in the reaction chamber. 18 is a plasma probe, and 19 and 20 are communication lines connecting the first communication link 10 and the second communication link 11, and the second communication link 11 and the third communication link 12, respectively. 21 is an apparatus control man-machine interface for an operator to input processing conditions (etching conditions, etc.) of the plasma processing apparatus, and 22 is a man-machine interface for performing maintenance of the plasma processing apparatus (transfer test of the wafer transfer apparatus, etc.). , 30 is a host computer that integrates and manages a plurality of semiconductor manufacturing apparatuses, and manages apparatus information, processing object information, production information, etc. of the manufacturing line. Reference numeral 90 denotes a tact management controller connected to a link for managing other semiconductor manufacturing apparatuses.
[0011]
As shown in the figure, the first communication link 10 includes an apparatus state detection sensor 3, an object state detection sensor 4, an energy monitor 13, a utility monitor 14, a counter 15, a mass analyzer 17, and an emission spectrometer 16. The plasma probe 18 is connected. Measurement value information measured by these measuring devices is transmitted to the second communication link via the communication line 19.
[0012]
The second communication link 11 is connected to a controller such as the device controller 1, the production stabilization controller 7, the utility controller 8, and the tact management controller 9. These controllers receive the numerical information, and generate control numerical information for various control devices based on the received numerical information.
[0013]
An energy control device 5 and a utility control device 6 are connected to the third communication link 12. These control devices receive the control numerical information, and control the energy control device and the peripheral device based on the received control numerical information.
[0014]
The device controller 1, the production stabilization controller 7, the utility controller 8, and the tact management controller 9 connected to the second communication link respectively fetch numerical information detected by various measuring devices connected to the first communication link 10, Predetermined arithmetic processing is performed to generate control numerical information. The various controllers control the energy control device and peripheral devices based on the control numerical value information, and transmit the calculation processing result information to other controllers. The other controller that has received the arithmetic processing result information can perform arithmetic processing again based on the information to generate control numerical value information. The tact management controller 9 can transmit and receive the calculation result information to and from other tact management controllers 90 to perform process progress management.
[0015]
Thus, according to this embodiment, distributed computer control becomes possible. The shape of the communication link can be a line shape or other shapes in addition to the loop shape shown in the figure.
[0016]
Next, an example of processing a Poly-Si gate electrode by applying the control device for the plasma-using device to a dry etching device will be described. It is known that the etching rate, which is one of process characteristics, decreases when processing of a Poly-Si wafer is continued with a dry etching apparatus.
[0017]
Factors that affect process characteristics are as follows: (1) Gas components supplied from reaction products deposited in the reactor (vacuum processing chamber) by processing; (2) Effective earth area of high-frequency discharge by deposition of reaction products (3) Impedance of electrode and reactor wall with attached reaction products, (4) Subtle change in gas pressure due to temperature rise in each part of reactor, (5) Reaction production attached to electrode surface on which wafer is mounted Examples include impedance changes with respect to wafer bias due to objects, and fluctuations in high-frequency output based on (6) atmosphere and temperature rise of the reactor itself.
[0018]
On the other hand, constant control as process parameters of the dry etching apparatus includes (1) high frequency output, (2) wafer bias output, (3) supply gas flow rate, (4) reactor internal pressure, (5) electrode cooling water. Temperature and cooling water flow rate, (6) Temperature adjustment water temperature and flow rate of reactor wall surface.
[0019]
Examples of the process parameters effective for improving the decrease in the etching rate include (1), (2), (3), (4), (5), and (6). However, if the high frequency output of (1) is increased, the gas flow rate of (3) is increased, or the gas pressure of (4) is increased, the plasma characteristics change and the etching species increase. For this reason, the etching rate returns to the initial value, but the etching shape, which is another process characteristic, or the etching rate ratio with the base film or the photoresist greatly changes.
[0020]
Moreover, when the electrode cooling water temperature of said (5) is raised, reaction efficiency can be improved and an etching rate can be raised. However, this method is difficult to control due to the large time constant of the control system, and may cause etching shape defects such as side etching and notches. In addition, the adjustment of the temperature adjustment water temperature of the wall surface in (6) has a larger time constant than in the case of (5) and cannot be controlled.
[0021]
However, it has been found that the method (2) of increasing the wafer bias output can recover the etching rate with little influence on other process characteristics. Therefore, a film thickness monitor that can measure the etching rate during etching is newly provided, and the wafer bias output is increased in accordance with the decrease in the etching rate, thereby preventing changes in the etching rate characteristics and maintaining the initial characteristics for a long time. be able to.
[0022]
Next, an example will be described in which the control device of the plasma-using device is applied to a dry etching apparatus and a hole is formed in the interlayer insulating film of the SiO 2 film. It is known that the etching rate, which is one of the process characteristics, decreases when the hole processing of the SiO 2 wafer is continued with a dry etching apparatus. Factors affecting the process characteristics are: (1) gaseous components supplied from reaction products deposited in the reactor by treatment, and (2) reduction in effective earth area of high-frequency discharge due to deposition of reaction products. (3) Impedance change of electrode or reactor wall to which reaction product is attached, (4) Subtle change of gas pressure due to temperature rise in each part of reactor, (5) Reaction product attached to electrode surface on which wafer is mounted Examples include impedance changes with respect to wafer bias, and (6) fluctuations in high-frequency output due to the temperature rise of the atmosphere and reactor itself.
[0023]
On the other hand, constant control as process parameters of the dry etching apparatus includes (1) high frequency output, (2) wafer bias output, (3) supply gas flow rate, (4) reactor internal pressure, (5) electrode cooling water. Temperature and cooling water flow rate, (6) Temperature control water temperature and flow rate of reactor wall surface. First, the above-mentioned (1), (2), (3), (4), (5) and (6) can be cited as effective process parameters for improving the decrease in the etching rate. However, if the high frequency output of (1) is increased or the gas pressure of (4) is increased, the plasma characteristics change and the etching species increase, so that the etching rate can be restored to the initial value. The etching characteristics, which are process characteristics, and the etching rate ratio with the underlying film and photoresist are greatly changed. Further, since the wafer bias output of (2) is very large as compared with the Poly-Si gate etching, if the etching rate is increased as the etching rate is recovered, the etching shape which is another process characteristic is greatly affected. Further, (5) and (6) have a large time constant and cannot be controlled as described in the previous example. However, it has been found that the method (3) can recover the etching rate with little influence on other process characteristics by increasing the flow rate of oxygen among fluorocarbon and oxygen as the supply gas species. . Therefore, a film thickness monitor that can measure the etching rate during etching is newly provided, and the oxygen gas flow rate is increased by a small amount in accordance with the decrease in the etching rate, thereby preventing changes in the etching rate characteristics and maintaining the initial characteristics for a long time. can do.
[0024]
Next, an example of processing the aluminum alloy film wiring by applying the control device of the plasma utilizing device to a dry etching device will be described. It is known that when the wiring processing of the aluminum alloy film wafer is continued with a dry etching apparatus, the etching shape, which is one of the process characteristics, tapers from the vertical. Factors affecting the process characteristics are: (1) the gas component supplied from the reaction product deposited in the reactor by the treatment, and (2) the effective earth area of the high-frequency discharge due to the deposition of the reaction product. Reduction, (3) Impedance change of electrode and reactor wall to which reaction product is attached, (4) Subtle change of gas pressure due to temperature rise in each part of reactor, (5) Reaction product attached to electrode surface on which wafer is mounted (6) Variation in high-frequency output due to an increase in temperature of the atmosphere and reactor itself. Among these, the gas component supplied from the attached reaction product (1) has the greatest influence.
[0025]
On the other hand, constant control as process parameters includes (1) high frequency output, (2) wafer bias output, (3) supply gas flow rate, (4) reactor internal pressure, (5) electrode cooling water temperature and cooling water. Flow rate, (6) Temperature adjustment water temperature and flow rate of reactor wall surface. Examples of the process parameters effective for improving the deterioration of the etching shape include the above (1), (2), (3), (4), (5) and (6). However, if the high-frequency output (1) is increased or the wafer bias output (2) is increased, the selection ratio with the resist is greatly affected. The deterioration of the etching shape can be prevented by increasing the supply gas flow rate in (3) to make the gas component supplied from the attached reaction product relatively equivalent to the initial etching stage, but the plasma state changes. As a result, other process characteristics are affected. Further, (5) and (6) have a large time constant and cannot be controlled as described in the previous example. However, in the case of (4), it was found that the etching shape can be recovered with little influence on other process characteristics by slightly reducing the pressure in the reactor. Therefore, a dimension monitor that can measure the width of the etched wiring dimension during etching is newly provided, and the pressure inside the reactor is reduced according to the tapering of the etching shape, thereby preventing the deterioration of the etching shape and the initial characteristics. Can be maintained for a long time.
[0026]
In each of the above examples, the initial characteristics can be maintained for a long time not by providing a new monitor in the reactor, but also by controlling the control parameters based on offline measurement results.
[0027]
As described above, according to the present embodiment, first, one process characteristic that greatly affects the inhibition of stability in plasma processing is extracted, and a plurality of process parameters that change the process characteristic are determined. Then, a process parameter that has the least influence on other process characteristics other than the extracted process characteristics is selected instead of the process parameter that has the largest influence on the process characteristics, and is selected as the first control. It is a parameter. Next, a process parameter is selected in the same procedure for other process characteristics that inhibit the stability in the plasma processing, and this is set as the second parameter. In the same manner, process parameters for characteristics that require control are selected. Note that the selection of these process parameters may be performed by a computer using a method such as the Taguchi method. In this way, by controlling the selected process parameters, multiple process characteristics that hinder the stability of the plasma treatment can be controlled with minimal interaction, and the initial process characteristics can be controlled over time. Can be maintained.
[0028]
Furthermore, since process parameters that do not affect other process characteristics as much as possible are selected and controlled, it is possible to save time and effort for verifying changes with time. In addition, it is possible to suppress changes in plasma characteristics over time without directly controlling comprehensive plasma characteristics that have not been elucidated.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a plasma apparatus control apparatus that is effective even when there is an interaction between process parameters.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a control device for a plasma-using device according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 apparatus controller 3 apparatus state detection sensor 4 to-be-processed state detection sensor 5 energy control apparatus 6 utility control apparatus 7 production stabilization controller 8 utility controller 9, 90 tact management controller 10 1st communication link 11 2nd communication link 12 Third communication link 13 Energy monitor 14 Utility 15 Counter 16 Emission spectroscope 17 Mass spectrometer 18 Plasma probe 19, 20 Communication line 21 Device control man-machine interface 22 Maintenance man-machine interface 30 Host computer

Claims (2)

相互に接続した第1、第2および第3の通信リンクと、
前記第1の通信リンクに接続した、プラズマ利用機器の真空処理室内に生成されるプラズマの状態を検出するプラズマ状態検出器、前記真空処理室内に配置した載置台上に載置した被処理物の状態を検出する被処理物状態検出器およびプラズマ利用機器に処理ガスを供給する周辺機器のガス供給状態を検出するユーティリティ検出器と、
前記第2の通信リンクに接続した、前記プラズマ状態検出器、被処理物状態検出器およびユーティリティ検出器の検出した数値情報をもとに、プラズマ利用機器を制御する装置コントローラおよびプラズマ利用機器に処理ガスを供給する周辺機器を制御するユーティリティコントローラと、
前記第3の通信リンクに接続した、エネルギ制御装置およびユーティリティ制御装置を備え、
第1の通信リンクに接続した前記プラズマ状態検出器、被処理物状態検出器およびユーティリティ検出器が検出した数値情報に基づいて、第2の通信リンクに接続した装置コントローラおよびユーティリティコントローラがそれぞれ演算した制御数値情報情報をもとに、第3の通信リンクに接続したエネルギ制御装置およびユーティリティ制御装置を制御するプラズマ利用機器の制御装置であって、前記各コントローラは主として所定のプロセス特性のみに影響を与える数値情報を選択して制御情報とすることを特徴とするプラズマ利用機器の制御装置。
First, second and third communication links connected to each other;
A plasma state detector connected to the first communication link for detecting a state of plasma generated in a vacuum processing chamber of a plasma utilizing device, and an object to be processed mounted on a mounting table disposed in the vacuum processing chamber A processing state detector for detecting the state and a utility detector for detecting a gas supply state of a peripheral device for supplying a processing gas to the plasma utilization device ; and
Based on the numerical information detected by the plasma state detector, the workpiece state detector, and the utility detector connected to the second communication link, the apparatus controller that controls the plasma using device and the plasma using device process A utility controller that controls peripheral devices that supply gas ;
An energy control device and a utility control device connected to the third communication link ;
Based on the numerical information detected by the plasma state detector, workpiece state detector and utility detector connected to the first communication link, the device controller and utility controller connected to the second communication link respectively calculated A control device for a plasma utilizing device that controls an energy control device and a utility control device connected to a third communication link based on control numerical information information, wherein each controller mainly affects only predetermined process characteristics. A control device for a plasma-using device, wherein numerical information to be given is selected as control information.
請求項1記載のプラズマ利用機器の制御装置において、
前記各コントローラが主として所定のプロセス特性のみに影響を与える情報として選択する情報は、高周波出力、ウエハバイアス出力、供給ガス流量、リアクター内圧力、電極冷却水温度および冷却水流量、リアクタ壁面の温度調整水温度および流量のうちの何れかであることを特徴とするプラズマ利用機器の制御装置。
In the control apparatus of the plasma utilization apparatus of Claim 1,
Information selected by the controllers as information mainly affecting only predetermined process characteristics includes high frequency output, wafer bias output, supply gas flow rate, reactor internal pressure, electrode cooling water temperature and cooling water flow rate, and reactor wall temperature adjustment. A control device for a plasma-using device, characterized by being one of water temperature and flow rate.
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EP1018088A4 (en) * 1997-09-17 2006-08-16 Tokyo Electron Ltd System and method for monitoring and controlling gas plasma processes
JP4271745B2 (en) * 1998-05-15 2009-06-03 浜松ホトニクス株式会社 Semiconductor manufacturing equipment control system
JP2000058519A (en) * 1998-07-31 2000-02-25 Sumitomo Metal Ind Ltd Device and method for detecting changed point
JP2000243678A (en) * 1998-12-24 2000-09-08 Toshiba Corp Monitoring apparatus and method thereof
JP2000286232A (en) * 1999-03-30 2000-10-13 Sony Corp Dry etching characteristic evaluating apparatus and dry etching apparatus equipped with the same

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