KR102452019B1 - Substrate processing apparatus, temperature control method, and temperature control program - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판의 측정점의 임계 치수가 미리 정해진 조건을 만족시키도록 각 분할 영역의 히터의 온도를 제어하는 것을 과제로 한다.
배치대는, 기판 및 이 기판을 둘러싸도록 배치되는 링 부재 중 한쪽 또는 양쪽을 배치하는 배치면이 마련되고, 배치면을 분할한 각 분할 영역에 온도를 조정할 수 있는 히터가 각각 설치되어 있다. 산출부는, 배치면에 배치된 기판에 미리 정해진 기판 처리를 행하였을 때의 기판의 미리 정해진 측정점에서의 임계 치수를, 각 분할 영역의 히터의 온도를 파라미터로 하여, 측정점과 이 측정점을 포함한 분할 영역 이외의 다른 분할 영역 사이의 거리에 따른 다른 분할 영역의 히터의 온도의 영향을 가미해서 예측하는 예측 모델을 이용하여, 측정점의 임계 치수가 미리 정해진 조건을 만족하는 각 분할 영역의 히터의 목표 온도를 산출한다. 히터 제어부는, 배치면에 배치된 기판에 대하여 기판 처리를 행할 때에, 각 분할 영역의 히터가 산출부에 의해 산출된 목표 온도가 되도록 제어한다.An object of the present invention is to control the temperature of the heater in each divided region so that the critical dimension of the measurement point of the substrate satisfies a predetermined condition.
The mounting table is provided with a mounting surface for arranging one or both of a substrate and a ring member disposed so as to surround the substrate, and a heater capable of adjusting the temperature is provided in each divided region into which the mounting surface is divided. The calculation unit uses, as a parameter, a critical dimension at a predetermined measurement point of the substrate when predetermined substrate processing is performed on the substrate disposed on the arrangement surface, and the temperature of the heater in each divided region, and the measurement point and the divided region including the measurement point Using a predictive model that predicts by adding the influence of the temperature of the heaters of other divided regions according to the distance between the other divided regions, the target temperature of the heater of each divided region where the critical dimension of the measurement point satisfies a predetermined condition is determined. Calculate. The heater control unit controls so that the heater of each divided region becomes the target temperature calculated by the calculation unit when performing substrate processing on the substrate disposed on the arrangement surface.
Description
본 발명의 여러 가지의 측면 및 실시형태는 기판 처리 장치, 온도 제어 방법 및 온도 제어 프로그램에 관한 것이다.Various aspects and embodiments of the present invention relate to a substrate processing apparatus, a temperature control method, and a temperature control program.
반도체 기술 세대가 진행됨에 따라, 웨이퍼 등의 기판은 직경이 증대하고 있다. 한편, 트랜지스터는 소형화되는 경향이 있다. 이 때문에, 기판 처리에는, 보다 높은 정밀도가 요구되고 있다.As the generation of semiconductor technology progresses, the diameter of a substrate such as a wafer is increasing. On the other hand, transistors tend to be miniaturized. For this reason, higher precision is calculated|required by a board|substrate process.
기판 처리에 관한 정밀도 중 하나로, 기판 내의 임계 치수의 균일성이 있다. 기판 처리에서는, 기판의 온도에 따라 처리의 진행이 변화한다. 그래서, 기판 처리 장치에는, 기판의 온도 제어를 보다 고도로 행하기 위해, 배치대의 기판을 배치하는 배치면을 복수의 분할 영역으로 분할하고, 각 분할 영역 각각에 히터를 설치하여, 기판의 미리 정해진 위치의 임계 치수가 미리 정해진 조건을 만족시키도록 각 분할 영역의 온도를 조정하는 것이 있다. 예컨대, 배치면의 각 분할 영역의 제어 파라미터와 기판의 미리 정해진 위치의 예상 온도와의 관계를 기술하는 행렬에 기초하여, 각 분할 영역에 대한 히터의 설정값을 구하고 있다(예컨대, 하기 특허문헌 1 참조).One of the precision related to substrate processing is the uniformity of critical dimensions within the substrate. In substrate processing, the progress of processing changes according to the temperature of the substrate. Therefore, in the substrate processing apparatus, in order to more highly control the temperature of the substrate, the placement surface for arranging the substrate on the placement table is divided into a plurality of divided regions, and a heater is installed in each of the divided regions to provide a predetermined position of the substrate. One is to adjust the temperature of each partitioned region so that the critical dimension of α satisfies a predetermined condition. For example, based on a matrix describing the relationship between the control parameter of each divided region of the arrangement surface and the expected temperature at a predetermined position of the substrate, the set value of the heater for each divided region is obtained (eg,
그런데, 배치대의 배치면을 복수의 분할 영역으로 나누어 각 분할 영역의 온도를 조정하는 경우, 각 분할 영역의 인접하는 분할 영역과의 경계 부근은, 인접하는 분할 영역의 영향을 받아 온도가 변화한다. 이 때문에, 종래의 기술에서는, 각 분할 영역의 인접하는 분할 영역과의 경계 부근의 온도가 예상 온도가 되지 않아, 경계 부근에서 임계 치수가 미리 정해진 조건을 만족시키도록 제어할 수 없는 경우가 있다. 이 결과, 종래의 기술에서는, 기판 내의 임계 치수의 균일성을 정밀도 좋게 제어할 수 없다.By the way, when the mounting surface of the mounting table is divided into a plurality of divided regions and the temperature of each divided region is adjusted, the temperature in the vicinity of the boundary between each divided region and the adjacent divided regions is affected by the adjacent divided regions and the temperature changes. For this reason, in the prior art, the temperature in the vicinity of the boundary of each divided area with the adjacent divided area does not become the expected temperature, and it may not be possible to control so that the critical dimension in the vicinity of the boundary satisfies a predetermined condition. As a result, in the prior art, it is not possible to precisely control the uniformity of the critical dimension in the substrate.
또한, 기판 처리 장치는, 기판의 주변 영역에도 히터가 설치되는 경우가 있다. 이러한 구성의 경우, 기판 처리 장치는, 주변 영역의 히터의 영향을 받아, 기판의 외연부 부근에서 임계 치수가 미리 정해진 조건을 만족하도록 제어할 수 없는 경우가 있다.Moreover, in the substrate processing apparatus, a heater may be provided also in the peripheral area|region of a board|substrate. In the case of such a configuration, the substrate processing apparatus may not be able to control the critical dimension to satisfy a predetermined condition in the vicinity of the outer edge of the substrate due to the influence of the heater in the peripheral region.
개시하는 기판 처리 장치는, 하나의 실시양태에 있어서, 배치대와, 산출부와, 히터 제어부를 갖는다. 배치대는, 기판 및 이 기판을 둘러싸도록 배치되는 링 부재 중 한쪽 또는 양쪽을 배치하는 배치면이 마련되고, 배치면을 분할한 각 분할 영역에 온도를 조정할 수 있는 히터가 각각 설치되어 있다. 산출부는, 배치면에 배치된 기판에 미리 정해진 기판 처리를 행하였을 때의 기판의 미리 정해진 측정점에서의 임계 치수를, 각 분할 영역의 히터의 온도를 파라미터로 하여, 측정점과 이 측정점을 포함한 분할 영역 이외의 다른 분할 영역 사이의 거리에 따른 다른 분할 영역의 히터의 온도의 영향을 가미해서 예측하는 예측 모델을 이용하여, 측정점의 임계 치수가 미리 정해진 조건을 만족하는 각 분할 영역의 히터의 목표 온도를 산출한다. 히터 제어부는, 배치면에 배치된 기판에 대하여 기판 처리를 행할 때에, 각 분할 영역의 히터가 산출부에 의해 산출된 목표 온도가 되도록 제어한다.In one embodiment, the disclosed substrate processing apparatus includes a mounting table, a calculation unit, and a heater control unit. The mounting table is provided with a mounting surface for arranging one or both of a substrate and a ring member disposed so as to surround the substrate, and a heater capable of adjusting the temperature is provided in each divided region into which the mounting surface is divided. The calculation unit uses, as a parameter, a critical dimension at a predetermined measurement point of the substrate when predetermined substrate processing is performed on the substrate disposed on the arrangement surface, and the temperature of the heater in each divided region, and the measurement point and the divided region including the measurement point Using a predictive model that predicts by adding the influence of the temperature of the heaters of other divided regions according to the distance between the other divided regions, the target temperature of the heater of each divided region where the critical dimension of the measurement point satisfies a predetermined condition is determined. Calculate. The heater control unit controls so that the heater of each divided region becomes the target temperature calculated by the calculation unit when performing substrate processing on the substrate disposed on the arrangement surface.
개시하는 기판 처리 장치의 일 양태에 따르면, 기판의 측정점의 임계 치수가 미리 정해진 조건을 만족시키도록 각 분할 영역의 히터의 온도를 제어할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.According to one aspect of the disclosed substrate processing apparatus, there is an effect that the temperature of the heater in each divided region can be controlled so that the critical dimension of the measurement point of the substrate satisfies a predetermined condition.
도 1은 일 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 배치대를 나타내는 평면도이다.
도 4는 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 제어하는 제어부의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 온도 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 분할 영역의 관계를 설명하는 도면이다.
도 7은 오차의 제곱합과 레인지의 관계의 일례를 설명하는 도면이다.
도 8은 제1 실시형태에 따른 온도 제어 방법의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 제2 실시형태에 따른 온도 제어 방법의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 제3 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 11은 제3 실시형태에 따른 제1 배치대 및 제2 배치대를 도시하는 평면도이다.
도 12는 제4 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 제어하는 제어부의 개략적인 구성을 도시하는 블록도이다.
도 13은 웨이퍼 상의 CD의 최대점과 최소점을 모식적으로 도시하는 도면이다.1 is a schematic configuration diagram of a substrate processing system according to an embodiment.
2 is a diagram schematically illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment.
3 is a plan view showing a mounting table according to an embodiment.
4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a control unit for controlling a substrate processing apparatus according to an exemplary embodiment.
It is a figure which shows an example of a temperature distribution.
6 is a diagram for explaining the relationship between divided regions.
It is a figure explaining an example of the relationship between the sum of squares of an error, and a range.
8 is a flowchart showing an example of the flow of the temperature control method according to the first embodiment.
9 is a flowchart showing an example of the flow of the temperature control method according to the second embodiment.
10 is a diagram schematically showing a substrate processing apparatus according to a third embodiment.
11 is a plan view showing a first mounting table and a second mounting table according to a third embodiment.
12 is a block diagram showing a schematic configuration of a control unit that controls the substrate processing apparatus according to the fourth embodiment.
13 is a diagram schematically showing the maximum and minimum points of CDs on the wafer.
이하, 도면을 참조하여 본원이 개시하는 기판 처리 장치, 온도 제어 방법 및 온도 제어 프로그램의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다. 또한, 본 실시형태에 의해 개시하는 발명이 한정되는 것은 아니다. 각 실시형태는, 처리 내용과 모순되지 않는 범위에서 적절하게 조합하는 것이 가능하다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a substrate processing apparatus, a temperature control method, and a temperature control program disclosed by the present application will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code|symbol shall be attached|subjected about the same or corresponding part. In addition, the invention disclosed by this embodiment is not limited. Each embodiment can be appropriately combined within a range that does not contradict the processing content.
(제1 실시형태)(First embodiment)
[기판 처리 시스템의 구성][Configuration of substrate processing system]
처음에, 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성에 대해서 설명한다. 기판 처리 시스템은, 웨이퍼 등의 기판에 대하여 미리 정해진 기판 처리를 행하는 시스템이다. 본 실시형태에서는, 기판에 대하여, 기판 처리로서, 플라즈마 에칭을 행하는 경우를 예로 설명한다. 도 1은 일 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성도이다. 기판 처리 시스템(1)은 기판 처리 장치(10)와, 계측 장치(11)를 갖는다. 기판 처리 장치(10)와 계측 장치(11) 사이는 네트워크(N)를 통해 서로 통신 가능하게 접속된다. 네트워크(N)에는, 유선 또는 무선을 막론하고, LAN(Local Area Network)이나 VPN(Virtual Private Network) 등의 임의의 종류의 통신망을 채용할 수 있다.First, the schematic structure of the substrate processing system which concerns on embodiment is demonstrated. A substrate processing system is a system which performs predetermined substrate processing with respect to substrates, such as a wafer. In this embodiment, the case where plasma etching is performed as a substrate processing with respect to a board|substrate is demonstrated as an example. 1 is a schematic configuration diagram of a substrate processing system according to an embodiment. The
기판 처리 장치(10)는 기판에 대하여 미리 정해진 기판 처리를 행하는 장치이다. 본 실시형태에서는, 기판 처리 장치(10)는 기판으로서 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 칭함)에 대하여 플라즈마 에칭을 행한다.The
계측 장치(11)는 기판 처리 장치(10)에 의해 기판 처리가 행해진 기판의 미리 정해진 위치를 측정점으로 하여, 측정점에서의 임계 치수(Critical Dimension)를 계측하는 장치이다. 본 실시형태에서는, 계측 장치(11)는 임계 치수로서, 측정점에서의 패턴의 폭을 계측한다. 이하에서는, 임계 치수를 「CD」라고도 칭한다. CD를 계측하는 측정점은 웨이퍼의 상이한 위치에 복수개 마련되어 있다. 계측 장치(11)는 각 측정점에서 각각 패턴의 폭을 계측한다. 계측 장치(11)는, 기판의 결함을 검사하는 검사 장치여도 좋다. 계측 장치(11)는 계측된 각 측정점의 CD의 데이터를 기판 처리 장치(10)에 송신한다.The
기판 처리 장치(10)는, 웨이퍼를 배치하는 배치면이 복수의 분할 영역으로 분할되어 있고, 계측 장치(11)로부터 수신된 각 측정점의 CD의 데이터에 기초하여, 웨이퍼의 각 측정점의 CD가 미리 정해진 조건을 만족시키도록 각 분할 영역의 온도를 조정하는 제어를 행한다.In the
[기판 처리 장치의 구성][Configuration of substrate processing apparatus]
다음에, 기판 처리 장치(10)의 구성에 대해서 설명한다. 도 2는 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2에는 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)의 종단면의 구조가 개략적으로 나타나 있다. 도 2에 나타내는 기판 처리 장치(10)는 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치이다. 이 기판 처리 장치(10)는 대략 원통형의 처리 용기(12)를 구비한다. 처리 용기(12)는, 예컨대 알루미늄으로 구성되어 있다. 또한, 처리 용기(12)의 표면은 양극 산화 처리가 실시되어 있다.Next, the structure of the
처리 용기(12) 내에는, 배치대(16)가 마련되어 있다. 배치대(16)는 지지 부재(18) 및 베이스(20)를 포함한다. 지지 부재(18)의 상면은, 기판 처리의 대상이 되는 기판이 배치되는 배치면으로 되어 있다. 본 실시형태에서는, 플라즈마 에칭의 처리 대상이 되는 웨이퍼(W)가 지지 부재(18)의 상면에 배치된다. 베이스(20)는 대략 원반 형상을 가지며, 그 주요부는 예컨대 알루미늄이라고 하는 도전성 금속으로 구성되어 있다. 이 베이스(20)는 하부 전극을 구성한다. 베이스(20)는 지지부(14)에 의해 지지되어 있다. 지지부(14)는 처리 용기(12)의 바닥부로부터 연장되는 원통형의 부재이다.In the
베이스(20)에는, 정합기(MU1)를 통해 제1 고주파 전원(HFS)이 전기적으로 접속되어 있다. 제1 고주파 전원(HFS)은 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 발생시키는 전원이며, 27∼100 ㎒의 주파수, 일례에 있어서는 40 ㎒의 고주파 전력을 발생시킨다. 정합기(MU1)는 제1 고주파 전원(HFS)의 출력 임피던스와 부하측[베이스(20)측]의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 갖는다.A first high frequency power supply HFS is electrically connected to the
또한, 베이스(20)에는, 정합기(MU2)를 통해 제2 고주파 전원(LFS)이 전기적으로 접속되어 있다. 제2 고주파 전원(LFS)은 웨이퍼(W)에 이온을 인입하기 위한 고주파 전력(고주파 바이어스 전력)을 발생시켜, 그 고주파 바이어스 전력을 베이스(20)에 공급한다. 고주파 바이어스 전력의 주파수는 400 ㎑∼13.56 ㎒의 범위 내의 주파수이고, 일례에 있어서는 3 ㎒이다. 정합기(MU2)는 제2 고주파 전원(LFS)의 출력 임피던스와 부하측[베이스(20)측]의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 갖는다.Further, a second high frequency power supply LFS is electrically connected to the
베이스(20) 상에는, 지지 부재(18)가 마련되어 있다. 일 실시형태에 있어서는, 지지 부재(18)는 정전 척이다. 지지 부재(18)는, 쿨롱력 등의 정전력에 의해 웨이퍼(W)를 흡착하고, 그 웨이퍼(W)를 유지한다. 지지 부재(18)는, 세라믹제의 본체부 내에 정전 흡착용의 전극(E1)을 갖는다. 전극(E1)에는, 스위치(SW1)를 통해 직류 전원(22)이 전기적으로 접속되어 있다.A
베이스(20)의 상면의 위, 또 지지 부재(18)의 주위에는, 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 링 부재가 배치된다. 예컨대, 베이스(20)의 상면의 위, 또 지지 부재(18)의 주위에는, 링 부재로서 포커스 링(FR)이 설치되어 있다. 포커스 링(FR)은, 플라즈마 처리의 균일성을 향상시키기 위해서 설치되어 있다. 포커스 링(FR)은, 실행하여야 할 플라즈마 처리에 따라서 적절하게 선택되는 재료로 구성되어 있으며, 예컨대, 실리콘 또는 석영으로 구성될 수 있다. A ring member is disposed on the upper surface of the
베이스(20)의 내부에는, 냉매 유로(24)가 형성되어 있다. 냉매 유로(24)에는, 처리 용기(12)의 외부에 마련된 칠러 유닛으로부터 배관(26a)을 통해 냉매가 공급된다. 냉매 유로(24)에 공급된 냉매는, 배관(26b)을 통해 칠러 유닛으로 되돌아가도록 되어 있다. 또한, 이 베이스(20) 및 지지 부재(18)를 포함하는 배치대(16)의 상세에 대해서는 후술한다.A
처리 용기(12) 내에는, 상부 전극(30)이 마련되어 있다. 이 상부 전극(30)은 배치대(16)의 상방에 있어서, 베이스(20)와 대향 배치되어 있고, 베이스(20)와 상부 전극(30)은 서로 대략 평행하게 설치되어 있다.An
상부 전극(30)은 절연성 차폐 부재(32)를 통해, 처리 용기(12)의 상부에 지지되어 있다. 상부 전극(30)은 전극판(34) 및 전극 지지체(36)를 포함할 수 있다. 전극판(34)은 처리 공간(S)에 면해 있고, 복수의 가스 토출 구멍(34a)을 제공하고 있다. 이 전극판(34)은 줄열(Joule heat)이 적은 저저항의 도전체 또는 반도체로 구성될 수 있다.The
전극 지지체(36)는 전극판(34)을 착탈 가능하게 지지하는 것이며, 예컨대 알루미늄이라고 하는 도전성 재료로 구성될 수 있다. 이 전극 지지체(36)는 수냉 구조를 가질 수 있다. 전극 지지체(36)의 내부에는, 가스 확산실(36a)이 마련되어 있다. 이 가스 확산실(36a)에서는, 가스 토출 구멍(34a)에 연통하는 복수의 가스 통류 구멍(36b)이 하방으로 연장되어 있다. 또한, 전극 지지체(36)에는 가스 확산실(36a)에 처리 가스를 유도하는 가스 도입구(36c)가 형성되어 있고, 이 가스 도입구(36c)에는, 가스 공급관(38)이 접속되어 있다.The
가스 공급관(38)에는, 밸브군(42) 및 유량 제어기군(44)을 통해 가스 소스군(40)이 접속되어 있다. 밸브군(42)은 복수의 개폐 밸브를 가지며, 유량 제어기군(44)은 매스 플로우 컨트롤러라고 하는 복수의 유량 제어기를 갖는다. 또한, 가스 소스군(40)은 플라즈마 처리에 필요한 복수종의 가스용 가스 소스를 갖는다. 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스는 대응하는 개폐 밸브 및 대응하는 매스 플로우 컨트롤러를 통해 가스 공급관(38)에 접속되어 있다.A
기판 처리 장치(10)에서는, 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스 중 선택된 하나 이상의 가스 소스로부터의 하나 이상의 가스가 가스 공급관(38)에 공급된다. 가스 공급관(38)에 공급된 가스는 가스 확산실(36a)에 도달하여, 가스 통류 구멍(36b) 및 가스 토출 구멍(34a)을 통해 처리 공간(S)에 토출된다.In the
또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(10)는, 접지 도체(12a)를 더 구비할 수 있다. 접지 도체(12a)는, 대략 원통형의 접지 도체이고, 처리 용기(12)의 측벽으로부터 상부 전극(30)의 높이 위치보다 상방으로 연장되도록 마련되어 있다.In addition, as shown in FIG. 2 , the
또한, 기판 처리 장치(10)에서는, 처리 용기(12)의 내벽을 따라 디포지션 실드(46)가 착탈 가능하게 마련되어 있다. 또한, 디포지션 실드(46)는, 지지부(14)의 외주에도 마련되어 있다. 디포지션 실드(46)는, 처리 용기(12)에 에칭 부생물(디포지션)이 부착하는 것을 방지하는 것으로, 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성될 수 있다.In addition, in the
처리 용기(12)의 바닥부측에서는, 지지부(14)와 처리 용기(12)의 내벽 사이에 배기 플레이트(48)가 마련되어 있다. 배기 플레이트(48)는, 예컨대 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성될 수 있다. 이 배기 플레이트(48)의 하방에 있어서 처리 용기(12)에는, 배기구(12e)가 마련되어 있다. 배기구(12e)에는, 배기관(52)을 통해 배기 장치(50)가 접속되어 있다. 배기 장치(50)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 가지고 있어, 처리 용기(12) 내부를 원하는 진공도까지 감압할 수 있다. 또한, 처리 용기(12)의 측벽에는 웨이퍼(W)의 반입출구(12g)가 마련되어 있고, 이 반입출구(12g)는 게이트 밸브(54)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.On the bottom side of the
상기한 바와 같이 구성된 기판 처리 장치(10)는, 제어부(100)에 의해, 그 동작이 통괄적으로 제어된다. 이 제어부(100)는, 예컨대, 컴퓨터이며, 기판 처리 장치(10)의 각 부를 제어한다. 기판 처리 장치(10)는, 제어부(100)에 의해, 그 동작이 통괄적으로 제어된다.The operation of the
[배치대의 구성][Configuration of the bench]
다음에, 배치대(16)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 3은 일 실시형태에 따른 배치대를 나타내는 평면도이다. 전술한 바와 같이 배치대(16)는 지지 부재(18) 및 베이스(20)를 갖는다. 지지 부재(18)는 세라믹제의 본체부(18m)를 갖는다. 본체부(18m)는 대략 원반 형상을 갖는다. 본체부(18m)는 배치 영역(18a) 및 외주 영역(18b)을 제공하고 있다. 배치 영역(18a)은 평면에서 볼 때에 대략 원형의 영역이다. 이 배치 영역(18a)의 상면 상에는, 웨이퍼(W)가 배치된다. 또한, 배치 영역(18a)의 직경은 웨이퍼(W)와 대략 동일한 직경이거나, 혹은, 웨이퍼(W)의 직경보다 약간 작게 되어 있다. 외주 영역(18b)은 이 배치 영역(18a)을 둘러싸는 영역이며, 대략 환형으로 연장되어 있다. 일 실시형태에서는, 외주 영역(18b)의 상면은 배치 영역(18a)의 상면보다 낮은 위치에 있다.Next, the mounting table 16 will be described in detail. 3 is a plan view showing a mounting table according to an embodiment. As described above, the
전술한 바와 같이, 일 실시형태에서는, 지지 부재(18)는 정전 척이다. 이 실시형태의 지지 부재(18)는 배치 영역(18a) 내에 정전 흡착용의 전극(E1)을 갖는다. 이 전극(E1)은 전술한 바와 같이, 스위치(SW1)를 통해 직류 전원(22)에 접속되어 있다.As mentioned above, in one embodiment, the
또한, 배치 영역(18a) 내에, 또 전극(E1)의 하방에는, 복수의 히터(HT)가 설치되어 있다. 일 실시형태에서는, 배치 영역(18a)은, 복수의 분할 영역으로 분할되고, 각각의 분할 영역에 히터(HT)가 설치되어 있다. 예컨대, 도 3에 나타내는 바와 같이, 배치 영역(18a)의 중앙의 원형 영역 내 및 그 원형 영역을 둘러싸는 동심형의 복수의 환형 영역에, 복수의 히터(HT)가 설치되어 있다. 또한, 복수의 환형 영역의 각각에 있어서는, 복수의 히터(HT)가 둘레 방향으로 배열되어 있다. 또한, 도 3에 나타내는 분할 영역의 분할 방법은 일례이며, 이것에 한정되지 않는다. 배치 영역(18a)은 보다 많은 분할 영역으로 분할하여도 좋다. 예컨대, 배치 영역(18a)은, 외주에 가까울수록, 각도폭이 작고, 직경 방향의 폭이 좁은 분할 영역으로 분할하여도 좋다. 히터(HT)는, 베이스(20)의 외주 부분에 마련된 도시하지 않는 배선을 통해, 도 2에 나타내는, 히터 전원(HP)에 개별로 접속되어 있다. 각 히터(HT)에는, 히터 전원(HP)으로부터 개별로 조정된 전력이 공급된다. 이에 의해, 각 히터(HT)가 발하는 열이 개별로 제어되고, 배치 영역(18a) 내의 복수의 분할 영역의 온도가 개별로 조정된다. 웨이퍼(W)의 CD를 계측하는 측정점은, 히터(HT)가 설치된 분할 영역에 적어도 하나 마련되어 있다.Moreover, several heaters HT are provided in the arrangement area|
[제어부의 구성][Configuration of control unit]
다음에, 제어부(100)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 4는 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 제어하는 제어부의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다. 제어부(100)는 통신 인터페이스(101)와, 프로세스 컨트롤러(102)와, 사용자 인터페이스(103)와, 기억부(104)가 마련되어 있다.Next, the
통신 인터페이스(101)는, 네트워크(N)를 통해 계측 장치(11)와 통신 가능하게 되어, 계측 장치(11)와 각종의 데이터를 송수신한다. 예컨대, 통신 인터페이스(101)는 계측 장치(11)로부터 송신된 CD의 데이터를 수신한다.The communication interface 101 enables communication with the
프로세스 컨트롤러(102)는 CPU(Central Processing Unit)를 구비하여 기판 처리 장치(10)의 각 부를 제어한다.The
사용자 인터페이스(103)는, 공정 관리자가 기판 처리 장치(10)를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작을 행하는 키보드나, 기판 처리 장치(10)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 구성되어 있다.The user interface 103 is configured with a keyboard through which a process manager inputs commands to manage the
기억부(104)에는, 기판 처리 장치(10)에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 컨트롤러(102)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)이나, 처리 조건 데이터 등이 기억된 레시피가 저장되어 있다. 또한, 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등의 레시피는, 컴퓨터로 판독 가능한 컴퓨터 기록 매체(예컨대, 하드 디스크, DVD 등의 광 디스크, 플렉시블 디스크, 반도체 메모리 등) 등에 저장된 상태의 것을 이용하거나, 혹은, 다른 장치로부터, 예컨대 전용 회선을 통해 수시 전송받아 온라인으로 이용하거나 하는 것도 가능하다.The
프로세스 컨트롤러(102)는 프로그램이나 데이터를 저장하기 위한 내부 메모리를 가지며, 기억부(104)에 기억된 제어 프로그램을 읽어내어, 읽어낸 제어 프로그램의 처리를 실행한다. 프로세스 컨트롤러(102)는 제어 프로그램이 동작함으로써 각종 처리부로서 기능한다. 예컨대, 프로세스 컨트롤러(102)는 생성부(102a)와, 산출부(102b)와, 플라즈마 제어부(102c)와, 히터 제어부(102d)의 기능을 갖는다. 또한, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)에서는, 프로세스 컨트롤러(102)가, 생성부(102a), 산출부(102b), 플라즈마 제어부(102c) 및 히터 제어부(102d)의 기능을 갖는 경우를 예로 설명하지만, 생성부(102a), 산출부(102b), 플라즈마 제어부(102c) 및 히터 제어부(102d)의 기능을 복수의 컨트롤러로 분산하여 실현하여도 좋다.The
그런데, 플라즈마 에칭 등의 기판 처리에서는, 웨이퍼(W) 전체면에서의 CD의 레인지(CD의 최대값과 CD의 최소값의 차)가 작고, 또한, CD의 평균값이 목표값에 가까운 것이 요구되고 있다. 한편, 기판 처리에서는, 웨이퍼(W)의 온도에 따라 처리의 진행이 변화한다. 예컨대, 플라즈마 에칭에서는, 웨이퍼(W)의 온도에 따라 에칭의 진행 속도가 변화한다. 그래서, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)에서는, 각 히터(HT)의 온도를 파라미터로 하여, 웨이퍼(W)의 미리 정해진 측정점에서의 임계 치수를 예측하는 예측 모델을 이용하여, 웨이퍼(W)의 전체면의 CD의 레인지가 보다 작은 상황 및 CD의 평균값이 목표값에 가까운 상황을 실현한다.However, in substrate processing such as plasma etching, it is required that the CD range (difference between the maximum CD value and the CD minimum value) on the entire wafer W is small, and that the average CD value is close to the target value. . On the other hand, in the substrate processing, the progress of the processing changes according to the temperature of the wafer W. For example, in plasma etching, the etching progress speed changes according to the temperature of the wafer W. Therefore, in the
여기서, 예측 모델에 대해서 설명한다. 본 실시형태에서는, 측정점의 임계 치수를 각 히터(HT)의 온도의 1차 함수로 모델화한 예측 모델에 대해서 설명한다.Here, the predictive model will be described. In this embodiment, the predictive model which modeled the critical dimension of the measurement point by the linear function of the temperature of each heater HT is demonstrated.
각 분할 영역의 인접하는 분할 영역과의 경계 부근은 인접하는 분할 영역의 영향도 받아 온도가 변화한다. 측정점에 대한 인접하는 분할 영역의 히터(HT)의 온도의 영향을 가미한 경우, 각 측정점의 온도는 히터(HT)의 온도(T)를 파라미터로 하여 이하의 식 (1)과 같이 나타낼 수 있다.In the vicinity of the boundary between each divided area and the adjacent divided area, the temperature is also changed by the influence of the adjacent divided area. When the influence of the temperature of the heater HT of the adjacent divided region on the measurement point is added, the temperature of each measurement point can be expressed by the following Equation (1) with the temperature T of the heater HT as a parameter.
여기서, i는 측정점을 포함하는 히터(HT)가 설치된 분할 영역의 번호이다. j는 히터(HT)가 설치된 분할 영역에 포함되는 측정점의 번호이다. Ti는 번호 i의 분할 영역의 온도를 나타낸다. δTi,j는 번호 i의 분할 영역 내의 측정점(j)의 온도와 Ti의 온도차를 나타낸다. 이 온도차는 인접한 분할 영역으로부터의 열의 영향에 의해 생긴다. δTi,j는 측정점의 인접하는 분할 영역으로부터의 거리에 의해서도 변화한다.Here, i is the number of the divided area in which the heater HT including the measurement point is installed. j is the number of measurement points included in the divided area where the heater HT is installed. T i represents the temperature of the partitioned region of number i. δT i,j represents the temperature difference between the temperature of the measurement point j in the divided region of number i and the temperature of T i . This temperature difference is caused by the influence of heat from adjacent partitioned areas. δT i,j also varies depending on the distance of the measurement point from the adjacent divided region.
δTi,j는 다음과 같이 구한다. 인접하는 2개의 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 변경한 상태로서, 적외선 서모그래피에 의해 분할 영역의 온도 분포를 계측한다. 분할 영역의 온도 분포는, 사전에 적어도 1회 구해 두면 좋다. 또한, 분할 영역의 온도 분포는, 기판 처리 장치(10)를 이용하여 계측할 필요는 없고, 배치대(16)와 동일한 구성으로 한 계측용의 배치대를 이용하여 계측하여도 좋다. 예컨대, 배치대(16)와 동일한 부품에 의한 계측용의 배치대를 이용하여 계측하여도 좋다. 도 5는 온도 분포의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5에 나타내는 배치대(16)는, 웨이퍼(W)를 배치하는 배치 영역(18a)이 분할 영역(19a, 19b, 19c, 19d)으로 분할되어 있다. 도 5의 (A)에는 내측의 분할 영역(19a)과 분할 영역(19b, 19c, 19d)에서 히터(HT)의 온도를 변경한 경우의 적외선 서모그래피의 화상이 나타나 있다. 도 5의 (B)에는 분할 영역(19a, 19b)의 경계를 제로로 하여, 경계로부터의 거리(d)에 대한 온도의 변화를 나타낸 그래프가 나타나 있다. 도 5의 (B)의 예에서는, 분할 영역(19a)의 온도가 29.5℃로 되고, 분할 영역(19b, 19c)의 온도가 34℃로 되어 있다. 도 5의 (B)에 나타내는 바와 같이, 분할 영역(19b)의 분할 영역(19a)과의 경계 부근의 온도는, 분할 영역(19a)의 영향을 받아 34℃가 되지 않고, 분할 영역(19a)으로부터의 거리에 의해서도 온도가 변화한다.δT i,j is obtained as follows. In a state in which the temperature of the heaters HT of two adjacent divided regions is changed, the temperature distribution of the divided regions is measured by infrared thermography. What is necessary is just to obtain|require the temperature distribution of a division area|region in advance at least once. In addition, it is not necessary to measure the temperature distribution of a divided area|region using the
예컨대, 인접하는 2개의 분할 영역(19)을 분할 영역(19-1), 분할 영역(19-2)으로 하여, 분할 영역(19-1)의 온도를 T1-1로 하고, 분할 영역(19-2)의 온도를 T2-1로 한 경우, 분할 영역(19-2)의 경계로부터의 거리 d의 위치의 온도(T)는 이하의 식 (2)과 같이 근사식으로 나타낼 수 있다.For example, two adjacent divided regions 19 are divided into a divided region 19-1 and a divided region 19-2, the temperature of the divided region 19-1 is T 1-1 , and the divided region ( When the temperature of 19-2) is T 2-1 , the temperature T at the position of the distance d from the boundary of the divided region 19-2 can be expressed by an approximate expression as in the following equation (2) .
여기서, λ는 온도의 변화의 그래프를 근사하기 위한 정수이다. 예컨대, 도 5의 (B)의 온도의 변화의 그래프를 근사하는 경우, λ는 7.2 ㎜가 된다.Here, λ is an integer for approximating the graph of the change in temperature. For example, when approximating the graph of temperature change in FIG. 5B , λ becomes 7.2 mm.
식 (1)은, δTi,j를 식 (2)로 나타낸 경우, 이하의 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다.Equation (1) can be expressed as Equation (3) below when δT i,j is expressed by Equation (2).
여기서, k는 i번째의 분할 영역에 인접하는 분할 영역의 번호이다. di,j,k는 i번째의 분할 영역의 j번째의 측정점에 대한 인접하는 k번째의 분할 영역으로부터의 거리이다. 측정점의 위치는, 사전에 정해져 있기 때문에, di,j,k는 각각 사전에 구할 수 있다. λi,j,k는 i번째의 분할 영역의 j번째의 측정점에 대한 인접하는 k번째의 분할 영역의 영향을 나타내는 정수이다. 인접하는 분할 영역의 영향을 같은 것으로 하는 경우, λi,j,k는 전부 동일한 값으로 하여도 좋다. 예컨대, 도 5의 (B)의 측정 결과를 이용하는 경우, λi,j,k는 전부 7.2 ㎜가 된다.Here, k is the number of the division area adjacent to the i-th division area. d i,j,k is the distance from the k-th division area adjacent to the j-th measurement point of the i-th division area. Since the position of the measurement point is determined in advance, each of d i, j, and k can be obtained in advance. λ i,j,k is an integer representing the influence of the adjacent k-th divided region on the j-th measurement point of the i-th divided region. When the influences of adjacent divided regions are equal, λ i, j, and k may all have the same value. For example, when the measurement result of FIG. 5B is used, λ i, j, k are all 7.2 mm.
도 6은 분할 영역의 관계를 설명하는 도면이다. 도 6에서는, 분할 영역(19l∼19t)이 나타나 있다. 분할 영역(19p)에는, 분할 영역(19l∼19o, 19s)이 인접하고 있다. 또한, 분할 영역(19p)에는, 측정점(21)이 포함되어 있다. 분할 영역(19p)의 번호를 i로 한 경우, 분할 영역(19l∼19o, 19s)의 번호가 k가 된다. 또한, di,j,k는 도 6에 있어서 화살표로 나타내는 바와 같은 측정점(21)과 분할 영역(19l∼19o, 19s) 사이의 거리가 된다.6 is a diagram for explaining the relationship between divided regions. In Fig. 6, divided regions 19l to 19t are shown. The divided areas 19l to 19o and 19s are adjacent to the divided
다음에, 예측 모델의 생성에 이용하는 데이터를 얻기 위해, 기판 처리 장치(10)는 각 히터(HT)를 제어해서, 각 분할 영역의 온도를 수(數)수준으로 나누어, 각각의 온도에서 웨이퍼(W)를 교환하여, 각 웨이퍼(W)에 대하여 실제로 실시하는 플라즈마 에칭을 개별로 실시한다. 예컨대, 기판 처리 장치(10)는 각 히터(HT)를 3가지 이상의 온도로 제어해서, 각각의 온도에서 웨이퍼(W)를 교환하여, 실제로 실시하는 플라즈마 에칭을 개별로 실시한다. 일례로서, 기판 처리 장치(10)는 각 히터(HT)를 50℃로 하여, 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭을 실시한다. 또한, 기판 처리 장치(10)는 각 히터(HT)를 55℃로 하여, 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭을 실시한다. 또한, 기판 처리 장치(10)는 각 히터(HT)를 45℃로 하여, 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭을 실시한다. 또한, 예측 모델의 생성에 이용하는 데이터를 얻을 때, 각 분할 영역의 온도는 모든 분할 영역에서 반드시 공통되지 않아도 좋다. 즉, 일부의 분할 영역은 다른 분할 영역과 온도가 상이하여도 좋다. 예컨대, 배치 영역(18a)의 중앙 부근의 분할 영역과 배치 영역(18a)의 외주 부근의 분할 영역에서 온도가 상이하여도 좋다.Next, in order to obtain data used for generating the predictive model, the
각 온도에서 플라즈마 에칭이 실시된 각 웨이퍼(W)는 각각 계측 장치(11)에 반송된다. 계측 장치(11)는 반송된 각 웨이퍼(W)에 대해서, 미리 정해진 위치를 측정점으로 하여, 측정점의 CD를 계측한다. 예컨대, 계측 장치(11)는 각 히터(HT)를 45℃, 50℃, 55℃의 3개의 온도로 하여 플라즈마 에칭이 실시된 각 웨이퍼(W)의 각 측정점의 CD를 계측한다. 계측 장치(11)는 계측된 각 측정점의 CD의 데이터를 기판 처리 장치(10)에 송신한다.Each wafer W subjected to plasma etching at each temperature is respectively conveyed to the measuring
각 히터(HT)의 온도(T)의 1차 함수로 측정점의 CD를 예측하는 경우, 각 측정점의 CD는, 히터(HT)의 온도(T)를 파라미터로 하여 이하의 식 (4-1)과 같이 나타낼 수 있다.In the case of predicting the CD of the measurement point as a linear function of the temperature T of each heater HT, the CD of each measurement point is calculated using the temperature T of the heater HT as a parameter, the following equation (4-1) can be expressed as
여기서, i는 측정점을 포함하는 히터(HT)가 설치된 분할 영역의 번호이다. 예컨대, 히터(HT)가 설치된 분할 영역에는 순차 번호 i를 부여한다. j는 히터(HT)가 설치된 분할 영역에 포함되는 측정점의 번호이다. 예컨대, 히터(HT)가 설치된 분할 영역마다, 측정점에는, 순차 번호 j를 부여한다. CDi,j는, 번호 i의 분할 영역에 포함되는 번호 j의 측정점의 CD의 값을 나타낸다. Ti는 번호 i의 분할 영역의 온도를 나타낸다. Ti,j는 번호 i의 분할 영역의 번호 j의 측정점의 온도를 나타낸다. A11_ i,j는 번호 i의 분할 영역에 포함되는 번호 j의 측정점의 CD의 값을 온도(Ti,j)로부터 구하기 위한 일차 함수의 계수이다. Ti_a는, CD를 계측한 3개 이상의 번호 i의 분할 영역의 온도의 평균 온도를 나타낸다. 예컨대, 45℃, 50℃, 55℃의 3개의 온도에서 CD를 계측한 경우, Ti _a는 50℃가 된다. Ti,j _a는 번호 i의 분할 영역의 번호 j의 측정점의 CD를 계측한 3개 이상의 온도의 평균 온도를 나타낸다. A10_ i,j는 번호 i의 분할 영역에 포함되는 번호 j의 측정점의 3개 이상의 온도에서 각각 측정된 CD의 평균값을 나타낸다. Here, i is the number of the divided area in which the heater HT including the measurement point is installed. For example, a sequential number i is assigned to the divided area in which the heater HT is installed. j is the number of measurement points included in the divided area where the heater HT is installed. For example, a sequential number j is given to a measurement point for each divided area in which the heater HT is provided. CD i,j represents the CD value of the measurement point of number j included in the division area of number i. T i represents the temperature of the partitioned region of number i. T i,j represents the temperature of the measurement point of number j of the divided area of number i. A 11_ i,j is the coefficient of the linear function for obtaining the CD value of the measurement point of number j included in the division area of number i from the temperature (T i,j ). T i_a represents the average temperature of the temperatures of three or more divided regions of number i for which CDs were measured. For example, when CD is measured at three temperatures of 45°C, 50°C, and 55°C, Ti _a becomes 50°C. T i,j _a represents the average temperature of three or more temperatures at which the CD of the measurement point number j of the divided region number i is measured. A 10_ i,j represents the average value of the CD measured at three or more temperatures of the measurement point of number j included in the divided region of number i, respectively.
식 (4-1)은, 식 (4-2)와 같이 나타내고, 온도(τl)를 이하의 식 (5-2)와 같이 나타내며, ai,j,l을 이하의 식 (5-3)과 같이 나타낸 경우, 이하의 식 (5-1)과 같이 나타낼 수 있다.Equation (4-1) is expressed as Equation (4-2), temperature (τ l ) is expressed as Equation (5-2) below, and a i,j,l is expressed as Equation (5-3) below. ), it can be expressed as Equation (5-1) below.
여기서, l은 히터(HT)가 설치된 분할 영역의 번호이다. 예컨대, 히터(HT)가 설치된 분할 영역이 20개 있는 경우, l=1∼20이 된다.Here, l is the number of the divided area in which the heater HT is installed. For example, when there are 20 divided regions in which the heater HT is provided, l=1 to 20.
예측 모델을 생성하는 경우, 기판 처리 장치(10)는, 각 히터(HT)를 제어하여, 각 분할 영역의 온도를 수(數)수준으로 나누어, 각각의 온도에서 웨이퍼(W)를 교환하여, 실제로 실시하는 플라즈마 에칭을 개별로 실시한다. 예컨대, 기판 처리 장치(10)는, 각 히터(HT)를 3개 이상의 온도로 제어해서, 각각의 온도에서 웨이퍼(W)를 교환하여, 실제로 실시하는 플라즈마 에칭을 개별로 실시한다. 일례로서, 기판 처리 장치(10)는, 각 히터(HT)를 50℃로 하여, 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭 처리를 실시한다. 또한, 기판 처리 장치(10)는, 각 히터(HT)를 55℃로 하여, 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭 처리를 실시한다. 또한, 기판 처리 장치(10)는, 각 히터(HT)를 45℃로 하여, 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭 처리를 실시한다.When generating a predictive model, the
그리고, 각 온도에서 플라즈마 에칭 처리가 실시된 각 웨이퍼(W)를 각각 계측 장치(11)로 이동시켜, 웨이퍼(W)의 미리 정해진 위치를 측정점으로 하여, 계측 장치(11)에서 측정점의 CD를 계측한다. 즉, 각 히터(HT)를 45℃, 50℃, 55℃의 3개의 온도로 하여 플라즈마 에칭 처리가 실시된 각 웨이퍼(W)의 각 측정점의 CD를 계측한다. 계측 장치(11)는 계측된 각 측정점의 CD의 데이터를 기판 처리 장치(10)에 송신한다.Then, each wafer W subjected to plasma etching at each temperature is moved to the
생성부(102a)는 수신된 CD의 데이터로부터 예측 모델을 생성한다. 예컨대, 생성부(102a)는 계측 장치(11)로부터 수신된, 각 히터(HT)를 45℃, 50℃, 55℃의 3개의 온도로 하여 플라즈마 에칭 처리가 실시된 각 웨이퍼(W)의 측정점의 CD의 데이터에 기초해서, 각 측정점의 CD와 각 히터(HT)의 온도를 이용하여, 피팅을 행하여 계수(A11_ i,j)의 값을 구한다.The
계수(A11_ i,j)의 값이 구해지면, 전술한 식 (5-3)으로부터 계수(ai,j,l)가 구해지고, 전술한 식 (5-1)을 이용하여, 온도(τl)로부터 CDi,j를 산출할 수 있다.When the value of the coefficient (A 11_ i,j ) is obtained, the coefficient (a i,j,l ) is obtained from the above-mentioned equation (5-3), and using the above-mentioned equation (5-1), the temperature ( CD i,j can be calculated from τ l ).
생성부(102a)는 구한 계수(A11_ i,j)의 값을 식 (5-3)에 대입하여, 계수(ai,j,l)를 구하고, 예측 모델로서, 구한 계수(ai,j,l)를 대입한 식 (5-1)을 생성한다.The
산출부(102b)는 생성부(102a)에 의해 생성된 예측 모델을 이용하여, 측정점의 CD가 미리 정해진 조건을 만족시키는 각 분할 영역의 히터(HT)의 목표 온도를 산출한다. 예컨대, 산출부(102b)는 예측 모델을 이용하여, 목표값(μ)에 대한 각 측정점의 CD의 오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 히터(HT) 온도를 산출한다.The
오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 히터(HT) 온도의 산출 방법을 구체적으로 설명한다.A method of calculating the temperature of the heater HT in each divided region in which the sum of squares of the error is minimized will be described in detail.
전술한 식 (5-1)은 이하의 식 (6)과 같이 나타낼 수 있다.The above-mentioned formula (5-1) can be expressed as the following formula (6).
여기서, m은 측정점을 식별하는 번호이다. 예컨대, 측정점이 400개 있는 경우, m은 1∼400까지 있다. 식 (5-1)에서는, 측정점에 대하여, 분할 영역마다, 차례로 번호를 부여하지만, 식 (6)에서는, 모든 분할 영역의 측정점에 대하여, 차례로 번호 m을 부여한다. n은 히터(HT)가 설치된 분할 영역의 번호이다. CDm은 CDi,j에 대응하고, 번호 m의 측정점의 CD를 나타낸다. τn은 τl에 대응하고, 번호 n의 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 나타낸다. am,n은 ai,j,l에 대응하고, 계수를 나타낸다. A10_m은 A10_ i,j에 대응하고, 번호 m의 측정점의 3개 이상의 온도에서 각각 측정된 CD의 평균값을 나타낸다.Here, m is a number identifying a measurement point. For example, when there are 400 measurement points, m ranges from 1 to 400. In Formula (5-1), a number is sequentially assigned to each of the divided areas with respect to measurement points, but in Formula (6), a number m is sequentially assigned to the measuring points of all the divided areas. n is the number of the divided area in which the heater HT is installed. CD m corresponds to CD i,j and denotes the CD of the measurement point numbered m. τ n corresponds to τ 1 , and indicates the temperature of the heater HT of the divided region numbered n. a m,n corresponds to a i,j,l and represents a coefficient. A 10_m corresponds to A 10_ i,j and represents the average value of the CD measured at three or more temperatures of the measurement point number m, respectively.
플라즈마 에칭 등의 기판 처리에서는, 웨이퍼(W) 전체면에서의 CD의 레인지가 작고, 또한, CD의 평균값이 목표 치수로 된 목표값에 가까운 것이 바람직하다. 그래서, 모든 측정점에 대하여, CDm이 거의 목표값[μ(CDm≒μ)]이 되는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 T* n으로 한다. 전술한 식 (5-2)로부터, τ* n은 이하의 식 (7)의 관계가 있는 것으로 한다.In substrate processing such as plasma etching, it is preferable that the CD range on the entire surface of the wafer W is small, and that the CD average value is close to the target value as the target dimension. Therefore, the temperature of the heater HT in each divided region at which CD m is approximately the target value [μ(CD m ≒ μ)] for all measurement points is T * n . From the above formula (5-2), it is assumed that τ * n has a relationship of the following formula (7).
각 측정점의 CD에는, 기판 처리 이전의 각 측정점의 CD의 변동이나, 기판 처리의 영향 등에 의해, 목표값(μ)에 대하여 오차가 있는 경우가 있다. 이 때문에, 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 τ* n으로 한 경우의 각 측정점의 CDm은 이하의 식 (8)과 같이 나타낼 수 있다.In the CD of each measurement point, there may be an error with respect to the target value mu due to variations in the CD of each measurement point before substrate processing, influence of substrate processing, or the like. For this reason, CD m of each measurement point when the temperature of the heater HT of each divided area|region is set to τ * n can be expressed by the following formula|equation (8).
여기서, εm은 번호 m의 측정점에 있어서의 목표값(μ)에 대한 CD의 오차이다.Here, ε m is the CD error with respect to the target value μ at the measurement point number m.
식 (8)로부터, 각 측정점의 오차의 제곱합은, 이하의 식 (9)와 같이 나타낼 수 있다.From Formula (8), the sum of the squares of the error of each measurement point can be expressed like the following Formula (9).
식 (9)에 나타내는 오차의 제곱합이 최소가 되는 점은, 극소값이 되는 점이다. 극소값에서는, 식 (9)가 이하의 식 (10-1)을 만족하고, 식 (10-1) 내지 식 (10-2)를 만족한다.The point at which the sum of squares of the errors shown in Expression (9) becomes the minimum is the point at which it becomes the minimum value. At the local minimum, equation (9) satisfies the following equations (10-1) and satisfies equations (10-1) to (10-2).
식 (10-2)는, xl,n을 식 (11-2)로 나타내고, yl을 식 (11-3)으로 나타낸 경우, 이하의 식 (11-1)과 같이 나타낼 수 있다. 예컨대, 측정점이 400개 있는 경우, 식 (11-2) 및 식 (11-3)에서는, m을 1∼400으로 한 총합을 구한다.Formula (10-2) can be represented as following Formula (11-1), when x l,n is represented by Formula (11-2) and y l is represented by Formula (11-3). For example, in the case where there are 400 measurement points, in the formulas (11-2) and (11-3), the total with m being 1 to 400 is calculated.
여기서, l은 히터(HT)가 설치된 분할 영역의 번호이다. 예컨대, 히터(HT)가 설치된 분할 영역이 20개 있는 경우, l=1∼20이 된다.Here, l is the number of the divided area in which the heater HT is installed. For example, when there are 20 divided regions in which the heater HT is provided, l=1 to 20.
이 식 (11-1)은 이하의 식 (12)와 같이 행렬 계산으로서 나타낼 수 있다.This formula (11-1) can be expressed as a matrix calculation like the following formula (12).
식 (12)에 나타내는 행렬은, 역행열을 구함으로써, 이하의 식 (13)의 행렬로 변환할 수 있다.The matrix shown in Equation (12) can be converted into a matrix of Equation (13) below by obtaining an inverse matrix.
행렬의 xl,n은 am,l 및 am,l에 대응하는 ai,j,l을 식 (11-2)에 대입함으로써 산출할 수 있다. 행렬의 yl도 am,l에 대응하는 ai,j,l, A10_m에 대응하는 A10_ i,j를 식 (11-3)에 대입함으로써 산출할 수 있다.x l,n of the matrix can be calculated by substituting a i,j,l corresponding to a m,l and a m, l into Equation (11-2). The y l of the matrix can also be calculated by substituting a i,j,l corresponding to a m,l and A 10_ i,j corresponding to A 10_m into Equation (11-3).
산출부(102b)는, 식 (13)의 행렬을 풀어서, 오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도(τ* n)를 산출한다.The
그런데, 오차의 제곱합이 최소가 되어도, CD의 레인지는, 작지 않은 경우가 있다. 도 7은 오차의 제곱합과 레인지의 관계의 일례를 설명하는 도면이다. 도 7의 횡축은 측정점의 번호이다. 도 7의 종축은 측정점에서의 CD이다. 각 측정점에서의 오차는, 목표값(μ)과 CD의 차이다. 오차의 제곱합을 최소로 하는 경우, 각 측정점에서의 오차가 전체적으로 작아지면 좋다. 이 때문에, 예컨대, 도 7의 나타내는 바와 같이, 하나의 측정점에서 목표값(μ)에 대하여 오차가 커도, 다른 다수의 측정점에서 목표값(μ)에 대하여 오차가 작은 경우, 오차의 제곱합은 작아진다. 한편, CD의 레인지는 CD의 최대값과 CD의 최소값의 차이다. 도 7의 예의 경우, CD의 레인지는 작은 것이 아니다.However, even when the sum of squares of the error is minimized, there are cases where the CD range is not small. It is a figure explaining an example of the relationship between the sum of squares of an error, and a range. The horizontal axis of FIG. 7 is the number of the measurement point. The vertical axis of FIG. 7 is the CD at the measurement point. The error at each measurement point is the difference between the target value (μ) and CD. When the sum of squares of the error is minimized, it is sufficient that the error at each measurement point becomes smaller as a whole. For this reason, for example, as shown in FIG. 7 , even when an error is large with respect to the target value μ at one measurement point, when the error is small with respect to the target value μ at a plurality of other measurement points, the sum of squares of the error becomes small. . On the other hand, the CD range is the difference between the CD maximum value and the CD minimum value. In the case of the example of Fig. 7, the range of the CD is not small.
그러나, CD의 레인지와, 오차의 분산에는, 강한 정(正)의 상관 관계가 있다. CD의 레인지가 최소가 되는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도는, 오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도(τ* n)의 주변에 있다고 생각된다.However, there is a strong positive correlation between the CD range and the dispersion of the error. It is considered that the temperature of the heater HT of each divided region at which the CD range is the minimum is around the temperature (τ * n ) of the heater HT of each divided region at which the sum of squares of errors is minimized.
그래서, 산출부(102b)는, 오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도(τ* n)를 각각 기준으로 하여, 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도(Tn)를 변화시켜, 각 측정점의 CD의 레인지가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT)의 목표 온도를 산출한다. 예컨대, 산출부(102b)는, 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도(τ* n)를 각각 기준으로 하여, 히터(HT)의 온도를 개별로 플러스와 마이너스로 미리 정해진 온도만큼 변화시켜 각 측정점의 CD를 산출하고, CD의 레인지가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도의 조합을 특정한다. 미리 정해진 온도는, 고정값이어도 좋고, 처리 조건에 따라 변화하여도 좋고, 외부 장치로부터 설정 가능하게 하여도 좋다. 본 실시형태에서는, 미리 정해진 온도를 1도로 한다. 산출부(102b)는 특정된 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도의 조합에 대해서, 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도에 대하여, 개별로 난수를 더한 값을 초기값으로 해서, 예컨대, GRG법(Generalized Reduced Gradient method)을 이용하여, CD의 레인지가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT)의 목표 온도를 산출한다. 또한, 산출부(102b)는 특정된 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도의 조합에 대해서, 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 미리 정해진 온도보다 작은 온도폭으로 랜덤, 또는, 미리 정해진 규칙으로 변화시켜 각 측정점의 CD를 산출하는 것을 반복하여, CD의 레인지가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT)의 목표 온도를 산출하여도 좋다.Therefore, the
플라즈마 제어부(102c)는, 기판 처리 장치(10)의 각 부를 제어하여, 플라즈마 처리를 제어한다. 예컨대, 플라즈마 제어부(102c)는, 실시하는 플라즈마 에칭에 따른 레시피 등을 기억부(104)로부터 읽어내고, 읽어낸 레시피 등에 기초하여, 기판 처리 장치(10)의 각 부를 제어한다.The
히터 제어부(102d)는, 플라즈마 제어부(102c)의 제어에 의해, 배치대(16)의 배치 영역(18a)에 배치한 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭을 행할 때에, 각 분할 영역의 히터(HT)가 산출부(102b)에 의해 산출된 목표 온도가 되도록 제어한다. 예컨대, 히터 제어부(102d)는, 각 히터(HT)에, 각각의 목표 온도에 따른 전력이 공급되도록 히터 전원(HP)을 제어한다.The heater control unit 102d is, under the control of the
플라즈마 에칭이 실시된 웨이퍼(W)는 계측 장치(11)에 반송된다. 계측 장치(11)는, 반송된 웨이퍼(W)의 측정점의 CD를 계측하고, 계측된 CD의 데이터를 기판 처리 장치(10)에 송신한다.The wafer W subjected to plasma etching is conveyed to the
산출부(102b)는 계측 장치(11)로부터 수신된 CD의 데이터로부터 CD의 레인지가 허용 범위 이내인지 판정하고, CD의 레인지가 허용 범위 이내가 아닌 경우, 예측 모델의 보정을 행한다. 예컨대, 산출부(102b)는, 각 측정점의 CD-목표값(μ)의 값을, 각각의 예측 모델의 각 측정점의 함수에 더하여, 재차, 오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도(τ* n)를 산출한다. 그리고, 산출부(102b)는, 오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도(τ* n)를 각각 기준으로 하여, 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도(Tn)를 변화시켜, 각 측정점의 CD의 레인지가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT)의 목표 온도를 산출한다. 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)에서는, 산출된 각 분할 영역의 히터(HT)의 목표 온도에서 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭을 실시한 결과, 웨이퍼(W)의 측정점의 CD의 레인지가 허용값 이내가 아닌 경우, 예측 모델을 재생성한다.The
[온도 제어의 흐름][Flow of temperature control]
다음에, 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)를 이용한 온도 제어 방법에 대해서 설명한다. 도 8은 제1 실시형태에 따른 온도 제어 방법의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도이다.Next, a temperature control method using the
생성부(102a)는 에러 플래그(EF)를 0으로 초기화한다(단계 S10). 생성부(102a)는 각 히터(HT)의 온도를 파라미터로 하여, 측정점과 이 측정점을 포함한 분할 영역에 인접하는 분할 영역 사이의 거리에 따른 인접하는 분할 영역의 히터(HT)의 온도의 영향을 가미해서, 측정점의 온도를 예측하는 함수를 구한다(단계 S11). 본 실시형태에서는, 생성부(102a)는 각 히터(HT)의 온도(T)의 1차 함수로 측정점의 CD를 예측하는 함수를 구한다. 예컨대, 생성부(102a)는 식 (5-1), 식 (5-2), 식 (5-3)을 구한다.The
생성부(102a)는, 각 분할 영역의 히터(HT)를 수(數)수준으로 나누어 플라즈마 에칭을 행한 웨이퍼(W)의 측정점의 CD를 각각 측정한 데이터를 취득한다(단계 S12). 예컨대, 기판 처리 장치(10)는 각 히터(HT)를 제어해서, 각 분할 영역의 온도를 수(數)수준으로 나누어, 각각의 온도에서 웨이퍼(W)를 교환하여, 실제로 실시하는 플라즈마 에칭을 개별로 실시한다. 각 온도에서 플라즈마 에칭 처리가 실시된 각 웨이퍼(W)를 각각 계측 장치(11)로 이동시켜, 웨이퍼(W)의 미리 정해진 위치를 측정점으로 하여, 계측 장치(11)에서 측정점의 CD를 계측한다. 계측 장치(11)는 계측된 각 측정점의 CD의 데이터를 기판 처리 장치(10)에 송신한다. 생성부(102a)는 계측 장치(11)로부터 계측된 각 측정점의 CD의 데이터를 수신함으로써, 각 분할 영역의 히터(HT)를 수(數)수준으로 나누어 플라즈마 에칭을 행한 웨이퍼(W)의 측정점의 CD를 각각 측정한 데이터를 취득한다.The
생성부(102a)는 취득된 데이터로부터 예측 모델을 생성한다(단계 S13). 예컨대, 생성부(102a)는 구한 함수에 대하여, 측정된 각 측정점의 CD와 각 히터(HT)의 온도를 이용해서 피팅을 행하여, 각 히터(HT)의 온도로부터 측정점의 CD를 예측하는 함수를 예측 모델로서 구한다.The
산출부(102b)는 카운터(i)를 1로 초기화한다(단계 S14). 그리고, 산출부(102b)는 생성된 예측 모델을 이용하여, 목표값(μ)에 대한 각 측정점의 CD의 오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도(τ* n)를 산출한다(단계 S15).The
산출부(102b)는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도(τ* n)를 각각 기준으로 하여, 히터(HT)의 온도를 개별로 플러스와 마이너스로 미리 정해진 온도(예컨대, 1도)만큼 변화시켜 각 측정점의 CD를 산출하고, CD의 레인지가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도의 조합을 특정한다(단계 S16).The
산출부(102b)는 특정된 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도에 대하여, 개별로 난수를 구하여 가산한다(단계 S17). 산출부(102b)는 난수를 가산한 값을 초기값으로 하여, 예컨대, GRG법에 따라, CD의 레인지가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 산출한다(단계 S18).The
산출부(102b)는, 각 분할 영역의 히터(HT)를 산출한 온도로 한 경우의 각 측정점의 CD의 평균값을 구하여, CD의 평균값이 요구되는 스펙의 상한 미만인지를 판정한다(단계 S19). CD의 평균값이 요구되는 스펙의 상한 미만이 아닌 경우(단계 S19: No), 산출부(102b)는 목표값(μ)으로부터 미리 정해진 값을 감산한다(단계 S20).The
한편, CD의 평균값이 요구되는 스펙의 상한 미만인 경우(단계 S19: Yes), 산출부(102b)는 CD의 평균값이 요구되는 스펙의 하한보다 큰지를 판정한다(단계 S21). CD의 평균값이 요구되는 스펙의 하한 이하인 경우(단계 S21: No), 산출부(102b)는 목표값(μ)에 미리 정해진 값을 가산한다(단계 S22).On the other hand, if the average value of the CD is less than the upper limit of the requested specification (step S19: Yes), the
한편, CD의 평균값이 요구되는 스펙의 하한보다 큰 경우(단계 S21: Yes), 산출부(102b)는 CD의 평균값, CD의 레인지 및 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도의 데이터를 보존한다(단계 S23).On the other hand, when the average value of CD is larger than the lower limit of the required specification (step S21: Yes), the
산출부(102b)는 카운터(i)가 미리 정해진 처리 횟수(N)보다 작은지의 여부를 판정한다(단계 S24). 카운터(i)가 미리 정해진 처리 횟수(N)보다 작은 경우(단계 S24: Yes), 산출부(102b)는 카운터(i)에 1을 가산하고(단계 S25), 전술한 단계 S15로 이행한다.The
카운터(i)가 미리 정해진 처리 횟수(N) 이상인 경우(단계 S24: No), 산출부(102b)는 보존된 데이터 중에서, CD의 레인지가 가장 작은 데이터의 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 목표 온도로 채용한다(단계 S26).When the counter i is equal to or greater than the predetermined number of processing N (step S24: No), the
히터 제어부(102d)는 배치대(16)의 배치 영역(18a)에 배치된 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭을 행할 때에, 각 분할 영역의 히터(HT)가 채용한 목표 온도가 되도록 제어한다(단계 S27).The heater control unit 102d controls the wafer W placed in the
플라즈마 에칭이 실시된 웨이퍼(W)는 계측 장치(11)에 반송된다. 계측 장치(11)는, 반송된 웨이퍼(W)의 측정점의 CD를 계측하고, 계측된 CD의 데이터를 기판 처리 장치(10)에 송신한다.The wafer W subjected to plasma etching is conveyed to the
산출부(102b)는 계측 장치(11)로부터 수신된 CD의 데이터로부터 CD의 레인지가 허용 범위 이내인지 판정한다(단계 S28). CD의 레인지가 허용 범위 이내가 아닌 경우(단계 S28: No), 산출부(102b)는, 에러 플래그(EF)가 0인지 판정한다(단계 S29). 에러 플래그(EF)가 0인 경우(단계 S29: Yes), 생성부(102a)는 예측 모델 생성용 데이터로서, 측정된 CD와 히터(HT)의 온도의 데이터를 추가하고(단계 S30), 재차 단계 S13으로 이행하여, 측정된 CD와 히터(HT)의 온도의 데이터와, 단계 S12에서 취득된 데이터로부터 예측 모델을 재생성한다.The
한편, CD의 레인지가 허용 범위 이내인 경우(단계 S28: Yes), 산출부(102b)는 에러 플래그(EF)를 0으로 초기화한다(단계 S31). 그리고, 산출부(102b)는 미리 정해진 기간의 처리 대기를 행한다(단계 S32). 미리 정해진 기간은, 예컨대, 미리 정해진 매수의 웨이퍼(W)의 플라즈마 에칭이 행해지는 기간으로 하여도 좋고, 일정 시간 경과하는 기간으로 하여도 좋다.On the other hand, when the CD range is within the allowable range (step S28: Yes), the
기판 처리 장치(10)는, 미리 정해진 기간 동안, 각 분할 영역의 히터(HT)가 채용한 목표 온도가 되도록 제어하여 웨이퍼(W)의 플라즈마 에칭을 행한다.The
산출부(102b)는 미리 정해진 기간 후에, 계측 장치(11)로부터 수신된 CD의 데이터로부터 CD의 레인지가 허용 범위 이내인지 판정한다(단계 S33). CD의 레인지가 허용 범위 이내인 경우(단계 S33: Yes), 재차 단계 S32로 이행하여 미리 정해진 기간의 처리 대기를 행한다.The
한편, CD의 레인지가 허용 범위 이내가 아닌 경우(단계 S33: No), 산출부(102b)는 에러 플래그(EF)에 1을 세트한다(단계 S34). 산출부(102b)는, 예측 모델의 보정을 행한다(단계 S35). 예컨대, 산출부(102b)는, 각 측정점의 CD-목표값(μ)의 값을, 각각의 예측 모델의 각 측정점의 함수에 더하는 보정을 행한다. 그리고, 산출부(102b)는 재차 단계 S14로 이행하여, 재차, 목표 온도를 산출한다.On the other hand, when the CD range is not within the allowable range (step S33: No), the
한편, 에러 플래그(EF)가 0이 아닌 경우는(단계 S29: No), 보정된 예측 모델이라도 CD의 레인지가 허용 범위가 되지 않는 경우이다. 이 경우, 생성부(102a)는 취득된 데이터로부터 적절한 예측 모델을 생성할 수 없기 때문에, 에러를 출력하고(단계 S36), 처리를 종료한다. 예컨대, 생성부(102a)는, 각 분할 영역의 히터(HT)를 수(數)수준으로 나누어 플라즈마 에칭을 행한 웨이퍼(W)의 측정점의 데이터를 다시 취득해 주십시오라고 하는 메시지를 사용자 인터페이스(103)에 출력하고, 처리를 종료한다.On the other hand, when the error flag EF is not 0 (step S29: No), the CD range is not within the allowable range even with the corrected predictive model. In this case, since the
에러가 출력된 경우, 공정 관리자는 기판 처리 장치(10)의 각 히터(HT)를 제어해서, 각 분할 영역의 온도를 수(數)수준으로 나누어, 각각의 온도에서 웨이퍼(W)를 교환하고, 실제로 실시하는 플라즈마 에칭을 개별로 실시하여, 예측 모델 생성용 데이터를 재차 취득한 후, 본 실시형태에 따른 온도 제어 방법을 실시한다.When an error is output, the process manager controls each heater HT of the
이와 같이, 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)는, 배치대(16)의 배치면에 배치된 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭을 행하였을 때의 웨이퍼(W)의 미리 정해진 측정점에서의 CD를, 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 파라미터로 하여, 측정점과 이 측정점을 포함한 분할 영역에 인접하는 분할 영역 사이의 거리에 따른 인접하는 분할 영역의 히터(HT)의 온도의 영향을 가미해서 예측하는 예측 모델을 이용하여, 측정점의 CD가 미리 정해진 조건을 만족시키는 각 분할 영역의 히터(HT)의 목표 온도를 산출한다. 기판 처리 장치(10)는 배치면에 배치된 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭을 행할 때에, 각 분할 영역의 히터(HT)가 목표 온도가 되도록 제어한다. 이에 의해, 기판 처리 장치(10)는 웨이퍼(W)의 측정점의 CD가 미리 정해진 조건을 만족시키도록 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 제어할 수 있다.As described above, in the
또한, 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)는 예측 모델을 이용하여, 목표 치수에 대한 각 측정점의 CD의 오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 산출한다. 기판 처리 장치(10)는 산출된 각 분할 영역의 온도를 각각 기준으로 하여 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 변화시켜, 각 측정점의 CD의 최대값과 최소값의 차가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터의 목표 온도를 산출한다. 이에 의해, 기판 처리 장치(10)는, 웨이퍼(W)의 CD의 균일성이 높아지는 히터(HT)의 온도를 정밀도 좋게 산출할 수 있다.Further, the
또한, 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)는, 각 분할 영역의 히터(HT)를 3개 이상의 온도로 제어하여 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭을 행하였을 때의 측정점의 CD를 각각 측정한 데이터로부터 예측 모델을 생성한다. 기판 처리 장치(10)는 생성된 예측 모델을 이용하여, 측정점의 CD가 미리 정해진 조건을 만족시키는 각 분할 영역의 히터(HT)의 목표 온도를 산출한다. 이에 의해, 기판 처리 장치(10)는, 측정점에서의 CD를 정밀도 좋게 예측할 수 있는 예측 모델을 생성할 수 있다.Further, the
(제2 실시형태)(Second embodiment)
다음에, 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 제2 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(1) 및 기판 처리 장치(10)는, 도 1 내지 도 4에 나타내는 제1 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(1) 및 기판 처리 장치(10)의 구성과 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.Next, a second embodiment will be described. The
다음에, 제2 실시형태에 따른 예측 모델에 대해서 설명한다. 각 히터(HT)의 온도(T)와 측정점의 CD에는, 이하의 식 (14)의 관계가 있다.Next, a predictive model according to the second embodiment will be described. The temperature T of each heater HT and the CD of the measurement point have a relationship of the following formula (14).
여기서, A'는 히터의 절대 온도의 역수의 지수 함수의 계수이다. B'는 활성화 에너지이고, CD의 경우는 물리 흡착 에너지 정도의 크기이다. 구체적으로는 B'≒0.25[eV]×1.7E4[K/eV]=4.3E3K 정도가 된다.Here, A' is the coefficient of the exponential function of the reciprocal of the absolute temperature of the heater. B' is the activation energy, and in the case of CD, it is about the size of the physisorption energy. Specifically, B'≈0.25 [eV] x 1.7E4 [K/eV] = about 4.3E3K.
CD는 식 (14) 내지 식 (15)와 같이 나타낼 수 있다.CD can be expressed as Equations (14) to (15).
여기서, CD0은 CD의 정수항이다.Here, CD 0 is an integer term of CD.
식 (15)의 exp(B'/T)는, 이하의 식 (16-1)과 같이 CD를 계측한 3개 이상의 온도의 평균 온도(Ta)와의 차분(τ)으로 온도(T)를 나타낸 경우, 이하의 식 (16-2)와 같이 나타낼 수 있다.The exp(B'/T) of the formula (15) is the difference (τ) from the average temperature (T a ) of three or more temperatures for which CD is measured as in the following formula (16-1), and the temperature (T) is In this case, it can be expressed as in the following formula (16-2).
식 (16-2)는 이하의 식 (17-2)와 같이 x를 나타낸 경우, 이하의 식 (17-1)과 같이 나타낼 수 있다.Equation (16-2) can be expressed as Equation (17-1) below when x is expressed as in Equation (17-2) below.
식 (17-1)은, 이하의 식 (18-1)과 같이 근사할 수 있고, 식 (18-2)와 같이 나타낼 수 있다.Formula (17-1) can be approximated like the following Formula (18-1), and can be represented like Formula (18-2).
예컨대, 평균 온도(Ta)=300[K]이고, τ=10[K]인 경우, 예컨대, 식 (18-2)의 x의 1차 항은 0.47이 되고, x의 2차 항은 0.11이 되고, 3차 항은 0.02가 되어, x의 차수가 클수록 값이 작아진다.For example, when the average temperature (T a ) = 300 [K] and τ = 10 [K], for example, the first term of x in Equation (18-2) becomes 0.47, and the second term of x is 0.11 , and the cubic term becomes 0.02, and the larger the order of x, the smaller the value.
예컨대, 식 (18-2)는 x의 2차 항까지 근사한 경우, 이하의 식 (19)와 같이 나타낼 수 있다.For example, when Equation (18-2) is approximated to the quadratic term of x, it can be expressed as Equation (19) below.
따라서, 식 (15)는 exp(B'/T)에 식 (19)를 이용한 경우, 이하의 식 (20)과 같이 나타낼 수 있다.Therefore, Equation (15) can be expressed as Equation (20) below when Equation (19) is used for exp(B'/T).
또한, 보다 정밀도를 요구하는 경우는, exp(B'/T)에 식 (18-2)의 2차보다 큰 항까지 이용하여 근사하여도 좋다. 또한, exp(B'/T)로서 지수 함수를 그대로 이용하여도 좋다.Moreover, when more precision is requested|required, you may approximate using exp(B'/T) up to the term larger than the quadratic of Formula (18-2). In addition, as exp(B'/T), the exponential function may be used as it is.
식 (20)은 A20을 이하의 식 (21-2)와 같이 나타내고, A21을 이하의 식 (21-3)과 같이 나타내고, A22를 이하의 식 (21-4)와 같이 나타낸 경우, 이하의 식 (21-1)과 같이 나타낼 수 있다.In Formula (20), when A 20 is expressed as in Formula (21-2) below, A 21 is expressed as below Formula (21-3), and A 22 is expressed as below Formula (21-4) , can be expressed as in the following formula (21-1).
식 (21-1)에 나타내는 바와 같이, CD는 평균 온도(Ta)의 근처에서는, τ의 2차 함수로 근사할 수 있다.As shown in Expression (21-1), CD can be approximated by a quadratic function of τ in the vicinity of the average temperature Ta .
식 (21-1)은 히터(HT)가 설치된 각 분할 영역의 각 측정점의 CDi,j의 식으로서 나타내는 경우, 이하의 식 (22)와 같이 나타낼 수 있다.When the expression (21-1) is expressed as the expression of CD i,j of each measurement point of each divided region in which the heater HT is provided, it can be expressed as in the following expression (22).
여기서, i는 측정점을 포함하는 히터(HT)가 설치된 분할 영역의 번호이다. j는 히터(HT)가 설치된 분할 영역에 포함되는 측정점의 번호이다.Here, i is the number of the divided area in which the heater HT including the measurement point is installed. j is the number of measurement points included in the divided area where the heater HT is installed.
생성부(102a)는 수신된 CD의 데이터로부터, 측정점의 CD를 히터(HT)의 온도의 1차 함수로 모델화한 제1 예측 모델을 생성한다. 예컨대, 생성부(102a)는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 계측 장치(11)로부터 수신된, 각 히터(HT)를 45℃, 50℃, 55℃의 3개의 온도로서 플라즈마 에칭 처리가 실시된 각 웨이퍼(W)의 측정점의 CD의 데이터에 기초하여, 각 측정점의 CD와 각 히터(HT)의 온도를 이용해 피팅을 행하여, 제1 예측 모델로서, 각 히터(HT)의 온도(T)의 1차 함수로 측정점의 CD를 예측하는 함수를 구한다. 예컨대, 생성부(102a)는 제1 예측 모델로서, 식 (5-1), 식 (5-2), 식 (5-3)을 구한다.The
또한, 생성부(102a)는 수신된 CD의 데이터로부터, 측정점의 CD를 히터(HT)의 온도의 2차 이상의 함수, 또는, 히터의 절대 온도의 역수의 지수 함수와 정수의 합으로 모델화한 제2 예측 모델을 생성한다. 예컨대, 생성부(102a)는 계측 장치(11)로부터 수신된, 각 히터(HT)를 45℃, 50℃, 55℃의 3개의 온도로 하여 플라즈마 에칭 처리가 실시된 각 웨이퍼(W)의 측정점의 CD의 데이터에 기초하여, 각 측정점의 CD와 각 히터(HT)의 온도를 이용해 피팅을 행하여 계수(A20_ i,j, A21_ i,j, A22_i,j)의 값을 구한다.In addition, the
계수(A20_ i,j, A21_ i,j, A22_ i,j)가 구해지면, 전술한 식 (16-1)과 전술한 식 (22)로부터, 온도(Tl)에서의 CDi,j를 산출할 수 있다.When the coefficients (A 20_ i,j , A 21_ i,j , A 22_ i,j ) are obtained, from the above-mentioned equation (16-1) and the above-mentioned equation (22), CD i at the temperature (T l ) ,j can be calculated.
또한, 생성부(102a)는 보다 정밀도를 요구하는 경우는, exp(B'/T)에 식 (18-2)의 2차보다 큰 항까지 이용해서 근사한 식을 이용해 피팅을 행하여 제2 예측 모델을 생성하여도 좋다. 또한, 생성부(102a)는 exp(B'/T)로서 지수 함수를 그대로 이용해서, 피팅을 행하여 제2 예측 모델을 생성하여도 좋다.In addition, when more precision is required, the
산출부(102b)는 생성부(102a)에 의해 생성된 제1 예측 모델 및 제2 예측 모델을 이용하여, 측정점의 CD가 미리 정해진 조건을 만족시키는 각 분할 영역의 히터(HT)의 목표 온도를 산출한다. 예컨대, 산출부(102b)는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 제1 예측 모델을 이용하여, 목표값(μ)에 대한 각 측정점의 CD의 오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도(τ* n)를 산출한다.The
그리고, 산출부(102b)는 산출된 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 각각 기준으로 하여 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 변화시켜, 제2 예측 모델을 이용해서 각 측정점의 임계 치수의 최대값과 최소값의 차가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터의 목표 온도를 산출한다. 예컨대, 산출부(102b)는, 오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도(τ* n)를 각각 기준으로 하여, 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도(Tn)를 변화시켜, 전술한 식 (3)과 식 (22)를 이용해서, 각 측정점의 CD의 레인지가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT)의 목표 온도를 산출한다. 예컨대, 산출부(102b)는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도(τ* n)를 각각 기준으로 하여, 히터(HT)의 온도를 개별로 플러스와 마이너스로 미리 정해진 온도만큼 변화시켜 각 측정점의 CD를 산출하고, CD의 레인지가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도의 조합을 특정한다. 그리고, 산출부(102b)는 특정된 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도의 조합에 대해서, 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도에 개별로 난수를 더한 값을 초기값으로 해서, 예컨대 GRG법을 이용하여, CD의 레인지가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT)의 목표 온도를 산출한다. 또한, 산출부(102b)는 특정된 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도의 조합에 대해서, 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 미리 정해진 온도보다 작은 온도폭으로 랜덤, 또는, 미리 정해진 규칙으로 변화시켜 각 측정점의 CD를 산출하는 것을 반복하여, CD의 레인지가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT)의 목표 온도를 산출하여도 좋다.Then, the
[온도 제어의 흐름][Flow of temperature control]
다음에, 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)를 이용한 온도 제어 방법에 대해서 설명한다. 도 9는 제2 실시형태에 따른 온도 제어 방법의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도이다. 제2 실시형태에 따른 온도 제어 방법은, 도 8에 나타낸 제1 실시형태에 따른 온도 제어 방법과 일부의 처리가 동일하기 때문에, 동일한 처리에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략하며, 주로 다른 처리의 부분에 대해서 설명한다.Next, a temperature control method using the
생성부(102a)는 취득된 데이터로부터 측정점의 CD를 히터(HT)의 온도의 1차 함수로 모델화한 제1 예측 모델 및 측정점의 CD를 히터(HT)의 온도의 2차 이상의 함수, 또는, 히터의 절대 온도의 역수의 지수 함수와 정수의 합으로 모델화한 제2 예측 모델을 생성한다(단계 S13a). 예컨대, 생성부(102a)는 구한 함수에 대하여, 측정된 각 측정점의 CD와 각 히터(HT)의 온도를 이용해 피팅을 행하여, 각 히터(HT)의 온도(T)의 1차 함수로 측정점의 CD를 예측하는 함수와, 각 히터(HT)의 온도(T)의 2차 함수로 측정점의 CD를 예측하는 함수를 각각 구한다.The
산출부(102b)는 생성된 제1 예측 모델을 이용하여, 목표값(μ)에 대한 각 측정점의 CD의 오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도(τ* n)를 산출한다(단계 S15a).The
산출부(102b)는 산출된 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도(τ* n)를 각각 기준으로 하여, 제2 예측 모델을 이용해서, 히터(HT)의 온도를 개별로 플러스와 마이너스로 미리 정해진 온도(예컨대, 1도)만큼 변화시켜 각 측정점의 CD를 산출하고, CD의 레인지가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도의 조합을 특정한다(단계 S16a).The
산출부(102b)는 난수를 가산한 값을 초기값으로 해서, 제2 예측 모델을 이용하여, 예컨대 GRG법에 따라, CD의 레인지가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 산출한다(단계 S18a).The
이와 같이, 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)는, 측정점의 CD를 히터(HT)의 온도의 1차 함수로 모델화한 제1 예측 모델을 생성한다. 또한, 기판 처리 장치(10)는, 측정점의 CD를 히터(HT)의 온도의 2차의 함수로 모델화한 제2 예측 모델을 생성한다. 제2 예측 모델은, 2차의 함수로 모델화하였기 때문에, 제1 예측 모델보다 정밀도 좋게 CD를 예측할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 제1 예측 모델을 이용하여 CD의 오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 산출한다. 제2 예측 모델로서는 오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 산출할 수 없는 경우가 있다. 이 때문에, 기판 처리 장치(10)는 제1 예측 모델을 이용하여 오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 산출한다. 기판 처리 장치(10)는 산출된 각 분할 영역의 온도를 각각 기준으로 하여 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도를 변화시켜, 제2 예측 모델을 이용해서 각 측정점의 CD의 최대값과 최소값의 차가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT)의 목표 온도를 산출한다. 이에 의해, 기판 처리 장치(10)는 제1 예측 모델을 이용하여 히터(HT)의 목표 온도를 산출한 경우보다, 웨이퍼(W)의 CD의 균일성이 높아지는 히터(HT)의 온도를 정밀도 좋게 산출할 수 있다.In this way, the
(제3 실시형태)(Third embodiment)
다음에, 제3 실시형태에 관해서 설명한다. 제3 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(1)은, 도 1에 도시하는 제1 실시형태 및 제2 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 구성과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다. Next, a third embodiment will be described. Since the
제3 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)의 구성에 관해서 설명한다. 도 10은 제3 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 제3 실시형태에 따른 기판 처리 장치는, 도 2에 도시한 제1 실시형태 및 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)와 일부가 같은 구성이기 때문에, 동일한 부분에 관해서는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략하고, 주로 다른 부분에 관해서 설명한다. The structure of the
기판 처리 장치(10)는, 처리 용기(12) 내에, 제1 배치대(116)가 마련되어 있다. 제1 배치대(116)는, 상면이 웨이퍼(W)와 같은 정도 사이즈의 대략 원반 형상으로 형성된다. 제1 배치대(116)는, 도 2에 도시한 배치대(16)에 대응하며, 지지 부재(18) 및 베이스(20)를 포함한다.In the
또한, 기판 처리 장치(10)는, 제1 배치대(116)의 외주면을 따라서 주위에 제2 배치대(120)가 마련되어 있다. 제2 배치대(120)는, 내경이 제1 배치대(116)의 외경보다도 소정 사이즈 큰 원통형으로 형성되고, 제1 배치대(116)와 축을 같게 하여 배치되어 있다. 제2 배치대(120)는, 상측의 면이 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 배치되는 링 부재가 배치되는 배치면(120a)으로 되어 있다. 본 실시형태에서는, 링 부재로서 환상의 포커스 링(FR)이 배치면(120a)에 배치된다. In addition, in the
제2 배치대(120)는 베이스(121)와 포커스 링 히터(122)를 포함한다. 베이스(121)는, 예컨대 표면에 양극 산화 피막이 형성된 알루미늄 등으로 구성되어 있다. 베이스(121)는 지지대(4)에 지지되어 있다. 포커스 링 히터(122)는 베이스(121)에 지지되어 있다. 포커스 링 히터(122)는, 상면이 평탄한 환상의 형상으로 되고, 그 상면은 포커스 링(FR)이 배치되는 배치면(120a)으로 되어 있다. 포커스 링 히터(122)는 히터(HT2) 및 절연체(123)를 갖고 있다. 히터(HT2)는 절연체(123)의 내부에 설치되며, 절연체(123)에 내포되어 있다. The second mounting table 120 includes a
도 11은 제3 실시형태에 따른 제1 배치대 및 제2 배치대를 도시하는 평면도이다. 전술한 바와 같이 제1 배치대(116)는, 상면이 웨이퍼(W)와 같은 정도 사이즈의 대략 원반 형상으로 형성되며, 배치 영역(18a)을 제공하고 있다. 배치 영역(18a)은, 평면에서 봤을 때 대략 원형의 영역이다. 이 배치 영역(18a)의 상면 위에는 웨이퍼(W)가 배치된다. 제2 배치대(120)는, 제1 배치대(116)를 둘러싸도록 대략 원통 형상으로 형성되며, 외주 영역(18b)을 제공한다. 외주 영역(18b)은, 평면에서 봤을 때 원환형의 영역이다. 이 외주 영역(18b)의 상면 위에는 포커스 링(FR)이 배치된다. 11 is a plan view showing a first mounting table and a second mounting table according to a third embodiment. As described above, the upper surface of the first mounting table 116 is formed in a substantially disk shape having the same size as that of the wafer W, and an
배치 영역(18a)은, 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 마찬가지로, 복수의 분할 영역으로 분할되고, 각각의 분할 영역에 히터(HT1)가 설치되어 있다. 히터(HT1)는, 도 2에 도시한 히터(HT)에 대응한다.The arrangement area|
외주 영역(18b)도 복수의 분할 영역으로 분할되어, 각각의 분할 영역에 히터(HT2)가 설치되어 있다. 예컨대, 도 11에 도시한 바와 같이, 외주 영역(18b)은, 둘레 방향으로 복수의 분할 영역으로 분할되어, 각각의 분할 영역에 히터(HT2)가 설치되어 있다. 여기서, 도 3에 도시하는 분할 영역의 분할 수법은 일례이며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 외주 영역(18b)은 더 많은 분할 영역으로 분할하여도 좋다. 예컨대, 외주 영역(18b)은, 외주에 가까울수록 각도 폭이 작고, 직경 방향의 폭이 좁은 분할 영역으로 분할하여도 좋다. The outer
히터(HT1) 및 히터(HT2)는, 도시되지 않는 배선을 통해, 도 11에 도시하는 히터 전원(HP)에 개별로 접속되어 있다. 각 히터(HT1) 및 각 히터(HT2)에는 히터 전원(HP)으로부터 개별로 조정된 전력이 공급된다. The heater HT1 and the heater HT2 are individually connected to the heater power supply HP shown in FIG. 11 via a wiring not shown. Each heater HT1 and each heater HT2 are supplied with individually adjusted electric power from the heater power supply HP.
상기한 바와 같이 구성된 기판 처리 장치(10)는, 제어부(100)에 의해서 그 동작이 통괄적으로 제어된다. 제어부(100)는, 도 4에 도시한 제1 실시형태 및 제2 실시형태에 따른 제어부(100)와 같은 구성으로 되어 있고, 통신 인터페이스(101)와, 프로세스 컨트롤러(102)와, 사용자 인터페이스(103)와, 기억부(104)가 마련되어 있다. The operation of the
프로세스 컨트롤러(102)는, 제어 프로그램이 동작함으로써 각종 처리부로서 기능한다. 예컨대, 프로세스 컨트롤러(102)는, 생성부(102a)와, 산출부(102b)와, 플라즈마 제어부(102c)와, 히터 제어부(102d)의 기능을 갖는다. The
그런데, 플라즈마 에칭 등의 기판 처리에서는, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)와 같이 제2 배치대(120)에 히터(HT2)를 설치하여 포커스 링(FR)의 온도를 제어한 경우, 히터(HT2)의 온도에 의해서도 웨이퍼(W)의 외주 부근의 처리의 진행이 변화한다. 예컨대, 플라즈마 에칭에서는, 히터(HT2)의 온도를 높게 한 경우, 포커스 링(FR)의 온도가 상승한다. 그리고, 플라즈마 에칭에서는, 포커스 링(FR)의 온도가 상승하면, 포커스 링(FR)의 상부 부근에서 플라즈마가 소비되어 웨이퍼(W)의 외주 부근의 플라즈마의 농도가 저하함에 따라, 웨이퍼(W)의 외주 부근의 에칭의 진행이 저하하는 현상이 발생한다. However, in substrate processing such as plasma etching, when the temperature of the focus ring FR is controlled by installing the heater HT2 on the second mounting table 120 as in the
이와 같이, 플라즈마 에칭에서는, 웨이퍼(W)의 온도가 높아지면 에칭의 진행이 빠르게 되지만, 포커스 링(FR)의 온도를 높게 하면, 반대로 웨이퍼(W)의 외주 부근의 에칭의 진행이 저하한다. As described above, in plasma etching, when the temperature of the wafer W increases, the etching proceeds faster. However, when the temperature of the focus ring FR is increased, the etching proceeds in the vicinity of the outer periphery of the wafer W conversely decreases.
그래서, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)에서는, 각 히터(HT1) 및 각 히터(HT2)의 온도를 파라미터로 하여, 웨이퍼(W) 전면(全面)의 CD의 레인지가 보다 작고, 그리고 CD의 평균값이 목표값에 가까운 상황을 실현한다. Therefore, in the
여기서, 예측 모델에 관해서 설명한다. 히터(HT1), 히터(HT2)의 온도의 영향을 가미한 경우, 측정점의 CD는 이하의 식 (23)의 관계가 있다. Here, the predictive model will be described. When the influence of the temperature of the heater HT1 and the heater HT2 is taken into account, the CD of the measurement point has the relationship of the following formula|equation (23).
여기서, CD0는 히터(HT1)의 온도(T)로부터 측정점의 CD를 예측하는 항(모델 부분)이다. CD0의 예측에 이용하는 식으로서는 전술한 식 (5-1)이 대응한다. TFR는 포커스 링(FR) 부분의 히터(HT2)의 온도이다. ∂CD/∂TFR·△TFR는 CD에 대한 포커스 링(FR) 부분의 히터(HT2)의 온도의 영향을 예측하는 항(모델 부분)이다. Here, CD 0 is a term (model part) for predicting the CD of the measurement point from the temperature T of the heater HT1. Equation (5-1) described above corresponds to an equation used for prediction of CD 0 . T FR is the temperature of the heater HT2 of the focus ring FR. ∂CD/∂T FR ·ΔT FR is a term (model part) that predicts the effect of the temperature of the heater HT2 of the focus ring FR part on the CD.
다른 분할 영역의 히터(HT1)의 온도의 영향을 가미하면, CD는 측정점의 온도(T)가 CD를 계측한 3개 이상의 온도의 평균 온도(Ta)의 부근인 경우, 전술한 바와 같이, 식 (21-1)에 나타낸 바와 같이, τ의 이차 함수로 근사할 수 있다. 그래서, 또한 히터(HT2)의 온도의 영향을 가미하면, CD는, 측정점의 온도(T)가 CD를 계측한 3개 이상의 온도의 평균 온도(Ta)의 부근이고, 히터(HT2)의 온도(TFR)가 CD를 계측한 히터(HT2)의 평균 온도(TFR _a)의 부근인 경우, 이하의 식 (24-1)과 같이, τ 및 ξ을 이용하여 일차 함수로 근사할 수 있다. 또한, CD는, 이하의 식 (24-2)와 같이, τ 및 ξ을 이용하여 이차 함수로 근사할 수 있다. When the influence of the temperature of the heater HT1 in the other divided regions is taken into account, the CD is, as described above, in the vicinity of the average temperature Ta of three or more temperatures at which the temperature T of the measurement point is measured. As shown in Equation (21-1), it can be approximated by a quadratic function of tau. Therefore, further adding the influence of the temperature of the heater HT2, CD is in the vicinity of the average temperature Ta of three or more temperatures at which the temperature T of the measurement point is measured CD, and the temperature of the heater HT2 When (T FR ) is in the vicinity of the average temperature (T FR _a ) of the heater HT2 for which CD is measured, it can be approximated by a linear function using τ and ξ as in the following Equation (24-1). . In addition, CD can be approximated by a quadratic function using τ and ξ as shown in the following equation (24-2).
여기서, τ는, 전술한 식 (16-1)에 나타낸 바와 같이, 측정점의 온도(T)의 평균 온도(Ta)와의 차분이다. ξ는, CD를 계측했을 때의 히터(HT2)의 온도(TFR)를 평균 온도(TFR _a)와의 차분으로 나타낸 온도이며, ξ= TFR-TFR _ a이다. Here, τ is the difference between the temperature T of the measurement point and the average temperature Ta , as shown in the above formula (16-1). ξ is a temperature in which the temperature T FR of the heater HT2 when CD is measured as a difference from the average temperature T FR _a , and ξ = T FR -T FR _ a .
식 (24-1)은 일차 함수로 근사한 모델이다. 식 (24-1)의 우측 변의 1항 및 2항은, 전술한 식 (4-1)의 우측 변의 식이며, 히터(HT1)의 온도(τ)로부터 측정점의 CD를 예측하는 항이다. A10, A11은 계수이다. 식 (24-1)의 우측 변의 3항은, 히터(HT2)의 온도(ξ)로부터 CD에의 영향을 예측하는 항이다. F11은 계수이다. Equation (24-1) is a model approximated by a linear function. The
식 (24-2)는 이차 함수로 근사한 모델이다. 식 (24-2)의 우측 변의 1항 내지 3항은, 전술한 식 (21-1)의 우측 변의 식이며, 히터(HT1)의 온도(τ)로부터 측정점의 CD를 예측하는 항이다. 식 (24-2)의 우측 변의 4항부터 5항은, 히터(HT2)의 온도(ξ)로부터 CD에의 영향을 예측하는 항이다. F21, F22는 계수이다. Equation (24-2) is a model approximated by a quadratic function. The
식 (24-2)는 각 분할 영역의 각 측정점의 CD를 구하는 식으로서 각각 개별적으로 얻어진다. Equation (24-2) is obtained individually as an equation for obtaining the CD of each measurement point in each divided area.
본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)에서는, 예측 모델의 생성에 이용하는 데이터를 얻기 위해서, 각 히터(HT1), 히터(HT2)를 제어하여, 각 분할 영역의 온도를 수(數)수준으로 나누고, 각각의 온도에서 웨이퍼(W)를 교환하여, 각 웨이퍼(W)에 대하여 실제로 실시하는 플라즈마 에칭을 개별로 실시한다. 예컨대, 기판 처리 장치(10)는, 각 히터(HT2)의 온도를 일정하게 하여, 각 히터(HT1)를 3개 이상의 온도로 제어하고, 각각의 온도에서 웨이퍼(W)를 교환하여, 실제로 실시하는 플라즈마 에칭을 개별로 실시한다. 일례로서, 기판 처리 장치(10)는, 각 히터(HT1)를 50℃로 하여, 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭을 실시한다. 또한, 기판 처리 장치(10)는, 각 히터(HT1)를 55℃로 하여, 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭을 실시한다. 또한, 기판 처리 장치(10)는, 각 히터(HT1)를 45℃로 하여, 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭을 실시한다. 또한, 기판 처리 장치(10)는, 각 히터(HT1)의 온도를 일정하게 하고, 각 히터(HT2)를 2개 이상의 온도로 제어하여, 각각의 온도에서 웨이퍼(W)를 교환하고, 실제로 실시하는 플라즈마 에칭을 개별로 실시한다. In the
각 온도에서 플라즈마 에칭이 실시된 각 웨이퍼(W)는, 각각 계측 장치(11)에 반송된다. 계측 장치(11)는, 반송된 각 웨이퍼(W)에 관해서 미리 정해진 위치를 측정점으로 하여 측정점의 CD를 계측한다. 계측 장치(11)는, 계측한 각 측정점의 CD의 데이터를 기판 처리 장치(10)에 송신한다. Each wafer W subjected to plasma etching at each temperature is respectively conveyed to the measuring
이에 따라, 측정점마다 이하의 식 (25)에 나타내는 바와 같이, τ, τ2, ξ, ξ2, 측정점의 CD의 값을 대응시킨 데이터를 얻을 수 있다. Thereby, as shown in the following formula (25) for each measurement point, data in which τ, τ 2 , ξ, ξ 2 and CD values of the measurement points are associated can be obtained.
여기서, n은 예측 모델의 생성에 이용하는 데이터를 얻기 위해서, 플라즈마 에칭을 행한 웨이퍼(W)의 장수이다. τn은, n번째 장의 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭을 행하였을 때의 측정점이 마련된 분할 영역의 히터(HT1)의 온도(τ)이다. ξn은 n번째 장의 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭을 행하였을 때의 히터(HT2)의 온도(ξ)이다. CDn은 n번째 장의 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭을 행하였을 때의 측정점의 CD의 값이다. Here, n is the number of wafers W subjected to plasma etching in order to obtain data used for generating a predictive model. τ n is the temperature τ of the heater HT1 in the divided region provided with the measurement point when plasma etching is performed on the n-th sheet of wafer W. ξ n is the temperature ξ of the heater HT2 when plasma etching is performed on the n-th sheet of wafer W. CD n is the CD value of the measurement point when plasma etching is performed on the n-th sheet of wafer W.
생성부(102a)는, 수신한 CD의 데이터로부터, 측정점의 CD를 히터(HT1), 히터(HT2)의 온도의 일차 함수로 모델화한 제1 예측 모델을 생성한다. 예컨대, 생성부(102a)는, 각 측정점의 CD와 각 히터(HT1), 히터(HT2)의 온도를 이용하여, 식 (24-1)에 대하여 피팅을 행하여 계수(A10, A11, F11)의 값을 구하고, 구한 계수(A10, A11, F11)를 식 (24-1)에 대입하고, 제1 예측 모델로서, 히터(HT1)의 온도(τ) 및 히터(HT2)의 온도(ξ)의 일차 함수로 측정점의 CD를 예측하는 함수를 구한다. 예컨대, 생성부(102a)는 제1 예측 모델로서 식 (24-1)을 구한다. The
또한, 생성부(102a)는, 수신한 CD의 데이터로부터, 측정점의 CD를 히터(HT1), 히터(HT2)의 이차 함수로 모델화한 제2 예측 모델을 생성한다. 예컨대, 생성부(102a)는, 측정점마다, 식 (25)에 나타낸 각 웨이퍼(W)의 측정점의 CD의 데이터에 기초해서, 측정점의 CD와 각 히터(HT1), 히터(HT2)의 온도를 이용하여, 전술한 식 (24-2)에 대하여 피팅을 행하여 계수(A20, A21, A22, F21, F22)의 값을 구한다. 예컨대, 생성부(102a)는, 피팅을 행하여, 잔차 평방합이 최소인 계수(A20, A21, A22, F21, F22)의 값을 구한다. Further, the
예컨대, Sik, Ski를 이하의 식 (26-1)과 같이 정의하고, SiCD를 이하의 식 (26-2)와 같이 정의하고, Si1를 이하의 식 (26-3)과 같이 나타내고, xi2를 이하의 식 (26-4)로 하고, xi3를 이하의 식 (26-5)로 하고, xi4를 이하의 식 (26-6)으로 한다. For example, S ik and S ki are defined as in Equation (26-1) below, S iCD is defined as Equation (26-2) below, and S i1 is defined as Equation (26-3) below. , let x i2 be the following formula (26-4), x i3 the following formula (26-5), and x i4 the following formula (26-6).
여기서, x ̄i는 xi의 평균값이다. x ̄K는 xK의 평균값이다. CD ̄는 CD의 평균값이다. Here, x ̄ i is the average value of x i . x ̄ K is the average of x K . CD ̄ is the average value of CDs.
잔차 평방합이 최소일 때는, 이하의 식 (27-1)∼식 (27-5)의 관계를 만족한다. When the residual sum of squares is the minimum, the following relations (27-1) to (27-5) are satisfied.
이 식 (27-2)∼식(27-5)는, 행렬을 이용한 경우, 식 (28)과 같이 변환할 수 있다. Expressions (27-2) to (27-5) can be transformed as in Expression (28) when a matrix is used.
생성부(102a)는, 전술한 식 (25)을 이용하여, 식 (26-1)-식 (26-6)으로부터 j=1∼4, k=1∼4에 관해서 Sik와 SjCD를 각각 구하고, 식 (28)에 대입하여 계수(A21, A22, F21, F22)의 값을 구한다. The
생성부(102a)는, 구한 계수(A21, A22, F21, F22)와, τ의 평균값(τ ̄), τ2의 평균값(τ ̄2), ξ의 평균값(ξ ̄), ξ2의 평균값(ξ ̄2)을 식 (27-1)에 대입하여, 계수(A20)의 값을 구한다. The
그리고, 생성부(102a)는, 구한 계수(A20, A21, A22, F21, F22)를 식 (24-2)에 대입함으로써, 제2 예측 모델을 생성한다. Then, the
산출부(102b)는, 생성부(102a)에 의해 생성된 제1 예측 모델 및 제2 예측 모델을 이용하여, 측정점의 CD가 미리 정해진 조건을 만족하는 각 분할 영역의 히터(HT1), 히터(HT2)의 목표 온도를 산출한다. The
예컨대, 산출부(102b)는, 제2 실시형태와 마찬가지로, 제1 예측 모델을 이용하여, 목표값(μ)에 대한 각 측정점의 CD의 오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 히터(HT1)의 온도(τ* n) 및 히터(HT2)의 온도(ξ* n)를 산출한다. For example, the
그리고, 산출부(102b)는, 산출된 각 분할 영역의 히터(HT1) 및 히터(HT2)의 온도를 각각 기준으로 하여 각 분할 영역의 히터(HT1) 및 히터(HT2)의 온도를 변화시키고, 제2 예측 모델을 이용하여 각 측정점의 임계 치수의 최대값과 최소값의 차가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT1) 및 히터(HT2)의 목표 온도를 산출한다. 예컨대, 산출부(102b)는, 오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 히터(HT1)의 온도(τ* n) 및 히터(HT2)의 온도(ξ* n)를 각각 기준으로 하여, 각 분할 영역의 히터(HT1) 및 히터(HT2)의 온도를 변화시키고, 전술한 식 (24-2)을 이용하여, 각 측정점의 CD의 레인지가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT1) 및 히터(HT2)의 목표 온도를 산출한다. 예컨대, 산출부(102b)는, 각 분할 영역의 히터(HT1)의 온도(τ* n)를 각각 기준으로 하여, 히터(HT1)의 온도를 개별로 플러스와 마이너스로 소정의 온도만큼 변화시키고, 또한, 히터(HT2)의 온도(ξ)를, ξ* n을 기준으로 하여 플러스와 마이너스로 소정의 온도만큼 변화시켜 각 측정점의 CD를 산출하여, CD의 레인지가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT1) 및 히터(HT2)의 온도의 조합을 특정한다. 그리고, 산출부(102b)는, 특정한 각 분할 영역의 히터(HT1) 및 히터(HT2)의 온도의 조합에 관해서, 각 분할 영역의 히터(HT1)의 온도에 개별로 난수를 더한 값을 초기값으로 하여, 예컨대, GRG법을 이용하여, CD의 레인지가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT1) 및 히터(HT2)의 목표 온도를 산출한다. 또, 산출부(102b)는, 특정한 각 분할 영역의 히터(HT1) 및 히터(HT2)의 온도의 조합에 관해서, 각 분할 영역의 히터(HT1) 및 히터(HT2)의 온도를 소정의 온도보다도 작은 온도 폭으로 랜덤하게 또는 소정의 규칙으로 변화시켜 각 측정점의 CD를 산출하는 것을 반복하여, CD의 레인지가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터(HT1) 및 히터(HT2)의 목표 온도를 산출하여도 좋다. Then, the
히터 제어부(102d)는, 플라즈마 제어부(102c)의 제어에 의해, 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭을 행할 때에, 히터(HT1) 및 히터(HT2)가 산출부(102b)에 의해 산출된 목표 온도가 되도록 제어한다. 예컨대, 히터 제어부(102d)는, 각 히터(HT1) 및 각 히터(HT2)에, 각각의 목표 온도에 따른 전력이 공급되도록 히터 전원(HP)을 제어한다. The heater control unit 102d is, under the control of the
이와 같이, 제3 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)는, 웨이퍼(W) 및 이 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 배치되는 포커스 링(FR)을 배치하는 배치면이 마련되고, 배치면을 분할한 각 분할 영역에 온도를 조정할 수 있는 히터(HT1, HT2)가 각각 설치된 배치대(제1 배치대(116), 제2 배치대(120))를 갖는다. 기판 처리 장치(10)는, 배치면에 배치된 웨이퍼(W)에 미리 정해진 기판 처리를 행하였을 때의 웨이퍼(W)의 미리 정해진 측정점에서의 임계 치수를, 각 분할 영역의 히터(HT1, HT2)의 온도를 파라미터로 하여, 측정점과 이 측정점을 포함한 분할 영역 이외의 다른 분할 영역 사이의 거리에 따른 다른 분할 영역의 히터(HT1, HT2)의 온도의 영향을 가미해서 예측하는 예측 모델을 이용하여, 측정점의 임계 치수가 미리 정해진 조건을 만족하는 각 분할 영역의 히터(HT1, HT2)의 목표 온도를 산출한다. 기판 처리 장치(10)는, 배치면에 배치된 웨이퍼(W)에 대하여 기판 처리를 행할 때에, 각 분할 영역의 히터(HT1) 및 히터(HT2)가, 산출된 목표 온도가 되도록 제어한다. 이에 따라, 기판 처리 장치(10)는, 웨이퍼(W)의 측정점의 CD가 미리 정해진 조건을 만족하도록 각 분할 영역의 히터(HT1) 및 히터(HT2)의 온도를 제어할 수 있다. As described above, in the
(제4 실시형태)(Fourth embodiment)
다음에, 제4 실시형태에 관해서 설명한다. 제4 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(1) 및 기판 처리 장치(10)는, 도 1 내지 도 3, 도 10, 도 11에 도시한 제1 실시형태 내지 제3 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(1) 및 기판 처리 장치(10)의 구성과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다. 또 이하에서는, 도 1 내지 도 3에 도시한 제1 실시형태 및 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)의 구성을 이용하여 제4 실시형태를 설명하지만, 도 10, 도 11에 도시한 제3 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)의 구성에 제4 실시형태를 적용하여도 좋다. Next, a fourth embodiment will be described. The
도 12는 제4 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 제어하는 제어부의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다. 제4 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 제어하는 제어부(100)는, 도 4에 도시한 제1 실시형태 내지 제3 실시형태에 따른 제어부(100)와 일부가 같은 구성이기 때문에, 동일한 부분에 관해서는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략하고, 주로 다른 부분에 관해서 설명한다. 12 is a block diagram showing a schematic configuration of a control unit that controls the substrate processing apparatus according to the fourth embodiment. Since the
제4 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 제어하는 제어부(100)의 프로세스 컨트롤러(102)는 배치 제어부(102e)의 기능을 더 갖는다. The
여기서, 전술한 바와 같이, 플라즈마 에칭 등의 기판 처리에서는, 웨이퍼(W) 전면(全面)에서의 CD의 레인지가 작을 것이 요구되고 있다. CD의 레인지는 CD의 최대값과 CD의 최소값의 차이다. Here, as described above, in substrate processing such as plasma etching, it is required that the CD range on the entire surface of the wafer W be small. The CD range is the difference between the CD maximum value and the CD minimum value.
기판 처리 장치(10)에서는, 각 분할 영역의 히터(HT)의 온도를, 산출부(102b)에 의해 산출된 목표 온도로 하여, 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭을 행한다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 각 측정점의 CD의 레인지가 가장 작아진다. In the
그런데, 웨이퍼(W)의 측정점의 CD가 최대가 되는 최대점과 CD가 최소가 되는 최소점이 동일한 분할 영역 내에 위치하는 경우가 있다. However, the maximum point at which CD is the maximum and the minimum point at which CD is the minimum of the measurement points of the wafer W may be located in the same divided area.
도 13은 웨이퍼 상의 CD의 최대점과 최소점을 모식적으로 도시한 도면이다. 도 13(A)에는, 웨이퍼(W) 상에서 측정점의 CD가 최대가 되는 최대점(P1)과 CD가 최소가 되는 최소점(P2)이 도시되어 있다. 또한, 도 13(A)에는, 배치대(16)의 웨이퍼(W)가 배치되는 배치 영역(18a)이 모식적으로 도시되어 있다. 배치 영역(18a)은, 복수의 분할 영역으로 분할되고, 각각의 분할 영역에 히터(HT)가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 배치 영역(18a)은, 중앙의 원형 영역(150) 및 이 원형 영역을 둘러싸는 4개의 환상 영역(151)의 5개의 분할 영역으로 분할되어 있다. 즉, 배치대(16)는, 배치 영역(18a)을 분할한 각 분할 영역 중 적어도 일부(환상 영역(151))가 웨이퍼(W)의 둘레 방향을 따라서 마련되어 있다. 각 분할 영역(원형 영역(150) 및 환상 영역(151))은 각각에 히터(HT)가 설치되어 있다. 13 is a diagram schematically showing the maximum and minimum points of CDs on the wafer. Fig. 13(A) shows a maximum point P1 at which CD is the maximum and a minimum point P2 at which CD is the minimum of the measurement points on the wafer W. In FIG. 13(A) schematically shows a
도 13(A)에 도시하는 웨이퍼(W)를 배치 영역(18a)에 배치한 경우, 도 13(B)에 도시한 바와 같이, 최대점(P1)과 최소점(P2)은 동일한 분할 영역 내에 위치한다. 도 13(B)의 예에서는, 최대점(P1)과 최소점(P2)은 동일한 환상 영역(151) 내에 위치한다. 측정점의 CD는 히터(HT)의 온도에 따라서 변화한다. 그러나, 최대점(P1)과 최소점(P2)이 동일한 분할 영역 내에 위치하는 경우, 최대점(P1) 및 최소점(P2)의 CD는, 동일한 히터(HT)에 의해서 온도 제어되기 때문에, 히터(HT)의 온도 변화에 따라서 마찬가지로 변화한다. 이 때문에, CD의 레인지를 보다 작게 하기가 어려운 상태가 된다. When the wafer W shown in Fig. 13A is placed in the
이러한 경우, 도 13(C)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 회전시켜 배치 영역(18a)에 배치하면, 최대점(P1)과 최소점(P2)을 별도의 분할 영역에 배치할 수 있다. 도 13(C)의 예에서는, 최대점(P1)과 최소점(P2)을 별도의 환상 영역(151)에 배치할 수 있다. 이와 같이 최대점(P1)과 최소점(P2)을 별도의 분할 영역에 배치한 경우, 별도의 히터(HT)에 의해서 온도 제어할 수 있기 때문에, CD의 레인지를 보다 작게 하는 것이 가능하게 된다. In this case, as shown in FIG. 13(C), if the wafer W is rotated and placed in the
그래서, 배치 제어부(102e)는, 생성부(102a)에 의해 생성된 예측 모델을 이용하여, 각 히터(HT)의 목표 온도로 한 경우의 각 측정점의 CD를 산출한다. 또, 측정점의 CD는, 실제로 플라즈마 에칭을 행하여 계측 장치(11)에 의해 계측된 값을 이용하여도 좋다. Then, the arrangement|positioning control part 102e calculates the CD of each measurement point at the time of setting it as the target temperature of each heater HT using the predictive model generated by the generation|
배치 제어부(102e)는, 각 측정점의 CD 중, CD가 최대가 되는 최대점과 CD가 최소가 되는 최소점을 특정한다. 배치 제어부(102e)는, 최대점과 최소점이 동일한 분할 영역 내에 위치하는지를 판정한다. 예컨대, 배치 제어부(102e)는, 최대점과 최소점이 웨이퍼(W)의 둘레 방향을 따라서 마련된 동일한 분할 영역 내에 위치하는지를 판정한다. 배치 제어부(102e)는, 판정 결과, 최대점과 최소점이 동일한 분할 영역 내에 위치하는 경우, 최대점과 최소점이 상이한 분할 영역에 위치하도록 배치면에 대한 웨이퍼(W)의 배치를 제어한다. 예컨대, 배치 제어부(102e)는, 최대점과 최소점이 웨이퍼(W)의 둘레 방향을 따라서 마련된 동일한 분할 영역 내에 위치하는 경우, 최대점과 최소점이 상이한 분할 영역에 위치하도록 웨이퍼(W)를 둘레 방향으로 회전시키는 제어를 행한다. 예컨대, 배치 제어부(102e)는, 최대점과 최소점의 중간 위치가 분할 영역의 경계에 위치하도록 웨이퍼(W)를 둘레 방향으로 회전시키는 제어를 행한다. 예컨대, 배치 제어부(102e)는, 웨이퍼(W)를 기판 처리 장치(10)에 반송하는 반송계에 있어서, 웨이퍼(W)를 둘레 방향으로 회전시키도록 제어한다. 반송계에는, 기판 처리 장치(10)보다도 앞에, 얼라인먼트 장치나 로봇 아암이 설치되어 있다. 얼라인먼트 장치는, 수평의 회전 스테이지가 설치되어, 웨이퍼(W) 등의 회전 위치의 조정 등 각종 얼라인먼트의 조정이 가능하게 되어 있다. 로봇 아암은, 웨이퍼(W)를 유지하여 반송계의 각 장치에 웨이퍼(W)를 반송한다. 예컨대, 배치 제어부(102e)는, 얼라인먼트 장치나 로봇 아암에 대하여 웨이퍼(W)를 둘레 방향으로 회전시키는 제어 정보를 송신하여, 최대점과 최소점의 중간 위치가 분할 영역의 경계에 위치하도록 웨이퍼(W)를 둘레 방향으로 회전시키는 제어를 행한다. The arrangement control unit 102e specifies, among the CDs of each measurement point, the maximum point at which CD is the maximum and the minimum point at which CD becomes the minimum. The arrangement control unit 102e determines whether the maximum point and the minimum point are located in the same divided area. For example, the arrangement control unit 102e determines whether the maximum point and the minimum point are located within the same divided area provided along the circumferential direction of the wafer W. As a result of the determination, when the maximum point and the minimum point are located in the same divided area, the arrangement control unit 102e controls the arrangement of the wafer W with respect to the arrangement surface so that the maximum point and the minimum point are located in different divided areas. For example, when the maximum point and the minimum point are located in the same divided area provided along the circumferential direction of the wafer W, the arrangement control unit 102e may control the wafer W in the circumferential direction so that the maximum point and the minimum point are located in different divided areas. control to rotate. For example, the arrangement control unit 102e controls to rotate the wafer W in the circumferential direction so that an intermediate position between the maximum point and the minimum point is located at the boundary of the divided region. For example, in the transfer system for transferring the wafer W to the
기판 처리 장치(10)는, 이와 같이 배치면에 대한 웨이퍼(W)의 배치를 변경한 경우, 예측 모델을 재생성하여도 좋다. 예컨대, 기판 처리 장치(10)는, 각 히터(HT)를 제어하여, 각 분할 영역의 온도를 수(數)수준으로 나누고, 각각의 온도에서 웨이퍼(W)를 교환하여, 실제로 실시하는 플라즈마 에칭을 개별로 실시한다. 각 온도에서 플라즈마 에칭 처리가 실시된 각 웨이퍼(W)를 각각 계측 장치(11)로 이동시키고, 웨이퍼(W)의 미리 정해진 위치를 측정점으로 하여, 계측 장치(11)로 측정점의 CD를 계측한다. 계측 장치(11)는, 계측한 각 측정점의 CD의 데이터를 기판 처리 장치(10)에 송신한다. 생성부(102a)는, 수신한 CD의 데이터로부터 예측 모델을 재생성한다. 산출부(102b)는, 생성부(102a)에 의해 생성된 예측 모델을 이용하여, 측정점의 CD가 미리 정해진 조건을 만족하는 각 분할 영역의 히터(HT)의 목표 온도를 산출하여도 좋다. When the arrangement of the wafer W with respect to the arrangement surface is changed in this way, the
또한, 온도 변화에 대한 CD의 변화를 나타내는 변화 특성 데이터를 얻는 경우, 기판 처리 장치(10)는, 배치면에 대한 웨이퍼(W)의 배치를 변경하기 전의 예측 모델을 이용하여, 각 분할 영역의 히터(HT)의 목표 온도를 산출하여도 좋다. 예컨대, 산출부(102b)는, 웨이퍼(W)를 회전시킨 회전 각도에 기초하여 각 측정점에 각각 대응하는 히터(HT)를 특정한다. 산출부(102b)는, 측정점마다, 변화 특성 데이터에 기초하여, 웨이퍼(W)의 배치를 변경하기 전의 히터(HT)의 온도와 변경 후의 히터(HT)의 온도의 차에 따라서 CD의 값을 보정하도록 예측 모델을 보정한다. 산출부(102b)는, 보정한 예측 모델을 이용하여, 측정점의 CD가 미리 정해진 조건을 만족하는 각 분할 영역의 히터(HT)의 목표 온도를 산출하여도 좋다. In addition, when obtaining change characteristic data indicating a change in CD with respect to a temperature change, the
이와 같이, 제4 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)는, 웨이퍼(W)의 측정점의 CD가 최대가 되는 최대점과 CD가 최소가 되는 최소점이 동일한 분할 영역 내에 위치하는 경우, 최대점과 상기 최소점이 상이한 분할 영역에 위치하도록 배치면에 대한 웨이퍼(W)의 배치를 제어한다. 이에 따라, 기판 처리 장치(10)는, CD가 최대가 된 최대점과 CD가 최소가 된 최소점을 별도의 히터(HT)에 의해서 온도 제어할 수 있기 때문에, CD의 레인지를 보다 작게 하는 것이 가능하게 된다.As described above, in the
이상, 실시형태를 이용하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시형태에 기재된 범위에만 한정되지 않는다. 상기 실시형태에 다양한 변경 또는 개량을 부가하는 것이 가능한 것이 당업자에게는 분명하다. 또한, 그와 같은 변경 또는 개량을 부가한 형태도, 청구범위의 기재로부터 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이 분명하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited only to the range described in the said embodiment. It is clear to those skilled in the art that it is possible to add various changes or improvement to the said embodiment. In addition, it is clear that the form which added such a change or improvement can also be included in the technical scope of this invention from description of a claim.
예컨대, 상기 실시형태에서는, 기판으로서 반도체 웨이퍼에 기판 처리를 행하는 경우를 예로 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 기판은 온도에 의해 기판 처리의 진행에 영향을 받는 것이면 어느 것이라도 좋다.For example, in the above embodiment, the case where substrate processing is performed on a semiconductor wafer as a substrate has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. The substrate may be of any type as long as it is affected by the progress of the substrate processing by the temperature.
또한, 상기 실시형태에서는, 기판 처리로서 플라즈마 에칭을 행하는 경우를 예로 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 기판 처리는 온도에 의해 처리의 진행에 영향을 받는 것이면 어느 것이라도 좋다.In addition, although the case where plasma etching is performed as a substrate processing was demonstrated as an example in the said embodiment, it is not limited to this. Substrate processing may be any as long as the progress of the processing is affected by the temperature.
또한, 상기한 제3 실시형태에서는, 배치대를, 웨이퍼(W)를 배치하는 제1 배치대(116)와 포커스 링(FR)을 배치하는 제2 배치대(120)로 나눈 경우를 예로 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 배치대를 하나로 구성하고, 웨이퍼(W)와 포커스 링(FR)을 동일 평면으로 된 배치면에 배치하여도 좋다.In addition, in the above-described third embodiment, the case where the mounting table is divided into the first mounting table 116 on which the wafer W is placed and the second mounting table 120 on which the focus ring FR is disposed will be described as an example. However, it is not limited to this. The mounting table may be configured as one, and the wafer W and the focus ring FR may be arranged on the same mounting surface.
또한, 상기한 제3 실시형태에서는, 링 부재로서 포커스 링(FR)을 배치한 경우를 예로 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 링 부재는, 예컨대, 석영 등의 절연성 재료로 구성되며, 절연이나 배치면의 보호를 위해서 설치된 절연체 링이라도 좋다. 또한, 링 부재는 포커스 링(FR) 및 절연체 링이라도 좋다. 이 경우, 예컨대 절연체 링은 포커스 링(FR)을 둘러싸도록 배치된다.In addition, although the case where the focus ring FR is arrange|positioned as a ring member was demonstrated as an example in said 3rd Embodiment, it is not limited to this. The ring member may be made of, for example, an insulating material such as quartz, and may be an insulator ring provided for insulation or protection of the mounting surface. Further, the ring member may be a focus ring FR and an insulator ring. In this case, for example, an insulator ring is arranged to surround the focus ring FR.
또한, 상기한 제1 실시형태 내지 제4 실시형태에서는, 산출부(102b)가, 각 측정점의 임계 치수의 최대값과 최소값의 차가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터의 목표 온도를 산출하는 경우를 예로 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 산출부(102b)는, 각 측정점의 임계 치수의 편차의 제곱합이 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터의 목표 온도를 산출하여도 좋다.In addition, in the above-described first to fourth embodiments, a case in which the
1 기판 처리 시스템 10 기판 처리 장치
16 배치대 18 지지 부재
18a 배치 영역 18b 외주 영역
18m 본체부 20 베이스
100 제어부 102 프로세스 컨트롤러
102a 생성부 102b 산출부
102c 플라즈마 제어부 102d 히터 제어부
116 제1 배치대 120 제2 배치대
HT, HT1, HT2 히터1
16
100
102c plasma control unit 102d heater control unit
116
HT, HT1, HT2 Heaters
Claims (13)
상기 배치면에 배치된 상기 기판에 미리 정해진 기판 처리를 행하였을 때의 상기 기판의 미리 정해진 복수 개의 측정점에서의 임계 치수를, 각 분할 영역의 상기 히터의 온도를 파라미터로 하여, 상기 측정점과 이 측정점을 포함한 분할 영역 이외의 다른 분할 영역 사이의 거리에 따른 상기 다른 분할 영역의 상기 히터의 온도의 영향을 가미해서 예측하는 예측 모델을 이용하여, 목표 치수에 대한 각 측정점의 임계 치수의 오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 상기 히터의 온도를 산출하고, 산출된 각 분할 영역의 온도를 각각 기준으로 하여 각 분할 영역의 상기 히터의 온도를 변화시켜, 각 측정점의 임계 치수의 최대값과 최소값의 차, 또는 각 측정점의 임계 치수의 편차의 제곱합이 가장 작아지는 각 분할 영역의 상기 히터의 목표 온도를 산출하는 산출부와,
상기 배치면에 배치된 상기 기판에 대하여 기판 처리를 행할 때에, 각 분할 영역의 상기 히터가 산출부에 의해 산출된 목표 온도가 되도록 제어하는 히터 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.a mounting table provided with a mounting surface on which one or both of the substrate and one or both of the ring members arranged to surround the substrate are provided, and a heater capable of adjusting the temperature is provided in each divided region dividing the mounting surface;
Critical dimensions at a plurality of predetermined measurement points of the substrate when predetermined substrate processing is performed on the substrate disposed on the arrangement surface, using the temperature of the heater in each divided region as a parameter, the measurement point and this measurement point Using a prediction model that predicts by adding the influence of the heater temperature of the other divided regions according to the distance between the divided regions other than the divided regions including The temperature of the heater in each divided region that becomes the minimum is calculated, the temperature of the heater in each divided region is changed based on the calculated temperature of each divided region, respectively, and the maximum and minimum values of the critical dimension of each measurement point are calculated. a calculation unit for calculating a target temperature of the heater in each divided region in which the difference or the sum of squares of the deviation of the critical dimension of each measurement point is the smallest;
A heater control unit that controls the heater of each divided region to reach a target temperature calculated by the calculation unit when the substrate disposed on the arrangement surface is subjected to substrate processing
A substrate processing apparatus comprising a.
각 분할 영역의 상기 히터를 3개 이상의 온도로 제어하여 상기 기판에 미리 정해진 기판 처리를 행하였을 때의 상기 기판의 미리 정해진 측정점의 임계 치수를 각각 측정한 데이터로부터, 상기 배치면에 배치된 상기 기판에 상기 기판 처리를 행하였을 때의 상기 측정점에서의 임계 치수를, 각 분할 영역의 상기 히터의 온도를 파라미터로 하여, 상기 측정점과 이 측정점을 포함한 분할 영역 이외의 다른 분할 영역 사이의 거리에 따른 상기 다른 분할 영역의 상기 히터의 온도의 영향을 가미해서 예측하는 예측 모델을 생성하는 생성부와,
상기 생성부에 의해 생성된 상기 예측 모델을 이용하여, 상기 측정점의 임계 치수가 미리 정해진 조건을 만족시키는 각 분할 영역의 상기 히터의 목표 온도를 산출하는 산출부와,
상기 배치면에 배치된 상기 기판에 대하여 기판 처리를 행할 때에, 각 분할 영역의 상기 히터가 산출부에 의해 산출된 목표 온도가 되도록 제어하는 히터 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.a mounting table provided with a mounting surface on which one or both of the substrate and one or both of the ring members arranged to surround the substrate are provided, and a heater capable of adjusting the temperature is provided in each divided region dividing the mounting surface;
The substrate disposed on the placement surface from data obtained by measuring the critical dimensions of predetermined measurement points of the substrate when predetermined substrate processing is performed on the substrate by controlling the heaters in each divided region to three or more temperatures The critical dimension at the measurement point when the substrate processing is performed is determined according to the distance between the measurement point and other divided regions other than the divided region including the measurement point, using the temperature of the heater in each divided region as a parameter. a generation unit for generating a prediction model that predicts by taking into account the influence of the temperature of the heater in other divided regions;
a calculation unit configured to calculate a target temperature of the heater in each divided region in which the critical dimension of the measurement point satisfies a predetermined condition by using the prediction model generated by the generation unit;
A heater control unit that controls the heater of each divided region to reach a target temperature calculated by the calculation unit when the substrate disposed on the arrangement surface is subjected to substrate processing
A substrate processing apparatus comprising a.
상기 산출부는, 상기 제1 예측 모델을 이용하여 임계 치수의 오차의 제곱합이 최소가 되는 각 분할 영역의 상기 히터의 온도를 산출하고, 산출된 각 분할 영역의 온도를 각각 기준으로 하여 각 분할 영역의 상기 히터의 온도를 변화시켜, 상기 제2 예측 모델을 이용하여 각 측정점의 임계 치수의 최대값과 최소값의 차가 가장 작아지는 각 분할 영역의 히터의 목표 온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.According to claim 4, wherein the generator, a first prediction model that models the critical dimension of the measurement point as a linear function of the temperature of the heater, and the critical dimension of the measurement point as a function of a quadratic or higher of the temperature of the heater, or generating a second prediction model modeled as the sum of the exponential function of the reciprocal of the absolute temperature and the integer;
The calculator calculates a temperature of the heater in each divided region at which the sum of squares of errors of critical dimensions is minimized using the first prediction model, and calculates the temperature of each divided region based on the calculated temperature of each divided region. and calculating the target temperature of the heater in each divided region at which the difference between the maximum value and the minimum value of the critical dimension of each measurement point is the smallest by changing the temperature of the heater and using the second prediction model.
상기 임계 치수는 에칭의 패턴의 폭으로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.5. The method of claim 1 or 4, wherein the substrate treatment is plasma etching;
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the critical dimension is the width of the etching pattern.
상기 배치대는, 상기 배치면을 분할한 각 분할 영역 중 적어도 일부가 상기 기판의 둘레 방향을 따라 마련되고,
상기 배치 제어부는, 상기 최대점과 상기 최소점이, 상기 기판의 둘레 방향을 따라서 마련된 같은 분할 영역 내에 위치하는 경우, 상기 최대점과 상기 최소점이 상이한 분할 영역에 위치하도록 상기 기판을 둘레 방향으로 회전시키는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The method according to claim 8, wherein the substrate has a disk shape,
In the mounting table, at least a part of each divided area dividing the mounting surface is provided along a circumferential direction of the substrate,
When the maximum point and the minimum point are located in the same divided area provided along the circumferential direction of the substrate, the arrangement control unit rotates the substrate in the circumferential direction so that the maximum point and the minimum point are located in different divided areas. A substrate processing apparatus for controlling.
상기 배치면에 배치된 상기 기판에 대하여 기판 처리를 행할 때에, 각 분할 영역의 상기 히터가 산출된 목표 온도가 되도록 제어하는
처리를 컴퓨터가 실행하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.A mounting surface is provided for arranging one or both of a substrate and a ring member arranged to surround the substrate, and a heater capable of adjusting a temperature is provided on each of the divided regions dividing the mounting surface. Critical dimensions at a plurality of predetermined measurement points of the substrate when predetermined substrate processing is performed on the substrate, using the temperature of the heater in each divided region as a parameter, the measurement point and the divided region including the measurement point Each division in which the sum of squares of the error of the critical dimension of each measurement point with respect to the target dimension is minimized using a prediction model that predicts by adding the influence of the heater temperature of the other divided regions according to the distance between the different divided regions of The temperature of the heater in the region is calculated, the temperature of the heater in each divided region is changed based on the calculated temperature of each divided region, respectively, and the difference between the maximum value and the minimum value of the critical dimension of each measurement point, or each measurement point calculating the target temperature of the heater in each divided area at which the sum of squares of deviations in critical dimensions of
Controlling the heater in each divided area to reach the calculated target temperature when the substrate disposed on the arrangement surface is subjected to substrate processing
A temperature control method characterized in that the processing is executed by a computer.
상기 배치면에 배치된 상기 기판에 대하여 기판 처리를 행할 때에, 각 분할 영역의 상기 히터가 산출된 목표 온도가 되도록 제어하는
처리를 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 하는 매체에 저장된 온도 제어 프로그램.A mounting surface is provided for arranging one or both of a substrate and a ring member arranged to surround the substrate, and a heater capable of adjusting a temperature is provided on each of the divided regions dividing the mounting surface. Critical dimensions at a plurality of predetermined measurement points of the substrate when predetermined substrate processing is performed on the substrate, using the temperature of the heater in each divided region as a parameter, the measurement point and the divided region including the measurement point Each division in which the sum of squares of the error of the critical dimension of each measurement point with respect to the target dimension is minimized using a prediction model that predicts by adding the influence of the heater temperature of the other divided regions according to the distance between the different divided regions of The temperature of the heater in the region is calculated, the temperature of the heater in each divided region is changed based on the calculated temperature of each divided region, respectively, and the difference between the maximum value and the minimum value of the critical dimension of each measurement point, or each measurement point calculating the target temperature of the heater in each divided area at which the sum of squares of deviations in critical dimensions of
Controlling the heater in each divided area to reach the calculated target temperature when the substrate disposed on the arrangement surface is subjected to substrate processing
A temperature control program stored in a medium, characterized in that the computer executes the processing.
생성된 상기 예측 모델을 이용하여, 상기 측정점의 임계 치수가 미리 정해진 조건을 만족시키는 각 분할 영역의 상기 히터의 목표 온도를 산출하고,
상기 배치면에 배치된 상기 기판에 대하여 기판 처리를 행할 때에, 각 분할 영역의 상기 히터가 산출된 목표 온도가 되도록 제어하는
처리를 컴퓨터가 실행하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.A mounting surface is provided for arranging one or both of a substrate and a ring member disposed so as to surround the substrate, and a heater capable of adjusting a temperature is provided in each divided region dividing the mounting surface. From the data obtained by measuring the critical dimensions of predetermined measurement points of the substrate when predetermined substrate processing is performed on the substrate by controlling the heater to three or more temperatures, the substrate processing is performed on the substrate disposed on the placement surface. When the critical dimension at the measurement point is used as a parameter, the temperature of the heater in each divided region is used as a parameter, and the distance between the measurement point and another divided region other than the divided region including the measurement point is defined as the critical dimension at the measurement point. Create a predictive model that predicts by adding the effect of the heater's temperature,
calculating the target temperature of the heater in each divided area in which the critical dimension of the measurement point satisfies a predetermined condition by using the generated prediction model;
Controlling the heater in each divided area to reach the calculated target temperature when the substrate disposed on the arrangement surface is subjected to substrate processing
A temperature control method characterized in that the processing is executed by a computer.
생성된 상기 예측 모델을 이용하여, 상기 측정점의 임계 치수가 미리 정해진 조건을 만족시키는 각 분할 영역의 상기 히터의 목표 온도를 산출하고,
상기 배치면에 배치된 상기 기판에 대하여 기판 처리를 행할 때에, 각 분할 영역의 상기 히터가 산출된 목표 온도가 되도록 제어하는
처리를 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 하는 매체에 저장된 온도 제어 프로그램.A mounting surface is provided for arranging one or both of a substrate and a ring member disposed so as to surround the substrate, and a heater capable of adjusting a temperature is provided in each divided region dividing the mounting surface. From the data obtained by measuring the critical dimensions of predetermined measurement points of the substrate when predetermined substrate processing is performed on the substrate by controlling the heater to three or more temperatures, the substrate processing is performed on the substrate disposed on the placement surface. When the critical dimension at the measurement point is used as a parameter, the temperature of the heater in each divided region is used as a parameter, and the distance between the measurement point and another divided region other than the divided region including the measurement point is defined as the critical dimension at the measurement point. Create a predictive model that predicts by adding the effect of the heater's temperature,
calculating the target temperature of the heater in each divided area in which the critical dimension of the measurement point satisfies a predetermined condition by using the generated prediction model;
Controlling the heater in each divided area to reach the calculated target temperature when the substrate disposed on the arrangement surface is subjected to substrate processing
A temperature control program stored in a medium, characterized in that the computer executes the processing.
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