JP2004071798A

JP2004071798A - Sample treatment equipment and system thereof

Info

Publication number: JP2004071798A
Application number: JP2002228530A
Authority: JP
Inventors: Shiyouji Ikuhara; 幾原　祥二; Hideyuki Yamamoto; 山本　秀之
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2002-08-06
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2022-08-06
Also published as: TW588425B; JP3637041B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide vacuum treatment equipment and a vacuum treatment system wherein precision of estimation is improved, as a result, the yield of products can be improved by improving the precision of a function which estimates the treatment result of a sample from a monitor value or the like of treated state of the sample. <P>SOLUTION: The vacuum treatment equipment is provided with a function for monitoring a treatment parameter of the sample, a function which estimates treatment characteristic of the sample from the monitored parameter, a function which communicates with measurement equipment for measuring the treated state of the sample after treatment, and a function which changes measurement condition by the measurement equipment in accordance with the treatment characteristic of the sample which is estimated from the information by the monitor. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料処理装置及び試料処理システムに係り、特に、処理の微細化が進んだ状態での処理プロセスに用いるのに適した試料処理装置及び試料処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空処理装置は、例えば、真空処理室内にエッチングガスを導入し、減圧下でプラズマ放電を発生させ、このプラズマ中に発生するラジカルあるいはイオンを、被処理物であるウエハ表面に反応させてエッチングをする装置が知られている。
【０００３】
このような処理を行うドライエッチング装置は、レシピと呼ばれる製造条件（ガス流量、ガス圧力、投入電力、エッチング時間等）のもとにエッチング処理を行う。前記レシピは半導体デバイスの特定の製造工程（同一プロセス）においては、常に一定に保持されている。なお、前記１つのプロセスを数ステップに分割して各ステップ毎に製造条件を変更する場合もある。半導体製造工程において、ドライエッチング装置があるプロセスを処理する場合、前述のようにレシピと呼ばれる製造条件をウエハ処理毎に毎回一定に設定してウエハ加工を行う。
【０００４】
また、試料のエッチング条件やエッチング状態をモニタすると共に、試料の実際の形状などを抜き取り、測定装置で検査し、その結果を試料処理装置にフィードバックすることも行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
最近の微細化が進んだ状態でのドライエッチングプロセスでは、ウエハとエッチングガスの反応生成物が処理室内壁に堆積し、この堆積物からアウトガスと呼ばれる不要なガスが発生し、このため処理室内の環境が経時変化する。さらに、処理室関連部品の温度変化、部品の消耗によっても処理室内環境は変化する。このようにドライエッチング装置には様々な外乱要因が存在する。
【０００６】
また、エッチングの前工程であるリソグラフィー工程で形成するマスクの形状寸法のばらつきも、エッチング結果に重要な影響を与える。すなわち、一定のレシピを用いてエッチング処理を行っても、種々の外乱により一定の性能を得ることは困難である。
【０００７】
さらに、測定装置によるウエハの抜き取り検査、測定は、測定点の多いほど、測定精度も高くなる。しかし、測定精度を高くすると測定に時間がかかり、スループットが低下する。
【０００８】
本発明は、試料の処理条件、例えばプラズマの状態の変化による影響を抑制することのできる真空処理装置および真空処理システムを提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の他の目的は、試料の処理状態のモニタ値等から試料の処理結果を推測する機能の精度向上を図り、予測の精度を向上させ、ひいては製品の歩留を向上させることができる真空処理装置および真空処理システムを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、測定装置による試料検査を行いつつ、スループット向上を図ることができる真空処理装置および真空処理システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、試料の処理パラメータをモニタする機能と、該モニタされたパラメータから前記試料の処理特性を推測する機能と、処理後の前記試料の処理状態を測定するための測定装置と通信する機能と、前記モニタによる情報から推測される前記試料の処理特性に応じて前記測定装置による測定条件を変更する機能とを有することにある。
【００１２】
本発明の他の特徴は、エッチングパラメータをモニタする機能、またそれに加えてエッチング処理状態をモニタするセンサ機能を有し、エッチング処理後のエッチング特性を測定する測定装置と通信する機能を有するエッチング装置において、エッチングパラメータまたはセンサ情報により推測されるエッチング特性により、測定装置による測定点数を増減させる機能を有することにある。
【００１３】
本発明の他の特徴は、モニタされたエッチングパラメータ、センサ情報によりエッチング結果を推測する機能を有する判定プログラム及び判定するためのデータを蓄えるデータベースを有し、さらに新たな測定結果を追加し判定ルールを追加できることを特徴とする判定システムを有することにある。
【００１４】
本発明の他の特徴は、上記エッチング状態をモニタする機能を用いてエッチング状態をモニタし、それを上記判定システムに入力し、判定結果から、上記通信機能により測定装置に対して測定点数の増減を指示し、その測定結果を受信し、受け取った結果を判定ルールおよびデータベースに反映することにより、ウエハのエッチング処理を行いながら自動的に判定システムを更新することにある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明の試料処理システムをドライエッチング処理システムとした第１の実施形態の全体構成を示すブロック図である。図２は、システム全体の機能を示すブロック図である。試料処理システム１００の真空処理装置１は、２つのプラズマ処理室２ａ、２ｂと真空搬送室３とロック室４ａ、４ｂとから成る。真空搬送室３の周りにはプラズマ処理室２ａ、２ｂ、前処理室２ｃ、２ｄ及びロック室４ａ、４ｂが配置されている。真空処理装置１のロック室４ａ、４ｂ側には、搬送ロボット６を有する搬送装置５が配置され、さらに試料の搬送装置５を挟んでカセット８を複数個配置可能なカセット台７が配置される。また、搬送装置５には真空処理装置１とともに測定装置９及び通信機能１１が併設してある。また、測定装置９による測定結果は制御装置１０に取り込まれ、制御装置１０は、通信回線１２を経由して測定結果をホストコンピュータ５０に送信する。ホストコンピュータ５０もしくはコンピュータを具備した制御装置１０のいずれかが、図２に示したようなエッチング特性推測機能１１０と測定調整機能１２０を備えている。また、これらの機能の一部を測定装置９のコンピュータで分担しても良い。
【００１６】
エッチング特性推測機能１１０により推測されたエッチング特性に応じて、プラズマ処理室２ａ、２ｂでのウエハ３２の処理条件が調整される。また、エッチング特性推測機能１１０の情報を受けて、測定調整機能１２０は測定装置９による測定点数の増減等を制御する。６０は、ホストコンピュータ５０で制御される他の処理装置を示す。
【００１７】
真空処理装置システム１００は、エッチング特性推測機能１１０を実現するために、制御装置１０、測定装置９もしくはホストコンピュータ５０のいずれかに、エッチングパラメータ制御及びモニタ機能１１１と、エッチング状態モニタ用センサ１１２、エッチング特性格納データベース１１３、エッチング状態判定装置１１４を備えている。
【００１８】
エッチング状態モニタ用センサ１１２として、形状測定機能を持った測長ＳＥＭ装置、オプティカルＣＤ測定装置、プロープ検査（電気的特性検査）装置等が考えられる。エッチング状態判定装置１１４は、判定システムとして、モニタされたエッチングパラメータ、センサ情報によりエッチング結果を推測する機能を有する判定プログラム及び判定するためのデータを蓄えるデータベースを有し、さらに新たな測定結果を追加し判定ルールを追加できるように構成されている。
【００１９】
各機能の配置構成例として、例えば、真空処理装置１のエッチングパラメータ制御及びモニタ機能１１１によりエッチング状態をモニタし、それをホストコンピュータ５０のエッチング状態判定装置１１４の判定システムに入力する。その判定結果から、ホストコンピュータ５０の測定調整機能１２０が、処理装置１にウエハ面内の測定条件の変更を指示する。真空処理装置１は、この測定結果を受信し、新たな判定ルールを追加し測定装置９に対して測定条件の変更、例えば点数の増減を指示すると共に、受け取った結果を判定ルールおよびデータベースに反映することにより、ウエハ３２のエッチング処理を行う。他方、ホストコンピュータ５０は、予め設定された条件に従い自動的に判定システムを更新する。
【００２０】
図３は、本発明の試料処理システムに採用されるエッチング装置としての真空処理装置の縦断面を示した図である。この真空処理装置は、電磁波をアンテナより放射し、磁場との相互作用によって真空処理室２０にプラズマを生成するＥＣＲ方式のプラズマエッチング装置の例である。真空処理室２０の上部には誘電体窓２１を介してＡｌ製のアンテナ２２が配置されている。アンテナ２２には、同軸導波管２３および整合器２４を介して、この場合、周波数４５０ＭＨｚのＵＨＦ電磁波を発生させる高周波電源２５が接続されている。真空処理室２０とアンテナ２２との間に設けた誘電体窓２１は高周波電源２５からの電磁波を透過可能である。真空処理室２０の外周部には、真空処理室２０内に磁場を形成するための磁場コイル２６（この場合、２段コイル）が巻装されている。真空処理室２０内のアンテナ２２の下方には試料であるウエハ３２を配置するための試料台としての下部電極２７が設けられている。誘電体窓２１と下部電極２７との間の処理空間にプラズマが生成される。
【００２１】
下部電極２７には、プラズマ中のイオンにウエハ３２への入射エネルギを与えるための高周波バイアス電源２８と、ウエハ３２を下部電極２７に静電吸着させるためのＥＳＣ電源２９とが接続されている。高周波バイアス電源２８の周波数に特に制限はないが、通常では２００ｋＨｚから２０ＭＨｚの範囲が用いられている。この場合、高周波バイアス電源２８の周波数は４００ｋＨｚが用いられている。
【００２２】
真空処理室２０の下部には、排気装置に接続された排気口３０が設けられている。３１は真空処理室２０内に処理ガスを供給するガス供給装置であり、誘電体窓２１に設けられた多数のガス供給孔につながっている。
【００２３】
エッチングパラメータ制御及びモニタ機能１１１を実現するものとして、エッチングパラメータをモニタするためのセンサ群がある。これらは、真空処理装置に供給するガス流量、ガス流量、ガス圧力、投入電力等の処理中のプロセス量をモニタするためのセンサ群からなる。これらのセンサは、通常ドライエッチング装置に標準装備されるものであり、ここでは図示を省略する。
【００２４】
また、エッチング処理状態をモニタするセンサ群も設けられている。例えば、真空処理室２０の処理空間となるプラズマ生成部に対応してプラズマ光を採光する採光窓を設け、採光窓に光ファイバーを介して接続し採光したプラズマ光の発光スペクトルを測定するセンサとして発光モニタ３４（ＯＥＳ：　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を設ける。また、他のセンサとして、プラズマ粒子の質量を分析するための４重極質量分析装置（ＱＭＳ：Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ　Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を設けても良い。これらのセンサ群によって測定した発光スペクトル等を電気信号化して制御装置１０に入力する。
【００２５】
なお、エッチングの形状がウエハ毎に変化する原因としては、塩化Ｓｉなどの反応生成物が真空処理室２０の内壁に付着してプラズマの状態が変ることがある。例えば、内壁に付着した反応生成物が再放出されてウエハに付着すると加工線幅の設計値からの太り量（以下、「ＣＤゲイン」と呼ぶ。）は大きくなる。同時に、プラズマ発光強度を光の波長に対して測定する、すなわち、発光スペクトルを測定すると、反応生成物の増加に対応した変化が測定される。変化の様相はガス組成やエッチングされる物質によって異なるが、ＣＤゲインとプラズマの発光スペクトルとの関係をあらかじめ測定しておき、このデータを制御装置１０の記憶装置に記録、保持しておく。
【００２６】
次に、本発明の真空処理装置システムの動作を説明する。真空処理装置１でエッチング処理されたウエハは、搬送ロボット６によってロック室４ａまたは４ｂから測長走査型電子顕微鏡（以下、「測長ＳＥＭ」と呼ぶ。）等の加工線幅を測定する測定装置９に送られる。測定装置９では測長ＳＥＭによってＣＤゲインが測定される。この測定は、必要に応じてウエハ１枚毎または所定の枚数毎に行われ、制御装置１０内の記憶装置にデータが蓄積される。また、ＣＤゲインには所定の許容値があり、初期エッチング条件、すなわち、ロット処理開始時のエッチング処理条件はＣＤゲインがこの許容値内に収まるように設定されている。ここで、何枚ものウエハを連続処理し、もしＣＤゲインが許容値を超えた場合は、このデータ信号を制御装置１０に送り、制御装置１０またはよってＣＤゲインが許容値内に収まるようにエッチング条件を自動調整して、制御装置１０によって真空処理装置のプラズマ処理室２ａまたは２ｂでのエッチング処理条件を変更・調整する。制御装置１０は、フィードバック（ＦＢ）制御系またはフィードフォワード（ＦＦ）制御系の制御を行う。制御装置１０はまた、エッチング特性格納データベース１１３の一部として、処理中のプロセス量をレシピあるいは生産管理情報（ロット番号、ウエハＩＤ等）と結合して保存するデータベースも備えている。
【００２７】
エッチングパラメータをモニタするためのセンサ群、エッチング処理状態をモニタするセンサ群で得られる情報とその内容の一覧を、表１に示す。
【００２８】
【表１】

エッチング装置１においてウエハに対してエッチング処理がなされ、処理済みのウエハは測定装置９へ搬送される。そして、エッチング装置１の制御装置１０から測定装置９へ処理済みウエハの測定依頼がなされ、その測定装置９からエッチング装置１の制御装置１０へ測定結果が送られる。制御装置１０では、この測定結果を解析し、製造ラインのホストコンピュータに送信する。ホストコンピュータではこの測定結果に基づいた所定の処理を行い、測定装置９による測定条件の変更を指示する。一方、測定の終了したウエハは、次の工程へ搬送される。
【００２９】
測定条件の変更の例として、例えば、図４の（ａ）は、一枚のウエハ面内における測定点の増加の例を示している。測定点が多いほど、ウエハ面内のエッチング特性の分布、例えば冷却温度の差などが良く分かる。また、図４の（ｂ）は、ウエハの加工形状の測定に関して、いずれかの上記測定点における測定位置を一点から多点に変更している。多点測定によればＣＤゲインの状態が良く分かる。
【００３０】
このように、測定装置９によるウエハの測定は、ウエハ面内における測定点や加工形状に関する測定位置の多いほど、測定精度が高くなる。しかし、測定精度を高くすると測定に時間がかかり、スループットが低下する。そこで、エッチング開始直後はできるだけ低い測定精度で処理してスループットの向上を図り、処理室内の環境の経時変化等をモニタし、必要に応じて適宜、測定精度を高くするのが望ましい。
【００３１】
［実施例１］
本発明のより具体的な実施例を、実施例１として図５の制御フロー及び図６のＯ_２成分量特性データベース１１６（エッチング特性格納データベース１１３の一部）で説明する。一般に、Ｐｏｌｙ‐ＳｉエッチングにおいてＯ_２成分量がエッチングの形状に影響を及ぼすと言われている。そこで、Ｏ_２成分量と形状の関係を予めデータベース化しておく。ウエハのエッチング処理中に（５０２）、発光モニタＯＥＳによりプラズマ発光を調ベ（５０４）、その中のＯ_２成分量の変動を測定する（５０６）。これによりエッチング形状の仕上がりが予想できる。そして、図６に示すＯ_２成分量と形状の関係のデータベース１１６を参照し（５０８）、エッチング中の発光量より形状が規格外になったか否かを判定し（５１０）、規格外になったと思われるウエハに関してその形状測定を測定装置９に依頼する（５１２）。また、ウエハが規格外でなくても、抜き取り検査などによりルーチンワークとしての検査も行う（５１４）。測定装置９の各ウエハに関する情報は、必要に応じて次工程においても利用される。
【００３２】
Ｏ_２成分量特性データベース１１６中のＯ_２成分量は、標準状態からの相対値を表すものとする。測定装置９における測定結果は通信により受け取る（５１６、５１８）。そして、測定結果が正常か否かを判定する（５２０）。図６のＯ_２成分量特性データベース１１６中、太枠部分が許容範囲である。もし、異常であれば、この例ではＨＯＳＴコンピュータに報告を行い（５２２）、ＨＯＳＴコンピュータ５０からは例えばこの処理装置の着工停止及びクリーニング実施といった処置が命令される。
【００３３】
また、測定装置９での測定結果は正常であれ異常であれ、また、エッチング装置１から依頼した場合でも、通常の抜き取り検査結果も全て、図６のデータベース１１６に反映される（５２４）。すなわち、測定結果に応じて、判定プログラムの判定ルールやデータベースを更新することにより、モニタされたエッチングパラメータ、センサ情報からエッチング結果を推測する機能の精度向上を図る。これにより、判定プログラムによる予測の精度を向上させ、ひいては製品の歩留を向上させることができる。また、エッチング条件に応じた測定精度とすることで、ウエハ処理のスループット向上を図ることができる。
【００３４】
この実施例では、上記データベース及び予測機能をエッチング装置に持たせているが、この機能はＨＯＳＴコンピュータ側で実現してもよい。あるいは、予測機能及びデータベースをセンサと一体化し、ライン監視装置という形で実現してもよい。
［実施例２］
本発明の実施例２を、図７の制御フロー及び図８の誘電正接特性データベース１１８（エッチング特性格納データベース１１３の一部）で説明する。
【００３５】
一般にＵＨＦプラズマエッチング装置では、ＵＨＦ電力値がエッチング均一性（ウエハ面内の分布特性）に影響を及ぼすといわれている。通常、電力値は一定制御されているのであるが、その出力が全てプラズマ生成に寄与しているのではなく、一部の電力は反射等により処理室内に入射されない。この効率を表す指標として図８のデータベースに示す誘電正接（ｔａｎδ）がよく用いられる。このｔａｎδも通常ほぼ一定であるが、装置状態の変動によりその値が変化する。そこで、ウエハのエッチング処理中にｔａｎδを測定することによりエッチング均一性が予想できる。
【００３６】
すなわち、ウエハのエッチング処理中に（７０２）、高周波電源の誘電正接（ｔａｎδ）の測定を行う（７０４）。これによりエッチング形状の仕上がりが予想できる。そしてｔａｎδと均一性の関係を、図８の誘電正接特性データベース１１８を参照し（７０６）、エッチング中の誘電正接ｔａｎδより均一性が許容範囲外となったか否かを判定する（７０８）。図８の誘電正接特性データベース１１８中、太枠内が許容範囲である。許容範囲外になったと思われるウエハに関しては、その分布測定を測定装置９に依頼する（７１０）。また、規格外でなくても、ウエハの抜き取り検査などによりルーチンワークとしての検査も行う（７１２）。
【００３７】
分布測定は、通常の測定点に加えて、ウエハ面内の測定個所を増やすことにより実施される。制御装置１０は測定結果を受け取り（７１４〜７１６）、測定結果が正常か否かを判定し（７１８）、再度、図８の誘電正接特性データベース１１８を参照して均一性が否かを判定する。異常であれば、この例ではＨＯＳＴコンピュータに報告を行い（７２０）、ＨＯＳＴコンピュータからは例えばこの処理装置の着工停止、クリーニング実施といった処置が命令される。
【００３８】
また、測定装置９での測定結果は正常であれ異常であれ、また、エッチング装置１から依頼した場合でも、通常の抜き取り検査結果も全て、データベースに反映され、予測の精度を向上させるのに利用される（７２２）。
【００３９】
本発明は、プラズマＣＶＤ装置、スパッタ装置、アッシング装置、イオン打ち込み装置等の他の試料処理装置にも適用することができることは言うまでもない。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、試料の処理条件や処理状態をモニタし、試料処理装置や試料測定装置にフィードバック制御あるいはフィードフォワード制御を行う、すなわち、試料の測定結果に応じて、判定プログラムの判定ルールやデータベースを更新するので、モニタ値等から試料の処理結果を推測する機能の精度向上を図る。これにより、判定プログラムによる予測の精度を向上させ、ひいては製品の歩留を向上させることができる。また、試料の処理条件に応じた測定精度とすることで、スループット向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例になる試料処理システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１の実施例における機能ブロック図である。
【図３】図１の実施例に採用されるエッチング装置の縦断面図である。
【図４】図１の実施例におけるウエハに対する測定条件の変更例の説明図である。
【図５】本発明の具体的な実施例１の制御フローを示す図である。
【図６】実施例１のデータベースの例を示す図である。
【図７】本発明の具体的な実施例２の制御フローを示す図である。
【図８】実施例２のデータベースの例を示す図である。
【符号の説明】
１…真空処理装置、２…プラズマ処理室、３…真空搬送室、５…搬送装置、７…カセット台、９…測定装置、１０…制御装置、１１…通信機能、５０…ホストコンピュータ、１１０…エッチング特性推測機能、１１１…エッチングパラメータ制御及びモニタ機能、１１２…エッチング状態モニタ用センサ、１１３…エッチング特性格納データベース、１１４…エッチング状態判定装置、１２０…測定調整機能。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sample processing apparatus and a sample processing system, and more particularly, to a sample processing apparatus and a sample processing system suitable for use in a processing process in a state where processing has been miniaturized.
[0002]
[Prior art]
For example, a vacuum processing apparatus introduces an etching gas into a vacuum processing chamber, generates plasma discharge under reduced pressure, and reacts radicals or ions generated in the plasma with a surface of a wafer to be processed to perform etching. Devices are known that perform this.
[0003]
A dry etching apparatus that performs such a process performs an etching process under manufacturing conditions called a recipe (gas flow rate, gas pressure, input power, etching time, and the like). The recipe is always kept constant in a specific manufacturing process (same process) of a semiconductor device. In some cases, the one process is divided into several steps and the manufacturing conditions are changed for each step. In a semiconductor manufacturing process, when a dry etching apparatus performs a certain process, wafer processing is performed by setting manufacturing conditions called recipes to be constant each time wafer processing is performed, as described above.
[0004]
In addition to monitoring the etching conditions and etching state of the sample, the actual shape of the sample is extracted, inspected by a measuring device, and the result is fed back to the sample processing device.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In a recent dry etching process in a state of miniaturization, a reaction product of a wafer and an etching gas is deposited on an inner wall of the processing chamber, and an unnecessary gas called an outgas is generated from the deposited substance. The environment changes over time. Further, the environment of the processing chamber also changes due to a temperature change of the processing chamber-related parts and a consumption of the parts. As described above, various disturbance factors exist in the dry etching apparatus.
[0006]
Variations in the shape and dimensions of a mask formed in a lithography step, which is a step prior to etching, also have an important effect on etching results. That is, even if etching is performed using a certain recipe, it is difficult to obtain a certain performance due to various disturbances.
[0007]
Further, in the sampling inspection and measurement of the wafer by the measuring device, the more measurement points, the higher the measurement accuracy. However, when the measurement accuracy is increased, the measurement takes time and the throughput is reduced.
[0008]
An object of the present invention is to provide a vacuum processing apparatus and a vacuum processing system capable of suppressing the influence of a change in processing conditions of a sample, for example, a plasma state.
[0009]
Another object of the present invention is to improve the accuracy of a function of estimating a processing result of a sample from a monitor value of a processing state of the sample or the like, thereby improving the accuracy of prediction, and thereby improving the yield of products. A processing apparatus and a vacuum processing system are provided.
[0010]
Another object of the present invention is to provide a vacuum processing apparatus and a vacuum processing system that can improve throughput while performing sample inspection using a measurement apparatus.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A feature of the present invention is a function of monitoring a processing parameter of a sample, a function of estimating a processing characteristic of the sample from the monitored parameter, and communication with a measuring device for measuring a processing state of the sample after processing. And a function of changing measurement conditions of the measurement device according to processing characteristics of the sample estimated from information from the monitor.
[0012]
Another feature of the present invention is an etching apparatus having a function of monitoring an etching parameter, a sensor function of monitoring an etching process state in addition thereto, and a function of communicating with a measuring device for measuring an etching characteristic after an etching process. , A function of increasing or decreasing the number of measurement points by a measuring device according to an etching characteristic estimated from an etching parameter or sensor information.
[0013]
Another feature of the present invention is that it has a judgment program having a function of estimating an etching result from monitored etching parameters and sensor information, and a database for storing data for judgment, and further adds a new measurement result and judges a judgment rule. Is added to the determination system.
[0014]
Another feature of the present invention is to monitor the etching state by using the function of monitoring the etching state, input it to the determination system, and, based on the determination result, increase or decrease the number of measurement points with respect to the measurement device by the communication function. Is received, the measurement result is received, and the received result is reflected in the determination rule and the database, thereby automatically updating the determination system while performing the wafer etching process.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, examples of the present invention will be described.
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a first embodiment in which a sample processing system according to the present invention is a dry etching system. FIG. 2 is a block diagram showing functions of the entire system. The vacuum processing apparatus 1 of the sample processing system 100 includes two

plasma processing chambers

2a and 2b, a vacuum transfer chamber 3, and

lock chambers

4a and 4b. Around the vacuum transfer chamber 3,

plasma processing chambers

2a and 2b, pre-processing

chambers

2c and 2d, and

lock chambers

4a and 4b are arranged. On the

lock chambers

4a and 4b sides of the vacuum processing apparatus 1, a transfer device 5 having a transfer robot 6 is disposed, and further, a cassette table 7 capable of disposing a plurality of cassettes 8 with the sample transfer device 5 interposed therebetween is disposed. . The transfer device 5 is provided with a measuring device 9 and a communication function 11 in addition to the vacuum processing device 1. The measurement result by the measurement device 9 is taken into the control device 10, and the control device 10 transmits the measurement result to the host computer 50 via the communication line 12. Either the host computer 50 or the control device 10 having the computer has an etching characteristic estimation function 110 and a measurement adjustment function 120 as shown in FIG. Further, some of these functions may be shared by the computer of the measuring device 9.
[0016]
The processing conditions for the wafer 32 in the

plasma processing chambers

2a and 2b are adjusted according to the etching characteristics estimated by the etching characteristic estimation function 110. Further, in response to the information of the etching characteristic estimation function 110, the measurement adjustment function 120 controls the increase and decrease of the number of measurement points by the measurement device 9, and the like. Reference numeral 60 denotes another processing device controlled by the host computer 50.
[0017]
In order to realize the etching characteristic estimation function 110, the vacuum processing apparatus system 100 includes an etching parameter control and monitoring function 111, an etching state monitoring sensor 112, An etching characteristic storage database 113 and an etching state determination device 114 are provided.
[0018]
As the etching state monitoring sensor 112, a length measuring SEM device having a shape measuring function, an optical CD measuring device, a probe inspection (electrical characteristic inspection) device, or the like can be considered. The etching state determination device 114 has, as a determination system, a determination program having a function of estimating an etching result from monitored etching parameters and sensor information, and a database for storing data for determination, and further adds a new measurement result. It is configured so that a judgment rule can be added.
[0019]
As an example of the arrangement configuration of each function, for example, the etching state is monitored by the etching parameter control and monitoring function 111 of the vacuum processing apparatus 1, and the monitored state is input to the determination system of the etching state determination apparatus 114 of the host computer 50. From the determination result, the measurement adjustment function 120 of the host computer 50 instructs the processing apparatus 1 to change the measurement condition in the wafer surface. The vacuum processing apparatus 1 receives the measurement result, adds a new determination rule, instructs the measurement apparatus 9 to change the measurement conditions, for example, increases or decreases the number of points, and reflects the received result in the determination rule and the database. Thereby, the wafer 32 is etched. On the other hand, the host computer 50 automatically updates the determination system according to preset conditions.
[0020]
FIG. 3 is a diagram showing a longitudinal section of a vacuum processing apparatus as an etching apparatus employed in the sample processing system of the present invention. This vacuum processing apparatus is an example of an ECR type plasma etching apparatus that emits electromagnetic waves from an antenna and generates plasma in a vacuum processing chamber 20 by interaction with a magnetic field. An Al antenna 22 is disposed above the vacuum processing chamber 20 via a dielectric window 21. In this case, a high frequency power supply 25 for generating a UHF electromagnetic wave having a frequency of 450 MHz is connected to the antenna 22 via a coaxial waveguide 23 and a matching unit 24. The dielectric window 21 provided between the vacuum processing chamber 20 and the antenna 22 can transmit an electromagnetic wave from the high-frequency power supply 25. A magnetic field coil 26 (in this case, a two-stage coil) for forming a magnetic field in the vacuum processing chamber 20 is wound around the outer periphery of the vacuum processing chamber 20. Below the antenna 22 in the vacuum processing chamber 20, a lower electrode 27 is provided as a sample stage on which a wafer 32 as a sample is arranged. Plasma is generated in the processing space between the dielectric window 21 and the lower electrode 27.
[0021]
The lower electrode 27 is connected to a high-frequency bias power supply 28 for giving ions in the plasma incident energy to the wafer 32 and an ESC power supply 29 for electrostatically attracting the wafer 32 to the lower electrode 27. There is no particular limitation on the frequency of the high frequency bias power supply 28, but normally a range of 200 kHz to 20 MHz is used. In this case, the frequency of the high frequency bias power supply 28 is 400 kHz.
[0022]
An exhaust port 30 connected to an exhaust device is provided below the vacuum processing chamber 20. Reference numeral 31 denotes a gas supply device for supplying a processing gas into the vacuum processing chamber 20, and is connected to a number of gas supply holes provided in the dielectric window 21.
[0023]
To realize the etching parameter control and monitoring function 111, there is a sensor group for monitoring an etching parameter. These are composed of a group of sensors for monitoring a process amount during processing, such as a gas flow rate supplied to the vacuum processing apparatus, a gas flow rate, a gas pressure, and an input power. These sensors are usually provided as standard equipment in a dry etching apparatus, and are not shown here.
[0024]
A sensor group for monitoring the state of the etching process is also provided. For example, a lighting window for lighting plasma light is provided corresponding to a plasma generation unit serving as a processing space of the vacuum processing chamber 20, and the sensor is connected to the lighting window via an optical fiber to emit light as a sensor for measuring an emission spectrum of the collected plasma light. A monitor 34 (OES: Optical Emission Spectroscopy) is provided. As another sensor, a quadrupole mass spectrometer (QMS) for analyzing the mass of plasma particles may be provided. The emission spectrum and the like measured by these sensor groups are converted into electric signals and input to the control device 10.
[0025]
As a cause of the change in the shape of the etching for each wafer, a reaction product such as Si chloride may adhere to the inner wall of the vacuum processing chamber 20 to change the state of the plasma. For example, if the reaction product attached to the inner wall is re-emitted and attached to the wafer, the amount of increase in the processing line width from the design value (hereinafter, referred to as “CD gain”) increases. At the same time, measuring the plasma emission intensity with respect to the wavelength of the light, ie measuring the emission spectrum, measures the change corresponding to the increase in reaction products. Although the aspect of the change varies depending on the gas composition and the substance to be etched, the relationship between the CD gain and the emission spectrum of the plasma is measured in advance, and this data is recorded and stored in the storage device of the control device 10.
[0026]
Next, the operation of the vacuum processing system of the present invention will be described. The wafer etched by the vacuum processing apparatus 1 is measured by a transfer robot 6 from a

lock chamber

4a or 4b to a processing line width such as a length-measuring scanning electron microscope (hereinafter, referred to as a "length-measuring SEM"). 9 In the measuring device 9, the CD gain is measured by the length measuring SEM. This measurement is performed for each wafer or for each predetermined number as necessary, and data is stored in a storage device in the control device 10. The CD gain has a predetermined allowable value, and the initial etching conditions, that is, the etching processing conditions at the start of the lot processing, are set so that the CD gain falls within the allowable value. Here, a number of wafers are continuously processed, and if the CD gain exceeds the allowable value, this data signal is sent to the control device 10 and the etching is performed by the control device 10 or the control device 10 so that the CD gain falls within the allowable value. The conditions are automatically adjusted, and the control device 10 changes and adjusts the etching processing conditions in the

plasma processing chamber

2a or 2b of the vacuum processing apparatus. The control device 10 controls a feedback (FB) control system or a feedforward (FF) control system. The control device 10 also has a database as a part of the etching characteristic storage database 113, which stores the amount of the process being processed in combination with a recipe or production management information (lot number, wafer ID, etc.).
[0027]
Table 1 shows a list of information obtained by the sensor group for monitoring the etching parameters and the sensor group for monitoring the etching processing state, and the contents thereof.
[0028]
[Table 1]

The etching process is performed on the wafer in the etching device 1, and the processed wafer is transferred to the measuring device 9. Then, the control device 10 of the etching device 1 requests the measurement device 9 to measure the processed wafer, and the measurement result is sent from the measurement device 9 to the control device 10 of the etching device 1. The control device 10 analyzes this measurement result and transmits it to the host computer of the manufacturing line. The host computer performs a predetermined process based on the measurement result, and instructs the measurement device 9 to change the measurement condition. On the other hand, the wafer whose measurement has been completed is transferred to the next step.
[0029]
As an example of the change of the measurement condition, for example, FIG. 4A shows an example of an increase in the number of measurement points in the plane of one wafer. As the number of measurement points increases, the distribution of etching characteristics in the wafer surface, for example, the difference in cooling temperature, etc. can be better understood. In FIG. 4B, regarding the measurement of the processed shape of the wafer, the measurement position at any of the above measurement points is changed from one point to multiple points. According to the multipoint measurement, the state of the CD gain can be easily understood.
[0030]
As described above, the measurement accuracy of the wafer measured by the measurement device 9 increases as the number of measurement points and processing positions on the wafer surface increases. However, when the measurement accuracy is increased, the measurement takes time and the throughput is reduced. Therefore, it is desirable to improve the throughput by performing processing with as low a measurement accuracy as possible immediately after the start of etching, monitor changes in the environment in the processing chamber over time, and increase the measurement accuracy as needed.
[0031]
[Example 1]
More specific examples of the present invention will be described in the O ₂ component quantity characteristic database 116 of the control flow and 6 of FIG. 5 as an example 1 (part of the etching characteristic storage database 113). In general, it is said that the amount of the O ₂ component affects the shape of etching in Poly-Si etching. Therefore, in advance a database of relationships O ₂ component amount and shape. During the etching process of the wafer (502), the plasma emission is controlled by the emission monitor OES (504), and the fluctuation of the amount of the O ₂ component therein is measured (506). Thereby, the finish of the etching shape can be expected. Then, referring to the database 116 of the relationship between the amount of the O ₂ component and the shape shown in FIG. 6 (508), it is determined whether or not the shape is out of specification based on the amount of light emission during etching (510). The measuring device 9 is requested to measure the shape of the wafer which is considered to be damaged (512). Even if the wafer does not conform to the standard, an inspection as a routine work is performed by a sampling inspection or the like (514). The information on each wafer of the measuring device 9 is used in the next step as needed.
[0032]
O ₂ component content in O ₂ component quantity characteristic database 116 is intended to represent relative values from the standard state. The measurement result in the measuring device 9 is received by communication (516, 518). Then, it is determined whether the measurement result is normal (520). In O ₂ component quantity characteristic database 116 of FIG. 6, a thick frame portion is acceptable. If abnormal, in this example, a report is sent to the HOST computer (522), and the HOST computer 50 instructs, for example, measures such as stopping the construction of the processing apparatus and executing cleaning.
[0033]
Further, whether the measurement result of the measuring device 9 is normal or abnormal, and even when requested from the etching device 1, all the normal sampling inspection results are also reflected in the database 116 of FIG. 6 (524). That is, the accuracy of the function of estimating the etching result from the monitored etching parameters and sensor information is improved by updating the judgment rule and the database of the judgment program according to the measurement result. As a result, the accuracy of prediction by the determination program can be improved, and the product yield can be improved. In addition, by setting the measurement accuracy according to the etching conditions, it is possible to improve the throughput of the wafer processing.
[0034]
In this embodiment, the database and the prediction function are provided in the etching apparatus, but this function may be realized on the HOST computer side. Alternatively, the prediction function and the database may be integrated with the sensor and realized in the form of a line monitoring device.
[Example 2]
Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the control flow of FIG. 7 and the dielectric loss tangent characteristic database 118 (part of the etching characteristic storage database 113) of FIG.
[0035]
Generally, in a UHF plasma etching apparatus, it is said that the UHF power value affects etching uniformity (distribution characteristics in a wafer surface). Normally, the power value is controlled to be constant. However, not all the output contributes to plasma generation, and a part of the power does not enter the processing chamber due to reflection or the like. The dielectric loss tangent (tan δ) shown in the database of FIG. 8 is often used as an index indicating the efficiency. This tan δ is usually almost constant, but its value changes due to fluctuations in the state of the apparatus. Therefore, by measuring tan δ during the wafer etching process, the etching uniformity can be expected.
[0036]
That is, during the wafer etching process (702), the dielectric loss tangent (tan δ) of the high-frequency power supply is measured (704). Thereby, the finish of the etching shape can be expected. Then, the relationship between tan δ and the uniformity is referred to the dielectric loss tangent characteristic database 118 of FIG. 8 (706), and it is determined whether the uniformity is outside the allowable range from the dielectric loss tangent tan δ during etching (708). In the dielectric loss tangent characteristic database 118 shown in FIG. For the wafers that are considered to be out of the allowable range, the measurement of the distribution is requested to the measuring device 9 (710). In addition, even if it is not out of the standard, an inspection as a routine work such as a sampling inspection of the wafer is also performed (712).
[0037]
The distribution measurement is performed by increasing the number of measurement points in the wafer plane in addition to the normal measurement points. The control device 10 receives the measurement results (714 to 716), determines whether or not the measurement results are normal (718), and again determines whether or not the uniformity is determined with reference to the dielectric loss tangent characteristic database 118 of FIG. . If abnormal, in this example, a report is sent to the HOST computer (720), and the HOST computer instructs, for example, measures such as stopping the construction of the processing apparatus and executing cleaning.
[0038]
In addition, even if the measurement result by the measuring device 9 is normal or abnormal, and even when requested from the etching device 1, all the normal sampling inspection results are reflected in the database and used to improve the accuracy of prediction. Is performed (722).
[0039]
It goes without saying that the present invention can be applied to other sample processing apparatuses such as a plasma CVD apparatus, a sputtering apparatus, an ashing apparatus, and an ion implantation apparatus.
[0040]
【The invention's effect】
According to the present invention, the processing conditions and the processing state of the sample are monitored, and the feedback control or the feedforward control is performed on the sample processing apparatus and the sample measuring apparatus. Since the database is updated, the accuracy of the function of estimating the processing result of the sample from monitor values and the like is improved. As a result, the accuracy of prediction by the determination program can be improved, and the product yield can be improved. Further, by setting the measurement accuracy according to the processing conditions of the sample, the throughput can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a sample processing system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a functional block diagram in the embodiment of FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an etching apparatus employed in the embodiment of FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram of an example of changing a measurement condition for a wafer in the embodiment of FIG. 1;
FIG. 5 is a diagram showing a control flow according to a specific embodiment 1 of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a database according to the first embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a control flow according to a second specific example of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a database according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum processing apparatus, 2 ... Plasma processing chamber, 3 ... Vacuum transfer chamber, 5 ... Transfer apparatus, 7 ... Cassette stand, 9 ... Measuring apparatus, 10 ... Control apparatus, 11 ... Communication function, 50 ... Host computer, 110 ... Etching characteristic estimation function, 111: etching parameter control and monitoring function, 112: etching state monitoring sensor, 113: etching characteristic storage database, 114: etching state determination device, 120: measurement adjustment function.

Claims

試料の処理パラメータをモニタする機能と、該モニタされたパラメータから前記試料の処理特性を推測する機能と、処理後の前記試料の処理状態を測定するための測定装置と通信する機能と、前記モニタによる情報から推測される前記試料の処理特性に応じて前記測定装置による測定条件を変更する機能とを有する試料処理装置。A function of monitoring processing parameters of the sample, a function of estimating processing characteristics of the sample from the monitored parameters, a function of communicating with a measuring device for measuring a processing state of the sample after processing, and the monitor A sample processing device having a function of changing a measurement condition of the measurement device according to a processing characteristic of the sample inferred from information obtained by the measurement device.

試料の処理パラメータをモニタする機能と、前記試料の処理状態をモニタするセンサ機能と、該モニタされたパラメータ及び処理状態から前記試料の処理特性を推測する機能と、前記試料の処理後の特性を測定するための測定装置と通信する機能と、前記処理パラメータ及び前記センサ情報により推測される処理特性により前記測定装置による測定条件を変更する機能とを有する試料処理装置。A function of monitoring the processing parameters of the sample, a sensor function of monitoring the processing state of the sample, a function of estimating the processing characteristics of the sample from the monitored parameters and the processing state, and a characteristic of the sample after processing. A sample processing apparatus having a function of communicating with a measurement apparatus for measurement and a function of changing measurement conditions of the measurement apparatus based on processing characteristics estimated based on the processing parameters and the sensor information.

試料のエッチング処理に関するパラメータをモニタする機能と、試料のエッチング状態をモニタするセンサ機能と、該モニタされた各パラメータから前記試料のエッチング特性を推測する機能と、前記試料の処理後のエッチング特性を測定するための測定装置と通信する機能と、前記エッチングパラメータ及び前記センサ情報により推測されるエッチング特性により前記測定装置による測定条件を変更する機能とを有する請求項１または２に記載の試料処理装置。A function of monitoring parameters relating to the sample etching process, a sensor function of monitoring the etching state of the sample, a function of estimating the etching characteristics of the sample from the monitored parameters, and an etching characteristic of the sample after processing. The sample processing apparatus according to claim 1, further comprising: a function of communicating with a measurement apparatus for measurement; and a function of changing a measurement condition of the measurement apparatus based on an etching characteristic estimated based on the etching parameter and the sensor information. .

モニタされたエッチングパラメータ、センサ情報によりエッチング結果を推測する機能を有する判定プログラム及び判定するためのデータを蓄えるデータベースを有する、請求項３に記載の試料処理装置。4. The sample processing apparatus according to claim 3, further comprising a determination program having a function of estimating an etching result based on monitored etching parameters and sensor information, and a database storing data for determination. 5.

新たな測定結果を追加し判定ルールを追加できる判定システムを有する、請求項４に記載の試料処理装置。The sample processing apparatus according to claim 4, further comprising a determination system capable of adding a new measurement result and adding a determination rule.

前記測定装置による測定条件の変更として、ウエハ面内における測定点数の増減を行う請求項１または２に記載の試料処理装置。3. The sample processing apparatus according to claim 1, wherein the number of measurement points in a wafer surface is increased or decreased as the change of the measurement condition by the measurement apparatus.

前記測定装置による測定条件の変更として、いずれかの測定点における測定位置を一点もしくは多点に変更する請求項１または２に記載の試料処理装置。The sample processing apparatus according to claim 1, wherein the measurement position at any one of the measurement points is changed to one point or multiple points as the change of the measurement condition by the measurement apparatus.

通信回線を介して相互に接続された、試料処理装置と測定装置とホストコンピュータとを備えた試料処理システムであって、
前記試料処理装置における処理状態をモニタする機能と、判定ルールおよびデータベースに基づき前記モニタ結果を判定する判定システムとを備えており、
前記判定システムは、前記試料処理装置における前記試料の処理状態をモニタして判定した結果に基づき前記測定装置に対して測定条件の変更を指示し、該変更後の測定結果を受け取り前記判定ルールおよびデータベースに反映することにより、前記試料の処理を行いながら自動的に前記判定システムを更新する試料処理システム。A sample processing system comprising a sample processing device, a measurement device, and a host computer, which are interconnected via a communication line,
A function of monitoring a processing state in the sample processing apparatus, and a determination system that determines the monitoring result based on a determination rule and a database,
The determination system monitors the processing state of the sample in the sample processing apparatus, instructs the measurement apparatus to change the measurement condition based on the determination result, receives the changed measurement result, receives the determination rule, and A sample processing system that automatically updates the determination system while processing the sample by reflecting the result in a database.

前記エッチング状態をモニタする機能を用いて前記試料処理装置におけるエッチング状態をモニタし、該モニタ結果を前記判定システムに入力し、該判定結果から前記通信機能により前記測定装置に対して測定条件の変更を指示し、その測定結果を受信し、該受け取った測定結果を前記判定ルールおよびデータベースに反映することにより、前記試料のエッチング処理を行いながら自動的に前記判定システムを更新する請求項８に記載の試料処理システム。Monitoring the etching state in the sample processing apparatus using the function of monitoring the etching state, inputting the monitoring result to the determination system, and changing the measurement conditions for the measurement apparatus by the communication function from the determination result. 9. The method according to claim 8, wherein the determination system is automatically updated while performing the etching process on the sample by receiving the measurement result and reflecting the received measurement result in the determination rule and the database. Sample processing system.

前記測定装置による測定条件の変更として、ウエハ面内における測定点数の増減を行う請求項８または９に記載の試料処理システム。The sample processing system according to claim 8, wherein the number of measurement points in a wafer surface is increased or decreased as the change of the measurement condition by the measurement device.

前記測定装置による測定条件の変更として、いずれかの測定点における測定位置を一点もしくは多点に変更する請求項請求項８または９に記載の試料処理システム。The sample processing system according to claim 8, wherein the measurement position at any one of the measurement points is changed to one point or multiple points as the change of the measurement condition by the measurement device.