管理システム、管理方法及び電子装置の製造方法
【課題】製造歩留まりの低下を抑制し、プラズマ処理装置の稼働率の向上が可能な管理システムを提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置の処理室５０でプラズマを生成する高周波のインピーダンス整合器５４の調節パラメータの時系列データを収集する収集ユニット６２と、プラズマ処理装置により参照基板を処理して収集した調節パラメータの参照時系列データより管理基準データを作成する基準作成部３０と、プラズマ処理装置による対象基板の処理において、調節パラメータを参照時系列データの初期値に設定する初期設定部３２と、高周波の反射波を最小にするように調節された調節パラメータの対象時系列データを記録する記録部３４と、対象時系列データを管理基準データと比較してプラズマ処理装置の異常を判定する判定部３６とを備える
【解決手段】プラズマ処理装置の処理室５０でプラズマを生成する高周波のインピーダンス整合器５４の調節パラメータの時系列データを収集する収集ユニット６２と、プラズマ処理装置により参照基板を処理して収集した調節パラメータの参照時系列データより管理基準データを作成する基準作成部３０と、プラズマ処理装置による対象基板の処理において、調節パラメータを参照時系列データの初期値に設定する初期設定部３２と、高周波の反射波を最小にするように調節された調節パラメータの対象時系列データを記録する記録部３４と、対象時系列データを管理基準データと比較してプラズマ処理装置の異常を判定する判定部３６とを備える
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置を管理する管理システム、管理方法及び電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置（ＬＣＤ）等の電子装置の製造工程において、プラズマを用いた処理が、表面改質、化学気相成長（ＣＶＤ）、イオン注入等に用いられている。プラズマ処理においては、高周波電源から高周波供給電極を介して印加された高周波により、真空排気されたプラズマ処理装置の処理室内に導入されたガスを放電させてプラズマが生成される。
【０００３】
プラズマ状態は、ガスの種類、処理室内の圧力、処理室の内壁に堆積する反応性生物等によってプラズマ状態は変化する。また、プラズマ処理中にも、プラズマ状態は変化する。プラズマ状態の変化に伴い、プラズマ放電のインピーダンスが変化するため、印加した高周波の反射波が増大しプラズマ放電の実効電力が減少する。プラズマ処理を効率的に行うために、通常は、インピーダンス整合器を設けて、印加した高周波の出力に対し反射波が最小となるように自動的にプラズマ放電の調整が行われている（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【０００４】
しかし、表面改質、ＣＶＤ、イオン注入等のプラズマ処理において、半導体装置の性能に対する要求から決められている表面改質層の窒素濃度、ＣＶＤ膜厚、イオン注入層の抵抗率等の品質管理特性が管理基準以内に制御されているかを簡便に調査する方法は提供されていない。現状では、例えば２５枚に１枚程度の割合で、プラズマ処理された測定用半導体基板を用いて、品質管理特性が管理基準以内に制御されているかを確認している。
【０００５】
特に、枚葉処理装置では、プラズマ処理は半導体基板毎に行われるため、品質管理特性が管理基準から外れていてもすぐに発見することはできない。半導体装置の完成後の測定により、管理基準から外れていることを発見することになり、大幅な時間と多数の半導体基板の損失が発生する。その結果、製造歩留まりが低下する。
【０００６】
また、プラズマ処理の品質管理特性が管理基準から外れた場合、プラズマ処理装置のメンテナンスが実施される。プラズマ処理装置の管理という観点からは、プラズマ処理結果が管理基準をはずれてから、メンテナンスをする管理方法では、計画的なメンテナンスができない。そのため、プラズマ処理装置の稼働率が低下する。
【特許文献１】特許第３１０７７５７号公報
【特許文献２】特開２０００−１７３９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、製造歩留まりの低下を抑制し、プラズマ処理装置の稼働率の向上が可能な管理システム、管理方法及び電子装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、（イ）プラズマ処理装置の処理室でプラズマを生成する高周波のインピーダンス整合器の調節パラメータの時系列データを収集する収集ユニットと、（ロ）プラズマ処理装置により参照基板を処理して収集した調節パラメータの参照時系列データより管理基準データを作成する基準作成部と、（ハ）プラズマ処理装置による対象基板の処理において、調節パラメータを参照時系列データの初期値に設定する初期設定部と、（ニ）高周波の反射波を最小にするように調節された調節パラメータの対象時系列データを記録する記録部と、（ホ）対象時系列データを管理基準データと比較してプラズマ処理装置の異常を判定する判定部とを備える管理システムが提供される。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、（イ）プラズマ処理装置により参照基板をプラズマ処理して、プラズマを生成する高周波のインピーダンス整合器の調節パラメータの参照時系列データより管理基準データを作成し、（ロ）調節パラメータを参照時系列データの初期値に設定して、プラズマ処理装置により対象基板のプラズマ処理を開始し、（ハ）高周波の反射波を最小にするように調節された調節パラメータの対象時系列データを記録し、（ニ）対象時系列データを管理基準データと比較してプラズマ処理装置の異常を判定することを含む管理方法が提供される。
【００１０】
本発明の第３の態様によれば、（イ）プラズマ処理装置により参照基板をプラズマ処理して、プラズマを生成する高周波のインピーダンス整合器の調節パラメータの参照時系列データより管理基準データを作成し、（ロ）調節パラメータを参照時系列データの初期値に設定して、プラズマ処理装置を用いて対象基板のプラズマ処理を開始し、（ハ）高周波の反射波を最小にするように調節された調節パラメータの対象時系列データを記録し、（ニ）対象時系列データを管理基準データと比較してプラズマ処理装置の異常を判定し、（ホ）異常と判定された場合、プラズマ処理装置のメンテナンスを実施して、新たな基板をプラズマ処理することを含む電子装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製造歩留まりの低下を抑制し、プラズマ処理装置の稼働率の向上が可能な管理システム、管理方法及び電子装置の製造方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、装置やシステムの構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な構成は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの構成等が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１３】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の係る管理システムは、図１に示すように、プラズマ処理装置に接続された収集ユニット６２、及び管理ユニット２０等を備える。プラズマ処理装置は、処理室５０、高周波電源５２、インピーダンス整合器５４、ガス供給系６６、真空ポンプ７０等を備える。
【００１４】
接地された高周波電源５２が、伝送路５５ａを介してインピーダンス整合器５４に接続される。第１可動部６０ａ及び第２可動部６０ｂを有するインピーダンス整合器５４が、伝送路５５ｂを介して、処理室５０内の高周波供給電極５６に接続される。基板１０を載置する基板ステージ５８は、高周波供給電極５６と対向して配置される。基板ステージ５８の内部には、加熱源６４が設けられる。基板ステージ５８は、接地される。
【００１５】
ガス供給系６６が、ガス供給配管６８を介して処理室５０に接続される。真空ポンプ７０が、排気配管７２を介して処理室５０に接続される。また、搬送ロボット７８を有する搬送室７６が、処理室５０に接続される。搬入室７４が、搬送室に接続される。
【００１６】
管理ユニット２０は、インピーダンス整合器５４及び収集ユニット６２に接続される。管理ユニット２０には、入力装置２２、出力装置２４、外部メモリ２６等が接続される。管理ユニット２０は、基準作成部３０、初期設定部３２、記録部３４、判定部３６、内部メモリ３８等を含む。
【００１７】
プラズマ処理装置の高周波電源５２から、伝送路５５ａ、インピーダンス整合器５４、伝送路５５ｂを通して処理室５０の高周波供給電極５６に高周波が伝送されプラズマが生成される。インピーダンス整合器５４では、高周波の反射波を最小にするように第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置が自動的に調節される。第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置が、インピーダンス整合の調節パラメータとして用いられる。
【００１８】
例えば、高周波電源５２として、発振周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波発振器等が用いられる。伝送路５５ａ、５５ｂとして、導波管等が用いられる。また、インピーダンス整合器５４として、スタブチューナ等が用いられる。インピーダンス整合器５４の第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂとして、２軸の整合用スタブが供される。
【００１９】
なお、高周波電源５２の発振周波数は限定されず、例えば、１０ＭＨｚ〜ＧＨｚ帯の発振周波数を用いてもよい。伝送路５５ａ、５５ｂとして、同軸ケーブル、マイクロストリップ線路等の高周波伝送路を用いてもよい。また、インピーダンス整合器５４はスタブチューナに限定されず、２本の整合用プランジャを有するＥＨチューナを用いてもよい。また、バリアブルコンデンサをインピーダンス整合器として用いてもよい。この場合、調節パラメータとして、プランジャあるいはコンデンサ電極の位置が用いられる。スタブ、プランジャ、あるいはコンデンサ電極が電圧駆動の場合は、駆動電圧を調節パラメータとしてもよい。更に、インピーダンス整合器５４の可動部は、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂに限定されず、単一の可動部、あるいは３以上の複数の可動部であってもよい。
【００２０】
真空ポンプ７０は、処理室５０を排気配管７２を通して真空排気する。ガス供給系６６は、真空排気された処理室５０に、プラズマ処理に用いられる各種のガスをガス供給配管６８を通して供給する。プラズマ処理として、表面改質、ＣＶＤ、スパッタ、エッチング、イオン注入等が含まれる。例えば、表面改質処理の場合、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）、酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、アルゴン（Ａｒ）等のガスが用いられる。また、ＣＶＤ等の場合は、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、有機シラン、Ｏ２、Ｎ２、ＮＯ、アンモニア（ＮＨ３）等のガスが用いられる。エッチングの場合は、ハロゲン系ガス、水素（Ｈ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ等のガス源が含まれる。イオン注入装置のイオンソースの場合は、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、アルシン（ＡｓＨ３）、フォスフィン（ＰＨ３）等のガスが用いられる。
【００２１】
収集ユニット６２は、インピーダンス整合器５４の第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの調節パラメータである位置等の時系列データを収集する。例えば、真空排気された処理室５０に供給された処理ガスに高周波が印加されプラズマ放電が励起される。プラズマ放電中に、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置がそれぞれ、高周波の反射波を最小にするように自動的に調節される。第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置は、所定のサンプリング時間でモニタされる。第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置のモニタ値が収集ユニット６２により時系列データとして収集される。
【００２２】
管理ユニット２０の基準作成部３０は、プラズマ処理装置を用いて参照基板を処理して収集した調節パラメータの参照時系列データより管理基準データを作成する。初期設定部３２は、プラズマ処理装置による対象基板の処理において、調節パラメータを初期値に設定する。記録部３４は、高周波の反射波を最小にするように調節された調節パラメータの対象時系列データを記録する。判定部３６は、対象時系列データを管理基準データと比較してプラズマ処理装置の異常を判定する。
【００２３】
管理ユニット２０、収集ユニット６２は、通常のコンピュータシステムの中央処理装置（ＣＰＵ）の一部として構成すればよい。基準作成部３０、初期設定部３２、記録部３４、及び判定部３６は、それぞれ専用のハードウェアで構成しても良く、通常のコンピュータシステムのＣＰＵを用いて、ソフトウェアで実質的に等価な機能を有していても構わない。
外部メモリ２６は、管理基準データ、調節パラメータの初期値、調節パラメータの時系列データ等を格納する。外部メモリ２６は、半導体ＲＯＭ、半導体ＲＡＭ等の半導体メモリ装置、磁気ディスク装置、磁気ドラム装置、磁気テープ装置などの外部記憶装置で構成してもよく、ＣＰＵの内部の主記憶装置で構成しても構わない。
【００２４】
また、入力装置２２は、キーボード、マウス等の機器を指す。入力装置２２から入力操作が行われると対応するキー情報が管理ユニット２０に伝達される。出力装置２４は、モニタなどの画面を指し、液晶表示装置（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）パネル、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）パネル等が使用可能である。出力装置２４は、管理ユニット２０により記録されるデータや判定結果等を表示する。
【００２５】
本発明の第１の実施の形態では、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜等の絶縁膜の表面改質処理用のプラズマ処理装置を例として説明する。例えば、図２に示すように、熱酸化により表面上に厚さが約２ｎｍのＳｉＯ２膜１２が形成されたシリコン（Ｓｉ）等の基板１０が、搬入室７４に搬入される。基板１０は、搬送ロボット７８により搬入室７４から搬送室７６を通って処理室５０の基板ステージ５８上に装着される。
【００２６】
処理室５０を所定の圧力まで真空ポンプ７０により排気する。処理室５０内に、例えばＡｒとＮ２の混合ガスを導入する。処理室５０内の圧力を約７０ｍＰａに設定し、圧力が安定するまで待つ。基板１０は、基板ステージ５８に内蔵した加熱源６４により約４００℃に加熱される。
【００２７】
プラズマを励起する前に、インピーダンス整合器５４の第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの調節パラメータである位置を基準となる初期位置に移動させる。初期位置は、任意の位置でよい。プラズマを最も励起しやすい位置の組み合わせを選ぶ方が、安定してプラズマを励起できる。
【００２８】
第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂを初期位置に移動させたときから、例えば約５００ｍ秒毎に、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置の収集を開始する。その後、周波数が２．４５ＧＨｚ、高周波電力が約７００Ｗのマイクロ波を処理室５０内に導入してプラズマを励起する。第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置は、常にマイクロ波の反射波が最小になるように調整される。
【００２９】
例えば、約３０秒間プラズマ励起し続けた後に、マイクロ波の供給を止めてプラズマをオフする。このようにして、図３に示すように、ＳｉＯ２膜１２の表面が改質されて窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）膜１４が形成される。形成されたＳｉＯＮ膜１４に対して、表面改質処理の成否を確認するため、エリプソメトリ法、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）等により、膜厚、屈折率、窒素濃度等の品質管理特性が測定される。品質管理特性が管理基準内に制御されていれば、プラズマ処理が成功と判定される。品質管理特性が管理基準から外れていれば、プラズマ処理が失敗と判定される。
【００３０】
基板１０として参照基板を用いて、収集ユニット６２により収集された第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置をプラズマ処理時間に対する時系列データとして、管理ユニット２０の記録部３４が記録する。その結果、図４及び図５に示すように、プラズマ処理時間に対する第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置の曲線が得られる。第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置とプラズマ処理時間の曲線は、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの初期位置とプラズマ処理条件が同一で、且つプラズマ処理結果が正常である場合は、再現性よく得られる。
【００３１】
同じプラズマ処理条件で、プラズマ処理結果が成功であるにもかかわらず、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置の時系列データに再現性がない場合は、基準となる初期位置を調整する。このようにして、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置の時系列データに再現性が取れるようになる。
【００３２】
基準作成部３０は、プラズマ処理結果が正常な場合について、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置とプラズマ処理時間の関係をプラズマ処理条件毎に基準曲線として作成する。図６及び図７に示すように、基準曲線に対して管理範囲を設けて管理基準データを作成する。管理範囲として、例えば、プラズマ処理時間毎の第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置に対し±５％の上限及び下限が設けられる。管理基準データは、外部メモリ２６に格納される。
【００３３】
次に、基板１０として対象基板を用いて、プラズマ処理装置により上述の表面改質処理が実施される。基準曲線における第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置の初期位置を、初期設定部３２がインピーダンス整合器５４に伝送する。収集ユニット６２が第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置を収集する。収集された第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置を、プラズマ処理時間に対する対象時系列データとして記録部３４が記録する。次の表面改質処理を実施する前に、記録された対象時系列データのモニタ曲線を作成し、判定部３６が管理基準データと比較する。
【００３４】
例えば、モニタ曲線が管理基準データの上限及び下限の範囲内にある場合、判定部３６によりプラズマ処理が成功したと判定される。判定結果を出力装置２４に表示して、プラズマ処理装置のコントローラ（図示省略）あるいは操作者に知らせる。引き続き、プラズマ処理装置により、次の基板が同様に処理される。
【００３５】
また、図８及び図９に示すように、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂ位置のモニタ曲線が、プラズマ処理時間ｔＡ、ｔＢで管理基準データの上限及び下限から外れた場合、判定部３６によりプラズマ処理が失敗したと判定される。その結果、プラズマ処理装置が異常であると判定され、次の基板のプラズマ処理が中止される。また、プラズマ処理装置に対して、メンテナンスが実施される。
【００３６】
なお、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂ位置のモニタ曲線のいずれか一方だけが、管理基準データの上限及び下限から外れた場合でも、異常と判定される。また、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂ位置のモニタ曲線が一瞬でも管理基準データの上限及び下限から外れた場合でも、異常と判定される。
【００３７】
本発明の第１の実施の形態に係る管理システムによれば、プラズマ処理毎にプラズマ処理が成功しているかどうか直ちに判定できる。プラズマ処理が失敗した場合は、次のプラズマ処理を中止してプラズマ処理装置のメンテナンスを実施することができる。その結果、時間及び基板の損失を低減でき、製造歩留まりの低下を抑制することができる。また、プラズマ処理装置のメンテナンス時期の早期判定が可能となる。
【００３８】
本発明の第１の実施の形態に係る管理方法を、図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３９】
（イ）ステップＳ１００で、プラズマ処理装置を用いて参照基板をプラズマ処理する。収集ユニット６２は、プラズマ処理中に、プラズマを生成する高周波の反射波を最小にするように調節するインピーダンス整合器の可動部の調節パラメータの参照時系列データを収集する。管理ユニット２０の基準作成部３０が、収集された参照時系列データに所定の管理範囲を設定して、管理基準データを作成する。
【００４０】
（ロ）ステップＳ１０１で、初期設定部３２は、インピーダンス整合器５４に参照時系列データにおける調節パラメータの初期値を伝送する。第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの調節パラメータが初期値に設定される。
【００４１】
（ハ）ステップＳ１０２で、プラズマ処理装置を用いて対象基板のプラズマ処理が開始される。
【００４２】
（ニ）ステップＳ１０３で、収集ユニット６２が、高周波の反射波を最小にするように調節する調節パラメータの対象時系列データを収集する。収集された対象時系列データを、記録部３４が記録する。
【００４３】
（ホ）ステップＳ１０４で、対象時系列データを管理基準データと比較して、プラズマ処理の成否を、判定部３６が判定する。ステップＳ１０５で、プラズマ処理が成功していれば、プラズマ処理装置は正常と判定され、ステップＳ１０１に戻って次のプラズマ処理が実施される。
【００４４】
（ヘ）ステップＳ１０５で、プラズマ処理が失敗であれば、プラズマ処理装置は異常と判定される。ステップＳ１０６で、プラズマ処理装置のメンテナンスが実施される。
【００４５】
本発明の第１の実施の形態に係る管理方法では、プラズマ処理毎にプラズマ処理が成功しているかどうか直ちに判定される。プラズマ処理が失敗した場合は、次のプラズマ処理を中止してプラズマ処理装置のメンテナンスを実施することができる。その結果、時間及び基板の損失を低減でき、製造歩留まりの低下を抑制することができる。また、プラズマ処理装置のメンテナンス時期の早期判定が可能となる。
【００４６】
また、プラズマ処理装置のメンテナンス後に、管理基準データを用いて、メンテナンスが成功し、プラズマ処理装置が定常状態に戻っているかどうかを確認することができる。例えば、メンテナンス終了後に、試験基板を用いて表面改質のプラズマ処理を実施して、調節パラメータの時系列データを記録する。記録した時系列データが、管理基準データの管理範囲内に入っていれば、メンテナンスが成功し、プラズマ処理装置が定常状態に戻っていると判定される。記録した時系列データが、管理基準データの管理範囲を超える場合は、メンテナンスが失敗していると判定される。このように、本発明の第１の実施の形態に係る管理方法では、簡単にメンテナンス後のプラズマ処理装置の状態を把握できるため、プラズマ処理装置の稼働率を大幅に改善できる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る管理システムは、図１１に示すように、収集ユニット６２及びインピーダンス整合器５４に接続された管理ユニット２０ａ等を備える。管理ユニット２０ａは、基準作成部３０、初期設定部３２、記録部３４、算出部３５、判定部３６、内部メモリ３８等を備える。管理ユニット２０ａには、入力装置２２、出力装置２４、外部メモリ２６等が接続される。
【００４８】
本発明の第２の実施の形態に係る管理システムは、管理ユニット２０ａに算出部３５を備えている点が第１の実施の形態と異なる。他の構成は第１の実施の形態と同様であるので、重複する記載は省略する。
【００４９】
管理ユニット２０ａの算出部３５は、プラズマ処理装置で処理された基板の枚数に対する調節パラメータの時系列データの変化率を算出する。変化率に基いて、調節パラメータの時系列データが管理基準データの上限あるいは下限を超える処理枚数を予測する。
【００５０】
例えば、調節パラメータの時系列データから、プラズマ励起後２０秒後の調節パラメータのモニタ値が抽出される。図１２に示すように、プラズマ処理枚数が３５００枚の時点で、モニタ値の近似曲線よりモニタ値の変化率が算出される。変化率を用いてモニタ値の近似曲線を外挿してモニタ値の変化を予測する。その結果、約５００枚のプラズマ処理後に管理基準データの下限を超えることが予測される。約５００枚の処理枚数になる前に、プラズマ処理装置のメンテナンスが必要であると判定される。
【００５１】
本発明の第２の実施の形態に係る管理システムでは、調節パラメータの時系列データを処理枚数について記録して解析することにより、プラズマ処理装置のメンテナンス時期を事前に予測することができる。したがって、プラズマ処理装置の稼働率を改善することが可能となる。
【００５２】
本発明の第２の実施の形態に係る管理方法を、図１３に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５３】
（イ）ステップＳ２００で、プラズマ処理装置を用いて参照基板をプラズマ処理する。収集ユニット６２は、プラズマ処理中に、プラズマを生成する高周波の反射波を最小にするように調節するインピーダンス整合器の可動部の調節パラメータの参照時系列データを収集する。管理ユニット２０ａの基準作成部３０が、収集された参照時系列データに所定の管理範囲を設定して、管理基準データを作成する。
【００５４】
（ロ）ステップＳ２０１で、初期設定部３２は、インピーダンス整合器５４に参照時系列データにおける調節パラメータの初期値を伝送する。第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの調節パラメータが初期値に設定される。
【００５５】
（ハ）ステップＳ２０２で、プラズマ処理装置を用いて対象基板のプラズマ処理が開始される。
【００５６】
（ニ）ステップＳ２０３で、収集ユニット６２が、高周波の反射波を最小にするように調節する調節パラメータの対象時系列データを収集する。収集された対象時系列データを、記録部３４が記録する。
【００５７】
（ホ）ステップＳ２０４で、算出部３５が、プラズマ処理装置での処理基板枚数に対する対象時系列データの変化率を算出する。
【００５８】
（ヘ）ステップＳ２０５で、判定部３６が、対象時系列データの変化率を用いて対象時系列データの変化を予測して、管理基準データを越える処理枚数に基いてメンテナンス時期を判定する。
【００５９】
本発明の第２の実施の形態に係る管理方法では、調節パラメータの時系列データを処理枚数について記録して解析することにより、プラズマ処理装置のメンテナンス時期を事前に予測することができる。したがって、プラズマ処理装置の稼働率を改善することが可能となる。
【００６０】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の第１及び第２の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００６１】
本発明の第１及び第２の実施の形態においては、プラズマを用いてＳｉＯ２膜中に窒素を導入する表面改質処理について説明している。しかし、プラズマ処理は表面改質処理に限定されず、例えば、スパッタ、ＣＶＤ等の成膜処理、エッチング処理、アッシング処理、あるいはイオン注入装置におけるイオン生成の処理であってもよい。
【００６２】
また、本発明の第１及び第２の実施の形態では、半導体装置の製造方法について例示したが、本発明は、液晶装置、磁気記録媒体、光記録媒体、薄膜磁気ヘッド、超伝導素子等の電子装置の製造方法に適用できることは、上記説明から容易に理解できるであろう。
【００６３】
このように、本発明はここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る管理システムの一例を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置で処理される基板の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置で処理後の基板の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る管理方法で用いる調節パラメータとプラズマ処理時間の関係の一例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る管理方法で用いる調節パラメータとプラズマ処理時間の関係の他の例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る管理方法で用いる調節パラメータの管理基準の一例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る管理方法で用いる調節パラメータの管理基準の他の例を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る管理方法で用いる調節パラメータのモニタ曲線の一例を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る管理方法で用いる調節パラメータのモニタ曲線の他の例を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る管理方法の一例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る管理システムの一例を示す概略図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る管理方法で用いる調節パラメータと処理枚数の関係の一例を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る管理方法の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１０…基板
２０、２０ａ…管理ユニット
３０…基準作成部
３２…初期設定部
３４…記録部
３５…算出部
３６…判定部
５０…処理室
５２…高周波電源
５４…インピーダンス整合器
５５ａ、５５ｂ…伝送路
６０ａ…第１可動部
６０ｂ…第２可動部
６２…収集ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置を管理する管理システム、管理方法及び電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置（ＬＣＤ）等の電子装置の製造工程において、プラズマを用いた処理が、表面改質、化学気相成長（ＣＶＤ）、イオン注入等に用いられている。プラズマ処理においては、高周波電源から高周波供給電極を介して印加された高周波により、真空排気されたプラズマ処理装置の処理室内に導入されたガスを放電させてプラズマが生成される。
【０００３】
プラズマ状態は、ガスの種類、処理室内の圧力、処理室の内壁に堆積する反応性生物等によってプラズマ状態は変化する。また、プラズマ処理中にも、プラズマ状態は変化する。プラズマ状態の変化に伴い、プラズマ放電のインピーダンスが変化するため、印加した高周波の反射波が増大しプラズマ放電の実効電力が減少する。プラズマ処理を効率的に行うために、通常は、インピーダンス整合器を設けて、印加した高周波の出力に対し反射波が最小となるように自動的にプラズマ放電の調整が行われている（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【０００４】
しかし、表面改質、ＣＶＤ、イオン注入等のプラズマ処理において、半導体装置の性能に対する要求から決められている表面改質層の窒素濃度、ＣＶＤ膜厚、イオン注入層の抵抗率等の品質管理特性が管理基準以内に制御されているかを簡便に調査する方法は提供されていない。現状では、例えば２５枚に１枚程度の割合で、プラズマ処理された測定用半導体基板を用いて、品質管理特性が管理基準以内に制御されているかを確認している。
【０００５】
特に、枚葉処理装置では、プラズマ処理は半導体基板毎に行われるため、品質管理特性が管理基準から外れていてもすぐに発見することはできない。半導体装置の完成後の測定により、管理基準から外れていることを発見することになり、大幅な時間と多数の半導体基板の損失が発生する。その結果、製造歩留まりが低下する。
【０００６】
また、プラズマ処理の品質管理特性が管理基準から外れた場合、プラズマ処理装置のメンテナンスが実施される。プラズマ処理装置の管理という観点からは、プラズマ処理結果が管理基準をはずれてから、メンテナンスをする管理方法では、計画的なメンテナンスができない。そのため、プラズマ処理装置の稼働率が低下する。
【特許文献１】特許第３１０７７５７号公報
【特許文献２】特開２０００−１７３９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、製造歩留まりの低下を抑制し、プラズマ処理装置の稼働率の向上が可能な管理システム、管理方法及び電子装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、（イ）プラズマ処理装置の処理室でプラズマを生成する高周波のインピーダンス整合器の調節パラメータの時系列データを収集する収集ユニットと、（ロ）プラズマ処理装置により参照基板を処理して収集した調節パラメータの参照時系列データより管理基準データを作成する基準作成部と、（ハ）プラズマ処理装置による対象基板の処理において、調節パラメータを参照時系列データの初期値に設定する初期設定部と、（ニ）高周波の反射波を最小にするように調節された調節パラメータの対象時系列データを記録する記録部と、（ホ）対象時系列データを管理基準データと比較してプラズマ処理装置の異常を判定する判定部とを備える管理システムが提供される。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、（イ）プラズマ処理装置により参照基板をプラズマ処理して、プラズマを生成する高周波のインピーダンス整合器の調節パラメータの参照時系列データより管理基準データを作成し、（ロ）調節パラメータを参照時系列データの初期値に設定して、プラズマ処理装置により対象基板のプラズマ処理を開始し、（ハ）高周波の反射波を最小にするように調節された調節パラメータの対象時系列データを記録し、（ニ）対象時系列データを管理基準データと比較してプラズマ処理装置の異常を判定することを含む管理方法が提供される。
【００１０】
本発明の第３の態様によれば、（イ）プラズマ処理装置により参照基板をプラズマ処理して、プラズマを生成する高周波のインピーダンス整合器の調節パラメータの参照時系列データより管理基準データを作成し、（ロ）調節パラメータを参照時系列データの初期値に設定して、プラズマ処理装置を用いて対象基板のプラズマ処理を開始し、（ハ）高周波の反射波を最小にするように調節された調節パラメータの対象時系列データを記録し、（ニ）対象時系列データを管理基準データと比較してプラズマ処理装置の異常を判定し、（ホ）異常と判定された場合、プラズマ処理装置のメンテナンスを実施して、新たな基板をプラズマ処理することを含む電子装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製造歩留まりの低下を抑制し、プラズマ処理装置の稼働率の向上が可能な管理システム、管理方法及び電子装置の製造方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、装置やシステムの構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な構成は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの構成等が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１３】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の係る管理システムは、図１に示すように、プラズマ処理装置に接続された収集ユニット６２、及び管理ユニット２０等を備える。プラズマ処理装置は、処理室５０、高周波電源５２、インピーダンス整合器５４、ガス供給系６６、真空ポンプ７０等を備える。
【００１４】
接地された高周波電源５２が、伝送路５５ａを介してインピーダンス整合器５４に接続される。第１可動部６０ａ及び第２可動部６０ｂを有するインピーダンス整合器５４が、伝送路５５ｂを介して、処理室５０内の高周波供給電極５６に接続される。基板１０を載置する基板ステージ５８は、高周波供給電極５６と対向して配置される。基板ステージ５８の内部には、加熱源６４が設けられる。基板ステージ５８は、接地される。
【００１５】
ガス供給系６６が、ガス供給配管６８を介して処理室５０に接続される。真空ポンプ７０が、排気配管７２を介して処理室５０に接続される。また、搬送ロボット７８を有する搬送室７６が、処理室５０に接続される。搬入室７４が、搬送室に接続される。
【００１６】
管理ユニット２０は、インピーダンス整合器５４及び収集ユニット６２に接続される。管理ユニット２０には、入力装置２２、出力装置２４、外部メモリ２６等が接続される。管理ユニット２０は、基準作成部３０、初期設定部３２、記録部３４、判定部３６、内部メモリ３８等を含む。
【００１７】
プラズマ処理装置の高周波電源５２から、伝送路５５ａ、インピーダンス整合器５４、伝送路５５ｂを通して処理室５０の高周波供給電極５６に高周波が伝送されプラズマが生成される。インピーダンス整合器５４では、高周波の反射波を最小にするように第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置が自動的に調節される。第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置が、インピーダンス整合の調節パラメータとして用いられる。
【００１８】
例えば、高周波電源５２として、発振周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波発振器等が用いられる。伝送路５５ａ、５５ｂとして、導波管等が用いられる。また、インピーダンス整合器５４として、スタブチューナ等が用いられる。インピーダンス整合器５４の第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂとして、２軸の整合用スタブが供される。
【００１９】
なお、高周波電源５２の発振周波数は限定されず、例えば、１０ＭＨｚ〜ＧＨｚ帯の発振周波数を用いてもよい。伝送路５５ａ、５５ｂとして、同軸ケーブル、マイクロストリップ線路等の高周波伝送路を用いてもよい。また、インピーダンス整合器５４はスタブチューナに限定されず、２本の整合用プランジャを有するＥＨチューナを用いてもよい。また、バリアブルコンデンサをインピーダンス整合器として用いてもよい。この場合、調節パラメータとして、プランジャあるいはコンデンサ電極の位置が用いられる。スタブ、プランジャ、あるいはコンデンサ電極が電圧駆動の場合は、駆動電圧を調節パラメータとしてもよい。更に、インピーダンス整合器５４の可動部は、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂに限定されず、単一の可動部、あるいは３以上の複数の可動部であってもよい。
【００２０】
真空ポンプ７０は、処理室５０を排気配管７２を通して真空排気する。ガス供給系６６は、真空排気された処理室５０に、プラズマ処理に用いられる各種のガスをガス供給配管６８を通して供給する。プラズマ処理として、表面改質、ＣＶＤ、スパッタ、エッチング、イオン注入等が含まれる。例えば、表面改質処理の場合、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）、酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、アルゴン（Ａｒ）等のガスが用いられる。また、ＣＶＤ等の場合は、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、有機シラン、Ｏ２、Ｎ２、ＮＯ、アンモニア（ＮＨ３）等のガスが用いられる。エッチングの場合は、ハロゲン系ガス、水素（Ｈ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ等のガス源が含まれる。イオン注入装置のイオンソースの場合は、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、アルシン（ＡｓＨ３）、フォスフィン（ＰＨ３）等のガスが用いられる。
【００２１】
収集ユニット６２は、インピーダンス整合器５４の第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの調節パラメータである位置等の時系列データを収集する。例えば、真空排気された処理室５０に供給された処理ガスに高周波が印加されプラズマ放電が励起される。プラズマ放電中に、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置がそれぞれ、高周波の反射波を最小にするように自動的に調節される。第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置は、所定のサンプリング時間でモニタされる。第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置のモニタ値が収集ユニット６２により時系列データとして収集される。
【００２２】
管理ユニット２０の基準作成部３０は、プラズマ処理装置を用いて参照基板を処理して収集した調節パラメータの参照時系列データより管理基準データを作成する。初期設定部３２は、プラズマ処理装置による対象基板の処理において、調節パラメータを初期値に設定する。記録部３４は、高周波の反射波を最小にするように調節された調節パラメータの対象時系列データを記録する。判定部３６は、対象時系列データを管理基準データと比較してプラズマ処理装置の異常を判定する。
【００２３】
管理ユニット２０、収集ユニット６２は、通常のコンピュータシステムの中央処理装置（ＣＰＵ）の一部として構成すればよい。基準作成部３０、初期設定部３２、記録部３４、及び判定部３６は、それぞれ専用のハードウェアで構成しても良く、通常のコンピュータシステムのＣＰＵを用いて、ソフトウェアで実質的に等価な機能を有していても構わない。
外部メモリ２６は、管理基準データ、調節パラメータの初期値、調節パラメータの時系列データ等を格納する。外部メモリ２６は、半導体ＲＯＭ、半導体ＲＡＭ等の半導体メモリ装置、磁気ディスク装置、磁気ドラム装置、磁気テープ装置などの外部記憶装置で構成してもよく、ＣＰＵの内部の主記憶装置で構成しても構わない。
【００２４】
また、入力装置２２は、キーボード、マウス等の機器を指す。入力装置２２から入力操作が行われると対応するキー情報が管理ユニット２０に伝達される。出力装置２４は、モニタなどの画面を指し、液晶表示装置（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）パネル、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）パネル等が使用可能である。出力装置２４は、管理ユニット２０により記録されるデータや判定結果等を表示する。
【００２５】
本発明の第１の実施の形態では、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜等の絶縁膜の表面改質処理用のプラズマ処理装置を例として説明する。例えば、図２に示すように、熱酸化により表面上に厚さが約２ｎｍのＳｉＯ２膜１２が形成されたシリコン（Ｓｉ）等の基板１０が、搬入室７４に搬入される。基板１０は、搬送ロボット７８により搬入室７４から搬送室７６を通って処理室５０の基板ステージ５８上に装着される。
【００２６】
処理室５０を所定の圧力まで真空ポンプ７０により排気する。処理室５０内に、例えばＡｒとＮ２の混合ガスを導入する。処理室５０内の圧力を約７０ｍＰａに設定し、圧力が安定するまで待つ。基板１０は、基板ステージ５８に内蔵した加熱源６４により約４００℃に加熱される。
【００２７】
プラズマを励起する前に、インピーダンス整合器５４の第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの調節パラメータである位置を基準となる初期位置に移動させる。初期位置は、任意の位置でよい。プラズマを最も励起しやすい位置の組み合わせを選ぶ方が、安定してプラズマを励起できる。
【００２８】
第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂを初期位置に移動させたときから、例えば約５００ｍ秒毎に、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置の収集を開始する。その後、周波数が２．４５ＧＨｚ、高周波電力が約７００Ｗのマイクロ波を処理室５０内に導入してプラズマを励起する。第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置は、常にマイクロ波の反射波が最小になるように調整される。
【００２９】
例えば、約３０秒間プラズマ励起し続けた後に、マイクロ波の供給を止めてプラズマをオフする。このようにして、図３に示すように、ＳｉＯ２膜１２の表面が改質されて窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）膜１４が形成される。形成されたＳｉＯＮ膜１４に対して、表面改質処理の成否を確認するため、エリプソメトリ法、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）等により、膜厚、屈折率、窒素濃度等の品質管理特性が測定される。品質管理特性が管理基準内に制御されていれば、プラズマ処理が成功と判定される。品質管理特性が管理基準から外れていれば、プラズマ処理が失敗と判定される。
【００３０】
基板１０として参照基板を用いて、収集ユニット６２により収集された第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置をプラズマ処理時間に対する時系列データとして、管理ユニット２０の記録部３４が記録する。その結果、図４及び図５に示すように、プラズマ処理時間に対する第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置の曲線が得られる。第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置とプラズマ処理時間の曲線は、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの初期位置とプラズマ処理条件が同一で、且つプラズマ処理結果が正常である場合は、再現性よく得られる。
【００３１】
同じプラズマ処理条件で、プラズマ処理結果が成功であるにもかかわらず、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置の時系列データに再現性がない場合は、基準となる初期位置を調整する。このようにして、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置の時系列データに再現性が取れるようになる。
【００３２】
基準作成部３０は、プラズマ処理結果が正常な場合について、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置とプラズマ処理時間の関係をプラズマ処理条件毎に基準曲線として作成する。図６及び図７に示すように、基準曲線に対して管理範囲を設けて管理基準データを作成する。管理範囲として、例えば、プラズマ処理時間毎の第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置に対し±５％の上限及び下限が設けられる。管理基準データは、外部メモリ２６に格納される。
【００３３】
次に、基板１０として対象基板を用いて、プラズマ処理装置により上述の表面改質処理が実施される。基準曲線における第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置の初期位置を、初期設定部３２がインピーダンス整合器５４に伝送する。収集ユニット６２が第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置を収集する。収集された第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの位置を、プラズマ処理時間に対する対象時系列データとして記録部３４が記録する。次の表面改質処理を実施する前に、記録された対象時系列データのモニタ曲線を作成し、判定部３６が管理基準データと比較する。
【００３４】
例えば、モニタ曲線が管理基準データの上限及び下限の範囲内にある場合、判定部３６によりプラズマ処理が成功したと判定される。判定結果を出力装置２４に表示して、プラズマ処理装置のコントローラ（図示省略）あるいは操作者に知らせる。引き続き、プラズマ処理装置により、次の基板が同様に処理される。
【００３５】
また、図８及び図９に示すように、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂ位置のモニタ曲線が、プラズマ処理時間ｔＡ、ｔＢで管理基準データの上限及び下限から外れた場合、判定部３６によりプラズマ処理が失敗したと判定される。その結果、プラズマ処理装置が異常であると判定され、次の基板のプラズマ処理が中止される。また、プラズマ処理装置に対して、メンテナンスが実施される。
【００３６】
なお、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂ位置のモニタ曲線のいずれか一方だけが、管理基準データの上限及び下限から外れた場合でも、異常と判定される。また、第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂ位置のモニタ曲線が一瞬でも管理基準データの上限及び下限から外れた場合でも、異常と判定される。
【００３７】
本発明の第１の実施の形態に係る管理システムによれば、プラズマ処理毎にプラズマ処理が成功しているかどうか直ちに判定できる。プラズマ処理が失敗した場合は、次のプラズマ処理を中止してプラズマ処理装置のメンテナンスを実施することができる。その結果、時間及び基板の損失を低減でき、製造歩留まりの低下を抑制することができる。また、プラズマ処理装置のメンテナンス時期の早期判定が可能となる。
【００３８】
本発明の第１の実施の形態に係る管理方法を、図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３９】
（イ）ステップＳ１００で、プラズマ処理装置を用いて参照基板をプラズマ処理する。収集ユニット６２は、プラズマ処理中に、プラズマを生成する高周波の反射波を最小にするように調節するインピーダンス整合器の可動部の調節パラメータの参照時系列データを収集する。管理ユニット２０の基準作成部３０が、収集された参照時系列データに所定の管理範囲を設定して、管理基準データを作成する。
【００４０】
（ロ）ステップＳ１０１で、初期設定部３２は、インピーダンス整合器５４に参照時系列データにおける調節パラメータの初期値を伝送する。第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの調節パラメータが初期値に設定される。
【００４１】
（ハ）ステップＳ１０２で、プラズマ処理装置を用いて対象基板のプラズマ処理が開始される。
【００４２】
（ニ）ステップＳ１０３で、収集ユニット６２が、高周波の反射波を最小にするように調節する調節パラメータの対象時系列データを収集する。収集された対象時系列データを、記録部３４が記録する。
【００４３】
（ホ）ステップＳ１０４で、対象時系列データを管理基準データと比較して、プラズマ処理の成否を、判定部３６が判定する。ステップＳ１０５で、プラズマ処理が成功していれば、プラズマ処理装置は正常と判定され、ステップＳ１０１に戻って次のプラズマ処理が実施される。
【００４４】
（ヘ）ステップＳ１０５で、プラズマ処理が失敗であれば、プラズマ処理装置は異常と判定される。ステップＳ１０６で、プラズマ処理装置のメンテナンスが実施される。
【００４５】
本発明の第１の実施の形態に係る管理方法では、プラズマ処理毎にプラズマ処理が成功しているかどうか直ちに判定される。プラズマ処理が失敗した場合は、次のプラズマ処理を中止してプラズマ処理装置のメンテナンスを実施することができる。その結果、時間及び基板の損失を低減でき、製造歩留まりの低下を抑制することができる。また、プラズマ処理装置のメンテナンス時期の早期判定が可能となる。
【００４６】
また、プラズマ処理装置のメンテナンス後に、管理基準データを用いて、メンテナンスが成功し、プラズマ処理装置が定常状態に戻っているかどうかを確認することができる。例えば、メンテナンス終了後に、試験基板を用いて表面改質のプラズマ処理を実施して、調節パラメータの時系列データを記録する。記録した時系列データが、管理基準データの管理範囲内に入っていれば、メンテナンスが成功し、プラズマ処理装置が定常状態に戻っていると判定される。記録した時系列データが、管理基準データの管理範囲を超える場合は、メンテナンスが失敗していると判定される。このように、本発明の第１の実施の形態に係る管理方法では、簡単にメンテナンス後のプラズマ処理装置の状態を把握できるため、プラズマ処理装置の稼働率を大幅に改善できる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る管理システムは、図１１に示すように、収集ユニット６２及びインピーダンス整合器５４に接続された管理ユニット２０ａ等を備える。管理ユニット２０ａは、基準作成部３０、初期設定部３２、記録部３４、算出部３５、判定部３６、内部メモリ３８等を備える。管理ユニット２０ａには、入力装置２２、出力装置２４、外部メモリ２６等が接続される。
【００４８】
本発明の第２の実施の形態に係る管理システムは、管理ユニット２０ａに算出部３５を備えている点が第１の実施の形態と異なる。他の構成は第１の実施の形態と同様であるので、重複する記載は省略する。
【００４９】
管理ユニット２０ａの算出部３５は、プラズマ処理装置で処理された基板の枚数に対する調節パラメータの時系列データの変化率を算出する。変化率に基いて、調節パラメータの時系列データが管理基準データの上限あるいは下限を超える処理枚数を予測する。
【００５０】
例えば、調節パラメータの時系列データから、プラズマ励起後２０秒後の調節パラメータのモニタ値が抽出される。図１２に示すように、プラズマ処理枚数が３５００枚の時点で、モニタ値の近似曲線よりモニタ値の変化率が算出される。変化率を用いてモニタ値の近似曲線を外挿してモニタ値の変化を予測する。その結果、約５００枚のプラズマ処理後に管理基準データの下限を超えることが予測される。約５００枚の処理枚数になる前に、プラズマ処理装置のメンテナンスが必要であると判定される。
【００５１】
本発明の第２の実施の形態に係る管理システムでは、調節パラメータの時系列データを処理枚数について記録して解析することにより、プラズマ処理装置のメンテナンス時期を事前に予測することができる。したがって、プラズマ処理装置の稼働率を改善することが可能となる。
【００５２】
本発明の第２の実施の形態に係る管理方法を、図１３に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５３】
（イ）ステップＳ２００で、プラズマ処理装置を用いて参照基板をプラズマ処理する。収集ユニット６２は、プラズマ処理中に、プラズマを生成する高周波の反射波を最小にするように調節するインピーダンス整合器の可動部の調節パラメータの参照時系列データを収集する。管理ユニット２０ａの基準作成部３０が、収集された参照時系列データに所定の管理範囲を設定して、管理基準データを作成する。
【００５４】
（ロ）ステップＳ２０１で、初期設定部３２は、インピーダンス整合器５４に参照時系列データにおける調節パラメータの初期値を伝送する。第１及び第２可動部６０ａ、６０ｂの調節パラメータが初期値に設定される。
【００５５】
（ハ）ステップＳ２０２で、プラズマ処理装置を用いて対象基板のプラズマ処理が開始される。
【００５６】
（ニ）ステップＳ２０３で、収集ユニット６２が、高周波の反射波を最小にするように調節する調節パラメータの対象時系列データを収集する。収集された対象時系列データを、記録部３４が記録する。
【００５７】
（ホ）ステップＳ２０４で、算出部３５が、プラズマ処理装置での処理基板枚数に対する対象時系列データの変化率を算出する。
【００５８】
（ヘ）ステップＳ２０５で、判定部３６が、対象時系列データの変化率を用いて対象時系列データの変化を予測して、管理基準データを越える処理枚数に基いてメンテナンス時期を判定する。
【００５９】
本発明の第２の実施の形態に係る管理方法では、調節パラメータの時系列データを処理枚数について記録して解析することにより、プラズマ処理装置のメンテナンス時期を事前に予測することができる。したがって、プラズマ処理装置の稼働率を改善することが可能となる。
【００６０】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の第１及び第２の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００６１】
本発明の第１及び第２の実施の形態においては、プラズマを用いてＳｉＯ２膜中に窒素を導入する表面改質処理について説明している。しかし、プラズマ処理は表面改質処理に限定されず、例えば、スパッタ、ＣＶＤ等の成膜処理、エッチング処理、アッシング処理、あるいはイオン注入装置におけるイオン生成の処理であってもよい。
【００６２】
また、本発明の第１及び第２の実施の形態では、半導体装置の製造方法について例示したが、本発明は、液晶装置、磁気記録媒体、光記録媒体、薄膜磁気ヘッド、超伝導素子等の電子装置の製造方法に適用できることは、上記説明から容易に理解できるであろう。
【００６３】
このように、本発明はここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る管理システムの一例を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置で処理される基板の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置で処理後の基板の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る管理方法で用いる調節パラメータとプラズマ処理時間の関係の一例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る管理方法で用いる調節パラメータとプラズマ処理時間の関係の他の例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る管理方法で用いる調節パラメータの管理基準の一例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る管理方法で用いる調節パラメータの管理基準の他の例を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る管理方法で用いる調節パラメータのモニタ曲線の一例を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る管理方法で用いる調節パラメータのモニタ曲線の他の例を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る管理方法の一例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る管理システムの一例を示す概略図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る管理方法で用いる調節パラメータと処理枚数の関係の一例を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る管理方法の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１０…基板
２０、２０ａ…管理ユニット
３０…基準作成部
３２…初期設定部
３４…記録部
３５…算出部
３６…判定部
５０…処理室
５２…高周波電源
５４…インピーダンス整合器
５５ａ、５５ｂ…伝送路
６０ａ…第１可動部
６０ｂ…第２可動部
６２…収集ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置の処理室でプラズマを生成する高周波のインピーダンス整合器の調節パラメータの時系列データを収集する収集ユニットと、
前記プラズマ処理装置により参照基板を処理して収集した前記調節パラメータの参照時系列データより管理基準データを作成する基準作成部と、
前記プラズマ処理装置による対象基板の処理において、前記調節パラメータを前記参照時系列データの初期値に設定する初期設定部と、
前記高周波の反射波を最小にするように調節された前記調節パラメータの対象時系列データを記録する記録部と、
前記対象時系列データを前記管理基準データと比較して前記プラズマ処理装置の異常を判定する判定部
とを備えることを特徴とする管理システム。
【請求項２】
前記プラズマ処理装置で処理された基板の枚数に対する前記対象時系列データの変化率を算出する算出部を、更に備えることを特徴とする請求項１に記載の管理システム。
【請求項３】
プラズマ処理装置により参照基板をプラズマ処理して、プラズマを生成する高周波のインピーダンス整合器の調節パラメータの参照時系列データより管理基準データを作成し、
前記調節パラメータを前記参照時系列データの初期値に設定して、前記プラズマ処理装置により対象基板のプラズマ処理を開始し、
前記高周波の反射波を最小にするように調節された前記調節パラメータの対象時系列データを記録し、
前記対象時系列データを前記管理基準データと比較して前記プラズマ処理装置の異常を判定する
ことを含むことを特徴とする管理方法。
【請求項４】
前記プラズマ処理装置で処理された基板の枚数に対する前記対象時系列データの変化率を算出し、前記管理基準データ及び前記変化率に基いて前記プラズマ処理装置のメンテナンス時期を判定することを、更に含むことを特徴とする請求項３に記載の管理方法。
【請求項５】
プラズマ処理装置により参照基板をプラズマ処理して、プラズマを生成する高周波のインピーダンス整合器の調節パラメータの参照時系列データより管理基準データを作成し、
前記調節パラメータを前記参照時系列データの初期値に設定して、前記プラズマ処理装置を用いて対象基板のプラズマ処理を開始し、
前記高周波の反射波を最小にするように調節された前記調節パラメータの対象時系列データを記録し、
前記対象時系列データを前記管理基準データと比較して前記プラズマ処理装置の異常を判定し、
前記異常と判定された場合、前記プラズマ処理装置のメンテナンスを実施して、新たな基板をプラズマ処理する
ことを含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１】
プラズマ処理装置の処理室でプラズマを生成する高周波のインピーダンス整合器の調節パラメータの時系列データを収集する収集ユニットと、
前記プラズマ処理装置により参照基板を処理して収集した前記調節パラメータの参照時系列データより管理基準データを作成する基準作成部と、
前記プラズマ処理装置による対象基板の処理において、前記調節パラメータを前記参照時系列データの初期値に設定する初期設定部と、
前記高周波の反射波を最小にするように調節された前記調節パラメータの対象時系列データを記録する記録部と、
前記対象時系列データを前記管理基準データと比較して前記プラズマ処理装置の異常を判定する判定部
とを備えることを特徴とする管理システム。
【請求項２】
前記プラズマ処理装置で処理された基板の枚数に対する前記対象時系列データの変化率を算出する算出部を、更に備えることを特徴とする請求項１に記載の管理システム。
【請求項３】
プラズマ処理装置により参照基板をプラズマ処理して、プラズマを生成する高周波のインピーダンス整合器の調節パラメータの参照時系列データより管理基準データを作成し、
前記調節パラメータを前記参照時系列データの初期値に設定して、前記プラズマ処理装置により対象基板のプラズマ処理を開始し、
前記高周波の反射波を最小にするように調節された前記調節パラメータの対象時系列データを記録し、
前記対象時系列データを前記管理基準データと比較して前記プラズマ処理装置の異常を判定する
ことを含むことを特徴とする管理方法。
【請求項４】
前記プラズマ処理装置で処理された基板の枚数に対する前記対象時系列データの変化率を算出し、前記管理基準データ及び前記変化率に基いて前記プラズマ処理装置のメンテナンス時期を判定することを、更に含むことを特徴とする請求項３に記載の管理方法。
【請求項５】
プラズマ処理装置により参照基板をプラズマ処理して、プラズマを生成する高周波のインピーダンス整合器の調節パラメータの参照時系列データより管理基準データを作成し、
前記調節パラメータを前記参照時系列データの初期値に設定して、前記プラズマ処理装置を用いて対象基板のプラズマ処理を開始し、
前記高周波の反射波を最小にするように調節された前記調節パラメータの対象時系列データを記録し、
前記対象時系列データを前記管理基準データと比較して前記プラズマ処理装置の異常を判定し、
前記異常と判定された場合、前記プラズマ処理装置のメンテナンスを実施して、新たな基板をプラズマ処理する
ことを含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−８１３０２（Ｐ２００７−８１３０２Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７０２６７（Ｐ２００５−２７０２６７）
【出願日】平成１７年９月１６日（２００５．９．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１６日（２００５．９．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]