DE19844882A1 - In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung, In-Situ-Überwachungsverfahren für diese Vorrichtung und In-Situ-Reinigugnsverfahren zur Entfernung von Rückständen aus einer Plasmaätzkammer - Google Patents
In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung, In-Situ-Überwachungsverfahren für diese Vorrichtung und In-Situ-Reinigugnsverfahren zur Entfernung von Rückständen aus einer PlasmaätzkammerInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine In-Situ-Überwachungs-Plasma
ätzvorrichtung mit einer ein Massenspektrometer umfassenden
Restgasanalysator-Quadrupol-Massenspektrometer-Einrichtung (RGA-QMS =
Residual Gas Analyzer-Quadrupole Mass Spectrometer). Sie betrifft zudem ein
Verfahren zur In-Situ-Überwachung eines in einer Plasmaätzkammer
durchgeführten Polysilizium-Ätzverfahrens und ein Reinigungsverfahren für die
Ätzkammer unter Verwendung der ein Massenspektrometer umfassenden
RGA-QMS-Einrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein
In-Situ-Reinigungsverfahren zur Entfernung von Rückständen aus der
Plasmaätzkammer unter Verwendung einer RGA-QMS-Einrichtung, wobei das
Reinigungsverfahren für die Ätzkammer durch Überwachung der
Mechanismen der in der Kammer ablaufenden Gasreaktionen optimiert wird.
Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen werden im allgemeinen
in Prozeßkammern durchgeführt, in denen bestimmte Prozeßbedingungen
vorliegen und in denen eine entsprechende Prozeßumgebung geschaffen
wird. Bei Plasmaätzverfahren und bei der plasmagestützten chemischen
Dampfabscheidung (PECVD = plasma enhanced chemical vapour deposition)
werden insbesondere viele Nebenprodukte erzeugt, die mit Gas oder mit dem
Photoresist usw. reagieren, so daß Polymere gebildet werden. Da sich die bei
dem Plasmaverfahren erzeugten Nebenprodukte an der Waferoberfläche und
an der Innenfläche der Prozeßkammer anlagern, verändern sich die
Prozeßparameter und es werden Teilchen erzeugt, die die Ursache für
Waferdefekte bilden, was wiederum zu einer geringeren Ausbeute bei der
Produktion führt.
Zur Verringerung der Defekte erfolgt für eine bestimmte Zeit eine
vorbeugende Wartung (PM = preventive maintenance) für die Prozeßkammer,
wobei das Nicht-Betreiben der Anlage zu einer Verringerung der Produktivität
führt.
Fig. 1 zeigt ein PM-Verfahren für eine herkömmliche Prozeßkammer. Das
PM-Verfahren wird so durchgeführt, daß für einen Halbleiterwafer eine
spezielle Verarbeitung erfolgt, daß das System abgeschaltet wird, daß das
System seinen Betrieb einstellt und daß das System abgekühlt wird. Wenn die
Prozeßkammer ausreichend stark abgekühlt ist, werden die Einzelteile oder
Bauteile der Prozeßkammer demontiert und die Oberflächen der demontierten
Bauteile wird naßgeätzt, wobei die durch das Plasma erzeugten
Nebenprodukte entfernt werden. Zum Entfernen des Polysilizium-Films oder
des Siliziumnitrid-Films werden üblicherweise Chemikalien der HF-Gruppe
verwendet. Nach der Montage der demontierten Bauteile wird die
Vakuumpumpe wieder betätigt und mit dem Pumpen begonnen, um die
Prozeßkammer auf einem bestimmten Druck zu halten. Die Prozeßkammer
wird mit den zu testenden Wafern beladen, die einem Alterungsvorgang
unterworfen werden. Um zu überprüfen, ob die Prozeßkammer betriebsbereit
ist, erfolgt eine Neuzulassung des Verfahrens.
Das PM-Verfahren erweist sich jedoch als problematisch, da es mit großen
Unkosten und hohen Leistungsverlusten verbunden ist und so zu einer
Durchführung mehr als 24 Stunden erforderlich sind. Zur Lösung dieser
Probleme kann anstatt eines Naßätzverfahrens ein Plasmaätzverfahren unter
Verwendung von NF3, CF4 oder ein thermisches Schockverfahren verwendet
werden, um die in der Kammer ausgebildeten Filme durch thermische
Spannungen zu zerstören. Es kann auch ein Trockenätzverfahren unter
Verwendung von ClF3, BrF5 durchgeführt werden.
Selbst bei Verwendung dieser Verfahren ist jedoch nach wie vor noch ein
Ausbau oder eine Montage/Demontage erforderlich, was zu ökonomischen
Verlusten und zu Leistungsverlusten führt.
Es wurde auch eine In-Situ-Reinigung der Prozeßkammer unter Verwendung
eines Trockenätzgases durchgeführt, wobei es sich jedoch als schwierig
erwies, den genauen Reaktionsmechanismus herauszufinden und die Effizienz
bei der Durchführung einer Reinigung zu erfassen.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Schaffung einer In-Situ-Über
wachungs-Plasmaätzvorrichtung mit einer Reinigungsgas-Versorgungseinrichtung, einer
Probenentnahme-Verteilereinrichtung und einer Gasanalyseneinrichtung zur
In-Situ-Reinigung einer Prozeßkammer, mit der sich eines oder mehrere der
auf die Nachteile und Beschränkungen des Standes der Technik
zurückzuführenden Probleme im wesentlichen lösen lassen.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung
eines In-Situ-Überwachungsverfahrens für ein Ätzverfahren zur Bildung einer
Polysilizium-Speicherelektrode bzw. Polysilizium-Speicherelementes eines
Halbleiterwafers und in der Schaffung eines In-Situ-Reinigungsverfahrens für
die Prozeßkammer nach der Durchführung des Ätzverfahrens.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung
eines optimierten In-Situ-Reinigungsverfahrens zur Entfernung der in der
Plasmaprozeßkammer verbliebenen Rückstände unter Verwendung einer
Restgasanalysator-Quadrupol-Massenspektrometer-Einrichtung (RGA-QMS =
Residual Gas Analyzer-Quadrupole Mass Spectrometer).
Zum Erreichen dieser und anderer Vorteile umfaßt eine erfindungsgemäße
In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung der hier beschriebenen Art folgende
Bauteile: eine Prozeßkammer zur Durchführung eines Ätzverfahrens unter
Verwendung eines Plasmas; eine Prozeßgas-Versorgungseinrichtung zum
Zuführen eines Prozeßgases in die Prozeßkammer; eine
Abgasauslaßeinrichtung zum Entfernen von Abgas aus der Prozeßkammer
nach Durchführung des Verfahrens unter Verwendung einer Pumpeinrichtung;
eine mit der Prozeßkammer verbundene Probenentnahme-Einrichtung zur
Entnahme von Gasproben des sich in der Prozeßkammer befindenden Gases
unter Ausnutzung einer Druckdifferenz; und eine Gasanalyseneinrichtung zur
Analyse der Gasproben aus der Probenentnahme-Verteilereinrichtung.
Die Prozeßkammer ist eine Kammer zur Durchführung eines Ätzverfahrens zur
Bildung einer Polysilizium-Speicherelektrode eines Halbleiterkondensators
bzw. Halbleiterkondensatspeichers unter Verwendung eines Plasmas. Das
durch die Prozeßgas-Versorgungseinrichtung zugeführte Prozeßgas umfaßt
SF6-Gas und Cl2-Gas. In die Prozeßkammer und in die Probenentnahme-Ver
teilereinrichtung wird zudem ein Zusatzgas oder ein Trägergas, wie zum
Beispiel Stickstoff, eingeführt.
In der Prozeßkammer ist ein optisches Emissionsspektroskop (OES = Optical
Emission Spectroscop) zur Überwachung der Veränderung der Wellenlänge
eines bestimmten Gases installiert.
Die Prozeßkammer ist mit einer Ladeschleusenkammer verbunden, in der die
geätzten Gegenstände unter einem hohen Vakuum gehalten werden. Die
Prozeßkammer und die Ladeschleusenkammer umfassen jeweils ein
Oszilloskop zur Überwachung von Druckänderungen.
In der Probenentnahme-Verteilereinrichtung ist eine kritische Öffnung
angebracht, um den Innendruck der Probenentnahme-Verteilereinrichtung auf
dem gleichen Pegel zu halten wie in der Prozeßkammer.
Die Probenentnahme-Verteilereinrichtung umfaßt ein erstes Luftventil, ein
zweites Luftventil, ein erstes Absperrventil, ein zweites Absperrventil, ein
drittes Absperrventil und ein Tor- oder Gateventil, die von einer
Verbindungseinrichtung zu der Prozeßkammer aus aufeinanderfolgend
angeordnet sind. In die Probenentnahme-Verteilereinrichtung wird ein
Trägergas zum Reinigen eingespeist. Eine Trägergasversorgungsleitung ist
von einer Trägergasversorgungsquelle aus mit dem ersten Luftventil und dem
zweiten Luftventil verbunden, wobei in der Leitung zu dem ersten Luftventil
und dem zweiten Luftventil noch ein drittes Luftventil bzw. ein viertes Luftventil
angeordnet sind.
Zwischen dem ersten Absperrventil und dem zweiten Absperrventil der
Probenentnahme-Verteilereinrichtung ist eine kapazitive Druckmeßeinrichtung
(CM = capacitance manometer gauge) und eine Drucksteuerungs-Aus
strömung mit einer Pumpe zur Steuerung des Druckes zwischen der
Prozeßkammer und der Probenentnahme-Verteilereinrichtung angeordnet.
Zudem ist eine Gaswascheinrichtung zum Reinigen des durch die
Pumpeinrichtung der Abgasauslaßeinrichtung strömenden Abgases installiert,
wobei das durch die Gasanalyseneinrichtung strömende Gas durch die
Gaswascheinrichtung ausströmt.
Bei der Gasanalyseneinrichtung handelt es sich um eine RGA-QMS-Ein
richtung (RGA-QMS = Residual Gas Analyzer-Quadrupol Mass
Spectrometer = Restgasanalysator-Quadrupol-Massenspektrometer) mit
einem Massenspektrometer, einer Turbopumpe und einer Ausheizpumpe.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein In-Situ-Über
wachungsverfahren unter Verwendung einer Plasmaätzvorrichtung mit
folgenden Bauteilen: eine Prozeßkammer zur Durchführung eines
Ätzverfahrens unter Verwendung eines Plasmas; eine Prozeßgas-Ver
sorgungseinrichtung zum Zuführen eines Prozeßgases in die
Prozeßkammer; eine Abgasauslaßeinrichtung zum Entfernen von Abgas aus
der Prozeßkammer nach Durchführung des Verfahrens unter Verwendung
einer Pumpeinrichtung; eine mit der Prozeßkammer verbundene
Probenentnahme-Verteilereinrichtung zur Entnahme von Gasproben des sich
in der Prozeßkammer befindenden Gases mittels einer Druckdifferenz; und
eine Gasanalyseneinrichtung zur Entnahme der Gasproben aus der
Probenentnahme-Verteilereinrichtung, wobei das In-Situ-Über
wachungsverfahren die folgenden Schritte umfaßt:
- a) Entnahme von Gasproben des sich in der Prozeßkammer befindenden Gases unter Verwendung der Probenentnahme-Verteilereinrichtung;
- b) Ausheizen oder Austreiben des Gases zum Absenken des Anfangshintergrundwertes der Gasanalyseneinrichtung unter einen bestimmten Wert und Entgasen;
- c) Durchführung eines Ätzverfahrens zur Bildung einer Poly silizium-Speicherelektrode eines Halbleiterwafers in der Prozeßkammer und Überwachung des Reaktionsmechanismus des Prozeßgases;
- d) Entnahme des Wafers nach Beendigung des Ätzvorganges und Ausströmenlassen des Abgases aus der Prozeßkammer; und
- e) In-Situ-Zuführung eines Reinigungsgases in die Prozeßkammer und Überwachung des Reaktionsmechanismus des Reinigungsgases in der Prozeßkammer.
Bei dem für das Polysilizium-Ätzverfahren verwendeten Ätzgas handelt es sich
um Cl2. Die Gasanalyseneinrichtung ist eine RGA-QMS-Einrichtung mit einem
Massenspektrometer. In der Prozeßkammer ist außerdem eine OES-Ein
richtung (OES = Optical Emission Spectroscop = optisches
Emissionsspektroskop) installiert. Zudem wird die Wellenlängenveränderung
von SlClx während des Ätzvorganges überwacht.
Bei dem Ätzgas für das Polysilizium-Ätzverfahren handelt es sich um
SF6+Cl2-Gas. Die Gasanalyseneinrichtung ist eine RGA-QMS-Einrichtung mit
einem Massenspektrometer.
In der Prozeßkammer ist zudem eine OES-Einrichtung (OES = Optical
Emission Spectroscop = optisches Emissions-Spektroscop) installiert. Zudem
wird die Wellenlängenveränderung von SlFx während des Ätzvorganges
überwacht.
Bei dem für das Polysilizium-Ätzverfahren verwendeten Reinigungsgas handelt
es sich um Cl2-Gas+SF6-Gas. Die Gasanalyseneinrichtung ist eine
RGA-QMS-Einrichtung mit einem Massenspektrometer.
In der Prozeßkammer ist außerdem eine OES-Einrichtung (OES = Optical
Emission Spectroscop = optisches Emissionsspektroskop) installiert.
Außerdem wird die Wellenlängenveränderung von SlFx während des
Reinigungsvorganges überwacht.
Die Prozeßkammer ist mit einer Ladeschleusenkammer verbunden, die unter
einem hohen Vakuum steht. In der Prozeßkammer und in der
Ladeschleusenkammer ist jeweils ein Oszilloskop zur Überwachung von
Druckänderungen installiert. Nach Durchführung des Ätzverfahrens wird der
Wafer entnommen, wobei die Druckänderungen in der Prozeßkammer und in
der Ladeschleusenkammer überwacht werden. Die Probenentnahme-Ver
teilereinrichtung und die Gasanalyseneinrichtung werden kontinuierlich mit
einem Reinigungsgas gereinigt, wobei die Probenentnahme durch die
Probenentnahme-Verteilereinrichtung gestoppt wird, so daß sich eine größere
Zuverlässigkeit bei der Analyse ergibt.
Zusätzlich hierzu wird vor einer neuen Probenentnahme durch die
Probenentnahme-Verteilereinrichtung vorzugsweise das in der
Gasanalyseneinrichtung vorhandene Gas ausgeheizt oder ausgetrieben und
es wird eine Entgasung durchgeführt, so daß der Hintergrundwert unter einen
bestimmten Wert absinkt und die Zuverlässigkeit der Analyse erhöht wird.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein
In-Situ-Reinigungsverfahren zum Entfernen von Rückständen aus einer
Plasmaätzkammer, in der ein Ätzverfahren zur Bildung einer Poly
silizium-Speicherelektrode eines Halbleiterkondensators unter Verwendung von
Plasma durchgeführt wird, wobei das In-Situ-Reinigungsverfahren die
folgenden Schritte umfaßt:
- a) Entnahme des Halbleiterwafers aus der Ätzkammer nach Durchführung des Ätzverfahrens;
- b) Zuführung von SF6-Gas+Cl2-Gas in die Prozeßkammer und Durchführung einer Reinigung der Prozeßkammer von den Ätzrückständen; und
- c) Auspumpen und Entfernen der Rückstände aus der Prozeßkammer.
Das Verfahren umfaßt als weiteren Verfahrensschritt zudem das Entnehmen
des Wafers und das Ausströmenlassen des Abgases in der Prozeßkammer.
In der Prozeßkammer ist eine Probenentnahm-Verteilereinrichtung zur
Entnahme von Gasproben des sich in der Prozeßkammer befindenden Gases
unter Ausnutzung einer Druckdifferenz installiert. Die Prozeßkammer umfaßt
eine RGA-QMS-Einrichtung zur Analyse der Gasproben aus der
Probenentnahme-Verteilereinrichtung und zur Überwachung des
Reaktionsmechanismus des Gases während der Reinigung von den
Ätzrückständen.
Zusätzlich hierzu wird typischerweise das Ende des Reinigungsvorganges
durch Analyse der Überwachungsergebnisse der RGA-QMS-Einrichtung
bestimmt. Vorzugsweise wird das Ende des Ätzens beim Reinigungsvorgang
durch Analyse der Überwachungsergebnisse der RGA-QMS-Einrichtung
optimiert, wobei der Druck und die Temperaturbedingungen in der
Prozeßkammer verändert werden.
Zusätzlich hierzu erfolgt zwischen dem Reinigungsschritt zum Entfernen der
Rückstände aus der Prozeßkammer und dem Pumpschritt ein Alterungsschritt.
Der Alterungsschritt erfolgt durch Stoppen der SF6-Gaszufuhr in die
Prozeßkammer und durch Einleiten von Cl2-Gas in die Kammer, wobei bei
dem Alterungsschritt zusätzlich noch Stickstoff in die Prozeßkammer
eingeleitet wird.
Erfindungsgemäß wird somit ein Plasmaätzverfahren zur Bildung einer
Polysilizium-Speicherelektrode eines Halbleiterkondensators unter
Verwendung der Probenentnahme-Verteilereinrichtung und der
Gasanalyseneinrichtung durchgeführt, wobei der Reaktionsmechanismus der
Gase während des Reinigungsvorganges in der In-Situ-Prozeßkammer genau
überwacht wird, so daß der Reinigungsprozeß optimiert wird. Zudem wird das
Verfahren einfacher und effektiver gestaltet.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Prozeßablauf eines herkömmlichen Reinigungsverfahrens
zum Entfernen von Rückständen aus einer
Plasmaprozeßkammer;
Fig. 2 in schematischer Darstellung die Anordnung um eine
erfindungsgemäße In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung;
Fig. 3 eine ausführliche Darstellung der In-Situ-Über
wachungsvorrichtung gemäß Fig. 2;
Fig. 4 in schematischer Darstellung den Prozeßablauf bei der Analyse
des Ätzverfahrens und des Reinigungsverfahrens;
Fig. 5 die Analysenergebnisse der RGA-QMS-Einrichtung mit dem
Amplitudenverhalten der bei dem Ätzverfahren zur Bildung einer
Polysilizium-Speicherelektrode verwendeten Hauptgase;
Fig. 6 ein Spektrum eines 233er Abtastvorganges des
Hauptätzschrittes in Fig. 5;
Fig. 7 die Analysenergebnisse der OES-Einrichtung für das
Ätzverfahren zur Bildung einer Polysilizium-Speicherelektrode
gemäß Ätzanweisung 1;
Fig. 8 die Analysenergebnisse der RGA-QMS-Einrichtung mit dem
Amplitudenverhalten der bei dem Ätzverfahren zur Bildung einer
Polysilizium-Speicherelektrode gemäß Ätzanweisung 2
verwendeten Hauptgase;
Fig. 9 ein Spektrum eines 172er-Abtastvorganges des
Hauptätzschrittes in Fig. 8;
Fig. 10 OES-Analysenergebnisse des Ätzverfahrens zur Bildung einer
Polysilizium-Speicherelektrode gemäß Ätzanweisung 2;
Fig. 11 die Analysentendenz bei den RGA-QMS-Ergebnissen der
Hauptgase in der Prozeßkammer bei einem erfindungsgemäßen
In-Situ-Reinigungsvorgang;
Fig. 12 die Analysentendenz bei den RGA-QMS-Ergebnissen der
Hauptgase in der Prozeßkammer bei einem In-Situ-Reinigungs
verfahren, bei dem die Zeit für den Hauptätzvorgang
länger ist als in Fig. 11;
Fig. 13 die Analysentendenz der RGA-QMS-Ergebnisse der Hauptgase
während der Durchführung des optimierten In-Situ-Reinigungs
verfahrens in der Prozeßkammer.
Nachstehend werden bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele
ausführlich beschrieben, die in den zugehörigen Zeichnungen beispielhaft
dargestellt sind.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung die Anordnung um eine
erfindungsgemäße In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung, während
Fig. 3 eine ausführliche Darstellung der In-Situ-Überwachungsvorrichtung
gemäß Fig. 2 zeigt.
Eine herkömmliche Trockenätzvorrichtung umfaßt mehrere Prozeßkammern
10; eine Ladeschleusenkammer 14 mit einem (nicht dargestellten)
Transportroboter, die zwischen der Prozeßkammer 10 und einer Vorrichtung
16 zum Transport eines Waferhalters angeordnet ist, die die auf einem Halter
angebrachten Wafer der Ladeschleusenkammer 14 zuführt; und mit einem
Ausrichtungsteil 12 zum Ausrichten einer flachen Kante der Wafer, durch das
die Wafer vor dem Einführen in die Prozeßkammer 10 ausgerichtet werden. In
der Prozeßkammer 10 wird ein Ätzverfahren unter Verwendung eines Plasmas
durchgeführt. Ein Ätzgas wird von einer Ätzgasversorgungsquelle 20 aus über
einen Gasversorgungsteil 22 in die Prozeßkammer 10 geleitet, während das
beim Ätzen erzeugte Abgas nach einem Reinigungsvorgang ausströmt, wobei
es durch eine Auslaßleitung strömt und eine Entleerungsvakuumpumpe 30
und eine Gaswascheinrichtung 40 passiert.
Eine Probenentnahme-Verteilereinrichtung 50 ist so angeordnet, daß man mit
ihr Gasproben aus der Prozeßkammer 10 entnehmen kann, um
Veränderungen des Gasmechanismus zu untersuchen. Die die
Probenentnahme-Verteilereinrichtung 50 durchströmenden Gasproben werden
durch eine Gasanalyseneinrichtung 80 In-Situ überwacht. Hinter der
Gasanalyseneinrichtung 80 ist eine Probenentnahme-Vakuumpumpe 100 für
eine kontinuierliche Probenentnahme und Gasanalyse angeordnet. Das Abgas
wird in der Gaswascheinrichtung 40 gereinigt, bevor es ausströmt.
In der Prozeßkammer 10 kann zudem ein optisches Emissionsspektroskop
(OES = Optical Emission Spectroscop) installiert sein. Das OES ist eine
Einrichtung zur Messung der Intensitätsveränderung einer bestimmten
Wellenlänge des von dem Reaktionsmaterial des Wafers und den bei dem
Plasmatrockenätzverfahren oder dem CVD-Verfahren usw. verwendeten
Gasen emittierten Lichtes. Da die Farbe und die Wellenlänge des Lichtes in
Abhängigkeit von der Art der Gase und der geätzten Schichten eines
Halbleitersubstrates unterschiedlich sind, wird die Intensität der Wellenlänge
des Lichtes erfaßt, wobei sich aus den dargestellten Ergebnissen Punkte
ermitteln lassen, an denen sich die Wellenlänge abrupt verändert. Die Ätzzeit
zum Ätzen einer bestimmten Schicht wird demgemäß dadurch bestimmt, daß
das Ende des Ätzvorganges an dem Grenzschichtpunkt zwischen der zu
ätzenden Schicht und der darunterliegenden Schicht erfaßt wird.
Beim Einführen/Entnehmen des Wafers in/aus der Prozeßkammer 10 werden
Teilchen aus der Prozeßkammer 10 in die Ladeschleusenkammer 14
eingeführt, die zu einer Verunreinigung der anderen benachbarten
Prozeßkammern 10 führen. Zwischen der Prozeßkammer 10 und der
Ladeschleusenkammer 14 ist ein Drucksensor angebracht. Die
OES-Einrichtung ist mit dem Drucksensor verbunden, um auftretende
Druckänderungen bei den einzelnen Verfahrensschritten analysieren zu
können.
Die Entnahme von Gasproben und die Analyseleitung werden nachstehend
anhand von Fig. 3 beschrieben. In der Außenwand der Prozeßkammer 10 ist
eine Probenentnahmeöffnung 56 angeordnet, die über eine aus einem
elastischen Material bestehende Verbindungseinrichtung 52 mit der
Probenentnahme-Verteilereinrichtung 50 verbunden ist. Eine
Probenentnahmeleitung 54 der Probenentnahme-Verteilereinrichtung 50
besteht aus einem elektrochemisch polierten rostfreien Stahl mit einem
Durchmesser von 3/8 Zoll. Entlang der Probenentnahmeleitung 54 sind
aufeinanderfolgend ein erstes Luftventil 62, ein zweites Luftventil 66, ein erstes
Absperrventil 68, ein zweites Absperrventil 70, ein drittes Absperrventil 72 und
ein Tor- oder Gateventil 74 miteinander verbunden. Das erste Luftventil 62 und
das zweite Luftventil 66 besitzen jeweils eine Öffnung von 100 µm, während in
dem dritten Absperrventil 72 eine Öffnung von 250 µm ausgebildet ist.
Stickstoffgas von einer Trägergasversorgungsquelle 24 wird über eine
Verteilungseinrichtung 58 dem ersten Luftventil 62 und dem zweiten Luftventil
66 zugeleitet, so daß der Probenentnahme-Verteilereinrichtung 50 stets ein
Reinigungsgas zugeleitet wird, selbst wenn keine Probenentnahme stattfindet.
Zusätzlich hierzu ist zwischen dem ersten Absperrventil 68 und dem zweiten
Absperrventil 70 eine kapazitive Druckmeßeinrichtung 76 (CM = capacitance
manometer gauge) installiert. Zwischen den beiden Ventilen 68 und 70
verzweigt sich die Probenentnahmeleitung 54 so, daß sie eine in der
Gasanalyseneinrichtung 80 angeordnete Probenentnahmepumpe 90 passiert
und mit der Gaswascheinrichtung 40 verbunden ist.
Die Gasanalyseneinrichtung 80 ist mit der mit dem Torventil 74 versehenen
Endseite der Probenentnahmeleitung 54 verbunden. Als
Gasanalyseneinrichtung wird eine kommerzielle Restgasanalysator-Quadru
pol-Massenspektrometer-Einrichtung (RGA-QMS-Einrichtung = Residual Gas
Analyzer-Quadrupol Mass Spectrometer) verwendet, die ein
Massenspektrometer 84 umfaßt und über eine Turbopumpe 86, eine
Ausheizpumpe 88 und eine Probenentnahmepumpe 90 mit der
Gaswascheinrichtung 40 verbunden ist. Das Massenspektrometer 84 umfaßt
einen Ionisationsmanometer oder Ionisationsvakuummeter 82.
Die als Gasanalyseneinrichtung 80 verwendete RGA-QMS-Einrichtung ist
kommerziell erhältlich. Die Durchführung einer Gasanalyse unter Verwendung
des Massenspektrometers umfaßt die folgenden Verfahrensschritte: Entnahme
von Proben des benutzten oder in der Prozeßkammer 10 verbliebenen Gases;
Zusammentreffenlassen der Gasmoleküle mit Elektronen, die mit einer
Potentialdifferenz von 70 eV beschleunigt wurden, um die Gasmoleküle zu
ionisieren; und Durchströmenlassen des ioniersierten Gases durch die
RGA-QMS-Einrichtung, in der ein Gleichstrom und ein Wechselstrom konstant
aufrecht erhalten werden, so daß lediglich die Ionen mit einem bestimmten
Massenverhältnis bzw. ratio of mars to electron (m/z) passieren können.
Hierdurch läßt sich der Gasmechanismus der nach der Kollision erzeugten
Ionen untersuchen. Die RGA-QMS-Einrichtung besteht bei der vorliegenden
Erfindung aus einem beweglichem System, bei dem im Gegensatz zu einer
für ein typisches Sputterverfahren verwendeten offenen Ionenquelle (OIS =
Open Ion Source) eine geschlossene Ionenquelle (CIS = Closed Ion Source)
verwendet wird, so daß sowohl das Prozeßgas als auch das Grundgas oder
Bulkgas analysiert wird.
Der Probenentnahmedruck in der Probenentnahme-Verteilereinrichtung 50
wird so gesteuert, daß er unter dem Druck in der Prozeßkammer liegt, wobei
eine kritische Öffnung mit einem Durchmesser von 100/250 µm verwendet
wird.
Fig. 4 zeigt anhand einer schematischen Darstellung den Prozeßverlauf bei
der Analyse des Ätzverfahrens in der Prozeßkammer gemäß Fig. 2 und des
In-Situ-Reinigungsverfahrens. Zuerst erfolgt der RGA-QMS-Anwendungstest.
Die Gasanalyseneinrichtung 80 ist mit der Probenentnahme-Ver
teilereinrichtung 50 verbunden, so daß Stickstoffgas in die RGA-QMS-Ein
richtung eingeleitet wird, wobei das erste Luftventil 62 und das dritte
Luftventil 60 geschlossen sind, während das zweite Luftventil 66 und das
vierte Luftventil 64 offen sind. Nun wird das vierte Luftventil 64 geschlossen
und das erste Luftventil 62 geöffnet und es wird mit der Entnahme von
Gasproben aus der Prozeßkammer 10 begonnen. Durch Betätigung der
Probenentnahmepumpe 90 in erforderlichem Umfang, der durch den von der
kapazitiven Druckmeßeinrichtung CM (CM = capacitance manometer gauge)
angezeigten Druck bestimmt wird, wird der Druck in der Prozeßkammer 10
und der Probenentnahmeleitung 54 gesteuert.
Nun wird ein RGA-QMS-Ausheiztest durchgeführt. Das bedeutet, daß nach der
Installation des Quadrupol-Massenspektrometers in der RGA-QMS-Kammer
(nicht dargestellt) ein Ausheizen zur Verringerung des Hintergrundwertes
durchgeführt wird. Da es sich bei der RGA-QMS-Einrichtung um eine
empfindliche Einrichtung bezüglich der Verunreinigung des Analysesystems
selbst handelt, wird bei jeder Analysezeit das Hintergrundspektrum analysiert,
wobei der Verunreinigungszustand bezüglich Feuchtigkeit und bezüglich
Sauerstoffelementen untersucht werden sollte. Bei einem hohen
Verunreinigungspegel wird die Prozeßkammer bei einer Temperatur von etwa
250°C ausgeheizt, während die Probenentnahme-Verteilereinrichtung bei
einer Temperatur von etwa 150°C ausgeheizt wird, so daß die
Verunreinigungen miniert werden und sich steuern lassen. Das heißt
Überwachen der molekularen Verunreinigungen (H2O, H2, O2, Ar, CO2) als
Verunreinigung oder Fremdstoffe, Beschleunigen des Entgases der
Verunreinigungen durch Ausheizen zur Analyse des Anfangshintergrundwertes
der RGA-QMS-Einrichtung.
Durch Durchführung eines bestimmten Verfahrens für Halbleiterwafer und eine
erneute Probenentnahme wird nun das Ergebnis für das Verfahren analysiert.
Das heißt, das die Analyse beispielsweise durch eine Inlineüberwachung des
Reaktionsmechanismusses des Ätzgases erfolgt, wie zum Beispiel bei dem
Hauptätzschritt, der einen wichtiger Schritt bei dem Ätzverfahren zur Bildung
einer Polysilizium-Speicherelektrode bei einem DRAM-Verfahren bildet und
beim Überätzen usw.
Bei der Entnahme des Wafers aus der Prozeßkammer nach Durchführung des
Polysilizium-Ätzverfahrens und beim Zuführen von Reinigungsgas in die
Prozeßkammer wird die Prozeßkammer In-Situ gereinigt. Während des
Reinigungsvorganges wird das entnommene Ätzgas und der
Reaktionsmechanismus des Gases bei dem Reingigungsvorgang mittels der
RGA-QMS-Einrichtung analysiert. Durch die Analyse des Gases vor/nach dem
Reinigungsverfahren und der Analyse bezüglich der Teilchenverunreinigungen
usw. wird der Einfluß auf das In-Situ-Reinigungsverfahren bestimmt und
schließlich wird der Verfahrensablauf bezüglich der Zeit, des Druckes und der
Temperatur optimiert.
Bei der vorliegenden Erfindung wird das bei einem relativ niedrigen Druck
durchgeführte Ätzverfahren analysiert, wobei in der Probenentnahme-Ver
teilereinrichtung eine kritische Öffnung von 250 µm verwendet wird. Die
RGA-QMS-Einrichtung liefert in 6, 7 Sekunden ein Spektrum zwischen 1 und
200 u (u = amu atomare Masseneinheit oder Atommasseneinheit). Während
jeder Analysezeit vor/nach der Probenentnahme werden das RGA-QMS-Spektrum
und das Hintergrundspektrum der Probenröhre bestätigt, um die
Zuverlässigkeit der Analysenergebnisse zu gewährleisten.
Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird das Ätzverfahren zur
Bildung einer Polysilizium-Speicherelektrode auf zwei Arten durchgeführt:
Bei dem Verfahrensablauf 1 wird Cl2-Gas als Ätzgas für die Poly silizium-Speicherelektrode verwendet. Fig. 5 zeigt die durch die RGA-QMS-Ein richtung erhaltenen Analysenergebnisse der Amplitudentendenz der bei dem Ätzverfahren für die Polysilizium-Speicherelektrode verwendeten Hauptätzgase. Fig. 6 zeigt ein Spektrum bei einem 233er Scan oder Abtastvorgang des Hauptätzschrittes in Fig. 5. Fig. 7 zeigt die OES-Analysenergebnisse für das Polysilizium-Speicherätzverfahren gemäß Verfahrensablauf 1.
Bei dem Verfahrensablauf 1 wird Cl2-Gas als Ätzgas für die Poly silizium-Speicherelektrode verwendet. Fig. 5 zeigt die durch die RGA-QMS-Ein richtung erhaltenen Analysenergebnisse der Amplitudentendenz der bei dem Ätzverfahren für die Polysilizium-Speicherelektrode verwendeten Hauptätzgase. Fig. 6 zeigt ein Spektrum bei einem 233er Scan oder Abtastvorgang des Hauptätzschrittes in Fig. 5. Fig. 7 zeigt die OES-Analysenergebnisse für das Polysilizium-Speicherätzverfahren gemäß Verfahrensablauf 1.
Aus den Fig. 5 und 6 ergibt sich, daß das Polysilizium durch das Ätzmittel
Cl2 zu einem Gas, wie zum Beispiel SiCLx (SiCl⁺, SiCl3⁺) geätzt wird. Die
graphische Form der SiCl3⁺-Kurve bei der RGA-QMS-Darstellung stimmt mit
dem Ergebnis des Endpunktbestimmungsspektrums (EPD-Spektrum =
Endpoint Detection Spectrum) bei 405 nm in Fig. 7 überein.
Bei dem Verfahrensablauf 2 wird als nächstes SF6+Cl2-Gas als Ätzgas für die
Polysilizium-Speicherelektrode verwendet.
Fig. 8 zeigt die RGA-QMS-Analysenergebnisse der Amplitudentendenz der
bei dem Polysilizium-Speicherelektroden gemäß Verfahrensablauf 2
verwendeten Hauptgase. Fig. 9 zeigt ein Spektrum bei einem 172er Scan
des Hauptätzschrittes in Fig. 8. Fig. 10 zeigt ein OES-Analysenergebnis für
das Polysilizium-Speicherätzverfahren gemäß der Ätzanweisung oder dem
Verfahrensablauf 2.
Nach der Durchführung des Hauptätzschrittes für das Polysilizium unter
Verwendung des SF6-Gases+SCl2-Gases erfolgt bei dem Verfahrensablauf 2
ein Überätzen unter Verwendung von Cl2-Gas. SF6 ist ein inertes Gas, es
bildet jedoch reaktive Fluorionen im Hochfrequenzfeld aus und ist beim
Polysilizium-Ätzen zusammen mit dem Cl2-Gas verwendbar.
Aus den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Analysenergebnissen ergibt
sich, daß das Hauptnebenprodukt bei der Verwendung von SF6- und Cl2-Gas
als Ätzmittel SiFx(SiF⁺, SiF2⁺, SiF3⁺)-Gas ist und daß das Polysilizium zu einem
Gas wie zum Beispiel SiClxFy (SiCl⁺, SiCL2F2⁺, SiL2CF2⁺, SiCL2F3⁺) geätzt wird.
Die Analyse des Gases durch die RGA-QMS-Einrichtung ergibt ähnliche
Resultate bei dem Endpunkt-Bestimmungsspektrum (EPD = Endpoint
Detection) in Fig. 10. Aus Fig. 10 ergibt sich, daß der Hauptätzschritt nach
dem dritten Schritt nach dem Anschalten der Hochfrequenzleistung
durchgeführt wird und daß das Abschalten im vierten Schritt erfolgt. Nach
dem fünften Schritt erfolgt nun bei eingeschalteter Hochfrequenzleistung ein
Überätzen.
Das erfindungsgemäße In-Situ-Reinigungsverfahren für die Prozeßkammer
umfaßt drei Verfahrensschritte. Es umfaßt einen Ätzschritt unter Verwendung
von SF6z-Gas und Cl2-Gas als Ätzmittel, einen Alterungsschritt unter
Verwendung von Cl2 und einen Pumpschritt zum Auspumpen des Abgases.
Fig. 11 zeigt die Analysentendenz der durch die RGA-QMS-Einrichtung
gewonnenen Ergebnisse der Hauptgase bei einem Ausführungsbeispiel bei
dem erfindungsgemäßen In-Situ-Reinigungsverfahren für die Prozeßkammer
(Ätzzeit = 60 Sekunden). Fluor (F) wirkt als reaktives Ätzmittel in der
Prozeßkammer und ätzt das Polymere in der Prozeßkammer zu SiFx.
Zusätzlich werden Nebenprodukte, wie zum Beispiel SOF⁺, SO2⁺ usw.
erzeugt.
Aus Fig. 11 ergibt sich, daß das Hauptprodukt des Ätzvorganges (der
Reinigung) SlF3⁺, unmittelbar nach dem Ätzvorgang rasch zunimmt und
anschließend allmählich abnimmt. Es verschwindet nach dem Ätzen, so daß
der Endpunkt nicht bestimmbar ist.
Fig. 12 zeigt die Analysentendenz der durch die RGA-QMS-Einrichtung
ermittelten Ergebnisse der Hauptgase bei dem In-Situ-Reinigungsverfahren für
die Prozeßkammer, wobei die Ätzzeit auf 120 Sekunden verlängert wurde. Aus
Fig. 12 ergibt sich, daß der Ätzvorgang nach etwa 74 Sekunden beendet ist.
Fig. 13 zeigt die Analysentendenz der durch die RGA-QMS-Einrichtung
ermittelten Ergebnisse der Hauptgase bei der Optimierung des
In-Situ-Reinigungsverfahrens in der Prozeßkammer durch Veränderung der oben
genannten Ätzzeit. Das bedeutet, daß der Ätzschritt mit SF6-Gas+Cl2-Gas für
100 Sekunden bei einem Druck von 15 mT und einer Hochfrequenzleistung
von 400 W durchgeführt wird. Der Alterungsschritt wird für 30 Sekunden bei
einem Druck von 20 mT und einer Hochfrequenzleistung von 400 W unter
Verwendung von Cl2 durchgeführt. Nach dem Abschalten der
Hochfrequenzleistung wird für 300 Sekunden der Pumpschritt durchgeführt.
Zur Überprüfung des Einflusses des erfindungsgemäßen
In-Situ-Reinigungsverfahrens läßt sich bei einer Analyse der Teilchen auf der
Siliziumoxid-Oberfläche des Wafers mit Sufscan bestätigen, daß die Anzahl
der Teilchen nach Durchführung des In-Situ-Reinigungsverfahrens
abgenommen hat.
Vor und nach dem Reinigungsschritt werden die Metallverunreinigungen und
die Ionenverunreinigungen, wie zum Beispiel Fe, Cr, Ni, Zn, Ti, S, Cl, F, NH4
usw., in der Prozeßkammer unter Verwendung der Röntgenstrahl-Ge
samtreflektionsfluoreszenz (TXRF = Total X-ray Reflection Fluorescence)
/Hochleistungsionenchromatographie (HPIC = High Performance Ion
Chromatography) untersucht und gemessen, so daß sich das Ergebnis des
Reinigungsschrittes analysieren läßt.
Erfindungsgemäß wird demgemäß der Reaktionsmechanismus des Gases
während des Ätzschrittes und des Reinigungsschrittes unter Verwendung der
RGA-QMS-Einrichtung und durch eine In-Situ-Überwachung der
Prozeßkammer analysiert. Basierend auf diesen Ergebnissen werden das
reaktive Ätzmittel und die Reaktionsnebenprodukte während des Polysilizium-Ätz
vorganges nachgewiesen und der Reaktionsmechanismus und der
Endpunkt des Ätzvorganges werden exakt bestimmt, so daß die Ätzzeit
während des Reinigungsvorganges optimiert wird und die Zeitverluste für den
Reinigungsvorgang verringert werden. Zudem wird die Erzeugung von
Teilchen unterdrückt und die Betriebseffizienz der Anlage verbessert.
Für Fachleute auf diesem Gebiet ergeben sich zahlreiche Modifikationen und
Abwandlungen der vorliegenden Erfindung, die von dem Erfindungsgedanken
erfaßt werden. Die vorliegende Erfindung deckt daher alle Modifikationen und
Abänderungen ab, die in den Schutzbereich der zugehörigen Ansprüche und
ihrer Äquivalente fallen.
Claims (32)
1. In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung mit folgenden Bauteilen:
eine Prozeßkammer zur Durchführung eines Ätzverfahrens unter Verwendung eines Plasmas;
eine Prozeßgas-Versorgungseinrichtung zum Zuführen eines Prozeßgases in die Prozeßkammer;
eine Abgasauslaßeinrichtung zum Entfernen von Abgas aus der Prozeßkammer nach Durchführung des Verfahrens unter Verwendung einer Pumpeinrichtung;
eine mit der Prozeßkammer verbundene Probenentnahme-Ver teilereinrichtung zur Entnahme von Gasproben des sich in der Prozeßkammer befindenden Gases mittels einer Druckdifferenz; und
eine Gasanalyseneinrichtung zur Analyse der Gasproben aus der Probenentnahme-Verteilereinrichtung.
eine Prozeßkammer zur Durchführung eines Ätzverfahrens unter Verwendung eines Plasmas;
eine Prozeßgas-Versorgungseinrichtung zum Zuführen eines Prozeßgases in die Prozeßkammer;
eine Abgasauslaßeinrichtung zum Entfernen von Abgas aus der Prozeßkammer nach Durchführung des Verfahrens unter Verwendung einer Pumpeinrichtung;
eine mit der Prozeßkammer verbundene Probenentnahme-Ver teilereinrichtung zur Entnahme von Gasproben des sich in der Prozeßkammer befindenden Gases mittels einer Druckdifferenz; und
eine Gasanalyseneinrichtung zur Analyse der Gasproben aus der Probenentnahme-Verteilereinrichtung.
2. In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei
die Prozeßkammer eine Kammer ist, in der ein Ätzverfahren zur Bildung
einer Polysilizium-Speicherelektrode eines Halbleiterkondensators unter
Verwendung eines Plasmas durchgeführt wird.
3. In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 2, wobei
das Prozeßgas, das SF6-Gas und Cl2-Gas umfaßt, durch die Prozeß
gas-Versorgungseinrichtung zugeführt wird.
4. In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei in
die Prozeßkammer und in die Probenentnahme-Verteilereinrichtung
auch ein Trägergas zugeführt wird.
5. In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei in
der Prozeßkammer eine OES-Einrichtung (OES = Optical Emission
Spectroscop = optisches Emissionsspektroskop) zur Überwachung der
Wellenlängenveränderungen eines bestimmten Gases installiert ist.
6. In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei
die Prozeßkammer mit einer Ladeschleusenkammer verbunden ist, in
der die zu ätzenden Gegenstände unter einem hohen Vakuum gehalten
werden, und wobei die Prozeßkammer und die Ladeschleusenkammer
jeweils ein Oszilloskop zur Überwachung von Druckänderungen
umfassen.
7. In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei in
der Probenentnahme-Verteilereinrichtung eine kritische Öffnung
angebracht ist, um den Innendruck der Probenentnahme-Ver
teilereinrichtung auf dem gleichen Pegel wie in der Prozeßkammer
zu erhalten.
8. In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 7, wobei
die Probenentnahme-Verteilereinrichtung folgende Bauteile umfaßt:
ein erstes Luftventil, ein zweites Luftventil, ein erstes Absperrventil, ein zweites Absperrventil, ein drittes Absperrventil und ein Tor- oder Gateventil, die von einer Verbindungseinrichtung zu der Prozeßkammer aus aufeinanderfolgend installiert sind.
ein erstes Luftventil, ein zweites Luftventil, ein erstes Absperrventil, ein zweites Absperrventil, ein drittes Absperrventil und ein Tor- oder Gateventil, die von einer Verbindungseinrichtung zu der Prozeßkammer aus aufeinanderfolgend installiert sind.
9. In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 8, wobei in
die Probenentnahme-Verteilereinrichtung ein Trägergas zum Reinigen
eingeführt wird, wobei eine Trägergas-Versorgungsleitung von einer
Trägergas-Versorgungsquelle aus mit dem ersten Luftventil und dem
zweiten Luftventil verbunden ist, und wobei in der Leitung zu dem
ersten Luftventil und dem zweiten Luftventil ein drittes Luftventil und ein
viertes Luftventil installiert sind.
10. In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 8, wobei
zwischen dem ersten Absperrventil und dem zweiten Absperrventil der
Probenentnahm-Verteilereinrichtung eine kapazitive
Druckmeßeinrichtung (CM = capacitance manometer gauge) und eine
Drucksteuerungs-Ausströmleitung mit einer Pumpe zur Steuerung des
Druckes zwischen der Prozeßkammer und der Probenentnahme-Ver
teilereinrichtung installiert sind.
11. In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 8, wobei
die Öffnungen des ersten Absperrventils, des zweiten Absperrventils
und des dritten Absperrventils der Probenentnahme-Verteilereinrichtung
100 µm, 100 µm und 250 µm betragen.
12. In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 1 mit einer
zusätzlich installierten Gaswascheinrichtung zum Reinigen des durch
eine Pumpeinrichtung der Abgasauslaßeinrichtung strömenden
Abgases, wobei das durch die Gasanalyseneinrichtung strömende Gas
durch die Gaswascheinrichtung ausströmt.
13. In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei
die Gasanalyseneinrichtung eine RGA-QMS-Einrichtung (Residual Gas
Analyzer-Quadrupol Mass Spectrometer = Restgas
analysator-Quadrupol-Massenspektrometer) ist, das ein Massenspektrometer, eine
Turbopumpe und eine Ausheizpumpe umfaßt.
14. In-Situ-Überwachungs-Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei
die Probenentnahme-Verteilereinrichtung eine aus einem elektrolytisch
polierten rostfreien Stahl bestehende Leitung umfaßt.
15. In-Situ-Überwachungsverfahren unter Verwendung einer
Plasmaätzvorrichtung mit folgenden Bauteilen: eine Prozeßkammer zur
Durchführung des Ätzverfahrens unter Verwendung eines Plasmas, eine
Prozeßgas-Versorgungseinrichtung zum Zuführen eines Prozeßgases in
die Prozeßkammer; eine Abgasauslaßeinrichtung zum Entfernen von
Abgas aus der Prozeßkammer nach Durchführung des Verfahrens unter
Verwendung einer Pumpeinrichtung; eine mit der Prozeßkammer
verbundene Probenentnahme-Verteilereinrichtung zur Entnahme von
Gasproben des sich in der Prozeßkammer befindenden Gases mittels
einer Druckdifferenz; und eine Gasanalyseneinrichtung zur Entnahme
der Gasproben aus der Probenentnahme-Verteilereinrichtung, wobei
das In-Situ-Überwachungsverfahren die folgenden Verfahrensschritte
umfaßt:
- a) Entnahme von Gasproben des sich in der Prozeßkammer befindenden Gases unter Verwendung der Probenentnahme-Ver teilereinrichtung;
- b) Ausheizen oder Austreiben des Gases zur Absenkung des Anfangshintergrundwertes der Gasanalyseneinrichtung unter einen bestimmten Wert und Entgasen;
- c) Durchführung eines Ätzverfahrens zur Bildung einer Polysilizium-Speicher elektrode eines Halbleiterwafers in der Prozeßkammer und Überwachung des Reaktionsmechanismus des Prozeßgases;
- d) Entnahme des Wafers nach Beendigung des Ätzverfahrens und Ausströmenlassen des Abgases aus der Prozeßkammer; und
- e) In-Situ-Zuführung eines Reinigungsgases in die Prozeßkammer und Überwachung des Reaktionsmechanismus des Reinigungsgases in der Prozeßkammer.
16. In-Situ-Überwachungsverfahren unter Verwendung einer
Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Ätzgas für den
Polysilizium-Ätzvorgang Cl2 ist und wobei die Gasanalyseneinrichtung
eine RGA-QMS-Einrichtung mit einem Massenspektrometer ist.
17. In-Situ-Überwachungsverfahren unter Verwendung einer
Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 16, wobei in der Prozeßkammer
außerdem eine OES-Einrichtung (OES = Optical Emission Spectroscop
= optisches Emissionsspektroskop) installiert ist, und wobei während
des Ätzvorganges die Wellenlängenveränderung von SiClx überwacht
wird.
18. In-Situ-Überwachungsverfahren unter Verwendung einer
Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Ätzgas für das
Polysilizium-Ätzverfahren SF6-Gas und Cl2-Gas ist und wobei die
Gasanalyseneinrichtung eine RGA-QMS-Einrichtung mit einem
Massenspektrometer ist.
19. In-Situ-Überwachungsverfahren unter Verwendung einer
Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 18, wobei in der Prozeßkammer
außerdem eine OES-Einrichtung (OES = Optical Emission Spectroscop
= optisches Emissionsspektroskop) installiert ist und wobei während
des Ätzvorganges die Wellenlängenveränderung von SiFx überwacht
wird.
20. In-Situ-Überwachungsverfahren unter Verwendung einer
Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Reinigungsgas für
das Polysilizium-Ätzverfahren Cl2-Gas+SF6-Gas ist und wobei die
Gasanalyseneinrichtung eine RGA-QMS-Einrichtung mit einem
Massenspektrometer ist.
21. In-Situ-Überwachungsverfahren unter Verwendung einer
Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 20, wobei in der Prozeßkammer
außerdem eine OES-Einrichtung (OES = Optical Emission Spectroscop
= optisches Emissionsspektroskop) installiert ist und wobei außerdem
während des Reinigungsverfahrens die Wellenlängenveränderung von
SiFx überwacht wird.
22. In-Situ-Überwachungsverfahren unter Verwendung einer
Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Prozeßkammer mit
einer unter einem hohen Vakuum stehenden Ladeschleusenkammer
verbunden ist, wobei in der Prozeßkammer und in der
Ladeschleusenkammer jeweils ein Oszilloskop zur Überwachung von
Druckänderungen installiert ist, und wobei der Wafer nach
Durchführung des Ätzvorganges unter Überwachung von
Druckänderungen in der Prozeßkammer und der
Ladeschleusenkammer entnommen wird.
23. In-Situ-Überwachungsverfahren unter Verwendung einer
Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Probenentnahme-
Verteilereinrichtung und die Gasanalyseneinrichtung kontinuierlich mit
einem Reinigungsgas gereinigt werden, während die Probenentnahme
durch die Probenentnahme-Verteilereinrichtung gestoppt wird.
24. In-Situ-Überwachungsverfahren unter Verwendung einer
Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 15, wobei vor einer neuen
Probenentnahme durch die Probenentnahme-Verteilereinrichtung das in
der Gasanalyseneinrichtung vorhandene Gas ausgeheizt oder
ausgetrieben wird und eine Entgasung erfolgt, um den Hintergrundwert
unter einen bestimmten Wert abzusenken.
25. In-Situ-Reinigungsverfahren zum Entfernen von Rückständen aus einer
Plasmakammer zur Durchführung eines Ätzverfahrens zur Bildung einer
Polysilizium-Speicherelektrode eines Halbleiterkondensators unter
Verwendung eines Plasmas, wobei das In-Situ-Reinigungsverfahren die
folgenden Verfahrensschritte umfaßt:
- a) Entnahme von Halbleiterwafern aus der Prozeßkammer nach Durchführung des Ätzverfahrens;
- b) Zuführung von SF6Gas+Cl2-Gas in die Prozeßkammer und Reinigung der Prozeßkammer von Ätzrückständen;
- c) Auspumpen und Entfernen der Rückstände in der Prozeßkammer.
26. In-Situ-Reinigungsverfahren unter Verwendung einer
Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 25 mit folgendem zusätzlichen
Verfahrensschritt: Entnahme des Wafers und Ausströmenlassen von
Abgas aus der Prozeßkammer.
27. In-Situ-Reinigungsverfahren unter Verwendung einer
Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 25, wobei in der Prozeßkammer
eine Probenentnahme-Verteilereinrichtung zur Entnahme von
Gasproben aus der Prozeßkammer durch Ausnutzung einer
Druckdifferenz installiert ist, wobei die Prozeßkammer eine RGA-QMS-Ein
richtung zur Analyse aus Gasproben von der Probenentnahme-Ver
teilereinrichtung umfaßt, und wobei während des
Reinigungsschrittes für die Ätzrückstände der Reaktionsmechanismus
der Gase überwacht wird.
28. In-Situ-Reinigungsverfahren unter Verwendung einer
Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ende des Reinigungsvorganges durch Analyse der
Überwachungsergebnisse der RGA-QMS-Einrichtung bestimmt wird.
29. In-Situ-Reinigungsverfahren unter Verwendung einer
Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 28, wobei das Ende des Ätzens
bei dem Reinigungsvorgang durch Analyse der
Überwachungsergebnisse der RGA-QMS-Einrichtung optimiert wird,
wobei der Druck und die Temperaturbedingungen in der
Prozeßkammer verändert werden.
30. In-Situ-Überwachungsverfahren unter Verwendung einer
Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 25 mit einem zusätzlichen
Alterungsschritt zwischen dem Reinigungsschritt zur Entfernung der
Rückstände aus der Prozeßkammer und dem Pumpschritt.
31. In-Situ-Überwachungsverfahren unter Verwendung einer
Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 29, wobei zur Durchführung des
Alterungsschrittes die Zufuhr von SF6-Gas in die Prozeßkammer
gestoppt und Cl2-Gas in die Prozeßkammer eingeleitet wird.
32. In-Situ-Überwachungsverfahren unter Verwendung einer
Plasmaätzvorrichtung nach Anspruch 31, wobei bei dem
Alterungsschritt zusätzlich N2-Gas in die Prozeßkammer eingeleitet wird.
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