JP2000021854A - Method and device for setting semiconductor manufacturing conditions, semiconductor device wherein the device is used and semiconductor board manufactured by the semiconductor manufacturing device - Google Patents
Method and device for setting semiconductor manufacturing conditions, semiconductor device wherein the device is used and semiconductor board manufactured by the semiconductor manufacturing deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波電力を利用
してチャンバ内に発生させたプラズマを使用して被処理
基板に処理を施すプラズマエッチング、スパッタリン
グ、プラズマＣＶＤ等（以下「プラズマプロセス」とい
う。）の半導体製造工程において、高周波電力等の諸条
件を設定する方法、装置、この装置を用いた半導体製造
装置、及びこの半導体装置により製造された半導体基板
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to plasma etching, sputtering, plasma CVD, and the like (hereinafter, referred to as "plasma process") for processing a substrate to be processed using plasma generated in a chamber using high frequency power. The present invention relates to a method and an apparatus for setting various conditions such as high-frequency power in a semiconductor manufacturing process, a semiconductor manufacturing apparatus using the apparatus, and a semiconductor substrate manufactured by the semiconductor device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、半導体製造プロセスの中で、
プラズマを使用するプラズマプロセスが知られている。
このプラズマプロセスを効率良く行うためには、プラズ
マを発生するための高周波電力、チャンバ内の圧力、及
びチャンバ内に流入するエッチングガス等の流量等を所
定の値に設定しておくことが必要であり、これら高周波
電力、チャンバ内圧力、及びガス流量等のパラメータ
は、それぞれ半導体製造装置の外部に付設された高周波
電力計、容器内圧力計、及びガス流量計等により監視さ
れている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor manufacturing process,
Plasma processes using plasma are known.
In order to perform this plasma process efficiently, it is necessary to set the high-frequency power for generating plasma, the pressure in the chamber, and the flow rate of the etching gas and the like flowing into the chamber to predetermined values. The parameters such as the high-frequency power, the pressure in the chamber, and the gas flow rate are monitored by a high-frequency power meter, a pressure gauge in the container, a gas flow meter, and the like provided outside the semiconductor manufacturing apparatus.
【０００３】これらの計器によれば、プラズマプロセス
中に、チャンバの外部から与えた各パラメータの大き
さ、具体的には、高周波発生器からチャンバ内の高周波
電極等に印加された高周波電力、排気バルブからチャン
バ内のガスが排出された後の容器内圧力、及びガス導入
バルブを通過してチャンバ内に流れ込むガスの流量等を
測定することができる。According to these instruments, the magnitude of each parameter given from the outside of the chamber during the plasma process, specifically, high-frequency power applied to a high-frequency electrode or the like in the chamber from a high-frequency generator, exhaust gas, etc. The pressure in the container after the gas in the chamber is discharged from the valve, the flow rate of the gas flowing into the chamber through the gas introduction valve, and the like can be measured.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、プラズマプロ
セス中の半導体製造装置においては、プロセス中に生成
された処理材料の分解物がチャンバの内部壁面や高周波
電極に付着するため、高周波発生器から供給される高周
波電力に対するインピーダンス変化を起こして反応に使
われる実効電力が変動し、また、真空保持用の材料の劣
化に伴って、容器内圧力が変動する。さらには、ガス導
入バルブの開放時に生じるガスの急激かつ多量の流入や
ガス導入バルブの開閉誤差のため、チャンバ内、特に、
ウエハ等の被処理基板の近傍のガス流入量やガスの混合
比が変動してしまう。実効電力や容器内圧力等のパラメ
ータの変動は、例えば、プラズマエッチングにおいてエ
ッチングの方向が所望の方向にならなかったり、プラズ
マＣＶＤにおいて膜質が変質したり均一にならない、と
いう製品の品質低下を招くことになる。However, in a semiconductor manufacturing apparatus during a plasma process, since a decomposition product of a processing material generated during the process adheres to an inner wall surface of a chamber or a high-frequency electrode, it is supplied from a high-frequency generator. The effective power used for the reaction fluctuates due to an impedance change with respect to the applied high frequency power, and the pressure in the vessel fluctuates with the deterioration of the vacuum holding material. Furthermore, due to a sudden and large inflow of gas generated when the gas introduction valve is opened and an opening / closing error of the gas introduction valve, the inside of the chamber, particularly,
The gas inflow amount and the gas mixing ratio near the substrate to be processed such as a wafer fluctuate. Fluctuations in parameters such as the effective power and the pressure in the container may cause a decrease in product quality, for example, the etching direction may not be a desired direction in plasma etching, or the film quality may not be changed or uniform in plasma CVD. become.
【０００５】このようなパラメータの変動は、半導体製
造装置の外部に付設された高周波電力計等の各種計器で
は測定不可能なため、各種計器が所望の値を示している
にもかかわらず、実際のパラメータの値は所望の値とは
異なるという事態が生じる。そして、かかる事態の発生
は、外部の各種計器では発見できないため、プラズマプ
ロセスが正常に行われていないにもかかわらず半導体の
製造処理が継続して進行されたり、また、プロセス終了
後の材料の不具合から半導体製造装置の異常に気付いて
も、材料に不具合を生じさせる原因となったパラメータ
が分からないため、装置の復旧方法を見出すことができ
ない。[0005] Such parameter fluctuations cannot be measured by various instruments such as a high-frequency wattmeter provided outside the semiconductor manufacturing apparatus. The value of the parameter may differ from the desired value. And since the occurrence of such a situation cannot be detected by various external instruments, the semiconductor manufacturing process continues even though the plasma process is not performed normally, or the material after the process is completed. Even if the abnormality of the semiconductor manufacturing apparatus is noticed from the failure, the parameter that caused the failure of the material is not known, so that a recovery method of the apparatus cannot be found.
【０００６】このようにプラズマプロセスの進行に影響
を与える各パラメータの状況を高周波電力計、容器内圧
力計、及びガス流量計等のチャンバ外部に取り付けられ
た計器により監視するだけでは、チャンバ内において時
々刻々と変化するパラメータの値を掌握することができ
ず、半導体製造装置による安定したプラズマプロセスを
行うことが困難となる。As described above, simply monitoring the status of each parameter affecting the progress of the plasma process with instruments mounted outside the chamber, such as a high-frequency power meter, a pressure gauge in a vessel, and a gas flow meter, requires only a monitoring in the chamber. It is not possible to grasp the values of the parameters that change every moment, making it difficult to perform a stable plasma process by the semiconductor manufacturing apparatus.
【０００７】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、外部の計器では測定できないパラメータの変
化を把握することで、半導体のプラズマプロセスを安定
な状態で行え、かつ、高品質な半導体を製造することが
できる半導体製造条件設定方法、半導体製造条件設定装
置、この装置を用いた半導体製造装置、及びこの半導体
製造装置により製造された半導体基板を提供することを
目的とする。[0007] The present invention has been made in view of the above circumstances, and by grasping changes in parameters that cannot be measured by an external instrument, a plasma process of a semiconductor can be performed in a stable state, and a high-quality semiconductor can be obtained. It is an object to provide a semiconductor manufacturing condition setting method, a semiconductor manufacturing condition setting apparatus, a semiconductor manufacturing apparatus using the apparatus, and a semiconductor substrate manufactured by the semiconductor manufacturing apparatus, which can manufacture the semiconductor manufacturing apparatus.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明に係る半導体製造条件設定方法
は、チャンバ内に発生させたプラズマを使用して被処理
基板に処理を施す半導体製造工程の製造条件を設定する
方法であって、プラズマの発光を分光する工程と、分光
されたプラズマ光の各波長の発光強度を算出する工程
と、製造条件である複数のパラメータの値を増減変化さ
せたときに当該パラメータの増減変化に伴って発光強度
が変化する各波長の中から、少なくとも二以上の波長を
対応波長として各パラメータごとに選択する工程と、パ
ラメータの値と、各対応波長の発光強度に基づく値との
関係を示す基準発光データを各パラメータごとに作成す
る工程と、パラメータの許容範囲に対応した、各対応波
長の発光強度に基づく範囲である許容発光範囲を各パラ
メータごとに決定する工程と、被処理基板に処理を施す
際に得られるプラズマ光の各対応波長の発光強度である
処理中発光強度を算出する工程と、基準発光データに基
づいて、処理中発光強度に応じた候補パラメータを各パ
ラメータの中から選定する工程と、処理中発光強度に基
づく値が許容発光範囲を越えたときに、当該処理中発光
強度に基づく値が許容発光範囲内になるまで候補パラメ
ータの値を調整する工程とを備えることを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor manufacturing condition setting method for processing a substrate to be processed by using plasma generated in a chamber. A method for setting manufacturing conditions in a manufacturing process, wherein a process of dispersing emission of plasma, a process of calculating emission intensity of each wavelength of the separated plasma light, and a process of increasing or decreasing values of a plurality of parameters which are manufacturing conditions. A step of selecting at least two or more wavelengths as corresponding wavelengths for each parameter from among the wavelengths at which the emission intensity changes with the increase or decrease of the parameter when the parameter is changed, the value of the parameter, and the corresponding wavelength A step of creating, for each parameter, reference light emission data indicating a relationship with a value based on the light emission intensity of the light emission intensity of each corresponding wavelength, based on the light emission intensity of each corresponding wavelength Determining a permissible emission range for each parameter; calculating an in-process emission intensity that is an emission intensity of each corresponding wavelength of plasma light obtained when performing processing on the substrate to be processed; A step of selecting a candidate parameter corresponding to the in-processing light emission intensity from the parameters based on the data, and a value based on the in-processing light emission intensity when the value based on the in-processing light emission intensity exceeds an allowable emission range. Adjusting the value of the candidate parameter until the value falls within the allowable light emission range.
【０００９】請求項１記載の発明に係る半導体製造条件
設定方法によれば、まず、チャンバ内のプラズマの発光
は、例えば、回折格子等によって分光され、分光された
プラズマ光は、リニアイメージセンサー等によって受光
されて、各波長における発光強度が算出される。分光さ
れたプラズマ光の各波長の中には、高周波電力等のパラ
メータの値を増減変化させたときに、当該パラメータの
変化に伴って発光強度が変化するものがあるが、この発
光強度が変化する波長の中から少なくとも二以上の波長
が対応波長として選択される。対応波長の選択は、各パ
ラメータごと、すなわち、高周波電力、ガス流量等のパ
ラメータそれぞれについて行われる。According to the semiconductor manufacturing condition setting method according to the first aspect of the present invention, first, the light emission of the plasma in the chamber is separated by, for example, a diffraction grating, and the separated plasma light is converted into a linear image sensor or the like. And the emission intensity at each wavelength is calculated. Among the wavelengths of the separated plasma light, when the value of a parameter such as high-frequency power is increased or decreased, the emission intensity changes with the change of the parameter. At least two or more wavelengths are selected as the corresponding wavelengths. The selection of the corresponding wavelength is performed for each parameter, that is, for each parameter such as high-frequency power and gas flow rate.
【００１０】対応波長が選択された後、パラメータの値
と、各対応波長の発光強度との関係を示す基準発光デー
タが各パラメータごとに作成される。基準発光データが
作成さる一方、パラメータの許容範囲に対応する各対応
波長の発光強度に基づく範囲である許容発光範囲も決定
される。ここで、パラメータの許容範囲について説明す
ると、パラメータが所望範囲から外れてある値（異常
値）になると、半導体製造工程を経た被処理基板が目的
の機能を果たさなくなるが、例えば、この異常値から十
分なマージンを考慮したものが、パラメータの許容範囲
となる。尚、パラメータの所望範囲とは、半導体製造工
程を経た被処理基板に不具合が生じなかった場合の理想
的な範囲を意味するものである。After the corresponding wavelength is selected, reference light emission data indicating the relationship between the parameter value and the light emission intensity of each corresponding wavelength is created for each parameter. While the reference light emission data is created, an allowable light emission range that is a range based on the light emission intensity of each corresponding wavelength corresponding to the allowable range of the parameter is also determined. Here, the allowable range of the parameter will be described. If the parameter is out of the desired range and becomes a certain value (abnormal value), the substrate to be processed that has gone through the semiconductor manufacturing process will not perform its intended function. Considering a sufficient margin is the allowable range of the parameter. Note that the desired range of the parameter means an ideal range in a case where no failure occurs in the substrate to be processed through the semiconductor manufacturing process.
【００１１】各パラメータごとの許容発光範囲が算出さ
れた後、被処理基板に実際に処理が施され、プラズマ光
の各対応波長の発光強度である処理中発光強度が算出さ
れる。そして、基準発光データに基づいて、数種類のパ
ラメータの中から、処理中発光強度に応じた候補パラメ
ータが選定される。さらに、処理中発光強度が許容発光
範囲を越えたときに、処理中発光強度が許容発光範囲内
になるまで候補パラメータの値が調整されて、チャンバ
内の各パラメータを所望範囲の近傍に設定・維持するこ
とができる。これにより、半導体製造工程を安定な状態
で行うことができる。After the allowable emission range for each parameter is calculated, the substrate to be processed is actually processed, and the in-process emission intensity, which is the emission intensity of each corresponding wavelength of the plasma light, is calculated. Then, based on the reference light emission data, a candidate parameter corresponding to the light emission intensity during processing is selected from several types of parameters. Further, when the emission intensity during processing exceeds the allowable emission range, the values of the candidate parameters are adjusted until the emission intensity during processing falls within the allowable emission range, and each parameter in the chamber is set near the desired range. Can be maintained. Thus, the semiconductor manufacturing process can be performed in a stable state.
【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の半
導体製造条件設定方法において、パラメータが、プラズ
マを生成するための高周波電力、プラズマを生成するた
めの周波数、プラズマ内に含まれるイオン又はラジカル
を被処理基板方向へ誘導するためのバイアス電圧、チャ
ンバ内に流入するガスの流量、チャンバ内の圧力、プラ
ズマを高密度に維持するための磁界の強さ、又はチャン
バ内の温度のうちの少なくとも一つであることを特徴と
する。According to a second aspect of the present invention, there is provided the semiconductor manufacturing condition setting method according to the first aspect, wherein the parameters include a high frequency power for generating plasma, a frequency for generating plasma, ions contained in the plasma, and ions. Of the bias voltage for inducing radicals toward the substrate to be processed, the flow rate of gas flowing into the chamber, the pressure in the chamber, the strength of the magnetic field for maintaining the plasma at a high density, or the temperature in the chamber. It is characterized by at least one.
【００１３】請求項３記載の発明に係る半導体製造条件
設定装置は、チャンバ内に発生させたプラズマを使用し
て被処理基板に処理を施す半導体製造工程の製造条件を
設定する装置であって、プラズマの発光を分光する分光
手段と、プラズマ光の分光方向に分解能を有し、分光さ
れたプラズマ光の各波長成分を受光するとともに当該プ
ラズマ光の各波長の強度に応じた電気信号を出力する光
検出手段と、光検出手段から出力された電気信号に基づ
いて、プラズマ光の各波長の発光強度を算出する発光強
度算出手段と、製造条件である複数のパラメータの値を
増減変化させたときに当該パラメータの増減変化に伴っ
て発光強度が変化する各波長の中から、少なくとも二以
上の波長を対応波長として各パラメータごとに選択する
対応波長選択手段と、パラメータの値と、各対応波長の
発光強度に基づく値との関係を示す基準発光データを各
パラメータごとに作成する基準発光データ作成手段と、
パラメータの許容範囲に対応した、各対応波長の発光強
度に基づく範囲である許容発光範囲を各パラメータごと
に決定する許容発光範囲決定手段と、被処理基板に処理
を施す際に得られるプラズマ光の各対応波長の発光強度
である処理中発光強度を算出する処理中発光強度算出手
段と、基準発光データに基づいて、処理中発光強度に応
じた候補パラメータを各パラメータの中から選定する候
補パラメータ選定手段とを備えることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor manufacturing condition setting apparatus for setting manufacturing conditions in a semiconductor manufacturing process of performing processing on a substrate to be processed using plasma generated in a chamber. A spectroscopic means for dispersing the emission of the plasma, and having a resolution in a dispersing direction of the plasma light, receiving each wavelength component of the separated plasma light, and outputting an electric signal corresponding to the intensity of each wavelength of the plasma light. A light detection unit, a light emission intensity calculation unit that calculates the light emission intensity of each wavelength of the plasma light based on the electric signal output from the light detection unit, and when the values of a plurality of parameters that are manufacturing conditions are increased or decreased. Corresponding wavelength selecting means for selecting at least two or more wavelengths as corresponding wavelengths from each of the wavelengths at which the emission intensity changes with the increase or decrease of the parameter. , A value of the parameter, the reference light emission data producing means of the reference emission data that indicates the relationship between the value based on the emission intensity of each corresponding wavelength created for each parameter,
Means for determining an allowable emission range, which is a range based on the emission intensity of each corresponding wavelength, corresponding to the allowable range of the parameter, for each parameter; In-process emission intensity calculation means for calculating the in-process emission intensity which is the emission intensity of each corresponding wavelength, and candidate parameter selection for selecting candidate parameters corresponding to the in-process emission intensity from each parameter based on the reference emission data Means.
【００１４】請求項３記載の発明に係る半導体製造条件
設定装置によれば、まず、チャンバ内のプラズマ光は、
例えば、回折格子等の分光手段によって分光される。さ
らに、分光されたプラズマ光は、プラズマ光の分光方向
に分解能を有する光検出手段によって検出され、当該光
検出手段は、当該プラズマ光の各波長の強度に応じた電
気信号を出力する。光検出手段から発せられた電気信号
を受信した発光強度算出手段は、この電気信号に基づい
て、プラズマ光の各波長における発光強度を算出する。
分光されたプラズマ光の各波長の中には、高周波電力等
のパラメータの値を増減変化させたときに、当該パラメ
ータの変化に伴って発光強度が変化するものがあるが、
対応波長選択手段によって、この発光強度が変化する波
長の中から少なくとも二以上の波長が対応波長として選
択される。対応波長の選択は、各パラメータごと、すな
わち、高周波電力、ガス流量等のパラメータそれぞれに
ついて行われる。According to the semiconductor manufacturing condition setting apparatus according to the third aspect of the present invention, first, the plasma light in the chamber is
For example, the light is split by a splitting means such as a diffraction grating. Further, the separated plasma light is detected by light detecting means having resolution in the direction of spectral separation of the plasma light, and the light detecting means outputs an electric signal corresponding to the intensity of each wavelength of the plasma light. The light emission intensity calculation means that receives the electric signal emitted from the light detection means calculates the light emission intensity at each wavelength of the plasma light based on the electric signal.
Among the wavelengths of the separated plasma light, when the value of a parameter such as high-frequency power is increased or decreased, the emission intensity changes with the change of the parameter.
At least two or more wavelengths are selected as corresponding wavelengths from the wavelengths at which the emission intensity changes by the corresponding wavelength selection means. The selection of the corresponding wavelength is performed for each parameter, that is, for each parameter such as high-frequency power and gas flow rate.
【００１５】対応波長が選択された後、基準発光データ
作成手段によって、パラメータの値と、各対応波長の発
光強度との関係を示す基準発光データが各パラメータご
とに作成される。基準発光データが作成される一方、許
容範囲決定手段によって、パラメータの許容範囲に対応
する各対応波長の発光強度に基づく範囲である許容発光
範囲が決定される。各パラメータごとに許容発光範囲が
決定された後、被処理基板に実際に処理が施され、処理
中発光強度算出手段によって、プラズマの発光の各対応
波長における発光強度である処理中発光強度が算出され
る。そして、候補パラメータ選定手段によって、数種類
のパラメータの中から処理中発光強度に応じた候補パラ
メータが基準発光データに基づいて選定される。After the corresponding wavelength is selected, the reference emission data creation means creates reference emission data indicating the relationship between the parameter value and the emission intensity of each corresponding wavelength for each parameter. While the reference light emission data is created, the allowable range determining means determines an allowable light emission range that is a range based on the emission intensity of each corresponding wavelength corresponding to the allowable range of the parameter. After the allowable emission range is determined for each parameter, the processing is actually performed on the substrate to be processed, and the emission intensity during processing, which is the emission intensity at each corresponding wavelength of the plasma emission, is calculated by the emission intensity calculation means during processing. Is done. Then, the candidate parameter selecting means selects a candidate parameter corresponding to the in-process light emission intensity from the several kinds of parameters based on the reference light emission data.
【００１６】候補パラメータが選定された後、当該候補
パラメータの基準発光データ等が、例えば、ディスプレ
イ等に表示される。そして、処理中発光強度が許容発光
範囲を越えたときに、オペレータは、高周波発生器等の
各種計器を操作することにより候補パラメータの値を調
整し、処理中発光強度を許容発光範囲内に収める。これ
により、チャンバ内のパラメータを所望範囲の近傍に設
定・維持することができ、半導体製造工程を安定な状態
で進めることができる。After a candidate parameter is selected, reference light emission data and the like of the candidate parameter are displayed on, for example, a display. Then, when the in-process light emission intensity exceeds the allowable light emission range, the operator adjusts the value of the candidate parameter by operating various instruments such as a high-frequency generator so that the in-process light emission intensity falls within the allowable light emission range. . Thus, the parameters in the chamber can be set and maintained near the desired range, and the semiconductor manufacturing process can proceed in a stable state.
【００１７】請求項４記載の発明は、請求項３記載の半
導体製造条件設定装置において、制御信号を受信するこ
とにより候補パラメータの値を制御するパラメータ値制
御手段と、処理中発光強度に基づく値が許容発光範囲を
越えたときに、処理中発光強度に基づく値が許容発光範
囲内になるまでパラメータ値制御手段に制御信号を送信
するパラメータ値設定手段とを更に備えることを特徴と
する。According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor manufacturing condition setting apparatus of the third aspect, parameter value control means for controlling a value of the candidate parameter by receiving a control signal, and a value based on the light emission intensity during processing. And a parameter value setting means for transmitting a control signal to the parameter value control means until the value based on the in-process light emission intensity falls within the allowable light emission range when exceeds the allowable light emission range.
【００１８】請求項４記載の発明に係る半導体製造条件
設定装置によれば、処理中発光強度に基づく値が許容発
光範囲を越えたときに、パラメータ値設定手段によっ
て、処理中発光強度に基づく値が許容発光範囲内になる
までパラメータ値制御手段に制御信号が送信される。制
御信号が、パラメータ値制御手段に到達すると、当該パ
ラメータ値制御手段は、候補パラメータの値を制御す
る。これにより、チャンバ内の候補パラメータを所望範
囲の近傍に自動的に設定・維持することができ、半導体
製造工程を安定な状態で進めることができる。According to the semiconductor manufacturing condition setting apparatus of the present invention, when the value based on the light emission intensity during processing exceeds the allowable light emission range, the parameter value setting means sets the value based on the light emission intensity during processing. The control signal is transmitted to the parameter value control means until the value falls within the allowable light emission range. When the control signal reaches the parameter value control means, the parameter value control means controls the value of the candidate parameter. Thereby, the candidate parameters in the chamber can be automatically set and maintained in the vicinity of the desired range, and the semiconductor manufacturing process can proceed in a stable state.
【００１９】請求項５記載の発明は、請求項３記載の半
導体製造条件設定装置において、パラメータが、プラズ
マを生成するための高周波電力、プラズマを生成するた
めの周波数、プラズマ内に含まれるイオン又はラジカル
を被処理基板方向へ誘導するためのバイアス電圧、チャ
ンバ内に流入するガスの流量、チャンバ内の圧力、プラ
ズマを高密度に維持するための磁界の強さ、又はチャン
バ内の温度のうちの少なくとも一つであることを特徴と
する。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the semiconductor manufacturing condition setting apparatus according to the third aspect, wherein the parameters include a high-frequency power for generating plasma, a frequency for generating plasma, and ions contained in the plasma. Of the bias voltage for inducing radicals toward the substrate to be processed, the flow rate of gas flowing into the chamber, the pressure in the chamber, the strength of the magnetic field for maintaining the plasma at a high density, or the temperature in the chamber. It is characterized by at least one.
【００２０】請求項６記載の発明は、チャンバ内にプラ
ズマを発生させ、当該プラズマを使用して被処理基板に
処理を施すことにより半導体基板を製造する半導体製造
装置において、請求項３〜請求項５の何れか一項記載の
半導体製造条件設定装置を備え、チャンバは、当該チャ
ンバ内のプラズマ光を外部へ放出させるための監視窓を
有し、半導体製造条件設定装置の分光手段は、監視窓を
通過したプラズマ光が入射する位置に配置されているこ
とを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor substrate by generating plasma in a chamber and performing processing on a substrate to be processed using the plasma. 5. The semiconductor manufacturing condition setting device according to claim 5, wherein the chamber has a monitoring window for emitting plasma light in the chamber to the outside, and the spectroscopic means of the semiconductor manufacturing condition setting device includes a monitoring window. Characterized in that it is arranged at a position where the plasma light passing therethrough is incident.
【００２１】請求項６記載の発明に係る半導体製造条件
設定装置によれば、チャンバに、プラズマ光を外部へ放
出させるための監視窓が設けられており、この監視窓を
通過したプラズマ光は、上述の半導体製造条件設定装置
の分光手段に入射する。プラズマ光が分光手段に入射し
た後は、半導体製造条件設定装置によって各パラメータ
の値が所望範囲の近傍に設定・維持されて、半導体製造
工程を安定な状態で進めることができる。According to the semiconductor manufacturing condition setting apparatus of the present invention, a monitoring window for emitting plasma light to the outside is provided in the chamber, and the plasma light passing through the monitoring window is The light enters the spectral means of the above-described semiconductor manufacturing condition setting device. After the plasma light is incident on the spectroscopic means, the value of each parameter is set and maintained near the desired range by the semiconductor manufacturing condition setting device, and the semiconductor manufacturing process can proceed in a stable state.
【００２２】請求項７記載の発明は、請求項６記載の半
導体製造装置において、監視窓が、曇り止め手段を備え
ていることを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor manufacturing apparatus according to the sixth aspect, the monitoring window is provided with anti-fog means.
【００２３】請求項７記載の発明に係る半導体製造装置
によれば、曇り止め手段によって監視窓の曇りが防止さ
れるため、プラズマ光を効率良く分光手段に入射させる
ことができる。According to the semiconductor manufacturing apparatus according to the seventh aspect of the present invention, the monitoring window is prevented from fogging by the fogging prevention means, so that the plasma light can be efficiently incident on the spectral means.
【００２４】請求項８記載の発明は、請求項７記載の半
導体製造装置において、曇り止め手段が、監視窓を加熱
するヒータであることを特徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, in the semiconductor manufacturing apparatus according to the seventh aspect, the anti-fog means is a heater for heating the monitoring window.
【００２５】請求項８記載の発明に係る半導体製造装置
によれば、ヒータによって監視窓が加熱されるため、チ
ャンバの中心から移動した反応性イオンなどの反応生成
物が監視窓に付着しにくくなり、監視窓の曇りが防止さ
れる。According to the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, since the monitoring window is heated by the heater, it is difficult for reaction products such as reactive ions moved from the center of the chamber to adhere to the monitoring window. The fogging of the monitoring window is prevented.
【００２６】請求項９記載の発明に係る半導体基板は、
請求項８〜請求項１０の何れか一項記載の半導体製造装
置により処理を施されたことを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate comprising:
A process is performed by the semiconductor manufacturing apparatus according to any one of claims 8 to 10.
【００２７】請求項９記載の発明に係る半導体基板は、
チャンバ内の候補パラメータが所望範囲の近傍に維持さ
れた状態で製造されているため、例えば、エッチング等
の処理が精度良くなされており、高品質である。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate comprising:
Since the manufacturing is performed in a state where the candidate parameters in the chamber are maintained in the vicinity of the desired range, for example, processing such as etching is performed with high accuracy and high quality.
【００２８】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体製造条
件設定方法、半導体製造条件設定装置、この装置を用い
た半導体製造装置、及びこの半導体製造装置により製造
された半導体基板の好適な実施形態について詳細に説明
する。尚、同一要素又は同一機能を有する要素には同一
符号を用いるものとし、重複する記載は省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a semiconductor manufacturing condition setting method, a semiconductor manufacturing condition setting apparatus, a semiconductor manufacturing apparatus using this apparatus, and a semiconductor substrate manufactured by this semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention. Will be described in detail. Note that the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same functions, and duplicate descriptions are omitted.
【００２９】（第１実施形態）図１は、第１実施形態に
係る半導体製造装置２の全体構成を示しており、図のよ
うに、本実施形態の半導体製造装置２には、半導体製造
条件設定装置４が装備されている。尚、本実施形態に係
る半導体製造装置２は、チャンバ６内にプラズマを発生
させて被処理基板であるシリコンウエハ７をエッチング
するプラズマドライエッチング装置である。(First Embodiment) FIG. 1 shows an overall configuration of a semiconductor manufacturing apparatus 2 according to a first embodiment. As shown in FIG. A setting device 4 is provided. The semiconductor manufacturing apparatus 2 according to the present embodiment is a plasma dry etching apparatus that generates a plasma in the chamber 6 and etches a silicon wafer 7 as a substrate to be processed.
【００３０】石英等からなる略円筒形のチャンバ６に
は、エッチングガスであるＣＨＦ3，ＣＦ4，Ａｒ等の混
合ガスをチャンバ６内へ流入させるガス導入ポート８が
挿入されており、さらに、このガス導入ポート８には、
エッチングガスの流入量を調節するガス導入バルブ８ａ
が備えられている。また、チャンバ６には、チャンバ６
内のガスを外部に流出させて減圧するための排気ポート
１０が挿入されており、さらに、この排気ポート１０に
は、ガスの流出量を調節する排気バルブ１０ａが備えら
れている。A gas introduction port 8 through which a mixed gas such as CHF 3 , CF 4 , Ar or the like as an etching gas flows into the chamber 6 is inserted into the substantially cylindrical chamber 6 made of quartz or the like. In this gas introduction port 8,
Gas introduction valve 8a for adjusting the flow rate of etching gas
Is provided. The chamber 6 has a chamber 6
An exhaust port 10 for discharging the gas inside to the outside and reducing the pressure is inserted, and the exhaust port 10 is further provided with an exhaust valve 10a for adjusting the amount of the gas flowing out.
【００３１】チャンバ６の内部には、上部電極１２ａと
ウエハ７を支持する下部電極１２ｂとが互いに対向して
配置されており、上部電極１２ａには、プラズマ１３を
生成するための周波数及び電力を発生させる高周波発生
器１４が接続され、下部電極１２ｂには、生成されたプ
ラズマ内に含まれるイオン又はラジカルを当該下部電極
１２ｂに誘導するバイアス電圧を供給するためのバイア
ス電源１６が接続されている。また、下部電極１２ｂの
下方には、チャンバ６内の温度を調節するための温度調
整器１８が配置されている。さらに、チャンバ６の外周
には、環状の磁石コイル２０が設けられている。この磁
石コイル２０は、チャンバ６内にプラズマを捕捉する磁
場を形成し、高密度のプラズマを生成、維持するもので
ある。Inside the chamber 6, an upper electrode 12a and a lower electrode 12b supporting the wafer 7 are arranged so as to face each other. The upper electrode 12a receives a frequency and an electric power for generating the plasma 13. The high-frequency generator 14 to be generated is connected, and the lower electrode 12b is connected to a bias power supply 16 for supplying a bias voltage for inducing ions or radicals contained in the generated plasma to the lower electrode 12b. . Further, below the lower electrode 12b, a temperature adjuster 18 for adjusting the temperature in the chamber 6 is arranged. Further, an annular magnet coil 20 is provided on the outer periphery of the chamber 6. The magnet coil 20 forms a magnetic field for capturing plasma in the chamber 6, and generates and maintains high-density plasma.
【００３２】また、チャンバ６の外周面の一部（図１中
右側）には、外部に突出した円筒形の突出部２２が形成
されており、この突出部２２の先端には、プラズマ光が
透過可能な無蛍光ガラス製の監視窓２４がはめ込まれて
いる。さらに、この外周を覆うように、曇り止め手段で
あるリング状のヒータ２６が突出部２２の外周に配置さ
れている。このヒータ２６は、監視窓２４を加熱するた
めのものであり、監視窓２４の温度を周囲の突出部２２
よりも高くすることによって、チャンバ６内のプラズマ
１３から移動した反応性イオンなどの反応生成物が監視
窓２４に付着しにくくなり、監視窓２４の曇りが防止さ
れる。A cylindrical projection 22 projecting outward is formed on a part of the outer peripheral surface of the chamber 6 (right side in FIG. 1). A monitoring window 24 made of non-fluorescent glass which can be transmitted is fitted. Further, a ring-shaped heater 26 serving as anti-fog means is arranged on the outer periphery of the protruding portion 22 so as to cover the outer periphery. The heater 26 is for heating the monitoring window 24, and controls the temperature of the monitoring window 24 to the surrounding protrusions 22.
By making the height higher than that, reaction products such as reactive ions transferred from the plasma 13 in the chamber 6 are less likely to adhere to the monitoring window 24, and the monitoring window 24 is prevented from fogging.
【００３３】また、監視窓２４の曇りを防止するため
に、ヒータ２６で監視窓２４を加熱する構成でなく、電
極を設けて電位勾配を作ることで、反応性イオンを監視
窓２４に近付けないようにする構成も採用することがで
きる。図２は、電極を用いた例を示している。図２
（ａ）の構成では、突出部２２内に、メッシュ電極２６
ａが監視窓２４と平行に配置されており、このメッシュ
電極２６ａに電圧を印加すると、反応性イオンがメッシ
ュ電極２６ａに吸着されて監視窓２４まで到達しない
か、メッシュ電極２６ａに反発されて監視窓２４から遠
ざかる。これにより、監視窓２４の曇りが防止される。
図２（ｂ）の構成では、突出部２２の外周に環状電極２
６ｂが配置されている。この環状電極２６ｂに電圧を印
加すると、反応性イオンは、当該環状電極２６ｂに引き
つけられて、突出部２６ｂの内周面に吸着したり、監視
窓２４方向への移動を抑制される。このため、反応性イ
オンは、監視窓２４まで到達せず、監視窓２４の曇りが
防止される。Further, in order to prevent the monitoring window 24 from being fogged, the monitoring window 24 is not heated by the heater 26, but an electrode is provided to form a potential gradient so that reactive ions do not approach the monitoring window 24. Such a configuration can be adopted. FIG. 2 shows an example using electrodes. FIG.
In the configuration of (a), the mesh electrode 26 is
When a voltage is applied to the mesh electrode 26a, reactive ions are adsorbed by the mesh electrode 26a and do not reach the monitoring window 24, or are repelled by the mesh electrode 26a to monitor. Move away from window 24. This prevents the monitoring window 24 from fogging.
In the configuration of FIG. 2B, the annular electrode 2
6b are arranged. When a voltage is applied to the annular electrode 26b, the reactive ions are attracted to the annular electrode 26b, and are attracted to the inner peripheral surface of the protruding portion 26b and are suppressed from moving toward the monitoring window 24. Therefore, the reactive ions do not reach the monitoring window 24, and the monitoring window 24 is prevented from fogging.
【００３４】次に、図１を用いて、半導体製造条件設定
装置４の構成について説明する。半導体製造条件設定装
置４は、監視窓２４を通過してチャンバ６から放出され
るプラズマ光を分光する分光器２８及び分光器２８によ
り分光されたプラズマ光を検出するＰＤ（フォトダイオ
ード）アレイ３０を備えている。プラズマ光は、分光器
２８の入射スリットに入射され、回折格子に照射される
ことによってスペクトルに分解される。尚、図示は省略
するが、監視窓２４を通過したプラズマ光を効率よく分
光器２８に入射させるため、監視窓２４と分光器２８の
間には、光ファイバ等が配設されている。ＰＤアレイ３
０には、プラズマ光の分光方向、換言すれば、スペクト
ルの分解方向にフォトダイオードが複数配列され、当該
ＰＤアレイ３０は、プラズマ光の各波長成分を受光する
と共に当該プラズマ光を光電変換してプラズマ光の各波
長における強度に応じたアナログ信号を出力する。尚、
分光器として、回折格子の代わりにフィルタを用いるこ
とができ、また、光検出器として、ＰＤアレイ３０の代
わりに、光電子増倍管等を用いることもできる。Next, the configuration of the semiconductor manufacturing condition setting apparatus 4 will be described with reference to FIG. The semiconductor manufacturing condition setting device 4 includes a spectroscope 28 that splits plasma light emitted from the chamber 6 through the monitoring window 24 and a PD (photodiode) array 30 that detects plasma light split by the spectroscope 28. Have. The plasma light is incident on the entrance slit of the spectroscope 28 and is decomposed into a spectrum by irradiating the diffraction grating. Although not shown, an optical fiber or the like is provided between the monitoring window 24 and the spectroscope 28 so that the plasma light passing through the monitoring window 24 is efficiently incident on the spectroscope 28. PD array 3
At 0, a plurality of photodiodes are arranged in the spectral direction of the plasma light, in other words, in the decomposition direction of the spectrum, and the PD array 30 receives each wavelength component of the plasma light and photoelectrically converts the plasma light. An analog signal corresponding to the intensity of each wavelength of the plasma light is output. still,
A filter can be used instead of the diffraction grating as a spectroscope, and a photomultiplier tube or the like can be used instead of the PD array 30 as a photodetector.
【００３５】ＰＤアレイ３０には、当該ＰＤアレイ３０
から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換器３２が接続され、さらに、このＡ／Ｄ変換
器３２には、制御部３４が接続されている。制御部３４
には、種々の演算処理を行うＣＰＵ３５が内蔵されてお
り、さらに、当該ＣＰＵ３５には、上述のＡ／Ｄ変換器
３２からデジタル信号として出力されたプラズマ光の各
波長における発光強度に関するデータ等を記憶できるＲ
ＡＭ３５ａ、及び後述する基準発光データを作成するプ
ログラム等が記憶されているＲＯＭ３５ｂが接続されて
いる。また、ＣＰＵ３５には、制御部３４の外部に設け
られたディスプレイ３６が出力可能に、キ−ボード３８
が入力可能に接続されている。The PD array 30 includes the PD array 30
An A / D converter 32 for converting an analog signal output from the A / D converter into a digital signal is connected, and a control unit 34 is connected to the A / D converter 32. Control unit 34
Has a built-in CPU 35 for performing various arithmetic processing. Further, the CPU 35 stores data relating to the light emission intensity at each wavelength of the plasma light output as a digital signal from the A / D converter 32. R that can be stored
The AM 35a and a ROM 35b in which a program for creating reference light emission data to be described later and the like are stored are connected. The CPU 35 can output a display 36 provided outside the control unit 34 to a keyboard 38.
Are connected to enable input.
【００３６】続いて、図１及び図３のフロー図を用い
て、以上のように構成された半導体製造条件設定装置４
により半導体製造装置２の製造条件であるパラメータを
設定する過程を説明する。尚、半導体製造装置２には、
(1)プラズマ１３を生成するために上部電極１２ａに印
加される高周波電力、(2)プラズマ１３を生成するため
の周波数、(3)バイアス電源により下部電極１２ｂに印
加されるバイアス電圧、(4)チャンバ６内に流入するガ
スの流量、(5)チャンバ６内の圧力、(6)磁石コイル２０
によりチャンバ内に生成される磁界の強さ、(７)チャン
バ６内の温度、の７つの製造パラメータがある。Subsequently, the semiconductor manufacturing condition setting apparatus 4 configured as described above will be described with reference to the flow charts of FIGS.
A process for setting parameters as manufacturing conditions of the semiconductor manufacturing apparatus 2 will be described. Note that the semiconductor manufacturing apparatus 2 includes:
(1) high-frequency power applied to the upper electrode 12a to generate the plasma 13, (2) frequency to generate the plasma 13, (3) bias voltage applied to the lower electrode 12b by the bias power source, (4) ) The flow rate of the gas flowing into the chamber 6, (5) the pressure in the chamber 6, (6) the magnet coil 20
, And (7) the temperature in the chamber 6.
【００３７】まず、図１を用いて、チャンバ６内のプラ
ズマの発生から、ＣＰＵ３５が発光強度を算出するまで
の過程を説明する。尚、最初に説明するエッチング処理
は、ウエハに正式な処理を施すために行うものではな
く、後述の基準発光データなどの諸データを求めるため
に行うものである。以下、このような、諸データを求め
るために行うエッチングを試験エッチングという。First, a process from generation of plasma in the chamber 6 to calculation of the light emission intensity by the CPU 35 will be described with reference to FIG. The etching process described first is not performed for performing a formal process on a wafer, but is performed for obtaining various data such as reference light emission data described later. Hereinafter, such etching for obtaining various data is referred to as test etching.
【００３８】ガス導入バルブ８ａを開いてチャンバ６内
にエッチングガスを流入させつつ、排気バルブ１０ａの
操作によりチャンバ６内を所定圧に減圧し、さらに、チ
ャンバ６内の温度、詳しくは、ウエハ７を支持する下部
電極１２ｂの下方の温度を所定温度に設定した後、高周
波発生器１４とバイアス電源１６を作動させて上部電極
１２ａと下部電極１２ｂとの間に高周波電力を印加させ
ることにより、電極１２ａ，１２ｂ間にプラズマ１３が
発生する。このプラズマ１３は、磁石コイル２０により
形成された磁場によって、高密度な状態が維持されてい
る。プラズマが発生すると、例えば、ＣＦ4が励起され
て、イオンないしはラジカルとなる。そして、このイオ
ン等は、バイアス電圧の作用によって下部電極１２ｂ上
に載置されたウエハ７方向に向けて誘導され、ウエハ７
の表面に成膜されたＳｉＯ2膜と反応し、試験エッチン
グが進行する。While the gas introduction valve 8a is opened to allow the etching gas to flow into the chamber 6, the pressure inside the chamber 6 is reduced to a predetermined pressure by operating the exhaust valve 10a. After setting the temperature below the lower electrode 12b supporting the electrode to a predetermined temperature, the high-frequency generator 14 and the bias power supply 16 are operated to apply high-frequency power between the upper electrode 12a and the lower electrode 12b, thereby Plasma 13 is generated between 12a and 12b. This plasma 13 is maintained in a high density state by the magnetic field formed by the magnet coil 20. When the plasma is generated, for example, CF 4 is excited to become ions or radicals. The ions and the like are guided toward the wafer 7 placed on the lower electrode 12b by the action of the bias voltage,
Reacts with the SiO 2 film formed on the surface of the substrate, and the test etching proceeds.
【００３９】また、電極１２ａ，１２ｂ間に発生したプ
ラズマ光は、監視窓２４を通過して分光器２８に到達す
る。この際、監視窓２４は、ヒータ２６によって曇り止
めがなされているため、プラズマ光は、当該監視窓２４
を容易に通過することができる。分光器２８の入射スリ
ットに入射したプラズマ光は、回折格子に照射されるこ
とによってスペクトルに分解される。そして、スペクト
ルに分光されたプラズマ光はＰＤアレイ３０によって受
光され、プラズマ光の各波長における強度に関するデー
タである発光強度データがアナログ信号として出力され
る。発光強度データがアナログ信号としてＡ／Ｄ変換器
３２に到達すると、当該アナログ信号はデジタル信号に
変換される。そして、デジタル変換された発光強度デー
タは、制御部３４のＣＰＵ３５に送信され、ＣＰＵ３５
は、発光強度データに基づいて、プラズマ光の各波長の
発光強度を算出するとともに、発光強度データをＲＡＭ
３５ａに記憶させる。以上が、発光強度の算出までの過
程である。The plasma light generated between the electrodes 12a and 12b passes through the monitoring window 24 and reaches the spectroscope 28. At this time, since the monitoring window 24 is prevented from fogging by the heater 26, the plasma light is applied to the monitoring window 24.
Can easily pass through. The plasma light incident on the entrance slit of the spectroscope 28 is decomposed into a spectrum by irradiating the diffraction grating. Then, the plasma light split into a spectrum is received by the PD array 30, and emission intensity data, which is data relating to the intensity at each wavelength of the plasma light, is output as an analog signal. When the emission intensity data reaches the A / D converter 32 as an analog signal, the analog signal is converted into a digital signal. Then, the digitally converted emission intensity data is transmitted to the CPU 35 of the control unit 34,
Calculates the emission intensity of each wavelength of the plasma light based on the emission intensity data, and stores the emission intensity data in a RAM.
35a. The above is the process up to the calculation of the emission intensity.
【００４０】次に、図３のフロー図を参照して、発光強
度を算出したＣＰＵ３５が、エッチング中の各パラメー
タを所望範囲に設定・維持する制御手順を説明する。
尚、パラメータの理想的な範囲である所望範囲はチャン
バ外部の各種計器では求めることができないが、プラズ
マ光の波長から得られる情報に基づいて、パラメータを
理想的な範囲に設定・維持することが、本実施形態の目
的である。Next, with reference to the flowchart of FIG. 3, a description will be given of a control procedure in which the CPU 35 that has calculated the light emission intensity sets and maintains each parameter during etching to a desired range.
The desired range, which is an ideal range of the parameter, cannot be obtained by various instruments outside the chamber. However, it is possible to set and maintain the parameter in the ideal range based on information obtained from the wavelength of the plasma light. This is the purpose of this embodiment.
【００４１】まず、オペレータは、試験エッチングをし
ながら、各パラメータの値を強制的に増減変化させる。
例えば、チャンバ６内の圧力を増減するには、排気バル
ブ１０ａを調節すればよい。但し、パラメータは一つず
つ変化させ、あるパラメータを変化させている最中は、
他のパラメータは変化させない。パラメータの値を強制
変化させると、この変化に伴って発光強度が変化する波
長が幾つかある。ＣＰＵ３５は、これらの発光強度が変
化した波長の中から少なくとも二以上の波長を対応波長
として選択する（Ｓ１０１）。すなわち、対応波長と
は、パラメータに相関を有し、当該パラメータ値の変化
に伴って発光強度が変化する波長を意味する。First, the operator forcibly increases or decreases the value of each parameter while performing test etching.
For example, to increase or decrease the pressure in the chamber 6, the exhaust valve 10a may be adjusted. However, the parameters are changed one by one, and while a certain parameter is being changed,
Other parameters are not changed. When the value of the parameter is forcibly changed, there are some wavelengths at which the emission intensity changes with the change. The CPU 35 selects at least two or more wavelengths from among the wavelengths whose emission intensities have changed as corresponding wavelengths (S101). That is, the corresponding wavelength means a wavelength that has a correlation with the parameter and the emission intensity changes with a change in the parameter value.
【００４２】ここで一旦、図４を参照して、対応波長の
選択方法について具体的に説明する。図４（ａ）は、５
つの波長のエッチング中の発光強度を示す発光強度デー
タを図示したものである。横軸はプラズマ光の波長で、
縦軸は発光強度（単位は任意）である。図４（ｂ）は、
ガス流量を所望値から強制的に増加させた場合の発光強
度データを示しており、波長６５６ｎｍと７０４ｎｍに
おいて、それぞれ発光強度の大きな減少、増加が見られ
る。そして、ＣＰＵ３５は、このように発光強度に大き
な変化の見られた波長を、対応波長として選択する。選
択された対応波長の波長は、ＲＡＭ３５ａに記憶され
る。尚、対応波長は、三本以上選択してもよく、例え
ば、図４（ｂ）において、波長６５６ｎｍの左隣の波長
も僅かながら発光強度が増しているので、この波長も対
応波長として選択しても良い。対応波長を選択する数な
どの基準は、制御部３４のＲＡＭ３５ａやＲＯＭ３５ｂ
に予め記憶させておいてもよいし、また、オペレータ
が、キーボード３８によりその都度入力するようにして
もよい。Here, a method of selecting a corresponding wavelength will be specifically described with reference to FIG. FIG.
5 is a diagram illustrating light emission intensity data indicating light emission intensity during etching at three wavelengths. The horizontal axis is the wavelength of the plasma light,
The vertical axis is the emission intensity (arbitrary unit). FIG. 4 (b)
The emission intensity data when the gas flow rate is forcibly increased from a desired value is shown. At the wavelengths of 656 nm and 704 nm, the emission intensity is greatly reduced and increased, respectively. Then, the CPU 35 selects, as the corresponding wavelength, the wavelength at which the emission intensity has greatly changed as described above. The wavelength of the selected corresponding wavelength is stored in the RAM 35a. Note that three or more corresponding wavelengths may be selected. For example, in FIG. 4B, the wavelength on the left of the wavelength of 656 nm is slightly increased in light emission intensity, so this wavelength is also selected as the corresponding wavelength. May be. The criteria such as the number for selecting the corresponding wavelength are determined by the RAM 35a or the ROM 35b of the control unit 34.
May be stored in advance, or may be input by the operator using the keyboard 38 each time.
【００４３】再び、図３のフロー図を用いて、ＣＰＵ３
５の制御手順を説明する。各パラメータごとに対応波長
を選択した後、ＣＰＵ３５は、ＲＯＭ３５ｂに記憶され
たプログラムに基づいて、強制的に値を変化させたとき
のパラメータ値と各対応波長の発光強度との関係である
基準発光データを作成する（Ｓ１０２）。図５は、基準
発光データをグラフ化したものであり、図５（ａ）〜
（ｃ）は、それぞれパラメータを高周波電力、ガス流
量、圧力としたときの基準発光データを示している。縦
軸は、対応波長の発光強度（単位は任意）を示してお
り、横軸は、パラメータ値の目安を示している。但し、
このパラメータの値は、チャンバ６外の計器で測定した
値であり、チャンバ６内のパラメータの正確な値を示し
ているわけではない。ＣＰＵ３５は、作成した基準発光
データを、ＲＡＭ３５ａに記憶させる。Referring again to the flowchart of FIG.
The control procedure of No. 5 will be described. After selecting the corresponding wavelength for each parameter, the CPU 35 sets the reference light emission, which is the relationship between the parameter value when the value is forcibly changed and the emission intensity of each corresponding wavelength, based on the program stored in the ROM 35b. Data is created (S102). FIG. 5 is a graph of the reference light emission data, and FIG.
(C) shows the reference light emission data when the parameters are high-frequency power, gas flow rate, and pressure, respectively. The vertical axis indicates the emission intensity (arbitrary unit) of the corresponding wavelength, and the horizontal axis indicates the standard of the parameter value. However,
The value of this parameter is a value measured by a meter outside the chamber 6 and does not necessarily indicate an accurate value of the parameter inside the chamber 6. The CPU 35 stores the created reference light emission data in the RAM 35a.
【００４４】図５（ａ）〜（ｃ）に示されているよう
に、高周波電力、ガス流量、圧力は、ともに波長６０５
ｎｍ，６５６ｎｍ，７０４ｎｍの三つの波長に相関があ
る。尚、波長６０５ｎｍは酸素（Ｏ）、６５６ｎｍは水
素（Ｈ）、７０４ｎｍはフッ素（Ｆ）からの発光であ
る。図６は、図５（ａ）〜（ｃ）の基準発光データに基
づいてパラメータと対応波長との関係をまとめた表であ
り、各パラメータの値を増加又は減少させたときに、各
対応波長の発光強度が、増加、減少、又は不変の何れに
なるかを示している。尚、この図において、右上がりの
矢印は増加、右下がりの矢印は減少、水平な矢印は不変
を意味している。図６より、例えば、高周波電力を増加
させたときは、波長６０５ｎｍ，６５６ｎｍ，７０４ｎ
ｍの発光強度が全て増加し、圧力を増加させたときは、
波長６０５ｎｍの発光強度は増加、波長６５６ｎｍの発
光強度は不変、波長７０４ｎｍの発光強度は減少、とな
ることがわかる。As shown in FIGS. 5A to 5C, the high-frequency power, the gas flow rate, and the pressure are all 605 wavelengths.
There is a correlation between three wavelengths of nm, 656 nm, and 704 nm. The wavelength 605 nm is emission from oxygen (O), 656 nm is emission from hydrogen (H), and 704 nm is emission from fluorine (F). FIG. 6 is a table summarizing the relationship between parameters and corresponding wavelengths based on the reference emission data of FIGS. 5A to 5C. When the value of each parameter is increased or decreased, the corresponding wavelength is reduced. Indicates whether the emission intensity of the light-emitting element increases, decreases, or does not change. In this figure, the upward-sloping arrow indicates an increase, the downward-sloping arrow indicates a decrease, and the horizontal arrow indicates no change. From FIG. 6, for example, when the high frequency power is increased, the wavelengths 605 nm, 656 nm, and 704 n
When the emission intensity of all m increases and the pressure increases,
It can be seen that the emission intensity at a wavelength of 605 nm increases, the emission intensity at a wavelength of 656 nm does not change, and the emission intensity at a wavelength of 704 nm decreases.
【００４５】再び、図３のフロー図を用いて、ＣＰＵ３
５の制御手順を説明する。基準発光データを作成した
後、ＣＰＵ３５は、この基準発光データに基づいて、パ
ラメータの許容範囲に対応する各対応波長の発光強度の
範囲である許容発光範囲を決定する（Ｓ１０３）。尚、
パラメータの許容範囲は、試験エッチングを繰り返すこ
とによって見出される。エッチング中に、高周波電力が
正常に変動すれば、高周波電力が要因となる製品不良は
当然起こらない。ところが、エッチング開始後のある時
刻において、高周波電力をある値以上まで強制的に増加
させれば、ウエハ上に塗布されているレジスト膜がプラ
ズマからの加熱によって熱変質を起こす。レジスト膜が
変質すると、エッチングが設計通りに行われず、製品の
不良につながることになる。すなわち、このときの電力
値が、製品に不具合を生じさせない上限になる。一方、
高周波電力をある値まで減少させると、プラズマ密度の
不足と、ウエハ温度の不足からエッチング速度が低下
し、エッチング処理に長時間を要する。すなわち、この
ときの電力値が、製品に不具合を生じさせない下限にな
る。そして、これらの上限および下限から十分なマージ
ンを考慮したものが、他のパラメータが一定条件下にあ
るときの高周波電力の許容範囲となり、このときの発光
強度が許容発光範囲となる。オペレータが、許容発光範
囲の上限値及び下限値を入力すると、ＣＰＵ３５は、こ
れらの値で規定される範囲を許容発光範囲として決定す
る。許容発光範囲を決定した後、ＣＰＵ３５は、許容発
光範囲に関するデータをＲＡＭ３５ａに記憶させる。Referring again to the flowchart of FIG.
The control procedure of No. 5 will be described. After creating the reference light emission data, the CPU 35 determines an allowable light emission range that is a range of light emission intensity of each corresponding wavelength corresponding to the allowable range of the parameter based on the reference light emission data (S103). still,
Parameter tolerances are found by repeating the test etch. If the high-frequency power fluctuates normally during etching, a product defect caused by the high-frequency power does not occur. However, if the high-frequency power is forcibly increased to a certain value or more at a certain time after the start of etching, the resist film applied on the wafer undergoes thermal deterioration due to heating from plasma. If the resist film deteriorates, the etching is not performed as designed, which leads to a defective product. That is, the power value at this time is the upper limit that does not cause a problem in the product. on the other hand,
When the high-frequency power is reduced to a certain value, the etching rate decreases due to the insufficient plasma density and the insufficient wafer temperature, and the etching process requires a long time. That is, the power value at this time is the lower limit that does not cause a problem in the product. A value obtained by considering a sufficient margin from the upper limit and the lower limit becomes an allowable range of the high-frequency power when other parameters are under certain conditions, and the emission intensity at this time becomes an allowable emission range. When the operator inputs the upper limit value and the lower limit value of the allowable light emission range, the CPU 35 determines a range defined by these values as the allowable light emission range. After determining the allowable light emission range, the CPU 35 stores data on the allowable light emission range in the RAM 35a.
【００４６】尚、エッチング精度を向上したい場合は、
許容発光範囲を狭めて入力すればよい。また、高周波電
力に限られず、ガス流量や圧力を強制的に変化させた場
合ついても、エッチング形状の不良、エッチング速度の
低下、および面内の不均一性など、エッチング処理後の
ウエハの特性に悪影響の出る場合を予め把握して、許容
発光範囲を定める。また、チャンバ６内の温度のよう
に、エッチング開始から時々刻々と値が変動するパラメ
ータについては、エッチング開始から任意の時間ごとに
許容発光範囲が決定されることになる。さらにまた、オ
ペレータが許容発光範囲を決定せず、ＣＰＵ３５が、許
容発光範囲を決定するように構成することもできる。例
えば、試験エッチングを終えた後、完成したウエハ７が
高品質であり、エッチング処理が理想的なパラメータ値
の下で行われていたことを確認したオペレータが、その
ときの各対応波長の発光強度を入力する。そして、ＣＰ
Ｕ３５は、入力された発光強度に所定の許容誤差を設
け、この許容誤差の範囲を許容発光範囲として決定す
る。尚、許容誤差の範囲を変更することで、許容発光範
囲の幅を調整することができる。In order to improve the etching accuracy,
What is necessary is just to input after narrowing the allowable light emission range. In addition to the high frequency power, even when the gas flow rate and pressure are forcibly changed, the characteristics of the wafer after the etching process, such as defective etching shape, lowering of the etching rate, and in-plane non-uniformity, may be affected. The allowable light emission range is determined by grasping in advance the case where an adverse effect occurs. For parameters whose values vary every moment from the start of etching, such as the temperature in the chamber 6, the allowable emission range is determined at an arbitrary time from the start of etching. Still further, the CPU 35 may determine the allowable light emission range without the operator determining the allowable light emission range. For example, after completing the test etching, the operator confirms that the completed wafer 7 is of high quality and that the etching process has been performed under ideal parameter values. Enter And CP
U35 sets a predetermined allowable error in the input light emission intensity, and determines the range of the allowable error as the allowable light emission range. Note that the width of the allowable light emission range can be adjusted by changing the range of the allowable error.
【００４７】以上のステップ１０３までで試験エッチン
グは終了し、次に、ウエハ７に対するエッチング処理が
実際に開始され、半導体製造条件設定装置４は、エッチ
ング中に各パラメータの値を許容範囲内に設定・維持す
る。以下、この過程を説明する。The test etching is completed up to the above step 103. Next, the etching process for the wafer 7 is actually started, and the semiconductor manufacturing condition setting device 4 sets the values of the respective parameters within the allowable range during the etching. ·maintain. Hereinafter, this process will be described.
【００４８】エッチング中にチャンバ６内で発生するプ
ラズマ光は、分光器２８によりスペクトルに分光され、
この各波長成分の発光強度データは、ＰＤアレイ３０及
びＡ／Ｄ変換器３２を介して、ＣＰＵ３５に到達する。
ここで、ＣＰＵ３５は、ＲＡＭ３５ａから、各パラメー
タの基準発光データと対応波長の波長に関するデータと
を呼び出す。この後、ＣＰＵ３５は、発光強度データの
うち、対応波長の発光強度のみを監視することになり、
随時、エッチング処理中の各対応波長の発光強度を処理
中発光強度として算出する（Ｓ１０４）。The plasma light generated in the chamber 6 during the etching is split into a spectrum by the spectroscope 28.
The emission intensity data of each wavelength component reaches the CPU 35 via the PD array 30 and the A / D converter 32.
Here, the CPU 35 calls out the reference emission data of each parameter and the data on the wavelength of the corresponding wavelength from the RAM 35a. Thereafter, the CPU 35 monitors only the emission intensity of the corresponding wavelength in the emission intensity data,
At any time, the emission intensity of each corresponding wavelength during the etching process is calculated as the emission intensity during the process (S104).
【００４９】処理中発光強度を算出した後、ＣＰＵ３５
は、基準発光データに基づいて、処理中発光強度に応じ
た候補パラメータを各パラメータの中から選定する（Ｓ
１０５）。候補パラメータとは、処理中発光強度の変化
に影響を与えたパラメータを意味する。ここで、基準発
光データをまとめた図６を用いて、候補パラメータの選
定方法を説明する。例えば、エッチング中に、波長６０
５ｎｍ、６５６ｎｍ、７０４ｎｍの発光強度が全て増加
したような場合には、図６上段に示す相関から、高周波
電力が何らかの原因で増加したと推定され、高周波電力
が候補パラメータとして選定される。また、波長６０５
ｎｍと６５６ｎｍの発光強度が増加し、波長７０４ｎｍ
の発光強度が減少したような場合には、図６中段の相関
から、チャンバ６内のガス流量が何らかの原因で減少し
たと推定され、ガス流量が候補パラメータとして選定さ
れる。さらに、波長６５６ｎｍの発光強度が変化せず、
波長６０５ｎｍの発光強度が増加し、波長７０４ｎｍの
発光強度が減少したような場合には、図６下段の相関か
ら、チャンバ６内の圧力が何らかの原因で増加したと推
定され、圧力が候補パラメータとして選定される。After calculating the light emission intensity during processing, the CPU 35
Selects a candidate parameter corresponding to the light emission intensity during processing from among the parameters based on the reference light emission data (S
105). The candidate parameter means a parameter that has affected the change in the emission intensity during processing. Here, a method of selecting candidate parameters will be described with reference to FIG. For example, during etching, a wavelength of 60
When the emission intensities at 5 nm, 656 nm, and 704 nm all increase, it is estimated from the correlation shown in the upper part of FIG. 6 that the high-frequency power has increased for some reason, and the high-frequency power is selected as a candidate parameter. In addition, the wavelength 605
The emission intensity at 704 nm and 656 nm increases, and the wavelength at 704 nm increases.
In the case where the light emission intensity has decreased, it is estimated from the correlation in the middle part of FIG. 6 that the gas flow rate in the chamber 6 has decreased for some reason, and the gas flow rate is selected as a candidate parameter. Furthermore, the emission intensity at a wavelength of 656 nm does not change,
In the case where the emission intensity at the wavelength of 605 nm increases and the emission intensity at the wavelength of 704 nm decreases, it is estimated from the correlation in the lower part of FIG. 6 that the pressure in the chamber 6 has increased for some reason. Selected.
【００５０】尚、図６に示すデータでは、各パラメータ
ごとに各対応波長の変化の組み合わせが異なるため、三
つの対応波長の増減変化を求めれば、一つのパラメータ
を決定できる。しかし、ある二つのパラメータを増減変
化させたときに、三つの対応波長が全て同じ変化をする
場合もあり得る。このような場合、ＣＰＵ３５は、選択
する対応波長の数を増やしたり、処理中発光強度の値そ
のものを基準発光データの値と比較して、候補パラメー
タを選択する。In the data shown in FIG. 6, since the combination of changes in the corresponding wavelengths differs for each parameter, one parameter can be determined by calculating the increase or decrease in the three corresponding wavelengths. However, when two certain parameters are increased or decreased, all three corresponding wavelengths may change in the same manner. In such a case, the CPU 35 selects a candidate parameter by increasing the number of corresponding wavelengths to be selected, or comparing the value of the in-process light emission intensity itself with the value of the reference light emission data.
【００５１】再び、図３のフロー図を用いて、ＣＰＵ３
５の制御手順を説明する。候補パラメータを選択した
後、ＣＰＵ３５は、候補パラメータに対応する基準発光
データをディスプレイ３６に表示する（Ｓ１０６）。こ
のとき、ディスプレイ３６には、(1)エッチング開始後
の時刻、(2)ＲＡＭ３５ａから呼び出された、エッチン
グ開始後の時刻における候補パラメータの許容発光範
囲、及び(3)現在の処理中発光強度も併せて表示され
る。そして、エッチング中に候補パラメータが許容範囲
を越えて異常値になったときは、ディスプレイ３６に表
示された処理中発光強度が変化して許容発光範囲を越え
る。このとき、オペレータは、許容発光範囲の限界値と
処理中発光強度との差を求め、さらに、この差を埋める
には候補パラメータの値をどれだけ調整すれば良いか
を、基準発光データを参照して求める。候補パラメータ
の調整量を求めたオペレータは、候補パラメータの値を
正常な範囲に戻すべく、高周波発生器等の各種計器を操
作する。そして、処理中発光強度が許容発光範囲内にな
るまで各種計器を操作することにより、チャンバ６内の
候補パラメータを所望範囲の近傍に設定・維持すること
ができ、これにより、エッチング処理を安定な状態で進
めることができる。尚、処理中発光強度が許容発光範囲
を越えたときに、ＣＰＵ３５が、その旨をアラームでオ
ペレータに知らせるように構成してもよい。また、許容
発光範囲の限界値と処理中発光強度との差をオペレータ
が求めるのではなく、ＣＰＵ３５が求めるようにしても
よい。Referring again to the flowchart of FIG.
The control procedure of No. 5 will be described. After selecting the candidate parameter, the CPU 35 displays the reference light emission data corresponding to the candidate parameter on the display 36 (S106). At this time, the display 36 also shows (1) the time after the start of etching, (2) the allowable emission range of the candidate parameter at the time after the start of etching, called from the RAM 35a, and (3) the emission intensity during the current processing. It is also displayed. When the candidate parameter exceeds the allowable range and becomes an abnormal value during the etching, the emission intensity during processing displayed on the display 36 changes and exceeds the allowable emission range. At this time, the operator obtains the difference between the limit value of the allowable light emission range and the light emission intensity during processing, and further refers to the reference light emission data on how to adjust the value of the candidate parameter to fill in the difference. Ask for it. The operator who has obtained the adjustment amount of the candidate parameter operates various instruments such as a high-frequency generator so as to return the value of the candidate parameter to a normal range. By operating various instruments until the emission intensity during processing falls within the allowable emission range, the candidate parameters in the chamber 6 can be set and maintained in the vicinity of the desired range, whereby the etching process can be performed stably. You can proceed in a state. When the light emission intensity during processing exceeds the allowable light emission range, the CPU 35 may notify the operator of the fact by an alarm. Further, the difference between the limit value of the allowable light emission range and the light emission intensity during processing may not be obtained by the operator, but may be obtained by the CPU 35.
【００５２】基準発光データをディスプレイ３６に表示
した後、ＣＰＵ３５は、エッチングがエンドポイントに
達しているか否かを判定する（Ｓ１０７）。尚、ＣＰＵ
３５は、エッチングがエンドポイントに達したか否かの
判定をするにあたって、ＲＯＭ３５ｂに記憶されている
データや、オペレータにより入力された演算式を参照す
る。エンドポイントに達していないときは、ステップ１
０４にリターンして、再び処理中発光強度の算出を行
う。一方、エンドポイントである場合は、ステップ１０
８に進み、エッチングが終了した旨をディスプレイ３６
に表示してオペレータに知らせる。また、チャンバ６に
エッチング終了指令を送出するように構成することも当
然可能である。After displaying the reference light emission data on the display 36, the CPU 35 determines whether or not the etching has reached the end point (S107). In addition, CPU
In determining whether or not the etching has reached the end point, the 35 refers to data stored in the ROM 35b and an arithmetic expression input by an operator. If the endpoint has not been reached, step 1
Returning to step 04, the in-process light emission intensity is calculated again. On the other hand, if it is an endpoint, step 10
The display 36 indicates that the etching is completed.
To inform the operator. Further, it is of course possible to send an etching end command to the chamber 6.
【００５３】（第２実施形態）図７は、第２実施形態に
係る半導体製造装置２の全体構成を示しており、本実施
形態が第１実施形態と異なるのは、半導体製造条件設定
装置４に、各パラメータ値を制御する制御部４０〜５０
が装備されている点である。高周波制御部４０は、高周
波発生器１４に制御信号を送信して高周波電力および周
波数を制御するもので、磁界制御部４２は、磁石コイル
２０に制御信号を送信してチャンバ６内の磁界の強さを
制御するものである。また、温度制御部４４は、温度調
整器１８に制御信号を送信してチャンバ６内の温度を制
御するもので、バイアス電圧制御部４６は、バイアス電
源１６に制御信号を送信してバイアス電圧を制御するも
のである。さらに、圧力制御部４８は、排気バルブ１０
ａに制御信号を送信してチャンバ６内の圧力を制御する
ものであり、ガス流量制御部５０は、ガス導入バルブ８
ａに制御信号を送信してガス流量を制御するものであ
る。これらの制御部４０〜５０は、全て制御部３４のＣ
ＰＵ３５に接続されている。(Second Embodiment) FIG. 7 shows an overall configuration of a semiconductor manufacturing apparatus 2 according to a second embodiment. The present embodiment is different from the first embodiment in that the semiconductor manufacturing condition setting apparatus 4 is different from the first embodiment. Control units 40 to 50 for controlling each parameter value
Is equipped. The high-frequency control unit 40 transmits a control signal to the high-frequency generator 14 to control high-frequency power and frequency. The magnetic-field control unit 42 transmits a control signal to the magnet coil 20 to control the strength of the magnetic field in the chamber 6. Is to control the The temperature control unit 44 transmits a control signal to the temperature controller 18 to control the temperature in the chamber 6. The bias voltage control unit 46 transmits a control signal to the bias power supply 16 to reduce the bias voltage. To control. Further, the pressure control unit 48 controls the exhaust valve 10
a to control the pressure in the chamber 6 by sending a control signal to the gas introduction valve 8.
The control signal is transmitted to a to control the gas flow rate. These control units 40 to 50 are all C
It is connected to PU35.
【００５４】続いて、図８のフロー図を用いて、以上の
ように構成された半導体製造条件設定装置４により半導
体製造装置２の製造条件であるパラメータを設定する過
程を説明する。但し、ステップ１０１の対応波長の選択
から、ステップ１０５の候補パラメータの選定までは、
第１実施形態と同様であるため説明を省略する。Next, the process of setting parameters as manufacturing conditions of the semiconductor manufacturing apparatus 2 by the semiconductor manufacturing condition setting apparatus 4 configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. However, from the selection of the corresponding wavelength in step 101 to the selection of the candidate parameters in step 105,
The description is omitted because it is the same as the first embodiment.
【００５５】ステップ１０５で候補パラメータを選定し
た後、ＣＰＵ３５は、処理中発光強度が各パラメータの
許容発光範囲を越えたか否かを判定する（Ｓ１０６）。
処理中発光強度が許容発光範囲を越えないときはエッチ
ングが正常に行われていることを意味し、ステップ１０
９に進んで、エッチングがエンドポイントに達している
か否かを判定する。エンドポイントに達していないとき
は、ステップ１０４にリターンして、再び処理中発光強
度の算出が行われる。一方、エンドポイントである場合
は、ステップ１１０に進み、エッチングが終了した旨を
ディスプレイ３６に表示してオペレータに知らせるとと
もに、ＣＰＵ３５は、各制御部４０〜５０に停止信号を
送信して、各制御部４０〜５０は、それぞれ高周波発生
器１４、磁石コイル２０、温度調整器１８、バイアス電
源１６、排気バルブ１０ａ、ガス導入バルブ８ａに終了
信号を送信して、エッチング終了動作を行わせる。After selecting the candidate parameters in step 105, the CPU 35 determines whether the in-process light emission intensity has exceeded the allowable light emission range of each parameter (S106).
If the light emission intensity does not exceed the allowable light emission range during the processing, it means that etching has been performed normally, and step 10
Proceeding to 9, it is determined whether the etching has reached the end point. If the end point has not been reached, the process returns to step 104, and the in-process light emission intensity is calculated again. On the other hand, if it is the end point, the process proceeds to step 110, in which the fact that the etching has been completed is displayed on the display 36 to inform the operator, and the CPU 35 transmits a stop signal to each of the control units 40 to 50 to control each control unit. The units 40 to 50 transmit end signals to the high-frequency generator 14, the magnet coil 20, the temperature controller 18, the bias power supply 16, the exhaust valve 10a, and the gas introduction valve 8a, respectively, to perform an etching end operation.
【００５６】一方、ステップ１０６において、処理中発
光強度が許容発光範囲を越えたときは、ＣＰＵ３５は、
各制御部４０〜５０に制御信号を送信する。例えば、候
補パラメータとして、温度が選択されたとする。この場
合において、各対応波長の処理中発光強度が温度に関す
る許容発光範囲を越えたときは、ＣＰＵ３５（パラメー
タ値設定手段）は、温度制御部４４に温度を制御する旨
の指令を送信し、当該指令を受信した温度制御部４４
（パラメータ値制御手段）は、温度調整器１８を調整す
る。On the other hand, if the in-process light emission intensity exceeds the allowable light emission range in step 106, the CPU 35
A control signal is transmitted to each of the control units 40 to 50. For example, suppose that temperature is selected as a candidate parameter. In this case, if the in-process emission intensity of each corresponding wavelength exceeds the allowable emission range relating to temperature, the CPU 35 (parameter value setting means) transmits a command to control the temperature to the temperature control unit 44, and Temperature control unit 44 that received the command
(Parameter value control means) adjusts the temperature regulator 18.
【００５７】温度制御部４４に指令を送信した後、ＣＰ
Ｕ３５は、各対応波長の処理中発光強度が許容発光範囲
内になったか否かを判定する（Ｓ１０８）。各対応波長
の処理中発光強度が許容発光範囲内にならない場合は、
ＣＰＵ３５は、ステップ１０７にリターンして、再び温
度制御部４４へ温度を制御する旨の指令を送信する。一
方、各対応波長の処理中発光強度が許容発光範囲内にな
った場合は、温度がその時間における理想的な値にある
ことになり、ステップ１０９に進んで、エッチングがエ
ンドポイントに達しているか否かを判定する。尚、本実
施形態では、温度を制御する場合について説明したが、
他のパラメータについても、同様に制御することができ
る。After transmitting a command to the temperature control unit 44, the CP
U35 determines whether the in-process emission intensity of each corresponding wavelength has fallen within the allowable emission range (S108). If the emission intensity during processing for each corresponding wavelength does not fall within the allowable emission range,
The CPU 35 returns to step 107, and transmits a command to control the temperature to the temperature control unit 44 again. On the other hand, if the emission intensity during processing for each corresponding wavelength falls within the allowable emission range, the temperature is at the ideal value at that time, and the process proceeds to step 109 to check whether the etching has reached the end point. Determine whether or not. In the present embodiment, the case where the temperature is controlled has been described.
Other parameters can be similarly controlled.
【００５８】エッチングがエンドポイントに達した場合
は、ステップ１１１に進み、エッチングが終了した旨を
ディスプレイ３６に表示してオペレータに知らせるとと
もに、ＣＰＵ３５は、各制御部４０〜５０に停止信号を
送信して、各制御部４０〜５０は、それぞれ高周波発生
器１４、磁石コイル２０、温度調整器１８、バイアス電
源１６、排気バルブ１０ａ、ガス導入バルブ８ａに終了
信号を送信して、エッチング終了動作を行わせる。本実
施形態の半導体製造装置２によれば、ＣＰＵ３５が各対
応波長の処理中発光強度を許容範囲内にすることで各パ
ラメータを所望範囲に近付けることができるため、オペ
レータが操作する必要がなくなる。このため、エッチン
グ処理をスムーズに進めつつ、高品質の半導体基板を得
ることができる。しかも、不良製品が低減し、歩留まり
の改善を行える。また、半導体製造装置が安定状態から
逸脱する機会が減少するため、装置の稼働時間が延び
て、全体としての生産性が向上する。If the etching has reached the end point, the process proceeds to step 111, where the completion of the etching is displayed on the display 36 to inform the operator and the CPU 35 transmits a stop signal to each of the control units 40 to 50. Each of the control units 40 to 50 transmits an end signal to the high-frequency generator 14, the magnet coil 20, the temperature controller 18, the bias power supply 16, the exhaust valve 10a, and the gas introduction valve 8a, respectively, to perform an etching end operation. Let According to the semiconductor manufacturing apparatus 2 of the present embodiment, since the CPU 35 can bring each parameter closer to a desired range by setting the in-process emission intensity of each corresponding wavelength within the allowable range, the operator does not need to operate. Therefore, a high-quality semiconductor substrate can be obtained while smoothly performing the etching process. In addition, defective products are reduced, and the yield can be improved. Further, since the chance of the semiconductor manufacturing apparatus deviating from the stable state is reduced, the operation time of the apparatus is extended, and the productivity as a whole is improved.
【００５９】（第３実施形態）第３実施形態の半導体製
造条件設定装置の構成は、第２実施形態の構成と同様で
ある。第２実施形態の半導体製造条件設定装置４と異な
るのは、各パラメータを理想的な範囲に設定・維持する
ためにプラズマ光の発光強度そのものを用いるのではな
く、各対応波長の発光強度の比を用いる点に特徴があ
る。具体的には、基準発光データを、パラメータの値と
各波長の発光強度の比の値（発光強度に基づく値）との
関係を示すものとし、許容発光範囲を各対応波長の発光
強度の比で定めた範囲（発光強度に基づく範囲）にす
る。そして、各対応波長ごとに算出した処理中発光強度
の比の値（処理中発光強度に基づく値）が許容発光範囲
を越えたときに、候補パラメータの値が調整されること
になる。(Third Embodiment) The configuration of the semiconductor manufacturing condition setting apparatus of the third embodiment is the same as that of the second embodiment. The difference from the semiconductor manufacturing condition setting device 4 of the second embodiment is that the emission intensity of the plasma light is not used in order to set and maintain each parameter in an ideal range. There is a feature in using. Specifically, the reference emission data indicates the relationship between the parameter value and the ratio of the emission intensity of each wavelength (a value based on the emission intensity), and the allowable emission range is defined as the ratio of the emission intensity of each corresponding wavelength. (The range based on the light emission intensity). Then, when the value of the ratio of the emission intensity during processing calculated for each corresponding wavelength (the value based on the emission intensity during processing) exceeds the allowable emission range, the value of the candidate parameter is adjusted.
【００６０】本実施形態の半導体製造条件設定装置によ
れば、各対応波長の発光強度の値そのものでなく、各対
応波長間の発光強度の比を用いて各種演算処理を行って
いるため、あるエッチング処理で、例えば、チャンバ外
部の環境温度が変化してＰＤアレイの感度が低下したと
しても、各対応波長の発光強度の相対値は殆ど変わらな
いので、基準発光データとの比較の際に誤差が生じにく
く、候補パラメータを所望範囲の近傍に効率よく維持す
ることができる。According to the semiconductor manufacturing condition setting apparatus of this embodiment, various arithmetic processes are performed using the ratio of the light emission intensity between the corresponding wavelengths instead of the value of the light emission intensity at each corresponding wavelength. In the etching process, for example, even if the environmental temperature outside the chamber changes and the sensitivity of the PD array decreases, the relative value of the emission intensity of each corresponding wavelength hardly changes. Is less likely to occur, and the candidate parameters can be efficiently maintained near the desired range.
【００６１】以上、本発明者によってなされた発明を実
施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施
形態に限定されるものではない。例えば、ウエハへの処
理はエッチングに限られず、スパッタリングやプラズマ
ＣＶＤなど、他のプラズマプロセスでもよい。As described above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, processing on a wafer is not limited to etching, but may be another plasma process such as sputtering or plasma CVD.
【００６２】[0062]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発光強度の変化を監視することで、外部の計器では測定
できないパラメータの変化を把握することができ、半導
体のプラズマプロセスを安定な状態で行え、かつ、高品
質な半導体を製造することができる。As described above, according to the present invention,
By monitoring the change in the emission intensity, it is possible to grasp a change in a parameter that cannot be measured by an external instrument, to perform a semiconductor plasma process in a stable state, and to manufacture a high-quality semiconductor.
【図１】第１実施形態に係る半導体製造装置の全体構成
図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a semiconductor manufacturing apparatus according to a first embodiment.
【図２】図２（ａ）は、監視窓の曇りを防止するために
メッシュ電極を用いた構造を示す図である。図２（ａ）
は、監視窓の曇りを防止するために環状電極を用いた構
造を示す図である。FIG. 2A is a diagram illustrating a structure using a mesh electrode to prevent fogging of a monitoring window. FIG. 2 (a)
FIG. 3 is a diagram showing a structure using an annular electrode to prevent the monitoring window from fogging.
【図３】第１実施形態に係るＣＰＵの制御手順を示すフ
ロー図である。FIG. 3 is a flowchart illustrating a control procedure of a CPU according to the first embodiment.
【図４】第１実施形態において対応波長の選択方法を説
明するために用いた発光強度データであり、図４（ａ）
は、パラメータ値を変化させる前の発光強度を示す図で
ある。図４（ｂ）は、パラメータ値を強制的に変化させ
た場合の発光強度を示す図である。FIG. 4 is emission intensity data used to describe a method of selecting a corresponding wavelength in the first embodiment, and is shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a light emission intensity before changing a parameter value. FIG. 4B is a diagram showing the light emission intensity when the parameter value is forcibly changed.
【図５】図５（ａ）は、高周波電力の基準発光データを
示す図である。図５（ｂ）は、ガス流量の基準発光デー
タを示す図である。図５（ｃ）は、圧力の基準発光デー
タを示す図である。FIG. 5A is a diagram showing reference emission data of high-frequency power. FIG. 5B is a diagram showing reference light emission data of a gas flow rate. FIG. 5C is a diagram showing reference light emission data of pressure.
【図６】図５（ａ）〜（ｃ）の基準発光データに基づい
て、パラメータと対応波長との関係をまとめた表であ
る。FIG. 6 is a table summarizing the relationship between parameters and corresponding wavelengths based on the reference emission data of FIGS. 5 (a) to 5 (c).
【図７】第２実施形態に係る半導体製造装置の全体構成
図である。FIG. 7 is an overall configuration diagram of a semiconductor manufacturing apparatus according to a second embodiment.
【図８】第２実施形態に係るＣＰＵの制御手順を示すフ
ロー図である。FIG. 8 is a flowchart illustrating a control procedure of a CPU according to a second embodiment.
２…半導体製造装置、４…半導体製造条件設定装置、６
…チャンバ、７…ウエハ、８…ガス導入ポート、８ａ…
ガス導入バルブ、１０…排気ポート、１０ａ…排気バル
ブ、１２ａ…上部電極、１２ｂ…下部電極、１３…プラ
ズマ、１４…高周波発生器、１６…バイアス電源、１８
…温度調整器、２０…磁気コイル、２２…突出部、２４
…監視窓、２６…ヒータ、３４…制御部。2 ... Semiconductor manufacturing device, 4 ... Semiconductor manufacturing condition setting device, 6
... chamber, 7 ... wafer, 8 ... gas introduction port, 8a ...
Gas introduction valve, 10 exhaust port, 10a exhaust valve, 12a upper electrode, 12b lower electrode, 13 plasma, 14 high frequency generator, 16 bias power supply, 18
... temperature regulator, 20 ... magnetic coil, 22 ... protrusion, 24
... monitoring window, 26 ... heater, 34 ... control unit.
Claims (9)
して被処理基板に処理を施す半導体製造工程の製造条件
を設定する方法であって、 前記プラズマの発光を分光する工程と、 分光された前記プラズマ光の各波長の発光強度を算出す
る工程と、 前記製造条件である複数のパラメータの値を増減変化さ
せたときに当該パラメータの増減変化に伴って前記発光
強度が変化する前記各波長の中から、少なくとも二以上
の波長を対応波長として前記各パラメータごとに選択す
る工程と、 前記パラメータの値と、前記各対応波長の前記発光強度
に基づく値との関係を示す基準発光データを前記各パラ
メータごとに作成する工程と、 前記パラメータの許容範囲に対応した、前記各対応波長
の前記発光強度に基づく範囲である許容発光範囲を前記
各パラメータごとに決定する工程と、 前記被処理基板に前記処理を施す際に得られる前記プラ
ズマ光の前記各対応波長の発光強度である処理中発光強
度を算出する工程と、 前記基準発光データに基づいて、前記処理中発光強度に
応じた候補パラメータを前記各パラメータの中から選定
する工程と、 前記処理中発光強度に基づく値が前記許容発光範囲を越
えたときに、当該処理中発光強度に基づく値が前記許容
発光範囲内になるまで前記候補パラメータの値を調整す
る工程と、 を備えることを特徴とする半導体製造条件設定方法。1. A method for setting manufacturing conditions in a semiconductor manufacturing process for processing a substrate to be processed using plasma generated in a chamber, comprising: a step of splitting light emission of the plasma; Calculating the emission intensity of each wavelength of the plasma light, and when increasing or decreasing the value of a plurality of parameters that are the manufacturing conditions, the emission intensity changes with the increase or decrease of the parameter. From among them, a step of selecting at least two or more wavelengths as corresponding wavelengths for each of the parameters, and a value of the parameter and a reference emission data indicating a relationship between a value based on the emission intensity of each of the corresponding wavelengths. A step of creating for each parameter; and an allowable emission range corresponding to the allowable range of the parameter, the allowable emission range being a range based on the emission intensity of each corresponding wavelength. Deciding for each data; calculating the in-process emission intensity that is the emission intensity of the corresponding wavelength of the plasma light obtained when performing the processing on the substrate to be processed; and Selecting a candidate parameter corresponding to the in-process light emission intensity from the respective parameters based on the in-process light emission intensity, and when the value based on the in-process light emission intensity exceeds the allowable light emission range, Adjusting a value of the candidate parameter until a value based on the candidate parameter falls within the allowable light emission range.
するための高周波電力、前記プラズマを生成するための
周波数、前記プラズマ内に含まれるイオン又はラジカル
を前記被処理基板方向へ誘導するためのバイアス電圧、
前記チャンバ内に流入するガスの流量、前記チャンバ内
の圧力、前記プラズマを高密度に維持するための磁界の
強さ、又は前記チャンバ内の温度のうちの少なくとも一
つであることを特徴とする請求項１記載の半導体製造条
件設定方法。2. The parameter includes a high-frequency power for generating the plasma, a frequency for generating the plasma, and a bias voltage for inducing ions or radicals contained in the plasma toward the substrate to be processed. ,
At least one of a flow rate of a gas flowing into the chamber, a pressure in the chamber, a magnetic field strength for maintaining the plasma at a high density, or a temperature in the chamber. The method for setting semiconductor manufacturing conditions according to claim 1.
して被処理基板に処理を施す半導体製造工程の製造条件
を設定する装置であって、 前記プラズマの発光を分光する分光手段と、 前記プラズマ光の分光方向に分解能を有し、分光された
前記プラズマ光の各波長成分を受光するとともに当該プ
ラズマ光の各波長の強度に応じた電気信号を出力する光
検出手段と、 前記光検出手段から出力された電気信号に基づいて、前
記プラズマ光の各波長の発光強度を算出する発光強度算
出手段と、 前記製造条件である複数のパラメータの値を増減変化さ
せたときに当該パラメータの増減変化に伴って前記発光
強度が変化する前記各波長の中から、少なくとも二以上
の波長を対応波長として前記各パラメータごとに選択す
る対応波長選択手段と、 前記パラメータの値と、前記各対応波長の前記発光強度
に基づく値との関係を示す基準発光データを前記各パラ
メータごとに作成する基準発光データ作成手段と、 前記パラメータの許容範囲に対応した、前記各対応波長
の発光強度に基づく範囲である許容発光範囲を前記各パ
ラメータごとに決定する許容発光範囲決定手段と、 前記被処理基板に前記処理を施す際に得られる前記プラ
ズマ光の前記各対応波長の発光強度である処理中発光強
度を算出する処理中発光強度算出手段と、 前記基準発光データに基づいて、前記処理中発光強度に
応じた候補パラメータを前記各パラメータの中から選定
する候補パラメータ選定手段と、 を備えることを特徴とする半導体製造条件設定装置。3. An apparatus for setting manufacturing conditions in a semiconductor manufacturing process for performing processing on a substrate to be processed using plasma generated in a chamber, comprising: a spectroscopic unit for dispersing light emission of the plasma; A light detection unit that has a resolution in a light spectral direction, receives each wavelength component of the separated plasma light, and outputs an electric signal corresponding to the intensity of each wavelength of the plasma light; and Based on the output electric signal, a light emission intensity calculating means for calculating the light emission intensity of each wavelength of the plasma light, and when the value of a plurality of parameters as the manufacturing condition is increased or decreased, the increase or decrease of the parameter is changed. Corresponding wavelength selecting means for selecting at least two or more wavelengths as corresponding wavelengths for each of the parameters from among the wavelengths at which the emission intensity changes, A reference light emission data creating unit that creates reference emission data indicating a relationship between a value of a meter and a value based on the emission intensity of each corresponding wavelength for each of the parameters; and each of the parameters corresponding to an allowable range of the parameter. Allowable emission range determining means for determining an allowable emission range, which is a range based on the emission intensity of the corresponding wavelength, for each of the parameters, and for each of the corresponding wavelengths of the plasma light obtained when performing the processing on the substrate to be processed. An in-process emission intensity calculating unit that calculates an in-process emission intensity that is an emission intensity; and a candidate parameter selection unit that selects a candidate parameter corresponding to the in-process emission intensity from the parameters based on the reference emission data. A semiconductor manufacturing condition setting device, comprising:
パラメータの値を制御するパラメータ値制御手段と、 前記処理中発光強度に基づく値が前記許容発光範囲を越
えたときに、当該処理中発光強度に基づく値が前記許容
発光範囲内になるまで前記パラメータ値制御手段に前記
制御信号を送信するパラメータ値設定手段と、 を更に備えることを特徴とする請求項３記載の半導体製
造条件設定装置。4. A parameter value control means for controlling a value of the candidate parameter by receiving a control signal, and when a value based on the light emission intensity during processing exceeds the allowable light emission range, the light emission intensity during processing. 4. The semiconductor manufacturing condition setting device according to claim 3, further comprising: parameter value setting means for transmitting the control signal to the parameter value control means until a value based on the value falls within the allowable light emission range.
するための高周波電力、前記プラズマを生成するための
周波数、前記プラズマ内に含まれるイオン又はラジカル
を前記被処理基板方向へ誘導するためのバイアス電圧、
前記チャンバ内に流入するガスの流量、前記チャンバ内
の圧力、前記プラズマを高密度に維持するための磁界の
強さ、又は前記チャンバ内の温度のうちの少なくとも一
つであることを特徴とする請求項３記載の半導体製造条
件設定装置。5. The parameter includes a high-frequency power for generating the plasma, a frequency for generating the plasma, and a bias voltage for inducing ions or radicals contained in the plasma toward the substrate to be processed. ,
At least one of a flow rate of a gas flowing into the chamber, a pressure in the chamber, a magnetic field strength for maintaining the plasma at a high density, or a temperature in the chamber. The semiconductor manufacturing condition setting device according to claim 3.
プラズマを使用して被処理基板に処理を施すことにより
半導体基板を製造する半導体製造装置において、 請求項３〜請求項５の何れか一項記載の半導体製造条件
設定装置を備え、 前記チャンバは、当該チャンバ内の前記プラズマ光を外
部へ放出させるための監視窓を有し、 前記半導体製造条件設定装置の前記分光手段は、前記監
視窓を通過した前記プラズマ光が入射する位置に配置さ
れていることを特徴とする半導体製造装置。6. A semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor substrate by generating a plasma in a chamber and performing processing on a substrate to be processed using the plasma. A semiconductor manufacturing condition setting device, wherein the chamber has a monitoring window for emitting the plasma light in the chamber to the outside, and the spectroscopic means of the semiconductor manufacturing condition setting device has the monitoring window. A semiconductor manufacturing apparatus characterized by being arranged at a position where the passed plasma light is incident.
ることを特徴とする請求項６記載の半導体製造装置。7. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 6, wherein said monitoring window includes anti-fog means.
するヒータであることを特徴とする請求項７記載の半導
体製造装置。8. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 7, wherein said anti-fog means is a heater for heating said monitoring window.
半導体製造装置により前記処理を施されたことを特徴と
する半導体基板。9. A semiconductor substrate which has been subjected to the processing by the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 6. Description:
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-
1998
- 1998-06-30 JP JP18464198A patent/JP3857813B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JP2018152617A (en) * | 2018-07-04 | 2018-09-27 | 東芝メモリ株式会社 | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
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