JP2001257197A - Manufacturing method and manufacturing device for semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method and manufacturing device for semiconductor device

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JP2001257197A
JP2001257197A JP2000066413A JP2000066413A JP2001257197A JP 2001257197 A JP2001257197 A JP 2001257197A JP 2000066413 A JP2000066413 A JP 2000066413A JP 2000066413 A JP2000066413 A JP 2000066413A JP 2001257197 A JP2001257197 A JP 2001257197A
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JP
Japan
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gas
processing
processing chamber
pressure
gas analyzer
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JP2000066413A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroki Kawada
洋揮 川田
Miyuki Yamane
未有希 山根
Manabu Yamashita
学 山下
Toyoshige Noritomi
豊茂 乗富
Masayuki Kojima
雅之 児島
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device which can monitor such a progress and so on of chemical reaction used at a semiconductor manufacturing process in a high precision and can perform at a practical cost. SOLUTION: A manufacturing method for a semiconductor device include a process of performing a process of a wafer 102 by a processing gas which is introduced into a processing chamber, by using a device which is provided with the processing chamber 101, a pump 109 which performs exhausting associated with the processing at the processing chamber, and a flow variable valve 105 for adjusting a flow of exhausting gas flowing through the pump. In the manufacturing method, a mass spectrometry gas analyzer 107 is connected between the pump and the flow variable valve, exhausting gas is analyzed under the condition of a pressure of the exhausting gas which is introduced into the gas analyzer being adjusted in a predetermined range, and process controlling for the wafer processing is performed, based upon the analyzed result.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
製造方法および製造装置に関する。
The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの製造プロセスにおいて
は化学反応などを利用したさまざまな処理、例えばエッ
チング処理やスパッタリング処理あるいはCVD処理な
どがウエハに施される。これらのウエハ処理において
は、その反応の進行状態をモニタリングし、その結果に
基づいてプロセス制御を行なうことが重要であり、特
に、一層の高集積化に伴って微細構造化が進む半導体デ
バイスを高品質で生産性よく製造するについては、正確
なモニタリングの必要性がさらに高まっている。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device manufacturing process, a wafer is subjected to various processes utilizing a chemical reaction or the like, for example, an etching process, a sputtering process or a CVD process. In these wafer processes, it is important to monitor the progress of the reaction and to perform process control based on the results. In particular, semiconductor devices whose microstructure is progressing with higher integration are required to be highly integrated. For quality and productive manufacturing, there is a growing need for accurate monitoring.

【0003】また化学反応などを利用したウエハ処理に
は、処理室内に生じる堆積膜に関連する問題もある。す
なわちウエハ処理に伴う反応生成物を処理室から完全に
真空排気することは難しく、処理室の内壁や部品表面に
反応生成物が付着して堆積膜を形成してしまうのを避け
られない。主な反応生成物としては、例えばエッチング
プロセスでは、塩素系、臭素系、硼素系の化合物やエッ
チング対象となる金属系の化合物、あるいはエッチング
処理を施したくない部分をマスクするために使用するレ
ジスト等の有機物系の化合物である。処理室内に反応生
成物の堆積膜が形成されると、そこからは塵埃が発生す
る。またエッチング処理を繰り返し行うと、堆積膜は徐
々に厚くなり、それが付着している処理室の内壁や部品
表面から剥離しやすくなる。そして剥離すると、その剥
離片がウエハ上に脱落し、例えば断線などの原因となっ
てしまう。さらに堆積膜からはガスも発生し、このガス
によりプロセスが不安定となり、例えばエッチングの再
現性などが低下し、その結果、歩留まりの低下を招いて
しまうという問題も生じる。これらは何れも生産性の低
下ひいては生産コストの増大につながる。そのため堆積
膜の状態をモニタしたり、これを除去するためのクリー
ニングプロセスの進行状況をモニタすることは、生産効
率を向上させるうえで重要である。
[0003] In wafer processing utilizing a chemical reaction or the like, there is also a problem related to a deposited film generated in a processing chamber. That is, it is difficult to completely evacuate the reaction product accompanying the wafer processing from the processing chamber, and it is inevitable that the reaction product adheres to the inner wall of the processing chamber and the surface of the component to form a deposited film. The main reaction product is, for example, a chlorine-based, bromine-based, boron-based compound or a metal-based compound to be etched in an etching process, or a resist used for masking a portion not to be etched. Is an organic compound. When a deposition film of a reaction product is formed in the processing chamber, dust is generated therefrom. In addition, when the etching process is repeatedly performed, the deposited film gradually becomes thick, and is easily peeled from the inner wall of the processing chamber or the surface of the component to which the deposited film is attached. Then, when peeled, the peeled pieces drop off on the wafer, which causes disconnection, for example. Further, a gas is also generated from the deposited film, and the gas makes the process unstable. For example, the reproducibility of the etching is reduced, and as a result, the yield is reduced. All of these lead to a decrease in productivity and an increase in production cost. Therefore, it is important to monitor the state of the deposited film and to monitor the progress of the cleaning process for removing the deposited film in order to improve production efficiency.

【0004】以上のようにさまざまなプロセスで必要と
されるモニタリングをプロセスに影響させずに行なう有
力な手段としてガス分析がある。このガス分析について
はすでに多くの提案がなされている。例えば、特開平8
−306671号公報には、シリコン酸化膜の選択エッ
チングプロセスにおいて、弗化炭素系ガスによるプラズ
マ中で生成された一弗化炭素ラジカルと二弗化炭素ラジ
カルの量を測定し、その比からエッチング条件を制御
し、これにより高選択エッチングを行なうことが提案さ
れている。また例えば特開平8−222182号公報に
は、スパッタリングプロセスにおいて、処理室内のガス
成分をより正確に検知することによって、形成する配線
膜をより良質でかつ安定させる方式が記載されている。
この他にもCVDプロセスなどで用いられる減圧処理装
置の処理室における漏れを検査するためにガス成分のモ
ニタリングを行なうことが提案されている。例えば、特
開平8−45856号公報に記載されるように、真空排
気後の処理室内の酸素ガス分圧と窒素ガス分圧を測定
し、これらの比から処理室の漏れ(外部リーク)を検出
する方法がその例である。さらに例えば特開平6−27
5562号公報に記載されるように、フォトレジストの
アッシング処理のモニタにガス分析を利用する方法も提
案されている。
As described above, gas analysis is an effective means for performing monitoring required in various processes without affecting the processes. Many proposals have already been made for this gas analysis. For example, JP-A-8
Japanese Patent No. 3,066,71 discloses that in a selective etching process of a silicon oxide film, the amounts of carbon monofluoride radicals and carbon difluoride radicals generated in plasma by a carbon fluoride-based gas are measured, and the etching conditions are determined from the ratio. It has been proposed to perform high-selective etching by controlling the above. Further, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-222182 describes a method of more accurately and stably forming a wiring film by detecting gas components in a processing chamber more accurately in a sputtering process.
In addition, it has been proposed to monitor gas components in order to inspect a leak in a processing chamber of a reduced pressure processing apparatus used in a CVD process or the like. For example, as described in JP-A-8-45856, a partial pressure of oxygen gas and a partial pressure of nitrogen gas in a processing chamber after evacuation are measured, and a leak (external leak) in the processing chamber is detected from a ratio between the two. An example is how to do this. Further, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-27
As described in Japanese Patent No. 5562, a method using gas analysis for monitoring ashing of a photoresist has been proposed.

【0005】以上の例に見られるモニタリングのための
ガス分析は何れも四重極型質量分析計を用いる方法であ
る。四重極型質量分析計は、分析するガスをイオン化
し、そのイオンの質量とイオン価数との比(m/e)の
スペクトルを得るものであり、その動作可能な圧力に上
限がある。すなわち圧力が高すぎると、イオン化するた
めの電子を供給しているフィラメントが焼き切れてしま
う。また高い圧力中ではイオン化したガス分子が検出器
に到達するまでに他のガス分子と衝突してしまう確率が
高くなり、検出器まで到達できるイオンが減少し、正し
いイオンの量を検出できなくなってしまう。この動作可
能な上限圧力に関して、上記各公知技術が前提としてい
る四重極型質量分析計は、何れも10-3Pa(パスカ
ル)レベルである。しかるに、一般的な半導体デバイス
製造プロセスにおける反応用処理室の処理中における圧
力条件は例えば1〜2Pa程度であり、その圧力オーダ
ーが大きく異なっている。
The gas analysis for monitoring shown in the above examples is a method using a quadrupole mass spectrometer. The quadrupole mass spectrometer ionizes a gas to be analyzed and obtains a spectrum of a ratio (m / e) between the mass of the ion and the valence of the ion. The operable pressure has an upper limit. That is, if the pressure is too high, the filament that supplies electrons for ionization will burn out. Also, under high pressure, the probability of ionized gas molecules colliding with other gas molecules before reaching the detector increases, the number of ions that can reach the detector decreases, and the correct amount of ions cannot be detected. I will. Regarding this operable upper limit pressure, all of the quadrupole mass spectrometers based on the above-mentioned known techniques are at a level of 10 -3 Pa (Pascal). However, the pressure conditions during the processing in the reaction processing chamber in a general semiconductor device manufacturing process are, for example, about 1 to 2 Pa, and the pressure orders are greatly different.

【0006】そこで、上記特開平8−306671号や
特開平8−222182号それに特開平8−45856
号の各公報に記載されるように、処理室とは別に設けた
差動排気チャンバに四重極質量分析計を入れ、その内部
を真空排気しながら分析する方式が必要となる。この方
式では、処理室内のガスがオリフィスを通して差動排気
チャンバに導入され、オリフィスによりガス流量が微量
になるように流量制限されているので、処理室内の圧力
が例えば1Pa程度でも、差動排気チャンバ内の圧力は
10-3Pa以下となるので、ガス分析を行うことが可能
となる。
Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 8-3066671, Hei 8-222182 and Hei 8-45856 are disclosed.
As described in the above publications, a method is required in which a quadrupole mass spectrometer is placed in a differential exhaust chamber provided separately from the processing chamber, and the inside of the quadrupole mass spectrometer is evacuated and analyzed. In this method, the gas in the processing chamber is introduced into the differential exhaust chamber through the orifice, and the flow rate is limited by the orifice so that the gas flow rate becomes very small. Since the internal pressure is 10 −3 Pa or less, gas analysis can be performed.

【0007】以上のような質量分析計を用いる方法の他
に、例えば特開平1−286307号公報や特開平8−
218186号公報に開示されるように、発光スペクト
ル分析方式を用いる例も知られている。
In addition to the method using a mass spectrometer as described above, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 1-286307 and 8-
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 218186, an example using an emission spectrum analysis method is also known.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記のように反応プロ
セスのモニタリングのためにガス分析を用いることに関
しては多くの提案がすでになされている。しかし実際の
生産ラインでガス分析によるモニタリングが実用化され
ている例は未だないのが実情といえる。それにはさまざ
まな理由が考えられる。質量分析方式の場合であれば、
例えば特開平8−222182号公報における従来技術
の欄でも説明されているように、差動排気を用いると、
処理室内からサンプリングされたガス中の不純物ガスの
ような極微量のガス成分の濃度を測定したい場合に、差
動排気した後にそのガス濃度が極端に低くなり、検出が
非常に難しくなるということがある。
Many proposals have already been made for using gas analysis for monitoring a reaction process as described above. However, the fact is that monitoring by gas analysis has not been put to practical use in actual production lines. There are various reasons for this. In the case of mass spectrometry,
For example, as described in the section of the prior art in JP-A-8-222182, when differential exhaust is used,
When it is desired to measure the concentration of a trace amount of a gas component such as an impurity gas in a gas sampled from a processing chamber, the gas concentration becomes extremely low after differential evacuation, which makes detection extremely difficult. is there.

【0009】またサンプリングされたガスが差動排気チ
ャンバ内で吸着されることによって残留し、その後の測
定に悪影響を与えるという問題もある。例えば、水蒸気
などは差動排気チャンバの材料として通常使用されるス
テンレスの表面に吸着され、長い時間をかけて脱離と吸
着を繰り返して残留する。その結果、サンプリングされ
たガス中の水蒸気と重なって、濃度計測値に誤差を与え
る要因となる。これを避けるためには、定期的にステン
レスチャンバをベーキングしなければならないが、その
間はモニタリングは行えなくなるので、運用が難しく生
産コストの上昇につながってしまう。
There is also a problem that the sampled gas remains due to being adsorbed in the differential exhaust chamber and adversely affects subsequent measurements. For example, water vapor or the like is adsorbed on the surface of stainless steel that is generally used as a material for the differential exhaust chamber, and remains after repeated desorption and adsorption over a long period of time. As a result, it overlaps with the water vapor in the sampled gas, causing an error in the measured concentration value. To avoid this, the stainless steel chamber must be baked periodically, but during that time monitoring is not possible, which makes operation difficult and leads to increased production costs.

【0010】また差動排気チャンバとそれを排気するた
めの高真空用のポンプを組み合わせたユニットは、小型
化が難しく、一般的な半導体デバイスの製造装置にこれ
を組み付けて使用するには、クリーンルームにおけるス
ペース的な問題により弊害を伴うことが多い。それにま
た、高真空を必要とする差動排気系は、高価であり、コ
スト的な問題があるだけでなく、現状では実用的な信頼
性にも乏しいという問題もある。
Further, it is difficult to reduce the size of a unit combining a differential pumping chamber and a high-vacuum pump for pumping the chamber. In order to use this unit in a general semiconductor device manufacturing apparatus, it is necessary to use a clean room. In many cases, there is an adverse effect due to a space-related problem. In addition, the differential pumping system that requires a high vacuum is expensive and has problems not only in terms of cost but also in that it has poor practical reliability at present.

【0011】一方、発光スペクトル分析方式について
は、上記したような質量分析方式に見られるような圧力
に関する問題はない。しかし発光スペクトル分析方式の
場合には、発光スペクトル分析器に加えて、サンプリン
グガスをプラズマ化する必要があることからプラズマ化
装置を必要とする。そして発光スペクトル分析器自体が
質量分析に比べて非常に高価でり、またプラズマ化装置
も高価である。このため装置全体が非常に高価になって
しまうし、装置全体の大型化も避けられない。その結
果、その実用性に問題を残すことになる。
On the other hand, the emission spectrum analysis method has no pressure-related problem as seen in the above-described mass analysis method. However, in the case of the emission spectrum analysis method, in addition to the emission spectrum analyzer, it is necessary to convert the sampling gas into plasma, so that a plasma conversion apparatus is required. In addition, the emission spectrum analyzer itself is very expensive compared to mass spectrometry, and the plasma conversion apparatus is also expensive. For this reason, the entire apparatus becomes very expensive, and the increase in the size of the entire apparatus is inevitable. As a result, it leaves a problem in its practicality.

【0012】したがって本発明の目的は、半導体生産プ
ロセスで用いられる化学反応の進行などの高精度なモニ
タリングを可能にするとともに、それを実用的なコスト
で可能とし、この高精度なモニタリングに基づく制御に
より例えば0.13μm以下といった微細構造を持つ半
導体デバイスでも高品質に且つ効率よく生産することを
可能とする方法および装置を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to enable high-precision monitoring of the progress of a chemical reaction used in a semiconductor production process, at a practical cost, and to perform control based on this high-precision monitoring. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method and an apparatus capable of efficiently producing a semiconductor device having a fine structure of, for example, 0.13 μm or less with high quality.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的のために本発明
は、処理室と、前記処理室での処理に伴う排気を行なう
ポンプと、前記ポンプに流れる排気ガスの流量を調節す
るための可変流量弁とを備えた装置を用い、前記処理室
内に導入される処理ガスによりウエハに処理を施すプロ
セスを含んでいる半導体デバイスの製造方法において、
前記ポンプと前記可変流量弁との間に質量分析計式のガ
ス分析器を接続し、前記ガス分析器に導入される排気ガ
スの圧力を前記可変流量弁により所定の範囲に調節した
状態としつつ、前記ガス分析器により排気ガスの分析を
なし、その分析結果に基づいてウエハ処理のプロセス制
御を行なうようにしたことを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION To achieve the above object, the present invention provides a processing chamber, a pump for evacuating the processing chamber, and a variable pump for adjusting the flow rate of exhaust gas flowing through the pump. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: using a device having a flow valve and performing a process on a wafer with a processing gas introduced into the processing chamber,
A gas analyzer of a mass spectrometer type is connected between the pump and the variable flow valve, and the pressure of the exhaust gas introduced into the gas analyzer is adjusted to a predetermined range by the variable flow valve. The exhaust gas is analyzed by the gas analyzer, and the process control of the wafer processing is performed based on the analysis result.

【0014】また本発明は、処理室と、前記処理室での
処理に伴う排気を行なうポンプと、前記ポンプに前記処
理室から流れる排気ガスの流れを遮断するバルブとを備
えた装置を用い、前記処理室内に導入される処理ガスに
よりウエハに処理を施すプロセスを含んでいる半導体デ
バイスの製造方法において、前記処理室と前記ポンプを
つなぐバイパス流路を前記バルブと並列に設けるととも
に、このバイパス流路内の圧力を前記バルブが閉じられ
た状態で所定の範囲に保つための圧力調整手段を前記バ
イパス流路に設け、さらに前記バイパス流路に質量分析
計式のガス分析器を接続し、前記バルブが閉じられた状
態で前記ガス分析器により排気ガスの分析をなし、その
分析結果に基づいてウエハ処理のプロセス制御を行なう
ようにしたことを特徴としている。
[0014] The present invention also provides an apparatus having a processing chamber, a pump for performing exhaust in the processing chamber, and a valve for shutting off a flow of exhaust gas flowing from the processing chamber. In a semiconductor device manufacturing method including a process of performing processing on a wafer with a processing gas introduced into the processing chamber, a bypass flow path connecting the processing chamber and the pump is provided in parallel with the valve. Pressure adjusting means for maintaining the pressure in the passage within a predetermined range with the valve closed is provided in the bypass flow path, and a gas analyzer of a mass spectrometer type is further connected to the bypass flow path, The exhaust gas is analyzed by the gas analyzer in a state where the valve is closed, and the process control of the wafer processing is performed based on the analysis result. It is a symptom.

【0015】また本発明は、処理室と、前記処理室での
処理に伴う排気を行なう排気系とを備えた装置を用い、
前記処理室内に導入される処理ガスによりウエハに処理
を施すプロセスを含んでいる半導体デバイスの製造方法
において、前記排気系に、前記処理室の圧力と同程度の
圧力オーダで作動可能な質量分析計式のガス分析器を接
続し、前記ガス分析器へ導入する排気ガスの圧力を、前
記排気系に流れる排気ガスの流量調節により、所定の範
囲に調節した状態としつつ、前記ガス分析器により排気
ガスの分析をなし、その分析結果に基づいてウエハ処理
のプロセス制御を行なうようにしたことを特徴としてい
る。
Further, the present invention uses an apparatus having a processing chamber and an exhaust system for exhausting the air in the processing chamber.
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a process of processing a wafer with a processing gas introduced into the processing chamber, wherein the exhaust system has a mass spectrometer operable at a pressure order similar to the pressure of the processing chamber. A gas analyzer of the type is connected, and the pressure of the exhaust gas introduced into the gas analyzer is adjusted to a predetermined range by adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing into the exhaust system, and the exhaust gas is exhausted by the gas analyzer. The gas is analyzed, and the process control of the wafer processing is performed based on the analysis result.

【0016】また本発明は、処理室と、前記処理室での
処理に伴う排気を行なうポンプと、前記ポンプに流れる
排気ガスの流量を調節するための可変流量弁とを備えた
装置を用い、前記処理室内に導入される処理ガスにより
ウエハに処理を施すプロセスを含んでいる半導体デバイ
スの製造方法において、前記ポンプと前記可変流量弁と
の間に質量分析計式のガス分析器を接続し、下記の式を
満足させるように前記可変流量弁のコンダクタンスCを
制御することにより、前記ガス分析器に導入される排気
ガスの圧力を所定の範囲に調節した状態としつつ、前記
ガス分析器により排気ガスの分析をなし、その分析結果
に基づいてウエハ処理のプロセス制御を行なうようにし
たことを特徴としている。
According to the present invention, there is provided an apparatus comprising: a processing chamber; a pump for performing exhaust in the processing chamber; and a variable flow valve for adjusting a flow rate of exhaust gas flowing through the pump. In a semiconductor device manufacturing method including a process of performing processing on a wafer by a processing gas introduced into the processing chamber, a mass spectrometer type gas analyzer is connected between the pump and the variable flow valve, By controlling the conductance C of the variable flow valve so as to satisfy the following equation, the exhaust gas introduced into the gas analyzer is adjusted to a predetermined range while the exhaust gas is exhausted by the gas analyzer. The gas is analyzed, and the process control of the wafer processing is performed based on the analysis result.

【数2】 ただし、Qは処理室に導入される処理ガスの流量であ
り、Pcは処理室内の圧力であり、Cは可変流量弁のコ
ンダクタンスであり、Pgはガス分析器への分流点の圧
力であり、Pmはガス分析器の作動に望ましい圧力の上
限である。
(Equation 2) Here, Q is the flow rate of the processing gas introduced into the processing chamber, Pc is the pressure in the processing chamber, C is the conductance of the variable flow valve, Pg is the pressure at the branch point to the gas analyzer, Pm is the upper pressure limit desired for gas analyzer operation.

【0017】また本発明は、上記各製造方法について、
ガス分析器は、少なくとも2種類のガス成分の分圧値を
計測するようにされており、これらの分圧値の比率をプ
ロセス制御に用いることを好ましい形態としている。
Further, according to the present invention, there is provided each of the above production methods,
The gas analyzer is configured to measure partial pressure values of at least two types of gas components, and preferably uses a ratio of these partial pressure values for process control.

【0018】また本発明は、上記各製造方法について、
ウエハの処理で処理室内に堆積した堆積膜にクリーニン
グ処理を施すプロセスをさらに含んでおり、このクリー
ニング処理のプロセス制御も排気ガスの分析結果に基づ
いて行なうことを好ましい形態としている。
Further, according to the present invention, there is provided each of the above production methods,
The method further includes a process of performing a cleaning process on the deposited film deposited in the processing chamber in the processing of the wafer, and the process control of the cleaning process is preferably performed based on an analysis result of the exhaust gas.

【0019】また本発明は、処理ガスを導入してウエハ
に処理を施す処理室と、前記処理室での処理に伴う排気
を行なう排気系とを備えた半導体デバイスの製造装置に
おいて、前記排気系に、前記処理室の圧力と同程度の圧
力オーダで作動可能な質量分析計式のガス分析器が接続
されるとともに、前記ガス分析器へ導入する排気ガスの
圧力を所定の範囲に調節するための圧力調節手段が前記
処理室と前記ガス分析器の間に設けられていることを特
徴としている。
According to the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising: a processing chamber for introducing a processing gas to perform processing on a wafer; and an exhaust system for performing exhaust in the processing chamber. A gas analyzer of a mass spectrometer type capable of operating at a pressure order similar to the pressure of the processing chamber is connected thereto, and the pressure of exhaust gas introduced into the gas analyzer is adjusted to a predetermined range. Wherein the pressure adjusting means is provided between the processing chamber and the gas analyzer.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】図1に第1の実施形態における半
導体デバイス製造装置としてエッチング処理装置の構成
を模式化して示す。本エッチング処理装置は、例えばマ
イクロ波プラズマ方式による金属薄膜のエッチング処理
に用いられる。そのために処理室101を備えており、
この処理室101に搬入されたウエハ102にエッチン
グ処理を施す。処理室101には、処理ガス103が処
理ガス流量調節器104でその流量を調節されながら導
かれる。処理室101に導かれた処理ガス103は、処
理室101に導入される高周波やマイクロ波などによっ
てプラズマ化され、このプラズマによりウエハ102へ
のエッチング処理がなされる。このエッチング処理に際
しては、ウエハ102や処理室101の内面あるいは処
理室101内の部品などが化学反応を起こし、それによ
る反応生成ガスが処理室101内に発生する。また処理
室101には漏れなどの原因によって外から大気が流入
する。さらに処理ガス103の一部にはプラズマ化され
ないものもある。これらの反応生成ガスや流入外気ある
いは残留処理ガスなどは、可変流量バルブ105とポン
プ109からなる排気系により排気される。処理室10
1の内部圧力は真空計106によって計測され、その値
が所望の圧力、例えば1〜2Paに保たれるように、処
理ガス103の導入量や可変流量バルブ105のコンダ
クタンスにより調節されている。これら制御は、マイク
ロ波や高周波の制御等も含めて、システム制御装置11
0によってなされている。
FIG. 1 schematically shows the structure of an etching apparatus as a semiconductor device manufacturing apparatus according to a first embodiment. The present etching apparatus is used, for example, for etching a metal thin film by a microwave plasma method. For that purpose, a processing chamber 101 is provided,
The wafer 102 carried into the processing chamber 101 is subjected to an etching process. The processing gas 103 is led into the processing chamber 101 while the flow rate of the processing gas 103 is adjusted by the processing gas flow controller 104. The processing gas 103 guided to the processing chamber 101 is turned into plasma by high frequency or microwave introduced into the processing chamber 101, and the plasma is used to perform an etching process on the wafer 102. During the etching process, a chemical reaction occurs in the wafer 102, the inner surface of the processing chamber 101, or the components in the processing chamber 101, and a reaction product gas is generated in the processing chamber 101. The atmosphere flows into the processing chamber 101 from the outside due to leakage or the like. Further, some of the processing gas 103 is not converted into plasma. The reaction product gas, the inflowing outside air, the residual processing gas, and the like are exhausted by an exhaust system including a variable flow valve 105 and a pump 109. Processing room 10
The internal pressure 1 is measured by a vacuum gauge 106, and is adjusted by the introduction amount of the processing gas 103 and the conductance of the variable flow valve 105 so that the value is maintained at a desired pressure, for example, 1 to 2 Pa. These controls are performed by the system controller 11 including control of microwaves and high frequencies.
It is done by 0.

【0021】本発明ではこのような製造装置にガス分析
器107を設け、このガス分析器107により排気ガス
の成分を計測するようにしている。そしてその計測値を
システム制御装置110でモニタし、その結果に基づい
てプロセスの制御、例えばエッチング処理の終了時期の
判定や反応状態の制御などを行なうようにしている。ガ
ス分析器107は、可変流量バルブ105とポンプ10
9の間に接続してある。具体的には、可変流量バルブ1
05とポンプ109をつなぐ排気配管109pに分岐配
管107pを接続し、この分岐配管107pにガス分析
器107を接続し、さらに分岐配管107pの途中に保
護バルブ108を設けている。ガス分析器107は、四
重極型質量分析計である。この点では上述した従来の考
え方と同じであるが、ただその作動圧力上限が処理室1
01における処理中の通常圧力と同オーダーであるとい
う点で従来と異なっている。具体的には例えば1Paレ
ベルである。このような高圧での作動を可能とする四重
極型質量分析計としては、例えば“High-pressure effe
cts in miniature arrays of quadrupole analyzers fo
r residual gas analysis ”, R.J.Ferran and S.Boum
sellek, Journal ofVacuum Science and Technology,
P. 1258-1265, A14(3), 1996に報告されているような質
量分析計を用いることができる。
In the present invention, a gas analyzer 107 is provided in such a manufacturing apparatus, and the components of the exhaust gas are measured by the gas analyzer 107. The measured value is monitored by the system controller 110, and based on the result, process control, for example, determination of the end time of the etching process, control of the reaction state, and the like are performed. The gas analyzer 107 includes the variable flow valve 105 and the pump 10
9 is connected. Specifically, the variable flow valve 1
A branch pipe 107p is connected to an exhaust pipe 109p connecting the pump 05 and the pump 109, a gas analyzer 107 is connected to the branch pipe 107p, and a protection valve 108 is provided in the middle of the branch pipe 107p. The gas analyzer 107 is a quadrupole mass spectrometer. This point is the same as the conventional concept described above, except that the operating pressure upper limit is limited to the processing chamber 1.
01 in the same order as the normal pressure during processing. Specifically, for example, the level is 1 Pa. As a quadrupole mass spectrometer capable of operating at such a high pressure, for example, “High-pressure effe
cts in miniature arrays of quadrupole analyzers fo
r residual gas analysis ”, RJ Ferran and S. Boum
sellek, Journal of Vacuum Science and Technology,
A mass spectrometer as reported in P. 1258-1265, A14 (3), 1996 can be used.

【0022】本発明は、上記のように処理室101の通
常圧力と同オーダーの作動圧力限界を持つ四重極型質量
分析計をガス分析器107に用い、これを可変流量バル
ブ105とポンプ109の間に接続することを特徴の一
つとしている。そしてこのような構成としたことによ
り、高精度なガス分析によるモニタリングを実用的なコ
ストで行なうことが可能となる。以下このことについて
説明する。ガス分析器107の動作可能な圧力の上限は
上記のように1Paレベルである。これは処理室101
における処理中の通常圧力1〜2Paと同じオーダーで
ある。しかし質量分析計をその作動上限圧力近辺で使い
続けると、その寿命を大幅に縮めてしまう。したがって
例えばガス分析器107の実際の作動上限圧力が1Pa
であれば、この1Paを前提に、実用的な耐久性が得ら
れるような圧力で用いることができるような条件を与え
る必要がある。
According to the present invention, a quadrupole mass spectrometer having an operating pressure limit of the same order as the normal pressure of the processing chamber 101 as described above is used for the gas analyzer 107, and this is used for the variable flow valve 105 and the pump 109. It is one of the features to connect between. With such a configuration, it is possible to perform monitoring by highly accurate gas analysis at a practical cost. This will be described below. The upper limit of the operable pressure of the gas analyzer 107 is 1 Pa level as described above. This is processing chamber 101
Is the same order as the normal pressure during processing of 1 to 2 Pa. However, continued use of the mass spectrometer near its upper operating pressure will greatly reduce its life. Therefore, for example, the actual operating upper limit pressure of the gas analyzer 107 is 1 Pa
Then, on the premise of 1 Pa, it is necessary to provide conditions that can be used at a pressure at which practical durability can be obtained.

【0023】そのためには処理室101とガス分析器1
07の間に圧力差を形成する手段が必要になる。この圧
力差を上述の従来技術のように、それ専用の排気ポンプ
を用いる作動排気系などで行なうことは装置の大型化や
コストの増大から実用的でない。このような問題を踏ま
えて本願発明者等は研究を進め、その結果、ガス分析器
107の圧力条件が処理室101のそれとわずかな差で
あることに着目し、処理室101が常備している排気系
を利用するだけで、ガス分析器107に望ましい圧力条
件を与えうること、つまり本実施形態におけるエッチン
グ処理装置に限らず、ガス分析によるモニタリングを必
要とするような半導体製造装置は、その処理室に可変流
量バルブとポンプからなる排気系を一般的に備えている
ので、この排気系を利用するだけで、ガス分析器107
のような高圧力型質量分析計に望ましい圧力条件を与え
うることを見出した。具体的には以下の通りである。
For this purpose, the processing chamber 101 and the gas analyzer 1
Means for forming a pressure difference during the period 07 is required. It is not practical to perform this pressure difference in an operating exhaust system using a dedicated exhaust pump as in the above-described prior art because of an increase in the size of the apparatus and an increase in cost. Based on such a problem, the present inventors proceeded with research, and as a result, focused on the fact that the pressure condition of the gas analyzer 107 is slightly different from that of the processing chamber 101, and the processing chamber 101 is always provided. It is possible to provide a desired pressure condition to the gas analyzer 107 only by using the exhaust system. That is, not only the etching processing apparatus according to the present embodiment but also a semiconductor manufacturing apparatus that requires monitoring by gas analysis requires the processing. Since the chamber is generally provided with an exhaust system including a variable flow valve and a pump, the gas analyzer 107 can be used simply by using this exhaust system.
It has been found that a desired pressure condition can be given to a high-pressure mass spectrometer such as the above. Specifically, it is as follows.

【0024】処理ガス103の流量をQ、処理室101
の圧力をPc、可変流量バルブ105のコンダクタンス
をC、ガス分析器107への分流点の圧力をPgとする
と、コンダクタンスの定義より、下記の式(1)が得ら
れる。
The flow rate of the processing gas 103 is Q, the processing chamber 101
Is Pc, the conductance of the variable flow valve 105 is C, and the pressure at the branch point to the gas analyzer 107 is Pg, the following equation (1) is obtained from the definition of the conductance.

【数3】 一方、ガス分析器107に望ましい圧力の上限をPmと
すれば、下記の式(2)を満たすことが必要である。
(Equation 3) On the other hand, if the upper limit of the pressure desired for the gas analyzer 107 is Pm, it is necessary to satisfy the following expression (2).

【数4】 これを(1)式に代入すると、下記の式(3)の関係が
得られる。
(Equation 4) By substituting this into equation (1), the following equation (3) is obtained.

【数5】 したがってこの式(3)なる関係が成り立つように右辺
のパラメータを制御すれば、ガス分析器107を動作さ
せることが可能となる。
(Equation 5) Therefore, if the parameters on the right side are controlled so that the relationship represented by Expression (3) holds, the gas analyzer 107 can be operated.

【0025】ここで、処理室101の圧力Pcや処理ガ
ス103の流量Qはエッチング処理の結果に影響を及ぼ
すのが一般的であり、したがって自由なパラメータとな
らないことが多い。そこで通常は、コンダクタンスCの
制御で上記式(3)を満たすようにする。例えば、Pc
=2Pa、Q=300sccm(=0.51Pa・立方
m/s)のプロセスにおいて、Pm=1Paであるガス
分析器107を使用している場合には、C=0.51P
a・立方m/s(=510リットル/s)となるよう
に、可変流量バルブ105のコンダクタンスを設定すれ
ばよい。この際に注意しなければならないのは、処理室
101内のプラズマによってガスの解離や生成が進み、
可変流量バルブ105を通って排気されるガスの流量が
増えることがあるということである。そこで、真空計1
06によって圧力をモニタしながら、Cを随時制御する
必要があり、場合によっては上記で計算した値よりも大
きな値にCを設定しなければならないこともある。つま
り処理室101の圧力Pcが最初の前提よりも増大する
方向に変化した場合にはその変化に応じて上記式(3)
を満たすようなCに変更する制御をフィードバック的に
行なう必要がある。
Here, the pressure Pc of the processing chamber 101 and the flow rate Q of the processing gas 103 generally affect the result of the etching process, and thus often do not become free parameters. Therefore, usually, the conductance C is controlled so as to satisfy Expression (3). For example, Pc
= 2 Pa, Q = 300 sccm (= 0.51 Pa · cubic m / s), when using the gas analyzer 107 with Pm = 1 Pa, C = 0.51P
What is necessary is just to set the conductance of the variable flow valve 105 so that a · cubic m / s (= 510 liter / s). At this time, it should be noted that the plasma in the processing chamber 101 causes the gas to dissociate and generate,
This means that the flow rate of the gas exhausted through the variable flow valve 105 may increase. Therefore, vacuum gauge 1
It is necessary to control C at any time while monitoring the pressure by 06, and in some cases, it is necessary to set C to a value larger than the value calculated above. That is, when the pressure Pc of the processing chamber 101 changes in a direction to increase from the first assumption, the above equation (3) is changed according to the change.
It is necessary to perform control to change to C so as to satisfy the condition in a feedback manner.

【0026】ただ、Cをポンプ109の実効排気速度よ
り大きくしても、Pgを下げる効果は得られない。なぜ
ならば、この場合に処理室101から排気されるガスの
流量は、可変流量バルブ105のコンダクタンスCでは
なくて、ポンプ109の実効排気速度に制限されてしま
うからである。そこでポンプ109が十分な実効排気速
度を有していることが望ましいことになる。具体的には
上記のような条件の場合であれば、実効排気速度が1.
5立方m/s(=1500リットル/s)程度のポン
プ、例えばターボ分子ポンプを使用すれば、実際の処理
においてQが3倍以上まで増大することはないことか
ら、Cを大きくすることによってPgを1Pa以下に調
節することが可能となる。
However, even if C is made larger than the effective pumping speed of the pump 109, the effect of lowering Pg cannot be obtained. This is because, in this case, the flow rate of the gas exhausted from the processing chamber 101 is limited not by the conductance C of the variable flow valve 105 but by the effective exhaust speed of the pump 109. Therefore, it is desirable that the pump 109 has a sufficient effective pumping speed. Specifically, under the above conditions, the effective pumping speed is 1.
If a pump of about 5 cubic m / s (= 1500 liter / s), for example, a turbo-molecular pump is used, Q does not increase more than three times in actual processing. Can be adjusted to 1 Pa or less.

【0027】可変流量バルブ105には、例えばガスの
流路を板などで遮る方式のものを用いることができる。
このような可変流量バルブ105におけるコンダクタン
スCは近似的には流路の断面積に比例するので、ポンプ
109の入り口とほぼ同じ断面積を持ち、かつその流路
断面積の約3分の2を遮ることができる可変流量バルブ
105を用いれば、ガス分析器107を動作させること
が可能となる。
As the variable flow valve 105, for example, a valve in which a gas flow path is blocked by a plate or the like can be used.
Since the conductance C in such a variable flow valve 105 is approximately proportional to the cross-sectional area of the flow path, it has substantially the same cross-sectional area as the inlet of the pump 109, and about two-thirds of the cross-sectional area of the flow path If the variable flow rate valve 105 that can be shut off is used, the gas analyzer 107 can be operated.

【0028】以上のようにしてガス分析器107がプロ
セス中などにも動作可能となり、それによるモニタリン
グ結果をもとにして、プロセス制御をより精密に行なう
ことができるようになる。そしてこのことで、より微細
構造を持った高性能な半導体デバイスを高い生産効率で
製造することが可能となる。また本発明によるガス分析
器107は、上記のようにそれ専用の排気系を必要とし
ない。そのため、分析系の小型化を図れ、また低コスト
化も可能である。このことは、貴重なクリーンルームの
スペースの有効活用なども含めて、生産効率や生産コス
トの面で大きな利点となる。
As described above, the gas analyzer 107 can be operated even during the process and the like, and the process control can be performed more precisely based on the monitoring result. As a result, a high-performance semiconductor device having a finer structure can be manufactured with high production efficiency. Further, the gas analyzer 107 according to the present invention does not require a dedicated exhaust system as described above. Therefore, the size of the analysis system can be reduced, and the cost can be reduced. This is a great advantage in terms of production efficiency and production cost, including the effective use of valuable clean room space.

【0029】ここで、何らかの理由でガス分析器107
からの排気系に予想外の高圧を突発的に生じることも考
えられる。そのような事態を生じた際には保護バルブ1
08を閉じ、ガス分析器107に過剰な圧力がかからな
いようにしてガス分析器107を保護する。この際には
保護バルブ108を閉じると同時に、ガス分析器107
に内蔵のガスイオン化用のフィラメントへの通電を遮断
できるようにすとさらに好ましい。このような保護手段
を設けることで、突発的な事態があってもガス分析器1
07に故障を招くようなことを有効に防止することがで
きる。このことはランニングコストの低減などに有用で
ある。
Here, the gas analyzer 107 for some reason.
It is also conceivable that an unexpected high pressure is suddenly generated in the exhaust system from the vehicle. When such a situation occurs, the protection valve 1
08 is closed to protect the gas analyzer 107 from excessive pressure being applied to the gas analyzer 107. In this case, the gas analyzer 107 is closed at the same time as the protection valve 108 is closed.
It is more preferable to be able to cut off the current supply to the built-in gas ionization filament. By providing such protection means, even if a sudden situation occurs, the gas analyzer 1
07 can be effectively prevented from causing a failure. This is useful for reducing running costs.

【0030】以下に、上記のようなエッチング処理装置
による配線形成処理を、図2に一例として示すような半
導体メモリについて行なうプロセスを例にとって説明す
る。プロセスの流れは図3に示す通りである。図1のウ
エハ102の表面には図2のようなデバイス構造が形成
されている。このデバイス構造は、ビット線201、ワ
ード線202、蓄積電極203を含むメモリ構造を含
み、その上に層間絶縁膜204が形成されている。その
上部には、すでに配線用のアルミ薄膜205が形成され
ており、その上がレジスト膜206で被覆されている。
ここで、配線用の導電性薄膜はタングステン薄膜やタン
タル薄膜などとされることもある。エッチング処理では
アルミ薄膜205の一部分を除去して所定の配線パター
ンを形成する。そのために所定の配線パターンに対応し
たパターンでレジスト膜206に開口が設けられてい
る。
Hereinafter, a description will be given of a process of forming a wiring by the above-described etching apparatus with respect to a semiconductor memory as an example shown in FIG. The process flow is as shown in FIG. A device structure as shown in FIG. 2 is formed on the surface of the wafer 102 in FIG. This device structure includes a memory structure including a bit line 201, a word line 202, and a storage electrode 203, on which an interlayer insulating film 204 is formed. An aluminum thin film 205 for wiring is already formed on the upper part, and the upper part is covered with a resist film 206.
Here, the conductive thin film for wiring may be a tungsten thin film, a tantalum thin film, or the like. In the etching process, a predetermined wiring pattern is formed by removing a part of the aluminum thin film 205. For this purpose, openings are provided in the resist film 206 in a pattern corresponding to a predetermined wiring pattern.

【0031】エッチング処理を行うには、エッチングガ
ス(処理ガス103)を処理室101内に導入する。こ
のエッチングガスは、例えば分圧にして約1.2Paの
塩素ガスと分圧にして約1.0Paの三塩化硼素ガスと
の混合ガスである。また処理室101には例えば周波数
が約2.45GHzで800Wのマイクロ波を導入し、
これによりエッチング用のプラズマを発生させる。これ
と同時にウエハ102の下面側に周波数が2MHzの高
周波を60Wで印加し、エッチング処理を開始する(ス
テップ301)。エッチング処理を開始すると、アルミ
薄膜205からレジスト膜206で覆われていない部分
がエッチングで除去され、除去された部分については下
地の層間絶縁膜204が露出する。エッチングで除去さ
れた物質(アルミニウム)は、ガス状化合物となって処
理室101から可変流量バルブ105とポンプ109か
らなる排気系により排気される。このエッチング処理
は、アルミ薄膜205が最適状態にエッチングされるま
で継続される。エッチング処理が終了すると、マイクロ
波の導入、高周波の印加およびエッチングガスの導入が
停止され、ウエハ102が処理室101から搬出され
る。
To perform the etching process, an etching gas (processing gas 103) is introduced into the processing chamber 101. This etching gas is, for example, a mixed gas of a chlorine gas having a partial pressure of about 1.2 Pa and a boron trichloride gas having a partial pressure of about 1.0 Pa. In addition, for example, a microwave having a frequency of about 2.45 GHz and 800 W is introduced into the processing chamber 101,
Thereby, plasma for etching is generated. At the same time, a high frequency of 2 MHz is applied to the lower surface of the wafer 102 at 60 W to start the etching process (step 301). When the etching process is started, a portion of the aluminum thin film 205 that is not covered with the resist film 206 is removed by etching, and the underlying interlayer insulating film 204 is exposed in the removed portion. The substance (aluminum) removed by etching becomes a gaseous compound and is exhausted from the processing chamber 101 by an exhaust system including a variable flow valve 105 and a pump 109. This etching process is continued until the aluminum thin film 205 is etched to an optimum state. When the etching process is completed, the introduction of the microwave, the application of the high frequency, and the introduction of the etching gas are stopped, and the wafer 102 is unloaded from the processing chamber 101.

【0032】このようなエッチング処理は、その時間が
短すぎるとエッチングが不十分となって配線構造に欠陥
を生じるおそれがある。また処理時間が長すぎても下地
の層間絶縁膜204にまでエッチングがなされ、やはり
配線構造の欠陥につながる可能性がある。そのためエッ
チング処理の終了時期を正確に判定することが、より安
定的な製造プロセスとするうえで非常に重要なことにな
る。本発明では上で説明したガス分析器107による排
気ガスのガス成分の測定を通じてエッチング状態をモニ
タリングし、これによりエッチング処理の終了時期を正
確に判定できるようにしている。
In the case of such an etching process, if the time is too short, the etching may be insufficient and the wiring structure may be defective. Even if the processing time is too long, etching is performed even on the underlying interlayer insulating film 204, which may also lead to a defect in the wiring structure. Therefore, it is very important to accurately determine the end time of the etching process for a more stable manufacturing process. In the present invention, the etching state is monitored through the measurement of the gas component of the exhaust gas by the gas analyzer 107 described above, so that the end time of the etching process can be accurately determined.

【0033】具体的には、アルミ薄膜205が処理ガス
103と反応して生じている塩化アルミニウム化合物が
排気ガス中に含まれている量をガス分析器107で計測
する。ガス分析器107による塩化アルミニウム化合物
の計測は、塩化アルミニウムイオンの計測としてなされ
る(ステップ302)。すなわちガス分析器107にお
いては、そのフィラメントから電子を計測ガスに照射す
ることで計測ガスをイオン化し、これで生じるイオンを
計測するようになっており、塩化アルミニウム化合物の
場合には、これが解離するなどして塩化アルミニウムイ
オンを生じ、この塩化アルミニウムイオンが計測され
る。塩化アルミニウムイオンには、質量をイオン価数で
割った値つまりm/e値が62と64のものがある。こ
れは、塩素原子に質量数が35と37である同位体が存
在するためである。このうち、35の塩素原子の方が存
在比が大きいので、塩化アルミニウムイオンとしてはm
/e=62の信号をモニタするようにすれば、感度よく
測定することができる。
Specifically, the gas analyzer 107 measures the amount of the aluminum chloride compound generated by the reaction of the aluminum thin film 205 with the processing gas 103 contained in the exhaust gas. The measurement of the aluminum chloride compound by the gas analyzer 107 is performed as the measurement of aluminum chloride ions (step 302). That is, in the gas analyzer 107, the measurement gas is ionized by irradiating the measurement gas with electrons from the filament, and the ions generated thereby are measured. In the case of an aluminum chloride compound, this dissociates. Thus, aluminum chloride ions are generated, and the aluminum chloride ions are measured. There are aluminum chloride ions having a value obtained by dividing the mass by the ionic valence, that is, m / e values of 62 and 64. This is because chlorine atoms have isotopes having mass numbers of 35 and 37. Of these, 35 chlorine atoms have a higher abundance ratio, so that aluminum chloride ion is m
If the signal of / e = 62 is monitored, measurement can be performed with high sensitivity.

【0034】ところで、ガス分析器107の感度は徐々
に低下する可能性があり、これを補正できるようにする
のが望ましい。そのためには、計測されるレベルがほぼ
一定か、既知である信号を計測し、それらとの比率をと
るようにする。例えば、プロセスに使用している三塩化
硼素ガスや塩素ガスは、プロセス条件が一定であれば常
に一定量が処理室101に導入される。またエッチング
処理中における可変流量バルブ105のコンダクタンス
もほぼ一定の値になるのが通常である。したがってガス
分析器107で計測される三塩化硼素ガスや塩素ガスの
信号レベルはほぼ一定になる。そこで一例として、塩素
ガスの信号との比率を求める(ステップ303)。塩素
ガスは、m/e=35の信号として計測される。つまり
m/e=35とm/e=62の比率を求める。本実施形
態では、m/e=62の信号をm/e=35の信号で割
った値(R)が、0.1以下になるところでエッチング
が適正に終了したものとしている。そこでステップ30
4でR<0.1の判定を行い、これが満たされていれば
エッチングを終了させる(ステップ305)。
Incidentally, there is a possibility that the sensitivity of the gas analyzer 107 may gradually decrease, and it is desirable that this can be corrected. For this purpose, a signal whose level to be measured is substantially constant or known is measured, and the ratio thereof is taken. For example, a constant amount of boron trichloride gas or chlorine gas used in the process is always introduced into the processing chamber 101 if the process conditions are constant. Normally, the conductance of the variable flow valve 105 during the etching process is also substantially constant. Therefore, the signal levels of the boron trichloride gas and the chlorine gas measured by the gas analyzer 107 become substantially constant. Thus, as an example, the ratio with the chlorine gas signal is obtained (step 303). Chlorine gas is measured as a signal of m / e = 35. That is, the ratio of m / e = 35 and m / e = 62 is determined. In the present embodiment, it is assumed that the etching has been properly completed when the value (R) obtained by dividing the signal of m / e = 62 by the signal of m / e = 35 becomes 0.1 or less. Then step 30
In step 4, it is determined that R <0.1, and if the condition is satisfied, the etching is terminated (step 305).

【0035】ガス分析器107を用いての反応進行状態
のモニタリングは、エッチングの終了時期の判定だけで
なく、例えばプラズマ形成用のマイクロ波のパワーやウ
エハ102に印加する高周波の強弱の制御など、プロセ
ス全般の制御に用いることができる。これらの制御はシ
ステム制御装置110により行なわれる。そしてこのよ
うな制御を行なうことで、エッチング処理をより正確な
条件で行なうことができ、したがって、より微細な構造
を持つ半導体デバイスでも安定的に製造することが可能
となる。また半導体デバイスの生産における歩留りを向
上させることで生産コストの低減を図れる。
The monitoring of the progress of the reaction using the gas analyzer 107 includes not only the determination of the end time of the etching but also the control of the power of the microwave for plasma formation and the intensity of the high frequency applied to the wafer 102. It can be used to control the whole process. These controls are performed by the system controller 110. By performing such control, the etching process can be performed under more accurate conditions, and therefore, a semiconductor device having a finer structure can be stably manufactured. Further, the production cost can be reduced by improving the yield in the production of semiconductor devices.

【0036】以上のようなエッチング処理は、処理対象
のウエハ102の枚数に応じて繰り返し行なわれる。エ
ッチング処理が繰り返し行われると、処理室101の内
面や処理室101内の部品の表面などにエッチング反応
による反応生成物が図1に示す堆積膜111のようにし
て付着してくる。本実施形態におけるエッチング処理の
場合であれば、堆積膜111を形成する主要な成分は、
処理ガス103に含まれる三塩化硼素ガスと処理室10
1内の部品材料として使われている石英とが反応して生
じる硼素酸化物である。エッチング処理の繰り返しによ
り堆積膜111が一定以上まで成長すると、そこから塵
埃や剥離物などが発生しやすくなり、これらがデバイス
のエッチング対象部分に付着すると、エッチング不良の
原因となる。そこで堆積膜111を除去したり低減した
りする必要がある。
The above-described etching process is repeated according to the number of wafers 102 to be processed. When the etching process is repeatedly performed, a reaction product due to the etching reaction adheres to the inner surface of the processing chamber 101, the surface of components in the processing chamber 101, and the like, as in a deposited film 111 illustrated in FIG. In the case of the etching process in the present embodiment, the main components forming the deposited film 111 are:
Boron trichloride gas contained in the processing gas 103 and the processing chamber 10
1 is a boron oxide produced by a reaction with quartz used as a component material. If the deposited film 111 grows to a certain level or more by repeating the etching process, dust and peeled matters tend to be generated from the deposited film 111, and if these adhere to the portion to be etched of the device, it causes etching failure. Therefore, it is necessary to remove or reduce the deposited film 111.

【0037】堆積膜111中の化合物を除去する方法と
してプラズマクリーニングがある。そこでエッチング処
理を規定回数繰り返した後、またはガス分析器107を
通じたモニタリングにより堆積膜111が一定以上に成
長していることを検知して場合にはプラズマクリーニン
グを行なう。プラズマクリーニングには例えば六フッ化
硫黄を用いる。具体的には分圧にして約1Pa程度の六
フッ化硫黄を含むクリーニング用処理ガスを処理室10
1に導入し、これを例えば2.45GHz、800Wの
マイクロ波でプラズマ化してプラズマクリーニングを開
始する(ステップ306)。プラズマクリーニングが開
始すると、堆積膜111中の硼素酸化物は分解されてフ
ッ化硼素などとしてガス状になり、排気系により処理室
101から排出される。
As a method of removing the compound in the deposited film 111, there is a plasma cleaning. Therefore, after the etching process is repeated a specified number of times, or when it is detected by monitoring through the gas analyzer 107 that the deposited film 111 has grown to a certain degree or more, plasma cleaning is performed. For the plasma cleaning, for example, sulfur hexafluoride is used. Specifically, a processing gas for cleaning containing sulfur hexafluoride having a partial pressure of about 1 Pa is supplied to the processing chamber 10.
1 and is converted into a plasma by microwaves of 2.45 GHz and 800 W, for example, to start plasma cleaning (step 306). When the plasma cleaning is started, the boron oxide in the deposited film 111 is decomposed to be gaseous as boron fluoride or the like, and is discharged from the processing chamber 101 by an exhaust system.

【0038】このようなプラズマクリーニングは、その
処理時間が短すぎると堆積膜111の除去が不十分にと
なり、後のプロセスにおける異物発生量が増えてしまう
し、逆に長すぎると生産ラインの効率(スループット)
を低下させてしまう。つまりクリーニング処理時間が短
すぎても長すぎても生産効率の低下につながってしま
う。したがってプラズマクリーニングにおいてもその終
了時期を正確に判定することが重要となる。
In the case of such plasma cleaning, if the processing time is too short, the removal of the deposited film 111 will be insufficient, and the amount of foreign matter generated in the subsequent process will increase. (throughput)
Is reduced. That is, if the cleaning processing time is too short or too long, the production efficiency is reduced. Therefore, it is important to accurately determine the end time of plasma cleaning.

【0039】そこで、プラズマクリーニングによる排気
ガス中に含まれる特定の成分、具体的にはフッ化硼素を
ガス分析器107で計測することでプラズマクリーニン
グの処理状態をモニタリングし、これによりプラズマク
リーニングの終了時期を的確に判定するようにしてい
る。モニタリングの具体的な内容は以下の通りである。
硼素には同位体が存在するため、フッ化硼素イオンとし
てはm/eが29と30のものが検出される。このう
ち、存在比の大きなm/e=30の信号を検出すること
で、フッ化硼素イオンを計測する(ステップ307)。
この場合も上記と同様に、塩素イオンの計測も行い、こ
れとフッ化硼素の比(r)を求める。つまりm/e=3
5とm/e=30の比率を求める。本実施形態では、m
/e=30の信号をm/e=35の信号で割った値
(r)が0.3以下になるところでクリーニングが適正
に終了したものとしている。そこでステップ309でr
<0.3の判定を行い、これが満たされていればクリー
ニングを終了させる(ステップ310)。
Therefore, the processing state of the plasma cleaning is monitored by measuring a specific component contained in the exhaust gas by the plasma cleaning, specifically, boron fluoride with the gas analyzer 107, thereby completing the plasma cleaning. The timing is determined accurately. The specific contents of the monitoring are as follows.
Since boron has isotopes, boron fluoride ions having m / e of 29 and 30 are detected. Of these, boron fluoride ions are measured by detecting a signal having a large abundance ratio of m / e = 30 (step 307).
In this case as well, the measurement of chlorine ions is performed in the same manner as described above, and the ratio (r) of this to boron fluoride is determined. That is, m / e = 3
The ratio of 5 to m / e = 30 is determined. In the present embodiment, m
It is assumed that the cleaning has been properly completed when the value (r) obtained by dividing the signal of / e = 30 by the signal of m / e = 35 becomes 0.3 or less. Therefore, in step 309, r
A determination of <0.3 is made, and if this is satisfied, the cleaning is terminated (step 310).

【0040】以上の実施形態ではエッチングプロセスと
プラズマクリーニングプロセスについて処理状態をモニ
タリングする例としてあったが、本発明の適用範囲はこ
れらに限られるものでない。例えば処理室101の漏れ
をチェックするのにも用いることができる。その場合に
は、処理室101からの排気中における水蒸気の量、具
体的にはm/e=18の信号レベルの増減を計測するこ
とで、外気の漏入の有無を判定することができる。この
ように処理室101の漏れを的確に判定することで、対
策をより迅速にとることができるようになり、処理室1
01の漏れに起因する不良の発生を未然に防止すること
が可能となる。また種類の異なる処理を同じ処理室10
1で順次行なう場合に、前の処理における残留物が後の
処理に悪影響を及ぼす事態を防止するのにも用いること
ができる。例えばタングステン薄膜のエッチングを行な
った後でアルミ薄膜のエッチングを行なうような場合を
例にとる。この場合、タングステン薄膜のエッチングに
はフッ素を含むガスが使用され、そのフッ素がフッ化物
として処理室101内に吸着されて残留する。そしてこ
のフッ化物がフッ素ガスを使用しないアルミ薄膜のエッ
チング処理プロセスに悪影響を及ぼし、微細なデバイス
構造の加工を困難にすることが考えられる。そこで、タ
ングステン薄膜のエッチングとアルミ薄膜のエッチング
の間に、処理室101の残留ガス分析を行なうことでフ
ッ化物の残留状態を把握し、もしそれが基準値、つまり
アルミ薄膜のエッチング処理に悪影響を及ぼすようなレ
ベル以上であれば、アルミ薄膜のエッチング処理に先立
って例えば塩化水素ガスを用いたプラズマクリーニング
などの適切な処置をとるようにする。残留フッ化物の量
は、処理室101からの排気中におけるフッ酸ガスの量
として知ることができる。つまりm/e=20の信号を
モニタすることで残留フッ化物のレベルを把握できる。
In the above embodiment, the processing state is monitored for the etching process and the plasma cleaning process, but the scope of the present invention is not limited to these. For example, it can also be used to check for leaks in the processing chamber 101. In that case, by measuring the amount of water vapor in the exhaust gas from the processing chamber 101, specifically, the increase / decrease of the signal level at m / e = 18, it is possible to determine the presence / absence of leakage of outside air. By accurately determining the leakage of the processing chamber 101 as described above, it is possible to take a countermeasure more quickly, and the processing chamber 1
01 can be prevented from occurring due to the leakage of 01. In addition, different types of processing can be performed in the same processing chamber 10.
In the case where the processing is sequentially performed in step 1, it can also be used to prevent a situation in which a residue in the previous processing adversely affects the subsequent processing. For example, a case where the aluminum thin film is etched after the tungsten thin film is etched will be described as an example. In this case, a gas containing fluorine is used for etching the tungsten thin film, and the fluorine is adsorbed and remains in the processing chamber 101 as a fluoride. It is conceivable that the fluoride has an adverse effect on an etching process of an aluminum thin film that does not use fluorine gas, making it difficult to process a fine device structure. Therefore, a residual gas analysis in the processing chamber 101 is performed between the etching of the tungsten thin film and the etching of the aluminum thin film to grasp the residual state of the fluoride. If the level is at or above the level to be exerted, appropriate treatment such as plasma cleaning using hydrogen chloride gas is taken prior to the etching of the aluminum thin film. The amount of the residual fluoride can be known as the amount of hydrofluoric acid gas in the exhaust gas from the processing chamber 101. That is, the level of the residual fluoride can be grasped by monitoring the signal of m / e = 20.

【0041】図4に第2の実施形態によるエッチング処
理装置の構成を示す。本実施形態と第1の実施形態との
相違は、処理室101の排気系が第1の実施形態におけ
る可変流量バルブ105に代えて、コンダクタンスの大
きい流量固定の主バルブ401を備えていること、そし
てこれに伴って排気系へのガス分析器107の接続の仕
方を変えていることである。具体的には、処理室101
とポンプ109をつなぐバイパス流路402をバルブ4
01に並列に設け、このバイパス流路402にガス分析
器107を接続している。またバイパス流路402の途
中に圧力調整手段として流量制限器403を設け、この
流量制限器403による固定的な流量調節によりガス分
析器107への圧力をガス分析器107の作動に望まし
い圧力となるようにしている。このように流量制限器4
03を用いて圧力調整を行なう構成の他に、バイパス流
路402を適切に設計することでも必要な圧力調整を得
ることが可能である。すなわちバイパス流路402を細
長い管状にすれば、処理室101から遠ざかるにつれた
圧力勾配をバイパス流路402中に生じさせることがで
き、したがってガス分析器107の取付け位置を適切に
選ぶことにより、その部分の圧力を適正化することが可
能になる。この場合にはバイパス流路402自体が圧力
調整手段の役割も負うことになる。
FIG. 4 shows the configuration of an etching apparatus according to the second embodiment. The difference between the present embodiment and the first embodiment is that the exhaust system of the processing chamber 101 includes a main valve 401 having a fixed flow rate and a large conductance instead of the variable flow valve 105 in the first embodiment. Accordingly, the method of connecting the gas analyzer 107 to the exhaust system is changed accordingly. Specifically, the processing chamber 101
A bypass flow path 402 connecting the pump 109 with the
01, and the gas analyzer 107 is connected to the bypass flow path 402. Further, a flow restrictor 403 is provided in the middle of the bypass flow path 402 as pressure adjusting means, and the pressure applied to the gas analyzer 107 becomes a pressure desired for the operation of the gas analyzer 107 by the fixed flow rate adjustment by the flow restrictor 403. Like that. Thus, the flow restrictor 4
In addition to the configuration in which the pressure adjustment is performed by using the pressure regulator 03, the necessary pressure adjustment can be obtained by appropriately designing the bypass flow path 402. That is, if the bypass flow path 402 is formed in an elongated tubular shape, a pressure gradient that is away from the processing chamber 101 can be generated in the bypass flow path 402. Therefore, by appropriately selecting the mounting position of the gas analyzer 107, It is possible to optimize the pressure of the part. In this case, the bypass flow path 402 itself also serves as a pressure adjusting unit.

【0042】このようなエッチング処理装置では、処理
室101で処理に先立って行なう処理室101の真空化
の際には主バルブ401を開けて排気を行い、処理室1
01で処理を行なう際には主バルブ401を閉じ、バイ
パス流路402を通して排気する。そしてこの排気にお
いては、上記のように流量制限器403による固定的な
流量調節でガス分析器107への圧力をガス分析器10
7の作動に望ましい圧力となる。本実施形態によるエッ
チング処理装置を用いたエッチング処理は、上記のよう
な排気系の作動方式を除いて、第1の実施形態に関して
説明したのと同様である。
In such an etching processing apparatus, when the processing chamber 101 is evacuated prior to the processing in the processing chamber 101, the main valve 401 is opened to evacuate the processing chamber 101.
When performing the process at 01, the main valve 401 is closed, and the gas is exhausted through the bypass flow path 402. In this exhaust, the pressure on the gas analyzer 107 is increased by the fixed flow rate adjustment by the flow rate restrictor 403 as described above.
7 is the desired pressure. The etching process using the etching apparatus according to the present embodiment is the same as that described in the first embodiment, except for the above-described operation method of the exhaust system.

【0043】以上、本発明の好ましい実施形態をエッチ
ング処理装置と、それによるアルミ薄膜に対する配線形
成処理プロセスに関して説明したが、本発明がこの他の
装置やプロセスにも適用できることは特に説明するまで
もなく明らかなことである。簡単に例を挙げると、例え
ばエッチングによる配線形成処理であれば、タングステ
ンやプラチナ等の薄膜のエッチング処理に適用できる。
またエッチング処理の他に、例えばCVDプロセスやス
パッタリングプロセスなどにも適用できる。一般的に言
えば、そのプロセスにおける処理により発生するガスの
成分分析を行なうことでその処理の状態をモニタ可能な
プロセスであれば本発明を適用することが可能である。
Although the preferred embodiment of the present invention has been described above with reference to an etching apparatus and a process of forming a wiring on an aluminum thin film by using the apparatus, it is needless to say that the present invention can be applied to other apparatuses and processes. It is obvious. As a simple example, for example, a wiring forming process by etching can be applied to an etching process of a thin film such as tungsten or platinum.
In addition to the etching process, the present invention can be applied to, for example, a CVD process or a sputtering process. Generally speaking, the present invention can be applied to any process that can monitor the state of the process by analyzing the components of the gas generated by the process in the process.

【0044】ここで、本発明におけるガス分析系は、上
での説明から理解できるように、非常にコンパクトなも
のである。このことはすでに説明したように、貴重なク
リーンルームのスペースの有効活用などとして生産効率
や生産コストの面で大きな利点となるものであるが、こ
の他にも大きな利点をもたらす。それは、既設の半導体
生産設備に組み込むことが容易であるということであ
る。すなわち、わずかな取り付けスペースを必要とする
だけであり、また組み込むための加工も非常に簡単なも
ので済む。このため既設の半導体生産設備に実質的な改
変を加えることなく容易に組み込むことができる。この
ことは、既設の半導体生産設備において、それによる半
導体デバイスの性能向上や生産性の向上を容易に図れる
ことにつながる。
Here, the gas analysis system of the present invention is very compact, as can be understood from the above description. As described above, this is a great advantage in terms of production efficiency and production cost, such as effective use of valuable clean room space, but also brings other great advantages. It is easy to incorporate into existing semiconductor production facilities. That is, only a small mounting space is required, and the processing for assembling is also very simple. Therefore, it can be easily incorporated into existing semiconductor production equipment without substantial modification. This can easily improve the performance and productivity of the semiconductor device in the existing semiconductor production equipment.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体生産プロセスで用いられる化学反応の進行などの高
精度なモニタリングが可能となり、しかもそれを実用的
なコストで可能とする。そしてこの高精度なモニタリン
グに基づく制御を行なうことで、より微細な構造を有す
る半導体デバイスを高品質に且つ効率よく生産すること
を可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to monitor the progress of a chemical reaction used in a semiconductor production process with high accuracy and at a practical cost. By performing control based on this high-precision monitoring, it becomes possible to produce a semiconductor device having a finer structure with high quality and efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態におけるエッチング処理装置の
模式化した構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an etching apparatus according to a first embodiment.

【図2】第1の実施形態におけるエッチング処理装置で
処理対象とする半導体デバイスの部分断面図である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a semiconductor device to be processed by the etching processing apparatus according to the first embodiment.

【図3】第1の実施形態におけるエッチング処理のフロ
ーチャートである。
FIG. 3 is a flowchart of an etching process according to the first embodiment.

【図4】第2の実施形態におけるエッチング処理装置の
模式化した構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an etching processing apparatus according to a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 処理室 102 ウエハ 103 処理ガス 104 処理ガス流量調節器 105 可変流量バルブ 106 真空計 107 ガス分析器 108 保護バルブ 109 ポンプ 110 システム制御装置 111 堆積膜 401 主バルブ 402 バイパス路 403 流量制限器(圧力調整手段) DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Processing chamber 102 Wafer 103 Processing gas 104 Processing gas flow controller 105 Variable flow valve 106 Vacuum gauge 107 Gas analyzer 108 Protective valve 109 Pump 110 System controller 111 Deposition film 401 Main valve 402 Bypass path 403 Flow rate restrictor (pressure regulation) means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 学 東京都青梅市新町六丁目16番地の2 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 乗富 豊茂 東京都青梅市新町六丁目16番地の2 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 児島 雅之 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 Fターム(参考) 4K029 BD01 CA06 DA02 EA03 EA04 FA09 4K030 DA04 EA11 HA12 JA05 JA09 KA39 KA41 KA45 LA15 5F004 AA15 BB14 BC02 CA09 CB04 DA04 DA11 DA18 DB08 DB09 DB10 EB02 5F045 AA08 AA19 EB06 EG02 GB07 GB15  ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Manabu Yamashita 6-16-16 Shinmachi, Ome-shi, Tokyo 2 Inside the Device Development Center, Hitachi, Ltd. (72) Toyohide Noritomi 2 Hitachi, Ltd. Device Development Center (72) Inventor Masayuki Kojima 5-2-1, Kamimihoncho, Kodaira-shi, Tokyo F-term in the Hitachi Semiconductor Group 4K029 BD01 CA06 DA02 EA03 EA04 FA09 4K030 DA04 EA11 HA12 JA05 JA09 KA39 KA41 KA45 LA15 5F004 AA15 BB14 BC02 CA09 CB04 DA04 DA11 DA18 DB08 DB09 DB10 EB02 5F045 AA08 AA19 EB06 EG02 GB07 GB15

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 処理室と、前記処理室での処理に伴う排
気を行なうポンプと、前記ポンプに流れる排気ガスの流
量を調節するための可変流量弁とを備えた装置を用い、
前記処理室内に導入される処理ガスによりウエハに処理
を施すプロセスを含んでいる半導体デバイスの製造方法
において、前記ポンプと前記可変流量弁との間に質量分
析計式のガス分析器を接続し、前記ガス分析器に導入さ
れる排気ガスの圧力を前記可変流量弁により所定の範囲
に調節した状態としつつ、前記ガス分析器により排気ガ
スの分析をなし、その分析結果に基づいてウエハ処理の
プロセス制御を行なうようにしたことを特徴とする半導
体デバイスの製造方法。
1. An apparatus comprising: a processing chamber; a pump for evacuating gas accompanying processing in the processing chamber; and a variable flow valve for adjusting a flow rate of exhaust gas flowing through the pump.
In a semiconductor device manufacturing method including a process of performing processing on a wafer by a processing gas introduced into the processing chamber, a mass spectrometer type gas analyzer is connected between the pump and the variable flow valve, While the pressure of the exhaust gas introduced into the gas analyzer is adjusted to a predetermined range by the variable flow valve, the exhaust gas is analyzed by the gas analyzer, and a wafer processing process is performed based on the analysis result. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the method comprises controlling.
【請求項2】 処理室と、前記処理室での処理に伴う排
気を行なうポンプと、前記ポンプに前記処理室から流れ
る排気ガスの流れを遮断するバルブとを備えた装置を用
い、前記処理室内に導入される処理ガスによりウエハに
処理を施すプロセスを含んでいる半導体デバイスの製造
方法において、前記処理室と前記ポンプをつなぐバイパ
ス流路を前記バルブと並列に設けるとともに、このバイ
パス流路内の圧力を前記バルブが閉じられた状態で所定
の範囲に保つための圧力調整手段を前記バイパス流路に
設け、さらに前記バイパス流路に質量分析計式のガス分
析器を接続し、前記バルブが閉じられた状態で前記ガス
分析器により排気ガスの分析をなし、その分析結果に基
づいてウエハ処理のプロセス制御を行なうようにしたこ
とを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
2. A processing chamber, comprising: a processing chamber; a pump for exhausting the processing chamber; and a pump having a valve for shutting off a flow of exhaust gas flowing from the processing chamber. In a method of manufacturing a semiconductor device including a process of performing processing on a wafer by a processing gas introduced into a processing gas, a bypass flow path connecting the processing chamber and the pump is provided in parallel with the valve, and a bypass flow path in the bypass flow path is provided. Pressure adjusting means for maintaining a pressure in a predetermined range in a state where the valve is closed is provided in the bypass flow path, and a gas analyzer of a mass spectrometer type is further connected to the bypass flow path, and the valve is closed. The exhaust gas is analyzed by the gas analyzer in a state where the exhaust gas is analyzed, and the process control of the wafer processing is performed based on the analysis result. Method of manufacturing body device.
【請求項3】 処理室と、前記処理室での処理に伴う排
気を行なう排気系とを備えた装置を用い、前記処理室内
に導入される処理ガスによりウエハに処理を施すプロセ
スを含んでいる半導体デバイスの製造方法において、前
記排気系に、前記処理室の圧力と同程度の圧力オーダで
作動可能な質量分析計式のガス分析器を接続し、前記ガ
ス分析器へ導入する排気ガスの圧力を、前記排気系に流
れる排気ガスの流量調節により、所定の範囲に調節した
状態としつつ、前記ガス分析器により排気ガスの分析を
なし、その分析結果に基づいてウエハ処理のプロセス制
御を行なうようにしたことを特徴とする半導体デバイス
の製造方法。
3. A process for performing processing on a wafer with a processing gas introduced into the processing chamber using an apparatus having a processing chamber and an exhaust system for performing exhaust in the processing chamber. In the method for manufacturing a semiconductor device, a mass spectrometer-type gas analyzer operable at a pressure order similar to the pressure of the processing chamber is connected to the exhaust system, and a pressure of an exhaust gas introduced into the gas analyzer is connected. Is adjusted to a predetermined range by adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust system, the exhaust gas is analyzed by the gas analyzer, and the process control of the wafer processing is performed based on the analysis result. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項4】 処理室と、前記処理室での処理に伴う排
気を行なうポンプと、前記ポンプに流れる排気ガスの流
量を調節するための可変流量弁とを備えた装置を用い、
前記処理室内に導入される処理ガスによりウエハに処理
を施すプロセスを含んでいる半導体デバイスの製造方法
において、前記ポンプと前記可変流量弁との間に質量分
析計式のガス分析器を接続し、下記の式を満足させるよ
うに前記可変流量弁のコンダクタンスCを制御すること
により、前記ガス分析器に導入される排気ガスの圧力を
所定の範囲に調節した状態としつつ、前記ガス分析器に
より排気ガスの分析をなし、その分析結果に基づいてウ
エハ処理のプロセス制御を行なうようにしたことを特徴
とする半導体デバイスの製造方法。 【数1】 ただし、Qは処理室に導入される処理ガスの流量であ
り、Pcは処理室内の圧力であり、Cは可変流量弁のコ
ンダクタンスであり、Pgはガス分析器への分流点の圧
力であり、Pmはガス分析器の作動に望ましい圧力の上
限である。
4. An apparatus comprising: a processing chamber; a pump for evacuating gas accompanying processing in the processing chamber; and a variable flow valve for adjusting a flow rate of exhaust gas flowing through the pump.
In a semiconductor device manufacturing method including a process of performing processing on a wafer by a processing gas introduced into the processing chamber, a mass spectrometer type gas analyzer is connected between the pump and the variable flow valve, By controlling the conductance C of the variable flow valve so as to satisfy the following equation, the exhaust gas introduced into the gas analyzer is adjusted to a predetermined range while the exhaust gas is exhausted by the gas analyzer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: analyzing a gas; and performing a process control of a wafer processing based on the analysis result. (Equation 1) Here, Q is the flow rate of the processing gas introduced into the processing chamber, Pc is the pressure in the processing chamber, C is the conductance of the variable flow valve, Pg is the pressure at the branch point to the gas analyzer, Pm is the upper pressure limit desired for gas analyzer operation.
【請求項5】 ガス分析器は、少なくとも2種類のガス
成分の分圧値を計測するようにされており、これらの分
圧値の比率をプロセス制御に用いるようにされている請
求項1〜請求項4の何れか1項に記載の半導体デバイス
の製造方法。
5. The gas analyzer according to claim 1, wherein the gas analyzer measures partial pressure values of at least two types of gas components, and uses a ratio of these partial pressure values for process control. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4.
【請求項6】 ウエハの処理で処理室内に堆積した堆積
膜にクリーニング処理を施すプロセスをさらに含んでお
り、このクリーニング処理のプロセス制御も排気ガスの
分析結果に基づいて行なうようにされている請求項1〜
請求項5の何れか1項に記載の半導体デバイスの製造方
法。
6. A process for performing a cleaning process on a deposited film deposited in a processing chamber in processing a wafer, wherein the process control of the cleaning process is performed based on an analysis result of exhaust gas. Item 1
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5.
【請求項7】 処理ガスを導入してウエハに処理を施す
処理室と、前記処理室での処理に伴う排気を行なう排気
系とを備えた半導体デバイスの製造装置において、前記
排気系に、前記処理室の圧力と同程度の圧力オーダで作
動可能な質量分析計式のガス分析器が接続されるととも
に、前記ガス分析器へ導入する排気ガスの圧力を所定の
範囲に調節するための圧力調節手段が前記処理室と前記
ガス分析器の間に設けられていることを特徴とする半導
体デバイスの製造装置。
7. A semiconductor device manufacturing apparatus comprising: a processing chamber for introducing a processing gas to perform processing on a wafer; and an exhaust system for performing exhaust in the processing chamber. A gas analyzer of a mass spectrometer type capable of operating at a pressure order similar to the pressure of the processing chamber is connected, and pressure adjustment for adjusting the pressure of exhaust gas introduced into the gas analyzer to a predetermined range. An apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein means is provided between the processing chamber and the gas analyzer.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6797063B2 (en) 2001-10-01 2004-09-28 Fsi International, Inc. Dispensing apparatus
JP2006339253A (en) * 2005-05-31 2006-12-14 Toshiba Corp Plasma processing device and method
JP2008069404A (en) * 2006-09-14 2008-03-27 Nachi Fujikoshi Corp Pretreatment method of heating chamber of vacuum carburizing furnace
JP2008069405A (en) * 2006-09-14 2008-03-27 Nachi Fujikoshi Corp Oxygen partial pressure detector of heating chamber
JP2009033202A (en) * 2003-11-25 2009-02-12 Air Products & Chemicals Inc Method of removing high dielectric constant material from deposition chamber
JP2015032780A (en) * 2013-08-06 2015-02-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP2021027339A (en) * 2019-08-06 2021-02-22 株式会社Kokusai Electric Substrate processing apparatus, manufacturing method for semiconductor device, and substrate processing program

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6797063B2 (en) 2001-10-01 2004-09-28 Fsi International, Inc. Dispensing apparatus
JP2009033202A (en) * 2003-11-25 2009-02-12 Air Products & Chemicals Inc Method of removing high dielectric constant material from deposition chamber
JP2006339253A (en) * 2005-05-31 2006-12-14 Toshiba Corp Plasma processing device and method
JP2008069404A (en) * 2006-09-14 2008-03-27 Nachi Fujikoshi Corp Pretreatment method of heating chamber of vacuum carburizing furnace
JP2008069405A (en) * 2006-09-14 2008-03-27 Nachi Fujikoshi Corp Oxygen partial pressure detector of heating chamber
JP4605718B2 (en) * 2006-09-14 2011-01-05 株式会社不二越 Pre-treatment method for vacuum carburizing furnace heating chamber
JP4614359B2 (en) * 2006-09-14 2011-01-19 株式会社不二越 Method for detecting oxygen partial pressure in heating chamber
JP2015032780A (en) * 2013-08-06 2015-02-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP2021027339A (en) * 2019-08-06 2021-02-22 株式会社Kokusai Electric Substrate processing apparatus, manufacturing method for semiconductor device, and substrate processing program
JP7055173B2 (en) 2019-08-06 2022-04-15 株式会社Kokusai Electric Substrate processing equipment, semiconductor device manufacturing method and substrate processing program

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