JP2002367966A - Semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents

Semiconductor manufacturing apparatus

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JP2002367966A
JP2002367966A JP2001171910A JP2001171910A JP2002367966A JP 2002367966 A JP2002367966 A JP 2002367966A JP 2001171910 A JP2001171910 A JP 2001171910A JP 2001171910 A JP2001171910 A JP 2001171910A JP 2002367966 A JP2002367966 A JP 2002367966A
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JP
Japan
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fiber
light
amount
processing chamber
semiconductor manufacturing
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JP2001171910A
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Japanese (ja)
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Hiroki Kawada
洋揮 川田
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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 solve the problem that it is extremely difficult to measure the amount of deposition without opening a treatment chamber, and it is difficult to carry out a deposit film removal process appropriately. SOLUTION: Probe light is transmitted to a fiber 106 where deposition 111 is adhering, thus obtaining the amount of the deposition 111 that adheres onto the surface of the fiber 106, by measuring the amount of attenuation of light with a specific wavelength with a spectrophotometer 110.

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
製造装置に関するものであり、特に、製造プロセス中に
処理室内に形成される付着堆積膜の量を簡便に測定する
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to an apparatus for easily measuring the amount of deposited film formed in a processing chamber during a manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造プロセスのエッチング装置に
おいては、エッチング処理に使用するガスとエッチング
される物質とが反応することによって形成された反応生
成物が、処理室に取り付けられた排気系で排気し切れず
に、エッチング処理室のチャンバ内壁や部品表面に付着
し堆積してしまう(以下堆積物と称する)。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、付着
していた部分(処理室内にある部品表面)から剥離し、
ウエハ上に脱落して塵埃汚染となり、エッチング不良の
原因となってしまう。さらに、これら堆積膜から特定の
ガスが発生してプロセスが不安定になり、エッチングの
再現性がとれなくなるため、歩留まりの低下を招いてし
まうという問題も生じる。
2. Description of the Related Art In an etching apparatus for a semiconductor manufacturing process, a reaction product formed by a reaction between a gas used in an etching process and a substance to be etched is exhausted by an exhaust system attached to a processing chamber. Without cutting, they adhere to and accumulate on the inner wall of the etching processing chamber and the surface of the component (hereinafter referred to as deposits). When the etching process is repeated, the deposited film gradually thickens and peels off from the adhering part (the surface of the component in the processing chamber).
Drops on the wafer cause dust contamination and cause poor etching. Further, a specific gas is generated from these deposited films, and the process becomes unstable, so that the reproducibility of the etching cannot be obtained. As a result, there is a problem that the yield is reduced.

【0003】そのため堆積物がある程度の量に達する
と、これらを除去しなければならず、その方法として
は、特定のプラズマを発生させることによって処理室内
の堆積物を除去するプロセスが行われたり、時には処理
室内を大気に開放して、内部の部品の洗浄、清掃作業を
行っている。
[0003] Therefore, when deposits reach a certain amount, they must be removed. For example, a process for removing deposits in a processing chamber by generating a specific plasma is performed. At times, the processing chamber is opened to the atmosphere to clean and clean internal components.

【0004】しかしながら、これらはデバイス生産効率
の低下による、半導体デバイスの価格競争力低下の原因
となるために、その作業をなるべく少なくする必要があ
る。そこで、これらの作業を行う時期の判定や、効果を
判定するためには、堆積膜の量や状態をモニタすること
が重要である。
[0004] However, these operations cause a reduction in the price competitiveness of semiconductor devices due to a reduction in device production efficiency, and therefore, it is necessary to reduce the work as much as possible. Therefore, it is important to monitor the amount and state of the deposited film in order to determine when to perform these operations and to determine the effect.

【0005】堆積膜のモニタ方法としては、例えば特開
平7−86254号公報に記載されているように、処理
室内に取り付けた内部反射プリズムに赤外光を透過さ
せ、透過光を分光して、堆積物による吸収量から、堆積
物の量を推定する方法がある。
As a method of monitoring a deposited film, for example, as described in JP-A-7-86254, infrared light is transmitted through an internal reflection prism installed in a processing chamber, and the transmitted light is spectrally analyzed. There is a method of estimating the amount of sediment from the amount absorbed by sediment.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、プリズムを数
ミリ以下に小型化することは技術的に困難であるため、
ウエハ近傍など空間的に制約を受けやすい領域に設置す
ることができなかった。またプリズムは機械的な柔軟性
が無いために、処理室内の湾曲した部分などに装着する
際には大きな制約があった。また、プリズムには光ファ
イバを接続して光を供給しているが、接続部分も数ミリ
以下にすることは難しく、機械強度的な信頼性にも問題
があった。
However, since it is technically difficult to reduce the size of the prism to several millimeters or less,
It could not be installed in an area that is apt to be spatially restricted, such as near the wafer. Further, since the prism has no mechanical flexibility, there is a great restriction when the prism is mounted on a curved portion in the processing chamber. Further, although an optical fiber is connected to the prism to supply light, it is difficult to reduce the connecting portion to several millimeters or less, and there is also a problem in mechanical strength reliability.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】堆積物に吸収される特定
波長に対して透明で、かつ機械的に柔軟性のあるファイ
バを、処理室内の堆積物が形成される当該箇所に設置
し、特定波長の光を含むプローブ光を、ファイバに透過
させる。特定波長における減衰量を測定することによっ
て、ファイバ表面に付着した堆積物の量をモニタリング
し、処理室内の当該箇所における堆積物の量を推定す
る。
SUMMARY OF THE INVENTION A fiber which is transparent to a specific wavelength absorbed by a deposit and is mechanically flexible is installed at a position where the deposit is formed in the processing chamber, and the fiber is specified. Probe light including light of a wavelength is transmitted through the fiber. By measuring the amount of attenuation at a specific wavelength, the amount of deposits adhering to the fiber surface is monitored, and the amount of deposits at that location in the processing chamber is estimated.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】図1にファイバによる堆積物モニ
タの一実施例を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of a fiber-based deposit monitor.

【0009】処理室101内でウエハ102をウエハ台103の
上に載せて、プロセスを行う。処理室101には、真空排
気ができるように気密性が保たれたフランジ104が取付
けられている。フランジ104には導光路105が設けられて
おり、この部分も気密性が保たれている。導光路105の
真空側には、ファイバ106がコネクタ107によって接続さ
れており、モニタリングに必要なプローブ光が導光路10
5とファイバ106との間を通過できるようになっている。
また、導光路105の大気側には、やはり同様なコネクタ
を介して、導光ケーブル108が接続され、光源109または
分光計測器110との間でプローブ光のやりとりができる
ようになっている。
A process is performed by placing a wafer 102 on a wafer table 103 in a processing chamber 101. The processing chamber 101 is provided with a flange 104 that is kept airtight so that vacuum evacuation can be performed. A light guide path 105 is provided in the flange 104, and this portion is also kept airtight. A fiber 106 is connected to the vacuum side of the light guide 105 by a connector 107, and probe light required for monitoring is supplied to the light guide 10
It can pass between 5 and the fiber 106.
A light guide cable 108 is also connected to the air side of the light guide path 105 via a similar connector, so that probe light can be exchanged with the light source 109 or the spectrometer 110.

【0010】光源109から発せられるプローブ光は、導
光ケーブル108、導光路105、ファイバ106、導光路105、
導光ケーブル108の順に透過した後、分光計測器110によ
ってその減衰量が計測される。
The probe light emitted from the light source 109 is supplied to a light guide cable 108, a light guide path 105, a fiber 106, a light guide path 105,
After passing through the light guide cable 108 in this order, the attenuation is measured by the spectrometer 110.

【0011】ファイバは、例えば直径が0.15mmの
サファイアファイバを使用することができる。サファイ
アは耐腐食性が高く、また熱的にも約2000度近くまで安
定であるため、腐食性ガスを使ったプラズマプロセスな
どにおいても使用が可能である。また、曲率半径が10
mm程度まで曲げても折れることが無いので、取り回し
が良く、設置場所の制約が比較的小さい。サファイアは
波長が約4ミクロン以下の赤外光を透過させることがで
きるので、例えば窒化珪素や、炭化水素などの堆積物を
モニタリングすることが可能である。
As the fiber, for example, a sapphire fiber having a diameter of 0.15 mm can be used. Since sapphire has high corrosion resistance and is thermally stable up to about 2000 degrees, it can be used in a plasma process using a corrosive gas. In addition, the radius of curvature is 10
Since it does not break even if it is bent to about mm, the handling is good and the restrictions on the installation place are relatively small. Since sapphire can transmit infrared light having a wavelength of about 4 microns or less, it is possible to monitor deposits such as silicon nitride and hydrocarbons.

【0012】大気側で使用する導光ケーブル108には、
例えばカルコゲナイドファイバを使用することができ
る。カルコゲナイドは耐腐食性や耐熱性はサファイアに
比べて劣るものの、光の透過効率が高いので、大気側で
プローブ光を通すのに都合が良い材質である。
The light guide cable 108 used on the atmosphere side includes:
For example, chalcogenide fibers can be used. Although chalcogenide is inferior to sapphire in corrosion resistance and heat resistance, it has a high light transmission efficiency and is therefore a material that is convenient for transmitting probe light in the atmosphere.

【0013】コネクタ107には、例えばステンレス製の
SMAコネクタなどを使用することで、腐食の影響を最
小限に抑えることが可能である。ファイバの設置や交換
の際には、コネクタ107部分から切り離して行う。
By using a stainless steel SMA connector or the like as the connector 107, the influence of corrosion can be minimized. When installing or replacing the fiber, the fiber is separated from the connector 107.

【0014】光源109及び分光計測器110は、例えばそれ
らが一体になって収められたフーリエ変換赤外分光器を
使用することができる。タングステンフィラメントであ
る光源からは、2.5ないし25ミクロンの波長を持っ
た光が放出され、それがファイバなどを通って戻ってき
た光を分光し、波長ごとの光の強度が測定される。
As the light source 109 and the spectrometer 110, for example, a Fourier transform infrared spectrometer in which they are integrated can be used. A light source having a wavelength of 2.5 to 25 microns is emitted from a light source that is a tungsten filament, and the light that returns through a fiber or the like is separated, and the intensity of light at each wavelength is measured.

【0015】ファイバは機械的に柔軟性をもっており、
処理室101の内部を比較的制約を受けることなく取り回
しができる。本実施例では、ウエハ台103の側面に形成
された堆積物111をモニタしているが、それ以外の部分
でファイバ106表面に形成された堆積物もモニタしてし
まう可能性がある。このような場合は、ファイバ106の
表面をフォトレジストなどでコーティングしておき、ウ
エハ台103の側面にかかった部分だけ、そのコーティン
グを除去してやる。そして、プロセス後に計測した結果
から、プロセス前の計測結果を差し引いて残った値が、
コーティングを除去した領域に付着形成された堆積物に
よるものである。
The fiber is mechanically flexible,
The inside of the processing chamber 101 can be handled relatively without restriction. In the present embodiment, the deposit 111 formed on the side surface of the wafer table 103 is monitored, but the deposit formed on the surface of the fiber 106 in other portions may be monitored. In such a case, the surface of the fiber 106 is coated with a photoresist or the like, and the coating is removed only on the side of the wafer table 103. Then, the value remaining after subtracting the measurement result before the process from the result measured after the process is
This is due to the deposits formed on the area where the coating was removed.

【0016】光源109から発せられたプローブ光は、導
光ケーブル108、導光路105、ファイバ106、導光路105、
導光ケーブル108の順に透過した後、分光計測器110で測
定されるが、この減衰量から、導光ケーブル108の表面
に付着した堆積物111の付着量が求められ、ファイバを
設置した処理室101内の特定領域に形成された堆積物の
量を推定することが可能となる。図2にファイバ表面の
堆積物の検知について示す。ファイバ201の内部を透過
してくるプローブ光202は、ファイバ表面にて内部反射
を繰り返しながらファイバを透過してくるが、堆積物20
3が付着した表面下で内部反射する際に、エバネッセン
ト効果により、堆積物203がファイバ201の表面に接した
部分の近傍で、特定の波長が堆積物203によって吸収さ
れる。この吸収量は、堆積物203の厚さが、特定波長の
長さ以下である場合には、堆積物203の厚さに比例する
ので、ファイバを透過したプローブ光の減衰量の変化か
ら、堆積物203の厚みの変化を知ることができる。
The probe light emitted from the light source 109 is supplied to a light guide cable 108, a light guide path 105, a fiber 106, a light guide path 105,
After passing through the light guide cable 108 in order, it is measured by the spectrometer 110.From this attenuation, the amount of the deposit 111 adhered to the surface of the light guide cable 108 is obtained, and the inside of the processing chamber 101 in which the fiber is installed is obtained. It is possible to estimate the amount of the sediment formed in the specific region. FIG. 2 shows the detection of the deposit on the fiber surface. The probe light 202 transmitted through the inside of the fiber 201 is transmitted through the fiber while repeating internal reflection on the fiber surface.
Due to the evanescent effect, a specific wavelength is absorbed by the deposit 203 in the vicinity of the portion where the deposit 203 is in contact with the surface of the fiber 201 when the light is internally reflected below the surface to which the 3 is attached. The amount of absorption is proportional to the thickness of the deposit 203 when the thickness of the deposit 203 is equal to or less than the length of the specific wavelength. The change in the thickness of the object 203 can be known.

【0017】本実施例では、堆積物のモニタリングに使
用しているが、成膜装置などにおいて成膜量をモニタリ
ングするのに使用しても良い。また、あらかじめファイ
バの表面に特定材料のコーティングを施し、そのコーテ
ィング厚さの変化を本方式でモニタリングすることで、
処理室内の特定材料のエッチング量をモニタすることも
可能である。
Although the present embodiment is used for monitoring a deposit, it may be used for monitoring a film forming amount in a film forming apparatus or the like. In addition, by coating the surface of the fiber with a specific material in advance and monitoring the change in the coating thickness with this method,
It is also possible to monitor the etching amount of a specific material in the processing chamber.

【0018】[0018]

【発明の効果】上記の堆積膜厚の計測を行うことによ
り、エッチング処理時に形成され、処理室内に堆積した
膜の量を、処理室を開けることなくモニタリングするこ
とが可能となる。それにより、堆積物を除去するための
適切なプロセスの実施や、処理室内の清掃を行うことが
可能となり、堆積膜から発生する塵埃を低減することに
よって、デバイスの製作不良を防止することができ、よ
り微細な加工が可能となる。また、歩留まりの向上及び
半導体デバイスの生産コストの削減につながる。
As described above, by measuring the deposited film thickness, the amount of the film formed during the etching process and deposited in the processing chamber can be monitored without opening the processing chamber. This makes it possible to perform an appropriate process for removing the deposits and clean the inside of the processing chamber, and to reduce dust generated from the deposited film, thereby preventing defective device fabrication. Thus, finer processing becomes possible. Further, it leads to an improvement in yield and a reduction in production cost of semiconductor devices.

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

【図1】ファイバによる堆積物モニタの一実施例を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a fiber-based deposit monitor.

【図2】ファイバ表面の堆積物の検知を示した図であ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating detection of a deposit on a fiber surface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…処理室、102…ウエハ、103…ウエハ台、104…フラ
ンジ、105…導光路、106…ファイバ、107…コネクタ、1
08…導光ケーブル、109…光源、110…分光計測器、111
…堆積物、201…ファイバ、202…プローブ光、203…堆
積物。
101: Processing chamber, 102: Wafer, 103: Wafer stand, 104: Flange, 105: Light guide path, 106: Fiber, 107: Connector, 1
08… Light guide cable, 109… Light source, 110… Spectrometer, 111
... deposits, 201 ... fiber, 202 ... probe light, 203 ... deposits.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 処理室内でウエハの加工プロセスを行う
半導体製造装置において、 処理室内の特定領域に形成されている堆積物の量を推定
するために、 堆積物が吸収する波長の光を含むプローブ光が透過でき
るファイバを、 該記の特定領域に設置し、 ファイバ中を透過したプローブ光の減衰量を測定するこ
とによって、 ファイバ表面に形成された堆積物の量をモニタリングす
る、ことを特徴とする半導体製造装置。
In a semiconductor manufacturing apparatus for performing a wafer processing process in a processing chamber, a probe including light having a wavelength absorbed by the deposit to estimate an amount of the deposit formed in a specific region in the processing chamber. A fiber capable of transmitting light is set in the specific area, and the amount of deposits formed on the fiber surface is monitored by measuring the amount of attenuation of the probe light transmitted through the fiber. Semiconductor manufacturing equipment.
【請求項2】 請求項1の半導体製造装置において、 プローブ光が透過できる導光路を備え、かつ真空のため
の気密性をもったフランジを処理室に設け、 これに処理室内部のファイバを、脱着可能でかつプロー
ブ光が通過できるコネクタを介して接続することによ
り、 該記のファイバが消耗した場合に、該記のファイバのみ
を交換できるようにした、ことを特徴とする半導体製造
装置。
2. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising: a light guide path through which the probe light can pass, and an airtight flange for vacuum provided in the processing chamber. A semiconductor manufacturing apparatus characterized in that, when the above-mentioned fiber is consumed, only the above-mentioned fiber can be replaced by connecting via a connector which is detachable and allows probe light to pass therethrough.
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