JP2004140324A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工程がなされるチャンバー内部に対し検出部がその工程の終了時点を検出することにより工程進行を制御することができるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】工程が実行されるチャンバー１２と、透明な材質であり前記チャンバー１２の一側壁に設置され、前記チャンバー１２内壁から所定深さの溝２２を有する確認窓と、前記確認窓の溝２２部位に熱が集中するように加熱するヒーター２４と、前記確認窓の溝２２部位に対し前記チャンバー１２外部から内側の工程変化を検出する検出部１６とからなる。検出部１６に対向する確認窓部位には突出部２６が形成され、ヒーター２４は突出部２６を含んだその周りに熱を提供するように設けられている。確認窓の周辺部にはポリマーの蒸着を誘導するポリマー誘導部２８が設けられ、ポリマー誘導部２８の表面にはポリマーの除去を容易にするためのライナー３０が設けられている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ装置に係るものであり、詳しくは工程がなされるチャンバー内部に対し検出部がその工程の終了時点を検出することにより工程進行を制御することができるプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体素子製造工程で頻繁に行われる食刻工程は、フォトレジストを用いたパターンマスクから露出した部位に対し食刻液又は食刻ガスが反応するようにして、露出した部位を必要な程度に除去する工程である。
【０００３】
このような食刻工程において、食刻ガスを用いる乾式食刻法は、密閉されたチャンバー内にウェハを装着した後、ウェハ上に既に形成された絶縁膜又は金属層の所定部位をプラズマ状態の食刻ガスで食刻することにより、その絶縁膜又は金属層が異方性食刻されるという特徴を有している。このような乾式食刻法の一つである反応性イオン食刻法は、良好な異方性食刻を行うことができるという特徴を有し、微細なパターンを形成するのに主に用いられる。
【０００４】
前記乾式食刻法により所定の工程を実施する設備がプラズマエッチング装置である。このプラズマエッチング装置は、ウェハ上に形成された複数個の膜質層のうち所定の膜質層がプラズマにより食刻される場合、食刻される膜質層に対する情報をチャンバーの外側で確認窓を通じて感知する検出部（ｅｎｄ　ｐｏｉｎｔ　ｄｅｔｅｃｔ）を備える。
【０００５】
前記検出部を含んだプラズマ処理装置の従来技術について、添付図を用いて説明する。
図２及び図３に示すように、従来のプラズマ処理装置１０の構成には、工程がなされるチャンバー１２がある。前記チャンバー１２の一側壁には透明な材質で確認窓１４が気密維持されるように設置され、前記確認窓１４を通してチャンバー１２の外部から工程の実行される状態を作業者又は別の検出手段の組合せからなる検出部１６によって確認することができる。
【０００６】
このような構成によると、所定の真空圧状態をなすチャンバー１２内部に先行工程を経た試料を装着する。例えば、絶縁膜又は金属膜が蒸着されるとともにその上面にフォトレジストなどのパターンマスクが形成されたウェハＷを上下側電極板（図面の単純化のために省略する）の間に装着する。このとき、前記ウェハＷは下側電極板にその底面が密着支持された状態をなす。このような状態でチャンバー１２内部には所定の食刻ガスが供給されて、ウェハＷ上面に対向するように分布される。
【０００７】
次いで、前記上下側電極板に高周波パワーが印加され、その間に供給された食刻ガスがプラズマ状態に変換されて、パターンマスクにより露出したウェハＷ上の膜と反応してその膜を除去する。
ここで、上記のプラズマ状態の食刻ガスが除去されるべき膜と反応すると、その膜の種類に従い固有色相の光発散がなされる。このとき、検出部１６はチャンバー１２の一側壁に形成された確認窓１４を通してその内部の工程状況を検出する。即ち、光の固有色相を検出して現時点で反応する膜の種類を確認し、又、光の色相又は波長の変化を認識して工程の終了時点であることを確認した信号を制御部（図面の単純化のために省略する）に印加することにより、工程の進行を制御する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、上記の過程において、チャンバー１２内部には工程の進行過程途中に食刻ガスと膜の反応による副産物のポリマーが生成される。このようなポリマーはチャンバー１２内の各部位に無分別に蒸着される。このように蒸着されるポリマーは、継続される工程進行過程においてその蒸着厚さが一層甚だしくなって、ウェハＷ及びチャンバー１２内部に対するパーティクルとして作用するだけでなく、前記確認窓１４の内側面に蒸着されて検出部１６による工程終了時点の検出を妨害し、工程が過渡に進行される結果又は微々と進行される結果を招来し、工程不良を惹起する。
【０００９】
そこで、その誤検出を防止するために確認窓１４とチャンバー１２を含んだプラズマ処理装置１０の各構成に対し一定周期に洗浄作業がなされる。しかしながら、このためのプラズマ処理装置１０の分解／組立過程と洗浄作業による作業時間の浪費、それに従うプラズマ処理装置１０の稼働率と生産性の低下という問題点がある。
【００１０】
したがって本発明の目的は、検出部を通したチャンバー内部の工程進行状態の検出が正確になされるようにして工程不良を防止すると共に、チャンバーを含んだ各部構成の洗浄周期を延長させて作業時間を短縮し、設備の稼働率及び生産性を高めることができるプラズマ処理装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため本発明のプラズマ処理装置は、工程が実行されるチャンバーと、透明材質であり前記チャンバーの一側壁に設置され、前記チャンバー内壁から所定深さの溝を有する確認窓と、前記確認窓の溝部位に対して熱が集中するように加熱するヒーターと、前記確認窓の溝部位に対し前記チャンバー外部で内側の工程変化を検出する検出部とを備える。
【００１２】
又、前記検出部に対向する前記確認窓は前記チャンバーの外側に延長形成された突出部を有し、前記ヒーターは前記突出部を含んだその周りに対し熱を提供するように設けられている。
そして、前記溝は前記突出部内側の所定部位まで延長された深さに形成されている。
【００１３】
一方、前記確認窓の周りの所定部位にはポリマーの蒸着を誘導するための誘導部が設けられ、前記誘導部の表面にはポリマーの除去を容易にするためのライナーを設けるのが好ましく、前記誘導部は前記確認窓の下部に配置する。又、前記誘導部は所定の静電気力を発生させる静電気ユニット、又は前記チャンバー内部の温度よりも低い温度状態を維持する冷却部からなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例によるプラズマ処理装置において確認窓と検出部を含んだ構成の設置関係を説明するために概略的に示した断面図であり、従来と同じ部分に対しては同じ符号を付し、それに従う詳しい説明は省略する。
【００１５】
本実施例によるプラズマ処理装置は、工程の実行されるチャンバー１２の一側壁に、外部から内部を視覚的に確認できるように透明材質からなった確認窓２０がチャンバー１２内部に対し気密状態が維持されるように設置される。
前記確認窓２０には、図１に示すように、チャンバー１２内壁から外向きに所定深さを有するように延長された溝２２が形成され、前記溝２２に対向してチャンバー１２外側の確認窓２０部位に突出部２６が外向きに所定長さと太さを有して延長形成される。前記溝２２は突出部２６の内側所定位置まで至るような深さに延長形成されている。
【００１６】
又、前記チャンバー１２外側の確認窓２０部位、即ち、突出部２６を含んだ外側部位には確認窓２０に熱を供給するヒーター２４が設置され、前記ヒーター２４は前記確認窓２０の溝２２に提供される熱が集中するように突出部２６を中心にその周りの確認窓２０表面部位に対し熱を提供する。このようにヒーター２４により提供される熱はチャンバー１２内側の確認窓２０内面へのポリマーの蒸着程度を低減するためのものであり、特に図１の点線で熱の分布範囲を示したように、溝２２部位に対し熱が集中する熱島をなすことにより、その部位に対するポリマーの蒸着程度を低下させる。
【００１７】
そして、確認窓２０の溝２２に対向するチャンバー１２の外側部、即ち、確認窓２０の溝２２に対向して前記突出部２６に近接する位置には突出部２６とその延長線上にある溝２２を通してチャンバー１２内部の工程状況を確認するための検出部１６が設置されている。前記検出部１６は検出確認したチャンバー１２内部の工程状況を制御部（図面の単純化のために省略する）に印加し、制御部は工程進行を制御する。
【００１８】
一方、前記チャンバー１２内部の確認窓２０周りの所定部位には、工程過程で発生するポリマーが確認窓２０の外側方向に流動しないようにその流れを誘導するためのポリマー誘導部２８が具備されている。前記ポリマー誘導部２８は確認窓２０の側部又は下部に取り付けられる。
【００１９】
又、前記ポリマー誘導部２８の表面には蒸着されるポリマーの除去が容易になるようにライナー３０が具備される。
そして、ポリマー誘導部２８の構成は、前記制御部の制御により印加される電源から静電気力を発生させてポリマーをその表面又はライナー３０表面に吸着させる静電気ユニット、又はチャンバー１２の内部温度よりも低い温度状態を形成する冷却部ユニットのうちいずれか一つ又はこれらの結合でなされる。このようなポリマー誘導部２８の構成がチャンバー１２内部の工程実行に影響を与える場合、制御部は工程の終了時点を基準にしてポリマー誘導部２８を駆動させるように制御する。
【００２０】
このような構成によると、チャンバー１２内部の所定位置にウェハＷが装着された状態において食刻ガスが供給され、続いて上下部電極板上に高周波パワーが印加されると、供給された食刻ガスがプラズマ状態に変換されて、ウェハＷ上のパターンマスクにより露出した部位と反応することにより、工程が行われる。このとき、チャンバー１２外側に設置された検出部１６は確認窓２０を通して工程の反応状態を検出し、その検出信号を制御部に印加する。
【００２１】
このような関係において、上記の反応過程より生成されるポリマーはチャンバー１２内壁に無分別に蒸着される。特に、検出部１６を通してその反応状態を確認できるように設置される確認窓２０部位がポリマーで蒸着された場合、検出部１６は誤情報を認識するようになる。ここで、上述のように、確認窓２０に形成された溝２２部位はチャンバー１２内側の確認窓２０表面位置よりも外側に配置されているため、溝２２の周辺部よりもポリマーの影響が少ないだけでなく、ヒーター２４による高温雰囲気によりその蒸着程度が低下する。特に、前記ヒーター２４は確認窓２０の突出部２６とその周りを囲む形状に設置され、提供される熱は前記溝２２部位に集中して熱島をなすため、溝２２部位、即ち、検出部１６を通した工程状況の確認が要求される溝２２部位は他の部位よりもポリマーの蒸着が微々になされる。
【００２２】
又、前記ポリマー誘導部２８が、確認窓２０に流動するポリマーを吸着する形状であり、確認窓２０に対するポリマーの蒸着程度を一層低下させることにより、継続的な工程実行過程において確認窓２０を通した工程状況の確認がなされ、安定的な工程状況の確認を通じて工程不良が防止され、洗浄周期が延長される。
【００２３】
このような構成関係において、前記ヒーター２４は、工程のなされる前後過程で溝２２部位を含んだ確認窓２０のポリマーによる汚染を防止するために熱を継続的に提供するのが好ましい。前記ポリマー誘導部２８は工程の終了された時点でその駆動があるようにするのが好ましい。
【００２４】
以上、具体的な実施例に対してのみ詳しく説明したが、本発明の技術的思想の範囲内で上述の実施例を変形及び変更できるのは、本発明が属する分野の当業者には明白なものであり、その変形及び変更は本発明の特許請求範囲に属するといえる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、検出部によってチャンバー内部の工程状況を確認できる確認窓の溝部位がその周辺部よりも外側に配置されて、発生するポリマーの蒸着程度が相対的に低減されるだけでなく、溝の形成された相対側の確認窓部位に設置されたヒーターが溝に対し熱が集中するように熱を提供して、溝部位に対する熱島をなすことにより、ポリマーの蒸着がより効果的に防止されて工程不良を減らし、チャンバーを含んだ各構成の洗浄周期延長により設備の分解及び組立による煩雑さが低減されると共に、設備の稼働率とそれに従う生産性が向上されるという効果がある。
又、ポリマー誘導部により確認窓に対するポリマーの流動を防止するようにポリマーを誘導することにより、ポリマーの蒸着から確認窓が一層効果的に保護され、安定的な工程状況の確認がなされるという効果がある。
【００２６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるプラズマ処理装置の構成において確認窓とその確認窓を通した検出部との関係を概略的に示す断面図である。
【図２】一般の半導体装置製造用プラズマ処理装置を概略的に示す斜視図である。
【図３】一般の半導体装置製造用プラズマ処理装置の工程進行状態を確認するための確認窓と検出部の設置構成を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
１０　プラズマ処理装置
１２　チャンバー
１４、２０　確認窓
１６　検出部
２２　溝
２４　ヒーター
２６　突出部
２８　ポリマー誘導部
３０　ライナー

Claims (8)

1. 工程が実行されるチャンバーと、
   透明な材質であり、前記チャンバーの一側壁に設置され、前記チャンバーの内壁から所定深さの溝を有する確認窓と、
   前記確認窓の溝部位に熱が集中するように加熱するヒーターと、
   前記確認窓の溝部位に対し前記チャンバーの外部から内側の工程変化を検出する検出部と、
   を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記検出部に対向する確認窓部位には前記チャンバーの外側から突出部が延長形成され、前記ヒーターは前記突出部を含んだその周りに熱を提供するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記溝は前記突出部の内側の所定部位に至るように延長された深さに形成されていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記チャンバーの内側の確認窓周りの所定部位にはポリマーの蒸着を誘導するためのポリマー誘導部が設けられることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記ポリマー誘導部の表面にはポリマーの除去を容易にするためのライナーが設けられることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ装置。
6. 前記ポリマー誘導部は前記確認窓の両側の側部又は下部のうちいずれか一つ以上の部位に設置されることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記ポリマー誘導部は印加される制御信号に応じて所定の静電気力を発生させる静電気ユニットであることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記ポリマー誘導部は前記チャンバーの内部の温度よりも低い温度状態を形成する冷却部ユニットであることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。

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