JP2005019763A - Dry etching device - Google Patents

Dry etching device Download PDF

Info

Publication number
JP2005019763A
JP2005019763A JP2003183703A JP2003183703A JP2005019763A JP 2005019763 A JP2005019763 A JP 2005019763A JP 2003183703 A JP2003183703 A JP 2003183703A JP 2003183703 A JP2003183703 A JP 2003183703A JP 2005019763 A JP2005019763 A JP 2005019763A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
deterioration
detecting
emission spectrum
dry etching
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003183703A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Endo
誠 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
Original Assignee
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd, Kansai Nippon Electric Co Ltd filed Critical Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2003183703A priority Critical patent/JP2005019763A/en
Publication of JP2005019763A publication Critical patent/JP2005019763A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dry etching device, by which the occurrence of particles is prevented by early discovering the deterioration of a device part forming a surface protective film, an exchange cost is reduced, and a device operating-efficiency is improved. <P>SOLUTION: A spectroscope 22 detecting the emission spectrum of aluminum as the base material of gaseous diffusion plates 6, a treating section 23 converting the emission spectrum intensity of the spectroscope 22 into a voltage, a deterioration detecting section 24 detecting the deterioration of the device part by comparing an output from the treating section 23 with a specified value, and a display section 25 displaying the exchange of the device part in response to an output from the detecting section 24, are newly installed on the output side of a view port 17 for detecting the deterioration of the gaseous diffusion plates 6. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空の処理室内に反応ガスのプラズマを用いて半導体ウェーハ(以下、ウェーハと言う)をエッチングするドライエッチング装置に関し、特に、装置部品の劣化の有無を正確に判定できる機能を有するドライエッチング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子の製造工程では、ウェーハの表面に形成された所定膜を除去するために反応ガスのプラズマを利用したドライエッチング装置が用いられる。このようなドライエッチング装置は、真空チャンバ内を高真空にした後、反応ガスを導入し、真空チャンバ内に対向して設けられたウェーハを載置する下部電極と上部電極間に高周波電圧を印加し、両電極間にプラズマを発生させ、ガスプラズマ中のイオン衝撃による物理的反応と活性ガスによる化学反応によって被エッチング膜をエッチングするように構成されている。
【0003】
さらに、エッチング精度を高めて微細なパターンを形成するために、エッチングの終点を精度よく検出する機能が備わっている。このようなエッチングの終点判定方法は、真空チャンバ側壁部に設けた観察窓(以下、ビューポートという)を通して、プラズマの発光スペクトルの強度変化を観測して、所望の膜厚のエッチング処理が終了したことを判断するものである。
【0004】
このような技術は、例えば、特開平3−150723号公報に開示されている。図3は従来のドライエッチング装置の構成を示す断面図である。従来のドライエッチング装置31は、ウェーハ32をエッチング処理する真空チャンバ33と、ウェーハ32を吸着保持する下部電極34と、ウェーハ32上方に配置される上部電極35と、反応ガスをウェーハ32に均一に導くために上部電極35に設けたガス拡散板36を備えている。また、下部電極34には、整合器37を介して高周波電源38が接続され、上部電極35は接地されている。さらに、真空チャンバ33の上部のガス供給管39には、反応ガスを供給するために、流量制御バルブ40を介してガス供給源41が接続され、真空チャンバ33の下部のガス排気管42には、反応ガスを排気するために、圧力制御バルブ43を介してターボモレキュラーポンプ、メカニカルブースターポンプ、ロータリーポンプ等の真空ポンプ44が接続されている。また、真空チャンバ33の側壁部には、反応ガスが付着するのを防止するためのデポシールド45が、取外し自在に設けられている。
【0005】
さらに、真空チャンバ33の側壁部には反応中のプラズマ光46を観測するための石英ガラスからなるビューポート47と、ビューポート47から特定ガスの発光スペクトルを検出する分光器48と、分光器48の発光スペクトル強度を電圧に変換する処理部49と、処理部49の出力を所定の値と比較してエッチングの終点を検出する終点検出部50と、終点検出部50の出力に応じてエッチング処理を終了させる信号を出力する制御部51を備えている。また、ビューポート47の表面には図示しない温調手段が設けられ、エッチング中に反応生成物がビューポート47の表面に付着して、プラズマ光46の透過率が低下するのを防止している。
【0006】
次に、従来のドライエッチング装置31の動作を説明する。先ず、真空チャンバ33内の下部電極34上にウェーハ32を載置する。次に、圧力制御バルブ43を開き、真空ポンプ44を作動させて、真空チャンバ33内を真空排気する。そして、真空チャンバ33内の圧力が所定の圧力に達したら、流量制御バルブ40を開き、ガス供給源41から所定流量の反応ガスを真空チャンバ33内に供給する。続いて、高周波電源38から高周波電力(13.56MHz等)を整合器37により、インピーダンス制御しながら下部電極34に供給し、所定のエッチング処理を行なう。
【0007】
そして、反応ガスによりウェーハ32上に形成された被エッチング膜がエッチングされ、ガス化された際に発生するプラズマ光46をビューポート47を介して分光器48に導く。分光器48ではプラズマ光46から特定波長の発光スペクトルを検出し、処理部49にて発光スペクトル強度を電圧に変換した後、その出力を終点検出部50に送る。終点検出部50では処理部49の出力を所定の値と比較する。エッチング処理が進行し、処理部49の出力が所定の値に達すると、制御部51より高周波電源38、流量制御バルブ40、圧力制御バルブ43に対して停止信号を出力し、エッチング処理を終了する。
【0008】
【特許文献1】
特開平3−50723号公報(第2頁、図1)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したドライエッチング装置31には、以下のような問題があった。
【0010】
エッチング処理中は、被エッチング膜のみならず、装置部品もプラズマに晒されるため、装置部品の母材がエッチングされて発塵の原因となる。これを防止するために、装置部品の表面には保護膜が形成され、プラズマに対する耐食性を上げる工夫がなされている。この装置部品には、例えばガス拡散板36があり、母材がアルミニウム、表面保護膜がアルマイト(Al)で構成されている。
【0011】
しかし、プラズマ処理を長時間続けていくと、表面保護膜であるアルマイトが徐々にエッチングされて、母材であるアルミニウムが露出する。アルミニウムは反応性が高いため、反応ガスに含まれるフッ素や塩素と容易に反応してフッ化アルミニウム(AlF)、塩化アルミニウム(AlCl)を主成分としたパーティクルが発生し、ウェーハ32に付着してパターンの異常形成や配線の短絡等の原因になり、製品歩留りを大きく低下させる。
【0012】
このため、表面保護膜がなくなり、ガス拡散板36が劣化したと判定されたら速やかに交換する必要がある。従来は、ウェーハ32の処理枚数や放電時間を積算管理し、所定の処理枚数、放電時間を超えたらガス拡散板36を交換するようにしていた。しかし、近年の半導体製品の生産形態は、過去のDRAM生産にみられるような同一プロセスの大量生産ではなく、個別プロセスの多品種生産に変化している。そのため、ドライエッチングの条件が一定ではなく、RFパワー、反応ガスの種類、圧力等が異なるため、必然的に装置部品の劣化速度も異なり、従来のようなウェーハ32の処理枚数や放電時間による管理では、装置部品の劣化の有無を正確に判定することができない。
【0013】
そのため、品質維持の対応として、ある程度のマージンを考慮し、早めの交換を行なっていたので、交換のために多大な費用が発生したり、交換作業毎に装置を一定時間停止させることになり稼動率を低下させるという問題があった。
【0014】
本発明は、上記問題点を解決するために考えられたもので、表面保護膜を形成している装置部品の劣化を早期に発見することによりパーティクルの発生を未然に防止するとともに、交換費用を低減し、装置稼動率を向上させたドライエッチング装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項1記載のドライエッチング装置は、チャンバ内に所定間隔を隔てて対向して配置された上部電極と下部電極を備え、前記上部電極より反応ガスを処理室内に導入し、両電極間にプラズマを発生させて被エッチング膜を処理するドライエッチング装置であって、表面保護膜を形成している装置部品の母材が前記プラズマによりエッチングされる際に発生する発光スペクトル強度を検出することにより、前記装置部品の劣化の有無を検出する検出手段を備えたことを特徴とする。この構成によれば、装置部品の母材の発光スペクトル強度を測定することにより、装置部品における表面保護膜の消耗具合を監視することができる。これにより、装置部品の劣化の有無を正確に判定することができる。その結果、装置部品からのパーティクルの発生を未然に防止でき、製品歩留りを大きく向上させることができる。さらに、装置部品の交換費用を低減でき、装置稼動率も向上できる。
【0016】
また、請求項2記載のドライエッチング装置は、請求項1記載のドライエッチング装置であって、前記検出手段が、エッチング処理中のプラズマ光を観測する観察手段と、前記プラズマ光から特定波長の発光スペクトルを取り出す分光手段と、前記分光手段からの発光スペクトル強度を電圧に変換する処理手段と、前記処理手段の出力を所定の値と比較して装置部品の劣化を検出する劣化検出手段と、前記劣化検出手段の出力に応じて装置部品の交換を表示する表示手段を備えたことを特徴とする。この構成によれば、装置部品の母材の発光スペクトル強度を予め定めた所定の値と比較することにより、装置部品における表面保護膜の消耗具合を監視することができる。これにより、ドライエッチングの条件であるRFパワー、反応ガスの種類、圧力等が異なる場合でも、装置部品の劣化の有無を正確に判定することができる。その結果、装置部品からのパーティクルの発生を未然に防止でき、製品歩留りを大きく向上させることができる。さらに、装置部品の交換費用を低減でき、装置稼動率も向上できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。図1は本発明のドライエッチング装置の構成を示す断面図である。本発明のドライエッチング装置1は、ウェーハ2をエッチング処理する真空チャンバ3と、ウェーハ2を吸着保持する下部電極4と、ウェーハ2上方に配置される上部電極5と、反応ガスを半導体ウェーハ2に均一に導くために上部電極5に設けたガス拡散板6を備えている。また、下部電極4には、整合器7を介して高周波電源8が接続され、上部電極5は接地されている。さらに、真空チャンバ3の上部のガス供給管9には、反応ガスを供給するために、流量制御バルブ10を介してガス供給源11が接続され、真空チャンバ3の下部のガス排気管12には、反応ガスを排気するために、圧力制御バルブ13を介してターボモレキュラーポンプ、メカニカルブースターポンプ、ロータリーポンプ等の真空ポンプ14が接続されている。また、真空チャンバ3の側壁部には、反応ガスが付着するのを防止するためのデポシールド15が、取外し自在に設けられている。
【0018】
また、真空チャンバ3の側壁部には反応中のプラズマ光16を観測するための石英ガラスからなるビューポート17と、ビューポート17から特定ガスの発光スペクトルを検出する分光器18と、分光器18の発光スペクトル強度を電圧に変換する処理部19と、処理部19の出力を所定の値と比較してエッチングの終点を検出する終点検出部20と、終点検出部20の出力に応じてエッチング処理を終了させる信号を出力する制御部21を備えている。
【0019】
さらに、本発明のドライエッチング装置1では、装置部品の一つであるガス拡散板6の劣化を検出するために、ビューポート17の出力側に、新たにガス拡散板6の母材であるアルミニウムの発光スペクトルを検出する分光器22と、分光器22の発光スペクトル強度を電圧に変換する処理部23と、処理部23の出力を所定の値と比較して装置部品の劣化を検出する劣化検出部24と、劣化検出部24の出力に応じて装置部品の交換を表示する表示部25を備えている。
【0020】
次に、本発明のドライエッチング装置1の動作を説明する。先ず、真空チャンバ3内の下部電極4上にウェーハ2を載置する。次に、圧力制御バルブ13を開き、真空ポンプ14を作動させて、真空チャンバ3内を真空排気する。そして、真空チャンバ3内の圧力が所定の圧力に達したら、流量制御バルブ10を開き、ガス供給源11から所定流量の反応ガスを真空チャンバ3内に供給する。続いて、高周波電源8から高周波電力(13.56MHz等)を整合器7により、インピーダンス制御しながら下部電極4に供給し、所定のエッチング処理を行なう。
【0021】
そして、反応ガスによりウェーハ2上に形成された被エッチング膜がエッチングされ、ガス化された際に発生するプラズマ光16をビューポート17を介して分光器18に導く。分光器18ではプラズマ光16から特定波長の発光スペクトルを検出し、処理部19にて発光スペクトル強度を電圧に変換した後、その出力を終点検出部20に送る。終点検出部20では処理部19の出力を所定の値と比較し、エッチング処理の進行状況を監視する。
【0022】
本発明では、エッチング処理の進行状況を監視すると同時に、新たに設けた分光器22により、プラズマ光16からガス拡散板6の母材であるアルミニウムの発光スペクトル(396nm)を検出し、処理部23にて発光スペクトル強度を電圧に変換した後、その出力を劣化検出部24に送る。劣化検出部24にて、処理部23の出力を所定の値と比較することにより、ガス拡散板6の劣化状況を監視する。
【0023】
図2は、ガス拡散板6の母材であるアルミニウムの発光スペクトル強度Iとウェーハの処理枚数Pとの関係を示す図である。処理枚数PがPに達するまでは、ガス拡散板6の表面がアルマイトで覆われているので、アルミニウムの発光スペクトル強度Iは低いレベルIで安定している。しかし、エッチング処理が進み、処理枚数PがPを超えると、ガス拡散板6の表面のアルマイトが徐々にエッチングされ、母材のアルミニウムが露出するため、アルミニウムが直接プラズマ16に晒される。その結果、アルミニウムの発光スペクトル強度Iが急激に大きくなる。
【0024】
アルマイトのエッチングが進み、アルミニウムの発光スペクトルIが、予め設定したレベルIに達したとき、劣化検出部24にてガス拡散板6の劣化を検出し、表示部25にてガス拡散板6の交換を表示する。次に、真空チャンバ3内を大気圧に戻し、劣化したガス拡散板6を取り外して新規のガス拡散板と交換する。その後、新しいウェーハを投入し、真空チャンバ3内を真空引きして、再びエッチング処理を行なう。
【0025】
本発明のドライエッチング装置では、同一のビューポート16を通して、ウェーハ2上に形成された被エッチング膜の発光スペクトルを監視すると同時に、ガス拡散板6を構成するアルミニウムの発光スペクトルを監視するようにしたので、エッチング処理の終点判定と、ガス拡散板6の劣化判定を同時に行なうことができる。これにより、ガス拡散板6が劣化したと判定されたら直ちに交換することができ、ガス拡散板6からのパーティクルの発生を未然に防止し、製品歩留りを向上させることができる。また、従来のように、ある程度のマージンを考慮した早めの交換を行なう必要がなくなり、交換にかかる費用を削減できるとともに、装置の稼動率も向上できる。また、一つののビューポート17により終点検出と劣化検出を同時に行なうことができるので、ドライエッチング装置を改造する必要がなく、コストメリットもある。
【0026】
なお、本実施例では、装置部品の一つとしてガス拡散板6の劣化を判定する場合について説明したが、表面保護膜を形成している装置部品であれば良く、例えばデポシールド15等の劣化診断にも利用できる。
【0027】
また、装置部品の母材はアルミニウムの他にステンレス等でも良く、コート材はアルマイトの他にフッ素樹脂等でも良い。母材の種類に合わせて分光器21を適宜変更することにより、様々な波長の発光スペクトルの検出が可能になる。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のドライエッチング装置によれば、エッチング処理中に被エッチング膜の発光スペクトル強度を測定してエッチングの終点を検出すると同時に、装置部品の母材の発光スペクトル強度を検出してその強度変化から、装置部品の劣化の有無を早期に判定できるようにした。これにより、装置部品がエッチングされることによって発生するパーティクルを未然に防止することができる。その結果、製品におけるパターンの異常形成や配線の短絡等の問題が解消され、製品の信頼性や歩留りを大きく向上させることができる。
【0029】
また、装置部品の交換時期を正確に判断することができ、交換にかかる費用削減や装置の稼動率向上にも大きな効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のドライエッチング装置の構成を示す断面図
【図2】アルミニウムの発光スペクトル強度とウェーハの処理枚数との関係を示す図
【図3】従来のドライエッチング装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
1 本発明のドライエッチング装置
2 ウェーハ
3 真空チャンバ
4 下部電極
5 上部電極
6 ガス拡散板
7 整合器
8 高周波電源
9 ガス供給管
10 流量制御バルブ
11 ガス供給源
12 ガス排気管
13 圧力制御バルブ
14 真空ポンプ
15 デポシールド
16 プラズマ光
17 ビューポート
18 分光器
19 処理部
20 終点検出部
21 制御部
22 分光器
23 処理部
24 劣化検出部
25 表示部
31 従来のドライエッチング装置
32 ウェーハ
33 真空チャンバ
34 下部電極
35 上部電極
36 ガス拡散板
37 整合器
38 高周波電源
39 ガス供給管
40 流量制御バルブ
41 ガス供給源
42 ガス排気管
43 圧力制御バルブ
44 真空ポンプ
45 デポシールド
46 プラズマ光
47 ビューポート
48 分光器
49 処理部
50 終点検出部
51 制御部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dry etching apparatus that etches a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) using a plasma of a reactive gas in a vacuum processing chamber, and in particular, a dry etching apparatus having a function of accurately determining the presence or absence of deterioration of apparatus parts. The present invention relates to an etching apparatus.
[0002]
[Prior art]
In the manufacturing process of a semiconductor element, a dry etching apparatus using a reactive gas plasma is used to remove a predetermined film formed on the surface of a wafer. In such a dry etching apparatus, after the inside of the vacuum chamber is made high vacuum, a reaction gas is introduced, and a high frequency voltage is applied between the lower electrode and the upper electrode on which the wafer provided facing the inside of the vacuum chamber is placed. Then, plasma is generated between both electrodes, and the film to be etched is etched by a physical reaction by ion bombardment in the gas plasma and a chemical reaction by the active gas.
[0003]
Furthermore, in order to improve the etching accuracy and form a fine pattern, it has a function of accurately detecting the end point of etching. In such an etching end point determination method, the intensity change of the emission spectrum of plasma is observed through an observation window (hereinafter referred to as a viewport) provided in the side wall of the vacuum chamber, and the etching process with a desired film thickness is completed. It is to judge.
[0004]
Such a technique is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-150723. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional dry etching apparatus. A conventional dry etching apparatus 31 includes a vacuum chamber 33 for etching a wafer 32, a lower electrode 34 for adsorbing and holding the wafer 32, an upper electrode 35 disposed above the wafer 32, and a reaction gas uniformly on the wafer 32. A gas diffusion plate 36 provided on the upper electrode 35 is provided for guiding. The lower electrode 34 is connected to a high frequency power source 38 via a matching unit 37, and the upper electrode 35 is grounded. Further, a gas supply source 41 is connected to the gas supply pipe 39 at the upper part of the vacuum chamber 33 via a flow rate control valve 40 in order to supply a reaction gas, and a gas exhaust pipe 42 at the lower part of the vacuum chamber 33 is connected to the gas supply pipe 39. In order to exhaust the reaction gas, a vacuum pump 44 such as a turbomolecular pump, a mechanical booster pump, or a rotary pump is connected via a pressure control valve 43. Further, a deposition shield 45 for preventing the reaction gas from adhering to the side wall of the vacuum chamber 33 is detachably provided.
[0005]
Further, on the side wall of the vacuum chamber 33, a viewport 47 made of quartz glass for observing the plasma light 46 being reacted, a spectroscope 48 for detecting an emission spectrum of a specific gas from the viewport 47, and a spectroscope 48 A processing unit 49 that converts the emission spectrum intensity of the light into a voltage, an end point detection unit 50 that detects an end point of etching by comparing the output of the processing unit 49 with a predetermined value, and an etching process according to the output of the end point detection unit 50 The control part 51 which outputs the signal which complete | finishes is provided. In addition, temperature control means (not shown) is provided on the surface of the viewport 47 to prevent the reaction product from adhering to the surface of the viewport 47 during etching and reducing the transmittance of the plasma light 46. .
[0006]
Next, the operation of the conventional dry etching apparatus 31 will be described. First, the wafer 32 is placed on the lower electrode 34 in the vacuum chamber 33. Next, the pressure control valve 43 is opened and the vacuum pump 44 is operated to evacuate the vacuum chamber 33. When the pressure in the vacuum chamber 33 reaches a predetermined pressure, the flow control valve 40 is opened, and a reaction gas having a predetermined flow rate is supplied from the gas supply source 41 into the vacuum chamber 33. Subsequently, high-frequency power (13.56 MHz or the like) is supplied from the high-frequency power source 38 to the lower electrode 34 while impedance is controlled by the matching unit 37, and a predetermined etching process is performed.
[0007]
Then, the etching target film formed on the wafer 32 is etched by the reaction gas, and the plasma light 46 generated when the film is gasified is guided to the spectroscope 48 through the view port 47. The spectroscope 48 detects an emission spectrum of a specific wavelength from the plasma light 46, converts the emission spectrum intensity into a voltage by the processing unit 49, and sends the output to the end point detection unit 50. The end point detection unit 50 compares the output of the processing unit 49 with a predetermined value. When the etching process proceeds and the output of the processing unit 49 reaches a predetermined value, the control unit 51 outputs a stop signal to the high frequency power supply 38, the flow rate control valve 40, and the pressure control valve 43, and the etching process is terminated. .
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-50723 (page 2, FIG. 1)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the dry etching apparatus 31 described above has the following problems.
[0010]
During the etching process, not only the film to be etched but also the device parts are exposed to plasma, so that the base material of the device parts is etched to cause dust generation. In order to prevent this, a protective film is formed on the surface of the device component, and a device for improving the corrosion resistance against plasma has been devised. This device component includes, for example, a gas diffusion plate 36, which is made of aluminum as a base material and anodized (Al 2 O 3 ) as a surface protective film.
[0011]
However, when the plasma treatment is continued for a long time, the alumite that is the surface protective film is gradually etched, and the aluminum that is the base material is exposed. Since aluminum is highly reactive, it reacts easily with fluorine and chlorine contained in the reaction gas to generate particles mainly composed of aluminum fluoride (AlF 3 ) and aluminum chloride (AlCl 3 ) and adheres to the wafer 32. As a result, abnormal pattern formation, short circuit of wiring, and the like are caused, and the product yield is greatly reduced.
[0012]
For this reason, when it is determined that the surface protective film is lost and the gas diffusion plate 36 has deteriorated, it is necessary to replace it promptly. Conventionally, the number of processed wafers 32 and the discharge time are integrated and managed, and the gas diffusion plate 36 is replaced when a predetermined number of processed wafers and discharge time are exceeded. However, in recent years, the production form of semiconductor products has changed to multi-product production of individual processes instead of mass production of the same process as found in past DRAM production. Therefore, the dry etching conditions are not constant, and the RF power, the type of reactive gas, the pressure, etc. are different, so the deterioration rate of the equipment parts inevitably varies, and the conventional management based on the number of processed wafers 32 and the discharge time is different. Thus, it is impossible to accurately determine the presence or absence of deterioration of the device parts.
[0013]
Therefore, as a measure for maintaining quality, considering a certain margin, replacement was carried out early, so that a large amount of expenses were incurred for replacement or the equipment was stopped for a certain period of time for each replacement operation. There was a problem of reducing the rate.
[0014]
The present invention was conceived in order to solve the above problems, and by detecting the deterioration of device parts forming the surface protective film at an early stage, the generation of particles can be prevented and the replacement cost can be reduced. It is an object of the present invention to provide a dry etching apparatus which is reduced and the apparatus operation rate is improved.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a dry etching apparatus according to claim 1 of the present invention includes an upper electrode and a lower electrode arranged to face each other at a predetermined interval in a chamber, and a reaction gas is supplied from the upper electrode. A dry etching apparatus which is introduced into a processing chamber and generates a plasma between both electrodes to process a film to be etched, and when a base material of an apparatus part forming a surface protective film is etched by the plasma. It is characterized by comprising detecting means for detecting the presence or absence of deterioration of the device parts by detecting the emission spectrum intensity generated. According to this configuration, by measuring the emission spectrum intensity of the base material of the device component, it is possible to monitor the degree of consumption of the surface protective film in the device component. As a result, it is possible to accurately determine the presence or absence of deterioration of the device components. As a result, the generation of particles from the device parts can be prevented and the product yield can be greatly improved. Furthermore, the replacement cost of apparatus parts can be reduced and the apparatus operation rate can be improved.
[0016]
Further, the dry etching apparatus according to claim 2 is the dry etching apparatus according to claim 1, wherein the detection means is an observation means for observing plasma light during etching processing, and light emission of a specific wavelength from the plasma light. Spectroscopic means for taking out a spectrum, processing means for converting emission spectrum intensity from the spectroscopic means into voltage, deterioration detecting means for detecting deterioration of apparatus parts by comparing the output of the processing means with a predetermined value, and It is characterized by comprising display means for displaying the replacement of device parts in accordance with the output of the deterioration detection means. According to this configuration, by comparing the emission spectrum intensity of the base material of the device component with a predetermined value, it is possible to monitor the degree of wear of the surface protective film on the device component. Thereby, even when the RF power, the type of reaction gas, the pressure, and the like, which are dry etching conditions, are different, it is possible to accurately determine the presence or absence of deterioration of the device components. As a result, the generation of particles from the device parts can be prevented and the product yield can be greatly improved. Furthermore, the replacement cost of apparatus parts can be reduced and the apparatus operation rate can be improved.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the dry etching apparatus of the present invention. The dry etching apparatus 1 of the present invention includes a vacuum chamber 3 for etching a wafer 2, a lower electrode 4 for adsorbing and holding the wafer 2, an upper electrode 5 disposed above the wafer 2, and a reaction gas to the semiconductor wafer 2. A gas diffusion plate 6 provided on the upper electrode 5 is provided for uniform guidance. The lower electrode 4 is connected to a high-frequency power source 8 through a matching unit 7, and the upper electrode 5 is grounded. Further, a gas supply source 11 is connected to the gas supply pipe 9 at the upper part of the vacuum chamber 3 through a flow rate control valve 10 in order to supply a reaction gas, and a gas exhaust pipe 12 at the lower part of the vacuum chamber 3 is connected to the gas supply pipe 9. In order to exhaust the reaction gas, a vacuum pump 14 such as a turbomolecular pump, a mechanical booster pump, or a rotary pump is connected via a pressure control valve 13. A deposition shield 15 for preventing the reaction gas from adhering to the side wall of the vacuum chamber 3 is detachably provided.
[0018]
Further, on the side wall of the vacuum chamber 3, a viewport 17 made of quartz glass for observing the plasma light 16 being reacted, a spectroscope 18 for detecting an emission spectrum of a specific gas from the viewport 17, and a spectroscope 18 A processing unit 19 that converts the emission spectrum intensity of the light into a voltage, an end point detection unit 20 that detects an end point of etching by comparing the output of the processing unit 19 with a predetermined value, and an etching process according to the output of the end point detection unit 20 The control part 21 which outputs the signal which complete | finishes is provided.
[0019]
Furthermore, in the dry etching apparatus 1 of the present invention, in order to detect the deterioration of the gas diffusion plate 6 which is one of the apparatus parts, an aluminum which is a base material of the gas diffusion plate 6 is newly provided on the output side of the viewport 17. A spectroscope 22 that detects the emission spectrum of the light, a processing unit 23 that converts the emission spectrum intensity of the spectroscope 22 into a voltage, and a deterioration detection that detects the deterioration of the device parts by comparing the output of the processing unit 23 with a predetermined value. And a display unit 25 that displays the replacement of the device parts in accordance with the output of the deterioration detection unit 24.
[0020]
Next, the operation of the dry etching apparatus 1 of the present invention will be described. First, the wafer 2 is placed on the lower electrode 4 in the vacuum chamber 3. Next, the pressure control valve 13 is opened, the vacuum pump 14 is operated, and the vacuum chamber 3 is evacuated. When the pressure in the vacuum chamber 3 reaches a predetermined pressure, the flow control valve 10 is opened and a predetermined flow rate of reaction gas is supplied from the gas supply source 11 into the vacuum chamber 3. Subsequently, high-frequency power (13.56 MHz or the like) is supplied from the high-frequency power source 8 to the lower electrode 4 while controlling impedance by the matching unit 7, and a predetermined etching process is performed.
[0021]
Then, the etching target film formed on the wafer 2 is etched by the reaction gas, and the plasma light 16 generated when the film is gasified is guided to the spectroscope 18 through the view port 17. The spectroscope 18 detects an emission spectrum of a specific wavelength from the plasma light 16, converts the emission spectrum intensity into a voltage by the processing unit 19, and sends the output to the end point detection unit 20. The end point detection unit 20 compares the output of the processing unit 19 with a predetermined value and monitors the progress of the etching process.
[0022]
In the present invention, the progress of the etching process is monitored, and at the same time, the newly provided spectrometer 22 detects the emission spectrum (396 nm) of aluminum that is the base material of the gas diffusion plate 6 from the plasma light 16, and the processing unit 23. After the emission spectrum intensity is converted into voltage, the output is sent to the deterioration detection unit 24. The deterioration detection unit 24 monitors the deterioration state of the gas diffusion plate 6 by comparing the output of the processing unit 23 with a predetermined value.
[0023]
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the emission spectrum intensity I of aluminum, which is the base material of the gas diffusion plate 6, and the number P of wafers to be processed. Until processed sheets P reaches P 1, since the surface of the gas diffusion plate 6 is covered with anodized, the emission spectrum intensity I of the aluminum is stable at a low level I 1. However, the etching process proceeds, the number of processed P exceeds P 1, anodized aluminum surface of the gas diffusion plate 6 is gradually etched, to expose the aluminum base material is exposed to aluminum direct plasma 16. As a result, the emission spectrum intensity I of aluminum increases rapidly.
[0024]
When the alumite etching progresses and the aluminum emission spectrum I reaches a preset level I 2 , the deterioration detector 24 detects the deterioration of the gas diffusion plate 6, and the display unit 25 detects the gas diffusion plate 6. Display exchanges. Next, the inside of the vacuum chamber 3 is returned to atmospheric pressure, and the deteriorated gas diffusion plate 6 is removed and replaced with a new gas diffusion plate. Thereafter, a new wafer is loaded, the inside of the vacuum chamber 3 is evacuated, and the etching process is performed again.
[0025]
In the dry etching apparatus of the present invention, the emission spectrum of the film to be etched formed on the wafer 2 is monitored through the same view port 16, and at the same time, the emission spectrum of aluminum constituting the gas diffusion plate 6 is monitored. Therefore, the end point determination of the etching process and the deterioration determination of the gas diffusion plate 6 can be performed simultaneously. As a result, if it is determined that the gas diffusion plate 6 has deteriorated, it can be replaced immediately, the generation of particles from the gas diffusion plate 6 can be prevented, and the product yield can be improved. Further, it is not necessary to perform early replacement considering a certain margin as in the conventional case, so that the cost for replacement can be reduced and the operating rate of the apparatus can be improved. Further, since the end point detection and the deterioration detection can be simultaneously performed by one viewport 17, it is not necessary to modify the dry etching apparatus, and there is a cost merit.
[0026]
In the present embodiment, the case where the deterioration of the gas diffusion plate 6 is determined as one of the device components has been described. However, any device component having a surface protective film may be used. It can also be used for diagnosis.
[0027]
The base material of the device parts may be stainless steel or the like in addition to aluminum, and the coating material may be fluororesin or the like in addition to anodized. By appropriately changing the spectrometer 21 according to the type of the base material, it becomes possible to detect emission spectra of various wavelengths.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the dry etching apparatus of the present invention, the emission spectrum intensity of the film to be etched is measured during the etching process to detect the end point of etching, and at the same time, the emission spectrum intensity of the base material of the apparatus component is detected. Thus, the presence or absence of deterioration of the device parts can be determined early from the strength change. Thereby, it is possible to prevent particles generated by etching the device parts. As a result, problems such as abnormal pattern formation and short circuits of wiring in the product can be solved, and the reliability and yield of the product can be greatly improved.
[0029]
In addition, it is possible to accurately determine the replacement timing of the device parts, which has a great effect on the cost reduction for the replacement and the improvement of the operation rate of the device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a dry etching apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a view showing the relationship between the emission spectrum intensity of aluminum and the number of wafers processed. Figure [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dry etching apparatus 2 of this invention Wafer 3 Vacuum chamber 4 Lower electrode 5 Upper electrode 6 Gas diffusion plate 7 Matching device 8 High frequency power supply 9 Gas supply pipe 10 Flow rate control valve 11 Gas supply source 12 Gas exhaust pipe 13 Pressure control valve 14 Vacuum Pump 15 Depot shield 16 Plasma light 17 Viewport 18 Spectrometer 19 Processing unit 20 End point detection unit 21 Control unit 22 Spectrometer 23 Processing unit 24 Degradation detection unit 25 Display unit 31 Conventional dry etching apparatus 32 Wafer 33 Vacuum chamber 34 Lower electrode 35 Upper electrode 36 Gas diffusion plate 37 Matching unit 38 High frequency power supply 39 Gas supply pipe 40 Flow control valve 41 Gas supply source 42 Gas exhaust pipe 43 Pressure control valve 44 Vacuum pump 45 Depot shield 46 Plasma light 47 Viewport 48 Spectrometer 49 Processing 50 End point detection unit 51 Control unit

Claims (2)

チャンバ内に所定間隔を隔てて対向して配置された上部電極と下部電極を備え、前記上部電極より反応ガスを処理室内に導入し、両電極間にプラズマを発生させて被エッチング膜を処理するドライエッチング装置において、表面保護膜を形成している装置部品の母材が前記プラズマによりエッチングされる際に発生する発光スペクトル強度を検出することにより、前記装置部品の劣化の有無を検出する検出手段を備えたことを特徴とするドライエッチング装置。An upper electrode and a lower electrode, which are arranged to face each other at a predetermined interval in the chamber, are provided, a reaction gas is introduced into the processing chamber from the upper electrode, and plasma is generated between the two electrodes to process the film to be etched. In a dry etching apparatus, detecting means for detecting presence or absence of deterioration of the apparatus component by detecting an emission spectrum intensity generated when the base material of the apparatus component forming the surface protective film is etched by the plasma A dry etching apparatus comprising: 前記検出手段が、エッチング処理中のプラズマ光を観察する観察手段と、前記プラズマ光から特定波長の発光スペクトルを取り出す分光手段と、前記分光手段からの発光スペクトルの強度を電圧に変換する処理手段と、前記処理手段の出力を所定の値と比較して装置部品の劣化を検出する劣化検出手段と、前記劣化検出手段の出力に応じて装置部品の交換を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のドライエッチング装置。An observation means for observing the plasma light during the etching process; a spectroscopic means for extracting an emission spectrum of a specific wavelength from the plasma light; and a processing means for converting the intensity of the emission spectrum from the spectroscopic means into a voltage. A deterioration detecting means for detecting deterioration of the device parts by comparing the output of the processing means with a predetermined value, and a display means for displaying the replacement of the device parts according to the output of the deterioration detecting means. The dry etching apparatus according to claim 1.
JP2003183703A 2003-06-27 2003-06-27 Dry etching device Pending JP2005019763A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003183703A JP2005019763A (en) 2003-06-27 2003-06-27 Dry etching device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003183703A JP2005019763A (en) 2003-06-27 2003-06-27 Dry etching device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005019763A true JP2005019763A (en) 2005-01-20

Family

ID=34183672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003183703A Pending JP2005019763A (en) 2003-06-27 2003-06-27 Dry etching device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005019763A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009245988A (en) * 2008-03-28 2009-10-22 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus, chamber internal part, and method of detecting longevity of chamber internal part
JP2011525040A (en) * 2008-05-23 2011-09-08 ラム リサーチ コーポレーション Electrical and optical systems and methods for monitoring erosion of electrostatic chuck edge bead materials
JP2016208034A (en) * 2015-04-27 2016-12-08 ラム リサーチ コーポレーションLam Research Corporation Long lifetime thermal spray coating for etching chamber and deposition chamber application

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009245988A (en) * 2008-03-28 2009-10-22 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus, chamber internal part, and method of detecting longevity of chamber internal part
JP2011525040A (en) * 2008-05-23 2011-09-08 ラム リサーチ コーポレーション Electrical and optical systems and methods for monitoring erosion of electrostatic chuck edge bead materials
JP2016208034A (en) * 2015-04-27 2016-12-08 ラム リサーチ コーポレーションLam Research Corporation Long lifetime thermal spray coating for etching chamber and deposition chamber application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6499492B1 (en) Plasma process apparatus with in situ monitoring, monitoring method, and in situ residue cleaning
US20040263827A1 (en) Novel methodology for in-situ and real-time chamber condition monitoring and process recovery during plasma processing
US7959970B2 (en) System and method of removing chamber residues from a plasma processing system in a dry cleaning process
US7738976B2 (en) Monitoring method of processing state and processing unit
US5284547A (en) Plasma-process system with batch scheme
KR100473856B1 (en) Method for observing recipe of plasma chamber
JP5160393B2 (en) Plasma processing method, plasma processing apparatus, and moisture detection method for plasma processing apparatus
US7312865B2 (en) Method for in situ monitoring of chamber peeling
US6599759B2 (en) Method for detecting end point in plasma etching by impedance change
US10854433B2 (en) In-situ real-time plasma chamber condition monitoring
JP2005019763A (en) Dry etching device
JPH01208486A (en) Actual time control of selectively of etching by analysis of plasma gas in reactive ion etching process and reactor
JP2001257197A (en) Manufacturing method and manufacturing device for semiconductor device
TW201831052A (en) Consumption determination method and plasma processing device
JPH10242120A (en) Plasma etching method and apparatus therefor
JP2006073751A (en) Endpoint detecting method and device for plasma cleaning treatment
KR20010007450A (en) Method for detecting an end point of etching in a plasma-enhanced etching process
JPH06132251A (en) Etching monitor for plasma etching
JP2004152999A (en) Method and system for plasma processing
US7354778B2 (en) Method for determining the end point for a cleaning etching process
JPH0567665A (en) Leakage detection method
JP3609241B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JPH0750289A (en) Plasma etching equipment
JP2000124198A (en) Device and method for plasma etching
KR20230119605A (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Effective date: 20050119

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20050512

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060413

A977 Report on retrieval

Effective date: 20060920

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20070704

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20081209

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A02 Decision of refusal

Effective date: 20090602

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02