JP2007115838A - Manufacturing method and manufacturing apparatus of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ドライエッチングを用いる半導体装置の製造方法、および半導体装置の製造装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device using dry etching, and an apparatus for manufacturing a semiconductor device.
近年、半導体装置を構成する素子は、微細化に伴ってMOS電界効果トランジスタが主流となっている。さらに、MOS電界効果トランジスタの微細化に伴い、微細ゲート電極の形成方法が重要となっている。 In recent years, MOS field-effect transistors have become mainstream as elements constituting semiconductor devices with miniaturization. Further, with the miniaturization of MOS field effect transistors, a method for forming a fine gate electrode has become important.
半導体装置の加工には、プラズマを用いたドライエッチングプロセスがよく用いられる。ドライエッチングとは、エッチングガスを減圧下の反応室内に導入し、高周波電力等を用いてエッチングガスを解離させ、半導体基板上の被加工領域をエッチングする手法である。 A dry etching process using plasma is often used for processing a semiconductor device. Dry etching is a technique in which an etching gas is introduced into a reaction chamber under reduced pressure, the etching gas is dissociated using high-frequency power or the like, and a processing region on a semiconductor substrate is etched.
ここで、特に大きな問題となっているのは、エッチングはフォトリソグラフィー工程でパターニングされたレジスト膜をマスクパターンとして行われるが、マスクパターンの寸法とエッチングが行われた被加工領域の寸法との間に誤差が生じる場合があることである。この誤差は、寸法変換差(CDシフト;Critical Dimension Sift)などと呼ばれており、微細化が進むにつれて問題となってきている。 Here, a particularly serious problem is that etching is performed using a resist film patterned in a photolithography process as a mask pattern, but between the dimension of the mask pattern and the dimension of the processed region where etching is performed. There is a case where an error may occur. This error is called a dimension conversion difference (CD shift), and has become a problem as miniaturization progresses.
例えば、0.15μmデバイスのゲート電極の寸法精度は、150±15nmと、極めて高い精度が要求されている。ゲート電極の寸法が変動すると、トランジスタの閾値電圧が変化してしまい、CDシフトの大きさが規格値を超えると、トランジスタのリーク電流や駆動電流値が低下するなどの問題が発生する。 For example, the dimensional accuracy of the gate electrode of a 0.15 μm device is required to be as high as 150 ± 15 nm. When the dimension of the gate electrode changes, the threshold voltage of the transistor changes. When the magnitude of the CD shift exceeds the standard value, problems such as a decrease in the leakage current and driving current value of the transistor occur.
半導体デバイスの製造工程では、エッチング、レジストのアッシング、洗浄の工程を経た後に、ようやくエッチング加工後の寸法を測定している。そのため、その段階になってはじめて加工寸法の異常が発見されるので、エッチング処理されてから寸法測定において異常が検出されるまでの間は、不良が発生する装置状態のままエッチングが継続されており、製品の製造歩留を大きく低下させる原因となる。 In a semiconductor device manufacturing process, after etching, resist ashing, and cleaning processes, dimensions after etching are finally measured. Therefore, since abnormalities in the processing dimensions are discovered only at that stage, the etching is continued in the state of the apparatus in which the defect occurs until the abnormality is detected in the dimension measurement after the etching process. This greatly reduces the production yield of the product.
半導体装置の量産現場においては、歩留の低下を防ぐため、高い精度で微細ゲート電極の形成を繰り返し行うことにより生じる処理装置の様々な変動要因を、限りなく0にする方策が実施されている。 In the mass production site of semiconductor devices, in order to prevent a decrease in yield, measures are being taken to eliminate as many as possible various factors of processing devices caused by repeated formation of fine gate electrodes with high accuracy. .
従来、エッチング装置は、装置内の高周波印加電極に接続された整合器と高周波電源との間で電力が測定され、反応室のインピーダンスが変化してもその変化に追従するように、制御装置が整合器のインピーダンスを調整する構成となっている。そのため、プロセスの変動や同一処理する装置間の差を検出できず、デバイスの製造歩留りが変動するという問題がある。 Conventionally, in an etching apparatus, the power is measured between a matching unit connected to a high-frequency application electrode in the apparatus and a high-frequency power source, and a control device is used to follow the change even if the impedance of the reaction chamber changes. The impedance of the matching unit is adjusted. For this reason, there is a problem in that variations in processes and differences between apparatuses performing the same processing cannot be detected, resulting in fluctuations in device manufacturing yield.
図8は、上記問題を解決するための半導体製造装置の一構成例(例えば特許文献1参照)を示すブロック図である。反応室101の内部に上部電極102および下部電極103を備え、下部電極103上に半導体基板上にエッチングされる導電膜、レジスタが形成された積層体であるウェハ104が載置される。プロセスガスは、流量計(図示せず)を介して反応室101の内部に導入される。圧力ゲージ105は、反応室101の内部のガス圧力を測定し、制御装置108は、排気ポンプ106と反応室101の間に取り付けられた圧力調整バルブ107により、反応室101が所定圧力になるように制御する。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example (for example, see Patent Document 1) of a semiconductor manufacturing apparatus for solving the above problem. An
高周波電源109は、上部電極102と下部電極103の間に高周波電力を印加し、プラズマを生成する。下部電極103と高周波電力の整合器120との間に電流電圧位相差センサー121が取り付けられている。電流電圧位相差センサー121は、整合器120でのロスを含むことなく、実際にプラズマエッチング装置に投入した電流および電圧およびその位相差を直接測定でき、測定結果を電流電圧位相差メーター122に表示する。これにより、プラズマエッチング装置に投入した電力量を検出し、CDシフトのシフト量を監視可能なため、デバイスの製造歩留の低下を抑制することができる。
The high
上記のエッチング装置を用いることによって、一定の精度での微細ゲート電極形成を量産することが可能となる。しかしながら、上記のエッチング装置を用いて微細ゲート電極の寸法加工精度を高めているにも関わらず、CDシフトが規格外となる製品が大量に発生するという問題が発生する。具体的には、エッチング後の被加工領域の寸法が想定よりも大きくなるという異常が、特にドライエッチング装置のメンテナンス時期に近くなると多発する。 By using the above etching apparatus, it is possible to mass-produce fine gate electrode formation with a certain accuracy. However, although the dimensional processing accuracy of the fine gate electrode is increased by using the above-described etching apparatus, there arises a problem that a large amount of products in which the CD shift is out of specification occurs. Specifically, an abnormality that the size of the region to be processed after etching becomes larger than expected frequently occurs especially when the dry etching apparatus is close to the maintenance time.
これらの問題が発生した場合、ただちにエッチング装置を停止し、エッチング装置の各パーツをウエット洗浄して解決を図っている。また、CDシフト異常が発生した場合には、不良が発生しないように、従来よりもメンテナンス周期を短くするなどの対処をしている。
しかしながら、メンテナンス周期を短くしても、メンテナンス直後は改善されるものの、やはりある程度の時間が経過すると同様の寸法異常が発生する。 However, even if the maintenance period is shortened, the dimensional abnormality occurs after a certain amount of time, although it is improved immediately after the maintenance.
このエッチング装置の異常状態を捕らえることを目的として、モニタを用いて装置のエッチング速度の測定や反応室内のプラズマ発光の強度変化の監視、または処理中の積層体に印加される直流電圧成分(自己バイアスポテンシャル、正確には積層体に印加される電位のピーク値)の測定を行ったが異常を検出することが出来なかった。 For the purpose of capturing the abnormal state of this etching apparatus, the monitor is used to measure the etching rate of the apparatus, monitor the change in the intensity of plasma emission in the reaction chamber, or the DC voltage component (self-applied to the laminate being processed). The bias potential, more precisely the peak value of the potential applied to the laminate, was measured, but no anomaly could be detected.
また、異常発生後のエッチング装置を調査したところ、反応室内を密閉して真空保持した場合、単位時間当たりの圧力上昇が正常時と比べ大きかった。さらに、異常が発生したエッチング装置を詳しく調べると、1時間程度と長時間にわたって真空引きを行った後に圧力上昇を測定した場合には、正常時と有意差は無かった。逆に、エッチングガスを長時間にわたって反応室に導入した後に、真空保持の測定した場合には、圧力上昇が著しかった。また、その他の装置の管理項目には異常が見られなかった。 Further, when the etching apparatus after occurrence of abnormality was investigated, when the reaction chamber was sealed and kept in a vacuum, the pressure increase per unit time was larger than that in the normal state. Further, when the etching apparatus in which an abnormality occurred was examined in detail, when the pressure increase was measured after evacuation for a long time of about 1 hour, there was no significant difference from the normal time. On the other hand, when the vacuum holding was measured after introducing the etching gas into the reaction chamber for a long time, the pressure increase was remarkable. In addition, no abnormality was found in the management items of other devices.
従って、上述した圧力上昇が製品処理後に著しくなる現象と、エッチング加工後の寸法が想定外の大きさとなる現象は、同一の原因である。エッチング装置には、処理中に発生した反応生成物が、基板処理を重ねる毎に反応室内の壁面や部品に付着・堆積する。この反応生成物が処理中のエッチングガスを吸着、放出することによって、本来想定していたエッチングガスの分圧比が変化し、反応室内の雰囲気が変化する。そして、エッチングの加工パラメータの変動をもたらし、ひいてはエッチング加工後の寸法が大きくなる異常を引き起こすのである。 Therefore, the phenomenon in which the pressure increase described above becomes significant after product processing and the phenomenon in which the dimension after etching processing becomes an unexpected size are the same cause. In the etching apparatus, a reaction product generated during processing adheres to and accumulates on the wall surface and components in the reaction chamber every time the substrate processing is repeated. When this reaction product adsorbs and releases the etching gas being processed, the partial pressure ratio of the etching gas originally assumed changes, and the atmosphere in the reaction chamber changes. Then, the processing parameters of the etching are changed, and as a result, an abnormality in which the dimension after the etching processing becomes large is caused.
以上のことから、上述したエッチング加工後の寸法が大きくなる異常を未然に防止するには、圧力上昇をウェハ毎などの短い周期で測定することによって防ぐことが可能である。しかし、圧力上昇の測定には、少なくとも5分ないしは10分程度の作業時間を必要とし、エッチング装置の稼動効率を大きく損ない、問題となる。 From the above, in order to prevent the above-described abnormality in which the dimension after the etching process becomes large, it is possible to prevent the increase in pressure by measuring at a short cycle such as every wafer. However, the measurement of the pressure rise requires a work time of at least about 5 minutes to 10 minutes, which greatly impairs the operation efficiency of the etching apparatus and causes a problem.
上記問題を解決するために、本発明は、エッチング加工後の寸法が規格外となる異常を、未然に、しかもリアルタイムに検出することにより、防止する半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 In order to solve the above problem, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that prevents an abnormality in which a dimension after etching processing is out of specification, and detects it in real time. To do.
上記目的を達成するために、本発明の第1の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に絶縁膜を介して導電膜を形成し、前記導電膜上にレジスト膜をパターニングし、複数の反応室で並列して、前記レジスト膜をマスクとして前記導電膜をエッチングする半導体装置の製造方法において、前記反応室に電力を供給する高周波電源と各反応室とのインピーダンスマッチングを行うインピーダンス整合器を構成する可変容量キャパシタの容量値を測定し、前記各反応室に対応する前記可変容量キャパシタの容量値の差を算出し、前記容量値の差が閾値以上になった場合に、エッチングを停止することを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a first method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a conductive film is formed on a semiconductor substrate via an insulating film, a resist film is patterned on the conductive film, and a plurality of reactions are performed. In a method of manufacturing a semiconductor device in which the conductive film is etched using the resist film as a mask in parallel in a chamber, a high-frequency power source that supplies power to the reaction chamber and an impedance matching unit that performs impedance matching between the reaction chambers Measuring the capacitance value of the variable capacitor, calculating the difference between the capacitance values of the variable capacitor corresponding to each reaction chamber, and stopping the etching when the difference between the capacitance values exceeds a threshold value. It is characterized by.
また、本発明の第2の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に絶縁膜を介して導電膜を形成し、前記導電膜上にレジスト膜をパターニングし、複数の反応室で並列して、前記レジスト膜をマスクとして前記導電膜をエッチングする半導体装置の製造方法において、所定枚数の前記半導体基板上の前記導電膜をエッチングするごとに、前記反応室に電力を供給する高周波電源と各反応室とのインピーダンスマッチングを行うインピーダンス整合器を構成する可変容量キャパシタの容量値を測定し、検出された容量値が所定条件に合致した場合に、前記エッチングを停止することを特徴とする。 Further, in the second method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a conductive film is formed on a semiconductor substrate via an insulating film, a resist film is patterned on the conductive film, and a plurality of reaction chambers are arranged in parallel. In the method of manufacturing a semiconductor device in which the conductive film is etched using the resist film as a mask, a high-frequency power source that supplies power to the reaction chamber and each reaction chamber each time the conductive film on the predetermined number of the semiconductor substrates is etched And measuring the capacitance value of the variable capacitor constituting the impedance matching device for impedance matching, and stopping the etching when the detected capacitance value meets a predetermined condition.
また、本発明の第1の半導体装置の製造装置は、半導体基板上に絶縁膜を介して形成された導電膜と、前記導電膜上にパターン形成されたレジスト膜とを備えた複数の積層体の導電膜を、前記レジスト膜をマスクとしてエッチングする半導体装置の製造装置において、前記導電膜をエッチングする反応室、前記反応室に電力を供給する高周波電源、前記反応室と前記高周波電源を接続し、前記反応室と前記高周波電源のインピーダンスマッチングを行うインピーダンス整合器、および前記インピーダンス整合器が有する可変容量キャパシタの容量値を検出する容量測定器とを有する複数の処理部と、前記処理部にエッチングを停止させることが可能な設備インターロックと、設備インターロックに接続された演算回路と、前記可変容量キャパシタの容量値および前記演算回路により演算された結果を記憶する記憶装置とを備え、前記容量測定器は、対応する反応室でエッチングが行われている間に、前記可変容量キャパシタの容量値を測定し、前記演算回路は、前記処理部ごとの可変容量キャパシタの容量値の差を算出し、前記設備インターロックは、前記容量値の差が予め設定された閾値以上になると、前記処理部に前記エッチングを停止させることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a first apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising: a plurality of stacked bodies including a conductive film formed on a semiconductor substrate via an insulating film; and a resist film patterned on the conductive film. In a semiconductor device manufacturing apparatus that etches the conductive film using the resist film as a mask, a reaction chamber that etches the conductive film, a high-frequency power source that supplies power to the reaction chamber, and the reaction chamber and the high-frequency power source are connected. A plurality of processing units having an impedance matching unit that performs impedance matching between the reaction chamber and the high-frequency power source, and a capacitance measuring unit that detects a capacitance value of a variable capacitor included in the impedance matching unit, and etching into the processing unit An equipment interlock capable of stopping the operation, an arithmetic circuit connected to the equipment interlock, and the variable capacity capacitor And a storage device that stores a result of calculation by the arithmetic circuit, and the capacitance measuring device calculates a capacitance value of the variable capacitance capacitor while etching is being performed in a corresponding reaction chamber. And the arithmetic circuit calculates a difference between the capacitance values of the variable capacitors for each of the processing units, and the facility interlock causes the processing unit to detect when the difference between the capacitance values exceeds a preset threshold value. The etching is stopped.
また、本発明の第2の半導体装置の製造装置は、半導体基板上に絶縁膜を介して形成された導電膜と、前記導電膜上にパターン形成されたレジスト膜とを備えた複数の積層体の導電膜を、前記レジスト膜をマスクとしてエッチングする半導体装置の製造装置において、前記導電膜をエッチングする反応室、前記反応室に電力を供給する高周波電源、前記反応室と前記高周波電源を接続し、前記反応室と前記高周波電源のインピーダンスをマッチングするインピーダンス整合器、および前記インピーダンス整合器が有する可変容量キャパシタの容量値を測定する容量測定器とを有する処理部と、前記可変容量キャパシタの容量値をおよび前記演算回路により演算された結果を記憶する記憶装置と、前記処理部にエッチングを停止させることが可能な設備インターロックと、前記記憶装置および前記設備インターロックに接続された演算回路とを備え、前記容量測定器は、前記反応室で所定枚数の積層体が処理されるごとに、エッチングが行われている間の対応する前記可変容量キャパシタの容量値を測定し、前記記憶装置は、前記容量値を保存し、前記記憶装置に保存された容量値が所定条件に合致した場合に、前記設備インターロックは、前記処理部にエッチングを停止させることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a manufacturing apparatus for a semiconductor device, comprising: a plurality of stacked bodies including a conductive film formed on a semiconductor substrate via an insulating film; and a resist film patterned on the conductive film. In a semiconductor device manufacturing apparatus that etches the conductive film using the resist film as a mask, a reaction chamber that etches the conductive film, a high-frequency power source that supplies power to the reaction chamber, and the reaction chamber and the high-frequency power source are connected. A processing unit having an impedance matching unit that matches impedances of the reaction chamber and the high-frequency power source, and a capacitance measuring unit that measures a capacitance value of the variable capacitance capacitor included in the impedance matching unit, and a capacitance value of the variable capacitance capacitor And a storage device for storing the result calculated by the arithmetic circuit and the processing section can stop etching. And the storage device and an arithmetic circuit connected to the equipment interlock, and the capacity measuring device is etched each time a predetermined number of laminated bodies are processed in the reaction chamber. And measuring the capacitance value of the corresponding variable capacitor while the storage device stores the capacitance value, and when the capacitance value stored in the storage device meets a predetermined condition, the facility interface The lock is characterized in that the processing unit stops etching.
本発明によれば、反応室のインピーダンスの変化を検出することにより、エッチング加工後の寸法が規格外となる異常を、未然に、しかもリアルタイムに検出し、防止する方法および半導体装置の製造装置を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a method for detecting and preventing an abnormality in which a dimension after etching processing is out of specification by detecting a change in impedance of a reaction chamber in advance and in real time, and a semiconductor device manufacturing apparatus. Can be provided.
本発明の第1および第2の半導体装置の製造方法は、前記導電膜をエッチングする処理は、前記絶縁膜の一部が現れる状態まで、前記導電膜における前記レジスト膜が形成されていない領域をエッチングする工程と、前記導電膜の残渣をエッチングする工程とを含み、前記残渣をエッチングする工程において、前記可変容量キャパシタの容量値を測定することができる。このような半導体装置の製造方法によれば、反応室のインピーダンスの変動を導電膜の組成バラツキなどの影響が少ない状態で検出することができる。 In the first and second methods of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the process of etching the conductive film is performed in a region where the resist film is not formed in the conductive film until a part of the insulating film appears. It includes a step of etching and a step of etching the residue of the conductive film. In the step of etching the residue, the capacitance value of the variable capacitor can be measured. According to such a method for manufacturing a semiconductor device, fluctuations in the impedance of the reaction chamber can be detected in a state where the influence of the composition variation of the conductive film is small.
また、前記導電膜をエッチングする処理は、前記絶縁膜の一部が現れる状態まで、前記導電膜をエッチングする工程では、前記反応室でプラズマ化された臭化水素系ガスおよび塩素系ガスの混合ガスを主成分としたエッチングガスによりエッチングが行われ、前記残渣をエッチングする工程では、前記反応室でプラズマ化された臭化水素系ガスを主成分としたエッチングガスによりエッチングが行われるようにしてもよい。 Further, in the process of etching the conductive film, in the step of etching the conductive film until a part of the insulating film appears, a mixture of a hydrogen bromide gas and a chlorine gas gasified in the reaction chamber is mixed. Etching is performed with an etching gas mainly containing a gas, and in the step of etching the residue, the etching is performed with an etching gas mainly containing a hydrogen bromide-based gas that is plasmatized in the reaction chamber. Also good.
また、本発明の第2の半導体装置の製造方法は、前記所定条件は、所定の時点で測定された可変容量キャパシタの容量値と直前に測定された容量値の差が、所定閾値以上となった場合、前記容量値の差が、所定の閾値以上となる状態が所定回数続いた場合、または、所定回数連続して前記測定された容量値が、前記直前の測定より1回前に測定された容量値より大きい場合の少なくともいずれか1つであるようにしてもよい。 In the second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the predetermined condition is that a difference between a capacitance value of the variable capacitor measured at a predetermined time and a capacitance value measured immediately before is not less than a predetermined threshold. When the state in which the difference between the capacitance values is equal to or greater than a predetermined threshold continues for a predetermined number of times, or the measured capacitance value is continuously measured a predetermined number of times before the previous measurement. The capacity value may be at least one of the larger capacity values.
また、本発明の第1および第2の半導体装置の製造装置は、前記導電膜をエッチングする処理は、前記絶縁膜の一部が現れる状態まで、前記導電膜における前記レジスト膜が形成されていない領域をエッチングする工程と、前記導電膜の残渣をエッチングする工程とを含み、容量測定器は、前記残渣をエッチングする工程において、前記可変容量キャパシタの容量値を測定する構成にすることもできる。このような半導体装置の製造装置によれば、反応室のインピーダンスの変動を導電膜の組成バラツキなどの影響が少ない状態で検出することができる。 Further, in the first and second semiconductor device manufacturing apparatuses according to the present invention, in the etching process of the conductive film, the resist film in the conductive film is not formed until a part of the insulating film appears. The capacitance measuring device may include a step of etching the region and a step of etching the residue of the conductive film, and the capacitance measuring device may measure the capacitance value of the variable capacitor in the step of etching the residue. According to such a semiconductor device manufacturing apparatus, fluctuations in the impedance of the reaction chamber can be detected in a state where the influence of the composition variation of the conductive film is small.
また、本発明の第2の半導体装置の製造装置は、前記所定条件は、所定の時点で検出された可変容量キャパシタの容量値と直前に検出された容量値の差が、所定閾値以上となった場合、前記容量値の差が、所定の閾値以上となる状態が所定回数続いた場合、または、所定回数連続して、前記測定された容量値が前記直前の測定より1回前に測定された容量値より大きい場合の少なくともいずれか1つである構成にすることもできる。 In the second semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention, the predetermined condition is that a difference between the capacitance value of the variable capacitance capacitor detected at a predetermined time point and the capacitance value detected immediately before is equal to or greater than a predetermined threshold value. The measured capacitance value is measured one time before the immediately preceding measurement when the difference between the capacitance values is equal to or greater than a predetermined threshold for a predetermined number of times, or continuously for a predetermined number of times. It is also possible to adopt a configuration that is at least one of the cases where the capacitance value is greater than the specified capacitance value.
以下、本発明の半導体装置の製造装置に係る実施の形態について、エッチング装置、特に高密度プラズマエッチング装置である誘導結合型プラズマ装置(ICP)を例に、図面を参照しながら説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example an etching apparatus, particularly an inductively coupled plasma apparatus (ICP) which is a high-density plasma etching apparatus.
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態におけるエッチング装置の構成を示すブロック図である。処理部1A、1Bはそれぞれ、エッチングを行う反応室2A、2Bと、高周波電源3A、3Bと、反応室2A、2Bと高周波電源3A、3Bのインピーダンスマッチングを行うインピーダンス整合器4A、4Bと、インピーダンス整合器4A、4Bを構成する可変容量キャパシタの容量値を測定する容量測定器5A、5Bを有している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an etching apparatus in the present embodiment. The
インピーダンス整合器4A、4Bにおける可変容量キャパシタの容量値をそれぞれCa、Cbとする。一時記憶媒体15(記憶装置)は、容量測定器5A、5Bで測定された容量値Ca、Cbを保存する。設備コマンド入力部13は、操作者からの指令を入力可能とするものである。設備インターロック14は、演算回路16からのデータに基づいて、基板処理を停止させる信号を、図示していないが基板搬送系あるいは装置全体の制御装置へ送る。設備コマンド入力部13からの指令に基づいて、演算回路16は、一時記憶媒体15に記憶された値を用いて演算を行う。記憶装置17は、演算回路16で演算された結果を記憶する。
The capacitance values of the variable capacitors in the
次に、処理部1Aについて、図2、図3を用いて詳細に説明する。処理部1Aと処理部1Bは、同様の構成である。高周波電源3Aは、上部電極7に対して高周波電力を印加して、反応室2A内に導入したエッチングガスをプラズマ化させる。インピーダンス整合器4Aは、上部電極7に印加される電力が最大となるように、インピーダンスを制御する。アンテナコイル6は、磁場を発生することにより、プラズマ中に誘導電界を生成し、この誘導電界による電子の加速によって、より高密度のプラズマが生成される。
Next, the
高周波電源8は、下部電極11に高周波電力を印加し、反応室2A内に発生したプラズマを被エッチング体(積層体)12と反応させる。インピーダンス整合器9は、下部電極11に印加される高周波電源8からの電力が、最大となるように、インピーダンスを制御する。
The high
下部電極11とインピーダンス整合器9の間には、キャパシタ10が設けられている。高周波電源8から下部電極11に高周波電力が印加されると、キャパシタ10により電子の流れがせき止められ、積層体12に負の自己バイアス電圧が発生する。自己バイアス電圧により、基板12近傍には、プラズマ中の陽イオンを基板12方向に加速させる電界が発生し、この電界によって、プラズマ中の陽イオンが積層体12と衝突してエッチングが行われる。
A
図3は、図2に示す高周波電源3Aと反応室2Aのインピーダンスマッチングを行うインピーダンス整合器4Aの電気的な関係を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an electrical relationship between the high-
インピーダンス整合器4Aは、高周波電源3Aから見て、反応室2Aに直列に接続された可変容量キャパシタ22およびインダクタ23と、並列に接続された可変容量キャパシタ21を有する。インピーダンス整合器4Aは、高周波電源3Aが反応室2Aに印加する高周波電力が最大となるように、図示しない制御装置により可変キャパシタ22、23の容量を変え、自己のインピーダンスを制御する。インピーダンスの制御方法は、まず、インダクタ23により高周波電力の位相に一定の変化を施す。次に、可変容量キャパシタ21、22により、インピーダンスの位相および絶対値を調整する。
The
次に、本実施の形態に係るエッチング装置を用いた半導体装置の製造工程について説明する。図4は、本実施形態におけるエッチング装置を用いた半導体素子、特にラインパターンの形成(ゲート電極形成)について説明する工程断面図である。 Next, a manufacturing process of the semiconductor device using the etching apparatus according to this embodiment will be described. FIG. 4 is a process cross-sectional view illustrating the formation of a semiconductor element, particularly a line pattern (gate electrode formation) using the etching apparatus according to this embodiment.
まず、図4(a)に示すように、半導体基板31上に絶縁膜32を成膜し、絶縁膜32の上に導電膜33を形成する。次に、導電膜33上にレジスト膜34を形成し、パターニングして、次の工程でエッチングされる被エッチング体(積層体)38を形成する。ここで、絶縁膜32を構成する膜種は、例えばSiO2とし、その膜厚を例えば3nmとする。また、導電膜33を構成する膜種を、例えばポリシリコンとし、その膜厚を例えば150nmとする。また、レジスト膜34の膜厚を例えば500nmとする。パターニングするライン形状35のライン幅を例えば150nmとする。
First, as shown in FIG. 4A, an insulating
次に、エッチング装置を用いて、図4(b)に示すように、積層体38のパターニングしたレジスト膜34をマスクとして、レジスト膜34で表面が保護されていない被加工領域36の導電膜33をエッチングする。エッチングガスとして、臭化水素系ガスと塩素系ガスを主成分とした例えばHBr、Cl2、He、O2を含む混合ガスを反応室2Aに導入し、プラズマ化させて被加工領域36を選択的にエッチングする。絶縁膜32の表面が一部現れた時点で、次のステップに移行する。以後、この工程をメインエッチステップと称する。
Next, using an etching apparatus, as shown in FIG. 4B, using the patterned resist
次に、図4(c)に示すように、メインエッチングステップにおいて、完全に除去することが出来なかった被加工領域36の導電膜の残渣37を、絶縁膜32をエッチングすることなく完全に除去する。エッチングガスとして、臭化水素系ガスを主成分とした例えば、HBr、He、O2を含むガスを反応室2Aに導入する。導入されたエッチングガスをプラズマ化させ、導電膜の残渣37をエッチングする。以後、この工程をオーバーエッチステップと称する。
Next, as shown in FIG. 4C, the
オーバーエッチステップでは、導電膜の残渣37を完全に除去する為に、必要十分な時間をかけてエッチング処理を行い、例えば導電膜の残渣37を完全に除去した後に、さらに30sec程度の時間にわたってエッチング処理を継続する。このオーバーエッチステップを経て、一連のラインパターン形成工程は終了する。
In the over-etching step, an etching process is performed for a necessary and sufficient time to completely remove the
図5は、上記半導体素子の製造工程の図4(c)に示したオーバーエッチステップにおいて、図3に示すインピーダンス整合器4の可変容量キャパシタ21の容量を示すグラフである。横軸が処理時間であり、縦軸が可変容量キャパシタ21の容量である。45は、基板の加工寸法を想定許容値内に加工できる正常な反応室内の雰囲気状態(正常状態)での容量値を示し、46は、基板の加工寸法が想定許容値外となる異常な反応室内の雰囲気状態(異常状態)での容量値を示す。
FIG. 5 is a graph showing the capacitance of the
オーバーエッチステップ処理期間41は、エッチングの初期状態である初期期間42、安定してエッチングが行われる中間期間43、および残渣が僅かから無い状態である終期期間44に分けられる。初期期間42においては、可変容量キャパシタ21の容量値は急劇に減少する。中間期間43においては、可変容量キャパシタ21の容量値は一定値を持続し、終期期間44においては、時間と供に増加する。
The overetch
初期期間42および終期期間44では、正常時と異常時の可変容量キャパシタ21の容量値に、差がほとんど生じていない。一方、中間期間43においては、正常状態と異常状態での可変容量キャパシタ21の容量値に、差が顕著に生じている。従って、反応室2Aが正常状態であるか否かは、中間期間43における可変容量キャパシタ21の容量値を測定することにより、検出することができる。
In the
本実施形態に係るエッチング装置は、処理部1A、1Bで同一条件のエッチング処理を行っている時に、各インピーダンス整合器4A、4Bの可変容量キャパシタ21の容量値を測定し、測定した各容量値の差を算出する。その差が基板の加工寸法の想定許容値(あるいはまた加工寸法のバラツキの許容値)を基に定めた閾値以上になったか否かを算出することにより、反応室2A、2Bが正常状態であるか否かを検出する。
The etching apparatus according to the present embodiment measures the capacitance values of the
なお、反応室2A、2Bは、異常状態となる処理基板枚数は一定ではなく、反応室Aおよび反応室2Bが同時に異常状態となることは稀である。従って、反応室2A、2Bのインピーダンスを比較して異常状態の検出を行うことができる。
In the
次に、本実施の形態に係るエッチング装置の動作について、説明する。図1において、高周波電源3A、3Bから反応室2A、2Bへ高周波電力が供給され、反応室2A、2Bでエッチング処理が行われる。インピーダンス整合器4A、4Bは、高周波電源3A、3Bから反応室2A、2Bへ供給させる電力が最大になるように、自己のインピーダンスを制御する。容量測定器5A、5Bは、一定時間ごとに、インピーダンス整合器4A、4Bの可変容量キャパシタ21の容量値Ca、Cbを測定し、一時記憶媒体15に供給する。
Next, the operation of the etching apparatus according to this embodiment will be described. In FIG. 1, high-frequency power is supplied from the high-
設備コマンド入力部13は、入力されたコマンドにより、一時記憶媒体15に記憶された各時刻における容量値Ca、Cbから、中間期間42における容量値Ca、Cbの最小値Ca_min、Cb_minを演算回路16に検出させる。さらに、最小容量値の差C_difを演算回路16で算出させ、その結果を記憶装置17に保存させるとともに、設備インターロック14にも最小容量値の差C_difを送信させる。
The equipment
設備インターロック14は、最小容量値の差C_difが閾値Tを超えると、基板処理を停止させる信号を、図示していないが基板搬送系あるいは装置全体の制御装置へ送る。基板処理の停止信号は、全体の制御装置に対して、場合によっては基板処理中に設備インターロック14から送られることがある。この場合は、基板処理は続行され、基板処理終了後の基板搬送などのステップが停止される。また、基板処理が終了した後、必要に応じて、反応室に異常が発生したことを報知する。このシステムを用いると、最小容量値の差C_difの時間に対する変化を記録することが可能となり、後述するように、エッチング装置の異常を検知することができる。
When the difference C_dif in the minimum capacity value exceeds the threshold value T, the
図6は、本実施形態に係るエッチング装置の異常検知を示すフローチャートである。まず、反応室2Aにおいて、1枚目の基板を処理する(ステップS101)。処理時におけるCa_min(以下、Ca_min[1]と記載)を一時記憶媒体15に保存する。次に、反応室2Bにおいて、1枚目の基板を処理する(ステップS102)。処理時におけるCb_min(以下、Cb_min[1]と記載)を一時記憶媒体15に保存する。次に、演算回路16において、|Ca_min[1]−Cb_min[1]|の値(以下、C_dif[1、1]と記載)を求める。さらに、C_dif[1、1]が閾値Th未満であるか否かを判定する(ステップS103)。C_dif[1、1]がTh未満でなければ、基板処理を停止する(ステップS104)。基板処理を停止した後に、警報を発報し(ステップS105)、異常検知を終了する。
FIG. 6 is a flowchart showing abnormality detection of the etching apparatus according to the present embodiment. First, the first substrate is processed in the
ステップS103において、C_dif[1、1]がTh未満であれば、反応室2Aにおいて、n(ここでは、n=2)枚目の基板を処理する(ステップS106)。処理時におけるCa_min[n]を一時記憶媒体15に保存する。次に、演算回路16において、C_dif[n、n−1]を求める。さらに、C_dif[n、n−1]が閾値Th未満であるか否かを判定する(ステップS107)。C_dif[n、n−1]がTh未満でなければ、基板処理を停止する(ステップS108)。基板処理を停止した後に、警報を発報し(ステップS109)、異常検知を終了する。
If C_dif [1,1] is less than Th in step S103, the nth (here, n = 2) th substrate is processed in the
ステップS107において、C_dif[n、n−1]がTh未満であれば、次に、反応室2Bにおいて、n枚目の基板を処理する(ステップS110)。処理時におけるCb_min[n]を一時記憶媒体15に保存する。次に、演算回路16において、C_dif[n、n]の値を求める。さらに、C_dif[n、n]が閾値Th未満であるか否かを判定する(ステップS111)。C_dif[n、n]がTh未満でなければ、基板処理を停止する(ステップS112)。基板処理を停止した後に、警報を発報し(ステップS113)、異常検知を終了する。
If C_dif [n, n−1] is less than Th in step S107, then the nth substrate is processed in the
ステップS111において、C_dif[n、n]がTh未満であれば、nをn+1に置き換えて(ステップS114)ステップS106へ戻り、反応室2Aにおいて基板処理を行う。
In step S111, if C_dif [n, n] is less than Th, n is replaced with n + 1 (step S114), the process returns to step S106, and substrate processing is performed in the
閾値Thは、製造する半導体装置の種類によって変動するため、予め半導体デバイスの種類によって実験により値を求めて記憶させておくか、または、処理条件等により閾値を入力するように構成にすることが好ましい。このようにすることにより、同一のエッチング装置であっても、多品種のものを扱うことが可能となる。また、加工寸法の設定が異なる半導体装置を処理できることも可能となる。さらに、異常検知を行う過程で人が介在しないため、人為的なミスを防止することが可能となる。 Since the threshold Th varies depending on the type of semiconductor device to be manufactured, a value may be obtained and stored in advance through experiments based on the type of semiconductor device, or the threshold may be input according to processing conditions or the like. preferable. By doing in this way, even if it is the same etching apparatus, it becomes possible to handle many kinds. It is also possible to process semiconductor devices having different processing dimension settings. Furthermore, since no person is involved in the process of detecting an abnormality, it is possible to prevent human error.
以上のように、本実施形態に係るエッチング装置は、基板処理を重ねることで、反応室内壁に反応性物が付着し、反応室内の雰囲気が変動する。そのため、複数の反応室を設け、並行して基板処理を行い、両反応室のインピーダンス整合器の容量値を比較する。その両反応室の容量値の差が、想定許容値(あるいは加工寸法のバラツキの許容量)である閾値以上の場合に、基板処理を停止し、警報を発報する。そして、使用者が、基板処理後に装置に異常が無いかを確認(例えば上述した反応室内の圧力上昇の測定)することによって、エッチング不良が発生することを未然に防止することができる。 As described above, in the etching apparatus according to the present embodiment, the reactive substance adheres to the reaction chamber wall and the atmosphere in the reaction chamber fluctuates due to repeated substrate processing. Therefore, a plurality of reaction chambers are provided, substrate processing is performed in parallel, and the capacitance values of the impedance matching devices in both reaction chambers are compared. When the difference between the capacity values of the two reaction chambers is equal to or greater than a threshold value that is an assumed allowable value (or an allowable amount of variation in processing dimensions), the substrate processing is stopped and an alarm is issued. Then, it is possible to prevent an etching failure from occurring by confirming whether or not the apparatus has any abnormality after the substrate processing (for example, measuring the pressure increase in the reaction chamber described above).
なお、本実施形態においては、可変容量キャパシタ21の容量値を測定したが、可変容量キャパシタ22の容量値を測定してもよい。
In the present embodiment, the capacitance value of the
また、システム構成例として反応室が2個の場合を示したが、3個以上の場合においても同様な効果が得られる。 Moreover, although the case where there are two reaction chambers has been shown as an example of the system configuration, the same effect can be obtained when there are three or more reaction chambers.
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態におけるエッチング装置について説明する。本実施形態に係るエッチング装置は、第1の実施形態における図1に示す構成と同様であり、演算回路16などにおける動作が異なる。本実施形態に係るエッチング装置は、以下に述べるように、容量測定器5Aで測定されたインピーダンス整合器の可変容量キャパシタ21の容量値を、演算回路16により、前回の測定値と比較することにより、異常状態の検出を行う。
(Second Embodiment)
An etching apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. The etching apparatus according to this embodiment is the same as the configuration shown in FIG. 1 in the first embodiment, and the operation in the
図7は、本実施形態におけるインピーダンス整合器に配置された可変容量キャパシタ21の容量値の、基板処理枚数に対する変化の一例を示すグラフである。図7の容量値は、図5に示す中間期間43における可変容量キャパシタ21の容量値であり、最小値をひし形、最大値をハイフンで示している。サンプリングした容量値は、1バッチ処理につき最後に処理する基板の基板処理時における容量値である。ここでの1バッチとは、基板25枚を1つのキャリアに載せたものである。
FIG. 7 is a graph showing an example of a change in the capacitance value of the
エッチング装置が連続して基盤を処理するバッチ処理において、処理1枚目の基板から最後に処理する基板まで一貫して容量値が上昇する傾向にある。従って、最後に処理する基板の基板処理時における可変容量キャパシタ21の容量値を、そのバッチ全体の容量値を代表する値として取り扱う。
In batch processing in which an etching apparatus continuously processes a substrate, the capacitance value tends to increase consistently from the first substrate to the last substrate to be processed. Therefore, the capacitance value of the
図7において、処理枚数が1375枚以降(図7における51)の基板において、オーバーエッチングステップ後に、洗浄処理を行った基板の加工寸法が、想定寸法150nmに対して最大で15nm大きくなる異常が確認された。このような異常を未然に防ぐ為には、基板の加工寸法の想定許容値を基に定めた閾値を82pFとし、可変容量の最小値が、閾値を越えた段階52に、エッチング処理を停止すればよい。
In FIG. 7, it is confirmed that the processed dimension of the substrate subjected to the cleaning process after the over-etching step is increased by 15 nm at the maximum with respect to the assumed dimension of 150 nm in the substrate having 1,375 or more processed substrates (51 in FIG. 7) It was done. In order to prevent such an abnormality in advance, the threshold value determined based on the assumed allowable value of the processing dimension of the substrate is set to 82 pF, and the etching process is stopped at the
また、たとえば5バッチ処理連続して最小容量値が上昇した段階53で、基板処理の停止、あるいは警報を発報して、基板処理の停止後に装置に異常が無いかの確認、例えば上述した反応室内の圧力上昇を測定するようにしてもよい。これは、5バッチ処理連続して最小容量値が上昇する場合に、それ以後の基板処理において、短時間に加工寸法などが異常値を示す頻度が多くなるという結果に基づくものである。このように、インピーダンス整合器の容量値の変化傾向を管理することによって、処理異常を監視することができる。
Further, for example, at the
以上のように、本実施形態に示したように、可変容量キャパシタの容量値を監視し、容量値に関し、所定の挙動変化を検出した場合に、基板処理を停止することにより、エッチング不良を未然に防ぐことができる。 As described above, as shown in the present embodiment, the capacitance value of the variable capacitor is monitored, and when a predetermined behavior change is detected with respect to the capacitance value, the substrate processing is stopped, so that the etching failure is prevented. Can be prevented.
本実施形態に係るエッチング装置は、反応室が1つである場合にも適用することができる。 The etching apparatus according to this embodiment can also be applied when there is one reaction chamber.
なお、実施形態1、2において、エッチング装置として誘導結合型プラズマ装置(ICP)を用いたが、たとえば、反応性イオンエッチング(RIE)においても、反応室内の雰囲気変動が反応室のインピーダンス変動として現れる場合には、同様の効果が得られる。 In the first and second embodiments, an inductively coupled plasma apparatus (ICP) is used as an etching apparatus. However, for example, in reactive ion etching (RIE), atmospheric fluctuations in the reaction chamber appear as impedance fluctuations in the reaction chamber. In some cases, the same effect can be obtained.
また、エッチング装置として高周波電源を2つ用いた装置を用いたが、たとえば、高周波電源が1つと構造が簡素化された装置、あるいは高周波電源が3個以上に構造が複雑化した装置においても、反応室内の雰囲気変動が反応室のインピーダンス変動として現れる場合には、同様な効果が得られる。 In addition, although an apparatus using two high-frequency power supplies is used as an etching apparatus, for example, in an apparatus whose structure is simplified with one high-frequency power supply or an apparatus whose structure is complicated by three or more high-frequency power supplies, A similar effect can be obtained when the atmosphere variation in the reaction chamber appears as the impedance variation in the reaction chamber.
また、オーバーエッチステップにおいて、インピーダンス変動を観測することによって異常を検知したが、たとえばメインエッチステップにおいても、反応室内の雰囲気変動が反応室のインピーダンス変動として現れる場合には、そのステップにおけるインピーダンス整合器の挙動変化を監視することにより、同様の効果が得られる。しかし、通常はメインエッチステップにおけるインピーダンス整合器の挙動変化が、エッチングする導電膜の組成のバラツキや、膜厚のばらつきなどによっても引き起こされる。そのため、反応室内の条件変動の検出は容易とはいえないので、オーバーエッチステップにおける変化をモニタすることが望ましい。 Also, in the overetch step, an abnormality was detected by observing the impedance variation. For example, when the atmospheric variation in the reaction chamber appears as the impedance variation in the reaction chamber even in the main etch step, the impedance matching unit in that step. The same effect can be obtained by monitoring the behavioral change. However, the change in the behavior of the impedance matching unit in the main etch step is usually caused by variations in the composition of the conductive film to be etched and variations in film thickness. For this reason, it is not easy to detect a change in the conditions in the reaction chamber, so it is desirable to monitor changes in the overetch step.
本発明の半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置は、基板上に形成された導電膜にラインパターンを形成するためのエッチング不良の発生を防止するという利点を有し、半導体装置の製造などに利用可能である。 The method for manufacturing a semiconductor device and the apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention have the advantage of preventing the occurrence of etching defects for forming a line pattern in a conductive film formed on a substrate. Is available.
1A、1B 処理部
2A、2B 反応室
3A、3B、8 高周波電源
4A、4B、9 インピーダンス整合器
5A、5B 容量測定器
6 アンテナコイル
7 上部電極
10 キャパシタ
11 下部電極
12、38 半導体基板
13 設備コマンド入力部
14 設備インターロック
15 一時記憶媒体
16 演算回路
17 記憶装置
21、22 可変容量キャパシタ
23 インダクタ
31 半導体基板
32 絶縁膜
33 導電膜
34 レジスト
35 ライン形状
36 被加工領域
37 導電膜の残渣
41 オーバーエッチステップ処理期間
42 中間期間
43 正常状態での容量値
44 異常状態での容量値
51 処理枚数が1375枚以降の期間
52 可変容量の最小値が閾値を越えた段階
53 5バッチ処理連続して最小容量値が上昇した段階
1A,
Claims (9)
前記反応室に電力を供給する高周波電源と各反応室とのインピーダンスマッチングを行うインピーダンス整合器を構成する可変容量キャパシタの容量値を測定し、
前記各反応室に対応する前記可変容量キャパシタの容量値の差を算出し、前記容量値の差が閾値以上になった場合に、エッチングを停止することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A semiconductor device in which a conductive film is formed on a semiconductor substrate through an insulating film, a resist film is patterned on the conductive film, and the conductive film is etched using the resist film as a mask in parallel in a plurality of reaction chambers. In the manufacturing method,
Measure the capacitance value of a variable capacitor that constitutes an impedance matching unit that performs impedance matching between the high-frequency power source that supplies power to the reaction chamber and each reaction chamber,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating a difference between capacitance values of the variable capacitance capacitors corresponding to the reaction chambers, and stopping etching when the difference between the capacitance values exceeds a threshold value.
所定枚数の前記半導体基板上の前記導電膜をエッチングするごとに、前記反応室に電力を供給する高周波電源と各反応室とのインピーダンスマッチングを行うインピーダンス整合器を構成する可変容量キャパシタの容量値を測定し、
検出された容量値が所定条件に合致した場合に、前記エッチングを停止することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A semiconductor device in which a conductive film is formed on a semiconductor substrate through an insulating film, a resist film is patterned on the conductive film, and the conductive film is etched using the resist film as a mask in parallel in a plurality of reaction chambers. In the manufacturing method,
Each time the conductive film on the predetermined number of the semiconductor substrates is etched, the capacitance value of the variable capacitor constituting the impedance matching unit that performs impedance matching between the high frequency power source that supplies power to the reaction chamber and each reaction chamber is set. Measure and
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the etching is stopped when the detected capacitance value meets a predetermined condition.
前記絶縁膜の一部が現れる状態まで、前記導電膜における前記レジスト膜が形成されていない領域をエッチングする工程と、
前記導電膜の残渣をエッチングする工程とを含み、
前記残渣をエッチングする工程において、前記可変容量キャパシタの容量値を測定する請求項1または2記載の半導体装置の製造方法。 The process of etching the conductive film includes:
Etching a region of the conductive film where the resist film is not formed until a part of the insulating film appears;
Etching the residue of the conductive film,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of etching the residue, a capacitance value of the variable capacitor is measured.
前記絶縁膜の一部が現れる状態まで、前記導電膜をエッチングする工程では、前記反応室でプラズマ化された臭化水素系ガスおよび塩素系ガスの混合ガスを主成分としたエッチングガスによりエッチングが行われ、
前記残渣をエッチングする工程では、前記反応室でプラズマ化された臭化水素系ガスを主成分としたエッチングガスによりエッチングが行われる請求項3記載の半導体装置の製造方法。 The process of etching the conductive film includes:
In the step of etching the conductive film until a part of the insulating film appears, etching is performed with an etching gas mainly composed of a mixed gas of a hydrogen bromide-based gas and a chlorine-based gas that is plasmatized in the reaction chamber. Done,
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein in the step of etching the residue, etching is performed with an etching gas mainly composed of a hydrogen bromide-based gas that has been made plasma in the reaction chamber.
所定の時点で測定された可変容量キャパシタの容量値と直前に測定された容量値の差が、所定閾値以上となった場合、
前記容量値の差が、所定の閾値以上となる状態が所定回数続いた場合、
または、所定回数連続して前記測定された容量値が、前記直前の測定より1回前に測定された容量値より大きい場合の少なくともいずれか1つである請求項2〜4のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 The predetermined condition is:
When the difference between the capacitance value of the variable capacitance capacitor measured at a predetermined time and the capacitance value measured immediately before is equal to or greater than a predetermined threshold value,
When the state where the difference between the capacitance values is equal to or greater than a predetermined threshold continues a predetermined number of times,
Or it is at least any one in case the said capacitance value measured continuously predetermined times is larger than the capacitance value measured 1 time before the said last measurement. The manufacturing method of the semiconductor device as described in any one of Claims 1-3.
前記導電膜をエッチングする反応室、前記反応室に電力を供給する高周波電源、前記反応室と前記高周波電源を接続し、前記反応室と前記高周波電源のインピーダンスマッチングを行うインピーダンス整合器、および前記インピーダンス整合器が有する可変容量キャパシタの容量値を検出する容量測定器とを有する複数の処理部と、
前記処理部にエッチングを停止させることが可能な設備インターロックと、
設備インターロックに接続された演算回路と、
前記可変容量キャパシタの容量値および前記演算回路により演算された結果を記憶する記憶装置とを備え、
前記容量測定器は、対応する反応室でエッチングが行われている間に、前記可変容量キャパシタの容量値を測定し、
前記演算回路は、前記処理部ごとの可変容量キャパシタの容量値の差を算出し、
前記設備インターロックは、前記容量値の差が予め設定された閾値以上になると、前記処理部に前記エッチングを停止させることを特徴とする半導体装置の製造装置。 A semiconductor device that etches a plurality of stacked conductive films each including a conductive film formed on a semiconductor substrate via an insulating film and a resist film patterned on the conductive film, using the resist film as a mask. In the manufacturing equipment of
A reaction chamber that etches the conductive film, a high-frequency power source that supplies power to the reaction chamber, an impedance matching unit that connects the reaction chamber and the high-frequency power source, and performs impedance matching between the reaction chamber and the high-frequency power source, and the impedance A plurality of processing units having a capacitance measuring device for detecting a capacitance value of a variable capacitor included in the matching unit;
An equipment interlock capable of stopping etching in the processing section;
An arithmetic circuit connected to the equipment interlock;
A storage device for storing a capacitance value of the variable capacitor and a result calculated by the arithmetic circuit;
The capacitance measuring device measures a capacitance value of the variable capacitor while etching is performed in a corresponding reaction chamber,
The arithmetic circuit calculates a difference in capacitance value of the variable capacitor for each processing unit,
The equipment interlock is an apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein the processing unit stops the etching when the difference between the capacitance values becomes equal to or greater than a preset threshold value.
前記導電膜をエッチングする反応室、前記反応室に電力を供給する高周波電源、前記反応室と前記高周波電源を接続し、前記反応室と前記高周波電源のインピーダンスをマッチングするインピーダンス整合器、および前記インピーダンス整合器が有する可変容量キャパシタの容量値を測定する容量測定器とを有する処理部と、
前記可変容量キャパシタの容量値をおよび前記演算回路により演算された結果を記憶する記憶装置と、
前記処理部にエッチングを停止させることが可能な設備インターロックと、
前記記憶装置および前記設備インターロックに接続された演算回路とを備え、
前記容量測定器は、前記反応室で所定枚数の積層体が処理されるごとに、エッチングが行われる間の対応する前記可変容量キャパシタの容量値を測定し、
前記記憶装置は、前記容量値を保存し、
前記記憶装置に保存された容量値が所定条件に合致した場合に、前記設備インターロックは、前記処理部にエッチングを停止させることを特徴とする半導体装置の製造装置。 A semiconductor device that etches a plurality of stacked conductive films each including a conductive film formed on a semiconductor substrate via an insulating film and a resist film patterned on the conductive film, using the resist film as a mask. In the manufacturing equipment of
A reaction chamber that etches the conductive film, a high-frequency power source that supplies power to the reaction chamber, an impedance matching unit that connects the reaction chamber and the high-frequency power source, and matches impedances of the reaction chamber and the high-frequency power source, and the impedance A processing unit having a capacitance measuring device that measures the capacitance value of the variable capacitor included in the matching unit;
A storage device for storing a capacitance value of the variable capacitor and a result calculated by the arithmetic circuit;
An equipment interlock capable of stopping etching in the processing section;
An arithmetic circuit connected to the storage device and the equipment interlock,
The capacitance measuring device measures a capacitance value of the corresponding variable capacitance capacitor during etching each time a predetermined number of stacked bodies are processed in the reaction chamber,
The storage device stores the capacity value;
The apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein the equipment interlock causes the processing unit to stop etching when a capacitance value stored in the storage device matches a predetermined condition.
前記絶縁膜の一部が現れる状態まで、前記導電膜における前記レジスト膜が形成されていない領域をエッチングする工程と、
前記導電膜の残渣をエッチングする工程とを含み、
容量測定器は、前記残渣をエッチングする工程において、前記可変容量キャパシタの容量値を測定する請求項6または7記載の半導体装置の製造装置。 The process of etching the conductive film includes:
Etching a region of the conductive film where the resist film is not formed until a part of the insulating film appears;
Etching the residue of the conductive film,
8. The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 6, wherein the capacitance measuring device measures a capacitance value of the variable capacitance capacitor in the step of etching the residue.
所定の時点で検出された可変容量キャパシタの容量値と直前に検出された容量値の差が、所定閾値以上となった場合、
前記容量値の差が、所定の閾値以上となる状態が所定回数続いた場合、
または、所定回数連続して、前記測定された容量値が前記直前の測定より1回前に測定された容量値より大きい場合の少なくともいずれか1つである請求項7または8記載の半導体装置の製造装置。 The predetermined condition is:
When the difference between the capacitance value of the variable capacitance capacitor detected at a predetermined time and the capacitance value detected immediately before is equal to or greater than a predetermined threshold value,
When the state where the difference between the capacitance values is equal to or greater than a predetermined threshold continues a predetermined number of times,
9. The semiconductor device according to claim 7, wherein the measured capacitance value is at least any one of a case where the measured capacitance value is larger than the capacitance value measured one time before the immediately preceding measurement. Manufacturing equipment.
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- 2005-10-19 JP JP2005304857A patent/JP2007115838A/en not_active Withdrawn
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