JP2011134927A - 半導体製造装置、半導体装置の製造方法、シミュレーション装置及びシミュレーションプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エッチング装置1は、ウェハが配置されるチャンバ2と、チャンバ2内の状態を示す指標値としての発光強度Iを検出するOES13とを有する。また、エッチング装置1は、検出された発光強度Iの値に基づいて、チャンバ2のチャンバ壁に対する粒子の付着確率Sの値を算出する付着確率算出部19と、チャンバ2において付着確率Sを変動させることが可能なヒータ11とを有している。さらに、エッチング装置1は、付着確率算出部19の算出する付着確率Sが初期値S0となるようにヒータ11を制御する制御部17を有している。
【選択図】図2
Description
1.第1の実施形態(温度制御により付着確率を制御するエッチング装置)
2.第2の実施形態(光照射により付着確率を制御するエッチング装置)
3.第3の実施形態(光照射により付着確率を制御する他のエッチング装置)
4.第4の実施形態(ガス添加により付着確率を制御するエッチング装置)
5.第5の実施形態(バイアス印加により付着確率を制御するエッチング装置)
6.第6の実施形態(バイアス印加により付着確率を制御する他のエッチング装置)
7.第7の実施形態(レートに基づいて付着確率の目標値を設定するエッチング装置)
なお、第2の実施形態以降において、既に説明がなされた実施形態の構成と同一又は類似する構成については、同一符号を付すことがあり、また、説明を省略することがある。
(エッチング装置の構成)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るエッチング装置1の要部を示す模式的な断面図である。
粒子密度算出部43は、付着確率Sをパラメータとして含む、粒子密度nの微分方程式に基づく時間発展型のシミュレーションを行うことにより(シミュレーションにより微分方程式を解くことにより)、粒子密度nを算出する。
発光強度算出部45は、まず、粒子密度算出部43の算出した粒子密度n(i)に基づいて、発光に寄与する粒子H*の粒子密度n(H*)を算出する。なお、H*は、HやH2等の粒子の種類(数式1における種類i,j)とは別個の概念であり、粒子密度n(H*)は、数式1では求められない。
レート算出部47は、例えば、粒子密度算出部43の算出した粒子密度nをパラメータとして含む数式により、エッチングレートR又はデポジッションレートRを算出する。数式は、例えば、以下の文献に記載されているものを利用してよい。
特開2009−152269号公報
斧 高一 著、第16回プラズマエレクトロニクス講習会テキスト「実践的プラズマプロセス構築のための基礎と応用最前線」 、応用物理学会プラズマエレクトロニクス分科会 出版、2005年10月27日発行
図7は、シミュレーションの計算例を説明する図である。図7(a)〜図7(d)において、横軸はウェハ中心からの距離を示し、縦軸はエッチングレートを示している。
シミュレーション条件:
ガス種:水素、電子密度:5 eV、イオン温度:1000 K、中性粒子温度:400 K、中心電子密度:1010 /cm3、チャンバ体積:10リットル、チャンバ半径:300 mm、チャンバギャップ:35 mm、上部電極半径:150 mm、ウェハ開口率:100 %。クリーニング後Si電極付着確率:0.5、クリーニング後側壁SiO2付着確率:0.06、ポリマー膜の付着確率:0.10、圧力:30mT、ガス総流量:300 sccm、エッチング相当時間:30秒。
補正値算出部25は、例えば、付着確率Sと壁温度Tとを対応付けたデータ、又は、付着確率の変動量ΔSと補正量ΔTとを対応付けたデータを参照し、補正量ΔTを算出する。計算式に基づいてΔTが算出されてもよい。付着確率Sの温度依存性については、例えば、実測若しくはMD(Molecular Dynamics)計算により取得する。
図8は、エッチング装置1が実行する処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、プロセスの開始と同時に実行される。
クリーニング条件:
圧力:150 mT、上部印加パワー:2000 W、下部印加パワー:1000 W、ガス系:O2=1000 sccm、壁温度:60/60/20 ℃、処理時間:180秒。
エッチング条件:
圧力:30 mT、上部印加パワー:1000 W、下部印加パワー:300 W、ガス系:CH2F2/O2/Ar=40/30/200 sccm、壁温度:上部/側壁=60/60 ℃。
図9は、本発明の第2の実施形態に係るエッチング装置201の概念図である。
図10は、発明の第3の実施形態に係るエッチング装置301の概念図である。
図11(a)及び図11(b)は、本発明の第4の実施形態に係るエッチング装置401の概念図である。
O2添加
添加時間:30秒、圧力:150 mT、上部バイアス:2000 W、流量:1000 sccm
ポリマー(C4F8/Ar)添加
添加時間:30秒、圧力:20mT、上部バイアス:2000 W、流量:C4F8/Ar=15/700 sccm
図13は、本発明の第5の実施形態に係るエッチング装置501の概念図である。
図14は、本発明の第6の実施形態に係るエッチング装置601の概念図である。
第7の実施形態においては、エッチング装置のハードウェア構成は、第1〜第6の実施形態と同様であり、動作のみ他の実施形態と相違する。具体的には、第7の実施形態は、チャンバ2内の状態が所定の許容範囲を超えたときにプロセスを中止する点が他の実施形態と相違する。また、第7の実施形態は、付着確率を初期値に維持するのではなく、付着確率の目標値を適宜に設定し、その目標値に付着確率を維持する点が他の実施形態と相違する。具体的には、以下のとおりである。
Claims (14)
- ウェハが配置されるチャンバと、
前記チャンバ内の状態を示す指標値を検出するセンサと、
検出された前記指標値の値に基づいて、前記チャンバのチャンバ壁に対する粒子の付着確率の値を算出する付着確率算出部と、
前記チャンバにおいて付着確率を変動させることが可能な作用部と、
前記付着確率算出部の算出する付着確率が所定の値となるように前記作用部を制御する制御部と、
を有する半導体製造装置。 - 前記チャンバ壁を区画して設定された複数のメッシュ壁毎に設定された付着確率をパラメータとして含む、粒子密度の微分方程式に基づく時間発展型のシミュレーションを行い、粒子密度を算出する粒子密度算出部と、
算出された粒子密度に基づいて前記指標値を算出する指標値算出部と、
付着確率と、その付着確率に基づいて前記粒子密度算出部が算出した粒子密度から得られる、前記指標値算出部の算出した前記指標値とを対応付けて保持するデータを記憶する記憶部と、
を更に有し、
前記付着確率算出部は、前記データを参照することにより、検出された前記指標値の値に対応する付着確率の値を算出する
請求項1に記載の半導体製造装置。 - 前記微分方程式は、粒子密度が計算される位置と前記複数のメッシュ壁それぞれとの距離とを、その値が小さくなるほど粒子の消失が多くなるパラメータとして含む
請求項2に記載の半導体製造装置。 - 前記粒子密度算出部は、前記チャンバ内を区画して設定された複数のメッシュ空間毎に粒子密度を算出し、
前記指標値算出部は、前記複数のメッシュ空間毎の粒子密度に基づいて前記複数のメッシュ空間毎の発光強度を算出し、算出した前記複数のメッシュ空間毎の発光強度を所定方向に積分することにより、前記所定方向を視線方向とする発光強度を算出し、
前記センサは、前記視線方向における発光強度を検出する
請求項2に記載の半導体製造装置。 - 前記作用部は、前記チャンバ壁に光を照射する光照射部を有し、
前記制御部は、前記付着確率算出部の算出する付着確率が前記所定の値となるように前記光照射部の光照射量を制御する
請求項1に記載の半導体製造装置。 - 前記作用部は、
前記ウェハを覆う被覆位置と当該被覆位置から退避した退避位置との間で移動可能なチョッパーと、
前記チャンバ内の、前記被覆位置にある前記チョッパーの前記ウェハとは反対側に、付着確率に影響を及ぼす所定のガスを供給可能なガス供給部と、
を有し、
前記制御部は、前記付着確率算出部の算出する付着確率が前記所定の値となるように前記所定のガスの供給量を制御する
請求項1に記載の半導体製造装置。 - 前記作用部は、
前記ウェハを覆う被覆位置と当該被覆位置から退避した退避位置との間で移動可能なチョッパーと、
前記チャンバ内の、前記被覆位置にある前記チョッパーの前記ウェハとは反対側に、付着確率に影響を及ぼす複数種のガスを供給可能なガス供給部と、
を有し、
前記制御部は、前記付着確率算出部の算出する付着確率が前記所定の値となるように、供給されるガスの種類を制御する
請求項1に記載の半導体製造装置。 - 前記作用部は、
前記チャンバ壁の一部を構成する電極と、
プラズマ生成用の高周波電圧、及び、粒子のエネルギー制御用の低周波電圧を前記電極に印加可能な電源部と、
を有し、
前記制御部は、前記付着確率算出部の算出する付着確率が前記所定の値となるように前記低周波電圧の電圧値を制御する
請求項1に記載の半導体製造装置。 - 前記作用部は、
印加電圧によって導電性が変化する素材により形成され、前記チャンバ壁の少なくとも一部を構成する導電性変動部と、
前記導電性変動部に電圧を印加可能な電源部と、
を有し、
前記制御部は、前記付着確率算出部の算出する付着確率が前記所定の値となるように、前記導電性変動部に印加される電圧を制御する
請求項1に記載の半導体製造装置。 - 前記制御部は、検出された前記指標値に基づいてエッチングレート及びデポジッションレートの少なくとも一方のレートを算出し、算出したレートを所定のレートスペックとするときの付着確率を算出し、前記付着確率算出部の算出する付着確率が、前記所定のレートスペックとするときの付着確率となるように前記作用部を制御する
請求項1に記載の半導体製造装置。 - チャンバ内の状態を示す指標値を検出する工程と、
検出された前記指標値の値に対応する、前記チャンバのチャンバ壁に対する粒子の付着確率を算出する工程と、
算出される付着確率が所定の値となるように、付着確率に影響を及ぼす物理量を制御する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 - チャンバ壁を区画して設定された複数のメッシュ壁毎に、前記チャンバ壁に対する粒子の付着確率を設定する付着確率設定部と、
前記複数のメッシュ壁毎に設定された付着確率をパラメータとして含む、粒子密度の微分方程式に基づく時間発展型のシミュレーションを行い、粒子密度を算出する粒子密度算出部と、
を有するシミュレーション装置。 - 算出された粒子密度に基づいてエッチングレート及びデポジッションレートの少なくとも一方を算出するレート算出部を更に有する
請求項12に記載のシミュレーション装置。 - コンピュータを、
チャンバ壁を区画して設定された複数のメッシュ壁毎に、前記チャンバ壁に対する粒子の付着確率を設定する付着確率設定部、及び
前記複数のメッシュ壁毎に設定された付着確率をパラメータとして含む、粒子密度の微分方程式に基づく時間発展型のシミュレーションを行い、粒子密度を算出する粒子密度算出部
として機能させるシミュレーションプログラム。
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