JP3022806B2 - 半導体装置の製造装置及びその調整方法 - Google Patents

半導体装置の製造装置及びその調整方法

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JP3022806B2 JP9125578A JP12557897A JP3022806B2 JP 3022806 B2 JP3022806 B2 JP 3022806B2 JP 9125578 A JP9125578 A JP 9125578A JP 12557897 A JP12557897 A JP 12557897A JP 3022806 B2 JP3022806 B2 JP 3022806B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造装
及びその調整方法に係り、特に、高周波電力を供給し
てプラズマを発生させる装置及びその調整方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造段階の半導体ウェハ
(以下、ウェハ、と称す)に例えばパターンを形成する
ドライエッチング装置において、高周波電源からプラズ
マ処理室に効率よく電力を供給するために、両者間に整
合回路を設けている。さらに特開昭60−206028
号公報にはプラズマ処理室におけるプラズマインピーダ
ンスをモニタしてガス供給系にフィードバックすること
より、処理中のプラズマの放電を安定にする技術が開
示されている。この従来技術を図2を参照して説明す
る。
【0003】図2の従来技術によるドライエッチング装
置において、ウェハ1を搭載する下部電極2と接地され
た上部電極3とを有するプラズマ処理室4と、高周波電
力を供給する高周波電源5と、可変コイル6aおよび可
変コンデンサ6b、6cを有して高周波電源5からの電
力を整合する整合回路6と、電力計14とを備えてい
る。
【0004】さらに、プラズマ処理室4内のインピーダ
ンスを整合回路6内の可変コイル6a両端の電位差から
算出する演算・制御部7、整合回路6からの各データを
与えられたクロックBによって演算制御部7に転送する
データサンプリング回路15、演算制御部7からの信号
とインピーダンス変動許容値Aを比較する比較器8、演
算制御部7からの信号によって高周波電源5をON−O
FFするスイッチ9、エッチングガス10の流量を加減
するためのバルブ11、このバルブを開閉する流量制御
器12、プラズマ処理室4内のインピーダンスを常時モ
ニターする為の表示器13を具備しており、このような
構成によりプラズマインピーダンスをサンプリングして
エッチングガス10の流量を調節してプラズマインピー
ダンス変動を抑制するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術は、1台ごとの製造装置については有効であるが、
半導体装置の量産工場に用いる場合、次に示すような問
題を生じる。
【0006】すなわち量産工場では、同一機種の製造装
置を多く(数台〜数十台)設置して用いる。この場合、
これらの製造装置および設置条件がたがいに全く同一で
あれば、プラズマ処理において全ての装置に対して同じ
処理条件で一括で管理することができる。
【0007】しかしながら現実には製造装置の部品のば
らつき、その製造装置を製造する工程のばらつき、ある
いは上部電極と接地間のインピーダンス等の設置条件の
ばらつきにより製造装置間で製造装置そのもののインピ
ーダンスのばらつき、すなわち装置個体差を生じてしま
う。
【0008】したがって、全てのウェハに対して同じ処
理条件で一括で管理することが不可能になり、個々の製
造装置ごとに装置個体差に応じてガス流量や印加電圧等
の処理条件をそれぞれ変えて使用している。
【0009】この条件を変えるということは、この処理
後のウェハにおける出来上がりの形状を見て行わなくて
はならないので、条件出しに時間がかかったり、定期整
備で部品の交換のたびに行う必要があり、生産性を低下
させる要因となっている。
【0010】したがって本発明の目的は、同一機種の多
数の製造装置間に装置個体差が存在していてもそれを容
易に補償することによりウェハ処理条件を一定にするこ
とができ、もって生産性を向上させる半導体装置の製造
装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、たがい
に対向配置した第1および第2の電極を有するプラズマ
処理室と、前記第1の電極に整合回路を介して接続され
た高周波電源とを有し、前記第2の電極と固定電位端子
との間に高周波電源が設けられていない半導体装置の製
造装置において、前記第2の電極と前記固定電位端子と
の間に接続されるインピーダンス調整回路を有するイン
ピーダンス測定・調整手段とを具備し前記インピーダ
ンス測定・調整手段には前記インピーダンス調整回路の
インピーダンスを測定して該インピーダンスを調整する
測定・制御部を有し前記インピーダンス調整回路と前
記測定・制御部との間に両者を接続する第1および第2
の切り替えスイッチを有しており、さらにこの第1およ
び第2の切り替えスイッチにより、前記インピーダンス
調整回路を前記測定・制御部から切り離して前記プラズ
マ処理室の前記第2の電極と固定電位との間に接続する
半導体装置の製造装置にある。本発明の他の特徴は、第
1及び第2の端子を有するインピーダンス調整回路と、
前記インピーダンス調整回路のインピーダンスを測定し
て該インピーダンスを調整し且つ第3及び第4の端子を
有する測定・調整部と、固定電位端子と、製造装置内の
反応を行う電極、例えばプラズマ処理室内に対向配置し
た一対の電極のうちの一方の電極の端子と、前記第1の
端子を前記固定電位端子と前記第3の端子間の切り替え
接続を行う第1の切り替えスイッチと、前記第2の端子
を前記電極の端子と前記第4の端子間の切り替え接続を
行う第2の切り替えスイッチとを具備し、これにより前
記固定電位端子と前記電極の端子間のインピーダンスを
前記インピーダンス調整回路により調整する半導体装置
の製造装置にある。本発明の別の特徴は、第1及び第2
の端子を有するインピーダンス調整回路と、固定電位の
端子と、製造装置内の反応を行う電極、例えばプラズマ
処理室内に対向配置した一対の電極のうちの一方の電極
の端子と、前記第1の端子を前記固定電位端子と前記第
3の端子間の切り替え接続を行う第1の切り替えスイッ
チと、前記第2の端子を前記電極の端子と前記第4の端
子間の切り替え接続を行う第2の切り替えスイッチとを
具備し、また前記インピーダンス調整回路のインピーダ
ンスを測定して該インピーダンスを調整し且つ第3及び
第4の端子を有する測定・調整手段を用意し、前記第1
の切り替えスイッチにより前記第1の端子と前記第3の
端子を接続し且つ前記第2の切り替えスイッチにより前
記第2の端子と前記第4の端子を接続した状態で測定・
調整手段により前記インピーダンス調整回路を所定のイ
ンピーダンスに調整し、しかる後、第1の切り替えスイ
ッチにより前記第1の端子を前記第3の端子から切り離
して前記固定電位端子と接続し且つ第2の切り替えスイ
ッチにより前記第2の端子を前記第4の端子から切り離
して前記電極の端子と接続する半導体装置の製造装置の
調整方法にある。ここで、前記調整により同一機種で多
数の製造装置間における前記固定電位の端子と前記電極
の端子間のインピーダンスのばらつきを抑制することが
好ましい。
【0012】このような本発明によれば、インピーダン
ス調整回路のインピーダンスを調整することにより、装
置自身のインピーダンスを多数の装置間で一定となるよ
うにし装置個体差を吸収することができ、これによりそ
れぞれの装置で処理条件を変える必要が無くなり、生産
性が向上する。
【0013】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。
【0014】図1は本発明の実施の形態を示す構成図で
ある。同図において、プラズマ処理室4は、ウェハ1を
搭載する下部電極2および、接地端子16に接続されか
つ下部電極と対向配置した上部電極3を含み、図示を省
略した排気系により0.020〜3.0Torr程度の
圧力で一定になる様に真空排気されると共に、図示を省
略したガス流入系から一定流量エッチングガスが流入さ
れる。
【0015】高周波電源5からの高周波電力を整合する
ことにより、効率よくプラズマ処理室に高周波電力を供
給する整合回路6がプラズマ処理室の下部電極2に結合
し、また高周波電源5と整合回路6との間に電力計14
が設けられている。
【0016】すなわち整合回路6は、可変コイル6aと
可変コンデンサ6b,6cを有してで構成され、エッチ
ングを行う際に高周波電力がブラズマで効率よく消費さ
れるように、高周波電源5から整合回路6を通してプラ
ズマ処理室4へ向かう電力(進行波出力)に対して、プ
ラズマ処理室4から整合回路6を通して高周波電源5へ
戻る電力(反射波出力)を、できるだけ小さくするよう
に可変コイル6a,可変コンデンサ6b,6cを自動的
に調整して、インピーダンス整合を行う機能(オートマ
ッチング機能)を有している。
【0017】さらに本発明では、接地(接地端子)16
と上部電極3の端子との間に接続されるインピーダンス
調整回路17を具備したインピーダンス測定・調整装置
(手段)20が設けられている。このインピーダンス測
定・調整装置20には、インピーダンス調整回路17の
他に測定部19aおよび制御部19bを有した測定・制
御部19、表示部21、一対の切り替えスイッチ18
a、18bが設けられている。
【0018】この切り替えスイッチ18a,18bによ
り、インピーダンス調整回路17を、接地16および上
部電極3への接続とインピーダンス測定・制御部19の
両端への接続の切換を可能にしている。
【0019】またインピーダンス調整回路17は可変コ
イル17aおよび可変コンデンサ17bを有して構成さ
れている。
【0020】インピーダンス調整回路17のインピーダ
ンスを測定する際には、切り替えスイッチ18a,18
bによりインピーダンス調整回路17を接地16および
上部電極3の端子から切り離して測定・制御部19に接
続し、測定部19aにおいてインピーダンスを測定し、
その測定値を表示部21により表示する。
【0021】また、測定部19aの測定値により、制御
部19bにてインピーダンス調整回路17内の可変コイ
ル17aおよび可変コンデンサ17bを調整して、イン
ピーダンス調整回路17のインピーダンスが所定の値、
すなわちこのインピーダンス調整回路17を上部電極と
接地との間に接続した際に多数の装置間で装置個体差が
抑制するような値に表示部21で表示しながら自動的に
調整する。
【0022】そしてインピーダンスが所定の値となった
インピーダンス調整回路17を切り替えスィッチ18
a、18bにより、測定・制御部19から切り離し、上
部電極3の端子と接地16の端子との間に挿入接続し、
プラズマ処理室4においてウェハ1にプラズマ処理を行
う。
【0023】
【発明の効果】このように本発明は、装置自身のインピ
ーダンスを容易に変更できるインピーダンス測定・調整
手段を設けたから、同一機種の多数の製造装置間の装置
個体差を抑制することができ、これによりそれぞれの装
置でウェハ処理条件を変えなくても装置間で均一のプラ
ズマ処理をすることが可能となり、生産性を向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のプラズマ処理装置を示す
図である。
【図2】従来技術のプラズマ処理装置を示す図である。
【符号の説明】
1 ウェハ 2 下部電極 3 上部電極 4 プラズマ処理室 5 高周波電源 6 整合回路 6a 可変コイル 6b,6c 可変コンデンサ 7 演算・制御部 8 比較器 9 スイッチ 10 エッチングガス 11 バルブ 12 流量制御器 13 表示器 14 電力計 15 データサンプリング回路 16 接地(接地端子) 17 インピーダンス調整回路 17a 可変コイル 17b 可変コンデンサ 18a,18b 切り替えスイッチ 19 測定・制御部 19a 測定部 19b 制御部 20 インピーダンス測定・調整装置 21 表示部

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 たがいに対向配置した第1および第2の
    電極を有するプラズマ処理室と、前記第1の電極に整合
    回路を介して接続された高周波電源とを有し、前記第2
    の電極と固定電位端子との間に高周波電源が設けられて
    いない半導体装置の製造装置において、前記第2の電極
    と前記固定電位端子との間に接続されるインピーダンス
    調整回路を有するインピーダンス測定・調整手段とを具
    備し 前記インピーダンス測定・調整手段には前記インピーダ
    ンス調整回路のインピーダンスを測定して該インピーダ
    ンスを調整する測定・制御部を有し、 前記インピーダンス調整回路と前記測定・制御部との間
    に両者を接続する第1および第2の切り替えスイッチを
    有し、 前記第1および第2の切り替えスイッチによ
    り、前記インピーダンス調整回路を前記測定・制御部か
    ら切り離して前記プラズマ処理室の前記第2の電極と前
    記固定電位端子との間に接続する ことを特徴とする半導
    体装置の製造装置。
  2. 【請求項2】 第1及び第2の端子を有するインピーダ
    ンス調整回路と、前記インピーダンス調整回路のインピ
    ーダンスを測定して該インピーダンスを調整し且つ第3
    及び第4の端子を有する測定・調整部と、固定電位端子
    と、製造装置内の反応を行う電極の端子と、前記第1の
    端子を前記固定電位端子と前記第3の端子間の切り替え
    接続を行う第1の切り替えスイッチと、前記第2の端子
    を前記電極の端子と前記第4の端子間の切り替え接続を
    行う第2の切り替えスイッチとを具備し、これにより前
    記固定電位端子と前記電極の端子間のインピーダンスを
    前記インピーダンス調整回路により調整することを特徴
    とする半導体装置の製造装置。
  3. 【請求項3】 前記電極は、プラズマ処理室内に対向配
    置した一対の電極のうちの一方の電極であることを特徴
    とする請求項記載の半導体装置の製造装置。
  4. 【請求項4】 第1及び第2の端子を有するインピーダ
    ンス調整回路と、固定電位端子と、製造装置内の反応を
    行う電極の端子と、前記第1の端子を前記固定電位端子
    と前記第3の端子間の切り替え接続を行う第1の切り替
    えスイッチと、前記第2の端子を前記電極の端子と前記
    第4の端子間の切り替え接続を行う第2の切り替えスイ
    ッチとを具備し、また前記インピーダンス調整回路のイ
    ンピーダンスを測定して該インピーダンスを調整し且つ
    第3及び第4の端子を有する測定・調整手段を用意し、
    前記第1の切り替えスイッチにより前記第1の端子と前
    記第3の端子を接続し且つ前記第2の切り替えスイッチ
    により前記第2の端子と前記第4の端子を接続した状態
    で測定・調整手段により前記インピーダンス調整回路を
    所定のインピーダンスに調整し、しかる後、第1の切り
    替えスイッチにより前記第1の端子を前記第3の端子か
    ら切り離して前記固定電位端子と接続し且つ第2の切り
    替えスイッチにより前記第2の端子を前記第4の端子か
    ら切り離して前記電極の端子と接続することを特徴とす
    る半導体装置の製造装置の調整方法。
  5. 【請求項5】 前記電極は、プラズマ処理室内に対向配
    置した一対の電極のうちの一方の電極であることを特徴
    とする請求項記載の半導体装置の製造装置の調整方
    法。
  6. 【請求項6】 前記調整により同一機種で多数の製造装
    置間における前記固定電位の端子と前記電極の端子間の
    インピーダンスのばらつきを抑制することを特徴とする
    請求項記載の半導体装置の製造装置の調整方法。
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