JP3144779B2 - プラズマエッチング室の監視方法 - Google Patents
プラズマエッチング室の監視方法Info
- Publication number
- JP3144779B2 JP3144779B2 JP31475898A JP31475898A JP3144779B2 JP 3144779 B2 JP3144779 B2 JP 3144779B2 JP 31475898 A JP31475898 A JP 31475898A JP 31475898 A JP31475898 A JP 31475898A JP 3144779 B2 JP3144779 B2 JP 3144779B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- plasma etching
- etching chamber
- chamber
- gas
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、現場監視機能を有
するプラズマエッチング工程の改善に関し、特にプラズ
マエッチング室内状態を、非侵入的に現場監視するため
の方法に関するものである。本発明で開示する方法は、
半導体素子を製造する際に最適なもので、プラズマエッ
チング室には、現場監視プローブとして容易に役立つプ
ラズマエッチングガスが入っており、他の監視プローブ
を必要としない。
するプラズマエッチング工程の改善に関し、特にプラズ
マエッチング室内状態を、非侵入的に現場監視するため
の方法に関するものである。本発明で開示する方法は、
半導体素子を製造する際に最適なもので、プラズマエッ
チング室には、現場監視プローブとして容易に役立つプ
ラズマエッチングガスが入っており、他の監視プローブ
を必要としない。
【０００２】
【従来の技術】プラズマエッチングとは、プラズマ内で
生成された反応性フリーラジカル又はイオンによる材料
の選択的な除去に関する工程である。プラズマとは、正
と負のイオンの濃度がほぼ等しい状態にイオン化したガ
スである。プラズマには、更に、電気的には中性である
が高い反応性を有するフリーラジカルを含むことがあ
る。一般に、プラズマは、所定のガスをプラズマ室に導
入し、プラズマ室に高周波場（以下、ＲＦ場という）を
加えて形成される。導入するガスは、特定の工程の意図
する化学反応に関与するものが選択される。前記ＲＦ場
は、中性の又は荷電された種との電子衝突を生じて放射
線を放出する。半導体層材料のエッチングの際には、通
常、エッチングガスとして気相のハロゲン含有化合物が
使用される。
生成された反応性フリーラジカル又はイオンによる材料
の選択的な除去に関する工程である。プラズマとは、正
と負のイオンの濃度がほぼ等しい状態にイオン化したガ
スである。プラズマには、更に、電気的には中性である
が高い反応性を有するフリーラジカルを含むことがあ
る。一般に、プラズマは、所定のガスをプラズマ室に導
入し、プラズマ室に高周波場（以下、ＲＦ場という）を
加えて形成される。導入するガスは、特定の工程の意図
する化学反応に関与するものが選択される。前記ＲＦ場
は、中性の又は荷電された種との電子衝突を生じて放射
線を放出する。半導体層材料のエッチングの際には、通
常、エッチングガスとして気相のハロゲン含有化合物が
使用される。
【０００３】プラズマエッチング工程に関する１つの問
題は、一般に、制御が難しいということである。その結
果、変化を補償するために、そのプラズマエッチング工
程を絶えず監視する必要がある。例えば、エッチング室
が古くなることがあり、すると、新しくきれいにしたエ
ッチング室に必要なエッチング時間と、しばらく使用し
てきたエッチング室に必要な時間とでは、異なることが
ある。従って、ウエハの属性や特性がロット毎に変化す
ることがしばしばある。これは、エッチング室を勤勉に
清掃することで少なくできる。しかし、清掃コストが高
く、かつ、投資生産性が無駄になることから、清掃（及
び中断）は、絶対的に必要なレベルだけにとどめておく
べきである。これら勤勉に清掃することと、できるだけ
清掃しないこととの２つの対立するニーズのバランスを
取るため、プラズマエッチング工程には、効率的な監視
装置が大いに必要とされている。
題は、一般に、制御が難しいということである。その結
果、変化を補償するために、そのプラズマエッチング工
程を絶えず監視する必要がある。例えば、エッチング室
が古くなることがあり、すると、新しくきれいにしたエ
ッチング室に必要なエッチング時間と、しばらく使用し
てきたエッチング室に必要な時間とでは、異なることが
ある。従って、ウエハの属性や特性がロット毎に変化す
ることがしばしばある。これは、エッチング室を勤勉に
清掃することで少なくできる。しかし、清掃コストが高
く、かつ、投資生産性が無駄になることから、清掃（及
び中断）は、絶対的に必要なレベルだけにとどめておく
べきである。これら勤勉に清掃することと、できるだけ
清掃しないこととの２つの対立するニーズのバランスを
取るため、プラズマエッチング工程には、効率的な監視
装置が大いに必要とされている。
【０００４】現在の所、エッチング室は、一般に、エッ
チング率、粒子総数などを調べることで監視している。
時には「チャンバ開放」手法が利用されている。これら
の手法は、全てウエハと時間を浪費するものとなってい
る。「チャンバ開放」手法も製造工程で非常に望ましく
ない中断を引き起こしている。更に、チャンバ開放状態
というのは、チャンバが真空状態にある場合と同じでは
ない。
チング率、粒子総数などを調べることで監視している。
時には「チャンバ開放」手法が利用されている。これら
の手法は、全てウエハと時間を浪費するものとなってい
る。「チャンバ開放」手法も製造工程で非常に望ましく
ない中断を引き起こしている。更に、チャンバ開放状態
というのは、チャンバが真空状態にある場合と同じでは
ない。
【０００５】米国特許第５，６５３，８９４号は、プラ
ズマエッチング工程の終点を判定するため、アクティブ
ニューラルネットワークの手法を利用する方法を提案し
ている。容量、電圧、電流、出力密度、順方向と反射方
向の出力、及びその他のＲＦ処理の手法の少なくとも２
つのパラメータを集め、アクティブニューラルネットワ
ークの手法を利用して処理し、プラズマエッチング工程
の終点を判定する。上記’８９４特許は、集めたパラメ
ータの解析方法の改善を教示しているが、それらのパラ
メータをどのようにして収集すべきかという新しい手が
かりについては、全く提示していない。上記’８９４特
許は、更にエリプソメータを使用してウエハから放射さ
れる波長をモニタすることを開示している。しかし、偏
光解析結果を得るために使用する波長は、ウエハ毎に異
なり、また、全ての結果が正確に工程の終点を示すもの
ではない、ということも報告されている。
ズマエッチング工程の終点を判定するため、アクティブ
ニューラルネットワークの手法を利用する方法を提案し
ている。容量、電圧、電流、出力密度、順方向と反射方
向の出力、及びその他のＲＦ処理の手法の少なくとも２
つのパラメータを集め、アクティブニューラルネットワ
ークの手法を利用して処理し、プラズマエッチング工程
の終点を判定する。上記’８９４特許は、集めたパラメ
ータの解析方法の改善を教示しているが、それらのパラ
メータをどのようにして収集すべきかという新しい手が
かりについては、全く提示していない。上記’８９４特
許は、更にエリプソメータを使用してウエハから放射さ
れる波長をモニタすることを開示している。しかし、偏
光解析結果を得るために使用する波長は、ウエハ毎に異
なり、また、全ての結果が正確に工程の終点を示すもの
ではない、ということも報告されている。
【０００６】米国特許第５，５９６，２０７号は、ＭＯ
Ｓ型トランジスタの形成中におけるプラズマ又はエッチ
ングの効果を定量化する監視方法を開示している。その
監視は、導電板と半導体基板を分離する薄い酸化層から
なるＭＯＳキャバシタを使用している。このキャパシタ
は、導電板の周囲に同一ゲート材料の導電側壁スペーサ
を配置して部分的に変更が加えられている。前記に起因
して変更を加えたＭＯＳキャパシタに、電気的な特徴づ
けを行い、周囲の破損に関する情報がもたらされる。
Ｓ型トランジスタの形成中におけるプラズマ又はエッチ
ングの効果を定量化する監視方法を開示している。その
監視は、導電板と半導体基板を分離する薄い酸化層から
なるＭＯＳキャバシタを使用している。このキャパシタ
は、導電板の周囲に同一ゲート材料の導電側壁スペーサ
を配置して部分的に変更が加えられている。前記に起因
して変更を加えたＭＯＳキャパシタに、電気的な特徴づ
けを行い、周囲の破損に関する情報がもたらされる。
【０００７】米国特許第５，７１１，８５１号は、温度
に敏感なエッチング工程の性能を改善する工程を開示し
ている。この’８５１特許では、プラズマエッチング室
内の半導体基板のドライエッチング処理の温度を持続的
に監視し、かつ、制御して、選択度と高いエッチング率
を維持している。プラズマの形成は、エッチング温度が
所定の値を越えると終了し、別の所定の値以下になると
再開する。
に敏感なエッチング工程の性能を改善する工程を開示し
ている。この’８５１特許では、プラズマエッチング室
内の半導体基板のドライエッチング処理の温度を持続的
に監視し、かつ、制御して、選択度と高いエッチング率
を維持している。プラズマの形成は、エッチング温度が
所定の値を越えると終了し、別の所定の値以下になると
再開する。
【０００８】米国特許第５，６４３，３６４号は、半導
体ウエハ又は基板をプラズマ処理する装置を開示してお
り、この装置は、電極又はアンテナでＲＦ電源をプラズ
マ室に結合する結合素子から実質的に波長の８分の１以
下の距離にＲＦ電源を配置して、高いＲＦ周波数の固定
ＲＦ整合回路の使用を可能にしている。この’３６４特
許は、更に、反射方向の出力又はＶＳＷＲにおける変化
が終わる時をもって、エッチングしているか又は清掃し
ている物質の除去関数として検出することで、エッチン
グ又は清掃工程の終点を検出するための装置を開示して
いる。
体ウエハ又は基板をプラズマ処理する装置を開示してお
り、この装置は、電極又はアンテナでＲＦ電源をプラズ
マ室に結合する結合素子から実質的に波長の８分の１以
下の距離にＲＦ電源を配置して、高いＲＦ周波数の固定
ＲＦ整合回路の使用を可能にしている。この’３６４特
許は、更に、反射方向の出力又はＶＳＷＲにおける変化
が終わる時をもって、エッチングしているか又は清掃し
ている物質の除去関数として検出することで、エッチン
グ又は清掃工程の終点を検出するための装置を開示して
いる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の発明は、
それぞれ利点と欠点を有しているが、プラズマエッチン
グ室を監視することの重要性さの故に、特に、節約でき
る出費額及び予防できる問題に関して、従来の発明にな
い、できるだけ優れた監視方法を探すことが重要であ
る。
それぞれ利点と欠点を有しているが、プラズマエッチン
グ室を監視することの重要性さの故に、特に、節約でき
る出費額及び予防できる問題に関して、従来の発明にな
い、できるだけ優れた監視方法を探すことが重要であ
る。
【００１０】従って本発明の主要目的は、より優れた現
場監視機能を有するプラズマエッチング方法を開発する
ことである。より詳しくは、本発明の主要目的は、プラ
ズマエッチング室の内部状態を、非侵入的に持続的に監
視して、プラズマエッチング室内部で良質の半導体素子
を確実に製造できる技術を開発することである。
場監視機能を有するプラズマエッチング方法を開発する
ことである。より詳しくは、本発明の主要目的は、プラ
ズマエッチング室の内部状態を、非侵入的に持続的に監
視して、プラズマエッチング室内部で良質の半導体素子
を確実に製造できる技術を開発することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明では、１又は複数
のプラズマ種の放射スペクトル強度とプラズマエッチン
グ室のＲＦ時間の間には、顕著な比例関係があることを
期せずして見い出した。プラズマ種のスペクトル強度
は、紫外線可視波長領域（約２００ｎｍ〜８００ｎｍ）
で好適に測定できる。そのようなＲＦ時間と顕著な比例
関係をもたらすことが見い出されたプラズマ種には、
Ｆ、ＣＦ、ＣＦ2 、ＣＦ3 、ＣＯ、Ｏを含む。それらの
プラズマ種のどれをプローブとして使用しても、プラズ
マエッチング室の状態を監視することができる。しか
し、変動を最小にし、精度と再現性を上げるため、監視
工程では、少なくとも１対のプローブを利用し、かつ、
それらの比率の変化を用いて監視結果を報知することの
方が大いに望ましい。１対以上のプローブを利用するこ
との方が更に好ましい。より好ましい対のプローブに
は、異なる２種のガス［ＣＦ2 ］／［Ｆ］の対と、１種
のＣＯプラズマガスであって、２つの特有の励起状態に
あるものの対とがある。
のプラズマ種の放射スペクトル強度とプラズマエッチン
グ室のＲＦ時間の間には、顕著な比例関係があることを
期せずして見い出した。プラズマ種のスペクトル強度
は、紫外線可視波長領域（約２００ｎｍ〜８００ｎｍ）
で好適に測定できる。そのようなＲＦ時間と顕著な比例
関係をもたらすことが見い出されたプラズマ種には、
Ｆ、ＣＦ、ＣＦ2 、ＣＦ3 、ＣＯ、Ｏを含む。それらの
プラズマ種のどれをプローブとして使用しても、プラズ
マエッチング室の状態を監視することができる。しか
し、変動を最小にし、精度と再現性を上げるため、監視
工程では、少なくとも１対のプローブを利用し、かつ、
それらの比率の変化を用いて監視結果を報知することの
方が大いに望ましい。１対以上のプローブを利用するこ
との方が更に好ましい。より好ましい対のプローブに
は、異なる２種のガス［ＣＦ2 ］／［Ｆ］の対と、１種
のＣＯプラズマガスであって、２つの特有の励起状態に
あるものの対とがある。
【００１２】本発明で開示する方法の主要な利点の１つ
は、非侵入的で、かつ、現場で遂行するものである、と
いうことである。監視工程で必要なプラズマ分光方法
は、吸収型又は放射型のいずれでもよい。両方とも現場
で遂行するもので、しかも、非侵入的である。吸収型
は、外部光源を必要とする。それに対して、放射型の光
源は、分子それ自身から生じる。プラズマエッチング工
程の間、エッチング分子は、非常に高い励起状態に励起
される。一般に、励起した分子は、光子を放出してその
基底状態に戻る。特定波長の光子の数（即ち、スペクト
ル強度）を測定することで、プラズマエッチング室の内
部状態を監視することができる。プラズマプローブの１
又は複数対の比率の変化を使用することで、当該方法の
精度を生産に必要なレベルに維持することができる。
は、非侵入的で、かつ、現場で遂行するものである、と
いうことである。監視工程で必要なプラズマ分光方法
は、吸収型又は放射型のいずれでもよい。両方とも現場
で遂行するもので、しかも、非侵入的である。吸収型
は、外部光源を必要とする。それに対して、放射型の光
源は、分子それ自身から生じる。プラズマエッチング工
程の間、エッチング分子は、非常に高い励起状態に励起
される。一般に、励起した分子は、光子を放出してその
基底状態に戻る。特定波長の光子の数（即ち、スペクト
ル強度）を測定することで、プラズマエッチング室の内
部状態を監視することができる。プラズマプローブの１
又は複数対の比率の変化を使用することで、当該方法の
精度を生産に必要なレベルに維持することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明では、プラズマエッチング
室の内部情報を連続的に監視して、プラズマエッチング
室内で良質の半導体素子を確実に製造できるようにした
より優れた非侵入的な現場監視の方法を開示する。
室の内部情報を連続的に監視して、プラズマエッチング
室内で良質の半導体素子を確実に製造できるようにした
より優れた非侵入的な現場監視の方法を開示する。
【００１４】前述のように、従来方法では、プラズマエ
ッチング工程の進捗状況を監視するため、温度、容量、
電圧、電流、出力密度、順方向と反射方向の出力、など
を使用することを教示していた。本発明では、１又は複
数のプラズマ種の放射スペクトル強度とプラズマエッチ
ング室のＲＦ時間との間には、顕著な比例関係があるこ
とを期せずして見い出した。プラズマ種のスペクトル強
度は、約２００ｎｍと約８００ｎｍの間の紫外線可視領
域で好適に測定できる。本発明では、Ｆ、ＣＦ、ＣＦ
2 、ＣＦ3 、ＣＯ、Ｏ等のプラズマ種がＲＦ時間と顕著
な比例関係を示し得ることを見いだした。それらのプラ
ズマ種のどれをプローブとして使用してもプラズマエッ
チング室の状態を監視することができる。しかし、変動
を最小にし、測定精度を上げるため、監視工程では、少
なくとも１対のプローブを利用し、かつ、それらの比率
の変化を用いて監視結果を報知するようにすべきであ
る。そのようなプローブを１対以上利用することも更に
可能である。
ッチング工程の進捗状況を監視するため、温度、容量、
電圧、電流、出力密度、順方向と反射方向の出力、など
を使用することを教示していた。本発明では、１又は複
数のプラズマ種の放射スペクトル強度とプラズマエッチ
ング室のＲＦ時間との間には、顕著な比例関係があるこ
とを期せずして見い出した。プラズマ種のスペクトル強
度は、約２００ｎｍと約８００ｎｍの間の紫外線可視領
域で好適に測定できる。本発明では、Ｆ、ＣＦ、ＣＦ
2 、ＣＦ3 、ＣＯ、Ｏ等のプラズマ種がＲＦ時間と顕著
な比例関係を示し得ることを見いだした。それらのプラ
ズマ種のどれをプローブとして使用してもプラズマエッ
チング室の状態を監視することができる。しかし、変動
を最小にし、測定精度を上げるため、監視工程では、少
なくとも１対のプローブを利用し、かつ、それらの比率
の変化を用いて監視結果を報知するようにすべきであ
る。そのようなプローブを１対以上利用することも更に
可能である。
【００１５】上述のように、本発明で開示する方法の主
要な利点の１つは、それは非侵入的で、かつ、現場で遂
行するものである、ということである。監視工程で必要
なプラズマ分光方法は、吸収型又は放射型のいずれでも
よい。両方とも現場で遂行するもので、しかも、非侵入
的である。吸収型は、外部光源を必要とする。それに対
して、放射型の光源は、分子それ自身から生じる。プラ
ズマエッチング工程中、エッチング分子は、非常に高い
励起状態に励起される。一般に、励起した分子は、光子
を放出してその基底状態に戻る。特定波長の光子の数
（即ち、スペクトル強度）を測定することで、プラズマ
エッチング室の内部状態を監視することができる。プラ
ズマプローブの１又は複数対の比率の変化を使用するこ
とで、当該方法の精度を生産に必要なレベルに維持する
ことができる。
要な利点の１つは、それは非侵入的で、かつ、現場で遂
行するものである、ということである。監視工程で必要
なプラズマ分光方法は、吸収型又は放射型のいずれでも
よい。両方とも現場で遂行するもので、しかも、非侵入
的である。吸収型は、外部光源を必要とする。それに対
して、放射型の光源は、分子それ自身から生じる。プラ
ズマエッチング工程中、エッチング分子は、非常に高い
励起状態に励起される。一般に、励起した分子は、光子
を放出してその基底状態に戻る。特定波長の光子の数
（即ち、スペクトル強度）を測定することで、プラズマ
エッチング室の内部状態を監視することができる。プラ
ズマプローブの１又は複数対の比率の変化を使用するこ
とで、当該方法の精度を生産に必要なレベルに維持する
ことができる。
【００１６】以下、本発明の具体的実施例を図面を参照
して説明する。図１は、プラズマエッチング室の内部状
態を監視するための本発明で開示する非侵入的な現場監
視方法を実施する装置の一実施例の概略図である。この
図１において、１はプラズマエッチング室、２はモノク
ロメータ、３は前記プラズマエッチング室１とモノクロ
メータ２を接続する光ファイバ、光導管などの光導体で
ある。誘電材料のプラズマエッチングで使用されるガス
は、一般に、ＣＨＦ3、ＣＦ4 、Ｃ4 Ｆ8 などで、しば
しばＣＯ、Ｏ2 が加えられる。プラズマエッチング室１
からの光放射は、光導体３を介してモノクロメータ２に
集められる。モノクロメータ２の出力端には、感光フォ
トダイオード４を配して、収集した光子を電気信号に変
換する。電気信号は、次にコンピュータ５で処理され
る。前記モノクロメータ２内の格子角度を調節すること
で、異なる波長のスペクトル強度を分析することができ
る。図１の単純さは、本発明が非常に単純で費用的にも
効果的な方法を展開し、プラズマエッチング工程を大い
に改善するところの非常に貴重な情報を集めることがで
きる、という本発明のに別の非常に重要な利点を示して
る。
して説明する。図１は、プラズマエッチング室の内部状
態を監視するための本発明で開示する非侵入的な現場監
視方法を実施する装置の一実施例の概略図である。この
図１において、１はプラズマエッチング室、２はモノク
ロメータ、３は前記プラズマエッチング室１とモノクロ
メータ２を接続する光ファイバ、光導管などの光導体で
ある。誘電材料のプラズマエッチングで使用されるガス
は、一般に、ＣＨＦ3、ＣＦ4 、Ｃ4 Ｆ8 などで、しば
しばＣＯ、Ｏ2 が加えられる。プラズマエッチング室１
からの光放射は、光導体３を介してモノクロメータ２に
集められる。モノクロメータ２の出力端には、感光フォ
トダイオード４を配して、収集した光子を電気信号に変
換する。電気信号は、次にコンピュータ５で処理され
る。前記モノクロメータ２内の格子角度を調節すること
で、異なる波長のスペクトル強度を分析することができ
る。図１の単純さは、本発明が非常に単純で費用的にも
効果的な方法を展開し、プラズマエッチング工程を大い
に改善するところの非常に貴重な情報を集めることがで
きる、という本発明のに別の非常に重要な利点を示して
る。
【００１７】本発明を以下の実施例を参照してより詳細
に説明する。なお、本発明のより好ましい実施例を含む
以下の例の説明は、例示と説明のために提示するもので
あって、全てを網羅したものではなく、また本発明を開
示した厳密な形態に限定するものでもない。
に説明する。なお、本発明のより好ましい実施例を含む
以下の例の説明は、例示と説明のために提示するもので
あって、全てを網羅したものではなく、また本発明を開
示した厳密な形態に限定するものでもない。
【００１８】実施例１ この実施例１の前提条件として、Ｃ4 Ｆ8 ：Ｏ2 ：Ａｒ
＝５：１：２０の割合で入っている新しく清掃したプラ
ズマエッチング室にて、５０ｍＴｏｒｒの圧力で誘電層
をエッチングした。まず第１に、Ｆ（３ｓ4 Ｐ3→３ｐ4
Ｐ3 ）ガスとＣＦ2 ｛Ａ1 Ｂ1 （ｖ’＝４） →（Ｘ
1 Ａ1 ｖ”＝０）｝ガスの２種類のプラズマ種であっ
て、それぞれに相当する６８６ｎｍと２５５ｎｍのスペ
クトル線のスペクトル強度を測定した。図２は、実施例
１において、ＲＦ時間に対する［ＣＦ2 ］／［Ｆ］対の
プローブのスペクトル強度（光子の数）の比率の変化を
示すグラフである。以下の表１は、図２に示した同一デ
ータを列挙したものである。 図２に示すように、ＲＦ時間とスペクトル強度との間に
は、非常に明白な比例関係があることが分かる。この曲
線は、同様の配合により他のプラズマエッチング工程を
監視する際の基準として利用できる。
＝５：１：２０の割合で入っている新しく清掃したプラ
ズマエッチング室にて、５０ｍＴｏｒｒの圧力で誘電層
をエッチングした。まず第１に、Ｆ（３ｓ4 Ｐ3→３ｐ4
Ｐ3 ）ガスとＣＦ2 ｛Ａ1 Ｂ1 （ｖ’＝４） →（Ｘ
1 Ａ1 ｖ”＝０）｝ガスの２種類のプラズマ種であっ
て、それぞれに相当する６８６ｎｍと２５５ｎｍのスペ
クトル線のスペクトル強度を測定した。図２は、実施例
１において、ＲＦ時間に対する［ＣＦ2 ］／［Ｆ］対の
プローブのスペクトル強度（光子の数）の比率の変化を
示すグラフである。以下の表１は、図２に示した同一デ
ータを列挙したものである。 図２に示すように、ＲＦ時間とスペクトル強度との間に
は、非常に明白な比例関係があることが分かる。この曲
線は、同様の配合により他のプラズマエッチング工程を
監視する際の基準として利用できる。
【００１９】第２に、図３は、前記実施例１の前提条件
において、ＲＦ時間に対する４３９ｎｍ（ｄ3 Π（ｖ’
＝１０）に対応）と６９３ｎｍ｛ａ3 Π（ｖ’＝２）に
対応｝の波長の単一種類のＣＯガスプローブの分光強度
の比率の変化を示すグラフである。ここでも、ＲＦ時間
とスペクトル強度との間には、非常に明白な比例関係が
あることが分かる。この曲線も同様の配合により他のプ
ラズマエッチング工程を監視する際の他の基準として利
用できる。
において、ＲＦ時間に対する４３９ｎｍ（ｄ3 Π（ｖ’
＝１０）に対応）と６９３ｎｍ｛ａ3 Π（ｖ’＝２）に
対応｝の波長の単一種類のＣＯガスプローブの分光強度
の比率の変化を示すグラフである。ここでも、ＲＦ時間
とスペクトル強度との間には、非常に明白な比例関係が
あることが分かる。この曲線も同様の配合により他のプ
ラズマエッチング工程を監視する際の他の基準として利
用できる。
【００２０】実施例２ この実施例２の前提条件として、Ｃ4 Ｆ8 ：ＣＯ：Ａｒ
＝１：２．２：２１の割合で入っている新しく清掃した
プラズマエッチング室にて、４０ｍＴｏｒｒの圧力で誘
電層をエッチングした。第１に、Ｆ（３ｓ4 Ｐ3 →３ｐ
4 Ｐ3 ）ガスとＣＦ2 ｛Ａ1 Ｂ1 （ｖ’＝４）→（Ｘ1
Ａ1（ｖ”＝０）｝ガスの２種類のプラズマ種であっ
て、それぞれに相当する６８６ｎｍと２５５ｎｍのスペ
クトル線のスペクトル強度を測定した。図４は、実施例
２において、ＲＦ時間の関数に対する［ＣＦ2 ］／
［Ｆ］対のプローブのスペクトル強度（光子の数）の比
率の変化を示すグラフである。以下の表２は、図４に示
した同一データを列挙したものである。 ここでも、ＲＦ時間とスペクトル強度との間には、非常
に明白な比例関係があることが分かる。この曲線は、同
様の配合で他のプラズマエッチング工程を監視する際の
基準として利用できる。
＝１：２．２：２１の割合で入っている新しく清掃した
プラズマエッチング室にて、４０ｍＴｏｒｒの圧力で誘
電層をエッチングした。第１に、Ｆ（３ｓ4 Ｐ3 →３ｐ
4 Ｐ3 ）ガスとＣＦ2 ｛Ａ1 Ｂ1 （ｖ’＝４）→（Ｘ1
Ａ1（ｖ”＝０）｝ガスの２種類のプラズマ種であっ
て、それぞれに相当する６８６ｎｍと２５５ｎｍのスペ
クトル線のスペクトル強度を測定した。図４は、実施例
２において、ＲＦ時間の関数に対する［ＣＦ2 ］／
［Ｆ］対のプローブのスペクトル強度（光子の数）の比
率の変化を示すグラフである。以下の表２は、図４に示
した同一データを列挙したものである。 ここでも、ＲＦ時間とスペクトル強度との間には、非常
に明白な比例関係があることが分かる。この曲線は、同
様の配合で他のプラズマエッチング工程を監視する際の
基準として利用できる。
【００２１】第２に、図５は、実施例２において、ＲＦ
時間に対する４３９ｎｍ（ｄ3 Π（ｖ’＝１０）に対
応）と６９３ｎｍ｛ａ3 Π（ｖ’＝２）に対応｝の波長
の単一種類のＣＯガスプローブの分光強度の比率の変化
を示すグラフである。ここでも、ＲＦ時間とスペクトル
強度との間には、非常に明白な比例関係があることが分
かる。この曲線も同様の配合により、他のプラズマエッ
チング工程を監視する際の他の基準として利用できる。
時間に対する４３９ｎｍ（ｄ3 Π（ｖ’＝１０）に対
応）と６９３ｎｍ｛ａ3 Π（ｖ’＝２）に対応｝の波長
の単一種類のＣＯガスプローブの分光強度の比率の変化
を示すグラフである。ここでも、ＲＦ時間とスペクトル
強度との間には、非常に明白な比例関係があることが分
かる。この曲線も同様の配合により、他のプラズマエッ
チング工程を監視する際の他の基準として利用できる。
【００２２】前記［ＣＦ2 ］／［Ｆ］対のスペクトル強
度比とＲＦ時間との間に比例関係があるということは、
チャンバ壁上のポリマー分子の蒸着により説明できる。
蒸着した重合体（ポリマー）の主要成分は、フッ化炭素
重合体、‐（Ｃx Ｆy ）‐である。ＣＦ2 は、重合の前
駆物質の１つである。従って、比較的小さいＲＦ時間、
即ち、エッチング室がきれいであるときには、放電中に
生成される大部分のＣＦ2 は、一般に、陽極処理したア
ルミニウムからなるチャンバ壁と衝突し、フッ化炭素重
合体を形成する。このことは、［ＣＦ2 ］／［Ｆ］対の
低いスペクトル強度比に反映している。ＲＦ時間が増大
すると、チャンバ壁は、ＣＦ2 との反応が不活性なフッ
化炭素重合体層で益々被覆されることになる。従って、
エッチング室内のＣＦ2 の濃度が増える。それと比較し
て、Ｆの濃度は、チャンバ壁の状態に影響されず、ま
た、Ｆに関係した抽出反応は、その放射スペクトル強度
がＲＦ時間とともに減少するような重要性をとどめてい
た。その結果、［ＣＦ2 ］／［Ｆ］対のスペクトル強度
比は、図２及び図４に示すように、ＲＦ時間とともに増
大した。
度比とＲＦ時間との間に比例関係があるということは、
チャンバ壁上のポリマー分子の蒸着により説明できる。
蒸着した重合体（ポリマー）の主要成分は、フッ化炭素
重合体、‐（Ｃx Ｆy ）‐である。ＣＦ2 は、重合の前
駆物質の１つである。従って、比較的小さいＲＦ時間、
即ち、エッチング室がきれいであるときには、放電中に
生成される大部分のＣＦ2 は、一般に、陽極処理したア
ルミニウムからなるチャンバ壁と衝突し、フッ化炭素重
合体を形成する。このことは、［ＣＦ2 ］／［Ｆ］対の
低いスペクトル強度比に反映している。ＲＦ時間が増大
すると、チャンバ壁は、ＣＦ2 との反応が不活性なフッ
化炭素重合体層で益々被覆されることになる。従って、
エッチング室内のＣＦ2 の濃度が増える。それと比較し
て、Ｆの濃度は、チャンバ壁の状態に影響されず、ま
た、Ｆに関係した抽出反応は、その放射スペクトル強度
がＲＦ時間とともに減少するような重要性をとどめてい
た。その結果、［ＣＦ2 ］／［Ｆ］対のスペクトル強度
比は、図２及び図４に示すように、ＲＦ時間とともに増
大した。
【００２３】前記（ｖ’＝１０）と（ｖ’＝２）からな
るＣＯプローブの両スペクトル強度比の比例関係に関し
ては、この関係もチャンバ壁のポリマーの蒸着に関係し
ていると考えられる。ＣＯ分子が壁表面と衝突すると、
高振動状態から低振動状態に減衰しがちである。衝突を
もたらす表面により減衰率が異なることがある。例え
ば、金属（例：アルミニウム）の表面は、ポリマー被覆
（例：フッ化炭素重合体被覆）の表面よりも高い率を有
する。従って、ＲＦ時間が短いと、即ち、エッチング室
がきれいであると、ＣＯ分子の高い振動状態の大部分
は、低振動状態に減衰する。他方、ＲＦ時間が長いと、
即ち、チャンバがポリマー層で被覆されていると、かな
りの量のＣＯが高振動状態にとどまり、４３９ｎｍ
（ｖ’＝１０）と６９３ｎｍ（ｖ’＝２）のＣＯの両ス
ペクトル強度間の比率の変化が増大することになる。
るＣＯプローブの両スペクトル強度比の比例関係に関し
ては、この関係もチャンバ壁のポリマーの蒸着に関係し
ていると考えられる。ＣＯ分子が壁表面と衝突すると、
高振動状態から低振動状態に減衰しがちである。衝突を
もたらす表面により減衰率が異なることがある。例え
ば、金属（例：アルミニウム）の表面は、ポリマー被覆
（例：フッ化炭素重合体被覆）の表面よりも高い率を有
する。従って、ＲＦ時間が短いと、即ち、エッチング室
がきれいであると、ＣＯ分子の高い振動状態の大部分
は、低振動状態に減衰する。他方、ＲＦ時間が長いと、
即ち、チャンバがポリマー層で被覆されていると、かな
りの量のＣＯが高振動状態にとどまり、４３９ｎｍ
（ｖ’＝１０）と６９３ｎｍ（ｖ’＝２）のＣＯの両ス
ペクトル強度間の比率の変化が増大することになる。
【００２４】本発明の成功に必要な１つの主要要素は、
プラズマプローブを適切に選択することである。好適に
は、上記実施例の［ＣＦ2 ］／［Ｆ］対のように、１対
のプラズマガス、又は上記実施例の４３９ｎｍ（ｖ’＝
１０）と６９３ｎｍ（ｖ’＝２）のＣＯのように単一種
類のガスであるが、２つの特性波長ののプラズマガスを
選択し、そして、ノイズを除去するか又は測定結果を拡
大するかのどちらかのために、それらの比率が算定され
る。更に、チャンバ壁状態の変化がスペクトル強度の変
化の原因であると考えたが、本発明は、チャンバ壁状態
を監視することに限定されるものではない。１又は複数
のプローブプラズマガスのスペクトル強度の変化を生じ
るいずれの状態においても、本発明で開示した方法で監
視することができる。
プラズマプローブを適切に選択することである。好適に
は、上記実施例の［ＣＦ2 ］／［Ｆ］対のように、１対
のプラズマガス、又は上記実施例の４３９ｎｍ（ｖ’＝
１０）と６９３ｎｍ（ｖ’＝２）のＣＯのように単一種
類のガスであるが、２つの特性波長ののプラズマガスを
選択し、そして、ノイズを除去するか又は測定結果を拡
大するかのどちらかのために、それらの比率が算定され
る。更に、チャンバ壁状態の変化がスペクトル強度の変
化の原因であると考えたが、本発明は、チャンバ壁状態
を監視することに限定されるものではない。１又は複数
のプローブプラズマガスのスペクトル強度の変化を生じ
るいずれの状態においても、本発明で開示した方法で監
視することができる。
【００２５】以上の本発明の実施例は、例示と説明のた
めに提示したものであり、以上の教示に鑑みて、明らか
な変更や変形が可能である。前記実施例は、本発明の原
理の最良の形の例示を提供するために選択して説明した
ものであり、それを実際に適用することで、当業者は、
本発明を意図する特定の用途に適するように様々な変更
して、様々な実施例で利用できよう。そのような全ての
変更や変形は、それらが正当かつ法的及び公平に権利を
有する見解で解釈した場合、添付の特許請求項により判
定される本発明の範囲内に含まれるものである。
めに提示したものであり、以上の教示に鑑みて、明らか
な変更や変形が可能である。前記実施例は、本発明の原
理の最良の形の例示を提供するために選択して説明した
ものであり、それを実際に適用することで、当業者は、
本発明を意図する特定の用途に適するように様々な変更
して、様々な実施例で利用できよう。そのような全ての
変更や変形は、それらが正当かつ法的及び公平に権利を
有する見解で解釈した場合、添付の特許請求項により判
定される本発明の範囲内に含まれるものである。
【００２６】
【発明の効果】本発明は、上記のような方法としたの
で、以下の効果を有する。 （１）プラズマエッチング室の内部状態を、非侵入的に
持続的に現場で監視できるので、良質の半導体素子や基
板などを確実に製造できる。 （２）プラズマエッチング室に入っているプラズマエッ
チングガスが現場監視プローブとして利用できるので、
他の監視プローブを必要とせず、監視のための投資生産
性に優れている。。 （３）特定波長の光子の数（即ち、スペクトル強度）を
測定することで、プラズマエッチング室の内部状態を監
視することができ、半導体素子や基板などのエッチング
の精度を生産に必要なレベルに維持することができる。 （４）極めて単純であり、かつ、むだな清掃も必要とし
ないので、費用的にも効果的な方法を提供できる。
で、以下の効果を有する。 （１）プラズマエッチング室の内部状態を、非侵入的に
持続的に現場で監視できるので、良質の半導体素子や基
板などを確実に製造できる。 （２）プラズマエッチング室に入っているプラズマエッ
チングガスが現場監視プローブとして利用できるので、
他の監視プローブを必要とせず、監視のための投資生産
性に優れている。。 （３）特定波長の光子の数（即ち、スペクトル強度）を
測定することで、プラズマエッチング室の内部状態を監
視することができ、半導体素子や基板などのエッチング
の精度を生産に必要なレベルに維持することができる。 （４）極めて単純であり、かつ、むだな清掃も必要とし
ないので、費用的にも効果的な方法を提供できる。
【図１】本発明によるプラズマエッチング室の監視方法
の一実施例を説明するための概略図である。
の一実施例を説明するための概略図である。
【図２】本発明の実施例１において、ＲＦ時間に対する
［ＣＦ2 ］／［Ｆ］対のプローブの分光強度の比率の変
化を示すグラフである。
［ＣＦ2 ］／［Ｆ］対のプローブの分光強度の比率の変
化を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例１において、ＲＦ時間に対する
４３９ｎｍと６９３ｎｍの波長でのＣＯプローブの分光
強度の比率の変化を示すグラフである。
４３９ｎｍと６９３ｎｍの波長でのＣＯプローブの分光
強度の比率の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例２において、ＲＦ時間に対する
［ＣＦ2 ］／［Ｆ］対のプローブの分光強度の比率の変
化を示すグラフである。
［ＣＦ2 ］／［Ｆ］対のプローブの分光強度の比率の変
化を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例２において、ＲＦ時間に対する
４３９ｎｍと６９３ｎｍの波長でのＣＯプローブの分光
強度の比率の変化を示すグラフである。
４３９ｎｍと６９３ｎｍの波長でのＣＯプローブの分光
強度の比率の変化を示すグラフである。
１…プラズマエッチング室、２…モノクロメータ、３…
光導体（光ファイバー、光導管など）、４…感光フォト
ダイオード、５…コンピュータ。
光導体（光ファイバー、光導管など）、４…感光フォト
ダイオード、５…コンピュータ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−186136（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−36644（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−29276（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−148349（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−296520（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−224232（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−37175（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23F 4/00
Claims (2)
- 【請求項１】 プラズマエッチング室に所定のガスを導
入し、ＲＦ場を加えてプラズマを形成し、継続的にプラ
ズマエッチングを行うことによる前記プラズマエッチン
グ室のチャンバ壁の汚れを監視する方法において、 （ａ）前記プラズマを形成するガスプローブとして１対
の波長の共通プラズマガスＣＯを選択し、これらのプラ
ズマガスＣＯの波長の対は、エッチング室において、１
方の波長のスペクトル強度がＲＦ時間とともに増大し、
他の波長のスペクトル強度がＲＦ時間とともに減少する
ように、ｄ ３ Π（ｖ’＝１０）とａ ３ Π（ｖ’＝２）
のＣＯの２つの異なるエネルギー状態に対応してそれぞ
れ４３９ｎｍと６９３ｎｍを選択し、 （ｂ）前記波長での前記２つのプラズマガスＣＯのスペ
クトル強度を測定し、 （ｃ）前記ＲＦ時間に対する前記波長の対のスペクトル
強度の比率の変化を表すことにより、チャンバ壁の汚れ
を監視するようにしたことを特徴とするプラズマエッチ
ング室の監視方法。 - 【請求項２】 プラズマエッチング室に所定のガスを導
入し、ＲＦ場を加えてプラズマを形成し、継続的に半導
体ウエハ又は基板をプラズマエッチングすることによる
前記プラズマエッチング室のチャンバ壁の汚れを監視す
る方法において、 （ａ）光導体を介してスペクトル強度測定分析手段に接
続したプラズマエッチング室を設け、 （ｂ）このプラズマエッチング室に前記プラズマを形成
するための複数のガスを導入し、 （ｃ）前記プラズマを形成する複数のガスプローブとし
て１対の波長の共通プラズマガスＣＯを選択し、これら
のプラズマガスＣＯの波長の対は、エッチング室におい
て、１方の波長のスペクトル強度がＲＦ時間とともに増
大し、他の波長のスペクトル強度がＲＦ時間とともに減
少するように、ｄ ３ Π（ｖ’＝１０）とａ ３ Π（ｖ’
＝２）のＣＯの２つの異なるエネルギー状態に対応して
それぞれ４３９ｎｍと６９３ｎｍを選択し、 （ｄ）ＲＦ電源を使用してプラズマエッチング工程を行
い、 （ｅ）前記波長での前記２つのプラズマガスＣＯのスペ
クトル強度を測定し、 （ｆ）前記ＲＦ時間に対する前記波長の対のスペクトル
強度の比率の変化を表すことにより、チャンバ壁の汚れ
を監視するようにしたことを特徴とするプラズマエッチ
ング室の監視方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31475898A JP3144779B2 (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | プラズマエッチング室の監視方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31475898A JP3144779B2 (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | プラズマエッチング室の監視方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000150468A JP2000150468A (ja) | 2000-05-30 |
| JP3144779B2 true JP3144779B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=18057237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31475898A Expired - Lifetime JP3144779B2 (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | プラズマエッチング室の監視方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144779B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101419678B1 (ko) * | 2012-04-18 | 2014-07-15 | 주식회사 아바코 | 무기막의 증착 장치 및 방법, 및 이를 이용한 유기 발광 표시 소자의 제조 방법 |
-
1998
- 1998-11-05 JP JP31475898A patent/JP3144779B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000150468A (ja) | 2000-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6068783A (en) | In-situ and non-intrusive method for monitoring plasma etch chamber condition utilizing spectroscopic technique | |
| US6395563B1 (en) | Device for manufacturing semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| US5985032A (en) | Semiconductor manufacturing apparatus | |
| US6081334A (en) | Endpoint detection for semiconductor processes | |
| JP5468113B2 (ja) | シリコンに対する誘電材料の選択エッチング方法及びシステム | |
| EP1098189B1 (en) | Method for detecting an end point for an oxygen free plasma process | |
| US20040263827A1 (en) | Novel methodology for in-situ and real-time chamber condition monitoring and process recovery during plasma processing | |
| US6849470B1 (en) | Apparatus and method for optical evaluation, apparatus and method for manufacturing semiconductor device, method of controlling apparatus for manufacturing semiconductor device, and semiconductor device | |
| JP2001085388A (ja) | 終点検出方法 | |
| US7738976B2 (en) | Monitoring method of processing state and processing unit | |
| US6447691B1 (en) | Method for detecting end point of plasma etching, and plasma etching apparatus | |
| JP2781545B2 (ja) | 半導体製造装置 | |
| US7092096B2 (en) | Optical scatterometry method of sidewall spacer analysis | |
| JPH11260799A (ja) | 薄膜の微細加工方法 | |
| Schaepkens et al. | Gas-phase studies in inductively coupled fluorocarbon plasmas | |
| JP3144779B2 (ja) | プラズマエッチング室の監視方法 | |
| JPH09129594A (ja) | ドライエッチング方法及び装置 | |
| US8492174B2 (en) | Etch tool process indicator method and apparatus | |
| JP3349944B2 (ja) | チャンバー内の堆積物のモニター方法 | |
| JP3415074B2 (ja) | Ｘ線マスクの製造方法およびその装置 | |
| JP3258852B2 (ja) | ドライエッチング装置の異常検出方法 | |
| JP3418045B2 (ja) | ドライエッチング方法 | |
| TW444293B (en) | Nondestructive optical method for monitoring the situation of etching chamber | |
| US6372523B1 (en) | Etching method and etching device | |
| Nawaz et al. | Multi-cycle Chamber Conditioning for Plasma Etching of SiO2: From Optimization to Stability in Lot Processing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090105 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100105 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110105 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120105 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130105 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130105 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140105 Year of fee payment: 13 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |