JP3301954B2 - ドライエッチング装置のパーティクル測定方法 - Google Patents
ドライエッチング装置のパーティクル測定方法Info
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Description
装置のパーティクル測定方法に関するものであり、特に
ウェハーの表面に形成される自然酸化膜による誤検出を
防止し、かつチャンバー内壁に付着したパーティクルの
検出を可能としたパーティクル測定方法に関する。
化の進展は目覚ましく、0.25ミクロン程度のパターン・
デザインルールを用いた微細化プロセスが実用化されつ
つある。このようなパターンの微細化に伴い、僅かなパ
ーティクル(ダスト)であってもパターン不良を起こす
原因となっている。したがって、各工程において半導体
ウェハーに付着するパーティクル数を測定し、これを一
定数以下に管理することが重要になっている。エッチン
グ工程は、配線やコンタクト孔等のパターン加工を行う
工程であるため、この工程では特に高精度のパーティク
ル測定が要求される。
ィクルには、エッチングガス供給系から発生するパーテ
ィクル、チャンバー内に飛散・浮遊しているパーティク
ルおよびチャンバーの内壁やプロセスキットに付着した
パーティクルがある。従来、パーティクル測定用の半導
体ウェハー(以下、モニター用ウェハーという。)をチ
ャンバーの所定位置に装着し、反応性ガス(活性ガス)
をチャンバーに供給し、その後モニター用ウェハーの表
面に堆積・付着したパーティクルを異物検査装置を用い
て、パーティクルをカウントする測定方法がある。異物
検査装置は、周知のように、光学的にパーティクルをカ
ウントする装置であって、モニター用ウェハーを該装置
のステージ上に吸着し、これを回転させ、Arレーザー光
(またはHe−Neレーザー光)をレンズ系を通して該ウェ
ハーの半径方向に移動させながら、該ウェハー上に照射
し該ウェハー表面の異物からの散乱光を受光部にて検出
し、異物のサイズ毎にその個数をカウントするものであ
る。
ス供給系から発生するパーティクルおよびチャンバー内
に飛散・浮遊しているパーティクルについては検出する
ことはできるが、チャンバーの内壁やプロセスキットに
付着したパーティクルを検出することは困難であった。
そこで、エッチング装置の実プロセス条件と同様に、HB
r等の反応ガスを供給し、RF放電を行うことが考えられ
る。この方法によれば、チャンバーの内壁に付着したパ
ーティクルはRF放電によって発生したプラズマに晒され
るために剥離し、異物検査装置により検出することがで
きる。しかしながら、図4(A)に示すように、シリコン
基板からなるモニター用ウェハー11の表面には、自然
酸化膜12が形成されている。このため、図4(B)に示
すように、RF放電の後には、パーティクル13によって
生じた段差のほかに、自然酸化膜12によって生じた段
差が生じてしまい、後者の段差をパーティクルとして誤
検出しまうという問題がある。
91号公報に記載されているように、モニター用ウェハー
11をアンモニアと過酸化水素の混合液にて前洗浄し、
あらかじめ自然酸化膜12を除去しておく方法がある。
しかしながら、この測定方法では、工数の増加、スルー
プットの低下、薬品使用による環境悪化などの問題点が
ある。
来技術の課題に鑑みて為されたものである。すなわち、
本発明の目的は、モニター用ウェハーの表面に形成され
る自然酸化膜による誤検出を防止し、かつチャンバー内
壁に付着したパーティクルの検出を可能とした、ドライ
エッチング装置のパーティクル測定方法を提供すること
にある。
ループットを向上した、ドライエッチング装置のパーテ
ィクル測定方法を提供することにある。さらに、本発明
の他の目的は、薬品の使用を必要とせず地球環境負荷の
小さい、ドライエッチング装置のパーティクル測定方法
を提供することにある。
グ装置のパーティクル測定方法は、半導体基板から成る
モニター用ウェハーをドライエッチング装置のチャンバ
ー内の所定位置に装着し、不活性ガスを該チャンバー内
に供給し、RF放電を行う工程と、前記半導体ウェハーの
表面に堆積したパーティクルの数を測定する工程とを含
むことを特徴とする。(第1の実施形態に対応する。)
本発明によれば、RF放電によって発生するプラズマによ
ってチャンバーの内壁に付着したパーティクルが剥が
れ、半導体ウェハーの表面に堆積するため、そのパーテ
ィクルを測定することができる。また、反応ガスを使用
していないため、自然酸化膜による段差が形成された
り、半導体ウェハーの表面のあれを抑止することができ
るため、誤検出を防止することができる。さらに、自然
酸化膜を除去するための薬品による洗浄工程を省略でき
るため、スループットを向上し、環境負荷を小さくする
ことができる。
ーティクル測定方法は、半導体基板の表面にシリコン酸
化膜を具備するモニター用ウェハーをドライエッチング
装置のチャンバー内の所定位置に装着し、反応性ガスを
該チャンバー内に供給し、RF放電を行う工程と、前記の
モニター用ウェハーの表面に堆積したパーティクルの数
を測定する工程とを含むことを特徴とする。(第2の実
施形態に対応する。)本発明によれば、シリコン酸化膜
を具備する半導体基板をモニター用ウェハーとして用い
ているので、本来的に自然酸化膜が形成されていない。
このため、反応性ガスを用いても該ウェハー表面に自然
酸化膜による段差が形成されることがなく、実プロセス
条件にてパーティクルを測定することができる。
は、ポリシリコン膜やシリコン窒化膜をエッチングする
ための装置(以下、ポリシリコン・エッチャーとい
う。)と、シリコン酸化膜(SiO2膜)をエッチングする
ための装置(以下、酸化膜エッチャーという。)があ
る。実際のエッチングプロセスに近い状態でパーティク
ルを測定するために、ポリシリコン・エッチャーのパー
ティクル測定を行う場合には、シリコン基板からなるモ
ニター用ウェハーを用い、酸化膜エッチャーのパーティ
クル測定を行う場合には、シリコン基板の表面にシリコ
ン酸化膜をあらかじめCVD装置等によって形成した、モ
ニター用ウェハーを用いるのが適当である。
施形態を説明する。 (1)第1の実施の形態 ポリシリコン・エッチャーにおいて、シリコン基板その
ものをモニター用ウェハーとして用いる。図1(A)に示
すように、モニター用ウェハー1の表面には自然酸化膜
2が形成されている。このモニター用ウェハー1をエッ
チング装置のチャンバー内の所定位置に装着する。一般
にドライエッチング装置は、図2に示すように、チャン
バー4、上部電極5a、下部電極5b、ウェハー台6、
ガス供給口7、排気口8、高周波電源9から構成され、
上部電極5aには高周波電源9が接続されている。モニ
ター用ウェハー1はこのウェハー台6上に装着される。
をチャンバー4内に供給する。不活性ガスは、RF放電に
よってエッチングの反応種を生成しないガスであっ
て、、Heガス、Arガスが適当である。Heガスの供給条件
としては、流量30sccm、圧力200mTorr程度が適当であ
る。Arガスの場合も同様の条件でよい。
のRF放電を行う。このとき、RFパワーを300Wとし、1
3.56MHzの電磁波を供給してプラズマを発生する。RF放
電終了後、ガスを排気口8から排出し、モニター用ウェ
ハー1をチャンバー4から取り出し、その後異物検査装
置によって、モニター用ウェハー1上のパーティクル数
を測定する。
し、混合ガスとしてもよい。この場合には、上部電極5
aの削れ、劣化によりパーティクルが発生することがあ
るが、ガスの流量比、圧力、RFパワーを適切に設定する
ことによりこの問題は解決できる。例えば、O2ガス、He
ガスの流量比がそれぞれ50sccm、30sccm、圧力200mT、R
Fパワー300Wの場合には、上記問題が生じたが、O2ガ
ス、Heガスの流量比をそれぞれ40sccm、200sccm、圧力4
00mT、RFパワー200Wと設定することで解決することがで
きた。
てチャンバーの内壁やプロセスキットに付着したパーテ
ィクルが剥がれ、図1(B)に示すように、モニター用ウ
ェハー1の表面に堆積するため、そのパーティクル3を
測定することができる。また、このプラズマはシリコン
基板に対して反応性を有しない。よって、自然酸化膜2
がマイクロマスクとなってモニター用ウェハー11の表
面に段差が形成されることがないため、パーティクルの
誤検出を防止することができる。なお、異物検査装置に
おいて、検出すべき異物のサイズを一定サイズ以下に設
定することにより、自然酸化膜2をパーティクルとして
誤検出してしまうことを防止できる。
を確認するために、同日に同一のエッチング装置におい
て比較実験を行った。Heガスを不活性ガスとして使用
し、RF放電を行った実験によれば、パーティクル数は約
2000個/ウェハーであった。一方、反応性ガスを用
い、RF放電を行わない実験でのパーティクル数は約40
個/ウェハーであった。パーティクル規格を50個/ウ
ェハーとすると、従来では装置の異常はなしと誤って判
定されたのに対して、本発明によれば装置に異常がある
と判定される。
置の異常を捉えらえられなかったのに対して、本発明の
測定方法によれば、装置の異常を早期に発見でき、エッ
チング装置のパーツ交換などにより、適切かつ迅速に装
置の異常を回復できる。 (2)第2の実施の形態 酸化膜エッチャーにおいて、図3(A)に示すように、シ
リコン基板1bの表面にSiO2膜1aをあらかじめCVD装置に
よって形成した、モニター用ウェハー1を用いる点が特
徴である。また、チャンバー4内に供給するガスとして
は、反応性ガスを用いる点で第1の実施形態と異なる。
RF放電の条件については第1の実施形態と同様である。
を考慮する必要がある。(上部電極5bについてはモニ
ター用ウェハー1が装着されることにより露出しないた
め考慮の必要はない。) 上部電極5aの材質がアモルファスカーボンである場
合、O2ガスを用いると電極の消耗が加速される結果、寿
命が短くなる、パーティクル発生の原因となる、という
不具合が懸念された。しかし、実験の結果、O2ガスを導
入しても問題はないことがわかった。したがって、O2ガ
スは導入してもしなくてもどちらでもよく、実プロセス
条件にあわせて必要に応じて供給すればよい。
をそれぞれ40sccm、60sccm、800sccmの流量で、2000mTo
rrの圧力下でチャンバー4に供給することが適当であ
る。また、O2ガスを用いない場合には、CHF3ガス、CH4
ガス、Arガスの混合ガスを用い、それぞれ30sccm、50sc
cm、1000sccmの流量で、1600mTorrの圧力下で供給する
ことが適当である。
ー1をチャンバー4から取り出し、その後異物検査装置
によって、モニター用ウェハー1上のパーティクル3の
数を測定する。なお、このときRF放電前またはその初期
段階に付着されたパーティクル3a(図3(B)に示す)
の部分については、SiO2膜1aがこのパーティクル3b
をマスクとしてエッチングされるため、図3(C)に示す
ように段差が生じる。しかしながら、異物検査装置によ
れば両方のパーティクル3a,3bの数を測定すること
ができる。
ウェハー1の表面にSiO2膜1aを具備する半導体基板1b
をモニター用ウェハーとして用いているので、本来的に
自然酸化膜が形成されていない。このため、反応性ガス
を用いても該ウェハー表面に自然酸化膜による段差が形
成されることがなく、実プロセス条件にてパーティクル
を高精度に測定することができる。
項3に記載の発明によれば、RF放電によって発生するプ
ラズマによってチャンバーの内壁に付着したパーティク
ルが剥がれ、半導体ウェハーの表面に堆積するため、そ
のパーティクルを測定することができる。この結果、エ
ッチング装置の異常を早期に発見することができ、生産
効率の向上に寄与することができる。
り、半導体ウェハーの表面のあれを抑止することができ
るため、パーティクル誤検出を防止することができる。
さらに、自然酸化膜を除去するための薬品による洗浄工
程を省略できるため、スループットを向上し、環境負荷
を小さくすることができる。また、請求項4から請求項
6に記載の発明によれば、モニター用ウェハーの表面に
シリコン膜を具備する半導体基板をモニター用ウェハー
として用いているので、本来的に自然酸化膜が形成され
ていない。このため、反応性ガスを用いても該ウェハー
表面に自然酸化膜による段差が形成されることがなく、
実プロセス条件にてパーティクルを高精度に測定するこ
とができる。
測定方法を説明するための工程断面図である。
測定方法を説明するための工程断面図である。
定方法を説明するための工程断面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 表面に自然酸化膜が形成された半導体基
板から成るモニター用ウェハーをドライエッチング装置
の所定位置に装着し、前記半導体基板に対して反応性を
有しない不活性ガスを該チャンバー内に供給し、RF放電
を行うことにより前記チャンバーの内壁に付着したパー
ティクルを剥がす工程と、その後前記ウェハーの表面に
堆積したパーティクルの数を測定する工程とを含むドラ
イエッチング装置のパーティクル測定方法。 - 【請求項2】 表面に自然酸化膜が形成された半導体基
板から成るモニター用ウェハーをドライエッチング装置
の所定位置に装着し、前記半導体基板に対して反応性を
有しない不活性ガスと02ガスとの混合ガスを該チャンバ
ー内に供給し、RF放電を行うことにより前記チャンバー
の内壁に付着したパーティクルを剥がす工程と、その後
前記ウェハーの表面に堆積したパーティクルの数を測定
する工程とを含むドライエッチング装置のパーティクル
測定方法。 - 【請求項3】 前記不活性ガスは、HeガスまたはArガス
であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載
のドライエッチング装置のパーティクル測定方法。 - 【請求項4】 半導体基板の表面にシリコン酸化膜を形
成して成るモニター用ウェハーをドライエッチング装置
の所定位置に装着し、前記シリコン酸化膜に対して反応
性を有する不活性ガスを該チャンバー内に供給し、RF放
電を行うことにより前記チャンバーの内壁に付着したパ
ーティクルを剥がす工程と、その後前記ウェハーの表面
に堆積したパーティクルの数を測定する工程とを含むド
ライエッチング装置のパーティクル測定方法。 - 【請求項5】 前記反応性ガスは、O2ガスとCF4ガスと
の混合ガスであることを特徴とする請求項4に記載のド
ライエッチング装置のパーティクル測定方法。 - 【請求項6】 前記反応性ガスは、CHF3ガスとCF4ガス
との混合ガスであることを特徴とする請求項4に記載の
ドライエッチング装置のパーティクル測定方法。
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JP01738598A JP3301954B2 (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | ドライエッチング装置のパーティクル測定方法 |
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JP01738598A JP3301954B2 (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | ドライエッチング装置のパーティクル測定方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11219933A JPH11219933A (ja) | 1999-08-10 |
JP3301954B2 true JP3301954B2 (ja) | 2002-07-15 |
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ID=11942546
Family Applications (1)
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JP01738598A Expired - Fee Related JP3301954B2 (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | ドライエッチング装置のパーティクル測定方法 |
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---|---|---|---|---|
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US7464581B2 (en) | 2004-03-29 | 2008-12-16 | Tokyo Electron Limited | Vacuum apparatus including a particle monitoring unit, particle monitoring method and program, and window member for use in the particle monitoring |
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1998
- 1998-01-29 JP JP01738598A patent/JP3301954B2/ja not_active Expired - Fee Related
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