JP3660427B2 - 複数チャンバーの放電時間制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１個の高周波電源で複数のチャンバーを同時に放電させて半導体ウェーハ等の被処理物表面に形成された被膜をエッチングしたりアッシングする複数チャンバーの放電時間制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１個の高周波電源で複数のチャンバーを同時に放電させて半導体ウェーハ等の被処理物表面に形成された被膜をエッチングしたりアッシングする場合に、放電を開始してから全てのチャンバー内の被処理物が同時に終点状態になるのは不可能であり、また終点状態になったからといって一つのチャンバーでの放電を停止すると残りのチャンバーでの放電が影響を受けることになる。そこで、従来の複数チャンバーの放電制御方法としては、全てのチャンバーの放電時間を同一時間に設定し、しかも全てのチャンバー内の被処理物が終点状態に達するように放電時間を多めに設定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術においては、各チャンバー間でレート差が生じた場合に、各チャンバーで処理時間が多すぎたり少なすぎたりして、エッチングまたはアッシングの品質にばらつきが生じるという問題があった。
【０００４】
本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、１個の高周波電源で複数のチャンバーを同時に放電させて半導体ウェーハ等の被処理物表面に形成された被膜をエッチングまたはアッシングする場合に、品質のばらつきが少ない複数チャンバーの放電時間制御方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明は、１個の高周波電源で複数のチャンバーを同時に放電させて被処理物表面に形成された被膜をエッチングしたりアッシングしたりする場合の放電時間制御方法において、前記複数のチャンバー内に配置された被処理物のうち何れかのチャンバー内の被処理物が最初に終点状態になった時点から複数のチャンバー内に配置された被処理物が全て終点状態になる最後の終点状態を未検出の間は、最初に終点状態になった時点からの経過時間が所定時間内であるか否かを判断し、前記経過時間が所定時間内であった場合には処理を継続し、所定時間を超える場合には異常であると判断し、直ちに高周波電圧の印加を停止し、また前記複数のチャンバー内に配置された被処理物のうち何れかのチャンバー内の被処理物が最初に終点状態になった後に複数のチャンバー内に配置された被処理物が全て終点状態になる最後の終点状態を検出した場合には、最後の終点状態検出時にオーバエッチ時間を加算したタイミングで前記高周波電源による電力供給を停止するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る複数チャンバーの放電時間制御方法を実施する複数チャンバー放電装置の概要説明図、図２はプラズマ処理装置の断面図、図３は複数チャンバーの放電時間制御方法のフローチャートである。
【０００７】
図１に示すように、複数チャンバー放電装置は、１個の高周波電源Ｐに同一のプラズマ処理装置１を４個並列接続して構成されている。なお、プラズマ処理装置１は複数個の並列接続でよく、４個に限定されるものではない。
プラズマ処理装置１は、ベース２に開口３を形成し、この開口３を覆うように合成石英からなるチャンバー４を取り付けている。
【０００８】
各プラズマ処理装置１は同一に構成されているので、一つのプラズマ処理装置１について説明する。チャンバー４は、図２に示すように、ドーム状の下半部４ａと筒状の上半部４ｂとからなり、上半部４ｂには反応ガス導入部５を設けると共に、上半部４ｂ外周には高周波電源Ｐに接続される第１のシート状電極６とアースに接続される第２のシート状電極７をチャンバー４の軸を基準にして左右に離間して対向配置している。
【０００９】
第１のシート状電極６及び第２のシート状電極７は、チャンバー上半部４ｂの周方向に伸びる凸部６ａ，７ａと凹部６ｂ，７ｂを上下方向に連続して形成した櫛歯状をなし、且つ一方のシート状電極の凸部６ａ，７ａが他方のシート状電極の凹部６ｂ，７ｂに略一定の間隔Ｇを開けて噛み合っている。
【００１０】
このように、一対のシート状電極６，７の間隔Ｇを周方向及び軸方向において略一定とすることで、プラズマがチャンバー上半部４ｂの内周に沿って均一に発生する。
【００１１】
また、第２のシート状電極７の下端部７ｃは、第１のシート状電極６よりも下方位置においてチャンバー４を囲んでいる。このように、プラズマ発生空間の最下端をアースに接続される第２のシート状電極７で囲むことで、荷電粒子がウェーハＷに向って流れるのを阻止することができる。
【００１２】
一方、ベース２の開口３には、下方からウェーハＷをセットする載置テーブル８が臨み、またベース２には真空ポンプにつながる排気通路（不図示）を形成している。また、第１のシート状電極６の上端部６ｃと高周波電源Ｐは、図１に示すように、Ｒｆケーブル２０を介して接続されている。
【００１３】
以上のように構成した複数チャンバー放電装置における複数チャンバーの放電時間制御方法を図３に示すフローチャートにより説明する。
先ず、各チャンバー４内を減圧し、反応ガス導入部５からチャンバー４内に反応ガスを導入し、更に高周波電源Ｐにより第１のシート状電極６に高周波電圧を印加する（ステップＳ１）。すると、第１と第２のシート状電極６，７の凸部６ａ，７ａと凹部６ｂ，７ｂとの間の間隔Ｇの部分に沿ってプラズマがチャンバー上半部４ｂの内周面に均一に発生する。
【００１４】
そして、プラズマの発生により、４個のプラズマ処理装置１のチャンバー４内のウェーハＷが同時にエッチングまたはアッシングなどの処理がなされ、最初に終点状態ｔ 1 に達したことが検出される（ステップＳ２）。処理の終点を検出する手段としては、例えば処理に特有のスペクトルをモニターし、その急激な強度変化時をもって終点が検出される。この最初の終点状態検出時が複数チャンバーの放電時間制御方法における基準時となる。なお、最初の終点状態とは、４個のチャンバー４内に配置されたウェーハＷのうちの何れかが１番目、即ち最初に終点状態になることをいう。
【００１５】
次いで、ステップＳ３において、更にプラズマの発生により、他の３個のチャンバー４で最後の終点状態ｔ 2 が検出されたか否かを判断する。即ち、他の３個のチャンバー４内のウェーハＷが全て終点状態に達したことが検出されたか否かを判断する。なお、最後の終点状態とは、４個のチャンバー４内に配置されたウェーハＷのうち４番目、即ち最後に終点状態になることをいう。
【００１６】
最後の終点状態ｔ 2 が検出されていない場合には、最初の終点状態ｔ 1 からの経過時間ｔが任意時間Ａを経過しているか否かを判断する（ステップＳ４）。ここで、任意時間Ａとは、各チャンバー４間でレート差が生じた場合でも処理時間が各チャンバー４で多すぎたり少なすぎたりすることのない時間で、最初の終点状態ｔ 1 に至る放電時間と最後の終点状態ｔ 2 に至る放電時間との間で許容される時間差（ｔ 2 - ｔ 1 ）をいう。より具体的には、各所要処理におけるバラツキの時間とすることが好ましい。
【００１７】
一方、最後の終点状態が検出された場合には、オーバエッチ時間Ｂを設定する（ステップＳ５）。ここで、オーバエッチ時間Ｂとは、最後の終点状態が検出された場合でも処理時間が各チャンバー４で少なすぎないように品質に問題が生じない範囲で終点状態よりも多めにエッチングまたはアッシングするための時間をいう。
【００１８】
また、上記した任意時間Ａやオーバエッチ時間Ｂは、それぞれ被処理物の種類や処理条件により適宜決定される。例えば、１．２μｍ厚のレジストのアッシング処理として酸素ガス流量：１００ｓｃｃｍ、圧力：０．５Ｔｏｒｒ、ＲＦ出力：１２００Ｗ及びステージ温度：２００℃という処理条件の場合には、最初の終点検出時間は約２０秒で、バラツキは経験的に±５％であることから、任意時間Ａは２秒、オーバエッチ時間Ｂは２０秒とするとよい。
【００１９】
そして、最初の終点状態からの経過時間ｔが任意時間Ａを超過していない場合には、ステップＳ３に戻り、高周波電圧の印加による放電を続け、経過時間ｔが任意時間Ａを超過している場合には、異常と判断して（ステップＳ６）、高周波電源Ｐによる第１のシート状電極６への高周波電圧の印加を停止する（ステップＳ８）。経過時間ｔが任意時間Ａを超過すると処理時間が多すぎて品質に問題が生じるからである。
【００２０】
また、ステップＳ７では、最後の終点からの時間Ｔがオーバエッチ時間Ｂになったか否かを判断する。Ｔ＜Ｂであれば、処理を継続し、Ｔ＝Ｂになったならば高周波電源Ｐによる第１のシート状電極６への高周波電圧の印加を停止する（ステップＳ８）。そして、１個の高周波電源Ｐによる４個のチャンバー４の同時放電作業が終了する。
【００２１】
このように、１個の高周波電源Ｐで４個のチャンバー４を同時に放電させてウェーハＷ表面に形成された被膜をエッチングまたはアッシングする場合に、チャンバー４間でレート差が生じても、このレート差が所定範囲内であれば、最初の終点状態に至る放電時間及び最後の終点状態に至る放電時間を監視すれば、処理時間が各チャンバー４で多すぎたり少なすぎたりすることなくウェーハＷをエッチングまたはアッシングすることができる。
【００２２】
なお、上記において本発明を図２に示すプラズマ処理装置により説明したが、プラズマ処理装置としては特定されるものではなく、図２に示した以外の装置、例えば公知の平行平板型プラズマ処理装置にも有効に適用できる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、１個の高周波電源で複数のチャンバーを同時に放電させて半導体ウェーハ等の被処理物表面に形成された被膜をエッチングまたはアッシングする場合に、チャンバー間でレート差が生じたとしても、処理時間が各チャンバーで多すぎたり少なすぎたりすることなく所望の品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る複数チャンバーの放電時間制御方法を実施する複数チャンバー放電装置の概要説明図
【図２】プラズマ処理装置の断面図
【図３】複数チャンバーの放電時間制御方法のフローチャート
【符号の説明】
１…プラズマ処理装置、４…チャンバー、６…第１のシート状電極、７…第２のシート状電極、Ａ…任意時間、Ｂ…オーバエッチ時間、Ｐ…高周波電源、Ｔ…最後の終点状態からの経過時間、Ｗ…ウェーハ（被処理物）、ｔ 1 …最初の終点状態、ｔ 2 …最後の終点状態。
【発明の属する技術分野】
本発明は、１個の高周波電源で複数のチャンバーを同時に放電させて半導体ウェーハ等の被処理物表面に形成された被膜をエッチングしたりアッシングする複数チャンバーの放電時間制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１個の高周波電源で複数のチャンバーを同時に放電させて半導体ウェーハ等の被処理物表面に形成された被膜をエッチングしたりアッシングする場合に、放電を開始してから全てのチャンバー内の被処理物が同時に終点状態になるのは不可能であり、また終点状態になったからといって一つのチャンバーでの放電を停止すると残りのチャンバーでの放電が影響を受けることになる。そこで、従来の複数チャンバーの放電制御方法としては、全てのチャンバーの放電時間を同一時間に設定し、しかも全てのチャンバー内の被処理物が終点状態に達するように放電時間を多めに設定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術においては、各チャンバー間でレート差が生じた場合に、各チャンバーで処理時間が多すぎたり少なすぎたりして、エッチングまたはアッシングの品質にばらつきが生じるという問題があった。
【０００４】
本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、１個の高周波電源で複数のチャンバーを同時に放電させて半導体ウェーハ等の被処理物表面に形成された被膜をエッチングまたはアッシングする場合に、品質のばらつきが少ない複数チャンバーの放電時間制御方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明は、１個の高周波電源で複数のチャンバーを同時に放電させて被処理物表面に形成された被膜をエッチングしたりアッシングしたりする場合の放電時間制御方法において、前記複数のチャンバー内に配置された被処理物のうち何れかのチャンバー内の被処理物が最初に終点状態になった時点から複数のチャンバー内に配置された被処理物が全て終点状態になる最後の終点状態を未検出の間は、最初に終点状態になった時点からの経過時間が所定時間内であるか否かを判断し、前記経過時間が所定時間内であった場合には処理を継続し、所定時間を超える場合には異常であると判断し、直ちに高周波電圧の印加を停止し、また前記複数のチャンバー内に配置された被処理物のうち何れかのチャンバー内の被処理物が最初に終点状態になった後に複数のチャンバー内に配置された被処理物が全て終点状態になる最後の終点状態を検出した場合には、最後の終点状態検出時にオーバエッチ時間を加算したタイミングで前記高周波電源による電力供給を停止するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る複数チャンバーの放電時間制御方法を実施する複数チャンバー放電装置の概要説明図、図２はプラズマ処理装置の断面図、図３は複数チャンバーの放電時間制御方法のフローチャートである。
【０００７】
図１に示すように、複数チャンバー放電装置は、１個の高周波電源Ｐに同一のプラズマ処理装置１を４個並列接続して構成されている。なお、プラズマ処理装置１は複数個の並列接続でよく、４個に限定されるものではない。
プラズマ処理装置１は、ベース２に開口３を形成し、この開口３を覆うように合成石英からなるチャンバー４を取り付けている。
【０００８】
各プラズマ処理装置１は同一に構成されているので、一つのプラズマ処理装置１について説明する。チャンバー４は、図２に示すように、ドーム状の下半部４ａと筒状の上半部４ｂとからなり、上半部４ｂには反応ガス導入部５を設けると共に、上半部４ｂ外周には高周波電源Ｐに接続される第１のシート状電極６とアースに接続される第２のシート状電極７をチャンバー４の軸を基準にして左右に離間して対向配置している。
【０００９】
第１のシート状電極６及び第２のシート状電極７は、チャンバー上半部４ｂの周方向に伸びる凸部６ａ，７ａと凹部６ｂ，７ｂを上下方向に連続して形成した櫛歯状をなし、且つ一方のシート状電極の凸部６ａ，７ａが他方のシート状電極の凹部６ｂ，７ｂに略一定の間隔Ｇを開けて噛み合っている。
【００１０】
このように、一対のシート状電極６，７の間隔Ｇを周方向及び軸方向において略一定とすることで、プラズマがチャンバー上半部４ｂの内周に沿って均一に発生する。
【００１１】
また、第２のシート状電極７の下端部７ｃは、第１のシート状電極６よりも下方位置においてチャンバー４を囲んでいる。このように、プラズマ発生空間の最下端をアースに接続される第２のシート状電極７で囲むことで、荷電粒子がウェーハＷに向って流れるのを阻止することができる。
【００１２】
一方、ベース２の開口３には、下方からウェーハＷをセットする載置テーブル８が臨み、またベース２には真空ポンプにつながる排気通路（不図示）を形成している。また、第１のシート状電極６の上端部６ｃと高周波電源Ｐは、図１に示すように、Ｒｆケーブル２０を介して接続されている。
【００１３】
以上のように構成した複数チャンバー放電装置における複数チャンバーの放電時間制御方法を図３に示すフローチャートにより説明する。
先ず、各チャンバー４内を減圧し、反応ガス導入部５からチャンバー４内に反応ガスを導入し、更に高周波電源Ｐにより第１のシート状電極６に高周波電圧を印加する（ステップＳ１）。すると、第１と第２のシート状電極６，７の凸部６ａ，７ａと凹部６ｂ，７ｂとの間の間隔Ｇの部分に沿ってプラズマがチャンバー上半部４ｂの内周面に均一に発生する。
【００１４】
そして、プラズマの発生により、４個のプラズマ処理装置１のチャンバー４内のウェーハＷが同時にエッチングまたはアッシングなどの処理がなされ、最初に終点状態ｔ 1 に達したことが検出される（ステップＳ２）。処理の終点を検出する手段としては、例えば処理に特有のスペクトルをモニターし、その急激な強度変化時をもって終点が検出される。この最初の終点状態検出時が複数チャンバーの放電時間制御方法における基準時となる。なお、最初の終点状態とは、４個のチャンバー４内に配置されたウェーハＷのうちの何れかが１番目、即ち最初に終点状態になることをいう。
【００１５】
次いで、ステップＳ３において、更にプラズマの発生により、他の３個のチャンバー４で最後の終点状態ｔ 2 が検出されたか否かを判断する。即ち、他の３個のチャンバー４内のウェーハＷが全て終点状態に達したことが検出されたか否かを判断する。なお、最後の終点状態とは、４個のチャンバー４内に配置されたウェーハＷのうち４番目、即ち最後に終点状態になることをいう。
【００１６】
最後の終点状態ｔ 2 が検出されていない場合には、最初の終点状態ｔ 1 からの経過時間ｔが任意時間Ａを経過しているか否かを判断する（ステップＳ４）。ここで、任意時間Ａとは、各チャンバー４間でレート差が生じた場合でも処理時間が各チャンバー４で多すぎたり少なすぎたりすることのない時間で、最初の終点状態ｔ 1 に至る放電時間と最後の終点状態ｔ 2 に至る放電時間との間で許容される時間差（ｔ 2 - ｔ 1 ）をいう。より具体的には、各所要処理におけるバラツキの時間とすることが好ましい。
【００１７】
一方、最後の終点状態が検出された場合には、オーバエッチ時間Ｂを設定する（ステップＳ５）。ここで、オーバエッチ時間Ｂとは、最後の終点状態が検出された場合でも処理時間が各チャンバー４で少なすぎないように品質に問題が生じない範囲で終点状態よりも多めにエッチングまたはアッシングするための時間をいう。
【００１８】
また、上記した任意時間Ａやオーバエッチ時間Ｂは、それぞれ被処理物の種類や処理条件により適宜決定される。例えば、１．２μｍ厚のレジストのアッシング処理として酸素ガス流量：１００ｓｃｃｍ、圧力：０．５Ｔｏｒｒ、ＲＦ出力：１２００Ｗ及びステージ温度：２００℃という処理条件の場合には、最初の終点検出時間は約２０秒で、バラツキは経験的に±５％であることから、任意時間Ａは２秒、オーバエッチ時間Ｂは２０秒とするとよい。
【００１９】
そして、最初の終点状態からの経過時間ｔが任意時間Ａを超過していない場合には、ステップＳ３に戻り、高周波電圧の印加による放電を続け、経過時間ｔが任意時間Ａを超過している場合には、異常と判断して（ステップＳ６）、高周波電源Ｐによる第１のシート状電極６への高周波電圧の印加を停止する（ステップＳ８）。経過時間ｔが任意時間Ａを超過すると処理時間が多すぎて品質に問題が生じるからである。
【００２０】
また、ステップＳ７では、最後の終点からの時間Ｔがオーバエッチ時間Ｂになったか否かを判断する。Ｔ＜Ｂであれば、処理を継続し、Ｔ＝Ｂになったならば高周波電源Ｐによる第１のシート状電極６への高周波電圧の印加を停止する（ステップＳ８）。そして、１個の高周波電源Ｐによる４個のチャンバー４の同時放電作業が終了する。
【００２１】
このように、１個の高周波電源Ｐで４個のチャンバー４を同時に放電させてウェーハＷ表面に形成された被膜をエッチングまたはアッシングする場合に、チャンバー４間でレート差が生じても、このレート差が所定範囲内であれば、最初の終点状態に至る放電時間及び最後の終点状態に至る放電時間を監視すれば、処理時間が各チャンバー４で多すぎたり少なすぎたりすることなくウェーハＷをエッチングまたはアッシングすることができる。
【００２２】
なお、上記において本発明を図２に示すプラズマ処理装置により説明したが、プラズマ処理装置としては特定されるものではなく、図２に示した以外の装置、例えば公知の平行平板型プラズマ処理装置にも有効に適用できる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、１個の高周波電源で複数のチャンバーを同時に放電させて半導体ウェーハ等の被処理物表面に形成された被膜をエッチングまたはアッシングする場合に、チャンバー間でレート差が生じたとしても、処理時間が各チャンバーで多すぎたり少なすぎたりすることなく所望の品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る複数チャンバーの放電時間制御方法を実施する複数チャンバー放電装置の概要説明図
【図２】プラズマ処理装置の断面図
【図３】複数チャンバーの放電時間制御方法のフローチャート
【符号の説明】
１…プラズマ処理装置、４…チャンバー、６…第１のシート状電極、７…第２のシート状電極、Ａ…任意時間、Ｂ…オーバエッチ時間、Ｐ…高周波電源、Ｔ…最後の終点状態からの経過時間、Ｗ…ウェーハ（被処理物）、ｔ 1 …最初の終点状態、ｔ 2 …最後の終点状態。
Claims (1)
- １個の高周波電源で複数のチャンバーを同時に放電させて被処理物表面に形成された被膜をエッチングしたりアッシングしたりする場合の放電時間制御方法において、前記複数のチャンバー内に配置された被処理物のうち何れかのチャンバー内の被処理物が最初に終点状態になった時点から複数のチャンバー内に配置された被処理物が全て終点状態になる最後の終点状態を未検出の間は、最初に終点状態になった時点からの経過時間が所定時間内であるか否かを判断し、前記経過時間が所定時間内であった場合には処理を継続し、所定時間を超える場合には異常であると判断し、直ちに高周波電圧の印加を停止し、また前記複数のチャンバー内に配置された被処理物のうち何れかのチャンバー内の被処理物が最初に終点状態になった後に複数のチャンバー内に配置された被処理物が全て終点状態になる最後の終点状態を検出した場合には、最後の終点状態検出時にオーバエッチ時間を加算したタイミングで前記高周波電源による電力供給を停止することを特徴とする複数チャンバーの放電時間制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13212296A JP3660427B2 (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | 複数チャンバーの放電時間制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13212296A JP3660427B2 (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | 複数チャンバーの放電時間制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09321022A JPH09321022A (ja) | 1997-12-12 |
| JP3660427B2 true JP3660427B2 (ja) | 2005-06-15 |
Family
ID=15073930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13212296A Expired - Fee Related JP3660427B2 (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | 複数チャンバーの放電時間制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3660427B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114318306B (zh) * | 2021-12-17 | 2023-08-01 | 杭州富芯半导体有限公司 | 半导体工艺方法及适用该半导体工艺方法的多腔室工艺设备 |
-
1996
- 1996-05-27 JP JP13212296A patent/JP3660427B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09321022A (ja) | 1997-12-12 |
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