JPH05175165A - プラズマ装置 - Google Patents
プラズマ装置Info
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- JPH05175165A JPH05175165A JP34276791A JP34276791A JPH05175165A JP H05175165 A JPH05175165 A JP H05175165A JP 34276791 A JP34276791 A JP 34276791A JP 34276791 A JP34276791 A JP 34276791A JP H05175165 A JPH05175165 A JP H05175165A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、半導体集積回路の製造プロセスにお
いて用いられる、半導体ウエハ上に薄膜を形成しもしく
は該薄膜を加工するプラズマ装置に関し、膜厚をリアル
タイムかつ高精度にモニタすることのできるプラズマ装
置を提供する。 【構成】プラズマガス中の所定の原子または分子の発光
スペクトルもしくはマススペクトルを測定し、その積分
値を求め、その積分値が所定値に達したことを検出す
る。
いて用いられる、半導体ウエハ上に薄膜を形成しもしく
は該薄膜を加工するプラズマ装置に関し、膜厚をリアル
タイムかつ高精度にモニタすることのできるプラズマ装
置を提供する。 【構成】プラズマガス中の所定の原子または分子の発光
スペクトルもしくはマススペクトルを測定し、その積分
値を求め、その積分値が所定値に達したことを検出す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の製造
プロセスにおいて用いられる、半導体ウエハ上に薄膜を
形成しもしくは該薄膜を加工するプラズマ装置に関す
る。
プロセスにおいて用いられる、半導体ウエハ上に薄膜を
形成しもしくは該薄膜を加工するプラズマ装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の製造工程において、プ
ラズマ装置を用いて半導体ウエハ上に膜を形成（デポジ
ション）したり膜を除去（エッチング）することが広く
行われている。このデポジション量やエッチング量の制
御は、通常はプラズマを発生させている時間で管理され
ている。このデポジション量やエッチング量は例えば±
５％以内の精度となるように制御する必要があり、これ
を時間で管理するには、他の種々の条件、例えば印加電
圧、プラズマガス圧等も厳密に制御する必要があり、ま
たこの方法ではリアルタイムな制御を行うことができ
ず、リアルタイムかつ高精度に制御を行うことのできる
方式が望まれている。
ラズマ装置を用いて半導体ウエハ上に膜を形成（デポジ
ション）したり膜を除去（エッチング）することが広く
行われている。このデポジション量やエッチング量の制
御は、通常はプラズマを発生させている時間で管理され
ている。このデポジション量やエッチング量は例えば±
５％以内の精度となるように制御する必要があり、これ
を時間で管理するには、他の種々の条件、例えば印加電
圧、プラズマガス圧等も厳密に制御する必要があり、ま
たこの方法ではリアルタイムな制御を行うことができ
ず、リアルタイムかつ高精度に制御を行うことのできる
方式が望まれている。
【０００３】この点に鑑み、従来以下に示すような技術
が提案されている。図６は従来の提案に係る膜厚制御方
法の一例を示した模式図である。真空容器１４中に上部
電極１と下部電極２とが備えられており、下部電極２の
上に半導体ウエハ３が載置され、給気管１５から真空容
器１４中に所定成分、所定圧のガスを送り込むとともに
排気管１６からガスを排気しながら高周波電源１３によ
り、高周波電力を送り込んで上記電極１と下部電極２と
の間にプラズマを発生させ、これにより、半導体ウエハ
３上に薄膜を形成し、もしくは半導体ウエハ３上に形成
された薄膜をエッチングする。また成膜法ではこの真空
容器１４内には水晶発振子４も配置され、真空容器１４
内に発生したプラズマにより半導体ウエハ３のデポジシ
ョンと同時に水晶発振子４の表面にも成膜され、これに
より生じる水晶発振子４の発振周波数の変化を振動計５
を用いてモニタし、これにより半導体ウエハ３のデポジ
ション厚が制御される。
が提案されている。図６は従来の提案に係る膜厚制御方
法の一例を示した模式図である。真空容器１４中に上部
電極１と下部電極２とが備えられており、下部電極２の
上に半導体ウエハ３が載置され、給気管１５から真空容
器１４中に所定成分、所定圧のガスを送り込むとともに
排気管１６からガスを排気しながら高周波電源１３によ
り、高周波電力を送り込んで上記電極１と下部電極２と
の間にプラズマを発生させ、これにより、半導体ウエハ
３上に薄膜を形成し、もしくは半導体ウエハ３上に形成
された薄膜をエッチングする。また成膜法ではこの真空
容器１４内には水晶発振子４も配置され、真空容器１４
内に発生したプラズマにより半導体ウエハ３のデポジシ
ョンと同時に水晶発振子４の表面にも成膜され、これに
より生じる水晶発振子４の発振周波数の変化を振動計５
を用いてモニタし、これにより半導体ウエハ３のデポジ
ション厚が制御される。
【０００４】図７は従来の提案に係る膜厚制御方法の他
の例を示した模式図である。図６に示した従来例と共通
の要素には、図５に付した番号と同一の番号を付し、重
複説明は省略する。ここでは、真空容器１４の上部に石
英窓８が形成されており、また上部電極１にも窓９が形
成されている。レーザ光源６からこれらの石英窓８、窓
９を通って半導体ウエハ３上にレーザ光を照射し、その
反射光を受光器７で受けてその反射光量をモニタし、こ
の反射強度の変化により膜厚がモニタされる。
の例を示した模式図である。図６に示した従来例と共通
の要素には、図５に付した番号と同一の番号を付し、重
複説明は省略する。ここでは、真空容器１４の上部に石
英窓８が形成されており、また上部電極１にも窓９が形
成されている。レーザ光源６からこれらの石英窓８、窓
９を通って半導体ウエハ３上にレーザ光を照射し、その
反射光を受光器７で受けてその反射光量をモニタし、こ
の反射強度の変化により膜厚がモニタされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ここで、図６に示す方
式を採用すると、プラズマ近傍に水晶発振子４とこの水
晶発振子４に接続される電線を設置する必要があり、こ
れにより半導体ウエハ３が汚染される危険がある。ま
た、図７に示す方式では、半導体ウエハの表面に光を照
射することができるように真空容器１４の上部に石英窓
８を設けたり上部電極１に窓９を設けるという特別な構
造が必要となり、上部電極が非対称となって半導体ウエ
ハ４のデポジションもしくはエッチングが半導体ウエハ
面上で均一に行われないおそれがある。
式を採用すると、プラズマ近傍に水晶発振子４とこの水
晶発振子４に接続される電線を設置する必要があり、こ
れにより半導体ウエハ３が汚染される危険がある。ま
た、図７に示す方式では、半導体ウエハの表面に光を照
射することができるように真空容器１４の上部に石英窓
８を設けたり上部電極１に窓９を設けるという特別な構
造が必要となり、上部電極が非対称となって半導体ウエ
ハ４のデポジションもしくはエッチングが半導体ウエハ
面上で均一に行われないおそれがある。
【０００６】本発明は、上記事情に鑑み、膜厚をリアル
タイムかつ高精度にモニタすることのできるプラズマ装
置を提供することを目的とする。
タイムかつ高精度にモニタすることのできるプラズマ装
置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１のプラズマ装置は、プラズマを発生させ
て半導体ウエハ上の膜をエッチングし、あるいは半導体
ウエハ上に膜を形成するプラズマ装置において、プラズ
マ発光光中の、所定の原子あるいは分子の発光スペクト
ルを受光する受光器と、該受光器により得られた信号を
積分する積分器と、該積分器の出力が所定値に達したこ
とを検出する検出器とを備えたことを特徴とするもので
ある。
の本発明の第１のプラズマ装置は、プラズマを発生させ
て半導体ウエハ上の膜をエッチングし、あるいは半導体
ウエハ上に膜を形成するプラズマ装置において、プラズ
マ発光光中の、所定の原子あるいは分子の発光スペクト
ルを受光する受光器と、該受光器により得られた信号を
積分する積分器と、該積分器の出力が所定値に達したこ
とを検出する検出器とを備えたことを特徴とするもので
ある。
【０００８】また本発明の第２のプラズマ装置は、プラ
ズマを発生させて半導体ウエハ上の膜をエッチングし、
あるいは半導体ウエハ上に膜を形成するプラズマ装置に
おいて、プラズマガス中の所定の原子あるいは分子のマ
ススペクトルを計測するマススペクトロメータと、該マ
ススペクトロメータにより得られた信号を積分する積分
器と、該積分器の出力が所定値に達したことを検出する
検出器とを備えたことを特徴とするものである。
ズマを発生させて半導体ウエハ上の膜をエッチングし、
あるいは半導体ウエハ上に膜を形成するプラズマ装置に
おいて、プラズマガス中の所定の原子あるいは分子のマ
ススペクトルを計測するマススペクトロメータと、該マ
ススペクトロメータにより得られた信号を積分する積分
器と、該積分器の出力が所定値に達したことを検出する
検出器とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】本発明の第１のプラズマ装置は、プラズマ発光
光中の、所定の原子あるいは分子の発光スペクトルを受
光してそれを積分するようにしたため、また本発明の第
２のプラズマ装置はプラズマガス中の所定の原子あるい
は分子のマススペクトルを計測してそれを積分するよう
にしたため、プラズマの状態が直接かつリアルタイムに
モニタされ、これにより高精度の膜厚制御が可能とな
る。
光中の、所定の原子あるいは分子の発光スペクトルを受
光してそれを積分するようにしたため、また本発明の第
２のプラズマ装置はプラズマガス中の所定の原子あるい
は分子のマススペクトルを計測してそれを積分するよう
にしたため、プラズマの状態が直接かつリアルタイムに
モニタされ、これにより高精度の膜厚制御が可能とな
る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、本発明のプラズマ装置の一実施例を示した模式図
である。この図において、前述した従来例（図６、図７
参照）の各要素と対応する要素には、図６，図７に付し
た番号と同一の番号を付して示し、重複部分の説明は省
略する。
１は、本発明のプラズマ装置の一実施例を示した模式図
である。この図において、前述した従来例（図６、図７
参照）の各要素と対応する要素には、図６，図７に付し
た番号と同一の番号を付して示し、重複部分の説明は省
略する。
【００１１】ここでは半導体ウエハ３上にシリコン窒化
膜を形成するために、真空容器１４にＳｉＨ4 とＮ2 Ｏ
の、圧力が１０Ｔｏｒｒに調整された混合ガスが導入さ
れ、高周波電源１３により上部電極１と下部電極２との
間に１８．５６ＭＨｚ，３００Ｗの高周波電圧を印加
し、これによりプラズマを発生させる。上部電極１と下
部電極２との間にプラズマが発生するとそのプラズマか
らプラズマ発光光１２が発せられ、このプラズマ発光光
は石英窓８から真空容器１４の外部に放出され分光器１
０で分光される。
膜を形成するために、真空容器１４にＳｉＨ4 とＮ2 Ｏ
の、圧力が１０Ｔｏｒｒに調整された混合ガスが導入さ
れ、高周波電源１３により上部電極１と下部電極２との
間に１８．５６ＭＨｚ，３００Ｗの高周波電圧を印加
し、これによりプラズマを発生させる。上部電極１と下
部電極２との間にプラズマが発生するとそのプラズマか
らプラズマ発光光１２が発せられ、このプラズマ発光光
は石英窓８から真空容器１４の外部に放出され分光器１
０で分光される。
【００１２】図２は、図１に示す分光器で分光されたプ
ラズマ発光光の分光強度分布を示した図である。ここで
は、この分光されたプラズマ発光光のうち４１４ｎｍの
ピークの波長域の光だけが受光され、積分器１１でその
受光信号が積分される。この４１４ｎｍの光はＳｉＨに
対応しており、この発光強度をモニタすることにより半
導体ウエハ３上に形成されたデポジション膜厚を知るこ
とができる。
ラズマ発光光の分光強度分布を示した図である。ここで
は、この分光されたプラズマ発光光のうち４１４ｎｍの
ピークの波長域の光だけが受光され、積分器１１でその
受光信号が積分される。この４１４ｎｍの光はＳｉＨに
対応しており、この発光強度をモニタすることにより半
導体ウエハ３上に形成されたデポジション膜厚を知るこ
とができる。
【００１３】図３は、プラズマＣＶＤの場合の、積分器
１１における積分値と、半導体ウエハ上に形成される膜
厚との関係の一例を示したグラフである。例えばこの積
分値が１２５に達したか否かを検出し、この値に達した
場合に、高周波電源１３からの電力供給を停止すること
により、半導体ウエハ３上に２００ｎｍの膜厚シリコン
窒化膜が精度良く形成される。
１１における積分値と、半導体ウエハ上に形成される膜
厚との関係の一例を示したグラフである。例えばこの積
分値が１２５に達したか否かを検出し、この値に達した
場合に、高周波電源１３からの電力供給を停止すること
により、半導体ウエハ３上に２００ｎｍの膜厚シリコン
窒化膜が精度良く形成される。
【００１４】上記手法は、プラズマエッチングの場合に
も適用可能である。例えば下部電極２の上に、表面に多
結晶シリコン膜やシリコン酸化膜が形成された半導体ウ
エハ３を載置し、真空容器１４にＣＦ4 とＯ2 の混合ガ
スを送り込み、プラズマを発生させることにより、半導
体ウエハ３上に形成された膜がエッチングされ、このエ
ッチング中に上記と同様にしてプラズマ発光光がモニタ
される。
も適用可能である。例えば下部電極２の上に、表面に多
結晶シリコン膜やシリコン酸化膜が形成された半導体ウ
エハ３を載置し、真空容器１４にＣＦ4 とＯ2 の混合ガ
スを送り込み、プラズマを発生させることにより、半導
体ウエハ３上に形成された膜がエッチングされ、このエ
ッチング中に上記と同様にしてプラズマ発光光がモニタ
される。
【００１５】図４は、プラズマエッチングの場合の積分
値と半導体ウエハ上の膜のエッチング膜厚量との関係の
一例を示した図である。例えばコンタクト部のテーパー
エッチングを行う場合において、５００ｎｍ厚の酸化膜
のうち２００ｎｍをエッチングする場合は、積分値が２
５０に達したときにエッチングを停止すればよい。
値と半導体ウエハ上の膜のエッチング膜厚量との関係の
一例を示した図である。例えばコンタクト部のテーパー
エッチングを行う場合において、５００ｎｍ厚の酸化膜
のうち２００ｎｍをエッチングする場合は、積分値が２
５０に達したときにエッチングを停止すればよい。
【００１６】このように、この積分値をモニタすること
により、エッチング膜厚をリアルタイムで高精度に見積
もることができる。図５は、本発明の第２のプラズマ装
置の一実施例を示した模式図である。この図５において
も、前述した各プラズマ装置（図１，図６，図７参照）
の各要素と対応する要素には前述した各図に付した番号
と同一の番号を付し、重複説明は省略する。
により、エッチング膜厚をリアルタイムで高精度に見積
もることができる。図５は、本発明の第２のプラズマ装
置の一実施例を示した模式図である。この図５において
も、前述した各プラズマ装置（図１，図６，図７参照）
の各要素と対応する要素には前述した各図に付した番号
と同一の番号を付し、重複説明は省略する。
【００１７】ここでは、プラズマガスを排気する排気管
１６に接続されたマススペクトロメータ１７が備えられ
ており、これによりプラズマガス中の特定の原子または
分子の量が計測され、積分器１１においてその積分値が
求められる。この場合も図１に示す発光スペクトルを検
出してその積分値を求める場合と同様に、半導体ウエハ
３上に形成されるデポジション膜厚、もしくは半導体ウ
エハ３上に形成された膜のエッチング厚がリアルタイム
でかつ高精度にモニタされる。
１６に接続されたマススペクトロメータ１７が備えられ
ており、これによりプラズマガス中の特定の原子または
分子の量が計測され、積分器１１においてその積分値が
求められる。この場合も図１に示す発光スペクトルを検
出してその積分値を求める場合と同様に、半導体ウエハ
３上に形成されるデポジション膜厚、もしくは半導体ウ
エハ３上に形成された膜のエッチング厚がリアルタイム
でかつ高精度にモニタされる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラズマ
装置は、プラズマガス中の所定の原子または分子の発光
スペクトルもしくはマススペクトルを測定し、その積分
値を求め、その積分値が所定値に達したことを検出する
ようにしたため、デポジション膜厚やエッチング厚がリ
アルタイムで高精度にモニタされる。
装置は、プラズマガス中の所定の原子または分子の発光
スペクトルもしくはマススペクトルを測定し、その積分
値を求め、その積分値が所定値に達したことを検出する
ようにしたため、デポジション膜厚やエッチング厚がリ
アルタイムで高精度にモニタされる。
【図１】本発明のプラズマ装置の一実施例を示した模式
図である。
図である。
【図２】図１に示す分光器で分光されたプラズマ発光光
の分光強度分布を示した図である。
の分光強度分布を示した図である。
【図３】プラズマＣＶＤの場合の、積分器における積分
値と、半導体ウエハ上に形成される膜厚との関係の一例
を示したグラフである。
値と、半導体ウエハ上に形成される膜厚との関係の一例
を示したグラフである。
【図４】プラズマエッチングの場合の積分値と半導体ウ
エハ上の膜のエッチング膜厚量との関係の一例を示した
図である。
エハ上の膜のエッチング膜厚量との関係の一例を示した
図である。
【図５】本発明の第２のプラズマ装置の一実施例を示し
た模式図である。
た模式図である。
【図６】従来の提案に係る膜厚制御方法の一例を示した
模式図である。
模式図である。
【図７】従来の提案に係る膜厚制御方法の他の例を示し
た模式図である。
た模式図である。
１ 上部電極 ２ 下部電極 ３ 半導体ウエハ １０ 分光器 １１ 積分器 １３ 高周波電源 １４ 真空容器 １５ マススペクトロメータ
Claims (2)
- 【請求項１】 プラズマを発生させて半導体ウエハ上の
膜をエッチングし、あるいは半導体ウエハ上に膜を形成
するプラズマ装置において、 プラズマ発光光中の、所定の原子あるいは分子の発光ス
ペクトルを受光する受光器と、 該受光器により得られた信号を積分する積分器と、 該積分器の出力が所定値に達したことを検出する検出器
とを備えたことを特徴とするプラズマ装置。 - 【請求項２】 プラズマを発生させて半導体ウエハ上の
膜をエッチングし、あるいは半導体ウエハ上に膜を形成
するプラズマ装置において、 プラズマガス中の所定の原子あるいは分子のマススペク
トルを計測するマススペクトロメータと、 該マススペクトロメータにより得られた信号を積分する
積分器と、 該積分器の出力が所定値に達したことを検出する検出器
とを備えたことを特徴とするプラズマ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34276791A JPH05175165A (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | プラズマ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34276791A JPH05175165A (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | プラズマ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05175165A true JPH05175165A (ja) | 1993-07-13 |
Family
ID=18356343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34276791A Withdrawn JPH05175165A (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | プラズマ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05175165A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5621500A (en) * | 1995-05-25 | 1997-04-15 | Nikon Corporation | Method and apparatus for projection exposure |
| KR100325289B1 (ko) * | 1999-03-24 | 2002-02-21 | 김영환 | 박막의 화학조성 분석방법 및 이를 이용한 박막의 성장조절방법 |
| KR20030000274A (ko) * | 2001-06-22 | 2003-01-06 | 주식회사 파이맥스 | 반도체 제조공정에서 실시간 플라즈마 측정과 박막분석을위한 다채널 분광분석기 |
| JP5123930B2 (ja) * | 2007-03-27 | 2013-01-23 | 昭和電工株式会社 | 記録媒体の製造方法 |
-
1991
- 1991-12-25 JP JP34276791A patent/JPH05175165A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5621500A (en) * | 1995-05-25 | 1997-04-15 | Nikon Corporation | Method and apparatus for projection exposure |
| KR100325289B1 (ko) * | 1999-03-24 | 2002-02-21 | 김영환 | 박막의 화학조성 분석방법 및 이를 이용한 박막의 성장조절방법 |
| KR20030000274A (ko) * | 2001-06-22 | 2003-01-06 | 주식회사 파이맥스 | 반도체 제조공정에서 실시간 플라즈마 측정과 박막분석을위한 다채널 분광분석기 |
| JP5123930B2 (ja) * | 2007-03-27 | 2013-01-23 | 昭和電工株式会社 | 記録媒体の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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