JPH0547717A - プラズマ表面処理の終点検出方法及びプラズマ表面処理装置の状態監視方法 - Google Patents
プラズマ表面処理の終点検出方法及びプラズマ表面処理装置の状態監視方法Info
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- JPH0547717A JPH0547717A JP3022770A JP2277091A JPH0547717A JP H0547717 A JPH0547717 A JP H0547717A JP 3022770 A JP3022770 A JP 3022770A JP 2277091 A JP2277091 A JP 2277091A JP H0547717 A JPH0547717 A JP H0547717A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマ表面処理の終点検出やプラズマ表面
処理装置の状態監視を簡易な方法で行うこと。 【構成】 プラズマ表面処理装置１内でアッシングやエ
ッチングを行い、その排ガス中の例えばＣＯ濃度をＣＯ
モニタで監視する。ＣＯの生成濃度と表面処理速度は対
応しているため、予め表面処理の終点時のＣＯ濃度を把
握しておくことによって、その終点を検出できる。また
装置の状態が悪くなればプラズマの発光状態も変るの
で、例えばＣＯの生成濃度も変化し、従ってＣＯ濃度を
監視することによって装置の状態を把握できる。
処理装置の状態監視を簡易な方法で行うこと。 【構成】 プラズマ表面処理装置１内でアッシングやエ
ッチングを行い、その排ガス中の例えばＣＯ濃度をＣＯ
モニタで監視する。ＣＯの生成濃度と表面処理速度は対
応しているため、予め表面処理の終点時のＣＯ濃度を把
握しておくことによって、その終点を検出できる。また
装置の状態が悪くなればプラズマの発光状態も変るの
で、例えばＣＯの生成濃度も変化し、従ってＣＯ濃度を
監視することによって装置の状態を把握できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマ表面処理の終点
検出方法及びプラズマ表面処理の状態監視方法に関す
る。
検出方法及びプラズマ表面処理の状態監視方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ製造プロセスにおいてプラズマを
用いて薄膜の表面処理を行う場合がある。例えばプラズ
マを用いた有機薄膜の灰化除去技術（アッシング）はレ
ジスト除去工程に広く用いられており、またプラズマを
用いたエッチングは、集積回路の微細なパターンをエッ
チングする場合に不可欠の技術となっている。
用いて薄膜の表面処理を行う場合がある。例えばプラズ
マを用いた有機薄膜の灰化除去技術（アッシング）はレ
ジスト除去工程に広く用いられており、またプラズマを
用いたエッチングは、集積回路の微細なパターンをエッ
チングする場合に不可欠の技術となっている。
【０００３】アッシング速度や、エッチング速度は、レ
ジスト材料あるいはエッチング材料、試料温度、プロセ
ス条件などの種々の要因で変化する。ここで、アッシン
グにおいては、精確な時間制御は不要であるが、試料が
必要以上にプラズマに曝されると、照射損傷や酸化とい
った変質が生じてしまうためアッシングの終点を検出す
ることが必要である。またエッチングにおいては、酸化
膜などの不要な部分を除いて不純物層などの下地を露出
させるものであるため精確にエッチングの終点を検出す
る必要があるそこで、従来では、フォトレジスト表面の
反射光と基板表面の反射光との干渉波の強度がレジスト
の膜厚に対応することを利用し、前記干渉波の強度を測
定してアッシングの終点を検出する方法、あるいは特開
昭５６ー１１５５３６号公報に記述されているように例
えばエッチングの終点で発光スペクトルが急激に変化す
るのでそれを検出する方法や、蛍光を検出する方法、ま
たは直接プラズマを目視して測定する方法、さらには特
開昭５６ー１６５３２７号公報に記述されているように
反応容器内のガス圧力を検出する方法などが行われてい
た。 またこの様な表面処理を行うにあたっては、表面
処理の状態を監視する必要があるが、この場合実際に処
理を行ってその処理状態に基づいて判定するか、あるい
は上述のような光学的手法やプラズマの目視といった方
法が用いられている。
ジスト材料あるいはエッチング材料、試料温度、プロセ
ス条件などの種々の要因で変化する。ここで、アッシン
グにおいては、精確な時間制御は不要であるが、試料が
必要以上にプラズマに曝されると、照射損傷や酸化とい
った変質が生じてしまうためアッシングの終点を検出す
ることが必要である。またエッチングにおいては、酸化
膜などの不要な部分を除いて不純物層などの下地を露出
させるものであるため精確にエッチングの終点を検出す
る必要があるそこで、従来では、フォトレジスト表面の
反射光と基板表面の反射光との干渉波の強度がレジスト
の膜厚に対応することを利用し、前記干渉波の強度を測
定してアッシングの終点を検出する方法、あるいは特開
昭５６ー１１５５３６号公報に記述されているように例
えばエッチングの終点で発光スペクトルが急激に変化す
るのでそれを検出する方法や、蛍光を検出する方法、ま
たは直接プラズマを目視して測定する方法、さらには特
開昭５６ー１６５３２７号公報に記述されているように
反応容器内のガス圧力を検出する方法などが行われてい
た。 またこの様な表面処理を行うにあたっては、表面
処理の状態を監視する必要があるが、この場合実際に処
理を行ってその処理状態に基づいて判定するか、あるい
は上述のような光学的手法やプラズマの目視といった方
法が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら光学的に
プラズマを監視する方法は、分光器などの光学機器を必
要とするので装置が複雑で、高価であり、その上操作も
面倒であるという欠点がある。またプラズマを目視する
方法はある程度経験を要するし、人の感覚に頼るので信
頼性に欠け、加えてその間作業者が拘束されるので不便
であるといった欠点がある。そして実際に処理を行って
装置の状態を把握する方法は、被処理体を無駄にしてし
まう場合がある。さらに反応容器内のガス圧力を検出す
る方法は真空ゲージを反応容器に組み込まなければなら
ないので装置が複雑になるし、プラズマによる劣化のお
それもある。
プラズマを監視する方法は、分光器などの光学機器を必
要とするので装置が複雑で、高価であり、その上操作も
面倒であるという欠点がある。またプラズマを目視する
方法はある程度経験を要するし、人の感覚に頼るので信
頼性に欠け、加えてその間作業者が拘束されるので不便
であるといった欠点がある。そして実際に処理を行って
装置の状態を把握する方法は、被処理体を無駄にしてし
まう場合がある。さらに反応容器内のガス圧力を検出す
る方法は真空ゲージを反応容器に組み込まなければなら
ないので装置が複雑になるし、プラズマによる劣化のお
それもある。
【０００５】本発明はこのような事情のもとになされた
ものであり、その目的は、装置構成が単純であって操作
も簡単であり、しかも低いコストで表面処理の終点検出
や表面処理装置の状態監視を行うことのできる方法を提
供することにある。
ものであり、その目的は、装置構成が単純であって操作
も簡単であり、しかも低いコストで表面処理の終点検出
や表面処理装置の状態監視を行うことのできる方法を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、排ガス中の特
定のガス濃度と表面処理状態やプラズマの発光状態とが
関連していること、及び反応容器の排ガスを吸引する真
空ポンプがドライ化されていることから排ガス中のガス
濃度を正確に測定できることに着目して成されたもので
ある。具体的には本発明は、反応容器の排ガス中に含ま
れ、表面処理により生成した生成ガスの濃度を監視する
ことによってプラズマ表面処理の終点を検出することを
特徴とする。
定のガス濃度と表面処理状態やプラズマの発光状態とが
関連していること、及び反応容器の排ガスを吸引する真
空ポンプがドライ化されていることから排ガス中のガス
濃度を正確に測定できることに着目して成されたもので
ある。具体的には本発明は、反応容器の排ガス中に含ま
れ、表面処理により生成した生成ガスの濃度を監視する
ことによってプラズマ表面処理の終点を検出することを
特徴とする。
【０００７】他の発明は反応容器の排ガス中に含まれ、
プラズマを発生しているときに生成された生成ガスの濃
度を監視することによってプラズマ表面処理装置の状態
を監視することを特徴とする。
プラズマを発生しているときに生成された生成ガスの濃
度を監視することによってプラズマ表面処理装置の状態
を監視することを特徴とする。
【０００８】
【作用】プラズマを用いて被処理体に表面処理を行うと
例えば一酸化炭素（ＣＯ）などのガスが生成され、この
ガスの生成濃度と表面処理速度とは対応関係にある。従
って例えば反応容器の排ガス中の生成ガス濃度変化を予
め記録しておいて表面処理の終点に対応するガス濃度を
求めておき、実際の生成ガス濃度がその値になったとき
に終点として判定する。
例えば一酸化炭素（ＣＯ）などのガスが生成され、この
ガスの生成濃度と表面処理速度とは対応関係にある。従
って例えば反応容器の排ガス中の生成ガス濃度変化を予
め記録しておいて表面処理の終点に対応するガス濃度を
求めておき、実際の生成ガス濃度がその値になったとき
に終点として判定する。
【０００９】また表面処理を行っている場合に限らず、
被処理体を反応容器内に入れずにプラズマを発生させた
場合にもたとえばＣＯなどのガスが生成する。この生成
量は装置の状態に対応しており、表面処理をしているか
否かにかかわらずプラズマが発生しているときに排ガス
中の例えばＣＯなどのガス濃度を監視し、予め記録して
おいたデータと比較することにより、装置の状態が正常
であるかを監視できる。
被処理体を反応容器内に入れずにプラズマを発生させた
場合にもたとえばＣＯなどのガスが生成する。この生成
量は装置の状態に対応しており、表面処理をしているか
否かにかかわらずプラズマが発生しているときに排ガス
中の例えばＣＯなどのガス濃度を監視し、予め記録して
おいたデータと比較することにより、装置の状態が正常
であるかを監視できる。
【００１０】
【実施例】本発明方法を実施するためのシステムの一例
を図１に示す。
を図１に示す。
【００１１】同図において、１は例えば被処理体である
半導体ウエハに対してアッシングやエッチングを行うた
めのプラズマ表面処理装置である。
半導体ウエハに対してアッシングやエッチングを行うた
めのプラズマ表面処理装置である。
【００１２】この表面処理装置１内のガスを排気するた
めの排気路２には、並列に接続したメインバルブＭＶ及
びサブバルブＲＶ、マルチブースタＭＢ及び真空ドライ
ポンプＰが前記装置１側からこの順に設けられている。
前記ポンプＰの排気側には、表面処理例えばアッシング
によって生成した生成ガス例えば一酸化炭素のガス濃度
を監視するための、例えば赤外線吸収を利用したＣＯモ
ニタ３がフレキシブル管４を介して配設されている。な
お図中３ａ、３ｃは夫々測定セル及び信号処理部であ
り、これについては後述する。
めの排気路２には、並列に接続したメインバルブＭＶ及
びサブバルブＲＶ、マルチブースタＭＢ及び真空ドライ
ポンプＰが前記装置１側からこの順に設けられている。
前記ポンプＰの排気側には、表面処理例えばアッシング
によって生成した生成ガス例えば一酸化炭素のガス濃度
を監視するための、例えば赤外線吸収を利用したＣＯモ
ニタ３がフレキシブル管４を介して配設されている。な
お図中３ａ、３ｃは夫々測定セル及び信号処理部であ
り、これについては後述する。
【００１３】次に前記表面処理装置１の構成について図
２を参照しながら説明する。反応容器５は、例えば石英
からなる外筒５ａと、この外筒５ａ内に間隙を介して同
心状に配列された例えば石英からなる内筒５ｂとから構
成されている。
２を参照しながら説明する。反応容器５は、例えば石英
からなる外筒５ａと、この外筒５ａ内に間隙を介して同
心状に配列された例えば石英からなる内筒５ｂとから構
成されている。
【００１４】前記内筒５ｂには、全周を１／４等分した
４ケ所の各位置にて穴径φ２ｍｍの穴Ｓが上下方向に多
数形成されており、また当該内筒５ｂの外周面を覆うよ
うにエッチトンネルであるアルミニウムカバー６が設け
られている。
４ケ所の各位置にて穴径φ２ｍｍの穴Ｓが上下方向に多
数形成されており、また当該内筒５ｂの外周面を覆うよ
うにエッチトンネルであるアルミニウムカバー６が設け
られている。
【００１５】前記外筒５ａ及び内筒５ｂは各々その下端
にて、ステンレスなどからなる筒状のマニホールド７に
保持されており、このマニホールド７は図示しないベー
スプレート（基台）された状態で固定されている。前記
マニホールド７の下端部の開口部にはステンレスなどか
らなる円盤状のキャップ部７ａが開閉自在に設けられる
と共に、このキャップ部７ａの略中心部には図示しない
回転機構により駆動される回転軸７ｂが例えば磁気シー
ルにより機密な状態で挿通されており、この回転軸７ｂ
の上端にはターンテーブル７ｃが固定されている。 前
記ターンテーブル７ｃの上面には、石英からなる保温筒
７ｄが設置されており、この保温筒７ｄ上には、例えば
６６枚の半導体ウエハが各々略水平な状態でかつ互いに
所定の間隔例えば４．７６ｍｍ間隔で積層して収容する
例えば石英からなるウエハボード８が搭載されている。
このウエハボード８は、キャップ部７ａや保温筒７ｄな
どと一体となって図示しない搬送機構により反応容器１
内に搬入搬出される。
にて、ステンレスなどからなる筒状のマニホールド７に
保持されており、このマニホールド７は図示しないベー
スプレート（基台）された状態で固定されている。前記
マニホールド７の下端部の開口部にはステンレスなどか
らなる円盤状のキャップ部７ａが開閉自在に設けられる
と共に、このキャップ部７ａの略中心部には図示しない
回転機構により駆動される回転軸７ｂが例えば磁気シー
ルにより機密な状態で挿通されており、この回転軸７ｂ
の上端にはターンテーブル７ｃが固定されている。 前
記ターンテーブル７ｃの上面には、石英からなる保温筒
７ｄが設置されており、この保温筒７ｄ上には、例えば
６６枚の半導体ウエハが各々略水平な状態でかつ互いに
所定の間隔例えば４．７６ｍｍ間隔で積層して収容する
例えば石英からなるウエハボード８が搭載されている。
このウエハボード８は、キャップ部７ａや保温筒７ｄな
どと一体となって図示しない搬送機構により反応容器１
内に搬入搬出される。
【００１６】前記マニホールド７ａの側面には、インジ
ェクタ９が気密に水平に挿されておりこのインジェクタ
９の内端側は、Ｌ字状に屈曲され、外筒５ａとアルミニ
ウムカバー６との間において上方に向けて垂直に伸びて
いる。前記インジェクタ９における垂立した管路部分に
は、多数のガス流出孔９ａが上下方向に所定の間隔で形
成されている。前記インジェクタ９の外端側には、プラ
ズマ用のガスであるフロン（ＣＦ４）ガスや酸素ガスな
どの図示しないガス供給源が接続されている。
ェクタ９が気密に水平に挿されておりこのインジェクタ
９の内端側は、Ｌ字状に屈曲され、外筒５ａとアルミニ
ウムカバー６との間において上方に向けて垂直に伸びて
いる。前記インジェクタ９における垂立した管路部分に
は、多数のガス流出孔９ａが上下方向に所定の間隔で形
成されている。前記インジェクタ９の外端側には、プラ
ズマ用のガスであるフロン（ＣＦ４）ガスや酸素ガスな
どの図示しないガス供給源が接続されている。
【００１７】また前記マニホールド７の側面には反応容
器５内の処理ガスを排出して当該反応容器５内を所定の
減圧雰囲気に設定するための排気路２（図１参照）が接
続されている。
器５内の処理ガスを排出して当該反応容器５内を所定の
減圧雰囲気に設定するための排気路２（図１参照）が接
続されている。
【００１８】さらに前記外筒５ａの外側には、これを囲
むように間隙を介して断面形状が円弧状の一対の電極Ｅ
Ｄ１、ＥＤ２が設置されており、一方の電極ＥＤ１は高
周波電源に接続され、他方の電極ＥＤ２は接地されてい
る。
むように間隙を介して断面形状が円弧状の一対の電極Ｅ
Ｄ１、ＥＤ２が設置されており、一方の電極ＥＤ１は高
周波電源に接続され、他方の電極ＥＤ２は接地されてい
る。
【００１９】次いで、図１に示したＣＯモニタ３の構成
及び測定原理について図３を参照しながら説明する。
及び測定原理について図３を参照しながら説明する。
【００２０】図３中３ａは測定セルであり、これの図中
上面及び下面には夫々排気路２を構成する排気管２ａ、
２ｂが接続されていて、この測定セル３ａ中を常時真空
ドライポンプＰよりの排ガスが通流するようになってい
る。
上面及び下面には夫々排気路２を構成する排気管２ａ、
２ｂが接続されていて、この測定セル３ａ中を常時真空
ドライポンプＰよりの排ガスが通流するようになってい
る。
【００２１】ここで測定セル３ａの一方の側面に設けら
れた発光部３ｂよりの赤外線は、セル３ａの中に赤外光
線吸収のあるガスが存在しなければそのままのエネルギ
ーで通過し、セル３ａ中に測定対象ガスまたは共存ガス
があればその波長部分でガス濃度に応じて吸収される。
従って発光部３ｂに対向する２つの光学フィルタＦ１、
Ｆ２の透過波長を選択して、一方の検出部Ｄ１で対象ガ
スの濃度変化に対応する出力を取り出し、他方の検出器
Ｄ２で対象ガス及び共存ガスの濃度変化に関係しない出
力を取り出し、これらの出力の差を信号処理部３ｃにて
取り出せば、温度変化などに左右されることなく、対象
ガスの濃度変化に対応した出力が得られる。上述のＣＯ
モニタは、測定セル３ａ中を常時排ガスを通過させてお
いて濃度測定を行ういわばインラインモニタであるか
ら、サンプリングする場合のような時間遅れがなく、従
って反応容器内の処理状態を精確に処理できる。
れた発光部３ｂよりの赤外線は、セル３ａの中に赤外光
線吸収のあるガスが存在しなければそのままのエネルギ
ーで通過し、セル３ａ中に測定対象ガスまたは共存ガス
があればその波長部分でガス濃度に応じて吸収される。
従って発光部３ｂに対向する２つの光学フィルタＦ１、
Ｆ２の透過波長を選択して、一方の検出部Ｄ１で対象ガ
スの濃度変化に対応する出力を取り出し、他方の検出器
Ｄ２で対象ガス及び共存ガスの濃度変化に関係しない出
力を取り出し、これらの出力の差を信号処理部３ｃにて
取り出せば、温度変化などに左右されることなく、対象
ガスの濃度変化に対応した出力が得られる。上述のＣＯ
モニタは、測定セル３ａ中を常時排ガスを通過させてお
いて濃度測定を行ういわばインラインモニタであるか
ら、サンプリングする場合のような時間遅れがなく、従
って反応容器内の処理状態を精確に処理できる。
【００２２】次に上記システムの作用について述べる。
【００２３】先ず例えば６６枚の半導体ウエハＷを収納
したウエハボート８を図示した搬送機構により反応容器
５内にロードする。続いて反応容器５内を、例えば１×
１０−３Ｔｏｒｒの真空状態まで排気した後、インジェ
クタ９内に例えばフロンガス及び酸素ガスの混合ガスを
夫々流量を１６０ＳＣＣＭ、８００ＳＣＣＭで導入して
インジェクタ９のガス流出孔９ａから噴出させると共
に、室温の状態で電極ＥＤ１、ＥＤ２間に例えば電力１
Ｋｗ、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加して
前記混合ガスのプラズマを発生させた。そして反応容器
５内を０．２Ｔｏｒｒになるように圧力を制御しながら
排気を行い、半導体ウエハＷの例えばノボラック系のレ
ジスト膜に対してアッシング処理を行う。
したウエハボート８を図示した搬送機構により反応容器
５内にロードする。続いて反応容器５内を、例えば１×
１０−３Ｔｏｒｒの真空状態まで排気した後、インジェ
クタ９内に例えばフロンガス及び酸素ガスの混合ガスを
夫々流量を１６０ＳＣＣＭ、８００ＳＣＣＭで導入して
インジェクタ９のガス流出孔９ａから噴出させると共
に、室温の状態で電極ＥＤ１、ＥＤ２間に例えば電力１
Ｋｗ、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加して
前記混合ガスのプラズマを発生させた。そして反応容器
５内を０．２Ｔｏｒｒになるように圧力を制御しながら
排気を行い、半導体ウエハＷの例えばノボラック系のレ
ジスト膜に対してアッシング処理を行う。
【００２４】また前記真空ドライポンプＰにより吸引さ
れた排ガスをＣＯモニタ３の測定セル３ａに導いて排ガ
ス中のＣＯ濃度を監視し、その測定濃度が予め設定した
値まで下がったときにアッシング終了と判定してアッシ
ングを終了させる。
れた排ガスをＣＯモニタ３の測定セル３ａに導いて排ガ
ス中のＣＯ濃度を監視し、その測定濃度が予め設定した
値まで下がったときにアッシング終了と判定してアッシ
ングを終了させる。
【００２５】次に排ガス中のＣＯ濃度とアッシングとの
関係を調べるために行った実験結果について述べる。図
４はアッシングを行うウエハの枚数に応じてＣＯ濃度変
化パターンがどの様に変るのかを把握するために行った
実験データであり、（ａ）〜（ｃ）は夫々処理を行った
ウエハの枚数が１枚、２枚、３枚の場合に対応するもの
である。ただし、他の各条件は実施例で述べた条件と同
じである。なお、ＣＯ濃度測定用の波長（一方の光学フ
ィルタの透過波長）は、４．７μｍとし、参照用の波長
（他方の光学フィルタの透過波長）は３．８μｍとし
た。
関係を調べるために行った実験結果について述べる。図
４はアッシングを行うウエハの枚数に応じてＣＯ濃度変
化パターンがどの様に変るのかを把握するために行った
実験データであり、（ａ）〜（ｃ）は夫々処理を行った
ウエハの枚数が１枚、２枚、３枚の場合に対応するもの
である。ただし、他の各条件は実施例で述べた条件と同
じである。なお、ＣＯ濃度測定用の波長（一方の光学フ
ィルタの透過波長）は、４．７μｍとし、参照用の波長
（他方の光学フィルタの透過波長）は３．８μｍとし
た。
【００２６】このデータにおいてＣＯガス濃度が山形に
変化している領域は、レジストの灰化に従って発生した
ＣＯとプラズマ自体に含まれるＣＯとを合わせた量に対
応しており、その後一定に落ち着いた領域はプラズマ自
体に含まれるＣＯの量に対応している。なお零点のドリ
フトはＣＦ４の影響である。従ってピーク値から一定に
落ち着いた値を差し引いた値はレジストの灰化に伴って
発生したＣＯの濃度に対応しており、このことはウエハ
の枚数が増えるにつれてその濃度が高くなっているこ
と、及びいずれの場合にもその後一定値に落ち着いてい
ることからも裏付けられる。この結果ＣＯ濃度が前記一
定値に達した時点はアッシングの終点に対応しており、
この値を予め調べておけば排ガス中のＣＯ濃度を監視す
ることによりアッシングの終点を検出できる。
変化している領域は、レジストの灰化に従って発生した
ＣＯとプラズマ自体に含まれるＣＯとを合わせた量に対
応しており、その後一定に落ち着いた領域はプラズマ自
体に含まれるＣＯの量に対応している。なお零点のドリ
フトはＣＦ４の影響である。従ってピーク値から一定に
落ち着いた値を差し引いた値はレジストの灰化に伴って
発生したＣＯの濃度に対応しており、このことはウエハ
の枚数が増えるにつれてその濃度が高くなっているこ
と、及びいずれの場合にもその後一定値に落ち着いてい
ることからも裏付けられる。この結果ＣＯ濃度が前記一
定値に達した時点はアッシングの終点に対応しており、
この値を予め調べておけば排ガス中のＣＯ濃度を監視す
ることによりアッシングの終点を検出できる。
【００２７】また反応容器内におけるウエハの設置場所
をトップ部、センター部、ボトム部の間で変え、さらに
ウエハ間のピッチについても種々変えてウエハ１枚当た
りの灰化物の重量をＣＯ濃度変化パターンの積分値から
求めたが、いずれの場合にも差がなかった。従って本発
明方法はウエハの設置状態に関係なくアッシング終点を
検出できる。
をトップ部、センター部、ボトム部の間で変え、さらに
ウエハ間のピッチについても種々変えてウエハ１枚当た
りの灰化物の重量をＣＯ濃度変化パターンの積分値から
求めたが、いずれの場合にも差がなかった。従って本発
明方法はウエハの設置状態に関係なくアッシング終点を
検出できる。
【００２８】以上において、本発明はエッチングの終点
を検出する場合にも適応できる。すなわちプラズマによ
り例えばポリシリコン膜をエッチングしたときプラズマ
成分とポリシリコンとの化学反応によりＣＯやＣＯ２な
どが生成されるので、この生成ガス例えばＣＯ濃度の変
化を監視することでエッチングの終点を検出できる。
を検出する場合にも適応できる。すなわちプラズマによ
り例えばポリシリコン膜をエッチングしたときプラズマ
成分とポリシリコンとの化学反応によりＣＯやＣＯ２な
どが生成されるので、この生成ガス例えばＣＯ濃度の変
化を監視することでエッチングの終点を検出できる。
【００２９】またこのような方法は、ＳｉＯ２膜をエッ
チングする場合にも適応でき、この場合には図５に示す
ように電極ＥＤ１、ＥＤ２の外側にヒータＨを設け、こ
れにより反応容器５内を加熱してＣＶＤ法により反応容
器５の内壁にポリシリコン層ＰＯを積層しておけばＳｉ
Ｏ２膜ＳＩをエッチングするとき石英（ＳｉＯ２）から
なる反応容器５を同時にエッチングすることがなく、Ｓ
ｉＯ２のエッチング終点検出を正確に行うことができ、
装置の汎用性が大きくなる。なお前記ポリシリコン層Ｐ
Ｏは、その後ＳｉＯ２のエッチング時にエッチング除去
される。
チングする場合にも適応でき、この場合には図５に示す
ように電極ＥＤ１、ＥＤ２の外側にヒータＨを設け、こ
れにより反応容器５内を加熱してＣＶＤ法により反応容
器５の内壁にポリシリコン層ＰＯを積層しておけばＳｉ
Ｏ２膜ＳＩをエッチングするとき石英（ＳｉＯ２）から
なる反応容器５を同時にエッチングすることがなく、Ｓ
ｉＯ２のエッチング終点検出を正確に行うことができ、
装置の汎用性が大きくなる。なお前記ポリシリコン層Ｐ
Ｏは、その後ＳｉＯ２のエッチング時にエッチング除去
される。
【００３０】そしてまた排ガス中に含まれる生成ガスの
濃度を監視する方法は、プラズマ表面処理装置の状態を
監視することに対しても適応できる。すなわちアッシン
グやエッチング時における生成ガスの濃度変化パターン
は、装置が異常状態となったときにはプラズマの状態が
変るので、正常時とは異なったものになり、さらにはま
たウエハを入れずに単にプラズマを発生させた場合に
も、その生成ガスの濃度は装置が異常状態になれば変る
ので、こうした濃度変化パターンや単にプラズマを発生
させた時の濃度を正常時のデータと比較するようにすれ
ば、装置の状態を把握することができる。
濃度を監視する方法は、プラズマ表面処理装置の状態を
監視することに対しても適応できる。すなわちアッシン
グやエッチング時における生成ガスの濃度変化パターン
は、装置が異常状態となったときにはプラズマの状態が
変るので、正常時とは異なったものになり、さらにはま
たウエハを入れずに単にプラズマを発生させた場合に
も、その生成ガスの濃度は装置が異常状態になれば変る
ので、こうした濃度変化パターンや単にプラズマを発生
させた時の濃度を正常時のデータと比較するようにすれ
ば、装置の状態を把握することができる。
【００３１】この場合半導体ウエハを入れる前にプラズ
マを発生させて生成ガス濃度を監視すれば、実際にウエ
ハを処理しなくとも事前に装置の状態を把握できるので
非常に有効である。ここで２種類の表面処理装置を用い
て、各装置ごとに、ウエハを反応容器に入れずにプラズ
マを発生させたときにおける排ガス中のＣＯ濃度を調べ
てみた。そのうちの一方の装置としては、図６に示すよ
うに互いに対向する２本のインジェクタ９ａ、９ｂを備
えた装置を用いた。これは図２に示す装置においてイン
ジェクタを１本追加したものである。他方の装置として
は図７に示すように外筒５ａの外側に一対の短冊状の電
極ＥＤ３、ＥＤ４の組を４組設け、各電極ＥＤ３、ＥＤ
４間にてプラズマを発生させる様にした装置を用いた。
マを発生させて生成ガス濃度を監視すれば、実際にウエ
ハを処理しなくとも事前に装置の状態を把握できるので
非常に有効である。ここで２種類の表面処理装置を用い
て、各装置ごとに、ウエハを反応容器に入れずにプラズ
マを発生させたときにおける排ガス中のＣＯ濃度を調べ
てみた。そのうちの一方の装置としては、図６に示すよ
うに互いに対向する２本のインジェクタ９ａ、９ｂを備
えた装置を用いた。これは図２に示す装置においてイン
ジェクタを１本追加したものである。他方の装置として
は図７に示すように外筒５ａの外側に一対の短冊状の電
極ＥＤ３、ＥＤ４の組を４組設け、各電極ＥＤ３、ＥＤ
４間にてプラズマを発生させる様にした装置を用いた。
【００３２】図８及び図９は夫々図６及び図７の装置を
用いた場合のＣＯ濃度の測定結果であり、反応容器内に
はＣＦ４、Ｏ２を夫々流量を１６０ＳＣＣＭ、８００Ｓ
ＣＣＭで導入した。これらの結果をみると電源をオンに
すると（プラズマの発生を開始すると）、ＣＯ濃度が上
昇して一定値になり、この例ではＣＦ４の影響によって
零点がドリフトしているが、プラズマの発生に伴うＣＯ
濃度は、夫々固有の値、すなわち図６の装置では８６０
ｐｐｍ（５４０−（−３２０））であり、図７の装置で
は２２０ｐｐｍ（（−１２０）−（−３４０））であ
る。また図８、図９においてａはＯ２、ＣＦ４の導入時
点、ｂは電源オン時点である。
用いた場合のＣＯ濃度の測定結果であり、反応容器内に
はＣＦ４、Ｏ２を夫々流量を１６０ＳＣＣＭ、８００Ｓ
ＣＣＭで導入した。これらの結果をみると電源をオンに
すると（プラズマの発生を開始すると）、ＣＯ濃度が上
昇して一定値になり、この例ではＣＦ４の影響によって
零点がドリフトしているが、プラズマの発生に伴うＣＯ
濃度は、夫々固有の値、すなわち図６の装置では８６０
ｐｐｍ（５４０−（−３２０））であり、図７の装置で
は２２０ｐｐｍ（（−１２０）−（−３４０））であ
る。また図８、図９においてａはＯ２、ＣＦ４の導入時
点、ｂは電源オン時点である。
【００３３】これらの結果からわかるようにプラズマ発
生時における排ガス中のＣＯ濃度は各装置固有の値であ
り、従ってその値を予め各装置ごとに調べておけばＣＯ
濃度を監視することにより装置の状態を把握できる。
生時における排ガス中のＣＯ濃度は各装置固有の値であ
り、従ってその値を予め各装置ごとに調べておけばＣＯ
濃度を監視することにより装置の状態を把握できる。
【００３４】以上において本発明では、アッシングやエ
ッチングによりあるいはプラズマの発生に伴い生成され
る生成ガスとして、ＣＯガス以外のガスを測定対象とし
てもよく、アッシング時におけるＣＯ２濃度変化パター
ン、及びウエハのない状態でプラズマを発光させた時の
ＣＯ２濃度変化パターンを、４．３μｍの波長の赤外線
を用いて調べたところ、ＣＯガスを監視したときと同様
の結果が得られた、。そして例えばエッチングの終点を
検出する場合には被処理物に対応した生成ガスを選択す
ればよく、例えばＳｉＦ４などの濃度を監視するように
してもよい。
ッチングによりあるいはプラズマの発生に伴い生成され
る生成ガスとして、ＣＯガス以外のガスを測定対象とし
てもよく、アッシング時におけるＣＯ２濃度変化パター
ン、及びウエハのない状態でプラズマを発光させた時の
ＣＯ２濃度変化パターンを、４．３μｍの波長の赤外線
を用いて調べたところ、ＣＯガスを監視したときと同様
の結果が得られた、。そして例えばエッチングの終点を
検出する場合には被処理物に対応した生成ガスを選択す
ればよく、例えばＳｉＦ４などの濃度を監視するように
してもよい。
【００３５】なお生成ガス濃度を監視するためには、赤
外吸収を利用する方法に限定されるものではなく、ガス
検知素子などを利用する方法であってもよい。
外吸収を利用する方法に限定されるものではなく、ガス
検知素子などを利用する方法であってもよい。
【００３６】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、プラズマ表面
処理により生成した生成ガスの濃度を監視しているた
め、実施例からも裏付けられるようにアッシングやエッ
チングなどの表面処理の終点を検出することができる。
しかも光学的手法に比べて簡易な操作で済むし、また安
価であり、操作も簡単である。またプラズマを目視する
方法と比較すると、判定するにあたって経験が不要であ
り、人の感覚にたよるものではないので確実である。
処理により生成した生成ガスの濃度を監視しているた
め、実施例からも裏付けられるようにアッシングやエッ
チングなどの表面処理の終点を検出することができる。
しかも光学的手法に比べて簡易な操作で済むし、また安
価であり、操作も簡単である。またプラズマを目視する
方法と比較すると、判定するにあたって経験が不要であ
り、人の感覚にたよるものではないので確実である。
【００３７】請求項２の発明によれば、被処理体を入れ
ずにプラズマのみを発生しているときの生成ガス、ある
いは表面処理をおこなっているときの生成ガスの濃度を
監視しているため、実施例からも裏づけられるように表
面処理装置の状態を把握することができる。しかも光学
的手法に比べて上述のように有利であり、またウエハを
入れなくとも事前に装置の状態を把握できるのでウエハ
を無駄にすることもない。
ずにプラズマのみを発生しているときの生成ガス、ある
いは表面処理をおこなっているときの生成ガスの濃度を
監視しているため、実施例からも裏づけられるように表
面処理装置の状態を把握することができる。しかも光学
的手法に比べて上述のように有利であり、またウエハを
入れなくとも事前に装置の状態を把握できるのでウエハ
を無駄にすることもない。
【図１】本発明方法の実施例を説明するための監視装置
の一例の説明図である。
の一例の説明図である。
【図２】プラズマ表面処理装置の一例の説明図である。
【図３】ＣＯモニタの説明図である。
【図４】ウエハ枚数毎のアッシング時におけるＣＯ濃度
変化を示す特性曲線図である。
変化を示す特性曲線図である。
【図５】プラズマ表面処理装置の他の例の説明図であ
る。
る。
【図６】プラズマ表面処理装置のさらに他の例の説明図
である。
である。
【図７】プラズマ表面処理装置のさらにまた他の例の説
明図である。
明図である。
【図８】図６の装置を用いた場合のプラズマ発光時のＣ
Ｏ濃度を示す特性曲線図である。
Ｏ濃度を示す特性曲線図である。
【図９】図７の装置を用いた場合のプラズマ発光時のＣ
Ｏ濃度を示す特性曲線図である。
Ｏ濃度を示す特性曲線図である。
１ プラズマ表面処理装置 ２ 排気路 ３ ＣＯ濃度モニタ ５ 反応容器 ６ エッチトンネル ８ ウエハボート ９ インジェクタ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年６月１１日
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】追加
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】前記内筒５ｂには、全周を１／４等分した
４ケ所の各位置にて穴径φ２ｍｍの穴Ｓが上下方向に多
数形成されており、また当該内筒５ｂの外周面を覆うよ
うにアルミニウムよりなる円筒体（エッチトンネル）６
が設けられている。
４ケ所の各位置にて穴径φ２ｍｍの穴Ｓが上下方向に多
数形成されており、また当該内筒５ｂの外周面を覆うよ
うにアルミニウムよりなる円筒体（エッチトンネル）６
が設けられている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】前記外筒５ａ及び内筒５ｂは各々その下端
にて、ステンレスなどからなる筒状のマニホールド７に
保持されており、このマニホールド７は図示しないベー
スプレート（基台）に保持された状態で固定されてい
る。前記マニホールド７の下端部の開口部にはステンレ
スなどからなる円盤状のキャップ部７ａが開閉自在に設
けられると共に、このキャップ部７ａの略中心部には図
示しない回転機構により駆動される回転軸７ｂが例えば
磁気シールにより機密な状態で挿通されており、この回
転軸７ｂの上端にはターンテーブル７ｃが固定されてい
る。前記ターンテーブル７ｃの上面には、石英からなる
保温筒７ｄが設置されており、この保温筒７ｄ上には、
例えば６６枚の半導体ウエハが各々略水平な状態でかつ
互いに所定の間隔例えば４．７６ｍｍ間隔で積層して収
容する例えば石英からなるウエハボート８が搭載されて
いる。このウエハボート８は、キャップ部７ａや保温筒
７ｄなどと一体となって図示しない搬送機構により反応
容器１内に搬入搬出される。
にて、ステンレスなどからなる筒状のマニホールド７に
保持されており、このマニホールド７は図示しないベー
スプレート（基台）に保持された状態で固定されてい
る。前記マニホールド７の下端部の開口部にはステンレ
スなどからなる円盤状のキャップ部７ａが開閉自在に設
けられると共に、このキャップ部７ａの略中心部には図
示しない回転機構により駆動される回転軸７ｂが例えば
磁気シールにより機密な状態で挿通されており、この回
転軸７ｂの上端にはターンテーブル７ｃが固定されてい
る。前記ターンテーブル７ｃの上面には、石英からなる
保温筒７ｄが設置されており、この保温筒７ｄ上には、
例えば６６枚の半導体ウエハが各々略水平な状態でかつ
互いに所定の間隔例えば４．７６ｍｍ間隔で積層して収
容する例えば石英からなるウエハボート８が搭載されて
いる。このウエハボート８は、キャップ部７ａや保温筒
７ｄなどと一体となって図示しない搬送機構により反応
容器１内に搬入搬出される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】前記マニホールド７ａの側面には、インジ
ェクタ９が気密に水平に挿入されておりこのインジェク
タ９の内端側は、Ｌ字状に屈曲され、外筒５ａとアルミ
ニウムカバー６との間において上方に向けて垂直に伸び
ている。前記インジェクタ９における垂立した管路部分
には、多数のガス流出孔９ａが上下方向に所定の間隔で
形成されている。前記インジェクタ９の外端側には、プ
ラズマ用のガスであるフロン（ＣＦ４）ガスや酸素ガス
などの図示しないガス供給源が接続されている。
ェクタ９が気密に水平に挿入されておりこのインジェク
タ９の内端側は、Ｌ字状に屈曲され、外筒５ａとアルミ
ニウムカバー６との間において上方に向けて垂直に伸び
ている。前記インジェクタ９における垂立した管路部分
には、多数のガス流出孔９ａが上下方向に所定の間隔で
形成されている。前記インジェクタ９の外端側には、プ
ラズマ用のガスであるフロン（ＣＦ４）ガスや酸素ガス
などの図示しないガス供給源が接続されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】先ず例えば６６枚の半導体ウエハＷを収納
したウエハボート８を図示しない搬送機構により反応容
器５内にロードする。続いて反応容器５内を、例えば１
×１０−３Ｔｏｒｒの真空状態まで排気した後、インジ
ェクタ９内に例えばフロンガス及び酸素ガスの混合ガス
を夫々流量を１６０ＳＣＣＭ、８００ＳＣＣＭで導入し
てインジェクタ９のガス流出孔９ａから噴出させると共
に、室温の状態で電極ＥＤ１、ＥＤ２間に例えば電力１
Ｋｗ、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加して
前記混合ガスのプラズマを発生させた。そして反応容器
５内を０．２Ｔｏｒｒになるように圧力を制御しながら
排気を行い、半導体ウエハＷの例えばノボラック系のレ
ジスト膜に対してアッシング処理を行う。
したウエハボート８を図示しない搬送機構により反応容
器５内にロードする。続いて反応容器５内を、例えば１
×１０−３Ｔｏｒｒの真空状態まで排気した後、インジ
ェクタ９内に例えばフロンガス及び酸素ガスの混合ガス
を夫々流量を１６０ＳＣＣＭ、８００ＳＣＣＭで導入し
てインジェクタ９のガス流出孔９ａから噴出させると共
に、室温の状態で電極ＥＤ１、ＥＤ２間に例えば電力１
Ｋｗ、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加して
前記混合ガスのプラズマを発生させた。そして反応容器
５内を０．２Ｔｏｒｒになるように圧力を制御しながら
排気を行い、半導体ウエハＷの例えばノボラック系のレ
ジスト膜に対してアッシング処理を行う。
Claims (2)
- 【請求項１】 反応容器内の被処理体をプラズマにより
表面処理する方法において、 前記反応容器の排ガス中に含まれ、前記表面処理により
生成した生成ガスの濃度を監視することによってプラズ
マ表面処理の終点を検出することを特徴とするプラズマ
表面処理の終点検出方法。 - 【請求項２】 反応容器内の被処理体をプラズマにより
表面処理する装置の状態を監視する方法において、 前記反応容器の排ガス中に含まれ、プラズマを発生して
いるときに生成された生成ガスの濃度を監視することに
よってプラズマ表面処理装置の状態を監視することを特
徴とするプラズマ表面処理装置の状態監視方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3022770A JPH0547717A (ja) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | プラズマ表面処理の終点検出方法及びプラズマ表面処理装置の状態監視方法 |
| US07/818,524 US5284547A (en) | 1991-01-22 | 1992-01-09 | Plasma-process system with batch scheme |
| KR1019920000239A KR0147041B1 (ko) | 1991-01-22 | 1992-01-10 | 플라즈마 처리방법 및 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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