JPH06232087A - 半導体集積回路製造装置 - Google Patents
半導体集積回路製造装置Info
- Publication number
- JPH06232087A JPH06232087A JP2006893A JP2006893A JPH06232087A JP H06232087 A JPH06232087 A JP H06232087A JP 2006893 A JP2006893 A JP 2006893A JP 2006893 A JP2006893 A JP 2006893A JP H06232087 A JPH06232087 A JP H06232087A
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- JP
- Japan
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- wafer
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- mark
- temperature
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 エッチングが行なわれるチャンバ内にプロー
ブを入れずに、ウェーハ表面の温度を正確に測定するこ
とができる手段を設けた半導体集積回路製造装置を提供
する。 【構成】 大気より遮断された系内で処理を行う半導体
集積回路製造装置において、被処理物体10の熱膨張また
は収縮による伸縮量を測定する伸縮量測定手段1,2 と、
該伸縮量測定手段により測定された伸縮量と被処理物体
の膨脹率から温度を算出する温度算出手段20とを有する
ことを特徴とする半導体集積回路製造装置である。
ブを入れずに、ウェーハ表面の温度を正確に測定するこ
とができる手段を設けた半導体集積回路製造装置を提供
する。 【構成】 大気より遮断された系内で処理を行う半導体
集積回路製造装置において、被処理物体10の熱膨張また
は収縮による伸縮量を測定する伸縮量測定手段1,2 と、
該伸縮量測定手段により測定された伸縮量と被処理物体
の膨脹率から温度を算出する温度算出手段20とを有する
ことを特徴とする半導体集積回路製造装置である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路製造装
置に関するものであり、特に半導体集積回路の製造工程
の一つであるドライエッチング等の処理に用いられる半
導体集積回路製造装置に関する。
置に関するものであり、特に半導体集積回路の製造工程
の一つであるドライエッチング等の処理に用いられる半
導体集積回路製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体メモリやＬＳＩ等の半導体
集積回路の製造装置の一つであるドライエッチング装置
等は特開昭６３−８１９２６に記載のようになってい
た。ウェーハをプラズマにより加工する部分は、低圧力
下で行う必要上から、大気より遮断された密閉された構
造となっている。この密閉構造の内部でウェーハの加工
がプラズマ状に励起されたガスにより行なわれる。例え
ばウェーハ上に形成したＡｌ膜をドライエッチングによ
り部分的に除去するには、Ａｌ膜上に所望のパターンを
フォトレジストで形成した後にドライエッチング装置の
密閉構造のチャンバ内に入れ、低圧力下で塩素系のガス
によるプラズマ放電にさらし、不要部のＡｌを除去す
る。
集積回路の製造装置の一つであるドライエッチング装置
等は特開昭６３−８１９２６に記載のようになってい
た。ウェーハをプラズマにより加工する部分は、低圧力
下で行う必要上から、大気より遮断された密閉された構
造となっている。この密閉構造の内部でウェーハの加工
がプラズマ状に励起されたガスにより行なわれる。例え
ばウェーハ上に形成したＡｌ膜をドライエッチングによ
り部分的に除去するには、Ａｌ膜上に所望のパターンを
フォトレジストで形成した後にドライエッチング装置の
密閉構造のチャンバ内に入れ、低圧力下で塩素系のガス
によるプラズマ放電にさらし、不要部のＡｌを除去す
る。
【０００３】近年、半導体集積回路は、そのパターンの
微細化が進み、エッチング工程において、半導体ウェー
ハがプラズマに晒されることにより熱膨張によって、パ
ターンの寸法に変化が生じたり、エッチングの状態がウ
ェーハ温度によって変ることにより微細なパターンに影
響が出てくるという問題が発生している。この温度によ
る影響は、半導体ウェーハの温度が約１０℃程度変化す
ることにより発生し、加工時のエッチングレート、ウェ
ーハ面内均一性、断面形状、選択比等の諸特性に大きな
影響がある。
微細化が進み、エッチング工程において、半導体ウェー
ハがプラズマに晒されることにより熱膨張によって、パ
ターンの寸法に変化が生じたり、エッチングの状態がウ
ェーハ温度によって変ることにより微細なパターンに影
響が出てくるという問題が発生している。この温度によ
る影響は、半導体ウェーハの温度が約１０℃程度変化す
ることにより発生し、加工時のエッチングレート、ウェ
ーハ面内均一性、断面形状、選択比等の諸特性に大きな
影響がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このプラズ
マ放電による不要な膜を除去する際に、膜表面に生じる
反応熱を正確に測定するためには、温度測定用のプロー
ブ等をウェーハ近傍に設置することにより可能である
が、プローブをチャンバ内に入れると、プローブがエッ
チングされ、反応系を汚染してしまう等の不都合が生じ
る。そのため従来の半導体集積回路製造装置では、ウェ
ーハ裏面の冷却部分（ウェーハの影になりプラズマ照射
を受けない部分）の温度を測定することにより、ウェー
ハ表面温度を推定していた。しかしながら、ウェーハ裏
面温度からの推定では、正確なウェーハ表面温度を知る
ことは困難であった。
マ放電による不要な膜を除去する際に、膜表面に生じる
反応熱を正確に測定するためには、温度測定用のプロー
ブ等をウェーハ近傍に設置することにより可能である
が、プローブをチャンバ内に入れると、プローブがエッ
チングされ、反応系を汚染してしまう等の不都合が生じ
る。そのため従来の半導体集積回路製造装置では、ウェ
ーハ裏面の冷却部分（ウェーハの影になりプラズマ照射
を受けない部分）の温度を測定することにより、ウェー
ハ表面温度を推定していた。しかしながら、ウェーハ裏
面温度からの推定では、正確なウェーハ表面温度を知る
ことは困難であった。
【０００５】そこで、本発明は、エッチングが行なわれ
るチャンバ内にプローブを入れずに、ウェーハ表面の温
度を正確に測定することができる手段を設けた半導体集
積回路製造装置を提供することを目的とする。
るチャンバ内にプローブを入れずに、ウェーハ表面の温
度を正確に測定することができる手段を設けた半導体集
積回路製造装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、大気より遮断された系内に被処理物体を載
置し、該大気より遮断された系内で被処理物体の処理を
行う半導体集積回路製造装置において、前記被処理物体
の熱膨張または収縮による伸縮量を測定する伸縮量測定
手段と、該伸縮量測定手段により測定された伸縮量と被
処理物体の膨脹率から温度を算出する温度算出手段とを
有することを特徴とする半導体集積回路製造装置であ
る。
するために、大気より遮断された系内に被処理物体を載
置し、該大気より遮断された系内で被処理物体の処理を
行う半導体集積回路製造装置において、前記被処理物体
の熱膨張または収縮による伸縮量を測定する伸縮量測定
手段と、該伸縮量測定手段により測定された伸縮量と被
処理物体の膨脹率から温度を算出する温度算出手段とを
有することを特徴とする半導体集積回路製造装置であ
る。
【０００７】また本発明は、前記被処理物体の処理にお
いて、前記被処理物体はドライエッチングにて処理を行
うことを特徴とする半導体集積回路製造装置である。
いて、前記被処理物体はドライエッチングにて処理を行
うことを特徴とする半導体集積回路製造装置である。
【０００８】
【作用】本発明は被処理物体、例えば半導体ウェーハ等
の温度変化により生じる熱膨張または収縮を、伸縮量測
定手段により測定し、この測定した伸縮量と被処理物体
の膨張率、例えば線膨脹係数や体膨脹係数から、被処理
物体の温度を算出することにより求めるため、大気より
遮断された系内を汚染せずに精度良く測定することがで
きる。特にドライエッチング工程で用いられる半導体集
積回路製造装置では、伸縮量測定手段を設けることによ
り、エッチング処理中の被処理物体近傍にプローブ等を
設置する必要がなくなるため、大気より遮断された系内
であるエッチング用のチャンバ内を汚染することなく温
度測定を行うことができる。
の温度変化により生じる熱膨張または収縮を、伸縮量測
定手段により測定し、この測定した伸縮量と被処理物体
の膨張率、例えば線膨脹係数や体膨脹係数から、被処理
物体の温度を算出することにより求めるため、大気より
遮断された系内を汚染せずに精度良く測定することがで
きる。特にドライエッチング工程で用いられる半導体集
積回路製造装置では、伸縮量測定手段を設けることによ
り、エッチング処理中の被処理物体近傍にプローブ等を
設置する必要がなくなるため、大気より遮断された系内
であるエッチング用のチャンバ内を汚染することなく温
度測定を行うことができる。
【０００９】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。
【００１０】図１に本発明による半導体集積回路製造装
置の一例として、ドライエッチング装置を示す。なお、
図示する場合には、エッチング処理が行われるチャンバ
部分のみを示し、エッチングガス導入経路、高周波電源
等の電気回路部等は省略した。
置の一例として、ドライエッチング装置を示す。なお、
図示する場合には、エッチング処理が行われるチャンバ
部分のみを示し、エッチングガス導入経路、高周波電源
等の電気回路部等は省略した。
【００１１】このエッチング装置のチャンバ部分は、被
処理物体であるウェーハ１０を支持するウェーハ固定具
４およびウェーハ冷却プレート５と、エッチングガスが
導入され高周波等によりプラズマ化される石英製等のチ
ャンバ３と、チャンバ３の外に設けられたウェーハの伸
縮量測定手段であるレーザ光源１およびレーザ光受光器
２により構成される。レーザ光源１およびレーザ光受光
器２は、後述するように、ウェーハ上に設けられている
少なくとも２つ以上のマークの認識のために、図示する
場合には２か所設けられているが、１つのレーザ光源１
およびレーザ光受光器２により、２つ以上のマークをス
キャンしてもよいし、また、２つ以上複数のレーザ光源
１およびレーザ光受光器２を設けてもよい。
処理物体であるウェーハ１０を支持するウェーハ固定具
４およびウェーハ冷却プレート５と、エッチングガスが
導入され高周波等によりプラズマ化される石英製等のチ
ャンバ３と、チャンバ３の外に設けられたウェーハの伸
縮量測定手段であるレーザ光源１およびレーザ光受光器
２により構成される。レーザ光源１およびレーザ光受光
器２は、後述するように、ウェーハ上に設けられている
少なくとも２つ以上のマークの認識のために、図示する
場合には２か所設けられているが、１つのレーザ光源１
およびレーザ光受光器２により、２つ以上のマークをス
キャンしてもよいし、また、２つ以上複数のレーザ光源
１およびレーザ光受光器２を設けてもよい。
【００１２】このエッチング装置において、ウェーハ１
０表面の温度を測定するには、レーザ光源１よりウェー
ハ上に形成されている特定のマーク２つにレーザ光をス
キャンしながら照射し、このレーザ光の反射をレーザ光
受光器２により検出することにより、ウェーハ１０が熱
によって膨脹または収縮した量（伸縮量）を、後述する
ようにウェーハ１０上に形成されているマーク間距離の
変化として検出する。そして、検出された伸縮量は、信
号線２１により温度算出部２０に送られて、この伸縮量
とウェーハ１０の膨脹率より温度を算出する。なお、温
度算出部２０は、汎用コンピュータ等の演算装置を用い
ればよく、特に限定されるものではない。
０表面の温度を測定するには、レーザ光源１よりウェー
ハ上に形成されている特定のマーク２つにレーザ光をス
キャンしながら照射し、このレーザ光の反射をレーザ光
受光器２により検出することにより、ウェーハ１０が熱
によって膨脹または収縮した量（伸縮量）を、後述する
ようにウェーハ１０上に形成されているマーク間距離の
変化として検出する。そして、検出された伸縮量は、信
号線２１により温度算出部２０に送られて、この伸縮量
とウェーハ１０の膨脹率より温度を算出する。なお、温
度算出部２０は、汎用コンピュータ等の演算装置を用い
ればよく、特に限定されるものではない。
【００１３】温度の算出は、エッチング中のウェーハ表
面温度が所定温度に対して１０℃以上異なるとエッチン
グ特性が変化するので、表面温度の検出は５℃単位以下
の管理でよく、例えばシリコン（Ｓｉ）ウェーハの場
合、膨張率の一つである線膨脹係数は２．４９×１０-6
［ｋ-1］であり、１℃の熱変化によりウェーハ上１００
ｍｍの間隔は０．２５μｍ変化する。この温度変化によ
る伸縮をチャンバ外に設けた伸縮量測定手段により測定
しその伸縮量より温度変化を算出する。
面温度が所定温度に対して１０℃以上異なるとエッチン
グ特性が変化するので、表面温度の検出は５℃単位以下
の管理でよく、例えばシリコン（Ｓｉ）ウェーハの場
合、膨張率の一つである線膨脹係数は２．４９×１０-6
［ｋ-1］であり、１℃の熱変化によりウェーハ上１００
ｍｍの間隔は０．２５μｍ変化する。この温度変化によ
る伸縮をチャンバ外に設けた伸縮量測定手段により測定
しその伸縮量より温度変化を算出する。
【００１４】ウェーハ上に形成されているマーク１１と
しては、温度測定のために専用のマークを図２ａに示す
ようにウェーハの外周近傍に、図２ｂに示すような十字
形、Ｌ字形または多重円状等のレーザ光をオリエンテー
ションフラットに対して水平や垂直方向にスキャンした
際に検出しやすい形状のマークを設けてもよいが、通
常、エッチングのためにフォトレジストパターンを被エ
ッチング膜上に形成する際には、集積回路としてのパタ
ーンのほかに、合わせマークやパターン位置ずれ確認用
のマーク等がウェーハ上の各チップごとまたはウェーハ
内の特定の数箇所に形成されているため、この合わせマ
ーク等から特定のものを選択してレーザ光をスキャンし
ながら照射して用いても差支えない。また、ウェーハ内
に形成するマークの数または伸縮量測定のために用いる
マークとして選択する合わせマーク等の数を増すことに
よりウェーハ上での温度変化のばらつきも測定すること
ができる。
しては、温度測定のために専用のマークを図２ａに示す
ようにウェーハの外周近傍に、図２ｂに示すような十字
形、Ｌ字形または多重円状等のレーザ光をオリエンテー
ションフラットに対して水平や垂直方向にスキャンした
際に検出しやすい形状のマークを設けてもよいが、通
常、エッチングのためにフォトレジストパターンを被エ
ッチング膜上に形成する際には、集積回路としてのパタ
ーンのほかに、合わせマークやパターン位置ずれ確認用
のマーク等がウェーハ上の各チップごとまたはウェーハ
内の特定の数箇所に形成されているため、この合わせマ
ーク等から特定のものを選択してレーザ光をスキャンし
ながら照射して用いても差支えない。また、ウェーハ内
に形成するマークの数または伸縮量測定のために用いる
マークとして選択する合わせマーク等の数を増すことに
よりウェーハ上での温度変化のばらつきも測定すること
ができる。
【００１５】ここで、ウェーハ上に形成されたマークか
らウェーハの伸縮量をレーザ光により測定する方法の一
例について説明する。
らウェーハの伸縮量をレーザ光により測定する方法の一
例について説明する。
【００１６】図３は、図２に示したようにウェーハ１０
の外周部近傍に、被エッチング膜１２上にレジストによ
り形成されたマークパターン１１の断面を示す図面で、
図３ａはエッチング前を、図３ｂはエッチング後をそれ
ぞれ示すものである。ウェーハ１０の伸縮量の測定に
は、図３中の一点鎖線で表すそれぞれのマーク１１の中
心間の距離を測定することにより検出する。これは、レ
ジストにより形成されたマーク自体が、図３ａのエッチ
ング前の状態から図３ｂのエッチング後の状態のよう
に、エッチング処理により少なからずエッチングされて
減少してしまうため、マークの外周ではなく、マークの
減少によって位置が変化することのないマークの中心と
中心の間の距離を測定するものである。
の外周部近傍に、被エッチング膜１２上にレジストによ
り形成されたマークパターン１１の断面を示す図面で、
図３ａはエッチング前を、図３ｂはエッチング後をそれ
ぞれ示すものである。ウェーハ１０の伸縮量の測定に
は、図３中の一点鎖線で表すそれぞれのマーク１１の中
心間の距離を測定することにより検出する。これは、レ
ジストにより形成されたマーク自体が、図３ａのエッチ
ング前の状態から図３ｂのエッチング後の状態のよう
に、エッチング処理により少なからずエッチングされて
減少してしまうため、マークの外周ではなく、マークの
減少によって位置が変化することのないマークの中心と
中心の間の距離を測定するものである。
【００１７】このマーク中心の認識は、図４に示すよう
に、マーク１１をレーザ光によりスキャンし（図４中
の、(i),(ii),(iii),(iv),(v) ）、レーザ光がパターン
エッヂに当たると反射光の方向が変化するので、これに
よりレーザ光受光器２に戻る反射光量が変化する。レー
ザ光のスキャン位置と、反射光量の変化より、マークパ
ターンの大きさをエッチング処理中に連続的に検出し、
マークの大きさ２ｘから、その中心位置を求めることに
より行うものである。この時、上述したようにマーク自
体がエッチングされることによりその大きさは変化する
が、通常、エッチング量の制御は、被エッチング物が均
等にエッチングされるように制御するため、マークのエ
ッチングによる減少（図４中ｘの減少量）もマーク形状
に対して均一に行われるので、その中心位置がずれるこ
とはない。
に、マーク１１をレーザ光によりスキャンし（図４中
の、(i),(ii),(iii),(iv),(v) ）、レーザ光がパターン
エッヂに当たると反射光の方向が変化するので、これに
よりレーザ光受光器２に戻る反射光量が変化する。レー
ザ光のスキャン位置と、反射光量の変化より、マークパ
ターンの大きさをエッチング処理中に連続的に検出し、
マークの大きさ２ｘから、その中心位置を求めることに
より行うものである。この時、上述したようにマーク自
体がエッチングされることによりその大きさは変化する
が、通常、エッチング量の制御は、被エッチング物が均
等にエッチングされるように制御するため、マークのエ
ッチングによる減少（図４中ｘの減少量）もマーク形状
に対して均一に行われるので、その中心位置がずれるこ
とはない。
【００１８】上述の説明（図３および図４）では、温度
測定用マークとしてレジストを残した状態のものである
が、マークはこの他に、例えば図５に示すようにレジス
トを抜いた凹部分１３をマークとして用いることも可能
である。また、このようにレジストを抜いた部分を用い
る場合には、レジストの抜いた部分自体をマークとして
用いるほかに、図６に示すように、被エッチング膜の下
にマークとなるパターン１４を形成しておくことによ
り、これをマークとして用いることも可能である。さら
に、マーク形状としては上述した以外に、レーザ光のス
キャンによってその形状認識が可能なものであれば図示
したもの以外でも、上述したようにエッチング時のマー
クとなるものの減少がそのマークとするものの位置変化
に影響しない方法をとることにより用いることが可能で
ある。
測定用マークとしてレジストを残した状態のものである
が、マークはこの他に、例えば図５に示すようにレジス
トを抜いた凹部分１３をマークとして用いることも可能
である。また、このようにレジストを抜いた部分を用い
る場合には、レジストの抜いた部分自体をマークとして
用いるほかに、図６に示すように、被エッチング膜の下
にマークとなるパターン１４を形成しておくことによ
り、これをマークとして用いることも可能である。さら
に、マーク形状としては上述した以外に、レーザ光のス
キャンによってその形状認識が可能なものであれば図示
したもの以外でも、上述したようにエッチング時のマー
クとなるものの減少がそのマークとするものの位置変化
に影響しない方法をとることにより用いることが可能で
ある。
【００１９】以上説明した実施例においては、ウェーハ
の伸縮量測定手段として、レーザ光を用いたが、このよ
うな光学的手段の他にも、例えば音波や電磁波、電子線
等による方法で、ウェーハの伸縮量を測定してもよい。
の伸縮量測定手段として、レーザ光を用いたが、このよ
うな光学的手段の他にも、例えば音波や電磁波、電子線
等による方法で、ウェーハの伸縮量を測定してもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
処理物体を処理する大気より遮断された系の外に伸縮量
測定手段を設けることにより、大気より遮断された系内
の汚染を招くおそれのある温度測定用プローブを設置す
ることなく被処理物体の温度測定が可能となるので、被
処理物体表面上での温度変化を常時モニタリングするこ
とができる。
処理物体を処理する大気より遮断された系の外に伸縮量
測定手段を設けることにより、大気より遮断された系内
の汚染を招くおそれのある温度測定用プローブを設置す
ることなく被処理物体の温度測定が可能となるので、被
処理物体表面上での温度変化を常時モニタリングするこ
とができる。
【図１】 本発明を用いたドライエッチング装置のチャ
ンバ部分の断面図である。
ンバ部分の断面図である。
【図２】 ウェーハ上のマーク配置の例を示す図面であ
る。
る。
【図３】 ウェーハ上にレジストにより形成されたマー
クの一例の断面を示す図面である。
クの一例の断面を示す図面である。
【図４】 マークパターンのレーザ光スキャンを説明す
るための図面である。
るための図面である。
【図５】 ウェーハ上にレジストにより形成されたマー
クの他の例の断面を示す図面である。
クの他の例の断面を示す図面である。
【図６】 ウェーハ上に形成されたマークの他の例の断
面を示す図面である。
面を示す図面である。
１…レーザ光源、 ２…レー
ザ光受光器、３…チャンバ、
４…ウェーハ固定具、５…ウェーハ冷却プレート、
１０…ウェーハ、１１…マーク、
１２…被エッチング膜、１３
…凹部、 １４…マーク
用パターン、２０…温度算出部、
２１…信号線。
ザ光受光器、３…チャンバ、
４…ウェーハ固定具、５…ウェーハ冷却プレート、
１０…ウェーハ、１１…マーク、
１２…被エッチング膜、１３
…凹部、 １４…マーク
用パターン、２０…温度算出部、
２１…信号線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｔ 7630−4Ｍ
Claims (2)
- 【請求項１】 大気より遮断された系内に被処理物体を
載置し、該大気より遮断された系内で被処理物体の処理
を行う半導体集積回路製造装置において、前記被処理物
体の熱膨張または収縮による伸縮量を測定する伸縮量測
定手段と、該伸縮量測定手段により測定された伸縮量と
被処理物体の膨脹率から温度を算出する温度算出手段と
を有することを特徴とする半導体集積回路製造装置。 - 【請求項２】 前記被処理物体の処理において、前記被
処理物体はドライエッチングにて処理を行うことを特徴
とする請求項１記載の半導体集積回路製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006893A JPH06232087A (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | 半導体集積回路製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006893A JPH06232087A (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | 半導体集積回路製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06232087A true JPH06232087A (ja) | 1994-08-19 |
Family
ID=12016785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006893A Withdrawn JPH06232087A (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | 半導体集積回路製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06232087A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009212199A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Canon Anelva Corp | 基板表面温度計測方法、及び、これを用いた基板処理装置 |
-
1993
- 1993-02-08 JP JP2006893A patent/JPH06232087A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009212199A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Canon Anelva Corp | 基板表面温度計測方法、及び、これを用いた基板処理装置 |
| JP4515509B2 (ja) * | 2008-03-03 | 2010-08-04 | キヤノンアネルバ株式会社 | 基板表面温度計測方法、及び、これを用いた基板処理装置 |
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