JPH0638237U - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インラインで異常放電の発生を検知し、自動
的に装置を停止して、被害を最小限でくい止めることの
できるプラズマ処理装置を提供する。 【構成】 ウェハＷを収納するチャンバ１と、該チャン
バ１内の反応ガスをプラズマ化する高周波電極２とを備
えたプラズマ処理装置に、可視領域の全波長のスペクト
ルを検出できるスペクトル検出部７と、スペクトルの検
出量によって前記高周波電極２への電圧の印加を制御す
る制御部９とをもうけた。このため、異常放電の発生時
に放出される可視領域のスペクトルは全て検出され、検
出された信号強度の増加によって、異常放電の発生を検
知して装置を停止することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、半導体製造工程に用いられるプラズマ処理装置に関するものであり 、詳しくは異常放電の発生時に工程を一時停止することのできるプラズマ処理装 置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

半導体製造工程に用いられるプラズマ処理装置の一つであるドライエッチング 装置は、プラズマの発生効率によって、エッチングされるパターン寸法が変化す る。このため、プラズマの発生効率の安定化が、歩留り向上の重要なポイントと なる。 しかし、チャンバ内の部品の劣化及び取りつけ不良や、高周波電極に印加され る電圧の周波数の調整エラーによって、チャンバ内で異常放電が発生する場合が ある。異常放電が発生すると、プラズマの発生効率が一時的に増加し、エッチン グが加速されてしまう。このためエッチングによるパターン寸法が増大し、エッ チング部が電気的に劣化したり、チャンバ内の部品からウェハが汚染されたりと 、歩留り低下の原因となっていた。

【０００３】 従来のプラズマ処理装置は、ウェハを収納した状態で、室内を真空状態に保つ ことのできるチャンバと、該チャンバ内に流入する反応ガスをプラズマ化する高 周波電極とを備えている。そして、前記チャンバ内で発生するプラズマの発生効 率を制御するために、スペクトル検出部が設けられている。このスペクトル検出 部は、反応ガスのプラズマ化によって放出されるスペクトルの内、目的波長のス ペクトルのみを分光して検出するものであり、目的波長のスペクトルの放出量の 変化によって、前記高周波電極を制御していた。

【０００４】 しかし異常放電は、上述したようにチャンバ内の部品材料の影響や、周波電極 に印加される電圧の周波数の異常によって発生するため、この時に放出されるス ペクトルの波長は、可視領域で多いものの、ランダムであり、特定することはで きない。従って目的波長を分光する上記の管理方法では、異常放電の発生を検知 できない。 このため、異常放電の発生は、プラズマ処理が終了した後に、エッチング部の 測長検査や、製品の歩留りの低下によって判断していた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし上記の判断方法は、製品の受けたダメージによって異常放電の発生を知 るものである。このため、連続処理を行う工程においては、多数のロットが被害 を受けた後にのみ、異常放電の発生を知り得、多大な損失を受けることは避けら れない。 本考案は、上記の問題点を解決し、インラインで異常放電の発生を検知し、異 常発生時には、自動的に装置を停止して、被害を最小限でくい止めることのでき るプラズマ処理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】

上記の問題点を解決するために本考案は、ウェハを収納するチャンバと、該チ ャンバ内に流入する反応ガスをプラズマ化する高周波電極と、前記反応ガスのプ ラズマ化によって放出されるスペクトルを検出するスペクトル検出部と、該スペ クトル検出部で検出されたスペクトルの信号強度から前記高周波電極への電圧の 印加を制御する制御部とを備えたプラズマ処理装置において、前記スペクトル検 出部は、可視領域の全波長のスペクトルを検出できることを特徴とする。

【０００７】

【作用】

異常放電の発生を示すスペクトルは、波長の可視領域でランダムに放出される 。しかし、可視領域の全波長のスペクトルを検出できるスペクトル検出部を設け たため、異常放電時に放出されるスペクトルは、全て検出され、その信号強度の 増加から、異常放電の発生を検知することできる。 さらに異常放電を検知した場合に、制御部で高周波電極への電圧の印加を停止 し、プラズマ処理の工程を中断することができる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 図１は、本考案の一実施例を示すドライエッチング装置の構成図である。図中 １はチャンバであり、チャンバ１内にはウェハＷを載置するための下部電極２と 、該下部電極２に対向する上方に上部電極３が配置される。前記下部電極２は、 チャンバ１に外設される高周波電源４に接続され、対する上部電極３は接地され ている。また前記チャンバ１の側面には反応ガスのガス流入口５が配置され、対 向する側面にはガス排気口６が配置されている。

【０００９】 さらに前記チャンバ１の側面には、可視領域の波長を検出するスペクトル検出 部７が配置されている。スペクトル検出部７を取りつける部分のチャンバ１の材 質は、石英等の透過性の良い材質を用いる。また、スペクトル検出部７は、波長 の検出幅が数十ｎｍの検出ヘッドを複数併用したものであり、それぞれの検出ヘ ッドのサイクルをずらして、検出波長をスキャニングさせることで、可視領域の 全波長を、絶え間無く検出できるようになっている。さらに該スペクトル検出部 ７は、信号増幅器８に接続され、さらに該信号増幅器８は、検出されたスペクト ルの光信号強度を解析する制御部９に接続され、該制御部９は、前記高周波電源 ４に接続されている。前記信号増幅器８は、正常放電でのプラズマの発光をモニ ターする、分光検出器の信号増幅器を使用することも可能である。

【００１０】 上記のように構成された装置においては、先ずウェハＷをチャンバ１内の下部 電極２に載置し、チャンバ１内のガスをガス排気口６から排気し、反応ガスをガ ス流入口５から流入させる。そして高周波電源４から下部電極２に高周波を発振 する。これによって、チャンバ１内に流入した反応ガスが放電し、プラズマが生 成される。該プラズマによって、ウェハＷのドライエッチングが行われる。

【００１１】 一方、プラズマの生成によって放出されたスペクトルのうち、波長が可視領域 であるものは、全てスペクトル検出部７で検出され、信号増幅器８に出力される 。該信号増幅器８では、入力した信号を増幅し、制御部９に出力する。該制御部 ９では入力した信号の処理を行うと共に、その結果によって前記高周波電源４を 制御する。

【００１２】 上記制御部９における、信号処理を以下に示す。 先ず、制御部９に入力された信号を、図２（ａ）に示すように、信号強度の経 時変化として記憶する。そして、異常放電が発生した場合は、異常放電に対応し て、ピークＰ₁ 〜Ｐ₄ が現れるため、このピークＰ₁ 〜Ｐ₄ を異常放電の発生と 判断する。この判断基準としては、 （１）検出されたスペクトルの信号強度が、Ｐ₁ 部のように正常値ｄより任意の 幅ｄ₁ を上まわった場合に、異常と判断する。 （２）検出されたスペクトルの信号強度が、Ｐ₂ 〜Ｐ₄ 部のように任意の値ｄ₁ より低いが、ピークが所定時間内に所定回数以上発生した場合に、異常と判断す る。

【００１３】 上記の他に、図２（ｂ）に示したように、検出された信号強度を制御部９で一 次微分し、その値を用いれば感度が向上する。またいずれの場合も、プラス方向 の強度変化のみを異常発生の判断対象とし、高周波の発振開始直後は、プラズマ の発生効率が安定するまで一定時間が必要であるので、この間の検出信号は、無 視する。

【００１４】 上記のようにして、制御部９で異常放電の発生を検知した場合は、制御部９か ら高周波電源４に異常放電の発生を知らせる信号を出力し、高周波の発振をスト ップさせる。これによってドライエッチングが中断される。また、制御部９にア ラーム（図示せず）を接続すれば、装置の異常発生を作業者に知らせることもで きる。

【００１５】 尚、実施例ではプラズマ処理装置の一つとして、ドライエッチング装置を説明 したが、これに限るものでないことは言うまでもない。

【００１６】

【考案の効果】

以上実施例で説明したように、本考案のプラズマ処理装置によれば、インライ ンで異常放電の発生を検知し、異常発生時には、自動的に装置を停止することが できるので、異常放電による被害を最小限でくい止め、歩留りの向上が期待でき る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す構成図である。

【図２】異常放電の発生による信号強度の変化を示す図
である。

【符号の説明】

１ チャンバ ２ 下部電極 ３ 上部電極 ４ 高周波電源 ７ スペクトル検出部 ９ 制御部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェハを収納するチャンバと、前記チャ
   ンバ内に流入する反応ガスをプラズマ化する高周波電極
   と、前記反応ガスのプラズマ化によって放出されるスペ
   クトルを検出するスペクトル検出部と、該スペクトル検
   出部で検出されたスペクトルの信号強度から前記高周波
   電極への電圧の印加を制御する制御部とを備えたプラズ
   マ処理装置において、 前記スペクトル検出部は、可視領域の全波長のスペクト
   ルを検出できることを特徴とするプラズマ処理装置。