JPH0722335A

JPH0722335A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JPH0722335A
Application number: JP16372493A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Watanabe; 一典渡辺; Masato Ikegawa; 正人池川; Yoshitsugu Tsutsumi; 芳紹堤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-07-02
Filing date: 1993-07-02
Publication date: 1995-01-24

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体装置の試験・製造プロセスの所要時間
および労力を大幅に削減し、半導体装置の歩留りや品質
を向上させることが可能な半導体製造技術を提供する。【構成】ボンベ１から反応性ガスが反応容器６内の基
板１５に供給され、ヒータ１６により加熱され薄膜が形
成される。また、イオンソース１１から出されたイオン
は、加速偏向レンズ１２，１３によって制御され、基板
１５上の任意の位置の薄膜の加工を行う。これにより、
薄膜の形成およびパターニングが行なわれ、半導体装置
が製造される。薄膜形成やパターンニング時には、随
時、集中制御器３１は探針２１を用いて半導体装置の導
通試験を行うことにより、回路特性、配線の幅、高さ、
抵抗などを確認し、検査結果に応じて半導体装置の配線
修正による救済や薄膜形成プロセスおよびパターンニン
グの条件の制御等を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造技術に関す
るものであり、薄膜の成膜およびエッチングを行う半導
体製造装置に適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、半導体装置の製造プロセ
スにおいては、シリコンなどの半導体基板に対する薄膜
の形成および微細加工操作を繰り返すことによって、半
導体装置を当該基板上に形成することが一般的である。

【０００３】ところで、従来、このような製造プロセス
では、半導体装置の検査は成膜やエッチングなどの処理
とは別の装置を用いて行なわれていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このため、従来では、
検査のために、その都度、半導体装置を半導体製造装置
の外に出さねばならず、多大な時間と労力を要してい
た。

【０００５】なお、薄膜の微細加工においては、イオン
ビームの照射による加工と同時に電子を用いて形状を観
察することが特開平１―１８１５２９号公報に開示され
ているが、形状の観察を行うのみであり、基板の具体的
な物性や半導体装置の動作の検証を行うものではなかっ
た。

【０００６】本発明の目的は、半導体装置の試験・製造
プロセスの所要時間および労力を大幅に削減することが
可能な半導体製造装置を提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、基板に形成される半
導体装置の歩留りや品質を向上させることが可能な半導
体製造装置を提供することにある。

【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１０】請求項１記載の発明は、基板に薄膜を形成
する薄膜形成手段、および基板上の薄膜を微細加工する
微細加工手段の少なくとも一方を備え、基板上に所望の
微細回路構造からなる半導体装置を形成する半導体製造
装置において、基板の物性を計測する第１の検査、およ
び半導体装置の構造および動作を検証する第２の検査の
少なくとも一方の検査を行なう検査手段を備えるように
したものである。

【００１１】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の半導体製造装置において、微細加工手段は、基板に
対するエネルギビームの照射および反応性ガスによるエ
ッチングの少なくとも一方によって、基板の微細加工を
行うものである。

【００１２】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは２記載の半導体製造装置において、検査手段は、電
子を媒介として第１または第２の検査を行うものであ
る。

【００１３】また、請求項４記載の発明は、請求項１，
２または３記載の半導体製造装置において、検査手段
は、光を媒介として第１または第２の検査を行うもので
ある。

【００１４】また、請求項５記載の発明は、請求項１，
２，３または４記載の半導体製造装置において、検査手
段は、基板の任意の部位に当接される探針を備え、この
探針を介して、第１または第２の検査を行うものであ
る。

【００１５】また、請求項６記載の発明は、請求項１，
２，３，４または５記載の半導体製造装置において、検
査手段による第１または第２の検査の結果に応じて、薄
膜形成手段および微細加工手段を制御する制御手段を備
えたものである。

【００１６】

【作用】上記した本発明の半導体製造装置によれば、基
板に薄膜を形成すると同時、もしくは処理後、直ちに、
基板の物性検査や半導体装置の動作検査を行なうことが
できる。また、基板の微細加工を行うと同時、もしくは
処理後、直ちに、半導体装置の動作検査を行うことがで
きる。また、その検査結果に応じて半導体装置の微細加
工が可能である。

【００１７】これにより、検査の都度、基板を装置外部
に取り出す等の煩雑な作業が全く不要となり、半導体装
置の試験・製造プロセスの所要時間および労力を大幅に
削減することができる。

【００１８】また、基板を装置の外部に取り出すことに
よる異物の付着や自然酸化膜の形成等の不良要因が排除
されるとともに、基板に形成される不良の半導体装置を
的確に検出して救済する等の操作を行うことができ、半
導体装置の品質や歩留りを確実に向上させることができ
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。

【００２０】（実施例１）図１は、本発明の一実施例で
ある半導体製造装置の構成の一例を示す概念図である。

【００２１】反応容器６の内部には、ヒータ１６を備え
た支持台が設けられ、基板１５が載置されている。反応
容器６の上部には、鏡筒６ａが接続されている。鏡筒６
ａの内部には、基板１５に対してイオンを照射するイオ
ンソース１１、基板１５に対するイオンの照射位置等を
調整する加速偏向レンズ１２，加速偏向レンズ１３が設
けられており、これらはイオン制御装置１４によって制
御されている。

【００２２】反応容器６には、バルブ７を介してポンプ
８および荒引きポンプ９が接続されており、反応容器６
や鏡筒６ａの内部を所望の真空度に排気することか可能
になっている。

【００２３】また、反応容器６には、マスフローコント
ローラ３，マスフローコントローラ４を介してボンベ１
およびボンベ２に接続されたガス供給ノズル５が設けら
れており、所望の組成の反応性ガスや不活性ガスを反応
容器６の内部に導入することが可能になっている。

【００２４】この場合、反応容器６の内部には、探針可
動機構２２によって駆動されることにより、基板１５の
任意の部位に接触させることが可能な複数の探針２１が
設けられており、基板１５自体の物性や、当該基板１５
上に形成される図示しない半導体装置の動作検査等の操
作を行うことが可能になっている。

【００２５】探針可動機構２２およびイオン制御装置１
４は、接続コード３２を介して、たとえば、マイクロコ
ンピュータ等からなる集中制御器３１に接続されてお
り、当該集中制御器３１の配下で統括して制御される構
成となっている。そして、集中制御器３１は、たとえ
ば、探針２１によって得られる基板１５や、当該基板１
５に形成された図示しない半導体装置の構造や動作等の
検査を行い、当該検査結果に基づいて、後述のような基
板１５の加工プロセスを制御するなどの動作を行う。

【００２６】以下、本実施例の作用の一例を説明する。

【００２７】ボンベ１により供給される反応性ガスはマ
スフローコントローラ３により流量が制御され、ガス供
給ノズル５により反応容器６に供給される。また、ポン
プ８により排気される。基板１５は、ヒータ１６により
加熱され薄膜が形成される。

【００２８】また、イオンソース１１から出されたイオ
ンは、加速偏向レンズ１２、１３により基板１５上の任
意の位置の薄膜の加工を行う。これにより、レジストな
どのマスクを薄膜の上に被着形成することなく、直接的
に薄膜のパターニングが行なわれ、基板１５上に半導体
装置が形成される。

【００２９】また、半導体装置の回路形成時には、探針
２１を用いて導通試験を行うことにより、たとえば、回
路特性、配線の幅、高さ、抵抗などを確認する。そし
て、この検査結果に基づいて、集中制御器３１は、イオ
ン制御装置１４を介してイオンビームを制御することに
より、動作不良の半導体装置における配線の変更等を実
行することにより、別の救済回路を接続したり、配線の
作り直しを行うことで、その場で、動作不良の当該半導
体装置を救済する、等の操作が行われる。

【００３０】このように、本実施例の半導体製造装置に
よれば、装置の内部において、たとえば、薄膜形成や微
細加工の途中や、完了後に、装置の外部に基板１５を取
り出す等の煩雑な操作を必要とすることなく、その場で
直ちに、半導体装置の動作検査や形成された薄膜の物性
の検査等を行うことができるので、不良の半導体装置の
救済が容易であり、歩留りの向上ができる。また、完成
までの時間を短縮できるのでスループットの向上が可能
である。

【００３１】さらに、基板１５を装置の外に出すことな
く製造することができるため、基板１５の搬送時におけ
る異物の付着や自然酸化膜の形成等の不良要因を排除で
きる。また、基板１５の界面の制御が容易であるため、
当該基板１５に形成される半導体装置の速度および信頼
性を向上することができる。

【００３２】また、一台の装置で製造できるため、コス
トの減少が可能である。

【００３３】（実施例２）図２は、本発明の他の実施例
である半導体製造装置の構成の一例を示す概念図であ
る。

【００３４】なお、図１の実施例１に例示した装置部品
と同様なものには同一の参照符号をつけ、その説明は省
略する。

【００３５】この実施例では、反応容器６に半導体によ
る電子検出器３６および、電子エネルギ測定器３４を取
り付けるとともに、イオンソース１１およびイオン制御
装置１４に代えてイオンおよび電子ビームを基板１５に
照射するイオン・電子ソース３３およびイオン・電子制
御装置３８を設け、これらは、接続コード４０を介して
集中制御器３９に接続されるようにした点が、前記実施
例１の場合と異なっている。

【００３６】そして、イオン・電子ソース３３により出
されたイオンにより基板１５上の薄膜が加工される。ま
た、電子を照射することができる。電子の加速および集
束は、イオンビームと同一の鏡筒６ａが用いられる。

【００３７】電子を基板１５に照射した時に当該基板か
ら発生する二次電子等を、窓３７を開くことにより電子
検出器３６によって測定し、半導体装置の形状検査を行
う。また、窓３５を開き、電子エネルギ測定器３４によ
って、基板１５表面から放出される２次電子、反射電子
を測定することにより表面の組成分析が行われ、金属膜
などのエッチング残りが無いかどうか検査される。これ
により、エッチングに適した反応性ガスの選択や終点判
定を行なうことができる。

【００３８】（実施例３）図３は、本発明のさらに他の
実施例である半導体製造装置の構成を示す概念図であ
る。

【００３９】この実施例３の場合には、イオン・電子ソ
ース４６をイオン・電子制御装置４７によって制御する
とともに、反応容器６には、基板１５を挟んで対向する
位置に、各々が光やＸ線を基板１５に照射する光源また
は、基板１５からの反射散乱光やＸ線を測定する光検出
器として機能する一対の光源・検出部４８が配置され、
これらの光源・検出部４８およびイオン・電子制御装置
４７が接続コード５０を介して集中制御器４９に接続さ
れるようにした点が、実施例１の場合と異なっている。

【００４０】そして、光源・検出部４８によって、基板
１５に形成されたパターンの検査および異物の測定が行
われる。また、光の干渉や偏光を用いることにより膜厚
および膜質が測定される。Ｘ線を用いることにより生成
した膜の結晶性や表面から生成した電子により原子の結
合状態が測定される。また、紫外光を用いることにより
バンドギャップなどが測定される。

【００４１】（実施例４）図４は、本発明のさらに他の
実施例である半導体製造装置の構成の一例を示す概念図
である。

【００４２】この実施例４では、基板１５に対して専ら
薄膜を形成する薄膜形成装置に適用した点が前記実施例
１の場合と異なっている。

【００４３】すなわち、ボンベ１、２により供給される
反応性ガスはマスフローコントローラ３、４により流量
が制御されガス供給ノズル５１により反応容器６に供給
される。また、ポンプ８により排気される。基板１５
は、ヒータ１６により加熱され薄膜が形成される。この
とき、探針２１により薄膜の特性が測定され、その測定
結果に応じて、集中制御器２３を用いてマスフローコン
トローラ３、４により流量が、バルブ７により圧力、ヒ
ータ１６により基板の温度が制御され、所望の薄膜が形
成される。

【００４４】（実施例５）図５は、本発明のさらに他の
実施例である半導体製造装置の構成の一例を示す概念図
である。

【００４５】この実施例５の場合には、基板１５に対し
て専らエッチングによる微細加工を行うエッチング装置
に適用した点が前記実施例１の場合と異なっている。

【００４６】反応容器７０の内部には、下部電極を兼
ね、基板６１を支持するサセプタ６２と、このサセプタ
６２の上に平行に対向して配置された電極６３が設けら
れており、両者の間には、高周波電力６６が印加される
構成となっている。サセプタ６２の内部には基板６１を
所望の温度に冷却する図示しない冷却機構が内蔵されて
いる。

【００４７】電極６３の内部には、ガス供給口６８が形
成されており、反応容器７０の内部に所望の組成のエッ
チングガス等が導入可能になっている。また、反応容器
７０は、ガス排出口６９を介して図示しない真空ポンプ
等に接続されており、内部が所望の真空度に排気され
る。

【００４８】この場合、サセプタ６２の周囲には、複数
の探針６４が配置され、各探針６４は、探針カバー６５
の内部に設けられた図示しない探針可動機構によって駆
動される。また、探針６４は、必要に応じて、全体が探
針カバー６５の内部に引き込まれて収納される構成とな
っている。個々の探針６４は、反応容器７０の外部に設
けられた半導体検査装置６７に接続されており、動作が
制御される。

【００４９】以下、本実施例の作用の一例を説明する。

【００５０】まず、基板６１はサセプタ６２上に載せら
れ、冷却されている。この状態で、反応容器７０にはガ
ス供給口６８によりエッチングガスを供給しつつ、ガス
排出口６９から排出されることによって、反応容器７０
の内部にエッチングガス雰囲気を形成し、サセプタ６２
と電極６３の間に高周波電力６６を印加することによ
り、エッチングガスのプラズマを発生させ、基板６１上
の薄膜がエッチングされる。

【００５１】この時、探針６４の先端部を基板６１の目
的の部位に当接させることにより、たとえば、基板６１
上の電気的特性が測定される。この測定結果によりエッ
チング時間や入力電力、反応容器７０の全圧が制御され
る。また、この探針６４は、不使用時に探針カバー６５
内に引き込まれて格納されることにより膜を汚染するこ
とが無い。

【００５２】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。

【００５３】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００５４】すなわち、本発明の半導体製造装置によれ
ば、半導体装置の試験・製造プロセスの所要時間および
労力を大幅に削減することができ、製造コストの削減お
よびスループットの向上を実現できる、という効果が得
られる。

【００５５】また、基板に形成される半導体装置の歩留
りや品質を向上させることができる、という効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である半導体製造装置の構成
の一例を示す概念図である。

【図２】本発明の他の実施例である半導体製造装置の構
成の一例を示す概念図である。

【図３】本発明のさらに他の実施例である半導体製造装
置の構成の一例を示す概念図である。

【図４】本発明のさらに他の実施例である半導体製造装
置の構成の一例を示す概念図である。

【図５】本発明のさらに他の実施例である半導体製造装
置の構成の一例を示す概念図である。

【符号の説明】

１ボンベ２ボンベ３マスフローコントローラ４マスフローコントローラ５ガス供給ノズル６反応容器６ａ鏡筒７バルブ８ポンプ９荒引きポンプ１１イオンソース１２加速偏向レンズ１３加速偏向レンズ１４イオン制御装置１５基板１６ヒータ２１探針２２探針可動機構２３集中制御器３１集中制御器３２接続コード３３イオン・電子ソース３４電子エネルギ測定器３５窓３６電子検出器３７窓３８イオン・電子制御装置３９集中制御器４０接続コード４６イオン・電子ソース４７イオン・電子制御装置４８光源・検出部４９集中制御器５０接続コード５１ガス供給ノズル６１基板６２サセプタ６３電極６４探針６５探針カバー６６高周波電力６７半導体検査装置６８ガス供給口６９ガス排出口７０反応容器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に薄膜を形成する薄膜形成手段、お
よび前記基板上の前記薄膜を微細加工する微細加工手段
の少なくとも一方を備え、前記基板上に所望の微細回路
構造からなる半導体装置を形成する半導体製造装置であ
って、前記基板の物性を計測する第１の検査、および前
記半導体装置の構造および動作を検証する第２の検査の
少なくとも一方の検査を行なう検査手段を備えたことを
特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】前記微細加工手段は、前記基板に対する
エネルギビームの照射および反応性ガスによるエッチン
グの少なくとも一方によって、前記基板の微細加工を行
うことを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】前記検査手段は、電子を媒介として前記
第１または第２の検査を行うことを特徴とする請求項１
または２記載の半導体製造装置。
【請求項４】前記検査手段は、光を媒介として前記第
１または第２の検査を行うことを特徴とする請求項１，
２または３記載の半導体製造装置。
【請求項５】前記検査手段は、前記基板の任意の部位
に当接される探針を備え、この探針を介して、前記第１
または第２の検査を行うことを特徴とする請求項１，
２，３または４記載の半導体製造装置。
【請求項６】前記検査手段による前記第１または第２
の検査の結果に応じて、前記薄膜形成手段および前記微
細加工手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とす
る請求項１，２，３，４または５記載の半導体製造装
置。