JPH0729882A - 処理室内監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製品着工枚数に関係なく、エッチング処理室
内の生成物の堆積状態に応じてクリーニング時期の到来
を判断する。 【構成】 下部電極１０と上部電極１１を備えて真空に
保持されるエッチング処理室１に設けた透明な検出窓２
に臨んで処理室内に生成されるプラズマの発光スペクト
ルを検出する光電変換手段４と、光電変換手段の検出信
号から発光スペクトルの波形を抽出する波形抽出手段７
と、波形抽出手段で抽出された波形の分光特性を解析し
て前記エッチング処理室のクリーニング時期を判断する
波形解析手段８とを備えた。 【効果】 エッチング処理室のクリーニングを最適時期
に行い、、エッチング処理製品のスループットを向上さ
せた処理室内監視装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスや液晶
表示パネル、その他の半導体装置の製造におけるプラズ
マ処理室、特にプラズマエッチング処理室のクリーニン
グ時期を判断するための処理室内監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスや液晶表示パネル、その
他の半導体装置（以下、半導体装置等という）の製造で
は、ウェハやガラス板等の被処理物の上に所要の成膜を
施し、これを所定のパターンに加工するプラズマエッチ
ング処理が施される。このプラズマエッチング処理を実
行するエッチング処理室は、その内壁や電極等にエッチ
ング処理に伴う生成物が汚れとなって付着し、堆積す
る。

【０００３】この生成物の堆積量は処理回数を経るに従
って多くなり、それが剥離して被処理物に付着してエッ
チング不良を招くことになる。そのため、エッチング処
理室は製品処理カウント枚数（通常はロット単位）を基
準として定期的にクリーニングを行っている。図４は従
来のエッチング処理室内クリーニング時期判断方法を説
明する流れ図である。

【０００４】同図において、プラズマエッチング処理が
開始されたときに、クリーニング時期判断作業をスター
トさせる。クリーニング時期は、製品不良を招かない程
度の処理回数を予め設定しておき、クリーニング時期判
断スタート時、処理ステーションに備えた処理回数カウ
ンタをリセットし（Ｓ−０１）、プラズマ処理を開始す
る（Ｓ−０２）。

【０００５】プラズマ処理の回数は、例えばロット単位
の処理の完了毎に処理回数カウンタでカウントアップさ
せ（Ｓ−０３）、処理回数カウンタのカウント数が設定
値に達したとき（Ｓ−０４）、クリーニング時期である
と判断する（Ｓ−０５）。そして、プラズマエッチング
処理を停止してクリーニング作業を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この種のプラズマエッ
チング処理では、被処理物や処理条件によって、生成物
の発生量が異なり、処理室内部に堆積する生成物の量は
一律ではない。上記従来の技術においては、エッチング
処理室のクリーニングを製品着工枚数を基準として行う
ものであるため、処理室内が特に汚れていない場合でも
エッチング処理を中断してクリーニングを行うことにな
るため、製造効率を低下させるという問題があった。

【０００７】また、設定した製品着工枚数に満たないで
処理室内の生成物堆積量が規定量以上となる場合があ
り、製品不良を大幅に発生させてしまう場合もあるとい
う問題もあった。本発明の目的は、上記従来技術の問題
を解消し、製品着工枚数に関係なく、エッチング処理室
内の生成物の堆積状態に応じてクリーニング時期の到来
を判断するようにした処理室内監視装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、下部電極と上部電極を備えて真空に保持
されるエッチング処理室に設けた透明な検出窓と、前記
検出窓に臨んで前記処理室内に生成されるプラズマの発
光スペクトルを検出する光電変換手段と、前記光電変換
手段の検出信号から前記発光スペクトルの波形を抽出す
る波形抽出手段と、前記波形抽出手段で抽出された波形
の分光特性を解析して前記エッチング処理室のクリーニ
ング時期を判断する波形解析手段とを備えたことを特徴
とする。

【０００９】上記検出窓は、取付け治具でエッチング処
理室に形成した開口に着脱可能に取付けられ、エッチン
グ処理室の内部において発生されるプラズマを観察でき
る任意の場所に設置される。この設置位置は下電極と上
電極を横に見る位置に設置することで発生するプラズマ
を直接観察できるようにするのが好ましいが、プラズマ
を見る位置であればどの場所でもよい。

【００１０】また、上記光電変換手段はフォトダイオー
ド、フォトマルチプライヤ、半導体光せンサ等を用いる
ことができる。そして、上記波形解析手段は波形抽出手
段の出力データを記録する機能を持つ。

【００１１】

【作用】上記の構成において、エッチング処理室１は真
空状態に密閉され、その内部に設置した下部電極の上に
被処理物を載置し、例えばＣＦ₄ ，Ｃｌ₂ 等の反応ガス
を導入しつつ下部電極と上部電極との間に高電圧の高周
波を印加してプラズマを発生させる。

【００１２】発生したプラズマは検出窓に臨んで設置し
た光電変換手段で検出され、その検出信号は波形抽出手
段に到り、分光分析による波形抽出が行われる。波形解
析手段は、エッチング処理の開始時における光電変換手
段の出力信号から抽出した波形データ（すなわち、生成
物が検出窓に未だ付着しない状態での波形データ）を記
録し、その後検出した観測波形との比較解析を行ってそ
の差が所定の値に達した時、クリーニング時期とする判
断信号を出力する。

【００１３】このクリーニング時期判断信号の出力は、
適宜の警報手段で作業者に報知され、この報知に従って
プラズマエッチング処理を中断し、処理室内のクリーニ
ングを実行する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明する。図１は本発明による処理室内監視装
置の１実施例の構成を説明する模式図であって、１はプ
ラズマエッチング処理室（以下、単にエッチング処理室
という）、２は検出窓、３は取付け治具、４は光電変換
器、５はプラズマ、６は生成物、７は波形抽出器、８は
波形解析器、９は被処理物としての半導体ウェハ、１０
は下部電極、１１は上部電極、１２は開口、ＡＬは報知
器である。

【００１５】上記検出窓２は石英等の耐熱透明板からな
り、取付け治具３でエッチング処理室１に形成した開口
１２に着脱可能に取付けられる。この取付け治具３は開
口１２にネジ止め等の既知の着脱可能な締結手段であ
る。そして、上記検出窓２はエッチング処理室１の内部
において発生されるプラズマを観察できる任意の場所に
設置される。この設置位置は下電極１０と上電極１１を
横に見る位置に設置することで発生するプラズマを直接
観察できるようにする。

【００１６】検出窓２に臨んで光電変換器４が設置され
る。この光電変換器４はエッチング処理室１内のプラズ
マの発光を検知し、その検知信号を波形抽出器７に与え
る。波形抽出器７は入力した検知信号を分光分析して波
形抽出を行い、これを検出波形データとして波形解析器
８に与える。波形解析器８は記録手段を持ち、波形抽出
器７から入力する抽出波形データを記録し、その後入力
する観測波形データとのスペクトル分析し、記録されて
いる波形データとの比較解析を行う。

【００１７】被処理物としての半導体ウェハ９は下部電
極１０上に載置され、導入される反応ガス（ＣＦ₄ ，Ｃ
ｌ₂ 等）で上部電極１１との間に生成されるプラズマ５
によってエッチング処理される。このとき、エッチング
処理で生じる生成物がエッチング処理室１内の壁面や電
極に付着し、堆積する。そして、この生成物は検出窓２
の内面にも同様に付着し堆積する。

【００１８】本実施例の処理室内監視装置によるクリー
ニング時期の判断は、下記のように行われる。図２は本
発明による処理室内監視装置の１実施例のクリーニング
時期判断動作を説明する流れ図である。同図において、
まず、新品または清浄化した検出窓２をエッチング処理
室１の開口１２に治具３で取り付ける（Ｓ−１）。この
とき、エッチング処理室１の内部はクリーニング済であ
ることは言うまでもない。

【００１９】次に、エッチング処理室をエッチング処理
動作状態にしてエッチング処理を開始するが、その初期
において（検出窓２に生成物が付着堆積する以前に状
態）発生するプラズマを光電変換器４で検出し、基準ス
ペクトルとして波形抽出器７に取込み、その抽出波形デ
ータを波形解析器８に記録する（Ｓ−２）。その後、エ
ッチング処理を行い（Ｓ−３）、その処理中の所定のタ
イミング間隔でプラズマのスペクトルを観測し（Ｓ−
４）、上記と同様の手順で波形データを波形解析器８に
与えて記録し（Ｓ−５）、先に記録されている基準のス
ペクトルと強度減衰量の比較解析を行う。

【００２０】波形解析器８は、上記の解析で得られた結
果を所定の値と比較し（Ｓ−６）、所定値より小さい場
合はエッチング処理を継続する。このとき、当該タイミ
ングで検出された波形データは消去するようにしてもよ
いが、履歴データとして保持させておくことが望まし
い。そして、上記比較結果が所定値に達した場合は ク
リーニング時期に達したものと判断して音声信号、発光
信号、その他の適宜の報知器ＡＬで作業者に報知する
（Ｓ−７）。

【００２１】作業者は、この報知に従ってエッチング処
理作業を停止し、エッチング処理室１のクリーニング作
業を行う。図３は検出窓から取り込んだプラズマのスペ
クトル波形データの一例の説明図であって、（ａ）はエ
ッチング処理の開始時に取り込んだスペクトル波形デー
タを、（ｂ）はエッチング処理を継続して相当の時間が
経過した時のスペクトル波形データである。

【００２２】プラズマのスペクトル波形データは、同図
（ａ）に示したような分布と強度を示しているものとす
る。検出窓２に生成物が付着していない状態で基準とし
て取り込むスペクトル波形データは、この（ａ）のデー
タと同様なものである。エッチング処理を継続していく
と、検出窓２にも生成物が付着堆積するため、光電変換
器４には上記生成物でフィルタリングされて入力する。
特に、プラズマのスペクトル波長が２００〜３００ｎｍ
前後での減衰が大きい。（ｂ）は検出窓２に相当量の生
成物が堆積した時に観測されるスペクトル波形データで
ある。

【００２３】このような事実を踏まえ、本実施例では、
最初に取り込んだ波長２００ｎｍ付近の基準波形データ
が、その後のエッチング処理中に観測した波形データで
の減衰量を被処理物の特性に対応して設定した限界値に
達した時に、クリーニング時期であると判断するように
するものである。上記限界値は、エッチング処理対象と
その製品精度、その他の特性を勘案して最適値に選定さ
れるが、一般的には、上記の限界値は基準値に対して５
０％程度に設定するのが、被処理物の製造数とクリーニ
ング間隔との兼ね合いを考慮した製造効率的に妥当であ
るが、この値は半導体デバイス，液晶表示素子、その他
の半導体素子の種類や要求特性に応じて設定すべきもの
である。

【００２４】このように、本実施例によれば、エッチン
グ処理室内の生成物の堆積状態に応じてクリーニング時
期を決定することができ、処理室内が特に汚れていない
場合でもエッチング処理を中断してクリーニングを行っ
たり、設定した製品着工枚数に満たない内に処理室内の
生成物堆積量が規定量以上となって製品不良を大幅に発
生させてしまうというような従来の問題を解消すること
ができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エッチング処理室内の生成物の堆積状態に応じてクリー
ニング時期を決定することでエッチング処理室のクリー
ニングを最適時期に行い、、エッチング処理製品のスル
ープットを向上させた処理室内監視装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による処理室内監視装置の１実施例の構
成を説明する模式図である。

【図２】本発明による処理室内監視装置の１実施例のク
リーニング時期判断動作を説明する流れ図である。

【図３】検出窓から取り込んだプラズマのスペクトル波
形データの一例の説明図である。

【図４】従来のエッチング処理室内クリーニング時期判
断方法を説明する流れ図である。

【符号の説明】

１ プラズマエッチング処理室 ２ 検出窓 ３ 取付け治具 ４ 光電変換器 ５ プラズマ ６ 生成物 ７ 波形抽出器 ８ 波形解析器 ９ 被処理物としての半導体ウェハ １０ 下部電極 １１ 上部電極 １２ 開口 ＡＬ 報知器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下部電極と上部電極を備えて真空に保持さ
   れるエッチング処理室に設けた透明な検出窓と、前記検
   出窓に臨んで前記処理室内に生成されるプラズマの発光
   スペクトルを検出する光電変換手段と、前記光電変換手
   段の検出信号から前記発光スペクトルの波形を抽出する
   波形抽出手段と、前記波形抽出手段で抽出された波形の
   分光特性を解析して前記エッチング処理室のクリーニン
   グ時期を判断する波形解析手段とを備えた処理室内監視
   装置。