JPH0750289A - プラズマエッチング装置 - Google Patents
プラズマエッチング装置Info
- Publication number
- JPH0750289A JPH0750289A JP5193397A JP19339793A JPH0750289A JP H0750289 A JPH0750289 A JP H0750289A JP 5193397 A JP5193397 A JP 5193397A JP 19339793 A JP19339793 A JP 19339793A JP H0750289 A JPH0750289 A JP H0750289A
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- JP
- Japan
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- gas
- vacuum chamber
- partial pressure
- leak
- etching
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Abstract
(57)【要約】
【目的】プラズマエッチング装置において、真空系及び
ガス供給系のリークに関して、検出精度の向上とインプ
ロセスレベルでおの常時監視化を図り、リークによる製
品不良発生を防止する。 【構成】エッチングに伴う真空チャンバー１内の反応生
成ガスや残留ガス分圧の変化を、外部入力により記憶装
置１０に予め設定された各ガス毎の分子量及びガスの分
圧のデータと、ガス分析ユニット９により検出されたガ
スの分子量及び分圧に関するデータを比較し、比較判定
回路１１を介することにより、真空チャンバー系のリー
クを検出する。これにより、真空チャンバー内のリーク
やガス導入系８のエアオペレートバルブ６ａ等の微小な
リークについての検出精度向上が図られ、インプロセス
レベルでの常時監視化により異常の早期発見が可能とな
る。
ガス供給系のリークに関して、検出精度の向上とインプ
ロセスレベルでおの常時監視化を図り、リークによる製
品不良発生を防止する。 【構成】エッチングに伴う真空チャンバー１内の反応生
成ガスや残留ガス分圧の変化を、外部入力により記憶装
置１０に予め設定された各ガス毎の分子量及びガスの分
圧のデータと、ガス分析ユニット９により検出されたガ
スの分子量及び分圧に関するデータを比較し、比較判定
回路１１を介することにより、真空チャンバー系のリー
クを検出する。これにより、真空チャンバー内のリーク
やガス導入系８のエアオペレートバルブ６ａ等の微小な
リークについての検出精度向上が図られ、インプロセス
レベルでの常時監視化により異常の早期発見が可能とな
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマエッチング装置
に関し、特に半導体ウェーハの製造工程において、フォ
トマスクにより選択露光されたレジストパターンをマス
クとして、下地の絶縁膜、配線金属等の薄膜をプラズマ
によりエッチング処理するプラズマエッチング装置であ
る。
に関し、特に半導体ウェーハの製造工程において、フォ
トマスクにより選択露光されたレジストパターンをマス
クとして、下地の絶縁膜、配線金属等の薄膜をプラズマ
によりエッチング処理するプラズマエッチング装置であ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般にプラズマエッチング工程では、エ
ッチング後の断面形状、表面外観、エッチングレート等
のプロセス性能を高精度に維持するために、真空チャン
バー及びガス供給系のエアオペレートバルブのリークチ
ェックは極めて重要である。
ッチング後の断面形状、表面外観、エッチングレート等
のプロセス性能を高精度に維持するために、真空チャン
バー及びガス供給系のエアオペレートバルブのリークチ
ェックは極めて重要である。
【０００３】このため、従来の装置では図３に示すよう
な、真空チャンバー内に設けられた圧力計にて、ウェー
ハ処理作業以外の時に装置自身が自動でリークレートを
計測している。
な、真空チャンバー内に設けられた圧力計にて、ウェー
ハ処理作業以外の時に装置自身が自動でリークレートを
計測している。
【０００４】また、チャンバー外側に設置された発光波
長検出器を使ってプラズマ中に含まれている窒素
（Ｎ2 ）成分や酸素（Ｏ2 ）成分の発光を監視すること
によりリークによる大気混入やエアバルブリークの有無
を判断している。
長検出器を使ってプラズマ中に含まれている窒素
（Ｎ2 ）成分や酸素（Ｏ2 ）成分の発光を監視すること
によりリークによる大気混入やエアバルブリークの有無
を判断している。
【０００５】さらに、上記発光波長検出器を使って、ウ
ェーハのエッチング終点を自動で検出している。
ェーハのエッチング終点を自動で検出している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のプラズ
マエッチング装置は、圧力計によるリークレート監視機
構が設けられているため、チャンバー内のリークレート
は測定できるが、チャンバー内においてウェーハ処理中
である場合には測定することはできない。また、チャン
バー内側壁からのアウトガスや、圧力計の精度にも大き
く左右され、微小リークの場合には真空排気ポンプで真
空に引ききってしまうため検出機能として不十分であ
る。
マエッチング装置は、圧力計によるリークレート監視機
構が設けられているため、チャンバー内のリークレート
は測定できるが、チャンバー内においてウェーハ処理中
である場合には測定することはできない。また、チャン
バー内側壁からのアウトガスや、圧力計の精度にも大き
く左右され、微小リークの場合には真空排気ポンプで真
空に引ききってしまうため検出機能として不十分であ
る。
【０００７】発光波長検出によるリーク検出機構も設け
られているが、エッチング膜中に窒素が含まれているよ
うなプロセス（例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＴｉＮ等）
であると、リークによる大気混入時の発光波長が同種類
のもの（窒素）になってしまい真空系リークの有無が検
出できなくなるという欠点がある。また、この機構で
は、プラズマＯＮ時、つまりチャンバー内でウェーハ処
理している時だけしか機能が働かないという欠点もあ
る。さらに、真空チャンバー内のプラズマ発光を取り出
す発光波長検出用の汚れ度合いによっても発光検出強度
が大きく影響されてしまう。
られているが、エッチング膜中に窒素が含まれているよ
うなプロセス（例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＴｉＮ等）
であると、リークによる大気混入時の発光波長が同種類
のもの（窒素）になってしまい真空系リークの有無が検
出できなくなるという欠点がある。また、この機構で
は、プラズマＯＮ時、つまりチャンバー内でウェーハ処
理している時だけしか機能が働かないという欠点もあ
る。さらに、真空チャンバー内のプラズマ発光を取り出
す発光波長検出用の汚れ度合いによっても発光検出強度
が大きく影響されてしまう。
【０００８】上記の発光波長分析器を使いエッチング終
点も自動で検出しているが、検出したい発光波長に対し
複数台の検出器を設けなければならないという欠点があ
る。また、リーク検知システムと同様にプラズマ発光取
り出し用窓の汚れにより発光検出器の出力信号が変化し
たり、チャンバー内壁の汚れにより、内部インピーダン
スが変化することが原因でプラズマ発光レベルが影響さ
れ、正確なエッチング終点判定ができなくなるといった
短所もある。
点も自動で検出しているが、検出したい発光波長に対し
複数台の検出器を設けなければならないという欠点があ
る。また、リーク検知システムと同様にプラズマ発光取
り出し用窓の汚れにより発光検出器の出力信号が変化し
たり、チャンバー内壁の汚れにより、内部インピーダン
スが変化することが原因でプラズマ発光レベルが影響さ
れ、正確なエッチング終点判定ができなくなるといった
短所もある。
【０００９】本発明の目的は、真空系及びガス供給系の
リークに関して、検出精度の向上とインプロセスレベル
での常時監視化を図り、リークによる不良発生を防止で
きるプラズマエッチング装置を提供することにある。
リークに関して、検出精度の向上とインプロセスレベル
での常時監視化を図り、リークによる不良発生を防止で
きるプラズマエッチング装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマエッチ
ング装置は、従来技術の装置に加えて真空チャンバー内
のガス成分について時系列毎の分子量及び分圧を分析す
るガス質量分析ユニットと、外部入力によるデータを記
憶できる記憶装置と、この記憶装置に予め設定された各
ガス毎の分子量及び分圧についての設定値を前記ガス質
量分析ユニットからの出力信号と比較することにより真
空チャンバー内の反応生成ガスや残留ガスの増減を測定
し、真空チャンバー内及びガス制御系のリークの有無を
検出するための比較判定回路を有することを特徴として
構成される。
ング装置は、従来技術の装置に加えて真空チャンバー内
のガス成分について時系列毎の分子量及び分圧を分析す
るガス質量分析ユニットと、外部入力によるデータを記
憶できる記憶装置と、この記憶装置に予め設定された各
ガス毎の分子量及び分圧についての設定値を前記ガス質
量分析ユニットからの出力信号と比較することにより真
空チャンバー内の反応生成ガスや残留ガスの増減を測定
し、真空チャンバー内及びガス制御系のリークの有無を
検出するための比較判定回路を有することを特徴として
構成される。
【００１１】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例の構成を示す模式図であ
る。
る。図１は本発明の一実施例の構成を示す模式図であ
る。
【００１２】真空チャンバー１には、絶縁部材で電気的
に絶縁された状態で一対の電極、すなわち対向電極であ
るアノード２とウェーハ４を載置する支持電極であるカ
ソード３が相対向して設けられている。カソード３には
整合器１６を介して高周波電源１７が接続されている。
また、アノード２はアース１８ｂで接地されている。真
空チャンバー１内は真空排気するためのメカニカルバブ
ースターポンプ１２ｂに直結されたガス排気口１３があ
り、ゲートバルブ１４を開けることによって真空チャン
バー１内の排気を行う。また、アノード２及びカソード
３は温調器１５によって温度コントロールが行われる。
なお８は反応ガスを導入するためのガス導入系である。
このガスはマスフローコントローラ７により流量制御さ
れ、エアオペレートバルブ６ａにより真空チャンバー内
１に導入される。この後ガスは高周波電源１７により励
起されプラズマ状態となり、プラズマ中の電子及びラジ
カルによりウェーハ４上の被エッチング膜をエッチング
する。このあと、排気ガス成分やエッチング反応により
生じた反応生成ガスはガス排気口１３を通り、真空排気
系であるメカニカルブースターポンプ１２ｂにより排気
される。さらに、ガス質量分析ユニット９はガス排気口
１３とは別のメカニカルブースターポンプ１２ａにより
真空排気されており、エアオペレートバルブ６ｂをチャ
ンバー内が適切な圧力になった後に開ける。これにより
真空チャンバー内の残留ガスがガス分析ユニット９に取
り込まれ、真空チャンバー内のガス成分を測定し、分子
量及び分圧を測定する。このガス分析により検出された
各ガス成分の分子量及び分子値と、外部入力により記憶
装置に予め設定された分子量と分圧についての設定値
（例えば、窒素、酸素等分圧）について、データの比較
を行いリークの有無の検出を比較判定回路１１により行
う。上記のように構成された本実施例によると、エッチ
ング処理の如何に依らず、真空チャンバー系排気のガス
成分を常時監視でき、いつでもリークによる大気混入や
エアオペレートバルブの内部クリークを精度良く発見す
ることができる。
に絶縁された状態で一対の電極、すなわち対向電極であ
るアノード２とウェーハ４を載置する支持電極であるカ
ソード３が相対向して設けられている。カソード３には
整合器１６を介して高周波電源１７が接続されている。
また、アノード２はアース１８ｂで接地されている。真
空チャンバー１内は真空排気するためのメカニカルバブ
ースターポンプ１２ｂに直結されたガス排気口１３があ
り、ゲートバルブ１４を開けることによって真空チャン
バー１内の排気を行う。また、アノード２及びカソード
３は温調器１５によって温度コントロールが行われる。
なお８は反応ガスを導入するためのガス導入系である。
このガスはマスフローコントローラ７により流量制御さ
れ、エアオペレートバルブ６ａにより真空チャンバー内
１に導入される。この後ガスは高周波電源１７により励
起されプラズマ状態となり、プラズマ中の電子及びラジ
カルによりウェーハ４上の被エッチング膜をエッチング
する。このあと、排気ガス成分やエッチング反応により
生じた反応生成ガスはガス排気口１３を通り、真空排気
系であるメカニカルブースターポンプ１２ｂにより排気
される。さらに、ガス質量分析ユニット９はガス排気口
１３とは別のメカニカルブースターポンプ１２ａにより
真空排気されており、エアオペレートバルブ６ｂをチャ
ンバー内が適切な圧力になった後に開ける。これにより
真空チャンバー内の残留ガスがガス分析ユニット９に取
り込まれ、真空チャンバー内のガス成分を測定し、分子
量及び分圧を測定する。このガス分析により検出された
各ガス成分の分子量及び分子値と、外部入力により記憶
装置に予め設定された分子量と分圧についての設定値
（例えば、窒素、酸素等分圧）について、データの比較
を行いリークの有無の検出を比較判定回路１１により行
う。上記のように構成された本実施例によると、エッチ
ング処理の如何に依らず、真空チャンバー系排気のガス
成分を常時監視でき、いつでもリークによる大気混入や
エアオペレートバルブの内部クリークを精度良く発見す
ることができる。
【００１３】次に、本発明の実施例２について図２を参
照して説明する。前述の実施例１では、ガス質量分析ユ
ニットをチャンバー内及びエアオペレートバルブのリー
クを検出するために使用したが、本実施例２では、ウェ
ーハのエッチング処理により発生する反応生成ガスの成
分を分析することによりエッチングの終点を自動で検出
可能にするものである。
照して説明する。前述の実施例１では、ガス質量分析ユ
ニットをチャンバー内及びエアオペレートバルブのリー
クを検出するために使用したが、本実施例２では、ウェ
ーハのエッチング処理により発生する反応生成ガスの成
分を分析することによりエッチングの終点を自動で検出
可能にするものである。
【００１４】本発明では、実施例１で示したガス質量分
析ユニット９及びガス成分増減を検出するための比較判
定回路１１を有する装置であったが、さらに、高周波電
源１７の出力、ガス導入系のマスフローコントローラ
７、真空排気系のゲートバルブ１６の制御を可能とする
演算回路部１３を有することを特徴とするプラズマエッ
チング装置である。
析ユニット９及びガス成分増減を検出するための比較判
定回路１１を有する装置であったが、さらに、高周波電
源１７の出力、ガス導入系のマスフローコントローラ
７、真空排気系のゲートバルブ１６の制御を可能とする
演算回路部１３を有することを特徴とするプラズマエッ
チング装置である。
【００１５】この実施例では、真空チャンバー１内でウ
ェーハ４処理しているときにエアオペレートバルブ６ｂ
を開け、実施例１で示したようにウェーハ処理中の真空
チャンバー内のガス分析を行う。
ェーハ４処理しているときにエアオペレートバルブ６ｂ
を開け、実施例１で示したようにウェーハ処理中の真空
チャンバー内のガス分析を行う。
【００１６】例えば図４（ａ）のように被エッチング膜
がＡＩでありＡＩの下地膜がＴｉＮであったとする。こ
の場合、処理開始からある時間まで（図４（ｂ）の膜状
態でガスの分圧の増減の波形は図５のＡ〜Ｂの間）は、
エッチングガス（例えば、ＣＩ2 ）と被エッチング膜で
あるＡＩの反応により、生成ガスとしてＡＩを含んだガ
ス（ＡｌＣｌ2 等）が発生する。Ａｌのエッチング終了
点、つまり下地膜のＴｉＮが露出し始める点になると、
ＡｌＣｌ2 に代わってＮ2 成分を含んだガスが増加して
くる（図４（ｃ）の膜状態でガス分圧の増減の波形は図
５のＢ〜Ｃの間）。これを利用してエッチングの終点を
検出する。
がＡＩでありＡＩの下地膜がＴｉＮであったとする。こ
の場合、処理開始からある時間まで（図４（ｂ）の膜状
態でガスの分圧の増減の波形は図５のＡ〜Ｂの間）は、
エッチングガス（例えば、ＣＩ2 ）と被エッチング膜で
あるＡＩの反応により、生成ガスとしてＡＩを含んだガ
ス（ＡｌＣｌ2 等）が発生する。Ａｌのエッチング終了
点、つまり下地膜のＴｉＮが露出し始める点になると、
ＡｌＣｌ2 に代わってＮ2 成分を含んだガスが増加して
くる（図４（ｃ）の膜状態でガス分圧の増減の波形は図
５のＢ〜Ｃの間）。これを利用してエッチングの終点を
検出する。
【００１７】本実施例では、エッチング反応生成ガスＡ
ｌＣｌ2 とＴｉＮのエッチング反応生成ガスの分圧の増
減をガス質量分析ユニット９で測定する。この測定値
と、外部入力により記憶装置１０に予め設定された分子
量及び分圧について設定値との比較を行い、エッチング
終点の判定を行うための比較判定回路１１を介し、更に
この比較判定回路１１がエッチングの終点と判断すると
演算回路１９により高周波電源１７と、ガス導入系のマ
スフローコントローラー７と、真空排気系のゲートバル
ブ１４を制御し、エッチング処理を次ステップに進める
ような処理を行う。これにより、自動的いエッチングを
最適な状態で終了させることが可能となる。
ｌＣｌ2 とＴｉＮのエッチング反応生成ガスの分圧の増
減をガス質量分析ユニット９で測定する。この測定値
と、外部入力により記憶装置１０に予め設定された分子
量及び分圧について設定値との比較を行い、エッチング
終点の判定を行うための比較判定回路１１を介し、更に
この比較判定回路１１がエッチングの終点と判断すると
演算回路１９により高周波電源１７と、ガス導入系のマ
スフローコントローラー７と、真空排気系のゲートバル
ブ１４を制御し、エッチング処理を次ステップに進める
ような処理を行う。これにより、自動的いエッチングを
最適な状態で終了させることが可能となる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、プラズマ
エッチング装置について極めて重要な真空チャンバー系
リーク及びエアオペレートバルブからの内部リークとウ
ェーハエッチング終点の自動検出機能について述べたも
のである。これにより、リークに伴う大気混入やエアオ
ペレートバルブの内部リークをウェーハ処理の如何を問
わず常時精度良く検出できる。また、ウェーハのエッチ
ング終点を反応生成ガスの種類に関係なく検出すること
が可能になる。
エッチング装置について極めて重要な真空チャンバー系
リーク及びエアオペレートバルブからの内部リークとウ
ェーハエッチング終点の自動検出機能について述べたも
のである。これにより、リークに伴う大気混入やエアオ
ペレートバルブの内部リークをウェーハ処理の如何を問
わず常時精度良く検出できる。また、ウェーハのエッチ
ング終点を反応生成ガスの種類に関係なく検出すること
が可能になる。
【００１９】更に、今後超ＬＳＩの高集積化に伴いサブ
ミクロンオーダーレベルのエッチングが必要となるた
め、微小なリークや微妙なエッチング終点ズレの発生に
より製品への多大な影響が必至となってくる。そこで、
本発明のような高精度なリーク検出及びエッチング終点
機構は、プラズマエッチング装置の能力を大幅に向上さ
せることができる効果を有する。
ミクロンオーダーレベルのエッチングが必要となるた
め、微小なリークや微妙なエッチング終点ズレの発生に
より製品への多大な影響が必至となってくる。そこで、
本発明のような高精度なリーク検出及びエッチング終点
機構は、プラズマエッチング装置の能力を大幅に向上さ
せることができる効果を有する。
【図１】本発明の一実施例の模式図である。
【図２】本発明の他の実施例の模式図である。
【図３】従来のプラズマエッチング装置の一例の模式図
である。
である。
【図４】ウェーハ上の膜のエッチング前、エッチング処
理中及びエッチング終点における断面図である。
理中及びエッチング終点における断面図である。
【図５】エッチング時間と反応生成ガス分圧増減量の関
係を示す図である。
係を示す図である。
１ 真空チャンバー ２ アノード ３ カソード ４ ウェーハ ５ 圧力計 ６ａ，６ｂ エアオペレートバルブ ７ マスフローコントローラ ８ ガス導入系 ９ ガス質量分析ユニット １０ 記憶装置 １１ 比較判定回路 １２ａ，１２ｂ メカニカルブースターポンプ １３ ガス導入口 １４ ゲートバルブ １５ 温調機 １６ 整合器 １７ 高周波電源 １８ａ，１８ｂ アース １９ 演算回路 ２０ 発光波長検出器 ２１ 発光波長検出器用窓
Claims (2)
- 【請求項１】 真空チャンバー内に設けられた半導体ウ
ェーハを載置する支持電極と、該支持電極に対向して設
けられた対向電極と、前記電極間にプラズマを発生させ
る高周波電源と、真空チャンバーを排気する真空排気系
と、真空チャンバー内へのプロセスガス導入口とで構成
されるプラズマエッチング装置において、チャンバー内
のガス成分について時系列毎の分圧を分析するガス質量
分析ユニットと、外部入力により各ガス毎の分子量及び
分圧値の設定データを記憶できる記憶装置と、この記憶
装置に予め設定された設定値を前記ガス分析ユニットか
ら出力される各ガス毎の分子量及び分圧値と比較し、真
空チャンバー内の各ガス成分の増減を検出する比較判定
回路を有することを特徴とするプラズマエッチング装
置。 - 【請求項２】 前記比較判定回路からの出力結果によ
り、高周波電源の出力と、ガス流量と、真空排気系の制
御を可能とする演算制御部を有することを特徴とする請
求項１記載のプラズマエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5193397A JPH0750289A (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | プラズマエッチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5193397A JPH0750289A (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | プラズマエッチング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0750289A true JPH0750289A (ja) | 1995-02-21 |
Family
ID=16307271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5193397A Pending JPH0750289A (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | プラズマエッチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0750289A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19826583A1 (de) * | 1998-06-15 | 2000-01-27 | Siemens Ag | Verfahren zur Messung von gasförmigen chemischen Bestandteilen in einem Prozessreaktor zum Behandeln von elektrischen Bauelementen, insbesondere Wafern |
| WO2002023585A3 (en) * | 2000-09-15 | 2002-05-16 | Koninkl Philips Electronics Nv | Method and apparatus for detecting leaks in a plasma etch chamber |
| US10014197B2 (en) | 2016-09-21 | 2018-07-03 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device manufacturing method |
| KR20210110197A (ko) | 2020-02-28 | 2021-09-07 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 기판 처리 시스템, 전환 타이밍 작성 지원 장치, 전환 타이밍 작성 지원 방법, 및 기판 처리 장치 |
-
1993
- 1993-08-04 JP JP5193397A patent/JPH0750289A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19826583A1 (de) * | 1998-06-15 | 2000-01-27 | Siemens Ag | Verfahren zur Messung von gasförmigen chemischen Bestandteilen in einem Prozessreaktor zum Behandeln von elektrischen Bauelementen, insbesondere Wafern |
| WO2002023585A3 (en) * | 2000-09-15 | 2002-05-16 | Koninkl Philips Electronics Nv | Method and apparatus for detecting leaks in a plasma etch chamber |
| US10014197B2 (en) | 2016-09-21 | 2018-07-03 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device manufacturing method |
| KR20210110197A (ko) | 2020-02-28 | 2021-09-07 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 기판 처리 시스템, 전환 타이밍 작성 지원 장치, 전환 타이밍 작성 지원 방법, 및 기판 처리 장치 |
| US11587763B2 (en) | 2020-02-28 | 2023-02-21 | Tokyo Electron Limited | Substrate processing system, switching timing creation support device,switching timing creation support method, and substrate processing apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000222 |