JPH10106916A - プロセス監視システムを有する半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実際のプロセス設定項目を外部から監視する
ことにより製品不良の早期発見、原因解析、プロセス精
度の向上と解析を容易に行うことが可能なプロセス監視
システムを有する半導体製造装置を提供するものであ
る。 【解決手段】 プロセス設定項目を個々に制御する複数
の制御部と、前記プロセス設定項目を検出する検出手段
とを有し、前記各制御部で予め入力された設定信号と前
記検出手段で検出した検出信号に基づいて前記プロセス
設定項目をフィードバック制御する半導体製造装置にお
いて、実際のプロセス設定値と制御されたプロセス設定
項目とを比較してプロセスの良否判定を行うための良否
判定手段を備えたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロセス条件の異
常を監視して製品不良の発生を最小限に抑えるプロセス
監視システムを有する半導体製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置、例えばエッチング装置
としては被エッチング部材へのプラズマによるダメージ
を抑制するためにマイクロ波でエッチングガスを励起し
て活性化する放電部と、この放電部からの活性化された
エッチングガスが輸送され、内部に配置された被エッチ
ング部材をエッチングする真空容器と、を分離した構造
のものが知られている。

【０００３】ところで、前記エッチング装置は内部に被
エッチング部材が配置される真空容器と、前記真空容器
内のガス圧力を調節するための圧力調節バルブと、マイ
クロ波が導入され、供給されるエッチングガスを活性状
態にして前記真空容器内に輸送するための放電部と、こ
の放電部に所定流量のエッチングガスを供給するための
マスフローコントローラとを備えている。このようなエ
ッチング装置においては、は、検出部と制御部により前
記コントローラの流量調節バルブの開度や前記放電部に
導入されるマイクロ波出力をそれぞれフィードバック制
御することによって、前記真空容器内の半導体基板等の
被エッチング部材を適切な条件下でエッチングしてい
る。

【０００４】しかしながら、前述した従来のエッチング
装置では検出部等に異常があっても、前記制御部におい
て予め入力された設定信号に対してその検出部から出力
された検出信号を合わせ込んでしまうため、それら制御
部から出力される制御信号を異常として認識できない場
合がある。その結果、エッチング不良が発生したり、ま
たその不良発生がどの制御部によるものかチェックでき
ないという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、実際のプロ
セス設定項目を外部から監視することにより製品不良の
早期発見、原因解析、プロセス精度の向上と解析を容易
に行うことが可能なプロセス監視システムを有する半導
体製造装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるプロセス
監視システムを有する半導体製造装置は、プロセス設定
項目を個々に制御する複数の制御部と、前記プロセス設
定項目を検出する検出手段とを有し、前記各制御部で予
め入力された設定信号と前記検出手段で検出した検出信
号に基づいて前記プロセス設定項目をフィードバック制
御する半導体製造装置において、実際のプロセス設定項
目と制御されたプロセス設定項目とを比較してプロセス
の良否判定を行うための良否判定手段を備えたことを特
徴とするものである。

【０００７】このようなプロセス監視システムを有する
半導体製造装置によれば、実際のプロセス設定項目を外
部から監視することにより製品不良の早期発見、原因解
析、プロセス精度の向上と解析を容易に行うことができ
る。

【０００８】具体的なプロセス監視システムを有する半
導体製造装置、例えばプロセス監視システムを有するエ
ッチング装置は内部に被エッチング部材が配置される真
空容器；圧力調節バルブと、このバルブの開度を調節す
るための第１バルブ駆動部と、この駆動部を制御するた
めの第１制御部を有し、前記真空容器内のガス圧力を調
節するための圧力制御系；前記真空容器内に活性な状態
のエッチングガスを供給するための放電部；第２制御部
で制御され、前記放電部にマイクロ波を導入するための
マイクロ波電源部；前記放電部に導入されるマイクロ波
の出力を検出し、その検出信号を前記第１制御部に出力
するための第１マイクロ波出力検出手段；前記放電部に
導入されるマイクロ波の出力を検出するためのの第２マ
イクロ波出力検出手段；流量調節バルブと、このバルブ
の開度を調節するための第２バルブ駆動部と、この駆動
部を制御するための第３制御部を有し、前記放電部に流
量調節されたエッチングガスを供給するための流量制御
手段；前記第１〜第３の制御部に接続され、それらのガ
ス圧力、マイクロ波出力およびエッチングガス流量をそ
れぞれ制御するためのメイン制御手段；前記圧力制御系
のガス圧力、前記第２マイクロ波出力検出手段でのマイ
クロ波出力および前記流量制御手段における前記バルブ
駆動部でのバルブ開度の検出信号が入力され、これらの
検出信号と前記メイン制御手段から入力されたそれらの
設定値とに基づいてプロセスの良否判定を行うための良
否判定手段；を具備する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１を参照して詳細
に説明する。図１は、本実施例のプロセス監視システム
を有するエッチング装置を示す概略図である。

【００１０】内部に図示しない被エッチング部材（例え
ば表面にレジストパターンのようなマスクが形成された
半導体基板）が配置される真空容器１は、排気管２を有
する。圧力制御系３は、前記真空容器１内の圧力制御を
行っている。前記圧力制御系３は、前記排気管２に介装
された圧力調節バルブ４と、このバルブ４の開度を調節
するための第１バルブ駆動部５と、前記真空容器１に取
り付けられた圧力計６と、この圧力計６からの検出信号
に基づいて前記第１バルブ駆動部５を制御するための第
１制御部７とを有する。前記第１バルブ駆動部５および
前記圧力計６は、プロセス良否判定手段であるプロセス
良否判定部８に接続されている。前記第１制御部７は、
メイン制御部９に接続され、このメイン制御部９から所
定の圧力設定信号が入力される。図示しない排気手段例
えば真空ポンプは、前記排気管２の他端に連結されてい
る。

【００１１】活性状態のエッチングガスを発生する放電
部１０は、前記真空容器１に連結され、前記エッチング
ガスは前記真空容器１内に供給される。マイクロ波電源
部１１は、第２制御部１２からの制御信号に基づいて前
記放電部１０に所定出力のマイクロ波を導入する。前記
第２制御部１２は、前記メイン制御部９に接続され、前
記メイン制御部９から所定のマイクロ波設定信号が入力
される。マイクロ波の出力をそれぞれ検出する方向性結
合器１３およびパワー検出部１４は、前記電源部１１か
ら前記放電部１０に導入されるマイクロ波導入経路にそ
れぞれ配置されている。前記方向性結合器１３は、外部
パワーメーター１５を通して前記プロセス良否判定部８
に接続されている。前記パワー検出部１４は、前記第２
制御部１２に接続され、その検出信号は前記第２制御部
１２に出力される。

【００１２】マスフローコントローラ１６は、前記放電
部１０に流量調節されたエッチングガスを供給する。前
記マスフローコントローラ１６は、流量調節バルブ１７
と、このバルブ１７の開度を調節するための第２バルブ
駆動部１８と、流量検出部１９と、この流量検出部１９
からの検出信号に基づいて前記第２バルブ駆動部１８を
制御するための第３制御部２０を有する。前記第２バル
ブ駆動部１８は、前記プロセス良否判定部８に接続され
ている。前記第３制御部２０は、前記メイン制御部９に
接続され、前記メイン制御部９から所定の流量設定信号
が入力される。

【００１３】前記マスフローコントローラ１４にエッチ
ングガスを供給する経路には、外部圧力計２１が介装さ
れ、この外部圧力計２１は前記プロセス良否判定部８に
接続されている。

【００１４】このような構成のプロセス監視システムを
有するエッチング装置において、真空容器１内に被エッ
チング部材、例えば表面にレジストパターンのようなマ
スクが形成された半導体基板を設置する。図示しない真
空ポンプのような排気手段を作動して前記真空容器１内
のガスを排気する。前記圧力制御系３の前記第１制御部
７に前記メイン制御部９からバルブ開度設定の制御信号
を出力し、この第１制御部７から前記第１バルブ駆動部
５に制御信号を出力することによって、前記圧力調節バ
ルブ４の開度を調節して前記真空容器１内の真空度を設
定する。このような真空容器１内の真空度の設定におい
て、前記圧力制御系３の前記圧力計６で前記真空容器１
内の圧力を検出し、この検出信号を前記第１制御部７に
フィードバックすると、ここで予め前記メイン制御９か
ら入力されたバルブ開度設定値と前記検出信号による検
出値とが比較され、その結果に基づく制御信号が前記圧
力調節バルブ４の開度調節を行う前記第１バルブ駆動部
５に出力されて、前記真空容器１内の圧力（真空度）が
制御される。

【００１５】前記マスフローコントローラ１６の前記第
３制御部２０に前記メイン制御部７からバルブ開度設定
の制御信号を出力し、この第３制御部２０から前記第２
バルブ駆動部１８に制御信号を出力することによって、
前記流量調節バルブ１７の開度を調節して供給された所
望のエッチングガスの流量を制御し、流量制御されたエ
ッチングガスを前記放電部１０に供給する。このような
エッチングガスの前記放電部１０への供給において、前
記マスフローコントローラ１６に供給されるエッチング
ガスの流量を前記流量検出部１９により検出し、この検
出信号を前記第３制御部２０にフィードバックすると、
ここで予め前記メイン制御９から入力されたバルブ開度
設定値と前記検出信号による検出値とが比較され、その
結果に基づく制御信号が前記流量調節バルブ１７の開度
調節を行う前記第２バルブ駆動部１８に出力されて、エ
ッチングガスの前記放電部１０への供給量が制御され
る。

【００１６】前記エッチングガスの前記放電部１０への
供給操作と共に、前記第２制御部１２に前記メイン制御
部９からマイクロ波出力設定の制御信号を出力し、前記
第２制御部１２から前記マイクロ波電源部１１に制御信
号を出力して所定出力（所定パワー）のマイクロ波を前
記放電部１０に導入することによって、前記放電部１０
で前記エッチングガスを励起して活性化する。このよう
なマイクロ波の前記放電部１０への導入において、前記
マイクロ波の導入経路に配置されたパワー検出部１４に
よりマイクロ波出力を検出し、その検出信号を前記第２
制御部１２にフィードバックすると、ここで予め前記メ
イン制御部９から入力されたマイクロ波出力設定値と前
記検出信号による検出値とが比較され、その結果に基づ
く制御信号が前記電源部１１に出力されて、前記電源部
１１からのマイクロ波の出力が制御される。

【００１７】前記放電部１０で発生した活性化されたエ
ッチングガスは、前記真空容器１内に輸送され、この中
に配置された前記半導体基板をエッチングする。前述し
たように真空容器１内の真空度（ガス圧力）を前記メイ
ン制御部９からの指令と前記圧力制御系３の圧力計６か
らの検出信号の前記第１制御部７へのフィードバックと
により制御でき、かつ前記マスフローコントローラ１６
からのエッチングガスの流量を前記メイン制御部９から
の指令と前記流量検出部１９からの検出信号の前記第３
制御部２０へのフィードバックとにより制御でき、さら
に前記マイクロ波電源部１１からのマイクロ波出力を前
記メイン制御部９からの指令と前記パワー検出部１４か
らの検出信号の前記第２制御部１２へのフィードバック
とにより制御することができる。その結果、前記真空容
器１内の半導体基板を適切な条件下でエッチングするこ
とができる。

【００１８】このような各種のフィードバック制御によ
り前記真空容器１内の半導体基板をエッチングする操作
において、予め前記メイン制御部９からガス圧力設定信
号が入力された前記プロセス良否判定部８に前記圧力制
御系３の圧力計６および第１バルブ駆動部５からの検出
信号を出力することによって、前記真空容器１内におけ
る実際の真空度（ガス圧力）と、前記メイン制御部９の
指令に基づいて制御された真空度（ガス圧力）とを比較
してガス圧力の良否判定を行うことができる。

【００１９】また、予め前記メイン制御部９からガス流
量設定信号が入力された前記プロセス良否判定部８に前
記マスフローコントローラ１６の第２バルブ駆動部１８
での駆動信号を出力することによって、前記マスフロー
コントローラ１６における実際のエッチングガス流量
と、前記メイン制御部９の指令に基づいて制御されたエ
ッチングガス流量とを比較してエッチングガス流量の良
否判定を行うことができる。この際、エッチングガスの
圧力検出を行う外部圧力計２１での検出信号を前記プロ
セス良否判定部８に出力することによって、より一層高
い精度でエッチングガス流量の良否判定を行うことがで
きる。

【００２０】さらに、予め前記メイン制御部９からマイ
クロ波出力設定信号が入力された前記プロセス良否判定
部８に前記方向性結合器１３のマイクロ波出力の検出信
号を前記外部パワーメーター１５を通して出力すること
によって、前記放電部１０に実際に導入されるマイクロ
波出力と、前記メイン制御部９の指令に基づいて制御さ
れたマイクロ波出力とを比較してマイクロ波出力の良否
判定を行うことができる。

【００２１】したがって、前記プロセス良否判定部８お
よびこれに接続される各種のセンサ部を配置することに
よって、実際のガス圧力、エッチングガス流量およびマ
イクロ波出力のようなプロセス設定項目を外部から監視
することができ、半導体基板のエッチング不良を早期に
発見できると共に、その不良原因を容易に解析すること
ができる。また、前記プロセス良否判定部８による判定
結果に基づいてプロセス精度の向上と解析を容易に行う
ことができる。なお、前記実施例ではエッチング装置に
適用した例を説明したが、ＣＶＤ装置、スパッタ装置等
の半導体製造装置にも同様に適用することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係わるプ
ロセス監視システムを有する半導体製造装置によれば、
実際のプロセス設定項目を外部から監視することにより
半導体装置のような製品不良の早期発見、原因解析、プ
ロセス精度の向上と解析を容易に行うことができ、半導
体装置の製造歩留まりを向上できる等顕著な効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるプロセス監視システム
を有するエッチング装置を示す概略図。

【符号の説明】

１…真空容器、 ３…圧力制御系 ４…圧力調節バルブ、 ５、１８…バルブ駆動部、 ７、１２、２０…制御部、 ８…プロセス良否判定部、 ９…メイン制御部、 １０…放電部、 １１…マイクロ波電源部、 １３…方向性結合部、 １６…マスコントローラ、 １７…流量調節バルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロセス設定項目を個々に制御する複数
   の制御部と、前記プロセス設定項目を検出する検出手段
   とを有し、前記各制御部で予め入力された設定信号と前
   記検出手段で検出した検出信号に基づいて前記プロセス
   設定項目をフィードバック制御する半導体製造装置にお
   いて、 実際のプロセス設定項目と制御されたプロセス設定項目
   とを比較してプロセスの良否判定を行うための良否判定
   手段を備えたことを特徴とするプロセス監視システムを
   有する半導体製造装置。