JPH10242120A - プラズマエッチング方法およびその装置 - Google Patents
プラズマエッチング方法およびその装置Info
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- JPH10242120A JPH10242120A JP4037697A JP4037697A JPH10242120A JP H10242120 A JPH10242120 A JP H10242120A JP 4037697 A JP4037697 A JP 4037697A JP 4037697 A JP4037697 A JP 4037697A JP H10242120 A JPH10242120 A JP H10242120A
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- etching
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- processing chamber
- emission
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Abstract
(57)【要約】
【課題】簡便な手段により、エッチングプロセスにおけ
る不良発生を未然に防止する。 【解決手段】正常エッチング時の発光強度との比較によ
りウェハ上のプラズマ発光の強度分布の変動を検知する
ことで、エッチング特性の変動、とくに均一性変動を検
出する。
る不良発生を未然に防止する。 【解決手段】正常エッチング時の発光強度との比較によ
りウェハ上のプラズマ発光の強度分布の変動を検知する
ことで、エッチング特性の変動、とくに均一性変動を検
出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマによりエッ
チング処理する方法および装置に関する。
チング処理する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの高集積化に伴い、その加工には
高い精度が要求される。高精度の加工を行うためには各
処理装置の性能を向上させることはもちろんであるが、
生産性向上のためには各処理装置の性能を長時間安定に
維持し不良を出さないことが重要である。
高い精度が要求される。高精度の加工を行うためには各
処理装置の性能を向上させることはもちろんであるが、
生産性向上のためには各処理装置の性能を長時間安定に
維持し不良を出さないことが重要である。
【０００３】処理装置の中で、真空容器内で処理ガスを
プラズマ化しウェハ表面にパターンを形成するエッチン
グ装置についてみると、エッチング処理中にパターンの
マスクであるレジストが分解して有機物が発生し、これ
が処理室の内壁に付着したり、また被エッチング材であ
る金属(アルミニウム，モリブデンやタングステン)ある
いは基板材質のシリコン系化合物、その他反応生成物が
処理室内壁に膜となって付着したりする。これらの付着
物はプラズマに接するとプラズマ中のイオンの作用や処
理室壁面の温度上昇によりガスを発生したり、またプラ
ズマ発生電力の処理室への供給状態(整合状態)が変化し
たりして、処理室内のプラズマの状態が変化する。
プラズマ化しウェハ表面にパターンを形成するエッチン
グ装置についてみると、エッチング処理中にパターンの
マスクであるレジストが分解して有機物が発生し、これ
が処理室の内壁に付着したり、また被エッチング材であ
る金属(アルミニウム，モリブデンやタングステン)ある
いは基板材質のシリコン系化合物、その他反応生成物が
処理室内壁に膜となって付着したりする。これらの付着
物はプラズマに接するとプラズマ中のイオンの作用や処
理室壁面の温度上昇によりガスを発生したり、またプラ
ズマ発生電力の処理室への供給状態(整合状態)が変化し
たりして、処理室内のプラズマの状態が変化する。
【０００４】エッチング処理はプラズマにより行われる
ため、プラズマの状態変化により、エッチングの形状，
寸法精度，エッチ速度，均一性等のエッチング特性も変
化してくる。さらにエッチングガスにより真空封じのた
めのＯリングが劣化して微妙なリークが発生したり、加
工前のウェハの保管によってプラズマ状態が変化する場
合もある。更に処理室内壁の付着物はある厚みになると
剥がれ落ちて異物となる。このようにエッチング装置を
長時間連続運転しているとエッチング特性が徐々に変化
する経時変化現象や、突発的な異物発生が起こり、不良
の発生につながる。これは他の処理装置(ＣＶＤ装置や
スパッタ装置等)でも同様である。
ため、プラズマの状態変化により、エッチングの形状，
寸法精度，エッチ速度，均一性等のエッチング特性も変
化してくる。さらにエッチングガスにより真空封じのた
めのＯリングが劣化して微妙なリークが発生したり、加
工前のウェハの保管によってプラズマ状態が変化する場
合もある。更に処理室内壁の付着物はある厚みになると
剥がれ落ちて異物となる。このようにエッチング装置を
長時間連続運転しているとエッチング特性が徐々に変化
する経時変化現象や、突発的な異物発生が起こり、不良
の発生につながる。これは他の処理装置(ＣＶＤ装置や
スパッタ装置等)でも同様である。
【０００５】これまでは、例えば特開平4−212414 号に
示されているプラズマ処理装置のように、エッチング処
理のプラズマの発光スペクトルや電極電位、あるいは基
板透過の赤外スペクトルにより装置状態を検出してデー
タベースを構築し、装置状態の変化に応じて処理条件を
変える装置制御が行われてきた。また、特開平7− 2240
1 号公報に開示されているように、プラズマの発光スペ
クトルからリークに起因する装置異常を検出することも
行われてきた。
示されているプラズマ処理装置のように、エッチング処
理のプラズマの発光スペクトルや電極電位、あるいは基
板透過の赤外スペクトルにより装置状態を検出してデー
タベースを構築し、装置状態の変化に応じて処理条件を
変える装置制御が行われてきた。また、特開平7− 2240
1 号公報に開示されているように、プラズマの発光スペ
クトルからリークに起因する装置異常を検出することも
行われてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、エ
ッチングのプロセス監視手段に、プラズマ発光スペクト
ル検出を用いている。この方法は、従来よりエッチング
の終点検出に用いられている技術であるが、特開平7−2
2401号公報に記載されるように、リーク検出のために発
光分析器を複数個設置する必要があったり、特開平4−2
12414 号公報に記載されるように、プラズマの変動を制
御するために膨大な基礎データが必要なことから、量産
ラインでエッチングプロセス・装置の安定性を監視する
には、システム構成として大がかりであり、実用性，実
現性に対し、考慮が十分でなかった。量産ラインでは、
まず不良を未然に防ぐために、変動があった場合に簡便
な方法で検出できることが望まれている。
ッチングのプロセス監視手段に、プラズマ発光スペクト
ル検出を用いている。この方法は、従来よりエッチング
の終点検出に用いられている技術であるが、特開平7−2
2401号公報に記載されるように、リーク検出のために発
光分析器を複数個設置する必要があったり、特開平4−2
12414 号公報に記載されるように、プラズマの変動を制
御するために膨大な基礎データが必要なことから、量産
ラインでエッチングプロセス・装置の安定性を監視する
には、システム構成として大がかりであり、実用性，実
現性に対し、考慮が十分でなかった。量産ラインでは、
まず不良を未然に防ぐために、変動があった場合に簡便
な方法で検出できることが望まれている。
【０００７】本発明の目的は、処理室内のプラズマの変
動を、簡便な手段により検知し、エッチングプロセスに
おける不良発生を未然に防止することにある。
動を、簡便な手段により検知し、エッチングプロセスに
おける不良発生を未然に防止することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】エッチング中ウェハ上に
は、あるプラズマ分布が存在している。処理室内の変化
は、反応生成物が、処理室壁面に付着することによるガ
スの供給や排気の流れ・供給電力の変化が支配的であ
り、その結果としてプラズマ分布が変わる。従って、ウ
ェハ上のプラズマ発光の強度分布を光学的にモニタすれ
ば変動の検出が可能である。ここで、分布といってもプ
ラズマ発生空間を３次元的にとらえる必要はなく、ウェ
ハの中心に対し左右のバランスを見るだけでもエッチン
グ特性の変動をとらえられることが分かった。すなわち
エッチングの均一性がよい場合は、ウェハ中心に対し、
発光強度のバランス性が良く、とくに１方向からの監視
でも中心に対する左右バランスが保たれていることが分
かった。光学的にモニタする手段は、従来よりエッチン
グ終点検出等で用いられている分光器や、ホトディテク
タを利用すればよく、プラズマ発光空間を１方向１次元
的に検出する機構により実現できる。
は、あるプラズマ分布が存在している。処理室内の変化
は、反応生成物が、処理室壁面に付着することによるガ
スの供給や排気の流れ・供給電力の変化が支配的であ
り、その結果としてプラズマ分布が変わる。従って、ウ
ェハ上のプラズマ発光の強度分布を光学的にモニタすれ
ば変動の検出が可能である。ここで、分布といってもプ
ラズマ発生空間を３次元的にとらえる必要はなく、ウェ
ハの中心に対し左右のバランスを見るだけでもエッチン
グ特性の変動をとらえられることが分かった。すなわち
エッチングの均一性がよい場合は、ウェハ中心に対し、
発光強度のバランス性が良く、とくに１方向からの監視
でも中心に対する左右バランスが保たれていることが分
かった。光学的にモニタする手段は、従来よりエッチン
グ終点検出等で用いられている分光器や、ホトディテク
タを利用すればよく、プラズマ発光空間を１方向１次元
的に検出する機構により実現できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を示す。図
１は本発明のプラズマエッチング装置の構成図を示し、
図２は、プラズマ発光の強度分布を検出する部分の平面
図、図３は、正常動作時の発光強度分布を示す特性図、
図４は、異常時の発光強度分布を示す特性図、また、図
５はプラズマの発光強度分布を検出する別の説明図であ
る。
１は本発明のプラズマエッチング装置の構成図を示し、
図２は、プラズマ発光の強度分布を検出する部分の平面
図、図３は、正常動作時の発光強度分布を示す特性図、
図４は、異常時の発光強度分布を示す特性図、また、図
５はプラズマの発光強度分布を検出する別の説明図であ
る。
【００１０】図１で、プラズマエッチング装置は、真空
を保持する構造を有する処理室１の内部に下部電極２，
上部電極３を有し、ガス供給系４からエッチングガスを
導入し、真空排気系５により処理室１内を所定の圧力に
制御し、高周波電源６より電力を供給して、二つの電極
間にプラズマ７を発生させ、下部電極２上のウェハ８の
エッチングを行う。このときのプラズマの発光を、窓ガ
ラス９を通過させ、シリンドリカルレンズ９にて高さ方
向に光量圧縮して光検出器１１に導く。ここで図２に示
すように、光検出器１１にリニアセンサ１１ａを用い、
１方向すなわちＹ−Ｙ′に平行な方向から電極間のプラ
ズマ７を観測し、Ｙ−Ｙ′軸上の各位置での発光強度を
検出できるように構成する。一方Ｘ−Ｘ′方向について
も同様に軸に対し平行にシリンドリカルレンズ１０，光
検出器１１を配置すれば、分布を検出できるが、前述の
ように１方向から電極の中央部に対する左右のバランス
を監視することで、エッチング特性変動（とくに均一性
の変動）を検知できるので、以下本構成でＹ−Ｙ′軸上
の代表点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅでの発光強度分布を説明す
る。
を保持する構造を有する処理室１の内部に下部電極２，
上部電極３を有し、ガス供給系４からエッチングガスを
導入し、真空排気系５により処理室１内を所定の圧力に
制御し、高周波電源６より電力を供給して、二つの電極
間にプラズマ７を発生させ、下部電極２上のウェハ８の
エッチングを行う。このときのプラズマの発光を、窓ガ
ラス９を通過させ、シリンドリカルレンズ９にて高さ方
向に光量圧縮して光検出器１１に導く。ここで図２に示
すように、光検出器１１にリニアセンサ１１ａを用い、
１方向すなわちＹ−Ｙ′に平行な方向から電極間のプラ
ズマ７を観測し、Ｙ−Ｙ′軸上の各位置での発光強度を
検出できるように構成する。一方Ｘ−Ｘ′方向について
も同様に軸に対し平行にシリンドリカルレンズ１０，光
検出器１１を配置すれば、分布を検出できるが、前述の
ように１方向から電極の中央部に対する左右のバランス
を監視することで、エッチング特性変動（とくに均一性
の変動）を検知できるので、以下本構成でＹ−Ｙ′軸上
の代表点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅでの発光強度分布を説明す
る。
【００１１】図３は、図２の各点の代表点Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅでの発光強度を、エッチング時間に対して監視し
た結果である。点Ｃは、電極中央であり、Ｂ，Ｄおよび
Ａ，Ｅは、点Ｃに対し対称な位置である。反応生成物の
発光をモニタすると、通常、放電開始とともに強度が高
くなり、エッチングの終了を経て、放電終了にて０にな
る。このモニタ波形はエッチングが、正常（均一性の良
好）な場合は、ＢとＤ、またＡとＥは同じ形状同じ強度
の波形が得られる。
Ｄ，Ｅでの発光強度を、エッチング時間に対して監視し
た結果である。点Ｃは、電極中央であり、Ｂ，Ｄおよび
Ａ，Ｅは、点Ｃに対し対称な位置である。反応生成物の
発光をモニタすると、通常、放電開始とともに強度が高
くなり、エッチングの終了を経て、放電終了にて０にな
る。このモニタ波形はエッチングが、正常（均一性の良
好）な場合は、ＢとＤ、またＡとＥは同じ形状同じ強度
の波形が得られる。
【００１２】ところが、均一性が低下した場合、例えば
中央より右側（Ａ，Ｂ）で発光強度が高く、プラズマの
偏りが生じた場合は、図４に示すように、ＢとＤまたＡ
とＥは異なった波形になり、対称位置での波形の同一性
を満足しなくなる。そこで、図１における異常判定部１
２で、左右位置でのモニタ波形の対称性を判定し、対称
性が、著しくずれている場合は、高周波電源６を遮断し
エッチングを停止するとともに、以降のウェハ着工を停
止して不良発生を抑止できる。また、図４の点Ｃでの波
形で、放電の初期で、発光強度変化が激しい部分があ
り、これは、局所的な異常放電を検出している。エッチ
ング処理室内壁の付着物が剥離した場合このような波形
になる。そこで、異常判定部１２で図３に示した正常時
モニタ波形と比較して、異常を認識し、前述と同様に高
周波電源の遮断処理を行い、不良発生を抑止できる。
中央より右側（Ａ，Ｂ）で発光強度が高く、プラズマの
偏りが生じた場合は、図４に示すように、ＢとＤまたＡ
とＥは異なった波形になり、対称位置での波形の同一性
を満足しなくなる。そこで、図１における異常判定部１
２で、左右位置でのモニタ波形の対称性を判定し、対称
性が、著しくずれている場合は、高周波電源６を遮断し
エッチングを停止するとともに、以降のウェハ着工を停
止して不良発生を抑止できる。また、図４の点Ｃでの波
形で、放電の初期で、発光強度変化が激しい部分があ
り、これは、局所的な異常放電を検出している。エッチ
ング処理室内壁の付着物が剥離した場合このような波形
になる。そこで、異常判定部１２で図３に示した正常時
モニタ波形と比較して、異常を認識し、前述と同様に高
周波電源の遮断処理を行い、不良発生を抑止できる。
【００１３】次に、図５に、プラズマの分布監視を実現
する別な構成を示す。図５で、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの各
点に対しミラー１４を回転し、レンズ１３を通して光検
出器１１に導入する構成としている。これにより、プラ
ズマ分布を例えば１個所１秒毎に時分割で切り替え監視
する。この方法では、瞬時的な異常放電をすべて検出す
ることはできないが、プラズマの分布の簡易監視（対称
性や、正常時の波形との比較）として十分である。
する別な構成を示す。図５で、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの各
点に対しミラー１４を回転し、レンズ１３を通して光検
出器１１に導入する構成としている。これにより、プラ
ズマ分布を例えば１個所１秒毎に時分割で切り替え監視
する。この方法では、瞬時的な異常放電をすべて検出す
ることはできないが、プラズマの分布の簡易監視（対称
性や、正常時の波形との比較）として十分である。
【００１４】以上の説明は、均一性の変動等のエッチン
グ特性変化の検出に効果が大きく、これについて主に説
明したが、これのみならず、例えば、品種や工程切り替
え時に起こりやすいエッチング条件の変更ミスなども、
前の正常エッチングでのモニタ波形と比較することで、
不良発生の抑止ができる。
グ特性変化の検出に効果が大きく、これについて主に説
明したが、これのみならず、例えば、品種や工程切り替
え時に起こりやすいエッチング条件の変更ミスなども、
前の正常エッチングでのモニタ波形と比較することで、
不良発生の抑止ができる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、処理室内のプラズマの
変動を、簡便な手段により検知できるので、エッチング
プロセスにおける不良発生を未然に防止できる。
変動を、簡便な手段により検知できるので、エッチング
プロセスにおける不良発生を未然に防止できる。
【図１】本発明のプラズマエッチング装置の説明図。
【図２】プラズマ発光の強度分布を検出する部分の平面
図。
図。
【図３】正常動作時の発光強度分布を示す特性図。
【図４】異常時の発光強度分布を示す特性図。
【図５】プラズマの発光強度分布を検出する別の説明
図。
図。
１…処理室、７…プラズマ、９…窓ガラス、１０…シリ
ンドリカルレンズ、１１…光検出器、１２…異常判定
部。
ンドリカルレンズ、１１…光検出器、１２…異常判定
部。
フロントページの続き (72)発明者 笹澤 秀明 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】真空を保持する構造を有する処理室と、上
記処理室にエッチングガスを導入し、上記処理室を所定
の圧力に制御するガス供給系ならびに真空排気系と、上
記処理室にプラズマを発生・維持する手段と、プラズマ
の発光強度を検出する手段を有するプラズマエッチング
装置において、上記処理室の発光強度の面内分布を監視
することにより、エッチング特性の変動を検出すること
を特徴とするプラズマエッチング方法。 - 【請求項２】真空を保持する構造を有する処理室と、上
記処理室にエッチングガスを導入し、上記処理室を所定
の圧力に制御するガス供給系ならびに真空排気系と、上
記処理室にプラズマを発生・維持する手段と、プラズマ
の発光強度を検出する手段を有するプラズマエッチング
装置において、上記処理室の発光強度の面内分布を監視
することにより、エッチング特性の変動を予見し、異常
を検知した場合に、異常の発報もしくはエッチング処理
を停止する処理をなすことを特徴とするプラズマエッチ
ング装置。 - 【請求項３】請求項１において、上記プラズマの発光強
度の面内分布を、対象ウェハの毎処理ごとの発光強度を
比較監視し、エッチング特性の変動を予見するプラズマ
エッチング方法。 - 【請求項４】請求項１において、上記プラズマの発光強
度の面内分布を１方向から監視し、監視面の中央に対す
る左右の発光強度のずれを検出するプラズマエッチング
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4037697A JPH10242120A (ja) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | プラズマエッチング方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4037697A JPH10242120A (ja) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | プラズマエッチング方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10242120A true JPH10242120A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12578939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4037697A Pending JPH10242120A (ja) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | プラズマエッチング方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10242120A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101143627B1 (ko) * | 2009-12-30 | 2012-05-09 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 식각 장치 및 이를 이용한 얼터네이팅 위상반전 마스크의 제조방법 |
| US8416509B2 (en) | 2009-02-10 | 2013-04-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical apparatus |
| KR101358538B1 (ko) * | 2012-11-12 | 2014-02-06 | 고려대학교 산학협력단 | 식각 종말점 검출 장치 및 식각 종말점 검출 방법 |
| JP2014143353A (ja) * | 2013-01-25 | 2014-08-07 | Toshiba Corp | 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 |
| JP2014232825A (ja) * | 2013-05-30 | 2014-12-11 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理方法 |
| US10770273B2 (en) | 2018-02-09 | 2020-09-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | OES device, plasma processing apparatus including the same and method of fabricating semiconductor device |
| JP2020155648A (ja) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
-
1997
- 1997-02-25 JP JP4037697A patent/JPH10242120A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8416509B2 (en) | 2009-02-10 | 2013-04-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical apparatus |
| KR101520453B1 (ko) * | 2009-02-10 | 2015-05-20 | 삼성전자주식회사 | 플라즈마용 광학 장치 |
| KR101143627B1 (ko) * | 2009-12-30 | 2012-05-09 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 식각 장치 및 이를 이용한 얼터네이팅 위상반전 마스크의 제조방법 |
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