KR20130136451A - 플라즈마 처리 장치 및 광학 모니터 장치 - Google Patents

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무네타카 야마가미
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 평판 슬롯 안테나의 전자파 방사 특성의 균일성에 영향을 미치지 않고서 파장 영역이 넓은 비코히어런트의 모니터광을 이용하여, 처리 용기 내의 피처리 기판의 표면에 대한 광학적인 모니터링을 고정밀도로 행한다.
[해결수단] 이 마이크로파 플라즈마 에칭 장치에 있어서의 광학 모니터 장치(100)는, 서셉터(12) 상에 배치되는 반도체 웨이퍼(W)의 엣지보다도 반경 방향 내측에 있고, 또한 동축관(66)보다도 반경 방향 외측의 위치이며, 커버 플레이트(72) 위에 배치되는 모니터 헤드(102)와, 이 모니터 헤드(102)로부터 수직 아래쪽으로 커버 플레이트(72), 유전체판(56), 슬롯판(54) 및 유전체창(52)을 종단하여 형성되는 모니터링용의 광 도파로(104)와, 광 파이버(106)를 통해 모니터 헤드(102)와 광학적으로 결합되는 모니터 본체(108)를 갖고 있다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 광학 모니터 장치{PLASMA TREATMENT DEVICE, AND OPTICAL MONITOR DEVICE}
본 발명은, 마이크로파 방전에 의해서 생성되는 플라즈마를 이용하여, 피처리 기판에 원하는 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스나 FPD(Flat Panel Display)의 제조 프로세스에 있어서의 에칭, 퇴적, 산화, 스퍼터링 등의 처리에서는, 처리 가스에 비교적 저온에서 양호한 반응을 하게 하기 위해서 플라즈마가 자주 이용되고 있다. 종래부터 이런 유형의 플라즈마 처리에는, MHz 영역의 고주파 방전을 이용하여 생성되는 플라즈마나 혹은 GHz 영역의 마이크로파 방전을 이용하여 생성되는 플라즈마가 널리 이용되고 있다.
마이크로파 방전을 이용하여 생성되는 플라즈마는, 저압 하에서 전자 온도가 낮은 고밀도의 플라즈마를 생성할 수 있다고 하는 이점이 있으며, 특히 슬롯 안테나와 평판형의 마이크로파 도입창 구조를 채용함으로써, 대구경 플라즈마를 효율적으로 생성할 수 있다. 또한, 자장을 필요로 하지 않기 때문에, 플라즈마 처리 장치의 간략화를 도모할 수 있다고 하는 장점을 갖고 있다.
슬롯 안테나 중에서도, 특히 래디얼 라인 슬롯 안테나는, 동심원형으로 배열된 다수의 슬롯을 갖춘 슬롯판으로부터 마이크로파를 균질하고 또한 광범위하게 방사함으로써, 플라즈마 밀도의 균일성 내지 제어성이 우수한 대구경의 플라즈마를 생성할 수 있다.
그런데, 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서도, 처리 용기 내에서 행해지고 있는 프로세스를 인시츄(in-situ)의 모니터링을 통하여 실시간으로 제어하는 경우가 있다. 상기와 같은 슬롯 안테나를 갖춘 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 광학 모니터 장치를 탑재하는 경우는, 모니터링용의 광 도파로가 슬롯 안테나의 전자파(電磁波) 방사 특성의 균일성, 나아가서는 플라즈마 밀도의 균일성에 영향을 주지 않는 장치구성으로 할 필요가 있다.
이 점에 관해서, 특허문헌 1에 개시된 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 탑재되는 광학 모니터 장치는, 마이크로파 발생기로부터 발생되는 마이크로파를 처리 용기를 향해 전송하는 마이크로파 전송 선로의 최종 구간이, 슬롯 안테나의 중심에서 연직 방향으로 바로 위로부터 종단하는 동축(同軸) 선로인 것을 이용한다. 동축 선로의 내부 도체는 중공관으로 구성된다. 이 중공관 속에 광을 통과시킴으로써, 처리 용기 내에서 행해지는 프로세스를 인시츄로 광학적으로 모니터하도록 되어 있다.
이 광학 모니터 장치는, 동축 선로의 중공관(내부 도체)과 연속되도록, 슬롯 안테나의 중심을 관통하는 광 도파로용의 구멍을 형성한다. 일반적으로, 평판 슬롯 안테나의 중심은 래디얼 도파로의 중심이며, 이 장소에 광 도파로용의 관통 구멍을 형성하더라도, 슬롯 안테나의 전자파 방사 특성의 균일성에 영향을 주는 일이 없고, 따라서 플라즈마 밀도의 균일성 또는 제어성에 지장을 초래하는 일은 없다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2008-251660호
상기 특허문헌 1에 개시된 종래의 광학 모니터 장치는, 마이크로파 전송 선로(동축 선로) 속에 모니터링용의 광 도파로를 형성하는 데에 난점이 있다. 즉, 전자파의 전파 모드나 특성 임피던스의 면에서, 동축 선로의 내부 도체로서의 중공관의 구경에는 한도가 있고, 예컨대 막 두께의 모니터링에 있어서, 레이저광을 모니터광에 이용하는 경우는 고사하고, 램프광과 같은 파장 영역이 넓은 비(非)코히어런트의 광을 모니터광으로 이용하는 경우는, 구경, 즉 광량이 충분히 큰 광 도파로를 얻을 수 없다.
또한, 상기 종래의 광학 모니터 장치는, 마이크로파 전송 선로(동축 선로)의 중공관(내부 도체)를 처리 가스의 공급로에 이용할 수 없다고 하는 제약도 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하는 것으로, 평판 슬롯 안테나의 전자파 방사 특성의 균일성에 영향을 주지 않고서, 파장 영역이 넓은 모니터광(특히 비코히어런트의 모니터광)을 이용하여 처리 용기 내의 피처리 기판의 표면에 대한 광학적인 모니터링을 고정밀도로 행할 수 있도록 한 광학 모니터 장치 및 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 천판(天板)의 적어도 일부가 유전체창을 포함하는 진공 배기 가능한 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에서 피처리 기판을 유지하는 기판 유지부와, 상기 기판에 원하는 플라즈마 처리를 실시하기 위해서, 상기 처리 용기 내에 원하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부와, 상기 처리 용기 내에 마이크로파를 방사하기 위한 하나 또는 복수의 슬롯을 갖고, 상기 유전체창 위에 설치되는 도체의 슬롯판과, 마이크로파 방전에 의한 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하기 위해서, 상기 슬롯판 및 상기 유전체창을 통해 상기 처리 용기 내에 마이크로파를 공급하는 마이크로파 공급부와, 상기 슬롯판에 형성된 메쉬형의 투과 구멍과 상기 유전체창을 통해 상기 처리 용기 내의 상기 기판의 표면을 광학적으로 감시 또는 계측하는 광학 모니터부를 갖는다.
본 발명의 광학 모니터 장치는, 천판의 적어도 일부가 유전체창을 포함하는 진공 배기 가능한 처리 용기 내에 피처리 기판을 수용하여 기판 유지부에 유지하고, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고, 상기 유전체창 위에 설치된 하나 또는 복수의 슬롯을 갖는 도체의 슬롯판과 상기 유전체창을 통해 마이크로파를 상기 처리 용기 내에 공급하고, 마이크로파 방전에 의한 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하여, 상기 플라즈마 하에서 상기 기판에 원하는 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 기판의 표면을 광학적으로 감시 또는 측정하기 위한 광학 모니터 장치로서, 모니터광을 발생하는 광원과, 상기 모니터광에 대한 상기 기판으로부터의 반사광을 전기 신호로 변환하기 위한 수광부와, 상기 수광부로부터의 전기 신호를 정해진 신호 처리에 걸어 모니터 정보 또는 모니터 결과를 출력하는 모니터 회로와, 상기 모니터광과 상기 기판의 표면으로부터의 반사광을 통과시키기 위해서 상기 슬롯판에 형성된 메쉬형의 투과 구멍과, 상기 모니터광을 상기 슬롯판의 메쉬형 투과 구멍 및 상기 유전체창을 통해 상기 기판 유지부 상의 상기 기판의 표면에 조사하여, 상기 기판의 표면으로부터의 반사광을 상기 유전체창 및 상기 슬롯판의 메쉬형 투과 구멍을 통해 받아들이는 모니터 헤드와, 상기 광원으로부터 상기 모니터 헤드까지 상기 모니터광을 전송하기 위한 모니터광 전송부와, 상기 모니터 헤드로부터 상기 수광부까지 상기 반사광을 전송하기 위한 반사광 전송부를 갖는다.
상기 구성의 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 마이크로파 공급부로부터 공급되는 마이크로파가 슬롯판의 슬롯으로부터 유전체창을 통해 처리 용기 내에 방사되고, 그 마이크로파 전계에 의해서 처리 가스가 전리되어 플라즈마가 생성된다. 유전체창 부근에서 생성된 플라즈마는 처리 용기 내에서 아래쪽으로 확산되고, 이 플라즈마 하에서 기판 유지부 상의 기판 표면에 미세 가공 또는 박막 퇴적 등의 원하는 처리가 행해진다.
상기 광학 모니터부 또는 광학 모니터 장치는, 도체 슬롯판 및 유전체창을 통과하는 모니터링용의 광 도파로를 통해, 그와 같은 플라즈마 처리를 받는 피처리 기판의 표면을 인시츄로 광학적으로 감시하거나 또는 계측한다. 여기서, 슬롯판에 있어서는, 메쉬형의 투과 구멍이 모니터링용의 광 도파로를 부여하는 한편, 마이크로파 공급부로부터 공급된 마이크로파는 메쉬형 투과 구멍의 부위를 슬롯 이외의 다른 부위와 마찬가지로 빠짐없이 원활히 전파한다. 이에 따라, 슬롯 안테나의 전자파 방사 특성의 균일성(나아가서는 플라즈마 밀도의 균일성)에 영향을 주지 않고서, 파장 영역이 넓은 모니터광(특히 비코히어런트의 모니터광)을 전파시키는 데 알맞은 모니터링용의 광 도파로를 구축하여, 피처리 기판의 표면에 대한 원하는 광학적인 모니터링을 높은 정밀도로 안정적이고 확실하게 행할 수 있다.
본 발명의 광학 모니터 장치 또는 플라즈마 처리 장치에 따르면, 상기와 같은 구성 및 작용에 의해, 평판 슬롯 안테나의 전자파 방사 특성의 균일성에 영향을 주지 않고서 파장 영역이 넓은 모니터광(특히 비코히어런트의 모니터광)을 이용하여 처리 용기 내의 피처리 기판의 표면에 대한 광학적인 모니터링을 높은 정밀도로 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치에 탑재되는 일 실시형태에 있어서의 광학 모니터 장치의 모니터 헤드 및 광 도파로의 구성을 도시하는 종단면도이다.
도 3a는 실시형태의 광학 모니터 장치에 있어서 광 도파로를 구성하기 위해서 슬롯판에 형성되는 메쉬형 투과 구멍의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 3b는 상기 슬롯판의 메쉬형 투과 구멍이 분포하는 영역에 있어서의 차광부의 종단면 구조를 도시하는 단면도이다.
도 4는 상기 슬롯판에 메쉬형 투과 구멍을 만드는 방법의 순서를 도시하는 도면이다.
도 5는 합성 석영 및 용융 석영의 광 투과율의 파장 의존성을 도시하는 도면이다.
도 6은 상기 광학 모니터 장치의 모니터 본체 내의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 7은 도 1의 플라즈마 처리 장치를 이용하여, LDD 구조의 측벽을 형성하기 위해서 행해지는 에치백 공정의 순서를 도시하는 단면도이다.
도 8a는 LDD 구조의 측벽 형성에 있어서의 불량한 에치백 결과의 일례(리세스)를 도시하는 도면이다.
도 8b는 LDD 구조의 측벽 형성에 있어서의 불량한 에치백 결과의 일례(풋팅)를 도시하는 도면이다.
도 9는 SiO2막에 있어서의 반사율의 파장 의존 특성을 도시하는 도면이다.
도 10은 도 1의 플라즈마 처리 장치의 일 변형예를 도시하는 도면이다.
도 11은 실시형태의 광학 모니터 장치에 있어서의 모니터 헤드 및 광 도파로의 일 변형예를 도시하는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시형태를 설명한다.
도 1에 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한다. 이 마이크로파 플라즈마 처리 장치는, 평판 슬롯 안테나를 이용하는 평판형 표면파 여기형의 마이크로파 플라즈마 에칭 장치로서 구성되어 있으며, 예컨대 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속제의 원통형 진공 챔버(처리 용기)(10)를 갖고 있다. 챔버(10)는 보안 접지되어 있다.
우선, 이 마이크로파 플라즈마 에칭 장치에 있어서 플라즈마 생성에 관계되지 않는 각 부의 구성을 설명한다.
챔버(10) 내의 하부 중앙에는, 피처리 기판으로서, 예컨대 반도체 웨이퍼(W)를 얹어 놓는 원판형의 서셉터(12)가 고주파 전극을 겸하는 기판 유지대로서 수평으로 배치되어 있다. 이 서셉터(12)는, 예컨대 알루미늄으로 이루어지며, 챔버(10)의 바닥으로부터 연직 위쪽으로 뻗는 절연성의 통형 지지부(14)에 지지되어 있다.
통형 지지부(14)의 외주에는, 챔버(10)의 바닥으로부터 연직 위쪽으로 뻗는 도전성의 통형 지지부(16)와 챔버(10)의 내벽 사이에 환형의 배기로(18)가 형성되어 있다. 이 배기로(18)의 상부 또는 입구에는, 환형의 배플판(20)이 부착되고, 바닥부에 하나 또는 복수의 배기 포트(22)가 설치되어 있다. 각 배기 포트(22)에는, 배기관(24)을 통해 배기 장치(26)가 접속되어 있다. 배기 장치(26)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있어, 챔버(10) 내의 플라즈마 처리 공간을 원하는 진공도까지 감압할 수 있다. 챔버(10) 측벽 밖에는, 반도체 웨이퍼(W)의 반입출구(27)를 개폐하는 게이트 밸브(28)가 부착되어 있다.
서셉터(12)에는, RF 바이어스용의 고주파 전원(30)이 매칭 유닛(32) 및 급전 막대(34)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 이 고주파 전원(30)은, 반도체 웨이퍼(W)에 인입되는 이온의 에너지를 제어하는 데 알맞은 일정한 주파수, 예컨대 13.56 MHz의 고주파를 정해진 파워로 출력한다. 매칭 유닛(32)은, 고주파 전원(30) 측의 임피던스와 부하(주로 전극, 플라즈마, 챔버) 측의 임피던스 사이에서 정합을 취하기 위한 정합기를 수용하고 있으며, 이 정합기 중에는 자기(自己) 바이어스 생성용의 블로킹 콘덴서가 포함되어 있다.
서셉터(12)의 상면에는, 반도체 웨이퍼(W)를 정전 흡착력을 이용하여 유지하기 위한 정전 척(36)이 설치되고, 정전 척(36)의 반경 방향 외측에 반도체 웨이퍼(W)의 주위를 환형으로 둘러싸는 포커스 링(38)이 설치된다. 정전 척(36)은 도전막을 포함하는 전극(36a)을 한 쌍의 절연막(36b, 36c) 사이에 끼워넣은 것으로, 전극(36a)에는 고압의 직류 전원(40)이 스위치(42) 및 피복선(43)을 통해 전기적으로 접속되어 있다. 반도체 웨이퍼(W)는, 직류 전원(40)으로부터 인가되는 직류 전압에 의한 정전기력으로 정전 척(36) 상에 흡착 유지된다.
서셉터(12)의 내부에는, 예컨대 원주 방향으로 뻗는 환형의 냉매실(44)이 설치되어 있다. 이 냉매실(44)에는, 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 배관(46, 48)을 통해 정해진 온도의 냉매, 예컨대 냉각수(cw)가 순환 공급된다. 냉매의 온도에 의해서 정전 척(36) 상의 반도체 웨이퍼(W)의 처리 온도를 제어할 수 있다. 또한, 전열 가스 공급부(도시하지 않음)로부터의 전열 가스, 예컨대 He 가스가, 가스 공급관(50)을 통해 정전 척(36)의 상면과 반도체 웨이퍼(W)의 이면 사이에 공급된다. 또한, 반도체 웨이퍼(W)의 로딩/언로딩을 위해, 서셉터(12)를 연직 방향으로 관통하여 상하 이동할 수 있는 리프트 핀 및 그 승강 기구(도시하지 않음) 등도 설치되어 있다.
이어서, 이 마이크로파 플라즈마 에칭 장치에 있어서 플라즈마 생성에 관계되는 각 부의 구성을 설명한다.
챔버(10)의 서셉터(12)와 대향하는 천장면에는, 마이크로파 도입용의 원형의 유전체창(52)이 천판으로서 기밀하게 부착된다. 이 유전체창(52)은, 후에 자세히 설명하는 것과 같이, 모니터링용의 광 도파로(104)가 통과하는 부분(52a)을, 단파장의 광(특히 자외선)에 대하여 투과율이 높은 합성 석영으로 구성되고, 다른 부분(52b)을 비용이 낮은 용융 석영으로 구성하고 있다.
유전체창(52) 위에는, 평판형의 슬롯 안테나, 예컨대 원판형의 래디얼 라인 슬롯 안테나(55)가 설치되어 있다. 이 래디얼 라인 슬롯 안테나(55)는, 슬롯판(54), 유전체판(지연판)(56) 및 유전체판 상면의 금속부(커버 플레이트(72)의 하면)에 의해서 구성되어 있다.
슬롯판(54)은, 도 3a에 도시하는 것과 같이, 마이크로파를 방사하기 위한 슬롯으로서 동심원형으로 분포되는 다수의 슬롯 쌍(54a, 54b)을 갖고 있다. 또한, 후에 자세히 설명하지만, 슬롯판(54)에 있어서 모니터링용의 광 도파로(104)가 통과하는 부분(54c)에는 메쉬형의 투과(틈) 구멍(MH)이 형성되어 있다.
이 래디얼 라인 슬롯 안테나(55)는, 슬롯판(54) 위에 설치된 유전체판(56)을 통해 마이크로파 전송 선로(58)에 전자(電磁)적으로 결합되어 있다. 유전체판(56)은, 모니터링용의 광 도파로(104)가 통과하는 부분(56a)을, 단파장의 광(특히 자외선)에 대하여 투과율이 높은 합성 석영으로 구성하고 있다. 유전체판(56)의 다른 부분(56b)은, 마이크로파의 파장을 압축(단축)하는 데 알맞은 고유전율의 유전체, 예컨대 석영, 산화알루미늄, 질화알루미늄으로 구성되어 있다. 여기서는 유전체창(52)과 마찬가지로 비용이 낮은 용융 석영으로 구성되어 있다.
마이크로파 전송 선로(58)는, 마이크로파 발생기(60)로부터 정해진 파워로 출력되는, 예컨대 2.45 GHz의 마이크로파를 래디얼 라인 슬롯 안테나(55)까지 전송하는 선로이며, 도파관(62)과 도파관-동축관 변환기(64)와 동축관(66)을 갖고 있다. 도파관(62)은, 예컨대 사각형 도파관이며, TE 모드를 전송 모드로 하여 마이크로파 발생기(60)로부터의 마이크로파를 챔버(10)를 향해 도파관-동축관 변환기(64)까지 전송한다.
도파관-동축관 변환기(64)는, 사각형 도파관(62)의 종단부와 동축관(66)의 시단부(始端部)를 결합하여, 사각형 도파관(62)의 전송 모드를 동축관(66)의 전송 모드로 변환시킨다. 동축관(66)은, 도파관-동축관 변환기(64)로부터 챔버(10)의 상면 중심부까지 연직 아래쪽으로 뻗고, 그 동축 선로의 종단 또는 하단이 유전체판(56)을 통해 슬롯판(54)의 중심부에 결합되어 있다. 동축관(66)은 원통체로 이루어지며, 마이크로파는 내부 도체(68)와 외부 도체(70) 사이의 공간을 TEM 모드로 전파한다.
마이크로파 발생기(60)로부터 출력된 마이크로파는, 상기와 같은 마이크로파 전송 선로(58)의 도파관(62), 도파관-동축관 변환기(64) 및 동축관(66)을 전파하여, 래디얼 라인 슬롯 안테나(55)의 유전체판(56)에 급전된다. 그리고, 유전체판(56) 내에서 파장을 단축하면서 반경 방향으로 넓어진 마이크로파는, 래디얼 라인 슬롯 안테나(55)의 각 슬롯 쌍(54a, 54b)으로부터 2개의 직교하는 편파 성분을 포함하는 원편파의 평면파가 되어, 챔버(10) 안을 향해 방사된다. 챔버(10) 내에 방사된 마이크로파는, 부근의 가스를 전리시켜, 고밀도이며 또한 전자 온도가 낮은 플라즈마를 생성한다. 한편, 마이크로파 전계(표면파의 전계)는, 유전체창(52)의 표면과 플라즈마에 따라서 래디얼 방향으로 전파한다.
유전체판(56) 위에는, 안테나 후면판을 겸하는 커버 플레이트(72)가 챔버(10)의 상면을 덮도록 설치되어 있다. 이 커버 플레이트(72)는, 예컨대 알루미늄으로 이루어지며, 유전체창(52) 및 유전체판(56)에서 발생되는 유전 손실의 열이나 프로세스에 따라 발생하는 열을 흡수(방열)하여 임의의 온도로 조정하는 기능을 갖고 있다. 이 냉각 기능을 위해서, 커버 플레이트(72)의 내부에 형성되어 있는 유로(74)에는, 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 배관(76, 78)을 통해 정해진 온도의 냉매, 예컨대 냉각수(cw)가 순환 공급된다. 이 커버 플레이트(72)에 있어서는, 모니터링용의 광 도파로(104)가 통과하는 부위에, 판면을 연직으로 관통하는 구멍(72a)이 형성되어 있다.
처리 가스 공급부(80)는, 챔버(10) 밖에 배치된 처리 가스 공급원(82)과, 유전체창(52)보다 약간 낮은 위치에서 챔버(10)의 측벽 내에 환형으로 형성된 매니폴드 또는 버퍼실(84)과, 원주 방향으로 등간격으로 형성되어 버퍼실(84)로부터 플라즈마 생성 공간에 면하는 다수의 측벽 가스 토출 구멍(86)과, 처리 가스 공급원(82)으로부터 버퍼실(84)까지 뻗는 가스 공급관(88)을 갖고 있다. 가스 공급관(86) 도중에는 MFC(매스 플로우 컨트롤러)(90) 및 개폐 밸브(92)가 설치되어 있다.
이 처리 가스 공급부(80)에 있어서, 처리 가스 공급원(82)으로부터 정해진 유량으로 송출된 처리 가스는, 가스 공급관(88)을 지나 챔버(10) 측벽 내의 버퍼실(84)로 도입되어, 버퍼실(84) 내에서 둘레 방향의 압력을 균일화하고 나서 측벽 가스 토출 구멍(86)으로부터 챔버(10)의 중심을 향하여 대략 수평으로 토출되어, 플라즈마 생성 공간으로 확산하도록 되어 있다.
제어부(94)는 마이크로 컴퓨터를 포함하고 있으며, 이 플라즈마 에칭 장치 내의 각 부, 예컨대 배기 장치(26), 고주파 전원(30), 정전척(36)용의 스위치(42), 마이크로파 발생기(60), 처리 가스 공급부(80), 전열 가스 공급부(도시하지 않음), 후술하는 광학 모니터 장치(100) 등의 개개의 동작 및 장치 전체의 동작을 제어한다.
이 마이크로파 플라즈마 에칭 장치에 있어서, 에칭을 행하기 위해서는, 우선 게이트 밸브(28)를 열림 상태로 하여 가공 대상의 반도체 웨이퍼(W)를 챔버(10) 내에 반입하여, 정전 척(36) 위에 얹어 놓는다. 그리고, 게이트 밸브(28)를 닫힘 상태로 한 후, 처리 가스 공급부(80)로부터 처리 가스, 즉 에칭 가스(일반적으로 혼합 가스)를 정해진 유량으로 챔버(10) 내에 도입한다. 또한, 전열 가스 공급부로부터 정전 척(36)과 반도체 웨이퍼(W)의 접촉 계면에 전열 가스(He 가스)를 공급하고, 스위치(42)를 온으로 하여 정전 척(36)의 정전 흡착력에 의해 전열 가스를 상기 접촉 계면에 가둔다. 그리고, 마이크로파 발생기(60)를 온으로 하여, 마이크로파 발생기(60)로부터 정해진 파워로 출력되는 마이크로파를 마이크로파 전송 선로(58)를 통해 전파시켜 래디얼 라인 슬롯 안테나(55)에 급전하고, 래디얼 라인 슬롯 안테나(55)로부터 챔버(10) 내에 마이크로파를 방사시킨다. 또한, 고주파 전원(30)을 온으로 하여 정해진 파워로 RF 바이어스용의 고주파를 출력시켜, 이 고주파를 매칭 유닛(32) 및 급전 막대(34)를 통해 서셉터(12)에 인가한다.
처리 가스 공급부(80)의 측벽 가스 토출구(86)로부터 챔버(10) 안으로 도입된 에칭 가스는, 유전체창(52) 아래로 확산되고, 마이크로파의 전계에 의해서 가스 입자가 전리되어 표면 여기의 플라즈마가 생성된다. 플라즈마가 생성되면, 마이크로파는 유전체창(52)의 하면(플라즈마와 대향하는 면)과 플라즈마를 따라서 래디얼 방향으로 전파하는 표면파로 된다. 이렇게 해서, 유전체창(52) 아래에서 생성된 플라즈마는 아래쪽으로 확산되어, 반도체 웨이퍼(W) 주면(主面)의 피가공막에 대하여 플라즈마 속의 라디칼을 이용한 등방성 에칭 및 이온 조사를 이용한 연직 에칭이 행해진다.
이 마이크로파 플라즈마 에칭 장치는, 챔버(10) 내에서 행해지는 에칭 프로세스의 상황, 예컨대 시간의 경과와 함께 감소하는 피가공막의 막 두께를 인시츄 또는 실시간으로 광학적으로 모니터링하기 위한 광학 모니터 장치(100)를 갖추고 있다.
이 광학 모니터 장치(100)는, 서셉터(12) 상에 배치되는 반도체 웨이퍼(W)의 엣지보다도 반경 방향 내측에 있으며, 또한 동축관(66)보다도 반경 방향 외측의 위치에 설치된다. 광학 모니터 장치(100)는, 커버 플레이트(72) 위에 배치되는 모니터 헤드(102)와, 모니터링용의 광 도파로(104)와, 광 파이버(106)를 통해 모니터 헤드(102)와 광학적으로 결합되는 모니터 본체(108)를 갖고 있다. 모니터링용의 광 도파로(104)는, 모니터 헤드(102)로부터 연직 아래쪽으로 커버 플레이트(72), 유전체판(56), 슬롯판(54) 및 유전체창(52)을 종단하여 형성된다.
도 2에 모니터 헤드(102) 및 광 도파로(104)의 구성을 도시한다. 모니터 헤드(102)는, 도체, 예컨대 알루미늄으로 이루어지는 밀폐 가능한 캡형의 하우징(110)을 갖고, 이 하우징(110) 속에 모니터용의 광학 부품으로서, 예컨대 광 반사체(112) 및 광학 렌즈(114)를 설치하고 있다.
광 반사체(112)는, 예컨대 알루미늄으로 이루어지며, 도시하는 것과 같이 하우징(110) 내에서 종단하는 광 파이버(106)의 단부면과 대향하여 경사지게 하향으로 약 45°의 경사면을 갖고 있다. 광 파이버(106)로부터 수평으로 출사되는 모니터광(LB)은, 정면의 광 반사체(112)에 의해 연직 아래쪽으로 반사되어, 광 도파로(104)를 지나 바로 아래의 반도체 웨이퍼(W)에 입사되도록 되어 있다. 한편, 모니터광(LB)이 조사된 반도체 웨이퍼(W)로부터 연직 위쪽으로 나오는 반사광(HB)은 광 도파로(104)를 지나 광 반사판(112)에 맞닿고, 광 반사체(112)로부터 수평 방향으로 반사하여 광 파이버(106)에 입사하도록 되어 있다.
광학 렌즈(114)는, 광 파이버(106)로부터 출사되는 모니터광(LB)을 광 반사체(112)를 향해 일정한 확산각으로 방사하고, 광 반사체(112)로부터의 반사광(HB)을 집광하여 광 파이버(106)에 받아들이도록 되어 있다. 광학 렌즈(114)는, 도시하는 것과 같이 광 파이버(106)에 선단에 일체로 부착되어 있더라도 좋고, 혹은 광 파이버(106)로부터 분리하여 정해진 소정 위치에 배치되더라도 좋다.
광 파이버(106)는, 예컨대 2 심(芯)의 FO(Fan-out) 케이블을 포함하며, 모니터광(LB)을 전송하는 내측의 왕로(往路) 케이블(106a)과, 반사광(HB)을 전송하는 외측의 복로(復路) 케이블(106b)이 일체로 묶여 있다. 모니터광(LB)은 내측의 왕로 케이블(106a)의 단부면으로부터 출사되고, 반사광(HB)은 외측의 복로 케이블(106b)의 단부면에 입사되도록 되어 있다. 광 파이버(106)는, 하우징(110)에 기밀하게 부착된 도체, 예컨대 알루미늄으로 이루어지는 슬리브(116) 속에 수납됨으로써 모니터 헤드(102)와 접속되어 있다.
모니터 헤드(102)의 내부는, 상기한 것과 같이 도체로 이루어지는 하우징(110) 및 슬리브(116)에 의해서 외부로부터 전자(電磁)적으로 차폐되어 있다. 이에 따라, 유전체판(56) 혹은 래디얼 라인 슬롯 안테나(55)로부터 광 도파로(104)를 지나 마이크로파가 모니터 헤드(102) 안으로 들어왔다고 해도, 모니터 헤드(102) 밖으로 새는 일은 없다.
또한, 모니터 헤드(102)의 실내 공간은, 대기 공간으로부터 차단되어, 하우징(110)의 상면에 형성된 퍼지 가스 공급구(118)로부터 도입되는 퍼지 가스, 예컨대 질소(N2) 가스에 의해서 항상 퍼징되도록 되어 있다. 여기서, 퍼지 가스 공급구(118)는 가스 공급관(120)을 통해 퍼지 가스 공급원(122)에 접속되어 있다.
이 실시형태에서는, 모니터 헤드(102) 내의 퍼징을 충분히 행하기 위해서, 모니터 헤드(102)의 바닥부에는 도체, 예컨대 알루미늄으로 이루어지는 두꺼운 두께의 베이스판(124)이 기밀하게 설치되어 있다. 이 베이스판(124)에는, 광 도파로(104)가 지나는 위치에 커버 플레이트(72)의 관통 구멍(72a)과 연속되는 관통 구멍(124a)이 형성되고, 커버 플레이트(72)의 배기 유로(72b)와 연속되는 배기 유로(124b)가 형성되어 있다. 배기 유로(124b)의 출구는, 배기관(126)을 통해, 예컨대 배기 팬을 포함하는 배기부(128)에 접속되어 있다. 커버 플레이트(72) 내에서는, 광 도파로(104)를 구성하는 관통 구멍(72a)과 배기 유로(72b)가, 하단에 형성된 연통로(72c)를 통해 연결되어 있다.
퍼지 가스 공급구(118)로부터 하우징(110) 내에 공급된 퍼지 가스(N2 가스)는, 하우징(110) 내에 충만되고 나서, 베이스판(124)의 관통 구멍(124a)→커버 플레이트(72)의 관통 구멍(72a)→연통로(72c)→배기 유로(72b)→베이스판(124)의 배기 유로(124b)의 밀폐 공간을 흘러, 밖의 배기부(128)로 배출되도록 되어 있다.
이 실시형태에 있어서의 광학 모니터 장치(100)는, 반도체 웨이퍼(W)의 피가공막의 막 두께를 모니터링하기 위한 모니터광(LB)으로서, 단일 파장의 코히어런트의 레이저광이 아니라, 예컨대 185 nm∼785 nm의 와이드 레인지의 다파장(多波長)을 포함하는 비코히어런트의 램프광을 사용한다. 여기서, 모니터광(LB)에 포함되는 단파장(특히 200 nm 이하)은, 산소에 흡수되기 쉽기 때문에, 대기 중에 노출되면 현저하게 감쇠된다.
이 실시형태에서는, 상기한 것과 같이, 모니터 헤드(102) 내의 공간, 나아가서는 모니터링용의 광 도파로(104)의 공간이 퍼지 가스(N2 가스)에 의해서 항상 퍼징되고 있기 때문에, 광 파이버(106)로부터 나온 후의 모니터광(LB), 나아가서는 광 파이버(106)에 받아들여지기 전의 반사광(HB)은, 대기에 닿는 일은 없어, 감쇠되기 어렵게 되어 있다. 이에 따라, 광학 모니터 장치(100)는 모니터 정밀도를 향상시키고 있다.
또한, 광학 모니터 장치(100)의 모니터 정밀도와 래디얼 라인 슬롯 안테나(55)의 전자(電磁)파 방사 특성의 균일성을 양립시키는 데에 있어서, 슬롯판(54)에 있어서 모니터링용의 광 도파로(104)가 통과하는 부위 또는 영역(54c)에 메쉬형의 투과 구멍(MH)을 형성하고 있는 구성도 매우 중요하다.
도 3a에 도시하는 것과 같이, 슬롯판(54)의 광 도파로 통과 영역(54c)(메쉬) 내에는, 일정 형상 및 일정 사이즈의 투과 구멍(MH)이 일정한 밀도로 분포하고 있다. 모니터 정밀도를 올리는 데에 있어서, 메쉬(54c)의 개구율은 클수록 좋으며, 70% 이상이 바람직하다. 여기서, 메쉬(54c)의 개구율을 크게 하기 위해서는, 투과 구멍(MH)의 개구 형상을 원형보다도 다각형으로 하는 것이 바람직하고, 정육각형, 즉 허니컴 구조가 가장 바람직하다.
허니컴 구조에 따르면, 예컨대 투과 구멍(MH)의 한 변의 길이를 j(mm), 대변의 길이를 k(mm)라고 하면, j=1.0 mm, k=1.73 mm에서는 개구율이 76.3%이고, j=0.8 mm, k=1.39 mm에서는 개구율이 71.8% 이다. 그러나, j=0.5 mm, k=0.89 mm으로 하면, 개구율은 60.3%로 내려간다.
이와 같이, 슬롯판(54)의 광 도파로 통과 영역(메쉬)(54c)에 있어서는, 투과 구멍(MH)의 치수가 클수록 큰 개구율을 얻을 수 있다. 그러나, 마이크로파의 메쉬로부터의 누설을 적게 하기 위해서는, 투과 구멍(MH)의 개구 치수에는 상한이 있다. 일반적으로, 투과 구멍(MH)의 개구 치수가 유전체창 내 파장의 1/10 이하이면, 마이크로파의 누설이 현저히 적어진다. 예컨대 유전체창(52)의 재질에 석영판을 이용하는 경우는, 석영 내의 마이크로파(2.45 GHz)의 파장은 61 mm이므로, 투과 구멍(MH)의 개구 치수는 6 mm 이하가 바람직하다.
한편, 마이크로파를 방사하기 위한 슬롯 쌍(54a, 54b)의 개구 치수는, 예컨대 긴 변이 36 mm, 짧은 변이 6 mm이다.
이 실시형태에서는, 광 도파로 통과 영역(메쉬)(54c)이 마이크로파 전송 선로(58)의 동축관(66)으로부터 분리 독립하고 있다. 이 때문에, 광 도파로 통과 영역(메쉬)(54c)의 구경은, 래디얼 라인 슬롯 안테나(55)의 전자파 방사 특성의 균일성에 영향을 주지 않는 범위 내에서 임의의 사이즈로 선택하는 것이 가능하며, 통상은 10 mm∼20 mm 정도로 선택되면 된다.
이 실시형태에서는, 메쉬형 투과 구멍(MH)에 부수되는 한층 더한 특징으로서, 광 도파로 통과 영역(54c) 내에서 서로 인접하여 접하는 투과 구멍(MH)을 이격하는 격자 부분 또는 차광부(TD)의 상면을, 도 3b에 도시하는 것과 같이 둥글게 한 볼록면으로 형성하고 있다. 이와 같이, 차광부(TD)의 상면이 볼록면으로 둥글게 되어 있으면, 바로 위에서 거기로 입사된 모니터광(LB)은 연직 위쪽으로가 아니라 경사져 반사되기 때문에, 차광부(TD)로부터 모니터 헤드(102)로 되돌아가 SN비 저하의 원인이 되는 미광(迷光)을 적게 할 수 있다. 이것도 광학 모니터 장치(100)의 모니터 정밀도를 올리는 데 대단히 기여한다.
도 4에, 이 실시형태에 있어서 슬롯판(54)에 상기와 같은 메쉬형 투과 구멍(MH)을 작성하기 위한 적합한 방법을 도시한다. 한편, 슬롯판(54)의 재질은, 양호한 전기 전도도를 확보하기 위해서 표면에 금 도금을 실시한 도체, 예컨대 구리나 철-니켈 합금이 바람직하다. 특히 철-니켈 합금은, 선팽창률이 낮기 때문에 슬롯판의 변위를 억제할 수 있다.
우선, 도 4의 (a), (b)에 도시하는 것과 같이, 슬롯판(54) 상에 설정된 광 도파로 통과 영역(54c)에, 예컨대 펀칭 가공에 의해서 메쉬형의 투과 구멍(MH)을 형성한다. 이 단계에서는, 아직 광 도파로 통과 영역(54c)의 격자 부분이 평탄면으로 되어 있다. 이어서, 슬롯판(54)의 광 도파로 통과 영역(54c)을 에칭액에 담그면, 도 4의 (c)에 도시하는 것과 같이, 각 투과 구멍(MH)의 가장자리부의 코너에서부터 둥글게 깎이고, 나아가서는 격자 부분의 상면 전체가 둥글게 깎여 볼록면으로 된다. 에칭액에는, 예컨대 산화제, 무기염 및 염소 이온을 포함하는 약액을 사용하여도 좋다. 또, 광 도파로 통과 영역(54c)의 이면(하면)에 있어서도, 격자 부분 또는 차광부의 표면을 볼록면으로 둥글게 하여도 좋지만, 그렇지 않더라도(평탄면이라도) 특별한 문제점은 없다.
이 실시형태에 있어서의 광학 모니터 장치(100)는, 상기한 것과 같이, 모니터링용의 광 도파로(104)를 통과시키기 위해서, 도체의 슬롯판(54)에 메쉬형의 투과 구멍(MH)을 형성하고 있기 때문에, 마이크로파는 메쉬형 투과 구멍(MH)의 부위를 슬롯 쌍(54a, 54b)을 제외한 다른 슬롯판 부위와 마찬가지로 래디얼 방향으로(밖으로 새는 일없이) 원활히 전파한다. 이에 따라, 래디얼 라인 슬롯 안테나(55)의 전자파 방사 특성의 균일성(나아가서는 플라즈마 밀도의 균일성)에 영향을 주지 않고서, 비코히어런트의 와이드 레인지(다파장)의 모니터광을 전파시키는 데 알맞은 모니터링용의 광 도파로(104)를 구축할 수 있다. 슬롯판(54) 상에 있어서의 광 도파로 통과 영역(메쉬)(54c)의 위치 설정의 자유도는 크며, 기본적으로는 동축관(66)의 직경 방향 외측이며 슬롯 쌍(54a, 54b)과 간섭하지 않는 임의의 위치에 도파로 통과 영역(메쉬)(54c)을 형성할 수 있다.
또한, 이 광학 모니터 장치(100)는, 상기한 것과 같이, 유전체창(52) 및 유전체판(56)에 있어서 모니터링용의 광 도파로(104)가 통과하는 부분(52a, 56a)을 단파장의 광(특히 자외선)에 대하여 투과율이 높은 합성 석영으로 구성하고 있기 때문에, 예컨대 185 nm∼785 nm의 와이드 레인지의 다파장을 포함하는 비코히어런트의 모니터광(LB) 및 반사광(HB)을 이용하는 막 두께 모니터링의 정밀도를 한층더 향상시키고 있다.
도 5에, 합성 석영과 용융 석영의 광 투과율의 파장 의존성을 도시한다. 도시하는 것과 같이, 용융 석영의 광 투과율은, 270 nm 이상의 파장 영역에서는 90% 이상이지만, 파장이 270 nm보다 짧으면 저하되며, 특히 200 nm보다 짧아지면 현저하게(50% 이하로) 저하된다. 이에 대하여, 합성 석영의 광 투과율은, 모니터광(LB) 및 반사광(HB)의 전체 파장 영역(185 nm∼785 nm)에 걸쳐 85%∼92%의 범위 내에 들어가고 있어, 균질성이 높고 안정적이다.
합성 석영의 난점은 가격이 비싸다는 것이다. 그러나, 이 실시형태에서는, 모니터링용의 광 도파로(104)가 통과하는 부분(52a, 56a)에 한해서 국소적으로 합성 석영을 사용한다. 특히, 큰 두께(체적)를 갖는 유전체창(52)은 광 도파로(104)의 영역(52a)을 제외한 나머지 대부분(52b)을 저렴한 용융 석영으로 구성하기 때문에, 비용이 높아지는 일은 없다. 유전체판(56)에 있어서도 마찬가지이다.
한편, 유전체창(52)에 있어서는, 용융 석영 부분(52b)과 합성 석영 부분(52a)의 경계는, 예컨대 용착에 의해 진공 밀봉되어도 좋다. 유전체판(56)에 있어서는, 진공 밀봉할 필요성은 없기 때문에, 모니터링용의 광 도파로(104)를 통과시키기 위해서 용융 석영의 판체(56b)에 형성한 원형의 구멍에, 광 도파로(104)의 구경을 갖는 합성 석영의 소원판(小圓板)(56a)을 끼워넣기만 하여도 된다.
도 6에 모니터 본체(108) 내의 구성예를 도시한다. 이 실시형태에 있어서의 광학 모니터 장치(100)는, 반도체 웨이퍼(W) 표면의 피가공막의 막 두께를 인시츄로 모니터링하기 위해서, 모니터 본체(108) 내에 광원(130), 수광부(132) 및 모니터 회로(134)를 갖추고 있다.
광원(130)은, 예컨대 할로겐 램프 또는 크세논 램프를 갖고, 적어도 185 nm∼785 nm 영역의 다파장의 모니터광(LB)을 발생한다. 광원(130)은, 도시하지 않는 광학 렌즈를 통해 광 파이버(106)의 왕로 케이블(106a)에 광학적으로 결합되어 있으며, 제어부(94)로부터의 제어 신호(RSa)에 따라서 온(점등)/오프(소등)된다.
수광부(132)는, 예컨대 포토다이오드 등의 광전 변환 소자를 갖고, 광 파이버(106)의 복로 케이블(106b)을 통해 보내져 온 반도체 웨이퍼(W) 표면으로부터의 반사광(HB)을 185 nm∼785 nm 영역 내의 다수의 스펙트럼으로 분해하여, 각 스펙트럼마다 반사광 강도, 즉 반사율을 나타내는 전기 신호(반사율 신호 SHB)를 생성한다.
모니터 회로(134)는 레퍼런스 설정부(136), 비교 판정부(138) 및 모니터 출력부(140)를 갖고 있다. 레퍼런스 설정부(136)는, 제어부(94)로부터 주어지는 각종 설정치(RSb)에 포함되는 모니터링용의 기준치 또는 레퍼런스 데이터(RHB)를 비교 판정부(138)에 부여한다. 막 두께 모니터링인 경우, 레퍼런스 데이터(RHB)는, 수광부(132)로부터 얻어지는 스펙트럼 반사율 신호(SHB)가 갖는 정해진 속성에 관해서 설정치 또는 기준치를 부여한다.
비교 판정부(138)는, 수광부(132)로부터 수취되는 스펙트럼 반사율 신호(SHB)를 레퍼런스 데이터(RHB)와 비교(대조)하여, 양자(SHB, RHB) 사이에서 정해진 속성의 값 또는 특성이 일치 또는 근사했을 때에, 반도체 웨이퍼(W) 표면의 피가공막의 막 두께가 설정치에 달했음(혹은 예견하여 정해진 시간 후에 설정치에 달했음)을 나타내는 모니터 정보 또는 모니터 결과를 출력한다. 그러면, 모니터 출력부(140)로부터 그러한 취지의 모니터 신호(MS)가 출력되고, 이 모니터 신호(MS)에 응답하여 제어부(94)(도 1)가 에칭 프로세스의 정지 또는 전환을 행하도록 되어 있다.
이 실시형태에 있어서의 광학 모니터 장치(100)의 막 두께 모니터링 기능을 적합하게 적용할 수 있는 에칭 프로세스의 일례로서, 예컨대 MOS 트랜지스터의 제조 공정 중에 있어서 LDD(Lightly Doped Drain) 구조나 매우 얕은 접합 구조를 위해 측벽을 형성하기 위한 에치백 공정이 있다.
도 7에 이 실시형태에 있어서의 에치백 공정의 순서를 도시한다. 한편, 에치백에 앞서서, 도 7의 (a)에 도시하는 것과 같이, 반도체 웨이퍼(W)의 표면에는 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의한 SiO2막(142)이 형성되어 있다. 여기서, 게이트 전극(146)의 하층의 박막(144)은 게이트 절연막이며, 예컨대 5 nm 정도의 막 두께를 갖는 열산화막(SiO2막)이다. 게이트 전극(146)의 양측의 기판 표면에는 불순물의 이온이 주입되어 있다.
이 실시형태에 있어서의 측벽 형성을 위한 에치백 공정은, 도 7의 (b)에 도시하는 것과 같이 게이트 전극(146)의 위 및 그 양측의 측벽 부분을 제외한 SiO2막(142)의 잔막의 막 두께가 설정치(THs)가 될 때까지 전체면 에칭하는 제1 에칭 공정과, 도 7의 (c)에 도시하는 것과 같이 게이트 전극(146)의 양측에 측벽(142w)을 남기고 SiO2막(142)의 잔막을 완전히 제거할 때까지 전체면 에칭하는 제2 에칭 공정을 포함한다.
제1 에칭 공정에서는, 예컨대 다음과 같은 레시피에 의해 이방성이 강한 에칭을 행한다.
에칭 가스: Ar/O2/CH2F2=1000/2/5 sccm
챔버 내의 압력: 20 mTorr
마이크로파 파워: 2000 W
바이어스용 고주파 전력: 120 W
제2 에칭 공정에서는, 예컨대 다음과 같은 레시피에 의해 이방성이 약한 에칭을 행한다.
에칭 가스: Ar/CH2F2=360/20 sccm
챔버 내의 압력: 100 mTorr
마이크로파 파워: 2000 W
바이어스용 고주파 전력: 75 W
상기와 같은 에치백 공정에 있어서, 도 8a에 도시하는 것과 같은 리세스 혹은 도 8b에 도시하는 것과 같은 풋팅을 일으키지 않고서, 도 7의 (c)에 도시하는 것과 같은 이상적인 측벽 구조를 작성하기 위해서는, 상기 막 두께 설정치(THs)는, 기판이 노출되기 바로 앞의 작은 치수로 선택되는 것이 바람직하며, 예컨대 1 nm로 선정된다.
이 실시형태의 마이크로파 플라즈마 에칭 장치는, 상기와 같은 2 단계 에치백의 프로세스를 행하는 경우에, 제1 에칭 공정에 있어서 SiO2막(142)의 막 두께가 설정치(THs)에 달하는 타이밍을, 광학 모니터 장치(100)의 막 두께 모니터링 기능에 의해서 검출 또는 추정하여, 이 타이밍에 제1 에칭 공정을 정지하고, 이어서 제2 에칭 공정을 개시하도록 하고 있다.
이 경우, 광학 모니터 장치(100)는, 제1 에칭 공정이 한창 행해지고 있을 때, 광원(130)을 온으로 하여, 모니터광(LB)을 모니터 헤드(102), 광 도파로(104)를 통해 서셉터(12) 상의 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 조사한다. 그리고, 광 도파로(104) 및 모니터 헤드(102)를 통해 받아들여지는 반도체 웨이퍼(W) 표면으로부터의 반사광(HB)을 수광부(132)를 이용하여 광전 변환하고, 또한 모니터 회로(134)의 신호 처리에 걺으로써, 반도체 웨이퍼(W) 표면의 SiO2막(142)의 막 두께가 에칭 프로세스의 시간 경과와 함께 감소해 나가는 모습을 실시간으로 모니터할 수 있다.
도 9에 광학 모니터 장치(100)에 있어서, 반도체 웨이퍼(W) 표면의 SiO2막에 185 nm∼785 nm 영역의 모니터광(LB)을 조사하고, 이로 인해 얻어지는 반사광(HB)의 스펙트럼 반사율의 파장 의존 특성이, SiO2막의 막 두께에 따라서 변화되는 특성을 도시한다.
도시하는 것과 같이, SiO2막인 경우는, 대체로 막 두께가 얇아질수록 전체 파장 영역에서 반사율이 낮아지고, 특히 200 nm 이하의 단파장 영역에서는 막 두께 의존 특성의 차가 현저하게 된다. 따라서, 예컨대 200 nm 부근의 한정된 파장 영역의 반사율 특성에 기초하여, 혹은 광범위한 전체 파장 영역(185 nm∼785 nm)의 반사율 특성의 프로파일(파형)에 기초하여, SiO2막(142)의 막 두께가 설정치(THs)(1 nm)가 되는 타이밍을 검출하거나 또는 추정할 수 있다.
이 실시형태에 있어서의 반사율의 파장 의존 특성(도 9)은, 게이트 전극(146)의 측벽을 제외하고 SiO2막(142)이 완전히 제거되어 있는 상태, 즉 기판(하지(下地)층)이 노출되어 있는 상태(도 7의 (c))와 등가인 상태)에서 얻어질 때의 반사율을 정규화의 기준치(1.00)로 하고 있다. 이와 같이, 에칭 대상의 박막이 완전히 제거되어 있을 때의 하지층에서 얻어지는 반사율을 기준치로 함으로써, 1 nm 정도의 매우 얇은 막 두께라도 고정밀도로 모니터링할 수 있다.
한편, 상기 2 단계의 에치백 공정에 있어서, 제2 에칭 공정을 정지시키는 타이밍(종점 검출)은, 예컨대 타이머 기능을 이용하더라도 좋고, 혹은 플라즈마광을 분광하여 검출하는 공지된 수법(발광 모니터)을 이용할 수 있다. 그 경우, 광학 모니터 장치(100)의 광 도파로(104)를 발광 모니터용의 창에 이용하는 것도 가능하다. 이와 같이, 이 실시형태에 있어서의 광학 모니터 장치(100)는, 여러 가지 형태의 막 두께 모니터링 혹은 다른 광학적 모니터링에 이용할 수 있다.
이상, 본 발명의 적합한 실시형태를 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한하는 것이 아니라, 그 기술적 사상의 범위 내에서 다른 실시형태 또는 여러 가지의 변형이 가능하다.
예컨대, 도 10에 도시하는 것과 같이, 마이크로파 전송 선로(58)를 구성하는 동축관(66)의 내부 도체(68)를 중공관으로 구성하고, 이 중공관(68)을 처리 가스 공급부(80)의 중심 가스 공급로에 이용하는 것도 가능하다. 이 경우, 중공관(68)과 연속되도록 래디얼 라인 슬롯 안테나(55)의 중심을 관통하는 가스 토출구(150)를 형성한다. 래디얼 라인 슬롯 안테나(55)의 중심은 래디얼 도파로의 중심이며, 이 장소에 가스 토출용의 관통 구멍(150)을 형성하더라도, 래디얼 라인 슬롯 안테나(55)의 전자파 방사 특성의 균일성에 영향을 미치는 일이 없고, 더구나 광학 모니터 장치(100)와의 저촉 또는 상반 관계는 일절 없다.
이 구성예의 처리 가스 공급부(80)에 있어서는, 처리 가스 공급원(82)으로부터 송출되는 처리 가스의 일부는, 상기한 것과 같이 가스 공급관(88)을 지나 챔버(10) 측벽의 가스 토출 구멍(86)으로부터 챔버(10) 내에 도입된다. 또한, 처리 가스 공급원(82)으로부터 송출되는 처리 가스의 다른 일부는, 가스 공급관(152) 및 동축관(66)의 내부 도체(68)를 지나 천장 중심부의 가스 토출 구멍(150)으로부터 챔버(10) 내에 도입된다. 한편, 가스 공급관(152) 도중에는, MFC(매스 플로우 컨트롤러)(154) 및 개폐 밸브(156)가 설치되어 있다.
광학 모니터 장치(100)를 구성하는 각 부에 있어서도 여러 가지 변형이 가능하다. 예컨대, 도 11에 도시하는 것과 같이, 래디얼 라인 슬롯 안테나(55) 둘레에 형성하는 모니터링용의 광 도파로(104)를 왕로용(모니터광(LB) 전용)의 광 도파로(104L)와 복로(반사광(HB) 전용)의 광 도파로(104R)로 분할하는 구성도 가능하다. 이 경우, 유전체창(52), 슬롯판(54), 유전체판(56) 및 커버 플레이트(72)에 있어서, 왕로용(모니터광(LB) 전용)의 광 도파로(104L)가 통과하는 위치 또는 부위와, 복로(반사광(HB) 전용)의 광 도파로(104R)가 통과하는 위치 또는 부위에, 합성 석영(52a), 메쉬형 투과 구멍(MH), 합성 석영(56a), 관통 구멍(72a)이 각각 개별적으로 형성된다.
또한, 모니터 헤드(102)에 있어서는, 왕로용(모니터광(LB) 전용)의 광 도파로(104L)에 대하여 광학계(112L, 114L) 및 하우징(110L)이 개별적으로 할당되고, 복로(반사광(HB) 전용)의 광 도파로(104R)에 대하여 광학계(112R, 114R) 및 하우징(110R)이 개별적으로 할당된다.
광 파이버(106)는, 왕로 케이블(106a)이 왕로 측의 하우징(110L)에 도체 슬리브(116L)를 통해 부착되고, 복로 케이블(106b)이 복로 측의 하우징(110R)에 도체 슬리브(116R)를 통해 결합된다. 또한, 하우징(110L, 110R)에는, 공통의 퍼지 가스 공급원(122)으로부터 별도의 가스 공급관(120L, 120R) 및 가스 도입구(118L, 118R)를 통해 퍼지 가스가 공급된다.
한편, 왕로용(모니터광(LB) 전용)의 광 도파로(104L)와 복로(반사광(HB) 전용)의 광 도파로(104R)는, 연직선에 대하여 약간 비스듬하게 경사진 V자형으로 형성되어 있더라도 좋고, 하우징(110L, 110R)이 서로 분리되어 있더라도 좋다.
또한, 모니터 헤드(102)와 모니터 본체(108) 사이에서는, 광 파이버(106)를 생략하고, 미러 등의 다른 광 전송계를 이용하는 것도 가능하다.
상기 실시형태의 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서의 마이크로파 방전 기구의 구성, 특히 마이크로파 전송 선로(58) 및 래디얼 라인 슬롯 안테나(55)는 일례이며, 다른 방식 또는 형태의 마이크로파 전송 선로 및 슬롯 안테나도 사용할 수 있다.
상기 실시형태에서는, 유전체창(52)에 있어서, 모니터링용의 광 도파로(104)를 통과시키는 부분(52a)에, 단파장(특히 200 nm 이하)에 대하여 광 투과율이 높은 합성 석영을 이용했다. 그러나, 모니터광(LB)이 그와 같은 단파장을 포함하지 않는 경우는, 그 광 도파로 통과 부분(52a)에 용융 석영 혹은 다른 투명 유전체를 이용하더라도 좋다. 또한, 유전체창(52)에 있어서, 광 도파로 통과 부분(52a)을 제외한 부분에는, 알루미나 등의 비투명의 유전체를 이용하더라도 좋다.
상기 실시형태에 있어서의 마이크로파 플라즈마 에칭 장치는, 무자장에서 마이크로파 플라즈마를 생성하기 때문에, 챔버(10)의 둘레에 영구 자석이나 전자 코일 등의 자계 형성 기구를 설치할 필요가 없어, 그만큼 간이한 장치 구성으로 되어 있다. 그렇지만, 본 발명은 전자 사이클로트론 공명(ECR: Electron Cyclotron Resonance)을 이용하는 플라즈마 처리 장치에도 적용할 수 있다.
본 발명은, 상기 실시형태에 있어서의 마이크로파 플라즈마 에칭 장치에 한정되는 것이 아니라, 플라즈마 CVD, 플라즈마 ALD, 플라즈마 산화, 플라즈마 질화, 플라즈마 도핑, 스퍼터링 등의 다른 마이크로파 플라즈마 처리 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서의 피처리 기판은, 반도체 웨이퍼에 한하는 것이 아니라, 플랫 패널 디스플레이용의 각종 기판이나 포토마스크, CD 기판, 프린트 기판 등도 가능하다.
10: 챔버 12: 서셉터(하부 전극)
26: 배기 장치 30: (RF 바이어스용) 고주파 전원
52: 유전체창(천판(天板)) 52a: 합성 석영(광 도파로 통과 부분)
54: 슬롯판 54a, 54b: 슬롯 쌍
54c: 광 도파로 통과 영역(메쉬) MH: 메쉬형 투과 구멍
55: 래디얼 라인 슬롯 안테나 56: 유전체판
58: 마이크로파 전송 선로 60: 마이크로파 발생기
66: 동축관 72: 커버 플레이트
72a: 관통 구멍(광 도파로 통과 부분) 80: 처리 가스 공급부
94: 제어부 100: 광학 모니터 장치
102: 모니터 헤드 108: 모니터 본체

Claims (22)

  1. 적어도 일부에 유전체창을 갖춘 진공 배기 가능한 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에서 피처리 기판을 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판에 원하는 플라즈마 처리를 실시하기 위해서, 상기 처리 용기 내에 원하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 내에 마이크로파를 방사하기 위한 하나 또는 복수의 슬롯을 갖고, 상기 유전체창 위에 설치되는 도체의 슬롯판과,
    마이크로파 방전에 의한 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하기 위해서, 상기 슬롯판 및 상기 유전체창을 통해 상기 처리 용기 내에 마이크로파를 공급하는 마이크로파 공급부와,
    상기 슬롯판에 형성된 메쉬형 투과 구멍과 상기 유전체창을 통해 상기 처리 용기 내의 상기 기판의 표면을 광학적으로 감시 또는 계측하는 광학 모니터부
    를 갖는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 슬롯판의 상기 메쉬형 투과 구멍이 분포하는 영역은, 상기 슬롯과 간섭하지 않는 위치에 형성되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광학 모니터부는,
    모니터광을 발생시키는 광원과,
    상기 모니터광에 대한 상기 기판으로부터의 반사광을 전기 신호로 변환시키기 위한 수광부와,
    상기 수광부로부터의 전기 신호에 정해진 신호 처리를 하여 모니터 정보 또는 모니터 결과를 출력하는 모니터 회로와,
    상기 모니터광을, 상기 슬롯판의 메쉬형 투과 구멍 및 상기 유전체창을 통해 상기 기판 유지부 상의 상기 기판의 표면에 조사하여, 상기 기판의 표면으로부터의 반사광을 상기 유전체창 및 상기 메쉬형 투과 구멍을 통해 받아들이는 모니터 헤드와,
    상기 광원으로부터 상기 모니터 헤드까지 상기 모니터광을 전송하기 위한 모니터광 전송부와,
    상기 모니터 헤드로부터 상기 수광부까지 상기 반사광을 전송하기 위한 반사광 전송부
    를 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 광학 모니터부는, 상기 기판의 표면의 피가공막의 막 두께를 감시 또는 계측하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 모니터광은, 200 nm 이하의 파장을 포함하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 모니터광은, 185 nm∼785 nm 대역의 파장을 포함하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 모니터 헤드는,
    상기 슬롯판의 위쪽에 배치된 밀폐 가능한 도체로 이루어지는 하우징과,
    상기 하우징 내에서 상기 모니터광 또는 상기 반사광이 지나는 위치에 배치되어 있는 정해진 광학 부품과,
    상기 하우징 내에 퍼징 가스를 공급하는 퍼징 가스 공급부와,
    상기 하우징 안을 배기하는 배기부
    를 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 모니터 헤드와 상기 유전체창 사이에는, 상기 마이크로파 공급부로부터의 마이크로파를 직경 방향으로 전파시키면서 그 파장을 짧게 하기 위한 유전체판과, 상기 유전체판의 위쪽에 커버 플레이트가 설치되고,
    상기 커버 플레이트에 있어서, 상기 슬롯판의 상기 메쉬형 투과 구멍이 분포하는 영역과 겹치는 위치에는, 상기 모니터 헤드의 상기 하우징과 연통되는 관통 구멍이 형성되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 퍼징 가스 공급부로부터 상기 하우징 내에 공급된 퍼징 가스는, 상기 커버 플레이트의 관통 구멍을 지나 상기 배기부로 보내지는 것인 플라즈마 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 슬롯판의 상기 메쉬형 투과 구멍이 분포하는 영역의 차광부의 상면은 둥글게 되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 메쉬형 투과 구멍의 차광부의 상면은, 웨트 에칭에 의해서 둥글게 되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 슬롯판의 상기 메쉬형 투과 구멍이 분포되는 영역의 개구율은, 70% 이상인 것인 플라즈마 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 메쉬형 투과 구멍은, 다각형의 개구 형상을 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 메쉬형 투과 구멍은, 허니컴 구조를 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 슬롯판은, 래디얼 라인 슬롯 안테나를 구성하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 유전체창에 있어서, 상기 슬롯판의 상기 메쉬형 투과 구멍이 분포하는 영역과 겹치는 부분은, 적어도 합성 석영으로 이루어지는 것인 플라즈마 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 유전체창에 있어서, 상기 슬롯판의 상기 메쉬형 투과 구멍이 분포하는 영역과 겹치지 않는 부분은, 용융 석영으로 이루어지는 것인 플라즈마 처리 장치.
  18. 제8항에 있어서, 상기 유전체판에 있어서, 상기 슬롯판의 상기 메쉬형 투과 구멍이 분포하는 영역과 겹치는 부분은, 적어도 합성 석영으로 이루어지는 것인 플라즈마 처리 장치.
  19. 적어도 일부에 유전체창을 갖춘 진공 배기 가능한 처리 용기 내에 피처리 기판을 수용하여 기판 유지부에 유지하고, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고, 상기 유전체창 위에 설치된 하나 또는 복수의 슬롯을 갖는 도체의 슬롯판과 상기 유전체창을 통해 마이크로파를 상기 처리 용기 내에 공급하고, 마이크로파 방전에 의한 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마 하에서 상기 기판에 원하는 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에서, 상기 기판의 표면을 광학적으로 감시 또는 측정하기 위한 광학 모니터 장치로서,
    모니터광을 발생시키는 광원과,
    상기 모니터광에 대한 상기 기판으로부터의 반사광을 전기 신호로 변환시키기 위한 수광부와,
    상기 수광부로부터의 전기 신호에 정해진 신호 처리를 하여 모니터 정보 또는 모니터 결과를 출력하는 모니터 회로와,
    상기 모니터광과 상기 기판의 표면으로부터의 반사광을 통과시키기 위해서 상기 슬롯판에 형성된 메쉬형 투과 구멍과,
    상기 모니터광을 상기 슬롯판의 메쉬형 투과 구멍 및 상기 유전체창을 통해 상기 기판 유지부 상의 상기 기판의 표면에 조사하여, 상기 기판의 표면으로부터의 반사광을 상기 유전체창 및 상기 슬롯판의 메쉬형 투과 구멍을 통해 받아들이는 모니터 헤드와,
    상기 광원으로부터 상기 모니터 헤드까지 상기 모니터광을 전송하기 위한 모니터광 전송부와,
    상기 모니터 헤드로부터 상기 수광부까지 상기 반사광을 전송하기 위한 반사광 전송부
    를 갖는 광학 모니터 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 슬롯판에는, 상기 모니터광을 통과시키기 위한 제1 메쉬형 투과 구멍과, 상기 기판의 표면으로부터의 반사광을 통과시키기 위한 제2 메쉬형 투과 구멍이 형성되고,
    상기 모니터 헤드는, 상기 모니터광을 상기 슬롯판의 상기 제1 메쉬형 투과 구멍 및 상기 유전체창을 통해 상기 기판 유지부 상의 상기 기판의 표면에 조사하여, 상기 기판의 표면으로부터의 반사광을 상기 유전체창 및 상기 슬롯판의 상기 제2 메쉬형 투과 구멍을 통해 받아들이는 것인 광학 모니터 장치.
  21. 제19항에 있어서, 상기 모니터 헤드는,
    밀폐 가능한 도체로 이루어지는 하우징과,
    상기 하우징 내에서 상기 모니터광 또는 상기 반사광이 통과하는 위치에 배치되어 있는 광학 부품과,
    상기 하우징 내에 퍼징 가스를 공급하는 퍼징 가스 공급부와,
    상기 하우징 안을 배기하는 배기부
    를 갖는 것인 광학 모니터 장치.
  22. 적어도 일부에 유전체창을 갖는 진공 배기 가능한 처리 용기 내에 피처리 기판을 수용하여 기판 유지부 상에 유지하고, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하고, 상기 처리 용기 내에 에너지를 공급하고, 상기 에너지를 이용하여 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하여, 상기 플라즈마 하에서 광학 모니터 장치로부터 얻어진 신호에 기초하여 상기 기판에 원하는 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 광학 모니터 장치는,
    모니터광을 발생시키는 광원과,
    상기 모니터광에 대한 상기 기판으로부터의 반사광을 전기 신호로 변환시키기 위한 수광부와,
    상기 수광부로부터의 전기 신호에 정해진 신호 처리를 하여 모니터 정보 또는 모니터 결과를 출력하는 모니터 회로와,
    상기 모니터광을 상기 기판 유지부 상의 상기 기판의 표면에 조사하여, 상기 기판의 표면으로부터의 반사광을 받아들이는 모니터 헤드와,
    상기 광원으로부터 상기 모니터 헤드까지 상기 모니터광을 전송하기 위한 모니터광 전송부와,
    상기 모니터 헤드로부터 상기 수광부까지 상기 반사광을 전송하기 위한 반사광 전송부
    를 갖고,
    상기 모니터 헤드는,
    상기 처리 용기에 배치된 밀폐 가능한 하우징과,
    상기 하우징 내에 퍼징 가스를 공급하는 퍼징 가스 공급부와,
    상기 하우징 안을 배기하는 배기부
    를 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150073684A (ko) * 2013-12-23 2015-07-01 세메스 주식회사 기판 처리 장치
KR101893035B1 (ko) * 2017-09-27 2018-08-30 비씨엔씨 주식회사 플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리
KR20210152947A (ko) * 2020-06-09 2021-12-16 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 에칭 방법 및 기판 처리 장치
WO2022114897A1 (ko) * 2020-11-30 2022-06-02 주식회사 더웨이브톡 탁도계

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010016225A (ja) * 2008-07-04 2010-01-21 Tokyo Electron Ltd 温度調節機構および温度調節機構を用いた半導体製造装置
DE102010027224A1 (de) * 2010-07-15 2012-01-19 Forschungszentrum Jülich GmbH Elektrode zur Erzeugung eines Plasmas, Plasmakammer mit dieser Elektrode und Verfahren zur in situ-Analyse oder -in situ-Bearbeitung einer Schicht oder des Plasmas
US9134257B2 (en) 2013-03-14 2015-09-15 Graphic Packaging International, Inc. Method and apparatus for identifying defects in susceptors of microwave food containers
US9867269B2 (en) * 2013-03-15 2018-01-09 Starfire Industries, Llc Scalable multi-role surface-wave plasma generator
CN104347338A (zh) * 2013-08-01 2015-02-11 中微半导体设备(上海)有限公司 等离子体处理装置的冷却液处理系统及方法
CN103515486A (zh) * 2013-10-25 2014-01-15 浙江光普太阳能科技有限公司 一种板式pecvd制备背面点接触太阳能电池的方法
CN103646840A (zh) * 2013-11-29 2014-03-19 上海华力微电子有限公司 用于离子注入机预冷腔的晶片固定装置
JP6366383B2 (ja) * 2014-06-27 2018-08-01 株式会社ディスコ 加工装置
JP2016092102A (ja) * 2014-10-31 2016-05-23 東京エレクトロン株式会社 有機膜をエッチングする方法
AT517982B1 (de) * 2015-12-07 2017-11-15 Universität Linz Vorrichtung zur Abgasanalyse einer Verbrennungskraftmaschine
CN106935467B (zh) * 2015-12-31 2018-11-06 中微半导体设备(上海)有限公司 一种电感耦合等离子处理器
CA2997985C (en) * 2016-09-20 2022-06-21 Lumasense Technologies Holdings, Inc. Temperature probe
US11022877B2 (en) * 2017-03-13 2021-06-01 Applied Materials, Inc. Etch processing system having reflective endpoint detection
KR20190005029A (ko) * 2017-07-05 2019-01-15 삼성전자주식회사 플라즈마 처리 장치
CN108018536A (zh) * 2017-11-10 2018-05-11 上海华力微电子有限公司 物理气相沉积设备以及方法
US11437224B2 (en) * 2019-09-09 2022-09-06 Shibaura Mechatronics Corporation Plasma processing apparatus
US11557825B2 (en) 2019-10-15 2023-01-17 Huawei Technologies Co., Ltd. Antenna integrated display screen
CN110850690B (zh) * 2019-11-19 2023-05-23 上海华力微电子有限公司 去胶设备、顶针监控方法和去胶工艺
JP7458292B2 (ja) * 2020-10-20 2024-03-29 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
KR20230033984A (ko) * 2021-09-02 2023-03-09 주식회사 원익아이피에스 기판처리장치
JP2024017373A (ja) * 2022-07-27 2024-02-08 日新電機株式会社 プラズマ処理装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3376921D1 (en) * 1982-09-10 1988-07-07 Nippon Telegraph & Telephone Ion shower apparatus
US6390019B1 (en) * 1998-06-11 2002-05-21 Applied Materials, Inc. Chamber having improved process monitoring window
US6870123B2 (en) * 1998-10-29 2005-03-22 Canon Kabushiki Kaisha Microwave applicator, plasma processing apparatus having same, and plasma processing method
KR100545034B1 (ko) * 2000-02-21 2006-01-24 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 플라즈마처리장치 및 시료의 처리방법
WO2002035586A2 (en) 2000-10-23 2002-05-02 Applied Materials, Inc. Monitoring substrate processing using reflected radiation
US6831742B1 (en) 2000-10-23 2004-12-14 Applied Materials, Inc Monitoring substrate processing using reflected radiation
JP3735329B2 (ja) 2002-08-22 2006-01-18 三菱重工業株式会社 マイクロ波励起放電ランプ
US7033518B2 (en) * 2003-06-24 2006-04-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and system for processing multi-layer films
US20060075968A1 (en) * 2004-10-12 2006-04-13 Applied Materials, Inc. Leak detector and process gas monitor
JP4718189B2 (ja) 2005-01-07 2011-07-06 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法
JP4496191B2 (ja) * 2006-09-29 2010-07-07 株式会社東芝 光学式プロセスモニタ装置、光学式プロセスモニタ方法及び半導体装置の製造方法
US7537671B2 (en) * 2006-09-29 2009-05-26 Tokyo Electron Limited Self-calibrating optical emission spectroscopy for plasma monitoring
US20100101728A1 (en) * 2007-03-29 2010-04-29 Tokyo Electron Limited Plasma process apparatus
JP5438260B2 (ja) * 2007-03-29 2014-03-12 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP5058084B2 (ja) 2007-07-27 2012-10-24 株式会社半導体エネルギー研究所 光電変換装置の作製方法及びマイクロ波プラズマｃｖｄ装置
JP2009054818A (ja) 2007-08-28 2009-03-12 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置、プラズマ処理方法および終点検出方法
JP5149610B2 (ja) * 2007-12-19 2013-02-20 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
JP5027753B2 (ja) 2008-07-30 2012-09-19 東京エレクトロン株式会社 基板処理制御方法及び記憶媒体

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150073684A (ko) * 2013-12-23 2015-07-01 세메스 주식회사 기판 처리 장치
KR101893035B1 (ko) * 2017-09-27 2018-08-30 비씨엔씨 주식회사 플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리
WO2019066168A1 (ko) * 2017-09-27 2019-04-04 비씨엔씨 주식회사 플라즈마 공정 챔버의 커버링 어셈블리
TWI663650B (zh) * 2017-09-27 2019-06-21 南韓商BCnC股份有限公司 電漿製程腔室的蓋環組件
KR20210152947A (ko) * 2020-06-09 2021-12-16 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 에칭 방법 및 기판 처리 장치
WO2022114897A1 (ko) * 2020-11-30 2022-06-02 주식회사 더웨이브톡 탁도계
KR20220076212A (ko) * 2020-11-30 2022-06-08 주식회사 더웨이브톡 탁도계

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