JPH0786254A - 半導体製造装置及び半導体製造方法 - Google Patents
半導体製造装置及び半導体製造方法Info
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- JPH0786254A JPH0786254A JP5232793A JP23279393A JPH0786254A JP H0786254 A JPH0786254 A JP H0786254A JP 5232793 A JP5232793 A JP 5232793A JP 23279393 A JP23279393 A JP 23279393A JP H0786254 A JPH0786254 A JP H0786254A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体製造装置のチャンバ内に堆積するデポ物
の付着量や化学的組成を、装置を大気開放せずに、或い
はプロセスの進行中にモニタリングし、デポ物の清掃時
期の判定や、プロセスの安定化にフィードバックしたり
自動制御に応用する。 【構成】処理チャンバ11内に、光ファイバ等を用いて
赤外光等を光導入部18より導入する。チャンバ11内
の全体、或いは特定な部分で反射した光を、受光部12
0から出して分光したり光量を測定することにより、チ
ャンバ11内のデポ物の状態を測定する。 【効果】デポ物の堆積量を半定量的にモニタすることが
できる為、大気開放を伴うようなデポ物の清掃時期の判
定をより正確にできるようになる。よって、装置稼働率
の向上やプロセスの安定化につながり、生産コストを低
減することができる。
の付着量や化学的組成を、装置を大気開放せずに、或い
はプロセスの進行中にモニタリングし、デポ物の清掃時
期の判定や、プロセスの安定化にフィードバックしたり
自動制御に応用する。 【構成】処理チャンバ11内に、光ファイバ等を用いて
赤外光等を光導入部18より導入する。チャンバ11内
の全体、或いは特定な部分で反射した光を、受光部12
0から出して分光したり光量を測定することにより、チ
ャンバ11内のデポ物の状態を測定する。 【効果】デポ物の堆積量を半定量的にモニタすることが
できる為、大気開放を伴うようなデポ物の清掃時期の判
定をより正確にできるようになる。よって、装置稼働率
の向上やプロセスの安定化につながり、生産コストを低
減することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置及び半
導体製造方法に係り、特に、装置内の処理に伴う反応生
成物の状態をモニタリングするのに好適な半導体製造装
置及び半導体製造方法に関する。
導体製造方法に係り、特に、装置内の処理に伴う反応生
成物の状態をモニタリングするのに好適な半導体製造装
置及び半導体製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、ドライエッチング装置などにお
いて、ウエハを多数処理していくにつれて、装置内の発
塵量が増えたり、プロセスが安定しなくなって、歩留ま
りが低下してしまうという問題が生じている。その原因
として、処理チャンバの内壁や、部品の表面に、反応生
成物が堆積していき、そこから塵埃が発生したり、何ら
かの原因でプロセスが不安定になると考えられている。
いて、ウエハを多数処理していくにつれて、装置内の発
塵量が増えたり、プロセスが安定しなくなって、歩留ま
りが低下してしまうという問題が生じている。その原因
として、処理チャンバの内壁や、部品の表面に、反応生
成物が堆積していき、そこから塵埃が発生したり、何ら
かの原因でプロセスが不安定になると考えられている。
【0003】実際に、処理チャンバを大気開放して、堆
積している反応生成物(以降、「デポ物」と呼ぶことに
する)を清掃すると、歩留まりが回復する。しかし、装
置を一旦大気開放してしまうと、ウエハ処理を再開する
までには真空排気のやり直しやプロセス安定化のための
条件設定などが必要となり、装置の稼働率を低下させる
主な原因となっている。
積している反応生成物(以降、「デポ物」と呼ぶことに
する)を清掃すると、歩留まりが回復する。しかし、装
置を一旦大気開放してしまうと、ウエハ処理を再開する
までには真空排気のやり直しやプロセス安定化のための
条件設定などが必要となり、装置の稼働率を低下させる
主な原因となっている。
【0004】よって、チャンバの清掃頻度を抑さえるこ
とが、装置稼働率の向上につながるため、清掃する時期
を正しく判定することが重要であるが、その判定方法
が、現状では困難となっている。例えば、ダミーウエハ
を処理して、そこに付着する塵埃量を参考にしたり、装
置内における発塵量をモニタする方法があるが、もとも
と発塵量にはばらつきが大きく、また付着する塵埃の量
も不安定で、判定が困難である。
とが、装置稼働率の向上につながるため、清掃する時期
を正しく判定することが重要であるが、その判定方法
が、現状では困難となっている。例えば、ダミーウエハ
を処理して、そこに付着する塵埃量を参考にしたり、装
置内における発塵量をモニタする方法があるが、もとも
と発塵量にはばらつきが大きく、また付着する塵埃の量
も不安定で、判定が困難である。
【0005】デポ物の発生をなるべく抑さえられるよう
なプロセスの条件や、特殊なガスを流すことで、デポ物
を除去する方法が探られているが、そのためにはデポ物
自身の分析だけでなく、チャンバとの付着の状況も調べ
る必要がある。
なプロセスの条件や、特殊なガスを流すことで、デポ物
を除去する方法が探られているが、そのためにはデポ物
自身の分析だけでなく、チャンバとの付着の状況も調べ
る必要がある。
【0006】そこで、処理室を大気開放して、デポ物を
採取して分析しているのが、実際のプロセスの進行中の
デポ物の状態を分析できないため、デポ物の検討が大き
く制約されているのが現状である。また、処理中のデポ
物生成の過程を、処理の進行とともに時間を追って調べ
ることは、不可能である。
採取して分析しているのが、実際のプロセスの進行中の
デポ物の状態を分析できないため、デポ物の検討が大き
く制約されているのが現状である。また、処理中のデポ
物生成の過程を、処理の進行とともに時間を追って調べ
ることは、不可能である。
【0007】デポ物の堆積量の測定方法では、実公平5
−26737号公報に記載されているように、処理チャ
ンバ内に反射鏡を設置し、チャンバに設けた窓を通して
光を当て、反射率を測定することにより、チャンバ内の
デポ物の量を推定する方法がある。
−26737号公報に記載されているように、処理チャ
ンバ内に反射鏡を設置し、チャンバに設けた窓を通して
光を当て、反射率を測定することにより、チャンバ内の
デポ物の量を推定する方法がある。
【0008】尚、この他関連する先行技術として、特開
昭61−183919号公報、特開平3−276657
号公報、特開平4−12251号公報各記載の技術が挙
げられる。
昭61−183919号公報、特開平3−276657
号公報、特開平4−12251号公報各記載の技術が挙
げられる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】装置を一旦大気開放し
てしまうと、ウエハ処理を再開するまでには、真空排気
のやり直しや、プロセス安定化のための条件設定などが
必要となり、装置の稼働率が著しく低下する。そこで、
装置を大気開放することなく、デポ物の付着量や、状態
を測定する方法が必要である。
てしまうと、ウエハ処理を再開するまでには、真空排気
のやり直しや、プロセス安定化のための条件設定などが
必要となり、装置の稼働率が著しく低下する。そこで、
装置を大気開放することなく、デポ物の付着量や、状態
を測定する方法が必要である。
【0010】従来の技術にある反射鏡を用いる方法で
は、窓から反射鏡までの光路を確保しなければならず、
チャンバ内の測定場所が制約される。また、窓が必要で
あるが、マイクロ波エッチャなどのように、チャンバの
周囲を電磁石で囲わなければならない装置では、チャン
バの側面に新たなフランジを設けるのは困難である。ま
た、デポ物の堆積量だけでなく、組成や、チャンバとの
結合状態などを更に詳しく調べるのは難しい。
は、窓から反射鏡までの光路を確保しなければならず、
チャンバ内の測定場所が制約される。また、窓が必要で
あるが、マイクロ波エッチャなどのように、チャンバの
周囲を電磁石で囲わなければならない装置では、チャン
バの側面に新たなフランジを設けるのは困難である。ま
た、デポ物の堆積量だけでなく、組成や、チャンバとの
結合状態などを更に詳しく調べるのは難しい。
【0011】デポ物の組成は、これまで、チャンバを大
気開放しなければ調べることが困難であった。よって、
プロセス途中のデポ物の化学的状態や、装置内表面の状
態を調べることができず、デポ物低減対策は、大きく制
約を受けていた。
気開放しなければ調べることが困難であった。よって、
プロセス途中のデポ物の化学的状態や、装置内表面の状
態を調べることができず、デポ物低減対策は、大きく制
約を受けていた。
【0012】本発明の目的は、半導体製造装置またはそ
の方法において、チャンバの内面で乱反射させた光の量
を調べることで、そこに付着したデポ物の量を簡便に調
べることである。
の方法において、チャンバの内面で乱反射させた光の量
を調べることで、そこに付着したデポ物の量を簡便に調
べることである。
【0013】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、装置
内に光ファイバ等を用いて光を導入し、それをチャンバ
内で乱反射させる。以下に本発明の半導体製造装置の態
様を述べる。
内に光ファイバ等を用いて光を導入し、それをチャンバ
内で乱反射させる。以下に本発明の半導体製造装置の態
様を述べる。
【0014】(1)チャンバと、光が透過する部材とを
備えてなり、透光性部材を通してチャンバの内部に光を
導入し、チャンバ内部に光を照射し、その反射光を分光
及び/または光量測定することにより、チャンバ内の表
面に堆積した物質の状態や、化学反応、プロセス等、チ
ャンバ内の状況を、大気開放せずに測定可能な構成とす
る。
備えてなり、透光性部材を通してチャンバの内部に光を
導入し、チャンバ内部に光を照射し、その反射光を分光
及び/または光量測定することにより、チャンバ内の表
面に堆積した物質の状態や、化学反応、プロセス等、チ
ャンバ内の状況を、大気開放せずに測定可能な構成とす
る。
【0015】(2)チャンバと、チャンバ内に光を導入
する光源側の透光性部材と、チャンバ内面そのものの反
射光を導出する測定及び/または分光器側の透光性部材
とを備える。
する光源側の透光性部材と、チャンバ内面そのものの反
射光を導出する測定及び/または分光器側の透光性部材
とを備える。
【0016】(3)チャンバと、光が透過する部材とを
備えてなり、(1)で述べたチャンバ内部に光を照射す
る代りに透光性部材の内部で光を反射させ、その多重反
射光を分光及び/または光量測定することにより部材の
表面に付着した物質の量、組成及び/または性質を測定
し、チャンバ内の状況を大気開放せずに測定可能な構成
とする。
備えてなり、(1)で述べたチャンバ内部に光を照射す
る代りに透光性部材の内部で光を反射させ、その多重反
射光を分光及び/または光量測定することにより部材の
表面に付着した物質の量、組成及び/または性質を測定
し、チャンバ内の状況を大気開放せずに測定可能な構成
とする。
【0017】(4)チャンバと、チャンバ内に位置させ
た光が透過する1つまたは複数の透光性部材とを備え、
透光性部材に光ファイバを光学的に接続し、外部からの
光を光ファイバを介してチャンバ内に導くとともに、透
光性部材で内部反射した多重反射光を光ファイバによっ
て取り出し、その反射光を分光及び/または光量測定し
て、透光性部材の置かれた領域の反応や堆積、エッチン
グ等をプロセスの進行中にモニタできるようにする。
た光が透過する1つまたは複数の透光性部材とを備え、
透光性部材に光ファイバを光学的に接続し、外部からの
光を光ファイバを介してチャンバ内に導くとともに、透
光性部材で内部反射した多重反射光を光ファイバによっ
て取り出し、その反射光を分光及び/または光量測定し
て、透光性部材の置かれた領域の反応や堆積、エッチン
グ等をプロセスの進行中にモニタできるようにする。
【0018】(5)上記(1)乃至(4)のいずれかに
おいて、更に透光性部材をチャンバ内に突出させたり、
引っ込めたり、特定の位置に移動させたりするような移
動機構を備えることにより、透光性部材の表面が腐食さ
れて光の透過率が変動しないようにする。
おいて、更に透光性部材をチャンバ内に突出させたり、
引っ込めたり、特定の位置に移動させたりするような移
動機構を備えることにより、透光性部材の表面が腐食さ
れて光の透過率が変動しないようにする。
【0019】(6)上記(1)乃至(4)のいずれかに
おいて、更に透光性部材を覆い隠し得るシャッタを備え
ることにより、透光性部材の表面が腐食されて光の透過
率が変動しないようにする。
おいて、更に透光性部材を覆い隠し得るシャッタを備え
ることにより、透光性部材の表面が腐食されて光の透過
率が変動しないようにする。
【0020】次に本発明の半導体製造方法は以下のいず
れかの特徴を有するものである。◆ (7)透光性部材を通して半導体製造装置のチャンバの
内部に光を導入し、チャンバ内部に光を照射し、その反
射光を分光及び/または光量測定することにより、チャ
ンバ内の状況を大気開放せずに測定する。
れかの特徴を有するものである。◆ (7)透光性部材を通して半導体製造装置のチャンバの
内部に光を導入し、チャンバ内部に光を照射し、その反
射光を分光及び/または光量測定することにより、チャ
ンバ内の状況を大気開放せずに測定する。
【0021】(8)半導体製造装置のチャンバ内に一端
が面するように配置した透光性部材の内部で光を反射さ
せ、その多重反射光を分光及び/または光量測定するこ
とにより部材の表面に付着した物質の量、組成及び/ま
たは性質を測定し、チャンバ内の状況を大気開放せずに
測定する。
が面するように配置した透光性部材の内部で光を反射さ
せ、その多重反射光を分光及び/または光量測定するこ
とにより部材の表面に付着した物質の量、組成及び/ま
たは性質を測定し、チャンバ内の状況を大気開放せずに
測定する。
【0022】(9)半導体製造装置のチャンバ内に一端
が面するように配置した透光性部材に光ファイバを光学
的に接続し、外部からの光を光ファイバを介してチャン
バ内に導くとともに、透光性部材で内部反射した多重反
射光を光ファイバによって取り出し、その反射光を分光
及び/または光量測定することにより、チャンバ内の状
況をプロセスの進行中にモニタする。光ファイバを用い
ることで、チャンバ内の特定の場所に光を当てて、反射
光を分析できるようにする。
が面するように配置した透光性部材に光ファイバを光学
的に接続し、外部からの光を光ファイバを介してチャン
バ内に導くとともに、透光性部材で内部反射した多重反
射光を光ファイバによって取り出し、その反射光を分光
及び/または光量測定することにより、チャンバ内の状
況をプロセスの進行中にモニタする。光ファイバを用い
ることで、チャンバ内の特定の場所に光を当てて、反射
光を分析できるようにする。
【0023】(10)上記(7)、(8)または(9)
において、チャンバ内の状況はチャンバ内表面に堆積し
た物質の状態、或いは化学反応、プロセスの状態であ
る。◆ (11)上記(7)乃至(10)のいずれかにおいて、
透光性部材を、チャンバに設けた窓(例えば石英窓)と
し、窓の正面からマイクロ波等を導入すると同時に、窓
の側面から窓の内部に光を入射させ、窓の内部で反射し
た光を該窓の側面から取り出し、光量を測定及び/また
は分光することにより、プロセスの進行中に窓のチャン
バ内側に堆積した物質の量及び/または性質を調べる。
において、チャンバ内の状況はチャンバ内表面に堆積し
た物質の状態、或いは化学反応、プロセスの状態であ
る。◆ (11)上記(7)乃至(10)のいずれかにおいて、
透光性部材を、チャンバに設けた窓(例えば石英窓)と
し、窓の正面からマイクロ波等を導入すると同時に、窓
の側面から窓の内部に光を入射させ、窓の内部で反射し
た光を該窓の側面から取り出し、光量を測定及び/また
は分光することにより、プロセスの進行中に窓のチャン
バ内側に堆積した物質の量及び/または性質を調べる。
【0024】(12)上記(7)乃至(10)のいずれ
かにおいて、チャンバ内部の状態の測定を、ウエハへの
堆積、エッチング、露光の各プロセスの内少なくとも一
つのプロセスの前及び/または後に行う。◆ (13)上記(7)乃至(10)のいずれかにおいて、
チャンバ内や部材の内部で反射した光の測定結果を用い
てチャンバ内の付着物などを清掃するように表示する。
かにおいて、チャンバ内部の状態の測定を、ウエハへの
堆積、エッチング、露光の各プロセスの内少なくとも一
つのプロセスの前及び/または後に行う。◆ (13)上記(7)乃至(10)のいずれかにおいて、
チャンバ内や部材の内部で反射した光の測定結果を用い
てチャンバ内の付着物などを清掃するように表示する。
【0025】(14)上記(7)乃至(10)のいずれ
かにおいて、チャンバ内や部材の内部で反射した光の測
定結果を用いて、付着物を除去する処理を自動的に開
始、停止及び/または制御する。◆ (15)上記(7)乃至(10)のいずれかにおいて、
チャンバ内や部材の内部で反射した光の測定結果を用い
て、測定結果及び/またはプロセスの状態を表示する。
◆ (16)上記(7)乃至(10)のいずれかにおいて、
チャンバ内や部材の内部で反射した光の測定結果を用い
て、プロセスの状態を制御する。
かにおいて、チャンバ内や部材の内部で反射した光の測
定結果を用いて、付着物を除去する処理を自動的に開
始、停止及び/または制御する。◆ (15)上記(7)乃至(10)のいずれかにおいて、
チャンバ内や部材の内部で反射した光の測定結果を用い
て、測定結果及び/またはプロセスの状態を表示する。
◆ (16)上記(7)乃至(10)のいずれかにおいて、
チャンバ内や部材の内部で反射した光の測定結果を用い
て、プロセスの状態を制御する。
【0026】(17)上記(7)乃至(10)のいずれ
かにおいて、導入する光及び/または出てきた光が赤外
光である。すなわち反射光量を測定するための測定器を
設け、光を赤外光とし、反射光の赤外分光を行う。チャ
ンバに、例えば赤外光を内部反射させるための窓を設
け、或いはマイクロ波エッチャでは、マイクロ波導入用
の石英窓の側面から赤外光を導入させる。◆ (18)上記(7)乃至(10)のいずれかにおいて、
光を分析する手段がフーリエ変換分光法である。
かにおいて、導入する光及び/または出てきた光が赤外
光である。すなわち反射光量を測定するための測定器を
設け、光を赤外光とし、反射光の赤外分光を行う。チャ
ンバに、例えば赤外光を内部反射させるための窓を設
け、或いはマイクロ波エッチャでは、マイクロ波導入用
の石英窓の側面から赤外光を導入させる。◆ (18)上記(7)乃至(10)のいずれかにおいて、
光を分析する手段がフーリエ変換分光法である。
【0027】更に本発明のドライエッチング装置は、少
なくとも、プロセスを行うチャンバと、磁場を生じさせ
るための磁石と、電磁波を生じさせるための電磁波源と
を備えてなり、上記(1)乃至(18)のいずれかの装
置または方法を適用することを特徴とする。
なくとも、プロセスを行うチャンバと、磁場を生じさせ
るための磁石と、電磁波を生じさせるための電磁波源と
を備えてなり、上記(1)乃至(18)のいずれかの装
置または方法を適用することを特徴とする。
【0028】また本発明の薄膜利用の機能部材は半導体
デバイスに代表され、上記(1)乃至(18)のいずれ
かの装置または方法によって得られたものである。◆要
するに本発明は、チャンバ内面そのものの反射光或いは
窓(石英窓)の内部反射光(特に多重反射光)を測定
し、或いはそれを分光することを利用するものである。
デバイスに代表され、上記(1)乃至(18)のいずれ
かの装置または方法によって得られたものである。◆要
するに本発明は、チャンバ内面そのものの反射光或いは
窓(石英窓)の内部反射光(特に多重反射光)を測定
し、或いはそれを分光することを利用するものである。
【0029】尚、本発明は半導体製造装置に限らず、光
を反射する材料で作ったチャンバを用いた装置であれ
ば、どんなものにも応用可能である。また、チャンバ内
面を、集光した赤外光ビ−ムでスキャンし、各点におけ
るデポ物の堆積量や組成の分布を調べることも有効であ
る。
を反射する材料で作ったチャンバを用いた装置であれ
ば、どんなものにも応用可能である。また、チャンバ内
面を、集光した赤外光ビ−ムでスキャンし、各点におけ
るデポ物の堆積量や組成の分布を調べることも有効であ
る。
【0030】
【作用】光ファイバを通して、チャンバ内に光を導入す
る。光は、チャンバの内部で乱反射し、受光用の光ファ
イバを通って外に出た光量が測定される。デポ物が堆積
するにつれ、測定される光量が減衰するので、チャンバ
を大気開放することなく、堆積量を推定して、チャンバ
の清掃時期を判定することができる。
る。光は、チャンバの内部で乱反射し、受光用の光ファ
イバを通って外に出た光量が測定される。デポ物が堆積
するにつれ、測定される光量が減衰するので、チャンバ
を大気開放することなく、堆積量を推定して、チャンバ
の清掃時期を判定することができる。
【0031】光を赤外光とし、デポ物の堆積したチャン
バ内面で反射した赤外光や、デポ物の付着した窓の内部
で反射した赤外光を分光分析することにより、デポ物の
化学的組成や、下地との結合状態などを、チャンバを大
気開放することなく、プロセスの進行中でも、測定でき
る。このデータをもとに、チャンバの清掃時期の判定を
はじめ、デポ物除去プロセスの自動制御などが可能にな
る。
バ内面で反射した赤外光や、デポ物の付着した窓の内部
で反射した赤外光を分光分析することにより、デポ物の
化学的組成や、下地との結合状態などを、チャンバを大
気開放することなく、プロセスの進行中でも、測定でき
る。このデータをもとに、チャンバの清掃時期の判定を
はじめ、デポ物除去プロセスの自動制御などが可能にな
る。
【0032】尚、本発明の内、窓を使う方法では、表面
反射光は利用せず、窓内部の多重反射光を測定してお
り、一方、チャンバ内面の反射光を用いる場合は反射鏡
等を使わず、チャンバ内面そのものの反射光を利用す
る。いずれにせよ本発明では、分光による組成分析も行
える。
反射光は利用せず、窓内部の多重反射光を測定してお
り、一方、チャンバ内面の反射光を用いる場合は反射鏡
等を使わず、チャンバ内面そのものの反射光を利用す
る。いずれにせよ本発明では、分光による組成分析も行
える。
【0033】
【実施例】先ず、反射光の測定方法について説明し、し
かる後に、プロセス全体の流れの中での本方式の応用例
について説明する。◆ (1)チャンバ内の反射の光量を測定する方法 図1に、マイクロ波エッチャ装置における実施例を示
す。マイクロ波エッチャ装置では、チャンバ11内にウ
エハ12が上向きに置かれており、チャンバ11の上部
に設けられた石英窓13から、導波管14を通って出て
きたマイクロ波15が、チャンバ11内に導入される。
かる後に、プロセス全体の流れの中での本方式の応用例
について説明する。◆ (1)チャンバ内の反射の光量を測定する方法 図1に、マイクロ波エッチャ装置における実施例を示
す。マイクロ波エッチャ装置では、チャンバ11内にウ
エハ12が上向きに置かれており、チャンバ11の上部
に設けられた石英窓13から、導波管14を通って出て
きたマイクロ波15が、チャンバ11内に導入される。
【0034】チャンバ11内には、塩素などの反応性ガ
スも導入され、マイクロ波と、ウエハ12に印加された
高周波とにより、チャンバ11内にプラズマが形成さ
れ、そこで生じたガス分子のラジカルや、イオン、電子
などにより、ウエハ12の表面がエッチングされる。こ
のとき、チャンバ11内には様々な分子状態のガスが形
成され、これらの一部がチャンバ11の内面にデポ物を
形成する。
スも導入され、マイクロ波と、ウエハ12に印加された
高周波とにより、チャンバ11内にプラズマが形成さ
れ、そこで生じたガス分子のラジカルや、イオン、電子
などにより、ウエハ12の表面がエッチングされる。こ
のとき、チャンバ11内には様々な分子状態のガスが形
成され、これらの一部がチャンバ11の内面にデポ物を
形成する。
【0035】デポ物の堆積量の測定は、チャンバ11の
内面に照射光16を当て、乱反射光17の光量を測定す
る方法により達成することができる。図1において、光
源には、100W程度のハロゲンランプを使用する。こ
の光は、凹面ミラーや集光レンズ等を用いて、光導入部
18の石英棒19に導入され、チャンバ11内側の先端
から、チャンバ11内に放出される。
内面に照射光16を当て、乱反射光17の光量を測定す
る方法により達成することができる。図1において、光
源には、100W程度のハロゲンランプを使用する。こ
の光は、凹面ミラーや集光レンズ等を用いて、光導入部
18の石英棒19に導入され、チャンバ11内側の先端
から、チャンバ11内に放出される。
【0036】チャンバ11内面からの反射光は、デポ物
の堆積量が増えるほど、減衰する。乱反射光17は、受
光部120によって集光され、光量測定器へ導かれる。
チャンバ11内の各所で乱反射した光の総光量を測定す
ることにより、チャンバ11内のデポ物の堆積量の変化
を、全体的に調べることができる。
の堆積量が増えるほど、減衰する。乱反射光17は、受
光部120によって集光され、光量測定器へ導かれる。
チャンバ11内の各所で乱反射した光の総光量を測定す
ることにより、チャンバ11内のデポ物の堆積量の変化
を、全体的に調べることができる。
【0037】特定ケ所の堆積量を調べることも可能であ
るが、一般に、プロセスの内容が変わると、デポ物の付
着する分布も変わってくるので、測定場所が限定されて
いると、様々なプロセスに対応しきれなくなることもあ
る。
るが、一般に、プロセスの内容が変わると、デポ物の付
着する分布も変わってくるので、測定場所が限定されて
いると、様々なプロセスに対応しきれなくなることもあ
る。
【0038】図2に示すように、乱反射光量がある基準
値より下がったら、デポ物の堆積量が、歩留まり確保の
為の許容値を越えたと判断し、チャンバを清掃するよう
にする。この判定方法や、プロセスにおける具体的な手
順については、後で説明することにする。
値より下がったら、デポ物の堆積量が、歩留まり確保の
為の許容値を越えたと判断し、チャンバを清掃するよう
にする。この判定方法や、プロセスにおける具体的な手
順については、後で説明することにする。
【0039】受光部120を設ける位置は、光源から出
た光がチャンバ11内面で反射せずに、直接入射するこ
とのないように選ばなければならない。本実施例では、
ウエハ保持・冷却装置121が光導入部と受光部の間を
遮るような配置にしてある。
た光がチャンバ11内面で反射せずに、直接入射するこ
とのないように選ばなければならない。本実施例では、
ウエハ保持・冷却装置121が光導入部と受光部の間を
遮るような配置にしてある。
【0040】この他にも、受光部120や光導入部18
の付近に小さなシャッタを設けたり、受光部120や光
導入部18の一部分を不透明にする等して、光導入部1
8から受光部120への直接入射光を防ぐことも可能で
ある。受光部120や、光量測定器は複数であってもよ
い。
の付近に小さなシャッタを設けたり、受光部120や光
導入部18の一部分を不透明にする等して、光導入部1
8から受光部120への直接入射光を防ぐことも可能で
ある。受光部120や、光量測定器は複数であってもよ
い。
【0041】石英棒19の代わりに、光ファイバを用い
たり、或いは単に窓を設けてそこからチャンバ11内に
照射してもよい。また、光源や光導入部18は、1ケ所
に限らず、複数ケ所あってもよい。
たり、或いは単に窓を設けてそこからチャンバ11内に
照射してもよい。また、光源や光導入部18は、1ケ所
に限らず、複数ケ所あってもよい。
【0042】石英棒19は、光ファイバや単なる窓にし
ても差し支えない。光量測定器は、チャンバ11の中に
あっても良い。光量測定には、広い波長領域にわたる光
量を測るものでも良いし、ある特定の狭い波長領域だけ
を測るものでもよい。光電子増倍管やフォトンカウンタ
ー等の高感度なものを使用してもよい。
ても差し支えない。光量測定器は、チャンバ11の中に
あっても良い。光量測定には、広い波長領域にわたる光
量を測るものでも良いし、ある特定の狭い波長領域だけ
を測るものでもよい。光電子増倍管やフォトンカウンタ
ー等の高感度なものを使用してもよい。
【0043】また、光源を設ける代わりに、プラズマの
発光やチャンバ11内のフィラメント等、チャンバ11
内にもともと存在する光を用いて、それらがチャンバ1
1内面で反射する光を調べても差し支えない。
発光やチャンバ11内のフィラメント等、チャンバ11
内にもともと存在する光を用いて、それらがチャンバ1
1内面で反射する光を調べても差し支えない。
【0044】デポ物による反射光の低下をより明瞭にす
る為、チャンバ11内面自身の反射率を高くしておくこ
ともできる。デポ物が無いときの反射率が高いほど、付
着したときの反射率の低下がはっきりするからである。
例えば、内面の機械加工の表面粗さを、0.5s程度に
するとよい。
る為、チャンバ11内面自身の反射率を高くしておくこ
ともできる。デポ物が無いときの反射率が高いほど、付
着したときの反射率の低下がはっきりするからである。
例えば、内面の機械加工の表面粗さを、0.5s程度に
するとよい。
【0045】尚、電磁石123や排気系はマイクロ波エ
ッチャにおいて具備されているものであるが、本発明の
実施に当たっては、必ずしも必要としない。
ッチャにおいて具備されているものであるが、本発明の
実施に当たっては、必ずしも必要としない。
【0046】本実施例により、デポ物の堆積量をチャン
バ11を大気開放することなく測定できる。デポ物は発
塵源となったり、プロセスを不安定化させたりして、ウ
エハ12の歩留まり低下の原因になる。本発明により、
デポ物の清掃時期を正しく判断し、その頻度を低くし
て、結果として装置の稼働率を向上させることが可能で
ある。
バ11を大気開放することなく測定できる。デポ物は発
塵源となったり、プロセスを不安定化させたりして、ウ
エハ12の歩留まり低下の原因になる。本発明により、
デポ物の清掃時期を正しく判断し、その頻度を低くし
て、結果として装置の稼働率を向上させることが可能で
ある。
【0047】本実施例では、乱反射光17の光量を測定
しているが、反射光を分光することによって、デポ物の
化学的組成などを調べることも可能である。分光による
測定については、後で詳しく述べる。
しているが、反射光を分光することによって、デポ物の
化学的組成などを調べることも可能である。分光による
測定については、後で詳しく述べる。
【0048】ところで、光導入部18の先端や受光部1
20の受光面は、プロセス中のプラズマによって損傷を
受け、光の透過量が、チャンバ11内のデポ物とは関係
なく経時変化してしまう畏れがある。そこで、図3に示
すような機構により、これら光の透過面の損傷を防止す
る。
20の受光面は、プロセス中のプラズマによって損傷を
受け、光の透過量が、チャンバ11内のデポ物とは関係
なく経時変化してしまう畏れがある。そこで、図3に示
すような機構により、これら光の透過面の損傷を防止す
る。
【0049】石英棒21は、ベローズ22の伸縮によ
り、その先端部がチャンバ内に出たり入ったりする。チ
ャンバ11内でウエハ12に処理を施している間は、石
英棒21が引っ込んだ状態になっており、更に、蓋23
が閉まる。ウエハ12の処理の最中に生じるラジカル
や、イオン、電子等が、石英棒21に当たらないように
なっている。処理が終わり、これら石英棒21に損傷を
与え得るものが無くなったら、ベローズ22を縮めて、
石英棒21の先端がチャンバ内に出てくる。同時に蓋2
3も押し開けられ、光の放射或いは反射光の受光を行
う。
り、その先端部がチャンバ内に出たり入ったりする。チ
ャンバ11内でウエハ12に処理を施している間は、石
英棒21が引っ込んだ状態になっており、更に、蓋23
が閉まる。ウエハ12の処理の最中に生じるラジカル
や、イオン、電子等が、石英棒21に当たらないように
なっている。処理が終わり、これら石英棒21に損傷を
与え得るものが無くなったら、ベローズ22を縮めて、
石英棒21の先端がチャンバ内に出てくる。同時に蓋2
3も押し開けられ、光の放射或いは反射光の受光を行
う。
【0050】蓋23とベローズ22に囲まれた空間を真
空に排気することにより、腐食性ガスによる損傷を防ぐ
ことができる。石英棒21の側面は、アルミ薄膜等で被
覆してある為、一方の端から入った光は内部反射を繰り
返して、他端から外に出る。このようにして、大気側と
チャンバ内との間で光をやりとりする。尚、石英棒21
の代りに、光ファイバ等を用いることもできる。
空に排気することにより、腐食性ガスによる損傷を防ぐ
ことができる。石英棒21の側面は、アルミ薄膜等で被
覆してある為、一方の端から入った光は内部反射を繰り
返して、他端から外に出る。このようにして、大気側と
チャンバ内との間で光をやりとりする。尚、石英棒21
の代りに、光ファイバ等を用いることもできる。
【0051】このようにして、光の照射又は受光面24
の損傷を防ぐことができ、入射光25の光量が減衰する
ことなく、チャンバ11内に導入され、また、反射光も
減衰することなく取り出すことが可能である。
の損傷を防ぐことができ、入射光25の光量が減衰する
ことなく、チャンバ11内に導入され、また、反射光も
減衰することなく取り出すことが可能である。
【0052】(2)プロセス全体の中での応用例 このようにして測定した、チャンバ内デポ物の堆積量に
関する情報を、プロセス全体の中でどのように活用する
かを、以下に説明する。
関する情報を、プロセス全体の中でどのように活用する
かを、以下に説明する。
【0053】(2)−1 量産前の準備 先ず、通常のウエハ12のエッチングを開始する前の装
置の準備手順を、図4に示す。装置を大気開放して、内
部のデポ物を清掃した後の時点から説明する。
置の準備手順を、図4に示す。装置を大気開放して、内
部のデポ物を清掃した後の時点から説明する。
【0054】清掃後に、チャンバ内は約1〜0.1Pa
程度まで真空排気される。排気している最中に、或いは
チャンバ内の圧力が安定してから、チャンバ内の反射光
量をすでに説明したような方法で測定する。この時点で
は、チャンバ内にデポ物が付いていないので、チャンバ
の内面そのものの反射光量が測定される。
程度まで真空排気される。排気している最中に、或いは
チャンバ内の圧力が安定してから、チャンバ内の反射光
量をすでに説明したような方法で測定する。この時点で
は、チャンバ内にデポ物が付いていないので、チャンバ
の内面そのものの反射光量が測定される。
【0055】光量測定器で測定された光量をJとし、装
置を清掃するたびにこれを記録しておく。これまでの大
気開放時に、同様に測った値と比較する。実際には、J
の値は光源や光量測定器の劣化によって徐々に減少して
いくはずであるが、その傾向から外れて急激に減少した
ときには、デポ物の清掃が不充分であったか、光学系に
異常があるか、受光面等が清掃作業中に汚れたか等の可
能性があるので、もう一度大気開放してチェックする必
要がある。真空排気前にこの測定を行ってもよい。ま
た、Jは光学系の持つ固有の値であるので、デポ物によ
る反射率を求めるときに使用する。
置を清掃するたびにこれを記録しておく。これまでの大
気開放時に、同様に測った値と比較する。実際には、J
の値は光源や光量測定器の劣化によって徐々に減少して
いくはずであるが、その傾向から外れて急激に減少した
ときには、デポ物の清掃が不充分であったか、光学系に
異常があるか、受光面等が清掃作業中に汚れたか等の可
能性があるので、もう一度大気開放してチェックする必
要がある。真空排気前にこの測定を行ってもよい。ま
た、Jは光学系の持つ固有の値であるので、デポ物によ
る反射率を求めるときに使用する。
【0056】次に、実際にプロセスガスを流してダミー
ウエハへのエッチングを行い、チャンバの内面に薄いデ
ポ膜を堆積させる。これは従来のプロセスで行われてい
るものである。これ以後のエッチングプロセスでは、チ
ャンバ素材であるアルミニウムが露出されることはな
く、デポ物で覆われた状態で全てのウエハがエッチング
されていくので、先ず最初にデポ物をチャンバ内面に堆
積させて、プロセスを安定させる目的で行われるもので
ある。この処理が終わった時点で、チャンバ内の反射光
量(J0)を測定する。
ウエハへのエッチングを行い、チャンバの内面に薄いデ
ポ膜を堆積させる。これは従来のプロセスで行われてい
るものである。これ以後のエッチングプロセスでは、チ
ャンバ素材であるアルミニウムが露出されることはな
く、デポ物で覆われた状態で全てのウエハがエッチング
されていくので、先ず最初にデポ物をチャンバ内面に堆
積させて、プロセスを安定させる目的で行われるもので
ある。この処理が終わった時点で、チャンバ内の反射光
量(J0)を測定する。
【0057】デポ物の堆積によって内面の反射光量が減
少している。その減衰率(P0)は、装置の準備におい
て測定した値(J)で規格化し、 P0=J0/J で表される。この値は、最初のデポ物堆積量を示すもの
であり、以降のデポ物の増加量の推移において、初期値
として使用する。
少している。その減衰率(P0)は、装置の準備におい
て測定した値(J)で規格化し、 P0=J0/J で表される。この値は、最初のデポ物堆積量を示すもの
であり、以降のデポ物の増加量の推移において、初期値
として使用する。
【0058】(2)−2 量産開始 以上の手順により、装置の準備が終わり、以降は通常の
エッチングプロセスが繰り返される。その内容を図5に
示す。
エッチングプロセスが繰り返される。その内容を図5に
示す。
【0059】先ず、n枚目のウエハがチャンバ内に搬送
され、約−30℃程度まで冷却される。この間に、チャ
ンバ内の光の反射光量(Jn)が測定される。このとき
の反射率Pnは、これまでと同様に、 Pn=Jn/J で求められる。
され、約−30℃程度まで冷却される。この間に、チャ
ンバ内の光の反射光量(Jn)が測定される。このとき
の反射率Pnは、これまでと同様に、 Pn=Jn/J で求められる。
【0060】次に、通常のウエハのエッチングプロセス
を行う。これにより、チャンバ内面にn枚目ウエハのエ
ッチングにより生じたデポ物が堆積する。◆エッチング
終了後、ウエハはチャンバから搬出される。
を行う。これにより、チャンバ内面にn枚目ウエハのエ
ッチングにより生じたデポ物が堆積する。◆エッチング
終了後、ウエハはチャンバから搬出される。
【0061】この後、クリーニング処理が行われる。こ
れはチャンバ内にデポ物を除去する為のガスが導入さ
れ、エッチングするときと同様にプラズマを形成して、
チャンバ内面に堆積したデポ物をエッチング反応により
除去する処理である。しかし、この処理だけではデポ物
を完全に除去することが不可能であり、ウエハの処理数
が増えるにつれて、デポ物が少しずつチャンバ内に堆積
してしまう。
れはチャンバ内にデポ物を除去する為のガスが導入さ
れ、エッチングするときと同様にプラズマを形成して、
チャンバ内面に堆積したデポ物をエッチング反応により
除去する処理である。しかし、この処理だけではデポ物
を完全に除去することが不可能であり、ウエハの処理数
が増えるにつれて、デポ物が少しずつチャンバ内に堆積
してしまう。
【0062】クリーニング処理が終了したら、次のn+
1枚目のウエハが搬入されて、同様なエッチングプロセ
スと、反射光量の測定が繰り返されていく。
1枚目のウエハが搬入されて、同様なエッチングプロセ
スと、反射光量の測定が繰り返されていく。
【0063】(2)−3 清掃時期の判定方法 処理を重ねるにつれて、デポ物が増えていくので、Pk
(k=1,2,3,...)は、減少していく傾向にあ
る。Pkがどのくらいまで減少すると、プロセスに問題
が生じるようになるかは、これまでのプロセスの実績か
ら推定し、基準値(Ps)を設けておく。Pk<Psに
なったら、チャンバを大気開放して、デポ物を清掃す
る。
(k=1,2,3,...)は、減少していく傾向にあ
る。Pkがどのくらいまで減少すると、プロセスに問題
が生じるようになるかは、これまでのプロセスの実績か
ら推定し、基準値(Ps)を設けておく。Pk<Psに
なったら、チャンバを大気開放して、デポ物を清掃す
る。
【0064】しかしながら、実際には測定誤差によるば
らつきを考慮しなければならない。また、ウエハは通常
25枚ずつのバッチで処理されていくので、バッチの途
中でプロセスを終了させることは避けたい。
らつきを考慮しなければならない。また、ウエハは通常
25枚ずつのバッチで処理されていくので、バッチの途
中でプロセスを終了させることは避けたい。
【0065】そこで、各バッチごとにPkの平均値(P
ave.)を求め、各バッチの終了時に、Pave.<
Psをチェックし、これが満たされるようであれば、次
のバッチに進まないで装置の清掃作業に移るようにす
る。このようにすると、Pkの測定誤差が相殺されるだ
けでなく、バッチごとの処理が可能になる。
ave.)を求め、各バッチの終了時に、Pave.<
Psをチェックし、これが満たされるようであれば、次
のバッチに進まないで装置の清掃作業に移るようにす
る。このようにすると、Pkの測定誤差が相殺されるだ
けでなく、バッチごとの処理が可能になる。
【0066】以上説明した、反射光の測定やデータの演
算、処理等は、マイコン等により自動化することができ
る。また、測定データを逐一オペレータに知らせて、オ
ペレータに判断させてもよい。チャンバ内の清掃作業等
が自動的に行うことができるようになれば、これまで説
明した内容を含めて装置を自動運転することが可能であ
る。
算、処理等は、マイコン等により自動化することができ
る。また、測定データを逐一オペレータに知らせて、オ
ペレータに判断させてもよい。チャンバ内の清掃作業等
が自動的に行うことができるようになれば、これまで説
明した内容を含めて装置を自動運転することが可能であ
る。
【0067】また、以上はデポ物が堆積するにつれて反
射光が減少していく場合について述べたものであるが、
チャンバの反射率よりもデポ物の反射率の方が高い場合
には、反射光は、デポ物の堆積につれて増大する。よっ
て、この場合は本文中の不等号の向きを逆にし、Pk>
Ps或いは、Pave.>Psのときに、デポ物の清掃
を行うようにする。
射光が減少していく場合について述べたものであるが、
チャンバの反射率よりもデポ物の反射率の方が高い場合
には、反射光は、デポ物の堆積につれて増大する。よっ
て、この場合は本文中の不等号の向きを逆にし、Pk>
Ps或いは、Pave.>Psのときに、デポ物の清掃
を行うようにする。
【0068】エッチングの前に、光を照射してデポ物を
測定しているが、エッチング後であっても良いし、勿
論、エッチング中に測定しても差し支えない。現状では
プラズマにより石英棒21が損傷を受ける可能性がある
が、若し、プラズマにより損傷を受けない材質を通して
光を導入できたり、或いは光を導入する部材をプラズマ
による損傷から防護する手段を用いることが可能であれ
ば、エッチング中にデポ物の分析できる。
測定しているが、エッチング後であっても良いし、勿
論、エッチング中に測定しても差し支えない。現状では
プラズマにより石英棒21が損傷を受ける可能性がある
が、若し、プラズマにより損傷を受けない材質を通して
光を導入できたり、或いは光を導入する部材をプラズマ
による損傷から防護する手段を用いることが可能であれ
ば、エッチング中にデポ物の分析できる。
【0069】そして、そのデータをエッチング等のプロ
セス条件にフィードバックすることにより、プロセスを
より高精度に制御することが可能になる。この場合、得
られるデータにはデポ物に関する情報だけでなく、プラ
ズマやエッチングに関する情報も含まれているので、以
降に説明する分光分析等の手段も用いることにより、プ
ロセスの制御にフィードバックすることが可能である。
セス条件にフィードバックすることにより、プロセスを
より高精度に制御することが可能になる。この場合、得
られるデータにはデポ物に関する情報だけでなく、プラ
ズマやエッチングに関する情報も含まれているので、以
降に説明する分光分析等の手段も用いることにより、プ
ロセスの制御にフィードバックすることが可能である。
【0070】(3) デポ物の化学的分析 以上は、ウエハの量産における本発明の実施例を説明し
たもので、デポ物の堆積量のモニタとして本発明を応用
したものである。しかしながら、堆積の量だけでなく、
デポ物の化学的組成やデポ物が形成されていく過程での
化学反応等を調べる手段としても応用することができ
る。
たもので、デポ物の堆積量のモニタとして本発明を応用
したものである。しかしながら、堆積の量だけでなく、
デポ物の化学的組成やデポ物が形成されていく過程での
化学反応等を調べる手段としても応用することができ
る。
【0071】その結果得られた知見は、デポ物の低減や
プロセスの安定化等を目指した装置の設計、開発、或い
はプロセスの最適化に利用できる。◆以下、デポ物や装
置表面の化学的状態を調べる方法について、説明する。
プロセスの安定化等を目指した装置の設計、開発、或い
はプロセスの最適化に利用できる。◆以下、デポ物や装
置表面の化学的状態を調べる方法について、説明する。
【0072】図6は、装置内のデポ物の化学的状態を赤
外分光により分析する為、光ファイバを用いて赤外光を
装置内に導入する方法を示したものである。赤外光は光
ファイバ51内に導入され、光ファイバ51内を伝わっ
て、チャンバ11内に設置されたプローブ52に到達す
る。
外分光により分析する為、光ファイバを用いて赤外光を
装置内に導入する方法を示したものである。赤外光は光
ファイバ51内に導入され、光ファイバ51内を伝わっ
て、チャンバ11内に設置されたプローブ52に到達す
る。
【0073】プローブ52を拡大したものを図7に示
す。光ファイバ51で伝わった赤外光は、レンズアダプ
タ61により集光されて、照射プリズム62内に入れら
れる。照射プリズム62は、例えば、石英、ZnSe、
KRS−5等の材質である。吸収スペクトルを調べたい
波長領域の光を透過する材質を選ぶ必要がある。勿論、
レンズアダプタ61内のレンズもこれらの性質を持った
材質を使用する。
す。光ファイバ51で伝わった赤外光は、レンズアダプ
タ61により集光されて、照射プリズム62内に入れら
れる。照射プリズム62は、例えば、石英、ZnSe、
KRS−5等の材質である。吸収スペクトルを調べたい
波長領域の光を透過する材質を選ぶ必要がある。勿論、
レンズアダプタ61内のレンズもこれらの性質を持った
材質を使用する。
【0074】光ファイバ51には、例えば日立電線株式
会社の「炭酸ガスレーザ光用中空導波路」を使用するこ
とができる。光ファイバ51、レンズアダプタ61とも
に、プロセスに使われるガスや、プラズマ等から損傷を
受けないように、ステンレス又はアルミ等ののシーズ管
の中に収められている。
会社の「炭酸ガスレーザ光用中空導波路」を使用するこ
とができる。光ファイバ51、レンズアダプタ61とも
に、プロセスに使われるガスや、プラズマ等から損傷を
受けないように、ステンレス又はアルミ等ののシーズ管
の中に収められている。
【0075】照射プリズム62から出た光は、チャンバ
又はウエハ63の表面で反射し、受光プリズム64によ
って集光され、レンズアダプタ61により光ファイバ5
1内に導入されて、チャンバ11の外に出る。この光を
分光して、吸収スペクトルを調べることにより、チャン
バ又はウエハ63の表面のデポ物65や、表面そのもの
の化学的状態の知見を得ることができる。
又はウエハ63の表面で反射し、受光プリズム64によ
って集光され、レンズアダプタ61により光ファイバ5
1内に導入されて、チャンバ11の外に出る。この光を
分光して、吸収スペクトルを調べることにより、チャン
バ又はウエハ63の表面のデポ物65や、表面そのもの
の化学的状態の知見を得ることができる。
【0076】赤外光を偏光させ、チャンバ又はウエハの
表面に入射する角度を限定することにより、分析の感度
を向上させることができる。例えば、偏光方向をチャン
バ又はウエハ63の表面に対して垂直にし、入射角度
を、表面の法線に対して約80度にするとよい。偏光
や、入射角度を限定する方法は、高感度反射赤外分光と
呼ばれ、「表面赤外およびラマン分光」(株式会社アイ
ピーシー、末高著)の7頁以降に詳説されている。
表面に入射する角度を限定することにより、分析の感度
を向上させることができる。例えば、偏光方向をチャン
バ又はウエハ63の表面に対して垂直にし、入射角度
を、表面の法線に対して約80度にするとよい。偏光
や、入射角度を限定する方法は、高感度反射赤外分光と
呼ばれ、「表面赤外およびラマン分光」(株式会社アイ
ピーシー、末高著)の7頁以降に詳説されている。
【0077】赤外分光装置は、例えばMattson社
の「Galaxy FT−IR 7000A」を使用す
る。また、赤外光の偏光方向を数kHzで変えながら分
析できる同社の「ダブルモジュレーションFT−IR装
置」は、より高精度の表面分析が可能になる。
の「Galaxy FT−IR 7000A」を使用す
る。また、赤外光の偏光方向を数kHzで変えながら分
析できる同社の「ダブルモジュレーションFT−IR装
置」は、より高精度の表面分析が可能になる。
【0078】図8に、別な方式のプローブを示す。これ
は、プローブとして内部反射プリズム71に堆積するデ
ポ物65の状態を調べたりするのに用いられる。光ファ
イバ51、レンズアダプタを通った赤外光は、内部反射
プリズム71に入り、内部反射を繰り返してから、レン
ズアダプタ61、光ファイバ51を通って赤外分光装置
に導かれる。
は、プローブとして内部反射プリズム71に堆積するデ
ポ物65の状態を調べたりするのに用いられる。光ファ
イバ51、レンズアダプタを通った赤外光は、内部反射
プリズム71に入り、内部反射を繰り返してから、レン
ズアダプタ61、光ファイバ51を通って赤外分光装置
に導かれる。
【0079】内部反射をするときに、内部反射プリズム
表面71やそこに堆積したデポ物65によって特定の波
長の光が高感度に吸収されるので、吸収スペクトルから
デポ物65や表面の状態に関する知見を得ることができ
る。内部反射により、プリズム表面を分析する方法は、
例えばATR法として「表面赤外およびラマン分光」
(株式会社アイピーシー、末高著)の73頁以降に詳説
されている。
表面71やそこに堆積したデポ物65によって特定の波
長の光が高感度に吸収されるので、吸収スペクトルから
デポ物65や表面の状態に関する知見を得ることができ
る。内部反射により、プリズム表面を分析する方法は、
例えばATR法として「表面赤外およびラマン分光」
(株式会社アイピーシー、末高著)の73頁以降に詳説
されている。
【0080】次に、装置に取付けられた窓の表面を分析
する方法について説明する。図9は窓の内部反射によ
り、窓に付着したデポ物を分析する方法である。マイク
ロ波エッチャでは、チャンバに石英窓13が設けられて
おり、そこからマイクロ波15をチャンバ11内に導入
している。この窓を用いて、その表面のデポ物65や、
石英窓13の表面や、デポ物65を分析する。
する方法について説明する。図9は窓の内部反射によ
り、窓に付着したデポ物を分析する方法である。マイク
ロ波エッチャでは、チャンバに石英窓13が設けられて
おり、そこからマイクロ波15をチャンバ11内に導入
している。この窓を用いて、その表面のデポ物65や、
石英窓13の表面や、デポ物65を分析する。
【0081】チャンバ11の内部は真空に排気されてい
たり、高純度なガスで満たされていたりするので、材質
がバイトン等で作られたOリング81で、石英窓13と
チャンバ11との間はシールされている。光ファイバ5
1等により、光入射アダプタ82に導かれる。光入射ア
ダプタ82は光が石英窓13の中で拡がり過ぎず、か
つ、効率良く導入されるようにする機能を持つ。石英窓
13の一部分から赤外光を内部に入射させる。赤外光は
内部で反射を繰り返して、受光アダプタ83を通して集
光され、光ファイバ51により検出器84へ導かれる。
たり、高純度なガスで満たされていたりするので、材質
がバイトン等で作られたOリング81で、石英窓13と
チャンバ11との間はシールされている。光ファイバ5
1等により、光入射アダプタ82に導かれる。光入射ア
ダプタ82は光が石英窓13の中で拡がり過ぎず、か
つ、効率良く導入されるようにする機能を持つ。石英窓
13の一部分から赤外光を内部に入射させる。赤外光は
内部で反射を繰り返して、受光アダプタ83を通して集
光され、光ファイバ51により検出器84へ導かれる。
【0082】石英窓13の表面にデポ物65が付着して
いると、内部反射する光のうち、特定の波長の光がデポ
物65により吸収されるので、石英窓13から出てきた
光を分光することにより、デポ物65の組成や化学結合
等の状態を調べることができる。
いると、内部反射する光のうち、特定の波長の光がデポ
物65により吸収されるので、石英窓13から出てきた
光を分光することにより、デポ物65の組成や化学結合
等の状態を調べることができる。
【0083】このようにすると、装置を大気開放せずに
窓表面のデポ物を分析できる為、プロセス中のデポ物の
生成について、大気の影響を受けずに調べることが可能
になる。また、分光までせずに、単に光の強度を調べる
だけでも、窓の表面の損傷の状態や、デポ物の付着量な
どを測定することができる。
窓表面のデポ物を分析できる為、プロセス中のデポ物の
生成について、大気の影響を受けずに調べることが可能
になる。また、分光までせずに、単に光の強度を調べる
だけでも、窓の表面の損傷の状態や、デポ物の付着量な
どを測定することができる。
【0084】図10に、窓13の形状を示す。窓13は
断面が台形になるようなテーパ91が付けられており、
この部分から赤外光が入射して窓の内部で反射を繰り返
し、反対側の部分から外に出る。テーパ91の付いた部
分において、光が入射、射出する部分だけ平面部分14
を作っておくと、入射面から入った光が窓の内部で拡が
りにくくなり、射出面から出る光量が増え、分析し易く
なる。勿論、平面に限らず、例えばレンズ作用のある凹
面或いは凸面としてもよい。
断面が台形になるようなテーパ91が付けられており、
この部分から赤外光が入射して窓の内部で反射を繰り返
し、反対側の部分から外に出る。テーパ91の付いた部
分において、光が入射、射出する部分だけ平面部分14
を作っておくと、入射面から入った光が窓の内部で拡が
りにくくなり、射出面から出る光量が増え、分析し易く
なる。勿論、平面に限らず、例えばレンズ作用のある凹
面或いは凸面としてもよい。
【0085】以上、デポ物等の化学的状態を調べる方法
について説明した。分光方法は、大きく二つに分けられ
る。一つは、ある特定の波長の光のみを入射させ、吸収
を受けて出てきた光の強度を測定するものである。もう
一つは、広い波長帯の光を入射させ、吸収を受けて、出
てきた光を分光する方法である。本発明では、このどち
らを用いても構わない。また、実施例では、赤外光を用
いているが、これに限らず、紫外光、可視光等、様々な
波長の光や電磁波を用いることが可能である。
について説明した。分光方法は、大きく二つに分けられ
る。一つは、ある特定の波長の光のみを入射させ、吸収
を受けて出てきた光の強度を測定するものである。もう
一つは、広い波長帯の光を入射させ、吸収を受けて、出
てきた光を分光する方法である。本発明では、このどち
らを用いても構わない。また、実施例では、赤外光を用
いているが、これに限らず、紫外光、可視光等、様々な
波長の光や電磁波を用いることが可能である。
【0086】測定ケ所は1ケ所に限定されるものでな
く、複数ケ所を同時に或いは交代に分析できるようにし
てもよい。
く、複数ケ所を同時に或いは交代に分析できるようにし
てもよい。
【0087】以上説明した方式により、デポ物やチャン
バ表面などの化学的状態を調べることにより、デポ物の
生成メカニズムや、チャンバ表面の腐食やエッチングか
らの影響などに関する知見を得ることができる。これに
より、装置開発やプロセスの検討において、より高品質
の処理を実現することが可能になる。
バ表面などの化学的状態を調べることにより、デポ物の
生成メカニズムや、チャンバ表面の腐食やエッチングか
らの影響などに関する知見を得ることができる。これに
より、装置開発やプロセスの検討において、より高品質
の処理を実現することが可能になる。
【0088】また、プロセス中やプロセスの合間に分析
した結果を、そのままプロセスの制御等にフィードバッ
クして、プロセスのより高精度な自動制御やオペレータ
へのプロセス状態のフィードバックが可能になる。
した結果を、そのままプロセスの制御等にフィードバッ
クして、プロセスのより高精度な自動制御やオペレータ
へのプロセス状態のフィードバックが可能になる。
【0089】以上説明した内容はマイクロ波エッチャに
限定されるものではなく、全ての半導体製造装置に適用
することが可能である。◆また、半導体製造装置に限ら
ず、装置の内面、或いは表面の状態を知ることが必要
な、いかなる装置、機械にも応用することが可能であ
る。
限定されるものではなく、全ての半導体製造装置に適用
することが可能である。◆また、半導体製造装置に限ら
ず、装置の内面、或いは表面の状態を知ることが必要
な、いかなる装置、機械にも応用することが可能であ
る。
【0090】
【発明の効果】エッチャ等の半導体製造装置において、
内部に付着したデポ物の堆積量の推移を、装置を大気開
放せずに、比較的安価な方法でモニタリングすることが
可能になる。
内部に付着したデポ物の堆積量の推移を、装置を大気開
放せずに、比較的安価な方法でモニタリングすることが
可能になる。
【0091】このデータをもとに、装置の大気開放を伴
うデポ物の清掃時期の判定を、これまで以上に正しく判
定できるようになり、従来より大気開放の頻度を低くで
き、かつ突発的な不良の発生を防止することができる。
うデポ物の清掃時期の判定を、これまで以上に正しく判
定できるようになり、従来より大気開放の頻度を低くで
き、かつ突発的な不良の発生を防止することができる。
【0092】デポ物の発生状況やメカニズムを調べて、
根本的な対策を検討する上で、これまでは大気開放後の
状況しか調べられず、大きく制約されていた。しかし、
本発明により、デポ物がプロセスの最中に形成されてい
く状況やプロセス後に残留しているデポ物を、大気開放
せずに調べることが可能になる為、これまで直接調べる
ことができなかったデポ物の発生メカニズムや除去プロ
セス後の残留デポ物の状態等を知ることができ、根本的
なデポ物低減方式を確立する為の重要な手段となる。
根本的な対策を検討する上で、これまでは大気開放後の
状況しか調べられず、大きく制約されていた。しかし、
本発明により、デポ物がプロセスの最中に形成されてい
く状況やプロセス後に残留しているデポ物を、大気開放
せずに調べることが可能になる為、これまで直接調べる
ことができなかったデポ物の発生メカニズムや除去プロ
セス後の残留デポ物の状態等を知ることができ、根本的
なデポ物低減方式を確立する為の重要な手段となる。
【図1】本発明の実施例を適用したマイクロ波エッチャ
の一部断面斜視図である。
の一部断面斜視図である。
【図2】乱反射の光量と、堆積量との関係である。
【図3】本発明の実施例装置における、石英棒の損傷を
防ぐ為の機構の説明図である。
防ぐ為の機構の説明図である。
【図4】本発明の実施例方法による、量産前の装置の準
備における反射量の測定フロ−図である。
備における反射量の測定フロ−図である。
【図5】本発明の実施例方法による、通常のエッチング
プロセスにおける反射量の測定フロ−図である。
プロセスにおける反射量の測定フロ−図である。
【図6】本発明の実施例において、光ファイバを用いた
測定を説明する装置の一部断面斜視図である。
測定を説明する装置の一部断面斜視図である。
【図7】本発明の実施例において、チャンバの表面やデ
ポ物を分析するプローブを用いた測定の説明図である。
ポ物を分析するプローブを用いた測定の説明図である。
【図8】本発明の実施例において、プローブ表面のデポ
物を分析する要部の斜視図である。
物を分析する要部の斜視図である。
【図9】本発明の実施例において、窓の表面やデポ物を
分析する装置要部の一部断面斜視図である。
分析する装置要部の一部断面斜視図である。
【図10】本発明の実施例に用いる窓の斜視図である。
11…チャンバ、12…ウエハ、13…石英窓、14…
導波管、15…マイクロ波、16…照射光、17…乱反
射光、18…光導入部、19…石英棒、120…受光
部、121…ウエハ保持・冷却装置、123…電磁石、
21…石英棒、22…ベローズ、23…蓋、24…受光
面、25…入射光、51…光ファイバ、52…プロー
ブ、61…レンズアダプタ、62…照射プリズム、63
…チャンバ又はウエハ、64…受光プリズム、65…デ
ポ物、71…内部反射プリズム、82…光入射アダプ
タ、83…受光アダプタ、84…検出器、91…テー
パ。
導波管、15…マイクロ波、16…照射光、17…乱反
射光、18…光導入部、19…石英棒、120…受光
部、121…ウエハ保持・冷却装置、123…電磁石、
21…石英棒、22…ベローズ、23…蓋、24…受光
面、25…入射光、51…光ファイバ、52…プロー
ブ、61…レンズアダプタ、62…照射プリズム、63
…チャンバ又はウエハ、64…受光プリズム、65…デ
ポ物、71…内部反射プリズム、82…光入射アダプ
タ、83…受光アダプタ、84…検出器、91…テー
パ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金井 三郎 山口県下松市東豊井794番地 株式会社日 立製作所笠戸工場内 (72)発明者 田村 直行 山口県下松市東豊井794番地 株式会社日 立製作所笠戸工場内
Claims (24)
- 【請求項1】チャンバと、光が透過する部材とを備えて
なり、該透光性部材を通して前記チャンバの内部に光を
導入し、チャンバ内部に光を照射し、その反射光を分光
及び/または光量測定することにより、チャンバ内の状
況を大気開放せずに測定可能な構成とすることを特徴と
する半導体製造装置。 - 【請求項2】チャンバと、該チャンバ内に光を導入する
光源側の透光性部材と、前記チャンバ内面そのものの反
射光を導出する測定及び/または分光器側の透光性部材
とを備えることを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項3】チャンバと、光が透過する部材とを備えて
なり、該透光性部材の内部で光を反射させ、その多重反
射光を分光及び/または光量測定することにより該部材
の表面に付着した物質の量、組成及び/または性質を測
定し、チャンバ内の状況を大気開放せずに測定可能な構
成とすることを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項4】チャンバと、該チャンバ内に位置させた光
が透過する1つまたは複数の透光性部材とを備え、該透
光性部材に光ファイバを光学的に接続し、外部からの光
を光ファイバを介して前記チャンバ内に導くとともに、
前記透光性部材で内部反射した多重反射光を光ファイバ
によって取り出し、その反射光を分光及び/または光量
測定することを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項5】請求項1乃至4のいずれかにおいて、更に
前記透光性部材の移動機構を備えることを特徴とする半
導体製造装置。 - 【請求項6】請求項1乃至4のいずれかにおいて、更に
前記透光性部材を覆い隠し得るシャッタを備えることを
特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項7】透光性部材を通して半導体製造装置のチャ
ンバの内部に光を導入し、チャンバ内部に光を照射し、
その反射光を分光及び/または光量測定することによ
り、チャンバ内の状況を大気開放せずに測定することを
特徴とする半導体製造方法。 - 【請求項8】半導体製造装置のチャンバ内に一端が面す
るように配置した透光性部材の内部で光を反射させ、そ
の多重反射光を分光及び/または光量測定することによ
り該部材の表面に付着した物質の量、組成及び/または
性質を測定し、チャンバ内の状況を大気開放せずに測定
することを特徴とする半導体製造方法。 - 【請求項9】半導体製造装置のチャンバ内に一端が面す
るように配置した透光性部材に光ファイバを光学的に接
続し、外部からの光を光ファイバを介して前記チャンバ
内に導くとともに、前記透光性部材で内部反射した多重
反射光を光ファイバによって取り出し、その反射光を分
光及び/または光量測定することにより、チャンバ内の
状況をプロセスの進行中にモニタすることを特徴とする
半導体製造方法。 - 【請求項10】請求項7、8または9において、前記チ
ャンバ内の状況は、チャンバ内表面に堆積した物質の状
態、若しくは化学反応、プロセスの状態であることを特
徴とする半導体製造方法。 - 【請求項11】請求項7乃至10のいずれかにおいて、
前記透光性部材を、前記チャンバに設けた窓とし、該窓
の正面からマイクロ波を導入すると同時に、該窓の側面
から該窓の内部に光を入射させ、該窓の内部で反射した
光を該窓の側面から取り出し、光量を測定及び/または
分光することにより、プロセスの進行中に前記窓のチャ
ンバ内側に堆積した物質の量及び/または性質を調べる
ことを特徴とする半導体製造方法。 - 【請求項12】請求項7乃至10のいずれかにおいて、
前記チャンバ内部の状態の測定を、ウエハへの堆積、エ
ッチング、露光の各プロセスの内少なくとも一つのプロ
セスの前及び/または後に行うことを特徴とする半導体
製造方法。 - 【請求項13】請求項7乃至10のいずれかにおいて、
前記チャンバ内や部材の内部で反射した光の測定結果を
用いてチャンバ内の付着物などを清掃するように表示す
ることを特徴とする半導体製造方法。 - 【請求項14】請求項7乃至10のいずれかにおいて、
前記チャンバ内や部材の内部で反射した光の測定結果を
用いて、付着物を除去する処理を自動的に開始、停止及
び/または制御することを特徴とする半導体製造方法。 - 【請求項15】請求項7乃至10のいずれかにおいて、
前記チャンバ内や部材の内部で反射した光の測定結果を
用いて、測定結果及び/またはプロセスの状態を表示す
ることを特徴とする半導体製造方法。 - 【請求項16】請求項7乃至10のいずれかにおいて、
前記チャンバ内や部材の内部で反射した光の測定結果を
用いて、プロセスの状態を制御することを特徴とする半
導体製造方法。 - 【請求項17】請求項7乃至10のいずれかにおいて、
導入する光及び/または出てきた光が赤外光であること
を特徴とする半導体製造方法。 - 【請求項18】請求項7乃至10のいずれかにおいて、
光を分析する手段がフーリエ変換分光法であることを特
徴とする半導体製造方法。 - 【請求項19】少なくとも、プロセスを行うチャンバ
と、磁場を生じさせるための磁石と、電磁波を生じさせ
るための電磁波源とを備えてなるドライエッチング装置
において、前記チャンバに光が透過する部材を付設し、
該透光性部材を通して前記チャンバの内部に光を導入
し、チャンバ内部に光を照射し、その反射光を分光及び
/または光量測定することにより、チャンバ内の状況を
大気開放せずに測定可能な構成とすることを特徴とする
ドライエッチング装置。 - 【請求項20】少なくとも、プロセスを行うチャンバ
と、磁場を生じさせるための磁石と、電磁波を生じさせ
るための電磁波源とを備えてなるドライエッチング装置
において、前記チャンバ内に光を導入する光源側の透光
性部材と、前記チャンバ内面そのものの反射光を導出す
る測定及び/または分光器側の透光性部材とを付設して
なることを特徴とするドライエッチング装置。 - 【請求項21】少なくとも、プロセスを行うチャンバ
と、磁場を生じさせるための磁石と、電磁波を生じさせ
るための電磁波源とを備えてなるドライエッチング装置
において、前記チャンバに光が透過する部材を付設し、
該透光性部材の内部で光を反射させ、その多重反射光を
分光及び/または光量測定することにより該部材の表面
に付着した物質の量、組成及び/または性質を測定し、
チャンバ内の状況を大気開放せずに測定可能な構成とす
ることを特徴とするドライエッチング装置。 - 【請求項22】少なくとも、プロセスを行うチャンバ
と、磁場を生じさせるための磁石と、電磁波を生じさせ
るための電磁波源とを備えてなるドライエッチング装置
において、前記チャンバに光が透過する部材を付設し、
該透光性部材に光ファイバを光学的に接続し、外部から
の光を光ファイバを介して前記チャンバ内に導くととも
に、前記透光性部材で内部反射した多重反射光を光ファ
イバによって取り出し、その反射光を分光及び/または
光量測定することを特徴とするドライエッチング装置。 - 【請求項23】半導体製造装置のチャンバ内部に半導体
製造工程中に光を導入してチャンバ内部に光を照射し、
その反射光を分光及び/または光量測定することによ
り、チャンバ内の状況を大気開放せずに測定しつつ製造
することを特徴とする薄膜利用の機能部材。 - 【請求項24】半導体製造装置のチャンバ内に面する透
光性部材の内部で光を反射させ、その多重反射光を分光
及び/または光量測定することにより該部材の表面に付
着した物質の量、組成及び/または性質を測定し、チャ
ンバ内の状況を大気開放せずに測定しつつ製造すること
を特徴とする薄膜利用の機能部材。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23279393A JP3399040B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 半導体製造装置及び半導体製造方法 |
EP94112773A EP0644574B1 (en) | 1993-09-20 | 1994-08-16 | Semiconductor device manufacturing apparatus and semiconductor device menufacturing method |
DE69403593T DE69403593T2 (de) | 1993-09-20 | 1994-08-16 | Gerät und Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung |
US08/309,409 US5536359A (en) | 1993-09-20 | 1994-09-20 | Semiconductor device manufacturing apparatus and method with optical monitoring of state of processing chamber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23279393A JP3399040B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 半導体製造装置及び半導体製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0786254A true JPH0786254A (ja) | 1995-03-31 |
JP3399040B2 JP3399040B2 (ja) | 2003-04-21 |
Family
ID=16944849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23279393A Expired - Fee Related JP3399040B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 半導体製造装置及び半導体製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5536359A (ja) |
EP (1) | EP0644574B1 (ja) |
JP (1) | JP3399040B2 (ja) |
DE (1) | DE69403593T2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
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