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JP2004111691A - Semiconductor processing apparatus, semiconductor processing method, semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor processing apparatus, semiconductor processing method, semiconductor device and method of manufacturing the same Download PDF

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JP2004111691A
JP2004111691A JP2002272960A JP2002272960A JP2004111691A JP 2004111691 A JP2004111691 A JP 2004111691A JP 2002272960 A JP2002272960 A JP 2002272960A JP 2002272960 A JP2002272960 A JP 2002272960A JP 2004111691 A JP2004111691 A JP 2004111691A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor processing
container
emission intensity
semiconductor
thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2002272960A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Okubo
大久保 篤史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2002272960A priority Critical patent/JP2004111691A/en
Publication of JP2004111691A publication Critical patent/JP2004111691A/en
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Abstract

【課題】装置の稼働率を向上させ、且つ、容器の本来の寿命に近い使用期間を実現できる半導体処理装置、半導体処理方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る半導体処理装置は、プラズマを発生させてエッチングなどの半導体処理が行われる半導体処理室を構成するベルジャー1と、このベルジャー1に取付け治具2aにより取付けられ、プラズマ発光体3の発光強度を検出するスペクトル検出器2と、このスペクトル検出器2で検出された発光強度からベルジャー1の交換時期を判断する制御部4と、を具備するものである。上記制御部4は、スペクトル検出器2で検出された発光強度からベルジャー1の厚さを測定し、該ベルジャー1の厚さが所定厚さ以下となった時、ベルジャー1の交換時期と判断するものである。
【選択図】    図1
An object of the present invention is to provide a semiconductor processing apparatus and a semiconductor processing method capable of improving the operation rate of the apparatus and realizing a use period near the original life of the container.
A semiconductor processing apparatus according to the present invention includes a bell jar 1 that forms a semiconductor processing chamber in which semiconductor processing such as etching is performed by generating plasma, and is attached to the bell jar 1 by a mounting jig 2a to emit plasma. It has a spectrum detector 2 for detecting the light emission intensity of the body 3 and a control unit 4 for judging the replacement time of the bell jar 1 based on the light emission intensity detected by the spectrum detector 2. The control unit 4 measures the thickness of the bell jar 1 from the emission intensity detected by the spectrum detector 2 and determines that it is time to replace the bell jar 1 when the thickness of the bell jar 1 becomes equal to or less than a predetermined thickness. Things.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマを発生させて半導体処理が行われる半導体処理室を構成する容器を備えた半導体処理装置、半導体処理方法、半導体装置及びその製造方法関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイスなどの半導体装置の製造では、ウエハなどの被処理物の上に所要の成膜を施し、これを所定のパターンに加工するプラズマエッチング処理が施される。このプラズマエッチング処理を実行するエッチング処理室は、その内壁や電極等にエッチング処理に伴う生成物が汚れとなって付着し、堆積する。
【0003】
この生成物の堆積量は処理回数を経るに従って多くなり、それが剥離して被処理物に付着してエッチング不良を招くことになる。そのため、エッチング処理室を構成するベルジャーはウエハの枚数カウント又はエッチング処理時間を基準として定期的にウエットクリーニング、ドライクリーニングなどを行っている。ここで、ウエットクリーニングは、装置からベルジャーを取り外し、このベルジャーを薬液などで洗浄するものである。ドライクリーニングは、装置からベルジャーを取り外さずにプラズマによりクリーニングするものである。
【0004】
また、上述したプラズマエッチング処理を行うと石英からなるベルジャーも削られてしまうので、ウエットクリーニングのために装置からベルジャーを取り外した時、ベルジャーの厚みを測定して厚みの減少を計測し、一定のマージンを持った厚みのところをベルジャーの寿命としていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来のプラズマエッチング処理装置では、ベルジャーの厚みを測定するには装置を停止しなければならないため、時間的なロスがあり、この時間的なロスによって装置の稼働率が低下し、スループットが低下することがある。
【0006】
また、ベルジャーの厚みを測定する方法としては、測定する部分に超音波を当てて厚みを測定する方法と、測定する部分にクランプを挟んで直接厚みを測定する方法がある。超音波による測定方法には、測定する部分が平面でないと誤差が大きくなるという性質があり、ベルジャーの厚みを測定する部分は曲面であることが多いので、測定誤差が比較的に大きくなってしまう。また、クランプによる測定方法にも、測定する部分が平面でないと誤差が大きくなるという性質があるので、測定誤差が比較的に大きくなってしまう。このような理由から、ベルジャーの厚みを測定しても測定誤差を考慮しなければならないため、ベルジャーの本来の寿命より短い使用期間となってしまうことが多かった。
【0007】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、装置の稼働率を向上させ、且つ、容器の本来の寿命に近い使用期間を実現できる半導体処理装置、半導体処理方法、半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体処理装置は、プラズマを発生させて半導体処理が行われる半導体処理室を構成する容器と、
この容器に取付けられ、プラズマ発光体の発光強度を検出する検出器と、
この検出器で検出された発光強度から容器の交換時期を判断する制御部と、
を具備することを特徴とする。
【0009】
上記半導体処理装置によれば、半導体処理を行う際に発生するプラズマ発光体の発光強度を検出器で検出し、この発光強度から容器の交換時期を制御部で判断することができる。このため、従来の半導体処理装置のように厚みを測定するために装置を停止し容器を取り外す必要がない。従って、装置の稼働率を向上させることができる。また、プラズマ発光体の発光強度を検出することにより容器の交換時期を判断しているため、従来技術の超音波による測定方法やクランプによる測定方法に比べて測定誤差を小さくすることができる。従って、容器の本来の寿命に近い使用期間を実現することができる。
【0010】
また、本発明に係る半導体処理装置において、上記制御部は、検出器で検出された発光強度から容器の厚さを測定し、該容器の厚さが所定厚さ以下となった時、容器の交換時期と判断することが好ましい。
【0011】
また、本発明に係る半導体処理装置においては、上記半導体処理がエッチング加工処理であることも可能である。
【0012】
本発明に係る半導体処理方法は、容器内でプラズマを発生させて半導体処理を行う半導体処理方法において、
半導体処理中の容器内のプラズマ発光体による発光スペクトルを容器の壁面を通して検出することにより発光強度を測定し、
この測定した発光強度から容器の交換時期を判断することを特徴とする。
【0013】
また、本発明に係る半導体処理方法において、上記容器の交換時期の判断は、上記測定した発光強度から容器の厚さを計測し、該容器の厚さが所定厚さ以下となった時、容器の交換時期と判断することが好ましい。
【0014】
また、本発明に係る半導体処理方法においては、上記半導体処理がエッチング加工処理であることも可能である。
【0015】
本発明に係る半導体装置は、請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の半導体処理装置を用いて半導体処理が行われて製造されたものである。
【0016】
本発明に係る半導体装置は、請求項4〜6のうちいずれか1項に記載の半導体処理方法を用いて半導体処理が行われて製造されたものである。
【0017】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体処理装置を用いて半導体処理を行う工程を有する半導体装置の製造方法であって、
上記半導体処理装置は、
プラズマを発生させて半導体処理が行われる半導体処理室を構成する容器と、
この容器に取付けられ、プラズマ発光体の発光強度を検出する検出器と、
この検出器で検出された発光強度から容器の交換時期を判断する制御部と、
を具備することを特徴とする。
【0018】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法において、上記制御部は、検出器で検出された発光強度から容器の厚さを測定し、該容器の厚さが所定厚さ以下となった時、容器の交換時期と判断することが好ましい。
【0019】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法においては、上記半導体処理がエッチング加工処理であることも可能である。
【0020】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体処理方法を用いて半導体処理を行う工程を有する半導体装置の製造方法であって、
上記半導体処理方法は、
容器内でプラズマを発生させて半導体処理を行う方法であり、
半導体処理中の容器内のプラズマ発光体による発光スペクトルを容器の壁面を通して検出することにより発光強度を測定し、
この測定した発光強度から容器の交換時期を判断することを特徴とする。
【0021】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法において、上記容器の交換時期の判断は、上記測定した発光強度から容器の厚さを計測し、該容器の厚さが所定厚さ以下となった時、容器の交換時期と判断することが好ましい。
【0022】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法においては、上記半導体処理がエッチング加工処理であることも可能である。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の形態による半導体処理装置の一例としてのプラズマエッチング装置を示す構成図である。
【0024】
このプラズマエッチング装置はプラズマエッチング処理室を構成する石英製のベルジャー1を有しており、このベルジャー1には、プラズマエッチング処理中に発生するイオン、ラジカル等のプラズマ発光体3を臨むようにスペクトル検出器2が取付け治具2aによって取り付けられている。スペクトル検出器2は、ベルジャー1においてプラズマエッチング処理を行うことにより該ベルジャー1の厚さが薄くなり易い部分に配置されている。スペクトル検出器2には制御部4が接続されている。この制御部4は、後述するような制御を行い、ベルジャーの交換時期を判断する機能を有するものである。
【0025】
スペクトル検出器2は、取付け治具2aでベルジャー1に着脱可能に取付けられる。スペクトル検出器2はベルジャー1の内部において発生されるプラズマを観察できる任意の場所に設置される。この設置位置は下部電極(図示せず)と上部電極(図示せず)を横に見る位置に設置することで発生するプラズマを直接観察できるようにする。
【0026】
ベルジャー1の内部及び外部の具体的な構造は図示していないが、例えば次のようになっている。ベルジャー内には平行平板電極である上部電極と下部電極とが対向して配置されている。下部電極は、エッチング対象の半導体ウエハを載置するステージとなるものである。上部電極はGNDに接続されており、下部電極には高周波電力を印加する高周波電源が接続されている。高周波電源と下部電極との間には、半導体ウエハに加えられる高周波電力の整合をとるための整合器が設けられている。整合器は、直列に配線される可変コイルと、可変コンデンサとを有している。ベルジャー1の上部にはガス供給系が接続されており、ベルジャー1の下部には真空ポンプが接続されている。
【0027】
スペクトル検出器2は、ベルジャー1の内部からのプラズマ発光スペクトルより特定波長光を分光する光学フィルター(モノクロメータ等、他の光学手段でもよい)と、光学フィルターで分光された特定波長光を光量に応じた電気信号に変換して発光強度を測定する光量測定器と、を備えている。制御部4は、この光量測定器に電気的に接続されており、出力値をデータ処理しベルジャー1の交換時期を検出するものである。
【0028】
次に、上記プラズマエッチング装置を用いてエッチング加工を行う方法について説明する。
真空ポンプによりベルジャー1内を排気し、ガス供給系より一定流量のエッチング処理用ガスを供給してベルジャー1内を一定圧力に保つ。この状態において、高周波電源から下部電極に高周波電力を印加し、整合器で整合を取って上部電極と下部電極の間にプラズマを発生させ、下部電極上に設置した半導体ウエハをプラズマエッチングする。なお、エッチングされる半導体ウエハは、種々のものを用いることが可能であるが、例えば、シリコンウエハの全面にシリコン酸化膜を堆積し、このシリコン酸化膜上にフォトレジスト膜をパターニングすることによりレジストパターンを形成したものである。
【0029】
上記半導体ウエハをプラズマエッチングすることにより、イオン、ラジカル等のプラズマ発光体3が発生し、この発光体3から発せられるプラズマ発光スペクトルをベルジャー1の壁面から取り込み、スペクトル検出器2の光学フィルターを介して光量測定器に導入することにより、光学フィルターで選択した特定波長光の発光強度を検出する。そして、この発光強度からプラズマ発光の透過量を制御部で算出し、その結果からベルジャー1の厚みを外挿し、ベルジャーの寿命を決定する。
【0030】
上述したようにして検出した発光強度とプラズマ処理時間との関係の一例を図2に示している。図2に示すプラズマ処理時間1〜5は、ベルジャー1の内部をドライクリーニングするタイミングを示すものである。ドライクリーニングを行う時期は、製品不良を招かない程度の製品に対するエッチング処理回数を予め設定しておいたものである。製品のエッチング処理を行う回数が増えるに従って、検出用窓2aにくもりが生じるが、このくもりはドライクリーニングにより除去することができる。このため、同一のエッチング条件で同一のエッチング対象物をエッチングした場合、ベルジャー内のドライクリーニングを行った直後は発光強度が高く検出される。そして、またエッチング処理回数が増えるにつれてくもりが生じて発光強度が徐々に低く検出される。次に、再びドライクリーニングを行うと、発光強度が高く検出されるという繰り返しとなる。
【0031】
ただし、製品のプラズマエッチング処理を行うに従って、ベルジャー1もエッチングされるので、ベルジャー1の厚さも徐々に薄くなる。ベルジャー1の厚さが薄くなると、プラズマ発光スペクトルがベルジャーの壁面を透過する量が多くなるので、スペクトル検出器2で検出される発光強度は高くなる。したがって、図2に示すように、発光強度はプラズマ処理時間が長くなるにつれて高くなる傾向を示すこととなる。そして、スペクトル検出器2で図2に示す所定の発光強度5を検出した時がベルジャー1の交換時期と判断するように制御部で設定しておく。この発光強度5は、エッチング処理によりベルジャー1の肉厚が減り、これ以上肉厚が減るとベルジャー1が割れる危険のある肉厚となった時の発光強度である。この発光強度5は、エッチング対象物やエッチング条件などによって異なるため、エッチング対象物及びエッチング条件ごとに実験などを行って予め確認し設定しておくことが好ましい。
【0032】
上記実施の形態によれば、半導体ウエハをプラズマエッチングした際に発生するプラズマ発光体3によるプラズマ発光スペクトルをベルジャー1の壁面から取り込み、スペクトル検出器2により発光強度を検出する。この発光強度からプラズマ発光の透過量を算出し、その結果よりベルジャー1の厚みを測定することができる。このため、従来の半導体処理装置のように厚みを測定するために装置を停止しベルジャーを取り外す必要がない。従って、装置の稼働率を向上させることができ、スループットを向上させることができる。
【0033】
また、本実施の形態では、プラズマ発光スペクトルの強度を検出することによりベルジャーの厚みを測定しているため、従来技術の超音波による測定方法やクランプによる測定方法に比べて測定誤差を小さくすることができる。従って、ベルジャーの本来の寿命に近い使用期間を実現することができ、エッチング加工などの半導体処理のコストを低減することができる。
【0034】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、本発明の半導体処理装置としてプラズマエッチング装置を用いているが、これに限定されるものではなく、プラズマを用いるものであれば他の半導体処理装置を用いることも可能である。
【0035】
また、上記実施の形態では、本発明の半導体処理方法としてプラズマエッチング加工処理を用いているが、これに限定されるものではなく、プラズマを用いる半導体処理であれば他の半導体処理方法を用いることも可能である。
【0036】
また、上記実施の形態では、半導体処理装置及び半導体処理方法について説明しているが、本発明はこれらに限定されるものではなく、前記半導体処理装置を用いて半導体処理を行うことにより半導体装置を製造することも可能であり、また、前記半導体処理方法を用いて半導体処理を行うことにより半導体装置を製造することも可能である。つまり、本発明に係る半導体装置は、前記半導体処理装置を用いて半導体処理が行われて製造されたものである。また、本発明に係る半導体装置は、前記半導体処理方法を用いて半導体処理が行われて製造されたものである。また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記半導体処理装置を用いて半導体処理を行う工程を有するものである。また、本発明に係る半導体処理装置は、前記半導体処理方法を用いて半導体処理を行う工程を有するものである。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、半導体処理を行う際に発生するプラズマ発光体の発光強度を検出器で検出し、この発光強度から容器の交換時期を制御部で判断する。したがって、装置の稼働率を向上させ、且つ、容器の本来の寿命に近い使用期間を実現できる半導体処理装置、半導体処理方法、半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による半導体処理装置の一例としてのプラズマエッチング装置を示す構成図である。
【図2】図1に示すスペクトル検出器で検出した発光強度とプラズマ処理時間との関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
1…ベルジャー          2…スペクトル検出器
2a…取付け治具         3…プラズマ発光体
4…制御部            5…所定の発光強度
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor processing apparatus, a semiconductor processing method, a semiconductor device, and a method of manufacturing the same, each of which includes a container that forms a semiconductor processing chamber in which semiconductor processing is performed by generating plasma.
[0002]
[Prior art]
In the manufacture of a semiconductor device such as a semiconductor device, a required film is formed on an object to be processed such as a wafer, and a plasma etching process for processing the film into a predetermined pattern is performed. In the etching processing chamber for performing the plasma etching processing, products generated by the etching processing adhere to the inner walls, electrodes, and the like as dirt and are deposited.
[0003]
The deposition amount of this product increases as the number of times of processing increases, and the product is peeled off and adheres to an object to be processed, resulting in poor etching. For this reason, the bell jars constituting the etching processing chamber periodically perform wet cleaning, dry cleaning, and the like based on the number of wafers counted or the etching processing time. Here, in the wet cleaning, a bell jar is removed from the apparatus, and the bell jar is washed with a chemical solution or the like. Dry cleaning is cleaning by plasma without removing the bell jar from the apparatus.
[0004]
In addition, since the bell jar made of quartz is also shaved when the above-described plasma etching process is performed, when the bell jar is removed from the apparatus for wet cleaning, the thickness of the bell jar is measured to measure a decrease in the thickness, and a certain amount is measured. The life of the bell jar was defined as the thickness with a margin.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional plasma etching apparatus, the apparatus has to be stopped in order to measure the thickness of the bell jar, so there is a time loss, and the operation loss of the apparatus is reduced due to the time loss, Throughput may decrease.
[0006]
As a method of measuring the thickness of the bell jar, there are a method of measuring the thickness by applying an ultrasonic wave to a portion to be measured, and a method of directly measuring the thickness of the bell jar with a clamp interposed therebetween. The measurement method using ultrasonic waves has a property that an error increases when the part to be measured is not a plane, and the part for measuring the thickness of the bell jar is often a curved surface, so the measurement error becomes relatively large. . Also, the measuring method using a clamp has a property that an error increases if the portion to be measured is not a plane, so that the measuring error becomes relatively large. For this reason, even if the thickness of the bell jar is measured, a measurement error must be taken into account, so that the service life of the bell jar often becomes shorter than its original life.
[0007]
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object to improve the operation rate of an apparatus and realize a semiconductor processing apparatus and a semiconductor processing apparatus capable of realizing a use period close to the original life of a container. It is an object of the present invention to provide a method, a semiconductor device and a method for manufacturing the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a semiconductor processing apparatus according to the present invention includes a container forming a semiconductor processing chamber in which semiconductor processing is performed by generating plasma,
A detector attached to the container and detecting the emission intensity of the plasma luminous body;
A control unit that determines the replacement time of the container from the emission intensity detected by the detector,
It is characterized by having.
[0009]
According to the semiconductor processing apparatus, the emission intensity of the plasma illuminant generated when performing the semiconductor processing can be detected by the detector, and the control unit can determine the replacement time of the container based on the emission intensity. For this reason, there is no need to stop the apparatus and remove the container to measure the thickness unlike the conventional semiconductor processing apparatus. Therefore, the operation rate of the device can be improved. In addition, since the replacement time of the container is determined by detecting the emission intensity of the plasma luminous body, the measurement error can be reduced as compared with the conventional measurement method using an ultrasonic wave or the measurement method using a clamp. Therefore, it is possible to realize a use period close to the original life of the container.
[0010]
Further, in the semiconductor processing apparatus according to the present invention, the control unit measures the thickness of the container from the emission intensity detected by the detector, and when the thickness of the container is equal to or less than a predetermined thickness, It is preferable to determine the time for replacement.
[0011]
Further, in the semiconductor processing apparatus according to the present invention, the semiconductor processing may be an etching processing.
[0012]
The semiconductor processing method according to the present invention is a semiconductor processing method for performing semiconductor processing by generating plasma in a container,
The emission intensity is measured by detecting the emission spectrum of the plasma emitter in the container during semiconductor processing through the wall of the container,
The replacement time of the container is determined from the measured light emission intensity.
[0013]
Further, in the semiconductor processing method according to the present invention, the determination of the replacement time of the container, the thickness of the container is measured from the measured emission intensity, when the thickness of the container is less than a predetermined thickness, It is preferable to determine when it is time to replace the battery.
[0014]
Further, in the semiconductor processing method according to the present invention, the semiconductor processing may be an etching processing.
[0015]
A semiconductor device according to the present invention is manufactured by performing semiconductor processing using the semiconductor processing device according to any one of claims 1 to 3.
[0016]
A semiconductor device according to the present invention is manufactured by performing semiconductor processing using the semiconductor processing method according to any one of claims 4 to 6.
[0017]
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device having a step of performing semiconductor processing using a semiconductor processing apparatus,
The semiconductor processing device is
A container constituting a semiconductor processing chamber in which semiconductor processing is performed by generating plasma;
A detector attached to the container and detecting the emission intensity of the plasma luminous body;
A control unit that determines the replacement time of the container from the emission intensity detected by the detector,
It is characterized by having.
[0018]
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the control unit measures the thickness of the container from the emission intensity detected by the detector, when the thickness of the container is less than a predetermined thickness, It is preferable to determine when it is time to replace the container.
[0019]
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the semiconductor processing may be an etching processing.
[0020]
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a step of performing semiconductor processing using a semiconductor processing method,
The semiconductor processing method includes:
A method for performing semiconductor processing by generating plasma in a container,
The emission intensity is measured by detecting the emission spectrum of the plasma emitter in the container during semiconductor processing through the wall of the container,
The replacement time of the container is determined from the measured light emission intensity.
[0021]
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the determination of the replacement time of the container is performed by measuring the thickness of the container from the measured emission intensity, and determining that the thickness of the container is equal to or less than a predetermined thickness. It is preferable to determine when it is time to replace the container.
[0022]
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the semiconductor processing may be an etching processing.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a plasma etching apparatus as an example of a semiconductor processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0024]
This plasma etching apparatus has a bell jar 1 made of quartz constituting a plasma etching processing chamber. The bell jar 1 has a spectrum so as to face a plasma luminous body 3 such as ions and radicals generated during the plasma etching processing. The detector 2 is mounted by a mounting jig 2a. The spectrum detector 2 is disposed at a portion where the bell jar 1 is likely to be thinned by performing a plasma etching process on the bell jar 1. The controller 4 is connected to the spectrum detector 2. The control unit 4 has a function of performing control as described later and determining the timing of replacing the bell jar.
[0025]
The spectrum detector 2 is detachably attached to the bell jar 1 by an attachment jig 2a. The spectrum detector 2 is installed at any place where the plasma generated inside the bell jar 1 can be observed. This installation position enables direct observation of plasma generated by installing the lower electrode (not shown) and the upper electrode (not shown) at a position where they are viewed sideways.
[0026]
Although the specific structure inside and outside the bell jar 1 is not shown, for example, it is as follows. In the bell jar, an upper electrode and a lower electrode, which are parallel plate electrodes, are arranged to face each other. The lower electrode serves as a stage on which a semiconductor wafer to be etched is placed. The upper electrode is connected to GND, and the lower electrode is connected to a high frequency power supply for applying high frequency power. A matching device for matching high-frequency power applied to the semiconductor wafer is provided between the high-frequency power supply and the lower electrode. The matching device has a variable coil wired in series and a variable capacitor. The upper part of the bell jar 1 is connected to a gas supply system, and the lower part of the bell jar 1 is connected to a vacuum pump.
[0027]
The spectrum detector 2 includes an optical filter (which may be another optical unit such as a monochromator) for separating light of a specific wavelength from a plasma emission spectrum from the inside of the bell jar 1 and a light amount of the specific wavelength light separated by the optical filter. A light quantity measuring device for measuring the luminous intensity by converting the electric signal into a corresponding electric signal. The control unit 4 is electrically connected to the light quantity measuring device, and performs data processing of an output value to detect a replacement time of the bell jar 1.
[0028]
Next, a method of performing an etching process using the above-described plasma etching apparatus will be described.
The inside of the bell jar 1 is evacuated by a vacuum pump, and a constant flow rate of etching gas is supplied from a gas supply system to maintain the inside of the bell jar 1 at a constant pressure. In this state, high-frequency power is applied to the lower electrode from the high-frequency power supply, matching is performed by the matching device, plasma is generated between the upper electrode and the lower electrode, and the semiconductor wafer placed on the lower electrode is plasma-etched. Various types of semiconductor wafers can be used for etching. For example, a silicon oxide film is deposited on the entire surface of a silicon wafer, and a photoresist film is patterned on the silicon oxide film. It is a pattern formed.
[0029]
The plasma etching of the semiconductor wafer generates plasma luminous bodies 3 such as ions and radicals. The plasma luminous spectrum emitted from the luminous bodies 3 is taken in from the wall of the bell jar 1 and passed through the optical filter of the spectrum detector 2. Then, the light is introduced into the light quantity measuring device, thereby detecting the light emission intensity of the specific wavelength light selected by the optical filter. Then, the control unit calculates the transmission amount of the plasma emission from the emission intensity, and extrapolates the thickness of the bell jar 1 from the result to determine the life of the bell jar.
[0030]
FIG. 2 shows an example of the relationship between the emission intensity detected as described above and the plasma processing time. The plasma processing times 1 to 5 shown in FIG. 2 indicate the timing at which the inside of the bell jar 1 is dry-cleaned. When the dry cleaning is performed, the number of etching processes for the product is set in advance so as not to cause a product defect. As the number of times the product is etched increases, the detection window 2a becomes cloudy, but this cloudiness can be removed by dry cleaning. For this reason, when the same etching target is etched under the same etching conditions, the emission intensity is detected to be high immediately after the dry cleaning in the bell jar is performed. Further, as the number of etching processes increases, clouding occurs, and the light emission intensity is gradually detected. Next, when dry cleaning is performed again, the light emission intensity is repeatedly detected.
[0031]
However, the bell jar 1 is also etched as the plasma etching process of the product is performed, so that the thickness of the bell jar 1 is gradually reduced. When the thickness of the bell jar 1 is reduced, the amount of the plasma emission spectrum transmitted through the wall of the bell jar increases, so that the emission intensity detected by the spectrum detector 2 increases. Therefore, as shown in FIG. 2, the emission intensity tends to increase as the plasma processing time increases. Then, the control unit is set so that when the predetermined light emission intensity 5 shown in FIG. 2 is detected by the spectrum detector 2, it is determined that the bell jar 1 needs to be replaced. The luminous intensity 5 is the luminous intensity when the thickness of the bell jar 1 is reduced by the etching process, and when the thickness is further reduced, the bell jar 1 has a risk of breaking. Since the light emission intensity 5 varies depending on the etching target and the etching conditions, it is preferable to confirm and set in advance by performing experiments and the like for each etching target and the etching conditions.
[0032]
According to the above embodiment, the plasma emission spectrum of the plasma luminous body 3 generated when the semiconductor wafer is plasma-etched is taken in from the wall surface of the bell jar 1, and the emission intensity is detected by the spectrum detector 2. The transmission amount of plasma emission is calculated from the emission intensity, and the thickness of the bell jar 1 can be measured from the result. Therefore, there is no need to stop the apparatus and remove the bell jar to measure the thickness unlike the conventional semiconductor processing apparatus. Therefore, the operation rate of the apparatus can be improved, and the throughput can be improved.
[0033]
Further, in the present embodiment, since the thickness of the bell jar is measured by detecting the intensity of the plasma emission spectrum, the measurement error is reduced as compared with the conventional measurement method using ultrasonic waves and the measurement method using clamps. Can be. Therefore, it is possible to realize a service life close to the original life of the bell jar, and to reduce the cost of semiconductor processing such as etching.
[0034]
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be implemented with various modifications. For example, in the above embodiment, a plasma etching apparatus is used as the semiconductor processing apparatus of the present invention, but the present invention is not limited to this, and another semiconductor processing apparatus using plasma can be used. It is.
[0035]
In the above embodiment, a plasma etching process is used as a semiconductor processing method of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and another semiconductor processing method may be used as long as the semiconductor processing uses plasma. Is also possible.
[0036]
In the above embodiments, the semiconductor processing device and the semiconductor processing method have been described. However, the present invention is not limited to these, and the semiconductor device can be manufactured by performing semiconductor processing using the semiconductor processing device. The semiconductor device can be manufactured, and a semiconductor device can be manufactured by performing semiconductor processing using the semiconductor processing method. That is, the semiconductor device according to the present invention is manufactured by performing semiconductor processing using the semiconductor processing apparatus. Further, a semiconductor device according to the present invention is manufactured by performing semiconductor processing using the semiconductor processing method. Further, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of performing semiconductor processing using the semiconductor processing apparatus. Further, a semiconductor processing apparatus according to the present invention includes a step of performing semiconductor processing using the semiconductor processing method.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the emission intensity of the plasma illuminant generated during the semiconductor processing is detected by the detector, and the control unit determines the replacement time of the container based on the emission intensity. Therefore, it is possible to provide a semiconductor processing apparatus, a semiconductor processing method, a semiconductor device, and a method of manufacturing the same, which can improve the operation rate of the apparatus and can realize a use period close to the original life of the container.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a plasma etching apparatus as an example of a semiconductor processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a relationship between emission intensity detected by the spectrum detector illustrated in FIG. 1 and plasma processing time.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Bell jar 2 ... Spectrum detector 2a ... Mounting jig 3 ... Plasma luminous body 4 ... Control part 5 ... Predetermined light emission intensity

Claims (14)

プラズマを発生させて半導体処理が行われる半導体処理室を構成する容器と、
この容器の外部に取付けられ、半導体処理中のプラズマ発光体の発光強度を検出する検出器と、
この検出器で検出された発光強度から容器の交換時期を判断する制御部と、
を具備することを特徴とする半導体処理装置。
A container constituting a semiconductor processing chamber in which semiconductor processing is performed by generating plasma;
A detector attached to the outside of the container and detecting the emission intensity of the plasma illuminant during semiconductor processing;
A control unit that determines the replacement time of the container from the emission intensity detected by the detector,
A semiconductor processing apparatus comprising:
上記制御部は、検出器で検出された発光強度から容器の厚さを測定し、該容器の厚さが所定厚さ以下となった時、容器の交換時期と判断することを特徴とする請求項1に記載の半導体処理装置。The said control part measures the thickness of a container from the light emission intensity detected by the detector, and when the thickness of the container becomes a predetermined thickness or less, determines that it is time to replace the container. Item 2. A semiconductor processing apparatus according to item 1. 上記半導体処理がエッチング加工処理であることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体処理装置。The semiconductor processing apparatus according to claim 1, wherein the semiconductor processing is an etching processing. 容器内でプラズマを発生させて半導体処理を行う半導体処理方法において、
半導体処理中の容器内のプラズマ発光体による発光スペクトルを容器の壁面を通して検出することにより発光強度を測定し、
この測定した発光強度から容器の交換時期を判断することを特徴とする半導体処理方法。
In a semiconductor processing method of performing semiconductor processing by generating plasma in a container,
The emission intensity is measured by detecting the emission spectrum of the plasma emitter in the container during semiconductor processing through the wall of the container,
A semiconductor processing method comprising: determining a time for replacing a container based on the measured emission intensity.
上記容器の交換時期の判断は、上記測定した発光強度から容器の厚さを計測し、該容器の厚さが所定厚さ以下となった時、容器の交換時期と判断することを特徴とする請求項4に記載の半導体処理方法。The determination of the replacement time of the container is characterized in that the thickness of the container is measured from the measured emission intensity, and when the thickness of the container becomes equal to or less than a predetermined thickness, it is determined that the replacement time of the container is determined. The semiconductor processing method according to claim 4. 上記半導体処理がエッチング加工処理であることを特徴とする請求項4又は5に記載の半導体処理方法。The semiconductor processing method according to claim 4, wherein the semiconductor processing is an etching processing. 請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の半導体処理装置を用いて半導体処理が行われて製造された半導体装置。A semiconductor device manufactured by performing semiconductor processing using the semiconductor processing device according to claim 1. 請求項4〜6のうちいずれか1項に記載の半導体処理方法を用いて半導体処理が行われて製造された半導体装置。A semiconductor device manufactured by performing semiconductor processing using the semiconductor processing method according to claim 4. 半導体処理装置を用いて半導体処理を行う工程を有する半導体装置の製造方法であって、
上記半導体処理装置は、
プラズマを発生させて半導体処理が行われる半導体処理室を構成する容器と、
この容器の外部に取付けられ、半導体処理中のプラズマ発光体の発光強度を検出する検出器と、
この検出器で検出された発光強度から容器の交換時期を判断する制御部と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device having a step of performing semiconductor processing using a semiconductor processing apparatus,
The semiconductor processing device is
A container constituting a semiconductor processing chamber in which semiconductor processing is performed by generating plasma;
A detector attached to the outside of the container and detecting the emission intensity of the plasma illuminant during semiconductor processing;
A control unit that determines the replacement time of the container from the emission intensity detected by the detector,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
上記制御部は、検出器で検出された発光強度から容器の厚さを測定し、該容器の厚さが所定厚さ以下となった時、容器の交換時期と判断することを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。The said control part measures the thickness of a container from the light emission intensity detected by the detector, and when the thickness of the container becomes a predetermined thickness or less, determines that it is time to replace the container. Item 10. A method for manufacturing a semiconductor device according to item 9. 上記半導体処理がエッチング加工処理であることを特徴とする請求項9又は10に記載の半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor processing is an etching processing. 半導体処理方法を用いて半導体処理を行う工程を有する半導体装置の製造方法であって、
上記半導体処理方法は、
容器内でプラズマを発生させて半導体処理を行う方法であり、
半導体処理中の容器内のプラズマ発光体による発光スペクトルを容器の壁面を通して検出することにより発光強度を測定し、
この測定した発光強度から容器の交換時期を判断することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device having a step of performing semiconductor processing using a semiconductor processing method,
The semiconductor processing method includes:
A method for performing semiconductor processing by generating plasma in a container,
The emission intensity is measured by detecting the emission spectrum of the plasma emitter in the container during semiconductor processing through the wall of the container,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising determining a time for replacing a container from the measured emission intensity.
上記容器の交換時期の判断は、上記測定した発光強度から容器の厚さを計測し、該容器の厚さが所定厚さ以下となった時、容器の交換時期と判断することを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の製造方法。The determination of the replacement time of the container is characterized in that the thickness of the container is measured from the measured emission intensity, and when the thickness of the container becomes equal to or less than a predetermined thickness, it is determined that the replacement time of the container is determined. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 12. 上記半導体処理がエッチング加工処理であることを特徴とする請求項12又は13に記載の半導体装置の製造方法。14. The method according to claim 12, wherein the semiconductor processing is an etching processing.
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