JP2513616B2 - High frequency etching equipment - Google Patents
High frequency etching equipmentInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、たとえば半導体ウェハプロセスに用いられ
るスパッタ装置に用いられる高周波エッチング装置に係
り、高周波電力供給時の整合誤り(ミスマッチング)等
による設定値に対する電力不足を自動的に検出してエラ
ー出力を発生すると共に電力供給を停止させるためのイ
ンターロック制御装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high-frequency etching apparatus used in, for example, a sputtering apparatus used in a semiconductor wafer process, and has a set value due to a matching error (mismatch) during high-frequency power supply. To an interlock control device for automatically detecting a power shortage to generate an error output and stopping the power supply.
〔発明の技術的背景〕 半導体ウェハにおける多層配線化に伴ない、層間絶縁
膜の形成を高周波エッチング法により行なうことが多く
なってきた。また、ウェハに対して配線の形成とその前
処理としての絶縁膜の形成とを同一の真空容器(スパッ
タ室)内で行ない得るように高周波エッチング装置を備
えたスパッタ装置がよく使用されている。[Technical Background of the Invention] With the increase in the number of wiring layers in a semiconductor wafer, an interlayer insulating film is often formed by a high frequency etching method. Further, a sputtering apparatus equipped with a high-frequency etching apparatus is often used so that wiring can be formed on a wafer and an insulating film as a pretreatment thereof can be formed in the same vacuum container (sputtering chamber).
上記高周波エッチング法の原理を簡単に述べると、容
器内を高真空に排気した後、所定のガスを適当な圧力に
なるように導入し、容器内の電極対間に外部から所定周
波数、電力の高周波信号を印加して電極間の放電により
プラズマを発生させて一方の電極上に保持されたウェハ
の表面のエッチングを行なうものである。Briefly describing the principle of the above high frequency etching method, after evacuating the inside of the container to a high vacuum, a predetermined gas is introduced so as to have an appropriate pressure, and a predetermined frequency and electric power are externally applied between the electrode pair in the container. A high frequency signal is applied to generate plasma due to discharge between the electrodes to etch the surface of the wafer held on one of the electrodes.
ところで、上記高周波信号を供給する高周波電源とプ
ラズマとのインピーダンス整合をとるためマッチング回
路が設けられているが、整合ミス等が生じた場合には、
印加電力が設定値より低くなることによってエッチング
量が不足し、エッチングが良好に行なわれなくなる。そ
して、このときのエッチングプロセスの対象となったウ
ェハ製品層間導通抵抗が大きくて不良ウェハとなること
が多いので、これによってウェハの歩留りが大きく低下
するという問題がある。By the way, a matching circuit is provided for impedance matching between the high-frequency power source that supplies the high-frequency signal and the plasma, but if a matching error or the like occurs,
When the applied power becomes lower than the set value, the etching amount becomes insufficient and the etching cannot be performed well. Further, since the wafer product interlayer conduction resistance that is the target of the etching process at this time is often a defective wafer, there is a problem that the yield of the wafer is significantly reduced.
然るに、前記したスパッタ装置にあっては、高周波電
力印加後一定時間内にプラズマが発生すると陰極付近に
負の直流電圧(バイアス電圧)が発生するので、このバ
イアス電圧をマッチング回路制御装置が検出することに
よって、ウェハプロセス制御装置から電力印加中を表わ
すパワーオン信号を発生していた。この場合、従来は上
記バイアス電圧の検出値が一定値以上である限り、正常
放電が行なわれているものとしてエラー表示を行なわな
いようになっており、しかも上記一定値は設定した値の
電力印加により生じるバイアス電圧の10%程度に相当す
るものであった。したがって、従来は整合ミス等により
印加電力不足が生じた場合を適確に検出していないの
で、前述したようなエッチング不足による不良ウェハが
発生し、歩留り低下の要因になっていた。However, in the above-described sputtering apparatus, when plasma is generated within a certain time after the high frequency power is applied, a negative DC voltage (bias voltage) is generated in the vicinity of the cathode, so that the matching circuit control device detects this bias voltage. As a result, the wafer process controller generates a power-on signal indicating that power is being applied. In this case, conventionally, as long as the detected value of the bias voltage is a certain value or more, error display is not performed assuming that the normal discharge is performed, and the constant value is applied with the power applied at the set value. Was about 10% of the bias voltage generated by. Therefore, conventionally, a case where the applied power is insufficient due to a misalignment or the like is not accurately detected, so that a defective wafer is generated due to insufficient etching as described above, which is a factor of lowering the yield.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、高周波
信号の印加電力不足時を適確に検出してエラー出力の発
生および高周波電力の供給を停止することができ、エッ
チング対象製品の品質の信頼性の向上、歩留りの向上お
よび装置の稼動効率の向上を図り得る高周波エッチング
装置を提供するものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to accurately detect when the applied power of a high frequency signal is insufficient and stop the generation of an error output and the supply of the high frequency power. The present invention provides a high-frequency etching apparatus capable of improving reliability, improving yield, and improving operation efficiency of the apparatus.
本発明の高周波エッチング装置は、高周波電力印加に
よる放電開始から一定時間の経過を計時し、この計時終
了までに上記放電によりプラズマが発生することにより
生じるバイアス電圧が設定値を越えていない場合、およ
び上記計時終了後のエッチング中に上記バイアス電圧が
設定値より低くなった場合をそれぞれ検出して高周波電
力の供給を停止すると共にエラー出力を発生するように
制御する(インターロックをかける)インターロック制
御手段を具備したことを特徴とするものである。The high-frequency etching apparatus of the present invention measures the elapse of a fixed time from the start of discharge by applying high-frequency power, and when the bias voltage generated by the generation of plasma by the discharge does not exceed the set value by the end of this time measurement, and When the bias voltage becomes lower than the set value during the etching after the time measurement is completed, the high-frequency power supply is stopped and the error output is controlled (interlock is applied). Interlock control It is characterized by comprising means.
これによって、高周波電力の不足時にインターロック
がかかり、エッチング不良の発生を防止でき、エッチン
グ対象製品の品質の信頼性の向上および歩留りの向上が
可能になる。また、上記インターロック時にエラー出力
が発生するので、オペレータの装置に対する管理が容易
になり、装置の稼動効率の向上が可能になる。As a result, the interlock is applied when the high frequency power is insufficient, the occurrence of etching defects can be prevented, and the reliability of the quality of products to be etched and the yield can be improved. Further, since an error output is generated during the interlock, the operator can easily manage the device and the operating efficiency of the device can be improved.
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明
する。図において、1はたとえばスパッタ装置における
高周波エッチングを行なうためのエッチング室(スパッ
タ室)、2はマッチング回路、3はマッチング回路制御
装置、4は高周波電源であって、たとえば13.56MHzの高
周波信号を発生するものであり、5はエッチングプロセ
スを制御するためのプロセス制御装置であり、上記高周
波電源4からマッチング回路2を介してエッチング室1
の電極間に高周波電力が印加されることにより放電が開
始したときに放電開始信号を出力する機能、および上記
放電開始後にプラズマが発生したときを検出してパワー
オン信号を出力する機能を有する。また、前記マッチン
グ回路制御装置3は、上記プラズマ発生により陰極付近
に生じるバイアス電圧を検出する機能を備えており、6
は上記バイアス電圧検出出力を表示するためのバイアス
メータである。An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In the figure, 1 is an etching chamber (sputtering chamber) for performing high frequency etching in a sputtering apparatus, 2 is a matching circuit, 3 is a matching circuit controller, 4 is a high frequency power source, and generates a high frequency signal of 13.56 MHz, for example. Reference numeral 5 denotes a process control device for controlling the etching process, which includes the etching chamber 1 through the matching circuit 2 from the high frequency power source 4.
It has a function of outputting a discharge start signal when discharge is started by applying high-frequency power between the electrodes, and a function of detecting when plasma is generated after the start of discharge and outputting a power-on signal. Also, the matching circuit control device 3 has a function of detecting a bias voltage generated near the cathode due to the plasma generation,
Is a bias meter for displaying the bias voltage detection output.
そして、10は本発明において設けられたインターロッ
ク制御回路であり、前記プロセス制御装置5の放電開始
信号出力の有無に応じてオン,オフ制御されるフォトカ
プラ11と、このフォトカプラ11のオン出力を受けて作動
を開始し、予め設定された一定時間を経過したときに内
蔵のタイマーリレー12がオン状態になるタイマ回路13
と、前記バイアスメータ6内に設けられてバイアス電圧
入力が外部から設定可能な設定値を越えているか否かを
判定した結果に応じてオン,オフ状態になるバイアスリ
レー14の常閉接点14′と上記タイマーリレー12の常開接
点12′とが共にオン状態のときに論理条件を満足して駆
動電流が供給されるインターロック制御リレー15と、こ
のインターロック制御リレー15の常閉接点15′のオン,
オフ状態に応じて高周波電源4の出力のオン,オフ状態
を制御するためのインターロックリレー(図示せず)へ
の駆動電流の供給をオン,オフ制御するインターロック
リレー制御回路16と、上記インターロックリレーがオン
状態からオフ状態になったときにエラー出力(警報音出
力とか警報表示出力などの異常発生出力)を発生するた
めのエラー出力回路17と、インターロック機能の作動の
可否を選択設定するために前記フォトカプラ11に直列に
挿入されたインターロック機能リセットスイッチ18とか
らなる。Reference numeral 10 denotes an interlock control circuit provided in the present invention. The photocoupler 11 is on / off controlled according to the presence or absence of the discharge start signal output of the process control device 5, and the on output of the photocoupler 11. A timer circuit 13 that starts operation in response to this, and turns on the built-in timer relay 12 when a preset fixed time elapses.
And a normally-closed contact 14 'of the bias relay 14 which is provided in the bias meter 6 and is turned on and off according to the result of judgment as to whether or not the bias voltage input exceeds an externally settable value. And the normally open contact 12 'of the timer relay 12 are both in the ON state, the interlock control relay 15 is supplied with the drive current satisfying the logical condition, and the normally closed contact 15' of the interlock control relay 15 On
An interlock relay control circuit 16 for controlling on / off of supply of a drive current to an interlock relay (not shown) for controlling the on / off state of the output of the high-frequency power source 4 according to the off state, and the above-mentioned interlock relay control circuit 16. Error output circuit 17 for generating an error output (alarm sound output, alarm display output, or other abnormal occurrence output) when the lock relay changes from the ON state to the OFF state, and whether or not the interlock function is activated can be set. To this end, the interlock function reset switch 18 is inserted in series with the photocoupler 11.
次に、上記構成のインターロック制御回路10の動作を
説明する。初期状態において、タイマーリレー12の常開
接点12′はオフ状態、バイアスリレー14の常閉接点14′
はオン状態、インターロック制御リレー15はオフ状態で
あって、その常閉接点15′はオン状態である。高周波電
源からの電力供給によりエッチング室1内で放電が開始
すると、プロセス制御装置5から放電開始信号が出力す
る。このとき、インターロック機能リセットスイッチ18
がオン状態(機能選択状態)に設定されているものとす
れば、このスイッチ18を介して上記放電開始信号がフォ
トカプラ11を駆動してフォトカプラ11がオン状態にな
る。これによりタイマ回路13の作動が開始し、一定時間
後にタイマーリレー12がオン状態になってその常開接点
12′がオン状態になる。このときまでにエッチング室1
でプラズマが発生してバイアス電圧が設定値(たとえば
正規状態のときに得られるバイアス電圧×0.8)を越え
ていれば、バイアスリレー14がオン状態になってその常
閉接点14′がオフ状態になっているので、インターロッ
ク制御リレー15はオフ状態のままであり、インターロッ
ク動作は行なわれない。そして、バイアスメータ14には
バイアス電圧の大きさが指示されている。Next, the operation of the interlock control circuit 10 having the above configuration will be described. In the initial state, the normally open contact 12 'of the timer relay 12 is off, and the normally closed contact 14' of the bias relay 14 is in the off state.
Is on, the interlock control relay 15 is off, and its normally closed contact 15 'is on. When electric discharge is started in the etching chamber 1 by the power supply from the high frequency power supply, the process control device 5 outputs a discharge start signal. At this time, the interlock function reset switch 18
Is set to the ON state (function selection state), the discharge start signal drives the photocoupler 11 via the switch 18, and the photocoupler 11 is turned on. This starts the operation of the timer circuit 13, and after a certain time, the timer relay 12 turns on and its normally open contact
12 'is turned on. By this time etching room 1
If plasma is generated and the bias voltage exceeds the set value (for example, the bias voltage obtained in the normal state x 0.8), the bias relay 14 turns on and its normally closed contact 14 'turns off. Therefore, the interlock control relay 15 remains off, and the interlock operation is not performed. The magnitude of the bias voltage is instructed to the bias meter 14.
しかし、この後、何らかの原因でエッチング室1の印
加電力不足が生じてバイアス電圧が設定値より低くなる
と、バイアスリレー14がオフ状態に戻ってその常閉接点
14′がオン状態に戻るので、インターロック制御リレー
15がオン状態になってその常閉接点15′がオフ状態にな
り、インターロックリレーがオフ状態になってインター
ロックがかかる。即ち、高周波電源4による電力供給を
遮断するようになると共にエラー回路17がエラー出力を
発生するようになる。同様に、前記タイマーリレー12が
オン状態になったときに未だバイアス電圧が設定値を越
えていない場合(たとえばマッチング回路2によるマッ
チングがとれていない場合など)にも、バイアスリレー
14の常閉接点14′がオン状態のままであるのでインター
ロック制御リレー15がオン状態になり、上記したように
インターロックがかかるようになる。However, after that, when the applied voltage to the etching chamber 1 becomes insufficient for some reason and the bias voltage becomes lower than the set value, the bias relay 14 returns to the off state and its normally-closed contact.
14 'returns to ON state, so interlock control relay
When 15 is turned on and its normally closed contact 15 'is turned off, the interlock relay is turned off and the interlock is applied. That is, the power supply from the high frequency power supply 4 is cut off and the error circuit 17 produces an error output. Similarly, even when the bias voltage does not exceed the set value when the timer relay 12 is turned on (for example, when the matching circuit 2 is not matched), the bias relay
Since the normally closed contact 14 'of 14 remains in the on state, the interlock control relay 15 is turned on, and the interlock is applied as described above.
なお、インターロック機能リセットスイッチ18をオフ
状態(リセット状態)に設定しておけば、放電開始信号
がフォトカプラ11に入力しないので、インターロック制
御回路10は前記初期状態のままであり、インターロック
はかからない(リセット)状態になる。If the interlock function reset switch 18 is set to the off state (reset state), the discharge start signal is not input to the photocoupler 11, so the interlock control circuit 10 remains in the initial state and the interlock It will not be applied (reset).
また、上記インターロック制御回路の具体的構成は上
記例に限らず、電子スイッチ回路とかマイクロコンピュ
ータ等を用いて構成することも可能である。Further, the specific configuration of the interlock control circuit is not limited to the above example, but may be configured using an electronic switch circuit, a microcomputer, or the like.
上述したように本発明の高周波エッチング装置によれ
ば、高周波電力印加時から一定時間内にプラズマ発生に
伴なうバイアス電圧が設定値を超えない場合および上記
設定値を越えたときでもエッチング中に設定値より低く
なった場合にインターロックがかかるようにしたので、
印加電力不足によるエッチング量不足に伴なう不良ウェ
ハの発生の防止に大きく寄与できる。また、インターロ
ックがかかったときにエラー出力を発生するようにした
ので、オペレータによる装置の管理が容易になり、その
稼動効率を向上することができる。したがって、特に多
層配線を有するウェハのプロセスに適用してウェハ製品
の品質の信頼性および歩留りの向上に大きく貢献するこ
とができる。As described above, according to the high-frequency etching apparatus of the present invention, when the bias voltage accompanying plasma generation does not exceed the set value within a certain time from the time of applying the high-frequency power, and during the etching even when the bias voltage exceeds the set value. Since it is set to interlock when it becomes lower than the set value,
This can largely contribute to the prevention of the generation of defective wafers due to the insufficient etching amount due to the insufficient applied power. Further, since the error output is generated when the interlock is applied, the operator can easily manage the device and improve the operation efficiency thereof. Therefore, it can be applied to the process of a wafer having a multilayer wiring, and can greatly contribute to the improvement of the reliability of the quality of wafer products and the yield.
図面は本発明の高周波エッチング装置の一実施例の要部
を示す構成説明図である。 1……エッチング室、2……マッチング回路、3……マ
ッチング回路制御装置、4……高周波電源、5……プロ
セス制御装置、10……インターロック制御回路、12……
タイマーリレー、13……タイマ回路、14……バイアスリ
レー、15……インターロック制御リレー、16……インタ
ーロックリレー制御回路、17……エラー出力回路。The drawing is a structural explanatory view showing a main part of an embodiment of a high-frequency etching apparatus of the present invention. 1 ... Etching room, 2 ... Matching circuit, 3 ... Matching circuit control device, 4 ... High frequency power supply, 5 ... Process control device, 10 ... Interlock control circuit, 12 ...
Timer relay, 13 …… Timer circuit, 14 …… Bias relay, 15 …… Interlock control relay, 16 …… Interlock relay control circuit, 17 …… Error output circuit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶川 信宏 東京都新宿区西新宿1丁目26番2号 東 京エレクトロン株式会社内 (72)発明者 杉山 潤 東京都新宿区西新宿1丁目26番2号 東 京エレクトロン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−118637(JP,A) 特開 昭58−79722(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Nobuhiro Kajikawa 1-226 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Within Tokyo Electron Ltd. (72) Jun Sugiyama 1-226 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Issue: Tokyo Electron Limited (56) References JP-A-55-118637 (JP, A) JP-A-58-79722 (JP, A)
Claims (1)
チング室内で電極に高周波電力を印加して電極間の放電
によりプラズマを発生させて電極上の被エッチング材を
エッチングする高周波エッチング装置において、 前記放電開始から一定時間の経過を計時するタイマ回
路、 このタイマ回路により計時終了に伴って作動する第1の
スイッチ、 前記プラズマ発生により生じるバイアス電圧を検出する
検出回路、 この検出回路によるバイアス検出出力が設定値以下の場
合に作動する第2のスイッチ、 前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチが共に作
動しているときに動作する制御回路、 この制御回路の動作に応じて、前記高周波電力の供給を
遮断する手段、 前記高周波電力の遮断に伴ってエラー出力を発生する手
段 を有するインターロック制御回路を設けてなることを特
徴とする高周波エッチング装置。1. A high-frequency etching apparatus for etching a material to be etched on an electrode by applying high-frequency power to the electrode in an etching chamber in which a predetermined gas is introduced at a predetermined pressure to generate plasma by discharge between the electrodes. A timer circuit that counts a lapse of a certain time from the start of discharge; a first switch that operates when the timer circuit finishes timing; a detection circuit that detects a bias voltage generated by the plasma generation; a bias detection by the detection circuit A second switch that operates when the output is less than or equal to a set value, a control circuit that operates when both the first switch and the second switch are operating, and the high frequency wave according to the operation of the control circuit. An interface having means for cutting off the supply of electric power and means for generating an error output when the high-frequency power is cut off. RF etching apparatus characterized by comprising providing a click control circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61007268A JP2513616B2 (en) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | High frequency etching equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61007268A JP2513616B2 (en) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | High frequency etching equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62165922A JPS62165922A (en) | 1987-07-22 |
| JP2513616B2 true JP2513616B2 (en) | 1996-07-03 |
Family
ID=11661280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61007268A Expired - Lifetime JP2513616B2 (en) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | High frequency etching equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2513616B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55118637A (en) * | 1979-03-06 | 1980-09-11 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Plasma etching apparatus |
| JPS5879722A (en) * | 1981-11-06 | 1983-05-13 | Fujitsu Ltd | Controlling method of plasma etching |
-
1986
- 1986-01-17 JP JP61007268A patent/JP2513616B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62165922A (en) | 1987-07-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |