JP3762057B2 - プラズマエッチャーおよびプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置 - Google Patents
プラズマエッチャーおよびプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自己診断機能を有するプラズマエッチャーおよびプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマエッチャーは、図８に示すようにチャンバ１０１内に反応ガスを流しながら半導体ウェハ１０２を挟み込んだ電極１０３ａ、１０３ｂに高周波電圧をかけ、ウェハ１０２上でガスをプラズマ化することにより、効率よく微細パターンのエッチングを行うようにしたものである。
【０００３】
そして、現在、プラズマエッチャーのエンドポイント検出で最も注目されているものに、コンタクトホール用のＳi Ｏ2 膜のエッチング工程がある。
このようなＳi Ｏ2 膜のエッチングでは、Ｓi 基板上に形成されたＳi Ｏ2 膜にホットレジストを塗布するとともに、所望するパターンを焼き付け現像したウェハ１０２をウェハチャックとなる電極１０３ａ、１０３ｂ間にセットする。この場合、電極１０３ａには、ウェハ１０２上でガスをプラズマ化しやすくするための多数の微細孔１０４を形成している。そして、この状態から、チャンバ１０１内にＣＦ4 とＡr の混合ガスを流しながら電極１０３ａ、１０３ｂ間に高周波電圧を印加する。すると、レジストが取り除かれた部分のＳi Ｏ2 に、
ＣＦ4 ↑＋Ｓi Ｏ2 →Ｓi Ｆ4 ↑＋ＣＯ2 ↑
の反応が起こり、エッチングが行われる。
【０００４】
ここで、問題となるのは、反応時間の制御である。つまり、反応時間は製品の品質を大きく左右する要因となり、反応時間が不足すると、図９に示す破線アのようにＳi Ｏ2 が除去し切れずに残ってしまい、また、反応時間が長すぎると、点線イのようにレジストのエッチングが進行して、いわゆるオーバエッチの状態になってしまい、これらは、いずれも製品の品質にとって致命的な欠陥になることがあった。
【０００５】
そこで、従来、Ｓi Ｏ2 の反応によって発生する発生するガス（ここではＣＯ2 ）のプラズマ発光強度をモニタしながら反応時間を制御する方法が考えられている。ＣＯ2 ガスのスペクトル強度は、反応時間とともに、おおむね図１０に示すように変化する。つまり、この時のＣＯ2 ガスのスペクトル強度の変化は、エッチングの開始からその進行とともに、徐々に減少する領域、エッチングの終了近くで急激に落ち込む領域およびオーバエッチの状態まで徐々に弱まっていく領域からなっている。従って、スペクトル強度の変化が急激に生じる時点を目安に反応時間を制御すれば、最適なエッチング状態が得られることになる。
【０００６】
このため、従来では、さらに図８に示すようにチャンバ１０１内のプラズマ光をチャンバ１０１の側壁に設けられた石英ガラスの窓（ビューポート）１０５を介して取り出すとともに、図示しない集光レンズより光ファイバ１１１を介して検出部１０６に取り込むようにしている。検出部１０６は、回折格子（光学素子）１０７と光検出器１０８を有するもので、検出部１０６に取り込まれたプラズマ光は、回折格子１０７の回折により分光し、ここではＣＯ2 ガスのスペクトルを光検出器１０８で検出し、スペクトル強度の変化が急俊に生じる時点を目安に制御回路１０９により制御信号を高周波電源１１０にフィードバックすることにより、反応時間を制御するようにしている。
【０００７】
ところで、このような検出部１０６の光検出器１０８での検出対象の反応ガスは、ＣＯ2 ガスの場合を述べたが、かかる反応ガスは、エッチングの対象により様々なガスが用いられており、このため、光検出器１０８は、１つの発光スペクトルを検出するだけでなく、各ガスに対応した異なる発光スペクトルを検出する必要がある。そこで、これら異なる発光スペクトルを検出するための回折格子１０７を含む光学系を、図１１に示すように、プラズマ光を入射スリット１１２を通して回折格子１０７に入射し、この回折格子１０７を回動して発光スペクトルの１次光を出射スリット１１３に出力するように構成している。この場合の１次光の波長λは、下式より
２ｃｏｓ（Ｄ／２）ｓｉｎθ＝λ／ｄ …（１）
ここで、Ｄ：回折格子１０７の頂点に対し入射スリット１１２、出射スリット１１３がなす角、１／ｄ：格子間隔の逆数、θ：０次光を出射する状態から回折格子１０７を回転した角度。
で求められる。従って、この角度θを変化させる、つまり、回折格子１０７の頂点Ｏを中心に回転させることにより、出射スリット１１３から出射される発光スペクトルの波長を変化させることが可能になり、様々な波長の光を検出できることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来のプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置においては、プラズマエッチャーで同一条件でエッチングをしているにもかかわらず、エンドポイントの検出時間にずれなどを生じることがあり、この原因として次のことが考えられている。
【０００９】
（１）まず、駆動系のトラブルが考えられる。つまり、このようなエンドポイント検出装置では、検出する発光スペクトルを変更するため回折格子１０７を回転させる機構がある。この機構は、モータにより自動化されているため、モータや回折格子１０７の回転範囲を制限しているリミットセンサの精度の劣化などによる不良が生じると、回折格子１０７を正しい位置に設定できなくなる。これが原因で、目的とする発光スペクトルの検出ができずに、エンドポイントの検出が全く不能になるか、エンドポイント検出時間にずれを発生することがある。
【００１０】
（２）光検出器１０８の経時劣化による出力変化が考えられる。光検出器１０８を長期間使用し続けると、劣化により検出感度が変化し出力が低下するようになり、この出力低下によりエンドポイント検出時間にずれを発生することがある。
【００１１】
（３）その他の偶発的要因が考えられる。例えば装置に振動が与えられたことで、駆動系に歪みが発生し、モータに大きな負荷が加わり、動かなくなる場合や電装系の何等かのトラブルによりセンサ検出が不安定となり、エンドポイント検出時間にずれを発生することがある。
【００１２】
このようにして種々の原因で、エンドポイント検出時間にずれを発生することがあるが、かかるエンドポイント検出時間にずれを生じると、エッチング不良やオーバエッチングが発生し、製品の品質低下を招くという問題がある。
【００１３】
実際に上記不都合が発生しても、オペレータには、「エンドポイントが検出できない」または「エンドポイントの時間が明らかにずれている」などの現象しか分からず、どのような原因で、この現象が発生しているのかを特定することに時間がかかっていた。また、エンドポイント検出装置での部品交換などを行っても原因がエッチャー側にあることもあり、この場合は、無駄な作業になるばかりか、生産性の低下の原因にもなっていた。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、エンドポイント検出時間のずれ原因を簡単に特定できる自己診断機能を有するプラズマエッチャーおよびプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折格子により回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で検出してエッチング終了時間を検出するプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置において、前記光検出手段により検出される発光スペクトルの光量値と、予め設定されている設定値との比較結果に基づく前記光検出手段の動作の良否、前記回折格子の回折動作にともなうセンサの動作の良否および前記回折格子を回転駆動する駆動手段の動作の良否を判断し、これらの判断結果からエンドポイント検出時間のずれの原因を特定する自己診断手段と、前記自己診断手段により特定されたエンドポイント検出時間のずれの原因を表示する表示手段とを有することを特徴としている。
【００１６】
請求項２記載の発明は、プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折格子により回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で検出してエッチング終了時間を検出するプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置において、前記光検出手段に光が入射しない状態において、前記光検出手段から出力される出力値と、予め設定されている設定値との比較結果に基づく前記光検出手段の動作の良否、前記回折格子の回折動作にともなうセンサの動作の良否および前記回折格子を回転駆動する駆動手段の動作の良否を判断し、これらの判断結果からエンドポイント検出時間のずれの原因を特定する自己診断手段と、前記自己診断手段により特定されたエンドポイント検出時間のずれの原因を表示する表示手段とを有することを特徴としている。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記センサは、前記回折格子の回転範囲を制限するリミットセンサおよび前記回折格子を回転駆動する駆動手段の回転を検出する回転センサであることを特徴としている。
請求項４記載の発明は、プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折格子により回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で検出してエッチング終了時間を検出するプラズマエッチャーにおいて、前記光検出手段により検出される発光スペクトルの光量値と、予め設定されている設定値との比較結果に基づく前記光検出手段の動作の良否、前記回折格子の回折動作にともなうセンサの動作の良否および前記回折格子を回転駆動する駆動手段の動作の良否を判断し、これらの判断結果からエンドポイント検出時間のずれの原因を特定する自己診断手段と、前記自己診断手段により特定されたエンドポイント検出時間のずれの原因を表示する表示手段とを有することを特徴としている。
請求項５記載の発明は、プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折格子により回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で検出してエッチング終了時間を検出するプラズマエッチャーにおいて、前記光検出手段に光が入射しない状態において、前記光検出手段から出力される出力値と、予め設定されている設定値との比較結果に基づく前記光検出手段の動作の良否、前記回折格子の回折動作にともなうセンサの動作の良否および前記回折格子を回転駆動する駆動手段の動作の良否を判断し、これらの判断結果からエンドポイント検出時間のずれの原因を特定する自己診断手段と、前記自己診断手段により特定されたエンドポイント検出時間のずれの原因を表示する表示手段と、を有することを特徴としている。
請求項６記載の発明は、請求項４又５記載の発明において、前記センサは、前記回折格子の回転範囲を制限するリミットセンサおよび前記回折格子を回転駆動する駆動手段の回転を検出する回転センサであることを特徴としている。
【００１７】
この結果、請求項１記載の発明によれば、光検出手段の動作の良否について定期的に自己診断することができ、光検出手段の劣化によるエンドポイント検出時間のずれの原因を特定することができる。
【００１８】
請求項２記載の発明によれば、光検出手段のノイズによる誤動作についても定期的に自己診断することができ、光検出手段の劣化によるエンドポイント検出時間のずれの原因を特定することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
（第１の実施の形態）
この場合、本発明が適用されるプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置の概略構成は、上述した図８と同様なので、ここでも、同図を援用するものとする。
【００２０】
図１は、このようなプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置の検出部の概略構成を示している。図において、２０１は検出部本体で、この検出部本体２０１内部には、回折格子１０７、光検出器１０８、パルスモータ２０２、マイクロメータ２０３、上限リミットセンサ２０４、下限リミットセンサ２０５を有している。
【００２１】
パルスモータ２０２の回転軸にベルト２０６を介してマイクロメータ２０３を接続している。このマイクロメータ２０３は、マイクロメータ回転部２０３１とマイクロメータ直動部２０３２を有するもので、パルスモータ２０２により回転されるマイクロメータ回転部２０３１の回転に応じてマイクロメータ直動部２０３２を直線方向に移動可能にしている。
【００２２】
一方、回折格子１０７は保持台２０７で保持され、この保持台２０７は、回折格子１０７の頂点Ｏを紙面に垂直な中心軸を中心に回転可能になっている。回折格子１０７は、検出部本体２０１の入射口２０１１より取り込まれるプラズマ光を回折し、所定の発光スペクトルを光検出器１０８に入射させるようにしている。
【００２３】
回折格子１０７の保持台２０７には、サイバー２０８を設けている。このサイバー２０８は、ボール２０９を介してマイクロメータ直動部２０３２先端にバネ２１０のバネ力により押し付けられていて、マイクロメータ直動部２０３２の直線方向の移動力により図示矢印方向に回転され、回折格子１０７を頂点Ｏを中心に回転駆動させるようにしている。また、サイバー２０８の図示矢印方向の回転範囲内に上限リミットセンサ２０４と下限リミットセンサ２０５を配置し、これら上限リミットセンサ２０４または下限リミットセンサ２０５によりサイバー２０８に取り付けたシャッタ２１３を検出することで、回折格子１０７を頂点Ｏを中心とした回転範囲を制限するようにしている。
【００２４】
パルスモータ２０２の回転軸には、回転円板２１１を取り付けている。この回転円板２１１は、図示しないスリットを形成していて、このスリットを回転センサ２１２により検出することで、モータ２０２の回転を検出可能にしている。
【００２５】
この回転センサ２１２と（シャッタ２１３を上限リミットセンサ２０４側から移動して）下限リミットセンサ２０５を同時に検出した位置を原点として後述するＣＰＵによる駆動制御の基準としている。
【００２６】
図２は、このように構成した検出部の回路構成を示している。図において、３０１はＣＰＵで、このＣＰＵ３０１には、ＣＰＵバス３０２を接続している。このＣＰＵバス３０２には、Ｄ／Ａ変換器３０３を介して電源３０４を接続し、この電源３０４に光検出器１０８を接続している。電源３０４は、光検出器１０８用の高電圧を出力するもので、さらにＣＰＵ３０１の制御によりＤ／Ａ変換器３０３を介してアナログ信号に変換された指示値により光検出器１０８に対するゲイン値の調整を可能にしている。光検出器１０８は、回折格子１０７を介して入射される発光スペクトルを検出するもので、その出力をＡ／Ｄ変換器３０５によりデジタル信号に変換され、ＣＰＵバス３０２を介してＲＡＭ３０６に保存するようにしている。
【００２７】
ＣＰＵバス３０２には、Ｉ／Ｏ３０７を介してパルスモータドライバ３０８を接続し、このパルスモータドライバ３０８にパルスモータ２０２を接続している。パルスモータドライバ３０８は、所望する波長光を検出するための回折格子１０７の回転角度の設定に必要なパルスモータ２０２に対するパルス数またはパルス周期がＣＰＵ３０１より指示されると、この指示に応じたパルスモータ２０２の駆動電圧を生成し、パルスモータ２０２を駆動するようにしている。
【００２８】
ＣＰＵバス３０２には、Ｉ／Ｏ３１０を介して上限リミットセンサ２０４、下限リミットセンサ２０５および回転センサ２１２を接続し、上限リミットセンサ２０４または下限リミットセンサ２０５が上述したシヤッタ２１３を検出すると、この検出出力をＩ／Ｏ３１０を介してＣＰＵ３０１に伝え、パルスモータ２０２の回転を停止させるようにしている。また、回転センサ２１２は、下限リミットセンサ２０５の検出と同時に、初期化の原点を検出するようにしている。
【００２９】
ＣＰＵバス３０２には、Ｉ／Ｏ３１１を介して＃１ロータリースイッチ３１２、＃２ロータリースイッチ３１３、＃１ディップスイッチ３１４、＃２ディップスイッチ３１５を接続している。＃１ロータリースイッチ３１２、＃２ロータリースイッチ３１３は、回折格子１０７を回転させる際の回転量の補正値を設定するもので、Ｉ／Ｏ３１１を介してＣＰＵ３０１でのモータ駆動量の演算に用いられる。また、＃１ディップスイッチ３１４、＃２ディップスイッチ３１５は、補正値の符号（＋、−）を設定するものである。
【００３０】
ＣＰＵバス３０２には、ＲＯＭ３１６を接続し、またインターフェース３１７を介してコントローラ３１８を接続している。ＲＯＭ３１６は、エンドポイント検出を制御する制御ソフト３１６１を記憶したもので、初期化処理、検出開始処理、波長移動処理などのエンドポイント検出を制御するプログラムをＣＰＵ３０１により実行するようになっている。インターフェース３１７は、外部のコントローラ３１８からの所望の波長値の設定、波長の移動、検出開始の命令などを通信するためのものである。コントローラ３１８は、パーソナルコンピュータからなるもので、自己診断ソフト３１９１などの各種のソフトウェア３１９をプログラムしており、このうちの自己診断ソフト３１９１を起動することで、エンドポイント検出の一連の動作の自己診断を実行するようにしている。
【００３１】
次に、コントローラ３１８で実行される自己診断ソフト３１９１のフローを説明する。
いま、コントローラ３１８により自己診断ソフト３１９１を起動すると、図３乃至図５のフローが順に実行される。
【００３２】
まず、図１に示すようにサイバー２０８に取り付けたシャッタ２１３を上限リミットセンサ２０４が検出している状態に設定する。この状態から、図３に示すフローが実行され、まず、ステップ４０１で、回折格子１０７を下限リミットセンサ２０５まで回転させる。この場合、パルスモータ２０２を駆動し、マイクロメータ２０３のマイクロメータ回転部２０３１を回転させ、マイクロメータ直動部２０３２を直線方向に移動させることで、サイバー２０８に取り付けたシャッタ２１３を下限リミットセンサ２０５が検出するまで回折格子１０７をその頂点Ｏを中心に回転させる。そして、ステップ４０２で、下限リミットセンサ２０５がシャッタ２１３を検出したかを判断する。
【００３３】
ここで、下限リミットセンサ２０５がシャッタ２１３を検出しＹＥＳの場合は、ステップ４０３で、パルスモータ２０２の回転を停止し、ステップ４０４で、結果表示として、例えば、図６に示すようにコントローラ３１８のモニターに、下限リミットセンサ２０５が正常に動作した旨の自己診断結果７０１を表示し、次の処理に進む。
【００３４】
一方、下限リミットセンサ２０５がシャッタ２１３を検出できずＮＯの場合は、ステップ４０５で、回折格子１０７を回転させているサイバー２０８のシャッタ２１３の移動量が大き過ぎるかを判断する。この場合、既知の上限リミットセンサ２０４から下限リミットセンサ２０５までの移動量を基準に判断する。そして、移動量が少なくＮＯの場合は、ステップ４０１に戻り、さらにパルスモータ２０２を回転させる。また、移動量が大き過ぎＹＥＳとなった場合は、ステップ４０６で、パルスモータ２０２の回転を停止させ、ステップ４０７で、結果表示として、コントローラ３１８のモニターに下限リミットセンサ２０５が検出できず、下限リミットセンサ２０５またはモータ駆動が異常である旨の表示を行い、自己診断ソフトの実行を中止する。
【００３５】
次に、下限リミットセンサ２０５がシャッタ２１３を検出し、下限リミットセンサ２０５が正常に動作した状態で、図４に示すフローが実行される。まず、ステップ５０１で、回折格子１０７を上限リミットセンサ２０４まで回転させる。この場合、パルスモータ２０２を駆動し、マイクロメータ２０３のマイクロメータ回転部２０３１を回転させ、マイクロメータ直動部２０３２を直線方向に移動させることで、サイバー２０８に取り付けたシャッタ２１３を上限リミットセンサ２０４が検出するまで回折格子１０７をその頂点Ｏを中心に回転させる。そして、ステップ５０２で、上限リミットセンサ２０４がシャッタ２１３を検出したかを判断する。
【００３６】
ここで、上限リミットセンサ２０４がシャッタ２１３を検出しＹＥＳの場合は、ステップ５０３で、パルスモータ２０２の回転を停止し、ステップ５０４で、結果表示として、コントローラ３１８のモニターに上限リミットセンサ２０４が正常に動作した旨の表示を行い、次の処理に進む。
【００３７】
一方、上限リミットセンサ２０４がシャッタ２１３を検出できずＮＯの場合は、ステップ５０５で、１回転分回転したかを判断する。この場合、既知であるパルスモータ２０２の１回転分の移動量を駆動したかで１回転を判断する。
【００３８】
ここで、１回転分を回転していて、ＹＥＳの場合は、ステップ５０６で、回転センサ２１２の入力ありかを判断する。この場合、パルスモータ２０２の回転軸に取り付けた回転円板２１１のパルスモータ２０２の１回転ごとに発生する出力の検出の有無で判断する。
【００３９】
回転センサ２１１の検出が無くＮＯの場合は、ステップ５０７で、パルスモータ２０２の回転を停止させ、ステップ５０８で、結果表示として、例えば、図６に示すようにコントローラ３１８のモニターに、回転センサ２１１が検出できず、回転センサ２１１またはモータ駆動が異常である旨の自己診断結果７０２を表示し、自己診断ソフトの実行を中止する。また、回転センサ２１１の検出が有ってＹＥＳの場合は、ステップ５０９で、結果表示として、コントローラ３１８のモニターに、回転センサ２１１が正常に動作していることを表示する。
【００４０】
そして、ステップ５１０に進む。このステップ５１０には、ステップ５０５で、１回転分を回転しておらずＮＯの場合も移行している。このステップ５１０では、回折格子１０７を回転させているサイバー２０８のシャッタ２１３の移動量が大き過ぎるかを判断する。この場合、既知の上限リミットセンサ２０４から下限リミットセンサ２０５までの移動量を基準に判断する。そして、移動量が少なくＮＯの場合は、ステップ５０１に戻り、さらにパルスモータ２０２を回転させる。また、移動量が大き過ぎＹＥＳとなった場合は、ステップ５１１で、パルスモータ２０２の回転を停止させ、ステップ５１２で、結果表示として、コントローラ３１８のモニターに上限リミットセンサ２０４が検出できず、上限リミットセンサ２０４またはモータ駆動が異常である旨の表示を行い、自己診断ソフトの実行を中止する。
【００４１】
次に、上限リミットセンサ２０４がシャッタ２１３を検出し、上限リミットセンサ２０４が正常に動作した状態で、図５に示すフローが実行される。まず、ステップ６０１で、光源を設定する。この場合、コントローラ３１８のモニターに表示されるメッセージに応じて、光源として、光検出器１０８が基準の発光スペクトルを検出可能な水銀ランプなどの既知の入射光を得られるものを設定する。次に、ステップ６０２で、予め想定してある発光スペクトルの波長と、光検出器１０８のゲイン値を設定する。この場合、波長設定は、回折格子１０７の回転角度を予定の発光スペクトル検出に相当する角度に調整し、また、光検出器１０８のゲイン設定は、光検出器１０８の電源３０４にＣＰＵ３０１より所定の指示を与えることで行う。
【００４２】
そして、ステップ６０３で、実際に光検出器１０８からの出力を取得し、これをＣＰＵ３０１に取り込み、入射されている発光スペクトルの光量値を検出する。そして、ステップ６０４で、光検出器１０８より取得した発光スペクトルの光量値が予め規定されている値の誤差範囲にあるかどうか判断する。ここで、規定値内にない場合は、ステップ６０５で、結果表示として、光検出器１０８の出力が異常である旨の表示を行い、自己診断ソフトの実行を中止する形で処理を終了する。一方、規定値内にある場合は、ステップ６０６で、結果表示として、光検出器１０８の出力が正常である旨の表示を行い、処理を終了する。
【００４３】
従って、このようにすれば、エッチャーチャンバー内で既知の発光スペクトルを発生させるか、基準となる発光スペクトルを発生する光源を取り付けることで光を導入し、基準の発光スペクトルを検出可能な既知の入射光を得られる光源を設定し、この状態で光検出器１０８からの出力値を検出し、この出力値と予め設定された規定値の比較結果から、光検出手段の動作の良否について自己診断することができるので、このような自己診断を定期的に行うことで、光検出手段の劣化によるエンドポイント検出時間のずれの原因を簡単に特定することができる。
【００４４】
また、回折格子１０７の回転にともなう上限リミットセンサ２０４および下限リミットセンサ２０５の動作の良否を始め、回折格子１０７を回転駆動するパルスモータ２０２および回転センサ２１１の動作の良否についても自己診断することができるので、このような自己診断を定期的に行うことで、これら各所の劣化によるエンドポイント検出時間のずれの原因も簡単に特定することができる。
【００４５】
この結果、これらの自己診断によってエンドポイント検出時間のずれによる誤検出異常を事前に防止できることから、エッチング不良やオーバエッチングの発生など、製品の致命的な欠陥を皆無にでき、また、異常が発生した場合でも、オペレータは表示された結果から原因箇所を容易に特定できることから、速やかに修理などに取り掛かることができ、生産性の低下を阻止することもできる。
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、基準となる発光スペクトルを出力する光源の設定とともに、波長、ゲインを設定し、これらの条件の下で、光検出器１０８が正常に所定の出力を得られるかの診断を行っているが、この第２の実施の形態では、光検出器１０８のノイズを診断する例を示している。
【００４６】
この場合、図７に示すフローが実行される。まず、ステップ８０１で、コントローラ３１８のモニターに表示されるメッセージに応じて、光検出器１０８に光が入らないように遮光する。次に、ステップ８０２で、予め想定してある発光スペクトルの波長と、光検出器１０８のゲイン値を設定する。この場合、波長設定は、回折格子１０７の回転角度を予定の発光スペクトル検出に相当する角度に調整し、また、光検出器１０８のゲイン設定は、光検出器１０８の電源３０４にＣＰＵ３０１より所定の指示を与えることで行う。
【００４７】
そして、ステップ８０３で、実際に光検出器１０８からの出力を取得し、これをＣＰＵ３０１に取り込む。この場合、理想的には、光の入射がなければ、光検出器１０８の出力値は、零であるはずだが、実際には、ノイズが微妙に発生している。ステップ８０４で、光検出器１０８より取得した出力値が予め規定されているしきい値より小さいかを判断する。ここで、光検出器１０８より取得した出力値、つまりノイズレベルがしきい値以下にある場合は、ステップ８０５で、結果表示として、光検出器１０８の出力が正常である旨の表示を行い、処理を終了する。一方、光検出器１０８からのノイズレベルがしきい値以下でない場合は、ステップ８０６で、結果表示として、光検出器１０８の出力が異常である旨の表示を行い、自己診断ソフトの実行を中止する形で処理を終了する。
【００４８】
従って、このようにすれば、光検出器１０８に光が入らないように遮光した状態で、光検出器１０８からの出力値を検出し、この出力値としきい値の比較結果から、ノイズによる光検出器１０８の誤動作についても自己診断することができるので、このような自己診断を定期的に行うことで、光検出手段の経時劣化によるエンドポイント検出時間のずれの原因を簡単に特定することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、光検出手段の動作の良否やノイズによる誤動作について定期的に自己診断することができ、光検出手段の経時劣化によるエンドポイント検出時間のずれや誤検出の原因を特定することができる。これにより、これらの自己診断によってエンドポイント検出時間のずれに原因するエッチング不良やオーバエッチングの発生など製品の致命的な欠陥を皆無にでき、さらに、オペレータは自己診断結果から原因箇所を容易に特定できるので、速やかに修理などに取り掛かることができ、生産性の低下を阻止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に用いられるエンドポイント検出装置の概略構成を示す図。
【図２】 第１の実施の形態に用いられるエンドポイント検出装置の回路構成を示す図。
【図３】 第１の実施の形態の動作を示すフローチャート。
【図４】 第１の実施の形態の動作を示すフローチャート。
【図５】 第１の実施の形態の動作を示すフローチャート。
【図６】 第１の実施の形態の
【図７】 本発明の第２の実施の形態の動作を示すフローチャート。
【図８】 プラズマエッチャーおよびエンドポイント検出装置の概略構成を示す図。
【図９】 プラズマエッチャーでのＳi Ｏ2 のエッチング状態を示す図。
【図１０】 ＣＯ2 ガスの発光スペクトル強度と時間の関係を示す図。
【図１１】 回折格子を用いた発光スペクトルを取り出す光学系を示す図。
【符号の説明】
１０１…チャンバ、１０２…半導体ウェハ、１０３ａ、１０３ｂ…電極、
１０４…微細孔、１０５…ビューポート、１０６…検出部、１０７…回折格子、
１０８…光検出器、１０９…制御回路、１１０…高周波電源、１１１…光ファイバ、
２０１…検出部本体、２０２…パルスモータ、２０３…マイクロメータ、
２０３１…マイクロメータ回転部、２０３２…マイクロメータ直動部、
２０４…上限リミットセンサ、２０５…下限リミットセンサ、２０６…ベルト、
２０７…保持台、２０８…サイバー、２０９…ボール、２１０…バネ、２１１…回転円板、
２１２…回転センサ、２１３…シャッタ、３０１…ＣＰＵ、３０２…ＣＰＵバス、
３０３…Ｄ／Ａ変換器、３０４…電源、３０５…Ａ／Ｄ変換器、３０６…ＲＡＭ、
３０７…Ｉ／Ｏ、３０８…パルスモータドライバ、３１０、３１１…Ｉ／Ｏ、
３１２…＃１ロータリースイッチ、３１３…＃２ロータリースイッチ、
３１４…＃１ディップスイッチ、３１５…＃２ディップスイッチ、３１６…ＲＯＭ、
３１７…インターフェース、３１８…コントローラ、３１９…ソフトウェア、
３１９１…自己診断ソフト。
【発明の属する技術分野】
本発明は、自己診断機能を有するプラズマエッチャーおよびプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマエッチャーは、図８に示すようにチャンバ１０１内に反応ガスを流しながら半導体ウェハ１０２を挟み込んだ電極１０３ａ、１０３ｂに高周波電圧をかけ、ウェハ１０２上でガスをプラズマ化することにより、効率よく微細パターンのエッチングを行うようにしたものである。
【０００３】
そして、現在、プラズマエッチャーのエンドポイント検出で最も注目されているものに、コンタクトホール用のＳi Ｏ2 膜のエッチング工程がある。
このようなＳi Ｏ2 膜のエッチングでは、Ｓi 基板上に形成されたＳi Ｏ2 膜にホットレジストを塗布するとともに、所望するパターンを焼き付け現像したウェハ１０２をウェハチャックとなる電極１０３ａ、１０３ｂ間にセットする。この場合、電極１０３ａには、ウェハ１０２上でガスをプラズマ化しやすくするための多数の微細孔１０４を形成している。そして、この状態から、チャンバ１０１内にＣＦ4 とＡr の混合ガスを流しながら電極１０３ａ、１０３ｂ間に高周波電圧を印加する。すると、レジストが取り除かれた部分のＳi Ｏ2 に、
ＣＦ4 ↑＋Ｓi Ｏ2 →Ｓi Ｆ4 ↑＋ＣＯ2 ↑
の反応が起こり、エッチングが行われる。
【０００４】
ここで、問題となるのは、反応時間の制御である。つまり、反応時間は製品の品質を大きく左右する要因となり、反応時間が不足すると、図９に示す破線アのようにＳi Ｏ2 が除去し切れずに残ってしまい、また、反応時間が長すぎると、点線イのようにレジストのエッチングが進行して、いわゆるオーバエッチの状態になってしまい、これらは、いずれも製品の品質にとって致命的な欠陥になることがあった。
【０００５】
そこで、従来、Ｓi Ｏ2 の反応によって発生する発生するガス（ここではＣＯ2 ）のプラズマ発光強度をモニタしながら反応時間を制御する方法が考えられている。ＣＯ2 ガスのスペクトル強度は、反応時間とともに、おおむね図１０に示すように変化する。つまり、この時のＣＯ2 ガスのスペクトル強度の変化は、エッチングの開始からその進行とともに、徐々に減少する領域、エッチングの終了近くで急激に落ち込む領域およびオーバエッチの状態まで徐々に弱まっていく領域からなっている。従って、スペクトル強度の変化が急激に生じる時点を目安に反応時間を制御すれば、最適なエッチング状態が得られることになる。
【０００６】
このため、従来では、さらに図８に示すようにチャンバ１０１内のプラズマ光をチャンバ１０１の側壁に設けられた石英ガラスの窓（ビューポート）１０５を介して取り出すとともに、図示しない集光レンズより光ファイバ１１１を介して検出部１０６に取り込むようにしている。検出部１０６は、回折格子（光学素子）１０７と光検出器１０８を有するもので、検出部１０６に取り込まれたプラズマ光は、回折格子１０７の回折により分光し、ここではＣＯ2 ガスのスペクトルを光検出器１０８で検出し、スペクトル強度の変化が急俊に生じる時点を目安に制御回路１０９により制御信号を高周波電源１１０にフィードバックすることにより、反応時間を制御するようにしている。
【０００７】
ところで、このような検出部１０６の光検出器１０８での検出対象の反応ガスは、ＣＯ2 ガスの場合を述べたが、かかる反応ガスは、エッチングの対象により様々なガスが用いられており、このため、光検出器１０８は、１つの発光スペクトルを検出するだけでなく、各ガスに対応した異なる発光スペクトルを検出する必要がある。そこで、これら異なる発光スペクトルを検出するための回折格子１０７を含む光学系を、図１１に示すように、プラズマ光を入射スリット１１２を通して回折格子１０７に入射し、この回折格子１０７を回動して発光スペクトルの１次光を出射スリット１１３に出力するように構成している。この場合の１次光の波長λは、下式より
２ｃｏｓ（Ｄ／２）ｓｉｎθ＝λ／ｄ …（１）
ここで、Ｄ：回折格子１０７の頂点に対し入射スリット１１２、出射スリット１１３がなす角、１／ｄ：格子間隔の逆数、θ：０次光を出射する状態から回折格子１０７を回転した角度。
で求められる。従って、この角度θを変化させる、つまり、回折格子１０７の頂点Ｏを中心に回転させることにより、出射スリット１１３から出射される発光スペクトルの波長を変化させることが可能になり、様々な波長の光を検出できることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来のプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置においては、プラズマエッチャーで同一条件でエッチングをしているにもかかわらず、エンドポイントの検出時間にずれなどを生じることがあり、この原因として次のことが考えられている。
【０００９】
（１）まず、駆動系のトラブルが考えられる。つまり、このようなエンドポイント検出装置では、検出する発光スペクトルを変更するため回折格子１０７を回転させる機構がある。この機構は、モータにより自動化されているため、モータや回折格子１０７の回転範囲を制限しているリミットセンサの精度の劣化などによる不良が生じると、回折格子１０７を正しい位置に設定できなくなる。これが原因で、目的とする発光スペクトルの検出ができずに、エンドポイントの検出が全く不能になるか、エンドポイント検出時間にずれを発生することがある。
【００１０】
（２）光検出器１０８の経時劣化による出力変化が考えられる。光検出器１０８を長期間使用し続けると、劣化により検出感度が変化し出力が低下するようになり、この出力低下によりエンドポイント検出時間にずれを発生することがある。
【００１１】
（３）その他の偶発的要因が考えられる。例えば装置に振動が与えられたことで、駆動系に歪みが発生し、モータに大きな負荷が加わり、動かなくなる場合や電装系の何等かのトラブルによりセンサ検出が不安定となり、エンドポイント検出時間にずれを発生することがある。
【００１２】
このようにして種々の原因で、エンドポイント検出時間にずれを発生することがあるが、かかるエンドポイント検出時間にずれを生じると、エッチング不良やオーバエッチングが発生し、製品の品質低下を招くという問題がある。
【００１３】
実際に上記不都合が発生しても、オペレータには、「エンドポイントが検出できない」または「エンドポイントの時間が明らかにずれている」などの現象しか分からず、どのような原因で、この現象が発生しているのかを特定することに時間がかかっていた。また、エンドポイント検出装置での部品交換などを行っても原因がエッチャー側にあることもあり、この場合は、無駄な作業になるばかりか、生産性の低下の原因にもなっていた。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、エンドポイント検出時間のずれ原因を簡単に特定できる自己診断機能を有するプラズマエッチャーおよびプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折格子により回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で検出してエッチング終了時間を検出するプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置において、前記光検出手段により検出される発光スペクトルの光量値と、予め設定されている設定値との比較結果に基づく前記光検出手段の動作の良否、前記回折格子の回折動作にともなうセンサの動作の良否および前記回折格子を回転駆動する駆動手段の動作の良否を判断し、これらの判断結果からエンドポイント検出時間のずれの原因を特定する自己診断手段と、前記自己診断手段により特定されたエンドポイント検出時間のずれの原因を表示する表示手段とを有することを特徴としている。
【００１６】
請求項２記載の発明は、プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折格子により回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で検出してエッチング終了時間を検出するプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置において、前記光検出手段に光が入射しない状態において、前記光検出手段から出力される出力値と、予め設定されている設定値との比較結果に基づく前記光検出手段の動作の良否、前記回折格子の回折動作にともなうセンサの動作の良否および前記回折格子を回転駆動する駆動手段の動作の良否を判断し、これらの判断結果からエンドポイント検出時間のずれの原因を特定する自己診断手段と、前記自己診断手段により特定されたエンドポイント検出時間のずれの原因を表示する表示手段とを有することを特徴としている。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記センサは、前記回折格子の回転範囲を制限するリミットセンサおよび前記回折格子を回転駆動する駆動手段の回転を検出する回転センサであることを特徴としている。
請求項４記載の発明は、プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折格子により回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で検出してエッチング終了時間を検出するプラズマエッチャーにおいて、前記光検出手段により検出される発光スペクトルの光量値と、予め設定されている設定値との比較結果に基づく前記光検出手段の動作の良否、前記回折格子の回折動作にともなうセンサの動作の良否および前記回折格子を回転駆動する駆動手段の動作の良否を判断し、これらの判断結果からエンドポイント検出時間のずれの原因を特定する自己診断手段と、前記自己診断手段により特定されたエンドポイント検出時間のずれの原因を表示する表示手段とを有することを特徴としている。
請求項５記載の発明は、プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折格子により回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で検出してエッチング終了時間を検出するプラズマエッチャーにおいて、前記光検出手段に光が入射しない状態において、前記光検出手段から出力される出力値と、予め設定されている設定値との比較結果に基づく前記光検出手段の動作の良否、前記回折格子の回折動作にともなうセンサの動作の良否および前記回折格子を回転駆動する駆動手段の動作の良否を判断し、これらの判断結果からエンドポイント検出時間のずれの原因を特定する自己診断手段と、前記自己診断手段により特定されたエンドポイント検出時間のずれの原因を表示する表示手段と、を有することを特徴としている。
請求項６記載の発明は、請求項４又５記載の発明において、前記センサは、前記回折格子の回転範囲を制限するリミットセンサおよび前記回折格子を回転駆動する駆動手段の回転を検出する回転センサであることを特徴としている。
【００１７】
この結果、請求項１記載の発明によれば、光検出手段の動作の良否について定期的に自己診断することができ、光検出手段の劣化によるエンドポイント検出時間のずれの原因を特定することができる。
【００１８】
請求項２記載の発明によれば、光検出手段のノイズによる誤動作についても定期的に自己診断することができ、光検出手段の劣化によるエンドポイント検出時間のずれの原因を特定することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
（第１の実施の形態）
この場合、本発明が適用されるプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置の概略構成は、上述した図８と同様なので、ここでも、同図を援用するものとする。
【００２０】
図１は、このようなプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置の検出部の概略構成を示している。図において、２０１は検出部本体で、この検出部本体２０１内部には、回折格子１０７、光検出器１０８、パルスモータ２０２、マイクロメータ２０３、上限リミットセンサ２０４、下限リミットセンサ２０５を有している。
【００２１】
パルスモータ２０２の回転軸にベルト２０６を介してマイクロメータ２０３を接続している。このマイクロメータ２０３は、マイクロメータ回転部２０３１とマイクロメータ直動部２０３２を有するもので、パルスモータ２０２により回転されるマイクロメータ回転部２０３１の回転に応じてマイクロメータ直動部２０３２を直線方向に移動可能にしている。
【００２２】
一方、回折格子１０７は保持台２０７で保持され、この保持台２０７は、回折格子１０７の頂点Ｏを紙面に垂直な中心軸を中心に回転可能になっている。回折格子１０７は、検出部本体２０１の入射口２０１１より取り込まれるプラズマ光を回折し、所定の発光スペクトルを光検出器１０８に入射させるようにしている。
【００２３】
回折格子１０７の保持台２０７には、サイバー２０８を設けている。このサイバー２０８は、ボール２０９を介してマイクロメータ直動部２０３２先端にバネ２１０のバネ力により押し付けられていて、マイクロメータ直動部２０３２の直線方向の移動力により図示矢印方向に回転され、回折格子１０７を頂点Ｏを中心に回転駆動させるようにしている。また、サイバー２０８の図示矢印方向の回転範囲内に上限リミットセンサ２０４と下限リミットセンサ２０５を配置し、これら上限リミットセンサ２０４または下限リミットセンサ２０５によりサイバー２０８に取り付けたシャッタ２１３を検出することで、回折格子１０７を頂点Ｏを中心とした回転範囲を制限するようにしている。
【００２４】
パルスモータ２０２の回転軸には、回転円板２１１を取り付けている。この回転円板２１１は、図示しないスリットを形成していて、このスリットを回転センサ２１２により検出することで、モータ２０２の回転を検出可能にしている。
【００２５】
この回転センサ２１２と（シャッタ２１３を上限リミットセンサ２０４側から移動して）下限リミットセンサ２０５を同時に検出した位置を原点として後述するＣＰＵによる駆動制御の基準としている。
【００２６】
図２は、このように構成した検出部の回路構成を示している。図において、３０１はＣＰＵで、このＣＰＵ３０１には、ＣＰＵバス３０２を接続している。このＣＰＵバス３０２には、Ｄ／Ａ変換器３０３を介して電源３０４を接続し、この電源３０４に光検出器１０８を接続している。電源３０４は、光検出器１０８用の高電圧を出力するもので、さらにＣＰＵ３０１の制御によりＤ／Ａ変換器３０３を介してアナログ信号に変換された指示値により光検出器１０８に対するゲイン値の調整を可能にしている。光検出器１０８は、回折格子１０７を介して入射される発光スペクトルを検出するもので、その出力をＡ／Ｄ変換器３０５によりデジタル信号に変換され、ＣＰＵバス３０２を介してＲＡＭ３０６に保存するようにしている。
【００２７】
ＣＰＵバス３０２には、Ｉ／Ｏ３０７を介してパルスモータドライバ３０８を接続し、このパルスモータドライバ３０８にパルスモータ２０２を接続している。パルスモータドライバ３０８は、所望する波長光を検出するための回折格子１０７の回転角度の設定に必要なパルスモータ２０２に対するパルス数またはパルス周期がＣＰＵ３０１より指示されると、この指示に応じたパルスモータ２０２の駆動電圧を生成し、パルスモータ２０２を駆動するようにしている。
【００２８】
ＣＰＵバス３０２には、Ｉ／Ｏ３１０を介して上限リミットセンサ２０４、下限リミットセンサ２０５および回転センサ２１２を接続し、上限リミットセンサ２０４または下限リミットセンサ２０５が上述したシヤッタ２１３を検出すると、この検出出力をＩ／Ｏ３１０を介してＣＰＵ３０１に伝え、パルスモータ２０２の回転を停止させるようにしている。また、回転センサ２１２は、下限リミットセンサ２０５の検出と同時に、初期化の原点を検出するようにしている。
【００２９】
ＣＰＵバス３０２には、Ｉ／Ｏ３１１を介して＃１ロータリースイッチ３１２、＃２ロータリースイッチ３１３、＃１ディップスイッチ３１４、＃２ディップスイッチ３１５を接続している。＃１ロータリースイッチ３１２、＃２ロータリースイッチ３１３は、回折格子１０７を回転させる際の回転量の補正値を設定するもので、Ｉ／Ｏ３１１を介してＣＰＵ３０１でのモータ駆動量の演算に用いられる。また、＃１ディップスイッチ３１４、＃２ディップスイッチ３１５は、補正値の符号（＋、−）を設定するものである。
【００３０】
ＣＰＵバス３０２には、ＲＯＭ３１６を接続し、またインターフェース３１７を介してコントローラ３１８を接続している。ＲＯＭ３１６は、エンドポイント検出を制御する制御ソフト３１６１を記憶したもので、初期化処理、検出開始処理、波長移動処理などのエンドポイント検出を制御するプログラムをＣＰＵ３０１により実行するようになっている。インターフェース３１７は、外部のコントローラ３１８からの所望の波長値の設定、波長の移動、検出開始の命令などを通信するためのものである。コントローラ３１８は、パーソナルコンピュータからなるもので、自己診断ソフト３１９１などの各種のソフトウェア３１９をプログラムしており、このうちの自己診断ソフト３１９１を起動することで、エンドポイント検出の一連の動作の自己診断を実行するようにしている。
【００３１】
次に、コントローラ３１８で実行される自己診断ソフト３１９１のフローを説明する。
いま、コントローラ３１８により自己診断ソフト３１９１を起動すると、図３乃至図５のフローが順に実行される。
【００３２】
まず、図１に示すようにサイバー２０８に取り付けたシャッタ２１３を上限リミットセンサ２０４が検出している状態に設定する。この状態から、図３に示すフローが実行され、まず、ステップ４０１で、回折格子１０７を下限リミットセンサ２０５まで回転させる。この場合、パルスモータ２０２を駆動し、マイクロメータ２０３のマイクロメータ回転部２０３１を回転させ、マイクロメータ直動部２０３２を直線方向に移動させることで、サイバー２０８に取り付けたシャッタ２１３を下限リミットセンサ２０５が検出するまで回折格子１０７をその頂点Ｏを中心に回転させる。そして、ステップ４０２で、下限リミットセンサ２０５がシャッタ２１３を検出したかを判断する。
【００３３】
ここで、下限リミットセンサ２０５がシャッタ２１３を検出しＹＥＳの場合は、ステップ４０３で、パルスモータ２０２の回転を停止し、ステップ４０４で、結果表示として、例えば、図６に示すようにコントローラ３１８のモニターに、下限リミットセンサ２０５が正常に動作した旨の自己診断結果７０１を表示し、次の処理に進む。
【００３４】
一方、下限リミットセンサ２０５がシャッタ２１３を検出できずＮＯの場合は、ステップ４０５で、回折格子１０７を回転させているサイバー２０８のシャッタ２１３の移動量が大き過ぎるかを判断する。この場合、既知の上限リミットセンサ２０４から下限リミットセンサ２０５までの移動量を基準に判断する。そして、移動量が少なくＮＯの場合は、ステップ４０１に戻り、さらにパルスモータ２０２を回転させる。また、移動量が大き過ぎＹＥＳとなった場合は、ステップ４０６で、パルスモータ２０２の回転を停止させ、ステップ４０７で、結果表示として、コントローラ３１８のモニターに下限リミットセンサ２０５が検出できず、下限リミットセンサ２０５またはモータ駆動が異常である旨の表示を行い、自己診断ソフトの実行を中止する。
【００３５】
次に、下限リミットセンサ２０５がシャッタ２１３を検出し、下限リミットセンサ２０５が正常に動作した状態で、図４に示すフローが実行される。まず、ステップ５０１で、回折格子１０７を上限リミットセンサ２０４まで回転させる。この場合、パルスモータ２０２を駆動し、マイクロメータ２０３のマイクロメータ回転部２０３１を回転させ、マイクロメータ直動部２０３２を直線方向に移動させることで、サイバー２０８に取り付けたシャッタ２１３を上限リミットセンサ２０４が検出するまで回折格子１０７をその頂点Ｏを中心に回転させる。そして、ステップ５０２で、上限リミットセンサ２０４がシャッタ２１３を検出したかを判断する。
【００３６】
ここで、上限リミットセンサ２０４がシャッタ２１３を検出しＹＥＳの場合は、ステップ５０３で、パルスモータ２０２の回転を停止し、ステップ５０４で、結果表示として、コントローラ３１８のモニターに上限リミットセンサ２０４が正常に動作した旨の表示を行い、次の処理に進む。
【００３７】
一方、上限リミットセンサ２０４がシャッタ２１３を検出できずＮＯの場合は、ステップ５０５で、１回転分回転したかを判断する。この場合、既知であるパルスモータ２０２の１回転分の移動量を駆動したかで１回転を判断する。
【００３８】
ここで、１回転分を回転していて、ＹＥＳの場合は、ステップ５０６で、回転センサ２１２の入力ありかを判断する。この場合、パルスモータ２０２の回転軸に取り付けた回転円板２１１のパルスモータ２０２の１回転ごとに発生する出力の検出の有無で判断する。
【００３９】
回転センサ２１１の検出が無くＮＯの場合は、ステップ５０７で、パルスモータ２０２の回転を停止させ、ステップ５０８で、結果表示として、例えば、図６に示すようにコントローラ３１８のモニターに、回転センサ２１１が検出できず、回転センサ２１１またはモータ駆動が異常である旨の自己診断結果７０２を表示し、自己診断ソフトの実行を中止する。また、回転センサ２１１の検出が有ってＹＥＳの場合は、ステップ５０９で、結果表示として、コントローラ３１８のモニターに、回転センサ２１１が正常に動作していることを表示する。
【００４０】
そして、ステップ５１０に進む。このステップ５１０には、ステップ５０５で、１回転分を回転しておらずＮＯの場合も移行している。このステップ５１０では、回折格子１０７を回転させているサイバー２０８のシャッタ２１３の移動量が大き過ぎるかを判断する。この場合、既知の上限リミットセンサ２０４から下限リミットセンサ２０５までの移動量を基準に判断する。そして、移動量が少なくＮＯの場合は、ステップ５０１に戻り、さらにパルスモータ２０２を回転させる。また、移動量が大き過ぎＹＥＳとなった場合は、ステップ５１１で、パルスモータ２０２の回転を停止させ、ステップ５１２で、結果表示として、コントローラ３１８のモニターに上限リミットセンサ２０４が検出できず、上限リミットセンサ２０４またはモータ駆動が異常である旨の表示を行い、自己診断ソフトの実行を中止する。
【００４１】
次に、上限リミットセンサ２０４がシャッタ２１３を検出し、上限リミットセンサ２０４が正常に動作した状態で、図５に示すフローが実行される。まず、ステップ６０１で、光源を設定する。この場合、コントローラ３１８のモニターに表示されるメッセージに応じて、光源として、光検出器１０８が基準の発光スペクトルを検出可能な水銀ランプなどの既知の入射光を得られるものを設定する。次に、ステップ６０２で、予め想定してある発光スペクトルの波長と、光検出器１０８のゲイン値を設定する。この場合、波長設定は、回折格子１０７の回転角度を予定の発光スペクトル検出に相当する角度に調整し、また、光検出器１０８のゲイン設定は、光検出器１０８の電源３０４にＣＰＵ３０１より所定の指示を与えることで行う。
【００４２】
そして、ステップ６０３で、実際に光検出器１０８からの出力を取得し、これをＣＰＵ３０１に取り込み、入射されている発光スペクトルの光量値を検出する。そして、ステップ６０４で、光検出器１０８より取得した発光スペクトルの光量値が予め規定されている値の誤差範囲にあるかどうか判断する。ここで、規定値内にない場合は、ステップ６０５で、結果表示として、光検出器１０８の出力が異常である旨の表示を行い、自己診断ソフトの実行を中止する形で処理を終了する。一方、規定値内にある場合は、ステップ６０６で、結果表示として、光検出器１０８の出力が正常である旨の表示を行い、処理を終了する。
【００４３】
従って、このようにすれば、エッチャーチャンバー内で既知の発光スペクトルを発生させるか、基準となる発光スペクトルを発生する光源を取り付けることで光を導入し、基準の発光スペクトルを検出可能な既知の入射光を得られる光源を設定し、この状態で光検出器１０８からの出力値を検出し、この出力値と予め設定された規定値の比較結果から、光検出手段の動作の良否について自己診断することができるので、このような自己診断を定期的に行うことで、光検出手段の劣化によるエンドポイント検出時間のずれの原因を簡単に特定することができる。
【００４４】
また、回折格子１０７の回転にともなう上限リミットセンサ２０４および下限リミットセンサ２０５の動作の良否を始め、回折格子１０７を回転駆動するパルスモータ２０２および回転センサ２１１の動作の良否についても自己診断することができるので、このような自己診断を定期的に行うことで、これら各所の劣化によるエンドポイント検出時間のずれの原因も簡単に特定することができる。
【００４５】
この結果、これらの自己診断によってエンドポイント検出時間のずれによる誤検出異常を事前に防止できることから、エッチング不良やオーバエッチングの発生など、製品の致命的な欠陥を皆無にでき、また、異常が発生した場合でも、オペレータは表示された結果から原因箇所を容易に特定できることから、速やかに修理などに取り掛かることができ、生産性の低下を阻止することもできる。
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、基準となる発光スペクトルを出力する光源の設定とともに、波長、ゲインを設定し、これらの条件の下で、光検出器１０８が正常に所定の出力を得られるかの診断を行っているが、この第２の実施の形態では、光検出器１０８のノイズを診断する例を示している。
【００４６】
この場合、図７に示すフローが実行される。まず、ステップ８０１で、コントローラ３１８のモニターに表示されるメッセージに応じて、光検出器１０８に光が入らないように遮光する。次に、ステップ８０２で、予め想定してある発光スペクトルの波長と、光検出器１０８のゲイン値を設定する。この場合、波長設定は、回折格子１０７の回転角度を予定の発光スペクトル検出に相当する角度に調整し、また、光検出器１０８のゲイン設定は、光検出器１０８の電源３０４にＣＰＵ３０１より所定の指示を与えることで行う。
【００４７】
そして、ステップ８０３で、実際に光検出器１０８からの出力を取得し、これをＣＰＵ３０１に取り込む。この場合、理想的には、光の入射がなければ、光検出器１０８の出力値は、零であるはずだが、実際には、ノイズが微妙に発生している。ステップ８０４で、光検出器１０８より取得した出力値が予め規定されているしきい値より小さいかを判断する。ここで、光検出器１０８より取得した出力値、つまりノイズレベルがしきい値以下にある場合は、ステップ８０５で、結果表示として、光検出器１０８の出力が正常である旨の表示を行い、処理を終了する。一方、光検出器１０８からのノイズレベルがしきい値以下でない場合は、ステップ８０６で、結果表示として、光検出器１０８の出力が異常である旨の表示を行い、自己診断ソフトの実行を中止する形で処理を終了する。
【００４８】
従って、このようにすれば、光検出器１０８に光が入らないように遮光した状態で、光検出器１０８からの出力値を検出し、この出力値としきい値の比較結果から、ノイズによる光検出器１０８の誤動作についても自己診断することができるので、このような自己診断を定期的に行うことで、光検出手段の経時劣化によるエンドポイント検出時間のずれの原因を簡単に特定することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、光検出手段の動作の良否やノイズによる誤動作について定期的に自己診断することができ、光検出手段の経時劣化によるエンドポイント検出時間のずれや誤検出の原因を特定することができる。これにより、これらの自己診断によってエンドポイント検出時間のずれに原因するエッチング不良やオーバエッチングの発生など製品の致命的な欠陥を皆無にでき、さらに、オペレータは自己診断結果から原因箇所を容易に特定できるので、速やかに修理などに取り掛かることができ、生産性の低下を阻止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に用いられるエンドポイント検出装置の概略構成を示す図。
【図２】 第１の実施の形態に用いられるエンドポイント検出装置の回路構成を示す図。
【図３】 第１の実施の形態の動作を示すフローチャート。
【図４】 第１の実施の形態の動作を示すフローチャート。
【図５】 第１の実施の形態の動作を示すフローチャート。
【図６】 第１の実施の形態の
【図７】 本発明の第２の実施の形態の動作を示すフローチャート。
【図８】 プラズマエッチャーおよびエンドポイント検出装置の概略構成を示す図。
【図９】 プラズマエッチャーでのＳi Ｏ2 のエッチング状態を示す図。
【図１０】 ＣＯ2 ガスの発光スペクトル強度と時間の関係を示す図。
【図１１】 回折格子を用いた発光スペクトルを取り出す光学系を示す図。
【符号の説明】
１０１…チャンバ、１０２…半導体ウェハ、１０３ａ、１０３ｂ…電極、
１０４…微細孔、１０５…ビューポート、１０６…検出部、１０７…回折格子、
１０８…光検出器、１０９…制御回路、１１０…高周波電源、１１１…光ファイバ、
２０１…検出部本体、２０２…パルスモータ、２０３…マイクロメータ、
２０３１…マイクロメータ回転部、２０３２…マイクロメータ直動部、
２０４…上限リミットセンサ、２０５…下限リミットセンサ、２０６…ベルト、
２０７…保持台、２０８…サイバー、２０９…ボール、２１０…バネ、２１１…回転円板、
２１２…回転センサ、２１３…シャッタ、３０１…ＣＰＵ、３０２…ＣＰＵバス、
３０３…Ｄ／Ａ変換器、３０４…電源、３０５…Ａ／Ｄ変換器、３０６…ＲＡＭ、
３０７…Ｉ／Ｏ、３０８…パルスモータドライバ、３１０、３１１…Ｉ／Ｏ、
３１２…＃１ロータリースイッチ、３１３…＃２ロータリースイッチ、
３１４…＃１ディップスイッチ、３１５…＃２ディップスイッチ、３１６…ＲＯＭ、
３１７…インターフェース、３１８…コントローラ、３１９…ソフトウェア、
３１９１…自己診断ソフト。
Claims (6)
- プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折格子により回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で検出してエッチング終了時間を検出するプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置において、
前記光検出手段により検出される発光スペクトルの光量値と、予め設定されている設定値との比較結果に基づく前記光検出手段の動作の良否、前記回折格子の回折動作にともなうセンサの動作の良否および前記回折格子を回転駆動する駆動手段の動作の良否を判断し、これらの判断結果からエンドポイント検出時間のずれの原因を特定する自己診断手段と、
前記自己診断手段により特定されたエンドポイント検出時間のずれの原因を表示する表示手段と、
を有することを特徴とするプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置。 - プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折格子により回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で検出してエッチング終了時間を検出するプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置において、
前記光検出手段に光が入射しない状態において、前記光検出手段から出力される出力値と、予め設定されている設定値との比較結果に基づく前記光検出手段の動作の良否、前記回折格子の回折動作にともなうセンサの動作の良否および前記回折格子を回転駆動する駆動手段の動作の良否を判断し、これらの判断結果からエンドポイント検出時間のずれの原因を特定する自己診断手段と、
前記自己診断手段により特定されたエンドポイント検出時間のずれの原因を表示する表示手段と、
を有することを特徴とするプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置。 - 前記センサは、前記回折格子の回転範囲を制限するリミットセンサおよび前記回折格子を回転駆動する駆動手段の回転を検出する回転センサであることを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置。
- プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折格子により回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で検出してエッチング終了時間を検出するプラズマエッチャーにおいて、
前記光検出手段により検出される発光スペクトルの光量値と、予め設定されている設定値との比較結果に基づく前記光検出手段の動作の良否、前記回折格子の回折動作にともなうセンサの動作の良否および前記回折格子を回転駆動する駆動手段の動作の良否を判断し、これらの判断結果からエンドポイント検出時間のずれの原因を特定する自己診断手段と、
前記自己診断手段により特定されたエンドポイント検出時間のずれの原因を表示する表示手段と、
を有することを特徴とするプラズマエッチャー。 - プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折格子により回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で検出してエッチング終了時間を検出するプラズマエッチャーにおいて、
前記光検出手段に光が入射しない状態において、前記光検出手段から出力される出力値と、予め設定されている設定値との比較結果に基づく前記光検出手段の動作の良否、前記回折格子の回折動作にともなうセンサの動作の良否および前記回折格子を回転駆動する駆動手段の動作の良否を判断し、これらの判断結果からエンドポイント検出時間のずれの原因を特定する自己診断手段と、
前記自己診断手段により特定されたエンドポイント検出時間のずれの原因を表示する表示手段と、
を有することを特徴とするプラズマエッチャー。 - 前記センサは、前記回折格子の回転範囲を制限するリミットセンサおよび前記回折格子を回転駆動する駆動手段の回転を検出する回転センサであることを特徴とする請求項４又は５記載のプラズマエッチャー。
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