Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4873025B2 - Plasma processing method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4873025B2 - Plasma processing method - Google Patents

Plasma processing method Download PDF

Info

Publication number
JP4873025B2
JP4873025B2 JP2009040820A JP2009040820A JP4873025B2 JP 4873025 B2 JP4873025 B2 JP 4873025B2 JP 2009040820 A JP2009040820 A JP 2009040820A JP 2009040820 A JP2009040820 A JP 2009040820A JP 4873025 B2 JP4873025 B2 JP 4873025B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
wafer
plasma
etching
film forming
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009040820A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009117876A (en
Inventor
博 早田
正俊 寺西
彰継 瀬川
貴嗣 中川
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.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2009040820A priority Critical patent/JP4873025B2/en
Publication of JP2009117876A publication Critical patent/JP2009117876A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4873025B2 publication Critical patent/JP4873025B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

本発明は、半導体デバイスや電子部品等の薄膜形成工程と交流電力とプラズマを用いたエッチング工程における製造技術に係るプラズマ処理方法に関するものである。   The present invention relates to a plasma processing method according to a manufacturing technique in a thin film forming process of a semiconductor device, an electronic component or the like and an etching process using AC power and plasma.

従来のこの種の製造技術は、図3に示したように構成されている。図3を用いて、従来の半導体デバイスや電子部品等の製造技術を説明する。一般に、半導体や電子部品は、スパッタリングやCVD(化学気相成長方法)などの成膜装置1によりウェハ3上に薄膜を形成する成膜形成工程とフォトリソグラフィーにより薄膜上のマスク膜にパターンを形成する工程(図示せず)とエッチング装置2によってマスキングした状態でマスクされていない部分をエッチングすることにより薄膜を微細パターンに加工するエッチング工程を繰り返すことによって製造されている(特許文献1の段落49〜59参照)。   This type of conventional manufacturing technology is configured as shown in FIG. A conventional manufacturing technology for semiconductor devices, electronic components, and the like will be described with reference to FIG. In general, for semiconductors and electronic components, a pattern is formed on a mask film on a thin film by a film forming process for forming a thin film on a wafer 3 by a film forming apparatus 1 such as sputtering or CVD (chemical vapor deposition method) and photolithography. This is manufactured by repeating an etching process (not shown) and an etching process for processing a thin film into a fine pattern by etching a portion not masked in a state masked by the etching apparatus 2 (paragraph 49 of Patent Document 1). ~ 59).

成膜装置1において薄膜を形成する際、プロセスガスの圧力,流量,混合比、プロセスに使用する電力、ウェハに印加する電力、ウェハの温度等の成膜条件によって、薄膜の結晶性,密度等の膜質が決定される。図3に示す例ではウェハ温度コントローラ9にて膜質をコントロールしている。膜質によって次のエッチング工程におけるエッチング処理が正常に処理できるか否かが決定される。薄膜を微細パターンに加工するエッチング装置は、近年のデバイスの微細化に対応して一般にドライエッチング装置が使用される。   When forming a thin film in the film forming apparatus 1, the crystallinity, density, etc. of the thin film depend on film forming conditions such as process gas pressure, flow rate, mixing ratio, power used for the process, power applied to the wafer, and wafer temperature. The film quality is determined. In the example shown in FIG. 3, the film quality is controlled by the wafer temperature controller 9. Whether or not the etching process in the next etching process can be normally performed is determined by the film quality. As an etching apparatus for processing a thin film into a fine pattern, a dry etching apparatus is generally used in response to the recent miniaturization of devices.

ドライエッチング装置(以下、エッチング装置という)は減圧雰囲気下でガスをプラズマ化してガス中の活性種およびイオンを使用して化学的または物理的に薄膜を除去する。エッチング装置2は図3に示すようにガスをプラズマ化するためのプラズマソース8を有する。プラズマソース8は板状電極やコイルに電圧100V〜1000V、周波数100kHz〜100MHzの電圧を印加したものが用いられる。   A dry etching apparatus (hereinafter referred to as an etching apparatus) converts a gas into a plasma under a reduced pressure atmosphere and chemically or physically removes a thin film using active species and ions in the gas. As shown in FIG. 3, the etching apparatus 2 has a plasma source 8 for converting the gas into plasma. As the plasma source 8, a plate electrode or coil to which a voltage of 100 V to 1000 V and a frequency of 100 kHz to 100 MHz are applied is used.

エッチング処理の加工精度はプラズマ中のイオンがウェハ3上の薄膜に衝突する際の方向、エネルギーで決まる。そのため、一般にエッチング装置2はプラズマ中のイオンを制御性よくウェハ3上の薄膜に衝突させるべくウェハ3には交流電力が印加されている。交流を使用するのは電子デバイス内には必ず絶縁性の層が入っており、直流ではイオンをコントロールできないからである。   The processing accuracy of the etching process is determined by the direction and energy when ions in the plasma collide with the thin film on the wafer 3. Therefore, in general, the etching apparatus 2 is applied with AC power to the wafer 3 in order to cause ions in the plasma to collide with the thin film on the wafer 3 with good controllability. The reason why AC is used is that an electronic device always has an insulating layer, and ions cannot be controlled by DC.

このようにウェハ3に印加する交流電力はエッチング処理の特性に関して重要であるので、ウェハ3を流れる交流電力の電圧,電流,位相を測定する測定装置の交流電力モニタ装置6を使用する技術が示されている(特許文献2,3参照)。   Since the AC power applied to the wafer 3 is important with respect to the characteristics of the etching process as described above, a technique using the AC power monitoring device 6 of the measuring device that measures the voltage, current, and phase of the AC power flowing through the wafer 3 is shown. (See Patent Documents 2 and 3).

また、エッチング処理されたウェハ3は次の工程へと送られるが、その途中でエッチング残りや過剰エッチングが発生していないかなどのエッチング処理の状態を検査する。エッチング状態の検査は時間がかかり、パーティクルの付着やウェハ3の汚染等のリスクがあるためエッチング処理されたすべてのウェハ3に対して実施されるのではなく、図3に示すように、ある一定期間において抜き取り検査装置4で検査される。   In addition, the etched wafer 3 is sent to the next process, and the state of the etching process such as whether etching residue or excessive etching has occurred during the process is inspected. Since the inspection of the etching state takes time and there is a risk of particle adhesion, contamination of the wafer 3, etc., it is not carried out on all the etched wafers 3, but as shown in FIG. In the period, it is inspected by the sampling inspection device 4.

検査の結果エッチング状態に異常があった場合、それが成膜装置1に原因するものであれば成膜装置1の成膜条件、例えばウェハ3の温度を変更し、適正なエッチング処理ができる膜質の膜が得られるよう調整する。   If there is an abnormality in the etching state as a result of the inspection, if it is caused by the film forming apparatus 1, the film forming condition of the film forming apparatus 1, for example, the temperature of the wafer 3 is changed, and the film quality can be appropriately etched. Adjust to obtain a film.

成膜装置1はウェハ3に成膜すると同時に成膜装置1のチャンバ内に膜が堆積するので膜質を決定するプラズマの状態やチャンバ内の温度分布は生産に伴い変化していく。そのため成膜条件を調整しなければ適正なエッチング処理ができない膜質の薄膜が形成されてしまう。それゆえエッチング状態を検査し成膜条件を調整することが必要となる。特許文献4に検査の具体例について記載されている。
特開2002−296609号公報 特開2003−142455号公報 特開2001−338917号公報 特開2000−150604号公報
Since the film forming apparatus 1 forms a film on the wafer 3 and deposits a film in the chamber of the film forming apparatus 1, the plasma state that determines the film quality and the temperature distribution in the chamber change with production. Therefore, a thin film having a quality that cannot be properly etched unless the film forming conditions are adjusted is formed. Therefore, it is necessary to inspect the etching state and adjust the film forming conditions. Patent Document 4 describes a specific example of inspection.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-296609 JP 2003-142455 A JP 2001-338917 A JP 2000-150604 A

しかしながら、このような構成の製造技術では、エッチング状態の検査が一定期間に行われる抜き取り検査であるため、成膜装置がウェハ上に形成する薄膜の膜質に起因するエッチング残りや過剰エッチングなどの異常なエッチング状態が発生したときには、すでに処理されたウェハにおいても同様の異常が発生しており、成膜条件の調整が遅れていたという課題があった。   However, in the manufacturing technology having such a configuration, since the etching state inspection is a sampling inspection performed for a certain period of time, abnormalities such as etching residue and excessive etching due to the film quality of the thin film formed on the wafer by the film forming apparatus. When an abnormal etching state occurs, a similar abnormality has occurred in a wafer that has already been processed, and there has been a problem that adjustment of film forming conditions has been delayed.

また、前記特許文献2,3に記載される従来の構成では、エッチング装置のエッチング条件を変更する技術のみが開示されており、成膜装置がウェハ上に形成する薄膜の膜質に起因するエッチング状態の異常の検出および対策に関して十分に対応できておらず、さらに、異常の早期発見という課題に対して特許文献4に記載の従来構成では、成膜装置やエッチング装置など工程の処理装置ごとに検査工程を導入する方法が開示されているが、その方法では製造コストが高くなるという課題があった。   In addition, in the conventional configuration described in Patent Documents 2 and 3, only the technique for changing the etching conditions of the etching apparatus is disclosed, and the etching state caused by the film quality of the thin film formed on the wafer by the film forming apparatus is disclosed. In addition, the conventional configuration described in Patent Document 4 has not been able to sufficiently cope with the detection and countermeasures of abnormalities, and in the conventional configuration described in Patent Document 4 for the problem of early detection of abnormalities, inspection is performed for each processing apparatus such as a film forming apparatus and an etching apparatus Although a method for introducing a process has been disclosed, there has been a problem that the manufacturing cost becomes high.

本発明は、前記従来技術の課題を解決することに指向するものであり、薄膜形成工程とプラズマを用いるエッチング工程を含む電子デバイスの製造工程において、薄膜形成工程の異常を早期に解決し、かつ低コストのプラズマ処理方法を提供することを目的とする。   The present invention is directed to solving the problems of the prior art, and in an electronic device manufacturing process including a thin film forming process and an etching process using plasma, an abnormality in the thin film forming process is solved early, and An object is to provide a low-cost plasma processing method.

この目的を達成するために、本発明の請求項1に係るプラズマ処理方法は、ウェハ上に薄膜を形成処理する薄膜形成工程と、前記薄膜形成工程の後にプラズマを発生させてウェハ上から薄膜を除去するエッチング処理の工程を含むプラズマ処理方法であって、前記エッチング処理を行うエッチング装置において、処理中にプラズマに接した薄膜を通して前記ウェハを流れる交流電力の電圧,電流,位相を交流電力モニタ装置により測定し、前記測定した電圧,電流,位相のいずれかを含む関数の値が予め定めた値の範囲外となったときに前記ウェハ上の薄膜の異常として検知し、前記薄膜形成工程の成膜条件の変更を行う処理方法によって、プラズマに接した薄膜を通してウェハを流れる交流電力の電気特性を測定して薄膜の異常を精度よく検知し、さらに処理される全ウェハに対して測定して早期に異常を発見することができ、またエッチング工程の異常を監視する装置を使用して新たに成膜装置の監視装置を追加する必要がなく低コストにできる。
In order to achieve this object, a plasma processing method according to claim 1 of the present invention includes a thin film forming process for forming a thin film on a wafer, and plasma is generated after the thin film forming process to form a thin film on the wafer. A plasma processing method including an etching process step for removing an AC power monitoring device for measuring the voltage, current, and phase of AC power flowing through the wafer through a thin film in contact with plasma during the processing in the etching apparatus performing the etching process. When the value of the function including any one of the measured voltage, current, and phase falls outside the range of a predetermined value, it is detected as an abnormality of the thin film on the wafer , and the thin film formation process is completed. With the processing method that changes the film conditions, the electrical characteristics of the AC power flowing through the wafer through the thin film in contact with the plasma are measured to accurately detect abnormalities in the thin film. It is necessary to detect and detect abnormalities at an early stage by measuring all wafers to be processed, and it is necessary to add a new monitoring device for film forming equipment using a device for monitoring abnormalities in the etching process No cost can be achieved.

また、請求項2,3に記載されるプラズマ処理方法は、請求項1のプラズマ処理方法であって、ウェハの異常を検知する関数が、電圧を電流で割ったインピーダンス値であること、また薄膜形成工程が、直流放電によるスパッタリング成膜を行う工程である処理方法によって、インピーダンス値はウェハ上の薄膜の抵抗値に相当しているのでエッチング処理時の電力変動の影響を受けにくく、また薄膜形成工程に起因する膜質の異常を検出でき、直流放電によるスパッタリング成膜の装置では測定できないウェハ上の膜を通して流れる交流電力の電気特性をエッチング装置で測定でき、薄膜形成工程を行う装置に新たな測定装置を追加することなく精度よく薄膜形成工程に起因する膜質の異常を検出できる。   The plasma processing method according to claims 2 and 3 is the plasma processing method according to claim 1, wherein the function for detecting the abnormality of the wafer is an impedance value obtained by dividing the voltage by the current, and the thin film Impedance value is equivalent to the resistance value of the thin film on the wafer by the processing method in which the forming process is a process of sputtering film formation by direct current discharge. Anomalies in film quality due to the process can be detected, and the electrical characteristics of the AC power flowing through the film on the wafer that cannot be measured with a sputtering film deposition device using DC discharge can be measured with an etching device. Abnormalities in the film quality caused by the thin film formation process can be detected accurately without adding an apparatus.

また、請求項4に記載されるプラズマ処理方法は、ウェハ上に薄膜を形成処理する薄膜形成工程と、前記薄膜形成工程の後にプラズマを発生させてウェハ上から薄膜を除去するエッチング処理の工程を含むみ前記ウェハが同一装置において複数回エッチング処理するプラズマ処理方法であって、前記エッチング処理を行うエッチング装置が、処理中にプラズマに接した薄膜を通して前記ウェハを流れる交流電力の電圧,電流,位相を交流電力モニタ装置により測定し、前記測定した電圧,電流,位相のいずれかを含む関数の値と、同一の前記ウェハを前回のエッチング処理時に測定した関数の値との差が予め定めた値の範囲外となったときに前記ウェハ上の薄膜の異常として検知し、前記薄膜形成工程の成膜条件の変更を行う方法によって、同一のウェハの前回のエッチング処理時に流れた交流電力の電気特性との変化を使用するのでウェハのバラツキによる影響を受けにくく精度よく薄膜形成工程に起因する膜質の異常を検出できる。 According to another aspect of the present invention, there is provided a plasma processing method comprising: a thin film forming process for forming a thin film on a wafer; and an etching process for generating a plasma after the thin film forming process to remove the thin film from the wafer. Including a plasma processing method in which the wafer is etched a plurality of times in the same apparatus, wherein the etching apparatus performing the etching process causes the voltage, current, and phase of AC power flowing through the wafer through a thin film in contact with the plasma during processing. Is a value in which the difference between the value of the function including any one of the measured voltage, current, and phase and the value of the function measured during the previous etching process on the same wafer is a predetermined value. by a method of detecting an abnormality of the thin film on the wafer when out of range, to change the film formation conditions of the thin film formation step, It can detect an abnormality in film quality due to less susceptible accurately thin film formation process the influence of the variation of the wafer because it uses the change in the electrical characteristics of the AC power flowing in the previous etching process of one wafer.

以上説明したように、本発明によれば、プラズマに接した薄膜を通してウェハを流れる交流電力の電気特性を測定しているので薄膜の異常を精度よく監視でき、また処理される全ウェハに関して測定するので早期に発見でき、さらにエッチング工程の異常を監視する装置を使用しており新たに成膜装置を監視する装置を追加する必要がなく低コストにできるという効果を奏する。   As described above, according to the present invention, since the electrical characteristics of the AC power flowing through the wafer through the thin film in contact with the plasma are measured, the abnormality of the thin film can be accurately monitored, and the measurement is performed for all wafers to be processed. Therefore, it can be discovered early, and an apparatus for monitoring abnormalities in the etching process is used, so that it is not necessary to add a new apparatus for monitoring the film forming apparatus, and the cost can be reduced.

以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の実施の形態1におけるプラズマ処理方法を行う製造装置の概略構成を示すブロック図である。ここで、前記従来例を示す図3において説明した構成要件に対応し実質的に同等の機能を有するものには同一の符号を付してこれを示す。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a manufacturing apparatus that performs a plasma processing method according to Embodiment 1 of the present invention. Here, components having substantially the same functions corresponding to the components described in FIG. 3 showing the conventional example are denoted by the same reference numerals.

図1に示すように、成膜装置1は直流放電によるスパッタリング成膜の装置であり電子デバイスを作成するウェハ3上にAl(アルミニウム)合金系の薄膜を形成する。スパッタ装置(成膜装置1)はAr(アルゴン)ガスなどの不活性ガスを導入した0.1Pa〜10Pa程度の減圧チャンバ内にAl合金からなるターゲット12を配置し、直流電源11によってターゲット12に100V〜1000Vの電圧を印加し、プラズマ10を発生させる。プラズマ10の中のイオンはターゲット12に印加された電圧によりターゲット12に引き寄せられ衝突を起こしてターゲット材料を飛散させる。   As shown in FIG. 1, a film forming apparatus 1 is an apparatus for sputtering film formation by direct current discharge, and forms an Al (aluminum) alloy-based thin film on a wafer 3 on which an electronic device is formed. In the sputtering apparatus (film forming apparatus 1), a target 12 made of an Al alloy is placed in a reduced pressure chamber of about 0.1 Pa to 10 Pa into which an inert gas such as Ar (argon) gas is introduced. A voltage of 100 V to 1000 V is applied to generate plasma 10. Ions in the plasma 10 are attracted to the target 12 by the voltage applied to the target 12 to cause collision and scatter the target material.

飛散したターゲット材料はウェハ3に付着し薄膜が形成される。薄膜はその密度によりエッチング特性が異なる。密度の大きい膜はエッチング残りが発生しやすく、密度の小さい膜は過剰エッチングが発生しやすい。成膜装置1においては適正なエッチング可能な膜が形成できるようよう、ウェハ3温度をウェハ温度コントローラ9にて100℃〜300℃の間でコントロールしている。温度を高くするほど膜の密度を高くすることができる。   The scattered target material adheres to the wafer 3 to form a thin film. The thin film has different etching characteristics depending on its density. A film having a high density tends to cause an etching residue, and a film having a low density tends to cause excessive etching. In the film forming apparatus 1, the wafer 3 temperature is controlled between 100 ° C. and 300 ° C. by the wafer temperature controller 9 so that an appropriate etchable film can be formed. The higher the temperature, the higher the film density.

エッチング装置2は0.1Pa〜1000Pa減圧雰囲気下でガスをプラズマ化しガス中の活性種およびイオンを使用して化学的または物理的に薄膜を除去する。エッチング装置2は図1に示すようにガスをプラズマ化するためのプラズマソース8を有する。プラズマソース8は板状電極やコイルに電圧100V〜1000V、周波数100kHz〜100MHzの電圧を印加したものが用いられる。   The etching apparatus 2 converts the gas into a plasma under a reduced pressure atmosphere of 0.1 Pa to 1000 Pa and chemically or physically removes the thin film using active species and ions in the gas. The etching apparatus 2 has a plasma source 8 for converting gas into plasma as shown in FIG. As the plasma source 8, a plate electrode or coil to which a voltage of 100 V to 1000 V and a frequency of 100 kHz to 100 MHz are applied is used.

エッチング処理の加工精度はプラズマ5中のイオンがウェハ3上の薄膜に衝突する際の方向、エネルギーで決まる。そのため、一般にエッチング装置2はプラズマ5中のイオンを制御性よくウェハ3上の薄膜に衝突させるべくウェハ3には交流電力源7によって交流電力が印加されている。ここで交流を使用するのは電子デバイス内には必ず絶縁性の層が入っており、直流ではイオンをコントロールできないからである。   The processing accuracy of the etching process is determined by the direction and energy when ions in the plasma 5 collide with the thin film on the wafer 3. Therefore, in general, the etching apparatus 2 is applied with AC power from the AC power source 7 to the wafer 3 so that the ions in the plasma 5 collide with the thin film on the wafer 3 with good controllability. The reason why AC is used here is that an electronic device always has an insulating layer, and ions cannot be controlled by DC.

このようにウェハ3に印加する交流電力はエッチング処理の特性に関して重要であるので、ウェハ3を流れる交流電力の電圧,電流,位相を測定する交流電力モニタ装置6を使用する。本実施の形態1の実施例1において、代表的な条件はプラズマソース8の電力600W、ウェハ3に印加する交流電力200Wで、このとき測定された電流は8A、電圧は384V、位相は−86.2度であった。   Since the AC power applied to the wafer 3 is important with respect to the characteristics of the etching process, the AC power monitor device 6 that measures the voltage, current, and phase of the AC power flowing through the wafer 3 is used. In Example 1 of the first embodiment, typical conditions are a power of 600 W of the plasma source 8 and an AC power of 200 W applied to the wafer 3. The measured current is 8 A, the voltage is 384 V, and the phase is −86. It was 2 degrees.

本実施例1ではウェハ3の異常を検出する関数の値として、測定した電圧を電流で割ったインピーダンスの値を用いる。インピーダンスはウェハ3上の薄膜の抵抗値に相当しているのでエッチング処理時の電力変動の影響を受けにくく精度よく薄膜形成工程に起因する膜質の異常を検出することができる。本実施例1での正常なインピーダンスの値は48Ω〜49Ωである。   In the first embodiment, an impedance value obtained by dividing a measured voltage by a current is used as a function value for detecting an abnormality of the wafer 3. Since the impedance corresponds to the resistance value of the thin film on the wafer 3, the film quality abnormality caused by the thin film forming process can be detected with high accuracy and is not easily affected by the power fluctuation during the etching process. The normal impedance value in the first embodiment is 48Ω to 49Ω.

成膜装置1においては、ターゲット12の消耗とともにプラズマ10の状態が変化する。本実施例1ではスパッタ処理するターゲット12に印加する電力は1200Wで一定であるが、プラズマ10からターゲット12に流れ込む電流はターゲット使用開始時では2.5Aであり、ターゲット消耗時には2.85Aとなる。このプラズマ10の経時変化に伴い成膜される膜質も変化する。本実施例1では膜の密度が低くなる方向へ変化した。   In the film forming apparatus 1, the state of the plasma 10 changes as the target 12 is consumed. In the first embodiment, the power applied to the target 12 to be sputtered is constant at 1200 W, but the current flowing from the plasma 10 into the target 12 is 2.5 A at the start of target use and 2.85 A when the target is consumed. . As the plasma 10 changes with time, the quality of the film formed also changes. In Example 1, the film density was changed in the direction of decreasing.

この膜をエッチング装置2でエッチング処理した際、過剰エッチングが発生しパターンのウェハ3側が細くなるという問題が生じた。このとき、インピーダンスの値は47.5Ωであり正常な値48Ω〜49Ωの範囲外にあった。   When this film was etched by the etching device 2, there was a problem that excessive etching occurred and the wafer 3 side of the pattern became thin. At this time, the impedance value was 47.5Ω, which was outside the normal range of 48Ω to 49Ω.

そこで、膜の密度が高くなるようエッチング装置2からの信号で成膜装置1のウェハ温度コントローラ9に信号を送りウェハ3の温度を30℃上昇させた。その結果、次に処理するウェハ3においてはインピーダンスが48.5Ωに回復し、過剰なエッチング処理の発生はなくなった。もしインピーダンスが49Ω以上になるような場合は、ウェハ温度コントローラ9に温度を下げるよう指示する信号を送ればよい。   Therefore, a signal is sent from the etching apparatus 2 to the wafer temperature controller 9 of the film forming apparatus 1 to increase the temperature of the wafer 3 by 30 ° C. so that the film density increases. As a result, the impedance of the wafer 3 to be processed next recovered to 48.5Ω, and excessive etching processing was not generated. If the impedance is 49Ω or more, a signal for instructing the wafer temperature controller 9 to lower the temperature may be sent.

以上のように、本実施例1のプラズマ処理方法によれば、プラズマ5に接した薄膜を通してウェハ3を流れる交流電力の電気特性を測定しているので薄膜の異常を精度よく監視できる。また処理される全ウェハ3に対して測定を行うので早期に発見することができる。さらにエッチング工程の異常を監視する装置を使用しているので新たに成膜装置1を監視する装置を追加する必要がなく低コストに行うことができる。   As described above, according to the plasma processing method of the first embodiment, since the electrical characteristics of the AC power flowing through the wafer 3 through the thin film in contact with the plasma 5 are measured, the abnormality of the thin film can be accurately monitored. Further, since all the wafers 3 to be processed are measured, they can be discovered at an early stage. Furthermore, since an apparatus for monitoring an abnormality in the etching process is used, it is not necessary to add a new apparatus for monitoring the film forming apparatus 1, and the cost can be reduced.

次に、本実施の形態1における実施例2について説明をする。本実施例2ではエッチング処理されるウェハ3のインピーダンスの変化のみを用いて、ウェハ3上に形成された薄膜の異常を検出したが、インピーダンスの変化はウェハ3上に形成された薄膜の異常に起因するものばかりでなく、エッチング装置2内の部品の消耗による変化も起こりうる。このため、そのようなエッチング装置2に起因するインピーダンス変化を除外する必要がある。   Next, Example 2 in the first embodiment will be described. In the second embodiment, the abnormality of the thin film formed on the wafer 3 is detected using only the change in impedance of the wafer 3 to be etched. However, the change in impedance is caused by the abnormality of the thin film formed on the wafer 3. Not only the cause but also a change due to wear of parts in the etching apparatus 2 may occur. For this reason, it is necessary to exclude the impedance change resulting from such an etching apparatus 2.

エッチング装置2の薄膜付きのウェハ3において異常を検出した後に、ベアシリコンウェハなどの薄膜が成膜されていないウェハをエッチング処理してインピーダンスを測定し、正常時にベアシリコンウェハをエッチング処理したときのインピーダンスと比較する。このベアシリコンウェハにおいてインピーダンスの変化が正常値内ならば、インピーダンスの変化は、ウェハ3上に形成された薄膜によるものと判断できる。また、ベアシリコンウェハにおいてインピーダンス変化が正常値外ならば異常はエッチング装置2によるものであると判断できる。本実施例2において変化する正常値の幅は0.5Ω以下であった。   After detecting an abnormality in the wafer 3 with a thin film of the etching apparatus 2, the impedance is measured by etching a wafer on which a thin film such as a bare silicon wafer is not formed, and when the bare silicon wafer is etched normally. Compare with impedance. If the impedance change in this bare silicon wafer is within a normal value, it can be determined that the impedance change is due to a thin film formed on the wafer 3. Further, if the impedance change in the bare silicon wafer is outside the normal value, it can be determined that the abnormality is due to the etching apparatus 2. The width of the normal value changing in the present Example 2 was 0.5Ω or less.

一般にエッチング連続処理の前には、チャンバ内の温度等の雰囲気を安定化させるためにベアシリコンウェハを処理する。このベアシリコンウェハの処理時のインピーダンスを測定しておき、前記した判定に使用することより高精度に薄膜による異常を検出することができる。   Generally, before the continuous etching process, a bare silicon wafer is processed in order to stabilize the atmosphere such as the temperature in the chamber. By measuring the impedance during processing of this bare silicon wafer and using it for the above-described determination, it is possible to detect an abnormality caused by the thin film with high accuracy.

次に、本実施の形態1における実施例3について説明する。ウェハ上に薄膜を形成する工程と、この薄膜を形成する工程の後にプラズマを発生させて基板上から薄膜を除去するエッチング工程を含むプラズマ処理方法において、ウェハが同じエッチング装置で複数回処理される場合があり、多層配線の構造を持つ電子デバイスの製造工程がこれにあたる。   Next, Example 3 in the first embodiment will be described. In a plasma processing method including a step of forming a thin film on a wafer and an etching step of generating plasma after the step of forming the thin film to remove the thin film from the substrate, the wafer is processed a plurality of times by the same etching apparatus. In some cases, the manufacturing process of an electronic device having a multilayer wiring structure corresponds to this.

このような場合に本実施例3では、現在の測定したインピーダンスと、同じウェハを前回のエッチング処理時に測定したときのインピーダンスとの値の差を計算して、予め定めた値の範囲外となったときにウェハを異常として検知する。これによれば、ウェハのバラツキによる影響を受けにくく精度よく薄膜形成工程に起因する膜質の異常を検出することができる。   In such a case, in this third embodiment, the difference between the current measured impedance and the impedance when the same wafer was measured during the previous etching process is calculated, and is outside the predetermined value range. The wafer is detected as abnormal. According to this, it is possible to detect an abnormality in the film quality caused by the thin film forming process with high accuracy and being hardly affected by the variation of the wafer.

図2は本発明の実施の形態2におけるプラズマ処理方法を行う製造装置の概略構成を示すブロック図である。図2に示すように、プラズマソース18は電極15と交流電力源17とからなり、第2の交流電力モニタ装置16を備える。交流電力源7と交流電力源17は周波数が異なる。本実施の形態2では交流電力源7は300kHzで、交流電力源17は13.56MHzである。第1の交流電力モニタ装置6が測定するインピーダンスが正常値から外れた場合、第2の交流電力モニタ装置16が測定するインピーダンスが正常値内に入っていれば、この異常がウェハ3上の薄膜の異常によるものと判断できる。   FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a manufacturing apparatus that performs the plasma processing method according to Embodiment 2 of the present invention. As shown in FIG. 2, the plasma source 18 includes an electrode 15 and an AC power source 17 and includes a second AC power monitor device 16. The AC power source 7 and the AC power source 17 have different frequencies. In the second embodiment, the AC power source 7 is 300 kHz, and the AC power source 17 is 13.56 MHz. When the impedance measured by the first AC power monitoring device 6 deviates from the normal value, if the impedance measured by the second AC power monitoring device 16 is within the normal value, this abnormality is detected on the thin film on the wafer 3. It can be judged that this is due to an abnormality.

本実施の形態2によると、エッチング装置2の状態をウェハ3上の薄膜の影響を受けずに把握できるので、薄膜付きウェハ3において検出された異常がエッチング装置2の異常によるものであるか、ウェハ3上に形成された薄膜によるものかを精度よく判断することができ、ひいては精度よく薄膜形成工程に起因する膜質の異常を検出することができる。   According to the second embodiment, since the state of the etching apparatus 2 can be grasped without being affected by the thin film on the wafer 3, whether the abnormality detected in the wafer 3 with the thin film is due to the abnormality of the etching apparatus 2, It is possible to accurately determine whether the thin film is formed on the wafer 3, and as a result, it is possible to accurately detect an abnormality in the film quality caused by the thin film forming process.

本発明に係るプラズマ処理方法は、プラズマに接したウェハ上の膜を通してウェハを流れる交流電力の電気特性を測定してウェハ上の膜の異常を精度よく監視でき、電子デバイスを構成する薄膜以外にも製造工程で使用されるレジスト膜などの異常検出および工程条件の変更にも有用である。   The plasma processing method according to the present invention can accurately monitor the abnormality of the film on the wafer by measuring the electric characteristics of the AC power flowing through the wafer through the film on the wafer in contact with the plasma, in addition to the thin film constituting the electronic device. Is also useful for detecting abnormalities such as resist films used in the manufacturing process and changing process conditions.

本発明の実施の形態1におけるプラズマ処理方法を行う製造装置の概略構成を示すブロック図The block diagram which shows schematic structure of the manufacturing apparatus which performs the plasma processing method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2におけるプラズマ処理方法を行う製造装置の概略構成を示すブロック図The block diagram which shows schematic structure of the manufacturing apparatus which performs the plasma processing method in Embodiment 2 of this invention. 従来の薄膜形成工程とエッチング工程を行う製造装置の概略構成を示すブロック図The block diagram which shows schematic structure of the manufacturing apparatus which performs the conventional thin film formation process and an etching process

1 成膜装置
2 エッチング装置
3 ウェハ
4 検査装置
5 プラズマ(エッチング装置内)
6 交流電力モニタ装置
7 交流電力源
8 プラズマソース
9 ウェハ温度コントローラ
10 プラズマ(成膜装置内)
11 直流電源
12 ターゲット
15 電極
16 交流電力モニタ装置
17 交流電力源
18 プラズマソース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Film-forming apparatus 2 Etching apparatus 3 Wafer 4 Inspection apparatus 5 Plasma (inside of etching apparatus)
6 AC power monitoring device 7 AC power source 8 Plasma source 9 Wafer temperature controller 10 Plasma (inside the film deposition system)
11 DC Power Supply 12 Target 15 Electrode 16 AC Power Monitor 17 AC Power Source 18 Plasma Source

Claims (4)

ウェハ上に薄膜を形成処理する薄膜形成工程と、前記薄膜形成工程の後にプラズマを発生させてウェハ上から薄膜を除去するエッチング処理の工程を含むプラズマ処理方法であって、
前記エッチング処理を行うエッチング装置において、処理中にプラズマに接した薄膜を通して前記ウェハを流れる交流電力の電圧,電流,位相を交流電力モニタ装置により測定し、前記測定した電圧,電流,位相のいずれかを含む関数の値が予め定めた値の範囲外となったときに前記ウェハ上の薄膜の異常として検知し、前記薄膜形成工程の成膜条件の変更を行うこと
を特徴とするプラズマ処理方法。
A plasma processing method comprising: a thin film forming process for forming a thin film on a wafer; and an etching process for generating plasma after the thin film forming process to remove the thin film from the wafer,
In the etching apparatus for performing the etching process, the voltage, current, and phase of the AC power flowing through the wafer through the thin film in contact with the plasma during the process are measured by the AC power monitor apparatus, and any one of the measured voltage, current, and phase is measured. A plasma processing method characterized in that when a value of a function including a value outside a predetermined value range is detected as an abnormality of the thin film on the wafer , the film forming conditions in the thin film forming step are changed.
前記ウェハの異常を検知する関数が、電圧を電流で割ったものであることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理方法。 2. The plasma processing method according to claim 1, wherein the function for detecting an abnormality of the wafer is a voltage divided by a current. 前記薄膜形成工程が、直流放電によるスパッタリング成膜を行う工程であることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理方法。 The plasma processing method according to claim 1, wherein the thin film forming step is a step of performing sputtering film formation by direct current discharge. ウェハ上に薄膜を形成処理する薄膜形成工程と、前記薄膜形成工程の後にプラズマを発生させてウェハ上から薄膜を除去するエッチング処理の工程を含むみ前記ウェハが同一装置において複数回エッチング処理するプラズマ処理方法であって、
前記エッチング処理を行うエッチング装置が、処理中にプラズマに接した薄膜を通して前記ウェハを流れる交流電力の電圧,電流,位相を交流電力モニタ装置により測定し、前記測定した電圧,電流,位相のいずれかを含む関数の値と、同一の前記ウェハを前回のエッチング処理時に測定した関数の値との差が予め定めた値の範囲外となったときに前記ウェハ上の薄膜の異常として検知し、前記薄膜形成工程の成膜条件の変更を行うこと
を特徴とするプラズマ処理方法。
Plasma including a thin film forming process for forming a thin film on a wafer and an etching process for generating plasma after the thin film forming process to remove the thin film from the wafer. A processing method,
The etching apparatus that performs the etching process measures the voltage, current, and phase of AC power that flows through the wafer through the thin film that is in contact with the plasma during the process using the AC power monitor apparatus, and the measured voltage, current, or phase When the difference between the value of the function including the value of the function measured during the previous etching process on the same wafer is out of the predetermined value range, it is detected as an abnormality of the thin film on the wafer, A plasma processing method characterized by changing film forming conditions in a thin film forming step.
JP2009040820A 2009-02-24 2009-02-24 Plasma processing method Expired - Fee Related JP4873025B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009040820A JP4873025B2 (en) 2009-02-24 2009-02-24 Plasma processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009040820A JP4873025B2 (en) 2009-02-24 2009-02-24 Plasma processing method

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004067377A Division JP4294516B2 (en) 2004-03-10 2004-03-10 Plasma processing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009117876A JP2009117876A (en) 2009-05-28
JP4873025B2 true JP4873025B2 (en) 2012-02-08

Family

ID=40784567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009040820A Expired - Fee Related JP4873025B2 (en) 2009-02-24 2009-02-24 Plasma processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4873025B2 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2666768B2 (en) * 1995-04-27 1997-10-22 日本電気株式会社 Dry etching method and apparatus
JPH10275753A (en) * 1997-03-31 1998-10-13 Hitachi Ltd Semiconductor substrate manufacturing method
JPH11238723A (en) * 1998-02-19 1999-08-31 Hitachi Ltd Method and apparatus for monitoring plasma processing
JP3702220B2 (en) * 2001-11-29 2005-10-05 株式会社東芝 Plasma management method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009117876A (en) 2009-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102612738B (en) Method and device for detecting plasma confinement state in plasma processing system
JP4674177B2 (en) Plasma processing equipment
JP3630931B2 (en) Plasma processing apparatus, process monitoring method, and semiconductor device manufacturing method
KR102457883B1 (en) Methods and systems for chamber matching and monitoring
TWI425208B (en) Quality analysis unit
JP3893276B2 (en) Plasma processing equipment
JP4365109B2 (en) Plasma processing equipment
US10074550B2 (en) Plasma stability determination method and plasma processing apparatus
JP2008287999A (en) Plasma processing apparatus and control method thereof
JP4657949B2 (en) Etching processing apparatus, self-bias voltage measuring method, and etching processing apparatus monitoring method
TW201511089A (en) System, method and device for RF power compensation in plasma etching chamber
JP2007214254A (en) Semiconductor device manufacturing method and plasma processing apparatus
JP4873025B2 (en) Plasma processing method
JP4796372B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US7514934B2 (en) DC bias voltage measurement circuit and plasma CVD apparatus comprising the same
JP2006054148A (en) Plasma processing equipment
JP2003045846A (en) Method for monitoring semiconductor manufacturing apparatus and control method therefor
JP4294516B2 (en) Plasma processing method
KR20100106088A (en) Plasma diagnostic apparatus
US12562358B2 (en) System and method for detecting endpoint in plasma processing
JP2004363405A (en) Abnormality detection method for plasma processing apparatus
KR20250036230A (en) Edge ring voltage and phase measurement and control for substrate processing systems
JP3959318B2 (en) Plasma leak monitoring method, plasma processing apparatus, plasma processing method, and computer program
JP2007214176A (en) Semiconductor device manufacturing method and plasma processing apparatus
KR100938679B1 (en) Plasma treatment apparatus and plasma treatment method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090224

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20091130

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101217

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101221

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110913

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110926

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111025

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111107

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141202

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4873025

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141202

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees