JPH0837175A - 汚染測定方法 - Google Patents
汚染測定方法Info
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- JPH0837175A JPH0837175A JP6169697A JP16969794A JPH0837175A JP H0837175 A JPH0837175 A JP H0837175A JP 6169697 A JP6169697 A JP 6169697A JP 16969794 A JP16969794 A JP 16969794A JP H0837175 A JPH0837175 A JP H0837175A
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Landscapes
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 汚染物質の特定並びに定量的な汚染強度計測
を処理容器内の清掃作業時期の適正化並びに清掃作業前
後の汚染状態の定量的な確認を可能とする。 【構成】 プラズマ５を利用して被処理物２を処理する
処理容器１内の汚染物質を測光システムを利用して分析
し、又は処理容器１内に存在する各種汚染物質の汚染強
度を測光システムを利用して計測することを特徴とす
る。
を処理容器内の清掃作業時期の適正化並びに清掃作業前
後の汚染状態の定量的な確認を可能とする。 【構成】 プラズマ５を利用して被処理物２を処理する
処理容器１内の汚染物質を測光システムを利用して分析
し、又は処理容器１内に存在する各種汚染物質の汚染強
度を測光システムを利用して計測することを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置等の、
プラズマを利用して半導体ウェーハやガラス基板等の被
処理物を処理する場合のプラズマ処理装置に係り、特に
装置内の汚染物質の汚染測定方法に関する。
プラズマを利用して半導体ウェーハやガラス基板等の被
処理物を処理する場合のプラズマ処理装置に係り、特に
装置内の汚染物質の汚染測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体製造装置のプラズマ源は、
その開発が進むにつれ、均一性がよく安定した高密度プ
ラズマを生成するために、その構造や方式が多種多様化
してきている。例えば、半導体エッチング装置のプラズ
マ源としては、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）、マグ
ネトロンＲＩＥ、ヘリコン、ＥＣＲ（Electron Cyclotr
on Resonance）、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasm
a）等の方式があり、これらはいずれも高真空に維持さ
れた処理容器内に被処理物を設置し、それぞれのプラズ
マ源により所定の反応ガスをプラズマ化し、そのプラズ
マを被処理物に照射して処理を行なう。但し、前記のど
の方式においても処理容器内のパーティクル発生や汚染
を完全に無くすことはできないので、定期的な処理容器
内の清掃・洗浄が必要である。
その開発が進むにつれ、均一性がよく安定した高密度プ
ラズマを生成するために、その構造や方式が多種多様化
してきている。例えば、半導体エッチング装置のプラズ
マ源としては、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）、マグ
ネトロンＲＩＥ、ヘリコン、ＥＣＲ（Electron Cyclotr
on Resonance）、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasm
a）等の方式があり、これらはいずれも高真空に維持さ
れた処理容器内に被処理物を設置し、それぞれのプラズ
マ源により所定の反応ガスをプラズマ化し、そのプラズ
マを被処理物に照射して処理を行なう。但し、前記のど
の方式においても処理容器内のパーティクル発生や汚染
を完全に無くすことはできないので、定期的な処理容器
内の清掃・洗浄が必要である。
【０００３】まず、プラズマを用いた半導体製造装置に
ついて説明する。図４はプラズマを用いた処理装置の要
部の構成を示す断面図である。真空気密構造の処理容器
１には、真空ポンプ７並びにガス導入管６を接続し、前
記処理容器１内部には被処理物載置台３を設け、その被
処理物載置台３上に被処理物２を固定的に載置できるよ
うにしてある。前記処理容器１内を前記真空ポンプ７で
排気して減圧状態とし、高真空となった処理容器１に前
記ガス導入管６より反応ガスを導入する。前記処理容器
１内の圧力は、図示しない圧力制御装置によって設定し
た圧力に保持する。導入された反応ガスは、図示してい
ない特定のプラズマ源によって励起（活性化）され、前
記処理容器１の内壁とバッフル８で仕切られた反応室４
においてプラズマ５を生成する。このプラズマ５によ
り、被処理物載置台３上の被処理物２が処理される。
ついて説明する。図４はプラズマを用いた処理装置の要
部の構成を示す断面図である。真空気密構造の処理容器
１には、真空ポンプ７並びにガス導入管６を接続し、前
記処理容器１内部には被処理物載置台３を設け、その被
処理物載置台３上に被処理物２を固定的に載置できるよ
うにしてある。前記処理容器１内を前記真空ポンプ７で
排気して減圧状態とし、高真空となった処理容器１に前
記ガス導入管６より反応ガスを導入する。前記処理容器
１内の圧力は、図示しない圧力制御装置によって設定し
た圧力に保持する。導入された反応ガスは、図示してい
ない特定のプラズマ源によって励起（活性化）され、前
記処理容器１の内壁とバッフル８で仕切られた反応室４
においてプラズマ５を生成する。このプラズマ５によ
り、被処理物載置台３上の被処理物２が処理される。
【０００４】次に、プラズマを用いた半導体製造装置に
おける処理容器内のパーティクル、金属汚染について説
明をする。図５は、図４の処理容器の内壁近傍の断面拡
大図である。半導体製造装置に利用するプラズマは非平
衡プラズマ、すなわち気体の電離状態が不十分なもの
で、電子１０、イオン１１（正・負）、中性粒子１２
（原子・分子）で構成されている。プラズマが存在する
と被処理物２及び処理容器内壁９等の表面近傍にイオン
シース（電子とイオンの移動速度が異なるために物体が
負の電位となり、周囲に陽イオンが集まる空間電荷の薄
い層）が形成される。プラズマ中の電位は近似的に等電
位でイオンに方向性を与えないが、イオンシースでは電
位差があり、イオン１１を被処理物２及び処理容器内壁
９等の表面に垂直に加速させる働きをする。
おける処理容器内のパーティクル、金属汚染について説
明をする。図５は、図４の処理容器の内壁近傍の断面拡
大図である。半導体製造装置に利用するプラズマは非平
衡プラズマ、すなわち気体の電離状態が不十分なもの
で、電子１０、イオン１１（正・負）、中性粒子１２
（原子・分子）で構成されている。プラズマが存在する
と被処理物２及び処理容器内壁９等の表面近傍にイオン
シース（電子とイオンの移動速度が異なるために物体が
負の電位となり、周囲に陽イオンが集まる空間電荷の薄
い層）が形成される。プラズマ中の電位は近似的に等電
位でイオンに方向性を与えないが、イオンシースでは電
位差があり、イオン１１を被処理物２及び処理容器内壁
９等の表面に垂直に加速させる働きをする。
【０００５】一方、中性粒子１２はイオンシース中でも
方向性がない。相互作用としては粒子−粒子、内壁−粒
子、光の影響などを考える必要があるが、これらの詳細
は簡潔に説明できないほど複雑である。気相中では、初
期において粒子が電子衝撃を受けて、分子の各種励起、
解離、解離励起、解離イオン化、分子イオン化などの反
応が起こる。２次的にはスパッタ生成物、反応生成物が
あり、これらのイオン分子反応、重合などの多くの反応
も起きていると推測できる。これらの化学反応による反
応生成物の中には被処理物２や処理容器内壁９にデポジ
ションを起こすものがあり、これが処理容器１内のパー
ティクル１３発生の主な原因になっている。
方向性がない。相互作用としては粒子−粒子、内壁−粒
子、光の影響などを考える必要があるが、これらの詳細
は簡潔に説明できないほど複雑である。気相中では、初
期において粒子が電子衝撃を受けて、分子の各種励起、
解離、解離励起、解離イオン化、分子イオン化などの反
応が起こる。２次的にはスパッタ生成物、反応生成物が
あり、これらのイオン分子反応、重合などの多くの反応
も起きていると推測できる。これらの化学反応による反
応生成物の中には被処理物２や処理容器内壁９にデポジ
ションを起こすものがあり、これが処理容器１内のパー
ティクル１３発生の主な原因になっている。
【０００６】また、処理容器内壁９を構成する各素材に
元々重金属１４が含まれていたり、作業中に処理容器内
壁９に作業者の素肌が触れたりする（人間の汗腺にはＮ
ａ原子が含まれている）などの原因で処理容器１内が重
金属汚染されている場合、プラズマ生成による電子衝撃
やイオン衝撃により、スパッタされて被処理物２を汚染
する。このような処理容器内のパーティクルや重金属汚
染は、成膜品質またはエッチング品質を劣化させ、率い
てはトランジスタ素子の動作不良の原因となる。現在、
半導体エッチング装置の稼働率は７０％程度と言われて
おり、残りの３０％はプロセス準備時間である。その準
備時間のほとんどは処理容器１内の汚染状態の確認とそ
の清掃・洗浄に費やされている。
元々重金属１４が含まれていたり、作業中に処理容器内
壁９に作業者の素肌が触れたりする（人間の汗腺にはＮ
ａ原子が含まれている）などの原因で処理容器１内が重
金属汚染されている場合、プラズマ生成による電子衝撃
やイオン衝撃により、スパッタされて被処理物２を汚染
する。このような処理容器内のパーティクルや重金属汚
染は、成膜品質またはエッチング品質を劣化させ、率い
てはトランジスタ素子の動作不良の原因となる。現在、
半導体エッチング装置の稼働率は７０％程度と言われて
おり、残りの３０％はプロセス準備時間である。その準
備時間のほとんどは処理容器１内の汚染状態の確認とそ
の清掃・洗浄に費やされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のプラズマ処
理装置では、処理容器内に存在する微細な粒子（パーテ
ィクル）が処理中の被処理物表面に付着して処理表面が
汚染されたり、処理容器内壁に付着した重金属（例：Ｃ
ｕ、Ｎａ等）により、被処理物が金属汚染されるため、
処理容器内の汚染物質が成膜品質またはエッチング品質
を劣化させる原因になっている。
理装置では、処理容器内に存在する微細な粒子（パーテ
ィクル）が処理中の被処理物表面に付着して処理表面が
汚染されたり、処理容器内壁に付着した重金属（例：Ｃ
ｕ、Ｎａ等）により、被処理物が金属汚染されるため、
処理容器内の汚染物質が成膜品質またはエッチング品質
を劣化させる原因になっている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような事
情を考慮し、処理容器内の汚染状態を客観的に把握し得
る汚染測定方法を提供しようとするもので、本発明方法
はプラズマを利用して被処理物を処理する処理容器内の
汚染物質を測光システムを利用して分析し、又は処理容
器内に存在する各種汚染物質の汚染強度を測光システム
を利用して計測することを特徴とする。
情を考慮し、処理容器内の汚染状態を客観的に把握し得
る汚染測定方法を提供しようとするもので、本発明方法
はプラズマを利用して被処理物を処理する処理容器内の
汚染物質を測光システムを利用して分析し、又は処理容
器内に存在する各種汚染物質の汚染強度を測光システム
を利用して計測することを特徴とする。
【０００９】
【作 用】本発明では、処理容器内の汚染状態をプラズ
マ発光の分光強度を測定することにより把握し、汚染物
質の特定、並びに定量的な汚染強度計測を実現する。こ
れにより、処理容器の清掃作業前後の汚染状態の定量的
な確認が可能となる。また、装置の稼働率の面でも定期
的なメインテナンス周期ではなく、処理容器内の汚染状
態に則したメインテナンス時期に清掃・洗浄を実施する
ことが可能となる。
マ発光の分光強度を測定することにより把握し、汚染物
質の特定、並びに定量的な汚染強度計測を実現する。こ
れにより、処理容器の清掃作業前後の汚染状態の定量的
な確認が可能となる。また、装置の稼働率の面でも定期
的なメインテナンス周期ではなく、処理容器内の汚染状
態に則したメインテナンス時期に清掃・洗浄を実施する
ことが可能となる。
【００１０】
【実施例】図１により本発明方法の１実施例を説明す
る。本実施方法は、処理容器１内を高真空に排気した
後、処理容器１内にアルゴン（Ａｒ）ガスを導入し、所
定の圧力に安定させた後、特定のプラズマ源によって反
応室４にプラズマ５を生成させる。このプラズマ５の発
光を処理容器１の一面に設置した発光測定ポート（覗き
窓）１５から光ファイバ１６を利用して分光器１７に取
り込む。前記分光器１７内蔵の光電子増倍管で発光強度
を電気信号に変換し、この電気信号を増幅器１８で増幅
した後、演算処理装置１９で発光波長に対する発光強度
のグラフに処理する。分光器では０．０１５（ｎｍ）の
分解能で２００〜８００（ｎｍ）の発光波長を走査する
のに約６分程度要する。
る。本実施方法は、処理容器１内を高真空に排気した
後、処理容器１内にアルゴン（Ａｒ）ガスを導入し、所
定の圧力に安定させた後、特定のプラズマ源によって反
応室４にプラズマ５を生成させる。このプラズマ５の発
光を処理容器１の一面に設置した発光測定ポート（覗き
窓）１５から光ファイバ１６を利用して分光器１７に取
り込む。前記分光器１７内蔵の光電子増倍管で発光強度
を電気信号に変換し、この電気信号を増幅器１８で増幅
した後、演算処理装置１９で発光波長に対する発光強度
のグラフに処理する。分光器では０．０１５（ｎｍ）の
分解能で２００〜８００（ｎｍ）の発光波長を走査する
のに約６分程度要する。
【００１１】図２、図３は上記の測定系で反応室４内の
プラズマ５を測定した結果を示しており、その測定結果
は発光波長に対する発光強度（単位は任意：ａ．ｕ．）
で示されているため、発光強度がピークを示す発光波長
を解析することにより、発光粒子の特定を可能としてい
る。プラズマ５が純粋なＡｒプラズマである場合、Ａｒ
の発光波長のみに発光強度のピークが現れる（図２参
照）。ところが、反応室４内にパーティクル、重金属等
の汚染物質が存在している場合は、Ａｒの発光波長以外
にも発光強度のピークが観測できる（図３参照）。図３
ではカーボン（Ｃｘ）種の発光が観測できるため、反応
室４内にはＣを含んだパーティクルが存在していること
がわかる。また、測定条件（導入ガスの流量、反応室４
内圧力、プラズマ源のパワー、分光器の光学的性質な
ど）を同じにすれば、それぞれの発光波長における発光
強度は、その発光粒子の量子数に比例するので、汚染物
質の発光強度を利用して相対的な汚染単位を規定するこ
とができる。前もって、処理容器１内が許容できない汚
染状態にある時の汚染準位を測定しておけば、メインテ
ナンス時に数分間の汚染測定をするだけで、処理容器１
の清掃有無の判断ができる。
プラズマ５を測定した結果を示しており、その測定結果
は発光波長に対する発光強度（単位は任意：ａ．ｕ．）
で示されているため、発光強度がピークを示す発光波長
を解析することにより、発光粒子の特定を可能としてい
る。プラズマ５が純粋なＡｒプラズマである場合、Ａｒ
の発光波長のみに発光強度のピークが現れる（図２参
照）。ところが、反応室４内にパーティクル、重金属等
の汚染物質が存在している場合は、Ａｒの発光波長以外
にも発光強度のピークが観測できる（図３参照）。図３
ではカーボン（Ｃｘ）種の発光が観測できるため、反応
室４内にはＣを含んだパーティクルが存在していること
がわかる。また、測定条件（導入ガスの流量、反応室４
内圧力、プラズマ源のパワー、分光器の光学的性質な
ど）を同じにすれば、それぞれの発光波長における発光
強度は、その発光粒子の量子数に比例するので、汚染物
質の発光強度を利用して相対的な汚染単位を規定するこ
とができる。前もって、処理容器１内が許容できない汚
染状態にある時の汚染準位を測定しておけば、メインテ
ナンス時に数分間の汚染測定をするだけで、処理容器１
の清掃有無の判断ができる。
【００１２】
【発明の効果】以上述べたように、処理容器内の汚染状
態をプラズマ発光の分光強度を測定することにより、汚
染物質の特定並びに定量的な汚染強度計測を実現する。
これにより、処理容器内の清掃作業時期の適正化並びに
清掃作業前後の汚染状態の定量的な確認が可能となる。
態をプラズマ発光の分光強度を測定することにより、汚
染物質の特定並びに定量的な汚染強度計測を実現する。
これにより、処理容器内の清掃作業時期の適正化並びに
清掃作業前後の汚染状態の定量的な確認が可能となる。
【図１】本発明方法を実施する汚染測定系の構成図であ
る。
る。
【図２】処理容器内が理想的に清浄な場合の本発明方法
による測定結果を示す説明図である。
による測定結果を示す説明図である。
【図３】処理容器内が汚染されている場合の本発明方法
による測定結果を示す説明図である。
による測定結果を示す説明図である。
【図４】プラズマを用いた処理容器内の断面図である。
【図５】処理容器の内壁近傍の拡大断面図である。
１ 処理容器 ２ 被処理物 ３ 被処理物載置台 ４ 反応室 ５ プラズマ ６ ガス導入管 ７ 真空ポンプ ８ バッフル ９ 処理容器内壁 １０ 電子 １１ イオン １２ 中性粒子 １３ パーティクル １４ 重金属 １５ 発光測定ポート（覗き窓） １６ 光ファイバ １７ 分光器 １８ 増幅器 １９ 演算処理装置
Claims (4)
- 【請求項１】 プラズマを利用して被処理物を処理する
ための処理容器内の汚染物質を測光システムを利用して
分析することを特徴とする汚染測定方法。 - 【請求項２】 処理容器内に存在する各汚染物質の汚染
強度を測光システムを利用して計測することを特徴とす
る汚染測定方法。 - 【請求項３】 測光システムにモノクロメータを利用し
た分光測定器を用いることを特徴とする請求項１及び請
求項２の汚染測定方法。 - 【請求項４】 測光システムにフォトダイオードアレイ
を利用したマルチ測光器を用いることを特徴とする請求
項１及び請求項２の汚染測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6169697A JPH0837175A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 汚染測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6169697A JPH0837175A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 汚染測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0837175A true JPH0837175A (ja) | 1996-02-06 |
Family
ID=15891214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6169697A Pending JPH0837175A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 汚染測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0837175A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2332881A (en) * | 1997-12-30 | 1999-07-07 | Samsung Electronics Co Ltd | Plasma etching apparatus cleaning system with gas analyser |
| KR100394093B1 (ko) * | 1999-12-11 | 2003-08-09 | 서영철 | 고주파 시료반응기를 이용한 중금속검출기 및중금속검출방법 |
| JP2009212333A (ja) * | 2008-03-05 | 2009-09-17 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理方法 |
| KR101535747B1 (ko) * | 2014-06-10 | 2015-07-10 | 한국표준과학연구원 | 반도체 코팅설비의 오염 진단장치 및 진단방법 |
-
1994
- 1994-07-21 JP JP6169697A patent/JPH0837175A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2332881A (en) * | 1997-12-30 | 1999-07-07 | Samsung Electronics Co Ltd | Plasma etching apparatus cleaning system with gas analyser |
| GB2332881B (en) * | 1997-12-30 | 2002-04-10 | Samsung Electronics Co Ltd | Plasma process apparatus having in situ monitoring and a monitoring method for use in such apparatus |
| DE19844882B4 (de) * | 1997-12-30 | 2007-02-01 | Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon | Vorrichtung zur Plasma-Prozessierung mit In-Situ-Überwachung und In-Situ-Überwachungsverfahren für eine solche Vorrichtung |
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