(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物の処理を行う処理室内に処理ガスを導入し、圧力検出器により処理室内の圧力を測定し、測定した圧力値に基づいて、処理室内の圧力を制御して、製造処理を行う、半導体の製造方法において、
上記圧力検出器の指示値が基準値Ｐｓを示すように、処理ガスを基準容積Ｖｓ内に充填し、
上記充填したガスを比較容積Ｖｃ内に放出し、
比較容積Ｖcと基準容積Ｖsにおける圧力Ｐｃを上記圧力検出器にて計測し、
上記圧力検出器により検出した圧力値Ｐcと、上記基準値Ｐsと、Ｖc／Ｖsとから較正式を演算し、上記圧力検出器の検出圧力変動による感度変動を較正するための感度劣化係数ｋを求め、
当該感度劣化係数ｋと上記較正式とを用いて、上記圧力検出器の圧力検出値を感度較正し、
上記較正した圧力値に基づいて、上記処理室内の圧力を制御して、半導体の製造処理を行うことを特徴とする半導体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体の製造方法において、上記較正した圧力値に基づいて、上記処理ガスの上記処理室内への流量を制御することにより、上記処理室内の圧力を制御することを特徴とする半導体の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の半導体の製造方法において、上記較正した圧力値に基づいて、上記処理室内から排出するガスの流量を制御することにより、上記処理室内の圧力を制御することを特徴とする半導体の製造方法。
【請求項４】
被処理物の処理を行う処理室と、上記処理室内の圧力を測定する圧力検出器と、上記処理室内及び圧力検出器に処理ガスを導入するガス導入手段と、上記処理室内及び圧力検出器内のガスを排出するガス排出手段と、上記圧力検出器により測定された圧力値に基づいて、上記ガス導入手段、ガス排出手段を制御して処理室内の圧力を調整して、製造処理を行う制御手段とを有する半導体の製造装置において、
上記制御手段は、
上記圧力検出器の指示値が基準値Ｐｓを示すように、上記ガス導入手段を制御して、処理ガスを基準容積Ｖｓ内に充填し、この充填したガスを比較容積Ｖｃ内に放出し、比較容積Ｖcと基準容積Ｖsにおける圧力Ｐｃを上記圧力検出器にて計測させ、上記圧力検出器により検出した圧力値Ｐcと、上記基準値Ｐsと、Ｖc／Ｖsとから較正式を演算し、上記圧力検出器検出圧力変動による感度変動を較正するための感度劣化係数ｋを求め、
当該感度劣化係数ｋと上記較正式とを用いて、上記圧力検出器の圧力検出値を感度較正し、較正した圧力値に基づいて、上記ガス導入手段又はガス排出手段を制御して上記処理室内の圧力を調整して、半導体の製造処理を行うことを特徴とする半導体の製造装置。
【請求項５】
請求項４記載の半導体の製造装置において、上記制御手段の内部に記憶手段を備え、当該記憶手段に上記算出された感度劣化係数ｋを格納することを特徴とする半導体の製造装置。
【請求項６】
被処理物の処理を行う処理室内に処理ガスを導入し、圧力検出器により処理室内の圧力を測定し、測定した圧力値に基づいて、処理室内の圧力を制御して、製造処理を行い、半導体を製造する半導体の製造制御プログラムにおいて、
上記圧力検出器の指示値が基準値Ｐｓを示すように、処理ガスを基準容積Ｖｓ内に充填し、
上記充填したガスを比較容積Ｖｃ内に放出し、
比較容積Ｖcと基準容積Ｖsにおける圧力Ｐｃを上記圧力検出器にて計測し、
上記圧力検出器により検出した圧力値Ｐcと、上記基準値Ｐsと、Ｖc／Ｖsとから較正式を演算し、上記圧力検出器の検出圧力変動による感度変動を較正するための感度劣化係数ｋを求め、
当該感度劣化係数ｋと上記較正式とを用いて、上記圧力検出器の圧力検出値を感度較正し、
上記較正した圧力値に基づいて、上記処理室内の圧力を制御して、半導体の製造処理を行うことを特徴とする半導体の製造制御プログラム。
【請求項７】
請求項１記載の半導体の製造方法において、上記圧力検出器の検出圧力変動による感度変動は、経時劣化による感度変動であることを特徴とする半導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体の製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程において、例えばゲート構造をドライエッチングプロセスにて作成する場合、プロセスガスを処理チャンバ内に導入してプラズマを形成し、ドライエッチングプロセスを行っている。
【０００３】
このドライエッチングプロセスを行う場合、プロセスガスを処理チャンバ内に導入する際の圧力を正確に制御することが、特に微細構造のデバイスを製作するうえで非常に重要である。
【０００４】
例えば、特開平５−１３５４４号公報に記載されているように、半導体製造装置の処理室の圧力測定には、隔膜真空計（「キャパシタンスマノメータ」とも呼ばれる）が使用されている。
【０００５】
この隔膜真空計は、隔膜が圧力を受けることによって生じた変形量を測定することによってガスの圧力を測定するものである。そして、この隔膜真空計は、原理的に、測定するガスの種類によらず感度が一定であることが知られているため、広く半導体製造プロセスにおける圧力測定に使用されている。
【０００６】
この隔膜真空計の内部を真空排気し、隔膜真空計の最低検出圧力よりも低い圧力に保持した状態で、隔膜真空計の指示値がゼロを示すようにオフセット調整をしている。
【０００７】
このようなオフセット調整を行うことにより、隔膜真空計の指示値全体がドリフトしてしまうような変動の影響を回避している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術においては、上述したように、最低検出圧力より低い圧力での調整は行っているものの、真空計の指示値の感度が、測定圧力によって変動してしまうことについては、全く認識されておらず、上記のようなオフセット調整のみでは、様々な圧力範囲での正確な圧力測定は困難である。
【０００９】
つまり、本願発明者により、実際に、半導体製造プロセスで長期間使用された隔膜真空計の圧力感度を較正してみると、真空計の感度が測定圧力によって、変動が生じていることがわかった。
【００１０】
較正には、スピニングロータゲージを基準真空計として使用した。スピニングロータゲージは、日本真空工業会の技術委員会が平成１２年３月に発行した「高真空圧力トレーサビリティ・ワーキング活動報告書」に記載されているように、二次標準真空計として検討されている真空計であり、圧力測定感度の不確かさが、数％以内であることが報告されている。
【００１１】
スピニングロータゲージ及び隔膜真空計を処理チャンバに取り付けて、隔膜真空計の較正を行った。処理室に圧力計として隔膜真空計を取り付け、基準真空計としてスピニングロータゲージを取り付けた。
【００１２】
そして、処理ガスとしてアルゴンガスを使用し、そのときの隔膜真空計とスピニングロータゲージの圧力指示値を記録した。アルゴンガスの流量を変えることによって、様々な圧力範囲における指示値の変動を調べた。
【００１３】
まず、隔膜真空計として新品のものを取り付けた装置において測定を行った。その結果を、図５に示す。
【００１４】
図５の○印は新品の隔膜真空計の計測結果Ａをプロットしたものであるが、約２Ｐａまでの圧力において、新品の隔膜真空計の指示値はスピニングロータゲージの指示値に対して、約４％の変動しか示さなかった。
【００１５】
次に、製造プロセスにより約１０万回使用した隔膜真空計を取り付けた装置において、上述と同様な較正を行い、図５の□印（黒い四角印）のプロットで示されるような計測結果を得た。
【００１６】
この長期間使用された真空計の計測結果は、約２Ｐａ付近では、隔膜真空計のスピニングロータゲージに対する指示値のずれは約４％以内に収まっていたが、圧力が低くなるにつれて、隔膜真空計の指示値は、スピニングロータゲージの指示値より低い値を示す傾向があることを見いだすことが出来た。
【００１７】
約０．１Ｐａにおいては、指示値のずれが、約２Ｐａのときに比べて約２７％も落ち込んでしまうことがわかった。
【００１８】
しかしながら、このようなずれが、スピニングロータゲージの感度変動によって見掛け上引き起こされている可能性もあるため、再度、新品の隔膜真空計に対する較正を行った。
【００１９】
図５の×印は、その結果Ｂをプロットしたものであるが、新品の隔膜真空計のずれは、スピニングロータゲージの指示値に対して、最初の実験と同様にやはり約４％以内に収まっていた。
【００２０】
このことから、黒い□印のプロットで示されている約１０万回使用した隔膜真空計の指示値の落ち込みは、スピニングロータゲージの感動変動によって起きているものではなく、隔膜真空計自身の指示値が落ち込んでいることによるものであることが確認できた。
【００２１】
この隔膜真空計の圧力による感度変動は、隔膜真空計の隔膜表面にプロセス中に生じる反応生成物などが付着堆積し、これにより、隔膜全体の応力特性が変動したり、また隔膜が酸化するなどして隔膜自身の応力特性が変動することにより生じていることが考えられる。
【００２２】
このような感度変動のメカニズムによって、特に隔膜の応力変形が小さくなる、低圧力時の測定において、指示値のずれが大きくなっていると考えられる。
【００２３】
このような指示値のずれが生じると、半導体デバイス生産において深刻な問題が生じる。
【００２４】
例えば、半導体デバイスのゲート構造をエッチングプロセスによって製作する場合、処理室内の圧力が約０．２Ｐａ前後になるように、プロセスガスが処理室内に導入される。
【００２５】
エッチング装置の隔膜真空計が新品である場合には、比較的正確な圧力でプロセスガスが導入されて、プロセスが実行されるが、ウエハを１０万枚程度の処理に使用された隔膜真空計の場合には、この隔膜真空計の指示値は、約１５％程度も真値より落ち込んでいるために、実際には約１５％高い圧力で、プロセスガスが導入されてしまう。
【００２６】
また、ゲートプロセスなどにおいては、エッチング形状を向上させるために、プロセスガスに酸素などのガスを微量に添加するプロセスが行われているが、この添加量の最適値は、プロセス時の圧力によって変えなければならない。もし、圧力測定値が真値から大きく変動していると、ガスの添加量が適切でないために形状特性が悪化するという問題が生じる。
【００２７】
特に、０．１３μｍ以下の微細構造を持ったデバイスの製造を行う際に、このようなプロセス圧力のずれが生じると、歩留まりの低下や、製作不良を引き起こす原因となる。
【００２８】
従来技術においては、このような圧力計の指示値が変動していることの認識が全くなされていなかっために、圧力計の指示値に経時変化が生じていても、オフセット調整が行われるのみであり、計測値の圧力変動に対する有効な対策を取ることが出来ず、歩留まり低下や製作不良を引き起こしてしまっていた。
【００２９】
そのために、デバイス価格の上昇の原因となり、デバイス市場における価格競争力の低下という問題につながってしまっていた。
【００３０】
本発明の目的は、圧力変動による圧力計の感度変動を正確に較正し、様々な圧力範囲で正確な圧力測定を行って、製造処理を行い得る半導体の製造方法及び装置を実現することである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
（１）被処理物の処理を行う処理室内に処理ガスを導入し、圧力検出器により処理室内の圧力を測定し、測定した圧力値に基づいて、処理室内の圧力を制御して、製造処理を行う、半導体の製造方法において、上記圧力検出器の指示値が基準値Ｐｓを示すように、処理ガスを基準容積Ｖｓ内に充填し、上記充填したガスを比較容積Ｖｃ内に放出し、比較容積Ｖcと基準容積Ｖsにおける圧力Ｐｃを上記圧力検出器にて計測し、上記圧力検出器により検出した圧力値Ｐcと、上記基準値Ｐsと、Ｖc／Ｖsとから較正式を演算し、上記圧力検出器の検出圧力変動による感度変動を較正するための感度劣化係数ｋを求め、当該感度劣化係数ｋと上記較正式とを用いて、上記圧力検出器の圧力検出値を感度較正し、上記較正した圧力値に基づいて、上記処理室内の圧力を制御して、半導体の製造処理を行う。
【００３２】
（２）好ましくは、上記（１）において、上記較正した圧力値に基づいて、上記処理ガスの上記処理室内への流量を制御することにより、上記処理室内の圧力を制御する。
【００３３】
（３）また、好ましくは、上記（１）において、上記較正した圧力値に基づいて、上記処理室内から排出するガスの流量を制御することにより、上記処理室内の圧力を制御する。
【００３４】
（４）被処理物の処理を行う処理室と、上記処理室内の圧力を測定する圧力検出器と、上記処理室内及び圧力検出器に処理ガスを導入するガス導入手段と、上記処理室内及び圧力検出器内のガスを排出するガス排出手段と、上記圧力検出器により測定された圧力値に基づいて、上記ガス導入手段、ガス排出手段を制御して処理室内の圧力を調整して、製造処理を行う制御手段とを有する半導体の製造装置において、上記制御手段は、上記圧力検出器の指示値が基準値Ｐｓを示すように、上記ガス導入手段を制御して、処理ガスを基準容積Ｖｓ内に充填し、この充填したガスを比較容積Ｖｃ内に放出し、比較容積Ｖcと基準容積Ｖsにおける圧力Ｐｃを上記圧力検出器にて計測させ、上記圧力検出器により検出した圧力値Ｐcと、上記基準値Ｐsと、Ｖc／Ｖsとから較正式を演算し、上記圧力検出器検出圧力変動による感度変動を較正するための感度劣化係数ｋを求め、当該感度劣化係数ｋと上記較正式とを用いて、上記圧力検出器の圧力検出値を感度較正し、較正した圧力値に基づいて、上記ガス導入手段又はガス排出手段を制御して上記処理室内の圧力を調整して、半導体の製造処理を行う。
【００３５】
（５）好ましくは、上記（４）において、上記制御手段の内部に記憶手段を備え、当該記憶手段に上記算出された感度劣化係数ｋを格納する。
（６）被処理物の処理を行う処理室内に処理ガスを導入し、圧力検出器により処理室内の圧力を測定し、測定した圧力値に基づいて、処理室内の圧力を制御して、製造処理を行い、半導体を製造する半導体の製造制御プログラムにおいて、上記圧力検出器の指示値が基準値Ｐｓを示すように、処理ガスを基準容積Ｖｓ内に充填し、上記充填したガスを比較容積Ｖｃ内に放出し、比較容積Ｖcと基準容積Ｖsにおける圧力Ｐｃを上記圧力検出器にて計測し、上記圧力検出器により検出した圧力値Ｐcと、上記基準値Ｐsと、Ｖc／Ｖsとから較正式を演算し、上記圧力検出器の検出圧力変動による感度変動を較正するための感度劣化係数ｋを求め、
当該感度劣化係数ｋと上記較正式とを用いて、上記圧力検出器の圧力検出値を感度較正し、上記較正した圧力値に基づいて、上記処理室内の圧力を制御して、半導体の製造処理を行う。
（７）好ましくは、上記（１）において、上記圧力検出器の検出圧力変動による感度変動は、経時劣化による感度変動である。
【００３６】
本発明によれば、圧力計測器の指示値のずれが問題にならない程度に小さくなっている高圧力範囲において、既知の体積を持つ空間にガスを充填する。このときの圧力を計測しておき、このガスを体積が数十倍以上に大きな処理室内に放出して、低圧での圧力を計測する。そして、高圧力時の計測値を基にして、低圧力時の計測値を計算し、これを基にして実測した低圧力時の値を較正する。
【００３７】
これらのモニタリング結果をもとにして、プロセスの終了時期の判定や、反応状態を制御することにより、微細構造の製作を、高い信頼性で行うことを可能にする。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である半導体の製造装置であるエッチング装置の概略構成図である。
【００３９】
この一実施形態は、例えば金属薄膜のエッチング処理を行う装置として、マイクロ波プラズマ装置を使用した場合の例である。
【００４０】
図１において、エッチング装置の処理室１００の中のウエハ１０２にエッチング処理を行う。処理ガス１０３は流量が調節されて処理室１００へ導かれ、処理室１００内に導入される高周波やマイクロ波などによってプラズマ化され、ウエハ１０２がエッチングされる。
【００４１】
このとき、処理ガス１０３とともに、ウエハ１０２や処理室１００内面や内部の部品などが化学反応を起こしたことによって生じる反応生成ガスなどは可変流量バルブ１０５を通って、ポンプ１０９により排気される。
【００４２】
ここで、処理室１００内部の圧力は圧力計（真空計）１０６によって計測されている。
【００４３】
圧力計１０６の計測値が所望の圧力、例えば、２Ｐａに保たれるように、可変流量バルブ１０５のコンダクタンスが調節されている。この可変流量バルブ１０５の動作制御は、マイクロ波や高周波の制御等も含めて、システム制御装置１１０により実行されている。
【００４４】
圧力計１０６には、一般的に隔膜真空計が使用されている。隔膜真空計とは、上述したように、隔膜に作用する圧力によって、隔膜が変形した量を計測して圧力を測定するものである。
【００４５】
約数Ｐａ前後の圧力を測定できる真空計には、隔膜真空計の他にも電離真空計や、スピニングロータゲージなどがあるが、これらはいずれも、測定するガスの種類によって感度が変わってしまう性質がある。
【００４６】
このため、様々な種類のプロセスガスを使用している半導体製造プロセスでは、安定した測定が困難であり、あまり使用されていない。
【００４７】
一方、隔膜真空計は、ガスの種類によらず、隔膜の変形量は圧力にのみ依存するという特長があるために、広く半導体プロセスに使用されている。
【００４８】
しかしながら、上述したように、実際のデバイスの生産プロセスにおいては、隔膜真空計を長時間使用していると、その感度が圧力によって変動している。
【００４９】
このような隔膜真空計の圧力変動を較正するために、本発明の一実施形態においては、以下のような方法を行う。
【００５０】
図２は、隔膜真空計の圧力変動を較正するための動作フローチャートである。この動作プログラムは、システム制御装置１１０内又は外部の記憶手段により記憶されており、これに基づいて、システム制御装置１１０がバルブ１０５等の動作制御を行う。
【００５１】
まず、図２のステップＳ１００において、定期チェック時か否かを判断する。そして、定期チェック時であれば、ステップＳ１０１に進む。
【００５２】
つまり、本発明の一実施形態においては、圧力計１０６が新品であるか長期間使用したものであるかに関係なく較正を行うこととする。
【００５３】
ステップＳ１０１において、圧力計１０６（標準体積１０４がＶs）や処理室１０２（体積Ｖc）の内部を排気して、圧力計１０６の測定感度以下の高真空状態にする。
【００５４】
次に、ステップＳ１０２において、圧力計１０６のゼロ点修正を行い、指示値全体のドリフト量をゼロにする。
【００５５】
続いて、ステップＳ１０３において、ガスバルブ１０１を開けて、処理ガス１０３として、例えばアルゴンガスなどの不活性ガスを処理室１００に導入する。そして、ステップＳ１０４で、このときの圧力を圧力計１０６で測定し、隔膜真空計であれば例えば１２Ｐａ導入する。このときの圧力計１０６の指示値をＰｓとする。このとき、隔離バルブ１１１をあけて、標準圧力計１０８により、圧力計１０６の圧力計測値が正確か否かのチェックを行う。
【００５６】
次に、ステップＳ１０５において、処理ガスバルブ１０１や隔離バルブ１０７、１１１を閉じて、処理室１０２内部を高真空状態まで排気する。そして、ステップＳ１０６において、可変流量バルブ１０５を完全に閉じた後、隔離バルブ１０７を開け、圧力計内部に封止されていた圧力Ｐｓ（規準値）のガスを処理室１０２内に放出する。このときの処理室１０２内の圧力をＰｃとする。
【００５７】
ここで、圧力計１０６内部の体積は一定であり、この体積を標準体積１０４としてＶｓ（基準容積）とし、処理室１０２の体積をＶｃ（比較容積）とする。
【００５８】
圧力計１０６内部に封止されていた圧力Ｐｓ、体積Ｖｓのガスを、処理室１０２へ放出させて、圧力Ｐｃ、体積Ｖｃ＋Ｖｓになったわけであるが、このときには以下の（１）式が成立する。
Ｐｃ=Ｐｓ /（１＋Ｖc／Ｖｓ）      −−−(１)
隔膜真空計１０６の大きさや、それを隔離バルブ１０７に取り付けている配管の体積などを含めて、Ｖｓは約１リットル程度である。
【００５９】
また、処理室１０２の体積をＶｃとするが、この大きさは約１００リットル程度である。
【００６０】
これらを考慮すると、最初にＰｓとして１２Ｐａのガスを封止した場合、(１)式より、Ｐｃの値は０．１１９Ｐａになる。
【００６１】
ところで、図５に示されるように、使用品の隔膜真空計の指示値は、約１．５Ｐａを越えると新品の真空計とほぼ同じ値を示しており、プロセスに問題無い程度に、正しい値であることがわかっている。
【００６２】
そこで、この値をもとに計算されたＰｃの値０．１１９Ｐａもまた、プロセスに問題無い程度に正しい値であるとみなせる。
【００６３】
一方、実際に使用品の隔膜真空計で計測されたＰｃの値をＰｍとすると、図５に示したグラフにより、新品に比べて計測値は約２７％低下しており、プロセスを行うに不十分な誤差を含んでしまっている。
【００６４】
そこで、この値を、計算されたＰｃの値０．１１９Ｐａと比較することによって、較正することができる。
【００６５】
例えば、図５に示した使用品の較正結果によりえられた曲線の形を次式（２）で表すことができる。
Ｒ=Ｓ−exp（−ｋ・Ｐ）        −−−(２)
ここで、Ｒは縦軸のマノメータ指示値／スピニングＲゲージ指示値、Ｐは横軸のスピニングＲゲージ指示値、Ｓは圧力が充分に高いときのＲの値（図５では１．０５とする）、ｋは感度劣化係数とする。
【００６６】
この式（２）で表される曲線は、使用品の隔膜真空計１０６の較正曲線として使用できる。
【００６７】
この場合、Ｒの代わりにＰｍ／Ｐｃを、Ｐの代わりに較正圧力Ｐｃを代入すれば、次式（３）となる。
【００６８】
Ｐｍ／Ｐｃ=Ｓ−exp（−ｋ・Ｐｃ）        −−−(３)
隔膜真空計１０６の較正方法として、例えば、計算されたＰｃの値０．１１９Ｐａに対し、実際に測定されたＰｍの値が０．００８Ｐａであったとすると、（３）式では、感度劣化係数ｋは８．１８と計算される。
【００６９】
このｋの値と、（３）式を用いることで、以降実際に測定される隔膜真空計１０６の値を、正しい値へと換算することが可能である。
【００７０】
つまり、ステップＳ１０７において、圧力計１０６で圧力を測定し、ステップＳ１０８で感度劣化係数ｋを算出し、システム制御装置１１０内のメモリ等に格納する。
【００７１】
そして、ステップＳ１０９において、真空計１０６からシステム制御装置１１０へ送られてくる測定値を、（３）式を用いて較正し、その値を真の圧力とみなして、処理室１０２内の圧力制御に用いる。
【００７２】
この圧力制御は、システム制御装置１１０により行われるが、処理ガスバルブ１０１の開度を制御することにより行うこともできるし、可変流量バルブ１０５の開度を制御することにより行うこともできる。
【００７３】
なお、（３）式による較正を、真空計１０６からの圧力値に対して行う代わりに、プロセスのレシピ中にある圧力の設定値に対して行っても良い。この場合には、圧力計１０６からの値をそのままシステム制御装置１１０にて使用することになる。
【００７４】
また、標準圧力計１０８としては、例えば、上述したスピニングロータゲージや、あるいは新品の隔膜真空計を使用する。
【００７５】
通常のプロセス中や、装置待機時には、内部を高真空状態に排気しておき、隔離バルブ１１１を閉めておくことにより、反応生成物などが標準圧力計１０８の内部に入り込んで、感度変動を起こさないようにする。
【００７６】
圧力計１０６の較正を行うときに、隔離バルブ１１１を開け、処理ガス１０３としてアルゴンガスなどを適量導入し、処理室１０２内部の圧力を一定にしたときの圧力計１０６の指示値を、標準圧力計１０８の指示値に対して較正する。
【００７７】
以上のような較正手順を用いて、算出された圧力値に対して、圧力値を制御して、半導体ディバイスのゲート構造をエッチングプロセスにより製作する。
【００７８】
次に、上記エッチングプロセスにより加工されたゲート構造の例を示す。
【００７９】
図３は、ゲート加工形状の一例の断面図である。
【００８０】
図３において、キャップマスク３０１の上方から、プラズマにより生成されたエッチングイオンやラジカルなどが、その下のポリシリコン３０２層へ衝突し、エッチング反応が進むことによって、図３のような形状のゲート構造が、シリコン３０３層の上に形成される。
【００８１】
キャップマスク３０１の幅を幅Ｘ３０４、ポリシリコン３０２が下地のシリコン３０３層と接する部分の幅を幅Ｙ３０５と定義する。幅Ｙと幅Ｘとが等しくなるようなゲート構造が理想的な構造であるが、実際にプロセスを行うと、Ｙ−Ｘの値が大きくなり、不良が発生する。
【００８２】
Ｙ−Ｘを太り量と呼ぶことにする。エッチング装置として電子シンクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマエッチング装置を使用し、プロセスガスとして臭化水素および酸素ガスを使用する。
【００８３】
臭化水素を８０ｍｌ／分、流したときに、酸素ガスを数ｍｌ／分、程度微量に添加することによって、太り量を小さくすることが可能となり、製作不良を最小限にできるような条件が存在する。
【００８４】
その状況を図４に示す。例えば、プロセス中の全圧が０．４Ｐａのときには、酸素を３ｍｌ／分、添加すれば、太り量はほぼゼロに抑えることができる。しかしながら、圧力が０．４５Ｐａになると、酸素を３ｍｌ／分、添加しても、太り量は４０ｎｍ〜６０ｎｍになってしまい、不良品となってしまう。
【００８５】
プロセス中の全圧の測定値が、実際の圧力に対して変動してしまうと、微量に添加する酸素ガスの量が適正範囲を超えてしまい、これまで良品を生産できたものが、不良品を生産する条件へと変化してしまうことになる。
【００８６】
図５に示したように、隔膜真空計の圧力測定値に感度変動が生じると、このような状況が発生してしまう。
【００８７】
そこで、プロセスを開始する前に、上述したような隔膜真空計の較正を行って、正しい圧力に基づいたプロセスが行えるようにする。例えば、毎日定時に行う始業前点検において、プロセス中のプラズマ安定性や、異物発生数の検査を行うときに、上述した隔膜真空計１０６の較正手順を実施する。
【００８８】
あるいは、較正した結果が許容範囲を超えてしまった場合には、圧力計１０６のメンテナンスや交換等を行うように指示を自動的に出すようにしても良い。
【００８９】
このようにすると、例えば、図４の全圧０．２Ｐａ、酸素添加量３ｍｌ／分でプロセスを連続して行っている場合、隔膜真空計１０６の指示値変動によって、太り量が４０ｎｍを越えてしまうようなことがない。
【００９０】
したがって、不良品を最小限にしてプロセスを進めることが可能となり、歩留りが高く確保でき、生産コストを最小限に抑えることが可能になる。
【００９１】
一方、アルミ配線のエッチングプロセスなどでは、約１〜２Ｐａ程度の圧力でプロセスを行っているものがあり、この圧力領域では、圧力計の感度変動は、問題無いレベルであるので、このような構造をエッチングするときには、上述したような較正手段を行う必要はない。
【００９２】
ところで、本発明の一実施形態ではゲート構造特有の問題を示したが、他にもメタルゲート構造などがある。また、ゲートプロセス以外のメタル配線構造のエッチングや、絶縁膜のエッチングにおいても、同様な圧力較正による微細加工プロセスが必要となるプロセスがある。
【００９３】
また、本発明の一実施形態ではドライエッチングプロセスを例に説明しているが、ＣＶＤプロセス及びスパッタリングプロセスでも同様な方式で、プロセスを進めることが可能である。
【００９４】
いずれのプロセスにおいても、同様な方式でガス分析を行い、プロセスを制御し、生産が行える。
【００９５】
また、上述した例においては、標準圧力計１０８及び隔離バルブ１１１を設けるように較正したが、これらは必ずしも必要とするものでは無く、省略することも可能である。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば、圧力変動による圧力計の感度変動を正確に較正し、様々な圧力範囲で正確な圧力測定を行って、製造処理を行い得る半導体の製造方法及び装置を実現することができる。
【００９７】
また、エッチングプロセスの制御がより正確に行えるので、これまでより微細な構造を持つデバイスの製作が可能になる。
【００９８】
また、歩留りが向上することによる生産コストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である半導体製造装置の概略構成図である。
【図２】図１の例における動作フローチャートである。
【図３】ゲート構造及び太り量による不良の一例を示す図である。
【図４】エッチング不良発生の条件の例を示すグラフである。
【図５】マノメータ指示値の較正結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０１          処理ガスバルブ
１０２          ウエハ
１０３          処理ガス
１０５          可変流量バルブ
１０６          圧力計
１０７、１１１  隔離バルブ
１０８          標準圧力計
１０９          ポンプ
１１０          システム制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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