(57)【要約】【課題】  高周波プラズマを利用したスパッタエッチングにおける製品不良に繋がる異常放電を検出する。【解決手段】  進行波に対して反射波を抑制するマッチングを行うスパッタエッチングにおいて、マッチングの作動状況を示す高周波ロード電圧等の電圧変化を異常放電の検知指標として用いることで、異常放電の検知を行う。かかる異常放電の検知に基づき、高周波電源のスイッチをオフにする等してインターロックをかけ、スパッタエッチング装置１００の停止を行い、異常放電に基づく不良の大量作り込みを防止する。スパッタエッチング装置１００のマッチングボックス１７に異常放電検知手段２０を接続し、異常放電検知手段２０にインターロック手段３０ａ等の異常放電時処理手段３０を接続して、異常放電発生時に速やかにスパッタエッチング装置１００の停止を行う。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の手段を有するスパッタエッチング装置；
（ａ）スパッタエッチングに使用する進行波に対しての反射波を抑制するマッチングを行うマッチング手段と、
（ｂ）前記マッチングの作動状況を示す高周波ロード電圧、高周波チューン電圧、電極電圧の少なくともいずれかの電圧変化から、前記スパッタエッチングにおける異常放電の発生を検知する異常放電検知手段。
【請求項２】
請求項１記載のスパッタエッチング装置において、
異常放電の検知に基づき、異常放電発生の報知あるいはスパッタエッチング装置の停止の少なくともいずれかの処理を行う異常放電時処理手段を有するスパッタエッチング装置。
【請求項３】
以下の手段を有するスパッタエッチング装置；
（ａ）スパッタエッチングに使用する進行波に対しての反射波を抑制するマッチングを行うマッチング手段と、
（ｂ）前記マッチングの作動状況を示す高周波ロード電圧、高周波チューン電圧、電極電圧の少なくともいずれかの電圧変化の最大値あるいは最小値が、設定した電圧閾値を越えた場合に、前記スパッタエッチングにおいて異常放電が発生したと検知する異常放電検知手段と、
（ｃ）異常放電の検知に基づき、異常放電発生の報知あるいはスパッタエッチング装置の停止の少なくともいずれかの処理を行う異常放電時処理手段と、
（ｄ）前記電圧閾値を、直前迄の所定回数のスパッタエッチングにおける前記電圧変化の最大値あるいは最小値の平均電圧に基づき更新設定する設定手段。
【請求項４】
以下の手段を有するスパッタエッチングシステム；
（ａ）スパッタエッチングに使用する進行波に対しての反射波を抑制するマッチングを行うスパッタエッチング装置と、
（ｂ）前記マッチングの作動状況を示す高周波ロード電圧、高周波チューン電圧、電極電圧の少なくともいずれかの電圧変化を、前記スパッタエッチングを行う工程領域とは別の領域で監視する監視手段と、
（ｃ）前記電圧変化が、予め設定した電圧閾値を越える場合には、前記スパッタエッチングにおいて異常放電が発生したと判断して、異常放電発生の報知あるいはスパッタエッチング装置の停止の少なくともいずれかの処理を行う異常放電時処理手段と、
【請求項５】
以下の手段を有する請求項４記載のスパッタエッチングシステム；
（ａ）前記電圧閾値を、直前迄の所定回数のスパッタエッチングにおける前記電圧変化の平均電圧に基づき更新設定する設定手段。
【請求項６】
スパッタエッチングに使用する進行波に対しての反射波を抑制するマッチングの作動状況を示す電気的物理量の変化から、前記スパッタエッチングに際して発生した異常放電を検知するスパッタエッチング方法。
【請求項７】
請求項６記載のスパッタエッチング方法において、
前記電気的物理量の変化とは、高周波ロード電圧、高周波チューン電圧、電極電圧の少なくともいずれかの電気的物理量の変化であるスパッタエッチング方法。
【請求項８】
以下のステップを有するスパッタエッチング方法；
（ａ）スパッタエッチングに使用する進行波に対しての反射波を抑制するマッチングを行うステップと、
（ｂ）前記マッチングの作動状況を示す高周波ロード電圧、高周波チューン電圧、電極電圧の少なくともいずれかの電圧変化から、前記スパッタエッチングにおける異常放電の発生を検知するステップと、
（ｃ）異常放電の検知に基づき、異常放電発生の報知あるいはスパッタエッチング装置の停止の少なくともいずれかの処理を行うステップ。
【請求項９】
請求項８記載のスパッタエッチング方法において、
前記異常放電の検知とは、前記高周波ロード電圧、前記高周波チューン電圧、前記電極電圧の少なくともいずれかの電圧変化の最大値あるいは最小値が設定した電圧閾値を越えた場合に、異常放電と判断して検知することであり、
前記電圧閾値は、過去のスパッタエッチングの前記電圧変化の平均値に基づき設定されるスパッタエッチング方法。
【請求項１０】
請求項８記載のスパッタエッチング方法において、
前記異常放電の検知とは、前記高周波ロード電圧、前記高周波チューン電圧、前記電極電圧の少なくともいずれかの電圧変化の最大値あるいは最小値が設定した電圧閾値を越えた場合に、異常放電と判断して検知することであり、
前記電圧閾値は、製品毎、レシピ毎、工程毎、使用するスパッタエッチング装置毎の少なくともいずれかの要素毎に設定されているスパッタエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波プラズマを用いたスパッタエッチング技術に関し、製品不良に繋がる異常放電の検知、及び異常放電に基づく製品不良の大量作り込み防止に有効に適用できる技術である。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、ウエハ表面のクリーニング目的として、例えば、薄膜上に形成された自然酸化膜を除去するために、スパッタエッチング処理を施す場合がある。かかるスパッタエッチング処理においては、高周波領域の交流電界により生成されたプラズマを用いる技術が知られている。
【０００３】
プラズマ処理に際しては、異常放電の発生により、異物不良等の製品ウエハの不良が発生する。しかし、製品ウエハの不良は、リアルタイムに確認することができず、所定枚数処理後の検査時等に発見することができるものである。そのため、場合によっては、検査時等の不良発見により異常放電が発生していることが確認されるまでに、大量の製品ウエハの不良を作り込む虞がある。さらに、作り込まれた不良の製品ウエハは、後工程の処理に移行している場合もあり、甚大な損害を与えることとなる。そこで、かかる重大な製品不良に繋がる異常放電の検知技術が求められていた。
【０００４】
異常放電の監視技術としては、例えば、高周波放電によるアルゴンプラズマを用いたアルゴンスパッタエッチング装置において、異常放電発生時には、通常処理時とは異なる発光強度が見られることに着目し、発光強度の変化が検知し易い７０５ｎｍの特定波長で発光強度を監視する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
一方、プラズマ処理における異常放電が、プラズマ処理圧力の変動に基づくという知見から、プラズマ処理中の処理圧力を監視して、処理圧力が設定圧力の上限を越えた場合に異常と判断する技術も提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−２２６２９６号公報
【特許文献１】特開２００２−３１３７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、高周波プラズマを用いたスパッタエッチング処理において、異常放電に基づくウエハ不良の発生を防止すべく種々の検討を行ってきた。
【０００７】
前記提案の異常放電の監視技術も優れたものではあるが、例えば、特許文献１に記載の技術では、異常放電を特定波長における発光強度の変化として検知する技術であるため、発光強度の検出のための分光器等の測定装置が必要となる。また、かかる分光器等を、スパッタエッチング装置と連動させる構成も求められる。
【０００８】
近年、半導体装置の製造分野ではその省スペース化が積極的に進められ、装置構成もその小型化が強く要請されている。しかし、上記構成は、本来のスパッタエッチング装置の他に、分光器等の付帯構成が必要となり、さらに機器構成の連動を保つための制御の開発もあり、かかる要請に応え難い。
【０００９】
一方、特許文献２の技術は、プラズマ処理時の圧力変動を監視することで異常放電の検知を行うもので、優れた技術ではあるが、本発明者の実験では、製品不良に繋がる異常放電が発生していたにもかかわらず圧力変動を見出すことはできなかった。
【００１０】
そこで、本発明者は、異常放電の検出に際して、鋭敏な応答性を有する検知指標を新たに見出すことができないかと考えた。併せて、かかる検知指標の監視に際して、特段の付帯設備等の設置を必要としなければなお好ましい。
【００１１】
本発明の目的は、プラズマを用いたスパッタエッチング工程の製品不良に繋がる異常放電の検出を行えるようにすることにある。
【００１２】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１４】
高周波プラズマを用いたスパッタエッチングにおいて、入射波に対しての反射波を抑えることでエッチング処理を有効に機能させるマッチング機構における電気的物理量を、鋭敏な応答性を有する異常放電の検知指標として用いた。
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１６】
異常放電の検知に際して鋭敏な応答性を有する検知指標として、高周波プラズマを用いたスパッタエッチングにおいて入射波に対しての反射波を抑えることでエッチング処理を有効に機能させるマッチング機構における電気的物理量を採用することで、容易に、製品不良に繋がる異常放電の検知を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１８】
本実施の形態では、スパッタエッチングにおける異常放電を検知して、異常放電に基づく製品不良の作り込み防止を図るスパッタエッチング方法、及びそれに使用するスパッタエッチング装置、スパッタエッチングシステムについて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の異常放電の検知指標の検証に用いた高周波プラズマスパッタエッチング装置の概略構成を示す説明図である。図２（ａ）はウエハ毎の高周波ロード電圧の電圧変化を、（ｂ）はウエハ毎の高周波チューン電圧の電圧変化を、（ｃ）はウエハ毎の電極電圧の電圧変化を、それぞれ模式的に示した説明図である。
【００２０】
本発明者は、スパッタエッチング装置において、任意に異常放電を発生させてプラズマ処理に関して何が変化するかを、スパッタエッチング装置に接続したモニターを通して調査した。モニターには、スパッタエッチング装置を作動させるに際しての種々の電圧、電流等の電気的変化が監視できるようにして行った。
【００２１】
実験に使用したスパッタエッチング装置１０は、図１に示すような概略構成を有している。すなわち、スパッタエッチング装置１０は、略ドーム状に形成されたＳｉＯ2製のベルジャ１１を有し、その下方がアルミニウム（Ａｌ）製のシールド１２で周囲を囲われ、底部側にペデスタルシールド１３が設けられている。
【００２２】
このようにしてベルジャ１１、シールド１２、ペデスタルシールド１３に囲われた内部がプラズマ処理室Ａに構成され、プラズマを用いたスパッタエッチングが行われるようになっている。尚、ベルジャ１１の外側周囲には、図示はしないが、高周波電源に接続された高周波印加用のコイルが設けられている。
【００２３】
ペデスタルシールド１３の上に、図１に示すように、ペデスタル１４が設けられ、ペデスタル１４上にウエハＷが載置されている。ペデスタル１４は、周囲に石英製のインシュレータ１５が設けられて絶縁されている。
【００２４】
また、ウエハＷ側には、ペデスタル１４に接続した印加部１６から高周波が印加されるようになっている。印加部１６には、図１に示すように、マッチングボックス１７を介して高周波電源１８が接続されて、ペデスタル１４が電極として機能している。
【００２５】
かかる構成のスパッタエッチング装置１０では、シールド１２とペデスタルシールド１３との間に設けた給気口から、内部を低圧にした状態で所定圧力になるまで、例えばＡｒガス等をプラズマ処理室Ａ内に入れる。その状態で、ベルジャ１１の外側に設けた高周波印加用コイルを介して高周波を印加することで、プラズマ処理室Ａ内にアルゴン（Ａｒ）プラズマを発生させる。
【００２６】
発生したＡｒプラズマでは、Ａｒプラズマ中のＡｒ+が、陰極として機能するペデスタル１４に載せられたウエハＷに向けて進行波として流れ、ウエハＷ上の例えば自然酸化膜等のエッチング対象に衝突し、結果的にスパッタにより自然酸化膜等を除去することとなる。
【００２７】
かかる構成のスパッタエッチングでは、ウエハＷ上に衝突した陽イオンが反射されると、その分スパッタエッチングの効率は悪くなる。そこで、マッチングボックス１７では、可変コンデンサを用いて静電容量を適宜変化させ、ウエハＷ側のインピーダンスとのマッチング（整合）を行い、スパッタエッチング時における陽イオンからなる進行波のウエハＷ上での反射波が有効に抑制されるように高周波バイアスを安定して印加している。
【００２８】
本発明者は、かかる構成のスパッタエッチング装置１０内で、スパッタエッチング行いながら、インピーダンスを種々変える等して任意に異常放電を発生させ、何が変化するかをモニターした。その結果、マッチングボックス１７内で行われるマッチング機能の作動状況を示す電圧等の電気的物量量に鋭敏な変化が観測されることに気がついた。実験では、高周波ロード電圧（ＲＦ  ｌｏａｄ電圧）、あるいはＲＦチューン電圧（ＲＦ  ｔｕｎｅ電圧）、あるいはペデスタル１４とグランドとの電位を示す電極電圧（ＶDC）に、鋭敏な反応が見られることに気付いた。
【００２９】
これまでは、かかるマッチング機構では、反射波の抑制を制御するため、可変コンデンサを自動的に変化させているため、当然にマッチング機能に関わる電気的物理量である測定値も変化している筈で、かかる時間的に変化する値から変化値を読み取ることができるとの発想はなかった。
【００３０】
しかし、本発明者の実験では、確かにオートマッチングすることで、確かに変化はしているが、異常放電に関わる変化は、かかるオートマッチングに際しての平均的な変化に比べて格段に大きいことが確認された。不良を発生させない場合の変化は、多少の大きな変化はあっても、比較的平均化されて小さなものと見做すことができ、異常放電時に示す場合の変化度合いは極めて大きなものであることが確認された。かかる現象は、本発明者において、初めて見出されたものである。
【００３１】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、かかる様子を模式的に示した。図２（ａ）は、ウエハをスパッタエッチング処理した際の高周波ロード電圧の最大値と最小値を、ウエハ毎に一本の線として示している。縦軸に高周波ロード電圧（ｍＶ）を、横軸にウエハ数を示している。
【００３２】
図２（ａ）に示す結果は、同一レシピのスパッタエッチングで、同一製品、同一工程、同一スパッタエッチング装置を用いて、一枚ずつスパッタエッチングを実際に行い、スパッタエッチング中の電気的物理量である高周波ロード電圧の変化を記録して得られたものである。併せて、処理したウエハの異物数を検査した。この結果、異物数が明らかに大きなウエハでは、スパッタエッチング処理に際して記録していた高周波ロード電圧において、それまでの電圧変化の最大値の推移からは見られないような顕著な最大値の変化が見られた。異常放電は、図２（ａ）では、９枚目のウエハの処理において最初の異常放電が発生している。実験では、最初の異常放電が発生してから、その後も異常放電が引き続き発生し続ける傾向があった。
【００３３】
このような実験を多数枚行うことで、異物不良が発生しているウエハでは、スパッタエッチング処理中に、図２（ａ）に示すような高周波ロード電圧の最大値、あるいは最小値に異常な変化が生じることが確認された。図２（ａ）に示す場合は、異常放電による変化が電圧変化の最大値側で発生している場合を示しているが、最小値側で発生する場合もある。あるいは、最大値側、最小値側の双方で発生する場合がある。
【００３４】
図２（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ高周波チューン電圧、電極電圧（ＶDC）に関して、それぞれの電圧変化を図２（ａ）と同様にして示したものである。図２（ｂ）では、縦軸には高周波チューン電圧（ｍＶ）を横軸にウエハ数を、図２（ｃ）では縦軸に電極電圧（Ｖ）を横軸にウエハ数を示している。図２（ｂ）では、異常放電を示す電圧変化が、最小値側で発生している場合を示し、図２（ｃ）では、異常放電が最大値、最小値側で発生している場合を、それぞれ模式的に示している。
【００３５】
また、一枚のウエハにおける異常放電に際して電圧変化は、マッチングにおける高周波ロード電圧、高周波チューン電圧、電極電圧の全てにおいて発生しているものと考えられるが、実験では通常放電を行っている場合との差が小さく、単独では判別し難い場合もあった。また、実験では、高周波ロード電圧と高周波チューン電圧の双方で、前後の通常放電の場合との判別がし難い程に電圧変化が小さい場合はなく、少なくともいずれか一方は判別可能な程に通常放電の場合よりも顕著な変化が発生していた。電極電圧では、必ず、異常放電の判別が可能な程に、顕著な電圧変化が見られた。
【００３６】
そこで、本発明者は、より確実には、高周波ロード電圧、高周波チューン電圧、電極電圧のうち任意の二つを、あるいは三者全てを、異常放電の検知指標として用いて、監視することが好ましいと考えた。
【００３７】
勿論場合によっては、高周波ロード電圧、あるいは高周波チューン電圧、あるいは電極電圧のいずれかの電気的物理量を異常放電の検知指標として用いることができるが、前述の如く、高周波ロード電圧、高周波チューン電圧の場合には、判別し難い場合も発生するので、感度を高く設定する等の処置が必要となる場合が想定される。
【００３８】
このようにして、上記高周波ロード電圧、高周波チューン電圧、電極電圧は、スパッタエッチングにおける異常放電に際して顕著な電圧変化を与えるため、極めて鋭敏な応答性を有する検知指標として用いることができることが判明したが、かかる電圧変化を検知指標として使用するに際しては、例えば、次のようにすればよい。
【００３９】
すなわち、高周波ロード電圧、高周波チューン電圧、電極電圧の各々に対して、所定の電圧レベルに、電圧閾値を設定して、かかる電圧閾値を越えた場合には、異常放電が発生したと検知するようにすればよい。
【００４０】
かかる電圧閾値の設定は、前述のように、多数枚のウエハに際してスパッタエッチングを実際に行い、その際の電圧変化を記録して、かかる多数枚のウエハの電圧変化の最大値、最小値のそれぞれの平均値に基づき、かかる平均値に所定電圧を上乗せするようにして設定すればよい。
【００４１】
図３（ａ）には、電極電圧に対して電圧閾値を設定した場合を、電極電圧の電圧変化をウエハ毎に監視するモニター画面に表示した様子を示す。図３（ａ）では、電圧閾値Ｌ１+が電圧変化の最大値側に、電圧閾値Ｌ１-が電圧変化の最小値側にそれぞれ設定されている。
【００４２】
電圧変化がかかる電圧閾値Ｌ１+、Ｌ１-を越えた場合には、異常放電が発生したと判断して、異常放電発生に対しての処理を行えばよい。尚、本明細書で電圧閾値を越えるとは、電圧閾値を含める場合でも、あるいは電圧閾値を含めない場合でも、いずれの場合をも意味するものと解釈して構わない。図３（ａ）では、最初の異常放電の発生が検知された時点でスパッタエッチングの処理を停止させた状態を示している。
【００４３】
このようにして異常放電の発生が検知された場合には、異常放電発生をスパッタエッチング装置のオペレータ等に報知したり、あるいは、スパッタエッチング装置を停止させる等のインターロックをかけたりして、異常放電発生時の処理を自動的に行えるようにしておけばよい。
【００４４】
報知手段としては、スパッタエッチング装置あるいはスパッタエッチング工程でブザー警告、あるいは音声警告、あるいは点滅灯等の報知手段を用いればよい。あるいは、スパッタエッチング装置、スパッタエッチング工程の管理モニター等の監視用モニターに異常発生警告表示を出したりしても構わない。
【００４５】
また、インターロック手段としては、例えば、スパッタエッチング装置の停止を行う手段が考えられる。例えば、スパッタエッチング装置の高周波電源の供給を停止したり、あるいは、当座のスパッタエッチング処理を終了させた段階でスパッタエッチング装置の作動電源をオフにする等の手段が考えられる。かかるインターロックがかかったときは、改めてリセットをかけなければ次のウエハ処理が行えないようにしておけばよい。
【００４６】
このようにインターロックをかけることで、最初の異常放電が検知された時点で図３（ａ）に示すように装置停止が行われ、検査時に不良発生を見つけるまでに大量の不良を作り込む虞がない。異常放電発生検知により、プラズマ発生用の高周波印加が停止され、停止したスパッタエッチング装置の点検、整備が行える。
【００４７】
図３（ｂ）には、電極電圧に対して複数の電圧閾値を設定している場合を示す。電圧閾値Ｌ１+、Ｌ２+が電圧変化の最大値側に、電圧閾値Ｌ１-、Ｌ２-が電圧変化の最小値側にそれぞれ設定されている。かかる構成では、電圧変化が電圧閾値Ｌ１+、Ｌ１-を越えて、
電圧閾値Ｌ２+、Ｌ２-を越えない場合には、異常放電発生の危険性があるという危険予告報知を行う。かかる危険予告に際しては、メンテナンス時期を早める等の処置をとり、異常放電の予防策を取ることができる。
【００４８】
電圧変化が電圧閾値Ｌ２+、Ｌ２-を越えた場合に、前記の如く異常放電が発生したと判断を行い、インターロックをかけることで、前記の如く、プラズマ発生用の高周波印加を停止する等、スパッタエッチング装置の停止を行うようにすればよい。図３（ｂ）では、最初の異常放電の発生を検知した時点で装置停止が行われた様子を示している。
【００４９】
また、本発明者は、かかる高周波ロード電圧、あるいは高周波チューン電圧、あるいは電極電圧のモニターを行うことで、同一レシピに基づく同一製品のスパッタエッチングでも、複数の同一機種のスパッタエッチング装置間では、装置間機差が発生していることを見出した。すなわち、装置毎に最大値、最小値の発生レベルが異なることを見出した。そこで、スパッタエッチング装置毎に、前記電圧閾値を設定することが必要である。
【００５０】
また、同一製品のウエハを同一スパッタエッチング装置で処理しても、スパッタエッチングのレシピが異なれば最大値、最小値の発生レベルが異なることも見出した。さらに、装置、レシピを同一としても、製品種が異なれば、最大値、最小値の発生レベルは異なっている。
【００５１】
そこで、異常放電の発生を検知する検知指標として、上記高周波ロード電圧、あるいは高周波チューン電圧、あるいは電極電圧を用いる際には、製品毎、スパッタエッチング装置毎、レシピ毎のそれぞれの要素毎に設定することが必要と考えられる。
【００５２】
また、本発明者は、上記電圧変化を追跡する中で、電圧閾値を越えて確かに異常放電が発生しても、必ずしも、製品不良に繋がらない場合もあることを見出した。そこで、かかる場合に対しては、異常放電が継続する時間を、検知指標の一つとして加えても構わない。
【００５３】
例えば、図４（ａ）に示すように、電圧閾値Ｌ２+を越える電圧変化の継続時間ｔが、ａ秒以上継続する場合には異常放電発生と見做すようにしても構わない。図４（ｂ）に示すように、ａ秒未満では、電圧閾Ｌ２+を越えても異常放電発生とは見做さないとすることもできる。
【００５４】
上記説明のマッチングに関わる高周波ロード電圧、あるいは高周波チューン電圧、あるいは電極電圧を検知指標として用いてスパッタエッチングを行うには、図５に示すようなスパッタエッチング装置を用いればよい。
【００５５】
すなわち、図５では、スパッタエッチング装置１００は、例えば、図１に示すと同様にして処理室Ａ等が構成されている。マッチングボックス１７に、異常放電検出手段２０として、例えば、マッチング時の高周波ロード電圧と電極電圧の電圧変化をモニターするコンピュータ２０ａが接続されている。コンピュータ２０ａでは、上記電極電圧の変化が、予め設定した電圧閾値を越えるか否か追跡し、越えた場合には異常放電発生と判断するようになっている。
【００５６】
さらに、コンピュータ２０ａには、電圧閾値の設定更新を行う設定手段２１が設けられている。かかる設定手段２１は、コンピュータ２０ａの演算処理機能、記憶機能を用いて、ウエハのスパッタエッチング処理における電圧変化を記憶し、過去の記憶している電圧変化の最大値、最小値の平均値を算出するようになっている。算出した平均の最大値、最小値に対して、予め設定した電圧を上乗せして、電圧閾値を更新設定することができるようになっている。
【００５７】
かかる過去の電圧変化の平均値を求めるには、予め、設定した所定のウエハ枚数毎に定期的に更新設定を自動的に行えばよい。かかる更新設定を可能に構成することで、平均電圧が変化している場合でも、定期的に平均電圧の変化推移に沿って、電圧閾値の設定を行うことができる。かかる電圧閾値の設定状況を、図６に示した。
【００５８】
さらには、コンピュータ２０ａに、過去のスパッタエッチングの電圧変化の電圧閾値を越えた電圧変化の継続時間と、品質管理時等の検査におけるその製品の不良結果との突合わせた結果を入力しておき、異常放電発生の判断に使用する継続時間の設定値を、必要に応じて自動的に更新変更するようにしても構わない。
【００５９】
さらには、スパッタエッチング装置１００では、投入する製品毎に、レシピ毎に、工程毎に電圧閾値の設定を自動的に変更するようになっている。かかる電圧閾値の設定変更は、コンピュータ２０ａに記憶させた過去の製品種、レシピ種、工程種毎の電圧閾値を、適宜呼び出して設定変更すればよい。
【００６０】
コンピュータ２０ａには、図５に示すように、異常放電時処理手段３０としてのインターロック手段３０ａが接続され、コンピュータ２０ａから異常放電発生の指令を受けて、スパッタエッチング装置の停止指令を出すことができるようになっている。図５に示す場合には、インターロック手段３０ａは、高周波電源１８に接続され、異常放電発生の指令に基づき、高周波電源１８のスイッチをオフにして、処理室Ａ内でのプラズマ発生を停止するようになっている。
【００６１】
このようにインターロックをかけてプラズマ発生を停止させることにより、スパッタエッチングの継続処理による大量の不良品の作り込みを防止することができる。さらに、プラズマ発生を停止させることにより、スパッタエッチング装置の異常放電が継続することによる処理室Ａを構成するベルジャ１１、シールド１２等の焼損の拡大を回避することもでき、正常スパッタエッチングの再開作業を早めることができる。
【００６２】
また、図５に示すように、異常放電時処理手段３０として、ブザー、音声、点滅灯等の報知手段３０ｂをコンピュータ２０ａに接続しておき、異常放電の発生をオペレータに知らせるようにしても構わない。
【００６３】
異常放電の検出に使用する電圧閾値を複数レベルで設定しておき、前述のように、異常放電発生の危険性を予告する段階では、報知手段３０ｂのみを作動させて、オペレータに次回のメンテナンス時期を早めるように促す等の処置が採れるようにしてもよい。
【００６４】
図５に示す構成では、上記異常放電検出手段２０、異常放電時処理手段３０が、スパッタエッチング装置１００に組み込まれた構成で、異常放電発生時の処理等は、個々のスパッタエッチング装置１００側で行う必要があったが、図７に示すスパッタエッチングシステム２００を採用することで、スパッタエッチング工程領域Ｂから離れた領域で、例えば、半導体プロセスの管理領域Ｃから、スパッタエッチング装置１０の異常放電の監視を行うことができる。
【００６５】
例えば、図７に示すスパッタエッチングシステム２００では、複数台のスパッタエッチング装置１０が、スパッタエッチング工程領域Ｂ内に設置されている。スパッタエッチング装置１０は、例えば、図１に示すように構成されている。かかるスパッタエッチング装置１０は、半導体製造装置工場内に設けられた基幹ネットワークＮを介して、図７に示すように、管理領域Ｃ内に設けた異常放電検出手段２０のコンピュータ２０ａに接続されている。コンピュータ２０ａ内には、前記説明の電圧閾値の更新設定を行う設定手段２１が設けられている。
【００６６】
かかるコンピュータ２０ａは、さらに、モニター４０ａ等に構成された監視手段４０に接続されている。監視手段４０としてのモニター４０ａでは、基幹ネットワークＮを介して個々のスパッタエッチング装置１０に接続する異常放電検出手段２０のコンピュータ２０ａでリアルタイムに追跡している電圧変化が画面表示されて、オペレータが目視で監視できるようになっている。
【００６７】
一方、異常放電検出手段２０のコンピュータ２０ａは、図７に示すように、異常放電時処理手段３０に接続されている。異常放電発生時処理手段３０は、例えば、インターロック手段３０ａ、あるいは図示はしないが報知手段３０ｂ等に構成されている。かかる異常放電発生時処理手段３０は、基幹ネットワークＮを介して個々のスパッタエッチング装置１０の、例えば、高周波電源１８等に指令伝達可能に接続されている。
【００６８】
そこで、異常放電検出手段２０からの異常放電発生の指令を異常放電時処理手段３０が受けると、例えば、異常放電時処理手段３０から、異常放電が発生したスパッタエッチング装置１０の高周波電源１８の電源スイッチをオフにする等してインターロックをかけ、スパッタエッチング装置１０の停止を行う。
【００６９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７０】
例えば、上記説明では、マッチングの作動状況を示す電圧変化を検知指標としたが、かかる電圧変化に換算できる電流値、抵抗値等の電気的物理量を直接の検知指標としても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明はマッチング機能を有するスパッタエッチングにおける製品不良に繋がる異常放電の検出に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の異常放電の検知指標の検証に用いた高周波プラズマスパッタエッチング装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】（ａ）はウエハ毎の高周波ロード電圧の電圧変化を、（ｂ）はウエハ毎の高周波チューン電圧の電圧変化を、（ｃ）はウエハ毎の電極電圧の電圧変化を、それぞれ模式的に示した説明図である。
【図３】（ａ）は電圧閾値の設定を最大値側、最小値側に一本設定した場合を示す説明図であり、（ｂ）は電圧閾値の設定を最大値側、最小値側に複数設定した場合を示す説明図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、異常放電発生の検知に際して、電圧閾値を越えた電圧変化の継続時間を加味する場合を示す説明図である。
【図５】本発明に関わるスパッタエッチング装置の構成の一例を模式的に示す説明図である。
【図６】平均電圧の推移に合わせて電圧閾値の設定を行う場合を示す説明図である。
【図７】本発明に係るスパッタエッチングシステムの構成を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０    スパッタエッチング装置
１１    ベルジャ
１２    シールド
１３    ペデスタルシールド
１４    ペデスタル
１５    インシュレータ
１６    印加部
１７    マッチングボックス
１８    高周波電源
２０    異常放電検出手段
２０ａ  コンピュータ
２１    設定手段
３０    異常放電時処理手段
３０ａ  インターロック手段
３０ｂ  報知手段
４０    監視手段
４０ａ  コンピュータ
１００  スパッタエッチング装置
２００  スパッタエッチングシステム
Ａ      処理室
Ｂ      スパッタエッチング工程領域
Ｃ      管理領域
Ｎ      基幹根ネットワーク
Ｌ１+    電圧閾値
Ｌ１-    電圧閾値
Ｌ２+    電圧閾値
Ｌ２-    電圧閾値
Ｗ      ウエハ
【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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【図６】
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【図７】
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