JP2002110642A - Plasma treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、プラズマを利用
してエッチング等を行うプラズマ処理方法に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a plasma processing method for performing etching or the like using plasma.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、プラズマ処理方法としては、微量
の反応ガスを含む真空容器内にマイクロ波等のプラズマ
源を導入し、上記真空容器内でガス放電を生起させてプ
ラズマを生成するものがある。そして、このプラズマを
試料基板の表面に照射することによってエッチング処理
および薄膜形成等の処理が行われる。このようなプラズ
マ処理方法は、高集積半導体装置の製造に欠かせないも
のとしてその研究が進められている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a plasma processing method, there is a method in which a plasma source such as a microwave is introduced into a vacuum vessel containing a small amount of reaction gas, and a gas discharge is generated in the vacuum vessel to generate plasma. is there. Then, by irradiating the surface of the sample substrate with this plasma, processes such as an etching process and a thin film formation are performed. Such plasma processing methods are being studied as being indispensable for the manufacture of highly integrated semiconductor devices.
【０００３】上記プラズマ処理方法において、半導体基
板のエッチング等のプラズマ処理を行う場合、真空容器
の内壁に反応生成物が付着する処理と、真空容器の内壁
の付着物が減少する処理とがあり、付着した反応生成物
はパーティクルの原因となるため定期的に除去する必要
がある。そこで、従来は、ドライエッチングまたはウェ
ット洗浄により真空容器の内壁の付着物の除去を行って
いる。また、プラズマ処理により真空容器の内壁の付着
物が減少すると、付着物から生じるガスの供給が不安定
となりプラズマ処理特性が不安定となるので、この場
合、ドライエッチングまたはウェット洗浄により真空容
器の内壁の付着物の除去した後、真空容器の内壁に付着
物を形成するシーズニングを行っている。In the above plasma processing method, when performing plasma processing such as etching of a semiconductor substrate, there are a processing in which a reaction product adheres to the inner wall of the vacuum vessel, and a processing in which the adhered substance on the inner wall of the vacuum vessel is reduced. The adhered reaction products cause particles, and therefore need to be removed periodically. Therefore, conventionally, deposits on the inner wall of the vacuum vessel have been removed by dry etching or wet cleaning. Also, if the deposits on the inner wall of the vacuum vessel are reduced by the plasma treatment, the supply of gas generated from the deposits becomes unstable and the plasma processing characteristics become unstable. In this case, the inner wall of the vacuum vessel is dried or wet-cleaned. After removing the deposits, seasoning for forming the deposits on the inner wall of the vacuum vessel is performed.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記プラズ
マ処理方法では、プラズマ処理特性を安定させるため、
真空容器の内壁に付着した反応生成物を堆積させないよ
うにウェット洗浄の頻度を多くすると、プラズマ処理装
置の稼働率を低下させ、半導体製造プロセス全体として
の作業効率が低下するという問題がある。By the way, in the above-mentioned plasma processing method, in order to stabilize the plasma processing characteristics,
If the frequency of wet cleaning is increased so as not to deposit the reaction products attached to the inner wall of the vacuum vessel, there is a problem that the operation rate of the plasma processing apparatus is reduced and the working efficiency of the entire semiconductor manufacturing process is reduced.
【０００５】また、上記プラズマ処理方法では、真空容
器の内壁の付着物が減少するプラズマ処理において、プ
ラズマ処理特性が安定せず、プラズマ処理特性の安定の
ためには、真空容器の内壁に反応生成物が付着するプラ
ズマ処理と真空容器の内壁の付着物が減少するプラズマ
処理を別々の真空容器で行う必要があり、設備やその維
持管理にコストがかかるという問題がある。[0005] In the above-mentioned plasma processing method, the plasma processing characteristics are not stable in the plasma processing in which the deposits on the inner wall of the vacuum vessel are reduced. It is necessary to perform the plasma treatment in which the object is attached and the plasma treatment in which the attached matter on the inner wall of the vacuum vessel is reduced in separate vacuum vessels, and there is a problem in that the cost for equipment and its maintenance is high.
【０００６】なお、真空容器の内壁の付着物が減少する
プラズマ処理において、プラズマ処理特性の試料間バラ
ツキをなくすため、試料処理前に真空容器の内壁に充分
な付着物を形成することが考えられるが、付着物の程度
を監視せずに行えば、真空容器の内壁に必要以上に付着
物を形成することになり、プラズマ処理装置の稼働率を
低下させると共に、付着物がはがれてダストの原因とな
る。In the plasma processing in which the deposits on the inner wall of the vacuum vessel are reduced, it is conceivable to form a sufficient deposit on the inner wall of the vacuum vessel before the sample processing in order to eliminate the variation in plasma processing characteristics between samples. However, if the level of the deposits is not monitored, the deposits will be formed more than necessary on the inner wall of the vacuum vessel, lowering the operation rate of the plasma processing apparatus and causing the deposits to come off. Becomes
【０００７】そこで、この発明の目的は、装置の稼働率
を低下させることなく設備コストを低減できると共に、
プラズマ処理特性を安定させることができ、ウエハ間お
よびロット間の均一性を向上できるプラズマ処理方法を
提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to reduce the equipment cost without lowering the operation rate of the apparatus,
An object of the present invention is to provide a plasma processing method capable of stabilizing plasma processing characteristics and improving uniformity between wafers and lots.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のプラズマ処理方法は、真空容器内に配置
された試料に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理方
法において、上記真空容器の内壁の付着物を増減させる
プラズマ処理において上記付着物が所定量になるよう
に、上記付着物に対応するプラズマ発光スペクトルの強
度に基づいて上記付着物の量を制御することを特徴とし
ている。In order to achieve the above object, a plasma processing method according to the present invention is directed to a plasma processing method for performing plasma processing on a sample placed in a vacuum vessel. In the plasma processing for increasing or decreasing the amount of the attached matter, the amount of the attached matter is controlled based on the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the attached matter so that the amount of the attached matter becomes a predetermined amount.
【０００９】上記構成のプラズマ処理方法によれば、真
空容器の内壁に付着物を形成するプラズマ処理におい
て、上記試料に対して行うプラズマ処理(製造プロセス)
で付着物から発生するガスの量がロット内(通常は枚葉
式で試料２５枚)で安定するのに充分な所定量の付着物
を形成する。好ましくは、次のプラズマ処理(製造プロ
セス)の直前に真空容器の内壁に付着物を形成する。こ
のとき、上記真空容器の内壁の付着物の形成状況は、真
空容器に設けた透明なを臨んで真空容器内に生成される
プラズマの発光スペクトルを検出し、分光特性を解析し
て、付着物に対するプラズマ発光スペクトルの強度を判
断する。なお、付着物に対するプラズマ発光スペクトル
とは、付着物を生成する元となるガスまたは付着物から
供給されるガスのプラズマ発光スペクトルであって、付
着物を形成するときのプラズマ発光スペクトルでも、付
着物の形成後に、改めてプラズマを生成したときの発光
スペクトルでもよい。According to the plasma processing method having the above configuration, in the plasma processing for forming the deposit on the inner wall of the vacuum vessel, the plasma processing performed on the sample (manufacturing process)
Thus, a predetermined amount of the deposit is formed which is sufficient for the amount of gas generated from the deposit to stabilize in the lot (usually 25 samples in a single wafer system). Preferably, deposits are formed on the inner wall of the vacuum vessel immediately before the next plasma treatment (manufacturing process). At this time, the state of formation of the deposit on the inner wall of the vacuum vessel is determined by detecting the emission spectrum of plasma generated in the vacuum vessel facing the transparent surface provided in the vacuum vessel, analyzing the spectral characteristics, To determine the intensity of the plasma emission spectrum with respect to. Note that the plasma emission spectrum of an attached substance refers to a plasma emission spectrum of a gas that is a source of the attached substance or a gas supplied from the attached substance. May be the emission spectrum when plasma is generated again after the formation of.
【００１０】例えば、上記試料上に形成されたＳi系窒
化膜をＣＦ4＋Ｏ2系のガスを用いたプラズマによりエッ
チングする場合、ＣＦ4系のガスを用いて真空容器の内
壁に付着物を形成する。そのときの付着物の形成状況
は、ＣＦ系のプラズマ発光スペクトルの強度を検出して
確認する。図４に示すように、試料のシリコンウエハ
(図示せず)上に形成されたシリコン窒化膜２０を、ＣＦ
4、ＣＨＦ3、Ａr、Ｏ2ガスを用いてプラズマエッチング
を行うと、シリコンウエハ上のシリコン窒化膜２０をエ
ッチングするときに生成される反応生成物２３がパター
ン側面に付着する。このパターン側面に付着する反応生
成物２２の量がプラズマ処理特性(プラズマエッチング
特性)を左右する。さらに、パターン側面に付着した反
応生成物２２は、酸素プラズマによりエッチングされる
ため、酸素プラズマの濃度が反応生成物の量を左右し、
プラズマ処理特性を左右する。なお、シリコン窒化膜２
０のエッチングのとき、酸素プラズマは真空容器の内壁
に付着した付着物もエッチングする。ここでも酸素プラ
ズマが消費される。酸素ガスの供給流量を一定とした場
合、真空容器の内壁の付着物の量がパターン側面に付着
する反応生成物の量を左右することになる。つまり、真
空容器の内壁の付着物の量を充分な量にすると、内壁の
付着物との反応で消費される酸素プラズマの量が一定に
なり、プラズマ処理特性が安定する。For example, when etching a Si-based nitride film formed on the above-mentioned sample by plasma using CF 4 + O 2 -based gas, deposits are formed on the inner wall of the vacuum vessel using CF 4 -based gas. I do. At this time, the state of formation of the deposits is confirmed by detecting the intensity of the CF-based plasma emission spectrum. As shown in FIG. 4, the sample silicon wafer
(Not shown), the silicon nitride film 20 formed on the
4 , when plasma etching is performed using CHF 3 , Ar, and O 2 gas, a reaction product 23 generated when etching the silicon nitride film 20 on the silicon wafer adheres to the side surface of the pattern. The amount of the reaction product 22 attached to the side surface of the pattern determines the plasma processing characteristics (plasma etching characteristics). Furthermore, since the reaction product 22 attached to the pattern side is etched by oxygen plasma, the concentration of oxygen plasma determines the amount of the reaction product,
Influences plasma processing characteristics. The silicon nitride film 2
At the time of the etching of 0, the oxygen plasma also etches the deposit attached to the inner wall of the vacuum vessel. Again, oxygen plasma is consumed. When the supply flow rate of the oxygen gas is constant, the amount of the deposit on the inner wall of the vacuum vessel determines the amount of the reaction product attached to the side surface of the pattern. That is, when the amount of the deposit on the inner wall of the vacuum vessel is made sufficient, the amount of oxygen plasma consumed in the reaction with the deposit on the inner wall becomes constant, and the plasma processing characteristics are stabilized.
【００１１】このように、上記真空容器の内壁の付着物
が減少するプラズマ処理において、プラズマ発光スペク
トルの強度に基づいて試料に対してプラズマ処理する前
に適切な量の付着物を真空容器の内壁に形成することに
より、付着物からの安定なガスの供給がなされ、ロット
内(通常は枚葉式で試料２５枚)の試料が常に同じ真空容
器内の状況でプラズマ処理が行われるため、ロット内の
試料間バラツキが低減される。また、次のプラズマ処理
の前に付着物を形成すれば、その前のプラズマ処理が内
壁に付着物を形成するプラズマ処理なのか、それとも付
着物を減少させるプラズマ処理なのかを意識せずに、次
のプラズマ処理を行うことができる。つまり、各ロット
は常に同じ真空容器内の状況でプラズマ処理を行うた
め、ロット間バラツキも低減される。したがって、装置
の稼働率を低下させることなく、設備コストを低減でき
ると共に、プラズマ処理特性を安定させることができ、
ウエハ間およびロット間の均一性を向上できる。As described above, in the plasma processing in which the deposit on the inner wall of the vacuum vessel is reduced, an appropriate amount of the deposit is applied to the inner wall of the vacuum vessel before the plasma treatment is performed on the sample based on the intensity of the plasma emission spectrum. In this way, stable gas is supplied from the deposits, and the plasma processing is always performed in the same vacuum vessel for the samples in the lot (usually 25 samples of a single wafer type). Variation between samples in the inside is reduced. Also, if deposits are formed before the next plasma treatment, the plasma treatment before that is a plasma treatment that forms deposits on the inner wall or a plasma treatment that reduces deposits, The following plasma treatment can be performed. In other words, since the lots are always subjected to the plasma processing in the same vacuum chamber, variations between lots are reduced. Therefore, without lowering the operation rate of the apparatus, the equipment cost can be reduced, and the plasma processing characteristics can be stabilized.
The uniformity between wafers and lots can be improved.
【００１２】また、一実施形態のプラズマ処理方法は、
上記付着物に対応するプラズマ発光スペクトルの強度と
上記真空容器の内壁の付着物の量との関係に基づいて、
上記付着物が上記所定量よりも少ないときは上記所定量
になるまで上記真空容器の内壁に付着物を形成するシー
ズニングを行う一方、上記付着物が上記所定量よりも多
いときは上記所定量になるまで上記真空容器の内壁の付
着物をエッチングすることによって、上記付着物の量を
制御することを特徴としている。In one embodiment, a plasma processing method comprises:
Based on the relationship between the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the deposit and the amount of the deposit on the inner wall of the vacuum vessel,
When the amount of the deposit is smaller than the predetermined amount, the seasoning for forming the deposit on the inner wall of the vacuum vessel is performed until the predetermined amount is reached, while when the amount of the deposit is larger than the predetermined amount, the seasoning is performed. It is characterized in that the amount of the deposit is controlled by etching the deposit on the inner wall of the vacuum vessel until the amount of the deposit is reduced.
【００１３】上記実施形態のプラズマ処理方法によれ
ば、上記付着物に対応するプラズマ発光スペクトルの強
度は、その付着物から発生するガスに起因する発光スペ
クトルの強度であって、その発光スペクトルの強度が大
きいほど、付着物の量が多く、その発光スペクトルの強
度が小さいほど付着物の量が少なくなる。この付着物に
対応するプラズマ発光スペクトルの強度と上記真空容器
の内壁の付着物の量との関係を利用して、付着物の形成
状況すなわち付着物の量を判断することが可能となる。
したがって、予め実験等により付着物に対応するプラズ
マ発光スペクトルの強度と真空容器の内壁の付着物の量
との関係を調べておくことによって、プラズマ発光スペ
クトルの強度に基づいて、上記付着物が所定量よりも少
ないときは所定量になるまで真空容器の内壁に付着物を
形成するシーズニングを行う一方、上記付着物が所定量
よりも多いときは所定量になるまで真空容器の内壁の付
着物をエッチングして、所定量の付着物を真空容器内の
内壁に形成することができる。According to the plasma processing method of the above embodiment, the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the deposit is the intensity of the emission spectrum caused by the gas generated from the deposit, and the intensity of the emission spectrum is Is larger, the amount of attached matter is larger, and as the intensity of the emission spectrum is smaller, the amount of attached matter is smaller. Using the relationship between the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the attached matter and the amount of the attached matter on the inner wall of the vacuum vessel, it is possible to determine the formation state of the attached matter, that is, the amount of the attached matter.
Therefore, by previously examining the relationship between the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the deposit and the amount of the deposit on the inner wall of the vacuum vessel by an experiment or the like, the deposit can be determined based on the intensity of the plasma emission spectrum. When the amount is less than the fixed amount, seasoning is performed to form an adhering substance on the inner wall of the vacuum container until the amount reaches a predetermined amount. By etching, a predetermined amount of the deposit can be formed on the inner wall in the vacuum vessel.
【００１４】また、一実施形態のプラズマ処理方法は、
上記試料に対してプラズマ処理を行うとき、上記付着物
に対応するプラズマ発光スペクトルの強度を監視するこ
とを特徴としている。In one embodiment, a plasma processing method comprises:
When performing plasma treatment on the sample, the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the attached matter is monitored.
【００１５】上記実施形態のプラズマ処理方法によれ
ば、上記試料に対してプラズマ処理を行うときの真空容
器の内壁の状況は、付着物に対応するプラズマ発光スペ
クトルの強度によって監視されるため、試料処理時の内
壁の付着物不足や過剰な付着物の形成がないようにで
き、安定したプラズマ処理特性が得られ、同時に装置の
稼働率の低下も抑えられる。According to the plasma processing method of the above embodiment, the state of the inner wall of the vacuum vessel when performing the plasma processing on the sample is monitored by the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the attached matter. It is possible to prevent the formation of insufficient or excessive deposits on the inner wall at the time of processing, to obtain stable plasma processing characteristics, and at the same time, to suppress a decrease in the operation rate of the apparatus.
【００１６】また、一実施形態のプラズマ処理方法は、
上記試料に対してプラズマ処理を行った後に、上記真空
容器の内壁に付着物を形成するためのガスを上記真空容
器内に流して、上記付着物に対応するプラズマ発光スペ
クトルの強度を観測しながらシーズニングを行うことを
特徴としている。In one embodiment, the plasma processing method comprises:
After performing the plasma treatment on the sample, flowing a gas for forming an adhering substance on the inner wall of the vacuum vessel into the vacuum vessel, while observing the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the adhering substance. It is characterized by performing seasoning.
【００１７】上記実施形態のプラズマ処理方法によれ
ば、上記試料に対して行ったプラズマ処理により真空容
器の内壁の付着物が減ったとしても、そのプラズマ処理
の後に、上記真空容器の内壁に付着物を形成するための
ガスを上記真空容器内に流して、上記付着物に対応する
プラズマ発光スペクトルの強度を観測しながらシーズニ
ングすることによって、付着物の不足を補うことができ
る。According to the plasma processing method of the above embodiment, even if the deposit on the inner wall of the vacuum vessel is reduced by the plasma processing performed on the sample, the plasma processing method is applied to the inner wall of the vacuum vessel after the plasma processing. The gas for forming the kimono is caused to flow in the vacuum vessel, and seasoning is performed while observing the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the above-described foreign matter, thereby making it possible to compensate for the shortage of the foreign matter.
【００１８】また、一実施形態のプラズマ処理方法は、
上記試料に対してプラズマ処理を行った後のシーズニン
グは、上記付着物に対応するプラズマ発光スペクトルの
強度が所定値になったときに終了することを特徴として
いる。In one embodiment, the plasma processing method comprises:
Seasoning after performing the plasma treatment on the sample is terminated when the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the attached matter reaches a predetermined value.
【００１９】上記実施形態のプラズマ処理方法によれ
ば、上記試料に対して行ったプラズマ処理後のシーズニ
ングを上記付着物に対応するプラズマ発光スペクトルの
強度が所定値になったときに終了することで、必要以上
に付着物を形成することなく、付着物の不足を最適に補
うことができる。According to the plasma processing method of the above embodiment, the seasoning after the plasma processing performed on the sample is completed when the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the adhered substance reaches a predetermined value. The shortage of the deposit can be optimally compensated for without forming the deposit more than necessary.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】以下、この発明のプラズマ処理方
法を図示の実施の形態により詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a plasma processing method according to the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
【００２１】図１はこの発明の実施の一形態のプラズマ
処理方法を用いたプラズマ処理装置の要部の概略断面図
であり、１は真空容器、２は上記真空容器１内の上部に
設けられた上部電極、３は上記真空容器１内の下部に設
けられた下部電極、４は上記上部電極２に設けられ、反
応ガスを供給する複数のガス穴、５は上記真空容器１の
下部に設けられた排気口、６は上記真空容器１の側部に
設けられた検出窓、７は上記検出窓６を通してプラズマ
発光スペクトルを検出する光検出器、８は上記真空容器
１内に生成されたプラズマ、９は上記真空容器１の内壁
に付着した付着物、１０は上記下部電極３上に配置され
たシリコンウエハ、１１は上記下部電極３と接地との間
に接続された高周波電源である。なお、真空容器１は接
地されている。FIG. 1 is a schematic sectional view of a main part of a plasma processing apparatus using a plasma processing method according to an embodiment of the present invention, wherein 1 is a vacuum vessel, and 2 is provided at an upper part in the vacuum vessel 1. The upper electrode 3 is a lower electrode provided in the lower portion of the vacuum vessel 1, 4 is provided in the upper electrode 2, a plurality of gas holes for supplying a reaction gas, and 5 is provided in a lower portion of the vacuum vessel 1. The exhaust port 6 provided is a detection window provided on the side of the vacuum vessel 1, the photodetector 7 detects a plasma emission spectrum through the detection window 6, and the plasma generated in the vacuum vessel 1 is provided. Reference numeral 9 denotes a deposit adhering to the inner wall of the vacuum vessel 1, reference numeral 10 denotes a silicon wafer disposed on the lower electrode 3, and reference numeral 11 denotes a high-frequency power supply connected between the lower electrode 3 and ground. Note that the vacuum vessel 1 is grounded.
【００２２】このプラズマ処理装置は、ＲＩＥ(反応性
イオンエッチング)装置を用いており、直径２００ｍｍ
のシリコンウエハに対してエッチング等の所定のプラズ
マ処理を行うものである。This plasma processing apparatus uses an RIE (reactive ion etching) apparatus and has a diameter of 200 mm.
A predetermined plasma process such as etching is performed on the silicon wafer.
【００２３】次に、上記シリコンウエハ１０上に形成さ
れた窒化膜のプラズマエッチングについて説明する。Next, the plasma etching of the nitride film formed on the silicon wafer 10 will be described.
【００２４】まず、真空容器１の内壁の付着物９の生成
処理(シーズニング)を行う。その生成処理は、シリコン
ウエハを用い、ＣＦ4(１５ｓｃｃｍ)、ＣＨＦ3(４５ｓ
ｃｃｍ)、Ａr(１５０ｓｃｃｍ)ガスを用い、真空容器１
内の圧力を２６.６Ｐaとし、ＲＦパワー６００Ｗ、１８
００ｓｅｃにてプラズマ処理を行う。First, a process (seasoning) for producing the deposit 9 on the inner wall of the vacuum vessel 1 is performed. The generation process uses a silicon wafer, CF 4 (15 sccm), CHF 3 (45 s).
ccm), Ar (150 sccm) gas, and a vacuum container 1
The internal pressure is 26.6 Pa, RF power 600 W, 18
Plasma processing is performed at 00 sec.
【００２５】次に、ＣＦ4(５０ｓｃｃｍ)、ＣＨＦ3(１
０ｓｃｃｍ)、Ａr(１００ｓｃｃｍ)、Ｏ2(５ｓｃｃｍ)
ガスを用い、真空容器１内の圧力を６.７Ｐaとし、ＲＦ
パワー４００Ｗにてプラズマ処理を行い、１ロット(枚
葉式でシリコンウエハ２５枚)について、シリコンウエ
ハ１０上に形成された窒化膜(膜厚１６０ｎｍ)のエッチ
ングを行う。Next, CF 4 (50 sccm) and CHF 3 (1
0 sccm), Ar (100 sccm), O 2 (5 sccm)
Using gas, the pressure in the vacuum vessel 1 was set to 6.7 Pa, and RF
The plasma processing is performed at a power of 400 W, and the etching of the nitride film (160 nm thick) formed on the silicon wafer 10 is performed for one lot (25 silicon wafers in a single-wafer system).
【００２６】上記プラズマ処理中のプラズマ発光スペク
トルの検出による真空容器１の内壁の付着物９の付着状
態の確認について説明する。A description will now be given of the confirmation of the state of adhesion of the deposit 9 on the inner wall of the vacuum vessel 1 by detecting the plasma emission spectrum during the plasma processing.
【００２７】上記真空容器１に設けた透明な検出窓６を
臨んで真空容器１に生成されるプラズマ８の発光スペク
トルを光検出器７を用いて検出し、分光特性を解析して
判断する。このとき、内壁の付着物９の中でプラズマ特
性に関わる物性についての発光を見るため、プラズマ発
光スペクトルの検出では、炭素系の発光ピークである波
長２００〜４００ｎｍの光を検出する(例えばＣＦ2プラ
ズマの発光ピークの波長は３２１ｎｍ)。The emission spectrum of the plasma 8 generated in the vacuum vessel 1 is detected by using the photodetector 7 with the transparent detection window 6 provided in the vacuum vessel 1 facing, and the spectral characteristics are analyzed and determined. At this time, in order to observe the emission of the physical property related to the plasma characteristics among the deposits 9 on the inner wall, in the detection of the plasma emission spectrum, light having a wavelength of 200 to 400 nm, which is a carbon-based emission peak, is detected (for example, CF 2). The emission peak wavelength of the plasma is 321 nm).
【００２８】上記プラズマ発光スペクトルの検出には、
例えば試料としてシリコンウエハを用い、プラズマ生成
条件としてシリコン窒化膜をエッチングしたときと同じ
条件で６０ｓｅｃ行う。そして、真空容器１の内壁に付
着物が充分についていない場合は、ＣＦ２プラズマの発
光スペクトルのピークの強度は、時間の経過と共に著し
く低下するが、内壁に付着物９が充分についている場合
は、ＣＦ2プラズマの発光ピークの強度は時間経過して
もあまり低下しない。このことを利用して内壁の付着物
９の付着状態の確認することができる。For the detection of the plasma emission spectrum,
For example, a silicon wafer is used as a sample, and the plasma generation is performed for 60 seconds under the same conditions as when etching the silicon nitride film. When there is not enough adhering substance on the inner wall of the vacuum vessel 1, the peak intensity of the emission spectrum of the CF2 plasma decreases remarkably with the passage of time. (2) The intensity of the plasma emission peak does not decrease so much even with the passage of time. By utilizing this, it is possible to confirm the attached state of the attached matter 9 on the inner wall.
【００２９】図２は上記真空容器１の内壁の付着物を形
成するときの作業の流れを示すフローチャートである。
なお、付着物に対応するプラズマ発光スペクトルの強度
と真空容器の内壁の付着物の量との関係を予め実験等に
より調べて、付着物の量が所定量になる所定スペクトル
強度を求めておく。FIG. 2 is a flow chart showing the flow of the operation for forming the deposit on the inner wall of the vacuum vessel 1.
Note that the relationship between the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the attached matter and the amount of the attached matter on the inner wall of the vacuum vessel is checked in advance by an experiment or the like, and a predetermined spectrum intensity at which the amount of the attached matter becomes a predetermined amount is obtained in advance.
【００３０】まず、ステップＳ１は、真空容器１の内壁
の付着物が減少するプラズマ処理であり、ステップＳ２
で付着物に対応するプラズマ発光スペクトルを検出し、
ステップＳ３でそのプラズマ発光スペクトルの強度が所
定スペクトル強度よりも大きいか小さいかを判断し、所
定スペクトル強度よりも大きいときは、ステップＳ１に
戻す一方、所定スペクトル強度よりも小さいときは、ス
テップＳ４でシーズニングを行って、付着物の不足を補
う。そうして、所定スペクトル強度となったとき、所定
量の付着物が得られる。First, step S1 is a plasma process for reducing the amount of deposits on the inner wall of the vacuum vessel 1, and step S2
To detect the plasma emission spectrum corresponding to the deposit,
In step S3, it is determined whether the intensity of the plasma emission spectrum is higher or lower than a predetermined spectrum intensity. When the intensity is higher than the predetermined spectrum intensity, the process returns to step S1, and when it is lower than the predetermined spectrum intensity, the process returns to step S4. Seasoning is performed to compensate for the lack of deposits. Thus, when the intensity of the spectrum reaches a predetermined level, a predetermined amount of the deposit is obtained.
【００３１】図３は上記プラズマ処理方法におけるシー
ズニングの効果を説明するためのデータをグラフにして
いる。このデータは、窒化膜をプラズマエッチングした
ときに、線幅シフト(フォトレジスト線幅−エッチング
後の窒化膜線幅)を各ロット内で測定したものであり、
いずれもウエハ内の５点(上下、左右、中心)における平
均値を求めている。また、枚葉式の１ロットはウエハ２
５枚で構成され、測定はウエハキャリア上の１枚目と２
５枚目に対して行っている。FIG. 3 is a graph showing data for explaining the effect of seasoning in the above-described plasma processing method. This data is obtained by measuring the line width shift (photoresist line width−etched nitride film line width) in each lot when the nitride film is plasma-etched,
In each case, the average value at five points (up, down, left, right, center) in the wafer is obtained. In addition, one lot of the single-wafer method is
It consists of five wafers, and the measurement is performed on the first wafer and the second wafer on the wafer carrier.
I went to the fifth sheet.
【００３２】図３から明らかなように、真空容器１の内
壁の付着物９の生成処理(シーズニング)を行っていない
場合、プラズマ処理特性であるパターンの線幅のシフト
は、１ロット(２５枚)内で０.０２２０μｍ(試料Ａ)お
よび０.０１８８μｍ(試料Ｂ)のバラツキが生じた。こ
れに対して、真空容器１の内壁の付着物９の生成処理
(シーズニング)を行った場合、パターンの線幅のシフト
は１ロット(２５枚)内で０.００９０μｍ(試料Ｃ)およ
び０.０００４μｍ(試料Ｄ)のバラツキであった。した
がって、シーズニングあり(試料Ｃ,Ｄ)の方がシーズニ
ングなし(試料Ａ,Ｂ)に比べて、バラツキの幅が小さく
なっていることが分かる。As is clear from FIG. 3, when the process of producing the deposits 9 on the inner wall of the vacuum vessel 1 (seasoning) is not performed, the shift of the line width of the pattern which is the plasma processing characteristic is 1 lot (25 sheets). ), Variations of 0.0220 μm (sample A) and 0.0188 μm (sample B) occurred. On the other hand, the process of generating the deposit 9 on the inner wall of the vacuum vessel 1
When (seasoning) was performed, the shift of the line width of the pattern was 0.00090 μm (sample C) and 0.0004 μm (sample D) within one lot (25 sheets). Accordingly, it can be seen that the variation width is smaller in the case with seasoning (samples C and D) than in the case without seasoning (samples A and B).
【００３３】このように、上記真空容器１の内壁にシー
ズニングにより付着物を形成するときに付着物が所定量
になるように、付着物に対応するプラズマ発光スペクト
ルの強度に基づいて付着物の量を制御するので、装置の
稼働率を低下させることなく、設備コストを低減できる
と共に、プラズマ処理特性を安定させることができ、ウ
エハ間およびロット間の均一性を向上できる。As described above, the amount of the deposit is determined based on the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the deposit so that the deposit becomes a predetermined amount when the deposit is formed on the inner wall of the vacuum vessel 1 by seasoning. , The equipment cost can be reduced without lowering the operation rate of the apparatus, the plasma processing characteristics can be stabilized, and the uniformity between wafers and lots can be improved.
【００３４】また、上記付着物に対応するプラズマ発光
スペクトルの強度と真空容器１の内壁の付着物の量との
関係を利用して、付着物の形成状況すなわち付着物の量
を判断するので、シーズニングとエッチングにより付着
物が所定量になるように付着物の量を制御することがで
きる。Further, the state of formation of the deposits, that is, the amount of the deposits, is determined by utilizing the relationship between the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the deposits and the amount of the deposits on the inner wall of the vacuum vessel 1. The amount of the deposit can be controlled by seasoning and etching so that the amount of the deposit becomes a predetermined amount.
【００３５】また、試料(シリコンウエハ１０)に対して
プラズマ処理を行うときの真空容器の内壁の状況は、付
着物に対応するプラズマ発光スペクトルの強度によって
監視されるため、試料処理時の内壁の付着物不足や過剰
な付着物の形成がないようにでき、安定したプラズマ処
理特性が得られ、同時に装置の稼働率の低下も抑えられ
る。The state of the inner wall of the vacuum vessel when performing plasma processing on the sample (silicon wafer 10) is monitored by the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the adhered substance. Insufficient deposits and excessive deposits can be prevented from forming, stable plasma processing characteristics can be obtained, and at the same time, a decrease in the operation rate of the apparatus can be suppressed.
【００３６】また、試料(シリコンウエハ１０)に対して
行ったプラズマ処理により真空容器１の内壁の付着物が
減ったときに、そのプラズマ処理の後に真空容器１の内
壁に付着物を形成するためのガスを真空容器１内に流し
て、付着物に対応するプラズマ発光スペクトルの強度を
観測しながらシーズニングすることによって、付着物の
不足を補うことができる。なお、そのシーズニングを付
着物に対応するプラズマ発光スペクトルの強度が所定値
になったときに終了することで、必要以上に付着物を形
成することなく、付着物の不足を最適に補うことができ
る。Further, when the deposit on the inner wall of the vacuum vessel 1 is reduced by the plasma processing performed on the sample (the silicon wafer 10), the deposit is formed on the inner wall of the vacuum vessel 1 after the plasma processing. By flowing the gas into the vacuum vessel 1 and performing seasoning while observing the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the attached matter, shortage of the attached matter can be compensated. By ending the seasoning when the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the deposit reaches a predetermined value, the shortage of the deposit can be optimally compensated for without forming the deposit more than necessary. .
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上より明らかなように、この発明のプ
ラズマ処理方法によれば、ロット内バラツキやロット間
バラツキを低減させることができ、再現性の良いプラズ
マ処理を行うことができる。また、その付着物に対する
プラズマ発光スペクトルの強度を検出して、真空容器の
内壁の付着物の量を評価することにより、真空容器内の
プラズマの状況を安定させることができる。As is clear from the above, according to the plasma processing method of the present invention, it is possible to reduce intra-lot variation and inter-lot variation, and to perform plasma processing with good reproducibility. Further, by detecting the intensity of the plasma emission spectrum with respect to the attached matter and evaluating the amount of the attached matter on the inner wall of the vacuum vessel, it is possible to stabilize the state of plasma in the vacuum vessel.
【図１】 図１はこの発明の実施の一形態のプラズマ処
理方法を用いたプラズマ処理装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus using a plasma processing method according to an embodiment of the present invention.
【図２】 図２は上記真空容器の内壁の付着物を形成す
るときの作業の流れを示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a work flow when deposits are formed on the inner wall of the vacuum vessel.
【図３】 図３はシーズニンなしのときの線幅シフトの
ばらつきシーズニングありりときの線幅シフトのばらつ
きを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a variation in line width shift without seasoning and a variation in line width shift with seasoning.
【図４】 図４はシリコン窒化膜のエッチング時の状況
を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing a state at the time of etching a silicon nitride film.
１…真空容器、 ２…上部電極、 ３…下部電極、 ４…ガス穴、 ５…排気口、 ６…検出窓、 ７…光検出器、 ８…プラズマ、 ９…付着物、 １０…ウエハ(試料)、 １１…高周波電源。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum container, 2 ... Upper electrode, 3 ... Lower electrode, 4 ... Gas hole, 5 ... Exhaust port, 6 ... Detection window, 7 ... Photodetector, 8 ... Plasma, 9 ... Deposit, 10 ... Wafer (sample) ), 11 ... High frequency power supply.
Claims (5)
ラズマ処理を行うプラズマ処理方法において、 上記真空容器の内壁の付着物を増減させるプラズマ処理
において上記付着物が所定量になるように、上記付着物
に対応するプラズマ発光スペクトルの強度に基づいて上
記付着物の量を制御することを特徴とするプラズマ処理
方法。1. A plasma processing method for performing plasma processing on a sample disposed in a vacuum vessel, wherein the plasma processing includes increasing or decreasing the amount of deposits on an inner wall of the vacuum vessel so that the amount of the deposits becomes a predetermined amount. A plasma processing method comprising controlling the amount of the deposit based on the intensity of a plasma emission spectrum corresponding to the deposit.
いて、 上記付着物に対応するプラズマ発光スペクトルの強度と
上記真空容器の内壁の付着物の量との関係に基づいて、
上記付着物が上記所定量よりも少ないときは上記所定量
になるまで上記真空容器の内壁に付着物を形成するシー
ズニングを行う一方、上記付着物が上記所定量よりも多
いときは上記所定量になるまで上記真空容器の内壁の付
着物をエッチングすることによって、上記付着物の量を
制御することを特徴とするプラズマ処理方法。2. The plasma processing method according to claim 1, wherein a relationship between an intensity of a plasma emission spectrum corresponding to the attached matter and an amount of the attached matter on an inner wall of the vacuum vessel is provided.
When the amount of the deposit is smaller than the predetermined amount, the seasoning for forming the deposit on the inner wall of the vacuum vessel is performed until the predetermined amount is reached, while when the amount of the deposit is larger than the predetermined amount, the seasoning is performed. A plasma processing method, wherein the amount of the attached matter is controlled by etching the attached matter on the inner wall of the vacuum vessel until the amount of the attached matter is reduced.
方法において、 上記試料に対してプラズマ処理を行うとき、上記付着物
に対応するプラズマ発光スペクトルの強度を監視するこ
とを特徴とするプラズマ処理方法。3. The plasma processing method according to claim 1, wherein when the plasma processing is performed on the sample, an intensity of a plasma emission spectrum corresponding to the attached matter is monitored. Method.
いて、 上記試料に対してプラズマ処理を行った後に、上記真空
容器の内壁に付着物を形成するためのガスを上記真空容
器内に流して、上記付着物に対応するプラズマ発光スペ
クトルの強度を観測しながらシーズニングを行うことを
特徴とするプラズマ処理方法。4. The plasma processing method according to claim 3, wherein after performing the plasma processing on the sample, a gas for forming a deposit on the inner wall of the vacuum vessel is flowed into the vacuum vessel. And performing seasoning while observing the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the attached matter.
いて、 上記試料に対してプラズマ処理を行った後の上記シーズ
ニングは、上記付着物に対応するプラズマ発光スペクト
ルの強度が所定値になったときに終了することを特徴と
するプラズマ処理方法。5. The plasma processing method according to claim 4, wherein the seasoning after performing the plasma processing on the sample is performed when the intensity of the plasma emission spectrum corresponding to the attached substance reaches a predetermined value. A plasma processing method characterized by terminating the method.
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