JP2000208295A - プラズマ計測電極およびそれを用いた計測方法 - Google Patents
プラズマ計測電極およびそれを用いた計測方法Info
- Publication number
- JP2000208295A JP2000208295A JP11004203A JP420399A JP2000208295A JP 2000208295 A JP2000208295 A JP 2000208295A JP 11004203 A JP11004203 A JP 11004203A JP 420399 A JP420399 A JP 420399A JP 2000208295 A JP2000208295 A JP 2000208295A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- plasma
- voltage
- probe
- waveform
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】プラズマ処理装置のプラズマ特性を計測し、最
適なプラズマ特性を得る。 【解決手段】高周波電源に接続され、高周波電圧を印加
することが可能な電極１２と、コンデンサ，抵抗，イン
ダクタ１６，ダイオード等の電気的素子により構成され
る電気回路を介して高周波電圧が印加可能なプローブ１
１とを有し、プラズマ生成装置に取り付けて電圧波形，
電流波形を測定する。
適なプラズマ特性を得る。 【解決手段】高周波電源に接続され、高周波電圧を印加
することが可能な電極１２と、コンデンサ，抵抗，イン
ダクタ１６，ダイオード等の電気的素子により構成され
る電気回路を介して高周波電圧が印加可能なプローブ１
１とを有し、プラズマ生成装置に取り付けて電圧波形，
電流波形を測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ計測電極お
よびそれを用いた計測方法に係り、特に半導体素子基板
等の試料をプラズマ処理するプラズマ処理装置の評価に
好適なプラズマ計測電極およびそれを用いた計測方法に
関するものである。
よびそれを用いた計測方法に係り、特に半導体素子基板
等の試料をプラズマ処理するプラズマ処理装置の評価に
好適なプラズマ計測電極およびそれを用いた計測方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、最適なエッチング装置を開発する
ために用いられていたプラズマ計測装置は、例えばS.Wa
tanabe et.al.;Jpn.J.Appl.Phys.Vol.34(1995)pp.L921-
L924に記載のように、接地された計測電極に平板プロー
ブを複数個埋設し、各プローブに直流電圧を印加し、プ
ローブに流れ込む電流を測定することにより、プラズマ
生成装置により生成されるプラズマの分布等を測定する
ように構成されていた。つまり、ラングミュアプローブ
法により、飽和イオン電流密度分布、飽和電子電流密度
分布、電子温度分布およびプラズマ電位（空間電位）分
布を測定していた。
ために用いられていたプラズマ計測装置は、例えばS.Wa
tanabe et.al.;Jpn.J.Appl.Phys.Vol.34(1995)pp.L921-
L924に記載のように、接地された計測電極に平板プロー
ブを複数個埋設し、各プローブに直流電圧を印加し、プ
ローブに流れ込む電流を測定することにより、プラズマ
生成装置により生成されるプラズマの分布等を測定する
ように構成されていた。つまり、ラングミュアプローブ
法により、飽和イオン電流密度分布、飽和電子電流密度
分布、電子温度分布およびプラズマ電位（空間電位）分
布を測定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
計測電極は接地されているため、高周波電圧（ｒｆ電
圧）印加下でのプラズマ計測を行うことができない。ウ
ェハに高周波電圧が印加されると、ウェハ上にイオンシ
ースが形成され、このイオンシース中の電界によりイオ
ンがウェハに向かって加速される。このイオンのイオン
衝撃によるイオンアシスト効果により、エッチング反応
が促進される。また酸化膜用エッチング装置のように、
ウェハに高出力の高周波電力（ｒｆ電力）を供給する場
合には、該高周波電力によりプラズマを生成あるいは加
熱する可能性がある。さらに半導体デバイスの微細化、
高集積化に伴ってゲート酸化膜を薄膜化する必要がある
ため、プラズマ処理時に発生するゲート酸化膜の耐圧劣
化等のダメージ低減が、重要な課題となっている。この
種のダメージは、単にプラズマにウェハを晒すだけでな
く、主に高周波電圧を印加することにより発生する。し
たがって、接地された計測電極を有するプラズマ計測装
置では、エッチングに最適なプラズマ処理装置を開発す
るためには、充分でないという問題点があった。
計測電極は接地されているため、高周波電圧（ｒｆ電
圧）印加下でのプラズマ計測を行うことができない。ウ
ェハに高周波電圧が印加されると、ウェハ上にイオンシ
ースが形成され、このイオンシース中の電界によりイオ
ンがウェハに向かって加速される。このイオンのイオン
衝撃によるイオンアシスト効果により、エッチング反応
が促進される。また酸化膜用エッチング装置のように、
ウェハに高出力の高周波電力（ｒｆ電力）を供給する場
合には、該高周波電力によりプラズマを生成あるいは加
熱する可能性がある。さらに半導体デバイスの微細化、
高集積化に伴ってゲート酸化膜を薄膜化する必要がある
ため、プラズマ処理時に発生するゲート酸化膜の耐圧劣
化等のダメージ低減が、重要な課題となっている。この
種のダメージは、単にプラズマにウェハを晒すだけでな
く、主に高周波電圧を印加することにより発生する。し
たがって、接地された計測電極を有するプラズマ計測装
置では、エッチングに最適なプラズマ処理装置を開発す
るためには、充分でないという問題点があった。
【０００４】本発明の目的は、プラズマ処理装置のプラ
ズマ特性を計測することのできるプラズマ計測電極およ
びそれを用いた計測方法を提供することにある。
ズマ特性を計測することのできるプラズマ計測電極およ
びそれを用いた計測方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、高周波電源に接続され高周波電圧を印加することが
可能な電極と、コンデンサ，抵抗，インダクタ，ダイオ
ード等の電気的素子およびこれらの素子により構成され
る電気回路を介して、高周波電圧を印加することが可能
なプローブにより構成し、プラズマ生成装置に取り付
け、電極に印加される電圧および流れる電流、同じく電
気的素子に印加される電圧および流れる電流、同じくプ
ローブに印加される電圧および流れる電流、および電
極、電気的素子、プローブ間の電圧、電流を計測するよ
うにしたものである。
に、高周波電源に接続され高周波電圧を印加することが
可能な電極と、コンデンサ，抵抗，インダクタ，ダイオ
ード等の電気的素子およびこれらの素子により構成され
る電気回路を介して、高周波電圧を印加することが可能
なプローブにより構成し、プラズマ生成装置に取り付
け、電極に印加される電圧および流れる電流、同じく電
気的素子に印加される電圧および流れる電流、同じくプ
ローブに印加される電圧および流れる電流、および電
極、電気的素子、プローブ間の電圧、電流を計測するよ
うにしたものである。
【０００６】電極に高周波電圧を印加し、またコンデン
サ，抵抗，インダクタ，ダイオード等の電気的素子およ
びこれらの素子により構成される電気回路を介して、プ
ローブに高周波電圧を印加するよう構成し、電極に印加
される電圧と電流、同じく電気的素子に印加される電圧
と電流、同じくプローブに印加される電圧と電流、およ
び電極，電気的素子，プローブ間の電圧と電流を計測す
ることにより、ウェハ載置電極の位置で、高周波電圧を
印加することによるプラズマへの影響を含めて、プラズ
マ特性の面内分布を測定することができる。また各プロ
ーブに印加される高周波電圧波形を解析することによ
り、入射するイオンのエネルギー分布を推定できる。ま
た半導体デバイスにおけるゲート酸化膜の電圧−電流特
性を模擬するように、電気回路を電極とプローブ間に設
け、該電気回路間の電圧波形、およびプローブに流入す
る電流波形を解析することにより、プラズマ処理に伴う
ダメージを低減するための指標を得ることができる。し
たがって、エッチング処理等のプラズマ処理を施すのに
最適なプラズマ処理装置を迅速に開発することができ
る。
サ，抵抗，インダクタ，ダイオード等の電気的素子およ
びこれらの素子により構成される電気回路を介して、プ
ローブに高周波電圧を印加するよう構成し、電極に印加
される電圧と電流、同じく電気的素子に印加される電圧
と電流、同じくプローブに印加される電圧と電流、およ
び電極，電気的素子，プローブ間の電圧と電流を計測す
ることにより、ウェハ載置電極の位置で、高周波電圧を
印加することによるプラズマへの影響を含めて、プラズ
マ特性の面内分布を測定することができる。また各プロ
ーブに印加される高周波電圧波形を解析することによ
り、入射するイオンのエネルギー分布を推定できる。ま
た半導体デバイスにおけるゲート酸化膜の電圧−電流特
性を模擬するように、電気回路を電極とプローブ間に設
け、該電気回路間の電圧波形、およびプローブに流入す
る電流波形を解析することにより、プラズマ処理に伴う
ダメージを低減するための指標を得ることができる。し
たがって、エッチング処理等のプラズマ処理を施すのに
最適なプラズマ処理装置を迅速に開発することができ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１〜
図８により説明する。
図８により説明する。
【０００８】図１は、プラズマ処理装置の一つである空
洞共振方式の有磁場マイクロ波ドライエッチング装置を
開発するために適用した、本発明の一実施例である、高
周波電圧を印加することが可能なプラズマ計測電極およ
びプラズマ計測装置を示す。容器１a、放電管１b及び石
英窓２で区画された処理室１の内部を、真空排気装置
(図示省略)により減圧した後、ガス供給装置(図示省略)
によりエッチングガスを処理室１内に導入し、所望の圧
力に調整する。また処理室１は、コイル３とヨーク４に
より生成される磁場領域内にある。マグネトロン（図示
省略）から発振された、この場合2.45GHzのマイクロ波
は、アイソレータ，パワーモニタ（図示省略）を経由し
て導波管６内を伝播し、空洞共振器７内に導入される。
マイクロ波は空洞共振器７内で特定のモードを形成した
後、石英窓２を透過して処理室１内に入射される。この
マイクロ波によって生成されたプラズマより、ウェハ載
置用電極に配置されたウエハがエッチング処理される。
またウエハのエッチング形状を制御するため、ウェハ載
置用電極には整合器を介して高周波電源が接続され、高
周波電圧を印加することが可能になっている。ウェハに
高周波電圧が印加されると、ウェハ上にイオンシースが
形成され、このイオンシース中の電界によりイオンがウ
ェハに向かって加速される。このイオンのイオン衝撃に
よるイオンアシスト効果により、エッチング反応が促進
される。このため高周波電圧が印加された状態で、ウェ
ハ載置電極の位置でのプラズマ特性の分布およびウェハ
に入射するイオンのエネルギ−分布に影響する印加され
る高周波電圧の面内分布を測定することは、最適なエッ
チング特性を得るためのエッチング装置を開発する上
で、重要と言える。また半導体デバイスの微細化、高集
積化に伴ってゲート酸化膜が薄膜化されるため、プラズ
マ処理時に発生するゲ−ト酸化膜の耐圧劣化等のダメ−
ジ低減が、重要な課題となっている。このダメ−ジは、
単にプラズマにウェハを晒すだけでなく、主に高周波電
圧を印加することにより発生する。これらの問題を解決
し、最適なエッチング特性を得ることが可能なエッチン
グ装置を迅速に開発するために、適用した本実施例のプ
ラズマ計測電極およびプラズマ計測装置８を示す。
洞共振方式の有磁場マイクロ波ドライエッチング装置を
開発するために適用した、本発明の一実施例である、高
周波電圧を印加することが可能なプラズマ計測電極およ
びプラズマ計測装置を示す。容器１a、放電管１b及び石
英窓２で区画された処理室１の内部を、真空排気装置
(図示省略)により減圧した後、ガス供給装置(図示省略)
によりエッチングガスを処理室１内に導入し、所望の圧
力に調整する。また処理室１は、コイル３とヨーク４に
より生成される磁場領域内にある。マグネトロン（図示
省略）から発振された、この場合2.45GHzのマイクロ波
は、アイソレータ，パワーモニタ（図示省略）を経由し
て導波管６内を伝播し、空洞共振器７内に導入される。
マイクロ波は空洞共振器７内で特定のモードを形成した
後、石英窓２を透過して処理室１内に入射される。この
マイクロ波によって生成されたプラズマより、ウェハ載
置用電極に配置されたウエハがエッチング処理される。
またウエハのエッチング形状を制御するため、ウェハ載
置用電極には整合器を介して高周波電源が接続され、高
周波電圧を印加することが可能になっている。ウェハに
高周波電圧が印加されると、ウェハ上にイオンシースが
形成され、このイオンシース中の電界によりイオンがウ
ェハに向かって加速される。このイオンのイオン衝撃に
よるイオンアシスト効果により、エッチング反応が促進
される。このため高周波電圧が印加された状態で、ウェ
ハ載置電極の位置でのプラズマ特性の分布およびウェハ
に入射するイオンのエネルギ−分布に影響する印加され
る高周波電圧の面内分布を測定することは、最適なエッ
チング特性を得るためのエッチング装置を開発する上
で、重要と言える。また半導体デバイスの微細化、高集
積化に伴ってゲート酸化膜が薄膜化されるため、プラズ
マ処理時に発生するゲ−ト酸化膜の耐圧劣化等のダメ−
ジ低減が、重要な課題となっている。このダメ−ジは、
単にプラズマにウェハを晒すだけでなく、主に高周波電
圧を印加することにより発生する。これらの問題を解決
し、最適なエッチング特性を得ることが可能なエッチン
グ装置を迅速に開発するために、適用した本実施例のプ
ラズマ計測電極およびプラズマ計測装置８を示す。
【０００９】計測電極９には、図２に示すようにアルミ
ナセラミックス製の絶縁ブッシュ１０を介したプロ−ブ
１１が、ほぼ均一に面内に埋設されている。電極１２
は、アルミナセラミックス製の絶縁リング１３により絶
縁されており、また整合器１４を介して高周波電源１５
が接続されており、高周波電圧が印加される。本実施例
では、８００ｋＨｚと４００ｋＨｚの周波数の高周波電
源を使用したが、それ以外の周波数、たとえば２ＭＨ
ｚ，１３．５６ＭＨｚの電源を使用してもよい。電極１
２に印加される高周波電圧Vrfおよび流れる電流Arfは、
各々高電圧プロ−ブ、電流プロ−ブを用い、オシロスコ
−プにより波形がモニタ−される。電極１２と各プロ−
ブ１１は、インダクタ１６，コンデンサ１７，抵抗１８
を介して接続されており、各プロ−ブ１１にも高周波電
圧が印加される。ここで使用したインダクタ１６は１μ
Hであり、マイクロ波によるノイズを除去する目的で設
置されている。したがってノイズレベルが顕著でない場
合は、インダクタ１６を使用する必要はない。並列に接
続されたコンデンサ１７と抵抗１８は、ゲ−ト酸化膜を
模擬しており、これらの定数はゲ−ト酸化膜のI-V特性
から決める必要がある。ここではアンテナ比３６７倍の
時、コンデンサ１７を１００００ｐF、抵抗１８を０．
２２MΩとし、アンテナ比３６７０倍の時、コンデンサ
１７を１０００ｐF、抵抗１８を２．２MΩとした。した
がって、実際にエッチング処理を行うウェハ上のデバイ
スとこの計測電極９とを対比させると、プロ−ブ１１が
ゲ−ト電極に、コンデンサ１７と抵抗１８の並列回路が
ゲ−ト酸化膜に、電極１２がウェハ全体に対応する。各
プロ−ブに流れる電流Ａｇ（ゲ−ト電極に流れる電
流）、コンデンサ１７および抵抗１８に印加される電圧
Ｖｇ（ゲ−ト酸化膜間電圧）は、各々電流プロ−ブ、高
電圧プロ−ブを用いて、オシロスコ−プにより波形がモ
ニタ−される。なお電極の外周部は、アルミナセラミッ
クス製のサセプタ１９により不要な部分のプラズマとの
相互作用を防止している。
ナセラミックス製の絶縁ブッシュ１０を介したプロ−ブ
１１が、ほぼ均一に面内に埋設されている。電極１２
は、アルミナセラミックス製の絶縁リング１３により絶
縁されており、また整合器１４を介して高周波電源１５
が接続されており、高周波電圧が印加される。本実施例
では、８００ｋＨｚと４００ｋＨｚの周波数の高周波電
源を使用したが、それ以外の周波数、たとえば２ＭＨ
ｚ，１３．５６ＭＨｚの電源を使用してもよい。電極１
２に印加される高周波電圧Vrfおよび流れる電流Arfは、
各々高電圧プロ−ブ、電流プロ−ブを用い、オシロスコ
−プにより波形がモニタ−される。電極１２と各プロ−
ブ１１は、インダクタ１６，コンデンサ１７，抵抗１８
を介して接続されており、各プロ−ブ１１にも高周波電
圧が印加される。ここで使用したインダクタ１６は１μ
Hであり、マイクロ波によるノイズを除去する目的で設
置されている。したがってノイズレベルが顕著でない場
合は、インダクタ１６を使用する必要はない。並列に接
続されたコンデンサ１７と抵抗１８は、ゲ−ト酸化膜を
模擬しており、これらの定数はゲ−ト酸化膜のI-V特性
から決める必要がある。ここではアンテナ比３６７倍の
時、コンデンサ１７を１００００ｐF、抵抗１８を０．
２２MΩとし、アンテナ比３６７０倍の時、コンデンサ
１７を１０００ｐF、抵抗１８を２．２MΩとした。した
がって、実際にエッチング処理を行うウェハ上のデバイ
スとこの計測電極９とを対比させると、プロ−ブ１１が
ゲ−ト電極に、コンデンサ１７と抵抗１８の並列回路が
ゲ−ト酸化膜に、電極１２がウェハ全体に対応する。各
プロ−ブに流れる電流Ａｇ（ゲ−ト電極に流れる電
流）、コンデンサ１７および抵抗１８に印加される電圧
Ｖｇ（ゲ−ト酸化膜間電圧）は、各々電流プロ−ブ、高
電圧プロ−ブを用いて、オシロスコ−プにより波形がモ
ニタ−される。なお電極の外周部は、アルミナセラミッ
クス製のサセプタ１９により不要な部分のプラズマとの
相互作用を防止している。
【００１０】図３に、アンテナ比３６７倍（コンデンサ
１７を１００００ｐF、抵抗１８を０．２２MΩとする）
として測定した時の各プロ−ブ１１におけるゲ−ト酸化
膜流入電流波形Ａｇ，ゲ−ト酸化膜間電圧波形Ｖｇを示
す。添字１、２，３は、順に中心から０ｍｍ、６５ｍ
ｍ、１３０ｍｍに埋設されたプロ−ブであることを示し
ている。電圧波形Ｖｇは、エッジのプロ−ブＶｇ３に比
べて、センタおよびミドルのプロ−ブＶｇ１，Ｖｇ２が
正電圧方向にシフトしている。各波形のＤＣ成分の０Ｖ
からのシフト量をＶｇｄｃとし、Ｖｇｄｃの面内分布の
各プロセスパラメ−タ依存性、すなわちＥＣＲ高さ依存
性、マイクロ波出力依存性、圧力依存性、ｒｆ出力依存
性、ｒｆ周波数依存性を図４に示す。マイクロ波出力が
小さいほど、圧力が高いほど、ｒｆ出力が小さいほど、
そしてｒｆ周波数が小さいほどＶｇｄｃの面内差は小さ
くなっており、この傾向はマクロダメ−ジの低減の方向
と一致する。特にこのデ−タから、ｒｆ周波数の低周波
数化がマクロダメ−ジ低減に有効であることがわかる。
１７を１００００ｐF、抵抗１８を０．２２MΩとする）
として測定した時の各プロ−ブ１１におけるゲ−ト酸化
膜流入電流波形Ａｇ，ゲ−ト酸化膜間電圧波形Ｖｇを示
す。添字１、２，３は、順に中心から０ｍｍ、６５ｍ
ｍ、１３０ｍｍに埋設されたプロ−ブであることを示し
ている。電圧波形Ｖｇは、エッジのプロ−ブＶｇ３に比
べて、センタおよびミドルのプロ−ブＶｇ１，Ｖｇ２が
正電圧方向にシフトしている。各波形のＤＣ成分の０Ｖ
からのシフト量をＶｇｄｃとし、Ｖｇｄｃの面内分布の
各プロセスパラメ−タ依存性、すなわちＥＣＲ高さ依存
性、マイクロ波出力依存性、圧力依存性、ｒｆ出力依存
性、ｒｆ周波数依存性を図４に示す。マイクロ波出力が
小さいほど、圧力が高いほど、ｒｆ出力が小さいほど、
そしてｒｆ周波数が小さいほどＶｇｄｃの面内差は小さ
くなっており、この傾向はマクロダメ−ジの低減の方向
と一致する。特にこのデ−タから、ｒｆ周波数の低周波
数化がマクロダメ−ジ低減に有効であることがわかる。
【００１１】図５に、アンテナ比３６７０倍（コンデン
サ１７を１０００ｐF、抵抗１８を２．２MΩとする）と
して測定した時の、各プロ−ブ１１におけるゲ−ト酸化
膜流入電流波形Ａｇ，ゲ−ト酸化膜間電圧波形Ｖｇを示
す。実際のゲ−ト酸化膜のＩ−Ｖ特性は図６に示すよう
に、ある閾値電圧Ｖｔｈ（約５Ｖ）を超えると急激に電
流が流れる。この閾値電圧Ｖｔｈを超えた時に流れる電
流は、プラズマの供給能力によって律速される。
サ１７を１０００ｐF、抵抗１８を２．２MΩとする）と
して測定した時の、各プロ−ブ１１におけるゲ−ト酸化
膜流入電流波形Ａｇ，ゲ−ト酸化膜間電圧波形Ｖｇを示
す。実際のゲ−ト酸化膜のＩ−Ｖ特性は図６に示すよう
に、ある閾値電圧Ｖｔｈ（約５Ｖ）を超えると急激に電
流が流れる。この閾値電圧Ｖｔｈを超えた時に流れる電
流は、プラズマの供給能力によって律速される。
【００１２】したがってゲ−ト酸化膜を通過する電荷量
Ｑｒは、図７のようにして求めることができる。すなわ
ち、まずコンデンサ１７を１０００ｐＦ、抵抗１８を
２．２ＭΩとし、ゲ−ト酸化膜間電圧波形を測定し、閾
値電圧Ｖｔｈを超える時間Δｔを求める。次に抵抗を短
絡し、流れる最大電流Ｉｒｍａｘを求める。ゲ−ト酸化
膜を通過する電荷量Ｑｒは、高周波電源の周期をｆ、エ
ッチング時間をＴとすると、次式で算出される。 Ｑｒ＝Ｉｒｍａｘ×Δｔ×ｆ×Ｔ このようにして算出されたＱｒは、ゲ−ト酸化膜の破壊
に関与すると言われている電荷量Ｑｂｄに、ほぼ等しい
と言える。
Ｑｒは、図７のようにして求めることができる。すなわ
ち、まずコンデンサ１７を１０００ｐＦ、抵抗１８を
２．２ＭΩとし、ゲ−ト酸化膜間電圧波形を測定し、閾
値電圧Ｖｔｈを超える時間Δｔを求める。次に抵抗を短
絡し、流れる最大電流Ｉｒｍａｘを求める。ゲ−ト酸化
膜を通過する電荷量Ｑｒは、高周波電源の周期をｆ、エ
ッチング時間をＴとすると、次式で算出される。 Ｑｒ＝Ｉｒｍａｘ×Δｔ×ｆ×Ｔ このようにして算出されたＱｒは、ゲ−ト酸化膜の破壊
に関与すると言われている電荷量Ｑｂｄに、ほぼ等しい
と言える。
【００１３】図８に、Ｑｒの面内分布のＥＣＲ高さ依存
性を示す。この図から、ＥＣＲ高さが高い方が、すなわ
ち電極１２上でのプラズマ密度が低い方がＱｒが小さ
く、ダメ−ジの発生を低減できることがわかる。また図
９に示すように抵抗の代わりに、ツェナ−ダイオ−ド２
０を逆向きに直列に接続した電気回路を用いると、ゲ−
ト酸化膜により類似したＩ−Ｖ特性が得られるため、よ
り精度良くダメ−ジの解析を行うことができる。
性を示す。この図から、ＥＣＲ高さが高い方が、すなわ
ち電極１２上でのプラズマ密度が低い方がＱｒが小さ
く、ダメ−ジの発生を低減できることがわかる。また図
９に示すように抵抗の代わりに、ツェナ−ダイオ−ド２
０を逆向きに直列に接続した電気回路を用いると、ゲ−
ト酸化膜により類似したＩ−Ｖ特性が得られるため、よ
り精度良くダメ−ジの解析を行うことができる。
【００１４】本実施例によれば、高周波電圧が印加され
た状態で、ウェハ載置電極の位置でのプラズマ特性の分
布およびウェハに入射するイオンのエネルギ−分布に影
響する印加される高周波電圧の面内分布を測定すること
ができ、また実際の半導体デバイスを模擬したダメ−ジ
の解析を行うことができるので、ダメ−ジを低減し、最
適なエッチング特性を得ることが可能なエッチング装置
を迅速に開発できるという効果がある。
た状態で、ウェハ載置電極の位置でのプラズマ特性の分
布およびウェハに入射するイオンのエネルギ−分布に影
響する印加される高周波電圧の面内分布を測定すること
ができ、また実際の半導体デバイスを模擬したダメ−ジ
の解析を行うことができるので、ダメ−ジを低減し、最
適なエッチング特性を得ることが可能なエッチング装置
を迅速に開発できるという効果がある。
【００１５】本実施例では、有磁場マイクロ波エッチン
グ装置に本実施例のプラズマ計測電極およびプラズマ計
測装置を適用した場合について説明したが、その他のプ
ラズマ装置、例えば、誘導結合型放電（ＩＣＰ放電）プ
ラズマを利用した装置、トランスファ−・カップル型放
電（ＴＣＰ放電）プラズマを利用した装置、マグネトロ
ン放電プラズマを利用した装置、容量結合型放電（ＣＣ
Ｐ放電）プラズマ（２周波励起プラズマ、狭電極プラズ
マを含む）を利用した装置、および表面波プラズマを利
用した装置に本実施例のプラズマ計測電極およびプラズ
マ計測装置を適用しても、同様の作用効果がある。また
上記実施例では、ドライエッチング装置に適用した場合
について述べたが、ウェハ９に高周波電圧を印加するこ
とによりプラズマ処理を行うその他のプラズマ処理装
置、例えばプラズマCVD装置、アッシング装置、表面改
質装置等についても同様の作用効果がある。
グ装置に本実施例のプラズマ計測電極およびプラズマ計
測装置を適用した場合について説明したが、その他のプ
ラズマ装置、例えば、誘導結合型放電（ＩＣＰ放電）プ
ラズマを利用した装置、トランスファ−・カップル型放
電（ＴＣＰ放電）プラズマを利用した装置、マグネトロ
ン放電プラズマを利用した装置、容量結合型放電（ＣＣ
Ｐ放電）プラズマ（２周波励起プラズマ、狭電極プラズ
マを含む）を利用した装置、および表面波プラズマを利
用した装置に本実施例のプラズマ計測電極およびプラズ
マ計測装置を適用しても、同様の作用効果がある。また
上記実施例では、ドライエッチング装置に適用した場合
について述べたが、ウェハ９に高周波電圧を印加するこ
とによりプラズマ処理を行うその他のプラズマ処理装
置、例えばプラズマCVD装置、アッシング装置、表面改
質装置等についても同様の作用効果がある。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、高周波電圧が印加され
た状態で、ウェハ載置電極の位置でのプラズマ特性の分
布およびウェハに入射するイオンのエネルギ−分布に影
響する印加される高周波電圧の面内分布を測定し、実際
の半導体デバイスを模擬したダメ−ジの解析を行うこと
ができるので、ダメ−ジを低減し、最適なエッチング特
性を得ることが可能なプラズマ装置を迅速に開発できる
という効果がある。
た状態で、ウェハ載置電極の位置でのプラズマ特性の分
布およびウェハに入射するイオンのエネルギ−分布に影
響する印加される高周波電圧の面内分布を測定し、実際
の半導体デバイスを模擬したダメ−ジの解析を行うこと
ができるので、ダメ−ジを低減し、最適なエッチング特
性を得ることが可能なプラズマ装置を迅速に開発できる
という効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例であるプラズマ計測電極
およびプラズマ計測装置を適用した空洞共振方式の有磁
場マイクロ波ドライエッチング装置を示す縦断面図であ
る。
およびプラズマ計測装置を適用した空洞共振方式の有磁
場マイクロ波ドライエッチング装置を示す縦断面図であ
る。
【図２】本発明の第１の実施例であるプラズマ計測電極
におけるプロ−ブの面内配置を示す図である。
におけるプロ−ブの面内配置を示す図である。
【図３】アンテナ比３６７倍（コンデンサ１７を１００
００ｐF、抵抗１８を０．２２MΩとする）として測定し
た時の、各プロ−ブ１１におけるゲ−ト酸化膜流入電流
波形Ａｇ，ゲ−ト酸化膜間電圧波形Ｖｇを示す図であ
る。
００ｐF、抵抗１８を０．２２MΩとする）として測定し
た時の、各プロ−ブ１１におけるゲ−ト酸化膜流入電流
波形Ａｇ，ゲ−ト酸化膜間電圧波形Ｖｇを示す図であ
る。
【図４】Ｖｇｄｃの面内分布のＥＣＲ高さ依存性、マイ
クロ波出力依存性、圧力依存性、ｒｆ出力依存性、ｒｆ
周波数依存性を示す図である。
クロ波出力依存性、圧力依存性、ｒｆ出力依存性、ｒｆ
周波数依存性を示す図である。
【図５】アンテナ比３６７０倍（コンデンサ１７を１０
００ｐF、抵抗１８を２．２MΩとする）として測定した
時の、各プロ−ブ１１におけるゲ−ト酸化膜流入電流波
形Ａｇ，ゲ−ト酸化膜間電圧波形Ｖｇを示す図である。
００ｐF、抵抗１８を２．２MΩとする）として測定した
時の、各プロ−ブ１１におけるゲ−ト酸化膜流入電流波
形Ａｇ，ゲ−ト酸化膜間電圧波形Ｖｇを示す図である。
【図６】ゲ−ト酸化膜のＩ−Ｖ特性を示す図である。
【図７】ゲ−ト酸化膜の通過電荷量Ｑｒの算出方法を示
す図である。
す図である。
【図８】Ｑｒ面内分布のＥＣＲ高さ依存性を示す図であ
る。
る。
【図９】ツェナ−ダイオ−ドを利用してゲ−ト酸化膜を
模擬し得られたＩ−Ｖ特性と、ゲ−ト酸化膜間電圧、電
流波形を示す図である。
模擬し得られたＩ−Ｖ特性と、ゲ−ト酸化膜間電圧、電
流波形を示す図である。
１…処理室、１a…容器、１b…放電管、２…石英窓、３
…コイル、４…ヨーク、５…シ−ス、６…導波管、７…
空洞共振器、８…プラズマ計測電極およびプラズマ計測
装置、９…計測電極、１０…絶縁ブッシュ、１１…プロ
−ブ、１２…電極、１３…絶縁リング、１４…整合器、
１５…高周波電源、１６…インダクタ、１７…コンデン
サ、１８…抵抗、１９…サセプタ、２０…ツェナ−ダイ
オ−ド。
…コイル、４…ヨーク、５…シ−ス、６…導波管、７…
空洞共振器、８…プラズマ計測電極およびプラズマ計測
装置、９…計測電極、１０…絶縁ブッシュ、１１…プロ
−ブ、１２…電極、１３…絶縁リング、１４…整合器、
１５…高周波電源、１６…インダクタ、１７…コンデン
サ、１８…抵抗、１９…サセプタ、２０…ツェナ−ダイ
オ−ド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 仁 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Ｆターム(参考） 5F004 AA06 BA14 BB11 BB13 BB14 BD01 5F045 AA08 BB16 DP01 EH11 EH12 EH16 EH17 GB08
Claims (4)
- 【請求項１】プラズマ処理室内に設けられ高周波電圧が
印加される電極と、該電極のプラズマ生成側の表面に該
電極と絶縁して設けられた複数個のプローブとを具備
し、電気的素子で構成された電気回路をそれぞれに介し
て前記複数個のプローブのそれぞれに前記高周波電圧を
印加したことを特徴とするプラズマ計測電極。 - 【請求項２】請求項１項記載のプラズマ計測電極におい
て、前記前記的素子はコンデンサ，抵抗，インダクタ，
ダイオードから成るプラズマ計測電極。 - 【請求項３】請求項１記載のプラズマ計測電極におい
て、前記プラズマ計測電極に印加される電圧および該電
極を流れる電流と、前記電気的素子に印加される電圧お
よび該電気的素子に流れる電流と、前記プローブに印加
される電圧および該プローブに流れる電流と、前記電
極，電気的素子，プローブ間の電圧および電流を計測す
ることを特徴とするプラズマ計測電極による計測方法。 - 【請求項４】請求項１記載のプラズマ計測電極におい
て、前記電極に印加される電圧波形および該電極に流れ
る電流波形と、前記電気的素子に印加される電圧波形お
よび該電気的素子に流れる電流波形と、前記プローブに
印加される電圧波形および該プローブに流れる電流波形
と、前記電極，電気的素子，プローブ間の電圧波形およ
び電流波形を計測することを特徴とするプラズマ計測電
極による計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11004203A JP2000208295A (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | プラズマ計測電極およびそれを用いた計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11004203A JP2000208295A (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | プラズマ計測電極およびそれを用いた計測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000208295A true JP2000208295A (ja) | 2000-07-28 |
Family
ID=11578103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11004203A Pending JP2000208295A (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | プラズマ計測電極およびそれを用いた計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000208295A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001237234A (ja) * | 2000-02-21 | 2001-08-31 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置及びそれを用いた処理方法 |
| KR100458328B1 (ko) * | 2002-03-27 | 2004-11-26 | 주성엔지니어링(주) | 플라즈마 감지장치 |
| JP2008277275A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-11-13 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置、計測装置、計測方法および制御装置 |
| WO2009082109A2 (en) * | 2007-12-20 | 2009-07-02 | Korea Research Institute Of Standards And Science | Process monitoring apparatus and method |
| JP2009231248A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置のフィードバック制御方法 |
| US7777179B2 (en) | 2008-03-31 | 2010-08-17 | Tokyo Electron Limited | Two-grid ion energy analyzer and methods of manufacturing and operating |
| US7875859B2 (en) | 2008-03-31 | 2011-01-25 | Tokyo Electron Limited | Ion energy analyzer and methods of manufacturing and operating |
| KR101197828B1 (ko) | 2010-02-09 | 2012-11-05 | 정진욱 | 공정 모니터링 장치 및 공정 모니터링 방법 |
| US8816281B2 (en) | 2011-03-28 | 2014-08-26 | Tokyo Electron Limited | Ion energy analyzer and methods of manufacturing the same |
| KR101564787B1 (ko) | 2009-10-19 | 2015-10-30 | 한양대학교 산학협력단 | 2차원 공정 모니터링 장치 |
| WO2019235690A1 (ko) * | 2018-06-05 | 2019-12-12 | 엘지전자 주식회사 | 플라즈마 측정 방법 및 플라즈마 공정 측정 센서 |
-
1999
- 1999-01-11 JP JP11004203A patent/JP2000208295A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001237234A (ja) * | 2000-02-21 | 2001-08-31 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置及びそれを用いた処理方法 |
| JP4633881B2 (ja) * | 2000-02-21 | 2011-02-16 | 株式会社日立製作所 | プラズマ処理装置及びそれを用いた処理方法 |
| KR100458328B1 (ko) * | 2002-03-27 | 2004-11-26 | 주성엔지니어링(주) | 플라즈마 감지장치 |
| JP2008277275A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-11-13 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置、計測装置、計測方法および制御装置 |
| WO2009082109A2 (en) * | 2007-12-20 | 2009-07-02 | Korea Research Institute Of Standards And Science | Process monitoring apparatus and method |
| WO2009082109A3 (en) * | 2007-12-20 | 2009-09-03 | Korea Research Institute Of Standards And Science | Process monitoring apparatus and method |
| KR100937164B1 (ko) * | 2007-12-20 | 2010-01-15 | 정진욱 | 공정 모니터링 장치와 그 방법 |
| JP2009231248A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置のフィードバック制御方法 |
| US7875859B2 (en) | 2008-03-31 | 2011-01-25 | Tokyo Electron Limited | Ion energy analyzer and methods of manufacturing and operating |
| US7777179B2 (en) | 2008-03-31 | 2010-08-17 | Tokyo Electron Limited | Two-grid ion energy analyzer and methods of manufacturing and operating |
| KR101564787B1 (ko) | 2009-10-19 | 2015-10-30 | 한양대학교 산학협력단 | 2차원 공정 모니터링 장치 |
| KR101197828B1 (ko) | 2010-02-09 | 2012-11-05 | 정진욱 | 공정 모니터링 장치 및 공정 모니터링 방법 |
| US8816281B2 (en) | 2011-03-28 | 2014-08-26 | Tokyo Electron Limited | Ion energy analyzer and methods of manufacturing the same |
| US8847159B2 (en) | 2011-03-28 | 2014-09-30 | Tokyo Electron Limited | Ion energy analyzer |
| US9087677B2 (en) | 2011-03-28 | 2015-07-21 | Tokyo Electron Limited | Methods of electrical signaling in an ion energy analyzer |
| WO2019235690A1 (ko) * | 2018-06-05 | 2019-12-12 | 엘지전자 주식회사 | 플라즈마 측정 방법 및 플라즈마 공정 측정 센서 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102195550B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 | |
| US20020114897A1 (en) | Plasma processing method and apparatus | |
| US20100175713A1 (en) | Method of cleaning plasma-treating apparatus, plasma-treating apparatus where the cleaning method is practiced, and memory medium memorizing program executing the cleaning method | |
| JP3533105B2 (ja) | 半導体装置の製造方法と製造装置 | |
| US5699223A (en) | Method of removing substrate and apparatus for controlling applied voltage | |
| TWI815822B (zh) | 電漿處理裝置及電漿處理方法 | |
| JP2000208295A (ja) | プラズマ計測電極およびそれを用いた計測方法 | |
| JPH11224796A (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
| KR101283360B1 (ko) | 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법 | |
| JP3621900B2 (ja) | プラズマ処理装置および方法 | |
| JP4414518B2 (ja) | 表面処理装置 | |
| JPH10312899A (ja) | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 | |
| JP7374023B2 (ja) | 検査方法及びプラズマ処理装置 | |
| JP2001085369A (ja) | チャ−ジングダメ−ジ計測電極およびチャ−ジングダメ−ジ計測装置 | |
| JPH1167725A (ja) | プラズマエッチング装置 | |
| JP4167768B2 (ja) | 表面処理方法 | |
| JP2000174009A (ja) | プラズマ処理装置及び半導体製造装置並びに液晶製造装置 | |
| JP3082711B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3976480B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP3687474B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| Sakamori et al. | Effect of electron shading on gate oxide degradation | |
| JP3704423B2 (ja) | 表面処理装置 | |
| Kanno et al. | Wafer-voltage measurement in plasma processes by means of a new probe method and an impedance monitor | |
| JP3517400B2 (ja) | エッチング処理装置の温度測定装置 | |
| JP2003163204A (ja) | プラズマ処理装置 |