JP2001237097A - Plasma measurement method and measurement equipment - Google Patents
Plasma measurement method and measurement equipmentInfo
- Publication number
- JP2001237097A JP2001237097A JP2000048932A JP2000048932A JP2001237097A JP 2001237097 A JP2001237097 A JP 2001237097A JP 2000048932 A JP2000048932 A JP 2000048932A JP 2000048932 A JP2000048932 A JP 2000048932A JP 2001237097 A JP2001237097 A JP 2001237097A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- probe
- voltage
- current
- frequency
- 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
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ特性の計
測方法、およびプラズマ特性計測に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、プラズマ特性の計測方法につい
て、例えば「Ｐｌａｓｍａ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ
Ｖｏｌｕｍｅ １」（Ｏｒｌａｎｄｏ Ａｎｃｉｅｌｌ
ｏ， Ｄａｎｉｅｌ Ｌ． Ｆｌａｍｍ 編、Ａｃａｄ
ｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ刊）に開示されたように、プラズ
マ中にプローブを装荷してその直流的な電圧電流特性を
測定することでプラズマの密度、電子温度等を測定する
ラングミュアプローブ法と呼ばれる方法がある。また特
開平０８−１０６９９２号公報に開示されたようにＵＬ
ＳＩ等の製造においてプラズマを用いたドライエッチン
グ装置による加工が行われる。この工程でプラズマ処理
の品質を監視するためにプラズマの発光等の状態をモニ
タし、装置状態を把握することで部品交換等の保守作業
を効率よく行う方法がある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のラング
ミュアプローブ法では、プラズマ中で形成される絶縁性
の反応生成物等がプローブ表面に付着する場合がある。
この反応生成物によりプローブに直流電流が流れること
を阻害するため、安定した測定が困難となる。 【０００４】また、上記従来技術のうちプラズマ処理品
質の監視については、例えばプラズマ発光を処理室外部
に取り出すための窓表面に反応生成物が付着する、また
はプラズマ中のイオン等の作用により窓が削れるなどの
問題があり、安定して装置状態を監視することが困難で
あった。本発明が解決しようとする課題は、反応生成物
等の付着があってもプラズマ特性の計測を可能とする計
測方法を提供することにある。 【０００５】また本発明の他の課題は、プラズマ処理装
置の装置状態監視にあたり、プラズマ処理に与える外乱
の小さい監視方法を提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記課題は、プラズマ計
測用プローブに高周波電力を印加し、その電圧電流特性
からプラズマ特性を測定することで解決できる。またプ
ラズマ処理装置において高周波電力を印加したプローブ
によりプラズマ特性を計測することで上記課題は解決で
きる。またプラズマ処理に用いる高周波の電圧電流の計
測によりプラズマ処理に与える外乱を小さくできる。 【０００７】本発明によれば、プローブの高周波電圧電
流特性からプローブとプラズマ界面に形成されるシース
の厚さを計測すること、およびプローブの直流電圧電流
特性を推定することによりプラズマ特性を測定すること
ができる。プローブ表面が絶縁性の反応生成物で覆われ
ても容量性インピーダンスを介して高周波電流は流れる
ためプラズマ特性の測定が可能である。 【０００８】本発明は、例えば、半導体集積回路の製造
工程のうちプラズマを用いた基板のドライエッチング工
程で、エッチング中のプラズマを監視することに用いる
ことができる。プラズマを監視することにより、エッチ
ング処理装置の状態を定量的に評価することが出来るた
め、エッチング処理装置の安定稼動、装置異常の早期発
見に役立つ。 【０００９】 【発明の実施の形態】［実施例１］以下、図１から図３
を用いて本発明の第１の実施例を説明する。まず、図１
に本発明を用いたプラズマ特性計測装置の測定回路を示
す。測定対象となるプラズマ１０１内に球状のプローブ
１０２が装荷されている。プラズマ１０１はプローブ１
０２の表面積と比べて大きな面積を持つアース電極１０
８を介して接地されているものとする。プローブ１０２
はステンレス鋼製である。プローブ１０２の形状は球に
限定されるものでなく平板、円柱等他の形状であっても
よい。またプローブ１０２の材質も、導電率が高く耐熱
性の高いものであれば銅、アルミニウム等であってもよ
い。 【００１０】プローブ１０２に高周波電力を供給する高
周波電源１０７は、コンデンサ１０５、表面をアルミナ
セラミック等で絶縁された電線１０３を介して接続され
ている。さらにプローブ１０２の電圧、電流を測定する
ための電圧計１０６、電流計１０４が接続されている。
電線１０３表面のアルミナセラミック等の絶縁物は高周
波電源１０７によって流れる高周波電流がプローブ１０
２を介してのみプラズマ１０１に流れるようにするため
に用いている。本測定回路でプラズマの高周波電流電圧
特性を測定する。 【００１１】次に、高周波電圧電流特性からプラズマ特
性を推定する方法について説明する。一般にプラズマは
バルク部分のインピーダンスに比べシース部分のインピ
ーダンスが高く、図１に示した測定回路ではプローブと
プラズマの界面に生じるシースの特性が電圧電流特性に
現れるため図１に対応したプラズマはシース部分を考慮
しモデル化される。プラズマ中の高周波電流は主に質量
が小さい電子により担われる。そのため電子の密度が低
いイオンシースは高周波的にコンデンサとしてモデル化
される。また直流的には電圧に応じて電子とイオンが電
流を担う電流源とモデル化される。またコンデンサ、電
流源とも高周波電圧に依存してその容量、電流が変化す
る。そのためシース部は容量と電流源の並列回路として
モデル化され図１に示す測定回路は（式１）に示すよう
にモデル化される。 【００１２】 【数１】 【００１３】測定結果の高周波電圧、高周波電流を図２
に、（式１）に従って測定した高周波電圧電流から求め
たシース容量、シース電流源の特性を図３に示す。プロ
ーブには周波数８００ｋＨｚの電圧を加えた。 【００１４】 図２にシース容量、シース電流源から逆算
した高周波電流の値も合わせて示す。シース容量、シー
ス電流源の特性算出の手順を以下に示す。 （１）シース容量C(V)、シース電流源D(V)の特性を仮定
する。 （２）（式1）に従い高周波電流I'を求める。 （３）測定した高周波電流Iと（２）で求めたI'の二乗
誤差εを求める。 （４）εのシース容量C(V)、シース電流源D(V)に対する
勾配を求め、εを小さくする方向にシース容量C(V)、シ
ース電流源D(V)の特性を修正する。 （５）（２）に戻る。εが十分小さくなったところで手
順を終了する。 【００１５】 シース容量は例えば「電子通信ハンドブッ
ク（電子通信学会編、オーム社（昭和５４年））」に開
示されているようにシース厚さとシース面積により（式
２）のように現される。 【００１６】 【数２】 【００１７】また、シース厚さは例えば「プラズマ物理
入門」（内田岱二郎訳、丸善株式会社刊）に開示されて
いるようにデバイ長と呼ばれる厚さ程度であることが知
られており（式３）のように表現できる。 【００１８】 【数３】 【００１９】シース容量から（式２）、（式３）を用い
ることでプラズマ密度を推定することが出来る。 【００２０】 同様に、例えば「Ｐｌａｓｍａ Ｄｉａｇ
ｎｏｓｔｉｃｓ Ｖｏｌｕｍｅ １」（Ｏｒｌａｎｄｏ
Ａｎｃｉｅｌｌｏ， Ｄａｎｉｅｌ Ｌ． Ｆｌａｍ
ｍ編、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ刊）に開示されて
いるように、シース電流特性よりプラズマ密度、電子温
度等のプラズマ特性を知ることが出来る。 【００２１】 さらに、シース容量およびシース電流特性
からそれぞれプラズマ密度を求めることが出来るため、
プローブの表面状態を推定することが出来る。例えばプ
ローブ表面に絶縁物が付着すると見かけのシース厚さが
増えたように特性が変化するが、シース電流特性には影
響が出難い。そこで両者の差異を利用してプローブの表
面状態を推定することが出来る。プローブの表面状態に
より例えばクリーニング時期等の目安とすることが出来
る。 【００２２】 プラズマモデルとしてシース容量が電圧に
よって変化するモデルで実施例を説明したが、シース容
量が変化しないプラズマモデルに簡略化することもでき
る。またプラズマモデルとして上記のようにシース部の
みに着目したモデルとしたが、バルクプラズマの抵抗を
考慮して、シース部を表す容量と電流源の並列回路に加
えて抵抗を直列に接続したモデルとすることもできる。 【００２３】 プローブ表面を絶縁物であらかじめ被覆し
ておくこともできる。この場合電圧制御電流源の特性か
らプラズマ特性を求める際に直流電位が定まらないため
プラズマポテンシャルが算出できないがシース容量から
算出したプラズマ密度から逆算して最終的に直流電位を
定めることができる。 【００２４】 ［実施例２］次に、本発明の第２〜第４の
実施例を、図４から図６を用いて説明する。これらの実
施例は、実施例１で示したプラズマ計測方法および装置
を、プラズマ処理装置に適用した例である。図６に本発
明を用いたエッチング装置を示す。図示しないガス供給
系、真空排気系が接続された処理室６０２の内部にプラ
ズマ源６０ １によりプラズマを発生させる。被処理基板
６０７を載置した基板電極６０８が処理室６０２内に設
置されている。基板電極６０８には高周波電源６１１が
整合器６１０、ブロッキングコンデンサ６０９を介して
接続されており、被処理基板に高周波バイアス電圧を加
えることができる。また処理室内にプローブ６０３が装
荷され、ブロッキングコンデンサ６１２をかいして高周
波信号源６０６が接続されている。またプローブ６０３
に流れる電流を計測するための電流計６０４、電圧を計
測するための電圧計６０５が接続されている。電圧計６
０５、電流計６０４の計測値を用いて実施例１で説明し
た方法によりプラズマ特性を推定することができる。 【００２５】 高周波電源６１１による高周波により基板
電極６０８に時間的に変動する電圧を加えるとプラズマ
中の電子とイオンの移動度の違いにより直流バイアス電
位が生じる。通常基板電極が負にバイアスされ、プラズ
マ中の正イオンを定常的に被処理基板６０７に向けて加
速する。このイオンにより異方性の加工を施すことがで
きる。 【００２６】 図６の実施例の構成をより簡略化した実施
例として、図５に示すようにプローブに高周波を印加す
る信号源と基板に高周波バイアス電圧を加える電源を同
一の高周波電源５０４としてもよい。なお、５０１はプ
ローブ、５０２は電流計、５０３は電圧計、５０５は被
処理基板を示す。 【００２７】 プローブ６０３（５０１）は、プラズマと
接触する部分の形状を球状、円盤状、円柱状等の表面積
が幾何学的に算出しやすい形状とすることができる。プ
ローブ５０１に高周波を給電する線路はプラズマに高周
波がもれないように同軸構造となっている。さらに同軸
外部導体が直接プラズマに電気的に接続してプラズマ電
位を変化させることを防止するためにアルミナセラミッ
ク等の絶縁物で被覆されている。またプローブ６０３の
形状をリング状としてもよい。これによりプローブ構造
を概略軸対称とすることができる。エッチング装置全体
が概略軸対称な構造をとる場合、その中心軸に合わせて
リング状のプローブ６０３を処理室内に 配置することに
よりプローブ装荷による外乱でプラズマ分布が非軸対称
となることを防止できる。またプローブ６０３の材質と
して被エッチング材に応じて汚染、異物等の問題が生じ
にくい導電性物質を用いることができる。例えば導電性
材料をエッチングする場合には同じ導電性材料を用いる
ことで汚染等の問題を避けることができる。また被処理
基板がシリコンである場合にシリコンを用いてもよい。 【００２８】 被処理基板の面内均一性を確保するために
被処理基板の外周部にフォーカスリングと呼ばれる部材
を設置する場合がある。通常エッチング処理において反
応生成物の面内分布が面内均一性に影響を与える。フォ
ーカスリングにより被処理基板外周部での反応生成物分
布の均一化を図りエッチング処理の面内均一性を確保す
ることができる。このフォーカスリングが導電性を持つ
場合、フォーカスリングの電圧電流特性を測定し、プロ
ーブとして用いることができる。 【００２９】 また、図６の実施例の構成をさらに簡略化
した実施例として、図４に示すようにプローブに替えて
基板電極をプローブとして用いてもよい。図示しないガ
ス供給系、真空排気系が接続された処理室４０２の内部
にプラズマ源４０１によりプラズマを発生させる。被処
理基板４０３を載置した基板電極４０４が処理室４０２
内に設置されている。基板電極４０４には高周波電源４
０９が整合器４０８、ブロッキングコンデンサ４０７を
介して接続されており、被処理基板に高周波バイアス電
圧を加えることができる。高周波電源４０９により基板
電極４０４に流れる電流を計測するための電流計４０
５、基板電極の電位を計測するための電圧計４０６が基
板電極４０４に接続されている。 【００３０】 プローブを用いて測定された高周波電圧電
流特性やそこから推定したプラズマ特性により、エッチ
ング装置の状態を知ることができる。装置状態を定量的
に評価できるため、装置の劣化、経時変化等を監視でき
る。 【００３１】 半導体集積回路の製造工程のうち被処理基
板をドライエッチング処理する工程 は基板１枚あたり数
十秒程度必要とすることが多い。エッチング中には被エ
ッチング材と反応する活性種（以下エッチャントと呼
ぶ。）が反応により減少する一方で反応生成物の密度が
高くなっている。エッチングがほぼ終了するころには被
エッチング材はほぼ除去されているため反応生成物の密
度は低く、エッチャントの密度が相対的に高くなる。こ
ういったエッチング処理の時間経過に伴い、プラズマの
密度、温度等のパラメータも変化する。エッチング処理
開始から各時刻の高周波電圧電流特性を記録し、この特
性からエッチング中のプラズマパラメータ変化を捉える
ことができる。 【００３２】 高周波電流電圧特性、プラズマパラメータ
のエッチング処理に伴う変動を記録し、これを装置が正
常な場合の記録と比較することにより装置異常を早期に
発見することができる。またエッチングの初期、エッチ
ング中、エッチング終了直前等、時刻を決め、これによ
り装置の状態を判定することもできる。装置の状態を監
視できるため、装置の安定した稼動が可能となる。 【００３３】 【発明の効果】本発明により、プラズマ中の反応生成物
等がプローブに付着する等による外乱の影響を受け難い
プラズマ計測装置および方法を得ることが出来る。ま
た、本発明を半導体集積回路等を製造するためのプラズ
マ処理装置に適用することにより装置の安定稼動を可能
とする。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring plasma characteristics.
The present invention relates to a measurement method and plasma characteristic measurement. 2. Description of the Related Art Conventionally, methods for measuring plasma characteristics have been described.
For example, "Plasma Diagnostics
Volume 1 "(Orlando Anciell
o, Daniel L. Flamm, Acad
as disclosed in eMic Press)
And load the probe in the
Measures plasma density, electron temperature, etc. by measuring
There is a method called the Langmuir probe method. Also special
As disclosed in Kaihei 08-106992, UL
Dry etching using plasma in the production of SI, etc.
The processing is carried out by the device. Plasma treatment in this process
Monitor the status of plasma emission and other factors to monitor the quality of
And perform maintenance work such as parts replacement by grasping the equipment status.
There is a method of efficiently performing. [0003] The above-mentioned prior art rung
In the Muir probe method, the insulating property formed in the plasma
The reaction product of the above may adhere to the probe surface.
The reaction product causes direct current to flow through the probe.
, It is difficult to perform a stable measurement. [0004] Among the above-mentioned prior art, a plasma-processed product
For quality monitoring, for example, use plasma emission outside the processing chamber.
Reaction products adhere to the window surface
Can be cut off by the action of ions in the plasma
There is a problem and it is difficult to monitor the device status stably.
there were. The problem to be solved by the present invention is the reaction product
Meter that enables measurement of plasma characteristics even if there is adhesion
Measurement method. Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus.
Disturbance to plasma processing when monitoring the equipment status
To provide a small monitoring method. [0006] The above object is achieved by a plasma meter.
High-frequency power is applied to the measurement probe and its voltage-current characteristics
The problem can be solved by measuring the plasma characteristics from. Also
Probe with high frequency power applied to plasma processing equipment
The above problem can be solved by measuring the plasma characteristics by
Wear. High frequency voltage / current meter used for plasma processing
The disturbance applied to the plasma processing can be reduced by the measurement. According to the present invention, a high-frequency voltage
Sheath formed at probe-plasma interface from flow characteristics
Measuring the thickness of the probe and the DC voltage and current of the probe
Measuring plasma properties by estimating properties
Can be. Probe surface is covered with insulating reaction product
Even high frequency current flows through capacitive impedance
Therefore, measurement of plasma characteristics is possible. The present invention relates to, for example, the manufacture of a semiconductor integrated circuit.
Dry etching of substrate using plasma in process
To monitor the plasma during etching
be able to. Etch by monitoring plasma
Can quantitatively evaluate the condition of
To ensure stable operation of etching equipment and early occurrence of equipment abnormalities
Useful for watching. [Embodiment 1] Hereinafter, FIGS. 1 to 3 will be described.
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, FIG.
Shows the measurement circuit of the plasma characteristic measurement device using the present invention.
You. A spherical probe in the plasma 101 to be measured
102 are loaded. Plasma 101 is probe 1
Ground electrode 10 having a larger area than the surface area
8 is grounded. Probe 102
Is made of stainless steel. Probe 102 has a spherical shape
It is not limited and even if it is another shape such as a flat plate, a cylinder, etc.
Good. Also, the material of the probe 102 has high conductivity and heat resistance
Copper, aluminum etc.
No. A high-frequency power supply to the probe 102 is provided.
The frequency power source 107 has a capacitor 105 and an alumina surface.
Connected via an electric wire 103 insulated with ceramic or the like.
ing. Further, the voltage and current of the probe 102 are measured.
Voltmeter 106 and ammeter 104 are connected.
Insulating material such as alumina ceramic on the surface of the electric wire 103 has a high circumference
The high-frequency current flowing from the wave power source 107
2 to flow into the plasma 101 only through
Used for High frequency current voltage of plasma by this measurement circuit
Measure properties. [0011] Next, from the high frequency voltage-current characteristics, plasma characteristics
A method for estimating the gender will be described. Generally, plasma
The impedance of the sheath is smaller than the impedance of the bulk.
The measurement circuit shown in Fig. 1
The characteristics of the sheath generated at the plasma interface are
Because it appears, the plasma corresponding to Fig. 1 considers the sheath part
Modeled. High-frequency current in plasma is mainly mass
Is carried by small electrons. Low electron density
Ion sheath is modeled as a capacitor in high frequency
Is done. In DC terms, electrons and ions are charged according to the voltage.
It is modeled as a current source that carries current. In addition, capacitors,
The capacity and current of both current sources depend on the high-frequency voltage.
You. Therefore, the sheath part is a parallel circuit of a capacity and a current source.
The modeled measurement circuit shown in FIG. 1 is as shown in (Equation 1)
Is modeled as [0012] (Equation 1) [0013]Fig. 2 shows the high-frequency voltage and high-frequency current of the measurement results.
Is calculated from the high-frequency voltage and current measured according to (Equation 1).
FIG. 3 shows the characteristics of the sheath capacity and the sheath current source. Professional
A voltage having a frequency of 800 kHz was applied to the probe. [0014] Fig. 2 Back calculation from sheath capacity and sheath current source
The values of the obtained high-frequency current are also shown. Sheath capacity, sea
The procedure for calculating the characteristics of the current source will be described below. (1) Assuming characteristics of sheath capacitance C (V) and sheath current source D (V)
I do. (2) Obtain the high-frequency current I ′ according to (Equation 1). (3) The square of the measured high-frequency current I and I 'obtained in (2)
Find the error ε. (4) ε with respect to sheath capacitance C (V) and sheath current source D (V)
Find the gradient and set the sheath capacitance C (V) and sheath
Correct the characteristics of the source current source D (V). (5) Return to (2). Hand when ε is sufficiently small
End the order. [0015] The sheath capacity is, for example, “Electronic communication handbook
(Edited by the Institute of Electronics and Communication Engineers, Ohmsha (1979))
As shown, the sheath thickness and sheath area (formula
Appears as 2). [0016] (Equation 2) [0017]The sheath thickness is, for example, “plasma physics
"Introduction" (translated by Daijiro Uchida, published by Maruzen Co., Ltd.)
Is about the thickness called the Debye length.
And can be expressed as (Equation 3). [0018] (Equation 3) [0019]Using (Equation 2) and (Equation 3) from the sheath capacity
By doing so, the plasma density can be estimated. [0020] Similarly, for example, "Plasma Diag
Nostics Volume 1 "(Orlando
Anciello, Daniel L. et al. Flam
m, published by Academic Press)
As shown, the plasma density and electron temperature
The plasma characteristics such as the degree can be known. [0021] In addition, sheath capacity and sheath current characteristics
Can be obtained for each plasma density from
The surface condition of the probe can be estimated. For example,
The apparent sheath thickness will be reduced if insulation is attached to the lobe surface.
The characteristics change as they increase, but the sheath current characteristics are affected.
Sound is hard to come out. Therefore, using the difference between the two,
The surface state can be estimated. Probe surface condition
It can be used as a guide for cleaning time, for example.
You. [0022] Sheath capacity to voltage as plasma model
Therefore, the embodiment has been described with a model that changes,
It can also be simplified to a plasma model whose volume does not change
You. In addition, as described above, the plasma model
Although the model focuses on only the
Consideration should be given to the parallel circuit of the capacitance representing the sheath and the current source.
Alternatively, a model in which resistors are connected in series can be used. [0023] Pre-cover the probe surface with an insulator
You can keep it. In this case, the characteristics of the voltage controlled current source
DC potential is not determined when obtaining plasma characteristics from
Plasma potential cannot be calculated, but from sheath capacity
By calculating back from the calculated plasma density, the DC potential is finally calculated.
Can be determined. [0024] [Embodiment 2] Next, the second to fourth embodiments of the present invention will be described.
An embodiment will be described with reference to FIGS. These fruits
In the embodiment, the plasma measurement method and apparatus described in the first embodiment are described.
Is applied to a plasma processing apparatus. Figure 6
3 shows an etching apparatus using light. Gas supply not shown
System and a vacuum exhaust system are connected inside the processing chamber 602.
Zuma Source 60 1 generates plasma. Substrate to be processed
A substrate electrode 608 on which 607 is placed is provided in the processing chamber 602.
Is placed. A high frequency power supply 611 is provided on the substrate electrode 608.
Via matching unit 610 and blocking capacitor 609
Are connected, and a high-frequency bias voltage is applied to the substrate to be processed.
Can be obtained. A probe 603 is installed in the processing chamber.
Loaded, high frequency through blocking capacitor 612
The wave signal source 606 is connected. Probe 603
Ammeter 604 for measuring the current flowing through
A voltmeter 605 for measuring is connected. Voltmeter 6
05, described in Example 1 using the measured value of the ammeter 604.
The method can estimate the plasma characteristics. [0025] Substrate by high frequency from high frequency power supply 611
When a time-varying voltage is applied to the electrode 608, plasma
DC bias voltage due to differences in the mobility of electrons and ions in the
Place occurs. Usually the substrate electrode is negatively biased and
The positive ions in the mask are constantly applied to the substrate 607 to be processed.
Speed up. Anisotropic processing can be performed with these ions.
Wear. [0026] Implementation in which the configuration of the embodiment of FIG. 6 is simplified.
As an example, a high frequency is applied to the probe as shown in FIG.
Signal source and the power supply that applies the high-frequency bias voltage to the board.
One high-frequency power supply 504 may be used. Note that 501 is a program
Lobe, 502, ammeter, 503, voltmeter, 505
2 shows a processing substrate. [0027] The probe 603 (501)
The shape of the contacting part is spherical, disk-shaped, cylindrical, etc.
Can be a shape that can be easily calculated geometrically. Step
The line supplying high frequency to the lobe 501 has a high
It has a coaxial structure to prevent waves from leaking. More coaxial
The outer conductor is directly connected to the plasma
Alumina ceramic to prevent
Covered with an insulator such as a metal. The probe 603
The shape may be a ring shape. This allows the probe structure
Can be approximately axially symmetric. Etching equipment whole
Has a substantially axially symmetric structure,
A ring-shaped probe 603 is placed in the processing chamber. To place
Non-axisymmetric plasma distribution due to disturbance due to probe loading
Can be prevented. The material of the probe 603 and
Problems such as contamination and foreign matter depending on the material to be etched
A difficult conductive material can be used. For example, conductive
Use the same conductive material when etching materials
Thus, problems such as contamination can be avoided. Also processed
When the substrate is silicon, silicon may be used. [0028] To ensure in-plane uniformity of the substrate to be processed
A member called a focus ring on the outer periphery of the substrate to be processed
May be installed. Normally, in the etching process
The in-plane distribution of the reaction product affects the in-plane uniformity. Pho
Reaction products on the periphery of the substrate to be processed
Uniformity of the cloth to ensure in-plane uniformity of the etching process
Can be This focus ring has conductivity
If necessary, measure the voltage-current characteristics of the focus ring and
Can be used as a probe. [0029] Further, the configuration of the embodiment of FIG. 6 is further simplified.
As an example, instead of using a probe as shown in FIG.
The substrate electrode may be used as a probe. Gas not shown
Of the processing chamber 402 to which the gas supply system and the vacuum exhaust system are connected
First, a plasma is generated by the plasma source 401. Treatment
The substrate electrode 404 on which the processing substrate 403 is placed
It is installed in. The substrate electrode 404 has a high-frequency power supply 4
09 is the matching unit 408 and the blocking capacitor 407
High-frequency bias voltage to the substrate to be processed.
Pressure can be applied. Substrate by high frequency power supply 409
Ammeter 40 for measuring the current flowing through electrode 404
5. A voltmeter 406 for measuring the potential of the substrate electrode
It is connected to the plate electrode 404. [0030] High-frequency voltage measured using a probe
The etch characteristics depend on the flow characteristics and the plasma characteristics estimated therefrom.
Information of the operating device. Quantitative device status
Can monitor the deterioration of the equipment, changes over time, etc.
You. [0031] The substrate to be processed in the semiconductor integrated circuit manufacturing process
Step of dry etching the plate Is the number per board
It often takes about ten seconds. During etching,
Active species that react with the etching material (hereinafter referred to as etchant)
Huh. ) Decreases due to the reaction, while the density of the reaction product decreases.
Is getting higher. By the time etching is almost complete,
Since the etching material is almost removed, the density of the reaction products
The degree is low and the etchant density is relatively high. This
As the time of such etching process elapses, plasma
Parameters such as density and temperature also change. Etching process
The high-frequency voltage-current characteristics at each time from the start are recorded.
The change of plasma parameters during etching from the characteristics
be able to. [0032] High frequency current-voltage characteristics, plasma parameters
The fluctuations associated with the etching process are recorded, and the
Quickly detect equipment errors by comparing with normal records
Can be found. Also at the beginning of etching, etch
During etching, just before the end of etching, etc.
The state of the device can also be determined. Monitor device status
Because it can be seen, the device can be operated stably. [0033] According to the present invention, a reaction product in plasma
Is not easily affected by disturbances such as when the probe adheres to the probe
A plasma measurement device and method can be obtained. Ma
In addition, the present invention relates to a plasma processing method for manufacturing a semiconductor integrated circuit or the like.
Stable operation of the equipment is possible by applying it to the processing equipment
And
【図１】本発明を用いたプラズマ計測装置を示す説明
図。FIG. 1 is an explanatory view showing a plasma measurement apparatus using the present invention.
【図２】プローブの高周波電圧電流特性を示すグラフ。FIG. 2 is a graph showing high-frequency voltage-current characteristics of a probe.
【図３】プラズマ特性の推定結果を示すグラフ。FIG. 3 is a graph showing estimation results of plasma characteristics.
【図４】本発明を用いたプラズマ処理装置の一実施例の
断面図。 FIG. 4 is a cross-sectional view of one embodiment of a plasma processing apparatus using the present invention.
【図５】本発明を用いたプラズマ処理装置の他の実施例
の断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view of another embodiment of the plasma processing apparatus using the present invention.
【図６】本発明を用いたプラズマ処理装置の他の実施例
の断面図。FIG. 6 is a sectional view of another embodiment of the plasma processing apparatus using the present invention.
１０１．．．．．プラズマ １０２．．．．．プローブ １０３．．．．．電線 １０４．．．．．電流計 １０５．．．．．コンデンサ １０６．．．．．電圧計 １０７．．．．．高周波電源 １０８．．．．．アース電極 ４０１．．．．．プラズマ源 ４０２．．．．．処理室 ４０３．．．．．被処理基板 ４０４．．．．．基板電極 ４０５．．．．．電流計 ４０６．．．．．電圧計 ４０７．．．．．ブロッキングコンデンサ ４０８．．．．．整合器 ４０９．．．．．高周波電源 ５０４．．．．．高周波電源 ６０１．．．．．プラズマ源 ６０２．．．．．処理室 ６０３．．．．．プローブ ６０４．．．．．電流計 ６０５．．．．．電圧計 ６０６．．．．．高周波信号源 ６０７．．．．．被処理基板 ６０８．．．．．基板電極 ６０９．．．．．ブロッキングコンデンサ ６１０．．．．．整合器 ６１１．．．．．高周波電源 ６１２．．．．．ブロッキングコンデンサ 101. . . . . Plasma 102. . . . . Probe 103. . . . . Electric wire 104. . . . . Ammeter 105. . . . . Capacitor 106. . . . . Voltmeter 107. . . . . High frequency power supply 108. . . . . Earth electrode 401. . . . . Plasma source 402. . . . . Processing room 403. . . . . Substrate to be processed 404. . . . . Substrate electrode 405. . . . . Ammeter 406. . . . . Voltmeter 407. . . . . Blocking capacitor 408. . . . . Matching device 409. . . . . High frequency power supply 504. . . . . High frequency power supply 601. . . . . Plasma source 602. . . . . Processing room 603. . . . . Probe 604. . . . . Ammeter 605. . . . . Voltmeter 606. . . . . High frequency signal source 607. . . . . Substrate to be processed 608. . . . . Substrate electrode 609. . . . . Blocking capacitor 610. . . . . Matching device 611. . . . . High frequency power supply 612. . . . . Blocking capacitor
Claims (6)
ローブ部に高周波電圧を供給する高周波電源と、該プロ
ーブ部の高周波電圧を測定する電圧計と、該プローブ部
を介してプラズマに流入する高周波電流を測定する電流
計とを備えたプラズマ特性計測装置の、前記プローブ部
をプラズマ中に挿入し、 前記電圧計及び前記電流計で測定された高周波電圧値及
び高周波電流値から、プラズマ特性を推定することを特
徴とするプラズマ特性計測方法。1. A probe section inserted into plasma, a high-frequency power supply for supplying a high-frequency voltage to the probe section, a voltmeter for measuring a high-frequency voltage of the probe section, and a current flowing into the plasma via the probe section. A plasma characteristic measuring apparatus having an ammeter for measuring a high-frequency current, the probe section is inserted into plasma, and the plasma characteristics are measured from the high-frequency voltage value and the high-frequency current value measured by the voltmeter and the ammeter. A plasma characteristic measuring method characterized by estimating.
いて、該高周波電圧、該高周波電流を回路素子からなる
プラズマモデルのパラメータにフィッティングすること
でプラズマ特性を推定することを特徴とするプラズマ計
測方法。2. The plasma characteristic measuring method according to claim 1, wherein said high-frequency voltage and said high-frequency current are estimated by fitting said high-frequency voltage and said high-frequency current to parameters of a plasma model comprising circuit elements. .
いて、プラズマモデルが電圧制御電流源のコンデンサの
並列回路であることを特徴とするプラズマ計測方法。3. The plasma characteristic measuring method according to claim 2, wherein the plasma model is a parallel circuit of a capacitor of a voltage controlled current source.
いて、プラズマモデルが電圧制御電流源と電圧によって
容量が可変のコンデンサの並列回路であることを特徴と
するプラズマ計測方法。4. The plasma characteristic measuring method according to claim 2, wherein the plasma model is a parallel circuit of a voltage-controlled current source and a capacitor having a variable capacity depending on the voltage.
いて、プラズマモデルが電圧制御電流源とコンデンサの
並列回路に抵抗が直列に接続された回路であることを特
徴とするプラズマ計測方法。5. The method according to claim 2, wherein the plasma model is a circuit in which a resistor is connected in series to a parallel circuit of a voltage control current source and a capacitor.
ローブ部に高周波電圧を供給する高周波電源と、該プロ
ーブ部の高周波電圧を測定する電圧計と、該プローブ部
を介してプラズマに流入する高周波電流を測定する電流
計とからなるプラズマ特性計測装置において、該電圧
計、該電流計の測定値からプラズマ特性を推定すること
を特徴とするプラズマ特性計測装置。6. A probe inserted into the plasma, a high-frequency power supply for supplying a high-frequency voltage to the probe, a voltmeter for measuring a high-frequency voltage of the probe, and a current flowing into the plasma via the probe. A plasma characteristic measuring device comprising an ammeter for measuring a high-frequency current, wherein a plasma characteristic is estimated from the voltmeter and the measured value of the ammeter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000048932A JP2001237097A (en) | 2000-02-21 | 2000-02-21 | Plasma measurement method and measurement equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000048932A JP2001237097A (en) | 2000-02-21 | 2000-02-21 | Plasma measurement method and measurement equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001237097A true JP2001237097A (en) | 2001-08-31 |
Family
ID=18570942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000048932A Pending JP2001237097A (en) | 2000-02-21 | 2000-02-21 | Plasma measurement method and measurement equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001237097A (en) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002367961A (en) * | 2001-06-05 | 2002-12-20 | Eni Technologies Inc | Rf power probe head with thermally conductive bushing |
| JP2007073420A (en) * | 2005-09-08 | 2007-03-22 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Plasma measuring apparatus |
| JP2007294419A (en) * | 2006-03-15 | 2007-11-08 | Lam Res Corp | Adjustable height pif probe |
| JP2008545237A (en) * | 2005-06-29 | 2008-12-11 | ラム リサーチ コーポレーション | A device for measuring a set of electrical properties of a plasma |
| JP2011227094A (en) * | 2011-08-01 | 2011-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | State detecting device and laser processing device |
| KR20160045630A (en) | 2013-08-22 | 2016-04-27 | 가부시키가이샤 사쿠라 크레파스 | Indicator used in electronic device manufacturing apparatus and method for designing and/or managing the apparatus |
| CN109104805A (en) * | 2018-07-25 | 2018-12-28 | 北京航空航天大学 | Langmuir probe, Langmuir probe diagnostic system and its diagnostic method |
| US10180413B2 (en) | 2014-12-02 | 2019-01-15 | Sakura Color Products Corporation | Ink composition for plasma processing detection, and indicator for plasma processing detection using said ink composition |
| US10180392B2 (en) | 2014-05-09 | 2019-01-15 | Sakura Color Products Corporation | Plasma processing detection indicator using inorganic substance as a color-change layer |
| US10184058B2 (en) | 2014-04-21 | 2019-01-22 | Sakura Color Products Corporation | Ink composition for detecting plasma treatment and indicator for detecting plasma treatment |
| US10400125B2 (en) | 2014-09-16 | 2019-09-03 | Sakura Color Products Corporation | Ink composition for plasma treatment detection, and plasma treatment detection indicator |
| US10401338B2 (en) | 2014-02-14 | 2019-09-03 | Sakura Color Products Corporation | Plasma processing detection indicator |
| CN110402005A (en) * | 2019-07-16 | 2019-11-01 | 上海红璨科技有限公司 | A kind of hollow probe for plasma diagnostics |
-
2000
- 2000-02-21 JP JP2000048932A patent/JP2001237097A/en active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002367961A (en) * | 2001-06-05 | 2002-12-20 | Eni Technologies Inc | Rf power probe head with thermally conductive bushing |
| JP2008545237A (en) * | 2005-06-29 | 2008-12-11 | ラム リサーチ コーポレーション | A device for measuring a set of electrical properties of a plasma |
| JP2007073420A (en) * | 2005-09-08 | 2007-03-22 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Plasma measuring apparatus |
| JP2007294419A (en) * | 2006-03-15 | 2007-11-08 | Lam Res Corp | Adjustable height pif probe |
| KR101337754B1 (en) | 2006-03-15 | 2013-12-06 | 램 리써치 코포레이션 | Adjustable height pif probe |
| JP2011227094A (en) * | 2011-08-01 | 2011-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | State detecting device and laser processing device |
| US10181414B2 (en) | 2013-08-22 | 2019-01-15 | Sakura Color Products Corporation | Indicator used in electronic device manufacturing apparatus and method for designing and/or managing the apparatus |
| KR20160045630A (en) | 2013-08-22 | 2016-04-27 | 가부시키가이샤 사쿠라 크레파스 | Indicator used in electronic device manufacturing apparatus and method for designing and/or managing the apparatus |
| US20160141192A1 (en) | 2013-08-22 | 2016-05-19 | Sakura Color Products Corporation | Indicator used in electronic device manufacturing apparatus and method for designing and/or managing the apparatus |
| US10401338B2 (en) | 2014-02-14 | 2019-09-03 | Sakura Color Products Corporation | Plasma processing detection indicator |
| US10184058B2 (en) | 2014-04-21 | 2019-01-22 | Sakura Color Products Corporation | Ink composition for detecting plasma treatment and indicator for detecting plasma treatment |
| US10180392B2 (en) | 2014-05-09 | 2019-01-15 | Sakura Color Products Corporation | Plasma processing detection indicator using inorganic substance as a color-change layer |
| US10400125B2 (en) | 2014-09-16 | 2019-09-03 | Sakura Color Products Corporation | Ink composition for plasma treatment detection, and plasma treatment detection indicator |
| US10180413B2 (en) | 2014-12-02 | 2019-01-15 | Sakura Color Products Corporation | Ink composition for plasma processing detection, and indicator for plasma processing detection using said ink composition |
| CN109104805A (en) * | 2018-07-25 | 2018-12-28 | 北京航空航天大学 | Langmuir probe, Langmuir probe diagnostic system and its diagnostic method |
| CN110402005A (en) * | 2019-07-16 | 2019-11-01 | 上海红璨科技有限公司 | A kind of hollow probe for plasma diagnostics |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4508423B2 (en) | Method and apparatus for determining an etching endpoint in a plasma processing system | |
| JP3630931B2 (en) | Plasma processing apparatus, process monitoring method, and semiconductor device manufacturing method | |
| TWI450643B (en) | Method and apparatus to detect fault conditions of a plasma processing reactor | |
| JP4633881B2 (en) | Plasma processing apparatus and processing method using the same | |
| KR100532523B1 (en) | Semiconductor manufacturing apparatus and method of processing semiconductor wafer using plasma, and wafer voltage probe | |
| JP4554037B2 (en) | Consumable consumption level prediction method and deposited film thickness prediction method | |
| TWI411035B (en) | Method for controlling plasma processing using parameters derived through the use of a planar ion flux probing arrangement | |
| JP2001237097A (en) | Plasma measurement method and measurement equipment | |
| JP2004534351A (en) | System and method for monitoring impedance | |
| JP2006508524A (en) | System and method for determining the state of a film in a plasma reactor using electrical characteristics | |
| KR102223834B1 (en) | Chamber matching for power control mode | |
| JP2008182012A (en) | Method and device for inspecting performance of process for plasma treatment equipment | |
| JP2002299322A (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
| Sobolewski | Measuring the ion current in electrical discharges using radio-frequency current and voltage measurements | |
| JP2000031072A (en) | Plasma monitoring method and semiconductor fabrication system | |
| TW201511089A (en) | System, method and apparatus for RF power compensation in plasma etch chamber | |
| JP2001338917A (en) | Semiconductor manufacturing equipment, processing method and wafer potential probe | |
| US20100327873A1 (en) | Multi-diagnostic apparatus for substrate-level measurements | |
| US20170076919A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
| CN102171809B (en) | System and method for testing electrostatic chuck | |
| JP3959318B2 (en) | Plasma leak monitoring method, plasma processing apparatus, plasma processing method, and computer program | |
| JP2893391B2 (en) | Plasma parameter measurement device | |
| JP2020187948A (en) | Plasma processing device, inspection method using plasma processing device, and method of manufacturing semiconductor device using plasma processing device | |
| JP2005142582A (en) | Semiconductor fabrication apparatus, and processing method therefor | |
| US20040003896A1 (en) | Controller for plasma processing apparatus performing good etching process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070216 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090623 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090821 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091222 |