JP2002299322A - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents

Plasma processing apparatus and plasma processing method

Info

Publication number
JP2002299322A
JP2002299322A JP2001098497A JP2001098497A JP2002299322A JP 2002299322 A JP2002299322 A JP 2002299322A JP 2001098497 A JP2001098497 A JP 2001098497A JP 2001098497 A JP2001098497 A JP 2001098497A JP 2002299322 A JP2002299322 A JP 2002299322A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
processing
frequencies
processing container
impedance
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
Application number
JP2001098497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiro Omura
光広 大村
Masaki Narita
雅貴 成田
Takemoto Yamauchi
健資 山内
Masashi Sanga
雅司 山華
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2001098497A priority Critical patent/JP2002299322A/en
Publication of JP2002299322A publication Critical patent/JP2002299322A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily detect the end point of etching in an RIE apparatus. SOLUTION: The processing method comprises applying powers, having two different frequencies from high-frequency power sources 6, 9 to a cathode 3 with a substrate 2 mounted thereon, monitoring the two frequencies concerning a voltage in a vacuum reaction chamber 1 during etching, using impedance probes 4, 7 and taking the time point as an etching end point, when the voltage time change ratio of the two frequencies is changed greatly.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、RIE(Reactive
Ion Etching)等のプラズマを用いたプラズマ処理装置
およびプラズマ処理方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method using a plasma such as ion etching.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造分野において、プラズマを利
用した処理装置(プラズマ処理装置)の一つとして、R
IE(Reactive Ion Etching)装置が知られている。R
IE装置は、ウェハに負電位を加え、高周波電源を用い
て反応性ガスを放電させてプラズマを生成し、プラズマ
中のイオンをウェハ表面に垂直に引っ張り込んで、物理
的、化学的にエッチングを行うものである。
2. Description of the Related Art In the field of semiconductor manufacturing, one of processing apparatuses utilizing plasma (plasma processing apparatus) is R.
An IE (Reactive Ion Etching) device is known. R
The IE device applies a negative potential to the wafer, discharges a reactive gas using a high-frequency power source, generates plasma, and pulls ions in the plasma vertically to the wafer surface, thereby performing physical and chemical etching. Is what you do.

【0003】RIE装置を用いたエッチング工程の問題
としては、以下の点があげられる。まず、エッチング終
点検出の必要性をコンタクトホールエッチングを例に説
明する。図11は、コンタクトホールエッチング工程に
おける被処理基体の断面構造を示している。図11
(a)はエッチング前の断面構造を示しており、図中の
l01はレジストなどのマスク材、102はTEOSな
どの層間絶縁膜、103はSi基板などの半導体基板を
それぞれ示している。
[0003] Problems in the etching process using the RIE apparatus include the following. First, the necessity of detecting the etching end point will be described using contact hole etching as an example. FIG. 11 shows a cross-sectional structure of the substrate to be processed in the contact hole etching step. FIG.
(A) shows a cross-sectional structure before etching. In the figure, 101 indicates a mask material such as a resist, 102 indicates an interlayer insulating film such as TEOS, and 103 indicates a semiconductor substrate such as a Si substrate.

【0004】コンタクトホールエッチングでは、マスク
材101をマスクとして層間絶縁膜102をエッチング
し、半導体基板103でエッチングを停止させる。図1
(b)に、エッチング終了後の被処理基体の断面構造を
示す。
In the contact hole etching, the interlayer insulating film 102 is etched using the mask material 101 as a mask, and the etching is stopped in the semiconductor substrate 103. FIG.
(B) shows a cross-sectional structure of the substrate after etching.

【0005】半導体基板103の表面でエッチングが停
止しなかった場合、半導体基板103が掘られ、コンタ
クト抵抗の増加、ジャンクションリークなどの不具合が
生じる。そのため、エッチング時間の制御が必要とな
る。
If the etching is not stopped on the surface of the semiconductor substrate 103, the semiconductor substrate 103 is dug, causing problems such as an increase in contact resistance and a junction leak. Therefore, it is necessary to control the etching time.

【0006】エッチング時間を制御する手段としてはエ
ッチングの終点検出があり、発光分光による終点検出が
最も一般的である。しかし、特定のエッチングガス、被
エッチング材料にしか適用できない、エッチング生成物
などが発光取りだし窓へ付着することにより発光強度が
経時的に減少する、などの問題がある。
As a means for controlling the etching time, there is detection of the end point of etching, and the end point detection by emission spectroscopy is most common. However, there are problems that the method can be applied only to a specific etching gas and a material to be etched, and that the luminescence intensity decreases with time due to an etching product or the like adhering to a luminescence extraction window.

【0007】発光分光に代わるエッチングの終点検出方
法として、プラズマインピーダンスモニタが注目されて
いる。図12に、プラズマインピーダンスモニタ付きR
IE装置の一例を示す。図において、111は真空反応
室、112はカソード、113はアノード、114は高
周波電源、115はインピーダンス整合器(マッチャ
ー)、116はガス導入口、117は被処理基体、11
8はインピーダンスプローブをそれぞれ示している。
A plasma impedance monitor has attracted attention as a method of detecting an end point of etching instead of emission spectroscopy. FIG. 12 shows R with a plasma impedance monitor.
1 shows an example of an IE device. In the figure, 111 is a vacuum reaction chamber, 112 is a cathode, 113 is an anode, 114 is a high frequency power supply, 115 is an impedance matching device (matcher), 116 is a gas inlet, 117 is a substrate to be processed, 11
Reference numeral 8 denotes each of the impedance probes.

【0008】エッチングは次のようにして行われる。す
なわち、真空反応室111内にガス導入口116よりエ
ッチングガスを導入した状態で、高周波電源114によ
りカソード112に高周波電力を印加し、インピーダン
ス整合器115により高周波電源114の出力と負荷側
とのインピーダンスの整合を取ることにより、真空反応
室111内にプラズマを生成し、カソード112上に生
じる自己バイアスを用いてカソード112上に支持され
た被処理基体117をエッチングする。
The etching is performed as follows. That is, while the etching gas is introduced into the vacuum reaction chamber 111 from the gas introduction port 116, high-frequency power is applied to the cathode 112 by the high-frequency power supply 114, and the impedance matching device 115 controls the impedance between the output of the high-frequency power supply 114 and the load side. Is generated, a plasma is generated in the vacuum reaction chamber 111, and the target substrate 117 supported on the cathode 112 is etched using a self-bias generated on the cathode 112.

【0009】このとき、カソード112とインピーダン
ス整合器115との間に挿設されたインピーダンスプロ
ーブ118により、プラズマ、カソード112、アノー
ド113および被処理基体117を含む真空反応室11
1内の系に関するインピーダンス、電圧、電流、位相、
パワーなどの物理量を測定することが可能となる。
At this time, the vacuum reaction chamber 11 including the plasma, the cathode 112, the anode 113, and the substrate 117 to be processed is provided by the impedance probe 118 inserted between the cathode 112 and the impedance matching device 115.
The impedance, voltage, current, phase,
Physical quantities such as power can be measured.

【0010】エッチングの終点前後ではプラズマ中のエ
ッチング種、反応性生物などの量が異なるので、インピ
ーダンス、電圧、電流、位相、パワーにも変化が生じ
る。この変化をインピーダンスプローブ118を用いて
検出することにより、エッチングの終点検出が可能とな
る。
Before and after the end point of the etching, the amounts of the etching species, reactive products, and the like in the plasma are different, so that impedance, voltage, current, phase, and power also change. By detecting this change using the impedance probe 118, the end point of the etching can be detected.

【0011】また、プラズマの発光分光をモニタする方
式とは違い、エッチングガス、被エッチング材の制約、
受光窓へのエッチング生成物などの付着による経時的な
精度の低下の影響などは受けにくい。
Also, unlike the method of monitoring the emission spectrum of plasma, there are limitations on the etching gas and the material to be etched,
It is less susceptible to the deterioration of accuracy over time due to adhesion of etching products and the like to the light receiving window.

【0012】しかし、上記の方法を用いても、コンタク
トホール、ビアホールなどのエッチング工程では、エッ
チングされる領域の面積の割合(開口率)が小さいの
で、インピーダンス、電圧、電流、位相、パワーなどの
エッチング終点前後の変化量が小さくなり(感度が低く
なり)、終点検出が困難になってきている。
However, even when the above method is used, in the process of etching contact holes and via holes, the ratio of the area of the region to be etched (opening ratio) is small, so that impedance, voltage, current, phase, power, etc. The amount of change before and after the etching end point is small (the sensitivity is low), and it is becoming difficult to detect the end point.

【0013】さらに、プラズマにより生じたラジカル種
や、エッチングにより生じた反応性生成物などが真空反
応室111の内壁に付着し、RIE装置の特性が経時変
化するという問題がある。
Further, there is a problem that radical species generated by plasma and reactive products generated by etching adhere to the inner wall of the vacuum reaction chamber 111, and the characteristics of the RIE apparatus change with time.

【0014】例えば、シリコン酸化膜などの絶縁膜をエ
ッチングする場合、フルオロカーボン系のガスを用いて
エッチングを行うことが一般的であるが、真空処理室1
11の内壁に上述したラジカル種や反応性生成物(以
下、付着物という。)が付着した場合、付着物とプラズ
マの反応によりプラズマ内のラジカル組成が変化し、結
果的にエッチング性能を変化させることが知られてい
る。すなわち、被処理基体の枚数が増加するにつれ、真
空処理室111の内壁の付着物の堆積量が増加し、エッ
チング性能が経時変化する。
For example, when etching an insulating film such as a silicon oxide film, it is general to perform etching using a fluorocarbon-based gas.
When the above-described radical species and reactive products (hereinafter referred to as “adhered matter”) adhere to the inner wall of the eleventh, the radical composition in the plasma changes due to the reaction between the adhering matter and the plasma, and consequently the etching performance is changed. It is known. That is, as the number of substrates to be processed increases, the amount of deposits on the inner wall of the vacuum processing chamber 111 increases, and the etching performance changes with time.

【0015】このようなエッチング性能の変化の一例と
して、エッチングレートが減少した場合、コンタクトホ
ールの未開口などが発生し、被処理基体の生産歩留まり
が著しく低下するという問題が起こる。
As an example of such a change in etching performance, when the etching rate is reduced, a contact hole is not opened, and the production yield of the substrate to be processed is remarkably reduced.

【0016】また、付着物の堆積量が増加した場合、真
空処理室111の内壁から付着物の一部が剥がれ落ち、
ダストとなって被処理基体117上に堆積することによ
り、配線問ショート、オープンなどが生じ、半導体装置
製造の歩留まりが低下するという問題が起こる。
When the amount of deposits increases, a part of the deposits peels off from the inner wall of the vacuum processing chamber 111,
When the dust is deposited on the substrate 117 to be processed, a short circuit or an open occurs in the wiring, which causes a problem that the yield of semiconductor device manufacturing is reduced.

【0017】現在はこのような歩留まり低下を回避する
ために、真空処理室111を洗浄することが一般的に行
われている。真空処理室111を洗浄する場合、大気開
放するなどによって生産効率が著しく低下するので、な
るべくその周期を長くする必要がある。真空処理室11
1の内壁の状態管理は構造上直接的には困難なので、時
間管理にて洗浄周期を決定している。しかし、この方法
において、最適な洗浄時期が実現されているかは疑問で
ある。
At present, in order to avoid such a decrease in yield, cleaning of the vacuum processing chamber 111 is generally performed. When cleaning the vacuum processing chamber 111, the production efficiency is remarkably reduced by opening to the atmosphere and the like, so that the cycle needs to be lengthened as much as possible. Vacuum processing chamber 11
Since the state management of the inner wall of No. 1 is directly difficult in structure, the cleaning cycle is determined by time management. However, it is questionable whether an optimal cleaning time has been realized in this method.

【0018】上述した上記インピーダンスモニタによ
り、プラズマ、カソード112、アノード113、被処
理基体117を含む真空処理室111内の系に関するイ
ンピーダンス、電圧、電流、位相、パワーなどをモニタ
することにより、真空反応室11の状態の経時変化を検
知することができる。なぜなら、真空反応室111の内
壁の付着物によりプラズマ中のラジカル種が変化した場
合、当然プラズマのインピーダンスも変化するからであ
る。
By monitoring the impedance, voltage, current, phase, power, etc. of the system in the vacuum processing chamber 111 including the plasma, the cathode 112, the anode 113, and the substrate 117 by the above-described impedance monitor, a vacuum reaction is performed. A temporal change in the state of the chamber 11 can be detected. This is because when radical species in the plasma change due to the deposits on the inner wall of the vacuum reaction chamber 111, the impedance of the plasma naturally changes.

【0019】よって、事前にエッチング性能の変化やダ
ストの増加量と、プラズマ、カソード112、アノード
113、被処理基体117を含む真空処理室111内の
系に関するインピーダンス、電圧、電流、位相、パワー
などの変化との対応を把握しておくことにより、適切な
チャンバー洗浄周期を決定できる。
Therefore, a change in etching performance and an increase in dust in advance, and impedance, voltage, current, phase, power, etc. relating to the system in the vacuum processing chamber 111 including the plasma, the cathode 112, the anode 113, and the substrate 117 to be processed. By grasping the correspondence with the change of the temperature, an appropriate chamber cleaning cycle can be determined.

【0020】しかし、実際には、インピーダンスモニタ
により測定したインピーダンス、電圧、電流、位相、パ
ワーなどの物理量は経時変化量が小さく(感度が低
く)、洗浄時期の検出が困難であるという問題がある。
However, in practice, physical quantities such as impedance, voltage, current, phase, and power measured by an impedance monitor have a small amount of change with time (low sensitivity), and it is difficult to detect a cleaning time. .

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のR
IE装置では、コンタクトホール等のエッチングの終点
や、真空反応室の洗浄時期をインピーダンスモニタによ
り検知することが行われていたが、この種のモニタは感
度が低いために、エッチング終点や洗浄時期の検知が困
難であるという問題があった。
As described above, the conventional R
In the IE apparatus, the end point of the etching of the contact hole and the like and the cleaning time of the vacuum reaction chamber are detected by the impedance monitor. However, since this type of monitor has low sensitivity, the etching end point and the cleaning time of the cleaning time are not detected. There was a problem that detection was difficult.

【0022】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、プラズマ処理を行うと
ころの処理容器内が所定の状態か否かを容易に検知でき
るプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供する
ことにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing apparatus capable of easily detecting whether or not the inside of a processing vessel in which plasma processing is performed is in a predetermined state. It is to provide a plasma processing method.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】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下
記の通りである。すなわち、上記目的を達成するため
に、本発明に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理を
行うところの処理容器と、前記処理容器内に設けられ、
プラズマ処理が施される被処理基体を載置し、かつ2つ
以上の周波数を有する電力が印加される電極と、前記処
理容器内にプラズマとなるガスを導入するガス導入手段
と、前記2つ以上の周波数を有する電力を発生する電力
発生手段と、前記処理容器内が所定の状態か否かをモニ
タするためのモニタ手段であって、前記処理容器内に生
成されたプラズマおよび前記電極を含む前記処理容器内
の系に関するインピーダンス、電圧、電流および位相の
少なくとも一つの物理量を前記二つ以上の周波数につい
て同時に測定する測定手段を含むモニタ手段とを備えて
いることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, typical ones are briefly described as follows. That is, in order to achieve the above object, the plasma processing apparatus according to the present invention is provided with a processing container for performing plasma processing, and provided in the processing container,
An electrode on which a substrate to be processed to be subjected to plasma processing is mounted and to which power having two or more frequencies is applied; gas introduction means for introducing a gas to be plasma into the processing container; Power generating means for generating power having the above-described frequency, and monitoring means for monitoring whether or not the inside of the processing container is in a predetermined state, including a plasma generated in the processing container and the electrode A monitor means including a measuring means for simultaneously measuring at least one physical quantity of impedance, voltage, current and phase with respect to the system in the processing container for the two or more frequencies is provided.

【0024】また、本発明に係るプラズマ処理方法は、
処理容器内の電極上に被処理基体を載置するとともに、
前記処理容器内にガスを導入する工程と、前記電極に二
つ以上の周波数を有する電力を印加し、前記ガスのプラ
ズマを生成し、該プラズマによって前記被処理基体をプ
ラズマ処理する工程と、前記処理容器内が所定の状態か
否かをモニタするモニタ工程であって、前記処理容器内
に生成したプラズマおよび前記電極を含む前記処理容器
内の系に関するインピーダンス、電圧、電流および位相
の少なくとも一つの物理量を前記二つ以上の周波数につ
いて同時に測定し続ける工程を含むモニタ工程とを有す
ることを特徴とするを有することを特徴とする。
Further, the plasma processing method according to the present invention comprises:
While placing the substrate to be processed on the electrode in the processing vessel,
Introducing a gas into the processing container, applying power having two or more frequencies to the electrodes, generating a plasma of the gas, and performing a plasma process on the substrate to be processed by the plasma; A monitoring step of monitoring whether or not the inside of the processing container is in a predetermined state, wherein at least one of impedance, voltage, current, and phase related to a system in the processing container including the plasma generated in the processing container and the electrode. And a monitoring step including a step of continuously measuring the physical quantity for the two or more frequencies at the same time.

【0025】本発明によれば、二つ以上の周波数を有す
る電力を電極(アノード)に印加して、二つ以上の周波
数について測定するべき物理量のインピーダンスモニタ
を行うことにより、一つの周波数の物理量しか測定しな
い従来技術に比べて、測定するべき物理量についてより
多くの情報を含む測定結果が得られる。これにより、感
度の向上を図れるようになり、その結果として処理容器
内が所定の状態か否かを容易に検知できるようになる。
According to the present invention, by applying power having two or more frequencies to an electrode (anode) and performing impedance monitoring of a physical quantity to be measured for two or more frequencies, a physical quantity of one frequency can be monitored. A measurement result including more information about the physical quantity to be measured can be obtained as compared with the related art in which only measurement is performed. Thereby, the sensitivity can be improved, and as a result, it is possible to easily detect whether or not the inside of the processing container is in a predetermined state.

【0026】本発明の上記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記載および添付図面によって明ら
かになるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態(以下、実施形態という)を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0028】(第1の実施形態)図1は、本発明の第1
の実施形態に係るインピーダンスモニタ付きRIE装置
を示す模式図である。図中、1は真空反応室を示してお
り、真空反応室1内の下部には被処理基体2を載置する
とともに、高周波電力が印加されるカソード3が設置さ
れている。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
It is a schematic diagram which shows the RIE apparatus with an impedance monitor which concerns on embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes a vacuum reaction chamber, in which a substrate 2 to be processed is mounted and a cathode 3 to which high-frequency power is applied is installed in a lower part of the vacuum reaction chamber 1.

【0029】カソード3は真空反応室1の外に設けられ
た第1のインピーダンスプローブ4に接続され、第1の
インピーダンスプローブ4は第1のインピーダンス整合
器(マッチャー)5に接続され、第1のインピーダンス
整合器5は第1の高周波電源6に接続されている。すな
わち、カソード3はインピーダンスプローブ4、インピ
ーダンス整合器5を介して高周波電源6に接続されてい
る。さらに、カソード3は、第2のインピーダンスプロ
ーブ7、第2のインピーダンス整合器8を介して第2の
高周波電源9に接続されている。
The cathode 3 is connected to a first impedance probe 4 provided outside the vacuum reaction chamber 1, and the first impedance probe 4 is connected to a first impedance matching device (matcher) 5, and The impedance matching device 5 is connected to a first high-frequency power supply 6. That is, the cathode 3 is connected to the high frequency power supply 6 via the impedance probe 4 and the impedance matching device 5. Further, the cathode 3 is connected to a second high-frequency power supply 9 via a second impedance probe 7 and a second impedance matching device 8.

【0030】第1の高周波電源6と第2の高周波電源9
の周波数は互いに異なっており、周波数が異なる二つの
高周波電力をカソード3に同時に印加できるようになっ
ている。また、カソード3よりも上の部分の真空反応室
1はアノード10として使用され、接地されている。真
空反応室1内の上部には反応性ガス(エッチングガス)
などを導入するガス導入口11が設けられている。
First high frequency power supply 6 and second high frequency power supply 9
Are different from each other, so that two high-frequency powers having different frequencies can be simultaneously applied to the cathode 3. The vacuum reaction chamber 1 above the cathode 3 is used as an anode 10 and is grounded. Reactive gas (etching gas) is in the upper part of the vacuum reaction chamber 1
A gas inlet 11 for introducing a gas or the like is provided.

【0031】このように構成されたRIE装置を用いた
エッチングは次のようにして行われる。すなわち、真空
反応室1内にガス導入口11より反応性ガスを導入した
状態で第1の高周波電源6、第2の高周波電源9により
カソード3に高周波電力を印加し、第1のインピーダン
ス整合器5、第2のインピーダンス整合器8により、第
1の高周波電源6、第2の高周波電源9の出力と負荷側
とのインピーダンスの整合を取ることにより、真空反応
室1内で反応性ガスを放電させ、反応性ガスのプラズマ
を生成し、カソード3上に生じる自己バイアスを用いて
カソード3上に支持された被処理基体2を物理的、化学
的にエッチングする。
The etching using the RIE apparatus having the above structure is performed as follows. That is, high-frequency power is applied to the cathode 3 by the first high-frequency power supply 6 and the second high-frequency power supply 9 in a state where the reactive gas is introduced into the vacuum reaction chamber 1 from the gas inlet 11, and the first impedance matching device 5, the output of the first high-frequency power supply 6 and the output of the second high-frequency power supply 9 are matched with the load side by the second impedance matching device 8 to discharge the reactive gas in the vacuum reaction chamber 1. Then, a plasma of a reactive gas is generated, and the substrate 2 supported on the cathode 3 is physically and chemically etched using the self-bias generated on the cathode 3.

【0032】このとき、第1のインピーダンス整合器5
とカソード3の間に挿設された第1のインピーダンスプ
ローブ4、および第2のインピーダンス整合器8とカソ
ード3の間に挿設された第2のインピーダンスプローブ
7により、真空反応室1内に生成されたプラズマ、カソ
ード3、アノード10および被処理基体2を含む真空反
応室1内の系に関するインピーダンス、電圧、電流、位
相、パワーなどの物理量を、第1の高周波電源6の周波
数、第2の高周波電源9の周波数について同時に測定す
ることが可能となる。なお、パワーは電圧と電流から演
算により求めることができるので、必ずしも測定する必
要がないが、高精度のパワー測定器があれば測定により
求めて良い。
At this time, the first impedance matching device 5
The first impedance probe 4 inserted between the cathode 3 and the first impedance probe 4 and the second impedance probe 7 inserted between the second impedance matching device 8 and the cathode 3 generate in the vacuum reaction chamber 1. The physical quantities such as the impedance, voltage, current, phase, and power of the plasma, the cathode 3, the anode 10, and the system in the vacuum reaction chamber 1 including the substrate 2 to be processed are measured by the frequency of the first high-frequency power supply 6, the second It is possible to simultaneously measure the frequency of the high frequency power supply 9. Since the power can be obtained by calculation from the voltage and the current, it is not always necessary to measure it. However, if there is a high-precision power measuring device, it may be obtained by measurement.

【0033】第1の高周波電源6の周波数として3.2
MHz、第2の高周波電源9の周波数として27.12
MHzを用いて実際に被処理基体2をエッチング処理し
た場合のインピーダンスモニタについて説明する。
The frequency of the first high frequency power supply 6 is 3.2
MHz and 27.12 as the frequency of the second high-frequency power supply 9.
A description will be given of an impedance monitor when the target substrate 2 is actually etched using MHz.

【0034】図2にエッチング処理に用いた被処理基体
2の断面図を示す。被処理基体2は次のようにして作成
した。すなわち、シリコン基板21上に酸化技術を用い
て熱酸化膜22を形成し、CVD技術を用いて熱酸化膜
22上にポリシリコン膜23を堆積し、続いてCVD技
術を用いてポリシリコン膜23上にTEOS膜24を堆
積し、その後リソグラフィー技術、ドライエッチング技
術、アッシング技術を用いてTEOS膜24に配線パタ
ーンを転写した。ここでは、TEOS膜24をマスク材
としたRIEによるポリシリコン膜23のゲート配線加
工を想定している。
FIG. 2 shows a sectional view of the substrate 2 to be processed used in the etching process. The substrate to be processed 2 was prepared as follows. That is, a thermal oxide film 22 is formed on a silicon substrate 21 using an oxidation technique, a polysilicon film 23 is deposited on the thermal oxide film 22 using a CVD technique, and then a polysilicon film 23 is deposited using a CVD technique. A TEOS film 24 was deposited thereon, and then a wiring pattern was transferred to the TEOS film 24 using a lithography technique, a dry etching technique, and an ashing technique. Here, it is assumed that the gate wiring of the polysilicon film 23 is processed by RIE using the TEOS film 24 as a mask material.

【0035】次に本実施形態のRIE装置による図2の
被処理基体2のエッチング(プラズマ処理)について説
明する。
Next, the etching (plasma processing) of the substrate 2 shown in FIG. 2 by the RIE apparatus of this embodiment will be described.

【0036】まず、図2の被処理基体2をカソード3上
に設置し、ガス導入口11よりHBrガスを150sc
cmの流量導入した状態で真空反応室1内の圧力を図示
しない排気手段により75mTorrに制御しながら、
3.2MHzの高周波電源6より100Wのパワー、2
7.12MHzの高周波電源9より100Wのパワーを
カソード3に重畳印加し、第1のインピーダンス整合器
5、第2のインピーダンス整合器8により第1の高周波
電源6、第2の高周波電源9の出力と負荷側とのインピ
ーダンスの整合を取ることにより、真空反応室1内にH
Brガスのプラズマを生成し、カソード3上に生じる自
己バイアスを用いてカソード3上に支持された図2の被
処理基体2のポリシリコン膜23をエッチング(RI
E)した。
First, the substrate 2 shown in FIG. 2 is set on the cathode 3, and HBr gas is supplied through the gas inlet 11 at 150 sc.
While controlling the pressure in the vacuum reaction chamber 1 to 75 mTorr by an exhaust means (not shown) in a state where the flow rate of cm is introduced,
Power of 100 W from the high-frequency power supply 6 of 3.2 MHz;
A 100 W power is superimposed and applied to the cathode 3 from the 7.12 MHz high frequency power supply 9, and the outputs of the first high frequency power supply 6 and the second high frequency power supply 9 are applied by the first impedance matching device 5 and the second impedance matching device 8. By matching the impedance between the load side and the load side, H
A plasma of the Br gas is generated, and the polysilicon film 23 of the substrate 2 to be processed shown in FIG.
E) Yes.

【0037】ポリシリコン膜23がエッチングされて熱
酸化膜22の表面が露出したところが終点となる。この
とき、第1のインピーダンスプローブ4により3.2M
Hzにおけるプラズマ、カソード3、アノード10およ
び被処理基体2を含む真空反応室1内の系に関する電圧
を、第2のインピーダンスプローブ8により27.12
MHzにおける同系に関する電圧を同時に測定し続け
た。すなわち、電圧をモニタした。
The end point is where the polysilicon film 23 is etched and the surface of the thermal oxide film 22 is exposed. At this time, 3.2 M
The voltage of the system in the vacuum reaction chamber 1 including the plasma, the cathode 3, the anode 10, and the substrate 2 to be processed is measured at 27.12 Hz by the second impedance probe 8.
The voltage for the sibling at MHz was kept measured simultaneously. That is, the voltage was monitored.

【0038】図3に上記測定結果を模式的に示す。図3
(a)はエッチング時のプラズマ、カソード3、アノー
ド10および被処理基体2を含む真空反応室1内の系に
関する3.2MHzの電圧の時間変化、図3(b)は同
系の27.12MHzの電圧の時間変化を模式的に示し
ている。時間はエッチングの時間である。図3から、エ
ッチング終点において、3.2MHzの電圧は減少し、
27.12MHzの電圧は増加することが明らかとなっ
た。
FIG. 3 schematically shows the above measurement results. FIG.
FIG. 3A shows a time change of a 3.2 MHz voltage with respect to a system in the vacuum reaction chamber 1 including the plasma at the time of etching, the cathode 3, the anode 10, and the substrate 2 to be processed, and FIG. 4 schematically shows a time change of a voltage. The time is the etching time. From FIG. 3, at the end point of the etching, the voltage of 3.2 MHz decreases,
It was found that the voltage at 27.12 MHz increased.

【0039】ここで終点検出を行うことを考えると、図
3(a)の3.2Mの電圧の時間変化、図3(b)の2
7.12MHzの電圧の時間変化の例えば比を取り、そ
の比が大きく変化した時点をエッチングの終点とするこ
とにより、図3(a)の3.2MHzのみ、もしくは図
3(b)の27.12MHzのみの電圧を測定するより
も感度を高くでき、エッチングの終点を容易に高精度に
検知できることが分かる。比を求め、その時間変化を求
め、終点を検知する一連の処理は、例えば図示しない専
用または汎用の計算機により行う。この計算機にはイン
ピーダンスプローブ4,8の測定結果が随時入力され
る。
Considering the end point detection, the time change of the 3.2 M voltage in FIG.
By taking, for example, the ratio of the time change of the voltage of 7.12 MHz and setting the time when the ratio largely changes as the end point of etching, only 3.2 MHz in FIG. 3A or 27.27 in FIG. 3B. It can be seen that the sensitivity can be increased as compared with the measurement of the voltage of only 12 MHz, and the end point of the etching can be easily detected with high accuracy. A series of processes for obtaining the ratio, obtaining the time change thereof, and detecting the end point are performed by, for example, a dedicated or general-purpose computer (not shown). Measurement results of the impedance probes 4 and 8 are input to this computer as needed.

【0040】エッチング終点時に周波数によって電圧の
挙動が異なることは、周波数によって、プラズマ、カソ
ード3、アノード10および被処理基体2を含む真空反
応室1内の系に関する電圧の見え方が異なることに起因
していると考えられる。
The difference in the voltage behavior depending on the frequency at the end point of the etching is due to the difference in the appearance of the voltage regarding the system in the vacuum reaction chamber 1 including the plasma, the cathode 3, the anode 10, and the substrate 2 depending on the frequency. it seems to do.

【0041】同様の周波数の電圧を用いて、電流、位
相、インピーダンス、パワーの時間変化についても調べ
た。その結果を図4〜図7に模式的に示す。各図(a)
は周波数3.2MHzの測定結果、各図(b)は周波数
27.12MHzの測定結果を示している。
Using a voltage having the same frequency, changes in current, phase, impedance, and power over time were also examined. The results are schematically shown in FIGS. Each figure (a)
Shows the measurement result at a frequency of 3.2 MHz, and each figure (b) shows the measurement result at a frequency of 27.12 MHz.

【0042】図4〜図7から、電流、インピーダンスの
時間変化は、電圧のそれと場合と同様に、周波数3.2
MHzではエッチングの終点で減少し、周波数27.1
2MHzでは増加し、逆に、位相、パワーの時間変化は
周波数3.2MHzでは増加し、周波数27.12MH
zでは減少することが明らかとなった。したがって、電
流、位相、インピーダンス、パワーの測定しても、電圧
の場合と同様に、エッチングの終点を容易に高精度に検
知できる。
From FIG. 4 to FIG. 7, the time change of the current and the impedance is the same as that of the voltage, and the frequency is 3.2.
In MHz, it decreases at the end of etching, and the frequency is 27.1.
On the other hand, it increases at 2 MHz, and conversely, the time change of the phase and power increases at the frequency of 3.2 MHz and the frequency is 27.12 MH.
At z, it was found to decrease. Therefore, even when the current, phase, impedance, and power are measured, the end point of etching can be easily detected with high accuracy, as in the case of voltage.

【0043】以上のように、二つの異なる周波数の高周
波電力を重畳してプラズマを発生させ、二つ以上の周波
数におけるインピーダンス、電圧、電流、位相、パワー
などの物理量を測定することにより、エッチングの終点
検出を高感度、高精度に行える。なお、感度、高精度を
さらに高めるためには、複数の物理量を同時に測定する
ことが望ましいが、逆に簡略化のためには例えば電圧等
の一つの物理量についてのみ2つの周波数について同時
に測定することが望ましい。
As described above, plasma is generated by superimposing high-frequency powers of two different frequencies, and physical quantities such as impedance, voltage, current, phase, and power at two or more frequencies are measured, so that etching can be performed. End point detection can be performed with high sensitivity and high accuracy. In order to further enhance sensitivity and high accuracy, it is desirable to measure a plurality of physical quantities at the same time. However, for simplicity, it is necessary to simultaneously measure only one physical quantity such as a voltage at two frequencies. Is desirable.

【0044】また、上記の例では、ゲート配線加工の例
について説明したが、コンタクトホールエッチング、ビ
アホールエッチングなど半導体装置の製造における他の
エッチング工程においても本手法は有用である。
In the above example, an example of gate wiring processing has been described. However, the present method is also useful in other etching steps in the manufacture of a semiconductor device such as contact hole etching and via hole etching.

【0045】次に、上記エッチングの終点検出の原理を
用いて、RIE装置内の状態の経時変化(洗浄時期)を
検知する方法について以下に述べる。
Next, a method for detecting a temporal change in the state in the RIE apparatus (cleaning time) using the above principle of detecting the end point of the etching will be described below.

【0046】RIE装置においては、プラズマにより生
じたラジカル種、エッチングにより生じた反応生成物な
どが真空反応室1の内壁に付着し、装置特性の経時変化
が生じる。その結果、コンタクトホールの未開口や、ダ
ストの発生による半導体装置製造時の歩留まり低下など
の不都合が起こる。
In the RIE apparatus, radical species generated by plasma, reaction products generated by etching, and the like adhere to the inner wall of the vacuum reaction chamber 1, and the characteristics of the apparatus change with time. As a result, inconveniences such as unopened contact holes and a reduction in the yield at the time of manufacturing a semiconductor device due to generation of dust occur.

【0047】このような不都合を回避するためには、真
空反応室1を一定期間毎に洗浄する必要がある。しか
し、この種の洗浄周期の決定は経験によるところが大き
く、最適な洗浄周期の決定は困難である。
In order to avoid such inconvenience, it is necessary to clean the vacuum reaction chamber 1 at regular intervals. However, the determination of this type of cleaning cycle largely depends on experience, and it is difficult to determine the optimum cleaning cycle.

【0048】前述したエッチングの終点検出時と同様
に、二つ異なる周波数の高周波電力を重畳してプラズマ
を発生させ、二つの周波数におけるインピーダンス、電
圧、電流、位相、パワーなどを測定し、得られた測定値
と、例えば被処理基体毎、または被処理基体ロット毎に
エッチングレート、ダストの数との相関関係をあらかじ
め調査しておく。
As in the case of the above-described detection of the end point of etching, plasma is generated by superimposing high-frequency powers of two different frequencies, and impedance, voltage, current, phase, power, etc. at the two frequencies are measured and obtained. The correlation between the measured value and the etching rate and the number of dusts for each substrate to be processed or each lot of the substrate to be processed is checked in advance.

【0049】この相関関係と実際の被処理基体2のエッ
チング処理時のインピーダンスプローブ4,7の測定値
を比較することにより、真空反応室1内の状態の変化を
検知でき、洗浄周期を決定できるようになる。上記相関
関係と測定値とを比較し、洗浄周期を検知する一連の処
理は、例えば図示しない専用または汎用の計算機により
行う。この計算機には上記相関関係があらかじめ入力さ
れ、さらにインピーダンスプローブ4,8の測定結果が
随時入力される。
By comparing this correlation with the measured values of the impedance probes 4 and 7 during the actual etching of the substrate 2 to be processed, a change in the state of the vacuum reaction chamber 1 can be detected, and the cleaning cycle can be determined. Become like A series of processing for comparing the correlation with the measured value and detecting the cleaning cycle is performed by, for example, a dedicated or general-purpose computer (not shown). The above-described correlation is input to this computer in advance, and the measurement results of the impedance probes 4 and 8 are input as needed.

【0050】この方法を用いれば、一つの周波数を用い
てモニタするよりも、より多くの情報から真空反応理室
の洗浄周期を決定できることになり、これまでインピー
ダンスプローブによる測定量の変化が少なく、洗浄周期
の決定が困難であったRIE装置について、より高感度
な洗浄周期の検出が可能となる。
By using this method, it is possible to determine the cleaning cycle of the vacuum reaction chamber from more information than to monitor using a single frequency. For an RIE apparatus for which it was difficult to determine the cleaning cycle, it is possible to detect the cleaning cycle with higher sensitivity.

【0051】なお、二つの高周波電源4,9の周波数と
パワー設定は任意であり、例えば第1の高周波電源6の
周波数として13.56MHzを用い、100〜200
0W程度のパワーを印加してプラズマ生成を行い、第2
の高周波電源9の周波数として40MHzを用い、10
0W以下程度のプラズマ生成に大きくは関与しない程度
のパワーを印加しても、上記値の場合と同様の終点検出
特性、洗浄周期モニタ特性を得ることができる。
The frequencies and power settings of the two high-frequency power supplies 4 and 9 are arbitrary. For example, 13.56 MHz is used as the frequency of the first high-frequency power supply 6 and 100 to 200
The plasma is generated by applying a power of about 0 W,
40 MHz as the frequency of the high-frequency power supply 9 of 10
Even when a power of about 0 W or less that does not significantly affect the generation of plasma is applied, the same end point detection characteristics and cleaning cycle monitoring characteristics as those of the above values can be obtained.

【0052】(第2の実施形態)図8は、本発明の第2
の実施形態に係るインピーダンスモニタ付きRIE装置
を示す模式図である。なお、前出した図と対応する部分
には前出した図と同一符号を付してあり、詳細な説明は
省略する。
(Second Embodiment) FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention.
It is a schematic diagram which shows the RIE apparatus with an impedance monitor which concerns on embodiment. The parts corresponding to the above-mentioned drawings are denoted by the same reference numerals as those in the above-mentioned drawings, and detailed description will be omitted.

【0053】本実施形態が第1の実施形態と異なる点
は、図8に示すように、インピーダンスプローブ4,7
を直列接続し、インピーダンス整合器5,8をインピー
ダンスプローブ7に接続したことにある。このような構
成でも、第1の実施形態と同様のエッチング終点検出特
性、洗浄周期モニタ特性を得ることができる。
This embodiment is different from the first embodiment in that impedance probes 4, 7 are provided as shown in FIG.
Are connected in series, and the impedance matching devices 5 and 8 are connected to the impedance probe 7. Even with such a configuration, the same etching end point detection characteristics and cleaning cycle monitoring characteristics as those of the first embodiment can be obtained.

【0054】(第3の実施形態)図9は、本発明の第3
の実施形態に係るインピーダンスモニタ付きRIE装置
を示す模式図である。
(Third Embodiment) FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention.
It is a schematic diagram which shows the RIE apparatus with an impedance monitor which concerns on embodiment.

【0055】本実施形態が第1の実施形態と異なる点
は、図9に示すように、第2のインピーダンスプローブ
7をアノード側に設けたことにある。この場合、アノー
ド10は、第2のインピーダンスモニタ7、第2のイン
ピーダンス整合器8を介して第2の高周波電源9に接続
されることになる。
This embodiment differs from the first embodiment in that a second impedance probe 7 is provided on the anode side as shown in FIG. In this case, the anode 10 is connected to the second high frequency power supply 9 via the second impedance monitor 7 and the second impedance matching device 8.

【0056】一般に、アノード、カソードの両側から高
周波を印加する形態のRIE装置においては、カソード
側にイオン引き込みのための例えば3.2MHzなどの
低い低い周波数の高周波電源を、アノード側にプラズマ
密度を制御する、例えば40MHzなどの高い周波数の
高周波電源を用いる。
In general, in an RIE apparatus in which a high frequency is applied from both sides of the anode and the cathode, a high frequency power supply having a low frequency of, for example, 3.2 MHz for attracting ions is provided on the cathode side, and a plasma density is provided on the anode side. A high frequency power supply having a high frequency, for example, 40 MHz, to be controlled is used.

【0057】したがって、本実施形態の場合、第1の高
周波電源6の周波数を第2の高周波電源9の周波数より
も低くすることになる。このように高周波電源6,9と
インヒーダンスフローブ4,7の配置が第1の実施形態
とは異なる場合でも、第1の実施形態と同様のエッチン
グ終点検出特性、洗浄周期モニタ特性を得ることができ
る。
Therefore, in the case of the present embodiment, the frequency of the first high frequency power supply 6 is set lower than the frequency of the second high frequency power supply 9. Thus, even when the arrangement of the high-frequency power supplies 6, 9 and the impedance probes 4, 7 is different from that of the first embodiment, it is possible to obtain the same etching end point detection characteristics and cleaning cycle monitoring characteristics as those of the first embodiment. Can be.

【0058】(第4の実施形態)図10は、本発明の第
4の実施形態に係るインピーダンスモニタ付きRIE装
置を示す模式図である。本実施形態は、誘導結合型のR
IE装置に本発明を適用した例である。
(Fourth Embodiment) FIG. 10 is a schematic view showing an RIE apparatus with an impedance monitor according to a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the inductively coupled R
This is an example in which the present invention is applied to an IE device.

【0059】図中、12は真空反応室1の上方に設けら
れたアンテナを示しており、このアンテナ12は第3の
インピーダンス整合器(マッチャー)13を介して第3
の高周波電源14に接続されている。その他の構成は、
誘導結合型であるためにアノード10がないことを除い
て、第1の実施形態と同じである。
In the drawing, reference numeral 12 denotes an antenna provided above the vacuum reaction chamber 1, and this antenna 12 is connected to a third impedance matching device (matcher) 13 through a third impedance matching device (matcher) 13.
Is connected to the high-frequency power supply 14 of FIG. Other configurations are
This is the same as the first embodiment except that the anode 10 is not provided because of the inductive coupling type.

【0060】真空反応室1にガス導入口6よりエッチン
グガスを導入した状態で第1の高周波電源6、第2の高
周波電源9よりカソード3を通して二つの高周波電力を
重畳印加し、さらに、第3の高周波電源14よりアンテ
ナ12を通して高周波電力を印加し、第1のインピーダ
ンス整合器5、第2のインピーダンス整合器8、第三の
インピーダンス整合器13により、第1〜第3の高周波
電源6,9,14からの出力と負荷側とのインピーダン
スの整合を取ることにより、真空反応室1内にプラズマ
を生成し、カソード3上に生じる自己バイアスを用いて
カソード3上に支持された被処理基体2をエッチングす
る。
In a state where the etching gas is introduced from the gas inlet 6 into the vacuum reaction chamber 1, two high-frequency powers are superimposed and applied from the first high-frequency power supply 6 and the second high-frequency power supply 9 through the cathode 3. High-frequency power is applied from the high-frequency power source 14 through the antenna 12, and the first to third high-frequency power sources 6 and 9 are applied by the first impedance matching device 5, the second impedance matching device 8, and the third impedance matching device 13. , 14 and the load side, a plasma is generated in the vacuum reaction chamber 1, and the substrate 2 supported on the cathode 3 by using a self-bias generated on the cathode 3. Is etched.

【0061】一般に、このようにカソード3に高周波電
力を印加し、同時にアンテナ12に高周波電力を印加し
て誘導結合型プラズマを生成するエッチング装置におい
ては、第1の高周波電源6に数MHz程度の低い周波
数、第3の高周波電源14に数十MHz程度の周波数を
用いて、それぞれ、イオンの自己バイアスの制御、プラ
ズマ密度の制御を行う。
In general, in an etching apparatus in which high-frequency power is applied to the cathode 3 and high-frequency power is simultaneously applied to the antenna 12 to generate inductively-coupled plasma, the first high-frequency power supply 6 has a frequency of about several MHz. Using a low frequency and a frequency of about several tens of MHz for the third high-frequency power supply 14, control of ion self-bias and control of plasma density are performed, respectively.

【0062】このときカソード3に第2の高周波電源9
から例えば40MHz程度の高い周波数の高周波電力を
100W以下程度、プラズマ生成に大きく寄与しないパ
ワー領域で印加し、第1のインピーダンスプローブ4、
第2のインピーダンスプローブ7を用いて、真空反応室
1内に生成されたプラズマ、カソード3および被処理基
体2を含む真空反応室1内の系に関するインピーダン
ス、電圧、電流、位相、パワーなどの物理量を、第1の
高周波電源6の周波数、第2の高周波電源9の周波数に
ついて同時に測定することが可能となる。
At this time, the second high frequency power supply 9 is connected to the cathode 3.
, A high-frequency power of a high frequency of, for example, about 40 MHz is applied in a power region of about 100 W or less, which does not significantly contribute to plasma generation.
Using the second impedance probe 7, physical quantities such as impedance, voltage, current, phase, and power related to the plasma generated in the vacuum reaction chamber 1, and the system in the vacuum reaction chamber 1 including the cathode 3 and the substrate 2 to be processed. Can be simultaneously measured for the frequency of the first high-frequency power supply 6 and the frequency of the second high-frequency power supply 9.

【0063】したがって、誘導結合型のプラズマエッチ
ング装置においても、新たに高周波電源9、インピーダ
ンス整合器8、インピーダンスプローブ7を追加するこ
とにより、第1の実施形態と同様のエッチング終点検出
特性、洗浄周期モニタ特性を得ることができる。
Therefore, even in the inductively coupled plasma etching apparatus, by newly adding the high frequency power supply 9, the impedance matching unit 8, and the impedance probe 7, the same etching end point detection characteristics and cleaning cycle as those of the first embodiment can be obtained. Monitor characteristics can be obtained.

【0064】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではな
い。例えば、上記実施形態では、本発明をプラズマエッ
チング装置に適用した場合について説明したが、本発明
は他のプラズマ処理装置にも適用可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. For example, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to a plasma etching apparatus has been described, but the present invention can be applied to other plasma processing apparatuses.

【0065】また、上記実施形態では、互いに周波数の
異なる二つの電力をカソードに印加し、二つの周波数に
ついて物理量を同時に測定する場合について説明した
が、互いに周波数の異なる三つ以上の電力をカソードに
印加し、三つ以上の周波数について物理量を同時に測定
しても良い。
Further, in the above embodiment, the case where two powers having different frequencies are applied to the cathode and the physical quantity is simultaneously measured at the two frequencies has been described. However, three or more powers having different frequencies are applied to the cathode. The physical quantity may be simultaneously measured for three or more frequencies by applying the voltage.

【0066】さらに、上記実施形態には種々の段階の発
明が含まれており、開示される複数の構成要件における
適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例
えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成
要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄
で述べた課題を解決できる場合には、この構成要件が削
除された構成が発明として抽出され得る。その他、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施でき
る。
Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements described in the embodiment, if the problem described in the section of the problem to be solved by the invention can be solved, the constituent Can be extracted as an invention. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、プ
ラズマ処理を行うところの処理容器内が所定の状態か否
かを容易に検知できるプラズマ処理装置およびプラズマ
処理方法を実現できるようになる。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to realize a plasma processing apparatus and a plasma processing method which can easily detect whether or not the inside of a processing vessel where plasma processing is performed is in a predetermined state. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係るインピーダンス
モニタ付きRIE装置を示す模式図
FIG. 1 is a schematic diagram showing an RIE apparatus with an impedance monitor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】エッチング処理に用いた被処理基体を示す断面
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a substrate to be processed used in an etching process.

【図3】二つの異なる周波数についての真空反応室内の
電圧の時間変化を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a time change of a voltage in a vacuum reaction chamber for two different frequencies.

【図4】二つの異なる周波数についての真空反応室内の
電流の時間変化を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a time change of a current in a vacuum reaction chamber for two different frequencies.

【図5】二つの異なる周波数についての真空反応室内の
位相の時間変化を示す図
FIG. 5 is a diagram showing a time change of a phase in a vacuum reaction chamber for two different frequencies.

【図6】二つの異なる周波数についての真空反応室内の
インピーダンスの時間変化を示す図
FIG. 6 is a diagram showing a time change of impedance in a vacuum reaction chamber for two different frequencies.

【図7】二つの異なる周波数についての真空反応室内の
パワーの時間変化を示す図
FIG. 7 is a diagram showing a temporal change of power in a vacuum reaction chamber for two different frequencies.

【図8】本発明の第2の実施形態に係るインピーダンス
モニタ付きRIE装置を示す模式図
FIG. 8 is a schematic view showing an RIE apparatus with an impedance monitor according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施形態に係るインピーダンス
モニタ付きRIE装置を示す模式図
FIG. 9 is a schematic view showing an RIE apparatus with an impedance monitor according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第4の実施形態に係るインピーダン
スモニタ付きRIE装置を示す模式図
FIG. 10 is a schematic view showing an RIE apparatus with an impedance monitor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】コンタクトホールエッチング工程における被
処理基体の断面構造を示す図
FIG. 11 is a diagram showing a cross-sectional structure of a substrate to be processed in a contact hole etching step.

【図12】従来のプラズマインピーダンスモニタ付きR
IE装置を示す模式図
FIG. 12 shows a conventional R with a plasma impedance monitor.
Schematic diagram showing the IE device

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…真空反応室 2…被処理基体 3…カソード 4…第1のインピーダンスプローブ 5…第1のインピーダンス整合器 6…第1の高周波電源 7…第2のインピーダンスプローブ 8…第2のインピーダンス整合器 9…第2の高周波電源 10…アノード 11…ガス導入口 12…アンテナ 13…第3のインピーダンス整合器 14…第3の高周波電源 21…シリコン基板 22…熱酸化膜 23…ポリシリコン膜 24…TEOS酸化膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum reaction chamber 2 ... Substrate to be processed 3 ... Cathode 4 ... 1st impedance probe 5 ... 1st impedance matching device 6 ... 1st high frequency power supply 7 ... 2nd impedance probe 8 ... 2nd impedance matching device 9: second high-frequency power supply 10: anode 11: gas inlet 12: antenna 13: third impedance matching device 14: third high-frequency power supply 21: silicon substrate 22: thermal oxide film 23: polysilicon film 24: TEOS Oxide film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 健資 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 (72)発明者 山華 雅司 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 Fターム(参考) 4G075 AA24 AA30 AA57 AA61 AA62 AA65 BC06 CA47 DA01 DA11 EA01 EB42 EC21 5F004 AA16 BA09 BA20 CA06 CB05 CB07 DA00 DB02 EB01 EB02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kensuke Yamauchi 33, Shinisogocho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Production Technology Center Co., Ltd. No. 33 F-term in Toshiba Production Technology Center (reference) 4G075 AA24 AA30 AA57 AA61 AA62 AA65 BC06 CA47 DA01 DA11 EA01 EB42 EC21 5F004 AA16 BA09 BA20 CA06 CB05 CB07 DA00 DB02 EB01 EB02

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】プラズマ処理を行うところの処理容器と、 前記処理容器内に設けられ、プラズマ処理が施される被
処理基体を載置し、かつ2つ以上の周波数を有する電力
が印加される電極と、 前記処理容器内にプラズマとなるガスを導入するガス導
入手段と、 前記2つ以上の周波数を有する電力を発生する電力発生
手段と、 前記処理容器内に生成されたプラズマおよび前記電極を
含む前記処理容器内の系に関するインピーダンス、電
圧、電流および位相の少なくとも一つの物理量を二つ以
上の周波数について同時に測定する測定手段とを具備し
てなることを特徴とするプラズマ処理装置。
1. A processing container for performing a plasma processing, and a substrate provided in the processing container and subjected to a plasma processing is mounted thereon, and electric power having two or more frequencies is applied. An electrode, a gas introduction unit that introduces a gas that becomes plasma into the processing container, a power generation unit that generates electric power having the two or more frequencies, and a plasma generated in the processing container and the electrode. A plasma processing apparatus comprising: a measuring means for simultaneously measuring at least one physical quantity of impedance, voltage, current, and phase related to a system in the processing container for two or more frequencies.
【請求項2】プラズマ処理を行うところの処理容器と、 前記処理容器内に設けられ、プラズマ処理が施される被
処理基体を載置し、かつ2つ以上の周波数を有する電力
が印加される電極と、 前記処理容器内にプラズマとなるガスを導入するガス導
入手段と、 前記2つ以上の周波数を有する電力を発生する電力発生
手段と、 前記処理容器内が所定の状態か否かをモニタするための
モニタ手段であって、前記処理容器内に生成されたプラ
ズマおよび前記電極を含む前記処理容器内の系に関する
インピーダンス、電圧、電流および位相の少なくとも一
つの物理量を二つ以上の周波数について同時に測定する
測定手段を含むモニタ手段とを具備してなることを特徴
とするプラズマ処理装置。
2. A processing vessel for performing a plasma processing, and a substrate provided in the processing vessel and subjected to the plasma processing and placed thereon, and electric power having two or more frequencies is applied. An electrode; a gas introducing unit for introducing a gas to be a plasma into the processing container; a power generating unit for generating electric power having two or more frequencies; and monitoring whether or not the inside of the processing container is in a predetermined state. Monitoring means for performing at least one physical quantity of impedance, voltage, current, and phase relating to plasma generated in the processing vessel and a system in the processing vessel including the electrode, for two or more frequencies simultaneously. A plasma processing apparatus comprising: a monitor unit including a measuring unit for measuring.
【請求項3】前記電力発生手段は、互いに異なる周波数
の電力を発生する複数の電力発生源を含むことを特徴と
する請求項1または2に記載のプラズマ処理装置。
3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said power generation means includes a plurality of power generation sources for generating power having different frequencies.
【請求項4】前記測定手段は、前記電力発生手段と前記
電極との間に設けられていることを特徴とする請求項1
または2に記載のプラズマ処理装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein said measuring means is provided between said power generating means and said electrode.
Or the plasma processing apparatus according to 2.
【請求項5】前記モニタ手段は、前記測定手段により得
られた二つ以上の周波数についての前記物理量の測定値
に基づいて、前記処理容器内の状態を検知することを特
徴とする請求項2に記載のプラズマ処理装置。
5. The apparatus according to claim 2, wherein the monitor detects a state in the processing container based on the measured values of the physical quantity for two or more frequencies obtained by the measuring means. 3. The plasma processing apparatus according to 1.
【請求項6】前記モニタ手段は、前記測定手段により得
られた二つ以上の周波数についての前記物理量の測定値
の時間変化に基づいて、前記処理容器内が所定の状態か
否かを検知することを特徴とする請求項2に記載のプラ
ズマ処理装置。
6. The monitoring means detects whether or not the inside of the processing container is in a predetermined state, based on a time change of a measured value of the physical quantity at two or more frequencies obtained by the measuring means. 3. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein:
【請求項7】前記モニタ手段は、前記測定手段により得
られた二つ以上の周波数についての前記物理量の測定値
と、予め求められた前記物理量の測定値と前記処理容器
内の状態との対応関係に基づいて、前記処理容器内が所
定の状態か否かを検知することを特徴とする請求項2に
記載のプラズマ処理装置。
7. The monitor means according to claim 1, wherein said monitor measures the physical quantity for two or more frequencies obtained by said measuring means, and associates the measured value of said physical quantity with a state in said processing container obtained in advance. 3. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein whether the inside of the processing container is in a predetermined state is detected based on the relationship.
【請求項8】前記所定の状態は、前記処理容器内の前記
被処理基体に対するプラズマ処理が終了した状態である
ことを特徴とする請求項2ないし6のいずれか1項に記
載のプラズマ処理装置。
8. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the predetermined state is a state in which plasma processing on the substrate to be processed in the processing container has been completed. .
【請求項9】前記所定の状態は、前記処理容器内を洗浄
する時期に達した状態であることを特徴とする請求項2
ないし7のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
9. The apparatus according to claim 2, wherein the predetermined state is a state in which it is time to clean the inside of the processing container.
8. The plasma processing apparatus according to any one of items 7 to 7.
【請求項10】前記プラズマ処理は、プラズマを利用し
たエッチング処理であることを特徴とする請求項1ない
し9のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
10. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing is an etching processing using a plasma.
【請求項11】処理容器内の電極上に被処理基体を載置
するとともに、前記処理容器内にガスを導入する工程
と、 前記電極に二つ以上の周波数を有する電力を印加し、前
記ガスのプラズマを生成し、該プラズマによって前記被
処理基体をプラズマ処理する工程と、 前記処理容器内に生成したプラズマおよび前記電極を含
む前記処理容器内の系に関するインピーダンス、電圧、
電流および位相の少なくとも一つの物理量を二つ以上の
周波数について同時に測定する工程とを有することを特
徴とするプラズマ処理方法。
11. A step of placing a substrate to be processed on an electrode in a processing container and introducing a gas into the processing container; and applying a power having two or more frequencies to the electrode, Generating a plasma of the plasma processing of the substrate to be processed by the plasma; impedance generated by the plasma generated in the processing container and a system in the processing container including the electrode;
Simultaneously measuring at least one physical quantity of current and phase for two or more frequencies.
【請求項12】処理容器内の電極上に被処理基体を載置
するとともに、前記処理容器内にガスを導入する工程
と、 前記電極に二つ以上の周波数を有する電力を印加し、前
記ガスのプラズマを生成し、該プラズマによって前記被
処理基体をプラズマ処理する工程と、 前記処理容器内が所定の状態か否かをモニタするモニタ
工程であって、前記処理容器内に生成したプラズマおよ
び前記電極を含む前記処理容器内の系に関するインピー
ダンス、電圧、電流および位相の少なくとも一つの物理
量を二つ以上の周波数について同時に測定し続ける工程
を含むモニタ工程とを有することを特徴とするプラズマ
処理方法。
12. A step of placing a substrate to be processed on an electrode in a processing vessel and introducing a gas into the processing vessel; and applying a power having two or more frequencies to the electrode, Generating a plasma of, and plasma processing the substrate to be processed by the plasma, and a monitoring step of monitoring whether or not the inside of the processing container is in a predetermined state, wherein the plasma generated in the processing container and the A monitoring step including a step of continuously measuring at least one physical quantity of impedance, voltage, current, and phase regarding a system in the processing vessel including electrodes at two or more frequencies.
JP2001098497A 2001-03-30 2001-03-30 Plasma processing apparatus and plasma processing method Pending JP2002299322A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001098497A JP2002299322A (en) 2001-03-30 2001-03-30 Plasma processing apparatus and plasma processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001098497A JP2002299322A (en) 2001-03-30 2001-03-30 Plasma processing apparatus and plasma processing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002299322A true JP2002299322A (en) 2002-10-11

Family

ID=18952143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001098497A Pending JP2002299322A (en) 2001-03-30 2001-03-30 Plasma processing apparatus and plasma processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002299322A (en)

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008041795A (en) * 2006-08-03 2008-02-21 Tokyo Electron Ltd Plasma treatment device and plasma treatment method
US7427518B2 (en) 2004-10-28 2008-09-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device fabrication method and fabrication apparatus
JP2008244429A (en) * 2007-02-13 2008-10-09 Hitachi High-Technologies Corp Method of plasma-processing and device for plasma-processing
JP2010182937A (en) * 2009-02-06 2010-08-19 Sharp Corp Plasma cleaning method
KR101115439B1 (en) * 2003-10-28 2012-04-18 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Plasma control using dual cathode frequency mixing
US8546266B2 (en) 2007-02-13 2013-10-01 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing method and plasma processing apparatus
US10916408B2 (en) 2019-01-22 2021-02-09 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of forming plasma using a pulsed waveform
US11284500B2 (en) 2018-05-10 2022-03-22 Applied Materials, Inc. Method of controlling ion energy distribution using a pulse generator
US11462389B2 (en) 2020-07-31 2022-10-04 Applied Materials, Inc. Pulsed-voltage hardware assembly for use in a plasma processing system
US11476145B2 (en) 2018-11-20 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Automatic ESC bias compensation when using pulsed DC bias
US11476090B1 (en) 2021-08-24 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Voltage pulse time-domain multiplexing
US11495470B1 (en) 2021-04-16 2022-11-08 Applied Materials, Inc. Method of enhancing etching selectivity using a pulsed plasma
US11508554B2 (en) 2019-01-24 2022-11-22 Applied Materials, Inc. High voltage filter assembly
US11569066B2 (en) 2021-06-23 2023-01-31 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications
US11791138B2 (en) 2021-05-12 2023-10-17 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11798790B2 (en) 2020-11-16 2023-10-24 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11810760B2 (en) 2021-06-16 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of ion current compensation
US11901157B2 (en) 2020-11-16 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11948780B2 (en) 2021-05-12 2024-04-02 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11967483B2 (en) 2021-06-02 2024-04-23 Applied Materials, Inc. Plasma excitation with ion energy control
US11972924B2 (en) 2022-06-08 2024-04-30 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications
US11984306B2 (en) 2021-06-09 2024-05-14 Applied Materials, Inc. Plasma chamber and chamber component cleaning methods

Cited By (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101115439B1 (en) * 2003-10-28 2012-04-18 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Plasma control using dual cathode frequency mixing
US7427518B2 (en) 2004-10-28 2008-09-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device fabrication method and fabrication apparatus
JP2008041795A (en) * 2006-08-03 2008-02-21 Tokyo Electron Ltd Plasma treatment device and plasma treatment method
JP2008244429A (en) * 2007-02-13 2008-10-09 Hitachi High-Technologies Corp Method of plasma-processing and device for plasma-processing
JP2012212894A (en) * 2007-02-13 2012-11-01 Hitachi High-Technologies Corp Plasma processing method and plasma processing device
JP2013175784A (en) * 2007-02-13 2013-09-05 Hitachi High-Technologies Corp Plasma processing method
US8546266B2 (en) 2007-02-13 2013-10-01 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing method and plasma processing apparatus
US9076637B2 (en) 2007-02-13 2015-07-07 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing method and plasma processing apparatus
US9997337B2 (en) 2007-02-13 2018-06-12 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing method and plasma processing apparatus
JP2010182937A (en) * 2009-02-06 2010-08-19 Sharp Corp Plasma cleaning method
US11284500B2 (en) 2018-05-10 2022-03-22 Applied Materials, Inc. Method of controlling ion energy distribution using a pulse generator
US11476145B2 (en) 2018-11-20 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Automatic ESC bias compensation when using pulsed DC bias
US11699572B2 (en) 2019-01-22 2023-07-11 Applied Materials, Inc. Feedback loop for controlling a pulsed voltage waveform
US10916408B2 (en) 2019-01-22 2021-02-09 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of forming plasma using a pulsed waveform
US10923321B2 (en) 2019-01-22 2021-02-16 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of generating a pulsed waveform
US11508554B2 (en) 2019-01-24 2022-11-22 Applied Materials, Inc. High voltage filter assembly
US11848176B2 (en) 2020-07-31 2023-12-19 Applied Materials, Inc. Plasma processing using pulsed-voltage and radio-frequency power
US11462389B2 (en) 2020-07-31 2022-10-04 Applied Materials, Inc. Pulsed-voltage hardware assembly for use in a plasma processing system
US11462388B2 (en) 2020-07-31 2022-10-04 Applied Materials, Inc. Plasma processing assembly using pulsed-voltage and radio-frequency power
US11776789B2 (en) 2020-07-31 2023-10-03 Applied Materials, Inc. Plasma processing assembly using pulsed-voltage and radio-frequency power
US11798790B2 (en) 2020-11-16 2023-10-24 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11901157B2 (en) 2020-11-16 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11495470B1 (en) 2021-04-16 2022-11-08 Applied Materials, Inc. Method of enhancing etching selectivity using a pulsed plasma
US11791138B2 (en) 2021-05-12 2023-10-17 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11948780B2 (en) 2021-05-12 2024-04-02 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11967483B2 (en) 2021-06-02 2024-04-23 Applied Materials, Inc. Plasma excitation with ion energy control
US11984306B2 (en) 2021-06-09 2024-05-14 Applied Materials, Inc. Plasma chamber and chamber component cleaning methods
US11810760B2 (en) 2021-06-16 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of ion current compensation
US11887813B2 (en) 2021-06-23 2024-01-30 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing
US11569066B2 (en) 2021-06-23 2023-01-31 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications
US11476090B1 (en) 2021-08-24 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Voltage pulse time-domain multiplexing
US11972924B2 (en) 2022-06-08 2024-04-30 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002299322A (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
KR920010726B1 (en) Method for determining end point of cleaning in an apparatus for manufacturing semiconductor devices
US7700494B2 (en) Low-pressure removal of photoresist and etch residue
US20040149384A1 (en) Semiconductor manufacturing apparatus and method of processing semiconductor wafer using plasma, and wafer voltage probe
JP2008545237A (en) A device for measuring a set of electrical properties of a plasma
JP2002203835A (en) Plasma processor
JP2000012530A (en) Etching method, cleaning method, plasma processing apparatus, and matching circuit
CN1998069A (en) Method of plasma etch endpoint detection using a V-I probe diagnostics
JP2000269195A (en) Manufacturing apparatus for semiconductor substrate
JP3659180B2 (en) Semiconductor manufacturing apparatus and processing method, and wafer potential probe
CN101971300A (en) Effluent impedance based endpoint detection
JP2002110642A (en) Plasma treatment method
JP2020061534A (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
JPH09209179A (en) Dry etching device and its cleaning method
US6855209B2 (en) Plasma chamber cleaning
JP2006073751A (en) Endpoint detecting method and device for plasma cleaning treatment
JP2001164368A (en) Chamber cleaning method for plasma cvd system and plasma cvd system
JP2005142582A (en) Semiconductor fabrication apparatus, and processing method therefor
JP2893391B2 (en) Plasma parameter measurement device
JP3984868B2 (en) Plasma etching apparatus simulation apparatus and plasma etching apparatus including the simulation apparatus
JP3976480B2 (en) Plasma processing equipment
JP3609241B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
CN112309817B (en) Plasma processing apparatus and control method
JP3946467B2 (en) Dry etching method
JP3699416B2 (en) Plasma processing equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050314

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061212

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070410