JP2005079454A - Plasma treatment device - Google Patents

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Shiyouji Ikuhara
祥二 幾原
Daisuke Shiraishi
大輔 白石
Akira Kagoshima
昭 鹿子嶋
Hideyuki Yamamoto
秀之 山本
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Hitachi High Tech Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma treatment device wherein such a state of its inside as the end point of an etching reaction can be detected accurately. <P>SOLUTION: The plasma treatment device has a treatment chamber 1 for generating a plasma therein and subjecting a sample disposed therein to a plasma treatment, an auxiliary-light chopping mechanism 502 for so interrupting an auxiliary light emitted from an auxiliary-light source 501 as to feed it to the inside of the processing chamber 1, a spectral detecting means 503 for detecting respectively a plasma light emission and the sum of the auxiliary light and the plasma light emission which pass the inside of the treatment chamber, and an operational processing portion 504 for detecting a plasma-light-emission spectrum based on the detected output of the spectral detecting means and detecting an absorption spectrum relative to the auxiliary light based on the interrupting signal emitted from the auxiliary-light chopping mechanism. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、プラズマ処理装置に係り、特に、プラズマ処理装置内の状態を精度よく検出することのできるプラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to a plasma processing apparatus that can accurately detect a state in a plasma processing apparatus.

図5は、従来のプラズマエッチング装置を説明する図である。図5において、プラズマエッチング装置は、処理チャンバ(処理容器)1、処理チャンバ内に処理ガスを供給するガス供給手段14、排気導出路8、処理ガスを排気すると共に処理チャンバ内の圧力を設定値に制御するガス排気手段9を備える。さらに、処理チャンバ1内には処理対象である試料5を支持する試料台2及び処理チャンバ内にプラズマを生成するためのプラズマ生成手段6を備える。   FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional plasma etching apparatus. In FIG. 5, the plasma etching apparatus includes a processing chamber (processing vessel) 1, a gas supply means 14 for supplying a processing gas into the processing chamber, an exhaust outlet path 8, exhausting the processing gas and setting the pressure in the processing chamber to a set value. A gas exhaust means 9 is provided for control. Further, the processing chamber 1 includes a sample stage 2 that supports a sample 5 to be processed and a plasma generation means 6 for generating plasma in the processing chamber.

プラズマ生成手段6は、電磁波を生成するマグネトロン、生成した電磁波を処理チャンバ1内に供給する電磁波供給手段、処理チャンバ1内に電界を発生させるアンテナ、磁場を発生させる電磁コイルを有する。また、試料台2には、高周波電源7からの高周波電圧を印加して、前記プラズマにより生成されたイオン等の反応生成物を試料側に誘引する。   The plasma generating unit 6 includes a magnetron that generates an electromagnetic wave, an electromagnetic wave supplying unit that supplies the generated electromagnetic wave into the processing chamber 1, an antenna that generates an electric field in the processing chamber 1, and an electromagnetic coil that generates a magnetic field. Further, a high frequency voltage from a high frequency power source 7 is applied to the sample stage 2 to attract reaction products such as ions generated by the plasma to the sample side.

また、プラズマエッチング装置は装置状態検出手段15を備える。該手段15は、プラズマ生成手段6によって処理チャンバ1内に生成するプラズマからの発光を検出し、これを分光分析して分析データを生成する分析装置を備えている。この分析装置を利用することにより、例えばエッチングの終点を判定することができる(特許文献1参照)。   Further, the plasma etching apparatus includes apparatus state detection means 15. The means 15 includes an analyzer for detecting light emission from the plasma generated in the processing chamber 1 by the plasma generating means 6 and performing spectroscopic analysis to generate analysis data. By using this analyzer, for example, the end point of etching can be determined (see Patent Document 1).

図6は、従来のプラズマアッシング装置を説明する図である。プラズマアッシング装置は処理チャンバ1、処理チャンバ1内でプラズマを区画するための穴あき導電板13、処理チャンバ1内にプラズマを生成するためのマイクロ波等を供給する電磁波供給手段10を備える。また、処理チャンバ1内には試料5を支持する試料台2を備える。プラズマ処理装置内で発生したラジカルは、穴あき導電板13を介して処理チャンバ1内を試料5の上面まで輸送され、試料5の上面でアッシング反応を生起する。   FIG. 6 is a diagram for explaining a conventional plasma ashing apparatus. The plasma ashing apparatus includes a processing chamber 1, a perforated conductive plate 13 for partitioning plasma in the processing chamber 1, and an electromagnetic wave supply means 10 for supplying microwaves and the like for generating plasma in the processing chamber 1. In addition, the processing chamber 1 includes a sample stage 2 that supports the sample 5. The radicals generated in the plasma processing apparatus are transported through the processing chamber 1 to the upper surface of the sample 5 through the perforated conductive plate 13 and cause an ashing reaction on the upper surface of the sample 5.

11は処理チャンバの上方に配置した分光器、12はフォトマルチプライヤである。プラズマからの発光を前記分光器等11で分光し、分光出力をフォトマルチプライヤ12を用いて観測することによりプラズマの状態を観察することができる。
特願2002−64783号
11 is a spectroscope disposed above the processing chamber, and 12 is a photomultiplier. The state of the plasma can be observed by dispersing light emitted from the plasma with the spectroscope 11 or the like and observing the spectral output using the photomultiplier 12.
Japanese Patent Application No. 2002-64783

例えば、前記プラズマエッチング装置により、エッチングの終点を判定する場合、エッチング対象である試料が重金属等の不揮発性材料である場合にはエッチングの終点判定が困難となる。すなわち、不揮発性材料をエッチングした場合、生成する反応生成物の発光量はごく僅かであり、このため、エッチングの終点判定は困難となる。   For example, when the etching end point is determined by the plasma etching apparatus, it is difficult to determine the etching end point when the sample to be etched is a non-volatile material such as heavy metal. That is, when a non-volatile material is etched, the amount of luminescence of the reaction product to be generated is very small. Therefore, it is difficult to determine the end point of etching.

また、前記発光量からエッチングの形状、完成寸法等を推測しようとするする場合には、処理チャンバ内に存在するイオン、ラジカル、エッチャント、反応生成物等の量を正確に測定することが必要となる。しかし、イオン、ラジカル、エッチャント、反応生成物等からの発光は僅かであり、このため前記発光はプラズマ発光の中に埋もれてしまい、これらの量を正確に測定することは困難となる。   In addition, when trying to estimate the etching shape, completed dimensions, etc. from the light emission amount, it is necessary to accurately measure the amount of ions, radicals, etchants, reaction products, etc. present in the processing chamber. Become. However, light emission from ions, radicals, etchants, reaction products, and the like is slight, so that the light emission is buried in the plasma light emission, and it is difficult to accurately measure these amounts.

また、プラズマアッシング装置は、前述のようにプラズマによりラジカルを生成し、生成したラジカルを試料表面まで搬送してアッシングを行う。すなわち、アッシング反応は試料上面の近傍に搬送したラジカルを主体として進行する。このため、処理チャンバの上方に配置した、分光器11及びフォトマルチプライヤ12を用いて観察することはできない。すなわち、前記分光器11及びフォトマルチプライヤ12で観察可能なプラズマは、前記試料上面近傍の反応部と離れている。このため前記分光器11及びフォトマルチプライヤ12を用いてアッシング反応の終点を検出することは困難である。   In addition, the plasma ashing apparatus generates radicals by plasma as described above, and performs ashing by transporting the generated radicals to the sample surface. That is, the ashing reaction proceeds mainly with radicals transported in the vicinity of the upper surface of the sample. For this reason, observation cannot be performed using the spectroscope 11 and the photomultiplier 12 disposed above the processing chamber. That is, the plasma that can be observed by the spectroscope 11 and the photomultiplier 12 is separated from the reaction part in the vicinity of the upper surface of the sample. For this reason, it is difficult to detect the end point of the ashing reaction using the spectroscope 11 and the photomultiplier 12.

本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたもので、エッチング反応の終点等の装置内の状態を精度よく検出することのできるプラズマ処理装置を提供する。   The present invention has been made in view of these problems, and provides a plasma processing apparatus capable of accurately detecting the state in the apparatus such as the end point of the etching reaction.

本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。   In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.

処理チャンバ内にプラズマを生成し、該チャンバ内に配置した試料にプラズマ処理を施す処理チャンバと、補助光源からの補助光を断続して前記処理チャンバ内に供給する補助光のチョッピング機構と、前記プラズマのプラズマ発光、及び前記処理チャンバ内を通過した補助光とプラズマ発光の和をそれぞれ検出する分光検出手段と、分光検出手段の検出出力及び前記チョッピング機構による断続信号をもとにプラズマ発光スペクトル及び補助光に対する吸収スペクトルを検出する演算処理部を備えた。   A processing chamber for generating plasma in the processing chamber and performing plasma processing on a sample disposed in the chamber; and an auxiliary light chopping mechanism for intermittently supplying auxiliary light from the auxiliary light source into the processing chamber; Spectral detection means for detecting the plasma light emission of plasma and the sum of the auxiliary light and plasma light emission that have passed through the processing chamber, and the plasma emission spectrum and the light emission spectrum based on the detection output of the spectral detection means and the intermittent signal by the chopping mechanism An arithmetic processing unit for detecting an absorption spectrum for the auxiliary light is provided.

本発明は、以上の構成を備えるため、装置内の状態を精度よく検出することのできるプラズマ処理装置を提供することができる。   Since this invention is provided with the above structure, it can provide the plasma processing apparatus which can detect the state in an apparatus accurately.

以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態のプラズマ処理装置(エッチング装置)を説明する図である。   Hereinafter, the best embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a plasma processing apparatus (etching apparatus) according to this embodiment.

図1に示すように、処理チャンバ1の内側には石英等の透光性を有する部材で形成した石英カバー16を備える。この石英カバー16は試料台2の側方あるいは上方を囲うように配置する。このように配置することにより、石英カバー16の内側の空間でプラズマが発生し、該プラズマにより種々の反応生成物が生成しても、該生成物が処理チャンバ1の内壁面に付着すること、あるいは前記プラズマあるいはその反応の生成物により処理チャンバ1の内壁面が削られることを阻止することができる。   As shown in FIG. 1, a quartz cover 16 formed of a light-transmitting member such as quartz is provided inside the processing chamber 1. The quartz cover 16 is disposed so as to surround the side or upper side of the sample table 2. By arranging in this way, plasma is generated in the space inside the quartz cover 16, and even if various reaction products are generated by the plasma, the products adhere to the inner wall surface of the processing chamber 1, Alternatively, it is possible to prevent the inner wall surface of the processing chamber 1 from being scraped by the plasma or a product of the reaction.

また、処理チャンバ1の側壁には、補助光の断続光を処理チャンバ1の内側に照射し、処理チャンバ1の内からの光(前記補助光の反射光あるいはプラズマ光)を受光するためのビューポート3を備える。   A view for irradiating intermittent light of auxiliary light to the inside of the processing chamber 1 on the side wall of the processing chamber 1 to receive light (reflected light of the auxiliary light or plasma light) from the inside of the processing chamber 1. Port 3 is provided.

なお、前記ビューポート3には、図示しない前記補助光の照射手段及び受光手段を取り付ける。また、装置状態検出手段50内で生成した補助光の断続光は照明用ファイバ505を介してビューポート3に伝達し、ビューポートで受光した光は受光ファイバ506を介して分光検出手段503に伝達する。   The viewport 3 is provided with auxiliary light irradiation means and light receiving means (not shown). Further, the intermittent light of the auxiliary light generated in the apparatus state detection unit 50 is transmitted to the view port 3 through the illumination fiber 505, and the light received by the view port is transmitted to the spectral detection unit 503 through the light receiving fiber 506. To do.

ここで、前記補助光の断続光は補助光源501の照射光を補助光のチョッピング機構502により断続(オンオフ)することにより生成することができる。このチョッピング機構502により生成した断続光は照射用ファイバ505を介してビューポート3に伝達する。   Here, the intermittent light of the auxiliary light can be generated by intermittently turning on / off the irradiation light of the auxiliary light source 501 by the auxiliary light chopping mechanism 502. The intermittent light generated by the chopping mechanism 502 is transmitted to the viewport 3 through the irradiation fiber 505.

さらに、処理チャンバの内側壁面上には、前記断続された補助光を反射して受光手段に向かわせる反射手段4を設けている。反射手段4は、プラズマあるいはこれにより発生する反応生成物が付着したり、あるいは前記プラズマにより表面が削られること等を抑制するため石英カバー16の外側に設ける。なお、石英カバー16の内側あるいは処理チャンバ1の内側等に設けることもできる。   Further, a reflection means 4 is provided on the inner wall surface of the processing chamber for reflecting the intermittent auxiliary light and directing it to the light receiving means. The reflection means 4 is provided outside the quartz cover 16 in order to prevent the plasma or the reaction product generated thereby from adhering or the surface from being scraped by the plasma. It can be provided inside the quartz cover 16 or inside the processing chamber 1.

ビューポートに取り付けた受光部で受光した光は受光用ファイバ506を介して分光検出手段503に供給する。   The light received by the light receiving unit attached to the view port is supplied to the spectroscopic detection means 503 via the light receiving fiber 506.

分光検出手段503は、チョッピング機構502による補助光の導通時には補助光及びプラズマ発光を受光し、補助光の非導通時にはプラズマ発光を受光することになる。また、演算処理手段504は、分光検出手段503による分光出力及び前記チョッピング機構502の断続タイミングを表すチョッピング信号をもとに、後述するようにプラズマ発光のスペクトル及び反応生成物等による吸収スペクトルをそれぞれ解析し、処理チャンバ内状態を検出する。   The spectroscopic detection means 503 receives auxiliary light and plasma emission when the auxiliary light is conducted by the chopping mechanism 502, and receives plasma emission when the auxiliary light is not conducted. In addition, the arithmetic processing unit 504, based on the spectral output from the spectral detection unit 503 and the chopping signal indicating the intermittent timing of the chopping mechanism 502, respectively, calculates the plasma emission spectrum and the absorption spectrum due to the reaction product, as will be described later. Analyze and detect conditions in the processing chamber.

図2は、補助光の反射光をもとにプラズマ処理装置内の状態を検出する処理を説明する図である。この例では、エッチング処理前(プラズマ放電なしの状態)において補助光を照射してその反射光を測光する。分光検出手段503により検出する光は、前記石英カバー16及びビューポート3を透過した補助光である(測定値1)。   FIG. 2 is a diagram illustrating a process for detecting the state in the plasma processing apparatus based on the reflected light of the auxiliary light. In this example, auxiliary light is irradiated and the reflected light is measured before the etching process (without plasma discharge). The light detected by the spectroscopic detection means 503 is auxiliary light transmitted through the quartz cover 16 and the viewport 3 (measurement value 1).

前記石英カバー16及びビューポート3は、プラズマ処理時に伴って生成物が付着したり、その表面が削られたりする。これに伴い、光の減衰量も影響を受けて変化することになる。前記反応生成物等が石英カバー16の内壁面にあるいはビューポートに付着すると、ここを通過する光の量や強さは付着物のために大きく減衰することになり、これを考慮しないで測定を行うと、処理チャンバ内部の発光が減少したと判断し、これをもとに反応が停止あるいは終了したと判断してしまうことがある。   The quartz cover 16 and the viewport 3 are attached with products or the surfaces thereof are scraped with plasma processing. Along with this, the amount of attenuation of light also changes under the influence. When the reaction product or the like adheres to the inner wall surface of the quartz cover 16 or to the viewport, the amount and intensity of light passing through the quartz cover 16 are greatly attenuated due to the attached matter. If it is performed, it may be determined that the light emission in the processing chamber has decreased, and based on this, it may be determined that the reaction has been stopped or terminated.

したがって、例えば、試料であるウエハの処理を開始する毎、あるいはロット処理を開始する毎に、チョッピング機構502により補助光の光源801からの補助光を処理チャンバ1内に連続的に(あるいは断続的に)照射する。照射した補助光は石英カバー16を通過して該石英カバー16内の空間を通り、反射手段4により反射されて受光手段により受光する。受光した光は受光用ファイバ506を介して分光検出手段503に伝送し、ここで各波長毎に分光し、演算処理手段504により予め設定した波長毎に前記照射光との差、すなわちスペクトル量の減衰量を演算する。これにより、石英カバー16及びビューポート3の汚れの程度を検出することができる。なお、この減衰量は以下の処理における計測値の補正値として使用することができる。また、前記スペクトル量の減衰量を演算する毎に逐次格納しておくことにより、経時変化を知ることができる。   Therefore, for example, every time processing of a wafer as a sample is started or lot processing is started, auxiliary light from the light source 801 of auxiliary light is continuously (or intermittently) input into the processing chamber 1 by the chopping mechanism 502. To). The irradiated auxiliary light passes through the quartz cover 16, passes through the space in the quartz cover 16, is reflected by the reflecting means 4, and is received by the light receiving means. The received light is transmitted to the spectral detection means 503 via the light receiving fiber 506, where it is dispersed for each wavelength, and the difference from the irradiation light for each wavelength preset by the arithmetic processing means 504, that is, the amount of spectrum Calculate the attenuation. Thereby, the degree of contamination of the quartz cover 16 and the viewport 3 can be detected. This attenuation amount can be used as a correction value for the measured value in the following processing. Further, by storing each time the amount of attenuation of the spectrum amount is calculated, it is possible to know a change with time.

図3は、補助光の反射光あるいはプラズマ発光をもとにプラズマ処理装置内の状態を検出する処理を説明する図であり、図3aはエッチング処理中(プラズマ放電あり)における補助光オフ時(非照射時)の測光を説明する図、図3bはエッチング処理中(プラズマ放電あり)における補助光オン時(照射時)の測光を説明する図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining a process for detecting the state in the plasma processing apparatus based on the reflected light of the auxiliary light or the plasma emission, and FIG. 3A is a diagram when the auxiliary light is turned off during the etching process (with plasma discharge). FIG. 3B is a diagram illustrating photometry when auxiliary light is on (during irradiation) during the etching process (with plasma discharge).

前述したように、受光手段を介して受光した光は受光用ファイバ506を介して分光検出手段803により分光される。分光した光のスペクトルは、その波長(周波数)に応じて、各種反応あるいは物質の生成を表している。従って、このスペクトルの強度等を評価することで、これに対応する反応や生成物の生成の状態、あるいは前記反応の量や速度等を検出することが可能となる。   As described above, the light received through the light receiving means is split by the spectral detection means 803 through the light receiving fiber 506. The spectrum of the separated light represents various reactions or the generation of substances depending on the wavelength (frequency). Therefore, by evaluating the intensity of this spectrum, it is possible to detect the corresponding reaction and the state of product formation, or the amount and speed of the reaction.

例えば、ある波長のスペクトルの強さ、大きさが大きい場合には、その波長に対応した反応や生成物の量が大きいと考えることができる。逆に、このスペクトルの量が小さくなれば対応する反応が小さくなり、或いは反応が終了、停止したと判断することも可能となる。   For example, when the intensity or size of a spectrum at a certain wavelength is large, it can be considered that the amount of reaction or product corresponding to that wavelength is large. Conversely, if the amount of this spectrum is reduced, the corresponding reaction becomes smaller, or it can be determined that the reaction has ended or stopped.

また、前記補助光は処理チャンバ1内に反応生成物等の物質が存在すると、その物質特有の波長の光が吸収される。従って、この吸収スペクトルの強度等を評価することにより、吸収スペクトルに対応する反応や生成物の生成の状態、あるいは反応の量や速度等を検出することが可能となる。すなわち、処理チャンバ1内部のプラズマ発光あるいは反応により生じた光あるいは補助光の吸収を測定することでそのプラズマの状態あるいは反応の状態等を検出することが可能となる。   Further, when a substance such as a reaction product is present in the processing chamber 1, the auxiliary light absorbs light having a wavelength specific to the substance. Therefore, by evaluating the intensity of the absorption spectrum, it is possible to detect the reaction corresponding to the absorption spectrum, the state of production of the product, the amount and speed of the reaction, and the like. That is, it is possible to detect the plasma state or the reaction state by measuring the absorption of light or auxiliary light generated by the plasma emission or reaction inside the processing chamber 1.

まず、図3(a)の場合に得られる受光データ、すなわちエッチング処理中(プラズマ放電あり)で、かつ補助光オン時(照射時)において分光検出手段503により検出する光は、前記石英カバー16及びビューポート3を透過したプラズマ発光である(測定値2)。   First, the light reception data obtained in the case of FIG. 3A, that is, the light detected by the spectral detection means 503 during the etching process (with plasma discharge) and when the auxiliary light is on (at the time of irradiation) is the quartz cover 16. And the plasma emission transmitted through the viewport 3 (measurement value 2).

前述のように、試料を処理する際に処理チャンバ1内で発生する光、すなわちプラズマ発光は、プラズマ中で生じる各種の化学反応あるいは生成物の生成反応に伴う発光を含んでいる。このため、分光検出手段503によりプラズマ発光を各波長毎に分光してそのスペクトル強度を分析することにより、プラズマ処理装置の装置状態を検出することができる。   As described above, light generated in the processing chamber 1 when processing a sample, that is, plasma light emission, includes light emission accompanying various chemical reactions or product generation reactions that occur in the plasma. For this reason, it is possible to detect the apparatus state of the plasma processing apparatus by analyzing the spectrum intensity by spectrally diffusing the plasma emission for each wavelength by the spectral detection means 503.

例えば、特定の波長の光のスペクトルについて、その時系列データの変化を用いることにより、前記波長に対応した反応の開始、あるいは反応の終了等の情報を検出することができる。また、前記図2において演算した減衰量(測定値1)を利用することにより、石英カバーあるいはビューポートを透過する際の光の減衰量の経時変化に基づく影響を抑制して反応検出の精度を向上させることができる。   For example, by using the change in the time-series data for the light spectrum of a specific wavelength, information such as the start of reaction or the end of reaction corresponding to the wavelength can be detected. Further, by using the attenuation amount (measured value 1) calculated in FIG. 2, the influence of the attenuation amount of light when passing through the quartz cover or the viewport is suppressed and the reaction detection accuracy is improved. Can be improved.

また、図3(b)の場合に得られる受光データ、すなわち、エッチング処理中(プラズマ放電あり)で、かつ補助光オン時(照射時)において分光検出手段503により検出する光は、石英カバー16及びビューポート3を透過した補助光、及び石英カバー16及びビューポート3を透過したプラズマ発光である(測定値3)。   The light reception data obtained in the case of FIG. 3B, that is, the light detected by the spectroscopic detection means 503 during the etching process (with plasma discharge) and when the auxiliary light is on (at the time of irradiation) is the quartz cover 16. And auxiliary light transmitted through the viewport 3 and plasma emission transmitted through the quartz cover 16 and the viewport 3 (measurement value 3).

前記補助光は、処理チャンバ内を通過する際、処理チャンバ内に存在する物質(反応生成物等)により、その物質特有の光が吸収される。従って、この吸収スペクトルの経時変化を取得することにより、処理チャンバ内に存在する反応生成物の経時変化を知ることができる。また、この経時変化を利用して例えばエッチングの終点を判定することができる。   When the auxiliary light passes through the processing chamber, light specific to the material is absorbed by the material (such as a reaction product) existing in the processing chamber. Therefore, by obtaining the change with time of the absorption spectrum, it is possible to know the change with time of the reaction product existing in the processing chamber. Further, for example, the end point of etching can be determined using this change with time.

ここで、補助光に対する前記吸収スペクトルは、図3(a)における受光データ及び図3(b)における受光データを交互に取得し、図3(b)における受光データに対応するスペクトルデータ(測定値3)から、図3(a)における受光データに対応するスペクトルデータ(測定値2)を減算することにより得ることができる。   Here, as the absorption spectrum for the auxiliary light, the light reception data in FIG. 3A and the light reception data in FIG. 3B are alternately obtained, and the spectrum data (measured value) corresponding to the light reception data in FIG. It can be obtained by subtracting spectral data (measured value 2) corresponding to the received light data in FIG.

なお、前記図3(a)における受光データ(測定値2)及び図3(b)における受光データ(測定値3)は、前述のように前記補助光源501からの補助光をチョッピング機構により断続して照射すると共に、プラズマ発光及び補助光の反射光を分光検出手段で検出することにより交互に取得することができる。なお、前記補助光は白色光であることが望ましい。   Note that the received light data (measured value 2) in FIG. 3A and the received light data (measured value 3) in FIG. 3B are obtained by intermittently supplying auxiliary light from the auxiliary light source 501 by the chopping mechanism as described above. And the plasma emission and the reflected light of the auxiliary light can be alternately obtained by detecting with the spectral detection means. The auxiliary light is preferably white light.

図4は、装置状態検出手段50をプラズマ処理装置(アッシング装置)に適用した例を説明する図である。なお、図において図1及び図6に示される部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。   FIG. 4 is a diagram for explaining an example in which the apparatus state detecting means 50 is applied to a plasma processing apparatus (ashing apparatus). In the figure, the same parts as those shown in FIGS. 1 and 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

この例では、ビューポート3及び反射手段4からなる測定光の通路を試料台2上に設置した試料5の近傍に設定している。このため、装置状態検出手段50は試料近傍の装置状態をプラズマに妨害されることなく検出することができる。   In this example, the measurement light path composed of the view port 3 and the reflection means 4 is set in the vicinity of the sample 5 installed on the sample stage 2. For this reason, the apparatus state detection means 50 can detect the apparatus state in the vicinity of the sample without being disturbed by plasma.

以上説明したように、本実施形態によれば、例えば終点判定に際して、補助光に対する反応生成物等の吸収スペクトル及びプラズマ発光のスペクトルを用いるため、精度の高い終点判定を行うことができる。また、前記吸収スペクトルのデータはほぼ一定出力の補助光に対する吸収スペクトルデータであるため(変動量の大きいプラズマ発光に対する吸収スペクトルデータではないため)その経時変化を正確に測定することができる。したがって、より正確な加工形状を得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, for example, when the end point is determined, the absorption spectrum of the reaction product or the like with respect to the auxiliary light and the spectrum of plasma emission are used, so that the end point can be determined with high accuracy. In addition, since the absorption spectrum data is absorption spectrum data for auxiliary light having a substantially constant output (because it is not absorption spectrum data for plasma emission with a large fluctuation amount), the change with time can be accurately measured. Therefore, a more accurate machining shape can be obtained.

また、アッシング装置に適用する場合には、ビューポート3及び反射手段4からなる測定光の通路を試料台2上に設置した試料5の近傍に設定する。このため、装置状態検出手段50は試料近傍の装置状態をプラズマに妨害されることなく検出することができる。   When applied to an ashing apparatus, the measurement light path composed of the view port 3 and the reflection means 4 is set in the vicinity of the sample 5 installed on the sample stage 2. For this reason, the apparatus state detection means 50 can detect the apparatus state in the vicinity of the sample without being disturbed by plasma.

なお、前記補助光として赤外線成分を含む補助光を用いることにより、C0の吸収スペクトルを検出することができ、これを用いてアッシングの終点を判定することができる。 Incidentally, by using the auxiliary light including the infrared light component as the auxiliary light, it is possible to detect the absorption spectrum of the C0 2, it is possible to determine the end point of the ashing using the same.

また、アッシングプロセスにおいて他のプロセスを評価することができる。例えば、アルミ配線用のエッチング装置のインラインアッシング装置ではアッシング処理を施すことにより、レジスト除去以外に防触処理を行うことができる。すなわち、アッシング処理前のアルミ配線はエッチャントである塩素と結合しているが、これをフッ素で置換することにより防触処理を行うことができる(Al−Cl+F*(フッ素ラジカル)→Al−F+Cl)。このような場合においては、ClまたはFの吸収スペクトルを検出することにより防触処理プロセスを監視することができ、装置の防触性能を評価することができる。 Also, other processes can be evaluated in the ashing process. For example, an in-line ashing device for an aluminum wiring etching device can perform an ashing process to perform a touch-proof process in addition to resist removal. That is, the aluminum wiring before the ashing treatment is bonded to chlorine as an etchant, but it is possible to perform the anti-corrosion treatment by substituting this with fluorine (Al—Cl + F * (fluorine radical) → Al—F + Cl 2. ). In such a case, the anti-corrosion treatment process can be monitored by detecting the absorption spectrum of Cl or F, and the anti-corrosion performance of the apparatus can be evaluated.

本実施形態のプラズマ処理装置を説明する図である。It is a figure explaining the plasma processing apparatus of this embodiment. 補助光の反射光をもとにプラズマ処理装置内の状態を検出する処理を説明する図である。It is a figure explaining the process which detects the state in a plasma processing apparatus based on the reflected light of auxiliary light. 補助光の反射光あるいはプラズマ発光をもとにプラズマ処理装置内の状態を検出する処理を説明する図である。It is a figure explaining the process which detects the state in a plasma processing apparatus based on the reflected light or plasma light emission of auxiliary light. 装置状態検出手段50をアッシング装置に適用した例を説明する図である。It is a figure explaining the example which applied the apparatus state detection means 50 to the ashing apparatus. 従来のプラズマエッチング装置を説明する図である。It is a figure explaining the conventional plasma etching apparatus. 従来のプラズマアッシング装置を説明する図である。It is a figure explaining the conventional plasma ashing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 処理チャンバ
2 試料台
3 ビューポート
4 反射手段
5 試料
6 プラズマ生成手段
7 高周波電源
8 排気導出路
9 排気手段
10 電磁波供給手段
11 分光器
12 フォトマルチプレクサ
13 穴あき導電板
14 ガス供給手段
15 装置状態検出手段
16 石英カバー
50 装置状態検出手段
501 補助光源
502 補助光のチョッピング機構
503 分光検出手段
504 演算処理手段
505 照明用光ファイバ
506 受光用光ファイバ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing chamber 2 Sample stand 3 Viewport 4 Reflection means 5 Sample 6 Plasma generation means 7 High frequency power supply 8 Exhaust outlet path 9 Exhaust means 10 Electromagnetic wave supply means 11 Spectrometer 12 Photomultiplexer 13 Perforated conductive plate 14 Gas supply means 15 Device state Detection means 16 Quartz cover 50 Device state detection means 501 Auxiliary light source 502 Auxiliary light chopping mechanism 503 Spectral detection means 504 Arithmetic processing means 505 Illuminating optical fiber 506 Receiving optical fiber

Claims (8)

処理チャンバ内にプラズマを生成し、該チャンバ内に配置した試料にプラズマ処理を施す処理チャンバと、
補助光源からの補助光を断続して前記処理チャンバ内に供給する補助光のチョッピング機構と、
前記プラズマのプラズマ発光、及び前記処理チャンバ内を通過した補助光とプラズマ発光の和をそれぞれ検出する分光検出手段と、
分光検出手段の検出出力及び前記チョッピング機構による断続信号をもとにプラズマ発光スペクトル及び補助光に対する吸収スペクトルを検出する演算処理部を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
A processing chamber for generating plasma in the processing chamber and performing plasma processing on a sample disposed in the chamber;
Auxiliary light chopping mechanism for intermittently supplying auxiliary light from the auxiliary light source and supplying it into the processing chamber;
Spectral detection means for detecting the plasma emission of the plasma and the sum of the auxiliary light and plasma emission that have passed through the processing chamber,
A plasma processing apparatus comprising an arithmetic processing unit for detecting a plasma emission spectrum and an absorption spectrum for auxiliary light based on a detection output of a spectral detection means and an intermittent signal by the chopping mechanism.
請求項1記載のプラズマ処理装置において、検出したプラズマ発光スペクトル及び補助光に対する吸収スペクトルをもとにプラズマ処理の終点を検出することを特徴とするプラズマ処理装置。   2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein an end point of the plasma processing is detected based on the detected plasma emission spectrum and absorption spectrum for the auxiliary light. 請求項1記載のプラズマ処理装置において、真空処理室内を通過した補助光を反射する反射鏡を備え、前記分光検出手段は前記反射鏡による反射光を検出することを特徴とするプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a reflecting mirror that reflects auxiliary light that has passed through the vacuum processing chamber, wherein the spectroscopic detection unit detects light reflected by the reflecting mirror. 請求項1記載のプラズマ処理装置において、前記補助光の強度はプラズマ発光の強度より大であることを特徴とするプラズマ処理装置。   2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the intensity of the auxiliary light is greater than the intensity of the plasma emission. 請求項1記載のプラズマ処理装置において、プラズマ処理を施す試料ごとに検出したプラズマ発光スペクトル及び補助光に対する吸収スペクトルをもとに前記処理チャンバ内の状態変化を検出することを特徴とするプラズマ処理装置。   2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a state change in the processing chamber is detected based on a plasma emission spectrum detected for each sample to be subjected to plasma processing and an absorption spectrum for auxiliary light. . 請求項1記載のプラズマ処理装置において、プラズマ発光のない状態で補助光を真空処理室内に導入し、補助光の導入部及び導出部の汚れを検出することを特徴とするプラズマ処理装置。   2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the auxiliary light is introduced into the vacuum processing chamber in a state where no plasma is emitted, and contamination of the introduction part and the outlet part of the auxiliary light is detected. 請求項1記載のプラズマ処理装置において、補助光は白色光であることを特徴とするプラズマ処理装置。   2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the auxiliary light is white light. 請求項1ないし7記載のプラズマ処理装置において、補助光は赤外線成分を含む白色光であることを特徴とするプラズマ処理装置。



8. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the auxiliary light is white light including an infrared component.



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