JP2009059483A - Method and apparatus for measuring variation in plasma component - Google Patents

Method and apparatus for measuring variation in plasma component Download PDF

Info

Publication number
JP2009059483A
JP2009059483A JP2007223329A JP2007223329A JP2009059483A JP 2009059483 A JP2009059483 A JP 2009059483A JP 2007223329 A JP2007223329 A JP 2007223329A JP 2007223329 A JP2007223329 A JP 2007223329A JP 2009059483 A JP2009059483 A JP 2009059483A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
gas
measuring
component
property value
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
JP2007223329A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Suzuki
淳 鈴木
Hidehiko Nonaka
秀彦 野中
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.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2007223329A priority Critical patent/JP2009059483A/en
Publication of JP2009059483A publication Critical patent/JP2009059483A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus to allow highly stable operation by automatically and continuously monitoring the operation status, and performing plasma operation condition control that is more advanced than conventionally performed to allow manufacturing of products and processed articles and achieving uniform processing speed, homogeneity, improved performance, and high degree of processing, in a plasma process using gas as a raw material. <P>SOLUTION: The component variation measuring method measures a physical property value of the gas before and after the generation of plasma, and detect the variation of the gas components before and after the generation of plasma from the correlation between the physical property value and the components of the gas in the plasma apparatus. The physical property value is viscosity, and a quartz oscillator sensor 1, a quartz friction vacuum gauge or a spinning rotor gauge is used as a device for measuring the physical property value. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、プラズマ中の成分変化計測方法及び装置に関するものである。   The present invention relates to a method and apparatus for measuring a component change in plasma.

プラズマプロセスにおいては、供給ガスの種類・流量、装置中の圧力、基板温度・電位、高周波電力の供給電力、および供給電極温度など、制御すべき様々な条件が存在する。   In the plasma process, there are various conditions to be controlled such as the type / flow rate of the supply gas, the pressure in the apparatus, the substrate temperature / potential, the supply power of the high frequency power, and the supply electrode temperature.

上記条件を変化させると、プラズマで生成するラジカル・イオンの生成量が変化し、その結果、基板上に到達するラジカル・イオンの量も変化することにより、被処理物の膜厚、物性、構造が変化するため、上記の諸条件を精緻に最適化する必要がある。   When the above conditions are changed, the amount of radical ions generated in the plasma changes, and as a result, the amount of radical ions that reach the substrate also changes. Therefore, it is necessary to precisely optimize the above conditions.

また、長期間繰り返しプラズマ運転を行うにあたっては様々な要因によりプラズマ運転状況が変化し、時にはプラズマそのものが停止してしまうことがある。実際のプラズマプロセスにおいて、このような停止が生じないような条件制御をする必要がある。さらに以上の制御にもかかわらずプラズマが停止した場合には、その停止現象を即時に検出する必要がある。   In addition, when performing plasma operation repeatedly for a long time, the plasma operation state changes due to various factors, and sometimes the plasma itself stops. In an actual plasma process, it is necessary to control the conditions so that such a stop does not occur. Further, when the plasma stops despite the above control, it is necessary to detect the stop phenomenon immediately.

実際のプラズマプロセスでは、最適化条件が各プロセスにおいて当然異なるためその最適化条件を発見するための方法としては、主として上記諸条件を様々に変化させて製造、処理を行いその結果を検討するという、試行錯誤的な方法が行われてきた。   In actual plasma processes, the optimization conditions are naturally different in each process. As a method for finding the optimization conditions, manufacturing and processing are performed by varying the above-mentioned various conditions, and the results are examined. Trial and error methods have been carried out.

しかしながら、一般的に以上のような試行錯誤的な方法は極めて煩雑であり、変更条件の数も極めて多いため、時間がかかる方法である。さらに実際のプラズマ装置においては経時的にその内壁及びプラズマ電極、基板設置箇所への上記ラジカル・イオンの堆積により変化し、それらがプラズマによりエッチングされることによりプラズマ成分が変化することがある。   However, in general, the trial and error method as described above is very complicated, and the number of change conditions is very large. Further, in an actual plasma apparatus, the plasma component may change over time due to the deposition of the radical ions on the inner wall, the plasma electrode, and the substrate installation location, and etching them with plasma.

以上のような状況であるため、プラズマプロセスにおけるプラズマ条件の最適化方法としてプラズマ成分を正確に把握した上での最適化を行うため、プラズマ中に存在する化学種を直接計測する様々なプラズマ診断法が開発され、応用されてきた。   Because of the above situation, various plasma diagnostics that directly measure the chemical species present in the plasma in order to optimize the plasma components as a method of optimizing the plasma conditions in the plasma process. Laws have been developed and applied.

従来プラズマプロセス装置を対象とする制御法については、プラズマからの発光を分光してプラズマ中に存在する発光種を測定する方法、さらにこれを利用して生成プラズマの安定運転を行う方法が提案されている。また、プラズマ空間中の電位を計測してこの変化によりプラズマの運転状態を監視する方法が提案されている。   As a conventional control method for plasma process equipment, a method for measuring emission species present in plasma by spectroscopically analyzing light emitted from plasma, and a method for performing stable operation of generated plasma using this method have been proposed. ing. Further, a method has been proposed in which the potential in the plasma space is measured and the operating state of the plasma is monitored by this change.

そして、プラズマを利用した半導体製造装置において、プラズマの諸条件を設定する半導体製造条件設定方法及び装置は知られている(特許文献1参照)。   A semiconductor manufacturing condition setting method and apparatus for setting various plasma conditions in a semiconductor manufacturing apparatus using plasma are known (see Patent Document 1).

さらに、2種類混合気体の濃度測定方法及び濃度測定装置において、水晶摩擦圧力計等による2種類の気体からなる混合気体の濃度測定法が提案されている(特許文献2参照)。
特開2000−21854号公報 特許第3336384号公報
Further, in a concentration measuring method and a concentration measuring device for two types of mixed gas, a method for measuring the concentration of a mixed gas composed of two types of gas using a quartz friction pressure gauge or the like has been proposed (see Patent Document 2).
JP 2000-21854 A Japanese Patent No. 3336384

上述の通り、従来のプラズマ諸条件を試行錯誤的に操作するだけでは、その都度変化しうる装置内での実際の気体成分その他のプラズマ条件を最適条件に保つことができない。   As described above, the actual gas components and other plasma conditions in the apparatus that can change each time cannot be maintained at the optimum conditions by simply operating the conventional plasma conditions by trial and error.

また、プラズマ装置内の成分計測についても、上記に記したプラズマ診断法では、主としてそれぞれ発光を放つ性質を持つものしか測定できないため、それ以外のラジカル・イオン、中性分子は全く測定することができない。   In addition, regarding the measurement of components in the plasma apparatus, the plasma diagnostic method described above can measure only those having the property of mainly emitting light, so other radicals / ions and neutral molecules can be measured at all. Can not.

さらに、主としてプラズマ診断の対象となっているラジカル・イオンについても、装置内部構造の制約により計測に使用するレーザー光を装置の全範囲においてレーザー入出口から通過させることは不可能であるため、装置内の全ての空間の測定を行うことは不可能である。   Furthermore, for radical ions that are mainly subject to plasma diagnosis, it is impossible to pass the laser beam used for measurement from the laser inlet / outlet in the entire range due to restrictions on the internal structure of the device. It is impossible to measure all the spaces inside.

ここで最も注目している中性分子である供給ガスについては、それらが電気的に中性で安定な分子であるため、通常では発光することは無いため、これら発光を利用する方法によっては測定することが不可能である。   As for the supply gas, which is the neutral molecule that is the most focused here, since it is an electrically neutral and stable molecule, it does not normally emit light. Is impossible to do.

これら供給ガスについては、一部の分子についてはコヒーレントアンチラマンストークス法によって測定する例が報告されているが、この方法は複数台の高価なレーザーを使用する必要があるため高コストであり、仕組みが複雑であるため実際のプロセス装置において使用するに際して困難が想定され、また、実際に測定できるのは対象性の良い一部の分子に限られる。   For these supply gases, some molecules have been reported to be measured by the coherent anti-Raman-Stokes method, but this method is expensive because it requires the use of multiple expensive lasers. Is difficult to use in an actual process apparatus, and it is only possible to measure only a part of molecules with good target.

通常供給ガスは、気体流量制御装置(MFC)によって制御され装置へと導入される。供給ガスが2種類以上になる場合には、それぞれのガスを独立にMFCを通じて導入し、それらそれぞれの流量を制御するが、特に導入するガス間に分子量及び粘性の差がある場合には、設定した流量比と実際の装置内のガスの分圧が異なる場合があり、精密な装置内のガス分圧制御が不可能である。   Usually, the supply gas is controlled by a gas flow rate control device (MFC) and introduced into the device. When there are two or more types of supply gas, each gas is introduced independently through MFC and the flow rate of each gas is controlled. Especially when there is a difference in molecular weight and viscosity between the gases to be introduced. The flow rate ratio and the actual partial pressure of gas in the apparatus may be different, and precise control of the partial pressure of gas in the apparatus is impossible.

このずれは主に分子量・粘性の小さなガスに対する実効的な排気速度が大きいことによって生じるが、こうした実効的排気速度は装置が異なるだけでなく、それに接続する真空配管の形状、太さの違いによっても変わってくるため実際に測定を行わない限り実際の装置内分圧を把握することは難しい。   This shift is mainly caused by a large effective pumping speed for gases with small molecular weight and viscosity, but this effective pumping speed is not only different in the device, but also due to differences in the shape and thickness of the vacuum piping connected to it. Therefore, it is difficult to grasp the actual partial pressure in the apparatus unless actual measurement is performed.

特に、大流量のガス導入の場合にはそれらの分圧が装置内において均一でなく分布を持っている場合もあり、こうした不均一は当然のことながら製造物の不均一性につながるため好ましくない。   In particular, in the case of introducing a large amount of gas, the partial pressures may not be uniform and distributed in the apparatus, and such non-uniformity is not preferable because it naturally leads to non-uniformity of the product. .

プラズマプロセスの場合は、プラズマが存在する部分においてのみ供給ガスの分解が起こるため、必然的に供給ガスの分圧比がその周辺と比べて異なっており、この違いが結果的に製造物上の分布の違いに繋がるため好ましくない。また、プラズマ中でも分解速度の違いがあるため分圧分布があるのが普通である。   In the case of the plasma process, since the supply gas is decomposed only in the part where the plasma exists, the partial pressure ratio of the supply gas is inevitably different from the surrounding area, and this difference results in the distribution on the product. It is not preferable because it leads to a difference. Also, there is usually a partial pressure distribution because of the difference in decomposition speed even in plasma.

一方、プラズマプロセスの応用が広がるにつれて、プラズマプロセスの歩留まりを向上させるためそのプラズマ運転状況を監視し、停止した場合速やかにプロセスを停止し点検する必要性がでてきている。   On the other hand, as the application of the plasma process spreads, it is necessary to monitor the plasma operation status in order to improve the yield of the plasma process, and to stop and inspect the process promptly when stopped.

通常、プラズマプロセス装置に付属している供給電力計、ガス流量計、圧力計などの装置では、プラズマ運転中に発生するこうした異常を検出することができないため、運転異常を迅速に検出することができず、異常発生時の製造物が不良になるだけでなく、その後のメインテナンスによるタイムロスが問題になる。   Normally, devices such as the power meter, gas flow meter, and pressure gauge that come with the plasma process equipment cannot detect such abnormalities that occur during plasma operation, so it is possible to detect operational abnormalities quickly. Not only can the product be defective when an abnormality occurs, but also time loss due to subsequent maintenance becomes a problem.

また、特許文献2記載の水晶摩擦圧力計等の圧力測定子はその大きさのために装置内で移動して測定するには不向きであり、プラズマが存在する空間の気体成分を測定するに際して、圧力測定子の先端が金属であることによりプラズマ中の荷電粒子がこれらの測定子に流入し、プラズマを乱すため実際のプロセスに直接用いることは困難と考えられる。   Further, a pressure gauge such as a quartz friction pressure gauge described in Patent Document 2 is unsuitable for moving and measuring in the apparatus due to its size, and when measuring a gas component in a space where plasma exists, Since the tip of the pressure gauge is made of metal, charged particles in the plasma flow into these gauges and disturb the plasma, so that it is considered difficult to use directly in an actual process.

以上の事情に鑑み、本発明は、ガスを原料とするプラズマプロセスにおいて、運転状況を常時自動監視して高安定な運転を行うとともに、従来よりも高度なプラズマ運転条件制御を行い製造物及び被処理物の製造・処理速度の均一化、均質化、高性能化、高度処理化を行うためのプラズマ成分変化計測方法及び装置を提供することを課題とする。   In view of the above circumstances, in the plasma process using a gas as a raw material, the present invention performs highly stable operation by constantly monitoring the operation state at all times, and performs more advanced plasma operation condition control than the conventional one, and thereby the product and the coating. It is an object of the present invention to provide a plasma component change measuring method and apparatus for uniformizing, homogenizing, improving performance, and increasing the processing speed of a processed product.

本発明は上記課題を解決するために、プラズマ発生前後の気体の物性値を測定し、プラズマ装置内の気体の物性値と気体成分との相関関係から、プラズマ発生前後の気体成分の変化を検出する成分変化計測方法であって、前記物性値は粘性とし、前記物性値を測定する測定装置として、水晶振動子センサー、水晶摩擦真空計またはスピニングロータゲージを用いたことを特徴とするプラズマ発生前後の成分変化計測方法を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention measures the gas physical property values before and after the plasma generation, and detects the change in the gas components before and after the plasma generation from the correlation between the gas physical property values and the gas components in the plasma apparatus. Before and after plasma generation, characterized in that the physical property value is viscous and a quartz vibrator sensor, a quartz friction vacuum gauge, or a spinning rotor gauge is used as a measuring device for measuring the physical property value. The component change measuring method is provided.

本発明は上記課題を解決するために、プラズマ発生前後の気体の物性値を測定し、プラズマ装置内の気体の物性値と気体成分との相関関係から、プラズマ発生前後の気体成分の変化を検出する成分変化計測方法であって、前記物性値は粘性とし、前記物性値を測定する測定装置として、水晶摩擦真空計またはスピニングロータゲージを用い、前記物性値を測定した結果から絶対圧力計で測定した絶対圧力の影響を排除した値を用いることを特徴とするプラズマ発生前後の成分変化計測方法を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention measures the gas physical property values before and after the plasma generation, and detects the change in the gas components before and after the plasma generation from the correlation between the gas physical property values and the gas components in the plasma apparatus. The component change measuring method is to measure the physical property value with viscosity, and use a quartz friction vacuum gauge or a spinning rotor gauge as a measuring device for measuring the physical property value, and measure the physical property value with an absolute pressure gauge. Provided is a component change measuring method before and after plasma generation, which uses a value excluding the influence of the absolute pressure.

本発明は上記課題を解決するために、プラズマ発生前後の気体の物性値を測定し、プラズマ装置内の気体の物性値と気体成分との相関関係から、プラズマ発生前後の気体成分の変化を検出する成分変化計測装置であって、前記物性値は粘性とし、前記物性値を測定する測定装置として、水晶振動子センサー、水晶摩擦真空計またはスピニングロータゲージを用いたことを特徴とするプラズマ発生前後の成分変化計測装置を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention measures the gas physical property values before and after the plasma generation, and detects the change in the gas components before and after the plasma generation from the correlation between the gas physical property values and the gas components in the plasma apparatus. Before and after plasma generation, characterized in that the physical property value is viscous, and a quartz resonator sensor, a quartz friction vacuum gauge, or a spinning rotor gauge is used as the measurement device for measuring the physical property value. A component change measuring apparatus is provided.

本発明は上記課題を解決するために、プラズマ発生前後の気体の物性値を測定し、プラズマ装置内の気体の物性値と気体成分との相関関係から、プラズマ発生前後の気体成分の変化を検出する成分変化計測装置であって、前記物性値は粘性とし、前記物性値を測定する測定装置として、水晶摩擦真空計またはスピニングロータゲージを用い、前記物性値を測定した結果から絶対圧力計で測定した絶対圧力の影響を排除した値を用いることを特徴とするプラズマ発生前後の成分変化計測装置を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention measures the gas physical property values before and after the plasma generation, and detects the change in the gas components before and after the plasma generation from the correlation between the gas physical property values and the gas components in the plasma apparatus. A component change measuring device, wherein the physical property value is viscous, and a quartz friction vacuum gauge or a spinning rotor gauge is used as a measuring device for measuring the physical property value, and the physical property value is measured with an absolute pressure gauge from the measurement result Provided is a component change measuring apparatus before and after plasma generation, characterized in that a value excluding the influence of the absolute pressure is used.

前記測定装置を移動することによって、前記プラズマ装置内の前記物性値の空間分布を求めてもよい。   A spatial distribution of the physical property values in the plasma device may be obtained by moving the measuring device.

前記空間分布を測定する際、特にプラズマに接近した場合、同時温度測定を行うかまたは、水晶振動子センサーの発振周波数が雰囲気温度と相関していることを利用して温度補正をして、プラズマ内を測定する場合に発生する温度変化の影響を排除するようにしてもよい。   When measuring the spatial distribution, especially when approaching the plasma, perform simultaneous temperature measurement, or correct the temperature by utilizing the fact that the oscillation frequency of the quartz crystal sensor is correlated with the ambient temperature, and plasma You may make it exclude the influence of the temperature change which generate | occur | produces when measuring the inside.

プラズマが発生する電極に対する距離を変化させて求めたプラズマ成分の空間分布から、製造物に対するプラズマ成分の流束を求めることにより、プラズマ諸条件を制御し、プラズマ製造物の電気特性などの諸特性を制御するようにしてもよい。   Plasma conditions are controlled by determining the plasma component flux from the product based on the spatial distribution of the plasma component obtained by changing the distance to the electrode where the plasma is generated, and various characteristics such as the electrical properties of the plasma product. May be controlled.

前記気体成分は、モノシランと水素としてもよい。   The gas component may be monosilane and hydrogen.

本発明に係るプラズマ成分変化計測装置は、水晶摩擦圧力計の代わりにその大きさが1センチ以下のサイズの小さい水晶振動子センサーを用い、さらに水晶振動子センサーを、プラズマからの荷電粒子を導通しない絶縁物からなるカバーで覆うことにより、測定中にプラズマへの擾乱を防止し、またプラズマからの温度の影響を雰囲気温度の測定またはセンサーから得られる、温度と相関の高い共振周波数によって水晶振動センサーの出力を補正し、プラズマからの温度の影響を校正することにより、プラズマ近辺でも測定可能とした測定装置である。これにより製造部への成分の流束を得るためのプラズマ周辺での気相成分の空間分布を求めることができる。   The plasma component change measuring apparatus according to the present invention uses a small crystal resonator sensor having a size of 1 cm or less instead of a quartz friction pressure gauge, and further conducts charged particles from plasma through the crystal resonator sensor. By covering with a cover made of non-insulating material, disturbance to the plasma is prevented during measurement, and the influence of the temperature from the plasma is obtained by measuring the ambient temperature or from the sensor by the resonance frequency that is highly correlated with the temperature. It is a measuring device that can measure even in the vicinity of plasma by correcting the output of the sensor and calibrating the effect of temperature from the plasma. Thereby, the spatial distribution of the gas phase component around the plasma for obtaining the flux of the component to the production section can be obtained.

本発明に係るプラズマ成分変化計測方法及び装置によれば、ガスを原料とするプラズマプロセスにおいて、運転状況を常時自動監視して高安定な運転を行うとともに、従来よりも高度なプラズマ運転条件制御を行い製造物及び被処理物の製造・処理速度の均一化、均質化、高性能化、高度処理化を行うことができる。   According to the plasma component change measuring method and apparatus according to the present invention, in a plasma process using gas as a raw material, the operation status is automatically monitored at all times to perform highly stable operation, and more advanced plasma operation condition control than before is performed. It is possible to uniformize, homogenize, improve the performance, and enhance the processing speed of the manufactured product and the object to be processed.

本発明に係るプラズマ成分変化計測方法及び装置を実施するための最良の形態を実施例に基づいて図面を参照して、以下に説明する。   The best mode for carrying out the plasma component change measuring method and apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings based on the embodiments.

本発明に係るプラズマ成分変化計測方法及び装置は、従来のプラズマ診断法では不可能な、装置内に存在するガス成分の、空間分布を測定する方法及び装置を提供し、以ってプラズマプロセスをより精緻に制御することによって製造物の製造速度、性能、均一性、均質性、歩留まりなどを向上させ得る方法及び装置である。   The plasma component change measuring method and apparatus according to the present invention provides a method and apparatus for measuring the spatial distribution of gas components existing in the apparatus, which is impossible with the conventional plasma diagnostic method, and thus the plasma process is performed. It is a method and apparatus that can improve the production speed, performance, uniformity, homogeneity, yield, and the like of a product by controlling it more precisely.

具体的には、プラズマ装置内の気体の物性値とその成分との相関を求め、これを基準としてプラズマ発生させた場合に変化する気体成分の変化を、その物性値を測定することにより検出する。この時、さらに成分変化の空間分布を測定することにより製造物の均一化、均質化を図るものである。   Specifically, the correlation between the physical property value of the gas in the plasma apparatus and its component is obtained, and the change of the gas component that changes when the plasma is generated with this as a reference is detected by measuring the physical property value. . At this time, the spatial distribution of the component change is further measured to make the product uniform and uniform.

前記の物性値としては粘性を用い、これを測定できる水晶振動子センサー及び絶対圧力計による計測を行い、プラズマ発生させた時の粘性変化と成分変化の対応について調べる。この時、プラズマ発生前後の成分変化については、別途、質量分析法等で調べておくことにより、その後プラズマ発生させた際に、粘性計測による変化から成分変化の大きさを求めることができる。   Viscosity is used as the physical property value, and measurement is performed using a quartz vibrator sensor and an absolute pressure gauge that can measure the viscosity, and the correspondence between the viscosity change and the component change when plasma is generated is examined. At this time, the component change before and after the generation of the plasma is separately investigated by mass spectrometry or the like, so that the magnitude of the component change can be obtained from the change due to the viscosity measurement when the plasma is subsequently generated.

上記粘性は、上記水晶振動子センサー、水晶振動子圧力計、スピニングロータゲージで測定される値から、隔膜真空計などの絶対圧力計で計測した絶対圧力の影響を除くことによって求められる。   The viscosity is obtained by removing the influence of the absolute pressure measured by an absolute pressure gauge such as a diaphragm vacuum gauge from the value measured by the quartz vibrator sensor, the quartz vibrator pressure gauge, and the spinning rotor gauge.

プラズマ装置内のガスが1〜2種類であることが自明な場合には、各ガス及び混合ガスの分圧に対する粘性曲線を別途作成しておき、これを検量線として用いることにより、各ガスの分圧を求めることができる。   When it is obvious that the gas in the plasma apparatus is one or two kinds, a viscosity curve with respect to the partial pressure of each gas and mixed gas is prepared separately, and this is used as a calibration curve. The partial pressure can be determined.

この検量線は、1種類のガスの場合、真空引き中、または真空引きの上で閉鎖系とした真空装置に気体の絶対圧力を変えて導入した後にその真空装置の絶対圧力及び物性値(粘性)を、1センチ以下のサイズの小さい水晶振動子センサー、水晶摩擦真空計またはスピニングロータゲージを用いて同時測定し、絶対圧力と物性値(粘性)の相関を求めることにより得られる。   In the case of one kind of gas, this calibration curve shows the absolute pressure and physical properties (viscosity value) of the vacuum device after it is introduced into the vacuum device that is closed during or under vacuuming, while changing the absolute pressure of the gas. ) Is simultaneously measured using a quartz crystal sensor having a size of 1 cm or less, a quartz friction vacuum gauge, or a spinning rotor gauge, and the correlation between the absolute pressure and the physical property value (viscosity) is obtained.

なお、水晶振動子センサーは、プラズマからの荷電粒子を導通しない絶縁物からなるカバーで覆えば、測定中にプラズマへの擾乱を防止することができる。   In addition, if the quartz vibrator sensor is covered with a cover made of an insulator that does not conduct charged particles from the plasma, disturbance to the plasma can be prevented during the measurement.

2種類のガスの場合には、真空装置を真空引きの上で閉鎖系とし、各ガスの分圧を絶対圧力計による測定を行いながら真空装置にそれぞれ導入し、同様に物性値(粘性)を水晶振動子センサー、水晶摩擦真空計またはスピニングロータゲージを用いて測定し、絶対圧力計の圧力値の比から求められる分圧比に対する依存性を求めることによって、2成分ガスでの検量線を求めることができる。   In the case of two types of gas, the vacuum device is closed after vacuuming, and the partial pressure of each gas is introduced into the vacuum device while measuring with an absolute pressure gauge, and the physical property value (viscosity) is similarly determined. Obtain a calibration curve for a two-component gas by measuring with a quartz oscillator sensor, quartz friction vacuum gauge, or spinning rotor gauge, and determining the dependence on the partial pressure ratio obtained from the ratio of the pressure values of the absolute pressure gauge. Can do.

上記水晶振動子センサーは小型であり装置内で移動することが可能であるため、装置内で固定プラズマ電極に対して移動することにより測定を行い、粘性の空間分布を測定することにより、気相成分の空間分布を求めることができる。   Since the quartz crystal sensor is small and can be moved in the apparatus, the measurement is performed by moving with respect to the fixed plasma electrode in the apparatus, and by measuring the spatial distribution of the viscosity, the gas phase is measured. The spatial distribution of components can be determined.

空間分布を求めるにあたっては、プラズマ電極付近での測定では温度による影響が顕著になるが、この影響を補正するため別に温度測定を行うか、水晶振動子センサーから得られる、温度との相関の高い共振周波数を測定することで温度の補正を行うことにより物性値出力を校正し成分変化を求める。   When calculating the spatial distribution, the effect of temperature becomes significant in the measurement near the plasma electrode. However, in order to correct this effect, another temperature measurement is performed, or the correlation with the temperature obtained from the quartz crystal sensor is high. By correcting the temperature by measuring the resonance frequency, the physical property value output is calibrated to determine the component change.

水晶振動子センサーの出力と温度との相関は一定であるため、予め求められた水晶振動子センサー出力―温度直線の傾き、すなわち水晶振動子センサー出力の温度係数を用いて水晶振動子センサー出力値を校正することにより温度変化の影響を排除することができる。   Since the correlation between the output of the quartz crystal sensor and the temperature is constant, the quartz crystal sensor output value is calculated using the previously calculated quartz crystal sensor output-the slope of the temperature line, that is, the temperature coefficient of the quartz crystal sensor output. By calibrating, the effect of temperature change can be eliminated.

空間分布から製造物への気相成分の流入速度(流束)を求める。また、通常プラズマ発生により気体成分は変化するため、この変化を測定することによりプラズマ運転状況が把握でき、意図しないプラズマの消失などが簡便に検知できる。   The flow rate (flux) of the gas phase component into the product is obtained from the spatial distribution. Further, since the gas component usually changes due to the generation of plasma, by measuring this change, the plasma operation status can be grasped, and the disappearance of unintended plasma can be easily detected.

プラズマ発生中の気体成分と製造物の物性の相関を求めておくことにより、測定したプラズマ中の気体成分から、製造物の物性が事前に推測できる。プラズマ運転では、装置内壁及び部材からの脱ガスの影響などにより不安定な運転や意図しない状況、ひいてはプラズマが停止する可能性があるが、経時的な気体成分の変化を観測することにより、プラズマ諸条件を再調整し、長時間の安定したプラズマプロセスの運転が行える。   By obtaining the correlation between the gas component during plasma generation and the physical property of the product, the physical property of the product can be estimated in advance from the measured gas component in the plasma. In plasma operation, unstable operation and unintended situations due to the effects of degassing from the inner wall and members of the device, and eventually plasma may stop, but by observing changes in gas components over time, Various conditions can be readjusted for long-term stable plasma process operation.

プラズマ条件としては、各供給ガス流量、装置内の全圧、高周波電力及び周波数、製造物温度・電界、プラズマ電極温度・電界、装置温度、装置内気相温度などがある。迅速な測定が可能な気相成分測定装置を用いることで、簡便小型、低価格な膜厚・成膜速度・膜構造自動制御装置を提供することができる。   The plasma conditions include each supply gas flow rate, total pressure in the apparatus, high frequency power and frequency, product temperature / electric field, plasma electrode temperature / electric field, apparatus temperature, gas phase temperature in the apparatus, and the like. By using a gas phase component measuring apparatus capable of rapid measurement, a simple, small and inexpensive film thickness / film forming speed / film structure automatic control apparatus can be provided.

本発明に係るプラズマ成分変化計測方法及び装置について好ましい実施例を以下に図1に従って説明する。   A preferred embodiment of the plasma component change measuring method and apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIG.

プラズマ装置は、プラズマ装置3と、高周波電源10から高周波電圧を供給するプラズマ装置3内に突設されプラズマ電極5と、複数種のガスを導入する複数の気体流量制御装置(マスフローコントローラー:MFC)7を有する複数の導入管と、1センチ以下のサイズの小さい水晶振動子センサー1と、隔膜圧力計2と、製造物であるワーク支持台15と、圧力制御弁9を備えている。   The plasma apparatus includes a plasma apparatus 3, a plasma electrode 5 projecting in the plasma apparatus 3 that supplies a high-frequency voltage from a high-frequency power supply 10, and a plurality of gas flow controllers (mass flow controllers: MFC) that introduce a plurality of gases. 7, a quartz crystal sensor 1 having a size of 1 cm or less, a diaphragm pressure gauge 2, a work support 15 that is a product, and a pressure control valve 9.

本発明では、プラズマ装置からの計測データをそれぞれ受ける圧力補正手段4及び温度補正手段6と、気体成分判定手段13と、制御手段11が設けられている。圧力補正手段4、温度補正手段6、気体成分判定手段13及び制御手段11は、具体的には、図示しないが入力部、出力部、CPU、記憶装置等を備えたコンピュータ17が利用される。   In the present invention, pressure correction means 4 and temperature correction means 6, gas component determination means 13, and control means 11 that receive measurement data from the plasma apparatus are provided. Specifically, the pressure correction unit 4, the temperature correction unit 6, the gas component determination unit 13, and the control unit 11 use a computer 17 having an input unit, an output unit, a CPU, a storage device, and the like (not shown).

コンピュータ17の入力部には、水晶振動子センサー1と隔膜圧力計2がデータ線を介して接続されている。気体成分判定手段13は、圧力補正手段4で得られたデータを直接用いるか、または必要ならさらにそのデータを温度補正手段6で処理して得られたデータを用い、予め記憶装置に記憶されている「気体の粘性」と「気体成分」との対応情報に基づいて、気体成分を判定する。   The quartz vibrator sensor 1 and the diaphragm pressure gauge 2 are connected to the input unit of the computer 17 via a data line. The gas component determination unit 13 uses the data obtained by the pressure correction unit 4 directly or, if necessary, further uses the data obtained by processing the data by the temperature correction unit 6 and is stored in advance in a storage device. The gas component is determined based on the correspondence information between the “gas viscosity” and the “gas component”.

圧力補正手段4は、水晶振動子センサー1と隔膜圧力計2からそれぞれ計測データを入力し、水晶振動子センサー1の出力から絶対圧力の影響を補正する。この圧力補正された値(圧力補正値)を、測定中の温度変化が大きい場合には温度補正手段6へデータを出力し、そうでない場合には気体成分判定手段13に出力するように構成されている。   The pressure correction unit 4 inputs measurement data from the quartz crystal sensor 1 and the diaphragm pressure gauge 2 and corrects the influence of the absolute pressure from the output of the quartz crystal sensor 1. The pressure corrected value (pressure correction value) is output to the temperature correction means 6 when the temperature change during measurement is large, and to the gas component determination means 13 otherwise. ing.

温度補正手段6は、上記圧力補正値及び水晶振動子センサー1から生じる温度と相関の大きい水晶振動子共振周波数の情報または実測で得られる雰囲気温度を入力し、圧力補正値に対してさらに温度補正を行うことにより得られる温度補正値を気体成分判定手段13に出力するように構成されている。得られた気体成分データはリアルタイムに制御手段11に出力するように構成されている。   The temperature correction means 6 inputs the pressure correction value and the crystal resonator resonance frequency information having a large correlation with the temperature generated from the crystal resonator sensor 1 or the atmospheric temperature obtained by actual measurement, and further performs temperature correction on the pressure correction value. The temperature correction value obtained by performing is output to the gas component determination means 13. The obtained gas component data is configured to be output to the control means 11 in real time.

制御手段11は、気体成分判定手段13からの気体成分データを受けて、複数のガス導入管のMFCを適宜制御し、供給ガスの種類、成分、流量、圧力等を制御する。   The control unit 11 receives the gas component data from the gas component determination unit 13 and appropriately controls the MFC of the plurality of gas introduction pipes to control the type, component, flow rate, pressure, and the like of the supply gas.

さらに、制御手段11は、温度補正手段6からの温度データを受けて、高周波電源10から供給される電力及びその電位を制御するとともに、プラズマ電極5の電極温度を制御可能とする。   Further, the control means 11 receives the temperature data from the temperature correction means 6 and controls the power supplied from the high-frequency power supply 10 and its potential, and can control the electrode temperature of the plasma electrode 5.

以上の構成から成る本発明の装置を使用して実施する本発明の方法を説明する。
(1)水晶振動子センサー1と隔膜圧力計2によってプラズマ装置3内の気体の粘性計測を行う。
The method of the present invention carried out using the apparatus of the present invention having the above configuration will be described.
(1) The viscosity of the gas in the plasma apparatus 3 is measured by the quartz vibrator sensor 1 and the diaphragm pressure gauge 2.

ここで、本発明における粘性計測について説明する。図2の上図は、各気体における水晶振動子センサー出力の絶対圧力依存性を示すグラフであり、下左図は、水晶振動子圧力計の表示圧力の絶対圧力依存性を示すグラフであり、図2の下右図は、スピニングロータゲージの指示圧力の絶対圧力依存性を示すグラフである。   Here, the viscosity measurement in the present invention will be described. The upper diagram in FIG. 2 is a graph showing the absolute pressure dependence of the crystal sensor output in each gas, and the lower left diagram is a graph showing the absolute pressure dependence of the display pressure of the quartz crystal manometer, The lower right diagram in FIG. 2 is a graph showing the absolute pressure dependence of the indicated pressure of the spinning rotor gauge.

この図2に示すように、気体の種類によって同じ絶対圧力での水晶振動子センサー1(水晶振動子センサーではなく、水晶摩擦真空計またはスピニングロータゲージでもよい。)の出力が異なることを利用することにより、プラズマ中の成分変化を測定することができる。   As shown in FIG. 2, the fact that the output of the quartz oscillator sensor 1 (which is not a quartz oscillator sensor but may be a quartz friction vacuum gauge or a spinning rotor gauge) at the same absolute pressure varies depending on the type of gas. By doing so, it is possible to measure the component change in the plasma.

なお、以上の図以外の圧力においても気体の種類によって同一の絶対圧力においてそれぞれの出力が異なることから、これらに示される以外の圧力範囲においてもプラズマ中の成分変化を測定できる。   Note that, even at pressures other than those shown above, the respective outputs differ at the same absolute pressure depending on the type of gas, so that changes in the components in the plasma can be measured even in a pressure range other than those indicated.

水晶摩擦圧力計とは電気により発振させた水晶振動子センサーを内蔵し、これに気体分子が衝突する際に発生する抵抗が、気体の圧力及び粘性に依存することを利用して同センサーを含む電気回路の電圧として取り出すことにより測定を行う圧力計である。   Quartz friction pressure gauge is a built-in quartz oscillator sensor that is oscillated by electricity, and includes the sensor by utilizing the fact that the resistance generated when gas molecules collide with it is dependent on the pressure and viscosity of the gas. It is a pressure gauge that measures by taking it out as a voltage of an electric circuit.

スピニングロータゲージは気体中で鋼球等を高速に回転させた後動力を停止し、この動力停止後の回転数の減少速度が同じく気体の圧力及び粘性に依存することを利用する圧力計である。   Spinning rotor gauge is a pressure gauge that stops the power after rotating a steel ball etc. at high speed in the gas, and utilizes the fact that the speed of decrease of the rotational speed after this power stop is also dependent on the pressure and viscosity of the gas. .

本発明における成分測定は、気体の種類によって同じ絶対圧力の場合、水晶振動子センサー(或いは、水晶摩擦真空計またはスピニングロータゲージ)の出力が異なることを利用するため、一般的には、水晶振動子センサー1と隔膜圧力計2の両方での測定が必要である。   Since the component measurement in the present invention utilizes the fact that the output of the quartz oscillator sensor (or quartz friction vacuum gauge or spinning rotor gauge) differs at the same absolute pressure depending on the type of gas, Measurement with both the child sensor 1 and the diaphragm pressure gauge 2 is necessary.

大気圧下のように実質的な絶対圧力変化がない場合には、水晶振動子センサー1のみの測定でも粘性計測が可能である。   When there is no substantial change in absolute pressure, such as under atmospheric pressure, viscosity measurement can be performed by measuring only the quartz vibrator sensor 1.

気体の粘性測定においては、その値が小さいため、例えば流体での測定では圧力差を用いて粘性を求めるのが一般的である。本発明では、水晶振動子センサー1への抗力を水晶振動子センサー出力として取り出すことで粘性の情報を得ることができる。   In the measurement of gas viscosity, since the value is small, for example, in the measurement with a fluid, the viscosity is generally obtained using a pressure difference. In the present invention, the information on the viscosity can be obtained by taking out the resistance to the crystal resonator sensor 1 as the crystal resonator sensor output.

具体的には、図2のような水晶振動子センサー出力の絶対圧力依存性を調べ、同出力の圧力に対する変化率である圧力係数を求め、この圧力係数を用いて絶対圧力変化による同出力の変化を補正できる。   Specifically, the absolute pressure dependence of the crystal oscillator sensor output as shown in FIG. 2 is examined, a pressure coefficient that is a change rate with respect to the pressure of the same output is obtained, and the output of the same output due to the absolute pressure change is obtained using this pressure coefficient. Change can be corrected.

仮に上記測定器出力、測定圧力、圧力係数をそれぞれV, P, Cとすれば、圧力補正値Vpは任意の一点での絶対圧力P0に対して、Vp=V-C×(P-P0) で求められる。この圧力補正された値Vpは気体の粘性と相関する量であり、この値を用いて気体成分の変化を測定することができる。 If the above-mentioned measuring instrument output, measurement pressure, and pressure coefficient are V, P, and C, respectively, the pressure correction value V p is V p = VC × (PP 0 ) with respect to the absolute pressure P 0 at any one point. Is required. This pressure-corrected value V p is an amount that correlates with the viscosity of the gas, and the change in the gas component can be measured using this value.

さらに別途求められている粘性の圧力データと比較することにより、気体の粘性が求められるが、成分変化観測のためには、単に水晶振動子センサー出力を用いることにより行うことができる。   Furthermore, the viscosity of the gas can be obtained by comparing it with the pressure data of the viscosity that is separately obtained. However, in order to observe the change in the component, it can be performed simply by using the output of the quartz oscillator sensor.

このようにして得られたプラズマ装置3内の気体の粘性を、気体成分判定手段13に入力して、事前に測定した、モノシラン―水素の二成分気体に対して求めた例である図3に示すような水晶振動子センサー出力と成分依存性(検量線)の関係グラフに基づいて、気体成分の構成を求める。   FIG. 3 shows an example in which the viscosity of the gas in the plasma device 3 obtained in this way is input to the gas component determination means 13 and measured in advance for a monosilane-hydrogen binary gas. The configuration of the gas component is obtained based on the relationship graph between the crystal oscillator sensor output and the component dependency (calibration curve) as shown.

即ち、気体成分判定手段13は、予め、「粘性」と「気体成分」との対応情報が記憶されており、この対応情報に基づいて、気体成分判定手段13に入力された粘性に対応する気体成分が判定され、気体成分データとして制御手段11に出力される。   That is, the gas component determination unit 13 stores correspondence information between “viscosity” and “gas component” in advance, and the gas corresponding to the viscosity input to the gas component determination unit 13 based on the correspondence information. The component is determined and output to the control means 11 as gas component data.

図4は、時間(横軸)に対する水晶振動子センサー1の圧力校正値(縦軸)の変化を示すグラフである。この図4に示すように、プラズマを発生させると、水晶振動子センサー1の圧力校正値が変化するが、この変化は、図4中の質量分析の結果に見られるように、プラズマ装置中の気体成分の変化と一致しており、これによってプラズマによる気体成分変化が測定できることがわかる。   FIG. 4 is a graph showing a change in the pressure calibration value (vertical axis) of the crystal resonator sensor 1 with respect to time (horizontal axis). As shown in FIG. 4, when plasma is generated, the pressure calibration value of the crystal resonator sensor 1 changes. This change is observed in the plasma apparatus as shown in the results of mass spectrometry in FIG. 4. This is consistent with the change in gas component, and it can be seen that the change in gas component due to plasma can be measured.

(2)さらに、水晶振動子1をプラズマ電極5に対して平行(図1中の左右方向)に移動することにより、図5に示すような装置内の、特に製造物の上方空間でプラズマ電極5の直半径方向、及びプラズマ電極5の面に平行で、かつプラズマ電極5の端から装置内壁までの装置直半径方向の空間分布を求める。 (2) Further, by moving the crystal unit 1 parallel to the plasma electrode 5 (in the left-right direction in FIG. 1), the plasma electrode in the apparatus as shown in FIG. 5, particularly in the space above the product. 5 and the space distribution in the apparatus radial direction parallel to the surface of the plasma electrode 5 and from the end of the plasma electrode 5 to the inner wall of the apparatus.

この時、温度の影響を補正するために、水晶振動子センサー1の測定場所の雰囲気温度を温度計18で同時に測定するか、または水晶振動子センサー1から得られる温度と相関の大きい共振周波数の情報から、図6に示すような水晶振動子センサー出力の温度係数を求め、温度補正を行う。なお、図6は、圧力一定条件における水晶振動子出力の測定雰囲気温度依存性を示すグラフである。   At this time, in order to correct the influence of the temperature, the ambient temperature at the measurement place of the crystal resonator sensor 1 is simultaneously measured by the thermometer 18 or a resonance frequency having a large correlation with the temperature obtained from the crystal resonator sensor 1 is obtained. From the information, the temperature coefficient of the crystal resonator sensor output as shown in FIG. 6 is obtained, and temperature correction is performed. FIG. 6 is a graph showing the measured ambient temperature dependence of the crystal resonator output under a constant pressure condition.

仮に、上記測定器出力、測定温度、圧力係数をそれぞれV, T, Kとすれば、温度補正値Vtは任意の一点での絶対温度T0に対して、Vt=V-C×(T-T0) で求められる。 Assuming the measured output, measured temperature, if the pressure coefficient V respectively, T, and K, the temperature correction value V t with respect to the absolute temperature T 0 at any one point, V t = VC × (TT 0 ).

(3)以上のような手順で求められた気体成分判定手段13に基づき、制御手段11は、プラズマの諸条件を制御する出力を、それぞれ気体流量制御装置7、圧力制御弁9、高周波電力源10、ワーク支持台15に与えることにより、製造物12の均一化、均質化を図ることができる。 (3) Based on the gas component determination means 13 obtained by the above procedure, the control means 11 outputs the output for controlling the plasma conditions to the gas flow rate control device 7, the pressure control valve 9, and the high frequency power source, respectively. 10. By giving to the workpiece support base 15, the product 12 can be made uniform and uniform.

ここでのプラズマの諸条件を制御する出力とは、次のとおりである。
(イ)気体流量制御装置7で調整する供給ガスの種類(複数種のガスの混合比)及び流量制御するための制御出力
(ロ)プラズマ装置の圧力制御弁9を制御するための制御出力
(ハ)プラズマ電極5に供給される高周波電力源10の供給電位及び供給電力を供給するための制御出力
(ニ)製造物(ワーク)支持台15及びプラズマ電極5の温度を調整するためのヒータ8を制御する制御出力
Here, the output for controlling various conditions of the plasma is as follows.
(A) Type of supply gas to be adjusted by the gas flow rate control device 7 (mixing ratio of plural types of gases) and control output for controlling the flow rate (b) Control output for controlling the pressure control valve 9 of the plasma device ( C) Control output for supplying supply potential and supply power of the high-frequency power source 10 supplied to the plasma electrode 5 (d) Heater 8 for adjusting the temperature of the product (work) support 15 and the plasma electrode 5 Control output to control

(4)プラズマ生成前後の成分を比較することにより、プラズマ発生中の気体成分から得られる粘性計測の結果から、プラズマ停止が確認でき、異常運転を早期に発見できる。 (4) By comparing the components before and after plasma generation, plasma stoppage can be confirmed from the result of viscosity measurement obtained from gas components during plasma generation, and abnormal operation can be detected early.

図7のように、本測定法によって気体成分の変化をプラズマ運転中に常時測定しておけば、何らかの以上によって当初想定した気体成分が変化しても、その変化を本測定法によってそのずれを検出することによって気体成分変化に有意差が現れた場合供給ガスの流量にフィードバックをかけることにより気体成分比を所望の値に保つことができる。   As shown in FIG. 7, if the change in the gas component is constantly measured during the plasma operation by this measurement method, even if the gas component initially assumed changes due to some reason, the change is offset by this measurement method. When a significant difference appears in the gas component change by detection, the gas component ratio can be maintained at a desired value by applying feedback to the flow rate of the supply gas.

特に、薄膜シリコンを製造プロセスで用いられるシラン−水素二成分系においては、そのガス成分比は、製造される膜構造(アモルファスか微結晶か)や光安定性といった重要な物性に影響を与えるため、予め、図8に示すように、物性と気体成分の粘性計測の結果の相関を求めておけば、実際のプロセス中に本方法で気体成分の測定を行い気体成分を監視することにより、製造物の特性をも一定に保つことができる。   In particular, in the silane-hydrogen binary system used in the manufacturing process of thin film silicon, the gas component ratio affects important physical properties such as the film structure (amorphous or microcrystalline) to be manufactured and light stability. As shown in FIG. 8, if the correlation between the physical properties and the results of the measurement of the viscosity of the gas component is obtained in advance, the measurement can be performed by measuring the gas component by the present method and monitoring the gas component during the actual process. The characteristics of the object can also be kept constant.

同様に得られる製造物の膜厚、電気特性、エッチング比などの諸物性と粘性測定の相関を求めておき、実際のプロセス時にこれらの相関を利用してプロセスの諸条件を制御する。   Similarly, the correlation between various physical properties such as film thickness, electrical characteristics and etching ratio of the obtained product and viscosity measurement is obtained, and various conditions of the process are controlled by using these correlations in an actual process.

以上、本発明に係るプラズマ成分変化計測方法及び装置を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内で、いろいろな実施例があることは言うまでもない。   The best mode for carrying out the plasma component change measuring method and apparatus according to the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to such embodiments, and It goes without saying that there are various embodiments within the scope of the technical matter described.

本発明に係るプラズマ成分変化計測方法及び装置は、以上のような構成であるから、プラズマ装置を使用した加工や工作を行う各種の製造装置に適用可能である。   Since the plasma component change measuring method and apparatus according to the present invention has the above-described configuration, it can be applied to various manufacturing apparatuses that perform processing and work using the plasma apparatus.

本発明の実施例の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the Example of this invention. 水晶振動子センサー出力(上図)、水晶振動子圧力計の表示圧力(下左図)、スピニングロータゲージの指示圧力(下右図)と絶対圧力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a crystal oscillator sensor output (upper figure), the display pressure (lower left figure) of a quartz oscillator pressure gauge, the indication pressure (lower right figure) of a spinning rotor gauge, and an absolute pressure. モノシランー水素混合ガスにおいて測定した水晶振動子センサー出力と成分依存性(検量線)の関係グラフである。It is a relationship graph between the quartz vibrator sensor output measured in the monosilane-hydrogen mixed gas and the component dependence (calibration curve). 水素プラズマを発生させた場合の水晶振動子センサーの圧力校正値の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the pressure calibration value of the crystal oscillator sensor at the time of generating hydrogen plasma. 測定可能なプラズマ周辺での気相成分の空間分布を示す図である。It is a figure which shows the spatial distribution of the gaseous-phase component around the measurable plasma. 水晶振動子センサー出力の温度係数を求めるためのグラフである。It is a graph for calculating | requiring the temperature coefficient of a crystal oscillator sensor output. 本測定を用いてプラズマ中の気体成分を一定に保つための仕組みについて表わした図である。It is a figure showing about the mechanism for maintaining the gas component in plasma constant using this measurement. 物性と気体成分比の相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation of a physical property and gas component ratio.

符号の説明Explanation of symbols

1 水晶振動子センサー
2 隔膜圧力計
3 プラズマ装置
4 圧力補正手段
5 プラズマ電極
6 温度補正手段
7 気体流量制御装置(マスフローコントローラー:MFC)
8 ヒータ
9 圧力制御弁
10 高周波電源
11 制御手段
12 製造物
13 気体成分判定手段
15 ワーク支持台
17 コンピュータ
18 温度計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal oscillator sensor 2 Diaphragm pressure gauge 3 Plasma apparatus 4 Pressure correction means 5 Plasma electrode 6 Temperature correction means 7 Gas flow control apparatus (mass flow controller: MFC)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 Heater 9 Pressure control valve 10 High frequency power supply 11 Control means 12 Product 13 Gas component determination means 15 Work support stand 17 Computer 18 Thermometer

Claims (12)

プラズマ発生前後の気体の物性値を測定し、プラズマ装置内の気体の物性値と気体成分との相関関係から、プラズマ発生前後の気体成分の変化を検出する成分変化計測方法であって、
前記物性値は粘性とし、
前記物性値を測定する測定装置として、水晶振動子センサー、水晶摩擦真空計またはスピニングロータゲージを用いたことを特徴とするプラズマ発生前後の成分変化計測方法。
A component change measurement method for measuring a gas property value before and after plasma generation and detecting a change in the gas component before and after plasma generation from the correlation between the gas property value and the gas component in the plasma device,
The physical property value is viscous,
A component change measuring method before and after plasma generation, wherein a quartz resonator sensor, a quartz friction vacuum gauge, or a spinning rotor gauge is used as a measuring device for measuring the physical property value.
プラズマ発生前後の気体の物性値を測定し、プラズマ装置内の気体の物性値と気体成分との相関関係から、プラズマ発生前後の気体成分の変化を検出する成分変化計測方法であって、
前記物性値は粘性とし、
前記物性値を測定する測定装置として、水晶摩擦真空計またはスピニングロータゲージを用い、
前記物性値を測定した結果から絶対圧力計で測定した絶対圧力の影響を排除した値を用いることを特徴とするプラズマ発生前後の成分変化計測方法。
A component change measurement method for measuring a gas property value before and after plasma generation and detecting a change in the gas component before and after plasma generation from the correlation between the gas property value and the gas component in the plasma device,
The physical property value is viscous,
As a measuring device for measuring the physical property value, using a quartz friction vacuum gauge or a spinning rotor gauge,
A component change measurement method before and after plasma generation, wherein a value obtained by eliminating the influence of absolute pressure measured by an absolute pressure gauge from the result of measuring the physical property value is used.
前記測定装置を移動することによって、前記プラズマ装置内の前記物性値の空間分布を求めることにより、気体成分の空間分布を求めることを特徴とする請求項1又は2記載のプラズマ発生前後の成分変化計測方法。   The component change before and after plasma generation according to claim 1 or 2, wherein a spatial distribution of the gas component is obtained by moving the measuring device to obtain a spatial distribution of the physical property values in the plasma device. Measurement method. 前記空間分布を測定する際、特にプラズマに接近した場合、同時温度測定を行うかまたは、水晶振動子センサーの発振周波数が雰囲気温度と相関していることを利用して温度補正をして、プラズマ内を測定する場合に発生する温度変化の影響を排除するとともに、測定装置の先端を絶縁物で覆うことにより、測定装置への荷電粒子の導入を防ぎプラズマに影響を与えることなく測定を可能とすることを特徴とする請求項3記載のプラズマ発生前後の成分変化計測方法。   When measuring the spatial distribution, especially when approaching the plasma, perform simultaneous temperature measurement, or correct the temperature by utilizing the fact that the oscillation frequency of the quartz crystal sensor is correlated with the ambient temperature, and plasma In addition to eliminating the effects of temperature changes that occur when measuring the inside, covering the tip of the measurement device with an insulator prevents the introduction of charged particles into the measurement device and enables measurement without affecting the plasma. The component change measuring method before and after plasma generation according to claim 3. プラズマが発生する電極に対する距離を変化させて求めた気体成分の空間分布から、製造物に対するプラズマ成分の流束を求めることにより、プラズマ諸条件を制御し、プラズマ製造物を制御することを特徴とするプラズマ発生前後の成分変化計測方法。   It is characterized by controlling the plasma conditions by controlling the plasma conditions by obtaining the flux of the plasma component relative to the product from the spatial distribution of the gas component obtained by changing the distance to the electrode where the plasma is generated. To measure component change before and after plasma generation. 前記気体成分は、モノシランと水素であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のプラズマ発生前後の成分変化計測方法。   6. The component change measuring method before and after plasma generation according to claim 1, wherein the gas components are monosilane and hydrogen. プラズマ発生前後の気体の物性値を測定し、プラズマ装置内の気体の物性値と気体成分との相関関係から、プラズマ発生前後の気体成分の変化を検出する成分変化計測装置であって、
前記物性値は粘性とし、
前記物性値を測定する測定装置として、水晶振動子センサー、水晶摩擦真空計またはスピニングロータゲージを用いたことを特徴とするプラズマ発生前後の成分変化計測装置。
A component change measuring device that measures a gas property value before and after plasma generation and detects a change in gas component before and after plasma generation from the correlation between the gas property value and the gas component in the plasma device,
The physical property value is viscous,
A component change measuring apparatus before and after plasma generation, wherein a quartz vibrator sensor, a quartz friction vacuum gauge, or a spinning rotor gauge is used as a measuring apparatus for measuring the physical property values.
プラズマ発生前後の気体の物性値を測定し、プラズマ装置内の気体の物性値と気体成分との相関関係から、プラズマ発生前後の気体成分の変化を検出する成分変化計測装置であって、
前記物性値は粘性とし、
前記物性値を測定する測定装置として、水晶摩擦真空計またはスピニングロータゲージを用い、
前記物性値を測定した結果から絶対圧力計で測定した絶対圧力の影響を排除した値を用いることを特徴とするプラズマ発生前後の成分変化計測装置。
A component change measuring device that measures a gas property value before and after plasma generation and detects a change in gas component before and after plasma generation from the correlation between the gas property value and the gas component in the plasma device,
The physical property value is viscous,
As a measuring device for measuring the physical property value, using a quartz friction vacuum gauge or a spinning rotor gauge,
A component change measuring apparatus before and after plasma generation, wherein a value obtained by eliminating the influence of absolute pressure measured by an absolute pressure gauge from the result of measuring the physical property value is used.
前記測定装置を移動することによって、前記プラズマ装置内の前記物性値から気体成分の空間分布を求めることを特徴とする請求項1又は2記載のプラズマ発生前後の成分変化計測装置。   The component change measuring apparatus before and after plasma generation according to claim 1 or 2, wherein a spatial distribution of a gas component is obtained from the physical property values in the plasma apparatus by moving the measuring apparatus. 前記空間分布を測定する際、特にプラズマに接近した場合、同時温度測定を行うかまたは、水晶振動子センサーの発振周波数が雰囲気温度と相関していることを利用して温度補正をして、プラズマ内を測定する場合に発生する温度変化の影響を排除するとともに、測定装置の先端を絶縁物で覆うことにより、測定装置への荷電粒子の導入を防ぎプラズマに影響を与えることなく測定を可能とすることを特徴とする請求項3記載のプラズマ発生前後の成分変化計測装置。   When measuring the spatial distribution, especially when approaching the plasma, perform simultaneous temperature measurement, or correct the temperature by utilizing the fact that the oscillation frequency of the quartz crystal sensor is correlated with the ambient temperature, and plasma In addition to eliminating the effects of temperature changes that occur when measuring the inside, covering the tip of the measurement device with an insulator prevents the introduction of charged particles into the measurement device and enables measurement without affecting the plasma. The component change measuring apparatus before and after plasma generation according to claim 3. プラズマが発生する電極に対する距離を変化させて求めたプラズマ成分の空間分布から、製造物に対するプラズマ成分の流束を求めることにより、プラズマ諸条件を制御し、プラズマ製造物を制御することを特徴とするプラズマ発生前後の成分変化計測装置。   It is characterized by controlling the plasma conditions by controlling the plasma conditions by obtaining the flux of the plasma component with respect to the product from the spatial distribution of the plasma component obtained by changing the distance to the electrode where the plasma is generated. Component change measurement device before and after plasma generation. 前記気体成分は、モノシランと水素であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のプラズマ発生前後の成分変化計測装置。   The component change measuring apparatus before and after plasma generation according to claim 1, wherein the gas components are monosilane and hydrogen.
JP2007223329A 2007-08-30 2007-08-30 Method and apparatus for measuring variation in plasma component Pending JP2009059483A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007223329A JP2009059483A (en) 2007-08-30 2007-08-30 Method and apparatus for measuring variation in plasma component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007223329A JP2009059483A (en) 2007-08-30 2007-08-30 Method and apparatus for measuring variation in plasma component

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009059483A true JP2009059483A (en) 2009-03-19

Family

ID=40555056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007223329A Pending JP2009059483A (en) 2007-08-30 2007-08-30 Method and apparatus for measuring variation in plasma component

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009059483A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107841730A (en) * 2017-11-23 2018-03-27 滁州国凯电子科技有限公司 A kind of method of extension ALD vacuum meter service lifes

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005077173A (en) * 2003-08-29 2005-03-24 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Method and apparatus for sensing gas leak
JP2006170875A (en) * 2004-12-17 2006-06-29 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Humidity measuring method and humidity measuring device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005077173A (en) * 2003-08-29 2005-03-24 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Method and apparatus for sensing gas leak
JP2006170875A (en) * 2004-12-17 2006-06-29 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Humidity measuring method and humidity measuring device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107841730A (en) * 2017-11-23 2018-03-27 滁州国凯电子科技有限公司 A kind of method of extension ALD vacuum meter service lifes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5093685B2 (en) Equipment for measuring the gas decomposition rate of plasma equipment
KR100891376B1 (en) Combined sensor for detecting fault in a plasma process chamber incorporated with self plasma chamber
KR100709360B1 (en) Plasma processing apparatus and method
JP6328556B2 (en) Method for monitoring a flow controller coupled to a process chamber
US7718926B2 (en) Film deposition apparatus, film deposition method, monitoring program for film deposition apparatus, and recording medium thereof
KR102436099B1 (en) Methods and systems for chamber matching and monitoring
US11546970B2 (en) Plasma processing apparatus and temperature control method
JP2009049382A (en) Method for drying etching and dry etching apparatus
US20050189320A1 (en) Plasma processing method
US20190139796A1 (en) Monitoring apparatus and semiconductor manufacturing apparatus including the same
KR101801023B1 (en) Advanced process control method for semiconductor process using virtual metrology
JP2009059483A (en) Method and apparatus for measuring variation in plasma component
TWI836282B (en) Enhanced process and hardware architecture to detect and correct ‎realtime product substrates
US20050174135A1 (en) Method and device for measuring wafer potential or temperature
JP2011002345A (en) Instrument and method for measuring gas decomposition ratio near plasma or in plasma
JP7270489B2 (en) Performance calculation method and processing device
KR20070084829A (en) Leak detection appratus and method in dry etcher of semiconductor manufacture type thereof
KR101994419B1 (en) Substrate processing apparatus and method for monitoring a substrate processing apparatus
JP5229891B2 (en) Active species amount measuring apparatus and method
KR20070069359A (en) Apparatus for forming plasma and method of controlling plasma using the same
US20240030015A1 (en) Plasma processing apparatus and plasma state estimation method
EP4269665A1 (en) Parameter determination device, parameter determination method, and parameter determination program for epitaxial growth system
KR20020060817A (en) Plasma process control system and method
KR101288055B1 (en) Monitoring device having self plasma chamber
KR20060028010A (en) Semiconductor manufacturing equipment including vacuum pump error detector

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100317

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111101

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111227

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120515