JP2009070844A - Plasma processing equipment and method, and storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高周波電力により処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより被処理体に対してエッチング等の処理を施すプラズマ処理装置、プラズマ処理方法及び記憶媒体に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus, a plasma processing method, and a storage medium for converting a processing gas into plasma with high-frequency power and performing processing such as etching on an object to be processed with the plasma.
半導体デバイスや液晶表示装置などのフラットパネルの製造工程においては、半導体ウエハやガラス基板といった被処理基板にエッチング処理や成膜処理等のプロセス処理を施すプラズマエッチング装置やプラズマCVD成膜装置等のプラズマ処理装置が用いられる。 In the manufacturing process of flat panels such as semiconductor devices and liquid crystal display devices, plasma such as a plasma etching apparatus or a plasma CVD film forming apparatus that performs a process such as an etching process or a film forming process on a substrate to be processed such as a semiconductor wafer or a glass substrate. A processing device is used.
プラズマ処理装置としては例えば平行平板型の容量結合プラズマ処理装置が用いられている。図8(a)はそのプラズマ処理装置を模式的に示した図であり、その処理容器内に上部電極11、被処理基板10が載置される下部電極12が設けられている。例えばいわゆる下部2周波タイプの装置では、下部電極12にはプラズマ形成用(ソース用)の高周波電源13とバイアス用の高周波電源14とが接続されている。
For example, a parallel plate type capacitively coupled plasma processing apparatus is used as the plasma processing apparatus. FIG. 8A schematically shows the plasma processing apparatus, in which an upper electrode 11 and a lower electrode 12 on which the substrate to be processed 10 is placed are provided in the processing container. For example, in a so-called lower two-frequency type device, the lower electrode 12 is connected to a high-
このバイアス用の高周波電源14はプラズマ中のイオンを引き込んでエッチングの異方性を確保することの他に異常放電防止の役割もある。即ち大型基板のプラズマ処理においては、プラズマ形成用の高周波電源13単独では処理条件によってはプラズマPの状態が不安定になり、イオンシースの面内均一性が悪くなってアーキング(異常放電)が発生するおそれがある。そこで下部電極12にはプラズマ形成用の高周波に加えてバイアス用の高周波電源14からの高周波を重畳して印加し、被処理基板10上におけるイオンシースの面内均一性を上げて、前記異常放電の発生を回避している。図中h1が、前記イオンシースが形成される領域である。
The bias high-
ところで例えば上記のプラズマ処理装置1でエッチング処理するにあたり、エッチングの終点付近においてはそれまでと異なる性質を有する膜が現れる場合がある。具体的に、例えば絶縁膜である上層の膜のエッチングが進行し、下地の金属膜が露出してエッチングされると、プラズマPを構成する成分が変化し、プラズマインピーダンスが大きく変化することがある。このようにプラズマインピーダンスが大きく変化すると、マッチング回路によるマッチングがとれなくなって高周波電源14側に過大な反射波が生じる。
By the way, for example, when etching is performed by the plasma processing apparatus 1 described above, a film having different properties may appear near the end point of etching. Specifically, for example, when the etching of the upper film, which is an insulating film, progresses and the underlying metal film is exposed and etched, the components constituting the plasma P may change, and the plasma impedance may change significantly. . When the plasma impedance changes greatly as described above, matching by the matching circuit cannot be obtained, and an excessive reflected wave is generated on the high
ここで特許文献1には、このように発生する反射波に基づいてプラズマ処理を停止させることができる平行平板型プラズマ処理装置について示されている。詳細は記載されていないが、このプラズマ処理装置において監視手段20により異常を検出すると、コントローラに異常検出信号が送られ、続いてそのコントローラから各高周波電源に停止信号が送られて、各高周波電源はこの指令に基づいて内部の停止部を動作させて停止させると考えられる。一方、瞬時に対応するために各高周波電源に検出機能を持たせ、検出時に瞬時に自らの電源の発振動作を停止させることが検討されており、この場合自らの電源の発振動作を停止させたら、特許文献1のように一つの電源の異常信号を装置コントローラに送り、この装置コントローラから他の高周波電源に信号を送信して、その高周波電源の発振を停止させることが考えられるが、そのような構成とした場合以下の問題がある。 Here, Patent Document 1 discloses a parallel plate type plasma processing apparatus capable of stopping the plasma processing based on the reflected wave thus generated. Although details are not described, when an abnormality is detected by the monitoring means 20 in this plasma processing apparatus, an abnormality detection signal is sent to the controller, and then a stop signal is sent from the controller to each high frequency power source. Is considered to operate and stop the internal stop based on this command. On the other hand, in order to respond instantaneously, it has been considered that each high-frequency power supply has a detection function, and the oscillation operation of its own power supply is stopped instantaneously at the time of detection. In this case, if the oscillation operation of its own power supply is stopped As in Patent Document 1, it is conceivable to send an abnormality signal of one power supply to the apparatus controller and transmit a signal from this apparatus controller to another high frequency power supply to stop the oscillation of the high frequency power supply. There are the following problems when using a simple configuration.
上記のようにバイアス印加用の高周波電源14側に過大な反射波が生じ、当該高周波電源14の発振が停止し、その後高周波電源14からの異常信号が前記装置コントローラに送信され、装置コントローラから高周波電源13に信号が送信され、高周波電源13の発振を停止させるとすると、高周波電源14の発振停止から高周波電源13の発振停止までは最短でも100ミリ秒かかる。そしてその間に上述したようにプラズマPの状態が不安定となり、図8(b)中h2で示すように被処理基板10の表面上のイオンシースが形成される領域が狭くなって、被処理基板10への異常放電が発生し、被処理基板10に電流が流れて被処理基板10が損傷してしまうおそれがある。
As described above, an excessive reflected wave is generated on the high-
なお特許文献2には高周波電源に反射された反射波の電力値に基づいて高周波電源の発振を停止させる回路について記載されているが、本発明の問題を解決できるものではない。
Although
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、複数の高周波電源を用いて被処理体に対してプラズマ処理を行うにあたって少なくとも一つの高周波電源に過大な反射波が生じたときに当該高周波電源の出力を停止すると共に、他の高周波電源の出力を瞬時に停止させ、これによりプラズマの異常による被処理体の損傷を抑えることのできるプラズマ処理装置、プラズマ処理方法及びこの方法を実施する記憶媒体を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to generate an excessive reflected wave in at least one high-frequency power source when performing plasma processing on a target object using a plurality of high-frequency power sources. A plasma processing apparatus, a plasma processing method, and a plasma processing apparatus capable of stopping the output of the high-frequency power source when it occurs and instantaneously stopping the output of the other high-frequency power source, thereby suppressing damage to the object due to plasma abnormality It is to provide a storage medium for implementing this method.
本発明のプラズマ処理装置は、プラズマに関与する複数の高周波電源を備え、処理容器内の被処理体に対してプラズマにより処理するプラズマ処理装置において、
前記複数の高周波電源の各々は、高周波を発振する発振器と、外部と通信するための通信部と、この通信部により停止信号を受信したときに発振器の出力を停止する出力停止部と、を備え、
前記複数の高周波電源のうちの少なくとも一つの高周波電源の出力停止部は、当該高周波電源の発振器から出力される高周波の異常を検出したときに当該発振器の出力を停止すると共に前記通信部に停止信号を出力する監視部により構成され、
前記少なくとも一つの高周波電源の通信部と他の高周波電源の通信部とは、前記監視部からの停止信号を他の高周波電源に直接送信することを特徴とする。
The plasma processing apparatus of the present invention includes a plurality of high-frequency power sources involved in plasma, and in a plasma processing apparatus that processes a target object in a processing container with plasma,
Each of the plurality of high frequency power supplies includes an oscillator that oscillates a high frequency, a communication unit for communicating with the outside, and an output stop unit that stops the output of the oscillator when a stop signal is received by the communication unit. ,
An output stop unit of at least one high-frequency power source among the plurality of high-frequency power sources stops the output of the oscillator and detects a stop signal to the communication unit when detecting an abnormality in a high frequency output from the oscillator of the high-frequency power source Is composed of a monitoring unit that outputs
The communication unit of the at least one high frequency power supply and the communication unit of the other high frequency power supply directly transmit a stop signal from the monitoring unit to another high frequency power supply.
例えば、前記少なくとも一つの高周波電源の監視部により検出される高周波の異常は、反射波の異常であり、また前記少なくとも一つの高周波電源の通信部と他の高周波電源の通信部とは前記停止信号を直接送信するための通信路により互いに接続されていてもよい。 For example, the abnormality of the high frequency detected by the monitoring unit of the at least one high frequency power supply is an abnormality of a reflected wave, and the communication unit of the at least one high frequency power supply and the communication unit of another high frequency power supply may May be connected to each other by a communication path for transmitting directly.
前記処理容器内に基板が載置される下部電極と上部電極とが対向して設けられ、
前記下部電極及び上部電極のいずれか一方に接続されるプラズマ発生用の高周波電源と、前記下部電極に接続され、前記プラズマ発生用の高周波電源よりも周波数が低いバイアス印加用の高周波電源と、を含み、
前記少なくとも一つの高周波電源は、前記バイアス印加用の高周波電源であり、前記他の高周波電源は、前記プラズマ発生用の高周波電源を含み、
バイアス印加用の高周波電源の通信部からプラズマ発生用の高周波電源の通信部へ停止信号が直接送信されていてもよく、この場合例えば、前記出力停止部によりバイアス印加用の高周波電源の発振器及びプラズマ発生用の高周波電源の発振器の出力が停止した後、バイアス印加用の高周波電源の発振器、プラズマ発生用の高周波電源の発振器の順に、自動的にその出力が復帰する。前記プラズマ発生用の高周波電源の出力停止部は、当該高周波電源の発振器から出力される高周波の異常を検出したときに当該発振器の出力を停止する監視部により構成されていてもよく、またこの場合例えば前記プラズマ発生用の高周波電源の監視部により検出される高周波の異常は、反射波の異常である。さらに前記高周波の異常によるプラズマ発生用の高周波電源の発振器の出力が停止した場合、バイアス側の高周波電源の通信部に停止信号を送信する装置コントローラが設けられていてもよい。
A lower electrode and an upper electrode on which a substrate is placed in the processing container are provided facing each other,
A high-frequency power source for plasma generation connected to one of the lower electrode and the upper electrode; and a high-frequency power source for bias application connected to the lower electrode and having a frequency lower than that of the high-frequency power source for plasma generation Including
The at least one high-frequency power source is a high-frequency power source for bias application, and the other high-frequency power source includes the high-frequency power source for generating plasma,
The stop signal may be directly transmitted from the communication unit of the high-frequency power source for bias application to the communication unit of the high-frequency power source for plasma generation. In this case, for example, the oscillator and plasma of the high-frequency power source for bias application by the output stop unit After the output of the generator of the high frequency power source for generation is stopped, the output is automatically restored in the order of the oscillator of the high frequency power source for applying bias and the oscillator of the high frequency power source for generating plasma. The output stop unit of the high-frequency power source for generating plasma may be configured by a monitoring unit that stops the output of the oscillator when detecting an abnormality in a high frequency output from the oscillator of the high-frequency power source. For example, the high-frequency abnormality detected by the monitoring unit of the plasma-generating high-frequency power source is a reflected wave abnormality. Furthermore, a device controller may be provided that transmits a stop signal to the communication unit of the high frequency power supply on the bias side when the output of the oscillator of the high frequency power supply for generating plasma due to the abnormal high frequency is stopped.
前記他の高周波電源の出力停止部は、当該高周波電源の発振器から出力される高周波の異常を検出したときに当該発振器の出力を停止する監視部により構成されていてもよく、前記他の高周波電源の監視部により検出される高周波の異常は、反射波の異常である。また、例えば前記発振器の出力の停止は、発振器を停止することである。 The output stop unit of the other high-frequency power supply may be configured by a monitoring unit that stops the output of the oscillator when detecting an abnormality in the high frequency output from the oscillator of the high-frequency power supply. The high frequency abnormality detected by the monitoring unit is an abnormality of the reflected wave. Further, for example, the stop of the output of the oscillator is to stop the oscillator.
本発明のプラズマ処理方法は、プラズマに関与する複数の高周波電源を用い、処理容器内の被処理体に対してプラズマにより処理するプラズマ処理方法において、
前記複数の高周波電源のうちの少なくとも一つの高周波電源に設けられた監視部により当該高周波電源の発振器から出力される高周波の異常を検出したときに前記監視部により当該発振器の出力を停止すると共に他の高周波電源のための停止信号を当該高周波電源に含まれる通信部に出力する工程と、
前記停止信号を、前記一つの高周波電源の通信部から他の高周波電源の通信部に直接送信する工程と、
前記他の高周波電源の通信部が前記停止信号を受信したときに、当該高周波電源に設けられた出力停止部により当該高周波電源の発振器の出力を停止する工程と、を含むことを特徴とする。
The plasma processing method of the present invention uses a plurality of high-frequency power sources related to plasma, and in a plasma processing method of processing a target object in a processing container with plasma,
When the high frequency power output from the oscillator of the high frequency power source is detected by the monitoring unit provided in at least one high frequency power source among the plurality of high frequency power sources, the monitoring unit stops the output of the oscillator and others Outputting a stop signal for the high-frequency power source to a communication unit included in the high-frequency power source,
Directly transmitting the stop signal from the communication unit of the one high frequency power supply to the communication unit of the other high frequency power supply;
And a step of stopping output of an oscillator of the high frequency power supply by an output stop unit provided in the high frequency power supply when the communication unit of the other high frequency power supply receives the stop signal.
本発明の記憶媒体は、基板に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述のプラズマ処理方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
The storage medium of the present invention is a storage medium that stores a computer program that is used in a plasma processing apparatus that performs plasma processing on a substrate and that operates on a computer.
The computer program includes a group of steps so as to implement the above-described plasma processing method.
プラズマに関与する複数の高周波電源を用いて被処理体に対してプラズマ処理を行うにあたって、少なくとも一つの高周波電源については、当該高周波電源の発振器から出力される高周波の異常を検出したときに当該発振器の出力を停止すると共に、その異常信号(停止信号)を当該高周波電源から他の高周波電源に直接送信して他の高周波電源の発振器の出力を停止するようにしているため、前記高周波の異常が起こってから瞬時に他の高周波電源の高周波の出力を停止することができる。このためプラズマの不安定な状態が続くことによる異常放電の発生などを抑えることができるので、被処理体の損傷を防止あるいは低減できる。 When performing plasma processing on an object to be processed using a plurality of high-frequency power sources involved in plasma, when at least one high-frequency power source detects an abnormality in a high frequency output from the oscillator of the high-frequency power source, the oscillator And the abnormal signal (stop signal) is directly transmitted from the high-frequency power source to the other high-frequency power source to stop the output of the oscillator of the other high-frequency power source. The high frequency output of the other high frequency power supply can be stopped instantaneously after the occurrence. Therefore, the occurrence of abnormal discharge due to the continued unstable plasma state can be suppressed, and damage to the object to be processed can be prevented or reduced.
本発明のプラズマ処理装置を、液晶ディスプレイ用のガラス基板Bをエッチングする装置に適用した実施の形態について図1を参照しながら説明する。このプラズマエッチング装置2は例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の処理容器20を備えている。この処理容器20の中央下部には下部電極41が設けられており、下部電極41は図示しない搬送手段により処理容器20内に搬送された基板Bを載置する載置台を兼用している。この下部電極41の下部には絶縁体42が設けられており、この絶縁体42により下部電極41は、処理容器20から電気的に十分浮いた状態になっている。図中43は下部電極41の支持部である。また処理容器20の下部には開口部44が設けられ、この開口部44の外側には接地筐体であるマッチングボックス45が設けられている。
An embodiment in which the plasma processing apparatus of the present invention is applied to an apparatus for etching a glass substrate B for a liquid crystal display will be described with reference to FIG. The
マッチングボックス45中には、夫々一端側がプラズマ形成用(ソース用)の高周波電源6A及びバイアス印加用の高周波電源6Bに接続された整合回路46、47が設けられており、これら整合回路46,47の他端側は下部電極41に接続されている。図中48A、48Bは同軸ケーブルである。整合回路46、47はプラズマのインピーダンスに合わせて下部電極41と高周波電源6A,6Bとの間におけるインピーダンスを調整する。
The matching
また処理容器20の側壁には排気路32が接続され、この排気路32には真空排気手段をなす真空ポンプ33が接続されている。更に処理容器20の側壁には、被処理基板Bの搬送口34を開閉するためのゲートバルブ35が設けられている。
Further, an
下部電極41の上方には、当該下部電極41と対向するようにガス供給部であるガスシャワーヘッドを兼用する上部電極51が設けられている。また上部電極51は、処理容器20の上側に設けられた開口部36の開口縁に沿って設けられた絶縁体52を介して処理容器20の天井部に接続されており、この絶縁体52により上部電極51は処理容器20から電気的に十分浮いた状態になっている。
Above the lower electrode 41, an
上部電極51は、ガス供給路53を介して処理ガス供給部54に接続されると共にガス供給路53から供給された処理ガスが、多数のガス孔55からこの処理空間Sに供給されるように構成されている。図中57は導電路である。
The
ソース用の高周波電源6Aは処理ガスに高周波電力を供給して処理ガスをプラズマ化(活性化)させるためのものであり、図2に示すように例えば13.56MHzの高周波を出力する発振器61Aと、反射波監視部であるアーク検出回路部65Aと、通信ボード62Aと、を備えている。またバイアス用の高周波電源部6Bは基板Bにバイアスを印加するためのものであり、例えば3.2MHzの高周波を出力する発振器61Bと、アーク検出回路部65Bと、通信ボード62Bと、を備えている。各通信ボード62A,62Bの第1のポート63A,63Bはコントローラ通信用の通信路であるケーブル66A,66Bにより夫々制御ボード71に接続され、制御ボード71はケーブル73により装置コントローラ72に接続されている。更に高周波電源6Aの第2のポート64Aは、専用の通信路であるケーブル67により高周波電源6Bの通信ボード62Bの第2のポート64Bに接続されている。
The source high-
ここで高周波電源6A,6Bの各部及び高周波電源6A,6B及び装置コントローラ72間の通信機能について詳述する。高周波電源6Aのアーク検出回路部65Aは発振器61Aから出力される高周波(進行波)の電力値及び発振器61Aへ反射する反射波の電力(反射電力)値を検出し、検出された反射電力値が予め設定された許容値を越えているか否かを判断する機能を有している。高周波電源6Aからの高周波の出力は例えば10kWであり、この場合反射波の許容値は例えば200Wである。そしてこの許容値を越えていると判断した場合、アーク検出回路部65Aは発振器61Aの出力を停止させる。
Here, the communication function between each part of the high
また高周波電源6Bのアーク検出回路部65Bも発振器61Bから出力される進行波の電力値及び発振器61Bへ反射する反射電力値を検出し、検出された反射電力値が予め設定された許容値を越えているか否かを判断する機能を有している。高周波電源6Bからの高周波の出力は例えば5kWであり、この場合反射波の許容値は例えば200Wである。そしてこの許容値を越えていると判断した場合、アーク検出回路部65Bは発振器61Bの出力を停止させると共に通信用ボード62Bの第2のポート64Bに異常信号を出力する。
The arc detection circuit unit 65B of the high
高周波電源6Aの通信ボード62Aは発振器61Aからの反射電力に関する信号、例えば反射電力値を含む信号を第1のポート63Aからケーブル66A、制御ボード71及びケーブル73を介して装置コントローラ72に送信すると共に、装置コントローラ72から制御ボード71を介して送られた停止指令を発振器61Aに出力する役割を有している。
The
一方、高周波電源6Bの通信ボード62Bは発振器61Bからの反射電力に関する信号、例えば反射電力値を含む信号を第1のポート63Bからケーブル66B、制御ボード71及びケーブル73を介して装置コントローラ72に送信すると共に、装置コントローラ72から制御ボード71を介して送られた停止指令を発振器61Bに出力する役割を有している。また通信ボード62Bは、アーク検出回路部65Bが発振器61Bに反射された反射波を異常と判断して出力された異常信号を第2のポート64Bから専用のケーブル67を介して高周波電源6Aの通信ボード62Aの第2のポート64Aに直接送信する機能を有している。
On the other hand, the communication board 62B of the high
装置コントローラ72は各高周波電源6A,6Bからの反射電力に関するデータを収集し、いずれか一方の反射電力値が許容値を超えた場合、各高周波電源6A、6Bに停止指令を出力する。
The
また、このプラズマエッチング装置2には例えばコンピュータからなる制御部20Aが設けられている。この制御部20Aはプログラム、メモリ、CPUからなるデータ処理部などを備えており、前記プログラムには制御部20Aからエッチング装置2の各部に制御信号を送り、後述の各ステップを進行させることで基板Bに対してプラズマ処理を施すように命令が組み込まれている。また、例えばメモリには処理圧力、処理時間、ガス流量、電力値などの処理パラメータの値が書き込まれる領域を備えており、CPUがプログラムの各命令を実行する際これらの処理パラメータが読み出され、そのパラメータ値に応じた制御信号がこのプラズマエッチング装置2の各部位に送られることになる。このプログラム(処理パラメータの入力操作や表示に関するプログラムも含む)は、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、MO(光磁気ディスク)などの記憶部20Bに格納されて制御部20Aにインストールされる。
Further, the
続いてこのプラズマエッチング装置2の作用について図3、図4及び図5を参照しながら説明する。図3及び図4はエッチング装置2の各部における信号の流れを示しており、また図5はエッチングの終点付近における高周波電源6A、6Bの出力の波形データである。図5中鎖線はバイアス印加用の高周波電源6Bの出力、実線はプラズマ形成用の高周波電源6Aの出力を夫々示している。
Next, the operation of the
先ずオペレータがガス種、処理容器20内の圧力、高周波電源6A,6Bの電力などの処理条件を不図示の入力画面から入力する。そしてゲートバルブ25を開き、例えば表面に絶縁膜が形成され、その下層に金属膜が形成された基板Bが処理容器20に搬入され、不図示の外部からの搬送アームと昇降ピンとの協働作用により、下部電極41に載置される。続いてゲートバルブが閉じられ、処理ガスが上部電極51を兼用するガス供給部から処理容器20内に供給されながら処理容器20内が真空引きされ、設定した圧力になる。
First, the operator inputs the processing conditions such as the gas type, the pressure in the
然る後、装置コントローラ72から制御ボード71を介して通信ボード62Aの第1のポート63A、通信ボード62Bの第1のポート63Bに投入指令が送信される。この投入指令により、夫々発振器61A,61Bが動作して、高周波が出力される。
Thereafter, an input command is transmitted from the
発振器61A,61Bから出力された各高周波は、同軸ケーブル48A,48B→整合回路46,47→下部電極41→上部電極51→導電路57→処理容器20の壁部→マッチングボックス45の経路で流れる。このため発振器61Aからの高周波により処理ガスがプラズマ化されて、処理空間SにプラズマPが形成されると共に、発振器61Bの高周波により基板Bにバイアスが印加され、プラズマ中のイオンがこのバイアスにより基板B側に引き込まれて、基板B表面の絶縁膜が異方性をもってエッチングされる(図3(a))。また背景技術で述べたようにこのバイアスは基板B表面のシース層を面内で均一化する作用もある。
The high frequencies output from the
そして発振器61A,61Bから、発振器61A,61Bへ反射される反射波の電力値及び発振器61A,61Bから出力される高周波の電力値に対応する信号が通信ボード62A,62Bの各第1のポート63A,63B及び制御ボード71を介して装置コントローラ72へ送信され、装置コントローラ72は反射電力値及び高周波電力値を監視する。またアーク検出回路部65A,65Bは、夫々前記反射電力が許容値例えば200Wを越えているか否かを判断する。
A signal corresponding to the power value of the reflected wave reflected from the
基板Bの絶縁膜のエッチングが進行し、基板Bの表面に絶縁膜の下層の金属膜が露出し、当該金属膜がエッチングされ始めると、プラズマPのインピーダンスが変化する。このインピーダンスの変化が起きると、瞬間的な不整合状態となり、発振器61A,61Bに瞬時に大きな反射波が発生する。そしてバイアス側の高周波電源6Bのアーク検出回路部65Bが、発振器61Bへ反射した反射波の電力値が200Wを越えていると判断した場合には、当該アーク検出回路部65Bは発振器61Bの出力を停止する(図5中時刻t1)と共に異常信号を通信ボード62Bの第2のポート64Bに出力する。この異常信号、即ち高周波電源6Aの停止用の停止信号は通信ボード62Bから直接ソース用の高周波電源6Aの通信ボード62Aに送信され、アーク検出回路部65Aに入力される(図3(b))。この停止信号を受けたアーク検出回路部65Aは、発振器61Aの出力を停止させる(図5中時刻t2)。t1t2間は例えば数μ秒である。高周波電源6Bの発振器61Bが停止することにより図3(b)に示すようにイオンシースの形成領域が狭くなるが、その直後に(いわば略同時に)プラズマPの生成が停止する。
When the etching of the insulating film of the substrate B proceeds and the metal film under the insulating film is exposed on the surface of the substrate B, and the metal film starts to be etched, the impedance of the plasma P changes. When this impedance change occurs, an instantaneous mismatch occurs, and a large reflected wave is instantaneously generated in the
各アーク検出回路部からの停止信号により出力が停止した発振器61A,61Bは予め定められた休止期間経過後、自動的に元の出力に、所定の立ち上がり時間にて復帰する。この休止時間は、反射波の影響を十分に抑える目的から、バイアス用の高周波電源6Bでは、時刻t1t3間は300ms〜500ms、例えば400msであり、ソース用の高周波電源6Aでは時刻t2t4間は400ms〜600ms、例えば500msである。
高周波電源6Bの発振器61Bは時刻t5にてオフになった時刻t1以前と同じ出力になり、時刻t5以降はその出力が一定に維持される。また高周波電源6Aの発振器61Aは時刻t5の後の時刻t6にてオフになった時刻t2と同じ出力になり、プラズマPが再び形成され(図4(c))、基板Bにプラズマ処理が行われる。時刻t6以降は高周波電源61Aの出力は一定に維持される。このように各高周波電源6A、6Bの出力が回復する期間を再スタート期間とすると、高周波電源6Bについての再スタート期間である時刻t3t5間は0.1秒〜2.0秒例えば0.7秒であり、高周波電源6Aについての再スタート期間である時刻t4t6間は0.1秒〜2.0秒例えば0.7秒である。
The
上述のプラズマエッチング装置2によればプラズマに関与する高周波電源であるソース用の高周波電源6A及びバイアス用の高周波電源6Bを用いて基板Bに対してプラズマエッチング処理を行うにあたって、高周波電源6Bの発振器61Bへ反射される反射波の異常が起こった場合には、内蔵のアーク検出回路部65Bにより当該高周波電源6Bの発振器61Bを停止させると共に、高周波電源6Bからソース用の高周波電源6Aに直接停止信号を送信し、高周波電源6Aのアーク検出回路部65Aが発振器61Aを停止するようにしているため、反射波の異常により高周波電源6Bの発振器61Bが停止した後、瞬時に例えばμsオーダで高周波電源6Aからの高周波の出力を停止することができる。このためプラズマの不安定な状態が続くことによる異常放電の発生などを抑えることができるので、基板Bの損傷を防止あるいは低減できる。例えば既述のように被エッチング膜の終点付近で下地の膜が露出することでプラズマの状態が変わり、マッチングがとれなくなってバイアス用の高周波が消失した状態のまま基板Bが処理されることが防止されるのでこの手法は極めて有効である。
According to the
実際に上記のプラズマエッチング装置2を用いて図5の時刻t1、t2間の時間を測定したところ約1.7μs(マイクロ秒)であった。背景技術に示したように従来の装置構成では100ms(ミリ秒)以上であるため本発明の効果が示された。なお、バイアス印加用の高周波電源6Bにおいて許容値以上の反射電力が検出されてからその高周波電源6Bの発振器61Bがオフになるまでの時間は80nsであった。
When the time between times t1 and t2 in FIG. 5 was actually measured using the above-described
なお、ソース側のアーク検出回路部65Aが許容値を越える反射波を検出した場合は、アーク検出回路部65Aは発振器61Aの出力を停止させると共に発振器61Aに許容値を越える反射波が生じたこと及び当該アーク検出回路部65Aにより発振器61Aが停止したことに対応する信号を装置コントローラ72に送信する。その信号を受けた装置コントローラ72は通信ボード62Bを介してアーク検出回路部65Bに停止信号を送信し、アーク検出回路部65Bがバイアス側の発振器61Bを停止させる。発振器61Aの出力が停止してからこのように装置コントローラ72から停止信号がアーク検出回路部65Bに到達するまでに要する時間は、例えば100ms程度である。
When the source-side arc
図6は高周波電源6Aをエッチング開始時に最初に立ち上げて所定の出力にするとき及び上記のように再スタートさせるときの出力の波形の一例とそのときに発生する反射波の波形の一例とを示したものであり、アーク検出回路部65Aの許容値は200Wに設定している。高周波電源6Aの発振器61Aの出力をエッチング開始時に所定の出力にするとき(図中S1〜S2までの期間)は再スタート期間(図中S4〜S5間での期間)よりも電力を早い時間で所定の値まで上昇させる。このようにすると再スタート期間に比べて反射波が発生しやすくなるので、例えばS1〜S2までの期間においては、反射電力が許容値を越えてもアーク検出回路部65Aが、発振器61Aの出力を停止させないように設定することが好ましい。高周波電源61Bのアーク検出回路部63Bについても同様に、エッチング開始時に当該高周波電源61Bを最初に立ち上げるときには、反射電力が許容値を超えても発振器61Bの出力を停止させないように設定することが好ましい。
FIG. 6 shows an example of an output waveform when the high-
図7は他のプラズマエッチング装置の構成を示した図であり、このプラズマエッチング装置9は高周波電源6Aと同様に構成された高周波電源6Cを備えている。高周波電源6Cの同軸ケーブル48Cはコンバイナボックス91を介して電源6Aの同軸ケーブル48Aに接続されており、高周波電源6A及び6Cがソース用の高周波電源として構成されている。バイアス用の高周波電源6Bに接続されたアーク検出回路部63Bがその許容値を越えた反射電力を検出すると、アーク検出回路部63Bは発振器61Bの出力を停止させると共に高周波電源6A、6Cの夫々の通信ボード62A,62Cを介してアーク検出回路部65A及び65Cに信号を送信し、これらアーク検出回路部65A及び65Cが発振器61A,61Cの出力を停止させる。このように一つの高周波電源のアーク検出回路部から複数の他の高周波電源のアーク検出回路部に信号が直接送信され、各アーク検出回路部に接続された高周波電源が停止するような構成となっていてもよい。
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of another plasma etching apparatus, and this plasma etching apparatus 9 includes a high
上述の各実施形態ではバイアス用の高周波電源6Bの通信ボード62Bからソース用の高周波電源6Aの通信ボード62Aに停止信号が送られる例について示したが、このようにソース側からバイアス側に停止信号が送信されることに限られるものではない。例えば高周波電源5Aのアーク検出回路65Aが発振器61Aに過大な反射波を検出した場合に、ソース用の高周波電源6Aの通信ボード62Aからバイアス用の高周波電源6Bの通信ボード62Bに直接停止信号が送られ、アーク検出回路部65Bが発振器61Bを停止するようにしてもよい。また、停止信号の送信はこのように一方向のみに限られるものではなく、通信ボード62A,62B間で双方向に停止信号が送信されるようになっていてもよい。
In each of the above-described embodiments, an example in which a stop signal is sent from the communication board 62B of the bias high-
また上記実施形態ではバイアス側の高周波電源のアーク検出回路が反射波の異常に基づいて停止信号を出力しているが、進行波の異常を検出したときに同様に停止信号を出力するようにしてもよい。また通信ボード62Bと通信ボード62Aとを専用のケーブル67で接続して停止信号の送受信を行う代わりに、これら通信ボード間で無線により停止信号が送受信されるようになっていてもよい。
In the above embodiment, the arc detection circuit of the high frequency power source on the bias side outputs a stop signal based on the abnormality of the reflected wave. However, when detecting the abnormality of the traveling wave, the stop signal is output in the same manner. Also good. Instead of connecting the communication board 62B and the
2 プラズマエッチング装置
20 処理容器
41 上部電極
51 下部電極
6A ソース用高周波電源
6B バイアス用高周波電源
61A,61B 発振器
62A,62B 通信ボード
65A,65B アーク検出回路部
72 装置コントローラ
2
Claims (13)
前記複数の高周波電源の各々は、高周波を発振する発振器と、外部と通信するための通信部と、この通信部により停止信号を受信したときに発振器の出力を停止する出力停止部と、を備え、
前記複数の高周波電源のうちの少なくとも一つの高周波電源の出力停止部は、当該高周波電源の発振器から出力される高周波の異常を検出したときに当該発振器の出力を停止すると共に前記通信部に停止信号を出力する監視部により構成され、
前記少なくとも一つの高周波電源の通信部と他の高周波電源の通信部とは、前記監視部からの停止信号を他の高周波電源に直接送信することを特徴とするプラズマ処理装置。 In a plasma processing apparatus that includes a plurality of high-frequency power sources related to plasma and processes a target object in a processing container with plasma,
Each of the plurality of high frequency power supplies includes an oscillator that oscillates a high frequency, a communication unit for communicating with the outside, and an output stop unit that stops the output of the oscillator when a stop signal is received by the communication unit. ,
An output stop unit of at least one high-frequency power source among the plurality of high-frequency power sources stops the output of the oscillator and detects a stop signal to the communication unit when detecting an abnormality in a high frequency output from the oscillator of the high-frequency power source Is composed of a monitoring unit that outputs
The plasma processing apparatus, wherein the communication unit of the at least one high frequency power supply and the communication unit of the other high frequency power supply directly transmit a stop signal from the monitoring unit to another high frequency power supply.
前記下部電極及び上部電極のいずれか一方に接続されるプラズマ発生用の高周波電源と、 前記下部電極に接続され、前記プラズマ発生用の高周波電源よりも周波数が低いバイアス印加用の高周波電源と、を含み、
前記少なくとも一つの高周波電源は、前記バイアス印加用の高周波電源であり、前記他の高周波電源は、前記プラズマ発生用の高周波電源を含み、
バイアス印加用の高周波電源の通信部からプラズマ発生用の高周波電源の通信部へ停止信号が直接送信されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一に記載のプラズマ処理装置。 A lower electrode and an upper electrode on which a substrate is placed in the processing container are provided facing each other,
A high-frequency power source for plasma generation connected to one of the lower electrode and the upper electrode; and a high-frequency power source for bias application connected to the lower electrode and having a lower frequency than the high-frequency power source for plasma generation Including
The at least one high-frequency power source is a high-frequency power source for bias application, and the other high-frequency power source includes the high-frequency power source for generating plasma,
4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a stop signal is directly transmitted from the communication unit of the high-frequency power source for bias application to the communication unit of the high-frequency power source for plasma generation.
前記複数の高周波電源のうちの少なくとも一つの高周波電源に設けられた監視部により当該高周波電源の発振器から出力される高周波の異常を検出したときに前記監視部により当該発振器の出力を停止すると共に他の高周波電源のための停止信号を当該高周波電源に含まれる通信部に出力する工程と、
前記停止信号を、前記一つの高周波電源の通信部から他の高周波電源の通信部に直接送信する工程と、
前記他の高周波電源の通信部が前記停止信号を受信したときに、当該高周波電源に設けられた出力停止部により当該高周波電源の発振器の出力を停止する工程と、を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。 In a plasma processing method in which a plurality of high-frequency power sources related to plasma are used and a target object in a processing container is processed with plasma,
When the high frequency power output from the oscillator of the high frequency power source is detected by the monitoring unit provided in at least one high frequency power source among the plurality of high frequency power sources, the monitoring unit stops the output of the oscillator and others Outputting a stop signal for the high-frequency power source to a communication unit included in the high-frequency power source,
Directly transmitting the stop signal from the communication unit of the one high frequency power supply to the communication unit of the other high frequency power supply;
And a step of stopping the output of the oscillator of the high-frequency power source by an output stop unit provided in the high-frequency power source when the communication unit of the other high-frequency power source receives the stop signal. Processing method.
前記コンピュータプログラムは、請求項12に記載のプラズマ処理方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。 A storage medium that stores a computer program that is used in a plasma processing apparatus that performs plasma processing on a substrate and operates on a computer,
A storage medium characterized in that the computer program includes a set of steps so as to implement the plasma processing method according to claim 12.
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