JP2010157556A - Plasma treatment device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To rapidly measure the distribution of light emission intensity of plasma generated in a vacuum processing chamber with a simple structure. <P>SOLUTION: This plasma treatment device including the vacuum processing chamber 2, a sample base 7 for mounting and holding a sample in the vacuum processing chamber, and a plasma generation means 4 to generate plasma by supplying high-frequency energy to a process gas introduced in the vacuum processing chamber includes: an optical receiver 13 for receiving light emitted from the generated plasma in the outside of the vacuum processing chamber; a light reception adjuster 14 arranged between the optical receiver and the vacuum processing chamber for adjusting the range of plasma introduced into the optical receiver within the light emitted from the plasma; and a control device 16 for controlling the plasma treatment device based on a light reception amount obtained by changing the light reception range by the optical receiver by adjusting the light reception adjuster. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、プラズマ処置装置に係り、特に処理室内に所望のプラズマ分布を得ることのできるプラズマ処置装置に関する。   The present invention relates to a plasma treatment apparatus, and more particularly to a plasma treatment apparatus capable of obtaining a desired plasma distribution in a processing chamber.

半導体デバイスの製造プロセスに用いられているプラズマ処理装置では、真空処理室内に導入された処理ガスはプラズマ化されてイオンあるいはラジカルになる。プラズマ処理装置の一種であるプラズマエッチング装置では、このイオンあるいはラジカルをウェハと反応させることにより、ウエハのエッチング加工を行なう。   In a plasma processing apparatus used in a semiconductor device manufacturing process, a processing gas introduced into a vacuum processing chamber is turned into plasma and becomes ions or radicals. In a plasma etching apparatus, which is a kind of plasma processing apparatus, the wafer is etched by reacting these ions or radicals with the wafer.

このため、プラズマ処理装置では真空処理室内のイオンやラジカルの分布が、処理性能の均一性を決める主要因となる。このようなイオンあるいはラジカルの分布を計測する技術としては次の文献が知られている。   For this reason, in the plasma processing apparatus, the distribution of ions and radicals in the vacuum processing chamber is the main factor that determines the uniformity of the processing performance. The following documents are known as techniques for measuring the distribution of such ions or radicals.

特許文献1には、真空処理室内にプラズマ受光部を設置し、受光部を回転移動させることによって、処理室内のプラズマ発光分布を測定する測定システムが示されている。また、特許文献2には、真空処理室に設けた窓の外側に、レンズとプラズマ発光検出部を設け、該発光検出部をリニアモータで移動して焦点位置を変化させることによって、処理室内のプラズマ発光分布を測定する方法が示されている。
特開2006−313847号公報 特開2006−310371号公報
Patent Document 1 discloses a measurement system that measures a plasma emission distribution in a processing chamber by installing a plasma light receiving portion in a vacuum processing chamber and rotating the light receiving portion. In Patent Document 2, a lens and a plasma emission detector are provided outside a window provided in a vacuum processing chamber, and the focal position is changed by moving the emission detector with a linear motor. A method for measuring the plasma emission distribution is shown.
JP 2006-313847 A JP 2006-310371 A

特許文献1の方法では、受光部が処理室内に存在するため、正確な測定が可能となるが、量産装置向きの構成ではない。また、特許文献2の方法では、リニアモータを駆動してプラズマ発光検出部を移動させることによりウエハ面内全点を測定するため、測定に時間がかかる。   In the method of Patent Document 1, since the light receiving unit exists in the processing chamber, accurate measurement is possible, but the configuration is not suitable for a mass production apparatus. Further, in the method of Patent Document 2, it takes time to measure all points in the wafer surface by driving the linear motor and moving the plasma emission detector.

本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたもので真空処理室内のプラズマ分布(発光強度の分布)を簡易な構成で高速に測定することのできるプラズマ処置装置を提供する。   The present invention has been made in view of these problems, and provides a plasma treatment apparatus capable of measuring plasma distribution (emission intensity distribution) in a vacuum processing chamber at high speed with a simple configuration.

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.

真空処理室、該真空処理室内に試料を載置して保持する試料台、および前記真空処理室内に導入されたプロセスガスに高周波エネルギを供給してプラズマを生成するプラズマ生成手段を備えたプラズマ処理装置において、生成されたプラズマからの発光を前記真空処理室の外部で受光する受光器と、前記受光器と真空処理室の間に設けられ、前記プラズマからの発光のうち前記受光器に導入されるプラズマの範囲を調整する受光調整器と、前記受光調整器を調整して受光器による受光範囲を変更して得られた受光量をもとにプラズマ処理装置を制御する制御装置を備えた。   Plasma processing comprising a vacuum processing chamber, a sample stage for placing and holding a sample in the vacuum processing chamber, and a plasma generating means for generating plasma by supplying high-frequency energy to a process gas introduced into the vacuum processing chamber In the apparatus, a light receiving device that receives light emitted from the generated plasma outside the vacuum processing chamber, and is provided between the light receiving device and the vacuum processing chamber, and is introduced into the light receiving device out of the light emitted from the plasma. And a control device for controlling the plasma processing apparatus based on the amount of light received by adjusting the light receiving adjuster to change the light receiving range by the light receiving device.

本発明は、以上の構成を備えるため、真空処理室内のプラズマ分布を簡易な構成で高速に測定することができる。   Since the present invention has the above configuration, the plasma distribution in the vacuum processing chamber can be measured at high speed with a simple configuration.

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、本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置を説明する図である。プラズマ処理装置1は、真空処理室2、真空処理室2に処理ガスを供給するマスフローコントローラ3、真空処理室2に供給された処理ガスをプラズマ化するためのプラズマ生成用高周波電源4、および真空処理室2内のガスを排気するガス排気系5を備える。   Hereinafter, the best embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 1 includes a vacuum processing chamber 2, a mass flow controller 3 that supplies a processing gas to the vacuum processing chamber 2, a plasma-generating high-frequency power source 4 that converts the processing gas supplied to the vacuum processing chamber 2 into plasma, and a vacuum A gas exhaust system 5 for exhausting the gas in the processing chamber 2 is provided.

被処理基板であるウエハ6は、プラズマ処理装置1の真空処理室2内に配置された試料台7上に載置される。   A wafer 6 that is a substrate to be processed is placed on a sample stage 7 disposed in the vacuum processing chamber 2 of the plasma processing apparatus 1.

プラズマ処理に使用する処理ガスは、マスフローコントローラ3を通して装置内に導入され、導入された処理ガスはプラズマ発生用高周波電源4から供給される高周波エネルギによりプラズマ化される。プラズマ8内の荷電粒子(イオン)は、試料台7に接続されたバイアス用高周波電源9により形成されるバイアス電界により加速され、試料台7上に載置したウエハ6表面に引き込まれる。   A processing gas used for the plasma processing is introduced into the apparatus through the mass flow controller 3, and the introduced processing gas is turned into plasma by the high frequency energy supplied from the plasma generating high frequency power source 4. Charged particles (ions) in the plasma 8 are accelerated by a bias electric field formed by a bias high-frequency power source 9 connected to the sample stage 7 and are drawn into the surface of the wafer 6 placed on the sample stage 7.

これによりウエハ6の表面が活性化され、プラズマ8内の反応性ガスとウエハ6の表面が化学反応することによりプラズマ処理が行なわれる。   As a result, the surface of the wafer 6 is activated, and the reactive gas in the plasma 8 and the surface of the wafer 6 chemically react to perform plasma processing.

なお、真空処理室2内の圧力は、圧力計10からの測定値を基準値と比較し、前記比較した結果をもとに可変コンダクタンスバルブ11の開閉角度を調整して排気速度を調整することにより一定に保持することができる。   The pressure in the vacuum processing chamber 2 is adjusted by comparing the measured value from the pressure gauge 10 with a reference value and adjusting the opening / closing angle of the variable conductance valve 11 based on the comparison result to adjust the exhaust speed. Therefore, it can be kept constant.

プラズマ8の発光強度は、観察窓12を通して受光器13により観測される。観測窓12と受光器13の間には受光調整器14が配置される。受光調整器14は少なくとも2つの受光用レンズを有し、そのうち少なくとも一つの受光用レンズを上下に移動させることにより、プラズマ8の観測範囲を同心状に拡大・縮小させる。   The light emission intensity of the plasma 8 is observed by the light receiver 13 through the observation window 12. A light reception adjuster 14 is disposed between the observation window 12 and the light receiver 13. The light receiving adjuster 14 has at least two light receiving lenses. By moving at least one of the light receiving lenses up and down, the observation range of the plasma 8 is concentrically expanded / reduced.

受光器13により観測されたプラズマ8の発光強度は、モニタ装置15に伝送され、ここでプラズマ分布が測定される。プラズマ処理装置1を制御する制御部16は、モニタ装置15が測定したプラズマ分布の程度にしたがって、例えばプラズマ処理におけるプロセスデータを補正し、あるいはアラームを発して処理を停止する。   The emission intensity of the plasma 8 observed by the light receiver 13 is transmitted to the monitor device 15 where the plasma distribution is measured. The control unit 16 that controls the plasma processing apparatus 1 corrects the process data in the plasma processing, for example, according to the degree of the plasma distribution measured by the monitor device 15 or issues an alarm to stop the processing.

図2は、プラズマ分布を測定する原理を説明する図である。前述したように、本発明では、受光調整器14内の受光用レンズを上下に移動させることにより、プラズマ8の観測範囲を同心円状に拡大または縮小させることができる。また、観測範囲を拡大または縮小させて取得した複数のプラズマ発光強度の測定値を用いてプラズマ発光強度の分布を測定することができる。   FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of measuring the plasma distribution. As described above, in the present invention, the observation range of the plasma 8 can be expanded or reduced concentrically by moving the light receiving lens in the light receiving adjuster 14 up and down. Further, the distribution of plasma emission intensity can be measured using a plurality of measured values of plasma emission intensity acquired by expanding or reducing the observation range.

以下に、図2を用いてプラズマ8の観測範囲(21〜24)を、時間(t1〜t4)にしたがって4段階に変化させる場合を例にして、プラズマ分布を測定する方法を説明する。なお、プラズマ8の観測範囲を変化させる段階は2段階以上であればよいが、ウエハ6の大きさあるいは求められるプラズマ処理性能によって段階の数を変化させることが望ましい。   Hereinafter, a method for measuring the plasma distribution will be described using FIG. 2 as an example in which the observation range (21 to 24) of the plasma 8 is changed in four stages according to time (t1 to t4). Note that the number of steps for changing the observation range of the plasma 8 may be two or more, but it is desirable to change the number of steps depending on the size of the wafer 6 or the required plasma processing performance.

まず、時間t1ではウエハ6全体にかかるプラズマの範囲(観測範囲21)を観測するように受光調整器14の受光用レンズ位置を調整し、プラズマ発光強度を観測する。続いて、時間t2→t3→t4と時間を経る毎に、観測範囲22→観測範囲23→観測範囲24と観測範囲を例えば同心円状に狭くしていき、それぞれの観測範囲のプラズマ発光強度を観測する。   First, at time t1, the light receiving lens position of the light receiving adjuster 14 is adjusted so as to observe the plasma range (observation range 21) over the entire wafer 6, and the plasma emission intensity is observed. Subsequently, the observation range 22 → the observation range 23 → the observation range 24 and the observation range are narrowed concentrically, for example, every time the time t2 → t3 → t4 passes, and the plasma emission intensity in each observation range is observed. To do.

続いて、時間t2で観測した観測範囲21のプラズマ発光強度と、時間t1で観測した観測範囲22のプラズマ発光強度の差分を取ることにより、観測範囲31に示すようなリング状の範囲のプラズマ発光強度を算出する。同様に、観測範囲22と観測範囲23の差分から観測範囲32のプラズマ発光強度を算出し、観測範囲23と観測範囲24の差分から観測範囲33のプラズマ発光強度を算出する。   Subsequently, by taking the difference between the plasma emission intensity in the observation range 21 observed at time t2 and the plasma emission intensity in the observation range 22 observed at time t1, a plasma emission in a ring-shaped range as shown in the observation range 31 is obtained. Calculate the intensity. Similarly, the plasma emission intensity in the observation range 32 is calculated from the difference between the observation range 22 and the observation range 23, and the plasma emission intensity in the observation range 33 is calculated from the difference between the observation range 23 and the observation range 24.

続いて、前期算出した観測範囲31,32,33のプラズマ発光強度と観測範囲24のプラズマ発光強度を合成することにより、プラズマ分布35を得ることができる。   Subsequently, the plasma distribution 35 can be obtained by combining the plasma emission intensity in the observation ranges 31, 32, and 33 calculated in the previous period and the plasma emission intensity in the observation range 24.

なお、エッチングレート等のプラズマ処理性能のウエハ6の面内分布は、ウエハ6の中心部よりも外周部の方が急峻な変化を示すことが多い。このため、外周部のリングである観測範囲31のリング幅を最も狭くし、観測範囲32,33と進むごとに観測範囲のリング幅を徐々に広くしていくのが望ましい。例えば、観測範囲24,31,32,33の面積を同一にするのも良い。   The in-plane distribution of the plasma processing performance such as the etching rate of the wafer 6 often shows a sharper change in the outer peripheral portion than in the central portion of the wafer 6. For this reason, it is desirable to narrow the ring width of the observation range 31 that is a ring on the outer peripheral portion, and gradually increase the ring width of the observation range as the observation ranges 32 and 33 are advanced. For example, the observation areas 24, 31, 32, and 33 may have the same area.

図3は、プラズマ分布(プラズマ発光の強度分布)を測定する手順を示したフローチャートである。以下に各ステップについて順を追って説明する。   FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for measuring the plasma distribution (plasma emission intensity distribution). Each step will be described below in order.

まず、ステップ41では、プラズマ処理装置1でプラズマ処理を実施する。ステップ42では、前記プラズマ処理中において、観測範囲21〜24のそれぞれにおけるプラズマ発光強度を取得する。   First, in step 41, the plasma processing apparatus 1 performs plasma processing. In step 42, the plasma emission intensity in each of the observation ranges 21 to 24 is acquired during the plasma processing.

ステップ43では、前記取得した各観測範囲のプラズマ発光強度の中から、予め設定された1つ以上の波長の発光強度のみを選択して抽出する。例えば、塩素系のガスでポリシリコンをエッチングする際には、Siの発光波長である251nm,288nm,SiClの発光波長である390nm,Clの発光波長である726nm,838nmなどの波長の発光強度を抽出すると良い。   In step 43, only the emission intensity of one or more wavelengths set in advance is selected and extracted from the acquired plasma emission intensity of each observation range. For example, when etching polysilicon with a chlorine-based gas, the emission intensities of wavelengths such as 251 nm and 288 nm of Si emission wavelengths, 390 nm of SiC emission wavelengths, 726 nm and 838 nm of Cl emission wavelengths, and the like. It is good to extract.

また、フロロカーボン系のガスで窒化シリコンをエッチングする際には、CNの発光波長である359nm,387nm,C2の発光波長である470nm,517nm,Fの発光波長である703nm,775nmなどの波長の発光強度を選択すると良い。また希釈ガスとしてアルゴンが添加されている場合には、Arの発光波長である420nm,603nm,752nmなどの波長の発光強度を選択すると良い。また添加ガスとして酸素が添加されている場合には、O2の発光波長である777nm,845nmなどの波長の発光強度を選択すると良い。   In addition, when silicon nitride is etched with a fluorocarbon-based gas, light emission with a wavelength such as 359 nm and 387 nm as CN emission wavelengths, 470 nm and 517 nm as C2 emission wavelengths, and 703 nm and 775 nm as F emission wavelengths is provided. Choose strength. In addition, when argon is added as a dilution gas, it is preferable to select emission intensity of wavelengths such as 420 nm, 603 nm, and 752 nm, which are emission wavelengths of Ar. When oxygen is added as an additive gas, the emission intensity of a wavelength such as 777 nm or 845 nm, which is the emission wavelength of O 2, may be selected.

ステップ44では、前記抽出した波長の発光強度と観測範囲の面積との積を算出する。前記の積を算出する目的は以下のとおりである。受光器13で観測されるプラズマ発光強度は、観測範囲のプラズマ発光強度の平均値であるため、例えば、プラズマ分布がウエハ6面内でまったく同じであった場合、観測範囲21の発光強度と観測範囲22の発光強度は同じになり、前記2つの観測範囲の差分は0となってしまう。そこで、各観測範囲の面積との積を算出することにより、前記2つの観測範囲の差分を算出した際に、観測範囲31のプラズマ発光強度を得ることができる。   In step 44, the product of the emission intensity of the extracted wavelength and the area of the observation range is calculated. The purpose of calculating the product is as follows. Since the plasma emission intensity observed by the light receiver 13 is an average value of the plasma emission intensity in the observation range, for example, when the plasma distribution is exactly the same in the surface of the wafer 6, the emission intensity in the observation range 21 and the observation are observed. The emission intensity in the range 22 is the same, and the difference between the two observation ranges is zero. Therefore, by calculating the product of the area of each observation range, the plasma emission intensity in the observation range 31 can be obtained when the difference between the two observation ranges is calculated.

ステップ45では、前記算出した各観測範囲における波長強度と面積の積同士の差分を算出することにより、リング状の観測範囲におけるプラズマ発光強度を取得することができる。   In step 45, the plasma emission intensity in the ring-shaped observation range can be acquired by calculating the difference between the product of the wavelength intensity and the area in each calculated observation range.

ステップ46では、前記リング状の観測範囲におけるプラズマ発光強度をリング状の観測範囲における面積で除算する。これにより、前記リング状の観測範囲におけるプラズマ発光強度の平均値を得ることができる。これにより、例えば観測範囲24,31,32,33の面積が異なる場合においても、各観測範囲における発光強度(平均値)を比較することができる。   In step 46, the plasma emission intensity in the ring-shaped observation range is divided by the area in the ring-shaped observation range. Thereby, the average value of the plasma emission intensity in the ring-shaped observation range can be obtained. Thereby, for example, even when the observation areas 24, 31, 32, and 33 have different areas, the light emission intensities (average values) in the observation ranges can be compared.

なお、ステップ44,45,46における処理は式(1)で表すことができる。なお、式(1)は、観測範囲31における発光強度I31を表している。 In addition, the process in steps 44, 45, and 46 can be represented by Formula (1). Equation (1) represents the emission intensity I 31 in the observation range 31.

31=(I21*S21−I22*S22)/(S21−S22) (1)
21:観測範囲21で測定されたプラズマ発光強度
22:観測範囲22で測定されたプラズマ発光強度
21:観測範囲21の面積
22:観測範囲22の面積
ステップ47では前記算出した観測範囲24,31,32,33のプラズマ発光強度(平均値)をもとにり、前記波長毎のプラズマ発光強度分布35(図2参照)を作成する。
I 31 = (I 21 * S 21 -I 22 * S 22) / (S 21 -S 22) (1)
I 21 : Plasma emission intensity measured in observation range 21 I 22 : Plasma emission intensity measured in observation range 22 S 21 : Area of observation range 21 S 22 : Area of observation range 22 In step 47, the calculated observation range Based on the plasma emission intensities (average values) of 24, 31, 32, and 33, a plasma emission intensity distribution 35 (see FIG. 2) for each wavelength is created.

以上の手順により、前記波長毎のプラズマ発光強度分布を例えばマップとして得ることができる。   By the above procedure, the plasma emission intensity distribution for each wavelength can be obtained as a map, for example.

図4は、最適なプラズマ分布を得ることのできる処理条件を探索する手順を示したフローチャートである。以下に各ステップについて順を追って説明をする。   FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for searching for a processing condition capable of obtaining an optimum plasma distribution. Each step will be described below step by step.

まず、ステップ51では、ガス流量・圧力値・高周波電源出力値・試料台温度等のプラズマ処理条件の初期値,変更するパラメータ,パラメータの変更範囲,所望のプラズマ分布等を設定する。   First, in step 51, initial values of plasma processing conditions such as gas flow rate, pressure value, high frequency power supply output value, sample stage temperature, parameters to be changed, parameter change range, desired plasma distribution, etc. are set.

ステップ52では、前記処理条件に基づき、プラズマ処理を開始する。   In step 52, plasma processing is started based on the processing conditions.

ステップ53では、図3のステップ42〜47の手順にしたがってプラズマ処理中のプラズマ分布を測定する。   In step 53, the plasma distribution during the plasma processing is measured according to the procedure of steps 42 to 47 in FIG.

ステップ54では、前記プラズマ分布測定後、プラズマ処理を終了する。   In step 54, after the plasma distribution measurement, the plasma processing is terminated.

ステップ55では、前記パラメータの変更範囲内のプラズマ処理がすべて終了したか否かを判定する。   In step 55, it is determined whether or not all plasma processing within the parameter change range has been completed.

すべての処理条件が終了したと判定した場合、ステップ57に進み、前記すべての処理条件におけるプラズマ分布の比較を行なう。その後、ステップ51において設定した所望のプラズマ分布に近い処理条件から順にリストアップし、図示していない表示装置に表示する。   If it is determined that all the processing conditions have been completed, the process proceeds to step 57 where the plasma distributions in all the processing conditions are compared. Thereafter, the processing conditions close to the desired plasma distribution set in step 51 are listed in order and displayed on a display device (not shown).

すべての処理条件が終了していないと判定した場合、ステップ56に進み、ステップ51にて設定した変更パラメータ設定に従い、処理条件を変更し、再びステップ52のプラズマ処理を開始する。   If it is determined that all the processing conditions have not ended, the process proceeds to step 56, the processing conditions are changed according to the changed parameter setting set in step 51, and the plasma processing in step 52 is started again.

以上の手順により、所望のプラズマ分布に近い処理条件を得ることができる。通常プラズマ処理においては、所望する処理結果を得るため、予めガス流量・圧力値・高周波電源出力値・試料台温度といった処理条件(レシピ)を決定し、処理を行なう。   By the above procedure, processing conditions close to a desired plasma distribution can be obtained. In normal plasma processing, in order to obtain a desired processing result, processing conditions (recipe) such as gas flow rate, pressure value, high-frequency power source output value, and sample stage temperature are determined in advance.

従来、最適な処理条件を決定するには、エンジニアの勘や経験に頼る部分が大きく、例えばプラズマエッチング処理においては、仮レシピを決定した後、エッチングレート等の処理性能を評価し、前記処理性能が最適となるよう、処理条件をチューニングする方法が一般的であった。このため、多くの労力および処理性能評価用ウエハを消費することになる。   Conventionally, in order to determine the optimum processing conditions, a large part depends on the intuition and experience of engineers.For example, in plasma etching processing, after determining a provisional recipe, the processing performance such as the etching rate is evaluated, and the processing performance In general, the processing conditions are tuned so as to be optimal. For this reason, much labor and a wafer for processing performance evaluation are consumed.

しかし、図4のフローチャートにしたがって処理を実施することにより、所望のプラズマ分布を得ることのできる処理条件を半自動的に探索することができる。これにより、エンジニアの労力低減および処理性能評価用ウエハの浪費を低減することが可能となる。   However, by carrying out the processing according to the flowchart of FIG. 4, it is possible to semi-automatically search for processing conditions that can obtain a desired plasma distribution. Thereby, it becomes possible to reduce the labor of an engineer and the waste of the wafer for processing performance evaluation.

前述のように、図4の手順を実行することにより、所望のプラズマ分布を発生させるための処理条件を得ることができる。しかしながら、通常のプラズマ処理においては、真空処理室2内への反応生成物の付着物あるいは真空処理室2内の部品の消耗などにより、プラズマ分布が経時変化し、プラズマ処理性能が悪化することがある。このため、安定したプラズマ処理を行なうためには、プラズマ分布を長期に渡って維持することが重要となる。   As described above, the processing conditions for generating a desired plasma distribution can be obtained by executing the procedure of FIG. However, in normal plasma processing, the plasma distribution may change over time due to deposits of reaction products in the vacuum processing chamber 2 or wear of parts in the vacuum processing chamber 2, and the plasma processing performance may deteriorate. is there. For this reason, in order to perform stable plasma processing, it is important to maintain the plasma distribution over a long period of time.

図5は、最適なプラズマ分布を維持するための手順を示したフローチャートである。以下に各ステップについて順を追って説明をする。   FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for maintaining an optimal plasma distribution. Each step will be described below step by step.

まず、ステップ61では、図4の手順で決定した処理条件、および所望のプラズマ分布およびプラズマ分布の許容範囲等を設定する。   First, in step 61, the processing conditions determined in the procedure of FIG. 4, the desired plasma distribution, the allowable range of the plasma distribution, and the like are set.

ステップ62では、前記処理条件に基づき、プラズマ処理を開始する。   In step 62, plasma processing is started based on the processing conditions.

ステップ63では、プラズマ処理を終了するか否かを判定する。プラズマ処理を終了しないと判定した場合、ステップ64に進み、図3のステップ42〜47の手順に基づき、プラズマ処理中のプラズマ分布を測定する。   In step 63, it is determined whether or not to end the plasma processing. If it is determined that the plasma processing is not terminated, the process proceeds to step 64, and the plasma distribution during the plasma processing is measured based on the procedure of steps 42 to 47 in FIG.

ステップ65では、前記測定したプラズマ分布がステップ61にて設定した許容範囲内か否かを判定する。許容範囲内であればプラズマ処理を続行し、ステップ63へ戻る。プラズマ分布が許容範囲を超えている場合はステップ66に進む。   In step 65, it is determined whether or not the measured plasma distribution is within the allowable range set in step 61. If it is within the allowable range, the plasma processing is continued, and the process returns to step 63. If the plasma distribution exceeds the allowable range, the process proceeds to step 66.

ステップ66では、処理条件を変更する。処理条件の変更は、図4において取得した所望のプラズマ分布に近い処理条件(複数)の中から選択するのが良い。また、前記複数の処理条件と前記処理した際のプラズマ分布からデータベースを作成し、前記データベースを用いて処理条件を決定するのも良い。   In step 66, the processing conditions are changed. The change of the processing conditions is preferably selected from the processing conditions (plurality) close to the desired plasma distribution acquired in FIG. Further, a database may be created from the plurality of processing conditions and the plasma distribution at the time of the processing, and the processing conditions may be determined using the database.

ステップ63において、プラズマ処理を終了すると判定した場合はステップ67に進み、プラズマ処理を終了する。   If it is determined in step 63 that the plasma process is to be terminated, the process proceeds to step 67 and the plasma process is terminated.

以上の手順により、最適なプラズマ分布を維持することができる。   With the above procedure, an optimal plasma distribution can be maintained.

以上説明したように、本実施形態によれば、真空処理室上部からプラズマを観測し、プラズマ観測範囲を同心状に変更しながらプラズマ発光強度を観測する。また、それぞれの観測範囲で取得したデータの差分を取ることで、プラズマの発光強度の半径方向分布を測定することができる。また、受光調整器14内の受光用レンズを移動させることにより、プラズマ8の観測範囲を同心円状に拡大または縮小させることができる。このため、真空処理室内のプラズマ分布を、容易な構成で高速に測定することができる。   As described above, according to the present embodiment, plasma is observed from the upper part of the vacuum processing chamber, and the plasma emission intensity is observed while changing the plasma observation range concentrically. Also, by taking the difference between the data acquired in each observation range, the radial distribution of the plasma emission intensity can be measured. Further, by moving the light receiving lens in the light receiving adjuster 14, the observation range of the plasma 8 can be expanded or reduced concentrically. For this reason, the plasma distribution in the vacuum processing chamber can be measured at high speed with an easy configuration.

なお、以上の例では、複数のレンズのうちの少なくとも1枚を移動させて、受光器13とレンズ間の焦点距離を変化させることによって、プラズマ観測範囲を同心状に変更したが、受光器をCCD等の受光素子の集合体で構成し、この集合体で構成される受光範囲自体を同心状に変更することによってプラズマ観測範囲を同心状に変更することもできる。   In the above example, the plasma observation range is changed concentrically by moving at least one of the plurality of lenses and changing the focal length between the light receiver 13 and the lens. It is also possible to change the plasma observation range to be concentric by configuring the light receiving element such as a CCD and changing the light receiving range itself constituted by the aggregate.

実施形態にかかる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 concerning an embodiment. プラズマ分布を測定する原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle which measures plasma distribution. プラズマ分布(プラズマ発光の強度分布)を測定する手順を説明する図である。It is a figure explaining the procedure which measures plasma distribution (intensity distribution of plasma light emission). 最適なプラズマ分布を得ることのできる処理条件を探索する手順を説明する図である。It is a figure explaining the procedure which searches the process conditions which can obtain optimal plasma distribution. 最適なプラズマ分布を維持するための手順を説明する図である。It is a figure explaining the procedure for maintaining optimal plasma distribution.

符号の説明Explanation of symbols

1 プラズマ処理装置
2 真空処理室
3 マスフローコントローラ
4 プラズマ生成用高周波電源
5 ガス排気系
6 ウエハ
7 試料台
8 プラズマ
9 バイアス用高周波電源
10 圧力計
11 可変コンダクタンスバルブ
12 観測窓
13 受光器
14 受光調整器
15 モニタ装置
16 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma processing apparatus 2 Vacuum processing chamber 3 Mass flow controller 4 High frequency power supply for plasma generation 5 Gas exhaust system 6 Wafer 7 Sample stage 8 Plasma 9 High frequency power supply for bias 10 Pressure gauge 11 Variable conductance valve 12 Observation window 13 Light receiver 14 Light receiving controller 15 Monitor device 16 Control unit

Claims (5)

真空処理室、該真空処理室内に試料を載置して保持する試料台、および前記真空処理室内に導入されたプロセスガスに高周波エネルギを供給してプラズマを生成するプラズマ生成手段を備えたプラズマ処理装置において、
生成されたプラズマからの発光を前記真空処理室の外部で受光する受光器と、
前記受光器と真空処理室の間に設けられ、前記プラズマからの発光のうち前記受光器に導入されるプラズマの範囲を調整する受光調整器と、
前記受光調整器を調整して受光器による受光範囲を変更して得られた受光量をもとにプラズマ処理装置を制御する制御装置を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
Plasma processing comprising a vacuum processing chamber, a sample stage for mounting and holding a sample in the vacuum processing chamber, and plasma generating means for generating plasma by supplying high-frequency energy to a process gas introduced into the vacuum processing chamber In the device
A light receiver that receives light emitted from the generated plasma outside the vacuum processing chamber;
A light receiving adjuster that is provided between the light receiver and a vacuum processing chamber, and that adjusts a range of plasma introduced into the light receiver among light emitted from the plasma;
A plasma processing apparatus, comprising: a control device that controls the plasma processing apparatus based on a light reception amount obtained by adjusting the light reception adjuster to change a light reception range by the light receiver.
真空処理室、該真空処理室内に試料を載置して保持する試料台、および前記真空処理室内に導入されたプロセスガスに高周波エネルギを供給してプラズマを生成するプラズマ生成手段を備えたプラズマ処理装置において、
生成されたプラズマからの発光を前記真空処理室の外部で受光する受光器と、
前記受光器と真空処理室の間に向けられ、前記プラズマからの発光のうち前記受光器に導入されるプラズマの範囲を調整する受光調整器と、
前記受光調整器を調整して受光器による受光範囲を同心円状に多段階に変更するとともに、変更された各段階毎の受光量をもとに前記プラズマ処理装置の処理条件を変更する制御装置を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
Plasma processing comprising a vacuum processing chamber, a sample stage for placing and holding a sample in the vacuum processing chamber, and a plasma generating means for generating plasma by supplying high-frequency energy to a process gas introduced into the vacuum processing chamber In the device
A photoreceiver that receives light emitted from the generated plasma outside the vacuum processing chamber;
A light receiving adjuster that is directed between the light receiver and the vacuum processing chamber and adjusts a range of plasma introduced into the light receiver among light emitted from the plasma;
A control device that adjusts the light receiving adjuster to change the light receiving range by the light receiver in a multi-stage concentric manner and changes the processing conditions of the plasma processing apparatus based on the received light amount at each changed stage. A plasma processing apparatus comprising:
請求項1記載のプラズマ処理装置において、
前記制御装置は前記プラズマ生成手段または前記試料台に供給する高周波電力を調整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,
The said control apparatus adjusts the high frequency electric power supplied to the said plasma production | generation means or the said sample stand, The plasma processing apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1記載のプラズマ処理装置において、
前記受光調整器は、前記受光器に導入されるプラズマの範囲を同心円状に多段階に変更するものであり、前記変更して得られた受光量をもとに同心円状のプラズマ発光の半径方向分布を求め、求められた半径方向分布をもとにプラズマ処理装置を制御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,
The light receiving adjuster is configured to change the range of the plasma introduced into the light receiver in multiple stages concentrically and in the radial direction of concentric plasma emission based on the received light amount obtained by the change. A plasma processing apparatus characterized by obtaining a distribution and controlling the plasma processing apparatus based on the obtained radial distribution.
請求項1記載のプラズマ処理装置において、
プラズマ処理装置の処理条件を変更してプラズマ処理を施すとともにプラズマ処理装置の処理条件を変更した際のプラズマ発光の半径方向分布を検出し、検出した結果をもとに最適の処理条件を決定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,
Plasma processing is performed by changing the processing conditions of the plasma processing apparatus, and the radial distribution of plasma emission when the processing conditions of the plasma processing apparatus are changed is detected, and the optimal processing conditions are determined based on the detected results. A plasma processing apparatus.
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