JP2014086129A - Plasma processing apparatus and plasma monitoring method - Google Patents

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Takehide Inahata
健英 稲畑
Katsuhiro Kida
勝啓 木田
Hitoshi Kitano
斉 北野
Kenji Sumita
賢二 住田
Kazuhiro Murata
和弘 村田
Haruko Kubota
晴子 窪田
Shoichi Kajiwara
正一 梶原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus in which measurement can be carried out without affecting plasma and without being affected by sediment, and the plasma state can be estimated during processing.SOLUTION: A plasma processing apparatus processes an object (103) to be processed placed in a processing chamber (101), by generating plasma (108) between electrodes (102-107) in the processing chamber (101). A plurality of antennas (113a, 113b) are provided around an axis (Z) connecting the electrodes (102-107) outside the processing chamber (101), and the state of plasma is estimated by calculating a correlation of antenna outputs by an operation unit (114).

Description

本発明は、処理チャンバー内のプラズマ状態を測定するプラズマモニタリング装置を備えたプラズマ処理装置に関するものである。   The present invention relates to a plasma processing apparatus provided with a plasma monitoring device for measuring a plasma state in a processing chamber.

スパッタリング装置やドライエッチング装置などのプラズマ処理装置において、処理チャンバー内の状態の変化、例えば、導入している処理ガスの乱れや、チャンバー内へのターゲット材料の堆積などによって、プラズマの安定性や均一性が低下し、製品の歩留まりや加工品質の低下を招く。   In a plasma processing apparatus such as a sputtering apparatus or a dry etching apparatus, the stability or uniformity of the plasma is affected by changes in the state of the processing chamber, for example, turbulence of the introduced processing gas or deposition of a target material in the chamber. Lowers the product yield and lowers the product yield and processing quality.

特に、数百メートルにおよぶ長尺帯状の被処理物を走行させながら連続成膜する場合は、1回の成膜時間が長時間にわたる。この連続成膜中に成長した堆積物がアース短絡を招き、プラズマの移動などによる膜厚不均一を継続発生させて、被処理物およびターゲット材料の大幅な浪費を引き起こす。   In particular, in the case where continuous film formation is performed while a long strip-shaped object having a length of several hundred meters is running, one film formation time is long. Deposits grown during this continuous film formation cause a ground short circuit, causing non-uniform film thickness due to plasma movement and the like, resulting in significant waste of the object to be processed and the target material.

そこで、プラズマの安定性や均一性の低下を検出するために、処理チャンバー内のプラズマの状態を把握できるモニタリング技術が必要不可欠となってくる。
従来の処理チャンバー内のモニタリング技術として、ラングミュアプローブ法に代表されるようにプローブを設置しプラズマの電子量を測定する方法の他、電子温度や電子密度を計測する手法が挙げられる。
Therefore, in order to detect a decrease in the stability and uniformity of the plasma, a monitoring technique that can grasp the state of the plasma in the processing chamber becomes indispensable.
As a conventional monitoring technique in the processing chamber, there is a method of measuring an electron temperature and an electron density in addition to a method of measuring a plasma electron quantity by installing a probe as typified by a Langmuir probe method.

図17は、特許文献1に記載されたプラズマ処理装置を示す。
このプラズマ処理装置は、処理チャンバー141に設けられた上部電極142と下部電極143の間に高周波電力を印加してプラズマ144を発生させる。成膜を受ける被処理物146は下部電極143に載置されている。
FIG. 17 shows a plasma processing apparatus described in Patent Document 1.
In this plasma processing apparatus, high-frequency power is applied between an upper electrode 142 and a lower electrode 143 provided in the processing chamber 141 to generate plasma 144. An object 146 to be deposited is placed on the lower electrode 143.

プラズマモニタリング装置は、プラズマ144が発生する位置にプローブ145を設置し、プラズマ144の電磁波を検知し、この周波数から、プラズマ中の電子密度の空間分布をモニタリングしている。   The plasma monitoring apparatus installs a probe 145 at a position where the plasma 144 is generated, detects an electromagnetic wave of the plasma 144, and monitors the spatial distribution of the electron density in the plasma from this frequency.

特開2004−103264号公報JP 2004-103264 A

しかしながら、前記従来の構成では、プラズマ144の密度や電子の量を直接に測定できるが、プラズマ144中にプローブ145を設置するため、処理チャンバー141内に導入される処理ガスの流体分布に乱れを生じさせたり、電力を印加する電極間のインピーダンスに影響を与えたりして、本来、電極間で得られるプラズマ144の形状が歪んでしまうという課題を有している。   However, in the conventional configuration, the density of the plasma 144 and the amount of electrons can be directly measured. However, since the probe 145 is installed in the plasma 144, the fluid distribution of the processing gas introduced into the processing chamber 141 is disturbed. The problem is that the shape of the plasma 144 that is originally obtained between the electrodes is distorted due to the generation or influence on the impedance between the electrodes to which power is applied.

また、プラズマ処理装置で発生する堆積物がプローブに付着し、正確な測定を阻害するという課題も有している。
本発明は、処理チャンバー内のプラズマ状態の不安定化を招くことなくプラズマの状態を検出でき、またプラズマ処理装置で発生する堆積物に影響を受けることもなく、処理チャンバー内のプラズマの安定性や均一性をモニタリングできる、プラズマ処理装置とプラズマモニタリング方法を提供することを目的とする。
In addition, there is a problem that deposits generated in the plasma processing apparatus adhere to the probe and hinder accurate measurement.
The present invention can detect the plasma state without causing instability of the plasma state in the processing chamber, and is not affected by deposits generated in the plasma processing apparatus, and can stabilize the plasma in the processing chamber. Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a plasma monitoring method capable of monitoring the uniformity.

本発明のプラズマ処理装置は、処理チャンバー内部の電極間にプラズマを発生させて、前記処理チャンバー内部に配置された被処理物を処理するプラズマ処理装置において、前記電極間を結ぶ軸の周りに等角度おきで、前記処理チャンバーの外部に設けられた複数の主アンテナと、複数の前記主アンテナの出力の相関を計算して前記プラズマの状態を推定する演算部とを設けたことを特徴とする。   In the plasma processing apparatus of the present invention, plasma is generated between electrodes inside a processing chamber to process an object to be processed disposed inside the processing chamber, and the like around an axis connecting the electrodes. A plurality of main antennas provided outside the processing chamber at every angle, and an arithmetic unit for calculating the correlation of outputs of the plurality of main antennas to estimate the plasma state are provided. .

また、本発明のプラズマモニタリング方法は、処理チャンバー内部の電極間にプラズマを発生させて、前記処理チャンバー内部に配置された被処理物を処理するに際し、前記電極間を結ぶ軸の周りに等角度おきで、前記処理チャンバーの外部に複数の主アンテナを配置し、複数の前記主アンテナの出力の相関を演算部によって計算して前記プラズマの状態を推定することを特徴とする。   Further, the plasma monitoring method of the present invention generates plasma between the electrodes inside the processing chamber to process an object disposed inside the processing chamber at an equal angle around an axis connecting the electrodes. In addition, a plurality of main antennas are arranged outside the processing chamber, and a correlation between outputs of the plurality of main antennas is calculated by a calculation unit to estimate the plasma state.

この構成によると、処理チャンバー内部のプラズマから発生する電磁波を、処理チャンバーの外部に設けた複数の主アンテナで検出して、複数の主アンテナの出力の相関を演算部で計算してプラズマの状態を推定するので、プラズマに影響を及ぼすことなく、さらに処理チャンバー内で発生する堆積物による影響も受けずに、生産中にインラインでプラズマの変動を検知することができる。また、スパッタリング装置やドライエッチング装置などのプラズマ処理装置の処理チャンバー内のプラズマの状態をリアルタイムで測定できるため、製品の加工品質や歩留まりの低下を防ぐことができる。   According to this configuration, the electromagnetic wave generated from the plasma inside the processing chamber is detected by a plurality of main antennas provided outside the processing chamber, and the correlation between the outputs of the plurality of main antennas is calculated by the calculation unit, and the plasma state Therefore, it is possible to detect plasma fluctuations in-line during production without affecting the plasma and without being affected by deposits generated in the processing chamber. In addition, since the plasma state in the processing chamber of a plasma processing apparatus such as a sputtering apparatus or a dry etching apparatus can be measured in real time, it is possible to prevent a reduction in product processing quality and yield.

本発明の実施の形態1におけるプラズマ処理装置を示し、(a)はA−A線に沿った平面断面図、(b)はB−B線に沿った立断面図The plasma processing apparatus in Embodiment 1 of this invention is shown, (a) is a plane sectional view along the AA line, (b) is an elevational sectional view along the BB line. 同実施の形態におけるモノポールアンテナによるプラズマモニタリング用アンテナ構造の一例を示す図The figure which shows an example of the antenna structure for plasma monitoring by the monopole antenna in the same embodiment 同実施の形態におけるパッチアンテナによるプラズマモニタリング用の別のアンテナ構造の一例を示す図The figure which shows an example of another antenna structure for the plasma monitoring by the patch antenna in the embodiment 同実施の形態におけるX軸方向のプラズマ移動を示し、(a)はA−A線に沿った平面断面図、(b)はB−B線に沿った立断面図The plasma movement of the X-axis direction in the embodiment is shown, (a) is a plan sectional view along the AA line, (b) is a sectional elevation along the BB line 同実施の形態におけるX軸方向のプラズマの膨張状態を示し、(a)はA−A線に沿った平面断面図、(b)はB−B線に沿った立断面図The expansion state of the plasma of the X-axis direction in the embodiment is shown, (a) is a plan sectional view along the AA line, (b) is a sectional elevation along the BB line 同実施の形態におけるX軸方向のプラズマの縮小状態を示し、(a)はA−A線に沿った平面断面図、(b)はB−B線に沿った立断面図The reduced state of the plasma of the X-axis direction in the same embodiment is shown, (a) is a plan sectional view along the AA line, (b) is an elevational sectional view along the BB line 本発明の実施の形態2におけるプラズマ処理装置の構成を示し、(a)はA−A線に沿った平面断面図、(b)はB−B線に沿った立断面図The structure of the plasma processing apparatus in Embodiment 2 of this invention is shown, (a) is a plane sectional view along the AA line, (b) is an elevational sectional view along the BB line. 同実施の形態2におけるX軸−Y軸方向のプラズマ移動を示し、(a)はA−A線に沿った平面断面図、(b)はB−B線に沿った立断面図The plasma movement of the X-axis-Y-axis direction in Embodiment 2 is shown, (a) is a plane sectional view along the AA line, (b) is an elevational sectional view along the BB line. 同実施の形態におけるX軸−Y軸方向のプラズマの膨張状態と縮小状態を示し、(a)はA−A線に沿った平面断面図、(b)はB−B線に沿った立断面図The expanded state and contracted state of the plasma of the X-axis-Y-axis direction in the same embodiment are shown, (a) is a plane sectional view along the AA line, (b) is a vertical section along the BB line. Figure 本発明の実施の形態3におけるプラズマ処理装置の構成を示し、(a)はA−A線に沿った平面断面図、(b)はB−B線に沿った立断面図The structure of the plasma processing apparatus in Embodiment 3 of this invention is shown, (a) is a plane sectional view along the AA line, (b) is an elevational sectional view along the BB line. 同実施の形態におけるX軸−Y軸方向のプラズマ移動を示し、(a)はA−A線に沿った平面断面図、(b)はB−B線に沿った立断面図The plasma movement of the X-axis-Y-axis direction in the same embodiment is shown, (a) is a plane sectional view along the AA line, (b) is an elevational sectional view along the BB line. 同実施の形態におけるX軸−Y軸方向のプラズマの膨張状態を示し、(a)はA−A線に沿った平面断面図、(b)はB−B線に沿った立断面図The plasma expansion state in the X-axis-Y-axis direction in the same embodiment is shown, (a) is a plan cross-sectional view along the AA line, (b) is a vertical cross-sectional view along the BB line 本発明の実施の形態4におけるプラズマ処理装置の構成図Configuration diagram of plasma processing apparatus in Embodiment 4 of the present invention 本発明の実施の形態1においてプラズマのX軸方向移動を検出する演算部のフローチャートThe flowchart of the calculating part which detects the X-axis direction movement of the plasma in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1においてプラズマのX軸方向膨張を検出する演算部のフローチャートThe flowchart of the calculating part which detects the X-axis direction expansion of plasma in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1においてプラズマのX軸方向縮小を検出する演算部のフローチャートThe flowchart of the calculating part which detects the X-axis direction reduction | restoration of the plasma in Embodiment 1 of this invention. 特許文献1に記載された従来のプラズマ処理装置及びプラズマモニタリング装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the conventional plasma processing apparatus and plasma monitoring apparatus which were described in patent document 1

以下、本発明のプラズマ処理装置とプラズマモニタリング方法を、各実施の形態に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1〜図6と図14〜図16は実施の形態1を示す。
Hereinafter, a plasma processing apparatus and a plasma monitoring method of the present invention will be described based on each embodiment.
(Embodiment 1)
1 to 6 and FIGS. 14 to 16 show the first embodiment.

図1は、本発明の実施の形態1におけるプラズマ処理装置を示す。
このプラズマ処理装置は、長尺帯状の被処理物103を走行させながら連続成膜する。このような連続成膜の場合には、膜厚の不均等を誘引するプラズマの変動をモニタリングすることが重要である。
FIG. 1 shows a plasma processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
This plasma processing apparatus continuously forms a film while a long strip-like object 103 is running. In the case of such continuous film formation, it is important to monitor plasma fluctuations that induce film thickness non-uniformity.

この明細書では、説明に使用するX軸方向,Y軸方向,Z軸方向,A−A断面,B−B断面を図中に示すように定義する。図1(a)は平面断面図(A−A断面)を、図1(b)は立断面図(B−B断面)を示している。   In this specification, the X-axis direction, the Y-axis direction, the Z-axis direction, the AA cross section, and the BB cross section used for explanation are defined as shown in the figure. FIG. 1A is a plan sectional view (AA section), and FIG. 1B is an elevation sectional view (BB section).

図1において、処理チャンバー101は、プラズマ発生時に電磁波が漏れないようにアース接続されている。上部電極としてのメインローラ102は、シート状の被処理物103をY軸方向に走行させる。このメインローラ102はアース接続されている。下部電極としてのカソード電極107には、膜付けするための材料であるターゲット材109が載置されている。カソード電極107は印加部106と同軸ケーブル105とを経由して、高圧電源104に接続されている。高圧電源104は、主にDC電源もしくは13.56MHzの高周波電源が使用されている。これによって、メインローラ102とカソード電極107との間にプラズマ108が発生する。   In FIG. 1, a processing chamber 101 is grounded so that electromagnetic waves do not leak when plasma is generated. The main roller 102 as the upper electrode travels the sheet-like workpiece 103 in the Y-axis direction. The main roller 102 is grounded. A target material 109 which is a material for film deposition is placed on the cathode electrode 107 as the lower electrode. The cathode electrode 107 is connected to the high voltage power source 104 via the application unit 106 and the coaxial cable 105. As the high voltage power source 104, a DC power source or a 13.56 MHz high frequency power source is mainly used. As a result, plasma 108 is generated between the main roller 102 and the cathode electrode 107.

印加部106は、カソード電極107の中心、かつ処理チャンバー101の中心となる構造となっており、プラズマ108もこれを中心に形成される。印加される電流,電圧,周波数は、図示しない制御部によって、一定のレートで成膜できるように制御され、所望の値から外れた場合には、成膜の停止やアラーム表示などのエラー処理が行われる。   The application unit 106 has a structure that becomes the center of the cathode electrode 107 and the center of the processing chamber 101, and the plasma 108 is also formed around this. The applied current, voltage, and frequency are controlled by a control unit (not shown) so that the film can be formed at a constant rate. When the film is out of a desired value, error processing such as film formation stop or alarm display is performed. Done.

プラズマ処理装置がスパッタリング装置の場合、ガス導入口110から、アルゴンなどの不活性ガスが導入される。自動圧力調整弁111は、ガスが導入された後に真空処理チャンバー内を所望の一定圧力に保持するために、バルブ開度を自動調整する。メインバルブ112は、図示しない、十分に大きい排気量すなわちチャンバー容積と同等の排気能力を備えたクライオポンプまたはターボ分子ポンプなどの排気手段に接続されており、ゆえに、処理チャンバー101内にガスが滞留し圧力上昇を招くことはないうえに、プラズマ108とターゲット材109との反応により生成する不要な中間生成物を排気することが可能である。   When the plasma processing apparatus is a sputtering apparatus, an inert gas such as argon is introduced from the gas inlet 110. The automatic pressure control valve 111 automatically adjusts the valve opening in order to maintain the inside of the vacuum processing chamber at a desired constant pressure after the gas is introduced. The main valve 112 is connected to an exhausting means such as a cryopump or a turbo molecular pump having a sufficiently large exhaust amount, that is, an exhaust capacity equivalent to the chamber volume (not shown). Therefore, gas stays in the processing chamber 101. However, it is possible to exhaust unnecessary intermediate products generated by the reaction between the plasma 108 and the target material 109 without causing an increase in pressure.

メインローラ102とカソード電極107および印加部106の間を結ぶZ軸の周りで、処理チャンバー101の外部には、主アンテナとしての複数のアンテナ113a,113bが設けられている。そしてアンテナ113a,113bに対応して処理チャンバー101には、処理チャンバー101の気密を維持するとともに、電磁波が通過する結合ポートとしての、2個のビューイングポート(真空覗き窓)115a,115bが設けられている。   A plurality of antennas 113 a and 113 b as main antennas are provided outside the processing chamber 101 around the Z axis connecting the main roller 102, the cathode electrode 107, and the application unit 106. Corresponding to the antennas 113a and 113b, the processing chamber 101 is provided with two viewing ports (vacuum viewing windows) 115a and 115b as coupling ports through which electromagnetic waves pass while maintaining the hermeticity of the processing chamber 101. It has been.

具体的には、被処理物103が移動するY軸方向と平行となる処理チャンバー101壁面の、安定状態のプラズマの概ね中心を通るX軸−Y軸平面上には、プラズマ108を挟んで対向するように2個のビューイングポート(真空覗き窓)115a,115bが設けられている。ビューイングポート115a,115bは、窓材として石英ガラスが中央に嵌められている。   Specifically, the processing chamber 101 wall surface parallel to the Y-axis direction in which the workpiece 103 moves is opposed to an X-axis-Y-axis plane passing through the approximate center of the stable plasma with the plasma 108 interposed therebetween. Thus, two viewing ports (vacuum viewing windows) 115a and 115b are provided. The viewing ports 115a and 115b are fitted with quartz glass at the center as a window material.

前記電極間を結ぶZ軸の周りに、処理チャンバー101の外部に複数のアンテナ113a,113bが設けられている。ビューイングポート115a,115bの外側面に、アンテナ113a,113bが固定されている。なお、この実施の形態のアンテナ113a,113bは、前記電極間を結ぶZ軸の周りに180°の等間隔で配置されている。   A plurality of antennas 113 a and 113 b are provided outside the processing chamber 101 around the Z axis connecting the electrodes. Antennas 113a and 113b are fixed to the outer surfaces of the viewing ports 115a and 115b. The antennas 113a and 113b of this embodiment are arranged at equal intervals of 180 ° around the Z-axis connecting the electrodes.

アンテナ113a,113bは、プラズマ108からの電磁波を捉えその強度に応じた電流または電圧に変換する。アンテナ113a,113bからの電気信号出力は、電気信号ケーブル116を経由し演算部114によって演算処理される。   The antennas 113a and 113b capture electromagnetic waves from the plasma 108 and convert them into currents or voltages corresponding to the intensity. The electric signal output from the antennas 113a and 113b is arithmetically processed by the arithmetic unit 114 via the electric signal cable 116.

上記の構成により、シート状の被処理物103を一定速度で移動させながらスパッタ成膜を行う中で、アンテナ113a,113bによるプラズマ状態のモニタリングを行い、安定状態におけるプラズマでの測定値を事前に、演算部114に記憶させてある。演算部114は、安定状態におけるプラズマでの測定値から逸脱した時には、プラズマ状態不全と判定する。この判定情報をもとに、設備の停止、作業員による処理チャンバー内の清掃、判定情報の製品管理情報への付加などを行う。   With the above configuration, while performing the sputter film formation while moving the sheet-like workpiece 103 at a constant speed, the plasma state is monitored by the antennas 113a and 113b, and the measured value in the stable state is obtained in advance. Are stored in the calculation unit 114. The calculation unit 114 determines that the plasma state is incomplete when the measured value deviates from the measured value in the plasma in the stable state. Based on the determination information, the facility is stopped, the processing chamber is cleaned by an operator, and the determination information is added to the product management information.

図2は、アンテナ113a,113bとその取付け構造を示したものであり、図1におけるアンテナ113b側を例にした図である。
なお、図2はモノポールアンテナによる例であるが、図3に示すようにはパッチアンテナによってアンテナ113a,113bを同様に構成できる。
FIG. 2 shows the antennas 113a and 113b and their mounting structure, and is an example of the antenna 113b side in FIG.
Although FIG. 2 shows an example using a monopole antenna, the antennas 113a and 113b can be similarly configured by a patch antenna as shown in FIG.

一般的な処理チャンバー101はステンレス材製であり、単純にアンテナ113a,113bを処理チャンバー101の外側に配しても、内部に発生するプラズマ108からの電磁波を検出することはできない。そのため、アンテナ113a,113bを設置する部分にビューイングポート115a,115bを設け、ビューイングポート115a,115bの窓材の外側に、アンテナ113a,113bを取り付けている。アンテナ用のビューイングポートは、位置や大きさにおいて利用可能であれば、目視観察用と兼用してもよい。   The general processing chamber 101 is made of stainless steel, and even if the antennas 113a and 113b are simply arranged outside the processing chamber 101, electromagnetic waves from the plasma 108 generated inside cannot be detected. Therefore, viewing ports 115a and 115b are provided in the portions where the antennas 113a and 113b are installed, and the antennas 113a and 113b are attached to the outside of the window material of the viewing ports 115a and 115b. The viewing port for the antenna may be used for visual observation as long as it can be used in position and size.

スパッタリング装置やドライエッチング装置をはじめとしたプラズマ処理装置で使用されるプラズマ発生用高圧電源の周波数は、数10KHz〜数10MHz程度である。一般的に広く使用されている13.56MHzの電源では、発生する電磁波の波長λは22mとなる。アンテナの長さは一般に波長の1/2が効果的であるが、本発明の場合、プラズマ発生用の非常に大きなエネルギーからの電磁波を比較的近傍で捕らえるため、アンテナ113a,113bは数mm〜数十mm程度の大きさでも十分に受信可能である。一般的なプラズマ処理装置においては、プラズマ108とアンテナ113a,113bの距離をrとした場合、
r < λ/2π
の関係にあり、この範囲においてはマクスウェルの電磁方程式により表される電磁界のうち、近傍界が支配的となり、遠方界は無視し得る。このため、アンテナが捉える電界強度はrに反比例したものとなり、それ故、アンテナから最短距離にあるプラズマ電界強度がアンテナの出力に対して支配的な効果を発する。
The frequency of the high-voltage power supply for plasma generation used in plasma processing apparatuses such as sputtering apparatuses and dry etching apparatuses is about several tens KHz to several tens MHz. In a 13.56 MHz power supply that is widely used in general, the wavelength λ of the generated electromagnetic wave is 22 m. In general, the length of the antenna is ½ of the wavelength. However, in the case of the present invention, the antennas 113a and 113b are several millimeters or more in order to catch electromagnetic waves from a very large energy for generating plasma relatively close to the antenna. Even a size of about several tens of millimeters can be received sufficiently. In a general plasma processing apparatus, when the distance between the plasma 108 and the antennas 113a and 113b is r,
r <λ / 2π
In this range, of the electromagnetic field represented by Maxwell's electromagnetic equation, the near field becomes dominant and the far field can be ignored. For this reason, the electric field intensity captured by the antenna is inversely proportional to r 3 , and therefore, the plasma electric field intensity at the shortest distance from the antenna has a dominant effect on the output of the antenna.

長尺帯状の被処理物103をY軸方向に走行させながら連続成膜する場合は、投入する電源のエネルギー制御が良好でも、X軸方向の膜圧分布に不均一が起こる場合がある。この要因としてX軸方向のプラズマ移動、膨張と縮小などが挙げられる。   In the case where continuous film formation is performed while the long strip-shaped workpiece 103 is traveling in the Y-axis direction, the film pressure distribution in the X-axis direction may be nonuniform even if the energy control of the power to be supplied is good. This factor includes plasma movement in the X-axis direction, expansion and contraction, and the like.

これらの事象は、プラズマ108を挟んで対峙した位置に、アンテナ113a,113bを配置し、アンテナ113aの出力とアンテナ113bの出力との差異を観測して、プラズマ108の安定状態において記憶した内容と比較することで検知できる。片側のみのアンテナでは判定し得ないプラズマの移動,膨張,縮小の区別も可能であり、検知後の対応を適切なものとすることができる。   In these events, the antennas 113a and 113b are arranged at positions facing each other across the plasma 108, the difference between the output of the antenna 113a and the output of the antenna 113b is observed, and the contents stored in the stable state of the plasma 108 It can be detected by comparing. It is possible to distinguish between plasma movement, expansion, and contraction that cannot be determined with an antenna on only one side, and the response after detection can be made appropriate.

演算部114の具体的な構成を、図4〜図6の具体例に基づいて説明する。
図4はX軸−Y軸平面におけるプラズマのX軸方向の移動を示す。(a)はA−A線に沿った平面断面図、(b)はB−B線に沿った立断面図である。
A specific configuration of the calculation unit 114 will be described based on specific examples of FIGS.
FIG. 4 shows the movement of the plasma in the X-axis direction on the X-axis-Y-axis plane. (A) is a plane sectional view along an AA line, (b) is an elevational sectional view along a BB line.

図5はX軸−Y軸平面におけるプラズマのX軸方向の膨張状態を示す。(a)はA−A線に沿った平面断面図、(b)はB−B線に沿った立断面図である。
図6はX軸−Y軸平面におけるプラズマのX軸方向の縮小状態を示す。(a)はA−A線に沿った平面断面図、(b)はB−B線に沿った立断面図である。
FIG. 5 shows the expansion state of the plasma in the X-axis direction on the X-axis-Y-axis plane. (A) is a plane sectional view along an AA line, (b) is an elevational sectional view along a BB line.
FIG. 6 shows a reduced state of the plasma in the X-axis direction on the X-axis-Y-axis plane. (A) is a plane sectional view along an AA line, (b) is an elevational sectional view along a BB line.

図4〜図6において、実線で示すプラズマ108Aは安定状態にあるプラズマを示しており、破線で示すプラズマ108Bは変動後のプラズマを示している。
説明に使用する記号を次のように定める。
4 to 6, a plasma 108A indicated by a solid line indicates a plasma in a stable state, and a plasma 108B indicated by a broken line indicates a plasma after fluctuation.
Symbols used for explanation are defined as follows.

Va1:安定状態のプラズマ108Aにおけるアンテナ113aの電圧値
Vb1:安定状態のプラズマ108Aにおけるアンテナ113bの電圧値
Va2:変動後のプラズマ108Bにおけるアンテナ113aの電圧値
Vb2:変動後のプラズマ108Bにおけるアンテナ113bの電圧値
なお、例ではアンテナ113a,113bからの出力を電圧で測定した場合として電圧値で説明するが、電流を測定して電流値を用いてもよい。
Va1: Voltage value of antenna 113a in plasma 108A in stable state Vb1: Voltage value of antenna 113b in plasma 108A in stable state Va2: Voltage value of antenna 113a in plasma 108B after fluctuation Vb2: Voltage value of antenna 113b in plasma 108B after fluctuation Voltage Value In the example, the case where the output from the antennas 113a and 113b is measured as a voltage is described as a voltage value. However, a current value may be measured and a current value may be used.

X軸方向のプラズマ移動は、演算部114において、次のように検出される。
ここでVa1,Vb1はリファレンス値、Va2,Vb2が時々のサンプル値である。
− プラズマ移動の検出 −
演算部114は、アンテナ113a,113bの時々の出力を読み込む。図4に示したプラズマ108Bの状態の場合、演算部114が
“ Va2< Va1 ”かつ“Vb2 > Vb1”
になったことを検出して、「プラズマが安定状態ではない。そしてプラズマ108Bがアンテナ113aよりもアンテナ113bに近付く方向に移動した」と推定する。
The plasma movement in the X-axis direction is detected by the calculation unit 114 as follows.
Here, Va1 and Vb1 are reference values, and Va2 and Vb2 are occasional sample values.
− Detection of plasma movement −
The calculation unit 114 reads the output of the antennas 113a and 113b from time to time. In the case of the state of the plasma 108B shown in FIG. 4, the calculation unit 114 performs “Va2 <Va1” and “Vb2> Vb1”.
It is estimated that “the plasma is not in a stable state and the plasma 108B has moved closer to the antenna 113b than the antenna 113a”.

図4(a)は、プラズマ108Bがアンテナ113bに近付く方向に移動した場合の検出であったが、プラズマ108Bの位置がアンテナ113aに近付く方向に移動した場合も同様であって、演算部114は
“ Va2> Va1 ”かつ“Vb2 < Vb1”
なる関係になったことを検出して、「プラズマ108Bの位置がアンテナ113aに近付く方向に移動している」と推定する。
FIG. 4A shows the detection when the plasma 108B moves in the direction approaching the antenna 113b, but the same applies when the position of the plasma 108B moves in the direction approaching the antenna 113a. “Va2> Va1” and “Vb2 <Vb1”
It is estimated that “the position of the plasma 108B is moving in a direction approaching the antenna 113a”.

図14のステップS1〜S5が演算部114のX軸方向移動推定のフローである。“ Va2= Va1 ”かつ“Vb2 = Vb1”の状態をステップS3で検出することによって、「プラズマ108が安定状態である」と推定する。   Steps S <b> 1 to S <b> 5 in FIG. 14 are a flow of the X-axis direction movement estimation of the calculation unit 114. By detecting the state of “Va2 = Va1” and “Vb2 = Vb1” in step S3, it is estimated that “the plasma 108 is in a stable state”.

− プラズマ膨張の検出 −
演算部114は、アンテナ113a,113bの時々の出力を読み込む。図5に示したプラズマ108Bの状態の場合、演算部114が
“ Va2> Va1 ”かつ“Vb2 > Vb1”
になったことを検出して、「プラズマが安定状態ではない。そして安定状態の場合よりもプラズマ108Bがアンテナ113a,113bに近付いている膨張状態である」と推定する。
− Detection of plasma expansion −
The calculation unit 114 reads the output of the antennas 113a and 113b from time to time. In the case of the state of the plasma 108B shown in FIG. 5, the calculation unit 114 performs “Va2> Va1” and “Vb2> Vb1”.
It is estimated that “the plasma is not in a stable state. The plasma 108B is in an expanded state closer to the antennas 113a and 113b than in the stable state”.

図15のステップS11〜S14が演算部114のX軸方向膨張推定のフローである。“ Va2= Va1 ”かつ“Vb2 = Vb1”の状態をステップS13で検出することによって、「プラズマ108が安定状態である」と推定する。   Steps S11 to S14 in FIG. 15 are a flow of the X-axis direction expansion estimation of the calculation unit 114. By detecting the state of “Va2 = Va1” and “Vb2 = Vb1” in step S13, it is estimated that “the plasma 108 is in a stable state”.

− プラズマ縮小の検出 −
演算部114は、アンテナ113a,113bの時々の出力を読み込む。図6に示したプラズマ108Bの状態の場合、演算部114が
“ Va2< Va1 ”かつ“Vb2 < Vb1”
になったことを検出して、「プラズマが安定状態ではない。そして安定状態の場合よりもプラズマ108Bがアンテナ113a,113bから遠ざかっている収縮状態である」と推定する。
− Detection of plasma shrinkage −
The calculation unit 114 reads the output of the antennas 113a and 113b from time to time. In the case of the state of the plasma 108B shown in FIG. 6, the calculation unit 114 performs “Va2 <Va1” and “Vb2 <Vb1”.
It is estimated that “the plasma is not in a stable state. And, the plasma 108B is in a contracted state in which it is further away from the antennas 113a and 113b than in the stable state”.

図16のステップS21〜S24が演算部114のX軸方向の縮小推定のフローである。“ Va2= Va1 ”かつ“Vb2 = Vb1”の状態をステップS23で検出することによって、「プラズマ108が安定状態である」と推定する。   Steps S <b> 21 to S <b> 24 in FIG. 16 are a flow of the reduction estimation in the X-axis direction of the calculation unit 114. By detecting the state of “Va2 = Va1” and “Vb2 = Vb1” in step S23, it is estimated that “the plasma 108 is in a stable state”.

さらに、演算部114は、ステップS3とステップS13の両方で安定状態と判定されるか、ステップS3とステップS23の両方で安定状態と判定されるか、この少なくとも一方を満足したことを検出して、「プラズマ108が安定状態である」と推定する。   Further, the calculation unit 114 detects that the stable state is determined in both step S3 and step S13, the stable state is determined in both step S3 and step S23, or that at least one of these is satisfied. , “Plasma 108 is in a stable state”.

(実施の形態2)
図7〜図9は実施の形態2を示す。
図7は、本発明の実施の形態2におけるプラズマ処理装置を示す。
(Embodiment 2)
7 to 9 show the second embodiment.
FIG. 7 shows a plasma processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.

このプラズマ処理装置は、枚様状の被処理物を処理チャンバー内に載置して成膜する場合の膜厚の不均等を誘引するプラズマの変動をモニタリングする場合の構成を示している。   This plasma processing apparatus shows a configuration in the case of monitoring plasma fluctuations that induce film thickness non-uniformity when a sheet-like workpiece is placed in a processing chamber to form a film.

以降の説明に使用するX軸方向、Y軸方向、Z軸方向、A−A断面図、B−B断面図を図中に示すように定義する。図7(a)は平面断面図(A−A断面)を、図7(b)は立断面図(B−B断面)を示している。   The X-axis direction, Y-axis direction, Z-axis direction, AA cross-sectional view, and BB cross-sectional view used in the following description are defined as shown in the figure. 7A shows a plan sectional view (AA section), and FIG. 7B shows an elevation sectional view (BB section).

図7において、処理チャンバー101は、プラズマ発生時に電磁波が漏れないようにアース接続されている。処理チャンバー101内の下部にはアノード電極117、上部にはカソード電極107があり、アノード電極117には被処理物103が載置され、カソード電極107には膜付けするための材料であるターゲット材109が載置されている。カソード電極107は印加部106と同軸ケーブル105とを経由して、高圧電源104に接続されている。高圧電源104は主にDC電源もしくは13.56MHZのRF電源が使用され、電極間にプラズマ108を発生させる。印加部106はカソード電極107の中心かつ処理チャンバー101の中心となる構造となっており、プラズマ108もこれを中心に形成される。印加される電流,電圧,周波数は、図示しない制御部によって、一定のレートで成膜できるように制御され、所望の値から外れた場合には成膜の停止やアラーム表示などのエラー処理が行われる。   In FIG. 7, the processing chamber 101 is grounded so that electromagnetic waves do not leak when plasma is generated. The processing chamber 101 has an anode electrode 117 at the lower portion and a cathode electrode 107 at the upper portion, the workpiece 103 is placed on the anode electrode 117, and a target material that is a material for forming a film on the cathode electrode 107. 109 is placed. The cathode electrode 107 is connected to the high voltage power source 104 via the application unit 106 and the coaxial cable 105. The high-voltage power source 104 is mainly a DC power source or a 13.56 MHz RF power source, and generates a plasma 108 between the electrodes. The application unit 106 has a structure that is the center of the cathode electrode 107 and the center of the processing chamber 101, and the plasma 108 is also formed around this. The applied current, voltage, and frequency are controlled by a control unit (not shown) so that a film can be formed at a constant rate. If the film is out of a desired value, error processing such as film formation stop or alarm display is performed. Is called.

スパッタリング装置の場合、ガス導入口110から、アルゴンなどの不活性ガスが導入される。自動圧力調整弁111は、ガスが導入された後に処理チャンバー101内を所望の一定圧力に保持するために、バルブ開度を自動調整する。   In the case of a sputtering apparatus, an inert gas such as argon is introduced from the gas inlet 110. The automatic pressure control valve 111 automatically adjusts the valve opening in order to maintain the inside of the processing chamber 101 at a desired constant pressure after the gas is introduced.

メインバルブ112は、図示しない、十分に大きい排気量すなわちチャンバー容積と同等の排気能力を備えたクライオポンプまたはターボ分子ポンプなどの排気手段に接続されており、ゆえに、処理チャンバー101内にガスが滞留し圧力上昇を招くことはないうえに、プラズマ108とターゲット材109との反応により生成する不要な中間生成物を排気することが可能である。   The main valve 112 is connected to an exhausting means such as a cryopump or a turbo molecular pump having a sufficiently large exhaust amount, that is, an exhaust capacity equivalent to the chamber volume (not shown). Therefore, gas stays in the processing chamber 101. However, it is possible to exhaust unnecessary intermediate products generated by the reaction between the plasma 108 and the target material 109 without causing an increase in pressure.

印加部106およびカソード電極107とアノード電極117の間を結ぶZ軸の周りで、処理チャンバー101の外部には、主アンテナとしての複数のアンテナ113a,113b,113c,113dが設けられている。そしてアンテナ113a〜113dに対応して処理チャンバー101には、処理チャンバー101の気密を維持するとともに、電磁波が通過する結合ポートとしての4個のビューイングポート(真空覗き窓)115a〜115dが設けられている。   A plurality of antennas 113 a, 113 b, 113 c, and 113 d as main antennas are provided around the Z axis connecting the application unit 106 and the cathode electrode 107 and the anode electrode 117 outside the processing chamber 101. Corresponding to the antennas 113a to 113d, the processing chamber 101 is provided with four viewing ports (vacuum viewing windows) 115a to 115d as coupling ports through which electromagnetic waves pass while maintaining the airtightness of the processing chamber 101. ing.

具体的には、処理チャンバー101壁面の、安定状態のプラズマの概ね中心を通るX軸−Y軸平面上には、プラズマ108を挟んで対向するように90°の等角度おきにビューイングポート115a〜115dが設けられている。ビューイングポート115a〜115dは、窓材として石英ガラスが中央に嵌められている。   Specifically, on the X-axis / Y-axis plane passing through the approximate center of the stable plasma on the wall surface of the processing chamber 101, the viewing port 115a is spaced at an equal angle of 90 ° so as to face each other with the plasma 108 interposed therebetween. To 115d are provided. The viewing ports 115a to 115d are fitted with quartz glass at the center as a window material.

前記電極間を結ぶZ軸の周りで、ビューイングポート115a〜115dの外側面に、アンテナ113a〜113dが設けられている。アンテナ113a〜113dが固定されている。   Antennas 113a to 113d are provided on the outer surfaces of the viewing ports 115a to 115d around the Z-axis connecting the electrodes. Antennas 113a to 113d are fixed.

アンテナ113a〜113dはプラズマからの電磁波を捉えその強度に応じた電流または電圧に変換するものである。各アンテナ113a〜113dからの電気信号出力は、電気信号ケーブル116を経由し演算部114によって演算処理される。上記の構成によりスパッタ成膜を行う中で、常時アンテナ113a〜113dによるプラズマ状態のモニタリングを行い、モニタリングの結果が、事前に記憶させた、安定状態におけるプラズマの測定値から逸脱した時には、プラズマ状態不全と判定する。この判定情報をもとに、設備の停止、作業員による処理チャンバー内の清掃、判定情報の製品管理情報への付加などを行う。   The antennas 113a to 113d capture electromagnetic waves from plasma and convert them into currents or voltages corresponding to the intensity. The electric signal output from each of the antennas 113 a to 113 d is subjected to arithmetic processing by the arithmetic unit 114 via the electric signal cable 116. While performing sputter deposition with the above configuration, the plasma state is constantly monitored by the antennas 113a to 113d, and when the monitoring result deviates from the measured plasma value in the stable state stored in advance, the plasma state Judge as incomplete. Based on the determination information, the facility is stopped, the processing chamber is cleaned by an operator, and the determination information is added to the product management information.

実施の形態2に示す、枚様状の被処理物を処理チャンバー内に載置して成膜する場合は、投入する電源のエネルギー制御が良好でも、膜圧分布に不均一が起こる場合がある。この要因としてX軸方向、Y軸方向のプラズマ移動,膨張,縮小などが挙げられる。   In the case where a film-like object to be processed is placed in the processing chamber to form a film as shown in Embodiment Mode 2, even if the power control of the power supply to be input is good, the film pressure distribution may be uneven. . As this factor, there are plasma movement, expansion, and reduction in the X-axis direction and Y-axis direction.

これらの事象は、プラズマ108を挟んで対峙した位置にアンテナ113a〜113dを配置し、プラズマの安定状態において記憶したアンテナ出力との差異を観測することで、検知することができる。X軸方向またはY軸方向の片側のみのモニタリングでは判定し得ないプラズマの移動,膨張,縮小の区別も可能であり、検知後の対応を適切なものとすることができる。   These events can be detected by arranging the antennas 113a to 113d at positions facing each other across the plasma 108 and observing the difference from the antenna output stored in the stable state of the plasma. It is also possible to distinguish plasma movement, expansion, and contraction that cannot be determined by monitoring only one side in the X-axis direction or the Y-axis direction, and the response after detection can be made appropriate.

演算部114の具体的な構成を、図8と図9の具体例に基づいて説明する。
なお、図1,図2,図3と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。また断面やX軸方向,Y軸方向,Z軸方向は図1に図示したものに準ずるものとする。使用するアンテナは実施の形態1で解説した図2または図3によるものである。
A specific configuration of the calculation unit 114 will be described based on the specific examples of FIGS. 8 and 9.
The same components as those in FIGS. 1, 2, and 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In addition, the cross section, the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are the same as those shown in FIG. The antenna used is that shown in FIG. 2 or FIG. 3 described in the first embodiment.

図8はX軸−Y軸方向のプラズマ移動を示す。(a)はA−A線に沿った平面断面図、(b)はB−B線に沿った立断面図である。
図9はX軸方向のプラズマの膨張状態とY軸方向のプラズマの縮小状態を示す。(a)はA−A線に沿った平面断面図、(b)はB−B線に沿った立断面図である。
FIG. 8 shows the plasma movement in the X-axis-Y direction. (A) is a plane sectional view along an AA line, (b) is an elevational sectional view along a BB line.
FIG. 9 shows an expanded state of plasma in the X-axis direction and a reduced state of plasma in the Y-axis direction. (A) is a plane sectional view along an AA line, (b) is an elevational sectional view along a BB line.

図8,図9において、実線で示すプラズマ108Aは安定状態にあるプラズマを示しており、破線で示すプラズマ108Bは変動後のプラズマを示している。
説明に使用する記号を次のように定める。
8 and 9, the plasma 108A indicated by a solid line indicates a plasma in a stable state, and the plasma 108B indicated by a broken line indicates a plasma after fluctuation.
Symbols used for explanation are defined as follows.

なお、例ではアンテナアンテナ113a〜113dからの出力を電圧で測定した場合として電圧値で説明するが、電流を測定して電流値を用いてもよい。
以降の説明に使用する記号を次のように定める。
In the example, the output from the antenna antennas 113a to 113d is described as a voltage value when measured with a voltage. However, a current value may be measured and a current value may be used.
Symbols used in the following description are defined as follows.

Va1:安定状態のプラズマ108Aにおけるアンテナ113aの電圧値
Vb1:安定状態のプラズマ108Aにおけるアンテナ113bの電圧値
Vc1:安定状態のプラズマ108Aにおけるアンテナ113cの電圧値
Vd1:安定状態のプラズマ108Aにおけるアンテナ113dの電圧値
Va2:変動後のプラズマ108Bにおけるアンテナ113aの電圧値
Vb2:変動後のプラズマ108Bにおけるアンテナ113bの電圧値
Vc2:変動後のプラズマ108Bにおけるアンテナ113cの電圧値
Vd2:動後のプラズマ108Bにおけるアンテナ113dの電圧値
X軸−Y軸方向のプラズマ移動は、演算部114において、次のように検出される。ここで、Va1,Vb1,Vc1,Vd1はリファレンス値、Va2,Vb2,Vc2,Vd2が時々のサンプル値である。
Va1: Voltage value of antenna 113a in plasma 108A in stable state Vb1: Voltage value of antenna 113b in plasma 108A in stable state Vc1: Voltage value of antenna 113c in plasma 108A in stable state Vd1: Voltage value of antenna 113d in plasma 108A in stable state Voltage value Va2: Voltage value of antenna 113a in plasma 108B after fluctuation Vb2: Voltage value of antenna 113b in plasma 108B after fluctuation Vc2: Voltage value of antenna 113c in plasma 108B after fluctuation Vd2: Antenna in plasma 108B after movement Voltage value of 113d Plasma movement in the X-axis-Y-axis direction is detected by the calculation unit 114 as follows. Here, Va1, Vb1, Vc1, and Vd1 are reference values, and Va2, Vb2, Vc2, and Vd2 are occasional sample values.

− プラズマ移動の検出 −
図8(a)は、X軸とY軸とZ軸の交点を原点Oとした場合に、プラズマ108Bが右上のゾーンN1に移動した状態を示している。この状態は、アンテナ113a〜113dの出力を演算部114がモニタリングして検出できる。
− Detection of plasma movement −
FIG. 8A shows a state in which the plasma 108B has moved to the upper right zone N1 when the intersection point of the X axis, the Y axis, and the Z axis is the origin O. FIG. This state can be detected by the calculation unit 114 monitoring the outputs of the antennas 113a to 113d.

X軸方向に配したアンテナ113a,113bの出力が
“ Va2< Va1 ”かつ“Vb2 > Vb1”
になると共に、さらに、Y軸方向に配したアンテナ113c,113dの出力が
“ Vc2< Vc1 ”かつ“Vd2 > Vd1”
になったことを演算部114で検出して、「プラズマ108BがゾーンN1に移動した」と推定する。同様に、
“ Va2> Va1 ”かつ“Vb2 < Vb1”
になると共に、さらに、Y軸方向に配したアンテナ113c,113dの出力が
“ Vc2< Vc1 ”かつ“Vd2 > Vd1”
になったことを演算部114で検出した場合には、「プラズマ108BがゾーンN2に移動した」と推定する。また、
“ Va2> Va1 ”かつ“Vb2 < Vb1”
になると共に、さらに、Y軸方向に配したアンテナ113c,113dの出力が
“ Vc2> Vc1 ”かつ“Vd2 < Vd1”
になったことを演算部114で検出した場合には、「プラズマ108BがゾーンN3に移動した」と推定する。また、
“ Va2< Va1 ”かつ“Vb2 > Vb1”
になると共に、さらに、Y軸方向に配したアンテナ113c,113dの出力が
“ Vc2> Vc1 ”かつ“Vd2 < Vd1”
になったことを演算部114で検出した場合には、「プラズマ108BがゾーンN4に移動した」と推定する。
The outputs of the antennas 113a and 113b arranged in the X-axis direction are “Va2 <Va1” and “Vb2> Vb1”.
Further, the outputs of the antennas 113c and 113d arranged in the Y-axis direction are “Vc2 <Vc1” and “Vd2> Vd1”.
Is detected by the calculation unit 114, and it is estimated that “the plasma 108B has moved to the zone N1”. Similarly,
“Va2> Va1” and “Vb2 <Vb1”
Further, the outputs of the antennas 113c and 113d arranged in the Y-axis direction are “Vc2 <Vc1” and “Vd2> Vd1”.
Is detected by the calculation unit 114, it is estimated that “the plasma 108B has moved to the zone N2.” Also,
“Va2> Va1” and “Vb2 <Vb1”
Further, the outputs of the antennas 113c and 113d arranged in the Y-axis direction are “Vc2> Vc1” and “Vd2 <Vd1”.
Is detected by the calculation unit 114, it is estimated that “the plasma 108B has moved to the zone N3”. Also,
“Va2 <Va1” and “Vb2> Vb1”
Further, the outputs of the antennas 113c and 113d arranged in the Y-axis direction are “Vc2> Vc1” and “Vd2 <Vd1”.
Is detected by the calculation unit 114, it is estimated that “the plasma 108B has moved to the zone N4”.

− プラズマ膨張の検出,プラズマ縮小の検出 −
図9(a)はプラズマがX軸方向に膨張するとともに、Y軸方向に縮小した状態を示している。この状態は、アンテナ113a〜113dの出力を演算部114がモニタリングして検出できる。
− Detection of plasma expansion, detection of plasma shrinkage −
FIG. 9A shows a state where the plasma expands in the X-axis direction and contracts in the Y-axis direction. This state can be detected by the calculation unit 114 monitoring the outputs of the antennas 113a to 113d.

X軸方向に配したアンテナ113a,113bの出力が、
“ Va2> Va1 ”かつ“Vb2 > Vb1” ・・・・(1)
になると共に、Y軸方向に配したアンテナ113c,113dの出力が
“ Vc2< Vc1 ”かつ“Vd2 < Vd1” ・・・・(2)
になったことを演算部114で検出して、「プラズマ108BがX軸方向に膨張するとともに、Y軸方向に縮小した」と推定する。また、プラズマがX軸方向に縮小した場合は、X軸方向に間隔を空けて配したアンテナ113a,113bの出力が
“ Va2< Va1 ”かつ“Vb2 < Vb1” ・・・・(3)
になったことを演算部114で検出して、「プラズマ108BがX軸方向に縮小した」と推定する。
The outputs of the antennas 113a and 113b arranged in the X-axis direction are
“Va2> Va1” and “Vb2> Vb1” (1)
And the outputs of the antennas 113c and 113d arranged in the Y-axis direction are “Vc2 <Vc1” and “Vd2 <Vd1” (2)
The calculation unit 114 detects that “the plasma 108B has expanded in the X-axis direction and has contracted in the Y-axis direction”. When the plasma is reduced in the X-axis direction, the outputs of the antennas 113a and 113b arranged with a gap in the X-axis direction are “Va2 <Va1” and “Vb2 <Vb1” (3)
Is detected by the calculation unit 114, and it is estimated that “the plasma 108B has shrunk in the X-axis direction”.

また、Y軸方向にプラズマが膨張した場合は、Y軸方向に配したアンテナ113c,113dの出力が
“ Vc2> Vc1 ”かつ“Vd2 > Vd1” ・・・・(4)
になったことを演算部114で検出して、「プラズマ108BがY軸方向にプラズマが膨張した」と推定する。
When the plasma expands in the Y-axis direction, the outputs of the antennas 113c and 113d arranged in the Y-axis direction are “Vc2> Vc1” and “Vd2> Vd1” (4).
Is detected by the calculation unit 114, and it is estimated that “plasma 108B has expanded in the Y-axis direction”.

更に、演算部114は、X軸方向の(1)式または(3)式、Y軸方向の(2)式または(4)式の組み合わせの関係になったことを検出して、X軸−Y軸軸方向へのプラズマ膨張,縮小を推定できる。   Further, the calculation unit 114 detects that the relationship of the combination of the expression (1) or (3) in the X-axis direction and the expression (2) or (4) in the Y-axis direction is detected, and the X-axis− Plasma expansion and contraction in the Y-axis direction can be estimated.

(実施の形態3)
図10〜図12は実施の形態3を示す。
図10は、本発明の実施の形態3におけるプラズマ処理装置を示す。
(Embodiment 3)
10 to 12 show the third embodiment.
FIG. 10 shows a plasma processing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.

このプラズマ処理装置は、ウエハなどの円形枚様状の被処理物を円筒状の処理チャンバー内に載置して成膜する場合の膜厚の不均等を誘引するプラズマの変動をモニタリングする場合の構成を示している。   This plasma processing apparatus is used for monitoring plasma fluctuations that induce non-uniform film thickness when a circular plate-shaped workpiece such as a wafer is placed in a cylindrical processing chamber. The configuration is shown.

以降の説明に使用するX軸方向,Y軸方向,Z軸方向,A−A断面図,B−B断面図を図中に示すように定義する。図10(a)は平面断面図(A−A断面)を、図10(b)は立断面図(B−B断面)を示している。   The X-axis direction, Y-axis direction, Z-axis direction, AA cross-sectional view, and BB cross-sectional view used in the following description are defined as shown in the figure. FIG. 10A is a plan sectional view (AA section), and FIG. 10B is an elevation sectional view (BB section).

図10において、処理チャンバー101は、プラズマ発生時に電磁波が漏れないようにアース接続されている。処理チャンバー101内の下部にはアノード電極117、上部にはカソード電極107があり、アノード電極117には被処理物103が載置され、カソード電極107には膜付けするための材料であるターゲット材109が載置されている。カソード電極107は印加部106と同軸ケーブル105とを経由して、高圧電源104に接続されている。高圧電源104は主にDC電源もしくは13.56MHZのRF電源が使用され、電極間にプラズマ108を発生させる。印加部106はカソード電極107の中心かつ処理チャンバー101の中心となる構造となっており、プラズマ108もこれを中心に形成される。印加される電流,電圧,周波数は、図示しない制御部によって、一定のレートで成膜できるように制御され、所望の値から外れた場合には成膜の停止やアラーム表示などのエラー処理が行われる。   In FIG. 10, the processing chamber 101 is grounded so that electromagnetic waves do not leak when plasma is generated. The processing chamber 101 has an anode electrode 117 at the lower portion and a cathode electrode 107 at the upper portion, the workpiece 103 is placed on the anode electrode 117, and a target material that is a material for forming a film on the cathode electrode 107. 109 is placed. The cathode electrode 107 is connected to the high voltage power source 104 via the application unit 106 and the coaxial cable 105. The high-voltage power source 104 is mainly a DC power source or a 13.56 MHz RF power source, and generates a plasma 108 between the electrodes. The application unit 106 has a structure that is the center of the cathode electrode 107 and the center of the processing chamber 101, and the plasma 108 is also formed around this. The applied current, voltage, and frequency are controlled by a control unit (not shown) so that a film can be formed at a constant rate. If the film is out of a desired value, error processing such as film formation stop or alarm display is performed. Is called.

スパッタリング装置の場合、ガス導入口110から、アルゴンなどの不活性ガスが導入される。自動圧力調整弁111は、ガスが導入された後に処理チャンバー101内を所望の一定圧力に保持するために、バルブ開度を自動調整する。   In the case of a sputtering apparatus, an inert gas such as argon is introduced from the gas inlet 110. The automatic pressure control valve 111 automatically adjusts the valve opening in order to maintain the inside of the processing chamber 101 at a desired constant pressure after the gas is introduced.

メインバルブ112は、十分に大きい排気量すなわちチャンバー容積と同等の排気能力を備えた図示しないクライオポンプまたはターボ分子ポンプなどの排気部に接続されており、ゆえに、処理チャンバー101内にガスが滞留し圧力上昇を招くことはないうえに、プラズマ108とターゲット材109との反応により生成する不要な中間生成物を排気することが可能である。   The main valve 112 is connected to an exhaust unit such as a cryopump or a turbo molecular pump (not shown) having a sufficiently large exhaust amount, that is, an exhaust capacity equivalent to the chamber volume. Therefore, the gas stays in the processing chamber 101. In addition to causing no increase in pressure, unnecessary intermediate products generated by the reaction between the plasma 108 and the target material 109 can be exhausted.

印加部106およびカソード電極107とアノード電極117の間を結ぶZ軸の周りで、処理チャンバー101の外部には、主アンテナとしての複数のアンテナ113a,113b,113cが設けられている。具体的には、安定状態のプラズマの概ね中心を通るX軸−Y軸平面上には、プラズマ108を挟んで対向するように120°の等角度おきに、処理チャンバー101の気密を維持するとともに、電磁波が通過する結合ポートとしてのビューイングポート(真空覗き窓)115a,115b,115c,115dが設けられている。ビューイングポート115a,115bは、窓材として石英ガラスが中央に嵌められている。   A plurality of antennas 113 a, 113 b, and 113 c as main antennas are provided outside the processing chamber 101 around the Z axis connecting the application unit 106 and the cathode electrode 107 and the anode electrode 117. Specifically, the processing chamber 101 is kept airtight at an equal angle of 120 ° so as to face each other across the plasma 108 on the X-axis-Y-axis plane passing through the approximate center of the stable plasma. Viewing ports (vacuum viewing windows) 115a, 115b, 115c, and 115d are provided as coupling ports through which electromagnetic waves pass. The viewing ports 115a and 115b are fitted with quartz glass at the center as a window material.

前記電極間を結ぶZ軸の周りで、処理チャンバー101の外部に、アンテナ113a,〜113cが設けられている。具体的には、アンテナ113a〜113cが、ビューイングポート115a〜115cの窓材に固定されている。   Antennas 113 a to 113 c are provided outside the processing chamber 101 around the Z axis connecting the electrodes. Specifically, the antennas 113a to 113c are fixed to the window members of the viewing ports 115a to 115c.

アンテナ113a〜113cは、プラズマからの電磁波を捉えその強度に応じた電流または電圧に変換するものである。各アンテナ113a〜113cからの電気信号出力は、電気信号ケーブル116を経由し演算部114によって演算処理される。   The antennas 113a to 113c capture electromagnetic waves from the plasma and convert them into currents or voltages according to their strengths. The electric signal output from each of the antennas 113a to 113c is arithmetically processed by the arithmetic unit 114 via the electric signal cable 116.

上記の構成により、スパッタ成膜を行う中で、アンテナ113a〜113cによるプラズマ状態のモニタリングを行い、モニタリングの結果が、事前に記憶させた、安定状態におけるプラズマの測定値から逸脱した時には、プラズマ状態不全と判定する。この判定情報をもとに、設備の停止、作業員による処理チャンバー内の清掃、判定情報の製品管理情報への付加などを行う。   With the above configuration, during the sputtering film formation, the plasma state is monitored by the antennas 113a to 113c. When the monitoring result deviates from the measured plasma value in the stable state stored in advance, the plasma state Judge as incomplete. Based on the determination information, the facility is stopped, the processing chamber is cleaned by an operator, and the determination information is added to the product management information.

実施の形態3に示す、枚様状の被処理物を処理チャンバー内に載置して成膜する場合は、投入する電源のエネルギー制御が良好でも、膜圧分布に不均一が起こる場合がある。この要因としてX軸方向、Y軸方向のプラズマ移動、膨張、縮小などが挙げられる。   In the case where a film-like object to be processed is placed in a processing chamber to form a film as shown in Embodiment Mode 3, unevenness in film pressure distribution may occur even if the energy control of the power to be supplied is good. . As this factor, plasma movement in the X-axis direction and Y-axis direction, expansion, reduction, and the like can be mentioned.

これらの事象は、プラズマ108を挟んで対峙した位置にアンテナ113a〜113cを配置し、プラズマの安定状態において記憶したアンテナ出力との差異を観測することで、検知することができる。X軸方向またはY軸方向の片側のみのモニタリングでは判定し得ないプラズマの移動,膨張,縮小の区別も可能であり、検知後の対応を適切なものとすることができる。   These events can be detected by arranging the antennas 113a to 113c at positions facing each other across the plasma 108 and observing the difference from the antenna output stored in the stable state of the plasma. It is also possible to distinguish plasma movement, expansion, and contraction that cannot be determined by monitoring only one side in the X-axis direction or the Y-axis direction, and the response after detection can be made appropriate.

演算部114の具体的な構成を、図11と図12の具体例に基づいて説明する。
なお、図1,図2,図3と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。また断面やX軸方向,Y軸方向,Z軸方向は図1に図示したものに準ずるものとする。使用するアンテナは実施の形態1で解説した図2または図3によるものである。
A specific configuration of the calculation unit 114 will be described based on the specific examples of FIGS. 11 and 12.
The same components as those in FIGS. 1, 2, and 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In addition, the cross section, the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are the same as those shown in FIG. The antenna used is that shown in FIG. 2 or FIG. 3 described in the first embodiment.

図11はX軸−Y軸方向のプラズマ移動を示す。(a)はA−A線に沿った平面断面図、(b)はB−B線に沿った立断面図である。
図11と図12中の実線で示すプラズマ108Aは安定状態にあるプラズマを示しており、破線で示すプラズマ108Bは変動後のプラズマを示している。使用するアンテナ113a〜113cは実施の形態1で解説した図2または図3によるものである。
FIG. 11 shows the plasma movement in the X-axis-Y direction. (A) is a plane sectional view along an AA line, (b) is an elevational sectional view along a BB line.
A plasma 108A indicated by a solid line in FIGS. 11 and 12 indicates a plasma in a stable state, and a plasma 108B indicated by a broken line indicates a plasma after fluctuation. The antennas 113a to 113c to be used are those shown in FIG. 2 or FIG. 3 explained in the first embodiment.

以降の説明に使用する記号を次のように定める。なお、例ではアンテナからの出力を電圧で測定した場合として電圧値で説明するが、電流を測定して電流値を用いてもよい。
Va1:安定状態のプラズマ108Aにおけるアンテナ113aの電圧値
Vb1:安定状態のプラズマ108Aにおけるアンテナ113bの電圧値
Vc1:安定状態のプラズマ108Aにおけるアンテナ113cの電圧値
Va2:変動後のプラズマ108Bにおけるアンテナ113aの電圧値
Vb2:変動後のプラズマ108Bにおけるアンテナ113bの電圧値
Vc2:変動後のプラズマ108Bにおけるアンテナ113cの電圧値
X軸方向のプラズマ移動は、演算部114において、次のように検出される。ここで、Va1,Vb1,Vc1はリファレンス値、Va2,Vb2,Vc2が時々のサンプル値である。
Symbols used in the following description are defined as follows. In the example, the case where the output from the antenna is measured as a voltage is described as a voltage value. However, the current value may be used by measuring a current.
Va1: Voltage value of antenna 113a in plasma 108A in stable state Vb1: Voltage value of antenna 113b in plasma 108A in stable state Vc1: Voltage value of antenna 113c in plasma 108A in stable state Va2: Voltage value of antenna 113a in plasma 108B after fluctuation Voltage value Vb2: Voltage value of antenna 113b in plasma 108B after fluctuation Vc2: Voltage value of antenna 113c in plasma 108B after fluctuation Plasma movement in the X-axis direction is detected by computing unit 114 as follows. Here, Va1, Vb1, and Vc1 are reference values, and Va2, Vb2, and Vc2 are occasional sample values.

− プラズマ移動の検出 −
図11(a)は、X軸とY軸とZ軸の交点を原点Oとした場合に、プラズマ108Bが右側のゾーンN1,N4に移動した状態を示している。この状態は、アンテナ113a〜113cの出力を演算部114がモニタリングして検出できる。
− Detection of plasma movement −
FIG. 11A shows a state in which the plasma 108B has moved to the right zones N1 and N4 when the intersection point of the X axis, the Y axis, and the Z axis is the origin O. FIG. This state can be detected by the calculation unit 114 monitoring the outputs of the antennas 113a to 113c.

アンテナ113a〜113cの出力が
“ Va2< Va1 ”かつ“Vb2 > Vb1”かつ“ Vc2 <Vc1 ”
になったことを演算部114で検出して、「プラズマ118Bが、アンテナ113a,113cから遠ざかって、アンテナ113bに近付くように移動した」と推定する。
The outputs of the antennas 113a to 113c are “Va2 <Va1” and “Vb2> Vb1” and “Vc2 <Vc1”.
Is detected by the calculation unit 114, and it is estimated that “the plasma 118B has moved away from the antennas 113a and 113c and approached the antenna 113b”.

同様に、プラズマ118Bが、アンテナ113a,113cに近付いて、アンテナ113bから遠ざかるように左側のゾーンN2,N3に移動した状態、プラズマ118Bが、アンテナ113aから遠ざかって、アンテナ113b,113cに近付くように移動した状態、プラズマ118Bが、アンテナ113a,113bから遠ざかって、アンテナ113cに近付くように移動した状態、プラズマ118Bが、アンテナ113aに近付いて、アンテナ113b,113cから遠ざかるように移動した状態、プラズマ118Bが、アンテナ113a,113bに近付いて、アンテナ113cから遠ざかるように移動した状態も、リファレンス値であるVa1,Vb1,Vc1とサンプル値であるVa2,Vb2,Vc2を演算部114において処理することによって、同様に推定できる。   Similarly, the plasma 118B moves to the left zones N2 and N3 so as to move closer to the antennas 113a and 113c and move away from the antenna 113b, and the plasma 118B moves away from the antenna 113a and approaches the antennas 113b and 113c. A state in which the plasma 118B moves away from the antennas 113a and 113b and approaches the antenna 113c, a state in which the plasma 118B moves closer to the antenna 113a and moves away from the antennas 113b and 113c, and a plasma 118B However, even when the antennas 113a and 113b are moved closer and away from the antenna 113c, the reference values Va1, Vb1, and Vc1 and the sample values Va2, Vb2, and Vc2 are input to the calculation unit 114. By treatment, it can be estimated as well.

− プラズマ膨張の検出 −
図12はプラズマがX軸方向に膨張した状態を示している。アンテナ113a〜113cの出力を演算部114がモニタリングして検出できる。
− Detection of plasma expansion −
FIG. 12 shows a state where the plasma has expanded in the X-axis direction. The arithmetic unit 114 can detect and detect the outputs of the antennas 113a to 113c.

アンテナ113a〜113cの出力が
“ Va2> Va1 ”かつ“Vb2 > Vb1”かつ“ Vc2 >Vc1 ”
になったことを演算部114で検出して、「プラズマが膨張した」と推定する。
The outputs of the antennas 113a to 113c are “Va2> Va1”, “Vb2> Vb1”, and “Vc2> Vc1”.
Is detected by the calculation unit 114, and it is estimated that “plasma has expanded”.

− プラズマ縮小の検出 −
アンテナ113a〜113cの出力が
“ Va2< Va1 ”かつ“Vb2 < Vb1”かつ“ Vc2 <Vc1 ”
になったことを演算部114で検出して、「プラズマが収縮した」と推定する。
− Detection of plasma shrinkage −
The outputs of the antennas 113a to 113c are “Va2 <Va1”, “Vb2 <Vb1”, and “Vc2 <Vc1”.
Is detected by the calculation unit 114, and it is estimated that “plasma has contracted”.

さらに、演算部114は、アンテナ113a〜113cの出力が
“ Va2= Va1 ”かつ“Vb2 = Vb1”かつ“ Vc2 =Vc1 ”
になったことを演算部114で検出して、「プラズマ108Aの状態である」と推定する。
Further, in the calculation unit 114, the outputs of the antennas 113a to 113c are “Va2 = Va1”, “Vb2 = Vb1”, and “Vc2 = Vc1”.
Is detected by the calculation unit 114, and is estimated to be “the state of the plasma 108A”.

(実施の形態4)
図13は、本発明の実施の形態4におけるプラズマ処理装置の要部を示す。
図1に示した実施の形態1の一対のアンテナ113a,113bは、Z軸方向に同じ高さに設けられており、アンテナ113a,113bとは別のアンテナが、異なる高さに設けられていなかったが、この実施の形態4では、補助アンテナとしてのアンテナ113e,113fが追加されている。その他の構成は実施の形態1と同じである。
(Embodiment 4)
FIG. 13 shows a main part of the plasma processing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
The pair of antennas 113a and 113b in the first embodiment shown in FIG. 1 are provided at the same height in the Z-axis direction, and an antenna different from the antennas 113a and 113b is not provided at a different height. However, in the fourth embodiment, antennas 113e and 113f as auxiliary antennas are added. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

実施の形態1において主アンテナとしてのアンテナ113a,113bが、X軸とY軸とZ軸が交わる原点Oの高さに配置されていた場合に、実施の形態4では、処理チャンバー101の外部で、原点Oの高さよりも上に補助アンテナとしてのアンテナ113eが配置されている。また、 処理チャンバー101の外部で、原点Oの高さよりも下に補助アンテナとしてのアンテナ113fが配置されている。アンテナ113e,113fのZ軸周りの角度は、同じである。   In the first embodiment, when the antennas 113a and 113b as the main antennas are arranged at the height of the origin O where the X axis, the Y axis, and the Z axis intersect, in the fourth embodiment, outside the processing chamber 101, An antenna 113e as an auxiliary antenna is arranged above the height of the origin O. In addition, an antenna 113 f as an auxiliary antenna is disposed outside the processing chamber 101 and below the height of the origin O. The angles around the Z-axis of the antennas 113e and 113f are the same.

処理チャンバー101には、アンテナ113e,113fの位置に対応して、処理チャンバー101の気密を維持するとともに、電磁波が通過する結合ポートとしてのビューイングポート(真空覗き窓)115e,115fが設けられている。ビューイングポート115e,115fは、窓材として石英ガラスが中央に嵌められている。アンテナ113e,113fは、ビューイングポート115e,115fの窓材の外側に固定されている。   The processing chamber 101 is provided with viewing ports (vacuum viewing windows) 115e and 115f as coupling ports through which electromagnetic waves pass while maintaining the airtightness of the processing chamber 101 corresponding to the positions of the antennas 113e and 113f. Yes. The viewing ports 115e and 115f are fitted with quartz glass at the center as a window material. The antennas 113e and 113f are fixed to the outside of the window material of the viewing ports 115e and 115f.

実線で示すプラズマ108Aは安定状態にあるプラズマを示しており、破線で示すプラズマ108Bは変動後のプラズマを示している。
以降の説明に使用する記号を次のように定める。なお、例ではアンテナからの出力を電圧で測定した場合として電圧値で説明するが、電流を測定して電流値を用いてもよい。
Plasma 108A indicated by a solid line indicates plasma in a stable state, and plasma 108B indicated by a broken line indicates plasma after fluctuation.
Symbols used in the following description are defined as follows. In the example, the case where the output from the antenna is measured as a voltage is described as a voltage value. However, the current value may be used by measuring a current.

Ve1:安定状態のプラズマ108Aにおけるアンテナ113eの電圧値
Vf1:安定状態のプラズマ108Aにおけるアンテナ113fの電圧値
Ve2:変動後のプラズマ108Bにおけるアンテナ113eの電圧値
Vf2:変動後のプラズマ108Bにおけるアンテナ113fの電圧値
Z軸方向のプラズマ移動は、演算部114において、次のように検出される。ここで、Ve1,Vf1はリファレンス値、Ve2,Vf2が時々のサンプル値である。
Ve1: Voltage value of antenna 113e in plasma 108A in stable state Vf1: Voltage value of antenna 113f in plasma 108A in stable state Ve2: Voltage value of antenna 113e in plasma 108B after fluctuation Vf2: Voltage value of antenna 113f in plasma 108B after fluctuation Voltage value Plasma movement in the Z-axis direction is detected by the calculation unit 114 as follows. Here, Ve1 and Vf1 are reference values, and Ve2 and Vf2 are occasional sample values.

プラズマ108Bが上方に移動した場合、アンテナ113a,113b,113e,113fの出力をモニタリングしている演算部114は、アンテナ113e,113fの出力Ve2,Vf2からプラズマの高さ移動も推定できる。   When the plasma 108B moves upward, the calculation unit 114 that monitors the outputs of the antennas 113a, 113b, 113e, and 113f can also estimate the movement of the plasma height from the outputs Ve2 and Vf2 of the antennas 113e and 113f.

Z軸方向に配したアンテナ113e,113fの出力が
“ Ve2 >Ve1 ”かつ“ Vf2 <Vf1 ”
になったことを検出して、「プラズマ108Bが上方に移動した」と推定する。
The outputs of the antennas 113e and 113f arranged in the Z-axis direction are “Ve2> Ve1” and “Vf2 <Vf1”.
It is estimated that “plasma 108B has moved upward”.

また、Z軸方向に配したアンテナ113e,113fの出力が
“ Ve2< Ve1 ”かつ“Vf2 > Vf1”
になったことを検出して、「プラズマ108Bが下方に移動した」と推定する。
The outputs of the antennas 113e and 113f arranged in the Z-axis direction are “Ve2 <Ve1” and “Vf2> Vf1”.
It is estimated that “the plasma 108B has moved downward”.

また、演算部114は、
“ Ve2= Ve1 ”かつ“Vf2 = Vf1”
になったことを検出して、「プラズマがZ軸方向に安定状態である」と推定する。
In addition, the calculation unit 114
“Ve2 = Ve1” and “Vf2 = Vf1”
It is estimated that “the plasma is stable in the Z-axis direction”.

なお、アンテナ113eに対応してビューイングポート115eを設け、アンテナ113fに対応してビューイングポート115fを設けたが、ビューイングポートは2つに分けず、1つのビューイングポートにアンテナ113e,113fを設けても良い。   Note that although the viewing port 115e is provided corresponding to the antenna 113e and the viewing port 115f is provided corresponding to the antenna 113f, the viewing ports are not divided into two, and the antennas 113e and 113f are provided in one viewing port. May be provided.

実施の形態4では実施の形態1の場合を例に挙げて説明したが、実施の形態2,3においても、この実施の形態4と同様に、アンテナ113e,113fを設けて、演算部114でモニタリングすることによって、プラズマの高さ方向の移動を検出できる。   In the fourth embodiment, the case of the first embodiment has been described as an example. However, in the second and third embodiments, similarly to the fourth embodiment, antennas 113e and 113f are provided, and the calculation unit 114 performs the same. By monitoring, the movement of the plasma in the height direction can be detected.

本発明は、半導体やディスプレイデバイス、部品デバイスの製造分野で適用でき、被処理物の品質の向上を実現できる。   The present invention can be applied in the field of manufacturing semiconductors, display devices, and component devices, and can improve the quality of an object to be processed.

101 処理チャンバー
102 メインローラ
103 被処理物
104 高圧電源
105 同軸ケーブル
106 印加部
107 カソード電極
108 プラズマ
108A 安定状態のプラズマ
108B 変動後のプラズマ
109 ターゲット材
110 ガス導入口
111 自動圧力調整弁
112 メインバルブ
113,113a〜113f アンテナ
114 演算部
115,115a〜115f ビューイングポート
116 電気信号ケーブル
117 アノード電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Processing chamber 102 Main roller 103 To-be-processed object 104 High voltage power supply 105 Coaxial cable 106 Application part 107 Cathode electrode 108 Plasma 108A Stable plasma 108B Fluctuated plasma 109 Target material 110 Gas inlet 111 Automatic pressure regulating valve 112 Main valve 113 , 113a to 113f Antenna 114 Operation unit 115, 115a to 115f Viewing port 116 Electric signal cable 117 Anode electrode

Claims (7)

処理チャンバー内部の電極間にプラズマを発生させて、前記処理チャンバー内部に配置された被処理物を処理するプラズマ処理装置において、
前記電極間を結ぶ軸の周りに等角度おきで、前記処理チャンバーの外部に設けられた複数の主アンテナと、
複数の前記主アンテナの出力の相関を計算して前記プラズマの状態を推定する演算部と
を設けたプラズマ処理装置。
In a plasma processing apparatus for generating a plasma between electrodes inside a processing chamber to process an object to be processed disposed inside the processing chamber,
A plurality of main antennas provided outside the processing chamber at equal angles around an axis connecting the electrodes;
A plasma processing apparatus, comprising: an arithmetic unit that calculates a correlation between outputs of the plurality of main antennas to estimate the state of the plasma.
複数の前記主アンテナの各位置に対応して前記処理チャンバーの壁面に、前記処理チャンバーの気密を維持するとともに電磁波が通過する結合ポートが形成されている
請求項1記載のプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a coupling port is formed on a wall surface of the processing chamber corresponding to each position of the plurality of main antennas so as to maintain airtightness of the processing chamber and allow electromagnetic waves to pass through.
複数の前記主アンテナは、前記プラズマを挟んで対向する位置を一対とし、これが一対以上配置されている
請求項1記載のプラズマ処理装置。
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of main antennas have a pair of opposing positions across the plasma, and a pair of the main antennas are disposed.
前記処理チャンバーの外部に、前記電極間を結ぶ軸の方向に取り付け高さが異なる複数の補助アンテナを設け、
全ての前記主アンテナと前記補助アンテナの検出出力を、前記演算部によってモニタリングして前記プラズマの状態を推定する
請求項1記載のプラズマ処理装置。
A plurality of auxiliary antennas with different mounting heights in the direction of the axis connecting the electrodes are provided outside the processing chamber,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein detection states of all the main antennas and the auxiliary antennas are monitored by the arithmetic unit to estimate the plasma state.
処理チャンバー内部の電極間にプラズマを発生させて、前記処理チャンバー内部に配置された被処理物を処理するに際し、
前記電極間を結ぶ軸の周りに等角度おきで、前記処理チャンバーの外部に複数の主アンテナを配置し、
複数の前記主アンテナの出力の相関を演算部によって計算して前記プラズマの状態を推定する
プラズマモニタリング方法。
When processing an object to be processed disposed inside the processing chamber by generating a plasma between the electrodes inside the processing chamber,
A plurality of main antennas are arranged outside the processing chamber at equal angles around an axis connecting the electrodes,
A plasma monitoring method for estimating a state of the plasma by calculating a correlation between outputs of the plurality of main antennas by an arithmetic unit.
複数の前記主アンテナは、前記プラズマを挟んで対向する位置を一対とし、これを一対以上配置する
請求項5記載のプラズマモニタリング方法。
The plasma monitoring method according to claim 5, wherein the plurality of main antennas have a pair of positions opposed to each other with the plasma interposed therebetween, and a pair or more are disposed.
前記処理チャンバーの外部に、前記電極間を結ぶ軸の方向に取り付け高さが異なる複数の補助アンテナを配置し、
全ての前記主アンテナと前記補助アンテナの検出出力を前記演算部によってモニタリングして前記プラズマの状態を推定する
請求項5記載のプラズマモニタリング方法。
A plurality of auxiliary antennas having different mounting heights in the direction of the axis connecting the electrodes are arranged outside the processing chamber,
The plasma monitoring method according to claim 5, wherein detection states of all the main antennas and the auxiliary antennas are monitored by the arithmetic unit to estimate the plasma state.
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