JP2023023737A - プラズマ処理装置及び処理状況検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チャンバのコンディションの変化が発生してもプラズマ処理の処理状況を検出すること。【解決手段】チャンバは、内部でプラズマ処理が実施される。第１のセンサは、プラズマの発光強度をモニタする。第２のセンサは、チャンバのコンディションを変化させるパラメータの値をモニタする。補正部は、第１のセンサによりモニタされる発光強度を第２のセンサによりモニタされるパラメータの値の変動量に基づいて補正する。検出部は、補正部により補正された発光強度の変化に基づいて、プラズマ処理の処理状況を検出する。【選択図】図２

Description

本開示は、プラズマ処理装置及び処理状況検出方法に関する。

特許文献１は、基板をチャンバ内で交互のプロセスにかけ、プラズマ発光強度の変化をモニタリングし、包絡線フォロアアルゴリズムを用いてプラズマ発光強度から振幅情報を抽出し、モニタリング結果に基づいた時間に交互のプロセスを停止する技術を開示する。

米国特許出願公開第２００６／０００６１３９号明細書

本開示は、チャンバのコンディションの変化が発生してもプラズマ処理の処理状況を検出する技術を提供する。

本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、チャンバと、第１のセンサと、第２のセンサと、補正部と、検出部とを有する。チャンバは、内部でプラズマ処理が実施される。第１のセンサは、プラズマの発光強度をモニタする。第２のセンサは、チャンバのコンディションを変化させるパラメータの値をモニタする。補正部は、第１のセンサによりモニタされる発光強度を第２のセンサによりモニタされるパラメータの値の変動量に基づいて補正する。検出部は、補正部により補正された発光強度の変化に基づいて、プラズマ処理の処理状況を検出する。

本開示によれば、チャンバのコンディションの変化が発生してもプラズマ処理の処理状況を検出できる。

図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の概略的な構成の一例を示す図である。 図２は、実施形態に係る制御部の概略的な構成の一例を示したブロック図である。 図３は、実施形態に係るプラズマ処理チャンバのコンディションの変化による発光強度の変化の一例を示す図である。 図４は、実施形態に係る補正された発光強度の変化の一例を示す図である。 図５は、実施形態に係る処理状況検出方法の処理順序の一例を説明する図である。

以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置及び処理状況検出方法の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示するプラズマ処理装置及び処理状況検出方法が限定されるものではない。

プラズマ処理では、例えば、ＯＥＳ（Optical Emission Spectrometer）センサなどのセンサを用いてチャンバ内のプラズマの発光強度をモニタし、モニタした発光強度の変化からプラズマ処理の処理状況を検出する技術がある。例えば、プラズマエッチングでは、エッチング中のプラズマの発光強度の変化からエッチングの終点を検出する。しかし、モニタするプラズマの発光には様々な要因によるノイズが含まれている。そこで、従来のエッチングの終点検出では、移動平均やローパスフィルタなどのノイズ対策フィルタにより、ノイズの除去を行っている。

上記のノイズ要因の一つに、プラズマ処理中にチャンバのコンディションが変化してプラズマの発光強度が瞬間的に大きく変動する場合がある。従来のノイズ対策フィルタは、周期性の短い波形シフトに対応したものである。このため、従来のノイズ対策フィルタにより、チャンバのコンディションの変化によるノイズを除去するには、例えば、長時間の移動平均をかけ、波形のシフトを目立たなくする必要がある。しかし、プラズマの発光強度が瞬間的に大きく変動するような場合、チャンバのコンディションの変化によるノイズの影響により、プラズマ処理の処理状況に応じた信号がノイズに埋もれエッチングの終点を検出することができなくなる。

そこで、チャンバのコンディションの変化が発生してもプラズマ処理の処理状況を検出する技術が期待されている。

［実施形態］
［装置構成］
本開示のプラズマ処理装置の一例について説明する。図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置１の概略的な構成の一例を示す図である。

以下に、プラズマ処理装置１の一例としての容量結合プラズマ処理装置の構成例について説明する。容量結合プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。側壁１０ａは接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０筐体とは電気的に絶縁される。

基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板（ウェハ）Ｗを支持するための中央領域（基板支持面）１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域（リング支持面）１１１ｂとを有する。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。一実施形態において、本体部１１１は、基台及び静電チャックを含む。基台は、導電性部材を含む。基台の導電性部材は下部電極として機能する。静電チャックは、基台の上に配置される。静電チャックの上面は、基板支持面１１１ａを有する。リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。１又は複数の環状部材のうち少なくとも１つはエッジリングである。また、図示は省略するが、基板支持部１１は、静電チャック、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と基板支持面１１１ａとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。

シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、導電性部材を含む。シャワーヘッド１３の導電性部材は上部電極として機能する。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。

ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する少なくとも１つの流量変調デバイスを含んでもよい。

電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のような少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を、基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ生成部１２の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を基板支持部１１の導電性部材に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。

一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１３ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給される。第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。

例えば、第１のＲＦ生成部３１ａは、配線などの導電部３３ａを介してシャワーヘッド１３の導電性部材と電気的に接続されている。導電部３３ａには、インピーダンス整合回路３４ａが設けられている。インピーダンス整合回路３４ａは、第１のＲＦ生成部３１ａの出力インピーダンスと負荷側（シャワーヘッド１３側）の入力インピーダンスを整合させる。例えば、インピーダンス整合回路３４ａは、バリアブルコンデンサが設けられている。バリアブルコンデンサは、静電容量を調節するための調節部を有し、調節部のポジションを変えることにより、静電容量が変更可能とされている。インピーダンス整合回路３４ａは、調節部を駆動する駆動機構を有する。インピーダンス整合回路３４ａは、駆動機構により調節部のポジションを変えてバリアブルコンデンサの静電容量を調整することで、第１のＲＦ生成部３１ａの出力インピーダンスと負荷側の入力インピーダンスとを整合させる。本実施形態では、インピーダンス整合回路３４ａのバリアブルコンデンサにセンサ３５を設けており、センサ３５により調節部のポジションをモニタすることで静電容量をモニタする。センサ３５は、モニタした調節部のポジションを示すポジションデータを後述する制御部１００へ出力する。第１のＲＦ生成部３１ａは、プラズマを生成するための第１の周波数の第１高周波電力をシャワーヘッド１３の導電性部材に供給する。例えば、第１のＲＦ生成部３１ａは、第１高周波電力として、上述したソースＲＦ信号を導電部３３ａ及びインピーダンス整合回路３４ａを介してシャワーヘッド１３の導電性部材に供給する。シャワーヘッド１３の導電性部材は、電極として機能する。ソースＲＦ信号が供給されることにより、プラズマ処理チャンバ１０内には、高密度のプラズマが生成される。

また、例えば、第２のＲＦ生成部３１ｂは、配線などの導電部３３ｂを介して基板支持部１１の基台の導電性部材と電気的に接続されている。導電部３３ｂには、インピーダンス整合回路３４ｂが設けられている。インピーダンス整合回路３４ｂは、第２のＲＦ生成部３１ｂの出力インピーダンスと負荷側（基板支持部１１側）の入力インピーダンスを整合させる。例えば、インピーダンス整合回路３４ｂは、バリアブルコンデンサが設けられている。バリアブルコンデンサは、静電容量を調節するための調節部を有し、調節部のポジションを変えることにより、静電容量が変更可能とされている。インピーダンス整合回路３４ｂは、調節部を駆動する駆動機構を有する。インピーダンス整合回路３４ｂは、駆動機構により調節部のポジションを変えてバリアブルコンデンサの静電容量を調整することで、第２のＲＦ生成部３１ｂの出力インピーダンスと負荷側の入力インピーダンスとが整合させる。第２のＲＦ生成部３１ｂは、プラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むための第１の周波数よりも低い第２の周波数の第２高周波電力を基板支持部１１の導電性部材に供給する。例えば、第２のＲＦ生成部３１ｂは、第２高周波電力として、上述したバイアスＲＦ信号を導電部３３ｂ及びインピーダンス整合回路３４ｂを介して基板支持部１１の導電性部材に供給する基板支持部１１の導電性部材は、電極として機能する。バイアスＲＦ信号が供給されることにより、プラズマ処理チャンバ１０内に生成されたプラズマ中のイオン成分が、基板Ｗに引き込まれる。

また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、基板支持部１１の導電性部材に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のＤＣ信号は、基板支持部１１の導電性部材に印加される。一実施形態において、第１のＤＣ信号が、静電チャック内の電極のような他の電極に印加されてもよい。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、シャワーヘッド１３の導電性部材に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、シャワーヘッド１３の導電性部材に印加される。種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号がパルス化されてもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。

プラズマ処理装置１は、プラズマの発光強度をモニタするセンサ３６が設けられている。センサ３６は、例えば、ＯＥＳセンサなどである。プラズマ処理チャンバ１０の側面には、光を透過する透過窓３７が設けられている。透過窓３７は、例えば、石英基板により構成され、光（可視光）を透過する透過性を有する。センサ３６は、透過窓３７を介してプラズマ処理中のプラズマ処理チャンバ１０内のプラズマの発光強度をモニタする。例えば、センサ３６は、プラズマの波長毎の発光強度を検出する。センサ３６は、検出した波長毎の発光強度を示す発光データを後述する制御部１００へ出力する。なお、センサ３６は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置されてもよい。

排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

上記のように構成されたプラズマ処理装置１は、制御部１００をさらに含む。図２は、実施形態に係る制御部１００の概略的な構成の一例を示したブロック図である。図１に示したプラズマ処理装置１は、制御部１００によって、その動作が統括的に制御される。

制御部１００は、例えば、コンピュータであり、プラズマ処理装置１の各部を制御する。プラズマ処理装置１は、制御部１００によって、その動作が統括的に制御される。制御部１００は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させる制御を行う。制御部１００は、外部インターフェース１０１と、プロセスコントローラ１０２と、ユーザインターフェース１０３と、記憶部１０４とが設けられている。

外部インターフェース１０１は、プラズマ処理装置１の各部と通信可能とされ、各種のデータを入出力する。例えば、外部インターフェース１０１には、センサ３５からのポジションデータや、センサ３６からの発光データが入力される。

プロセスコントローラ１０２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えプラズマ処理装置１の各部を制御する。

ユーザインターフェース１０３は、工程管理者がプラズマ処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置１の稼動状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。

記憶部１０４には、プラズマ処理装置１で実行される各種処理をプロセスコントローラ１０２の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や、処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。なお、制御プログラムやレシピは、コンピュータで読み取り可能なコンピュータ記録媒体（例えば、ハードディスク、ＤＶＤなどの光ディスク、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用してもよい。また、制御プログラムやレシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。

プロセスコントローラ１０２は、プログラムやデータを格納するための内部メモリを有し、記憶部１０４に記憶された制御プログラムを読み出し、読み出した制御プログラムの処理を実行する。プロセスコントローラ１０２は、制御プログラムが動作することにより各種の処理部として機能する。例えば、プロセスコントローラ１０２は、プラズマ制御部１０２ａと、検出部１０２ｂと、補正部１０２ｃの機能を有する。なお、本実施形態では、プロセスコントローラ１０２が、プラズマ制御部１０２ａ、検出部１０２ｂ及び補正部１０２ｃの機能を有する場合を例に説明する。しかし、プラズマ制御部１０２ａ、検出部１０２ｂ及び補正部１０２ｃの機能は、複数のコントローラで分散して実現してもよい。例えば、プラズマ制御部１０２ａと、検出部１０２ｂ及び補正部１０２ｃは、互いにデータ通信が可能な別のコントローラで分散して実現してもよい。

プラズマ制御部１０２ａは、プラズマ処理を制御する。例えば、プラズマ制御部１０２ａは、排気システム４０を制御して、プラズマ処理チャンバ１０内を所定の真空度まで排気する。プラズマ制御部１０２ａは、ガス供給部２０を制御し、ガス供給部２０から処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入する。プラズマ制御部１０２ａは、電源３０を制御し、処理ガスの導入に合わせて、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂからソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号を供給してプラズマ処理チャンバ１０内にプラズマを生成する。

本実施形態に係るプラズマ処理装置１は、プラズマ処理として、プラズマエッチングを行う。プラズマ制御部１０２ａは、ＲＦ電源３１を制御し、ＲＦ電源３１から高周波電力を供給する。ＲＦ電源３１は、ソースＲＦ信号と、バイアスＲＦ信号を供給する。例えば、プラズマ制御部１０２ａは、ＲＦ電源３１を制御し、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂからソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号をそれぞれ供給する。

検出部１０２ｂは、センサ３６から入力した発光データが示すプラズマの発光強度の変化からプラズマ処理の状況を検出する。例えば、検出部１０２ｂは、発光データが示す波長毎のプラズマの発光強度のうち、エッチング状況に応じて発光強度が変化する所定の波長の発光強度の変化からエッチングの終点を検出する。

プラズマ制御部１０２ａは、検出部１０２ｂの検出結果に基づき、プラズマ処理を制御する。例えば、プラズマ制御部１０２ａは、検出部１０２ｂによりエッチングの終点を検出すると、プラズマエッチングを終了する。

ところでプラズマ処理装置１は、プラズマ処理中にプラズマ処理チャンバ１０のコンディションが変化してプラズマの発光強度が瞬間的に大きく変化する場合がある。例えば、インピーダンス整合回路３４ａは、プラズマ処理中でも、第１のＲＦ生成部３１ａの出力インピーダンスと負荷側の入力インピーダンスとが整合するように、駆動機構により調節部のポジションを変え、バリアブルコンデンサの静電容量を調整する。プラズマ処理中にインピーダンス整合回路３４ａのバリアブルコンデンサの静電容量が変化すると、プラズマ処理チャンバ１０のコンディションが変化してプラズマの発光強度が瞬間的に変化する。なお、プラズマ処理チャンバ１０のコンディションの変化は、その他、様々なプラズマ処理の条件の変化によって発生する。例えば、インピーダンス整合回路３４ｂのバリアブルコンデンサの静電容量の変化によって、プラズマ処理チャンバ１０のコンディションが変化する。また、プラズマ処理チャンバ１０に供給されるソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号などの高周波信号の周波数の変化によって、プラズマ処理チャンバ１０のコンディションが変化する。また、プラズマ処理チャンバ１０に供給される第１のＤＣ信号及び第２のＤＣ信号などの直流電圧の変化によって、プラズマ処理チャンバ１０のコンディションが変化する。また、プラズマ処理チャンバ１０内の圧力の変化によって、プラズマ処理チャンバ１０のコンディションが変化する。上記のように、プラズマ処理中にプラズマ処理チャンバ１０のコンディションを変化させるパラメータは複数ある。以下では、パラメータとしてインピーダンス整合回路３４ａのバリアブルコンデンサの静電容量の変化によってプラズマ処理チャンバ１０のコンディションが変化する場合を例に説明する。

エッチングの終点の検出の一例を説明する。図３は、実施形態に係るプラズマ処理チャンバのコンディションの変化による発光強度の変化の一例を示す図である。図３の左の縦軸は、発光強度である。図３の右の縦軸は、インピーダンス整合回路３４ａのバリアブルコンデンサの調節部のポジションである。図３の横軸は、時間である。例えば、ガス供給部２０からＣＦ系ガスを含んだ処理ガスを供給してプラズマエッチングを行う場合、検出部１０２ｂは、２６０ｎｍの波長の発光強度の変化からエッチングの終点を検出する。図３には、左の縦軸及び横軸を用いて、エッチング中の２６０ｎｍの波長の発光強度の変化が示されている。また、図３には、右の縦軸及び横軸を用いて、インピーダンス整合回路３４ａのバリアブルコンデンサの調節部のポジションの変化が示されている。図３に示すように、バリアブルコンデンサの調節部のポジションが変化したタイミングで、発光強度は、瞬間的に大きく変化する。例えば、ポジションが変化したタイミングＴ１では、発光強度が瞬間的に大きく上昇する。このように発光強度が瞬間的に大きく変化すると、エッチング終点を検出できない場合や、エッチング終点を誤検出する場合がある。また、移動平均やローパスフィルタなどのノイズ対策フィルタにより、このような発光強度の瞬間的な変化をノイズとして除去する場合、エッチングの終点の変化がノイズとして消されてしまう虞や、エッチングの終点検出時間が大幅に遅れる場合がある。

そこで、実施形態に係るプラズマ処理装置１は、センサにより、プラズマ処理チャンバ１０のコンディションを変化させるパラメータの値をモニタする。例えば、プラズマ処理装置１は、センサ３５により、インピーダンス整合回路３４ａのバリアブルコンデンサの静電容量をモニタする。例えば、センサ３５は、インピーダンス整合回路３４ａのバリアブルコンデンサの調節部のポジションをモニタする。

補正部１０２ｃは、センサによりモニタされるプラズマ処理チャンバ１０のコンディションを変化させるパラメータの値が変動した場合、パラメータの値の変動量に基づいて、センサ３６により検出した発光強度を補正する。例えば、補正部１０２ｃは、センサ３６によりモニタされる発光強度をセンサ３５によりモニタされるパラメータの値の変動量に基づいて補正する。例えば、補正部１０２ｃは、センサ３５によりインピーダンス整合回路３４ａのバリアブルコンデンサの調節部のポジションの変動を検出した場合、プラズマ処理中にセンサ３６によりモニタした発光強度をセンサ３５により検出した変動量に基づいて補正する。補正部１０２ｃは、センサ３５よりモニタされるパラメータの値が変動する前後それぞれでのセンサ３６によりモニタした発光強度の平均を算出して前後の発光強度の平均の差を求める。補正部１０２ｃは、求めた差でセンサ３６によりモニタした発光強度を補正する。例えば、補正部１０２ｃは、センサ３５により変動を検出した前後それぞれの発光強度の平均を算出して前後の発光強度の平均の差を求める。補正部１０２ｃは、求めた差でセンサ３６により検出した発光強度を補正する。例えば、補正部１０２ｃは、図３に示すように、タイミングＴ１の直前の所定期間Ｔ２での発光強度の平均ａ１と、タイミングＴ１の直後の所定期間Ｔ３での発光強度の平均ａ２とを算出し、平均ａ１に対する平均ａ２の差Δａを求める。補正部１０２ｃは、タイミングＴ１以降、センサ３６により検出した発光強度から差Δａを減算する。以上は補正の一例であり、これに限定されない。プラズマ処理中にプラズマ処理チャンバ１０のコンディションを変化させるパラメータに応じた補正が実施され得る。

検出部１０２ｂは、補正部１０２ｃにより補正された発光強度の変化に基づいて、プラズマ処理のエンドポイントを検出する。

図４は、実施形態に係る補正された発光強度の変化の一例を示す図である。図４の左の縦軸は、発光強度である。図４の右の縦軸は、インピーダンス整合回路３４ａのバリアブルコンデンサの調節部のポジションである。図４の横軸は、時間である。図４は、補正部１０２ｃにより、図３に示したタイミングＴ１の発光強度の変化を補正した結果を示している。図４では、ポジションが変化したタイミングＴ１での発光強度の瞬間的に上昇が補正され、タイミングＴ１の前後で発光強度が同様の傾向で変化している。これにより、検出部１０２ｂは、補正された発光強度の変化に基づいて、プラズマ処理のエンドポイントを精度よく検出できる。

なお、実施形態では、補正部１０２ｃが、センサ３５よりモニタされるパラメータの値が変動する前後それぞれでのセンサ３６によりモニタした発光強度の平均を算出して前後の発光強度の平均の差を求め、求めた差でセンサ３６によりモニタした発光強度を補正する場合を例に説明した。しかし、これに限定されるものではない。センサ３５によりモニタされるパラメータの値の変動量に応じた発光強度の補正量を記憶部１０４に記憶してもよい。補正部１０２ｃは、記憶部１０４からセンサ３５によりモニタしたパラメータの値の変動量に対応する補正量を求め、求めた補正量でセンサ３６によりモニタした発光強度を補正してもよい。例えば、記憶部１０４は、センサ３５によりモニタされるポジションの変動量ごとに、発光強度の補正量を記憶した補正データを記憶する。補正部１０２ｃは、センサ３５によりポジションの変動を検出すると、記憶部１０４に記憶された補正データからセンサ３５により検出されたポジションの変動量に対応する補正量を求める。そして、補正部１０２ｃは、求めた補正量でセンサ３６により検出した発光強度を補正してもよい。

また、実施形態では、インピーダンス整合回路３４ａのバリアブルコンデンサの静電容量の変化によってプラズマ処理チャンバ１０のコンディションが変化する場合を例に説明した。しかし、これに限定されるものではない。プラズマ処理チャンバ１０のコンディションの変化は、その他、様々なプラズマ処理の条件の変化によって発生する。そのため、プラズマ処理チャンバ１０のコンディションを変化させる様々なパラメータの値をそれぞれセンサでモニタしてもよい。補正部１０２ｃは、それぞれのセンサによりモニタされるパラメータの値の変動量に基づいて、プラズマ処理中にセンサ３６によりモニタした発光強度を補正してもよい。例えば、インピーダンス整合回路３４ｂのバリアブルコンデンサの静電容量の変化によってプラズマ処理チャンバ１０のコンディションが変化する。そこで、インピーダンス整合回路３４ｂのバリアブルコンデンサの調節部のポジションをセンサによりモニタし、センサによりモニタされる調節部のポジションの変動量に基づいて、プラズマ処理中にセンサ３６によりモニタされる発光強度を補正してもよい。また、例えば、プラズマ処理チャンバ１０に供給されるソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号などの高周波信号の周波数の変化によってプラズマ処理チャンバ１０のコンディションが変化する。そこで、プラズマ処理チャンバ１０に供給される高周波信号の周波数をセンサによりモニタする。例えば、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号などの高周波信号が流れる導電部３３ａ、３３ｂにセンサを設けて、プラズマ処理チャンバ１０に供給される高周波信号の周波数をセンサによりモニタする。補正部１０２ｃは、センサによりモニタされる高周波信号の周波数の変動量に基づいて、プラズマ処理中にセンサ３６によりモニタされる発光強度を補正してもよい。また、例えば、プラズマ処理チャンバ１０に印加される直流電圧の変化によってプラズマ処理チャンバ１０のコンディションが変化する。そこで、プラズマ処理チャンバ１０に印加される直流電圧をセンサによりモニタする。例えば、第１のＤＣ信号及び第２のＤＣ信号などの直流電圧が流れる導電部３３ａ、３３ｂにセンサを設けて、プラズマ処理チャンバ１０に印加される直流電圧をセンサによりモニタ出する。補正部１０２ｃは、センサによりモニタされる直流電圧の変動量に基づいて、プラズマ処理中にセンサ３６によりモニタされる発光強度を補正してもよい。また、例えば、プラズマ処理チャンバ１０内の圧力の変化によってプラズマ処理チャンバ１０のコンディションが変化する。そこで、プラズマ処理チャンバ１０内の圧力をセンサによりモニタする。補正部１０２ｃは、センサによりモニタされる圧力の変動量に基づいて、プラズマ処理中にセンサ３６によりモニタされる発光強度を補正してもよい。なお、圧力の変化の代わりに、圧力を調整する圧力調整弁にセンサを設けて、圧力調整弁の位置をモニタしてもよい。補正部１０２ｃは、センサによりモニタされる圧力調整弁の変動量に基づいて、プラズマ処理中にセンサ３６によりモニタされる発光強度を補正してもよい。

次に、実施形態に係るプラズマ処理装置１が実施する処理状況検出方法の処理の流れについて説明する。図５は、実施形態に係る処理状況検出方法の処理順序の一例を説明する図である。図５に示す処理状況検出方法の処理は、エッチング対象の膜が形成された基板Ｗが基板支持部１１に載置され、プラズマ処理を行う場合に実行される。

プラズマ制御部１０２ａは、プラズマ処理を開始する（Ｓ１０）。例えば、プラズマ制御部１０２ａは、排気システム４０を制御して、プラズマ処理チャンバ１０内を所定の真空度まで排気する。プラズマ制御部１０２ａは、ガス供給部２０を制御し、ガス供給部２０から処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入する。プラズマ制御部１０２ａは、電源３０を制御し、処理ガスの導入に合わせて、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂからソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号を供給して、エッチングを開始する。

補正部１０２ｃは、センサにより、プラズマ処理チャンバ１０のコンディションを変化させる変化を検出したか否かを判定する（Ｓ１１）。例えば、補正部１０２ｃは、センサ３５によりモニタされるインピーダンス整合回路３４ａのバリアブルコンデンサの調節部のポジションの値が変動したか否かを判定する。変化を検出していない場合（Ｓ１１：Ｎｏ）、後述するＳ１３へ移行する。

一方、変化を検出した場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、補正部１０２ｃは、検出した変化に基づいて、センサ３６により検出した発光強度を補正する（Ｓ１２）。例えば、補正部１０２ｃは、センサ３６によりモニタされる発光強度をセンサ３５によりモニタされるパラメータの値の変動量に基づいて補正する。

検出部１０２ｂは、補正部１０２ｃにより補正された発光強度の変化からプラズマ処理の状況を検出する（Ｓ１３）。例えば、検出部１０２ｂは、所定の波長の発光強度の変化からエッチングの終点を検出する。

プラズマ制御部１０２ａは、検出部１０２ｂによりエッチングの終点が検出されたか否かを判定する（Ｓ１４）。エッチングの終点が検出されていない場合（Ｓ１４：Ｎｏ）、Ｓ１１へ移行する。

一方、エッチングの終点が検出された場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、プラズマ制御部１０２ａは、プラズマ処理を終了する。

以上のように、実施形態に係るプラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０と、センサ３６（第１のセンサ）と、センサ３５（第２のセンサ）と、補正部１０２ｃと、検出部１０２ｂとを有する。プラズマ処理チャンバ１０は、内部でプラズマ処理が実施される。センサ３６は、プラズマの発光強度をモニタする。センサ３５は、プラズマ処理チャンバ１０のコンディションを変化させるパラメータの値をモニタする。補正部１０２ｃは、センサ３６によりモニタされる発光強度をセンサ３５によりモニタされるパラメータの値の変動量に基づいて補正する。検出部１０２ｂは、補正部１０２ｃにより補正された発光強度の変化に基づいて、プラズマ処理の処理状況を検出する。これにより、プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０のコンディションの変化が発生してもプラズマ処理の処理状況を検出できる。

また、補正部１０２ｃは、センサ３５によりモニタされるパラメータの値が変動する前後それぞれでのセンサ３６によりモニタした発光強度の平均を算出して前後の発光強度の平均の差を求め、求めた差でセンサ３６によりモニタした発光強度を補正する。これにより、プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０コンディションの変化によるプラズマの発光強度の変化を補正できる。

また、プラズマ処理装置１は、記憶部１０４をさらに有する。記憶部１０４は、センサ３５によりモニタされるパラメータの値の変動量に応じた発光強度の補正量を記憶する。補正部１０２ｃは、記憶部１０４からセンサ３５によりモニタしたパラメータの値の変動量に対応する補正量を求め、求めた補正量でセンサ３６によりモニタした発光強度を補正する。これにより、プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０コンディションの変化によるプラズマの発光強度の変化を補正できる。

また、プラズマ処理装置１は、インピーダンス整合回路３４ａ、３４ｂ（整合器）をさらに有する。インピーダンス整合回路３４ａ、３４ｂは、バリアブルコンデンサが設けられ、プラズマ処理チャンバ１０に高周波信号を供給する導電部３３ａ、３３ｂ（信号線）に設けられている。センサ３５は、バリアブルコンデンサの静電容量をモニタする。これにより、プラズマ処理装置１は、インピーダンス整合回路３４ａ、３４ｂのバリアブルコンデンサの静電容量の変化によるプラズマの発光強度の変化を補正できる。

また、プラズマ処理装置１は、センサにより、プラズマ処理チャンバ１０に供給される高周波信号の周波数をモニタする。これにより、プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０に供給される高周波信号の周波数の変化によるプラズマの発光強度の変化を補正できる。

また、プラズマ処理装置１は、センサにより、プラズマ処理チャンバ１０に印加される直流電圧をモニタする。これにより、プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０に印加される直流電圧の変化によるプラズマの発光強度の変化を補正できる。

また、プラズマ処理装置１は、排気システム４０（排気部）をさらに有する。排気システム４０は、プラズマ処理チャンバ１０内の圧力を調整する圧力調整弁が設けられ、プラズマ処理チャンバ１０内を排気する。プラズマ処理装置１は、センサにより、圧力調整弁の位置をモニタする。これにより、プラズマ処理装置１は、圧力調整弁の変化によるプラズマの発光強度の変化を補正できる。

以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上述した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上述した実施形態は、請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

例えば、上記の実施形態では、基板Ｗとして半導体ウェハにプラズマ処理を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板Ｗは、何れであってもよい。

なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

１ プラズマ処理装置
１０ プラズマ処理チャンバ
１１ 基板支持部
３０ 電源
３１ ＲＦ電源
３１ａ 第１のＲＦ生成部
３１ｂ 第２のＲＦ生成部
３２ ＤＣ電源
３２ａ 第１のＤＣ生成部
３２ｂ 第２のＤＣ生成部
３３ａ、３３ｂ 導電部
３４ａ、３４ｂ インピーダンス整合回路
３５ センサ
３６ センサ
４０ 排気システム
１００ 制御部
１０１ 外部インターフェース
１０２ プロセスコントローラ
１０２ａ プラズマ制御部
１０２ｂ 検出部
１０２ｃ 補正部
１０３ ユーザインターフェース
１０４ 記憶部
Ｗ 基板

Claims (9)

1. 内部でプラズマ処理が実施されるチャンバと、
   前記プラズマの発光強度をモニタする第１のセンサと、
   前記チャンバのコンディションを変化させるパラメータの値をモニタする第２のセンサと、
   前記第１のセンサによりモニタされる発光強度を前記第２のセンサによりモニタされるパラメータの値の変動量に基づいて補正する補正部と、
   前記補正部により補正された発光強度の変化に基づいて、プラズマ処理の処理状況を検出する検出部と、
   を有するプラズマ処理装置。
2. 前記補正部は、前記第２のセンサによりモニタされるパラメータの値が変動する前後それぞれでの前記第１のセンサによりモニタした発光強度の平均を算出して前後の発光強度の平均の差を求め、求めた差で第１のセンサによりモニタした発光強度を補正する
   請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記第２のセンサによりモニタされるパラメータの値の変動量に応じた発光強度の補正量を記憶する記憶部をさらに有し、
   前記補正部は、前記記憶部から前記第２のセンサによりモニタしたパラメータの値の変動量に対応する補正量を求め、求めた補正量で第１のセンサによりモニタした発光強度を補正する
   請求項１に記載のプラズマ処理装置。
4. バリアブルコンデンサが設けられ、前記チャンバに高周波信号を供給する信号線に設けられた整合器をさらに有し、
   前記第２のセンサは、前記バリアブルコンデンサの静電容量をモニタする
   請求項１～３の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。
5. 前記第２のセンサは、前記チャンバに供給される高周波信号の周波数をモニタする
   請求項１～３の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。
6. 前記第２のセンサは、前記チャンバに印加される直流電圧をモニタする
   請求項１～３の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。
7. 前記第２のセンサは、前記チャンバ内の圧力をモニタする
   請求項１～３の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。
8. 前記チャンバ内の圧力を調整する圧力調整弁が設けられ、前記チャンバ内を排気する排気部をさらに有し、
   前記第２のセンサは、前記圧力調整弁の位置をモニタする
   請求項１～３の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。
9. プラズマ処理が実施されるチャンバ内のプラズマの発光強度を第１のセンサによりモニタする工程と、
   前記チャンバ内のコンディションを変化させるパラメータの値を第２のセンサによりモニタする工程と、
   第１のセンサによりモニタされる発光強度を前記第２のセンサによりモニタされるパラメータの値の変動量に基づいて補正する工程と、
   補正された発光強度の変化に基づいて、プラズマ処理の処理状況を検出する工程と、を有する、
   処理状況検出方法。

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