JP3689732B2 - プラズマ処理装置の監視装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ処理装置の監視装置及び監視方法に係り、特に異常放電発生に伴う処理不良を低減することのできるプラズマ処理装置の監視装置及び監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程では，エッチング・成膜・アッシングなどの微細加工プロセスでプラズマ処理装置が広く用いられている。プラズマ処理によるプロセスは、真空チャンバー（リアクタ）内部に導入されたプロセスガスをプラズマ発生手段によりプラズマ化し、半導体ウエハ表面で反応させて微細加工を行うとともに、揮発性の反応生成物を排気することにより、所定の処理を行うものである。
【０００３】
このプラズマ処理装置では、処理装置を所定時間使用するとプラズマと直接接する部品（リアクタ内壁や上部電極、ウェハ周囲に配置されるフォーカスリング等）が、プラズマからのイオンの作用により消耗する。その結果、部品間の隙間や部品に設けられた孔（例えばプロセスガスを吹き出すための孔など）が当初（設計時）の寸法より大きくなる。隙間や孔が大きくなると、この空間において新たなプラズマが発生することがある。この放電は通常「異常放電」と呼ばれている。すなわち、プラズマ処理装置は長時間使用するとこの「異常放電」が発生する。
【０００４】
従来、この異常放電に対しては、部品交換から異常放電発生にいたるまでの累積処理時間を経験的に求め、その時間を目安に部品を交換することにより異常放電の発生を回避していた。また、特開平９−９２４９１号公報「プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法」には、プラズマ処理容器内の異常放電の発生をプラズマに印加する高周波電力の反射波の変化やプラズマ発光の変化から検出して異常放電の発生頻度を抑制し、異常放電による突発的なダスト発生等を抑制することが示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記異常放電が発生すると、プロセスガスの解離状態が変化して、そのエッチング特性に不良をきたしたり、またリアクタ内部に生成された反応生成物の膜が剥がれて異物を発生させたりする。このため、部品が消耗劣化して異常放電が発生するようになると、正常なエッチング処理は不可能となる。
【０００６】
前述したように従来は、部品交換から異常放電発生にいたるまでの累積処理時間を経験的に求め、その時間を目安に部品交換の実施を決定していた。しかし、部品交換の目安としていた時間を経過していなくても異常放電が発生した例があり、この場合にはエッチング処理不良のウェハが検査で発見されることによって異常放電の発生が確認される。したがって、この場合はかなりの量のウェハが処理不良となる。
【０００７】
また、前記特開平９−９２４９１号公報に示す方法では、プラズマ中で発生する異常放電は検出できるが、前述したような上部電極のガス孔の奥で発生する異常放電は検出することができない。
【０００８】
前記異常放電をその発生とほぼ同時に検出することができれば、次のような利点が生じる。すなわち、これまで経験的に求めた累積処理時間を目安に行っていた消耗部品の交換時期を、実際の異常放電発生までに伸ばすことができる。このため、部品の使用時間を伸ばすことができ、消耗部品にかかる費用を低減することができる。さらに、異常放電発生までの累積処理時間を予測することができれば、交換部品を事前に準備しておくことができ、交換作業を能率よく実施できる。また、異常放電の発生により直ちにエッチング処理を停止し、適切な対策をとることができるため、エッチング処理不良のウェハを１枚に留めることができる。 本発明はこれらの点に鑑みてなされたもので、異常放電の発生を予測し、その発生を速やかに検出することのできるプラズマ処理装置の監視装置を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を採用した。
【００１０】
処理ガスを供給するためのガス供給孔を形成した導電性プレートを備えた上部電極及び試料を載置するための載置台を備えた下部電極を収容した真空処理室と、
前記上部電極の前記ガス供給孔に処理ガスを供給する処理ガス供給手段及び前記真空処理室を排気する排気手段と、前記上部電極に高周波電力を印加して上部電極と下部電極間にプラズマを生成する高周波電源と、前記上部電極に高周波電力を印加して上部電極に直流バイアス電位を発生させる高周波バイアス電源と、前記下部電極に高周波電力を印加して下部電極に直流バイアス電位を発生させる下部電極用バイアス電源と、前記上部電極に生成される直流バイアス電位と下部電極に生成される電圧振幅との積をもとに異常放電の有無を判定する異常放電判定手段を備えた。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明実施形態に係るプラズマ処理装置の監視装置を示す図であり、プラズマ処理装置として有磁場ＵＨＦ帯電磁波放射放電方式のプラズマエッチング装置を用いた例を示す図である。図においてプラズマエッチング装置は断面模式図で示している。
【００１２】
図１において、プラズマエッチング装置の処理室１００は１０−６Ｔｏｒｒ程度の真空度が達成可能な真空容器であり、その上部に電磁波を放射するアンテナ１１０（上部電極）を備え、下部にはウエハなどの試料Ｗを載置する下部電極１３０を備えている。アンテナ１１０と下部電極１３０は、平行して対向する形で設置される。処理室１００の周囲には、たとえば電磁コイルとヨークよりなる磁場形成手段１０１が設置されている。そして、アンテナ１１０から放射される電磁波と磁場形成手段１０１で形成される磁場との相互作用により、処理室内部に導入された処理ガスをプラズマ化してプラズマＰを発生させ、試料Ｗを処理する。
【００１３】
一方、処理室１００は、真空室１０５に接続された真空排気系１０６により真空排気され、圧力制御手段１０７により圧力が制御される。処理圧力は、０．１Ｐａ以上１０Ｐａ以下、望ましくは０．５Ｐａ以上４Ｐａ以下の範囲に調整される。処理室１００および真空室１０５はアース電位となっている。処理室１００の側壁１０２は重金属を含まず熱伝導性のよい、たとえばアルミニウムなどの非磁性金属材料で構成し、その表面には耐プラズマ性のアルマイトなどの表面処理を施すのが望ましい。
【００１４】
アンテナ１１０は、Ｓｉ、Ｃ、あるいはＳｉＣ製の円板状導電体１１１、誘電体１１２、誘電体リング１１３からなり、真空容器の一部としてのハウジング１１４に保持される。また、円板状導電体１１１のプラズマに接する側の面には導電性プレート１１５が設置され、さらにその外側に外周リング１１６が設置される。円板状導電体１１１は図示しない温度制御手段、すなわち円板状導電体１１１内部に熱媒体を循環させる手段により温度が所定の値に維持され、円板状導電体１１１に接する導電性プレート１１５の表面温度が制御される。試料のエッチング、成膜等の処理を行う処理ガスは、ガス供給手段１１７から所定の流量と混合比をもって供給され、次いで円板状導電体１１１と導電性プレート１１５に設けられた多数の孔を通って所定の分布に制御されて、処理室１００に供給される。
【００１５】
アンテナ１１０には、アンテナ電源部１２０としてのアンテナ電源１２１及びアンテナバイアス電源１２２がそれぞれマッチング回路・フィルタ系１２３及び１２４を介して接続される。また、アンテナ１１０はフィルタ１２５を通してアースに接続される。アンテナ電源１２１はアンテナ円板状導体１１１に３００ＭＨｚから１ＧＨｚのＵＨＦ帯周波数の電力を供給する。このとき円板状導電体１１１の径をある特性長にしておくことで、たとえばＴＭ０１モードのような固有の励振モードが形成される。本実施形態では、アンテナ電源１２１の周波数を４５０ＭＨｚ、円板状導電体１１１の直径を３３０ｍｍとしている。
【００１６】
一方、アンテナバイアス電源１２２はアンテナ１１０に数１０ｋＨｚから数１０ＭＨｚの範囲の周波数のバイアス電力を印加する。これにより円板状導電体１１１に接する導電性プレート１１５の表面での反応を制御することができる。特に、導電性プレート１１５の材質を高純度のシリコンとし、たとえばＣＦ系のガスを用いた酸化膜エッチングを行う場合において、導電性プレート１１５の表面でのＦラジカルやＣＦｘラジカルの反応を制御してラジカルの組成比を調整することができる。本実施形態では、アンテナバイアス電源１２２の周波数を１３．５６ＭＨｚ、電力を５０Ｗから６００Ｗとする。このとき導電性プレート１１５にはセルフバイアスによりバイアス電位Ｖｄｃが発生する。本実施形態においては、いわゆる平行平板型の容量結合方式のプラズマ装置とは異なり、導電性プレート１１５に発生するセルフバイアスをプラズマ生成とは独立に制御できる点が特徴である。
【００１７】
なお、導電性プレート１１５に発生する上部電極のバイアス電位Ｖｄｃ及び下部電極の電圧振幅Ｖｐｐは後述する異常放電監視装置１５０により監視することができる。
【００１８】
導電性プレート１１５の下面とウエハＷの距離（ギャップ）は、３０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下、望ましくは５０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下とする。導電性プレート１１５は広い面積をもって試料Ｗと対向しているので、試料Ｗの処理プロセスにもっとも大きく影響する。
【００１９】
処理室１００の下部には、アンテナ１１０に対向して下部電極１３０が設けられている。下部電極１３０には、たとえば４００ｋＨｚから１３．５６ＭＨｚの範囲のバイアス電力を供給するバイアス電源１４１がマッチング回路・フィルタ系１４２を介して接続され、試料Ｗに印加するバイアスを制御する。また、下部電極１３０はフィルタ１４３を介してアースに接続される。本実施例では、バイアス電源１４１の周波数を８００ｋＨｚとしている。
【００２０】
次に、このプラズマエッチング装置を用いて、たとえばシリコン酸化膜のエッチングを行う場合の具体的なプロセスを、図１を用いて説明する。
【００２１】
まず、処理の対象物であるウエハＷを図示していない試料搬入機構を介して処理室１００に搬入した後、下部電極１３０の上に載置し、静電吸着装置１３１に吸着用電源１４４よりフィルタ１４５を介して直流電圧を供給することにより吸着固定する。このとき必要に応じて下部電極の高さを調整して前記ギャップ長を所定値に設定する。ついで、ガス供給手段１１７は試料Ｗのエッチング処理に必要な処理ガス、たとえばＣ４Ｆ８、ＡｒあるいはＯ２ガスを所定の流量と混合比をもって導電性プレート１１５を通して処理室１００内に供給する。
【００２２】
このとき、処理室１００は真空排気系１０６および圧力制御手段１０７により、所定の処理圧力に調整される。次に、アンテナ電源１２１からの４５０ＭＨｚの電力供給により、アンテナ１１０から電磁波が放射される。この電磁波と、磁場形成手段１０１により処理室１００の内部に形成される１６０ガウス（４５０ＭＨｚに対する電子サイクロトロン共鳴磁場強度）の概略水平な磁場との相互作用により、処理室１００内にプラズマＰが生成される。これにより前記処理ガスが解離されてイオン・ラジカルが発生する。さらにアンテナバイアス電源１２２からのアンテナバイアス電力や下部電極のバイアス電源１４１からのバイアス電力より、プラズマ中のイオンやラジカルの組成比やエネルギーを制御して、ウェハＷにエッチング処理を施す。そして、エッチング処理が終了すると、高周波電力、磁場および処理ガスの供給を停止して処理を終了する。
【００２３】
前述のように、試料に対向して設置されたシリコン製の導電性プレート１１５には、プロセスガスをリアクタ内に導入するための多数のガス孔（直径０．４〜０．５ｍｍ）が設けてある。このガス孔の径はプラズマからのイオンの作用により経時的に広くなる。孔が広くなることによりプラズマからのイオン、電子が孔の奥まで進行しやすくなり、最終的には導電性プレート１１５の裏面において異常放電を発生させることになる。
【００２４】
導電性プレート１１５の裏面において異常放電が発生すると、この発生部分において多量の電子、イオンが発生し導電性プレート（アンテナ電極）に流入する。したがってアンテナ電極全体としては正常状態よりもイオン、電子の流入量は増加する。これは電極面積が実効的に広がったことに相当し、アース面積は一定であるためアンテナ電極のバイアス電位Ｖｄｃの絶対値は小さくなる。すなわち導電性プレート裏面にて異常放電が発生すると同時にバイアス電位Ｖｄｃが変化する。
【００２５】
バイアス電位Ｖｄｃの変化量は、異常放電が発生している孔数が増えるにしたがって大きくなる。それは異常放電によるイオン、電子の流入量増加が孔数に応じて大きくなるからである。なお、導電性プレート１１５が長時間の使用に伴って消耗ていく場合、すべてのガス孔で同時に異常放電が発生するわけではない（最初はごく少数のガス孔で異常放電が発生し、それが順次増加して行く）。このため、バイアス電位Ｖｄｃの変化量も最初は小さくそれが順次大きくなって行く。したがって、Ｖｄｃの値を追跡すれば、異常放電発生に起因する導電性プレート交換の時期を予測することができることになる。
【００２６】
次に、図１に示すプラズマエッチング装置の監視装置を用いた異常放電の監視について説明する。
【００２７】
図３は、異常放電発生時におけるバイアス電位Ｖｄｃの変化を示す図である。この図は異常放電発生の有無を目視にて確認しながら行った実験結果である。図中で「裏面放電発生」とあるのは、この時刻に異常放電が発生したことを示している。また、この時刻に、バイアス電位Ｖｄｃが−６０Ｖから−３５Ｖに急激に変化しているのがわかる。図からわかるように、Ｖｄｃの測定値は時間的に細かい変動があり、したがって時間変化の曲線はある幅をもっている。図の例の場合、この幅は約５Ｖ程度である。この幅に対して異常放電が発生したときのＶｄｃの変化は約２５Ｖである。このため前記バイアス電位の変化は十分検出可能である。すなわちＳ／Ｎ比は十分高い。
【００２８】
図４は、上部電極に印加されるバイアス電位Ｖｄｃ（Ａ−Ｂｉａｓ Ｖｄｃ）、および下部電極に印加される電圧振幅Ｖｐｐ（Ｗ−Ｂｉａｓ Ｖｐｐ）の変化をバイアス電力毎（６００Ｗ、及び３００Ｗ）に示す図である。図において、横軸はアンテナ電源の出力（ＵＨＦパワー）である。この図から、異常放電の発生を、バイアス電源のＶｄｃの変化（−１６０Ｖから−５０Ｖ、または−１００Ｖから−３０Ｖ）から検出できることがわかる。また、前記異常放電の発生と同時に下部電極の電圧振幅Ｖｐｐも変化することがわかる。この実験例では、１０００Ｖ程度のＶｐｐに対して、異常放電によってそれが１００Ｖ程度変化しており、十分検出可能なＳ／Ｎ比を有している。
【００２９】
図５（ａ）は、ウエハの累積処理枚数と前記上部電極に印加されるバイアス電位Ｖｄｃとの関係をプロットした図である。図に示すように、各点は、所定の累積処理時間まではＶｄｃの測定値がほぼ一定であることを示している直線Ａと、Ｖｄｃの絶対値が時間とともに減少していることを表す直線Ｂ上にプロットされている。
【００３０】
すなわち、ほぼ一定の値で推移していたバイアス電位Ｖｄｃが変化し始めると、異常放電が発生することがわかる。バイアス電位Ｖｄｃは直線Ａの回りに小さな変動があるが、これを超えて直線Ｂのように変動するため、異常放電の検出はＳ／Ｎ比の点から可能である。
【００３１】
図５（ｂ）は、ウエハの累積処理時間と前記電圧振幅Ｖｐｐとの関係をプロットした図である。この場合も、ほぼ一定の値で推移していたバイアス電位Ｖｐｐが変化し始めると、異常放電が発生することがわかる。
【００３２】
図６は、上部電極に印加されるバイアス電位Ｖｄｃ及び下部電極に印加される電圧振幅Ｖｐｐの積と、ウエハの累積処理枚数（累積処理時間）との関係をプロットした図である。この場合も、ほぼ一定の値で推移していたバイアス電位Ｖｄｃ及びＶｐｐの積が変化し始めると、異常放電が発生することがわかる。なお、この例ではバイアス電位Ｖｄｃ及びＶｐｐの積を演算しているので検出感度を増大することができる。
【００３３】
図７は、前記バイアス電位Ｖｄｃ及びＶｐｐの正常範囲（閾値）を説明する図である。まず、バイアス電位Ｖｄｃの変化によって異常放電発生の有無を判定するためには、Ｖｄｃの正常値を知る必要がある。Ｖｄｃの正常値はエッチング条件によって異なり、特にアンテナに印加される２種の電源の出力（アンテナ電源１２１の出力とアンテナバイアス電源１２２の出力）に依存している。このため、図７に示すような横軸にアンテナ電源１２１の出力、縦軸にアンテナバイアス電源１２２の出力をとったマップ上に、予め想定される処理条件（例えば、ＦＳＧ（Fluorosilicate glass）をエッチングするときの条件（ＦＳＧ条件）、及びＨＡＲＣ（High Aspect Ratio Contact：高アスペクト比のコンタクト穴）を形成するときの条件（ＨＡＲＣ条件）に対するＶｄｃの正常値を予め求めてデータベースを作成しておく。
【００３４】
バイアス電位Ｖｄｃの正常値あるいは正常範囲は、２種（アンテナ電源１２１とアンテナバイアス電源１２２）の出力をレシピから抽出することにより求めることができる。異常放電判定手段１５２はこのようなデータベースおよびその参照機構を有している。
【００３５】
電圧振幅Ｖｐｐに対しても同様なデータベースを作成できる。ただしこの場合は横軸にアンテナ電源１２１の出力、縦軸に下部電極のバイアス電源１４１の出力をとる点だけが上記のデータベースと異なり、参照方法は同じである。
【００３６】
図２は、プラズマ処理装置における異常放電を監視する異常放電監視手段を示す図である。図に示すように、アンテナ１１０に電力を供給しているフィードスルー１２６の内導体から信号線を引き出す。この信号線上で測定される信号は、アンテナ電源１２１の４５０ＭＨｚの信号とアンテナバイアス電源１２２の１３．５６ＭＨｚの信号が重なったものである。この信号をバイアス電位抽出フィルタ１５１を通してバイアス電位Ｖｄｃを抽出し、これを異常放電判定手段１５２に送る。異常放電判定手段１５２は、送られてきたバイアス電位Ｖｄｃの信号に含まれる（図３に示すような）細かい変動を取り除き、異常放電に対応する大きなＶｄｃ変化を抽出する。前述したように、Ｖｄｃ変化のＳ／Ｎ比は十分高いため、フィルタリングや変化の抽出は一般的なもので十分である。
【００３７】
また、下部電極１３０に電力を供給している導体から信号線を引き出す。この信号線上で測定される信号は下部電極用のバイアス電源１４１の４００ＫＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの信号である。この信号を電圧振幅抽出フィルタを通して電圧振幅Ｖｐｐを抽出し、これを異常放電判定手段１５２に送る。
【００３８】
異常放電判定手段１５２は、次のような機能を有する。まず、第１に異常放電を早期に検出する異常放電検出機能を有する。すなわち、前記検出したバイアス電位Ｖｄｃの変化量を前もって与えられていた閾値と比較し（ステップＳ１）、閾値より大きかった場合には「異常放電発生」の信号を出力する（ステップＳ２）。この信号は処理装置の図示しない制御部に送られ、これを受けた処理装置はエッチング処理を停止する（ステップＳ３）。このため、不良処理されるウェハは１枚のみに限定することができる。これに対して、前記異常放電判定手段１５２を有しない場合には、エッチング装置は処理を続行し、ウエハの処理不良はウェハの検査段階になって初めて判明する。このため大量の不良ウエハが発生する。
【００３９】
第２に異常放電の発生時期を予測する異常放電発生予測機能を有する。図５に示すように、ほぼ一定の値で推移していたバイアス電圧Ｖｄｃが変化し始めると、異常放電が発生することがわかる。従って、バイアス電圧Ｖｄｃを順次記憶し（ステップＳ１１）、この記憶した電圧をもとに異常放電の発生時期を予測し（ステップＳ１２）、この予測に基づき導電性プレート等の部品を交換することが可能である（ステップＳ１３）。
【００４０】
以上の説明では、異常放電判定手段１５２は上部電極のバイアス電位Ｖｄｃをもとに異常放電発生を検出し、あるいは異常放電の発生を予測した。しかしながら、図５に示すように、ほぼ一定の値で推移していた電圧振幅Ｖｐｐが変化し始めると、異常放電が発生することから、前記上部電極のバイアス電位Ｖｄｃに代えて、下部電極のバイアス電位Ｖｐｐをもとに異常放電発生を検出し、あるいは異常放電の発生を予測することができる。
【００４１】
すなわち、比較する対象はＶｄｃとＶｐｐの２種類あるため、それぞれ単独に比較して少なくとも１種が閾値より大きければ「異常放電発生」と判定することができる。また、この２種類の情報を組み合わせて判定することもできる。
【００４２】
図６に示すように、ほぼ一定の値で推移していたバイアス電位Ｖｄｃ及びＶｐｐを組み合わせた値（図の場合は積）が変化し始めると、異常放電が発生することから、前記上部電極のバイアス電位Ｖｄｃに代えて、上部電極のバイアス電位Ｖｄｃと下部電極の電圧振幅Ｖｐｐの積をもとに異常放電発生を検出し、あるいは異常放電の発生を予測することができる。なお、この場合はバイアス電位Ｖｄｃ及びＶｐｐの積を演算しているので検出感度を増大することができる。
【００４３】
また、本発明は、図１に示すような、例えば４５０ＭＨｚの電磁波をプラズマ発生源としたプラズマ処理装置であるＵＨＦ−ＥＣＲ(Electron Cyclotron Resonance)装置に限定するものではなく、図８に示すような平行平板方式のプラズマ処理装置に対しても適用可能である。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態によれば、ウエハに対向して配置した上部電極（例えばシリコン製のプレートからなる）に印加するバイアス電位、及びウエハを載置する下部電極に印加するバイアス電位をモニタし、その変化を抽出することにより異常放電の発生を検出し、あるいは異常放電の発生を予測する。このため、前記上部電極をその寿命の限度まで使用することができるので、消耗部品に必要な費用を低減することができる。また、ウエハの大量不良発生の防止を図ることができるとともにプレート交換の時期を予測することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、異常放電の発生を予測し、また、その発生を速やかに検出することのできるプラズマ処理装置の監視装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の監視装置を示す図である。
【図２】異常放電監視手段を示す図である。
【図３】異常放電発生時におけるバイアス電位Ｖｄｃの変化を示す図である。
【図４】上部電極及び下部電極に印加されるバイアス電位の変化を示す図である。
【図５】ウエハの処理枚数とバイアス電位の関係を示す図である。
【図６】上部電極及び下部電極に印加されるバイアス電位の積とウエハの処理枚数の関係を示す図である。
【図７】バイアス電位の正常範囲を説明する図である。
【図８】平行平板式のプラズマ処理装置を示す図である。
【符号の説明】
１００ 処理室
１０１ 磁場形成手段
１０２ 処理室側壁
１０３ 側壁インナーユニット
１０４ ガス供給手段
１０５ 真空室
１０６ 真空排気系
１１０ アンテナ（上部電極）
１１１ 円板状導電体
１１２ 誘電体
１１３ 誘電体リング
１１５ 導電性プレート
１１６ 外周リング
１１７ ガス供給手段
１２１ アンテナ電源
１２２ アンテナバイアス電源
１２３，１２４、１４２ マッチング回路
１２５，１４３，１４５ フィルタ
１３０ 下部電極
１３１ 静電吸着装置
１３２ フォーカスリング
１３３ 絶縁体
１４１ バイアス電源
１４４ 吸着用電源
１５０ 異常放電監視装置
１５１ Ｖｄｃ抽出フィルタ
１５２ 異常放電判定手段
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ処理装置の監視装置及び監視方法に係り、特に異常放電発生に伴う処理不良を低減することのできるプラズマ処理装置の監視装置及び監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程では，エッチング・成膜・アッシングなどの微細加工プロセスでプラズマ処理装置が広く用いられている。プラズマ処理によるプロセスは、真空チャンバー（リアクタ）内部に導入されたプロセスガスをプラズマ発生手段によりプラズマ化し、半導体ウエハ表面で反応させて微細加工を行うとともに、揮発性の反応生成物を排気することにより、所定の処理を行うものである。
【０００３】
このプラズマ処理装置では、処理装置を所定時間使用するとプラズマと直接接する部品（リアクタ内壁や上部電極、ウェハ周囲に配置されるフォーカスリング等）が、プラズマからのイオンの作用により消耗する。その結果、部品間の隙間や部品に設けられた孔（例えばプロセスガスを吹き出すための孔など）が当初（設計時）の寸法より大きくなる。隙間や孔が大きくなると、この空間において新たなプラズマが発生することがある。この放電は通常「異常放電」と呼ばれている。すなわち、プラズマ処理装置は長時間使用するとこの「異常放電」が発生する。
【０００４】
従来、この異常放電に対しては、部品交換から異常放電発生にいたるまでの累積処理時間を経験的に求め、その時間を目安に部品を交換することにより異常放電の発生を回避していた。また、特開平９−９２４９１号公報「プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法」には、プラズマ処理容器内の異常放電の発生をプラズマに印加する高周波電力の反射波の変化やプラズマ発光の変化から検出して異常放電の発生頻度を抑制し、異常放電による突発的なダスト発生等を抑制することが示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記異常放電が発生すると、プロセスガスの解離状態が変化して、そのエッチング特性に不良をきたしたり、またリアクタ内部に生成された反応生成物の膜が剥がれて異物を発生させたりする。このため、部品が消耗劣化して異常放電が発生するようになると、正常なエッチング処理は不可能となる。
【０００６】
前述したように従来は、部品交換から異常放電発生にいたるまでの累積処理時間を経験的に求め、その時間を目安に部品交換の実施を決定していた。しかし、部品交換の目安としていた時間を経過していなくても異常放電が発生した例があり、この場合にはエッチング処理不良のウェハが検査で発見されることによって異常放電の発生が確認される。したがって、この場合はかなりの量のウェハが処理不良となる。
【０００７】
また、前記特開平９−９２４９１号公報に示す方法では、プラズマ中で発生する異常放電は検出できるが、前述したような上部電極のガス孔の奥で発生する異常放電は検出することができない。
【０００８】
前記異常放電をその発生とほぼ同時に検出することができれば、次のような利点が生じる。すなわち、これまで経験的に求めた累積処理時間を目安に行っていた消耗部品の交換時期を、実際の異常放電発生までに伸ばすことができる。このため、部品の使用時間を伸ばすことができ、消耗部品にかかる費用を低減することができる。さらに、異常放電発生までの累積処理時間を予測することができれば、交換部品を事前に準備しておくことができ、交換作業を能率よく実施できる。また、異常放電の発生により直ちにエッチング処理を停止し、適切な対策をとることができるため、エッチング処理不良のウェハを１枚に留めることができる。 本発明はこれらの点に鑑みてなされたもので、異常放電の発生を予測し、その発生を速やかに検出することのできるプラズマ処理装置の監視装置を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を採用した。
【００１０】
処理ガスを供給するためのガス供給孔を形成した導電性プレートを備えた上部電極及び試料を載置するための載置台を備えた下部電極を収容した真空処理室と、
前記上部電極の前記ガス供給孔に処理ガスを供給する処理ガス供給手段及び前記真空処理室を排気する排気手段と、前記上部電極に高周波電力を印加して上部電極と下部電極間にプラズマを生成する高周波電源と、前記上部電極に高周波電力を印加して上部電極に直流バイアス電位を発生させる高周波バイアス電源と、前記下部電極に高周波電力を印加して下部電極に直流バイアス電位を発生させる下部電極用バイアス電源と、前記上部電極に生成される直流バイアス電位と下部電極に生成される電圧振幅との積をもとに異常放電の有無を判定する異常放電判定手段を備えた。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明実施形態に係るプラズマ処理装置の監視装置を示す図であり、プラズマ処理装置として有磁場ＵＨＦ帯電磁波放射放電方式のプラズマエッチング装置を用いた例を示す図である。図においてプラズマエッチング装置は断面模式図で示している。
【００１２】
図１において、プラズマエッチング装置の処理室１００は１０−６Ｔｏｒｒ程度の真空度が達成可能な真空容器であり、その上部に電磁波を放射するアンテナ１１０（上部電極）を備え、下部にはウエハなどの試料Ｗを載置する下部電極１３０を備えている。アンテナ１１０と下部電極１３０は、平行して対向する形で設置される。処理室１００の周囲には、たとえば電磁コイルとヨークよりなる磁場形成手段１０１が設置されている。そして、アンテナ１１０から放射される電磁波と磁場形成手段１０１で形成される磁場との相互作用により、処理室内部に導入された処理ガスをプラズマ化してプラズマＰを発生させ、試料Ｗを処理する。
【００１３】
一方、処理室１００は、真空室１０５に接続された真空排気系１０６により真空排気され、圧力制御手段１０７により圧力が制御される。処理圧力は、０．１Ｐａ以上１０Ｐａ以下、望ましくは０．５Ｐａ以上４Ｐａ以下の範囲に調整される。処理室１００および真空室１０５はアース電位となっている。処理室１００の側壁１０２は重金属を含まず熱伝導性のよい、たとえばアルミニウムなどの非磁性金属材料で構成し、その表面には耐プラズマ性のアルマイトなどの表面処理を施すのが望ましい。
【００１４】
アンテナ１１０は、Ｓｉ、Ｃ、あるいはＳｉＣ製の円板状導電体１１１、誘電体１１２、誘電体リング１１３からなり、真空容器の一部としてのハウジング１１４に保持される。また、円板状導電体１１１のプラズマに接する側の面には導電性プレート１１５が設置され、さらにその外側に外周リング１１６が設置される。円板状導電体１１１は図示しない温度制御手段、すなわち円板状導電体１１１内部に熱媒体を循環させる手段により温度が所定の値に維持され、円板状導電体１１１に接する導電性プレート１１５の表面温度が制御される。試料のエッチング、成膜等の処理を行う処理ガスは、ガス供給手段１１７から所定の流量と混合比をもって供給され、次いで円板状導電体１１１と導電性プレート１１５に設けられた多数の孔を通って所定の分布に制御されて、処理室１００に供給される。
【００１５】
アンテナ１１０には、アンテナ電源部１２０としてのアンテナ電源１２１及びアンテナバイアス電源１２２がそれぞれマッチング回路・フィルタ系１２３及び１２４を介して接続される。また、アンテナ１１０はフィルタ１２５を通してアースに接続される。アンテナ電源１２１はアンテナ円板状導体１１１に３００ＭＨｚから１ＧＨｚのＵＨＦ帯周波数の電力を供給する。このとき円板状導電体１１１の径をある特性長にしておくことで、たとえばＴＭ０１モードのような固有の励振モードが形成される。本実施形態では、アンテナ電源１２１の周波数を４５０ＭＨｚ、円板状導電体１１１の直径を３３０ｍｍとしている。
【００１６】
一方、アンテナバイアス電源１２２はアンテナ１１０に数１０ｋＨｚから数１０ＭＨｚの範囲の周波数のバイアス電力を印加する。これにより円板状導電体１１１に接する導電性プレート１１５の表面での反応を制御することができる。特に、導電性プレート１１５の材質を高純度のシリコンとし、たとえばＣＦ系のガスを用いた酸化膜エッチングを行う場合において、導電性プレート１１５の表面でのＦラジカルやＣＦｘラジカルの反応を制御してラジカルの組成比を調整することができる。本実施形態では、アンテナバイアス電源１２２の周波数を１３．５６ＭＨｚ、電力を５０Ｗから６００Ｗとする。このとき導電性プレート１１５にはセルフバイアスによりバイアス電位Ｖｄｃが発生する。本実施形態においては、いわゆる平行平板型の容量結合方式のプラズマ装置とは異なり、導電性プレート１１５に発生するセルフバイアスをプラズマ生成とは独立に制御できる点が特徴である。
【００１７】
なお、導電性プレート１１５に発生する上部電極のバイアス電位Ｖｄｃ及び下部電極の電圧振幅Ｖｐｐは後述する異常放電監視装置１５０により監視することができる。
【００１８】
導電性プレート１１５の下面とウエハＷの距離（ギャップ）は、３０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下、望ましくは５０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下とする。導電性プレート１１５は広い面積をもって試料Ｗと対向しているので、試料Ｗの処理プロセスにもっとも大きく影響する。
【００１９】
処理室１００の下部には、アンテナ１１０に対向して下部電極１３０が設けられている。下部電極１３０には、たとえば４００ｋＨｚから１３．５６ＭＨｚの範囲のバイアス電力を供給するバイアス電源１４１がマッチング回路・フィルタ系１４２を介して接続され、試料Ｗに印加するバイアスを制御する。また、下部電極１３０はフィルタ１４３を介してアースに接続される。本実施例では、バイアス電源１４１の周波数を８００ｋＨｚとしている。
【００２０】
次に、このプラズマエッチング装置を用いて、たとえばシリコン酸化膜のエッチングを行う場合の具体的なプロセスを、図１を用いて説明する。
【００２１】
まず、処理の対象物であるウエハＷを図示していない試料搬入機構を介して処理室１００に搬入した後、下部電極１３０の上に載置し、静電吸着装置１３１に吸着用電源１４４よりフィルタ１４５を介して直流電圧を供給することにより吸着固定する。このとき必要に応じて下部電極の高さを調整して前記ギャップ長を所定値に設定する。ついで、ガス供給手段１１７は試料Ｗのエッチング処理に必要な処理ガス、たとえばＣ４Ｆ８、ＡｒあるいはＯ２ガスを所定の流量と混合比をもって導電性プレート１１５を通して処理室１００内に供給する。
【００２２】
このとき、処理室１００は真空排気系１０６および圧力制御手段１０７により、所定の処理圧力に調整される。次に、アンテナ電源１２１からの４５０ＭＨｚの電力供給により、アンテナ１１０から電磁波が放射される。この電磁波と、磁場形成手段１０１により処理室１００の内部に形成される１６０ガウス（４５０ＭＨｚに対する電子サイクロトロン共鳴磁場強度）の概略水平な磁場との相互作用により、処理室１００内にプラズマＰが生成される。これにより前記処理ガスが解離されてイオン・ラジカルが発生する。さらにアンテナバイアス電源１２２からのアンテナバイアス電力や下部電極のバイアス電源１４１からのバイアス電力より、プラズマ中のイオンやラジカルの組成比やエネルギーを制御して、ウェハＷにエッチング処理を施す。そして、エッチング処理が終了すると、高周波電力、磁場および処理ガスの供給を停止して処理を終了する。
【００２３】
前述のように、試料に対向して設置されたシリコン製の導電性プレート１１５には、プロセスガスをリアクタ内に導入するための多数のガス孔（直径０．４〜０．５ｍｍ）が設けてある。このガス孔の径はプラズマからのイオンの作用により経時的に広くなる。孔が広くなることによりプラズマからのイオン、電子が孔の奥まで進行しやすくなり、最終的には導電性プレート１１５の裏面において異常放電を発生させることになる。
【００２４】
導電性プレート１１５の裏面において異常放電が発生すると、この発生部分において多量の電子、イオンが発生し導電性プレート（アンテナ電極）に流入する。したがってアンテナ電極全体としては正常状態よりもイオン、電子の流入量は増加する。これは電極面積が実効的に広がったことに相当し、アース面積は一定であるためアンテナ電極のバイアス電位Ｖｄｃの絶対値は小さくなる。すなわち導電性プレート裏面にて異常放電が発生すると同時にバイアス電位Ｖｄｃが変化する。
【００２５】
バイアス電位Ｖｄｃの変化量は、異常放電が発生している孔数が増えるにしたがって大きくなる。それは異常放電によるイオン、電子の流入量増加が孔数に応じて大きくなるからである。なお、導電性プレート１１５が長時間の使用に伴って消耗ていく場合、すべてのガス孔で同時に異常放電が発生するわけではない（最初はごく少数のガス孔で異常放電が発生し、それが順次増加して行く）。このため、バイアス電位Ｖｄｃの変化量も最初は小さくそれが順次大きくなって行く。したがって、Ｖｄｃの値を追跡すれば、異常放電発生に起因する導電性プレート交換の時期を予測することができることになる。
【００２６】
次に、図１に示すプラズマエッチング装置の監視装置を用いた異常放電の監視について説明する。
【００２７】
図３は、異常放電発生時におけるバイアス電位Ｖｄｃの変化を示す図である。この図は異常放電発生の有無を目視にて確認しながら行った実験結果である。図中で「裏面放電発生」とあるのは、この時刻に異常放電が発生したことを示している。また、この時刻に、バイアス電位Ｖｄｃが−６０Ｖから−３５Ｖに急激に変化しているのがわかる。図からわかるように、Ｖｄｃの測定値は時間的に細かい変動があり、したがって時間変化の曲線はある幅をもっている。図の例の場合、この幅は約５Ｖ程度である。この幅に対して異常放電が発生したときのＶｄｃの変化は約２５Ｖである。このため前記バイアス電位の変化は十分検出可能である。すなわちＳ／Ｎ比は十分高い。
【００２８】
図４は、上部電極に印加されるバイアス電位Ｖｄｃ（Ａ−Ｂｉａｓ Ｖｄｃ）、および下部電極に印加される電圧振幅Ｖｐｐ（Ｗ−Ｂｉａｓ Ｖｐｐ）の変化をバイアス電力毎（６００Ｗ、及び３００Ｗ）に示す図である。図において、横軸はアンテナ電源の出力（ＵＨＦパワー）である。この図から、異常放電の発生を、バイアス電源のＶｄｃの変化（−１６０Ｖから−５０Ｖ、または−１００Ｖから−３０Ｖ）から検出できることがわかる。また、前記異常放電の発生と同時に下部電極の電圧振幅Ｖｐｐも変化することがわかる。この実験例では、１０００Ｖ程度のＶｐｐに対して、異常放電によってそれが１００Ｖ程度変化しており、十分検出可能なＳ／Ｎ比を有している。
【００２９】
図５（ａ）は、ウエハの累積処理枚数と前記上部電極に印加されるバイアス電位Ｖｄｃとの関係をプロットした図である。図に示すように、各点は、所定の累積処理時間まではＶｄｃの測定値がほぼ一定であることを示している直線Ａと、Ｖｄｃの絶対値が時間とともに減少していることを表す直線Ｂ上にプロットされている。
【００３０】
すなわち、ほぼ一定の値で推移していたバイアス電位Ｖｄｃが変化し始めると、異常放電が発生することがわかる。バイアス電位Ｖｄｃは直線Ａの回りに小さな変動があるが、これを超えて直線Ｂのように変動するため、異常放電の検出はＳ／Ｎ比の点から可能である。
【００３１】
図５（ｂ）は、ウエハの累積処理時間と前記電圧振幅Ｖｐｐとの関係をプロットした図である。この場合も、ほぼ一定の値で推移していたバイアス電位Ｖｐｐが変化し始めると、異常放電が発生することがわかる。
【００３２】
図６は、上部電極に印加されるバイアス電位Ｖｄｃ及び下部電極に印加される電圧振幅Ｖｐｐの積と、ウエハの累積処理枚数（累積処理時間）との関係をプロットした図である。この場合も、ほぼ一定の値で推移していたバイアス電位Ｖｄｃ及びＶｐｐの積が変化し始めると、異常放電が発生することがわかる。なお、この例ではバイアス電位Ｖｄｃ及びＶｐｐの積を演算しているので検出感度を増大することができる。
【００３３】
図７は、前記バイアス電位Ｖｄｃ及びＶｐｐの正常範囲（閾値）を説明する図である。まず、バイアス電位Ｖｄｃの変化によって異常放電発生の有無を判定するためには、Ｖｄｃの正常値を知る必要がある。Ｖｄｃの正常値はエッチング条件によって異なり、特にアンテナに印加される２種の電源の出力（アンテナ電源１２１の出力とアンテナバイアス電源１２２の出力）に依存している。このため、図７に示すような横軸にアンテナ電源１２１の出力、縦軸にアンテナバイアス電源１２２の出力をとったマップ上に、予め想定される処理条件（例えば、ＦＳＧ（Fluorosilicate glass）をエッチングするときの条件（ＦＳＧ条件）、及びＨＡＲＣ（High Aspect Ratio Contact：高アスペクト比のコンタクト穴）を形成するときの条件（ＨＡＲＣ条件）に対するＶｄｃの正常値を予め求めてデータベースを作成しておく。
【００３４】
バイアス電位Ｖｄｃの正常値あるいは正常範囲は、２種（アンテナ電源１２１とアンテナバイアス電源１２２）の出力をレシピから抽出することにより求めることができる。異常放電判定手段１５２はこのようなデータベースおよびその参照機構を有している。
【００３５】
電圧振幅Ｖｐｐに対しても同様なデータベースを作成できる。ただしこの場合は横軸にアンテナ電源１２１の出力、縦軸に下部電極のバイアス電源１４１の出力をとる点だけが上記のデータベースと異なり、参照方法は同じである。
【００３６】
図２は、プラズマ処理装置における異常放電を監視する異常放電監視手段を示す図である。図に示すように、アンテナ１１０に電力を供給しているフィードスルー１２６の内導体から信号線を引き出す。この信号線上で測定される信号は、アンテナ電源１２１の４５０ＭＨｚの信号とアンテナバイアス電源１２２の１３．５６ＭＨｚの信号が重なったものである。この信号をバイアス電位抽出フィルタ１５１を通してバイアス電位Ｖｄｃを抽出し、これを異常放電判定手段１５２に送る。異常放電判定手段１５２は、送られてきたバイアス電位Ｖｄｃの信号に含まれる（図３に示すような）細かい変動を取り除き、異常放電に対応する大きなＶｄｃ変化を抽出する。前述したように、Ｖｄｃ変化のＳ／Ｎ比は十分高いため、フィルタリングや変化の抽出は一般的なもので十分である。
【００３７】
また、下部電極１３０に電力を供給している導体から信号線を引き出す。この信号線上で測定される信号は下部電極用のバイアス電源１４１の４００ＫＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの信号である。この信号を電圧振幅抽出フィルタを通して電圧振幅Ｖｐｐを抽出し、これを異常放電判定手段１５２に送る。
【００３８】
異常放電判定手段１５２は、次のような機能を有する。まず、第１に異常放電を早期に検出する異常放電検出機能を有する。すなわち、前記検出したバイアス電位Ｖｄｃの変化量を前もって与えられていた閾値と比較し（ステップＳ１）、閾値より大きかった場合には「異常放電発生」の信号を出力する（ステップＳ２）。この信号は処理装置の図示しない制御部に送られ、これを受けた処理装置はエッチング処理を停止する（ステップＳ３）。このため、不良処理されるウェハは１枚のみに限定することができる。これに対して、前記異常放電判定手段１５２を有しない場合には、エッチング装置は処理を続行し、ウエハの処理不良はウェハの検査段階になって初めて判明する。このため大量の不良ウエハが発生する。
【００３９】
第２に異常放電の発生時期を予測する異常放電発生予測機能を有する。図５に示すように、ほぼ一定の値で推移していたバイアス電圧Ｖｄｃが変化し始めると、異常放電が発生することがわかる。従って、バイアス電圧Ｖｄｃを順次記憶し（ステップＳ１１）、この記憶した電圧をもとに異常放電の発生時期を予測し（ステップＳ１２）、この予測に基づき導電性プレート等の部品を交換することが可能である（ステップＳ１３）。
【００４０】
以上の説明では、異常放電判定手段１５２は上部電極のバイアス電位Ｖｄｃをもとに異常放電発生を検出し、あるいは異常放電の発生を予測した。しかしながら、図５に示すように、ほぼ一定の値で推移していた電圧振幅Ｖｐｐが変化し始めると、異常放電が発生することから、前記上部電極のバイアス電位Ｖｄｃに代えて、下部電極のバイアス電位Ｖｐｐをもとに異常放電発生を検出し、あるいは異常放電の発生を予測することができる。
【００４１】
すなわち、比較する対象はＶｄｃとＶｐｐの２種類あるため、それぞれ単独に比較して少なくとも１種が閾値より大きければ「異常放電発生」と判定することができる。また、この２種類の情報を組み合わせて判定することもできる。
【００４２】
図６に示すように、ほぼ一定の値で推移していたバイアス電位Ｖｄｃ及びＶｐｐを組み合わせた値（図の場合は積）が変化し始めると、異常放電が発生することから、前記上部電極のバイアス電位Ｖｄｃに代えて、上部電極のバイアス電位Ｖｄｃと下部電極の電圧振幅Ｖｐｐの積をもとに異常放電発生を検出し、あるいは異常放電の発生を予測することができる。なお、この場合はバイアス電位Ｖｄｃ及びＶｐｐの積を演算しているので検出感度を増大することができる。
【００４３】
また、本発明は、図１に示すような、例えば４５０ＭＨｚの電磁波をプラズマ発生源としたプラズマ処理装置であるＵＨＦ−ＥＣＲ(Electron Cyclotron Resonance)装置に限定するものではなく、図８に示すような平行平板方式のプラズマ処理装置に対しても適用可能である。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態によれば、ウエハに対向して配置した上部電極（例えばシリコン製のプレートからなる）に印加するバイアス電位、及びウエハを載置する下部電極に印加するバイアス電位をモニタし、その変化を抽出することにより異常放電の発生を検出し、あるいは異常放電の発生を予測する。このため、前記上部電極をその寿命の限度まで使用することができるので、消耗部品に必要な費用を低減することができる。また、ウエハの大量不良発生の防止を図ることができるとともにプレート交換の時期を予測することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、異常放電の発生を予測し、また、その発生を速やかに検出することのできるプラズマ処理装置の監視装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の監視装置を示す図である。
【図２】異常放電監視手段を示す図である。
【図３】異常放電発生時におけるバイアス電位Ｖｄｃの変化を示す図である。
【図４】上部電極及び下部電極に印加されるバイアス電位の変化を示す図である。
【図５】ウエハの処理枚数とバイアス電位の関係を示す図である。
【図６】上部電極及び下部電極に印加されるバイアス電位の積とウエハの処理枚数の関係を示す図である。
【図７】バイアス電位の正常範囲を説明する図である。
【図８】平行平板式のプラズマ処理装置を示す図である。
【符号の説明】
１００ 処理室
１０１ 磁場形成手段
１０２ 処理室側壁
１０３ 側壁インナーユニット
１０４ ガス供給手段
１０５ 真空室
１０６ 真空排気系
１１０ アンテナ（上部電極）
１１１ 円板状導電体
１１２ 誘電体
１１３ 誘電体リング
１１５ 導電性プレート
１１６ 外周リング
１１７ ガス供給手段
１２１ アンテナ電源
１２２ アンテナバイアス電源
１２３，１２４、１４２ マッチング回路
１２５，１４３，１４５ フィルタ
１３０ 下部電極
１３１ 静電吸着装置
１３２ フォーカスリング
１３３ 絶縁体
１４１ バイアス電源
１４４ 吸着用電源
１５０ 異常放電監視装置
１５１ Ｖｄｃ抽出フィルタ
１５２ 異常放電判定手段
Claims (1)
- 処理ガスを供給するためのガス供給孔を形成した導電性プレートを備えた上部電極及び試料を載置するための載置台を備えた下部電極を収容した真空処理室と、
前記上部電極の前記ガス供給孔に処理ガスを供給する処理ガス供給手段及び前記真空処理室を排気する排気手段と、
前記上部電極に高周波電力を印加して上部電極と下部電極間にプラズマを生成する高周波電源と、
前記上部電極に高周波電力を印加して上部電極に直流バイアス電位を発生させる高周波バイアス電源と、
前記下部電極に高周波電力を印加して下部電極に直流バイアス電位を発生させる下部電極用バイアス電源と、
前記上部電極に生成される直流バイアス電位と下部電極に生成される電圧振幅との積をもとに異常放電の有無を判定する異常放電判定手段を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置の監視装置。
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| US20070042131A1 (en) * | 2005-08-22 | 2007-02-22 | Applied Materials, Inc., A Delaware Corporation | Non-intrusive plasma monitoring system for arc detection and prevention for blanket CVD films |
| JP5094002B2 (ja) * | 2005-09-06 | 2012-12-12 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | プラズマ処理装置およびその異常放電抑止方法 |
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| US20080029385A1 (en) * | 2006-08-03 | 2008-02-07 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| US7902991B2 (en) * | 2006-09-21 | 2011-03-08 | Applied Materials, Inc. | Frequency monitoring to detect plasma process abnormality |
| DE502006005363D1 (de) * | 2006-11-23 | 2009-12-24 | Huettinger Elektronik Gmbh | Verfahren zum Erkennen einer Bogenentladung in einem Plasmaprozess und Bogenentladungserkennungsvorrichtung |
| US7795817B2 (en) * | 2006-11-24 | 2010-09-14 | Huettinger Elektronik Gmbh + Co. Kg | Controlled plasma power supply |
| EP1928009B1 (de) * | 2006-11-28 | 2013-04-10 | HÜTTINGER Elektronik GmbH + Co. KG | Bogenentladungs-Erkennungseinrichtung, Plasma-Leistungsversorgung und Verfahren zum Erkennen von Bogenentladungen |
| DE502006009308D1 (de) * | 2006-12-14 | 2011-05-26 | Huettinger Elektronik Gmbh | Bogenentladungs-Erkennungseinrichtung, Plasma-Leistungsversorgung und Verfahren zum Erkennen von Bogenentladungen |
| JP4001185B1 (ja) * | 2007-03-06 | 2007-10-31 | 日新イオン機器株式会社 | プラズマ発生装置 |
| ATE493749T1 (de) | 2007-03-08 | 2011-01-15 | Huettinger Elektronik Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum unterdrücken von bogenentladungen beim betreiben eines plasmaprozesses |
| WO2009073048A1 (en) * | 2007-06-04 | 2009-06-11 | New York Energy Group | Apparatus and method for dissociating carbon dioxide |
| KR101531979B1 (ko) | 2009-01-15 | 2015-06-26 | 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 | 플라즈마 처리장치 |
| JP5410950B2 (ja) * | 2009-01-15 | 2014-02-05 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置 |
| JP5572329B2 (ja) * | 2009-01-15 | 2014-08-13 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置およびプラズマ生成装置 |
| JP5353265B2 (ja) * | 2009-01-26 | 2013-11-27 | パナソニック株式会社 | プラズマ処理装置 |
| JP5353266B2 (ja) * | 2009-01-26 | 2013-11-27 | パナソニック株式会社 | プラズマ処理装置 |
| JP2010225751A (ja) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 原子層成長装置 |
| US8502689B2 (en) * | 2010-09-23 | 2013-08-06 | Applied Materials, Inc. | System and method for voltage-based plasma excursion detection |
| US8587321B2 (en) * | 2010-09-24 | 2013-11-19 | Applied Materials, Inc. | System and method for current-based plasma excursion detection |
| US9316675B2 (en) * | 2012-09-06 | 2016-04-19 | Mks Instruments, Inc. | Secondary plasma detection systems and methods |
| DE102013110883B3 (de) * | 2013-10-01 | 2015-01-15 | TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG | Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung einer Entladung in einem Plasmaprozess |
| EP2905801B1 (en) | 2014-02-07 | 2019-05-22 | TRUMPF Huettinger Sp. Z o. o. | Method of monitoring the discharge in a plasma process and monitoring device for monitoring the discharge in a plasma |
| CN106783497B (zh) * | 2016-12-22 | 2018-07-17 | 信利（惠州）智能显示有限公司 | 一种离子注入设备的运转方法 |
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| JP3257328B2 (ja) * | 1995-03-16 | 2002-02-18 | 株式会社日立製作所 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
| JPH08330095A (ja) | 1995-06-02 | 1996-12-13 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
| JPH0992491A (ja) * | 1995-09-28 | 1997-04-04 | Toshiba Corp | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
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| JP2000299198A (ja) * | 1999-02-10 | 2000-10-24 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
| TW525213B (en) * | 2000-02-16 | 2003-03-21 | Hitachi Ltd | Process monitoring methods in a plasma processing apparatus, monitoring units, and a sample processing method using the monitoring units |
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