JP4042208B2 - プラズマ処理方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ中における活性種からの特定波長光の、プラズマ励起と同期した発光波形の時間変化にもとづきプラズマ処理の進行状況が監視されつつ、その発光波形が特定波形状態に変化したことを以て、被処理体に対するプラズマ処理が終了されるようにしたプラズマ処理方法と装置、更には、プラズマ処理室内で被処理体がプラズマ処理されるようにしたプラズマ処理装置本体に対し、プラズマ処理の進行状況が常時監視、監視制御されるべく、着脱自在に付加されるようにしたプラズマ処理監視装置、プラズマ処理監視制御装置それぞれに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
プラズマ処理はエッチング装置を始めとして、半導体製造工程や液晶表示装置用基板製造工程等に広く適用されているが、図13に従来技術に係るプラズマエッチング装置の一例での構成を示す。図示のように、このエッチング装置では、高周波電源6からの高電圧が、処理室1内に互いに平行に配置された上部電極2・下部電極3間に印加されることによって、それら電極2,3間での放電によりエッチング用ガスからはプラズマ4が発生された上、その活性種により被処理体としての半導体ウェハ7がエッチング処理されたものとなっている。そのエッチング処理に際しては、エッチング処理の進行状況が監視された上、処理終点検出によりそのエッチング処理がより正確に終了せしめられることによって、半導体ウェハ7上には所望のパターン形状が所望の深さとして形成されているものである。
【0003】
ところで、エッチング処理の終点検出方法としては、これまでに、分光分析や質量分析等の手法が知られており、これら手法のうちでも、特に特開平7−321094号公報に示されているように、終点検出上での構成簡単にして、しかも高感度な分光分析が広く終点検出手法として採用されているのが実情である。具体的にその終点検出手法では、エッチング用ガス、その分解生成物、または反応生成物等のラジカルやイオン等の活性種のうちから特定の活性種が選択された上、その活性種の発光スペクトル強度が測定されたものとなっている。
【0004】
ここで、従来技術に係るプラズマエッチング装置について具体的に説明すれば、図13に示すように、エッチング処理中のプラズマ4からのプラズマ発光は石英窓5を介し結像レンズ等の光学系8により光ファイバ9の入射端面に結像された上、更に、その光ファイバ9を介し分光器(モノクロメータ等)10に入射せしめられるものとなっている。この分光器10により活性種の特定発光スペクトルの波長成分のみが選択的に抽出され得るものである。抽出された発光スペクトルは光電変換素子11から発光強度信号として検出された後、アナログ伝送線路12を介しA/D変換器14でディジタルデータに変換された上、終点判定ユニット15で所定に処理されているものである。具体的に、終点判定ユニット15では、平滑化処理等が行われた上、図14に示すように、検出された発光強度波形501が時間変化として監視されているものである。発光強度波形501が大きく変化した時点でのその発光強度やその1次微分値、あるいは2次微分値等が事前設定閾値Sと比較されることにより、エッチング処理上での終点時間位置Eが決定された場合には、制御信号ライン16を介し高周波電源6から電極2,3間への高電圧の印加が停止されているものである。
【0005】
因みに、分光器10にて選択される特定発光スペクトルの波長成分について補足説明すれば、その波長成分はエッチング用ガスや被処理体の種類により、複数発光スペクトルの波長成分のうちから適当に選択されるものとなっている。例えばCF等のフルオロカーボン系のエッチング用ガスを用いシリコン酸化膜がエッチング処理される場合を想定すれば、この場合には、その反応生成物としてのCOからの発光スペクトル(波長が219nm、483.5nm等)、または中間生成物としてのCFからの発光スペクトル(波長が260nm等)が選択されるものとなっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術によれば、構成簡単にしてエッチング処理上での終点時間位置が検出されているにしても、半導体回路パターンの微細化に伴いエッチングされるべき部分での総面積が小さくなり、反応生成物の絶対量が低下してしまう結果として、もはや、終点時間位置は正確に検出され得ないものとなっているのが現状である。これは、図14に発光強度波形(点線表示)502として示すように、発光強度自体の低下に加え、終点時間位置前後での発光強度の変化分が大幅に低下していることから、終点時間位置を正確に検出することは容易ではないからである。特にプラズマ発光全体に揺らぎが生じた場合や、外乱により信号にドリフトが生じた場合には、終点時間位置の検出はほぼ不可能となっている。また、プラズマ中での活性種の発光はプラズマの励起と同期した発光波形として得られる筈であるが、これまでにあっては、プラズマ励起周波数に比し帯域の狭い光電変換素子および信号処理系による低速処理検出であるため、発光波形は平滑化された直流成分として専ら検出されており、この結果、発光波形中に含まれている、エッチング反応と無関係な発光成分も同時に検出されてしまい、これがS/Nの1低下要因として挙げられたものとなっている。
【0007】
本発明の第1の目的は、エッチング反応と無関係な発光成分の影響を排除し、しかも外乱(プラズマ変動や信号ドリフト等)による影響が軽減されつつ、被処理体が安定、かつ高精度にプラズマ処理され得るプラズマ処理方法を供するにある。
本発明の第2の目的は、構成簡単にして、エッチング反応と無関係な発光成分の影響を排除し、しかも外乱(プラズマ変動や信号ドリフト等)による影響が軽減されつつ、被処理体を安定、かつ高精度にプラズマ処理し得るプラズマ処理装置を供するにある。
本発明の第3の目的は、プラズマ処理装置本体で行われているプラズマ処理の進行状況を常時監視すべく、そのプラズマ処理装置本体に対し着脱自在に付加された状態で、プラズマ処理の進行状況を高精度に監視し得るプラズマ処理監視装置を供するにある。
本発明の第4の目的は、プラズマ処理装置本体で行われているプラズマ処理の進行状況を常時監視制御すべく、そのプラズマ処理装置本体に対し着脱自在に付加された状態で、プラズマ処理の進行状況を高精度に監視制御し得るプラズマ処理監視制御装置を供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記第1の目的は、基本的には、被処理体がプラズマ処理されつつ、プラズマ中における活性種からの特定波長光の発光強度が光電変換により発光強度信号として検出されている状態で、該発光強度信号からプラズマ励起と同期した発光波形を検出した上、該発光波形の時間変化にもとづきプラズマ処理の進行状況が監視されつつ、上記発光波形が特定波形状態に変化したことを以て、被処理体に対するプラズマ処理を終了せしめることで達成される。
【0009】
上記第2の目的は、基本的には、プラズマ処理装置本体に対し、プラズマ中における活性種からの特定波長光のみをプラズマ処理室外部で選択的に検出する光学系と、該光学系からの検出特定波長光を発光強度信号に変換する光電変換手段と、該光電変換手段からの発光強度信号を、プラズマ励起と同期した発光波形として検出すべく、A/D変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段からの、プラズマ励起と同期した発光波形の時間変化にもとづきプラズマ処理の進行状況を監視しつつ、該発光波形が特定波形状態に変化したことを以て、被処理体に対するプラズマ処理を終了すべく制御するプラズマ処理監視制御手段とが一体的に具備せしめられることで達成される。
【0010】
上記第3の目的は、基本的には、プラズマ中における活性種からの特定波長光のみをプラズマ処理室外部で選択的に検出する光学系と、該光学系からの検出特定波長光を発光強度信号に変換する光電変換手段と、該光電変換手段からの発光強度信号を、プラズマ励起と同期した発光波形として検出すべく、A/D変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段からの、プラズマ励起と同期した発光波形の時間変化にもとづきプラズマ処理の進行状況を監視するプラズマ処理監視手段とから少なくとも構成することで達成される。
【0011】
上記第4の目的は、基本的には、プラズマ中における活性種からの特定波長光のみをプラズマ処理室外部で選択的に検出する光学系と、該光学系からの検出特定波長光を発光強度信号に変換する光電変換手段と、該光電変換手段からの発光強度信号を、プラズマ励起と同期した発光波形として検出すべく、A/D変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段からの、プラズマ励起と同期した発光波形の時間変化にもとづきプラズマ処理の進行状況を監視しつつ、該発光波形が特定波形状態に変化したことを以て、被処理体に対するプラズマ処理を終了すべく制御するプラズマ処理監視制御手段とから少なくとも構成することで達成される。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態をプラズマエッチング装置を例に採り、図1から図12により説明する。
先ず第1の実施形態での本発明によるプラズマ処理装置をプラズマエッチング装置として説明すれば、図1はその全体構成を示したものである。図示のように、本実施形態でのものは平行平板形プラズマエッチング装置とされた上、高周波電源6からの高周波電圧が、処理室1内に互いに平行に配置された上部電極2・下部電極3間に印加されることによって、それら電極2,3間での放電によりエッチング用ガスからはプラズマ4が発生された上、その活性種により被処理体としての半導体ウェハ7がエッチング処理されたものとなっている。そのエッチング処理に際しては、その処理の進行状況が常時監視制御されるべく、エッチング処理中のプラズマ4からのプラズマ発光は石英窓5を介し結像レンズ等の光学系8により光ファイバ9の入射端面に結像された上、更に、その光ファイバ9を介し分光器(モノクロメータや干渉フィルタ等)10に入射せしめられるものとなっている。この分光器10により活性種の特定発光スペクトルの波長成分のみが選択的に抽出され得るものである。その後、分光器10により抽出された発光スペクトルは光電変換素子11から発光強度信号として検出されるが、その際、光電変換素子11として高周波電源6の電源周波数以上の帯域を有するものが用いられる場合には、光電変換素子11からの発光強度信号は、図2に示す如くの波形状態として得られるものである。図示のように、高周波電源6の電源周波数の周期をTとした場合、これと同期した発光波形100が得られていることが判る。一方、参照信号発生器17ではプラズマ4の励起周波数(高周波電源6の電源周波数に同一)が誘導結合により参照信号として検出された上、これがサンプリング信号としてA/D変換器18に入力せしめられたものとなっている。ここで、そのA/D変換器18でのA/D変換動作について詳細に説明すれば以下のようである。
【0013】
即ち、高周波電源6はその電源周波数が一般に数百kHz 〜数十MHz に跨がっていることから、発光波形100をそのままA/D変換してその発光波形100を再現性良好な状態として得るためには、サンプリング周波数は数GHz に設定された状態としてA/D変換が行われる必要があるが、現用のA/D変換器一般の上限A/D変換速度からすれば、そのようなA/D変換が現実的ではないことは明らかである。そこで、参照信号発生器17からの参照信号を直接サンプリング周波数としては用いず、その周波数のN/(N+1)倍したものをA/D変換器18へのサンプリング周波数として使用しようというものである。サンプリング周波数がそのように設定される場合は、図2にサンプリング点101,102,103,...として示すように、発光波形100はその1周期毎に僅かに異なる位相を以てサンプリングされることになるものである(このようなサンプリング方法をアンダーサンプリングと称す)。したがって、図3に検出波形200として示すように、N回に亘るサンプリングで初めて1周期分の発光波形100が検出され得るものである。その際に、Nが例えば100以上の十分大きな値として設定される場合には、正確に発光波形100が再現され得るものである。また、もしも、その際に高周波電源6の電源周波数が不安定である場合は、N回に亘るサンプリングが更に複数回行われた上、その平均値を検出波形200とすれば、より安定化された状態として検出波形200が得られるものである。
【0014】
図3に示す検出波形200からも判るように、A/D変換器18ではアナログ発光波形100がディジタル波形データが順次検出されているわけであるが、順次検出されているディジタル波形データはディジタル伝送線12bを介し終点判定ユニット15に伝送された上、検出波形200として所定に処理されているものである。ここで、終点判定ユニット15での処理を図4(A),(B)を参照しつつ、説明すれば以下のようである。
【0015】
即ち、図4(A),(B)にはそれぞれエッチング処理中での特定波長光の発光波形601、エッチング処理終了時点(終点時間位置)以降での特定波長光の発光波形602が示されており、何れも高周波電源6によるプラズマ励起周期Tに同期した波形として得られているが、エッチング処理終了時点前後での顕著な変化としては、特定位相での振幅の大きな変化として観察されるものとなっている。これにより、例えばエッチング反応に依存した発光強度上でのエッチング処理中のピーク値Is を事前設定ピーク値Ie (既知)と比較することで、終点時間位置に達したか否かの判定が行えるものである。終点時間位置に達したと判定された場合には、終点判定ユニット15からは、制御信号ライン16を介しエッチャ本体にその旨が通知されるが、これにより高周波電源6からの高周波電圧の印加が停止されることで、一連のエッチング処理は終了されているものである。以上からも判るように、エッチング反応に直接係る発光波形自体の時間変化が捉えられ、エッチング反応と無関係な発光成分の影響が排除された状態としてエッチング反応の進行状況が監視された上、終点時間位置に達したか否かの判定が行われていることから、被処理パターンの微細化やプラズマ変動、信号ドリフト等の外乱による影響が軽減された状態として、プラズマ処理の進行状況が常時安定に、かつ高精度に監視され得るばかりか、その監視結果としてプラズマ処理の終了が高精度に制御され得るものである。
【0016】
以上、第1の実施形態について説明したが、次に、第2の実施形態について図5から図7により説明すれば、図5に第2の実施形態での本発明によるプラズマ処理装置をプラズマエッチング装置としてその全体構成を示す。本実施形態での処理としては、A/D変換器18によるA/D変換処理までは、以上の第1の実施形態でのものと同様である。本実施形態では活性種の発光ライフタイムが考慮されている点で、処理上、第1の実施形態と区別されたものとなっている。このように、活性種の発光ライフタイムが考慮されているのは、A/D変換器18において、第1の実施形態と同様にして活性種の発光スペクトルの発光波形が検出されている場合に、もしも、高周波電源6の電源周波数が数MHz 以上とも大きくなれば、その電源周波数の周期Tやそれに同期する発光波形の1周期も数百ns程度となり、したがって、活性種の発光ライフタイム(数ns〜数百ns)による発光波形の形状に及ぼす影響が無視し得なくなるからである。図6(A),(B)にそのような状態での発光波形を示す。図6(A)に示すように、エッチング処理中での特定波長光の発光波形701は既述の発光波形601に比し、全体として波形の振幅が小さく、したがって、エッチング反応に同期した波形成分が顕現化された状態として出現していないことが判る。これは、エッチング反応によって発生した活性種の発光ライフタイムがプラズマ励起周波数の周期Tに比し無視し得ない程に長くなり、活性種の発光の減衰分が振幅に重畳されるからである。そこで、発光波形701からエッチング反応に同期した成分のみを検出すべく、図5に示すように、終点判定ユニット15前段に配置されている波形補正器19により、活性種の発光ライフタイムによる発光波形の形状に及ぼす影響を補正しようというものである。即ち、A/D変換器18からの発光波形は活性種の発光ライフタイムによる影響により、図7(A)に示す発光波形701として観測されるが、例えばこの発光波形701と発光の減衰率関数との間でデコンボリューション演算を行うようにすれば、発光ライフタイムによる影響が除去された状態の、図7(B)に示すデコンボリューション後の発光波形801が得られるというものである。その後、波形補正器19で得られた発光波形801は第1の実施形態の場合と同様にして、ピーク値Is を検出の上、事前設定ピーク値と比較するか、あるいはそのピーク値Is 付近のエッチング反応に対応した波形成分領域のみがディジタル信号処理により、図7(C)に示すエッチング反応成分波形901として抽出された上、終点判定ユニット15に転送されることで、終点判定ユニット15でエッチング反応の進行状況の監視と、終点時間位置に達したか否かの判定とが行われているものである。第1の実施形態の場合と同様、終点時間位置に達したと判定された場合には、終点判定ユニット15により高周波電源6からの高周波電圧の印加が停止されることで、一連のエッチング処理は終了されているものである。
【0017】
更に、第3の実施形態について説明すれば、図8は第3の実施形態での本発明によるプラズマ処理装置をプラズマエッチング装置としてその全体構成を示したものである。本実施形態では、第2の実施形態の場合とその装置構成はほぼ同様とされた上、波形補正器19では発光ライフタイムによる影響が除去されているが、その除去の際に、発光ライフタイムが処理室1内圧力により変化することが考慮されたものとなっている。プラズマ発光は高いエネルギ準位に励起された原子、または分子が低いエネルギ準位に遷移する際に、そのエネルギ差が光として放出されるために発生するが、処理室1内圧力が低い場合(例えば数mTorr程度)、励起された原子、または分子が他の原子、または分子と衝突する割合が低くなることから、励起された原子、または分子の実効的な発光ライフタイムが長くなる結果として、発光の減衰による重畳の影響が大きくなるというものである。図9に示すように、例えば処理室(内)圧力が高い場合での発光波形300はその圧力が低くなるのに伴い、発光波形301,302として示すように、発光の減衰による影響が大きくなり、発光波形における振幅変化分が小さくなるというものである。一般に発光の減衰率はtを時間、τeff を実効発光ライフタイムとして、exp(−t/τeff )として表せるため、実効発光ライフタイムτeff を変化させた場合での減衰率曲線は、図10に示す如くに得られるものとなっている。図10に示すように、実効発光ライフタイムτeff が短い程、したがって、処理室圧力が高い程に減衰率が大きく、その分、発光の減衰による影響が速やかに収束されることになる。このような事情を考慮の上、予め処理室圧力に応じた発光の減衰率曲線を用意しておき、処理室圧力データライン20を介して得られる処理室圧力、またはプラズマ処理が施される際での設定圧力を基に減衰率曲線を用い発光波形の補正を行うようにすれば、より高精度に活性種の発光の減衰による重畳の影響が除去され得るものである。図11にそのような補正処理が考慮された終点判定ユニット15上での設定画面の例を示す。ユーザは実際に観測される発光波形に対し、発光ライフタイムや高周波電源周波数(RF周波数)、チャンバ(処理室)圧力が直接に設定入力されるか、あるいは他のシステムが参照されることによって、補正処理用パラメータとして設定されるものとなっている。
【0018】
最後に、第4の実施形態について図12を用い説明する。既述のように、分光器10では特定発光スペクトルの波長成分のみが選択的に抽出されているが、その際に、被処理体にHが含まれている場合には、Hの発光スペクトル(656.3nm)を積極的に選択抽出しようというものである。例えばCF等のフルオロカーボン系のエッチング用ガスを用いシリコン酸化膜がエッチング処理される場合には、その反応生成物であるCOからの発光スペクトル(219nm、または483.5nm等)、あるいは中間生成物であるCFからの発光スペクトル(260nm等)が抽出・測定されるのが一般的であるが、被処理体にHが含まれる場合には、それらに代わって、Hの発光スペクトル(656.3nm)を選択的に検出しようというものである。これは、HはCOやCF等に比し発光ライフタイムが短く、発光の減衰による影響が小さいからである。また、その理由に加え、Hの発光スペクトル(656.3nm)は紫外領域(400nm以下)に比し、堆積物付着による石英窓5での透過率低下が小さく、したがって、検出光量の低下が少ないからである。
【0019】
その様子を図12により詳細に説明すれば、既に、これまでにも、石英窓5にエッチング処理による堆積物が付着される場合、プラズマ処理時間が経過するに伴い石英窓5での発光の透過率が低下することが知られているが、図12はその透過率の低下割合を波長別に一例として示したものである。図示のように、紫外領域での透過率曲線400と可視域(650nm)での透過率曲線401とを比較すると、可視域での透過率は紫外領域に比し低下割合が小さく、プラズマ処理時間が長くなるに従い、透過率に大きな差が生じるものであることが判る。活性種COの発光スペクトルのうち、483.5nm付近はエッチングガスと同時に用いられるArの発光スペクトルが強く、COの発光スペクトルとの分離が困難であるため、COやCFの発光スペクトルの検出には219nmや260nmの紫外領域が用いられる。しかしながら、紫外領域では堆積物による発光検出窓での透過率低下の影響を受け検出光量の低下が大きい。したがって、Hの発光スペクトル(656.3nm)を選択するようにすれば、発光の減衰による影響や堆積物による発光検出窓での透過率低下の影響を低減し得、その分、長時間に亘って安定にして、かつ正確に発光波形を検出し得るというものである。因みに、そのように、Hの発光スペクトルを選択した上、プラズマ処理の終点時間位置を検出することは、何も本発明によるプラズマ処理装置一般にその適用が限定されなく、既存のエッチチング処理装置や終点時間位置検出にも適用し得るものとなっている。
【0020】
以上、本発明によるプラズマ処理方法やその装置について説明したが、既存のプラズマ処理装置に本発明によるプラズマ処理方法を適用するには、既存のプラズマ処理装置に対し、プラズマ処理進行状況監視用のプラズマ処理監視装置や、プラズマ処理進行状況監視制御用のプラズマ処理監視制御装置が着脱自在に付加された状態でプラズマ処理されればよいものである。それらプラズマ処理監視装置、プラズマ処理監視制御装置はプラズマ処理装置本体(高周波電源6や処理室1)以外の構成要素(光学系8や分光器10、光電変換素子11、参照信号発生器17、A/D変換器18、終点判定ユニット15)から構成されればよいものである。
【0021】
ところで、以上の説明では、エッチング装置は平行平板形プラズマエッチング装置とされているが、本発明はこれに限定されことなく、その基本構成からも明らかなように、プラズマ励起、あるいは半導体ウェハへの何等かのエネルギ供給と同期した形で周期的にエッチング反応が進む各種のエッチング装置、例えばマイクロ波エッチング装置等にも適用可能であることは勿論である。また、上記実施形態では、エッチング装置への適用例について説明されているが、プラズマ処理が進行するに従い、発光スペクトル強度が変化するような各種プラズマ処理装置の終点時間位置検出にも適用可能である。更に、被処理体も半導体ウェハに限定されるものではなく、液晶表示装置用基板等、その製造工程においてプラズマ処理が施される様々な素子や材料にも適用され得るものとなっている。何れにしても、本発明による場合には、ホトリソグラフィ工程中のエッチング起因の不良を低減することも可能となり、高品質の半導体素子の製造が可能となる。また、高精度なエッチング処理終点時間位置検出が可能となるので、時間管理のための先行作業の不要化やエッチング工程の生産性向上が図れ、半導体製造ライン全体の自動化も可能となる。更に、高精度にプラズマ処理の進行状況が高精度にモニタリング可とされていることから、例えば被処理体の膜厚等のバラツキを把握し得、エッチングの前行程プロセスへのフィードバックが可能となるため、エッチング工程での生産性がより向上され得るものとなっている。
【0022】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項1〜7各々による場合には、エッチング反応と無関係な発光成分の影響を排除し、しかも外乱(プラズマ変動や信号ドリフト等)による影響が軽減されつつ、被処理体が安定、かつ高精度にプラズマ処理され得るプラズマ処理方法が、また、請求項8〜13各々による場合は、構成簡単にして、エッチング反応と無関係な発光成分の影響を排除し、しかも外乱(プラズマ変動や信号ドリフト等)による影響が軽減されつつ、被処理体を安定、かつ高精度にプラズマ処理し得るプラズマ処理装置が、更に、請求項14によれば、プラズマ処理装置本体で行われているプラズマ処理の進行状況を常時監視すべく、そのプラズマ処理装置本体に対し着脱自在に付加された状態で、プラズマ処理の進行状況を高精度に監視し得るプラズマ処理監視装置が、更にまた、請求項15による場合には、プラズマ処理装置本体で行われているプラズマ処理の進行状況を常時監視制御すべく、そのプラズマ処理装置本体に対し着脱自在に付加された状態で、プラズマ処理の進行状況を高精度に監視制御し得るプラズマ処理監視制御装置がそれぞれ得られたものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、第1の実施形態での本発明によるプラズマ処理装置をプラズマエッチング装置としてその全体構成を示す図
【図2】図2は、特定波長光の発光波形に対するサンプリング方法を説明するための図
【図3】図3は、そのサンプリング方法により特定波長光の発光波形が如何にA/D変換されるかを説明するための図
【図4】図4(A),(B)は、それぞれエッチング処理中での特定波長光の発光波形、エッチング処理後でのそれを対比して示す図
【図5】図5は、第2の実施形態での本発明によるプラズマ処理装置をプラズマエッチング装置としてその全体構成を示す図
【図6】図6(A),(B)は、発光ライフタイムによる影響を受けた、それぞれエッチング処理中での特定波長光の発光波形、エッチング処理後でのそれを対比して示す図
【図7】図7(A)〜(C)は、発光ライフタイムによる影響を除去した上、エッチング反応波形成分を抽出するまでの発光波形に対する処理の流れを説明するための図
【図8】図8は、第3の実施形態での本発明によるプラズマ処理装置をプラズマエッチング装置としてその全体構成を示す図
【図9】図9は、処理室圧力の違いによる発光波形の変化を示す図
【図10】図10は、実効発光ライフタイムの違いによる発光の減衰率曲線の変化を示す図
【図11】図11は、発光ライフタイムによる発光波形補正処理が考慮された終点判定ユニット上での設定画面の例を示す図
【図12】図12は、時間経過に伴う発光検出窓での波長の違いによる透過率の低下割合を一例として示す図
【図13】図13は、従来技術に係るプラズマエッチング装置の一例での構成を示す図
【図14】図14は、単に発光強度の時間変化から、エッチング処理上での終点時間位置が求められる際での不具合を説明するための図
【符号の説明】
1…処理室、4…プラズマ、5…石英窓、6…高周波電源、7…半導体ウェハ、8…光学系、10…分光器、11…光電変換器、17…参照信号発生器、18…A/D変換器、15…終点判定ユニット
Claims (8)
- 被処理体がプラズマ処理されつつ、プラズマ中における活性種からの特定波長光の発光強度が光電変換により発光強度信号として検出されている状態で、該発光強度信号から検出された、プラズマ励起と同期した発光波形は上記特定波長光の発光ライフタイムにより補正された後、プラズマ処理反応に同期した発光波形成分が抽出された上、抽出された発光波形成分の時間変化にもとづきプラズマ処理の進行状況が監視されつつ、該発光波形成分が特定波形状態に変化したことを以て、被処理体に対するプラズマ処理が終了されるようにしたプラズマ処理方法。
- 被処理体がプラズマ処理されつつ、プラズマ中における活性種からの特定波長光の発光強度が光電変換により発光強度信号として検出されている状態で、該発光強度信号から検出された、プラズマ励起と同期した発光波形は上記特定波長光の発光ライフタイムをパラメータとするデコンボリューション処理により補正された後、プラズマ処理反応に同期した発光波形成分が抽出された上、抽出された発光波形成分の時間変化にもとづきプラズマ処理の進行状況が監視されつつ、該発光波形成分が特定波形状態に変化したことを以て、被処理体に対するプラズマ処理が終了されるようにしたプラズマ処理方法。
- 被処理体がプラズマ処理されつつ、プラズマ中における活性種からの特定波長光の発光強度が光電変換により発光強度信号として検出されている状態で、該発光強度信号から検出された、プラズマ励起と同期した発光波形は上記特定波長光の発光ライフタイムにより決定される発光減衰率曲線により補正された後、プラズマ処理反応に同期した発光波形成分が抽出された上、抽出された発光波形成分の時間変化にもとづきプラズマ処理の進行状況が監視されつつ、該発光波形成分が特定波形状態に変化したことを以て、被処理体に対するプラズマ処理が終了されるようにしたプラズマ処理方法。
- プラズマ処理室内で被処理体がプラズマ処理されつつ、プラズマ中における活性種からの特定波長光の発光強度が光電変換により発光強度信号として検出されている状態で、該発光強度信号から検出された、プラズマ励起と同期した発光波形は、プラズマ処理室内圧力に応じて決定された、上記特定波長光の発光ライフタイムをパラメータとするデコンボリューション処理により補正された後、プラズマ処理反応に同期した発光波形成分が抽出された上、抽出された発光波形成分の時間変化にもとづきプラズマ処理の進行状況が監視されつつ、該発光波形成分が特定波形状態に変化したことを以て、被処理体に対するプラズマ処理が終了されるようにしたプラズマ処理方法。
- プラズマ処理室内で被処理体がプラズマ処理されるようにしたプラズマ処理装置であって、プラズマ中における活性種からの特定波長光のみをプラズマ処理室外部で選択的に検出する光学系と、該光学系からの検出特定波長光を発光強度信号に変換する光電変換手段と、該光電変換手段からの発光強度信号を、プラズマ励起と同期した発光波形として検出すべく、A/D変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段からの、プラズマ励起と同期した発光波形を上記特定波長光の発光ライフタイムにより補正する発光波形補正手段と、該発光波形補正手段からの補正済発光波形からプラズマ処理反応に同期した発光波形成分を抽出する反応同期成分抽出手段と、該反応同期成分抽出手段からの反応同期発光波形成分の時間変化にもとづきプラズマ処理の進行状況を監視しつつ、該発光波形が特定波形状態に変化したことを以て、被処理体に対するプラズマ処理を終了すべく制御するプラズマ処理監視制御手段とが具備されてなるプラズマ処理装置。
- プラズマ処理室内で被処理体がプラズマ処理されるようにしたプラズマ処理装置であって、プラズマ中における活性種からの特定波長光のみをプラズマ処理室外部で選択的に検出する光学系と、該光学系からの検出特定波長光を発光強度信号に変換する光電変換手段と、該光電変換手段からの発光強度信号を、プラズマ励起と同期した発光波形として検出すべく、A/D変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段からの、プラズマ励起と同期した発光波形を、上記特定波長光の発光ライフタイムをパラメータとするデコンボリューション処理により補正する発光波形補正手段と、該発光波形補正手段からの補正済発光波形からプラズマ処理反応に同期した発光波形成分を抽出する反応同期成分抽出手段と、該反応同期成分抽出手段からの反応同期発光波形成分の時間変化にもとづきプラズマ処理の進行状況を監視しつつ、該発光波形が特定波形状態に変化したことを以て、被処理体に対するプラズマ処理を終了すべく制御するプラズマ処理監視制御手段とが具備されてなるプラズマ処理装置。
- プラズマ処理室内で被処理体がプラズマ処理されるようにしたプラズマ処理装置であって、プラズマ中における活性種からの特定波長光のみをプラズマ処理室外部で選択的に検出する光学系と、該光学系からの検出特定波長光を発光強度信号に変換する光電変換手段と、該光電変換手段からの発光強度信号を、プラズマ励起と同期した発光波形として検出すべく、A/D変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段からの、プラズマ励起と同期した発光波形を、上記特定波長光の発光ライフタイムにより決定される発光減衰率曲線により補正する発光波形補正手段と、該発光波形補正手段からの補正済発光波形からプラズマ処理反応に同期した発光波形成分を抽出する反応同期成分抽出手段と、該反応同期成分抽出手段からの反応同期発光波形成分の時間変化にもとづきプラズマ処理の進行状況を監視しつつ、該発光波形が特定波形状態に変化したことを以て、被処理体に対するプラズマ処理を終了すべく制御するプラズマ処理監視制御手段とが具備されてなるプラズマ処理装置。
- プラズマ処理室内で被処理体がプラズマ処理されるようにしたプラズマ処理装置であって、プラズマ中における活性種からの特定波長光のみをプラズマ処理室外部で選択的に検出する光学系と、該光学系からの検出特定波長光を発光強度信号に変換する光電変換手段と、該光電変換手段からの発光強度信号を、プラズマ励起と同期した発光波形として検出すべく、A/D変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段からの、プラズマ励起と同期した発光波形を、プラズマ処理室内圧力に応じて決定された、上記特定波長光の発光ライフタイムをパラメータとするデコンボリューション処理により補正する発光波形補正手段と、該発光波形補正手段からの補正済発光波形からプラズマ処理反応に同期した発光波形成分を抽出する反応同期成分抽出手段と、該反応同期成分抽出手段からの反応同期発光波形成分の時間変化にもとづきプラズマ処理の進行状況を監視しつつ、該発光波形が特定波形状態に変化したことを以て、被処理体に対するプラズマ処理を終了すべく制御するプラズマ処理監視制御手段とが具備されてなるプラズマ処理装置。
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