JP4905304B2

JP4905304B2 - プラズマ処理装置、プラズマ処理方法及び記憶媒体

Info

Publication number: JP4905304B2
Application number: JP2007234365A
Authority: JP
Inventors: 誠治田中
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2027-09-10
Also published as: KR101035248B1; KR20100119851A; KR20090026735A; TW200932067A; TWI488545B; JP2009070844A; CN101389179B; CN101389179A

Description

本発明は、高周波電力により処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより被処理体に対してエッチング等の処理を施すプラズマ処理装置、プラズマ処理方法及び記憶媒体に関する。

半導体デバイスや液晶表示装置などのフラットパネルの製造工程においては、半導体ウエハやガラス基板といった被処理基板にエッチング処理や成膜処理等のプロセス処理を施すプラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ成膜装置等のプラズマ処理装置が用いられる。

プラズマ処理装置としては例えば平行平板型の容量結合プラズマ処理装置が用いられている。図８（ａ）はそのプラズマ処理装置を模式的に示した図であり、その処理容器内に上部電極１１、被処理基板１０が載置される下部電極１２が設けられている。例えばいわゆる下部２周波タイプの装置では、下部電極１２にはプラズマ形成用（ソース用）の高周波電源１３とバイアス用の高周波電源１４とが接続されている。

このバイアス用の高周波電源１４はプラズマ中のイオンを引き込んでエッチングの異方性を確保することの他に異常放電防止の役割もある。即ち大型基板のプラズマ処理においては、プラズマ形成用の高周波電源１３単独では処理条件によってはプラズマＰの状態が不安定になり、イオンシースの面内均一性が悪くなってアーキング（異常放電）が発生するおそれがある。そこで下部電極１２にはプラズマ形成用の高周波に加えてバイアス用の高周波電源１４からの高周波を重畳して印加し、被処理基板１０上におけるイオンシースの面内均一性を上げて、前記異常放電の発生を回避している。図中ｈ１が、前記イオンシースが形成される領域である。

ところで例えば上記のプラズマ処理装置１でエッチング処理するにあたり、エッチングの終点付近においてはそれまでと異なる性質を有する膜が現れる場合がある。具体的に、例えば絶縁膜である上層の膜のエッチングが進行し、下地の金属膜が露出してエッチングされると、プラズマＰを構成する成分が変化し、プラズマインピーダンスが大きく変化することがある。このようにプラズマインピーダンスが大きく変化すると、マッチング回路によるマッチングがとれなくなって高周波電源１４側に過大な反射波が生じる。

ここで特許文献１には、このように発生する反射波に基づいてプラズマ処理を停止させることができる平行平板型プラズマ処理装置について示されている。詳細は記載されていないが、このプラズマ処理装置において監視手段２０により異常を検出すると、コントローラに異常検出信号が送られ、続いてそのコントローラから各高周波電源に停止信号が送られて、各高周波電源はこの指令に基づいて内部の停止部を動作させて停止させると考えられる。一方、瞬時に対応するために各高周波電源に検出機能を持たせ、検出時に瞬時に自らの電源の発振動作を停止させることが検討されており、この場合自らの電源の発振動作を停止させたら、特許文献１のように一つの電源の異常信号を装置コントローラに送り、この装置コントローラから他の高周波電源に信号を送信して、その高周波電源の発振を停止させることが考えられるが、そのような構成とした場合以下の問題がある。

上記のようにバイアス印加用の高周波電源１４側に過大な反射波が生じ、当該高周波電源１４の発振が停止し、その後高周波電源１４からの異常信号が前記装置コントローラに送信され、装置コントローラから高周波電源１３に信号が送信され、高周波電源１３の発振を停止させるとすると、高周波電源１４の発振停止から高周波電源１３の発振停止までは最短でも１００ミリ秒かかる。そしてその間に上述したようにプラズマＰの状態が不安定となり、図８（ｂ）中ｈ２で示すように被処理基板１０の表面上のイオンシースが形成される領域が狭くなって、被処理基板１０への異常放電が発生し、被処理基板１０に電流が流れて被処理基板１０が損傷してしまうおそれがある。

なお特許文献２には高周波電源に反射された反射波の電力値に基づいて高周波電源の発振を停止させる回路について記載されているが、本発明の問題を解決できるものではない。

特開２００３−２６４１８０号公報：請求項６及び段落００２６ＷＯ２００３−０３７０４７号公報

本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、複数の高周波電源を用いて被処理体に対してプラズマ処理を行うにあたって少なくとも一つの高周波電源に過大な反射波が生じたときに当該高周波電源の出力を停止すると共に、他の高周波電源の出力を瞬時に停止させ、これによりプラズマの異常による被処理体の損傷を抑えることのできるプラズマ処理装置、プラズマ処理方法及びこの方法を実施する記憶媒体を提供することにある。

本発明のプラズマ処理装置は、プラズマに関与する複数の高周波電源を備え、処理容器内の被処理体に対してプラズマにより処理するプラズマ処理装置において、
前記複数の高周波電源の各々は、高周波を発振する発振器と、外部と通信するための通信部と、この通信部により停止信号を受信したときに発振器の出力を停止する出力停止部と、を備え、
前記複数の高周波電源のうちの少なくとも一つの高周波電源の出力停止部は、当該高周波電源の発振器から出力される高周波の異常を検出したときに当該発振器の出力を停止すると共に前記通信部に停止信号を出力する監視部により構成され、
前記少なくとも一つの高周波電源の通信部と他の高周波電源の通信部とは、前記監視部からの停止信号を他の高周波電源に直接送信することを特徴とする。

例えば、前記少なくとも一つの高周波電源の監視部により検出される高周波の異常は、反射波の異常であり、また前記少なくとも一つの高周波電源の通信部と他の高周波電源の通信部とは前記停止信号を直接送信するための通信路により互いに接続されていてもよい。

前記処理容器内に基板が載置される下部電極と上部電極とが対向して設けられ、
前記下部電極及び上部電極のいずれか一方に接続されるプラズマ発生用の高周波電源と、前記下部電極に接続され、前記プラズマ発生用の高周波電源よりも周波数が低いバイアス印加用の高周波電源と、を含み、
前記少なくとも一つの高周波電源は、前記バイアス印加用の高周波電源であり、前記他の高周波電源は、前記プラズマ発生用の高周波電源を含み、
バイアス印加用の高周波電源の通信部からプラズマ発生用の高周波電源の通信部へ停止信号が直接送信されていてもよく、この場合例えば、前記出力停止部によりバイアス印加用の高周波電源の発振器及びプラズマ発生用の高周波電源の発振器の出力が停止した後、バイアス印加用の高周波電源の発振器、プラズマ発生用の高周波電源の発振器の順に、自動的にその出力が復帰する。前記プラズマ発生用の高周波電源の出力停止部は、当該高周波電源の発振器から出力される高周波の異常を検出したときに当該発振器の出力を停止する監視部により構成されていてもよく、またこの場合例えば前記プラズマ発生用の高周波電源の監視部により検出される高周波の異常は、反射波の異常である。さらに前記高周波の異常によるプラズマ発生用の高周波電源の発振器の出力が停止した場合、バイアス側の高周波電源の通信部に停止信号を送信する装置コントローラが設けられていてもよい。

前記他の高周波電源の出力停止部は、当該高周波電源の発振器から出力される高周波の異常を検出したときに当該発振器の出力を停止する監視部により構成されていてもよく、前記他の高周波電源の監視部により検出される高周波の異常は、反射波の異常である。また、例えば前記発振器の出力の停止は、発振器を停止することである。

本発明のプラズマ処理方法は、プラズマに関与する複数の高周波電源を用い、処理容器内の被処理体に対してプラズマにより処理するプラズマ処理方法において、
前記複数の高周波電源のうちの少なくとも一つの高周波電源に設けられた監視部により当該高周波電源の発振器から出力される高周波の異常を検出したときに前記監視部により当該発振器の出力を停止すると共に他の高周波電源のための停止信号を当該高周波電源に含まれる通信部に出力する工程と、
前記停止信号を、前記一つの高周波電源の通信部から他の高周波電源の通信部に直接送信する工程と、
前記他の高周波電源の通信部が前記停止信号を受信したときに、当該高周波電源に設けられた出力停止部により当該高周波電源の発振器の出力を停止する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の記憶媒体は、基板に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述のプラズマ処理方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。

プラズマに関与する複数の高周波電源を用いて被処理体に対してプラズマ処理を行うにあたって、少なくとも一つの高周波電源については、当該高周波電源の発振器から出力される高周波の異常を検出したときに当該発振器の出力を停止すると共に、その異常信号(停止信号)を当該高周波電源から他の高周波電源に直接送信して他の高周波電源の発振器の出力を停止するようにしているため、前記高周波の異常が起こってから瞬時に他の高周波電源の高周波の出力を停止することができる。このためプラズマの不安定な状態が続くことによる異常放電の発生などを抑えることができるので、被処理体の損傷を防止あるいは低減できる。

本発明のプラズマ処理装置を、液晶ディスプレイ用のガラス基板Ｂをエッチングする装置に適用した実施の形態について図１を参照しながら説明する。このプラズマエッチング装置２は例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の処理容器２０を備えている。この処理容器２０の中央下部には下部電極４１が設けられており、下部電極４１は図示しない搬送手段により処理容器２０内に搬送された基板Ｂを載置する載置台を兼用している。この下部電極４１の下部には絶縁体４２が設けられており、この絶縁体４２により下部電極４１は、処理容器２０から電気的に十分浮いた状態になっている。図中４３は下部電極４１の支持部である。また処理容器２０の下部には開口部４４が設けられ、この開口部４４の外側には接地筐体であるマッチングボックス４５が設けられている。

マッチングボックス４５中には、夫々一端側がプラズマ形成用（ソース用）の高周波電源６Ａ及びバイアス印加用の高周波電源６Ｂに接続された整合回路４６、４７が設けられており、これら整合回路４６，４７の他端側は下部電極４１に接続されている。図中４８Ａ、４８Ｂは同軸ケーブルである。整合回路４６、４７はプラズマのインピーダンスに合わせて下部電極４１と高周波電源６Ａ，６Ｂとの間におけるインピーダンスを調整する。

また処理容器２０の側壁には排気路３２が接続され、この排気路３２には真空排気手段をなす真空ポンプ３３が接続されている。更に処理容器２０の側壁には、被処理基板Ｂの搬送口３４を開閉するためのゲートバルブ３５が設けられている。

下部電極４１の上方には、当該下部電極４１と対向するようにガス供給部であるガスシャワーヘッドを兼用する上部電極５１が設けられている。また上部電極５１は、処理容器２０の上側に設けられた開口部３６の開口縁に沿って設けられた絶縁体５２を介して処理容器２０の天井部に接続されており、この絶縁体５２により上部電極５１は処理容器２０から電気的に十分浮いた状態になっている。

上部電極５１は、ガス供給路５３を介して処理ガス供給部５４に接続されると共にガス供給路５３から供給された処理ガスが、多数のガス孔５５からこの処理空間Ｓに供給されるように構成されている。図中５７は導電路である。

ソース用の高周波電源６Ａは処理ガスに高周波電力を供給して処理ガスをプラズマ化（活性化）させるためのものであり、図２に示すように例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を出力する発振器６１Ａと、反射波監視部であるアーク検出回路部６５Ａと、通信ボード６２Ａと、を備えている。またバイアス用の高周波電源部６Ｂは基板Ｂにバイアスを印加するためのものであり、例えば３．２ＭＨｚの高周波を出力する発振器６１Ｂと、アーク検出回路部６５Ｂと、通信ボード６２Ｂと、を備えている。各通信ボード６２Ａ，６２Ｂの第１のポート６３Ａ，６３Ｂはコントローラ通信用の通信路であるケーブル６６Ａ，６６Ｂにより夫々制御ボード７１に接続され、制御ボード７１はケーブル７３により装置コントローラ７２に接続されている。更に高周波電源６Ａの第２のポート６４Ａは、専用の通信路であるケーブル６７により高周波電源６Ｂの通信ボード６２Ｂの第２のポート６４Ｂに接続されている。

ここで高周波電源６Ａ，６Ｂの各部及び高周波電源６Ａ，６Ｂ及び装置コントローラ７２間の通信機能について詳述する。高周波電源６Ａのアーク検出回路部６５Ａは発振器６１Ａから出力される高周波（進行波）の電力値及び発振器６１Ａへ反射する反射波の電力（反射電力）値を検出し、検出された反射電力値が予め設定された許容値を越えているか否かを判断する機能を有している。高周波電源６Ａからの高周波の出力は例えば１０ｋＷであり、この場合反射波の許容値は例えば２００Ｗである。そしてこの許容値を越えていると判断した場合、アーク検出回路部６５Ａは発振器６１Ａの出力を停止させる。

また高周波電源６Ｂのアーク検出回路部６５Ｂも発振器６１Ｂから出力される進行波の電力値及び発振器６１Ｂへ反射する反射電力値を検出し、検出された反射電力値が予め設定された許容値を越えているか否かを判断する機能を有している。高周波電源６Ｂからの高周波の出力は例えば５ｋＷであり、この場合反射波の許容値は例えば２００Ｗである。そしてこの許容値を越えていると判断した場合、アーク検出回路部６５Ｂは発振器６１Ｂの出力を停止させると共に通信用ボード６２Ｂの第２のポート６４Ｂに異常信号を出力する。

高周波電源６Ａの通信ボード６２Ａは発振器６１Ａからの反射電力に関する信号、例えば反射電力値を含む信号を第１のポート６３Ａからケーブル６６Ａ、制御ボード７１及びケーブル７３を介して装置コントローラ７２に送信すると共に、装置コントローラ７２から制御ボード７１を介して送られた停止指令を発振器６１Ａに出力する役割を有している。

一方、高周波電源６Ｂの通信ボード６２Ｂは発振器６１Ｂからの反射電力に関する信号、例えば反射電力値を含む信号を第１のポート６３Ｂからケーブル６６Ｂ、制御ボード７１及びケーブル７３を介して装置コントローラ７２に送信すると共に、装置コントローラ７２から制御ボード７１を介して送られた停止指令を発振器６１Ｂに出力する役割を有している。また通信ボード６２Ｂは、アーク検出回路部６５Ｂが発振器６１Ｂに反射された反射波を異常と判断して出力された異常信号を第２のポート６４Ｂから専用のケーブル６７を介して高周波電源６Ａの通信ボード６２Ａの第２のポート６４Ａに直接送信する機能を有している。

装置コントローラ７２は各高周波電源６Ａ，６Ｂからの反射電力に関するデータを収集し、いずれか一方の反射電力値が許容値を超えた場合、各高周波電源６Ａ、６Ｂに停止指令を出力する。

また、このプラズマエッチング装置２には例えばコンピュータからなる制御部２０Ａが設けられている。この制御部２０Ａはプログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部などを備えており、前記プログラムには制御部２０Ａからエッチング装置２の各部に制御信号を送り、後述の各ステップを進行させることで基板Ｂに対してプラズマ処理を施すように命令が組み込まれている。また、例えばメモリには処理圧力、処理時間、ガス流量、電力値などの処理パラメータの値が書き込まれる領域を備えており、ＣＰＵがプログラムの各命令を実行する際これらの処理パラメータが読み出され、そのパラメータ値に応じた制御信号がこのプラズマエッチング装置２の各部位に送られることになる。このプログラム（処理パラメータの入力操作や表示に関するプログラムも含む）は、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）などの記憶部２０Ｂに格納されて制御部２０Ａにインストールされる。

続いてこのプラズマエッチング装置２の作用について図３、図４及び図５を参照しながら説明する。図３及び図４はエッチング装置２の各部における信号の流れを示しており、また図５はエッチングの終点付近における高周波電源６Ａ、６Ｂの出力の波形データである。図５中鎖線はバイアス印加用の高周波電源６Ｂの出力、実線はプラズマ形成用の高周波電源６Ａの出力を夫々示している。

先ずオペレータがガス種、処理容器２０内の圧力、高周波電源６Ａ，６Ｂの電力などの処理条件を不図示の入力画面から入力する。そしてゲートバルブ２５を開き、例えば表面に絶縁膜が形成され、その下層に金属膜が形成された基板Ｂが処理容器２０に搬入され、不図示の外部からの搬送アームと昇降ピンとの協働作用により、下部電極４１に載置される。続いてゲートバルブが閉じられ、処理ガスが上部電極５１を兼用するガス供給部から処理容器２０内に供給されながら処理容器２０内が真空引きされ、設定した圧力になる。

然る後、装置コントローラ７２から制御ボード７１を介して通信ボード６２Ａの第１のポート６３Ａ、通信ボード６２Ｂの第１のポート６３Ｂに投入指令が送信される。この投入指令により、夫々発振器６１Ａ，６１Ｂが動作して、高周波が出力される。

発振器６１Ａ，６１Ｂから出力された各高周波は、同軸ケーブル４８Ａ，４８Ｂ→整合回路４６，４７→下部電極４１→上部電極５１→導電路５７→処理容器２０の壁部→マッチングボックス４５の経路で流れる。このため発振器６１Ａからの高周波により処理ガスがプラズマ化されて、処理空間ＳにプラズマＰが形成されると共に、発振器６１Ｂの高周波により基板Ｂにバイアスが印加され、プラズマ中のイオンがこのバイアスにより基板Ｂ側に引き込まれて、基板Ｂ表面の絶縁膜が異方性をもってエッチングされる（図３（ａ））。また背景技術で述べたようにこのバイアスは基板Ｂ表面のシース層を面内で均一化する作用もある。

そして発振器６１Ａ，６１Ｂから、発振器６１Ａ，６１Ｂへ反射される反射波の電力値及び発振器６１Ａ，６１Ｂから出力される高周波の電力値に対応する信号が通信ボード６２Ａ，６２Ｂの各第１のポート６３Ａ，６３Ｂ及び制御ボード７１を介して装置コントローラ７２へ送信され、装置コントローラ７２は反射電力値及び高周波電力値を監視する。またアーク検出回路部６５Ａ，６５Ｂは、夫々前記反射電力が許容値例えば２００Ｗを越えているか否かを判断する。

基板Ｂの絶縁膜のエッチングが進行し、基板Ｂの表面に絶縁膜の下層の金属膜が露出し、当該金属膜がエッチングされ始めると、プラズマＰのインピーダンスが変化する。このインピーダンスの変化が起きると、瞬間的な不整合状態となり、発振器６１Ａ，６１Ｂに瞬時に大きな反射波が発生する。そしてバイアス側の高周波電源６Ｂのアーク検出回路部６５Ｂが、発振器６１Ｂへ反射した反射波の電力値が２００Ｗを越えていると判断した場合には、当該アーク検出回路部６５Ｂは発振器６１Ｂの出力を停止する（図５中時刻ｔ１）と共に異常信号を通信ボード６２Ｂの第２のポート６４Ｂに出力する。この異常信号、即ち高周波電源６Ａの停止用の停止信号は通信ボード６２Ｂから直接ソース用の高周波電源６Ａの通信ボード６２Ａに送信され、アーク検出回路部６５Ａに入力される（図３（ｂ））。この停止信号を受けたアーク検出回路部６５Ａは、発振器６１Ａの出力を停止させる（図５中時刻ｔ２）。ｔ１ｔ２間は例えば数μ秒である。高周波電源６Ｂの発振器６１Ｂが停止することにより図３（ｂ）に示すようにイオンシースの形成領域が狭くなるが、その直後に（いわば略同時に）プラズマＰの生成が停止する。

各アーク検出回路部からの停止信号により出力が停止した発振器６１Ａ，６１Ｂは予め定められた休止期間経過後、自動的に元の出力に、所定の立ち上がり時間にて復帰する。この休止時間は、反射波の影響を十分に抑える目的から、バイアス用の高周波電源６Ｂでは、時刻ｔ１ｔ３間は３００ｍｓ〜５００ｍｓ、例えば４００ｍｓであり、ソース用の高周波電源６Ａでは時刻ｔ２ｔ４間は４００ｍｓ〜６００ｍｓ、例えば５００ｍｓである。

高周波電源６Ｂの発振器６１Ｂは時刻ｔ５にてオフになった時刻ｔ１以前と同じ出力になり、時刻ｔ５以降はその出力が一定に維持される。また高周波電源６Ａの発振器６１Ａは時刻ｔ５の後の時刻ｔ６にてオフになった時刻ｔ２と同じ出力になり、プラズマＰが再び形成され（図４（ｃ））、基板Ｂにプラズマ処理が行われる。時刻ｔ６以降は高周波電源６１Ａの出力は一定に維持される。このように各高周波電源６Ａ、６Ｂの出力が回復する期間を再スタート期間とすると、高周波電源６Ｂについての再スタート期間である時刻ｔ３ｔ５間は０．１秒〜２．０秒例えば０．７秒であり、高周波電源６Ａについての再スタート期間である時刻ｔ４ｔ６間は０．１秒〜２．０秒例えば０．７秒である。

上述のプラズマエッチング装置２によればプラズマに関与する高周波電源であるソース用の高周波電源６Ａ及びバイアス用の高周波電源６Ｂを用いて基板Ｂに対してプラズマエッチング処理を行うにあたって、高周波電源６Ｂの発振器６１Ｂへ反射される反射波の異常が起こった場合には、内蔵のアーク検出回路部６５Ｂにより当該高周波電源６Ｂの発振器６１Ｂを停止させると共に、高周波電源６Ｂからソース用の高周波電源６Ａに直接停止信号を送信し、高周波電源６Ａのアーク検出回路部６５Ａが発振器６１Ａを停止するようにしているため、反射波の異常により高周波電源６Ｂの発振器６１Ｂが停止した後、瞬時に例えばμｓオーダで高周波電源６Ａからの高周波の出力を停止することができる。このためプラズマの不安定な状態が続くことによる異常放電の発生などを抑えることができるので、基板Ｂの損傷を防止あるいは低減できる。例えば既述のように被エッチング膜の終点付近で下地の膜が露出することでプラズマの状態が変わり、マッチングがとれなくなってバイアス用の高周波が消失した状態のまま基板Ｂが処理されることが防止されるのでこの手法は極めて有効である。

実際に上記のプラズマエッチング装置２を用いて図５の時刻ｔ１、ｔ２間の時間を測定したところ約１．７μｓ（マイクロ秒）であった。背景技術に示したように従来の装置構成では１００ｍｓ（ミリ秒）以上であるため本発明の効果が示された。なお、バイアス印加用の高周波電源６Ｂにおいて許容値以上の反射電力が検出されてからその高周波電源６Ｂの発振器６１Ｂがオフになるまでの時間は８０ｎｓであった。

なお、ソース側のアーク検出回路部６５Ａが許容値を越える反射波を検出した場合は、アーク検出回路部６５Ａは発振器６１Ａの出力を停止させると共に発振器６１Ａに許容値を越える反射波が生じたこと及び当該アーク検出回路部６５Ａにより発振器６１Ａが停止したことに対応する信号を装置コントローラ７２に送信する。その信号を受けた装置コントローラ７２は通信ボード６２Ｂを介してアーク検出回路部６５Ｂに停止信号を送信し、アーク検出回路部６５Ｂがバイアス側の発振器６１Ｂを停止させる。発振器６１Ａの出力が停止してからこのように装置コントローラ７２から停止信号がアーク検出回路部６５Ｂに到達するまでに要する時間は、例えば１００ｍｓ程度である。

図６は高周波電源６Ａをエッチング開始時に最初に立ち上げて所定の出力にするとき及び上記のように再スタートさせるときの出力の波形の一例とそのときに発生する反射波の波形の一例とを示したものであり、アーク検出回路部６５Ａの許容値は２００Ｗに設定している。高周波電源６Ａの発振器６１Ａの出力をエッチング開始時に所定の出力にするとき（図中Ｓ１〜Ｓ２までの期間）は再スタート期間（図中Ｓ４〜Ｓ５間での期間）よりも電力を早い時間で所定の値まで上昇させる。このようにすると再スタート期間に比べて反射波が発生しやすくなるので、例えばＳ１〜Ｓ２までの期間においては、反射電力が許容値を越えてもアーク検出回路部６５Ａが、発振器６１Ａの出力を停止させないように設定することが好ましい。高周波電源６１Ｂのアーク検出回路部６３Ｂについても同様に、エッチング開始時に当該高周波電源６１Ｂを最初に立ち上げるときには、反射電力が許容値を超えても発振器６１Ｂの出力を停止させないように設定することが好ましい。

図７は他のプラズマエッチング装置の構成を示した図であり、このプラズマエッチング装置９は高周波電源６Ａと同様に構成された高周波電源６Ｃを備えている。高周波電源６Ｃの同軸ケーブル４８Ｃはコンバイナボックス９１を介して電源６Ａの同軸ケーブル４８Ａに接続されており、高周波電源６Ａ及び６Ｃがソース用の高周波電源として構成されている。バイアス用の高周波電源６Ｂに接続されたアーク検出回路部６３Ｂがその許容値を越えた反射電力を検出すると、アーク検出回路部６３Ｂは発振器６１Ｂの出力を停止させると共に高周波電源６Ａ、６Ｃの夫々の通信ボード６２Ａ，６２Ｃを介してアーク検出回路部６５Ａ及び６５Ｃに信号を送信し、これらアーク検出回路部６５Ａ及び６５Ｃが発振器６１Ａ，６１Ｃの出力を停止させる。このように一つの高周波電源のアーク検出回路部から複数の他の高周波電源のアーク検出回路部に信号が直接送信され、各アーク検出回路部に接続された高周波電源が停止するような構成となっていてもよい。

上述の各実施形態ではバイアス用の高周波電源６Ｂの通信ボード６２Ｂからソース用の高周波電源６Ａの通信ボード６２Ａに停止信号が送られる例について示したが、このようにソース側からバイアス側に停止信号が送信されることに限られるものではない。例えば高周波電源５Ａのアーク検出回路６５Ａが発振器６１Ａに過大な反射波を検出した場合に、ソース用の高周波電源６Ａの通信ボード６２Ａからバイアス用の高周波電源６Ｂの通信ボード６２Ｂに直接停止信号が送られ、アーク検出回路部６５Ｂが発振器６１Ｂを停止するようにしてもよい。また、停止信号の送信はこのように一方向のみに限られるものではなく、通信ボード６２Ａ，６２Ｂ間で双方向に停止信号が送信されるようになっていてもよい。

また上記実施形態ではバイアス側の高周波電源のアーク検出回路が反射波の異常に基づいて停止信号を出力しているが、進行波の異常を検出したときに同様に停止信号を出力するようにしてもよい。また通信ボード６２Ｂと通信ボード６２Ａとを専用のケーブル６７で接続して停止信号の送受信を行う代わりに、これら通信ボード間で無線により停止信号が送受信されるようになっていてもよい。

本発明の実施形態であるプラズマエッチング装置の縦断側面図である。前記プラズマエッチング装置の高周波電源の構成図である。前記プラズマエッチング装置における信号の流れを示した説明図である。前記プラズマエッチング装置における信号の流れを示した説明図である。エッチングが停止したときの各高周波電源の出力を示した波形図である。エッチング開始時及び再開時の高周波電源の出力と反射波の波形を示した説明図である。プラズマエッチング装置の高周波電源の他の構成を示した構成図である。異常なプラズマが発生する様子を示した説明図である。

符号の説明

２プラズマエッチング装置
２０処理容器
４１上部電極
５１下部電極
６Ａソース用高周波電源
６Ｂバイアス用高周波電源
６１Ａ，６１Ｂ発振器
６２Ａ，６２Ｂ通信ボード
６５Ａ，６５Ｂアーク検出回路部
７２装置コントローラ

Claims

プラズマに関与する複数の高周波電源を備え、処理容器内の被処理体に対してプラズマにより処理するプラズマ処理装置において、
前記複数の高周波電源の各々は、高周波を発振する発振器と、外部と通信するための通信部と、この通信部により停止信号を受信したときに発振器の出力を停止する出力停止部と、を備え、
前記複数の高周波電源のうちの少なくとも一つの高周波電源の出力停止部は、当該高周波電源の発振器から出力される高周波の異常を検出したときに当該発振器の出力を停止すると共に前記通信部に停止信号を出力する監視部により構成され、
前記少なくとも一つの高周波電源の通信部と他の高周波電源の通信部とは、前記監視部からの停止信号を他の高周波電源に直接送信することを特徴とするプラズマ処理装置。
前記少なくとも一つの高周波電源の監視部により検出される高周波の異常は、反射波の異常であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
前記少なくとも一つの高周波電源の通信部と他の高周波電源の通信部とは前記停止信号を直接送信するための通信路により互いに接続されていることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
前記処理容器内に基板が載置される下部電極と上部電極とが対向して設けられ、
前記下部電極及び上部電極のいずれか一方に接続されるプラズマ発生用の高周波電源と、前記下部電極に接続され、前記プラズマ発生用の高周波電源よりも周波数が低いバイアス印加用の高周波電源と、を含み、
前記少なくとも一つの高周波電源は、前記バイアス印加用の高周波電源であり、前記他の高周波電源は、前記プラズマ発生用の高周波電源を含み、
バイアス印加用の高周波電源の通信部からプラズマ発生用の高周波電源の通信部へ停止信号が直接送信されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載のプラズマ処理装置。
前記出力停止部によりバイアス印加用の高周波電源の発振器及びプラズマ発生用の高周波電源の発振器の出力が停止した後、バイアス印加用の高周波電源の発振器、プラズマ発生用の高周波電源の発振器の順に、自動的にその出力が復帰することを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理装置。
前記プラズマ発生用の高周波電源の出力停止部は、当該高周波電源の発振器から出力される高周波の異常を検出したときに当該発振器の出力を停止する監視部により構成されていることを特徴とする請求項４または５記載のプラズマ処理装置。
前記プラズマ発生用の高周波電源の監視部により検出される高周波の異常は、反射波の異常であることを特徴とする請求項６記載のプラズマ処理装置。
前記高周波の異常によるプラズマ発生用の高周波電源の発振器の出力が停止した場合、バイアス側の高周波電源の通信部に停止信号を送信する装置コントローラが設けられていることを特徴とする請求項６または７記載のプラズマ処理装置。
前記他の高周波電源の出力停止部は、当該高周波電源の発振器から出力される高周波の異常を検出したときに当該発振器の出力を停止する監視部により構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載のプラズマ処理装置。
前記他の高周波電源の監視部により検出される高周波の異常は、反射波の異常であることを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理装置。
前記発振器の出力の停止は、発振器を停止することであることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
プラズマに関与する複数の高周波電源を用い、処理容器内の被処理体に対してプラズマにより処理するプラズマ処理方法において、
前記複数の高周波電源のうちの少なくとも一つの高周波電源に設けられた監視部により当該高周波電源の発振器から出力される高周波の異常を検出したときに前記監視部により当該発振器の出力を停止すると共に他の高周波電源のための停止信号を当該高周波電源に含まれる通信部に出力する工程と、
前記停止信号を、前記一つの高周波電源の通信部から他の高周波電源の通信部に直接送信する工程と、
前記他の高周波電源の通信部が前記停止信号を受信したときに、当該高周波電源に設けられた出力停止部により当該高周波電源の発振器の出力を停止する工程と、を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
基板に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項１２に記載のプラズマ処理方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。