JP6650259B2 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置の運転方法 - Google Patents
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Description
さらに、受光部内壁表面103及び放射側内壁表面104において処理室100内に形成されたプラズマからこれらに入射する光の量をP1及びP2とする。また、受光部内壁表面103及び放射側内壁表面104を含むライナー6の受光部側の内壁の表面及び放射部側の内壁の表面の光の透過率をt1及びt2とすると、プラズマが形成されていない状態で計測される、内壁透過外部光Itは式(1.2)により予め与えられる。
上記の通り、ウエハの面内方向についての処理結果としての加工形状の不均一を低減するために、プラズマの密度や強度の分布はより均一または軸対称な分布に近付けることが望ましい。これらが均一にされた場合には、式(1.2)においてt1=t2となり、式(1.1)からIinが検出され、計測光I0,It、スプリット割合St,Srの値を用いてt1及びt2が算出できる。また、上記光路の光を検出した結果において、Pm1=Pm2/srとなることを確認することで、t1=t2が満たされているかどうか、即ち受光部側内壁及び放射部側内壁の表面の状態が同一であるかを判定することができる。
以上より、検出された各光路の光の量I,I,P,P及びスプリッタ19での光の反射及び透過の割合Sr,Stから、t及びPを算出することができる。本実施例では、このような値を用いてプラズマの分布が不均一である場合においても、高精度なプラズマ光のOESデータを検出し、これを用いて処理の結果としての加工形状のばらつきを算出することができる。
本例においては、処理室100内に配置される前あるいはデバイスの製造のための運転における最初のウエハの処理が開始される前におけるライナー6の内壁を構成する部材の表面の透過率t10_sp及びt20_spが、予め測定され検出される。この結果を用いて、初期状態あるいはメンテナンスが実施された後ウエハの処理を開始する前における受光部内壁表面103及び放射側内壁表面104に入射する基準プラズマからの光の量P10_sp,P20_spが検出される。
式(1.5a)及び式(1.5b)の透過率の相乗平均が等しくなることを利用して、両者を比較して事前に検出した透過率t10_sp及びt20_spの値の精度が許容範囲内であるかを判定することも、予め検出したt10及びI00,Ito,Sr,Stを用いて式(1.5b)を用いて算出されるt20と予め検出したt20との値とを比較して検出の精度が許容範囲内であるかを判定することも出来る。
この場合には、式(1.3A)、式(1.4A)、式(2.1)及び式(2.2)よりデバイス製造の運転中におけるライナー6の受光部101側の処理室100内壁表面の透過率t1_sp、放射部102側の透過率t2_spが、ライナー6の内壁の表面が初期状態あるいはメンテナンス運転後でウエハの処理を開始する前においてメンテナンス中にクリーニングが実施され当該内壁表面が初期状態に近似した清浄な状態であると見做され得る状態での受光部101の側及び放射部102の側へ入射する基準プラズマの光の量とデバイスを製造するための運転においてウエハの処理が開始された後に放射部101、受光部102を通して検出される光の量との比率を用いて、制御部内の演算器により所定のアルゴリズムに基づいて算出される。
本例では、デバイスを製造する運転中及びその前後において基準プラズマからの光の量の変化が十分に小さいことが重要である。このことは、式(1.5)より求められるデバイスを製造する運転において外部光源21からの光を用いた場合のライナー6の処理室100内壁表面の受光部側および放射側の透過率の相乗平均tgと、当該運転中に処理室100内に形成した基準プラズマからの光の上記内壁表面の透過率の相乗平均tg_spとの差の大きさが許容範囲内であるかを判定することで確認できる。
通常、処理室100内壁表面がクリーニングされるプラズマ処理装置のメンテナンス作業の期間とデバイスを製造するための運転の期間とは、相互に繰返して実施される。そこで、デバイスの製造のための運転中またはメンテナンス中のクリーニングの後でデバイス製造のための運転におけるウエハの処理の開始前の各光の量及び透過率の値を記憶、例えば図示しない制御部内に配置されたRAMやHDD等の記憶装置内に記録しておき、任意のデバイスを製造するための運転においてその開始より以前に実施された上記クリーニング後やデバイス製造の運転中において検出され記憶された光量及び透過率の値から基準プラズマの光の量P10_sp,P20_spやP1_sp及びP2_spの情報を得ることができる。
次に、上記の実施例の変形例を図12乃至15を用いて説明する。図12は、図1に示す実施例の変形例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
尚、処理室100内にプラズマが無い状態では式(3.1)及び式(3.2)においてPm2=0となる。これらの式から、分光器23の出力を用いて基準外部光I0、バックグラウンド光Ib、及び受光部側プラズマ光Pm2の値を検出することで、干渉光Ifのみを算出できるため、精度良く膜の状態を検出できることが分かる。
プラズマを形成してウエハの処理を開始した後の処理が進行する時間の経過に伴なって内壁表面上に形成されて厚さが変化していく膜からの干渉光Ifの変化を図13に示す。図13は、図12の変形例において検出される処理室100の内壁表面の膜からの干渉光の量Ifの時間の変化に対する変化を示すグラフである。
2…天板、
3…シャワープレート、
4…Oリング、
5…真空容器壁、
6…ライナー、
7…採光窓、
8…サセプタ、
9…バッフル、
10…圧力制御バルブ、
11…試料台、
12…電極カバー、
13…光路シールド、
14…コリメートレンズ、
15…受光ポート、
16…放射ポート、
17…基準光ポート、
18…反射ポート、
19…スプリッタ、
20…スプリッタホルダ、
21…外部光源、
22…外部光源ポート、
23…分光器、
24…分光器ポート、
25…ファイバ、
26…ファイバコネクタ、
27…分岐ファイバ、
28…スペクトル演算部、
29…データベース作成部、
30…プラズマ条件制御部。
Claims (10)
- 真空容器内部に配置された処理室内に形成されるプラズマを用いて前記処理室内に配置されたウエハを処理するプラズマ処理装置であって、
前記処理室の周囲を囲む前記真空容器の一方の側の側壁に配置され前記プラズマからの発光が透過する一方の窓と、この一方の窓の処理室を挟んだ他方の側に配置されこの処理室外部からの光が透過する他方の窓と、前記一方の窓の外部に配置されこの一方の窓からの光を受けて検出する受光部と、前記他方の窓の外部に配置された前記外部の光の光源及びこの光源と前記他方の窓との間に配置され前記光源からの光を前記処理室内に向かう光路及び別の方向に向かう光路に分岐すると共に前記処理室内から前記他方の窓を通って前記処理室外部に出た光をさらに別の方向に反射する光分岐部と、この光分岐部から前記処理室を通って前記受光部で受光された光と前記光分岐部で別の方向に分岐された光及び反射された光との各々が選択的に伝達可能に構成されこれらの光を用いて前記受光部で受光した前記プラズマからの発光を検出する検出部とを備え、当該検出部の検出結果に基づいて調節された前記処理の条件によって前記ウエハを処理するプラズマ処理装置。
- 請求項1に記載のプラズマ処理装置であって、
前記外部の光源から前記他方の窓に入射する光を平行にする手段と、この平行にされて前記処理室に入射した後に前記一方の窓から放射された光を前記受光部の受光ポートに集光する手段とを備えたプラズマ処理装置。
- 請求項1または2に記載のプラズマ処理装置であって、
前記検出部が、前記光分岐部から前記処理室を通って前記受光部で受光された光と前記光分岐部で別の方向に分岐された光及び反射された光の各々の量を検出した結果を用いて、前記処理室内の内壁の表面の状態を検出する機能を備えたプラズマ処理装置。
- 請求項1または2に記載のプラズマ処理装置であって、
前記検出部が、前記光分岐部から前記処理室を通って前記受光部で受光された光と前記光分岐部で別の方向に分岐された光及び反射された光の各々の量と、前記処理室内に導入された希ガスを用いて形成されたプラズマから前記一方の窓を通って前記受光部に導入される光及び他方の窓を通って前記光分岐部に導入される光の量とを検出した結果を用いて、前記処理室内に形成されるプラズマの強度または密度の分布或いは前記処理室の前記一方または他方の側の内壁の表面の状態を検出する機能を備えたプラズマ処理装置。
- 請求項3または4に記載のプラズマ処理装置であって、
前記検出部が、前記検出した前記処理室内の内壁の表面の状態と前記処理中に検出した前記プラズマからの発光のデータとを用いて前記プラズマの条件と前記ウエハの処理後の寸法との相関を示すデータベースを用いて、前記プラズマの形成を調節するプラズマ処理装置。
- 真空容器内部に配置された処理室内に形成されるプラズマを用いて前記処理室内に配置されたウエハを処理するプラズマ処理装置の運転方法であって、
前記プラズマ処理装置は、前記処理室の周囲を囲む前記真空容器の一方の側の側壁に配置され前記プラズマからの発光が透過する一方の窓と、この一方の窓の処理室を挟んだ他方の側に配置されこの処理室外部からの光が透過する他方の窓と、前記一方の窓の外部に配置されこの一方の窓からの光を受けて検出する受光部と、前記他方の窓の外部に配置された前記外部の光の光源及びこの光源と前記他方の窓との間に配置され前記光源からの光を前記処理室内に向かう光路及び別の方向に向かう光路に分岐すると共に前記処理室内から前記他方の窓を通って前記処理室外部に出た光をさらに別の方向に反射する光分岐部と、この光分岐部から前記処理室を通って前記受光部で受光された光と前記光分岐部で別の方向に分岐された光及び反射された光との各々が選択的に伝達可能に構成されこれらの光を用いて前記受光部で受光した前記プラズマからの発光を検出する検出部とを備え、当該検出部の検出結果に基づいて調節された前記処理の条件によって前記ウエハを処理するプラズマ処理装置の運転方法。
- 請求項6に記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、
前記外部の光源から前記他方の窓に入射する光を平行にする手段と、この平行にされて前記処理室に入射した後に前記一方の窓から放射された光を前記受光部の受光ポートに集光する手段とを備えたプラズマ処理装置の運転方法。
- 請求項6または7に記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、
前記検出部が、前記光分岐部から前記処理室を通って前記受光部で受光された光と前記光分岐部で別の方向に分岐された光及び反射された光の各々の量を示すデータを用いて検出した前記処理室内の内壁の表面の状態を示すデータに基づいて前記処理の条件を調節するプラズマ処理装置の運転方法。
- 請求項6または7に記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、
前記検出部が、前記光分岐部から前記処理室を通って前記受光部で受光された光と前記光分岐部で別の方向に分岐された光及び反射された光の各々の量と、前記処理室内に導入された希ガスを用いて形成されたプラズマから前記一方の窓を通って前記受光部に導入される光及び他方の窓を通って前記光分岐部に導入される光の量とを検出した結果を用いて、前記処理室内に形成されるプラズマの強度または密度の分布あるいは前記処理室の前記一方または他方の側の内壁の表面の状態が検出され、当該プラズマの強度または密度の分布あるいは前記内壁の表面の状態を示すデータに基づいて前記処理の条件を調節するプラズマ処理装置の運転方法。
- 請求項8または9に記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、
前記検出部が、前記検出した前記処理室内の内壁の表面の状態と前記処理中に検出した前記プラズマからの発光のデータとを用いて前記プラズマの条件と前記ウエハの処理後の寸法との相関を示すデータベースを用いて、前記プラズマの形成を調節するプラズマ処理装置の運転方法。
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