JPH03264665A

JPH03264665A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPH03264665A
Application number: JP6241390A
Authority: JP
Inventors: Hideki Ishigaki; 石垣　秀樹
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1990-03-13
Filing date: 1990-03-13
Publication date: 1991-11-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、プラズマ処理装置に関する。

（従来の技術）一般に、半導体製造工程においては、プラズマ処理装置
を用いた各種の処理、例えば、イオン注入装置によるイ
オン注入処理、ＣＶＤ装置による成膜処理、スパッタ装
置による成膜処理等が行われる。

このようなプラズマ処理装置には、電気的な作用と、所
定のガスの作用を、直接あるいは間接的に利用して各種
処理を行うよう構成されたものがある。

例えばＣＶＤ装置では、電場により活性化したガスを直
接被処理物に作用させてＣＶＤ膜を形成する。また、ス
パッタ装置では、所定のガスを電場により活性化し、イ
オン化したガス粒子を所定のターゲットに衝突させてタ
ーゲットをスパッタし、このスパッタされたターゲット
粒子を被処理物に被着させて成膜を行う。

一方、例えばイオン注入装置では、所定のガスを電場に
よりイオン化し、このイオンを電気的に引き出して加速
し、被処理物に照射して注入する。

一般に上述したようなプラズマ処理装置では、所定のガ
ス雰囲気とされるチャンバを有している。

また、このチャンバ内には、複数の導電性部材およびこ
れらの導電性部材の間に介在し導電性部材の間の電気的
絶縁性を保持する絶縁性部材を具備した電極機構を備え
ている。

このようなプラズマ処理装置では、活性化されたガスの
作用、例えばエツチング、スパッタリング等により導電
性部材が削られ、消耗するとともに、これらの削られた
飛翔物が例えば絶縁性部材の表面に被着して導電性膜を
形成し、絶縁不良を起こすことがある。例えばイオン注
入装置では、イオン源からイオンを引出すためのイオン
引出し系、例えばイオン引出し電極を支持する絶縁性部
材等に導電性膜が形成されて絶縁不良を起こすことがあ
る。このため、このようなイオン引出し系の絶縁性部材
等の導電性の被着物の除去を行う必要がある。

また、例えば、このようなイオン注入装置等に用いるイ
オン源として、フィラメントとアノード電極との間に電
圧を印加して所定の放電用ガスからプラズマを発生させ
、このプラズマ中から電子を引き出して所定の原料ガス
に照射することにより所望のイオンを発生させる電子ビ
ーム励起イオン源がある。このイオン源では、複数の導
電性部材およびこれらの導電性部材の間に介在し導電性
部利の間０電気的絶縁性を保持する絶縁性部材を組み合
せてチャンバを構成し、チャンバ壁を電極として作用さ
せているが、このチャンバ内側の絶縁性部材に、導電性
膜が形成されて絶縁不良を起こすことかあるので、この
ような部位の導電性の被着物の除去を行う必要がある。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このようなメンテナンスの適切なタイミ
ングを検知することは困難であり、このため、メンテナ
ンスの実施が遅れて所定の処理か行われなかったり、逆
にメンテナンスの実施が早過ぎてメンテナンス回数が増
大し、この結実装置の稼働率を低下させてしまう等の問
題があった。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、適切なメンテナンスのタイミングを正確に検知するこ
とができ、従来に較べて信頼性の向上と、生産性の向上
を図ることのできるプラズマ処理装置を提供しようとす
るものである。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）すなわち、本発明は、複数の導電性部材およびこれらの
導電性部材間に電気的絶縁性か保持される絶縁性部材を
設けてなるチャンバ内で、プラズマを生起させてプラズ
マ処理する装置において、上記導電性部材および上記絶
縁性部材間の電気的絶縁状態を検知する検知回路を設け
、上記電気的絶縁状態を設定時期に検知するようにした
ことを特徴とする。

（作　用）上記構成の本発明のプラズマ処理装置では、絶縁性部材
の絶縁状態を検知する検知回路により、導電性部材の間
に介在し導電性部材の間の電気的絶縁性を保持する絶縁
性部材の絶縁性の低下を定期的に検知する。

その結果、導電性被着物除去等のメンテナンスの適切な
タイミングを、正確に検知することができ、従来に較べ
て信頼性の向上と、生産性の向上を図ることかできる。

（実施例）以下、本発明をイオン注入装置に適用した一実施例を、
図面を参照して説明する。

第１図に示すように、イオン注入装置の真空容器１内に
は、イオン源２が設けられており、このイオン源２の側
方には、イオン引出し電極３が設けられている。

そして、イオン源２内で発生させた所望のイオンをイオ
ン引出し電極３によって引出し、図示しない質量分析マ
グネット、加速管、偏向電極等によってこのイオンを選
別、加速、偏向走査し、真空容器１の端部に設けられた
被処理物例えば半導体ウェハに照射して所望のイオンを
ドーピングする如く構成されている。

上記イオン引出し電極３は、例えば導電性の金属等から
なり、中央部にスリット状の開口を有する　２枚の電極
板３ａ、３ｂと、これらの電極板３ａ、３ｂの間に介挿
され、電極板３ａと電極板３ｂとの間の電気的絶縁性を
保持する絶縁板３ｃとから構成されている。

また、上記イオン源２は、後述する如く、複数の導電性
部材と、これらの導電性部材の間に介在し、導電性部材
間の電気的絶縁性を保持する絶縁性部材とから構成され
ている。

そして、このイオン注入装置には、上記イオン源２の絶
縁性部材例えばイオン源を構成する全絶縁性部材の電気
的絶縁状態を検知するためのイオン源チエッカ−４と、
上記イオン引出し電極３等のイオン引出し系の絶縁性部
材の電気的絶縁状態を検知するための引出し系チエッカ
−５が設けられている。さらに、上記イオン源チエッカ
−４および引出し系チエッカ−５の制御は制御部例えば
ＣＰＵ５ａで行われる。なお、絶縁状態チエッカは必要
に応じて最適な少なくとも一つの絶縁性部祠に設０ても
よい。

上記イオン源チエッカ−４は、第２図に示すように、例
えば所定の電圧を印加して絶縁抵抗を測定するいわゆる
メガ−等と称される絶縁抵抗測定器４ａと、複数のスイ
ッチＳ　Ｗｌａ、　Ｓ　Ｗ２ａ、　Ｓ　Ｗ３ａ、５Ｗ４
ａ、５Ｗ５ａＳＳＷ１ｂＳＳＷ２ｂＳＳＷ３ｂ。

５Ｗ４ｂ、　　５Ｗ５ｂ、　　５Ｗｌｃ、　　５Ｗ２ｅ
Ｓ　５Ｗ３ｃ、　　５Ｗ４ｃＳＳＷ５ｃとから構成され
ている。そして、これらのスイッチにより、絶縁抵抗測
定器４ａの接続箇所を第３図に示すイオン注入装置の各
部位Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅに切替えで、これらの部位の絶
縁抵抗値を測定可能に構成されている。

なお、スイッチＳ　Ｗ　ｌａ、、Ｓ　Ｗ　ｌｂ、は、絶
縁抵抗測定器４ａの作動用である。また、スイッチ５Ｗ
２ａＳＳＷ２ｂ、５Ｗ２ｃＳＳＷ３ａＳＳＷ３ｂＳＳＷ
４ａ。

Ｓ　Ｗ　４ｂ、　Ｓ　Ｗ　５ａ、　Ｓ　Ｗ　５ｂは切替
用であり、同時にはスイッチが入らない（ａ、ｂは同時
に入る）よう構成されている。

また、上記引出し系チエッカ−５は、第４図に示すよう
に、例えば所定の電圧を印加して絶縁抵抗を測定するい
わゆるメガ−等と称される絶縁抵抗測定器５ａと、複数
のスイッチＳ　Ｗ　７ａ、　Ｓ　Ｗ　７ｂ。

ＳＷ８　、ＳＷ９とから構成されている。そして、これ
らのスイッチにより、絶縁抵抗測定器５ａの接続箇所を
第３図に示すイオン注入装置の各部位り、Ｆに切替えて
、これらの部位の絶縁抵抗を測定可能に構成されている
。

なお、スイッチＳ　Ｗ　７ａＳＳ　Ｗ　７ｂは絶縁抵抗
測定器５ａの作動用である。また、スイッチＳＷ８、Ｓ
Ｗ９は切替用であり、同時にはスイッチが入らないよう
構成されている。

また、上記イオン源２は、次のように構成されている。

すなわち、イオン源２の上部は、導電性高融点材料例え
ばモリブデンから矩形容器状に形成された電子発生室１
０とされており、この電子発生室１０内には、例えばＳ
ｉ３Ｎ４、ＢＮ等からなる板状の耐熱性絶縁性部材１１
に支持されたフィラメント１２が設けられている。この
フィラメント１２は、例えばＵ字状に形成されたタング
ステン線から構成されている。

さらに、電子発生室１０の上部には、プラズマを生起さ
せ電子を発生させるための放電用ガス、例えばアルゴン
（Ａｒ）ガスを導入するための放電用ガス配管１３が接
続されている。一方、電子発生室１０の下部には、電子
発生室１０内で発生させたプラズマ中から電子を引き出
すための円孔１４か設けられている。

また、上記電子発生室１０の下部には、円孔１４に連続
して隘路１５を形成する如く板状の絶縁性部材１６が設
けられており、この絶縁性部材１６の下部には、複数の
透孔１７を有する電子引出し電極１８が設けられている
。

上記電子引出し電極１８の下部には、絶縁性部材１９を
介してイオン生成室２０が接続されている。このイオン
生成室２０は、導電性高融点材料、例えばモリブデンか
ら容器状に形成されており、その内部は円筒形状とされ
ている。そして、イオン生成室２０の底部には、絶縁性
部材２１を介して底板２２が固定されている。また、イ
オン生成室２０の側面には、所望のイオンを生成するた
めの原料ガス例えばＢＦ３等をこのイオン生成室２０内
に導入するための原料ガス導入配管２３が設けられてお
り、この原料ガス導入配管２３に対向する位置にイオン
引出し用スリット２４が設けられている。

さらに、この実施例では、イオン生成室２０内０にライナー２５が設けられている。このライナ２５は、
プラズマの作用（スパッタリング、エツチング等）を受
は難い材質、例えばセラミックス等から構成されており
、イオン生成室２０内の金属面を覆い、プラズマから保
護するよう構成されている。

上記構成のこの実施例のイオン注入装置では、図示しな
い磁場生成手段により、イオン源２に図示矢印Ｂｚの如
く垂直方向に電子をガイドするための磁場を印加する。

また、フィラメント１２にフィラメント電圧Ｖｆを印加
し通電加熱するとともに、このフィラメント１２に対し
て、抵抗Ｒを介して電子発生室１０に放電電圧Ｖｄを印
加し、電子引出し電極１８に放電電圧Ｖｄを印加し、電
子引出し電極１８とイオン生成室２０との間に加速電圧
Ｖａを印加する。

なお、この時、イオン源チエッカ−４および引出し系チ
エッカ−５の各スイッチは、第２図および第４図に示す
状態とし、絶縁抵抗測定器４　ａ　％５ａを、各電極部
から切り離した状態に設定して１おく。

そして、放電用ガス導入配管１３から電子発生室１０内
に、放電用ガス例えばアルゴンガスを所定流量例えば０
．２３ＣＣＭで導入し、放電電圧Ｖｄにより放電を生じ
させ、プラズマを発生させる。すると、このプラズマ中
の電子は、加速電圧Ｖａにより、円孔１４、隘路１５、
電子引出し電極１８の透孔１７を通過してイオン生成室
２０内に引き出される。

一方、イオン生成室２０内には、原料ガス導入配管２３
から予め所定の原料ガス例えばＢＦ３を所定流量例えば
０　、４８ＣＣＭで導入してイオン生成室２０内を所定
圧力例えば０．００１〜０．０２　Ｔｏｒｒの原料ガス
雰囲気としておく。

したがって、イオン生成室２０内に流入した電子は、加
速電界により加速され、原料ガス分子と衝突し、濃いプ
ラズマを発生させる。

そして、イオン引出し用スリット２４から、イオン源２
に対して電圧ＶＥおよび電圧Ｖ　Ａ／ｄを印加したイオ
ン引出し電極３により、このプラズマ２中のイオンを引出す。

そして、この引き出したイオンを、図示しない質量分析
マグネット、加速管、偏向電極等によってこのイオンを
選別、加速、偏向走査し、真空容器１の端部に設けられ
た被処理物例えば半導体ウェハに照射してドーピングす
る。

この時、イオン源を構成する各部材例えばイオン生成室
２０を構成するモリブデン等がプラズマの作用を受けて
エツチング等により消耗し、この削り取られた飛翔物が
他の部材例えば絶縁性部材の表面に被着する。このため
、絶縁性部材の表面には導電性の膜が形成される。そし
て、この導電性の膜により絶縁不良が発生する。

そこで、例えば処理を開始する前等に、予めイオン源チ
エッカ−４および引出し系チエッカ−５により、各絶縁
性部材の絶縁抵抗値を設定された時間で自動的に測定さ
れる。この時の絶縁状態が良好で処理が可能な状態であ
るか、あるいは絶縁状態が悪く処理を実施する前に導電
性の被着物の除去等のメンテナンスを実行する必要があ
るか否３かを検知する。

すなわち、イオン源チエッカ−４および引出し系チエッ
カ−５による各絶縁性部材の絶縁抵抗値の測定は、イオ
ン源チエッカ−４および引出し系チエッカ−５の各スイ
ッチを予め記憶されたプログラムに従って自動的に切り
換えて、絶縁抵抗測定器４ａ、５ａにより各部位に所定
の電圧を印加し、この時に流れる電流の値により測定す
る。この時、絶縁抵抗測定器４ａｓ　５ａから各部に印
加する電圧値は、一般に高い方が正確な絶縁抵抗値を測
定することができる。また、例えば絶縁抵抗測定器４ａ
、５ａから印加する電圧値を変化させ、複数の電圧値に
おける絶縁抵抗測定を実施すれば、さらに正確に絶縁状
態の良否を自動的に検知することができる。この時に、
絶縁状態が否であれば、オペレータに処理不能を示すシ
グナルを発する。

この時は、メンテナンスを行うことになる。

なお、上記実施例では、本発明を電子ビーム励起イオン
源を用いたイオン注入装置に適用した例について説明し
たが、本発明はかかる実施例に限４定されるものではなく、例えばフリーマン型のイオン源
を用いたイオン注入装置、その他のプラズマ処理装置、
例えばＣＶＤ装置、スペック装置等、絶縁性部材に導電
性膜等が形成され、絶縁不良を生じる可能性のあるプラ
ズマ処理装置であれば、同様にして適用することができ
ることはもちろんである。

また、イオン注入装置のイオン源を含む引出し系は、ガ
スのプラズマ化及びそのプラズマ中のイオンを高電圧で
引出すことに関し、汚れが一連の動作に支障をきたす。

最終的には、以上放電でガスのプラズマ化又はプラズマ
中のイオンを引出すことができなくなる。これを定期的
又は短絡が生じた時適宜絶縁性テストを行う。

当然本体を止めて結線を外して絶縁度を測定しても良い
のであるが、自動で絶縁度を測定することに利点がある
。これをあるシーケンスにしたがって、第２図および第
４図に示すスイッチをそれぞれ入れてゆくことにより、
非常に簡単に絶縁性を自動で測定することができる。

５［発明の効果］以上説明したように、本発明のプラズマ処理装置によれ
ば、適切なメンテナンスのタイミングを正確に検知する
ことができ、従来に較べて信頼性の向上と、生産性の向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をイオン注入装置に適用した一実施例の
要部構成を示す図、第２図は第１図に示すイオン注入装
置のイオン源チエッカ−の構成を示す図、第３図は第１
図に示すイオン注入装置のイオン源の構成を説明する断
面説明図、第４図は第１図に示すイオン注入装置の引出
し系チエッカの構成を示す図である。１・・・・・・真空容器、２・・・・・・イオン源、３
・・・・・・イオン引出し電極、３ａ、３ｂ・・・・・
・電極板、３Ｃ・・・・・絶縁板、４・・・・・・イオ
ン源チエッカ−１５・・・・・・引出し系チエッカ−１
０・・・・・・電子発生室、１１・・・・・・絶縁性部
材、１２・・・・・・フィラメント、１３・・・・・・
放電用ガス導入配管、１４・・・・・・円孔、１５・・
・・・・隘路、１６・・・・・・絶縁性部材、１７・・
・・・・透孔、１８・・・・・電６

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の導電性部材およびこれらの導電性部材間に
電気的絶縁性が保持される絶縁性部材を設けてなるチャ
ンバ内で、プラズマを生起させてプラズマ処理する装置
において、上記導電性部材および上記絶縁性部材間の電気的絶縁状
態を検知する検知回路を設け、上記電気的絶縁状態を設
定時期に検知するようにしたことを特徴とするプラズマ
処理装置。