JPH0480919A - プラズマ診断装置 - Google Patents

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】 以下の順序に従って本発明を説明する。

Ａ、産業上の利用分野 Ｂ０発明の概要 Ｃ０背景技術［第６図、第７図］ ａ、第１の背景技術［第６図］ ｂ、第２の背景技術［第７図］ Ｄ１発明が解決しようとする問題点 Ｅ９問題点を解決するための手段 Ｆ９作用 Ｇ、実施例［第１図乃至第５図］ ａ、一つの実施例［第１図乃至第３図］ｂ、別の実施例
［第４図］ Ｃ０更に別の実施例［第５図］ Ｈ０発明の効果 （Ａ、産業上の利用分野） 本発明はプラズマ診断装置、特にプラズマ装置内部に放
電プラズマの状態を検出するプローブを設け、該プロー
ブをプラズマ装置外部へプローブ導線を介して電気的に
導出し、該プローブ導線をプラズマ装置内部においてシ
ールドカバーにより覆ったプラズマ診断装置に関する。

（Ｂ、発明の概要） 本発明は、上記のプラズマ診断装置において、シールド
カバー内に残留する反応性ガス（残留ガス）によりプロ
ーブ導線、シールドカバーが腐蝕するのを防止するため
、 シールドカバー内に残留ガスをパージするパージガスを
供給するパージ機構を設けたものである。

（Ｃ，背景技術）［第６図、第７図］ 近年、ＶＬＳ　Ｉ製造のためのエツチングはＲＩＥ、Ｅ
ＣＲ等プラズマ装置を用いて行われるのが普通になりつ
つある。そして、このような装置によって高精度の加工
を行うには内部で発生したプラズマの状態を把握したう
えで行うことが必要であり、その正確な把握の重要性が
益々高まっている。

そして、プラズマ状態を診断する方法の一つとして放電
プラズマ中にプローブを挿入してＩ−Ｖ特性を測定する
ことにより電子温度等のパラメータを得る方法がある。

（ａ、第１の背景技術）［第６図］ 第６図はそのような方法でプラズマ状態を診断するプラ
ズマ診断装置を備えたプラズマエツチング装置の構成の
概略を示す断面図である。

同図において、ａはチェンバー、ｂはウェハ載置電極、
Ｃは該電極す上に載置された半導体ウェハ、ｄはチェン
バーａの外部に設けられた励磁コイル、ｅは例えばタン
グステンＷからなるプローブ、ｆは該プローブｅを外部
に電気的に導出するプローブ導線である。尚、図面には
便宜上該プローブ導線ｆとプローブｅが一体であるかの
ように示したが、別体であり、互いに接続されている。

ｇはプローブ導線ｆをカバーする例えばステンレスから
なるシールドカバーである。

尚、ウェハ載置電極す及び半導体ウェハＣが２点鎖線で
描かれているのは、プラズマエツチング装置においては
もともとプラズマ測定用のプローブｅ、プローブ導線ｆ
の取付高さがウェハ載置電極すの高さと略同じであり、
しかもプローブ導線ｆ、そしてシールドカバーｇが真直
ぐに延びた形状を有していたのでプラズマ測定時にはウ
ェハ載置電極すを取り外した状態にしていたためである
。

（ｂ、第２の背景技術）［第７図］ 第７図は本願発明者が前に開発したところのプラズマ状
態を診断するプラズマ診断装置を備えたプラズマエツチ
ング装置の構成の概略を示す断面図である。

これは、プローブ導線ｆ、シールドカバーｇ、を、ウェ
ハ載置電極すを迂回した形状にしたものであり、このよ
うにすることによりウェハ載置電極すを取り外すことな
（従って半導体ウニ八Ｃに対してプラズマエツチングを
している状態でプラズマ状態を把握することが可能にな
る。その点で第７図に示すプラズマ診断装置の方が優れ
ているといえる。

（Ｄ、発明が解決しようとする問題点）ところで、第６
図に示すプラズマ診断装置であっても第７図に示すプラ
ズマ診断装置であってもおよそプローブによりＩ−Ｖ特
性を測定することによってプラズマを診断するプラズマ
診断装置には、反応性ガスによるプラズマを測定すると
、反応性ガスがシールドカバー内に残留したままになり
、この残留ガスによってプローブ導線ｆ及びシールドカ
バーｇ内面が徐々に腐蝕、エツチングされるという問題
があった。というのは、測定を終了しチェンバーの内部
のガスを排気してもシールドカバー内の残留ガスを除去
しきれず、そのままチェンバーａを開いて大気に晒すと
プローブ導線ｆあるいはシールドカバーｇ内面が腐蝕し
てしまうのである。これは、プラズマ診断装置のブロー
ブ導線で、シールドカバーｇの交換頻度を高くする要因
となり、メンテナンスコストの増加等を招き、延いては
ＩＣ，ＬＳＩ、ＶＬＳ　Ｉの高価格化を招くので看過で
きない問題であった。

本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもので
あり、シールドカバー内に残留する反応性ガス（残留ガ
ス）によりプローブが腐蝕するのを防止することを目的
とし、更にはプラズマの空間分布を測定可能にすること
を目的とする。

（Ｅ、問題点を解決するための手段） 請求項（１）のプラズマ診断装置は、シールドカバー内
に残留ガスをパージするパージガスを供給するパージ機
構を設けたことを特徴とする請求項（２）のプラズマ診
断装置は、請求項（１）のものにおいて、プローブの位
置を変化させることができるようにしたことを特徴とす
る。

（Ｆ、作用） 請求項（１）のプラズマ診断装置によれば、測定を終え
更にプラズマ装置内部のガスを排気した後、パージ機構
によりパージガスでシールドカバー内部の残留ガスをパ
ージすることができるので、残留ガスによ″リブローブ
導線、シールドカバー内面が腐蝕するのを防止すること
ができる。

請求項（２）のプラズマ診断装置によれば、プローブ導
線等の腐蝕防止を図ることができるだけでな（、プロー
ブの位置を変えることができるので、位置を変えてプラ
ズマ状態を測定することによりプラズマの空間分布の測
定も可能となる。

（Ｇ、実施例）［第１図乃至第５図］ 以下、本発明プラズマ診断装置を図示実施例に従って詳
細に説明する。

（ａ、一つの実施例）［第１図乃至第３図］第１図は本
発明プラズマ診断装置の一つの実施例を備えたブズラマ
エッチング装置の構成の概略を示す断面図である。

同図において、１はチェンバー、２はウェハ載置電極、
３は該電極２上に載置された半導体ウェハ、４はチェン
バー１の外部に設けられた励磁コイル、５は例えばタン
グステンＷからなるプローブ、６は該プローブ５を外部
に電気的に導出するプローブ導線である。本図では便宜
上該プローブ導線６とプローブ５が一体であるかのよう
に示したが別体であり、互いに接続されている。７はプ
ローブ導線６をカバーするシールドカバーである。プロ
ーブ導線６及びシールドカバー７はウェハ載置電極２を
迂回してプローブ５が半導体ウェハ３の上方に位置する
ような形状を有しており、７ａは該シールドカバー７の
垂直部分である。

８はシールドカバー７の垂直部分７ａに連通されたパー
ジガス供給管で、チェンバー１外に導出されている。９
は該パージガス供給管８に設けられたバルブである。

パージガス供給管８にはチェンバ−１外部からパージガ
スとして窒素ガスＮ２が供給されるようになっている。

このプラズマエツチング装置によれば、反応性ガス（例
えば、Ｃｊ２２　、Ｓ　Ｆ　−、ＨＢ　ｒ等）によるプ
ラズマを半導体ウェハ３上方につくりプラズマエツチン
グをしながらプローブ５等からなるプラズマ診断装置に
よってプラズマの診断をすることができる。即ち、実際
にプラズマエツチングを行っているときのプラズマの状
態をプラズマ診断装置によって把握することができる。

ところで、エツチングが終了するとチェンバー１から反
応性ガスを排気するが、排気が終了してもすぐにはチェ
ンバー１を開かない。というのは、プラズマエツチング
中に反応性ガスがシールドカバ−７内部に侵入しそのま
まチェンバー１を開いてシールドカバー７を大気に晒す
とプローブ導線６、シールドカバ−７内面が腐食し、そ
の繰返しによってやがてプラズマ診断装置の使用が不可
能となるからである。

チェンバー１を開くのは、排気後上記バルブ９を開いて
加圧窒素ガスＮ２をパージガス供給管８を介してシール
ドカバー７に供給することによりシールドカバー７内に
残留している反応性ガスをパージした後である。このパ
ージは例えば５分間程度行う。

このようにパージガスによりシールドカバー７内の残留
ガスをパージした上でチェンバー１を開くので残留した
反応性ガスによってプローブ導線６、シールドカバ−７
内面が腐蝕することを防止することができる。

第２図（Ａ）、（Ｂ）はプラズマ診断装置の具体例を詳
細に示すもので、同図（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）は同
図（Ｂ）のＢ−Ｂ線視断面図である。

同図において、１０はプローブ５を絶縁被覆する例えば
アルミナからなるチューブ、１１は該チューブ１０をキ
ャップ１２に止める止め具で、該止め具１１によってチ
ューブ１０が止められたキャップ１２はシールドカバー
７の先端にそれを封じるようにねじで固着されている。

プローブ１の後端はシールドカバー７内にてプローブ導
線６に固着されている。６ａはプローブ導線６の垂直部
分、１３はシールドカバー７の垂直部分７ａの上端開口
を閉塞するキャップ、１４はシールドカバー７の垂直部
分７ａを保持する保持部で、該保持部１４に垂直部分７
ａがその軸を中心に回動可能に保持されている。従って
、その回動によってプローブ１の位置を、垂直部分７ａ
を中心として弧を描くように変化させることができる。

依って、測定する毎にプローブ１の位置を変えてのプラ
ズマ診断を行うことによりプラズマの空間分布の測定も
可能となる。

パージガス供給管８は上記保持部１４の下方に一体に形
成されシールドカバー７の垂直部分７ａと連通されてい
る。

１５はプローブ導線をチェンバ−１外部へ導出するフラ
ンジである。

尚、第２図において２点鎖線で示すようにスペーサ１６
を入れても良い。その場合、第３図に示すようにガス通
孔１７．１７、・・・を有するスペーサ１６を用いてパ
ージガスが通り易いようにしてお（と良い。

（ｂ、別の実施例）［第４図］ 第４図は本発明プラズマ診断装置の別の実施例を備えた
プラズマエツチング装置の構成の概略を示す断面図であ
る。

本プラズマ診断装置はプローブ５を実線で示す高さにし
たり２点鎖線で示す高さにしたりすることができるよう
になっている。即ち、プローブ５の高さを変えることが
できるようになっている。このプローブ５の高さの変化
は２段階であっても良いがそれよりも段数の多い多段階
であっても良く、また無段階的（連続的）であっても良
い。また、プローブ５の交換によって高さが変るように
しても・良いし、マニュピレータによって外部から操作
してエツチング中に高さを変えることができるようにし
ても良い。

このようにすれば、プラズマの高さ方向における分布の
測定が可能になる。

（ｃ、更に別の実施例）［第５図］ 第５図は本発明プラズマ診断装置の更に別の実施例を備
えたプラズマエツチング装置の構成の概略を示す平面断
面図である。

本プラズマ診断装置は、プローブ５の先端の位置を点０
を中心に弧を描（ように回転できるようにしたものであ
る。この回転はチェンバー１を開いたときにのみ行うこ
とができるようにしても良いが、マニュピレータで操作
してエツチング中に回転できるようにしても良い。この
ようにすることにより平面上のプラズマ分布を測定する
ことが可能になる。本プラズマ診断装置も第１図、第２
図に示したものと同様にパージ機構を有するが、図面に
はパージ機構は現われない。

（Ｈ，発明の効果） 以上に述べたように、請求項（１）のプラズマ診断装置
は、プラズマ装置内部の放電プラズマを診断するプロー
ブを設け、該プローブをプラズマ装置外部へプローブ導
線を介して電気的に導出し、該リードをプラズマ装置内
部においてシールドカバーにより覆ったプラズマ診断装
置において、上記シールドカバー内に残留する残留ガス
をパージするパージカスを供給するパージ機構を有する
ことを特徴とするものである。

従って、請求項（１）のプラズマ診断装置によれば、測
定を終え更にプラズマ装置内部のガスを排気した後、パ
ージ機構によりパージガスでシールドカバー内部の残留
ガスをパージすることができるので、残留ガスによりプ
ローブ導線更にはシールドカバー内面が腐蝕するのを防
止することができる。

請求項（２）のプラズマ診断装置は、請求項（１）のも
のにおいて、プローブの位置を変化させることができる
ようにしたことを特徴とする。

従って、請求項（２）のプラズマ診断装置によれば、プ
ローブ導線等の腐蝕防止を図ることができるだけでなく
、プローブの位置を変えることができるので、位置を変
えてプラズマ状態を測定することによりプラズマの空間
分布の測定も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明プラズマ診断装置の一つの実施例を備え
たプラズマエツチング装置の構成の概略を示す断面図、
第２図（Ａ）、（Ｂ）はプラズマ診断装置の具体例の詳
細を示すもので、同図（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）は同
図（Ａ）のＢ−Ｂ線視断面図、第３図はスペーサの断面
図、第４図は本発明プラズマ診断装置の別の実施例を備
えたプラズマエツチング装置の構成の概略を示す断面図
、第５図は本発明プラズマ診断装置の更に別の実施例を
備えたプラズマエツチング装置の構成の概略を示す平面
断面図、第６図、第７図は第１及び第２の背景技術を示
すところのパージ機構を備えたスパッタエツチング装置
の構成の概略を示す断面図である。 符号の説明 １・・・チェンバー　５・・・プローブ、６・・・プロ
ーブ導線、 ７・・・シールドカバー ・パージ機構。 スペーサの断面図 第　３　図 第 図 、　Ｗ　ＣＯ シールトカバー 平面断面図（更（：別の実施例； 第５図 第 図 排気 概略断面図（第２の背景技術） 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラズマ装置内部に放電プラズマの状態を検出す
   るプローブを設け、該プローブをプラズマ装置外部へプ
   ローブ導線を介して電気的に導出し、該プローブ導線を
   プラズマ装置内部においてシールドカバーにより覆った
   プラズマ診断装置において、 上記シールドカバー内に残留する残留ガスをパージする
   パージカスを供給するパージ機構を有する ことを特徴とするプラズマ診断装置
2. （２）プローブの位置を変化させることができるように
   されてなる ことを特徴とする請求項（１）に記載のプラズマ診断装
   置