JPH0621013A - プラズマ表面処理の制御方法及びその制御装置 - Google Patents
プラズマ表面処理の制御方法及びその制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 被処理体に複数種類の表面処理を連続して工
程で処理することができるプラズマ表面処理の制御方法
及びその制御装置に関し、複数種類の表面処理を単一の
表面処理装置で連続して処理することができるプラズマ
表面処理の制御方法及びその制御装置を提供することに
ある。 【構成】 複数種類の表面処理に際して、各々排出され
る排ガスに含まれる各生成ガスの濃度を光学的に検出
し、この検出された濃度データと基準データとを比較し
て各表面処理を順次制御して処理する。これにより、各
種類の表面処理に適合した処理制御を行うことができる
こととなり、単一の表面処理装置を用いて各種異なる表
面処理を連続的に処理することができる。
程で処理することができるプラズマ表面処理の制御方法
及びその制御装置に関し、複数種類の表面処理を単一の
表面処理装置で連続して処理することができるプラズマ
表面処理の制御方法及びその制御装置を提供することに
ある。 【構成】 複数種類の表面処理に際して、各々排出され
る排ガスに含まれる各生成ガスの濃度を光学的に検出
し、この検出された濃度データと基準データとを比較し
て各表面処理を順次制御して処理する。これにより、各
種類の表面処理に適合した処理制御を行うことができる
こととなり、単一の表面処理装置を用いて各種異なる表
面処理を連続的に処理することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ表面の制御方
法及びその制御装置に関し、特に被処理体に複数種類の
表面処理を連続した工程で処理することができるプラズ
マ表面処理の制御方法及びその制御装置に関するもので
ある。
法及びその制御装置に関し、特に被処理体に複数種類の
表面処理を連続した工程で処理することができるプラズ
マ表面処理の制御方法及びその制御装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ製造プロセスにおいてプラズマを
用いて薄膜の表面処理を行う場合がある。例えばプラズ
マを用いた有機薄膜の灰化除去技術（アッシング）はレ
ジスト除去工程に広く用いられており、またプラズマを
用いたエッチングは、集積回路の微細なパターンをエッ
チングする場合に不可欠の技術となっている。
用いて薄膜の表面処理を行う場合がある。例えばプラズ
マを用いた有機薄膜の灰化除去技術（アッシング）はレ
ジスト除去工程に広く用いられており、またプラズマを
用いたエッチングは、集積回路の微細なパターンをエッ
チングする場合に不可欠の技術となっている。
【０００３】アッシング速度や、エッチング速度は、レ
ジスト材料あるいはエッチング材料、試料温度、プロセ
ス条件などの種々の要因で変化する。ここで、アッシン
グにおいては、正確な時間制御は不要であるが、試料が
必要以上にプラズマに曝されると、照射損傷やコンタミ
等を生じてしまうためアッシングの終点を検出すること
が必要である。またエッチングにおいては、酸化膜など
の不要な部分を除いて不純物層などの下地を露出させる
ものであるため正確にエッチングの終点を検出する必要
がある。
ジスト材料あるいはエッチング材料、試料温度、プロセ
ス条件などの種々の要因で変化する。ここで、アッシン
グにおいては、正確な時間制御は不要であるが、試料が
必要以上にプラズマに曝されると、照射損傷やコンタミ
等を生じてしまうためアッシングの終点を検出すること
が必要である。またエッチングにおいては、酸化膜など
の不要な部分を除いて不純物層などの下地を露出させる
ものであるため正確にエッチングの終点を検出する必要
がある。
【０００４】そこで、従来では、フォトレジスト表面の
反射光と基板表面の反射光との干渉波の強度がレジスト
の膜厚に対応することを利用し、前記干渉波の強度を測
定してアッシングの終点を検出する方法がある。あるい
は、特開昭５６−１１５５３６号公報に記述されている
ように、例えばエッチングの終点で発光スペクトルが急
激に変化するのでそれを検出する方法や、蛍光を検出す
る方法、または直接プラズマを目視して測定する方法が
ある。さらには、特開昭５６−１６５３２７号公報に記
述されているように反応容器内のガス圧力を検出する方
法などが行われていた。またこの様な表面処理を行うに
あたっては、表面処理の状態を監視する必要があるが、
この場合実際に処理を行ってその処理状態に基づいて判
定するか、あるいは上述のような光学的手法やプラズマ
の目視といった方法が用いられている。
反射光と基板表面の反射光との干渉波の強度がレジスト
の膜厚に対応することを利用し、前記干渉波の強度を測
定してアッシングの終点を検出する方法がある。あるい
は、特開昭５６−１１５５３６号公報に記述されている
ように、例えばエッチングの終点で発光スペクトルが急
激に変化するのでそれを検出する方法や、蛍光を検出す
る方法、または直接プラズマを目視して測定する方法が
ある。さらには、特開昭５６−１６５３２７号公報に記
述されているように反応容器内のガス圧力を検出する方
法などが行われていた。またこの様な表面処理を行うに
あたっては、表面処理の状態を監視する必要があるが、
この場合実際に処理を行ってその処理状態に基づいて判
定するか、あるいは上述のような光学的手法やプラズマ
の目視といった方法が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の光学的にプラズ
マを監視する方法は、分光器などの光学機器を必要とす
るので装置が複雑で、高価であり、その上操作も面倒で
あるという欠点がある。
マを監視する方法は、分光器などの光学機器を必要とす
るので装置が複雑で、高価であり、その上操作も面倒で
あるという欠点がある。
【０００６】特に、光学的な表面処理の終点検出では、
モノクロメータを使用して発光強度の変化を検出してい
たが、表面処理の対象となる被処理体の膜の種類、例え
ば、Ｐｏｒｙ−Ｓｉ、ＳｉＮ等により検出する光の波長
も異なり、各波長に応じたモノクロメータを設けなけれ
ばならない。さらに、被処理体の処理枚数が多数枚とな
ると、表面処理の終点検出がさらに困難となるという課
題を有することになる。
モノクロメータを使用して発光強度の変化を検出してい
たが、表面処理の対象となる被処理体の膜の種類、例え
ば、Ｐｏｒｙ−Ｓｉ、ＳｉＮ等により検出する光の波長
も異なり、各波長に応じたモノクロメータを設けなけれ
ばならない。さらに、被処理体の処理枚数が多数枚とな
ると、表面処理の終点検出がさらに困難となるという課
題を有することになる。
【０００７】また、プラズマを目視する方法はある程度
経験を要するし、人の感覚に頼るので信頼性に欠け、加
えてその間の作業者が拘束されるので不便であるといっ
た欠点がある。そして実際に処理を行って装置の状態を
把握する方法は、被処理体を無駄にしてしまう場合があ
る。さらに反応容器内のガス圧力を検出する方法は真空
ゲージを反応容器に組み込まなければならないので装置
が複雑になるし、プラズマによる劣化のおそれもある。
経験を要するし、人の感覚に頼るので信頼性に欠け、加
えてその間の作業者が拘束されるので不便であるといっ
た欠点がある。そして実際に処理を行って装置の状態を
把握する方法は、被処理体を無駄にしてしまう場合があ
る。さらに反応容器内のガス圧力を検出する方法は真空
ゲージを反応容器に組み込まなければならないので装置
が複雑になるし、プラズマによる劣化のおそれもある。
【０００８】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、その目的は、装置構成が単純であって操作も簡単で
あり、特に複数種類の表面処理を単一の表面処理装置で
連続して処理することができるプラズマ表面処理の制御
方法及びその制御装置を提供することにある。
で、その目的は、装置構成が単純であって操作も簡単で
あり、特に複数種類の表面処理を単一の表面処理装置で
連続して処理することができるプラズマ表面処理の制御
方法及びその制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】図１は本発明制御装置の
原理説明図である。
原理説明図である。
【００１０】同図において本発明に係るプラズマ表面処
理の制御方法は、反応容器内の被処理体をプラズマによ
り複数種類の表面処理を行うプラズマ表面処理の制御方
法において、前記複数種類の表面処理のうちの一の表面
処理を行う際に、前記反応容器から排出される排ガスに
含まれる前記表面処理中に生成された生成ガスの濃度を
光学的に検出し、当該検出された生成ガスの濃度デ−タ
を予め設定された前記一の表面処理の基準デ−タと比較
して一の表面処理を制御し、前記一の表面処理が終了し
た後に処理される他の表面処理を行う際に、前記反応容
器から排出される排ガスに含まれる前期表面処理中に生
成された生成ガスの濃度を光学的に検出し、当該検出さ
れた生成ガスの濃度デ−タを予め設定された前記他の表
面処理の基準デ−タと比較して他の表面処理を制御し、
前記複数種類の表面処理を順次行なうものである。
理の制御方法は、反応容器内の被処理体をプラズマによ
り複数種類の表面処理を行うプラズマ表面処理の制御方
法において、前記複数種類の表面処理のうちの一の表面
処理を行う際に、前記反応容器から排出される排ガスに
含まれる前記表面処理中に生成された生成ガスの濃度を
光学的に検出し、当該検出された生成ガスの濃度デ−タ
を予め設定された前記一の表面処理の基準デ−タと比較
して一の表面処理を制御し、前記一の表面処理が終了し
た後に処理される他の表面処理を行う際に、前記反応容
器から排出される排ガスに含まれる前期表面処理中に生
成された生成ガスの濃度を光学的に検出し、当該検出さ
れた生成ガスの濃度デ−タを予め設定された前記他の表
面処理の基準デ−タと比較して他の表面処理を制御し、
前記複数種類の表面処理を順次行なうものである。
【００１１】図２は本発明制御装置の原理説明図であ
る。
る。
【００１２】同図において本発明の係るプラズマ表面処
理の制御装置は、被処理体を反応容器内に収納し、当該
反応容器に各種表面処理に反応ガスを供給して高周波電
力によるガス放電で生じるプラズマにより複数種類の表
面処理を行うプラズマ表面処理の制御装置において、前
記反応容器に接続される排気路から排出される排ガスに
光を投射する光源と、前記複数種類の表面処理のうちの
一の表面処理中に生成された排ガスに含まれる生成ガス
により吸収される前記光源から投射される光のうちの一
の特定波長の光のみを透過する一の検出フィルタと、前
記複数種類の表面処理のうち他の表面処理中に生成され
た排ガスに含まれる生成ガスにより吸収された前記光源
から投射される光のうち他の特定波長の光のみを透過す
る他の検出フィルタと、前記光源から投射される光の全
波長帯域を透過する参照フィルタと、前記一の検出フィ
ルタ、他の検出フィルタ、参照フィルタに各々対応して
設けられ、各フィルタから各々透過される各光を各々受
光して各々電気信号として出力する各受光部と、前記各
受光部から各々出力される電気信号に基づいて演算され
た検出データと予め設定された各表面処理の基準データ
とを比較して各表面処理を各々制御する制御部とを備
え、前記制御部の制御に基づいて複数の表面処理を順次
行なうものである。
理の制御装置は、被処理体を反応容器内に収納し、当該
反応容器に各種表面処理に反応ガスを供給して高周波電
力によるガス放電で生じるプラズマにより複数種類の表
面処理を行うプラズマ表面処理の制御装置において、前
記反応容器に接続される排気路から排出される排ガスに
光を投射する光源と、前記複数種類の表面処理のうちの
一の表面処理中に生成された排ガスに含まれる生成ガス
により吸収される前記光源から投射される光のうちの一
の特定波長の光のみを透過する一の検出フィルタと、前
記複数種類の表面処理のうち他の表面処理中に生成され
た排ガスに含まれる生成ガスにより吸収された前記光源
から投射される光のうち他の特定波長の光のみを透過す
る他の検出フィルタと、前記光源から投射される光の全
波長帯域を透過する参照フィルタと、前記一の検出フィ
ルタ、他の検出フィルタ、参照フィルタに各々対応して
設けられ、各フィルタから各々透過される各光を各々受
光して各々電気信号として出力する各受光部と、前記各
受光部から各々出力される電気信号に基づいて演算され
た検出データと予め設定された各表面処理の基準データ
とを比較して各表面処理を各々制御する制御部とを備
え、前記制御部の制御に基づいて複数の表面処理を順次
行なうものである。
【００１３】
【作用】本発明方法においては、複数種類の表面処理に
際して、各々排出される排ガスに含まれる各生成ガスの
濃度を光学的に検出し、当該検出された濃度データと基
準データとを比較して各表面処理を順次制御して処理す
るようにしたので、各種類の表面処理に適合した処理制
御を行うことができることとなり、単一の表面処理装置
を用いて各種異なる表面処理を連続的に処理することが
できる。
際して、各々排出される排ガスに含まれる各生成ガスの
濃度を光学的に検出し、当該検出された濃度データと基
準データとを比較して各表面処理を順次制御して処理す
るようにしたので、各種類の表面処理に適合した処理制
御を行うことができることとなり、単一の表面処理装置
を用いて各種異なる表面処理を連続的に処理することが
できる。
【００１４】また、他の本発明装置においては、被処理
体を収納した反応容器から排出される排ガスに光を投射
し、当該排ガスを透過した光を複数の検出フィルタで各
種表面処理で生成される生成ガスに対応する特定波長の
光を各々透過すると共に、前記排ガスに投射される光の
全波長帯域を参照フィルタで透過する。前記検出フィル
タ及び参照フィルタから透過した各光を対応する各受光
部で受光して電気信号として出力し、各電気信号に基づ
いて検出データと予め設定された各表面処理の基準デー
タとを制御部で比較して各表面処理を制御する。従っ
て、各表面処理の処理状態を示す各光を対応して検出で
きることとなり、単一の表面処理装置で各表面処理の工
程を一連の連続した処理で実行する。また、反応容器に
接続される排気路側で排ガスに含まれる生成ガスの濃度
を検出するようにしたので、表面処理装置の構成、例え
ばリアクタ回りの構造を簡略化できる。
体を収納した反応容器から排出される排ガスに光を投射
し、当該排ガスを透過した光を複数の検出フィルタで各
種表面処理で生成される生成ガスに対応する特定波長の
光を各々透過すると共に、前記排ガスに投射される光の
全波長帯域を参照フィルタで透過する。前記検出フィル
タ及び参照フィルタから透過した各光を対応する各受光
部で受光して電気信号として出力し、各電気信号に基づ
いて検出データと予め設定された各表面処理の基準デー
タとを制御部で比較して各表面処理を制御する。従っ
て、各表面処理の処理状態を示す各光を対応して検出で
きることとなり、単一の表面処理装置で各表面処理の工
程を一連の連続した処理で実行する。また、反応容器に
接続される排気路側で排ガスに含まれる生成ガスの濃度
を検出するようにしたので、表面処理装置の構成、例え
ばリアクタ回りの構造を簡略化できる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の制御方法及び制御装置におけ
る各一実施例を図３ないし図６に基づいて説明する。こ
れら実施例の制御対象となる表面処理装置は単一の装置
で被処理体のウエハボードに対してエッチング処理及び
アッシング処理を行い得るものとする。
る各一実施例を図３ないし図６に基づいて説明する。こ
れら実施例の制御対象となる表面処理装置は単一の装置
で被処理体のウエハボードに対してエッチング処理及び
アッシング処理を行い得るものとする。
【００１６】前記図３は本実施例装置の全体構成図、図
４は図３における表面処理装置の詳細構成図、図５、６
は本実施例方法の制御の動作フローチャート、図７は各
表面処理の実験データタイミングチャートを示す。
４は図３における表面処理装置の詳細構成図、図５、６
は本実施例方法の制御の動作フローチャート、図７は各
表面処理の実験データタイミングチャートを示す。
【００１７】前記各図において本実施例に係るプラズマ
表面処理の制御装置は、表面処理装置１に接続される排
気路２の排出口側に設けられ、前記排気路２から排出さ
れる排ガスに対して赤外線を投射する光学系３と、この
光学系３から投射された赤外線のうちエッチング処理又
はアッシング処理に関する特性を示す各波長光を切換え
て受光すると共に、基準となる全波長帯域の光を受光
し、各受光された光に対応する電気信号に出力する検出
部４と、この検出部４から出力される電気信号に基づい
て各表面処理の終点を検出制御する制御信号を生成出力
する制御部５とを備える構成である。
表面処理の制御装置は、表面処理装置１に接続される排
気路２の排出口側に設けられ、前記排気路２から排出さ
れる排ガスに対して赤外線を投射する光学系３と、この
光学系３から投射された赤外線のうちエッチング処理又
はアッシング処理に関する特性を示す各波長光を切換え
て受光すると共に、基準となる全波長帯域の光を受光
し、各受光された光に対応する電気信号に出力する検出
部４と、この検出部４から出力される電気信号に基づい
て各表面処理の終点を検出制御する制御信号を生成出力
する制御部５とを備える構成である。
【００１８】前記光学系３は、赤外線を発光する光源３
０と、この赤外線を平行光として排ガスを介して前記検
出部４側へ均一に投射するコリメートレンズ３１とを備
える構成である。
０と、この赤外線を平行光として排ガスを介して前記検
出部４側へ均一に投射するコリメートレンズ３１とを備
える構成である。
【００１９】前記検出部４は、光学系３から射出された
赤外線のうち全波長帯域を透過する参照検出フィルタ４
１と、前記赤外線のうち５．２［μｍ］の波長帯域のみ
を透過させる第１の検出フィルタ４２と、前記赤外線の
うち４．７［μｍ］の波長帯域のみを透過させる第２の
検出フィルタ４３と、前記第１又は第２の各検出フィル
タ４２，４３をエッチング処理又はアッシング処理に応
じて切換える切換部４４と、この切換えられた第１又は
第２の検出フィルタ４２，４３から透過射出される特定
波長（５．２又は４．７［μｍ］）の光を受光して検出
電気信号を出力する検出受光部４６と、前記参照検出フ
ィルタ４１から透過射される全波長帯域の光を受光して
参照電気信号を出力する検出受光部４５とを備える構成
である。
赤外線のうち全波長帯域を透過する参照検出フィルタ４
１と、前記赤外線のうち５．２［μｍ］の波長帯域のみ
を透過させる第１の検出フィルタ４２と、前記赤外線の
うち４．７［μｍ］の波長帯域のみを透過させる第２の
検出フィルタ４３と、前記第１又は第２の各検出フィル
タ４２，４３をエッチング処理又はアッシング処理に応
じて切換える切換部４４と、この切換えられた第１又は
第２の検出フィルタ４２，４３から透過射出される特定
波長（５．２又は４．７［μｍ］）の光を受光して検出
電気信号を出力する検出受光部４６と、前記参照検出フ
ィルタ４１から透過射される全波長帯域の光を受光して
参照電気信号を出力する検出受光部４５とを備える構成
である。
【００２０】前記制御装置５は、前記検出電気信号及び
参照電気信号に基づいて検出データを演算するデータ演
算部５１と、予め実験データとして求められたエッチン
グ処理及びアッシング処理の終点を示す基準データが格
納される基準データメモリ５２と、この基準データに基
づいて検出データを比較して一致した場合に各処理の終
了を示す制御信号を生成出力する制御演算部５３とを備
える構成である。
参照電気信号に基づいて検出データを演算するデータ演
算部５１と、予め実験データとして求められたエッチン
グ処理及びアッシング処理の終点を示す基準データが格
納される基準データメモリ５２と、この基準データに基
づいて検出データを比較して一致した場合に各処理の終
了を示す制御信号を生成出力する制御演算部５３とを備
える構成である。
【００２１】前記制御対象となる表面処理装置１に接続
される排気路２には、並列に接続したメインバルブ２１
及びサブバルブ２２及び真空ドライポンプ２３が前記装
置１側からこの順に設けられている。前記ポンプ２３の
排気側には、表面処理例えばアッシングによって生成し
た生成ガス例えば一酸化炭素のガス濃度を監視するため
の、例えば赤外線吸収を利用した前記光学系３及び検出
部４がフレキシブル管２４を介して配設されている。
される排気路２には、並列に接続したメインバルブ２１
及びサブバルブ２２及び真空ドライポンプ２３が前記装
置１側からこの順に設けられている。前記ポンプ２３の
排気側には、表面処理例えばアッシングによって生成し
た生成ガス例えば一酸化炭素のガス濃度を監視するため
の、例えば赤外線吸収を利用した前記光学系３及び検出
部４がフレキシブル管２４を介して配設されている。
【００２２】次に、前記表面処理装置１の構成について
図４を参照しながら説明する。反応容器１１は、例えば
石英からなる外筒１１ａと、この外筒１１ａ内に隙間を
介して同心状に配列された例えば石英からなる内筒１１
ｂとから構成されている。
図４を参照しながら説明する。反応容器１１は、例えば
石英からなる外筒１１ａと、この外筒１１ａ内に隙間を
介して同心状に配列された例えば石英からなる内筒１１
ｂとから構成されている。
【００２３】前記内筒１１ｂには、全周を１／４等分し
た４ケ所の各位置にて穴径φ２ｍｍの穴１１ｃが上下方
向に多数形成されており、また当該内筒１１ｂの外周面
を覆うようにエッチングトンネルであるアルミニウムカ
バー１２が設けられている。
た４ケ所の各位置にて穴径φ２ｍｍの穴１１ｃが上下方
向に多数形成されており、また当該内筒１１ｂの外周面
を覆うようにエッチングトンネルであるアルミニウムカ
バー１２が設けられている。
【００２４】前記外筒１１ａ及び内筒１１ｂは各々その
下端にて、ステンレスなどからなる筒状のマニホールド
１３に保持されており、このマニホールド１３は図示し
ないベースプレート（基台）された状態で固定されてい
る。前記マニホールド１３の下端部の開口部にはステン
レスなどからなる円盤状のキャップ部１３ａが開閉自在
に設けられると共に、このキャップ部１３ａの略中心部
には図示を省略する回転機構１０（図３参照）により駆
動される回転軸１３ｂが例えば磁気シールにより機密な
状態で挿通されている。この回転軸１３ｂの上端にはタ
ーンテーブル１３ｃが固定され、このターンテーブル１
３ｃの上面には、石英からなる保温筒１３ｄが設置され
ている。この保温筒１３ｄ上には、例えば６６枚の半導
体ウエハが各々略水平な状態でかつ互いに所定の間隔例
えば４．７６ｍｍ間隔で積層して収容する例えば石英か
らなるウエハボード１４が搭載されている。このウエハ
ボード１４は、キャップ部１３ａや保温筒１３ｄなどと
一体となって図示しない搬送機構により反応容器５内に
搬入搬出される。
下端にて、ステンレスなどからなる筒状のマニホールド
１３に保持されており、このマニホールド１３は図示し
ないベースプレート（基台）された状態で固定されてい
る。前記マニホールド１３の下端部の開口部にはステン
レスなどからなる円盤状のキャップ部１３ａが開閉自在
に設けられると共に、このキャップ部１３ａの略中心部
には図示を省略する回転機構１０（図３参照）により駆
動される回転軸１３ｂが例えば磁気シールにより機密な
状態で挿通されている。この回転軸１３ｂの上端にはタ
ーンテーブル１３ｃが固定され、このターンテーブル１
３ｃの上面には、石英からなる保温筒１３ｄが設置され
ている。この保温筒１３ｄ上には、例えば６６枚の半導
体ウエハが各々略水平な状態でかつ互いに所定の間隔例
えば４．７６ｍｍ間隔で積層して収容する例えば石英か
らなるウエハボード１４が搭載されている。このウエハ
ボード１４は、キャップ部１３ａや保温筒１３ｄなどと
一体となって図示しない搬送機構により反応容器５内に
搬入搬出される。
【００２５】前記マニホールド１３の側面にはインジェ
クタ２０が気密状態で水平に挿されており、このインジ
ェクタ２０の内端側は、Ｌ字状に屈曲され、外筒１１ａ
とアルミニウムカバー１２との間において上方に向けて
垂直に伸びている。前記インジェクタ２０における垂立
した管路部分には、多数のガス流出孔１５ａが上下方向
に所定の間隔で形成されている。前記インジェクタ２０
の外端側には、プラズマ用のガスであるフロン（Ｃ
Ｆ4 ）ガスや酸素ガス（Ｏ2 ）などの図示しないガスの
供給源が接続されている。
クタ２０が気密状態で水平に挿されており、このインジ
ェクタ２０の内端側は、Ｌ字状に屈曲され、外筒１１ａ
とアルミニウムカバー１２との間において上方に向けて
垂直に伸びている。前記インジェクタ２０における垂立
した管路部分には、多数のガス流出孔１５ａが上下方向
に所定の間隔で形成されている。前記インジェクタ２０
の外端側には、プラズマ用のガスであるフロン（Ｃ
Ｆ4 ）ガスや酸素ガス（Ｏ2 ）などの図示しないガスの
供給源が接続されている。
【００２６】また、前記マニホールド１３の側面には反
応容器１１内の処理ガスを排出して当該反応容器１１内
を所定の減圧雰囲気に設定するための排気路２（図３参
照）が接続されている。
応容器１１内の処理ガスを排出して当該反応容器１１内
を所定の減圧雰囲気に設定するための排気路２（図３参
照）が接続されている。
【００２７】さらに前記外筒１１ａの外側には、これを
囲むように間隔を介して断面形状が円弧状の一対の電極
１６，１７が配置されており、一方の電極１６は高周波
電源６に接続され、他方の電極１７は接地されている。
囲むように間隔を介して断面形状が円弧状の一対の電極
１６，１７が配置されており、一方の電極１６は高周波
電源６に接続され、他方の電極１７は接地されている。
【００２８】次に、前記構成に基づく本実施例装置の動
作を、図５、６を参照して制御方法の動作と併せて詳細
に説明する。
作を、図５、６を参照して制御方法の動作と併せて詳細
に説明する。
【００２９】まず、表面処理装置１の反応容器１１へイ
ンジェクタ２０よりＰｏｌｙ−Ｓｉ又はＳｉＮのエッチ
ング処理用に必要とされるＣＦ4 、Ｏ2 を主成分とする
反応ガスが導入され、メインバルブ２１及びサブバルブ
２２の調整及び真空ドライポンプ２３の吸引により反応
容器１１内をエッチング処理に必要とされるガス圧に調
整する（ステップ１−１）。前記検出部４において切換
部４４が第１の検出フィルタ４２を光源３０と検出受光
部４６との間に切換えて配設する（ステップ１−２）。
この第１の検出フィルタ４２は、エッチング処理中に反
応容器１１内で生成される特有な生成ガスにより光源３
０から投射された赤外線のうちの５．２［μｍ］の光の
みを透過するバンドパスフィルタ、例えば干渉フィルタ
で形成することもできる。
ンジェクタ２０よりＰｏｌｙ−Ｓｉ又はＳｉＮのエッチ
ング処理用に必要とされるＣＦ4 、Ｏ2 を主成分とする
反応ガスが導入され、メインバルブ２１及びサブバルブ
２２の調整及び真空ドライポンプ２３の吸引により反応
容器１１内をエッチング処理に必要とされるガス圧に調
整する（ステップ１−１）。前記検出部４において切換
部４４が第１の検出フィルタ４２を光源３０と検出受光
部４６との間に切換えて配設する（ステップ１−２）。
この第１の検出フィルタ４２は、エッチング処理中に反
応容器１１内で生成される特有な生成ガスにより光源３
０から投射された赤外線のうちの５．２［μｍ］の光の
みを透過するバンドパスフィルタ、例えば干渉フィルタ
で形成することもできる。
【００３０】次に、高周波電源６から電極１６，１７に
高周波ＲＦを印加し、また回転機構１０でウエハボート
１４を回転させてエッチング処理を開始する（ステップ
１−３）。このエッチング処理が開始されると、真空ド
ライポンプ２３により常時反応容器１１内で生成された
排ガスが排気路２を介して排出される。この常時排出さ
れる排ガスに対して光源３０から赤外線が照射される
（ステップ１−４）。この照射された赤外線は排気路２
から排出される排ガスを透過し、この透過の際に排ガス
中に含まれる生成ガスにより赤外線の特定波長の光が所
定の値だけ吸収され、この吸収された赤外線を第１の検
出フィルタ４２でフィルタリングすることにより波長
５．２［μｍ］の光のみ透過する。また、前記吸収され
た赤外線を参照検出フィルタ４１が全波長帯域について
透過する。この透過した波長５．２［μｍ］の光を検出
投光部４６が受光して検出電気信号を出力すると共に、
全波長帯域の赤外線を検出受光部４５が受光して参照電
気信号を出力する（ステップ１−５）。
高周波ＲＦを印加し、また回転機構１０でウエハボート
１４を回転させてエッチング処理を開始する（ステップ
１−３）。このエッチング処理が開始されると、真空ド
ライポンプ２３により常時反応容器１１内で生成された
排ガスが排気路２を介して排出される。この常時排出さ
れる排ガスに対して光源３０から赤外線が照射される
（ステップ１−４）。この照射された赤外線は排気路２
から排出される排ガスを透過し、この透過の際に排ガス
中に含まれる生成ガスにより赤外線の特定波長の光が所
定の値だけ吸収され、この吸収された赤外線を第１の検
出フィルタ４２でフィルタリングすることにより波長
５．２［μｍ］の光のみ透過する。また、前記吸収され
た赤外線を参照検出フィルタ４１が全波長帯域について
透過する。この透過した波長５．２［μｍ］の光を検出
投光部４６が受光して検出電気信号を出力すると共に、
全波長帯域の赤外線を検出受光部４５が受光して参照電
気信号を出力する（ステップ１−５）。
【００３１】前記検出部４から出力される検出電気信号
及び参照電気信号に基づいてデータ演算部５１が検出デ
ータを演算する（ステップ１−６）。この検出データの
演算は、検出電気信号と参照電気信号との各電圧値の比
率で特定される値とすることもできる。さらに、この演
算された検出データが制御演算部５３へ出力され、この
制御演算部５３が基準データメモリ５２からエッチング
処理の終点を示す基準データを読出して検出データと比
較して一致を判断する（ステップ１−７）。
及び参照電気信号に基づいてデータ演算部５１が検出デ
ータを演算する（ステップ１−６）。この検出データの
演算は、検出電気信号と参照電気信号との各電圧値の比
率で特定される値とすることもできる。さらに、この演
算された検出データが制御演算部５３へ出力され、この
制御演算部５３が基準データメモリ５２からエッチング
処理の終点を示す基準データを読出して検出データと比
較して一致を判断する（ステップ１−７）。
【００３２】前記制御演算部５３で一致と判断された場
合にはエッチング処理を終了させる制御信号を出力し、
高周波電圧の印加その他のエッチング処理動作が終了す
る（ステップ１−８）。また、前記制御演算部５３で一
致していないと判断された場合には、連続的に検出受光
部４５，４６で検出出力される参照電気信号及び検出電
気信号に基づいてデータ演算部５１が検出データを演算
し（ステップ１−６）、この検出データが基準データと
一致するまで制御演算部５３による判断が繰返されるこ
ととなる（ステップ１−７，１−８）。
合にはエッチング処理を終了させる制御信号を出力し、
高周波電圧の印加その他のエッチング処理動作が終了す
る（ステップ１−８）。また、前記制御演算部５３で一
致していないと判断された場合には、連続的に検出受光
部４５，４６で検出出力される参照電気信号及び検出電
気信号に基づいてデータ演算部５１が検出データを演算
し（ステップ１−６）、この検出データが基準データと
一致するまで制御演算部５３による判断が繰返されるこ
ととなる（ステップ１−７，１−８）。
【００３３】さらに、エッチング処理が終了すると、ア
ッシング処理のためのＣＦ4 、Ｎ2、Ｏ2 を主成分とす
る反応ガスがインジェクタ２０から導入され、真空ドラ
イポンプ２３等により反応容器１１内のガス圧を調整す
る（ステップ２−１）。前記検出部４において切換部４
４が第１の検出フィルタ４２から第２の検出フィルタ４
３に切換えて光源系３から投射される赤外線のうち波長
４．７［μｍ］の光のみを透過して検出できるようにす
る（ステップ２−２）。このように、前記切換部４４に
より、第１の検出フィルタ４２から第２の検出フィルタ
４３に切換えることにより、後段に設けられる検出受光
部４６を単一のもので各々検出できることとなる。
ッシング処理のためのＣＦ4 、Ｎ2、Ｏ2 を主成分とす
る反応ガスがインジェクタ２０から導入され、真空ドラ
イポンプ２３等により反応容器１１内のガス圧を調整す
る（ステップ２−１）。前記検出部４において切換部４
４が第１の検出フィルタ４２から第２の検出フィルタ４
３に切換えて光源系３から投射される赤外線のうち波長
４．７［μｍ］の光のみを透過して検出できるようにす
る（ステップ２−２）。このように、前記切換部４４に
より、第１の検出フィルタ４２から第２の検出フィルタ
４３に切換えることにより、後段に設けられる検出受光
部４６を単一のもので各々検出できることとなる。
【００３４】前記電極１６，１７に高周波ＲＦを印加し
てアッシング処理を開始し（ステップ２−３）、排気路
２から連続的に排出される排ガスに赤外線を照射する
（ステップ２−４）。この照射された赤外線は排ガスを
透過し、アッシング処理中に生じる生成ガスに波長４．
７［μｍ］の光が吸収されることとなる。
てアッシング処理を開始し（ステップ２−３）、排気路
２から連続的に排出される排ガスに赤外線を照射する
（ステップ２−４）。この照射された赤外線は排ガスを
透過し、アッシング処理中に生じる生成ガスに波長４．
７［μｍ］の光が吸収されることとなる。
【００３５】前記排気ガスを透過した赤外線が第２の検
出フィルタ４３及び参照検出フィルタ４１によりフィル
タリングされた後、検出受光部４５，４６で各々受光さ
れて検出電気信号及び参照電気信号が制御部５へ出力さ
れる（ステップ２−５）。この検出電気信号及び参照電
気信号に基づいてデータ演算部５１が検出データを演算
し（ステップ２−６）、制御演算部５３が検出データと
アッシング処理の終了を示す基準データとを比較して一
致を判断する（ステップ２−７）。この制御演算部５３
で一致と判断された場合には、アッシング処理を終了さ
せる制御信号を出力する（ステップ２−８）。また、ス
テップ２−７で一致と判断されない場合には、一致が検
出されるまで前記ステップ２−６、２−７が繰返される
こととなる。
出フィルタ４３及び参照検出フィルタ４１によりフィル
タリングされた後、検出受光部４５，４６で各々受光さ
れて検出電気信号及び参照電気信号が制御部５へ出力さ
れる（ステップ２−５）。この検出電気信号及び参照電
気信号に基づいてデータ演算部５１が検出データを演算
し（ステップ２−６）、制御演算部５３が検出データと
アッシング処理の終了を示す基準データとを比較して一
致を判断する（ステップ２−７）。この制御演算部５３
で一致と判断された場合には、アッシング処理を終了さ
せる制御信号を出力する（ステップ２−８）。また、ス
テップ２−７で一致と判断されない場合には、一致が検
出されるまで前記ステップ２−６、２−７が繰返される
こととなる。
【００３６】前記エッチング処理及びアッシング処理の
終了を判断するための基準データは、実験結果から求め
ることができる。この実験結果による各処理のタイミン
グチャートを図７に示す。同図において、縦軸を検出部
４から出力される電気信号の出力電圧［Ｖ］とし、横軸
にエッチング及びアッシングの各処理時間ｔ［分］と
し、エッチング処理とアッシング処理とを一連の連続し
た処理として実行している。
終了を判断するための基準データは、実験結果から求め
ることができる。この実験結果による各処理のタイミン
グチャートを図７に示す。同図において、縦軸を検出部
４から出力される電気信号の出力電圧［Ｖ］とし、横軸
にエッチング及びアッシングの各処理時間ｔ［分］と
し、エッチング処理とアッシング処理とを一連の連続し
た処理として実行している。
【００３７】まず、エッチング処理においては、時間ｔ
1 から反応容器１１内に反応ガスが供給され、ガス圧を
調整する。時間ｔ2 （０［分］）で高周波電源６から電
極１６，１７に高周波ＲＦが印加されてエッチング処理
が開始する。このエッチング処理が開始すると、検出部
４が図中実線で示す動作波形の出力電圧となる電気信号
を出力することとなる。
1 から反応容器１１内に反応ガスが供給され、ガス圧を
調整する。時間ｔ2 （０［分］）で高周波電源６から電
極１６，１７に高周波ＲＦが印加されてエッチング処理
が開始する。このエッチング処理が開始すると、検出部
４が図中実線で示す動作波形の出力電圧となる電気信号
を出力することとなる。
【００３８】この動作波形における時間１９［分］近傍
の変曲点Ｐを終点判断の認識基準として用いる。この変
曲点Ｐ前の動作波形における時間ｔ3 をエッチング処理
終了の基準データとして基準データメモリ５２に格納す
る。
の変曲点Ｐを終点判断の認識基準として用いる。この変
曲点Ｐ前の動作波形における時間ｔ3 をエッチング処理
終了の基準データとして基準データメモリ５２に格納す
る。
【００３９】前記時間ｔ3 からｔ4 までアッシング処理
に必要な反応ガスを供給し、所定のガス圧に調整する。
この調整された後はアッシング処理が開始されることと
なる。このアッシング処理は検出部４が図中一点鎖線で
示す動作波形の出力電圧を出力する。この出力電圧の動
作波形における円弧状ピーク値点Ｑに対して約７０％の
出力電圧値となった動作波形値の点Ｒをアッシング処理
終点の判断基準として用いる。
に必要な反応ガスを供給し、所定のガス圧に調整する。
この調整された後はアッシング処理が開始されることと
なる。このアッシング処理は検出部４が図中一点鎖線で
示す動作波形の出力電圧を出力する。この出力電圧の動
作波形における円弧状ピーク値点Ｑに対して約７０％の
出力電圧値となった動作波形値の点Ｒをアッシング処理
終点の判断基準として用いる。
【００４０】この点Ｒの動作波形における時間ｔ6 をエ
ッチング処理終了の基準データとして基準データメモリ
５２に格納する。
ッチング処理終了の基準データとして基準データメモリ
５２に格納する。
【００４１】なお、前記各実施例においては基準データ
をエッチング処理及びアッシング処理の終点を示す内容
とし、各処理の終点を検出してプラズマ表面処理の制御
を行う構成としたが、エッチング処理及びアッシング処
理の各処理経過のデータをサンプリング的又は総て連続
的に予め求め、この処理経過の基準データに基づいて各
処理の状態を逐次監視して制御することもできる。
をエッチング処理及びアッシング処理の終点を示す内容
とし、各処理の終点を検出してプラズマ表面処理の制御
を行う構成としたが、エッチング処理及びアッシング処
理の各処理経過のデータをサンプリング的又は総て連続
的に予め求め、この処理経過の基準データに基づいて各
処理の状態を逐次監視して制御することもできる。
【００４２】また、前記実施例においては、単一の表面
処理装置でエッチングとアッシングの各処理を連続的に
行う構成としたが、薄膜形成、例えばプラズマＣＶＤ等
を含めたウエハプロセスを連続処理することができる。
処理装置でエッチングとアッシングの各処理を連続的に
行う構成としたが、薄膜形成、例えばプラズマＣＶＤ等
を含めたウエハプロセスを連続処理することができる。
【００４３】また、前記実施例装置においては、エッチ
ング処理からアッシング処理へ移行する際に第１の検出
フィルタ４２から第２の検出フィルタ４３へ切換える構
成としたが、第１・第２の各検出フィルタ４２，４３及
び参照検出フィルタ４１に排ガスを透過した光を投射
し、これら各フィルタ４１，４２，４３に対応して検出
受光部４６を設ける構成とすることもできる。この場合
に制御部５はエッチング処理に際して第１の検出フィル
タ４２及び参照検出フィルタ４１に各々対応する検出受
光部４６から出力される電気信号で検出データを演算
し、またアッシング処理に際して第２の検出フィルタ４
３及び参照検出フィルタ４１に各々対応する検出受光部
４６から出力される電気信号で検出データを演算するこ
ととなる。本実施例の場合には前記実施例において設け
られた切換部４４を設ける必要がなくなる。
ング処理からアッシング処理へ移行する際に第１の検出
フィルタ４２から第２の検出フィルタ４３へ切換える構
成としたが、第１・第２の各検出フィルタ４２，４３及
び参照検出フィルタ４１に排ガスを透過した光を投射
し、これら各フィルタ４１，４２，４３に対応して検出
受光部４６を設ける構成とすることもできる。この場合
に制御部５はエッチング処理に際して第１の検出フィル
タ４２及び参照検出フィルタ４１に各々対応する検出受
光部４６から出力される電気信号で検出データを演算
し、またアッシング処理に際して第２の検出フィルタ４
３及び参照検出フィルタ４１に各々対応する検出受光部
４６から出力される電気信号で検出データを演算するこ
ととなる。本実施例の場合には前記実施例において設け
られた切換部４４を設ける必要がなくなる。
【００４４】また、前記実施例においては光源３０から
射出される光を赤外線として構成したが、各表面処理に
生成される生成ガスの特徴を検出することができる他の
波長帯域の光を光源から射出する構成とすることもでき
る。
射出される光を赤外線として構成したが、各表面処理に
生成される生成ガスの特徴を検出することができる他の
波長帯域の光を光源から射出する構成とすることもでき
る。
【００４５】
【発明の効果】以上のように、本発明方法においては、
複数種類の表面処理に際して、各々排出される排ガスに
含まれる各生成ガスの濃度を光学的に検出し、当該検出
された濃度データと基準データとを比較して各表面処理
を順次制御して処理するようにしたので、各種類の表面
処理に適合した処理制御を行うことができることとな
り、単一の表面処理装置を用いて各種異なる表面処理を
連続的に処理することができるという効果を有する。
複数種類の表面処理に際して、各々排出される排ガスに
含まれる各生成ガスの濃度を光学的に検出し、当該検出
された濃度データと基準データとを比較して各表面処理
を順次制御して処理するようにしたので、各種類の表面
処理に適合した処理制御を行うことができることとな
り、単一の表面処理装置を用いて各種異なる表面処理を
連続的に処理することができるという効果を有する。
【００４６】また、他の本発明装置においては、被処理
体を収納した反応容器から排出される排ガスに光を投射
し、当該排ガスを透過した光を複数の検出フィルタで各
種表面処理で生成される生成ガスに対応する特定波長の
光を各々透過すると共に、前記排ガスに投射される光の
全波長帯域を参照フィルタで透過し、前記検出フィルタ
及び参照フィルタから透過した各光を対応する各受光部
で受光して電気信号として出力し、各電気信号に基づい
て検出データと予め設定された各表面処理の基準データ
とを制御部で比較して各表面処理を制御する。従って、
各表面処理の処理状態を示す各光を対応して検出できる
こととなり、単一の表面処理装置で各表面処理の工程を
一連の連続した処理で実行できるという効果を奏する。
また、反応容器に接続される排気路側で排ガスに含まれ
る生成ガスの濃度を検出するようにしたので、表面処理
装置の構成、例えばリアクタ回りの構造を簡略化できる
という効果を有する。
体を収納した反応容器から排出される排ガスに光を投射
し、当該排ガスを透過した光を複数の検出フィルタで各
種表面処理で生成される生成ガスに対応する特定波長の
光を各々透過すると共に、前記排ガスに投射される光の
全波長帯域を参照フィルタで透過し、前記検出フィルタ
及び参照フィルタから透過した各光を対応する各受光部
で受光して電気信号として出力し、各電気信号に基づい
て検出データと予め設定された各表面処理の基準データ
とを制御部で比較して各表面処理を制御する。従って、
各表面処理の処理状態を示す各光を対応して検出できる
こととなり、単一の表面処理装置で各表面処理の工程を
一連の連続した処理で実行できるという効果を奏する。
また、反応容器に接続される排気路側で排ガスに含まれ
る生成ガスの濃度を検出するようにしたので、表面処理
装置の構成、例えばリアクタ回りの構造を簡略化できる
という効果を有する。
【００４７】さらに、一のフィルタと他のフィルタとを
各表面処理に応じて切換部で切換えるようにすることに
より、後段に設けられる検出受光部を簡単な構成とする
ことができる。
各表面処理に応じて切換部で切換えるようにすることに
より、後段に設けられる検出受光部を簡単な構成とする
ことができる。
【図１】本発明に係るプラズマ表面処理の制御方法の原
理説明図である。
理説明図である。
【図２】本発明に係るプラズマ表面処理の制御装置の原
理説明図である。
理説明図である。
【図３】本発明装置の一実施例における全体ブロック構
成図である。
成図である。
【図４】図３に記載の実施例における表面処理装置の詳
細構成図である。
細構成図である。
【図５】本発明方法及び装置の一実施例における動作フ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図６】本発明方法及び装置の一実施例における動作フ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図７】本発明方法及び装置の各表面処理における実験
データタイミングチャートである。
データタイミングチャートである。
１ 表面処理装置 ２ 排気路 ３ 光学系 ４ 検出部 ５ 制御部 １１ 反応容器 ３０ 光源 ４１ 参照検出フィルタ ４２ 第１の検出フィルタ ４３ 第２の検出フィルタ ４４ 切換部 ４５，４６ 検出受光部 ５１ データ演算部 ５２ 基準データメモリ ５３ 制御演算部
Claims (5)
- 【請求項１】 反応容器内の被処理体をプラズマにより
複数種類の表面処理を行うプラズマ表面処理の制御方法
において、 前記複数種類の表面処理のうちの一の表面処理を行う際
に、前記反応容器から排出される排ガスに含まれる前記
表面処理中に生成された生成ガスの濃度を光学的に検出
し、当該検出された生成ガスの濃度デ−タを予め設定さ
れた前記一の表面処理の基準デ−タと比較して一の表面
処理を制御し、 前記一の表面処理が終了した後に処理される他の表面処
理を行う際に、前記反応容器から排出される排ガスに含
まれる前記表面処理中に生成された生成ガスの濃度を光
学的に検出し、当該検出された生成ガスの濃度デ−タを
予め設定された前記他の表面処理の基準デ−タと比較し
て他の表面処理を制御し、 前記複数種類の表面処理を順次行うことを、 特徴とするプラズマ表面処理の制御方法。 - 【請求項２】 前記請求項１に記載のプラズマ表面処理
の制御方法において、 前記予め設定された一の表面処理及び他の表面処理の各
基準データは、各表面処理の終了時点における終点デー
タとし、 各表面処理の終点を検出して複数の種類の表面処理を順
次行うことを、 特徴とするプラズマ表面処理の制御方法。 - 【請求項３】 被処理体を反応容器内に収納し、当該反
応容器に各種表面処理に反応ガスを供給して高周波電力
によるガス放電で生じるプラズマにより複数種類の表面
処理を行うプラズマ表面処理の制御装置において、 前記反応容器に接続される排気路から排出される排ガス
に光を投射する光源と、 前記複数種類の表面処理のうちの一の表面処理中に生成
された排ガスに含まれる生成ガスにより吸収される前記
光源から投射される光のうちの一の特定波長の光のみを
透過する一の検出フィルタと、 前記複数種類の表面処理のうち他の表面処理中に生成さ
れた排ガスに含まれる生成ガスにより吸収された前記光
源から投射される光のうち他の特定波長の光のみを透過
する他の検出フィルタと、 前記光源から投射される光の全波長帯域を透過する参照
フィルタと、 前記一の検出フィルタ、他の検出フィルタ、参照フィル
タに各々対応して設けられ、各フィルタから各々透過さ
れる各光を各々受光して各々電気信号として出力する各
受光部と、 前記各受光部から各々出力される電気信号に基づいて演
算された検出データと予め設定された各表面処理の基準
データとを比較して各表面処理を各々制御する制御部と
を備え、 前記制御部の制御に基づいて複数の表面処理を順次行う
ことを、 特徴とするプラズマ表面処理の制御装置。 - 【請求項４】 前記請求項３記載のプラズマ表面処理り
制御装置において、 前記制御部は、予め設定された各表面処理の基準データ
を各表面処理の終了時点における終点データとし、当該
終点データと検出データとを比較して各表面処理の終了
を制御することを、 特徴とするプラズマ表面処理の制御装置。 - 【請求項５】 前記請求項４記載のプラズマ表面処理の
制御装置において、 前記一のフィルタと他のフィルタとを各々対応する表面
処理に応じて切換える切換部を備え、 前記切換部で切換えられた各フィルタから射出される各
表面処理の特定波長の光のみを受光部に射出すること
を、 特徴とするプラズマ表面処理の制御装置。
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