JPH0637769U - プラズマ診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プローブによるプラズマ診断装置であって、
非測定時におけるプローブ電極の汚染を、プラズマ処理
室におけるプラズマを消す必要なく、換言すれば被処理
物のプラズマ処理中でも抑制できるプラズマ診断装置を
提供する。 【構成】 プラズマ診断用のプローブ２と、所定プラズ
マにより被処理物に目的とする処理を施すプラズマ処理
室７に開閉可能の弁６を介して接続したプローブ電極退
避室１とを含み、プローブ２は、退避室１に付設してあ
り、プローブ電極２１をプラズマ処理室７内のプラズマ
測定位置Ｐ１又は退避室１内の位置Ｐ２のいずれかに選
択的に配置できる可動式プローブに構成してあるプラズ
マ診断装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、プラズマＣＶＤ装置等のプラズマを利用する成膜装置や、プラズマ を利用するエッチング装置等のプラズマ処理装置において生成されるプラズマの 状態を測定乃至診断するためのプラズマ診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

プラズマの状態は電子密度、プラズマ粒子のエネルギー状態を示す電子温度や イオン温度等のプラズマパラメータを測定することによって知ることができる。 このプラズマパラメータを測定する方法は、プローブ法と電磁波法に大別され る。

【０００３】 プローブ法は、診断対象プラズマ中にプローブ電極を挿入してプラズマからの 電流を抽出し、これを解析することによりプラズマパラメータを知る方法であり 、電磁波法は、マイクロ波、レーザ等をプラズマ中に入射することで得られるそ れらの相互作用の結果から、或いはプラズマから放射される光を分光検知するこ とでプラズマパラメータを知る方法である。

【０００４】 前記両方法のうち、プローブ法は、これを実施するプローブが比較的簡単で安 価に入手できることから広く用いられている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、かかるプローブ法を実施する従来のプローブは、そのプローブ 電極が、常時、プラズマ処理室内に配置され、プラズマの挙動を知るための測定 を行うときだけでなく、非測定時にもそのまま放置されたままとされるので、プ ローブ電極が汚染され易く、その汚染のために抽出電流が影響を受け、プラズマ 診断の精度が低下したり、プラズマ診断が困難になるという問題があった。

【０００６】 また、この問題を解決するためにプローブ電極を清掃するにあたっては、被処 理物へのプラズマ処理を停止しなければならず、そのため、処理に悪影響がでた り、時間のロスが多かった。 プローブ法を実施するプローブには、そのプローブ電極を測定位置又は退避位 置に選択的に配置できる可動式プローブもあるが、この可動式プローブを用いる ときでも、そのプローブ電極の測定位置、退避位置は共にプラズマ処理室内にお かれるので、プローブ電極が常時、プラズマ処理室内に放置されることに変わり はなく、前記と同様の問題があった。

【０００７】 そこで本考案は、第１に、プローブによるプラズマ診断装置であって、非測定 時におけるプローブ電極の汚染をプラズマ処理室におけるプラズマを消す必要な く、換言すれば被処理物のプラズマ処理中でも抑制できるプラズマ診断装置を提 供することを目的とする。 また、本考案は、第２に、かかる目的を達成できるうえ、被処理物のプラズマ 処理中でもプローブ電極を清掃することができるプラズマ診断装置を提供するこ とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は前記第１の目的に従い、プラズマ診断用のプローブと、所定プラズマ により被処理物に目的とする処理を施すプラズマ処理室に開閉可能の弁を介して 接続したプローブ電極退避室とを含み、前記プローブは、その本体を前記退避室 に付設してあり、プローブ電極を前記プラズマ処理室内のプラズマ測定位置又は 前記退避室内のいずれかに選択的に配置できる可動式プローブに構成してあるこ とを特徴とするプラズマ診断装置を提供する。

【０００９】 また、本考案は前記第２の目的に従い、かかる本考案装置において、前記プロ ーブ電極退避室に排気手段と、プローブ電極清掃用ガスを導入する手段と、該退 避室に導入されるプローブ電極清掃用ガスをプラズマ化する電力供給手段とを設 けたものを提供する。 本考案に係るプラズマ診断装置におけるプローブは、従来から知られているプ ローブと同様、診断対象プラズマ中にプローブ電極を挿入してプラズマからの電 流を抽出し、これを解析することによりプラズマパラメータを知るものである。

【００１０】 前記プローブ電極清掃用のガスとしては、アルゴン（Ａｒ）ガス、キセノン（ Ｘｅ）ガス、その他の希ガス等が考えられるが、要するに、被処理物のプラズマ 処理に悪影響を与えず、プラズマ化されることでプローブ電極上に堆積した汚染 物をスパッタリングして除去できるものであればよい。

【００１１】

【作用】

本考案の第１の目的を達成するプラズマ診断装置によると、プラズマの非測定 時、プローブ電極はプローブ電極退避室内へ後退せしめられ、該室が弁にて閉じ られ、プラズマ処理室から隔てられることで、たとえ、プラズマ処理室内におい て被処理物のプラズマ処理を続行するときでも、プローブ電極の汚染が抑制され る。

【００１２】 プラズマ測定時には、弁が開けられてプローブ電極退避室とプラズマ処理室が 連通せしめられ、プローブ電極がプラズマ処理室内の測定位置へ挿入され、プラ ズマ診断が行われる。 本考案の第２の目的を達成するプラズマ診断装置によると、プローブ電極が前 記退避室内に退避している間に、必要に応じ、該室内へプローブ電極清掃用のガ スが導入され、プラズマ化されることで、プローブ電極上の堆積汚染物がスパッ タリング清掃される。この清掃の間もプラズマ処理室において、プラズマ処理を 続行できる。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。図１は１実施例であるプラ ズマ診断装置の概略断面図である。 この装置は、被処理物に目的の処理を施すプラズマ処理室７に開閉可能の弁６ を介して連設したプローブ電極退避室１と、この退避室に本体を付設したプロー ブ２とを含んでいる。

【００１４】 プローブ２の本体はプローブ電極２１、この電極を支持する部分２２、部分２ ２を昇降させる駆動部２３を備えており、これらにはコントローラ２４が接続さ れている。 駆動部２３は図示しない駆動モータ及びネジ送り機構を含み、該モータの正転 又は逆転運転で電極支持部分２２を昇降させ、それよってプローブ電極２１をプ ラズマ処理室７内の測定位置Ｐ１又は退避室１内の位置Ｐ２のいずれかに任意に 配置できるものである。

【００１５】 コントローラ２４は、プローブ電極２１への所定のプラズマ測定用電圧の印加 、プラズマからこの電極で抽出した電流の解析、プローブ電極清掃用電圧の印加 、駆動部２３の動作の制御を行うものである。 かかるプローブ２はプローブ電極清掃用ガスのプラズマ化のための電圧をプロ ーブ電極２１に印加できるように構成してある。他の点は既に知られているもの と同様の構成である。

【００１６】 退避室１は石英ガラスにて形成されており、これには開閉弁３１を介して排気 ポンプ３２が配管接続されているとともに、開閉弁４１を介してプローブ電極清 掃用ガス源４２が配管接続されている。退避室１の外周には誘導コイル５１が巻 設され、このコイルにはＲＦ電源５２が接続されている。 なお、プラズマ処理室７には、図面には示していないが、被処理物を支持する ホルダ（電極）、これに対向する電極、成膜用或いはエッチング用等のガス導入 手段、排気手段等、被処理物に目的とするプラズマ処理を施すに必要な手段が設 けられている。また、処理の種類に応じ、ホルダ又は対向電極のいずれか一方に はマッチングボックスを介してＲＦ電源が接続され、他方は接地される等の処置 が施される。

【００１７】 このプラズマ処理室７自体は既に知られているものでよいから、詳細な説明は 省略する。 プラズマの非測定時、プローブ電極２１はプローブ電極退避室１内の位置Ｐ２ へ後退せしめられ、該室が弁６にて閉じられ、プラズマ処理室７から隔てられる 。かくして、プラズマ処理室７内において被処理物のプラズマ処理を続行すると きでも、プローブ電極２１の汚染が抑制される。

【００１８】 プラズマ測定時には、弁６が開けられてプローブ電極退避室１とプラズマ処理 室７が連通せしめられ、プローブ電極２１がプラズマ処理室７内の測定位置Ｐ１ へ挿入され、プラズマ診断が行われる。 プローブ電極２１が退避室１内に退避している間に、必要に応じ、弁３１が開 けられ、排気ポンプ３２が運転されることで退避室１が所定真空度に排気されつ つ、弁４１が開けられることで、ガス源４２から該室内にプローブ清掃用ガスが 導入され、さらに、プローブ電極２１に清掃用電圧が印加され、誘導コイル５１ にＲＦ電源から通電されることで、該ガスがプラズマ化され、このプラズマのも とでプローブ電極２１上の堆積汚染物がスパッタリング清掃される。この清掃に より、プラズマ診断を精度よく行うことができる。また、この清掃の間も、プラ ズマ処理室７では被処理物のプラズマ処理を行うことができ、従来のようにプロ ーブ電極清掃による時間のロスが無く、プラズマ処理への清掃による悪影響もな い。

【００１９】 プラズマ処理室７をプラズマＣＶＤによる成膜装置に構成し、次の成膜条件で Ｓｉウェハ上にアモルファスシリコン膜を形成しつつ、換言すればプラズマは止 めず、処理室７内のプラズマを１回の測定時間を１分間（プローブ電極への印加 電圧−２０Ｖ）として複数回測定する一方、非測定時毎に退避室１内でプローブ 電極２１の清掃を次の清掃条件で行ったところ、図２に示す結果を得た。

【００２０】 成膜条件 成膜ガス ：ＳｉＨ₄ １００ｓｃｃｍ Ｈ₂ ４００ｓｃｃｍ ガス圧 ：０．３５Ｔｏｒｒ ＲＦパワー：２００Ｗ 清掃条件 清掃用ガス：アルゴン（Ａｒ）ガス ２００ｓｃｃｍ ガス圧 ：０．３５Ｔｏｒｒ ＲＦパワー：４００Ｗ プローブ電極への印加電圧：−２００Ｖ 清掃時間 ：１分間／回 図２から分かるように、プラズマ測定の累積時間が増加しても、プローブ電極 ２１の清掃により検出電流は安定しており、プローブ電極汚染の影響が抑制され ていることが分かる。これによって、プラズマ診断の精度が所望のものに維持さ れる。

【００２１】 なお、プローブ２の本体をプラズマ処理室７に直接付設し、プローブ電極２１ を該処理室７内に設置した従来タイプのプラズマ診断装置を別途準備し、前記成 膜条件と同条件により成膜を行いつつ、１回の測定時間を同じく１分間（プロー ブ電極への印加電圧−２０Ｖ）として、複数回プラズマ測定を行ったところ、図 ３の結果となった。

【００２２】 図３から分かるように、測定累積時間の増加に伴い、検出電流が変化している 。これは、プローブ電極２１上に堆積汚染が生じているためと考えられる。

【００２３】

【考案の効果】

本考案によると、プローブによるプラズマ診断装置であって、非測定時におけ るプローブ電極の汚染を、プラズマ処理室におけるプラズマを消す必要なく、換 言すれば被処理物のプラズマ処理中でも抑制できるプラズマ診断装置を提供する ことができる。

【００２４】 また、請求項２記載の装置によると、さらに、被処理物のプラズマ処理中でも プローブ電極を清掃することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の１実施例の概略断面図である。

【図２】図１の実施例によるプラズマ測定累積時間の増
加に伴う検出電流の変動を示すグラフである。

【図３】従来例によるプラズマ測定累積時間の増加に伴
う検出電流の変動を示すグラフである。

【符号の説明】

１ プローブ電極退避室 ２ プローブ ２１ プローブ電極 ２２ 電極支持部分 ２３ 駆動部 ２４ コントローラ ３１ 弁 ３２ 排気ポンプ ４１ 弁 ４２ プローブ電極清掃用ガス源 ５１ 誘導コイル ５２ ＲＦ電源 ６ 弁 ７ プラズマ処理室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 村上 浩 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマ診断用のプローブと、所定プラ
   ズマにより被処理物に目的とする処理を施すプラズマ処
   理室に開閉可能の弁を介して接続したプローブ電極退避
   室とを含み、前記プローブは、その本体を前記退避室に
   付設してあり、プローブ電極を前記プラズマ処理室内の
   プラズマ測定位置又は前記退避室内のいずれかに選択的
   に配置できる可動式プローブに構成してあることを特徴
   とするプラズマ診断装置。
2. 【請求項２】 前記プローブ電極退避室に排気手段と、
   プローブ電極清掃用ガスを導入する手段と、該退避室に
   導入されるプローブ電極清掃用ガスをプラズマ化する電
   力供給手段とを設けた請求項１記載のプラズマ診断装
   置。