JPH10321601A - プラズマ処理終了点判定方法及びその装置 - Google Patents

プラズマ処理終了点判定方法及びその装置

Info

Publication number
JPH10321601A
JPH10321601A JP9128675A JP12867597A JPH10321601A JP H10321601 A JPH10321601 A JP H10321601A JP 9128675 A JP9128675 A JP 9128675A JP 12867597 A JP12867597 A JP 12867597A JP H10321601 A JPH10321601 A JP H10321601A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
end point
plasma
plasma processing
processing end
physical quantity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9128675A
Other languages
English (en)
Inventor
Masashi Yamahana
雅司 山華
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP9128675A priority Critical patent/JPH10321601A/ja
Publication of JPH10321601A publication Critical patent/JPH10321601A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、プラズマ光取り込み用窓の汚れやプ
ラズマ光のチラツキなどに影響されず、かつ移動平均を
複数回用いる場合の時間遅れや信号変化が微小な場合の
影響を抑え、高精度にエッチング終了点などのプラズマ
処理終了点を判定する。 【解決手段】反応チャンバ１内でプラズマを発生させる
ための高周波回路中の反射電力をモニタ１２で測定し、
この反射電力の測定信号をコンピュータ１４の加重移動
平均部１５で中位数フィルタを通してガウス分布による
加重移動平均し、判定部１６でこの値の２次微分値を求
めて予め設定された閾値と比較することによりエッチン
グ処理終了点を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波又はマイク
ロ波のうちいずれか一方又は両方を用いて反応チャンバ
内にプラズマを発生させて被処理体に対するエッチング
処理などを行う場合のプラズマ処理終了点を判定するプ
ラズマ処理終了点判定方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】反応チャンバ内の被処理体に対するエッ
チング終了又はクリーニング終了を自動的に判定する方
法としては、例えばエッチングガス種等に応じて反応チ
ャンバ内に発生するプラズマ光の特定の波長の発光強度
を測定して行う発光分光法が広く用いられている。
【０００３】このプラズマ光の発光強度に雑音成分が含
まれる場合には、精度の高いエッチング終了又はクリー
ニング終了の判定を行うために、雑音成分をディジタル
演算処理により取り除く手法が用いられている。
【０００４】このうち雑音成分をディジタル演算処理に
より取り除いてエッチング終了を判定する方法として
は、例えば特開昭６１−５３７２８号公報に記載されて
いるように、発光強度をディジタルに変換してサンプリ
ングし、このサンプリング値を移動平均したものからサ
ンプリング値の１次微分値を求め、この１次微分値の移
動平均値の差分によりサンプリング値の２次微分値を求
め、さらにこれを移動平均した値を予め設定した値と比
較することにより、エッチング終了点を判定する方法が
知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記プ
ラズマの発光強度を用いてエッチング終了点を判定する
方法では、反応チャンバに設けられたプラズマ光取り込
み用窓に汚れがあると、この汚れによりプラズマ光の透
過性が悪化し、エッチング終了点の判定に影響を及ぼ
す。又、プラズマの不安定によるプラズマ光のチラツキ
などもエッチング終了点の判定に影響を及ぼす。
【０００６】さらに、新材料の被処理体に対してエッチ
ングを行う場合には、エッチング終了点を検出可能な程
度のプラズマの発光強度と変化幅のある特定波長とを探
す必要がある。
【０００７】又、移動平均を複数回用いて雑音成分を取
り除くので、エッチング終了点における信号変化が見ら
れる時間が演算処理前に対して演算処理後では時間遅れ
を伴い、高精度なエッチング終了点の判定が困難であ
る。
【０００８】さらに、エッチング終了点における信号変
化が微小な場合には、信号変化が見えなくなり、高精度
なエッチング終了点の判定が困難である。そこで本発明
は、プラズマ光取り込み用窓の汚れやプラズマ光のチラ
ツキなどに影響されず、かつ移動平均を複数回用いる場
合の時間遅れや信号変化が微小な場合などの影響を抑
え、高精度にエッチング終了点などのプラズマ処理終了
点を判定できるプラズマ処理終了点判定方法及びその装
置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１によれば、反応
チャンバ内にプラズマを発生させて被処理体を処理する
ときのプラズマ処理終了点を判定するプラズマ処理終了
点判定方法において、プラズマを発生させるための回路
中の物理量を測定し、この物理量の時間経過に対する変
曲点に基づいてプラズマ処理終了点を判定するプラズマ
処理終了点判定方法である。
【００１０】請求項２によれば、請求項１記載のプラズ
マ処理終了点判定方法において、物理量の測定信号を中
位数フィルタを通してガウス分布による加重移動平均
し、この値の１次微分値又は２次微分値を求めて予め設
定された閾値と比較することによりプラズマ処理終了点
を判定する。
【００１１】請求項３によれば、請求項１記載のプラズ
マ処理終了点判定方法において、物理量の測定信号を中
位数フィルタを通して自己相関係数を逐次求め、これら
自己相関係数と予め設定された閾値と比較することによ
りプラズマ処理終了点を判定する。
【００１２】請求項４によれば、反応チャンバ内にプラ
ズマを発生させて被処理体を処理するときのプラズマ処
理終了点を判定するプラズマ処理終了点判定装置におい
て、プラズマを発生させるための回路中の物理量を測定
する物理量測定手段と、この物理量測定手段により測定
された物理量の時間経過に対する変曲点に基づいてプラ
ズマ処理終了点を判定するプラズマ処理終了点判定手段
と、を備えたプラズマ処理終了点判定装置である。
【００１３】請求項５によれば、請求項４記載のプラズ
マ処理終了点判定装置において、物理量測定手段は、プ
ラズマを発生させるための回路中のインピーダンス、電
圧、電流、反射係数、電圧定在波比、入射電力、反射電
力、有効電力、無効電力、さらには反応チャンバとプラ
ズマを生成するための高周波電源との整合を取るための
可変コンデンサ又は可変コイルの調整値、反応チャンバ
とプラズマを生成するためのマイクロ波回路とを接続す
る導波管におけるスタブ位置のいずれか又はこれらの組
み合わせを用いる。
【００１４】請求項６によれば、請求項４記載のプラズ
マ処理終了点判定装置において、プラズマ処理終了点判
定手段は、物理量の測定信号を中位数フィルタを通して
ガウス分布による加重移動平均を求める加重移動平均部
と、この加重移動平均部により求められた値の１次微分
値又は２次微分値を求めて予め設定された閾値と比較す
ることによりプラズマ処理終了点を判定する判定部とを
有する。
【００１５】請求項７によれば、請求項４記載のプラズ
マ処理終了点判定装置において、プラズマ処理終了点判
定手段は、物理量の測定信号を中位数フィルタを通して
自己相関係数を逐次求める自己相関係数部と、この自己
相関係数部により求められた各自己相関係数と予め設定
された閾値と比較することによりプラズマ処理終了点を
判定する判定部とを有する。
【００１６】請求項８によれば、請求項４記載のプラズ
マ処理終了点判定装置において、プラズマを発生させる
ための回路中の物理量を測定した測定信号の時間経過に
対する特定のパターン変化を検出し、この特定のパター
ン変化の検出から異常放電又は被処理体に対する処理の
不具合を判定する異常判定手段を付加した。
【００１７】
【発明の実施の形態】
(1) 以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参
照して説明する。本発明は、反応チャンバ内にプラズマ
を発生させて被処理体を処理するときのプラズマ処理終
了点を判定する場合、プラズマを発生させるための回路
中の物理量を測定し、この物理量の時間経過に対する変
曲点に基づいてプラズマ処理終了点を判定する、具体的
にはプラズマを発生させるための回路中の物理量を測定
して得られる測定信号を中位数フィルタを通してガウス
分布による加重移動平均し、この値の１次微分値又は２
次微分値を求めて予め設定された閾値と比較することに
よりプラズマ処理終了点を判定するプラズマ処理終了点
判定方法である。
【００１８】図１はかかる方法を適用したプラズマ処理
終了点判定装置の構成図である。反応チャンバ１内に
は、テーブル２が設けられ、このテーブル２上に被処理
体としての半導体ウエハ３が載置されている。
【００１９】又、この反応チャンバ１内には、例えばエ
ッチングガス種等の反応ガスが供給される。この反応チ
ャンバ１内のテーブル２には、放電電極４が設置され、
この放電電極４に整合回路５を介して高周波電源６が接
続されて高周波回路が構成されている。
【００２０】このうち整合回路５は、高周波電源６と反
応チャンバ１との間の整合を取り、高周波電源６から放
電電極４へ入射電力を供給したときの高周波電源６へ戻
る反射電力を防いでプラズマ放電を安定化するもので、
図２に示す等価回路に示すように可変コンデンサＣa 、
Ｃb 及び可変コイルＬから構成されている。なお、整合
回路５と反応チャンバ１の接地されている内壁１ａとの
間は、負荷Ｚとして形成されている。
【００２１】一方、反応チャンバ１の上部には、誘電体
から形成される導波用窓７が設けられ、この導波用窓７
にマイクロ波導波管８を介してマイクロ波発振器９が接
続され、マイクロ波回路が構成されている。
【００２２】マイクロ波導波管８には、チューナ１０が
形成され、このチューナ１０に複数のスタブ１１が差し
込まれている。このチューナ１０は、複数のスタブ１１
の差し込み位置を調整することで、マイクロ波の整合を
行う機能を持っている。
【００２３】放電電極４と整合回路５との間には、反応
チャンバ１内にプラズマＱを発生させるための高周波回
路中の物理量を測定する物理量測定手段としてのモニタ
１２が接続されている。
【００２４】このモニタ１２は、高周波回路中の物理量
として例えば反応チャンバ１内の反射電力の変化を測定
し、この測定した反射電力の変化の値を電圧に変換した
後にディジタル化して測定信号として出力する機能を有
している。
【００２５】このモニタ１２の出力端子には、信号ケー
ブル１３を介してコンピュータ１４が接続されている。
このコンピュータ１４は、モニタ１２により測定された
反射電力の測定信号を取り込み、この反射電力の時間経
過に対する変曲点に基づいてプラズマ処理終了点を判定
するプラズマ処理終了点判定手段としての機能を有する
もので、加重移動平均部１５及び判定部１６の各機能を
有している。
【００２６】加重移動平均部１５は、反射電力の測定信
号を中位数フィルタを通してガウス分布による加重移動
平均を求める機能を有している。判定部１６は、加重移
動平均部１５により求められた値の１次微分値又は２次
微分値を求めて予め設定された閾値と比較することによ
りプラズマ処理終了点を判定する機能を有している。
【００２７】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。反応チャンバ１内の空気が排気された
後、例えばエッチングガス種等の反応ガスが供給され、
かつ高周波電源６から整合回路５を通して放電電極４に
例えば３００〜１０００Ｗの高周波電力が供給される
と、放電電極４と接地されている反応チャンバ１の内の
接地されている壁１ａとの間に存在する反応ガスがプラ
ズマ化され、反応チャンバ１内に収納されている半導体
ウエハ３に対するプラズマエッチング処理が行われる。
【００２８】なお、反応チャンバ１内にプラズマＱを生
成する場合、高周波電源６から放電電極４への高周波電
力の供給とともに、マイクロ波発振器９から発振したマ
イクロ波をマイクロ波導波管８を通して反応チャンバ１
内に導き、反応ガスをプラズマ化してもよい。
【００２９】このように半導体ウエハ３に対するエッチ
ング処理を行い、エッチング終了点になると、実験の結
果、高周波回路中の物理量、例えばプラズマＱのインピ
ーダンスは、図３に示すように低下（或いは増加）する
ことが分かっている。
【００３０】又、エッチング終了点になると、高周波回
路中の他の物理量、例えば電圧、電流、反射係数、電圧
定在波比、入射電力、反射電力、有効電力、無効電力も
変化することが分かっている。
【００３１】従って、本装置では、例えば反応チャンバ
１からの反射電力の変化の変曲点を検出してプラズマ処
理終了点を判定する。すなわち、モニタ１２は、反応チ
ャンバ１内のエッチング反応により変化する反射電力を
測定し、この測定した反射電力の変化の値を電圧に変換
して後にディジタル化して測定信号として出力する。
【００３２】コンピュータ１４は、モニタ１２により測
定された反射電力の測定信号を信号ケーブル１３を通し
て所定のサンプリング周期で取り込む。図４はコンピュ
ータ１４に取り込まれた反射電力の測定信号のサンプリ
ング値の波形の一例を示している。この反射電力のサン
プリング値の波形は、実際には離散値による点の集合で
あるが、ここでは便宜的に連続曲線で示してある。以下
に示す図も同様に離散値による点の集合であるが連続曲
線で示してある。
【００３３】コンピュータ１４の加重移動平均部１５
は、測定信号のサンプリング値を一般的な中位数フィル
タに通して図５に示すような特異なピークを除去した信
号を得る。
【００３４】ここで、コンピュータ１４は、図５に示す
ように時刻ｔにおける中位数フィルタ処理後のサンプリ
ング値をＳ(t) とするとき、予め設定された閾値Ｈo と
サンプリング値Ｓ(t) とを比較し、Ｓ(t) ≧Ｈo となる
時刻ｔo をエッチング開始時刻とする。
【００３５】又、コンピュータ１４は、予め設定してお
いた遅れ時間Ｔd に対して時刻ｔ1（＝ｔo ＋Ｔd ）を
演算処理開始時刻とする。コンピュータ１４の加重移動
平均部１５は、中位数フィルタ後のサンプリング値Ｓ
(t) に対し、ガウス分布による加重移動平均を行う。こ
の加重移動平均後のサンプリング値をＭＷＡ(t) とする
と、このＭＷＡ(t)は、
【００３６】
【数１】 により表される。ここで、ガウス分布Ｇ(x) は、予め設
定されたＭに対して−Ｍ≦ｘ≦Ｍの範囲のみを考えてい
る。ガウス分布Ｇ(x) は、次式で表される。
【００３７】
【数２】 ここで、σは予め設定された標準偏差である。又、Ｃ
は、
【００３８】
【数３】 で定義される組み合わせの数である。
【００３９】図６は以上のようにして得られた加重移動
平均後のサンプリング値をＭＷＡ(t) の波形の一例を示
す。次に判定部１６は、加重移動平均部１５により求め
られたサンプリング値ＭＷＡ(t) の２次微分を行い、図
７に示す波形Ｄ2 (t) を得る。この波形Ｄ2 (t) は次式
で表される。
【００４０】 Ｄ2 (t) ＝ＭＷＡ(t) −２ＭＷＡ(t-1) ＋ＭＷＡ(t-2) …(4) 次に判定部１６は、この波形Ｄ2 (t) と予め設定された
閾値Ｈ1 、Ｈ2 とを比較し、Ｄ2 (t) が閾値Ｈ1 、Ｈ2
に対し、Ｄ2 (t) ≧Ｈ1 又はＤ2 (t) ≦Ｈ2 となる時刻
ｔe をエッチング処理終了点として判定する。
【００４１】コンピュータ１４は、エッチング開始から
エッチング終了点までの時間をｔe−ｔo として求め
る。なお、２点の閾値Ｈ1 、Ｈ2 を用意している理由
は、エッチング終了点でのサンプリング値Ｓ(t) の変化
が増加の場合と減少の場合とがあるためである。
【００４２】以上の演算処理が反射電力の測定信号のサ
ンプリングと同時に行われ、エッチングの進行に対して
リアルタイムでエッチング終了点が判定される。このよ
うに上記第１の実施の形態においては、プラズマを発生
させるための高周波回路中の反射電力を測定し、この反
射電力の測定信号を中位数フィルタを通してガウス分布
による加重移動平均し、この値の２次微分値を求めて予
め設定された閾値と比較することによりエッチング処理
終了点を判定するので、プラズマ光取り込み用窓の汚れ
やプラズマ光のチラツキなどに影響されずに高精度にエ
ッチング終了点が判定できる。
【００４３】又、加重移動平均を用いるので、複数回の
移動平均を用いた場合の時間遅れや信号変化が微小な場
合の影響を抑え、微小な信号変化を時間遅れが小さい状
態で検出でき、高精度にエッチング終了点が判定でき
る。 (2) 以下、本発明の第２の実施の形態について図面を参
照して説明する。
【００４４】本発明は、反応チャンバ内にプラズマを発
生させて被処理体を処理するときのプラズマ処理終了点
を判定する場合、プラズマを発生させるための回路中の
物理量を測定し、この物理量の測定信号を中位数フィル
タを通して自己相関係数を逐次求め、これら自己相関係
数と予め設定された閾値と比較することによりプラズマ
処理終了点を判定するプラズマ処理終了点判定方法であ
る。
【００４５】図８はかかる方法を適用したプラズマ処理
終了点判定装置の構成図である。なお、図１と同一部分
には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。コン
ピュータ２０は、モニタ１２により測定された反射電力
の測定信号を取り込み、この反射電力の時間経過に対す
る変曲点に基づいてプラズマ処理終了点を判定するプラ
ズマ処理終了点判定手段としての機能を有するもので、
自己相関係数部２１及び判定部２２の各機能を有してい
る。
【００４６】自己相関係数部２１は、モニタ１２により
測定された反射電力の測定信号を中位数フィルタを通し
て自己相関係数を逐次求める機能を有している。判定部
２２は、自己相関係数部２１により求められた各自己相
関係数と予め設定された閾値と比較することによりエッ
チング処理終了点を判定する機能を有している。
【００４７】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。反応チャンバ１内に例えばエッチングガ
ス種等の反応ガスが供給され、かつ高周波電源６から整
合回路５を通して放電電極４に例えば３００〜１０００
Ｗの高周波電力が供給されると、放電電極４と反応チャ
ンバ１内の接地されている壁１ａとの間に存在する反応
ガスがプラズマ化され、反応チャンバ１内に収納されて
いる半導体ウエハ３に対するプラズマエッチング処理が
行われる。
【００４８】なお、上記同様に、反応チャンバ１内にプ
ラズマＱを生成する場合、高周波電源６から放電電極４
への高周波電力の供給とともに、マイクロ波発振器９か
ら発振したマイクロ波をマイクロ波導波管８を通して反
応チャンバ１内に導き、反応ガスをプラズマ化してもよ
い。
【００４９】このように半導体ウエハ３に対するエッチ
ングが進行中に、モニタ１２は、反応チャンバ１内のエ
ッチング反応により変化する反射電力を測定し、この測
定した反射電力の変化の値を電圧に変換して後にディジ
タル化して測定信号として出力する。
【００５０】コンピュータ１４は、モニタ１２により測
定された反射電力の測定信号を信号ケーブル１３を通し
て所定のサンプリング周期で取り込み、上記図４に示す
ように測定信号のサンプリング値の波形を得る。そし
て、コンピュータ２０の自己相関係数部２１は、測定信
号のサンプリング値を一般的な中位数フィルタに通して
図５に示すような特異なピークを除去した信号を得る。
【００５１】次に自己相関係数部２１は、中位数フィル
タ処理後のサンプリング値Ｓ(t) における雑音成分の周
期を予め設定された時間Ｔo 内の波形ｆ(n) について自
己相関係数Γff（τ）を利用することにより求める。
【００５２】ここで、Ｔo ＝Ｎo ・Ｔs であり、Ｎo は
時間Ｔo 内のサンプリング回数、Ｔs はサンプリング時
間である。自己相関係数Γff（τ）は次式で表される。
【００５３】
【数４】 ここで、τは相関を得る時の時点差である。
【００５４】
【数５】 ここではＮ＝Ｎo であり、雑音成分の周期を得るために
【００５５】
【数６】 とする。
【００５６】相関を得る時の時点差τに対する自己相関
係数Γff（τ）のグラフの一例を図９に示す。ピーク間
の時間Ｔp の平均値を雑音成分の周期Ｔとする。次に自
己相関係数部２１は、エッチング終点の判定のために自
己相関処理を行う。ここでは時点数として予め設定され
た値τ＝τ1 を用いる。
【００５７】終点判定開始時刻ｔ2 は、 ｔ2 ≒ｔ1 ＋Ｔo ＋Ｔ＋τ1 …(9) である。ここで、Ｔ＝Ｎ1 ・Ｔs であり、Ｎ1 は時間Ｔ
内のサンプリング回数である。
【００５８】すなわち、自己相関係数部２１は、図５に
示す中位数フィルタ処理後のサンプリング値Ｓ(t) に対
してＮ＝Ｎ1 としてエッチング終了点の判定のための自
己相関処理を行う。図１０はかかる自己相関処理により
得られた自己相関係数Γff（τ）のグラフ（自己相関係
数の時間依存性）の一例を示す。
【００５９】次に判定部２２は、自己相関係数部２１に
より求められた自己相関係数Γff（τ）と予め設定され
た閾値Ｈ3 とを比較し、自己相関係数Γff（τ）が閾値
Ｈ3 に対し、Γff（τ）≦Ｈ3 となる時刻ｔe をエッチ
ング処理終了点として判定する。
【００６０】以上の演算処理が反射電力の測定信号のサ
ンプリングと同時に行われ、エッチングの進行に対して
リアルタイムでエッチング終了点が判定される。このよ
うに上記第２の実施の形態においては、プラズマを発生
させるための高周波回路中の反射電力を測定し、この反
射電力の測定信号を中位数フィルタを通して自己相関係
数を逐次求め、これら自己相関係数と予め設定された閾
値と比較することによりエッチング処理終了点を判定す
るので、上記第１の実施の形態と同様に、プラズマ光取
り込み用窓の汚れやプラズマ光のチラツキなどに影響さ
れずに高精度にエッチング終了点が判定できる。
【００６１】又、自己相関係数を用いるので、複数回の
移動平均を用いた場合の時間遅れや信号変化が微小な場
合の影響を抑え、特に雑音成分が周期性を持つ場合に、
微小な信号変化を時間遅れが小さい状態で検出でき、高
精度にエッチング終了点が判定できる。 (3) 以下、本発明の第３の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を
付してその詳しい説明は省略する。
【００６２】図１１はプラズマ処理終了点判定装置の構
成図である。コンピュータ１４には、加重移動平均部１
５及び判定部１６に加えて、異常判定部３０が備えられ
ている。
【００６３】この異常判定部３０は、プラズマを発生さ
せるための高周波回路中の反射電力を測定して得た測定
信号の時間経過に対する特定のパターン変化を検出し、
この特定のパターン変化の検出から異常放電又は半導体
ウエハ３に対する処理の不具合を判定する機能を有して
いる。
【００６４】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。反応チャンバ１内に反応ガスが供給さ
れ、かつ高周波電源６から整合回路５を通して放電電極
４に高周波電力が供給されると、放電電極４と反応チャ
ンバ１内の接地されている壁１ａとの間に存在する反応
ガスがプラズマ化され、反応チャンバ１内に収納されて
いる半導体ウエハ３に対するプラズマエッチング処理が
行われる。
【００６５】このように半導体ウエハ３に対するエッチ
ングが進行中に、インピーダンスモニタ１２は、反応チ
ャンバ１内のエッチング反応により変化する反射電力を
測定し、この測定した反射電力の変化の値を電圧に変換
して後にディジタル化して測定信号として出力する。
【００６６】コンピュータ１４は、モニタ１２により測
定された反射電力の測定信号を信号ケーブル１３を通し
て所定のサンプリング周期で取り込み、上記図４に示す
ように測定信号のサンプリング値の波形を得る。
【００６７】このコンピュータ１４は、上記第１の実施
の形態と同様に、反射電力の測定信号を中位数フィルタ
を通してガウス分布による加重移動平均し、この値の２
次微分値を求めて予め設定された閾値と比較することに
よりエッチング処理終了点を判定するのは勿論、これと
共に異常判定部３０は、サンプリングした反射電力の測
定信号のサンプリング値のうち、現在サンプリングした
値と直前の１つ以上サンプリングした値から算出される
平均値との差を演算し求め、この差と予め設定された値
とを比較し、測定信号の時間経過に対する特定のパター
ン変化を検出する。
【００６８】例えば、反応チャンバ１内でプラズマＱの
異常放電又は半導体ウエハ３に対する処理の不具合が発
生すると、反射電力には、例えば図１２に示すように特
定のパターン変化ｐ1 、ｐ2 として現れる。
【００６９】異常判定部３０は、これら特定のパターン
変化ｐ1 、ｐ2 を検出し、反応チャンバ１内でプラズマ
Ｑの異常放電又は半導体ウエハ３に対する処理の不具合
の発生を判定する。
【００７０】なお、異常放電の原因としては、半導体ウ
エハ３上に付着したダスト、半導体ウエハ３上の配線の
ショート、反応チャンバ１などを構成する部品の劣化
（絶縁のためのアルマイト処理の剥がれなど）などが考
えられる。
【００７１】このように上記第３の実施の形態において
は、上記第１の実施の形態の効果と同様の効果を奏する
ことができるのは言うまでもなく、異常判定部３０によ
ってプラズマを発生させるための高周波回路中の反射電
力を測定して得た測定信号の時間経過に対する特定のパ
ターン変化を検出し、この特定のパターン変化の検出か
らプラズマＱの異常放電又は半導体ウエハ３に対する処
理の不具合を判定できる。
【００７２】この第３の実施の形態では、異常判定部３
０を上記第１の実施の形態のコンピュータ１４に備えた
場合について説明したが、これに限らず上記第２の実施
の形態のコンピュータ２０に備えても、特定のパターン
変化の検出からプラズマＱの異常放電又は半導体ウエハ
３に対する処理の不具合を判定できる。
【００７３】なお、本発明は、上記第１〜第３の実施の
形態に限定されるものでなく次の通り変形してもよい。
例えば、上記第１〜第３の実施の形態では、物理量の測
定をモニタ１２を用いて反射電力を測定しているが、こ
れに限らずプラズマを発生させるための高周波回路中の
インピーダンス、電圧、電流、反射係数、電圧定在波
比、入射電力、有効電力、無効電力のいずれか又はこれ
らの組み合わせでもよい。
【００７４】ここで、電圧をＶ、電流をＩ、高周波回路
中のインピーダンスをＺ、反射係数をΓ、電圧定在波比
をＶＳＷＲとすると、抵抗Ｒ、リアクタンスＸ及び反射
係数Γは、 Ｒ＝Ｚ cosθ …(10) Ｘ＝Ｚ sinθ …(11) Γ＝（Γr 2 ＋Γi 2 ）1/2 …(12) Γr ＝（ｒ2 ＋ｘ2 −１）／｛（ｒ＋１）2 ＋ｘ2 ｝ Γi ＝２ｘ／｛（ｒ＋１）2 ＋ｘ2 ｝ ｒ＝Ｒ／Ｚo ｘ＝Ｘ／Ｚo の関係となる。なお、Γr は反射係数の実数部、Γi は
反射係数の虚数部であり、Ｚo は信号ケーブル１３のイ
ンピーダンスで、ユーザにより設定され例えば５０Ωで
ある。
【００７５】又、電圧定在波比ＶＳＷＲは、 ＶＳＷＲ＝（１＋Γ）／（１−Γ） …(13) により表される。
【００７６】従って、高周波回路のインピーダンスＺ及
び位相θを測定することにより、反射係数Γ又は電圧定
在波ＶＳＷＲを算出し、これら反射係数Γ又は電圧定在
波比ＶＳＷＲの変曲点を検出してエッチング終了点を判
定してもよい。
【００７７】又、エッチング終了点の判定は、反応チャ
ンバ１とプラズマＱを生成するための高周波電源との整
合を取る整合回路５における可変コンデンサＣa 、Ｃb
又は可変コイルＬの調整値を用いてもよい。すなわち、
整合回路５は、可変コンデンサＣa 、Ｃb 又は可変コイ
ルＬを調整して高周波回路との整合を取っているので、
これら可変コンデンサＣa 、Ｃb 又は可変コイルＬの調
整値を監視することで、これら調整値のエッチング終了
点での変曲点を検出できる。
【００７８】又、マイクロ波を反応チャンバ１に導入し
てプラズマＱを生成する場合には、マイクロ波導波管８
におけるスタブ１１の差し込み位置を監視し、この差し
込み位置の変化からエッチング終了点を検出してもよ
い。
【００７９】又、上記第１〜第３の実施の形態では、エ
ッチング終了点の検出に適用した場合について説明した
が、クリーニング終了を自動的に判定する場合にも適用
できる。
【００８０】又、上記第１〜第３の実施の形態では、エ
ッチング終了点やクリーニング終了点を検出点としてい
るが、検出後の所定時間経過後を終了点と判断するよう
に設定してもよい。
【００８１】
【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１〜
３によれば、プラズマ光取り込み用窓の汚れやプラズマ
光のチラツキなどに影響されず、かつ移動平均を複数回
用いる場合の時間遅れや信号変化が微小な場合の影響が
なく、高精度にエッチング終了点などのプラズマ処理終
了点を判定できるプラズマ処理終了点判定方法を提供で
きる。
【００８２】又、本発明の請求項４〜８によれば、プラ
ズマ光取り込み用窓の汚れやプラズマ光のチラツキなど
に影響されず、かつ移動平均を複数回用いる場合の時間
遅れや信号変化が微小な場合の影響がなく、高精度にエ
ッチング終了点などのプラズマ処理終了点を判定できる
プラズマ処理終了点判定装置を提供できる。
【００８３】又、本発明の請求項８によれば、特定のパ
ターン変化の検出からプラズマの異常放電又は被処理体
に対する処理の不具合を判定できるプラズマ処理終了点
判定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるプラズマ処理終了点判定装置の
第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】同装置に用いられる整合回路の等価回路図。
【図３】エッチング終了点の反応チャンバ内のインピー
ダンス変化を示す図。
【図４】反射電力のサンプリング値の波形の一例を示す
図。
【図５】測定信号のサンプリング値を中位数フィルタを
通して特異なピークを除去した信号を示す図。
【図６】加重移動平均後のサンプリング値をＭＷＡ(t)
の波形の一例を示す図。
【図７】加重移動平均されたサンプリング値ＭＷＡ(t)
の２次微分を示す図。
【図８】本発明に係わるプラズマ処理終了点判定装置の
第２の実施の形態を示す構成図。
【図９】相関を得る時の時点差τに対する自己相関係数
Γff（τ）のグラフの一例を示す図。
【図１０】自己相関係数Γff（τ）の自己相関係数の時
間依存性の一例を示す図。
【図１１】本発明に係わるプラズマ処理終了点判定装置
の第３の実施の形態を示す構成図。
【図１２】プラズマ異常放電又はプラズマ処理の不具合
で現れる特定のパターン変化を示す図。
【符号の説明】
１…反応チャンバ、 ３…半導体ウエハ、 ４…放電電極、 ５…整合回路、 ６…高周波電源、 Ｃa ，Ｃb …可変コンデンサ、 Ｌ…可変コイル、 ８…マイクロ波導波管、 ９…マイクロ波発振器、 １０…チューナ、 １１…スタブ、 １２…モニタ、 １４…コンピュータ、 １５…加重移動平均部、 １６…判定部、 ２０…コンピュータ、 ２１…自己相関係数部、 ２２…判定部、 ３０…異常判定部。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 反応チャンバ内にプラズマを発生させて
    被処理体を処理するときのプラズマ処理終了点を判定す
    るプラズマ処理終了点判定方法において、 前記プラズマを発生させるための回路中の物理量を測定
    し、この物理量の時間経過に対する変曲点に基づいてプ
    ラズマ処理終了点を判定することを特徴とするプラズマ
    処理終了点判定方法。
  2. 【請求項２】 前記物理量の測定信号を中位数フィルタ
    を通してガウス分布による加重移動平均し、この値の１
    次微分値又は２次微分値を求めて予め設定された閾値と
    比較することにより前記プラズマ処理終了点を判定する
    ことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理終了点判
    定方法。
  3. 【請求項３】 前記物理量の測定信号を中位数フィルタ
    を通して自己相関係数を逐次求め、これら自己相関係数
    と予め設定された閾値と比較することにより前記プラズ
    マ処理終了点を判定することを特徴とする請求項１記載
    のプラズマ処理終了点判定方法。
  4. 【請求項４】 反応チャンバ内にプラズマを発生させて
    被処理体を処理するときのプラズマ処理終了点を判定す
    るプラズマ処理終了点判定装置において、 前記プラズマを発生させるための回路中の物理量を測定
    する物理量測定手段と、 この物理量測定手段により測定された物理量の時間経過
    に対する変曲点に基づいてプラズマ処理終了点を判定す
    るプラズマ処理終了点判定手段と、を具備したことを特
    徴とするプラズマ処理終了点判定装置。
  5. 【請求項５】 前記物理量測定手段は、前記プラズマを
    発生させるための回路中のインピーダンス、電圧、電
    流、反射係数、電圧定在波比、入射電力、反射電力、有
    効電力、無効電力、さらには前記反応チャンバと前記プ
    ラズマを生成するための高周波電源との整合を取るため
    の可変コンデンサ又は可変コイルの調整値、前記反応チ
    ャンバと前記プラズマを生成するためのマイクロ波回路
    とを接続する導波管におけるスタブ位置のいずれか又は
    これらの組み合わせを用いることを特徴とする請求項４
    記載のプラズマ処理終了点判定装置。
  6. 【請求項６】 前記プラズマ処理終了点判定手段は、前
    記物理量の測定信号を中位数フィルタを通してガウス分
    布による加重移動平均を求める加重移動平均部と、 この加重移動平均部により求められた値の１次微分値又
    は２次微分値を求めて予め設定された閾値と比較するこ
    とにより前記プラズマ処理終了点を判定する判定部と、
    を有することを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理
    終了点判定装置。
  7. 【請求項７】 前記プラズマ処理終了点判定手段は、前
    記物理量の測定信号を中位数フィルタを通して自己相関
    係数を逐次求める自己相関係数部と、 この自己相関係数部により求められた各自己相関係数と
    予め設定された閾値と比較することにより前記プラズマ
    処理終了点を判定する判定部と、を有することを特徴と
    する請求項４記載のプラズマ処理終了点判定装置。
  8. 【請求項８】 前記プラズマを発生させるための回路中
    の前記物理量を測定した測定信号の時間経過に対する特
    定のパターン変化を検出し、この特定のパターン変化の
    検出から異常放電又は前記被処理体に対する処理の不具
    合を判定する異常判定手段を付加したことを特徴とする
    請求項４記載のプラズマ処理終了点判定装置。
JP9128675A 1997-05-19 1997-05-19 プラズマ処理終了点判定方法及びその装置 Pending JPH10321601A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9128675A JPH10321601A (ja) 1997-05-19 1997-05-19 プラズマ処理終了点判定方法及びその装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9128675A JPH10321601A (ja) 1997-05-19 1997-05-19 プラズマ処理終了点判定方法及びその装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10321601A true JPH10321601A (ja) 1998-12-04

Family

ID=14990674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9128675A Pending JPH10321601A (ja) 1997-05-19 1997-05-19 プラズマ処理終了点判定方法及びその装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10321601A (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004047581A (ja) * 2002-07-09 2004-02-12 Sumitomo Precision Prod Co Ltd プラズマエッチングの終点検出方法及びプラズマエッチング装置
US20090255800A1 (en) * 2008-03-31 2009-10-15 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus, plasma processing method, and computer readable storage medium
KR100978886B1 (ko) 2007-02-13 2010-08-31 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 플라즈마처리방법 및 플라즈마처리장치
KR101356853B1 (ko) * 2012-11-12 2014-01-29 고려대학교 산학협력단 식각 종말점 검출 장치 및 식각 종말점 검출 방법
JP2015122277A (ja) * 2013-12-25 2015-07-02 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理方法
JP2017142203A (ja) * 2016-02-12 2017-08-17 株式会社東京精密 光学式エンコーダ及びその原点決定方法
WO2018207705A1 (ja) * 2017-05-10 2018-11-15 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波出力装置及びプラズマ処理装置
KR20190005799A (ko) * 2017-07-07 2019-01-16 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 장치, 저장 매체 및 기판 처리 방법
CN113808902A (zh) * 2021-08-20 2021-12-17 深圳天狼芯半导体有限公司 一种干法刻蚀设备的腔体清理方法、装置、终端和介质

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004047581A (ja) * 2002-07-09 2004-02-12 Sumitomo Precision Prod Co Ltd プラズマエッチングの終点検出方法及びプラズマエッチング装置
KR100978886B1 (ko) 2007-02-13 2010-08-31 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 플라즈마처리방법 및 플라즈마처리장치
TWI496514B (zh) * 2008-03-31 2015-08-11 Tokyo Electron Ltd A plasma processing apparatus and a plasma processing method, and a computer-readable memory medium
US20090255800A1 (en) * 2008-03-31 2009-10-15 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus, plasma processing method, and computer readable storage medium
CN102709145A (zh) * 2008-03-31 2012-10-03 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置
US8741095B2 (en) * 2008-03-31 2014-06-03 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus, plasma processing method, and computer readable storage medium
KR101356853B1 (ko) * 2012-11-12 2014-01-29 고려대학교 산학협력단 식각 종말점 검출 장치 및 식각 종말점 검출 방법
JP2015122277A (ja) * 2013-12-25 2015-07-02 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理方法
JP2017142203A (ja) * 2016-02-12 2017-08-17 株式会社東京精密 光学式エンコーダ及びその原点決定方法
WO2018207705A1 (ja) * 2017-05-10 2018-11-15 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波出力装置及びプラズマ処理装置
JP2018190657A (ja) * 2017-05-10 2018-11-29 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波出力装置及びプラズマ処理装置
KR20190005799A (ko) * 2017-07-07 2019-01-16 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 장치, 저장 매체 및 기판 처리 방법
CN113808902A (zh) * 2021-08-20 2021-12-17 深圳天狼芯半导体有限公司 一种干法刻蚀设备的腔体清理方法、装置、终端和介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6929712B2 (en) Plasma processing apparatus capable of evaluating process performance
JP5583603B2 (ja) アーク検出システムおよび方法
KR100389203B1 (ko) 플라즈마처리의종점검출방법과장치,반도체장치의제조방법과장치및반도체장치
EP0841682A2 (en) Method of detecting end point of plasma processing and apparatus for the same
JPH0546095B2 (ja)
KR100333449B1 (ko) 반도체처리시스템의플라즈마처리방법
JPH10321601A (ja) プラズマ処理終了点判定方法及びその装置
US20090026172A1 (en) Dry etching method and dry etching apparatus
US6447691B1 (en) Method for detecting end point of plasma etching, and plasma etching apparatus
US6184687B1 (en) Plasma process end point determination method and apparatus, and plasma evaluation method and apparatus
Kanoh et al. End-point detection of reactive ion etching by plasma impedance monitoring
US11239097B2 (en) Etching apparatus and etching method and detecting apparatus of film thickness
JPH11121440A (ja) プラズマ評価方法及びその装置
US20240136164A1 (en) Method for OES Data Collection and Endpoint Detection
JP2001144071A (ja) プラズマ処理方法及びその装置
US20240230409A9 (en) Time-Resolved OES Data Collection
TW202429053A (zh) 用於先進製程特徵化的光發射光譜法
US6537460B1 (en) Method for detecting an end point of etching in a plasma-enhanced etching process
JP3884894B2 (ja) プラズマエッチング処理装置
US6732295B2 (en) Method and system of frequency modulated end-point detection
JPH11214363A (ja) 半導体製造方法とその装置、並びに半導体素子
JP2893391B2 (ja) プラズマパラメータ測定装置
JPH11162400A (ja) プロセスガス監視装置
JPH09139377A (ja) ドライエッチングの終点検出方法及び装置
JP3702220B2 (ja) プラズマ管理方法