JPH11121440A - プラズマ評価方法及びその装置 - Google Patents

プラズマ評価方法及びその装置

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JPH11121440A
JPH11121440A JP9286344A JP28634497A JPH11121440A JP H11121440 A JPH11121440 A JP H11121440A JP 9286344 A JP9286344 A JP 9286344A JP 28634497 A JP28634497 A JP 28634497A JP H11121440 A JPH11121440 A JP H11121440A
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JP
Japan
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plasma
physical quantity
reaction chamber
evaluation
impedance
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JP9286344A
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Masashi Yamahana
雅司 山華
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、サンプルによるプラズマ処理性能
の評価ではなく、直接的にプラズマ処理性能の評価を行
うことで、時間的にもコスト的にも有効なプラズマ処理
装置のプラズマ評価方法及びその装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】 反応チャンバ内にプラズマを発生させる
ためのプラズマ発生回路回路中の電気的物理量を検出す
る工程と、検出した電気的物理量と予め設定した値と比
較しプラズマの発生状況を評価する評価工程とを有す
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、反応チャンバ内に
プラズマを発生させ、被処理体に対するエッチング処理
などを行うプラズマ処理装置の組立再現性の評価方法及
びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】プラズマ処理装置において、被処理体に
対するエッチングやアッシングなどの処理を長期間行う
と、電極や電極を構成する部品、反応チャンバの内壁面
などに、エッチングやアッシングによるパーティクルが
膜として堆積したり、電極や反応チャンバの内壁面にコ
ーティングしたコーティング材が剥がれるなどし、均一
なプラズマ処理が行えなくなるなどの諸問題が生じる。
そこで、これらの諸問題を解決するため、定期的に電極
や反応チャンバの洗浄及び電極や電極を構成する部品の
交換を行い、対処している。
【0003】電極や反応チャンバの洗浄及び電極や電極
構成部品の交換を行うには、電極の分解及び再組立を行
う必要がある。その際、電極等の状態が分解前と異なる
状態であると、その後の処理において所定のプラズマ処
理性能が得られなくなる。
【0004】そこで、電極等の分解・再組立後における
プラズマ処理性能を評価するために、従来は所定のサン
プルに対して実際のプラズマ処理と同様の処理を行い、
処理後のサンプルの状態を評価して調整を行っていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなサンプルに対してプラズマ処理を行い、処理後の
サンプルの状態を評価して調整を行う方法であると、評
価の方法がサンプルの状態を評価するという間接的な評
価となってしまい、また、サンプルに実際のプラズマ処
理と同様の処理を施す必要があるため、その処理に長時
間を要してしまう。特に、サンプル評価の結果、所定の
プラズマ処理性能が得られていない場合には、調整を行
った後に、再びサンプルによるプラズマ処理性能の評価
を行う必要があり、これを所定のプラズマ処理性能を得
られるまで繰返すこととなり、更に長い時間がかかるば
かりか、大量のサンプルが必要になり、経済的とは言え
なかった。
【0006】そこで本発明は、サンプルによるプラズマ
処理性能の評価ではなく、直接的にプラズマ処理性能の
評価を行うことで、時間的にもコスト的にも有効なプラ
ズマ処理装置のプラズマ評価方法及びその装置を提供す
ることを目的とする。
【0007】
【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るための回路中の電気
的物理量を検出する工程と、検出した電気的物理量と予
め設定した値と比較しプラズマの発生状況を評価する評
価工程とを有することを特徴とする。
【0008】請求項2によれば、プラズマ評価方法は、
反応チャンバの洗浄や電極部品の交換などを行ってプラ
ズマ処理装置を組立た後に行うことを特徴とする。請求
項3によれば、電気的物理量は、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、無効電力のいずれか又はこれらの組み合
わせであることを特徴とする。
【0009】請求項4によれは、反応チャンバと、反応
チャンバ内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生
回路と、プラズマ発生回路中の電気的物理量を測定する
電気的物理量測定手段と、この電気的物理量測定手段に
より測定された電気的物理量と予め設定した値を比較し
プラズマの発生状況を評価する比較・評価手段とを具備
したことを特徴とする。
【0010】請求項5によれば、物理量測定判定手段
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。
【0011】請求項6によれば、反応チャンバと、反応
チャンバ内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生
回路と、プラズマ発生回路と反応チャンバ間の整合をと
る整合回路と、整合回路中の電気的物理量を測定する電
気的物理量測定手段と、この電気的物理量測定手段によ
り測定された電気的物理量と予め設定した値を比較しプ
ラズマの発生状況を評価する比較・評価手段とを具備し
たことを特徴とする。
【0012】請求項7によれば、整合回路は可変コンデ
ンサ或いは可変コイルの少なくとも一方より構成され、
電気的物理量は、可変コンデンサ或は可変コイルの調整
値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。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の
プラズマ評価方法を適用したプラズマ評価装置の概略構
成図である。図中1は反応チャンバであり、その内部を
密封するように構成されており、図示しないが、反応チ
ャンバ1内にエッチングなどを行うための処理ガスを供
給するための処理ガス供給手段、及び、反応チャンバ1
内の反応ガス等を排気するための排気手段が設けられて
いる。また、反応チャンバ1の底部には、被処理物とし
ての半導体ウエハ3を載置可能な状態に設けた放電電極
4を有するテーブル2が設けられている。
【0014】放電電極4には、後述する電気的物理量測
定手段であるモニタ5及び整合回路6を介して高周波電
源7が接続され、プラズマ生成回路(高周波回路)を構
成している。高周波電源7から放電電極4に電力を供給
すると、放電電極4と反応チャンバ1の内壁との間で放
電が行われ、反応チャンバ1内に供給されていた処理ガ
スが活性化してプラズマQを生成する。
【0015】整合回路6は、高周波電源7と反応チャン
バ1間の整合をとり、高周波電源7から放電電極4へ電
力を供給したときの、高周波電源7へ戻る反射電力を防
いでプラズマ放電を安定化させるもので、図2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6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として構成さ
れる。
【0016】放電電極4と高周波電源7間に設けられた
モニタ5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電気的物理量を測定する電気的
物理量測定手段としてのモニタ5が接続されている。モ
ニタ5が測定する電気的物理量としては、高周波回路中
のインピーダンスや電圧、電流、反射係数、電圧定在波
比、入射電力、反射電力、有効電力、無効電力などが挙
げられる。
【0017】モニタ5には、比較・評価手段としてのコ
ンピュータ8が接続されており、測定した電気的物理
量、例えばインピーダンスの変化を電圧に変換し、更に
ディジタル化して測定信号として出力する。コンピュー
タ8は、モニタ5により測定された電気的物理量の測定
信号を取込み、その測定信号が予め設定した範囲内にあ
るか否かを比較する機能を有している。
【0018】次に上記の如く構成された装置に基づき、
本発明のプラズマ評価方法について明する。被処理体に
対するエッチングやアッシングなどの処理を長期間行う
と、電極や電極を構成する部品、反応チャンバの内壁面
などに膜が形成されたり、電極や電極構成部品が劣化す
るなどして均一なプラズマ処理が行えなくなる。そこ
で、所定期間経過後に反応チャンバや電極を分解して、
形成された膜の洗浄や構成部品等の交換を行い、再び組
み立て直す。
【0019】プラズマ装置を組み立て直した後、反応チ
ャンバ1内から空気を排気すると共に、例えばエッチン
グガス種等の反応ガスを供給して反応チャンバ1内を所
定の処理圧力に維持する。反応チャンバ1内の圧力が安
定した後、高周波電源7から整合回路6を介して放電電
極4に例えば300〜1000Wの高周波電力が供給す
る。すると、放電電極4と接地されている反応チャンバ
1の内壁との間でプラズマQが発生する。
【0020】モニタ5は、プラズマQが発生することに
より生じる高周波回路中の電気的物理量、例えばプラズ
マQのインピーダンスの変化を検出する。(高周波回路
中の電気的物理量としては、プラズマQのインピーダン
スの他に、電圧、電流、反射計数、電圧定在波比、入射
電力、反射電力、有効電力、無効電力などを検出しても
良い。)モニタ5は、検出した反応チャンバ1内のプラ
ズマQの発生によるインピーダンスの変化値を電圧信号
に変換した後、ディジタル化して測定信号として比較・
評価手段であるコンピュータ8に出力する。この時の測
定信号としては、図3乃至図5に示すような波形信号と
なる。この波形信号は、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いる。
【0021】コンピュータ8は、モニタ5により送信さ
れてきた測定信号を取り込み、そのインピーダンスの変
化が予め設定した上限値と下限値の範囲内にあるかどう
かを比較する。そして、取り込んだ測定信号とを比較し
た結果、図4のように上限値を越えているような場合、
或は図5のように下限値を下回っているような場合は組
立が正確に行われていないという判断をする。
【0022】操作者はこの結果を基に再び反応チャンバ
1や電極等を組み立て直し、図3に示すように、プラズ
マQのインピーダンスの変化が所定範囲内に収まるよう
に調整・組立を行う。
【0023】モニタ5から送信されてきた測定信号と比
較する上限値と下限値は、最適なプラズマQを発生した
ときの状況を基に決定しているものであるが、分解・再
組立前の状況と同等の処理性能を得たい場合は分解前の
状況を基に設定するなど、状況に応じて設定することは
可能である。
【0024】このように第1の実施の形態においては、
分解・再組立後にプラズマを発生させて、このプラズマ
による電気的物理量を直接検出して組立後のプラズマの
評価を行うので、サンプルによる間接的な判断ではな
く、直接的な判断を行うことができ、更にサンプルに対
するプラズマ処理を行う必要がないので、サンプルの処
理終了までの時間を要することなく状況を評価すること
ができる。
【0025】また、サンプルはプラズマによる電気的物
理量を測定する間のみプラズマに曝されるだけなので、
1回の測定毎に1枚のサンプルを必要とする従来に比し
てコスト的にも有効である。
【0026】又、プラズマの発生状況の評価の判断基準
となる電気的物理量としては、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とる整合回
路6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の調整値を検出して
所定値と比較することで、プラズマの再現性の評価をす
ることができる。
【0027】
【発明の効果】以上詳記したように、本発明のプラズマ
評価方法及びその装置によれば、反応チャンバ内に発生
しているプラズマの状況を、サンプルに対する処理によ
る間接的な評価ではなく、プラズマ発生回路或は整合回
路からの電気的物理量から直接評価することが可能とな
るので、時間的にもコスト的にも有効な評価方法を提供
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるプラズマ評価装置の形態を示す
図。
【図2】同装置に用いられる整合回路の等価回路図。
【図3】インピーダンス値が所定範囲内にある状況を示
す波形図。
【図4】インピーダンス値が上限値を越えている状況を
示す波形図。
【図5】インピーダンス値が下限値を下回っている状況
を示す波形図。
【符号の説明】
1・・反応チャンバ、2・・テーブル、4・・放電電
極、5・・モニタ、6・・整合回路、7・・高周波電
源、8・・コンピュータ。

Claims (7)

    【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る
    ための回路中の電気的物理量を検出する工程と、 検出した電気的物理量と予め設定した値とを比較しプラ
    ズマの発生状況を評価する評価工程とを有することを特
    徴とするプラズマ評価方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のプラズマ評価方法は、反
    応チャンバの洗浄や電極部品の交換などを行ってプラズ
    マ処理装置を組立た後に行うことを特徴とするプラズマ
    評価方法。
  3. 【請求項3】 前記電気的物理量は、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、無効電力のいずれか又はこれらの組み
    合わせであることを特徴とする請求項1或は2に記載の
    プラズマ評価方法。
  4. 【請求項4】 反応チャンバと、 前記反応チャンバ内にプラズマを発生させるためのプラ
    ズマ発生回路と、 前記プラズマ発生回路中の電気的物理量を測定する電気
    的物理量測定手段と、 この電気的物理量測定手段により測定された電気的物理
    量と予め設定した値を比較しプラズマの発生状況を評価
    する比較・評価手段とを具備したことを特徴とするプラ
    ズマ評価装置。
  5. 【請求項5】 前記物理量測定判定手段は、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記載のプラズマ評価
    装置。
  6. 【請求項6】 反応チャンバと、 前記反応チャンバ内にプラズマを発生させるためのプラ
    ズマ発生回路と、 前記プラズマ発生回路と前記反応チャンバ間の整合をと
    る整合回路と、 前記整合回路中の電気的物理量を測定する電気的物理量
    測定手段と、 この電気的物理量測定手段により測定された電気的物理
    量と予め設定した値を比較しプラズマの発生状況を評価
    する比較・評価手段とを具備したことを特徴とするプラ
    ズマ評価装置。
  7. 【請求項7】 前記整合回路は可変コンデンサ或は可変
    コイルの少なくとも一方より構成され、前記電気的物理
    量は、前記可変コンデンサ或は可変コイルの調整値のい
    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6記載のプラズマ評価装置。
JP9286344A 1997-10-20 1997-10-20 プラズマ評価方法及びその装置 Pending JPH11121440A (ja)

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