JPS63208218A - プラズマ処理終点判定方法及び装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラズマ処理終点判定方法及び装置に係り、
特に半導体素子基板等の試料のプラズマ処理の終点を発
光分光法により判定するのに好適なプラズマ処理終点判
定方法及び装置に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体素子基板等の試料のプラズマ処理の終点を発光分
光法により９１定するに際して、プラズマ処理試料の個
数の増加に伴って試料のプラズマ処理時に生じる発光の
強度が低下するため、終点判定の再現性が悪曵なる。

このような、プラズマ処理試料の個数の増加による終点
判定の再現性悪化に対処する技術としては、例えば、特
公昭５７−１２５２９号公報に記載のような、試料のプ
ラズマ処理の進行に伴って発光強度が変化する波長と試
料のプラズマ処理の進行と無関係に同一発光強度である
波長の三波長を使用する、いわゆる三波長比較方式終点
判定技術が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、試料のプラズマ処理の進行に伴い変
化する波長の発光強度が、覗き窓の付着物付着等による
汚れにより減衰したとしても、試料のプラズマ処理の進
行によらず変化しない波長の発光強度も同様に減衰する
ため、これら三波長の発光強度の商は一定のものとなり
、プラズマ処理試料個数が増加しても再現性の良い終点
判定が可能である。

しかし、上記従来技術では、三波長の発光強度を同時に
、かつ、別々に測定する必要があり、装置構成としては
、三波長を分光する分光手段と該手段で分光された三波
長の光量を電気信号に変換する手段等が２セツト必要と
なるため、装置価格が高価になるといりた問題がある。

本発明の目的は、安価でプラズマ処理試料個数が増加し
ても終点判定を再現性良曵行うことができるプラズマ処
理終点判定方法及び装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、プラズマ処理終点判定方法を、プラズマ処
理開始前に処理室に設けた覗き窓の減衰率を測定する工
程と、前記処理室内での試料のプラズマ処理時に前記覗
き窓を介して単一波長の発光強度を測定する工程と、該
測定発光強度を前記測定減衰率を基に補正する工程と、
該補正発光強度を基に前記試料のプラズマ処理の終点判
定を行う工程とを有する方法とし、プラズマ処理終点判
定ｇｔｉｉｌな、プラズマ処理開始前に処理室に設けた
覗き窓の減衰率を測定する手段と、前記処理室内での試
料のプラズマ処理時に前記覗き窓を介して単一波長の発
光強度を測定する手段と、該発光強度測定手段での測定
発光強度を前記減衰率測定手段での測定減衰率を基に補
正する手段と、該発光強度補正手段での補正発光強度を
基に前記試料のプラズマ処理の終点判定を行う手段とを
具備したものとすることにより、達成される。

〔作　　用〕

処理室に設けた覗き窓の減衰率がプラズマ処理開始前に
減衰率測定手段で測定される。処理室内での試料のプラ
ズマ処理時に覗き窓を介して単一波長の発光強度が発光
強度測定手段で測定される。

発光強度測定手段で測定された単一波長の発光強度は、
減衰率測定手段で測定されたプラズマ処理開始前の覗き
窓の減衰率を基に発光強度補正手段で補正される。終点
判定手段では、発光強度補正手段で補正された単一波長
の発光強度を基に試料のプラズマ処理の終点判定が行わ
れる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図で、処理室ｌＯには、対向電極１１と試料電極認
とが、放電空間１３を有し内股されている。処理室１０
には、処理室１０内を減圧排気する排気系（図示省略）
と処理室ｌＯ内に所定の処理ガスを所定流量で供給する
ガス供給系（図示省略）とが設けられている。例えば、
試料型、ｆ！νは１例えば、高周波電源（図示省略）が
電気的に接続されている。

対向１Ｌ極１１は、接地されている。

第１図で、放電空間１３と対応する処理室１０の測微に
は、覗き窓九が設けられている。放電空間１３と対応し
、かつ覗き窓ｍと対向する処理室１０の側壁には、光透
過窓Ｉが設けられている。覗き窓りと光透過窓菊とは、
この場合、同一材質材料つまり透明で同−減衰率を有す
る材料で形成されている。この場合、光゛源切が、処理
室１０内を照明可能に、この場合、光透過窓間と対応し
た位置で処理室１０外に設けられている。覗き窓蜀と対
応した処理室１０外位置で、分光器間が設けられている
。分光器間は、単一波長の光を分光する機能を有してい
る。これより、光源荀としては、分光器間で分光可能な
単一波長の光を含む光を発するものが使用される。分光
器（資）で分光された単一波長の光を受光可能に光電変
換素子ωが設けられている。この場合、光電変換素子ω
は、増幅皿面な介してＡ／Ｄ変換器（資）に電気的に接
続されている。Ａ／Ｄ変換器（資）は、制御計算機（例
えば、マイクロコンピュータが使用可）９０に電気的に
接続されている。

制御用計算機頭は、減衰率演算部９１．発光強度補正部
乾、データ設定部郭、終点判定部Ｕ等を有している。即
ち、Ａ／Ｄ変換器（資）は、この場合、減衰率演算部９
１と終点判定カラとにそれぞれ電気的に接続されている
。また、増幅器７０は、発光強度補正部曳に電気的に接
続されている。

第１因で、覗き窓四、光透過窓（９）が付着物付着等に
より汚れていない状態で、例えば、処理室１０内のクリ
ーニング処理後に、光源菊が点灯される。

光源Ｑの点灯により光源旬から発せられた光は、光透過
窓（９）を通して処理室１０内に入り、これにより、処
理室１０内は照明される。処理室１０内に入った光は、
覗き窓■を通って処理室１０外へ取り出され分光器間に
到達する。分光器間では、到達した光の中で単一波長の
光が分光される。分光された単一波長の光量は、光電変
換素子ωでアナログ電気信号に変換される。アナログ電
気信号は、増幅器７０で増幅されてＡ／Ｄ変換器（資）
に入力される。

＾／Ｄ変換器邪に入力されたアナログ電気信号は、ここ
でディジタルデータ値に変換される。該ディジタルデー
タ値は、減衰率測定部９１に基準値Ａφとして入力され
る。

第１図で、クリーニング処理後の処理室１０では試料１
００のプラズマ処理が実施されることになるが、試料１
００のプラズマ処理開始前に光源切が点灯される。この
ような光１ｊＬ４０の点灯により光源栃より発せられた
光は、光透過窓３０．処理室１０内。

覗き窓囚を通つて分光器間に到達し、ここで、単一波長
の光が分光された後に上記のようにしてディジタルデー
タ値に変換されて減衰率測定部９１に入力される。該入
力されたディジタルデータ値をＡ、とすると、覗き窓（
９）の減衰率αは式（１）を用いて減衰率測定部９１で
演算されて測定される。

α＝σフズ７　　　　　・・・・・・・・・・・・・−
１１１式１１）のＡにＡ、を入力して減衰率測定部９１
で測定された覗き急回の減衰率α１は、発光強度補正部
４に入力される。この場合１発光強度補正部蛇からはゲ
イン制御信号が増幅器πに出力され、これにより増幅器
７０のゲインが、当初のＬｋ１倍に変更される。このた
うな増幅器７０のゲイン変更後、光源ωは消灯され処理
室１０内では、試料１０Ｇのプラズマ処理が開始される
。試料１００のプラズマ処理時に生じた発光、例えば、
反応生成物の発光は、覗き急回な通って分光器間に到達
し、ここで、単一波長の光が分光される。該分光された
単一波長の光量は、光電変換素子ωでアナログ電気信号
に変換される。このアナログ電気信号は、ゲインを変更
された増幅器７０で増幅された後にＡ／Ｄ変換器（資）
に入力され、ここで、ディジタルデータ値に変換される
。二のディジタルデータ値は、終点判定部例に入力され
る。終点判定部例には、試料１００のプラズマ処理開始
からの時間が入力されている。

従って、終点判定部ζでは発光強度／プラズマ処理時間
函数が一次微分又は二次微分処理され、−次微分値又は
二次微分値が、予め設定されてデータ設定部９３から入
力された所定の判定規準値で満足した時点で試料１００
のプラズマ処理の終点が判定される。このような終点判
定カラなされた時点で、制御用計算機匍からは１例えば
、シーケンサ（図示省略）に操作信号が出力され、該操
作信号を受けてシーケンサからは高周波電源、ガス供給
系等に停止信号が出力される。これにより、放電が停止
され処理室１０内へのガス供給が停止゛される。その後
、新たな試料１ωがプラズマ処理される場合には、その
処理開始前に、光源旬が点灯され、この状態での覗き窓
（９）の減衰率α２が上記と同様にして測定される。即
ち、増幅器πのゲインは発光強度補正部乾からの操作信
号により当初のゲインに戻され、覗き窓囚の減衰率α２
は、式（１）のＡにＡ２を入れることで式中を用いて減
衰率測定部９１で演算されて測定される。減衰率測定部
９１で測定された覗き窓ｍの減衰率α２で増幅器７０の
ゲインは、当初のｌ／ａ２倍に変更される。このような
増幅器７ｏのゲイン変更後、光源荀は消灯され処理室ｌ
ｏ内では、新たな試料１００のプラズマ処理が開始され
、そのプラズマ処理の終点は、上記と同様にして終点判
定部用にて判定される。

本実施例では、処理室内での試料のプラズマ処理開始前
に処理室に設けた覗き窓の減衰率を測定し、該測定した
覗き窓の減衰率を基に増幅器のゲインを変更つまり、試
料のプラズマ処理時に生じ分光された単一波長の発光強
度を補正し、該補正した発光強度を基に試料のプラズマ
処理の終点判定を行うので、プラズマ処理試料個数が増
加しても再現性の良い終点判定を行うことができる。ま
た、これと共に、従来の三波長比較方式のように三波長
を分光する分光手段と該手段で分光された三波長の光量
を電気信号に変換する手段等が２セ゛　　ブトではなく
１セツトで済むため、装置価格を安価にできる。

なお、本実施例では、試料のプラズマ処理毎にその開始
前に覗き窓の減衰率を測定し、該測定した減衰率を基に
増幅器のゲインを変更するようにしているが、このよう
な覗き窓の減衰率測定およびこれによる増幅器のゲイン
変更は、試料の所定処理個数毎に実施するようにしても
良い。また、本実施例では、測定した減衰率で増幅器の
ゲイン変更を行うようにしているが、この他に、発光強
度補正部にテ゛イジタルデータ値を測定した減衰率で補
正する機能を持たせるようにしても良い。この場合、増
幅器のゲインは不変であり、Ａ／Ｄ変換器で変換された
ディジタルデータ値は、Ａ／Ｄ変換器から発光強度補正
部に入力される。発光強度補正部に入力されたディジタ
ルデータ値は、減衰率測定部から入力された覗き窓の減
衰率を基にここで補正される。補正されたディジタルデ
−タ値は、ＸＡ光強度補正部から終点判定部に入力され
、これを基に終点判定部では上記と同様にして終点判定
が実施される。また、光源としては、上記のように、分
光器で分光可能な単一波長の光を含む光を発するものが
使用されるが、これを満足するものであれば、ＬＢＤ等
の発光分子を用いても良い。更に、上記一実施例では、
プラズマ処理装置として、いわゆる平行平板方式の反応
性プラズマエツチング装置を例にとっているが、しかし
５本発明は、これに特に限定されるものではない。即ち
、プラズマ処理装置としては、この他に、例えば、マイ
クロ波利用により処理ガスをプラズマ化して該プラズマ
により試料を処理する方式の装置や、有磁場マイクロ波
利用により処理ガスをプラズマ化して該プラズマにより
試料を処理する方式の装置であっても良い。例えば、有
磁場マイクロ波プラズマ利用方式の装置で、透明な放電
管を用い、該放電管を通して発光を取り出すようにした
ものにのいては、放電管の発光通過部分が上記一実施例
での覗き窓に対応する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、安価で、プラズマ処理試料個数が増加
しても終点判定を再現性良畷行うことができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のプラズマ処理終点判定装
置の構成図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プラズマ処理開始前に処理室に設けた覗き窓の減衰
   率を測定する工程と、前記処理室内での試料のプラズマ
   処理時に前記覗き窓を介して単一波長の発光強度を測定
   する工程と、該測定発光強度を前記測定減衰率を基に補
   正する工程と、該補正発光強度を基に前記試料のプラズ
   マ処理の終点判定を行う工程とを有することを特徴とす
   るプラズマ処理終点判定方法。 ２、前記覗き窓の減衰率を、汚れていない前記覗き窓を
   介して測定した明るさと、前記試料のプラズマ処理前に
   前記覗き窓を介して測定した明るさとを比較し測定する
   特許請求の範囲第１項記載のプラズマ処理終点判定方法
   。 ３、前記処理室内を光源点灯で照らし前記覗き窓を介し
   て前記明るさを測定する特許請求の範囲第２項記載のプ
   ラズマ処理終点判定方法。 ４、プラズマ処理開始前に処理室に設けた覗き窓の減衰
   率を測定する手段と、前記処理室内での試料のプラズマ
   処理時に前記覗き窓を介して単一波長の発光強度を測定
   する手段と、該発光強度測定手段での測定発光強度を前
   記減衰率測定手段での測定減衰率を基に補正する手段と
   、該発光強度補正手段での補正発光強度を基に前記試料
   のプラズマ処理の終点判定を行う手段とを具備したこと
   を特徴とするプラズマ処理終点判定装置。