WO2003077304A1 - Systeme de traitement par plasma et methode d'interruption du traitement par plasma - Google Patents

Systeme de traitement par plasma et methode d'interruption du traitement par plasma Download PDF

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Hiroshi Ogawa
Hiroshi Azuma
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Tokyo Electron Limited
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/3299—Feedback systems

Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing stop method, and more particularly, to a plasma processing apparatus and a plasma processing stop method capable of stopping a plasma processing when an applied electric power suddenly changes during the plasma processing.
  • a plasma processing apparatus and a plasma processing stop method capable of stopping a plasma processing when an applied electric power suddenly changes during the plasma processing.
  • a plasma is generated in a processing chamber, and a plasma processing such as etching is performed on an object to be processed, such as an ueno.
  • a plasma processing such as etching is performed on an object to be processed, such as an ueno.
  • High frequency power and the like are widely used as plasma generation means.
  • high-frequency power is controlled at a constant level, the plasma state is stabilized, and stable plasma processing is performed.
  • a high-frequency power supply used as a plasma generating means is subjected to a feed-pack control so that the high-frequency power or the peak-to-peak voltage (VPP) of the high-frequency power falls within a certain range.
  • VPP peak-to-peak voltage
  • Techniques for controlling the plasma processing with good reproducibility have been proposed.
  • high-frequency power applied to a sample stage to obtain a bias voltage is feedback-controlled, peak-peak voltage is controlled to a target value, and a constant etching rate is always maintained. Techniques to secure them have been proposed.
  • high-frequency power and peak-to-peak voltage are determined according to the type of the object to be processed and the change over time due to plasma processing (for example, adhesion of by-products in the processing vessel). Can stabilize the plasma processing and improve the reproducibility.However, for example, the preset value of the variable capacitor of the matching device is not appropriate, etc. There was a problem that it was not possible to cope with the fall, and a pattern defect occurred in the object to be processed, causing a large number of lot defects.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and high frequency power is instantaneously supplied. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing stop method capable of preventing a pattern defect of an object to be processed even when a sudden change such as a drop occurs. Disclosure of the invention
  • a plasma processing apparatus includes: a processing container containing an object to be processed therein; a first electrode and a second electrode disposed in parallel with each other in the processing container. An electrode, a first matcher, a second matcher respectively connected to the first electrode and the second electrode, and a first matcher, a second matcher respectively connected to the second electrode, A first high-frequency power supply for generating plasma by applying a first high-frequency power and a second high-frequency power to the first electrode and the second electrode, respectively, and performing a plasma process on the object to be processed; a second high-frequency power supply A power source, and after applying the first high-frequency power to the first electrode, when applying the second high-frequency power to the second electrode, the first high-frequency power or the second high-frequency power Monitoring to monitor the drop of at least one of the power values to a specified value It is characterized in that a stage.
  • the plasma processing apparatus according to claim 2 of the present invention is the plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the monitoring unit is arranged between the first electrode and the first matching device, or It is characterized in that a drop in the power value detected between at least one of the power values detected between the second electrode and the second matching device to a predetermined value is monitored.
  • the plasma processing apparatus is the plasma processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the monitoring unit is configured to control the first high-frequency power or the second First detection means for detecting that high-frequency power is applied, delay means for delaying a signal from the first detection means for a predetermined time and outputting the signal, and a signal for a predetermined time based on the signal from the delay means.
  • a second detection means for detecting a drop in the power value of the first high-frequency power or the second high-frequency power to the predetermined value, a signal from the first time and the second (2)
  • a stopping means for stopping the plasma processing based on a signal from the detecting means.
  • the plasma processing apparatus is characterized in that: 4.
  • the plasma processing apparatus is the plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the first electrode is configured to control the object to be processed.
  • the second electrode is an upper electrode provided above the object to be processed, the lower electrode also serving as a mounting table for mounting.
  • a plasma processing apparatus includes: a processing container that stores an object to be processed therein; an electrode disposed in the processing container; and a matching device connected to the electrode.
  • a high-frequency power supply connected to the matching device to apply high-frequency power to the electrode to generate plasma to perform plasma processing on the object to be processed, and to output a power value of the high-frequency power to the electrode and the matching device.
  • monitoring means for monitoring a drop in the detected value to a predetermined value.
  • the plasma processing apparatus is the plasma processing apparatus according to claim 6, wherein the monitoring unit includes a first detection unit that detects that the high-frequency power is applied. A timer for continuously outputting a signal for a certain period of time based on the signal from the first detector; a second detector for detecting a drop in the power value of the high-frequency power to the predetermined value; And stopping means for stopping plasma processing based on a signal from the second detecting means and a signal from the second detecting means.
  • the plasma processing stopping method according to claim 8 of the present invention, wherein the first electrode and the second electrode are arranged in parallel in the processing chamber. Measuring the first high-frequency power and the second high-frequency power when the second high-frequency power is applied to the second electrode and then applying the second high-frequency power to the second electrode; and A step of stopping the plasma processing when detecting that at least one of the power and the second high-frequency power has dropped to a predetermined value.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention.
  • FIGS. 2A and 2B are waveform diagrams of the first and second high-frequency power sources of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 and their respective high-frequency voltages.
  • FIG. 2A shows that the first high-frequency voltage is abnormal.
  • FIG. 2B is a waveform diagram when the first high-frequency voltage is normal.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the monitoring means shown in FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • a plasma processing apparatus 10 of the present embodiment includes a processing container 11 made of a conductive material such as aluminum and a processing container 11 in parallel with a predetermined distance therebetween.
  • An upper electrode 12 and a lower electrode 13 are provided, and first and second high-frequency power supplies 14 and 15 connected to both electrodes 12 and 13 are provided.
  • the lower electrode 13 also serves as a mounting table for mounting an object to be processed (for example, a semiconductor wafer).
  • the first high-frequency power supply 14 applies a high-frequency power of, for example, 0.6 MHz to the upper electrode 12, and the second high-frequency power supply 15 applies, for example, 2 seconds after application from the first high-frequency power supply 14.
  • a high frequency power of 2 MHz is applied to the lower electrode 13 to generate a plasma P from the process gas supplied into the processing vessel 11 between the upper electrode 12 and the lower electrode 13.
  • a bias potential is generated in the lower electrode 13 by the second high-frequency power, and ion components in the plasma are attracted to the surface of the semiconductor wafer W, and, for example, reactive ion etching is performed.
  • a first matching box 17 is provided on the first power supply line 16 of the first high-frequency power supply 14, and is connected to the upper electrode from the first high-frequency power supply 14 via the first matching box 17.
  • the first matching device 17 has, for example, a variable capacitor (not shown), and matches the high-frequency power by setting the variable capacitor to a predetermined preset value in advance.
  • the second power supply line 18 of the second high-frequency power supply 15 is provided with a second matching device 19, which is connected to the lower electrode from the second high-frequency power supply 15 via the second matching device 19.
  • the second matching device 19 has, for example, a variable reactance (not shown), and sets the variable reactance to a predetermined preset value in advance. In this way, high-frequency power is matched.
  • the first and second matching devices 17 and 19 are preset based on the experience of the evening.
  • the impedance in the processing chamber 1 changes when the second high-frequency power is applied.
  • the preset value of the second matching unit 19 is not set properly, the impedance changes rapidly, so that the matching operation of the first matching unit 17 cannot be performed in time and the reflected wave of the first high-frequency power Occurs. If this reflected wave is large, the reflected wave protection function of the first high-frequency power supply 14 operates to lower the first high-frequency power.
  • FIG. 2A is a waveform diagram of the peak-to-peak voltage V PP of the upper electrode 12 and the lower electrode 13 when the preset value of the reactance in the second matching device 19 is poorly taken.
  • Upper waveform diagram and the upper electrode 1 2 V PP value, and the lower waveform represents the V PP value of the lower electrodes 1 3, both the upper and lower horizontal axis represents time.
  • FIG. 2B is a waveform diagram of the peak-to-peak voltage V PP of the upper electrode 12 and the lower electrode 13 when the preset value of the reactance in the second matching box 19 is good.
  • Wave form diagram upper electrode 1 2 V PP values of the upper, lower waveform represents the V PP value of the lower electrode 1 3, both the upper and lower horizontal axis represents time.
  • FIG. 2A and 2B show waveforms when the second high-frequency power is applied two seconds after the first high-frequency power is applied. If-taking preset value of the second matching unit 1 9 is good, the upper electrode 1 2 V PP values as shown in FIG. 2 B, no V PP value both instantaneous variations of the lower electrode 1 3 Very stable. However, when the preset value of the second matching box 19 is poor, when the first high-frequency power is applied and then the second high-frequency power is applied as shown by a dot in FIG. However, the first high-frequency power (that is, the VPP value of the upper electrode 12) drops instantaneously. This drop may interfere with the plasma processing of the semiconductor wafer.
  • the monitoring means 20 is connected to the first matching device 17 as shown in FIG. 1, for example. Then, when the first high-frequency power falls to a predetermined threshold, the monitoring means 20 outputs an in-lock signal to the first and second high-frequency power supplies 14 and 15 to perform plasma processing. At the same time, the alarm 21 is activated and an alarm is issued. Therefore, the monitoring means 20 will be described in detail.
  • the monitoring means 20 for example, as shown in FIG.
  • the first detection means 2 OA for detecting the Pikudzuupiku voltage V PP value when the first RF power applied as triggers signals from the first detecting means 2 OA a delay circuit 20B for outputting a detection signal delayed by a predetermined time, evening continues to output a signal to operate a predetermined time based on the signal from the delay circuit 20B timer 20 C and the peak of this period upper ⁇ electrode 12 Tsu ⁇ peak voltage V PP
  • a second detection means 20D for detecting a drop of the value to a predetermined threshold value or less, and a stop for outputting a stop signal (interlock signal) based on a signal from the camera 20C and a signal from the second detection means 20D.
  • Pikudzuupiku voltage V PP and bias voltage V DC generated at the upper electrode 12 is detected in the first matching unit 17, to enter these voltages to the monitoring means 20.
  • the peak-to-peak voltage PP and the bias voltage VDC generated at the lower electrode 13 are detected by the second matching device 19, and these voltages are input to the monitoring means 20.
  • the high-frequency traveling wave and the reflected wave of the upper electrode 12 are detected by the first high-frequency power supply 14, and the high-frequency traveling wave and the reflected wave are input to the monitoring unit 20.
  • the high-frequency traveling wave and the reflected wave of the lower electrode 13 are detected by the second high-frequency power supply 15, and the high-frequency traveling wave and the reflected wave are input to the monitoring means 20.
  • the monitoring means 20 appropriately selects the trigger signal and the evening get signal, and uses these signals according to the purpose.
  • the monitoring means 20 will be further described with reference to FIG. 2A.
  • the first detection means 2OA outputs a signal to the delay circuit 20B when the trigger signal ( VPP value of the upper electrode) exceeds a certain threshold T1. I do.
  • the delay circuit 20B delays the signal from the first detection means 2OA, for example, by one second and outputs the signal to the timer 20C.
  • the timer 20C is for setting the monitoring time of the peak-to-peak voltage Vpp of the upper electrode 12, and outputs a signal to the in-lock switch 20E for 1 to 10 seconds based on the signal from the delay circuit 20B.
  • the second detection means 20D for example a threshold (e.g., OV) T 2 is set as a target potential, the peak one Kudzuupiku voltage V PP of the upper electrode 12 evening detected as one target signal, this evening one
  • the detection signal is output to the in-night / night lock means 20E.
  • Fig. 3 shows the locking mechanism 20E As a result, the lock signal is transmitted to the first and second high-frequency power supplies 14 and 15 and the alarm 21 based on the signals from both the timer 20 C and the second detection means 20 D. Output.
  • the variable reactance of the second matching device 19 is an appropriate preset value
  • the peak-to-peak voltage V PP does not instantaneously drop to the target potential and is stable at the predetermined potential as shown in FIG. 2B. I do.
  • the in-and-out lock means 20E does not output the in-and-out lock signal, but continues the plasma processing.
  • the pressure inside the processing vessel 11 of the plasma processing apparatus 10 is reduced to a predetermined degree of vacuum.
  • the wafer W is placed on the lower electrode 13 in the processing vessel 11 and the processing vessel
  • the first high-frequency power is applied from the first high-frequency power supply 14 to the upper electrode 12 via the first matching unit 17.
  • the first detection means 2OA of the monitoring means 20 detects as a trigger signal and the signal to the delay circuit 20B as shown in Fig. 2A. Is output.
  • the delay circuit 20B outputs a signal to the timer 2C one second after the input of one trigger signal. Evening
  • the 20 C outputs a signal to the lock unit 20 E for 1 to 10 seconds. Two seconds after the application of the first high-frequency electric power, the second high-frequency electric power is supplied via the second matching device 19.
  • the peak-to-peak voltage VPP increases to a predetermined potential.
  • the peak-to-peak voltage V PP of the first high-frequency power instantaneously becomes the threshold.
  • the second detection means 20D outputs a detection signal to the in-night and night lock means 20E.
  • the input and output lock means 20E outputs the input and output lock signals to the first and second high-frequency power supplies 14 and 1 respectively. 5 to stop the application of the first and second high frequency powers and stop the plasma processing.
  • the lock unit 20 E outputs a signal to the alarm 21, and the applied voltage of the first high-frequency power is Announces a momentary depression.
  • the preset value of the second matching box 19 is good, the first high-frequency power does not drop and the plasma processing is continued.
  • the monitoring unit 20 is used to detect the applied power of the first high-frequency power between the upper electrode 12 and the first matching unit 17, and Since the drop to the predetermined threshold (target potential) T2 is monitored, the instantaneous drop of the peak-to-peak voltage VPp of the first high-frequency power to the overnight get potential can be monitored, and the wafer W Pattern defects can be prevented beforehand, and a large number of defective mouths can be prevented.
  • target potential target potential
  • the monitoring means 20 is configured to detect the peak-to-peak voltage V PP at the time of applying the first high-frequency power as a trigger signal, and to delay the signal from the first detecting means 2 OA by one second.
  • the high-frequency power applied to the upper electrode 12 is the first high-frequency power
  • the high-frequency power applied to the lower electrode 13 is the second high-frequency power.
  • the case where the high-frequency power is applied to the upper electrode 12 first has been described.
  • a drop in the high-frequency power of the upper electrode 12 may be detected by applying the voltage to the lower electrode 13 first.
  • the first and second high-frequency power supplies are exchanged in the above-described embodiment.
  • a plasma processing apparatus and a plasma processing stop method can be provided.

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Description

明 細 書 ブラズマ処理装置及びブラズマ処理停止方法 技 術 分 野
本発明は、 プラズマ処理装置及びプラズマ処理停止方法に関し、 更に詳しくは、 プラズマ処理中に印加電力が瞬間的に急激に変化した時にプラズマ処理を中止す ることができるプラズマ処理装置及びプラズマ処理停止方法に関する。 背 景 技 術
プラズマ処理では処理容器内でプラズマを発生させウエノ、等の被処理体に対し てエッチング等のプラズマ処理を施す。 プラズマ発生手段として高周波電力等が 広く用いられている。 そして、 プラズマ処理時には高周波電力を一定に制御し、 ブラズマ状態を安定化し、 安定したプラズマ処理を行つている。
例えば、 特開平 1 0— 2 4 2 1 2 1号公報ではプラズマ発生手段として用いる 高周波電源をフィ一ドパック制御し、 高周波電力または高周波電力のピークヅゥ ピーク電圧 ( VPP) の値を一定の範囲内に制御して再現性の良いプラズマ処理を 行う技術が提案されている。 また、 特閧平 8— 1 9 9 3 7 8号公報では試料台に 印加してバイアス電圧を得る高周波電力をフィードバック制御し、 ピークヅゥピ —ク電圧を目標値に制御し、 常に一定のエッチングレートを確保する技術が提案 されている。
しかしながら、 上記各公報において提案された技術では、 被処理体の種類の相 違やプラズマ処理による経時的変化 （例えば、 処理容器内への副生成物の付着） 等に応じて高周波電力やピークッゥピーク電圧を制御してブラズマ処理を安定化 し、 再現性を高めることができるが、 例えば、 整合器の可変コンデンサ等のプリ セット値が適当でない等、 高周波電力が何等かの原因で瞬間的かつ急激に落ち込 んだ場合には対応することができず、 被処理体のパターン欠陥が発生し、 大量の ロット不良を生じさせるという課題があった。
本発明は、 上記課題を解決するためになされたもので、 高周波電力が瞬間的に 落ち込む等、 急激に変化した場合であっても、 被処理体のパターン欠陥を防止す ることができるブラズマ処理装置及びブラズマ処理停止方法を提供することを目 的としている。 発明の開示
本発明の請求の範囲第 1項に記載のプラズマ処理装置は、 内部に被処理体を収 容する処理容器と、 この処理容器内で互いに平行に配設された第 1の電極と第 2 の電極と、 これら第 1の電極、 第 2の電極にそれそれ接続された第 1の整合器、 第 2の整合器と、 これら第 1の整合器、 第 2の整合器にそれそれ接続され、 第 1 の電極、 第 2の電極にそれそれ第 1の高周波電力、 第 2の高周波電力を印加して プラズマを発生させ前記被処理体にプラズマ処理を施す第 1の高周波電源、 第 2 の高周波電源と、 前記第 1の高周波電力を前記第 1の電極に印加した後、 前記第 2の高周波電力を前記第 2の電極に印加した際に、 前記第 1の高周波電力または 前記第 2の高周波電力のうち少なくともいずれか一方の電力値の所定値までの落 ち込みを監視する監視手段とを備えたことを特徴とするものである。
本発明の請求の範囲第 2項に記載のプラズマ処理装置は、 請求の範囲第 1項に 記載の発明において、 前記監視手段は、 前記第 1の電極と前記第 1の整合器の間、 または前記第 2の電極と前記第 2の整合器の間で検出した電力値のうち少なくと もいずれか一方で検出した電力値の所定値までの落ち込みを監視することを特徴 とするものである。
本発明の請求の範囲第 3項に記載のプラズマ処理装置は、 請求の範囲第 1項又 は第 2項に記載の発明において、 前記監視手段は、 前記第 1の高周波電力または 前記第 2の高周波電力が印加されたことを検出する第 1検出手段と、 第 1検出手 段からの信号を所定時間遅延させて出力する遅延手段と、 この遅延手段からの信 号に基づいて一定時間信号を出力し続ける夕イマと、 前記第 1の高周波電力また は前記第 2の高周波電力の電力値の前記所定値までの落ち込みを検出する第 2検 出手段と、 前記夕イマからの信号と前記第 2検出手段からの信号に基づいてブラ ズマ処理を停止させる停止手段とを有することを特徴とするものである。
本発明の請求の範囲第 4項に記載のプラズマ処理装置は、 請求の範囲第 1項な いし第 3項のいずれか 1項に記載の発明において、 前記第 1の電極は前記被処理 体の上方に設けられた上部電極であり、 前記第 2の電極は前記被処理体を載置す る載置台を兼ねた下部電極であることを特徴とするものである。
本発明の請求の範囲第 5項に記載のプラズマ処理装置は、 請求の範囲第 1項な いし第 3項のいずれか 1項に記載の発明において、 前記第 1の電極は前記被処理 体を載置する載置台を兼ねた下部電極であり、 前記第 2の電極は前記被処理体の 上方に設けられた上部電極であることを特徴とするものである。
本発明の請求の範囲第 6項に記載のプラズマ処理装置は、 内部に被処理体を収 容する処理容器と、 この処理容器内に配設された電極と、 この電極に接続された 整合器と、 この整合器に接続され、 前記電極に高周波電力を印加してプラズマを 発生させ前記被処理体にプラズマ処理を施す高周波電源と、 前記高周波電力の電 力値を前記電極と前記整合器の間で検出し、 この検出値の所定値までの落ち込み を監視する監視手段とを備えた ζとを特徴とするものである。
本発明の請求の範囲第 7項に記載のプラズマ処理装置は、 請求の範囲第 6項に 記載の発明において、 前記監視手段は、 前記高周波電力の印加されたことを検出 する第 1検出手段と、 この第 1検出手段からの信号に基づいて一定時間信号を出 力し続ける夕イマと、 前記高周波電力の電力値の前記所定値までの落ち込みを検 出する第 2検出手段と、 前記夕イマからの信号と前記第 2検出手段からの信号に 基づいてプラズマ処理を停止させる停止手段とを有することを特徴とするもので ある。
本発明の請求の範囲第 8項に記載のプラズマ処理停止方法は、 処理容器内で互 いに平行に配置された第 1の電極と第 2の電極のうち、 前記第 1の電極に第 1の 高周波電力を印加し、 その後前記第 2の電極に第 2の高周波電力を印加した際に、 前記第 1の高周波電力と前記第 2の高周波電力を計測する工程と、 前記第 1の高 周波電力と前記第 2の高周波電力のうち少なくともいずれか一方の電力値が所定 値まで落ち込んでいることを検出した場合、 プラズマ処理を停止させる工程とを 備えたことを特徴とするものである。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明のプラズマ処理装置の一実施形態を示す構成図である。
図 2 A、 図 2 Bは、 図 1に示すプラズマ処理装置の第 1、 第 2の高周波電源そ れそれの高周波電圧の波形図であって、 図 2 Aは第 1の高周波電圧が異常に落ち 込んだ場合の波形図、 図 2 Bは第 1の高周波電圧の正常な場合の波形図ある。 図 3は、 図 1に示す監視手段を示すプロック図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図 1ないし図 3に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本実施形態のプラズマ処理装置 1 0は、 例えば図 1に示すように、 アルミニゥ ム等の導電性材料からなる処理容器 1 1と、 この処理容器 1 1内に互いに所定間 隔を隔てて平行に配設された上部電極 1 2及び下部電極 1 3と、 これらの両電極 1 2、 1 3に接続された第 1、 第 2の高周波電源 1 4、 1 5とを備えている。 下 部電極 1 3は被処理体 (例えば、 半導体ウェハ） を載置する載置台を兼ねている。 第 1の高周波電源 1 4は例えば.6 0 MH zの高周波電力を上部電極 1 2に印加し、 第 2の高周波電源 1 5は第 1の高周波電源 1 4からの印加後例えば 2秒後に例え ば 2 MH zの高周波電力を下部電極 1 3に印加し、 上部電極 1 2と下部電極 1 3 の間で処理容器 1 1内に供給されたプロセスガスからプラズマ Pを発生させる。 この際、 第 2の高周波電力によって下部電極 1 3にバイアス電位が発生し、 ブラ ズマ中のイオン成分を半導体ウェハ W面に引き込み、 例えば反応性イオンエッチ ングを行う。
第 1の高周波電源 1 4の第 1の電力供給ライン 1 6には第 1の整合器 1 7が設 けられ、 第 1の整合器 1 7を介して第 1の高周波電源 1 4から上部電極 1 2へ高 周波電力を供給する。 第 1の整合器 1 7は例えば可変コンデンサ （図示せず） を 有し、 予め可変コンデンサを所定のプリセット値に設定することにより高周波電 力の整合を取る。 第 2の高周波電源 1 5の第 2の電力供給ライン 1 8には第 2の 整合器 1 9が設けられ、 第 2の整合器 1 9を介して第 2の高周波電源 1 5から下 部電極 1 3へ高周波電力を供給する。 第 2の整合器 1 9は例えば可変リアク夕ン ス （図示せず） を有し、 予め可変リアクタンスを所定のプリセット. 値に設定す ることにより高周波電力の整合を取る。 第 1、 第 2の整合器 1 7、 1 9はォペレ —夕の経験に基づいてプリセットされる。
ところが、 第 1の高周波電力を印加した後第 2の高周波電力を印加すると、 第 2の高周波電力を印加した時に処理容器 1内のィンピ一ダンスが変化する。 この 際、 第 2の整合器 1 9のプリセヅト値の設定が悪いとインピーダンスが急激に変 化するため、 第 1の整合器 1 7の整合動作が間に合わずに第 1の高周波電力の反 射波が発生する。 この反射波が大きいと第 1の高周波電源 1 4の反射波保護機能 が動作して第 1の高周波電力が低下する。
例えば図 2 Aは、 第 2の整合器 1 9におけるリアクタンスのプリセット値の取 り方が悪い場合の上部電極 1 2及び下部電極 1 3のピークヅゥピーク電圧の VP P の波形図である。 上段の波形図が上部電極 1 2の VPP値、 下段の波形図が下部電 極 1 3の VP P値を表し、 上下段とも横軸は時間を表している。 図 2 Bは、 第 2の 整合器 1 9におけるリアクタンスのプリセット値の取り方が良い場合の上部電極 1 2及び下部電極 1 3のピークヅゥピーク電圧の VPPの波形図である。 上段の波 形図が上部電極 1 2の VPP値、 下段の波形図が下部電極 1 3の VPP値を表し、 上 下段とも横軸は時間を表している。 図 2 A、 図 2 B共に、 第 1の高周波電力を印 加した後、 2秒後に第 2の高周波電力を印加した場合の波形を表している。 第 2 の整合器 1 9のプリセット値の取り方が良い場合には、 図 2 Bに示すように上部 電極 1 2の VPP値、 下部電極 1 3の VPP値共に瞬間的な変動がなく非常に安定し ている。 ところが、 第 2の整合器 1 9のプリセヅト値の取り方が悪い場合には、 図 2 Aにひ点で示すように第 1の高周波電力を印加した後第 2の高周波電力を印 加した時に、 第 1の高周波電力 （即ち、 上部電極 1 2の VP P値） が瞬間的に落ち 込んでしまう。 この落ち込みにより半導体ウェハのプラズマ処理に支障をきたす 可能性がある。
そこで、 本実施形態では、 例えば図 1に示すように第 1の整合器 1 7には監視 手段 2 0が接続されている。 そして、 第 1の高周波電力が所定の閾値まで落ち込 んだ時には、 監視手段 2 0は、 イン夕一ロック信号を第 1、 第 2の高周波電源 1 4、 1 5に出力し、 プラズマ処理を中断すると共に警報器 2 1を付勢して警報を 発するようにしてある。 そこで、 監視手段 20について詳述する。 この監視手段 20は、 例えば図 3に 示すように、 第 1の高周波電力印加時のピークヅゥピーク電圧 VPP値をトリガ一 信号として検出する第 1検出手段 2 OAと、 第 1検出手段 2 OAからの検出信号 を所定時間だけ遅らせて出力する遅延回路 20Bと、 遅延回路 20Bからの信号 に基づいて一定時間作動して信号を出力し続ける夕イマ 20 Cと、 この間上部鼋 極 12のピークッゥピーク電圧 VPP値の所定の閾値以下までの落ち込みを検出す る第 2検出手段 20Dと、 夕イマ 20 Cからの信号と第 2検出手段 20Dからの 信号に基づいて停止信号 （インターロック信号） を出力する停止手段 （イン夕一 ロック手段） 20 Eとを備えている。
即ち、 上部電極 12で発生するピークヅゥピーク電圧 VPP及びバイアス電圧 V DCは第 1の整合器 17において検出され、 これらの電圧を監視手段 20に入力す る。 下部電極 13で発生するピークヅゥピーク電圧 PP及びバイアス電圧 VDCは第 2の整合器 19において検出され、 これらの電圧を監視手段 20に入力する。 ま た、 上部電極 12の高周波進行波及びその反射波は第 1の高周波電源 14におい て検出され、 これらの高周波進行波及び反射波を監視手段 20に入力する。 下部 電極 13の高周波進行波及びその反射波は第 2の高周波電源 1 5において検出さ れ、 これらの高周波進行波及び反射波を監視手段 20に入力する。 そして、 監視 手段 20はトリガー信号と夕一ゲット信号をそれそれ適宜選択し、 これらの信号 を目的に応じて使用する。
監視手段 20について図 2 Aを用いて更に説明すると、 第 1検出手段 2 OAは トリガ一信号 （上部電極の VPP値） が一定の閾値 T 1を超えた時に遅延回路 20 Bに信号を出力する。 遅延回路 20Bは、 第 1検出手段 2 OAからの信号を例え ば 1秒間遅らせて夕イマ 20 Cへ信号を出力する。 夕イマ 20 Cは上部電極 12 のピークヅゥピーク電圧 Vppの監視時間を設定するもので、 遅延回路 20Bか の信号に基づいて 1〜1 0秒間イン夕一ロック手段 20 Eへ信号を出力する。一 方、 第 2検出手段 20Dは例えば閾値 （例えば、 OV) T 2がターゲット電位と して設定され、 上部電極 12のピ一クヅゥピーク電圧 VPPを夕一ゲット信号とし て検出し、 この夕一ゲット信号が夕一ゲット電位まで落ち込んだ時に検出信号を イン夕一ロック手段 20 Eへ出力する。 イン夕一ロック手段 20Eは、 図 3に示 すように夕イマ 2 0 C及び第 2検出手段 2 0 Dの双方からの信号に基づいてィン 夕一ロック信号を第 1、 第 2の高周波電源 1 4、 1 5及び警報器 2 1へ出力する。 従って、 例えば第 2の整合器 1 9の可変リアクタンスが適正なプリセット値で あれば、 図 2 Bに示すようにピークヅゥピーク電圧 VPPが瞬間的にターゲット電 位まで落ち込むことがなく所定の電位で安定する。 そして、 イン夕一ロック手段 2 0 Eはィン夕一ロック信号を出力することはなく、 プラズマ処理を続行するこ とになる。
次に、 本実施形態のプラズマ処理装置の一連の動作について説明する。 まず、 第 1、 第 2の整合器 1 7、 1 9の可変リアクタンス及び可変コンデンサを所定の 値にプリセットした後、 プラズマ処理装置 1 0の処理容器 1 1内を所定の真空度 まで減圧した後、 処理容器 1 1内の下部電極 1 3にウェハ Wを載置し、 処理容器
1 1内にプロセスガスを供給し所定の真空度まで減圧する。
次いで、 第 1の整合器 1 7を介して第 1の高周波電源 1 4から上部電極 1 2に 対して第 1の高周波電力を印加する。 図 2 Aに示すように上部電極 1 2のビーク ヅゥピーク電圧 VP Pが閾値 τ 1を超えると監視手段 2 0の第 1検出手段 2 O Aが トリガ一信号として検出し、 遅延回路 2 0 Bに信号を出力する。 遅延回路 2 0 B はトリガ一信号の入力後 1秒経過すると、 夕イマ 2 Cに信号を出力する。 夕イマ
2 0 Cはイン夕一ロック手段 2 0 Eに信号を 1 ~ 1 0秒間出力する。 また、 第 1 の高周波電電力を印加した 2秒後に第 2の整合器 1 9を介して第 2の高周波電源
1 5から下部電極 1 3に第 2の高周波電力を印加すると、 そのピークヅゥビーク 電圧 VPPが所定の電位まで上昇する。
この際、 例えば仮に第 1、 第 2の整合器 1 7、 1 9のプリセット値が悪いと、 第 2の高周波電力を印加した後、 第 1の高周波電力のピークヅゥピーク電圧 VP P が瞬間的に閾値 T 2の夕ーゲット電位まで落ち込み、 第 2検出手段 2 0 Dは検出 信号をイン夕一ロック手段 2 0 Eへ出力する。 イン夕一ロック手段 2 0 Eはタイ マ 2 0 Cからの信号及び第 2検出手段 2 0 Dからの信号を同時に受信するとイン 夕一ロック信号を第 1、 第 2の高周波電源 1 4、 1 5へ出力し、 第 1、 第 2の高 周波電力の印加を停止し、 プラズマ処理を停止する。 また、 これと同時にイン夕 一ロック手段 2 0 Eは警報器 2 1へ信号を出力し、 第 1の高周波電力の印加電圧 が瞬間的に落ち込んだことを報知する。 第 2の整合器 1 9のプリセヅト値が良い と、 第 1の高周波電力の落ち込みがなく、 プラズマ処理が継続する。
以上説明したように本実施形態によれば、 監視手段 2 0を用いて上部電極 1 2 と第 1の整合器 1 7の間で第 1の高周波電力の印加電力を検出し、 この検出値の 所定の閾値 （ターゲット電位） T 2までの落ち込みを監視するようにしたため、 第 1の高周波電力のピークヅゥピーク電圧 V P pの夕一ゲット電位までの瞬間的 な落ち込みを監視することができ、 ウェハ Wのパターン欠陥を未然に防止するこ とができ、 ひいては大量の口ット不良を防止することができる。
また、 監視手段 2 0は、 第 1の高周波電力印加時のピークヅゥピーク電圧 VP P をトリガ一信号として検出する第 1検出手段 2 O Aと、 第 1検出手段 2 O Aから の信号を 1秒間だけ遅らせて出力する遅延回路 2 0 Bと、 遅延回路 2 0 Bからの 信号に基づいて一定時間 （ 1〜1 0秒） 作動する夕イマ 2 0 Cと、 この夕イマ 2 0 Cの作動中にビークヅゥピーク電圧 VP Pの夕ーゲヅト電位までの落ち込みを検 出する第 2検出手段 2 0 Dと、 第 2検出手段 2 0 Dからの信号に基づいてプラズ マ処理をインターロックするインターロック手段 2 0 Eとを有するため、 第 1の 高周波電力のピークヅゥピーク電圧 VP Pが夕ーゲット電位まで瞬間的に落ち込ん だ時にイン夕一ロック手段 2 0 Eが作動して第 1、 第 2の高周波電源 1 4、 1 5 から上部電極 1 2及び下部電極 1 3への電力印加を停止してプラズマ処理を停止 し、 ウェハ Wのパターン欠陥を未然に防止することができ、 ひいては大量のロヅ ト不良を防止することができる。
尚、 上記実施形態では、 印加電力のピークヅゥピーク電圧 VPPを監視する場 合について説明したが、 ピークヅゥピーク電圧 VP Pの他、 各電極 1 2、 1 3にお けるバイアス電圧 V。c、 印加電力の高周波進行波、 高周波反射波を用いることも できる。 また、 上記実施形態では第 1の高周波電力を監視する場合について説明 したが、 第 1、 第 2の高周波電力の双方を監視するようにしても良い。 第 2の高 周波電力をも監視することで第 1、 第 2の高周波電力の瞬間的な落ち込みを個別 に監視することができ、 いずれか一方の高周波電力の瞬間的な落ち込みを監視す ることができる。 また、 上記実施形態では上部電極 1 2に印加する高周波電源を 第 1の高周波電源、 下部電極 1 3に印加する高周波電源を第 2の高周波電源とし て、 上部電極 1 2に先に高周波電源を印加する場合について説明した。 しかし、 下部電極 1 3に先に印加して上部電極 1 2の高周波電力の落ち込みを検出するよ うにしても良いことは云うまでもない。 この場合上記実施形態において第 1の高 周波電源と第 2の高周波電源を入れ替えれば成立つことになる。
本発明の請求の範囲第 1項ないし第 8項に記載の発明によれば、 高周波電力が 瞬間的に落ち込むなど急激に変化した場合であっても被処理体のパターン欠陥を 防止することができるブラズマ処理装置及ぴプラズマ処理停止方法を提供するこ とができる。

Claims

請求の範囲
1 . 内部に被処理体を収容する処理容器と、
この処理容器内で互いに平行に配設された第 1の電極と第 2の電極と、 これら第 1の電極、 第 2の電極にそれぞれ接続された第 1の整合器、 第 2の整 合器と、
これら第 1の整合器、 第 2の整合器にそれそれ接続され、 第 1の電極、 第 2の 電極にそれそれ第 1の高周波電力、 第 2の高周波電力を印加してプラズマを発生 させ前記被処理体にプラズマ処理を施す第 1の高周波電源、 第 2の高周波電源と、 前記第 1の高周波電力を前記第 1の電極に印加した後、 前記第 2の高周波電力 を前記第 2の電極に印加した際に、 前記第 1の高周波電力または前記第 2の高周 波電力のうち少なくともいずれか一方の電力値の所定値までの落ち込みを監視す る監視手段と、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
2 . 前記監視手段は、 前記第 1の電極と前記第 1の整合器の間、 または前記 第 2の電極と前記第 2の整合器の間で検出した電力値のうち少なくともいずれか —方で検出した電力値の所定値までの落ち込みを監視することを特徴とする請求 の範囲第 1項に記載のプラズマ処理装置。
3 . 前記監視手段は、 前記第 1の高周波電力または前記第 2の高周波電力が 印加されたことを検出する第 1検出手段と、 第 1検出手段からの信号を所定時間 遅延させて出力する遅延手段と、 この遅延手段からの信号に基づいて一定時間信 号を出力し続ける夕イマと、 前記第 1の高周波電力または前記第 2の高周波電力 の電力値の前記所定値までの落ち込みを検出する第 2検出手段と、 前記夕イマか らの信号と前記第 2検出手段からの信号に基づいてプラズマ処理を停止させる停 止手段とを有することを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項に記載のブラ ズマ処理装置。
4 . 前記第 1の電極は前記被処理体の上方に設けられた上部電極であり、 前 記第 2の電極は前記被処理体を載置する載置台を兼ねた下部電極であることを特 徴とする請求の範囲第 1項ないし第 3項のいずれか 1項に記載のプラズマ処理装
5 . 前記第 1の電極は前記被処理体を載置する載置台を兼ねた下部電極であ り、 前記第 2の電極は前記被処理体の上方に設けられた上部電極であることを特 徴とする請求の範囲第 1項ないし第 3項のいずれか 1項に記載のプラズマ処理装
6 . 内部に被処理体を収容する処理容器と、
この処理容器内に配設された電極と、
この電極に接続された整合器と、
この整合器に接続され、 前記電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させ 前記被処理体にプラズマ処理を施す高周波電源と、
前記高周波電力の電力値を前記電極と前記整合器の間で検出し、 この検出値の 所定値までの落ち込みを監視する監視手段と、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
7 . 前記監視手段は、 前記高周波電力の印加されたことを検出する第 1検出 手段と、 この第 1検出手段からの信号に基づいて一定時間信号を出力し続ける夕 イマと、 前記高周波電力の電力値の前記所定値までの落ち込みを検出する第 2検 出手段と、 前記夕イマからの信号と前記第 2検出手段からの信号に基づいてブラ ズマ処理を停止させる停止手段とを有することを特徴とする請求の範囲第 6項に 記載のプラズマ処理装置。
8 . 処理容器内で互いに平行に配置された第 1の電極と第 2の電極のうち、 前記第 1の電極に第 1の高周波電力を印加し、 その後前記第 2の電極に第 2の高 周波電力を印加した際に、 前記第 1の高周波電力と前記第 2の高周波電力を計測 する工程と、
前記第 1の高周波電力と前記第 2の高周波電力のうち少なくともいずれか一方 の電力値が所定値まで落ち込んでいることを検出した場合、 プラズマ処理を停止 させる工程と、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理停止方法。
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