JP2007294909A - Plasma processing equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】上下電極間のプラズマ内を通過する高周波電流量を正確に検出する。
【解決手段】プラズマエッチング処理装置1の処理容器2内に、処理空間Kの中心軸周りの磁界の時間変化量を検出するプローブ40が取り付けられる。プローブ40は、コイル状に形成され、コイル40aの軸が処理空間Kの中心軸の周方向に向けられる。プローブ40は、処理容器2の側壁面2の近傍に設けられる。プローブ40は、コイル40aに生じる誘導起電力を、磁界の時間変化量として検出し、コンピュータ51がその誘導起電力から所定の算出原理により高周波電流量を算出する。
【選択図】図1An amount of high-frequency current passing through a plasma between upper and lower electrodes is accurately detected.
A probe for detecting a time change amount of a magnetic field around a central axis of a processing space is attached in a processing container of a plasma etching processing apparatus. The probe 40 is formed in a coil shape, and the axis of the coil 40a is oriented in the circumferential direction of the central axis of the processing space K. The probe 40 is provided in the vicinity of the side wall surface 2 of the processing container 2. The probe 40 detects the induced electromotive force generated in the coil 40a as a time change amount of the magnetic field, and the computer 51 calculates a high-frequency current amount from the induced electromotive force according to a predetermined calculation principle.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、処理容器内にプラズマを生成して基板を処理するプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus that generates a plasma in a processing container to process a substrate.
例えば半導体装置や液晶表示装置等の製造プロセスにおけるエッチングや成膜などの基板処理では、プラズマを用いた処理が広く用いられている。 For example, plasma processing is widely used in substrate processing such as etching and film formation in manufacturing processes of semiconductor devices and liquid crystal display devices.
そのプラズマ処理は、通常プラズマ処理装置で行われている。このプラズマ処理装置には、処理容器内に上下に対向する電極が設けられ、例えば基板を載置した下部電極に高周波電力を供給し、下部電極と上部電極との間にプラズマを生成して基板の処理を行っている。 The plasma processing is usually performed by a plasma processing apparatus. In this plasma processing apparatus, electrodes that are vertically opposed to each other are provided in a processing container. For example, high-frequency power is supplied to a lower electrode on which a substrate is placed, and plasma is generated between the lower electrode and the upper electrode to generate a substrate. Is being processed.
上述のプラズマ処理では、高周波電力の供給により下部電極から上部電極に向けてプラズマ内に高周波電流が流れる。この高周波電流は、プラズマの生成に寄与し、プラズマ密度やセルフバイアス(Vdc)などのプラズマ状態と密接な関係を有するものであり、基板の処理状態を評価する上で重要な要素となる。例えば下部電極から上部電極へ流れる高周波電流量を測定する場合、下部電極とマッチング回路との間、すなわちマッチング回路の出力側に電流センサを取り付けることが考えられる。なお、参考までに、下部電極のスパッタによるはがれ具合(消耗度)を把握するために、下部電極とマッチング回路との間に電流を測定する回路を設けて、その測定値によって消耗度を把握する技術は既に開示されている(特許文献1参照)。 In the above plasma treatment, a high frequency current flows in the plasma from the lower electrode to the upper electrode by supplying high frequency power. This high-frequency current contributes to plasma generation and has a close relationship with plasma states such as plasma density and self-bias (Vdc), and is an important factor in evaluating the processing state of the substrate. For example, when measuring the amount of high-frequency current flowing from the lower electrode to the upper electrode, it is conceivable to attach a current sensor between the lower electrode and the matching circuit, that is, on the output side of the matching circuit. For reference, in order to grasp the degree of peeling (consumption level) due to sputtering of the lower electrode, a circuit for measuring current is provided between the lower electrode and the matching circuit, and the degree of consumption is grasped based on the measured value. The technique has already been disclosed (see Patent Document 1).
しかしながら、上述のように電流センサをマッチング回路の出力側に設けた場合、高周波電流量の測定点がプラズマから離れており、また処理容器のインピーダンスの影響を受けて電力が消費されるため、実際にプラズマ内を通過する高周波電流量と電流センサによる電流量が異なっている。このため、測定した高周波電流量から、基板の処理状態を正確に評価することは難しかった。特にエッチング処理に用いられる数十MHz程度の高周波では、上記マッチング回路の出力側の測定点における電流量と実際にプラズマ内に入る電流量との違いが大きくなることが多く、この場合基板の処理状態を正確に知ることはできなかった。 However, when the current sensor is provided on the output side of the matching circuit as described above, the measurement point of the high-frequency current amount is away from the plasma, and power is consumed under the influence of the impedance of the processing container. However, the amount of high-frequency current passing through the plasma differs from the amount of current by the current sensor. For this reason, it has been difficult to accurately evaluate the processing state of the substrate from the measured amount of high-frequency current. In particular, at a high frequency of about several tens of MHz used for the etching process, the difference between the amount of current at the measurement point on the output side of the matching circuit and the amount of current that actually enters the plasma often becomes large. I could not know the condition accurately.
一方、近年、デザインルールのさらなるスケールダウンに伴い、エッチング処理結果のCD(Critical Dimension)均一性への要求や、ArFレジストのようなプラズマ耐性の弱いレジスト膜のエッチングなどに対応するため、電極に印加する高周波電力のパワー値の厳格な調整が求められている。 On the other hand, in recent years, as the design rule is further scaled down, the electrode is used to meet the demands for CD (Critical Dimension) uniformity of etching processing results and the etching of resist films with low plasma resistance such as ArF resist. Strict adjustment of the power value of the high frequency power to be applied is required.
しかし、プラズマ処理装置の内部には、セラミック製のインシュレータなどが使われてきているが、このインシュレータは、高周波電力のパワー損失に対して1つ1つ固体差があるので、例えば高周波電力のパワー値を厳格に調整しても、複数の同一のプラズマ処理装置で同一の処理を行った場合に、装置間に処理結果の差(機差)が生じる可能性がある。 However, ceramic insulators and the like have been used inside the plasma processing apparatus, but this insulator has a solid difference one by one with respect to the power loss of the high frequency power. Even if the value is adjusted strictly, there is a possibility that a difference in processing results (machine difference) occurs between apparatuses when the same processing is performed by a plurality of the same plasma processing apparatuses.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、処理容器内のプラズマ内を通過する高周波電流量をより正確に検出することをその目的とする。また、本発明は、複数の同一のプラズマ処理装置で同一の処理を行った場合の装置間の処理結果の差を低減することをその目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to more accurately detect the amount of high-frequency current passing through the plasma in the processing container. Another object of the present invention is to reduce the difference in processing results between apparatuses when the same processing is performed by a plurality of the same plasma processing apparatuses.
上記目的を達成するために、本発明は、処理容器内に上下に対向する高周波電極を有し、それらの高周波電極の少なくともいずれかの高周波電極に高周波電力を供給し処理容器内にプラズマを生成して、基板を処理するプラズマ処理装置であって、前記処理容器内に設置され、前記処理容器の上下方向の中心軸に対し周方向に向かう磁界の時間変化量を検出するプローブと、前記プローブによる前記磁界の時間変化量の検出結果に基づいて、前記高周波電力の供給によりプラズマ内を通過する高周波電流量を算出する算出部と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention has a high-frequency electrode facing up and down in a processing vessel, and supplies high-frequency power to at least one of the high-frequency electrodes to generate plasma in the processing vessel. A plasma processing apparatus for processing a substrate, wherein the probe is installed in the processing container and detects a temporal change amount of a magnetic field in a circumferential direction with respect to a central axis in a vertical direction of the processing container, and the probe And a calculation unit that calculates the amount of high-frequency current that passes through the plasma by the supply of the high-frequency power based on the detection result of the time change amount of the magnetic field.
本発明によれば、処理容器内の中心軸周りに実際に生じている磁界の時間変化量を検出し、その磁界の時間変化量から高周波電流量を算出できるので、処理容器内でプラズマ内を通過する高周波電流量を正確に検出できる。これ故、例えば基板の処理状態を正確に評価することができる。 According to the present invention, the amount of time change of the magnetic field actually generated around the central axis in the processing container can be detected, and the amount of high-frequency current can be calculated from the amount of time change of the magnetic field. The amount of high-frequency current passing through can be accurately detected. Therefore, for example, the processing state of the substrate can be accurately evaluated.
前記プローブは、コイル状に形成され、そのコイルの軸が前記処理容器の中心軸周りの前記周方向に向けられていてもよい。 The probe may be formed in a coil shape, and the axis of the coil may be directed in the circumferential direction around the central axis of the processing container.
前記プローブは、前記磁界の時間変化量として前記コイルに生じる誘導起電力を検出し、前記算出部は、前記誘導起電力から前記高周波電流量を算出するようにしてもよい。 The probe may detect an induced electromotive force generated in the coil as a time change amount of the magnetic field, and the calculation unit may calculate the high-frequency current amount from the induced electromotive force.
前記プローブは、前記上下の高周波電極の間の高さに設けられていてもよい。 The probe may be provided at a height between the upper and lower high-frequency electrodes.
前記プローブは、前記処理容器内で上下のいずれかの高周波電極に保持された基板と同程度の高さに設けられていてもよい。 The probe may be provided at the same height as the substrate held by one of the upper and lower high-frequency electrodes in the processing container.
前記プローブは、前記処理容器内で上下のいずれかの高周波電極に保持された基板よりも外側に設けられていてもよい。 The probe may be provided outside a substrate held by any one of the upper and lower high-frequency electrodes in the processing container.
前記プローブは、前記処理容器の側壁部から15〜25mmの位置に設けられていてもよい。 The probe may be provided at a position of 15 to 25 mm from a side wall portion of the processing container.
前記プローブは、絶縁体のカバーによって覆われていてもよい。 The probe may be covered with an insulating cover.
前記プローブは、生成されたプラズマに面した部材内に埋め込まれていてもよい。 The probe may be embedded in a member facing the generated plasma.
前記プローブは、前記処理容器の壁部内に埋め込まれていてもよい。 The probe may be embedded in the wall of the processing container.
前記プローブは、前記処理容器内で上下のいずれかの高周波電極に保持された基板の外周を囲む環状部材内に埋め込まれていてもよい。 The probe may be embedded in an annular member surrounding the outer periphery of the substrate held by one of the upper and lower high-frequency electrodes in the processing container.
前記プローブは、前記処理容器内で昇降自在に構成されていてもよい。 The probe may be configured to be movable up and down within the processing container.
上記プラズマ処理装置は、前記磁界の時間変化量の検出と前記高周波電流量の算出を基板の処理中に行い、その算出された前記高周波電流量と予め設定された高周波電流量の閾値に基づいて、基板の処理を停止させる制御部を有していてもよい。 The plasma processing apparatus detects a time variation amount of the magnetic field and calculates the high-frequency current amount during processing of the substrate, and based on the calculated high-frequency current amount and a preset high-frequency current amount threshold value. A control unit for stopping the processing of the substrate may be provided.
上述のプラズマ処理装置は、算出された前記高周波電流量に基づいて、前記高周波電力の出力を調整する調整部を有していてもよい。 The above-described plasma processing apparatus may include an adjustment unit that adjusts the output of the high-frequency power based on the calculated high-frequency current amount.
上述のプラズマ処理装置は、前記検出された磁界の時間変化量を、その中に含まれる各周波数成分に分解する解析部を有していてもよい。 The above-described plasma processing apparatus may have an analysis unit that decomposes the detected temporal change amount of the magnetic field into each frequency component contained therein.
別の観点による本発明は、処理容器内に上下に対向する高周波電極を有し、それらの高周波電極の少なくともいずれかの高周波電極に高周波電力を供給し処理容器内にプラズマを生成して、基板を処理するプラズマ処理装置であって、前記高周波電力の供給により前記処理容器に供給される高周波電流量を検出する検出部と、前記検出部で検出される前記高周波電流量が一定になるように、前記高周波電力を制御する制御部と、を有することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a substrate having high-frequency electrodes facing vertically in a processing vessel, supplying high-frequency power to at least one of the high-frequency electrodes to generate plasma in the processing vessel, and And a detection unit for detecting a high-frequency current amount supplied to the processing container by the supply of the high-frequency power, and the high-frequency current amount detected by the detection unit is constant. And a control unit for controlling the high-frequency power.
前記検出部は、前記処理容器内に設定されたプローブであってもよい。 The detection unit may be a probe set in the processing container.
前記プラズマ処理装置は、前記前記高周波電極に高周波電力を供給する高周波電源を有し、前記検出部は、前記高周波電源の出力部位に設置されるようにしてもよい。 The plasma processing apparatus may include a high frequency power source that supplies high frequency power to the high frequency electrode, and the detection unit may be installed at an output portion of the high frequency power source.
また、前記プラズマ処理装置は、前記高周波電極に前記高周波電力を供給する高周波電源と、前記高周波電極と前記高周波電源との間にある整合器と、を有し、前記検出部は、前記整合器の出力部位に設置されるようにしてもよい。 The plasma processing apparatus includes: a high-frequency power source that supplies the high-frequency power to the high-frequency electrode; and a matching unit between the high-frequency electrode and the high-frequency power source, and the detection unit includes the matching unit You may make it install in the output part.
別の観点による本発明は、処理容器内に上下に対向する高周波電極を有し、それらの高周波電極の少なくともいずれかの高周波電極に高周波電力を供給し処理容器内にプラズマを生成して、基板を処理するプラズマ処理装置であって、前記プラズマ処理を行うための、複数の設定値が予め記憶されている設定記憶部を有し、前記設定記憶部は、前記設定値として高周波電流量の値を有することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a substrate having high-frequency electrodes facing vertically in a processing vessel, supplying high-frequency power to at least one of the high-frequency electrodes to generate plasma in the processing vessel, and A setting storage unit in which a plurality of setting values for performing the plasma processing are stored in advance, and the setting storage unit is a value of a high-frequency current amount as the setting value. It is characterized by having.
本発明によれば、生成されたプラズマ内を通過する高周波電流量を正確に検出できるので、その高周波電流量により基板の処理状態をより正確に把握することができる。また、本発明によれば、プラズマ処理を高周波電流量を用いて制御するため、複数の同一のプラズマ処理装置で同一の処理を行った場合の装置間の処理結果の差を低減できる。 According to the present invention, since the amount of high-frequency current passing through the generated plasma can be detected accurately, the processing state of the substrate can be grasped more accurately by the amount of high-frequency current. Further, according to the present invention, since the plasma processing is controlled using the amount of high-frequency current, the difference in processing results between apparatuses when the same processing is performed by a plurality of the same plasma processing apparatuses can be reduced.
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図1は、本発明にかかるプラズマ処理装置としてのプラズマエッチング装置1の構成の概略を示す縦断面の説明図である。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is an explanatory view of a longitudinal section showing an outline of a configuration of a
図1に示すようにプラズマエッチング装置1は、例えば略円筒状の処理容器2を備えている。この処理容器2の内側に処理空間Kが形成される。処理容器2は、接地されている。
As shown in FIG. 1, the
例えば処理容器2内の中央部の底部には、絶縁板10を介在して円柱状の電極支持台11が設けられている。電極支持台11上には、基板Wを載置する載置台を兼ねた高周波電極としての下部電極12が設けられている。下部電極12の上面は、中央が円柱状に突出しており、この突出部12aに基板Wが保持される。なお、突出部12aは、静電チャックになっている。下部電極12の突出部12aの周囲には、石英製で環状の環状部材としてのフォーカスリング13が設けられている。
For example, a
下部電極12と対向する処理容器2の天井部には、例えば略円盤形状の上部電極20が取り付けられている。上部電極20の下面には、例えば多数のガス吐出孔20aが形成されている。ガス吐出孔20aは、上部電極20の上面に接続されたガス供給管22により、ガス供給源23に連通している。ガス供給源23には、エッチング処理のための処理ガスが貯留されている。ガス供給管22から上部電極20内に導入された処理ガスは、複数のガス吐出孔20aから処理空間Kに供給される。
For example, a substantially disk-shaped
下部電極12には、整合器30を介して高周波電源31が電気的に接続されている。高周波電源31は、例えば40MHz以上、例えば60MHzの周波数の高周波電力を出力できる。整合器30は、例えば高周波電力の基本波、高調波等に対するインピーダンスを制御できる。なお、高周波電源31や整合器30の動作の制御は、後述する制御部60により行われている。
A high
処理容器2の側壁部2aの近傍には、プローブ40が設置されている。プローブ40は、例えば図2に示すように直径が3mm程度の円形の二巻きコイル40aにより構成されている。コイル40aは、その軸の向きが処理容器2の上下方向の中心軸周りの周方向θに向けられている。換言すると、コイル40aは、図1に示すように下部電極12上の基板Wの表面と処理容器2の側壁部2aの内側面との両面に対し、コイル面が直角になるように設置されている。これによって、処理空間Kに生じる周方向θの磁束がコイル40a内を貫通し、プローブ40は、その磁束の変化によってコイル40aに誘導される誘導起電力を、周方向θの磁界の時間変化量として検出できる。
A
プローブ40は、例えば下部電極12上の基板Wの外方であって基板Wと同程度の高さに設置されている。例えばプローブ40は、コイル40aの下端部が基板Wの表面より5〜10mm高くなる位置に設置されている。また、ブローブ40は、図3に示すように側壁部2aの近傍であって側壁部2aの内側面から15〜25mm、より好ましくは20mmの位置に設置されている。プローブ40は、側壁部2aに固定された絶縁体の例えば石英又はセラミックスのカバー41によって覆われている。
The
図1に示すようにプローブ40のコイル40aは、解析部としてのアナライザボックス50に接続されている。アナライザボックス50は、プローブ40において検出された磁界の時間変化量(誘導起電力)を、その中に含まれる各周波数成分に分解できる。
As shown in FIG. 1, the
アナライザボックス50は、算出部としてのコンピュータ51に接続されている。コンピュータ51は、アナライザボックス50で分解された各周波数成分の誘導起電力から、後述する算出原理を用いて、処理空間Kのプラズマ内を通過する高周波電流量を算出し、それらの情報を蓄積できる。なお、ここでいう高周波電流量とは、プラズマ領域P内を通過する総電流量である。
The
ここで、図4を用いて高周波電流Izの高周波電流量Azの算出原理について説明する。図4は、プラズマ領域Pを有する処理容器2の内部を模式的に示すものである。図4中のrは、処理容器2の中心軸からの距離、Hθ(r)は、周方向θの磁界の強さ、V(r)は、コイル40aに生じる誘導起電力を示す。高周波電流Izは、高周波電流量Azを用いて、次式(1)
Here, the calculation principle of the high-frequency current amount Az of the high-frequency current Iz will be described with reference to FIG. FIG. 4 schematically shows the inside of the
で表せられる。また、アンペールの法則から、次式(2) It can be expressed as From Ampere's law, the following formula (2)
が成り立つ。また、磁束をΦとすると、ファラデーの法則により次式(3) Holds. If the magnetic flux is Φ, the following equation (3) is given by Faraday's law.
が成り立つ。Nをコイル40aの巻き数、Sをコイル面の面積、μ0を透磁率とし、式(1)、(2)を式(3)に代入し変形すると、
Holds. When N is the number of turns of the
となる。したがって、 It becomes. Therefore,
となり、コイル40aに生じる誘導起電力V(r)から高周波電流量Azが算出される。
Thus, the high frequency current amount Az is calculated from the induced electromotive force V (r) generated in the
コンピュータ51は、算出された高周波電流量Azの蓄積情報を、図1に示すプラズマエッチング装置1の制御部60に出力できる。制御部60は、例えば出力された高周波電流量Azと予め設定された閾値と比較し、高周波電流量Azの値が閾値を超えている場合には、エラーを出力して基板Wの処理を停止させることができる。
The
処理容器2の下部には、排気機構(図示せず)に通じる排気管70が接続されている。排気管70を介して処理容器2内を真空引きすることで、処理空間Kを所定の圧力に減圧できる。
An
次に、以上のように構成されたプラズマエッチング装置1の作用について説明する。
Next, the operation of the
プラズマエッチング装置1においてエッチング処理を行う際には、図1に示すように先ず、基板Wが処理容器2内に搬入され、下部電極12に載置される。排気管70から排気が行われ処理容器2内が減圧され、ガス吐出孔20aからは所定の処理ガスが供給される。次に、高周波電源31により、下部電極12にプラズマ生成用の高周波電力が供給される。これにより、下部電極12と上部電極20との間に高周波電圧が印加され、処理容器2内の下部電極12と上部電極20との間の処理空間Kにプラズマが生成され、プラズマ領域Pが形成される。このプラズマにより処理ガスから活性種やイオンなどが生成され、ウェハWの表面膜がエッチングされる。所定時間エッチングが行われた後、高周波電力の供給と処理ガスの供給が停止され、ウェハWが処理容器2内から搬出されて、一連のエッチング処理が終了する。
When performing an etching process in the
プラズマエッチング装置1において、プラズマ領域Pを通過する高周波電流量Azを検出する際には、先ず、プラズマの発生中に、プローブ40により処理空間Kの周方向θの磁界の時間変化量が検出される。この際、処理空間Kの周方向θの磁束Φがプローブ40のコイル40a内を通過し、そのコイル40a内の磁束Φの変化によりコイル40aに誘導起電力V(r)が生じる。プローブ40により、この誘導起電力V(r)が磁界の時間変化量として検出される。その誘導起電力V(r)の検出情報は、アナライザボックス50に入力され、アナライザボックス50では、検出された誘導起電力V(r)が、高周波電力の基本波、高調波などの各周波数成分に分解される。各周波数成分に分解された誘導起電力V(r)は、コンピュータ51に送られ、コンピュータ51では、上記式(4)などの算出原理を用いて高周波電流量Azが算出される。
When the
算出された高周波電流量Azは、例えば制御部60に出力され、例えば周波数成分毎に予め設定された閾値と比較され、閾値内の場合には正常と判定され、閾値を超えていた場合には、例えばエラーが出力され、基板Wの処理が停止される。また、高周波電流量Azの情報は、制御部60に蓄積され、基板Wの処理状態を評価する情報として利用される。
The calculated high-frequency current amount Az is output to the
以上の実施の形態によれば、プローブ40が処理容器2内に配置されたので、プラズマ内を通過する高周波電流量Azを直接的に検出することができる。このため、より正確な高周波電流量Azを検出でき、この高周波電流量Azにより例えば基板Wの処理状態をより正確に評価することができる。
According to the above embodiment, since the
また、プローブ40がコイル状に形成され、コイル40aの軸が処理空間Kの周方向θに向けられているので、コイル40a内に磁束Φを貫通させ、電磁誘導によりコイル40aに誘導起電力を生じさせることにより、周方向θの磁界の時間変化量を誘導起電力V(r)として検出することができる。
Further, since the
プローブ40が絶縁体の石英又はセラミックスからなるカバー41により覆われているので、プラズマによるプローブ40の腐食を防止できる。
Since the
プローブ40が、処理容器2の基板Wの外側であって側壁部2aの近傍に設けられたので、処理空間Kの基板Wの処理を妨げることなく、基板Wの処理を適正に行うことができる。
Since the
またプローブ40は、処理容器2の側壁部2aの内側面から15mm〜25mmの位置に設けた。図5は、他の条件を同じにして、プローブ40と側壁部2aとの距離を変えた場合のプローブ40による検出電流量を示すグラフである。この図5のグラフから、プローブ40が側壁部2aから15mm〜25mmの距離にあるときに、検出電流量が高くなることが分かる。したがって、プローブ40を側壁部2aから15mm〜25mmの範囲に位置させることにより、プローブ40の感度を最適にすることができる。
The
また、以上の実施の形態では、プローブ40を基板Wと同程度の高さに配置したので、エッチング処理に最も影響を与える基板W直上の位置の高周波電流量Azを検出することができる。
In the above embodiment, since the
上記実施の形態では、制御部60により、高周波電流量Azが閾値を超えた場合には、基板Wの処理を停止させたので、基板Wの処理状態の異常に早期に対応することができ、不良の基板Wを大量に製造することを防止できる。
In the above embodiment, when the high-frequency current amount Az exceeds the threshold by the
アナライザボックス50により、プローブ40から出力された誘導起電力V(r)を、高周波電力の基本波、高調波などの各周波数成分に分解したので、コンピュータ51において、最終的に各周波数成分毎の高周波電流量Azを算出できる。このため、より詳細に処理空間Kのプラズマ状態を把握し、基板Wの処理状態を評価できる。
The
なお、アナライザボックス50で分解された基本波、高調波の各高周波電流量Azに基づいて、下部電極2側の回路における基本波や高調波に対するインピーダンスを制御してもよい。この場合、例えば制御部60が、算出された基本波や高調波の高周波電流量Azに基づいて、整合器30を用いて基本波や高調波のインピーダンスを制御する。こうすることにより、プラズマ内の高周波電流の基本波成分や高調波成分を制御し、プラズマ状態や基板Wの処理状態を適正なものに調整できる。
Note that the impedance to the fundamental wave and the harmonics in the circuit on the
以上の実施の形態で記載した制御部60は、例えば入力された高周波電流量Azに基づいて高周波電源31の出力を調整してもよい。この場合、制御部60は、調整部として機能する。例えば高周波電流量Azが設定値よりも低下した場合には、高周波電源31の出力が上げられ、また、高周波電流量Azが設定値よりも上昇した場合には、高周波電源31の出力が下げられて、高周波電流量Azを許容範囲内に戻すようにしてもよい。こうすることにより、一定のプラズマ状態で基板Wの処理を行うことができる。
The
以上の実施の形態では、プローブ40が処理容器2の側壁部2aに取り付けられていたが、プローブ40は、図6に示すように側壁部2a内に埋め込まれていてもよい。この場合、例えば側壁部2a内に空間80が形成され、その空間80内にプローブ40が設置される。こうすることにより、処理容器2内の処理空間Kにプローブ40が突出しないので、処理空間Kのプラズマがプローブ40により影響を受けることがない。また、側壁部2aによりプローブ40が保護されるので、プラズマによるプローブ40の腐食も防止できる。なお、この場合、上述の図5に示したようにプローブ40により検出される電流量が減少することも考えられるので、この場合例えば予めその減少量を考慮に入れて、高周波電流量Azを評価するようにしてもよい。
In the above embodiment, the
また、フォーカスリング13の材質が誘電体の場合、プローブ40は、図7に示すように基板Wの周囲にあるフォーカスリング13の内部に埋め込まれていてもよい。かかる場合、例えばフォーカスリング13内に空間90が形成され、その空間90内にプローブ40が設置される。この場合も、処理容器2内の処理空間Kにプローブ40が突出することがないので、処理空間Kのプラズマが影響を受けることがない。また、フォーカスリング13によりプローブ40が保護されるので、プラズマによるプローブ40の腐食も防止できる。さらに、プローブ40の位置が基板Wの表面に近いので、エッチングプロセスに最も影響を与える基板Wの直上のプラズマ状態をより正確に検出できる。
When the material of the
なお、プローブ40は、側壁部2aやフォーカスリング13に限られず、処理容器2内を見るための窓部(図示せず)や上部電極20などのプラズマ領域Pに面する他の誘電体の部材に埋め込まれていてもよい。
Note that the
以上の実施の形態では、プローブ40が側壁部2aに固定されていたが、プローブ40が上下方向に移動できるようにしてもよい。例えば図8に示すように処理容器2の側壁部2aに、上下方向に延びるレール100が設けられ、このレール100に沿って移動するスライダ101にプローブ40とそのカバー41が取り付けられてもよい。そして、高周波電流量Azを検出する際には、プローブ40を上下動させ、上下方向の複数個所で磁界の時間変化量を検出する。こうすることにより、例えばプラズマ領域P内の高周波電流量Azの上下方向の分布を知ることができる。例えば上下2箇所の高周波電流量Azを比較し、上方側の高周波電流量Azが小さくなっていれば、その2箇所の検出位置の間で高周波電流Izが流出していることが確認できる。このように、プラズマ領域P内の高周波電流Izの流れを知ることができ、プラズマ状態を評価するための有用な情報を得ることができる。
In the above embodiment, the
上記実施の形態において、制御部60は、検出部で検出される高周波電流量が一定になるように、電極に印加する高周波電力を制御するようにしてもよい。かかる場合、例えばプローブ40で検出される高周波電流量Azが上述のように制御部60に出力され、制御部60は、その高周波電流量Azが予め設定された一定の値になるように高周波電源31の出力を制御する。こうすることにより、例えば複数の同一のプラズマエッチング装置1で同じ処理を行う場合においても、各装置で同様の処理結果が得られるので、装置間の処理結果の差を低減することができる。
In the above embodiment, the
前記例において、高周波電流量を検出する検出部は、プローブ40に限られず、回路内の電流値を検出する電流センサであってもよい。かかる場合、例えば電流センサ110は、図9に示すように高周波電源31の出力部位に設けられてもよいし、図10に示すように整合器30の出力部位に設けられてもよい。
In the above example, the detection unit that detects the amount of high-frequency current is not limited to the
なお、以上の実施の形態において、プラズマエッチング装置1の例えば制御部60に、図11に示すようにプラズマ処理を行うための複数の設定値が予め記憶されている設定記憶部60aが設けられ、その設定記憶部60aは、前記設定値として高周波電流量の値を有していてもよい。この場合、プラズマ処理のパラメータとして高周波電流量の値が設定されているので、高周波電流量が所望の値になるようにプラズマ処理を制御できる。この結果、例えば複数の同一のプラズマエッチング装置1で同じ処理を行う場合においても、各装置で同様の処理結果が得られるので、装置間の処理結果の差を低減することができる。
In the above embodiment, for example, the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えばプローブ40のコイル40aの巻き数は、二巻に限られず、一巻或いは三巻以上であってもよい。またコイル40aの形状も円形でなく、方形であってもよい。また、以上の実施の形態では、下部電極12に高周波電力が供給されていたが、上部電極20に高周波電力を供給してもよい。また下部電極12と上部電極20の両方に高周波電力を供給してもよい。以上の実施の形態では、本発明をプラズマエッチング装置1に適用していたが、本発明は、エッチング処理以外の基板処理、例えば成膜処理を行うプラズマ処理装置にも適用できる。また、本発明のプラズマ処理装置で処理される基板は、半導体ウェハ、有機EL基板、FPD(フラットパネルディスプレイ)用の基板等のいずれのものであってもよい。
The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be made within the scope of the ideas described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs. For example, the number of turns of the
本発明によれば、基板のプラズマ処理装置において、プラズマ内を通過する高周波電流量を正確に検出する際に有用である。 The present invention is useful in accurately detecting the amount of high-frequency current passing through plasma in a substrate plasma processing apparatus.
1 プラズマエッチング装置
2 処理容器
12 下部電極
20 上部電極
40 プローブ
40a コイル
60 制御部
P プラズマ領域
K 処理空間
W 基板
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記処理容器内に設置され、前記処理容器の上下方向の中心軸に対し周方向に向かう磁界の時間変化量を検出するプローブと、
前記プローブによる前記磁界の時間変化量の検出結果に基づいて、前記高周波電力の供給によりプラズマ内を通過する高周波電流量を算出する算出部と、を有することを特徴とする、プラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus having a high-frequency electrode facing vertically in a processing container, supplying high-frequency power to at least one of the high-frequency electrodes to generate plasma in the processing container, and processing a substrate. And
A probe that is installed in the processing container and detects the amount of time change of the magnetic field in the circumferential direction with respect to the central axis in the vertical direction of the processing container;
A plasma processing apparatus, comprising: a calculation unit that calculates a high-frequency current amount that passes through the plasma by the supply of the high-frequency power based on a detection result of the time change amount of the magnetic field by the probe.
前記算出部は、前記誘導起電力から前記高周波電流量を算出することを特徴とする、請求項2に記載のプラズマ処理装置。 The probe detects an induced electromotive force generated in the coil as a time change amount of the magnetic field,
The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the calculation unit calculates the high-frequency current amount from the induced electromotive force.
前記高周波電力の供給により前記処理容器に供給される高周波電流量を検出する検出部と、
前記検出部で検出される前記高周波電流量が一定になるように、前記高周波電力を制御する制御部と、を有することを特徴とする、プラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus having a high-frequency electrode facing vertically in a processing container, supplying high-frequency power to at least one of the high-frequency electrodes to generate plasma in the processing container, and processing a substrate. And
A detection unit for detecting a high-frequency current amount supplied to the processing container by the supply of the high-frequency power;
And a control unit that controls the high-frequency power so that the amount of the high-frequency current detected by the detection unit is constant.
前記検出部は、前記高周波電源の出力部位に設置されることを特徴とする、請求項16に記載のプラズマ処理装置。 A high frequency power source for supplying high frequency power to the high frequency electrode;
The plasma processing apparatus according to claim 16, wherein the detection unit is installed at an output portion of the high-frequency power source.
前記検出部は、前記整合器の出力部位に設置されることを特徴とする、請求項16に記載のプラズマ処理装置。 A high-frequency power source for supplying the high-frequency power to the high-frequency electrode, and a matching unit between the high-frequency electrode and the high-frequency power source,
The plasma processing apparatus according to claim 16, wherein the detection unit is installed at an output portion of the matching unit.
前記プラズマ処理を行うための複数の設定値が予め記憶されている設定記憶部を有し、
前記設定記憶部は、前記設定値として高周波電流量の値を有することを特徴とする、プラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus having a high-frequency electrode facing vertically in a processing container, supplying high-frequency power to at least one of the high-frequency electrodes to generate plasma in the processing container, and processing a substrate. And
A setting storage unit in which a plurality of setting values for performing the plasma processing are stored in advance;
The plasma processing apparatus, wherein the setting storage unit has a value of a high-frequency current amount as the setting value.
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