JP2005277397A - Plasma processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,プラズマ処理装置に関するものである。 The present invention relates to a plasma processing apparatus.
従来からマイクロ波やその他の高周波を利用して処理容器内でプラズマを発生させ,処理容器内の基板に対して,例えばCVD処理やエッチング処理など各種のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置が提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, plasma processing apparatuses have been proposed in which plasma is generated in a processing container using microwaves or other high-frequency waves, and various types of plasma processing such as CVD processing and etching processing are performed on a substrate in the processing container. Yes.
プラズマ処理においては,処理容器内で発生しているプラズマに異常放電などがあった場合,プラズマ密度の均一性が損なわれたりプラズマ処理自体が適切に行われなくなるおそれがある。そのため従来から,プラズマ状態を処理容器の外で監視するための検出装置を備えた装置が提案されている(特許文献1)。この検出装置は,処理容器内で異常放電があった場合に,プラズマとは別の当該異常放電によって発生する周波数の電磁波を検出し,これによってプラズマ状態の異常の有無を判断するものである。 In plasma processing, if the plasma generated in the processing vessel has an abnormal discharge, the plasma density uniformity may be impaired or the plasma processing itself may not be performed properly. Therefore, conventionally, an apparatus including a detection device for monitoring the plasma state outside the processing container has been proposed (Patent Document 1). This detection device detects an electromagnetic wave having a frequency generated by the abnormal discharge different from the plasma when an abnormal discharge is generated in the processing container, thereby determining the presence or absence of an abnormality in the plasma state.
このような検出装置は,前記異常放電時の電磁波をピックアップするためのアンテナ等を備えているが,検出装置そのものを処理容器内に設置することはできないので,従来は処理容器の壁体,例えば側壁などにポートと呼ばれる貫通孔を形成し,この貫通孔の外方側(例えば大気側)を誘電体などの窓部材で気密に覆い,当該窓部材の外側に検出装置が設置されている(特許文献2)。そして検出装置のピックアップアンテナは,前記貫通孔内を伝播してくる電磁波を受信して,所定の回路等にその電磁波の信号を送るようになっている。 Such a detection device is provided with an antenna or the like for picking up electromagnetic waves at the time of abnormal discharge. However, since the detection device itself cannot be installed in the processing container, conventionally, for example, the wall of the processing container, A through-hole called a port is formed in a side wall or the like, and the outer side (for example, the atmosphere side) of the through-hole is hermetically covered with a window member such as a dielectric, and a detection device is installed outside the window member ( Patent Document 2). The pickup antenna of the detection device receives the electromagnetic wave propagating through the through hole and sends the electromagnetic wave signal to a predetermined circuit or the like.
ところで前記貫通孔の断面の大きさは,プロセスに与える影響を考慮してなるべく小さくなるように設計されている。しかしながら高周波にとっては,このような貫通孔は,一種の導波管として機能し,カットオフ周波数(電界伝播率が1となるときの下限の周波数)より低い周波数信号は,ピックアップアンテナに十分に届かない場合もある。例えばこの種の検出用ポートとしてよく用いられている直径10mm,長さが30mm程度の貫通孔の場合,最低次のTE11モードでのカットオフ周波数は8.8GHzにもなってしまう。そうすると信号検出手段が限定され,高価な測定器が必要となってくる。さらにまたアークやスパークなどの異常放電現象の際に発生する高周波の帯域の下限は,例えば数kHzと比較的低いので,微小な異常放電の検出にあたっては,より低い周波数帯域まで検出できることが望ましい。 By the way, the cross-sectional size of the through hole is designed to be as small as possible in consideration of the influence on the process. However, for high frequencies, such a through hole functions as a kind of waveguide, and a frequency signal lower than the cut-off frequency (the lower limit frequency when the electric field conductivity is 1) can reach the pickup antenna sufficiently. There may be no. For example, in the case of a through-hole having a diameter of 10 mm and a length of about 30 mm that is often used as this type of detection port, the cutoff frequency in the lowest TE 11 mode is 8.8 GHz. Then, the signal detection means is limited, and an expensive measuring instrument is required. Furthermore, since the lower limit of the high frequency band generated in the case of abnormal discharge phenomena such as arcs and sparks is relatively low, for example, several kHz, it is desirable to detect even a lower frequency band when detecting minute abnormal discharge.
他方貫通孔の長さを短くする,換言すれば処理容器の壁を薄くすると,伝播率が向上するが,そうすると処理容器自体の強度に問題が生ずる。この種のプラズマ処理は,減圧されて真空に近い減圧度で行われるので,強度の点からして処理容器を構成する壁の厚さを薄くするにも限界がある。 On the other hand, if the length of the through hole is shortened, in other words, if the wall of the processing container is thinned, the transmission rate is improved, but this causes a problem in the strength of the processing container itself. Since this type of plasma processing is performed at a reduced pressure level close to a vacuum, there is a limit to reducing the thickness of the wall constituting the processing vessel in terms of strength.
本発明は,かかる点に鑑みてなされたものであり,そのような貫通孔を介して処理容器内の異常放電等プラズマの異常を検出するにあたり,処理容器の壁を薄くすることなく,検出装置のピックアップアンテナへの伝播率を向上させることを目的としている。 The present invention has been made in view of the above points, and in detecting plasma abnormality such as abnormal discharge in the processing vessel through such a through-hole, the detection device is made without reducing the wall of the processing vessel. It aims at improving the propagation rate to the pickup antenna.
前記目的を達成するため,本発明のプラズマ処理装置は,少なくともその一部がプラズマ処理装置の処理容器内の空間に面する誘電体と,前記処理容器内の異常プラズマ時に発生する電磁波を前記誘電体を介して受信するピックアップアンテナを有する検出装置と,を有している。 In order to achieve the above object, the plasma processing apparatus of the present invention comprises at least a part of a dielectric that faces the space in the processing container of the plasma processing apparatus and electromagnetic waves generated during abnormal plasma in the processing container. And a detection device having a pickup antenna for receiving through the body.
処理容器の壁体を貫通する孔と,前記孔の外方側を気密に覆う窓部材と,異常プラズマ時に発生する電磁波を前記孔を介して受信するピックアップアンテナを有する検出装置とを有し,さらに前記孔内が誘電体で充填されていてもよい。 A hole penetrating the wall of the processing container, a window member that airtightly covers the outer side of the hole, and a detection device having a pickup antenna that receives electromagnetic waves generated during abnormal plasma through the hole, Furthermore, the inside of the hole may be filled with a dielectric.
従来の孔内は,空洞であってそのまま処理容器内の減圧度と同じほぼ真空に近い雰囲気である。したがって,前記誘電体を介して電磁波を受信したり,前記孔内を誘電体で充填することによって,異常放電などのプラズマの異常の際に発生する電磁波のピックアップアンテナへの伝播率を向上させることができる。この場合カットオフ周波数は,誘電率の平方根に逆比例して低くなるので,充填する誘電体の比誘電率(誘電体の誘電率/真空の誘電率)は,高いものほどよく,例えば石英部材など,比誘電率が約3.7程度以上有れば実用性が高い。 The conventional holes are hollow and have an atmosphere close to a vacuum, which is the same as the degree of decompression in the processing vessel. Therefore, by receiving electromagnetic waves through the dielectric, or by filling the holes with a dielectric, the propagation rate of electromagnetic waves generated in the event of plasma abnormalities such as abnormal discharge to the pickup antenna is improved. Can do. In this case, since the cut-off frequency becomes lower in inverse proportion to the square root of the dielectric constant, the higher the relative dielectric constant (dielectric constant of the dielectric / dielectric constant of the vacuum) of the dielectric to be filled is better. If the relative dielectric constant is about 3.7 or more, the practicality is high.
検出装置のピックアップアンテナは,孔内を充填した誘電体内に配置されていてもよい。それによってピックアップアンテナは,従来よりも異常放電等が発生する場所により近い位置で受信することになり,ピックアップアンテナへの伝播率が向上し,感度が向上する。 The pickup antenna of the detection device may be arranged in a dielectric body that fills the hole. As a result, the pickup antenna receives the signal closer to the location where abnormal discharge or the like occurs than before, and the propagation rate to the pickup antenna is improved and the sensitivity is improved.
前記誘電体内に,検出装置のピックアップアンテナとは独立した電磁波伝播部材が配置されていてもよい。このようにピックアップアンテナとは独立した,すなわちピックアップアンテナとは接続されていない電磁波伝播部材を配置しても,検出装置への電磁波の伝播率は向上する。電磁波伝播部材としては,例えばアンテナと同様の,金属製の線材,棒材が例として挙げられる。 An electromagnetic wave propagation member independent of the pickup antenna of the detection device may be disposed in the dielectric. Thus, even if an electromagnetic wave propagation member that is independent of the pickup antenna, that is, not connected to the pickup antenna, is disposed, the propagation rate of the electromagnetic wave to the detection device is improved. Examples of the electromagnetic wave propagating member include metal wires and rods similar to the antenna.
また本発明の別な観点によれば,本発明は,処理容器内の基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって,処理容器の壁体を貫通する孔と,前記孔の外方側を気密に覆う窓部材と,異常プラズマ時に発生する電磁波を前記孔を介して受信するピックアップアンテナを有する検出装置を有し,前記ピックアップアンテナは,誘電体からなる被覆部材で覆われて前記孔内に配置され,前記被覆部材の外周面と,前記孔の内周面との間には隙間が存在している。 According to another aspect of the present invention, the present invention provides a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate in a processing container, wherein a hole penetrating a wall of the processing container and an outer side of the hole are provided. And a detection device having a pickup antenna that receives electromagnetic waves generated during abnormal plasma through the hole, and the pickup antenna is covered with a covering member made of a dielectric material and has the hole. The clearance gap exists between the outer peripheral surface of the said covering member, and the inner peripheral surface of the said hole.
ピックアップアンテナを誘電体の被覆部材で被覆して孔内に配置した場合,孔内は誘電体で全て充填する必要はなく,孔内面との間に隙間があってもよい。そしてそのようにピックアップアンテナを被覆部材ごと孔内に挿入して配置することにより,ピックアップアンテナは,従来よりも異常放電等のプラズマの異常が発生する場所により近い位置で受信することができ,ピックアップアンテナへの伝播率が向上して,感度が向上する。 When the pickup antenna is covered with a dielectric covering member and disposed in the hole, the hole does not need to be completely filled with the dielectric, and there may be a gap between the inner surface of the hole. And by picking up and arranging the pickup antenna together with the covering member in the hole in this way, the pickup antenna can receive at a position closer to the place where the abnormality of plasma such as abnormal discharge occurs than before. The propagation rate to the antenna is improved and the sensitivity is improved.
また同様に,前記した電磁波伝播部材も,誘電体からなる被覆部材で覆って,孔内に挿入配置すれば,孔内を全て誘電体で充填する必要はない。そしてこのようにピックアップアンテナや電磁波伝播部材を覆った被覆部材の先端部は,孔内から処理容器内側に突出していてもよい。それによって,さらに感度を上げることができる。 Similarly, if the electromagnetic wave propagation member is covered with a covering member made of a dielectric material and inserted into the hole, it is not necessary to completely fill the hole with the dielectric material. And the tip part of the covering member covering the pickup antenna and the electromagnetic wave propagation member in this manner may protrude from the hole to the inside of the processing container. Thereby, the sensitivity can be further increased.
前記した孔内を充填する誘電体や被覆部材を構成する誘電体は,窓部材と同じ材質から構成することが好ましい。これは,異なる誘電体を有するものの界面を電磁波が通過する場合は,その界面で反射が生ずるからである。 It is preferable that the dielectric filling the inside of the hole and the dielectric constituting the covering member are made of the same material as the window member. This is because when electromagnetic waves pass through the interface of different dielectrics, reflection occurs at the interface.
本発明によれば,処理容器の壁体の厚さを薄くしたり,孔自体の大きさを大きくすることなく,ピックアップアンテナの感度を向上させて,カットオフ周波数の周波数帯域を従来よりも低くすることができ,処理容器内での異常放電やプラズマ状態の異常を,従来よりも精度良く検出することができる。 According to the present invention, the sensitivity of the pickup antenna is improved without reducing the thickness of the wall of the processing container or increasing the size of the hole itself, and the frequency band of the cutoff frequency is made lower than before. Therefore, it is possible to detect an abnormal discharge or an abnormal plasma state in the processing vessel with higher accuracy than in the past.
以下,本発明の実施の形態について説明する。図1は,本実施の形態にかかるプラズマ処理装置1の縦断面の様子を示しており,このプラズマ処理装置1は例えばアルミニウムからなる,上部が開口した有底円筒状の処理容器2を備えている。処理容器2は接地されている。この処理容器2の底部には,基板として例えば半導体ウエハ(以下ウエハという)Wを載置するためのサセプタ3が設けられている。このサセプタ3は例えばアルミニウム等の金属からなり,処理容器2の外部に設けられた交流電源4から,バイアス用の高周波が供給されるようになっている。サセプタ3は,AlN,SiC等のセラミックスで構成してもよい。さらに,サセプタ3内に,サセプタ上の基板を加熱可能なヒータが内蔵されていてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 shows a state of a longitudinal section of a
処理容器2の底部には,真空ポンプなどの排気装置11によって処理容器2内の雰囲気を排気するための排気管12が設けられている。また処理容器2の側壁には,処理ガス供給源15からの処理ガスを供給するためのガスノズルなどのガス導入部13が設けられている。
An
処理容器2の上部開口には,気密性を確保するためのOリングなどのシール材14を介して,たとえば石英部材からなる透過窓20が設けられている。石英部材に代えて,他の誘電体材料,たとえばAlN,サファイヤ等のセラミックスを使用してもよい。この透過窓20によって,処理容器2内に,処理空間Sが形成される。透過窓20は,平面形態が円形である。
In the upper opening of the
透過窓20の上方には,平面状のアンテナ部材,例えば円板状のスロットアンテナ30が設けられており,さらにこのスロットアンテナ30の上面には遅波板31が配置され,遅波板31を覆う導電性のカバー32が設けられている。スロットアンテナ30は,導電性を有する材質,たとえばAg,Au等でメッキやコーティングされた銅の薄い円板からなり,多数のスリット33が,例えば渦巻状や同心円状に整列して形成されている。
A planar antenna member, for example, a disk-
カバー32には同軸導波管35が接続されており,この同軸導波管35は,内側導体35aと外管35bとによって構成されている。内側導体35aは,スロットアンテナ30と接続されている。内側導体35aのスロットアンテナ30側は円錐形を有し,効率よくスロットアンテナ30に対してマイクロ波を伝播するようになっている。同軸導波管35は,マイクロ波供給装置36で発生させた,たとえば2.45GHzのマイクロ波を,負荷整合器37,同軸導波管35,遅波板31,スロットアンテナ30を介して,透過窓20に伝播させる。そしてそのエネルギーによって透過窓20の下面に電界が形成されて,ガス導入部13によって処理容器2内に供給された処理ガスをプラズマ化し,サセプタ3上のウエハWに対して,所定のプラズマ処理,例えば成膜処理やエッチング処理等,基板の改質処理が行われる。
A
処理容器2の側壁5の上方には,側壁5を貫通する孔40が形成されている。そして図2にも示したように,この孔40の外方側には,孔40の外方側を気密に窓部材41が,Oリングなどのシール部材42を介して設けられている。窓部材41は,孔40の外方側周辺部で係止される係止部41aと,孔40内に気密に挿入される挿入部41bとによって構成されている。窓部材41の材質は,誘電体,例えば石英ガラスが採用されている。この挿入部41bによって,孔40内は充填されている。
A
窓部材41の外側には,検出装置50が設けられている。検出装置50の内部には,電磁波をピックアップするためのピックアップアンテナ51が内蔵されている。
A
ピックアップアンテナ51の材質には,導電性のある金属,例えば銅,プラチナ,金,銀が使用される。またAl,SUS,セラミックス,樹脂等の部材にこれらの材質でコーティングされたものを使用してもよい。
As a material of the
そしてピックアップアンテナ51で受信した周波数信号は,処理容器2の外部に設置されている信号処理装置52へと出力され,この信号処理装置52において前記周波数信号が処理されて,異常放電等の有無が検出される。なおこのピックアップアンテナ51は,図示のように窓部材41内に設けられていてもよい。
The frequency signal received by the
次にプラズマ処理装置1の制御系について説明する。前記した交流電源4,排気装置11,処理ガス供給源15,マイクロ波供給装置36,及び信号処理装置52は,全て制御装置Cによって制御されている。これにより,例えば処理容器2内の圧力を所定の圧力値に設定することが可能になり,また信号処理装置52によって異常放電が検出された場合には,処理ガス供給源15からの処理ガスの供給, マイクロ波供給装置36からのマイクロ波の供給が自動的に停止される。
Next, a control system of the
本実施の形態にかかるプラズマ処理装置1は以上の構成を有しており,プラズマ処理する際には,処理容器2内のサセプタ3上にウエハWを載置し,ガス導入部13から所定の処理ガスを処理容器2内に供給しつつ,排気管12から排気することで,処理空間S内を所定の圧力にする。
The
そして交流電源4によってウエハWにバイアス高周波を印加すると共に,マイクロ波供給装置36によってマイクロ波を発生させて,透過窓20を介してマイクロ波を処理容器2内に導入して透過窓20の下方に電界を発生させることで,処理空間S内の前記処理ガスがプラズマ化され,処理ガスの種類等を選択することで,ウエハWに対して所定のプラズマ処理,例えば酸化処理,窒化処理,酸窒化処理,エッチング処理,アッシング処理,成膜処理等の各種のプラズマ処理が実施できる。
Then, a high frequency bias is applied to the wafer W by the
本実施の形態にかかるプラズマ処理装置1においては,処理容器2内で発生した異常放電等のプラズマの異常を,検出装置50によって孔40を介して検出する際,孔40内は,誘電体からなる窓部材41の挿入部41bによって充填されているので,従来のような孔内が空洞のままの場合と比べて,異常放電の際に発生する電磁波のピックアップアンテナ51に対する伝播率が向上し,ピックアップアンテナ51の感度が良くなっている。したがって処理容器2内での異常放電やプラズマ状態の異常を,従来より精度良く検出することができる。しかも孔40の大きさを大きくしたり,あるいは処理容器2の側壁5の厚さを薄くすることなく,これを実現させることができるから,既存のこの種のプラズマ処理装置に対して適用できる。
In the
検出装置50は,側壁5のみならず,処理容器2の底部,上部,サセプタ部など,電磁波を検出できる位置であれば,処理容器2のどこに設けてもよい。
The
発明者らが実際に計算して本発明の効果を調べたところ,図3のグラフに示したような結果が得られた。同グラフは,孔40の直径が10mm,側壁5の厚さ(孔40の長さ)が30mmの場合に,ピックアップアンテナ51に対する周波数−電界伝播率を示したものである。なお窓部材41の材質には,石英部材(比誘電率が3.75)を使用し,測定はTE11モードに拠った。
When the inventors actually calculated and examined the effect of the present invention, the results shown in the graph of FIG. 3 were obtained. The graph shows the frequency-electric field propagation rate for the
これによれば,従来技術(孔40内が空洞のまま)ではカットオフ周波数が約8.8GHzであるのに対し,本実施の形態では約4.2GHzとなり,カットオフ周波数を約半分以下の低い周波数にすることができることがわかった。また全体的にも,同じ周波数の場合には,本実施の形態の方が,伝播率が向上していることがわかる。したがって,従来よりもより低い周波数を検出することができ,感度も向上していることから,処理容器2内での異常放電やプラズマ状態の異常を,従来よりも精度良く検出することができる。
According to this, the cutoff frequency is about 8.8 GHz in the conventional technique (with the inside of the
前記実施の形態では,窓部材41の材質を石英部材で構成したが,もちろんこれに限らず,他の誘電体,例えばアルミナ(比誘電率が9.9),AlN,Si3N4,フッ素系の樹脂やその他の樹脂で窓部材41構成してもよい。比誘電率が高いものほど伝播率を向上させることができる。またこれらの材質に耐プラズマ性に優れたY2O3をコーティングしたものを使用してもよい。
In the above-described embodiment, the material of the
また前記実施の形態では孔40内を誘電体からなる窓部材41の挿入部41bで充填しただけの構成であったが,さらに伝播率を向上させるには,例えば図4に示した例を挙げることができる。この図4の例では,図2に示した構造に対して,さらに窓部材41の挿入部41bの内部に空洞部43を形成し,この空洞部43内にピックアップアンテナ51に電気的に導通する他のピックアップアンテナ44を設けたものである。
In the above embodiment, the
かかる例によれば,処理容器2内の処理空間Sに,より近い場所にて処理容器2内で発生する電磁波を受信することができるので,さらに伝播率が向上する。なお図4の例では,検出装置50内のピックアップアンテナ51とは別に,ピックアップアンテナ44を設けた構成であったが,検出装置50内部のピックアップアンテナ51を設けず,挿入部41b内に配置されるピックアップアンテナ44のみを設け,これによって受信した周波数信号を信号処理装置52に出力する構成としてもよい。すなわちピックアップアンテナ51に代えて,ピックアップアンテナ44のみを設けてもよい。
According to such an example, since the electromagnetic wave generated in the
さらに図4に示した例は,結果的に受信機能を有するピックアップアンテナを挿入部41b内に配置したものであったが,図5に示したように,空洞部43内に,検出装置50内のピックアップアンテナ51とは独立して電気的に導通していない電磁波伝播部材45を設置してもよい。この電磁波伝播部材45は,例えば導電性を有する線材や棒材を採用することができる。
Further, in the example shown in FIG. 4, as a result, a pickup antenna having a receiving function is arranged in the
このように電磁波伝播部材45を設置した場合,この電磁波伝播部材45によって電磁波の減衰が抑えられ,結果的に検出装置50内のピックアップアンテナ51への伝播率が向上し,感度が向上する。
When the electromagnetic
また図4,図5の例では,窓部材41の挿入部41bは,孔40内を充填する大きさ,形態であったが,図6に示したように,挿入部41bの外径を小さくして,結果的に挿入部41bの外周面と,孔40の内周面との間に隙間dが形成されていてもよい。この場合の挿入部41bは,本発明でいうところの被覆部材を構成する。このように,孔40内を充填する誘電体や被覆部材を構成する誘電体は,窓部材41と同じ材質から構成することが好ましい。これは,異なる誘電体を有するも部材の界面を電磁波が通過する場合は,その界面で反射が生ずるからである。
4 and 5, the
図6の例では,ピックアップアンテナ44を挿入部41bの空洞部43内に設けた例を示している。なお図6の例において,ピックアップアンテナ51を設けずピックアップアンテナ44のみを配置してもよい。図7の例では,電磁波伝播部材45を挿入部41bの空洞部43内に設けた例を示している。
In the example of FIG. 6, the example which provided the pick-up
図4,図5に示した例は,いずれもピックアップアンテナ44が受信したり,電磁波伝播部材45が電磁波の減衰を抑制しているので,孔40内の全てが伝播経路となるわけではないので,図6,図7のように隙間dがあっても,検出上,何ら問題はない。
In the examples shown in FIGS. 4 and 5, since the
さらに図6,図7の例では,挿入部41bの先端部が,孔40から処理容器2の内側に突出した形状を有し,ピックアップアンテナ44や電磁波伝播部材45の先端は,さらに処理空間に近い場所に位置している。したがって,図4,図5の場合よりもさらに処理空間に近いところで検出できるから,より一層伝播率が向上し,異常放電等を精度よく検出することが可能である。
Further, in the examples of FIGS. 6 and 7, the distal end portion of the
なお本発明は,既述したように異常放電の際に発生する電磁波のピックアップアンテナへの伝播を効率よく行うものではあるが,このことを利用して,各種のプラズマ処理,例えばプラズマ酸化処理,プラズマ窒化処理,プラズマエッチング処理やプラズマCVD処理の際の,処理の終了自体を検出することも可能である。 As described above, the present invention efficiently propagates the electromagnetic wave generated during abnormal discharge to the pickup antenna. By utilizing this, various plasma treatments such as plasma oxidation treatment, It is also possible to detect the end of the process itself during the plasma nitriding process, the plasma etching process or the plasma CVD process.
例えばプラズマエッチング処理の場合,あるエッチャントを基準とした電磁波を検出装置50で常時検出し,モニタリングすることで,当該エッチャントがエッチングに寄与していないときと,寄与しているときとでは,検出される電磁波に相違が生ずる。すなわちエッチング処理前に検出される電磁波と,エッチング処理中に検出される電磁波とでは,変化が認められる。それゆえ,エッチングが終了した時には,検出される電磁波は,エッチング処理前に検出される電磁波に戻るから,このことを利用すれば,エッチングの終了時点,いわゆるエンドポイントを検出することが可能である。
For example, in the case of a plasma etching process, an electromagnetic wave based on a certain etchant is always detected and monitored by the
プラズマCVD処理については,予め所定の膜厚のときの電磁波を,基準値として検出しておき,CVD処理の間検出装置50によって常時電磁波を検出し,モニタリングすることで,検出値が前記基準検出値になれば,所定の膜厚に達したことが確認できる。すなわち,所期のCVD処理が終了したことを検出できる。
以下に,前記したプラズマ処理装置1を用いたプラズマエッチング処理とプラズマCVD処理の例について説明する。
For plasma CVD processing, an electromagnetic wave at a predetermined film thickness is detected in advance as a reference value, and the detected value is detected by detecting the electromagnetic wave constantly by the detecting
Hereinafter, examples of the plasma etching process and the plasma CVD process using the
プラズマエッチング処理の例としては,
(1)W(タングステン)のエッチング
ウエハWの温度:室温(23℃)以下
パワー:1000W〜5000W
処理圧力:0.133Pa〜133Pa
処理ガス:Cl2/N2/O2=150/150/20sccm
又はAr/Cl2/N2/O2=200/100/75/5sccm
(2)ポリシリコンのエッチング
ウエハWの温度:室温(23℃)以下
パワー:1000W〜5000W
処理圧力:0.133Pa〜133Pa
処理ガス:HBr=300sccm
又はAr/HBr/O2=1200/400/100sccm
なおSF6を使用してもよい。
Examples of plasma etching processes include
(1) W (tungsten) etching wafer W temperature: room temperature (23 ° C.) or less power: 1000 W to 5000 W
Processing pressure: 0.133 Pa to 133 Pa
Processing gas: Cl 2 / N 2 / O 2 = 150/150/20 sccm
Or Ar / Cl 2 / N 2 / O 2 = 200/100/75/5 sccm
(2) Temperature of polysilicon etching wafer W: Room temperature (23 ° C.) or less Power: 1000 W to 5000 W
Processing pressure: 0.133 Pa to 133 Pa
Processing gas: HBr = 300 sccm
Or Ar / HBr / O 2 = 1200/400/100 sccm
SF6 may be used.
プラズマCVD処理の例としては,
(1)Low−K膜(CF膜)
ウエハWの温度:室温(23℃)以下
パワー:1000W〜5000W
処理圧力:1.33Pa〜133Pa
処理ガス:Ar/C5F8=300/300sccm
As an example of plasma CVD processing,
(1) Low-K film (CF film)
Temperature of wafer W: Room temperature (23 ° C.) or less Power: 1000 W to 5000 W
Processing pressure: 1.33 Pa to 133 Pa
Process gas: Ar / C 5 F 8 = 300/300 sccm
例えば以上のようなエッチング処理,CVD処理の各プロセスにおいて,各々の処理のいわゆるエンドポイントを,電磁波の観測によって検出することが可能である。 For example, in each of the etching process and the CVD process as described above, a so-called end point of each process can be detected by observation of electromagnetic waves.
前記実施の形態は,マイクロ波を利用したプラズマ処理装置として構成されており,特にプラズマソースの周波数が高いプラズマ処理装置に対してその効果が高いものであるが,もちろんこれに限らずいわゆる平行平板型(容量型)プラズマ処理装置,ECR,ICP平面反射波プラズマ,ICPをはじめとする各種のプラズマ処理装置に対して本発明は,適用可能である。 The above embodiment is configured as a plasma processing apparatus using microwaves, and is particularly effective for a plasma processing apparatus having a high plasma source frequency. The present invention is applicable to various types of plasma processing apparatuses including a type (capacitive type) plasma processing apparatus, ECR, ICP plane reflected wave plasma, and ICP.
1 プラズマ処理装置
2 処理容器
3 サセプタ
5 側壁
41 窓部材
41b 挿入部
50 検出部
51 ピックアップアンテナ
W ウエハ
DESCRIPTION OF
Claims (13)
少なくともその一部が処理容器内の空間に面する誘電体と,
前記処理容器内のプラズマの異常時に発生する電磁波を,前記誘電体を介して受信するピックアップアンテナを有する検出装置と,
を有することを特徴とする,プラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate in a processing vessel,
A dielectric, at least part of which faces the space in the processing vessel;
A detection device having a pickup antenna for receiving electromagnetic waves generated when the plasma in the processing container is abnormal via the dielectric;
A plasma processing apparatus comprising:
前記孔の外側を気密に覆う窓部材とを有し,
少なくとも前記孔内は前記誘電体で充填されていることを特徴とする,請求項1に記載のプラズマ処理装置。 A hole penetrating the wall of the processing vessel;
A window member that airtightly covers the outside of the hole,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein at least the inside of the hole is filled with the dielectric.
さらに前記窓部材は,前記処理容器の外側で孔に係止される係止部と,前記孔内に挿入されて前記孔内を充填する挿入部とを有してい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 window member is made of a dielectric;
Further, the window member has a locking portion locked to the hole outside the processing container, and an insertion portion that is inserted into the hole and fills the hole. The plasma processing apparatus according to claim 2.
処理容器の壁体を貫通する孔と,前記孔の外方側を気密に覆う窓部材と,プラズマの異常時に発生する電磁波を前記孔を介して受信するピックアップアンテナとを有する検出装置を有し,
前記ピックアップアンテナは,誘電体からなる被覆部材で覆われて前記孔内に配置され,
前記被覆部材の外周面と,前記孔の内周面との間には隙間が存在していることを特徴とする,プラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate in a processing vessel,
And a detection device having a hole penetrating the wall of the processing container, a window member that airtightly covers the outer side of the hole, and a pickup antenna that receives electromagnetic waves generated when a plasma abnormality occurs through the hole. ,
The pickup antenna is covered with a covering member made of a dielectric material and disposed in the hole,
A plasma processing apparatus, wherein a gap exists between an outer peripheral surface of the covering member and an inner peripheral surface of the hole.
処理容器の壁体を貫通する孔と,前記孔の外方側を気密に覆う窓部材と,プラズマの異常時に発生する電磁波を前記孔を介して受信するピックアップアンテナとを有する検出装置を有し,
前記検出装置のピックアップアンテナとは独立した電磁波伝播部材が,誘電体からなる被覆部材で覆われて前記孔内に配置され,
前記被覆部材の外周面と,前記孔の内周面との間には隙間が存在していることを特徴とする,プラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate in a processing vessel,
And a detection device having a hole penetrating the wall of the processing container, a window member that airtightly covers the outer side of the hole, and a pickup antenna that receives electromagnetic waves generated when a plasma abnormality occurs through the hole. ,
An electromagnetic wave propagating member independent of the pickup antenna of the detection device is covered with a covering member made of a dielectric and disposed in the hole,
A plasma processing apparatus, wherein a gap exists between an outer peripheral surface of the covering member and an inner peripheral surface of the hole.
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