JP3600143B2 - Plasma processing apparatus, plasma processing system, their performance confirmation system, and inspection method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理装置,プラズマ処理システムおよびこれらの性能確認システム,検査方法に係り、特に、複数のプラズマ処理室を有し、より高周波の電力供給に対応して、電力消費効率の向上と被成膜特性の向上とに用いて好適な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
CVD( chemical vapor deposition)、スパッタリング、ドライエッチング、アッシング等のプラズマ処理をおこなうプラズマ処理装置の一例としては、従来から、図21に示すような、いわゆる2周波励起タイプのものが知られている。
図21に示すプラズマ処理装置は、高周波電源1とプラズマ励起電極4との間に整合回路2Aが介在されている。整合回路2Aはこれら高周波電源1とプラズマ励起電極4との間のインピーダンスの整合を得るための回路として設けられている。
【0003】
高周波電源1からの高周波電力は整合回路2Aを通して給電板3によりプラズマ励起電極4へ供給される。この整合回路2Aは導電体からなるハウジングにより形成されるマッチングボックス2内に収納されており、プラズマ励起電極4および給電板3は、導体からなるシャーシ21によって覆われている。
プラズマ励起電極(カソード電極)4の下側には環状の凸部4aが設けられるとともに、このプラズマ励起電極(カソード電極)4の下には、多数の孔7が形成されているシャワープレート5が凸部4aに接して設けられている。これらプラズマ励起電極4とシャワープレート5との間には空間6が形成されている。この空間6にはガス導入管17が接続されており、導体からなるガス導入管17の途中には絶縁体17aが挿入されてプラズマ励起電極14側とガス供給源側とが絶縁されている。
【0004】
ガス導入管17から導入されたガスは、シャワープレート5の孔7を介してチャンバ壁10により形成されたチャンバ室60内に供給される。なお、符号9はチャンバ壁10とプラズマ励起電極(カソード電極)4とを絶縁する絶縁体である。また、排気系の図示は省略してある。
一方、チャンバ室60内には基板16を載置しプラズマ励起電極ともなるウエハサセプタ(サセプタ電極)8が設けられておりその周囲にはサセプタシールド12が設けられている。
【0005】
サセプタシールド12はサセプタ電極8を受けるシールド支持板12Aと、このシールド支持板12Aの中央部に垂下形成された筒型の支持筒12Bとからなり、支持筒12Bはチャンバ底部10Aを貫通して設けられるとともに、この支持筒12Bの下端部とチャンバ底部10Aとがベローズ11により密閉接続されている。
ウエハサセプタ8およびサセプタシールド12は、これらの隙間がシャフト13の周囲の設けられた電気絶縁物からなる絶縁手段12Cによって真空絶縁されるとともに電気的にも絶縁されている。また、ウエハサセプタ8およびサセプタシールド12は、ベローズ11により上下動可能となっており、プラズマ励起電極4,8間の距離の調整ができる。
ウエハサセプタ8には、シャフト13およびマッチングボックス14内に収納された整合回路を介して第2の高周波電源15が接続されている。なお、チャンバ壁10とサセプタシールド12とは直流的に同電位となっている。
【0006】
図22に従来のプラズマ処理装置の他の例を示す。図21に示すプラズマ処理装置とは異なり、図22に示すプラズマ処理装置は1周波励起タイプのプラズマ処理装置である。すなわち、カソード電極4にのみ高周波電力を供給しており、サセプタ電極8は接地されている。図21で示される高周波電源15とマッチングボックス14が省略されている。また、サセプタ電極8とチャンバ壁10とは直流的に同電位となっている。
【0007】
上記のプラズマ処理装置においては、一般的に13.56MHz程度の周波数の電力を投入して、両電極4,8の間でプラズマを生成し、このプラズマにより、CVD( chemical vapor deposition)、スパッタリング、ドライエッチング、アッシング等のプラズマ処理をおこなうものである。
【0008】
そして、このようなプラズマ処理装置の動作確認および、動作の評価方法としては、例えば、以下のように実際に成膜等の処理をおこない、この被成膜特性を評価するというような方法でおこなっていた。
(1)堆積速度と膜面内均一性
▲1▼基板上にプラズマCVDにより所望の膜を成膜する。
▲2▼レジストのパターニングをおこなう。
▲3▼膜をドライエッチングする。
▲4▼アッシングによりレジストを剥離する。
▲5▼膜の膜厚段差を触針式段差計により計測する。
▲6▼成膜時間と膜厚から堆積速度を算出する。
▲7▼膜面内均一性は、6インチ基板面内において16ポイントで測定する。
(2)BHFエッチングレート
上記(1)▲1▼〜▲2▼と同様にレジストマスクをパターニングする。
▲3▼BHF液に1分間基板を浸漬する。
▲4▼純水洗浄後乾燥し、レジストを硫酸過水(H2SO4+H2O2)で剥離する。▲5▼上記(1)▲5▼と同様段差を計測する。
▲6▼浸漬時間と段差からエッチング速度を算出する。
(3)絶縁耐圧
▲1▼ガラス基板上にスパッタリングにより導電性膜を成膜し、下部電極としてパターニングする。
▲2▼プラズマCVDにより絶縁膜を成膜する。
▲3▼▲1▼と同様の方法で上部電極を形成する。
▲4▼下部電極用にコンタクト孔を形成する。
▲5▼上下電極にプロービングし、I−V特性(電流電圧特性)を測定する。このとき最大電圧として200V程度まで印加する。
▲6▼電極面積を100μm角とし、100pAをよぎるところが、1μA/cm2 に相当するので、この時のVを絶縁耐圧として定義する。
【0009】
さらに、上記のようなプラズマ処理装置に対しては、従来から、半導体および液晶製造に用いられる場合において、プラズマ処理速度(成膜時の堆積速度や、加工速度)が早く生産性が高いこと、そして、被処理基体面内方向におけるプラズマ処理の均一性(膜厚の膜面内方向分布、加工処理ばらつきの膜面内方向分布)に優れていることが、近年、被処理基板の大型化に伴って、一段と強まっている。また、被処理基板の大型化に伴い、投入電力量もkWオーダーが投入されるまで増大し、電力消費量が増す傾向にある。このため、電源の高容量化に伴い、電源の開発コストが増大するとともに、装置稼働時には電力使用が増すことからランニングコストを削減することが望まれている。
また、電力消費量が増大することは、環境負荷となる二酸化炭素の排出量が増大する。これは、被処理基板の大型化に伴ってさらに放出量が増大するとともに電力消費効率をさらに下げてしまうため電力消費量が増大するので、この二酸化炭素の放出量削減への要求も高くなっている。
一方、プラズマ励起周波数として、従来一般的であった13.56MHzに対して、これを越える30MHz以上のVHF帯の周波数を用いるなど、高周波数化を図ることで、生成するプラズマ密度を向上させることができる。その結果として、プラズマCVDなどの堆積装置においては、成膜時の堆積速度を向上させることができる可能性が示されていた。
【0010】
さらに、上記のようなプラズマチャンバを複数有するプラズマ処理装置に対しては、個々のプラズマチャンバに対して、プラズマ処理の機差をなくし、異なるプラズマチャンバにおいて処理をおこなった被処理基板においても、プラズマ処理速度(成膜時の堆積速度や、加工速度)や生産性、そして、被処理基体面内方向におけるプラズマ処理の均一性(膜厚の膜面内方向分布等の、処理のばらつきをなくしたいという要求がある。
同時に、プラズマチャンバを複数有するプラズマ処理装置に対しては、個々のプラズマチャンバに対して、供給するガス流量や圧力、供給電力、処理時間等の外部パラメータが等しい同一のプロセスレシピを適用して、略同一のプラズマ処理結果が得られることが望まれている。
そして、プラズマ処理装置の新規設置時や調整・保守点検時において、複数のプラズマチャンバごとの機差をなくして処理のばらつきをなくし同一のプロセスレシピにより略同一の処理結果を得るために必要な調整時間の短縮が求められるとともに、このような調整に必要なコストの削減が要求されていた。
【0011】
さらに、上記のようなプラズマ処理装置を複数有するプラズマ処理システムに対しても、同様に、各プラズマ処理装置における個々のプラズマチャンバに対して、プラズマ処理の機差をなくしたいという要求が存在していた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のプラズマ処理装置においては、13.56MHz程度の周波数の電力を投入するように設計されており、これ以上の周波数の電力を投入することに対応していない。より具体的には、高周波電力を投入する部分、つまり、プラズマ処理をおこなうプラズマチャンバ全体としては、インピーダンス、共振周波数特性等の電気的高周波的な特性が考慮されておらず、13.56MHz程度以上の周波数の電力を投入した場合、電力消費効率があがらず、成膜時に堆積速度を向上することができないばかりか、むしろ、堆積速度が遅くなる場合があったという不具合が生じていた。さらに投入する電力をより高周波数化すると、周波数の上昇に伴って、生成されるプラズマ密度は上昇してピークを迎え、その後、減少に転じて、ついにはグロー放電できなくなってしまい高周波数化の意味がなくなってしまうという不具合が生じていた。
【0013】
プラズマチャンバを複数有するプラズマ処理装置やプラズマ処理システムにおいては、各プラズマチャンバの電気的高周波的な特性は、それぞれの機械的な寸法等、その形状によって規定されている。しかし、それぞれのプラズマチャンバを構成する各部品は、製造時における加工上、必ず機械的公差により寸法等のばらつきを有している。そして、これらの各部品を組み立ててプラズマチャンバを製造する段階で、各プラズマチャンバにおける機械的寸法等の形状に、組み立て公差によるばらつきが加わる。さらに、各部品の組み立て後には採寸をすることができない箇所も存在し、プラズマチャンバ全体として当初の設計どおりの電気的高周波的な特性を有するように組み立てが終了したか否か定量的に知りうる手段がなく、各プラズマチャンバの電気的高周波的な特性の機差を知りうる手段がないという問題があった。
このため、次のような不具合が生じていた。
プラズマチャンバを複数有するプラズマ処理装置やプラズマ処理システムに対しては、複数のプラズマチャンバに対してインピーダンス、共振周波数特性等の電気的高周波的な特性の機差をなくすという設計がなされていないため、個々のプラズマチャンバにおいて、プラズマ空間で消費される実効的な電力や、発生するプラズマ密度等がそれぞれ均一になっていない可能性がある。
このため、複数のプラズマチャンバに対して同一のプロセスレシピを適用しているにも関わらず、同一のプラズマ処理結果が得られない可能性がある。
したがって、同じプラズマ処理結果を得るためには、個々のプラズマチャンバごとに、それぞれ供給するガス流量や圧力、供給電力、処理時間等の外部パラメータと上記の(1)〜(3)のような評価方法による処理結果とを比較して、これらの相関関係を把握する必要があるが、そのデータ量は膨大なものになり、すべてをおこなうことが困難である。
【0014】
そして、このようなプラズマ処理装置の動作確認および、動作の評価方法として、上記の(1)〜(3)のような検査方法を採用した場合には、適正な動作をしているかどうかの確認をするためにはプラズマ処理装置を作動させることが必要である上に、プラズマ処理装置の設置場所とは別の検査場所などにおいて被処理基板を複数のステップにより処理測定する必要がある。
このため、評価結果がでるまでには数日、あるいは数週間がかかり、その期間製造ラインを停止しなかった場合、プラズマ処理をおこなった被処理基板の特性は未知であり、仮に、プラズマ処理装置の状態がよくなかった際には、製品としての基準に達しないものを生産してしまうおそれがあるため、より簡便な方法でプラズマ処理装置の動作を適正な状態に維持したいという要求があった。
【0015】
さらに、複数のプラズマチャンバを有するプラズマ処理装置やプラズマ処理システムに対して上記の(1)〜(3)のような検査方法を採用した場合には、新規設置時や調整・保守点検時において、複数のプラズマチャンバごとの機差をなくして処理のばらつきをなくし、同一のプロセスレシピにより同一処理結果を得るために必要な調整時間が、月単位で必要となってしまう。このため、調整期間の短縮が求められるとともに、このような調整に必要な検査用基板等の費用、この検査用基板の処理費用、および、調整作業に従事する作業員の人件費等、コストが膨大なものになるという問題があった。
【0016】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
▲1▼ 複数のプラズマチャンバに対してインピーダンス、共振周波数特性等の電気的高周波的な特性の均一化を図ること。
▲2▼ 複数のプラズマチャンバに対して同一のプロセスレシピを適用した際に、プラズマ処理結果の均一化を図ること。
▲3▼ 複数のプラズマチャンバに対する膨大なデータから外部パラメータと上記(1)〜(3)のような評価方法による処理結果との相関関係によるプロセス条件の把握を不必要とすること。
▲4▼ 同一のプロセスレシピにより略同一処理結果を得るために必要な調整時間を短縮すること。
▲5▼ プラズマ励起周波数の高周波化による処理速度(成膜装置においては堆積速度、加工装置においては加工速度)の向上を図ること。
▲6▼ 被処理基体面内方向におけるプラズマ処理の均一性(膜厚の膜面内方向分布、加工処理ばらつきの膜面内方向分布)の向上、および、プラズマCVD、スパッタリングなどの堆積装置においては、堆積した膜における絶縁耐圧等の膜特性の向上を図ること。
▲7▼ 電力の消費効率を向上し、同等の処理速度もしくは膜特性を得るために、従来より少ない投入電力ですむよう、電力損失の低減を図ること。
▲8▼ ランニングコストおよび調整にかかる費用の削減を図るとともに、生産性の向上を図ること。
▲9▼ 適正な動作状態に簡便に維持可能なプラズマ処理装置およびプラズマ処理システムを提供すること。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマ処理装置は、プラズマを励起するための電極を有するプラズマ処理室と、前記電極に高周波電力を供給するための高周波電源と、入力端子と出力端子とを有し該入力端子に前記高周波電源を接続するとともに前記電極に接続した高周波電力配電体を前記出力端子に接続することにより前記プラズマ処理室と前記高周波電源とのインピーダンス整合を得る整合回路と、を具備するプラズマ処理室ユニットを複数具備するプラズマ処理装置であって、
前記それぞれのプラズマ処理室ユニットにおいて、非プラズマ発光時に、前記高周波電力を供給する際に整合回路の出力端子に接続される前記高周波電力配電体の端部である測定位置で測定した前記複数のプラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aのうち、その最大値Amax と最小値Amin とのばらつきが、
(Amax −Amin )/(Amax +Amin )
とされ、前記高周波特性Aが、共振周波数f、前記高周波電力の周波数におけるインピーダンスZ、前記高周波電力の周波数におけるレジスタンスR、または、前記高周波電力の周波数におけるリアクタンスXのいずれかで、
この値が0.1より小さい範囲の値に設定されてなることにより上記課題を解決した。
本発明は、前記測定位置から前記整合回路を切り離した状態で、前記プラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aを測定することが好ましい。
本発明のプラズマ処理装置は、プラズマを励起するための電極を有するプラズマ処理室と、前記電極に高周波電力を供給するための高周波電源と、入力端子と出力端子とを有し前記電極に接続した高周波電力配電体を前記出力端子に接続するとともに該入力端子に前記高周波電源を高周波電力給電体を介して接続することにより前記プラズマ処理室と前記高周波電源とのインピーダンス整合を得る整合回路と、を具備するプラズマ処理室ユニットを複数具備するプラズマ処理装置であって、
前記それぞれのプラズマ処理室ユニットにおいて、非プラズマ発光時に、前記高周波電力を供給する際に前記高周波電源に接続される前記高周波電力給電体の前記高周波電源側端部である測定位置で測定した前記複数のプラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aのうち、その最大値Amax と最小値Amin とのばらつきが、
(Amax −Amin )/(Amax +Amin )
とされ、前記高周波特性Aが、共振周波数f、前記高周波電力の周波数におけるインピーダンスZ、前記高周波電力の周波数におけるレジスタンスR、または、前記高周波電力の周波数におけるリアクタンスXのいずれかで、
この値が0.1より小さい範囲の値に設定されてなることにより上記課題を解決した。
本発明は、前記測定位置から前記高周波電源を切り離した状態で、前記プラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aを測定することが好ましい。
本発明のプラズマ処理装置は、プラズマを励起するための電極を有するプラズマ処理室と、前記電極に高周波電力を供給するための高周波電源と、入力端子と出力端子とを有し前記電極に接続した高周波電力配電体を前記出力端子に接続するとともに該入力端子に前記高周波電源を高周波電力給電体を介して接続することにより前記プラズマ処理室と前記高周波電源とのインピーダンス整合を得る整合回路と、を具備するプラズマ処理室ユニットを複数具備するプラズマ処理装置であって、
前記それぞれのプラズマ処理室ユニットにおいて、非プラズマ発光時に、前記高周波電力を供給する際に前記高周波電力給電体に接続される前記入力端子である測定位置で測定した前記複数のプラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aのうち、その最大値Amax と最小値Amin とのばらつきが、
(Amax −Amin )/(Amax +Amin )
とされ、前記高周波特性Aが、共振周波数f、前記高周波電力の周波数におけるインピーダンスZ、前記高周波電力の周波数におけるレジスタンスR、または、前記高周波電力の周波数におけるリアクタンスXのいずれかで、
この値が0.1より小さい範囲の値に設定されてなることにより上記課題を解決した。
本発明は、前記測定位置から前記高周波電力給電体を切り離した状態で、前記プラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aを測定することが好ましい。
本発明においては、前記ばらつきの値が0.03より小さい範囲の値に設定されてなることができる。
本発明においては、前記それぞれのプラズマ処理室に対応する第1直列共振周波数f0 の3倍が、前記高周波電力の周波数fe より大きな範囲の値に設定されてなることができる。
本発明においては、前記それぞれのプラズマ処理室に対応する第1直列共振周波数f0 の3倍が、前記高周波電力の周波数fe より大きな範囲の値に設定されてなることができる。
本発明においては、前記それぞれのプラズマ処理室に対応する前記測定位置に、前記プラズマ処理室の高周波特性Aを測定する測定用端子がそれぞれ設けられることができる。
本発明においては、前記測定位置近傍に、
プラズマを励起する際には前記測定位置と前記測定用端子との電気的接続を切断するとともに前記配電体側と前記高周波電源側との電気的接続を確保し、かつ、前記プラズマ処理室の周波数特性Aを測定する際には前記測定位置と前記測定用端子との電気的接続を確保するとともに前記高周波電源側と前記測定位置との電気的接続を切断する切り替えスイッチが設けられることができる。
本発明においては、前記スイッチにより、前記高周波配電体端部と前記測定用端子との電気的接続を切るとともに前記配電体端部と前記整合回路の出力端との電気的接続を確保した場合における前記整合回路の出力端位置で測定する高周波特性Aと、
前記スイッチにより、前記配電体端部と前記測定用端子との電気的接続を確保するとともに前記配電体端部と前記整合回路の出力端との電気的接続を切断した場合における前記測定用端子で測定した高周波特性Aと、が等しく設定されてなることができる。
本発明のプラズマ処理システムは、上記のプラズマ処理装置が複数設けられることにより上記課題を解決した。
本発明においては、各プラズマ処理室の前記測定用端子に、高周波特性測定器が切り替え自在に接続されてなることができる。
本発明においては、各プラズマ処理室における、前記測定位置と前記測定用端子に接続された高周波特性測定器との間の高周波特性Aがそれぞれ等しく設定されてなることができる。
本発明においては、前記スイッチにより、前記高周波配電体端部と前記測定用端子との電気的接続を切るとともに前記配電体端部と前記整合回路の出力端との電気的接続を確保した場合における前記整合回路の出力端位置で測定する高周波特性Aと、
前記スイッチにより、前記配電体端部と前記測定用端子との電気的接続を確保するとともに前記配電体端部と前記整合回路の出力端との電気的接続を切断した場合における前記測定用端子で測定した高周波特性Aと、が等しく設定されてなることができる。
本発明におけるプラズマ処理装置の検査方法は、プラズマを励起するための電極を有するプラズマ処理室と、前記電極に高周波電力を供給するための高周波電源と、入力端子と出力端子とを有し該入力端子に前記高周波電源を接続するとともに前記電極に接続した高周波電力配電体を前記出力端子に接続することにより前記プラズマ処理室と前記高周波電源とのインピーダンス整合を得る整合回路と、を具備するプラズマ処理室ユニットを複数具備するプラズマ処理装置の検査方法であって、
前記それぞれのプラズマ処理室ユニットにおいて、非プラズマ発光時に、前記高周波電力を供給する際に整合回路の出力端子に接続される前記高周波電力配電体の端部である測定位置で測定した前記複数のプラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aのうち、その最大値Amax と最小値Amin とのばらつきが、
(Amax −Amin )/(Amax +Amin )
とされ、前記高周波特性Aが、共振周波数f、前記高周波電力の周波数におけるインピーダンスZ、前記高周波電力の周波数におけるレジスタンスR、または、前記高周波電力の周波数におけるリアクタンスXのいずれかで、
この値が0.1より小さい範囲であるか確認することにより上記課題を解決した。
本発明におけるプラズマ処理装置の検査方法は、プラズマを励起するための電極を有するプラズマ処理室と、前記電極に高周波電力を供給するための高周波電源と、入力端子と出力端子とを有し前記電極に接続した高周波電力配電体を前記出力端子に接続するとともに該入力端子に前記高周波電源を高周波電力給電体を介して接続することにより前記プラズマ処理室と前記高周波電源とのインピーダンス整合を得る整合回路と、を具備するプラズマ処理室ユニットを複数具備するプラズマ処理装置の検査方法であって、
前記それぞれのプラズマ処理室ユニットにおいて、非プラズマ発光時に、前記高周波電力を供給する際に前記高周波電源に接続される前記高周波電力給電体の前記高周波電源側端部である測定位置で測定した前記複数のプラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aのうち、その最大値Amax と最小値Amin とのばらつきが、
(Amax −Amin )/(Amax +Amin )
とされ、前記高周波特性Aが、共振周波数f、前記高周波電力の周波数におけるインピーダンスZ、前記高周波電力の周波数におけるレジスタンスR、または、前記高周波電力の周波数におけるリアクタンスXのいずれかで、
この値が0.1より小さい範囲であるか確認することにより上記課題を解決した。
本発明におけるプラズマ処理装置の検査方法は、プラズマを励起するための電極を有するプラズマ処理室と、前記電極に高周波電力を供給するための高周波電源と、入力端子と出力端子とを有し前記電極に接続した高周波電力配電体を前記出力端子に接続するとともに該入力端子に前記高周波電源を高周波電力給電体を介して接続することにより前記プラズマ処理室と前記高周波電源とのインピーダンス整合を得る整合回路と、を具備するプラズマ処理室ユニットを複数具備するプラズマ処理装置の検査方法であって、
前記それぞれのプラズマ処理室ユニットにおいて、非プラズマ発光時に、前記高周波電力を供給する際に前記高周波電力供給電体に接続される前記入力端子である測定位置で測定した前記複数のプラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aのうち、その最大値Amax と最小値Amin とのばらつきが、
(Amax −Amin )/(Amax +Amin )
とされ、前記高周波特性Aが、共振周波数f、前記高周波電力の周波数におけるインピーダンスZ、前記高周波電力の周波数におけるレジスタンスR、または、前記高周波電力の周波数におけるリアクタンスXのいずれかで、
この値が0.1より小さい範囲であるか確認することにより上記課題を解決した。
本発明においては、前記ばらつきの値を0.03より小さい範囲であるか確認することができる。
本発明においては、前記それぞれのプラズマ処理室に対応する第1直列共振周波数f0 の3倍が、前記高周波電力の周波数fe より大きな範囲の値であるか確認することができる。
本発明のプラズマ処理システムの検査方法においては、上記のプラズマ処理装置が複数設けられたことができる。
【0018】
本発明においては、それぞれのプラズマ処理室に対応するプラズマチャンバ(プラズマ処理室ユニット)において、前記高周波電力を供給する際に整合回路の出力端子に接続される前記高周波電力配電体の端部で測定した前記複数のプラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aのうち、その最大値Amax と最小値Amin のばらつきを、以下の式(10A)
(Amax −Amin )/(Amax +Amin ) (10A)
として定義し、この値が所定の範囲の値に設定することで、複数のプラズマチャンバ(プラズマ処理室ユニット)に対してインピーダンス、共振周波数特性等の電気的高周波的な特性の機差をなくすことが可能となり、これにより、インピーダンス特性などを指標とする一定の管理幅内に複数のプラズマチャンバを設定することが可能となるので、個々のプラズマチャンバにおいて、プラズマ空間で消費される実効的な電力をそれぞれ略均一にすることができる。
その結果、複数のプラズマチャンバに対して同一のプロセスレシピを適用して、略同一のプラズマ処理結果を得ること、つまり、複数のプラズマチャンバにおいて例えば成膜をおこなった際に、膜厚、絶縁耐圧、エッチングレート等、略均一な膜特性の膜を得ることが可能となる。
【0019】
ここで、本発明においては、上記の測定位置に変えて、前記それぞれのプラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)において、前記高周波電力を供給する際に前記高周波電源に接続される前記高周波電力給電体(給電線)の前記高周波電源側端部とされる測定位置で、前記複数のプラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aを測定することにより、測定範囲に整合回路を含めない場合に比べて、プラズマ処理室だけでなく、整合回路も含めて複数のプラズマチャンバに対し、電気的高周波的な特性の機差をなくすことが可能となり、個々のプラズマチャンバにおいてプラズマ空間で消費される実効的な電力の略均一性を高めることができ、これに同一のプロセスレシピを適用して、測定範囲に整合回路を含めない場合に比べて、略同一性の高いプラズマ処理結果を得ることができる。
【0020】
また、本発明においては、上記の測定位置に変えて、前記それぞれのプラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)において、前記高周波電力を供給する際に前記高周波電力給電体(給電線)に接続される前記入力端子とされる測定位置で前記複数のプラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aを測定することにより、測定範囲に整合回路,高周波電力給電体を含めない場合に比べて、プラズマ処理室だけでなく、整合回路,高周波電力給電体も含めて複数のプラズマチャンバに対し、電気的高周波的な特性の機差をなくすことが可能となり、個々のプラズマチャンバにおいてプラズマ空間で消費される実効的な電力の略均一性をさらに高めることができ、これに同一のプロセスレシピを適用して、測定範囲に整合回路,高周波電力給電体を含めない場合に比べて、さらに略同一性の高いプラズマ処理結果を得ることができる。
【0021】
また、本発明において、具体的には、上記の所定の値を0.1より小さい範囲に設定することにより、略同一の条件で積層をおこなったプラズマチャンバにおいて、膜厚のばらつきの値を±5%の範囲におさめる等、プラズマ処理の均一性を維持することが可能になる。
【0022】
さらに、上記の所定の値を0.03より小さい範囲に設定することで、複数のプラズマチャンバに対してインピーダンス、共振周波数特性等の電気的高周波的な特性の機差をなくすことが可能となり、これにより、インピーダンス特性を指標とする一定の管理幅内に複数のプラズマチャンバを設定することが可能となるので、個々のプラズマチャンバにおいて、プラズマ空間で消費される実効的な電力をそれぞれ略均一にすることができる。
その結果、複数のプラズマチャンバに対して同一のプロセスレシピを適用して、略同一のプラズマ処理結果を得ること、つまり、複数のプラズマチャンバにおいて例えば成膜をおこなった際に、膜厚、絶縁耐圧、エッチングレート等、略均一な膜特性の膜を得ることが可能となる。具体的には、上記のばらつきの値を0.03より小さい範囲に設定することにより、略同一の条件で積層をおこなったプラズマチャンバにおいて、膜厚のばらつきの値を±2%の範囲におさめることができる。
【0023】
また、本発明において、前記高周波数特性Aが、共振周波数f、前記高周波電力の周波数におけるインピーダンスZ、前記高周波電力の周波数におけるレジスタンスR、または、前記高周波電力の周波数におけるリアクタンスXのいずれかである手段を採用することにより、電気的高周波的な特性の機差をなくすことが可能となり、これにより、インピーダンス特性などを指標とする一定の管理幅内に複数のプラズマチャンバを設定することが可能となるので、個々のプラズマチャンバにおいて、プラズマ空間で消費される実効的な電力をそれぞれ略均一にすることができる。
ここで、前記高周波特性Aとして、インピーダンスZを採用した場合には、このインピーダンスZは、プラズマ励起する周波数における値であるから、Zとθとの周波数依存性を測定してはじめて把握可能なパラメータである共振周波数fに対して、プラズマチャンバの高周波数特性の周波数依存性を見る必要がなく、共振周波数fに比べて把握が容易である。また、プラズマチャンバのプラズマ励起する周波数における電気的高周波数的特性をより直接的に捉えることができるパラメータである。
また、レジスタンスR、および、リアクタンスX、を採用した場合には、これらレジスタンスRとリアクタンスXとのベクトル量であるインピーダンスZを見ることに比べて、さらに直接的にプラズマチャンバのプラズマ励起する周波数における電気的高周波的特性を捉えることができる。
【0024】
または、前記高周波特性Aが、第1直列共振周波数f0 である手段を採用することができる。
この第1直列共振周波数f0 は、機械的な構造をその多くの要因としてきまる電気的高周波的な特性であり、各実機(プラズマチャンバ)ごとに異なっていると考えられる。上記の範囲に、この第1直列共振周波数f0 を設定することにより、各実機に対しても、従来考慮されていなかったその全般的な電気的高周波的特性を設定することが可能となり、プラズマ発生の安定性を期待することができる。その結果、動作安定性が高く、各プラズマチャンバで均一な動作が期待できるプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムを提供することが可能となる。これにより、複数のプラズマチャンバに対する膨大なデータから外部パラメータと実際の基板を処理するような評価方法による処理結果との相関関係によるプロセス条件の把握を不必要とすることができる。したがって、新規設置時や調整・保守点検時に、各プラズマチャンバごとの機差をなくして処理のばらつきをなくし同一のプロセスレシピにより略同一処理結果を得るために必要な調整時間が、基板への実際の成膜等による従来の検査方法を採用した場合に比べて、大幅に短縮することができる。また、このような調整に必要な検査用基板等の費用、この検査用基板の検査処理費用、および、調整作業に従事する作業員の人件費等、コストを削減することが可能となる。
【0025】
ここで、第1直列共振周波数f0 の定義について説明する。
まず、プラズマチャンバのインピーダンスの周波数依存性を計測する。このとき、後述するようにプラズマチャンバのインピーダンス測定範囲を規定し、このインピーダンス測定範囲に対して、供給する電力周波数fe を含む範囲で測定周波数を変化させてインピーダンスのベクトル量(Z,θ)を測定することにより、プラズマチャンバのインピーダンスの周波数依存性を計測する。ここで、例えば13.56MHz,27.12MHz,40.68MHz等の値に設定される電力周波数fe に対応して、測定周波数を例えば1MHz〜100MHz程度の範囲に設定する。
図6は第1直列共振周波数f0 を説明するためのインピーダンスZと位相θとの周波数依存特性を示すグラフである。
ついで、図6に示すように、測定周波数に対してインピーダンスZと位相θをプロットしてインピーダンス特性曲線および位相曲線を描画し、インピーダンスZの極小値のうち周波数の最小のもの、つまり、測定周波数の低い側から数えて一番最初に位相θがマイナスからプラスに変化したときに、位相θがゼロとなる周波数を、第1直列共振周波数f0 として定義する。
【0026】
次に、前述のプラズマチャンバのインピーダンス測定範囲(高周波数特性測定範囲)について説明する。
プラズマチャンバには整合回路を介して高周波電源が接続されているが、この整合回路の出力端子よりも出力側をインピーダンス測定範囲とする。
ここで、整合回路は、プラズマチャンバ内のプラズマ状態等の変化に対応してインピーダンスを調整するために、その多くは複数の受動素子を具備する構成とされている。
図3は整合回路2Aを示す模式図である。
例えば、整合回路2Aとしては、図3に示すように、高周波電源1とプラズマ放電用の電極4との間に、コイル23とチューニングコンデンサ24とが直列に設けられ、さらに、高周波電源1には他のロードコンデンサ22が並列に接続され一端がアースされている構成の整合回路2Aが挙げられる。このような整合回路の受動素子のうち、出力最終段の受動素子の出力端子位置で切り離す、つまり、直接電極4側に接続される素子、上記例の場合は、チューニングコンデンサ24の出力端子位置PRで、整合回路2Aを切り離した状態で、これよりも先のプラズマチャンバ部分を前記測定範囲と定義する。
【0027】
また、上記の測定位置に変えて、図3に示すように、高周波電源1と整合回路2Aを接続する給電線(高周波電力給電体)1Aを、高周波電源1側端部から切り離し、この高周波電源1側端部とされる測定位置PR2で、高周波電源1Aを切り離した状態で、これよりも先のプラズマチャンバ部分を前記測定範囲と定義することができる。
さらに、上記の測定位置に変えて、図3に示すように、高周波電源1と整合回路2Aを接続する給電線(高周波電力給電体)1Aを、整合回路2A側端部からから切り離し、この整合回路2Aの給電線1Aに接続される入力端子とされる測定位置PR3で、高周波電源1Aおよび給電線1Aを切り離した状態で、これよりも先のプラズマチャンバ部分を前記測定範囲と定義することができる。
【0028】
本発明においては、前記プラズマチャンバの第1直列共振周波数f0 の3倍を、前記電力周波数fe より大きな範囲の値に設定することにより、従来一般的に使用されていた13.56MHz程度以上の高い周波数の電力を投入した場合であっても、電力を効率よくプラズマ発生空間に導入することが可能となり、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理装置と比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の増加を図ることができる。その結果、膜の積層をおこなう際には、堆積速度の向上を図ることを可能とすることができる。
【0029】
また、本発明においては、前記それぞれのプラズマ処理室に対応するプラズマチャンバの前記測定位置に、プラズマチャンバの高周波特性Aを測定する測定用端子がそれぞれ設けられ、前記測定位置近傍に、プラズマを励起する際には前記測定位置と前記測定用端子との電気的接続を切断するとともにプラズマ励起用の電極側と前記高周波電源側との電気的接続を確保し、かつ、プラズマチャンバの周波数特性Aを測定する際には前記測定位置と前記測定用端子との電気的接続を確保するとともに前記高周波電源側と前記測定位置との電気的接続を切断する切り替えスイッチが設けられることにより、測定時に測定用端子と、高周波電源、高周波電力給電体、整合回路、高周波電力配電体、プラズマ励起用の電極に至る導通とを切り離すために、電力供給部分とそれぞれの測定位置に対応した高周波電源側の部分とを着脱する必要がなく、各プラズマチャンバのインピーダンス特性を測定する際のプロービングを容易におこなうことができる。また、このスイッチによって、測定位置から高周波電源、高周波電力給電体、整合回路、高周波電力配電体等のうち、前記測定範囲外とされるプラズマチャンバの構成をプラズマチャンバの測定範囲に対して機械的に着脱することが不要になるため、それぞれの測定位置に対応したプラズマチャンバの、より正確な高周波特性Aを測定することが可能となる。したがって、複数のプラズマチャンバに対する高周波特性Aを簡便に測定することが可能となり、高周波特性Aの測定時における作業効率を向上し、従来の方法では月単位でかかっていた新規設置時や調整・保守点検時の調整作業を簡便におこなうことができ、より容易に複数のプラズマチャンバごとの機差をなくすことができる。
【0030】
ここで、具体的には、前記それぞれのプラズマ処理室に対応するプラズマチャンバの前記高周波電力配電体端部近傍に、プラズマチャンバの高周波特性Aを測定する測定用端子がそれぞれ設けられ、前記高周波電力配電体端部と前記測定用端子との間に、プラズマを励起する際には前記配電体端部と前記測定用端子との電気的接続を切断するとともに前記配電体端部と前記整合回路の出力端子との電気的接続を確保し、かつ、前記プラズマチャンバの周波数特性Aを測定する際には前記配電体端部と前記測定用端子との電気的接続を確保するとともに前記配電体端部と前記整合回路の出力端子との電気的接続を切断する切り替えスイッチが設けられることにより、測定時に電力供給用の導体と整合回路とを切り離すために、電力供給線部分と整合回路とを着脱することなく、各プラズマチャンバのインピーダンス特性を測定する際のプロービングを容易におこなえるとともに、整合回路をスイッチによって切断することができるため、スイッチを介してプラズマチャンバ単独の、より正確なインピーダンス特性を測定することが可能となる。したがって、複数のプラズマチャンバに対する第1直列共振周波数f0 を簡便に測定することが可能となり、第1直列共振周波数f0 の測定時における作業効率を向上し、従来の方法では月単位でかかっていた新規設置時や調整・保守点検時の調整作業を簡便におこなうことができ、より容易に複数のプラズマチャンバごとの機差をなくすことができる。
【0031】
また、本発明において、各プラズマ処理室に対応するプラズマチャンバの前記測定用端子に、高周波特性測定器が切り替え自在に接続されてなることにより、非測定時において、測定用端子と高周波特性測定器との接続をプラズマチャンバから切り離すか、スイッチを切り替えることにより、プラズマ発生時に高周波測定器に対して作用する電気的影響を防止することができる。また、複数のプラズマチャンバが並設されている際に、単一のインピーダンス測定器を兼用してこれらのプラズマチャンバの測定をおこなうことができる。これにより、プラズマチャンバと高周波特性測定器との接続を着脱することなく、かつ、インピーダンス等の高周波特性の測定用プローブを着脱することなく、スイッチ切り替えのみにより、インピーダンスなどの測定による高周波特性A、特に第1直列共振周波数f0 の測定を容易におこなうことが可能となる。
さらに、複数のプラズマチャンバの測定用端子に対して、順に高周波特性測定用端子の接続を切り替えてそれぞれの高周波特性を計測することにより、1台の高周波特性測定器によって複数のプラズマチャンバの高周波特性を測定することができる。
【0032】
また、本発明において、前記スイッチにより、前記測定位置と前記測定用端子との電気的接続を切るとともに前記配電体側と前記高周波電源側との測定範囲の電気的接続を確保した場合における高周波電源側に接続される測定範囲で測定する高周波特性Aと、前記スイッチにより、前記測定位置と前記測定用端子との電気的接続を確保するとともに前記高周波電源側と前記測定位置との電気的接続を切断した場合における前記測定用端子で測定した高周波特性Aと、が等しく設定されてなること、具体例としては、前記スイッチにより、前記高周波配電体端部と前記測定用端子との電気的接続を切るとともに前記配電体端部と前記整合回路の出力端との電気的接続を確保した場合における前記整合回路の出力端位置で測定する高周波特性Aと、前記スイッチにより、前記配電体端部と前記測定用端子との電気的接続を確保するとともに前記配電体端部と前記整合回路の出力端との電気的接続を切断した場合における前記測定用端子で測定した高周波特性Aと、が等しく設定されてなること、さらなる具体例としては、前記スイッチにより、前記高周波配電体端部と前記測定用端子との電気的接続を切断するとともに前記配電体端部と前記整合回路の出力端子との電気的接続を確保した場合における前記整合回路の出力端子位置で測定する高周波特性Aと、前記スイッチにより、前記配電体端部と前記測定用端子との電気的接続を確保するとともに前記配電体端部と前記整合回路の出力端子との電気的接続を切断した場合における前記測定用端子で測定した高周波特性Aと、が等しく設定されてなることができ、これらにより、複数のプラズマチャンバに対して、測定用端子に接続された高周波特性測定器からのインピーダンス等の測定値を、いずれも、設定された測定位置に対して、それぞれの測定位置から測定した値に対して同等の補正をおこなった値と見なすことができるため、第1直列共振周波数等の高周波特性Aの算出の補正が事実上不要となり、実測値の換算が不要となるので、作業効率を向上することができる。
【0033】
上記を実現する手段としては、各プラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)における、前記測定位置と前記測定用端子に接続された高周波特性測定器との間の高周波特性Aがそれぞれ等しく設定されてなることが挙げられ、具体的には、各プラズマチャンバの整合回路出力側最終段の出力位置からインピーダンス等の高周波特性測定器までの同軸ケーブルの長さを等しくする等の手段を適応することができる。
【0034】
なお、本発明において、個々のプラズマ処理装置に設けられたプラズマチャンバの数、および、プラズマ処理システムにおけるプラズマ処理装置の数およびプラズマチャンバの数は任意に設定することができる。
そして、プラズマ処理装置ごとに、用途が異なりプロセスレシピを一致させる必要がない場合などには上述した第1直列共振周波数f0 等の高周波特性Aの設定条件を、例えばプラズマ処理システム中のプラズマ処理装置ごとに異なった設定とすることも可能である。
【0035】
さらに、本発明では、第1の高周波電源と、該第1の高周波電源と接続される高周波電極と、前記第1の高周波電源と前記高周波電極との間のインピーダンスの整合を得る整合回路を備えた高周波電極側マッチングボックスと、第2の高周波電源と、前記高周波電極と対向配置され前記第2の高周波電源と接続されるとともに被処理基板を支持するサセプタ電極と、前記第2の高周波電源と前記サセプタ電極との間のインピーダンスの整合を得る整合回路を備えたサセプタ電極側マッチングボックスとを有する、いわゆる2周波数励起型プラズマCVD処理ユニットにおいても、サセプタ側の電源周波数および整合回路出力端子から測定した第1直列共振周波数f0 等の高周波特性Aに対しても、前述のカソード電極側と同様にして各設定を適用することができる。
【0036】
本発明のプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムの性能確認システムにおいて、販売保守者がアップロードした各プラズマ処理室ユニットの動作性能状況を示す性能状況情報に対して、購入発注者が情報端末から公衆回線を介して閲覧を可能とすることにより、購入発注者に対して、購入時に判断基準となる情報を伝達することが可能となり、かつ、使用時における、プラズマ処理装置またはプラズマ処理システムの動作性能・保守情報を容易に提供することが可能となる。また、前記性能状況情報が、上述したようにプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムに対する性能パラメータとしての前記第1直列共振周波数f0 等の高周波特性Aを含むことにより、購入発注者のプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムに対する性能判断材料を提供できるとともに、購入時における適切な判断をすることが可能となる。さらに、前記性能状況情報を、カタログまたは仕様書として出力することができる。
【0037】
本発明におけるプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムの検査方法としては、それぞれのプラズマ処理室に対応するプラズマチャンバ(プラズマ処理室ユニット)において、前記高周波電力を供給する際に整合回路の出力端子に接続される前記高周波電力配電体の端部で測定した前記複数のプラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aのうち、その最大値Amax と最小値Amin のばらつきを、以下の式(10A)
(Amax −Amin )/(Amax +Amin ) (10A)
として定義し、この値が所定の範囲の値に設定されているかどうかを検査することで、複数のプラズマチャンバ(プラズマ処理室ユニット)に対してインピーダンス、共振周波数特性等の電気的高周波的な特性の機差がなくなる状態に設定されているかどうかを確認することが可能となり、これにより、インピーダンス特性などを指標とする一定の管理幅内に複数のプラズマチャンバを設定することが可能となるので、個々のプラズマチャンバにおいて、プラズマ空間で消費される実効的な電力、発生するプラズマ密度等をそれぞれ略均一にすることができる。その結果、複数のプラズマチャンバに対して同一のプロセスレシピを適用して、略同一のプラズマ処理結果を得ること、つまり、複数のプラズマチャンバにおいて例えば成膜をおこなった際に、膜厚、絶縁耐圧、エッチングレート等、略均一な膜特性の膜を得ることができる状態にプラズマチャンバを設定することが可能となる。
各プラズマチャンバの電気的高周波的な特性は、それぞれの機械的な寸法等、その形状によって規定されている。しかし、それぞれのプラズマチャンバを構成する各部品は、製造時における加工上、必ず機械的公差により寸法等のばらつきを有していた。そして、これらの各部品を組み立ててプラズマチャンバを製造する段階で、各プラズマチャンバにおける機械的寸法等の形状に、組み立て公差によるばらつきが加わっていた。さらに、各部品の組み立て後には採寸することができない箇所も存在していたが、本検査方法を適用することで採寸することなく容易に、かつ、採寸できないものに対しても、定量的にプラズマチャンバの性能を把握でき、電気的高周波的な特性の機差を知ることができる。
【0038】
ここで、上記の測定位置に変えて、前記それぞれのプラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)において、前記高周波電力を供給する際に前記高周波電源に接続される前記高周波電力給電体(給電線)の前記高周波電源側端部とされる測定位置で、前記複数のプラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aを測定することにより、測定範囲に整合回路を含めない場合に比べて、プラズマ処理室だけでなく、整合回路も含めて複数のプラズマチャンバに対し、電気的高周波的な特性の機差をなくすことが可能となり、個々のプラズマチャンバにおいてプラズマ空間で消費される実効的な電力の略均一性を高めることができ、これに同一のプロセスレシピを適用して、測定範囲に整合回路を含めない場合に比べて、略同一性の高いプラズマ処理結果を得ることができる。
【0039】
また、上記の測定位置に変えて、前記それぞれのプラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)において、前記高周波電力を供給する際に前記高周波電力給電体(給電線)に接続される前記入力端子とされる測定位置で前記複数のプラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aを測定することにより、測定範囲に整合回路,高周波電力給電体を含めない場合に比べて、プラズマ処理室だけでなく、整合回路,高周波電力給電体も含めて複数のプラズマチャンバに対し、電気的高周波的な特性の機差をなくすことが可能となり、個々のプラズマチャンバにおいてプラズマ空間で消費される実効的な電力の略均一性をさらに高めることができ、これに同一のプロセスレシピを適用して、測定範囲に整合回路,高周波電力給電体を含めない場合に比べて、さらに略同一性の高いプラズマ処理結果を得ることができる。
【0040】
さらに、上記の所定の値が0.1より小さい範囲に設定されているか検査することにより、略同一の条件で積層をおこなったプラズマチャンバにおいて、膜厚のばらつきの値を±5%の範囲におさめる等、プラズマ処理の均一性を維持する状態になっていることを確認することが可能になる。
また、上記の所定の値を0.03より小さい範囲に設定されているか検査することで、複数のプラズマチャンバに対してインピーダンス、共振周波数特性等の電気的高周波的な特性の機差をなくした状態に設定することが可能となり、これにより、インピーダンス特性を指標とする一定の管理幅内に複数のプラズマチャンバが設定されていることの確認が可能となるので、個々のプラズマチャンバにおいて、発生するプラズマ密度等をそれぞれ略均一にする状態に設定することができる。
その結果、複数のプラズマチャンバに対して同一のプロセスレシピを適用して、略同一のプラズマ処理結果を得ること、つまり、複数のプラズマチャンバにおいて例えば成膜をおこなった際に、膜厚、絶縁耐圧、エッチングレート等、略均一な膜特性の膜を得ることが可能な状態にプラズマチャンバを設定することが可能となる。具体的には、上記のばらつきの値を0.03より小さい範囲に設定することにより、略同一の条件で積層をおこなったプラズマチャンバにおいて、膜厚のばらつきの値を±2%の範囲におさめることができるようになる。
【0041】
本発明におけるプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムの検査方法としては、前記高周波特性Aが、共振周波数f、前記高周波電力の周波数におけるインピーダンスZ、前記高周波電力の周波数におけるレジスタンスR、または、前記高周波電力の周波数におけるリアクタンスXのいずれかである手段を採用することにより、電気的高周波的な特性の機差をなくすようにインピーダンス特性などを指標とする一定の管理幅内に複数のプラズマチャンバを設定することが可能とし、個々のプラズマチャンバにおいて、プラズマ空間で消費される実効的な電力をそれぞれ略均一になるよう設定することができる。
ここで、前記高周波特性Aとして、インピーダンスZを採用した場合には、このインピーダンスZはプラズマ励起する周波数における値であるから、Zとθとの周波数依存性を測定してはじめて把握可能なパラメータである共振周波数fに比べて、プラズマチャンバの高周波数特性の周波数依存性を見る必要がないため、共振周波数fにをパラメータに採用した場合に比べてプラズマチャンバの状態を検査する際に容易におこなうことができる。同時に、プラズマチャンバのプラズマ励起する周波数における電気的高周波数的特性を、より直接的に捉えることができる。
また、レジスタンスR、および、リアクタンスX、を採用した場合には、これらレジスタンスRとリアクタンスXとのベクトル量であるインピーダンスZをパラメータとして採用することに比べて、さらに容易に検査をおこなうことができるとともに、さらに直接的にプラズマチャンバのプラズマ励起する周波数における電気的高周波数的特性を捉えることができる。
【0042】
または、前記高周波特性Aが、第1直列共振周波数f0 である手段を採用することにより、機械的構造的な差異を有する各実機(プラズマチャンバ)に対しても、その全般的な電気的高周波的特性をそれぞれ設定することが可能となり、プラズマ発生の安定性を期待することができる。その結果、動作安定性が高く、各プラズマチャンバで均一な動作が期待できるプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムを提供することが可能となる。
これにより、複数のプラズマチャンバに対する膨大なデータから外部パラメータと実際の基板を処理するような評価方法による処理結果との相関関係によるプロセス条件の把握を不必要とすることができる。したがって、新規設置時や調整・保守点検時に、各プラズマチャンバごとの機差をなくして処理のばらつきをなくし同一のプロセスレシピにより略同一処理結果を得るために必要な調整時間が、基板への実際の成膜等による従来の検査方法を採用した場合に比べて、検査時間を大幅に短縮することができる。また、このような調整に必要な検査用基板等の費用、この検査用基板の検査処理費用、および、調整作業に従事する作業員の人件費等、コストを削減することが可能となる。
さらに、複数のプラズマチャンバの測定用端子に対して、順に高周波特性測定用端子の接続を切り替えてそれぞれの高周波特性を計測することにより、1台の高周波特性測定器によって複数のプラズマチャンバの高周波特性を測定することができる。
【0043】
また、前記スイッチにより、前記測定位置と前記測定用端子との電気的接続を切るとともに前記配電体側と前記高周波電源側との測定範囲の電気的接続を確保した場合における高周波電源側に接続される測定範囲で測定する高周波特性Aと、前記スイッチにより、前記測定位置と前記測定用端子との電気的接続を確保するとともに前記高周波電源側と前記測定位置との電気的接続を切断した場合における前記測定用端子で測定した高周波特性Aと、が等しく設定されてなることにより、これにより、複数のプラズマチャンバに対して、測定用端子に接続された高周波特性測定器からのインピーダンス等の測定値を、いずれも、設定された測定位置に対して、それぞれの測定位置から測定した値に対して同等の補正をおこなった値と見なすことができるため、第1直列共振周波数等の高周波特性Aの算出の補正が事実上不要となり、実測値の換算が不要となるので、プラズマ処理装置またはプラズマ処理システムの検査時における作業効率を向上することができる。
【0044】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置およびこの性能確認システム,検査方法の第1実施形態を、図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
図1は本実施の形態のプラズマ処理装置71の概略構成を示す図である。本実施の形態のプラズマ処理装置71は、例えば、トップゲート型TFTの半導体能動膜をなす多結晶シリコンの成膜からゲート絶縁膜の成膜までの一貫処理が可能なものとされ、複数の処理室ユニットを有する装置とされる。
【0045】
本実施の形態のプラズマ処理装置71は、図1に示すように、略七角形状の搬送室72の周囲に、5つの処理室ユニットと1つのローダ室73と1つのアンローダ室74とが連設されている。また、5つの処理室ユニットの内訳としては、アモルファスシリコン膜を成膜する第1成膜室、シリコン酸化膜を成膜する第2成膜室、およびシリコン窒化膜を成膜する第3成膜室からなるプラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)75,76,77、成膜後の被処理基板のアニーリング処理を行うレーザアニール室78、成膜後の被処理基板の熱処理を行う熱処理室79、である。
【0046】
プラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)である、第1成膜室75、第2成膜室76、第3成膜室77はそれぞれ異なる種類の膜を成膜するような異なる処理をおこなうことも可能であり、また、同一のプロセスレシピにより同一の処理をおこなうこともできるのものであるが、略同一の構成とされている。そして、これらの複数のプラズマチャンバ75,76,77においては、後述するように高周波特性Aとしての第1直列共振周波数f0 を採用し、そのうち最大値Amax と最小値Amin のばらつきを以下の式(10A)、
(Amax −Amin )/(Amax +Amin ) (10A)
として定義し、この値が0.1より小さい範囲の値に設定されている。
ここでは第1成膜室75を例に挙げてその構成を説明する。
【0047】
図2は本実施形態のプラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)の概略構成を示す断面図、図3は図2におけるプラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)の整合回路を示す模式図である。
【0048】
プラズマチャンバ(第1成膜室)75は、CVD( chemical vapor deposition)、スパッタリング、ドライエッチング、アッシング等のプラズマ処理が可能な1周波数励起タイプのプラズマ処理室ユニットとされ、図2に示すように、プラズマを励起するための平行平板型電極4,8が設けられ、この電極4に接続された高周波電源1と、前記プラズマチャンバ75と前記高周波電源1とのインピーダンス整合を得るための整合回路2Aとを具備する構成とされる。
同時に、プラズマチャンバ75は、後述するように、前記整合回路2Aの出力端子位置PRから測定した第1直列共振周波数f0 の3倍が、前記高周波電源1からプラズマチャンバ75に供給される電力周波数fe より大きな範囲の値に設定されている。
【0049】
さらに詳細に説明すると、プラズマチャンバ75は、図2,図3に示すように、チャンバ室(プラズマ処理室)60の上部位置に高周波電源1に接続されたプラズマ励起電極(電極)4およびシャワープレート5が設けられ、チャンバ室60の下部にはシャワープレート5に対向して被処理基板16を載置するサセプタ電極(対向電極)8が設けられている。プラズマ励起電極4は、給電板3および整合回路2Aを介して第1の高周波電源1と接続されている。これらプラズマ励起電極4および給電板3は、シャーシ21に覆われるとともに、整合回路2Aは導電体からなるマッチングボックス2の内部に収納されている。
給電板3としては、例えば、幅50〜100mm、厚さ0.5mm、長さ100〜300mmの形状を有する銅の表面に銀めっきを施したものが用いられており、この給電板3は、後述する整合回路2Aのチューニングコンデンサ24の出力端子およびプラズマ励起電極4にそれぞれネジ止めなどの結合手段により着脱可能に取り付けられている。
【0050】
また、プラズマ励起電極(カソード電極)4の下側には環状の凸部4aが設けられるとともに、このプラズマ励起電極(カソード電極)4の下には、多数の孔7が形成されているシャワープレート5が凸部4aに接して設けられている。これらプラズマ励起電極4とシャワープレート5との間には空間6が形成されている。この空間6にはシャーシ21の側壁を貫通するとともにプラズマ励起電極(カソード電極)4を貫通してガス導入管17が接続されている。
【0051】
このガス導入管17は、導体からなるとともに、ガス導入管17の途中には絶縁体17aがシャーシ21内側位置に介挿されてプラズマ励起電極14側とガス供給源側とが絶縁される。
ガス導入管17から導入されたガスは、シャワープレート5の多数の孔7,7からチャンバ壁10により形成されたチャンバ室60内に供給される。チャンバ壁10とプラズマ励起電極(カソード電極)4とは絶縁体9により互いに絶縁されている。また、図2において、チャンバ室60に接続されるべき排気系の図示は省略してある。
一方、チャンバ室60内には基板16を載置しプラズマ励起電極ともなる盤状のウエハサセプタ(サセプタ電極)8が設けられている。
【0052】
サセプタ電極(対向電極)8の下部中央には、シャフト13が接続され、このシャフト13がチャンバ底部10Aを貫通して設けられるとともに、シャフト13の下端部とチャンバ底部10A中心部とがベローズ11により密閉接続されている。これら、ウエハサセプタ8およびシャフト13はベローズ11により上下動可能となっており、プラズマ励起電極4,8間の距離の調整ができる。
これらサセプタ電極8とシャフト13と支持筒12Bとが接続されているため、サセプタ電極8,シャフト13,ベローズ11,チャンバ底部10A,チャンバ壁10は直流的に同電位となっている。さらに、チャンバ壁10とシャーシ21は接続されているため、チャンバ壁10,シャーシ21,マッチングボックス2はいずれも直流的に同電位となっている。
【0053】
ここで、整合回路2Aは、チャンバ室60内のプラズマ状態等の変化に対応してインピーダンスを調整するために、その多くは複数の受動素子を具備する構成とされている。
整合回路2Aは、図2,図3に示すように、複数の受動素子として、高周波電源1と給電板3との間に、コイル23とチューニングコンデンサ24とが直列に設けられ、これらコイル23とチューニングコンデンサ24とには、並列にロードコンデンサ22が接続され、このロードコンデンサ22の一端はマッチングボックス21に接続されている。ここで、チューニングコンデンサ24は給電板3を介してプラズマ励起電極4に接続されている。
マッチングボックス2は、同軸ケーブルとされる給電線(高周波電力給電体)1Aのシールド線に接続されており、このシールド線が直流的にアースされている。これにより、サセプタ電極8,シャフト13,ベローズ11,チャンバ底部10A,チャンバ壁10,シャーシ21,マッチングボックス2は接地電位に設定されることになり、同時に、ロードコンデンサ22の一端も直流的にアースされた状態となる。
【0054】
本実施形態のプラズマチャンバ75においては、13.56MHz程度以上の周波数の電力、具体的には、例えば13.56MHz,27.12MHz,40.68MHz等の周波数の電力を投入して、両電極4,8の間でプラズマを生成し、このプラズマにより、サセプタ電極8に載置した基板16にCVD( chemical vapor deposition)、ドライエッチング、アッシング等のプラズマ処理をおこなうことができる。
このとき、高周波電力は、高周波電源1から給電線1Aの同軸ケーブル,整合回路2A,給電板3,プラズマ励起電極(カソード電極)4に供給される。一方、高周波電流の経路を考えた場合、電流はこれらを介してプラズマ空間(チャンバ室60)を経由した後、さらにもう一方の電極(サセプタ電極)8,シャフト13,サセプタシールド12,ベローズ11,チャンバ底部10A,チャンバ壁10を通る。その後、シャーシ21,マッチングボックス2,給電線1Aのシールド線を通り、高周波電源1のアースに戻る。
【0055】
ここで、本実施形態のプラズマチャンバ75における高周波特性Aとしての第1直列共振周波数f0 について説明する。
【0056】
第1直列共振周波数f0 は、プラズマチャンバ75のインピーダンスの周波数依存性を計測し、インピーダンスZの極小値のうち最小の周波数の値であり、この値が、前記電力周波数fe より大きな範囲の値になるよう設定される。
この第1直列共振周波数f0 は、機械的な構造をその多くの要因としてきまる電気的高周波的な特性であり、具体的には図4,図5に示すように測定される。図4はプラズマチャンバ75のインピーダンス特性を説明するための模式図であり、図5は、図3の等価回路を示す回路図である。
【0057】
プラズマ処理室75における測定範囲としては、整合回路2Aの受動素子のうち出力最終段の受動素子の出力端子位置で切り離した状態をその対象とする。つまり、図4に示すように、給電板3に接続されるチューニングコンデンサ24の出力端子位置PRで、給電板3と整合回路2Aの端子との接合部つまりネジ止めを外して整合回路2Aを切り離した状態のプラズマチャンバ75を測定範囲とする。
【0058】
そして図4に破線で示すように、インピーダンス測定器(高周波特性測定器)ANのプローブ105を、切り離した出力端子位置PRおよびプラズマチャンバ75の例えばシャーシ21とされるアース位置に接続する。この状態で、インピーダンス測定器ANの発振する測定周波数を例えば1MHz〜100MHzの範囲に変化させて、プラズマチャンバ75の上記測定範囲に対するインピーダンスのベクトル量(Z,θ)を測定する。
このプローブ105は、図4に示すように、導線110上に絶縁被覆112を設け、この絶縁被覆112上に外周導体111を被覆してなるものである。このプローブ105は同軸ケーブルを通してインピーダンス測定器ANに接続されている。ここで、プローブ105は、導線110を出力端子位置PRに、また、外周導体111をシャーシ21の上面中央とされるアース位置に接続される。
【0059】
ついで、図6に示すように、測定周波数f(MHz)を横軸とし、縦軸としてインピーダンスZ(Ω)と位相θ(deg)とを同一のグラフ上にプロットし、インピーダンス特性曲線と位相曲線を描画してゆく。ここで、図においては、左側の縦軸がインピーダンスZ(Ω)に対応するものであり、右側の縦軸が位相θ(deg)に対応しているとともに、グラフにおいては、実線がインピーダンス特性曲線を示し、破線が位相曲線を表すものである。
そして、図6に実線で描画されたインピーダンス特性曲線の極小値に対応している周波数の値のうち、インピーダンスの最小値Zmin の周波数、つまり、図6に破線で描画された位相曲線において、測定周波数fの低い側から数えて一番最初に位相θがマイナスからプラスに変化したときに位相θがゼロとなる周波数を、第1直列共振周波数f0 として定義する。
【0060】
このとき、測定される第1直列共振周波数f0 に対して、考慮されている電気的高周波的要因は、図4に示すように、上記測定範囲のうち、以下のものが考えられる。
給電板(フィーダ)3のインダクタンスLf および抵抗Rf
プラズマ励起電極4とサセプタ電極8との間のプラズマ電極容量Ce
シャフト13のインダクタンスLC および抵抗RC
ベローズ11のインダクタンスLB および抵抗RB
チャンバ壁10のインダクタンスLA および抵抗RA
絶縁体17aを挟んでガス導入管17とプラズマ励起電極4との間の容量CA
プラズマ励起電極4とシャーシ21との間の容量CB
プラズマ励起電極4とチャンバ壁10との間の容量CC
【0061】
これらの電気的高周波的要因が、プラズマ発光時に供給される高周波電流が流れる回路と同様にして、図5に示すように、給電板(フィーダ)3のインダクタンスLf および抵抗Rf 、プラズマ励起電極4とサセプタ電極8との間のプラズマ電極容量Ce 、シャフト13のインダクタンスLC および抵抗RC 、ベローズ11のインダクタンスLB および抵抗RB 、チャンバ壁10のインダクタンスLA および抵抗RA 、が順に直列に接続されてその終端の抵抗RA がアースされるとともに、抵抗Rf とプラズマ電極容量Ce との間に、容量CA ,容量CB ,容量CC の一端がアースされた状態でそれぞれ並列に接続された等価回路を形成しており、この等価回路のインピーダンス特性を計測することで、プラズマチャンバ75における第1直列共振周波数f0 を定義することができる。
【0062】
本実施形態のプラズマチャンバ75においては、このように定義された第1直列共振周波数f0 の3倍が、高周波電源1から供給される電力周波数fe より大きな範囲の値になるように設定する。
ここで、第1直列共振周波数f0 を設定する方法としては、例えば、
▲1▼給電板3の形状(長さ)を調整する。
▲2▼プラズマ励起電極4とチャンバ壁10とのオーバーラップ面積を調整する。
▲3▼プラズマ励起電極4とチャンバ壁10との間の絶縁材料を調節する。
▲4▼サセプタ電極8とチャンバ壁10とを導体で接続する。
等の手法を適用することができる。
【0063】
例えば、本実施形態のプラズマチャンバ75においては、電力周波数fe を40.68MHzに設定して、0〜100MHzの範囲の測定周波数f(MHz)に対してインピーダンスZ(Ω)と位相θ(deg)を測定し、図7に示すように、インピーダンス特性曲線および位相曲線を描画する。そして、
3f0 > fe (2)
を満たすように、第1直列共振周波数f0 を16.5MHzとして設定する。
【0064】
そして、本実施形態のプラズマ処理装置71においては、プラズマチャンバ(第2成膜室)76およびプラズマチャンバ(第3成膜室)77は、プラズマチャンバ75と略同等の構造とされている。そして、このプラズマチャンバ76およびプラズマチャンバ77に対しても、高周波特性Aとしての第1直列共振周波数f0 をプラズマチャンバ75と同様にして設定する。
具体的には、これらプラズマチャンバ75,76,77において、いずれも、電力周波数fe を40.68MHzに設定して、第1直列共振周波数f0 を測定する。
ところが、この第1直列共振周波数f0 は、機械的な構造をその多くの要因としてきまる電気的高周波的な特性であり、各実機ごとに異なっていると考えられる。
【0065】
そこで、計測したプラズマチャンバ(第1成膜室)75に対する第1直列共振周波数f075 、プラズマチャンバ(第2成膜室)76に対する第1直列共振周波数f076 、プラズマチャンバ(第3成膜室)77に対する第1直列共振周波数f077 のうち、その最大値f0maxと最小値f0minに対して、
(f0max−f0min)/(f0max+f0min) (10)
のように複数のプラズマチャンバ75,76,77の第1直列共振周波数f0 のばらつきとして定義し、この(10)式で表されるばらつきの値を0.1より小さい範囲の値に設定する。この際、1直列共振周波数f0 のばらつきを設定する方法としては、上述の▲1▼〜▲4▼等のような手法を適用することができる。
【0066】
上記構成の処理室75,76,77のいずれかにおいてアモルファスシリコン膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の成膜をおこなう際には、サセプタ電極8上に被処理基板16を載置し、高周波電源1から高周波電極4とサセプタ電極8の双方にそれぞれ高周波電力を印加するとともにガス導入管17からシャワープレート6を介して反応ガスをチャンバ室60内に供給してプラズマを発生させ、被処理基板16上にアモルファスシリコン膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等を成膜する。
【0067】
レーザアニール室78は、図8に示すように、チャンバ80の上部にレーザ光源81が設けられる一方、チャンバ80内の下部には被処理基板16を載置するためのステージ82が直交するX方向、Y方向の2方向に水平移動可能に設けられている。そして、レーザ光源81の出射部81aからスポット状のレーザ光83(1点鎖線で示す)が出射されると同時に、被処理基板16を支持したステージ82がX方向、Y方向に水平移動することにより、レーザ光83が被処理基板16の全面を走査できるようになっている。レーザ光源81には例えばXeCl、ArF、ArCl、XeF等のハロゲンガスを用いたガスレーザを用いることができる。
また、レーザアニール室78の構成は、レーザ光を出射するレーザ光源を備え、レーザ光源から出射されるスポット状のレーザ光が被処理基板の表面をくまなく走査できる構成のものであれば、種々の構成の装置を用いることができる。この場合、レーザ光源は例えばXeCl、ArF、ArCl、XeF等のハロゲンガスを用いたガスレーザを用いることができる。膜の種類によってはYAGレーザ等の他のレーザ光源を用いることもでき、レーザ光の照射の形態としては、パルスレーザアニール、連続発振レーザアニールを用いることができる。また、熱処理室の構成は、例えば多段式電気炉型の装置を用いることができる。
【0068】
熱処理室79は、図9に示すように、多段式電気炉型のものであり、チャンバー84内に多段に設けられたヒータ85の各々に被処理基板18が載置される構成になっている。そして、ヒータ85の通電により複数枚の被処理基板16が加熱されるようになっている。なお、熱処理室89と搬送室72との間にはゲートバルブ86が設けられている。
【0069】
図1に示すローダ室73、アンローダ室74には、ローダカセット、アンローダカセットが着脱可能に設けられている。これら2つのカセットは、複数枚の被処理基板16が収容可能なものであり、ローダカセットに成膜前の被処理基板16が収容され、アンローダカセットには成膜済の被処理基板16が収容される。そして、これら処理室ユニットとローダ室73、アンローダ室74の中央に位置する搬送室72に基板搬送ロボット(搬送手段)87が設置されている。基板搬送ロボット87はその上部に伸縮自在なリンク機構を有するアーム88を有し、アーム88は回転可能かつ昇降可能となっており、アーム88の先端部で被処理基板16を支持、搬送するようになっている。
【0070】
上記構成のプラズマ処理装置71は、例えば各処理室ユニットにおける成膜条件、アニール条件、熱処理条件等、種々の処理条件や処理シーケンスをオペレータが設定する他は、各部の動作が制御部により制御されており、自動運転する構成になっている。したがって、このプラズマ処理装置71を使用する際には、処理前の被処理基板16をローダカセットにセットし、オペレータがスタートスイッチを操作すれば、基板搬送ロボット87によりローダカセットから各処理室内に被処理基板16が搬送され、各処理室で一連の処理が順次自動的に行われた後、基板搬送ロボット87によりアンローダカセットに収容される。
【0071】
本実施形態のプラズマ処理装置71およびその検査方法においては、複数のプラズマチャンバ75,76,77のそれぞれにおいて各前記整合回路2Aの出力端子PRから測定したそれぞれのプラズマチャンバ75,76,77の高周波特性Aとして第1直列共振周波数f0 のうち、その最大値f0maxと最小値f0minのばらつきを、上記(10)式に示すように定義し、この値を0.1より小さい範囲の値に設定することで、複数のプラズマチャンバ75,76,77に対して電気的高周波的な特性の機差をなくすことが可能となり、これにより、インピーダンス特性を指標とする一定の管理幅内に複数のプラズマチャンバ75,76,77の状態を設定することが可能となるので、個々のプラズマチャンバ75,76,77において、プラズマ空間で消費される実効的な電力をそれぞれ略均一にすることができる。
【0072】
その結果、複数のプラズマチャンバ75,76,77に対して同一のプロセスレシピを適用して、略同一のプラズマ処理結果を得ること、つまり、複数のプラズマチャンバ75,76,77において例えば成膜をおこなった際に、膜厚、絶縁耐圧、エッチングレート等、略均一な膜特性の膜を得ることが可能となる。具体的には、上記のばらつきの値を0.1より小さい範囲に設定することにより、略同一の条件で積層をおこなったプラズマチャンバ75,76,77において、膜厚のばらつきの値を±5%の範囲におさめることができる。
したがって、複数のプラズマチャンバ75,76,77において、機差により被処理基体16に対する膜面内方向におけるプラズマ処理の均一性がプラズマチャンバ75,76,77ごとにばらつきを生じてしまうことを低減することができ、成膜処理においては、機差により膜厚の膜面内方向分布の均一性がプラズマチャンバ75,76,77ごとにばらつきを生じてしまうことを低減することが可能となる。
【0073】
同時に、プラズマCVD、スパッタリングなどの成膜処理においては、成膜状態の向上、すなわち、堆積した膜における絶縁耐圧や、エッチング液に対する耐エッチング性、そして、いわゆる膜の「固さ」つまり膜の緻密さ等の膜特性がプラズマチャンバ75,76,77ごとにばらつきを生じてしまうことを低減することが可能となる。
ここで、膜の緻密さは例えば、BHF液によるエッチングに対する浸食されにくさ、耐エッチング性によって表現可能である。
そのため、従来考慮されていなかったプラズマ処理装置71の全般的な電気的高周波的特性を設定することが可能となり、プラズマ発生の安定性を期待することができる。その結果、動作安定性が高く、各プラズマチャンバ75,76,77で均一な動作が期待できるプラズマ処理装置71を提供することが可能となる。
これにより、複数のプラズマチャンバ75,76,77に対する膨大なデータから外部パラメータと実際の基板を処理するような評価方法による処理結果との相関関係によるプロセス条件の把握を不必要とすることができる。
【0074】
したがって、新規設置時や調整・保守点検時において、各プラズマチャンバ75,76,77ごとの機差をなくして処理のばらつきをなくし同一のプロセスレシピにより略同一の処理結果を得るために必要な調整時間を、被処理基板16への実際の成膜等による検査方法を採用した場合に比べて、第1直列共振周波数f0 を測定することにより、大幅に短縮することができる。しかも、本実施形態の検査方法によれば、処理をおこなった基板の評価によりプラズマ処理装置71の動作確認および、動作の評価をおこなうという2段階の検査方法でなく、ダイレクトにプラズマ処理装置71の評価をおこなうことが可能で、しかも、プラズマ処理装置71の実機が設置してある場所で短時間におこなうことが可能である。その上、被処理基板16への実際の成膜等による検査方法を採用した場合、別々におこなうしかなかった複数のプラズマチャンバ75,76,77に対する結果をほぼ同時に実現することができる。
このため、本実施形態の検査方法によれば、製造ラインを数日あるいは数週間停止してプラズマ処理装置71の動作確認および、動作の評価をする必要がなくなり、製造ラインとしての生産性を向上することができる。また、このような調整に必要な検査用基板等の費用、この検査用基板の処理費用、および、調整作業に従事する作業員の人件費等、コストを削減することが可能となる。
【0075】
さらに、本実施形態の各プラズマチャンバ75,76,77においては、その第1直列共振周波数f0 の3倍を、前記電力周波数fe より大きな範囲の値に設定することにより、従来は、考慮されていなかったププラズマチャンバ75,76,77の全体的な電気的高周波的な特性をそれぞれ適正な範囲に収めることができる。これにより、各プラズマチャンバ75,76,77において動作安定性を向上して、従来一般的に使用されていた13.56MHz程度以上の高い周波数の電力を投入した場合であっても、高周波電源1からの電力を、プラズマ励起電極4とサセプタ電極8との間のプラズマ発生空間に効率よく導入することが可能となる。同時に、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理装置71と比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の上昇を図ることができる。
その結果、プラズマ励起周波数の高周波化による処理速度の向上を図ること、つまり、プラズマCVD等により膜の積層をおこなう際には、堆積速度の向上を図ることができる。
【0076】
なお、各プラズマチャンバ75,76,77において、図19に示すように、それぞれのインピーダンスが一致する複数本の導線101a〜101hの一端をプローブ取付具104に接続してなる測定具(フィクスチャ)を使用してプラズマチャンバ75,76,77のインピーダンス特性を測定することも可能である。
プローブ取付具104は、例えば50mm×10mm×0.5mmの銅板を、締め付け部106とリング部とができるように成形されている。リング部はプローブ105の外側にはめ込み可能な径とされる。このプローブ取付部104に導線101a〜101hの一端をハンダ付けなどにより電気的に接続する。
導線101a〜101hの他端には、測定対象(プラズマチャンバ75,76,77)との着脱用の端子(圧着端子)102a〜102hが取り付けられている。
このフィクスチャを使用するに際してはプローブ取付具104のリング状部104をプローブ105にはめ込み、締め付け部106で締め付けを行う。一方各導線101a〜101hは略点対称となるように圧着端子102a〜102hにおいて測定対象に、図20に示すように、ねじ114により着脱自在にねじ止めする
導体101a〜101hは、例えばアルミニウム、銅、銀、金により構成すればよく、または、銀、金を50μm以上メッキして構成してもよい。
【0077】
このような測定具(フィクスチャ)を使用してインピーダンスを測定する方法を図20を用いて説明する。
まず測定するプラズマチャンバ75,76,77において、高周波電源1とマッチングボックス2をプラズマチャンバ75,76,77から取り外す。インピーダンス測定具のプローブ105の導線110を給給電板3に接続する。次いでインピーダンス測定具(フィクスチャ)の導線101a〜101hに接続する圧着端子102a〜102hをプラズマチャンバ75,76,77のハウジング21に給電板3を中心とする略点対称となるようにネジ114によってネジ止めする。インピーダンス測定具をこのように配置した後、測定信号をインピーダンス測定具の導線110に供給し、プラズマチャンバ75,76,77の給電板3からプラズマ空間60を経てハウジング21に至る経路のインピーダンスを測定する。
これにより、測定対象の大きさ、あるいは、測定する2点間の距離に制約を与えることなく、かつ、測定対象に均一に電流を流すことができ、測定対象のインピーダンスを測定するのに影響を及ぼさない残留インピーダンス値を設定し、より正確にインピーダンス測定をおこなうことができる。
【0078】
なお、本実施形態においては、プラズマチャンバ75,76,77において、サセプタ電極側8に基板16を載置してプラズマ励起電極4に対する電力周波数fe と第1直列共振周波数f0 とを設定したが、カソード電極4側に基板16を取り付けるよう対応することも可能である。
【0079】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置,プラズマ処理システムおよびこれらの性能確認システム,検査方法の第2実施形態を、図面に基づいて説明する。
[第2実施形態]
図10は本実施形態のプラズマ処理装置91の概略構成を示す断面図である。本実施形態のプラズマ処理装置91は、図10に示すように、略四角形の搬送室92の周囲にロードロック室93と熱処理室99と処理室94,95とが設けられた構成とされている。この装置は基板移載用の搬送ロボットが設置されている搬送室92を中央にして、各室の間が、ゲートg1,g2,g3,g4で区切られている。搬送室(待機室)92と加熱室99とその他の処理室ユニット94,95はそれぞれ個別の高真空ポンプによって高真空度に排気されている。ロードロック室91は低真空ポンプによって低真空度に排気されている。
【0080】
本実施形態のプラズマ処理装置91においては、その構成要素が図1〜図9に示した第1実施形態のプラズマ処理装置71に対応しており、それぞれ、搬送室72に搬送室92が、熱処理室79に熱処理室99が、ロードロック室93がローダ室73およびアンローダ室74に対応しており、略同一の構成の部分に関しては説明を省略する。
【0081】
プラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)95,96は、図1〜図4に示した第1実施形態のプラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)75,76に対応して、それぞれ異なる種類の膜を成膜するような異なる処理をおこなうことも可能であり、また、同一のプロセスレシピにより同一の処理をおこなうこともできるのものであるが、略同一の構成とされている。
そして、これらの複数のプラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)95,96は、図10に示すように、後述するスイッチSW2等を介してインピーダンス測定器(高周波特性測定器)ANに接続されている。同時に、複数のプラズマチャンバ95,96においては、後述するように第1直列共振周波数f0 のうち、最大値f0maxと最小値f0minのばらつきを、
(f0max−f0min)/(f0max+f0min) (10)
として定義し、この値が0.03より小さい範囲の値に設定されている。
ここではプラズマ処理室ユニット95を例に挙げてその構成を説明する。
【0082】
図11は本実施形態のプラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)の概略構成を示す断面図である。
【0083】
本実施形態のプラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)95は、2周波数励起タイプのプラズマ処理室とされ、図2〜図4に示した第1実施形態のプラズマ処理室75と異なるのはサセプタ電極8側に電力を供給する点と、測定用端子61およびその付近の構成に関する点と、第1直列共振周波数f0 の設定に関する点である。それ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態のプラズマチャンバ95,96は、その第1直列共振周波数f0 が、前記高周波電源1からプラズマチャンバ95に供給される電力周波数fe の3倍より大きな範囲の値に設定される。
【0084】
本実施形態のプラズマチャンバ95は、図11に示すように、サセプタ電極8の周囲にサセプタシールド12が設けられ、ウエハサセプタ8およびサセプタシールド12は、これらの隙間がシャフト13の周囲の設けられた電気絶縁物からなる絶縁手段12Cによって真空絶縁されるとともに電気的にも絶縁されている。また、ウエハサセプタ8およびサセプタシールド12は、ベローズ11により上下動可能に構成されている。この構成により、プラズマ励起電極4とサセプタ電極8との間の距離が調整可能となっている。また、サセプタ電極8は、シャフト13下端に接続された給電板28、および、導電体からなるサセプタ電極側マッチングボックス26内部に収納された整合回路25を介して第2の高周波電源27と接続されている。
これら給電板28は、サセプタシールド12の支持筒12B下端に接続されたシャーシ29に覆われるとともに、シャーシ29は、同軸ケーブルとされる給電線27Aのシールド線によって接続されマッチングボックス26とともにアースされている。これにより、サセプタシールド12,シャーシ29,マッチングボックス29は直流的に同電位となっている。
【0085】
ここで、整合回路25は、第2の高周波電源27とサセプタ電極8との間のインピーダンスの整合を図るものとされ、この整合回路25としては、図11に示すように、複数の受動素子として、第2の高周波電源27と給電板28との間に、チューニングコイル30とチューニングコンデンサ31とが直列に設けられ、これらと並列にロードコンデンサ32が接続され、このロードコンデンサ32の一端はマッチングボックス26に接続されており、整合回路2Aと略同様の構成とされている。マッチングボックス26は給電線27Aのシールド線を介して接地電位に設定されており、同時に、ロードコンデンサ32の一端がアースされている。なお、チューニングコイル30と直列にチューニングコイルを接続することや、ロードコンデンサ32と並列にロードコンデンサを設けることも可能である。
給電板28としては給電板3と同様なものが適用され、この給電板28は整合回路25からの端子およびシャフト13にそれぞれネジ止めされている。
【0086】
本実施形態のプラズマチャンバ95の測定範囲である、整合回路2Aの受動素子のうち出力最終段の受動素子の出力端子位置のチューニングコンデンサ24の出力端子位置PRには、図11に示すように、前記プラズマチャンバ95のインピーダンス測定用端子(測定用端子)61が設けられている。このインピーダンス測定用端子61は、第1実施形態で測定範囲を規定した出力端子位置PRから、導体によってシャーシ21の外部までのびている。
そして、整合回路2Aの出力端子位置PR付近に、前記整合回路2Aと前記インピーダンス測定用端子61とを切り替えるスイッチとして、整合回路2Aと給電板3との間に設けられるスイッチSW1と、インピーダンス測定用端子61と給電板との間に設けられるスイッチSW2とが設けられている。
【0087】
ここで、スイッチSW1,SW2を整合回路2A側に接続した場合における整合回路2Aの出力端子位置PR側からのインピーダンス特性と、スイッチSW1,SW2を前記インピーダンス測定用端子61側に接続した場合におけるインピーダンス測定用端子61側からのインピーダンス特性とが等しく設定される、つまり、図11に示すように、スイッチSW1付近のインピーダンスZ1 とスイッチSW2付近のインピーダンスZ2 とが等しく設定される。
これは、スイッチSW1を整合回路2A側に接続してスイッチSW2を開いた場合における整合回路2Aの出力端子位置PR側つまり出力端子位置PRからスイッチSW2への分岐点BまでのインピーダンスZ1 と、前記スイッチSW2を前記インピーダンス測定用端子61側に接続してスイッチSW1を開いた場合におけるインピーダンス測定用端子61側つまりインピーダンス測定用端子61からスイッチSW1への分岐点BまでのインピーダンスZ2 とが等しく設定されるということを意味している。
【0088】
インピーダンス測定用端子61には、インピーダンス測定器ANのプローブが着脱自在に接続されている。このプローブには、同時に、図11に破線で示すように、プラズマチャンバ95の例えばシャーシ21とされるアース位置に着脱自在に接続されている。
そして、図11に示すように、スイッチSW1,SW2を前記インピーダンス測定用端子61側に接続した場合におけるインピーダンス測定用端子61から、インピーダンス測定器ANまでのインピーダンスが、プラズマチャンバ95とプラズマチャンバ96とで、等しくなるように設定されている。具体的には、インピーダンス測定用端子61から、インピーダンス測定器ANまでの測定用の同軸ケーブルの長さが等しく設定されている。
【0089】
本実施形態のプラズマチャンバ95においては、スイッチSW1を閉じるとともに、スイッチSW2を開いた状態において、サセプタ電極8上に被処理基板16を載置し、第1、第2の高周波電源1,27からプラズマ励起電極4とサセプタ電極8の双方にそれぞれ高周波電力を印加するとともにガス導入管17からシャワープレート6を介して反応ガスをチャンバ室60内に供給してプラズマを発生させ、被処理基板16に対して成膜等のプラズマ処理をおこなう。このとき、第1の高周波電源1から13.56MHz程度以上の周波数の電力、具体的には、例えば13.56MHz,27.12MHz,40.68MHz等の周波数の電力を投入する。そして、第2の高周波電源27からも第1の高周波電源1からと同等か、異なる周波数の電力、例えば1.6MHz程度の電力を投入することもできる。
【0090】
ここで、本実施形態のプラズマチャンバ95における高周波特性Aとしての第1直列共振周波数f0 は、第1実施形態と同様にして測定・定義する。本実施形態の第1直列共振周波数f0 は、具体的には図11,図12に示すように測定・定義される。
図12は図11の本実施形態のプラズマ処理装置のインピーダンス特性測定用の等価回路を示す回路図である。
【0091】
本実施形態のプラズマチャンバ95の測定範囲としては、インピーダンス測定用端子61からみたプラズマチャンバ95の状態をその対象とする。これは、図11に示すように、スイッチSW1付近のインピーダンスZ1 とスイッチSW2付近のインピーダンスZ2 とが等しく設定されたことで、出力端子位置PRからみた状態のプラズマチャンバ95を測定範囲した際のインピーダンス特性に等しいものとなっている。
これは、インピーダンス測定時において整合回路2Aを電気的に切り離すためには機械的に回路を着脱する必要のあった第1実施形態における測定範囲に対して、本実施形態では、図11に示すように、スイッチSW1によって切断されている整合回路2Aは測定範囲に含まれず、測定範囲外とすることができるためで、これにより、プラズマチャンバCNのインピーダンス特性を測定することが容易になる。そして、第1実施形態における測定範囲に対して、チューニングコンデンサ24の出力端子位置PRと直列に接続されたインピーダンス測定用端子61、および、サセプタ電極8に接続された整合回路25をも含んで測定範囲とする。
ここで、図には高周波電源27が記載してあるが、これは電力供給状態を示すものではなく、整合回路25の接地状態を示すことを主眼とするものである。というのも、電力供給状態においては、インピーダンス特性を計測することはできないからである。
【0092】
ここで、第1実施形態における測定範囲と比べるとスイッチSW2が加わっているが、これは、プラズマ発光時にはスイッチSW1は閉じた状態となっている、つまり、インピーダンス特性に対するスイッチSW1の寄与が存在していることに対応している。すなわち、このスイッチSW1付近のインピーダンスZ1 と等しいインピーダンスZ2 を有するスイッチSW2付近を含んで上記測定範囲とすることにより、インピーダンス測定用端子61からみたプラズマチャンバ95の測定範囲を、実際にプラズマ発光時に高周波電流の流れる回路状態に近づけてインピーダンス測定の正確性をより向上することが可能となる。
【0093】
そして、インピーダンス測定器ANのプローブ105をインピーダンス測定用端子61およびプラズマチャンバ95の例えばシャーシ21とされるアース位置に接続する。この状態で、スイッチSW2を閉じるとともに、スイッチSW1を開いた状態に設定して、インピーダンス測定器ANの発振する測定周波数を例えば1MHz〜100MHzの範囲に変化させて、プラズマチャンバ95の上記測定範囲に対するインピーダンスのベクトル量(Z,θ)を測定する。
【0094】
ついで、図13に示すように、測定周波数f(MHz)を横軸とし、縦軸としてインピーダンスZ(Ω)と位相θ(deg)とを同一のグラフ上にプロットしていく。ここで、図において、左側の縦軸はインピーダンスZ(Ω)であり、右側の縦軸は位相θ(deg)に対応している。描画されたインピーダンス特性曲線(実線)および位相曲線(破線)のうち、インピーダンスの最小値Zmin の周波数、つまり、測定周波数fの低い側から数えて一番最初に位相θがマイナスからプラスに変化したときに、位相θがゼロとなる周波数を、第1直列共振周波数f0 として定義する。
【0095】
このとき、測定される第1直列共振周波数f0 に対して、考慮されている電気的高周波的要因は、図12に示すように、上記測定範囲のうち、以下のものが考えられる。
スイッチSW2のインダクタンスLSWおよび抵抗RSW
給電板(フィーダ)3のインダクタンスLf および抵抗Rf
プラズマ励起電極4とサセプタ電極8との間のプラズマ電極容量Ce
整合回路25からの寄与
サセプタ電極8とサセプタシールド12との間の容量CS
サセプタシールド12の支持筒12BのインダクタンスLC および抵抗RC
ベローズ11のインダクタンスLB および抵抗RB
チャンバ壁10のインダクタンスLA および抵抗RA
絶縁体17aを挟んでガス導入管17とプラズマ励起電極4との間の容量CA
プラズマ励起電極4とシャーシ21との間の容量CB
プラズマ励起電極4とチャンバ壁10との間の容量CC
【0096】
これらの電気的高周波的要因が、プラズマ発光時に供給される高周波電流が流れる回路と同様と見なせる状態として、図12に示すように、スイッチSW2のインダクタンスLSWおよび抵抗RSW、給電板(フィーダ)3のインダクタンスLf および抵抗Rf 、プラズマ励起電極4とサセプタ電極8との間のプラズマ電極容量Ce 、サセプタ電極8とサセプタシールド12との間の容量CS 、サセプタシールド12の支持筒12BのインダクタンスLC および抵抗RC 、ベローズ11のインダクタンスLB および抵抗RB 、チャンバ壁10のインダクタンスLA および抵抗RA 、が順に直列に接続されてその終端の抵抗RA がアースされるとともに、抵抗Rf とプラズマ電極容量Ce との間に一端がアースされた状態でそれぞれ並列に接続された容量CA ,容量CB ,容量CC が、等価回路を形成しており、この等価回路のインピーダンス特性を計測することで、本実施形態の第1直列共振周波数f0 を定義することができる。
【0097】
このように定義された第1直列共振周波数f0 を、高周波電源1から供給される電力周波数fe の3倍より大きな範囲の値に設定する。
ここで、第1直列共振周波数f0 を設定する方法としては、例えば、
▲1▼給電板3の形状長さを変化する。
▲2▼プラズマ励起電極4とチャンバ壁10とのオーバーラップ面積を減少する。
▲3▼プラズマ励起電極4とチャンバ壁10との間の絶縁材料を厚くする。
▲4▼サセプタ電極8とチャンバ壁10とを導体で接続する等調整する。
等の手法を適用することができる。
【0098】
例えば、本実施形態のプラズマ処理装置においては、電力周波数fe を40.68MHzに設定して、0〜150MHzの範囲の測定周波数f(MHz)に対してインピーダンスZ(Ω)と位相θ(deg)を測定し、図13に示すように、インピーダンス特性曲線および位相曲線を描画する。そして、
f0 > 3fe (4)
を満たすように、第1直列共振周波数f0 を123.78MHzとして設定する。
【0099】
そして、本実施形態においては、プラズマ励起電極4とサセプタ電極8との間のプラズマ電極容量Ce によって規定される直列共振周波数f0’を、前記電力周波数fe の3倍より大きな範囲の値に設定する。
f0’ > 3fe (5)
ここで、直列共振周波数f0’は、上記の第1直列共振周波数f0’における、インピーダンス特性の測定と同様にして、プラズマ励起電極4,サセプタ電極8間のインピーダンス特性として定義されるものである。
つまりサセプタ電極8の一端をアースして、プラズマ励起電極8の一端からインピーダンス特性を測定し、測定周波数fの低い側から数えて一番最初に位相θがマイナスからプラスに変化したときに、位相θがゼロとなる周波数を、直列共振周波数f0’として定義している。
直列共振周波数f0’は、プラズマ励起電極4とサセプタ電極8との機械的な形状によって規定される電気的高周波的な特性であり、プラズマ励起電極4とサセプタ電極8との間のプラズマ電極容量Ce の平方根の逆数に比例する値となる。これにより、直接プラズマを発光させる前記電極4,8の周波数特性を規定できるため、プラズマ発光空間に対して電力をより効果的に投入することができ、さらなる電力消費効率の向上か、または、処理効率の向上を図ることが可能となる。
【0100】
さらに、本実施形態においては、プラズマ励起電極4とサセプタ電極8との間のプラズマ電極容量Ce によって規定される直列共振周波数f0’を、前記電力周波数fe に対して、上記(1)式なる関係を満たすように設定する。
【0101】
図14は、プラズマ発光状態における電極間の状態を示す模式図である。
図14に示すように、この対向する平行平板型とされるプラズマ励起電極4,サセプタ電極8間の距離をdとし、この電極4,8間の距離方向においてそれぞれの電極4,8と発光時のプラズマとの距離の和をδとする。つまり、プラズマ発光時に目視できるプラズマ発光領域Pとプラズマ励起電極4との間のプラズマ発光していない部分の距離をδa 、プラズマ発光領域Pとサセプタ電極8との間のプラズマ発光していない部分の距離をδb としたときに、式(6)に示すようにこれらの和をδとする。
δa +δb = δ (6)
ここで、電極4,8間の距離dと、電極4,8間においてプラズマの発光していない部分の距離の和δとから、実際にプラズマ発光状態における電極4,8間のモデル的な容量C0”が求められる。
【0102】
プラズマ発光時における平行平板電極4,8は、その間にあるプラズマ発光領域Pが導体として見なせるため、あたかも、電極4,8間の距離がδになったようにみなすことができる。その結果、プラズマ発光時の平行平板電極4,8間の容量C0”は、電極4,8間の距離に反比例するため、非プラズマ発光時に容量C0 だったものが、プラズマ発光時には見かけ上d/δ倍になる。
C0 ∝ 1/d
C0” ∝ 1/δ (7)
∴C0” ∝ d/δ・C0
【0103】
そして、前記直列共振周波数f0’は容量C0 の平方根の逆数に比例するため、プラズマ発光時における電極4,8間の直列共振周波数f0”は容量C0”の平方根の逆数に比例する、つまり、d/δの平方根の逆数に比例する。
f0’ ∝ 1/√C0
f0” ∝ 1/√C0” (8)
∴f0” ∝ (d/δ)−1/2・f0’
【0104】
このプラズマ発光時における電極4,8間の直列共振周波数f0”と前記電力周波数fe との関係を第1直列共振周波数f0 と電力周波数fe との関係のように設定する。
f0” > fe (9)
この式(9)を式(8)によって書き直すと、式(1)となる。
【数1】
前記直列共振周波数f0’と前記電力周波数fe とが、式(1)なる関係を満たしてなることにより、上記のプラズマ発光時におけるモデル的な容量C0”から規定される直列共振周波数f0”の値と、非プラズマ発光時における電極4,8間の容量から規定される直列共振周波数f0’の値との関係を設定することができる。したがって、直列共振周波数f0’のd/δの平方根の逆数倍の値が、電力周波数fe よりも大きく設定されることにより、プラズマ発光時における電極4,8の直列共振周波数f0’を電力周波数fe に対して設定し、プラズマ発光時の電力消費効率の向上を図ることが可能となる。
【0105】
そして、本実施形態のプラズマ処理装置91においては、プラズマチャンバ96は、プラズマチャンバ95と略同等の構造とされている。そして、このプラズマチャンバ96に対しても、上記第1直列共振周波数f0 をプラズマチャンバ95と同様にして設定する。
具体的には、これらプラズマチャンバ95,96において、いずれも、電力周波数fe を40.68MHzに設定して、第1直列共振周波数f0 を測定する。ところが、この第1直列共振周波数f0 は、機械的な構造をその多くの要因としてきまる電気的高周波的な特性であり、各実機ごとに異なっていると考えられる。
【0106】
そこで、計測したプラズマチャンバ95に対する第1直列共振周波数f095 、プラズマ処理室96に対する第1直列共振周波数f096 のうち、その最大値f0maxと最小値f0minに対して、
(f0max−f0min)/(f0max+f0min) (10)
のように複数のプラズマチャンバ95,96の第1直列共振周波数f0 のばらつきとして定義し、この値を0.03より小さい範囲の値に設定する。この際、1直列共振周波数f0 のばらつきを設定する方法としては、上述の▲1▼〜▲4▼等のような手法を適用することができる。
【0107】
また、本実施形態においては、プラズマチャンバ95,96の前記測定用端子61に、それぞれ高周波特性測定器ANが切り替え自在に接続されている。これは、非測定時つまりプラズマ発生時等において、測定用端子61,61と高周波特性測定器ANとの接続をプラズマチャンバ95,96から切り離すようにスイッチSW1,SW2を切り替えることにより、プラズマ発生時に高周波測定器ANに対して作用する電気的影響を防止することができる。これにより、単一のインピーダンス測定器ANを兼用してこれら複数のプラズマチャンバ95,96の高周波特性測定をおこなうことができる。これにより、プラズマチャンバ95,96と高周波特性測定器ANとの接続を着脱することなく、スイッチSW1,SW2切り替えのみにより、インピーダンスなどの測定による高周波特性A、特に第1直列共振周波数f0 の測定を容易におこなうことが可能となる。
【0108】
また、本実施形態においては、プラズマチャンバ95,96における、前記測定位置近辺の分岐点Bと前記測定用端子61,スイッチSW2を介して高周波特性測定器ANとの間の高周波特性A(インピーダンスZ)がそれぞれ等しく設定されている。これは、具体的に各プラズマチャンバ95,96の整合回路2A出力側最終段近辺の分岐点BからスイッチSW2付近を含んで前記測定範囲のインピーダンスZ2 と、スイッチSW2から高周波特性測定器ANまでの同軸ケーブルの長さとが、それぞれ等しく設定されている手段を適応することができる。
【0109】
上記構成のプラズマ処理装置91は、ゲートg0を開放して被処理基板16をロードロック室93に搬入し、ゲートg0を閉塞してロードロック室93を低真空ポンプによって排気する。ゲートg1,g2を開放してロードロック室93に搬入された基板16を、搬送室92の搬送ロボットの移載アームによって熱処理室99に移動し、ゲートg1,g2を閉塞して搬送室92と熱処理室99を高真空ポンプによって排気する。ついで基板16を加熱処理し、終了後、ゲートg2,g4を開放して熱処理された基板16を、搬送室92の搬送ロボットの移載アームによってプラズマチャンバ95に移動する。プラズマチャンバ95の基板16を反応処理し、終了後ゲートg4,g3を開放して処理された基板16を、搬送室92の搬送ロボットの移載アームによってプラズマチャンバ96に移動する。プラズマチャンバ96の基板16を反応処理し、終了後ゲートg3,g1を開放して基板16を、搬送室92の搬送ロボットの移載アームによってロードロック室93に移動する。
【0110】
このとき、例えば各処理室における成膜条件等の処理条件や処理シーケンスをオペレータが設定する他は、各部の動作が制御部により制御されており、自動運転する構成になっている。したがって、このプラズマ処理装置91を使用する際には、処理前の被処理基板16をロードロック室93のローダカセットにセットし、オペレータがスタートスイッチを操作すれば、基板搬送ロボットによりローダカセットから各処理室内に被処理基板16が搬送され、各処理室で一連の処理が順次自動的に行われた後、基板搬送ロボットによりアンローダカセット(ローダカセット)に収容される。
【0111】
上記構成のプラズマチャンバ95,96においては、第1実施形態と同様に、サセプタ電極8上に被処理基板16を載置し、高周波電源1から高周波電極4とサセプタ電極8の双方にそれぞれ高周波電力を印加するとともにガス導入管17からシャワープレート6を介して反応ガスをチャンバ室60内に供給してプラズマを発生させ、被処理基板16上にアモルファスシリコン膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等を成膜する。
【0112】
本実施形態のプラズマ処理装置91およびその検査方法においては、第1実施形態と同等の効果を奏するとともに、各プラズマチャンバ95,96における前記第1直列共振周波数f0 のばらつきが0.03より小さい範囲の値に設定されてなることで、複数のプラズマチャンバ95,96に対してインピーダンス、共振周波数特性等の電気的高周波的な特性の機差をなくすことが可能となり、これにより、インピーダンス特性を指標として一定の管理幅内に複数のプラズマチャンバの状態を設定することが可能となるので、個々のプラズマチャンバ95,96において、プラズマ空間で消費される実効的な電力等をそれぞれ略均一にすることができる。
その結果、複数のプラズマチャンバ95,96に対して同一のプロセスレシピを適用して、略同一のプラズマ処理結果を得ること、つまり、複数のプラズマチャンバにおいて例えば成膜をおこなった際に、膜厚、絶縁耐圧、エッチングレート等、略均一な膜特性の膜を得ることが可能となる。具体的には、上記のばらつきの値を0.03より小さい範囲に設定することにより、略同一の条件で積層をおこなったプラズマチャンバにおいて、膜厚のばらつきの値を±2%の範囲におさめることができる。
【0113】
さらに、本実施形態のプラズマ処理装置91においては、複数のプラズマチャンバ95,96の前記整合回路2Aの出力端子位置PRにインピーダンス測定用端子(測定用端子)61を設け、この測定用端子61にインピーダンス測定器ANを着脱自在に接続するとともに、スイッチSW1,SW2を設けることで、複数のプラズマチャンバ95,96のインピーダンス特性測定時において、第1実施形態のようにプラズマチャンバ95,96と整合回路2Aとを切り離すために、電力供給線と整合回路2Aとを着脱する必要がない。このため、前記プラズマチャンバ95,96のインピーダンス特性を測定する際のプロービングを容易におこなうことが可能となり、第1直列共振周波数f0 の測定時における作業効率を向上することができる。
【0114】
さらに、これら複数のプラズマチャンバ95,96においてインピーダンスZ1 とインピーダンスZ2 とを等しく設定することにより、個々のプラズマチャンバ95,96において、プラズマチャンバ95,96と整合回路2Aとを着脱することなく、かつ、インピーダンス測定用プローブ105を着脱することなく、スイッチSW1,SW2切り替えのみによりインピーダンス特性の測定および第1直列共振周波数f0 の測定と、プラズマ処理装置の動作状態つまりプラズマ発生状態と、の切り替えを容易におこなうことが可能となる。
ここで、インピーダンス特性の測定および第1直列共振周波数f0 の測定時において、スイッチSW1,SW2切り替えのみにより複数のプラズマチャンバ95,96を順に切り替えることができ、第1直列共振周波数f0 の測定時における作業効率を向上することができる。
【0115】
同時に、本実施形態のプラズマ処理装置91およびその検査方法においては、プラズマチャンバ95,96における、前記測定位置近辺の分岐点Bと前記測定用端子61,スイッチSW2を介して高周波特性測定器ANとの間の高周波特性A(インピーダンスZ)がそれぞれ等しく設定されているため、個々のインピーダンス測定端子61に接続されたインピーダンス測定器ANからのインピーダンス測定値を、複数のプラズマチャンバ95,96において整合回路2A出力側最終段の出力位置PRから測定した値と同等と見なすことができるため、第1直列共振周波数f0 の算出の補正が個々のプラズマチャンバ95,96において不要となり、実測値の換算が不要となり、作業効率を向上し、第1直列共振周波数f0 の測定をより正確におこなうことができる。
さらに、複数のプラズマチャンバ95,96において直列共振周波数f0’と電力周波数fe との値を設定することにより、直接プラズマを発光させる前記電極4,8の周波数特性をそれぞれのプラズマチャンバ95,96において規定できるため、プラズマ発光空間に対して電力をより効果的に投入することができ、本実施形態のプラズマ処理装置91全体でさらなる電力消費効率の向上か、または、処理効率の向上を図ることが可能となる。
【0116】
なお、本実施形態において、2つのスイッチSW1およびスイッチSW2を設ける構成としたが、分岐点Bから出力端子位置PRまでと分岐点Bからプローブまでのインピーダンスが等しく設定されていればよく、例えば1つのスイッチによりこれらの接続を切り替え可能とすることもできる。
また、、図16に示すように、それぞれのプラズマチャンバ95,96のスイッチSW2を共通として、測定時に被測定プラズマチャンバを切り替える単一のスイッチSW4を有する構成としてもよい。
【0117】
さらに、本実施形態においては、プラズマ励起電極4に対する電力周波数fe と第1直列共振周波数f0 とを設定したが、サセプタ電極側8に対する周波数を設定するよう対応することも可能である。この場合、図11にPR’で示すように、インピーダンス測定範囲を規定する整合回路25の出力端子位置を設定することができる。
さらに、平行平板型の電極4,8を有するタイプに変えて、ICP(inductive coupled plasma)誘導結合プラズマ励起型、RLSA(radial line slot antenna)ラジアルラインスロットアンテナ型などのプラズマ処理装置や、RIE(Riactive Ion Etching)反応性スパッタエッチング用の処理装置に適用することもできる。
なお、電極4,8に替えて、ターゲット材を取り付けることにより、プラズマ処理としてスパッタリングをおこなうことも可能である。
【0118】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置,プラズマ処理システムおよびこれらの性能確認システム,検査方法の第3実施形態を、図面に基づいて説明する。
[第3実施形態]
図15は本実施形態のプラズマ処理システムの概略構成を示す模式図である。
【0119】
本実施形態のプラズマ処理システムは、図1に示した第1実施形態と略同等のプラズマ処理装置71,71’と、図10に示した第2本実施形態と略同等のプラズマ処理装置91と、を組み合わせて概略構成されている。先に説明した第1,第2実施形態の構成要素に対応するものには同一の符号を付してその説明を省略する。
【0120】
本実施形態のプラズマ処理システムは、図15に示すように、3つのプラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)95,96,97を有するプラズマ処理装置71、2つのプラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)95,96を有するプラズマ処理装置91、および、3つのプラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)95,96,97を有するプラズマ処理装置71’が製造ラインの一部を構成するものとされている。
ここで、図1に示した第1実施形態のプラズマ処理装置71,71’の部分において、プラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)75,76,77に替えて、図10に示した第2実施形態における2周波数励起タイプのプラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)95と略同等のプラズマ処理室ユニットを3つ有する構成とされており、これらプラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)95,96,97は略同一の構造とされている。
【0121】
本実施形態のプラズマ処理システムは、図15に示すように、各プラズマチャンバ95,96,97のインピーダンス測定用端子61がスイッチSW3を介してインピーダンス測定器ANに接続されている。スイッチSW3は各プラズマチャンバ95,96,97の測定時に測定対象のプラズマチャンバ95,96,97とインピーダンス測定器ANとのみを接続して、それ以外のプラズマチャンバ95,96,97を切断するよう切り替えるスイッチとして設けられている。そして、この測定用端子61から、スイッチSW3までのインピーダンスが、各プラズマチャンバ95,96,97に対して等しくなるように、測定用の同軸ケーブルの長さが等しく設定されている。インピーダンス測定用端子61には、図11に示す第2実施形態と同様にして、インピーダンス測定器ANのプローブが着脱自在に接続されている。
【0122】
ここで、本実施形態の各プラズマチャンバ95,96,97における第1直列共振周波数f0 は、スイッチSW3を切り替えることにより、第2実施形態と同様にして測定し、例えば、40.68MHzとされる電力周波数fe に対して、
f0 > 3fe (4)
を満たすように、第1直列共振周波数f0 を123.78MHzとして設定する。
【0123】
そして、計測したプラズマチャンバ95,96,97に対する第1直列共振周波数f0 のうち、その最大値f0maxと最小値f0minに対して、
(f0max−f0min)/(f0max+f0min) (10)
のように複数のプラズマチャンバ95,96,97の第1直列共振周波数f0 のばらつきとして定義し、この値を第2実施形態と同様に0.03より小さい範囲の値に設定する。
さらに、本実施形態においては、第2実施形態と同様にプラズマ励起電極4とサセプタ電極8との間のプラズマ電極容量Ce によって規定される直列共振周波数f0’を、前記電力周波数fe の3倍より大きな範囲の値に設定する。
f0’ > 3fe (5)
同時に、本実施形態においては、プラズマ励起電極4とサセプタ電極8との間のプラズマ電極容量Ce によって規定される直列共振周波数f0’を、前記電力周波数fe に対して、第2実施形態と同様に上記式(1)なる関係を満たすように、直列共振周波数f0’が、電力周波数fe の(電極間の距離d/プラズマ非発光部の距離δ)の平方根倍よりも大きく設定することができる。
【0124】
本実施形態のプラズマ処理システムにおいては、例えば、プラズマ処理前処理をおこなった被処理基板16に、プラズマ処理装置71のプラズマチャンバ95,96,97において成膜処理をおこない、ついで、熱処理室79において加熱処理をおこない、その後、レーザーアニール室78においてアニール処理をおこなう。次いで、この被処理基板16をプラズマ処理装置71から搬出し、図示しないプラズマ処理装置71と同等の装置におけるプラズマ処理室において、被処理基板16に順次第2,第3の成膜処理をおこなう。
次いで、このプラズマ処理装置から搬出した被処理基板16に、図示しない別の処理装置において、フォトリソグラフィー工程によりフォトレジストの形成をおこなう。
そして、被処理基板16をプラズマ処理装置91に搬入し、プラズマチャンバ95,96においてプラズマエッチングをおこない、次いで、この被処理基板16をプラズマ処理装置91から搬出し、図示しないプラズマ処理装置91と同等の装置におけるプラズマチャンバにおいて、被処理基板16に成膜処理をおこなう。
次いで、図示しないプラズマ処理装置から搬出された被処理基板16に、図示しない他の処理装置において、レジストを剥離し、新たにフォトリソグラフィー工程によりパターニングする。
最後に、プラズマ処理装置71’のプラズマチャンバ95、96,97において被処理基板16に順次第1,第2,第3の成膜処理がおこなわれ、被処理基板16をプラズマ処理後処理へと送り、製造ラインにおける本実施形態のプラズマ処理システムにおける工程は終了する。
【0125】
本実施形態のプラズマ処理システムおよびその検査方法においては、第1,第2実施形態と同等の効果を奏するとともに、プラズマチャンバ95,96,97の第1直列共振周波数f0 のうち、その最大値f0maxと最小値f0minのばらつきを、0.03より小さい範囲の値に設定することで、複数のプラズマ処理装置71,91,71’において、それぞれ、各プラズマチャンバ95,96,97に対する電気的高周波的な特性の機差をなくすことが可能となり、これにより、プラズマ処理システム全体においてインピーダンス特性を指標とする一定の管理幅内に複数のプラズマチャンバ95,96,97の状態を設定することが可能となるので、個々のプラズマチャンバ95,96,97において、発生するプラズマ密度等をそれぞれ略均一にすることができる。
【0126】
その結果、プラズマ処理システム全体において複数のプラズマチャンバ95,96,97に対して同一のプロセスレシピを適用して、略同一のプラズマ処理結果を得ること、つまり、複数のプラズマチャンバ95,96,97において例えば成膜をおこなった際に、膜厚、絶縁耐圧、エッチングレート等、略均一な膜特性の膜を得ることが可能となる。具体的には、上記のばらつきの値を0.03より小さい範囲に設定することにより、略同一の条件で積層をおこなったプラズマチャンバ95,96,97において、膜厚のばらつきの値を±2%の範囲におさめることができる。
そのため、従来考慮されていなかったプラズマ処理システムの全般的な電気的高周波的特性を設定することが可能となり、個々のプラズマチャンバ95,96,97におけるプラズマ発生の安定性を期待することができる。その結果、動作安定性が高く、各プラズマチャンバ95,96,97で均一な動作が期待できるプラズマ処理システムを提供することが可能となる。
これにより、単一のプラズマ処理装置よりも多数のプラズマチャンバ95,96,97に対する膨大なデータから外部パラメータと実際の基板を処理するような評価方法による処理結果との相関関係によるプロセス条件の把握を不必要とすることができる。
【0127】
したがって、本実施形態のプラズマ処理システムおよびその検査方法によれば、新規設置時や調整・保守点検時において、各プラズマチャンバ95,96,97ごとの機差をなくして処理のばらつきをなくし、各プラズマチャンバ95,96,97において同一のプロセスレシピにより略同一の処理結果を得るために必要な調整時間を、被処理基板16への実際の成膜等による検査方法を採用した場合に比べて、第1直列共振周波数f0 を測定することにより、大幅に短縮することができる。しかも、処理をおこなった基板の評価によりプラズマ処理システムの動作確認および、動作の評価をおこなうという2段階の方法でなく、ダイレクトにプラズマ処理システムの評価を、しかも、プラズマ処理システムの実機が設置してある場所で短時間におこなうことが可能である。その上、被処理基板16への実際の成膜等による検査方法を採用した場合、別々におこなうしかなかった複数のプラズマチャンバ95,96,97に対する結果をほぼ同時に実現することができる。
このため、製造ラインを数日あるいは数週間停止してプラズマ処理システムの動作確認および、動作の評価をする必要がなくなり、製造ラインとしての生産性を向上することができる。また、このような調整に必要な検査用基板等の費用、この検査用基板の処理費用、および、調整作業に従事する作業員の人件費等、コストを削減することが可能となる。
【0128】
さらに、本実施形態におけるプラズマ処理システムにおいては、各プラズマチャンバ95,96,97の第1直列共振周波数f0 を、前記電力周波数fe の3倍より大きな範囲の値に設定することにより、従来は、考慮されていなかった複数のプラズマチャンバ95,96,97の電気的高周波的な特性を一括して適正な範囲に収めることができる。これにより、動作安定性を向上して、従来一般的に使用されていた13.56MHz程度以上の高い周波数の電力を投入した場合であっても、すべてのプラズマチャンバ95,96,97において、高周波電源1からの電力をプラズマ励起電極4とサセプタ電極8との間のプラズマ発生空間に効率よく導入することが可能となる。同時に、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理システムと比べてプラズマ空間で消費される実効的な電力の向上をすべてのプラズマチャンバ95,96,97において図ることができる。その結果、プラズマ処理システム全体としてのプラズマ励起周波数の高周波化による処理速度の向上を図ること、つまり、すべてのプラズマチャンバ95,96,97において、プラズマCVD等により膜の積層をおこなう際には、堆積速度の向上を図ることができる。同時に、すべてのプラズマチャンバ95,96,97において、プラズマ発生の安定性を期待することができる結果、個々のプラズマ処理装置71,91,71’としての動作安定性が高く、同時に全体として動作安定性の高いプラズマ処理システムを提供することが可能となる。しかも、これらを、複数のプラズマチャンバ95,96,97において同時に実現することができる。
【0129】
したがって、複数のプラズマチャンバ95,96,97において、プラズマ密度の上昇によりそれぞれ被処理基体16における膜面内方向におけるプラズマ処理の均一性の向上を図ることができ、成膜処理においては膜厚の膜面内方向分布の均一性の向上を図ることが可能となる。同時に、プラズマ密度の上昇により、プラズマCVD、スパッタリングなどの成膜処理においては、成膜状態の向上、すなわち、堆積した膜における絶縁耐圧や、エッチングに対する耐エッチング性、そして、いわゆる膜の「固さ」つまり膜の緻密さ等の膜特性の向上を図ることが可能となる。
【0130】
また、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理システムと比べて生成するプラズマ密度の上昇を図ることができるため、プラズマ処理システム全体として電力の消費効率を向上し、同等の処理速度もしくは膜特性を得るために、従来より少ない投入電力ですむようにできる。しかも、これらを、複数のプラズマチャンバ95,96,97において実現することができる。したがって、プラズマ処理システム全体の電力損失の低減を図ること、ランニングコストの削減を図ること、生産性の向上を図ることがより一層可能になる。同時に、処理時間をより短縮することが可能となるため、プラズマ処理に要する電力消費を減らせることから環境負荷となる二酸化炭素の総量をより削減することが可能となる。
【0131】
本実施形態におけるプラズマ処理システムにおいては、各プラズマチャンバ95,96,97の直列共振周波数f0’と前記電力周波数fe との値を設定することにより、直接プラズマを発光させる前記電極4,8の周波数特性を規定できるため、各プラズマチャンバ95,96,97のプラズマ発光空間に対して電力をより効果的に投入することができ、プラズマ処理システム全体に対してさらなる電力消費効率の向上か、または、処理効率の向上を図ることが可能となる。
【0132】
本実施形態のプラズマ処理システムにおいては、各プラズマチャンバ95,96,97の前記整合回路2Aの出力端子位置PRにインピーダンス測定用端子61を設け、このインピーダンス測定用端子61に単一のインピーダンス測定器ANをスイッチSW3によって切り替え自在に接続するとともに、スイッチSW1,SW2を設けることで、プラズマ処理システムの個々のプラズマチャンバ95,96,97のインピーダンス特性測定時において、第1実施形態のようにプラズマチャンバ95と整合回路2Aとを切り離すために、電力供給線と整合回路2Aとを着脱する必要がない。また、単一のインピーダンス測定器ANによって複数のプラズマチャンバ95,96,97のインピーダンス特性および共振周波数特性測定をおこなうことができる。
【0133】
このため、前記プラズマチャンバ95,96,97のインピーダンス特性を測定する際のプロービングを容易におこなうことが可能となり、第1直列共振周波数f0 の測定時における作業効率を向上することができる。また、プラズマチャンバ95,96,97と整合回路2Aとを着脱することなく、かつ、インピーダンス測定用プローブ105を着脱することなく、スイッチSW1,SW2切り替えのみによりインピーダンス特性の測定および第1直列共振周波数f0 の測定を容易におこなうことが可能となる。
【0134】
さらに、スイッチSW1,SW2を設けてこれらのインピーダンスZ1 とインピーダンスZ2 とを等しく設定し、同時に、測定用端子61からスイッチSW3までのインピーダンスを複数のプラズマ処理装置71,71’、91における各プラズマチャンバ95,96,97に対して等しくなるように設定することで、スイッチSW1,SW2,SW3を切り替えるだけで、インピーダンス測定端子61に接続されたインピーダンス測定器ANからのインピーダンス測定値を、整合回路2A出力側最終段の出力位置PRから測定した値と同等と見なすことができる。
同時に、各プラズマチャンバ95,96,97のインピーダンス特性に対する測定用端子61からスイッチSW3までのインピーダンス特性の差異を考慮する必要がなくなるため、複数のプラズマ処理装置71,71’、91におけるプラズマチャンバ95,96,97に対する第1直列共振周波数f0 の算出の補正が不要となり、実測値の換算が不要となり、プラズマ処理システムの電気的高周波的特性の設定における作業効率を向上し、第1直列共振周波数f0 の測定をより正確におこなうことができる。
【0135】
なお、本実施形態において、スイッチSW1,SW2,SW3を測定しようとする各プラズマチャンバ95,96,97に対する切り替え動作を連動させることが可能であり、また、2つのスイッチSW1およびスイッチSW2の構成を、分岐点から出力端子位置PRまでと分岐点からプローブまでのインピーダンスが等しく設定される1つのスイッチとすることもできる。
【0136】
さらに、本発明における上記の各実施形態においては、各プラズマチャンバ95,96,97のプラズマ励起電極4に対する電力周波数fe と第1直列共振周波数f0 とを設定したが、サセプタ電極側8に対する周波数を設定するよう対応することも可能である。この場合、図11にPR’で示すように、インピーダンス測定範囲を規定する整合回路25の出力端子位置を設定することができる。
さらに、平行平板型の電極4,8を有するタイプに変えて、ICP(inductive coupled plasma)誘導結合プラズマ励起型、RLSA(radial line slot antenna)ラジアルラインスロットアンテナ型などのプラズマ処理装置や、RIE(Riactive Ion Etching)反応性スパッタエッチング用の処理装置に適用することもできる。
【0137】
なお、上記の各実施形態においては、図16に示すように、プラズマチャンバ(プラズマ処理室ユニット)95,96,97に対応して、整合回路2Aと、高周波電源1とが、それぞれ設けられて、プラズマチャンバ95,96,97における整合回路2Aの接続位置に、SW4を介してインピーダンス測定器ANを接続したが、図17に示すように、個々のプラズマチャンバ95,96,97に対する整合回路2A,2A,2Aが、スイッチ切り替えによって同一の高周波電源1に接続される構成や、図18に示すように、個々のプラズマチャンバ95,96,97が、スイッチ切り替えによって同一の整合回路2Aに接続される構成も可能である。この場合、図17に示すように、プラズマチャンバ95,96,97と整合回路2Aとの接続位置に、SW4を介してインピーダンス測定器ANが接続される。
【0138】
また、上記の各実施形態においては、高周波特性Aとして第1直列共振周波数f0 に対する設定を上記式(10)の様におこなったが、これ以外にも、高周波特性Aとして、共振周波数f、前記高周波電力の周波数におけるインピーダンスZ、前記高周波電力の周波数におけるレジスタンスR、または、前記高周波電力の周波数におけるリアクタンスXのいずれかを採用し、前記式(10A)のように設定することができる。これにより、それぞれの特性を指標とする一定の管理幅内に複数のプラズマチャンバ95,96,97設定することが可能となるので、電気的高周波的な特性の機差をなくすことが可能となり、個々のプラズマチャンバ95,96,97において、プラズマ空間で消費される実効的な電力をそれぞれ略均一にすることができる。
ここで、前記高周波特性Aとして、インピーダンスZを採用した場合には、このインピーダンスZは、プラズマ励起する周波数における値であるから、Zとθとの周波数依存性を測定してはじめて把握可能なパラメータである共振周波数fに対して、プラズマチャンバ95,96,97の高周波数特性の周波数依存性を見る必要がなく、共振周波数fに比べて把握が容易である。また、プラズマチャンバ95,96,97のプラズマ励起する周波数における電気的高周波数的特性をより直接的に捉えることができる。
また、レジスタンスR、および、リアクタンスX、を採用した場合には、これらレジスタンスRとリアクタンスXとのベクトル量であるインピーダンスZを見ることに比べて、さらに直接的にプラズマチャンバのプラズマ励起する周波数における電気的高周波数的特性を捉えることができる。
【0139】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置,プラズマ処理システムおよびこれらの検査方法の第4実施形態を、図面に基づいて説明する。
[第4実施形態]
図23は本実施形態のプラズマ処理ユニット(プラズマチャンバ)の概略構成を示す断面図である。
なお、本実施形態において第1ないし第3実施形態と異なるのは、周波数特性の測定範囲に関する点および、測定用端子、スイッチに関する点、および、プラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)の部分のみであり、プラズマ処理装置としての構成、または、プラズマ処理システムとしての構成に関しては第1ないし第3実施形態に準ずるものとされる。また、これ以外の第1ないし第3実施形態と略同等の構成要素に関しては同一の符号を付してその説明を省略する。
【0140】
本実施形態においては、プラズマチャンバの構成として第2実施形態と同様の2周波数励起タイプとされるとともに、図23にPR3で示すように、高周波数特性Aを測定する測定範囲を規定する測定位置が、各プラズマチャンバ75,76,77,95,96,97において、高周波電力を供給する際に高周波電力供給電体(給電線)1Aを介して高周波電源1に接続される整合回路2Aの入力端子位置に設定される。この入力端位置PR3には、プラズマチャンバの高周波数特性Aを測定するための測定用端子61と、この測定用端子61と高周波数特性測定器とを接続する同軸ケーブルとされる接続線61Aと、高周波数特性測定時および、プラズマ発生時に、プラズマチャンバに対する接続を給電線1Aと高周波特性測定器(インピーダンス測定器)ANとの間で切り替えるスイッチSW5とが接続される。
ここで、スイッチSW5で切り替えられる測定位置PR3から給電線1Aを介して高周波電源14までのインピーダンスと、測定位置PR3から給電線1Aを介して高周波電源14までのインピーダンスとがそれぞれ等しく設定されている。具体的には、給電線1Aと接続線61Aとの長さが等しく設定されている。これにより、第2実施形態と同様に、プラズマチャンバと高周波特性測定器ANとの接続を着脱することなく、スイッチSW5切り替えのみにより、インピーダンスなどの測定による高周波特性A、特に第1直列共振周波数f0 の測定を容易におこなうことが可能となる。
【0141】
ここで、本実施形態のプラズマチャンバにおける高周波特性Aとしての第1直列共振周波数f0 は、第1ないし第3実施形態と同様にして測定・定義する。本実施形態の第1直列共振周波数f0 は、具体的には図24,図25に示すように測定・定義される。
図24は図23における本実施形態のプラズマチャンバのインピーダンス特性を説明するための模式図である。図25は図24の本実施形態のプラズマチャンバのインピーダンス特性測定用の等価回路を示す回路図である。
【0142】
本実施形態においては、測定される高周波数特性Aのうち第1直列共振周波数f0 に対して、考慮されている電気的高周波的要因は、図24に示すように、上記測定範囲のうち、以下のものが考えられる。
接続線61Aからの寄与
スイッチSW5のインダクタンスLSWおよび抵抗RSW
整合回路2Aからの寄与
給電板(フィーダ)3のインダクタンスLf および抵抗Rf
プラズマ励起電極4とサセプタ電極8との間のプラズマ電極容量Ce
サセプタ電極8とサセプタシールド12との間の容量CS
サセプタシールド12の支持筒12BのインダクタンスLC および抵抗RC
ベローズ11のインダクタンスLB および抵抗RB
チャンバ壁10のインダクタンスLA および抵抗RA
絶縁体17aを挟んだガス導入管17とプラズマ励起電極4との間の容量CA
プラズマ励起電極4とシャーシ21との間の容量CB
プラズマ励起電極4とチャンバ壁10との間の容量CC
【0143】
これらの電気的高周波的要因が、プラズマ発光時に供給される高周波電流が流れる回路と同様と見なせる状態として、図25に示すように、接続線61Aからの寄与、スイッチSW2のインダクタンスLSWおよび抵抗RSW、整合回路2Aからの寄与、給電板(フィーダ)3のインダクタンスLf および抵抗Rf 、プラズマ励起電極4とサセプタ電極8との間のプラズマ電極容量Ce 、サセプタ電極8とサセプタシールド12との間の容量CS 、サセプタシールド12の支持筒12BのインダクタンスLC および抵抗RC 、ベローズ11のインダクタンスLB および抵抗RB 、チャンバ壁10のインダクタンスLA および抵抗RA 、が順に直列に接続されてその終端の抵抗RA がアースされるとともに、抵抗Rf とプラズマ電極容量Ce との間に一端がアースされた状態でそれぞれ並列に接続された容量CA ,容量CB ,容量CC が、等価回路を形成しており、この等価回路のインピーダンス特性を計測することで、本実施形態の第1直列共振周波数f0 を定義することができる。
【0144】
このように定義された第1直列共振周波数f0 を、前述した第1ないし第3実施形態と同様に設定する。そしで、各プラズマチャンバに対する第1直列共振周波数f05,f06のうち、その最大値f0maxと最小値f0minに対して、前述の式(10)のように複数のプラズマチャンバの第1直列共振周波数f0 のばらつきとして定義し、この値を0.03より小さい範囲の値に設定する。この際、1直列共振周波数f0 のばらつきを設定する方法としては、前述の▲1▼〜▲4▼等のような手法を適用することができるとともに、これに加え、例えば
▲5▼特性のそろったロードコンデンサ22を選択する
▲6▼特性のそろったチューニングコンデンサ24を選択する
▲7▼チューニングコイル23の形状(太さ、まき数、長さ)を調整する
等の手法を適用することができる。
【0145】
本実施形態のプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムおよびその検査方法においては、第1ないし第3実施形態と同等の効果を奏するとともに、測定範囲に整合回路2Aを含めない場合に比べて、プラズマ処理室60だけでなく、整合回路2Aも含めて複数のプラズマチャンバ75,76,77,95,96,97に対し、電気的高周波的な特性の機差をなくすことが可能となり、個々のプラズマチャンバ75,76,77,95,96,97においてプラズマ空間で消費される実効的な電力の略均一性を高めることができ、これに同一のプロセスレシピを適用して、測定範囲に整合回路2Aを含めない場合に比べて、略同一性の高いプラズマ処理結果を得ることができる。
【0146】
さらに、本実施形態においては、給電線1Aの長さと接続線61Aの長さとが等しく設定されているため、スイッチSW5により、測定位置PR3と高周波測定器ANとの電気的接続を切るとともに整合回路2A側と高周波電源1側との電気的接続を確保した場合における高周波電源1出力端子位置PR2からプラズマチャンバ側を測定範囲とした際の高周波特性Aと、スイッチSW5により、測定位置PR3と高周波測定器ANとの電気的接続を確保するとともに高周波電源1側と整合回路2Aとの電気的接続を切断した場合における高周波測定器ANの出力端子位置で測定したプラズマチャンバの高周波特性Aと、が等しく設定されている。
従って、本実施形態においては、図23、図24,図25に示すように、前記高周波電力を供給する際に前記高周波電源1に接続される高周波電力給電体(給電線)1Aの高周波電源1側端部とされる測定位置PR2で、プラズマチャンバのそれぞれの高周波特性Aを測定した場合と同等の高周波特性を測定することが可能である。このように測定範囲を設定することにより、測定範囲に整合回路2A,高周波電力給電体1Aを含めない場合に比べて、プラズマ処理室60だけでなく、整合回路2A,高周波電力給電体(給電線)1Aも含めて複数のプラズマチャンバ75,76,77,95,96,97に対し、電気的高周波的な特性の機差をなくすことが可能となり、個々のプラズマチャンバ75,76,77,95,96,97においてプラズマ空間で消費される実効的な電力の略均一性をさらに高めることができ、これに同一のプロセスレシピを適用して、測定範囲に整合回路2A,高周波電力給電体(給電線)1Aを含めない場合に比べて、さらに略同一性の高いプラズマ処理結果を得ることができる。
【0147】
なお、図2、図11に示すように、上記の第1ないし第3実施形態においても、本実施形態のように測定範囲を測定位置PR3よりチャンバ室60側、および、測定位置PR2よりチャンバ室60側として設定することが可能である。
【0148】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムの性能確認システムの他の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、購入発注者を単に発注者、また販売保守者を単に保守者という。
図26は本実施形態のプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムの性能確認システムのシステム構成図である。
【0149】
この図において、参照符号C1 ,C2 ,……はクライアント・コンピュータ(以下、単にクライアントという)、Sはサーバ・コンピュータ(性能状況情報提供手段,以下単にサーバという)、Dはデータベース・コンピュータ(基準情報記憶手段,以下単にデータベースという)、またNは公衆回線である。クライアントC1 ,C2 ,……とサーバSとデータベースDとは、この図に示すように公衆回線Nを介して相互に接続されている。
【0150】
クライアントC1 ,C2 ,……は、一般に広く普及しているインターネットの通信プロトコル(TCP/IP等)を用いてサーバSと通信する機能(通信機能)を備えたものである。このうち、クライアントC1 (発注者側情報端末)は、発注者が保守者に発注したプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムのプラズマチャンバの性能状況を公衆回線Nを介して確認するためのコンピュータであり、サーバSが保持する「プラズマチャンバの性能情報提供ページ」を情報提供ページ(Webページ)として閲覧する機能(プラズマチャンバの性能状況情報閲覧機能)を備えたものである。また、クライアントC2 (保守者側情報端末)は、保守者が上記「性能状況情報」の一部である「第1直列共振周波数f0 情報」をサーバSにアップロードするとともに、クライアントC1 を介して発注者から発せられた電子メールを受信するためのものである。
ここで、プラズマ処理装置またはプラズマ処理システムは、上記の第1〜第4実施形態に準じる構成とされ、これらと同様のプラズマ処理ユニット(プラズマチャンバ)を有する構成とされるとともに、チャンバ数等の構成条件は、任意に設定可能なものとされる。
【0151】
上記サーバSの通信機能は、公衆回線Nがアナログ回線の場合にはモデムによって実現され、公衆回線NがISDN(Integrated Services Digital Network)等のデジタル回線の場合には専用ターミナルアダプタ等によって実現される。サーバSは、性能状況情報提供用のコンピュータであり、上記クライアントC1 から受信される閲覧要求に応じて、性能状況情報をインターネットの通信プロトコルを用いてクライアントC1 に送信する。ここで、上述した発注者が保守者からプラズマ処理装置を納入された時点では、性能状況情報を閲覧するための個別の「閲覧専用パスワード」が保守者から個々の発注者に提供されるようになっている。このサーバSは、正規な閲覧専用パスワードが提供された場合のみ、性能状況情報のうち動作保守状況情報をクライアントC1 に送信するように構成されている。
【0152】
ここで、具体的詳細については後述するが、上記「性能状況情報」は、保守者の販売するプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムにおけるプラズマチャンバの機種に関する情報、各機種における仕様書としての品質性能情報、納入された各実機における品質性能を示すパラメータの情報、および、このパラメータ、メンテナンスの履歴情報等から構成されている。
このうち、各実機における品質性能、パラメータ、メンテナンスの履歴情報については、「閲覧専用パスワード」が提供された発注者のみに閲覧可能となっている。
【0153】
また、これら「性能状況情報」は、保守者または発注者からサーバSに提供されるとともに実際の動作・保守状況を示す「動作保守状況情報」と、データベースDに蓄積されると共にカタログとして未購入のクライアントが閲覧可能な「性能基準情報」とから構成されるものである。「性能基準情報」は、保守者が各プラズマチャンバによっておこなうプラズマ処理に対して客観的に性能を記述するためのものであり、プラズマCVD、スパッタリングなどの成膜処理においては、成膜状態を予測可能とするものである。
【0154】
本実施形態では、これら「性能基準情報」は、データベースDに蓄積されるようになっている。
サーバSは、クライアントC1 から受信される「性能状況情報」の閲覧要求に対して、データベースDを検索することにより必要な「性能基準情報」を取得して、「性能状況情報提供ページ」として発注者のクライアントC1 に送信するように構成されている。また、サーバSは、「閲覧専用パスワード」が提供された発注者から受信される「性能状況情報」の閲覧要求に対しては、同様に、データベースDを検索することにより必要な「性能基準情報」を取得するとともに、当該「性能基準情報」にクライアントC2 を介して保守者から提供された「動作保守状況情報」を組み合わせて「性能状況情報」を構成し、「性能状況情報提供ページ」として発注者のクライアントC1 に送信するように構成されている。
【0155】
データベースDは、このような「性能状況情報」を構成する「性能基準情報」をプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムのプラズマチャンバの機種毎に記憶蓄積するものであり、サーバSから受信される検索要求に応じてこれら「性能基準情報」を読み出してサーバSに転送する。図26では1つのサーバSのみを示しているが、本実施形態では、汎用性のある「性能基準情報」を保守者が複数箇所から管理する複数のサーバ間で共通利用することが可能なように、これらサーバとは個別のデータベースDに「性能基準情報」を蓄積するようにしている。
【0156】
次に、このように構成されたプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムの性能確認システムの動作について、図27に示すフローチャートに沿って詳しく説明する。なお、このフローチャートは、上記サーバSにおける「性能状況情報」の提供処理を示すものである。
【0157】
通常、保守者は、不特定の発注者に対して販売するプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムにおける各プラズマチャンバの「性能状況情報」、特に「性能基準情報」を購入時の指標として提示することになる。一方、発注者は、この「性能基準情報」によってプラズマチャンバCNにどのような性能、つまりどのようなプラズマ処理が可能なのかを把握することができる。
【0158】
また、保守者は、特定の発注者に対して納入したプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムにおけるプラズマチャンバの「性能状況情報」のうち、「性能基準情報」を使用時の指標として提示するとともに、「動作保守状況情報」を動作状態のパラメータとして提示することになる。一方、ユーザーとしての発注者は、「性能基準情報」と「動作保守状況情報」とを比較することによってプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムにおける各プラズマチャンバの動作確認をおこなうとともにメンテナンスの必要性を認識し、かつ、プラズマ処理状態の状態を把握することができる。
【0159】
例えば、プラズマ処理装置またはプラズマ処理システムを保守者から購入しようとする発注者は、サーバSにアクセスすることにより、以下のようにして自らが購入しようとするプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムの「性能状況情報」の実体を容易に確認することができる。
【0160】
まず、発注者がアクセスしようとした場合には、予め設定されたサーバSのIPアドレスに基づいてクライアントC1 からサーバSに表示要求が送信される。一方、サーバSは、上記表示要求の受信を受信すると(ステップS1)、カタログページCPをクライアントC1 に送信する(ステップS2)。
図28は、このようにしてサーバSからクライアントC1 に送信されたメインページCPの一例である。このカタログページCPには、保守者が販売する多数の機種毎にその「性能状況情報」のうち「性能基準情報」を表示するための機種選択ボタンK1,K2,K3,K4…、と、後述するように、プラズマ処理装置またはプラズマ処理システムを保守者から納入された発注者の使用するカスタマーユーザ画面の表示要求をするためのカスタマーユーザボタンK4から構成されている。
【0161】
例えば、発注者がクライアントC1 に備えられたポインティングデバイス(例えばマウス)等を用いることによって上記プラズマ処理装置またはプラズマ処理システムの機種を選択指定した後、機種選択ボタンK1〜K4…のいずれかを選択指定すると、この指示は、「性能状況情報」のうち「性能基準情報」の表示要求としてサーバSに送信される。
【0162】
この表示要求を受信すると(ステップS3)、サーバSは、選択された機種のうち、表示要求された情報に該当するサブページをクライアントC1 に送信する。すなわち、サーバSは、「性能基準情報」の表示が要求された場合(A)、図29に示すような選択された機種を指定することによってデータベースDから「真空性能」「給排気性能」「温度性能」「プラズマ処理室電気性能」等のデータ、およびこれらのデータにおけるプラズマ処理装置またはプラズマ処理システム毎の、各パラメータのばらつきの値のデータを取得し、これらの掲載された仕様書ページCP1をクライアントC1 に送信する(ステップS4)。
【0163】
仕様書ページCP1には、図29に示すように、選択された機種を示す機種種別K6、真空性能表示欄K7、給排気性能表示欄K8、温度性能表示欄K9、プラズマ処理室電気性能表示欄K10から構成されている。これらは、選択された機種のプラズマチャンバにおける「性能基準情報」に対応するものであり、それぞれ、
真空性能表示欄K7には、
到達真空度 1×10−4Pa以下
操作圧力 30〜300Pa
給排気性能表示欄K8には、
温度性能表示欄K9には、
ヒータ設定温度 200〜350±10℃
チャンバ設定温度 60〜80±2.0℃
の項目が記載されている。
ここで、SCCM(standard cubic centimeters per minute) は、標準状態(0℃、1013hPa)に換算した際におけるガス流量を表しており、cm3/min に等しい単位を表している。
【0164】
そしてこれらのパラメータPに対して、それぞれのプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムにおける各プラズマチャンバ毎のばらつきを、それぞれのパラメータPのうちその最大値Pmax と最小値Pmin のばらつきを、以下の式(10B)
(Pmax −Pmin )/(Pmax +Pmin ) (10B)
として定義し、これらのばらつきの値の各プラズマ処理装置またはプラズマ処理システムにおける設定範囲をそれぞれのパラメータの項目に対して表示する。
【0165】
また、プラズマ処理室電気性能表示欄K10には、前述した第1〜第4実施形態で説明した第1直列共振周波数f0 の値、および、この設定範囲と電力周波数fe との関係が記載される。また、これ以外にも、電力周波数fe におけるプラズマチャンバのレジスタンスRおよびリアクタンスX、そして、プラズマ励起電極4とサセプタ電極8間のプラズマ容量C0 プラズマ励起電極4と、プラズマチャンバの接地電位とされる各部との間のロス容量CX 等の値が記載される。また、仕様書ページCP1には、「プラズマ処理装置またはプラズマ処理システムの納入時においては各パラメータ値がこのページに記載された設定範囲内にあることを保証します」という性能保証の文言が記載される。
【0166】
これにより、従来は、考慮されていなかったプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムの全体的な電気的高周波的な特性およびプラズマチャンバの電気的特性のばらつきを購入時の新たなる指標として提示することができる。また、クライアントC1 またはクライアントC2 において、これら性能状況情報をプリンタ等に出力しハードコピーを作ることにより、上記の性能状況情報内容の記載されたカタログまたは仕様書として出力することが可能である。さらに、第1直列共振周波数f0 、レジスタンスR、アクタンスX、容量C0 ,CX 等の値および上記性能保証の文言をクライアントC1 …の端末、カタログまたは仕様書等に提示することにより、発注者が、電機部品を吟味するようにプラズマチャンバCNの性能を判断して保守者から購入することが可能となる。
【0167】
なお、サーバSは、このようなサブページのクライアントC1 への送信が完了した後に、クライアントC1 から接続解除要求が受信されない場合は(ステップS5)、次のサブページの表示要求を待って待機し(ステップS3)、一方、クライアントC1 から接続解除要求が受信された場合には(ステップS5)、当該クライアントC1 との交信を終了する。
【0168】
また、プラズマ処理装置またはプラズマ処理システムを保守者から納入した発注者は、サーバSにアクセスすることにより、以下のようにして自らが購入したプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムにおけるプラズマチャンバの「性能状況情報」の実体を容易に確認することができる。
この発注者は保守者と売買契約を締結した時点で、発注者個別に対応するとともに、購入したプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムの機種番号、およびそれぞれのプラズマチャンバの機種番号にも対応可能なカスタマーユーザIDと、プラズマ処理装置またはプラズマ処理システムおよびその各プラズマチャンバの「動作保守状況情報」を閲覧するための個別の「ユーザー専用パスワード(閲覧専用パスワード)」が保守者から個々の発注者に提供されるようになっている。このサーバSは、正規な閲覧専用パスワードが提供された場合のみ、「動作保守状況情報」をクライアントC1 に送信するように構成されている。
【0169】
まず、発注者がアクセスしようとした場合には、前述のカタログページCPにおいて、カスタマーユーザボタンK5を指定操作することにより、発注者はカスタマーユーザ画面の表示要求をサーバSに送信する。
一方、サーバSは、上記表示要求の受信を受信すると(ステップS3−B)、当該発注者に対して、「閲覧専用パスワード」の入力を促す入力要求としてのサブページをクライアントC1 に送信する(ステップS6)。図30はカスタマーユーザページCP2を示すものであり、このカスタマーユーザページCP2はカスタマーユーザID入力欄K11、およびパスワード入力欄K12から構成される。
【0170】
この入力要求としてのカスタマーユーザページCP2はクライアントC1 に表示されるので、発注者は、当該入力要求に応答してプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムおよびその各プラズマチャンバの識別を可能とするために、保守者から供与された「閲覧専用パスワード」を「カスタマーユーザID」とともにクライアントC1 に入力することになる。
ここで、発注者は、図30に示すカスタマーユーザID入力欄K11およびパスワード入力欄K12に、それぞれ、カスタマーコードIDとパスワードを入力する。サーバSは、クライアントC1から正規の「カスタマーユーザID」および「閲覧専用パスワード」が受信された場合のみ(ステップS7)、当該「閲覧専用パスワード」に予め関連付けられた「動作保守状況情報」のサブページをクライアントC1 に送信する(ステップS9)。
【0171】
すなわち、「動作保守状況情報」の閲覧は、上記プラズマ処理装置またはプラズマ処理システムの購入契約を締結した特定の発注者のみ、つまり正規の「閲覧専用パスワード」を知り得るもののみに許可されるようになっており、当該発注者以外の第3者がサーバSにアクセスしても「動作保守状況情報」を閲覧することができない。通常、保守者は同時に多数の発注者との間で納入契約を締結するとともに、各々の発注者へ複数のプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムの納入を同時に並行して行う場合があるが、上記「閲覧専用パスワード」は、個々の発注者毎および各プラズマ処理装置またはプラズマ処理システムおよびその各プラズマチャンバ毎に相違するものが提供されるので、個々の発注者は、各プラズマ処理装置またはプラズマ処理システムおよびその各プラズマチャンバに対して、それぞれ自らに提供された「閲覧専用パスワード」に関連付けられた「動作保守状況情報」を個別に閲覧することができる。
【0172】
したがって、納入に係わる秘密情報が発注者相互間で漏洩することを確実に防止することができるとともに、複数のプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムが納入された場合にでもそれぞれのプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムおよびその各プラズマチャンバを個別に識別可能とすることができる。なお、サーバSは、正規の「閲覧専用パスワード」が受信されない場合には(ステップS7)、接続不許可メッセージをクライアントC1 に送信して(ステップS8)、発注者に「閲覧専用パスワード」を再度入力するように促す。発注者が「閲覧専用パスワード」を誤入力した場合には、この機会に正規の入力を行うことにより「動作保守状況情報」を閲覧することができる。
【0173】
このID、パスワードが確認されると(ステップS7)、サーバSは、表示要求された情報に該当するサブページをデータベースDから読み出してクライアントC1 に送信する。すなわち、サーバSは、ユーザIDによって識別された個別のプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムおよびその各プラズマチャンバに対する「性能基準情報」「動作保守状況情報」の表示が要求された場合、機種を指定することによってデータベースDから「真空性能」「給排気性能」「温度性能」「プラズマ処理室電気性能」等のデータを取得し、これらの掲載された仕様書ページCP3をクライアントC1 に送信する(ステップS9)。
【0174】
図31は、このようにしてサーバSからクライアントC1 に送信された「動作保守状況情報」のサブページCP3である。このメンテナンス履歴ページCP3には、図31に示すように、納入されたプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムおよびその各プラズマチャンバの機械番号を示すロット番号表示K13、真空性能表示欄K7、給排気性能表示欄K8、温度性能表示欄K9、プラズマ処理室電気性能表示欄K10、そして、真空性能メンテナンス欄K14、給排気性能メンテナンス欄K15、温度性能メンテナンス欄K16、プラズマ処理室電気性能メンテナンス欄K17から構成されている。これらは、納入された実機の「動性能基準情報」および「動作保守状況情報」に対応するものであり、それぞれ、
真空性能表示欄K7、真空性能メンテナンス欄K14には、
到達真空度 1.3×10−5Pa以下
操作圧力 200Pa
給排気性能表示欄K8、給排気性能メンテナンス欄K15には、
温度性能表示欄K9、温度性能メンテナンス欄K16には、
ヒータ設定温度 302.3±4.9℃
チャンバ設定温度 80.1±2.1℃
の項目が記載されている。
【0175】
そしてこれらのパラメータPに対して、それぞれのプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムにおける各プラズマチャンバ毎のばらつきを、それぞれのパラメータPのうちその最大値Pmax と最小値Pmin のばらつきを、以下の式(10B)
(Pmax −Pmin )/(Pmax +Pmin ) (10B)
として定義し、これらのばらつきの値の各プラズマ処理装置またはプラズマ処理システムにおける設定範囲をそれぞれのパラメータの項目に対して表示する。
【0176】
さらに、このサブページCP3には、各プラズマチャンバ毎のメンテナンス欄を表示するための「詳細」ボタンK18が各メンテナンス履歴欄K14,K15,K16,K17ごとに設けられ、発注者が、当該情報を閲覧可能となっている。
【0177】
発注者が、当該詳細欄により表示要求をおこなった場合には、メンテナンス履歴の詳細情報の記載されたメンテナンス詳細ページCP4がデータベースDからクライアントC1 に送信する。
【0178】
図32は、このようにしてサーバSからクライアントC1 に送信された「詳細メンテナンス情報」のサブページCP4である。
図には電気性能メンテナンスのページを示している。
このメンテナンス履歴ページCP3には、図32に示すように、納入されたプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムおよびその各プラズマチャンバの機械番号を示すロット番号表示K13、選択された各メンテナンス欄が表示される。ここで、各メンテナンス欄としては、各プラズマチャンバに対応するパラメータPのメンテナンス時の値と、これらのパラメータPのばらつきの値とが、プラズマ処理装置またはプラズマ処理システム、および、各プラズマチャンバ毎のロット番号毎に表示される。
【0179】
また、プラズマ処理室電気性能表示欄K10およびプラズマ処理室電気性能メンテナンス欄K17には、前述した第1〜第4実施形態で説明したように、第1直列共振周波数f0 の値、および、この設定範囲と電力周波数fe との関係が記載される。また、これ以外にも、電力周波数fe におけるプラズマチャンバのレジスタンスRおよびアクタンスX、そして、プラズマ励起電極4とサセプタ電極8間のプラズマ容量C0 、プラズマ励起電極4と、プラズマチャンバの接地電位とされる各部との間のロス容量CX 等の値が記載される。
【0180】
同時に、データベースDから「性能基準情報」としての「真空性能」「給排気性能」「温度性能」「プラズマ処理室電気性能」等のデータを取得し、これらを図31,図32に示すように、「動作保守状況情報」とセットでメンテナンス履歴ページCP3、メンテナンス詳細ページCP4に表示することにより、「性能基準情報」を参照して「動作保守状況情報」を閲覧することができ、これにより、発注者は、納入されたプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムおよびプラズマチャンバの「性能状況情報」のうち、「性能基準情報」を使用時の指標として確認するとともに、「動作保守状況情報」を動作状態を示すパラメータとして検討することができる。同時に、「性能基準情報」と「動作保守状況情報」とを比較することによってプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムおよびプラズマチャンバの動作確認をおこなうとともにメンテナンスの必要性を認識し、かつ、プラズマ処理状態の状態を把握することができる。
【0181】
なお、サーバSは、このようなサブページCP3、CP4のクライアントC1 への送信が完了した後に、クライアントC1 から接続解除要求が受信されない場合は(ステップS5)、接続不許可メッセージをクライアントC1 に送信して(ステップS8)、発注者に「閲覧専用パスワード」を再度入力するか、次のサブページの表示要求を待って待機し(ステップS3)、一方、クライアントC1 から接続解除要求が受信された場合には(ステップS5)、当該クライアントC1 との交信を終了する。
【0182】
本実施形態のプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムの性能確認システムにおいて、購入発注者が販売保守者に発注したプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムの動作性能状況を示す性能状況情報の閲覧を公衆回線を介して要求する購入発注者側情報端末と、販売保守者が前記性能状況情報をアップロードする販売保守者側情報端末と、前記購入発注者側情報端末の要求に応答して、販売保守者側情報端末からアップロードされた性能状況情報を購入発注者側情報端末に提供する性能状況情報提供手段と、を具備することができ、さらに、前記性能状況情報が、前記第1直列共振周波数f0 およびこのパラメータに対して、それぞれのプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムにおける各プラズマチャンバ毎のばらつきの値を含むとともに、前記性能状況情報が、カタログまたは仕様書として出力されることにより、販売保守者がアップロードしたプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムおよびそのプラズマチャンバの性能基準情報および動作保守状況情報からなる性能状況情報に対して、購入発注者が情報端末から公衆回線を介して閲覧を可能とすることにより、発注者に対して、購入時に判断基準となる情報を伝達することが可能となり、かつ、使用時における、プラズマ処理装置またはプラズマ処理システムおよびそのプラズマチャンバごとの動作性能・保守情報を容易に提供することが可能となる。
また、前記性能状況情報が、上述したようにプラズマチャンバに対する性能パラメータとしての前記第1直列共振周波数f0 およびそのばらつきの値を含むことにより、発注者のプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムその各プラズマチャンバに対する性能判断材料を提供できるとともに、購入時における適切な判断をすることが可能となる。さらに、前記性能状況情報を、カタログまたは仕様書として出力することができる。
【0183】
[実施例]
本発明では、複数のプラズマチャンバにおいて、第1直列共振周波数f0 のばらつきの値を一定以内の値に設定することにより成膜時における膜特性の変化を測定した。
【0184】
ここで、実際に使用したプラズマ処理装置は、第2実施形態に示すように2つのプラズマチャンバを有し、これらのプラズマ処理室が2周波数励起タイプのものとされる。
使用したプラズマ処理装置としては、平行平板型の電極4,8のサイズが25cm角とされ、これらの電極間隔が15mmに設定され、その電力が800W、電力周波数fe を40.68MHzに設定した。
【0185】
(実施例1)
上記のプラズマ処理装置において、実施例1として、プラズマチャンバに対する第1直列共振周波数f0 の最大値f0maxと最小値f0minに対するばらつきを、式(10)に従って0.09に設定する。同時に、これら第1直列共振周波数f0 の平均値を43MHzに設定する。
(実施例2)
上記のプラズマ処理装置において、実施例2として、プラズマチャンバに対する第1直列共振周波数f0 の最大値f0maxと最小値f0minに対するばらつきを、式(10)に従って0.02に設定する。同時に、これら第1直列共振周波数f0 の平均値を43MHzに設定する。
(比較例)
上記のプラズマ処理装置において、比較例1として、プラズマチャンバに対する第1直列共振周波数f0 の最大値f0maxと最小値f0minに対するばらつきを、式(10)に従って0.11に設定する。同時に、これら第1直列共振周波数f0 の平均値を43MHzに設定する。
【0186】
上記の実施例1,2および比較例において、実施例および比較例に対する評価として同一のプロセスレシピを適用し、窒化珪素膜を堆積し、以下のように各プラズマ処理室に対する膜厚ばらつきを計測した。
▲1▼ガラス基板上にプラズマCVDによりSiNx 膜を成膜する。
▲2▼フォトリソによりレジストのパターニングをおこなう。
▲3▼SF6 とO2 を用いてSiNx 膜をドライエッチングする。
▲4▼O2 アッシングによりレジストを剥離する。
▲5▼SiNx 膜の膜厚段差を触針式段差計により計測する。
▲6▼成膜時間と膜厚から堆積速度を算出する。
▲7▼膜面内均一性は、6インチガラス基板面内において16ポイントで測定する。
【0187】
ここで、成膜時における条件は、
基板温度 350℃
SiH4 40sccm
NH3 200sccm
N2 600sccm
堆積速度 ほぼ200nm/min程度
である。
これらの結果を表1に示す。
【0188】
【表1】
【0189】
これらの結果から、第1直列共振周波数f0 のばらつきの値を設定した場合には、プラズマチャンバごとの機差による膜厚のばらつきが改善されていることがわかる。
つまり、第1直列共振周波数f0 の値を設定することにより、プラズマ処理装置の動作特性が向上している。
【0190】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理装置,プラズマ処理システムおよびこれらの性能確認システム,検査方法によれば、複数のプラズマ処理室ユニット(プラズマチャンバ)において高周波数特性として第1直列共振周波数f0 等のばらつきの値を設定することにより、プラズマ処理室毎の機差をなくて同一のプロセスレシピによる略同一のプラズマ処理を得ることが可能になるとともに、プラズマ励起周波数の高周波化による処理速度、被処理基体面内方向におけるプラズマ処理の均一性、被成膜における膜特性、電力の消費効率、生産性の向上を図ることができ、適正な動作状態に簡便に維持可能なプラズマ処理装置およびプラズマ処理システムを提供することができるという効果、および、購入時における発注者のプラズマ処理装置またはプラズマ処理システムに対する性能判断材料を提供することが可能となり、さらに、前記性能状況情報を、カタログまたは仕様書として出力することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、 本発明に係るプラズマ処理装置の第1実施形態を示す概略構成図である。
【図2】図2は、 図1におけるプラズマチャンバを示す断面図である。
【図3】図3は、 図2におけるプラズマチャンバの整合回路を示す模式図である。
【図4】図4は、 図1におけるプラズマチャンバのインピーダンス特性を説明するための模式図である。
【図5】図5は、 図4におけるプラズマチャンバの等価回路を示す回路図である。
【図6】図6は、 第1直列共振周波数f0 を説明するためのインピーダンスZと位相θとの周波数依存特性を示すグラフである。
【図7】図7は、 本発明に係るプラズマ処理装置の第1実施形態におけるプラズマチャンバの第1直列共振周波数f0 およびインピーダンスZと位相θとの周波数依存特性を示すグラフである。
【図8】図8は、 図1におけるレーザアニール室を示す縦断面図である。
【図9】図9は、 図1における熱処理室を示す縦断面図である。
【図10】図10は、 本発明に係るプラズマ処理装置の第2実施形態を示す概略構成図である。
【図11】図11は、 図10におけるプラズマチャンバを示す断面図である。
【図12】図12は、 図11におけるプラズマチャンバの等価回路を示す回路図である。
【図13】図13は、 本発明に係るプラズマ処理装置の第2実施形態における第1直列共振周波数f0 およびインピーダンスZと位相θとの周波数依存特性を示すグラフである。
【図14】図14は、 プラズマ発光状態における電極間の状態を示す模式図である。
【図15】図15は、 本発明に係るプラズマ処理システムの第3実施形態を示す概略構成図である。
【図16】図16は、 本発明に係るプラズマ処理装置の他の実施形態を示す概略構成図である。
【図17】図17は、 本発明に係るプラズマ処理装置の他の実施形態を示す概略構成図である。
【図18】図18は、 本発明に係るプラズマ処理装置の他の実施形態を示す概略構成図である。
【図19】図19は、 インピーダンス測定器のプローブを示す斜視図である。
【図20】図20は、 図19のインピーダンス測定器のプローブの接続状態を示す模式図である。
【図21】図21は、 従来のプラズマ処理装置の一例を示す模式図である。
【図22】図22は、 従来のプラズマ処理装置の他の例を示す模式図である。
【図23】図23は、 本発明に係るプラズマ処理システムの第4実施形態におけるプラズマ処理ユニット(プラズマチャンバ)の概略構成を示す断面図である。
【図24】図24は、 図23におけるプラズマチャンバのインピーダンス特性を説明するための模式図である。
【図25】図25は、 図24のプラズマチャンバのインピーダンス特性測定用の等価回路を示す回路図である。
【図26】図26は、 本発明のプラズマ処理装置の性能確認システムを示すシステム構成図である。
【図27】図27は、 本発明のプラズマ処理装置の性能確認システムに係わるサーバSの性能状況情報の提供処理を示すフローチャートである。
【図28】図28は、 本発明のプラズマ処理装置の性能確認システムに係わるメインページCPの構成を示す平面図である。
【図29】図29は、 本発明のプラズマ処理装置の性能確認システムに係わるサブページCP1の構成を示す平面図である。
【図30】図30は、 本発明のプラズマ処理装置の性能確認システムに係わるメインページCP2の構成を示す平面図である。
【図31】図31は、 本発明のプラズマ処理装置の性能確認システムに係わるサブページCP3の構成を示す平面図である。
【図32】図32は、 本発明のプラズマ処理装置の性能確認システムに係わるサブページCP4の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
1…高周波電源
1A,27A…給電線
2,26…マッチングボックス
2A,25…整合回路
3,28…給電板
4…プラズマ励起電極(カソード電極)
5…シャワープレート
6…空間
7…孔
8…ウエハサセプタ(サセプタ電極)
9…絶縁体
10…チャンバ壁
10A…チャンバ底部
11…ベローズ
12…サセプタシールド
12A…シールド支持板
12B…支持筒
13…シャフト
16…基板(被処理基板)
17…ガス導入管
17a,17b…絶縁体
21,29…シャーシ
22,32…ロードコンデンサ
23,30…コイル
24,31…チューニングコンデンサ
27…第2の高周波電源
60…チャンバ室(プラズマ処理室)
61…インピーダンス測定用端子(測定用端子)
71,91…プラズマ処理装置
72,92…搬送室
73…ローダ室
74…アンローダ室
75、76,77,95,96,97…プラズマチャンバ(プラズマ処理室ユニット)
78…レーザアニール室
79,99…熱処理室
80,84…チャンバ
81…レーザ光源
82…ステージ
83…レーザ光
85…ヒータ
86…ゲートバルブ
87…基板搬送ロボット(搬送手段)
88…アーム
93…ロードロック室
105…プローブ
AN…インピーダンス測定器(高周波特性測定器)
B…分岐点
P…プラズマ発光領域
PR,PR’、PR2,PR3…出力端子位置
SW1,SW2,SW3,SW4、SW5…スイッチ
g0,g1,g2,g3,g4…ゲート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus, a plasma processing system, a performance confirmation system thereof, and an inspection method. In particular, the present invention has a plurality of plasma processing chambers and is capable of improving power consumption efficiency in response to higher-frequency power supply. The present invention relates to a technique suitable for improving film formation characteristics.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As an example of a plasma processing apparatus that performs plasma processing such as CVD (chemical vapor deposition), sputtering, dry etching, and ashing, a so-called two-frequency excitation type as shown in FIG. 21 is conventionally known.
In the plasma processing apparatus shown in FIG. 21, a
[0003]
High frequency power from the high
An
[0004]
The gas introduced from the
On the other hand, a wafer susceptor (susceptor electrode) 8 on which the
[0005]
The
A second high
[0006]
FIG. 22 shows another example of a conventional plasma processing apparatus. Unlike the plasma processing apparatus shown in FIG. 21, the plasma processing apparatus shown in FIG. 22 is a single-frequency excitation type plasma processing apparatus. That is, high-frequency power is supplied only to the
[0007]
In the above-described plasma processing apparatus, generally, power at a frequency of about 13.56 MHz is supplied to generate plasma between the
[0008]
As a method of confirming the operation of such a plasma processing apparatus and evaluating the operation, for example, a method of actually performing processing such as film formation and evaluating the film formation characteristics is performed as follows. I was
(1) Deposition rate and in-plane uniformity
(1) A desired film is formed on a substrate by plasma CVD.
{Circle around (2)} Patterning of the resist is performed.
(3) The film is dry-etched.
(4) The resist is removed by ashing.
{Circle around (5)} The film thickness step is measured by a stylus step meter.
{Circle around (6)} The deposition rate is calculated from the film formation time and the film thickness.
{Circle around (7)} In-film uniformity is measured at 16 points on the 6-inch substrate surface.
(2) BHF etching rate
The resist mask is patterned in the same manner as (1) (1) and (2).
(3) The substrate is immersed in the BHF solution for 1 minute.
(4) After washing with pure water and drying, the resist is washed with sulfuric acid and hydrogen peroxide (H2SO4+ H2O2). (5) The step is measured in the same manner as in (1) (5) above.
(6) The etching rate is calculated from the immersion time and the step.
(3) Isolation voltage
(1) A conductive film is formed on a glass substrate by sputtering, and is patterned as a lower electrode.
(2) An insulating film is formed by plasma CVD.
(3) An upper electrode is formed in the same manner as in (1).
(4) A contact hole is formed for the lower electrode.
(5) Probe the upper and lower electrodes and measure the IV characteristics (current-voltage characteristics). At this time, the maximum voltage is applied up to about 200V.
{Circle around (6)} The electrode area is 100 μm square, and 1 μA / cm crosses 100 pA.2 Therefore, V at this time is defined as the withstand voltage.
[0009]
Further, with respect to the plasma processing apparatus as described above, conventionally, when used in the production of semiconductors and liquid crystals, the plasma processing speed (deposition speed during film formation and processing speed) is high and the productivity is high; In recent years, excellent plasma processing uniformity (in-film direction distribution of film thickness and in-plane direction distribution of processing variations) in the in-plane direction of the substrate to be processed has recently been demanded for increasing the size of the substrate to be processed. Along with that, it is getting stronger. In addition, as the size of the substrate to be processed increases, the amount of power input also increases until a kW order is input, and the power consumption tends to increase. For this reason, it is desired that the development cost of the power supply increases with the increase in the capacity of the power supply, and that the running cost is reduced because the power consumption increases during the operation of the apparatus.
In addition, an increase in power consumption increases an emission of carbon dioxide, which is an environmental load. This is because, as the size of the substrate to be processed increases, the emission amount further increases, and the power consumption efficiency further decreases, so that the power consumption increases. Therefore, the demand for reducing the emission amount of carbon dioxide also increases. I have.
On the other hand, the density of the generated plasma is improved by increasing the frequency, such as using a VHF band frequency of 30 MHz or more, which is higher than the conventional general frequency of 13.56 MHz, as the plasma excitation frequency. Can be. As a result, it has been shown that a deposition apparatus such as a plasma CVD can improve the deposition rate during film formation.
[0010]
Further, with respect to a plasma processing apparatus having a plurality of plasma chambers as described above, for each plasma chamber, a difference in plasma processing is eliminated, and a plasma processing is performed even on a substrate to be processed in a different plasma chamber. We want to eliminate processing variations such as processing speed (deposition rate during film formation and processing speed), productivity, and plasma processing uniformity in the in-plane direction of the substrate to be processed (in-plane distribution of film thickness, etc.). There is a request.
At the same time, for a plasma processing apparatus having a plurality of plasma chambers, the same process recipe in which external parameters such as gas flow rate and pressure to be supplied, power supply, and processing time are equal to each plasma chamber is applied, It is desired that substantially the same plasma processing results can be obtained.
In addition, when installing a new plasma processing apparatus or performing adjustment / maintenance / inspection, adjustments required to eliminate machine differences among multiple plasma chambers, eliminate processing variations, and obtain substantially the same processing results with the same process recipe Along with a need for a reduction in time, a reduction in the cost required for such adjustment has been required.
[0011]
Further, with respect to a plasma processing system having a plurality of plasma processing apparatuses as described above, similarly, there is a demand for eliminating individual differences in plasma processing for individual plasma chambers in each plasma processing apparatus. Was.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described plasma processing apparatus is designed to supply power at a frequency of about 13.56 MHz, and does not support supplying power at a frequency higher than 13.56 MHz. More specifically, the portion to which high-frequency power is supplied, that is, the entire plasma chamber for performing plasma processing, does not take into account electrical high-frequency characteristics such as impedance and resonance frequency characteristics, and is about 13.56 MHz or more. When the power of the frequency is applied, the power consumption efficiency is not improved, so that not only the deposition rate cannot be improved at the time of film formation, but also the deposition rate is sometimes slowed down. If the input power is further increased in frequency, as the frequency increases, the density of the generated plasma increases and reaches a peak, after which it begins to decrease, and finally glow discharge cannot be performed. The problem that meaning was lost occurred.
[0013]
In a plasma processing apparatus or a plasma processing system having a plurality of plasma chambers, the electrical high-frequency characteristics of each plasma chamber are defined by their mechanical dimensions and other shapes. However, parts constituting each plasma chamber always have variations in dimensions and the like due to mechanical tolerances due to processing during manufacturing. Then, at the stage of assembling these components to manufacture a plasma chamber, the shape such as the mechanical dimensions of each plasma chamber is subject to variations due to assembly tolerance. In addition, there are places where measurements cannot be made after assembling each part, and it is possible to quantitatively determine whether or not the assembly has been completed so that the entire plasma chamber has the same electrical and high-frequency characteristics as originally designed. There has been a problem that there is no means, and there is no means for knowing the difference in electrical high-frequency characteristics of each plasma chamber.
For this reason, the following inconvenience has occurred.
With respect to a plasma processing apparatus or a plasma processing system having a plurality of plasma chambers, there is no design for eliminating a difference in electrical high-frequency characteristics such as impedance and resonance frequency characteristics for the plurality of plasma chambers. In each of the plasma chambers, the effective power consumed in the plasma space, the generated plasma density, and the like may not be uniform.
For this reason, the same plasma processing result may not be obtained even though the same process recipe is applied to a plurality of plasma chambers.
Therefore, in order to obtain the same plasma processing result, the external parameters such as the supplied gas flow rate and pressure, the supplied power, the processing time, and the evaluation described in the above (1) to (3) are obtained for each plasma chamber. It is necessary to grasp the correlation between these by comparing the processing results by the method, but the data amount becomes enormous and it is difficult to perform all of them.
[0014]
When such an inspection method as described in (1) to (3) above is employed as a method for confirming the operation of the plasma processing apparatus and evaluating the operation, it is necessary to confirm whether the apparatus is operating properly. In order to perform the above, it is necessary to operate the plasma processing apparatus, and it is necessary to process and measure the substrate to be processed in a plurality of steps at an inspection place different from the installation place of the plasma processing apparatus.
For this reason, it takes several days or weeks for the evaluation results to be obtained. If the production line is not stopped during that period, the characteristics of the substrate subjected to the plasma processing are unknown. When the condition of the plasma processing apparatus was not good, there was a possibility that the product which did not meet the standard as a product might be produced, so there was a demand that the operation of the plasma processing apparatus be maintained in an appropriate state by a simpler method. .
[0015]
Further, when the inspection method as described in the above (1) to (3) is adopted for a plasma processing apparatus or a plasma processing system having a plurality of plasma chambers, at the time of new installation, adjustment, maintenance and inspection, An adjustment time required to obtain the same processing result by the same process recipe is required on a monthly basis by eliminating machine differences among a plurality of plasma chambers and eliminating processing variations. For this reason, it is necessary to shorten the adjustment period, and costs such as the cost of an inspection board and the like required for such adjustment, the processing cost of the inspection board, and the labor cost of workers engaged in the adjustment work are reduced. There was a problem that it became huge.
[0016]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to achieve the following objects.
{Circle around (1)} Uniformization of electrical high-frequency characteristics such as impedance and resonance frequency characteristics for a plurality of plasma chambers.
{Circle around (2)} When the same process recipe is applied to a plurality of plasma chambers, plasma processing results should be made uniform.
{Circle around (3)} It is unnecessary to grasp the process conditions based on the correlation between the external parameters and the processing results obtained by the above-described evaluation methods (1) to (3) based on the vast amount of data for a plurality of plasma chambers.
{Circle around (4)} To shorten the adjustment time required to obtain substantially the same processing result using the same process recipe.
{Circle around (5)} Improving the processing speed (deposition speed in a film forming apparatus, processing speed in a processing apparatus) by increasing the plasma excitation frequency.
{Circle around (6)} Improving the uniformity of plasma processing in the in-plane direction of the substrate to be processed (in-film direction distribution of film thickness, in-plane direction distribution of processing variation), and in deposition apparatuses such as plasma CVD and sputtering. And to improve film characteristics such as withstand voltage of the deposited film.
(7) To improve power consumption efficiency and obtain the same processing speed or film characteristics, reduce power loss so as to require less input power than before.
(8) To reduce running costs and costs for adjustment, and to improve productivity.
(9) To provide a plasma processing apparatus and a plasma processing system that can easily maintain an appropriate operation state.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The plasma processing apparatus of the present invention has a plasma processing chamber having electrodes for exciting plasma, a high-frequency power supply for supplying high-frequency power to the electrodes, and an input terminal and an output terminal. A plasma processing chamber unit comprising: a high-frequency power supply connected to the electrode; and a high-frequency power distribution body connected to the electrode connected to the output terminal to obtain an impedance matching between the plasma processing chamber and the high-frequency power supply. A plasma processing apparatus comprising a plurality of plasma processing apparatuses,
In each of the plasma processing chamber units,During non-plasma emission,An end of the high-frequency power distributor connected to the output terminal of the matching circuit when supplying the high-frequency powerIsOf the high-frequency characteristics A of each of the plurality of plasma processing chambers measured at the measurement position, the maximum value A thereofmaxAnd the minimum value AminAnd the variation
(Amax-Amin) / (Amax+ Amin)
AndThe high frequency characteristic A is any one of a resonance frequency f, an impedance Z at a frequency of the high frequency power, a resistance R at a frequency of the high frequency power, or a reactance X at a frequency of the high frequency power,
This valueLess than 0.1The above problem was solved by being set to a value within the range.
The present inventionWith the matching circuit separated from the measurement position, each high-frequency characteristic A of the plasma processing chamber is measured.Is preferred.
The plasma processing apparatus of the present invention has a plasma processing chamber having an electrode for exciting plasma, a high-frequency power supply for supplying high-frequency power to the electrode, and an input terminal and an output terminal, and is connected to the electrode. A matching circuit that connects a high-frequency power supply to the output terminal and connects the high-frequency power supply to the input terminal via a high-frequency power supply to obtain impedance matching between the plasma processing chamber and the high-frequency power supply. A plasma processing apparatus including a plurality of plasma processing chamber units,
In each of the plasma processing chamber units,During non-plasma emission,The high-frequency power supply-side end of the high-frequency power feeder connected to the high-frequency power supply when supplying the high-frequency powerIsOf the high-frequency characteristics A of each of the plurality of plasma processing chambers measured at the measurement position, the maximum value A thereofmaxAnd the minimum value AminAnd the variation
(Amax-Amin) / (Amax+ Amin)
AndThe high frequency characteristic A is any one of a resonance frequency f, an impedance Z at a frequency of the high frequency power, a resistance R at a frequency of the high frequency power, or a reactance X at a frequency of the high frequency power,
This valueLess than 0.1The above problem was solved by being set to a value within the range.
The present inventionWith the high-frequency power supply disconnected from the measurement position, each high-frequency characteristic A of the plasma processing chamber is measured.Is preferred.
The plasma processing apparatus of the present invention has a plasma processing chamber having an electrode for exciting plasma, a high-frequency power supply for supplying high-frequency power to the electrode, and an input terminal and an output terminal, and is connected to the electrode. A matching circuit that connects a high-frequency power supply to the output terminal and connects the high-frequency power supply to the input terminal via a high-frequency power supply to obtain impedance matching between the plasma processing chamber and the high-frequency power supply. A plasma processing apparatus including a plurality of plasma processing chamber units,
In each of the plasma processing chamber units,During non-plasma emission,The input terminal connected to the high-frequency power feeder when supplying the high-frequency powerIsOf the high-frequency characteristics A of each of the plurality of plasma processing chambers measured at the measurement position, the maximum value A thereofmaxAnd the minimum value AminAnd the variation
(Amax-Amin) / (Amax+ Amin)
AndThe high frequency characteristic A is any one of a resonance frequency f, an impedance Z at a frequency of the high frequency power, a resistance R at a frequency of the high frequency power, or a reactance X at a frequency of the high frequency power,
This valueLess than 0.1The above problem was solved by being set to a value within the range.
The present inventionThe high-frequency characteristics A of each of the plasma processing chambers are measured with the high-frequency power feeder separated from the measurement position.Is preferred.
In the present invention,VariationIs set to a value in a range smaller than 0.03.
In the present invention, the first series resonance frequency f corresponding to each of the plasma processing chambers0 Is three times the frequency f of the high frequency power.e It can be set to a larger range of values.
In the present invention, the first series resonance frequency f corresponding to each of the plasma processing chambers0 Is three times the frequency f of the high frequency power.e It can be set to a larger range of values.
In the present invention, measurement terminals for measuring high-frequency characteristics A of the plasma processing chamber may be provided at the measurement positions corresponding to the respective plasma processing chambers.
In the present invention, near the measurement position,
When exciting the plasma, the electrical connection between the measurement position and the measurement terminal is cut off, and the electrical connection between the power distribution body side and the high-frequency power supply side is secured, and the frequency characteristics of the plasma processing chamber are reduced. When measuring A, a switch may be provided to secure the electrical connection between the measurement position and the measurement terminal and to disconnect the electrical connection between the high-frequency power supply side and the measurement position.
In the present invention, in the case where the switch cuts off the electrical connection between the high-frequency power distributor end and the measurement terminal and secures the electrical connection between the power distributor end and the output terminal of the matching circuit. A high frequency characteristic A measured at an output terminal position of the matching circuit;
The switch ensures the electrical connection between the end of the power distribution unit and the terminal for measurement and the terminal for measurement when the electric connection between the power distribution unit end and the output terminal of the matching circuit is disconnected. The measured high-frequency characteristic A can be set to be equal.
The plasma processing system of the present invention includes:aboveMultiple plasma processing devices are providedRukoThis has solved the above problem.
In the present invention, a high-frequency characteristic measuring device can be switchably connected to the measuring terminal of each plasma processing chamber.
In the present invention, the high-frequency characteristics A between the measurement position and the high-frequency characteristic measuring device connected to the measurement terminal in each plasma processing chamber can be set to be equal.
In the present invention, in the case where the switch cuts off the electrical connection between the high-frequency power distributor end and the measurement terminal and secures the electrical connection between the power distributor end and the output terminal of the matching circuit. A high frequency characteristic A measured at an output terminal position of the matching circuit;
The switch ensures the electrical connection between the end of the power distribution unit and the terminal for measurement and the terminal for measurement when the electric connection between the power distribution unit end and the output terminal of the matching circuit is disconnected. The measured high-frequency characteristic A can be set to be equal.
An inspection method for a plasma processing apparatus according to the present invention includes a plasma processing chamber having electrodes for exciting plasma, a high-frequency power supply for supplying high-frequency power to the electrodes, and an input terminal and an output terminal. A matching circuit for connecting the high-frequency power supply to a terminal and connecting a high-frequency power distributor connected to the electrode to the output terminal to obtain impedance matching between the plasma processing chamber and the high-frequency power supply. An inspection method of a plasma processing apparatus including a plurality of chamber units,
In each of the plasma processing chamber units,During non-plasma emission,An end of the high-frequency power distributor connected to the output terminal of the matching circuit when supplying the high-frequency powerIsOf the high-frequency characteristics A of each of the plurality of plasma processing chambers measured at the measurement position, the maximum value A thereofmaxAnd the minimum value AminAnd the variation
(Amax-Amin) / (Amax+ Amin)
AndThe high frequency characteristic A is any one of a resonance frequency f, an impedance Z at a frequency of the high frequency power, a resistance R at a frequency of the high frequency power, or a reactance X at a frequency of the high frequency power,
This valueIs less than 0.1rangeCheck ifBy doing so, the above problem was solved.
An inspection method of a plasma processing apparatus according to the present invention includes a plasma processing chamber having an electrode for exciting plasma, a high-frequency power supply for supplying high-frequency power to the electrode, and an input terminal and an output terminal. A high-frequency power distributor connected to the output terminal and a high-frequency power supply connected to the input terminal via a high-frequency power feeder to obtain impedance matching between the plasma processing chamber and the high-frequency power supply A method for inspecting a plasma processing apparatus including a plurality of plasma processing chamber units including:
In each of the plasma processing chamber units,During non-plasma emission,The high-frequency power supply-side end of the high-frequency power feeder connected to the high-frequency power supply when supplying the high-frequency powerIsOf the high-frequency characteristics A of each of the plurality of plasma processing chambers measured at the measurement position, the maximum value A thereofmaxAnd the minimum value AminAnd the variation
(Amax-Amin) / (Amax+ Amin)
AndThe high frequency characteristic A is any one of a resonance frequency f, an impedance Z at a frequency of the high frequency power, a resistance R at a frequency of the high frequency power, or a reactance X at a frequency of the high frequency power,
This valueIs less than 0.1rangeCheck ifBy doing so, the above problem was solved.
An inspection method of a plasma processing apparatus according to the present invention includes a plasma processing chamber having an electrode for exciting plasma, a high-frequency power supply for supplying high-frequency power to the electrode, and an input terminal and an output terminal. A high-frequency power distributor connected to the output terminal and a high-frequency power supply connected to the input terminal via a high-frequency power feeder to obtain impedance matching between the plasma processing chamber and the high-frequency power supply A method for inspecting a plasma processing apparatus including a plurality of plasma processing chamber units including:
In each of the plasma processing chamber units,During non-plasma emission,The input terminal connected to the high-frequency power supply when supplying the high-frequency power;IsOf the high-frequency characteristics A of each of the plurality of plasma processing chambers measured at the measurement position, the maximum value A thereofmaxAnd the minimum value AminAnd the variation
(Amax-Amin) / (Amax+ Amin)
AndThe high frequency characteristic A is any one of a resonance frequency f, an impedance Z at a frequency of the high frequency power, a resistance R at a frequency of the high frequency power, or a reactance X at a frequency of the high frequency power,
This valueIs less than 0.1rangeCheck ifBy doing so, the above problem was solved.
In the present invention,VariationRange of less than 0.03Check ifcan do.
In the present invention, the first series resonance frequency f corresponding to each of the
In the inspection method of the plasma processing system of the present invention,aboveMultiple plasma processing devices are providedOctopusCan be.
[0018]
In the present invention, in the plasma chamber (plasma processing chamber unit) corresponding to each plasma processing chamber, when supplying the high-frequency power, measurement is performed at an end of the high-frequency power distribution body connected to an output terminal of a matching circuit. Of the high frequency characteristics A of each of the plurality of plasma processing chambers,maxAnd the minimum value AminIs calculated by the following equation (10A).
(Amax-Amin) / (Amax+ Amin) (10A)
By setting this value to a value within a predetermined range, it is possible to eliminate a difference in electrical and high-frequency characteristics such as impedance and resonance frequency characteristics for a plurality of plasma chambers (plasma processing chamber units). This makes it possible to set a plurality of plasma chambers within a certain control width based on impedance characteristics and the like as an index, so that in each plasma chamber, the effective power consumed in the plasma space Can be made substantially uniform.
As a result, the same process recipe is applied to a plurality of plasma chambers to obtain substantially the same plasma processing result. In other words, for example, when film formation is performed in a plurality of plasma chambers, It is possible to obtain a film having substantially uniform film characteristics such as an etching rate and the like.
[0019]
Here, in the present invention, instead of the measurement position, in each of the plasma processing chamber units (plasma chambers), the high-frequency power feeder ( By measuring the high-frequency characteristics A of each of the plurality of plasma processing chambers at a measurement position that is the end of the power supply line on the high-frequency power source side, the plasma processing chamber is compared with a case where the matching circuit is not included in the measurement range. It is possible to eliminate differences in electrical and high-frequency characteristics between multiple plasma chambers, including not only chambers, but also matching circuits. Uniformity can be improved, and the same process recipe is applied to this, so that compared with the case where the matching circuit is not included in the measurement range, the uniformity is higher. It is possible to obtain a plasma processing results.
[0020]
Further, in the present invention, when the high-frequency power is supplied to each of the plasma processing chamber units (plasma chambers) in place of the measurement position,Power supplyBy measuring the high-frequency characteristics A of each of the plurality of plasma processing chambers at a measurement position serving as the input terminal connected to an electric body (feeding line), a matching circuit and a high-frequency power feeder are not included in the measurement range. Compared to the case, not only the plasma processing chamber but also a plurality of plasma chambers including a matching circuit and a high-frequency power feeder can be eliminated in terms of electrical and high-frequency characteristics. It is possible to further increase the uniformity of the effective power consumed in the plasma space, and to apply the same process recipe to this, compared to the case where the matching circuit and the high-frequency power feeder are not included in the measurement range. Further, it is possible to obtain a plasma processing result having substantially the same identity.
[0021]
Further, in the present invention, specifically, by setting the above-mentioned predetermined value to a range smaller than 0.1, the value of the variation in film thickness can be set to ± in a plasma chamber laminated under substantially the same conditions. The uniformity of the plasma processing can be maintained, for example, within the range of 5%.
[0022]
Further, by setting the above-mentioned predetermined value to a range smaller than 0.03, it is possible to eliminate a difference in electrical high-frequency characteristics such as impedance and resonance frequency characteristics for a plurality of plasma chambers, As a result, it is possible to set a plurality of plasma chambers within a certain management width using the impedance characteristic as an index, so that the effective power consumed in the plasma space in each plasma chamber is substantially uniform. can do.
As a result, the same process recipe is applied to a plurality of plasma chambers to obtain substantially the same plasma processing result. In other words, for example, when film formation is performed in a plurality of plasma chambers, It is possible to obtain a film having substantially uniform film characteristics such as an etching rate and the like. Specifically, by setting the value of the above-mentioned variation to a range smaller than 0.03, the value of the variation of the film thickness is kept within a range of ± 2% in the plasma chambers laminated under substantially the same conditions. be able to.
[0023]
In the present invention, the high frequency characteristic A is any one of a resonance frequency f, an impedance Z at a frequency of the high frequency power, a resistance R at a frequency of the high frequency power, and a reactance X at a frequency of the high frequency power. By adopting the means, it is possible to eliminate mechanical differences in electrical high-frequency characteristics, and thereby, it is possible to set a plurality of plasma chambers within a certain control width based on impedance characteristics and the like. Therefore, in each of the plasma chambers, the effective power consumed in the plasma space can be made substantially uniform.
Here, when the impedance Z is adopted as the high-frequency characteristic A, since the impedance Z is a value at the frequency of plasma excitation, a parameter that can be grasped only by measuring the frequency dependency between Z and θ. It is not necessary to see the frequency dependence of the high frequency characteristics of the plasma chamber for the resonance frequency f, which is easier to grasp than the resonance frequency f. Further, the parameter is a parameter by which the electrical high-frequency characteristics at the frequency of plasma excitation of the plasma chamber can be more directly grasped.
Further, when the resistance R and the reactance X are adopted, the impedance at the frequency at which the plasma of the plasma chamber is excited is more directly compared with the case where the impedance Z which is the vector amount of the resistance R and the reactance X is observed. Electrical high circumferenceWavyCharacteristics can be captured.
[0024]
Alternatively, the high frequency characteristic A is the first series resonance frequency f0 The following means can be adopted.
This first series resonance frequency f0 Is an electrical high-frequency characteristic determined by a mechanical structure as a major factor, and is considered to be different for each actual machine (plasma chamber). Within this range, the first series resonance frequency f0 By setting the above, it is possible to set the general electrical high-frequency characteristics which have not been considered in the past for each actual device, and it is possible to expect the stability of plasma generation. As a result, it is possible to provide a plasma processing apparatus or a plasma processing system that has high operation stability and can expect uniform operation in each plasma chamber. Accordingly, it is not necessary to grasp the process conditions based on the correlation between the external parameters and the processing result by the evaluation method for processing the actual substrate from the huge data for a plurality of plasma chambers. Therefore, at the time of new installation, adjustment, maintenance and inspection, the adjustment time required to eliminate the machine difference between each plasma chamber and eliminate the process variation, and to obtain the almost same Can be greatly reduced as compared with the case where a conventional inspection method using film formation or the like is adopted. In addition, it is possible to reduce costs such as the cost of an inspection board and the like necessary for such adjustment, the inspection processing cost of the inspection board, and the labor cost of workers engaged in adjustment work.
[0025]
Here, the first series resonance frequency f0 The definition will be described.
First, the frequency dependence of the impedance of the plasma chamber is measured. At this time, an impedance measurement range of the plasma chamber is defined as described later, and the supplied power frequency fe The frequency dependence of the impedance of the plasma chamber is measured by measuring the impedance vector amount (Z, θ) by changing the measurement frequency in a range including the above. Here, for example, the power frequency f set to a value such as 13.56 MHz, 27.12 MHz, 40.68 MHz, or the like.e , The measurement frequency is set in a range of, for example, about 1 MHz to 100 MHz.
FIG. 6 shows the first series
Next, as shown in FIG. 6, the impedance characteristic curve and the phase curve are plotted by plotting the impedance Z and the phase θ with respect to the measurement frequency, and the minimum value of the impedance among the minimum values of the impedance Z, that is, the measurement frequency The frequency at which the phase θ becomes zero when the phase θ changes from minus to plus for the first time counting from the lower side of the first series resonance frequency f0 Is defined as
[0026]
Next, the above-described impedance measurement range (high-frequency characteristic measurement range) of the plasma chamber will be described.
A high frequency power supply is connected to the plasma chamber via a matching circuit, and the output side of the matching circuit on the output side is set as an impedance measurement range.
Here, most of the matching circuits are configured to include a plurality of passive elements in order to adjust impedance in response to changes in the plasma state or the like in the plasma chamber.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the
For example, as shown in FIG. 3, as the
[0027]
In addition, as shown in FIG. 3, the power supply line (high-frequency power feeder) 1A connecting the high-
Further, instead of the measurement position, as shown in FIG. 3, a power supply line (high-frequency power feeder) 1A connecting the high-
[0028]
In the present invention, the first series resonance frequency f0 Of the power frequency fe By setting the value to a larger range, even when power of a high frequency of about 13.56 MHz or more, which is generally used in the past, is supplied, the power can be efficiently introduced into the plasma generation space. Thus, when the same frequency is supplied, the effective power consumed in the plasma space can be increased as compared with the conventional plasma processing apparatus. As a result, it is possible to improve the deposition rate when laminating the films.
[0029]
In the present invention, a measurement terminal for measuring a high-frequency characteristic A of the plasma chamber is provided at the measurement position of the plasma chamber corresponding to each of the plasma processing chambers, and a plasma is excited near the measurement position. In doing so, the electrical connection between the measurement position and the measurement terminal is cut off, the electrical connection between the plasma excitation electrode side and the high-frequency power supply side is secured, and the frequency characteristic A of the plasma chamber is changed. When measuring, the changeover switch for securing the electrical connection between the measurement position and the measurement terminal and disconnecting the electrical connection between the high-frequency power supply side and the measurement position is provided. To separate the terminal from conduction to the high-frequency power supply, high-frequency power feeder, matching circuit, high-frequency power distributor, and electrode for plasma excitation , It is not necessary to attach and detach the high-frequency power supply side of the portion corresponding to the power supply portion and each of the measurement positions, the probing when measuring the impedance characteristics of the plasma chamber can be easily performed. In addition, this switch mechanically moves the configuration of the plasma chamber out of the measurement range among the high-frequency power supply, the high-frequency power feeder, the matching circuit, the high-frequency power distributor, and the like from the measurement position to the measurement range of the plasma chamber. Since it is not necessary to attach / detach to / from the plasma chamber, it is possible to more accurately measure the high-frequency characteristics A of the plasma chamber corresponding to each measurement position. Therefore, it is possible to easily measure the high-frequency characteristics A for a plurality of plasma chambers, to improve the work efficiency when measuring the high-frequency characteristics A, and to perform new installation, adjustment, maintenance and inspection, which would take months on a conventional method. The adjustment work at the time can be easily performed, and the machine difference between the plurality of plasma chambers can be more easily eliminated.
[0030]
Here, specifically, measurement terminals for measuring high-frequency characteristics A of the plasma chamber are provided in the vicinity of the high-frequency power distributor end portions of the plasma chamber corresponding to the respective plasma processing chambers, and the high-frequency power Between the end of the distributor and the terminal for measurement, when exciting the plasma, disconnect the electrical connection between the end of the distributor and the terminal for measurement and disconnect the end of the distributor and the matching circuit. When the electrical connection with the output terminal is ensured, and when measuring the frequency characteristic A of the plasma chamber, the electrical connection between the end of the power distribution body and the measurement terminal is ensured, and the end of the power distribution body is secured. And a changeover switch for disconnecting the electrical connection between the output terminal of the matching circuit and the power supply line portion for separating the power supply conductor and the matching circuit during measurement. Probing for measuring the impedance characteristics of each plasma chamber can be easily performed without attaching / detaching the combined circuit, and the matching circuit can be disconnected by a switch. It is possible to measure various impedance characteristics. Therefore, the first series resonance frequency f for a plurality of plasma chambers0 Can be easily measured, and the first series resonance frequency f0 The work efficiency at the time of measurement is improved, and the adjustment work at the time of new installation, adjustment, maintenance and inspection, which was required by the conventional method on a monthly basis, can be easily performed, and the machine difference between multiple plasma chambers can be more easily achieved. Can be eliminated.
[0031]
In the present invention, a high-frequency characteristic measuring device is switchably connected to the measuring terminal of the plasma chamber corresponding to each plasma processing chamber. By disconnecting the connection from the plasma chamber or by switching the switch, it is possible to prevent an electrical influence acting on the high-frequency measuring device when plasma is generated. In addition, when a plurality of plasma chambers are provided side by side, measurement of these plasma chambers can be performed by using a single impedance measuring device. Accordingly, the high-frequency characteristics A by measuring the impedance and the like can be obtained only by switching the switch without detaching and connecting the connection between the plasma chamber and the high-frequency characteristic measuring device, and without attaching and detaching the probe for measuring the high-frequency characteristics such as the impedance. In particular, the first series resonance frequency f0 Can be easily measured.
Furthermore, the connection of the high-frequency characteristic measuring terminals is sequentially switched to the measuring terminals of the plurality of plasma chambers to measure the respective high-frequency characteristics, so that the high-frequency characteristics of the plurality of plasma chambers can be measured by one high-frequency characteristic measuring instrument. Can be measured.
[0032]
Further, in the present invention, by the switch, the electrical connection between the measurement position and the measurement terminal is cut, and the high-frequency power supply side when the electrical connection in the measurement range between the power distributor side and the high-frequency power supply side is secured. The high-frequency characteristic A measured in a measurement range connected to the switch and the switch ensure the electrical connection between the measurement position and the measurement terminal and disconnect the electrical connection between the high-frequency power supply side and the measurement position. In this case, the high-frequency characteristic A measured at the measurement terminal is set to be equal, as a specific example, the switch is used to cut off the electrical connection between the high-frequency power distribution unit end and the measurement terminal. And a high-frequency characteristic A measured at the output terminal position of the matching circuit when the electrical connection between the power distribution unit end and the output terminal of the matching circuit is secured. The switch ensures the electrical connection between the end of the power distribution unit and the terminal for measurement and the terminal for measurement when the electric connection between the power distribution unit end and the output terminal of the matching circuit is disconnected. The measured high-frequency characteristic A is set to be equal, and as a further specific example, the switch disconnects the electrical connection between the high-frequency power distribution body end and the measurement terminal and sets the power distribution body end. And a high-frequency characteristic A measured at the output terminal position of the matching circuit when the electrical connection between the terminal and the output terminal of the matching circuit is secured. The high-frequency characteristic A measured at the measurement terminal when the electrical connection between the end of the power distribution unit and the output terminal of the matching circuit is cut while ensuring the connection is equal. With these, for a plurality of plasma chambers, measured values such as impedance from a high-frequency characteristic measuring instrument connected to a measuring terminal can be all set with respect to a set measuring position. Can be regarded as a value equivalently corrected to the value measured from each measurement position, so that the correction of the calculation of the high-frequency characteristic A such as the first series resonance frequency becomes virtually unnecessary, and the conversion of the actually measured value is performed. Work efficiency can be improved.
[0033]
As means for realizing the above, the high-frequency characteristics A between the measurement position and the high-frequency characteristic measuring device connected to the measurement terminal in each plasma processing chamber unit (plasma chamber) are set to be equal. More specifically, means such as equalizing the length of a coaxial cable from the output position of the final stage on the output side of the matching circuit of each plasma chamber to a high-frequency characteristic measuring device such as impedance can be applied.
[0034]
In the present invention, the number of plasma chambers provided in each plasma processing apparatus, and the number of plasma processing apparatuses and the number of plasma chambers in a plasma processing system can be arbitrarily set.
If the application is different for each plasma processing apparatus and it is not necessary to match the process recipe, the first series resonance frequency f0 The setting conditions of the high-frequency characteristic A, for example, can be set differently for each plasma processing apparatus in the plasma processing system.
[0035]
Furthermore, the present invention includes a first high-frequency power supply, a high-frequency electrode connected to the first high-frequency power supply, and a matching circuit for obtaining impedance matching between the first high-frequency power supply and the high-frequency electrode. A high-frequency electrode-side matching box, a second high-frequency power supply, a susceptor electrode disposed opposite to the high-frequency electrode, connected to the second high-frequency power supply, and supporting a substrate to be processed; A susceptor electrode side matching box having a matching circuit for obtaining impedance matching with the susceptor electrode.HaveIn the so-called two-frequency excitation type plasma CVD processing unit, the first series resonance frequency f measured from the power supply frequency on the susceptor side and the output terminal of the matching circuit is also used.0 Each setting can be applied to the high-frequency characteristics A in the same manner as in the above-described cathode electrode side.
[0036]
In the performance check system of the plasma processing apparatus or the plasma processing system of the present invention, the purchase orderer connects the public line from the information terminal to the performance status information indicating the operation performance status of each plasma processing chamber unit uploaded by the sales and maintenance person. By allowing the information to be viewed through the Internet, it becomes possible to transmit the information used as a criterion at the time of purchase to the purchaser, and the operating performance and maintenance of the plasma processing apparatus or the plasma processing system during use. Information can be easily provided. Further, as described above, the performance status information is the first series resonance frequency f as a performance parameter for the plasma processing apparatus or the plasma processing system.0 Including the high-frequency characteristics A, etc., it is possible to provide performance judgment material for the plasma processing apparatus or the plasma processing system of the purchaser and to make an appropriate judgment at the time of purchase. Further, the performance status information can be output as a catalog or a specification.
[0037]
As an inspection method of a plasma processing apparatus or a plasma processing system according to the present invention, a plasma chamber (plasma processing chamber unit) corresponding to each plasma processing chamber is connected to an output terminal of a matching circuit when supplying the high-frequency power. Of the high-frequency characteristics A of each of the plurality of plasma processing chambers measured at the end of the high-frequency power distribution body,maxAnd the minimum value AminIs calculated by the following equation (10A).
(Amax-Amin) / (Amax+ Amin) (10A)
By inspecting whether this value is set to a value within a predetermined range, electrical and high-frequency characteristics such as impedance and resonance frequency characteristics are obtained for a plurality of plasma chambers (plasma processing chamber units). It is possible to confirm whether or not the machine is set to a state in which the machine difference is eliminated, and thereby, it becomes possible to set a plurality of plasma chambers within a certain management width using an impedance characteristic or the like as an index. In each plasma chamber, the effective power consumed in the plasma space, the density of the generated plasma, and the like can be made substantially uniform. As a result, the same process recipe is applied to a plurality of plasma chambers to obtain substantially the same plasma processing result. In other words, for example, when film formation is performed in a plurality of plasma chambers, The plasma chamber can be set to a state where a film having substantially uniform film characteristics such as an etching rate can be obtained.
The electrical high frequency characteristics of each plasma chamber are defined by its shape, such as its mechanical dimensions. However, the components constituting each plasma chamber always have variations in dimensions and the like due to mechanical tolerances due to processing during manufacturing. Then, at the stage of assembling these components to manufacture a plasma chamber, the shape such as the mechanical dimensions in each plasma chamber is subject to variations due to assembly tolerance. In addition, some parts could not be measured after assembling each part, but by applying this inspection method, it was easy to measure without measuring, and even for those that could not be measured, quantitative plasma The performance of the chamber can be grasped, and the difference in electrical high frequency characteristics can be known.
[0038]
Here, instead of the measurement position, in each of the plasma processing chamber units (plasma chambers), when the high-frequency power is supplied, the high-frequency power feeder (feed line) connected to the high-frequency power supply By measuring the high-frequency characteristics A of each of the plurality of plasma processing chambers at a measurement position that is a high-frequency power supply side end, in addition to the plasma processing chamber, It is possible to eliminate the difference in electrical and high-frequency characteristics between multiple plasma chambers including the matching circuit, and to improve the uniformity of the effective power consumed in the plasma space in each plasma chamber. The same process recipe is applied to this, and the plasma processing result is almost the same as compared to the case where the matching circuit is not included in the measurement range. It is possible to obtain.
[0039]
Further, instead of the measurement position, the input terminal is connected to the high-frequency power feeder (feed line) when the high-frequency power is supplied in each of the plasma processing chamber units (plasma chamber). By measuring the high-frequency characteristics A of each of the plurality of plasma processing chambers at the measurement position, compared to the case where the measurement range does not include the matching circuit and the high-frequency power feeder, not only the plasma processing chamber but also the matching circuit, For multiple plasma chambers including power feeders, it is possible to eliminate the difference in electrical high-frequency characteristics, and to further improve the uniformity of the effective power consumed in the plasma space in each plasma chamber. The same process recipe can be applied to this, compared to the case where the matching range and high-frequency power feeder are not included in the measurement range. Furthermore it is possible to obtain a high plasma processing result of substantially the same resistance.
[0040]
Further, by inspecting whether or not the above-mentioned predetermined value is set in a range smaller than 0.1, in the plasma chamber laminated under substantially the same conditions, the value of the variation of the film thickness is set in a range of ± 5%. It is possible to confirm that the plasma processing is in a state of maintaining the uniformity, for example, by stopping the processing.
Further, by inspecting whether or not the above-mentioned predetermined value is set in a range smaller than 0.03, machine differences in electrical high-frequency characteristics such as impedance and resonance frequency characteristics for a plurality of plasma chambers are eliminated. State can be set, and it is possible to confirm that a plurality of plasma chambers are set within a certain management width using the impedance characteristic as an index. The plasma density and the like can be set to be substantially uniform.
As a result, the same process recipe is applied to a plurality of plasma chambers to obtain substantially the same plasma processing result. In other words, for example, when film formation is performed in a plurality of plasma chambers, The plasma chamber can be set in a state where a film having substantially uniform film characteristics such as an etching rate can be obtained. More specifically, by setting the value of the above-mentioned variation to a range smaller than 0.03, the value of the variation in the film thickness is kept within a range of ± 2% in the plasma chamber laminated under substantially the same conditions. Will be able to do it.
[0041]
In the method for inspecting a plasma processing apparatus or a plasma processing system according to the present invention, the high-frequency characteristic A may include a resonance frequency f, an impedance Z at a frequency of the high-frequency power, a resistance R at a frequency of the high-frequency power, or By adopting a means that is one of the reactances X in frequency, a plurality of plasma chambers are set within a certain control width using an impedance characteristic or the like as an index so as to eliminate a difference in electrical high frequency characteristics. In each plasma chamber, the effective power consumed in the plasma space can be set to be substantially uniform.
Here, when the impedance Z is adopted as the high-frequency characteristic A, since the impedance Z is a value at the frequency at which the plasma is excited, it is a parameter that can be grasped only after measuring the frequency dependence of Z and θ. It is not necessary to look at the frequency dependence of the high frequency characteristics of the plasma chamber as compared with a certain resonance frequency f, so that it is easier to inspect the state of the plasma chamber than when the resonance frequency f is used as a parameter. be able to. At the same time, the electrical high frequency characteristics at the frequency of plasma excitation of the plasma chamber can be grasped more directly.
Further, when the resistance R and the reactance X are adopted, the inspection can be performed more easily than when the impedance Z which is a vector amount of the resistance R and the reactance X is adopted as a parameter. At the same time, the electrical high-frequency characteristics at the frequency at which the plasma of the plasma chamber is excited can be directly captured.
[0042]
Alternatively, the high frequency characteristic A is the first series resonance frequency f0 By adopting the means (1), it is possible to set the general electrical and high frequency characteristics of each actual machine (plasma chamber) having a difference in mechanical structure, thereby stabilizing the plasma generation. You can expect sex. As a result, it is possible to provide a plasma processing apparatus or a plasma processing system that has high operation stability and can expect uniform operation in each plasma chamber.
Accordingly, it is not necessary to grasp the process conditions based on the correlation between the external parameters and the processing result by the evaluation method for processing the actual substrate from the huge data for a plurality of plasma chambers. Therefore, at the time of new installation, adjustment, maintenance, and inspection, the adjustment time required to eliminate the machine difference between each plasma chamber and eliminate processing variations and obtain substantially the same processing result with the same process recipe is not practical. Inspection time can be greatly reduced as compared with the case where a conventional inspection method using film formation or the like is adopted. In addition, it is possible to reduce costs such as the cost of an inspection board and the like necessary for such adjustment, the inspection processing cost of the inspection board, and the labor cost of workers engaged in adjustment work.
Furthermore, the connection of the high-frequency characteristic measuring terminals is sequentially switched to the measuring terminals of the plurality of plasma chambers to measure the respective high-frequency characteristics, so that the high-frequency characteristics of the plurality of plasma chambers can be measured by one high-frequency characteristic measuring instrument. Can be measured.
[0043]
In addition, the switch disconnects the electrical connection between the measurement position and the measurement terminal and is connected to the high-frequency power supply when the electrical connection in the measurement range between the power distributor and the high-frequency power supply is secured. The high-frequency characteristic A to be measured in the measurement range and the switch ensure the electrical connection between the measurement position and the measurement terminal and cut off the electrical connection between the high-frequency power supply side and the measurement position. Since the high-frequency characteristic A measured at the measurement terminal is set to be equal to the high-frequency characteristic A, a measurement value such as impedance from a high-frequency characteristic measurement device connected to the measurement terminal is obtained for a plurality of plasma chambers. , Both shall be regarded as values equivalent to the values measured from each measurement position for the set measurement position. Therefore, the correction of the calculation of the high-frequency characteristic A such as the first series resonance frequency is practically unnecessary, and the conversion of the actual measurement value is unnecessary, so that the work efficiency in the inspection of the plasma processing apparatus or the plasma processing system is improved. Can be.
[0044]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of a plasma processing apparatus, a performance confirmation system, and an inspection method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
[0045]
As shown in FIG. 1, in the
[0046]
The first
(Amax-Amin) / (Amax+ Amin) (10A)
And this value is set to a value smaller than 0.1.
Here, the configuration of the first
[0047]
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a plasma processing chamber unit (plasma chamber) of the present embodiment, and FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a matching circuit of the plasma processing chamber unit (plasma chamber) in FIG.
[0048]
The plasma chamber (first film forming chamber) 75 is a single-frequency excitation type plasma processing chamber unit capable of performing plasma processing such as chemical vapor deposition (CVD), sputtering, dry etching, and ashing. As shown in FIG. Are provided with
At the same time, as will be described later, the
[0049]
More specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the
As the
[0050]
A shower plate having an annular
[0051]
The
The gas introduced from the
On the other hand, a disk-shaped wafer susceptor (susceptor electrode) 8 on which the
[0052]
A
Since the
[0053]
Here, most of the
As shown in FIGS. 2 and 3, the
The
[0054]
In the
At this time, the high-frequency power is supplied from the high-
[0055]
Here, the first series resonance frequency f as the high frequency characteristic A in the
[0056]
First series resonance frequency f0 Measures the frequency dependence of the impedance of the
This first series resonance frequency f0 Is an electrical high-frequency characteristic determined by a mechanical structure as a major factor, and is specifically measured as shown in FIGS. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the impedance characteristics of the
[0057]
As a measurement range in the
[0058]
Then, as shown by a broken line in FIG. 4, the
As shown in FIG. 4, the
[0059]
Next, as shown in FIG. 6, the measurement frequency f (MHz) is plotted on the same graph with the horizontal axis representing the measurement frequency f (MHz) and the impedance Z (Ω) and the phase θ (deg) plotted along the vertical axis. To draw. Here, in the figure, the vertical axis on the left side corresponds to the impedance Z (Ω), the vertical axis on the right side corresponds to the phase θ (deg), and in the graph, the solid line is the impedance characteristic curve. , And the broken line indicates the phase curve.
Then, among the frequency values corresponding to the local minimum values of the impedance characteristic curve drawn by the solid line in FIG.min In other words, in the phase curve drawn by the broken line in FIG. 6, the frequency at which the phase θ becomes zero when the phase θ first changes from minus to plus, counting from the lower side of the measurement frequency f, First series resonance frequency f0 Is defined as
[0060]
At this time, the measured first series resonance frequency f0 On the other hand, as shown in FIG. 4, the following factors can be considered as the electrical high-frequency factors in the measurement range.
Inductance L of feeder plate (feeder) 3f And resistance Rf
Plasma electrode capacitance C between
Inductance L of
Inductance L of
Inductance L of
The capacitance C between the
Capacitance C between
Capacitance C between
[0061]
These electric high-frequency factors are caused by the inductance L of the power supply plate (feeder) 3 as shown in FIG.f And resistance Rf Electrode capacitance C between
[0062]
In the
Here, the first series resonance frequency f0 As a method of setting
(1) Adjust the shape (length) of the
(2) Adjust the overlap area between the
(3) The insulating material between the
(4) The
And other techniques can be applied.
[0063]
For example, in the
3f0 > Fe (2)
So that the first series resonance frequency f0 Is set as 16.5 MHz.
[0064]
In the
Specifically, in each of the
However, the first series resonance frequency f0 Are electrical high-frequency characteristics determined by a mechanical structure as many factors, and are considered to be different for each actual machine.
[0065]
Therefore, the first series resonance frequency f with respect to the measured plasma chamber (first film formation chamber) 75075 , The first series resonance frequency f for the plasma chamber (second film forming chamber) 76076 , The first series resonance frequency f with respect to the plasma chamber (third deposition chamber) 77077 Of which the maximum value f0maxAnd the minimum value f0 minFor
(F0max−f0 min) / (F0max+ F0 min) (10)
, The first series resonance frequency f of the plurality of
[0066]
When forming an amorphous silicon film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or the like in any of the
[0067]
As shown in FIG. 8, the
The configuration of the
[0068]
As shown in FIG. 9, the
[0069]
A loader cassette and an unloader cassette are detachably provided in the
[0070]
In the
[0071]
In the
[0072]
As a result, the same process recipe is applied to the plurality of
Therefore, in the plurality of
[0073]
At the same time, in film forming processes such as plasma CVD and sputtering, the film forming state is improved, that is, the withstand voltage of the deposited film, the etching resistance to an etchant, and the so-called “hardness” of the film, that is, the denseness of the film. This makes it possible to reduce the occurrence of variations in film characteristics such as thickness among the
Here, the denseness of the film can be expressed by, for example, the erosion resistance to etching with a BHF solution and the etching resistance.
Therefore, it is possible to set the overall electrical and high-frequency characteristics of the
Thus, it is not necessary to grasp the process conditions based on the correlation between the external parameters and the processing result by the evaluation method for processing the actual substrate from the huge data for the plurality of
[0074]
Therefore, at the time of new installation or adjustment / maintenance / inspection, adjustments necessary for eliminating machine differences among the
For this reason, according to the inspection method of the present embodiment, it is not necessary to stop the production line for several days or weeks and check the operation of the
[0075]
Furthermore, in each of the
As a result, the processing speed can be improved by increasing the plasma excitation frequency, that is, the deposition rate can be improved when laminating films by plasma CVD or the like.
[0076]
In each of the
The
Terminals (crimping terminals) 102a to 102h for attachment to and detachment from the measurement objects (
When using this fixture, the ring-shaped
The
[0077]
A method for measuring impedance using such a measuring tool (fixture) will be described with reference to FIG.
First, in the
This allows the current to flow uniformly through the measurement target without restricting the size of the measurement target or the distance between the two points to be measured, which has an effect on measuring the impedance of the measurement target. By setting a residual impedance value that does not affect the measurement, it is possible to more accurately measure the impedance.
[0078]
In the present embodiment, in the
[0079]
Hereinafter, a second embodiment of a plasma processing apparatus, a plasma processing system, a performance confirmation system thereof, and an inspection method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Second embodiment]
FIG. 10 is a sectional view showing a schematic configuration of a
[0080]
In the
[0081]
The plasma processing chamber units (plasma chambers) 95 and 96 form different types of films, respectively, corresponding to the plasma processing chamber units (plasma chambers) 75 and 76 of the first embodiment shown in FIGS. Although it is possible to perform different processes such as the above, and to perform the same process using the same process recipe, they have substantially the same configuration.
As shown in FIG. 10, the plurality of plasma processing chamber units (plasma chambers) 95 and 96 are connected to an impedance measuring device (high-frequency characteristic measuring device) AN via a switch SW2 described later. At the same time, in the plurality of
(F0max−f0 min) / (F0max+ F0 min) (10)
And this value is set to a value smaller than 0.03.
Here, the configuration of the plasma
[0082]
FIG. 11 is a sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing chamber unit (plasma chamber) of the present embodiment.
[0083]
The plasma processing chamber unit (plasma chamber) 95 of the present embodiment is a two-frequency excitation type plasma processing chamber, and is different from the
The
[0084]
As shown in FIG. 11, in the
These
[0085]
Here, the matching
The
[0086]
As shown in FIG. 11, the output terminal position PR of the tuning
A switch SW1 provided between the matching
[0087]
Here, the impedance characteristics from the output terminal position PR side of the
This is because when the switch SW1 is connected to the
[0088]
A probe of the impedance measuring device AN is detachably connected to the
Then, as shown in FIG. 11, when the switches SW1 and SW2 are connected to the
[0089]
In the
[0090]
Here, the first series resonance frequency f as the high frequency characteristic A in the
FIG. 12 is a circuit diagram showing an equivalent circuit for measuring impedance characteristics of the plasma processing apparatus of the present embodiment of FIG.
[0091]
The measurement range of the
This is different from the measurement range in the first embodiment in which the circuit had to be mechanically attached and detached in order to electrically disconnect the
Here, although the high-
[0092]
Here, compared with the measurement range in the first embodiment, the switch SW2 is added. This is because the switch SW1 is in a closed state during plasma emission, that is, the contribution of the switch SW1 to the impedance characteristic exists. Corresponding to that. That is, the impedance Z near the switch SW11 Impedance Z equal to2 The above-described measurement range including the vicinity of the switch SW2 having the above-described configuration allows the measurement range of the
[0093]
Then, the
[0094]
Next, as shown in FIG. 13, the measurement frequency f (MHz) is plotted on the same graph with the horizontal axis representing the measurement frequency f (MHz) and the impedance Z (Ω) and the phase θ (deg) plotted along the vertical axis. Here, in the figure, the vertical axis on the left side is impedance Z (Ω), and the vertical axis on the right side corresponds to phase θ (deg). Of the drawn impedance characteristic curve (solid line) and phase curve (dashed line), the impedance minimum value Zmin , That is, the frequency at which the phase θ becomes zero when the phase θ first changes from minus to plus, counting from the lower side of the measurement frequency f, is the first series resonance frequency f0 Is defined as
[0095]
At this time, the measured first series resonance frequency f0 On the other hand, as shown in FIG. 12, the following factors can be considered as the electrical high-frequency factors in the measurement range.
Inductance L of switch SW2SWAnd resistance RSW
Inductance L of feeder plate (feeder) 3f And resistance Rf
Plasma electrode capacitance C between
Contribution from matching
Capacitance C between
Inductance L of
Inductance L of
Inductance L of
The capacitance C between the
Capacitance C between
Capacitance C between
[0096]
As shown in FIG. 12, assuming that these electric high-frequency factors can be regarded as the same as a circuit in which a high-frequency current supplied during plasma emission flows, as shown in FIG.SWAnd resistance RSW, Feeding plate (feeder) 3 inductance Lf And resistance Rf Electrode capacitance C between
[0097]
The first series resonance frequency f thus defined0 Is the power frequency f supplied from the high
Here, the first series resonance frequency f0 As a method of setting
(1) The shape and length of the
(2) The overlap area between the
(3) The insulating material between the
{Circle around (4)} Adjust such as connecting the
And other techniques can be applied.
[0098]
For example, in the plasma processing apparatus of the present embodiment, the power frequency fe Is set to 40.68 MHz, the impedance Z (Ω) and the phase θ (deg) are measured with respect to the measurement frequency f (MHz) in the range of 0 to 150 MHz, and as shown in FIG. Draw the phase curve. And
f0 > 3fe (4)
So that the first series resonance frequency f0 Is set as 123.78 MHz.
[0099]
In the present embodiment, the plasma electrode capacitance C between the
f0’> 3fe (5)
Here, the series resonance frequency f0′ Is the first series resonance frequency f0′, Is defined as the impedance characteristic between the
That is, one end of the
Series resonance frequency f0'Is an electrical high-frequency characteristic defined by the mechanical shape of the
[0100]
Furthermore, in the present embodiment, the plasma electrode capacitance C between the
[0101]
FIG. 14 is a schematic diagram showing a state between electrodes in a plasma light emitting state.
As shown in FIG. 14, the distance between the opposing parallel plate type
δa + Δb = Δ (6)
Here, from the distance d between the
[0102]
The
C0 ∝ 1 / d
C0∝ 1 / δ (7)
∴C0∝ ∝ d / δ · C0
[0103]
And the series resonance frequency f0’Is the capacity C0 Is proportional to the reciprocal of the square root of the series resonance frequency.0"Is capacity C0Is proportional to the reciprocal of the square root of ", that is, proportional to the reciprocal of the square root of d / δ.
f0’√ 1 / √C0
f0∝ √ 1 / √C0(8)
∴f0∝ (d / δ)-1/2・ F0’
[0104]
The series resonance frequency f between the
f0"> Fe (9)
Rewriting equation (9) by equation (8) gives equation (1).
(Equation 1)
The series resonance frequency f0'And the power frequency fe Satisfies the relationship represented by Expression (1), whereby the model capacitance C at the time of the plasma emission described above is obtained.0Series resonance frequency f0And the series resonance frequency f defined by the capacitance between the
[0105]
Further, in the
Specifically, in each of the
[0106]
Thus, the measured first series resonance frequency f095 , The first series resonance frequency f for the
(F0max−f0 min) / (F0max+ F0 min) (10)
The first series resonance frequency f of the plurality of
[0107]
In the present embodiment, a high-frequency characteristic measuring device AN is connected to the
[0108]
In the present embodiment, the high-frequency characteristic A (impedance Z) between the branch point B near the measurement position and the high-frequency characteristic measuring device AN via the
[0109]
The
[0110]
At this time, for example, the operation of each unit is controlled by the control unit except that the operator sets the processing conditions such as the film forming conditions in each processing chamber and the processing sequence. Therefore, when using the
[0111]
In the
[0112]
In the
As a result, the same process recipe is applied to the plurality of
[0113]
Further, in the
[0114]
Further, the impedance Z in the plurality of
Here, the measurement of the impedance characteristic and the first series resonance frequency f0 In the measurement, the plurality of
[0115]
At the same time, in the
Further, in the plurality of
[0116]
In this embodiment, the two switches SW1 and SW2 are provided. However, the impedance from the branch point B to the output terminal position PR and the impedance from the branch point B to the probe may be set equal. These switches can be switched by one switch.
Further, as shown in FIG. 16, a configuration may be adopted in which the switch SW2 of each of the
[0117]
Further, in the present embodiment, the power frequency fe And the first series resonance frequency f0 Is set, but it is also possible to cope with setting the frequency for the
Further, instead of the type having the parallel
By attaching a target material instead of the
[0118]
Hereinafter, a third embodiment of a plasma processing apparatus, a plasma processing system, a performance confirmation system thereof, and an inspection method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Third embodiment]
FIG. 15 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the plasma processing system of the present embodiment.
[0119]
The plasma processing system of the present embodiment includes a
[0120]
As shown in FIG. 15, the plasma processing system of this embodiment includes a
Here, in the part of the
[0121]
In the plasma processing system of this embodiment, as shown in FIG. 15, the
[0122]
Here, the first series resonance frequency f in each of the
f0 > 3fe (4)
So that the first series resonance frequency f0 Is set as 123.78 MHz.
[0123]
Then, the first series resonance frequency f with respect to the measured
(F0max−f0 min) / (F0max+ F0 min) (10)
The first series resonance frequency f of the plurality of
Further, in the present embodiment, the plasma electrode capacitance C between the
f0’> 3fe (5)
At the same time, in the present embodiment, the plasma electrode capacitance C between the
[0124]
In the plasma processing system of the present embodiment, for example, a film formation process is performed on the
Next, a photoresist is formed on the
Then, the
Next, the resist is peeled off from the
Finally, first, second, and third film forming processes are sequentially performed on the
[0125]
In the plasma processing system and the inspection method therefor according to this embodiment, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained, and the first series resonance frequency f of the
[0126]
As a result, the same process recipe is applied to the plurality of
For this reason, it is possible to set overall electrical and high-frequency characteristics of the plasma processing system that have not been considered in the past, and it is possible to expect the stability of plasma generation in the
As a result, the process conditions can be grasped based on the correlation between the external parameters and the processing results obtained by an evaluation method for processing an actual substrate from a vast amount of data for a larger number of
[0127]
Therefore, according to the plasma processing system and the inspection method thereof of the present embodiment, at the time of new installation, adjustment, maintenance, and inspection, there is no machine difference for each of the
For this reason, it is not necessary to stop the production line for several days or weeks and check the operation of the plasma processing system and evaluate the operation, thereby improving the productivity of the production line. In addition, it is possible to reduce costs such as the cost of the inspection board and the like required for such adjustment, the processing cost of the inspection board, and the labor cost of workers engaged in the adjustment work.
[0128]
Further, in the plasma processing system of the present embodiment, the first series resonance frequency f of each of the
[0129]
Therefore, in the plurality of
[0130]
Further, when the same frequency is supplied, the density of generated plasma can be increased as compared with the conventional plasma processing system, so that the power consumption efficiency of the plasma processing system as a whole is improved, and the same processing speed or film thickness is obtained. In order to obtain characteristics, less input power is required than before. Moreover, these can be realized in the plurality of
[0131]
In the plasma processing system according to the present embodiment, the series resonance frequency f of each of the
[0132]
In the plasma processing system of this embodiment, an
[0133]
Therefore, probing when measuring the impedance characteristics of the
[0134]
Further, switches SW1 and SW2 are provided so that these impedances Z1 And impedance Z2 And at the same time, the impedance from the
At the same time, there is no need to consider the difference in impedance characteristics from the
[0135]
In the present embodiment, the switching operation of each of the
[0136]
Further, in each of the above embodiments of the present invention, the power frequency f for the
Furthermore, instead of the type having the parallel
[0137]
In each of the above embodiments, as shown in FIG. 16, a
[0138]
In each of the above embodiments, the first series resonance frequency f0 Was set as in the above equation (10). In addition to the above, as the high frequency characteristics A, a resonance frequency f, an impedance Z at the frequency of the high frequency power, a resistance R at a frequency of the high frequency power, or Either of the reactances X at the frequency of the high-frequency power can be adopted and can be set as in the above equation (10A). As a result, a plurality of
Here, when the impedance Z is adopted as the high-frequency characteristic A, since the impedance Z is a value at the frequency of plasma excitation, a parameter that can be grasped only by measuring the frequency dependency between Z and θ. It is not necessary to observe the frequency dependence of the high frequency characteristics of the
Further, when the resistance R and the reactance X are adopted, the impedance at the frequency at which the plasma of the plasma chamber is excited is more directly compared with the case where the impedance Z which is the vector amount of the resistance R and the reactance X is observed. Electrical high frequency characteristics can be captured.
[0139]
Hereinafter, a fourth embodiment of the plasma processing apparatus, the plasma processing system, and the inspection method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Fourth embodiment]
FIG. 23 is a sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing unit (plasma chamber) of the present embodiment.
It should be noted that the present embodiment is different from the first to third embodiments only in the point relating to the measurement range of the frequency characteristic, the point relating to the measurement terminal and the switch, and the portion of the plasma processing chamber unit (plasma chamber). The configuration as a plasma processing apparatus or the configuration as a plasma processing system is based on the first to third embodiments. The other components substantially the same as those of the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0140]
In the present embodiment, the configuration of the plasma chamber is a two-frequency excitation type similar to that of the second embodiment, and a measurement position that defines a measurement range for measuring the high frequency characteristic A as indicated by PR3 in FIG. However, in each of the
Here, the impedance from the measurement position PR3 switched by the switch SW5 to the high-
[0141]
Here, the first series resonance frequency f as the high frequency characteristic A in the plasma chamber of the present embodiment0 Is measured and defined in the same manner as in the first to third embodiments. First series resonance frequency f of the present embodiment0 Is specifically measured and defined as shown in FIGS.
FIG. 24 is a schematic diagram for explaining the impedance characteristics of the plasma chamber of the present embodiment in FIG. FIG. 25 is a circuit diagram showing an equivalent circuit for measuring the impedance characteristic of the plasma chamber of this embodiment of FIG.
[0142]
In the present embodiment, the first series resonance frequency f0 On the other hand, as shown in FIG. 24, the following factors can be considered as the electrical high-frequency factors in the measurement range.
Contribution from
Inductance L of switch SW5SWAnd resistance RSW
Contribution from matching
Inductance L of feeder plate (feeder) 3f And resistance Rf
Plasma electrode capacitance C between
Capacitance C between
Inductance L of
Inductance L of
Inductance L of
Capacitance C between the
Capacitance C between
Capacitance C between
[0143]
As shown in FIG. 25, assuming that these electrical high-frequency factors can be regarded as the same as a circuit in which a high-frequency current supplied during plasma emission flows, the contribution from the
[0144]
The first series resonance frequency f thus defined0 Are set in the same manner as in the above-described first to third embodiments. Then, the first series resonance frequency f for each plasma chamber05, F06Of which the maximum value f0maxAnd the minimum value f0 minIn contrast, the first series resonance frequency f of the plurality of plasma chambers0 And this value is set to a value smaller than 0.03. At this time, one series resonance frequency f0 As a method of setting the variation of the above, methods such as the above-mentioned (1) to (4) can be applied, and in addition to this, for example,
(5) Select a
(6) Select a
(7) Adjust the shape (thickness, number of turns, length) of the tuning
And other techniques can be applied.
[0145]
The plasma processing apparatus, the plasma processing system, and the inspection method according to the present embodiment have the same effects as those of the first to third embodiments, and have a plasma processing chamber as compared with the case where the
[0146]
Furthermore, in the present embodiment, since the length of the
Accordingly, in the present embodiment, as shown in FIGS. 23, 24, and 25, the high-frequency power supply 1 (A power supply line) 1A connected to the high-
[0147]
As shown in FIGS. 2 and 11, also in the first to third embodiments, the measurement range is set such that the measurement range is closer to the
[0148]
Hereinafter, another embodiment of the performance checking system of the plasma processing apparatus or the plasma processing system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the purchase orderer is simply called the orderer, and the sales and maintenance person is simply called the maintenance person.
FIG. 26 is a system configuration diagram of the plasma processing apparatus or the performance confirmation system of the plasma processing system of the present embodiment.
[0149]
In this figure, reference numerals C1, C2,... Represent client computers (hereinafter simply referred to as clients), S represents a server computer (performance status information providing means, hereinafter simply referred to as a server), and D represents a database computer (reference information). N is a public line. The clients C1, C2,..., The server S, and the database D are connected to each other via a public line N as shown in FIG.
[0150]
Each of the clients C1, C2,... Has a function (communication function) of communicating with the server S using a communication protocol (TCP / IP or the like) of the Internet which is widely and widely used. The client C1 (orderer-side information terminal) is a computer for confirming, via the public line N, the performance status of the plasma processing apparatus or the plasma chamber of the plasma processing system ordered by the orderer from the maintenance person. It has a function of browsing the “plasma chamber performance information providing page” held by the server S as an information providing page (Web page) (plasma chamber performance status information browsing function). Further, the client C2 (maintenance person side information terminal) transmits the "first series resonance frequency f" which is a part of the "performance status information" by the maintenance person.0 The "information" is uploaded to the server S, and the e-mail sent from the orderer is received via the client C1.
Here, the plasma processing apparatus or the plasma processing system has a configuration according to the above-described first to fourth embodiments, has a configuration including a plasma processing unit (plasma chamber) similar to these, and has the number of chambers and the like. The configuration conditions can be set arbitrarily.
[0151]
The communication function of the server S is realized by a modem when the public line N is an analog line, and is realized by a dedicated terminal adapter or the like when the public line N is a digital line such as ISDN (Integrated Services Digital Network). . The server S is a computer for providing performance status information, and transmits the performance status information to the client C1 using a communication protocol of the Internet in response to the browsing request received from the client C1. Here, when the above-mentioned orderer is delivered from the maintenance person to the plasma processing apparatus, a separate “view-only password” for browsing the performance status information is provided from the maintenance person to each orderer. Has become. The server S is configured to transmit the operation / maintenance status information of the performance status information to the client C1 only when the legitimate browse-only password is provided.
[0152]
Here, although the specific details will be described later, the “performance status information” is information on the type of the plasma processing apparatus or the plasma chamber in the plasma processing system sold by the maintenance person, and the quality performance information as a specification for each model. , And information on parameters indicating the quality performance of each delivered actual machine, and these parameters, maintenance history information, and the like.
Of these, the history information of the quality performance, parameters, and maintenance in each actual machine can be viewed only by the orderer provided with the “view-only password”.
[0153]
The “performance status information” is provided to the server S by the maintenance person or the orderer and indicates “operation / maintenance status information” indicating the actual operation / maintenance status, and is stored in the database D and not purchased as a catalog. And "performance reference information" that can be browsed by the client. "Performance standard information" is used by maintenance personnel to objectively describe the performance of the plasma processing performed by each plasma chamber, and predicts the state of film formation in film formation processes such as plasma CVD and sputtering. It is possible.
[0154]
In the present embodiment, these “performance reference information” are stored in the database D.
In response to the browsing request for the “performance status information” received from the client C1, the server S obtains the necessary “performance reference information” by searching the database D and places an order as a “performance status information providing page”. Is transmitted to the client C1 of the other party. Similarly, in response to a request for browsing the “performance status information” received from the orderer provided with the “browsing-only password”, the server S searches the database D for the necessary “performance reference information”. At the same time, the "performance reference information" is combined with the "operation and maintenance status information" provided by the maintenance person via the client C2 to form the "performance status information", and the "performance status information providing page" It is configured to transmit to the client C1 of the orderer.
[0155]
The database D is for storing “performance reference information” constituting such “performance status information” for each type of the plasma processing apparatus or the plasma chamber of the plasma processing system. The “performance reference information” is read out and transferred to the server S according to. Although only one server S is shown in FIG. 26, in the present embodiment, the versatile “performance reference information” can be shared by a plurality of servers managed by a maintenance person from a plurality of locations. Further, "performance reference information" is stored in a database D separate from these servers.
[0156]
Next, the operation of the thus-configured plasma processing apparatus or the performance confirmation system of the plasma processing system will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. This flowchart shows the process of providing the “performance status information” in the server S.
[0157]
Usually, the maintenance person should present “performance status information”, particularly “performance reference information” of each plasma chamber in a plasma processing apparatus or a plasma processing system to be sold to an unspecified orderer as an index at the time of purchase. Become. On the other hand, the orderer can grasp what performance, that is, what kind of plasma processing is possible in the plasma chamber CN based on the “performance reference information”.
[0158]
In addition, the maintenance person presents "performance reference information" as an index when using, out of "performance status information" of the plasma processing apparatus or the plasma chamber in the plasma processing system delivered to a specific orderer, The “operation maintenance status information” is presented as an operation state parameter. On the other hand, the orderer as a user confirms the operation of each plasma chamber in the plasma processing apparatus or plasma processing system by comparing "performance standard information" and "operation maintenance status information" and recognizes the necessity of maintenance. In addition, the state of the plasma processing state can be grasped.
[0159]
For example, an orderer who wants to purchase a plasma processing apparatus or a plasma processing system from a maintenance person accesses the server S and obtains the “performance” of the plasma processing apparatus or the plasma processing system that he or she wants to purchase as follows. The entity of "situation information" can be easily confirmed.
[0160]
First, when the orderer tries to access, a display request is transmitted from the client C1 to the server S based on the preset IP address of the server S. On the other hand, upon receiving the display request (step S1), the server S transmits the catalog page CP to the client C1 (step S2).
FIG. 28 is an example of the main page CP transmitted from the server S to the client C1 in this manner. The catalog page CP includes model selection buttons K1, K2, K3, K4... For displaying “performance reference information” of the “performance status information” for each of a large number of models sold by the maintenance person, and As shown in the figure, a customer user button K4 for requesting display of a customer user screen used by an orderer who has delivered the plasma processing apparatus or the plasma processing system from a maintenance person is provided.
[0161]
For example, the orderer selects and specifies a model of the plasma processing apparatus or the plasma processing system by using a pointing device (for example, a mouse) provided in the client C1, and then selects one of the model selection buttons K1 to K4. When specified, this instruction is transmitted to the server S as a display request for “performance reference information” of the “performance status information”.
[0162]
Upon receiving this display request (step S3), the server S transmits, to the client C1, a subpage corresponding to the information requested to be displayed among the selected models. That is, when the display of the “performance reference information” is requested (A), the server S specifies the selected model as shown in FIG. Data such as "temperature performance", "plasma processing chamber electrical performance" and the like, and the data of the variation values of each parameter for each plasma processing apparatus or plasma processing system in these data are obtained, and the specification page CP1 in which these are published Is transmitted to the client C1 (step S4).
[0163]
As shown in FIG. 29, the specification page CP1 includes a model type K6 indicating the selected model, a vacuum performance display field K7, a supply / exhaust performance display field K8, a temperature performance display field K9, and a plasma processing chamber electrical performance display field. K10. These correspond to the “performance standard information” in the selected type of plasma chamber.
In the vacuum performance display column K7,
Operating pressure 30-300Pa
In the supply / exhaust performance display column K8,
In the temperature performance display column K9,
Heater setting temperature 200 ~ 350 ± 10 ℃
Items are described.
Here, SCCM (standard cubic centimeters per minute) represents a gas flow rate when converted to a standard state (0 ° C., 1013 hPa), and is expressed in cm.3/ Min.
[0164]
For each of the parameters P, the variation of each plasma chamber in each plasma processing apparatus or plasma processing system is represented by the maximum value P of the parameters P.maxAnd the minimum value PminIs calculated by the following equation (10B).
(Pmax-Pmin) / (Pmax+ Pmin) (10B)
The setting range of each of these variation values in each plasma processing apparatus or plasma processing system is displayed for each parameter item.
[0165]
Further, the first series resonance frequency f described in the first to fourth embodiments is displayed in the plasma processing chamber electric performance display column K10.0 And the setting range and power frequency fe Is described. In addition, the power frequency fe , The resistance R and the reactance X of the plasma chamber, and the plasma capacitance C between the
[0166]
As a result, the overall electrical high-frequency characteristics of the plasma processing apparatus or the plasma processing system and the variation in the electrical characteristics of the plasma chamber, which have not been considered in the related art, can be presented as new indices at the time of purchase. . In the client C1 or the client C2, by outputting the performance status information to a printer or the like and making a hard copy, it is possible to output the performance status information as a catalog or a specification describing the content of the performance status information. Further, the first series resonance frequency f0 , Resistance R, Actance X, Capacity C0 , CX By presenting the values of the above and the wording of the performance assurance to the terminal, catalog or specification of the client C1..., The orderer judges the performance of the plasma chamber CN so as to examine the electric components, and receives the It becomes possible to purchase.
[0167]
Note that, after completing the transmission of the subpage to the client C1 and not receiving the disconnection request from the client C1 (step S5), the server S waits for a display request for the next subpage. (Step S3) On the other hand, when the connection release request is received from the client C1 (Step S5), the communication with the client C1 is terminated.
[0168]
In addition, the orderer who has delivered the plasma processing apparatus or the plasma processing system from the maintenance person accesses the server S, and obtains the “performance status of the plasma processing apparatus or the plasma chamber in the plasma processing system purchased by the orderer as follows. The substance of "information" can be easily confirmed.
When the purchaser concludes the sales contract with the maintenance person, the customer will be able to respond individually to the orderer, as well as the model number of the purchased plasma processing device or plasma processing system and the model number of each plasma chamber. The maintenance person provides the user ID and the individual “user-specific password (browsing-only password)” for browsing the “operation and maintenance status information” of the plasma processing apparatus or the plasma processing system and the respective plasma chambers to each orderer. It is supposed to be. The server S is configured to transmit the “operation and maintenance status information” to the client C1 only when the authorized browsing-only password is provided.
[0169]
First, when the orderer attempts to access, the orderer transmits a request for displaying a customer user screen to the server S by designating the customer user button K5 on the above-described catalog page CP.
On the other hand, when the server S receives the display request (step S3-B), the server S transmits a sub-page to the client C1 as an input request for prompting the orderer to input a “browsing-only password” (step S3-B). Step S6). FIG. 30 shows a customer user page CP2. The customer user page CP2 includes a customer user ID input field K11 and a password input field K12.
[0170]
Since the customer user page CP2 as the input request is displayed on the client C1, the orderer can identify the plasma processing apparatus or the plasma processing system and each of the plasma chambers in response to the input request. The "browsing-only password" provided by the maintenance person is input to the client C1 together with the "customer user ID".
Here, the orderer inputs the customer code ID and the password in the customer user ID input field K11 and the password input field K12 shown in FIG. 30, respectively. Only when the formal "customer user ID" and the "browsing-only password" are received from the client C1 (step S7), the server S sub-parts the "operation and maintenance status information" associated with the "browsing-only password" in advance. The page is transmitted to the client C1 (step S9).
[0171]
That is, the viewing of the “operation maintenance status information” is permitted only to the specific orderer who has concluded the purchase contract of the plasma processing apparatus or the plasma processing system, that is, only those who can know the authorized “view-only password”. Therefore, even if a third party other than the orderer accesses the server S, the "operation and maintenance status information" cannot be browsed. Usually, the maintenance person simultaneously concludes a delivery contract with a large number of orderers and simultaneously delivers a plurality of plasma processing apparatuses or plasma processing systems to each orderer at the same time. Since a different "read-only password" is provided for each orderer and for each plasma processing apparatus or plasma processing system and each plasma chamber thereof, each orderer is required to provide a password for each plasma processing apparatus or plasma processing system. For each of the plasma chambers, it is possible to individually browse the “operation and maintenance status information” associated with the “browse-only password” provided to the user.
[0172]
Therefore, it is possible to reliably prevent the confidential information relating to the delivery from leaking between the orderers, and even when a plurality of plasma processing apparatuses or plasma processing systems are delivered, each of the plasma processing apparatuses or the plasma processing systems. The system and each of its plasma chambers can be individually identifiable. Note that, when the formal browsing password is not received (step S7), the server S transmits a connection disapproval message to the client C1 (step S8), and sends the browsing password again to the orderer. Prompt for input. If the orderer erroneously inputs the “browsing-only password”, the “operating maintenance status information” can be viewed by making a formal input at this opportunity.
[0173]
When the ID and the password are confirmed (step S7), the server S reads the subpage corresponding to the information requested to be displayed from the database D and transmits it to the client C1. That is, the server S designates the model when the display of the “performance reference information” and the “operation maintenance status information” for the individual plasma processing apparatus or the plasma processing system identified by the user ID and the respective plasma chambers is requested. As a result, data such as "vacuum performance", "supply / exhaust performance", "temperature performance", and "plasma processing chamber electrical performance" are acquired from the database D, and the published specification page CP3 is transmitted to the client C1 (step S9). ).
[0174]
FIG. 31 is a sub-page CP3 of “operation and maintenance status information” transmitted from the server S to the client C1 in this manner. On the maintenance history page CP3, as shown in FIG. 31, a lot number display K13 indicating a delivered plasma processing apparatus or plasma processing system and a machine number of each plasma chamber, a vacuum performance display column K7, a supply / exhaust performance display A column K8, a temperature performance display column K9, a plasma processing chamber electrical performance display column K10, and a vacuum performance maintenance column K14, a supply / exhaust performance maintenance column K15, a temperature performance maintenance column K16, and a plasma processing chamber electrical performance maintenance column K17. ing. These correspond to the "dynamic performance standard information" and "operation and maintenance status information" of the delivered actual machine, respectively.
In the vacuum performance display column K7 and the vacuum performance maintenance column K14,
Ultimate vacuum 1.3 × 10-5Pa or less
Operating pressure 200Pa
In the supply / exhaust performance display column K8 and the supply / exhaust performance maintenance column K15,
In the temperature performance display column K9 and the temperature performance maintenance column K16,
Heater set temperature 302.3 ± 4.9 ° C
Chamber setting temperature 80.1 ± 2.1 ℃
Items are described.
[0175]
For each of the parameters P, the variation of each plasma chamber in each plasma processing apparatus or plasma processing system is represented by the maximum value P of the parameters P.maxAnd the minimum value PminIs calculated by the following equation (10B).
(Pmax-Pmin) / (Pmax+ Pmin) (10B)
The setting range of each of these variation values in each plasma processing apparatus or plasma processing system is displayed for each parameter item.
[0176]
Further, on this sub-page CP3, a “details” button K18 for displaying a maintenance column for each plasma chamber is provided for each of the maintenance history columns K14, K15, K16, and K17. Can be viewed.
[0177]
When the orderer makes a display request in the detail column, a maintenance detail page CP4 in which detailed information of the maintenance history is described is transmitted from the database D to the client C1.
[0178]
FIG. 32 is a sub-page CP4 of “detailed maintenance information” transmitted from the server S to the client C1 in this manner.
The figure shows the electrical performance maintenance page.
As shown in FIG. 32, the maintenance history page CP3 displays a delivered plasma processing apparatus or plasma processing system, a lot number display K13 indicating a machine number of each plasma chamber, and a selected maintenance column. . Here, as each maintenance column, the value at the time of maintenance of the parameter P corresponding to each plasma chamber and the value of the variation of these parameters P are stored in the plasma processing apparatus or the plasma processing system, and in each plasma chamber. Displayed for each lot number.
[0179]
Further, as described in the first to fourth embodiments, the first series resonance frequency f is displayed in the plasma processing chamber electrical performance display column K10 and the plasma processing chamber electrical performance maintenance column K17.0 And the setting range and power frequency fe Is described. In addition, the power frequency fe , The resistance R and the actance X of the plasma chamber, and the plasma capacitance C between the
[0180]
At the same time, data such as "vacuum performance", "supply / exhaust performance", "temperature performance", and "electrical performance of the plasma processing chamber" are acquired from the database D as "performance reference information", as shown in FIGS. 31 and 32. , By displaying on the maintenance history page CP3 and the maintenance detail page CP4 together with the “operation and maintenance status information”, the “operation and maintenance status information” can be browsed by referring to the “performance reference information”. The orderer confirms the "performance reference information" as an index when using the "performance status information" of the delivered plasma processing apparatus or plasma processing system and the plasma chamber, and also displays the "operation maintenance status information" in the operating state. Can be considered as a parameter indicating At the same time, by comparing the “performance reference information” with the “operation maintenance status information”, the operation of the plasma processing apparatus or the plasma processing system and the plasma chamber is confirmed, and the necessity of maintenance is recognized. The state can be grasped.
[0181]
If the server S does not receive a connection release request from the client C1 after completing the transmission of the subpages CP3 and CP4 to the client C1 (step S5), the server S transmits a connection disapproval message to the client C1. (Step S8), and then input the "browse-only password" to the orderer again, or wait for a display request for the next subpage (step S3), while receiving a disconnection request from the client C1. In this case (step S5), the communication with the client C1 ends.
[0182]
In the performance check system of the plasma processing apparatus or the plasma processing system according to the present embodiment, the purchaser can view performance status information indicating the operating performance status of the plasma processing apparatus or the plasma processing system ordered by the sales and maintenance person via a public line. A purchase orderer side information terminal, a sales maintainer side information terminal to which the sales maintainer uploads the performance status information, and a sales maintainer side information terminal in response to the request of the purchase orderer side information terminal. And a performance status information providing means for providing the performance status information uploaded from the PC to the purchaser's side information terminal, further comprising: the first serial resonance frequency f0 In addition to this parameter, the value of the variation for each plasma chamber in each plasma processing apparatus or plasma processing system is included, and the performance status information is output as a catalog or a specification, so that the sales and maintenance person can By enabling the purchaser to view the uploaded performance status information including the performance reference information and the operation maintenance status information of the plasma processing apparatus or the plasma processing system and the plasma processing system from the information terminal via a public line. , Information to be used as a criterion at the time of purchase can be transmitted to the orderer, and the operating performance and maintenance information for each plasma processing apparatus or system and its plasma chamber can be easily provided during use. It is possible to do.
Further, as described above, the performance status information includes the first series resonance frequency f as a performance parameter for the plasma chamber.0 By including the values of the variations and the values of the variations, it is possible to provide performance determination material for the plasma processing apparatus or the plasma processing system of the orderer and to make an appropriate determination at the time of purchase. Further, the performance status information can be output as a catalog or a specification.
[0183]
[Example]
According to the present invention, the first series resonance frequency f0 The variation in film characteristics during film formation was measured by setting the value of the variation within a certain range.
[0184]
Here, the plasma processing apparatus actually used has two plasma chambers as shown in the second embodiment, and these plasma processing chambers are of a two-frequency excitation type.
In the plasma processing apparatus used, the size of the parallel
[0185]
(Example 1)
In the above-described plasma processing apparatus, the first series resonance frequency f0 The maximum value f of0maxAnd the minimum value f0 minIs set to 0.09 according to equation (10). At the same time, these first series resonance frequencies f0 Is set to 43 MHz.
(Example 2)
In the above plasma processing apparatus, as the second embodiment, the first series resonance frequency f0 The maximum value f of0maxAnd the minimum value f0 minIs set to 0.02 according to equation (10). At the same time, these first series resonance frequencies f0 Is set to 43 MHz.
(Comparative example)
In the above plasma processing apparatus, as a comparative example 1, the first series resonance frequency f0 The maximum value f of0maxAnd the minimum value f0 minIs set to 0.11 according to equation (10). At the same time, these first series resonance frequencies f0 Is set to 43 MHz.
[0186]
In the above Examples 1 and 2 and Comparative Example, the same process recipe was applied as an evaluation for the Example and Comparative Example, a silicon nitride film was deposited, and the film thickness variation for each plasma processing chamber was measured as follows. .
(1) SiN on a glass substrate by plasma CVDx A film is formed.
(2) The resist is patterned by photolithography.
▲ 3 ▼ SF6 And O2 Using SiNx Dry etch the film.
▲ 4 ▼ O2 The resist is removed by ashing.
(5) SiNx The thickness difference of the film is measured by a stylus type step meter.
{Circle around (6)} The deposition rate is calculated from the film formation time and the film thickness.
{Circle around (7)} The in-film uniformity is measured at 16 points on a 6-inch glass substrate surface.
[0187]
Here, the conditions at the time of film formation are as follows:
Substrate temperature 350 ° C
SiH4 40sccm
NH3 200sccm
N2 600sccm
Deposition speed About 200 nm / min
It is.
Table 1 shows the results.
[0188]
[Table 1]
[0189]
From these results, the first series resonance frequency f0 It can be seen that when the value of the variation is set, the variation in the film thickness due to the machine difference for each plasma chamber is improved.
That is, the first series resonance frequency f0 By setting this value, the operating characteristics of the plasma processing apparatus are improved.
[0190]
【The invention's effect】
According to the plasma processing apparatus, the plasma processing system, the performance confirmation system, and the inspection method of the present invention, the first series resonance frequency f as a high frequency characteristic in a plurality of plasma processing chamber units (plasma chambers).0 By setting the value of the variation such as, it is possible to obtain substantially the same plasma processing by the same process recipe without machine differences for each plasma processing chamber, and to increase the processing speed by increasing the plasma excitation frequency, Plasma processing apparatus and plasma capable of improving uniformity of plasma processing in the in-plane direction of a substrate to be processed, film characteristics in film formation, power consumption efficiency, and productivity and easily maintaining an appropriate operation state The effect of being able to provide a processing system, and it is possible to provide performance determination information for the plasma processing apparatus or the plasma processing system of the orderer at the time of purchase, and further, the performance status information can be provided in a catalog or specification This has the effect of being able to output as
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing the plasma chamber in FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic diagram showing a matching circuit of the plasma chamber in FIG. 2;
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining impedance characteristics of the plasma chamber in FIG. 1;
FIG. 5 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the plasma chamber in FIG. 4;
FIG. 6 shows a first series
FIG. 7 is a first series resonance frequency f of the plasma chamber in the first embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention;0 6 is a graph showing frequency dependence characteristics of impedance Z and phase θ.
FIG. 8 is a vertical sectional view showing a laser annealing chamber in FIG. 1;
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing the heat treatment chamber in FIG. 1;
FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.
FIG. 11 is a sectional view showing the plasma chamber in FIG. 10;
FIG. 12 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the plasma chamber in FIG. 11;
FIG. 13 shows a first series resonance frequency f in the second embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.0 6 is a graph showing frequency dependence characteristics of impedance Z and phase θ.
FIG. 14 is a schematic diagram showing a state between electrodes in a plasma emission state.
FIG. 15 is a schematic configuration diagram showing a third embodiment of the plasma processing system according to the present invention.
FIG. 16 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.
FIG. 17 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.
FIG. 18 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.
FIG. 19 is a perspective view showing a probe of the impedance measuring instrument.
FIG. 20 is a schematic diagram showing a connection state of a probe of the impedance measuring device of FIG. 19;
FIG. 21 is a schematic diagram illustrating an example of a conventional plasma processing apparatus.
FIG. 22 is a schematic view showing another example of a conventional plasma processing apparatus.
FIG. 23 is a sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing unit (plasma chamber) in a fourth embodiment of the plasma processing system according to the present invention.
FIG. 24 is a schematic diagram for explaining impedance characteristics of the plasma chamber in FIG. 23;
FIG. 25 is a circuit diagram showing an equivalent circuit for measuring impedance characteristics of the plasma chamber of FIG. 24;
FIG. 26 is a system configuration diagram showing a performance confirmation system of the plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 27 is a flowchart showing a process of providing performance status information of a server S according to the performance confirmation system for a plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 28 is a plan view showing a configuration of a main page CP related to the performance check system of the plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 29 is a plan view showing a configuration of a subpage CP1 according to the performance check system of the plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 30 is a plan view showing a configuration of a main page CP2 according to the performance check system of the plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 31 is a plan view showing a configuration of a subpage CP3 related to the performance check system of the plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 32 is a plan view showing a configuration of a subpage CP4 related to the performance check system of the plasma processing apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
1. High frequency power supply
1A, 27A ... power supply line
2,26… Matching box
2A, 25 ... matching circuit
3, 28 ... Power supply board
4: Plasma excitation electrode (cathode electrode)
5. Shower plate
6… space
7 ... hole
8. Wafer susceptor (susceptor electrode)
9 ... insulator
10: chamber wall
10A: Chamber bottom
11 ... Bellows
12 ... Susceptor shield
12A ... Shield support plate
12B ... Support tube
13 ... Shaft
16 Substrate (substrate to be processed)
17 ... Gas inlet pipe
17a, 17b ... insulator
21, 29… Chassis
22, 32 ... load capacitor
23, 30 ... coil
24, 31 ... Tuning capacitor
27 ... second high frequency power supply
60: chamber chamber (plasma processing chamber)
61: Impedance measurement terminal (measurement terminal)
71, 91: Plasma processing apparatus
72, 92 ... Transfer chamber
73 ... Loader room
74 ... Unloader room
75, 76, 77, 95, 96, 97 ... plasma chamber (plasma processing unit)
78 ... Laser annealing chamber
79, 99… Heat treatment room
80, 84 ... chamber
81 ... Laser light source
82 ... Stage
83 ... Laser light
85 ... heater
86 ... Gate valve
87: substrate transfer robot (transfer means)
88 ... arm
93… Load lock room
105 ... probe
AN: Impedance measuring device (high-frequency characteristic measuring device)
B ... Branch point
P: Plasma emission region
PR, PR ', PR2, PR3 ... output terminal positions
SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 ... switch
g0, g1, g2, g3, g4 ... gate
Claims (27)
前記それぞれのプラズマ処理室ユニットにおいて、非プラズマ発光時に、前記高周波電力を供給する際に整合回路の出力端子に接続される前記高周波電力配電体の端部である測定位置で測定した前記複数のプラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aのうち、その最大値Amax と最小値Amin とのばらつきが、
(Amax −Amin )/(Amax +Amin )
とされ、前記高周波特性Aが、共振周波数f、前記高周波電力の周波数におけるインピーダンスZ、前記高周波電力の周波数におけるレジスタンスR、または、前記高周波電力の周波数におけるリアクタンスXのいずれかで、
この値が0.1より小さい範囲の値に設定されてなることを特徴とするプラズマ処理装置。A plasma processing chamber having an electrode for exciting plasma, a high-frequency power supply for supplying high-frequency power to the electrode, an input terminal and an output terminal, wherein the high-frequency power supply is connected to the input terminal, and the electrode A plasma processing chamber unit including a plurality of plasma processing chamber units each including: a matching circuit that obtains impedance matching between the plasma processing chamber and the high-frequency power supply by connecting a high-frequency power distribution body connected to the output terminal to the output terminal. hand,
In each of the plasma processing chamber units, at the time of non-plasma emission, the plurality of plasmas measured at a measurement position that is an end of the high-frequency power distribution body connected to an output terminal of a matching circuit when supplying the high-frequency power Among the high-frequency characteristics A of the processing chamber, the variation between the maximum value A max and the minimum value A min is as follows:
(A max -A min) / ( A max + A min)
Wherein the high frequency characteristic A is any one of a resonance frequency f, an impedance Z at a frequency of the high frequency power, a resistance R at a frequency of the high frequency power, or a reactance X at a frequency of the high frequency power,
A plasma processing apparatus wherein this value is set to a value smaller than 0.1 .
前記それぞれのプラズマ処理室ユニットにおいて、非プラズマ発光時に、前記高周波電力を供給する際に前記高周波電源に接続される前記高周波電力給電体の前記高周波電源側端部である測定位置で測定した前記複数のプラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aのうち、その最大値Amax と最小値Amin とのばらつきが、
(Amax −Amin )/(Amax +Amin )
とされ、前記高周波特性Aが、共振周波数f、前記高周波電力の周波数におけるインピーダンスZ、前記高周波電力の周波数におけるレジスタンスR、または、前記高周波電力の周波数におけるリアクタンスXのいずれかで、
この値が0.1より小さい範囲の値に設定されてなることを特徴とするプラズマ処理装置。A plasma processing chamber having an electrode for exciting plasma, a high-frequency power supply for supplying high-frequency power to the electrode, a high-frequency power distributor having an input terminal and an output terminal and connected to the electrode; And a matching circuit for obtaining impedance matching between the plasma processing chamber and the high-frequency power supply by connecting the high-frequency power supply to the input terminal via the high-frequency power feeder. A plasma processing apparatus comprising:
In each of the plasma processing chamber units, at the time of non-plasma emission, when supplying the high-frequency power , the plurality of the high-frequency power supply connected to the high-frequency power supply are measured at a measurement position that is the high-frequency power supply side end. Among the high-frequency characteristics A of each of the plasma processing chambers, the variation between the maximum value A max and the minimum value A min is
(A max -A min) / ( A max + A min)
Wherein the high frequency characteristic A is any one of a resonance frequency f, an impedance Z at a frequency of the high frequency power, a resistance R at a frequency of the high frequency power, or a reactance X at a frequency of the high frequency power,
A plasma processing apparatus wherein this value is set to a value smaller than 0.1 .
前記それぞれのプラズマ処理室ユニットにおいて、非プラズマ発光時に、前記高周波電力を供給する際に前記高周波電力給電体に接続される前記入力端子である測定位置で測定した前記複数のプラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aのうち、その最大値Amax と最小値Amin とのばらつきが、
(Amax −Amin )/(Amax +Amin )
とされ、前記高周波特性Aが、共振周波数f、前記高周波電力の周波数における インピーダンスZ、前記高周波電力の周波数におけるレジスタンスR、または、前記高周波電力の周波数におけるリアクタンスXのいずれかで、
この値が0.1より小さい範囲の値に設定されてなることを特徴とするプラズマ処理装置。A plasma processing chamber having an electrode for exciting plasma, a high-frequency power supply for supplying high-frequency power to the electrode, a high-frequency power distributor having an input terminal and an output terminal and connected to the electrode; And a matching circuit for obtaining impedance matching between the plasma processing chamber and the high-frequency power supply by connecting the high-frequency power supply to the input terminal via the high-frequency power feeder. A plasma processing apparatus comprising:
In each of the plasma processing chamber units, during non-plasma emission , each of the plurality of plasma processing chambers measured at a measurement position that is the input terminal connected to the high-frequency power feeder when supplying the high-frequency power. Among the high-frequency characteristics A, the variation between the maximum value A max and the minimum value A min is as follows:
(A max -A min) / ( A max + A min)
Wherein the high frequency characteristic A is any one of a resonance frequency f, an impedance Z at a frequency of the high frequency power, a resistance R at a frequency of the high frequency power, or a reactance X at a frequency of the high frequency power,
A plasma processing apparatus wherein this value is set to a value smaller than 0.1 .
プラズマを励起する際には前記測定位置と前記測定用端子との電気的接続を切断するとともに前記配電体側と前記高周波電源側との電気的接続を確保し、かつ、前記プラズマ処理室の周波数特性Aを測定する際には前記測定位置と前記測定用端子との電気的接続を確保するとともに前記高周波電源側と前記測定位置との電気的接続を切断する切り替えスイッチが設けられることを特徴とする請求項10記載のプラズマ処理装置。In the vicinity of the measurement position,
When exciting the plasma, the electrical connection between the measurement position and the measurement terminal is cut off, and the electrical connection between the power distribution body side and the high-frequency power supply side is secured, and the frequency characteristics of the plasma processing chamber are reduced. When measuring A, a changeover switch is provided that secures electrical connection between the measurement position and the measurement terminal and disconnects electrical connection between the high-frequency power supply side and the measurement position. The plasma processing apparatus according to claim 10 .
前記スイッチにより、前記配電体端部と前記測定用端子との電気的接続を確保するとともに前記配電体端部と前記整合回路の出力端との電気的接続を切断した場合における前記測定用端子で測定した高周波特性Aと、が等しく設定されてなることを特徴とする請求項11載のプラズマ処理装置。An output of the matching circuit in a case where the switch disconnects an electrical connection between the high-frequency power distribution body end and the measurement terminal and secures an electrical connection between the power distribution body end and the output terminal of the matching circuit. A high-frequency characteristic A measured at the end position;
The switch ensures the electrical connection between the end of the power distribution unit and the terminal for measurement and the terminal for measurement when the electric connection between the power distribution unit end and the output terminal of the matching circuit is disconnected. 12. The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein the measured high-frequency characteristic A is set to be equal.
プラズマを励起する際には前記測定位置と前記測定用端子との電気的接続を切断するとともに前記配電体側と前記高周波電源側との電気的接続を確保し、かつ、前記プラズマ処理室の周波数特性Aを測定する際には前記測定位置と前記測定用端子との電気的接続を確保するとともに前記高周波電源側と前記測定位置との電気的接続を切断する切り替えスイッチが設けられることを特徴とする請求項12記載のプラズマ処理システム。In the vicinity of the measurement position,
When exciting the plasma, the electrical connection between the measurement position and the measurement terminal is cut off, and the electrical connection between the power distribution body side and the high-frequency power supply side is secured, and the frequency characteristics of the plasma processing chamber are reduced. When measuring A, a changeover switch is provided that secures electrical connection between the measurement position and the measurement terminal and disconnects electrical connection between the high-frequency power supply side and the measurement position. The plasma processing system according to claim 12 .
前記スイッチにより、前記配電体端部と前記測定用端子との電気的接続を確保するとともに前記配電体端部と前記整合回路の出力端との電気的接続を切断した場合における前記測定用端子で測定した高周波特性Aと、が等しく設定されてなることを特徴とする請求項16記載のプラズマ処理システム。An output of the matching circuit in a case where the switch disconnects an electrical connection between the high-frequency power distribution body end and the measurement terminal and secures an electrical connection between the power distribution body end and the output terminal of the matching circuit. A high-frequency characteristic A measured at the end position;
The switch ensures the electrical connection between the end of the power distribution unit and the terminal for measurement and the terminal for measurement when the electric connection between the power distribution unit end and the output terminal of the matching circuit is disconnected. 17. The plasma processing system according to claim 16, wherein the measured high-frequency characteristic A is set to be equal.
前記それぞれのプラズマ処理室ユニットにおいて、非プラズマ発光時に、前記高周波電力を供給する際に整合回路の出力端子に接続される前記高周波電力配電体の端部である測定位置で測定した前記複数のプラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aのうち、その最大値Amax と最小値Amin とのばらつきが、
(Amax −Amin )/(Amax +Amin )
とされ、前記高周波特性Aが、共振周波数f、前記高周波電力の周波数におけるインピーダンスZ、前記高周波電力の周波数におけるレジスタンスR、または、前記高周波電力の周波数におけるリアクタンスXのいずれかで、
この値が0.1より小さい範囲であるか確認することを特徴とするプラズマ処理装置の検査方法。A plasma processing chamber having an electrode for exciting plasma, a high-frequency power supply for supplying high-frequency power to the electrode, an input terminal and an output terminal, wherein the high-frequency power supply is connected to the input terminal, and the electrode A plasma processing chamber unit including a plurality of plasma processing chamber units each including: a matching circuit that obtains impedance matching between the plasma processing chamber and the high-frequency power supply by connecting a high-frequency power distributor connected to the output terminal to the output terminal. The method,
In each of the plasma processing chamber units, at the time of non-plasma emission, the plurality of plasmas measured at a measurement position that is an end of the high-frequency power distribution body connected to an output terminal of a matching circuit when supplying the high-frequency power Among the high-frequency characteristics A of the processing chamber, the variation between the maximum value A max and the minimum value A min is as follows:
(A max -A min) / ( A max + A min)
Wherein the high frequency characteristic A is any one of a resonance frequency f, an impedance Z at a frequency of the high frequency power, a resistance R at a frequency of the high frequency power, or a reactance X at a frequency of the high frequency power,
A method for inspecting a plasma processing apparatus, comprising: checking whether this value is smaller than 0.1 .
前記それぞれのプラズマ処理室ユニットにおいて、非プラズマ発光時に、前記高周波電力を供給する際に前記高周波電源に接続される前記高周波電力給電体の前記高周波電源側端部である測定位置で測定した前記複数のプラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aのうち、その最大値Amax と最小値Amin とのばらつきが、
(Amax −Amin )/(Amax +Amin )
とされ、前記高周波特性Aが、共振周波数f、前記高周波電力の周波数におけるインピーダンスZ、前記高周波電力の周波数におけるレジスタンスR、または、前記高周波電力の周波数におけるリアクタンスXのいずれかで、
この値が0.1より小さい範囲であるか確認することを特徴とするプラズマ処理装置の検査方法。A plasma processing chamber having an electrode for exciting plasma, a high-frequency power supply for supplying high-frequency power to the electrode, a high-frequency power distributor having an input terminal and an output terminal and connected to the electrode; And a matching circuit for obtaining impedance matching between the plasma processing chamber and the high-frequency power supply by connecting the high-frequency power supply to the input terminal via the high-frequency power feeder. An inspection method for a plasma processing apparatus, comprising:
In each of the plasma processing chamber units, at the time of non-plasma emission, when supplying the high-frequency power , the plurality of the high-frequency power supply connected to the high-frequency power supply are measured at a measurement position that is the high-frequency power supply side end. Among the high-frequency characteristics A of each of the plasma processing chambers, the variation between the maximum value A max and the minimum value A min is
(A max -A min) / ( A max + A min)
Wherein the high frequency characteristic A is any one of a resonance frequency f, an impedance Z at a frequency of the high frequency power, a resistance R at a frequency of the high frequency power, or a reactance X at a frequency of the high frequency power,
A method for inspecting a plasma processing apparatus, comprising: confirming whether this value is smaller than 0.1 .
前記それぞれのプラズマ処理室ユニットにおいて、非プラズマ発光時に、前記高周波電力を供給する際に前記高周波電力供給電体に接続される前記入力端子である測定位置で測定した前記複数のプラズマ処理室のそれぞれの高周波特性Aのうち、その最大値Amax と最小値Amin とのばらつきが、
(Amax −Amin )/(Amax +Amin )
とされ、前記高周波特性Aが、共振周波数f、前記高周波電力の周波数におけるインピーダンスZ、前記高周波電力の周波数におけるレジスタンスR、または、前記高周波電力の周波数におけるリアクタンスXのいずれかで、
この値が0.1より小さい範囲であるか確認することを特徴とするプラズマ処理装置の検査方法。A plasma processing chamber having an electrode for exciting plasma, a high-frequency power supply for supplying high-frequency power to the electrode, a high-frequency power distributor having an input terminal and an output terminal and connected to the electrode; And a matching circuit for obtaining impedance matching between the plasma processing chamber and the high-frequency power supply by connecting the high-frequency power supply to the input terminal via the high-frequency power feeder. An inspection method for a plasma processing apparatus, comprising:
In each of the plasma processing chamber units, at the time of non-plasma emission , each of the plurality of plasma processing chambers measured at a measurement position that is the input terminal connected to the high-frequency power supply when supplying the high-frequency power Among the high-frequency characteristics A of the above, the variation between the maximum value A max and the minimum value A min is
(A max -A min) / ( A max + A min)
Wherein the high frequency characteristic A is any one of a resonance frequency f, an impedance Z at a frequency of the high frequency power, a resistance R at a frequency of the high frequency power, or a reactance X at a frequency of the high frequency power,
A method for inspecting a plasma processing apparatus, comprising: confirming whether this value is smaller than 0.1 .
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