JP2000049146A - High-frequency plasma treatment method and apparatus for detecting termination of process - Google Patents
High-frequency plasma treatment method and apparatus for detecting termination of processInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高周波プラズマ処理方
法およびプロセス終了検出装置に関するものであり、詳
しくは、基板などに高周波プラズマ処理を施す処理方法
において、プロセスの終了を容易に且つより早く検出可
能な高周波プラズマ処理方法、および、当該高周波プラ
ズマ処理方法に使用されるプロセス終了検出装置に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-frequency plasma processing method and a process end detecting device, and more particularly, to a method for performing high-frequency plasma processing on a substrate or the like, which detects the end of the process easily and earlier. The present invention relates to a possible high-frequency plasma processing method and a process end detection device used in the high-frequency plasma processing method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高周波プラズマ処理は、プラズマ処理装
置において生成したプラズマにより、半導体基板などに
エッチングやアッシングなどの乾式処理を施す処理であ
る。上記の処理に使用されるプラズマ処理装置は、一定
の真空度に保持され且つ材料ガスが定量供給される反応
容器（真空チャンバー）及び反応容器内の内部電極また
はエッチトンネルとしての金属円筒体から主として構成
され、これに高周波電力が印加されることにより反応容
器内にプラズマを励起する（特開平３−３２２５０１
号、特開平６−１６８８９６号公報参照）。2. Description of the Related Art High-frequency plasma processing is processing in which dry processing such as etching or ashing is performed on a semiconductor substrate or the like using plasma generated in a plasma processing apparatus. The plasma processing apparatus used for the above processing is mainly composed of a reaction vessel (vacuum chamber) in which a constant degree of vacuum is maintained and material gas is supplied in a constant amount, and a metal cylinder as an internal electrode or an etch tunnel in the reaction vessel. And a high-frequency power is applied thereto to excite plasma in the reaction vessel (JP-A-3-322501).
No., JP-A-6-168896).
【０００３】また、一般的なプラズマ処理装置には、反
応容器側のプラズマ発生回路（プラズマ源）におけるプ
ラズマ生成時のインピーダンスの変動に対応し、電力の
転送効率を高めるためのマッチング装置（周波数整合回
路）が付設される。マッチング装置は、可変式コンデン
サを含むＬＣ回路によって構成され、プラズマ源のイン
ピーダンスを電源側に整合させる。[0003] Further, a general plasma processing apparatus includes a matching device (frequency matching) for responding to a change in impedance at the time of plasma generation in a plasma generation circuit (plasma source) on the reaction vessel side and improving power transfer efficiency. Circuit) is attached. The matching device is configured by an LC circuit including a variable capacitor, and matches the impedance of the plasma source to the power supply side.
【０００４】しかしながら、上記マッチング装置は、可
変式コンデンサの駆動によって負荷インピーダンスを調
整するため、実際、応答速度が遅く、電源側に対するイ
ンピーダンスの完全な整合が得られていない。その結
果、電力の転送効率が低いと言う問題があり、更に、プ
ラズマ処理装置においては、電源側の周波数とのずれに
より、安定したプラズマが保持できない場合もある。However, since the matching device adjusts the load impedance by driving the variable capacitor, the response speed is actually slow, and perfect matching of the impedance with respect to the power supply is not obtained. As a result, there is a problem that the power transfer efficiency is low, and further, in the plasma processing apparatus, stable plasma may not be able to be maintained due to a deviation from the frequency on the power supply side.
【０００５】そこで、本発明者等は、プラズマ処理装置
に高周波電力を供給する際、負荷インピーダンスの変動
に応じて電源側の発振周波数を整合させることにより、
電力の転送効率を最大限に高めることが出来かつ一層安
定したプラズマが得られることを見出し、先に、「プラ
ズマ生成用の螺旋共振装置」として特許出願済みである
（特願平９−３４３８５０）。[0005] Therefore, the present inventors, when supplying high-frequency power to the plasma processing apparatus, match the oscillation frequency on the power supply side in accordance with the change in load impedance.
It has been found that the power transfer efficiency can be maximized and more stable plasma can be obtained, and a patent application has already been filed as a "spiral resonator for plasma generation" (Japanese Patent Application No. Hei 9-343850). .
【０００６】ところで、上記エッチングやアッシング等
の処理においては、製造コストを低減するため、出来る
限り処理レートを高めることが不可欠であり、特に、プ
ロセスの終了をより早く検出して次工程に移行すること
が重要である。そして、上記の各種の高周波プラズマ処
理においては、通常、プロセス中に反応容器で発生する
光を光ダイオードアレイ等によって捕捉し、光強度の変
化によってプロセスの終了を検出している。In the above-described processes such as etching and ashing, it is essential to increase the processing rate as much as possible in order to reduce the manufacturing cost. In particular, the end of the process is detected earlier and the process proceeds to the next step. This is very important. In the above various high-frequency plasma treatments, light generated in the reaction vessel during the process is usually captured by a photodiode array or the like, and the end of the process is detected by a change in light intensity.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記の光学的手段によ
ってプロセスの終了を検出する方法においては、プロセ
ス中に発生する光の波長および強度がプロセスの違いに
よって相違するため、プロセス毎に光学フィルタを取り
換えたり、受光素子の検出感度（ゲイン）を再調整する
必要がある。特に、灰化処理などのプロセスでは、反応
中の光強度の差異が著しく大きくなるため、実際、感度
調整が難しく、反応の全過程をモニターできないことも
ある。In the method for detecting the end of a process by the above-mentioned optical means, the wavelength and intensity of light generated during the process are different depending on the process. It is necessary to replace or readjust the detection sensitivity (gain) of the light receiving element. In particular, in processes such as incineration, the difference in light intensity during the reaction becomes extremely large, and thus, in practice, sensitivity adjustment is difficult, and it may not be possible to monitor the entire process of the reaction.
【０００８】本発明は、上記の実情に鑑みなされたもの
であり、その目的は、基板などに高周波プラズマ処理を
施す処理方法において、プロセスの終了を容易に且つ確
実に、しかも、より早く検出可能な高周波プラズマ処理
方法、および、当該高周波プラズマ処理方法に使用され
るプロセス終了検出装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a processing method for performing high-frequency plasma processing on a substrate or the like so that the end of the process can be detected easily, reliably, and more quickly. An object of the present invention is to provide a high-frequency plasma processing method and a process end detecting device used in the high-frequency plasma processing method.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決するため種々検討した結果、プラズマ処理装置
側の負荷インピーダンスの変動に応じて発振周波数を整
合させる先に提案の上述の技術において、発振周波数の
変動状態を観察したところ、プロセスの終了時に微小な
周波数の変動パターンがあることを知徳した。そして、
斯かる知見に基づいて更に検討を重ねた結果、プロセス
終了時の周波数の変動を有効に検出するならば、プロセ
スの相違に拘らず容易に且つ確実にプロセスの終了を検
出し得ることを見出し、本発明を完成した。The present inventors have made various studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have proposed the above-mentioned proposal which matches the oscillation frequency in accordance with the change in the load impedance of the plasma processing apparatus. In the technology, when observing the fluctuation state of the oscillation frequency, it was learned that there was a minute frequency fluctuation pattern at the end of the process. And
As a result of further study based on such knowledge, it has been found that if the fluctuation of the frequency at the end of the process is effectively detected, the end of the process can be easily and reliably detected regardless of the difference in the process, The present invention has been completed.
【００１０】すなわち、本発明の要旨は、プラズマ処理
装置に高周波電力を供給し、かつ、プラズマ処理装置側
のインピーダンスの変動に応じて発振周波数を整合させ
ることにより、基板などに高周波プラズマ処理を施す処
理方法において、高周波電源側の発振周波数を検出する
と共に、発振周波数の変化率に基づいてプロセスの終了
を判別することを特徴とする高周波プラズマ処理方法に
存する。That is, the gist of the present invention is to perform high-frequency plasma processing on a substrate or the like by supplying high-frequency power to the plasma processing apparatus and matching the oscillation frequency according to the variation in impedance on the plasma processing apparatus side. A high-frequency plasma processing method is characterized in that an oscillating frequency on the high-frequency power supply side is detected and the end of the process is determined based on a change rate of the oscillating frequency.
【００１１】上記の高周波プラズマ処理方法において
は、高周波電源側の発振周波数を検出し、その変化率に
よってプロセスの終了を判別するため、プロセス中に発
生する光の波長や強度の相違に無関係にプロセスの終了
を検出できる。本発明の処理方法は、特に、反応エネル
ギーが大きく、従来法を適用し難い灰化処理プロセスに
好適である。In the above-described high-frequency plasma processing method, since the oscillation frequency of the high-frequency power supply is detected and the end of the process is determined based on the rate of change, the process is performed irrespective of the difference in wavelength or intensity of light generated during the process. Can be detected. The treatment method of the present invention is particularly suitable for an ashing treatment process in which the reaction energy is large and the conventional method is difficult to apply.
【００１２】また、本発明の他の要旨は、上記の処理方
法に適用するプロセス終了検出装置であって、プラズマ
処理装置に供給される高周波電力の発振周波数を検出す
る周波数検出手段と、検出された周波数データを解析し
且つ発振周波数の変化率に基づいてプロセスの終了を判
別する演算処理手段とを備えていることを特徴とするプ
ロセス終了検出装置に存する。Another aspect of the present invention is a process end detecting device applied to the above-described processing method, wherein the frequency detecting means detects an oscillation frequency of high-frequency power supplied to the plasma processing device. And an arithmetic processing means for analyzing the frequency data obtained and judging the end of the process based on the rate of change of the oscillation frequency.
【００１３】上記のプロセス終了検出装置において、周
波数検出手段は、プラズマ処理装置に供給される高周波
電力の発振周波数を検出し、また、演算処理手段は、発
振周波数の変化率に基づいてプロセスの終了を判別する
ため、プロセスの相違に拘らずプロセスの終了を検出で
きる。In the above-mentioned process end detecting device, the frequency detecting means detects the oscillation frequency of the high frequency power supplied to the plasma processing apparatus, and the arithmetic processing means detects the end of the process based on the change rate of the oscillation frequency. , The end of the process can be detected regardless of the difference between the processes.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】本発明に係る高周波プラズマ処理
方法および当該処理方法に使用されるプロセス終了検出
装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、プ
ラズマ処理装置に適用される高周波電源の電源制御装置
の概要を示すブロック図である。図２は、プラズマ処理
装置に対する発振周波数の制御パターンの一例を示すグ
ラフである。以下、実施形態の説明においては、高周波
プラズマ処理方法を「プラズマ処理方法」、プロセス終
了検出装置を「終了検出装置」と略記する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a high-frequency plasma processing method according to the present invention and a process end detecting device used in the processing method will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a power supply control device for a high-frequency power supply applied to a plasma processing apparatus. FIG. 2 is a graph showing an example of an oscillation frequency control pattern for the plasma processing apparatus. Hereinafter, in the description of the embodiment, the high-frequency plasma processing method is abbreviated as “plasma processing method”, and the process end detection device is abbreviated as “end detection device”.
【００１５】先ず、本発明のプラズマ処理方法を説明す
る。本発明のプラズマ処理方法は、図１に示す様に、プ
ラズマ処理装置（１）に高周波電源（２）（全体の図示
を省略）から高周波電力を供給することにより、プラズ
マ処理装置（１）においてプラズマを励起させ、例えば
半導体基板にドライエッチング、イオンエッチング、ア
ッシング、プラズマ蒸着などの乾式処理を施す方法であ
る。First, the plasma processing method of the present invention will be described. According to the plasma processing method of the present invention, as shown in FIG. 1, high-frequency power is supplied to a plasma processing apparatus (1) from a high-frequency power supply (2) (not shown in the whole), so that the plasma processing apparatus (1) can be used. This is a method in which plasma is excited and a dry process such as dry etching, ion etching, ashing, or plasma deposition is performed on a semiconductor substrate.
【００１６】プラズマ処理装置（１）は、プラズマリア
クター、ウェハー処理装置、基板処理装置、熱処理装
置、加熱処理装置などの呼称で知られた装置であり、上
述の様に、概略、ガス導入管と真空系に連結されたガス
排出管とを有する反応容器（真空チャンバー）、およ
び、反応容器の内部に配置された金属円筒体から主とし
て構成され、金属円筒体を内部電極またはエッチトンネ
ルとして利用し、高周波電力が印加されることによって
反応容器内でプラズマを励起する装置である。斯かる装
置は、基板の処理方式によってバッチ方式、枚葉方式が
あるが、電極を中心としたプラズマの発生構造から、同
軸給電型、対向電極型などの構造が一般的である。The plasma processing apparatus (1) is an apparatus known by a name such as a plasma reactor, a wafer processing apparatus, a substrate processing apparatus, a heat treatment apparatus, and a heating processing apparatus. A reaction vessel (vacuum chamber) having a gas discharge pipe connected to a vacuum system, and a metal cylinder arranged inside the reaction vessel, and using the metal cylinder as an internal electrode or an etch tunnel; This is a device that excites plasma in a reaction vessel by applying high-frequency power. Such an apparatus includes a batch method and a single-wafer method depending on the processing method of the substrate, but generally uses a coaxial power supply type, a counter electrode type, or the like from a plasma generation structure centering on electrodes.
【００１７】また、エッチング、アッシング、蒸着など
の基板処理において、ラジカルによる反応を促進し且つ
イオンダメージを極力低減したり、あるいは、エッチン
グ処理などで高精度に選択比を規定するためにイオン衝
撃を避ける必要がある場合、プラズマ処理装置（１）と
しては、全波長モードで共振する螺旋共振コイルを使用
した装置が好適である。螺旋共振コイルの装置は、国際
公開ＷＯ９７／２１３３２号公報に記載された装置であ
り、斯かる装置によれば、共振コイルによって定在波を
誘導することにより位相電圧と逆位相電圧を互いに相殺
し、電位がゼロのノードにおいて極めて電位の低い誘導
性結合プラズマを励起できる。なお、上記の各プラズマ
処理装置におけるインピーダンスは、使用基準などか
ら、通常は５０オームに設定される。In substrate processing such as etching, ashing, and vapor deposition, a reaction by radicals is promoted and ion damage is reduced as much as possible. If it is necessary to avoid such a situation, an apparatus using a spiral resonance coil that resonates in all wavelength modes is preferable as the plasma processing apparatus (1). The device of the spiral resonance coil is a device described in International Publication WO97 / 21332, and according to such a device, a standing wave is induced by the resonance coil to cancel the phase voltage and the antiphase voltage with each other. , An inductively coupled plasma having a very low potential can be excited at a node having a zero potential. Note that the impedance of each of the above-described plasma processing apparatuses is usually set to 50 ohms based on usage standards and the like.
【００１８】高周波電源（２）としては、プラズマ処理
装置（１）に必要な電圧および周波数の電力を供給でき
る電源である限り、適宜の電源を使用し得るが、例え
ば、周波数８０ｋＨｚ〜８００ＭＨｚで０．５〜５ＫＷ
程度の電力を供給可能な高周波発生器（Ｒｆゼネレー
タ）が使用される。具体的には、上記の電源としては、
コムデル社（Comdel Inc）製の商品名「ＣＸ−３００
０」として知られる固定周波数型の高周波電源（周波
数：２７．１２ＭＨｚ、出力：３ＫＷ）が挙げられる。
また、ＩＦＩ社製の商品名「ＴＣＣＸ３５００」として
知られる高出力の高帯域増幅をヒューレットパッカード
社製の商品名「ＨＰ１１６Ａ」として知られる０〜５０
ＭＨｚのパルス発生器と共に使用することにより、８０
０ｋＨｚ〜５０ＭＨｚの周波数域で２ｋＷの出力が可能
な可変周波数電源を構成できる。As the high-frequency power supply (2), any suitable power supply can be used as long as it can supply power of a voltage and a frequency necessary for the plasma processing apparatus (1). .5-5KW
A high-frequency generator (Rf generator) capable of supplying a certain amount of power is used. Specifically, as the above power supply,
Product name “CX-300” manufactured by Comdel Inc.
A fixed-frequency high-frequency power supply (frequency: 27.12 MHz, output: 3 KW) known as “0”.
In addition, a high-output, high-bandwidth amplification known as ITC's trade name "TCCX3500" is provided by Hewlett-Packard's trade name "HP116A".
When used with a pulse generator at 80 MHz,
A variable frequency power supply capable of outputting 2 kW in a frequency range of 0 kHz to 50 MHz can be configured.
【００１９】高周波電源（２）は、プリアンプ（図示省
略）を含み且つ発振周波数および出力を規定する電源制
御装置（３）と、所定出力に増幅するための増幅器
（４）とを備えている。すなわち、高周波電源（２）に
おいて、電源制御装置（３）は、操作パネル（図示省
略）を通じて予め設定された周波数および電力に関する
出力条件に基づいて増幅器（４）を制御し、増幅器
（４）は、高周波共振装置（１）に伝送線路（５）を介
して一定の高周波電力を供給する様になされている。The high frequency power supply (2) includes a power supply control device (3) including a preamplifier (not shown) and defining an oscillation frequency and an output, and an amplifier (4) for amplifying to a predetermined output. That is, in the high-frequency power supply (2), the power supply control device (3) controls the amplifier (4) based on preset output conditions related to frequency and power through an operation panel (not shown). A constant high-frequency power is supplied to the high-frequency resonator (1) via the transmission line (5).
【００２０】本発明のプラズマ処理方法においては、プ
ラズマ生成時のプラズマ処理装置（１）側のインピーダ
ンスの変動に応じて発振周波数を整合させることによ
り、実効負荷電力の低下を防止し且つ安定したプラズマ
を生成し、そして、基板などに上記の様な処理を施す。
そこで、高周波電源（２）の電源制御装置（３）として
は、上記の様な発振周波数の整合を図るため、特定の周
波数制御機能を備えた制御装置が使用される。In the plasma processing method according to the present invention, the oscillation frequency is matched in accordance with the fluctuation of the impedance of the plasma processing apparatus (1) at the time of generating the plasma, so that the effective load power is prevented from lowering and the plasma is stabilized. Is generated, and the substrate or the like is subjected to the above-described processing.
Therefore, as the power supply control device (3) for the high-frequency power supply (2), a control device having a specific frequency control function is used in order to match the oscillation frequencies as described above.
【００２１】具体的には、電源制御装置（３）は、例え
ば、図１（ａ）及び（ｂ）に示す様に、制御用アナログ
信号を周波数信号にデジタル変換するＡ／Ｄコンバータ
（３１）、変換された周波数信号の値と予め設定記憶さ
れた発振周波数の値に基づいて適切な発振周波数を演算
する演算処理回路（３２）、演算処理して得られた周波
数の値を電圧信号にアナログ変換するＤ／Ａコンバータ
（３３）、および、Ｄ／Ａコンバータ（３３）からの印
加電圧に応じて発振する電圧制御発振器（３４）によっ
て構成される。Specifically, for example, as shown in FIGS. 1A and 1B, the power supply control device (3) includes an A / D converter (31) for digitally converting a control analog signal into a frequency signal. An arithmetic processing circuit (32) that calculates an appropriate oscillation frequency based on the value of the converted frequency signal and the value of the oscillation frequency stored in advance, and converts the frequency value obtained by the arithmetic processing into a voltage signal It comprises a D / A converter (33) for conversion and a voltage controlled oscillator (34) that oscillates according to the applied voltage from the D / A converter (33).
【００２２】そして、電源制御装置（３）は、プラズマ
処理装置（１）との間に設置された反射波パワーメータ
（６）によって検出される反射波電力が最小となる様
に、高周波電源（２）の発振周波数を調整する機能を備
えている。すなわち、増幅器（４）の出力側には、高周
波電源（２）の一部としての反射波パワーメータ（６）
が設けられ、反射波パワーメータ（６）は、プラズマの
容量性結合などによって生じる反射波電力を検出し、そ
の電圧信号を周波数制御手段（３）のＡ／Ｄコンバータ
（３１）にフィードバックする。演算処理回路（３２）
は、反射波電力に相当する周波数のずれ分を演算し、反
射波電力が最小となる様に発振周波数を増加または減少
させ、Ｄ／Ａコンバータ（３３）を介して電圧制御発振
器（３４）に電圧出力する。そして、電圧制御発振器
（３４）は、プラズマ条件下における正確な共振周波数
の周波数信号を増幅器（４）に与える。The power supply control device (3) controls the high frequency power supply (3) so that the reflected wave power detected by the reflected wave power meter (6) installed between the power supply control device (3) and the plasma processing device (1) is minimized. It has the function of adjusting the oscillation frequency of 2). That is, on the output side of the amplifier (4), a reflected wave power meter (6) as a part of the high frequency power supply (2) is provided.
The reflected wave power meter (6) detects reflected wave power generated by capacitive coupling of plasma and the like, and feeds back the voltage signal to the A / D converter (31) of the frequency control means (3). Arithmetic processing circuit (32)
Calculates the deviation of the frequency corresponding to the reflected wave power, increases or decreases the oscillation frequency so that the reflected wave power is minimized, and sends it to the voltage controlled oscillator (34) via the D / A converter (33). Output voltage. Then, the voltage controlled oscillator (34) gives a frequency signal of an accurate resonance frequency under the plasma condition to the amplifier (4).
【００２３】また、電源制御装置（３）は、プラズマ処
理装置（１）との間に設置された位相検出器（７）によ
って検出される電圧と電流の位相差が０°となる様に、
発振周波数を調整する機能を備えていてもよい。すなわ
ち、増幅器（４）の出力側には、位相検出器（７）が介
装され、位相検出器（７）は、伝送線路（５）における
進行波電力の電圧と電流の位相差を検出し、その電圧信
号を電源制御装置（３）のＡ／Ｄコンバータ（３１）に
フィードバックする。演算処理回路（３２）は、位相ず
れに相当する周波数のずれ分を演算し、伝送線路（５）
における進行波電力の上記の位相差が０°となる様に発
振周波数を増減させる。そして、上記と同様に、演算処
理回路（３２）がＤ／Ａコンバータ（３３）を介して電
圧制御発振器（３４）に電圧出力し、補正された周波数
信号を増幅器（４）に与える。The power supply control device (3) operates so that the phase difference between the voltage and the current detected by the phase detector (7) provided between the power supply control device (3) and the plasma processing device (1) becomes 0 °.
A function for adjusting the oscillation frequency may be provided. That is, a phase detector (7) is interposed on the output side of the amplifier (4), and the phase detector (7) detects the phase difference between the voltage and the current of the traveling wave power in the transmission line (5). The voltage signal is fed back to the A / D converter (31) of the power supply control device (3). The arithmetic processing circuit (32) calculates a frequency shift corresponding to the phase shift and calculates a transmission line (5).
The oscillation frequency is increased or decreased so that the above-mentioned phase difference of the traveling wave power at 0 becomes 0 °. Then, similarly to the above, the arithmetic processing circuit (32) outputs a voltage to the voltage controlled oscillator (34) via the D / A converter (33), and supplies the corrected frequency signal to the amplifier (4).
【００２４】本発明においては、上記の様な電源制御装
置（３）の周波数制御機能により、プラズマ処理装置
（１）からの反射波電力が最小となる様に、および／ま
たは、電圧と電流の位相差が０°となる様に高周波電源
（２）の発振周波数を信号処理によって迅速に制御し、
そして、容量性結合などによってプラズマ処理装置
（１）で生じたインピーダンスの不整合を高周波電源
（２）側で補完するため、電力の転送効率を最大限に高
めることが出来かつ安定したプラズマを形成できる。In the present invention, the frequency control function of the power supply control device (3) as described above minimizes the reflected wave power from the plasma processing device (1) and / or controls the voltage and current. The oscillation frequency of the high frequency power supply (2) is quickly controlled by signal processing so that the phase difference becomes 0 °,
The high frequency power supply (2) complements the impedance mismatch generated in the plasma processing apparatus (1) due to capacitive coupling or the like, so that the power transfer efficiency can be maximized and a stable plasma is formed. it can.
【００２５】ところで、高周波電源（２）の発振周波数
は、上記の様な制御により図２に示す様に変化する。図
２は、灰化処理において、高周波電源（２）の電源制御
装置（３）から出力される発振周波数の変化をモニター
した例を示したものである。先ず、プラズマ処理装置
（１）に約２７．１５ＭＨｚの高周波を印加してプラズ
マを励起すると、プラズマ処理装置（１）側の負荷イン
ピーダンスが変動するため、一時的に発振周波数が約２
７．１２〜２７．１３ＭＨｚに制御される。Incidentally, the oscillation frequency of the high frequency power supply (2) changes as shown in FIG. 2 by the above control. FIG. 2 shows an example in which a change in the oscillation frequency output from the power supply control device (3) of the high-frequency power supply (2) is monitored in the ashing process. First, when a plasma is excited by applying a high frequency of about 27.15 MHz to the plasma processing apparatus (1), the load impedance on the plasma processing apparatus (1) fluctuates.
It is controlled to 7.12 to 27.13 MHz.
【００２６】処理開始後の約３秒までは、安定したプラ
ズマを得るためのデッドタイムであり、スタートポイン
ト（Ｐ１）から基板の昇温と共に灰化が行われる。灰化
処理の間、基板表面に塗布されたレジストの反応の変化
に伴い、プラズマ種の存在量が変化するため、発振周波
数が約２７．１３〜２７．１６ＭＨｚの範囲で制御され
る。Until about three seconds after the start of the process, it is a dead time for obtaining a stable plasma, and ashing is performed together with the temperature rise of the substrate from the start point (P1). During the ashing process, the oscillation frequency is controlled in the range of about 27.13 to 27.16 MHz because the abundance of the plasma species changes as the reaction of the resist applied to the substrate surface changes.
【００２７】基板表面のレジストが略灰化されると、最
初のプラズマ放電状態に近づくため、発振周波数が再び
約２７．１３ＭＨｚに制御される。図示した処理例で
は、処理開始から約１３秒後が灰化処理を略終了したジ
ャストアッシングポイント（Ｐ２）である。ジャストア
ッシングポイント（Ｐ２）を過ぎると、僅かな残渣を処
理するためのオーバーアッシングを行う。その間、発振
周波数は約２７．１２ＭＨｚ近傍まで徐々に下げられ
る。そして、完全に処理を終了すると、瞬間的に発振周
波数が処理開始以降で最小の状態に制御される。斯かる
最小の状態が処理のエンドポイント（Ｐ３）となる。When the resist on the substrate surface is substantially ashed, the oscillation frequency is controlled again to about 27.13 MHz because the initial plasma discharge state is approached. In the illustrated processing example, about 13 seconds after the start of the processing is the just-ashing point (P2) at which the incineration processing is substantially finished. After passing the just-ashing point (P2), overashing for processing a slight residue is performed. During that time, the oscillation frequency is gradually reduced to about 27.12 MHz. Then, when the processing is completely completed, the oscillation frequency is momentarily controlled to the minimum state after the start of the processing. Such a minimum state is the processing end point (P3).
【００２８】そこで、本発明のプラズマ処理方法におい
ては、上記に例示した様な高周波電源（２）側の発振周
波数を検出すると共に、発振周波数の変化率に基づいて
プロセスの終了を判別する。これにより、本発明におい
ては、プロセスの相違に拘らず容易に且つ確実にプロセ
スの終了を検出し得る。Therefore, in the plasma processing method of the present invention, the oscillation frequency of the high-frequency power source (2) as described above is detected, and the end of the process is determined based on the change rate of the oscillation frequency. Thus, in the present invention, the end of the process can be easily and reliably detected regardless of the difference between the processes.
【００２９】具体的には、本発明のプラズマ処理方法に
おいては、モニターされる発振周波数の変化率、すなわ
ち微分値を逐次演算すると共に、微分値の最大値、図２
の処理例ではジャストアッシングポイント（Ｐ２）直前
の発振周波数の下降開始状態における微分値を検出す
る。微分値の最大値は、処理開始以降の微分値のピーク
値として検出できる。更に、斯かるピーク値を検出した
後、最初に微分値の変化を検出した時点をジャストアッ
シングポイント（Ｐ２）と判別する。そして、ジャスト
アッシングポイント（Ｐ２）を検出後、更に微分値の変
化を検出した時点をエンドポイント（Ｐ３）と判別す
る。More specifically, in the plasma processing method of the present invention, the rate of change of the monitored oscillation frequency, that is, the differential value is sequentially calculated, and the maximum value of the differential value is calculated as shown in FIG.
In the processing example of (1), the differential value in the oscillation start state immediately before the just-shing point (P2) is detected. The maximum value of the differential value can be detected as the peak value of the differential value after the start of the processing. Further, after detecting such a peak value, the point in time when the change in the differential value is first detected is determined as the just-ashing point (P2). Then, after detecting the just-shinging point (P2), the point in time when the change in the differential value is further detected is determined as the end point (P3).
【００３０】上記の様な方法によりエンドポイント（Ｐ
３）を検出した場合は、直ちに高周波電源（２）の電源
制御装置（３）に検出信号を出力し、高周波電源（２）
の駆動を停止する。また、プロセスの終了を検出する上
記の演算処理に併せ、処理内容や基板条件などの処理条
件に応じ、例えば、ジャストアッシングポイント（Ｐ
２）等までの途中の処理に要する時間を予め設定し、斯
かる途中処理の間はエンドポイント（Ｐ３）を検出しな
い様に設定することも出来る。The end point (P
When 3) is detected, a detection signal is immediately output to the power supply control device (3) of the high frequency power supply (2), and the high frequency power supply (2) is output.
Stop driving. In addition to the above-mentioned arithmetic processing for detecting the end of the process, for example, according to processing conditions such as processing contents and substrate conditions, for example, the just-shing point (P
2) It is also possible to set in advance the time required for processing in the middle of the process, and to set such that the endpoint (P3) is not detected during the middle of the process.
【００３１】本発明のプラズマ処理方法においては、高
周波電源（２）側の発振周波数を検出し、その変化率に
よってプロセスの終了を判別するため、プロセス中に発
生する光の波長や強度の相違に無関係にプロセスの終了
を検出できる。すなわち、本発明のプラズマ処理方法に
よれば、プロセスの終了を容易に且つ確実に、しかも、
より早く検出でき、処理済みの基板などを迅速に次工程
に移行できる。また、本発明の処理方法は、上述の様な
各種のプラズマ処理に適用し得るが、特に、反応エネル
ギーが大きく、従来法を適用し難い灰化処理プロセスに
好適である。In the plasma processing method of the present invention, the oscillation frequency of the high-frequency power supply (2) is detected and the end of the process is determined based on the rate of change. The end of the process can be detected independently. That is, according to the plasma processing method of the present invention, the end of the process can be easily and reliably performed, and
Detection can be performed earlier, and a processed substrate or the like can be promptly shifted to the next step. Further, the treatment method of the present invention can be applied to various kinds of plasma treatments as described above, but is particularly suitable for an ashing treatment process which has a large reaction energy and is difficult to apply the conventional method.
【００３２】次に、上記プラズマ処理方法において、プ
ロセスの終了を検出するために使用される本発明の終了
検出装置について説明する。上記プラズマ処理方法に適
用される高周波電源（２）の電源制御装置（３）は、上
述の通りであり、プロセスの終了を検出するため、図１
に示す様に、Ｄ／Ａコンバータ（３３）からの出力信号
をプロセス終了検出用の信号として外部出力するか（図
１（ａ）参照）、または、電圧制御発振器（３４）から
の出力信号を周波数／電圧変換器（３７）を介してプロ
セス終了検出用の信号として外部出力する様になされて
いる。Next, a description will be given of an end detection apparatus of the present invention used for detecting the end of the process in the above-described plasma processing method. The power supply control device (3) of the high-frequency power supply (2) applied to the above-described plasma processing method is as described above.
As shown in (1), the output signal from the D / A converter (33) is externally output as a signal for detecting the end of the process (see FIG. 1A), or the output signal from the voltage controlled oscillator (34) is The signal is externally output as a signal for detecting the end of the process via the frequency / voltage converter (37).
【００３３】本発明の終了検出装置は、高周波電源
（２）から外部出力された上記プロセス終了検出用の信
号をデジタル化し、上記の様な所定の演算処理を行って
プロセスの終了を検出する様になされている。すなわ
ち、本発明の終了検出装置は、図示を省略するが、コン
ピュータやプログラム制御装置によって構成されてお
り、プラズマ処理装置（１）に供給される高周波電力の
発振周波数を検出する周波数検出手段と、検出された周
波数データを解析し且つ発振周波数の変化率に基づいて
プロセスの終了を判別する演算処理手段とを備えてい
る。An end detection device of the present invention digitizes the process end detection signal externally output from the high frequency power supply (2) and performs the above-described predetermined arithmetic processing to detect the end of the process. Has been made. That is, although not shown, the end detection device of the present invention includes a computer and a program control device, and includes a frequency detection unit that detects an oscillation frequency of high-frequency power supplied to the plasma processing device (1); An arithmetic processing means for analyzing the detected frequency data and determining the end of the process based on the change rate of the oscillation frequency.
【００３４】上記の終了検出装置において、周波数検出
手段は、プラズマ処理装置に供給される高周波電力の発
振周波数を検出し、また、演算処理手段は、上記の処理
方法において示した様に、発振周波数の変化率に基づい
てプロセスの終了を判別するため、プロセスの相違に拘
らず容易に且つ確実に、しかも、より早くプロセスの終
了を検出でき、処理済みの基板などを迅速に次工程に移
行できる。In the above-mentioned end detecting device, the frequency detecting means detects the oscillating frequency of the high-frequency power supplied to the plasma processing apparatus, and the arithmetic processing means outputs the oscillating frequency as described in the above processing method. The end of the process is determined based on the change rate of the process, so that the end of the process can be detected easily and reliably regardless of the difference between the processes, and the end of the process can be detected earlier, and the processed substrate or the like can be promptly shifted to the next step. .
【００３５】なお、上記の実施形態では、特定の電源制
御装置（３）によって発振周波数をプロセス側に整合さ
せる構造の高周波電源（２）を使用したが、本発明は、
一般的な高周波電源を使用し、プロセス側のインピーダ
ンスの変動に応じて発振周波数を整合させる周波数整合
器により前記の高周波電源を制御してもよい。また、本
発明の終了検出装置は、上述の様な電源制御装置（３）
又は周波数整合器に組み込まれていてもよい。In the above embodiment, the high-frequency power supply (2) having a structure in which the oscillation frequency is matched to the process side by the specific power supply control device (3) is used.
A general high-frequency power supply may be used, and the high-frequency power supply may be controlled by a frequency matching device that matches the oscillation frequency according to the variation in the impedance on the process side. In addition, the end detection device of the present invention provides a power control device (3) as described above.
Alternatively, it may be incorporated in a frequency matching device.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、高
周波電源側の発振周波数を検出し、その変化率によって
プロセスの終了を判別するため、プロセス中の反応状態
に無関係にプロセスの終了を容易に且つ確実に、しか
も、より早く検出でき、処理済みの基板などを迅速に次
工程に移行できる。As described above, according to the present invention, since the oscillation frequency of the high frequency power supply is detected and the end of the process is determined based on the rate of change, the end of the process is independent of the reaction state during the process. Can be detected easily and reliably, and more quickly, and a processed substrate or the like can be promptly shifted to the next step.
【図１】プラズマ処理装置に適用される高周波電源の電
源制御装置を示すブロックFIG. 1 is a block diagram showing a power supply control device of a high-frequency power supply applied to a plasma processing apparatus.
【図２】プラズマ処理装置に対する発振周波数の制御パ
ターンの一例を示すグラフFIG. 2 is a graph showing an example of an oscillation frequency control pattern for a plasma processing apparatus.
１ ：プラズマ処理装置 ２ ：高周波電源 ３ ：電源制御装置 ３１：Ａ／Ｄコンバータ ３２：演算処理回路 ３３：Ｄ／Ａコンバータ ３４：電圧制御発振器 ３７：周波数−電圧変換器 ４ ：増幅器 ５ ：伝送線路 ６ ：反射波パワーメータ ７ ：位相検出器 Ｐ３：エンドポイント 1: plasma processing device 2: high-frequency power supply 3: power supply control device 31: A / D converter 32: arithmetic processing circuit 33: D / A converter 34: voltage controlled oscillator 37: frequency-voltage converter 4: amplifier 5: transmission line 6: Reflected wave power meter 7: Phase detector P3: Endpoint
Claims (3)
し、かつ、プラズマ処理装置側のインピーダンスの変動
に応じて発振周波数を整合させることにより、基板など
に高周波プラズマ処理を施す処理方法において、高周波
電源側の発振周波数を検出すると共に、発振周波数の変
化率に基づいてプロセスの終了を判別することを特徴と
する高周波プラズマ処理方法。1. A processing method for supplying a high-frequency power to a plasma processing apparatus and matching an oscillation frequency according to a change in impedance on the side of the plasma processing apparatus to perform high-frequency plasma processing on a substrate or the like. A high-frequency plasma processing method comprising: detecting an oscillation frequency on the side; and determining the end of the process based on a change rate of the oscillation frequency.
項１に記載の高周波プラズマ処理方法。2. The high-frequency plasma processing method according to claim 1, wherein the process is an ashing process.
するプロセス終了検出装置であって、プラズマ処理装置
に供給される高周波電力の発振周波数を検出する周波数
検出手段と、検出された周波数データを解析し且つ発振
周波数の変化率に基づいてプロセスの終了を判別する演
算処理手段とを備えていることを特徴とするプロセス終
了検出装置。3. A process end detecting apparatus applied to the processing method according to claim 1 or 2, wherein a frequency detecting means for detecting an oscillation frequency of a high-frequency power supplied to the plasma processing apparatus; A process end detecting device comprising: an arithmetic processing means for analyzing data and determining the end of the process based on a change rate of the oscillation frequency.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10216770A JP2000049146A (en) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | High-frequency plasma treatment method and apparatus for detecting termination of process |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP10216770A JP2000049146A (en) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | High-frequency plasma treatment method and apparatus for detecting termination of process |
Publications (1)
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|---|---|
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ID=16693637
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| JP (1) | JP2000049146A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002294460A (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-09 | Tadahiro Omi | Plasma processing apparatus with microwave and plasma process controlling method |
| JP2007266006A (en) * | 2007-06-20 | 2007-10-11 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Plasma reactor |
| JP2014068329A (en) * | 2012-09-07 | 2014-04-17 | Daihen Corp | Impedance adjustment device |
| JP2016076428A (en) * | 2014-10-08 | 2016-05-12 | 春日電機株式会社 | Discharge processing device |
-
1998
- 1998-07-31 JP JP10216770A patent/JP2000049146A/en not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002294460A (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-09 | Tadahiro Omi | Plasma processing apparatus with microwave and plasma process controlling method |
| WO2002080632A1 (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-10 | Tokyo Electron Limited | Device and control method for micro wave plasma processing |
| US7404991B2 (en) | 2001-03-28 | 2008-07-29 | Tokyo Electron Limited | Device and control method for micro wave plasma processing |
| JP2007266006A (en) * | 2007-06-20 | 2007-10-11 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Plasma reactor |
| JP2014068329A (en) * | 2012-09-07 | 2014-04-17 | Daihen Corp | Impedance adjustment device |
| JP2017135117A (en) * | 2012-09-07 | 2017-08-03 | 株式会社ダイヘン | Impedance adjustment method for high frequency matching system |
| JP2016076428A (en) * | 2014-10-08 | 2016-05-12 | 春日電機株式会社 | Discharge processing device |
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