JP2003253447A - マイクロ波プラズマクリーニングの終点検出方法及びその装置 - Google Patents

マイクロ波プラズマクリーニングの終点検出方法及びその装置

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JP2003253447A
JP2003253447A JP2002060315A JP2002060315A JP2003253447A JP 2003253447 A JP2003253447 A JP 2003253447A JP 2002060315 A JP2002060315 A JP 2002060315A JP 2002060315 A JP2002060315 A JP 2002060315A JP 2003253447 A JP2003253447 A JP 2003253447A
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processing chamber
microwave
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cleaning
plasma cleaning
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Makoto Taguchi
誠 田口
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚染度に拘わらず適切なプラズマクリーニン
グ終点を検出すること。 【解決手段】 処理室10の内壁10aを透過させてマ
イクロ波を導いて、処理室10内にてマイクロ波により
誘起されたプラズマにより処理室10をクリーニングす
る。クリーニング中に、マイクロ波帯自動負荷整合器3
0の整合ポジションをモニタすることとにより、プラズ
マクリーニングの終点を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波プラズ
マ処理装置のクリーニング終点検出方法及びその装置に
関する。
【0002】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】半導体製
造装置としてマイクロ波プラズマ装置が知られており、
高品質で高精度な半導体装置を製造するためには処理室
のクリーニングが必須である。処理室をクリーニングす
るには、マイクロ波プラズマ装置に導入されるガスをク
リーニング用ガスに変更し、クリーニングガスによりプ
ラズマを生成したプラズマクリーニング法が採用され
る。
【0003】このプラズマクリーニングの終了時期は、
予め設定されたクリーニング時間に従って決定されるの
が通常であった。
【0004】しかし、処理室の汚れの度合いはプロセス
条件等によって区々であり、各種のプロセスに合ったク
リーニング時間の設定が困難であった。
【0005】そこで、本発明の目的は、マイクロ波プラ
ズマ処理装置において常に一定のクリーニング効果を確
保することができるクリーニング終点検出方法及びその
装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様に係るマ
イクロ波プラズマクリーニングの終点検出方法及びそれ
に用いる装置は、処理室の一部の壁を透過させてマイク
ロ波を導いて、前記処理室内にてマイクロ波により誘起
されたプラズマにより前記処理室をクリーニングし、マ
イクロ波帯自動負荷整合器の整合ポジションをモニタす
ることにより、プラズマクリーニングの終点を検出する
ことを特徴とする。
【0007】本発明の一態様では、マイクロ波帯自動負
荷整合器の整合ポジションと処理室内壁の汚染度との間
の相関に基づいて、マイクロ波帯自動負荷整合器の整合
ポジションをモニタすることによりプラズマクリーニン
グの終点を検出できる。
【0008】この検出工程としては例えば、クリーニン
グ中に変動する前記整合ポジションが、所定時間以上実
質的に変動しなくなった時に、クリーニング終点を検出
するようにすればよい。
【0009】モニタ対象としては、マイクロ波を前記処
理室に導入する導波管内に挿入されるスタブの整合ポジ
ション(導波管への挿入長さ)、そのスタブを駆動する
モータの回転位置、あるいはそのモータを駆動制御する
ための信号等を挙げることができる。
【0010】本発明の他の態様に係るマイクロ波プラズ
マクリーニングの終点検出方法及びそれに用いる装置
は、処理室の一部の壁を透過させてマイクロ波を導い
て、前記処理室内にてマイクロ波により誘起されたプラ
ズマにより前記処理室をクリーニングし、前記処理室か
らの反射波をモニタすることにより、プラズマクリーニ
ングの終点を検出することを特徴とする。
【0011】本発明の他の態様では、処理室内壁の汚染
度とその内壁にて反射される反射波との間の相関に基づ
いて、マイクロ波帯自動負荷整合器の整合ポジションを
モニタすることによりプラズマクリーニングの終点を検
出できる。つまり、処理室内壁の汚染度が高いと反射波
は多くなり、汚染度が低いと反射波が少なくなることを
クリーニング終点の検出原理としている。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して具体的に説明する。 (マイクロ波プラズマ処理装置の説明)図1は、本発明
方法の一実施形態が適用されるECRプラズマCVD装
置(Electron coupling resonance plasma enhanced ch
emical vapor deposition system)の一例を示してい
る。
【0013】図1において、基板載置電極12が収容さ
れかつガス導入管14が接続された処理室(石英放電
管)10が設けられている。その周囲には励磁コイル2
0が配置されている。この処理室10の上部の密閉空間
には、断面が例えば矩形の導波管24が連結されてい
る。この導波管24は、マイクロ波発生器26にて発生
したマイクロ波を、処理室10の一部の壁部10aをマ
イクロ波導入窓として、処理室10内に導入するための
ものである。
【0014】導波管24の途中には、マイクロ波帯自動
負荷整合器30とマイクロ波モニタ部40とが設けられ
ている。
【0015】また、基板載置電極12にはRF電源50
が接続され、プラズマ中のイオン等の荷電粒子を基板載
置電極12上の基板(図示せず)に引き込むようにして
いる。
【0016】マイクロ波モニタ部40からの出力信号は
制御部60に入力される。制御部60は、ECRプラズ
マCVD装置の制御を司るもので、励磁コイル20、マ
イクロ波発生器26、マイクロ波帯自動負荷整合器30
及びRF電源50を制御することに加え、ガス導入管1
4に導入されるガスの供給源(図示せず)を制御してい
る。
【0017】このような構成のECRプラズマCVD装
置では、マイクロ波発生器26にて発生されたマイクロ
波が、導波管24及びマイクロ波導入窓10aを介して
処理室10に導入される。この処理室10にはさらに、
励磁コイル20により静磁界が生成されると共に、ガス
導入管14を介してプロセスガスが導入されている。
【0018】処理室10では、マイクロ波により励振さ
れて磁力線まわりを円運動する電子の遠心力と、この円
運動する電子が磁力線から受けるローレンツ力とが平衡
する条件下でプラズマが生成される。このプラズマによ
り成膜原料ガスの分子が活性化され、自己バイアスがか
かった基板載置電極12上の基板に膜が化学的に気相成
長される。
【0019】このプロセス中に、マイクロ波モニタ部4
0にて、マイクロ波の反射電力が計測される。そして、
制御部60は、計測された反射電力が最小となるよう
に、マイクロ波帯自動負荷整合器30での整合ポジショ
ンを調節している。
【0020】マイクロ波帯自動負荷整合器30は、特公
平3−75082または特開平1−99219などに開
示されたものを使用することができる。例えば図2に示
す例(特公平3−75082の図6)を簡便に説明する
と、マイクロ波帯自動負荷整合器30は、4本の金属ス
タブ32a〜32dを、2つのモータM1,M2によっ
て駆動することで、導波管24内に挿入される各スタブ
32a〜32dの挿入長Lを変化させて、整合ポジショ
ンを調節している。
【0021】図2には、マイクロ波モニタ部40と、そ
の出力に基づきモータM1,M2を制御する制御部60
の部分回路がさらに示されている。図1に示すマイクロ
波モニタ部40は、負荷の非整合の程度をモニタするも
ので、負荷からの反射波電力と、負荷への進行波電力を
検出する種々の方法を採用できる。図2に示すマイクロ
波モニタ部40では、周知の五探針法の通り、検波器付
探針42a〜42eが平均管内波長の1/8の距離を隔
てて配置されている。任意の検波器付探針42iでの検
出電圧振幅をViとしたとき、VA=V4−V2,VB
=(V1+V5)/2−V3と定義する。電圧VAは第
1の差動増幅器62aにて生成され、電圧VBは第2の
差動増幅器62bにて生成される。これら電圧VA,V
Bを電力増幅器64a,64bにてそれぞれ増幅させ
て、モータM1,M2を駆動する。電圧VA,VBは直
交しており、それらの電圧で制御される整合特性が直交
することから容易に整合がとれ、電圧VA,VBがとも
に零となったところで、負荷が自動的に整合されること
が知られている。(処理室のクリーニング方法)この種
のプラズマCVD装置では、処理枚数の積算に応じて、
マイクロ波導入窓10aを含む処理室10の内壁にも反
応生成物が付着して汚染されるので、処理室10のクリ
ーニングが必要となる。
【0022】処理室10のクリーニングは、上述したC
VDプロセスと同様にして実施され、異なる点は、基板
を搬入しないこと、クリーニングガスを用いること、及
び基板載置電極12へのRF印加が不要であること(電
極ダメージ防止のため)等である。すなわち、クリーニ
ングガスのプラズマを生成して、処理室10を例えばフ
ッ素ラジカル等によりプラズマクリーニングしている。 (クリーニング終点検出方法)本実施形態では、マイクロ
波帯自動負荷整合器30での整合ポジションをモニタす
ることで、クリーニング終点を検出している。
【0023】この検出原理は、処理室10の内壁の汚れ
と、マイクロ波帯自動負荷整合器30での整合ポジショ
ンとの相関が下記の表1の通りであることに基づいてい
る。
【0024】
【表1】
【0025】表1に示す通り、処理室10の内壁の汚染
度が高いと、そこでのマイクロ波の透過率が低下する。
よって、汚染された処理室10の内壁(マイクロ波導入
窓10a)にてマイクロ波が反射され、反射波電力が大
きくなる。一方、処理室10の内壁の汚染度が低いと、
マイクロ波の透過率は高くなる。よって、処理室10の
内壁でのマイクロ波の反射は少なく、反射波電力は小さ
くなる。
【0026】また、上述した通り、反射波電力が大きい
時と小さい時とでは、その反射波電力を零にするための
マイクロ波帯自動負荷整合器30での整合ポジション
(図2に示すスタブ32の挿入長さL)は明らかに相違
する。
【0027】従って、マイクロ波帯自動負荷整合器30
での整合ポジションをモニタすれば、処理室10の内壁
の汚染度を知ることができ、クリーニング中にモニタす
れば、そのクリーニング終点を検出できる。
【0028】図3は、縦軸を図2に示すスタブ32aの
整合ポジション(挿入長さL)とし、横軸をクリーニン
グ時間とした特性図である。図3の実線の例では、クリ
ーニング期間中はスタブ32aの挿入長さLが減少し、
クリーニング時間が時刻T1を越えると、整合ポジショ
ンはほとんど変化せずに飽和している。換言すれば、時
刻T1経過後は、クリーニング効果は少なく、クリーニ
ングを停止して良いほどに汚染度が低下している。よっ
て、図3の例では、時刻T1に到達した後の所定の時刻
T2をクリーニング終点とすれば良い。図3の破線の例
では、クリーニング期間中はスタブ32aの挿入長さL
が増大しているが、クリーニング時間の経過と共にその
整合ポジションが飽和位置に到達することには変わりが
ない。
【0029】このクリーニング終点T2は、クリーニン
グ中に変動する整合ポジションが所定時間(図3の時間
t)以上、実質的に変動しなくなった時に検出すればよ
い。この検出は、スタブの整合ポジションを直接モニタ
することでも実施できるが、モータM1(及び/又はM
2)の回転位置(回転角を含む)をモニタするものでも
良い。
【0030】あるいは、マイクロ波モニタ部40からの
出力が入力される制御部60にて、クリーニング終点を
検出することもできる。例えば、モータM1(及び/ま
たはM2)を駆動制御する信号をモニタすることでも良
い。図2の例では、差動増幅器62a及び/又は差動増
幅器62bの出力信号か、電力増幅器64a及び/又は
電力増幅器64bの出力信号をモニタすればよい。これ
らの信号は整合ポジションと相関を有するからである。
【0031】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形
実施が可能である。例えば、本発明の他の態様として、
マイクロ波プラズマによりクリーニングされる処理室1
0からの反射波をモニタすることにより、マイクロ波プ
ラズマによりクリーニングされるプラズマ処理装置のク
リーニング終点を検出しても良い。表1の通り、処理室
10の内壁の汚染度と反射波電力との相関に基づいて、
上述の例と同様にしてクリーニング終点を検出できるか
らである。
【0032】反射波をモニタするには、図2の例では、
検波器付探針42a〜42eのいずれか一つはまたは複
数の出力信号か、あるいは差動増幅器62a及び/又は
差動増幅器62bの出力信号をモニタすればよい。これ
らの出力信号は、反射波電力と相関を有するからであ
る。
【0033】また、本発明は、マイクロ波プラズマCV
D装置に適用されるものに限らず、マイクロ波によって
プラズマを励起して処理する各種のマイクロ波プラズマ
処理装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の一実施形態が適用されるマイクロ
波プラズマCVD装置を示す概略説明図である。
【図2】図1に示すマイクロ波帯自動負荷整合器、マイ
クロ波モニタ部及びそれらに関係する制御部の部分回路
の一例を示す概略説明図である。
【図3】クリーニング時の整合ポジションとクリーニン
グ時間との相関の一例を示す特性図である。
【符号の説明】
10 処理室 10a マイクロ波導入窓 12 基板載置電極 14 ガス導入管 12 処理室 20 励磁コイル 24 導波管 26 マイクロ波発生器 30 マイクロ波帯自動負荷整合器 32a〜32d スタブ 40 マイクロ波モニタ部 42a〜42e 検出器付探針 50 RF電源 60 制御部 62a,62b 差動増幅器 64a,64b 電力増幅器 M1,M2 モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05H 1/46 H01L 21/302 101H

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理室の一部の壁を透過させてマイクロ
    波を導いて、前記処理室内にてマイクロ波により誘起さ
    れたプラズマにより前記処理室をクリーニングし、マイ
    クロ波帯自動負荷整合器の整合ポジションをモニタする
    ことにより、プラズマクリーニングの終点を検出するこ
    とを特徴とするマイクロ波プラズマクリーニングの終点
    検出方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 クリーニング中に変動する前記整合ポジションが、所定
    時間以上実質的に変動しなくなった時に、クリーニング
    終点を検出することを特徴とするマイクロ波プラズマク
    リーニングの終点検出方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、 マイクロ波を前記処理室に導入する導波管内に挿入され
    るスタブの整合ポジションをモニタすることを特徴とす
    るマイクロ波プラズマクリーニングの終点検出方法
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかにおいて、 マイクロ波を前記処理室に導入する導波管内に挿入され
    るスタブの整合ポジションがモータにより調節され、前
    記モータの回転位置をモニタすることを特徴とするマイ
    クロ波プラズマクリーニングの終点検出方法。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至3のいずれかにおいて、 マイクロ波を前記処理室に導入する導波管内に挿入され
    るスタブの整合ポジションがモータにより調節され、前
    記モータを駆動制御するための信号をモニタすることを
    特徴とするマイクロ波プラズマクリーニングの終点検出
    方法。
  6. 【請求項6】 処理室の一部の壁を透過させてマイクロ
    波を導いて、前記処理室内にてマイクロ波により誘起さ
    れたプラズマにより前記処理室をクリーニングし、前記
    処理室からの反射波をモニタすることにより、プラズマ
    クリーニングの終点を検出することを特徴とするマイク
    ロ波プラズマクリーニングの終点検出方法。
  7. 【請求項7】 処理室と、 前記処理室内にクリーニングガスを導入するガス導入部
    と、 前記処理室の一部の壁を透過させて前記処理室内に導く
    ように、マイクロ波を導波案内する導波管と、 前記導波管途中に設けられた負荷整合器と、 前記処理室のプラズマクリーニング中に、前記動負荷整
    合器の整合ポジションをモニタすることにより、プラズ
    マクリーニングの終点を検出する検出部と、 を有することを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装
    置。
  8. 【請求項8】 処理室と、 前記処理室内にクリーニングガスを導入するガス導入部
    と、 前記処理室の一部の壁を透過させて前記処理室内に導く
    ように、マイクロ波を導波案内する導波管と、 前記導波管途中に設けられた負荷整合器と、 前記処理室のプラズマクリーニング中に、前記処理室か
    らの反射波をモニタすることにより、プラズマクリーニ
    ングの終点を検出する検出部と、 を有することを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装
    置。
JP2002060315A 2002-03-06 2002-03-06 マイクロ波プラズマクリーニングの終点検出方法及びその装置 Withdrawn JP2003253447A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008305736A (ja) * 2007-06-11 2008-12-18 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置、プラズマ処理装置の使用方法およびプラズマ処理装置のクリーニング方法

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JP2008305736A (ja) * 2007-06-11 2008-12-18 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置、プラズマ処理装置の使用方法およびプラズマ処理装置のクリーニング方法

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