JPH09260096A - インピーダンス整合方法および装置ならびに半導体製造装置 - Google Patents
インピーダンス整合方法および装置ならびに半導体製造装置Info
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- JPH09260096A JPH09260096A JP8059783A JP5978396A JPH09260096A JP H09260096 A JPH09260096 A JP H09260096A JP 8059783 A JP8059783 A JP 8059783A JP 5978396 A JP5978396 A JP 5978396A JP H09260096 A JPH09260096 A JP H09260096A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 インピーダンスの変化によりプラズマの着火
ポイントがずれても自動的にインピーダンス整合を行
い、プラズマを確実に着火させる。 【解決手段】 自動的に予め設定された着火ポイントに
インピーダンス整合器６のスタブを移動させた後、プラ
ズマの着火を行う。パワーモニタ５はマイクロ波の反射
波をモニタし、この反射波がしきい値よりも低いと、プ
ラズマが着火したと判断し、しきい値よりも高いと、未
着火と判断する。未着火の場合、着火領域内で着火ポイ
ントを中心に規則正しくインピーダンス整合の範囲を広
げ、しきい値よりも反射波が低くなるポイントを検索
し、プラズマを確実に着火させる。その後、再びスタブ
を移動させインピーダンス整合ポイントに移動させ、同
様に、インピーダンス整合領域の範囲内でしきい値より
も反射波が低くなるポイントを検索し、プラズマが安定
するインピーダンス整合のポイントへの誘導を行う。
ポイントがずれても自動的にインピーダンス整合を行
い、プラズマを確実に着火させる。 【解決手段】 自動的に予め設定された着火ポイントに
インピーダンス整合器６のスタブを移動させた後、プラ
ズマの着火を行う。パワーモニタ５はマイクロ波の反射
波をモニタし、この反射波がしきい値よりも低いと、プ
ラズマが着火したと判断し、しきい値よりも高いと、未
着火と判断する。未着火の場合、着火領域内で着火ポイ
ントを中心に規則正しくインピーダンス整合の範囲を広
げ、しきい値よりも反射波が低くなるポイントを検索
し、プラズマを確実に着火させる。その後、再びスタブ
を移動させインピーダンス整合ポイントに移動させ、同
様に、インピーダンス整合領域の範囲内でしきい値より
も反射波が低くなるポイントを検索し、プラズマが安定
するインピーダンス整合のポイントへの誘導を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インピーダンス整
合方法および装置ならびに半導体製造装置に関し、特
に、プラズマ装置におけるプラズマの着火時のインピー
ダンス整合に適用して有効な技術に関するものである。
合方法および装置ならびに半導体製造装置に関し、特
に、プラズマ装置におけるプラズマの着火時のインピー
ダンス整合に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、高周波やマイクロ波電力により発
生させたプラズマ放電を用いて薄膜形成、ドライエッチ
ングならびにアッシングなどの処理を行うプラズマ装置
では、安定した処理を行うためにプラズマを安定させる
インピーダンス整合技術が不可欠となっている。
生させたプラズマ放電を用いて薄膜形成、ドライエッチ
ングならびにアッシングなどの処理を行うプラズマ装置
では、安定した処理を行うためにプラズマを安定させる
インピーダンス整合技術が不可欠となっている。
【０００３】本発明者が検討したところによれば、この
インピーダンス整合技術は、プラズマの着火領域と整合
領域は同じであると考え、プラズマの放電が終了したと
きの整合位置を着火ポイントとしてプリセットし、放電
着火時のインピーダンスの整合位置とする方法および経
験的に適すると思われる位置を着火ポイントとし、その
ポイントから放電を開始し、即整合ポイントへと誘導す
る方法などが広く知られている。
インピーダンス整合技術は、プラズマの着火領域と整合
領域は同じであると考え、プラズマの放電が終了したと
きの整合位置を着火ポイントとしてプリセットし、放電
着火時のインピーダンスの整合位置とする方法および経
験的に適すると思われる位置を着火ポイントとし、その
ポイントから放電を開始し、即整合ポイントへと誘導す
る方法などが広く知られている。
【０００４】なお、この種のプラズマ処理装置について
詳しく述べてある例としては、１９９０年６月８日、産
業図書株式会社発行、菅野卓雄（著）集積回路プロセス
シリーズ「半導体プラズマプロセス技術」Ｐ１０３〜Ｐ
１６５があり、この文献には、各種のプラズマエッチン
グ装置における構造や特徴などが記載されている。
詳しく述べてある例としては、１９９０年６月８日、産
業図書株式会社発行、菅野卓雄（著）集積回路プロセス
シリーズ「半導体プラズマプロセス技術」Ｐ１０３〜Ｐ
１６５があり、この文献には、各種のプラズマエッチン
グ装置における構造や特徴などが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
なプラズマ装置におけるインピーダンス整合技術では、
次のような問題点があることが本発明者により見い出さ
れた。
なプラズマ装置におけるインピーダンス整合技術では、
次のような問題点があることが本発明者により見い出さ
れた。
【０００６】すなわち、プラズマ処理を行う処理室にお
ける負荷の変化やプラズマ装置の状態などによって処理
毎にインピーダンスが違っており、それによりプラズマ
の着火ポイントが異なってしまいプラズマが着火しない
恐れが生じてしまう。
ける負荷の変化やプラズマ装置の状態などによって処理
毎にインピーダンスが違っており、それによりプラズマ
の着火ポイントが異なってしまいプラズマが着火しない
恐れが生じてしまう。
【０００７】また、プラズマの着火を確認することなく
整合ポイントへ強制移行してもプラズマが未着火である
とインピーダンスが大きく異なってしまい、プラズマが
着火しない状態が続いたり、プラズマが着火した場合で
も整合までに時間が掛かり、プラズマ処理が安定して行
われないという問題がある。
整合ポイントへ強制移行してもプラズマが未着火である
とインピーダンスが大きく異なってしまい、プラズマが
着火しない状態が続いたり、プラズマが着火した場合で
も整合までに時間が掛かり、プラズマ処理が安定して行
われないという問題がある。
【０００８】本発明の目的は、インピーダンスの変化に
よるプラズマの着火ポイントのずれを自動的にインピー
ダンス整合し、プラズマを確実に着火させることのでき
るインピーダンス整合方法および装置ならびに半導体製
造装置を提供することにある。
よるプラズマの着火ポイントのずれを自動的にインピー
ダンス整合し、プラズマを確実に着火させることのでき
るインピーダンス整合方法および装置ならびに半導体製
造装置を提供することにある。
【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【００１１】すなわち、本発明のインピーダンス整合方
法は、予め設定されたインピーダンスを基準としてプラ
ズマが着火するインピーダンスの整合ポイントを探索す
る工程と、プラズマの着火が確認されると、安定したプ
ラズマ放電を形成させる予め設定された基準となるイン
ピーダンスの整合ポイントに自動的に移行させる工程
と、移行された整合ポイントを基準として形成されたプ
ラズマ放電を安定させるインピーダンスの整合ポイント
を自動的に探索する工程とを有したものである。
法は、予め設定されたインピーダンスを基準としてプラ
ズマが着火するインピーダンスの整合ポイントを探索す
る工程と、プラズマの着火が確認されると、安定したプ
ラズマ放電を形成させる予め設定された基準となるイン
ピーダンスの整合ポイントに自動的に移行させる工程
と、移行された整合ポイントを基準として形成されたプ
ラズマ放電を安定させるインピーダンスの整合ポイント
を自動的に探索する工程とを有したものである。
【００１２】それにより、プラズマの着火に最適なイン
ピーダンス整合を自動で行うので短時間で安定したプラ
ズマの着火を行うことができ、処理室内のインピーダン
スの変化によるプラズマの未着火やプラズマの着火まで
の長時間化などを防止することができる。
ピーダンス整合を自動で行うので短時間で安定したプラ
ズマの着火を行うことができ、処理室内のインピーダン
スの変化によるプラズマの未着火やプラズマの着火まで
の長時間化などを防止することができる。
【００１３】また、本発明のインピーダンス整合装置
は、被処理物の所定の処理が行われる処理室内のインピ
ーダンス変化に合わせてインピーダンス整合を行うイン
ピーダンス整合手段と、該処理室におけるプラズマの着
火状態をモニタし、検出信号として出力するプラズマモ
ニタ手段と、当該プラズマモニタ手段から出力された検
出信号に基づいてプラズマが着火したか否かの判断なら
びに前記インピーダンス整合手段の制御を行う整合器制
御手段とよりなるものである。
は、被処理物の所定の処理が行われる処理室内のインピ
ーダンス変化に合わせてインピーダンス整合を行うイン
ピーダンス整合手段と、該処理室におけるプラズマの着
火状態をモニタし、検出信号として出力するプラズマモ
ニタ手段と、当該プラズマモニタ手段から出力された検
出信号に基づいてプラズマが着火したか否かの判断なら
びに前記インピーダンス整合手段の制御を行う整合器制
御手段とよりなるものである。
【００１４】それにより、処理室内のインピーダンスが
変化してもプラズマの着火に最適なインピーダンス整合
を自動的に行うことができ、短時間で安定したプラズマ
の着火を行うことができる。
変化してもプラズマの着火に最適なインピーダンス整合
を自動的に行うことができ、短時間で安定したプラズマ
の着火を行うことができる。
【００１５】さらに、本発明のインピーダンス整合装置
は、前記プラズマモニタ手段が、プラズマの反射波を検
出する方向性結合器よりなるものである。
は、前記プラズマモニタ手段が、プラズマの反射波を検
出する方向性結合器よりなるものである。
【００１６】それにより、プラズマの着火に最適なイン
ピーダンス整合を低コストで簡単な装置構成により自動
的に行うことができる。
ピーダンス整合を低コストで簡単な装置構成により自動
的に行うことができる。
【００１７】また、本発明のインピーダンス整合装置
は、前記プラズマモニタ手段が、プラズマの光量を検出
するフォトセンサよりなるものである。
は、前記プラズマモニタ手段が、プラズマの光量を検出
するフォトセンサよりなるものである。
【００１８】それによっても、プラズマの着火に最適な
インピーダンス整合を低コストで簡単な装置構成により
自動的に行うことができる。
インピーダンス整合を低コストで簡単な装置構成により
自動的に行うことができる。
【００１９】さらに、本発明の半導体製造装置は、前記
インピーダンス整合装置を用いて構成され、被処理物を
ガスプラズマによる化学反応によって所定の処理を行う
プラズマ装置よりなるものである。
インピーダンス整合装置を用いて構成され、被処理物を
ガスプラズマによる化学反応によって所定の処理を行う
プラズマ装置よりなるものである。
【００２０】それにより、被処理物のプラズマ処理を効
率よく安定して行うことができ、半導体装置などの製品
の品質を向上させることができる。
率よく安定して行うことができ、半導体装置などの製品
の品質を向上させることができる。
【００２１】また、本発明の半導体製造装置は、前記プ
ラズマ装置が、反応性ガスのプラズマ放電分解により薄
膜を形成するプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置または反応性ガス
プラズマによりエッチングを行うプラズマエッチング装
置よりなるものである。
ラズマ装置が、反応性ガスのプラズマ放電分解により薄
膜を形成するプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置または反応性ガス
プラズマによりエッチングを行うプラズマエッチング装
置よりなるものである。
【００２２】それにより、被処理物への薄膜の形成やエ
ッチング処理を効率よく安定して行うことができ、半導
体装置などの製品の品質を向上させることができる。
ッチング処理を効率よく安定して行うことができ、半導
体装置などの製品の品質を向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
に基づいて詳細に説明する。
【００２４】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１によるプラズマエッチング装置の構成説明図、図
２は、本発明の実施の形態１によるプラズマエッチング
装置におけるプラズマのインピーダンス整合ポイントを
説明するスミスチャート図である。
形態１によるプラズマエッチング装置の構成説明図、図
２は、本発明の実施の形態１によるプラズマエッチング
装置におけるプラズマのインピーダンス整合ポイントを
説明するスミスチャート図である。
【００２５】本実施の形態１において、プラズマ装置の
一種であり、反応性ガスプラズマを利用して、被処理物
である半導体ウエハ表面上に形成された薄膜などの全面
または特定の場所を必要な厚さだけ食刻するプラズマエ
ッチング装置（半導体製造装置）１は、最上部に、たと
えば、2.４５ＧＨｚ程度のマイクロ波を発振するマイク
ロ波発生器２が設けられている。
一種であり、反応性ガスプラズマを利用して、被処理物
である半導体ウエハ表面上に形成された薄膜などの全面
または特定の場所を必要な厚さだけ食刻するプラズマエ
ッチング装置（半導体製造装置）１は、最上部に、たと
えば、2.４５ＧＨｚ程度のマイクロ波を発振するマイク
ロ波発生器２が設けられている。
【００２６】また、プラズマエッチング装置１には、該
マイクロ波発生器２から発生されたマイクロ波を導く導
波管３がマイクロ波発生器２の下部に設けられており、
この導波管３は、マイクロ波発生器２と接続されてい
る。
マイクロ波発生器２から発生されたマイクロ波を導く導
波管３がマイクロ波発生器２の下部に設けられており、
この導波管３は、マイクロ波発生器２と接続されてい
る。
【００２７】さらに、プラズマエッチング装置１は、反
射波となった導波管３内のマイクロ波を吸収するアイソ
レータ４が導波管３の側部に、導波管３と接続して設け
られている。
射波となった導波管３内のマイクロ波を吸収するアイソ
レータ４が導波管３の側部に、導波管３と接続して設け
られている。
【００２８】また、プラズマエッチング装置１には、た
とえば、導波管３の下方の所定の位置に、マイクロ波発
生器２から発生されたマイクロ波の入射と、後述するプ
ロセスチャンバからのマイクロ波の反射とをモニタする
方向性結合器であるパワーモニタ（プラズマモニタ手
段）５が設けられている。
とえば、導波管３の下方の所定の位置に、マイクロ波発
生器２から発生されたマイクロ波の入射と、後述するプ
ロセスチャンバからのマイクロ波の反射とをモニタする
方向性結合器であるパワーモニタ（プラズマモニタ手
段）５が設けられている。
【００２９】さらに、プラズマエッチング装置１は、プ
ロセスチャンバ内のインピーダンス変化に合わせて、た
とえば、３本のスタブを設置し、それらのスタブの間隔
を制御することによってインピーダンス整合を行うイン
ピーダンス整合器（インピーダンス整合手段）６が導波
管３の下部に接続して設けられている。
ロセスチャンバ内のインピーダンス変化に合わせて、た
とえば、３本のスタブを設置し、それらのスタブの間隔
を制御することによってインピーダンス整合を行うイン
ピーダンス整合器（インピーダンス整合手段）６が導波
管３の下部に接続して設けられている。
【００３０】また、プラズマエッチング装置１には、前
述したパワーモニタ５から出力される信号に基づいてプ
ラズマエッチング装置１の設けられたインピーダンス整
合器６の制御を行うインピーダンス整合コントローラ
（整合器制御手段）７が設けられており、このインピー
ダンス整合コントローラ７は、パワーモニタ５ならびに
インピーダンス整合器６のそれぞれと接続されている。
述したパワーモニタ５から出力される信号に基づいてプ
ラズマエッチング装置１の設けられたインピーダンス整
合器６の制御を行うインピーダンス整合コントローラ
（整合器制御手段）７が設けられており、このインピー
ダンス整合コントローラ７は、パワーモニタ５ならびに
インピーダンス整合器６のそれぞれと接続されている。
【００３１】そして、これらパワーモニタ５、インピー
ダンス整合器６ならびにインピーダンス整合コントロー
ラ７によってインピーダンス整合装置が構成されてい
る。
ダンス整合器６ならびにインピーダンス整合コントロー
ラ７によってインピーダンス整合装置が構成されてい
る。
【００３２】また、プラズマエッチング装置１には、イ
ンピーダンス整合器６の下部に半導体ウエハなどにエッ
チング処理を行う処理室である、たとえば、石英からな
るプロセスチャンバ（処理室）８が設けられている。
ンピーダンス整合器６の下部に半導体ウエハなどにエッ
チング処理を行う処理室である、たとえば、石英からな
るプロセスチャンバ（処理室）８が設けられている。
【００３３】さらに、プロセスチャンバ８には、エッチ
ング時にプロセスチャンバ８内を、たとえば、真空ポン
プによって排気する排気口ならびにプロセスチャンバ８
内の排気後にエッチング用の反応性ガスを導入するガス
導入口が設けられている。
ング時にプロセスチャンバ８内を、たとえば、真空ポン
プによって排気する排気口ならびにプロセスチャンバ８
内の排気後にエッチング用の反応性ガスを導入するガス
導入口が設けられている。
【００３４】また、プラズマエッチング装置１は、処理
される半導体ウエハを載置するステージ９が、プロセス
チャンバ８の下部に設けられている。
される半導体ウエハを載置するステージ９が、プロセス
チャンバ８の下部に設けられている。
【００３５】次に、図２における伝送線回路の各点での
インピーダンスや反射係数の計算に用いる伝送線回路用
の計算図表であるスミスチャート図について説明する。
インピーダンスや反射係数の計算に用いる伝送線回路用
の計算図表であるスミスチャート図について説明する。
【００３６】この場合、図２のスミスチャート図の上部
における着火領域ＣＲは、プラズマが着火するのに必要
なインピーダンスの領域であり、着火ポイントＦＰは、
着火領域ＣＲの中でも、最も円滑にプラズマの着火が遂
行されるインピーダンスのポイントを示している。
における着火領域ＣＲは、プラズマが着火するのに必要
なインピーダンスの領域であり、着火ポイントＦＰは、
着火領域ＣＲの中でも、最も円滑にプラズマの着火が遂
行されるインピーダンスのポイントを示している。
【００３７】また、図２のスミスチャート図の中央部に
位置するインピーダンス整合領域ＳＲは、プラズマの着
火後、反射波を低く抑えてプラズマを安定した状態とす
るインピーダンスの領域であり、インピーダンス整合領
域ＳＲの領域内に位置するインピーダンス整合ポイント
ＴＰは、反射波が最も低くなりプラズマに寄与するエネ
ルギが最大限となるインピーダンスのポイントを示した
ものである。
位置するインピーダンス整合領域ＳＲは、プラズマの着
火後、反射波を低く抑えてプラズマを安定した状態とす
るインピーダンスの領域であり、インピーダンス整合領
域ＳＲの領域内に位置するインピーダンス整合ポイント
ＴＰは、反射波が最も低くなりプラズマに寄与するエネ
ルギが最大限となるインピーダンスのポイントを示した
ものである。
【００３８】次に、本実施の形態の作用について図１、
図２を用いて説明する。
図２を用いて説明する。
【００３９】まず、プロセスチャンバ８内の排気を前述
した真空ポンプによって行い、プロセスチャンバ８内が
所定の真空度になると、所定のエッチング用の反応ガス
をガス導入口からプロセスチャンバ８内に導入する。
した真空ポンプによって行い、プロセスチャンバ８内が
所定の真空度になると、所定のエッチング用の反応ガス
をガス導入口からプロセスチャンバ８内に導入する。
【００４０】その後、プラズマを発生させる励起エネル
ギとなるマイクロ波をマイクロ波発生器２から発生さ
せ、導波管３を介してプロセスチャンバ８に誘導する。
ギとなるマイクロ波をマイクロ波発生器２から発生さ
せ、導波管３を介してプロセスチャンバ８に誘導する。
【００４１】この時、インピーダンス整合コントローラ
７が制御を行い、自動的に基準となる予め設定されたプ
ラズマの着火に必要なインピーダンスに整合されたポイ
ントである着火ポイントＦＰに位置するようにインピー
ダンス整合器６におけるスタブの移動を行う。
７が制御を行い、自動的に基準となる予め設定されたプ
ラズマの着火に必要なインピーダンスに整合されたポイ
ントである着火ポイントＦＰに位置するようにインピー
ダンス整合器６におけるスタブの移動を行う。
【００４２】また、パワーモニタ５は、導波管３の所定
の位置でマイクロ波の入射波ならびに反射波を絶えずモ
ニタしており、このパワーモニタ５によるモニタ結果が
インピーダンス整合コントローラ７に入力されている。
の位置でマイクロ波の入射波ならびに反射波を絶えずモ
ニタしており、このパワーモニタ５によるモニタ結果が
インピーダンス整合コントローラ７に入力されている。
【００４３】そして、パワーモニタ５から出力されるモ
ニタ結果である反射波が、前述した基準となる着火ポイ
ントＦＰにおいて所定のしきい値よりも低い場合、イン
ピーダンス整合コントローラ７は、プラズマが着火した
と判断する。
ニタ結果である反射波が、前述した基準となる着火ポイ
ントＦＰにおいて所定のしきい値よりも低い場合、イン
ピーダンス整合コントローラ７は、プラズマが着火した
と判断する。
【００４４】また、パワーモニタ５から出力される反射
波が前述した基準となる着火ポイントＦＰにおいて所定
のしきい値よりも高い場合、インピーダンス整合コント
ローラ７は、プラズマが着火していないと判断する。
波が前述した基準となる着火ポイントＦＰにおいて所定
のしきい値よりも高い場合、インピーダンス整合コント
ローラ７は、プラズマが着火していないと判断する。
【００４５】この場合、プラズマの着火に必要にインピ
ーダンスを得るために、着火領域ＣＲの範囲内において
前述した着火ポイントＦＰを中心としながら、図２の軌
跡ＫＰ１に示すように、着火ポイントＦＰから外周方向
にかけてインピーダンス整合の範囲を広げて、所定のし
きい値よりも反射波が低くなるポイントを検索する。
ーダンスを得るために、着火領域ＣＲの範囲内において
前述した着火ポイントＦＰを中心としながら、図２の軌
跡ＫＰ１に示すように、着火ポイントＦＰから外周方向
にかけてインピーダンス整合の範囲を広げて、所定のし
きい値よりも反射波が低くなるポイントを検索する。
【００４６】そして、反射波が所定のしきい値よりも低
くなり、インピーダンス整合コントローラ７によってプ
ラズマが確実に着火したと判断されると、再び、インピ
ーダンス整合コントローラ７は、インピーダンス整合器
６の制御を行い、スタブを移動させることによって安定
したプラズマ放電を形成するために予め設定されたイン
ピーダンス整合領域ＳＲ内のインピーダンス整合ポイン
トＴＰに移動させる。
くなり、インピーダンス整合コントローラ７によってプ
ラズマが確実に着火したと判断されると、再び、インピ
ーダンス整合コントローラ７は、インピーダンス整合器
６の制御を行い、スタブを移動させることによって安定
したプラズマ放電を形成するために予め設定されたイン
ピーダンス整合領域ＳＲ内のインピーダンス整合ポイン
トＴＰに移動させる。
【００４７】ここでも、マイクロ波の入射波ならびに反
射波を絶えずモニタしているパワーモニタ５によるモニ
タ結果がインピーダンス整合コントローラ７に入力され
ており、インピーダンス整合ポイントＴＰにおいて所定
のしきい値よりも低い場合、インピーダンス整合コント
ローラ７は、プラズマが安定した状態であると判断を行
う。
射波を絶えずモニタしているパワーモニタ５によるモニ
タ結果がインピーダンス整合コントローラ７に入力され
ており、インピーダンス整合ポイントＴＰにおいて所定
のしきい値よりも低い場合、インピーダンス整合コント
ローラ７は、プラズマが安定した状態であると判断を行
う。
【００４８】また、同様に、インピーダンス整合ポイン
トＴＰにおいて所定のしきい値よりも高い場合、インピ
ーダンス整合コントローラ７は、プラズマが不安定な状
態であると判断する。
トＴＰにおいて所定のしきい値よりも高い場合、インピ
ーダンス整合コントローラ７は、プラズマが不安定な状
態であると判断する。
【００４９】この場合には、プラズマを安定した状態に
するのに必要なインピーダンスを得るために、インピー
ダンス整合領域ＳＲの範囲内において前述したインピー
ダンス整合ポイントＴＰを中心としながら、図２の軌跡
ＫＰ２に示すように、インピーダンス整合ポイントＴＰ
から外周方向にかけてインピーダンス整合の範囲を広げ
て、所定のしきい値よりも反射波が低くなるポイントを
検索し、プラズマが確実に安定するインピーダンス整合
のポイントへの誘導を行う。
するのに必要なインピーダンスを得るために、インピー
ダンス整合領域ＳＲの範囲内において前述したインピー
ダンス整合ポイントＴＰを中心としながら、図２の軌跡
ＫＰ２に示すように、インピーダンス整合ポイントＴＰ
から外周方向にかけてインピーダンス整合の範囲を広げ
て、所定のしきい値よりも反射波が低くなるポイントを
検索し、プラズマが確実に安定するインピーダンス整合
のポイントへの誘導を行う。
【００５０】そして、反射波が、所定のしきい値よりも
低くなると、インピーダンス整合コントローラ７は、プ
ラズマが確実に安定した状態であると判断し、所定のプ
ラズマエッチング処理を開始する。
低くなると、インピーダンス整合コントローラ７は、プ
ラズマが確実に安定した状態であると判断し、所定のプ
ラズマエッチング処理を開始する。
【００５１】それにより、本実施の形態１では、プラズ
マの着火時にインピーダンス整合コントローラ７が、自
動的に着火領域ＣＲの範囲内において予め設定された着
火ポイントＦＰを基準として最適なインピーダンス整合
を行うので、短時間で確実にプラズマを着火させること
ができる。
マの着火時にインピーダンス整合コントローラ７が、自
動的に着火領域ＣＲの範囲内において予め設定された着
火ポイントＦＰを基準として最適なインピーダンス整合
を行うので、短時間で確実にプラズマを着火させること
ができる。
【００５２】また、本実施の形態１では、パワーモニタ
５（図１）によりマイクロ波の反射波をモニタしていた
が、たとえば、プロセスチャンバ８（図１）ののぞき窓
などに光量を検出するセンサであるフォトセンサなどを
設け、所定の光量以上であるとプラズマが確実に着火し
ていると判断するようにしてもよい。
５（図１）によりマイクロ波の反射波をモニタしていた
が、たとえば、プロセスチャンバ８（図１）ののぞき窓
などに光量を検出するセンサであるフォトセンサなどを
設け、所定の光量以上であるとプラズマが確実に着火し
ていると判断するようにしてもよい。
【００５３】この場合、前述したフォトセンサ、インピ
ーダンス整合器６（図１）ならびにインピーダンス整合
コントローラ７（図１）によってインピーダンス整合装
置が構成されることになる。
ーダンス整合器６（図１）ならびにインピーダンス整合
コントローラ７（図１）によってインピーダンス整合装
置が構成されることになる。
【００５４】（実施の形態２）図３は、本発明の実施の
形態２によるプラズマＣＶＤ装置の構成説明図である。
形態２によるプラズマＣＶＤ装置の構成説明図である。
【００５５】本実施の形態２において、ＣＶＤ技術にプ
ラズマ化学を導入したプラズマ装置の一種であり、半導
体ウエハに薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置（半導体
製造装置）１ａは、最上部に、たとえば、2.４５ＧＨｚ
程度のマイクロ波を発振するマイクロ波発生器２が設け
られている。
ラズマ化学を導入したプラズマ装置の一種であり、半導
体ウエハに薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置（半導体
製造装置）１ａは、最上部に、たとえば、2.４５ＧＨｚ
程度のマイクロ波を発振するマイクロ波発生器２が設け
られている。
【００５６】また、該マイクロ波発生器２から発生され
たマイクロ波を導く導波管３がマイクロ波発生器２の下
部に設けられており、この導波管３は、マイクロ波発生
器２と接続されている。
たマイクロ波を導く導波管３がマイクロ波発生器２の下
部に設けられており、この導波管３は、マイクロ波発生
器２と接続されている。
【００５７】さらに、プラズマＣＶＤ装置１ａは、反射
波となった導波管３内のマイクロ波を吸収するアイソレ
ータ４が導波管３の側部に、導波管３と接続して設けら
れ、導波管３の下方の所定の位置には、マイクロ波発生
器２から発生されたマイクロ波の入射と、後述するプロ
セスチャンバからのマイクロ波の反射とをモニタする方
向性結合器であるパワーモニタ５が設けられている。
波となった導波管３内のマイクロ波を吸収するアイソレ
ータ４が導波管３の側部に、導波管３と接続して設けら
れ、導波管３の下方の所定の位置には、マイクロ波発生
器２から発生されたマイクロ波の入射と、後述するプロ
セスチャンバからのマイクロ波の反射とをモニタする方
向性結合器であるパワーモニタ５が設けられている。
【００５８】さらに、プラズマＣＶＤ装置１ａは、プロ
セスチャンバ内のインピーダンス変化に合わせて、たと
えば、３本のスタブを設置し、それらのスタブの間隔を
制御することによってインピーダンス整合を行うインピ
ーダンス整合器６が導波管３の下部に接続して設けられ
ている。
セスチャンバ内のインピーダンス変化に合わせて、たと
えば、３本のスタブを設置し、それらのスタブの間隔を
制御することによってインピーダンス整合を行うインピ
ーダンス整合器６が導波管３の下部に接続して設けられ
ている。
【００５９】また、プラズマＣＶＤ装置１ａには、前述
したパワーモニタ５から出力される信号に基づいてプラ
ズマＣＶＤ装置１ａの設けられたインピーダンス整合器
６の制御を行うインピーダンス整合コントローラ７が設
けられており、このインピーダンス整合コントローラ７
は、パワーモニタ５ならびにインピーダンス整合器６の
それぞれと接続されている。
したパワーモニタ５から出力される信号に基づいてプラ
ズマＣＶＤ装置１ａの設けられたインピーダンス整合器
６の制御を行うインピーダンス整合コントローラ７が設
けられており、このインピーダンス整合コントローラ７
は、パワーモニタ５ならびにインピーダンス整合器６の
それぞれと接続されている。
【００６０】そして、これらパワーモニタ５、インピー
ダンス整合器６ならびにインピーダンス整合コントロー
ラ７によってインピーダンス整合装置が構成されてい
る。
ダンス整合器６ならびにインピーダンス整合コントロー
ラ７によってインピーダンス整合装置が構成されてい
る。
【００６１】また、プラズマＣＶＤ装置１ａには、イン
ピーダンス整合器６の下部に半導体ウエハなどにエッチ
ング処理を行う処理室である、たとえば、石英からなる
チューブ状の反応室（処理室）１０が設けられている。
ピーダンス整合器６の下部に半導体ウエハなどにエッチ
ング処理を行う処理室である、たとえば、石英からなる
チューブ状の反応室（処理室）１０が設けられている。
【００６２】さらに、反応室１０の一方の端部には、エ
ッチング時に反応室１０内を排気する真空ポンプ１１が
設けられ、他方の端部には、反応室１０に反応ガスを導
入するガス導入口１２が設けられている。
ッチング時に反応室１０内を排気する真空ポンプ１１が
設けられ、他方の端部には、反応室１０に反応ガスを導
入するガス導入口１２が設けられている。
【００６３】また、プラズマＣＶＤ装置１ａは、処理さ
れる半導体ウエハを載置するステージ９が、反応室１０
の下部に設けられている。
れる半導体ウエハを載置するステージ９が、反応室１０
の下部に設けられている。
【００６４】次に、本実施の形態の作用についてを用い
て説明する。
て説明する。
【００６５】まず、反応室１０内の排気を真空ポンプ１
１によって行い、反応室１０内が所定の真空度になる
と、所定の反応ガスをガス導入口１２から反応室１０内
に導入し、プラズマを発生させる励起エネルギとなるマ
イクロ波をマイクロ波発生器２から発生させ、導波管３
を介して反応室１０に誘導する。
１によって行い、反応室１０内が所定の真空度になる
と、所定の反応ガスをガス導入口１２から反応室１０内
に導入し、プラズマを発生させる励起エネルギとなるマ
イクロ波をマイクロ波発生器２から発生させ、導波管３
を介して反応室１０に誘導する。
【００６６】この時、インピーダンス整合コントローラ
７が制御を行い、自動的に予め設定されたプラズマの着
火に必要なインピーダンスに整合されたポイントである
着火ポイントＦＰ（実施の形態１、図２）に位置するよ
うにインピーダンス整合器６におけるスタブの移動を行
う。
７が制御を行い、自動的に予め設定されたプラズマの着
火に必要なインピーダンスに整合されたポイントである
着火ポイントＦＰ（実施の形態１、図２）に位置するよ
うにインピーダンス整合器６におけるスタブの移動を行
う。
【００６７】また、パワーモニタ５は、導波管３の所定
の位置でマイクロ波の入射波ならびに反射波を絶えずモ
ニタしており、このパワーモニタ５によるモニタ結果が
インピーダンス整合コントローラ７に入力されている。
の位置でマイクロ波の入射波ならびに反射波を絶えずモ
ニタしており、このパワーモニタ５によるモニタ結果が
インピーダンス整合コントローラ７に入力されている。
【００６８】そして、パワーモニタ５から出力されるモ
ニタ結果である反射波が、前述した基準となる着火ポイ
ントＦＰにおいて所定のしきい値よりも低い場合、イン
ピーダンス整合コントローラ７は、プラズマが着火した
と判断し、パワーモニタ５から出力される反射波が着火
ポイントＦＰにおいて所定のしきい値よりも高い場合、
プラズマが着火していないと判断する。
ニタ結果である反射波が、前述した基準となる着火ポイ
ントＦＰにおいて所定のしきい値よりも低い場合、イン
ピーダンス整合コントローラ７は、プラズマが着火した
と判断し、パワーモニタ５から出力される反射波が着火
ポイントＦＰにおいて所定のしきい値よりも高い場合、
プラズマが着火していないと判断する。
【００６９】この場合、プラズマの着火に必要にインピ
ーダンスを得るために、着火領域ＣＲ（実施の形態１、
図２）の範囲内において前述した着火ポイントＦＰを中
心としながら、軌跡ＫＰ１（実施の形態１、図２）に示
すように、着火ポイントＦＰから外周方向にかけてイン
ピーダンス整合の範囲を広げて、所定のしきい値よりも
反射波が低くなるポイントを検索する。
ーダンスを得るために、着火領域ＣＲ（実施の形態１、
図２）の範囲内において前述した着火ポイントＦＰを中
心としながら、軌跡ＫＰ１（実施の形態１、図２）に示
すように、着火ポイントＦＰから外周方向にかけてイン
ピーダンス整合の範囲を広げて、所定のしきい値よりも
反射波が低くなるポイントを検索する。
【００７０】そして、反射波が所定のしきい値よりも低
くなり、インピーダンス整合コントローラ７によってプ
ラズマが確実に着火したと判断されると、再び、インピ
ーダンス整合コントローラ７は、インピーダンス整合器
６の制御を行い、スタブを移動させて安定したプラズマ
放電を形成するために予め設定されたインピーダンス整
合領域ＳＲ（実施の形態１、図２）内のインピーダンス
整合ポイントＴＰ（実施の形態１、図２）に移動させ
る。
くなり、インピーダンス整合コントローラ７によってプ
ラズマが確実に着火したと判断されると、再び、インピ
ーダンス整合コントローラ７は、インピーダンス整合器
６の制御を行い、スタブを移動させて安定したプラズマ
放電を形成するために予め設定されたインピーダンス整
合領域ＳＲ（実施の形態１、図２）内のインピーダンス
整合ポイントＴＰ（実施の形態１、図２）に移動させ
る。
【００７１】ここでも、マイクロ波の入射波ならびに反
射波を絶えずモニタしているパワーモニタ５によるモニ
タ結果がインピーダンス整合コントローラ７に入力され
ており、インピーダンス整合ポイントＴＰにおいて所定
のしきい値よりも低い場合、インピーダンス整合コント
ローラ７は、プラズマが安定した状態であると判断を行
う。
射波を絶えずモニタしているパワーモニタ５によるモニ
タ結果がインピーダンス整合コントローラ７に入力され
ており、インピーダンス整合ポイントＴＰにおいて所定
のしきい値よりも低い場合、インピーダンス整合コント
ローラ７は、プラズマが安定した状態であると判断を行
う。
【００７２】また、同様に、インピーダンス整合ポイン
トＴＰにおいて所定のしきい値よりも高い場合、インピ
ーダンス整合コントローラ７は、プラズマが不安定な状
態であると判断する。
トＴＰにおいて所定のしきい値よりも高い場合、インピ
ーダンス整合コントローラ７は、プラズマが不安定な状
態であると判断する。
【００７３】この場合には、プラズマを安定した状態に
するのに必要なインピーダンスを得るために、インピー
ダンス整合領域ＳＲの範囲内において前述したインピー
ダンス整合ポイントＴＰを中心としながら、前述した軌
跡ＫＰ２に示すように、インピーダンス整合ポイントＴ
Ｐから外周方向にかけてインピーダンス整合の範囲を広
げて、所定のしきい値よりも反射波が低くなるポイント
を検索し、プラズマが確実に安定するインピーダンス整
合のポイントへの誘導を行う。
するのに必要なインピーダンスを得るために、インピー
ダンス整合領域ＳＲの範囲内において前述したインピー
ダンス整合ポイントＴＰを中心としながら、前述した軌
跡ＫＰ２に示すように、インピーダンス整合ポイントＴ
Ｐから外周方向にかけてインピーダンス整合の範囲を広
げて、所定のしきい値よりも反射波が低くなるポイント
を検索し、プラズマが確実に安定するインピーダンス整
合のポイントへの誘導を行う。
【００７４】そして、反射波が、所定のしきい値よりも
低くなると、インピーダンス整合コントローラ７は、プ
ラズマが確実に安定した状態であると判断し、所定のプ
ラズマＣＶＤ処理を開始する。
低くなると、インピーダンス整合コントローラ７は、プ
ラズマが確実に安定した状態であると判断し、所定のプ
ラズマＣＶＤ処理を開始する。
【００７５】それにより、本実施の形態２では、プラズ
マの着火時にインピーダンス整合コントローラ７が、自
動的に着火領域ＣＲの範囲内において予め設定された着
火ポイントＦＰを基準として最適なインピーダンス整合
を行うので、短時間で確実にプラズマを着火させること
ができる。
マの着火時にインピーダンス整合コントローラ７が、自
動的に着火領域ＣＲの範囲内において予め設定された着
火ポイントＦＰを基準として最適なインピーダンス整合
を行うので、短時間で確実にプラズマを着火させること
ができる。
【００７６】また、本実施の形態２でも、パワーモニタ
５（図３）によりマイクロ波の反射波をモニタしていた
が、たとえば、反応室１０（図３）に設けられているの
ぞき窓などに光量を検出するセンサであるフォトセンサ
などを設け、所定の光量以上であるとプラズマが確実に
着火していると判断するようにしてもよい。
５（図３）によりマイクロ波の反射波をモニタしていた
が、たとえば、反応室１０（図３）に設けられているの
ぞき窓などに光量を検出するセンサであるフォトセンサ
などを設け、所定の光量以上であるとプラズマが確実に
着火していると判断するようにしてもよい。
【００７７】この場合、前述したフォトセンサ、インピ
ーダンス整合器６（図３）ならびにインピーダンス整合
コントローラ７（図３）によってインピーダンス整合装
置が構成されることになる。
ーダンス整合器６（図３）ならびにインピーダンス整合
コントローラ７（図３）によってインピーダンス整合装
置が構成されることになる。
【００７８】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
【００７９】また、前記実施の形態１，２においては、
プラズマエッチング装置ならびにプラズマＣＶＤ装置に
ついて記載したが、この他にも、有機物などを剥離する
プラズマアッシング装置などプラズマを利用して被処理
物に所定の処理を行うプラズマ装置であればよい。
プラズマエッチング装置ならびにプラズマＣＶＤ装置に
ついて記載したが、この他にも、有機物などを剥離する
プラズマアッシング装置などプラズマを利用して被処理
物に所定の処理を行うプラズマ装置であればよい。
【００８０】また、前記実施の形態１，２においては、
マイクロ波がプラズマを発生させる励起エネルギ源であ
ったが、この励起エネルギ源は、たとえば、高周波電源
やヘリコン波などプラズマを発生させることのできる励
起源であればよい。
マイクロ波がプラズマを発生させる励起エネルギ源であ
ったが、この励起エネルギ源は、たとえば、高周波電源
やヘリコン波などプラズマを発生させることのできる励
起源であればよい。
【００８１】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【００８２】（１）本発明によれば、最適なインピーダ
ンス整合を自動的に行うので、短時間で安定したプラズ
マの着火を行うことができる。
ンス整合を自動的に行うので、短時間で安定したプラズ
マの着火を行うことができる。
【００８３】（２）また、本発明では、プラズマの着火
に最適なインピーダンス整合を低コストで簡単な装置構
成により自動的に行うことができる。
に最適なインピーダンス整合を低コストで簡単な装置構
成により自動的に行うことができる。
【００８４】（３）さらに、本発明においては、インピ
ーダンス整合装置を用いて、プラズマＣＶＤ装置やプラ
ズマエッチング装置などのプラズマ処理を行う半導体製
造装置を構成することにより、被処理物のプラズマ処理
を効率よく安定して行うことができ、半導体装置などの
製品の品質を向上させることができる。
ーダンス整合装置を用いて、プラズマＣＶＤ装置やプラ
ズマエッチング装置などのプラズマ処理を行う半導体製
造装置を構成することにより、被処理物のプラズマ処理
を効率よく安定して行うことができ、半導体装置などの
製品の品質を向上させることができる。
【図１】本発明の実施の形態１によるプラズマエッチン
グ装置の構成説明図である。
グ装置の構成説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるプラズマエッチン
グ装置におけるプラズマのインピーダンス整合ポイント
を説明するスミスチャート図である。
グ装置におけるプラズマのインピーダンス整合ポイント
を説明するスミスチャート図である。
【図３】本発明の実施の形態２によるプラズマＣＶＤ装
置の構成説明図である。
置の構成説明図である。
１ プラズマエッチング装置（半導体製造装置） １ａ プラズマＣＶＤ装置（半導体製造装置） ２ マイクロ波発生器 ３ 導波管 ４ アイソレータ ５ パワーモニタ（プラズマモニタ手段） ６ インピーダンス整合器（インピーダンス整合手段） ７ インピーダンス整合コントローラ ８ プロセスチャンバ（処理室） ９ ステージ １０ 反応室（処理室） １１ 真空ポンプ １２ ガス導入口 ＣＲ 着火領域 ＦＰ 着火ポイント ＳＲ インピーダンス整合領域 ＴＰ インピーダンス整合ポイント ＫＰ１，ＫＰ２ 軌跡
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/205 21/3065 21/302 Ａ
Claims (7)
- 【請求項１】 予め設定されたインピーダンスを基準と
してプラズマが着火するインピーダンスの整合ポイント
を探索する工程と、そのプラズマの着火が確認される
と、安定したプラズマ放電を形成させる予め設定された
基準となるインピーダンスの整合ポイントに自動的に移
行させる工程と、移行された前記整合ポイントを基準と
して形成されたプラズマ放電を安定させるインピーダン
スの整合ポイントを自動的に探索する工程とを有したこ
とを特徴とするインピーダンス整合方法。 - 【請求項２】 被処理物の所定の処理が行われる処理室
内のインピーダンス変化に合わせてインピーダンス整合
を行うインピーダンス整合手段と、 前記処理室におけるプラズマの着火状態をモニタし、検
出信号として出力するプラズマモニタ手段と、 前記プラズマモニタ手段から出力された検出信号に基づ
いてプラズマが着火したか否かの判断ならびに前記イン
ピーダンス整合手段の制御を行う整合器制御手段とより
なることを特徴とするインピーダンス整合装置。 - 【請求項３】 請求項２記載のインピーダンス整合装置
において、前記プラズマモニタ手段が、プラズマの反射
波を検出する方向性結合器であることを特徴とするイン
ピーダンス整合装置。 - 【請求項４】 請求項２記載のインピーダンス整合装置
において、前記プラズマモニタ手段が、プラズマの光量
を検出するフォトセンサであることを特徴とするインピ
ーダンス整合装置。 - 【請求項５】 請求項２〜４のいずれか１項に記載のイ
ンピーダンス整合装置を用いて構成された半導体製造装
置であって、被処理物をガスプラズマによる化学反応に
よって所定の処理を行うプラズマ装置であることを特徴
とする半導体製造装置。 - 【請求項６】 請求項５記載の半導体製造装置におい
て、前記プラズマ装置が、反応性ガスのプラズマ放電分
解により薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置であること
を特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項７】 請求項５記載の半導体製造装置におい
て、前記プラズマ装置が、反応性ガスプラズマによりエ
ッチングを行うプラズマエッチング装置であることを特
徴とする半導体製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8059783A JPH09260096A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | インピーダンス整合方法および装置ならびに半導体製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8059783A JPH09260096A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | インピーダンス整合方法および装置ならびに半導体製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260096A true JPH09260096A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=13123244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8059783A Pending JPH09260096A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | インピーダンス整合方法および装置ならびに半導体製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09260096A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002501283A (ja) * | 1998-01-09 | 2002-01-15 | ラム リサーチ コーポレーション | 高周波プロセッサ内のプラズマ不安定性を最小化するための方法および装置 |
| EP1321963A1 (en) * | 2001-12-20 | 2003-06-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Plasma processing method and plasma processing apparatus |
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-
1996
- 1996-03-15 JP JP8059783A patent/JPH09260096A/ja active Pending
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