(57)【要約】【課題】反応室内壁に金属が付着する状態を観測しながら、プラズマ処理を行うことを可能にする。【解決手段】誘電板３の真空側の面に２つの金属製の導通測定用電極７を取り付け、導線を通して２つの導通測定用電極７の導通状態を、それぞれテスタによって測定し、この導通状態の測定結果により、誘電体３に付着した金属の状態を推定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空室の一部または全てが誘電体で封止されたプラズマ処理装置に用いられるプラズマ処理方法において、プラズマ処理中または処理間に誘電体の真空側の電気抵抗を測定し、前記誘電体に付着した金属の状態を検知することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
被プラズマ処理物に導電性元素を含むことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
被プラズマ処理物に含まれる導電性元素が金または白金であることを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
真空室の一部または全てが誘電体により封止されたプラズマ処理装置において、誘電体の真空側に２つ以上の電極と、前記電極間の電気抵抗を測定する部材とを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置に関するものであり、特に高周波誘導結合放電を利用したプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子製造において、貴金属配線形成ドライエッチングなどで高周波誘導結合型プラズマ処理装置が用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
高周波誘導結合プラズマは、高真空で高密度プラズマの発生が可能であるため、高沸点の貴金属のエッチングには有利である。また、絶縁膜の窓を開け、下層の貴金属配線との接触を取るエッチングにおいても、高周波誘導結合プラズマを用いることがある。
【０００４】
高周波誘導結合方式のプラズマ処理装置としては、主として図６に示すような平板型と、円筒型が知られている。
【０００５】
図６において、１は真空室、２は被エッチング基板、３は誘電板である。４は平板型放電コイルであり、第１マッチング整合回路５と第１高周波電源６とに導線で接続されている。基板電極１０は、第２マッチング整合回路８と第２高周波電源９とに導線で接続されている。また、１１は真空室１内にガスを供給するためのガス供給用の導入バルブ、１２は真空室１内を排気，調圧するための可変バルブであり、真空室１と反対側で図示しない真空ポンプに接続している。
【０００６】
前記真空室１内に適当なガスを導入しつつ排気を行い、真空室１内を適当な圧力に保ちながら、第１高周波電源６により高周波電圧を平板型放電コイル４に印加すると、高周波誘導磁界が発生し、これが真空室１内のガスを励起してプラズマを発生させ、基板電極１０上に載置された被エッチング基板２に対してプラズマ処理を行うことができる。このとき、基板電極１０にも第２高周波電源９により高周波電圧を印加することにより、被エッチング基板２に到達するイオンエネルギを制御することができる。
【特許文献１】特開平１０−０７４７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の高周波誘導結合プラズマにおいて、貴金属は反応性に乏しいため、スッパタエッチングされ、プラズマ処理装置における反応室の内壁に付着する。付着した金属は導電体であるため、誘導結合の高周波磁界が遮られて弱められる。
【０００８】
そのため、エッチング処理を進めるに従い、同一条件でもプラズマ密度が低下し、エッチング速度が低下する。定期的に反応室内の付着金属を取り除かなければならないが、その周期を予測することは困難であった。また、プラズマ発生の方式にかかわらず、反応室内壁に大量の金属が付着すると、落下しやすくなってダストとなる。その周期の予測も困難であった。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、反応室内壁に金属が付着する状態を観測しながら、プラズマ処理を行うことができるプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は、真空室の一部または全てが誘電体で封止されたプラズマ処理装置において、プラズマ処理中または処理間に誘電体の真空側の電気抵抗を測定し、前記誘電体に付着した金属の状態を検知するようにしたものであり、このようにしたことによって、プラズマ処理中または処理後に誘電体の真空側の電気抵抗を測定することにより、誘電体に付着した金属の状態を推定することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置によれば、プラズマ処理装置においては、高周波磁界を遮るに充分な金属が誘電体に付着すると、誘電体表面は金属の付着物のために電気的な導通が発生し、また、同様に金属が大量に付着したとき、落下する前に金属の付着物による電気的な導通が発生するため、プラズマ処理中または処理後に誘電体の真空側の電気抵抗を測定することによって、誘電体に付着した金属の状態を推定して検知することができ、安定性に優れたプラズマ処理が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、図６にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付した。
【００１３】
図１は本発明のプラズマ処理装置の実施形態を説明するための概略構成図である。
【００１４】
図１において、３は誘電板であり、真空室１の上面に支えられ、真空室１をＯリングを介して封止している。４は誘電板３の上面に載置された高周波誘導結合用コイル、１０は真空室１内に配置された基板電極、２は真空室１内の基板電極１０上に配置された被エッチング基板、６は高周波電力を高周波誘導結合用コイル４に印加する第１高周波電源、９は基板電極１０に高周波電力を印加する第２高周波電源である。１１は真空室１内にガスを供給するためのガス供給用の導入バルブ、１２は、真空室１内を排気，調圧するための可変バルブであり、真空室１と反対側で図示しない真空ポンプに接続している。
【００１５】
本実施形態では、ガス供給用の導入バルブ１１より任意のガスを真空室１内に導入し、可変バルブ１２で真空室１内を適当な真空度に保つ。この状態で、高周波誘導結合用コイル４に第１高周波電源６より高周波電力を印加すると、プラズマが真空室１内に発生する。また、基板電極１０に第２高周波電源９により高周波電力を印加することによって、被エッチング基板２に入射するイオンのエネルギを制御することができるようになっている。さらに、誘電板３の真空側の面に２つの金属製の導通測定用電極７を取り付け、導線を通して２つの導通測定用電極７の導通を、それぞれテスタによって測定できるようにしている。
【００１６】
図２は前記導通測定用電極７の取り付け構造を示す拡大断面図であって、断面図の上方が大気側、下方が真空室１内側である。
【００１７】
図２において、誘電板３上の真空封止電極１３は固定ボルト１５により固定されている。誘電板３には貫通穴３ａが形成され、真空封止電極１３の一部が貫通穴３ａの内側に入り込んでいる。また誘電板３と真空封止電極１３との間にはＯリング１４が配設され、真空がリークしない構造になっている。導通測定用電極７は、誘電板３の真空側に配置され、真空封止電極１３の貫通穴３ａ内に入り込んだ部分と接触して、真空封止電極１３と同電位になる。真空封止電極１３には導線１６が接続されており、この導線１６を介して２つの金属製の導通測定用電極７間の導通を測定することができる構造になっている。
【００１８】
次に、本実施形態におけるプラズマ処理の動作について説明する。
【００１９】
図３（ａ），（ｂ）は本実施形態において用いた被エッチング基板２を示す断面図である。この処理は、下地にある貴金属配線との接触を取るために絶縁膜に窓部を開けるエッチングである。
【００２０】
図３（ａ）はエッチング処理前の状態を示し、半導体基板２０上に金を主成分とする配線である貴金属膜１８が形成され、貴金属膜１８の上に二酸化珪素からなる絶縁膜１９を基板全面に堆積し、さらにレジストマスク１７を施す。本例ではレジストマスク１７の開口率は約２％とした。
【００２１】
前記構造の被エッチング基板２を、図１に示す本実施形態に係るプラズマ処理装置の基板電極１０上に配置し、高周波誘導結合用コイル４に第１高周波電源６から１５０Ｗの高周波を印加し、真空室１内に導入するガスとしてＣＨＦ３／Ｏ２／Ａｒ（それぞれ、４５ｓｃｃｍ／５ｓｃｃｍ／２８０ｓｃｃｍ）を使用する。
【００２２】
真空室１内の真空度は１３.３Ｐａとし、基板電極１０には、第２高周波電源９から７５Ｗの高周波を印加して、二酸化珪素膜をエッチングした。二酸化珪素の厚さは約４００ｎｍ、エッチング速度は約４６ｎｍ／分で、約３０％オーバーエッチングを含めエッチング時間は１１分２０秒とした。エッチング後の断面形状は、図３（ｂ）に示されるように、二酸化珪素からなる絶縁膜１９におけるレジストマスク１７が施されていない部分が除去され、また、オーバーエッチングのため配線としての貴金属膜１８も一部エッチングされて、真空室１内あるいは絶縁体である誘電板３に、金を主成分とする金属が付着する。
【００２３】
前記エッチング処理の約３６０枚毎にモニタ基板を用い二酸化珪素のエッチング速度と、テスタを用い導通測定用電極７間の導通を測定した。その処理枚数と測定結果の関係を図４のグラフに示す。グラフの曲線はエッチング速度の推移を示す。約１０００枚の処理で導通を確認することができたが、このとき、エッチング速度は約６％低下していた。
【００２４】
そこで前記導通状態を測定検知して、前記グラフにおける関係を参照すれば、誘電体３に付着した金属の状態を推定することができる。よって、必要時に真空室１を大気に開放し、真空室１の壁および誘電体３に付着した金属を除去することにより、安定したエッチング速度を確保することができ、また、金属が大量に付着し、落下する前に、該金属の除去を行うことによって、処理中のダストの急激な上昇を未然に予防することができる。
【００２５】
なお、本発明は既述した実施形態に限られるものではなく、種々の態様で実施することが可能である。例えば図５（ａ），（ｂ）に示す断面構造に示されるように、貴金属膜１８をエッチングする場合でも、同様の効果を得ることができる。
【００２６】
また、高周波誘導結合放電を利用したプラズマ処理装置でなくても、真空室の絶縁体部に導通測定用の電極を配置することにより、処理中のダストの発生を予測することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理中または処理後に誘電体の真空側の電気抵抗を測定することによって、誘電体に付着した金属の状態を推定し、安定性に優れたプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することができ、特に高周波誘導結合放電を利用したエッチング装置あるいは成膜装置などに実施して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の実施形態を説明するための概略構成図
【図２】本実施形態における導通測定用電極の取り付け構造を示す拡大断面図
【図３】（ａ），（ｂ）は本実施形態において用いた被エッチング基板を示す断面図
【図４】本実施形態においてエッチング処理の約３６０枚毎にモニタ基板を用い二酸化珪素のエッチング速度と、テスタを用い導通測定電極間の導通とを測定した結果を示す図
【図５】（ａ），（ｂ）は本発明が適用可能な被エッチング基板の構成例の説明図
【図６】従来の高周波誘導結合方式のプラズマ処理装置を示す概略構成図
【符号の説明】
【００２９】
１  真空室
２  被エッチング基板
３  誘電板
４  高周波誘導結合用コイル（平板型放電コイル）
５  第１マッチング整合回路
６  第１高周波電源
７  導通測定用電極
８  第２マッチング整合回路
９  第２高周波電源
１０  基板電極
１１  導入バルブ
１２  可変バルブ
１３  真空封止電極
１４  Ｏリング
１５  固定ボルト
１６  導線
１７  レジストマスク
１８  貴金属膜
１９  絶縁膜
２０  半導体基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005159114.tif 000006
【図５】
2005159114.tif 000007
【図６】
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