CN101800149B - 等离子体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种等离子体处理装置，其即使在发生处理异常等的情况下也能够抑制生产率的降低。该等离子体处理装置设置有根据处理条件对被处理体(G)进行等离子体处理的处理室，该等离子体处理装置具有：存储有与处理条件不同的多个再处理条件的存储部；以及具有监视等离子体处理中有无发生异常的监视功能、和判定发生的异常的种类的判定功能的控制系统(50)，在等离子体处理中发生异常的情况下，控制系统(50)根据判定的异常的种类，从多个再处理条件中选择一个再处理条件，对被处理体(G)进行再处理。

Description

等离子体处理装置

技术领域

本发明涉及对平板显示器(FPD)制造用的玻璃基板、半导体集成电路(IC)制造用的半导体晶片等被处理体实施等离子体处理的等离子体处理装置。

背景技术

在FPD或IC的制造工序中，使用对玻璃基板、半导体晶片等被处理体实施蚀刻等处理的等离子体处理装置。作为实施蚀刻等处理的等离子体处理装置，例如熟知有等离子体干式蚀刻装置。

控制处理气体、高频输出的装置控制器与等离子体干式蚀刻装置连接。装置控制器根据被称为处理方案的规定的处理条件，控制处理气体的流量、高频输出、处理时间和处理压力等。由此，进行等离子体处理装置对被处理体的蚀刻等规定的处理。

在实施规定的处理时发生处理异常等的情况下，例如，如专利文献1所述，中断对被处理体的处理。中断后，操作者进行方案的修正等必要的操作，之后再实施对被处理体的处理。

专利文献1：日本特开2007-234809号公报

如专利文献1所记载，在实施规定的处理时，在发生处理异常等的情况下中断处理。因此，可能导致产品的生产率降低。

发明内容

本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供即使在发生处理异常等的情况下，也能够抑制生产率的降低的等离子体处理装置。

为了解决上述课题，本发明的一个方面的等离子体处理装置，设置有根据处理条件对被处理体进行等离子体处理的处理室，该等离子体处理装置包括：存储有与上述处理条件不同的多个再处理条件的存储部；和控制系统，其具有监视上述等离子体处理中有无发生异常的监视功能和判定发生的异常的种类的判定功能，在上述等离子体处理中发生了异常的情况下，根据所判定的异常的种类，从上述多个再处理条件中选择一个再处理条件，对上述被处理体进行再处理。

发明效果

根据本发明，能够提供一种即使在发生处理异常等的情况下也能够抑制生产率的降低的等离子体处理装置。

附图说明

图1是概略地表示本发明的一实施方式的等离子体处理装置的一个例子的截面图。

图2是概略地表示控制图1所示的等离子体处理装置1的控制系统的框图。

图3是表示一实施方式的等离子体处理装置所具有的装置控制器所实施的基板处理方法的一个例子的流程图。

图4是表示处理条件变更的例子的图。

图5是表示一实施方式的等离子体处理装置进行的基板处理的顺序的一个例子的流程图。

图6A是表示被正常处理的玻璃基板G的每个处理经过时间的处理信息的图，图6B是表示发生异常的玻璃基板G的每个处理经过时间的处理信息的图。

图7是表示放电电平与时间的关系的图。

符号说明

2…处理室(处理室)

5…基材(下部电极)

5a…凸部

5b…凸缘部

6…聚焦环

13…匹配器

14…高频电源

27…质量流量控制器

30…排气装置

50…装置控制器

51…终点检测器

42…高频产生装置

具体实施方式

以下参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

图1是概略地表示本发明一实施方式的等离子体处理装置的一个例子的截面图。

图1所示的等离子体处理装置1是对FPD制造用的玻璃基板G进行规定处理的装置的一个例子，在本例中，构成为电容耦合型等离子体干式蚀刻装置。作为FPD，能够列举液晶显示器(LCD)、电致发光(Electro Luminescence；EL)显示器、等离子体显示面板(PDP)等。

等离子体处理装置1具有处理室(等离子体处理室)2，该处理室2例如成形为由表面经过防蚀铝处理(阳极氧化处理)的铝构成的角筒形状。在处理室2内的底部配置有用于载置作为被处理体的玻璃基板G的载置台3。

载置台3隔着绝缘部件4被支承在处理室2的底部。载置台3由具有凸部5a的导电性基材5构成。导电性基材5的表面被绝缘性的涂层8例如氧化铝喷镀、防蚀铝覆盖。凸部5a的周围被边框状的聚焦环6包围。在本例中，供电线12与导电性基材5连接。供电线12通过匹配器13与高频电源14连接。高频电源14输出例如13.56MHz的高频电力。高频电力通过匹配器13和供电线12供给至构成载置台3的导电性基材5。由此，载置台3作为下部电极发挥作用。

在载置台3的上方，与载置台3相对地配置有喷淋头20。喷淋头20例如被支承在处理室2的上部。喷淋头20在内部具有内部空间21，并且在与载置台3的相对面上具有喷出处理气体的多个喷出孔22。由此，喷淋头20作为处理气体喷出部发挥作用。另外，在本例中，喷淋头20被接地，作为上部电极发挥作用，与作为下部电极发挥作用的载置台3一起构成一对平行平板电极。

在喷淋头20的上表面设置有气体导入口24。处理气体供给管25与气体导入口24连接。处理气体供给管25通过开闭阀26和质量流量控制器(MFC)27与处理气体供给源28连接。处理气体供给源28将用于等离子体处理例如等离子体干式蚀刻的处理气体，通过质量流量控制器27、开闭阀26、处理气体供给管25和喷淋头20向处理室2内供给。作为处理气体，能够使用卤素类气体、O₂气体、Ar气体等通常在该领域中使用的气体。

在处理室2的底部形成有排气管29。排气管29与排气装置30连接。排气装置30具有涡轮分子泵(TMP)等真空泵。排气装置30调节排气量，对处理室2内进行排气。由此，处理室2内的压力能够减压到规定的减压气氛。

在处理室2的侧壁设置有基板搬入搬出口31。基板搬入搬出口31能够通过闸阀32进行开闭。在打开闸阀32的状态下，由搬送装置(未图示)搬入搬出玻璃基板G。

图2是概略地表示控制图1所示的等离子体处理装置1的控制系统的框图。

如图2所示，装置控制器50与匹配器13、质量流量控制器27、排气装置30、基于处理室2内的等离子体发光强度检测蚀刻终点的终点检测器51、使高频电源14产生高频输出的高频产生装置52连接。

控制器50具有存储处理条件(处理方案)的存储部，装置控制器50控制质量流量控制器27，根据存储在存储部的处理条件(处理方案)调节处理气体的流量。

同样地，装置控制器50控制排气装置30，根据处理方案调节排气量，调节处理室2内的压力。

进一步，装置控制器50控制高频产生装置52，根据处理方案，调节供给载置台3的高频电力的输出值。

进一步，装置控制器50特别还控制未图示的在安装在载置台3中的传热介质流路中流通的传热介质的温度调节装置，根据处理方案，调节玻璃基板G的温度。

这样，装置控制器50通过控制质量流量控制器27、排气装置30、高频产生装置52和温度调节装置，控制等离子体处理装置1。

另外，装置控制器50不只具有控制等离子体处理装置1的功能，还具有监视处理的状况的监视功能。

具体而言，装置控制器50监视质量流量控制器27中的处理气体的流量，监视处理气体的供给状况。

同样地，装置控制器50监视排气装置30中的排气量，监视处理室2内的压力状况。

同样地，装置控制器50监视高频产生装置52的输出值，监视高频输出的输出状况。

同样地，装置控制器50监视温度调节装置，监视玻璃基板G的温度、处理室2内的温度状况。

同样地，装置控制器50监视终点检测器51所检测出的等离子体发光强度，监视处理室2内的等离子体的状态。进一步，装置控制器50监视返回高频产生装置52的高频电力的反射波的大小(以下，简称为反射波)，监视处理室2内的等离子体的状态。

进一步，装置控制器50控制等离子体处理装置1，使得在对玻璃基板G实施处理时，在发生异常例如处理异常时，选择预先存储在存储部的再处理条件，设定需要的值，对该玻璃基板G实施再处理。图3表示装置控制器50所实施的基板处理方法的一个例子。

如图3所示，装置控制器50存储有基本处理条件。基本处理条件由作为处理条件(处理方案)的基本条件、和用于判断有无发生处理异常的规定值构成。在基本条件中设定有处理气体的流量、处理气体的种类、处理室2内的压力、高频电力的输出值和处理时间等。规定值针对从各单元(匹配器13、质量流量控制器27、排气装置30、终点检测器51、高频产生装置52、温度调节装置(未图示))得到的等离子体发光强度、高频电力的输出值、反射波、基板或处理室2内的温度而设定。

规定值的一个例子是，将在正常结束处理的玻璃基板G中观测到的等离子体发光强度、高频电力的输出值、反射波、基板或处理室2内的温度作为规定值。装置控制器50在对玻璃基板G实施处理时，监视等离子体发光强度、高频电力的输出值、反射波、基板或处理室2内的温度，在发生这些值中的至少一个脱离上述规定值的变化的情况下，判断发生了异常。装置控制器50也具有判定异常的种类的判定功能。异常的种类的判定，例如根据等离子体发光强度、高频电力的输出值、反射波、基板或处理室2内的温度中脱离了哪个规定值而进行判定即可。

例如，在装置控制器50的存储部中预先存储有从判定-1到判定-n的n个判定结果，通过检索脱离规定值的变化与n个判定中的哪个判定结果相符，而判定异常的种类。

进一步，在本例中，装置控制器50的存储部中存储有与n个判定结果的各个对应的多个再处理条件。相对于处理条件(基本条件)，再处理条件中处理气体的流量、处理气体的种类、处理室2内的压力(处理室2内的排气量)、高频电力的输出值中的至少任一个不同。

例如，如图4A所示，处理时间为110sec时、反射波瞬时上升。令此时的判定为“判定-1”，作为再处理条件选择“条件-1”。另外，如图4B所示，处理时间为140sec时，等离子体发光急剧减少。令此时的判定为“判定-2”，作为再处理条件选择“条件-2”。

装置控制器50将基本条件例如处理气体的流量、处理室2内的压力、高频电力的输出值和处理时间，变更为根据判定结果选择的再处理条件。然后，装置控制器利用选择的再处理条件，对玻璃基板G实施再处理。

这样，根据一实施方式的等离子体处理装置，根据玻璃基板G的处理状况、装置的状态，装置控制器50自动选择适当的再处理条件并实施。由此，能够得到即使在发生处理异常等的情况下也能够抑制生产率的降低的等离子体处理装置。

接着，以下说明具体的基板处理的顺序的一个例子。

图5是表示一实施方式的等离子体处理装置所进行的基板处理的顺序的一个例子的流程图。

如图5所示，假设在进行处理时，发生了某些异常(步骤1)。

判断步骤1中发生的异常是重度异常还是轻度异常。

重度异常例如包括不能够搬送玻璃基板G、电极破损、高频电源破损等器械故障，是不能够继续进行处理的异常(限制警报，killeralarm)。在发出限制警报时中止处理。

轻度异常是反射波瞬时增大、有规定以外的高频的输出变动、有规定以外的压力变动、有规定以外的处理气体的流量变动、有规定以外的温度变动(处理室内和/或玻璃基板等)等的情况，是估计能够继续进行处理的异常(通常警报)。发生通常警报时进行异常诊断步骤(步骤2)。

在步骤2中判定异常的种类，判定的结果是判断出是否能够继续进行处理。

异常的种类例如基于发生异常的定时、检测出异常的单元的信息而进行判定。例如，在装置控制器50的存储部中记录最近正常地被处理的玻璃基板G的处理信息。例如，使装置控制器50以下述方式对每个处理经过时间的处理信息进行采样，即，如果是A品种，则在使用B方案进行处理时，经过C时间后成为等离子体的发光强度D，进而经过E时间后成为发光强度F，在G时间结束处理等。在每个处理经过时间进行采样的处理信息中，例如包括玻璃基板G被正常地处理时，处理室内或玻璃基板G的温度、高频电力的输出值、等离子体发光的强度、和反射波的大小在每个处理经过时间发生怎样的变化的信息。例如，将这样的每个处理经过时间的处理信息作为判定的规定值，以判断处理的进展和是否进行再处理。

当判断为不能够继续进行处理时，中止处理(不可进行再处理)。

当判断为能够继续进行处理时(可进行再处理)，进行再处理条件设定步骤(步骤3)。

在步骤3中，针对检测出处理的异常的玻璃基板G，设定再处理条件。

再处理条件的设定，通过根据判定出的异常的种类从预先存储的多个再处理条件中选择最佳的再处理条件而进行。例如，在瞬时反射波过大等的等离子体状态的不稳定成为异常的原因时，选择仅使高频输出降低的再处理条件。

另外，在异常检测前计算玻璃基板G被正常处理的时间，考虑上述高频输出的变更，设定必要的再处理时间。在不使用终点检测的情况下，或者不能够进行终点检测的情况下，根据该设定的再处理时间结束处理。

基于图6A和图6B说明具体的再处理条件的设定例。

图6A表示在高频输出为10kW的基本条件下，被正常处理后的玻璃基板G的每个处理经过时间的处理信息，表示伴随等离子体发光强度和反射波的处理经过时间的变动波形。

如图6A所示，被正常处理的玻璃基板G，首先，总的处理时间为110sec。每个处理经过时间的等离子体发光强度和反射波的变动如下。

处理经过时间60sec：等离子体发光强度降低、反射波增大

处理经过时间80sec：等离子体发光强度再度降低

处理经过时间100sec：等离子体发光强度为下限(适量蚀刻(justetching))

处理经过时间110sec：处理结束

图6B表示在高频输出为10kW的基本条件下，发生异常的玻璃基板G的每个处理经过时间的处理信息。在图6B所示的例子中，处理经过时间为58sec时，瞬时反射波变得过大。此处，图6B表示直到发生异常的处理信息。在本例中，装置控制器50判断为能够继续进行处理，如下所述地设定再处理条件。

异常种类为“瞬时反射波过大”，因此，装置控制器50从预先存储在存储部中的多个再处理条件中，选择与基本条件相比只是高频输出下降至5kW的再处理条件。

另外，为了准备应对不能够检测出终点的情况，也设定再处理时间。关于再处理时间，因为使高频输出降低至5kW，所以将从正常处理时的总处理时间(110sec)减去检测出异常前玻璃基板G被正常处理的时间(58sec)而得到的时间乘以2，设定为104sec。

这样设定再处理条件后，进行步骤4，执行再处理(追加处理)。之后，如步骤5所示，如果检测出蚀刻的终点则结束处理(可结束)，在没有检测出终点的情况下，如步骤6所示，通过设定的再处理时间的时间控制(不可结束)，而结束处理。

以上，说明了具体顺序的一个例子，但再处理条件的执行是通过装置控制器50全部自动地进行的，因此，从检测出异常到开始再处理条件的执行的时间极短。因此在检测出异常的时刻，装置控制器50可以控制高频产生装置52，暂时停止高频输出，也可以不停止。或者，可以如图7所示，在从检测出异常到开始再处理条件的执行之间，控制高频产生装置52，使得高频输出下降到维持等离子体所必需的最低限度的输出，使该期间为不能进行蚀刻等处理的微弱放电状态。

通过作为控制系统具有这样的装置控制器50，能够得到即使在发生处理异常等的情况下也能够抑制生产率的降低的等离子体处理装置。

以上，利用一实施方式说明了本发明，但本发明并不限于上述一实施方式，能够有各种变形。例如，可以是使再处理条件为“将基本条件的高频输出值降低至50％”这样的将基本条件的值作为基础的条件。如果是这样的条件，则即使基本条件变化，也能够降低高频输出。

另外，本发明的实施方式中，上述一实施方式并不是唯一的。

例如，在上述一实施方式中，表示了将本发明应用于FPD制造用的玻璃基板的等离子体干式蚀刻处理的情况，但不限于此，也可以应用于处理太阳能电池用基板或半导体晶片等其它被处理体的装置。

另外，作为处理，表示了等离子体干式蚀刻处理，但并不限于等离子体干式蚀刻处理，也能够应用于CVD、PVD等成膜处理。

另外，在上述一实施方式中，表示了将高频电源14连接于载置台3的电容耦合型等离子体装置，但例如也可以是在载置台3上连接有与高频电源14不同频率的高频电源的电容耦合型等离子体装置，或者对于电感耦合型的等离子体装置、利用微波的等离子体装置，也能够应用本发明。

Claims (4)

1.一种等离子体处理装置，其设置有根据处理条件对被处理体进行等离子体处理的处理室，该等离子体处理装置的特征在于，具有：

存储有与所述处理条件不同的多个再处理条件的存储部；以及

具有监视所述等离子体处理中有无发生异常的监视功能、和判定发生的异常的种类的判定功能的控制系统，其中

在所述存储部中预先存储有与所述被处理体或所述处理室内的温度、等离子体的发光强度和维持产生等离子体的高频电力的反射波的大小有关的规定值，

所述控制系统根据正常地结束了处理的被处理体的每个处理经过时间的所述被处理体或所述处理室内的温度、所述高频电力的输出值、所述等离子体的发光强度和所述反射波的大小，针对每个处理经过时间，设定所述规定值，并存储在所述存储部中，

在等离子体处理中的所述被处理体的温度、所述等离子体的发光强度和所述反射波的大小脱离所述规定值时，所述控制系统判断为发生异常，

在判断所述等离子体处理中发生异常的情况下，所述控制系统根据所判定的异常的种类，从所述多个再处理条件中选择一个再处理条件，对所述被处理体进行再处理。

2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

在所述等离子体处理中发生异常的情况下，所述控制系统判断是否能够继续进行等离子体处理，在判断为能够继续进行处理时，选择一个再处理条件，对所述被处理体实施再处理。

3.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述控制系统控制向所述处理室内供给处理气体的处理气体供给系统、对所述处理室内进行排气的排气系统、和向所述处理室内供给维持产生等离子体的高频电力的高频电源系统，

所述再处理条件与所述处理条件相比，所述处理气体的流量、所述处理气体的种类、所述处理室内的排气量、所述高频电力的输出中的至少任一个不同。

4.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述控制系统在判断为发生异常之后直到对所述被处理体实施再处理的期间，使用于维持产生等离子体的高频电力为维持等离子体所需要的最低限度的输出。

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