CN112447481A - 等离子体处理装置和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够监视在实施等离子体处理的期间沉积于等离子体生成空间的膜的膜厚的技术。本发明的一方式的等离子体处理装置包括：处理容器；配置于上述处理容器的内部的与高频电源连接的第1电极；与上述第1电极相对地配置在上述处理容器的内部的接地的第2电极；以及与上述第1电极和上述第2电极的至少一个电极连接的膜厚计算部，其计算沉积于上述至少一个电极的膜的膜厚。

Description

等离子体处理装置和控制方法
技术领域
本发明涉及等离子体处理装置和控制方法。
背景技术
已知一种技术，在载置台载置基片并在基片形成Ti类膜之前，在载置台不存在基片的状态下对载置台进行加热，用含Ti的处理气体在喷淋头的表面形成预涂敷膜(例如，参照专利文献1)。在专利文献1中，作为预涂敷膜，使用2层的预涂敷膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010－65309号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明提供能够监视在实施等离子体处理的期间沉积于等离子体生成空间的膜的膜厚的技术。
用于解决技术问题的技术手段
本发明的一方式的等离子体处理装置包括：处理容器；配置于上述处理容器的内部的与高频电源连接的第1电极；与上述第1电极相对地配置在上述处理容器的内部的接地的第2电极；以及与上述第1电极和上述第2电极的至少一个电极连接的膜厚计算部，其计算沉积于上述至少一个电极的膜的膜厚。
发明效果
依照本发明，能够监视在实施等离子体处理的期间沉积于等离子体生成空间的膜的膜厚。
附图说明
图1是表示等离子体处理装置的截面图的一例的图。
图2是表示等离子体探针装置的测量结果的一例的图。
图3是表示等离子体处理装置的动作的一例的流程图。
图4是表示预涂敷处理的流程的一例的流程图。
图5是表示清洁处理的流程的一例的流程图。
图6是表示等离子体处理装置的另一例的图。
图7是表示等离子体处理装置的又一例的图。
具体实施方式
下面，参照所附的附图，对本发明的非限定性的例示的实施方式进行说明。在所附的所有附图中，对相同或者相应的部件或者零件，标注相同或者相应的附图标记，并省略重复的说明。
[等离子体工艺]
在使用具有平行平板电极的电容耦合型等离子体(CCP：Capacitively CoupledPlasma)的等离子体处理装置中，获知沉积于喷淋头表面的膜的膜厚这一点对于正确地设定清洁的循环等是重要的。
然而，一直以来，没能研究出获知沉积于喷淋头表面的膜的膜厚的方法。因此，在等离子体处理时将形成于半导体晶片的膜的膜厚作为指标设定了腔室清洁的循环。其结果，无论是否除去了沉积于喷淋头表面的膜都会继续进行腔室清洁等，会过度地进行腔室清洁。由此，有时由于腔室清洁时使用的清洁气体，喷淋头等设置于腔室内部的零件会损伤。
下面，说明在实施等离子体处理的期间，能够监视沉积于喷淋头表面等等离子体生成空间的膜的膜厚的离子体处理装置和控制方法。
[等离子体处理装置]
图1是表示一实施方式的等离子体处理装置10的截面图的一例的图。图1所示的等离子体处理装置10构成为能够通过等离子体CVD法将含有金属的膜形成基片W上。
等离子体处理装置10具有腔室12。腔室12在其中提供内部空间IS。内部空间IS包含处理区域ISA和排气区域ISB。
腔室12包括腔室主体14、下部容器16和上部电极18。腔室主体14具有大致圆筒形状。腔室主体14由铝等导体形成，并且接地。腔室主体14在其中提供处理区域ISA。腔室主体14在其上部和底部这两者设有开口。在腔室主体14的侧面形成有送入送出口12p。在内部空间IS与腔室12的外部之间输送基片W时，基片W通过送入送出口12p。送入送出口由闸阀12g开闭。
下部容器16与腔室主体14的底部结合。下部容器16具有大致圆筒形状，相对于腔室主体14的底部向下方突出地延伸。下部容器16由铝等导体形成，并且接地。下部容器16在其中提供排气区域ISB。排气区域ISB与处理区域ISA相连。排气管22与排气区域ISB连接。
排气装置24经由压力调节器23与排气管22连接。压力调节器23具有压力调节阀等。压力调节阀例如是蝶阀。排气装置24包含涡轮分子泵、干式泵等1个以上的减压泵。
在内部空间IS(处理区域ISA)中，设置有载置台26。在载置台26的上表面之上，将基片W以大致水平的方式载置。基片W可以如晶片那样具有大致圆盘形状。载置台26构成为能够支承基片W。载置台26由支承部件27支承。载置台26由氮化铝(AlN)等陶瓷形成。载置台26也可以由镍等金属材料形成。在载置台26的周缘部上，设置有引导环28。引导环28是引导基片W的部件。也可以代替引导环28，而在载置台26形成凹部。凹部具有与基片W大致相同的大小和形状。
在载置台26中，设置有下部电极30。下部电极30接地。在载置台26中且下部电极30的下方，设置有加热机构32。基于来自控制装置100的控制信号将电功率从电源供给到加热机构32。当对加热机构32供给电功率时，加热机构32发热，对载置于载置台26上的基片W进行加热。此外，在载置台26整体由金属构成的情况下，载置台26整体作为下部电极发挥作用，因此下部电极30也可以不设置于载置台26内。
等离子体处理装置10还具有多个升降销34。升降销34的个数为3个以上。多个升降销34可以由氧化铝(Al2O3)之类的陶瓷或者石英形成。多个升降销34由支承体35支承，从支承体35向上方延伸。支承体35由轴36支承。轴36从支承体35向下方延伸，在腔室12的外部连接到驱动装置38。
驱动装置38例如配置于下部容器16的下方。在下部容器16的底部形成有开口16a。轴36通过开口16a延伸到下部容器16的下方。在下部容器16与驱动装置38之间，设置有波纹管37。波纹管37封闭开口16a。
驱动装置38构成为能够借助轴36和支承体35使多个升降销34上下地移动。在载置台26形成有多个贯通孔。多个升降销34能够通过载置台26的多个贯通孔而上下地移动。多个升降销34通过它们的上下移动，在载置台26与该多个升降销34的前端之间交接基片W。具体而言，在多个升降销34的前端突出于载置台26的上表面的情况下，基片W从载置台26离开，由多个升降销34的前端支承。另一方面，在多个升降销34的前端相对于载置台26的上表面位于下方的情况下，基片W由载置台26支承。
上部电极18与下部电极30相对地设置于载置台26的上方。上部电极18以封闭腔室主体14的上部的开口的方式设置。在上部电极18与腔室主体14之间设有绝缘部件40。
上部电极18构成喷淋头。在上部电极18中，设置有气体扩散室18d。上部电极18提供多个气体孔18h。多个气体孔18h从气体扩散室18d延伸至上部电极18的下表面，与内部空间IS相连。气体扩散室18d内的气体从多个气体孔18h被导入内部空间IS(处理区域ISA)。
在上部电极18中，设置有加热机构42。加热机构42例如设置于气体扩散室18d的上方。基于来自控制装置100的控制信号将电功率从电源供给到加热机构42。当对加热机构42供给电功率时，加热机构42发热，气体扩散室18d中的气体被加热。
在气体扩散室18d连接有气体管44。在气体管44的上游侧，连接有气体供给部46。气体供给部46具有包含多个处理气体的气体源的气体源组、包含多个阀的阀组、包含多个流量控制器的流量控制器组。气体源组的多个气体源各自经由阀组的对应的阀、流量控制器组的对应的流量控制器连接到气体管44。处理气体例如包含用于在基片W形成膜的成膜气体、用于蚀刻并除去沉积于腔室12内的膜的腔室清洁的清洁气体。
在上部电极18，经由匹配器52连接有高频电源50。高频电源50构成为能够对上部电极18供给高频。高频例如具有100kHz～3GHz的频率，并具有10W～5000W的电功率。匹配器52具有用于使高频电源50的输出阻抗与负载侧(上部电极18侧)的阻抗匹配的电路。
另外，在上部电极18，连接有检测在内部空间IS(处理区域ISA)生成的等离子体的状态的等离子体检测部80。等离子体检测部80检测在等离子体生成空间U生成的等离子体。基于检测结果，计算例如等离子体电子温度Te、等离子体电子密度Ne，沉积膜的膜厚，由此，能够推断等离子体的行为。此外，关于等离子体检测部80的详情，在后文说明。
在等离子体处理装置10中，将来自气体供给部46的气体源组中选择出的1个以上的气体源的处理气体供给到内部空间IS。此外，对上部电极18供给高频，在上部电极18与下部电极30之间产生高频电场。通过所产生的高频电场，在内部空间IS中气体被激励，生成等离子体。其结果，在基片W上形成膜。或者，例如上部电极18的下表面等腔室12内的表面被预涂敷。
等离子体处理装置10的各部由控制装置100控制。控制装置100包括微处理器101、ROM(Read Only Memory：只读存储器)102和RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)103。在ROM102、RAM103中，存储有等离子体处理装置10的处理顺序和作为控制参数的处理方案。微处理器101是基于处理顺序和处理方案，控制等离子体处理装置10的各部的控制部的一例。此外，控制装置100具有触摸面板104和显示器105，在根据处理顺序和处理方案进行规定的控制时能够进行输入或者显示结果等。
[等离子体检测部]
等离子体检测部80通过测量在对上部电极18施加了交流电压时的上部电极18中流动的电流，来检测等离子体的状态。
等离子体检测部80包括交流电源81、测量器82和低通滤波器83。
交流电源81经由供电线84与上部电极18连接。交流电源81通过控制装置100的控制，经由供电线84对上部电极18施加交流电压。交流电压的电压值例如为几V，频率例如为几十kHz。
测量器82在从交流电源81经由供电线84对上部电极18供给交流电压时，利用供电线84测量在等离子体处理中流过上部电极18的电流。
低通滤波器83插入设置于供电线84。低通滤波器83通过除去流过供电线84的交流电流中不需要的高频成分，防止不需要的高频成分通过供电线84流入测量器82。在一实施方式中，低通滤波器83具有比交流电源81施加的交流电压的频率高，且比高频电源50供给的高频电压的频率低的截止频率。此外，在供电线84，也可以插入设置有电容器。
在该等离子体检测部80中，当通过控制装置100的控制从交流电源81对上部电极18施加交流电压时，测量器82利用供电线84测量在等离子体处理中流过上部电极18的电流。流过上部电极18的电流，与流过在腔室12的内部生成的等离子体的电流等价。因此，通过测量在等离子体处理中流过上部电极18的电流，能够检测在腔室12的内部生成的等离子体的状态。
测量器82将表示测量出的电流的波形的信号发送到控制装置100。接收了信号的控制装置100的微处理器101对信号所包含的电流的波形进行傅里叶变换以解析，计算等离子体的状态。等离子体的状态例如是等离子体电子密度Ne、等离子体电子温度Te、沉积于上部电极18的下表面的膜的膜厚。由此，能够实时地监视在腔室12的内部生成的等离子体的状态。其结果，能够检测等离子体处理中的等离子体的状态的随时间变化的变动。
微处理器101根据基于测量器82的测量结果计算出的等离子体的状态(例如，等离子体电子密度Ne、等离子体电子温度Te、沉积于上部电极18的下表面的膜的膜厚)，对等离子体处理装置10的装置参数进行校正。由此，能够调整在腔室12的内部生成的等离子体的状态的随时间变化。此外，装置参数例如是高频电源50的输出(高频电功率)和频率、腔室12的内部的压力。
[等离子体探针装置的测量]
将以上说明的通过一实施方式的等离子体检测部80测量出的等离子体处理装置10中生成的等离子体的状态的结果的一例，表示在图2中。图2的上侧的电流测量结果的图表中示出的电流值I从等离子体检测部80被传送到控制装置100，由控制装置100的微处理器101进行FFT(傅里叶变换)。由此，如图2的下侧的图表所示，变换成各频率的振幅成分。
在等离子体中，与规定的电压指数相关地流过电流。测量出的电流值中，包含具有基本频率的基波的成分、与基波相比波长为2倍的第1高频和波长为3倍的第2高频等高频成分。于是，通过FFT使用基波和高频的振幅的峰值，能够计算等离子体电子密度、等离子体电子温度。此外，FFT后的图表的“1ω”表示基波的成分，“2ω”表示第1高频的成分，“3ω”表示第2高频的成分。
[等离子体电子密度Ne和等离子体电子温度Te]
控制装置100使用由等离子体检测部80测量出的电流值的FFT后的基波和高频的振幅，来计算等离子体电子密度Ne和等离子体电子温度Te。简单地说明该计算方法的一例。当从等离子体检测部80对上部电极18施加交流时，在上部电极18中流过(1)式所示的探针电流ipr。
Figure BDA0002648414030000071
此处，e是一个电子的电量，ns是等离子体鞘表面的电子密度，
Figure BDA0002648414030000072
是电子的平均速度，A是上部电极18与等离子体接触的面积，VBias是探针施加电压，Φp是等离子体电位，Te是等离子体电子温度，uB是玻姆速度。此外，Vdc是自偏置电压，V0是从交流电源81施加到上部电极18的交流电压(例如4V～5V)。
使用第1种变形贝塞尔函数Ik对(1)式进行变形し，将探针电流ipr如(2)式所示那样分离为DC成分和AC成分。
Figure BDA0002648414030000081
(2)式的右边的上部的项是探针电流ipr的DC成分，(2)式的右边的下部的项是将cos(kωt)乘以变量而得的探针电流ipr的AC成分。探针电流ipr的DC成分表示在上部电极18与等离子体之间流动的直流电流。在一实施方式的等离子体检测部80的构成中，使(2)式的探针电流ipr的DC成分为0。其结果，能够导出(3)式。
Figure BDA0002648414030000082
将(3)进行傅里叶级数展开，得到(4)式。
Figure BDA0002648414030000083
(4)式的左边是实测值，表示基波(1ω)的电流i1ω的振幅与第1高频(2ω)的电流i2ω的振幅之比。(4)式的右边表示将探针电流用第1种变形贝塞尔函数展开时的基波与第1高频之比。
因此，根据(4)式，利用通过FFT计算出的基波(1ω)的振幅与第1高频(2ω)的振幅之比以及实测值之比，能够计算等离子体电子温度Te。此外，V0是监视电压(例如4V)。
而且，基波(1ω)中的电流i1ω的DC成分在(5)式中表示。(5)式由于是电流i1ω的DC成分，因此为0。
Figure BDA0002648414030000084
电流i1ω的AC成分在(6)式中表示。
Figure BDA0002648414030000091
通过将使用(6)式计算出的基波(1ω)中的电流i1ω的绝对值代入(7)式，能够计算等离子体中的离子密度ni。离子密度ni等于等离子体电子密度Ne。如以上所述，能够计算等离子体电子密度Ne。
Figure BDA0002648414030000092
[沉积膜的膜厚]
控制装置100使用由等离子体检测部80测量出的电流值的FFT后的基波和高频的振幅，来计算沉积于上部电极18的下表面的沉积膜的膜厚。简单地说明该计算方法的一例。通过在等离子体处理中在上部电极18的下表面形成膜，如(8)式所示的那样，流过上部电极18的探针电流ipr的波形发生变化。
Figure BDA0002648414030000093
此处，V0是从交流电源81施加到上部电极18的交流电压，|i1ω|是基波(1ω)的电流i1ω的振幅，C是沉积于上部电极18的下表面的绝缘膜的静电电容，ω是从交流电源81施加到上部电极18的交流电压的频率，
Figure BDA0002648414030000094
是常数。
此处，求取将从等离子体检测部80施加到上部电极18的交流电压的频率w改变时的基波(1ω)的电流i1ω的振幅，将其代入(8)式，能够计算沉积于上部电极18的下表面的绝缘膜的静电容量C。此外，在绝缘膜的静电容量C和绝缘膜的膜厚d之间，(9)式成立。
Figure BDA0002648414030000095
此处，C是沉积于上部电极18的下表面的绝缘膜的静电电容，ε是绝缘膜的介电常数，S是绝缘膜的面积，d是绝缘膜的膜厚。
此处，通过将使用(8)式计算出的绝缘膜的静电容量C代入(9)式，能够计算绝缘膜的膜厚d。
像这样，通过在等离子体处理中在上部电极18的下表面形成膜，等离子体检测部80测量的流过上部电极18的电流的波形发生改变。由此，本发明的等离子体处理装置10的控制装置100通过解析从等离子体检测部80的测量器82获取的信号的强度的变化，能够推断出附着于上部电极18的下表面的膜的膜厚。
[等离子体处理装置的动作]
对一实施方式的等离子体处理装置10的动作的一例进行说明。图3是表示等离子体处理装置10的动作的一例的流程图。
首先，控制装置100在腔室12内的载置台26上没有载置基片W的状态下，控制等离子体处理装置10的各部，实施在上部电极18的下表面和载置台26的上表面形成预涂敷膜的预涂敷处理(步骤S1)。图4是表示预涂敷处理的流程的一例的流程图。如图4所示，控制装置100开始进行预涂敷处理后，基于等离子体检测部80检测出的等离子体的检测结果，计算沉积于上部电极18的下表面的预涂敷膜的膜厚(步骤S11)。接着，控制装置100判断步骤S11中计算出的预涂敷膜的膜厚是否为预先决定的膜厚以上(步骤S12)。在步骤S12中，判断为步骤S11中计算出的预涂敷膜的膜厚为预先决定的膜厚以上时，控制装置100判断为预涂敷膜的形成完成，将高频电源50切断而结束预涂敷处理。另一方面，在步骤S12中，判断为步骤S11中计算出的预涂敷膜的膜厚小于预先决定的膜厚时，控制装置100判断为预涂敷膜的形成没有完成，使处理返回步骤S11。如上所述，在预涂敷处理中，通过使用等离子体检测部80，在实施预涂敷处理的期间能够实时地监视沉积于等离子体生成空间U(例如，上部电极18的下表面)的膜的膜厚。
接着，控制装置100控制输送装置(未图示)，经由送入送出口12p将基片W送入腔室12内，将基片W载置在设置于腔室12内的载置台26上(步骤S2)。
接着，控制装置100在腔室12内的载置台26上载置有基片W的状态下，控制等离子体处理装置10的各部，实施在基片W的表面形成规定的膜的成膜处理(步骤S3)。
接着，控制装置100判断进行了成膜处理的基片W的个数是否为规定个数以上(步骤S4)。规定个数是根据成膜处理中形成的膜的种类、膜厚等而决定的。在步骤S4中，判断为进行了成膜处理的基片W的个数为规定个数以上时，控制装置100使处理进展到步骤S5。另一方面，在判断为进行了成膜处理的基片W的个数不足规定个数时，控制装置100使处理返回步骤S2，反复进行成膜处理。
接着，控制装置100通过反复实施成膜处理来实施用清洁气体除去沉积于腔室12内的各部，例如上部电极18的下表面、腔室12的内壁的膜的清洁处理(步骤S5)。图5是表示清洁处理的流程的一例的流程图。如图5所示，控制装置100在开始进行清洁处理后，基于等离子体检测部80检测出的等离子体的检测结果，计算沉积于上部电极18的下表面的膜的膜厚(步骤S51)。接着，控制装置100判断步骤S51中计算出的膜的膜厚是否为预先决定的膜厚以下(步骤S52)。预先决定的膜厚例如可以为0nm。在步骤S52中，判断为步骤S51中计算出的膜的膜厚为预先决定的膜厚以下时，控制装置100判断为沉积于上部电极18的下表面的膜的除去完成，结束处理。另一方面，在步骤S52中，判断为步骤S51中计算出的膜的膜厚比预先决定的膜厚大时，控制装置100判断为沉积于上部电极18的下表面的膜的除去没有完成，使处理返回步骤S51。如上所述，在清洁处理中，通过使用等离子体检测部80，在实施清洁处理的期间能够实时地监视沉积于等离子体生成空间U(例如，上部电极18的下表面)的膜的膜厚。其结果，能够在沉积于上部电极18的下表面的膜被除去的时刻结束清洁处理，所以能够抑制由过度地实施腔室清洁导致的上部电极18(喷淋头)等设置于腔室12的内部的部件的损伤。
[等离子体处理装置的构成的变形例]
图6是表示等离子体处理装置的另一例的图。如图6所示，等离子体处理装置10A中，下部电极30与高频电源50和等离子体检测部80连接并且上部电极18接地这点，与图1所示的等离子体处理装置10不同。以下，以与等离子体处理装置10不同之处为中心进行说明。
在载置台26之中，设置有下部电极30。下部电极30经由匹配器52与高频电源50连接。高频电源50构成为能够对下部电极30供给高频。高频例如具有100kHz～3GHz的频率，具有10W～5000W的电功率。匹配器52具有用于使高频电源50的输出阻抗与负载侧(下部电极30侧)的阻抗匹配的电路。
另外，下部电极30与检测内部空间IS(处理区域ISA)中生成的等离子体的状态的等离子体检测部80连接。等离子体检测部80的结构与参照图1说明的结构相同。
上部电极18接地。
利用等离子体处理装置10A，当从交流电源81对下部电极30施加交流电压时，测量器82利用供电线84测量在等离子体处理中流过下部电极30的电流。流过下部电极30的电流与流过在腔室12的内部中生成的等离子体的电流等价。因此，通过测量在等离子体处理中流过下部电极30的电流，能够检测在腔室12的内部中生成的等离子体的状态。
测量器82将表示所测量的出电流的波形的信号发送到控制装置100。接收到信号的控制装置100的微处理器101对信号所包含的电流的波形进行傅里叶变换并对其进行解析，计算等离子体的状态。等离子体的状态例如为等离子体电子密度Ne、等离子体电子温度Te、沉积于下部电极30的上表面的膜的膜厚。由此，能够实时地监视在腔室12的内部中生成的等离子体的状态。其结果，能够检测等离子体处理中的等离子体的状态的随时间变化的变动。
微处理器101根据基于测量器82的测量结果计算出的等离子体的状态(例如，等离子体电子密度Ne、等离子体电子温度Te、沉积于下部电极30的上表面的膜的膜厚)，来校正等离子体处理装置10A的装置参数。由此，能够调整在腔室12的内部生成的等离子体的状态的随时间变化。此外，装置参数例如是高频电源50的输出(高频电功率)和频率、腔室12的内部的压力。
图7是表示等离子体处理装置的又一例的图。如图7所示，等离子体处理装置10B中，上部电极18被分割为2个，各个上部电极18连接有高频电源50和等离子体检测部80，这点与图1所示的等离子体处理装置10不同。以下，以与等离子体处理装置10不同之处为中心进行说明。
上部电极18包括内侧电极181和外侧电极182。内侧电极181俯视时具有圆形形状。外侧电极182以利用绝缘部件43与内侧电极181绝缘的状态被配置在内侧电极181的周围。外侧电极182在俯视时具有圆环形状。
内侧电极181和外侧电极182构成喷淋头。在内侧电极181和外侧电极182之中，分别设置有气体扩散室18d。内侧电极181和外侧电极182分别提供多个气体孔18h。多个气体孔18h从气体扩散室18d延伸至内侧电极181和外侧电极182的下表面，与内部空间IS相连。气体扩散室18d内的气体从多个气体孔18h被导入到内部空间IS(处理区域ISA)。
在内侧电极181和外侧电极182之中，分别设置有加热机构42。加热机构42例如设置于气体扩散室18d的上方。基于来自控制装置100的控制信号从电源对加热机构42供给电功率。当对加热机构42供给电功率时，加热机构42发热，气体扩散室18d中的气体被加热。
气体扩散室18d连接有气体管44。气体管44的上游侧连接有气体供给部46。气体供给部46具有包含多个处理气体的气体源的气体源组、包含多个阀的阀组、包含多个流量控制器的流量控制器组。气体源组的多个气体源各自经由阀组的对应的阀、流量控制器组的对应的流量控制器与气体管44连接。处理气体包含例如用于在基片W形成膜的成膜气体、蚀刻并除去沉积于腔室12内的膜的用于腔室清洁的清洁气体。
内侧电极181和外侧电极182分别经由匹配器52a、52b连接有高频电源50a、50b。高频电源50a、50b构成为能够分别对内侧电极181和外侧电极182供给高频。高频例如具有100kHz～3GHz的频率，具有10W～5000W的电功率。匹配器52a、52b分别具有用于使高频电源50a、50b的输出阻抗与负载侧(内侧电极181侧，外侧电极182侧)的阻抗匹配的电路。
另外，内侧电极181和外侧电极182分别连接有检测内部空间IS(处理区域ISA)中生成的等离子体的状态的等离子体检测部80a、80b。等离子体检测部80a、80b分别检测等离子体生成空间U中生成在内侧电极181和外侧电极182的下方的等离子体。基于检测结果，计算例如等离子体电子温度Te、等离子体电子密度Ne、沉积膜的膜厚，由此能够推断等离子体的行为。
在等离子体处理装置10中，将来自气体供给部46的气体源组中选择出的1个以上的气体源的处理气体供给到内部空间IS。此外，对内侧电极181和外侧电极182供给高频，在内侧电极181、外侧电极182与下部电极30之间产生高频电场。利用所产生的高频电场，在内部空间IS之中激发气体，生成等离子体。其结果，在基片W上形成膜。或者，例如内侧电极181和外侧电极182的下表面等腔室12内的表面被预涂敷。
利用等离子体处理装置10B，从交流电源81对内侧电极181和外侧电极182施加交流电压时，测量器82a、82b利用供电线84a、84b测量在等离子体处理中流过内侧电极181和外侧电极182的电流。流过内侧电极181和外侧电极182的电流与流过在腔室12的内部中生成的等离子体的电流等价。因此，通过测量在等离子体处理中流过内侧电极181和外侧电极182的电流，能够检测在腔室12的内部生成的等离子体的状态。
测量器82a、82b将表示测量出的电流的波形的信号发送到控制装置100。接收到信号的控制装置100的微处理器101对信号所包含的电流的波形进行傅里叶变换并对其进行解析，计算等离子体的状态。等离子体的状态例如是等离子体电子密度Ne、等离子体电子温度Te、沉积于内侧电极181和外侧电极182的下表面的膜的膜厚。由此，能够实时地监视在腔室12的内部生成的等离子体的状态。其结果，能够检测等离子体处理中的等离子体的状态的随时间变化和面内分布的变动。
微处理器101根据基于测量器82a、82b的测量结果计算出的等离子体的状态，来校正等离子体处理装置10的装置参数。等离子体的状态例如是等离子体电子密度Ne、等离子体电子温度Te、沉积于内侧电极181和外侧电极182的下表面的膜的膜厚。由此，能够调整在腔室12的内部生成的等离子体的状态的随时间变化和面内分布。此外，装置参数例如是高频电源50a、50b的输出(高频电功率)和频率、腔室12的内部的压力。
此外，对图7所示的等离子体处理装置10B中，上部电极18被分割为2个的情况进行了说明，但是本发明并不限定于此，也可以为上部电极18被分割为3个以上。该情况下，被分割为3个以上的上部电极18各自与高频电源50和等离子体检测部80连接。
此外，在上述的实施方式中，腔室12是处理容器的一例，等离子体检测部80和控制装置100是膜厚计算部的一例。
本发明公开的实施方式在所有方面均为例示，而并非限定性的。上述的实施方式至少不脱离所附的权利要求范围及其精神的情况下，可以以各种各样的方式进行省略、置换和改变。
在上述的实施方式中，对上部电极18与高频电源50和等离子体检测部80连接的结构以及下部电极30与高频电源50和等离子体检测部80连接的结构进行了说明，本发明并不限定于此。也可以为上部电极18和下部电极30的至少任一者与高频电源50连接，上部电极18和下部电极30的至少任一者与等离子体检测部80连接。例如，也可以上部电极18与高频电源50连接，下部电极30与等离子体检测部80连接。此外，例如也可以下部电极30与高频电源50连接，上部电极18与等离子体检测部80连接。
在上述的实施方式中，作为基片以半导体晶片为例进行了说明，但是本发明并不限定于此。基片例如可以是平板显示器(FPD：Flat Panel Display)用的大型基片、EL元件或者太阳能电池用的基片。
附图标记说明
10 等离子体处理装置
12 腔室
18 上部电极
18d 气体扩散室
18h 气体孔
30 下部电极
50 高频电源
80 等离子体检测部
81 交流电源
82 测量器
83 低通滤波器
100 控制装置。

Claims (15)

1.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：
处理容器；
配置于所述处理容器的内部的与高频电源连接的第1电极；
与所述第1电极相对地配置在所述处理容器的内部的接地的第2电极；和
与所述第1电极和所述第2电极的至少一个电极连接的膜厚计算部，其计算沉积于所述至少一个电极的膜的膜厚。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述膜厚计算部与所述第1电极连接，计算沉积于所述第1电极的与所述第2电极相对的面的膜的膜厚。
3.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述膜厚计算部基于对所述第1电极施加交流电压时流过该第1电极的电流，来计算所述膜厚。
4.如权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述交流电压具有比所述高频电源供给的高频电压低的频率。
5.如权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述膜厚计算部包括：
对所述第1电极施加所述交流电压的交流电源；
测量流过所述第1电极的电流的测量器；和
设置于所述第1电极与所述测量器之间的低通滤波器。
6.如权利要求5所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述低通滤波器具有截止频率，该截止频率比所述交流电源施加的所述交流电压的频率高，并且比所述高频电源供给的所述高频电压的频率低。
7.如权利要求2至6中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述膜厚计算部基于对所述第1电极施加交流电压时流过该第1电极的电流，检测在所述第1电极与所述第2电极之间生成的等离子体的状态。
8.如权利要求1至7中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第1电极包含对所述处理容器的内部供给气体的气体供给部。
9.如权利要求8所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述气体供给部是喷淋头。
10.如权利要求1至9中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第1电极被分割为多个，
所述高频电源和所述膜厚计算部与分割出的各所述第1电极连接。
11.如权利要求1至10中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
还包括控制部，
所述控制部基于所述膜厚计算部计算出的所述膜厚，来控制所述高频电源。
12.一种控制方法，用于控制等离子体处理装置，所述等离子体处理装置包括：
处理容器；
配置于所述处理容器的内部的与高频电源连接的第1电极；
与所述第1电极相对地配置在所述处理容器的内部的接地的第2电极；和
与所述第1电极和所述第2电极的至少一个电极连接的膜厚计算部，用于计算沉积于所述至少一个电极的膜的膜厚，
其特征在于：
所述控制方法包括：
在等离子体处理时，利用所述膜厚计算部，基于对所述至少一个电极施加交流电压时流过该至少一个电极的电流，来计算所述膜厚的步骤；和
基于计算出的所述膜厚，来控制所述高频电源的步骤。
13.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于：
所述等离子体处理是在所述处理容器内形成预涂敷膜的预涂敷处理，
在控制所述高频电源的步骤中，当计算出的所述膜厚为预先决定的膜厚以上时，切断所述高频电源。
14.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于：
所述等离子体处理是除去沉积于所述处理容器内的膜的清洁处理，
在控制所述高频电源的步骤中，当计算出的所述膜厚为预先决定的膜厚以下时，切断所述高频电源。
15.如权利要求12至14中任一项所述的控制方法，其特征在于：
在所述等离子体处理时，利用所述膜厚计算部，基于对所述至少一个电极施加交流电压时流过该至少一个电极的电流，来检测在所述第1电极与所述第2电极之间生成的等离子体的状态。
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