CN117316748A - 等离子体处理装置和等离子体处理方法 - Google Patents

等离子体处理装置和等离子体处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供测量基片支承部的自偏压的面内分布的等离子体处理装置和等离子体处理方法。等离子体处理装置包括：等离子体处理腔室；基座；静电吸盘；多个电极层，其配置在静电吸盘内的同一面内；开关组，其由与多个电极层分别电连接的多个开关构成；电源部和测量部，其与开关组电连接；其他开关，其将开关组的连接目标选择为电源部和测量部中的任一者；以及控制部，电源部包括向多个电极层供给电功率的电源，测量部包括电阻和对施加到电阻的电压进行测量的电压计，控制部构成为能够执行包含如下处理的控制：将开关组的连接目标切换为测量部，之后将构成开关组的多个开关逐一地切换为接通的状态。

Description

等离子体处理装置和等离子体处理方法
技术领域
本发明涉及等离子体处理装置和等离子体处理方法。
背景技术
在专利文献1中公开了对埋入在静电吸盘中的抓持基片用的电极施加电压，根据此时流过的电流来决定自偏压Vdc的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第9601301号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的技术测量基片支承部的自偏压的面内分布。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的一个方式是一种等离子体处理装置，其包括：等离子体处理腔室；基座，其配置在上述等离子体处理腔室内；静电吸盘，其配置在上述基座的上部；多个电极层，其配置在上述静电吸盘内的同一面内；开关组，其由与上述多个电极层分别电连接的多个开关构成；电源部和测量部，其与上述开关组电连接；其他开关，其将上述开关组的连接目标选择为上述电源部和上述测量部中的任一者；以及控制部，上述电源部包括向上述多个电极层供给电功率的电源，上述测量部包括电阻和对施加到上述电阻的电压进行测量的电压计，上述控制部构成为能够执行包含如下处理的控制：将上述开关组的连接目标切换为上述测量部，之后将构成上述开关组的上述多个开关逐一地切换为接通的状态。
发明效果
依照本发明，能够测量基片支承部的自偏压的面内分布。
附图说明
图1是表示实施方式的等离子体处理系统的结构例的说明图。
图2是表示实施方式的等离子体处理装置的结构例的剖视图。
图3是表示偏置电压与自偏压和偏置RF信号的关系的图表。
图4是表示实施方式的静电吸盘的分割区域的概略的、从上方观察的俯视图。
图5是表示实施方式的基片支承部中的电连接的概略的剖视图。
图6是表示实施方式的等离子体处理方法的概略的时序图。
图7是表示实施方式的等离子体处理方法的概略的流程图。
图8是示意性地表示实施方式的等离子体处理方法中的基片、陶瓷部件和加热元件的电气关系的剖视图。
图9是示意性地表示实施方式的等离子体处理方法中的基片和基片支承部的电气关系的等效电路。
附图标记说明
1 等离子体处理装置
2 控制部
60 基座
62 静电吸盘
68 加热电极层
100 加热元件
102 第一开关
104 电源部
106 测量部
110 第二开关
120 加热电源
130 电阻
132 电压计。
具体实施方式
在半导体器件的制造工艺中，在收纳有半导体晶片(以下，称为“基片”)的处理模块中形成所希望的处理气体的等离子体，进行对基片进行所希望的处理的各种等离子体处理步骤。随着半导体器件的微小化，实现高深宽比(aspect)的等离子体处理变得越来越重要。为了实现高深宽比，提出了通过提高基片支承部的偏置电压来提高离子能量的方法。但是，当提高偏置电压时，容易引起电弧放电，进而，容易损害等离子体的稳定性和均匀性。因此，为了防止电弧放电或提高等离子体的稳定性和均匀性，希望通过始终检测偏置电压中包含的自偏压来控制偏置电压。另外，为了预测蚀刻特性的分布，希望测量自偏压的面内分布。
针对这样的问题，现有技术中提出了如下方法：在静电吸盘内部设置电极，通过测量施加到该电极的电压来始终监视自偏压。另外，在专利文献1中公开了对抓持用电极施加电压，根据此时流过的电流来计算自偏压的方法。
但是，根据现有的方法，需要在静电吸盘内部新设置电极的设计变更。现有装置中的这样的设计变更，从影响利用加热器、传热介质进行的温度调节的观点出发是困难的。另外，在专利文献1中没有公开对自偏压的面内分布进行测量的方法，未考虑对蚀刻特性的面内分布进行预测。
因此，本发明的技术测量基片支承部的自偏压的面内分布。具体而言，采用如下结构：在基片支承部的静电吸盘内部配置包含多个加热元件的加热电极层，针对各加热元件设置测量电压的测量部。另外，对各加热元件测量电压，基于该电压，执行计算与各加热元件对应的基片支承部的各区域中的自偏压的运算。
以下，参照附图，对本实施方式的等离子体处理装置的结构进行说明。另外，在本说明书中，在具有实质上相同的功能结构的要素中，通过标注相同的附图标记而省略重复说明。
<等离子体处理系统>
图1是用于说明等离子体处理系统的结构例的图。在一个实施方式中，等离子体处理系统包括等离子体处理装置1和控制部2。等离子体处理系统是基片处理系统的一例，等离子体处理装置1是基片处理装置的一例。等离子体处理装置1包括等离子体处理腔室10、基片支承部11和等离子体生成部12。等离子体处理腔室10具有等离子体处理空间。另外，等离子体处理腔室10具有用于向等离子体处理空间供给至少一种处理气体的至少一个气体供给口和用于从等离子体处理空间排出气体的至少一个气体排出口。气体供给口与后述的气体供给部20连接，气体排出口与后述的排气系统40连接。基片支承部11配置在等离子体处理空间内，具有用于支承基片的基片支承面。
等离子体生成部12构成为能够从供给至等离子体处理空间内的至少一种处理气体生成等离子体。在等离子体处理空间中形成的等离子体可以是电容耦合等离子体(CCP：Capacitively coupled Plasma)、电感耦合等离子体(ICP：Inductively coupledPlasma)、ECR等离子体(Electron-Cyclotron-resonance plasma，电子回旋共振等离子体)、螺旋波激发等离子体(HWP：Helicon Wave Plasma)、或表面波等离子体(SWP：SurfaceWave Plasma)等。另外，也可以使用包含AC(Alternating Current：交流)等离子体生成部和DC(Direct Current：直流)等离子体生成部的各种类型的等离子体生成部。在一个实施方式中，在AC等离子体生成部中使用的AC信号(AC电功率)具有100kHz～10GHz的范围内的频率。因此，AC信号包含RF(Radio Frequency：高频)信号和微波信号。在一个实施方式中，RF信号具有100kHz～150MHz的范围内的频率。
控制部2对使等离子体处理装置1执行本发明中说明的各种步骤的计算机可执行的命令进行处理。控制部2可构成为控制等离子体处理装置1的各要素，以使得能够以执行在此说明的各种步骤。在一个实施方式中，控制部2的一部分或全部也可以包含于等离子体处理装置1。控制部2也可以包括处理部2a1、存储部2a2和通信接口2a3。控制部2例如由计算机2a实现。处理部2a1可构成为能够从存储部2a2读出程序，通过执行所读出的程序来进行各种控制动作。该程序可以预先保存在存储部2a2中，也可以在需要时经由介质获取。所获取的程序被保存在存储部2a2中，由处理部2a1从存储部2a2读出并执行。介质可以是计算机2a可读取的各种存储介质，也可以是与通信接口2a3连接的通信线路。处理部2a1也可以是CPU(Central Processing Unit：中央处理器)。存储部2a2也可以包含RAM(Random AccessMemory：随机存在存储器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive：固态驱动器)、或者它们的组合。通信接口2a3也可以经由LAN(Local Area Network：局域网)等通信线路与等离子体处理装置1之间进行通信。
＜等离子体处理装置＞
以下，对作为等离子体处理装置1的一例的电容耦合型的等离子体处理装置1的结构例进行说明。图2是用于说明电容耦合型的等离子体处理装置1的结构例的图。
电容耦合型的等离子体处理装置1包括等离子体处理腔室10、气体供给部20、电源30和排气系统40。另外，等离子体处理装置1包括基片支承部11和气体导入部。气体导入部构成为能够将至少一种处理气体导入等离子体处理腔室10内。气体导入部包括喷淋头13。基片支承部11配置在等离子体处理腔室10内。喷淋头13配置在基片支承部11的上方。在一个实施方式中，喷淋头13构成等离子体处理腔室10的顶部(ceiling)的至少一部分。等离子体处理腔室10具有由喷淋头13、等离子体处理腔室10的侧壁10a和基片支承部11规定的等离子体处理空间10s。等离子体处理腔室10接地。喷淋头13和基片支承部11与等离子体处理腔室10的壳体电绝缘。
基片支承部11包括主体部50和环组件52。主体部50具有用于支承基片W的中央区域50a和用于支承环组件52的环状区域50b。晶片是基片W的一例。主体部50的环状区域50b在俯视时包围主体部50的中央区域50a。基片W配置在主体部50的中央区域50a上，环组件52以包围主体部50的中央区域50a上的基片W的方式配置在主体部50的环状区域50b上。因此，中央区域50a也被称为用于支承基片W的基片支承面，环状区域50b也被称为用于支承环组件52的环支承面。
在一个实施方式中，主体部50包括基座60和静电吸盘62。基座60包括导电性部件。基座60的导电性部件能够作为下部电极发挥功能。静电吸盘62配置在基座60上。静电吸盘62包括陶瓷部件64、配置在陶瓷部件64内的吸附电极层66和加热电极层68。加热电极层68配置在吸附电极层66的上部。关于加热电极层68的详细情况在后文说明。陶瓷部件64具有中央区域50a。在一个实施方式中，陶瓷部件64还具有环状区域50b。另外，环状静电吸盘、环状绝缘部件这样的包围静电吸盘62的其他部件也可以具有环状区域50b。在该情况下，环组件52可以配置在环状静电吸盘或环状绝缘部件上，也可以配置在静电吸盘62和环状绝缘部件这两者上。另外，也可以将与后述的RF电源31和/或DC电源32耦合的至少一个RF/DC电极配置在陶瓷部件64内。在该情况下，至少一个RF/DC电极作为下部电极发挥功能。在后述的偏置RF信号和/或DC信号被供给到至少一个RF/DC电极的情况下，RF/DC电极也被称为偏置电极。另外，基座60的导电性部件和至少一个RF/DC电极也可以作为多个下部电极发挥功能。另外，吸附电极层66也可以作为下部电极发挥功能。因此，基片支承部11包含至少一个下部电极。
环组件52包括一个或多个环状部件。在一个实施方式中，一个或多个环状部件包含一个或多个边缘环和至少一个覆盖环。边缘环由导电性材料或绝缘材料形成，覆盖环由绝缘材料形成。
另外，基片支承部11包括温度调节模块，该温度调节模块构成为能够将静电吸盘62、环组件52和基片W中的至少一者调节为目标温度。温度调节模块可以包括加热电极层68、传热介质、流路70或它们的组合。在流路70中流动有盐水或气体这样的传热流体。在一个实施方式中，流路70形成于基座60内。另外，基片支承部11也可以包括传热气体供给部，该传热气体供给部构成为能够向基片W的背面与中央区域50a之间的间隙供给传热气体。
喷淋头13构成为能够将来自气体供给部20的至少一种处理气体导入等离子体处理空间10s内。喷淋头13具有至少一个气体供给口13a、至少一个气体扩散室13b和多个气体导入口13c。供给至气体供给口13a的处理气体通过气体扩散室13b而从多个气体导入口13c被导入到等离子体处理空间10s内。另外，喷淋头1包括至少一个上部电极。此外，气体导入部除了喷淋头13之外，还可以包括安装在形成于侧壁10a的一个或多个开口部的一个或多个侧方气体注入部(SGI：Side Gas Injector)。
气体供给部20也可以包括至少一个气体源21和至少一个流量控制器22。在一个实施方式中，气体供给部20构成为能够将至少一种处理气体从与之分别对应的气体源21经由与之分别对应的流量控制器22供给到喷淋头13。各流量控制器22例如也可以包括质量流量控制器或压力控制式的流量控制器。而且，气体供给部20也可以包含对至少一种处理气体的流量进行调制或使之脉冲化的至少一个流量调制器件。
电源30包括经由至少一个阻抗匹配电路与等离子体处理腔室10耦合的RF电源31。RF电源31构成为能够将至少一个RF信号(RF电功率)供给到至少一个下部电极和/或至少一个上部电极。由此，从供给至等离子体处理空间10s的至少一种处理气体形成等离子体。因此，RF电源31能够作为等离子体生成部12的至少一部分发挥功能。另外，通过将偏置RF信号供给到至少一个下部电极，能够在基片W产生偏置电压VB，将所形成的等离子体中的离子成分吸引到基片W。在后文中，将描述偏置电压VB的细节。
在一个实施方式中，RF电源31包括第一RF生成部31a和第二RF生成部31b。第一RF生成部31a构成为能够经由至少一个阻抗匹配电路与至少一个下部电极和/或至少一个上部电极耦合，生成等离子体生成用的生成源RF信号(生成源RF电功率)。在一个实施方式中，生成源RF信号具有10MHz～150MHz的范围内的频率。在一个实施方式中，第一RF生成部31a也可以构成为能够生成具有不同频率的多个生成源RF信号。所生成的一个或多个生成源RF信号被供给到至少一个下部电极和/或至少一个上部电极。
第二RF生成部31b构成为能够经由至少一个阻抗匹配电路与至少一个下部电极耦合，生成偏置RF信号(偏置RF电功率)。偏置RF信号的频率可以与生成源RF信号的频率相同也可以不同。在一个实施方式中，偏置RF信号具有比生成源RF信号的频率低的频率。在一个实施方式中，偏置RF信号具有100kHz～60MHz的范围内的频率。在一个实施方式中，第二RF生成部31b也可以构成为能够生成具有不同频率的多个偏置RF信号。所生成的一个或多个偏置RF信号被供给至至少一个下部电极。另外，在各种实施方式中，生成源RF信号和偏置RF信号中的至少一者也可以被脉冲化。
另外，电源30也可以包括与等离子体处理腔室10耦合的DC电源32。DC电源32包括第一DC生成部32a和第二DC生成部32b。在一个实施方式中，第一DC生成部32a构成为与至少一个下部电极连接，能够生成第一DC信号。所生成的第一DC信号被施加到至少一个下部电极。在一个实施方式中，第二DC生成部32b构成为与至少一个上部电极连接，能够生成第二DC信号。所生成的第二DC信号被施加到至少一个上部电极。
在各种实施方式中，第一和第二DC信号也可以被脉冲化。在该情况下，电压脉冲的序列被施加到至少一个下部电极和/或至少一个上部电极。电压脉冲可以具有矩形、梯形、三角形或它们的组合的脉冲波形。在一个实施方式中，用于从DC信号生成电压脉冲的序列的波形生成部连接在第一DC生成部32a与至少一个下部电极之间。因此，第一DC生成部32a和波形生成部构成电压脉冲生成部。在第二DC生成部32b和波形生成部构成电压脉冲生成部的情况下，电压脉冲生成部与至少一个上部电极连接。电压脉冲可以具有正的极性，也可以具有负的极性。另外，电压脉冲的序列可以在一个周期内包含一个或多个正极性电压脉冲和一个或多个负极性电压脉冲。此外，也可以除了RF电源31之外还设置第一和第二DC生成部32a、32b，也可以代替第二RF生成部31b而设置第一DC生成部32a。
在此，对在基片支承部11产生的自偏压Vdc进行说明。如上所述，当在等离子体处理装置1中供给生成源RF信号时，导入至等离子体处理空间10s的气体电离为电子和阳离子，形成等离子体PM。此时，电子由于其质量小，因此跟随生成源RF信号的高周期的电压变化而在等离子体处理空间10s内移动，流入下部电极即基片支承部11。另一方面，阳离子由于其质量大，因此无法跟随生成源RF信号的高周期的电压变化，大部分存在于等离子体处理空间10s。其结果是，基片支承部11成为相对于等离子体处理空间10s带负电的状态。该状态下的基片支承部11的电压是自偏压Vdc。
在一个实施方式中，对下部电极供给偏置RF信号。图3是表示供给偏置RF信号的情况下的偏置电压VB的按时间的变化量的一例的图表。实线表示偏置电压VB，虚线表示自偏压Vdc，点划线表示偏置RF信号的电压Vrf。在图3的例子中，偏置电压VB由自偏压Vdc与偏置RF信号的电压Vrf之和给出。即，偏置RF信号的电压Vrf因自偏压Vdc而向负方向偏移的图表成为偏置电压VB的图表。
排气系统40例如能够与设置于等离子体处理腔室10的底部的气体排出口10e连接。排气系统40也可以包括压力调节阀和真空泵。利用压力调节阀，能够调节等离子体处理空间10s内的压力。真空泵也可以包括涡轮分子泵、干式泵或它们的组合。
接着，对基片支承部11中的主体部50的详细情况进行说明。图4是表示本实施方式的基片支承部11中的主体部50的概要结构的从上方观察的俯视图。
在图4中，仅图示了基片支承部11的主体部50中的静电吸盘62。主体部50中的静电吸盘62如上所述包括中央区域50a和环状区域50b。实线所示的圆中的在内侧表示的圆包围的部分为中央区域50a，夹在在内侧表示的圆与在外侧表示的圆之间的部分为环状区域50b。
中央区域50a和环状区域50b被分割为多个区域。将该多个区域中的一个区域称为分割区域80。在图中，中央区域50a和环状区域50b由点划线所示的直线和同心圆呈放射状地分割，用阴影线表示的部分是这样分割得到的分割区域80之一。除了用阴影线表示的分割区域80以外，如上述那样被分割的部分全部是分割区域80，但为了容易观察而省略了阴影线和附图标记。此外，分割是指为了方便区分区域，并不是实际切开的意思。对于分割区域80的每一者，对应地设置有加热电极层68所包含的多个加热电极层即加热元件100中的一者。另外，在本说明书中，为了避免名称重复，将加热电极层68所包含的多个加热电极层分别记载为加热元件100。在图中，对于用阴影线表示的分割区域80，对应地设置有用虚线表示的一个加热元件100。多个加热元件100分别是构成加热电极层68的一部分的电极之一。另外，多个加热元件100分别埋入对应的分割区域80的附近的静电吸盘62中，全部设置在同一平面内。多个加热元件100分别被供给交流电功率，由此对对应的分割区域80分别进行加热。在图中，仅表示多个加热元件100中的一者，对于与其他分割区域80对应的其他加热元件100，由于相同而省略了图示。另外，分割区域80的形状不限于图示的例子，中央区域50a和环状区域50b也可以被分割为不同的其他形状的多个区域。在该情况下，也可以仅将中央区域50a分割为多个区域，将环状区域50b分割为不分割的形状的多个区域。另外，加热元件100的形状不限于图示的例子，能够采用与分割区域80的形状和数量对应的形状和数量。
图5是等离子体处理装置1的局部图，是表示基片支承部11的电连接的概要结构的剖视图。但是，为了便于理解，省略对说明基片支承部11中的电连接所不需要的结构的图示。此外，在本说明书中，“电连接”是指一个构成要素在与其他构成要素之间以构成电路的方式连接。该连接可以是经由导体的有线连接，也可以是基于电场或磁场的耦合的无线连接。该连接既可以是直接的、即在中间不再夹着其他构成要素那样的连接，或者也可以是间接的、即在中间还夹持其他构成要素那样的连接。以下，有时将电连接简记为“连接”。另外，将一个构成要素与其他构成要素电连接的状态定义为关于该构成要素的“接通(ON)”的状态，将未连接的状态同样地定义为“断开(OFF)”的状态。另外，对于经由后述的开关切换连接状态的接通或断开的构成要素，将使该构成要素接通的开关的状态定义为该开关的“接通”的状态，将使该构成要素断开的开关的状态定义为该开关的“断开”的状态。
在图5中，多个加热元件100分别经由由多个第一开关102构成的开关组，与电源部104或测量部106电连接。第一开关102构成为能够切换针对电源部104或测量部106的多个加热元件100中的每一者的接通或断开。在图5的例子中，仅与右端所示的加热元件100对应的第一开关接通，与其他所有加热元件100对应的第一开关断开。像这样，利用多个第一开关102，除了能够将多个加热元件100全部接通或断开以外，还能够将多个加热元件100中的所希望数量的加热元件100接通，将其余的断开。具体而言，第一开关102也可以是控制部2能够利用电信号对接通或断开进行切换控制的继电器。
电源部104和测量部106经由第二开关110与多个加热元件100电连接。第二开关110构成为能够切换电源部104和测量部106对于多个加热元件100的接通或断开。换言之，第二开关将上述多个第一开关的连接目标选择性地切换到电源部104和测量部106中的任一者。利用第二开关110，能够进行将电源部104接通且将测量部106断开、或者将电源部104断开且将测量部106接通、或者均断开的切换。在图5的例子中，电源部104和测量部106都是断开的、电浮置(floating)的状态。第二开关110具体而言也可以是控制部2能够通过电信号对接通或断开进行切换控制的继电器。
利用第一开关102和第二开关110，例如，将所有第一开关102同时接通，利用第二开关110将电源部104接通，并且将测量部106断开，由此能够将所有加热元件100与电源部104连接。另外，例如，通过仅将一个第一开关102接通，并且将其他所有第一开关102断开，利用第二开关110将测量部106接通，并且将电源部104断开，由此能够仅将一个加热元件100连接到测量部106。除了上述以外，还能够将电源部104、测量部106中的任一者与多个加热元件100中的任一者或全部以所希望的组合的方式连接。
电源部104具有向加热电极层68供给电功率的加热电源120和加热控制盘122。加热控制盘122构成为能够控制来自加热电源120的供电。例如，控制部2也可以通过电信号经由加热控制盘122控制来自加热电源120的供电。
在电源部104与多个第一开关102之间设置有RF滤波器124。在等离子体形成时，存在由从RF电源31供给的高频电功率引起的RF噪声从加热电极层68进入电源部104的情况。如果RF噪声到达加热电源120，则可能会损害加热电源120的工作或性能，或者由于在加热电极层68中高频电功率被消耗而导致等离子体的形成效率降低。利用RF滤波器124，能够通过使RF噪声衰减或将其切断来保护电源部104。因此，RF滤波器124能够应用使所希望的频率的交流电流衰减或者将其切断的公知的滤波器，具体而言，能够包括线圈、电容器或电阻，或者它们的组合。
测量部106包括上述RF滤波器124、电阻130和测量施加到该电阻130的电压的电压计132。测量部106中的RF滤波器124从电压计132测量的电压中除去RF噪声的影响。即，在电压计132中，能够测量去除了RF噪声的电压。此外，测量部106具有下述所希望的结构：能够将电压计132中测量出的电压发送到控制部2，并对每个该值进行记录。
＜等离子体处理方法＞
接着，对在上述的等离子体处理装置1中能够执行的等离子体处理方法MT进行说明。在等离子体处理方法MT中，针对每个分割区域80计算等离子体形成时的基片支承部11的自偏压Vdc。具体而言，通过依次执行以下说明的步骤ST1～ST9，将与分割区域80分别对应的加热元件100逐一地与测量部106连接，对各加热元件100测量电压V2。接着，在步骤ST10中，基于电压V2执行运算，计算分割区域80中的自偏压Vdc。图6和图7是表示本实施方式的等离子体处理方法MT的步骤的一例的时序图(图6)和流程图(图7)。
在图6中，(a)中的“接通”或“断开”是指在时间序列上有无来自RF电源31的RF电功率的供给。(b)中的“接通”或“断开”是指在时间序列上有无向作为下部电极的吸附电极层66的电功率供给。(c)中的“全部接通”、“仅一个接通”或“全部断开”是指时间序列上的多个第一开关102的接通或断开。(d)中的“电源部接通”、“测量部接通”或“电浮置”是指时间序列上的第二开关中的电源部104或测量部106的接通或两者的断开(电浮置)。另外，在电源部104接通时测量部106断开，在测量部106接通时电源部104断开。
在图6和图7中，在等离子体处理方法MT开始时，不供给RF电功率，不向吸附电极层66供给电功率，将第一开关102全部断开，使第二开关110为电浮置的状态而开始。另外，在开始时，预先将基片W送入等离子体处理腔室10，成为将基片W载置于基片支承部11的状态。
在步骤ST1中，供给等离子体形成用的所希望的气体，接着开始RF电功率的供给。RF电功率至少包含等离子体生成用的生成源RF信号，在等离子体处理空间10s中形成等离子体PM。另外，RF电功率也可以包含将等离子体离子吸引到基片W的偏置RF信号。偏置RF信号也可以在生成源RF信号之前、之后或同时中的任一个时机供给。
在步骤ST2中，开始向吸附电极层66供给电功率。由此，在静电吸盘62的上表面62a吸附基片W。也可以在吸附基片W之后，向基片W的背面与中央区域50a之间的间隙供给传热介质。
在步骤ST3中，对加热电极层68供给电功率。具体而言，将第一开关102全部接通，并且在第二开关110中将电源部104接通。由此，所有加热元件100与电源部104连接，从加热电源120对所有加热元件100供给交流电功率。
在步骤ST4中，测量将一个加热元件100接通时的测量部106中的电压V2。具体而言，仅将步骤ST3中所有被接通的多个第一开关102中的、所希望的一者接通，将其他所有第一开关102断开。同时，在第二开关110中将测量单元106接通。由此，仅与接通的第一开关102对应的一个加热元件100连接到测量部106。在测量部106中，利用电压计132测量施加到电阻130的电压V2。
在步骤ST5中，对加热电极层68供给电功率。具体而言，与步骤ST3相同。
在步骤ST6中，测量将未测量电压的一个加热元件100接通时的测量部106中的电压V2。未测量电压的一个加热元件100是在步骤ST4中测量了电压V2的一个加热元件100以外的加热元件100，且是即使在如后述那样反复执行步骤ST6的情况下仍然未测量电压V2的加热元件100。在步骤ST6中，仅将与未测量电压的一个加热元件100对应的第一开关102接通，将其他所有第一开关102断开。同时，在第二开关110中将测量单元106接通。由此，仅未测量电压的一个加热元件100连接到测量部106。在测量部106中，利用电压计132测量施加到电阻130的电压V2。在步骤ST6中测量了电压V2的该加热元件100不包含在未测量电压的加热元件100中。
在执行步骤ST6之后，判断是否对所有加热元件100完成了电压测量。在未对所有加热元件100完成电压测量，在存在一个以上的未测量电压的加热元件100的情况下，再次执行步骤ST5和步骤ST6的步骤。由此，反复执行步骤ST6，因此未测量电压的加热元件100的数量变少。最终对所有加热元件100完成电压测量，在不存在未测量电压的加热元件100的情况下，进入步骤ST7。
在步骤ST7中，在第一开关102中将所有加热元件100断开，并且在第二开关110中将电源部104和测量部106断开(电浮置)。
在步骤ST8中，结束RF电功率的供给。在步骤ST9中，进行静电吸盘62的表面和基片W的除电，然后结束向吸附电极层66的电功率供给。
在步骤ST10中，基于对各加热元件100测量出的电压V2，针对各分割区域80执行计算自偏压Vdc的运算。另外，在图6和图7的例子中，步骤ST10在执行步骤ST9之后执行，集中执行基于步骤ST4和步骤ST6中获得的所有加热元件100各自的电压V2的运算，但并不限定于此。例如，步骤ST10也可以在步骤ST4和步骤ST6中刚测量了电压V2之后依次(接着)执行。运算也可以通过测量部106向控制部2发送电压V2的值而在控制部2中执行。
以下，使用图8和图9，对在步骤ST10中执行的运算进行说明。图8是示意性地表示步骤ST4和步骤ST6中的基片W、陶瓷部件64、加热元件100的电气关系的剖视图。图9是在步骤ST4和步骤ST6中后述的第i个加热元件100接通且测量部106接通时的、基片W和基片支承部11的等效电路。
在图8中，在基片W与中央区域50a中的静电吸盘62的上表面62a之间和该上表面62a与加热元件100之间，分别存在寄生电容，可视等效为电容元件。将基片W与静电吸盘62的上表面62a之间的静电电容设为C1，将静电吸盘62的上表面62a与加热元件100之间的静电电容设为C2。在此，在设置有i个加热元件100时，将静电吸盘62的上表面62a与第i个加热元件100之间的静电电容设为C2i。能够根据基片W、静电吸盘62的上表面62a、陶瓷部件64和加热元件100的各部位的包含面积、长度(距离)、介电常数在内的设计参数，将静电电容C1和静电电容C2i作为固定值进行计算。
在图9中，C1和C2i分别是图8所示的基片W与静电吸盘62的上表面62a之间和该上表面62a与第i个加热元件100之间的静电电容。C3是将测量部106中的RF滤波器124等效视为电容元件时的静电电容。R是电阻130的电阻值。V0是等效电路的电压之和。V1是基片W与加热电极层68之间的电压。V2是在步骤ST4或步骤ST6中电压计132测量的电压。Q1是蓄积在基片W与静电吸盘62的上表面62a之间的电荷。Q2i是蓄积在静电吸盘62的上表面62a与第i个加热元件100之间的电荷。Q3是蓄积在RF滤波器124中的电荷。
关于图9的等效电路中的电荷Q1、Q2i、Q3，根据电荷守恒定律，以下的关系成立。
Q1+Q2i－Q3＝0
将其变形，
Q1+Q2i＝Q3……(1)
关于图9的等效电路中的电荷Q1、Q2i、Q3与电压V1、V2和静电电容C1、C2i、C3，以下的关系成立。
Q1+Q2i＝(C1+C2i)V1……(2)
Q3＝C3V2……(3)
将式(2)、(3)代入式(1)，得到V1与V2的关系式(4)。
(C1+C2i)V1＝C3V2，
将其变形，
V1＝C3/(C1+C2i)·V2……(4)
图9的等效电路中的电压V0是电压V1与电压V2之和。
V0＝V1+V2
将式(4)代入其中，
V0＝C3/(C1+C2i)·V2+V2……(5)
在此，电压V0是将第i个加热元件100接通时的图9的等效电路整体的电压，能够视为与第i个加热元件100对应的分割区域80的自偏压Vdc。根据式(5)，
Vdc＝C3/(C1+C2i)·V2+V2……(6)
根据式(6)，能够使用在测量部106中测量出的电压V2来表示与第i个加热元件100对应的分割区域80的自偏压Vdc。即，在步骤ST10中，能够使用式(6)，基于电压V2计算与第i个加热元件100对应的分割区域80的自偏压Vdc。
在步骤ST4和步骤ST6中，对从第1个至第i个的所有加热元件100测量电压V2。因此，在步骤ST10中，能够针对与从第1个至第i个的所有加热元件100对应的各分割区域80，计算自偏压Vdc。
另外，上述表示第i个加热元件100是位于与基片W相对的基片支承部11的中央区域50a的加热元件100的情况。与此相对，在加热元件100是位于与环组件52相对的基片支承部11的环状区域50b的加热元件100的情况下，能够如以下方式计算自偏压Vdc。即，如图8所示，将环组件52与环状区域50b中的静电吸盘62的上表面62b之间的静电电容设为C1，将环组件52与加热电极层68之间的电压设为V1，将环组件52与静电吸盘62的上表面62b之间蓄积的电荷设为Q1，执行步骤ST10的运算。
根据以上的公开，能够基于对多个加热元件100分别测量的电压V2，来计算基片支承部11的各分割区域80的自偏压Vdc。因此，通过使用在静电吸盘62内部具有包含多个加热元件100的加热电极层68的基片支承部11，能够不变更静电吸盘62内部的设计地测量自偏压Vdc的面内分布。进而，通过使用自偏压Vdc的面内分布，能够预测基片W的面内的蚀刻特性。
本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不应该认为是限制性的。上述的实施方式在不脱离所附的权利要求书及其主旨的情况下，能够以各种方式进行省略、替换、变更。
例如，在本实施方式中，公开了电容耦合型的等离子体处理装置1中的基片支承部11，但并不限定于此，对于电感耦合型的等离子体处理装置1中的基片支承部11也采用同样的结构，从而能够得到同样的效果。
另外，例如，在步骤ST4和步骤ST6中，将多个加热元件100逐一地接通，逐一地测量电压V2，但并不限定于此。即，关于多个分割区域80中的若干个分割区域80，在预测为自偏压Vdc是同样的值的情况下，也可以将与该分割区域80对应的加热元件100同时接通，将其他所有加热元件100断开，由此执行该步骤。在该情况下，由测量部106测量的电压V2能够作为通过将该加热元件100逐一地接通而执行该步骤从而测量的电压V2的平均值来处理。
另外，例如，在测量部106设置RF滤波器124，但并不限定于此。即，也可以代替RF滤波器124而在图9的例子中的等效电路中设置能够等效视为电容元件的其他构成要素。在该情况下，能够将该构成要素等效视为电容元件时的静电电容设为C3，来执行步骤ST10的运算。
另外，例如，上述实施方式的构成要素能够任意地组合。从该任意组合中，当然能够得到关于组合所涉及的各个构成要素的作用和效果，并且根据本说明书的记载可知，对于本领域技术人员而言能够得到明显的其他作用和其他效果。此外，本说明书中所记载的效果仅仅是说明性或例示性的效果，而不是限制性的。即，本发明的技术能够与上述效果一起，或者代替上述的效果，根据本说明书的记载对于本领域技术人员而言能够得到明显的其他效果。
以下的构成也属于本发明的技术范围。
(1)一种等离子体处理装置，其包括：
等离子体处理腔室；
基座，其配置在上述等离子体处理腔室内；
静电吸盘，其配置在上述基座的上部；
多个电极层，其配置在上述静电吸盘内的同一面内；
开关组，其由与上述多个电极层分别电连接的多个开关构成；
电源部和测量部，其能够与上述开关组电连接；
其他开关，其将上述开关组的连接目标选择为上述电源部和上述测量部中的任一者；以及
控制部，
上述电源部包括向上述多个电极层供给电功率的电源，
上述测量部包括电阻和对施加到上述电阻的电压进行测量的电压计，
上述控制部构成为能够执行包含如下处理的控制：将上述开关组的连接目标切换为上述测量部，之后将构成上述开关组的上述多个开关逐一地切换为接通的状态。
(2)根据上述(1)记载的等离子体处理装置，其中，
上述测量部包括配置在上述电源部与上述开关组之间的电容元件。
(3)根据上述(1)或(2)记载的等离子体处理装置，其中，
上述电极层是加热电极层。
(4)根据上述(1)～(3)中任一项记载的等离子体处理装置，其中，
上述静电吸盘包括吸附电极层，
上述多个电极层配置在上述吸附电极层的上部。
(5)根据上述(1)～(4)中任一项记载的等离子体处理装置，其中，
上述开关组配置在上述基座的内部。
(6)根据上述(2)记载的等离子体处理装置，其中，
上述电容元件构成RF滤波器。
(7)根据(1)至(6)中任一项记载的等离子体处理装置，其中，
上述控制部能够执行包含如下处理的控制：将上述开关组的连接目标切换为上述电源部，并且将构成上述开关组的上述多个开关全部切换为接通的状态，之后将上述开关组的连接目标切换为上述测量部，之后将上述多个开关逐一地切换为接通的状态。
(8)一种等离子体处理装置中的等离子体处理方法，其中，
上述等离子体处理装置包括：
等离子体处理腔室；
基座，其配置在上述等离子体处理腔室内；
静电吸盘，其配置在上述基座的上部；
多个电极层，其配置在上述静电吸盘内的同一面内；
开关组，其由与上述多个电极层分别电连接的多个开关构成；
电源部和测量部，其能够与上述开关组电连接；
其他开关，其将上述开关组的连接目标选择为上述电源部和上述测量部中的任一者；以及
控制部，
上述电源部包括向上述多个电极层供给电功率的电源，
上述测量部包括电阻和对施加到上述电阻的电压进行测量的电压计，
上述等离子体处理方法包括：
第一步骤，将上述开关组的连接目标切换为上述测量部，之后将构成上述开关组的上述多个开关逐一地切换为接通的状态；和
第二步骤，在构成上述开关组的上述多个开关中的一者为接通的状态时，在上述测量部中测量电压。
(9)根据上述(8)记载的等离子体处理方法，其中，
还包括将上述开关组的连接目标切换为上述电源部，并且将构成上述开关组的上述多个开关全部切换为接通的状态的步骤，
在该步骤之后，执行上述第一步骤和上述第二步骤。
(10)根据上述(8)或(9)记载的等离子体处理方法，其中，
还包括基于在上述第二步骤中测量的上述电压，计算与基片支承部中的上述多个开关中的一者对应的区域的自偏压的步骤。

Claims (10)

1.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：
等离子体处理腔室；
基座，其配置在所述等离子体处理腔室内；
静电吸盘，其配置在所述基座的上部；
多个电极层，其配置在所述静电吸盘内的同一面内；
开关组，其由与所述多个电极层分别电连接的多个开关构成；
电源部和测量部，其能够与所述开关组电连接；
其他开关，其将所述开关组的连接目标选择为所述电源部和所述测量部中的任一者；以及
控制部，
所述电源部包括向所述多个电极层供给电功率的电源，
所述测量部包括电阻和对施加到所述电阻的电压进行测量的电压计，
所述控制部构成为能够执行包含如下处理的控制：将所述开关组的连接目标切换为所述测量部，之后将构成所述开关组的所述多个开关逐一地切换为接通的状态。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述测量部包括配置在所述电源部与所述开关组之间的电容元件。
3.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述电极层是加热电极层。
4.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述静电吸盘包括吸附电极层，
所述多个电极层配置在所述吸附电极层的上部。
5.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述开关组配置在所述基座的内部。
6.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述电容元件构成RF滤波器。
7.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述控制部能够执行包含如下处理的控制：将所述开关组的连接目标切换为所述电源部，并且将构成所述开关组的所述多个开关全部切换为接通的状态，之后将所述开关组的连接目标切换为所述测量部，之后将所述多个开关逐一地切换为接通的状态。
8.一种等离子体处理装置中的等离子体处理方法，其特征在于：
所述等离子体处理装置包括：
等离子体处理腔室；
基座，其配置在所述等离子体处理腔室内；
静电吸盘，其配置在所述基座的上部；
多个电极层，其配置在所述静电吸盘内的同一面内；
开关组，其由与所述多个电极层分别电连接的多个开关构成；
电源部和测量部，其能够与所述开关组电连接；
其他开关，其将所述开关组的连接目标选择为所述电源部和所述测量部中的任一者；以及
控制部，
所述电源部包括向所述多个电极层供给电功率的电源，
所述测量部包括电阻和对施加到所述电阻的电压进行测量的电压计，
所述等离子体处理方法包括：
第一步骤，将所述开关组的连接目标切换为所述测量部，之后将构成所述开关组的所述多个开关逐一地切换为接通的状态；和
第二步骤，在构成所述开关组的所述多个开关中的一者为接通的状态时，在所述测量部中测量电压。
9.如权利要求8所述的等离子体处理方法，其特征在于：
还包括将所述开关组的连接目标切换为所述电源部，并且将构成所述开关组的所述多个开关全部切换为接通的状态的步骤，
在该步骤之后，执行所述第一步骤和所述第二步骤。
10.如权利要求8或9所述的等离子体处理方法，其特征在于：
还包括基于在所述第二步骤中测量的所述电压，计算与基片支承部中的所述多个开关中的一者对应的区域的自偏压的步骤。
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