JP2004140096A - プラズマ処理方法、プラズマ処理装置、プログラムおよび情報記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】汚れ度合いに応じてクリーニングを施すことができるプラズマ処理方法、プラズマ処理装置、プログラムおよび情報記憶媒体を提供する。
【解決手段】プラズマ処理方法は、プラズマ処理室内の載置電極上に被処理体を載置して、プラズマ処理する工程(S1)と、前記載置電極の自己バイアス電圧を検出する工程と、前記自己バイアス電圧と、クリーニングを実行すべきかどうかの判断基準とに基づいて、クリーニングを実行するか否かを判断する工程(S2)と、を含み、
クリーニングを実行すべきと判断した場合には、クリーニングレシピにしたがって、前記プラズマ処理室のクリーニングを実行する工程(S4)とを含む。
【選択図】 図5
【解決手段】プラズマ処理方法は、プラズマ処理室内の載置電極上に被処理体を載置して、プラズマ処理する工程(S1)と、前記載置電極の自己バイアス電圧を検出する工程と、前記自己バイアス電圧と、クリーニングを実行すべきかどうかの判断基準とに基づいて、クリーニングを実行するか否かを判断する工程(S2)と、を含み、
クリーニングを実行すべきと判断した場合には、クリーニングレシピにしたがって、前記プラズマ処理室のクリーニングを実行する工程(S4)とを含む。
【選択図】 図5
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理方法、プラズマ処理装置、プログラムおよび情報記憶媒体に関する。
【0002】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
プラズマ処理装置の処理室で、ウエハ(被処理体)に対してプラズマ処理をした場合、反応生成物(ポリマー)が発生し、その反応生成物が処理室の内壁や載置電極などに付着する。
【0003】
このため、ウエハに対してプラズマ処理をした後、一般に、処理室を定期的にクリーニングしている。
【0004】
本発明の目的は、処理室に設けられた載置電極の自己バイアス電圧(Vdc)の変化を目安として、汚れ度合いに応じてクリーニングを施すことができるプラズマ処理方法、プラズマ処理装置、プログラムおよび情報記憶媒体を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の態様に係るプラズマ処理方法は、プラズマ処理室内の載置電極上に被処理体を載置して、プラズマ処理する工程と、前記載置電極の自己バイアス電圧を検出する工程と、前記自己バイアス電圧と、クリーニングを実行すべきかどうかの判断基準とに基づいて、クリーニングを実行するか否かを判断する工程と、クリーニングを実行すべきと判断した場合に、クリーニングレシピにしたがって、前記プラズマ処理室のクリーニングを実行する工程とを有する。
【0006】
本発明の第1の態様に係るプラズマ処理方法によれば、処理室内の汚れ度合いを、載置電極の自己バイアス電圧(Vdc)との相関関係に基づいて、判断することができるため、自己バイアス電圧検出器以外には、処理室内外に汚れ度合いを測定する装置を別途設ける必要がない。また、自己バイアス電圧と、クリーニングを実行すべきかどうかの判断基準とに基づいて、リーニングを実行するか否かを判断しているため、クリーニングをすべき適切な時期を容易に判断することができる。
【0007】
したがって、クリーニングを行う必要がないのにクリーニングを実施するのを確実に回避することができ、スループットの向上を図ることができる。逆に、クリーニングをする必要があるにもかかわらず、クリーニングをしないようなことを確実に回避することができるため、良好なプラズマ処理を実現することができ、歩留まりの向上を図ることができる。
【0008】
本発明の第1の態様に係るプラズマ処理方法においては、クリーニングを実行すべきと判断した場合には、前記自己バイアス電圧と、クリーニングレシピを選択するための判断基準とに基づいて、複数のクリーニングレシピの中から、クリーニング時に適用すべきクリーニングレシピを選択し、選択されたクリーニングレシピにしたがって、前記プラズマ処理室のクリーニングを実行することができる。
【0009】
このように、クリーニングレシピを、クリーニング時間、クリーニング用のガスの種類、ガス流量、処理圧力、RFパワー等が異なる複数のクリーニングレシピから選択することにより、プラズマ処理(実処理)中に生成する生成物や、その生成物の付着量などに適したクリーニング処理が可能になる。
【0010】
本発明の第1の態様に係るプラズマ処理方法においては、前記プラズマ処理する工程は、複数のプラズマ実処理工程を含み、前記複数のプラズマ実処理工程毎に、前記クリーニングを実行すべきかどうかの判断基準と、前記複数のクリーニングレシピと、前記複数のクリーニングレシピを選択するための判断基準と、とを有することができる。
【0011】
このように、複数のプラズマ実処理工程毎に、各判断基準と、複数のクリーニングレシピとを有することで、各プラズマ実処理工程に適したクリーニング処理が可能になる。
【0012】
本発明の第2の態様に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理室と、前記プラズマ処理室内に設けられ、被処理体を載置するための載置電極と、前記載置電極に対向する電極と、前記載置電極に接続された高周波電源を有するプラズマ処理装置において、プラズマ処理室のクリーニングを実行すべきかどうかの判断基準を記憶した記憶部と、前記載置電極に接続された自己バイアス電圧検出器にて検出した自己バイアス電圧と、前記記憶部から読み出した前記判断基準とに基づいて、クリーニングを実行するか否かを判断する判断部と、を含む。
【0013】
本発明の第2の態様に係るプラズマ処理装置によれば、処理室内の載置電極に接続された自己バイアス電圧検出器にて検出した自己バイアス電圧と、クリーニングを実行すべきかどうかの判断基準とに基づきクリーニングを実行するか否かを判断しているため、クリーニングをすべき適切な時期を容易に判断することができる。
【0014】
本発明の第2の態様に係るプラズマ処理装置においては、前記記憶部には、複数のクリーニングレシピと、クリーニングレシピを選択するための判断基準とが記憶されており、前記判断部は、検出した前記自己バイアス電圧と前記クリーニングレシピを選択するための判断基準とに基づいて、前記複数のクリーニングレシピの中から、クリーニング時に適用すべきクリーニングレシピを選択することができる。
【0015】
このように、自己バイアス電圧とクリーニングレシピを選択するための判断基準とに基づいて、複数のクリーニングレシピの中から、クリーニング時に適用すべきクリーニングレシピを選択することにより、自己バイアス電圧の状態(汚れ度合い)や反応生成物などに適したクリーニング処理が可能になる。
【0016】
本発明の第2の態様に係るプラズマ処理装置においては、前記記憶部には、複数のプラズマ処理の種類に応じた前記プラズマ処理室のクリーニングを実行すべきかどうかの判断基準と前記クリーニングレシピを選択するための判断基準とが記憶されていることができる。
【0017】
プラズマ処理は複数種類ある場合があり、それら複数種類のプラズマ処理に応じて、プラズマ処理室の汚れ度合いの許容範囲が異なっている。そこで、このように複数のプラズマ処理の種類に応じて判断基準を設けることで、プラズマの種類に適合したクリーニングを実行することができる。
【0018】
本発明の第3の態様に係るプログラムは、プラズマ処理室のクリーニングを実行すべきかどうかの判断基準を記憶した記憶部と、検出した載置電極の自己バイアス電圧と、前記記憶部から読み出した前記判断基準とに基づいて、クリーニングを実行するか否かを判断する判断部として、コンピュータを実行させるためのプログラムである。
【0019】
本発明の第3の態様に係るプログラムによれば、処理室内の載置電極で検出した自己バイアス電圧と、クリーニングを実行すべきかどうかの判断基準とに基づきクリーニングを実行するか否かを判断しているため、クリーニングをすべき適切な時期を容易に判断することができる。
【0020】
本発明の第3の態様に係るプログラムにおいては、前記記憶部は、前記プラズマ処理室のクリーニング時に適用すべきクリーニングレシピを選択するための判断基準を含み、前記判断部は、前記検出した載置電極の自己バイアス電圧と、前記記憶部から読み出した前記判断基準とに基づいて、複数のクリーニングレシピの中から、クリーニング時に適用すべきクリーニングレシピを選択することを含むことができる。
【0021】
本発明の第4の態様に係る情報記憶媒体は、コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体であって、本発明の第3の態様に係るプログラムを記憶している。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0023】
(プラズマ処理装置)
図1は、実施の形態に係るプラズマ処理装置の機能ブロック図である。図2は、実施の形態に係るプラズマ処理装置を具体的に示す図である。
【0024】
プラズマ処理装置100は、プラズマ処理を行うプラズマ処理部10と、処理部10におけるプラズマ実処理時の自己バイアス電圧(Vdc)を検出するためのVdc検出器20と、コンピュータ30と、クリーニング制御手段40とを含む。
【0025】
プラズマ処理部10には、例えば図2に示すように、プラズマ処理を行うアース接続された処理室12と、処理室12にガスを導入するためのガス供給部16と、処理室12からガスを排気するための排気部17と、が設けられている。さらに、処理室12には、被処理体であるウエハ70を載置する載置電極14が設けられ、載置電極14には、マッチングボックス18を介して高周波電源19が接続されている。この載置電極14と、それと対向する処理室12の上壁とで、平行平板電極を構成している。
【0026】
なお、図2では、1つの処理室12であるが、一般的なマルチチャンバー方式のように複数の処理室であってもよい。また、プラズマ処理部10のプラズマ生成手段は、プラズマを生成することができれば特に限定されず、上記の他、マイクロ波励起型のプラズマ生成手段であってもよい。さらに、図2に示すように、例えば処理室12の側方に電磁コイル50など、磁界を発生する機構を設けてもよい。
【0027】
そして、例えば図2に示すように、載置電極14とマッチングボックス18の間には、Vdc検出器20が接続されている。Vdc検出器20は、プラズマ実処理中の載置電極14における電位の自己バイアス電圧(Vdc)を検出するためのものである。
【0028】
載置電極14の電位は、処理室12のプラズマ生成中の電子によって、負側に−Vdcだけ自己バイアスされる。載置電極14を含む処理室12がプラズマ処理によって発生する各種の生成物の堆積によって徐々に汚れてくる。この絶縁性の汚れが抵抗あるいは誘電体となって、処理室内の電気的特性を変化させる。この電気的特性の変化は、載置電極14の自己バイアス電圧(Vdc)の変化として現れ、この自己バイアス電圧の変化によって載置電極14を含む処理室12内の汚れ度合いの目安とすることができる。
【0029】
コンピュータ30は、例えば図1に示すように、判断部32と、記憶部33とを含む。
【0030】
記憶部33には、例えば、判断基準35と、クリーニングレシピ34とが記憶されている。なお、クリーニングレシピ34と判断基準35とは、それぞれ異なる記憶部に記憶されていてもよい。記憶部33の機能は、RAMやROMなどのハードウエアにより実現できる。
【0031】
判断部32は、記憶部33に記憶された判断基準35とVdc検出器20にて検出したVdcとに基づき、クリーニングを実行するか否かを判断するものである。さらに、判断部32は、クリーニングを実行する場合に、記憶部33に記憶されたクリーニングレシピ34の中からクリーニング時に適用すべきクリーニングレシピを選択するものである。判断部32の機能は、各種プロセッサ(CPU、DSP等)又はASIC(ゲートアレイ等)などのハードウエアや、プログラム等のソフトウェアにより実現される。
【0032】
情報記憶媒体(コンピュータにより読み取り可能な記録媒体)60は、プログラムなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク(CD、DVD)、光磁気ディスク(MO)、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、あるいはメモリ(ROM)などのハードウエアにより実現できる。判断部32は、この情報記憶媒体60に格納されるプログラム(データ)に基づいて本実施形態の種々の処理(判断、選択)を行う。すなわち、情報記憶媒体60には、本実施形態の判断部32としてコンピュータを実行させるためのプログラム(各部をコンピュータに実現させるためのプログラム)が記憶(記録、格納)される。
【0033】
なお、判断部32としてコンピュータを実行させるためのプログラム(データ)は、ホスト装置(サーバー)が有する情報記憶媒体からネットワーク及び通信部を介して情報記憶媒体60に配信するようにしてもよい。このようなホスト装置(サーバー)の情報記憶媒体の使用も本発明の範囲内に含まれる。
【0034】
判断部32は、そのすべてを、ハードウエアのみにより実現してもよいし、情報記憶媒体に格納されるプログラムや通信インターフェースを介して配信されるプログラムにより実現してもよい。あるいは、ハードウエアとプログラムにより実現してもよい。
(プラズマ処理方法)
このプラズマ処理装置100によるプラズマ処理方法について説明する。
【0035】
ウエハ70に対するプラズマ処理工程は、プラズマ処理されるウエハ70にそれぞれID(識別)番号が予め設けられており、そのウエハID番号にしたがって、予め設定された複数の処理工程がウエハに対して実施される。この処理工程の少なくとも一つに、プラズマ実処理工程(たとえばエッチング処理、成膜処理、アッシング処理など)がある。
【0036】
図1に示すプラズマ処理装置100は、一例としてプラズマエッチング装置を示すが、ウエハIDに応じて、異なるエッチング条件にて複数種のエッチング処理を実施できる汎用性を有する。
【0037】
【表1】
【0038】
表1に示すように、例えば4種類(ウエハID:A〜D)のウエハ70があるものと仮定する。例えば、ウエハID(A)のウエハ70は、各処理室で実処理条件(A1〜An)にしたがって実処理が実行され、その処理の一つが図1に示すプラズマ処理装置100にて実施される。ウエハID(A)の生産個数が例えば10000個であるときは、図1に示すプラズマ処理装置にて、実処理が10000回実行される。
【0039】
次のロット数5000個のウエハID(B)は、別に設定された実処理条件(B1〜Bn)にしたがって実処理が実施され、さらに、ロット数8000個のウエハID(C)、ロット数10000個のウエハID(D)もそれぞれ、各実処理条件にしたがって生産される。このため、図1に示すプラズマ処理装置100は、4種類のウエハID(A)〜(D)に応じてエッチング条件が設定される。
【0040】
ウエハID(A)のウエハ70のプラズマ処理工程について、図3〜図5を参照しながら、より詳細に説明する。図3は、プラズマ実処理時を模式的に示す図である。図4は、クリーニング時を模式的に示す図である。図5は、プラズマ処理工程のフロチャートである。表2は、図1に示すプラズマ処理装置100にセットされる各種のプラズマ処理条件をまとめた表であり、そのうちの一つ、例えば実処理条件A5がウエハID(A)に対して適用される。
【0041】
【表2】
【0042】
まず、図3に示すように、プラズマ処理装置100の処理室12内の載置電極14の上にウエハID(A)のウエハ70を載置する。次に、処理室12内のウエハ70に対して、最初のプラズマ実処理工程1が、記憶部33に記憶された表1の実処理条件A5にしたがって実行される(図5のS1)。
【0043】
具体的には、反応ガスをガス供給部16から導入するとともに、載置電極14に高周波電力を印加することによってプラズマを発生させて、ウエハ70に対して実処理条件A5にしたがって、プラズマ実処理1が実行される。記憶部33に記憶された実処理条件A5,B4等は、各プラズマ実処理番号毎にそれぞれガスの種類、ガスの流量、圧力、RF(パワー)、印加する時間などが処理目的に合わせて設定されている。
【0044】
プラズマ実処理(S1)の開始後、記憶部33に記憶された時間T1経過時点の自己バイアス電圧(Vdc)、例えばx1をVdc検出器20によって検出する。ここで、Vdc検出器20は、例えば電極電圧測定装置のような電極電圧を高インピーダンスの減衰器を経て取り込み、ピークホールド回路で最大電圧値を検出し、同時に電圧の正負反転増幅器およびピークホールド回路で最小電圧値を検出して、最大電圧値と最小電圧値とから加算回路、ゲインが1/2の正負非反転増幅器を経てVdcを検出するものをもちいることができる。また、自己バイアス電圧Vdcは、プラズマ処理中の複数時点の平均値をとってもよい。
【0045】
次に、検出されたVdc(x1)と、記憶部33の判断基準35に記憶された表2の判断基準a1とに基づいて、クリーニングを実効するか否かを判断部32が判断する(図5のS2)。プラズマ実処理1の実処理条件A5においては、表2のように、ひとつの判断基準a1が設定されている。判断基準a1は、プラズマ実処理条件A5に対応したクリーニングレシピP1を実行すべきか否かの判断基準であり、表3のように、T1時点で検出されたVdc(x1)の許容範囲として設定されている。
【0046】
【表3】
【0047】
図5のS2の判断工程において、検出されたVdc(x1)が、判断基準a1を満たしている(範囲内にある)ときは、クリーニングを実行しないと判断して、予定生産個数に達していないことを確認(S6)して、ウエハID(A)の次のウエハに対するプラズマ実処理を実行する(S1に戻る)。検出されたVdc(x1)が、判断基準a1を満たしていない(範囲内にない)ときは、クリーニングを実行すると判断し、記憶部33に記憶されたクリーニングレシピ34の中から、プラズマ実処理1の実処理条件A5に対応したクリーニングレシピP1を選択(S3)する。
【0048】
プラズマ実処理工程1のように、判断基準がa1だけの場合(判断基準が単数の場合)、クリーニングを実行するという判断は、クリーニングレシピP1を選択することになる。
【0049】
クリーニングレシピP1は、プラズマ実処理1の実処理条件A5に対応した適切なクリーニング処理条件である。このクリーニングは、ウエハを載置しない状態で、図1に示すプラズマ処理装置100にて、クリーニングレシピに従って実施される。記憶部33のクリーニングレシピ34には、表4に示すように、ウエハID(A)のクリーニングレシピ(P1〜Pm)に対応して、クリーニング時間(t1〜tm)、クリーニングガスの種類と流量(p1〜po)、処理圧力(y1〜ym)、RFパワー(w1〜wm)などが設定されている。また、記憶部33のクリーニングレシピ34には、ウエハID(B〜D)ごとに各実処理条件(B1〜Dn)に対応して、クリーニングレシピが記憶されている。
【0050】
【表4】
【0051】
クリーニングに使用されるガスは、プラズマ実処理によって生成されるポリマーなどの生成物の種類によって、フッ素系のものや塩素系のものなどを適宜選択できる。また、生成物の量(Vdcの高低によって判断)によって、クリーニングの時間やガス流量、圧力、RFパワーなどを適宜設定されている。
【0052】
なお、クリーニングガス流量が大きいほど、クリーニング強度は大きい。また、化学的手法によるクリーニングの場合、処理圧力を大きくすることによりガスの密度が高くなり、クリーニング強度を高めることができる。物理的手法によるクリーニングの場合は、パワー(たとえばRFパワー)を高めたり、圧力を下げたりすることによりクリーニング強度を高めることができる。
【0053】
クリーニングを実行するか否かの判断(S2)は、プラズマ実処理1中もしくは、実処理後に行われ、処理室12からウエハ70が取り出された後、図4のように、クリーニングレシピP1でクリーニングを実行(S4)する。クリーニングを実行後、次のプラズマ実処理1を実処理条件A5にしたがってさらに実行(S1)し、生産個数(10000個)が生産完了するまで同様の処理が連続して行われる。
【0054】
なお、クリーニング実行(S4)後、クリーニングレシピP1によるクリーニング実行の際のプラズマ生成時のVdcを検出し、判断基準a1にしたがって、再度クリーニングするかどうかを判断(S2)をして、次の実処理工程を行うこともできる。
【0055】
図6は、図1に示すプラズマ処理装置100にて、ウエハID(B)のウエハに対するプラズマ処理の動作手順を示している。ウエハID(B)のウエハ70は、図1に示すプラズマ処理装置100にて、実処理条件B4にしたがって、プラズマ実処理が実行される(図6のS1)。図6のプラズマ実処理工程(S1)に対しては、判断基準が複数(a2,a3,a4)設定されており、それぞれの判断基準(a2,a3,a4)に基づいて、クリーニングを実行するか否かの判断を行う(図6のS2、S3,S6)。判断基準(a2,a3,a4)は、検出されたVdc(x2)の例えば絶対値の範囲で設定されており、ポリマーなどの絶縁生成物によってVdcの絶対値が例えば小さくなるにしたがって、クリーニングの強度、例えばガスの流量を多くするなどのクリーニングレシピ(P2、P3、P4)が設定されている。
【0056】
図6に示すプラズマ実処理工程(S1)においても、図5に示すプラズマ実処理工程(S1)と同様に、検出時点(T2)で検出されたVdc(x2)と、各判断基準(a2,a3,a4)とを比較して、クリーニングを実行するか否かを判断(S2、S3、S6)し、クリーニングレシピ(P2、P3、P4)を選択(S4、S7、S9)し、クリーニングを実行(S5、S8、S10)する。
【0057】
検出されたVdc(x2)と、判断基準a2とに基づいて、クリーニングを実行しないと判断(S2)した場合、予定された生産個数(5000個)が終了したかどうかを確認(S11)し、終了していない場合には、ウエはID(B)の次のウエハ70が処理室12に移送され、プラズマ実処理が実行される(S1)。
【0058】
ウエハID(C)またはID(D)のウエハ70に対しても、これらプラズマ実処理の途中において、ウエハID毎、プラズマ実処理条件毎に設定された判断基準に基づいて、クリーニングが必要であるかどうかを汚れ度合いに応じて判断し、適切なタイミングでクリーニングを行うため、歩留まりのよい生産を可能とする。
【0059】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【0060】
図5におけるフローチャートでは、クリーニングP1実施後に次のウエハ70に対しプラズマ実処理を行ったが、クリーニング時のプラズマ生成させたVdcを検出して、再度判断基準a1と比較することで、クリーニングの要否を判断させてもよい。また、判断基準a1でクリーニングが必要と判断されたウエハ70を載置電極14に載置させたままクリーニングを実行し、その時のVdcを検出してもよい。この場合、クリーニングされたウエハ70は、不良品として処理されるが、載置電極14にウエハ70が載置された状態でVdcを検出するので、実処理状態でのVdc基準と比較しやすい。
【0061】
クリーニングは、上記実施の態様のように1ステップで行ってもよく、または、複数ステップを連続して行ってもよい。
【0062】
プラズマ処理装置100がプラズマ成膜装置の場合には、プラズマ成膜するためのプラズマ生成手段を、クリーニング手段として兼用させることができる。この際、クリーニング時に導入するガスは、反応生成物をエッチングする特性を有するガスである必要がある。
【0063】
クリーニングすべきかどうかの判断およびクリーニングレシピの選択は、プラズマ実処理中に行ってもよいし、プラズマ実処理後に行ってもよい。
【0064】
1つの実処理につき、選択され得るクリーニングレシピの数は、限定されず、4つ以上であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態に係るプラズマ処理装置の機能ブロック図である。
【図2】プラズマ処理装置を模式的に示す図である。
【図3】プラズマ実処理時を模式的に示す図である。
【図4】クリーニング時を模式的に示す図である。
【図5】プラズマ処理方法のフロチャートである。
【図6】プラズマ処理方法のフロチャートである。
【符号の説明】
10 プラズマ処理部、12 処理室、14 載置電極、16 ガス供給部、17 排気部、18 マッチングボックス、19 高周波電源、20 Vdc検出器、30 コンピュータ、32 判断部、33 記憶部、34 クリーニングレシピ、35 判断基準、40 クリーニング制御手段、50 電磁コイル、60 情報記憶媒体、70 ウエハ、100 プラズマ処理装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理方法、プラズマ処理装置、プログラムおよび情報記憶媒体に関する。
【0002】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
プラズマ処理装置の処理室で、ウエハ(被処理体)に対してプラズマ処理をした場合、反応生成物(ポリマー)が発生し、その反応生成物が処理室の内壁や載置電極などに付着する。
【0003】
このため、ウエハに対してプラズマ処理をした後、一般に、処理室を定期的にクリーニングしている。
【0004】
本発明の目的は、処理室に設けられた載置電極の自己バイアス電圧(Vdc)の変化を目安として、汚れ度合いに応じてクリーニングを施すことができるプラズマ処理方法、プラズマ処理装置、プログラムおよび情報記憶媒体を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の態様に係るプラズマ処理方法は、プラズマ処理室内の載置電極上に被処理体を載置して、プラズマ処理する工程と、前記載置電極の自己バイアス電圧を検出する工程と、前記自己バイアス電圧と、クリーニングを実行すべきかどうかの判断基準とに基づいて、クリーニングを実行するか否かを判断する工程と、クリーニングを実行すべきと判断した場合に、クリーニングレシピにしたがって、前記プラズマ処理室のクリーニングを実行する工程とを有する。
【0006】
本発明の第1の態様に係るプラズマ処理方法によれば、処理室内の汚れ度合いを、載置電極の自己バイアス電圧(Vdc)との相関関係に基づいて、判断することができるため、自己バイアス電圧検出器以外には、処理室内外に汚れ度合いを測定する装置を別途設ける必要がない。また、自己バイアス電圧と、クリーニングを実行すべきかどうかの判断基準とに基づいて、リーニングを実行するか否かを判断しているため、クリーニングをすべき適切な時期を容易に判断することができる。
【0007】
したがって、クリーニングを行う必要がないのにクリーニングを実施するのを確実に回避することができ、スループットの向上を図ることができる。逆に、クリーニングをする必要があるにもかかわらず、クリーニングをしないようなことを確実に回避することができるため、良好なプラズマ処理を実現することができ、歩留まりの向上を図ることができる。
【0008】
本発明の第1の態様に係るプラズマ処理方法においては、クリーニングを実行すべきと判断した場合には、前記自己バイアス電圧と、クリーニングレシピを選択するための判断基準とに基づいて、複数のクリーニングレシピの中から、クリーニング時に適用すべきクリーニングレシピを選択し、選択されたクリーニングレシピにしたがって、前記プラズマ処理室のクリーニングを実行することができる。
【0009】
このように、クリーニングレシピを、クリーニング時間、クリーニング用のガスの種類、ガス流量、処理圧力、RFパワー等が異なる複数のクリーニングレシピから選択することにより、プラズマ処理(実処理)中に生成する生成物や、その生成物の付着量などに適したクリーニング処理が可能になる。
【0010】
本発明の第1の態様に係るプラズマ処理方法においては、前記プラズマ処理する工程は、複数のプラズマ実処理工程を含み、前記複数のプラズマ実処理工程毎に、前記クリーニングを実行すべきかどうかの判断基準と、前記複数のクリーニングレシピと、前記複数のクリーニングレシピを選択するための判断基準と、とを有することができる。
【0011】
このように、複数のプラズマ実処理工程毎に、各判断基準と、複数のクリーニングレシピとを有することで、各プラズマ実処理工程に適したクリーニング処理が可能になる。
【0012】
本発明の第2の態様に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理室と、前記プラズマ処理室内に設けられ、被処理体を載置するための載置電極と、前記載置電極に対向する電極と、前記載置電極に接続された高周波電源を有するプラズマ処理装置において、プラズマ処理室のクリーニングを実行すべきかどうかの判断基準を記憶した記憶部と、前記載置電極に接続された自己バイアス電圧検出器にて検出した自己バイアス電圧と、前記記憶部から読み出した前記判断基準とに基づいて、クリーニングを実行するか否かを判断する判断部と、を含む。
【0013】
本発明の第2の態様に係るプラズマ処理装置によれば、処理室内の載置電極に接続された自己バイアス電圧検出器にて検出した自己バイアス電圧と、クリーニングを実行すべきかどうかの判断基準とに基づきクリーニングを実行するか否かを判断しているため、クリーニングをすべき適切な時期を容易に判断することができる。
【0014】
本発明の第2の態様に係るプラズマ処理装置においては、前記記憶部には、複数のクリーニングレシピと、クリーニングレシピを選択するための判断基準とが記憶されており、前記判断部は、検出した前記自己バイアス電圧と前記クリーニングレシピを選択するための判断基準とに基づいて、前記複数のクリーニングレシピの中から、クリーニング時に適用すべきクリーニングレシピを選択することができる。
【0015】
このように、自己バイアス電圧とクリーニングレシピを選択するための判断基準とに基づいて、複数のクリーニングレシピの中から、クリーニング時に適用すべきクリーニングレシピを選択することにより、自己バイアス電圧の状態(汚れ度合い)や反応生成物などに適したクリーニング処理が可能になる。
【0016】
本発明の第2の態様に係るプラズマ処理装置においては、前記記憶部には、複数のプラズマ処理の種類に応じた前記プラズマ処理室のクリーニングを実行すべきかどうかの判断基準と前記クリーニングレシピを選択するための判断基準とが記憶されていることができる。
【0017】
プラズマ処理は複数種類ある場合があり、それら複数種類のプラズマ処理に応じて、プラズマ処理室の汚れ度合いの許容範囲が異なっている。そこで、このように複数のプラズマ処理の種類に応じて判断基準を設けることで、プラズマの種類に適合したクリーニングを実行することができる。
【0018】
本発明の第3の態様に係るプログラムは、プラズマ処理室のクリーニングを実行すべきかどうかの判断基準を記憶した記憶部と、検出した載置電極の自己バイアス電圧と、前記記憶部から読み出した前記判断基準とに基づいて、クリーニングを実行するか否かを判断する判断部として、コンピュータを実行させるためのプログラムである。
【0019】
本発明の第3の態様に係るプログラムによれば、処理室内の載置電極で検出した自己バイアス電圧と、クリーニングを実行すべきかどうかの判断基準とに基づきクリーニングを実行するか否かを判断しているため、クリーニングをすべき適切な時期を容易に判断することができる。
【0020】
本発明の第3の態様に係るプログラムにおいては、前記記憶部は、前記プラズマ処理室のクリーニング時に適用すべきクリーニングレシピを選択するための判断基準を含み、前記判断部は、前記検出した載置電極の自己バイアス電圧と、前記記憶部から読み出した前記判断基準とに基づいて、複数のクリーニングレシピの中から、クリーニング時に適用すべきクリーニングレシピを選択することを含むことができる。
【0021】
本発明の第4の態様に係る情報記憶媒体は、コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体であって、本発明の第3の態様に係るプログラムを記憶している。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0023】
(プラズマ処理装置)
図1は、実施の形態に係るプラズマ処理装置の機能ブロック図である。図2は、実施の形態に係るプラズマ処理装置を具体的に示す図である。
【0024】
プラズマ処理装置100は、プラズマ処理を行うプラズマ処理部10と、処理部10におけるプラズマ実処理時の自己バイアス電圧(Vdc)を検出するためのVdc検出器20と、コンピュータ30と、クリーニング制御手段40とを含む。
【0025】
プラズマ処理部10には、例えば図2に示すように、プラズマ処理を行うアース接続された処理室12と、処理室12にガスを導入するためのガス供給部16と、処理室12からガスを排気するための排気部17と、が設けられている。さらに、処理室12には、被処理体であるウエハ70を載置する載置電極14が設けられ、載置電極14には、マッチングボックス18を介して高周波電源19が接続されている。この載置電極14と、それと対向する処理室12の上壁とで、平行平板電極を構成している。
【0026】
なお、図2では、1つの処理室12であるが、一般的なマルチチャンバー方式のように複数の処理室であってもよい。また、プラズマ処理部10のプラズマ生成手段は、プラズマを生成することができれば特に限定されず、上記の他、マイクロ波励起型のプラズマ生成手段であってもよい。さらに、図2に示すように、例えば処理室12の側方に電磁コイル50など、磁界を発生する機構を設けてもよい。
【0027】
そして、例えば図2に示すように、載置電極14とマッチングボックス18の間には、Vdc検出器20が接続されている。Vdc検出器20は、プラズマ実処理中の載置電極14における電位の自己バイアス電圧(Vdc)を検出するためのものである。
【0028】
載置電極14の電位は、処理室12のプラズマ生成中の電子によって、負側に−Vdcだけ自己バイアスされる。載置電極14を含む処理室12がプラズマ処理によって発生する各種の生成物の堆積によって徐々に汚れてくる。この絶縁性の汚れが抵抗あるいは誘電体となって、処理室内の電気的特性を変化させる。この電気的特性の変化は、載置電極14の自己バイアス電圧(Vdc)の変化として現れ、この自己バイアス電圧の変化によって載置電極14を含む処理室12内の汚れ度合いの目安とすることができる。
【0029】
コンピュータ30は、例えば図1に示すように、判断部32と、記憶部33とを含む。
【0030】
記憶部33には、例えば、判断基準35と、クリーニングレシピ34とが記憶されている。なお、クリーニングレシピ34と判断基準35とは、それぞれ異なる記憶部に記憶されていてもよい。記憶部33の機能は、RAMやROMなどのハードウエアにより実現できる。
【0031】
判断部32は、記憶部33に記憶された判断基準35とVdc検出器20にて検出したVdcとに基づき、クリーニングを実行するか否かを判断するものである。さらに、判断部32は、クリーニングを実行する場合に、記憶部33に記憶されたクリーニングレシピ34の中からクリーニング時に適用すべきクリーニングレシピを選択するものである。判断部32の機能は、各種プロセッサ(CPU、DSP等)又はASIC(ゲートアレイ等)などのハードウエアや、プログラム等のソフトウェアにより実現される。
【0032】
情報記憶媒体(コンピュータにより読み取り可能な記録媒体)60は、プログラムなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク(CD、DVD)、光磁気ディスク(MO)、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、あるいはメモリ(ROM)などのハードウエアにより実現できる。判断部32は、この情報記憶媒体60に格納されるプログラム(データ)に基づいて本実施形態の種々の処理(判断、選択)を行う。すなわち、情報記憶媒体60には、本実施形態の判断部32としてコンピュータを実行させるためのプログラム(各部をコンピュータに実現させるためのプログラム)が記憶(記録、格納)される。
【0033】
なお、判断部32としてコンピュータを実行させるためのプログラム(データ)は、ホスト装置(サーバー)が有する情報記憶媒体からネットワーク及び通信部を介して情報記憶媒体60に配信するようにしてもよい。このようなホスト装置(サーバー)の情報記憶媒体の使用も本発明の範囲内に含まれる。
【0034】
判断部32は、そのすべてを、ハードウエアのみにより実現してもよいし、情報記憶媒体に格納されるプログラムや通信インターフェースを介して配信されるプログラムにより実現してもよい。あるいは、ハードウエアとプログラムにより実現してもよい。
(プラズマ処理方法)
このプラズマ処理装置100によるプラズマ処理方法について説明する。
【0035】
ウエハ70に対するプラズマ処理工程は、プラズマ処理されるウエハ70にそれぞれID(識別)番号が予め設けられており、そのウエハID番号にしたがって、予め設定された複数の処理工程がウエハに対して実施される。この処理工程の少なくとも一つに、プラズマ実処理工程(たとえばエッチング処理、成膜処理、アッシング処理など)がある。
【0036】
図1に示すプラズマ処理装置100は、一例としてプラズマエッチング装置を示すが、ウエハIDに応じて、異なるエッチング条件にて複数種のエッチング処理を実施できる汎用性を有する。
【0037】
【表1】
【0038】
表1に示すように、例えば4種類(ウエハID:A〜D)のウエハ70があるものと仮定する。例えば、ウエハID(A)のウエハ70は、各処理室で実処理条件(A1〜An)にしたがって実処理が実行され、その処理の一つが図1に示すプラズマ処理装置100にて実施される。ウエハID(A)の生産個数が例えば10000個であるときは、図1に示すプラズマ処理装置にて、実処理が10000回実行される。
【0039】
次のロット数5000個のウエハID(B)は、別に設定された実処理条件(B1〜Bn)にしたがって実処理が実施され、さらに、ロット数8000個のウエハID(C)、ロット数10000個のウエハID(D)もそれぞれ、各実処理条件にしたがって生産される。このため、図1に示すプラズマ処理装置100は、4種類のウエハID(A)〜(D)に応じてエッチング条件が設定される。
【0040】
ウエハID(A)のウエハ70のプラズマ処理工程について、図3〜図5を参照しながら、より詳細に説明する。図3は、プラズマ実処理時を模式的に示す図である。図4は、クリーニング時を模式的に示す図である。図5は、プラズマ処理工程のフロチャートである。表2は、図1に示すプラズマ処理装置100にセットされる各種のプラズマ処理条件をまとめた表であり、そのうちの一つ、例えば実処理条件A5がウエハID(A)に対して適用される。
【0041】
【表2】
【0042】
まず、図3に示すように、プラズマ処理装置100の処理室12内の載置電極14の上にウエハID(A)のウエハ70を載置する。次に、処理室12内のウエハ70に対して、最初のプラズマ実処理工程1が、記憶部33に記憶された表1の実処理条件A5にしたがって実行される(図5のS1)。
【0043】
具体的には、反応ガスをガス供給部16から導入するとともに、載置電極14に高周波電力を印加することによってプラズマを発生させて、ウエハ70に対して実処理条件A5にしたがって、プラズマ実処理1が実行される。記憶部33に記憶された実処理条件A5,B4等は、各プラズマ実処理番号毎にそれぞれガスの種類、ガスの流量、圧力、RF(パワー)、印加する時間などが処理目的に合わせて設定されている。
【0044】
プラズマ実処理(S1)の開始後、記憶部33に記憶された時間T1経過時点の自己バイアス電圧(Vdc)、例えばx1をVdc検出器20によって検出する。ここで、Vdc検出器20は、例えば電極電圧測定装置のような電極電圧を高インピーダンスの減衰器を経て取り込み、ピークホールド回路で最大電圧値を検出し、同時に電圧の正負反転増幅器およびピークホールド回路で最小電圧値を検出して、最大電圧値と最小電圧値とから加算回路、ゲインが1/2の正負非反転増幅器を経てVdcを検出するものをもちいることができる。また、自己バイアス電圧Vdcは、プラズマ処理中の複数時点の平均値をとってもよい。
【0045】
次に、検出されたVdc(x1)と、記憶部33の判断基準35に記憶された表2の判断基準a1とに基づいて、クリーニングを実効するか否かを判断部32が判断する(図5のS2)。プラズマ実処理1の実処理条件A5においては、表2のように、ひとつの判断基準a1が設定されている。判断基準a1は、プラズマ実処理条件A5に対応したクリーニングレシピP1を実行すべきか否かの判断基準であり、表3のように、T1時点で検出されたVdc(x1)の許容範囲として設定されている。
【0046】
【表3】
【0047】
図5のS2の判断工程において、検出されたVdc(x1)が、判断基準a1を満たしている(範囲内にある)ときは、クリーニングを実行しないと判断して、予定生産個数に達していないことを確認(S6)して、ウエハID(A)の次のウエハに対するプラズマ実処理を実行する(S1に戻る)。検出されたVdc(x1)が、判断基準a1を満たしていない(範囲内にない)ときは、クリーニングを実行すると判断し、記憶部33に記憶されたクリーニングレシピ34の中から、プラズマ実処理1の実処理条件A5に対応したクリーニングレシピP1を選択(S3)する。
【0048】
プラズマ実処理工程1のように、判断基準がa1だけの場合(判断基準が単数の場合)、クリーニングを実行するという判断は、クリーニングレシピP1を選択することになる。
【0049】
クリーニングレシピP1は、プラズマ実処理1の実処理条件A5に対応した適切なクリーニング処理条件である。このクリーニングは、ウエハを載置しない状態で、図1に示すプラズマ処理装置100にて、クリーニングレシピに従って実施される。記憶部33のクリーニングレシピ34には、表4に示すように、ウエハID(A)のクリーニングレシピ(P1〜Pm)に対応して、クリーニング時間(t1〜tm)、クリーニングガスの種類と流量(p1〜po)、処理圧力(y1〜ym)、RFパワー(w1〜wm)などが設定されている。また、記憶部33のクリーニングレシピ34には、ウエハID(B〜D)ごとに各実処理条件(B1〜Dn)に対応して、クリーニングレシピが記憶されている。
【0050】
【表4】
【0051】
クリーニングに使用されるガスは、プラズマ実処理によって生成されるポリマーなどの生成物の種類によって、フッ素系のものや塩素系のものなどを適宜選択できる。また、生成物の量(Vdcの高低によって判断)によって、クリーニングの時間やガス流量、圧力、RFパワーなどを適宜設定されている。
【0052】
なお、クリーニングガス流量が大きいほど、クリーニング強度は大きい。また、化学的手法によるクリーニングの場合、処理圧力を大きくすることによりガスの密度が高くなり、クリーニング強度を高めることができる。物理的手法によるクリーニングの場合は、パワー(たとえばRFパワー)を高めたり、圧力を下げたりすることによりクリーニング強度を高めることができる。
【0053】
クリーニングを実行するか否かの判断(S2)は、プラズマ実処理1中もしくは、実処理後に行われ、処理室12からウエハ70が取り出された後、図4のように、クリーニングレシピP1でクリーニングを実行(S4)する。クリーニングを実行後、次のプラズマ実処理1を実処理条件A5にしたがってさらに実行(S1)し、生産個数(10000個)が生産完了するまで同様の処理が連続して行われる。
【0054】
なお、クリーニング実行(S4)後、クリーニングレシピP1によるクリーニング実行の際のプラズマ生成時のVdcを検出し、判断基準a1にしたがって、再度クリーニングするかどうかを判断(S2)をして、次の実処理工程を行うこともできる。
【0055】
図6は、図1に示すプラズマ処理装置100にて、ウエハID(B)のウエハに対するプラズマ処理の動作手順を示している。ウエハID(B)のウエハ70は、図1に示すプラズマ処理装置100にて、実処理条件B4にしたがって、プラズマ実処理が実行される(図6のS1)。図6のプラズマ実処理工程(S1)に対しては、判断基準が複数(a2,a3,a4)設定されており、それぞれの判断基準(a2,a3,a4)に基づいて、クリーニングを実行するか否かの判断を行う(図6のS2、S3,S6)。判断基準(a2,a3,a4)は、検出されたVdc(x2)の例えば絶対値の範囲で設定されており、ポリマーなどの絶縁生成物によってVdcの絶対値が例えば小さくなるにしたがって、クリーニングの強度、例えばガスの流量を多くするなどのクリーニングレシピ(P2、P3、P4)が設定されている。
【0056】
図6に示すプラズマ実処理工程(S1)においても、図5に示すプラズマ実処理工程(S1)と同様に、検出時点(T2)で検出されたVdc(x2)と、各判断基準(a2,a3,a4)とを比較して、クリーニングを実行するか否かを判断(S2、S3、S6)し、クリーニングレシピ(P2、P3、P4)を選択(S4、S7、S9)し、クリーニングを実行(S5、S8、S10)する。
【0057】
検出されたVdc(x2)と、判断基準a2とに基づいて、クリーニングを実行しないと判断(S2)した場合、予定された生産個数(5000個)が終了したかどうかを確認(S11)し、終了していない場合には、ウエはID(B)の次のウエハ70が処理室12に移送され、プラズマ実処理が実行される(S1)。
【0058】
ウエハID(C)またはID(D)のウエハ70に対しても、これらプラズマ実処理の途中において、ウエハID毎、プラズマ実処理条件毎に設定された判断基準に基づいて、クリーニングが必要であるかどうかを汚れ度合いに応じて判断し、適切なタイミングでクリーニングを行うため、歩留まりのよい生産を可能とする。
【0059】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【0060】
図5におけるフローチャートでは、クリーニングP1実施後に次のウエハ70に対しプラズマ実処理を行ったが、クリーニング時のプラズマ生成させたVdcを検出して、再度判断基準a1と比較することで、クリーニングの要否を判断させてもよい。また、判断基準a1でクリーニングが必要と判断されたウエハ70を載置電極14に載置させたままクリーニングを実行し、その時のVdcを検出してもよい。この場合、クリーニングされたウエハ70は、不良品として処理されるが、載置電極14にウエハ70が載置された状態でVdcを検出するので、実処理状態でのVdc基準と比較しやすい。
【0061】
クリーニングは、上記実施の態様のように1ステップで行ってもよく、または、複数ステップを連続して行ってもよい。
【0062】
プラズマ処理装置100がプラズマ成膜装置の場合には、プラズマ成膜するためのプラズマ生成手段を、クリーニング手段として兼用させることができる。この際、クリーニング時に導入するガスは、反応生成物をエッチングする特性を有するガスである必要がある。
【0063】
クリーニングすべきかどうかの判断およびクリーニングレシピの選択は、プラズマ実処理中に行ってもよいし、プラズマ実処理後に行ってもよい。
【0064】
1つの実処理につき、選択され得るクリーニングレシピの数は、限定されず、4つ以上であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態に係るプラズマ処理装置の機能ブロック図である。
【図2】プラズマ処理装置を模式的に示す図である。
【図3】プラズマ実処理時を模式的に示す図である。
【図4】クリーニング時を模式的に示す図である。
【図5】プラズマ処理方法のフロチャートである。
【図6】プラズマ処理方法のフロチャートである。
【符号の説明】
10 プラズマ処理部、12 処理室、14 載置電極、16 ガス供給部、17 排気部、18 マッチングボックス、19 高周波電源、20 Vdc検出器、30 コンピュータ、32 判断部、33 記憶部、34 クリーニングレシピ、35 判断基準、40 クリーニング制御手段、50 電磁コイル、60 情報記憶媒体、70 ウエハ、100 プラズマ処理装置
Claims (9)
- プラズマ処理室内の載置電極上に被処理体を載置して、プラズマ処理する工程と、
前記載置電極の自己バイアス電圧を検出する工程と、
前記自己バイアス電圧と、クリーニングを実行すべきかどうかの判断基準とに基づいて、クリーニングを実行するか否かを判断する工程と、
クリーニングを実行すべきと判断した場合に、クリーニングレシピにしたがって、前記プラズマ処理室のクリーニングを実行する工程と、
を有することを特徴とするプラズマ処理方法。 - 請求項1において、
クリーニングを実行すべきと判断した場合には、
前記自己バイアス電圧と、クリーニングレシピを選択するための判断基準とに基づいて、複数のクリーニングレシピの中から、クリーニング時に適用すべきクリーニングレシピを選択する工程と、
選択されたクリーニングレシピにしたがって、前記プラズマ処理室のクリーニングを実行する工程とを含むことを特徴とするプラズマ処理方法。 - 請求項2において、
前記プラズマ処理する工程は、複数のプラズマ実処理工程を含み、
前記複数のプラズマ実処理工程毎に、前記クリーニングを実行すべきかどうかの判断基準と、前記複数のクリーニングレシピと、前記複数のクリーニングレシピを選択するための判断基準と、を有することを特徴とするプラズマ処理方法。 - プラズマ処理室と、前記プラズマ処理室内に設けられ、被処理体を載置するための載置電極と、前記載置電極に対向する電極と、前記載置電極に接続された高周波電源を有するプラズマ処理装置において、
プラズマ処理室のクリーニングを実行すべきかどうかの判断基準を記憶した記憶部と、
前記載置電極に接続された自己バイアス電圧検出器にて検出した自己バイアス電圧と、前記記憶部から読み出した前記判断基準とに基づいて、クリーニングを実行するか否かを判断する判断部と、を含むことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項4において、
前記記憶部には、複数のクリーニングレシピと、クリーニングレシピを選択するための判断基準とが記憶されており、
前記判断部は、検出した前記自己バイアス電圧と前記クリーニングレシピを選択するための判断基準とに基づいて、前記複数のクリーニングレシピの中から、クリーニング時に適用すべきクリーニングレシピを選択することを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項5において、
前記記憶部には、複数のプラズマ処理の種類に応じた前記プラズマ処理室のクリーニングを実行すべきかどうかの判断基準と、前記複数のクリーニングレシピを選択するための判断基準とが記憶されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - プラズマ処理室のクリーニングを実行すべきかどうかの判断基準を記憶した記憶部と、
検出した載置電極の自己バイアス電圧と、前記記憶部から読み出した前記判断基準とに基づいて、クリーニングを実行するか否かを判断する判断部として、コンピュータを実行させるためのプログラム。 - 請求項7において、
前記記憶部は、前記プラズマ処理室のクリーニング時に適用すべきクリーニングレシピを選択するための判断基準を含み、
前記判断部は、前記検出した載置電極の自己バイアス電圧と、前記記憶部から読み出した前記判断基準とに基づいて、複数のクリーニングレシピの中から、クリーニング時に適用すべきクリーニングレシピを選択することを含む、コンピュータを実行させるためのプログラム。 - コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体であって、請求項7または8に記載のプログラムを記憶した情報記憶媒体。
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