JP2019040853A - Measuring device, measurement method, and plasma processing device - Google Patents

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Abstract

To easily measure the self bias voltage Vof plasma.SOLUTION: There is provided a measuring device including: a switch that switches a connection of an electrode to which a direct current voltage is applied, the electrode being within an electrostatic chuck disposed in a plasma processing device; a member provided with electrostatic capacitance, the member being connected to the switch; and a measuring unit that measures a value corresponding to an electric charge amount accumulated in the member provided with the electrostatic capacitance.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、測定装置、測定方法及びプラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a measuring apparatus, a measuring method, and a plasma processing apparatus.

プラズマ処理装置内で行われるエッチングや成膜等のプラズマ処理では、エッチングレートや成膜レートを制御するために、プラズマの状態を把握することが重要である。そこで、プラズマの状態を測定するために、自己バイアス電圧Vdcを測定する方法が提案されている(例えば、特許文献1、2を参照)。   In plasma processing such as etching and film formation performed in a plasma processing apparatus, it is important to grasp the state of plasma in order to control the etching rate and film formation rate. Therefore, a method for measuring the self-bias voltage Vdc has been proposed to measure the plasma state (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特許文献1は、自己バイアス電圧Vdcの測定を、プラズマと直接接触しないデバイスにより間接的に行う。特許文献1では、デバイスは処理容器壁内に設けられ、デバイス内の誘電体で絶縁された電極にかかる電圧を測定し、その測定電圧から各寄生容量を考慮して自己バイアス電圧Vdcを算出する。   In Patent Document 1, the self-bias voltage Vdc is indirectly measured by a device that is not in direct contact with plasma. In Patent Document 1, a device is provided in a processing vessel wall, a voltage applied to an electrode insulated by a dielectric in the device is measured, and a self-bias voltage Vdc is calculated from the measured voltage in consideration of each parasitic capacitance. .

特許文献2は、自己バイアス電圧Vdcの測定回路を整合器に組み込み、測定回路の入力抵抗を、シャワーヘッドの抵抗値よりも十分に大きな値にし、測定回路にて自己バイアス電圧Vdcの測定を行う。   In Patent Document 2, a self-bias voltage Vdc measurement circuit is incorporated in a matching device, the input resistance of the measurement circuit is set to a value sufficiently larger than the resistance value of the showerhead, and the self-bias voltage Vdc is measured by the measurement circuit. .

特開2001−148374号公報JP 2001-148374 A 特開2006−93342号公報JP 2006-93342 A

しかしながら、上記手法では装置又は回路の設計変更が必要であり、簡易に自己バイアス電圧Vdcの測定を行うことはできない。例えば、特許文献1では、デバイスを処理容器壁内に設けるために、処理容器壁に機械加工を行う。また、測定対象であるプラズマから離れた位置に測定用のプローブがあるため、測定の感度及び精度が低くなる。特許文献2では、自己バイアス電圧Vdcの測定回路を整合器に組み込む必要があり、プラズマ処理装置の設計変更が必要となる。   However, the above method requires a design change of the device or circuit, and the self-bias voltage Vdc cannot be easily measured. For example, in Patent Document 1, machining is performed on a processing container wall in order to provide a device in the processing container wall. Further, since the measurement probe is located at a position away from the plasma to be measured, the sensitivity and accuracy of measurement are lowered. In Patent Document 2, it is necessary to incorporate a measurement circuit for the self-bias voltage Vdc into the matching unit, which requires a design change of the plasma processing apparatus.

以上から、特許文献1、2では、自己バイアス電圧Vdcの測定を行うためのプローブや測定回路を組み込むために、プラズマ処理装置の機械設計の変更、高周波回路(整合器)の変更が必要となり、測定の汎用性及び簡易性に欠ける場合がある。   As described above, in Patent Documents 1 and 2, in order to incorporate a probe and a measurement circuit for measuring the self-bias voltage Vdc, it is necessary to change the mechanical design of the plasma processing apparatus and the high-frequency circuit (matching unit). There may be a lack of versatility and simplicity of measurement.

上記課題に対して、一側面では、本発明は、プラズマの自己バイアス電圧Vdcの測定を簡易に行うことを目的とする。   In view of the above problem, in one aspect, the present invention aims to easily measure the self-bias voltage Vdc of plasma.

上記課題を解決するために、一の態様によれば、プラズマ処理装置内に配置される静電チャック内の電極であって、直流電圧が印加される前記電極の接続を切り替える切替部と、前記切替部に接続される静電容量を有する部材と、前記静電容量を有する部材に蓄積される電荷量に相当する値を測定する測定部と、を有する測定装置が提供される。   In order to solve the above problems, according to one aspect, an electrode in an electrostatic chuck disposed in a plasma processing apparatus, the switching unit switching connection of the electrode to which a DC voltage is applied, and There is provided a measuring apparatus including a member having a capacitance connected to the switching unit, and a measuring unit that measures a value corresponding to the amount of charge accumulated in the member having the capacitance.

一の側面によれば、プラズマの自己バイアス電圧Vdcの測定を簡易に行うことができる。   According to one aspect, the plasma self-bias voltage Vdc can be easily measured.

自己バイアス電圧を説明するための図。The figure for demonstrating a self-bias voltage. 一実施形態に係るプラズマ処理装置及び測定装置の一例を示す図。The figure which shows an example of the plasma processing apparatus and measuring apparatus which concern on one Embodiment. 一実施形態に係る自己バイアス電圧の測定タイミングを説明するための図。The figure for demonstrating the measurement timing of the self-bias voltage concerning one Embodiment. 一実施形態に係る自己バイアス電圧の測定シーケンスの一例を示す図。The figure which shows an example of the measurement sequence of the self-bias voltage concerning one Embodiment. 一実施形態に係る自己バイアス電圧の測定シーケンスの一例を示す図。The figure which shows an example of the measurement sequence of the self-bias voltage concerning one Embodiment. 一実施形態に係る自己バイアス電圧の計算に使用したモデルの一例を示す図。The figure which shows an example of the model used for calculation of the self-bias voltage which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るモデルの等価回路の一例を示す図。The figure which shows an example of the equivalent circuit of the model which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る自己バイアス電圧の測定結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the measurement result of the self-bias voltage which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る自己バイアス電圧と堆積時間との相関情報の一例を示す図。The figure which shows an example of the correlation information of the self-bias voltage and deposition time which concern on one Embodiment. 図9の相関情報を収集するために予め実行する測定の一例を示す図。The figure which shows an example of the measurement performed previously in order to collect the correlation information of FIG. 一実施形態に係る測定方法の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the measuring method which concerns on one Embodiment.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in this specification and drawing, about the substantially same structure, the duplicate description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

[自己バイアス電圧]
まず、プラズマの直流自己バイアス電圧(以下、「自己バイアス電圧Vdc」という。)について図1を参照しながら説明する。図1(a)には、電極Aと電極Kとが対向して配置された対向電極の一部が模式的に示されている。電極Aは接地された接地電極であり、電極Kは、ブロッキングコンデンサCを介して高周波電源(RF電源)に接続された高周波電極である。また、電極Kの面積は電極Aの面積より小さい。
[Self-bias voltage]
First, a direct current self-bias voltage of plasma (hereinafter referred to as “self-bias voltage Vdc”) will be described with reference to FIG. FIG. 1A schematically shows a part of the counter electrode in which the electrode A and the electrode K are arranged to face each other. Electrode A is a ground electrode that is grounded, the electrodes K are high-frequency electrodes connected to a high-frequency power supply (RF power supply) through the blocking capacitor C B. Further, the area of the electrode K is smaller than the area of the electrode A.

電極Kに高周波電力RFを印加してガスを電離及び解離し、プラズマを生成する。電極Kには、サインカーブの正負が対称となる高周波電力RFを印加するため、電極Kの電位はトータルではゼロになる。生成されたプラズマから電子と陽イオンが生成され、図1(b)に示すように、電極Kがプラズマに対して正電位にあるときには電極Kに電子が流入し、負電位にあるときには陽イオンが流入する。   A high frequency power RF is applied to the electrode K to ionize and dissociate the gas, thereby generating plasma. Since the high frequency power RF in which the sign curve is symmetrical is applied to the electrode K, the potential of the electrode K becomes zero in total. Electrons and cations are generated from the generated plasma. As shown in FIG. 1B, electrons flow into the electrode K when the electrode K is at a positive potential with respect to the plasma, and cations when the electrode K is at a negative potential. Flows in.

このとき、電子は質量が小さいため、電極Kの高速な電位変動に追従できる。この結果、電極Kに電子が流入する。一方、陽イオンは質量が大きいため、電極Kの高速な電位変動に追従できず、平均電界中を慣性の法則に従って移動する。このため、イオンの電極Kへの流入量は一定かつごくわずかになる。   At this time, since the electrons have a small mass, they can follow the high-speed potential fluctuation of the electrode K. As a result, electrons flow into the electrode K. On the other hand, since the cation has a large mass, it cannot follow the high-speed potential fluctuation of the electrode K and moves in the average electric field according to the law of inertia. For this reason, the amount of ions flowing into the electrode K is constant and very small.

電極KはブロッキングコンデンサCによりグランドからフローティングしているため、電極Kに流入した電子はグランドに流れない。よって、電極Kの表面がプラズマに対して正電位にある周期(半サイクル)に電子が電極Kに流入し蓄積していく。しかし、蓄積した電子のために電極Kの表面は負に帯電してプラズマに対して負のバイアスが発生する。その負のバイアスにより、陽イオンが電極Kの表面に流入するようになる。これにより、電極Kの表面にシースが形成される。 Since the electrodes K are floating from the ground by a blocking capacitor C B, electrons flowing to the electrode K does not flow to the ground. Therefore, electrons flow into the electrode K and accumulate in a period (half cycle) in which the surface of the electrode K is at a positive potential with respect to the plasma. However, because of the accumulated electrons, the surface of the electrode K is negatively charged and a negative bias is generated with respect to the plasma. The negative bias causes cations to flow into the surface of the electrode K. As a result, a sheath is formed on the surface of the electrode K.

最終的には、電極Kの表面は、1サイクル中の非常に短い時間だけプラズマに対して正電位となる。そのときに流入する電子と、負のバイアスにより定常的に流入する陽イオンとが平衡したときの電極Kの電位差のDC成分が自己バイアス電圧Vdcである。   Eventually, the surface of electrode K is positive with respect to the plasma for a very short time during one cycle. The DC component of the potential difference of the electrode K when the electrons flowing at that time and the positive ions steadily flowing due to a negative bias are balanced is the self-bias voltage Vdc.

プラズマ処理の特性を示すエッチングレートや成膜レート等を制御するために、プラズマの状態を把握する必要がある。そこで、本実施形態では、プラズマ処理装置100内のプラズマの状態を把握するために、自己バイアス電圧Vdcを測定する。   In order to control the etching rate, film formation rate, etc., which show the characteristics of plasma processing, it is necessary to grasp the plasma state. Therefore, in this embodiment, the self-bias voltage Vdc is measured in order to grasp the plasma state in the plasma processing apparatus 100.

[プラズマ処理装置の構成]
図2に示す本実施形態に係るプラズマ処理装置100は、装置本体、リレーボックス6及び測定装置10を有する。測定装置10は、プラズマ処理装置100の処理容器C内に配置される静電チャック2a内の吸着電極21の電圧を測定する。リレーボックス6は、吸着電極21の接続先を、直流電源7と測定装置10との間で切り替える。吸着電極21と測定装置10とが接続されると、測定装置10は、銅円板12と銅板13との間に挟まれたアクリル板14に蓄積される電荷量に相当する値を示す、銅円板12と銅板13との間の電圧Vを静電チャック2aの吸着電極21の電位差のDC成分として測定し、測定結果に基づき自己バイアス電圧Vdcを算出する。これにより、本実施形態では、既存のプラズマ処理装置100にリレーボックス6及び測定装置10を付加するだけで、簡易かつ精度良く自己バイアス電圧Vdcの測定を行うことができる。以下では、本実施形態に係るプラズマ処理装置100と測定装置10の構成の一例について説明する。
[Configuration of plasma processing apparatus]
A plasma processing apparatus 100 according to this embodiment shown in FIG. 2 includes an apparatus main body, a relay box 6 and a measuring apparatus 10. The measuring apparatus 10 measures the voltage of the adsorption electrode 21 in the electrostatic chuck 2 a disposed in the processing container C of the plasma processing apparatus 100. The relay box 6 switches the connection destination of the adsorption electrode 21 between the DC power source 7 and the measuring device 10. When the adsorption electrode 21 and the measuring device 10 are connected, the measuring device 10 shows a value corresponding to the amount of charge accumulated in the acrylic plate 14 sandwiched between the copper disc 12 and the copper plate 13. measuring the voltage V 2 between the disc 12 and the copper plate 13 as a DC component of the potential difference of the adsorption electrode 21 of the electrostatic chuck 2a, calculates a self-bias voltage Vdc on the basis of the measurement results. Thus, in the present embodiment, the self-bias voltage Vdc can be measured easily and accurately simply by adding the relay box 6 and the measuring device 10 to the existing plasma processing apparatus 100. Below, an example of a structure of the plasma processing apparatus 100 and the measuring apparatus 10 which concern on this embodiment is demonstrated.

(プラズマ処理装置の構成)
本実施形態にかかるプラズマ処理装置100は、容量結合型の平行平板プラズマ処理装置であり、略円筒形の処理容器Cを有している。処理容器Cの内面には、アルマイト処理(陽極酸化処理)が施されている。処理容器Cの内部は、プラズマによりエッチング処理や成膜処理等のプラズマ処理が行われる処理室となっている。処理容器C内にはステージ2が設けられている。
(Configuration of plasma processing equipment)
The plasma processing apparatus 100 according to the present embodiment is a capacitively coupled parallel plate plasma processing apparatus, and includes a substantially cylindrical processing container C. The inner surface of the processing container C is subjected to alumite treatment (anodizing treatment). The inside of the processing vessel C is a processing chamber in which plasma processing such as etching processing and film formation processing is performed by plasma. A stage 2 is provided in the processing container C.

ステージ2には、基台2b上にウエハWを静電吸着するための静電チャック2aが設けられている。基台2bは、たとえばアルミニウム(Al)やチタン(Ti)、炭化ケイ素(SiC)等から形成されている。ステージ2は下部電極としても機能する。   The stage 2 is provided with an electrostatic chuck 2a for electrostatically adsorbing the wafer W on the base 2b. Base 2b is formed of, for example, aluminum (Al), titanium (Ti), silicon carbide (SiC), or the like. Stage 2 also functions as a lower electrode.

静電チャック2aは、誘電体層22内に吸着電極21を有する構造になっている。静電チャック2aの表面には、ドット状の凸部22aが形成されている。吸着電極21はリレーボックス6に接続されている。リレーボックス6のスイッチ6aを直流電源7に切り替え、直流電源7から吸着電極21に直流電圧が供給されると、クーロン力によって基板の一例であるウエハWが静電チャック2aに吸着され、保持される。   The electrostatic chuck 2 a has a structure having the attracting electrode 21 in the dielectric layer 22. On the surface of the electrostatic chuck 2a, dot-shaped convex portions 22a are formed. The adsorption electrode 21 is connected to the relay box 6. When the switch 6a of the relay box 6 is switched to the DC power source 7 and a DC voltage is supplied from the DC power source 7 to the suction electrode 21, a wafer W, which is an example of a substrate, is attracted and held by the electrostatic chuck 2a by Coulomb force. The

静電チャック2aの外周側の上部には、ウエハWの外縁部を囲うように円環状のフォーカスリング8が載置される。フォーカスリング8は、例えば、シリコンから形成され、プラズマをウエハWの表面に向けて収束し、プラズマ処理の効率を向上させるように機能する。   An annular focus ring 8 is placed on the outer peripheral side of the electrostatic chuck 2a so as to surround the outer edge of the wafer W. The focus ring 8 is formed of, for example, silicon, and functions to converge plasma toward the surface of the wafer W and improve the efficiency of plasma processing.

ステージ2には、第1高周波電源3から、第1周波数のプラズマ生成用の第1高周波電力(HF)が印加され、第2高周波電源4から、第1の周波数よりも低い周波数である第2周波数の、バイアス電圧発生用の第2高周波電力(LF)が印加される。第1高周波電源3は、整合器3aを介してステージ2に電気的に接続される。第2高周波電源4は、整合器4aを介してステージ2に電気的に接続される。第1高周波電源3は、例えば、40MHzの高周波電力HFをステージ2に印加する。第2高周波電源4は、例えば、13.56MHzの高周波電力LFをステージ2に印加する。なお、本実施形態では、第1高周波電力をステージ2に印加するが、第1高周波電力はガスシャワーヘッド1に印加してもよい。   A first high frequency power (HF) for plasma generation of a first frequency is applied from the first high frequency power source 3 to the stage 2, and a second frequency lower than the first frequency is applied from the second high frequency power source 4. A second high frequency power (LF) for generating a bias voltage having a frequency is applied. The first high-frequency power source 3 is electrically connected to the stage 2 via the matching unit 3a. The second high frequency power supply 4 is electrically connected to the stage 2 through the matching unit 4a. The first high frequency power supply 3 applies, for example, high frequency power HF of 40 MHz to the stage 2. For example, the second high frequency power supply 4 applies a high frequency power LF of 13.56 MHz to the stage 2. In the present embodiment, the first high frequency power is applied to the stage 2, but the first high frequency power may be applied to the gas shower head 1.

整合器3aは、第1高周波電源3の内部(または出力)インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる。整合器4aは、第2高周波電源4の内部(または出力)インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる。   The matching unit 3a matches the load impedance to the internal (or output) impedance of the first high-frequency power source 3. The matching unit 4a matches the load impedance to the internal (or output) impedance of the second high frequency power supply 4.

ガスシャワーヘッド1は、その外縁部を被覆するシールドリングを介して処理容器Cの天井部の開口を閉塞するように取り付けられている。ガスシャワーヘッド1は、接地されている。ガスシャワーヘッド1は、シリコンにより形成されてもよい。ガスシャワーヘッド1は、ステージ2(下部電極)に対向する対向電極(上部電極)として機能する。   The gas shower head 1 is attached so as to close the opening of the ceiling portion of the processing container C through a shield ring that covers the outer edge of the gas shower head 1. The gas shower head 1 is grounded. The gas shower head 1 may be formed of silicon. The gas shower head 1 functions as a counter electrode (upper electrode) facing the stage 2 (lower electrode).

ガスシャワーヘッド1には、ガスを導入するガス導入口1aが形成されている。ガスシャワーヘッド1の内部にはガスを拡散するための拡散室1bが設けられている。ガス供給部5から出力されたガスは、ガス導入口1aを介して拡散室1bに供給され、拡散室1b内にて拡散されて多数のガス供給孔1cから処理容器C内に導入される。   The gas shower head 1 is formed with a gas inlet 1a for introducing gas. Inside the gas shower head 1 is provided a diffusion chamber 1b for diffusing gas. The gas output from the gas supply unit 5 is supplied to the diffusion chamber 1b through the gas introduction port 1a, is diffused in the diffusion chamber 1b, and is introduced into the processing container C from a number of gas supply holes 1c.

処理容器Cの底面には排気口が形成されており、排気口に接続された排気装置9によって処理容器C内が排気される。これにより、処理容器C内を所定の真空度に維持することができる。処理容器Cの側壁にはゲートバルブGが設けられている。ゲートバルブGは、処理容器CからウエハWの搬入及び搬出を行う際に開閉する。   An exhaust port is formed in the bottom surface of the processing container C, and the inside of the processing container C is exhausted by an exhaust device 9 connected to the exhaust port. Thereby, the inside of the processing container C can be maintained at a predetermined degree of vacuum. A gate valve G is provided on the side wall of the processing container C. The gate valve G opens and closes when the wafer W is loaded and unloaded from the processing container C.

ガス供給部5から処理容器C内に処理ガスを供給し、第1高周波電源3及び第2高周波電源4からステージ2に第1及び第2高周波電力を印加すると、プラズマが生成され、ウエハWに所定のプラズマ処理が施される。特に、第2高周波電源4からステージ2に第2高周波電力を印加すると、ウエハW側にプラズマ中のイオンが引き込まれる。   When the processing gas is supplied from the gas supply unit 5 into the processing container C and the first and second high-frequency powers are applied to the stage 2 from the first high-frequency power source 3 and the second high-frequency power source 4, plasma is generated and applied to the wafer W. A predetermined plasma treatment is performed. In particular, when the second high frequency power is applied from the second high frequency power source 4 to the stage 2, ions in the plasma are attracted to the wafer W side.

プラズマ処理後、直流電源7から吸着電極21にウエハWの吸着時とは正負が逆の直流電圧が供給され、ウエハWの電荷が除電される。これにより、ウエハWは、静電チャック2aから剥がされ、ゲートバルブGから処理容器Cの外部に搬出される。   After the plasma processing, the DC power supply 7 supplies the suction electrode 21 with a DC voltage that is opposite in polarity to that at the time of chucking the wafer W, and charges on the wafer W are discharged. As a result, the wafer W is peeled off from the electrostatic chuck 2a and carried out of the processing container C through the gate valve G.

プラズマ処理装置100には、装置全体の動作を制御する制御部200が設けられている。制御部200は、CPU(Central Processing Unit)205、ROM(Read Only Memory)210及びRAM(Random Access Memory)215を有している。CPU205は、RAM215等の記憶領域に格納されたレシピに従って、エッチング等の所望の処理を実行する。レシピにはプロセス条件に対する装置の制御情報であるプロセス時間、圧力(ガスの排気)、高周波電力や電圧、各種ガス流量、処理容器内温度(上部電極温度、処理容器の側壁温度、ウエハW温度、静電チャック温度等)、冷媒の温度等が設定されている。   The plasma processing apparatus 100 is provided with a control unit 200 that controls the operation of the entire apparatus. The control unit 200 includes a CPU (Central Processing Unit) 205, a ROM (Read Only Memory) 210, and a RAM (Random Access Memory) 215. The CPU 205 executes a desired process such as etching according to a recipe stored in a storage area such as the RAM 215. The recipe includes process time, pressure (gas exhaust), high frequency power and voltage, various gas flow rates, process vessel temperature (upper electrode temperature, process vessel side wall temperature, wafer W temperature), which are control information of the apparatus for process conditions. Electrostatic chuck temperature, etc.), refrigerant temperature, etc. are set.

また、制御部200は、所定のタイミングにリレーボックス6のスイッチ6aを切り替え、吸着電極21を測定装置10に接続する。測定装置10が測定した電圧Vは制御部200に送信され、これにより、制御部200は、電圧Vに基づき、自己バイアス電圧Vdcを算出する。 Further, the control unit 200 switches the switch 6 a of the relay box 6 at a predetermined timing, and connects the adsorption electrode 21 to the measuring device 10. Voltage V 2 measuring device 10 is measured is transmitted to the control unit 200, thereby, the control unit 200, based on the voltage V 2, to calculate the self-bias voltage Vdc.

なお、これらの動作を実行するためのプログラムや処理条件を示すレシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されてもよい。また、レシピは、CD−ROM、DVD等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で所定位置にセットされ、読み出されるようにしてもよい。   A program for executing these operations and a recipe indicating processing conditions may be stored in a hard disk or a semiconductor memory. Further, the recipe may be set at a predetermined position and read out while being stored in a portable computer-readable storage medium such as a CD-ROM or DVD.

(測定装置の構成)
次に、測定装置10の構成の一例について説明する。測定装置10は、フィルタ11、銅円板12、銅板13、アクリル板14、プローブ15、表面電位計16及び信号記録装置17を有する。プローブ15及び表面電位計16は、電位測定系18を構成する。
(Configuration of measuring device)
Next, an example of the configuration of the measuring apparatus 10 will be described. The measuring device 10 includes a filter 11, a copper disk 12, a copper plate 13, an acrylic plate 14, a probe 15, a surface potential meter 16, and a signal recording device 17. The probe 15 and the surface electrometer 16 constitute a potential measurement system 18.

また、図2では、リレーボックス6は、説明の便宜上、測定装置10と分けて図示しているが、測定装置10は、リレーボックス6を有する。リレーボックス6は、吸着電極21の接続を、直流電源7と測定装置10の静電容量を有する部材との間で切り替える。リレーボックス6は、自己バイアス電圧Vdcを測定するタイミングにリレーボックス6のスイッチ6aを、測定装置10に接続する。リレーボックス6は、高周波電力が印加される吸着電極21の接続を、静電容量を有する部材に切り替える切替部の一例である。銅円板12と銅板13の間にアクリル板14を挟んだ構成の部材は、静電容量を有する部材の一例である。静電容量を有する部材は、銅円板12、銅板13及びアクリル板14の構成に限らず、絶縁された導体により構成することができる。   In FIG. 2, the relay box 6 is illustrated separately from the measuring device 10 for convenience of explanation, but the measuring device 10 includes the relay box 6. The relay box 6 switches the connection of the adsorption electrode 21 between the DC power supply 7 and the member having the capacitance of the measuring device 10. The relay box 6 connects the switch 6a of the relay box 6 to the measuring device 10 at the timing of measuring the self-bias voltage Vdc. The relay box 6 is an example of a switching unit that switches the connection of the adsorption electrode 21 to which high-frequency power is applied to a member having capacitance. A member having an acrylic plate 14 sandwiched between the copper disk 12 and the copper plate 13 is an example of a member having capacitance. The member having an electrostatic capacity is not limited to the configuration of the copper disc 12, the copper plate 13, and the acrylic plate 14, but can be configured by an insulated conductor.

電位測定系18では、銅円板12と銅板13の間のアクリル板14に生じる電位を、銅円板12の表面に非接触に設けられたプローブ15を用いて表面電位計16により測定する。電位測定系18は、静電容量を有する部材に蓄積される電荷量に相当する値を測定する測定部の一例である。プローブ15は、銅円板12と銅板13の間の電位差を測定できれば、銅円板12に接触していてもよいし、非接触であってもよい。   In the potential measurement system 18, the potential generated in the acrylic plate 14 between the copper disk 12 and the copper plate 13 is measured by the surface potentiometer 16 using a probe 15 provided in a non-contact manner on the surface of the copper disk 12. The potential measurement system 18 is an example of a measurement unit that measures a value corresponding to the amount of charge accumulated in a member having capacitance. The probe 15 may be in contact with the copper disk 12 or may be non-contact as long as the potential difference between the copper disk 12 and the copper plate 13 can be measured.

リレーボックス6と静電容量を有する部材との間には、高周波電力を除去するフィルタ11が設けられ、高周波電力が測定装置10側に伝播することを防ぐ。リレーボックス6のスイッチ6aが直流電源7と接続される側から測定装置10の静電容量を有する部材と接続される側へ切り替わると、静電容量を有する部材に生じた電圧Vの測定、つまり、フローティング状態の吸着電極21の電圧Vの測定が可能となる。 A filter 11 that removes high-frequency power is provided between the relay box 6 and the member having the electrostatic capacity to prevent the high-frequency power from propagating to the measuring device 10 side. When switched to the side switch 6a of the relay box 6 is connected to the member having an electrostatic capacity of the measuring device 10 from the side which is connected to the DC power supply 7, the measurement of the voltage V 2 generated in member having a capacitance, in other words, it is possible to measure the voltage V 2 of the adsorption electrode 21 in a floating state.

具体的には、銅板13は接地されており、銅円板12の表面に非接触に設けられたプローブ15を用いて表面電位計16により測定された電位が、フローティング状態の吸着電極21の電圧Vとなる。なお、銅円板12の直径は例えば100mm程度でもよいが、これに限らない。 Specifically, the copper plate 13 is grounded, and the potential measured by the surface potentiometer 16 using the probe 15 provided in a non-contact manner on the surface of the copper disc 12 is the voltage of the adsorption electrode 21 in the floating state. the V 2. In addition, although the diameter of the copper disc 12 may be about 100 mm, for example, it is not restricted to this.

表面電位計16により測定された電圧Vは、表面電位計16に接続された信号記録装置17に保存される。信号記録装置17は、PCやタブレット端末等のメモリを有する電子機器であってもよいし、クラウド上に設置されたクラウドコンピュータであってもよい。信号記録装置17に記録された測定電圧Vは、制御部200に送信され、制御部200にてプラズマ処理装置100のエッチングレートや成膜レート等の制御に使用される。 The voltage V 2 measured by the surface potential meter 16 is stored in a signal recording device 17 connected to the surface potential meter 16. The signal recording device 17 may be an electronic device having a memory such as a PC or a tablet terminal, or may be a cloud computer installed on the cloud. Measured voltage V 2 which is recorded on the signal recording apparatus 17 is transmitted to the control unit 200 is used by the controller 200 to control the etching rate and the deposition rate or the like of the plasma processing apparatus 100.

静電容量を有する部材に蓄積される電荷量は、水分により影響を受ける。このため、銅円板12、銅板13、アクリル板14及びプローブ15は、真空容器内に設けられることが好ましい。銅円板12、銅板13、アクリル板14及びプローブ15を真空環境下に置くことで、環境による外乱の影響を受けずに精度よく電圧Vを測定することができる。 The amount of charge accumulated in the member having capacitance is affected by moisture. For this reason, it is preferable that the copper disc 12, the copper plate 13, the acrylic plate 14, and the probe 15 are provided in a vacuum vessel. Copper disc 12, copper plate 13, by placing an acrylic plate 14 and the probe 15 in a vacuum environment, it is possible to accurately measure the voltage V 2 without being affected by the disturbance due to environmental.

[測定タイミング]
図3に、プラズマ処理装置100においてウエハWを処理する処理サイクルの一例を示す。処理が開始されると、まず、ウエハWをプラズマ処理装置100のゲートバルブGから搬入する(ステップS1)。次に、直流電源7から所定の直流電圧を吸着電極21に供給し、ウエハWを静電チャック2aに静電吸着させる(ステップS2)。次に、高周波電力をステージ2(吸着電極21)に印加し、ガス供給部5から供給されたプロセスガスをプラズマ化し、ウエハWにエッチング処理等のプラズマ処理を行う(ステップS3)。エッチング処理は、プラズマによる基板処理の一例である。高周波電力は、第1高周波電源3から出力される高周波電力HF又は第2高周波電源4から出力される高周波電力LFのいずれかであってもよいし、両方であってもよい。
[Measurement timing]
FIG. 3 shows an example of a processing cycle for processing the wafer W in the plasma processing apparatus 100. When the processing is started, first, the wafer W is loaded from the gate valve G of the plasma processing apparatus 100 (step S1). Next, a predetermined DC voltage is supplied from the DC power source 7 to the adsorption electrode 21, and the wafer W is electrostatically adsorbed to the electrostatic chuck 2a (step S2). Next, high frequency power is applied to the stage 2 (adsorption electrode 21), the process gas supplied from the gas supply unit 5 is turned into plasma, and the wafer W is subjected to plasma processing such as etching (step S3). The etching process is an example of a substrate process using plasma. The high-frequency power may be either the high-frequency power HF output from the first high-frequency power supply 3 or the high-frequency power LF output from the second high-frequency power supply 4, or both.

次に、ステップS2において吸着電極21に印加した直流電圧と正負が逆で大きさが同一の直流電圧を吸着電極21に供給し、ウエハWを静電チャック2aから脱離し(ステップS4)、ウエハWをプラズマ処理装置100のゲートバルブGから搬出する(ステップS5)。次に、クリーニング処理を行う(ステップS6)。   Next, the DC voltage applied to the adsorption electrode 21 in step S2 is supplied to the adsorption electrode 21 with the opposite polarity and the same magnitude, and the wafer W is detached from the electrostatic chuck 2a (step S4). W is carried out from the gate valve G of the plasma processing apparatus 100 (step S5). Next, a cleaning process is performed (step S6).

この時点で一のウエハWの処理が終了し、一処理サイクルが完了する。次のウエハWの処理サイクルを再開するとき、静電チャック2aの表面処理(トリートメント等のクリーニング)を行い(ステップS6)、次のウエハWを搬入し(ステップS1)、ステップS1以降の処理を繰り返す。   At this time, the processing of one wafer W is completed, and one processing cycle is completed. When the processing cycle of the next wafer W is resumed, surface treatment (cleaning such as treatment) of the electrostatic chuck 2a is performed (step S6), the next wafer W is loaded (step S1), and the processing after step S1 is performed. repeat.

以上のサイクルの(1)クリーニング処理(S6)及び(2)エッチング処理(S3)において、リレーボックス6は、吸着電極21の接続を、測定装置10に切り替える。つまり、リレーボックス6は、プラズマによるウエハWの処理又はクリーニング処理を実行中のタイミングに、吸着電極21の接続を測定装置10に切り替え、電位測定系18においてフローティング状態の吸着電極21の電圧Vを測定する。 In (1) cleaning process (S6) and (2) etching process (S3) of the above cycle, the relay box 6 switches the connection of the adsorption electrode 21 to the measuring device 10. That is, the relay box 6 switches the connection of the adsorption electrode 21 to the measurement device 10 at the timing when the processing of the wafer W by plasma or the cleaning process is being performed, and the voltage V 2 of the adsorption electrode 21 in the floating state in the potential measurement system 18. Measure.

[測定シーケンス]
次に、(1)クリーニング処理及び(2)エッチング処理における測定シーケンスの一例について、図4及び図5の測定シーケンスチャートを参照しながら説明する。図4は、クリーニング処理における測定シーケンスの一例を示す。図5は、エッチング処理における測定シーケンスの一例を示す。クリーニング処理及びエッチング処理における測定シーケンスの制御は、制御部200により行われる。
[Measurement sequence]
Next, an example of a measurement sequence in (1) cleaning process and (2) etching process will be described with reference to the measurement sequence charts of FIGS. FIG. 4 shows an example of a measurement sequence in the cleaning process. FIG. 5 shows an example of a measurement sequence in the etching process. The control unit 200 controls the measurement sequence in the cleaning process and the etching process.

(1)クリーニング処理における測定シーケンス
図4に示すクリーニング処理における測定シーケンスは、ウエハレスドライクリーニング(WLDC)又はウエハレストリートメント(WLT)中に行われる。本測定シーケンスが開始されるとき、吸着電極21はオフ、つまり、直流電源7には接続されておらず、グランド(基準電位)に接続された状態である。
(1) Measurement Sequence in Cleaning Process The measurement sequence in the cleaning process shown in FIG. 4 is performed during waferless dry cleaning (WLDC) or waferless treatment (WLT). When this measurement sequence is started, the adsorption electrode 21 is off, that is, not connected to the DC power source 7 but connected to the ground (reference potential).

この状態において図4のIにて測定シーケンスが開始され、IIにてリレーボックス6のスイッチ6aが測定装置10と接続される側に切り替えられる。これにより、吸着電極21の接続が、測定装置10に切り替えられ、吸着電極21はフローティング状態となる。   In this state, the measurement sequence is started at I in FIG. 4, and the switch 6a of the relay box 6 is switched to the side connected to the measuring apparatus 10 at II. Thereby, the connection of the adsorption electrode 21 is switched to the measuring apparatus 10, and the adsorption electrode 21 will be in a floating state.

その後、IIIにて高周波電力がオンされ、電位測定系18において銅円板12の電圧Vがプローブ15を用いて表面電位計16により測定され、信号記録装置17に記録される。次に、IVにて高周波電力がオフされ、Vにてリレーボックス6のスイッチ6aが、直流電源7と接続される側に切り替えられ、測定シーケンスは終了する。以上の測定シーケンスが繰り返される。 Thereafter, the high frequency power is turned on in III, and the voltage V 2 of the copper disk 12 is measured by the surface potentiometer 16 using the probe 15 in the potential measuring system 18 and recorded in the signal recording device 17. Next, the high frequency power is turned off at IV, the switch 6a of the relay box 6 is switched to the side connected to the DC power source 7 at V, and the measurement sequence is completed. The above measurement sequence is repeated.

(2)エッチング処理における測定シーケンス
図5に示すエッチング処理における測定シーケンスは、ウエハWが静電チャック2aに載置され、エッチング等のプラズマ処理中に行われる。本測定シーケンスが開始されるとき、吸着電極21はオン、つまり、直流電源7に接続された状態である。
(2) Measurement Sequence in Etching Process The measurement sequence in the etching process shown in FIG. 5 is performed while the wafer W is placed on the electrostatic chuck 2a and during plasma processing such as etching. When this measurement sequence is started, the adsorption electrode 21 is on, that is, connected to the DC power source 7.

この状態において図5のIにて測定シーケンスが開始され、IIにてリレーボックス6のスイッチ6aが、測定装置10と接続される側に切り替えられる。これにより、吸着電極21の接続が、測定装置10に切り替えられ、吸着電極21がフローティング状態となる。   In this state, the measurement sequence is started at I in FIG. 5, and the switch 6a of the relay box 6 is switched to the side connected to the measuring apparatus 10 at II. Thereby, the connection of the adsorption | suction electrode 21 is switched to the measuring apparatus 10, and the adsorption | suction electrode 21 will be in a floating state.

その後、IIIにて高周波電力がオンされ、電位測定系18において銅円板12の電圧Vがプローブ15を用いて表面電位計16により測定され、信号記録装置17に記録される。次に、IVにて高周波電力がオフされ、Vにてリレーボックス6のスイッチ6aが、直流電源7と接続される側に切り替えられ、測定シーケンスが終了する。以上の測定シーケンスが繰り返される際、プラズマ処理中であれば、VIにて吸着電極21に直流電圧HVを印加し、ウエハWをステージ2に静電吸着させた後に、VII〜XIの測定シーケンスが実行され、XIIにて吸着電極21への直流電圧HVの印加をオフし、ウエハWの吸着を停止する。VII〜XIの測定シーケンスは、上記に説明したII〜Vの測定シーケンスと同様である。 Thereafter, the high frequency power is turned on in III, and the voltage V 2 of the copper disk 12 is measured by the surface potentiometer 16 using the probe 15 in the potential measuring system 18 and recorded in the signal recording device 17. Next, the high frequency power is turned off at IV, the switch 6a of the relay box 6 is switched to the side connected to the DC power source 7 at V, and the measurement sequence is completed. When the above measurement sequence is repeated, if the plasma processing is in progress, the direct current voltage HV is applied to the adsorption electrode 21 by VI and the wafer W is electrostatically adsorbed to the stage 2, and then the measurement sequence of VII to XI is performed. In step XII, the application of the DC voltage HV to the adsorption electrode 21 is turned off, and the adsorption of the wafer W is stopped. The measurement sequences of VII to XI are the same as the measurement sequences of II to V described above.

このように、リレーボックス6は、吸着電極21の接続を、直流電源7と測定装置10の間で切り替える。リレーボックス6のスイッチ6aが測定装置10に切り替えられると、吸着電極21がフローティング状態になり、その後、高周波電力が印加され、プラズマ処理装置100のプラズマ処理空間においてガスがプラズマ化する。   Thus, the relay box 6 switches the connection of the adsorption electrode 21 between the DC power source 7 and the measuring device 10. When the switch 6 a of the relay box 6 is switched to the measuring device 10, the adsorption electrode 21 enters a floating state, and then high frequency power is applied, and the gas is turned into plasma in the plasma processing space of the plasma processing device 100.

高周波電力を印加した後、表面電位計16は、プローブ15を用いて銅円板12の電圧Vを測定し、制御部200は、測定した電圧Vに基づき、自己バイアス電圧Vdcを算出する。以下、測定した電圧Vに基づき自己バイアスVdcを算出する方法について説明する。 After applying high-frequency power, the surface potential meter 16, the voltage V 2 of the copper disc 12 was measured using the probe 15, the control unit 200, based on the voltage V 2 measured, to calculate the self-bias voltage Vdc . Hereinafter, a method for calculating the self-bias Vdc based on the measured voltage V 2 will be described.

[自己バイアスVdcの算出方法]
本実施形態に係る自己バイアスVdcの計算に使用したモデルの一例を図6に示す。図6の静電チャック2aの表面の一部の拡大図に示されているように、静電チャック2aの表面に形成されたドット状の凸部22aの上面の面積をbdotとし、凸部22aの高さをddotとする。また、吸着電極21からドットの上面までの高さをTとし、静電チャック2aの表面の面積に対する凸部22aの上面の面積の面積比をaelとする。
[Calculation method of self-bias Vdc]
An example of a model used for calculating the self-bias Vdc according to the present embodiment is shown in FIG. As shown in the enlarged view of a part of the surface of the electrostatic chuck 2a in FIG. 6, the area of the upper surface of the dot-shaped convex portion 22a formed on the surface of the electrostatic chuck 2a is defined as b dot. The height of 22a is set to d dot . Further, the height from the attracting electrode 21 to the upper surface of the dots is T, and the area ratio of the area of the upper surface of the convex portion 22a to the area of the surface of the electrostatic chuck 2a is ael .

静電チャック2aのドット状の凸部22a間の空間部分の静電容量をC11とし、凸部22a間の空間下の吸着電極21との間の静電容量をC12とし、凸部22aの上面と吸着電極21の間の静電容量をC13とする。 The capacitance of the space portion between the dot-shaped convex portions 22a of the electrostatic chuck 2a and C 11, the capacitance between the adsorption electrode 21 under the space between the convex portions 22a and C 12, the convex portion 22a the capacitance between the upper surface of the adsorption electrode 21 and C 13.

静電容量C11は、以下の(1)式から算出される。 The capacitance C 11 is calculated from the following equation (1).

Figure 2019040853
Figure 2019040853

静電容量C12は、以下の(2)式から算出される。 The capacitance C 12 is calculated from the following equation (2).

Figure 2019040853
Figure 2019040853

静電容量C13は、以下の(3)式から算出される。 The capacitance C 13 is calculated from the following equation (3).

Figure 2019040853
Figure 2019040853

(1)式〜(3)式において、εは真空の誘電率を示し、εは比誘電率、つまり、静電チャック2aの誘電体層22の誘電率εと真空の誘電率εの比(=ε/ε)を示し、Sは吸着電極21の面積を示す。 In the equations (1) to (3), ε 0 indicates a vacuum dielectric constant, and ε r is a relative dielectric constant, that is, a dielectric constant ε of the dielectric layer 22 of the electrostatic chuck 2a and a vacuum dielectric constant ε 0. Ratio (= ε / ε 0 ), and S represents the area of the adsorption electrode 21.

静電容量C11、C12、C13は、設計パラメータから求まる固定値であるため、静電チャック2aの静電容量Cは、以下の(4)式に静電容量C11、C12、C13を代入することにより固定値として算出される。 Since the electrostatic capacitances C 11 , C 12 , and C 13 are fixed values obtained from design parameters, the electrostatic capacitance C 1 of the electrostatic chuck 2a is expressed by the following equations (4) as electrostatic capacitances C 11 , C 12. , C 13 is substituted as a fixed value.

Figure 2019040853
Figure 2019040853

算出された静電チャック2aの静電容量Cと、図6のモデルの等価回路である図7に示す静電チャック2aに印加された電圧Vと静電チャック2aに蓄積された電荷qとを用いて、クーロンの法則により以下の(5)式の関係が成り立つ。 The capacitance C 1 of the calculated electrostatic chuck 2a, the charge q accumulated in the model of the voltage V 1 and the electrostatic chuck 2a which is applied to the electrostatic chuck 2a shown in FIG. 7 is an equivalent circuit of FIG. 6 1 and the following equation (5) is established by Coulomb's law.

=q・・・(5)
銅円板12と銅板13(グランド)の間の静電容量をCとし、フィルタ11の静電容量をCとし、銅円板12と銅板13の間及びフィルタ11に印加される電圧をVとする。また、銅円板12と銅板13の間及びフィルタ11にそれぞれ蓄積される電荷をq2、とすると、クーロンの法則により以下の(6)式の関係が成り立つ。
C 1 V 1 = q 1 (5)
The capacitance between the copper disc 12 and the copper plate 13 (ground) and C 2, the capacitance of the filter 11 and C 3, the voltage applied between and filter 11 of the copper disc 12 and the copper plate 13 and V 2. Further, assuming that the charges accumulated between the copper disk 12 and the copper plate 13 and in the filter 11 are q 2 and q 3 , the following equation (6) is established according to Coulomb's law.

なお、静電容量をCは、銅円板12と銅板13とアクリル板14の構成により決定される、設計パラメータから求まる固定値である。同様に、静電容量Cは、フィルタ11の構成により決定される、設計パラメータから求まる固定値である。尚、静電容量C、C、Cは、設計パラメータから定まる固定値だけでなく、当然測定による実測値によっても定めることができる。 Incidentally, C 2 capacitance is determined by the configuration of the copper disc 12 and the copper plate 13 and the acrylic plate 14, which is a fixed value determined from the design parameters. Similarly, the capacitance C 3 is a fixed value determined from design parameters, which is determined by the configuration of the filter 11. The capacitances C 1 , C 2 , and C 3 can be determined not only from fixed values determined from design parameters, but also from measured values obtained through measurement.

(C+C)V=q+q・・・(6)
静電チャック2aに蓄積される電荷q、銅円板12と銅板13の間に蓄積される電荷q、及びフィルタ11に蓄積される電荷qには、以下の(7)式の関係が成り立つ。
−(q+q)=0 ・・・(7)
式(7)を変形すると、
=(q+q) ・・・(8)
(8)式に(5)式と(6)式を代入すると、
=(C+C)V・・・(9)
(9)式を変形すると、
=V×(C+C)/C・・・(10)
=V×C/(C+C)・・・(11)
(10)式と(11)式とから、図7の自己バイアス電圧Vdcは、(12)式により算出される。
dc=V+V・・・(12)
(12)式に(10)式を代入すると、
dc=V×(C+C)/C+V・・・(13)
(13)式に測定装置10にて測定した電圧Vと、固定値の静電容量C、C、Cを代入すると、自己バイアス電圧Vdcが算出される。静電容量Cは、(4)式から求まるC11、C12、C13の合成容量値である。静電容量C、C、Cは、設計パラメータから定まる固定値である。
(C 2 + C 3 ) V 2 = q 2 + q 1 (6)
The charge q 1 accumulated in the electrostatic chuck 2 a, the charge q 2 accumulated between the copper disk 12 and the copper plate 13, and the charge q 3 accumulated in the filter 11 are expressed by the following equation (7). Holds.
q 1 − (q 2 + q 3 ) = 0 (7)
When formula (7) is transformed,
q 1 = (q 2 + q 3 ) (8)
Substituting (5) and (6) into (8),
C 1 V 1 = (C 2 + C 3 ) V 2 (9)
When formula (9) is transformed,
V 1 = V 2 × (C 2 + C 3 ) / C 1 (10)
V 2 = V 1 × C 1 / (C 2 + C 3 ) (11)
From the equations (10) and (11), the self-bias voltage V dc in FIG. 7 is calculated by the equation (12).
V dc = V 1 + V 2 (12)
Substituting (10) into (12),
V dc = V 2 × (C 2 + C 3 ) / C 1 + V 2 (13)
Substituting the voltage V 2 measured by the measuring apparatus 10 and the fixed capacitances C 1 , C 2 , and C 3 into the equation (13), the self-bias voltage V dc is calculated. The capacitance C 1 is a combined capacitance value of C 11 , C 12 , and C 13 obtained from the equation (4). The capacitances C 1 , C 2 and C 3 are fixed values determined from design parameters.

以上に説明したように、本実施形態に係る測定方法によれば、自己バイアス電圧Vdcは、(13)式に基づき、表面電位計16の測定値である電圧Vと、静電チャック2aの静電容量Cと、静電容量を有する部材の静電容量Cと、フィルタ11の静電容量Cとから簡易かつ精度良く導出できる。 As described above, according to the measurement method according to the present embodiment, the self-bias voltage V dc is based on the equation (13), the voltage V 2 that is the measurement value of the surface potentiometer 16, and the electrostatic chuck 2a. The electrostatic capacity C 1 , the electrostatic capacity C 2 of the member having the electrostatic capacity, and the electrostatic capacity C 3 of the filter 11 can be derived easily and accurately.

[測定結果]
図8に、本実施形態に係る測定装置10による電圧Vの測定結果と、電圧Vから算出した自己バイアス電圧Vdcの一例を示す。図8の横軸は、プラズマ処理装置100の処理容器C内の圧力を示す。図8では、処理容器C内の圧力を変化させて、測定装置10により測定した電圧Vを測定値として示す。また、(13)式に基づき、静電容量C、C、Cと、測定値の電圧Vとから換算された自己バイアス電圧Vdcを換算値として示す。
[Measurement result]
8 shows the measurement results and the voltage V 2 by the measuring apparatus 10 according to the present embodiment, an example of a self-bias voltage V dc was calculated from the voltage V 2. The horizontal axis in FIG. 8 indicates the pressure in the processing container C of the plasma processing apparatus 100. 8, by changing the pressure in the processing container C, shows the voltage V 2 measured by the measuring device 10 as a measurement value. Further, based on the equation (13), the self-bias voltage V dc converted from the capacitances C 1 , C 2 , C 3 and the measured voltage V 2 is shown as a converted value.

これによれば、処理容器C内の圧力の変化に関わらず、3点の測定値と換算値とは、一対一に対応している。つまり、フローティング状態の吸着電極21の電圧を電位測定系18により静電容量を有する部材を用いて測定し、測定した電圧Vを用いて自己バイアス電圧Vdcを精度良く算出できていることがわかる。また、(13)式から、静電容量を有する部材の静電容量Cと、フィルタ11の静電容量Cが小さい程、測定した電圧V(測定値)と自己バイアス電圧Vdc(換算値)とが漸近していく。 According to this, regardless of the change in the pressure in the processing container C, the three measured values and the converted values correspond one-to-one. That is, the voltage of the attracting electrode 21 in the floating state is measured by the potential measuring system 18 using a member having capacitance, and the self-bias voltage V dc can be accurately calculated using the measured voltage V 2. Recognize. Further, from the equation (13), as the electrostatic capacity C 2 of the member having electrostatic capacity and the electrostatic capacity C 3 of the filter 11 are smaller, the measured voltage V 2 (measured value) and the self-bias voltage V dc ( Conversion value) asymptotically.

以上に説明したように、本実施形態によれば、プラズマ処理装置を設計変更することなく、切替部と測定装置とをプラズマ処理装置に設けるだけで、プラズマの自己バイアス電圧Vdcの測定を簡易に行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, the plasma self-bias voltage V dc can be easily measured simply by providing the plasma processing apparatus with the switching unit and the measurement apparatus without changing the design of the plasma processing apparatus. Can be done.

[測定方法]
ウエハWのずれや割れは、静電チャック2aの表面に残留した電荷によって引き起こされる。そのウエハWのずれや割れの原因となる静電チャック2aの表面の残留吸着状態、つまり、電荷の蓄えやすさ又は帯電状態を示す電圧Vを上記測定装置10により測定し、(13)式に基づき自己バイアス電圧Vdcを算出することができる。
[Measuring method]
The deviation or cracking of the wafer W is caused by charges remaining on the surface of the electrostatic chuck 2a. The voltage V 2 indicating the residual adsorption state on the surface of the electrostatic chuck 2 a that causes the wafer W to be displaced or cracked, that is, the charge storage easiness or the charged state is measured by the measuring device 10, and the equation (13) Based on this, the self-bias voltage V dc can be calculated.

この電圧Vの測定及び自己バイアス電圧Vdcの算出を、ウエハWが搬入される前の静電チャック2aの状態において行う。そして、算出した自己バイアス電圧Vdcに応じて、その時点における静電チャック2aの表面の残留吸着状態を判断し、静電チャック2aのクリーニング処理時間や処理容器Cを開放して行う静電チャック2aのメンテナンス等の実行の有無を制御する。このようにして、静電チャック2aの表面の残留吸着状態をウエハWを載置することなく、算出した自己バイアス電圧Vdcに基づき予め判定することで、ウエハW搬出時のプッシャーピンの上昇によってウエハWが割れるリスクをなくすことができる。 The measurement and calculation of the self-bias voltage V dc of the voltage V 2, carried out in a state before the electrostatic chuck 2a which wafer W is loaded. Then, according to the calculated self-bias voltage V dc , the residual chucking state of the surface of the electrostatic chuck 2a at that time is determined, and the electrostatic chuck performed by opening the cleaning process time of the electrostatic chuck 2a and the processing container C The presence / absence of execution of 2a maintenance or the like is controlled. In this way, the residual adsorption state on the surface of the electrostatic chuck 2a is determined in advance based on the calculated self-bias voltage V dc without placing the wafer W, so that the pusher pin rises when the wafer W is unloaded. The risk of breaking the wafer W can be eliminated.

つまり、従前は、ウエハW搬出時にプッシャーピンを上昇させるときのピントルクの大きさを見て残留吸着を確認するか、プローブやセンサを挿入して静電チャック2aの表面電位を測定していた。これに対して、上記測定方法によれば、ウエハWが割れるリスクを防止しながら、自己バイアス電圧Vdcの値に応じて静電チャック2aの表面の残留吸着状態を判断し、メンテナンスを実行するか否かを判定できる。これにより、判定結果に基づき、自己バイアス電圧Vdcに応じて実行するクリーニングの頻度やクリーニング処理時間、その他のメンテナンスの実行タイミング等の運用方法の最適化及び運用の改善の指針を得ることができる。 In other words, in the past, the surface potential of the electrostatic chuck 2a was measured by checking the residual adsorption by checking the magnitude of pin torque when the pusher pin is raised when the wafer W is unloaded, or by inserting a probe or a sensor. On the other hand, according to the measurement method described above, while maintaining the risk of breaking the wafer W, the residual adsorption state on the surface of the electrostatic chuck 2a is determined according to the value of the self-bias voltage Vdc , and maintenance is performed. It can be determined whether or not. Thereby, based on the determination result, it is possible to obtain a guideline for optimizing the operation method and improving the operation such as the frequency of cleaning performed according to the self-bias voltage V dc , the cleaning processing time, and the execution timing of other maintenance. .

例えば、図9〜図11を参照して、上記の判定を含む一実施形態に係る測定方法の一例を説明する。図9は、一実施形態に係る自己バイアス電圧Vdcと堆積時間との相関情報の一例を示すグラフである。図10は、図9のグラフに一例を示す相関情報を収集するために予め行う工程の一例を示す図である。図11は、一実施形態に係る測定方法の一例を示すフローチャートである。 For example, an example of a measurement method according to an embodiment including the above determination will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a graph illustrating an example of correlation information between the self-bias voltage V dc and the deposition time according to an embodiment. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a process performed in advance to collect correlation information illustrated in the graph of FIG. FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a measurement method according to an embodiment.

図9は、横軸の堆積時間の累積値と縦軸の自己バイアス電圧Vdcとの相関情報を、測定した銅円板12と銅板13との間の電圧Vに基づき導き出した。横軸の堆積物の堆積時間の累積値は、堆積性ガスを供給して印加した高周波電力の印加時間の累積値に等しく、静電チャック2aの表面に堆積する堆積物の厚さに比例する。横軸の堆積時間の累積値は、静電チャック2aの残留吸着状態を示す値の一例である。ただし、静電チャック2aの残留吸着状態を示す値は、堆積時間の累積値に限られず、静電チャック2a上の堆積物の厚さの測定値であってもよいし、高周波電力の印加時間の累積値であってもよい。 In FIG. 9, the correlation information between the accumulated value of the deposition time on the horizontal axis and the self-bias voltage V dc on the vertical axis was derived based on the measured voltage V 2 between the copper disk 12 and the copper plate 13. The accumulated value of the deposition time of the deposit on the horizontal axis is equal to the accumulated value of the application time of the high frequency power applied by supplying the deposition gas, and is proportional to the thickness of the deposit deposited on the surface of the electrostatic chuck 2a. . The accumulated value of the deposition time on the horizontal axis is an example of a value indicating the residual adsorption state of the electrostatic chuck 2a. However, the value indicating the residual adsorption state of the electrostatic chuck 2a is not limited to the accumulated value of the deposition time, and may be a measured value of the thickness of the deposit on the electrostatic chuck 2a, or the application time of the high-frequency power. May be a cumulative value.

また、縦軸の自己バイアス電圧Vdcは、測定した前記電荷量に相当する値の一例である。測定した前記電荷量に相当する値は、電圧Vから算出した自己バイアス電圧Vdcに限られず、測定した電圧Vであってもよい。 Further, the self-bias voltage V dc on the vertical axis is an example of a value corresponding to the measured charge amount. Value corresponding to the measured electric charge amount is not limited to the self-bias voltage V dc was calculated from the voltage V 2, may be a voltage V 2 measured.

本実施形態では、図10の(a)〜(i)の工程により、図9の堆積時間の累積値と自己バイアス電圧Vdcとの相関情報を導き出した。ただし、測定した前記電荷量に相当する値と静電チャック2aの残留吸着状態を示す値との相関関係を示すグラフは、直線に限られない。 In this embodiment, the correlation information between the accumulated value of the deposition time in FIG. 9 and the self-bias voltage V dc is derived by the steps (a) to (i) in FIG. However, the graph indicating the correlation between the value corresponding to the measured charge amount and the value indicating the residual adsorption state of the electrostatic chuck 2a is not limited to a straight line.

例えば、図10(a)の工程では、測定装置10が、表面に堆積物がない状態(つまり、堆積時間0秒)の静電チャック2a上にウエハWを載置し、Oガスのプラズマを生成し、銅円板12と銅板13との間の電圧Vを測定した。そして、(13)式に基づき、測定結果の電圧Vから初期時の静電チャック2aの表面の残留吸着状態を示す自己バイアス電圧Vdcを算出した。このときのデータは、図9の堆積時間が0(s)のときのVdc(=−70V)であり、このデータを制御部200のRAM215等の記憶部に記憶した。 For example, in the process of FIG. 10A, the measurement apparatus 10 places the wafer W on the electrostatic chuck 2a in a state where there is no deposit on the surface (that is, the deposition time is 0 second), and plasma of O 2 gas. generated to measure the voltage V 2 between the copper disc 12 and the copper plate 13. Based on the equation (13), the self-bias voltage V dc indicating the residual adsorption state of the surface of the electrostatic chuck 2a at the initial time was calculated from the voltage V 2 of the measurement result. The data at this time is V dc (= −70 V) when the deposition time in FIG. 9 is 0 (s), and this data is stored in the storage unit such as the RAM 215 of the control unit 200.

次に、図10(b)の工程では、ウエハWを搬出後、堆積性ガスの一例であるCF系ガスを供給しながら高周波電力を所定時間(本実施形態では30秒)印加することでCF系ガスのプラズマを生成し、静電チャック2aの表面にCF系のポリマーである堆積物Rを堆積させた。   Next, in the process of FIG. 10B, after unloading the wafer W, a high frequency power is applied for a predetermined time (in this embodiment, 30 seconds) while supplying a CF-based gas which is an example of a deposition gas. A plasma of a system gas was generated, and a deposit R, which is a CF-based polymer, was deposited on the surface of the electrostatic chuck 2a.

次に、図10(c)の工程では、静電チャック2a上にウエハWを載置し、Oガスのプラズマを生成し、銅円板12と銅板13との間の電圧Vを測定した。そして、(13)式に基づき、測定結果の電圧Vからこの時点における静電チャック2aの表面の残留吸着状態を示す自己バイアス電圧Vdcを算出した。このときのデータが、図9の堆積時間が30秒のときのVdc(=−68V)であり、このデータを制御部200のRAM215等の記憶部に記憶した。 Next, in the step of FIG. 10C, the wafer W is placed on the electrostatic chuck 2a, plasma of O 2 gas is generated, and the voltage V 2 between the copper disk 12 and the copper plate 13 is measured. did. Based on the equation (13), a self-bias voltage V dc indicating the residual adsorption state of the surface of the electrostatic chuck 2a at this time was calculated from the voltage V 2 of the measurement result. The data at this time is V dc (= −68 V) when the deposition time in FIG. 9 is 30 seconds, and this data was stored in the storage unit such as the RAM 215 of the control unit 200.

次に、図10(d)の工程では、ウエハWを搬出後、CF系ガスを供給しながら高周波電力を所定時間(本実施形態では更に30秒)印加することでCF系ガスのプラズマを生成し、静電チャック2aの表面にCF系のポリマーの堆積物Rをさらに堆積させた。   Next, in the process of FIG. 10D, after unloading the wafer W, high-frequency power is applied for a predetermined time (in this embodiment, another 30 seconds) while supplying the CF-based gas, thereby generating CF-based gas plasma. Then, a CF polymer deposit R was further deposited on the surface of the electrostatic chuck 2a.

次に、図10(e)の工程では、静電チャック2a上にウエハWを載置し、Oガスのプラズマを生成し、銅円板12と銅板13との間の電圧Vを測定した。そして、(13)式に基づき、測定結果の電圧Vからこの時点における静電チャック2aの表面の残留吸着状態を示す自己バイアス電圧Vdc(=−66V)を算出した。このときのデータが、図9の堆積時間が60秒(=30+30)のときのVdcであり、このデータを制御部200のRAM215等の記憶部に記憶した。 Next, in the step of FIG. 10E, the wafer W is placed on the electrostatic chuck 2a, O 2 gas plasma is generated, and the voltage V 2 between the copper disc 12 and the copper plate 13 is measured. did. Then, based on the equation (13), a self-bias voltage V dc (= −66 V) indicating a residual adsorption state on the surface of the electrostatic chuck 2 a at this time was calculated from the voltage V 2 of the measurement result. The data at this time is V dc when the deposition time in FIG. 9 is 60 seconds (= 30 + 30), and this data is stored in the storage unit such as the RAM 215 of the control unit 200.

図10(f)及び(g)、図10(h)及び(i)の工程では、図10(c)及び図10(d)の工程と同様の動作を2回繰り返し行った。つまり、図10(g)の測定では、図9の堆積時間が90秒のときのVdc(=−64V)が算出され、図10(h)の測定では、図9の堆積時間が120秒のときのVdc(=−62V)が算出され、これらのデータを制御部200のRAM215等の記憶部に記憶した。 In the steps of FIGS. 10 (f) and (g), FIGS. 10 (h) and (i), the same operation as that of the steps of FIGS. 10 (c) and 10 (d) was repeated twice. That is, in the measurement of FIG. 10G, V dc (= −64 V) when the deposition time of FIG. 9 is 90 seconds is calculated, and in the measurement of FIG. 10H, the deposition time of FIG. 9 is 120 seconds. V dc (= −62 V) at this time was calculated, and these data were stored in a storage unit such as the RAM 215 of the control unit 200.

かかる測定を予め行うことで、記憶部には、図9に一例を示す堆積時間と自己バイアス電圧Vdcとの相関関係を示す相関情報が蓄積される。なお、図9の堆積時間と自己バイアス電圧Vdcとの相関関係を示す相関情報は、予め測定した電荷量に相当する値と静電チャック2aの残留吸着状態を示す値との相関関係を示す相関情報の一例である。 By performing such measurement in advance, the storage unit accumulates correlation information indicating the correlation between the deposition time and the self-bias voltage V dc as shown in FIG. Note that the correlation information indicating the correlation between the deposition time and the self-bias voltage V dc in FIG. 9 indicates a correlation between a value corresponding to the charge amount measured in advance and a value indicating the residual adsorption state of the electrostatic chuck 2a. It is an example of correlation information.

このようにして蓄積された図9の相関情報は、図11に示す一実施形態に係る測定方法にて参照される。図11に示す測定方法は、ウエハWを搬入する前に制御部200により実行され、クリーニング処理等のメンテナンスを実行するか否かの判定工程を含む。これにより、本実施形態に係る測定方法によれば、所定の場合には、ウエハWを搬入する前にクリーニング処理等のメンテナンスが実行されるため、静電チャック2aの表面の残留吸着によるウエハWのずれや割れを防止することができる。   The correlation information of FIG. 9 accumulated in this way is referred to in the measurement method according to the embodiment shown in FIG. The measurement method shown in FIG. 11 is performed by the control unit 200 before the wafer W is loaded, and includes a determination step for determining whether or not to perform maintenance such as a cleaning process. Thereby, according to the measurement method according to the present embodiment, in a predetermined case, since maintenance such as a cleaning process is performed before the wafer W is carried in, the wafer W due to residual adsorption on the surface of the electrostatic chuck 2a. Slippage and cracking can be prevented.

図11の処理が開始されると、制御部200は、リレーボックス6のスイッチ6aを切り替え、吸着電極21を測定装置10に接続する。測定装置10は、電圧Vを測定する(ステップS10)。測定した電圧Vは制御部200に送信され、これにより、制御部200は、電圧Vに基づき、自己バイアス電圧Vdcを算出する(ステップS12)。 When the processing of FIG. 11 is started, the control unit 200 switches the switch 6 a of the relay box 6 and connects the adsorption electrode 21 to the measuring device 10. Measuring device 10 measures the voltage V 2 (step S10). Voltage V 2 measured is transmitted to the control unit 200, thereby, the control unit 200, based on the voltage V 2, to calculate the self-bias voltage V dc (step S12).

次に、制御部200は、算出した自己バイアス電圧Vdcの絶対値が予め定められた閾値Thを上回るかを判定する(ステップS14)。制御部200は、算出したVdcの絶対値が予め定められた閾値Thを上回らないと判定すると、静電チャック2aの残留吸着状態はウエハWの除電及び搬出時にウエハの割れを生じさせる程ではないと判定し、本処理を終了する。 Next, the control unit 200 determines whether or not the calculated absolute value of the self-bias voltage V dc exceeds a predetermined threshold Th 1 (Step S14). When the control unit 200 determines that the calculated absolute value of V dc does not exceed the predetermined threshold Th 1 , the residual chucking state of the electrostatic chuck 2 a is such that the wafer W is cracked when the wafer W is discharged and unloaded. It is determined that it is not, and this processing ends.

一方、ステップS14において、制御部200は、算出した自己バイアス電圧Vdcの絶対値が予め定められた閾値Thを上回ると判定すると、自己バイアス電圧Vdcの絶対値が予め定められた閾値Thを上回るかを判定する(ステップS16)。 On the other hand, in step S14, the control unit 200, the absolute value of the calculated self-bias voltage V dc is determined to exceed the threshold value Th 1 with a predetermined threshold value Th in which the absolute value of self-bias voltage V dc is predetermined It is determined whether it exceeds 2 (step S16).

例えば、閾値Th及び閾値Thは、図11に示すように、閾値Thの絶対値が閾値Thの絶対値よりも小さい関係にある。例えば、閾値Thは、自己バイアス電圧Vdcの絶対値が閾値Thよりも大きいときには、プッシャーピンのピントルクが高くなり、除電時にウエハWに割れが生じることがある程度の残留吸着状態であることを示す指標の一例である。 For example, the threshold Th 1 and the threshold Th 2 are in a relationship in which the absolute value of the threshold Th 1 is smaller than the absolute value of the threshold Th 2 as shown in FIG. For example, it the threshold Th 1, when the absolute value of self-bias voltage V dc is greater than the threshold value Th 1 is Pintoruku pusher pin is high, some degree of residual adsorption state that cracks on the wafer W occurs during neutralization It is an example of the parameter | index which shows.

また、例えば、閾値Thは、自己バイアス電圧Vdcの絶対値が閾値Thよりも大きいときには、除電時にウエハWに割れが生じる可能性が高い残留吸着状態であり、処理容器Cを開けてメンテナンスを行う必要があることを示す指標の一例である。 Further, for example, the threshold Th 2 is a residual adsorption state in which there is a high possibility that the wafer W will be cracked during static elimination when the absolute value of the self-bias voltage V dc is larger than the threshold Th 2 , and the processing container C is opened. It is an example of the parameter | index which shows that it is necessary to perform a maintenance.

よって、ステップS16において、制御部200は、自己バイアス電圧Vdcの絶対値が予め定められた閾値Thを上回ると判定すると、処理容器Cを開けて静電チャック2aの表面をアルコール拭きする等のメンテナンスを行うように制御し、本処理を終了する。 Therefore, in step S16, when the control unit 200 determines that the absolute value of the self-bias voltage V dc exceeds a predetermined threshold Th 2 , the processing unit C is opened and the surface of the electrostatic chuck 2a is wiped with alcohol. Control is performed to perform maintenance, and this processing ends.

一方、ステップS16において、制御部200は、自己バイアス電圧Vdcの絶対値が予め定められた閾値Thを上回ないと判定すると、クリーニング処理時間を通常よりも長くして、ウエハレスドライクリーニングを行うように制御し、本処理を終了する。クリーニング処理時間を通常よりも長くする一例としては、例えば、通常のクリーニング処理時間が20秒である場合、80秒程度に長くする制御が挙げられる。 On the other hand, in step S16, the control unit 200 determines that the absolute value of self-bias voltage V dc is not exceeded the threshold value Th 2 predetermined, and the cleaning treatment time was longer than usual, the wafer-less dry cleaning The process is terminated. As an example of making the cleaning processing time longer than usual, for example, when the normal cleaning processing time is 20 seconds, there is a control of making the cleaning processing time longer to about 80 seconds.

これによれば、自己バイアス電圧Vdcと堆積時間との相関情報を記憶した記憶部を参照して、測定した電圧Vから算出した自己バイアス電圧Vdcに基づき静電チャック2aの表面の残留吸着状態を判定する判定工程が実行される。そして、判定工程において、前記記憶部を参照して、測定した算出した自己バイアス電圧Vdcの絶対値が予め定められた閾値Th又は閾値Thの少なくともいずれかを上回るとき、制御部200は、静電チャック2a又は処理容器C内のクリーニング処理又はその他のメンテナンスを実行すると判定する。なお、判定工程では、測定した電圧Vに基づき静電チャック2aの表面の残留吸着状態を判定してもよい。 According to this, with reference to the storage unit storing the correlation information between the self-bias voltage V dc and the deposition time, the residual surface of the electrostatic chuck 2 a based on the self-bias voltage V dc calculated from the measured voltage V 2. A determination step for determining the suction state is executed. In the determination step, when the absolute value of the measured calculated self-bias voltage V dc is greater than at least one of the predetermined threshold Th 1 and the threshold Th 2 with reference to the storage unit, the control unit 200 Then, it is determined that the cleaning process or other maintenance in the electrostatic chuck 2a or the processing container C is executed. In the determination step, the residual adsorbed state of the surface of the electrostatic chuck 2a based on the voltage V 2 measured may be determined.

これにより、算出した自己バイアス電圧Vdcに応じて、クリーニングの頻度やクリーニング時間、静電チャック2aのメンテナンス等を実行するタイミングであるか等の運用方法の最適化及び運用の改善の指針を得ることができる。 As a result, according to the calculated self-bias voltage V dc , a guideline for optimizing the operation method and improving the operation, such as whether the cleaning frequency, the cleaning time, or the timing of performing maintenance of the electrostatic chuck 2a, etc., is obtained. be able to.

以上、測定装置、測定方法及びプラズマ処理装置を上記実施形態により説明したが、本発明にかかる測定装置、測定方法及びプラズマ処理装置は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。   As mentioned above, although the measuring apparatus, the measuring method, and the plasma processing apparatus were demonstrated by the said embodiment, the measuring apparatus, the measuring method, and plasma processing apparatus concerning this invention are not limited to the said embodiment, In the scope of the present invention. Various modifications and improvements are possible. The matters described in the above embodiments can be combined within a consistent range.

本発明に係る基板処理装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP),Inductively Coupled Plasma(ICP),Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR),Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプでも適用可能である。   The substrate processing apparatus according to the present invention is applicable to any type of capacitively coupled plasma (CCP), inductively coupled plasma (ICP), radial line slot antenna, electron cyclotron resonance plasma (ECR), and Helicon wave plasma (HWP). .

本明細書では、基板の一例としてウエハWを挙げて説明した。しかし、基板は、これに限らず、LCD(Liquid Crystal Display)、FPD(Flat Panel Display)に用いられる各種基板や、フォトマスク、CD基板、プリント基板等であっても良い。   In the present specification, the wafer W has been described as an example of the substrate. However, the substrate is not limited to this, and may be various substrates used in LCD (Liquid Crystal Display) and FPD (Flat Panel Display), a photomask, a CD substrate, a printed circuit board, and the like.

1 ガスシャワーヘッド
2a 静電チャック
2b 基台
3 第1高周波電源
4 第2高周波電源
5 ガス供給部
6 リレーボックス
8 フォーカスリング
9 排気装置
10 測定装置
11 フィルタ
12 銅円板
13 銅板
14 アクリル板
15 プローブ
16 表面電位計
17 信号記録装置
18 電位測定系
21 吸着電極
22 誘電体層
100 プラズマ処理装置
200 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas shower head 2a Electrostatic chuck 2b Base 3 1st high frequency power supply 4 2nd high frequency power supply 5 Gas supply part 6 Relay box 8 Focus ring 9 Exhaust device 10 Measuring device 11 Filter 12 Copper disk 13 Copper plate 14 Acrylic plate 15 Probe 16 Surface Potential Meter 17 Signal Recording Device 18 Potential Measurement System 21 Adsorption Electrode 22 Dielectric Layer 100 Plasma Processing Device 200 Control Unit

Claims (14)

プラズマ処理装置内に配置される静電チャック内の電極であって、直流電圧が印加される前記電極の接続を切り替える切替部と、
前記切替部に接続される静電容量を有する部材と、
前記静電容量を有する部材に蓄積される電荷量に相当する値を測定する測定部と、
を有する測定装置。
A switching unit that switches the connection of the electrode to which a DC voltage is applied, which is an electrode in an electrostatic chuck disposed in the plasma processing apparatus;
A member having a capacitance connected to the switching unit;
A measurement unit that measures a value corresponding to the amount of charge accumulated in the member having the capacitance;
Measuring device.
前記切替部は、前記電極の接続を、前記直流電源と前記静電容量を有する部材との間で切り替える、
請求項1に記載の測定装置。
The switching unit switches the connection of the electrode between the DC power source and the member having the capacitance,
The measuring apparatus according to claim 1.
前記切替部と前記静電容量を有する部材との間に、高周波電力を除去するフィルタを有する、
請求項1又は2に記載の測定装置。
Between the switching unit and the member having the capacitance, a filter for removing high-frequency power is provided.
The measuring apparatus according to claim 1 or 2.
前記切替部は、プラズマにより基板処理又はクリーニング処理を実行中に前記電極の接続を、前記静電容量を有する部材に切り替え、
前記測定部は、前記基板処理又は前記クリーニング処理を実行中に前記静電容量を有する部材に蓄積される電荷量に相当する値を測定する、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の測定装置。
The switching unit switches the connection of the electrode to a member having the capacitance while performing substrate processing or cleaning processing by plasma,
The measuring unit measures a value corresponding to an amount of charge accumulated in the member having the capacitance during the substrate processing or the cleaning processing;
The measuring apparatus as described in any one of Claims 1-3.
前記切替部は、前記電極の接続を、前記静電容量を有する部材に切り替えた後、高周波電力を印加する、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の測定装置。
The switching unit applies high-frequency power after switching the connection of the electrodes to the member having the capacitance.
The measuring apparatus as described in any one of Claims 1-4.
前記測定した電荷量に相当する値に基づき、プラズマの自己バイアス電圧を測定する、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の測定装置。
Based on a value corresponding to the measured charge amount, a plasma self-bias voltage is measured.
The measuring apparatus as described in any one of Claims 1-5.
前記測定部は、前記静電容量を有する部材の表面に非接触又は接触に設けられたプローブを有し、
前記静電容量を有する部材と前記プローブとは、真空容器内に設けられる、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の測定装置。
The measurement unit has a probe provided in non-contact or contact with the surface of the member having the capacitance,
The member having the capacitance and the probe are provided in a vacuum container.
The measuring apparatus as described in any one of Claims 1-6.
プラズマ処理装置内に配置される静電チャック内の電極の接続を切り替える切替工程と、
前記静電チャックに高周波電力を印加する印加工程と、
前記切り替えにより前記電極に接続される静電容量を有する部材に蓄積される電荷量に相当する値を測定する測定工程と、
を有する測定方法。
A switching step of switching connection of electrodes in the electrostatic chuck disposed in the plasma processing apparatus;
An application step of applying high frequency power to the electrostatic chuck;
A measurement step of measuring a value corresponding to the amount of charge accumulated in a member having a capacitance connected to the electrode by the switching;
Measuring method.
前記切替工程は、前記電極の接続を、直流電源と前記静電容量を有する部材との間で切り替える、
請求項8に記載の測定方法。
In the switching step, the connection of the electrode is switched between a DC power source and the member having the capacitance.
The measurement method according to claim 8.
前記切替工程が、前記電極の接続を、前記静電容量を有する部材に切り替えた後、前記印加工程は、高周波電力を印加する、
請求項8又は9に記載の測定方法。
After the switching step switches the connection of the electrodes to the member having the capacitance, the applying step applies high-frequency power.
The measurement method according to claim 8 or 9.
前記切替工程は、プラズマにより基板処理又はクリーニング処理を実行中に前記電極の接続を、前記静電容量を有する部材に切り替え、
前記測定工程は、前記基板処理又は前記クリーニング処理を実行中に前記静電容量を有する部材に蓄積される電荷量に相当する値を測定する、
請求項10に記載の測定方法。
In the switching step, the connection of the electrode is switched to the member having the capacitance during the substrate processing or the cleaning processing by plasma,
The measurement step measures a value corresponding to the amount of charge accumulated in the member having the capacitance during the substrate process or the cleaning process.
The measurement method according to claim 10.
予め測定した前記電荷量に相当する値と、前記静電チャックの残留吸着状態を示す値との相関情報を記憶した記憶部を参照して、測定した前記電荷量に相当する値に基づき基板の残留吸着状態を判定する判定工程を有する、
請求項8〜11のいずれか一項に記載の測定方法。
Based on a value corresponding to the measured charge amount, referring to a storage unit that stores correlation information between a value corresponding to the charge amount measured in advance and a value indicating the residual adsorption state of the electrostatic chuck. A determination step of determining the residual adsorption state;
The measuring method as described in any one of Claims 8-11.
前記判定工程は、前記記憶部を参照して、測定した前記電荷量に相当する値の絶対値が予め定められた閾値を上回ると判定したとき、クリーニング処理又は静電チャックのメンテナンスを実行すると判定する、
請求項12に記載の測定方法。
In the determination step, when it is determined that the absolute value of the value corresponding to the measured charge amount exceeds a predetermined threshold with reference to the storage unit, it is determined that the cleaning process or the electrostatic chuck maintenance is performed. To
The measurement method according to claim 12.
高周波電力を印加する高周波電源と、
プラズマ処理装置内に配置される静電チャック内の電極であって、直流電圧が印加される前記電極の接続を切り替える切替部と、
前記切替部に接続される静電容量を有する部材と、
前記静電容量を有する部材に蓄積される電荷量に相当する値を測定する測定部と、
を有するプラズマ処理装置。
A high frequency power supply for applying high frequency power;
A switching unit that switches the connection of the electrode to which a DC voltage is applied, which is an electrode in an electrostatic chuck disposed in the plasma processing apparatus;
A member having a capacitance connected to the switching unit;
A measurement unit that measures a value corresponding to the amount of charge accumulated in the member having the capacitance;
A plasma processing apparatus.
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