JP2023013120A

JP2023013120A - Plasma processing apparatus and plasma processing method

Info

Publication number: JP2023013120A
Application number: JP2021117067A
Authority: JP
Inventors: 琢真宮内; Takuma Miyauchi; 豊高妻; Yutaka Takatsuma; 一幸廣實; Kazuyuki Hiromi; 裕子花岡; Hiroko Hanaoka
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2021-07-15
Filing date: 2021-07-15
Publication date: 2023-01-26

Abstract

To improve accuracy of temperature measurement processing of a wafer being an object to be processed, and to improve throughput of the temperature measurement processing.SOLUTION: An electrostatic chuck 30 comprises: an insulation layer 31; and a projection part 31a that is provided along an outer periphery of the insulation layer 31, and projects from an upper surface of the insulation layer 31. A through-hole 25 penetrates through the insulation layer 31 and a sample stage 20. A support rod 40 is provided within the through-hole 25, and a temperature sensor 41 is attached to the support rod 40 at a position far from an upper end of the support rod 40. The support rod 40 and the temperature sensor 41 are positioned within the through-hole 25 to be far from a wafer WF1 when the wafer WF1 is adsorbed to the projection part 31a to be far from the upper surface of the insulation layer 31. Gas is supplied from a gas supply pipe 24 to a space 50 between the upper surface of the insulation layer 31 surrounded by the projection part 31a and the wafer WF1, and the temperature sensor 41 measures temperature of the gas flowed from the space 50 into the through-hole 25.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関し、特に、温度センサを備えたプラズマ処理装置と、そのプラズマ処理装置を用いて行われるプラズマ処理方法とに関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method, and more particularly to a plasma processing apparatus having a temperature sensor and a plasma processing method using the plasma processing apparatus.

半導体集積回路では、回路性能の向上およびメモリ容量の増加などの市場要求に対応するために、集積回路の微細化および三次元化が進められている。集積回路をより微細化することに伴って、より高いアスペクト比を有する回路パターンを安定して形成することが求められる。そのため、半導体の製造プロセスでは、従来のウェットエッチング処理による洗浄技術および除去技術に代わって、ドライエッチング処理による洗浄技術および除去技術が求められている。 2. Description of the Related Art In semiconductor integrated circuits, miniaturization and three-dimensionalization of integrated circuits are being promoted in order to meet market demands such as improvement in circuit performance and increase in memory capacity. With the miniaturization of integrated circuits, it is required to stably form circuit patterns having higher aspect ratios. Therefore, in the semiconductor manufacturing process, a cleaning technique and a removal technique using a dry etching process are required in place of the conventional cleaning technique and removal technique using a wet etching process.

上記ドライエッチング処理の１つとして、原子層レベルの制御性でパターンを形成する加工技術の開発が進められている。そのような加工技術として、ＡＬＥ（Atomic Level Etching）法という技術が開発されている。 As one of the dry etching processes, a processing technique for forming a pattern with controllability at the atomic layer level is being developed. As such a processing technique, a technique called ALE (Atomic Level Etching) has been developed.

例えば、特許文献１には、エッチャントガスを被処理体に吸着させた状態でマイクロ波を供給し、希ガス（Ａｒガス）のような不活性ガスの低電子温度のプラズマを発生させることで、被処理体を原子層レベルでエッチング処理する技術が開示されている。上記エッチング処理では、希ガスの活性化によって発生する熱によって、エッチャントガスに結合している被処理体の構成原子が、上記結合を切断することなく被処理体から分離されている。 For example, in Patent Document 1, microwaves are supplied to an object to be processed in a state where an etchant gas is adsorbed to the object to be processed, and plasma of an inert gas such as a rare gas (Ar gas) with a low electron temperature is generated. Techniques for etching an object to be processed at the atomic layer level have been disclosed. In the etching process, the constituent atoms of the object to be processed that are bound to the etchant gas are separated from the object to be processed without breaking the bonds by the heat generated by the activation of the rare gas.

また、特許文献２には、赤外光照射を用いた吸着離脱式のエッチング装置が開示されている。このエッチング装置は、減圧可能な真空容器と、活性種を生成するためのラジカル源と、基板を設置するための基板ステージと、基板を加熱するためのランプユニットと、活性種を下方に流すための流路と、を備えている。ラジカル源は、真空容器の処理室の内側に配置されている。基板ステージは、処理室の内部においてラジカル源の下方に配置されている。ランプユニットは、処理室の内部のラジカル源と基板ステージとの間に配置されている。流路は、ランプユニットの外周側および中央部に配置されている。 Further, Patent Document 2 discloses an adsorption/detachment type etching apparatus using infrared light irradiation. This etching apparatus includes a vacuum vessel capable of depressurization, a radical source for generating active species, a substrate stage for setting a substrate, a lamp unit for heating the substrate, and a downward flow of active species. and a flow path of A radical source is arranged inside the processing chamber of the vacuum vessel. The substrate stage is arranged below the radical source inside the processing chamber. The lamp unit is arranged between the radical source and the substrate stage inside the processing chamber. The flow paths are arranged on the outer peripheral side and the central portion of the lamp unit.

また、特許文献２には、上記エッチング装置と、ラジカル源の中央部および外周側に処理用ガスを供給するための複数のガス供給手段と、複数のガス供給手段から供給されるガスを調節するための制御ユニットと、を備えたプラズマ処理装置が開示されている。 Further, Patent Document 2 describes the etching apparatus, a plurality of gas supply means for supplying a processing gas to the central portion and the outer peripheral side of the radical source, and adjusting the gas supplied from the plurality of gas supply means. A plasma processing apparatus is disclosed comprising a control unit for.

ところで、上記ＡＬＥ法によって被処理体を原子層レベルでエッチング処理するためには、被処理体（ウェハ）の温度を制御することが重要になる。このため、特許文献１では、試料台の内部に温度センサが設けられている。 By the way, in order to etch the object to be processed at the atomic layer level by the ALE method, it is important to control the temperature of the object to be processed (wafer). Therefore, in Patent Document 1, a temperature sensor is provided inside the sample stage.

また、特許文献２では、基板の表面を加熱するために、赤外光を放射するランプを用いている。このランプに印加する電圧を制御することで、基板を比較的短時間で加熱することができる。また、基板を加熱する際に、比較的高エネルギーの荷電粒子などが基板の表面に入射することがないので、基板の表面にダメージを与えることなく、基板の表面にエッチャントガスを吸着させ、表面層を離脱させることができる。 Further, in Patent Document 2, a lamp that emits infrared light is used to heat the surface of the substrate. By controlling the voltage applied to this lamp, the substrate can be heated in a relatively short time. In addition, when the substrate is heated, relatively high-energy charged particles do not enter the surface of the substrate. Layers can be released.

また、特許文献３では、基板の表面に、それまでに経てきた処理工程に応じて種々な膜が形成されている。同じ工程を経てきても、表面の反射率または熱容量が基板ごとに微妙に変化する問題がある。この問題を解決するために、基板が設置される試料台には、温度計測部が備えられている。照射部によって、試料台に載置された試料に赤外光を照射する際に、温度計測部で計測した温度に基づいて、照射部から試料へ照射される赤外光の強度が制御されている。 Further, in Patent Document 3, various films are formed on the surface of the substrate according to the processing steps that have been performed so far. Even if the substrates undergo the same process, there is a problem that the reflectance or heat capacity of the surface varies slightly from substrate to substrate. In order to solve this problem, the sample stage on which the substrate is placed is equipped with a temperature measuring section. When the sample placed on the sample table is irradiated with infrared light by the irradiation unit, the intensity of the infrared light irradiated from the irradiation unit to the sample is controlled based on the temperature measured by the temperature measurement unit. there is

特開２０１９－１６１１５７号公報JP 2019-161157 A 特開２０１６－１７８２５７号公報JP 2016-178257 A 国際公開第２０１３／１６８５０９号WO2013/168509

原子層レベルでのエッチングを制御するためには、プラズマによる被処理体の表面へのダメージをできるだけ小さくする必要があり、エッチング量の制御の精度を高くする必要がある。これらを解決する方法として、特許文献１および特許文献２に記載されているように、エッチャントガスを被処理体の表面に化学吸着させ、これに熱エネルギーを加えて被処理体の表面層を離脱させる方法がある。 In order to control etching at the atomic layer level, it is necessary to minimize the damage caused by plasma to the surface of the object to be processed, and it is necessary to improve the accuracy of controlling the etching amount. As a method for solving these problems, as described in Patent Documents 1 and 2, an etchant gas is chemically adsorbed on the surface of the object to be processed, and thermal energy is applied to detach the surface layer of the object to be processed. There is a way to let

しかし、特許文献１に記載されている方法は、マイクロ波で活性化した低電子温度の希ガスを用いて、被処理体の表面を加熱する方法である。それ故、被処理体の加熱時間を短くし、加熱処理のスループットを上げることができないという問題がある。 However, the method described in Patent Document 1 is a method of heating the surface of the object to be processed using a microwave-activated rare gas with a low electron temperature. Therefore, there is a problem that the heating time of the object to be processed cannot be shortened and the throughput of the heat treatment cannot be increased.

また、特許文献２では、試料台の基材内部の穴内に配置された温度センサを用いて、試料台に設置した基板をＩＲ加熱しながら、基板の温度を検出する。その場合、温度測定の応答性が損なわれるという問題がある。 Further, in Patent Document 2, the temperature of the substrate is detected while the substrate placed on the sample stage is IR-heated using a temperature sensor arranged in a hole inside the base material of the sample stage. In that case, there is a problem that the responsiveness of temperature measurement is impaired.

また、特許文献３でも同様に、試料台に温度計測部が備えられている構成では、基板と温度計測部との間に静電チャックが介在しているので、温度計測部が精度良く温度を検知することが困難となる。 Similarly, in Patent Document 3, in a configuration in which a temperature measurement unit is provided on a sample table, an electrostatic chuck is interposed between the substrate and the temperature measurement unit, so that the temperature measurement unit accurately measures the temperature. It becomes difficult to detect.

このように、従来の技術では、短時間で基板を加熱する際に、検出される基板の温度の精度が低下し、温度測定処理の歩留まりが低下するという問題がある。また、高い精度で基板の温度を検出しようとすると、長時間を要するので、温度測定処理のスループットが低下するという問題がある。 As described above, the conventional technique has the problem that when the substrate is heated in a short period of time, the accuracy of the detected temperature of the substrate decreases, and the yield of the temperature measurement process decreases. Moreover, since it takes a long time to detect the temperature of the substrate with high accuracy, there is a problem that the throughput of the temperature measurement process is lowered.

本願の主な目的は、被処理体であるウェハ（基板）の温度測定処理の精度を向上させると共に、上記温度測定処理のスループットを向上させることにある。その他の課題および新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになる。 A main object of the present application is to improve the accuracy of temperature measurement processing of a wafer (substrate), which is an object to be processed, and to improve the throughput of the temperature measurement processing. Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

一実施の形態おけるプラズマ処理装置は、真空容器と、前記真空容器の内部に設けられた処理室と、前記処理室に設けられた試料台と、前記試料台の上部に設けられた絶縁層、前記絶縁層の外周に沿って設けられ、且つ、前記絶縁層の上面から突出した突出部、および、前記絶縁層の内部に設けられた複数の電極を含む静電チャックと、前記真空容器の外部に設けられたガス供給源から前記絶縁層の上面へ第１ガスを供給するためのガス供給管と、前記絶縁層の上面に到達するように、前記絶縁層および前記試料台を貫通する貫通孔と、前記貫通孔の内部に設けられた支持棒と、前記支持棒を上下方向に移動可能させるための移動機構と、を備える。ここで、前記支持棒の上端部から離れた位置において、前記支持棒には、温度センサが取り付けられている。また、ウェハが、前記絶縁層の上面から離れるように前記突出部に吸着された際に、前記支持棒および前記温度センサは、前記ウェハから離れるように前記貫通孔の内部に位置し、前記第１ガスが、前記ガス供給管から、前記突出部に囲まれた前記絶縁層の上面と前記ウェハとの間の第１空間へ供給され、前記温度センサは、前記第１空間から前記貫通孔の内部へ流入した前記第１ガスの温度を測定する。 A plasma processing apparatus according to one embodiment includes a vacuum vessel, a processing chamber provided inside the vacuum vessel, a sample table provided in the processing chamber, an insulating layer provided on top of the sample table, an electrostatic chuck provided along the outer periphery of the insulating layer and including a protruding portion protruding from the upper surface of the insulating layer and a plurality of electrodes provided inside the insulating layer; and an exterior of the vacuum vessel. a gas supply pipe for supplying a first gas to the upper surface of the insulating layer from a gas supply source provided in a a support rod provided inside the through hole; and a moving mechanism for vertically moving the support rod. Here, a temperature sensor is attached to the support rod at a position away from the upper end of the support rod. Further, when the wafer is attracted to the protruding portion so as to be separated from the upper surface of the insulating layer, the support rod and the temperature sensor are positioned inside the through hole so as to be separated from the wafer. 1 gas is supplied from the gas supply pipe to the first space between the upper surface of the insulating layer surrounded by the protrusion and the wafer, and the temperature sensor is supplied from the first space to the through hole. The temperature of the first gas that has flowed inside is measured.

一実施の形態おけるプラズマ処理方法は、真空容器と、前記真空容器の内部に設けられた処理室と、前記処理室に設けられた試料台と、前記試料台の上部に設けられた絶縁層、前記絶縁層の外周に沿って設けられ、且つ、前記絶縁層の上面から突出した突出部、および、前記絶縁層の内部に設けられた複数の電極を含む静電チャックと、前記複数の電極に電気的に接続された電極用電源と、前記真空容器の外部に設けられたガス供給源から前記絶縁層の上面へ第１ガスを供給するためのガス供給管と、前記絶縁層の上面に到達するように、前記絶縁層および前記試料台を貫通する貫通孔と、前記貫通孔の内部に設けられた支持棒と、前記支持棒を上下方向に移動可能させるための移動機構と、を備えたプラズマ処理装置を用いて、ウェハに対して行われる。また、プラズマ処理方法は、（ａ）前記支持棒の上端が前記突出部よりも上方に位置した状態で、前記ウェハを前記支持棒の上端に載置する工程、（ｂ）前記（ａ）工程後、前記移動機構によって前記支持棒を下方に移動することで、前記ウェハを前記突出部に載置し、前記ウェハから離れるように前記支持棒を前記貫通孔の内部に位置させる工程、（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記電極用電源から前記複数の電極へ電圧を印加することで、前記絶縁層の上面から離れるように前記ウェハを前記突出部に吸着させる工程、（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記ガス供給管から、前記突出部に囲まれた前記絶縁層の上面と前記ウェハとの間の第１空間へ前記第１ガスを供給し、前記第１空間から前記貫通孔の内部へ前記第１ガスを流入する工程、（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記貫通孔の内部において、前記第１ガスの温度を測定する工程、を有する。ここで、前記支持棒の上端部から離れた位置において、前記支持棒には、温度センサが取り付けられ、前記（ｅ）工程は、前記温度センサを用いて行われる。 A plasma processing method according to one embodiment comprises a vacuum vessel, a processing chamber provided inside the vacuum vessel, a sample table provided in the processing chamber, an insulating layer provided on top of the sample table, an electrostatic chuck provided along the outer periphery of the insulating layer and including a protruding portion protruding from the upper surface of the insulating layer and a plurality of electrodes provided inside the insulating layer; A power supply for electrodes electrically connected, a gas supply pipe for supplying a first gas from a gas supply source provided outside the vacuum vessel to the upper surface of the insulating layer, and reaching the upper surface of the insulating layer a through hole penetrating the insulating layer and the sample stage, a support rod provided inside the through hole, and a moving mechanism for vertically moving the support rod so as to It is performed on the wafer using a plasma processing apparatus. Further, the plasma processing method includes: (a) a step of placing the wafer on the upper end of the support rod with the upper end of the support rod positioned above the protrusion; (b) the step (a); (c) subsequently moving the support rods downward by the moving mechanism to place the wafer on the protruding portion and to position the support rods inside the through holes so as to separate from the wafer; ) after the step (b), by applying a voltage from the electrode power source to the plurality of electrodes, the wafer is adsorbed to the protrusions so as to separate from the upper surface of the insulating layer; c) after the step, the first gas is supplied from the gas supply pipe to the first space between the upper surface of the insulating layer surrounded by the protrusions and the wafer, and the through hole is opened from the first space; and (e) measuring the temperature of the first gas inside the through-hole after the step (d). Here, a temperature sensor is attached to the support rod at a position away from the upper end of the support rod, and step (e) is performed using the temperature sensor.

一実施の形態によれば、被処理体である基板の温度測定処理の精度を向上でき、上記温度測定処理のスループットを向上できる。 According to one embodiment, it is possible to improve the accuracy of the temperature measurement process of the substrate, which is the object to be processed, and improve the throughput of the temperature measurement process.

実施の形態１におけるプラズマ処理装置の概要を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing an outline of a plasma processing apparatus according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態１における試料台の周囲を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the periphery of the sample table in Embodiment 1; 実施の形態１における試料台の周囲を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the periphery of the sample table in Embodiment 1; 実施の形態１における温度センサの周囲を拡大した模式図である。4 is an enlarged schematic diagram of the periphery of the temperature sensor according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１における熱電対付きウェハの模式図である。1 is a schematic diagram of a wafer with thermocouples according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１における温度センサで測定された温度と、熱電対付きウェハで測定された温度との対応関係を示すデータベースの一例である。4 is an example of a database showing a correspondence relationship between temperatures measured by a temperature sensor and temperatures measured by a wafer with a thermocouple according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１におけるランプによる加熱温度を補正する方法を示すブロック図である。4 is a block diagram showing a method of correcting the heating temperature of the lamp according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１におけるプラズマ処理方法を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a plasma processing method according to Embodiment 1. FIG.

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。 Hereinafter, embodiments will be described in detail based on the drawings. In addition, in all the drawings for describing the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted. Also, in the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.

（実施の形態１）
＜プラズマ処理装置の構成＞
以下に図１を用いて、実施の形態１におけるプラズマ処理装置１の概要について説明する。 (Embodiment 1)
<Configuration of plasma processing apparatus>
An overview of the plasma processing apparatus 1 according to the first embodiment will be described below with reference to FIG.

プラズマ処理装置１は、円筒形状の真空容器２と、真空容器２の内部に設けられたプラズマ発生室３および処理室４と、処理室４の内部に設けられた試料台２０と、試料台２０の上部に設けられた静電チャック３０と、全体制御部Ｃ０と、ランプ制御部Ｃ１と、電極制御部Ｃ２と、冷媒制御部Ｃ３と、ガス流量制御部Ｃ４と、センサ制御部Ｃ５とを備える。 The plasma processing apparatus 1 includes a cylindrical vacuum chamber 2, a plasma generation chamber 3 and a processing chamber 4 provided inside the vacuum chamber 2, a sample stage 20 provided inside the processing chamber 4, and a sample stage 20 An electrostatic chuck 30 provided on the upper portion of the .

試料台２０の上方には、円板形状を成すプレート５が設けられている。プレート５は、例えば石英のような誘電体材料からなる。また、プレート５には、複数の孔６が設けられている。プレート５の上方の空間がプラズマ発生室３となり、プレート５の下方の空間が処理室４となっている。被処理体であるウェハ（基板）ＷＦ１は、静電チャック３０上に載置される。 A disk-shaped plate 5 is provided above the sample table 20 . The plate 5 consists of a dielectric material, for example quartz. Also, the plate 5 is provided with a plurality of holes 6 . The space above the plate 5 is the plasma generating chamber 3 and the space below the plate 5 is the processing chamber 4 . A wafer (substrate) WF1 that is an object to be processed is placed on an electrostatic chuck 30 .

また、プラズマ処理装置１は、導波管７と、高周波電源８と、ガス導入管９と、ガス供給装置１０とを備える。導波管７は、プラズマ発生室３の上部に配置され、高周波電源８は、導波管７の端部に設けられている。高周波電源８は、マイクロ波の電界を発振して出力できる。導波管７は、マイクロ波の電界が伝播するための管路であり、マイクロ波の電界は、導波管７を介してプラズマ発生室３の内部に供給される。処理用のガスは、ガス導入管９を介して、ガス供給装置１０からプラズマ発生室３の内部へ供給される。 The plasma processing apparatus 1 also includes a waveguide 7 , a high frequency power source 8 , a gas introduction pipe 9 and a gas supply device 10 . A waveguide 7 is arranged above the plasma generation chamber 3 , and a high-frequency power source 8 is provided at the end of the waveguide 7 . The high-frequency power source 8 can oscillate and output a microwave electric field. The waveguide 7 is a conduit through which an electric field of microwaves propagates, and the electric field of microwaves is supplied to the inside of the plasma generation chamber 3 via the waveguide 7 . A processing gas is supplied from a gas supply device 10 into the plasma generation chamber 3 through a gas introduction pipe 9 .

全体制御部Ｃ０は、高周波電源８およびガス供給装置１０に電気的に接続されている。高周波電源８によるマイクロ波の出力と、ガス供給装置１０から供給される処理用のガスの種類および流量などとは、全体制御部Ｃ０によって制御されている。 The overall control unit C0 is electrically connected to the high frequency power supply 8 and the gas supply device 10 . The output of microwaves from the high-frequency power supply 8 and the type and flow rate of the processing gas supplied from the gas supply device 10 are controlled by the overall control unit C0.

高周波電源８からマイクロ波の電界が発振されると、マイクロ波の電界は、導波管７の内部を伝播し、プレート５を透過する。ガス供給装置１０から供給された処理用のガスの原子または分子が励起、電離または解離することによって、プラズマ発生室３の内部にプラズマが発生する。プラズマ発生室３で発生したプラズマによって励起された処理用のガス（ラジカル）は、複数の孔６を介して、プラズマ発生室３から処理室４へ流れ出る。このラジカルの一部がウェハＷＦ１の表面に吸着することで、ウェハＷＦ１の表面に、反応層が形成される。 When a microwave electric field is oscillated from the high-frequency power supply 8 , the microwave electric field propagates inside the waveguide 7 and passes through the plate 5 . Plasma is generated inside the plasma generation chamber 3 by exciting, ionizing, or dissociating the atoms or molecules of the processing gas supplied from the gas supply device 10 . Processing gas (radicals) excited by the plasma generated in the plasma generation chamber 3 flows out from the plasma generation chamber 3 to the processing chamber 4 through the plurality of holes 6 . Some of these radicals are adsorbed on the surface of the wafer WF1, forming a reaction layer on the surface of the wafer WF1.

また、プラズマ処理装置１は、ウェハＷＦ１を加熱するためのランプ１１と、ランプ１１の周りを覆う防護板１２と、ランプ１１に電圧を印加するためのランプ用電源１３とを備える。ランプ１１は、処理室４の上方に設けられ、且つ、真空容器２の外部に設けられている。また、ランプ１１は、真空容器２の外部において真空容器２を囲むように、リング状に設けられている。ランプ用電源１３は、ランプ１１に電気的に接続されている。また、真空容器２の一部には、ランプ１１で発生した赤外線が透過できるように、石英製の窓部１４が形成されている。 The plasma processing apparatus 1 also includes a lamp 11 for heating the wafer WF1, a protective plate 12 covering the lamp 11, and a lamp power source 13 for applying voltage to the lamp 11. FIG. The lamp 11 is provided above the processing chamber 4 and outside the vacuum vessel 2 . Moreover, the lamp 11 is provided in a ring shape so as to surround the vacuum vessel 2 outside the vacuum vessel 2 . The lamp power supply 13 is electrically connected to the lamp 11 . A window 14 made of quartz is formed in a part of the vacuum vessel 2 so that the infrared rays generated by the lamp 11 can pass through.

静電チャック３０を介して試料台２０上にウェハＷＦ１が載置された際に、このようなランプ１１によって、ウェハＷＦ１を加熱することができる。また、ランプ用電源１３からランプ１１へ印加される電圧を調整することで、ウェハＷＦ１の加熱温度を制御することができる。 When the wafer WF1 is placed on the sample stage 20 via the electrostatic chuck 30, the lamps 11 can heat the wafer WF1. Further, by adjusting the voltage applied from the lamp power supply 13 to the lamps 11, the heating temperature of the wafer WF1 can be controlled.

ランプ制御部Ｃ１は、ランプ用電源１３に電気的に接続され、ランプ用電源１３の駆動を制御する。例えば、ランプ用電源１３からランプ１１へ印加する印加電圧の大小および印加電圧のＯＮ／ＯＦＦなどが、ランプ制御部Ｃ１によって制御される。 The lamp controller C1 is electrically connected to the lamp power supply 13 and controls driving of the lamp power supply 13 . For example, the magnitude of the voltage applied from the lamp power supply 13 to the lamp 11, ON/OFF of the applied voltage, etc. are controlled by the lamp controller C1.

プラズマ処理装置１は、真空容器２に設けられた開口部１５と、真空容器２の内部を排気するための真空排気装置１６とを備える。真空排気装置１６は、開口部１５を介して真空容器２の内部を排気し、真空容器２の内部を所定の圧力に維持する。 The plasma processing apparatus 1 includes an opening 15 provided in the vacuum vessel 2 and an evacuation device 16 for evacuating the interior of the vacuum vessel 2 . The evacuation device 16 evacuates the interior of the vacuum vessel 2 through the opening 15 and maintains the interior of the vacuum vessel 2 at a predetermined pressure.

図２および図３は、試料台２０の周囲を示す模式図である。図４は、温度センサ４１の周囲を拡大した模式図である。また、図２は、ウェハＷＦ１が静電チャック３０に載置される前の状態を示し、図３および図４は、ウェハＷＦ１が静電チャック３０に載置された後の状態を示している。 2 and 3 are schematic diagrams showing the periphery of the sample table 20. FIG. FIG. 4 is an enlarged schematic diagram of the periphery of the temperature sensor 41. As shown in FIG. 2 shows the state before the wafer WF1 is placed on the electrostatic chuck 30, and FIGS. 3 and 4 show the states after the wafer WF1 is placed on the electrostatic chuck 30. .

図２および図３に示されるように、試料台２０の内部には、冷媒が流れるための流路２１が設けられている。流路２１には、冷媒を供給するための冷媒供給管２２と、冷媒を排出するための冷媒排出管２３とが接続されている。冷媒が流路２１を流れることで、試料台２０が冷却され、ウェハＷＦ１の温度が、プラズマ処理の開始に適切な範囲内の値に調整される。なお、試料台２０を構成する材料は、低温靭性材料であり、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金である。 As shown in FIGS. 2 and 3, inside the sample stage 20, a channel 21 is provided for a coolant to flow. A coolant supply pipe 22 for supplying the coolant and a coolant discharge pipe 23 for discharging the coolant are connected to the flow path 21 . As the coolant flows through the flow path 21, the sample stage 20 is cooled, and the temperature of the wafer WF1 is adjusted to a value within a suitable range for starting plasma processing. The material forming the sample table 20 is a low temperature toughness material, such as aluminum or an aluminum alloy.

冷媒制御部Ｃ３は、処理室４の外部で冷媒供給管２２および冷媒排出管２３に接続されている。冷媒供給管２２から流路２１へ流れる冷媒の流量および温度は、冷媒制御部Ｃ３によって調整される。 The coolant control unit C3 is connected to the coolant supply pipe 22 and the coolant discharge pipe 23 outside the processing chamber 4 . The flow rate and temperature of the coolant flowing from the coolant supply pipe 22 to the channel 21 are adjusted by the coolant controller C3.

なお、図示はしないが、試料台２０には、インピーダンス整合器を介して高周波電源が電気的に接続されている。ウェハＷＦ１のプラズマ処理中では、ウェハＷＦ１の上面上に、プラズマ中の荷電粒子を誘引するための電界を形成するために、上記高周波電源から試料台２０へ高周波電力が供給される。 Although not shown, the sample table 20 is electrically connected to a high-frequency power source via an impedance matching device. During the plasma processing of the wafer WF1, high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply to the sample stage 20 to form an electric field for attracting charged particles in the plasma on the upper surface of the wafer WF1.

また、試料台２０の上部には、静電チャック３０が設けられている。静電チャック３０は、絶縁層３１と、絶縁層３１の上面から突出した突出部３１ａと、絶縁層３１の内部に設けられた複数の電極３２とを含む。絶縁層３１を構成する材料は、例えば酸化アルミニウムのような無機材料でもよいし、例えばポリイミドのような樹脂材料でもよい。突出部３１ａは、絶縁層３１と同じ材料で構成されていてもよいし、絶縁層３１と異なる材料で構成されていてもよい。 Also, an electrostatic chuck 30 is provided on the top of the sample table 20 . The electrostatic chuck 30 includes an insulating layer 31 , protrusions 31 a protruding from the upper surface of the insulating layer 31 , and a plurality of electrodes 32 provided inside the insulating layer 31 . The material forming the insulating layer 31 may be an inorganic material such as aluminum oxide, or a resin material such as polyimide. The projecting portion 31 a may be made of the same material as the insulating layer 31 or may be made of a different material from the insulating layer 31 .

突出部３１ａは、少なくとも絶縁層３１の外周に沿って設けられている。すなわち、突出部３１ａは、円筒形状を成している。また、突出部３１ａは、ウェハＷＦ１の外周よりも小さい形状を成している。このため、図３に示されるように、ウェハＷＦ１を突出部３１ａに吸着した際には、ウェハＷＦ１は絶縁層３１の上面から離れており、突出部３１ａに囲まれた絶縁層３１の上面とウェハＷＦ１との間に、空間５０が形成される。なお、空間５０の形成を維持するために、絶縁層３１の外周だけでなく、絶縁層３１の外周の内部にも、突出部３１ａと同等の高さを有し、突出部３１ａと同じ材料からなる他の突出部（エンボス）が設けられていてもよい。 The projecting portion 31 a is provided along at least the outer circumference of the insulating layer 31 . That is, the projecting portion 31a has a cylindrical shape. Moreover, the projecting portion 31a has a shape smaller than the outer circumference of the wafer WF1. Therefore, as shown in FIG. 3, when the wafer WF1 is sucked onto the protruding portion 31a, the wafer WF1 is separated from the upper surface of the insulating layer 31, and is separated from the upper surface of the insulating layer 31 surrounded by the protruding portion 31a. A space 50 is formed between the wafer WF1. In addition, in order to maintain the formation of the space 50, not only the outer periphery of the insulating layer 31 but also the inner periphery of the insulating layer 31 has the same height as the protrusion 31a and is made of the same material as the protrusion 31a. Other protrusions (embossments) may be provided.

絶縁層３１および試料台２０の内部には、絶縁層３１の上面に到達するように、絶縁層３１および試料台２０を貫通するガス供給管２４が設けられている。ガス供給管２４は、真空容器２の外部に設けられたガス供給源から絶縁層３１の上面へガスを供給するための管である。このガスは、ウェハＷＦ１の裏面側からウェハＷＦ１の温度を調整するために用いられ、熱伝達用ガスであり、例えばヘリウムガス（Ｈｅガス）である。 A gas supply pipe 24 is provided inside the insulating layer 31 and the sample table 20 so as to penetrate the insulating layer 31 and the sample table 20 so as to reach the upper surface of the insulating layer 31 . The gas supply pipe 24 is a pipe for supplying gas from a gas supply source provided outside the vacuum vessel 2 to the upper surface of the insulating layer 31 . This gas is used to adjust the temperature of the wafer WF1 from the back side of the wafer WF1, is a heat transfer gas, and is helium gas (He gas), for example.

ガス流量制御部Ｃ４は、処理室４の外部でガス供給管２４に電気的に接続されている。ガス供給管２４から空間５０へ流れるガスの流量および圧力は、ガス流量制御部Ｃ４によって調整される。 The gas flow controller C4 is electrically connected to the gas supply pipe 24 outside the processing chamber 4 . The flow rate and pressure of the gas flowing from the gas supply pipe 24 to the space 50 are adjusted by the gas flow control section C4.

絶縁層３１の内部には、複数の電極３２が設けられている。ここでは、複数の電極３２は、一対の薄膜電極である。また、複数の電極３２は、電極用電源１７に電気的に接続されている。電極用電源１７から複数の電極３２へ所定の電圧を印加することで、静電気力が生成され、この静電気力によって、絶縁層３１の上面から離れるようにウェハＷＦ１を突出部３１ａに吸着させることができる。 A plurality of electrodes 32 are provided inside the insulating layer 31 . Here, the plurality of electrodes 32 are a pair of thin film electrodes. Also, the plurality of electrodes 32 are electrically connected to the electrode power source 17 . By applying a predetermined voltage from the electrode power supply 17 to the plurality of electrodes 32, an electrostatic force is generated, and this electrostatic force allows the wafer WF1 to be attracted to the projecting portion 31a so as to separate from the upper surface of the insulating layer 31. can.

電極制御部Ｃ２は、電極用電源１７に電気的に接続され、電極用電源１７の駆動を制御する。例えば、電極用電源１７から複数の電極３２へ印加する印加電圧の大小および印加電圧のＯＮ／ＯＦＦなどが、電極制御部Ｃ２によって制御される。 The electrode controller C2 is electrically connected to the electrode power supply 17 and controls driving of the electrode power supply 17 . For example, the magnitude of the applied voltage applied from the electrode power supply 17 to the plurality of electrodes 32, ON/OFF of the applied voltage, and the like are controlled by the electrode controller C2.

絶縁層３１および試料台２０の内部には、絶縁層３１の上面に到達するように、絶縁層３１および試料台２０を貫通する貫通孔２５が設けられている。貫通孔２５の内部には、支持棒４０が設けられている。支持棒４０の下端部は、支持棒４０を上下方向に移動可能させるための移動機構４２に接続されている。支持棒４０を構成する材料は、熱伝導性の高い非金属材料であることが好ましく、例えばシリコンカーバイドである。 Inside the insulating layer 31 and the sample table 20 , a through hole 25 is provided through the insulating layer 31 and the sample table 20 so as to reach the upper surface of the insulating layer 31 . A support rod 40 is provided inside the through hole 25 . A lower end portion of the support rod 40 is connected to a moving mechanism 42 for vertically moving the support rod 40 . The material forming the support rod 40 is preferably a non-metallic material with high thermal conductivity, such as silicon carbide.

また、支持棒４０の上端部から離れた位置において、支持棒４０には、温度センサ４１が取り付けられている。温度センサ４１は、例えば測温抵抗体型の温度センサである。ウェハＷＦ１を突出部３１ａに吸着させる前に、ウェハＷＦ１は、支持棒４０の上端部に支持される。 A temperature sensor 41 is attached to the support rod 40 at a position away from the upper end of the support rod 40 . The temperature sensor 41 is, for example, a resistance temperature detector type temperature sensor. The wafer WF1 is supported by the upper ends of the support rods 40 before the wafer WF1 is attracted to the projecting portion 31a.

また、図３および図４に示されるように、ウェハＷＦ１が突出部３１ａに吸着された際に、支持棒４０および温度センサ４１は、ウェハＷＦ１から離れるように貫通孔２５の内部に位置する。その際に、ガス供給管２４の内部と、空間５０と、貫通孔２５の内部とは、連通された状態となる。そして、ガスは、ガス供給管２４から空間５０へ供給され、空間５０でウェハＷＦ１に接触し、ウェハＷＦ１の裏面と絶縁層３１との間で熱伝達が行われる。ウェハＷＦ１に接触したガスは、更に貫通孔２５に流入する。温度センサ４１は、貫通孔２５に流入したガスの温度を、ウェハＷＦ１の温度として測定する。なお、詳細に図示はしないが、貫通孔２５に流入したガスは、処理室４の内部へ流出され、真空排気装置１６によって開口部１５から排気される。 Further, as shown in FIGS. 3 and 4, when wafer WF1 is attracted to projecting portion 31a, support rod 40 and temperature sensor 41 are positioned inside through-hole 25 away from wafer WF1. At this time, the inside of the gas supply pipe 24, the space 50, and the inside of the through-hole 25 are in communication. Then, the gas is supplied from the gas supply pipe 24 to the space 50, contacts the wafer WF1 in the space 50, and heat is transferred between the back surface of the wafer WF1 and the insulating layer 31. FIG. The gas contacting the wafer WF1 further flows into the through hole 25 . The temperature sensor 41 measures the temperature of the gas that has flowed into the through hole 25 as the temperature of the wafer WF1. Although not shown in detail, the gas that has flowed into the through hole 25 flows out into the processing chamber 4 and is exhausted from the opening 15 by the vacuum exhaust device 16 .

センサ制御部Ｃ５は、導線４４を介して処理室４の外部で温度センサ４１に電気的に接続され、温度センサ４１を制御する。また、温度センサ４１で測定された温度は、センサ制御部Ｃ５によって演算され、演算された測定温度は、全体制御部Ｃ０へ送付される。 The sensor control unit C5 is electrically connected to the temperature sensor 41 outside the processing chamber 4 via a conductor 44 and controls the temperature sensor 41 . Further, the temperature measured by the temperature sensor 41 is calculated by the sensor control section C5, and the calculated measured temperature is sent to the overall control section C0.

ここで、流路２１を流れる冷媒によって試料台２０を冷却すると、ウェハＷＦ１の熱は、空間５０に充満しているガスおよび絶縁層３１を介して、試料台２０側に伝達される。これにより、ウェハＷＦ１は冷却される。同時に、ウェハＷＦ１に接触している空間５０内のガスの温度も変化する。一方、ランプ１１によってウェハＷＦ１を加熱すると、ウェハＷＦ１には熱が蓄積されて、ウェハＷＦ１の温度が上昇する。同時に、ウェハＷＦ１に接触している空間５０内のガスの温度も変化する。温度センサ４１は、空間５０内のガスの温度を測定し、ウェハＷＦ1の温度の測定を行う。 Here, when the sample stage 20 is cooled by the coolant flowing through the flow path 21 , the heat of the wafer WF1 is transferred to the sample stage 20 side via the gas filling the space 50 and the insulating layer 31 . Wafer WF1 is thereby cooled. At the same time, the temperature of the gas in space 50 in contact with wafer WF1 also changes. On the other hand, when the wafer WF1 is heated by the lamps 11, heat is accumulated in the wafer WF1 and the temperature of the wafer WF1 rises. At the same time, the temperature of the gas in space 50 in contact with wafer WF1 also changes. A temperature sensor 41 measures the temperature of the gas in the space 50 and measures the temperature of the wafer WF1.

また、貫通孔２５の内壁には、隔壁４３が設けられている。試料台２０は、流路２１を流れる冷媒の温度が反映され易くなるように、相対的に熱伝導率が高い材料で構成されていることが好ましい。一方で、試料台２０の温度および放射熱が、温度センサ４１によって測定される温度に影響を与える恐れがある。そのため、温度センサ４１を試料台２０から隔離するために、隔壁４３が、断熱材として貫通孔２５の内壁に設けられている。隔壁４３は、試料台２０を構成する材料よりも熱伝導率が低い材料で構成され、例えばファインセラミックスで構成されている。 A partition wall 43 is provided on the inner wall of the through hole 25 . The sample stage 20 is preferably made of a material having relatively high thermal conductivity so that the temperature of the coolant flowing through the flow path 21 can be easily reflected. On the other hand, the temperature of the sample stage 20 and radiant heat may affect the temperature measured by the temperature sensor 41 . Therefore, in order to isolate the temperature sensor 41 from the sample table 20, a partition wall 43 is provided on the inner wall of the through hole 25 as a heat insulating material. The partition wall 43 is made of a material having a lower thermal conductivity than the material of the sample stage 20, such as fine ceramics.

また、ウェハＷＦ１を安定して支持するために、３つ以上の貫通孔２５および３つ以上の支持棒４０が設けられていることが望ましい。また、温度センサ４１は、３つ以上の支持棒４０のうち少なくとも１つに設けられていればよいが、３つ以上の支持棒４０のうち全部または一部に、設けられていてもよい。温度センサ４１を複数設けることで、各温度センサ４１で測定された温度の平均値を算出するなどの手段を用いて、ウェハＷＦ１の温度をより精度良く測定することができる。 Moreover, it is desirable that three or more through-holes 25 and three or more support rods 40 are provided in order to stably support wafer WF1. Moreover, the temperature sensor 41 may be provided on at least one of the three or more support rods 40 , but may be provided on all or part of the three or more support rods 40 . By providing a plurality of temperature sensors 41, the temperature of the wafer WF1 can be measured with higher accuracy using means such as calculating the average value of the temperatures measured by the respective temperature sensors 41. FIG.

全体制御部Ｃ０は、プラズマ処理装置１全体の動作を制御する。すなわち、全体制御部Ｃ０は、ランプ制御部Ｃ１、電極制御部Ｃ２、冷媒制御部Ｃ３、ガス流量制御部Ｃ４およびセンサ制御部Ｃ５に電気的に接続され、これらの駆動および動作を制御し、これらと互いに通信可能である。 The general control unit C0 controls the operation of the plasma processing apparatus 1 as a whole. That is, the overall control unit C0 is electrically connected to the lamp control unit C1, the electrode control unit C2, the refrigerant control unit C3, the gas flow control unit C4, and the sensor control unit C5, controls their driving and operations, can communicate with each other.

本願では説明を判り易くするため、各制御部Ｃ２～Ｃ５は、各々に関連する制御対象の近くに個別に図示されているが、各制御部Ｃ２～Ｃ５は、全体制御部Ｃ０の一部として一つの制御ユニットに纏められていてもよい。そのため、本願においては、各制御部Ｃ２～Ｃ５が行う動作を全体制御部Ｃ０が行うと説明する場合もあり、各制御部Ｃ２～Ｃ５を含む全体制御部Ｃ０を単に「制御部」と称する場合もある。 For ease of explanation in this application, each control unit C2-C5 is shown individually near its associated controlled object, but each control unit C2-C5 is part of the overall control unit C0. They may be integrated into one control unit. Therefore, in the present application, the operation performed by each of the control units C2 to C5 may be described as being performed by the overall control unit C0, and the overall control unit C0 including each of the control units C2 to C5 may be simply referred to as the "control unit". There is also

＜ランプによる加熱温度の補正方法＞
実施の形態１では、温度センサ４１によって測定されるガスの温度をウェハＷＦ１の温度としている。ここで、ランプ１１によってウェハＷＦ１を加熱した場合、どのような条件でランプ用電源１３の印加電圧を制御すれば、温度センサ４１によって測定されるガスの温度（ウェハＷＦ１の加熱温度）が、所望の温度になるのかを予め推定できれば、温度節制処理のスループットを向上させることができる。 <Correction method of heating temperature by lamp>
In Embodiment 1, the temperature of the gas measured by the temperature sensor 41 is the temperature of the wafer WF1. Here, when the wafer WF1 is heated by the lamps 11, under what conditions the applied voltage of the lamp power source 13 is controlled, the gas temperature measured by the temperature sensor 41 (heating temperature of the wafer WF1) is set to the desired value. If it is possible to estimate in advance whether the temperature will be equal to or not, it is possible to improve the throughput of the temperature control processing.

以下に図５～図７を用いて、ランプ１１による加熱温度の補正方法を説明する。この方法は、全体制御部Ｃ０が、温度センサ４１によって測定されたガスの温度と、ガス供給管２４から空間５０へ供給されるガスの圧力とを基にして、ランプ１１による加熱温度が所望の加熱温度に補正されるように、ランプ用電源１３の印加電圧を制御する方法である。 A method of correcting the heating temperature by the lamp 11 will be described below with reference to FIGS. 5 to 7. FIG. In this method, the overall control unit C0 adjusts the heating temperature of the lamp 11 to the desired temperature based on the temperature of the gas measured by the temperature sensor 41 and the pressure of the gas supplied from the gas supply pipe 24 to the space 50. This is a method of controlling the applied voltage of the lamp power supply 13 so as to correct the heating temperature.

まず、ランプ１１による加熱特性を測定するために、図５に示されるような、ウェハＷＦ１と別のウェハ（基板）ＷＦ２を準備する。ウェハＷＦ２の表面の複数の点６０には、熱電対などの温度センサ６１が貼り付けられている。 First, in order to measure the heating characteristics of the lamps 11, a wafer WF1 and another wafer (substrate) WF2 as shown in FIG. 5 are prepared. Temperature sensors 61 such as thermocouples are attached to a plurality of points 60 on the surface of the wafer WF2.

温度センサ６１のうち、点６０に接触する箇所がセンサになっている。温度センサ６１は、上記センサの信号を伝えるための配線部と、温度情報を表示するための温度計とを有する。上記配線は、上記センサに接続され、真空容器２の外部まで延在し、真空容器２の外部において上記温度計に接続されている。上記センサで得られた温度情報は、上記温度計において確認できる。 A portion of the temperature sensor 61 that contacts the point 60 serves as a sensor. The temperature sensor 61 has a wiring part for transmitting the signal of the sensor and a thermometer for displaying temperature information. The wiring is connected to the sensor, extends to the outside of the vacuum vessel 2 , and is connected to the thermometer outside the vacuum vessel 2 . The temperature information obtained by the sensor can be confirmed by the thermometer.

なお、点６０の位置は、支持棒４０と同一の箇所になっていることが好ましく、支持棒４０の口径の中心位置になっていることが好ましい。このように点６０の位置を設定することで、支持棒４０に取り付けられた温度センサ４１が実際にウェハＷＦ１の温度を測定する箇所と同じ箇所で、温度センサ６１による温度測定を行うことができる。 The position of the point 60 is preferably the same as that of the support rod 40 , and preferably at the center of the diameter of the support rod 40 . By setting the position of the point 60 in this manner, the temperature can be measured by the temperature sensor 61 at the same location where the temperature sensor 41 attached to the support rod 40 actually measures the temperature of the wafer WF1. .

この温度センサ６１を貼り付けたウェハＷＦ２を、ウェハＷＦ１の代わりに処理室４の内部に載置し、真空排気装置１６によって、開口部１５から処理室４の内部を高真空排気する。電極用電源１７から複数の電極３２へ電圧を印加し、静電気力を発生させる。これにより、ウェハＷＦ１を突出部３１ａに吸着させる。その状態で、ランプ用電源１３からランプ１１へ電圧を印加し、ランプ１１を発光させる。この発光したランプ１１から発射された赤外光のうち、石英の窓部１４を透過して処理室４に入射した赤外光によって、ウェハＷＦ２を加熱する。 The wafer WF2 to which the temperature sensor 61 is attached is placed inside the processing chamber 4 instead of the wafer WF1, and the inside of the processing chamber 4 is evacuated from the opening 15 to a high vacuum by the evacuation device 16. FIG. A voltage is applied from the electrode power supply 17 to the plurality of electrodes 32 to generate electrostatic force. As a result, the wafer WF1 is attracted to the projecting portion 31a. In this state, a voltage is applied from the lamp power supply 13 to the lamp 11 to cause the lamp 11 to emit light. The wafer WF2 is heated by the infrared light emitted from the lamp 11 that has passed through the quartz window 14 and entered the processing chamber 4 .

加熱された状態のウェハＷＦ２の温度を、複数の温度センサ６１と、支持棒４０に取り付けられた温度センサ４１とによって測定し、それぞれの結果の比較を行う。図６は、測定して得られた各温度の対応関係を示すデータベースの一例である。図６には、複数の温度センサ６１で測定された温度の平均値（ＴＣウェハ温度）の時間変化と、温度センサ４１で測定された温度（ＰＴセンサ温度）の時間変化とが示されている。 The temperature of the heated wafer WF2 is measured by a plurality of temperature sensors 61 and a temperature sensor 41 attached to the support rod 40, and the respective results are compared. FIG. 6 is an example of a database showing correspondence relationships between temperatures obtained by measurement. FIG. 6 shows temporal changes in the average temperature (TC wafer temperature) measured by the plurality of temperature sensors 61 and temporal changes in the temperature measured by the temperature sensor 41 (PT sensor temperature). .

このような測定を、ランプ用電源１３からランプ１１へ印加する電圧（ＩＲ出力）と、ウェハＷＦ２下の空間５０へ供給される熱伝達用ガスの圧力（Ｈｅ圧力）とをパラメータとして、これらを種々に変化させて行う。その結果、それぞれの条件において図６に示したようなグラフがデータベースとして作成される。データベースは、図７に示される全体制御部Ｃ０の記憶部Ｃ０ｃに記録される。すなわち、全体制御部Ｃ０は、複数の印加電圧下におけるランプ１１による加熱温度と、複数の圧力下におけるガスの温度との対応関係をデータベースとして有する。 Such measurements are performed using the voltage (IR output) applied from the lamp power supply 13 to the lamps 11 and the pressure (He pressure) of the heat transfer gas supplied to the space 50 under the wafer WF2 as parameters. Perform various changes. As a result, a graph as shown in FIG. 6 is created as a database for each condition. The database is recorded in the storage section C0c of the overall control section C0 shown in FIG. That is, the general control unit C0 has a database of correspondence relationships between the heating temperature of the lamp 11 under a plurality of applied voltages and the gas temperature under a plurality of pressures.

このようにして作成されたデータベースを用いて、温度センサ４１で測定された温度から、複数の温度センサ６１で測定されるであろうと期待される平均温度を求めることができる。 Using the database created in this way, the average temperature expected to be measured by the plurality of temperature sensors 61 can be obtained from the temperatures measured by the temperature sensors 41 .

以下に、ウェハＷＦ１の処理中に、ランプ１１による加熱温度を補正する方法について説明する。なお、図７に示されるように、全体制御部Ｃ０は、指令部Ｃ０ａと、照合部Ｃ０ｂと、記憶部Ｃ０ｃとを有する。指令部Ｃ０ａは、各制御部Ｃ１～Ｃ５に電気的に接続され、これらの駆動および動作を制御し、これらと互いに通信を行う機構である。 A method for correcting the heating temperature of the lamps 11 during processing of the wafer WF1 will be described below. Note that, as shown in FIG. 7, the overall control unit C0 has a command unit C0a, a collation unit C0b, and a storage unit C0c. The command unit C0a is a mechanism that is electrically connected to each of the control units C1 to C5, controls their driving and operations, and communicates with them.

温度センサ４１によって測定されたガスの温度は、センサ制御部Ｃ５を介して指令部Ｃ０ａに送られる。同時に、ガス供給管２４から空間５０へ供給されるガスの圧力も、ガス流量制御部Ｃ４を介して指令部Ｃ０ａに送られる。指令部Ｃ０ａは、これらの数値を照合部Ｃ０ｂへ送付する。上述のように、記憶部Ｃ０ｃには、ウェハＷＦ２を用いて作成されたデータベースが記録されている。照合部Ｃ０ｂは、このデータベースを記憶部Ｃ０ｃから読み出す。 The gas temperature measured by the temperature sensor 41 is sent to the command section C0a via the sensor control section C5. At the same time, the pressure of the gas supplied from the gas supply pipe 24 to the space 50 is also sent to the command unit C0a via the gas flow control unit C4. The command unit C0a sends these numerical values to the collation unit C0b. As described above, the database created using the wafer WF2 is recorded in the storage unit C0c. The collation unit C0b reads this database from the storage unit C0c.

照合部Ｃ０ｂは、指令部Ｃ０ａから送付されたガスの温度とガスの圧力とをデータベースに照合することで、現在のランプ１１による加熱温度と、現在のランプ用電源１３の印加電圧とを推定する。すなわち、照合部Ｃ０ｂにおいて、現在の加熱温度が、所望の加熱温度とどの程度異なっているかを知ることができる。そして、照合部Ｃ０ｂは、所望の加熱温度に対応するランプ用電源１３の印加電圧の情報を、指令部Ｃ０ａへ送付する。 The collating unit C0b estimates the current heating temperature of the lamp 11 and the current applied voltage of the lamp power source 13 by collating the gas temperature and gas pressure sent from the command unit C0a with the database. . In other words, it is possible to know how much the current heating temperature differs from the desired heating temperature in the collating section C0b. Then, the collation unit C0b sends information on the applied voltage of the lamp power supply 13 corresponding to the desired heating temperature to the command unit C0a.

指令部Ｃ０ａは、照合部Ｃ０ｂから送付された情報に基づいて、ランプ１１による加熱温度が所望の加熱温度に補正されるように、ランプ用電源１３の印加電圧を制御する。これにより、温度センサ４１によって測定されるガスの温度も、所望の温度に補正される。すなわち、ウェハＷＦ１の温度を、所望の温度に迅速に変更することができる。 Based on the information sent from the collation unit C0b, the command unit C0a controls the voltage applied to the lamp power source 13 so that the heating temperature of the lamp 11 is corrected to a desired heating temperature. Thereby, the temperature of the gas measured by the temperature sensor 41 is also corrected to the desired temperature. That is, the temperature of wafer WF1 can be quickly changed to a desired temperature.

このような全体制御部Ｃ０による制御を繰り返すことで、ウェハＷＦ１の処理中に、ランプ１１による加熱温度を適切な温度に制御でき、ウェハＷＦ１の温度を適切な温度に制御することができる。 By repeating such control by the overall control unit C0, the heating temperature of the lamps 11 can be controlled to an appropriate temperature during the processing of the wafer WF1, and the temperature of the wafer WF1 can be controlled to an appropriate temperature.

＜プラズマ処理方法＞
以下に図８に示されるように、プラズマ処理装置１を用いて、ウェハＷＦ１に対して行われるプラズマ処理方法について説明する。 <Plasma treatment method>
As shown in FIG. 8, the plasma processing method performed on the wafer WF1 using the plasma processing apparatus 1 will be described below.

ステップＳ１では、ロボットアームのような真空搬送装置を用いて、プラズマ処理装置１の外部から真空容器２の内部へウェハＷＦ１を搬送する。次に、図２のように、支持棒４０の上端が突出部３１ａよりも上方に位置した状態で、ウェハＷＦ１を支持棒の上端に載置する。次に、真空搬送装置を真空容器２から退室させ、真空容器２の内部を密封する。次に、真空排気装置１６によって、開口部１５から処理室４の内部を高真空排気する。これにより、処理室４の内部の圧力が、プラズマ処理に適した範囲内の値に調整される。 In step S1, the wafer WF1 is transferred from the outside of the plasma processing apparatus 1 to the inside of the vacuum vessel 2 using a vacuum transfer device such as a robot arm. Next, as shown in FIG. 2, the wafer WF1 is placed on the upper ends of the support rods 40 while the upper ends of the support rods 40 are positioned above the projections 31a. Next, the vacuum transfer device is withdrawn from the vacuum container 2, and the inside of the vacuum container 2 is sealed. Next, the inside of the processing chamber 4 is evacuated from the opening 15 to a high vacuum by the evacuation device 16 . Thereby, the pressure inside the processing chamber 4 is adjusted to a value within a range suitable for plasma processing.

ステップＳ２では、移動機構４２によって支持棒４０を下方に移動することで、図３のように、ウェハＷＦ１を突出部３１ａに載置する。そして、ウェハＷＦ１から離れるように、支持棒４０を貫通孔２５の内部に位置させる。 In step S2, the support rod 40 is moved downward by the moving mechanism 42, thereby placing the wafer WF1 on the projecting portion 31a as shown in FIG. Then, the support rod 40 is positioned inside the through-hole 25 so as to be separated from the wafer WF1.

ステップＳ３では、電極用電源１７から複数の電極３２へ電圧を印加し、静電気力を発生させる。これにより、絶縁層３１の上面から離れるように、ウェハＷＦ１を突出部３１ａに吸着させる。突出部３１ａに囲まれた絶縁層３１の上面と、ウェハＷＦ１との間に、空間５０が形成される。そして、ガス供給管２４の内部と、空間５０と、貫通孔２５の内部とは、連通された状態となる。 In step S3, voltage is applied from the electrode power supply 17 to the plurality of electrodes 32 to generate electrostatic force. As a result, the wafer WF1 is attracted to the projecting portion 31a so as to be separated from the upper surface of the insulating layer 31. Next, as shown in FIG. A space 50 is formed between the upper surface of the insulating layer 31 surrounded by the protruding portion 31a and the wafer WF1. Then, the inside of the gas supply pipe 24, the space 50, and the inside of the through hole 25 are communicated with each other.

ステップＳ４では、ガス供給管２４から空間５０へガスを供給し、空間５０から貫通孔２５の内部へガスを流入する。また、試料台２０の内部に設けられた流路２１に、冷媒制御部Ｃ３によって温度調整された冷媒を流す。これにより、ウェハＷＦ１の熱の伝達が促進され、ウェハＷＦ１の温度が、プラズマ処理の開始に適切な範囲内の値に調整される。 In step S4 , gas is supplied from the gas supply pipe 24 to the space 50 and flows into the through hole 25 from the space 50 . In addition, the coolant whose temperature is adjusted by the coolant control section C3 is caused to flow through the channel 21 provided inside the sample stage 20 . This promotes heat transfer of the wafer WF1, and adjusts the temperature of the wafer WF1 to a value within a range suitable for starting plasma processing.

ステップＳ５では、高周波電源８からマイクロ波を出力し、ガス供給装置１０からプラズマ発生室３の内部へ処理用のガスを供給することで、プラズマ発生室３の内部にプラズマを発生させる。プラズマによって励起された処理用のガス（ラジカル）は、複数の孔６を介して、プラズマ発生室３から処理室４へ流れ出る。このラジカルの一部がウェハＷＦ１の表面に吸着することで、ウェハＷＦ１の表面に、反応層が形成される。 In step S5 , microwaves are output from the high-frequency power source 8 and a processing gas is supplied from the gas supply device 10 to the inside of the plasma generation chamber 3 to generate plasma inside the plasma generation chamber 3 . Processing gas (radicals) excited by the plasma flows out from the plasma generation chamber 3 to the processing chamber 4 through the plurality of holes 6 . Some of these radicals are adsorbed on the surface of the wafer WF1, forming a reaction layer on the surface of the wafer WF1.

ステップＳ６では、貫通孔２５の内部において、温度センサ４１を用いてガスの温度を測定する。測定されたガスの温度は、センサ制御部Ｃ５（全体制御部Ｃ０）へ伝達される。 In step S6 , the temperature of the gas is measured using the temperature sensor 41 inside the through hole 25 . The measured gas temperature is transmitted to the sensor control section C5 (general control section C0).

ステップＳ７では、ランプ１１によってウェハＷＦ１を加熱する。この加熱工程は、ランプ用電源１３からランプ１１に電圧を印加することで行われる。一定時間、ウェハＷＦ１の表面に熱エネルギーが加えられることで、ウェハＷＦ１の表面に形成されていた反応層は、ウェハＷＦ１の表面から離脱する。 In step S7, the lamps 11 heat the wafer WF1. This heating process is performed by applying a voltage to the lamp 11 from the lamp power source 13 . By applying thermal energy to the surface of the wafer WF1 for a certain period of time, the reaction layer formed on the surface of the wafer WF1 is separated from the surface of the wafer WF1.

ここで、図５～図７を用いて説明したように、ランプ１１による加熱温度を所望の加熱温度に補正する方法を用いることで、ウェハＷＦ１の温度が所望の温度になるような制御が行われる。 Here, as described with reference to FIGS. 5 to 7, by using the method of correcting the heating temperature by the lamps 11 to a desired heating temperature, the temperature of the wafer WF1 can be controlled to a desired temperature. will be

ステップＳ８では、ウェハＷＦ１に対する所望の処理が終了した後、プラズマを停止する。そして、静電気力が除かれてウェハＷＦ１の吸着が解除された後、真空搬送装置のアームが処理室４の内部へ進入し、処理済みのウェハＷＦ１がプラズマ処理装置１の外部へ搬送される。 In step S8, the plasma is stopped after the desired processing for the wafer WF1 is completed. Then, after the electrostatic force is removed and the adsorption of the wafer WF1 is released, the arm of the vacuum transfer device enters the processing chamber 4 and the processed wafer WF1 is transferred out of the plasma processing device 1. FIG.

このように、実施の形態１のプラズマ処理装置１によれば、空間５０に供給されたガスの温度は、空間５０に連通する貫通孔２５の内部において、温度センサ４１によって測定される。そして、上記ガスは、空間５０でウェハＷＦ１に直接接触したガスであり、ウェハＷＦ１の温度が伝達されたガスである。そのため、被処理体であるウェハＷＦ１の温度測定処理の精度を向上させることができる。また、温度センサ４１による温度測定は短時間で行うことができるので、温度測定処理のスループットを向上させることができる。 As described above, according to the plasma processing apparatus 1 of the first embodiment, the temperature of the gas supplied to the space 50 is measured by the temperature sensor 41 inside the through-hole 25 communicating with the space 50 . The above gas is the gas that is in direct contact with the wafer WF1 in the space 50 and the temperature of the wafer WF1 is transmitted. Therefore, it is possible to improve the accuracy of the temperature measurement process of the wafer WF1, which is the object to be processed. Moreover, since the temperature measurement by the temperature sensor 41 can be performed in a short time, it is possible to improve the throughput of the temperature measurement process.

また、予め測定されたデータベースを用いることで、ランプ１１による加熱温度が所望の加熱温度に補正されるように、ランプ用電源１３の印加電圧を制御できる。これにより、ウェハＷＦ１の温度を、所望の温度に迅速に変更することができる。従って、温度測定処理のスループットを更に向上させることができる。 Further, by using a database measured in advance, the voltage applied to the lamp power supply 13 can be controlled so that the heating temperature of the lamp 11 is corrected to a desired heating temperature. Thereby, the temperature of wafer WF1 can be quickly changed to a desired temperature. Therefore, it is possible to further improve the throughput of the temperature measurement process.

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 Although the present invention has been specifically described above based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be variously modified without departing from the scope of the invention.

１プラズマ処理装置
２真空容器
３プラズマ発生室
４処理室
５プレート
６孔
７導波管
８高周波電源
９ガス導入管
１０ガス供給装置
１１ランプ
１２防護板
１３ランプ用電源
１４窓部
１５開口部
１６真空排気装置
１７電極用電源
２０試料台
２１流路
２２冷媒供給管
２３冷媒排出管
２４ガス供給管
２５貫通孔
３０静電チャック
３１絶縁層
３１ａ突出部
３２電極
４０支持棒
４１温度センサ
４２移動機構
４３隔壁
４４導線
５０空間
６０点
６１温度センサ
Ｃ０全体制御部
Ｃ０ａ指令部
Ｃ０ｂ照合部
Ｃ０ｃ記憶部
Ｃ１ランプ制御部
Ｃ２電極制御部
Ｃ３冷媒制御部
Ｃ４ガス流量制御部
Ｃ５センサ制御部
ＷＦ１ウェハ
ＷＦ２ウェハ Reference Signs List 1 plasma processing apparatus 2 vacuum chamber 3 plasma generation chamber 4 processing chamber 5 plate 6 hole 7 waveguide 8 high frequency power source 9 gas introduction pipe 10 gas supply device 11 lamp 12 protective plate 13 lamp power source 14 window 15 opening 16 vacuum Exhaust device 17 Electrode power source 20 Sample table 21 Flow path 22 Coolant supply pipe 23 Coolant discharge pipe 24 Gas supply pipe 25 Through hole 30 Electrostatic chuck 31 Insulating layer 31a Projection 32 Electrode 40 Support rod 41 Temperature sensor 42 Moving mechanism 43 Partition wall 44 Conductor 50 Space 60 Point 61 Temperature sensor C0 Overall control unit C0a Command unit C0b Verification unit C0c Storage unit C1 Lamp control unit C2 Electrode control unit C3 Refrigerant control unit C4 Gas flow control unit C5 Sensor control unit WF1 Wafer WF2 Wafer

Claims

a vacuum vessel;
a processing chamber provided inside the vacuum vessel;
a sample stage provided in the processing chamber;
An insulating layer provided on top of the sample stage, a protruding portion provided along the outer periphery of the insulating layer and protruding from the upper surface of the insulating layer, and a plurality of electrodes provided inside the insulating layer an electrostatic chuck comprising
a gas supply pipe for supplying a first gas from a gas supply source provided outside the vacuum vessel to the upper surface of the insulating layer;
a through hole penetrating through the insulating layer and the sample stage so as to reach the upper surface of the insulating layer;
a support rod provided inside the through hole;
a movement mechanism for vertically moving the support rod;
with
A temperature sensor is attached to the support rod at a position away from the upper end of the support rod,
The support rods and the temperature sensor are positioned inside the through-holes away from the wafer when the wafer is attracted to the protrusions away from the upper surface of the insulating layer, and the first gas is is supplied from the gas supply pipe to the first space between the upper surface of the insulating layer surrounded by the protrusion and the wafer, and the temperature sensor is supplied from the first space to the inside of the through hole. A plasma processing apparatus that measures the temperature of the first gas that has flowed in.

In the plasma processing apparatus according to claim 1,
A channel for a coolant to flow is provided inside the sample stage,
A partition wall is provided on the inner wall of the through hole,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the partition wall is made of a material having a lower thermal conductivity than the material of the sample table.

In the plasma processing apparatus according to claim 1,
lamps for heating the wafer;
a lamp power supply for applying voltage to the lamp;
further comprising
the lamp is provided above the processing chamber and outside the vacuum vessel;
The plasma processing apparatus, wherein the lamp power supply is electrically connected to the lamp.

In the plasma processing apparatus according to claim 3,
further comprising a control unit electrically connected to the temperature sensor, the lamp power source and the gas supply pipe, and controlling the driving thereof;
Based on the temperature of the first gas measured by the temperature sensor and the pressure of the first gas supplied from the gas supply pipe to the first space, the controller determines the heating temperature of the lamp. A plasma processing apparatus for controlling the applied voltage of the lamp power source so that the heating temperature is a desired one.

In the plasma processing apparatus according to claim 4,
The control unit has, as a database, correspondence relationships between heating temperatures by the lamp under a plurality of applied voltages and temperatures of the first gas under a plurality of pressures,
The control unit compares the temperature of the first gas measured by the temperature sensor and the pressure of the first gas supplied from the gas supply pipe to the first space with the database, so that the current estimating the heating temperature by the lamp and the current applied voltage of the lamp power supply, and correcting the applied voltage of the lamp power supply so that the heating temperature by the lamp becomes a desired heating temperature, Device.

a vacuum vessel;
a processing chamber provided inside the vacuum vessel;
a sample stage provided in the processing chamber;
An insulating layer provided on top of the sample stage, a protruding portion provided along the outer periphery of the insulating layer and protruding from the upper surface of the insulating layer, and a plurality of electrodes provided inside the insulating layer an electrostatic chuck comprising
an electrode power source electrically connected to the plurality of electrodes;
a gas supply pipe for supplying a first gas from a gas supply source provided outside the vacuum vessel to the upper surface of the insulating layer;
a through hole penetrating through the insulating layer and the sample stage so as to reach the upper surface of the insulating layer;
a support rod provided inside the through hole;
a movement mechanism for vertically moving the support rod;
A plasma processing method performed on a wafer using a plasma processing apparatus comprising
(a) placing the wafer on the upper end of the support rod with the upper end of the support rod positioned above the projecting portion;
(b) After the step (a), the support rod is moved downward by the moving mechanism to place the wafer on the protruding portion, and move the support rod away from the wafer to the through hole. positioning inside;
(c) after the step (b), by applying a voltage from the electrode power supply to the plurality of electrodes, the wafer is attracted to the protrusions so as to separate from the upper surface of the insulating layer;
(d) after the step (c), supplying the first gas from the gas supply pipe to the first space between the upper surface of the insulating layer surrounded by the protrusions and the wafer; the step of flowing the first gas from the space into the interior of the through-hole;
(e) measuring the temperature of the first gas inside the through hole after the step (d);
has
A temperature sensor is attached to the support rod at a position away from the upper end of the support rod,
The plasma processing method, wherein the step (e) is performed using the temperature sensor.

In the plasma processing method according to claim 6,
(f) a step of flowing a coolant through a channel provided inside the sample table after the step (c);
further having
A partition wall is provided on the inner wall of the through hole,
The plasma processing method according to claim 1, wherein the partition wall is made of a material having a lower thermal conductivity than the material forming the sample stage.

In the plasma processing method according to claim 6,
(g) heating the wafer after step (d);
further having
The plasma processing apparatus further comprises a lamp for heating the wafer and a lamp power supply for applying voltage to the lamp,
the lamp is provided above the processing chamber and outside the vacuum vessel;
the lamp power supply is electrically connected to the lamp;
In the plasma processing method, the step (g) is performed by applying a voltage to the lamp from the lamp power source.

In the plasma processing method according to claim 8,
further comprising a control unit electrically connected to the temperature sensor, the lamp power source and the gas supply pipe, and controlling the driving thereof;
Based on the temperature of the first gas measured by the temperature sensor and the pressure of the first gas supplied from the gas supply pipe to the first space, the controller determines the heating temperature of the lamp. and controlling the applied voltage of the lamp power supply so that the heating temperature is corrected to a desired heating temperature.

In the plasma processing method according to claim 9,
The control unit has, as a database, correspondence relationships between heating temperatures by the lamp under a plurality of applied voltages and temperatures of the first gas under a plurality of pressures,
The control unit compares the temperature of the first gas measured by the temperature sensor and the pressure of the first gas supplied from the gas supply pipe to the first space with the database, so that the current estimating the heating temperature by the lamp and the current applied voltage of the lamp power supply, and controlling the applied voltage of the lamp power supply so that the heating temperature by the lamp is corrected to the desired heating temperature; Plasma treatment method.