JP2023042429A - 基板処理システム及びガス計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィラメントの劣化を抑制し、ガス計測の安定性を向上する基板処理システム及びガス計測方法を提供する。【解決手段】チャンバと、前記チャンバ内に設けられ、基板を支持する基板支持部と、前記チャンバ内に処理ガスを供給するガス供給部と、ＲＦ信号を供給して前記チャンバ内に前記処理ガスのプラズマを生成するＲＦ電源と、前記プラズマ中のガスを計測するガス計測部と、制御部と、を備え、前記ガス計測部は、第１フィラメントと、前記第１フィラメントとは材料が異なる第２フィラメントと、を有する、基板処理システム。【選択図】図７

Description

本開示は、基板処理システム及びガス計測方法に関する。

特許文献１には、ガス採取配管及びバルブを介してチャンバ内のガスを採取し分析するガス分析装置を備える基板処理システムが開示されている。ガス分析装置として、例えば四重極質量分析器等を用いることが開示されている。

特開２０１０－２７７８７号公報

一の側面では、本開示は、フィラメントの劣化を抑制し、ガス計測の安定性を向上する基板処理システム及びガス計測方法を提供する。

上記課題を解決するために、一の態様によれば、チャンバと、前記チャンバ内に設けられ、基板を支持する基板支持部と、前記チャンバ内に処理ガスを供給するガス供給部と、ＲＦ信号を供給して前記チャンバ内に前記処理ガスのプラズマを生成するＲＦ電源と、前記プラズマ中のガスを計測するガス計測部と、制御部と、を備え、前記ガス計測部は、第１フィラメントと、前記第１フィラメントとは材料が異なる第２フィラメントと、を有する、基板処理システムが提供される。

一の側面によれば、フィラメントの劣化を抑制し、ガス計測の安定性を向上する基板処理システム及びガス計測方法を提供することができる。

プラズマ処理システムの一例の構成図。 プラズマ処理装置の一例の構成図。 プラズマ処理装置の他の一例の構成図。 第１実施形態に係るガス計測部の一例の構成図。 第２実施形態に係るガス計測部の一例の構成図。 参考例に係るガス計測部の一例の構成図。 プロセス処理におけるのガス計測を説明するフローチャートの一例。 プロセス処理におけるのガス計測を説明するフローチャートの他の一例。 プロセス処理におけるのガス計測を説明するフローチャートの更に他の一例。 プロセス処理におけるのガス計測を説明するフローチャートの更に他の一例。 複数のガス計測装置で検出されるイオン電流値の一例を示すグラフ。

以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

プラズマ処理システム（基板処理システム）について、図１を用いて説明する。図１は、プラズマ処理システムの一例の構成図である。図２は、プラズマ処理装置１の一例の構成図である。図３は、プラズマ処理装置１の他の一例の構成図である。

図１に示すように、一実施形態において、プラズマ処理システムは、プラズマ処理装置１及び制御部２を含む。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、基板支持部１１及びプラズマ生成部１２を含む。プラズマ処理チャンバ１０は、プラズマ処理空間を有する。また、プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間に供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。ガス供給口は、後述するガス供給部２０に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム４０に接続される。基板支持部１１は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。

プラズマ生成部１２は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、ＥＣＲプラズマ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｌａｓｍａ）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ：Ｈｅｌｉｃｏｎ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）、又は、表面波プラズマ（ＳＷＰ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）等であってもよい。また、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部及びＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部が用いられてもよい。一実施形態において、ＡＣプラズマ生成部で用いられるＡＣ信号（ＡＣ電力）は、１００ｋＨｚ～１０ＧＨｚの範囲内の周波数を有する。従って、ＡＣ信号は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号及びマイクロ波信号を含む。一実施形態において、ＲＦ信号は、 ２００ｋＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。

制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａを含んでもよい。コンピュータ２ａは、例えば、処理部（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２ａ１、記憶部２ａ２、及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。

以下に、プラズマ処理装置１の一例としての容量結合プラズマ処理装置の構成例について説明する。図２に示すように、容量結合プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０、ガス計測部５を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。側壁１０ａは接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０筐体とは電気的に絶縁される。

基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板（ウェハ）Ｗを支持するための中央領域（基板支持面）１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域（リング支持面）１１１ｂとを有する。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。一実施形態において、本体部１１１は、基台及び静電チャックを含む。基台は、導電性部材を含む。基台の導電性部材は下部電極として機能する。静電チャックは、基台の上に配置される。静電チャックの上面は、基板支持面１１１ａを有する。リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。１又は複数の環状部材のうち少なくとも１つはエッジリングである。また、図示は省略するが、基板支持部１１は、静電チャック、リングアセンブリ１１２及び基板Ｗのうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と基板支持面１１１ａとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。

シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、導電性部材を含む。シャワーヘッド１３の導電性部材は上部電極として機能する。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。

ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する少なくとも１つの流量変調デバイスを含んでもよい。

電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のような少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を、基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ生成部１２の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を基板支持部１１の導電性部材に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。

一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１３ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給される。第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。

また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、基板支持部１１の導電性部材に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のＤＣ信号は、基板支持部１１の導電性部材に印加される。一実施形態において、第１のＤＣ信号が、静電チャック内の電極のような他の電極に印加されてもよい。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、シャワーヘッド１３の導電性部材に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、シャワーヘッド１３の導電性部材に印加される。種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号がパルス化されてもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。

排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。これにより、プラズマ処理チャンバ１０内のガスは、排気システム４０によって排気される（黒塗り矢印参照）。

ガス計測部５（５Ａ，５Ｂ）は、プラズマ処理チャンバ１０内のガスを採取して計測する。図２に示すように、ガス計測部５（５Ａ）は、ガス計測装置５１と、バルブ５２と、配管５３と、を備える。配管５３の一端は、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａに設けられたガス採取口１０ｂと接続される。配管５３の他端は、ガス計測装置５１と接続される。また、配管５３には、バルブ５２が設けられている。

ガス計測装置５１は、例えば、四重極質量分析器（ＱＭＳ：Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ Ｍａｓｓ Ａｎａｌｙｚｅｒ）を用いることができる。四重極質量分析器は、ガスを質量の観点で分離することにより、微量な成分の計測を行うことができる。また、四重極質量分析器は、プラズマによるガスの解離を計測することができる。

四重極質量分析器は、イオンソース部、質量分析部、検出部を有する。イオンソース部は、フィラメント（後述するフィラメント５０１，５０２）と電源を備える。フィラメント電源は、フィラメントに電圧を印加する。電圧が印加され高温となったフィラメントは、熱電子を放出する。放出された熱電子は、ガスと衝突して、ガスをイオン化する。質量分析部は、４本の電極（四重極）に直流または交流の電圧を印加することにより、所定の質量のイオンを通過させる。検出部は、質量分析部を通過したイオンを検出する。

バルブ５２は、配管５３を開閉するとともに、プラズマ処理チャンバ１０内の圧力とガス計測装置５１側の圧力との間に圧力差を形成する。

なお、図３に示すように、ガス計測部５（５Ｂ）は、差動排気システムであってもよい。即ち、ガス計測部５は、ガス計測装置５１と、バルブ５２と、配管５３と、排気システム５４と、を備える。排気システム５４は、例えば配管５３のバルブ５２とガス計測装置５１の間に接続され得る。排気システム５４は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、ガス計測装置５１に供給されるガスの圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。これにより、プラズマ処理チャンバ１０内のガスは、排気システム４０によって排気される（黒塗り矢印参照）。また、配管５３内のガスは、排気システム５４によって排気される（黒塗り矢印参照）。

なお、フィラメントを用いてガスを計測するガス計測装置５１は、四重極質量分析器として説明するか、これに限られるものではない。ガス計測装置５１は、例えば、残留ガス分析計（ＲＧＡ：Ｒｅｓｉｄｕａｌ Ｇａｓ Ａｎａｌｙｚｅｒ）であってもよい。

次に、ガス計測部５について、図４から図６を用いて更に説明する。図４は、第１実施形態に係るガス計測部５Ａ１の一例の構成図である。図５は、第２実施形態に係るガス計測部５Ａ２の一例の構成図である。図６は、参考例に係るガス計測部５Ｘの一例の構成図である。なお、以下の説明において、ガス計測部５（５Ａ１，５Ａ２）は、差動排気システムを備えない構成（図２参照）を例に説明するが、これに限られるものではなく、差動排気システムを備える構成（図３参照）であってもよい。

図４に示す第１実施形態に係るガス計測部５Ａ１は、ガス計測装置５１と、バルブ５２と、配管５３と、を備える。ガス計測装置５１は、複数のフィラメントを備えており、ガス計測の際に用いるフィラメントを選択することができるように構成されている。図４に示す例においては、ガス計測装置５１は、２つのフィラメント５０１，５０２を備えている。制御部２（図１参照）は、ガス計測装置５１のフィラメント電源を制御することにより、電圧を印加するフィラメント５０１，５０２を選択することができる。即ち、制御部２（図１参照）は、ガス計測装置５１のフィラメント電源を制御することにより、ガス計測の際に用いるフィラメント５０１，５０２を選択することができる。

図５に示す第２実施形態に係るガス計測部５Ａ２では、複数のガス計測装置５１と、負複数のバルブ５２と、配管５３と、を備える。配管５３の一端は、ガス採取口１０ｂ（図２参照）と接続される。配管５３の他端は分岐しており、分岐した他端はそれぞれバルブ５２及びガス計測装置５１と接続される。各ガス計測装置５１は、それぞれフィラメントを備えている。図４に示す例においては、ガス計測部５Ａ２は、フィラメント５０１を備えるガス計測装置５１と、フィラメント５０２を備えるガス計測装置５１と、を備える。制御部２（図１参照）は、バルブ５２の開閉を制御することにより、ガス計測の際に用いるガス計測装置５１を選択することができる。即ち、制御部２（図１参照）は、バルブ５２の開閉を制御することにより、ガス計測の際に用いるフィラメント５０１，５０２を選択することができる。

ここで、フィラメント５０１，５０２は、材料が異なっている。例えば、フィラメント５０１は、イリジウム（Ｉｒ）を含む材料で形成されたフィラメント（Ｉｒ系フィラメント）である。フィラメント５０２は、タングステン（Ｗ）を含む材料で形成されたフィラメント（Ｗ系フィラメント）である。なお、フィラメント５０１，５０２は、イットリア（Ｙ）、レニウム（Ｒｅ）等の添加物が基材に導入されていてもよい。また、フィラメント５０１，５０２は、フィラメントの基材の表面に、イットリア（Ｙ）、レニウム（Ｒｅ）等を含む材料のコーティング層が形成されていてもよい。

ここで、イリジウム（Ｉｒ）を含む材料で形成されたフィラメント５０１は、アッシングやクリーニング等のプロセスで使用される酸素原子を含むガス（例えば、Ｏ_２ガス等）を用いたプロセスでは、安定してガスを計測することができる。一方、ハロゲン原子を含むガス（例えば、ＣＦ_４ガス、Ｃ_４Ｆ_８ガス、Ｃ_５Ｆ_８ガス、Ｃ_４Ｆ_６ガス、ＣＨＦ_３ガス、ＣＨ_２Ｆ_２ガス、Ｃｌ_２ガス、ＨＢｒガス等）を用いたプロセスでは、フィラメント５０１の消耗、劣化が激しく、短時間で損傷してしまうおそれがある。

また、タングステン（Ｗ）を含む材料で形成されたフィラメント５０２は、ハロゲン原子を含むガスを用いたプロセスでは、安定してガスを計測することができる。一方、酸素原子を含むガスを用いたプロセスでは、フィラメント５０２の消耗、劣化が激しく、短時間で損傷してしまうおそれがある。

これに対し、図６に示す参考例に係るガス計測部５Ｘは、ガス計測装置５１と、バルブ５２と、配管５３と、を備える。ここで、ガス計測装置５１は、１種類のフィラメント５００を備えている。

＜プロセス処理方法＞
次に、図７から図１０を用いて、プロセス処理におけるガス計測について、図７から図１０を用いて説明する。

図７は、プロセス処理におけるのガス計測を説明するフローチャートの一例である。

ステップＳ１０１において、基板Ｗをプラズマ処理チャンバ１０内に搬送して、基板支持部１１で基板Ｗを支持させる。

ステップＳ１０２において、制御部２は、処理条件の読み込みを行う。ここで、記憶部２ａ２には、処理条件が予め記憶されている。１つの処理条件は、１以上の異なる処理工程を含み、各処理工程は、ガス供給部２０からプラズマ処理チャンバ１０に供給されるガス種、ガス流量、プラズマ処理空間１０ｓ内圧力、電源３０の電圧等を含む。また、各処理工程の条件に、ガス計測に用いるフィラメントの種類が含まれている。

ステップＳ１０３において、制御部２は、処理条件に規定された次の処理工程のフィラメントを判定する。規定されたフィラメントが第１フィラメントの場合、制御部２の処理はステップＳ１０４に進む。規定されたフィラメントが第２フィラメントの場合、制御部２の処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０４において、制御部２は、フィラメント（第１フィラメント）５０１を選択する。具体的には、図４に示すガス計測部５Ａ１において、制御部２は、フィラメント電源を制御してフィラメント５０１に電圧を印加する。図５に示すガス計測部５Ａ２において、制御部２は、フィラメント５０１を有するガス計測装置５１に対応するバルブ５２を開け、フィラメント５０２を有するガス計測装置５１に対応するバルブ５２を閉じる。

ステップＳ１０５において、制御部２は、フィラメント（第２フィラメント）５０２を選択する。具体的には、図４に示すガス計測部５Ａ１において、制御部２は、フィラメント電源を制御してフィラメント５０２に電圧を印加する。図５に示すガス計測部５Ａ２において、制御部２は、フィラメント５０２を有するガス計測装置５１に対応するバルブ５２を開け、フィラメント５０１を有するガス計測装置５１に対応するバルブ５２を閉じる。

ステップＳ１０６において、制御部２は、プラズマ処理装置１を制御して処理工程を実行する。ここで、選択されたフィラメントを用いてガスを計測する。

ステップＳ１０７において、制御部２は、全ての処理工程が終了したか否かを判定する。全ての処理工程が終了していない場合（Ｓ１０７・Ｎｏ）、制御部２の処理はステップＳ１０２に戻り、次の処理工程に応じてフィラメントを選択し、プロセス処理を行う（Ｓ１０２～Ｓ１０６）。全ての処理工程が終了した場合（Ｓ１０７・Ｙｅｓ）、制御部２の処理はステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８において、基板Ｗをプラズマ処理チャンバ１０から搬送（搬出）する。

図８は、プロセス処理におけるのガス計測を説明するフローチャートの他の一例である。

ステップＳ２０１において、基板Ｗをプラズマ処理チャンバ１０内に搬送して、基板支持部１１で基板Ｗを支持させる。

ステップＳ２０２において、制御部２は、処理条件の読み込みを行う。ここで、記憶部２ａ２には、処理条件が予め記憶されている。１つの処理条件は、１以上の異なる処理工程を含み、各処理工程は、ガス供給部２０からプラズマ処理チャンバ１０に供給されるガス種、ガス流量、プラズマ処理空間１０ｓ内圧力、電源３０の電圧等を含む。

ステップＳ２０３において、制御部２は、処理条件に規定された次の処理工程に用いる処理ガスは酸素原子を含むガスか否かを判定する。処理ガスは酸素原子を含む場合（Ｓ２０３・ＹＥＳ）、制御部２の処理はステップＳ２０４に進む。処理ガスは酸素原子を含まない場合（Ｓ２０３・ＮＯ）、制御部２の処理はステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０４において、制御部２は、フィラメント（第１フィラメント）５０１を選択する。具体的には、図４に示すガス計測部５Ａ１において、制御部２は、フィラメント電源を制御してフィラメント５０１に電圧を印加する。図５に示すガス計測部５Ａ２において、制御部２は、フィラメント５０１を有するガス計測装置５１に対応するバルブ５２を開け、フィラメント５０２を有するガス計測装置５１に対応するバルブ５２を閉じる。

ステップＳ２０５において、制御部２は、フィラメント（第２フィラメント）５０２を選択する。具体的には、図４に示すガス計測部５Ａ１において、制御部２は、フィラメント電源を制御してフィラメント５０２に電圧を印加する。図５に示すガス計測部５Ａ２において、制御部２は、フィラメント５０２を有するガス計測装置５１に対応するバルブ５２を開け、フィラメント５０１を有するガス計測装置５１に対応するバルブ５２を閉じる。

ステップＳ２０６において、制御部２は、プラズマ処理装置１を制御して処理工程を実行する。ここで、選択されたフィラメントを用いてガスを計測する。

ステップＳ２０７において、制御部２は、全ての処理工程が終了したか否かを判定する。全ての処理工程が終了していない場合（Ｓ２０７・Ｎｏ）、制御部２の処理はステップＳ２０２に戻り、次の処理工程に応じてフィラメントを選択し、プロセス処理を行う（Ｓ２０２～Ｓ２０６）。全ての処理工程が終了した場合（Ｓ２０７・Ｙｅｓ）、制御部２の処理はステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０８において、基板Ｗをプラズマ処理チャンバ１０から搬送（搬出）する。

図９は、プロセス処理におけるのガス計測を説明するフローチャートの更に他の一例である。

ステップＳ３０１において、基板Ｗをプラズマ処理チャンバ１０内に搬送して、基板支持部１１で基板Ｗを支持させる。

ステップＳ３０２において、制御部２は、処理条件の読み込みを行う。ここで、記憶部２ａ２には、処理条件が予め記憶されている。１つの処理条件は、１以上の異なる処理工程を含み、各処理工程は、ガス供給部２０からプラズマ処理チャンバ１０に供給されるガス種、ガス流量、プラズマ処理空間１０ｓ内圧力、電源３０の電圧等を含む。

ステップＳ３０３において、制御部２は、処理条件に規定された次の処理工程に用いる処理ガスはハロゲン原子を含むガスか否かを判定する。処理ガスはハロゲン原子を含む場合（Ｓ３０３・ＹＥＳ）、制御部２の処理はステップＳ３０４に進む。処理ガスはハロゲン原子を含まない場合（Ｓ３０３・ＮＯ）、制御部２の処理はステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０４において、制御部２は、フィラメント（第２フィラメント）５０２を選択する。具体的には、図４に示すガス計測部５Ａ１において、制御部２は、フィラメント電源を制御してフィラメント５０２に電圧を印加する。図５に示すガス計測部５Ａ２において、制御部２は、フィラメント５０２を有するガス計測装置５１に対応するバルブ５２を開け、フィラメント５０１を有するガス計測装置５１に対応するバルブ５２を閉じる。

ステップＳ３０５において、制御部２は、フィラメント（第１フィラメント）５０１を選択する。具体的には、図４に示すガス計測部５Ａ１において、制御部２は、フィラメント電源を制御してフィラメント５０１に電圧を印加する。図５に示すガス計測部５Ａ２において、制御部２は、フィラメント５０１を有するガス計測装置５１に対応するバルブ５２を開け、フィラメント５０２を有するガス計測装置５１に対応するバルブ５２を閉じる。

ステップＳ３０６において、制御部２は、プラズマ処理装置１を制御して処理工程を実行する。ここで、選択されたフィラメントを用いてガスを計測する。

ステップＳ３０７において、制御部２は、全ての処理工程が終了したか否かを判定する。全ての処理工程が終了していない場合（Ｓ３０７・Ｎｏ）、制御部２の処理はステップＳ３０２に戻り、次の処理工程に応じてフィラメントを選択し、プロセス処理を行う（Ｓ３０２～Ｓ３０６）。全ての処理工程が終了した場合（Ｓ３０７・Ｙｅｓ）、制御部２の処理はステップＳ３０８に進む。

ステップＳ３０８において、基板Ｗをプラズマ処理チャンバ１０から搬送（搬出）する。

図１０は、プロセス処理におけるのガス計測を説明するフローチャートの更に他の一例である。

ステップＳ４０１において、基板Ｗをプラズマ処理チャンバ１０内に搬送して、基板支持部１１で基板Ｗを支持させる。

ステップＳ４０２において、制御部２は、処理条件の読み込みを行う。ここで、記憶部２ａ２には、処理条件が予め記憶されている。１つの処理条件は、１以上の異なる処理工程を含み、各処理工程は、ガス供給部２０からプラズマ処理チャンバ１０に供給されるガス種、ガス流量、プラズマ処理空間１０ｓ内圧力、電源３０の電圧等を含む。

ステップＳ４０３において、制御部２は、処理条件に規定された次の処理工程に用いる処理ガスは酸素原子を含むガスか否かを判定する。処理ガスは酸素原子を含む場合（Ｓ４０３・ＹＥＳ）、制御部２の処理はステップＳ４０４に進む。処理ガスは酸素原子を含まない場合（Ｓ４０３・ＮＯ）、制御部２の処理はステップＳ４０６に進む。

ステップＳ４０４において、制御部２は、処理条件に規定された次の処理工程に用いる処理ガスはハロゲン原子を含むガスか否かを判定する。処理ガスはハロゲン原子を含む場合（Ｓ４０４・ＹＥＳ）、制御部２の処理はステップＳ４０５に進む。処理ガスはハロゲン原子を含まない場合（Ｓ４０４・ＮＯ）、制御部２の処理はステップＳ４０７に進む。

ステップＳ４０５において、制御部２は、処理条件に規定された次の処理工程に用いる処理ガスは、全ガス流量に対する酸素原子を含むガスの流量の割合（（酸素原子を含むガスの流量（ｓｃｃｍ）／全ガス流量（ｓｃｃｍ））×１００％）が所定の閾値（例えば３０％）以上か否かを判定する。処理ガスは酸素原子を含むガスを３０％以上含む場合（Ｓ４０５・ＹＥＳ）、制御部２の処理はステップＳ４０７に進む。処理ガスは酸素原子を含むガスを３０％以上含まない場合（Ｓ４０５・ＮＯ）、制御部２の処理はステップＳ４０８に進む。

ステップＳ４０６において、制御部２は、処理条件に規定された次の処理工程に用いる処理ガスはハロゲン原子を含むガスか否かを判定する。処理ガスはハロゲン原子を含む場合（Ｓ４０６・ＹＥＳ）、制御部２の処理はステップＳ４０８に進む。処理ガスはハロゲン原子を含まない場合（Ｓ４０６・ＮＯ）、制御部２の処理はステップＳ４０７に進む。

ステップＳ４０７において、制御部２は、フィラメント（第１フィラメント）５０１を選択する。具体的には、図４に示すガス計測部５Ａ１において、制御部２は、フィラメント電源を制御してフィラメント５０１に電圧を印加する。図５に示すガス計測部５Ａ２において、制御部２は、フィラメント５０１を有するガス計測装置５１に対応するバルブ５２を開け、フィラメント５０２を有するガス計測装置５１に対応するバルブ５２を閉じる。

ステップＳ４０８において、制御部２は、フィラメント（第２フィラメント）５０２を選択する。具体的には、図４に示すガス計測部５Ａ１において、制御部２は、フィラメント電源を制御してフィラメント５０２に電圧を印加する。図５に示すガス計測部５Ａ２において、制御部２は、フィラメント５０２を有するガス計測装置５１に対応するバルブ５２を開け、フィラメント５０１を有するガス計測装置５１に対応するバルブ５２を閉じる。

ステップＳ４０９において、制御部２は、プラズマ処理装置１を制御して処理工程を実行する。ここで、選択されたフィラメントを用いてガスを計測する。

ステップＳ４１０において、制御部２は、全ての処理工程が終了したか否かを判定する。全ての処理工程が終了していない場合（Ｓ４１０・Ｎｏ）、制御部２の処理はステップＳ４０２に戻り、次の処理工程に応じてフィラメントを選択し、プロセス処理を行う（Ｓ４０２～Ｓ４０９）。全ての処理工程が終了した場合（Ｓ４１０・Ｙｅｓ）、制御部２の処理はステップＳ４１１に進む。

ステップＳ４１１において、基板Ｗをプラズマ処理チャンバ１０から搬送（搬出）する。

即ち、酸素原子を含むガスをプラズマ処理チャンバ１０に供給する処理において、制御部２はフィラメント（第１フィラメント）５０１を選択する。ハロゲン原子を含むガスをプラズマ処理チャンバ１０に供給する処理において、制御部２はフィラメント（第２フィラメント）５０２を選択する。また、酸素原子を含むガス及びハロゲン原子を含むガスをプラズマ処理チャンバ１０に供給する処理において、制御部２は酸素原子を含むガスの割合が所定の閾値（例えば３０％）以上の場合フィラメント（第１フィラメント）５０１を選択し、酸素原子を含むガスの割合が所定の閾値（例えば３０％）未満の場合フィラメント（第２フィラメント）５０２を選択する。また、酸素原子を含むガスをプラズマ処理チャンバ１０に供給せず、かつ、ハロゲン原子を含むガスをプラズマ処理チャンバ１０に供給しない処理において、制御部２はフィラメント（第１フィラメント）５０１を選択する。

ここで、参考例に係るガス計測部５Ｘ（図６参照）を用いたプラズマ処理システムにおいて、１つのプラズマ処理チャンバ１０内でプロセスガスを切り替えて基板Ｗに対して連続して異なる処理を行う。例えば、酸素原子を含むガスを供給するプロセスと、ハロゲン原子を含むガスを供給するプロセスとを、行う。この場合、フィラメント５００が劣化し、フィラメント５００の劣化によりガス計測の安定性が低下するおそれがある。

これに対し、本実施形態に係るガス計測部５Ａ１，５Ａ２（図４，５参照）を用いたプラズマ処理システムにおいて、１つのプラズマ処理チャンバ１０内でプロセスガスを切り替えて基板Ｗに対して連続して異なる処理を行う。例えば、酸素原子を含むガスを供給するプロセスと、ハロゲン原子を含むガスを供給するプロセスとを、行う。この場合、酸素原子を含むガスを供給するプロセスにおいて、イリジウム（Ｉｒ）を含む材料で形成されたフィラメント（第１フィラメント）５０１を用いてガス計測を行う。また、ハロゲン原子を含むガスを供給するプロセスにおいて、タングステン（Ｗ）を含む材料で形成されたフィラメント（第２フィラメント）５０２を用いてガス計測を行う。これにより、フィラメント５０１，５０２の劣化を抑制することができる。また、フィラメント５０１，５０２の劣化によりガス計測の安定性が低下することを抑制することで、ガス計測の安定性を向上させることができる。

また、酸素原子を含むガスをプラズマ処理チャンバ１０に供給せず、かつ、ハロゲン原子を含むガスをプラズマ処理チャンバ１０に供給しない処理において、イリジウム（Ｉｒ）を含む材料で形成されたフィラメント（第１フィラメント）５０１を用いてガス計測を行う。

＜較正方法＞
次に、較正方法について図１１を用いて説明する。図１１は、複数のガス計測装置５１で検出されるイオン電流値の一例を示すグラフである。ここでは、縦軸はイオン電流値であり、横軸は時間である。

ガス計測部５Ａ２（図５参照）において、制御部２は両方のバルブ５２を開き、フィラメント５０１を有するガス計測装置５１及びフィラメント５０２を有するガス計測装置５１の両方を同時に用いてガスを検出する。例えば、フィラメント５０１を有するガス計測装置５１のイオン電流値を実線で示し、フィラメント５０２を有するガス計測装置５１のイオン電流値を破線で示す。

このように、同一のガスに対して、フィラメント５０１，５０２の異なるガス計測装置５１でイオン電流値をそれぞれ検出することにより、較正を行うことができる。例えば、
フィラメント５０１を有するガス計測装置５１のイオン電流値（実線）の値とフィラメント５０２を有するガス計測装置５１のイオン電流値（破線）の値とから較正係数を算出することができる。

なお、図示は省略するが、ガス計測部５Ａ１（図４参照）において、プラズマ処理チャンバ１０内のガスが定常状態において、制御部２は、一方のフィラメント５０１に対して電圧を印加してイオン電流値を検出した後、他方のフィラメント５０２に対して電圧を印加してイオン電流値を検出する。

これにより、同一の状態のガスに対して、異なるフィラメント５０１，５０２を用いてイオン電流値をそれぞれ検出することにより、較正を行うことができる。

以上、プラズマ処理システムの実施形態等について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

１０ｂ ガス採取口
５ ガス計測部
５Ａ ガス計測部
５Ｂ ガス計測部
５１ ガス計測装置
５２ バルブ
５３ 配管
５４ 排気システム
５０１，５０２ フィラメント
５０１ フィラメント
５０２ フィラメント

Claims (18)

1. チャンバと、
   前記チャンバ内に設けられ、基板を支持する基板支持部と、
   前記チャンバ内に処理ガスを供給するガス供給部と、
   ＲＦ信号を供給して前記チャンバ内に前記処理ガスのプラズマを生成するＲＦ電源と、
   前記プラズマ中のガスを計測するガス計測部と、
   制御部と、を備え、
   前記ガス計測部は、第１フィラメントと、前記第１フィラメントとは材料が異なる第２フィラメントと、を有する、
   基板処理システム。
2. 前記ガス計測部は、
   前記第１フィラメント及び前記第２フィラメントを有するガス計測装置を備える、
   請求項１に記載の基板処理システム。
3. 前記ガス計測部は、
   前記第１フィラメントを有する第１ガス計測装置及び前記第２フィラメントを有する第２ガス計測装置を備える、
   請求項１に記載の基板処理システム。
4. 前記制御部は、
   処理条件におけるガス種に基づいて、
   前記第１フィラメント及び前記第２フィラメントから計測に用いるフィラメントを選択するよう制御する、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基板処理システム。
5. 前記処理条件は、複数の処理工程を含み、
   前記制御部は、
   各処理工程のガス種に基づいて、
   前記第１フィラメント及び前記第２フィラメントから計測に用いるフィラメントを選択するよう制御する、
   請求項４に記載の基板処理システム。
6. 前記第１フィラメントは、イリジウムを含むフィラメントであり、
   前記第２フィラメントは、タングステンを含むフィラメントである、
   請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の基板処理システム。
7. 前記制御部は、
   酸素原子を含むガスを前記チャンバに供給する処理において、前記イリジウムを含むフィラメントを選択するよう制御する、
   請求項６に記載の基板処理システム。
8. 前記制御部は、
   ハロゲン原子を含むガスを前記チャンバに供給する処理において、前記タングステンを含むフィラメントを選択するよう制御する、
   請求項６に記載の基板処理システム。
9. 前記制御部は、酸素原子を含むガス及びハロゲン原子を含むガスを前記チャンバに供給する処理において、全ガス流量に対する前記酸素原子を含むガスの流量の割合が３０％以上であればイリジウムを含むフィラメントを選択し、３０％未満であればタングステンを含むフィラメントを選択するよう制御する、
   請求項６に記載の基板処理システム。
10. 前記制御部は、
    酸素原子を含むガスを前記チャンバに供給せず、かつ、ハロゲン原子を含むガスを前記チャンバに供給しない処理において、前記イリジウムを含むフィラメントを選択するよう制御する、
    請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の基板処理システム。
11. 前記制御部は、
    処理条件に規定されたフィラメントに基づいて、
    前記第１フィラメント及び前記第２フィラメントから計測に用いるフィラメントを選択するよう制御する、
    請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基板処理システム。
12. チャンバと、前記チャンバ内に設けられ、基板を支持する基板支持部と、前記チャンバ内に処理ガスを供給するガス供給部と、ＲＦ信号を供給して前記チャンバ内に前記処理ガスのプラズマを生成するＲＦ電源と、前記プラズマ中のガスを計測するガス計測部と、制御部と、を備え、前記ガス計測部は、第１フィラメントと、前記第１フィラメントとは材料が異なる第２フィラメントと、を有する、基板処理システムのガス計測方法であって、
    処理条件におけるガス種に基づいて、前記第１フィラメント及び前記第２フィラメントから計測に用いるフィラメントを選択する、
    ガス計測方法。
13. 前記処理条件は、複数の処理工程を含み、
    各処理工程のガス種に基づいて、前記第１フィラメント及び前記第２フィラメントから計測に用いるフィラメントを選択する、
    請求項１２に記載のガス計測方法。
14. 前記第１フィラメントは、イリジウムを含むフィラメントであり、前記第２フィラメントは、タングステンを含むフィラメントであり、
    酸素原子を含むガスを前記チャンバに供給する処理において、前記イリジウムを含むフィラメントを選択する、
    請求項１２または請求項１３に記載のガス計測方法。
15. ハロゲン原子を含むガスを前記チャンバに供給する処理において、前記タングステンを含むフィラメントを選択する、
    請求項１４に記載のガス計測方法。
16. 酸素原子を含むガス及びハロゲン原子を含むガスを前記チャンバに供給する処理において、全ガス流量に対する前記酸素原子を含むガスの流量の割合が３０％以上であればイリジウムを含むフィラメントを選択し、３０％未満であればタングステンを含むフィラメントを選択する、
    請求項１４または請求項１５に記載のガス計測方法。
17. 酸素原子を含むガスを前記チャンバに供給せず、かつ、ハロゲン原子を含むガスを前記チャンバに供給しない処理において、前記イリジウムを含むフィラメントを選択する、
    請求項１４または請求項１５に記載のガス計測方法。
18. チャンバと、前記チャンバ内に設けられ、基板を支持する基板支持部と、前記チャンバ内に処理ガスを供給するガス供給部と、ＲＦ信号を供給して前記チャンバ内に前記処理ガスのプラズマを生成するＲＦ電源と、前記プラズマ中のガスを計測するガス計測部と、制御部と、を備え、前記ガス計測部は、第１フィラメントと、前記第１フィラメントとは材料が異なる第２フィラメントと、を有する、基板処理システムのガス計測方法であって、
    処理条件に規定されたフィラメントに基づいて、前記第１フィラメント及び前記第２フィラメントから計測に用いるフィラメントを選択する、
    ガス計測方法。

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