JP6567943B2 - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施の形態による図7に示すようなプラズマ処理装置における要部の構成の一例を示す説明図である。この図1では、プラズマ処理装置が有する被加工試料設置部100および該被加工試料設置部100に接続される各回路部について示している。
ここで、これまでのESC電源の出力電圧の制御技術について説明する。
そこで、図1に示すプラズマ処理装置では、前述したように高周波整合器111に、高電圧側Vpp検出器108および低電圧側Vpp検出器109を備える構成とした。そして、ESC電源制御部116が、高電圧側Vpp検出器108および低電圧側Vpp検出器109から検出される検出値を用いてESC電源105A,105Bの出力値を決定する。
図4は、図1のプラズマ処理装置における各部の信号タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
図5は、図1のプラズマ処理装置が有するESC電源制御部116によるエッチング処理中の制御動作の一例を示すフローチャートである。
ップS503,S504)。
510)。
たとえば、しきい値Vd=3000VのESC電極を用いて、VESC=3000V、R
1=0.45、D=80%のレシピ設定値に対し、Vpp_H=4000V、Vpp_L
=0Vがモニタされた場合について考える。
側Vpp検出器109が付いていない場合、式5,6にVpp_L=0を代入して、
また、前記した実施例1の形態は、双極方式電極についての例を示したが、単極方式電極においても適用できる。
図6は、図1のプラズマ処理装置における要部の構成の他の例を示す説明図である。
ESC電源の出力Vを式7へ代用して計算することが可能であるが、単極方式電極の吸着電圧の設定値は単極となるため、VESC値は2分割せずそのままを代入して算出する。
すなわち、式19に基づいて算出できる。
のVdc/Vpp比、R2Lは低出力時のVdc/Vpp比である。
=0Vがモニタされた場合について考える。
高電圧時のESCは、式19からECSは―644V、TMの高電圧時はCW時の式3から−180Vとなる。低電圧時のESC電極と被加工試料間の電圧は、|464V|となり、しきい値Vdを下回るため使用制限エラー、すなわち静電吸着膜の耐圧不良にはならない。
101 基材部
102 静電吸着膜
103A ESC電極
103B ESC電極
104 被加工試料
105A ESC電源
105B ESC電源
106A 低域通過フィルタ
106B 低域通過フィルタ
107 プラズマ
108 高電圧側Vpp検出器
109 低電圧側Vpp検出器
110 バイアス整合器
111 高周波整合器
112 高周波電源
113 冷媒流路
114 ヘリウム供給部
115 エッチング制御部
116 ESC電源制御部
Claims (14)
- 試料がプラズマ処理される処理室と、
プラズマを生成するための高周波電力を供給する第1の高周波電源と、
前記試料を静電吸着膜に静電吸着させる第1の電極および第2の電極を具備し、前記試料が載置される試料台と、
前記第1の電極に第1の直流電圧を印加する第1の直流電源と、
前記第2の電極に第2の直流電圧を印加する第2の直流電源と、
前記試料台に高周波電力を供給する第2の高周波電源と、
前記試料台に印加された高周波電圧の第1の電圧値および第2の電圧値を検知する電圧検知部と、
前記第1の直流電源および前記第2の直流電源を制御する電源制御部と、を備え、
前記電源制御部は、前記試料台に供給される高周波電力が時間変調される場合、前記第1の電圧値、前記第2の電圧値および前記時間変調のデュティ比に基づいて前記高周波電圧のピーク間電圧値の時間平均値を求め、予め設定された前記第1の直流電圧と予め設定された前記第2の直流電圧の電位差および前記求められた時間平均値を用いて前記第1の直流電圧および前記第2の直流電圧を求め、前記求められた前記第1の直流電圧および前記求められた前記第2の直流電圧をそれぞれ前記第1の電極および前記第2の電極に印加するように前記第1の直流電源および前記第2の直流電源をそれぞれ制御し、
前記第1の電圧値は、前記時間変調された高周波電力の第1の期間における前記高周波電圧のピーク間電圧値であり、
前記第2の電圧値は、前記時間変調された高周波電力の第2の期間における前記高周波電圧のピーク間電圧値であり、
前記第1の期間の振幅は、前記第2の期間の振幅より大きいことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
前記電源制御部は、前記静電吸着膜の絶縁耐圧の上限以上の電圧が前記静電吸着膜に印加されたか否かを判定し、前記絶縁耐圧の上限以上の電圧が前記静電吸着膜に印加されたと判定した回数が予め設定された回数を上回った場合、前記静電吸着膜を交換することを促す警告を出力することを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項2に記載のプラズマ処理装置において、
前記電源制御部は、前記第1の直流電圧および前記第2の直流電圧に基づいて前記第1の電極と前記試料の間の第1の電位差および前記第2の電極と前記試料の間の第2の電位差を求め、前記求められた前記第1の電位差または前記求められた前記第2の電位差が予め設定された前記絶縁耐圧の上限のしきい値以上の場合、前記絶縁耐圧の上限以上の電圧が前記静電吸着膜に印加されたと判定することを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置において、
前記求められた前記第1の直流電圧および前記求められた前記第2の直流電圧は、プラズマ処理中に逐次求められ、
前記電源制御部は、前記逐次求められた前記第1の直流電圧および前記逐次求められた前記第2の直流電圧をそれぞれ前記第1の電極および前記第2の電極に印加するように前記第1の直流電源および前記第2の直流電源をそれぞれ制御することを特徴とするプラズマ処理装置。 - 試料がプラズマ処理される処理室と、
プラズマを生成するための高周波電力を供給する第1の高周波電源と、
前記試料を静電吸着膜に静電吸着させる電極を具備し前記試料が載置される試料台と、
前記電極に直流電圧を印加する直流電源と、
前記試料台に高周波電力を供給する第2の高周波電源と、
前記試料台に印加された高周波電圧の第1の電圧値および第2の電圧値を検知する電圧検知部と、
前記直流電源を制御する電源制御部と、を備え、
前記電源制御部は、前記試料台に供給される高周波電力が時間変調される場合、前記第1の電圧値、前記第2の電圧値および前記時間変調のデュティ比に基づいて前記高周波電圧のピーク間電圧値の時間平均値を求め、前記求められた時間平均値および予め設定された前記直流電圧を用いて前記直流電圧を求め、前記求められた前記直流電圧を前記電極に印加するように前記直流電源を制御し、
前記第1の電圧値は、前記時間変調された高周波電力の第1の期間における前記高周波電圧のピーク間電圧値であり、
前記第2の電圧値は、前記時間変調された高周波電力の第2の期間における前記高周波電圧のピーク間電圧値であり、
前記第1の期間の振幅は、前記第2の期間の振幅より大きいことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項5に記載のプラズマ処理装置において、
前記求められた直流電圧は、前記試料がプラズマ処理される前に予め求められており、前記プラズマ処理の条件を規定するプラズマ処理条件に前記予め求められた前記直流電圧が設定されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項5に記載のプラズマ処理装置において、
前記求められた直流電圧は、プラズマ処理中に逐次求められ、
前記電源制御部は、前記逐次求められた直流電圧を前記電極に印加するように前記直流電源を制御することを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項5に記載のプラズマ処理装置において、
前記高周波電圧のピーク間電圧値の時間平均値は、前記第1の電圧値と前記デュティ比との積に前記第2の電圧値と1から前記デュティ比を減じた値との積を加算して求められた値であることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 試料を静電吸着膜に静電吸着させる第1の電極および第2の電極を具備する試料台に時間変調された高周波電力を供給しながら前記試料台に載置される前記試料をプラズマエッチングするプラズマ処理方法において、
前記第1の電極に第1の直流電圧を印加する工程と、
前記第2の電極に第2の直流電圧を印加する工程と、
第1の電圧値、第2の電圧値および前記時間変調のデュティ比に基づいて前記試料台に印加された高周波電圧のピーク間電圧値の時間平均値を求める工程と、
予め設定された前記第1の直流電圧と予め設定された前記第2の直流電圧の電位差および前記求められた時間平均値を用いて前記第1の直流電圧および前記第2の直流電圧を求める工程と、
前記求められた前記第1の直流電圧および前記求められた前記第2の直流電圧をそれぞれ前記第1の電極および前記第2の電極に印加する工程と、を有し、
前記第1の電圧値は、前記時間変調された高周波電力の第1の期間における前記高周波電圧のピーク間電圧値であり、
前記第2の電圧値は、前記時間変調された高周波電力の第2の期間における前記高周波電圧のピーク間電圧値であり、
前記第1の期間の振幅は、前記第2の期間の振幅より大きいことを特徴とするプラズマ処理方法。 - 請求項9に記載のプラズマ処理方法において、
前記求められた前記第1の直流電圧および前記求められた前記第2の直流電圧は、プラズマ処理中に逐次求められ、
前記逐次求められた前記第1の直流電圧および前記逐次求められた前記第2の直流電圧をそれぞれ前記第1の電極および前記第2の電極に印加することを特徴とするプラズマ処理方法。 - 請求項9に記載のプラズマ処理方法において
前記プラズマエッチングの条件を規定するプラズマ処理条件に設定されるパラメータは、前記第1の直流電圧の初期値と、前記第2の直流電圧の初期値と、前記高周波電圧のピーク間電圧値に対する前記試料台に印加される自己バイアス電圧の比と、前記第1の直流電圧の初期値と前記第2の直流電圧の初期値との電位差と、を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。 - 請求項9に記載のプラズマ処理方法において、
前記静電吸着膜の絶縁耐圧の上限以上の電圧が前記静電吸着膜に印加されたか否かを判定し、前記絶縁耐圧の上限以上の電圧が前記静電吸着膜に印加されたと判定した回数が予め設定された回数を上回った場合、前記静電吸着膜を交換することを促す警告をする工程をさらに有することを特徴とするプラズマ処理方法。 - 請求項12に記載のプラズマ処理方法において、
前記第1の直流電圧および前記第2の直流電圧に基づいて前記第1の電極と前記試料の間の第1の電位差および前記第2の電極と前記試料の間の第2の電位差を求め、
前記求められた前記第1の電位差または前記求められた前記第2の電位差が予め設定された前記絶縁耐圧の上限のしきい値以上の場合、前記絶縁耐圧の上限以上の電圧が前記静電吸着膜に印加されたと判定する工程をさらに有することを特徴とするプラズマ処理方法。 - 試料を静電吸着膜に静電吸着させる電極を具備する試料台に時間変調された高周波電力を供給しながら前記試料台に載置される前記試料をプラズマエッチングするプラズマ処理方法において、
前記電極に直流電圧を印加する工程と、
第1の電圧値、第2の電圧値および前記時間変調のデュティ比に基づいて前記試料台に印加された高周波電圧のピーク間電圧値の時間平均値を求める工程と、
前記求められた時間平均値および予め設定された前記直流電圧を用いて前記直流電圧を求める工程と、
前記求められた前記直流電圧を前記電極に印加する工程と、を有し、
前記第1の電圧値は、前記時間変調された高周波電力の第1の期間における前記高周波電圧のピーク間電圧値であり、
前記第2の電圧値は、前記時間変調された高周波電力の第2の期間における前記高周波電圧のピーク間電圧値であり、
前記第1の期間の振幅は、前記第2の期間の振幅より大きいことを特徴とするプラズマ処理方法。
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