JP7020311B2 - Board processing equipment and board processing method - Google Patents
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Description
本開示は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。 The present disclosure relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method.
フラットパネルディスプレイ(Flat Panel Display:FPD)の製造工程においては、基板に対してプラズマを用いてエッチング処理や成膜処理を行うプロセスがある。このプロセスは、真空容器内の載置台に基板を載置し、この載置台の上方の空間に供給された処理ガスに高周波エネルギーを与えて、例えば容量結合プラズマや誘導結合プラズマを発生させることにより行われる。このような装置に用いられる載置台には、例えば静電チャックと呼ばれる基板の固定機構が設けられる場合がある。静電チャックは、誘電体層内に静電吸着電極が配置された構成となっており、静電吸着電極に直流電圧を印加することにより、静電吸着力によって、基板が載置台上に保持される。 In the manufacturing process of a flat panel display (FPD), there is a process of performing an etching process or a film forming process on a substrate by using plasma. This process involves placing the substrate on a mounting table in a vacuum vessel and applying high frequency energy to the processing gas supplied to the space above the mounting table to generate, for example, capacitively coupled plasma or inductively coupled plasma. Will be done. The mounting table used in such a device may be provided with a substrate fixing mechanism called, for example, an electrostatic chuck. The electrostatic chuck has a configuration in which electrostatic adsorption electrodes are arranged in a dielectric layer, and by applying a DC voltage to the electrostatic adsorption electrodes, the substrate is held on the mounting table by the electrostatic adsorption force. Will be done.
特許文献1には、基板を載置台に静電吸着するにあたって、静電吸着電極に供給される直流電圧を監視することで、基板の載置台からの剥離を検知する技術が記載されている。本技術では、監視している直流電圧が、予め設定されたしきい値を越えたときに、載置台から基板が剥離したと判断し、プラズマ生成用高周波電源への高周波電力を停止する。
本開示は、大型の基板の載置台からの部分的な剥離を精度よく検知する技術を提供する。 The present disclosure provides a technique for accurately detecting partial peeling of a large substrate from a mounting table.
本開示の一態様による基板処理装置は、
基板に対して処理ガスを用いた基板処理を行うための真空容器内に設けられ、処理対象の基板が載置される載置台と、
前記載置台に設けられた誘電体層内に形成され、前記載置台に載置された基板の周縁部を静電吸着するために、前記周縁部の平面形状に対応して設けられた第1の静電吸着電極と、
前記載置台に設けられた誘電体層内に、前記第1の静電吸着電極とは分離して形成され、前記載置台に載置された基板の中央部を静電吸着するために、前記中央部の形状に対応して設けられた第2の静電吸着電極と、
前記第1の静電吸着電極、及び第2の静電吸着電極に、各々、予め設定された電圧設定値に対応する直流電圧を印加する第1の直流電源、及び第2の直流電源と、
前記第1の静電吸着電極に印加される直流電圧を測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部にて測定された直流電圧が予め設定されたしきい値を超えた場合に、前記第1の静電吸着電極を用いて静電吸着されている基板の剥離が発生したことを検知する剥離検知部と、を備えたことを特徴とする。
The substrate processing apparatus according to one aspect of the present disclosure is
A mounting table provided in a vacuum container for processing a substrate using a processing gas and on which the substrate to be processed is placed, and
A first unit formed in the dielectric layer provided on the above-mentioned pedestal and provided corresponding to the planar shape of the rim portion in order to electrostatically adsorb the peripheral portion of the substrate mounted on the above-mentioned pedestal. Electrostatic adsorption electrode and
In order to electrostatically adsorb the central portion of the substrate mounted on the above-mentioned pedestal, which is formed separately from the first electrostatic adsorption electrode in the dielectric layer provided on the above-mentioned pedestal. A second electrostatic adsorption electrode provided corresponding to the shape of the central part,
A first DC power supply and a second DC power supply that apply a DC voltage corresponding to a preset voltage set value to the first electrostatic adsorption electrode and the second electrostatic adsorption electrode, respectively.
A voltage measuring unit that measures the DC voltage applied to the first electrostatic adsorption electrode, and
When the DC voltage measured by the voltage measuring unit exceeds a preset threshold value, it is determined that the substrate electrostatically adsorbed by the first electrostatic adsorption electrode has peeled off. It is characterized by being provided with a peeling detection unit for detecting.
本開示によれば、大型の基板の載置台からの部分的な剥離を精度よく検知することができる。 According to the present disclosure, it is possible to accurately detect partial peeling of a large substrate from a mounting table.
本開示の基板処理装置1の第1の実施形態について説明する。図1に示すように基板処理装置1は、接地電位に接続された、例えばアルミニウムまたはステンレス製の真空容器10を備えている。真空容器10の側面には、処理対象である基板例えば矩形のガラス基板(以下「基板」という)Gを受け渡すための搬入出口11が形成されている。図中の符号12は搬入出口11を開閉するゲートバルブを指している。また、真空容器10の下方の側面には排気口13が開口しており、排気口13には、排気管14を介して真空排気部15が接続されている。
A first embodiment of the
真空容器10の内部には、その下方側に、基板Gが載置される載置台3が配置されている。基板Gとしては、平面視長方形状であって、長辺が3.37m、短辺が2.94mの第10世代いわゆるG10と呼ばれる大型の矩形基板を例示できる。載置台3は、平面形状が矩形である角柱状に構成されており、その詳しい構成については後述する。
Inside the
真空容器10の上方には、載置台3と対向するように、誘電体若しくは、金属からなる図示しない窓部材を介してプラズマ形成部である渦巻き状の誘導結合アンテナ50が設けられている。誘導結合アンテナ50には、プラズマ生成用のソース電源(高周波電力供給部)52が整合器51を介して接続されている。ソース電源52から誘導結合アンテナ50にソース電力(プラズマを発生させるための高周波電力)を供給することで、真空容器10内にプラズマ発生用の電界が発生される。
Above the
真空容器10における、誘導結合アンテナ50及び不図示の窓部材の下方には、真空容器10内に処理ガスを供給するためのシャワーヘッド2が絶縁部16を介して設けられている。シャワーヘッド2の内部はガス分散室20として形成されている。また、シャワーヘッド2の下面は、載置台3の載置面と対向するように形成されると共に、多数のガス供給孔21を備えている。さらに、シャワーヘッド2の上面には、ガス分散室20へ向けて処理ガスを供給するための処理ガス供給管22が接続されている。処理ガス供給管22には、例えばCF4やCl2などのエッチングガスを含む処理ガスを供給するための処理ガス供給源23、流量調整部M22、及びバルブV22が、上流側からこの順で設けられている。
Below the inductively coupled
載置台3は、導体からなるサセプタ31と、基板Gを静電吸着により固定するための静電チャック4と、を下方からこの順番に積層した構造となっている。サセプタ31は、真空容器10の底面における中央部に絶縁層30を介して設けられたスペーサー33上に設置され、サセプタ31及びスペーサー33の側面は例えばセラミック製のカバー35により覆われている。サセプタ31には、配線53により整合器54を介してバイアス電源(高周波電力供給部)55が接続されている。このバイアス電源55によりサセプタ31に高周波電力であるバイアス電力を印加すると、プラズマにより真空容器10内に生じた処理ガスの活性種を載置台3に載置した基板Gに引き込むことができる。
The mounting table 3 has a structure in which a
載置台3の内部には伝熱ガス供給路32が形成され、その下流側の端部は、複数に分岐して、載置台3の上面に分散して開口することにより、複数の伝熱ガス供給口を構成している。なお、図面の煩雑化を防ぐために、図1では一部の伝熱ガス供給口を示し、図3では、静電チャック4における伝熱ガス供給路32は図示を省略している。伝熱ガス供給路32の上流側は、真空容器10の外部に設けられた伝熱ガス供給管36により、流量調整部37を介して伝熱ガス供給源38に接続されている。
A heat transfer
スペーサー33の内部には、例えば周方向に延びる環状の冷媒流路34が設けられている。この冷媒流路34には、チラーユニット(図示せず)により所定温度に調整された熱伝導媒体が循環供給され、熱伝導媒体の温度によって基板Gの処理温度を制御できるように構成されている。また、載置台3には、外部の搬送アームとの間で基板Gを受け渡すための図示しない昇降ピンが、載置台3及び真空容器10の底板部を垂直方向に貫通し、載置台3の表面から突没するように設けられている。
Inside the
続いて、静電チャック4について説明する。静電チャック4は、上層の誘電体層41と下層の誘電体層42との間に、静電吸着電極43を挟んだ構造を成している。誘電体層41、42は、例えばアルミナ(Al2O3)などのセラミックスにより成り、静電吸着電極43は、例えば金属により構成されている。
Subsequently, the
静電吸着電極43は、第1の静電吸着電極44と、第2の静電吸着電極45と、を含んでいる。第1の静電吸着電極44(以下「第1の電極」という)は、載置台3に載置された基板Gの周縁部を静電吸着するために、前記周縁部の平面形状に対応して設けられている。第2の静電吸着電極45(以下「第2の電極」という)は、第1の電極44とは絶縁部材を介して電気的に分離して形成され、載置台3に載置された基板Gの中央部を静電吸着するために、前記中央部の形状に対応して設けられている。
The
図2は、第1の電極44及び第2の電極45の構成例を示す平面図であり、第1の電極44は、矩形基板の辺部に沿った環状の平面形状に対応して、平面視矩形の環状に形成されている。第1の電極44の外縁は、例えば載置台3に載置される基板Gの外縁とほぼ同じか、基板Gの外縁よりも多少外側又は内側に位置するように設定されている。この例では、第1の電極44の外縁は、基板Gの外縁と揃うように形成され、図2では、後述する基板Gの剥離領域Pを点線の斜線にて投影して示している。
FIG. 2 is a plan view showing a configuration example of the
第1の電極44の面積は、例えば4.2m2以下となるように形成されている。このように第1の電極44の面積が4.2m2以下であることが好ましいのは、後述するように、電極の面積が大きくなると、基板Gの剥離を感知する感度が低下するためである。上記4.2m2の面積は基板Gの大きさと、基板Gの剥離の検知精度との関係から、経験的に得た値である。このように、第1の電極44は、面積が小さいことが好ましく、このため、第1の電極44の面積は、第2の電極45の面積よりも小さく設定されることが好ましい。
The area of the
第2の電極45は平面視矩形状に形成され、第1の電極44の内側に、第1の電極44と離間して配置されている。第1の電極44と第2の電極45との離間距離は、環状の離間領域が第1の電極44と第2の電極45とを電気的に分離することが可能な値に設定される。前記離間距離は、例えば5mm~30mmである。また、第2の電極45の面積は、第2の電極45により基板Gの中央部を十分に静電吸着可能な大きさに設定される。なお、第2の電極45の平面形状は矩形状に限定されるものではなく、例えば基板Gの長辺方向に沿って細長い楕円形状であってもよい。
The
第1の電極44は、電圧調整用の抵抗62が設けられた第1の配線61を介して第1の直流電源63に接続されている。また、第2の電極45は、電圧調整用の抵抗65が設けられた第2の配線64を介して第2の直流電源66に接続されている。第1の直流電源63及び第2の直流電源66は、電圧設定値に基づき、第1の電極44及び第2の電極45に、夫々例えば0~6000Vの範囲内の予め設定された直流電圧を印加できるように構成されている。
The
こうして、第1の直流電源63及び第2の直流電源66から夫々予め設定された電圧設定値に対応する直流電圧が印加されると、第1の電極44及び第2の電極45は静電気力によって載置台3に載置された基板Gを静電吸着する。また、第1の配線61には、例えば2つの抵抗62の間に、第1の電極44に印加される直流電圧を測定する電圧測定部67が接続されている。
In this way, when a DC voltage corresponding to a preset voltage set value is applied from the first
基板処理装置1は、制御部7を備えている。この制御部7には、プログラム、メモリ、CPUが設けられており、プログラムには、基板処理装置1を駆動し、基板Gに対する基板処理を実行するように命令(ステップ群)が組み込まれている。さらに、プログラムは、後述のフローチャートに従って、電圧測定部67により直流電圧のモニターを行い、ソース電力やバイアス電力の供給停止の判断を実行するように命令が組み込まれている。
The
さらに、制御部7は、例えば剥離検知部71と給電制御部72と、を備えている。剥離検知部71は、電圧測定部67にて測定された直流電圧が予め設定されたしきい値を超えた場合に、第1の電極44を用いて静電吸着されている基板Gに、載置台3からの剥離が発生したことを検知するものである。しきい値は、予め実験やシミュレーション等により把握した値に基づいて特定され、例えばプラズマ処理中に安定し測定される直流電圧値(安定値)に2%~5%程度の余裕を持たせた値として設定される。電圧測定部67の検出精度はノイズによっても左右されるため、ノイズの大きさによってはしきい値を大きくせざるを得ない場合もある。但し、異常放電の発生を抑える観点からすると、しきい値は安定値に対して5%の余裕を持たせた値までに抑えることが好ましい。しきい値は、制御部7のメモリに格納される。
Further, the control unit 7 includes, for example, a peeling
給電制御部72は、基板Gの剥離の発生が検知された場合に、例えばソース電源52からの高周波電力の供給を停止するための制御信号を出力するものである。さらに、この例の給電制御部72は、基板Gの剥離の発生が検知された場合に、例えばバイアス電源55からの高周波電力の供給を停止するための制御信号を出力するように構成されている。例えば電圧測定部67では数msec間隔、例えば1msec間隔で直流電圧が測定され、測定されたデータを既述のしきい値と比較して、剥離検知部71は基板Gの剥離の有無について判定する。また、制御部7は、剥離検知部71にて基板Gの剥離が検知されると、例えば基板Gが剥離した旨のアラームを出力する。そして、給電制御部72により、ソース電源52及びバイアス電源55からの高周波電力の供給を停止するための制御信号を出力するように構成されている。こうして、制御部7により、基板剥離の検知制御が行われる。
The power
また、基板処理装置1の運転開始時にはソース電力が安定せず、電圧測定部67による直流電圧の測定結果もその影響を受けてしまうおそれがある。そこで、制御部7には、運転開始時に発生するこれらソース電力、バイアス電力の電力値の変動の判定基準値(変動範囲)が記憶されている。そして、ソース電力やバイアス電力の供給停止の判断を実行するにあたって、ソース電源52から供給される電力値が、所定の変動範囲内の値であるか否かを判断できるように構成されている。同様に、バイアス電源55から供給される電力値が、当該バイアス電力の変動範囲内の値であるか否かを判断できるように構成してもよい。
Further, the source power is not stable at the start of the operation of the
本例の基板処理装置1は、載置台3からの基板Gの剥離を検知するために、電圧測定部67によって測定される第1の電極44に印加される直流電圧値を利用するものである。続いて、基板Gの剥離と第1の電極44に印加される直流電圧値との関係について、図3を参照して説明する。図3は静電チャック4と基板Gとを概略的に示す縦断側面図であり、図3右側は基板Gが載置台3に正常に吸着されている状態、図3左側は基板Gの一部が載置台3から剥離した状態を夫々示している。
The
基板処理装置1において、基板Gと静電吸着電極43は、上層の誘電体層41を介して互いに離間しているため、コンデンサ40を構成する。真空容器10内にてプラズマが生成した状態では、基板Gはプラズマを介して接地され、第1の電極44、第2の電極45には、第1の直流電源63、第2の直流電源66から夫々直流電圧が印加される。このため、基板Gには負の電荷が帯電し、第1及び第2の電極44、45には正の電荷が帯電する。これらの電荷により第1及び第2の電極44、45と、基板Gとが互いに静電引力により引き付けあうため、基板Gが載置台3上に吸着保持される。
In the
例えば図3右側に示すように、基板Gが載置台3に水平な姿勢で保持されている場合には、次の(1)式、(2)式の関係が成り立つ。
Q=CV ・・・(1)
C=ε0×εr×(S/d) ・・・(2)
Q :コンデンサ40の電荷
C :コンデンサ40の静電容量
V :基板Gと第1の電極44との電位差
ε0 :真空の誘電率
εr:誘電体層41の比誘電率
S :基板Gの面積
d :基板Gと第1の電極44との距離(誘電体層41の厚さ)
For example, as shown on the right side of FIG. 3, when the substrate G is held in a horizontal posture on the mounting table 3, the following equations (1) and (2) are established.
Q = CV ・ ・ ・ (1)
C = ε 0 × εr × (S / d) ・ ・ ・ (2)
Q: Charge of capacitor 40 C: Capacitance of capacitor 40 V: Potential difference between substrate G and
ソース電力及びバイアス電力の安定後は、コンデンサ40の電荷Qは一定である。従って、基板Gが載置台3から剥離せず、基板Gと第1の電極44との距離dが一定であるときには、直流電圧値は変化しない。一方、図3左側に示すように、基板Gが載置台3から剥離すると、載置台3と基板Gとの距離Δdが大きくなり、基板Gと第1の電極44との距離は(d+Δd)となる。
After the source power and the bias power are stabilized, the charge Q of the
この結果、基板Gと電極44との距離の拡大によって、(2)式よりコンデンサ40の静電容量Cが減少する。コンデンサ40の電荷Qは基板Gが載置台3から剥離する前後で変わらないため、(1)式より基板G及び第1の電極44の電位差Vが増大する。そして、基板Gはプラズマを介して接地されているので、第1の電極44の電位が変化する。すなわち、第1の電極44の直流電圧値が上昇する。このように、載置台3からの基板Gの剥離と第1の電極44に印加される直流電圧値との間には相関関係があることから、直流電圧値を測定することにより、載置台3からの基板Gの剥離を検知することができる。
As a result, the capacitance C of the
一方で、基板の載置台3からの剥離は、基板Gの全面で一様に剥離が発生する可能性よりも、基板Gの周縁部の一部のみにて剥離が発生する可能性の方が高いことが分かった。また、基板Gの面積が大きくなった場合であっても、剥離領域Pの面積は、大型化前と大きく変わらない傾向があることを把握した。なお、基板Gの面積の変化に係らず、基板Gを吸着保持する際に第1及び第2の電極44、45に印加する電圧はほぼ一定である。
On the other hand, when the substrate is peeled off from the mounting table 3, it is more likely that the peeling will occur only on a part of the peripheral portion of the substrate G than the possibility that the peeling will occur uniformly on the entire surface of the substrate G. It turned out to be expensive. Further, it was found that even when the area of the substrate G becomes large, the area of the peeling region P tends not to be significantly different from that before the increase in size. The voltage applied to the first and
発明者らは、例えば第6世代、いわゆるG6と呼ばれる基板Gでは、静電吸着電極43が分割されていない、既述の特許文献1に記載の手法により、電圧測定部にて測定された直流電圧に基づいて基板Gの剥離を検出可能であることを把握した。G6基板Gは、長辺1.85m、短辺1.5m、面積2.78m2の基板であり、このサイズであっても載置台3からの基板の剥離は、基板の周縁部にて発生し、基板サイズによらず剥離領域の大きさはほぼ変わらない傾向にある。このため、後続の世代で基板Gが大型化していくと、以下に説明するように、剥離発生時の電圧変化の検出が困難となっていく懸念がある。
The inventors have described a direct current measured by a voltage measuring unit by the method described in
即ち、(1)式及び図3を用いて説明したように、基板Gの剥離を直流電圧の測定値の変化により検知する手法では、直流電圧の増加分は剥離領域Pの面積に依存する。従って、剥離領域Pの大きさがほとんど変わらない場合には、基板Gの大型化に従い、剥離領域Pの面積が基板Gのサイズに対して相対的に小さくなる。このため、静電吸着電極が基板Gと同サイズである場合には、基板サイズの大型化に対応して、基板Gの剥離発生時の直流電圧の増加分が小さくなり、測定感度が低くなってしまう。 That is, as described using the equation (1) and FIG. 3, in the method of detecting the peeling of the substrate G by the change of the measured value of the DC voltage, the increase of the DC voltage depends on the area of the peeling region P. Therefore, when the size of the peeling region P is almost the same, the area of the peeling region P becomes relatively smaller than the size of the substrate G as the size of the substrate G increases. Therefore, when the electrostatic adsorption electrode is the same size as the substrate G, the increase in the DC voltage when the substrate G is peeled off becomes small in response to the increase in the substrate size, and the measurement sensitivity becomes low. It ends up.
以上に説明した理由に基づき、本実施形態では、静電吸着電極43を、基板Gの剥離が発生しやすい基板周縁部に対応する第1の電極44と、基板Gの中央部に対応する第2の電極45と、に分割している。この結果、第1の電極44の面積を基板Gよりも小さく抑えることができるので、基板Gが大型化しても、直流電圧値の測定感度の低下を防ぐことができる。この例では、第1の電極44の面積を4.2m2以下となるように形成している。この値は、G6基板Gの面積の約1.5倍に相当する面積であり、特許文献1に記載の従来手法で剥離を検出可能な基板Gのサイズを踏まえ、経験的に求めたものである。このように、第1の電極44の面積を4.2m2以下とすることで、より大型の基板Gの周縁部における部分剥離の発生を高い感度で検知することができる。なお、第1の電極44の面積の下限値に特段の限定は無いが、直流電圧の増加分の検出感度が高くなりすぎることを抑える観点からは、0.9m2(G6基板Gの面積の約3分の1)以上とする場合を例示できる。
Based on the reasons described above, in the present embodiment, the
続いて、上記の基板処理装置1の作用について、基板Gに対するエッチング処理を例にして、図4のフローチャートを参照しながら説明する。初めに、外部から進入した搬送アームと不図示の昇降ピンとの協働作用により、基板Gを載置台3に載置する。次いで、ゲートバルブ12を閉じた後、載置台3と基板Gとの間に伝熱ガスを供給する。また、処理レシピなどに記載されている情報に基づき、静電チャック4の第1の電極44及び第2の電極45へ、第1の直流電源63及び第2の直流電源66から夫々設定された直流電圧を印加する。
Subsequently, the operation of the
これにより、第1及び第2の電極44、45と、基板Gと、が互いに引き付けあい、基板Gが載置台3に吸着保持される。次いで、真空容器10内に例えばCF4やCl2などのエッチングガスを含む処理ガスをシャワーヘッド2から供給すると共に、排気口13から真空排気を行い真空容器10内の圧力を所定の圧力に調整する。
As a result, the first and
続いて、ソース電源52から誘導結合アンテナ50へソース電力の印加を開始すると共に、バイアス電源55からサセプタ31へバイアス電力の印加を開始する(ステップS1)。例えば先ずソース電力を印加し、ソース電力が立ち上がって安定してから、バイアス電力を印加する。その後、制御部7によりソース電力、バイアス電力の各測定値と、変動範囲との比較が行われ、ソース電力及びバイアス電力が安定したか否かを判断する(ステップS2)。これらの電力が安定したと判断がされたときには(ステップS2:Yes)、ソース電力やバイアス電力の変動の影響を受けて直流電圧が変動しない状態となったことが確認される。そこで、基板剥離の検知制御を開始する(ステップS3)。
Subsequently, the source power is started to be applied from the
真空容器10内では、誘導結合アンテナ50へのソース電力の印加により、載置台3とシャワーヘッド2との間に高周波の電界が発生し、これにより、真空容器10内に供給されている処理ガスが励起され、処理ガスのプラズマが生成する。続いて、バイアス電源55からサセプタ31にバイアス電力を印加することで、プラズマ中の陽イオンは載置台3を介して基板Gに生じる直流バイアス電位によって基板Gへ引きこまれる。こうして、プラズマによって基板Gの全面へ均一にプラズマエッチングが実施される。
In the
基板剥離の検知制御では、電圧測定部67により、第1の電極44に印加される直流電圧値を例えば1msec間隔で測定する(ステップS4)。そして、ステップS5にて、測定された直流電圧値がしきい値を超えているか否かを判定し、しきい値以下であれば、基板Gの剥離が発生しないと判定して(ステップS5:No)、ステップS4に戻って処理を続行する。
In the substrate peeling detection control, the
一方、直流電圧値がしきい値を超えていれば、基板Gの剥離が発生したと判定し(ステップS5:Yes)、ステップS6にて、例えばアラームを出力し、給電制御部72により、基板Gに対してプラズマ処理を行うため真空容器10内に高周波電力を供給するソース電源52及びバイアス電源55へ停止信号を出力する。こうして、高周波電力(ソース電力及びバイアス電力)の供給を停止し、真空容器10内のプラズマを消滅させ、処理を終了する。
On the other hand, if the DC voltage value exceeds the threshold value, it is determined that the substrate G has been peeled off (step S5: Yes), an alarm is output in step S6, for example, and the power
この実施形態によれば、基板Gの剥離が発生しやすい基板周縁部に対応する第1の電極44に印加される直流電圧を測定し、測定された直流電圧がしきい値を超えた場合に、基板Gの剥離が発生したことを検知している。従って、基板Gが大型化しても、直流電圧値を測定する第1の電極44の大型化を防ぐことができ、これにより、部分剥離の発生に伴う直流電圧の増化分を十分に把握することができる。このため、例えばG10の大型の基板Gであっても、基板剥離の検知感度を高めることができ、部分的な剥離についても検知することができる。
According to this embodiment, the DC voltage applied to the
具体的には、G10基板Gの面積は、G6基板面積の3.57倍である。このため、静電吸着電極が基板Gと同サイズであって、剥離領域Pが同じ大きさである場合には、G10基板Gの直流電圧の変化分はG6基板の0.28倍となり、検出感度が低下することが理解される。上述の実施形態では、第1の電極44の面積を4.2m2以下となるように形成しているので、高い感度で基板剥離の発生を検知することができる。
Specifically, the area of the G10 substrate G is 3.57 times the area of the G6 substrate. Therefore, when the electrostatic adsorption electrode has the same size as the substrate G and the peeling region P has the same size, the change in the DC voltage of the G10 substrate G is 0.28 times that of the G6 substrate, and the detection is performed. It is understood that the sensitivity is reduced. In the above-described embodiment, since the area of the
このように第1の電極44に印加される直流電圧値を取得することによって、基板Gが載置台3から剥離すると、直ちに基板Gの剥離を検知することができる。例えば電圧測定部67では、1msec間隔で直流電圧を測定しているので、基板Gが載置台3から剥離したとしても数msec後には、当該剥離の発生を検知することができる。こうして、基板Gの剥離を早期に検知できるので、剥離の発生後、速やかにプラズマ生成用の高周波電力の供給を停止する動作等を実行することができる。これにより、基板Gが載置台3から剥離した状態でプラズマ処理を続行する事態を回避でき、剥離した部分からプラズマの活性種が進入することに起因する異常放電の発生や、プラズマの活性種による載置台3の損傷を未然に防ぐことができる。
By acquiring the DC voltage value applied to the
ここで、図5に、プラズマエッチング中に異常放電が発生した場合のソース電力及びバイアス電力、測定された直流電圧値の時間変化を示す。図5中、縦軸はソース電力及びバイアス電力の電力レベルと直流電圧値、横軸は時間である。時刻t1にてソース電力の印加を開始し、時刻t2にてバイアス電力の印加を開始する。ソース電力及びバイアス電力が共に安定した後、時刻t3にて基板剥離の検知制御を開始するが、直流電圧値はソース電力及びバイアス電力が安定している間は一定値で安定している。 Here, FIG. 5 shows the time change of the source power, the bias power, and the measured DC voltage value when an abnormal discharge occurs during plasma etching. In FIG. 5, the vertical axis represents the power level and DC voltage value of the source power and the bias power, and the horizontal axis represents time. The application of the source power is started at the time t1, and the application of the bias power is started at the time t2. After both the source power and the bias power are stable, the detection control of the substrate peeling is started at time t3, but the DC voltage value is stable at a constant value while the source power and the bias power are stable.
時刻t5は異常放電が発生したタイミングであり、異常放電によりソース電力及びバイアス電力のいずれも変動する。また、一定値で安定していた直流電圧値も急激に低下する。また、時刻t5に先立ち、時刻t4にて基板Gが載置台3から剥離したことが認められたが、このときの第1の電極44の直流電圧値は上昇しており、剥離と直流電圧値の変動とが対応することが、確認された。図5中、点線で示す直流電圧値は、基板サイズと同サイズの静電吸着電極を用いた場合であり、このように、静電吸着電極が大きいと、直流電圧の変化分が小さくなることが認められる。このことからも、第1の電極44を用いて基板Gの周縁部を静電吸着し、この電極44の直流電圧値の変化を測定することによって、基板Gの剥離を高感度で検知できることが理解される。
Time t5 is the timing at which the abnormal discharge occurs, and both the source power and the bias power fluctuate due to the abnormal discharge. In addition, the DC voltage value, which was stable at a constant value, also drops sharply. Further, it was confirmed that the substrate G was peeled off from the mounting table 3 at time t4 prior to time t5, but the DC voltage value of the
続いて、本開示の基板処理装置の第2の実施形態について、図6を参照して説明する。この例の基板処理装置は、第1の実施形態に記載の電圧測定部67を第1の電圧測定部としたとき、さらに第2の電極45に印加される直流電圧を測定する第2の電圧測定部68を備えている。また、剥離検知部71は、第1の電圧測定部67にて測定された第1の直流電圧値が第1のしきい値を超えた場合と、第2の電圧測定部68にて測定された第2の直流電圧値が第2のしきい値を超えた場合に、夫々基板Gの剥離の発生を検知するように構成されている。
Subsequently, a second embodiment of the substrate processing apparatus of the present disclosure will be described with reference to FIG. In the substrate processing apparatus of this example, when the
この実施形態においても、第1の実施形態と同様に、例えばソース電源52から供給されるソース電力と、バイアス電源55から供給されるバイアス電力が安定してから、基板剥離の検知制御を開始する。この基板剥離の検知制御では、第1の電圧測定部67により、第1の電極44に印加される第1の直流電圧値を測定すると共に、第2の電圧測定部68により、第2の電極45に印加される第2の直流電圧値を測定する。
Also in this embodiment, as in the first embodiment, for example, after the source power supplied from the
そして、測定された第1の直流電圧値及び第2の直流電圧値が夫々第1のしきい値及び第2のしきい値を超えているか否かを判定し、夫々しきい値以下であれば、基板Gの剥離が発生しないと判定し、処理を続行する。一方、第1の直流電圧値が第1のしきい値を超えていれば、基板Gの周縁部にて剥離が発生したと判定する。そして、例えばアラームを出力し、給電制御部72により、ソース電源52及びバイアス電源55へ停止信号を出力して、高周波電力(ソース電力及びバイアス電力)の供給を停止する。また、第2の直流電圧値が第2のしきい値を超えていれば、基板Gの中央部にて剥離が発生したと判定し、例えばアラームを出力する。
Then, it is determined whether or not the measured first DC voltage value and the second DC voltage value exceed the first threshold value and the second threshold value, respectively, and if they are equal to or less than the threshold values, respectively. If so, it is determined that the substrate G does not peel off, and the process is continued. On the other hand, if the first DC voltage value exceeds the first threshold value, it is determined that peeling has occurred at the peripheral edge of the substrate G. Then, for example, an alarm is output, and the power
この実施形態によれば、基板Gの周縁部のみならず中央部の部分剥離が検知されるので、例えば基板Gに反りが発生して、基板中央部が載置台3から剥離する場合等を検知することができる。このような情報は、処理状態の均一性の評価等に役立ち、有効である。なお、基板Gの中央部のみの剥離発生時には、異常放電の発生やプラズマ活性種の進入が発生しにくいので、アラーム発生のみの例を示したが、周縁部の剥離発生と同様に、高周波電力の供給停止を行ってもよい。 According to this embodiment, partial peeling of not only the peripheral portion but also the central portion of the substrate G is detected. Therefore, for example, it is detected that the substrate G is warped and the central portion of the substrate is peeled from the mounting table 3. can do. Such information is useful and effective for evaluating the uniformity of the processing state. When peeling occurs only in the central part of the substrate G, abnormal discharge and invasion of plasma active species are unlikely to occur. Therefore, an example of only alarm generation is shown. You may stop the supply of.
続いて、本開示の基板処理装置の第3の実施形態について、図7を参照して説明する。この例の第1の電極は、基板Gの周縁部の周方向に沿って複数の分割電極に分割されている。図7では、第1の電極8を、4つの分割電極81、82、83、84に分割した例を示す。この例では、基板Gの4つの辺に対応して、一つの辺に一つの分割電極が設けられており、分割電極同士が互いに離間すると共に、各分割電極と第2の電極45とが互いに離間するように配列されている。そして、互いに対向する2つの分割電極がグループを構成し、このグループ毎に対応して第1の直流電源が設けられ、各グループに含まれる分割電極に対し、予め設定された電圧設定値に対応する直流電圧を印加するように構成されている。
Subsequently, a third embodiment of the substrate processing apparatus of the present disclosure will be described with reference to FIG. 7. The first electrode of this example is divided into a plurality of divided electrodes along the circumferential direction of the peripheral edge portion of the substrate G. FIG. 7 shows an example in which the first electrode 8 is divided into four divided
図7の例では、分割電極81、83が第1のグループを構成し、これら分割電極81、83は、配線91により第1のグループ用の第1の直流電源92に接続されている。また、分割電極82、84が第2のグループを構成し、これら分割電極82、84は、配線93により第2のグループ用の第1の直流電源94に接続されている。符号95、96は夫々電圧調整用の抵抗であり、配線91、93は、夫々電圧測定部97、98に接続されている。そして、電圧測定部97、98は、前記グループ毎に、そのグループに含まれる分割電極81、83/82、84に印加される直流電圧を測定するように構成されている。
In the example of FIG. 7, the divided
剥離検知部71は、電圧測定部97、98にて前記グループ毎に測定された直流電圧が予め設定されたしきい値を超えた場合に、そのグループに含まれる分割電極81、83/82、84を用いて静電吸着されている基板Gの剥離の発生を検知するように構成されている。しきい値は、グループ毎に設定されている。その他の構成は、第1の実施形態と同様である。
When the DC voltage measured for each group by the
この実施形態では、第1の実施形態と同様に、例えばソース電源52から供給されるソース電力と、バイアス電源55から供給されるバイアス電力が安定してから、基板剥離の検知制御を開始する。この基板剥離の検知制御では、電圧測定部97により、第1のグループに含まれる分割電極81、83に印加される直流電圧値を測定する。また、電圧測定部98により、第2のグループに含まれる分割電極82、84に印加される直流電圧値を測定する。
In this embodiment, as in the first embodiment, for example, the source power supplied from the
そして、測定された各グループの分割電極81、83/82、84の直流電圧値が夫々のしきい値を超えているか否かを判定し、夫々しきい値以下であれば、基板Gの剥離が発生しないと判定し、処理を続行する。一方、しきい値を超えていれば、基板Gの周縁部にて剥離が発生したと判定する。そして、例えばアラームを出力し、給電制御部により、ソース電源52及びバイアス電源55へ停止信号を出力して、高周波電力(ソース電力及びバイアス電力)の供給を停止する。この例においても、第2の電極45に印加される直流電圧値を測定し、この測定値がしきい値を超えていれば、基板Gの中央部にて剥離発生したと判定するようにしてもよい。
Then, it is determined whether or not the DC voltage values of the measured divided
この実施形態によれば、第1の電極がさらに複数に分割されているため、より感度の高い基板Gの剥離の検知を行うことができる。また、分割電極のグループ毎に直流電圧を測定しているので、剥離領域Pが特定しやすくなる。 According to this embodiment, since the first electrode is further divided into a plurality of electrodes, it is possible to detect the peeling of the substrate G with higher sensitivity. Further, since the DC voltage is measured for each group of the divided electrodes, the peeling region P can be easily specified.
以上において、剥離検知部及び電圧測定部は、基板処理装置の制御を行なう制御部を介さずに、ソース電源52の電源部へ設けるようにしてもよく、電圧測定部は、静電吸着電極における電位の変化を直接的あるいは間接的に監視するものであればよい。また、上述の例では、直流電圧が一度しきい値を超えると、基板Gが載置台3から剥離したと判定しているが、直流電圧のノイズの影響を考慮して、直流電圧が所定の期間内に複数回連続してしきい値を超えたときに基板Gの剥離を検知するようにしてもよい。
In the above, the peeling detection unit and the voltage measurement unit may be provided in the power supply unit of the
また、基板処理装置1に設けられるプラズマ形成部は、誘導結合アンテナ50に限らず、載置台(下部電極)と対向するように上部電極を設け、上部電極と下部電極の容量結合によってプラズマを形成するものであってもよい。この場合、載置台及び上部電極の一方にプラズマ生成用の高周波電力供給部から高周波電力を供給してプラズマを形成する。
Further, the plasma forming portion provided in the
以上において、処理対象の基板Gは必ずしも矩形基板には限らない。また、真空容器内において実行される処理ガスを用いた基板処理は、エッチングに限らず、成膜処理でもよい。さらに、真空容器内にて必ずしもプラズマを形成すること必要はなく、例えば熱CVD処理に対しても適用可能である。
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
In the above, the substrate G to be processed is not necessarily limited to a rectangular substrate. Further, the substrate treatment using the treatment gas executed in the vacuum vessel is not limited to etching, but may be a film forming treatment. Further, it is not always necessary to form plasma in the vacuum vessel, and it can be applied to, for example, thermal CVD processing.
It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The above embodiments may be omitted, replaced or modified in various forms without departing from the scope of the appended claims and their gist.
1 基板処理装置
10 真空容器
3 載置台
41 誘電体層
43 静電吸着電極
44 第1の静電吸着電極
45 第2の静電吸着電極
63 第1の直流電源
66 第2の直流電源
67 電圧測定部
71 剥離検知部
1
Claims (8)
前記載置台に設けられた誘電体層内に形成され、前記載置台に載置された基板の周縁部を静電吸着するために、前記周縁部の平面形状に対応して設けられた第1の静電吸着電極と、
前記載置台に設けられた誘電体層内に、前記第1の静電吸着電極とは分離して形成され、前記載置台に載置された基板の中央部を静電吸着するために、前記中央部の形状に対応して設けられた第2の静電吸着電極と、
前記第1の静電吸着電極、及び第2の静電吸着電極に、各々、予め設定された電圧設定値に対応する直流電圧を印加する第1の直流電源、及び第2の直流電源と、
前記第1の静電吸着電極に印加される直流電圧を測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部にて測定された直流電圧が予め設定されたしきい値を超えた場合に、前記第1の静電吸着電極を用いて静電吸着されている基板の剥離が発生したことを検知する剥離検知部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。 A mounting table provided in a vacuum container for processing a substrate using a processing gas and on which the substrate to be processed is placed, and
A first unit formed in the dielectric layer provided on the above-mentioned pedestal and provided corresponding to the planar shape of the rim portion in order to electrostatically adsorb the peripheral portion of the substrate mounted on the above-mentioned pedestal. Electrostatic adsorption electrode and
In order to electrostatically adsorb the central portion of the substrate mounted on the above-mentioned pedestal, which is formed separately from the first electrostatic adsorption electrode in the dielectric layer provided on the above-mentioned pedestal. A second electrostatic adsorption electrode provided corresponding to the shape of the central part,
A first DC power supply and a second DC power supply that apply a DC voltage corresponding to a preset voltage set value to the first electrostatic adsorption electrode and the second electrostatic adsorption electrode, respectively.
A voltage measuring unit that measures the DC voltage applied to the first electrostatic adsorption electrode, and
When the DC voltage measured by the voltage measuring unit exceeds a preset threshold value, it is determined that the substrate electrostatically adsorbed by the first electrostatic adsorption electrode has peeled off. A substrate processing device characterized by being provided with a peeling detection unit for detecting.
前記剥離検知部は、さらに、前記第2の電圧測定部にて測定された直流電圧が予め設定されたしきい値を超えた場合に、前記第2の静電吸着電極を用いて静電吸着されている基板の剥離の発生を検知することを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。 When the voltage measuring unit is used as the first voltage measuring unit, a second voltage measuring unit for measuring the DC voltage applied to the second electrostatic adsorption electrode is provided.
The peeling detection unit further electrostatically adsorbs using the second electrostatic adsorption electrode when the DC voltage measured by the second voltage measuring unit exceeds a preset threshold value. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the occurrence of peeling of the substrate is detected.
前記複数の分割電極を複数のグループに分けたとき、これら複数のグループに各々対応付けて設けられ、対応付けられたグループに含まれる分割電極に対し、予め設定された電圧設定値に対応する直流電圧を印加する複数の前記第1の直流電源を備え、電圧測定部は前記グループ毎に、そのグループに含まれる分割電極に印加される直流電圧を測定することと、
前記剥離検知部は、前記電圧測定部にて前記グループ毎に測定された直流電圧が予め設定されたしきい値を超えた場合に、そのグループに含まれる分割電極を用いて静電吸着されている基板の剥離の発生を検知することと、を特徴とする請求項1または2に記載の基板処理装置。 The first electrostatic adsorption electrode is divided into a plurality of divided electrodes along the circumferential direction of the peripheral edge of the substrate.
When the plurality of divided electrodes are divided into a plurality of groups, the divided electrodes are provided in association with each of the plurality of groups, and the DC corresponding to the preset voltage set value is applied to the divided electrodes included in the associated group. A plurality of the first DC power supplies to which a voltage is applied are provided, and the voltage measuring unit measures the DC voltage applied to the divided electrodes included in the group for each group.
When the DC voltage measured for each group by the voltage measuring unit exceeds a preset threshold value, the peeling detecting unit is electrostatically adsorbed using the split electrodes included in the group. The substrate processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the occurrence of peeling of the substrate is detected.
前記剥離検知部にて前記第1の静電吸着電極を用いて静電吸着されている基板の剥離の発生が検知された場合に、前記高周波電力供給部からの高周波電力の供給を停止するための制御信号を出力する給電制御部と、を備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載の基板処理装置。 A high-frequency power supply unit that supplies high-frequency power to a plasma forming unit for generating plasma of processing gas in the vacuum vessel, and a high-frequency power supply unit.
To stop the supply of high-frequency power from the high-frequency power supply unit when the peel-off detection unit detects the occurrence of peeling of the substrate electrostatically adsorbed using the first electrostatic adsorption electrode. The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a power supply control unit for outputting the control signal of the above.
前記第1の静電吸着電極の面積が4.2m2以下となるように形成されていることと、を特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載の基板処理装置。 The substrate is a rectangular substrate, and the first electrostatic adsorption electrode is provided corresponding to an annular planar shape along a side portion of the rectangular substrate.
The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the first electrostatic adsorption electrode is formed so as to have an area of 4.2 m 2 or less.
前記載置台に載置された基板の周縁部を静電吸着するために、前記載置台に設けられた誘電体層内に形成され、前記周縁部の平面形状に対応して設けられた第1の静電吸着電極と、前記載置台に載置された基板の中央部を静電吸着するために、前記載置台に設けられた誘電体層内に形成され、前記中央部の形状に対応して設けられた第2の静電吸着電極とに対し、各々、予め設定された電圧設定値に対応する直流電圧を印加して、前記載置台に載置された基板を静電吸着する工程と、
前記第1の静電吸着電極に印加される直流電圧を測定する工程と、
前記測定された直流電圧が予め設定されたしきい値を超えた場合に、前記第1の静電吸着電極を用いて静電吸着されている基板の剥離が発生したことを検知する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。 The process of placing the substrate to be processed on a mounting table provided in a vacuum container for processing the substrate using the processing gas, and
A first unit formed in a dielectric layer provided on the above-mentioned pedestal in order to electrostatically attract the peripheral portion of the substrate mounted on the above-mentioned pedestal, and provided corresponding to the planar shape of the rim portion. In order to electrostatically adsorb the electrostatic adsorption electrode of the above and the central portion of the substrate mounted on the above-mentioned pedestal, it is formed in the dielectric layer provided on the above-mentioned pedestal and corresponds to the shape of the central portion. A step of electrostatically adsorbing a substrate mounted on the above-mentioned table by applying a DC voltage corresponding to a preset voltage set value to each of the second electrostatic adsorption electrodes provided. ,
The step of measuring the DC voltage applied to the first electrostatic adsorption electrode, and
A step of detecting that the substrate electrostatically adsorbed by the first electrostatic adsorption electrode has peeled off when the measured DC voltage exceeds a preset threshold value. A substrate processing method comprising.
前記第1の静電吸着電極を用いて静電吸着されている基板の剥離の発生が検知された場合に、プラズマ形成部への高周波電力の供給を停止する工程と、を含むことを特徴とする請求項6に記載の基板処理方法。 A step of supplying high-frequency power to the plasma forming portion for generating plasma of the processing gas in the vacuum vessel, and
It is characterized by including a step of stopping the supply of high frequency power to the plasma forming portion when the occurrence of peeling of the substrate electrostatically adsorbed by using the first electrostatic adsorption electrode is detected. The substrate processing method according to claim 6.
前記第1の静電吸着電極の面積が4.2m2以下となるように形成されていることと、を特徴とする請求項6または7に記載の基板処理方法。 The substrate is a rectangular substrate, and the first electrostatic adsorption electrode is provided corresponding to an annular planar shape along a side portion of the rectangular substrate.
The substrate processing method according to claim 6 or 7, wherein the first electrostatic adsorption electrode is formed so as to have an area of 4.2 m 2 or less.
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