JP7280113B2 - PLASMA PROCESSING APPARATUS, MONITORING METHOD AND MONITORING PROGRAM - Google Patents
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Description
本開示は、プラズマ処理装置、監視方法および監視プログラムに関する。 The present disclosure relates to a plasma processing apparatus, monitoring method and monitoring program.
特許文献1には、高周波電源から整合器を介して処理室に供給される高周波電力の整合器での入力電力の値と電力設定値との差を求め、整合器の入力電力の値が電力設定値になるように高周波電源の出力電力を制御する技術が提案されている。
In
本開示は、センサを配置することなく異常の発生を検出できる技術を提供する。 The present disclosure provides technology capable of detecting the occurrence of an abnormality without arranging a sensor.
本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、記憶部と、取得部と、監視部とを有する。記憶部は、載置台に載置された被処理体に対するプラズマ処理の処理条件が変化した場合の載置台の温度に関する値の変化を示した変化情報を記憶する。取得部は、載置台の温度に関する値を所定のサイクルで取得する。監視部は、変化情報に基づき、取得部により取得される載置台の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視する。 A plasma processing apparatus according to one aspect of the present disclosure includes a storage unit, an acquisition unit, and a monitoring unit. The storage unit stores change information indicating a change in value regarding the temperature of the mounting table when the processing conditions for plasma processing on the object to be processed placed on the mounting table are changed. The acquisition unit acquires a value related to the temperature of the mounting table in a predetermined cycle. Based on the change information, the monitoring unit monitors changes in the processing conditions of the plasma processing based on changes in the values relating to the temperature of the mounting table acquired by the acquisition unit.
本開示によれば、センサを配置することなく異常の発生を検出できる。 According to the present disclosure, occurrence of abnormality can be detected without arranging a sensor.
以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置、監視方法および監視プログラムの実施形態について詳細に説明する。本開示においては、プラズマ処理装置の具体例として、プラズマエッチングを行う装置を例にとり詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示するプラズマ処理装置、監視方法および監視プログラムが限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a plasma processing apparatus, a monitoring method, and a monitoring program disclosed in the present application will be described in detail with reference to the drawings. In the present disclosure, as a specific example of the plasma processing apparatus, an apparatus for performing plasma etching will be described in detail. Note that the present embodiment does not limit the disclosed plasma processing apparatus, monitoring method, and monitoring program.
ところで、例えば、プラズマ処理装置には、処理容器内に各種プローブや各種電気センサなどのセンサを配置してセンサでプラズマの状態を検出し、プラズマの状態の変化から異常の発生を検出するものがある。しかし、プラズマ処理装置は、処理容器内にセンサを配置すると、製造コストが上昇する。また、プラズマ処理装置は、処理容器内にセンサを配置すると、センサが特異点となり、特異点の周囲でプラズマ処理の均一性が低下する。そこで、プラズマ処理装置では、センサを配置することなく異常の発生を検出することが期待されている。 By the way, for example, in a plasma processing apparatus, sensors such as various probes and various electrical sensors are arranged in a processing container to detect the state of the plasma and detect the occurrence of an abnormality from changes in the state of the plasma. be. However, the plasma processing apparatus increases the manufacturing cost when the sensor is arranged in the processing container. Further, in the plasma processing apparatus, when the sensor is arranged in the processing container, the sensor becomes a singular point, and the uniformity of the plasma processing deteriorates around the singular point. Therefore, the plasma processing apparatus is expected to detect the occurrence of abnormality without arranging a sensor.
[プラズマ処理装置の構成]
最初に、実施形態に係るプラズマ処理装置10の構成について説明する。図1は、実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図1には、実施形態に係るプラズマ処理装置10の縦断面における構造が概略的に示されている。図1に示すプラズマ処理装置10は、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置である。プラズマ処理装置10は、略円筒状の処理容器12を備えている。処理容器12は、例えば、アルミニウムから構成されている。また、処理容器12の表面は、陽極酸化処理が施されている。
[Configuration of plasma processing apparatus]
First, the configuration of the
処理容器12内には、載置台16が設けられている。載置台16は、静電チャック18および基台20を有する。静電チャック18の上面は、プラズマ処理の対象となる被処理体が載置される載置面とされている。本実施形態では、被処理体としてウエハWが静電チャック18の上面に載置される。基台20は、略円盤形状を有しており、主部が、例えばアルミニウムといった導電性の金属により構成されている。基台20は、下部電極を構成している。基台20は、支持部14によって支持されている。支持部14は、処理容器12の底部から延びる円筒状の部材である。
A mounting table 16 is provided in the
基台20には、整合器MU1を介して第1の高周波電源HFSが電気的に接続されている。第1の高周波電源HFSは、プラズマ生成用の高周波電力を発生する電源であり、27~100MHzの周波数、一例においては40MHzの高周波電力を発生する。これにより、基台20直上にプラズマが生成される。整合器MU1は、第1の高周波電源HFSの出力インピーダンスと負荷側(基台20側)の入力インピーダンスを整合させるための回路を有する。
A first high-frequency power supply HFS is electrically connected to the
また、基台20には、整合器MU2を介して第2の高周波電源LFSが電気的に接続されている。第2の高周波電源LFSは、ウエハWにイオンを引き込むための高周波電力(高周波バイアス電力)を発生して、当該高周波バイアス電力を基台20に供給する。これにより、基台20にバイアス電位が生じる。高周波バイアス電力の周波数は、400kHz~13.56MHzの範囲内の周波数であり、一例においては3MHzである。整合器MU2は、第2の高周波電源LFSの出力インピーダンスと負荷側(基台20側)の入力インピーダンスを整合させるための回路を有する。
A second high-frequency power supply LFS is electrically connected to the
基台20上には、静電チャック18が設けられている。静電チャック18は、クーロン力等の静電力によりウエハWを吸着し、当該ウエハWを保持する。静電チャック18は、セラミック製の本体部内に静電吸着用の電極E1が設けられている。電極E1には、スイッチSW1を介して直流電源22が電気的に接続されている。ウエハWを保持する吸着力は、直流電源22から印加される直流電圧の値に依存する。
An
また、静電チャック18上のウエハWの周囲には、フォーカスリングFRが配置される。フォーカスリングFRは、プラズマ処理の均一性を向上させるために設けられている。フォーカスリングFRは、実行すべきプラズマ処理に応じて適宜選択される材料から構成されている。例えば、フォーカスリングFRは、シリコン、または石英により構成される。
A focus ring FR is arranged around the wafer W on the
基台20の内部には、冷媒流路24が形成されている。冷媒流路24には、処理容器12の外部に設けられたチラーユニットから配管26aを介して冷媒が供給される。冷媒流路24に供給された冷媒は、配管26bを介してチラーユニットに戻る。
A
処理容器12内には、上部電極30が設けられている。上部電極30は、載置台16の上方において、基台20と対向配置されている。基台20と上部電極30とは、互いに略平行に設けられている。
An
上部電極30は、絶縁性遮蔽部材32を介して、処理容器12の上部に支持されている。上部電極30は、電極板34と電極支持体36とを有する。電極板34は、処理空間Sに面しており、複数のガス吐出孔34aが形成されている。電極板34は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体または半導体により構成されている。上部電極30は、温度の制御が可能とされている。例えば、上部電極30は、不図示のヒーターなどの温調機構が設けられ、温度の制御が可能とされている。
The
電極支持体36は、電極板34を着脱自在に支持する。電極支持体36は、例えばアルミニウムといった導電性材料により構成されている。電極支持体36の内部には、ガス拡散室36aが設けられている。電極支持体36には、ガス吐出孔34aに連通する複数のガス通流孔36bがガス拡散室36aから下方に延びている。また、電極支持体36には、ガス拡散室36aに処理ガスを導くガス導入口36cが形成されている。ガス導入口36cには、ガス供給管38が接続されている。
The
ガス供給管38には、バルブ群42および流量制御器群44を介してガスソース群40が接続されている。バルブ群42は、複数の開閉バルブを有する。流量制御器群44は、マスフローコントローラといった複数の流量制御器を有する。また、ガスソース群40は、プラズマ処理に必要な複数種のガス用のガスソースを有する。ガスソース群40の複数のガスソースは、対応の開閉バルブおよび対応のマスフローコントローラを介してガス供給管38に接続されている。
A
プラズマ処理装置10では、ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースからの一以上のガスが、ガス供給管38に供給される。ガス供給管38に供給されたガスは、ガス拡散室36aに至り、ガス通流孔36bおよびガス吐出孔34aを介して処理空間Sに吐出される。
In the
また、図1に示すように、プラズマ処理装置10は、接地導体12aをさらに有する。接地導体12aは、略円筒状の接地導体であり、処理容器12の側壁から上部電極30の高さ位置よりも上方に延びるように設けられている。
Moreover, as shown in FIG. 1, the
また、プラズマ処理装置10では、処理容器12の内壁に沿ってデポシールド46が着脱自在に設けられている。また、デポシールド46は、支持部14の外周にも設けられている。デポシールド46は、処理容器12にエッチング副生物(デポ)が付着することを防止するものであり、アルミニウム材にY2O3等のセラミックスを被覆することにより構成されている。デポシールド46は、温度の制御が可能とされている。例えば、デポシールド46は、不図示のヒーターなどの温調機構が設けられ、温度の制御が可能とされている。
Also, in the
処理容器12の底部側においては、支持部14と処理容器12の内壁との間に排気プレート48が設けられている。排気プレート48は、例えば、アルミニウム材にY2O3等のセラミックスを被覆することにより構成されている。処理容器12は、排気プレート48の下方に排気口12eが設けられている。排気口12eには、排気管52を介して排気装置50が接続されている。排気装置50は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有する。排気装置50は、プラズマ処理を実施する際、処理容器12内を所望の真空度まで減圧する。また、処理容器12の側壁には、ウエハWの搬入出口12gが設けられている。搬入出口12gは、ゲートバルブ54により開閉可能となっている。
An
上記のように構成されたプラズマ処理装置10は、制御部100によって、その動作が統括的に制御される。制御部100は、例えば、コンピュータであり、プラズマ処理装置10の各部を制御する。プラズマ処理装置10は、制御部100によって、動作が統括的に制御される。
The operation of the
[載置台の構成]
次に、載置台16について詳細に説明する。図2は、実施形態に係る載置台を示す平面図である。上述したように、載置台16は、静電チャック18および基台20を有する。静電チャック18は、セラミックで形成され、上面が、ウエハWおよびフォーカスリングFRを載置する載置領域18aとされている。載置領域18aは、平面視において略円形の領域とされている。図1に示すように、静電チャック18は、ウエハWが配置される領域に静電吸着用の電極E1が設けられている。電極E1は、スイッチSW1を介して直流電源22に接続されている。
[Construction of Mounting Table]
Next, the mounting table 16 will be described in detail. FIG. 2 is a plan view showing the mounting table according to the embodiment. As described above, the mounting table 16 has the
また、図1に示すように、載置領域18a内、且つ、電極E1の下方には、複数のヒーターHTが設けられている。載置領域18aは、複数の分割領域75に分割され、それぞれの分割領域75にヒーターHTが設けられている。例えば、載置領域18aは、図2に示すように、中央の円状の分割領域75a(センター部)及び3つの環状の分割領域75b~75d(ミドル部、エッジ部、フォーカスリング部)に分割されている。分割領域75a~75dには、それぞれヒーターHTが設けられている。分割領域75a~75cには、ウエハWが配置される。分割領域75dには、フォーカスリングFRが配置される。本実施形態では、載置台16の面内を4つの分割領域75a~75dに分けて温度制御する場合を例に説明するが、分割領域75の数は4つに限らず、2つ又は3つでもあってもよく、5つ以上でもあってもよい。
Further, as shown in FIG. 1, a plurality of heaters HT are provided within the mounting
ヒーターHTは、不図示の配線を介して、図1に示す、ヒーター電源HPに個別に接続されている。ヒーター電源HPは、制御部100から制御の元、各ヒーターHTに個別に調整された電力を供給する。これにより、各ヒーターHTが発する熱が個別に制御され、載置領域18a内の複数の分割領域の温度が個別に調整される。
The heaters HT are individually connected to the heater power supply HP shown in FIG. 1 via wiring (not shown). The heater power supply HP supplies individually adjusted electric power to each heater HT under the control of the
ヒーター電源HPには、各ヒーターHTへ供給する供給電力を検出する電力検出部PDが設けられている。なお、電力検出部PDは、ヒーター電源HPとは別に、ヒーター電源HPから各ヒーターHTへの電力が流れる配線に設けてもよい。電力検出部PDは、各ヒーターHTへ供給する供給電力を検出する。例えば、電力検出部PDは、各ヒーターHTへ供給する供給電力として、電力量[W]を検出する。ヒーターHTは、電力量に応じて発熱する。このため、ヒーターHTへ供給する電力量は、ヒータパワーを表す。電力検出部PDは、検出した各ヒーターHTへの供給電力を示す電力データを制御部100に通知する。
The heater power source HP is provided with a power detector PD that detects the power supplied to each heater HT. In addition, the power detector PD may be provided separately from the heater power supply HP in wiring through which power flows from the heater power supply HP to each heater HT. The power detector PD detects the power supplied to each heater HT. For example, the power detector PD detects the amount of power [W] as power supplied to each heater HT. The heater HT generates heat according to the amount of electric power. Therefore, the amount of electric power supplied to the heater HT represents the heater power. The power detection unit PD notifies the
また、載置台16は、載置領域18aの各分割領域75に、それぞれヒーターHTの温度が検出可能な不図示の温度センサが設けられている。温度センサは、ヒーターHTとは別に温度を測定する素子であってもよい。また、温度センサは、ヒーターHTへの電力が流れる配線に配置され、温度上昇に応じて電気抵抗が増大する性質を利用して、温度を検出する素子であってもよい。各温度センサにより検出されたセンサ値は、温度測定器TDに送られる。温度測定器TDは、各センサ値から載置領域18aの各分割領域75の温度を測定する。温度測定器TDは、載置領域18aの各分割領域75の温度を示す温度データを制御部100に通知する。
Further, the mounting table 16 is provided with a temperature sensor (not shown) capable of detecting the temperature of the heater HT in each divided
さらに、図示しない伝熱ガス供給機構およびガス供給ラインによって伝熱ガス、例えばHeガスが静電チャック18の上面とウエハWの裏面との間に供給されてもよい。
Furthermore, a heat transfer gas such as He gas may be supplied between the upper surface of the
[制御部の構成]
次に、制御部100について詳細に説明する。図3は、実施形態に係るプラズマ処理装置を制御する制御部の概略的な構成を示したブロック図である。制御部100は、外部インターフェース101と、プロセスコントローラ102と、ユーザインターフェース103と、記憶部104とが設けられている。
[Configuration of control unit]
Next, the
外部インターフェース101は、プラズマ処理装置10の各部と通信可能とされ、各種のデータを入出力する。例えば、外部インターフェース101には、電力検出部PDから各ヒーターHTへの供給電力を示す電力データが入力する。また、外部インターフェース101には、温度測定器TDから載置領域18aの各分割領域75の温度を示す温度データが入力する。また、外部インターフェース101は、各ヒーターHTへ供給する供給電力を制御する制御データをヒーター電源HPへ出力する。
The
プロセスコントローラ102は、CPU(Central Processing Unit)を備えプラズマ処理装置10の各部を制御する。
The
ユーザインターフェース103は、工程管理者がプラズマ処理装置10を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置10の稼動状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。
The user interface 103 includes a keyboard for inputting commands for the process manager to manage the
記憶部104には、プラズマ処理装置10で実行される各種処理をプロセスコントローラ102の制御にて実現するための制御プログラム(ソフトウエア)や、処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。また、記憶部104には、プラズマ処理を行う上での装置やプロセスに関するパラメータ等が格納されている。なお、制御プログラムやレシピ、パラメータは、コンピュータで読み取り可能なコンピュータ記録媒体(例えば、ハードディスク、DVDなどの光ディスク、フレキシブルディスク、半導体メモリ等)に記憶されていてもよい。また、制御プログラムやレシピ、パラメータは、他の装置に記憶され、例えば専用回線を介してオンラインで読み出して利用されてもよい。
The
プロセスコントローラ102は、プログラムやデータを格納するための内部メモリを有し、記憶部104に記憶された制御プログラムを読み出し、読み出した制御プログラムの処理を実行する。プロセスコントローラ102は、制御プログラムが動作することにより各種の処理部として機能する。例えば、プロセスコントローラ102は、ヒーター制御部102aと、第1取得部102bと、第2取得部102cと、設定温度算出部102dと、監視部102eと、アラート部102fと、補正部102gの機能を有する。なお、本実施形態では、プロセスコントローラ102が、各種の処理部として機能する場合を例に説明するが、これに限定されるものではない。例えば、ヒーター制御部102a、第1取得部102b、第2取得部102c、設定温度算出部102d、監視部102e、アラート部102f、補正部102gの機能を複数のコントローラで分散して実現してもよい。
The
ところで、プラズマ処理では、ウエハWの温度によって処理の進行が変化する。例えば、プラズマエッチングでは、ウエハWの温度によってエッチングの進行速度が変化する。そこで、プラズマ処理装置10では、各ヒーターHTによって、ウエハWの温度を目標温度に制御することが考えられる。
By the way, in plasma processing, progress of the processing changes depending on the temperature of the wafer W. FIG. For example, in plasma etching, the progress rate of etching changes depending on the temperature of the wafer W. FIG. Therefore, in the
しかし、プラズマ処理では、プラズマからウエハWに向かって入熱がある。このため、プラズマ処理装置10は、プラズマ処理中のウエハWの温度を目標温度に精度よく制御できない場合がある。
However, in plasma processing, there is heat input toward the wafer W from the plasma. Therefore, the
ウエハWの温度に影響を与えるエネルギーの流れを説明する。図4は、ウエハの温度に影響を与えるエネルギーの流れを模式的に示す図である。図4には、ウエハWや、静電チャック(ESC)18を含む載置台16が簡略化して示されている。図4の例は、静電チャック18の載置領域18aの1つの分割領域75について、ウエハWの温度に影響を与えるエネルギーの流れを示している。載置台16は、静電チャック18および基台20を有する。静電チャック18と基台20は、接着層19により接着されている。静電チャック18の載置領域18aの内部には、ヒーターHTが設けられている。基台20の内部には、冷媒が流れる冷媒流路24が形成されている。
The flow of energy that affects the temperature of wafer W will now be described. FIG. 4 is a diagram schematically showing the flow of energy that affects the temperature of the wafer. FIG. 4 shows a wafer W and a mounting table 16 including an electrostatic chuck (ESC) 18 in a simplified manner. The example of FIG. 4 shows the energy flow that affects the temperature of the wafer W in one divided
ヒーターHTは、ヒーター電源HPから供給される供給電力に応じて発熱し、温度が上昇する。図4では、ヒーターHTへ供給される供給電力をヒータパワーPhとして示している。ヒーターHTでは、ヒータパワーPhを静電チャック18のヒーターHTが設けられている領域の面積Aで割った単位面積当たりの発熱量(熱流束)qhが生じる。
The heater HT generates heat according to the power supplied from the heater power source HP, and the temperature rises. In FIG. 4, the power supplied to the heater HT is indicated as heater power Ph . The heater HT generates a heat generation amount (heat flux) qh per unit area, which is obtained by dividing the heater power Ph by the area A of the region of the
プラズマ処理装置10では、上部電極30やデポシールド46などの処理容器12の内部パーツの温度の制御している場合、内部パーツから輻射熱が発生する。例えば、上部電極30やデポシールド46の温度をデポの付着を抑制するために高温に制御している場合、ウエハWには、上部電極30やデポシールド46から輻射熱が入熱する。図4では、上部電極30やデポシールド46からウエハWへの輻射熱qrとして示している。
In the
また、プラズマ処理を行っている場合、ウエハWは、プラズマから入熱する。図4では、プラズマからウエハWへの入熱量をウエハWの面積で割った単位面積当たりのプラズマからの熱流束qpとして示している。ウエハWは、プラズマからの熱流束qpの入熱や輻射熱qrの入熱により、温度が上昇する。 Further, when plasma processing is being performed, the wafer W receives heat from the plasma. FIG. 4 shows the heat flux qp from the plasma per unit area, which is obtained by dividing the amount of heat input from the plasma to the wafer W by the area of the wafer W. FIG. The temperature of the wafer W rises due to the heat input of the heat flux qp and the heat input of the radiant heat qr from the plasma.
輻射熱による入熱は、処理容器12の内部パーツの温度の温度に比例する。例えば、輻射熱による入熱は、上部電極30やデポシールド46の温度に比例する。プラズマからの入熱は、主にウエハWへの照射されるプラズマ中のイオンの量と、プラズマ中のイオンをウエハWに引き込むためのバイアス電位との積に比例することが知られている。ウエハWへの照射されるプラズマ中のイオンの量は、プラズマの電子密度に比例する。プラズマの電子密度は、プラズマの生成で印加する第1の高周波電源HFSからの高周波電力HFSのパワーに比例する。また、プラズマの電子密度は、処理容器12内の圧力に依存する。プラズマ中のイオンをウエハWに引き込むためのバイアス電位は、バイアス電位の発生で印加する第2の高周波電源LFSからの高周波電力LFSのパワーに比例する。また、プラズマ中のイオンをウエハWに引き込むためのバイアス電位は、処理容器12内の圧力に依存する。なお、高周波電力LFSが載置台16に印加されていない場合、プラズマが生成された時に生じるプラズマの電位(プラズマポテンシャル)と載置台16の電位差によって、イオンが載置台へ引き込まれる。
The heat input due to radiant heat is proportional to the temperature of the internal parts of the
また、プラズマからの入熱は、プラズマの発光による加熱やプラズマ中の電子やラジカルによるウエハWへの照射、イオンとラジカルによるウエハW上の表面反応などが含まれる。これらの成分も高周波電源のパワーや処理容器12内の圧力に依存する。プラズマからの入熱は、その他、プラズマ生成に関わる装置パラメータ、例えば、載置台16と上部電極30との間隔距離や処理空間Sに供給されるガス種に依存する。
The heat input from the plasma includes heating due to plasma light emission, irradiation of the wafer W by electrons and radicals in the plasma, surface reaction on the wafer W by ions and radicals, and the like. These components also depend on the power of the high frequency power source and the pressure inside the
ウエハWに伝わった熱は、静電チャック18に伝わる。ここで、静電チャック18には、ウエハWの熱が全て伝わるわけではなく、ウエハWと静電チャック18との接触度合など、熱の伝わり難さに応じて静電チャック18に熱が伝わる。熱の伝わり難さ、すなわち熱抵抗は、熱の伝熱方向に対する断面積に反比例する。このため、図4では、ウエハWから静電チャック18の表面への熱の伝わり難さを、ウエハWと静電チャック18の表面間の単位面積当たりの熱抵抗Rth・Aとして示している。なお、Aは、ヒーターHTが設けられている領域(分割領域75)の面積である。Rthは、ヒーターHTが設けられている領域全体における熱抵抗である。また、図4では、ウエハWから静電チャック18表面への入熱量を、ウエハWから静電チャック18表面への単位面積当たりの熱流束qとして示している。なお、熱抵抗Rth・Aは、静電チャック18の表面状態、ウエハWの保持で直流電源22から印加される直流電圧の値、および静電チャック18の上面とウエハWの裏面との間に供給される伝熱ガスの圧力に依存する。また、熱抵抗Rth・Aは、その他、熱抵抗もしくは熱伝導率に関与する装置パラメータにも依存する。
The heat transferred to the wafer W is transferred to the
静電チャック18の表面に伝わった熱は、静電チャック18の温度を上昇させ、さらに、ヒーターHTに伝わる。図4では、静電チャック18表面からヒーターHTへの入熱量を、静電チャック18表面からヒーターHTへの単位面積当たりの熱流束qcとして示している。
The heat transmitted to the surface of the
一方、基台20は、冷媒流路24を流れる冷媒により冷却され、接触する静電チャック18を冷却する。このとき、図4では、接着層19を通過して静電チャック18の裏面から基台20への抜熱量を、静電チャック18の裏面から基台20への単位面積当たりの熱流束qsusとして示している。これにより、ヒーターHTは、抜熱によって冷却され、温度が低下する。
On the other hand, the
ヒーターHTの温度が一定となるように制御している場合、ヒーターHTの位置において、ヒーターHTに入熱する熱量およびヒーターHTで発生する発熱量の総和と、ヒーターHTから抜熱される抜熱量とが等しい状態となる。例えば、プラズマを点火して無い未点火状態では、輻射熱qrの熱量およびヒーターHTで発生する発熱量の総和と、ヒーターHTから抜熱される抜熱量とが等しい状態となる。図5Aは、未点火状態のエネルギーの流れを模式的に示す図である。図5Aの例では、基台20から冷却により、ヒーターHTから「100」の熱量が抜熱されている。ウエハWには、輻射熱により「1」の熱量が伝わる。ウエハWや静電チャック18の温度が略一定に安定した状態である場合、ウエハWに伝わった熱は、静電チャック18にそのまま伝わる。ウエハWに入熱した「1」の熱量は、静電チャック18を介して、ヒーターHTに入熱する。ヒーターHTの温度が一定となるように制御している場合、ヒーターHTには、ヒーター電源HPからヒータパワーPhにより「99」の熱量が発生する。
When the temperature of the heater HT is controlled to be constant, at the position of the heater HT, the sum of the amount of heat input to the heater HT and the amount of heat generated by the heater HT, and the amount of heat removed from the heater HT. are equal. For example, in an unignited state in which plasma is not ignited, the sum of the amount of heat generated by the radiant heat qr and the amount of heat generated by the heater HT is equal to the amount of heat removed from the heater HT. FIG. 5A is a diagram schematically showing the flow of energy in an unignited state. In the example of FIG. 5A, a heat amount of “100” is removed from the heater HT by cooling from the
一方、例えば、プラズマを点火した点火状態では、ヒーターHTには、静電チャック18を介して、プラズマからも入熱する。図5Bは、点火状態のエネルギーの流れを模式的に示す図である。ここで、点火状態には、過度状態と定常状態とがある。過度状態は、例えば、ウエハWや静電チャック18に対する入熱量が抜熱量よりも多く、ウエハWや静電チャック18の温度が経時的に上昇傾向となる状態である。定常状態は、ウエハWや静電チャック18の入熱量と抜熱量が等しくなり、ウエハWや静電チャック18の温度に経時的な上昇傾向がなくなり、温度が略一定となった状態である。
On the other hand, for example, in an ignition state in which plasma is ignited, heat is also input to the heater HT from the plasma via the
図5Bの例でも、基台20から冷却により、ヒーターHTから「100」の熱量が抜熱されている。点火状態の場合、ウエハWは、定常状態となるまで、プラズマからの入熱により温度が上昇する。ヒーターHTには、静電チャック18を介してウエハWから熱が伝わる。上述のように、ヒーターHTの温度が一定となるように制御している場合、ヒーターHTに入熱される熱量とヒーターHTから抜熱される熱量は、等しい状態となる。ヒーターHTは、ヒーターHTの温度を一定に維持するために必要な熱量が低下する。このため、ヒーターHTへの供給電力が低下する。
In the example of FIG. 5B as well, the heat amount of “100” is removed from the heater HT by cooling from the
例えば、図5Bにおいて、「過度状態」とした例では、プラズマからウエハWへ「80」の熱量が伝わる。また、ウエハWには、輻射熱により「1」の熱量が伝わる。ウエハWに伝わった熱は、静電チャック18に伝わる。また、ウエハWの温度が定常状態ではない場合、ウエハWに伝わった熱は、一部がウエハWの温度の上昇に作用する。ウエハWの温度上昇に作用する熱量は、ウエハWの熱容量に依存する。このため、ウエハWに伝わった「81」の熱量のうち、「61」の熱量がウエハWから静電チャック18の表面へ伝わる。静電チャック18の表面に伝わった熱は、ヒーターHTに伝わる。また、静電チャック18の温度が定常状態ではない場合、静電チャック18の表面に伝わった熱は、一部が静電チャック18の温度の上昇に作用する。静電チャック18の温度上昇に作用する熱量は静電チャック18の熱容量に依存する。このため、静電チャック18の表面に伝わった「61」の熱量のうち、「41」の熱量がヒーターHTに伝わる。このため、ヒーターHTの温度が一定となるように制御している場合、ヒーターHTには、ヒーター電源HPからヒータパワーPhにより「59」の熱量が供給される。
For example, in FIG. 5B, the amount of heat of "80" is transferred from the plasma to the wafer W in the example of "transient state". Also, a heat quantity of "1" is transmitted to the wafer W by radiant heat. The heat transferred to the wafer W is transferred to the
また、図5Bにおいて、「定常状態」とした例では、プラズマからウエハWへ「80」の熱量が伝わる。また、ウエハWには、輻射熱により「1」の熱量が伝わる。ウエハWに伝わった熱は、静電チャック18に伝わる。また、ウエハWの温度が定常状態である場合、ウエハWは、入熱量と出熱量が等しい状態となっている。このため、プラズマからウエハWに伝わった「81」の熱量がウエハWから静電チャック18の表面へ伝わる。静電チャック18の表面に伝わった熱は、ヒーターHTに伝わる。静電チャック18の温度が定常状態である場合、静電チャック18は、入熱量と出熱量が等しいとなっている。このため、静電チャック18の表面に伝わった「81」の熱量がヒーターHTに伝わる。このため、ヒーターHTの温度が一定となるように制御している場合、ヒーターHTには、ヒーター電源HPからヒータパワーPhにより「19」の熱量が供給される。
Further, in FIG. 5B, in the example of "steady state", the amount of heat of "80" is transferred from the plasma to the wafer W. In FIG. Also, a heat quantity of "1" is transmitted to the wafer W by radiant heat. The heat transferred to the wafer W is transferred to the
図5Aおよび図5Bに示したように、ヒーターHTへの供給電力は、未点火状態よりも点火状態の方が低下する。また、点火状態では、ヒーターHTへの供給電力が定常状態となるまで低下する。 As shown in FIGS. 5A and 5B, the power supplied to the heater HT is lower in the ignited state than in the unignited state. In addition, in the ignition state, the power supplied to the heater HT decreases until it reaches a steady state.
なお、図5Aおよび図5Bに示したように、ヒーターHTの温度が一定となるように制御している場合、「未点火状態」、「過度状態」、「定常状態」のいずれの状態であっても、基台20から冷却により、ヒーターHTから「100」の熱量が抜熱されている。すなわち、ヒーターHTから基台20の内部に形成された冷媒流路24に供給される冷媒に向かう単位面積当たりの熱流束qsusは、常に一定となり、ヒーターHTから冷媒までの温度勾配も常に一定である。そのため、ヒーターHTの温度が一定となるように制御するために用いられる温度センサは、必ずしもヒーターHTに直接取り付ける必要はない。例えば、静電チャック18の裏面、接着層19の中、基台20の内部など、ヒーターHTと冷媒までの間であれば、ヒーターHTと温度センサ間の温度差も常に一定であり、ヒーターHT温度とセンサの間にある材質が有する熱伝導率、熱抵抗などを用いて温度センサとヒーターHTの間の温度差(ΔT)を算出し、温度センサで検出される温度の値に温度差(ΔT)を加算することによって、ヒーターHTの温度として出力することが可能であり、実際のヒーターHTの温度が一定となるように制御することができる。
As shown in FIGS. 5A and 5B, when the temperature of the heater HT is controlled to be constant, any of the "unignited state", "transient state", and "steady state" However, due to cooling from the
図6は、ウエハの温度とヒーターへの供給電力の変化の一例を示す図である。図6の(A)は、ウエハWの温度の変化を示している。図6の(B)は、ヒーターHTへの供給電力の変化を示している。図6の例は、ヒーターHTの温度が一定となるように制御し、プラズマを点火して無い未点火状態からプラズマを点火して、ウエハWの温度とヒーターHTへの供給電力を測定した結果の一例を示している。ウエハWの温度は、ケーエルエー・テンコール(KLA-Tencor)社から販売されているEtch Tempなどの温度計測用のウエハを用いて計測した。この温度計測用のウエハは、高価である。このため、量産現場では、プラズマ処理装置10の各ヒーターHTの温度の調整に温度計測用のウエハを使用すると、コストアップとなる。また、量産現場では、プラズマ処理装置10の各ヒーターHTの温度の調整に温度計測用のウエハを使用すると、生産性が低下する。
FIG. 6 is a diagram showing an example of changes in the temperature of the wafer and the power supplied to the heater. (A) of FIG. 6 shows changes in the temperature of the wafer W. FIG. FIG. 6B shows changes in power supplied to the heater HT. In the example of FIG. 6, the temperature of the heater HT is controlled to be constant, and the plasma is ignited from an unignited state where the plasma is not ignited, and the temperature of the wafer W and the power supplied to the heater HT are measured. shows an example. The temperature of the wafer W was measured using a wafer for temperature measurement such as Etch Temp sold by KLA-Tencor. This temperature measurement wafer is expensive. For this reason, at a mass production site, if a wafer for temperature measurement is used to adjust the temperature of each heater HT of the
図6の期間T1は、プラズマを点火して無い未点火状態である。期間T1では、ヒーターHTへの供給電力が一定となっている。図6の期間T2は、プラズマを点火した点火状態であり、過渡状態である。期間T2では、ヒーターHTへの供給電力が低下する。また、期間T2では、ウエハWの温度が一定の温度まで上昇する。図6の期間T3は、プラズマを点火した点火状態である。期間T3では、ウエハWの温度は一定であり、定常状態となっている。静電チャック18も定常状態となると、ヒーターHTへの供給電力は、略一定となり、低下する傾向の変動が安定する。図6の期間T4は、プラズマを消した未点火状態である。期間T4では、ウエハWに対するプラズマから入熱が無くなるため、ウエハWの温度が低下し、ヒーターHTへの供給電力が増加している。
A period T1 in FIG. 6 is an unignited state in which plasma is not ignited. During the period T1, the power supplied to the heater HT is constant. A period T2 in FIG. 6 is an ignition state in which plasma is ignited, which is a transient state. During the period T2, the power supplied to the heater HT is reduced. Also, in the period T2, the temperature of the wafer W rises to a constant temperature. A period T3 in FIG. 6 is an ignition state in which the plasma is ignited. During the period T3, the temperature of the wafer W is constant and is in a steady state. When the
図6の期間T2に示される過度状態でのヒーターHTへの供給電力の低下の傾向は、プラズマからウエハWへの入熱量や、ウエハWと静電チャック18の表面間の熱抵抗などによって変化する。 The tendency of the power supplied to the heater HT to decrease in the transient state shown in period T2 in FIG. do.
図7は、点火状態のエネルギーの流れを模式的に示す図である。なお、図7は、何れも過度状態の例である。また、輻射熱の入熱は、影響が小さいため、省略している。例えば、図7において、「入熱量:小、熱抵抗:小」とした例では、プラズマからウエハWへ「80」の熱量が伝わる。プラズマからウエハWに伝わった「80」の熱量のうち、「60」の熱量がウエハWから静電チャック18の表面へ伝わる。そして、静電チャック18の表面に伝わった「60」の熱量のうち、「40」の熱量がヒーターHTに伝わる。例えば、ヒーターHTの温度が一定となるように制御している場合、ヒーターHTには、ヒーター電源HPからヒータパワーPhにより「60」の熱量が供給される。
FIG. 7 is a diagram schematically showing the flow of energy in an ignition state. In addition, FIG. 7 is an example of an excessive state. Also, the heat input of radiant heat is omitted because it has little effect. For example, in FIG. 7, in the case of "heat input: small, thermal resistance: small", the amount of heat transferred from the plasma to the wafer W is "80". Out of the "80" amount of heat transmitted from the plasma to the wafer W, the amount of "60" is transmitted from the wafer W to the surface of the
また、図7において、「入熱量:大、熱抵抗:小」とした例では、プラズマからウエハWへ「100」の熱量が伝わる。プラズマからウエハWに伝わった「100」の熱量のうち、「80」の熱量がウエハWから静電チャック18の表面へ伝わる。そして、静電チャック18の表面に伝わった「80」の熱量のうち、「60」の熱量がヒーターHTに伝わる。例えば、ヒーターHTの温度が一定となるように制御している場合、ヒーターHTには、ヒーター電源HPからヒータパワーPhにより「40」の熱量が供給される。
Further, in FIG. 7, in the example of "heat input: large, thermal resistance: small", a heat amount of "100" is transferred from the plasma to the wafer W. In FIG. Of the "100" heat amount transferred from the plasma to the wafer W, "80" heat amount is transferred from the wafer W to the surface of the
また、図7において、「入熱量:小、熱抵抗:大」とした例では、プラズマからウエハWへ「80」の熱量が伝わる。プラズマからウエハWに伝わった「80」の熱量のうち、「40」の熱量がウエハWから静電チャック18の表面へ伝わる。静電チャック18の表面に伝わった「40」の熱量のうち、「20」の熱量がヒーターHTに伝わる。例えば、ヒーターHTの温度が一定となるように制御している場合、ヒーターHTには、ヒーター電源HPからヒータパワーPhにより「80」の熱量が供給される。
In addition, in FIG. 7, in the example of "heat input: small, thermal resistance: large", a heat amount of "80" is transferred from the plasma to the wafer W. FIG. Of the heat amount of "80" transferred from the plasma to the wafer W, the heat amount of "40" is transferred from the wafer W to the surface of the
このように、ヒーターHTの温度を一定に制御している場合、ヒータパワーPhは、プラズマからウエハWへの入熱量や、ウエハWと静電チャック18の表面間の熱抵抗よって変化する。よって、図6の(B)に示される期間T2のヒーターHTへの供給電力の低下の傾向は、プラズマからウエハWへの入熱量や、ウエハWと静電チャック18の表面間の熱抵抗などによって変化する。このため、期間T2のヒーターHTへの供給電力のグラフは、プラズマからウエハWへの入熱量や、ウエハWと静電チャック18の表面間の熱抵抗をパラメータとしてモデル化できる。すなわち、期間T2のヒーターHTへの供給電力の変化は、プラズマからウエハWへの入熱量や、ウエハWと静電チャック18の表面間の熱抵抗をパラメータとして、演算式によりモデル化できる。
Thus, when the temperature of the heater HT is controlled to be constant, the heater power Ph changes depending on the amount of heat input from the plasma to the wafer W and the thermal resistance between the surfaces of the wafer W and the
本実施形態では、図6の(B)に示す、期間T2のヒーターHTへの供給電力の変化を単位面積当たりの式としてモデル化する。例えば、プラズマからの熱流束があるときの単位面積当たりのヒーターHTからの発熱量qhは、以下の式(2)のように表せる。プラズマからの熱流束がないときの定常状態での単位面積当たりのヒーターHTからの発熱量qh0は、以下の式(3)のように表せる。静電チャック18の表面とヒーター間の単位面積当たりの熱抵抗Rthc・Aは、以下の式(4)のように表せる。熱流束qpおよび熱抵抗Rth・Aをパラメータとし、a1、a2、a3、λ1、λ2、τ1、τ2を以下の式(5)-(11)のように表した場合、発熱量qhは、以下の式(1)のように表せる。
In this embodiment, the change in power supplied to the heater HT during the period T2 shown in FIG. 6B is modeled as an equation per unit area. For example, the amount qh of heat generated from the heater HT per unit area when there is a heat flux from the plasma can be expressed by the following equation (2). The amount qh0 of heat generated from the heater HT per unit area in a steady state when there is no heat flux from the plasma can be expressed by the following equation (3). A thermal resistance R thc ·A per unit area between the surface of the
ここで、
Phは、プラズマからの熱流束があるときのヒータパワー[W]である。
Ph0は、プラズマからの熱流束がないときの定常状態でのヒータパワー[W]である。
qhは、プラズマからの熱流束があるときの単位面積当たりのヒーターHTからの発熱量[W/m2]である。
qh0は、プラズマからの熱流束がないときの定常状態での単位面積当たりのヒーターHTからの発熱量[W/m2]である。
qpは、プラズマからウエハWへの単位面積当たりの熱流束[W/m2]である。
Rth・Aは、ウエハWと静電チャック18の表面間の単位面積当たりの熱抵抗[K・m2/W]である。
Rthc・Aは、静電チャック18の表面とヒーター間の単位面積当たりの熱抵抗[K・m2/W]である。
Aは、ヒーターHT設けられた分割領域75の面積[m2]である。
ρwは、ウエハWの密度[kg/m3]である。
Cwは、ウエハWの単位面積当たりの熱容量[J/K・m2]である。
zwは、ウエハWの厚さ[m]である。
ρcは、静電チャック18を構成するセラミックの密度[kg/m3]である。
Ccは、静電チャック18を構成するセラミックの単位面積当たりの熱容量[J/K・m2]である。
zcは、静電チャック18の表面からヒーターHTまでの距離[m]である。
κcは、静電チャック18を構成するセラミックの熱伝導率[W/K・m]である。
tは、プラズマを点火してからの経過時間[sec]である。
here,
Ph is the heater power [W] when there is a heat flux from the plasma.
Ph0 is the steady state heater power [W] when there is no heat flux from the plasma.
q h is the amount of heat generated from the heater HT per unit area [W/m 2 ] when there is a heat flux from the plasma.
q h0 is the calorific value [W/m 2 ] from the heater HT per unit area in a steady state when there is no heat flux from the plasma.
q p is the heat flux per unit area from the plasma to the wafer W [W/m 2 ].
R th ·A is the thermal resistance per unit area between the surface of the wafer W and the electrostatic chuck 18 [K·m 2 /W].
R thc ·A is the thermal resistance per unit area between the surface of the
A is the area [m 2 ] of the divided
ρ w is the density of the wafer W [kg/m 3 ].
Cw is the heat capacity per unit area of the wafer W [J/K·m 2 ].
zw is the thickness of the wafer W [m].
ρ c is the density of the ceramic constituting the electrostatic chuck 18 [kg/m 3 ].
C c is the heat capacity per unit area of the ceramic constituting the electrostatic chuck 18 [J/K·m 2 ].
zc is the distance [m] from the surface of the
κ c is the thermal conductivity [W/K·m] of the ceramic that constitutes the
t is the elapsed time [sec] after the plasma is ignited.
式(5)に示したa1について、1/a1がウエハWの温まり難さを示す時定数となる。また、式(6)に示したa2について、1/a2が静電チャック18の熱の入り難さ、温まり難さを示す時定数となる。また、式(7)に示したa3について、1/a3が静電チャック18の熱の浸透し難さ、温まり難さを示す時定数となる。
1/a 1 is the time constant indicating the difficulty of warming the wafer W with respect to a 1 shown in the equation (5). In addition, 1/a 2 of a 2 shown in equation (6) is a time constant indicating the difficulty of heat entering and warming up of the
ウエハWの密度ρw、ウエハWの単位面積当たりの熱容量CwおよびウエハWの厚さzwは、ウエハWの実際の構成からそれぞれ予め定まる。ヒーターHTの面積A、静電チャック18を構成するセラミックの密度ρc、および、静電チャック18を構成するセラミックの単位面積当たりの熱容量Ccは、プラズマ処理装置10の実際の構成からそれぞれ予め定まる。静電チャック18の表面からヒーターHTまでの距離zc、および、静電チャック18を構成するセラミックの熱伝導κcも、プラズマ処理装置10の実際の構成からそれぞれ予め定まる。Rthc・Aは、熱伝導κc、距離zcから式(4)により予め定まる。
The density ρ w of the wafer W, the heat capacity C w per unit area of the wafer W, and the thickness z w of the wafer W are predetermined from the actual configuration of the wafer W, respectively. The area A of the heater HT, the density ρ c of the ceramic forming the
プラズマを点火してからの経過時間tごとのプラズマからの熱流束があるときのヒータパワーPh、および、プラズマからの熱流束がないときの定常状態でのヒータパワーPh0は、プラズマ処理装置10を用いて計測により求めることができる。そして、式(2)に示すように、求めたヒータパワーPhをヒーターHTの面積Aで除算することによって、プラズマからの熱流束があるときの単位面積当たりのヒーターHTからの発熱量qhを求めることができる。また、式(3)に示すように、求めたヒータパワーPh0をヒーターHTの面積Aで除算することによって、プラズマからの熱流束がないときの定常状態での単位面積当たりのヒーターHTからの発熱量qh0を求めることができる。
The heater power P h when there is a heat flux from the plasma and the heater power P h0 in a steady state when there is no heat flux from the plasma at each elapsed time t after igniting the
そして、プラズマからウエハWへの単位面積当たりの熱流束qp、および、ウエハWと静電チャック18の表面間の単位面積当たりの熱抵抗Rth・Aは、計測結果を用いて、(1)式のフィッティングを行うことにより、求めることができる。
Then, using the measurement results, the heat flux q p per unit area from the plasma to the wafer W and the thermal resistance R th ·A per unit area between the surface of the wafer W and the
なお、図5Bの定常状態は、図5Aに示す未点火状態から、プラズマからウエハWへの入熱分が、そのままヒーターHTに入熱として増加している。このため、プラズマからウエハWへの入熱量は、図6の期間T1に示した未点火状態の供給電力と期間T3に示した定常状態の供給電力の値の差から算出してもよい。例えば、プラズマからウエハWへの単位面積当たりの熱流束qpは、以下の(12)式のように、プラズマからの熱流束がないとき(未点火状態)のヒータパワーPh0と期間T3に示した定常状態のヒータパワーPhとの差を単位面積当たりに換算した値から算出できる。また、プラズマからウエハWへの単位面積当たりの熱流束qpは、以下の(12)式のように、プラズマからの熱流束がないとき(未点火状態)のヒータパワーPh0から求められる単位面積当たりのヒーターHTからの発熱量qh0と期間T3に示した定常状態のヒータパワーPhから求められる単位面積当たりのヒーターHTからの発熱量qhとの差から算出できる。 In the steady state shown in FIG. 5B, the heat input from the plasma to the wafer W increases as heat input to the heater HT from the non-ignited state shown in FIG. 5A. Therefore, the amount of heat input from the plasma to the wafer W may be calculated from the difference between the supplied power in the unignited state shown in period T1 in FIG. 6 and the supplied power in the steady state shown in period T3. For example, the heat flux qp per unit area from the plasma to the wafer W is given by the following equation (12), when there is no heat flux from the plasma (unignited state), the heater power Ph0 and the period T3 are: It can be calculated from the value obtained by converting the difference from the indicated heater power P h in the steady state to a unit area. Also, the heat flux qp per unit area from the plasma to the wafer W is a unit obtained from the heater power P h0 when there is no heat flux from the plasma (unignitioned state), as in the following equation (12): It can be calculated from the difference between the amount of heat generated by the heater HT per unit area qh0 and the amount of heat generated by the heater HT per unit area qh obtained from the heater power Ph in the steady state shown in the period T3.
qp=(Ph0-Ph)/A=qh0-qh (12) q p = (P h0 −P h )/A=q h0 −q h (12)
また、図6の(A)に示される期間T2のウエハWの温度のグラフも、プラズマからウエハWへの入熱量や、ウエハWと静電チャック18の表面間の熱抵抗をパラメータとしてモデル化できる。本実施形態では、期間T2のウエハWの温度の変化を単位面積当たりの式としてモデル化する。例えば、熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aをパラメータとし、式(5)-(11)に示したa1、a2、a3、λ1、λ2、τ1、τ2を用いた場合、ウエハWの温度TW[℃]は、以下の式(13)のように表せる。
The graph of the temperature of the wafer W during the period T2 shown in FIG. 6A is also modeled using the amount of heat input from the plasma to the wafer W and the thermal resistance between the surfaces of the wafer W and the
ここで、
TWは、ウエハWの温度[℃]である。
Thは、一定に制御したヒーターHTの温度[℃]である。
here,
TW is the temperature of the wafer W [°C].
Th is the temperature [° C.] of the heater HT which is controlled to be constant.
ヒーターの温度Thは、実際にウエハWの温度を一定に制御した際の条件から求めることができる。 The temperature Th of the heater can be obtained from the conditions when the temperature of the wafer W is actually controlled to be constant.
計測結果を用いて、(1)式のフィッティングを行うことにより、熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aが求まった場合、ウエハWの温度TWは、式(13)から算出できる。 When the heat flux q p and the thermal resistance R th ·A are obtained by fitting the equation (1) using the measurement results, the temperature T W of the wafer W can be calculated from the equation (13). .
経過時間tが、式(10)、(11)に示した時定数τ1、τ2より十分に長い場合、式(13)は、以下の式(14)のように省略できる。すなわち、図6の期間T3である定常状態に移行した後のウエハWの温度TWが目標温度となるヒーターHTの温度Thを算出する場合、式(13)は、式(14)のように表せる。 If the elapsed time t is sufficiently longer than the time constants τ 1 and τ 2 shown in equations (10) and (11), equation (13) can be omitted as equation (14) below. That is, when calculating the temperature T h of the heater HT at which the temperature T W of the wafer W after shifting to the steady state which is the period T3 in FIG. can be expressed as
例えば、式(14)により、ヒーターの温度Th、熱流束qp、熱抵抗Rth・A、Rthc・AからウエハWの温度TWを求めることができる。 For example, the temperature TW of the wafer W can be obtained from the temperature T h of the heater, the heat flux q p , and the thermal resistances R th ·A and R thc ·A from the equation (14).
ところで、プラズマ処理装置10は、異常や故障の発生や経時変化などにより、プラズマ処理の処理条件が変化する場合がある。例えば、プラズマ処理装置10は、異常や故障の発生や経時変化などにより、処理容器12内の圧力や、プラズマ処理で印加される電力などが変化する場合がある。このようなプラズマ処理の処理条件は、第1の高周波電源HFSからの高周波電力HFSのパワー、第2の高周波電源LFSからの高周波電力LFSのパワーが挙げられる。また、このようなプラズマ処理の処理条件は、処理容器12内の圧力、載置台16の表面粗さ、伝熱ガスの圧力、ウエハWの裏面膜厚、ウエハWのそり、上部電極30の温度、デポシールド46の温度が挙げられる。なお、このようなプラズマ処理の処理条件は、これらに限定されるものではなく、異常や故障の発生や経時変化などで変化するものであれば何れであってもよい。
By the way, in the
プラズマ処理装置10では、プラズマ処理の処理条件が変化した場合、プラズマからの入熱量や輻射熱による入熱量、ウエハWと静電チャック18の表面間の熱抵抗などが変化し、載置台16の温度に関する値が変化する。この載置台16の温度に関する値としては、例えば、未点火状態で載置台16の温度を所定の温度に維持するためのヒーターHTでの発熱量、ウエハWと載置台16との間の熱抵抗、点火状態でプラズマから載置台16に流入する入熱量が挙げられる。なお、載置台16の温度に関する値は、これらに限定されるものではなく、載置台16の温度に関する値であって、プラズマ処理の処理条件の変化によって変化が発生するものであれば何れであってもよい。
In the
例えば、プラズマ処理装置10は、上部電極30の温度や、デポシールド46の温度が変化した場合、ウエハWへの輻射熱の入熱量が変わる。これにより、未点火状態で各ヒーターHTに供給されるヒータパワーPh0が変化し、単位面積当たりのヒーターHTからの発熱量qh0が変化する。発熱量qh0は、ヒータパワーPh0をヒーターHTごとの面積で除算することによって求められる。図8Aは、上部電極、デポシールドの温度が変化した場合のヒーターからの発熱量の変化の一例を示した図である。図8Aには、プラズマ未点火状態でセンター部(Center)、ミドル部(Middle)、エッジ部(Edge)、フォーカスリング部(F/R)の各分割領域75に設けられたヒーターHTに供給されるヒータパワーPh0によるヒーターHTからの発熱量qh0の変化が示されている。実線は、上部電極30の温度を40℃から120℃に変化させた場合のヒーターHTからの発熱量qh0の変化を示している。破線は、デポシールド46の温度を40℃から120℃に変化させた場合のヒーターHTからの発熱量qh0の変化を示している。このように、上部電極30の温度や、デポシールド46の温度が上昇した場合、ウエハWへの輻射熱の入熱量が増加するため、ヒーターHTからの発熱量qh0が低下する。また、実線と破線に示すように、上部電極30とデポシールド46では、温度が変化した場合の各分割領域75に温度の変化に違いがある。例えば、上部電極30からの輻射熱は、載置台16の上部から入熱する。このため、上部電極30の温度が変化した場合、センター部、ミドル部など載置台16の面内を中央付近の領域ほどヒーターHTからの発熱量qh0が大きく変化する。一方、デポシールド46からの輻射熱は載置台16の側面から入熱する。このため、デポシールド46の温度が変化した場合、エッジ部、フォーカスリング部など載置台16の面内を周辺付近の領域ほどヒーターHTからの発熱量qh0が大きく変化する。よって、各分割領域75のヒーターHTからの発熱量qh0の変化パターンから上部電極30とデポシールド46のどちらの温度が変化したかを特定できる。
For example, in the
また、例えば、プラズマ処理装置10は、第1の高周波電源HFSからの高周波電力HFSのパワーや、第2の高周波電源LFSからの高周波電力LFSのパワーが変化した場合、プラズマからの入熱量が変わる。これにより、プラズマを点火した定常状態で各ヒーターHTに供給されるヒータパワーPhが変化し、単位面積当たりのヒーターHTからの発熱量qhが変化する。発熱量qhは、ヒータパワーPhをヒーターHTごとの面積で除算することによって求められる。図8Bは、高周波電力HFS、高周波電力LFSが変化した場合のヒーターからの発熱量の変化の一例を示した図である。図8Bには、プラズマを点火した定常状態でセンター部(Center)、ミドル部(Middle)、エッジ部(Edge)、フォーカスリング部(F/R)の各分割領域75に設けられたヒーターHTに供給されるヒータパワーPhによるヒーターHTからの発熱量qhの変化が示されている。実線は、高周波電力HFSのパワーを500Wから1000Wに変化させた場合のヒーターHTからの発熱量qhの変化を示している。破線は、高周波電力LFSのパワーを500Wから1000Wに変化させた場合のヒーターHTからの発熱量qhの変化を示している。このように、高周波電力HFSのパワーや、高周波電力LFSのパワーが上昇した場合、プラズマからの入熱量が増加するため、ヒーターHTからの発熱量qhが低下する。また、実線と破線に示すように、高周波電力HFSと高周波電力LFSではパワーの変化による各分割領域75に温度には違いがある。例えば、高周波電力HFSのパワーが変化した場合、フォーカスリング部など載置台16の面内を周辺付近の領域でヒーターHTからの発熱量qhが大きく変化する。一方、高周波電力LFSが変化した場合、エッジ部など載置台16の面内の中央付近とフォーカスリング部など載置台16の面内を周辺付近の領域のヒーターHTからの発熱量qhが大きく変化する。よって、各分割領域75のヒーターHTからの発熱量qhの変化パターンから高周波電力HFSと高周波電力LFSのどちらのパワーが変化したかを特定できる。
Further, for example, in the
また、例えば、プラズマ処理装置10は、処理容器12内の圧力が変化した場合、プラズマからの入熱量が変わる。これにより、プラズマを点火した定常状態で各ヒーターHTに供給されるヒータパワーPhが変化し、単位面積当たりのヒーターHTからの発熱量qhが変化する。発熱量qhは、ヒータパワーPhをヒーターHTごとの面積で除算することによって求められる。図8Cは、処理容器内の圧力が変化した場合のヒーターからの発熱量の変化の一例を示した図である。図8Cには、プラズマを点火した定常状態でセンター部(Center)、ミドル部(Middle)、エッジ部(Edge)、フォーカスリング部(F/R)の各分割領域75に設けられたヒーターHTに供給されるヒーターHTからの発熱量qhの変化が示されている。実線は、処理容器12内の圧力を30mTorrから50mTorrに変化させた場合のヒーターHTからの発熱量qhの変化を示している。このように、処理容器12内の圧力が増加した場合、プラズマからの入熱量が低下するため、ヒーターHTからの発熱量qhが増加する。また、処理容器12内の圧力が増加した場合、フォーカスリング部など載置台16の面内を周辺付近の領域のヒーターHTからの発熱量qhが大きく変化する。よって、各分割領域75のヒーターHTからの発熱量qhの変化パターンから処理容器12内の圧力が変化したかを特定できる。
Further, for example, in the
また、例えば、プラズマ処理装置10は、静電チャック18の上面とウエハWの裏面との間に供給される伝熱ガスの圧力が変化した場合、ウエハWと静電チャック18の表面間の熱抵抗が変化する。また、プラズマ処理装置10は、ウエハWの裏面膜厚が変化した場合、ウエハWと静電チャック18の表面間の熱抵抗が変化する。図8Dは、伝熱ガスの圧力、ウエハWの裏面膜厚が変化した場合の熱抵抗の変化の一例を示した図である。図8Dには、センター部(Center)、ミドル部(Middle)、エッジ部(Edge)、フォーカスリング部(F/R)の各分割領域75の熱抵抗Rth・Aの変化が示されている。実線は、静電チャック18の上面とウエハWの裏面との間に供給される伝熱ガスの圧力を10Torrから30Torrに変化させた場合の熱抵抗の変化を示している。破線は、ウエハWの裏面のSiO2層の膜厚を0nmから1000nmに変化させた場合の熱抵抗の変化を示している。このように、伝熱ガスの圧力やウエハWの裏面の膜厚が上昇した場合、熱抵抗が変化してプラズマからの入熱量が変化する。また、実線と破線に示すように、伝熱ガスの圧力とウエハWの裏面の膜厚では熱抵抗の変化に違いがある。例えば、伝熱ガスの圧力が変化した場合、センター部などウエハWの中央付近の領域の熱抵抗が大きく変化する。一方、ウエハWの裏面の膜厚が変化した場合、ウエハWの領域全体で熱抵抗が大きく変化する。よって、各分割領域75の熱抵抗の変化パターンから伝熱ガスの圧力やウエハWの裏面の膜厚が変化したかを特定できる。
Further, for example, when the pressure of the heat transfer gas supplied between the upper surface of the
図3に戻る。ヒーター制御部102aは、各ヒーターHTの温度を制御する。例えば、ヒーター制御部102aは、各ヒーターHTへの供給電力を指示する制御データをヒーター電源HPへ出力して、ヒーター電源HPから各ヒーターHTへ供給する供給電力を制御することにより、各ヒーターHTの温度を制御する。
Return to FIG. The
プラズマ処理の際、ヒーター制御部102aには、各ヒーターHTの目標とする設定温度が設定される。例えば、ヒーター制御部102aには、載置領域18aの各分割領域75ごとに、目標とするウエハWの温度が、当該分割領域75のヒーターHTの設定温度として設定される。この目標とするウエハWの温度は、例えば、ウエハWに対するプラズマエッチングの精度が最も良好となる温度である。
During the plasma processing, a target set temperature for each heater HT is set in the
ヒーター制御部102aは、プラズマ処理の際、各ヒーターHTが設定された設定温度となるよう各ヒーターHTへの供給電力を制御する。例えば、ヒーター制御部102aは、外部インターフェース101に入力する温度データが示す載置領域18aの各分割領域75の温度を、分割領域75ごとに、当該分割領域75の設定温度と比較する。ヒーター制御部102aは、比較結果を用いて、設定温度に対して温度が低い分割領域75、および、設定温度に対して温度が高い分割領域75を特定する。ヒーター制御部102aは、設定温度に対して温度が低い分割領域75に対する供給電力を増加させ、設定温度に対して温度が高い分割領域75に対する供給電力を減少させる制御データをヒーター電源HPへ出力する。
The
第1取得部102bは、プラズマ処理の処理条件が変化した場合の載置台16の温度に関する値の変化を示した変化情報104aを取得する。
The
最初に、第1取得部102bは、ウエハWを載置台16に配置し、プラズマ処理の処理条件とされた処理パラメータを標準条件として、プラズマ処理を実施して、載置台16の温度に関する値を取得する。標準条件は、例えば、半導体を生産する生産プロセスでウエハWに対して実際のプラズマ処理を実施する処理条件とする。第1取得部102bは、処理条件を標準条件として、プラズマ処理を実施する。
First, the
プラズマ処理の際、ヒーター制御部102aには、各ヒーターHTの目標とする設定温度が設定される。ヒーター制御部102aは、プラズマ処理の際、各ヒーターHTが設定された設定温度となるよう各ヒーターHTへの供給電力を制御する。
During the plasma processing, a target set temperature for each heater HT is set in the
第1取得部102bは、ヒーター制御部102aにより、各ヒーターHTの温度が一定となるよう各ヒーターHTへの供給電力を制御した状態で、プラズマ処理を実施して、載置台16の温度に関する値を取得する。例えば、第1取得部102bは、プラズマ処理の開始前のプラズマが未点火状態での各ヒーターHTへの供給電力を計測する。また、第1取得部102bは、プラズマを点火してから各ヒーターHTへの供給電力が低下する傾向の変動が安定するまでの過渡状態での各ヒーターHTへの供給電力を計測する。また、第1取得部102bは、プラズマを点火した後、各ヒーターHTへの供給電力の低下なくなって安定した定常状態での各ヒーターHTへの供給電力を計測する。未点火状態での各ヒーターHTへの供給電力は、各ヒーターHTで少なくとも1つ計測されていればよく、複数回計測して平均値を未点火状態の供給電力としてもよい。過渡状態および定常状態での各ヒーターHTへの供給電力は、2回以上計測されていればよい。供給電力を計測する計測タイミングは、供給電力が低下する傾向が大きいタイミングを含むことが好ましい。また、計測タイミングは、計測回数が少ない場合、所定期間以上離れていることが好ましい。本実施形態では、第1取得部102bは、プラズマ処理の期間中、所定周期(例えば、0.1秒周期)で各ヒーターHTへの供給電力を計測する。これにより、過渡状態および定常状態での各ヒーターHTへの供給電力が多数計測される。
The
第1取得部102bは、所定のサイクルで、未点火状態、過渡状態および定常状態の各ヒーターHTへの供給電力を計測する。
The
第1取得部102bは、ヒーターHTごとに、未点火状態で温度を所定の温度に維持するためのヒーターHTでの発熱量を算出する。例えば、第1取得部102bは、ヒーターHTごとに、未点火状態でのヒーターHTへの供給電力から、未点火状態のヒータパワーPh0を算出する。
The first obtaining
また、第1取得部102bは、ヒーターHTごとに、ウエハWと載置台16との間の熱抵抗、点火状態でプラズマから載置台16に流入する入熱量を算出する。例えば、第1取得部102bは、ヒーターHTごとに、プラズマからの入熱量およびウエハWとヒーターHT間の熱抵抗をパラメータとし、過渡状態の供給電力を算出する算出モデルに対して、計測された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いてフィッティングを行って、ヒーターHTごとに入熱量および熱抵抗を算出する。
For each heater HT, the
例えば、第1取得部102bは、ヒーターHTごとに、経過時間tごとの未点火状態のヒータパワーPh0を求める。また、第1取得部102bは、ヒーターHTごとに、経過時間tごとの過渡状態のヒータパワーPhを求める。第1取得部102bは、求めたヒータパワーPh0をヒーターHTごとの面積で除算することによって、経過時間tごとの未点火状態の単位面積当たりのヒーターHTからの発熱量qh0を求める。また、第1取得部102bは、求めたヒータパワーPhをヒーターHTごとの面積で除算することによって、経過時間tごとの過渡状態の単位面積当たりのヒーターHTからの発熱量qhを求める。
For example, the first obtaining
そして、第1取得部102bは、上記の式(1)-(11)を算出モデルとして用いて、ヒーターHTごとに、経過時間tごとの発熱量qhおよび発熱量qh0のフィッティングを行い、誤差が最も小さくなる熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aを算出する。
Then, the
なお、第1取得部102bは、未点火状態の供給電力と定常状態の供給電力の差からプラズマからウエハWへの入熱量を算出してもよい。例えば、第1取得部102bは、(12)式を用いて、未点火状態のヒータパワーPh0と定常状態のヒータパワーPhとの差をヒーターHTごとの面積で除算することから熱流束qpを算出してもよい。
Note that the
次に、第1取得部102bは、プラズマ処理の処理条件とされた処理パラメータを変化させる。例えば、第1取得部102bは、処理パラメータとして、高周波電力HFSのパワー、高周波電力LFSのパワー、伝熱ガスの圧力、ウエハWの裏面膜厚、上部電極30の温度、デポシールド46の温度の何れかを変化させる。なお、処理パラメータは、1つずつ変化させることが好ましいが、複数同時に変化させてもよい。
Next, the
第1取得部102bは、載置台16に新たなウエハWを配置し、変化させた処理条件でプラズマ処理を実施して、載置台16の温度に関する値を取得する。例えば、第1取得部102bは、ヒーター制御部102aが各ヒーターHTの温度が一定の設定温度となるよう各ヒーターHTへの供給電力を制御している状態で、プラズマ処理の未点火状態、過渡状態および定常状態での各ヒーターHTへの供給電力を計測する。
The
第1取得部102bは、ヒーターHTごとに、未点火状態でのヒーターHTへの供給電力から、未点火状態で温度を所定の温度に維持するためのヒーターHTでの発熱量として、未点火状態のヒータパワーPh0を算出する。また、第1取得部102bは、上述の算出モデルに対して、計測された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いてフィッティングを行って、ヒーターHTごとにウエハWへの入熱量および熱抵抗を算出する。なお、第1取得部102bは、未点火状態の供給電力と定常状態の供給電力の差からプラズマからウエハWへの入熱量を算出してもよい。
The
第1取得部102bは、プラズマ処理の処理条件とされた処理パラメータをそれぞれ所定の範囲で変化させ、載置台16の温度に関する値を取得する。例えば、第1取得部102bは、プラズマ処理の処理条件とされた処理パラメータをそれぞれ所定の範囲で変化させ、ヒータパワーPh0、熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aを算出する。そして、第1取得部102bは、プラズマ処理の処理条件が変化した場合の載置台16の温度に関する値の変化を示した変化情報104aを生成する。例えば、第1取得部102bは、プラズマ処理の処理条件とされた変化させた処理パラメータごとに、各分割領域75の載置台16の温度に関する値の変化パターンを記録した変化情報104aを生成する。例えば、第1取得部102bは、高周波電力HFSのパワー、高周波電力LFSのパワー、伝熱ガスの圧力、ウエハWの裏面膜厚、上部電極30の温度、デポシールド46の温度が変化した場合の各分割領域75のヒータパワーPh0、熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aの変化を示した変化パターンを記録した変化情報104aを生成する。変化情報104aは、処理条件ごとに、ヒータパワーPh0、熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aを記憶させたものとしてもよい。また、変化情報104aは、何れの処理条件でのヒータパワーPh0、熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aを基準として、基準との処理条件、ヒータパワーPh0、熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aの差を記憶したものとしてもよい。第1取得部102bは、生成した変化情報104aを記憶部104に記憶させる。
The
これにより、記憶部104には、変化情報104aが記憶される。なお、本実施形態では、第1取得部102bが処理条件を変えたプラズマ処理を実施して変化情報104aを取得する場合を例に説明するが、これに限定されるものではない。記憶部104には、事前に準備された変化情報104aや他の装置で生成された変化情報104aが記憶されてもよい。
Thereby, the
ところで、上述したように、プラズマ処理装置10は、異常や故障の発生や経時変化などにより、プラズマ処理の処理条件が変化する場合がある。そこで、実施形態に係るプラズマ処理装置10は、半導体を生産する生産プロセスでウエハWにプラズマ処理を行う際、記憶部104に記憶された変化情報104aに基づいて、プラズマ処理の処理条件の変化を監視する。
By the way, as described above, in the
プラズマ処理の際、ヒーター制御部102aには、各ヒーターHTの目標とする設定温度が設定される。ヒーター制御部102aは、プラズマ処理の際、各ヒーターHTが設定された設定温度となるよう各ヒーターHTへの供給電力を制御する。
During the plasma processing, a target set temperature for each heater HT is set in the
第2取得部102cは、ヒーター制御部102aが各ヒーターHTの温度が一定の設定温度となるよう各ヒーターHTへの供給電力を制御している状態で、プラズマ処理を実施して、載置台16の温度に関する値を取得する。例えば、第2取得部102cは、プラズマ処理の開始前のプラズマが未点火状態での各ヒーターHTへの供給電力を計測する。また、第2取得部102cは、プラズマを点火してから各ヒーターHTへの供給電力が低下する傾向の変動が安定するまでの過渡状態での各ヒーターHTへの供給電力を計測する。また、第2取得部102cは、プラズマを点火した後、各ヒーターHTへの供給電力の低下なくなって安定した定常状態での各ヒーターHTへの供給電力を計測する。未点火状態での各ヒーターHTへの供給電力は、各ヒーターHTで少なくとも1つ計測されていればよく、複数回計測して平均値を未点火状態の供給電力としてもよい。過渡状態および定常状態での各ヒーターHTへの供給電力は、2回以上計測されていればよい。供給電力を計測する計測タイミングは、供給電力が低下する傾向が大きいタイミングを含むことが好ましい。また、計測タイミングは、計測回数が少ない場合、所定期間以上離れていることが好ましい。本実施形態では、第2取得部102cは、プラズマ処理の期間中、所定周期(例えば、0.1秒周期)で各ヒーターHTへの供給電力を計測する。これにより、過渡状態および定常状態での各ヒーターHTへの供給電力が多数計測される。
The second acquisition unit 102c performs the plasma processing to perform the plasma processing while the
第2取得部102cは、所定のサイクルで、未点火状態と、過渡状態と、定常状態の各ヒーターHTへの供給電力を計測する。例えば、第2取得部102cは、ウエハWが交換され、交換されたウエハWを載置台16に載置してプラズマ処理を行う際に、毎回、未点火状態と、過渡状態と、定常状態の各ヒーターHTへの供給電力を計測する。なお、例えば、第2取得部102cは、プラズマ処理ごとに、未点火状態と、過渡状態と、定常状態の各ヒーターHTへの供給電力を計測してもよい。 The second acquisition unit 102c measures the power supplied to each heater HT in a non-ignited state, a transient state, and a steady state in a predetermined cycle. For example, when the wafer W is exchanged and the exchanged wafer W is mounted on the mounting table 16 and plasma processing is performed, the second obtaining unit 102c changes the non-ignited state, the transient state, and the steady state each time. The power supplied to each heater HT is measured. For example, the second acquisition unit 102c may measure the power supplied to each heater HT in the unignited state, the transient state, and the steady state for each plasma process.
第2取得部102cは、ヒーターHTごとに、未点火状態で温度を所定の温度に維持するためのヒーターHTでの発熱量を算出する。例えば、第2取得部102cは、ヒーターHTごとに、未点火状態でのヒーターHTへの供給電力から、未点火状態のヒータパワーPh0を算出する。 The second obtaining unit 102c calculates, for each heater HT, the amount of heat generated by the heater HT for maintaining the temperature at a predetermined temperature in an unignited state. For example, the second acquisition unit 102c calculates the unfired heater power Ph0 for each heater HT from the power supplied to the heater HT in the unfired state.
また、第2取得部102cは、ヒーターHTごとに、ウエハWと載置台16との間の熱抵抗、点火状態でプラズマから載置台16に流入する入熱量を算出する。例えば、第2取得部102cは、ヒーターHTごとに、上述の算出モデルに対して、計測された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いてフィッティングを行って、入熱量および熱抵抗を算出する。 The second acquisition unit 102c also calculates the thermal resistance between the wafer W and the mounting table 16 and the amount of heat input from the plasma flowing into the mounting table 16 in the ignition state for each heater HT. For example, the second acquisition unit 102c performs fitting using the measured supplied power in the unignited state and the transient state to the above-described calculation model for each heater HT, and calculates the heat input amount and the thermal resistance. .
例えば、第2取得部102cは、ヒーターHTごとに、経過時間tごとの未点火状態のヒータパワーPh0を求める。また、第2取得部102cは、ヒーターHTごとに、経過時間tごとの過渡状態のヒータパワーPhを求める。第2取得部102cは、求めたヒータパワーPh0をヒーターHTごとの面積で除算することによって、経過時間tごとの未点火状態の単位面積当たりのヒーターHTからの発熱量qh0を求める。また、第2取得部102cは、求めたヒータパワーPhをヒーターHTごとの面積で除算することによって、経過時間tごとの過渡状態の単位面積当たりのヒーターHTからの発熱量qhを求める。 For example, the second obtaining unit 102c obtains the unfired heater power Ph0 for each elapsed time t for each heater HT. The second acquisition unit 102c also obtains the heater power Ph in the transient state for each elapsed time t for each heater HT. The second obtaining unit 102c divides the obtained heater power P h0 by the area of each heater HT to obtain the amount of heat q h0 from the heater HT per unit area in the unignited state for each elapsed time t. The second acquisition unit 102c also divides the obtained heater power Ph by the area of each heater HT to obtain the amount qh of heat generated from the heater HT per unit area in the transient state for each elapsed time t.
そして、第2取得部102cは、上記の式(1)-(11)を算出モデルとして用いて、ヒーターHTごとに、経過時間tごとの発熱量qhおよび発熱量qh0のフィッティングを行い、誤差が最も小さくなる熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aを算出する。 Then, the second acquisition unit 102c uses the above equations (1) to (11) as a calculation model to perform fitting of the calorific value qh and the calorific value qh0 for each elapsed time t for each heater HT, The heat flux q p and the thermal resistance R th ·A that minimize the error are calculated.
なお、第2取得部102cは、未点火状態の供給電力と定常状態の供給電力の差からプラズマからウエハWへの入熱量を算出してもよい。例えば、第1取得部102bは、(12)式を用いて、未点火状態のヒータパワーPh0と定常状態のヒータパワーPhとの差をヒーターHTごとの面積で除算することから熱流束qpを算出してもよい。
Note that the second acquisition unit 102c may calculate the amount of heat input from the plasma to the wafer W from the difference between the supplied power in the unignited state and the supplied power in the steady state. For example, the
第2取得部102cは、所定のサイクルで、未点火状態のヒータパワーPh0、熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aを算出する。例えば、第2取得部102cは、ウエハWが交換されるごとに、当該ウエハWを載置台16に載置した状態で測定された未点火状態と過渡状態と定常状態の供給電力を用いて、未点火状態のヒータパワーPh0、熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aを算出する。 The second acquisition unit 102c calculates the unignited heater power P h0 , the heat flux q p , and the thermal resistance R th ·A in a predetermined cycle. For example, every time the wafer W is replaced, the second acquisition unit 102c uses the supplied power in the unignited state, the transient state, and the steady state, which are measured with the wafer W mounted on the mounting table 16, to obtain A heater power P h0 in an unignited state, a heat flux q p , and a thermal resistance R th ·A are calculated.
設定温度算出部102dは、ヒーターHTごとに、算出された入熱量および熱抵抗を用いて、ウエハWが目標温度となるヒーターHTの設定温度を算出する。例えば、設定温度算出部102dは、ヒーターHTごとに、算出された熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aを式(5)、(6)、(13)に代入し、式(5)-(11)に示したa1、a2、a3、λ1、λ2、τ1、τ2を用いて、式(13)からヒーターHTの温度Thを算出する。例えば、設定温度算出部102dは、経過時間tを定常状態とみなせる程度の大きい所定の値として、ヒーターHTの温度Thを算出する。算出されるヒーターHTの温度Thは、ウエハWの温度が目標温度となるヒーターHTの温度である。なお、ヒーターHTの温度Thは、式(14)から求めてもよい。
The set
なお、設定温度算出部102dは、式(13)から現在のヒーターHTの温度TでのウエハWの温度TWを算出してもよい。例えば、設定温度算出部102dは、現在のヒーターHTの温度Tで、経過時間tを定常状態とみなせる程度の大きい所定の値とした場合のウエハWの温度TWを算出する。次に、設定温度算出部102dは、算出した温度TWと目標温度との差分ΔTWを算出する。そして、設定温度算出部102dは、現在のヒーターHTの温度Tから差分ΔTWの減算を行った温度を、ウエハWの温度が目標温度となるヒーターHTの温度Thと算出してもよい。
Note that the set
設定温度算出部102dは、ヒーター制御部102aの各ヒーターHTの設定温度を、ウエハWの温度が目標温度となるヒーターHTの温度に修正する。
The set
設定温度算出部102dは、所定のサイクルで、ウエハWの温度が目標温度となるヒーターHTの温度を算出し、各ヒーターHTの設定温度を修正する。例えば、設定温度算出部102dは、ウエハWが交換されるごとに、ウエハWの温度が目標温度となるヒーターHTの温度を算出し、各ヒーターHTの設定温度を修正する。なお、例えば、設定温度算出部102dは、プラズマ処理ごとに、ウエハWの温度が目標温度となるヒーターHTの温度を算出し、各ヒーターHTの設定温度を修正してもよい。
The set
これにより、本実施形態に係るプラズマ処理装置10は、プラズマ処理中のウエハWの温度を目標温度に精度よく制御できる。
Thereby, the
ところで、上述したように、プラズマ処理装置10は、異常や故障の発生や経時変化などにより、プラズマ処理の処理条件が変化する場合がある。
By the way, as described above, in the
そこで、監視部102eは、変化情報104aに基づき、第2取得部により取得される載置台16の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視する。例えば、監視部102eは、所定のサイクルで、第2取得部により算出される各ヒーターHTの未点火状態のヒータパワーPh0、熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aを記憶する。そして、監視部102eは、各ヒーターHTのヒータパワーPh0、熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aに、変化情報104aに記憶された何れかの変化パターンの変化が発生したかを監視する。例えば、監視部102eは、最初のウエハWと直近のウエハWでそれぞれ算出された各ヒーターHTのヒータパワーPh0、熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aを比較する。そして、監視部102eは、最初のウエハWと直近のウエハWとのヒーターHTごとのヒータパワーPh0、熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aの変化を求める。監視部102eは、ヒーターHTごとのヒータパワーPh0、熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aの変化が、変化情報104aに記憶された何れかの変化パターンの変化に該当するか判定する。例えば、監視部102eは、ヒーターHTごとのヒータパワーPh0、熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aの何れかに所定の許容値以上の変化が発生したか判定する。監視部102eは、所定の許容値以上の変化が発生している場合、ヒーターHTごとのヒータパワーPh0、熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aの変化パターンを、変化情報104aに記憶された変化パターンと比較して、所定以上類似する変化パターンを特定する。例えば、監視部102eは、比較の結果、ヒータパワーPh0、熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aの何れかで、各分割領域75の差がそれぞれ許容値以内の変化パターンを特定する。なお、監視部102eは、変化パターンを複数特定してもよい。また、監視部102eは、変化パターンが複数特定された場合、差の最も小さい変化パターンを1つ特定してもよい。監視部102eは、特定した変化パターンで変化させていた処理パラメータを、変化したプラズマ処理の処理条件と特定する。
Therefore, based on the change information 104a, the
アラート部102fは、監視部102eの監視の結果、プラズマ処理の処理条件に所定以上の変化が検出された場合、アラートを行う。例えば、アラート部102fは、監視部102eの監視の結果、ヒーターHTごとのヒータパワーPh0、熱流束qp、および、熱抵抗Rth・Aの何れかに所定の許容値以上の変化が発生している場合、アラートを行う。また、アラート部102fは、監視部102eにより特定された処理パラメータを変化したプラズマ処理の処理条件として報知するアラートを行う。アラート部102fは、変化パターンが複数特定された場合、それぞれの変化パターンで変化させていた処理パラメータを変化したプラズマ処理の処理条件として報知するアラートを行う。アラートは、工程管理者やプラズマ処理装置10の管理者などに異常を報知できれば、何れの方式でもよい。例えば、アラート部102fは、ユーザインターフェース103に異常を報知するメッセージを表示する。
The
これにより、本実施形態に係るプラズマ処理装置10は、異常や故障の発生や経時変化などにより、プラズマ処理の処理条件が変化した場合、異常の発生を報知できる。また、プラズマ処理装置10は、異常となった処理パラメータを報知できる。これにより、工程管理者やプラズマ処理装置10の管理者は、異常や故障の発生や経時変化の発生を知ることができる。また、工程管理者やプラズマ処理装置10の管理者は、報知された処理パラメータからメンテナンスすべきパーツを推定でき、プラズマ処理装置10を早期に回復させることができる。
Thereby, the
補正部102gは、監視部102eの監視の結果、プラズマ処理の処理条件に所定以上の変化が検出された場合、検出された処理条件の変化を打ち消すようにプラズマ処理の処理条件を補正する。例えば、補正部102gは、監視部102eにより特定された処理パラメータの値を変化した分だけ補正する。
When the
これにより、本実施形態に係るプラズマ処理装置10は、異常や故障の発生や経時変化などにより、プラズマ処理の処理条件が変化した場合、変化した処理条件を元の状態に自動で補正できる。
As a result, the
[処理の流れ]
次に、本実施形態に係るプラズマ処理装置10が実施する処理の流れについて説明する。最初に、プラズマ処理装置10が変化情報104aを生成する生成処理の流れについて説明する。図9は、実施形態に係る生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。この生成処理は、所定のタイミング、例えば、ユーザインターフェース103で生成処理の開始を指示する所定操作が行われたタイミングで実行される。
[Process flow]
Next, the flow of processing performed by the
ヒーター制御部102aは、各ヒーターHTが設定温度となるよう各ヒーターHTへの供給電力を制御する(ステップS10)。
The
第1取得部102bは、プラズマ処理の処理条件とされた処理パラメータを標準条件としてプラズマ処理を実施して、載置台16の温度に関する値を取得する(ステップS11)。
The
第1取得部102bは、処理パラメータをそれぞれ所定の範囲で変化させた全ての処理条件でプラズマ処理を実施したか否かを判定する(ステップS12)。全ての処理条件でプラズマ処理を実施した場合(ステップS12:Yes)、後述するステップS15へ移行する。
The
一方、全ての処理条件でプラズマ処理を実施していない場合(ステップS12:No)、第1取得部102bは、まだ未実施の処理条件に処理条件を変更する(ステップS13)。第1取得部102bは、変更した処理条件でプラズマ処理を実施して、載置台16の温度に関する値を取得し(ステップS14)、上述のステップS12へ移行する。
On the other hand, if plasma processing has not been performed under all processing conditions (step S12: No), the
第1取得部102bは、取得した各処理条件での載置台16の温度に関する値から処理条件が変化した場合の載置台16の温度に関する値の変化を示した変化情報104aを生成する(ステップS15)。第1取得部102bは、生成した変化情報104aを記憶部104に格納して(ステップS16)、処理を終了する。
The
次に、プラズマ処理装置10が異常の発生を監視する監視処理の流れについて説明する。図10は、実施形態に係る監視処理の流れの一例を示すフローチャートである。この監視処理は、所定のタイミング、例えば、半導体を生産する生産プロセスのプラズマ処理を開始するタイミングで実行される。
Next, the flow of monitoring processing for monitoring the occurrence of abnormality by the
ヒーター制御部102aは、各ヒーターHTが設定温度となるよう各ヒーターHTへの供給電力を制御する(ステップS20)。
The
第2取得部102cは、プラズマ処理の際に、所定のサイクルで、載置台16の温度に関する値を取得する(ステップS21)。 The second acquisition unit 102c acquires a value related to the temperature of the mounting table 16 in a predetermined cycle during plasma processing (step S21).
監視部102eは、変化情報104aに基づき、第2取得部により取得される載置台16の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視する(ステップS22)。
Based on the change information 104a, the
アラート部102fは、監視部102eの監視の結果、プラズマ処理の処理条件に所定以上の変化が検出されたか否かを判定する(ステップS23)。変化が検出されない場合(ステップS23:No)、後述するステップS26へ移行する。
The
一方、変化が検出された場合(ステップS23:Yes)、アラート部102fは、アラートを行う(ステップS24)。補正部102gは、検出された処理条件の変化を打ち消すようにプラズマ処理の処理条件を補正する(ステップS25)。
On the other hand, if a change is detected (step S23: Yes), the
監視部102eは、生産プロセスのプラズマ処理が全て完了したか否かを判定する(ステップS26)。生産プロセスのプラズマ処理が全て完了してない場合(ステップS26:No)、上述のステップS21へ移行する。
The
一方、生産プロセスのプラズマ処理が全て完了した場合(ステップS26:Yes)、処理を終了する。 On the other hand, if all the plasma processes in the production process have been completed (step S26: Yes), the process ends.
このように、本実施形態に係るプラズマ処理装置10は、記憶部104と、第2取得部102cと、監視部102eとを有する。記憶部104は、載置台16に載置されたウエハWに対するプラズマ処理の処理条件が変化した場合の載置台16の温度に関する値の変化を示した変化情報104aを記憶する。第2取得部102cは、載置台16の温度に関する値を所定のサイクルで取得する。監視部102eは、変化情報104aに基づき、第2取得部102cにより取得される載置台16の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視する。これにより、プラズマ処理装置10は、センサを配置することなく異常の発生を検出できる。
Thus, the
また、本実施形態に係るプラズマ処理装置10は、載置台16に、ウエハWが載置される載置面の温度を調整可能なヒーターHTが設けられている。載置台の温度に関する値は、未点火状態で載置台16の温度を所定の温度に維持するためのヒーターHTでの発熱量、ウエハWと載置台16との間の熱抵抗、および、点火状態でプラズマから載置台16に流入する入熱量の少なくとも1つとされている。これにより、プラズマ処理装置10は、センサを配置することなく異常の発生を検出できる。
Further, in the
また、載置台16は、ウエハWが載置される載置面の温度を調整可能なヒーターHTが設けられている。載置台16の温度に関する値は、未点火状態で載置台16の温度を所定の温度に維持するためのヒーターHTでの発熱量、ウエハWと載置台16との間の熱抵抗、および、点火状態でプラズマから載置台16に流入する入熱量の少なくとも1つとされている。これにより、プラズマ処理装置10は、センサを配置することなく異常の発生を検出できる。
Further, the mounting table 16 is provided with a heater HT capable of adjusting the temperature of the mounting surface on which the wafer W is mounted. The values relating to the temperature of the mounting table 16 are the amount of heat generated by the heater HT for maintaining the temperature of the mounting table 16 at a predetermined temperature in an unignited state, the thermal resistance between the wafer W and the mounting table 16, and the ignition is at least one of the amount of heat input that flows into the mounting table 16 from the plasma in this state. Thereby, the
また、第2取得部102cは、ヒーターHTの温度が一定となるようヒーターHTへの供給電力を制御した状態で、プラズマを点火して無い未点火状態と、プラズマを点火してからヒーターHTへの供給電力が低下する過渡状態での供給電力を計測する。そして、第2取得部102cは、プラズマから載置台16に流入する入熱量およびウエハWと載置台16との間の熱抵抗をパラメータとし、過渡状態の供給電力を算出する算出モデルに対して、計測された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いてフィッティングを行って、入熱量および熱抵抗を算出する。これにより、プラズマ処理装置10は、センサを配置することなく入熱量および熱抵抗を取得できる。
Further, the second acquisition unit 102c controls the power supply to the heater HT so that the temperature of the heater HT is constant. Measure the supplied power in the transient state where the supplied power of the Then, the second acquisition unit 102c uses the heat input amount flowing into the mounting table 16 from the plasma and the thermal resistance between the wafer W and the mounting table 16 as parameters, and calculates the supply power in the transient state by using the calculation model, Fitting is performed using the measured supplied power in the unignited state and the transient state to calculate the heat input and thermal resistance. Thereby, the
また、第2取得部102cは、ヒーターHTの温度が一定となるようヒーターHTへの供給電力を制御した状態で、プラズマを点火して無い未点火状態と、プラズマを点火してヒーターHTへの供給電力が安定した定常状態での供給電力を計測する。第2取得部102cは、計測された未点火状態と定常状態の供給電力の差から入熱量を算出する。これにより、プラズマ処理装置10は、センサを配置することなく入熱量を取得できる。
In addition, the second acquisition unit 102c controls the power supply to the heater HT so that the temperature of the heater HT is constant, and the non-ignited state in which the plasma is not ignited and the state in which the plasma is ignited and the heater HT is supplied to the heater HT. Measure the supplied power in a steady state where the supplied power is stable. The second acquisition unit 102c calculates the amount of heat input from the measured difference between the supplied power in the unignited state and the steady state. Thereby, the
また、第2取得部102cは、ヒーターHTの温度が一定となるようヒーターHTへの供給電力を制御した状態で、プラズマを点火して無い未点火状態の供給電力を計測する。そして、第2取得部102cは、計測された未点火状態の供給電力から未点火状態で載置台16の温度を所定の温度に維持するためのヒーターHTでの発熱量を算出する。これにより、プラズマ処理装置10は、センサを配置することなくヒーターHTでの発熱量を取得できる。
Further, the second acquisition unit 102c measures the power supplied to the heater HT in an unignited state in which the plasma is not ignited while controlling the power supplied to the heater HT so that the temperature of the heater HT is constant. Then, the second acquisition unit 102c calculates the amount of heat generated by the heater HT for maintaining the temperature of the mounting table 16 at a predetermined temperature in the unignited state from the measured supplied power in the unignited state. Thereby, the
また、載置台16は、ウエハWが載置される載置面が複数の分割領域75に分割され、各分割領域75にヒーターHTが設けられている。変化情報104aは、プラズマ処理の処理条件とされた処理パラメータの変化ごとに各分割領域75の載置台16の温度に関する値の変化パターンが記憶されている。第2取得部102cは、各分割領域75の載置台16の温度に関する値を取得する。監視部102eは、変化情報104aに基づき、第2取得部102cにより取得される各分割領域75の載置台16の温度に関する値の変化パターンから変化した処理パラメータを特定する。これにより、プラズマ処理装置10は、センサを配置することなく変化した処理パラメータを特定できる。
Further, the mounting table 16 has a mounting surface on which the wafer W is mounted, which is divided into a plurality of divided
また、プラズマ処理装置10は、アラート部102fをさらに有する。アラート部102fは、監視部102eによる監視の結果、プラズマ処理の処理条件に所定以上の変化が検出された場合、アラートを行う。これにより、プラズマ処理装置10は、プラズマ処理の処理条件が所定以上の変化した場合、アラートを行うことができる。
Moreover, the
また、プラズマ処理装置10は、補正部102gをさらに有する。補正部102gは、監視部102eによる監視の結果、プラズマ処理の処理条件に所定以上の変化が検出された場合、当該処理条件の変化を打ち消すようにプラズマ処理の処理条件を補正する。これにより、プラズマ処理装置10は、変化したプラズマ処理の処理条件を自動で補正することができる。
Moreover, the
以上、実施形態について説明してきたが、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。実に、上記した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、請求の範囲およびその趣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。 Although the embodiments have been described above, the embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. Indeed, the above-described embodiments may be embodied in many different forms. Also, the above-described embodiments may be omitted, substituted, or modified in various ways without departing from the scope and spirit of the claims.
例えば、上記の実施形態では、被処理体として半導体ウエハにプラズマ処理を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。被処理体は、温度によってプラズマ処理の進行に影響があるものであれば何れであってもよい。 For example, in the above embodiments, the plasma processing is performed on a semiconductor wafer as an object to be processed, but the present invention is not limited to this. Any object can be used as long as the temperature of the object affects the progress of plasma processing.
また、上記の実施形態では、アラート部102fによるアラートと、補正部102gによる処理条件の補正を両方行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、プラズマ処理装置10は、アラート部102fによるアラートと、補正部102gによる処理条件の補正の何れか一方のみを行うものとしてもよい。
Further, in the above embodiment, the case where both the alert by the
また、上記の実施形態では、図2に示すように、静電チャック18の載置領域18aを径方向に略均等な間隔で4つの分割領域75に分割した場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、静電チャック18の載置領域18aは、ウエハWの中心側で間隔を大きく、外周側で間隔を小さい分割領域75に分割してもよい。図11Aは、他の実施形態に係る載置台を示す平面図である。図11Aでは、静電チャック18の載置領域18aは、中央の円状の分割領域75a及び4つの環状の分割領域75b~75eに分割されている。分割領域75a~75dには、ウエハWが配置される。分割領域75eには、フォーカスリングFRが配置される。また、ウエハWの中心側となる分割領域75aは幅が大きく分割されている。ウエハWの外周側となる分割領域75b~75dは幅が小さく分割されている。また、静電チャック18の載置領域18aは、周方向に分割されてもよい。図11Bは、他の実施形態に係る載置台を示す平面図である。図11Bでは、載置領域18aは、中央の円形の分割領域75と、当該円形の分割領域75を囲む同心状の複数の環状の分割領域に分割されている。また、環状の分割領域は、周方向に複数の分割領域75に分割されている。また、分割領域75の形状は、円状や環状以外であってもよい。図11Cは、他の実施形態に係る載置台を示す平面図である。図11Cでは、載置領域18aは、格子状に分割領域75に分割されている。
Further, in the above embodiment, as shown in FIG. 2, the case where the mounting
また、上記の実施形態では、静電チャック18の載置領域18aを分割した各分割領域75について載置台16の温度に関する値を取得してプラズマ処理の処理条件の変化を監視する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、プラズマ処理装置10は、静電チャック18の載置領域18a全体で載置台16の温度に関する値を1つ取得し、取得した値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視してもよい。また、プラズマ処理装置10は、何れかの分割領域75について載置台16の温度に関する値を取得し、取得した値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視してもよい。
Further, in the above-described embodiment, for each divided
また、上記の実施形態では、プラズマ処理としてプラズマエッチングを行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。プラズマ処理は、プラズマを用いており、温度によって処理の進行に影響があるものであれば何れであってもよい。 Further, in the above embodiment, the case where plasma etching is performed as plasma processing has been described as an example, but the present invention is not limited to this. Plasma treatment uses plasma, and any treatment may be used as long as the temperature affects the progress of the treatment.
10 プラズマ処理装置
16 載置台
18 静電チャック
18a 載置領域
20 基台
75 分割領域
100 制御部
102 プロセスコントローラ
102a ヒーター制御部
102b 第1取得部
102c 第2取得部
102d 設定温度算出部
102e 監視部
102f アラート部
102g 補正部
104 記憶部
104a 変化情報
HP ヒーター電源
HT ヒーター
PD 電力検出部
TD 温度測定器
W ウエハ
10
Claims (20)
前記載置台の温度に関する値を所定のサイクルで取得する取得部と、
前記変化情報に基づき、前記取得部により取得される前記載置台の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視する監視部と、
を有し、
前記載置台の温度に関する値は、プラズマを点火して無い未点火状態で前記載置台の温度を所定の温度に維持するための前記ヒーターでの発熱量、前記被処理体と前記載置台との間の熱抵抗、および、プラズマを点火した点火状態でプラズマから前記載置台に流入する入熱量の少なくとも1つとされ、
前記取得部は、前記ヒーターの温度が一定となるよう前記ヒーターへの供給電力を制御した状態で、プラズマを点火して無い未点火状態の供給電力を計測し、計測された未点火状態の供給電力から未点火状態で前記載置台の温度を所定の温度に維持するための前記ヒーターでの発熱量を算出する
プラズマ処理装置。 The present invention relates to the temperature of the mounting table provided with a heater capable of adjusting the temperature of the mounting surface on which the object to be processed is mounted, when the processing conditions for plasma processing of the object to be processed are changed. a storage unit storing change information indicating a change in value;
an acquisition unit that acquires a value related to the temperature of the mounting table in a predetermined cycle;
a monitoring unit that monitors changes in processing conditions for plasma processing based on changes in values relating to the temperature of the mounting table acquired by the acquisition unit, based on the change information;
has
The value related to the temperature of the mounting table includes the amount of heat generated by the heater for maintaining the temperature of the mounting table at a predetermined temperature in an unignited state in which plasma is not ignited, and at least one of a heat input amount flowing from the plasma into the mounting table in an ignition state in which the plasma is ignited,
The acquisition unit measures the supplied power in an unignited state in which the plasma is not ignited while controlling the power supplied to the heater so that the temperature of the heater is constant, and measures the measured unignited power supply. calculating the amount of heat generated by the heater for maintaining the temperature of the mounting table at a predetermined temperature in an unignited state from electric power;
Plasma processing equipment.
請求項1に記載のプラズマ処理装置。 The obtaining unit controls the electric power supplied to the heater so that the temperature of the heater is constant, and the unignited state in which the plasma is not ignited and the electric power supplied to the heater after the plasma is ignited. The supplied power is measured in a decreasing transient state, and the measured unignited state and transient state are measured using the amount of heat input from the plasma flowing into the mounting table and the thermal resistance between the object to be processed and the mounting table as parameters. 2. The plasma processing apparatus according to claim 1 , wherein said heat input amount and said thermal resistance are calculated using the supplied power of .
請求項1に記載のプラズマ処理装置。
The obtaining unit controls the power supplied to the heater so that the temperature of the heater is constant, and the power supply to the heater is stabilized in an unignited state in which plasma is not ignited, and in a plasma ignited state. 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the supplied power in the steady state is measured, and the heat input is calculated from the difference between the measured supplied power in the non-ignited state and the steady state.
前記変化情報は、プラズマ処理の処理条件とされた処理パラメータの変化ごとに各分割領域の前記載置台の温度に関する値の変化パターンが記憶され、
前記取得部は、各分割領域の前記載置台の温度に関する値を取得し、
前記監視部は、前記変化情報に基づき、前記取得部により取得される各分割領域の前記載置台の温度に関する値の変化パターンから変化した処理パラメータを特定する
請求項1~3の何れか1つに記載のプラズマ処理装置。 The mounting table has a mounting surface on which the object to be processed is mounted is divided into a plurality of divided areas, and the heater is provided in each divided area,
The change information stores a change pattern of values relating to the temperature of the mounting table in each divided region for each change in a processing parameter set as a processing condition of the plasma processing,
The acquisition unit acquires a value related to the temperature of the mounting table in each divided area,
4. The monitoring unit, based on the change information, identifies the processing parameter that has changed from a change pattern of values relating to the temperature of the mounting table in each divided area acquired by the acquisition unit . 3. The plasma processing apparatus according to .
をさらに有する請求項1~4の何れか1つに記載のプラズマ処理装置。 5. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising an alert section that issues an alert when a change of a predetermined value or more is detected in the processing conditions of the plasma processing as a result of monitoring by the monitoring section.
をさらに有する請求項1~5の何れか1つに記載のプラズマ処理装置。 Claims 1 to 1, further comprising: a correction unit for correcting the processing conditions of the plasma processing so as to cancel out the change in the processing conditions of the plasma processing when a change in the processing conditions of the plasma processing exceeding a predetermined value is detected as a result of monitoring by the monitoring unit. 6. The plasma processing apparatus according to any one of 5 .
前記被処理体に対するプラズマ処理の処理条件が変化した場合の前記載置台の温度に関する値の変化を示した変化情報に基づき、取得される前記載置台の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視する
処理を実行し、
前記載置台の温度に関する値は、プラズマを点火して無い未点火状態で前記載置台の温度を所定の温度に維持するための前記ヒーターでの発熱量、前記被処理体と前記載置台との間の熱抵抗、および、プラズマを点火した点火状態でプラズマから前記載置台に流入する入熱量の少なくとも1つとされ、
前記取得する処理は、前記ヒーターの温度が一定となるよう前記ヒーターへの供給電力を制御した状態で、プラズマを点火して無い未点火状態の供給電力を計測し、計測された未点火状態の供給電力から未点火状態で前記載置台の温度を所定の温度に維持するための前記ヒーターでの発熱量を算出する
ことを特徴とする監視方法。 A heater capable of adjusting the temperature of a mounting surface on which an object to be processed is mounted is provided, and a value relating to the temperature of a mounting table on which the object to be processed is mounted and plasma processing is performed is acquired in a predetermined cycle,
A processing condition for plasma processing from a change in a value regarding the temperature of the mounting table obtained based on change information indicating a change in the value regarding the temperature of the mounting table when the processing condition for the plasma processing of the object to be processed changes. Executes a process that monitors changes in
The value related to the temperature of the mounting table includes the amount of heat generated by the heater for maintaining the temperature of the mounting table at a predetermined temperature in an unignited state in which plasma is not ignited, and at least one of a heat input amount flowing from the plasma into the mounting table in an ignition state in which the plasma is ignited,
In the process for obtaining, the power supplied to the heater is controlled so that the temperature of the heater is constant, and the power supplied to the heater in an unignited state in which the plasma is not ignited is measured. Calculating the amount of heat generated by the heater for maintaining the temperature of the mounting table at a predetermined temperature in an unignited state from the supplied power
A monitoring method characterized by:
前記被処理体に対するプラズマ処理の処理条件が変化した場合の前記載置台の温度に関する値の変化を示した変化情報に基づき、取得される前記載置台の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視する
処理を実行させ、
前記載置台の温度に関する値は、プラズマを点火して無い未点火状態で前記載置台の温度を所定の温度に維持するための前記ヒーターでの発熱量、前記被処理体と前記載置台との間の熱抵抗、および、プラズマを点火した点火状態でプラズマから前記載置台に流入する入熱量の少なくとも1つとされ、
前記取得する処理は、前記ヒーターの温度が一定となるよう前記ヒーターへの供給電力を制御した状態で、プラズマを点火して無い未点火状態の供給電力を計測し、計測された未点火状態の供給電力から未点火状態で前記載置台の温度を所定の温度に維持するための前記ヒーターでの発熱量を算出する
ことを特徴とする監視プログラム。 A heater capable of adjusting the temperature of a mounting surface on which an object to be processed is mounted is provided, and a value relating to the temperature of a mounting table on which the object to be processed is mounted and plasma processing is performed is acquired in a predetermined cycle,
A processing condition for plasma processing from a change in a value regarding the temperature of the mounting table obtained based on change information indicating a change in the value regarding the temperature of the mounting table when the processing condition for the plasma processing of the object to be processed changes. Execute the process to monitor changes in
The value related to the temperature of the mounting table includes the amount of heat generated by the heater for maintaining the temperature of the mounting table at a predetermined temperature in an unignited state in which plasma is not ignited, and at least one of a heat input amount flowing from the plasma into the mounting table in an ignition state in which the plasma is ignited,
In the process for obtaining, the power supplied to the heater is controlled so that the temperature of the heater is constant, and the power supplied to the heater in an unignited state in which the plasma is not ignited is measured. Calculating the amount of heat generated by the heater for maintaining the temperature of the mounting table at a predetermined temperature in an unignited state from the supplied power
A monitoring program characterized by:
前記載置台の温度に関する値を所定のサイクルで取得する取得部と、an acquisition unit that acquires a value related to the temperature of the mounting table in a predetermined cycle;
前記変化情報に基づき、前記取得部により取得される前記載置台の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視する監視部と、a monitoring unit that monitors changes in processing conditions for plasma processing based on changes in values relating to the temperature of the mounting table acquired by the acquisition unit, based on the change information;
を有し、has
前記載置台の温度に関する値は、前記被処理体と前記載置台との間の熱抵抗、および、プラズマを点火した点火状態でプラズマから前記載置台に流入する入熱量とされ、The values related to the temperature of the mounting table are the thermal resistance between the object to be processed and the mounting table, and the amount of heat input that flows into the mounting table from the plasma in an ignition state in which the plasma is ignited,
前記取得部は、前記ヒーターの温度が一定となるよう前記ヒーターへの供給電力を制御した状態で、プラズマを点火して無い未点火状態と、プラズマを点火してから前記ヒーターへの供給電力が低下する過渡状態での供給電力を計測し、プラズマから前記載置台に流入する入熱量および被処理体と前記載置台との間の熱抵抗をパラメータとし、前記過渡状態の供給電力を算出する算出モデルに対して、計測された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いてフィッティングを行って、前記入熱量および前記熱抵抗を算出するThe obtaining unit controls the electric power supplied to the heater so that the temperature of the heater is constant, and the unignited state in which the plasma is not ignited and the electric power supplied to the heater after the plasma is ignited. Calculation of measuring the supply power in the transient state that decreases, and calculating the supply power in the transient state using the amount of heat input from the plasma flowing into the mounting table and the thermal resistance between the object to be processed and the mounting table as parameters. Fitting is performed on the model using the measured supplied power in the unignited state and the transient state to calculate the heat input and the thermal resistance.
プラズマ処理装置。Plasma processing equipment.
前記変化情報は、プラズマ処理の処理条件とされた処理パラメータの変化ごとに各分割領域の前記載置台の温度に関する値の変化パターンが記憶され、The change information stores a change pattern of values relating to the temperature of the mounting table in each divided region for each change in a processing parameter set as a processing condition of the plasma processing,
前記取得部は、各分割領域の前記載置台の温度に関する値を取得し、The acquisition unit acquires a value related to the temperature of the mounting table in each divided area,
前記監視部は、前記変化情報に基づき、前記取得部により取得される各分割領域の前記載置台の温度に関する値の変化パターンから変化した処理パラメータを特定するBased on the change information, the monitoring unit specifies a processing parameter that has changed from a change pattern of values relating to the temperature of the mounting table in each divided area acquired by the acquisition unit.
請求項9に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 9.
をさらに有する請求項9又は10に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 9 or 10, further comprising:
をさらに有する請求項9~11の何れか1つに記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to any one of claims 9 to 11, further comprising:
前記被処理体に対するプラズマ処理の処理条件が変化した場合の前記載置台の温度に関する値の変化を示した変化情報に基づき、取得される前記載置台の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視するA processing condition for plasma processing from a change in a value regarding the temperature of the mounting table obtained based on change information indicating a change in the value regarding the temperature of the mounting table when the processing condition for the plasma processing of the object to be processed changes. monitor changes in
処理を実行し、perform the processing,
前記載置台の温度に関する値は、前記被処理体と前記載置台との間の熱抵抗、および、プラズマを点火した点火状態でプラズマから前記載置台に流入する入熱量とされ、The values related to the temperature of the mounting table are the thermal resistance between the object to be processed and the mounting table, and the amount of heat input that flows into the mounting table from the plasma in an ignition state in which the plasma is ignited,
前記取得する処理は、前記ヒーターの温度が一定となるよう前記ヒーターへの供給電力を制御した状態で、プラズマを点火して無い未点火状態と、プラズマを点火してから前記ヒーターへの供給電力が低下する過渡状態での供給電力を計測し、プラズマから前記載置台に流入する入熱量および被処理体と前記載置台との間の熱抵抗をパラメータとし、前記過渡状態の供給電力を算出する算出モデルに対して、計測された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いてフィッティングを行って、前記入熱量および前記熱抵抗を算出するThe processing to acquire is a state in which the power supplied to the heater is controlled so that the temperature of the heater is constant, an unignited state in which the plasma is not ignited, and a power supply to the heater after the plasma is ignited. Measure the supplied power in a transient state in which the temperature decreases, and calculate the supplied power in the transient state using the amount of heat input from the plasma flowing into the mounting table and the thermal resistance between the object to be processed and the mounting table as parameters. Fitting is performed on the calculation model using the measured supplied power in the unignited state and the transient state to calculate the heat input amount and the thermal resistance.
ことを特徴とする監視方法。A monitoring method characterized by:
前記被処理体に対するプラズマ処理の処理条件が変化した場合の前記載置台の温度に関する値の変化を示した変化情報に基づき、取得される前記載置台の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視するA processing condition for plasma processing from a change in a value regarding the temperature of the mounting table obtained based on change information indicating a change in the value regarding the temperature of the mounting table when the processing condition for the plasma processing of the object to be processed changes. monitor changes in
処理を実行させ、let the process run,
前記載置台の温度に関する値は、前記被処理体と前記載置台との間の熱抵抗、および、プラズマを点火した点火状態でプラズマから前記載置台に流入する入熱量とされ、The values related to the temperature of the mounting table are the thermal resistance between the object to be processed and the mounting table, and the amount of heat input that flows into the mounting table from the plasma in an ignition state in which the plasma is ignited,
前記取得する処理は、前記ヒーターの温度が一定となるよう前記ヒーターへの供給電力を制御した状態で、プラズマを点火して無い未点火状態と、プラズマを点火してから前記ヒーターへの供給電力が低下する過渡状態での供給電力を計測し、プラズマから前記載置台に流入する入熱量および被処理体と前記載置台との間の熱抵抗をパラメータとし、前記過渡状態の供給電力を算出する算出モデルに対して、計測された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いてフィッティングを行って、前記入熱量および前記熱抵抗を算出するThe processing to acquire is a state in which the power supplied to the heater is controlled so that the temperature of the heater is constant, an unignited state in which the plasma is not ignited, and a power supply to the heater after the plasma is ignited. Measure the supplied power in a transient state in which the temperature decreases, and calculate the supplied power in the transient state using the amount of heat input from the plasma flowing into the mounting table and the thermal resistance between the object to be processed and the mounting table as parameters. Fitting is performed on the calculation model using the measured supplied power in the unignited state and the transient state to calculate the heat input and the thermal resistance.
ことを特徴とする監視プログラム。A monitoring program characterized by:
前記載置台の温度に関する値を所定のサイクルで取得する取得部と、an acquisition unit that acquires a value related to the temperature of the mounting table in a predetermined cycle;
前記変化情報に基づき、前記取得部により取得される前記載置台の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視する監視部と、a monitoring unit that monitors changes in processing conditions for plasma processing based on changes in values relating to the temperature of the mounting table acquired by the acquisition unit, based on the change information;
を有し、has
前記載置台の温度に関する値は、プラズマを点火した点火状態でプラズマから前記載置台に流入する入熱量とされ、The value related to the temperature of the mounting table is the amount of heat input that flows from the plasma into the mounting table in an ignition state in which the plasma is ignited,
前記取得部は、前記ヒーターの温度が一定となるよう前記ヒーターへの供給電力を制御した状態で、プラズマを点火して無い未点火状態と、プラズマを点火して前記ヒーターへの供給電力が安定した定常状態での供給電力を計測し、計測された未点火状態と定常状態の供給電力の差から前記入熱量を算出するThe obtaining unit controls the power supplied to the heater so that the temperature of the heater is constant, and the power supply to the heater is stabilized in an unignited state in which plasma is not ignited, and in a plasma ignited state. The supplied power in the steady state is measured, and the heat input is calculated from the difference between the measured unignited state and steady state supplied power.
プラズマ処理装置。Plasma processing equipment.
前記変化情報は、プラズマ処理の処理条件とされた処理パラメータの変化ごとに各分割領域の前記載置台の温度に関する値の変化パターンが記憶され、The change information stores a change pattern of values relating to the temperature of the mounting table in each divided region for each change in a processing parameter set as a processing condition of the plasma processing,
前記取得部は、各分割領域の前記載置台の温度に関する値を取得し、The acquisition unit acquires a value related to the temperature of the mounting table in each divided area,
前記監視部は、前記変化情報に基づき、前記取得部により取得される各分割領域の前記載置台の温度に関する値の変化パターンから変化した処理パラメータを特定するBased on the change information, the monitoring unit specifies a processing parameter that has changed from a change pattern of values relating to the temperature of the mounting table in each divided area acquired by the acquisition unit.
請求項15に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 15.
をさらに有する請求項15又は16に記載のプラズマ処理装置。17. The plasma processing apparatus according to claim 15 or 16, further comprising:
をさらに有する請求項15~17の何れか1つに記載のプラズマ処理装置。18. The plasma processing apparatus according to any one of claims 15 to 17, further comprising:
前記被処理体に対するプラズマ処理の処理条件が変化した場合の前記載置台の温度に関する値の変化を示した変化情報に基づき、取得される前記載置台の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視するA processing condition for plasma processing from a change in a value regarding the temperature of the mounting table obtained based on change information indicating a change in the value regarding the temperature of the mounting table when the processing condition for the plasma processing of the object to be processed changes. monitor changes in
処理を実行し、perform the processing,
前記載置台の温度に関する値は、プラズマを点火した点火状態でプラズマから前記載置台に流入する入熱量とされ、The value related to the temperature of the mounting table is the amount of heat input that flows from the plasma into the mounting table in an ignition state in which the plasma is ignited,
前記取得する処理は、前記ヒーターの温度が一定となるよう前記ヒーターへの供給電力を制御した状態で、プラズマを点火して無い未点火状態と、プラズマを点火して前記ヒーターへの供給電力が安定した定常状態での供給電力を計測し、計測された未点火状態と定常状態の供給電力の差から前記入熱量を算出するThe processing to be acquired includes a state in which the power supplied to the heater is controlled so that the temperature of the heater is constant, an unignited state in which the plasma is not ignited, and a state in which the plasma is ignited and the power supplied to the heater is reduced. Measure the power supply in a stable steady state, and calculate the heat input from the difference between the measured power supply in the unignited state and in the steady state.
ことを特徴とする監視方法。A monitoring method characterized by:
前記被処理体に対するプラズマ処理の処理条件が変化した場合の前記載置台の温度に関する値の変化を示した変化情報に基づき、取得される前記載置台の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視するA processing condition for plasma processing from a change in a value regarding the temperature of the mounting table obtained based on change information indicating a change in the value regarding the temperature of the mounting table when the processing condition for the plasma processing of the object to be processed changes. monitor changes in
処理を実行させ、let the process run,
前記載置台の温度に関する値は、プラズマを点火した点火状態でプラズマから前記載置台に流入する入熱量とされ、The value related to the temperature of the mounting table is the amount of heat input that flows from the plasma into the mounting table in an ignition state in which the plasma is ignited,
前記取得する処理は、前記ヒーターの温度が一定となるよう前記ヒーターへの供給電力を制御した状態で、プラズマを点火して無い未点火状態と、プラズマを点火して前記ヒーターへの供給電力が安定した定常状態での供給電力を計測し、計測された未点火状態と定常状態の供給電力の差から前記入熱量を算出するThe processing to be acquired includes a state in which the power supplied to the heater is controlled so that the temperature of the heater is constant, an unignited state in which the plasma is not ignited, and a state in which the plasma is ignited and the power supplied to the heater is reduced. Measure the power supply in a stable steady state, and calculate the heat input from the difference between the measured power supply in the unignited state and in the steady state.
ことを特徴とする監視プログラム。A monitoring program characterized by:
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