JPWO2002059954A1 - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents
プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2002059954A1 JPWO2002059954A1 JP2002560185A JP2002560185A JPWO2002059954A1 JP WO2002059954 A1 JPWO2002059954 A1 JP WO2002059954A1 JP 2002560185 A JP2002560185 A JP 2002560185A JP 2002560185 A JP2002560185 A JP 2002560185A JP WO2002059954 A1 JPWO2002059954 A1 JP WO2002059954A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrostatic chuck
- potential
- plasma
- plasma processing
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
Abstract
高周波電源RFをオンした時の直流高圧電源HVのライン上に流れる電流Idを計測し、この電流Idを積分することにより、電荷の変化量ΔQを求め、この電荷の変化量ΔQからウェハWの電圧Vdcを求める。これにより、簡素な構成でプラズマ中の被処理体の電位を精度良く求めることができる。
Description
技術分野
本発明は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関し、プラズマ中の被処理体の電位を求める場合に適用して好適なものである。
背景技術
従来のプラズマ処理装置では、プラズマ中の被処理体の電位を直接測定することが困難なため、高周波電源のライン上でサセプタの電圧Vppを測定することにより、被処理体に入射するイオンエネルギーの見積りが行われていた。
しかしながら、被処理体に入射するイオンエネルギーは被処理体の電位に依存するため、サセプタの電圧Vppからイオンエネルギーを見積ると、イオンエネルギーの算出精度が劣化する。このため、イオン衝撃によって被処理体に損傷を与えたり、被処理体の加工精度が劣化したりするという問題があった。
このような課題に対して、例えば、特開平6−232088号公報では、給電回路とは全く独立に設置されたモニタ端子によってVDCをモニタする技術が開示されている。しかし、この場合、独立したモニタ用の信号経路を形成する必要があるため、装置構成が複雑化する恐れがあった。
発明の開示
そこで、本発明の目的は、簡素な構成でプラズマ中の被処理体の電位を精度良く求めることができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することである。
上述した課題を解決するために、本発明は、被処理体を吸着する静電チャックと、前記静電チャックに直流電圧を印加する直流電圧源と、前記被処理体上でプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記静電チャックに蓄積される電荷量を算出する電荷量算出手段と、前記プラズマ発生前後における前記静電チャックに蓄積される電荷量の変動に基づいて、前記被処理体の電位を算出する電位算出手段とを備えることを特徴とする。
被処理体を静電チャック上に載置すると、被処理体と静電チャックとの間に静電容量が形成され、被処理体の電位が変化すると、静電チャックに蓄積される電荷量が、この静電容量を介して変動する。また、この静電チャックに蓄積される電荷は、直流電圧源のラインを介して供給される。したがって、例えば、このラインに流れる電流を測定することにより、静電チャックに蓄積される電荷量を容易に算出できる。このため、被処理体の電位を直接測定することが困難な場合においても、静電チャックに蓄積される電荷量の変動を算出することにより、プラズマ中の被処理体の電位を簡素な構成で精度良く求めることができる。
また、本発明は、さらに、前記電位算出手段によって算出された前記被処理体の電位に基づいて、前記直流電圧源を制御する制御手段を具備したことを特徴とする。
これにより、被処理体に入射するイオンのエネルギーを精度よくコントロールすることができる。
また、本発明は、被処理体を静電チャックに吸着させるステップと、前記被処理体上でプラズマを発生させるステップと、前記プラズマ発生前後における前記静電チャックに蓄積される電荷量の変動を算出するステップと、前記算出された電荷量の変動に基づいて、前記被処理体の電位を算出するステップとを備えることを特徴とする。
これにより、被処理体がプラズマに曝されているために、被処理体の電位を直接測定することが困難な場合においても、被処理体の電位を容易に求めることができる。また、被処理体に入射するイオンエネルギーを精度よく見積もることが可能となる。
また、本発明は、前記静電チャックに接続された直流電圧源に流れるパルス電流の積分結果に基づいて、前記電荷量の変動を算出することを特徴とする。
これにより、直流電圧源に電流計を接続し、プラズマ発生前後における電流計に流れる電流を積分するだけで、静電チャックに蓄積される電荷量の変動を算出することが可能となり、被処理体の電位を容易に求めることが可能となる。
また、本発明は、さらに、算出された前記被処理体の電位に基づいて、前記静電チャックに印加する直流電圧を制御するステップを具備したことを特徴とする。
これにより、被処理体に入射するイオンのエネルギーを精度よくコントロールすることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施形態に係わるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係わるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。なお、この実施形態では、プラズマ処理装置として、マグネトロンRIEを例にとって説明する。
図1において、処理室1内には、上部電極2およびサセプタ3が設けられている。このサセプタ3は下部電極を兼ねている。上部電極2には、処理ガスを処理室1内に導入する複数のガス噴出孔2aが設けられている。サセプタ3は、サセプタ支持台4上に支持され、サセプタ支持台4は、絶縁板5を介して処理室1内に保持されている。サセプタ3にはコンデンサC1を介して高周波電源RFが接続されている。そして高周波電源RFをオンすることにより、処理室1内にプラズマPを発生させる。また、高周波電源RFのライン上には、抵抗R1が接続され、この抵抗R1の両端の電圧Vppを測定することにより、サセプタ3の電圧を測定できる。
処理室1には、ガス供給管1aおよび排気管1bが設けられ、ガス供給管1aは、ガス供給源(図示せず)に接続されている。また、排気管1bは真空ポンプ(図示せず)に接続され、この真空ポンプで処理室1内を排気することにより、処理室1の圧力を調節することができる。
処理室1の周囲には水平磁場形成磁石9が設けられ、処理室1内に磁場を形成する。これにより、プラズマを高密度化して、エッチングを効率よく行うことができる。
サセプタ3上には静電チャック6が設けられている。この静電チャック6は、例えば、Cu電極7がポリイミドフィルム8a、8bにより挟まれた構造を有する。Cu電極7には、コイルLおよび抵抗R2を介して直流高圧電源HVが接続されている。このCu電極7に直流高電圧を与えることにより、ウェハWにクーロン力を作用させて、ウェハWを静電チャック6に静電吸着することができる。コイルLおよび抵抗R2は、高周波電源RFからの高周波成分を遮断する。したがって、高周波電源RFからの高周波成分は、直流高圧電源HVに伝わらない。
また、直流高圧電源HVのラインには、電荷量算出手段11が設けられている。この電荷量算出手段11は、静電チャック6に蓄積される電荷量を算出する。
また、ウェハ電位算出手段12は、この電荷量算出手段11によって算出された電荷量の変動に基づいて、ウェハWの電位を算出する。
さらに、制御手段13は、このウェハ電位算出手段12によって算出されたウェハWの電位に基づいて、直流高圧電源HVを制御する。つまり、ウェハWの電位に基づいて、直流高圧電源HVから静電チャック6に印加される直流電圧を調節する。
電荷量算出手段11は、例えば、電流Idを計測する電流計A、およびこの電流Idに基づいて電荷量を算出する電荷量計10を用いて構成することができる。図1に示す例では、直流高圧電源HVのラインには、直流高圧電源HVに流れる電流Idを測定する電流計Aが接続されている。また、この電流計Aには電荷量計10が接続されている。
なお、電荷量算出手段11は、図1の構成以外にも、電流Idを積分する積分器を用いて構成してもよい。また、電流計Aの計測値を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された計測値を演算処理することにより電荷量を求める演算手段とを用いて構成するようにしてもよい。
図2は、本発明の一実施形態に係わるプラズマ処理装置のプラズマ発生前後における各部の電位変化を示す図、図3(a)は、本発明の一実施形態に係わるプラズマ処理装置の直流電源電流の変化を示す波形図、図3(b)は、図3(a)のB部分の拡大図である。
図2において、ウェハWが、サセプタ3(静電チャック6)上に載置され、直流高圧電源HVがオフの場合、静電チャック6、ウェハW、プラズマ処理装置の処理空間(スペース)およびチャンバ内壁(ウォール)の電位はいずれも0Vになる。
次に、直流高圧電源HVをオンし、例えば、1.5kVの電圧V0を静電チャック6のCu電極7に加えると、Cu電極7の電位は1.5kVになる。この時、ウェハWは、静電チャック6のポリイミドフィルム8aを介して絶縁されているので、0Vのままとなる。したがって、ウェハWとCu電極7との間には、V0=1.5kVの電圧がかかる。
このため、図3に示すように、ウェハWとCu電極7との間の静電容量Cに対応した電荷Q0を誘起するための電流Idがパルス的に流れる。電荷Q0を誘起するための電流Idは、直流高圧電源HVをオンした時に発生するパルスP1と、それから数秒程度遅れて発生するパルスP2に対応している。なお、パルスP1は、ウェハWが静電チャック6から浮いている時に流れる電流である。また、パルスP2は、ウェハWが、静電チャック6に接触した時に流れる電流である。
この電荷Q0は、直流高圧電源HVのラインを介して供給される。このため、直流高圧電源HVのライン上に接続された電流計AでパルスP1、P2に対応した電流Idを計測し、この電流Idを積分することにより、電荷Q0を求めることができる。なお、ウェハWとCu電極7と間の静電容量Cが既知であるので、パルスP1、P2に対応する電流Idを積分して得られた電荷Q0は、Q0=C・V0の関係から得られる値と一致する。
次に、高周波電源RFをオンすると、図2に示すように、Cu電極7の電位は1.5kVのままであるが、ウェハWは電気的にフローティグ状態にあるので、装置内に発生したプラズマPの影響を受け、ウェハWに電圧Vdcがかかる。このため、ウェハWとCu電極7との間の電圧は、V0からV0+Vdcへと変化し、ウェハWとCu電極7との間に誘起される電荷量が変化する。ここで、ウェハWとCu電極7と間に誘起される電荷の変化量ΔQは、
ΔQ=C(V0+Vdc)−C・V0=C・Vdc ・・(1)
となる。
ウェハWとCu電極7と間に誘起される電荷量が変化すると、この電荷の変化量ΔQに対応した電流Idがパルス的に流れる。この電流Idは、高周波電源RFをオンした時に発生するパルスP3に対応している。このため、直流高圧電源HVのラインに接続された電流計AでパルスP3に対応した電流Idを計測し、この電流Idを積分することにより、電荷の変化量ΔQを求めることができる。
電荷の変化量ΔQが求まると、ウェハWとCu電極7との間の静電容量Cは特定の値を持っているので、(1)式からウェハWの電圧Vdcを求めることができる。
例えば、直流高圧電源HVをオンし、1.5kVの電圧V0を静電チャック6に印加すると、0.15mA・秒の電荷量が流れたと仮定する。次に、高周波電源RFをオンした時に、0.06mA・秒の電荷量が流れたと仮定する。この場合、静電容量Cは一定であるので、高周波電源RFをオンした時にウェハWにかかる電圧Vdcは600Vとなる。
このように、ウェハWと静電チャック6との間の静電容量Cにより、ウェハWの電圧が変化すると、静電チャック6に蓄積される電荷が変化する。このため、高周波電源RFをオンした時に静電チャック6に蓄積される電荷の変化量ΔQを求めることにより、ウェハWの電圧Vdcを求めることができる。
静電チャック6に蓄積される電荷は、直流高圧電源HVのラインから供給されるため、直流高圧電源HVに設けられた電流計Aを利用して容易に算出することができる。このため、ウェハWの電位を電圧計で直接測定することが困難な場合においても、ウェハWにかかる電圧を容易に求めることができる。
したがって、ウェハWに入射するイオンエネルギーを精度よく見積もることが可能となり、ウェハWのプラズマ処理を安定且つ高精度に行うことができる。
また、ウェハ電位算出手段12によって算出されたウェハWの電位に基づいて、制御手段13により、直流高圧電源HVから静電チャック6に印加される電圧値を制御する。これによって、ウェハWに入射するイオンのエネルギーを精度よくコントロールすることができる。
さらに、電流計Aとして、直流高圧電源HVに予め付属している電流計を用いることができ、低コストかつ簡易にウェハWの電圧Vdcを求めることができる。
なお、上述した実施形態では、プラズマを発生させるために、マグネトロンRIE装置を用いた場合について説明したが、プラズマ処理装置ならば何でもよく、プラズマCVD装置、アッシング装置などに適用してもよい。また、ECR(電子サイクロトロン共鳴)プラズマ処理装置、HEP(ヘリコン波励起プラズマ)処理装置、ICP(誘導結合プラズマ)処理装置、TCP(転送結合プラズマ)処理装置などに適用するようにしてもよい。
また、プラズマ処理装置で処理される被処理体として、ウェハWを例にとって説明したが、ウェハWは半導体基板やガラス基板など何でもよく、半導体装置、液晶表示装置、光学部品、CSP(チップサイズパッケージ)あるいは磁気ヘッドなどに適用してもよい。
また、Rfオン時以降に、何らかの他要因により、ウェハWの電圧Vdcが変化した際にも、その際に発生したパルス電流から電荷量を求め、この算出された電荷量に基づいて、ウェハWの電圧Vdcを算出することができる。
さらに、上述した実施形態では、単極型の静電チャック6について説明したが、双極型の静電チャックに適用してもよい。この場合、直流高圧電源のいずれか一方のラインの電流から電荷量を求めてもよく、直流高圧電源の双方のラインの電流をモニタし、双方のラインを流れる電荷量が等しくなるように、各直流高圧電源の電圧を調整するようにしてもよい。
以上説明したように、本発明によれば、被処理体がプラズマに曝されている場合においても、被処理体の電位を容易且つ高精度に求めることができる。
産業上の利用可能性
本発明に係るプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法は、半導体装置の製造を行う半導体製造産業等において使用することが可能である。したがって、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明の一実施形態に係わるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
図2は、本発明の一実施形態に係わるプラズマ処理装置のプラズマ発生前後における各部の電位変化を示す図である。
図3は、本発明の一実施形態に係わるプラズマ処理装置の直流電源電流の変化を示す波形図であり、図3(a)は一回の処理全体の波形を示す図、図3(b)は、図3(a)のB部分を拡大して示す図である。
本発明は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関し、プラズマ中の被処理体の電位を求める場合に適用して好適なものである。
背景技術
従来のプラズマ処理装置では、プラズマ中の被処理体の電位を直接測定することが困難なため、高周波電源のライン上でサセプタの電圧Vppを測定することにより、被処理体に入射するイオンエネルギーの見積りが行われていた。
しかしながら、被処理体に入射するイオンエネルギーは被処理体の電位に依存するため、サセプタの電圧Vppからイオンエネルギーを見積ると、イオンエネルギーの算出精度が劣化する。このため、イオン衝撃によって被処理体に損傷を与えたり、被処理体の加工精度が劣化したりするという問題があった。
このような課題に対して、例えば、特開平6−232088号公報では、給電回路とは全く独立に設置されたモニタ端子によってVDCをモニタする技術が開示されている。しかし、この場合、独立したモニタ用の信号経路を形成する必要があるため、装置構成が複雑化する恐れがあった。
発明の開示
そこで、本発明の目的は、簡素な構成でプラズマ中の被処理体の電位を精度良く求めることができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することである。
上述した課題を解決するために、本発明は、被処理体を吸着する静電チャックと、前記静電チャックに直流電圧を印加する直流電圧源と、前記被処理体上でプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記静電チャックに蓄積される電荷量を算出する電荷量算出手段と、前記プラズマ発生前後における前記静電チャックに蓄積される電荷量の変動に基づいて、前記被処理体の電位を算出する電位算出手段とを備えることを特徴とする。
被処理体を静電チャック上に載置すると、被処理体と静電チャックとの間に静電容量が形成され、被処理体の電位が変化すると、静電チャックに蓄積される電荷量が、この静電容量を介して変動する。また、この静電チャックに蓄積される電荷は、直流電圧源のラインを介して供給される。したがって、例えば、このラインに流れる電流を測定することにより、静電チャックに蓄積される電荷量を容易に算出できる。このため、被処理体の電位を直接測定することが困難な場合においても、静電チャックに蓄積される電荷量の変動を算出することにより、プラズマ中の被処理体の電位を簡素な構成で精度良く求めることができる。
また、本発明は、さらに、前記電位算出手段によって算出された前記被処理体の電位に基づいて、前記直流電圧源を制御する制御手段を具備したことを特徴とする。
これにより、被処理体に入射するイオンのエネルギーを精度よくコントロールすることができる。
また、本発明は、被処理体を静電チャックに吸着させるステップと、前記被処理体上でプラズマを発生させるステップと、前記プラズマ発生前後における前記静電チャックに蓄積される電荷量の変動を算出するステップと、前記算出された電荷量の変動に基づいて、前記被処理体の電位を算出するステップとを備えることを特徴とする。
これにより、被処理体がプラズマに曝されているために、被処理体の電位を直接測定することが困難な場合においても、被処理体の電位を容易に求めることができる。また、被処理体に入射するイオンエネルギーを精度よく見積もることが可能となる。
また、本発明は、前記静電チャックに接続された直流電圧源に流れるパルス電流の積分結果に基づいて、前記電荷量の変動を算出することを特徴とする。
これにより、直流電圧源に電流計を接続し、プラズマ発生前後における電流計に流れる電流を積分するだけで、静電チャックに蓄積される電荷量の変動を算出することが可能となり、被処理体の電位を容易に求めることが可能となる。
また、本発明は、さらに、算出された前記被処理体の電位に基づいて、前記静電チャックに印加する直流電圧を制御するステップを具備したことを特徴とする。
これにより、被処理体に入射するイオンのエネルギーを精度よくコントロールすることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施形態に係わるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係わるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。なお、この実施形態では、プラズマ処理装置として、マグネトロンRIEを例にとって説明する。
図1において、処理室1内には、上部電極2およびサセプタ3が設けられている。このサセプタ3は下部電極を兼ねている。上部電極2には、処理ガスを処理室1内に導入する複数のガス噴出孔2aが設けられている。サセプタ3は、サセプタ支持台4上に支持され、サセプタ支持台4は、絶縁板5を介して処理室1内に保持されている。サセプタ3にはコンデンサC1を介して高周波電源RFが接続されている。そして高周波電源RFをオンすることにより、処理室1内にプラズマPを発生させる。また、高周波電源RFのライン上には、抵抗R1が接続され、この抵抗R1の両端の電圧Vppを測定することにより、サセプタ3の電圧を測定できる。
処理室1には、ガス供給管1aおよび排気管1bが設けられ、ガス供給管1aは、ガス供給源(図示せず)に接続されている。また、排気管1bは真空ポンプ(図示せず)に接続され、この真空ポンプで処理室1内を排気することにより、処理室1の圧力を調節することができる。
処理室1の周囲には水平磁場形成磁石9が設けられ、処理室1内に磁場を形成する。これにより、プラズマを高密度化して、エッチングを効率よく行うことができる。
サセプタ3上には静電チャック6が設けられている。この静電チャック6は、例えば、Cu電極7がポリイミドフィルム8a、8bにより挟まれた構造を有する。Cu電極7には、コイルLおよび抵抗R2を介して直流高圧電源HVが接続されている。このCu電極7に直流高電圧を与えることにより、ウェハWにクーロン力を作用させて、ウェハWを静電チャック6に静電吸着することができる。コイルLおよび抵抗R2は、高周波電源RFからの高周波成分を遮断する。したがって、高周波電源RFからの高周波成分は、直流高圧電源HVに伝わらない。
また、直流高圧電源HVのラインには、電荷量算出手段11が設けられている。この電荷量算出手段11は、静電チャック6に蓄積される電荷量を算出する。
また、ウェハ電位算出手段12は、この電荷量算出手段11によって算出された電荷量の変動に基づいて、ウェハWの電位を算出する。
さらに、制御手段13は、このウェハ電位算出手段12によって算出されたウェハWの電位に基づいて、直流高圧電源HVを制御する。つまり、ウェハWの電位に基づいて、直流高圧電源HVから静電チャック6に印加される直流電圧を調節する。
電荷量算出手段11は、例えば、電流Idを計測する電流計A、およびこの電流Idに基づいて電荷量を算出する電荷量計10を用いて構成することができる。図1に示す例では、直流高圧電源HVのラインには、直流高圧電源HVに流れる電流Idを測定する電流計Aが接続されている。また、この電流計Aには電荷量計10が接続されている。
なお、電荷量算出手段11は、図1の構成以外にも、電流Idを積分する積分器を用いて構成してもよい。また、電流計Aの計測値を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された計測値を演算処理することにより電荷量を求める演算手段とを用いて構成するようにしてもよい。
図2は、本発明の一実施形態に係わるプラズマ処理装置のプラズマ発生前後における各部の電位変化を示す図、図3(a)は、本発明の一実施形態に係わるプラズマ処理装置の直流電源電流の変化を示す波形図、図3(b)は、図3(a)のB部分の拡大図である。
図2において、ウェハWが、サセプタ3(静電チャック6)上に載置され、直流高圧電源HVがオフの場合、静電チャック6、ウェハW、プラズマ処理装置の処理空間(スペース)およびチャンバ内壁(ウォール)の電位はいずれも0Vになる。
次に、直流高圧電源HVをオンし、例えば、1.5kVの電圧V0を静電チャック6のCu電極7に加えると、Cu電極7の電位は1.5kVになる。この時、ウェハWは、静電チャック6のポリイミドフィルム8aを介して絶縁されているので、0Vのままとなる。したがって、ウェハWとCu電極7との間には、V0=1.5kVの電圧がかかる。
このため、図3に示すように、ウェハWとCu電極7との間の静電容量Cに対応した電荷Q0を誘起するための電流Idがパルス的に流れる。電荷Q0を誘起するための電流Idは、直流高圧電源HVをオンした時に発生するパルスP1と、それから数秒程度遅れて発生するパルスP2に対応している。なお、パルスP1は、ウェハWが静電チャック6から浮いている時に流れる電流である。また、パルスP2は、ウェハWが、静電チャック6に接触した時に流れる電流である。
この電荷Q0は、直流高圧電源HVのラインを介して供給される。このため、直流高圧電源HVのライン上に接続された電流計AでパルスP1、P2に対応した電流Idを計測し、この電流Idを積分することにより、電荷Q0を求めることができる。なお、ウェハWとCu電極7と間の静電容量Cが既知であるので、パルスP1、P2に対応する電流Idを積分して得られた電荷Q0は、Q0=C・V0の関係から得られる値と一致する。
次に、高周波電源RFをオンすると、図2に示すように、Cu電極7の電位は1.5kVのままであるが、ウェハWは電気的にフローティグ状態にあるので、装置内に発生したプラズマPの影響を受け、ウェハWに電圧Vdcがかかる。このため、ウェハWとCu電極7との間の電圧は、V0からV0+Vdcへと変化し、ウェハWとCu電極7との間に誘起される電荷量が変化する。ここで、ウェハWとCu電極7と間に誘起される電荷の変化量ΔQは、
ΔQ=C(V0+Vdc)−C・V0=C・Vdc ・・(1)
となる。
ウェハWとCu電極7と間に誘起される電荷量が変化すると、この電荷の変化量ΔQに対応した電流Idがパルス的に流れる。この電流Idは、高周波電源RFをオンした時に発生するパルスP3に対応している。このため、直流高圧電源HVのラインに接続された電流計AでパルスP3に対応した電流Idを計測し、この電流Idを積分することにより、電荷の変化量ΔQを求めることができる。
電荷の変化量ΔQが求まると、ウェハWとCu電極7との間の静電容量Cは特定の値を持っているので、(1)式からウェハWの電圧Vdcを求めることができる。
例えば、直流高圧電源HVをオンし、1.5kVの電圧V0を静電チャック6に印加すると、0.15mA・秒の電荷量が流れたと仮定する。次に、高周波電源RFをオンした時に、0.06mA・秒の電荷量が流れたと仮定する。この場合、静電容量Cは一定であるので、高周波電源RFをオンした時にウェハWにかかる電圧Vdcは600Vとなる。
このように、ウェハWと静電チャック6との間の静電容量Cにより、ウェハWの電圧が変化すると、静電チャック6に蓄積される電荷が変化する。このため、高周波電源RFをオンした時に静電チャック6に蓄積される電荷の変化量ΔQを求めることにより、ウェハWの電圧Vdcを求めることができる。
静電チャック6に蓄積される電荷は、直流高圧電源HVのラインから供給されるため、直流高圧電源HVに設けられた電流計Aを利用して容易に算出することができる。このため、ウェハWの電位を電圧計で直接測定することが困難な場合においても、ウェハWにかかる電圧を容易に求めることができる。
したがって、ウェハWに入射するイオンエネルギーを精度よく見積もることが可能となり、ウェハWのプラズマ処理を安定且つ高精度に行うことができる。
また、ウェハ電位算出手段12によって算出されたウェハWの電位に基づいて、制御手段13により、直流高圧電源HVから静電チャック6に印加される電圧値を制御する。これによって、ウェハWに入射するイオンのエネルギーを精度よくコントロールすることができる。
さらに、電流計Aとして、直流高圧電源HVに予め付属している電流計を用いることができ、低コストかつ簡易にウェハWの電圧Vdcを求めることができる。
なお、上述した実施形態では、プラズマを発生させるために、マグネトロンRIE装置を用いた場合について説明したが、プラズマ処理装置ならば何でもよく、プラズマCVD装置、アッシング装置などに適用してもよい。また、ECR(電子サイクロトロン共鳴)プラズマ処理装置、HEP(ヘリコン波励起プラズマ)処理装置、ICP(誘導結合プラズマ)処理装置、TCP(転送結合プラズマ)処理装置などに適用するようにしてもよい。
また、プラズマ処理装置で処理される被処理体として、ウェハWを例にとって説明したが、ウェハWは半導体基板やガラス基板など何でもよく、半導体装置、液晶表示装置、光学部品、CSP(チップサイズパッケージ)あるいは磁気ヘッドなどに適用してもよい。
また、Rfオン時以降に、何らかの他要因により、ウェハWの電圧Vdcが変化した際にも、その際に発生したパルス電流から電荷量を求め、この算出された電荷量に基づいて、ウェハWの電圧Vdcを算出することができる。
さらに、上述した実施形態では、単極型の静電チャック6について説明したが、双極型の静電チャックに適用してもよい。この場合、直流高圧電源のいずれか一方のラインの電流から電荷量を求めてもよく、直流高圧電源の双方のラインの電流をモニタし、双方のラインを流れる電荷量が等しくなるように、各直流高圧電源の電圧を調整するようにしてもよい。
以上説明したように、本発明によれば、被処理体がプラズマに曝されている場合においても、被処理体の電位を容易且つ高精度に求めることができる。
産業上の利用可能性
本発明に係るプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法は、半導体装置の製造を行う半導体製造産業等において使用することが可能である。したがって、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明の一実施形態に係わるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
図2は、本発明の一実施形態に係わるプラズマ処理装置のプラズマ発生前後における各部の電位変化を示す図である。
図3は、本発明の一実施形態に係わるプラズマ処理装置の直流電源電流の変化を示す波形図であり、図3(a)は一回の処理全体の波形を示す図、図3(b)は、図3(a)のB部分を拡大して示す図である。
Claims (5)
- 被処理体を吸着する静電チャックと、
前記静電チャックに直流電圧を印加する直流電圧源と、
前記被処理体上でプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記静電チャックに蓄積される電荷量を算出する電荷量算出手段と、前記プラズマ発生前後における前記静電チャックに蓄積される電荷量の変動に基づいて、前記被処理体の電位を算出する電位算出手段とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項1記載のプラズマ処理装置において、さらに、前記電位算出手段によって算出された前記被処理体の電位に基づいて、前記直流電圧源を制御する制御手段を具備したことを特徴とする。
- 被処理体を静電チャックに吸着させるステップと、
前記被処理体上でプラズマを発生させるステップと、
前記プラズマ発生前後における前記静電チャックに蓄積される電荷量の変動を算出するステップと、
前記算出された電荷量の変動に基づいて、前記被処理体の電位を算出するステップとを備えることを特徴とするプラズマ処理方法。 - 請求項3記載のプラズマ処理方法において、前記静電チャックに接続された直流電圧源に流れるパルス電流の積分結果に基づいて、前記電荷量の変動を算出することを特徴とする。
- 請求項3記載のプラズマ処理方法において、さらに、算出された前記被処理体の電位に基づいて、前記静電チャックに印加する直流電圧を制御するステップを具備したことを特徴とする。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001017015 | 2001-01-25 | ||
JP2001017015 | 2001-01-25 | ||
PCT/JP2002/000311 WO2002059954A1 (fr) | 2001-01-25 | 2002-01-18 | Appareil de gravure par plasma et procede de gravure par plasma |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2002059954A1 true JPWO2002059954A1 (ja) | 2004-10-14 |
Family
ID=18883289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002560185A Pending JPWO2002059954A1 (ja) | 2001-01-25 | 2002-01-18 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPWO2002059954A1 (ja) |
WO (1) | WO2002059954A1 (ja) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI390582B (zh) | 2008-07-16 | 2013-03-21 | Sumitomo Heavy Industries | Plasma processing device and plasma processing method |
JP2012138581A (ja) * | 2012-01-10 | 2012-07-19 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
JP6461731B2 (ja) * | 2015-06-30 | 2019-01-30 | ダイハツ工業株式会社 | プラズマリアクタの印加電圧制御装置 |
US10555412B2 (en) | 2018-05-10 | 2020-02-04 | Applied Materials, Inc. | Method of controlling ion energy distribution using a pulse generator with a current-return output stage |
US11476145B2 (en) | 2018-11-20 | 2022-10-18 | Applied Materials, Inc. | Automatic ESC bias compensation when using pulsed DC bias |
JP7451540B2 (ja) | 2019-01-22 | 2024-03-18 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | パルス状電圧波形を制御するためのフィードバックループ |
US11508554B2 (en) | 2019-01-24 | 2022-11-22 | Applied Materials, Inc. | High voltage filter assembly |
US11462389B2 (en) | 2020-07-31 | 2022-10-04 | Applied Materials, Inc. | Pulsed-voltage hardware assembly for use in a plasma processing system |
US11798790B2 (en) | 2020-11-16 | 2023-10-24 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and methods for controlling ion energy distribution |
US11901157B2 (en) | 2020-11-16 | 2024-02-13 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and methods for controlling ion energy distribution |
US11495470B1 (en) | 2021-04-16 | 2022-11-08 | Applied Materials, Inc. | Method of enhancing etching selectivity using a pulsed plasma |
US11791138B2 (en) | 2021-05-12 | 2023-10-17 | Applied Materials, Inc. | Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing |
US11948780B2 (en) | 2021-05-12 | 2024-04-02 | Applied Materials, Inc. | Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing |
US11967483B2 (en) | 2021-06-02 | 2024-04-23 | Applied Materials, Inc. | Plasma excitation with ion energy control |
US11810760B2 (en) | 2021-06-16 | 2023-11-07 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method of ion current compensation |
US11569066B2 (en) | 2021-06-23 | 2023-01-31 | Applied Materials, Inc. | Pulsed voltage source for plasma processing applications |
US11476090B1 (en) | 2021-08-24 | 2022-10-18 | Applied Materials, Inc. | Voltage pulse time-domain multiplexing |
US11694876B2 (en) | 2021-12-08 | 2023-07-04 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for delivering a plurality of waveform signals during plasma processing |
US11972924B2 (en) | 2022-06-08 | 2024-04-30 | Applied Materials, Inc. | Pulsed voltage source for plasma processing applications |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06224286A (ja) * | 1993-01-26 | 1994-08-12 | Hitachi Ltd | 静電吸着装置の吸着モニター装置 |
US5557215A (en) * | 1993-05-12 | 1996-09-17 | Tokyo Electron Limited | Self-bias measuring method, apparatus thereof and electrostatic chucking apparatus |
-
2002
- 2002-01-18 JP JP2002560185A patent/JPWO2002059954A1/ja active Pending
- 2002-01-18 WO PCT/JP2002/000311 patent/WO2002059954A1/ja active Search and Examination
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2002059954A1 (fr) | 2002-08-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPWO2002059954A1 (ja) | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 | |
US11742181B2 (en) | Control method and plasma processing apparatus | |
US20220157555A1 (en) | Systems and methods for monitoring faults, anomalies, and other characteristics of a switched mode ion energy distribution system | |
KR101761493B1 (ko) | 스위칭 모드 이온 에너지 분포 시스템을 교정하기 위한 시스템 및 방법 | |
CN107978506B (zh) | 控制开关模式离子能量分布系统的方法 | |
KR100838750B1 (ko) | 플라즈마처리장치 및 플라즈마처리방법 | |
US9831064B2 (en) | Plasma processing apparatus | |
US8149562B2 (en) | System for decharging a wafer or substrate after dechucking from an electrostatic chuck | |
US10229819B2 (en) | Plasma processing apparatus and probe apparatus | |
JP6224958B2 (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
KR100779444B1 (ko) | 플라즈마 리액터에서의 무선주파수 전력 변동율에 대한 전압제어 센서 및 제어 인터페이스 | |
JP4922705B2 (ja) | プラズマ処理方法および装置 | |
KR20070090061A (ko) | 에칭처리장치 및 자기 바이어스전압 측정방법 및에칭처리장치의 감시방법 | |
US8366833B2 (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
US8496781B2 (en) | Plasma processing apparatus | |
JP2012138581A (ja) | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 | |
US20120098545A1 (en) | Plasma Diagnostic Apparatus And Method For Controlling The Same | |
KR101952563B1 (ko) | 스위칭 모드 이온 에너지 분포 시스템을 제어하는 방법 | |
US20140158301A1 (en) | Vacuum processing device and vacuum processing method | |
JP2023158802A (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
JPH0480368A (ja) | プラズマ処理方法 | |
JP2019117897A (ja) | プラズマ処理装置の診断方法およびプラズマ処理装置ならびにそれを用いた半導体装置の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050114 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071204 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080204 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080507 |