KR20200083278A - 측정 방법 및 측정 지그 - Google Patents
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Abstract
[과제] 정전척의 정전 용량을 측정하는 새로운 수법을 제공한다.
[해결 수단] 그라운드에 접속되는 기판을 접촉시킨 정전척 내의 전극에 단자를 접촉시키는 공정과, 상기 단자, 상기 정전척 및 상기 기판을 고정하는 공정과, 상기 단자에 접속된 전류계 및 전압계에 의해 전류치 및 전압치를 측정하는 공정과, 측정한 상기 전류치 및 상기 전압치에 근거하여, 상기 전류치의 기울기 및/또는 상기 전류치의 피크시의 값으로부터 상기 단자와 상기 전극의 도통을 판정하는 공정을 가지는 측정 방법이 제공된다.
[해결 수단] 그라운드에 접속되는 기판을 접촉시킨 정전척 내의 전극에 단자를 접촉시키는 공정과, 상기 단자, 상기 정전척 및 상기 기판을 고정하는 공정과, 상기 단자에 접속된 전류계 및 전압계에 의해 전류치 및 전압치를 측정하는 공정과, 측정한 상기 전류치 및 상기 전압치에 근거하여, 상기 전류치의 기울기 및/또는 상기 전류치의 피크시의 값으로부터 상기 단자와 상기 전극의 도통을 판정하는 공정을 가지는 측정 방법이 제공된다.
Description
본 개시는, 측정 방법 및 측정 지그에 관한 것이다.
종래부터, 정전척의 정전 용량을 측정하는 방법이 제안되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1은, 정전 흡착 장치의 피유지 물체와 전극판에 의해서 형성되는 전기 회로에 흡착 상태를 나타내는 파라미터의 검출 수단을 설치하고, 검출된 데이터와, 미리 기억되어 있는 데이터를 비교 회로로 비교하는 것에 의해 흡착 상태를 확인하는 것을 제안하고 있다.
예를 들면, 특허문헌 2는, 웨이퍼와 전극 사이, 혹은 척의 복수의 전극간의 정전 용량을 감시하기 위한 정전 용량 감시 회로를 가지고 있다. 정전 용량 측정치는 척 동작의 연속적인 폐루프 제어를 위해서 이용되고, 척에 인가되는 전압을 측정 정전 용량에 따라 조정하는 것을 제안하고 있다.
본 개시는, 정전척의 정전 용량을 측정하는 새로운 수법을 제공한다.
본 개시의 일 태양에 의하면, 그라운드에 접속되는 기판을 접촉시킨 정전척 내의 전극에 단자를 접촉시키는 공정과, 상기 단자, 상기 정전척 및 상기 기판을 고정하는 공정과, 상기 단자에 접속된 전류계 및 전압계에 의해 전류치 및 전압치를 측정하는 공정과, 측정한 상기 전류치 및 상기 전압치에 근거하여, 상기 전류치의 기울기 및/또는 상기 전류치의 피크시의 값으로부터 상기 단자와 상기 전극의 도통을 판정하는 공정을 가지는 측정 방법이 제공된다.
하나의 측면에 의하면, 정전척의 정전 용량을 측정하는 새로운 수법을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태와 관련되는 기판 처리 장치를 나타내는 단면 모식도.
도 2는 일 실시 형태와 관련되는 방전 개시 전압의 측정 타이밍을 나타내는 도면.
도 3은 일 실시 형태와 관련되는 방전 개시 전압의 측정 시퀀스를 나타내는 도면.
도 4는 일 실시 형태와 관련되는 방전 개시 전압의 측정 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 일 실시 형태와 관련되는 전압치 및 전류치의 실측치의 일례를 나타내는 도면.
도 6은 일 실시 형태와 관련되는 정전 용량을 이용한 흡착력 판정 처리를 나타내는 플로차트(flow chart).
도 7은 일 실시 형태와 관련되는 측정 지그를 나타내는 도면.
도 8은 일 실시 형태와 관련되는 단자의 접촉 판정 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 9는 일 실시 형태와 관련되는 단자의 접촉 판정 처리 및 방전 개시 전압의 측정 처리를 나타내는 플로차트.
도 2는 일 실시 형태와 관련되는 방전 개시 전압의 측정 타이밍을 나타내는 도면.
도 3은 일 실시 형태와 관련되는 방전 개시 전압의 측정 시퀀스를 나타내는 도면.
도 4는 일 실시 형태와 관련되는 방전 개시 전압의 측정 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 일 실시 형태와 관련되는 전압치 및 전류치의 실측치의 일례를 나타내는 도면.
도 6은 일 실시 형태와 관련되는 정전 용량을 이용한 흡착력 판정 처리를 나타내는 플로차트(flow chart).
도 7은 일 실시 형태와 관련되는 측정 지그를 나타내는 도면.
도 8은 일 실시 형태와 관련되는 단자의 접촉 판정 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 9는 일 실시 형태와 관련되는 단자의 접촉 판정 처리 및 방전 개시 전압의 측정 처리를 나타내는 플로차트.
이하, 도면을 참조해 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대해 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복한 설명을 생략하는 경우가 있다.
［기판 처리 장치］
우선, 도 1을 참조해, 본 실시 형태와 관련되는 기판 처리 장치(100)의 구성에 대해 설명한다. 도 1은, 일 실시 형태와 관련되는 기판 처리 장치의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
본 실시 형태에 관련한 기판 처리 장치(100)는, 용량 결합형의 평행 평판 기판 처리 장치이며, 대략 원통형의 챔버 C를 가진다. 챔버 C의 내면은 알루마이트 처리(양극 산화 처리)되어 있다. 챔버 C의 내부는, 플라즈마에 의해 에칭 처리 등의 플라즈마 처리가 행해지는 처리실로 되어 있다. 챔버 C의 저부에는 탑재대(2)가 배치된다.
탑재대(2)는, 정전척(22)과 기대(23)를 가진다. 기대(23)는, 예를 들어 알루미늄(Al)이나 타이타늄(Ti), 탄화 규소(SiC) 등으로 형성되어 있다. 정전척(22)은, 기대(23)상에 설치되고, 웨이퍼 W를 정전 흡착한다. 정전척(22)은, 유전체층 내에 전극(21)을 가지는 구조로 되어 있다. 전극(21)은 전원(14)에 접속되어 있다. 전원(14)으로부터 전극(21)에 직류 전압(이하, 「DC 전압」 또는 「HV 전압」이라고도 한다.)이 인가되면, 클롱력에 의해서 웨이퍼 W가 정전척(22)에 흡착되어, 유지된다.
정전척(22)의 외주에는 단차가 있고, 에지 링(8)을 탑재하는 에지 링 탑재면으로 되어 있다. 에지 링 탑재면에는, 웨이퍼 W의 주위를 둘러싸는 링 모양의 에지 링(8)이 탑재된다. 에지 링(8)은, 포커스 링이라고도 불린다. 에지 링(8)은, 예를 들면, 실리콘으로 형성되고, 플라즈마를 웨이퍼 W의 표면을 향해 수속하여, 플라즈마 처리의 효율을 높인다. 전극(24)은, 정전척(22) 내의 에지 링 탑재면의 하방에 설치되고, 전원(17)에 접속되어 있다. 전원(17)으로부터 전극(24)에 DC 전압이 인가되면, 에지 링(8)상의 시스 두께가 제어되고, 이것에 의해, 웨이퍼 W의 에지부에 있어서 발생하는 틸팅을 억제하고, 에칭 레이트를 제어할 수 있다.
기판 처리 장치(100)는, 제 1 고주파 전원(3) 및 제 2 고주파 전원(4)을 가진다. 제 1 고주파 전원(3)은, 제 1 고주파 전력(HF)을 발생하는 전원이다. 제 1 고주파 전력은, 플라즈마의 생성에 적절한 주파수를 가진다. 제 1 고주파 전력의 주파수는, 예를 들면 27MHz~100MHz의 범위 내의 주파수이다. 제 1 고주파 전원(3)은, 정합기(3a)를 거쳐서 기대(23)에 접속되어 있다. 정합기(3a)는, 제 1 고주파 전원(3)의 출력 임피던스와 부하측(기대(23)측)의 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 가진다. 한편, 제 1 고주파 전원(3)은, 정합기(3a)를 거쳐서 상부 전극(1)에 접속되어 있어도 좋다.
제 2 고주파 전원(4)은, 제 2 고주파 전력(LF)을 발생하는 전원이다. 제 2 고주파 전력은, 제 1 고주파 전력의 주파수보다 낮은 주파수를 가진다. 제 1 고주파 전력과 함께 제 2 고주파 전력이 이용되는 경우에는, 제 2 고주파 전력은 웨이퍼 W에 이온을 인입하기 위한 바이어스용의 고주파 전력으로서 이용된다. 제 2 고주파 전력의 주파수는, 예를 들면 400kHz~13.56MHz의 범위 내의 주파수이다. 제 2 고주파 전원(4)은, 정합기(4a)를 거쳐서 기대(23)에 접속되어 있다. 정합기(4a)는, 제 2 고주파 전원(4)의 출력 임피던스와 부하측(기대(23)측)의 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 가진다.
한편, 제 1 고주파 전력을 이용하지 않고, 제 2 고주파 전력을 이용하여, 즉, 단일의 고주파 전력만을 이용해 플라즈마를 생성해도 좋다. 이 경우에는, 제 2 고주파 전력의 주파수는, 13.56MHz보다 큰 주파수, 예를 들면 40MHz여도 좋다. 기판 처리 장치(100)는, 제 1 고주파 전원(3) 및 정합기(3a)를 구비하지 않아도 좋다. 탑재대(2)는 상부 전극(1)에 대향하는 하부 전극으로서 기능한다.
기대(23)에는, 스위치(11)가 접속되어 있다. 스위치(11)가 온하면 기대(23)는 접지되고, 스위치(11)가 오프하면 기대(23) 및 웨이퍼 W는 플로팅 상태가 된다.
상부 전극(1)은, 그 외연부를 피복하는 실드 링(도시하지 않음)을 개재하여 챔버 C의 천정부의 개구를 폐색하도록 취부되어 있다. 상부 전극(1)은, 접지되어 있다. 상부 전극(1)은, 실리콘에 의해 형성되어도 좋다.
상부 전극(1)은, 가스를 도입하는 가스 도입구(1a)와, 가스를 확산하기 위한 확산실(1b)을 가진다. 가스 공급부(5)는, 가스 도입구(1a)를 통해서 확산실(1b)에 가스를 공급한다. 가스는, 확산실(1b)에서 확산되어 복수의 가스 공급 구멍(1c)으로부터 챔버 C 내에 도입된다.
배기 장치(16)는, 챔버 C의 저면에 형성된 배기구로부터 챔버 C 내의 가스를 배기한다. 이것에 의해, 챔버 C 내를 소정의 진공도로 유지할 수 있다. 챔버 C의 측벽에는 게이트 밸브 G가 설치되어 있다. 게이트 밸브 G를 열어, 챔버 C로부터 웨이퍼 W의 반입 및 반출을 행한다.
다음에, 기판 처리 장치(100)의 동작에 대해 간단하게 설명한다. 게이트 밸브 G를 열면, 도시하지 않은 반송 암에 유지된 웨이퍼 W가 챔버 C 내에 반입되어, 탑재대(2)에 탑재되고, 게이트 밸브 G가 닫혀진다. 전원(14)으로부터 전극(21)에 DC 전압이 인가되면, 웨이퍼 W가 정전척(22)에 정전 흡착된다. 가스 공급부(5)로부터 챔버 C 내에 처리 가스를 공급하고, 제 1 고주파 전원(3) 및 제 2 고주파 전원(4)으로부터 탑재대(2)에 제 1 고주파 전력 및 제 2 고주파 전력을 인가하면, 챔버 C 내의 웨이퍼 W의 상방에 플라즈마가 생성되어, 웨이퍼 W가 플라즈마 처리된다. 특히, 제 2 고주파 전원(4)으로부터 탑재대(2)에 제 2 고주파 전력을 인가하면, 웨이퍼 W측에 플라즈마 중의 이온이 인입된다.
플라즈마 처리 후, 플라즈마 처리 전에 전원(14)으로부터 전극(21)에 인가한 DC 전압과 정부가 역으로 크기가 같은 DC 전압을 인가하여, 웨이퍼 W의 전하를 제전한다. 이것에 의해, 웨이퍼 W는, 정전척(22)으로부터 떼어지고, 핀에 유지되어, 반송 암에 넘겨진다. 게이트 밸브 G를 열면, 반송 암에 유지된 웨이퍼 W는, 게이트 밸브 G로부터 챔버 C의 외부로 반출되고, 게이트 밸브 G는 닫혀진다.
기판 처리 장치(100)의 각 구성 요소는, 제어부(200)에 접속되어 있다. 제어부(200)는, 기판 처리 장치(100)의 각 구성 요소를 제어한다. 각 구성 요소로서는, 예를 들면, 배기 장치(16), 정합기(3a), (4a), 제 1 고주파 전원(3), 제 2 고주파 전원(4), 스위치(11), 전원(14), (17) 및 가스 공급부(5) 등을 들 수 있다.
제어부(200)는, CPU(205) 및 ROM(210), RAM(215) 등의 메모리를 구비하는 컴퓨터이다. CPU(205)는, 메모리에 기억된 기판 처리 장치(100)의 제어 프로그램 및 처리 레시피를 독출하여 실행하는 것으로, 에칭 처리 등의 플라즈마 처리의 실행을 제어한다.
또한, 제어부(200)는, 소정의 측정 타이밍에 스위치(11)를 전환하여 전극(21)에 접속된 전류계(12)가 측정한 전류치 및 전압계(13)가 측정한 전압치를 신호 기록 장치(15)에 기록한다. 전류계(12)는, 전원(14)에 직렬로 접속되고, 전압계(13)는, 전원(14)에 병렬로 접속되어 있다. 신호 기록 장치(15)가 기록한 전류치 및 전압치는 제어부(200)에 송신된다. 이것에 의해, 제어부(200)는, 측정된 전류치 및 전압치에 근거하여, 스파크 방전 개시 전압치(이하, 「방전 개시 전압치」라고 한다.)를 산출한다. 그리고 제어부(200)는, 후술하는 바와 같이, 정전척(22)의 정전 용량 C를 산출한다.
한편, 이들의 동작을 실행하기 위한 프로그램이나 처리 조건을 나타내는 레시피는, 하드 디스크나 반도체 메모리에 기억되어도 좋다. 또한, 레시피는, CD－ROM, DVD 등의 휴대용의 컴퓨터에 의해 독취가능한 기억 매체에 수용된 상태로 소정 위치에 세트되고, 독출되도록 해도 좋다.
［측정 타이밍］
도 2에, 기판 처리 장치(100)에 있어서 웨이퍼 W를 처리하는 처리 사이클의 일례를 나타낸다. 본 처리가 개시되면, 우선, 게이트 밸브 G를 열어 웨이퍼 W를 반입한다(스텝 S1). 다음에, 가스 공급부(5)로부터 소정의 가스를 챔버 C 내에 충전하고, 챔버 C의 내부를 압력 조절한다(스텝 S2). 충전하는 가스는, 아르곤 가스 등의 불활성 가스가 바람직하지만, 질소 가스 등이어도 좋다.
다음에, 스위치(11)를 오프로 하고, 기대(23) 및 웨이퍼 W를 플로팅 상태로 하고, 전원(14)으로부터 전극(21)에 DC 전압을 승강(昇降) 인가한다(스텝 S3). 스텝 S3의 처리 동안, 전류치와 전압치를 측정하고, 신호 기록 장치(15)에 기록시킨다. 다음에, 웨이퍼 W를 정전척(22)으로부터 탈리(脫離)하고(스텝 S4), 게이트 밸브 G로부터 웨이퍼 W를 반출한다(스텝 S5).
이 시점에서 하나의 웨이퍼 W의 처리가 종료하고, 하나의 처리 사이클이 완료한다. 다음의 웨이퍼 W의 처리 사이클을 재개할 때, 웨이퍼레스 드라이크리닝(WLDC)을 행하고, 정전척(22)을 제전한다(스텝 S6). 한편, 웨이퍼레스 드라이크리닝(WLDC)은, 정전척(22)의 제전의 일례이며, 이것에 한정되지 않는다. 또한, 제전을 행하기 전에, 정전척(22)의 표면 처리(트리트먼트 등의 클리닝)를 행해도 좋다.
계속하여, 다음의 웨이퍼 W를 반입하고(스텝 S1), 스텝 S1 이후의 처리를 반복한다.
한편, 전류치 및 전압치의 측정은, 웨이퍼를 한 장 처리할 때마다 행하는 경우로 한정되지 않고, 웨이퍼를 수매 처리할 때마다 행하여도 좋고, 챔버 C의 클리닝 후에 행하여도 좋으며, 챔버 C 내의 파츠 교환의 후에 행하여도 좋다.
［측정 시퀀스］
다음에, 전류치 및 전압치의 측정 시퀀스의 일례에 대해, 도 3 및 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 3은, 일 실시 형태와 관련되는 방전 개시 전압의 측정 시퀀스를 나타내는 도면이다. 도 4는, 일 실시 형태와 관련되는 방전 개시 전압의 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 한편, 측정 시퀀스의 제어는, 제어부(200)에 의해 행해진다.
본 측정 시퀀스가 개시될 때, 스위치(11)는 오프로 제어되고, 기대(23) 및 웨이퍼 W는 플로팅 상태이다. 이 상태에서 도 3의 「1」에서 측정 시퀀스가 개시되고, 「2」에서 가스 공급부(5)로부터 가스가 공급(ON)되며, 「3」에서 공급된 가스에 의해 챔버 C 내가 압력 조절된다.
도 4(a)는, 챔버 C 내에 가스가 공급되어, 챔버 C 내가 소정의 압력으로 압력 조절되어 있는 상태가 도시되어 있다. 이때, 전원(14)으로부터 전극(21)에 DC 전압(HV 전압)은 인가되고 있지 않다.
다음에, 도 3의 「4」에서 전원(14)으로부터 전극(21)에 DC 전압의 인가가 개시되고, 인가되는 DC 전압을 0［V］로부터 ＋V［V］까지 올린다. 「4」의 페이즈(phase)가 시작되면, 전류계(12) 및 전압계(13)에 의한 측정이 개시되고, 전류계(12)가 측정하는 전류치 및 전압계(13)가 측정하는 전압치가 신호 기록 장치(15)에 기억된다.
다음에, 「5」에서 전원(14)으로부터 전극(21)에 인가하는 DC 전압을 ＋V［V］로부터 -V［V］까지 내린다. 「5」의 페이즈 동안, 계속하여 전류계(12) 및 전압계(13)에 의한 측정이 행해지고, 측정한 전류치 및 전압치가 신호 기록 장치(15)에 기억된다.
다음에, 「6」에서 전원(14)으로부터 전극(21)에 인가하는 DC 전압을 V［V］로부터 0［V］까지 올린다. 「6」의 페이즈 동안, 계속하여 전류계(12) 및 전압계(13)에 의한 측정이 행해지고, 측정한 전류치 및 전압치가 신호 기록 장치(15)에 기억된다.
이것에 의해, 「4」~「6」의 동안, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 전극(21)에 정의 DC 전압이 인가되고, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 상부 전극(1)과 정전척(22) 사이에서 스파크 방전이 발생한다. 다만, 「4」~ 「6」의 동안, 전극(21)에 인가하는 DC 전압은 정의 전압에 한정되지 않고, 부의 전압이어도 좋다.
다음에, 도 3의 「7」에서 가스의 공급이 정지(OFF)되고, 「8」에서 측정 시퀀스는 종료한다.
한편, 상기 측정 시퀀스에서는, DC 전압을 승강 인가하게 하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, DC 전압의 상승 인가 또는 하강 인가 중 어느 하나만을 행해도 좋다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시 형태와 관련되는 측정 방법에서는, 플라즈마는 발생시키지 않고, 가스를 공급하여 챔버 C 내를 압력 조절한다. 또한, 이때, 배기 장치(16)에 의한 배기는 행하지 않는다. DC 전압을 온하고, 임의의 전압치까지 승강시키면, 정전척(22)의 전극(21)에 정의 전하가 축적된다. 이것에 의해, 웨이퍼 W의 표면에 정의 전하가 축적된다.
그리고, DC 전압을 스파크 방전이 일어나는 전압치까지 상승시킨다. 상부 전극(1)과 전극(21) 사이에 발생한 스파크 방전에 의해 부의 전하가 웨이퍼 W측으로 끌어 당겨진다. 이것에 의해, 전극(21)과 상부 전극(1) 사이에 전류가 흐른다. 그 때의 전류치 및 전압치를 전류계(12) 및 전압계(13)에 의해 측정한다.
［실측치］
이와 같이 하여 측정한 전류치 및 전압치의 실측치의 일례에 대해 설명한다. 여기에서는 도 3의 「4」의 페이즈에 있어서 DC 전압을 상승시켰을 때에 실제로 측정한 전류치 및 전압치의 일례에 대해, 도 5를 참조해 설명한다. 도 5는, 일 실시 형태와 관련되는 전압치 및 전류치의 실측치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5의 횡축은, 도 3의 「4」의 개시 시간을 0으로 했을 때의 측정 시간을 나타낸다. 종축의 왼쪽은, 「4」에서 측정한 전압치이며, 종축의 오른쪽은, 「4」에서 측정한 전류치이다. 도 5의 선 A는, 「4」에서 전압계(13)가 측정한 전압치(ESC
Vol)이다. 선 B0, B1, B2, B3는, 「4」에서 전류계(12)가 측정한 전류치(ESC
Cur)이다.
이것에 의하면, 전압치가 V0 때에 스파크 방전이 개시되고, 선 B1에 나타내는 바와 같이, 방전 개시 시각 t0로부터 방전 종료 시각 t1까지 전류치 i(t0)~i(t1)의 전류치가 측정되었다. 그 후, 선 B2, B3가 나타내는 바와 같이, 선 B1와 마찬가지로 급격하게 감소하는 전류치의 측정 결과가 얻어졌다.
이상의 측정 결과로부터, 챔버 C 내의 가스 방전(스파크 방전)에 의해, 플로팅 상태에 있는 정전척(22)과 그라운드의 상부 전극(1) 사이가 순시 통전하고, 상부 전극(1)과 전극(21) 사이에 방전 현상이 발생한 것이 증명되었다. 즉, 본 명세서에서는, 가스 방전은, 전극(21)에 정 또는 부의 DC 전압을 인가하는 것으로, 정전척(22)에 대향하는 상부 전극(1)과 정전척(22) 사이에서 전압차를 일으키게 하는 것으로 발생한다.
방전 개시 전압치 V0 및 방전 개시 전압치 V0를 측정한 방전 개시 시각 t0로부터 방전 종료 시각 t1에 있어서의 전류치 i(t0)~i(t1)를 식(1)에 대입한다. 이것에 의해, 스파크 방전시의 정전척(22)의 전하량 q를 산출할 수 있다.
[수 1]
그리고, 식(2)에 근거하여, 정전척(22)의 정전 용량 C를 산출할 수 있다.
한편, 제어부(200)는, 신호 기록 장치(15)가 기록한 전류치 및 전압치를 취득하고, 방전 개시 전압치 V0 및 전류치 i(t0)~i(t1)에 근거하여, 정전 용량 C를 산출하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 5의 선 B1에 나타내는 1번째의 방전, 선 B2에 나타내는 2번째의 방전 및 선 B3에 나타내는 3번째의 방전의 개시 시각으로부터 종료 시각에 있어서의 각각의 전류치 i를, 식(1)에 대입하고, 산출한 3개의 전하량 q의 평균치를 구해도 좋다. 전하량 q의 평균치를 식(2)에 대입하는 것으로, 정전척(22)의 정전 용량 C를 산출할 수 있다. 이것에 의하면, 전하량 q의 평균치를 사용하는 것으로, 측정시의 전류치 및 전압치의 분산에 의한 정전척(22)의 정전 용량 C의 산출 결과의 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.
［흡착력 판정 처리］
다음에, 산출한 정전척(22)의 정전 용량 C를 이용한 흡착력 판정 처리에 대해, 도 6을 참조해 설명한다. 도 6은, 일 실시 형태와 관련되는 정전 용량을 이용한 흡착력 판정 처리를 나타내는 플로차트이다.
흡착력 판정 처리는, 제어부(200)에 의해 제어된다. 전제로서 전원(14)으로부터 전극(21)에 DC 전압을 승강 인가하는 동안, 전류계(12)가 측정하는 전류치와 전압계(13)가 측정하는 전압치가 측정되고, 신호 기록 장치(15)에 기록되어 있다.
본 처리가 개시되면, 기록한 전류치 및 전압치로부터, 방전 개시 전압치 V0 및 방전 개시 전압치 V0를 측정한 방전 개시 시각 t0로부터 방전 종료 시각 t1에 있어서 흐른 스파크 방전 전류인 전류치 i(t0)~i(t1)를 측정한다(스텝 S10).
다음에, 방전 개시 전압치 V0 및 스파크 방전 전류치 i(t0)~i(t1)와, 식(1)과, 식(2)를 사용하여, 정전척(22)의 정전 용량 C를 산출한다(스텝 S12).
다음에, 정전 용량 C가 미리 정해진 정전 용량의 임계치 Th보다 큰가를 판정한다(스텝 S14). 정전 용량 C가, 임계치 Th보다 크다고 판정되었을 경우, 정전척(22)은 충분한 흡착력을 가진다고 판정하고, 본 처리를 종료한다.
한편, 정전 용량 C가 임계치 Th 이하이라고 판정되었을 경우, 정전척(22)은 충분한 흡착력을 가지지 않았다고 판정하고, 챔버 C의 뚜껑을 열어 메인트넌스를 실행하고(스텝 S16), 본 처리를 종료한다.
이상으로부터, 일 실시 형태와 관련되는 측정 방법에 의하면, 산출한 정전 용량에 의해서, 챔버 내의 상태를 판정할 수가 있다. 챔버 내의 상태의 일례로서는, 예를 들면, 정전척(22)과 웨이퍼 W의 흡착 상태를 판정할 수가 있다. 챔버 내의 상태의 다른 예로서는, 후술하는 바와 같이, 정전척(22)과 에지 링(8)의 흡착 상태를 판정할 수가 있다.
이것에 의해, 정전 용량 C가, 임계치 Th 이하이라고 판정되었을 경우에는, 정전척(22)의 흡착 상태가 약하다고 판정하고, 메인트넌스를 실행하는 것으로, 정전척(22)의 흡착 상태를 양호하게 할 수가 있다. 정전 용량 C가 임계치 Th 이하이라고 판정되었을 경우의 메인트넌스는, 웨이퍼레스 드라이크리닝(WLDC) 및/또는 웨이퍼레스 트리트먼트(WLT)이어도 좋고, 정전척(22)이나 그 외의 파츠의 교환이어도 좋다.
이상으로 설명한 정전 용량의 측정 방법에서는, 상부 전극(1)과 정전척(22) 사이의 가스 방전에 주목하여 설명했지만, 챔버 C에는 상부 전극(1) 이외에도 그라운드에 접속된 부재가 있다. 즉, 본 실시 형태와 관련되는 가스 방전은, 상부 전극(1)과 정전척(22) 사이의 가스 방전에 한정되지 않고, 챔버 C의 측벽, 데포 짓 실드(도시하지 않음), 셔터(도시하지 않음) 등의 그라운드에 접속된 부재와 정전척(22) 사이의 가스 방전을 포함한다.
또한, 본 실시 형태에서는 전원(14)으로부터 전극(21)에 DC 전압을 인가하는 것에 의해, 가스 방전을 발생시켰지만, 이것에 한정되지 않고, 전원(17)으로부터 에지 링(8)의 전극(24)에 DC 전압을 인가하는 것에 의해, 가스 방전을 발생시켜도 좋다. 이때, 가스 방전은, 정전척(22)의 기대(23) 및 에지 링(8)을 플로팅시킨 상태에서 에지 링(8)의 전극(24)에 DC 전압을 인가하는 것으로 발생시킨다. 이것에 의해, 정전척(22)의 에지 링 탑재면의 정전 용량을 산출할 수가 있다. 이것에 의해, 에지 링(8)과 정전척(22)의 흡착 상태를 판정할 수가 있다. 판정의 결과, 흡착 상태가 약한 경우에는, 챔버 C의 뚜껑을 열어 메인트넌스를 실행해도 좋다. 웨이퍼레스 드라이크리닝(WLDC) 및/또는 웨이퍼레스 트리트먼트(WLT)를 실행해도 좋고, 정전척(22)이나 그 외의 파츠의 교환을 행해도 좋다.
또한, 정전척(22)을 복수의 존으로 분할하고, 존마다 제어하는 경우, 존마다 전극(21)이 설치된다. 이 경우, 각 전극에 DC 전압을 인가하는 것에 의해, 가스 방전을 발생시켜도 좋다. 이것에 의해, 정전척(22)의, 분할한 존마다의 정전 용량을 산출할 수가 있다. 이것에 의해, 정전척(22)의 각 존의 흡착 상태를 판정할 수가 있다.
［측정 지그］
다음에, 방전 개시 전압을 측정하기 위한 측정 지그(300)에 대해, 도 7을 참조하면서 설명한다. 도 7은, 일 실시 형태와 관련되는 측정 지그를 나타내는 도면이다.
측정 지그(300)는, 전극(21)에 대한 단자 T의 접촉 상태를 측정한다. 측정 지그는, 단자 T와 고정부(310), (320)와 전류계(12)와 전압계(13)와 제어부(200)를 가진다. 우선, 정전척(22)의 표면에 접지된 웨이퍼를 접촉시켜 준비한다. 고정부(310)에, 접지된 웨이퍼 W, 정전척(22), 기대(23)를 고정한다. 이것에 의해, 정전척(22) 아래에, 접지된 웨이퍼 W가 배치되고, 정전척(22) 위에 기대(23)가 배치된 상태가 된다. 접지된 웨이퍼 W는, 그라운드에 접속되는 기판의 일례이다. 기판은, 이것에 한정되지 않고, 실리콘 함유물 또는 금속으로 형성되어도 좋다.
또한, 도 7에서는, 기판 처리 장치(100)의 외부에서, 측정 지그(300)를 이용해 정전척(22)의 정전 용량을 측정하는 예를 들지만, 이것에 한정되지 않고, 기판 처리 장치(100)의 내부에서, 정전척(22)의 정전 용량을 측정해도 좋다. 이 경우에는, 웨이퍼 W를 직접 그라운드에 접속하지 않고, 가스 방전에 의해 웨이퍼 W와 상부 전극(1)을 통전시키도록 해도 좋다.
고정부(320)는, 단자 T를 기대(23)에 고정하고, 선단을 전극(21)에 접촉시킨다. 고정부(310)는, 단자 T, 정전척(22) 및 웨이퍼 W를 고정한다. 전류계(12) 및 전압계(13)는, 단자 T에 접속되어 있다. 전류계(12)는, 전원(14)에 직렬로 접속되고, 전압계(13)는, 전원(14)에 병렬로 접속되어 있다.
제어부(200)는, 전류계(12) 및 전압계(13)를 이용하여 단자 T에 흐르는 전류치 및 전압치를 측정하고, 신호 기록 장치(15)에 기록한다. 제어부(200)는, 측정한 전류치 및 전압치에 근거하여, 전류치의 기울기 및/또는 전류치의 피크시의 값으로부터 단자 T와 전극(21)의 도통을 판단하여, 단자 T에 접촉 불량이 생기고 있지 않은지를 판정한다.
도 8은, 일 실시 형태와 관련되는 단자 T의 접촉 판정 결과의 일례를 나타내는 도면이다. 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 전압치 F가 하이로 제어되고 있을 때의 전류치 E의 기울기 E1가 소정의 임계치 이상이면, 도 7의 프레임 내의 「OK」로 나타내는 바와 같이 단자 T와 전극(21)은 접촉하고 있다고 판정된다. 또는, 전압치 F가 하이로 제어되고 있을 때의 전류치의 피크 E2 시의 값이 소정치보다 높은 경우, 단자 T와 전극(21)은 접촉하고 있다고 판정된다.
한편, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 전압치 F가 하이로 제어되고 있을 때의 전류치 E의 기울기 E3가 소정의 임계치 미만이고, 또한, 전류치의 피크시의 값이 소정치보다 낮은 경우, 도 7의 프레임 내의 「NG」로 나타내는 바와 같이 단자 T와 전극(21)은 접촉하고 있지 않다고 판정된다.
단자 T와 전류계(12) 사이에는, RC 필터(19)가 접속되어 있다. RC 필터(19)는, 소정의 주파수대의 전류를 컷한다. 정전척(22)은 콘덴서로서도 기능하기 때문에, RC 필터(19)를 설치하는 것에 의해서 노이즈 및 정전척의 시정수의 영향을 배제하고, 단자 T의 전류 파형을 보기 쉽게 할 수가 있다. 다만, RC 필터(19)는 설치하지 않아도 좋다.
이러한 구성의 측정 지그(300)를 이용하여, 방전 개시 전압치 V0를 인가하기 전에 단자 T가 전극(21)에 접촉하고 있는지의 확인을 행한다. 그리고 단자 T가 전극(21)에 접촉하고 있다고 판정했을 경우, 방전 개시 전압치 V0를 측정하는 것으로, 정전척(22)의 정전 용량을 올바르게 산출할 수가 있다.
［단자의 접촉 판정 처리 및 방전 개시 전압치의 측정 처리］
다음에, 도 9를 참조하여, 단자 T의 접촉 판정 처리 및 방전 개시 전압치 V0의 측정 처리에 대해 설명한다. 도 9는, 일 실시 형태와 관련되는 단자의 접촉 판정 처리 및 방전 개시 전압치의 측정 처리를 나타내는 플로차트이다.
본 처리가 개시되면, 전원(14)이 오프되어 있는 상태에서, 정전척(22)의 표면에 웨이퍼를 접촉시켜 준비한다(스텝 S20). 다음에, 단자 T의 선단을 정전척(22)의 전극(21)에 접촉시키고, 단자 T, 정전척(22) 및 웨이퍼 W를 고정부(310), (320)에 고정한다(스텝 S22).
다음에, 전원(14)을 온하고, 전극(21)에 소정의 DC 전압을 승강 인가한다(스텝 S24). 다음에, 전류계(12) 및 전압계(13)에 의해 단자 T에 흐르는 전류치 i 및 전압치 V를 측정한다(스텝 S26). 다음에, 전원(14)을 오프한다(스텝 S28).
다음에, 측정한 전류치 i 및 전압치 V에 근거하여, 전류치 i의 기울기 및/또는 전류치 i의 피크시의 값으로부터 단자 T와 전극(21)이 도통하고 있는지의 여부를 판정한다(스텝 S30, S32).
스텝 S32에 있어서, 단자 T와 전극(21)이 도통하고 있지 않다고 판정했을 경우, 방전 개시 전압치 V0의 측정은 행하지 않고, 본 처리를 종료한다. 한편, 스텝 S32에 있어서 단자 T와 전극(21)이 도통하고 있다고 판정했을 경우, 스위치(11)를 끊어, 기대(23)를 플로팅 상태로 한다(스텝 S33). 다음에, 플라즈마 등으로 웨이퍼 W를 제전 처리하고, 웨이퍼 W를 정전척(22)으로부터 들어 올린 후, 재차, 정전척(22)의 표면에 웨이퍼를 설치한다(스텝 S34). 그리고 가스를 챔버 C 내에 공급하고, 가스 방전이 생겼을 때의 방전 개시 전압치 V0와 전류치 i(t0)~i(t1)를 측정한다(스텝 S35).
다음에, 측정한 방전 개시 전압치 V0와 전류치 i(t0)~i(t1)를 식(1)에 대입하여 전하량 q를 산출한다. 그리고 산출한 전하량 q와 방전 개시 전압치 V0를 식(2)에 대입하여 정전척(22)의 정전 용량 C를 산출하고(스텝 S36), 본 처리를 종료한다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관련하는 측정 지그 및 방전 개시 전압의 측정 방법에 의하면, 정전척의 정전 용량을 측정하는 새로운 수법을 제공할 수가 있다.
금회 개시된 일 실시 형태와 관련되는 측정 지그 및 측정 방법은, 모든 점에 있어서 예시이고 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기의 실시 형태는, 첨부의 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하는 것 없이, 여러 형태로 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시 형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취할 수 있고, 또한, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
본 개의 기판 처리 장치는, Capacitively Coupled Plasma(CCP), Inductively Coupled Plasma(ICP), Radial Line Slot Antenna(RLSA), Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR), Helicon Wave Plasma(HWP)의 어느 타입의 기판 처리 장치에도 적용 가능하다.
또한, 전원(14)으로부터 전극(21)에 인가하는 DC 전압은, 정부의 어느 것이라도 좋다.
1:
상부 전극
2: 탑재대
3: 제 1 고주파 전원
4: 제 2 고주파 전원
5: 가스 공급부
8: 에지 링
12: 전류계
13: 전압계
14, 17: 전원
15: 신호 기록 장치
19: RC 필터
21: 전극
22: 정전척
23: 기대
100: 기판 처리 장치
200: 제어부
300: 측정 지그
310, 320: 고정부
C: 챔버
2: 탑재대
3: 제 1 고주파 전원
4: 제 2 고주파 전원
5: 가스 공급부
8: 에지 링
12: 전류계
13: 전압계
14, 17: 전원
15: 신호 기록 장치
19: RC 필터
21: 전극
22: 정전척
23: 기대
100: 기판 처리 장치
200: 제어부
300: 측정 지그
310, 320: 고정부
C: 챔버
Claims (15)
- 그라운드에 접속되는 기판을 접촉시킨 정전척 내의 전극에 단자를 접촉시키는 공정과,
상기 단자, 상기 정전척 및 상기 기판을 고정하는 공정과,
상기 단자에 접속된 전류계 및 전압계에 의해 전류치 및 전압치를 측정하는 공정과,
측정한 상기 전류치 및 상기 전압치에 근거하여, 상기 전류치의 기울기 및/또는 상기 전류치의 피크시의 값으로부터 상기 단자와 상기 전극의 도통을 판정하는 공정
을 가지는 측정 방법. - 기판을 정전척에 탑재하는 공정과,
가스를 챔버 내에 공급하는 공정과,
상기 챔버 내에서 가스 방전이 생겼을 때의 방전 개시 전압치와 전류치를 측정하는 공정
을 가지는 측정 방법. - 기판을 정전척에 탑재하는 공정과,
가스를 챔버 내에 공급하는 공정과,
상기 챔버 내에서 가스 방전이 생겼을 때의 방전 개시 전압치와 전류치를 측정하는 공정과,
측정한 상기 방전 개시 전압치 및 상기 전류치에 근거하여, 상기 전류치의 기울기 및/또는 상기 전류치의 피크시의 값으로부터 상기 정전척 내의 전극과 단자의 도통을 판정하는 공정
을 가지는 측정 방법. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
측정한 상기 방전 개시 전압치와 전류치로부터 상기 정전척의 정전 용량을 산출하는 공정을 가지는 측정 방법. - 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 방전은, 상기 정전척의 기대 및 상기 정전척 위의 기판을 플로팅시킨 상태에서 상기 정전척의 전극에 전압을 인가하는 것으로 발생시키는 측정 방법. - 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 방전은, 상기 정전척에 대향하는 상부 전극과 상기 정전척 사이에 전압차를 일으키게 하는 것으로 발생시키는 측정 방법. - 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
산출한 상기 정전척의 정전 용량과, 미리 정해진 정전 용량의 임계치를 비교하고, 비교의 결과에 따라서 상기 챔버 내의 상태를 판정하는 공정을 가지는 측정 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 비교의 결과에 따라서, 상기 정전척의 기판의 흡착력을 판정하는 측정 방법. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 비교의 결과에 따라서, 클리닝의 실행 및/또는 트리트먼트의 실행의 필요 여부를 판정하는 측정 방법. - 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정전척을 복수의 존으로 분할하고, 분할한 각 존의 정전 용량을 산출하는 측정 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 가스 방전은, 상기 정전척의 기대 및 상기 정전척의 에지 링 탑재면에 설치된 에지 링을 플로팅시킨 상태에서 상기 에지 링의 전극에 전압을 인가하는 것으로 발생시키고, 상기 정전척의 에지 링 탑재면의 정전 용량을 산출하는 측정 방법. - 제 2 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스는, 불활성 가스인 측정 방법. - 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 기판은, 실리콘 함유물 또는 금속으로 형성되고, 접지되어 있는 측정 방법. - 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 단자와 전류계 사이에 RC 필터가 접속되고, 소정의 주파수대의 전류를 컷하는 공정을 가지는 측정 방법. - 그라운드에 접속되는 기판을 접촉시킨 정전척의 전극에 접촉시키는 단자와,
상기 단자, 상기 정전척 및 상기 기판을 고정하는 고정부와,
상기 단자에 접속된 전류계 및 전압계와,
상기 전류계 및 전압계를 이용하여 상기 단자에 흐르는 전류치 및 전압치를 측정하고, 측정한 상기 전류치 및 상기 전압치에 근거하여, 상기 전류치의 기울기 및/또는 상기 전류치의 피크시의 값으로부터 상기 단자와 상기 전극의 도통을 판정하는 제어부
를 가지는 측정 지그.
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