KR20210022522A - 플라스마 처리 장치, 플라스마 상태 검출 방법 및 플라스마 상태 검출 프로그램 - Google Patents

플라스마 처리 장치, 플라스마 상태 검출 방법 및 플라스마 상태 검출 프로그램 Download PDF

Info

Publication number
KR20210022522A
KR20210022522A KR1020207025491A KR20207025491A KR20210022522A KR 20210022522 A KR20210022522 A KR 20210022522A KR 1020207025491 A KR1020207025491 A KR 1020207025491A KR 20207025491 A KR20207025491 A KR 20207025491A KR 20210022522 A KR20210022522 A KR 20210022522A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heater
plasma
temperature
amount
wafer
Prior art date
Application number
KR1020207025491A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102690560B1 (ko
Inventor
다이스케 하야시
요시히로 우메자와
신스케 오카
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority to KR1020247025479A priority Critical patent/KR20240122911A/ko
Priority claimed from PCT/JP2019/023793 external-priority patent/WO2020004091A1/ja
Publication of KR20210022522A publication Critical patent/KR20210022522A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102690560B1 publication Critical patent/KR102690560B1/ko

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
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H01J37/32724—Temperature
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1917—Control of temperature characterised by the use of electric means using digital means
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1927—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors
    • G05D23/193—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperaure in different places in thermal relationship with one or more spaces
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18—Status alarms
    • 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
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32926—Software, data control or modelling
    • 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
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • 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
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H01J37/32944—Arc detection
    • 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
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/3299—Feedback systems
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/023—Industrial applications
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/023—Industrial applications
    • H05B1/0233—Industrial applications for semiconductors manufacturing
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/0006—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature
    • H05H1/0081—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature by electric means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24571—Measurements of non-electric or non-magnetic variables
    • H01J2237/24585—Other variables, e.g. energy, mass, velocity, time, temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H01J2237/3341—Reactive etching
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
    • H05B2203/005—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using multiple resistive elements or resistive zones isolated from each other

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

계측부는, 히터 제어부에 의해, 히터의 온도가 일정해지도록 히터에의 공급 전력을 제어하여, 플라스마를 점화하지 않은 미점화 상태와, 플라스마를 점화하고 나서 히터에의 공급 전력이 저하되는 과도 상태에서의 공급 전력을 계측한다. 파라미터 산출부는, 플라스마로부터의 입열량을 파라미터로서 포함하고, 과도 상태의 공급 전력을 산출하는 산출 모델에 대하여, 계측부에 의해 계측된 미점화 상태와 과도 상태의 공급 전력을 사용해서 피팅을 행하여, 입열량을 산출한다. 출력부는, 파라미터 산출부에 의해 산출된 입열량에 기초하는 정보를 출력한다.

Description

플라스마 처리 장치, 플라스마 상태 검출 방법 및 플라스마 상태 검출 프로그램
본 개시는, 플라스마 처리 장치, 플라스마 상태 검출 방법 및 플라스마 상태 검출 프로그램에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고도 칭함) 등의 피처리체에 대하여 플라스마를 사용하여, 에칭 등의 플라스마 처리를 행하는 플라스마 처리 장치가 알려져 있다. 이 플라스마 처리 장치에는, 처리 용기 내에 각종 프로브나 각종 전기 센서 등의 센서를 배치하여, 플라스마의 상태를 검출하는 기술이 제안되어 있다.
일본 특허 공개 제2009-194032호 공보 일본 특허 공개 제2009-087790호 공보 일본 특허 공표 제2014-513390호 공보
본 개시는, 센서를 배치하지 않고 플라스마의 상태를 검출하는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의한 플라스마 처리 장치는, 적재대와, 히터 제어부와, 계측부와, 파라미터 산출부와, 출력부를 갖는다. 적재대는, 플라스마 처리의 대상이 되는 피처리체가 적재되는 적재면의 온도를 조정 가능한 히터가 마련되어 있다. 히터 제어부는, 히터가 설정된 설정 온도로 되도록 히터에의 공급 전력을 제어한다. 계측부는, 히터 제어부에 의해, 히터의 온도가 일정해지도록 히터에의 공급 전력을 제어하여, 플라스마를 점화하지 않은 미점화 상태와, 플라스마를 점화하고 나서 히터에의 공급 전력이 저하되는 과도 상태에서의 공급 전력을 계측한다. 파라미터 산출부는, 플라스마로부터의 입열량을 파라미터로서 포함하고, 상기 과도 상태의 공급 전력을 산출하는 산출 모델에 대하여, 상기 계측부에 의해 계측된 미점화 상태와 과도 상태의 공급 전력을 사용해서 피팅을 행하여, 입열량을 산출한다. 출력부는, 파라미터 산출부에 의해 산출된 입열량에 기초하는 정보를 출력한다.
본 개시에 의하면, 처리 용기 내에 센서를 배치하지 않고 플라스마의 상태를 검출할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 개략 구성의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 적재대의 구성의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 3은 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 제어하는 제어부의 개략적인 구성의 일례를 도시한 블록도이다.
도 4는 웨이퍼의 온도에 영향을 주는 에너지의 흐름의 일례를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 5a는 미점화 상태의 에너지의 흐름의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 5b는 점화 상태의 에너지의 흐름의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 웨이퍼(W)의 온도와 히터(HT)에의 공급 전력의 변화의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 점화 상태의 에너지의 흐름의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 플라스마의 밀도 분포에 의한 미점화 상태와 과도 상태의 온도 변화의 일례를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 9는 미점화 상태와 과도 상태의 에너지의 흐름의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 10은 웨이퍼(W)의 온도와 히터(HT)에의 공급 전력의 변화의 일례를 도시하는 도면이다.
도 11a는 플라스마의 밀도 분포를 도시하는 정보의 출력의 일례를 도시하는 도면이다.
도 11b는 플라스마의 밀도 분포를 도시하는 정보의 출력의 일례를 도시하는 도면이다.
도 12는 플라스마 에칭을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 13은 실시 형태에 따른 플라스마 상태 검출 및 플라스마 상태 제어의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 14는 실시 형태에 따른 적재대의 적재면의 분할의 일례를 도시하는 평면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본원이 개시하는 플라스마 처리 장치, 플라스마 상태 검출 방법 및 플라스마 상태 검출 프로그램의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 의해, 개시하는 플라스마 처리 장치, 플라스마 상태 검출 방법 및 플라스마 상태 검출 프로그램이 한정되는 것은 아니다.
그런데, 예를 들어 플라스마 처리 장치에는, 처리 용기 내에 각종 프로브나 각종 전기 센서 등의 센서를 배치하여, 플라스마의 상태를 검출하는 것이 있다. 그러나, 처리 용기 내, 특히 플라스마 생성 영역에 가까운 장소에 센서가 배치되어 있으면, 센서의 영향에 의해 플라스마의 상태가 변화해버린다. 그러면, 플라스마 처리 장치에서는, 피처리 막에 대한 플라스마 처리의 특성이나 균일성 등에 영향이 발생할 우려가 있다. 또한, 플라스마 처리 장치에서는, 파티클이나 이상 방전이 발생할 우려도 있다. 또한, 플라스마 처리 장치에서는, 처리 용기 내에 센서가 배치되어 있으면, 피처리 막에 대하여 플라스마 처리를 실행할 수 없는 경우가 있다. 그러면, 플라스마 처리 장치에서는, 실제로 플라스마 처리를 실행하고 있는 도중의 플라스마의 상태를 검출할 수 없다. 그래서, 처리 용기 내에 센서를 배치하지 않고 플라스마의 상태를 검출할 것이 기대되고 있다.
[플라스마 처리 장치의 구성]
맨 먼저, 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치(10)의 구성에 대해서 설명한다. 도 1은, 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 개략 구성의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 1에 도시하는 플라스마 처리 장치(10)는, 용량 결합형 평행 평판 플라스마 에칭 장치이다. 플라스마 처리 장치(10)는, 대략 원통형의 처리 용기(12)를 구비하고 있다. 처리 용기(12)는, 예를 들어 알루미늄으로 구성되어 있다. 또한, 처리 용기(12)의 표면은, 양극 산화 처리가 실시되어 있다.
처리 용기(12) 내에는, 적재대(16)가 마련되어 있다. 적재대(16)는, 정전 척(18) 및 베이스(20)를 포함하고 있다. 정전 척(18)의 상면은, 플라스마 처리의 대상이 되는 피처리체가 적재되는 적재면으로 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 피처리체로서 웨이퍼(W)가 정전 척(18)의 상면에 적재된다. 베이스(20)는, 대략 원반 형상을 갖고 있으며, 그 메인부에 있어서, 예를 들어 알루미늄과 같은 도전성 금속으로 구성되어 있다. 베이스(20)는 하부 전극을 구성하고 있다. 베이스(20)는 지지부(14)에 의해 지지되어 있다. 지지부(14)는, 처리 용기(12)의 저부로부터 연장되는 원통형의 부재이다.
베이스(20)에는, 제1 고주파 전원(HFS)이 전기적으로 접속되어 있다. 제1 고주파 전원(HFS)은, 플라스마 생성용 고주파 전력을 발생시키는 전원이며, 27 내지 100MHz의 주파수, 일례에서는 40MHz의 고주파 전력을 발생시킨다. 이에 의해 베이스(20) 바로 위에 플라스마가 생성된다. 정합기(MU1)는, 제1 고주파 전원(HFS)의 출력 임피던스와 부하측(베이스(20)측)의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 갖고 있다.
또한, 베이스(20)에는, 정합기(MU2)를 통해서 제2 고주파 전원(LFS)이 전기적으로 접속되어 있다. 제2 고주파 전원(LFS)은, 웨이퍼(W)에 이온을 인입하기 위한 고주파 전력(고주파 바이어스 전력)을 발생시켜, 당해 고주파 바이어스 전력을 베이스(20)에 공급한다. 이에 의해 베이스(20)에 바이어스 전위가 생긴다. 고주파 바이어스 전력의 주파수는, 400kHz 내지 13.56MHz의 범위 내의 주파수이며, 일례에서는 3MHz이다. 정합기(MU2)는, 제2 고주파 전원(LFS)의 출력 임피던스와 부하측(베이스(20)측)의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 갖고 있다.
베이스(20) 상에는, 정전 척(18)이 마련되어 있다. 정전 척(18)은, 쿨롱력 등의 정전력에 의해 웨이퍼(W)를 흡착하여, 당해 웨이퍼(W)를 보유 지지한다. 정전 척(18)은, 세라믹제의 본체부 내에 정전 흡착용 전극(E1)을 갖고 있다. 전극(E1)에는, 스위치(SW1)를 통해서 직류 전원(22)이 전기적으로 접속되어 있다. 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 흡착력은, 직류 전원(22)으로부터 인가되는 직류 전압의 값에 의존한다.
베이스(20)의 상면 상이면서 또한 정전 척(18)의 주위에는, 포커스 링(FR)이 마련되어 있다. 포커스 링(FR)은, 플라스마 처리의 균일성을 향상시키기 위해서 마련되어 있다. 포커스 링(FR)은, 실행해야 할 플라스마 처리에 따라서 적절하게 선택되는 재료로 구성되어 있고, 예를 들어 실리콘 또는 석영으로 구성될 수 있다.
베이스(20)의 내부에는, 냉매 유로(24)가 형성되어 있다. 냉매 유로(24)에는, 처리 용기(12)의 외부에 마련된 칠러 유닛으로부터 배관(26a)을 통해서 냉매가 공급된다. 냉매 유로(24)에 공급된 냉매는, 배관(26b)을 통해서 칠러 유닛으로 되돌아가도록 되어 있다. 또한, 베이스(20) 및 정전 척(18)을 포함하는 적재대(16)의 상세에 대해서는 후술한다.
처리 용기(12) 내에는, 상부 전극(30)이 마련되어 있다. 상부 전극(30)은, 적재대(16)의 상방에서, 베이스(20)와 대향 배치되어 있고, 베이스(20)와 상부 전극(30)은, 서로 대략 평행하게 마련되어 있다.
상부 전극(30)은, 절연성 차폐 부재(32)를 통하여, 처리 용기(12)의 상부에 지지되어 있다. 상부 전극(30)은, 전극판(34) 및 전극 지지체(36)를 포함할 수 있다. 전극판(34)은, 처리 공간(S)에 면하고 있고, 복수의 가스 토출 구멍(34a)을 제공하고 있다. 전극판(34)은, 줄열이 적은 저저항의 도전체 또는 반도체로 구성될 수 있다.
전극 지지체(36)는, 전극판(34)을 착탈 가능하게 지지하는 것이며, 예를 들어 알루미늄과 같은 도전성 재료로 구성될 수 있다. 전극 지지체(36)는, 수냉 구조를 가질 수 있다. 전극 지지체(36)의 내부에는, 가스 확산실(36a)이 마련되어 있다. 가스 확산실(36a)로부터는, 가스 토출 구멍(34a)에 연통하는 복수의 가스 통류 구멍(36b)이 하방으로 연장되어 있다. 또한, 전극 지지체(36)에는 가스 확산실(36a)에 처리 가스를 유도하는 가스 도입구(36c)가 형성되어 있고, 가스 도입구(36c)에는, 가스 공급관(38)이 접속되어 있다.
가스 공급관(38)에는, 밸브 군(42) 및 유량 제어기 군(44)을 통해서 가스 소스 군(40)이 접속되어 있다. 밸브 군(42)은, 복수의 개폐 밸브를 갖고 있으며, 유량 제어기 군(44)은, 매스 플로우 컨트롤러와 같은 복수의 유량 제어기를 갖고 있다. 또한, 가스 소스 군(40)은, 플라스마 처리에 필요한 복수종의 가스용 가스 소스를 갖고 있다. 가스 소스 군(40)의 복수의 가스 소스는, 대응하는 개폐 밸브 및 대응하는 매스 플로우 컨트롤러를 통해서 가스 공급관(38)에 접속되어 있다.
플라스마 처리 장치(10)에서는, 가스 소스 군(40)의 복수의 가스 소스 중 선택된 1 이상의 가스 소스로부터의 1 이상의 가스가, 가스 공급관(38)에 공급된다. 가스 공급관(38)에 공급된 가스는, 가스 확산실(36a)에 이르러, 가스 통류 구멍(36b) 및 가스 토출 구멍(34a)을 통해서 처리 공간(S)에 토출된다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 플라스마 처리 장치(10)는, 접지 도체(12a)를 더 구비할 수 있다. 접지 도체(12a)는, 대략 원통형의 접지 도체이며, 처리 용기(12)의 측벽으로부터 상부 전극(30)의 높이 위치보다도 상방으로 연장되도록 마련되어 있다.
또한, 플라스마 처리 장치(10)에서는, 처리 용기(12)의 내벽을 따라 데포지션 실드(46)가 착탈 가능하게 마련되어 있다. 또한, 데포지션 실드(46)는, 지지부(14)의 외주에도 마련되어 있다. 데포지션 실드(46)는, 처리 용기(12)에 에칭 부생물(데포지션)이 부착되는 것을 방지하는 것이며, 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성될 수 있다.
처리 용기(12)의 저부측에서는, 지지부(14)와 처리 용기(12)의 내벽의 사이에 배기 플레이트(48)가 마련되어 있다. 배기 플레이트(48)는, 예를 들어 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성될 수 있다. 배기 플레이트(48)의 하방에 있어서 처리 용기(12)에는, 배기구(12e)가 마련되어 있다. 배기구(12e)에는, 배기관(52)을 통해서 배기 장치(50)가 접속되어 있다. 배기 장치(50)는, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있으며, 처리 용기(12) 내를 원하는 진공도까지 감압할 수 있다. 또한, 처리 용기(12)의 측벽에는 웨이퍼(W)의 반입출구(12g)가 마련되어 있고, 반입출구(12g)는 게이트 밸브(54)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.
상기와 같이 구성된 플라스마 처리 장치(10)는, 제어부(100)에 의해, 그 동작이 통괄적으로 제어된다. 제어부(100)는, 예를 들어 컴퓨터이며, 플라스마 처리 장치(10)의 각 부를 제어한다. 플라스마 처리 장치(10)는, 제어부(100)에 의해 그 동작이 통괄적으로 제어된다.
[적재대의 구성]
다음에, 적재대(16)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 2는, 실시 형태에 따른 적재대의 구성의 일례를 도시하는 평면도이다. 상술한 바와 같이 적재대(16)는, 정전 척(18) 및 베이스(20)를 갖고 있다. 정전 척(18)은, 세라믹제의 본체부(18m)를 갖고 있다. 본체부(18m)는, 대략 원반 형상을 갖고 있다. 본체부(18m)는, 적재 영역(18a) 및 외주 영역(18b)을 제공하고 있다. 적재 영역(18a)은, 평면으로 보아 대략 원형의 영역이다. 적재 영역(18a)의 상면 상에는, 웨이퍼(W)가 적재된다. 즉, 적재 영역(18a)의 상면은, 웨이퍼(W)가 적재되는 적재면으로서 기능한다. 적재 영역(18a)의 직경은, 웨이퍼(W)와 대략 동일한 직경이거나, 혹은 웨이퍼(W)의 직경보다도 약간 작게 되어 있다. 외주 영역(18b)은, 적재 영역(18a)을 둘러싸는 영역이며, 대략 환형으로 연장되어 있다. 본 실시 형태에서는, 외주 영역(18b)의 상면은, 적재 영역(18a)의 상면보다 낮은 위치에 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 정전 척(18)은, 적재 영역(18a) 내에 정전 흡착용 전극(E1)을 갖고 있다. 전극(E1)은, 상술한 바와 같이, 스위치(SW1)를 통해서 직류 전원(22)에 접속되어 있다.
또한, 적재 영역(18a) 내이면서 또한 전극(E1)의 하방에는, 복수의 히터(HT)가 마련되어 있다. 본 실시 형태에서는, 적재 영역(18a)은, 복수의 분할 영역으로 분할되어, 각각의 분할 영역에 히터(HT)가 마련되어 있다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 적재 영역(18a)의 중앙의 원형 영역 내, 및 당해 원형 영역을 둘러싸는 동심형의 복수의 환형 영역에, 복수의 히터(HT)가 마련되어 있다. 또한, 복수의 환형 영역 각각에 있어서는, 복수의 히터(HT)가 둘레 방향으로 배열되어 있다. 또한, 도 2에 도시하는 분할 영역의 분할 방법은 일례이며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 적재 영역(18a)은, 보다 많은 분할 영역으로 분할해도 된다. 예를 들어, 적재 영역(18a)은, 외주에 가까울수록, 각도 폭이 작고, 직경 방향의 폭이 좁은 분할 영역으로 분할해도 된다. 히터(HT)는, 베이스(20)의 외주 부분에 마련된 도시하지 않은 배선을 통해서, 도 1에 도시하는, 히터 전원(HP)에 개별로 접속되어 있다. 히터 전원(HP)은, 제어부(100)로부터 제어 하에, 각 히터(HT)에 개별로 조정된 전력을 공급한다. 이에 의해, 각 히터(HT)가 발하는 열이 개별로 제어되어, 적재 영역(18a) 내의 복수의 분할 영역의 온도가 개별로 조정된다.
히터 전원(HP)에는, 각 히터(HT)에 공급하는 공급 전력을 검출하는 전력 검출부(PD)가 마련되어 있다. 또한, 전력 검출부(PD)는, 히터 전원(HP)과는 별도로, 히터 전원(HP)으로부터 각 히터(HT)에의 전력이 흐르는 배선에 마련해도 된다. 전력 검출부(PD)는, 각 히터(HT)에 공급하는 공급 전력을 검출한다. 예를 들어, 전력 검출부(PD)는, 각 히터(HT)에 공급하는 공급 전력으로서, 전력량[W]을 검출한다. 히터(HT)는, 전력량에 따라서 발열한다. 이 때문에, 히터(HT)에 공급하는 전력량은, 히터 파워를 나타낸다. 전력 검출부(PD)는, 검출한 각 히터(HT)에의 공급 전력을 나타내는 전력 데이터를 제어부(100)에 통지한다.
또한, 적재대(16)는, 적재 영역(18a)의 각 분할 영역에, 각각 히터(HT)의 온도가 검출 가능한 도시하지 않은 온도 센서가 마련되어 있다. 온도 센서는, 히터(HT)와는 별도로 온도를 측정할 수 있는 소자이어도 된다. 또한, 온도 센서는, 히터(HT)에의 전력이 흐르는 배선에 배치되어, 주된 금속의 전기 저항은 온도 상승에 비례해서 증대하는 성질인 것을 이용하여, 히터(HT)에 걸리는 전압, 전류를 측정하는 것으로부터 구해지는 저항값으로부터 온도를 검출해도 된다. 각 온도 센서에 의해 검출된 센서 값은, 온도 측정기(TD)에 보내진다. 온도 측정기(TD)는, 각 센서 값으로부터 적재 영역(18a)의 각 분할 영역의 온도를 측정한다. 온도 측정기(TD)는, 적재 영역(18a)의 각 분할 영역의 온도를 나타내는 온도 데이터를 제어부(100)에 통지한다.
또한, 도시하지 않은 전열 가스 공급 기구 및 가스 공급 라인에 의해 전열 가스, 예를 들어 He 가스가 정전 척(18)의 상면과 웨이퍼(W)의 이면의 사이에 공급되어도 된다.
[제어부의 구성]
다음에, 제어부(100)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 3은, 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 제어하는 제어부의 개략적인 구성의 일례를 도시한 블록도이다. 제어부(100)는, 외부 인터페이스(101)와, 프로세스 컨트롤러(102)와, 유저 인터페이스(103)와, 기억부(104)가 마련되어 있다.
외부 인터페이스(101)는, 플라스마 처리 장치(10)의 각 부와 통신 가능하게 되어, 각종 데이터를 입출력한다. 예를 들어, 외부 인터페이스(101)에는, 전력 검출부(PD)로부터 각 히터(HT)에의 공급 전력을 나타내는 전력 데이터가 입력된다. 또한, 외부 인터페이스(101)에는, 온도 측정기(TD)로부터 적재 영역(18a)의 각 분할 영역의 온도를 나타내는 온도 데이터가 입력된다. 또한, 외부 인터페이스(101)는, 각 히터(HT)에 공급하는 공급 전력을 제어하는 제어 데이터를 히터 전원(HP)에 출력한다.
프로세스 컨트롤러(102)는, CPU(Central Processing Unit)를 구비하여 플라스마 처리 장치(10)의 각 부를 제어한다.
유저 인터페이스(103)는, 공정 관리자가 플라스마 처리 장치(10)를 관리하기 위해서 커맨드의 입력 조작을 행하는 키보드나, 플라스마 처리 장치(10)의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 구성되어 있다.
기억부(104)에는, 플라스마 처리 장치(10)에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 컨트롤러(102)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)이나, 처리 조건 데이터 등이 기억된 레시피, 및 플라스마 처리를 행하는 데 있어서의 장치나 프로세스에 관한 파라미터 등이 저장되어 있다. 또한, 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등의 레시피는, 컴퓨터로 판독 가능한 컴퓨터 기록 매체(예를 들어, 하드 디스크, DVD 등의 광 디스크, 플렉시블 디스크, 반도체 메모리 등) 등에 저장된 상태의 것을 이용해도 된다. 또한, 레시피는, 다른 장치로부터, 예를 들어 전용 회선을 통해서 수시 전송시켜서 온라인으로 이용하거나 하는 것도 가능하다.
프로세스 컨트롤러(102)는, 프로그램이나 데이터를 저장하기 위한 내부 메모리를 갖고, 기억부(104)에 기억된 제어 프로그램을 판독하여, 판독한 제어 프로그램의 처리를 실행한다. 프로세스 컨트롤러(102)는, 제어 프로그램이 동작함으로써 각종 처리부로서 기능한다. 예를 들어, 프로세스 컨트롤러(102)는, 히터 제어부(102a)와, 계측부(102b)와, 파라미터 산출부(102c)와, 출력부(102d)와, 경고부(102e)와, 변경부(102f)와, 설정 온도 산출부(102g)의 기능을 갖는다. 또한, 히터 제어부(102a), 계측부(102b), 파라미터 산출부(102c), 출력부(102d), 경고부(102e), 변경부(102f) 및 설정 온도 산출부(102g)의 각 기능은, 복수의 컨트롤러에서 분산해서 실현되어도 된다.
여기서, 웨이퍼(W)의 온도에 영향을 주는 에너지의 흐름을 설명한다. 도 4는, 웨이퍼의 온도에 영향을 주는 에너지의 흐름의 일례를 모식적으로 도시한 도면이다. 도 4에는, 웨이퍼(W)나, 정전 척(ESC)(18)을 포함하는 적재대(16)가 간략화해서 도시되어 있다. 도 4의 예는, 정전 척(18)의 적재 영역(18a)의 1개의 분할 영역에 대해서, 웨이퍼(W)의 온도에 영향을 주는 에너지의 흐름을 나타내고 있다. 적재대(16)는 정전 척(18) 및 베이스(20)를 갖고 있다. 정전 척(18)과 베이스(20)는, 접착층(19)에 의해 접착되어 있다. 정전 척(18)의 적재 영역(18a)의 내부에는, 히터(HT)가 마련되어 있다. 베이스(20)의 내부에는, 냉매가 흐르는 냉매 유로(24)가 형성되어 있다.
히터(HT)는, 히터 전원(HP)으로부터 공급되는 공급 전력에 따라서 발열하여, 온도가 상승한다. 도 4에서는, 히터(HT)에 공급되는 공급 전력을 히터 파워(Ph)로서 나타내고 있다. 히터(HT)에서는, 히터 파워(Ph)를, 정전 척(18)의 히터(HT)가 마련되어 있는 영역의 면적(A)으로 제산한 단위 면적당 발열량(열류속)(qh)이 생긴다.
또한, 플라스마 처리를 행하고 있는 경우, 웨이퍼(W)는, 플라스마로부터의 입열에 의해 온도가 상승한다. 도 4에서는, 플라스마로부터 웨이퍼(W)에의 입열량을 웨이퍼(W)의 면적으로 제산한 단위 면적당 플라스마로부터의 열류속(qp)으로서 나타내고 있다.
플라스마로부터의 입열은, 주로 웨이퍼(W)에의 조사되는 플라스마 중의 이온의 양과, 플라스마 중의 이온을 웨이퍼(W)에 인입하기 위한 바이어스 전위의 곱에 비례하는 것으로 알려져 있다. 웨이퍼(W)에의 조사되는 플라스마 중의 이온의 양은, 플라스마의 전자 밀도에 비례한다. 플라스마의 전자 밀도는, 플라스마의 생성에서 인가되는 제1 고주파 전원(HFS)으로부터의 고주파 전력(HFS)의 파워에 비례한다. 또한, 플라스마의 전자 밀도는, 처리 용기(12) 내의 압력에 의존한다. 플라스마 중의 이온을 웨이퍼(W)에 인입하기 위한 바이어스 전위는, 바이어스 전위의 발생에서 인가되는 제2 고주파 전원(LFS)으로부터의 고주파 전력(LFS)의 파워에 비례한다. 또한, 플라스마 중의 이온을 웨이퍼(W)에 인입하기 위한 바이어스 전위는, 처리 용기(12) 내의 압력에 의존한다. 또한, 고주파 전력(LFS)이 적재대(16)에 인가되어 있지 않은 경우, 플라스마가 생성되었을 때 생기는 플라스마의 전위(플라스마 포텐셜)와 적재대(16)의 전위차에 의해, 이온이 적재대에 인입된다.
또한, 플라스마로부터의 입열은, 플라스마의 발광에 의한 가열이나 플라스마 중의 전자나 라디칼에 의한 웨이퍼(W)에의 조사, 이온과 라디칼에 의한 웨이퍼(W) 상의 표면 반응 등이 포함된다. 이들 성분도 교류 전력의 파워나 압력에 의존한다. 플라스마로부터의 입열은, 그 밖에 플라스마 생성에 관계되는 장치 파라미터, 예를 들어 적재대(16)와 상부 전극(30)의 간격 거리나 처리 공간(S)에 공급되는 가스종에 의존한다.
웨이퍼(W)에 전해진 열은, 정전 척(18)에 전해진다. 여기서, 정전 척(18)에는, 웨이퍼(W)의 열이 모두 전해지는 것은 아니고, 웨이퍼(W)와 정전 척(18)의 접촉 정도 등, 열 전달 방해 정도에 따라서 정전 척(18)에 열이 전해진다. 열 전달 방해 정도, 즉 열저항은, 열의 전열 방향에 대한 단면적에 반비례한다. 이 때문에, 도 4에서는, 웨이퍼(W)로부터 정전 척(18)의 표면에의 열 전달 방해 정도를, 웨이퍼(W)와 정전 척(18)의 표면간의 단위 면적당 열저항(Rth·A)으로서 나타내고 있다. 또한, A는, 히터(HT)가 마련되어 있는 영역의 면적이다. Rth는, 히터(HT)가 마련되어 있는 영역 전체에서의 열저항이다. 또한, 도 4에서는, 웨이퍼(W)로부터 정전 척(18) 표면에의 입열량을, 웨이퍼(W)로부터 정전 척(18) 표면에의 단위 면적당 열류속(q)으로서 나타내고 있다. 또한, 웨이퍼(W)와 정전 척(18)의 표면간의 단위 면적당 열저항(Rth·A)은, 정전 척(18)의 표면 상태, 웨이퍼(W)를 보유 지지하기 위해서 직류 전원(22)으로부터 인가되는 직류 전압의 값, 및 정전 척(18)의 상면과 웨이퍼(W)의 이면의 사이에 공급되는 전열 가스의 압력에 의존한다. 또한, 열저항(Rth·A)은, 그 밖에 열저항 또는 열전도율에 관여하는 장치 파라미터에도 의존한다.
정전 척(18)의 표면에 전해진 열은, 정전 척(18)의 온도를 상승시키고, 또한 히터(HT)에 전해진다. 도 4에서는, 정전 척(18) 표면으로부터 히터(HT)에의 입열량을, 정전 척(18) 표면으로부터 히터(HT)에의 단위 면적당 열류속(qc)으로서 나타내고 있다.
한편, 베이스(20)는, 냉매 유로(24)를 흐르는 냉매에 의해 냉각되어, 접촉하는 정전 척(18)을 냉각한다. 도 4에서는, 접착층(19)을 통과해서 정전 척(18)의 이면으로부터 베이스(20)에의 방열량을, 정전 척(18)의 이면으로부터 베이스(20)에의 단위 면적당 열류속(qsus)으로서 나타내고 있다. 이에 의해, 히터(HT)는, 방열에 의해 냉각되어, 온도가 저하된다.
히터(HT)의 온도가 일정해지도록 제어하고 있을 경우, 히터(HT)는, 히터(HT)에 전해지는 열의 입열량 및 히터(HT)에서 발생하는 발열량의 총합과, 히터(HT)로부터 방열되는 방열량이 동등한 상태가 된다. 예를 들어, 플라스마를 점화하지 않은 미점화 상태에서는, 히터(HT)에서 발생하는 발열량과, 히터(HT)로부터 방열되는 방열량이 동등한 상태가 된다. 도 5a는, 미점화 상태의 에너지의 흐름의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 5a의 예에서는, 베이스(20)로부터 냉각에 의해, 히터(HT)로부터 「100」의 열량이 방열되고 있다. 예를 들어, 히터(HT)의 온도가 일정해지도록 제어하고 있을 경우, 히터(HT)에는, 히터 전원(HP)으로부터 히터 파워(Ph)에 의해 「100」의 열량이 발생한다.
한편, 예를 들어 플라스마를 점화한 점화 상태에서는, 히터(HT)에 입열되는 열량 및 히터(HT)에서 발생하는 열량의 총합과, 히터(HT)로부터 방열되는 방열량이 동등한 상태가 된다. 도 5b는, 점화 상태의 에너지의 흐름의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 여기서, 점화 상태에는, 과도 상태와 정상 상태가 있다. 과도 상태는, 예를 들어 웨이퍼(W)나 정전 척(18)에 대한 입열량이 방열량보다도 많아, 웨이퍼(W)나 정전 척(18)의 온도가 경시적으로 상승 경향이 되는 상태이다. 정상 상태는, 웨이퍼(W)나 정전 척(18)의 입열량과 방열량이 동등해져, 웨이퍼(W)나 정전 척(18)의 온도에 경시적인 상승 경향이 없어지고, 온도가 대략 일정해진 상태이다.
도 5b의 예에서도, 베이스(20)로부터 냉각에 의해, 히터(HT)로부터 「100」의 열량이 방열되고 있다. 점화 상태의 경우, 웨이퍼(W)는, 정상 상태로 될 때까지, 플라스마로부터의 입열에 의해 온도가 상승한다. 히터(HT)에는, 정전 척(18)을 통해서 웨이퍼(W)로부터 열이 전해진다. 상술한 바와 같이, 히터(HT)의 온도가 일정해지도록 제어하고 있을 경우, 히터(HT)에 입열되는 열량과 히터(HT)로부터 방열되는 열량은, 동등한 상태가 된다. 히터(HT)는, 히터(HT)의 온도를 일정하게 유지하기 위해서 필요한 열량이 저하된다. 이 때문에, 히터(HT)에의 공급 전력이 저하된다.
예를 들어, 도 5b에서, 「과도 상태」로 한 예에서는, 플라스마로부터 웨이퍼(W)에 「80」의 열량이 전해진다. 웨이퍼(W)에 전해진 열은, 정전 척(18)에 전해진다. 또한, 웨이퍼(W)의 온도가 정상 상태가 아닐 경우, 웨이퍼(W)에 전해진 열은, 일부가 웨이퍼(W)의 온도 상승에 작용한다. 웨이퍼(W)의 온도 상승에 작용하는 열량은, 웨이퍼(W)의 열용량에 의존한다. 이 때문에, 플라스마로부터 웨이퍼(W)에 전해진 「80」의 열량 중, 「60」의 열량이 웨이퍼(W)로부터 정전 척(18)의 표면에 전해진다. 정전 척(18)의 표면에 전해진 열은, 히터(HT)에 전해진다. 또한, 정전 척(18)의 온도가 정상 상태가 아닐 경우, 정전 척(18)의 표면에 전해진 열은, 일부가 정전 척(18)의 온도 상승에 작용한다. 정전 척(18)의 온도 상승에 작용하는 열량은 정전 척(18)의 열용량에 의존한다. 이 때문에, 정전 척(18)의 표면에 전해진 「60」의 열량 중, 「40」의 열량이 히터(HT)에 전해진다. 이 때문에, 히터(HT)의 온도가 일정해지도록 제어하고 있을 경우, 히터(HT)에는, 히터 전원(HP)으로부터 히터 파워(Ph)에 의해 「60」의 열량이 발생한다.
또한, 도 5b에서, 「정상 상태」로 한 예에서는, 플라스마로부터 웨이퍼(W)에 「80」의 열량이 전해진다. 웨이퍼(W)에 전해진 열은, 정전 척(18)에 전해진다. 또한, 웨이퍼(W)의 온도가 정상 상태일 경우, 웨이퍼(W)는, 입열량과 방열량이 동등한 상태로 되어 있다. 이 때문에, 플라스마로부터 웨이퍼(W)에 전해진 「80」의 열량이 웨이퍼(W)로부터 정전 척(18)의 표면에 전해진다. 정전 척(18)의 표면에 전해진 열은, 히터(HT)에 전해진다. 정전 척(18)의 온도가 정상 상태일 경우, 정전 척(18)은 입열량과 방열량이 동등하게 되어 있다. 이 때문에, 정전 척(18)의 표면에 전해진 「80」의 열량이 히터(HT)에 전해진다. 이 때문에, 히터(HT)의 온도가 일정해지도록 제어하고 있을 경우, 히터(HT)에는, 히터 전원(HP)으로부터 히터 파워(Ph)에 의해 「20」의 열량이 발생한다.
도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 히터(HT)에의 공급 전력은, 미점화 상태보다도 점화 상태쪽이 저하된다. 또한, 점화 상태에서는, 히터(HT)에의 공급 전력이 정상 상태로 될 때까지 저하된다.
또한, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 히터(HT)의 온도가 일정해지도록 제어하고 있을 경우, 「미점화 상태」, 「과도 상태」, 「정상 상태」의 어느 상태이어도, 베이스(20)로부터 냉각에 의해, 히터(HT)로부터 「100」의 열량이 방열되고 있다. 즉, 히터(HT)로부터 베이스(20)의 내부에 형성된 냉매 유로(24)에 공급되는 냉매를 향하는 단위 면적당 열류속(qsus)은, 항상 일정하게 되고, 히터(HT)로부터 냉매까지의 온도 구배도 항상 일정하다. 그 때문에, 히터(HT)의 온도가 일정해지도록 제어하기 위해서 사용되는 온도 센서는, 반드시 히터(HT)에 직접 설치할 필요는 없다. 예를 들어, 정전 척(18)의 이면, 접착층(19) 내, 베이스(20)의 내부 등, 히터(HT)와 냉매까지의 사이라면, 히터(HT)와 온도 센서간의 온도 차도 항상 일정해서, 히터(HT)와 온도 센서의 사이에 있는 재질이 갖는 열전도율, 열저항 등을 사용해서 온도 센서와 히터(HT)의 사이의 온도 차(ΔT)를 산출하고, 온도 센서로 검출되는 온도의 값에 온도 차(ΔT)를 가산함으로써, 히터(HT)의 온도로서 출력하는 것이 가능하여, 실제의 히터(HT)의 온도가 일정해지도록 제어할 수 있다.
도 6은, 웨이퍼(W)의 온도와 히터(HT)에의 공급 전력의 변화의 일례를 도시하는 도면이다. 도 6의 (A)는 웨이퍼(W)의 온도 변화를 나타내고 있다. 도 6의 (B)는 히터(HT)에의 공급 전력의 변화를 나타내고 있다. 도 6의 예는, 히터(HT)의 온도가 일정해지도록 제어하고, 플라스마를 점화하지 않은 미점화 상태로부터 플라스마를 점화하여, 웨이퍼(W)의 온도와 히터(HT)에의 공급 전력을 측정한 결과의 일례를 나타내고 있다. 웨이퍼(W)의 온도는, 케이엘에이텐코(KLA-Tencor)사가 판매하고 있는 Etch Temp 등의 온도 계측용 웨이퍼를 사용해서 계측하였다.
도 6의 기간 T1은, 플라스마를 점화하지 않은 미점화 상태이다. 기간 T1에서는, 히터(HT)에의 공급 전력이 일정하게 되어 있다. 도 6의 기간 T2는, 플라스마를 점화한 점화 상태이며, 과도 상태이다. 기간 T2에서는, 히터(HT)에의 공급 전력이 저하된다. 또한, 기간 T2에서는, 웨이퍼(W)의 온도가 일정한 온도까지 상승한다. 도 6의 기간 T3은, 플라스마를 점화한 점화 상태이다. 기간 T3에서는, 웨이퍼(W)의 온도는 일정하고, 정상 상태로 되어 있다. 정전 척(18)도 정상 상태가 되면, 히터(HT)에의 공급 전력은, 대략 일정해져서, 저하되는 경향의 변동이 안정된다. 도 6의 기간 T4는, 플라스마를 소화한 미점화 상태이다. 기간 T4에서는, 웨이퍼(W)에 대한 플라스마로부터 입열이 없어지기 때문에, 웨이퍼(W)의 온도가 저하되고, 히터(HT)에의 공급 전력이 증가하고 있다.
도 6의 기간 T2에 나타나는 과도 상태에서의 히터(HT)에의 공급 전력의 저하 경향은, 플라스마로부터 웨이퍼(W)에의 입열량이나, 웨이퍼(W)와 정전 척(18)의 표면간의 열저항 등에 따라 변화한다.
도 7은, 점화 상태의 에너지의 흐름의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 또한, 도 7은, 모두 과도 상태의 예이다. 예를 들어, 도 7에서, 「입열량: 소, 열저항: 소」로 한 예에서는, 플라스마로부터 웨이퍼(W)에 「80」의 열량이 전해진다. 플라스마로부터 웨이퍼(W)에 전해진 「80」의 열량 중, 「60」의 열량이 웨이퍼(W)로부터 정전 척(18)의 표면에 전해진다. 그리고, 정전 척(18)의 표면에 전해진 「60」의 열량 중, 「40」의 열량이 히터(HT)에 전해진다. 예를 들어, 히터(HT)의 온도가 일정해지도록 제어하고 있을 경우, 히터(HT)에는, 히터 전원(HP)으로부터 히터 파워(Ph)에 의해 「60」의 열량이 발생한다.
또한, 도 7에서, 「입열량: 대, 열저항: 소」로 한 예에서는, 플라스마로부터 웨이퍼(W)에 「100」의 열량이 전해진다. 플라스마부터 웨이퍼(W)에 전해진 「100」의 열량 중, 「80」의 열량이 웨이퍼(W)로부터 정전 척(18)의 표면에 전해진다. 그리고, 정전 척(18)의 표면에 전해진 「80」의 열량 중, 「60」의 열량이 히터(HT)에 전해진다. 예를 들어, 히터(HT)의 온도가 일정해지도록 제어하고 있을 경우, 히터(HT)에는, 히터 전원(HP)으로부터 히터 파워(Ph)에 의해 「40」의 열량이 발생한다.
또한, 도 7에서, 「입열량: 소, 열저항: 대」로 한 예에서는, 플라스마로부터 웨이퍼(W)에 「80」의 열량이 전해진다. 플라스마부터 웨이퍼(W)에 전해진 「80」의 열량 중, 「40」의 열량이 웨이퍼(W)로부터 정전 척(18)의 표면에 전해진다. 정전 척(18)의 표면에 전해진 「40」의 열량 중, 「20」의 열량이 히터(HT)에 전해진다. 예를 들어, 히터(HT)의 온도가 일정해지도록 제어하고 있을 경우, 히터(HT)에는, 히터 전원(HP)으로부터 히터 파워(Ph)에 의해 「80」의 열량이 발생한다.
이와 같이, 히터(HT)의 온도를 일정하게 제어하고 있을 경우, 히터 파워(Ph)는, 플라스마로부터 웨이퍼(W)에의 입열량이나, 웨이퍼(W)와 정전 척(18)의 표면간의 열저항에 따라 변화한다. 따라서, 도 6의 (B)에 도시되는 기간 T2의 히터(HT)에의 공급 전력의 저하 경향은, 플라스마로부터 웨이퍼(W)에의 입열량이나, 웨이퍼(W)와 정전 척(18)의 표면간의 열저항 등에 따라 변화한다. 이 때문에, 기간 T2의 히터(HT)에의 공급 전력의 그래프는, 플라스마로부터 웨이퍼(W)에의 입열량이나, 웨이퍼(W)와 정전 척(18)의 표면간의 열저항을 파라미터로서 모델화할 수 있다. 즉, 기간 T2의 히터(HT)에의 공급 전력의 변화는, 플라스마로부터 웨이퍼(W)에의 입열량이나, 웨이퍼(W)와 정전 척(18)의 표면간의 열저항을 파라미터로 해서, 연산식에 의해 모델화할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 도 6의 (B)에 도시하는, 기간 T2의 히터(HT)에의 공급 전력의 변화를 단위 면적당 식으로서 모델화한다. 예를 들어, 플라스마를 점화하고 나서의 경과 시간을 t라 하고, 경과 시간(t)에서의 히터 파워(Ph)를 Ph(t)라 하고, 경과 시간(t)에서의 플라스마로부터의 열류속이 있을 때의 단위 면적당 히터(HT)로부터의 발열량(qh)을 qh(t)라 하자. 이 경우, 경과 시간(t)에서의 플라스마로부터의 열류속이 있을 때의 단위 면적당 히터(HT)로부터의 발열량(qh(t))은, 이하의 식 (2)와 같이 나타낼 수 있다. 또한, 플라스마를 점화하고 있지 않고, 플라스마로부터의 열류속이 없을 때의 정상 상태에서의 단위 면적당 히터(HT)로부터의 발열량(qh_Off)은, 이하의 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다. 또한, 정전 척(18)의 표면과 히터간의 단위 면적당 열저항(Rthc·A)은, 이하의 식 (4)와 같이 나타낼 수 있다. 열류속(qp)은, 플라스마가 발생하는 경우와, 발생하고 있지 않은 경우에 변화한다. 플라스마가 발생하고 있을 때의 플라스마로부터 웨이퍼(W)에의 단위 면적당 열류속(qp)을 열류속(qp_on)이라 하자. 플라스마로부터 웨이퍼(W)에의 단위 면적당 열류속(qp_on), 및 웨이퍼(W)와 정전 척(18)의 표면간의 단위 면적당 열저항(Rth·A)을 파라미터로 해서, a1, a2, a3, λ1, λ2, τ1, τ2를 이하의 식 (5) 내지 (11)과 같이 나타냈을 경우, 플라스마로부터의 열류속이 있을 때의 단위 면적당 히터(HT)로부터의 발열량(qh(t))은, 이하의 식 (1)과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pct00001
여기서,
Ph(t)는 경과 시간(t)에서의 플라스마로부터의 열류속이 있을 때의 히터 파워[W]이다.
Ph_Off는, 플라스마로부터의 열류속이 없을 때의 정상 상태에서의 히터 파워[W/m2]이다.
qh(t)는 경과 시간(t)에서의 플라스마로부터의 열류속이 있을 때의 단위 면적당 히터(HT)로부터의 발열량[W/m2]이다.
qh_Off는, 플라스마로부터의 열류속이 없을 때의 정상 상태에서의 단위 면적당 히터(HT)로부터의 발열량[W/m2]이다.
Rth·A는, 플라스마로부터 웨이퍼(W)에의 단위 면적당 열류속[W/m2]이다.
Rthc·A는, 정전 척(18)의 표면과 히터간의 단위 면적당 열저항[K·m2/W]이다.
A는, 히터가 마련되어 있는 영역의 면적[m2]이다.
ρw는, 웨이퍼(W)의 밀도[kg/m3]이다.
Cw는, 웨이퍼(W)의 단위 면적당 열용량[J/K·m2]이다.
zw는, 웨이퍼(W)의 두께[m]이다.
ρc는, 정전 척(18)을 구성하는 세라믹의 밀도[kg/m3]이다.
Cc는, 정전 척(18)을 구성하는 세라믹의 단위 면적당 열용량[J/K·m2]이다.
zc는, 정전 척(18)의 표면으로부터 히터(HT)까지의 거리[m]이다.
κc는, 정전 척(18)을 구성하는 세라믹의 열전도율[W/K·m]이다.
t는, 플라스마를 점화하고 나서의 경과 시간[sec]이다.
식 (5)에 나타낸 a1에 대해서, 1/a1이 웨이퍼(W)가 데워지기 어려움을 나타내는 시상수가 된다. 또한, 식 (6)에 나타낸 a2에 대해서, 1/a2가 정전 척(18)의 열이 들어가기 어려움, 데워지기 어려움을 나타내는 시상수가 된다. 또한, 식 (7)에 나타낸 a3에 대해서, 1/a3이 정전 척(18)의 열이 침투하기 어려움, 데워지기 어려움을 나타내는 시상수가 된다.
히터(HT)의 면적(A), 웨이퍼(W)의 밀도(ρw), 웨이퍼(W)의 단위 면적당 열용량(Cw), 웨이퍼(W)의 두께(zw), 정전 척(18)을 구성하는 세라믹의 밀도(ρc), 정전 척(18)을 구성하는 세라믹의 단위 면적당 열용량(Cc), 정전 척(18)의 표면으로부터 히터(HT)까지의 거리(zc), 및 정전 척(18)을 구성하는 세라믹의 열전도(κc)는, 웨이퍼(W)나 플라스마 처리 장치(10)의 실제 구성으로부터 각각 미리 정해진다. Rthc·A는, 열전도율(κc), 거리(zc)로부터 식 (4)에 의해 미리 정해진다.
플라스마를 점화하고 나서의 경과 시간(t)별 플라스마로부터의 열류속이 있을 때의 히터 파워(Ph(t)), 및 플라스마로부터의 열류속이 없을 때의 정상 상태에서의 히터 파워(Ph_Off)는, 플라스마 처리 장치(10)를 사용해서 계측에 의해 구할 수 있다. 그리고, 식 (2) 및 (3)에 나타내는 바와 같이, 구한 히터 파워(Ph(t)) 및 히터 파워(Ph_Off) 각각을 히터(HT)의 면적(A)으로 제산함으로써, 플라스마로부터의 열류속이 있을 때의 단위 면적당 히터(HT)로부터의 발열량(qh(t)), 및 플라스마로부터의 열류속이 없을 때의 정상 상태에서의 단위 면적당 히터(HT)로부터의 발열량(qh_Off)을 구할 수 있다.
그리고, 플라스마로부터 웨이퍼(W)에의 단위 면적당 열류속(qp_on), 및 웨이퍼(W)와 정전 척(18)의 표면간의 단위 면적당 열저항(Rth·A)은, 계측 결과를 사용하여, (1)식의 피팅을 행함으로써 구할 수 있다.
또한, 도 6의 (A)에 도시되는 기간 T2의 웨이퍼(W)의 온도의 그래프도, 플라스마로부터 웨이퍼(W)에의 입열량이나, 웨이퍼(W)와 정전 척(18)의 표면간의 열저항을 파라미터로서 모델화할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 기간 T2의 웨이퍼(W)의 온도의 변화를 단위 면적당 식으로서 모델화한다. 예를 들어, 플라스마로부터 웨이퍼(W)에의 단위 면적당 열류속(qp_on), 및 웨이퍼(W)와 정전 척(18)의 표면간의 단위 면적당 열저항(Rth·A)을 파라미터로 해서, 식 (5) 내지 (11)에 나타낸 a1, a2, a3, λ1, λ2, τ1, τ2를 사용한 경우, 경과 시간(t)에서의 웨이퍼(W)의 온도(TW(t))[℃]는, 이하의 식 (12)와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pct00002
여기서,
TW(t)는 경과 시간(t)에서의 웨이퍼(W)의 온도[℃]이다.
Th는, 일정하게 제어한 히터(HT)의 온도[℃]이다.
히터(HT)의 온도(Th)는, 실제로 웨이퍼(W)의 온도를 일정하게 제어했을 때의 조건으로부터 구할 수 있다.
계측 결과를 사용하여, (1)식의 피팅을 행함으로써, 열류속(qp_on), 및 열저항(Rth·A)이 구해졌을 경우, 웨이퍼(W)의 온도(TW)는, 식 (12)로부터 산출할 수 있다.
경과 시간(t)이, 식 (10), (11)에 의해 표현되는 시상수(τ1, τ2)보다 충분히 긴 경우, 즉 도 6의 기간 T2인 과도 상태로부터 기간 T3인 정상 상태로 이행한 후에 있어서의 웨이퍼(W)의 온도(TW)가 목표 온도로 되는 히터(HT)의 온도(Th)를 산출할 경우, 식 (12)는 이하의 식 (13)과 같이 생략할 수 있다.
Figure pct00003
예를 들어, 식 (13)에 의해, 히터의 온도(Th), 열류속(qp_on), 열저항(Rth·A, Rthc·A)으로부터 웨이퍼(W)의 온도(TW)를 구할 수 있다.
그런데, 플라스마 처리 장치(10)는, 플라스마 처리의 상황을 파악하기 위해서, 플라스마 처리 중의 플라스마의 상태를 검출할 것이 요망되고 있다. 예를 들어, 플라스마 처리 장치(10)에서는, 플라스마의 상태로서, 플라스마의 밀도 분포를 검출할 것이 요망되고 있다. 플라스마 처리 장치(10)에서는, 플라스마의 밀도 분포에 따라 플라스마로부터의 입열량이 변화한다.
도 8은, 플라스마의 밀도 분포에 따른 미점화 상태와 과도 상태의 온도 변화의 일례를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 8의 (A) 내지 (D)에는, 플라스마 처리 시의 플라스마 밀도의 분포와, 적재대(16)의 각 분할 영역의 표면 온도 변화가 시계열로 도시되어 있다. 도 8의 (A)는 미점화 상태를 도시하고 있다. 미점화 상태에서는, 플라스마가 생성되어 있지 않고, 각 히터(HT)의 온도가 일정해지도록 각 히터(HT)에의 공급 전력을 제어하고 있을 경우, 적재 영역(18a)의 각 분할 영역의 온도도 일정해진다. 도 8의 (B) 내지 (D)는 과도 상태를 도시하고 있다. 플라스마의 밀도가 높은 영역은, 적재 영역(18a)에의 플라스마로부터의 입열량이 많아진다. 플라스마의 밀도가 낮은 영역은, 적재 영역(18a)에의 플라스마로부터의 입열량이 적어진다. 예를 들어, 생성한 플라스마의 밀도 분포가, 도 8의 (B) 내지 (D)에 도시하는 바와 같이, 적재 영역(18a)의 중심에서 높고, 주변에서 낮은 경우, 적재 영역(18a)의 중심은, 입열량이 많아진다. 이 때문에, 적재 영역(18a)의 중심의 표면 온도가, 주변 부근보다도 상승한다. 각 히터(HT)의 온도를 일정해지도록 각 히터(HT)에의 공급 전력을 제어한 경우, 적재 영역(18a)의 표면 온도의 상승분을 저하시키기 때문에, 히터(HT)에의 공급 전력이 저하된다. 적재 영역(18a)의 중심의 히터(HT)는, 입열량이 많기 때문에, 주변 부근의 히터(HT)보다도 공급 전력이 크게 저하된다.
도 9는, 미점화 상태와 과도 상태의 에너지의 흐름의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 또한, 도 9의 예에서는, 적재 영역(18a)을, 적재 영역(18a)의 중심 부근인 중앙부(Center), 중앙부를 둘러싸는 주변부(Middle), 주변부를 둘러싸 적재 영역(18a)의 에지 부근인 에지부(Edge)의 3개의 존으로 나누고 있다. 플라스마의 밀도 분포는, 도 8의 (B) 내지 (D)와 마찬가지로, 적재 영역(18a)의 중심에서 높고, 주변에서 낮은 것으로 가정한다.
도 9에 도시하는 미점화 상태에서는, 베이스(20)로부터 냉각에 의해, 히터(HT)로부터 「100」의 열량이 방열되고 있다. 예를 들어, 히터(HT)의 온도가 일정해지도록 제어하고 있을 경우, 히터(HT)에는, 히터 전원(HP)으로부터 히터 파워(Ph)에 의해 「100」의 열량이 발생한다. 이에 의해, 히터(HT)에서 발생하는 열량과, 히터(HT)로부터 방열되는 열량이 동등한 상태가 된다.
한편, 도 9에 도시하는 과도 상태에서는, 적재 영역(18a)의 중심의 플라스마의 밀도 분포가 주변보다도 높기 때문에, 적재 영역(18a)의 중앙부(Center)의 입열량이 「대」, 주변부(Middle)의 입열량이 「중」, 에지부(Edge)의 입열량이 「소」로 되어 있다. 예를 들어, 중앙부, 주변부, 에지부의 열저항을 동일하게 했을 경우, 중앙부(Center)에서는, 플라스마로부터 「100」의 열량이 입열되고, 「60」의 열량이 히터(HT)에 전해진다. 주변부(Middle)에서는, 플라스마로부터 「80」의 열량이 입열되고, 「40」의 열량이 히터(HT)에 전해진다. 에지부(Edge)에서는, 플라스마로부터 「40」의 열량이 입열되고, 「20」의 열량이 히터(HT)에 전해진다.
도 10은, 웨이퍼(W)의 온도와 히터(HT)에의 공급 전력의 변화의 일례를 도시하는 도면이다. 도 10의 (A)는 중앙부(Center), 주변부(Middle), 에지부(Edge)의 웨이퍼(W)의 온도 변화를 나타내고 있다. 도 10의 (B)는 중앙부(Center), 주변부(Middle), 에지부(Edge)의 히터(HT)에의 공급 전력의 변화를 나타내고 있다. 도 10의 (B)에 도시하는 바와 같이, 입열량에 의해 공급 전력의 파형도 변화한다. 따라서, 미점화 상태와 과도 상태에서의 각 존의 히터(HT)에의 공급 전력을 계측하고, 존별 계측 결과를 사용하여, (1)식의 피팅을 행함으로써, 각 존의 입열량을 구할 수 있다. 그리고, 각 존의 입열량으로부터 플라스마의 밀도 분포를 구할 수 있다. 즉, 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치(10)는, 처리 용기(12) 내에 센서를 배치하지 않고 플라스마의 상태를 검출할 수 있다.
도 3으로 돌아간다. 히터 제어부(102a)는, 각 히터(HT)의 온도를 제어한다. 예를 들어, 히터 제어부(102a)는, 각 히터(HT)에의 공급 전력을 지시하는 제어 데이터를 히터 전원(HP)에 출력하여, 히터 전원(HP)으로부터 각 히터(HT)에 공급하는 공급 전력을 제어함으로써, 각 히터(HT)의 온도를 제어한다.
플라스마 처리 시, 히터 제어부(102a)에는, 각 히터(HT)가 목표로 하는 설정 온도가 설정된다. 예를 들어, 히터 제어부(102a)에는, 적재 영역(18a)의 각 분할 영역마다, 목표로 하는 웨이퍼(W)의 목표 온도가, 당해 분할 영역의 히터(HT)의 설정 온도로서 설정된다. 목표 온도는, 예를 들어 웨이퍼(W)에 대한 플라스마 에칭의 정밀도가 가장 양호해지는 온도이다.
히터 제어부(102a)는, 플라스마 처리 시, 각 히터(HT)가 설정된 설정 온도로 되도록 각 히터(HT)에의 공급 전력을 제어한다. 예를 들어, 히터 제어부(102a)는, 외부 인터페이스(101)에 입력되는 온도 데이터가 나타내는 적재 영역(18a)의 각 분할 영역의 온도를, 분할 영역마다, 당해 분할 영역의 설정 온도와 비교한다. 그리고, 히터 제어부(102a)는, 설정 온도에 대하여 온도가 낮은 분할 영역, 및 설정 온도에 대하여 온도가 높은 분할 영역을 각각 특정한다. 히터 제어부(102a)는, 설정 온도에 대하여 온도가 낮은 분할 영역에 대한 공급 전력을 증가시키고, 설정 온도에 대하여 온도가 높은 분할 영역에 대한 공급 전력을 감소시키는 제어 데이터를 히터 전원(HP)에 출력한다.
계측부(102b)는, 외부 인터페이스(101)에 입력되는 전력 데이터가 나타내는 각 히터(HT)에의 공급 전력을 사용하여, 각 히터(HT)에의 공급 전력을 계측한다. 예를 들어, 계측부(102b)는, 히터 제어부(102a)에 의해, 각 히터(HT)의 온도가 일정해지도록 각 히터(HT)에의 공급 전력을 제어하여, 플라스마를 점화하지 않은 미점화 상태의 각 히터(HT)에의 공급 전력을 계측한다. 또한, 계측부(102b)는, 플라스마를 점화하고 나서 각 히터(HT)에의 공급 전력이 저하되는 경향의 변동이 안정될 때까지의 과도 상태에서의 각 히터(HT)에의 공급 전력을 계측한다.
예를 들어, 계측부(102b)는, 히터 제어부(102a)가 각 히터(HT)의 온도가 일정 설정 온도로 되도록 각 히터(HT)에의 공급 전력을 제어하고 있는 상태에서, 플라스마 처리의 개시 전의 플라스마가 미점화 상태에서의 각 히터(HT)에의 공급 전력을 계측한다. 또한, 계측부(102b)는, 플라스마를 점화하고 나서 각 히터(HT)에의 공급 전력이 저하되는 경향의 변동이 안정될 때까지의 과도 상태에서의 각 히터(HT)에의 공급 전력을 계측한다. 미점화 상태에서의 각 히터(HT)에의 공급 전력은, 각 히터(HT)에서 적어도 하나 계측되어 있으면 되고, 복수회 계측해서 평균값을 미점화 상태의 공급 전력으로 해도 된다. 과도 상태에서의 각 히터(HT)에의 공급 전력은, 2회 이상 계측되어 있으면 된다. 공급 전력을 계측하는 계측 타이밍은, 공급 전력이 저하되는 경향이 큰 타이밍인 것이 바람직하다. 또한, 계측 타이밍은, 계측 횟수가 적은 경우, 소정 기간 이상 이격되어 있는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 계측부(102b)는, 플라스마 처리의 기간 중, 소정 주기(예를 들어, 0.1초 주기)로 각 히터(HT)에의 공급 전력을 계측한다. 이에 의해, 과도 상태에서의 각 히터(HT)에의 공급 전력이 다수 계측된다.
계측부(102b)는, 소정의 사이클에서, 미점화 상태와, 과도 상태의 각 히터(HT)에의 공급 전력을 계측한다. 예를 들어, 계측부(102b)는, 웨이퍼(W)가 교환되고, 교환된 웨이퍼(W)를 적재대(16)에 적재해서 플라스마 처리를 행할 때, 매회, 미점화 상태와, 과도 상태의 각 히터(HT)에의 공급 전력을 계측한다. 또한, 예를 들어 파라미터 산출부(102c)는, 플라스마 처리마다, 미점화 상태와, 과도 상태의 각 히터(HT)에의 공급 전력을 계측해도 된다.
파라미터 산출부(102c)는, 히터(HT)마다, 플라스마로부터의 입열량 및 웨이퍼(W)와 히터(HT)간의 열저항을 파라미터로 해서, 과도 상태의 공급 전력을 산출하는 산출 모델을 사용해서 입열량 및 열저항을 산출한다. 예를 들어, 파라미터 산출부(102c)는, 산출 모델에 대하여, 계측부(102b)에 의해 계측된 미점화 상태와 과도 상태의 공급 전력을 사용해서 피팅을 행하여, 입열량 및 열저항을 산출한다.
예를 들어, 파라미터 산출부(102c)는, 히터(HT)마다, 경과 시간(t)별 미점화 상태의 히터 파워(Ph_Off)를 구한다. 또한, 파라미터 산출부(102c)는, 히터(HT)마다, 경과 시간(t)별 과도 상태의 히터 파워(Ph(t))를 구한다. 그리고, 파라미터 산출부(102c)는, 구한 히터 파워(Ph(t)) 및 히터 파워(Ph_Off) 각각을 히터(HT)별 면적으로 제산함으로써, 경과 시간(t)별 미점화 상태의 단위 면적당 히터(HT)로부터의 발열량(qh_Off) 및 경과 시간(t)별 과도 상태의 단위 면적당 히터(HT)로부터의 발열량(qh(t))을 구한다.
파라미터 산출부(102c)는, 상기 식 (1) 내지 (11)을 산출 모델로서 사용하여, 히터(HT)마다, 경과 시간(t)별 단위 면적당 히터(HT)로부터의 발열량(qh(t)), 및 단위 면적당 히터(HT)로부터의 발열량(qh_Off)의 피팅을 행하여, 오차가 가장 작아지는 열류속(qp_on), 및 열저항(Rth·A)을 산출한다.
파라미터 산출부(102c)는, 소정의 사이클에서, 측정된 미점화 상태와 과도 상태의 공급 전력을 사용하여, 열류속(qp_on), 및 열저항(Rth·A)을 산출한다. 예를 들어, 파라미터 산출부(102c)는, 웨이퍼(W)가 교환될 때마다, 당해 웨이퍼(W)를 적재대(16)에 적재한 상태에서 측정된 미점화 상태와 과도 상태의 공급 전력을 사용하여, 열류속(qp_on), 및 열저항(Rth·A)을 산출한다. 또한, 예를 들어 파라미터 산출부(102c)는, 플라스마 처리마다, 미점화 상태와 과도 상태의 공급 전력을 사용하여, 열류속(qp_on), 및 열저항(Rth·A)을 산출해도 된다.
출력부(102d)는, 각종 정보의 출력을 제어한다. 예를 들어, 출력부(102d)는, 소정의 사이클에서, 파라미터 산출부(102c)에 의해 산출된 열류속(qp_on)에 기초하는 정보를 출력한다. 예를 들어, 출력부(102d)는, 파라미터 산출부(102c)에 의해 산출된 히터(HT)별 열류속(qp_on)에 기초하여, 플라스마의 밀도 분포를 나타내는 정보를 유저 인터페이스(103)에 출력한다. 예를 들어, 출력부(102d)는, 웨이퍼(W)가 교환될 때마다, 당해 웨이퍼(W)에 대하여 플라스마 처리를 행했을 때의 플라스마의 밀도 분포를 나타내는 정보를 유저 인터페이스(103)에 출력한다. 또한, 출력부(102d)는, 플라스마의 밀도 분포를 나타내는 정보를 외부 장치에 데이터로서 출력해도 된다.
도 11a는, 플라스마의 밀도 분포를 나타내는 정보의 출력의 일례를 도시하는 도면이다. 도 11a의 예에서는, 히터(HT)가 마련된 적재 영역(18a)의 분할 영역마다, 당해 분할 영역의 열류속(qp_on)을 패턴으로 표시하고 있다.
도 11b는, 플라스마의 밀도 분포를 나타내는 정보의 출력의 일례를 도시하는 도면이다. 도 11b의 예에서는, 중앙부(Center), 주변부(Middle), 에지부(Edge)의 열류속(qp_on)이 도시되어 있다.
이에 의해, 공정 관리자나 플라스마 처리 장치(10)의 관리자는, 플라스마의 상태를 파악할 수 있다.
그런데, 플라스마 처리 장치(10)는, 플라스마의 상태에 이상이 발생하는 경우가 있다. 예를 들어, 플라스마 처리 장치(10)는, 정전 척(18)의 대폭적인 소모나 데포지션의 부착 등에 의해 처리 용기(12) 내의 특성이 변화하여, 플라스마의 상태가 플라스마 처리에 적합하지 않은 이상 상태로 되는 경우가 있다. 또한, 플라스마 처리 장치(10)는, 이상 웨이퍼(W)가 반입되는 경우도 있다.
그래서, 경고부(102e)는, 파라미터 산출부(102c)에 의해 소정의 사이클에서 산출되는 입열량 또는 입열량의 변화에 기초하여, 경고를 행한다. 예를 들어, 경고부(102e)는, 소정의 사이클에서 파라미터 산출부(102c)에 의해 산출되는 열류속(qp_on)이 소정의 허용 범위 이외인 경우, 경고를 행한다. 또한, 경고부(102e)는, 소정의 사이클에서 파라미터 산출부(102c)에 의해 산출되는 열류속(qp_on)이 소정의 허용값 이상 변화하고 있을 경우, 경고를 행한다. 경고는, 공정 관리자나 플라스마 처리 장치(10)의 관리자 등에게 이상을 통보할 수 있으면, 어떤 방식이어도 된다. 예를 들어, 경고부(102e)는, 유저 인터페이스(103)에 이상을 통보하는 메시지를 표시한다.
이에 의해, 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치(10)는, 처리 용기(12) 내의 특성이나, 이상인 웨이퍼(W)가 반입 등에 의해, 플라스마의 상태가 이상으로 되었을 경우에, 이상의 발생을 통보할 수 있다.
변경부(102f)는, 플라스마의 밀도 분포를 나타내는 정보에 기초하여, 웨이퍼(W)에 대한 플라스마 처리가 균등화하도록 플라스마 처리의 제어 파라미터를 변경한다.
여기서, 플라스마 에칭은, 라디칼의 표면 흡착, 열에너지에 의한 이탈 및 이온 충돌에 의한 이탈의 요인을 포함하고 있다. 도 12는, 플라스마 에칭을 모식적으로 도시한 도면이다. 도 12의 예는, 유기막의 표면을 O2 가스로 플라스마 에칭하는 상태를 모델화한 것이다. 유기막의 표면은, O 라디칼의 흡착과, 열에너지에 의한 이탈, 및 이온 충돌에 의한 이탈의 상승 작용에 의해 에칭된다.
플라스마 에칭의 에칭 레이트(E/R)는, 이하의 식 (14)로 나타낼 수 있다.
Figure pct00004
여기서,
nc는, 피 에칭막의 재질을 나타내는 값이다.
Γradical은, 라디칼의 공급량이다.
s는, 표면에의 흡착 확률이다.
Kd는, 열반응 속도이다.
Γion은, 이온 입사량이다.
Ei는, 이온 에너지이다.
k는, 이온성 탈리의 반응 확률이다.
식 (14)의 「Kd」 부분은 열에너지에 의한 이탈을 나타내고 있다. 「kEi·Γion」 부분은 이온 충돌에 의한 이탈을 나타내고 있다. 「s·Γradical」 부분은 라디칼의 표면 흡착을 나타내고 있다.
플라스마의 농도 분포는, 이온 충돌에 의한 이탈에 영향을 주고 있으며, 식 (14)의 「kEi·Γion」 부분이 플라스마의 농도에 따라 변화한다. 에칭 레이트는, 「Kd」 부분이나, 「s·Γradical」 부분에 의해서도 변화한다. 이 때문에, 플라스마의 밀도 분포에 대응하여, 「Kd」 부분이나, 「s·Γradical」 부분을 바꿈으로써, 에칭 레이트를 균등화할 수 있다. 변경부(102f)는, 플라스마의 밀도 분포를 나타내는 정보에 기초하여, 웨이퍼(W)에 대한 플라스마 처리가 균등화하도록, 「Kd」 부분이나, 「s·Γradical」 부분에 영향을 미치는 플라스마 처리의 제어 파라미터를 변경한다.
예를 들어, 「Kd」 부분은, 예를 들어 웨이퍼(W)의 온도에 따라 변화한다. 또한, 「s·Γradical」 부분은, 플라스마로 되는 가스의 농도에 따라 변화한다.
변경부(102f)는, 플라스마의 밀도 분포를 나타내는 정보에 기초하여, 적재 영역(18a)의 분할 영역별 웨이퍼(W)의 온도의 목표 온도를 변경한다. 예를 들어, 변경부(102f)는, 플라스마의 밀도가 높은 분할 영역에 대해서, 열에너지에 의한 이탈이 감소하도록 목표 온도를 변경한다. 예를 들어, 변경부(102f)는, 목표 온도를 낮게 변경한다. 또한, 변경부(102f)는, 플라스마의 밀도가 낮은 분할 영역에 대해서 열에너지에 의한 이탈이 증가하도록 목표 온도를 변경한다. 예를 들어, 변경부(102f)는, 목표 온도를 높게 변경한다. 또한, 상부 전극(30)이, 하면을 분할한 분할 영역마다, 토출하는 가스의 농도를 변경 가능하게 구성한 경우, 변경부(102f)는, 플라스마의 밀도 분포를 나타내는 정보에 기초하여, 상부 전극(30)의 분할 영역마다, 토출하는 가스의 농도를 변경해도 된다. 예를 들어, 변경부(102f)는, 플라스마의 밀도가 높은 분할 영역의 가스 농도를 낮게 변경한다. 또한, 변경부(102f)는, 플라스마의 밀도가 낮은 분할 영역의 가스 농도를 높게 변경한다. 변경부(102f)는, 분할 영역별 웨이퍼(W)의 온도의 목표 온도의 변경과, 상부 전극(30)의 분할 영역마다, 토출하는 가스의 농도의 변경을 함께 행해도 된다.
설정 온도 산출부(102g)는, 히터(HT)마다, 산출된 입열량 및 열저항을 사용하여, 웨이퍼(W)가 목표 온도로 되는 히터(HT)의 설정 온도를 산출한다. 예를 들어, 설정 온도 산출부(102g)는, 히터(HT)마다, 산출된 열류속(qp_on), 및 열저항(Rth·A)을 식 (5), (6), (12)에 대입한다. 그리고, 설정 온도 산출부(102g)는, 히터(HT)마다, 식 (5) 내지 (11)에 나타낸 a1, a2, a3, λ1, λ2, τ1, τ2를 사용하여, 식 (12)로부터 웨이퍼(W)의 온도(TW)가 목표 온도로 되는 히터(HT)의 온도(Th)를 산출한다. 예를 들어, 설정 온도 산출부(102g)는, 경과 시간(t)을 정상 상태로 간주할 수 있을 정도의 큰 소정의 값으로 하여, 웨이퍼(W)의 온도(TW)가 목표 온도로 되는 히터(HT)의 온도(Th)를 산출한다. 산출되는 히터(HT)의 온도(Th)는, 웨이퍼(W)의 온도가 목표 온도로 되는 히터(HT)의 온도이다. 또한, 웨이퍼(W)의 온도가 목표 온도로 되는 히터(HT)의 온도(Th)는, 식 (13)으로부터 구해도 된다.
또한, 설정 온도 산출부(102g)는, 식 (12)로부터, 이하와 같이 현재의 히터(HT)의 온도(Th)에서의 웨이퍼(W)의 온도(TW)를 산출해도 된다. 예를 들어, 설정 온도 산출부(102g)는, 현재의 히터(HT)의 온도(Th)에서, 경과 시간(t)을 정상 상태로 간주할 수 있을 정도의 큰 소정의 값으로 했을 경우의 웨이퍼(W)의 온도(TW)를 산출한다. 다음에, 설정 온도 산출부(102g)는, 산출한 온도(TW)와 목표 온도의 차분(ΔTW)을 산출한다. 그리고, 설정 온도 산출부(102g)는, 현재의 히터(HT)의 온도(Th)에서 차분(ΔTW)의 감산을 행한 온도를, 웨이퍼(W)의 온도가 목표 온도로 되는 히터(HT)의 온도로 산출해도 된다.
설정 온도 산출부(102g)는, 히터 제어부(102a)의 각 히터(HT)의 설정 온도를, 웨이퍼(W)의 온도가 목표 온도로 되는 히터(HT)의 온도로 수정한다.
설정 온도 산출부(102g)는, 소정의 사이클에서, 웨이퍼(W)의 온도가 목표 온도로 되는 히터(HT)의 온도를 산출하여, 각 히터(HT)의 설정 온도를 수정한다. 예를 들어, 설정 온도 산출부(102g)는, 웨이퍼(W)가 교환될 때마다, 웨이퍼(W)의 온도가 목표 온도로 되는 히터(HT)의 온도를 산출하여, 각 히터(HT)의 설정 온도를 수정한다. 또한, 예를 들어 설정 온도 산출부(102g)는, 플라스마 처리마다, 웨이퍼(W)의 온도가 목표 온도로 되는 히터(HT)의 온도를 산출하여, 각 히터(HT)의 설정 온도를 수정해도 된다.
이에 의해, 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치(10)는, 플라스마 처리 중의 웨이퍼(W)의 온도를 목표 온도로 고정밀도로 제어할 수 있다.
[제어의 흐름]
다음에, 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치(10)를 사용한 플라스마 상태 검출 방법에 대해서 설명한다. 도 13은, 실시 형태에 따른 플라스마 상태 검출 및 플라스마 상태 제어의 처리의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도이다. 이 처리는, 소정의 타이밍, 예를 들어 플라스마 처리를 개시하는 타이밍에 실행된다.
히터 제어부(102a)는, 각 히터(HT)가 설정 온도로 되도록 각 히터(HT)에의 공급 전력을 제어한다(스텝 S10).
계측부(102b)는, 히터 제어부(102a)가 각 히터(HT)의 온도가 일정 설정 온도로 되도록 각 히터(HT)에의 공급 전력을 제어하고 있는 상태에서, 미점화 상태와 과도 상태에서의 각 히터(HT)에의 공급 전력을 계측한다(스텝 S11).
파라미터 산출부(102c)는, 히터(HT)마다, 산출 모델에 대하여, 계측된 미점화 상태와 과도 상태의 공급 전력을 히터(HT)의 면적으로 제산함으로써 구해지는 단위 면적당 히터(HT)로부터의 발열량을 사용해서 피팅을 행하여, 입열량 및 열저항을 산출한다(스텝 S12). 예를 들어, 파라미터 산출부(102c)는, 상기 식 (1) 내지 (11)을 산출 모델로서 사용하여, 히터(HT)마다, 경과 시간(t)별 단위 면적당 히터(HT)로부터의 발열량(qh(t)), 및 단위 면적당 히터(HT)로부터의 발열량(qh_Off)의 피팅을 행하여, 오차가 가장 작아지는 열류속(qp_on) 및 열저항(Rth·A)을 산출한다.
출력부(102d)는, 파라미터 산출부(102c)에 의해 산출된 입열량에 기초하는 정보를 출력한다(스텝 S13). 예를 들어, 출력부(102d)는, 파라미터 산출부(102c)에 의해 산출된 히터(HT)별 열류속(qp_on)에 기초하여, 플라스마의 밀도 분포를 나타내는 정보를 유저 인터페이스(103)에 출력한다.
변경부(102f)는, 플라스마의 밀도 분포를 나타내는 정보에 기초하여, 웨이퍼(W)에 대한 플라스마 처리가 균등화하도록 플라스마 처리의 제어 파라미터를 변경한다(스텝 S14). 예를 들어, 변경부(102f)는, 플라스마의 밀도 분포를 나타내는 정보에 기초하여, 적재 영역(18a)의 분할 영역별 웨이퍼(W)의 온도의 목표 온도를 변경한다.
설정 온도 산출부(102g)는, 히터(HT)마다, 산출된 입열량 및 열저항을 사용하여, 웨이퍼(W)가 목표 온도로 되는 히터(HT)의 설정 온도를 산출한다(스텝 S15). 예를 들어, 설정 온도 산출부(102g)는, 히터(HT)마다, 산출된 열류속(qp_on), 및 열저항(Rth·A)을 식 (5), (6), (12)에 대입한다. 그리고, 설정 온도 산출부(102g)는, 식 (5) 내지 (11)에 나타낸 a1, a2, a3, λ1, λ2, τ1, τ2를 사용하여, 식 (12)로부터 웨이퍼(W)의 온도(TW)가 목표 온도로 되는 히터(HT)의 온도(Th)를 산출한다. 또한, 웨이퍼(W)의 온도가 목표 온도로 되는 히터(HT)의 온도(Th)는, 식 (13)으로부터 구해도 된다.
설정 온도 산출부(102g)는, 히터 제어부(102a)의 각 히터(HT)의 설정 온도를, 웨이퍼(W)의 온도가 목표 온도로 되는 히터(HT)의 설정 온도로 수정하고(스텝 S16), 처리를 종료한다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치(10)는, 적재대(16)와, 히터 제어부(102a)와, 계측부(102b)와, 파라미터 산출부(102c)와, 출력부(102d)를 갖는다. 적재대(16)는, 웨이퍼(W)가 적재되는 적재면의 온도를 조정 가능한 히터(HT)가 마련되어 있다. 히터 제어부(102a)는, 히터(HT)가 설정된 설정 온도로 되도록 히터(HT)에의 공급 전력을 제어한다. 계측부(102b)는, 히터 제어부(102a)에 의해, 히터(HT)의 온도가 일정해지도록 히터(HT)에의 공급 전력을 제어하여, 플라스마를 점화하지 않은 미점화 상태와, 플라스마를 점화하고 나서 히터(HT)에의 공급 전력이 저하되는 과도 상태에서의 공급 전력을 계측한다. 파라미터 산출부(102c)는, 플라스마로부터의 입열량을 파라미터로서 포함하고, 과도 상태의 공급 전력을 산출하는 산출 모델에 대하여, 계측부(102b)에 의해 계측된 미점화 상태와 과도 상태의 공급 전력을 사용해서 피팅을 행하여, 입열량을 산출한다. 출력부(102d)는, 파라미터 산출부(102c)에 의해 산출된 입열량에 기초하는 정보를 출력한다. 이에 의해, 플라스마 처리 장치(10)는, 처리 용기(12) 내에 센서를 배치하지 않고 플라스마의 상태를 검출할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치(10)는, 적재대(16)의 적재면을 분할한 영역마다 히터(HT)가 개별로 마련되어 있다. 히터 제어부(102a)는, 영역마다 마련된 히터(HT)가 영역마다 설정된 설정 온도로 되도록 히터(HT)마다 공급 전력을 제어한다. 계측부(102b)는, 히터 제어부(102a)에 의해, 히터(HT)마다 온도가 일정해지도록 공급 전력을 제어하고, 미점화 상태와, 과도 상태에서의 공급 전력을 히터(HT)마다 계측한다. 파라미터 산출부(102c)는, 히터(HT)마다, 산출 모델에 대하여, 계측부(102b)에 의해 계측된 미점화 상태와 과도 상태의 공급 전력을 사용해서 피팅을 행하여, 히터(HT)마다 입열량을 산출한다. 출력부(102d)는, 파라미터 산출부(102c)에 의해 산출된 히터(HT)별 입열량에 기초하여, 플라스마의 밀도 분포를 나타내는 정보를 출력한다. 이에 의해, 플라스마 처리 장치(10)는, 처리 용기(12) 내에 센서를 배치하지 않고, 플라스마 처리 시의 플라스마의 밀도 분포를 나타내는 정보를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치(10)는, 변경부(102f)를 더 갖는다. 변경부(102f)는, 플라스마의 밀도 분포에 기초하여, 웨이퍼(W)에 대한 플라스마 처리가 균등화하도록 플라스마 처리의 제어 파라미터를 변경한다. 이에 의해, 플라스마 처리 장치(10)는, 웨이퍼(W)에 대한 플라스마 처리를 균등화할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치(10)는, 경고부(102e)를 더 갖는다. 경고부(102e)는, 출력부(102d)에 의해 출력되는 정보 또는 당해 정보의 변화에 기초하여, 경고를 행한다. 이에 의해, 플라스마 처리 장치(10)는 플라스마의 상태에 이상이 발생한 경우에 경고를 행할 수 있다.
이상, 실시 형태에 대해서 설명했지만, 금회 개시된 실시 형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 실제로, 상기한 실시 형태는, 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기 실시 형태는, 청구범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 피처리체로서 반도체 웨이퍼에 플라스마 처리를 행하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 피처리체는, 온도에 따라 플라스마 처리의 진행에 영향이 있는 것이라면 어느 것이어도 된다. 예를 들어, 피처리체는, 유리 기판 등이어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 플라스마 처리로서 플라스마 에칭을 행하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 플라스마 처리는, 플라스마를 사용한 처리라면 어느 것이어도 된다. 예를 들어, 플라스마 처리로서는, 화학 기상 퇴적법(CVD), 원자층 퇴적법(ALD), 애싱, 플라스마 도핑, 플라스마 어닐 등을 들 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 플라스마 처리 장치(10)는, 베이스(20)에 플라스마 생성용 제1 고주파 전원(HFS)과 바이어스 전력용 제2 고주파 전원(LFS)이 접속되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 플라스마 생성용 제1 고주파 전원(HFS)은, 정합기(MU)를 통해서 상부 전극(30)에 접속되어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 플라스마 처리 장치(10)는, 용량 결합형 평행 평판 플라스마 처리 장치이었지만, 임의의 플라스마 처리 장치에 채용될 수 있다. 예를 들어, 플라스마 처리 장치(10)는, 유도 결합형 플라스마 처리 장치, 마이크로파와 같은 표면파에 의해 가스를 여기시키는 플라스마 처리 장치와 같이, 임의의 타입의 플라스마 처리 장치이어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 변경부(102f)는, 플라스마의 밀도 분포를 나타내는 정보에 기초하여, 적재 영역(18a)의 분할 영역별 웨이퍼(W)의 온도의 목표 온도를 변경한 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 플라스마의 생성에서의 플라스마 밀도의 분포를, 상부 전극(30)의 하면을 분할한 분할 영역마다, 또는 근사하는 분할 영역마다 변경 가능한 구성인 경우, 변경부(102f)는, 플라스마의 밀도 분포를 나타내는 정보에 기초하여, 플라스마 생성의 분할마다 플라스마 밀도를 변경해도 된다. 또한, 플라스마 밀도의 분포를 분할 영역마다 변경 가능한 구성이란, 일례로서, 용량 결합형 평행 평판 플라스마 처리 장치의 경우, 상부 전극(30)이 분할 영역마다 분할되어, 분할된 상부 전극의 영역마다 다른 고주파 전력을 발생시킬 수 있는 복수의 제1 고주파 전원(HFS)을 접속한 구성을 들 수 있다. 또한, 유도 결합형 플라스마 처리 장치의 경우, 플라스마 생성용 안테나가 분할 영역마다 나누어져 있어, 분할된 안테나의 영역마다 다른 고주파 전력을 발생시킬 수 있는 복수의 제1 고주파 전원(HFS)을 접속한 구성을 들 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 적재대(16)의 적재 영역(18a)을 분할한 각 분할 영역에 히터(HT)를 마련하고 있는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 적재대(16)의 적재 영역(18a) 전체에 1개의 히터(HT)를 마련하여, 당해 히터(HT)에의 미점화 상태와 과도 상태에서의 공급 전력을 계측하고, 산출 모델에 대하여 계측 결과의 피팅을 행하여, 입열량을 산출해도 된다. 산출되는 입열량은, 플라스마 전체에서의 입열량이기 때문에, 산출되는 입열량으로부터 플라스마 전체로서의 상태를 검출할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 적재대(16)의 적재 영역(18a)을 중앙의 원형 영역 내, 및 당해 원형 영역을 둘러싸는 동심형의 복수의 환형 영역으로 분할하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 도 14는, 실시 형태에 따른 적재대의 적재면의 분할의 일례를 도시하는 평면도이다. 예를 들어, 도 14에 도시하는 바와 같이, 적재대(16)의 적재 영역(18a)을 격자형으로 분할하여, 각 분할 영역에 히터(HT)를 마련해도 된다. 이에 의해, 격자형의 분할 영역마다 입열량을 검출할 수 있어, 플라스마의 밀도 분포를 보다 상세하게 구할 수 있다.
10: 플라스마 처리 장치
16: 적재대
18: 정전 척
18a: 적재 영역
20: 베이스
100: 제어부
102: 프로세스 컨트롤러
102a: 히터 제어부
102b: 계측부
102c: 파라미터 산출부
102d: 출력부
102e: 경고부
102f: 변경부
102g: 설정 온도 산출부
HP: 히터 전원
HT: 히터
PD: 전력 검출부
TD: 온도 측정기
W: 웨이퍼

Claims (6)

  1. 플라스마 처리의 대상이 되는 피처리체가 적재되는 적재면의 온도를 조정 가능한 히터가 마련된 적재대와,
    상기 히터가 설정된 설정 온도로 되도록 상기 히터에의 공급 전력을 제어하는 히터 제어부와,
    상기 히터 제어부에 의해, 상기 히터의 온도가 일정해지도록 상기 히터에의 공급 전력을 제어하여, 플라스마를 점화하지 않은 미점화 상태와, 플라스마를 점화하고 나서 상기 히터에의 공급 전력이 저하되는 과도 상태에서의 공급 전력을 계측하는 계측부와,
    플라스마로부터의 입열량을 파라미터로서 포함하고, 상기 과도 상태의 공급 전력을 산출하는 산출 모델에 대하여, 상기 계측부에 의해 계측된 미점화 상태와 과도 상태의 공급 전력을 사용해서 피팅을 행하여, 상기 입열량을 산출하는 파라미터 산출부와,
    상기 파라미터 산출부에 의해 산출된 상기 입열량에 기초하는 정보를 출력하는 출력부
    를 갖는 플라스마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적재대는, 상기 적재면을 분할한 영역마다 상기 히터가 개별로 마련되고,
    상기 히터 제어부는, 영역마다 마련된 상기 히터가 영역마다 설정된 설정 온도로 되도록 상기 히터마다 공급 전력을 제어하고,
    상기 계측부는, 상기 히터 제어부에 의해, 상기 히터마다 온도가 일정해지도록 공급 전력을 제어하여, 상기 미점화 상태와, 상기 과도 상태에서의 공급 전력을 상기 히터마다 계측하고,
    상기 파라미터 산출부는, 상기 히터마다, 상기 산출 모델에 대하여, 상기 계측부에 의해 계측된 미점화 상태와 과도 상태의 공급 전력을 사용해서 피팅을 행하여, 상기 히터마다 상기 입열량을 산출하고,
    상기 출력부는, 상기 파라미터 산출부에 의해 산출된 상기 히터별 상기 입열량에 기초하여, 플라스마의 밀도 분포를 나타내는 정보를 출력하는, 플라스마 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 플라스마의 밀도 분포에 기초하여, 상기 피처리체에 대한 플라스마 처리가 균등화하도록 플라스마 처리의 제어 파라미터를 변경하는 변경부를 더 갖는 것을 특징으로 하는, 플라스마 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력부에 의해 출력되는 정보 또는 당해 정보의 변화에 기초하여, 경고를 행하는 경고부를 더 갖는 것을 특징으로 하는, 플라스마 처리 장치.
  5. 플라스마 처리의 대상이 되는 피처리체가 적재되는 적재면의 온도를 조정 가능한 히터가 마련된 적재대의 상기 히터의 온도가 일정해지도록 상기 히터에의 공급 전력을 제어하여, 플라스마를 점화하지 않은 미점화 상태와, 플라스마를 점화하고 나서 상기 히터에의 공급 전력이 저하되는 과도 상태에서의 공급 전력을 계측하고,
    플라스마로부터의 입열량을 파라미터로서 포함하고, 상기 과도 상태의 공급 전력을 산출하는 산출 모델에 대하여, 계측된 미점화 상태와 과도 상태의 공급 전력을 사용해서 피팅을 행하여, 상기 입열량을 산출하고,
    산출된 상기 입열량에 기초하는 정보를 출력하는
    처리를 컴퓨터가 실행하는 것을 특징으로 하는 플라스마 상태 검출 방법.
  6. 플라스마 처리의 대상이 되는 피처리체가 적재되는 적재면의 온도를 조정 가능한 히터가 마련된 적재대의 상기 히터의 온도가 일정해지도록 상기 히터에의 공급 전력을 제어하여, 플라스마를 점화하지 않은 미점화 상태와, 플라스마를 점화하고 나서 상기 히터에의 공급 전력이 저하되는 과도 상태에서의 공급 전력을 계측하고,
    플라스마로부터의 입열량을 파라미터로서 포함하고, 상기 과도 상태의 공급 전력을 산출하는 산출 모델에 대하여, 계측된 미점화 상태와 과도 상태의 공급 전력을 사용해서 피팅을 행하여, 상기 입열량을 산출하고,
    산출된 상기 입열량에 기초하는 정보를 출력하는
    처리를 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 하는 플라스마 상태 검출 프로그램.
KR1020207025491A 2018-06-29 2019-06-17 플라스마 처리 장치, 플라스마 상태 검출 방법 및 플라스마 상태 검출 프로그램 KR102690560B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020247025479A KR20240122911A (ko) 2018-06-29 2019-06-17 플라스마 처리 장치, 플라스마 상태 검출 방법 및 플라스마 상태 검출 프로그램

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018124896 2018-06-29
JPJP-P-2018-124896 2018-06-29
JPJP-P-2019-032013 2019-02-25
JP2019032013 2019-02-25
JPJP-P-2019-099609 2019-05-28
JP2019099609A JP7202972B2 (ja) 2018-06-29 2019-05-28 プラズマ処理装置、プラズマ状態検出方法およびプラズマ状態検出プログラム
PCT/JP2019/023793 WO2020004091A1 (ja) 2018-06-29 2019-06-17 プラズマ処理装置、プラズマ状態検出方法およびプラズマ状態検出プログラム

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020247025479A Division KR20240122911A (ko) 2018-06-29 2019-06-17 플라스마 처리 장치, 플라스마 상태 검출 방법 및 플라스마 상태 검출 프로그램

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210022522A true KR20210022522A (ko) 2021-03-03
KR102690560B1 KR102690560B1 (ko) 2024-08-01

Family

ID=72280610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207025491A KR102690560B1 (ko) 2018-06-29 2019-06-17 플라스마 처리 장치, 플라스마 상태 검출 방법 및 플라스마 상태 검출 프로그램

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11935731B2 (ko)
JP (1) JP7202972B2 (ko)
KR (1) KR102690560B1 (ko)
CN (1) CN111801990B (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11488808B2 (en) * 2018-11-30 2022-11-01 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus, calculation method, and calculation program
WO2024019054A1 (ja) * 2022-07-22 2024-01-25 東京エレクトロン株式会社 監視方法及びプラズマ処理装置
WO2024019075A1 (ja) * 2022-07-22 2024-01-25 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
WO2024034355A1 (ja) * 2022-08-09 2024-02-15 東京エレクトロン株式会社 パラメータ推定システム、パラメータ推定方法、コンピュータプログラム及び基板処理装置
CN117373917B (zh) * 2023-12-07 2024-03-08 天津吉兆源科技有限公司 一种半导体器件加工方法、系统及电子设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008177285A (ja) * 2007-01-17 2008-07-31 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
KR20080089463A (ko) * 2006-03-22 2008-10-06 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리장치
JP2009087790A (ja) 2007-09-29 2009-04-23 Tokyo Electron Ltd 電子密度測定装置及び電子密度測定方法並びに記憶媒体
JP2009141034A (ja) * 2007-12-05 2009-06-25 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2009194032A (ja) 2008-02-12 2009-08-27 Tokyo Electron Ltd プラズマ測定方法及びプラズマ測定装置並びに記憶媒体
KR20110048547A (ko) * 2008-11-10 2011-05-11 가부시키가이샤 케르쿠 반도체 웨이퍼의 온도 제어 장치 및 온도 제어 방법
JP2014513390A (ja) 2011-03-28 2014-05-29 東京エレクトロン株式会社 イオンエネルギーアナライザ、当該イオンエネルギーアナライザ内での電気信号処理方法、並びに、当該イオンエネルギーアナライザの製造及び操作方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0327522A (ja) * 1989-06-26 1991-02-05 Hitachi Ltd 半導体基板への薄膜加工方法及びその装置並びに薄膜加工装置
JP3424182B2 (ja) * 1994-09-13 2003-07-07 アネルバ株式会社 表面処理装置
WO1999040497A1 (fr) * 1998-02-03 1999-08-12 Komatsu Ltd. Regulateur de temperature pour appareil de chauffage a separation de zones
JP2002009064A (ja) 2000-06-21 2002-01-11 Hitachi Ltd 試料の処理装置及び試料の処理方法
JP2003197609A (ja) * 2001-12-27 2003-07-11 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置の監視方法及びプラズマ処理装置
JP2004247526A (ja) 2003-02-14 2004-09-02 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置及び方法
CN101522909A (zh) * 2006-05-17 2009-09-02 加利福尼亚技术学院 热循环系统
JP5222588B2 (ja) * 2008-03-07 2013-06-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置の製造方法
CN101772992B (zh) * 2008-03-26 2012-08-29 株式会社京三制作所 真空装置用异常放电抑制装置
US20110068084A1 (en) * 2008-07-10 2011-03-24 Canon Anelva Corporation Substrate holder and substrate temperature control method
JP5237151B2 (ja) 2009-02-23 2013-07-17 三菱重工業株式会社 プラズマ処理装置の基板支持台
SG180882A1 (en) * 2009-12-15 2012-07-30 Lam Res Corp Adjusting substrate temperature to improve cd uniformity
US8387372B2 (en) * 2010-03-11 2013-03-05 GM Global Technology Operations LLC Particulate filter system
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
JP2015092580A (ja) * 2014-11-28 2015-05-14 株式会社日立ハイテクノロジーズ 試料の温度を制御する温度制御装置、試料を載置する試料台及びこれらを備えたプラズマ処理装置
JP6525751B2 (ja) 2015-06-11 2019-06-05 東京エレクトロン株式会社 温度制御方法及びプラズマ処理装置
JP6570894B2 (ja) * 2015-06-24 2019-09-04 東京エレクトロン株式会社 温度制御方法
JP6688172B2 (ja) * 2016-06-24 2020-04-28 東京エレクトロン株式会社 基板処理システムおよび方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080089463A (ko) * 2006-03-22 2008-10-06 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리장치
JP2008177285A (ja) * 2007-01-17 2008-07-31 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
JP2009087790A (ja) 2007-09-29 2009-04-23 Tokyo Electron Ltd 電子密度測定装置及び電子密度測定方法並びに記憶媒体
JP2009141034A (ja) * 2007-12-05 2009-06-25 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2009194032A (ja) 2008-02-12 2009-08-27 Tokyo Electron Ltd プラズマ測定方法及びプラズマ測定装置並びに記憶媒体
KR20110048547A (ko) * 2008-11-10 2011-05-11 가부시키가이샤 케르쿠 반도체 웨이퍼의 온도 제어 장치 및 온도 제어 방법
JP2014513390A (ja) 2011-03-28 2014-05-29 東京エレクトロン株式会社 イオンエネルギーアナライザ、当該イオンエネルギーアナライザ内での電気信号処理方法、並びに、当該イオンエネルギーアナライザの製造及び操作方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7202972B2 (ja) 2023-01-12
CN111801990B (zh) 2023-09-22
CN111801990A (zh) 2020-10-20
KR102690560B1 (ko) 2024-08-01
JP2020141116A (ja) 2020-09-03
US11935731B2 (en) 2024-03-19
US20210020418A1 (en) 2021-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102690560B1 (ko) 플라스마 처리 장치, 플라스마 상태 검출 방법 및 플라스마 상태 검출 프로그램
CN109801828B (zh) 等离子体处理装置、温度控制方法以及存储介质
CN111933508B (zh) 等离子体处理装置、温度控制方法以及记录介质
TW201933472A (zh) 電漿處理裝置、溫度控制方法及溫度控制程式
US11862438B2 (en) Plasma processing apparatus, calculation method, and calculation program
JP2023099617A (ja) プラズマ処理装置、監視方法および監視プログラム
CN111933509B (zh) 等离子体处理装置、计算方法以及记录介质
TW202029258A (zh) 電漿處理裝置、計算方法及計算程式
JP7527342B2 (ja) プラズマ処理装置、プラズマ状態検出方法およびプラズマ状態検出プログラム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right