KR20210106910A - 플라스마 처리 장치 및 부재 온도 판정 방법 - Google Patents

플라스마 처리 장치 및 부재 온도 판정 방법 Download PDF

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고지 가와무라
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 처리 용기 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 고정밀도로 판정하는 것이다. 플라스마 처리 장치는, 처리 용기 및 전극을 갖는 플라스마 처리 장치이며, 플라스마를 착화해서 처리 용기 내의 부재의 온도를 상승시키는 전처리를 실행하도록 구성되는 전처리부와, 전처리의 실행 후에, 전극에 플라스마를 착화시키지 않고 RF 전력을 인가하도록 구성되는 전력 인가부와, 전력 인가부에 의해 인가된 RF 전력에 관한 물리량을 측정하도록 구성되는 측정부와, 측정부에 의해 측정된 RF 전력에 관한 물리량에 기초하여, 처리 용기 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 판정하도록 구성되는 판정부를 갖는다.

Description

플라스마 처리 장치 및 부재 온도 판정 방법{ PLASMA PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF MEASURING TEMPERATURE OF MEMEBERS }
본 발명은 플라스마 처리 장치 및 부재 온도 판정 방법에 관한 것이다.
종래부터, 플라스마를 사용해서 웨이퍼 등의 피처리체에 플라스마 처리를 행하는 플라스마 처리 장치가 알려져 있다. 이러한 플라스마 처리 장치는, 예를 들어 진공 공간을 구성 가능한 처리 용기 내에, 전극을 겸한 피처리체를 보유 지지하는 적재대를 갖는다. 플라스마 처리 장치는, 적재대에 소정의 고주파 전력(RF 전력)을 인가함으로써, 적재대에 배치된 피처리체에 대하여 플라스마 처리를 행한다. 또한, 플라스마 처리 장치는, 피처리체에 대한 플라스마 처리를 행하기 전에, 플라스마를 착화해서 처리 용기 내의 부재의 온도를 상승시키는 전처리를 행한다. 이 전처리는, 시즈닝 처리라고도 불린다. 시즈닝 처리는, 적재대에 더미 웨이퍼가 적재된 상태에서 플라스마를 착화함으로써 실현된다. 시즈닝 처리는, 예를 들어 처리 용기 내의 부재의 온도가 포화할 때까지, 미리 정해진 횟수 반복해서 실행된다.
일본 특허 공개 제2000-167385호 공보
본 개시는, 처리 용기 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 고정밀도로 판정할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의한 플라스마 처리 장치는, 처리 용기 및 전극을 갖는 플라스마 처리 장치이며, 플라스마를 착화해서 상기 처리 용기 내의 부재의 온도를 상승시키는 전처리를 실행하도록 구성되는 전처리부와, 상기 전처리의 실행 후에, 상기 전극에 플라스마를 착화시키지 않고 RF 전력을 인가하도록 구성되는 전력 인가부와, 상기 전력 인가부에 의해 인가된 상기 RF 전력에 관한 물리량을 측정하도록 구성되는 측정부와, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 RF 전력에 관한 물리량에 기초하여, 상기 처리 용기 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 판정하도록 구성되는 판정부를 갖는다.
본 개시에 의하면, 처리 용기 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 고정밀도로 판정할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 구성을 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 일 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 제어하는 제어부의 개략적인 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 처리 용기 내의 부재를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 적재대에 RF 전력이 인가되었을 때의 플라스마 처리 장치의 전기적인 상태의 일례를 등가 회로에 의해 도시하는 도면이다.
도 5는 처리 용기 내의 부재의 온도와 시즈닝 처리의 반복 횟수의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 일 실시 형태에 따른 플라스마 처리 방법의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 처리 용기 내의 부재의 온도가 포화한 후에 플라스마 처리를 개시하는 흐름의 구체예를 설명하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본원이 개시하는 플라스마 처리 장치 및 부재 온도 측정 방법의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 의해, 개시하는 플라스마 처리 장치 및 부재 온도 측정 방법이 한정되는 것은 아니다.
그런데, 플라스마 처리 장치에서는, 처리 용기 내에 마련된 온도계에 의한 계측 결과를 사용해서 처리 용기 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 판정하고, 처리 용기 내의 부재의 온도가 포화한 경우에 시즈닝 처리의 반복을 종료시키는 경우가 있다. 그러나, 처리 용기 내에 온도계가 마련되는 경우, 온도계의 위치가 온도의 특이점으로 되기 때문에, 온도계에 의한 계측 결과의 정밀도가 저하되고, 결과적으로, 처리 용기 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 고정밀도로 판정하는 것이 곤란하다는 문제가 있다. 또한, 처리 용기 내의 부재의 온도의 균일성에 영향이 있다.
그래서, 처리 용기 내에 온도계를 마련하지 않고, 처리 용기 내의 부재의 온도의 포화를 고정밀도로 판정하는 것이 기대되고 있다.
[플라스마 처리 장치의 구성]
도 1은, 일 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치(10)의 구성을 도시하는 개략 단면도이다. 플라스마 처리 장치(10)는, 기밀하게 구성되어, 전기적으로 접지 전위로 된 처리 용기(1)를 갖는다. 처리 용기(1)는, 원통상으로 되고, 예를 들어 알루미늄 등으로 구성된다. 처리 용기(1)는, 플라스마가 생성되는 처리 공간을 구획 형성한다. 처리 용기(1) 내에는, 피처리체(work-piece)인 반도체 웨이퍼(이하, 단순히 「웨이퍼」라고 함)(W)를 수평하게 지지하는 적재대(2)가 마련되어 있다. 적재대(2)는, 기재(베이스)(2a) 및 정전 척(ESC: Electrostatic chuck)(6)을 포함하여 구성된다. 기재(2a)는, 도전성의 금속, 예를 들어 알루미늄 등으로 구성되어, 하부 전극으로서의 기능을 갖는다. 정전 척(6)은, 웨이퍼(W)를 정전 흡착하기 위한 기능을 갖는다. 적재대(2)는 지지대(4)에 지지된다. 지지대(4)는, 예를 들어 석영 등으로 이루어지는 지지 부재(3)에 지지된다. 또한, 적재대(2)의 상방의 외주에는, 예를 들어 단결정 실리콘으로 형성된 포커스 링(5)이 마련된다. 또한, 처리 용기(1) 내에는, 적재대(2) 및 지지대(4)의 주위를 둘러싸도록, 예를 들어 석영 등으로 이루어지는 원통상의 내벽 부재(3a)가 마련된다.
기재(2a)에는, 제1 정합기(11a)를 개재하여 제1 RF 전원(10a)이 접속되고, 또한 제2 정합기(11b)를 개재하여 제2 RF 전원(10b)이 접속된다. 제1 RF 전원(10a)은, 주로 플라스마 발생용의 것으로, 이 제1 RF 전원(10a)으로부터는 150MHz 내지 10MHz의 범위에서 선택되는 소정의 주파수의 고주파 전력이 적재대(2)의 기재(2a)에 공급되도록 구성된다. 또한, 제2 RF 전원(10b)은, 주로 이온 인입용(바이어스용)의 것으로, 이 제2 RF 전원(10b)으로부터는 제1 RF 전원(10a)보다 낮게 40MHz 내지 100KHz의 범위에서 선택되는 소정 주파수의 고주파 전력이 적재대(2)의 기재(2a)에 공급되도록 구성된다. 이와 같이, 적재대(2)는, 전압 인가 가능하게 구성되어 있다.
또한, 제1 RF 전원(10a)의 주파수는, 플라스마 발생과 동시에 적지 않게 이온 인입에도 작용하고, 주파수가 낮을수록, 이온 인입 작용의 비율이 커진다. 또한, 제2 RF 전원(10b)의 주파수는, 이온 인입과 동시에 적지 않게 플라스마 발생에도 작용하고, 주파수가 높을수록, 플라스마 발생 작용의 비율이 높아진다.
또한, 제1 정합기(11a)에는, 측정기(VM)가 마련된다. 측정기(VM)는, 제1 RF 전원(10a)으로부터 출력되어 제1 정합기(11a)를 경유해서 적재대(2)에 인가되는 RF 전력의 RF 전압인 Vpp(Voltage Peak to Peak)를 측정한다. Vpp는, 적재대(2)에 인가되는 RF 전력에 관한 물리량의 일례이다. 측정기(VM)는, 측정한 Vpp를 나타내는 RF 전압 데이터를 제어부(100)에 통지한다.
한편, 적재대(2)의 상방에는, 적재대(2)와 평행하게 대향하도록, 상부 전극으로서의 기능을 갖는 샤워 헤드(16)가 마련된다. 샤워 헤드(16)와 적재대(2)는, 한 쌍의 전극(상부 전극과 하부 전극)으로서 기능한다.
정전 척(6)은, 절연체(6b)의 사이에 전극(6a)을 개재시켜서 구성되고, 전극(6a)에는 직류 전원(12)이 접속된다. 그리고, 전극(6a)에 직류 전원(12)으로부터 직류 전압이 인가됨으로써, 쿨롱력에 의해 웨이퍼(W)가 흡착되도록 구성되어 있다.
적재대(2)의 내부에는, 냉매 유로(2d)가 형성되어 있고, 냉매 유로(2d)에는, 냉매 입구 배관(2b), 냉매 출구 배관(2c)이 접속되어 있다. 그리고, 냉매 유로(2d) 중에 적절한 냉매, 예를 들어 냉각수 등을 순환시킴으로써, 적재대(2)를 소정의 온도로 제어 가능하게 구성되어 있다. 또한, 적재대(2) 등을 관통하도록, 웨이퍼(W)의 이면에 헬륨 가스 등의 냉열 전달용 가스(백 사이드 가스)를 공급하기 위한 가스 공급관(30)이 마련되어 있고, 가스 공급관(30)은, 도시하지 않은 가스 공급원에 접속되어 있다. 이러한 구성에 의해, 적재대(2)의 상면에 정전 척(6)에 의해 흡착 보유 지지된 웨이퍼(W)를, 소정의 온도로 제어한다.
또한, 적재대(2)의 상방의 외주에 마련되는 포커스 링(5)도 소정의 온도로 제어된다. 또한, 적재대(2) 또는 정전 척(6)의 내부에 히터를 마련하여, 히터를 소정의 온도로 가열함으로써, 웨이퍼(W) 및 포커스 링(5)을 소정의 온도로 제어해도 된다.
적재대(2)에는, 복수, 예를 들어 3개의 핀용 관통 구멍(200)이 마련되어 있고(도 1에는 1개만 도시함), 이들 핀용 관통 구멍(200)의 내부에는, 각각 리프터 핀(61)이 배치되어 있다. 리프터 핀(61)은, 구동 기구(62)에 접속되어 있어, 구동 기구(62)에 의해 상하 이동된다.
상기한 샤워 헤드(16)는, 처리 용기(1)의 천장벽 부분에 마련되어 있다. 샤워 헤드(16)는, 본체부(16a)와 전극판을 이루는 상부 천장판(16b)을 구비하고 있고, 절연성 부재(95)를 개재해서 처리 용기(1)의 상부에 지지된다. 본체부(16a)는, 도전성 재료, 예를 들어 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지고, 그 하부에 상부 천장판(16b)을 착탈 가능하게 지지할 수 있도록 구성되어 있다.
본체부(16a)는, 내부에 가스 확산실(16c)이 마련되어 있다. 또한, 본체부(16a)는, 가스 확산실(16c)의 하부에 위치하도록, 저부에, 다수의 가스 통류 구멍(16d)이 형성되어 있다. 또한, 상부 천장판(16b)은, 당해 상부 천장판(16b)을 두께 방향으로 관통하도록 가스 도입 구멍(16e)이, 상기한 가스 통류 구멍(16d)과 겹치도록 마련되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 가스 확산실(16c)에 공급된 처리 가스는, 가스 통류 구멍(16d) 및 가스 도입 구멍(16e)을 통해서 처리 용기(1) 내에 샤워 형상으로 분산되어 공급된다.
본체부(16a)에는, 가스 확산실(16c)에 처리 가스를 도입하기 위한 가스 도입구(16g)가 형성되어 있다. 가스 도입구(16g)에는, 가스 공급 배관(15a)의 일단이 접속되어 있다. 이 가스 공급 배관(15a)의 타단에는, 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급원(가스 공급부)(15)이 접속된다. 가스 공급 배관(15a)에는, 상류측부터 순서대로 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(15b) 및 개폐 밸브(V2)가 마련되어 있다. 가스 확산실(16c)에는, 가스 공급 배관(15a)을 통해서, 처리 가스 공급원(15)으로부터 플라스마 에칭을 위한 처리 가스가 공급된다. 처리 용기(1) 내에는, 가스 확산실(16c)로부터 가스 통류 구멍(16d) 및 가스 도입 구멍(16e)을 통해서, 샤워 형상으로 분산되어 처리 가스가 공급된다.
상기한 상부 전극으로서의 샤워 헤드(16)에는, 저역 통과 필터(LPF)(71)를 개재하여 가변 직류 전원(72)이 전기적으로 접속되어 있다. 이 가변 직류 전원(72)은, 온·오프 스위치(73)에 의해 급전의 온·오프가 가능하게 구성되어 있다. 가변 직류 전원(72)의 전류·전압 그리고 온·오프 스위치(73)의 온·오프는, 후술하는 제어부(100)에 의해 제어된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 제1 RF 전원(10a), 제2 RF 전원(10b)으로부터 고주파가 적재대(2)에 인가되어 처리 공간에 플라스마가 발생할 때는, 필요에 따라 제어부(100)에 의해 온·오프 스위치(73)가 온으로 되어, 상부 전극으로서의 샤워 헤드(16)에 소정의 직류 전압이 인가된다.
처리 용기(1)의 측벽으로부터 샤워 헤드(16)의 높이 위치보다도 상방으로 연장되도록 원통상의 접지 도체(1a)가 마련되어 있다. 이 원통상의 접지 도체(1a)는 그 상부에 천장벽을 갖고 있다.
처리 용기(1)의 저부에는, 배기구(81)가 형성되어 있다. 배기구(81)에는, 배기관(82)을 개재하여 제1 배기 장치(83)가 접속되어 있다. 제1 배기 장치(83)는, 진공 펌프를 갖고 있으며, 이 진공 펌프를 작동시킴으로써 처리 용기(1) 내를 소정의 진공도까지 감압할 수 있도록 구성되어 있다. 한편, 처리 용기(1) 내의 측벽에는, 웨이퍼(W)의 반입출구(84)가 마련되어 있고, 이 반입출구(84)에는, 당해 반입출구(84)를 개폐하는 게이트 밸브(85)가 마련되어 있다.
처리 용기(1)의 측부 내측에는, 내벽면을 따라 데포지션 실드(86)가 마련되어 있다. 데포지션 실드(86)는, 처리 용기(1)에 에칭 부생성물(데포지션)이 부착되는 것을 방지한다. 이 데포지션 실드(86)의 웨이퍼(W)와 대략 동일한 높이 위치에는, 그랜드에 대한 전위가 제어 가능하게 접속된 도전성 부재(GND 블록)(89)가 마련되어 있고, 이에 의해 이상 방전이 방지된다. 또한, 데포지션 실드(86)의 하단부 부근에는, 내벽 부재(3a)를 따라 연장되는 데포지션 실드(87)가 마련되어 있다. 데포지션 실드(86, 87)는 착탈 가능하게 되어 있다.
상기 구성의 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.
[제어부의 구성]
이어서, 제어부(100)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 2는, 일 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치(10)를 제어하는 제어부(100)의 개략적인 구성을 도시하는 블록도이다. 제어부(100)는, 예를 들어 컴퓨터이며, 외부 인터페이스(110)와, 프로세스 컨트롤러(120)와, 유저 인터페이스(130)와, 기억부(140)를 갖는다.
외부 인터페이스(110)는, 플라스마 처리 장치(10)의 각 부와 통신 가능하게 구성되어, 각종 데이터를 입출력한다. 예를 들어, 외부 인터페이스(110)에는, 적재대(2)에 인가되는 RF 전력의 Vpp를 나타내는 RF 전압 데이터가 측정기(VM)로부터 입력된다.
프로세스 컨트롤러(120)는, CPU(Central Processing Unit)를 구비하여 플라스마 처리 장치(10)의 각 부를 제어한다.
유저 인터페이스(130)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(140)에는, 플라스마 처리 장치(10)에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 컨트롤러(120)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)이나, 처리 조건 데이터 등이 기억된 레시피가 저장되어 있다. 예를 들어, 기억부(140)에는, 판정 기준 정보(141)가 저장되어 있다. 판정 기준 정보(141)는, 후술하는 시즈닝 처리가 실행될 때 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 판정할 때의 기준이 되는 데이터이며, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화한 상태에서 미리 측정된 Vpp를 나타내는 데이터이다. 판정 기준 정보(141)의 상세에 대해서는, 후술한다. 또한, 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터는, 컴퓨터로 판독 가능한 컴퓨터 기록 매체(예를 들어, 하드 디스크, DVD 등의 광 디스크, 플렉시블 디스크, 반도체 메모리 등)에 기억되어 있어도 된다. 또한, 제어 프로그램이나 레시피, 파라미터는, 다른 장치에 기억되어, 예를 들어 전용 회선을 통해서 온라인으로 판독하여 이용되어도 된다.
프로세스 컨트롤러(120)는, 프로그램이나 데이터를 저장하기 위한 내부 메모리를 갖고, 기억부(140)에 기억된 제어 프로그램을 판독하여, 판독한 제어 프로그램의 처리를 실행한다. 프로세스 컨트롤러(120)는, 제어 프로그램이 동작함으로써 각종 처리부로서 기능한다. 예를 들어, 프로세스 컨트롤러(120)는, 시즈닝 처리부(121), 플라스마 처리부(122), 전력 인가부(123), 측정부(124), 취득부(125) 및 판정부(126)의 기능을 갖는다. 또한, 일 실시 형태에서는, 프로세스 컨트롤러(120)가, 각종 처리부로서 기능하는 경우를 예로 들어 설명하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 시즈닝 처리부(121), 플라스마 처리부(122), 전력 인가부(123), 측정부(124), 취득부(125) 및 판정부(126)의 기능을 복수의 컨트롤러에서 분산해서 실현해도 된다.
그런데, 플라스마 처리 장치(10)는, 웨이퍼(W)에 대한 플라스마 처리를 행하기 전에, 플라스마를 착화해서 처리 용기(1) 내의 부재의 온도를 상승시키는 전처리를 행한다. 이 전처리는, 시즈닝 처리라고도 불린다. 시즈닝 처리는, 예를 들어 적재대(2)에 더미 웨이퍼가 적재된 상태에서 플라스마를 착화함으로써 실현된다. 시즈닝 처리는, 예를 들어 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화할 때까지, 미리 정해진 횟수 반복해서 실행된다. 단, 시즈닝 처리를 반복하는 횟수가 과잉일 경우에는, 웨이퍼(W)에 대한 플라스마 처리를 개시하는 타이밍이 지연되어, 플라스마 처리 장치(10)의 가동률(스루풋)이 저하된다.
이 때문에, 플라스마 처리 장치(10)에서는, 처리 용기(1) 내에 마련된 온도계에 의한 계측 결과를 사용해서 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 판정하고, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화한 경우에 시즈닝 처리의 반복을 종료시키는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 처리 용기(1) 내에 온도계가 마련되는 경우, 온도계의 위치가 온도의 특이점으로 되기 때문에, 온도계에 의한 계측 결과의 정밀도가 저하되고, 결과적으로, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 고정밀도로 판정하는 것이 곤란하다는 문제가 있다. 또한, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도의 균일성에 영향이 있다.
그래서, 일 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치(10)에서는, 처리 용기(1) 내에 온도계를 마련하지 않고, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도의 포화를 판정한다. 구체적으로는, 플라스마 처리 장치(10)는, 적재대(2)에 인가되는 RF 전력의 Vpp를 사용하여, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 판정한다.
여기서, 도 3 및 도 4를 참조하여, 적재대(2)에 인가되는 RF 전력의 Vpp와 처리 용기(1) 내의 부재의 온도의 관계에 대해서 설명한다.
도 3은, 처리 용기(1) 내의 부재를 모식적으로 도시하는 도면이다. 처리 용기(1) 내에는, 플라스마가 생성되는 처리 공간이 형성되어 있고, 처리 공간에는, 예를 들어 처리 용기(1)의 내벽면, 하부 전극인 적재대(2), 지지대(4), 포커스 링(5), 상부 전극인 샤워 헤드(16) 및 절연성 부재(95)가 면하고 있다. 적재대(2)에는, 예를 들어 플라스마가 생성될 때, 제1 RF 전원(10a)으로부터 소정의 주파수의 RF 전력이 인가된다.
도 4는, 적재대(2)에 RF 전력이 인가되었을 때의 플라스마 처리 장치(10)의 전기적인 상태의 일례를 등가 회로에 의해 도시하는 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 플라스마 처리 장치(10)는, 적재대(2)에 RF 전력이 인가된 경우, 전원(201), 매처(202) 및 처리 공간(203)으로 나뉘어서 나타내진다. 전원(201)은, 예를 들어 도 1에서의 제1 RF 전원(10a)을 포함한다. 매처(202)는, 예를 들어 도 1에서의 제1 정합기(11a)를 포함하고, 제1 정합기(11a)의 회로 구성으로서 배리어블 콘덴서(C1, C2)를 포함한다. 또한, 매처(202)는, 예를 들어 제1 정합기(11a)의 회로 구성에, 도 1에서의 측정기(VM)를 포함한다. 측정기(VM)는, 제1 RF 전원(10a)으로부터 출력되어 제1 정합기(11a)를 경유해서 적재대(2)에 인가되는 RF 전력의 RF 전압인 Vpp를 측정하여, Vpp를 나타내는 RF 전압 데이터를 제어부(100)에 통지한다. 처리 공간(203)은, 처리 용기(1) 내에 배치된 부재로서, 예를 들어 처리 용기(1)의 내벽면, 하부 전극인 적재대(2), 지지대(4), 포커스 링(5), 상부 전극인 샤워 헤드(16) 및 절연성 부재(95)를 포함한다. 적재대(2)에 RF 전력이 인가된 경우, 처리 용기(1)의 내벽면, 적재대(2) 및 포커스 링(5)은, 예를 들어 저항(R1, R2, R5)으로 간주된다. 또한, 지지대(4) 및 절연성 부재(95)는, 예를 들어 콘덴서(C4, C95)로 간주된다. 또한, 샤워 헤드(16)의 본체부(16a) 및 상부 천장판(16b)은, 예를 들어 저항(R16a, R16b)으로 간주된다. 또한, 샤워 헤드(16)와 적재대(2) 사이의 공극은, 콘덴서(CGap)로 간주된다. 처리 용기(1) 내의 부재의 합성 임피던스(Z)는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도(T)의 변화에 따라서 변화한다. 그리고, 옴의 법칙에 의해 Vpp=Z·I가 성립하므로, RF 전류(I)가 일정한 경우에는, 적재대(2)에 인가되는 RF 전력의 Vpp는, 합성 임피던스(Z)의 변화에 따라서 변화한다. 바꾸어 말하면, Vpp는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도(T)의 변화에 따라서 변화한다. 따라서, 처리 용기(1) 내에 온도계가 마련되지 않는 경우에도, Vpp를 측정함으로써, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 판정할 수 있음을 알 수 있다.
플라스마가 생성되는 경우, 제1 RF 전원(10a)에 의해 출력된 RF 전력은, 부하(플라스마)측에 흡수되기 때문에 반사파는 관측되지 않거나, 혹은 관측값이 작다. 또한, 반사파의 크기는 부하 임피던스의 변화에 따라 정해지기 때문에, 플라스마 상태가 바뀜으로써 변화한다. 반사파와 마찬가지로, Vpp도 외란 영향에 의한 부하 임피던스의 변화에 따라서 값이 변동한다. 이 때문에, 플라스마 착화 시에는, Vpp의 측정값의 신뢰성은 낮아, Vpp를 사용해서 온도 측정을 행하면 온도 측정이 부정확해질 우려가 있다.
한편, 하부 전극인 적재대(2)로부터 방사되는 RF를 상부 전극인 샤워 헤드(16)의 상부 천장판(16b)에서 전반사시킨 경우, 플라스마는 생성되지 않고 주어진 전력은 적재대(2)에 반사파로서 돌아간다. 플라스마 비착화 시에는, 가스 유량이나 압력과 같은 처리 용기(1) 내의 컨디션의 영향을 경감해서 임피던스의 변화를 억제할 수 있고, 또한 RF는 부하측에서 흡수되지 않고 전반사하기 때문에, 반사파의 크기는 일정 값이 얻어진다. 그리고, RF를 전반사시킨 경우의 Vpp는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도(T)의 변화에 수반하는 합성 임피던스(Z)의 변화에 따라서 변화한다. 이 때문에, 플라스마 처리 장치(10)는, 1회의 시즈닝 처리의 실행 후에, RF를 전반사시킨 경우의 Vpp를 측정하고, 측정된 Vpp에 기초하여, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 판정한다.
도 2의 설명으로 돌아간다. 시즈닝 처리부(121)는, 플라스마 처리 장치(10)의 각 부를 제어하여, 시즈닝 처리를 실행한다. 예를 들어, 시즈닝 처리부(121)는, 실행하는 시즈닝 처리에 따른 레시피 등을 기억부(140)로부터 판독하고, 판독한 레시피 등에 기초하여, 플라스마 처리 장치(10)의 각 부를 제어한다. 시즈닝 처리는, 예를 들어 적재대(2)에 더미 웨이퍼가 적재된 상태에서 플라스마를 착화함으로써 실현된다. 일 실시 형태에서는, 시즈닝 처리부(121)는, 시즈닝 처리를 복수회 반복해서 실행한다. 시즈닝 처리의 반복에 수반하여, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 점차 상승한다.
플라스마 처리부(122)는, 플라스마 처리 장치(10)의 각 부를 제어하여, 처리 용기(1) 내에 반입되는 웨이퍼(W)에 대하여 플라스마 처리를 실시한다. 예를 들어, 플라스마 처리부(122)는, 실행하는 플라스마 에칭에 따른 레시피 등을 기억부(140)로부터 판독하고, 판독한 레시피 등에 기초하여, 플라스마 처리 장치(10)의 각 부를 제어한다. 플라스마 처리부(122)는, 시즈닝 처리부(121)에 의한 시즈닝 처리의 반복이 정지된 후에, 웨이퍼(W)에 대하여 플라스마 처리를 실시한다.
전력 인가부(123)는, 시즈닝 처리의 실행 후에, 적재대(2)에 플라스마를 착화시키지 않고 RF 전력을 인가한다. 즉, 전력 인가부(123)는, 시즈닝 처리의 실행 후에, 플라스마가 생성되지 않고 전반사가 일어나는 레벨의 RF 전력을 제1 RF 전원(10a)으로부터 적재대(2)에 인가한다. 예를 들어, 전력 인가부(123)는, 1회의 시즈닝 처리가 완료될 때마다, 적재대(2)에 플라스마를 착화시키지 않고 RF 전력을 인가한다.
또한, 전력 인가부(123)는, 웨이퍼(W)에 대하여 플라스마 처리가 실시된 후에, 적재대(2)에 플라스마를 착화시키지 않고 RF 전력을 인가한다. 즉, 전력 인가부(123)는, 웨이퍼(W)에 대하여 플라스마 처리가 실시된 후에, 플라스마가 생성되지 않고 전반사가 일어나는 레벨의 RF 전력을 제1 RF 전원(10a)으로부터 적재대(2)에 인가한다.
측정부(124)는, 전력 인가부(123)에 의해 인가된 RF 전력에 관한 물리량을 측정한다. 구체적으로는, 측정부(124)는, 외부 인터페이스(110)에 입력되는 RF 전압 데이터가 나타내는, RF 전력의 Vpp를 사용하여, RF 전력에 관한 물리량으로서 Vpp를 측정한다. 측정부(124)는, 1회의 시즈닝 처리가 완료될 때마다, Vpp를 측정한다. Vpp를 측정하는 측정 타이밍으로서는, 예를 들어 1회의 시즈닝 처리가 완료되어 플라스마가 소실되는 타이밍이나, 플라스마가 소실되고 나서 소정 시간이 경과한 타이밍 등을 들 수 있다. 또한, 각 시즈닝 처리에 대응하는 측정 타이밍은, 일치하는 것이 바람직하다.
또한, 측정부(124)는, 웨이퍼(W)에 대하여 플라스마 처리가 실시된 후에, 전력 인가부(123)에 의해 인가된 RF 전력에 관한 물리량을 측정한다. 즉, 측정부(124)는, 웨이퍼(W)에 대하여 플라스마 처리가 실시된 후에, RF 전력에 관한 물리량으로서 Vpp를 측정한다.
취득부(125)는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화한 상태에서 미리 측정된 Vpp를 나타내는 판정 기준 정보(141)를 취득한다. 예를 들어, 취득부(125)는, 판정 기준 정보(141)를 기억부(140)로부터 판독해서 취득한다. 판정 기준 정보(141)를 취득하는 타이밍은, 임의의 타이밍이어도 되지만, 예를 들어 1회째의 시즈닝 처리를 아직 실행하지 않은 타이밍 등이어도 된다. 또한, 일 실시 형태에서는, 판정 기준 정보(141)가 기억부(140)에 미리 저장되어 있는 것으로 했지만, 판정 기준 정보(141)가 다른 장치에 기억되어 있는 경우, 취득부(125)는, 네트워크를 통해서 판정 기준 정보(141)를 취득해도 된다.
여기서, 도 5를 참조하여, 판정 기준 정보(141)에 대해서 더 설명한다. 도 5는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도와 시즈닝 처리의 반복 횟수의 관계의 일례를 도시하는 도면이다. 도 5는, 시즈닝 처리를 반복해서 실행할 때, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도를 측정한 결과이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도는, 시즈닝 처리의 반복에 수반해서, 점차 상승하여, 일정 포화점에 도달한다. 또한, 1회의 시즈닝 처리와 다음 번의 시즈닝 처리 사이에는, 더미 웨이퍼의 교환에 의한 인터벌 기간이 마련되므로, 해당 인터벌 기간에서는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 일시적으로 강하한다.
이와 같이, 플라스마 처리 장치(10)에서는, 시즈닝 처리의 반복에 수반해서, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 상승하여, 최종적으로 일정 포화점에 도달한다. 또한, Vpp가 처리 용기(1) 내의 부재의 온도의 변화에 따라서 변화하기 때문에, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 일정 포화점에 도달할 경우에, Vpp도 일정 포화점에 도달한다.
그래서, 예를 들어 실험 등에 의해, 시즈닝 처리를 반복해서 실행하여, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화한 상태에서 Vpp를 측정한다. 그리고, 측정된 Vpp가 판정 기준 정보(141)로서 기억부(140)에 미리 저장된다. 예를 들어, 도 5에서는, 6회째의 시즈닝 처리가 실행된 후의 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가, 5회째의 시즈닝 처리가 실행된 후의 처리 용기(1) 내의 부재의 온도로부터 변화하지 않았다. 이 경우, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했다고 생각되므로, 6회째의 시즈닝 처리가 실행된 후에 측정된 Vpp가 판정 기준 정보(141)로서 기억부(140)에 미리 저장된다.
도 2의 설명으로 돌아간다. 판정부(126)는, 측정부(124)에 의해 측정된 Vpp에 기초하여, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 판정한다. 즉, 판정부(126)는, 측정부(124)에 의해 측정된 Vpp를 취득부(125)에 의해 취득된 판정 기준 정보(141)에 의해 나타내지는 Vpp(이하, 적절히 「기준 Vpp」라고 칭함)와 비교함으로써, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 판정한다. 일 실시 형태에서는, 판정부(126)는, 측정부(124)에 의해 측정된 Vpp가 기준 Vpp의 허용 범위 내인지 여부를 판정함으로써, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 판정한다. 기준 Vpp의 허용 범위란, 기준 Vpp에 대하여 기준 Vpp보다도 낮은 허용값(하한값)부터 기준 Vpp보다도 높은 허용값(상한값)까지의 범위이다.
그리고, 판정부(126)는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화하지 않았다고 판정했을 경우에, 시즈닝 처리부(121)에 의한 시즈닝 처리의 반복을 계속시킨다. 한편, 판정부(126)는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했다고 판정한 경우에, 시즈닝 처리부(121)에 의한 시즈닝 처리의 반복을 정지시킨다.
이에 의해, 플라스마 처리 장치(10)에서는, 처리 용기(1) 내에 온도계를 마련하지 않고, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도의 포화를 고정밀도로 판정할 수 있어, 결과적으로, 시즈닝 처리의 과잉 반복을 억제할 수 있다.
또한, 이 후, 웨이퍼(W)에 대한 플라스마 처리를 실시할 때, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화한 상태인 것의 재현성을 높이기 위해서, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했다고 판정하고, 시즈닝 처리의 반복을 정지시키기 전에, 미리 정한 횟수의 시즈닝 처리를 추가해도 된다.
또한, 판정부(126)는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 허용되는 온도 범위보다 낮은 상태, 즉, 기준 Vpp의 허용 범위의 하한값보다 낮아, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화하지 않았다고 판정했을 경우에, 또한 시즈닝 처리가 소정 횟수 반복되었는지 여부를 판정해도 된다. 그리고, 판정부(126)는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화하지 않았고 또한 시즈닝 처리가 소정 횟수 반복되지 않았다고 판정한 경우, 시즈닝 처리의 반복을 계속시켜도 된다. 한편, 판정부(126)는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화하지 않았고 또한 시즈닝 처리가 소정 횟수 반복되었다고 판정한 경우, 경고를 통지해도 된다. 또한, 판정부(126)는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 허용되는 온도 범위보다 높은 상태, 즉, 기준 Vpp의 허용 범위의 상한값보다 높은 경우, 경고를 통지해도 된다. 이러한 경고는, 시즈닝 처리가 하드의 고장 등의 이유에 의해 정상적으로 행하여지고 있지 않은 취지를 플라스마 처리 장치(10)의 관리자 등에게 통지할 수 있으면, 어떤 방식이어도 된다. 예를 들어, 판정부(126)는, 유저 인터페이스(130)에 시즈닝 처리의 이상을 통지하는 메시지를 출력한다.
이에 의해, 플라스마 처리 장치(10)는, 시즈닝 처리의 이상을 적절하게 통지할 수 있다.
또한, 판정부(126)는, 웨이퍼(W)에 대한 플라스마 처리가 실시된 후에 측정부(124)에 의해 측정된 Vpp에 기초하여, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도의 포화가 유지되고 있는지 여부를 판정한다. 즉, 판정부(126)는, 웨이퍼(W)에 대한 플라스마 처리가 실시된 후에 측정부(124)에 의해 측정된 Vpp를 기준 Vpp와 비교함으로써, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도의 포화가 유지되고 있는지 여부를 판정한다. 일 실시 형태에서는, 판정부(126)는, 웨이퍼(W)에 대한 플라스마 처리가 실시된 후에 측정부(124)에 의해 측정된 Vpp가 기준 Vpp의 허용 범위 내인지의 여부를 판정함으로써, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도의 포화가 유지되고 있는지 여부를 판정한다.
그리고, 판정부(126)는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도의 포화가 유지되고 있지 않다고 판정한 경우에, 경고를 통지한다. 이 경고는, 플라스마 처리가 하드의 고장 등의 이유에 의해 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 허용되는 온도 범위보다 높은 상태, 혹은 낮은 상태에서 행하여지고 있는 것을 나타내고 있으며, 웨이퍼(W)에 대한 플라스마 처리가 정상적으로 행하여지고 있지 않은 취지를 플라스마 처리 장치(10)의 관리자 등에게 통지할 수 있으면, 어떤 방식이어도 된다. 예를 들어, 판정부(126)는, 유저 인터페이스(130)에 플라스마 처리의 이상을 통지하는 메시지를 출력한다.
이에 의해, 플라스마 처리 장치(10)는, 플라스마 처리의 이상을 적절하게 통지할 수 있다.
[처리의 흐름]
이어서, 플라스마 처리 장치(10)가 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 판정하는 부재 온도 판정 처리를 포함하고, 부재 온도 판정 처리에 의한 판정 결과에 따라서 웨이퍼(W)에 대한 플라스마 처리를 개시하는 플라스마 처리 방법의 흐름에 대해서 설명한다. 도 6은, 일 실시 형태에 따른 플라스마 처리 방법의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도이다.
취득부(125)는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화한 상태에서 미리 측정된 Vpp를 나타내는 판정 기준 정보(141)를 취득한다(스텝 S11). 예를 들어, 취득부(125)는, 1회째의 시즈닝 처리를 아직 실행하고 있지 않은 타이밍에, 판정 기준 정보(141)를 취득한다.
시즈닝 처리부(121)는, 예를 들어 적재대(2)에 더미 웨이퍼가 적재된 상태에서 플라스마를 착화함으로써, 시즈닝 처리를 실행한다(스텝 S12). 시즈닝 처리의 실행 후에, 플라스마가 소실된 상태에서 더미 웨이퍼의 교환이 행하여진다.
전력 인가부(123)는, 시즈닝 처리의 실행 후에, 적재대(2)에 플라스마를 착화시키지 않고 RF 전력을 인가한다(스텝 S13). 이때, 전력 인가부(123)는, 적재대(2)에 더미 웨이퍼가 적재된 상태에서 RF 전력을 인가한다. 적재대(2)에 더미 웨이퍼가 적재된 상태에서 RF 전력을 인가함으로써, 의도하지 않게 플라스마가 착화한 경우에 적재대(2)를 플라스마로부터 보호할 수 있다.
측정부(124)는, 인가된 RF 전력에 관한 물리량으로서 Vpp를 측정한다(스텝 S14).
판정부(126)는, 측정된 Vpp가 판정 기준 정보(141)에 의해 나타내지는 기준 Vpp의 허용 범위 내인지 여부를 판정함으로써, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 판정한다(스텝 S15).
측정된 Vpp가 기준 Vpp의 허용 범위의 하한값보다 낮아, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화하지 않았다고 판정했을 경우(스텝 S15: "예"), 판정부(126)는, 시즈닝 처리가 소정 횟수 반복되었는지 여부를 판정한다(스텝 S16). 시즈닝 처리가 소정 횟수 반복되지 않았다고 판정한 경우(스텝 S16: "아니오"), 판정부(126)는, 처리를 스텝 S12로 되돌려서, 시즈닝 처리의 반복을 계속시킨다.
한편, 시즈닝 처리가 소정 횟수 반복되었다고 판정한 경우(스텝 S16: "예"), 시즈닝 처리가 정상적으로 행하여지고 있지 않기 때문에, 판정부(126)는 경고를 통지하고(스텝 S17), 처리를 종료한다.
한편, 측정된 Vpp가 기준 Vpp의 허용 범위의 상한값보다 높고, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 허용되는 온도 범위보다 높다고 판정한 경우(스텝 S15: "아니오", 스텝 S18: "예"), 시즈닝 처리가 정상적으로 행하여지고 있지 않기 때문에, 판정부(126)는 경고를 통지하고(스텝 S17), 처리를 종료한다.
한편, 측정된 Vpp가 기준 Vpp의 허용 범위 내이며, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했다고 판정한 경우(스텝 S15: "아니오", 스텝 S18: "아니오"), 판정부(126)는 시즈닝 처리의 반복을 정지시킨다(스텝 S19). 또한, 이 후, 스텝 20에서 웨이퍼(W)에 대한 플라스마 처리를 실시할 때, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화한 상태인 것의 재현성을 높이기 위해서, 시즈닝 처리의 반복을 정지시키기 전에, 미리 정한 횟수의 시즈닝 처리를 추가해도 된다.
플라스마 처리부(122)는, 시즈닝 처리의 반복이 정지된 후에, 웨이퍼(W)에 대하여 플라스마 처리를 실시한다(스텝 S20). 플라스마 처리의 실행 후에, 플라스마가 소실된 상태에서 웨이퍼(W)의 교환이 행하여진다.
전력 인가부(123)는, 웨이퍼(W)에 대하여 플라스마 처리가 실시된 후에, 적재대(2)에 플라스마를 착화시키지 않고 RF 전력을 인가한다(스텝 S21). 이때, 전력 인가부(123)는, 적재대(2)에 웨이퍼(W)가 적재된 상태에서 RF 전력을 인가한다. 적재대(2)에 웨이퍼(W)가 적재된 상태에서 RF 전력을 인가함으로써, 의도하지 않게 플라스마가 착화한 경우에 적재대(2)를 플라스마로부터 보호할 수 있다.
측정부(124)는, 인가된 RF 전력에 관한 물리량으로서 Vpp를 측정한다(스텝 S22).
판정부(126)는, 측정된 Vpp가 판정 기준 정보(141)에 의해 나타내지는 기준 Vpp의 허용 범위 내인지 여부를 판정함으로써, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도의 포화가 유지되어 있는지 여부를 판정한다(스텝 S23). 측정된 Vpp가 기준 Vpp의 허용 범위 내이며, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도의 포화가 유지되고 있다고 판정한 경우(스텝 S23: "예"), 판정부(126)는, 플라스마 처리 완료된 웨이퍼(W)의 매수가 소정 매수에 도달했는지 여부를 판정한다(스텝 S24). 플라스마 처리 완료된 웨이퍼(W)의 매수가 소정 매수에 도달하지 않았다고 판정했을 경우(스텝 S24: "아니오"), 판정부(126)는, 처리를 스텝 S20으로 되돌려서, 플라스마 처리의 반복을 계속시킨다.
한편, 플라스마 처리 완료된 웨이퍼(W)의 매수가 소정 매수에 도달했다고 판정한 경우(스텝 S24: "예"), 판정부(126)는 처리를 종료한다.
한편, 측정된 Vpp가 기준 Vpp의 허용 범위 내에 도달하지 않아, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도의 포화가 유지되고 있지 않은 경우(스텝 S23: "아니오"), 플라스마 처리가 정상적으로 행하여지지 않았기 때문에, 판정부(126)는 이하의 처리를 행한다. 즉, 판정부(126)는 경고를 통지하고(스텝 S25), 처리를 종료한다.
이어서, 구체적인 일례를 설명한다. 도 7은, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화한 후에 플라스마 처리를 개시하는 흐름의 구체예를 설명하는 도면이다.
예를 들어, 도 7에 도시하는 바와 같이, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도는, 시즈닝 처리의 반복에 수반해서, 점차 상승하여, 4회째의 시즈닝 처리가 실행된 후에, 일정 포화점 부근의 온도에 도달하는 것으로 한다. 또한, Vpp가 처리 용기(1) 내의 부재의 온도의 변화에 따라서 변화하기 때문에, 4회째의 시즈닝 처리가 실행된 후에, Vpp도 기준 Vpp 부근의 값에 도달하는 것으로 한다. 이 경우, 플라스마 처리 장치(10)는, Vpp가 기준 Vpp의 허용 범위 내이기 때문에, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했다고 판정하고, 시즈닝 처리의 반복을 정지시킨다. 이에 의해, 시즈닝 처리의 과잉 반복을 억제할 수 있어, 1회째의 플라스마 처리를 개시하는 타이밍의 지연을 저감할 수 있다. 결과적으로, 플라스마 처리 장치(10)의 가동률(스루풋)을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이, 일 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치(10)는, 처리 용기(1) 및 적재대(2)를 갖는 플라스마 처리 장치이며, 시즈닝 처리부(121)와, 전력 인가부(123)와, 측정부(124)와, 판정부(126)를 갖는다. 시즈닝 처리부(121)는, 플라스마를 착화해서 처리 용기(1) 내의 부재의 온도를 상승시키는 시즈닝 처리를 실행한다. 전력 인가부(123)는, 시즈닝 처리의 실행 후에, 적재대(2)에 플라스마를 착화시키지 않고 RF 전력을 인가한다. 측정부(124)는, 전력 인가부(123)에 의해 인가된 RF 전력에 관한 물리량을 측정한다. 판정부(126)는, 측정부(124)에 의해 측정된 RF 전력에 관한 물리량에 기초하여, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 판정한다. 이에 의해, 플라스마 처리 장치(10)는, 처리 용기(1) 내에 온도계를 마련하지 않고, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 고정밀도로 판정할 수 있다.
또한, 일 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치(10)는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화한 상태에서 미리 측정된 RF 전력에 관한 물리량을 나타내는 판정 기준 정보(141)를 취득하는 취득부(125)를 갖는다. 판정부(126)는, 측정부(124)에 의해 측정된 RF 전력에 관한 물리량을 취득부(125)에 의해 취득된 판정 기준 정보(131)에 의해 나타내지는 RF 전력에 관한 물리량과 비교함으로써, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 판정한다. 이에 의해, 플라스마 처리 장치는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화한 상태에서 미리 측정된 RF 전력에 관한 물리량을 사용하여, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 고정밀도로 판정할 수 있다.
또한, 시즈닝 처리부(121)는, 시즈닝 처리를 복수회 반복해서 실행한다. 전력 인가부(123)는, 1회의 시즈닝 처리가 완료될 때마다, 적재대(2)에 플라스마를 착화시키지 않고 RF 전력을 인가한다. 측정부(124)는, 1회의 시즈닝 처리가 완료될 때마다, RF 전력에 관한 물리량을 측정한다. 판정부(126)는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화하지 않았다고 판정했을 경우에, 시즈닝 처리부(121)에 의한 시즈닝 처리의 반복을 계속시킨다. 한편, 판정부(126)는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도가 포화했다고 판정한 경우에, 시즈닝 처리부(121)에 의한 시즈닝 처리의 반복을 정지시킨다. 이에 의해, 플라스마 처리 장치(10)는, 시즈닝 처리의 과잉 반복을 억제할 수 있어, 결과적으로, 플라스마 처리 장치(10)의 가동률(스루풋)을 향상시킬 수 있다.
또한, 일 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치(10)는, 처리 용기(1) 내에 반입되는 웨이퍼(W)에 대하여 플라스마 처리를 실시하는 플라스마 처리부(122)를 갖는다. 전력 인가부(123)는, 플라스마 처리가 실시된 후에, 적재대(2)에 플라스마를 착화시키지 않고 RF 전력을 또한 인가한다. 측정부(124)는, 플라스마 처리가 실시된 후에 전력 인가부(123)에 의해 인가된 RF 전력에 관한 물리량을 측정한다. 판정부(126)는, 플라스마 처리가 실시된 후에 측정부(124)에 의해 측정된 RF 전력에 관한 물리량에 기초하여, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도의 포화가 유지되고 있는지 여부를 판정한다. 이에 의해, 플라스마 처리 장치(10)는, 시즈닝 처리의 반복이 정지된 후에 웨이퍼(W)에 대하여 플라스마 처리가 실시될 때, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도의 포화가 유지되고 있는지 여부를 고정밀도로 판정할 수 있다.
또한, 판정부(126)는, 처리 용기(1) 내의 부재의 온도의 포화가 유지되고 있지 않다고 판정한 경우에, 경고를 통지한다. 이에 의해, 플라스마 처리 장치(10)는, 플라스마 처리의 이상을 적절하게 통지할 수 있다.
또한, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태에서 생략, 치환, 변경되어도 된다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 제1 RF 전원(10a)은 제1 정합기(11a)를 개재하여 기재(2a)에 접속되지만, 제1 정합기(11a)를 개재하여 상부 전극으로서의 샤워 헤드(16)에 접속되어도 된다. 이 경우에도, 플라스마 처리 장치(10)를 도 4와 같은 등가 회로로 나타낼 수 있기 때문에, 샤워 헤드(16)에 인가되는 RF 전력의 Vpp의 측정이 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 측정기(VM)는, 적재대(2)에 인가되는 RF 전력의 Vpp, 즉 RF 전압을 측정해서 출력하지만, RF 전류나, RF 전압과 RF 전력의 위상차를 측정해서 출력해도 된다. 또한, 측정기(VM)는, 측정한 RF 전압을 RF 전류로 나눔으로써 구해지는 임피던스를 출력해도 된다. 또한, 측정기(VM)는, 측정한 RF 전압과 RF 전류의 곱인 측정 개소에서의 RF 전력을 출력해도 된다. 또한, 측정기(VM)는, 시즈닝 처리를 아직 실행하지 않은 초기 상태로부터의 RF 전압의 변화량을 출력해도 된다. 또한, 측정기(VM)는, 시즈닝 처리를 아직 실행하지 않은 초기 상태로부터의 RF 전류의 변화량을 출력해도 된다. 또한, 측정기(VM)는, 시즈닝 처리를 아직 실행하지 않은 초기 상태로부터의 RF 전압과 RF 전력의 위상차의 변화량을 출력해도 된다. 또한, 측정기(VM)는, 시즈닝 처리를 아직 실행하지 않은 초기 상태로부터의 임피던스의 변화량을 출력해도 된다. 측정기(VM)로부터 출력되는 이들 값은, 적재대(2)에 인가되는 RF 전력에 관한 물리량의 일례이다.

Claims (7)

  1. 처리 용기 및 전극을 포함하는 플라스마 처리 장치이며,
    플라스마를 착화해서 상기 처리 용기 내의 부재의 온도를 상승시키는 전처리를 실행하도록 구성되는 전처리부와,
    상기 전처리의 실행 후에, 상기 전극에 플라스마를 착화시키지 않고 RF 전력을 인가하도록 구성되는 전력 인가부와,
    상기 전력 인가부에 의해 인가된 상기 RF 전력에 관한 물리량을 측정하도록 구성되는 측정부와,
    상기 측정부에 의해 측정된 상기 RF 전력에 관한 물리량에 기초하여, 상기 처리 용기 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 판정하도록 구성되는 판정부
    를 포함하는 플라스마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 처리 용기 내의 부재의 온도가 포화한 상태에서 미리 측정된 상기 RF 전력에 관한 물리량을 나타내는 판정 기준 정보를 취득하도록 구성되는 취득부를 더 포함하고,
    상기 판정부는, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 RF 전력에 관한 물리량을 상기 취득부에 의해 취득된 판정 기준 정보에 의해 나타내지는 상기 RF 전력에 관한 물리량과 비교함으로써, 상기 처리 용기 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 판정하도록 구성되는, 플라스마 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전처리부는, 상기 전처리를 복수회 반복해서 실행하도록 구성되고,
    상기 전력 인가부는, 1회의 상기 전처리가 완료될 때마다, 상기 전극에 플라스마를 착화시키지 않고 RF 전력을 인가하도록 구성되고,
    상기 측정부는, 1회의 상기 전처리가 완료될 때마다, 상기 RF 전력에 관한 물리량을 측정하도록 구성되고,
    상기 판정부는, 상기 처리 용기 내의 부재의 온도가 포화하지 않았다고 판정했을 경우에, 상기 전처리부에 의한 상기 전처리의 반복을 계속시키고, 상기 처리 용기 내의 부재의 온도가 포화했다고 판정한 경우에, 상기 전처리부에 의한 상기 전처리의 반복을 정지시키도록 구성되는, 플라스마 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전처리의 반복이 정지된 후에, 상기 처리 용기 내에 반입되는 피처리체에 대하여 플라스마 처리를 실시하도록 구성되는 플라스마 처리부를 더 포함하고,
    상기 전력 인가부는, 상기 플라스마 처리가 실시된 후에, 상기 전극에 플라스마를 착화시키지 않고 RF 전력을 또한 인가하도록 구성되고,
    상기 측정부는, 상기 플라스마 처리가 실시된 후에 상기 전력 인가부에 의해 인가된 상기 RF 전력에 관한 물리량을 측정하도록 구성되고,
    상기 판정부는, 상기 플라스마 처리가 실시된 후에 상기 측정부에 의해 측정된 상기 RF 전력에 관한 물리량에 기초하여, 상기 처리 용기 내의 부재의 온도의 포화가 유지되고 있는지 여부를 판정하도록 구성되는, 플라스마 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 판정부는, 상기 처리 용기 내의 부재의 온도의 포화가 유지되어 있지 않다고 판정한 경우에, 경고를 통지하도록 구성되는, 플라스마 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RF 전력에 관한 물리량은, RF 전압, RF 전류, RF 전력과 RF 전류의 위상차, 임피던스, 상기 전처리를 아직 실행하지 않은 초기 상태로부터의 RF 전압의 변화량, 상기 전처리를 아직 실행하지 않은 초기 상태로부터의 RF 전류의 변화량, 상기 전처리를 아직 실행하지 않은 초기 상태로부터의 RF 전력과 RF 전류의 위상차의 변화량, 및 상기 전처리를 아직 실행하지 않은 초기 상태로부터의 임피던스의 변화량 중 적어도 하나인, 플라스마 처리 장치.
  7. 처리 용기 및 전극을 갖는 플라스마 처리 장치에서,
    플라스마를 착화해서 상기 처리 용기 내의 부재의 온도를 상승시키는 전처리를 실행하고,
    상기 전처리의 실행 후에, 상기 전극에 플라스마를 착화시키지 않고 RF 전력을 인가하여, 인가된 상기 RF 전력에 관한 물리량을 측정하고,
    측정된 상기 RF 전력에 관한 물리량에 기초하여, 상기 처리 용기 내의 부재의 온도가 포화했는지 여부를 판정하는, 부재 온도 판정 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023239494A1 (en) * 2022-06-07 2023-12-14 Lam Research Corporation Radio frequency system protection based on temperature inference

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000167385A (ja) 1998-12-01 2000-06-20 Sumitomo Metal Ind Ltd マイクロ波プラズマ処理装置及びその処理方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1131599A (ja) * 1997-07-08 1999-02-02 Sumitomo Metal Ind Ltd プラズマ処理装置における予熱方法及びプラズマ処理装置
JP3534660B2 (ja) * 1999-09-13 2004-06-07 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置
JP5203986B2 (ja) * 2009-01-19 2013-06-05 東京エレクトロン株式会社 フォーカスリングの加熱方法、プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体
JP5657262B2 (ja) * 2009-03-27 2015-01-21 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000167385A (ja) 1998-12-01 2000-06-20 Sumitomo Metal Ind Ltd マイクロ波プラズマ処理装置及びその処理方法

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