TW202135163A - 電漿處理裝置及構件溫度判定方法 - Google Patents

電漿處理裝置及構件溫度判定方法 Download PDF

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Abstract

本發明係高精度地判定處理容器內之構件之溫度是否飽和。 本發明之電漿處理裝置係具有處理容器及電極者，且具有：前處理部，其構成為執行使電漿點火而使處理容器內之構件之溫度上升之前處理；電力施加部，其構成為於前處理執行後，不使電漿點火而對電極施加RF電力；測定部，其構成為測定關於由電力施加部施加之RF電力之物理量；及判定部，其構成為基於由測定部測定之關於RF電力之物理量，判定處理容器內之構件之溫度是否飽和。

Description

電漿處理裝置及構件溫度判定方法
本發明係關於一種電漿處理裝置及構件溫度判定方法。
自先前以來，已知使用電漿對晶圓等被處理體進行電漿處理之電漿處理裝置。此種電漿處理裝置例如於能夠構成真空空間之處理容器內，具有保持兼作電極之被處理體之載置台。電漿處理裝置藉由對載置台施加特定之高頻電力(RF電力)而對配置於載置台之被處理體進行電漿處理。又，電漿處理裝置於對被處理體進行電漿處理之前，進行使電漿點火而使處理容器內之構件之溫度上升之前處理。該前處理亦被稱為調節處理。調節處理係藉由於載置台載置有虛設晶圓之狀態下使電漿點火而實現。反覆執行預先設定之次數之調節處理，直至例如處理容器內之構件之溫度飽和為止。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2000-167385號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明提供一種可高精度地判定處理容器內之構件之溫度是否飽和之技術。 [解決問題之技術手段]
本發明之一態樣之電漿處理裝置係具有處理容器及電極者，且具有：前處理部，其構成為執行使電漿點火而使上述處理容器內之構件之溫度上升之前處理；電力施加部，其構成為於上述前處理執行後，不使電漿點火而對上述電極施加RF電力；測定部，其構成為測定關於由上述電力施加部施加之上述RF電力之物理量；及判定部，其構成為基於由上述測定部測定之關於上述RF電力之物理量，判定上述處理容器內之構件之溫度是否飽和。 [發明之效果]
根據本發明，發揮可高精度地判定處理容器內之構件之溫度是否飽和之效果。
以下，參照圖式對本案所揭示之電漿處理裝置及構件溫度測定方法之實施方式進行詳細地說明。再者，並非藉由本實施方式而限定所揭示之電漿處理裝置及構件溫度測定方法。
且說，於電漿處理裝置中，使用設置於處理容器內之溫度計之測量結果判定處理容器內之構件之溫度是否飽和，於處理容器內之構件之溫度飽和之情形時結束反覆進行調節處理。然而，於處理容器內設置有溫度計之情形時，溫度計之位置成為溫度之特異點，故溫度計之測量結果之精度降低，結果存在難以高精度地判定處理容器內之構件之溫度是否飽和之問題。又，對處理容器內之構件之溫度之均勻性有影響。
因此，期待於不在處理容器內設置溫度計的情況下高精度地判定處理容器內之構件之溫度飽和。
[電漿處理裝置之構成] 圖1係表示一實施方式之電漿處理裝置10之構成之概略剖視圖。電漿處理裝置10具有氣密地構成且形成為電性接地電位之處理容器1。處理容器1設為圓筒狀，例如包含鋁等。處理容器1劃分形成產生電漿之處理空間。於處理容器1內，設置有水平地支持作為被處理體(work-piece，工件)之半導體晶圓(以下，簡稱為「晶圓」)W之載置台2。載置台2包含基材(base)2a及靜電吸盤(ESC：Electrostatic chuck)6而構成。基材2a包含導電性之金屬、例如鋁等，並具有作為下部電極之功能。靜電吸盤6具有用以靜電吸附晶圓W之功能。載置台2由支持台4支持。支持台4例如由包含石英等之支持構件3支持。又，於載置台2之上方之外周，例如設置有由單晶矽形成之聚焦環5。進而，於處理容器1內，以包圍載置台2及支持台4周圍之方式設置有例如包含石英等之圓筒狀之內壁構件3a。
於基材2a，經由第1整合器11a連接有第1RF(radio frequency，射頻)電源10a，又，經由第2整合器11b連接有第2RF電源10b。第1RF電源10a主要為電漿產生用電源，其構成為將於150 MHz～10 MHz之範圍選擇之特定頻率之高頻電力自該第1RF電源10a供給至載置台2之基材2a。又，第2RF電源10b主要為離子饋入用(偏壓用)電源，其構成為將相較第1RF電源10a低且於40 MHz～100 KHz之範圍選擇之特定頻率之高頻電力自該第2RF電源10b供給至載置台2之基材2a。如此，載置台2以能夠施加電壓之方式構成。
再者，第1RF電源10a之頻率於電漿產生之同時對離子饋入亦發揮不少作用，頻率越低，離子饋入作用之比例越大。又，第2RF電源10b之頻率於離子饋入之同時對電漿產生亦發揮不少作用，頻率越高，電漿產生作用之比例越高。
又，於第1整合器11a設置有測定器VM。測定器VM測定自第1RF電源10a輸出且經由第1整合器11a施加至載置台2之RF電力之RF電壓即Vpp(Voltage Peak to Peak，峰間電壓)。Vpp係關於施加至載置台2之RF電力之物理量之一例。測定器VM將表示所測定之Vpp之RF電壓資料通知控制部100。
另一方面，於載置台2之上方，以與載置台2平行地對向之方式設置有具有作為上部電極之功能之簇射頭16。簇射頭16與載置台2作為一對電極(上部電極與下部電極)發揮功能。
靜電吸盤6係使電極6a介置於絕緣體6b之間而構成，於電極6a連接有直流電源12。而且，構成為藉由自直流電源12對電極6a施加直流電壓而利用庫倫力吸附晶圓W。
於載置台2之內部形成有冷媒流路2d，於冷媒流路2d連接有冷媒入口配管2b、冷媒出口配管2c。而且，構成為藉由使適當之冷媒、例如冷卻水等在冷媒流路2d中循環，而可將載置台2控制於特定之溫度。又，以貫通載置台2等之方式，設置有用以對晶圓W之背面供給氦氣等冷熱傳遞用氣體(背面氣體)之氣體供給管30，氣體供給管30連接於未圖示之氣體供給源。藉由該等構成，將由靜電吸盤6吸附保持於載置台2之上表面之晶圓W控制於特定之溫度。
又，將設置於載置台2之上方外周之聚焦環5亦控制於特定之溫度。再者，亦可於載置台2或靜電吸盤6之內部設置有加熱器，藉由將加熱器加熱至特定之溫度而將晶圓W及聚焦環5控制於特定之溫度。
於載置台2，設置有複數個、例如3個銷用貫通孔200(圖1中僅示出1個)，於該等銷用貫通孔200之內部，分別配設有浮升銷61。浮升銷61連接於驅動機構62，且藉由驅動機構62而上下移動。
上述簇射頭16設置於處理容器1之頂壁部分。簇射頭16具備本體部16a及構成電極板之上部頂板16b，且經由絕緣性構件95被支持於處理容器1之上部。本體部16a包含導電性材料、例如表面經陽極氧化處理之鋁，且構成為可將上部頂板16b裝卸自如地支持於其下部。
本體部16a於內部設置有氣體擴散室16c。又，本體部16a中，於底部以位於氣體擴散室16c下部之方式形成有多個氣體通流孔16d。又，上部頂板16b被設置成，氣體導入孔16e以於厚度方向上貫通該上部頂板16b之方式與上述氣體通流孔16d重合。藉由此種構成，將供給至氣體擴散室16c之處理氣體經由氣體通流孔16d及氣體導入孔16e呈簇射狀地分散供給至處理容器1內。
於本體部16a，形成有用以向氣體擴散室16c導入處理氣體之氣體導入口16g。於氣體導入口16g，連接有氣體供給配管15a之一端。於該氣體供給配管15a之另一端，連接供給處理氣體之處理氣體供給源(氣體供給部)15。於氣體供給配管15a，自上游側依序設置有質量流量控制器(MFC)15b、及開閉閥V2。將用於電漿蝕刻之處理氣體自處理氣體供給源15經由氣體供給配管15a供給至氣體擴散室16c。將處理氣體自氣體擴散室16c經由氣體通流孔16d及氣體導入孔16e呈簇射狀地分散並供給至處理容器1內。
於上述作為上部電極之簇射頭16，經由低通濾波器(LPF)71電性連接有可變直流電源72。該可變直流電源72構成為可藉由啟閉開關73進行供電之接通、斷開。可變直流電源72之電流、電壓以及啟閉開關73之接通、斷開係由下述控制部90控制。再者，如下所述，將高頻自第1RF電源10a、第2RF電源10b施加至載置台2而於處理空間產生電漿時，視需要藉由控制部90將啟閉開關73接通，將特定之直流電壓施加至作為上部電極之簇射頭16。
以自處理容器1之側壁延伸至相較簇射頭16之高度位置更靠上方之方式設置有圓筒狀之接地導體1a。該圓筒狀之接地導體1a於其上部具有頂壁。
於處理容器1之底部，形成有排氣口81。於排氣口81，經由排氣管82連接有第1排氣裝置83。第1排氣裝置83具有真空泵，且構成為藉由使該真空泵作動而可將處理容器1內減壓至特定之真空度。另一方面，於處理容器1內之側壁，設置有晶圓W之搬入搬出口84，於該搬入搬出口84，設置有將該搬入搬出口84開閉之閘閥85。
於處理容器1之側部內側，沿著內壁面設置有積存物遮罩86。積存物遮罩86防止蝕刻副產生物(積存物)附著於處理容器1。於該積存物遮罩86之與晶圓W大致相同之高度位置，設置有以可控制相對於地面之電位之方式連接之導電性構件(GND區塊)89，藉此防止異常放電。又，於積存物遮罩86之下端部，設置有沿內壁構件3a延伸之積存物遮罩87。將積存物遮罩86、87設為裝卸自如。
上述構成之電漿處理裝置10係由控制部100統括地控制其動作。控制部100例如為電腦，其控制電漿處理裝置10之各部。
[控制部之構成] 其次，對控制部100詳細地進行說明。圖2係表示控制一實施方式之電漿處理裝置10之控制部100之概略性構成之方塊圖。控制部100例如為電腦，其具有外部介面110、製程控制器120、使用者介面130、及記憶部140。
外部介面110以能夠與電漿處理裝置10之各部進行通訊之方式構成，且輸入輸出各種資料。例如，將表示施加至載置台2之RF電力之Vpp之RF電壓資料自測定器VM輸入至外部介面110。
製程控制器120控制具備CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)之電漿處理裝置10之各部。
使用者介面130包含：供工序管理者進行指令之輸入操作以便管理電漿處理裝置10之鍵盤；及可視化地顯示電漿處理裝置10之運轉狀況之顯示器等。
於記憶部140儲存有用以於製程控制器120之控制下實現由電漿處理裝置10執行之各種處理之控制程式(軟體)、或記憶有處理條件資料等之製程配方。例如，於記憶部140，儲存有判定基準資訊141。判定基準資訊141係於執行下述調節處理時判定處理容器1內之構件之溫度是否飽和時成為基準之資料，且係表示於處理容器1內之構件之溫度飽和之狀態下預先測定之Vpp之資料。關於判定基準資訊141之詳情，將於以下敍述。再者，控制程式或處理條件資料亦可記憶於可由電腦讀取之電腦記錄媒體(例如硬碟、DVD(Digital Versatile Disc，數位多功能光碟)等光碟、軟碟、半導體記憶體等)。又，控制程式或製程配方、參數亦可記憶於其他裝置，且經由例如專用線路而線上讀取並利用。
製程控制器120具有用以儲存程式或資料之內部記憶體，讀出記憶於記憶部140之控制程式並執行所讀出之控制程式之處理。製程控制器120藉由控制程式動作而作為各種處理部發揮功能。例如，製程控制器120具有調節處理部121、電漿處理部122、電力施加部123、測定部124、取得部125及判定部126之功能。再者，一實施方式中，以製程控制器120作為各種處理部發揮功能之情形為例進行說明，但並非限定於此。例如，亦可將調節處理部121、電漿處理部122、電力施加部123、測定部124、取得部125及判定部126之功能於複數個控制器中分散而實現。
且說，電漿處理裝置10於對晶圓W進行電漿處理之前，進行使電漿點火而使處理容器1內之構件之溫度上升之前處理。該前處理亦稱為調節處理。調節處理例如藉由於載置台2載置有虛設晶圓之狀態下使電漿點火而實現。反覆執行預先設定之次數之調節處理，直至例如處理容器1內之構件之溫度飽和為止。但是，於反覆進行調節處理之次數過多之情形時，開始對晶圓W進行電漿處理之時點滯後，從而電漿處理裝置10之運轉率(產出量)降低。
因此，電漿處理裝置10中，使用設置於處理容器1內之溫度計之測量結果判定處理容器1內之構件之溫度是否飽和，於處理容器1內之構件之溫度飽和之情形時考慮結束反覆進行調節處理。然而，於處理容器1內設置有溫度計之情形時，溫度計之位置成為溫度之特異點，故溫度計之測量結果之精度降低，結果具有難以高精度地判定處理容器1內之構件之溫度是否飽和之問題。又，對處理容器1內之構件之溫度之均勻性有影響。
因此，一實施方式之電漿處理裝置10中，於不在處理容器1內設置溫度計的情況下判定處理容器1內之構件之溫度之飽和。具體而言，電漿處理裝置10使用施加於載置台2之RF電力之Vpp來判定處理容器1內之構件之溫度是否飽和。
此處，參照圖3及圖4，對施加至載置台2之RF電力之Vpp與處理容器1內之構件之溫度之關係進行說明。
圖3係模式性表示處理容器1內之構件之圖。於處理容器1內，形成有產生電漿之處理空間，例如，處理容器1之內壁面、作為下部電極之載置台2、支持台4、聚焦環5、作為上部電極之簇射頭16及絕緣性構件95面向處理空間。例如於產生電漿時，自第1RF電源10a將特定頻率之RF電力施加至載置台2。
圖4係由等效電路表示對載置台2施加有RF電力時電漿處理裝置10之電性狀態之一例之圖。如圖4所示，於對載置台2施加有RF電力之情形時，電漿處理裝置10分為電源201、匹配器202及處理空間203而表示。電源201例如包含圖1之第1RF電源10a。匹配器202例如包含圖1之第1整合器11a，作為第1整合器11a之電路構成包含可變電容器C1、C2。又，匹配器202例如於第1整合器11a之電路構成中包含圖1之測定器VM。測定器VM測定自第1RF電源10a輸出且經由第1整合器11a施加至載置台2之RF電力之RF電壓即Vpp，並將表示Vpp之RF電壓資料通知控制部100。處理空間203中，作為配置於處理容器1內之構件，例如包含處理容器1之內壁面、作為下部電極之載置台2、支持台4、聚焦環5、作為上部電極之簇射頭16及絕緣性構件95。於對載置台2施加有RF電力之情形時，處理容器1之內壁面、載置台2及聚焦環5例如被視作電阻R1、R2、R5。又，支持台4及絕緣性構件95例如被視作電容器C4、C95。又，簇射頭16之本體部16a及上部頂板16b例如被視作電阻R16a、R16b。又，簇射頭16與載置台2之間之空隙被視作電容器CGap。處理容器1內之構件之合成阻抗Z根據處理容器1內之構件之溫度T之變化而變化。而且，根據歐姆定律Vpp＝Z∙I成立，故於RF電流I為固定之情形時，施加至載置台2之RF電力之Vpp根據合成阻抗Z之變化而變化。換言之，Vpp根據處理容器1內之構件之溫度T之變化而變化。由此可知，即便於處理容器1內未設置溫度計之情形時，亦可藉由測定Vpp而判定處理容器1內之構件之溫度是否飽和。
於產生電漿之情形時，由第1RF電源10a輸出之RF電力被負載(電漿)側吸收，故未觀測到反射波，或觀測值較小。又，反射波之大小根據負載阻抗之變化而決定，故由電漿狀態改變而變化。與反射波同樣地，Vpp之值亦根據干擾影響下之負載阻抗之變化而變動。因此，於電漿點火時，Vpp之測定值之可靠性較低，若使用Vpp進行溫度測定則有溫度測定不準確之虞。
另一方面，使自作為下部電極之載置台2輻射之RF於作為上部電極之簇射頭16之上部頂板16b全反射之情形時，不產生電漿而賦予之電力作為反射波返回至載置台2。於電漿未點火時，可減輕氣體流量或壓力等處理容器1內之條件之影響而抑制阻抗之變化，又，RF於負載側未被吸收而是全反射，故可獲得反射波之大小固定之值。而且，使RF全反射之情形時Vpp根據隨處理容器1內之構件之溫度T變化引起之合成阻抗Z之變化而變化。因此，電漿處理裝置10於執行1次調節處理後，測定使RF全反射之情形時之Vpp，並基於所測定之Vpp而判定處理容器1內之構件之溫度是否飽和。
返回至圖2之說明。調節處理部121控制電漿處理裝置10之各部，執行調節處理。例如，調節處理部121自記憶部140讀出與所要執行之調節處理相應之製程配方等，且基於所讀出之製程配方等而控制電漿處理裝置10之各部。調節處理例如藉由於載置台2載置有虛設晶圓之狀態下使電漿點火而實現。於一實施方式中，調節處理部121反覆執行複數次調節處理。伴隨調節處理之反覆，處理容器1內之構件之溫度緩慢上升。
電漿處理部122控制電漿處理裝置10之各部，對搬入至處理容器1內之晶圓W實施電漿處理。例如，電漿處理部122自記憶部140讀出與所要執行之電漿蝕刻相應之製程配方等，並基於所讀出之製程配方等而控制電漿處理裝置10之各部。電漿處理部122於停止反覆進行調節處理部121之調節處理之後，對晶圓W實施電漿處理。
電力施加部123於調節處理執行後，不使電漿點火而對載置台2施加RF電力。即，電力施加部123於調節處理執行後，將不產生電漿而引起全反射之程度之RF電力自第1RF電源10a施加至載置台2。例如，每當完成1次調節處理，電力施加部123便不使電漿點火而對載置台2施加RF電力。
又，電力施加部123對晶圓W實施電漿處理之後，不使電漿點火而對載置台2施加RF電力。即，電力施加部123於對晶圓W實施電漿處理之後，將不產生電漿而引起全反射之程度之RF電力自第1RF電源10a施加至載置台2。
測定部124測定關於由電力施加部123施加之RF電力之物理量。具體而言，測定部124使用輸入至外部介面110之RF電壓資料所表示之RF電力之Vpp，測定作為關於RF電力之物理量之Vpp。每當完成1次調節處理，測定部124便測定Vpp。作為測定Vpp之測定時點，可列舉例如完成1次調節處理而電漿消失之時點、或自電漿消失起經過特定時間之時點等。又，與各調節處理對應之測定時點一致為佳。
又，測定部124於對晶圓W實施電漿處理之後，測定關於由電力施加部123施加之RF電力之物理量。即，測定部124於對晶圓W實施電漿處理之後，測定作為關於RF電力之物理量之Vpp。
取得部125取得表示於處理容器1內之構件之溫度飽和之狀態下預先測定之Vpp之判定基準資訊141。例如，取得部125自記憶部140讀出而取得判定基準資訊141。取得判定基準資訊141之時點可為任意時點，例如亦可為尚未執行第1次調節處理之時點等。再者，於一實施方式中，將判定基準資訊141預先儲存於記憶部140，但於其他裝置中記憶有判定基準資訊141之情形時，取得部125亦可經由網路而取得判定基準資訊141。
此處，參照圖5，進而對判定基準資訊141進行說明。圖5係表示處理容器1內之構件之溫度與調節處理之反覆次數之關係之一例之圖。圖5係於反覆執行調節處理時測定處理容器1內之構件之溫度之結果。
如圖5所示，處理容器1內之構件之溫度伴隨調節處理之反覆而緩慢上升，達到固定之飽和點。再者，於1次調節處理與下一次調節處理之間設置有更換虛設晶圓之間隔期間，故於該間隔期間，處理容器1內之構件之溫度暫時下降。
如此，電漿處理裝置10中，伴隨調節處理之反覆，處理容器1內之構件之溫度上升，最終達到固定之飽和點。又，Vpp根據處理容器1內之構件之溫度之變化而變化，故於處理容器1內之構件之溫度達到固定之飽和點之情形時，Vpp亦達到固定之飽和點。
因此，例如，藉由實驗等反覆執行調節處理，於處理容器1內之構件之溫度飽和之狀態下測定Vpp。繼而，將所測定之Vpp作為判定基準資訊141預先儲存於記憶部140。例如，圖5中，執行第6次調節處理後處理容器1內之構件之溫度並未自執行第5次調節處理後之處理容器1內之構件之溫度而變化。該情形時，認為處理容器1內之構件之溫度飽和，故將執行第6次調節處理後所測定之Vpp作為判定基準資訊141預先儲存於記憶部140。
返回至圖2之說明。判定部126基於由測定部124測定之Vpp而判定處理容器1內之構件之溫度是否飽和。即，判定部126藉由將由測定部124測定之Vpp與由取得部125取得之判定基準資訊141所表示之Vpp(以下，適當稱為「基準Vpp」)加以比較，而判定處理容器1內之構件之溫度是否飽和。於一實施方式中，判定部126藉由判定由測定部124測定之Vpp是否為基準Vpp之容許範圍內，而判定處理容器1內之構件之溫度是否飽和。所謂基準Vpp之容許範圍係指相對於基準Vpp而言自低於基準Vpp之容許值(下限值)至高於基準Vpp之容許值(上限值)之範圍。
繼而，判定部126於判定處理容器1內之構件之溫度未飽和之情形時，繼續反覆進行調節處理部121之調節處理。另一方面，判定部126於判定處理容器1內之構件之溫度飽和之情形時，停止反覆進行調節處理部121之調節處理。
藉此，電漿處理裝置10中，於不在處理容器1內設置溫度計的情況下可高精度地判定處理容器1內之構件之溫度之飽和，結果可抑制調節處理過度之反覆。
再者，此後，於對晶圓W實施電漿處理時，為了提高處理容器1內之構件之溫度飽和之狀態之再現性，亦可於判定處理容器1內之構件之溫度已飽和並停止反覆進行調節處理之前，追加預先設定之次數之調節處理。
再者，判定部126於處理容器1內之構件之溫度低於容許之溫度範圍之狀態、即低於基準Vpp之容許範圍之下限值而判定處理容器1內之構件之溫度未飽和之情形時，亦可進而判定調節處理是否反覆進行了特定次數。繼而，於判定部126判定處理容器1內之構件之溫度未飽和且未反覆執行特定次數之調節處理之情形時，亦可繼續反覆進行調節處理。另一方面，於判定部126判定處理容器1內之構件之溫度未飽和且已反覆執行特定次數之調節處理之情形時，亦可發出警報通知。又，判定部126於處理容器1內之構件之溫度高於容許之溫度範圍之狀態、即高於基準Vpp之容許範圍之上限值之情形時，亦可發出警報通知。該等警報只要可將因硬體之故障等理由而無法正常地進行調節處理之意旨通知給電漿處理裝置10之管理者等，則可為任意方式。例如，判定部126將通知調節處理之異常之訊息輸出至使用者介面130。
藉此，電漿處理裝置10可適當地通知調節處理之異常。
又，判定部126基於對晶圓W實施電漿處理之後由測定部124測定之Vpp，判定處理容器1內之構件之溫度飽和是否得以維持。即，判定部126藉由將對晶圓W實施電漿處理之後由測定部124測定之Vpp與基準Vpp加以比較，而判定處理容器1內之構件之溫度飽和是否得以維持。一實施方式中，判定部126藉由判定對晶圓W實施電漿處理之後由測定部124測定之Vpp是否為基準Vpp之容許範圍內，而判定處理容器1內之構件之溫度飽和是否得以維持。
繼而，判定部126判定處理容器1內之構件之溫度飽和未得以維持之情形時，發出警報通知。該警報表示電漿處理因硬體之故障等理由而於處理容器1內之構件之溫度相較容許之溫度範圍高之狀態、或相較容許之溫度範圍低之狀態下進行，只要可將無法對晶圓W正常地進行電漿處理之意旨通知給電漿處理裝置10之管理者等，則亦可為任意方式。例如，判定部126將通知電漿處理異常之訊息輸出至使用者介面130。
藉此，電漿處理裝置10可適當地通知電漿處理之異常。
[處理之流程] 其次，對電漿處理方法之流程進行說明，該電漿處理方法包含判定電漿處理裝置10中處理容器1內之構件之溫度是否飽和之構件溫度判定處理，並根據構件溫度判定處理之判定結果而開始對晶圓W進行電漿處理。圖6係表示一實施方式之電漿處理方法之流程之一例之流程圖。
取得部125取得表示於處理容器1內之構件之溫度飽和之狀態下預先測定之Vpp之判定基準資訊141(步驟S11)。例如，取得部125於尚未執行第1次調節處理之時點，取得判定基準資訊141。
調節處理部121例如藉由於載置台2載置有虛設晶圓之狀態下使電漿點火而執行調節處理(步驟S12)。於調節處理執行後，於電漿消失之狀態下進行虛設晶圓之更換。
電力施加部123於調節處理執行後，不使電漿點火而對載置台2施加RF電力(步驟S13)。此時，電力施加部123於載置台2載置有虛設晶圓之狀態下施加RF電力。藉由於載置台2載置有虛設晶圓之狀態下施加RF電力，可於意外使電漿點火之情形時保護載置台2免受電漿影響。
測定部124測定作為關於所施加之RF電力之物理量之Vpp(步驟S14)。
判定部126藉由判定所測定之Vpp是否在由判定基準資訊141表示之基準Vpp之容許範圍內，而判定處理容器1內之構件之溫度是否飽和(步驟S15)。
於所測定之Vpp低於基準Vpp之容許範圍之下限值，判定處理容器1內之構件之溫度未飽和之情形時(步驟S15：是)，判定部126判定是否反覆進行了特定次數之調節處理(步驟S16)。於判定未反覆進行特定次數之調節處理之情形時(步驟S16：否)，判定部126將處理返回至步驟S12，繼續反覆進行調節處理。
另一方面，於判定已反覆進行特定次數之調節處理之情形時(步驟S16：是)，由於未正常地進行調節處理，故判定部126發出警報通知(步驟S17)，結束處理。
另一方面，於所測定之Vpp高於基準Vpp之容許範圍之上限值，判定處理容器1內之構件之溫度高於容許之溫度範圍之情形時(步驟S15：否，步驟S18：是)，由於未正常地進行調節處理，故判定部126發出警報通知(步驟S17)，結束處理。
另一方面，於所測定之Vpp為基準Vpp之容許範圍內，判定處理容器1內之構件之溫度已飽和之情形時(步驟S15：否，步驟S18：否)，判定部126停止反覆進行調節處理(步驟S19)。再者，此後，於步驟20中對晶圓W實施電漿處理時，為了提高處理容器1內之構件之溫度飽和之狀態之再現性，於停止反覆進行調節處理之前，亦可追加預先設定之次數之調節處理。
於停止反覆進行調節處理之後，電漿處理部122對晶圓W實施電漿處理(步驟S20)。於電漿處理執行後，於電漿消失之狀態下進行晶圓W之更換。
電力施加部123於對晶圓W實施電漿處理之後，不使電漿點火而對載置台2施加RF電力(步驟S21)。此時，電力施加部123於載置台2載置有晶圓W之狀態下施加RF電力。藉由於載置台2載置有晶圓W之狀態下施加RF電力，可於意外使電漿點火之情形時保護載置台2免受電漿影響。
測定部124測定作為關於所施加之RF電力之物理量之Vpp(步驟S22)。
判定部126藉由判定所測定之Vpp是否為由判定基準資訊141表示之基準Vpp之容許範圍內，而判定處理容器1內之構件之溫度飽和是否得以維持(步驟S23)。於所測定之Vpp為基準Vpp之容許範圍內，判定處理容器1內之構件之溫度飽和得以維持之情形時(步驟S23：是)，判定部126判定經電漿處理過之晶圓W之片數是否達到特定片數(步驟S24)。於判定經電漿處理過之晶圓W之片數未達到特定片數之情形時(步驟S24：否)，判定部126將處理返回至步驟S20，繼續反覆進行電漿處理。
另一方面，於判定經電漿處理過之晶圓W之片數已達到特定片數之情形時(步驟S24：是)，判定部126結束處理。
另一方面，於所測定之Vpp未達到基準Vpp之容許範圍內，處理容器1內之構件之溫度飽和未得以維持之情形時(步驟S23：否)，由於未正常地進行電漿處理，故判定部126進行以下處理。即，判定部126發出警報通知(步驟S25)，結束處理。
其次，說明具體之一例。圖7係說明於處理容器1內之構件之溫度飽和之後開始進行電漿處理之流程之具體例之圖。
例如圖7所示，處理容器1內之構件之溫度伴隨反覆進行調節處理而緩慢上升，於執行第4次調節處理之後，達到固定之飽和點附近之溫度。又，Vpp根據處理容器1內之構件之溫度之變化而變化，故於執行第4次調節處理之後，Vpp亦達到基準Vpp附近之值。該情形時，電漿處理裝置10中，Vpp為基準Vpp之容許範圍內，故判定處理容器1內之構件之溫度已飽和，停止反覆進行調節處理。藉此，可抑制調節處理過度之反覆，從而可減少開始第1次電漿處理之時點之滯後。結果可提高電漿處理裝置10之運轉率(產出量)。
如上，一實施方式之電漿處理裝置10係具有處理容器1及載置台2之電漿處理裝置，且具有調節處理部121、電力施加部123、測定部124、及判定部126。調節處理部121執行使電漿點火而使處理容器1內之構件之溫度上升之調節處理。電力施加部123於調節處理執行後，不使電漿點火而對載置台2施加RF電力。測定部124測定關於由電力施加部123施加之RF電力之物理量。判定部126基於關於由測定部124測定之RF電力之物理量，判定處理容器1內之構件之溫度是否飽和。藉此，電漿處理裝置10於不在處理容器1內設置溫度計的情況下便可高精度地判定處理容器1內之構件之溫度是否飽和。
又，一實施方式之電漿處理裝置10具有取得部125，該取得部125取得表示於處理容器1內之構件之溫度飽和之狀態下預先測定之關於RF電力之物理量之判定基準資訊141。判定部126藉由將由測定部124測定之關於RF電力之物理量與由取得部125取得之判定基準資訊131所表示之關於RF電力之物理量加以比較，而判定處理容器1內之構件之溫度是否飽和。藉此，電漿處理裝置可使用於處理容器1內之構件之溫度飽和之狀態下預先測定之關於RF電力之物理量，而高精度地判定處理容器1內之構件之溫度是否飽和。
又，調節處理部121反覆執行複數次之調節處理。每當完成1次調節處理，電力施加部123便不使電漿點火而對載置台2施加RF電力。每當完成1次調節處理，測定部124便測定關於RF電力之物理量。於判定部126判定處理容器1內之構件之溫度未飽和之情形時，繼續反覆進行調節處理部121之調節處理。另一方面，於判定部126判定處理容器1內之構件之溫度已飽和之情形時，停止反覆進行調節處理部121之調節處理。藉此，電漿處理裝置10可抑制調節處理過度之反覆，結果可提高電漿處理裝置10之運轉率(產出量)。
又，一實施方式之電漿處理裝置10具有電漿處理部122，該電漿處理部122對搬入至處理容器1內之晶圓W實施電漿處理。電力施加部123於實施電漿處理之後，不使電漿點火而對載置台2進而施加RF電力。測定部124於實施電漿處理之後測定關於由電力施加部123施加之RF電力之物理量。判定部126基於實施電漿處理之後由測定部124測定之關於RF電力之物理量，判定處理容器1內之構件之溫度飽和是否得以維持。藉此，電漿處理裝置10於停止反覆進行調節處理之後對晶圓W實施電漿處理時，可高精度地判定處理容器1內之構件之溫度飽和是否得以維持。
又，於判定部126判定處理容器1內之構件之溫度飽和未得以維持之情形時，發出警報通知。藉此，電漿處理裝置10可適當地通知電漿處理之異常。
再者，應當認為，本次揭示之實施方式於所有方面為例示而非限制性者。上述實施方式亦可於不脫離隨附之申請專利範圍及其主旨之前提下以各種形態進行省略、替換、變更。
例如，上述實施方式中，第1RF電源10a經由第1整合器11a而連接於基材2a，但亦可經由第1整合器11a而連接於作為上部電極之簇射頭16。該情形時，可由如圖4之等效電路表示電漿處理裝置10，故亦能夠測定施加至簇射頭16之RF電力之Vpp。
又，上述實施方式中，測定器VM測定施加至載置台2之RF電力之Vpp、即RF電壓並輸出，但亦可測定RF電流、或RF電壓與RF電力之相位差並輸出。又，測定器VM亦可輸出藉由將所測定之RF電壓除以RF電流而求出之阻抗。又，測定器VM亦可輸出所測定之RF電壓與RF電流之積即測定部位之RF電力。又，測定器VM亦可輸出自尚未執行調節處理之初始狀態起之RF電壓變化量。又，測定器VM亦可輸出自尚未執行調節處理之初始狀態起之RF電流變化量。又，測定器VM亦可輸出自尚未執行調節處理之初始狀態起之RF電壓與RF電力之相位差變化量。又，測定器VM亦可輸出自尚未執行調節處理之初始狀態起之阻抗變化量。自測定器VM輸出之該等值為關於施加至載置台2之RF電力之物理量之一例。
1:處理容器 1a:接地導體 2:載置台 2a:基材 2b:冷媒入口配管 2c:冷媒出口配管 2d:冷媒流路 3:支持構件 3a:內壁構件 4:支持台 5:聚焦環 6:靜電吸盤 6a:電極 6b:絕緣體 10:電漿處理裝置 10a:第1RF電源 10b:第2RF電源 11a:第1整合器 11b:第2整合器 15:處理氣體供給源 15a:氣體供給配管 15b:質量流量控制器 16:簇射頭 16a:本體部 16b:上部頂板 16c:氣體擴散室 16d:氣體通流孔 16e:氣體導入孔 16g:氣體導入口 30:氣體供給管 61:浮升銷 62:驅動機構 72:可變直流電源 73:啟閉開關 81:排氣口 82:排氣管 83:第1排氣裝置 84:搬入搬出口 85:閘閥 86:積存物遮罩 87:積存物遮罩 90:控制部 95:絕緣性構件 100:控制部 110:外部介面 120:製程控制器 121:調節處理部 122:電漿處理部 123:電力施加部 124:測定部 125:取得部 126:判定部 130:使用者介面 140:記憶部 141:判定基準資訊 200:銷用貫通孔 201:電源 202:匹配器 203:處理空間 VM:測定器 V2:開閉閥 W:晶圓
圖1係表示一實施方式之電漿處理裝置之構成之概略剖視圖。 圖2係表示控制一實施方式之電漿處理裝置之控制部之概略性構成之方塊圖。 圖3係模式性表示處理容器內之構件之圖。 圖4係藉由等效電路表示對載置台施加RF電力時電漿處理裝置之電性狀態之一例之圖。 圖5係表示處理容器內之構件之溫度與調節處理之反覆次數之關係之一例之圖。 圖6係表示一實施方式之電漿處理方法之流程之一例之流程圖。 圖7係說明於處理容器內之構件之溫度飽和之後開始進行電漿處理之流程之具體例之圖。
100:控制部
110:外部介面
120:製程控制器
121:調節處理部
122:電漿處理部
123:電力施加部
124:測定部
125:取得部
126:判定部
130:使用者介面
140:記憶部
141:判定基準資訊
VM:測定器

Claims (7)

  1. 一種電漿處理裝置，其係具有處理容器及電極者，且具有： 前處理部，其構成為執行使電漿點火而使上述處理容器內之構件之溫度上升之前處理； 電力施加部，其構成為於上述前處理執行後，不使電漿點火而對上述電極施加RF電力； 測定部，其構成為測定關於由上述電力施加部施加之上述RF電力之物理量；及 判定部，其構成為基於由上述測定部測定之關於上述RF電力之物理量，判定上述處理容器內之構件之溫度是否飽和。
  2. 如請求項1之電漿處理裝置，其進而具有取得部， 該取得部構成為取得表示於上述處理容器內之構件之溫度飽和之狀態下預先測定之關於上述RF電力之物理量的判定基準資訊， 上述判定部構成為，藉由將由上述測定部測定之關於上述RF電力之物理量與由上述取得部取得之判定基準資訊所表示之關於上述RF電力之物理量加以比較，而判定上述處理容器內之構件之溫度是否飽和。
  3. 如請求項1或2之電漿處理裝置，其中 上述前處理部構成為，反覆執行複數次上述前處理， 上述電力施加部構成為，每當完成1次上述前處理，不使電漿點火而對上述電極施加RF電力， 上述測定部構成為，每當完成1次上述前處理，測定關於上述RF電力之物理量， 上述判定部構成為，於判定上述處理容器內之構件之溫度未飽和之情形時，繼續反覆進行上述前處理部之上述前處理，於判定上述處理容器內之構件之溫度飽和之情形時，停止反覆進行上述前處理部之上述前處理。
  4. 如請求項3之電漿處理裝置，其進而具有電漿處理部， 該電漿處理部構成為，於停止反覆進行上述前處理之後，對搬入至上述處理容器內之被處理體實施電漿處理； 上述電力施加部構成為，於實施上述電漿處理之後，不使電漿點火而對上述電極進而施加RF電力， 上述測定部構成為，於實施上述電漿處理之後測定關於由上述電力施加部施加之上述RF電力之物理量， 上述判定部構成為，基於在實施上述電漿處理之後由上述測定部測定之關於上述RF電力之物理量，判定上述處理容器內之構件之溫度飽和是否得以維持。
  5. 如請求項4之電漿處理裝置，其中上述判定部構成為，於判定上述處理容器內之構件之溫度飽和未得以維持之情形時，發出警報通知。
  6. 如請求項1至5中任一項之電漿處理裝置，其中 關於上述RF電力之物理量係RF電壓、RF電流、RF電力與RF電流之相位差、阻抗、自尚未執行上述前處理之初始狀態起之RF電壓變化量、自尚未執行上述前處理之初始狀態起之RF電流變化量、自尚未執行上述前處理之初始狀態起之RF電力與RF電流之相位差變化量、及自尚未執行上述前處理之初始狀態起之阻抗變化量中之至少一者。
  7. 一種構件溫度判定方法，其係於具有處理容器及電極之電漿處理裝置中， 執行使電漿點火而使上述處理容器內之構件之溫度上升之前處理； 於上述前處理執行後，不使電漿點火而對上述電極施加RF電力； 測定關於所施加之上述RF電力之物理量；及 基於所測定之關於上述RF電力之物理量，判定上述處理容器內之構件之溫度是否飽和。
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