TW202420377A - 電漿處理裝置及電漿處理方法 - Google Patents

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柳義弘
遠藤宏紀
呉同
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Abstract

[課題] 本發明旨在測定基板支持部之自偏電壓的面內分布。 [解決手段] 本發明提供一種電漿處理裝置，具備：電漿處理室；基座；靜電吸盤；複數之電極層，配置在該靜電吸盤內之同一面內；開關群，由分別電性連接於該複數之電極層中各電極層的複數個開關構成；電源部及測定部，電性連接於該開關群；其他開關，將該開關群之連接對象，選定為該電源部與該測定部中的任一者；及控制部；該電源部具備：電源，供給電力至該複數之電極層；該測定部具備：電阻；及電壓計，測定出作用在該電阻之電壓；該控制部，可實行包含下列內容的控制：將該開關群之連接對象切換為該測定部，然後將構成該開關群之該複數個開關逐一切換為導通狀態。

Description

電漿處理裝置及電漿處理方法
本發明有關電漿處理裝置及電漿處理方法。
專利文獻1揭示一種方法，施加電壓至嵌入靜電吸盤之基板夾持用電極，並從此時流動之電流，來決定自偏電壓V dc。 [先前技術文獻]
[專利文獻1]美國專利第9601301號公報
[發明欲解決之課題]
本發明之技術，測定基板支持部之自偏電壓的面內分布。 [解決課題之手段]
本發明一態樣，為一種電漿處理裝置，具備：電漿處理室；基座，配置在該電漿處理室內；靜電吸盤，配置在該基座之頂部；複數之電極層，配置在該靜電吸盤內之同一面內；開關群，由分別電性連接於該複數之電極層中各電極層的複數個開關構成；電源部及測定部，電性連接於該開關群；其他開關，將該開關群之連接對象，選定為該電源部與該測定部中之任一者；及控制部；該電源部具備：電源，供給電力至該複數之電極層；該測定部具備：電阻；及電壓計，測定出作用在該電阻之電壓；該控制部，可實行包含下列內容的控制：將該開關群之連接對象切換為該測定部，然後將構成該開關群之該複數個開關逐一切換為導通狀態。 [發明之效果]
依本發明，可測定基板支持部之自偏電壓的面內分布。
半導體元件之製程中，進行各式各樣之電漿處理步驟，亦即在收納半導體晶圓（以下稱「基板」）之處理模組，形成所希望之處理氣體的電漿，並對基板進行所希望之處理。隨著半導體元件之細微化，可實現高寬高比之電漿處理日益重要。為了實現高寬高比，有人提出一種方法，藉由提高基板支持部之偏電壓，以提高離子能量。然而，若提高偏電壓，將易於產生電弧，進一步易於損害電漿之穩定性及均勻性。因此，為了防止電弧作用、或提高電漿之穩定性及均勻性，人們希望藉由持續偵測偏電壓所包含的自偏電壓，以控制偏電壓。又，為了預測蝕刻特性之分布，人們希望測定自偏電壓之面內分布。
對此種課題，以往有人提出一種方法，在靜電吸盤內部配置電極，並測定出作用在該電極之電壓，藉以經常監測自偏電壓。又，專利文獻1揭示一種方法，施加電壓至夾持用電極，並從此時流動之電流來計算自偏電壓。
然而，依習知方法，必須變更設計，亦即在靜電吸盤內部另外配置電極。對既有裝置之此種設計變更，從「影響加熱器或傳熱媒體之溫度調節」的觀點，實屬困難。又，專利文獻1並未揭示「測定自偏電壓之面內分布」的方法，未考慮預測蝕刻特性之面內分布。
因此，本發明之技術，測定出基板支持部之自偏電壓的面內分布。具體而言，在基板支持部中之靜電吸盤內部，配置「包含複數之加熱元件」的加熱電極層，並設置「針對各加熱元件分別測定電壓」的測定部。又，針對各加熱元件分別測定電壓，並基於該電壓來計算與各加熱元件分別對應之基板支持部的各區域的自偏電壓。
以下針對本實施態樣之電漿處理裝置的構成，一面參照圖式一面進行說明。又，本說明書中，就具有實質上相同功能構成之要素，藉由標註同一符號而省略重複之說明。
＜電漿處理系統＞ 圖1係用以說明電漿處理系統之構成例的圖式。一實施態樣中，電漿處理系統包含電漿處理裝置1、及控制部2。電漿處理系統，為基板處理系統之一例，電漿處理裝置1，為基板處理裝置之一例。電漿處理裝置1包含：電漿處理室10、基板支持部11、及電漿產生部12。電漿處理室10具有電漿處理空間。又，電漿處理室10具有：至少一氣體供給口，用以將至少一種處理氣體供給至電漿處理空間；及至少一氣體排出口，用以從電漿處理空間排出氣體。氣體供給口連接於後述氣體供給部20，氣體排出口連接於後述排氣系統40。基板支持部11配置於電漿處理空間內，並具有用以支持基板之基板支持面。
電漿產生部12，從供給至電漿處理空間內之至少一種處理氣體產生電漿。在電漿處理空間中形成之電漿，可為電容耦合電漿（CCP，Capacitively Coupled Plasma）、電感耦合電漿（ICP，Inductively Coupled Plasma）、電子迴旋共振電漿（Electron－Cyclotron－resonance Plasma）、螺旋波電漿（HWP，Helicon Wave Plasma）、或表面波電漿（SWP，Surface Wave Plasma）等。又，可使用包含交流（AC，Alternating Current）電漿產生部及直流（DC，Direct Current）電漿產生部之各種類型的電漿產生部。一實施態樣中，交流電漿產生部中使用之交流信號（交流電），具有100kHz~10GHz之範圍內的頻率。因此，交流信號包含射頻（RF，Radio Frequency）信號及微波信號。一實施態樣中，射頻信號具有100kHz~150MHz之範圍內的頻率。
控制部2，將電腦可執行之指令加以處理，該指令使電漿處理裝置1執行本發明中敘述之各種步驟。控制部2，可控制電漿處理裝置1之各要素，俾執行在此所述之各種步驟。一實施態樣中，控制部2之一部分或全部包含於電漿處理裝置1亦可。控制部2，可包含處理部2a1、儲存部2a2、及通訊介面2a3。控制部2例如以電腦2a來實現。處理部2a1，可從儲存部2a2讀取程式，並執行讀取到之程式，藉以進行各種控制動作。此程式，可預先存放於儲存部2a2，亦可必要時藉由媒體取得。所取得之程式存放於儲存部2a2，並以處理部2a1從儲存部2a2讀取出來而執行。媒體可為電腦2a可讀取之各種儲存媒體，亦可為連接於通訊介面2a3之通訊線路。處理部2a1可為中央處理機（CPU，Central Processing Unit）。儲存部2a2，可包含：隨機存取記憶體（RAM，Random Access Memory）、唯讀記憶體（ROM，Read Only Memory）、硬碟機（HDD，Hard Disk Drive）、固態硬碟（SSD，Solid State Drive）、或其等之組合。通訊介面2a3，可藉由區域網路（LAN，Local Area Network）等之通訊線路，而與電漿處理裝置1之間通訊。
＜電漿處理裝置＞ 以下，針對作為電漿處理裝置1一例的電容耦合型之電漿處理裝置1的構成例進行說明。圖2係用以說明電容耦合型之電漿處理裝置1之構成例的圖式。
電容耦合型之電漿處理裝置1包含：電漿處理室10、氣體供給部20、電源30、及排氣系統40。又，電漿處理裝置1，包含基板支持部11及氣體導入部。氣體導入部，將至少一種處理氣體導入至電漿處理室10內。氣體導入部包含噴淋頭13。基板支持部11配置於電漿處理室10內。噴淋頭13配置於基板支持部11之上方。一實施態樣中，噴淋頭13構成電漿處理室10之頂部（ceiling）的至少一部分。電漿處理室10具有電漿處理空間10s，電漿處理空間10s由噴淋頭13、電漿處理室10之側壁10a、及基板支持部11界定而成。電漿處理室10呈接地狀態。噴淋頭13及基板支持部11，係與電漿處理室10之殼體電性絕緣。
基板支持部11，包含本體部50及環組件52。本體部50具有：中央區域50a，用以支持基板W；及環狀區域50b，用以支持環組件52。晶圓為基板W之一例。本體部50之環狀區域50b，俯視觀察時包圍本體部50之中央區域50a。基板W配置在本體部50之中央區域50a上，環組件52以「包圍本體部50之中央區域50a上的基板W」方式，配置在本體部50之環狀區域50b上。因此，中央區域50a亦稱為用以支持基板W之基板支持面，環狀區域50b亦稱為用以支持環組件52之環支持面。
一實施態樣中，本體部50包含基座60及靜電吸盤62。基座60包含導電性構件。基座60之導電性構件，可發揮作為下部電極之功能。靜電吸盤62配置在基座60上。靜電吸盤62包含：陶瓷構件64、在陶瓷構件64內所配置之吸附電極層66、及加熱電極層68。加熱電極層68，配置在吸附電極層66之頂部。加熱電極層68詳如後述。陶瓷構件64具有中央區域50a。一實施態樣中，陶瓷構件64亦具有環狀區域50b。又，如環狀靜電吸盤或環狀絕緣構件般，包圍靜電吸盤62之其他構件具有環狀區域50b亦可。此時，環組件52，可配置在環狀靜電吸盤或環狀絕緣構件上，亦可配置在靜電吸盤62、及環狀絕緣構件兩邊上。又，耦合於後述射頻電源31及／或直流電源32之至少一射頻／直流電極，可配置於陶瓷構件64內。此時，至少一射頻／直流電極，發揮作為下部電極之功能。對至少一射頻／直流電極，供給後述偏壓射頻信號及／或直流信號時，射頻／直流電極亦稱為偏壓電極。又，基座60之導電性構件、及至少一射頻／直流電極，可發揮作為複數之下部電極的功能。又，吸附電極層66亦可發揮作為下部電極的功能。因此，基板支持部11包含至少一下部電極。
環組件52包含一或複數之環狀構件。一實施態樣中，一或複數之環狀構件包含一或複數之邊緣環、及至少一蓋環。邊緣環以導電性材料或絕緣材料形成，蓋環以絕緣材料形成。
又，基板支持部11包含：調溫模組，將靜電吸盤62、環組件52、及基板W中至少一者加以調節為目標溫度。調溫模組可包含加熱電極層68、傳熱媒體、流道70、或其等之組合。流道70有例如滷水或氣體等傳熱流體流通其中。一實施態樣中，流道70形成於基座60內。又，基板支持部11可包含：傳熱氣體供給部，將傳熱氣體供給至「基板W背面與中央區域50a之間」的間隙。
噴淋頭13，將來自氣體供給部20之至少一種處理氣體，導入至電漿處理空間10s內。噴淋頭13具有至少一氣體供給口13a、至少一氣體擴散室13b、及複數之氣體導入口13c。被供給至氣體供給口13a之處理氣體，通過氣體擴散室13b，而從複數之氣體導入口13c，被導入至電漿處理空間10s內。又，噴淋頭13包含至少一上部電極。又，氣體導入部除了噴淋頭13之外，進一步包含形成於側壁10a的一或複數之開口部上所安裝的一或複數之側面氣體注入部（SGI，Side Gas Injector）亦可。
氣體供給部20，可包含至少一氣體源21及至少一流量控制器22。一實施態樣中，氣體供給部20，將至少一種處理氣體，從對應於各處理氣體之氣體源21，藉由對應於各處理氣體之流量控制器22供給至噴淋頭13。各流量控制器22，可包含例如質量流量控制器或壓力控制式流量控制器。進一步而言，氣體供給部20，包含「將至少一種處理氣體之流量加以調變或脈衝化」的至少一流量調變元件亦可。
電源30包含：射頻電源31，藉由至少一阻抗匹配電路，而耦合於電漿處理室10。射頻電源31，將至少一種射頻信號（射頻電力）供給到至少一下部電極及／或至少一上部電極。藉此，從被供給至電漿處理空間10s內之至少一種處理氣體，來形成電漿。因此，射頻電源31可發揮作為電漿產生部12之至少一部分的功能。又，藉由將偏壓射頻信號供給到至少一下部電極，而在基板W產生偏電壓V B，可將所形成之電漿中的離子分量導入至基板W。偏電壓V B詳如後述。
一實施態樣中，射頻電源31包含第一射頻信號生成部31a及第二射頻信號生成部31b。第一射頻信號生成部31a，藉由至少一阻抗匹配電路，而耦合於至少一下部電極及／或至少一上部電極，並生成電漿產生用之來源射頻信號（來源射頻電力）。一實施態樣中，來源射頻信號具有10MHz~150MHz之範圍內的頻率。一實施態樣中，第一射頻信號生成部31a，可生成具有不同頻率的複數之來源射頻信號。所生成的一或複數之來源射頻信號，被供給到至少一下部電極及／或至少一上部電極。
第二射頻信號生成部31b，藉由至少一阻抗匹配電路，而耦合於至少一下部電極，並生成偏壓射頻信號（偏壓射頻電力）。偏壓射頻信號之頻率，其與來源射頻信號之頻率可相同亦可不同。一實施態樣中，偏壓射頻信號，具有較來源射頻信號低之頻率。一實施態樣中，偏壓射頻信號具有100kHz~60MHz之範圍內的頻率。一實施態樣中，第二射頻信號生成部31b，可生成具有不同頻率的複數之偏壓射頻信號。所生成的一或複數之偏壓射頻信號，被供給到至少一下部電極。又，各種實施態樣中，可將來源射頻信號及偏壓射頻信號中至少一者加以脈衝化。
又，電源30可包含耦合於電漿處理室10之直流電源32。直流電源32包含第一直流信號生成部32a及第二直流信號生成部32b。一實施態樣中，第一直流信號生成部32a連接於至少一下部電極，並生成第一直流信號。所生成之第一直流信號，被施加於至少一下部電極。一實施態樣中，第二直流信號生成部32b連接於至少一上部電極，並生成第二直流信號。所生成之第二直流信號，被施加於至少一上部電極。
各種實施態樣中，可將第一及第二直流信號加以脈衝化。此時，將電壓脈衝之序列施加到至少一下部電極及／或至少一上部電極。電壓脈衝，可形成矩形、梯形、三角形、或其等組合之脈衝波形。一實施態樣中，用以從直流信號產生電壓脈衝之序列的波形產生部，連接於第一直流信號生成部32a與至少一下部電極之間。因此，第一直流信號生成部32a及波形產生部，構成電壓脈衝產生部。第二直流信號生成部32b及波形產生部構成電壓脈衝產生部時，電壓脈衝產生部連接於至少一上部電極。電壓脈衝可帶有正極性，亦可帶有負極性。又，電壓脈衝之序列，可在一周期內包含一或複數之正極性電壓脈衝、及一或複數之負極性電壓脈衝。又，第一及第二直流信號生成部32a、32b，可在射頻電源31之外進一步設置，亦可設置第一直流信號生成部32a來取代第二射頻信號生成部31b。
在此，針對基板支持部11產生之自偏電壓V dc進行說明。如上述，當電漿處理裝置1接受供給來源射頻信號時，被導入電漿處理空間10s之氣體會電離成電子及陽離子，而形成電漿PM。此時，由於電子之質量較小，因此跟隨來源射頻信號之高週期性的電壓變化，而在電漿處理空間10s內移動，並流入下部電極，亦即基板支持部11。另一方面，陽離子由於質量較大，無法跟隨來源射頻信號之高週期性的電壓變化，而大部分存在於電漿處理空間10s。其結果，基板支持部11，形成「相對於電漿處理空間10s帶有負極電」的狀態。該狀態下之基板支持部11的電壓，即為自偏電壓V dc。
一實施態樣中，對下部電極供給偏壓射頻信號。圖3係顯示「供給偏壓射頻信號時之偏電壓V B」其每單位時間之變化量一例的圖形。實線顯示偏電壓V B，虛線顯示自偏電壓V dc，一點鏈線顯示偏壓射頻信號之電壓V rf。圖3之例子中，偏電壓V B，乃是由自偏電壓V dc與偏壓射頻信號之電壓V rf的總和求得。亦即，將偏壓射頻信號之電壓V rf朝負向偏移了自偏電壓V dc之量後所得的圖形，即為偏電壓V B的圖形。
排氣系統40，例如可連接於設在電漿處理室10之底部的氣體排出口10e。排氣系統40可包含壓力調整閥及真空泵。以壓力調整閥，來調整電漿處理空間10s內之壓力。真空泵可包含渦輪分子泵、乾式泵浦、或其等之組合。
接著，針對基板支持部11之本體部50進行詳細的說明。圖4係顯示從上方觀察「本實施態樣的基板支持部11之本體部50之概略構成」時的俯視圖。
圖4僅圖示基板支持部11之本體部50中之靜電吸盤62。本體部50中之靜電吸盤62，如上述般，包含中央區域50a、環狀區域50b。以實線所示之圓中，以內側之圓包圍起來的部分，即為中央區域50a；夾在「內側之圓、與外側之圓」間的部分，即為環狀區域50b。
中央區域50a及環狀區域50b，被分割成複數之區域。該複數之區域其中一區域，稱為分割區域80。圖式中，中央區域50a及環狀區域50b，使用「以一點鏈線所示」之直線及同心圓來分割成輻射狀，以影線所示的部分，乃是如此分割而得的分割區域80其中之一。除了以影線所示之分割區域80，其他如上述般分割而得之部分，全部亦為分割區域80，但為了方便觀察，省略影線及符號。又，所謂的分割，意指權宜上區分出區域，並非實際地切開。對於各個分割區域80，分別有「加熱電極層68所包含之複數個加熱電極層亦即加熱元件100」其中之一與其對應設置。本說明書中，為了避免名稱重複，將「加熱電極層68包含之複數個加熱電極層」分別記載為加熱元件100。圖式中，對於以影線顯示之分割區域80」，有以虛線顯示之一加熱元件100與其對應設置。複數之加熱元件100，分別為構成加熱電極層68之一部分的電極中之一。又，複數之加熱元件100各自埋設在對應之分割區域80附近處的靜電吸盤62中，且全部配置在同一面內。複數之加熱元件100，分別接受供給交流電，藉以分別加熱與其對應之各分割區域80。圖式中，僅顯示複數個加熱元件100其中之一，至於與其他分割區域80對應之其他加熱元件100，則由於係屬相同，因此省略圖示。又，分割區域80之形狀不限於圖式所示之例子，中央區域50a及環狀區域50b分割成不同之其他形狀的複數個區域亦可。於此情況，亦可分割成下述形狀之複數個區域，亦即僅中央區域50a分割成複數之區域，而環狀區域50b不分割。又，加熱元件100之形狀不限於圖式所示之例子，可設計成「與分割區域80之形狀及數量對應」的形狀及數量。
圖5係電漿處理裝置1的部分圖，且係顯示基板支持部11中「電性連接之概略構成」的剖面圖。但是，為了方便觀察，在「基板支持部11中之電性連接」的說明上不需要的構成，省略其圖示。又，本說明書中，所謂的「電性連接」，意指：一構成要素與其他構成要素之間連接，俾構成電路。進行該連接時，可藉由導體來有線連接，亦可藉由電場或磁場之耦合來無線連接。該連接可為直接連接，亦即「其間不進一步夾隔著其他構成要素」的連接；或者可為間接連接，亦即「其間進一步夾隔著其他構成要素」的連接。以下，電性連接有時簡稱為「連接」。又，將「一構成要素與其他構成要素電性連接」之狀態，定義為該構成要素之「導通」狀態，同樣地，將未連接之狀態定義為「斷開」狀態。又，關於「藉由後述開關來切換連接狀態之導通或斷開」的構成要素，將開關其使「該構成要素為導通」時之狀態，定義為該開關之「導通」狀態，將該開關其使「該構成要素為斷開」時之狀態，定義為該開關之「斷開」狀態。
圖5中，複數之加熱元件100，分別藉由「由複數之第一開關102構成」的開關群，而電性連接於電源部104或測定部106。第一開關102，可切換「複數之加熱元件100各自與電源部104或測定部106」的導通或斷開。圖5之例子中，僅有「與右端所示之加熱元件100對應」的第一開關導通，「與其他全部之加熱元件100對應」的第一開關斷開。以此方式，藉由複數之第一開關102，不僅可使複數之加熱元件100全部導通或斷開，亦可使複數之加熱元件100中所希望個數之加熱元件100導通，並使其他斷開。具體而言，第一開關102可為「控制部2能以電信號來切換控制導通或斷開」之繼電器。
電源部104及測定部106，藉由第二開關110電性連接於複數之加熱元件100。第二開關110，可切換「電源部104及測定部106、與複數之加熱元件100」的導通或斷開。換言之，第二開關，乃是將上述複數之第一開關的連接對象，選擇性切換為電源部104或測定部106。藉由第二開關110可進行切換，俾使電源部104導通且測定部106斷開、或電源部104斷開且測定部106導通、或者任一者均斷開。圖5之例子中，電源部104及測定部106任一者均斷開，呈浮接狀態。具體而言，第二開關110可為「控制部2能以電信號來切換控制導通或斷開」之繼電器。
依第一開關102及第二開關110，例如使全部的第一開關102同時導通，並以第二開關110使電源部104導通且測定部106斷開，藉此可將全部的加熱元件100連接於電源部104。又例如，藉由僅使一第一開關102導通，且其他全部之第一開關102斷開，並以第二開關110使測定部106導通且電源部104斷開，可僅將一加熱元件100連接於測定部106。除上述之外，可將電源部104或測定部106、與複數之加熱元件100中任一者或全部連接成所希望之組合。
電源部104具備：加熱電源120，供給電力至加熱電極層68；及加熱控制盤122。加熱控制盤122，控制來自加熱電源120之供電。例如，控制部2可利用電信號，經由加熱控制盤122控制來自加熱電源120之供電。
電源部104與複數個第一開關102之間，設有射頻濾波器124。形成電漿時，來自「從射頻電源31供給出來之射頻電力」的射頻雜訊，有時從加熱電極層68進入電源部104。當射頻雜訊到達加熱電源120時，加熱電源120之動作或性能有可能受損、或者由於加熱電極層68使用射頻電力，因此形成電漿之效率有可能降低。藉由射頻濾波器124來減少或截斷射頻雜訊，可保護電源部104。因此，射頻濾波器124可使用公知的濾波器，其減少或截斷所希望之頻率的交流電，具體而言，射頻濾波器124可包含線圈、電容器或電阻、或是其等之組合。
測定部106具備：上述射頻濾波器124；電阻130；及電壓計132，測定出作用在該電阻130之電壓。測定部106中之射頻濾波器124，從「電壓計132測定出」之電壓，去除射頻雜訊之影響。亦即，電壓計132可測定出「射頻雜訊被去除後」之電壓。此外，測定部106，可將「電壓計132測定出」之電壓發送至控制部2，並分別記錄各該數值。
＜電漿處理方法＞ 接著，針對上述電漿處理裝置1可執行之電漿處理方法MT進行說明。電漿處理方法MT中，就各分割區域80逐一計算：形成電漿時之基板支持部11的自偏電壓V dc。具體而言，藉由依序執行以下說明之步驟ST1~ST9，以將「與各分割區域80分別對應」之加熱元件100逐一連接於測定部106，並就各加熱元件100分別測定電壓V 2。接著，步驟ST10中，基於電壓V 2來執行運算，而計算分割區域80之自偏電壓V dc。圖6及圖7係顯示本實施態樣之電漿處理方法MT其步驟一例的序列圖表（圖6）及流程圖（圖7）。
圖6中，（a）之「導通」或「斷開」意指：在時間序列有無射頻電力從射頻電源31供給出來。（b）之「導通」或「斷開」意指：在時間序列有無電力供給至作為下部電極之吸附電極層66。（c）之「全部導通」、「僅有一個導通」或「全部斷開」意指：在時間序列中，複數之第一開關102導通或斷開。（d）之「電源部導通」、「測定部導通」或「浮接」意指：在時間序列中，第二開關使電源部104或測定部106導通、或者使兩者斷開（浮接）。又，電源部104導通時，測定部106斷開；測定部106導通時，電源部104斷開。
圖6及圖7中，電漿處理方法MT開始時之狀態，乃是不供給射頻電力、不供給電力至吸附電極層66、第一開關102全部斷開、且第二開關110浮接。又，開始時，處於「預先將基板W送入電漿處理室10，並在基板支持部11載置有基板W」之狀態。
步驟ST1中，供給電漿形成用之所希望的氣體，接著開始供給射頻電力。射頻電力包含至少電漿產生用之來源射頻信號，在電漿處理空間10s形成電漿PM。又，射頻電力包含「將電漿離子導入基板W」之偏壓射頻信號亦可。偏壓射頻信號，可在來源射頻信號前、後、或與其同時之任一時間點供給。
步驟ST2中，開始供給電力至吸附電極層66。藉此，在靜電吸盤62之頂面62a吸附基板W。吸附基板W後，可將傳熱媒體供給至「基板W背面與中央區域50a之間」的間隙。
步驟ST3中，對加熱電極層68供給電力。具體而言，使第一開關102全部導通，且第二開關110使電源部104導通。藉此，全部之加熱元件100與電源部104連接，而從加熱電源120對全部之加熱元件100供給交流電。
步驟ST4中，測定出「使一加熱元件100導通時」之測定部106的電壓V 2。具體而言，步驟ST3中已全部導通之複數個第一開關102中，僅使所希望之一個維持導通，並使其他全部之第一開關102斷開。與此同時，第二開關110使測定部106導通。藉此，僅有「與已經導通之第一開關102對應」的一個加熱元件100，係與測定部106連接。測定部106中，以電壓計132來測定作用在電阻130之電壓V 2。
步驟ST5中，對加熱電極層68供給電力。具體而言，係與步驟ST3相同。
步驟ST6中，測定出「使未測定電壓之一加熱元件100導通後」的測定部106之電壓V 2。所謂「未測定電壓之一加熱元件100」，係「步驟ST4中已測定電壓V 2之一加熱元件100」以外的加熱元件100，且為如後述般「重複執行步驟ST6時仍然尚未測定電壓V 2」的加熱元件100。步驟ST6中，僅使「與未測定電壓之一加熱元件100對應」的第一開關102導通，其他全部的第一開關102斷開。於此同時，第二開關110使測定部106導通。藉此，僅有未測定電壓之一加熱元件100與測定部106連接。測定部106中，以電壓計132來測定作用在電阻130之電壓V 2。已在步驟ST6測定電壓V 2之該加熱元件100，不包含於未測定電壓之加熱元件100。
執行步驟ST6後，就全部之加熱元件100，判定電壓測定是否已完畢。全部之加熱元件100其電壓測定尚未完畢，未測定電壓之加熱元件100有一個以上時，再度執行步驟ST5及步驟ST6。藉此，由於將重複執行步驟ST6，因此未測定電壓之加熱元件100的個數變少。最後，全部之加熱元件100其電壓測定完畢，沒有未測定電壓之加熱元件100時，便進入步驟ST7。
步驟ST7中，第一開關102使全部之加熱元件100斷開，第二開關110使電源部104及測定部106斷開（浮接）。
步驟ST8中，結束供給射頻電力。步驟ST9中，進行靜電吸盤62之表面及基板W的電性中和，然後結束供給電力至吸附電極層66。
步驟ST10中，進行基於「就各加熱元件100分別測定出」之電壓V 2，針對各分割區域80分別計算自偏電壓V dc的運算。又，圖6及圖7之例子中，步驟ST10，乃是在步驟ST9後才執行，並基於「步驟ST4及步驟ST6中取得之所有加熱元件100各自的電壓V 2」來整批運算，但不限於此。例如，步驟ST10中，於「剛在步驟ST4及步驟ST6中測定電壓V 2後」隨即逐次運算亦可。運算處理，可藉由測定部106將電壓V 2的值發送至控制部2，以使用控制部2來執行。
以下使用圖8及圖9，針對步驟ST10中執行之運算進行說明。圖8係示意地顯示步驟ST4及步驟ST6中「基板W、陶瓷構件64、及加熱元件100之電性關係」的剖面圖。圖9係步驟ST4及步驟ST6中「後述第i個加熱元件100導通，且測定部106導通時」之關於基板W及基板支持部11的等效電路。
圖8中，基板W與在中央區域50a的靜電吸盤62之頂面62a之間、及該頂面62a與加熱元件100之間，分別有寄生電容，可視為與電容元件等價。又，以C 1表示「基板W、與靜電吸盤62的頂面62a之間」的靜電電容，以C 2表示「靜電吸盤62的頂面62a、與加熱元件100之間」的靜電電容。在此，配置有i個加熱元件100時，以C 2i表示「靜電吸盤62的頂面62a、與第i個加熱元件100之間」的靜電電容。靜電電容C 1及靜電電容C 2i，可從基板W、靜電吸盤62之頂面62a、陶瓷構件64、及加熱元件100之各部位地包含面積、長度（距離）、介電常數的設計參數，來計算為定值。
圖9中，C 1及C 2i分別為圖8所示「基板W與靜電吸盤62的頂面62a」之間、及「該頂面62a與第i個加熱元件100」之間的靜電電容。C 3係「將測定部106中之射頻濾波器124視為與電容元件等價」時的靜電電容。R係電阻130之電阻值。V 0係等效電路之電壓的總和。V 1係基板W與加熱電極層68之間的電壓。V 2係步驟ST4或步驟ST6中電壓計132測定出之電壓。Q 1係儲存在「基板W、與靜電吸盤62的頂面62a之間」的電荷。Q 2i係儲存在「靜電吸盤62的頂面62a、與第i個加熱元件100之間」的電荷。Q 3係儲存在射頻濾波器124之電荷。
圖9之等效電路中的電荷Q 1、Q 2i、Q 3，依電荷守恆定律，以下之關係成立。 Q 1＋Q 2i－Q 3＝0 將其變形成為 Q 1＋Q 2i＝Q 3・・・（1）
圖9之等效電路中的電荷Q 1、Q 2i、Q 3與電壓V 1、V 2及靜電電容C 1、C 2i、C 3，以下之關係成立。 Q 1＋Q 2i＝（C 1＋C 2i）V 1・・・（2） Q 3＝C 3V 2・・・（3）
將公式（2）、（3）代入公式（1）的話，可得到V 1與V 2之關係式（4）。 （C 1＋C 2i）V 1＝C 3V 2將其變形成為 V 1＝C 3／（C 1＋C 2i）・V 2・・・（4）
圖9之等效電路中的電壓V 0，係電壓V 1與電壓V 2之總和。 V 0＝V 1＋V 2將公式（4）代入其中， V 0＝C 3／（C 1＋C 2i）・V 2＋V 2・・・（5）
在此，電壓V 0係「使第i個加熱元件100導通時」圖9之等效電路整體的電壓，可視為「與第i個加熱元件100對應」之分割區域80的自偏電壓V dc。依此關係及公式（5）， Vdc＝C 3／（C 1＋C 2i）・V 2＋V 2・・・（6）
依公式（6），可使用「測定部106測定出之電壓V 2」來表示「與第i個加熱元件100對應」之分割區域80的自偏電壓V dc。亦即，步驟ST10中，可使用公式（6），基於電壓V 2來計算「與第i個加熱元件100對應」之分割區域80的自偏電壓Vdc。
步驟ST4及步驟ST6中，就第1~i個亦即全部之加熱元件100來測定電壓V 2。因此，步驟ST10中，可就「與第1~i個亦即全部之加熱元件100對應」之各分割區域80，分別計算其自偏電壓V dc。
又，上述說明中，第i個加熱元件100位在：基板支持部11其與基板W對向之中央區域50a。相對於此，加熱元件100位在基板支持部11其與環組件52對向之環狀區域50b時，可以下述方式，來計算自偏電壓V dc。亦即，如圖8所示，以C 1表示「環組件52、與靜電吸盤62其在環狀區域50b的頂面62b」之間的靜電電容，以V 1表示環組件52、與加熱電極層68之間的電壓，以Q 1表示儲存在「環組件52、與靜電吸盤62的頂面62b」之間的電荷，來執行步驟ST10之運算。
依以上說明，可基於「就複數之加熱元件100分別測定出來」的電壓V 2，來計算基板支持部11之各分割區域80的自偏電壓V dc。因此，藉由使用基板支持部11，其靜電吸盤62內部具備「包含複數之加熱元件100的加熱電極層68」，可在不變更靜電吸盤62內部之設計的情形下，測定自偏電壓V dc之面內分布。此外，藉由使用自偏電壓V dc之面內分布，可預測基板W之面內的蝕刻特性。
本次揭示之實施態樣，於全部之面向均應視為例示，而非限制性質者。上述實施態樣，在不脫離附件之申請專利範圍及其主旨的情形下，可以各式各樣的態樣來省略、替換、及變更。
例如，本實施態樣中，揭示電容耦合型之電漿處理裝置1的基板支持部11，但不限於此，感應耦合型之電漿處理裝置1的基板支持部11，藉由設計成相同之構成，亦可得到相同之效果。
又例如，步驟ST4及步驟ST6中，使複數之加熱元件100逐一導通，來逐一測定電壓V 2，但不限於此。亦即，對於複數之分割區域80中若干個分割區域80，預測自偏電壓V dc為相同值時，使得「與該分割區域80對應」之複數個加熱元件100同時導通，並使其他全部的加熱元件100斷開，藉以執行該步驟亦可。此時，以測定部106測定出之電壓V 2可視為：使該加熱元件100逐一導通來執行該步驟，藉以測定出之電壓V 2的平均值。
又例如，在測定部106設置射頻濾波器124，但不限於此。也就是說，亦可設置「在圖9例子之等效電路中可視為與電容元件等價」之其他構成要素，來取代射頻濾波器124。此時，可以C 3表示「將該構成要素視為與電容元件等價」時之靜電電容，來執行步驟ST10之運算。
又例如，可任意組合上述實施態樣之構成要件。從該任意之組合，當然可得到依組合之各構成要件的作用及效果，並且從本說明書之記載，可得到所屬技術領域中具有通常知識者清楚可知的其他作用及其他效果。又，本說明書記載之效果，到底仍係說明性質或例示性質者，並無限制性。亦即，本發明之技術，可發揮上述效果，或者可發揮「所屬技術領域中具有通常知識者從本說明書之記載清楚可知」的其他效果，而非上述效果。
如下述構成，亦屬於本發明之技術範圍。 （1）一種電漿處理裝置，具備： 電漿處理室； 基座，配置在該電漿處理室內； 靜電吸盤，配置在該基座之頂部； 複數之電極層，配置在該靜電吸盤內之同一面內； 開關群，由「分別電性連接於該複數之電極層中各電極層」的複數個開關構成； 電源部及測定部，電性連接於該開關群； 其他開關，將該開關群之連接對象，選定為該電源部與該測定部其中任一者；及 控制部； 該電源部具備：電源，供給電力至該複數之電極層； 該測定部具備：電阻；及電壓計，測定出作用在該電阻之電壓； 該控制部， 可將該開關群之連接對象切換為該測定部，然後將「構成該開關群之該複數個開關」逐一切換為導通狀態。 （2）如該（1）之電漿處理裝置，其中， 該測定部具備：電容元件，配置在該電源部與該開關群之間。 （3）如該（1）或（2）之電漿處理裝置，其中， 該電極層為加熱電極層。 （4）如該（1）~（3）中任一項之電漿處理裝置，其中， 該靜電吸盤具備吸附電極層； 該複數之電極層配置在該吸附電極層之頂部。 （5）如該（1）~（4）中任一項之電漿處理裝置，其中， 該開關群配置在該基座之內部。 （6）如該（2）之電漿處理裝置，其中， 該電容元件構成射頻濾波器。 （7）如該（1）~（6）中任一項之電漿處理裝置，其中， 該控制部，可將該開關群之連接對象切換為該電源部，並將「構成該開關群之該複數個開關」全部切換為導通狀態，其後將該開關群之連接對象切換為該測定部，然後將該複數個開關逐一切換為導通狀態。 （8）一種電漿處理方法，在電漿處理裝置中進行； 該電漿處理裝置具備： 電漿處理室； 基座，配置在該電漿處理室內； 靜電吸盤，配置在該基座之頂部； 複數之電極層，配置在該靜電吸盤內之同一面內； 開關群，由「分別電性連接於該複數之電極層中各電極層」的複數個開關構成； 電源部及測定部，電性連接於該開關群； 其他開關，將該開關群之連接對象，選定為該電源部與該測定部其中任一者；及 控制部； 該電源部具備：電源，供給電力至該複數之電極層； 該測定部具備：電阻；及電壓計，測定出作用在該電阻之電壓； 該電漿處理方法包含： 第一步驟，將該開關群之連接對象切換為該測定部，然後將「構成該開關群之該複數個開關」逐一切換為導通狀態；及 第二步驟，在「構成該開關群之該複數個開關」其中之一呈導通狀態時，在該測定部測定電壓。 （9）如該（8）之電漿處理方法，更包含： 一步驟，將該開關群之連接對象切換為該電源部，並將「構成該開關群之該複數個開關」全部切換為導通狀態； 在該一步驟後，執行該第一步驟及該第二步驟。 （10）如該（8）或（9）之電漿處理方法，更包含： 一步驟，基於「在該第二步驟測定出」之該電壓，計算基板支持部中「與該複數個開關其中之一對應」的區域之自偏電壓。
1:電漿處理裝置 2:控制部 2a:電腦 2a1:處理部 2a2:儲存部 2a3:通訊介面 10:電漿處理室 10a:側壁 10e:氣體排出口 10s:電漿處理空間 11:基板支持部 12:電漿產生部 13:噴淋頭 13a:氣體供給口 13b:氣體擴散室 13c:氣體導入口 20:氣體供給部 21:氣體源 22:流量控制器 30:電源 31:射頻電源 31a:第一射頻信號生成部 31b:第二射頻信號生成部 32:直流電源 32a:第一直流信號生成部 32b:第二直流信號生成部 40:排氣系統 50:本體部 50a:中央區域 50b:環狀區域 52:環組件 60:基座 62:靜電吸盤 62a,62b:頂面 64:陶瓷構件 66:吸附電極層 68:加熱電極層 70:流道 80:分割區域 100:加熱元件 102:第一開關 104:電源部 106:測定部 110:第二開關 120:加熱電源 122:加熱控制盤 124:射頻濾波器 130:電阻 132:電壓計 C 1,C 2,C 2i,C 3:靜電電容 MT:電漿處理方法 PM:電漿 Q 1,Q 2i,Q 3:電荷 R:電阻值 ST1~ST10:步驟 V 0,V 1,V 2:電壓 V B:偏電壓 V dc:自偏電壓 V rf:電壓 W:基板
[圖1]圖1係顯示實施態樣之電漿處理系統之構成例的說明圖。 [圖2]圖2係顯示實施態樣之電漿處理裝置之構成例的剖面圖。 [圖3]圖3係顯示偏電壓、與自偏電壓及偏壓射頻信號之關係的圖形。 [圖4]圖4係顯示從上方觀察「實施態樣之靜電吸盤的分割區域之概略構成」時的俯視圖。 [圖5]圖5係顯示實施態樣之基板支持部中「電性連接之概略構成」的剖面圖。 [圖6]圖6(a)~(d)係顯示實施態樣之電漿處理方法的概略內容之序列圖表。 [圖7]圖7係顯示實施態樣之電漿處理方法的概略內容之流程圖。 [圖8]圖8係示意地顯示實施態樣之電漿處理方法中「基板、陶瓷構件、及加熱元件之電性關係」的剖面圖。 [圖9]圖9係示意地顯示實施態樣之電漿處理方法中「基板及基板支持部之電性關係」的等效電路。
11:基板支持部
13:噴淋頭
31:射頻電源
50:本體部
52:環組件
60:基座
62:靜電吸盤
62a,62b:頂面
64:陶瓷構件
66:吸附電極層
100:加熱元件
102:第一開關
104:電源部
106:測定部
110:第二開關
120:加熱電源
122:加熱控制盤
124:射頻濾波器
130:電阻
132:電壓計
PM:電漿
W:基板

Claims (10)

  1. 一種電漿處理裝置，具備： 電漿處理室； 基座，配置在該電漿處理室內； 靜電吸盤，配置在該基座之頂部； 複數之電極層，配置在該靜電吸盤內之同一面內； 開關群，由分別電性連接於該複數之電極層中各電極層的複數個開關構成； 電源部及測定部，電性連接於該開關群； 其他開關，將該開關群之連接對象，選定為該電源部與該測定部中任一者；及 控制部； 該電源部具備：電源，供給電力至該複數之電極層； 該測定部具備：電阻；及電壓計，測定出作用在該電阻之電壓； 該控制部，可實行包含下列內容的控制： 將該開關群之連接對象切換為該測定部，然後將構成該開關群之該複數個開關逐一切換為導通狀態。
  2. 如請求項1之電漿處理裝置，其中， 該測定部具備：電容元件，配置在該電源部與該開關群之間。
  3. 如請求項1或2之電漿處理裝置，其中， 該電極層為加熱電極層。
  4. 如請求項1或2之電漿處理裝置，其中， 該靜電吸盤具備吸附電極層； 該複數之電極層配置在該吸附電極層之頂部。
  5. 如請求項1或2之電漿處理裝置，其中， 該開關群配置在該基座之內部。
  6. 如請求項2之電漿處理裝置，其中， 該電容元件構成射頻濾波器。
  7. 如請求項1或2之電漿處理裝置，其中， 該控制部，可將該開關群之連接對象切換為該電源部，並將構成該開關群之該複數個開關全部切換為導通狀態，其後將該開關群之連接對象切換為該測定部，然後將該複數個開關逐一切換為導通狀態。
  8. 一種電漿處理方法，在電漿處理裝置中進行； 該電漿處理裝置具備： 電漿處理室； 基座，配置在該電漿處理室內； 靜電吸盤，配置在該基座之頂部； 複數之電極層，配置在該靜電吸盤內之同一面內； 開關群，由分別電性連接於該複數之電極層中各電極層的複數個開關構成； 電源部及測定部，電性連接於該開關群； 其他開關，將該開關群之連接對象，選定為該電源部與該測定部其中任一者；及 控制部； 該電源部具備：電源，供給電力至該複數之電極層； 該測定部具備：電阻；及電壓計，測定出作用在該電阻之電壓； 該電漿處理方法包含： 第一步驟，將該開關群之連接對象切換為該測定部，然後將構成該開關群之該複數個開關逐一切換為導通狀態；及 第二步驟，在構成該開關群之該複數個開關其中之一呈導通狀態時，在該測定部測定電壓。
  9. 如請求項8之電漿處理方法，更包含： 一步驟，將該開關群之連接對象切換為該電源部，並將構成該開關群之該複數個開關全部切換為導通狀態； 在該一步驟後，執行該第一步驟及該第二步驟。
  10. 如請求項8或9之電漿處理方法，更包含： 另一步驟，基於在該第二步驟測定出之該電壓，計算基板支持部中與該複數個開關其中之一對應的區域之自偏電壓。
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