TWI521590B - Plasma processing device and power supply bar - Google Patents

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Description

電漿處理裝置及供電棒
本發明係關於經供電棒將高頻供給至處理室內之電極而使處理室內之氣體予以電漿化，依此對基板施予特定電漿處理之電漿處理裝置及供電棒。
一般在半導體裝置之製造過程中，使用在比較低壓之環境內生成高密度之電漿而對半導體晶圓(以下，也單稱為「晶圓」)執行蝕刻處理或成膜處理之電漿處理裝置。例如，平行平板電漿處理裝置係在處理室內配置一對平行平板電極(上部電極及下部電極)，將處理氣體導入至該處理室內，並且自高頻電源(例如，高頻電源)供給高頻(高頻電力)至電極之一方或雙方，而在電極間生成高頻電場，藉由該高頻電場生成處理氣體之電漿，而對晶圓執行蝕刻或成膜等之特定處理。
再者，在高頻源和電極之間，具備有使電極之輸入阻抗和高頻源之輸出阻抗予以整合之整合器。藉由具備有該整合器，可以將電極中之高頻之反射抑制成最低，並且可以有效率在處理室內形成電漿。
在如此之電漿處理裝置中，例如被供給至電極之高頻電力、電壓、電流及負荷阻抗(電漿阻抗)反映出被形成在處理室內之電漿狀態。因此，若根據該些電特性調整與電漿生成有關之裝置控制參數(以下稱為「電漿參數」)時，則可以謀求被形成在處理室內之電漿之最佳化和安定化。
因此，一般電漿處理裝置在高頻源和電極之間具備有用以測量被供給至電極之高頻之電特性例如高頻電流或高頻電壓之探針(參照下述專利文獻1)。電漿處理裝置之控制裝置具備有解析藉由該探針所測量之電壓資料或電流資料的資料解析部，使用該資料解析部根據探針之測量資料，算出例如高頻電壓及高頻電流之時間特性，高頻之行進波和反射波之大小，有效高頻電力及負荷阻抗等。然後，控制部根據該些算出結果，調整被導入至處理室內之處理氣體之流量、處理室內之真空度、自高頻源所輸出之高頻之電力、整合器之容量性電抗成分大小等之電漿參數。依此，可以在處理室內形成適合於製程處理條件之電漿。
以往，作為如此之探針，使用與電漿處理裝置不同個體以泛用性為主所開發出之小型單元。再者，其探針單元從安裝作業之簡便性或空間之觀點來看，例如被收容至整合器之框體內部，切斷被設置在整合器之電路內之高頻傳送路而被安裝。再者，於將探針單元設置在整合器之外側之時，插在連接整合器和電漿處理裝置之間的高頻傳送路(例如，同軸纜線、雙重管構造之供電棒等)之途中(參照例如專利文獻1、2)。此時，將高頻傳送路分為兩個在其間設置探針單元，或以另外之連接構件連接高頻傳送路，並在其連接構件設置探針單元。
〔專利文獻1〕日本特開2005-123578號公報
〔專利文獻2〕日本特開平10-185960號公報
但是，近年來隨著半導體裝置之高積體化，電路圖案日漸微細化，所要求之加工尺寸精度也越來越嚴格。於是，嘗試著使供給至處理室內之電極之高頻之頻率上升，在更低壓之環境下形成高密度之電漿而對應於電路圖案之微細化。
但是，被供給至電極之高頻頻率越高，被形成在處理室內之電漿之狀態，則容易受到例如連接零件之銅板、或連接整合器與電極之供電棒等之電感性電抗成分之影響而變動。因此，在高頻頻率變高之今日，必須提高更正確測量其高頻之電特性，而將電漿參數高精度地調整成以往以上之必要性。
為了提高高頻電特性之測量精度，含有探針之測量系統之校正(Calibration)不可欠缺。此時，因在測量系統連接於實際之電漿處理裝置之狀態下，難以執行其測量系統之校正，故於安裝探針單元之前，準備接近於實際之電漿處理裝置之電特性的模擬環境，在其環境僅裝入探針單元而執行測量系統之校正為佳。
但是，以往之探針單元因如上述般以與高頻傳送路不同個體安裝在高頻傳送路之途中，故由於探針單元之安裝位置使得每電漿處理裝置產生偏差。即使僅針對探針單元構築模擬環境嚴密執行測量系統之校正，於在實際之電漿處理裝置安裝探針單元之時所測量之值，有可能殘留誤差，並且其誤差之程度也因每電漿處理裝置而產生個體差。如此一來當測量值含有誤差時，根據其大小，有無法高精度調整電漿參數之情形，其結果有無法安定維持良好之狀態之電漿之虞。
再者，如以往般，當切斷高頻傳送路將探針單元插在其間時，則有其探針單元本身成為高頻電路之負荷成分，在其部位產生電力損失之虞，並且，在探針單元之連接部位產生接觸電阻，該也成為電力耗損之原因。此時，自高頻源被輸出之高頻在傳送途中大衰減，被供給至電極之高頻之電力則不充分，有無法形成所欲電漿之虞。
再者，通常當作高頻傳送路，使用同軸纜線或雙重管構造之高頻傳送線等同軸構造之傳送線。當將以往之探針單元插入該同軸構造之傳送線之時，因產生探針單元本身之安裝誤差或用以安裝探針單元之連接構件的安裝誤差等，故非常難以以高精度保持同軸構造。因此，有可能根據如此安裝誤差等而使得傳送線之電特性極大變化。
再者，如上述般，於探針單元被收容於整合器之框體內部而使用之時，當為了整合器之更換或維修而更換整合器之時，也一起更換探針單元。因此，當再次開始測量高頻之電特性之時，無法取得在整合器更換前和更換後之測量資料的連續性之可能性為高。當如此失去測量資料之連續性時，則有無法在整合器之更換前和更換後形成均勻品質之電漿的問題。
本發明係鑑於上述問題而所研究出，其目的在於提供可以大幅度降低隨著安裝探針而所產生的電力損失，並且可以防止由於探針之安裝誤差而對每裝置之測量值所造成之偏差，並且能夠在實際使用探針之時的安裝狀態下直接執行探針測量之校正，依此可以較以往更高精度地測量其高頻之電特性的電漿處理裝置及供電棒。
為了解決上述課題，若藉由本發明之一觀點，其提供一種電漿處理裝置，其特徵為：具備處理室，使用電漿化之氣體對基板施予特定電漿處理；電漿生成用之電極，被配置在上述處理室內；高頻源，用以生成被供給至上述電極之高頻；整合器，被設置成在上述電極和上述高頻源之間自上述處理室間隔開，且具備用以使上述電極之輸入阻抗和上述高頻源之輸出阻抗予以整合之整合電路；和具有探針之供電棒，在傳送藉由上述高頻源所生成且經由上述整合電路之上述高頻而供給至上述電極之供電棒，設置電特性測量用之探針，使上述供電棒和上述探針一體化，上述具有探針之供電棒係一體裝卸自如地安裝在上述整合器和上述處理室之間。
為了解決上述課題，若藉由本發明之另外的觀點時，則提供一種供電棒，屬於經整合器將高頻傳送至配設在對基板施予特定電漿處理之處理室內的電漿生成用之電極的供電棒，其特徵為：在上述供電棒設置電特性測量用之探針與上述探針一體化，一體在上述整合器和上述處理室之間裝卸自如。
若藉由如此之本發明，在將來自高頻源之高頻傳送至電極之供電棒設置探針並予以一體化，藉由將該些一體裝卸自如，無須如以往之泛用型之探針單元般要切斷供電棒或整合電路內之高頻傳送路插入探針，故比起探針本身必須另外安裝作業的以往技術，可以大幅度降低電力損失，並且可以解除由於探針之安裝位置之偏差或安裝誤差等導致每電漿處理裝置之測量值產生偏差。依此，可以從高頻源到處理室內之電極，使高頻之電特性幾乎不會惡化地予以傳送。
再者，若藉由本發明，具有探針之供電棒因可以直接取下，故在供電棒和探針一體化之狀態，即是實際使用探針之狀態下可以執行探針之測量之校正。因此，若將校正後之具有探針之供電棒直接安裝於電漿處理裝置時，則可以在與校正之時相同之狀態下藉由探針執行高頻之電特性測量。依此，可以較以往更高精度測量電特性。藉由使用如此高精度之測量值，可以高精度調整電漿參數，可以更安定形成更適當之電漿。
並且，上述探針係與供電棒一體化，並非被安裝於整合器，故即使更換整合器，也無須連探針也要更換。因此，於更換整合器之時，不會有藉由探針所取得之測量值之資料不連續之情形。
為了解決上述課題，若藉由本發明之另外的觀點，則提供一種電漿處理裝置，其特徵為：具備處理室，使用電漿化之氣體對基板施予特定電漿處理；電漿生成用之電極，被配置在上述處理室內；多數高頻源，生成各個不同頻率之高頻；整合器，被設置成在上述電極和上述各高頻源之間自上述處理室間隔開，且具備用以使上述電極之輸入阻抗和上述各高頻源之輸出阻抗予以整合之多數整合電路；和具有探針之供電棒，在傳送重疊藉由上述各高頻源所生成且經由上述各整合電路之上述各高頻所取得之重疊高頻而供給至上述電極之供電棒，設置電特性測量用之探針，使上述供電棒和探針一體化，上述具有探針之供電棒係一體裝卸自如地安裝在上述整合器和上述處理室之間。此時，即使在上述各整合電路之高頻輸出端子，具備僅使特定頻率之電力通過之過濾器電路亦可。
若藉由本發明時，即使在將來自多數高頻源之各高頻經各個多數整合器予以重疊而供給至一個電極之電漿處理裝置，亦可以使供電棒和探針一體化，構成藉由將該些一體裝卸自如之一個具有探針之供電棒，傳送重疊高頻，依此可以抑制經供電棒所傳送之高頻之電特性的惡化。再者，供電棒和探針可以一體校正電特性之測量值。依此，可以較以往更高精度測量電特性，再者可以從高頻源到處理室內之電極，使高頻之電特性幾乎不會惡化地予以傳送。
上述供電棒即使為藉由裝卸自如地被連接於上述整合器之高頻輸出端子(或是重疊高頻輸出端子)和上述電極 之間的棒狀導電構件，和以在上述整合器和上述處理室之底部之間，包圍上述棒狀導電構件之周圍之方式，在上述整合器和上述處理室之底部之間裝卸自如地被連接於接地電位的筒狀導電構件所構成之同軸雙重管構造亦可。藉由使探針與如此之同軸雙重構造之供電棒一體化，因不會有如以往之泛用性的探針般，在途中切斷供電棒安裝探針之時，在探針安裝作業之前後由於其安裝誤差使得軸芯偏移之虞，故可以防止因如此之安裝誤差所產生之測量值之誤差。依此，可以較以往更高精度測量電特性，再者可以抑制經供電棒所傳送之高頻之電特性惡化。
上述探針即使能夠同時測量藉由上述供電棒所傳送之高頻之電壓、電流、有效電力、行進波、反射波、負荷阻抗中之任一電特性或是該些兩個以上之電特性亦可。藉由使用如此探針，因較以往更高精度測量上述電特性，故可以高精度調整電漿參數，並可以更安定形成更適當之電漿。
上述具有探針之供電棒係連結於上述處理室側之一端經第1校正用治具也對虛擬負荷裝卸自如，並且連結於上述整合器側之另一端經第2校正用治具也對上述各高頻源裝卸自如，於執行藉由上述探針之測量的校正之時，上述具有探針之供電棒與上述探針呈一體之狀態直接被連接於上述虛擬負荷和上述各高頻源之間為佳。若藉由此，在探針直接被安裝於供電棒之狀態下，可以執行探針之測量的校正，並且校正後可以直接取下具有探針之供電棒而安插在整合器和處理室之間。依此，在供電棒和探針為一體化之狀態下，即是在探針實際使用之狀態下，可以執行探針之測量之校正。
再者，上述具有探針之供電棒被構成特性阻抗成為50Ω為佳。依此，可以以所有泛用型之50Ω系之纜線及機器等構築取下具有探針之供電棒而執行探針之測量之校正之時的模擬環境。然後，無須另外準備用以整合高頻之傳送路之阻抗的電路。因此，可以有迅速且正確執行探針之測量之校正作業。
若藉由本發明，由於在將來自高頻源之高頻傳送至電極之供電棒設置探針而予以一體化，並使供電棒和探針一體裝卸自如，可以大幅度降低隨著探針安裝所引起之電力損失，並且可以防止由於探針安裝誤差所造成之每裝置的測量值偏差。而且，因於實際使用探針之時之安裝狀態下，可以直接執行探針測量之校正，故可以較以往更高精度測量其高頻之電特性。
以下一面參照附件圖面一面針對本發明之較佳實施型態予以詳細說明。並且，在本說明書及圖面中，針對實質上具有相同功能構成之構成要素，藉由賦予相同符號，省略重複說明。
(電漿處理裝置之構成例)
首先，針對本發明之實施型態所涉及之電漿處理裝置之構成例，一面參照圖面一面予以說明。第1圖為表示本實施型態所涉及之電漿處理裝置100之概略構成的縱剖面圖。如第1圖所示般，電漿處理裝置100係構成具備有互相相向平行被配置之上部電極和下部電極之RIE(Reactive Ion Etching)型之電漿蝕刻裝置，具有例如鋁或不鏽鋼等之金屬製之圓筒型之處理室110。處理室110之框體被接地而成為接地電位。
在處理室110內設置有載置當作被處理基板之例如晶圓W之圓板狀之承受器112。該承受器112係由例如鋁所構成，經絕緣性之筒狀保持部114，在處理室110內被支撐於自底部垂直向上延伸之筒狀支撐部116。在筒狀保持部114之上面，配置有環狀包圍承受器112之上面之由石英或矽所構成之聚焦環118。
在處理室110之側壁和筒狀支撐部116之間以環狀形成排氣路120，在該排氣路120之入口或途中安裝環狀之擋板122，並且在底部設置有排氣口124。在該排氣口124經排氣管126連接排氣裝置128。排氣裝置128具有真空泵，可以將處理室110內減壓至特定真空度。在處理室110之側壁安裝有開關半導體晶圓W之搬入搬出口之閘閥130。
承受器112也當作下部電極發揮功能，經整合器200和供電棒210電性連接於電漿生成及離子引入用之高頻源(例如高頻電源)132。高頻源132係將特定高頻例如60MHz之高頻(高頻電力)供給至承受器112。
整合器200被設置成在承受器112和高頻源132之間自處理室110間隔開，且具備用以使負荷側(在此為承受器112)之輸入阻抗和高頻源側(在此為高頻源132)之輸出阻抗整合之整合電路。整合電路被構成為以例如線圈和電容器之組合執行阻抗之整合。整合器200之高頻輸入端子被連接於整合電路之高頻輸入端子，整合器200之高頻輸出端子被連接於整合電路之高頻輸出端子。其中，於高頻輸入端子連接高頻源132，於高頻輸出端子連接供電棒210。
具體而言，例如供電棒210為由裝卸自如地電性連接整合器200之高頻輸出端子(在第1圖中省略圖示)和承受器112之棒狀導電構件212，和以使該棒狀導電構件212和軸相同而在整合器200和處理室110之底部之間包圍棒狀導電構件212之周圍之方式，裝卸自如地電性連接於整合器200和處理室110之底部之間的筒狀導電構件214所構成之同軸雙重管構造。棒狀導電構件212係藉由圓板狀之多數(在此為兩個)之絕緣構件216固定在筒狀導電構件214內。藉由以如此之絕緣構件216固定，可以固定相對於筒狀導電構件214之棒狀導電構件212的位置，使得可以電性絕緣筒狀導電構件214和棒狀導電構件212，並且即使裝卸亦可以正確保持同軸狀態。
再者，在本實施型態所涉及之供電棒210設置有用以測量所傳送之高頻之電特性的探針並予以一體化，供電棒和探針被構成一體裝卸自如。因此，本實施型態所涉及之供電棒210為具有探針之供電棒。第1圖為如此之探針，舉出設置有用以測量電壓之電壓探針220V，和用以測量其電流之電流探針220I之情形的具體例。該些電壓探針220V及電流探針220I被安裝於例如筒狀導電構件214之外壁面。該些電壓探針220V和電流探針220I各將所測量之高頻之電壓資料及電流資料傳送至後述之控制部168。並且，針對該供電棒210之詳細於後述。
在腔室110之頂棚部設置有也當作上部電極發揮功能之噴淋頭138。在本實施型態中，該噴淋頭138經處理室110之框體而接地。並且，噴淋頭138並不限定於上述構成，在噴淋頭138連接上部電極用之整合器和高頻源(任一者皆無圖示)，即使對噴淋頭138，自上部電極用高頻源經上部電極用之整合器供給特定高頻亦可。
噴淋頭138具有擁有多數氣體通氣孔156a之下面之電極板156，和可裝卸地支撐該電極板156之電極支撐體158。在電極支撐體158之內部設置緩衝室160，在該緩衝室160之氣體導入口160a經氣體供給管164連接處理氣體供給部162。
當來自高頻源132之高頻被供給至承受器112時，則在承受器112和噴淋頭138之間形成因應高頻之電壓之垂直方向之高頻電場。藉由該高頻電場，可以在承受器112表面附近生成高密度之電漿。
再者，在承受器112之上面設置有用以利用靜電吸附力來保持半導體晶圓W之靜電夾具140。靜電夾具140在絕緣膜140b內裝設有由導電膜所構成之電極140a。此時，即使將靜電夾具140構成為例如在上下一對絕緣膜之間夾住電極140a亦可。在電極140a電性連接有直流電源142。當自直流電源142施加直流電壓至靜電夾具140之時，產生庫倫力，藉由此使晶圓W吸附保持於承受器112上。
在承受器112之內部設置有例如延伸於圓周方向之環狀冷媒室144。在該冷媒室144藉由冷卻單元146經配管148、150循環供給特定溫度之冷媒例如冷卻水。可以藉由冷媒之溫度控制靜電夾具140上之半導體晶圓W之處理溫度。並且，傳熱氣體例如He氣體自傳熱氣體供給部152經氣體供給管154被供給至靜電夾具140之上面和半導體晶圓W之背面之間。
控制部168係控制該電漿蝕刻裝置100內之各部，例如排氣裝置128、高頻源132、冷卻單元146、傳熱氣體供給部152及處理氣體供給部162等之動作。再者，控制部168接收電壓探針220V及電流探針220I所測量之高頻之電壓資料及電流資料，根據該些，執行用以求出例如有效高頻電力及負荷阻抗之資料處理(運算處理)。再者，將該控制部168連接於主電腦等之外部裝置(無圖示)，即使藉由外部裝置管理控制部168亦可。
在如此一來所構成之本實施型態之電漿處理裝置100中，為了對晶圓W施予特定處理例如蝕刻處理，首先將閘閥130設為打開狀態，將晶圓W搬入至處理室110內，載置在承受器112上。接著，自直流電源142施加直流電壓至靜電夾具140之電極140a，使晶圓W吸附保持於承受器112上。
接著，藉由處理氣體供給部162以特定流量及流量比將處理氣體(一般為混合氣體)導入處理室110內，藉由排氣裝置128將處理室110內之壓力設為設定值。並且，藉由高頻源132將特定功率之高頻供給至承受器112。藉由噴淋頭138所吐出之處理氣體在上部電極(噴淋頭138)和下部電極(承受器112)之間藉由高頻之放電而呈電漿化。然後，藉由該電漿中所含之自由基或離子對晶圓W表面施予特定處理。
但是當自高頻源132輸出高頻之時，高頻經由整合器200和供電棒210被傳送至承受器112。在本實施型態中，由高頻源132輸出高頻之期間，供電棒210之電壓探針220V和電流探針220I各連續性測量流通棒狀導電構件212之高頻之電壓和電流，將其測量資料傳送至控制部168。
控制部168根據自電壓探針220V和電流探針220I所接收之電壓資料和電流資料，算出例如被供給至承受器112之高頻之定常波、行進波、反射波、有效電力及負荷阻抗(電漿阻抗)等之各種電特性。該些電特性為反映出被形成在處理室110內之電漿之狀態，控制部168可以根據該些電性特性正確調整電漿參數，謀求上述電漿之最佳化和安定化。作為電漿參數之例，可以舉出自處理氣體供給部162被導入至處理室110內之處理氣體之流量、處理室110內之真空度、自高頻源132所輸出之高頻之電力之大小、整合器200之容量性電抗成分大小等。
如此一來，當藉由控制部168正確調整電漿參數之時，在處理室110內形成最佳之電漿，並且可以安定性保持其電漿之狀態。其結果，可以對晶圓W施予高精度之蝕刻處理。
(供電棒之構成例)
接著，針對本實施型態所涉及之供電棒210之構成例，一面參照圖面一面予以詳細說明。第2圖為表示取下供電棒210之時的概略構成例之斜視圖，第3圖為用以說明供電棒210和整合器200之連結方法之具體例的組裝斜視圖。如第2圖和第3圖所示般，本實施型態所涉及之供電棒210設置有用以測量所傳送之高頻之電特性的探針(在此為電壓探針220V和電流探針220I)並予以一體化，供電棒和探針為被構成一體裝卸自如之具有探針之供電棒。再者，在此之供電棒210係以棒狀導電構件212之軸和筒狀導電構件214之軸為一致之方式，棒狀導電構件被插入至筒狀導電構件214之內部，而形成同軸雙重管構造。再者，雖然在第2圖、第3圖中省略，但是如上述般棒狀導電構件212藉由絕緣構件216被固定於筒狀導電構件214，成為可以電性絕緣，並且即使裝卸時亦可以正確保持同軸狀態。
該些電壓探針220V及電流探針220I如第2圖般被安裝於例如筒狀導電構件214之外壁面。此時，電壓探針220V及電流探針220I於測量藉由棒狀導電構件212被傳送之高頻電壓或電流之時，即使接觸於例如棒狀導電構件212而予以測量亦可，即使經靜電電容以非接觸測量靜電性之表面電位亦可。再者，即使取代電壓探針220V及電流探針220I，將測量行進波電力及反射波電力之探針與供電棒210一體設置亦可。
如此一來，若藉由本實施型態所涉及之供電棒(具有探針之供電棒)210時，因在將來自高頻源132之高頻傳送至承受器112之供電棒設置探針並予以一體化，藉由將該些一體裝卸自如，無須如以往之泛用型之探針單元般要切斷供電棒或整合電路內之高頻傳送路而插入探針，故比起探針本身必須另外安裝作業的以往技術，不會產生高頻傳送路之連接不良或因連接部分之容量不足等而所造成之電力損失，並且可以解除由於探針之安裝位置之偏差或安裝誤差等導致每電漿處理裝置之測量值產生偏差。依此，可以從高頻源132到處理室110內之承受器112，使高頻之電特性幾乎不會惡化地予以傳送。
接著，針對電漿處理裝置100中之供電棒210之安裝方法，一面參照圖面一面予以詳細說明。首先，針對供電棒210和處理室110之連結方法予以說明。例如，構成藉由形成在供電棒210之筒狀導電構件214之上端(一端)之凸緣214a，可以裝卸自如地與處理室110連結。此時，使例如凸緣214a抵接於處理室110之底部之外壁面110a，透過螺桿等之締結構件於被形成在凸緣214a之多數貫通孔214b，使各締結構件與形成在外壁面110a之螺孔(無圖示)螺合。依此，可以不偏位地簡單將供電棒210與處理室110連結。再者，即使藉由使導電性構件(例如導電性密封件或螺旋密封件等)介於凸緣214a和外壁面110a之間，提高凸緣214a和外壁面110a之電性接觸度亦可。
再者，棒狀導電構件212係其上端(一端)212a從筒狀導電構件214之上端(一端)之凸緣214a突出。該突出之長度設為於例如供電棒210與處理室110連結之時，棒狀導電構件212之突出部分進入至處理室110，棒狀導電構件212之上端212a與承受器112之高頻輸入端子(無圖示)連結之長度。依此，若將供電棒210與處理室110連結時，則可以同時將棒狀導電構件212之上端212a連接於承受器112之高頻輸入端子。
再者，即使棒狀導電構件212為中空亦可，中間實心亦可。於將棒狀導電構件212設為中空，即是筒形狀之時，例如即使構成將承受器112之高頻輸入端子嵌合於棒狀導電構件212之中空部分亦可。此時，即使使上述導電性構件介於棒狀導電構件212和承受器112之高頻輸入端子之間，而提高電性接觸度亦可。若為如此之構成，僅將供電棒210連結於處理室110，則可以簡單確實電性連接棒狀導電構件212和承受器112。再者，僅自處理室110取下供電棒210，則可以自承受器112簡單取下棒狀導電構件212。
並且，棒狀導電構件212和承受器112之連接方法並不限定於上述。例如即使將形成在棒狀導電構件212之上端212a之螺絲與形成在承受器112之高頻輸入端子之螺孔螺合，裝卸自如地連結亦可。此時，在使棒狀導電構件212之上端212a和承受器112螺合之後，再藉由螺桿等之締結構件將筒狀導電構件214之凸緣214a安裝於處理室110亦可。再者，即使安裝成棒狀導電構件212和承受器112之高頻輸入端子嵌合亦可，或是安裝成筒狀導電構件214和處理室110嵌合亦可。
接著，針對供電棒210和整合器200之連結方法予以說明。如第3圖所示般，將例如棒狀導電構件212之下端(另一端)212c和筒狀導電構件214螺合於整合器200而構成可以裝卸自如地連結。此時，例如筒狀導電構件214係藉由將形成在其下端(另一端)214c之螺絲，與形成在整合器200之框體202之螺孔202a螺合，而裝卸自如地連結。藉由一面使該些筒狀導電構件214之螺絲和整合器200之螺孔202a螺合，一面予以插入，則可以簡單並且不會位置偏差地在整合器200連結供電棒210。
再者，整合器200之高頻輸出端子204構成嵌合於例如中空棒狀導電構件212之下端212b。依此，僅將供電棒210與整合器200連結時，則可以確實電性連接棒狀導電構件212之下端212b和整合器200之高頻輸出端子204。再者，僅自整合器200取下供電棒210，則可以簡單電性分離棒狀導電構件212和整合器200之高頻輸出端子204。
並且，整合器200之高頻輸出端子204和棒狀導電構件212之下端212b之連結方法並不限定於上述。例如即使藉由將棒狀導電構件212之下端212b螺合於整合器200之高頻輸出端子204，裝卸自如地予以連結亦可。此時，與將筒狀導電構件214之下端214c螺合至整合器200之螺孔202a之同時，使棒狀導電構件212之下端212b螺合至高頻輸出端子204而予以連結。
如此本實施型態所涉及之供電棒(具有探針之供電棒)210，係構成屬於高頻之傳送路徑之棒狀導電構件212、筒狀導電構件214、屬於電特性測量用之探針之電壓探針220V、電流探針220I一成為一體，並且構成一體對電漿處理裝置100之處理室110和整合器200裝卸自如。
因此，於具有例如多數電漿處理裝置100之時，即使將供電棒210組裝於任何電漿處理裝置100，亦可以以相同條件測量藉由棒狀導電構件212所傳送之高頻之電特性。即是，電壓探針220V及電流探針220I，可以正確測量每個電漿處理裝置100無偏差之高頻電特性。因此，若根據該測量資料調整電漿參數時，則在處理室110內形成良好之狀態之電漿，可以安定維持其電漿。
再者，本實施型態所涉及之供電棒210亦能夠自整合器200獨立而予以裝卸。因此，即使更換整合器200，不一定要一起更換供電棒210即可，維持著電壓探針220V及電流探針220I之資料測量環境。依此，針對各探針所測量之測量資料，可以確保在更換整合器200前後之連續性。
再者，在本實施型態所涉及之供電棒210中，棒狀導電構件212和筒狀導電構件214構成同軸構造。然後，當供電棒210被安裝於電漿處理裝置100之時，處理室110之框體和整合器200之框體202藉由筒狀導電構件214確實電性被連接。自高頻源132輸出之高頻被供給至承受器112，當在處理室110內生成電漿之時，則形成高頻源132→整合器200→棒狀導電構件212→承受器112(下部電極)→電漿→噴淋頭138(上部電極)→處理室110之框體→筒狀導電構件214→整合器200之框體202→高頻源132→接地(接地電位)之迴路。
如此一來若藉由本實施型態，因高頻返回之電路不會被筒狀導電構件214之部分遮斷，故形成適當高頻傳送路之迴路。因此，可以將高頻傳送路中之高頻電特性之惡化抑制成最小，可以有效率生成因應自高頻源132所輸出之高頻之電力的電漿。並且，雖然在筒狀導電構件214之外壁面安裝有電壓探針220V及電流探針220I，但因其安裝區域為筒狀導電構件214之外壁全體之一部分，故依據此的高頻衰減為可以忽視之程度，不會對電漿狀態造成影響。
再者，本實施型態所涉及之供電棒(具有探針之供電棒)210因可以直接取下，故在供電棒和探針一體化之狀態，即是實際使用探針之狀態下可以直接執行探針測量之校正。例如，不用如以往般僅取出探針或者取出安裝探針之供電棒之一部分而予以校正，本實施型態中可以在探針為一體化之供電棒全體的狀態下直接執行校正。再者，供電棒為同軸構造之時，可以在保持探針為一體化之供電棒之同軸構造之狀態下，直接執行校正。因此，若將校正後之具有探針之供電棒直接安裝於電漿處理裝置時，則可以在與校正之時相同之狀態下藉由探針執行高頻之電特性測量。依此，可以較以往更高精度測量電特性。藉由使用如此高精度之測量值，可以高精度調整電漿參數，可以更安定形成更適當之電漿。以下針對如此之校正方法之具體例予以詳細說明。
(校正方法)
接著，針對含有電壓探針220V及電流探針220I之測量系之校正方法一面參照圖面，一面予以說明。第4圖為執行本實施型態所涉及之高頻測量系之校正之時的模擬環境之構成圖。如上述般，若藉由本實施型態，電壓探針220V及電流探針220I被組裝於供電棒210，該供電棒210相對於電漿處理裝置100為裝卸自如。因此，不僅電壓探針220V及電流探針220I，可以使用供電棒210全體構築第4圖之模擬環境。
如此一來，當使用供電棒210全體可以構築模擬環境時，則可以與實際之電漿處理裝置100同等之條件執行高頻測量系之校正。因此，實現精度極高之校正。
該模擬環境具體而言，構成下述般。即是，供電棒210之一端(連結於處理室110之端部)經轉接器(校正用治具)300連接有虛擬負荷單元310。具體而言，例如第1轉接器(第1校正用治具)300構成為在筒狀導電構件214之上端之凸緣214a和棒狀導電構件212之上端212a裝卸自如。再者，供電棒210之另一端(連結於整合器200之端部)經第2轉接器(第2校正用治具)302連接有高頻源312。具體而言，例如轉接器(校正用治具)302構成為在筒狀導電構件214之下端214c和棒狀導電構件212之下端212b裝卸自如。並且，在電壓探針220V及電流探針220I連接有用以解析藉由各探針所測量之資料的資料解析單元320。
然而，一般構成高頻電路之纜線或測量機器類形成特性阻抗成為50Ω。鑒於此點，本實施型態所涉及之供電棒210構成其特性阻抗成為50Ω。因此，於構成第4圖所示之模擬環境之時，考慮高頻之傳送路之阻抗整合之必要性則降低，可以簡單執行高頻測量系之校正。
在第4圖所示之模擬環境中，高頻測量系之校正具體而言係如下述般執行。首先，虛擬負荷單元310與高頻之傳送路之特性阻抗相同，將50Ω固定電阻單元連接於第1轉接器300。然後，將特定電力例如100W之高頻從高頻源312將其頻率一面從例如1MHz變化至500MHz一面予以輸出。
如此一來，使流通於棒狀導電構件212之高頻頻率予以變化，一面藉由電壓探針220V及電流探針220I，測量其高頻之電壓和電流。資料解析單元320係根據該測量資料藉由計算求出負荷阻抗即是虛擬負荷單元310之阻抗。然後，該算出結果和實際之虛擬負荷單元310之實際之阻抗(在此為50Ω)之差被設為與高頻之頻率有關之負荷阻抗之校正值。
如此一來，不僅使用50Ω固定電阻單元而取得校正值，將負荷阻抗設為0Ω，即是將第1轉接器300之輸出端接地，及將負荷阻抗設為∞Ω，即是開放第1轉接器300之輸出端，取得校正值為佳。並且，假想實際之電漿之負荷阻抗，將含有電抗成分之負荷單元當作虛擬負荷單元310使用而取得校正值為佳。如此一來，若藉由本實施型態時，因使用各種負荷取得校正值，故可以提高高頻測量系之校正之精度。
之後，將供電棒210安裝於電漿處理裝置100，若藉由電壓探針220V及電流探針220I，測量流通於棒狀導電構件212之高頻之電壓及電流之時，則可以適當去除該測量資料所含之誤差。其結果，可以正確把握被供給至承受器112之高頻之電性特性，可以在處理室110內形成良好電漿，安定維持該電漿狀態。
(適用於其他之電漿處理裝置之例)
接著，針對上述供電棒210適用於其他電漿處理裝置之時，一面參照圖面，一面予以說明。第5圖為表示其他電漿處理裝置所具備之高頻電路之概略構成的方塊圖。在此，舉出高頻電路對承受器112供給使多數(在此為兩個)高頻重疊而所取得之高頻(以下，稱為「重疊波」)之時為例。
第5圖所示之高頻電路具備有輸出第1頻率之第1高頻(例如電漿生成用高頻)之第1高頻源240A，和輸出低於第1頻率之第2頻率之第2高頻(例如偏壓電壓控制用高頻)之第2高頻源240B，和整合器250。第1頻率例如為100MHz，第2頻率例如為3.2MHz。並且，雖然在第5圖中，為了容易了解說明，省略處理室之內部或載置台等之詳細構成，但是針對整合器250和各高頻源240A、240B以外之構成，係與第1圖相同之構成。
整合器250在其內部具備有串連連接之第1整合電路252A，和第1過濾器電路254A，並且具備有同樣串連連接之第2整合電路252B和第2過濾器電路254B。第1整合電路252A之輸入端子連接於第1高頻源240A，第2整合電路252B之輸入端子連接於第2高頻源240B。再者，第1過濾器電路254A之輸出端子和第2過濾器電路254B之輸出端子共通連接於供電棒210之棒狀導電構件212。並且，各整合器250之框體被連接於供電棒210之筒狀導電構件214。並且，各整合電路252A、252B之構成各與例如上述第1圖所示之整合器200之整合電路相同。
第1過濾器電路254A為用以防止第2高頻侵入至第1整合電路252A側，第1整合電路252A為用以針對第1高頻整合承受器112側之阻抗和第1高頻源240A側之阻抗。第2過濾器電路254B為用以防止第1高頻侵入至第2整合電路252B側，第2整合電路252B為用以針對第2頻率整合承受器112側之阻抗和第2高頻源240B側之阻抗。
若藉由如此之高頻電路，使例如100MHz之第1高頻和例如3.2MHz之第2高頻重疊而所取得之重疊波，通過供電棒210而被供給至承受器112。如此一來，即使重疊多數高頻對承受器112供給之時，亦可以使供電棒和探針一體化，構成藉由將該些一體裝卸自如之一個供電棒(具有探針之供電棒)210，傳送重疊高頻，依此可以抑制經供電棒所傳送之高頻之電特性的惡化。再者，供電棒和探針可以一體校正電特性之測量值。依此，可以較以往更高精度測量電特性，再者可以從高頻源到處理室內之電極，使高頻之電特性幾乎不會惡化地予以傳送。因此，在處理室110內形成適當電漿，可以安定維持其電漿狀態。
再者，上述第1、第2過濾器254A、254B、第1、第2整合電路252A、252B之配置，並不限定於第5圖所示者，即使例如第6圖所示般，第1過濾器254A和第1整合電路252A之配置及第2過濾器254B和第2整合電路252B之配置相反亦可。即是，即使使第1過濾器254A介於第1整合電路252A和第1高頻源240A之間，並且使第2過濾器254B介於第2整合電路252B和第2高頻源240B之間亦可。
並且，上述實施型態所涉及之電漿處理裝置100為將電漿生成用之高頻電力施加於承受器112(下部電極)之類型。本發明並不限定於此，例如亦可適用於被構成將電漿生成用之高頻供給至例如噴淋頭138(上部電極)的電漿處理裝置。此時，可以高精度測量被供給至噴淋頭138之高頻之電性特性。
再者，本實施型態所涉及之供電棒(具有探針之供電棒)210因可以直接取下，故在供電棒和探針一體化之狀態，即是亦可以在實際使用探針之狀態下例如在兩端安裝上述之校正用治具檢查出電性特性之測量值是否在容許範圍(出貨檢查)。依此，亦可以正確執行供電棒210之出貨檢查等。
以上，雖然係一面參照附件圖面一面針對本發明之最佳實施型態予以說明，但是本發明當然並不限定於此例。若為本項技藝者在記載於申請專利範圍之範疇內應該能夠思及各種變更例或是修正例，針對該些變更例或修正例當然也屬於本發明之技術範圍。
〔產業上之利用可行性〕
本發明可以適用於經供電棒將高頻供給至處理室內之電極而使處理室內之氣體予以電漿化，依此對基板施予特定電漿處理之電漿處理裝置及供電棒。
100．．．電漿處理裝置
110．．．處理室
110a．．．外壁面
112．．．承受器
114．．．筒狀保持部
116．．．筒狀支撐部
118．．．聚焦環
120．．．排氣路
122．．．擋板
124．．．排氣口
126．．．排氣管
128．．．排氣裝置
130．．．閘閥
132．．．高頻源
138．．．噴淋頭
140．．．靜電夾具
140a．．．電極
140b．．．絕緣膜
142．．．直流電源
144．．．冷媒室
146．．．冷卻單元
148、150．．．配管
152．．．傳熱氣體供給部
154．．．氣體供給管
156．．．電極板
156a．．．氣體通氣孔
158．．．電極支撐體
160．．．緩衝室
160a．．．氣體導入口
162．．．處理氣體供給部
164．．．氣體供給管
168．．．控制部
200．．．整合器
202．．．框體
202a．．．螺孔
204．．．高頻輸出端子
210．．．供電棒
212．．．棒狀導電構件
212a．．．上端
212b．．．下端
214．．．筒狀導電構件
214a．．．凸緣
214b．．．貫通孔
214c．．．下端
216．．．絕緣構件
220I．．．電流探針
220V．．．電壓探針
240A．．．第1高頻源
240B．．．第2高頻源
250．．．整合器
252A．．．第1整合電路
252B．．．第2整合電路
254A．．．第1過濾器電路
254B．．．第2過濾器電路
300．．．第1轉接器(第1校正治具)
302．．．第2轉接器(第2校正治具)
310．．．虛擬負荷單元
312．．．高頻源
320．．．資料解析單元
W．．．晶圓
第1圖為表示本發明之實施型態所涉及之電漿處理裝置之構成例的縱剖面圖。
第2圖為表示同實施型態之供電棒的概略構成例之斜視圖。
第3圖為用以說明同實施型態中之供電棒和整合器之連結方法之具體例之組裝斜視圖。
第4圖為執行本實施型態所涉及之高頻測量系之校正之時的模擬環境之具體例的構成圖。
第5圖為表示能夠適用本發明之其他電漿處理裝置所具備之高頻電路之概略構成的方塊圖。
第6圖為表示第5圖所示之高頻電路之其他構成例的方塊圖。
200．．．整合器
202．．．框體
202a．．．螺孔
204．．．高頻輸出端子
210．．．供電棒
212．．．棒狀導電構件
212a．．．上端
212b．．．下端
214．．．筒狀導電構件
214a．．．凸緣
214b．．．貫通孔
214c．．．下端
220I．．．電流探針
220V．．．電壓探針

Claims (12)

  1. 一種電漿處理裝置，其特徵為：具備處理室，使用電漿化之氣體對基板施予特定電漿處理；電漿生成用之電極，被配置在上述處理室內；高頻源，用以生成被供給至上述電極之高頻；整合器，被設置成在上述電極和上述高頻源之間自上述處理室間隔開，且具備用以使上述電極之輸入阻抗和上述高頻源之輸出阻抗予以整合之整合電路；和具有探針之供電棒，在傳送藉由上述高頻源所生成且經由上述整合電路之上述高頻而供給至上述電極之供電棒，設置電特性測量用之探針，使上述供電棒和上述探針一體化，上述具有探針之供電棒係一體裝卸自如地安裝在上述整合器和上述處理室之間，上述供電棒為藉由裝卸自如地被連接於上述整合器之高頻輸出端子和上述電極之間的棒狀導電構件，和以在上述整合器和上述處理室之底部之間，包圍上述棒狀導電構件之周圍之方式，在上述整合器和上述處理室之底部之間裝卸自如地被連接於接地電位的筒狀導電構件所構成之同軸雙重管構造，上述棒狀導電構件和上述筒狀導電構件係藉由圓板狀之絕緣構件互相被固定。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之電漿處理裝置，其中， 上述探針能夠同時測量藉由上述供電棒所傳送之高頻之電壓、電流、有效電力、行進波、反射波、負荷阻抗中之任一電特性或是該些兩個以上之電特性。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之電漿處理裝置，其中，上述具有探針供電棒係連結於上述處理室側之一端經第1校正用治具也對虛擬負荷裝卸自如，並且連結於上述整合器側之另一端經第2校正用治具也對上述高頻源裝卸自如，於執行藉由上述探針之測量的校正之時，上述具有探針之供電棒與上述探針呈一體之狀態直接被連接於上述虛擬負荷和上述高頻源之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之電漿處理裝置，其中，上述具有探針之供電棒被構成特性阻抗成為50Ω。
  5. 一種電漿處理裝置，其特徵為：具備處理室，使用電漿化之氣體對基板施予特定電漿處理；電漿生成用之電極，被配置在上述處理室內；多數高頻源，生成各個不同頻率之高頻；整合器，被設置成在上述電極和上述各高頻源之間自上述處理室間隔開，且具備用以使上述電極之輸入阻抗和上述各高頻源之輸出阻抗予以整合之多數整合電路；和具有探針之供電棒，在傳送重疊藉由上述各高頻源所 生成且經由上述各整合電路之上述各高頻所取得之重疊高頻而供給至上述電極之供電棒，設置電特性測量用之探針，使上述供電棒和探針一體化，上述具有探針之供電棒係一體裝卸自如地安裝在上述整合器和上述處理室之間。
  6. 如申請專利範圍第5項所記載之電漿處理裝置，其中，上述供電棒為藉由裝卸自如地被連接於上述整合器之重疊高頻輸出端子和上述電極之間的棒狀導電構件，和以在上述整合器和上述處理室之底部之間，包圍上述棒狀導電構件之周圍之方式，在上述整合器和上述處理室之底部之間裝卸自如地被連接於接地電位的筒狀導電構件所構成之同軸雙重管構造。
  7. 如申請專利範圍第5項所記載之電漿處理裝置，其中，上述探針能夠同時測量藉由上述供電棒所傳送之高頻之電壓、電流、有效電力、行進波、反射波、負荷阻抗中之任一電特性或是該些兩個以上之電特性。
  8. 如申請專利範圍第5項所記載之電漿處理裝置，其中，上述具有探針之供電棒係連結於上述處理室側之一端經第1校正用治具也對虛擬負荷裝卸自如，並且連結於上述整合器側之另一端經第2校正用治具也對上述各高頻源裝卸自如， 於執行藉由上述探針之測量的校正之時，上述具有探針之供電棒與上述探針呈一體之狀態直接被連接於上述虛擬負荷和上述各高頻源之間。
  9. 如申請專利範圍第5項所記載之電漿處理裝置，其中，上述具有探針之供電棒被構成特性阻抗成為50Ω。
  10. 如申請專利範圍第5項所記載之電漿處理裝置，其中，在上述各整合電路之高頻輸出端子，具備有僅使特定頻率之電力通過之過濾器電路。
  11. 一種供電棒，用以經整合器將高頻傳送至配設在對基板施予特定電漿處理之處理室內的電漿生成用之電極，其特徵為：在上述供電棒設置電特性測量用之探針與上述探針一體化，一體在上述整合器和上述處理室之間裝卸自如，上述供電棒為藉由裝卸自如地被連接於上述整合器之高頻輸出端子和上述電極之間的棒狀導電構件，和以在上述整合器和上述處理室之底部之間，包圍上述棒狀導電構件之周圍之方式，在上述整合器和上述處理室之底部之間裝卸自如地被連接於接地電位的筒狀導電構件所構成之同軸雙重管構造，上述棒狀導電構件和上述筒狀導電構件係藉由圓板狀之絕緣構件互相被固定。
  12. 如申請專利範圍第11項所記載之供電棒，其中， 上述供電棒係連結於上述處理室側之一端經第1校正用治具也對虛擬負荷裝卸自如，並且連結於上述整合器側之另一端經第2校正用治具也對高頻源裝卸自如，於執行藉由上述探針之測量的校正之時，上述具有探針之供電棒與上述探針呈一體之狀態直接被連接於上述虛擬負荷和上述高頻源之間。
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