TWI558840B - Plasma processing device - Google Patents
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Description
本發明，係關於一種電漿處理裝置，特別是關於一種對載置有試料之試料台的溫度加以調節，將試料調整至適於處理的溫度而進行處理的電漿處理裝置。
半導體晶圓處理裝置等之電漿蝕刻處理裝置，係對減壓至真空狀態的處理容器(以下，設成為真空容器)內供給處理氣體而形成電漿，將作為被處理對象的晶圓載置於晶圓載置用試料台(以下，設成為試料台)，而對晶圓上的試料施予處理。試料台，係主要具有下述之功能：以靜電力吸附並固定晶圓的功能、控制晶圓之溫度的功能、對晶圓施加用於吸引電漿中之離子並輔助蝕刻之高頻偏壓電壓的功能。
試料台之晶圓溫度控制功能，係作為用於具有充分之速度響應性與溫度精度的技術，考慮的是為了在藉由配置於試料台上面的介電質材料所構成之膜的內部配置膜狀加熱器，進行試料台上面之加熱器之排熱，而配置用於循環冷媒的冷媒溝，且藉由加熱器實現所期望之晶圓
的溫度分布，對晶圓上的試料進行蝕刻處理者。在使用加熱器(該加熱器，係被配置於與像這樣之試料鄰接的位置)的技術中，係具有下述之優點：可高速地改變試料之溫度與其分布，而且，即使來自電漿的熱輸入小時，亦可獲得充分溫度之值的變化。
試料台上面內的面內溫度，雖在圓周方向需要接近均一的精度，但由於試料台是具有將介電質膜、加熱器及冷媒流路合成在一起的構成，因此必須謀化設計各個要素之形狀或製造方法。
像這樣的技術，係已知揭示於習知技術日本特開2009-218242號公報(專利文獻1)者。在本習知技術中，係揭示有：根據在試料台上形成加熱器而對該加熱器供給電力而檢測出溫度之分布的結果，以使前述溫度之分布成為預定值的方式，調節加熱器之電阻值。
又，在日本特開2010-272873(專利文獻2)中，係揭示有下述之技術：以使試料台內部之冷媒溝中冷媒之熱傳導率在基材面內形成為恆定的方式，在熱傳導率上升的乾燥度區域中，將冷媒流路剖面面積設成為不同於其他部位的構成，藉由此，抑制冷媒之流速下降且冷媒之熱傳導率上升。
[專利文獻1]日本特開2009-218242號公報
[專利文獻2]日本特開2010-272873號公報
上述習知技術，係由於對以下的觀點考慮不周全，從而產生問題。
亦即，在試料台之介電質層與晶圓之間，係為了補足晶圓背面與試料台之晶圓吸附面的接觸熱傳導，且將試料台之晶圓吸附面以外的表面溫度傳遞至晶圓，而大多導入傳熱氣體。專利文獻1及專利文獻2之手法，雖認為對於構成試料台之加熱器、冷媒流路而言，對晶圓表面溫度之均一性是有效的，但傳熱氣體對晶圓所造成的熱傳導效果必需在試料台運作時起作用，以便使溫度分布始終成為恆定。
特別是，存在有下述情形：試料台之晶圓吸附面，係為了使因電漿曝露而隨時間變化減少至最小限度，或者減少晶圓背面之異物，而縮小晶圓吸附面積，上述情形，係由於傳熱氣體流通區域變寬闊，故傳熱氣體所致之熱傳導效果的影響變得更加顯著。
傳熱氣體之熱傳導效果，係依存於傳熱氣體之物性、流量、壓力、溫度及傳熱氣體流路之溫度、表面特性這樣的參數而變化。在前述中，試料台之傳熱氣體流路表面，係由於會對每個所製造之試料台的個體產生尺
寸、表面粗糙度之微細的誤差，因此，晶圓表面溫度分布，係依每個個體而不同。
又，由於試料台之傳熱氣體流路表面，係無法避免長期因電漿曝露而表面特性隨時間變化，因此，伴隨著實施複數片晶圓處理，產生晶圓表面溫度分布變化的問題。因此，存在有處理中之晶圓的處理結果無法得到所期望者，且有損良率之虞。上述習知技術，係並未充分考慮關於像這樣的課題。
本發明之目的，係提供一種使良率上升的電漿處理裝置。
上述目的，係藉由下述者所達成，一種電漿處理裝置，係具備有配置於真空容器內並可減壓的處理室、配置於該處理室內並在其上面載置有處理對象之晶圓的試料台，及配置於該試料台上面並在前述晶圓被載置於其上的狀態下，對該晶圓與前述試料台的上面之間的間隙供給傳熱氣體的開口，在前述傳熱氣體被供給至前述間隙的狀態下，使用形成於前述處理室內的電漿，來處理前述晶圓，該電漿處理裝置，其特徵係，具備有：供給路徑，與前述開口連通，並流動有前述傳熱氣體；調節器，配置於該供給路徑上，調節供給至該供給路徑之前述傳熱氣體之流量；及控制器，以使用如下述者而檢測在被減壓至預定壓力後之處理室內的前述間隙流動之前述傳熱氣體的壓力，並將該壓力設成為預定值的方式，調節前述調節器的
動作：在前述預定壓力的處理室中，在前述晶圓未被載置於前述試料台的狀態下，從前述開口供給至前述處理室之前述傳熱氣體的量；在前述預定壓力的處理室中，在前述晶圓被載置於前述試料台的狀態下，從前述調節器供給至前述供給路徑之前述傳熱氣體之流量；及通過前述間隙，而朝前述試料台之外周之前述處理室漏洩之傳熱氣體的量和前述供給路徑內部的壓力與前述處理室的預定壓力。
在用以可於處理室處理晶圓上的試料所需之啟動時，及在複數片晶圓上對晶圓上的試料進行處理實施之後，定期地測定傳熱氣體流路之洩漏流量，而更新壓力控制式的係數，藉由此，可以任意之目標值恆定的方式控制晶圓背面之傳熱氣體壓力，而使傳熱氣體之熱傳導率成為恆定。由上述，可不依存於每個試料台之傳熱氣體流路表面之表面特性的個體差或在處理複數片晶圓後之傳熱氣體流路之表面特性的隨時間變化，而將晶圓表面溫度分布保持為恆定。
100‧‧‧真空容器
101‧‧‧處理室
102‧‧‧噴淋板
103‧‧‧微小間隙
104‧‧‧氣體環
105‧‧‧石英板
106‧‧‧共振空間
107‧‧‧導波管
108‧‧‧匹配器
109‧‧‧螺管線圈
110‧‧‧高頻電源
111‧‧‧試料台
112‧‧‧傳熱氣體流路
113‧‧‧靜電吸附用直流電源
114‧‧‧溫調單元
115‧‧‧傳熱氣體供給源
116‧‧‧高頻偏壓電源
117‧‧‧加熱器通電用直流電源
118‧‧‧渦輪分子泵
119‧‧‧處理氣體供給源
120‧‧‧處理氣體供給配管
121‧‧‧晶圓
122‧‧‧傳熱氣體供給配管
123‧‧‧壓力控制要素
201‧‧‧試料台基材
202‧‧‧介電質膜
203‧‧‧冷媒溝
204‧‧‧加熱膜
205‧‧‧靜電吸附用電極膜
206‧‧‧介電質膜
207‧‧‧溫度感測器
208‧‧‧晶圓升降用插銷貫通孔
209‧‧‧溫度感測器配置孔
210‧‧‧晶圓升降用插銷
211‧‧‧控制器
[圖1]表示本發明之實施之電漿處理裝置之構成之概略的縱剖面圖。
[圖2]放大而示意地表示圖1所示之實施例之電漿處理裝置之試料台之構成的縱剖面圖。
[圖3]放大而示意地表示圖2所示之實施例之電漿處理裝置之試料台之介電質膜附近之構成的縱剖面圖。
[圖4]表示圖1所示之實施例之電漿處理裝置之動作之流程的流程圖。
[圖5]放大而示意地表示圖2所示之實施例之電漿處理裝置的試料台中未載置晶圓之狀態下之介電質膜附近之構成的縱剖面圖。
[圖6]放大而示意地表示圖2所示之實施例之電漿處理裝置的試料台中載置有晶圓之狀態下之介電質膜附近之構成的縱剖面圖。
[圖7]表示本發明之實施形態之變形例之電漿處理裝置之動作之流程的流程圖。
以下，使用圖面來說明本發明之實施形態。
使用圖面來說明本發明之實施例。
圖1，係表示本發明之實施之電漿處理裝置之構成之概略的縱剖面圖。該裝置，係具備有：真空容器100；電磁場供給手段，配置於該真空容器100之上方的外周，對真空容器100內部供給電場及磁場；及排氣手段，配置於真空容器100下方，對真空容器100之內部進行排氣。
真空容器100，係在真空容器100之內部具備
有處理室101，在真空容器100之上部具備有對處理室101內供給高頻的高頻電源110與對處理室101內供給電磁波的螺管線圈109，在真空容器100之下部具備有由試料台111(該試料台，係在其上面載置有作為晶圓等之被處理對象的基板狀試料)與渦輪分子泵117等所構成的排氣裝置。
電磁場供給手段，係由配置於真空容器100之上部的螺管線圈109及配置於真空容器100上方且供給電磁波的高頻電源110所構成。從高頻電源110供給的電磁波，係在經由未圖示的隔離器、匹配器108，於導波管107內進行傳播而通過共振空間106之後，經由石英板105及噴淋板102，被導入至處理室101。
處理室101，係略圓筒形狀，且為在對處理對象之試料施予電漿處理時，形成電漿的空間。
在處理室101上方，係具備有將處理室101密閉之圓筒形狀的頂部構件，該頂部構件，係由石英板105(該石英板，係由石英等之介電質所構成)及噴淋板102所構成，在石英板105與噴淋板102之間，係形成有微小間隙103。該微小間隙103，係圓筒形狀之空間，在該空間之下方配置有噴淋板102。在該噴淋板102，係多數個小孔配置為複數個同心圓形狀，且設置有多數個。在石英板105及噴淋板102之外周側，係配置有氣體環104。在氣體環104，係設置有用於對前述微小間隙103供給處理氣體的氣體通路，處理氣體，係從處理氣體供給
源118，經由處理氣體供給配管119及氣體環104的氣體通路，而供給至前述微小間隙103，然後，經由設置於噴淋板102之多數個小孔，以均等的方式分散並供給至處理室101內。
位於處理室101下方之試料台111，係具有圓筒形狀，試料台111上面上方，係被介電質膜被覆。在試料台111內部，係以同心圓狀或螺旋狀的方式，配置有未圖示的流路，在該流路中導入有藉由溫調單元114來予以調節溫度或流量(流速)的冷媒。又，在介電質膜內部，係配置有未圖示的加熱器，該加熱器，係藉由加熱器用電源117來予以通電加熱。
在試料台111上面的介電質膜與晶圓121背面之間，係設置有傳熱氣體流路112，且從傳熱氣體供給源115經由傳熱氣體供給配管122，供給具有He等之熱傳導性的氣體。傳熱氣體之壓力值，係在壓力控制要素123的設置位置被加以監控。
而且，在試料台111之上面，係配置有介電質製之膜，該介電質製之膜，係在內部具備有用以使用靜電力使晶圓121吸附於試料台111的靜電吸附用膜狀電極，靜電吸附用電極，係與對此施加直流電壓的直流電源113電性連接。而且，在試料台111內部，係為了於處理中在試料台111上之晶圓121表面上方形成偏壓電位，而配置有供給高頻電力之圓板狀的金屬製電極，該電極，係與供給該高頻電力的高頻偏壓電源116電性連接。
對像這樣的電漿蝕刻裝置施予預定處理之對象的晶圓121，係在具備有機械手臂(該機械手臂，係被配置於與真空容器100之側壁連結之未圖示的其他真空容器，且內部經減壓的空間)等之搬送手段的真空搬送容器內，被載置於該機械手臂上而搬送至處理室101內，且收授至試料台111而載置於其上面的載置面上之後，藉由靜電(該靜電，係由從直流電源113所供給的直流電壓所形成)吸附而保持於介電質膜上。
接下來，處理氣體，係自處理氣體供給源118經由處理氣體供給配管119被導入至微小間隙103，且通過形成於噴淋板102的多數個小孔而供給至處理室101內。藉由電磁波(該電磁波，係通過共振空間106而經由石英板105及噴淋板102被導入至處理室101)與螺管線圈109之磁場的相互作用，處理氣體會被電漿化，而在晶圓121之上方形成電漿。而且，藉由高頻偏壓電源116，對試料台111施加高頻電力，且藉由形成於晶圓121上面上方之高頻偏壓所致之偏壓電位與電漿電位的電位差，一邊將電漿化中之離子吸引至晶圓121上，並輔助蝕刻反應，一邊開始處理。
蝕刻處理結束之後，電漿及高頻偏壓會停止，且來自直流電源113之直流電壓的供給會停止，從而讓靜電力降低且被去除。
接下來，參閱圖2說明試料台111之詳細構造。
圖2，係放大而示意地表示圖1所示之實施例之電漿處理裝置之試料台之構成的縱剖面圖。試料台111，係圓筒形或圓板形狀，且具備有：基材部201，由Ti、含有陶瓷之鋁、鉬、鎢等的金屬所構成；介電質膜部202，被接合並配置於基材部201之上面，且由內部具備有加熱器204之Al2O3等的介電質所形成；及介電質膜部202，被配置於該介電質膜部202之上方，且由內部具備有靜電吸附用電極205(該靜電吸附用電極，係由鎢等之金屬所構成)的Al2O3等之介電質所形成。又，在試料台111，係配置有供晶圓升降用插銷210貫通的貫通孔208。
插銷210，係設置於試料台111下方，且經由貫通孔208，相對於試料台111相對升降，而進行晶圓之收授。加熱器204，係經由未圖示的供電部構造，與加熱器用直流電源117電性連接。靜電吸附用電極205，係經由未圖示的供電部構造，與靜電吸附用直流電源113電性連接。
在基材部201之內部，係配置有：冷媒溝203，作為冷媒在內部以環狀的方式流動之冷媒通路；及溫度感測器207，測定基材上面之溫度。
冷媒溝203，係導入有冷媒的入口部及被排出的出口部藉由管路來與真空容器101外部的溫調器114連結。溫調器114，係因應來自控制器211的指令訊號，來調節通過冷媒溝203而循環之冷媒的流量(速度)或冷媒的溫度。冷媒，係在冷媒溝203流動，對基材201進行冷
卻。以基材201被冷卻的方式，予以冷卻保持於試料台111之晶圓121。
在溫度感測器207，係使用熱電偶或白金電阻式溫度感測器等。溫度感測器207，係配置於孔209內部。溫度感測器207，係與控制器211電性連接。
傳熱氣體流路122，係與氣體供給部115結合，將傳熱氣體導入至試料台111上部。傳熱氣體流路122之下方，係配置有壓力控制要素123。壓力控制要素123，係與控制器211電性連接。
晶圓121，係藉由未圖示之搬送手段或插銷210等的操作，被載置於介電質膜部206上面。然後，從靜電吸附用直流電源113朝靜電吸附用電極205供給電力，而形成靜電力。藉此，晶圓，係被吸附且保持於介電質膜部206。
在晶圓121被吸附保持於介電質膜部206之後，對晶圓121施加偏壓電位。在使用電漿來處理晶圓121時，係在晶圓121伴隨著熱輸入。伴隨著該熱輸入之晶圓121溫度的上升，係大幅度地影響蝕刻形狀。因此，必須冷卻晶圓121。
但是，由於處理室101被減壓，因此，僅在試料台111載置晶圓，熱傳導並不充分。因此，通過傳熱氣體流路112，藉由氣體供給部115，將傳熱氣體導入至介電質膜部206與形成於介電質膜部206表面的凸部與被載置的晶圓121之間。藉此，在晶圓與介電質膜部206間
確保所需的熱傳導率，予以抑制晶圓之溫度上升。
另外，在本實施例中，藉由壓力控制要素123來檢測壓力值，在接收其輸出的控制器211中，發送因應壓力值而計算出的指令，從而調節該閥開合度，以使壓力成為目標容許範圍之值的方式，藉由控制器211來予以調節傳熱氣體。又，控制器211，係將指令訊號發送至配置於未圖示之傳熱氣體供給源的流量控制要素，以使藉此所供給之傳熱氣體之流量成為預定容許範圍內的方式，予以調節其動作。
傳熱氣體之壓力控制方法，係在本實施例中，為了在壓力控制要素123中將壓力值設成為預定容許範圍內，而使用未圖示的流量控制要素來進行調節，或者為了將晶圓121背面之壓力的值設成為預定容許範圍內，而藉由事先定義的壓力關係式來計算晶圓121背面的壓力，藉由壓力控制要素123來控制壓力，或者組合該些來予以調節。首先，在本實施例中，係敍述關於調節晶圓121與介電質膜206之間傳熱氣體之壓力的構成。
基材上面之溫度，係藉由溫度感測器207來予以檢測。溫度感測器207所檢測出的溫度，係由控制器211接收。控制器211，係能夠以所檢測出之基材部201的溫度為基礎，使用控制器211內部之處理器，又使用程式(該程式，係記憶於控制器211內部或者連接成可通信之硬碟等的外部記憶媒體)來推算作為載置面之介電質膜部206上面的溫度或載置於此之晶圓121的溫度或其分
布。
控制器211，係使用事先記憶於前述記憶裝置內的程式，根據介電質膜部206或晶圓121之溫度的檢測結果，來運算並檢測加熱器電極用直流電源117應輸出的電力值。以輸出該電力值的方式，將指令發送至加熱器電極用直流電源117，藉由此，可調整加熱器電極膜204的發熱量。如此一來，所檢測出之試料台111的溫度，係被反饋至作為控制部的控制器211。藉此，予以調節加熱器電極膜204的發熱量，從而實現處理時適合之晶圓的溫度或其分布。
圖3，係放大而示意地表示圖2所示之實施例之電漿處理裝置之試料台之介電質膜附近之構成的縱剖面圖。特別是，放大而表示圖2所示之試料台111之晶圓121、介電質膜206附近的半徑部分。
在介電質膜206之表面，係具備有載置晶圓121之吸附面301及使傳熱氣體流通的傳熱氣體流路112。雖然吸附面301通常施予平坦化處理，但由於會生成表面粗糙度為Ra 0.1μm左右的凹凸，因此，即使在吸附面301中亦會生成傳熱氣體之流通。藉由上述，如圖3所示，試料台半徑方向會生成傳熱氣體之流動302，傳熱氣體，係由介電質膜206外周側端部朝處理室101測流出，且藉由渦輪分子泵118予以排氣。
圖4中表示本發明之實施例1之順序流程圖，在下述詳細說明順序。又，圖5、6中表示圖4之流
程圖中的說明圖。
圖4，係表示圖1所示之實施例之電漿處理裝置之動作之流程的流程圖。圖5，係放大而示意地表示圖2所示之實施例之電漿處理裝置的試料台中未載置晶圓之狀態下之介電質膜附近之構成的縱剖面圖。圖6，係放大而示意地表示圖2所示之實施例之電漿處理裝置的試料台中載置有晶圓之狀態下之介電質膜附近之構成的縱剖面圖。
首先，在維修處理室101內部之後，上升至可處理晶圓121的情況下，說明關於本發明實施例1之順序。如圖4所示，一開始，如第1區塊401所示，在尚未開始晶圓121之處理，而晶圓121未被載置於試料台111上的狀態下，實施處理室101內之排氣，直至處理室101內部成為大致10-5Pa的壓力值(與處理中的壓力相等或更低的壓力值)。在該狀態下，在存在於處理室101內部之先實施之任意晶圓121的處理時，形成於處理室100內且附著於內部表面的生成物或處理用氣體等之粒子的至少一部分，係被排氣至處理室101外，進而提升處理室101之洗淨的能力。
接下來，在晶圓121未被載置於試料台111上的狀態下，如第3區塊403所示，將傳熱氣體從傳熱氣體供給源115供給至試料台111之傳熱氣體流路112。圖5中表示上述狀態。
在圖5中，將壓力控制要素123之壓力檢測
點設為點(A)，且通過傳熱氣體流路112，將介電質膜206之晶圓121載置側外表面的部分設為點(B)。通過點(B)之傳熱氣體，係被放出於處理室101中，且藉由渦輪分子泵118予以排氣。在上述的狀態中，以由壓力控制要素123所監控之某些固定的壓力來供給傳熱氣體之後，停止供給，測定直至點(A)之壓力值之任意時間的變動量△P與經過時間△t。此外，事前求出從傳熱氣體流路112之點(A)至點(B)的體積V0，由前述中所測定之點(A)之壓力值的時間變動與從點(A)至點(B)的體積V0，來藉由下述式(1)予以算出從點(B)所放出之傳熱氣體的洩漏流量Q0。
將上述所算出的洩漏流量Q0與點(A)之任意的壓力值P1及前述狀態之處理室101的壓力值設為P3，由於P3是與點(B)大致同值，因此，若P3=P2時，藉由下述式(2)來予以算出點(A)-點(B)間的傳導度C0。
又，針對P2整理上述式(2)時，則如下述式(3)所示。
從點(A)至點(B)的傳導度C0，係當考慮幾乎沒有因電漿曝露而隨時間變化的影響時，在測定Q0、C0後，P2，係從P1形成為固定值Q0/C0之較小的關係。
接下來，如第4區塊404所示，將晶圓121搬送至處理室101內部，並載置於試料台111上。然後，對靜電吸附用電極膜205施加直流電壓，藉由此，使晶圓121靜電吸附於介電質膜206上。在此，靜電吸附於介電質膜206之晶圓121的表面特性，雖亦可不與製品晶圓相同，但背面特性必須相等。
在前述之狀態中，如第5區塊405所示，將傳熱氣體從傳熱氣體供給源115供給至試料台111的傳熱氣體流路112。圖6中表示上述狀態。
在圖6中，將壓力控制要素123之壓力檢測點設為點(A)，且通過傳熱氣體流路112，將介電質膜206之晶圓121載置側外表面的部分設為點(B)，並將傳熱氣體流至302所示的方向，而到達介電質膜206之外周面的部分設為點(C)。通過點(C)之傳熱氣體，係被放出於處理室101中，且藉由渦輪分子泵118予以排氣。
在上述的狀態中，以由壓力控制要素123所
監控之某些固定的壓力來供給傳熱氣體之後，停止供給，測定直至點(A)之壓力值之任意時間的變動量△P與經過時間△t。此外，事前求出從傳熱氣體流路112之點(A)至點(C)的體積V1，由前述中所測定之點(A)之壓力值的時間變動與從點(A)至點(C)的體積V1，來藉由下述式(4)予以算出從點(C)所放出之傳熱氣體的洩漏流量Q1。
當將上述所算出之洩漏流量Q1與點(A)之任意的壓力值P1、點(B)之任意的壓力值P2及前述狀態之處理室101的壓力值設為P3時，藉由下述式(5)來予以算出點(B)-點(C)間的傳導度C1。
接下來，在下述中說明第6區塊406之處理。由上述所求出之傳導度C0、C1，從點(A)至點(C)的合成傳導度C，係如下述式(6)所示。
在此，當設為從點(A)流至點(C)之流量Q時，則下述式(7)之關係成立。
[式7]Q=C(P 1-P 3)．．．(7)
將式(6)代入式(7)，針對P2加以整理時，則如下述式(8)所示。
在上述式(8)中，由於Q0、Q1為已知，故成為變數P2、P1、P3、Q之關係式。在此，P3，係以第1區塊401之高真空排氣時的壓力值來作為固定值，若Q亦設成為任意的固定值，則可成為變數P1、P2之關係式，而以監控並調整P1的方式，控制P2。
接下來，說明關於在處理室101內部處理複數片晶圓121時，在試料台111之介電質膜206表面之特性進行電漿曝露而改變的狀態中，由本發明實施例1所實施的順序。
如第7區塊407所示，在晶圓121之處理片數到達事先所規定的片數時，再次測定圖6之洩漏流量Q1。前述事先所規定的片數，係設成為不影響下述變化之片數，該變化，係介電質膜206之表面特性隨時間變化無法容許晶圓121之溫度分布的變化，或者設成為開始影響
下述變化時之片數，該變化，係介電質膜206之表面特性隨時間變化無法容許晶圓121之溫度分布的變化，具體的處理片數，係依存於介電質膜206表面及晶圓121背面之成果或處理室101之電漿密度、氣體種、氣體流量等而形成為不同的值。
如第8區塊408所示，在處理室101內持續晶圓121之處理時，係在處理第7區塊407所示之被規定的晶圓片數後，為了再次測定洩漏流量Q1，而實施從第1區塊401至第6區塊406的順序。但是，如第2區塊402所示，由於無晶圓121狀態的洩漏流量Q0已測定完畢，故省略上述測定。
由上述可知，即使在介電質膜206之表面特性隨時間而變化時，亦可再次測定洩漏流量Q1並更新上述式(8)的係數值，藉由此，可確保式(8)與介電質膜206之表面特性的整合性，且控制P2。
上述實施例1，雖係洩漏流量Q0之測定是在維修處理室101內部之後，被設成為僅上升至可處理晶圓121時的1次，但例如由於傳熱氣體流路112的直徑大等理由，考慮傳熱氣體流路112因電漿曝露而內壁之表面特性改變的情形。上述的情形，係在實施再次測定洩漏流量Q1時，必須亦同時實施再次測定Q0，以下說明該例子。
圖7中，表示實施例之變形例的順序流程圖。圖7，係表示本發明之實施例之變形例之電漿處理裝置之動作之流程的流程圖。
在本圖中，首先，說明關於在維修處理室101內部之後，在上升至可處理晶圓121的情況下，本發明實施例2之順序。
一開始，如第1區塊701所示，在晶圓121未被載置於試料台111上的狀態下，實施真空排氣，直至處理室101內的到達壓力形成為大致10-5Pa。接下來，在晶圓121未被載置於試料台111上的狀態下，如第2區塊702所示，將傳熱氣體從傳熱氣體供給源115供給至試料台111之傳熱氣體流路112。
在圖5中，將壓力控制要素123之壓力檢測點設為點(A)，且通過傳熱氣體流路112，將介電質膜206之晶圓121載置側外表面的部分設為點(B)。通過點(B)之傳熱氣體，係被放出於處理室101中，且藉由渦輪分子泵118予以排氣。在上述的狀態中，以由壓力控制要素123所監控之某些固定的壓力來供給傳熱氣體之後，停止供給，測定直至點(A)之壓力值之任意時間的變動量△P與經過時間△t。此外，事前求出從傳熱氣體流路112之點(A)至點(B)的體積V0，由前述中所測定之點(A)之壓力值的時間變動與從點(A)至點(B)的體積V0，來藉由下述式(9)予以算出從點(B)所放出之傳熱氣體的洩漏流量Q0。
將上述所算出之洩漏流量Q0與點(A)之任意的壓力值P1及前述狀態之處理室101的壓力值設為P3，由於P3是與點(B)的壓力P2大致同值，因此，若P3=P2時，藉由下述式(10)來予以算出點(A)-點(B)間的傳導度C0。
又，針對P2整理上述式(10)時，則如下述式(11)所示。
接下來，如第3區塊703所示，將晶圓121搬送至處理室101內部，並載置於試料台111上。然後，對靜電吸附用電極膜205施加直流電壓，藉由此，使晶圓121靜電吸附於介電質膜206上。在此，靜電吸附於介電質膜206之晶圓121的表面特性，雖亦可不與製品晶圓相同，但背面特性必須相等。
在前述之狀態中，如第4區塊704所示，將傳熱氣體從傳熱氣體供給源115供給至試料台111的傳熱氣體流路112。在圖6中，將壓力控制要素123之壓力檢測點設為點(A)，且通過傳熱氣體流路112，將介電質
膜206之晶圓121載置側外表面的部分設為點(B)，並將傳熱氣體流至302所示的方向，而到達介電質膜206之外周面的部分設為點(C)。通過點(C)之傳熱氣體，係被放出於處理室101中，且藉由渦輪分子泵118予以排氣。在上述的狀態中，以由壓力控制要素123所監控之某些固定的壓力來供給傳熱氣體之後，停止供給，測定直至點(A)之壓力值之任意時間的變動量△P與經過時間△t。此外，事前求出從傳熱氣體流路112之點(A)至點(C)的體積V1，由前述中所測定之點(A)之壓力值的時間變動與從點(A)至點(C)的體積V1，來藉由下述式(12)予以算出從點(C)所放出之傳熱氣體的洩漏流量Q1。
當將上述所算出之洩漏流量Q1與點(A)之任意的壓力值P1、點(B)之任意的壓力值P2及前述狀態之處理室101的壓力值設為P3時，藉由下述式(13)來予以算出點(B)-點(C)間的傳導度C1。
接下來，在下述中說明第5區塊705之處
理。由上述所求出之傳導度C0、C1，從點(A)至點(C)的合成傳導度C，係如下述式(14)所示。
在此，當設為從點(A)流至點(C)之流量Q時，則下述式(15)之關係成立。
[式15]Q=C(P 1-P 3)．．．(15)
將式(14)代入式(15)，針對P2加以整理時，則如下述式(16)所示。
在上述式(16)中，由於Q0、Q1為已知，故成為變數P2、P1、P3、Q之關係式。在此，P3，係以第1區塊701之高真空排氣時的壓力值來作為固定值，若Q亦設成為任意的固定值，則可成為變數P1、P2之關係式，而以監控並調整P1的方式，控制P2。
接下來，說明關於在處理室101內部處理複數片晶圓121時，在試料台111之介電質膜206表面之特
性進行電漿曝露而改變的狀態中，由本發明實施例2所實施的順序。
如第6區塊706所示，在晶圓121之處理片數到達事先所規定的片數時，再次測定圖5之洩漏流量Q0、圖6之洩漏流量Q1。前述事先所規定的片數，係設成為不影響下述變化之片數，該變化，係傳熱氣體流路112或介電質膜206的表面特性隨時間變化無法容許晶圓121之溫度分布的變化，或者設成為開始影響下述變化時之片數，該變化，係傳熱氣體流路112或介電質膜206之表面特性隨時間變化無法容許晶圓121之溫度分布的變化，具體的處理片數，係依存於介電質膜206表面及晶圓121背面之成果或處理室101之電漿密度、氣體種、氣體流量等而形成為不同的值。
如第7區塊707所示，在處理室101內持續晶圓121之處理時，係在處理第7區塊407所示之被規定的晶圓片數後，為了再次測定洩漏流量Q0、Q1，而實施從第1區塊701至第5區塊705的順序。
由上述可知，即使在介電質膜206之表面特性隨時間而變化時，亦可再次測定洩漏流量Q0、Q1並更新上述式(16)的係數值，藉由此，可確保式(16)與傳熱氣體流路112、介電質膜206之表面特性的整合性，且控制P2。
本發明，係不限於以上所述之電漿蝕刻處理裝置，亦可適用於電漿處理裝置全體(該電漿處理裝置，
係亦包含適於進行離子植入或濺鍍處理的電漿CVD裝置)。
Claims (5)
- 一種電漿處理裝置，係具備有配置於真空容器內並可減壓的處理室、配置於該處理室內並在其上面載置有處理對象之晶圓的試料台，及配置於該試料台上面上並在前述晶圓被載置於其上的狀態下，對該晶圓與前述試料台的上面之間的間隙供給傳熱氣體的開口，在前述傳熱氣體被供給至前述間隙的狀態下，使用形成於前述處理室內的電漿，來處理前述晶圓，該電漿處理裝置，其特徵係，具備有：供給路徑，與前述開口連通，並流動有前述傳熱氣體；調節器，配置於該供給路徑上，調節供給至該供給路徑之前述傳熱氣體之流量；及控制器，以使用如下述者而檢測在被減壓至預定壓力後之處理室內的前述間隙流動之前述傳熱氣體的壓力，並將該壓力設成為預定值的方式，調節前述調節器的動作：在前述預定壓力的處理室中，在前述晶圓未被載置於前述試料台的狀態下，從前述開口供給至前述處理室之前述傳熱氣體的量；在前述預定壓力的處理室中，在前述晶圓被載置於前述試料台的狀態下，從前述調節器供給至前述供給路徑之前述傳熱氣體之流量；及通過前述間隙，而朝前述試料台之外周之前述處理室漏洩之傳熱氣體的量和前述供給路徑內部的壓力與前述處理室的預定壓力。
- 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，前述控制器，係使用下述之結果，根據前述間隙的壓 力，來調節前述調節器的動作，該結果，係指在處理事先定義之片數的前述晶圓後，再次檢測出在前述晶圓被載置於前述試料台的狀態下，從前述調節器通過前述間隙，而朝前述試料台之外周之前述處理室漏洩之傳熱氣體的量。
- 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，具備有介電質製之膜，且前述開口配置於前述介電質製的膜上面，該介電質製之膜，係在內部具備有藉由靜電力吸附構成前述試料台之上面而載置於其上之前述晶圓的電極。
- 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，使用下述兩者之容積的總和，來檢測在前述晶圓被載置於前述試料台的狀態下，從前述調節器通過前述間隙，而朝前述試料台之外周之前述處理室漏洩之傳熱氣體的量，其包括：從前述調節器至前述開口之前述供給路徑內的容積；及在載置有前述晶圓的狀態下之前述介電質製之膜與前述晶圓背面之間的容積。
- 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，前述控制器，係根據前述間隙的壓力，來調節前述調節器的動作，該間隙的壓力，係使用開始處理前述晶圓前所實施之前述處理室內之減壓時之該處理室內的壓力值，來予以檢測。
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