TWI581301B - 電漿處理裝置、電漿處理方法及記憶媒體 - Google Patents
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Description
本發明係有關平行平板型電漿處理裝置。
用於半導體製造製程之平行平板型電漿處理裝置之結構，係於真空容器內，對向配置上部電極和兼作下部電極的基板載置台；並於兩電極間施加高頻電力，以使處理氣體電漿化。再者，一般而言，氣體供給部之結構，多為將處理氣體以噴霧狀噴出的氣體蓮蓬頭，因此上部電極係由位於此氣體蓮蓬頭之最下方的電極板所構成。
於本裝置，基板的溫度，係取決於對載置台側之放熱、由電漿傳來的入熱、以及來自上部電極之輻射熱；而上部電極的溫度係設定為於複數製程均料屬恰當之溫度。由於上部電極及其週邊部位均有高頻電力流動，難以設置溫度檢測器，因此對於例如配置於氣體蓮蓬頭上方且加熱上部電極之加熱器，會事先將供給至該加熱器之電力值設定為適當的數值。
另一方面，電漿處理裝置之處理環境，會隨著裝置運轉而改變。具體而言，可舉電漿蝕刻裝置為例，蝕刻時的反應生成物附著於零件會造成影響。反應生成物一旦附著，則會產生以下變化：配置為環繞載置台上之基板載置領域的電漿狀態調整用環狀構件(一般稱為「對焦環」)的表面狀態會變化、氣體蓮蓬頭之氣體供給孔的孔徑會變化、真空容器的內壁面狀態等等會變化、處理結果及處理速度等等會變化。又，根據本發明人等之確認實驗，還可舉出，上部電極暴露在電漿下，板厚會產生變小之現象。
於裝置之運用上，會定期進行維修，例如使清潔氣體電漿化以清洗真空容器內部，或是將零件更換為新品。然而，如此這等所謂初始化時的狀態，和之後進行運轉時相較，處理時的環境氣體有所變化，因此基板之間的處理狀態會變得不一致。再者，當基板的批次改變時，切換批次之初，與其後基板之處理片數增加後相較，上述環境氣體也會不同，而對基板間之處理均一性會造成影響。
根據專利文獻1，揭示了一種技術，其對基板之處理結果逐次量測，反饋其量測結果以調整處理配方的參數，同時對於施加高頻電力之累計時間及裝置初始化後所經過的時間加以管理，以更新反饋值。然而此種手法，需要高價的量測機器，且由於量測處理結果之所需時間，無可避免會導致生產量下降。
又，於專利文獻2揭示了一種運作基板處理裝置之技術，該基板處理裝置連接了複數的製程模組(PM，process module)，該製程模組在真空中搬送基板之搬移模組周圍，進行乾蝕刻等等電漿處理。根據專利文獻2，若在某一個PM中先被設為有效的CJ(control job)不具備可在該PM執行的PJ(process job)，才會許可執行屬於其他CJ並且可於該PM中執行之PJ。藉此，每次執行PJ時，可避免於該PM內之環境氣體大幅變化。然而，對於隨著裝置之運作而變化之處理環境的影響該如何降低，專利文獻2並沒有記載相關技術。
[專利文獻1]日本公開專利第2011-3712號公報
[專利文獻2]日本公開專利第2011-9342號公報
本發明係於如此背景下所完成者，其目的在提供一種技術，其在平行平板型(電容耦合型)之電漿處理裝置，可抑制隨著裝置之使用而處理時之環境氣體改變，所導致之基板間處理之均一性降低。
本發明之電漿處理裝置，係將基板載置於設在真空容器內並可兼用作第1電極的載置台，於該第1電極與第2電極之間施加高頻電力，將處理氣體電漿化，藉由所得之電漿而對基板進行電漿處理之平行平板型之電漿處理裝置，其特徵在於：具有溫度調整機構，用以調整該第2電極之溫度；溫度設定部，用以設定電漿處理時之該第2電極之溫度；設定溫度修正部，於開始使用新的第2電極後，隨著使用時間經過，為使該第2電極之設定溫度降低而作修正；溫度控制部，根據該第2電極之設定溫度，輸出用以控制該溫度調整機構之控制信號。
所謂「隨著第2電極之使用時間經過」，係可舉例如下：當開始使用新的第2電極後之電漿處理的累計時間，或是基板之處理片數等等。
此外，本發明亦揭示一種電漿處理方法，使用平行平板型之電漿處理裝置，將基板載置於設在真空容器內並可兼用作第1電極的載置台，於該第1電極與第2電極之間施加高頻電力，將處理氣體電漿化，而對基板進行電漿處理之方法，其特徵在於：包括設定電漿處理時之該第2電極之溫度的步驟；於開始使用新的第2電極後，隨著使用時間經過，為使該步
驟中所設定之第2電極之設定溫度降低而作修正的步驟；根據該步驟所修正之第2電極之設定溫度，控制溫度調整機構的步驟，該溫度調整機構係用以調整該第2電極之溫度。
本發明著眼於：設有兼用作基板載置台的第1電極，以及與其對向的第2電極之平行平板型(電容耦合型)電漿處理裝置中，第2電極因使用而厚度變小，導致該第2電極之溫度上昇之現象；故於開始使用新的第2電極之後，隨著第2電極之使用時間經過，為使第2電極之設定溫度降低而作修正。因此，可抑制隨著第2電極之使用所導致之該第2電極之溫度變化，減輕由於第2電極之溫度變化所造成之基板間之處理不均。
圖1係表示本發明之電漿處理裝置用於電漿蝕刻裝置時之實施形態，符號1可為例如鋁製之氣密真空容器(處理容器)。真空容器1之底部中央設置有載置台2。載置台2之圓柱體，其頂面部之周緣部整圈均為缺口，形成了具有段部8的形狀，亦即頂面部除了周緣部以外的部分，構成圓柱狀突出的形狀。此突出之部位係載置作為基板之半導體晶圓(以下稱為「晶圓」)W的載置部20，段部8環繞該載置部20，且配置有用來調整電漿狀態的對焦環21。
於載置部20之頂面，設置著在絕緣膜上配置未圖示之夾頭電極而成的靜電夾頭22，可由直流電源(未圖示)供給或切斷電力，而對晶圓W在吸附、解除吸附之間作切換。此外，靜電夾頭22貫穿設置有未圖示之複數吐出口，從該等吐出口供給氦氣等熱媒氣體，以作為靜電夾頭22與晶圓W之間導熱的媒介。
載置台2內部形成有冷媒傳導路231，其構成係冷媒以冷媒供給路232→冷媒傳導路231→冷媒排出路233之路徑傳導。從冷媒排出路233所排出的冷媒，透過冷卻器冷卻至既定的溫度設定值，由冷媒供給路232回到冷媒傳導路231。因此，載置台2係藉由冷媒而維持在預設之基準溫度，而晶圓W的溫度，則取決於來自電漿的入熱、以及透過熱媒氣體對載置台2所排出的熱度間的平衡。
又，載置台2兼作為電漿蝕刻裝置的下部電極(第1電極)；用以產生電漿之第1高頻電源部31透過整合電路310與載置台2連接，用以施加偏壓電力以導入電漿中的離子之第2高頻電源部32，則透過整合電路320與載置台2連接。
此外，載置台2內部設有未圖示之昇降銷，可使晶圓W在設於該裝置外且未圖示的搬送臂及載置台2之頂面(靜電夾頭22)之間傳遞。
真空容器1之頂部，中介著絕緣構件11而設有與載置部20相向的蓮蓬頭4，其係對真空容器1內供給處理氣體的氣體供給部。該蓮蓬頭4之底面貫穿設置有複數吐出口41；既定的處理氣體，從設置於真空容器1外的氣體供給系統42供給至氣體供給路43、緩衝室44，並透過該吐出口41供給至真空容器1內。
該氣體蓮蓬頭4有接地，於其最底部，和作為下部電極之載置台2之間，形成有平行平板，設置著上部電極(第2電極)40，用以將處理氣體電漿化。上部電極40曝露在產生電漿的空間，由於與電漿接觸，故隨著使用時間的經過而會損耗，因此其結構為可自由更換的電極板。前述吐出口41在該上部電極40的底面側對真空容器1內開孔。
在蓮蓬頭4頂面，設置有調整上部電極40之溫度的溫度調整
機構47。該溫度調整機構47，係由包含帕爾帖元件或傳導冷卻媒體之冷卻流路之冷卻器45，以及由發熱阻抗體等形成之作為加熱部的加熱器46所構成，透過兩者的複合作用，因應製程狀況或腔體狀況(設於真空容器1之各機器之狀況)，而具備將上部電極40調整為期望溫度的功能。
真空容器1之側壁設有可用閘門12開閉之晶圓W的搬入出口13。真空容器1之底部設置有排氣埠14，此排氣埠14透過介設有閥等等壓力調整部15之排氣管16而連接真空泵17。
以上所說明之電漿蝕刻裝置，如圖1、圖2所示般，與控制部5連接。如圖2之方塊圖所示，控制部5係由例如具備CPU(Central Processing Unit)51及程式儲存部52之電腦所構成，其與氣體供給系統42，以及高頻電源部31、32、壓力調整部15等等連接。
此外，前述程式儲存部52儲存著程式，該程式編入有本電漿蝕刻裝置之作用，亦即進行如下控制的步驟(指令)群：將晶圓W搬入真空容器1，抽真空，並將供給至真空容器1內的處理氣體電漿化而進行晶圓W的蝕刻之後，搬出晶圓W。此程式，儲存在例如硬碟、CD(compact disc)、磁光碟(MO,Magneto-Optical Disc)、記憶卡等等記憶媒體，由該等記憶媒體安裝到電腦裡。
在具備上述結構之電漿蝕刻裝置中，如於先前技術所作的說明，隨著運轉而會產處理環境改變之現象。尤其本案發明人等，掌握到隨著運轉時間之經過，蝕刻晶圓W表面所形成之膜的速度，會緩緩下降的現象。
深究此種現象之發生原因時，本案發明人等發現，上部電極40若因為曝露於真空容器1內的電漿而導致損耗時，該上部電極40的溫度會上昇，此溫度上昇導致電漿蝕刻速度之低下。
上部電極40損耗，導致其熱容量低下，結果即便在固定溫度設定值的情況下以溫度調整機構47進行溫度調整，上部電極40之溫度還是會上昇。本案發明人等推測，隨著上部電極40之溫度上昇，沉積物成分從上部電極40移動到晶圓W，有助於蝕刻之活性種的沉積性上昇，而造成蝕刻速度之下降。
為改善此種現象之發生，於本實施例之電漿蝕刻裝置具備以下功能：隨著上部電極40使用時間之經過，透過溫度調整機構47抑制上部電極40昇溫，以預防蝕刻速度降低。尤其上部電極40構成高頻電路之一部分，為難以用熱電偶等簡便手法量測溫度之構件，因此在不實際量測溫度之情況下進行其溫度控制。具體而言，要事先掌握溫度調整機構47之調整量與上部電極40之溫度間的關係，再根據該關係及設定溫度，來控制溫度調整機構47；前述溫度調整機構47之調整量，係例如對加熱器46的供電量、或對冷卻器45之冷媒流量等等。以下針對其詳情加以說明。
本實施形態之電漿蝕刻處理裝置具備控制部5。控制部5具備CPU51、用以儲存程式53之程式儲存部52、用以設定參數(處理參數)之修正值的修正值設定部54、記憶參數修正值表551的記憶部55、記憶處理配方的配方記憶部56、工作記憶體57。
程式53係一總稱，包含以下幾種程式：從配方記憶部56讀取處理配方，為執行配方內容而控制裝置的程式；以及參考參數修正值表551而將寫入處理配方之參數值加以修正的程式。
修正值設定部54，透過觸控式液晶螢幕等所構成之輸入畫面541，受理作業員所輸入的參數修正值。就後述內容而言，參數可例舉如下：上部電極40的溫度、高頻電力、處理壓力、處理時間等等。如圖2中所例示之輸入畫面541之結構，可對本例之修正
值設定部54輸入：進行溫度修正之修正間隔、每經過一次修正間隔時所修正之上部電極40的溫度修正值。於修正值設定部54所輸入之修正間隔及溫度修正值，會儲存在可覆寫之記憶體等。
輸入至輸入畫面541之修正間隔及溫度修正值，例如如後述之實驗結果所示，可藉由預備實驗以事先掌握自開始使用新的上部電極40後，高頻電力對上部電極40之施加時間，與上部電極40的溫度或蝕刻速度之變化間的關係，來作決定。
配方記憶部56，記憶著處理配方，該處理配方係由蝕刻形成於處理對象之晶圓W的表面之膜時所執行之處理順序，與參數加以對應而製成的。舉例而言，本實施例之電漿蝕刻裝置，可切換處理氣體或壓力等等處理參數，而連續蝕刻形成於晶圓W之多層膜；在處理配方中，就記憶著為執行此種連續蝕刻所需之步驟。
圖3示意地顯示出設定於各配方之處理參數的設定例，參數的設定項目為上部電極40之溫度及處理時間等等。而在1個配方中，例如蝕刻對象之多層膜的各層膜所對應之各步驟，都分別設定了該等處理參數，藉此，可以對種類相異之膜進行連續蝕刻。
參數修正值表551，係在各配方的處理參數之中，針對例如隨著時間之經過而有必要變更其設定值之設定項目，將修正圖3記載之設定值時所用的修正值，和進行修正之時機，加以相對應而製作出的表格。圖4顯示參數修正值表551之一例，係從預先設定之開始時間點，到本電漿蝕刻裝置所處理之晶圓W之累計批次數達到第N批次時，將該批次內之晶圓片數與參數之修正值相對應者。此外，圖4所示之參數修正值表551所記載之修正值，僅係用於說明所設之任意數值。
此參數修正值表551，係以修正值設定部54對圖3所示之設
定項目指定步驟或晶圓W，輸入配方之處理參數的修正值而製成。藉著如此修正參數值，舉例來說，可對現在批次的第1片晶圓W，進行比在步驟S4、S5設定於配方之製程時間長3秒的處理、對第2片晶圓W進行比前述配方之設定值長2秒的處理。
更且，此參數修正值表551，可將根據上部電極40之前述修正間隔或溫度修正值所計算出之修正溫度，設定為該處理參數(上部電極40之溫度)之修正值。在本實施例，參數修正值表551內，並未設定上部電極40之溫度修正值，而藉由以下所說明之機制，會在第N批次執行時設定溫度修正值。
設定於參數修正值表551之上部電極40的溫度修正值，係例如以下述方式進行計算。控制部5具備未圖示之計時部，其以開始使用新品作為上部電極40之時間點作為計時開始點，將產生電漿用的第1高頻電源部31施加高頻電力之時間加以計時並累計。再者，控制部5具備如下功能：加算前述修正間隔，將該加算值與計時部所計時之高頻電力施加時間的累計值(電漿處理之累計時間)加以比較；每當施加時間之累計超過修正間隔的加算值時，就會執行修正間隔之加算。例如，若設上部電極40之溫度修正間隔為Ic[秒]，高頻電力之施加時間的累計值為Ta[秒]，則控制部5會反覆進行以下的動作：於「nIc>Ta(n=1，2，3，...)」之期間中，控制部5維持原狀待機；而當變成「Ta>nIc」時，改寫成「n=n+1」，並進行如下的比較。
而控制部5具備如下功能：每當變成「Ta>nIc」時，會加算溫度修正值，並將其作為有關上部電極40之溫度的處理參數修正值，寫入參數修正值表551。在此，若設溫度修正值為「-1.5℃」，n=1時之修正值為0℃，則高頻電力之施加時間為「0≦Ta<Ic」之期間中所處理之批次的修正值為0℃，於「Ic≦Ta<2Ic」之期間中所處理之批次的修正值為1.5℃，如此這般，會隨著高頻電力
之施加時間增加，逐次加算修正值。
再者，控制部5亦具備產生執行配方的功能，其係將如上述所產生之第N批次的修正值表之各修正值，加算到於該批次所執行的配方之處理參數之各數值而成。
以下針對程式53中用以控制溫度調整機構47之程式加以說明。該程式將已寫入到參數修正值表551之修正值，加算到從配方記憶部56所讀取之配方中包含之參數值，並將修正後的參數值寫入到例如工作記憶體57之中。至於配方之執行，係讀取工作記憶體57內修正後之參數值，以控制裝置之各部。而上部電極40之設定溫度也包含在參數值內，如上所述，程式會根據修正後的設定溫度，輸出控制溫度調整機構47之控制信號。由於上部電極40之溫度控制，並不回饋溫度檢測值，所以設定於修正值設定部54之設定溫度的修正值，可以係例如對於加熱器46之供電量之修正供電量換算成溫度之值。此外，溫度調整機構47之調整熱量與設定溫度之關係，係作為數據資料記憶於未圖示之記憶部內，根據此數據資料與設定溫度以決定調整熱量，例如加熱器46之供電量、冷卻器45之冷媒流量、或是冷卻器45由帕爾帖元件所構成時，則是會決定供電量等等。
在此針對本實施形態之各部與申請專利範圍之構成要素之間的對應關係說明如下：由於配方記憶部56內的配方乃設定上部電極40之溫度者，故相當於溫度設定部。又，修正值設定部54及參數修正值表551係相當於溫度修正部，程式則相當於溫度控制部，該溫度控制部根據設定溫度輸出控制溫度調整機構47之控制信號。
以下針對具備上述構成之電漿蝕刻裝置的作用，一邊參照圖5所示之流程圖，一邊進行說明。首先，針對所要執行之第N個批
次，在高頻電力之施加時間之累計值以及修正間隔之加算值間進行比較，加算各修正間隔之單位溫度修正值，以求取溫度修正值(步驟K1)。
接著，將上部電極40之溫度修正值寫入處理參數之修正值表(步驟K2)，從配方記憶部56之配方，讀取加熱器46之溫度設定值，藉由修正值表之溫度修正值加以修正，將修正後之溫度設定值寫入到工作記憶體57，作為執行配方(步驟K3)。
在此，如圖4所示，進行加熱器46之溫度修正時，亦可以對於同一批次內的所有晶圓W進行共通之溫度修正，藉此抑制電漿產生狀態之劇烈變化，讓同一批次內的晶圓W之間的處理結果不會產生大幅差異。
此外，針對該配方內之其他處理參數，亦根據修正值參數之修正值進行修正，並寫入工作記憶體57，作為執行配方。
另一方面，於真空容器1，保持晶圓W之未圖示的搬送臂自外部的真空搬送室進入，晶圓W透過未圖示之昇降銷被移交至載置台2，並由靜電夾頭22吸附保持。另外，於載置台2(靜電夾頭22)與晶圓W間的空隙，會供應熱媒氣體。
此晶圓W之表面，層積有反射防止膜或有機膜、低介電率膜等等，其最上面則形成有光阻膜及氮化鈦膜之圖案光罩。
其後，由工作記憶體57讀取執行配方，進行如下動作：從第1高頻電源部31及第2高頻電源部32供應電力、從處理氣體供給系統42供應處理氣體、由真空泵17進行真空排氣、由壓力調整部15進行壓力調整、在下部電極(載置台2)和上部電極40之間的處理氣體產生電漿。
藉由偏壓電力而將電漿中的離子吸入到晶圓W，同時進行晶圓W表面之薄膜蝕刻。在此之後，根據執行配方之處理參數，切換處理氣體或其供給量、高頻電力或製程壓力，依序執行高電頻電力及制程力，依序進行下層側之膜蝕刻。
此時，對於設在上部電極40之加熱器46的出力，也同樣根據由工作記憶體57內之執行配方讀取的修正後之溫度設定值，藉由溫度調整機構47進行溫度調整(步驟K4)。亦即，為抵消隨著上部電極40之損耗而產生之溫度上昇，進行諸如低減該加熱器46之發熱量的調節。
在此為易於理解實施形態，假設於各製程配方，上部電極40之設定溫度設為相同，則如圖6中實線所示，加熱器46之溫度設定值會階段性地降低，上部電極40之實際溫度會維持在幾乎固定範圍內的溫度。藉此，如圖7中實線所示，形成於晶圓W表面之各種膜之蝕刻速度，會配合溫度設定值的階段變化，而在固定範圍內呈鋸齒狀變化。在此，示意性地於圖7顯示，蝕刻由光阻(PR,Photo Resist)所構成之單一之膜時的蝕刻速度之情形。又，於圖6、圖7所示虛線，係顯示未修正加熱器46之溫度設定值時，該溫度設定值、及PR之蝕刻速度。因此，即便是在各配方間，或於配方內的各步驟間，上部電極40之溫度設定值不同的情況下，亦能透過進行溫度設定值之修正，以減少本應以適當狀態蝕刻，卻由於上部電極40損耗而致使溫度上昇，所導致的有欠適當之現象。
如此，將形成於晶圓W表面之作為處理對象的積層膜加以蝕刻後，停止供給處理氣體或熱媒氣體，解除真空容器1內的真空狀態或是對晶圓W之吸附保持，以和搬入動作相反之動作，將晶圓W從真空容器1搬出(結束)。藉由對搬入真空容器1之晶圓W反覆進行以上所說明之動作，可進行對複數晶圓W所作的蝕刻。
根據本實施形態之電漿蝕刻裝置，可收到以下之效果。於設置了兼作晶圓W之載置台2的下部電極(第1電極)，和與之相向之上部電極40(第2電極)之平行平板型(電容耦合型)電漿蝕刻裝置，著眼於隨著上部電極40之使用，使得其厚度變小，而導致該上部電極40之溫度上昇的現象，在開始使用新的上部電極40後，隨著上部電極40之使用時間經過，將上部電極40之設定溫度向下修正。因此，本會因為損耗而導致上部電極40之溫度昇高的現象，大致上會被抵消，因而抑制上部電極40隨著使用而導致之該上部電極40的溫度變化，故得以減輕因上部電極40之溫度變化導致晶圓W之間的處理有所不均的現象。
於上述之實施形態，介紹了從開始使用新的上部電極40後，因應電漿處理之累計時間而修正上部電極40之設定溫度的例子，然而經過時間之計數手法，不限於此。例如，亦可以隨著開始使用新的上部電極40後，晶圓W處理片數之增加，來修正設定溫度。
使用與圖1所示電漿蝕刻裝置相同之裝置，不進行上部電極40之溫度修正，而進行試運轉。在此試運轉中，以和實際運轉時相同之間隔，將測試用的晶圓W搬入真空容器1，並形成特定的測試用之製程環境，對特定片數之表面形成有PR膜的測試用晶圓W，進行處理。然後對該測試用晶圓上的PR膜，量測該測試用製程前後之膜厚，求取蝕刻速度。
關於測試用的製程條件如下：處理氣體係使用氟碳化物氣體、氬氣、氧氣；真空容器1內的壓力設定為30[mTorr](3.99[Pa])；產生電漿用的第1高頻電電源部31及偏壓用的高頻電源部32所供給之電力，分別設定為12.88MHz、4500W及40MHz、1200W；製程時間設定為600秒。
將各時間點之蝕刻速度的量測值加以繪圖描點，根據該描點群而畫出顯示PR膜蝕刻速度之變化傾向的直線時，得到圖8所示結果。於圖8中標上符號A~D之測試結果，其進行測試之真空容器1彼此相異，且開始測試之時間點也不同。此外，各真空容器1在進行此測試前，進行了其他的運轉測試，由於各個真空容器1之運轉測試履歷都不同，所以直線的斜度或起始點都不同；然而從A~D中的任一測試結果都可看出，隨著時間的經過，蝕刻速度有降低的傾向。
根據此結果，連同對焦環21的磨耗等等，分析對於PR膜之蝕刻速度的經時變化之影響度，得知上部電極40之溫度，佔相當大的影響度。
此外，在同樣的真空容器1中，換裝新的上部電極40，以及使用於實際之運用而損耗之上部電極40，並使該等上部電極40各對5片晶圓W進行處理。於上部電極40之中央部設置實驗用的溫度計，監控其溫度，得到圖9所示之結果。
根據圖9所示之實驗結果，一旦開始對晶圓W的電漿蝕刻處理，上部電極40的溫度就上昇；一旦完成處理，該溫度就下降。關於此點，在上部電極40為新品(圖9之虛線顯示處)，以及上部電極40為經使用品(圖9之實線顯示處)之情形，都是共通的。
另一方面，關於在電漿蝕刻處理中，上部電極40所到達之溫度，以及處理後之溫度，得知都是以上部電極40為經使用品的情況較高。由此實驗結果，可知對PR膜之蝕刻速度降低的現象(圖8)，受到隨著上部電極40(上部電極40)之損耗，該上部電極40的溫度上昇之影響。
是故，使用新品之上部電極40，變更加熱上部電極40之加熱器46的溫度設定值，進行與圖9之情況相同的實驗。其結果，如圖10所示，若將加熱器46之溫度設定值分別設為150℃(虛線所示)、180℃(實線所示)，發現就連電漿蝕刻時上部電極40的溫度，也和加熱器46之溫度設定值產生幾乎一樣的溫度差。
根據該等圖8~圖10所示之實驗結果，可以確認到，若隨著對上部電極40施加高頻電力的時間增長，而漸次降低加熱器46之溫度設定值，可以抵消隨著上部電極40之損耗所導致的溫度上昇，減輕蝕刻速度降低之情形。
本發明之第2實施形態，係不限於上述之加熱器46之溫度設定值(對加熱器之供電值)的修正，而是針對構成電漿蝕刻裝置之配方的處理參數，該如何進行修正之觀點，加以探討而得的技術。首先，一邊參照圖11，一邊對於晶圓之處理結果的變動進行示意性的說明。
在著眼於對已形成光阻遮罩的晶圓W之被蝕刻膜，進行蝕刻後之蝕刻後線寬時，例如於T1之時間點，隨著清洗電漿蝕刻裝置後的使用時間(製程時間)之經過，如圖11(a)所示，可看出蝕刻後的線寬有從CD1變寬成CD2之傾向。
若更加詳細地檢視圖11(a)所示，於剛清洗過後之時間點T1執行之電漿蝕刻處理，可以看出以下傾向：即便是在同一個批次，隨著晶圓W之處理片數增加，如圖11(b)所示，線寬會緩緩地變粗，最終線寬會在CD3的寬度達到飽和。
如上所述，若有取決於電漿蝕刻裝置之使用時間的變化，也就是批次間線寬的變化(圖11(a))，以及在同一批次內之晶圓W
間的線寬變化(圖11(b))時，在實施清潔後經過時間T2的時間點，蝕刻後的線寬變化，顯示於圖11(c)。在此情況，該批次開始時之線寬為CD2，而該線寬會緩緩地變粗，不久後線寬會在「CD2+(CD3-CD1)」的線寬達到飽和。
在此，於圖11(a)~圖11(c)所示之例，係為了易於理解第2實施形態之技術的背景，而示意性地表達者，並非根據實際特性而進行說明者。然而，如上所述，隨著電漿蝕刻裝置之使用時間增長，會存在2種不同時間規模的變化，亦即批次間之處理結果會變化，各批次內之晶圓W間之處理結果會變化；此現象並不僅止於蝕刻之線寬，在蝕刻速度等其他控制項目亦可看出。
因此，以圖12之系統為例，說明用以統一批次間及同一批次內之晶圓W間之處理結果(抑制差異)的技術。圖12之電漿處理裝置，顯示多腔室型電漿蝕刻裝置之一例，其藉由設置於載入模組102內之搬送臂103，從載置台101上之FOUP(前開式晶圓盒)100取出晶圓W，經過載入鎖定模組104及真空搬送室105，將晶圓W搬送至連接於該真空搬送室105之各電漿蝕刻單元111~114，並進行處理。
各電漿蝕刻單元111~114，係構成為與圖1所示之第1實施形態相同之平行平板型電漿蝕刻單元，各電漿蝕刻單元111~114可獨立進行晶圓W之蝕刻。圖12所示之106，係設置於真空搬送室105內的搬送臂。
以下說明在具備如此結構之多腔室型電漿蝕刻裝置中，從FOUP100取出之1批次份量之晶圓W，搬入到2個電漿蝕刻單元111、112，並同時進行電漿蝕刻之情形。例如於FOUP100，形成有25個插槽，其可將25片晶圓W各自保持1片；於該等插槽，由上依序編上1號到25號的插槽號碼。
因為在電漿蝕刻單元111、112，要並聯進行蝕刻處理，因此向電漿蝕刻單元111搬入「1號、3號、5號、...」等奇數號碼插槽的晶圓W，向電漿蝕刻單元112搬入「2號、4號、6號、...」等偶數號碼插槽的晶圓W。
於圖13顯示進行此種處理之電漿蝕刻裝置之電氣結構。於圖13，對於與第1實施形態之電漿蝕刻裝置共通之構成要素，標註與圖2所示符號相同之符號。第2實施形態之電漿蝕刻裝置，與第1實施形態之相異點在於，其記憶部55具備2種修正值表551、552；前述參數修正值表552，修正複數批次間之參數；前述參數修正值表551，修正同一批次內之晶圓W間之參數。
此等修正值表551、552之中，在修正同一批次內之參數的修正值表551，與第1實施形態之圖4所示之修正值表相同，儲存有針對同一批次內之第1片、第2片、...之晶圓W的處理參數之修正值。然而，在本實施例中，在各批次間採用共通之修正值，此點與第1實施形態不同。
在此，批次內之修正值表551，分別設定於電漿蝕刻單元111、112。故，對於FOUP100之「1號、3號、5號、...」等奇數號碼插槽的晶圓W，使用電漿蝕刻單元111之修正值表551中「第1片、第2片、第3片、...」之修正值。又，對於FOUP100之「2號、4號、6號、...」等偶數號碼插槽的晶圓W，使用電漿蝕刻單元112之修正值表551中「第1片、第2片、第3片、...」之修正值。
在此，1批次內含有25片晶圓W之情形下，於下一個批次會變成搬入奇數號碼插槽的晶圓W到電漿蝕刻單元112，搬入偶數號碼插槽的晶圓W到電漿蝕刻單元111。配合此情形，處理下一
個FOUP100之奇數號碼插槽的晶圓W時，會使用電漿蝕刻單元112的修正值表551，處理偶數號碼插槽的晶圓W時，會使用電漿蝕刻單元111的修正值表551。
另一方面，批次間之修正值表552，如以圖14之圖示為例，會將實施清潔後，最先處理之晶圓W設為第1片，針對橫跨複數批次之累計晶圓W處理片數設定修正值。例如在圖14所示之例，搬入至各電漿蝕刻單元111、112之累計的晶圓W片數，例如於每100片設定有各處理參數之修正值。此批次間的修正值表552，其修正值也分別設定於電漿蝕刻單元111、112中。
如上所述，控制部5係根據程式儲存部52內之配方修正用程式53之設定，對於配方記憶部56內所選配方的處理參數，加算批次內修正值表551及批次間修正值表552之各修正值。如此產生電漿蝕刻單元111、112各自之執行配方，寫入工作記憶體57。
各電漿蝕刻單元111、112根據從執行配方讀取的處理參數，以執行電漿蝕刻處理。此執行係由程式儲存部52內的製程用程式53a所進行。而藉由每次切換批次，就產生新的執行配方，就可以抑制用圖11(a)~圖11(c)所說明之批次間及批次內的晶圓W間之差異，而統一處理結果。
在此，於圖4或圖14所示之修正值表551、552，係介紹以晶圓W片數為基準來切換修正值之例，不過當然也可以根據其他的時間基準來切換修正值。例如，在批次間的修正值表552，亦可採用進行過處理之累計批次數為基準來切換修正值，也可採用高頻電力之施加時間等進行過電漿處理之累計時間為基準來切換。又，批次內之修正值表551，亦可採用開始處理後所經過的時間、或是高頻電力之施加時間的累計值等為基準，來進行修正值的切換。
又，於第1實施形態，揭示對於上部電極40僅進行批次間修正之例，然而亦可對其採用第2實施形態，增加在同一批次內變化修正值之修正。
再者，亦可以將第2實施形態之技術，應用於串聯式之電漿蝕刻裝置，例如於圖12所示之多腔室型電漿蝕刻裝置，在電漿蝕刻單元111，進行步驟S1~S3之電漿蝕刻，之後，將晶圓W搬送至電漿蝕刻單元112，進行步驟S4~S6之電漿蝕刻，諸如此般，以不同的電漿蝕刻單元111~114連續進行蝕刻。
關於第2實施形態之處理參數的修正方法，不僅適用於電漿蝕刻裝置或電漿CVD(化學氣相沉積)裝置、電漿灰化裝置等各種電漿處理裝置。亦可應用於塗佈、顯影裝置及縱型熱處理裝置等等。
W‧‧‧晶圓
1‧‧‧真空容器
8‧‧‧段部
11‧‧‧絕緣構件
12‧‧‧閘門
13‧‧‧搬入出口
14‧‧‧排氣埠
15‧‧‧壓力調整部
16‧‧‧排氣管
17‧‧‧真空泵
2‧‧‧載置台
20‧‧‧載置部
21‧‧‧對焦環
22‧‧‧靜電夾頭
231‧‧‧冷媒傳導路
232‧‧‧冷媒供給路
233‧‧‧冷媒排出路
31‧‧‧第1高頻電源(；高頻電源部)
32‧‧‧第2高頻電源(；高頻電源部)
310‧‧‧整合電路
320‧‧‧整合電路
4‧‧‧蓮蓬頭
40‧‧‧上部電極
41‧‧‧吐出口
42‧‧‧氣體供給系統
43‧‧‧氣體供給路
44‧‧‧緩衝室
45‧‧‧冷卻器
46‧‧‧加熱器
47‧‧‧溫度調整機構
5‧‧‧控制部
51‧‧‧CPU(Central Processing Unit)
52‧‧‧程式儲存部
53‧‧‧程式
53a‧‧‧製程用程式
54‧‧‧修正值設定部
541‧‧‧輸入畫面
55‧‧‧記憶部(修正值記憶部)
551‧‧‧參數修正值表(；修正值表)
552‧‧‧參數修正值表(；修正值表)
56‧‧‧配方記憶部
57‧‧‧工作記憶體
100‧‧‧FOUP
101‧‧‧載置台
102‧‧‧載入模組
103‧‧‧搬送臂
104‧‧‧載入鎖定模組
105‧‧‧真空搬送室
106‧‧‧搬送臂
111、112、113、114‧‧‧電漿蝕刻單元
K1‧‧‧步驟
K2‧‧‧步驟
K3‧‧‧步驟
K4‧‧‧步驟
圖1係顯示有關本發明實施形態之電漿蝕刻裝置之結構的縱剖面圖。
圖2係顯示上述電漿蝕刻裝置之電氣結構的方塊圖。
圖3係顯示運轉上述電漿蝕刻裝置時，使用的配方中所設定之處理參數之一例。
圖4係用以修正上述處理參數的修正值表。
圖5係顯示上述電漿蝕刻裝置之動作流程的流程圖。
圖6係顯示設置於上述電漿蝕刻裝置之加熱器之溫度設定值的經時變化的說明圖。
圖7係顯示上述電漿蝕刻裝置對光阻膜之蝕刻速度的經時變化的說明圖。
圖8係顯示用以確認光阻膜蝕刻速度之經時變化的實驗結果
之說明圖。
圖9係顯示在上述電漿蝕刻裝置處理過晶圓後，上部電極之溫度變化的說明圖。
圖10係顯示改變過加熱器之溫度設定值後上述上部電極之溫度變化的說明圖。
圖11(a)~(c)係第2實施形態之相關背景技術之說明圖。
圖12係第2實施形態之電漿蝕刻裝置之俯視圖。
圖13係顯示第2實施形態之電漿蝕刻裝置之電氣結構之方塊圖。
圖14係於第2實施形態之電漿蝕刻裝置中，用以修正批次間之處理參數的修正值表。
5‧‧‧控制部
15‧‧‧壓力調整部
31‧‧‧高頻電源部
32‧‧‧高頻電源部
42‧‧‧氣體供給系統
47‧‧‧溫度調整機構
51‧‧‧CPU(Central Processing Unit)
52‧‧‧程式儲存部
53‧‧‧程式
54‧‧‧修正值設定部
541‧‧‧輸入畫面
55‧‧‧記憶部
551‧‧‧參數修正值表
56‧‧‧配方記憶部
57‧‧‧工作記憶體
Claims (6)
- 一種電漿處理裝置，係將基板載置於設在真空容器內並可兼用作第1電極的載置台，於該第1電極與第2電極之間施加高頻電力，將處理氣體電漿化，藉由所得之電漿而對基板進行電漿處理之平行平板型之電漿處理裝置，其特徵在於：具有溫度調整機構，用以調整該第2電極之溫度；溫度設定部，用以設定電漿處理時之該第2電極之溫度；設定溫度修正部，於開始使用新的第2電極後，隨著使用時間經過，為使該第2電極之設定溫度降低而作修正；溫度控制部，根據由該溫度設定部設定之該第2電極之設定溫度及由該設定溫度修正部修正之該第2電極之修正溫度，輸出用以控制該溫度調整機構之控制信號。
- 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，該設定溫度修正部之結構如下：具備記憶部，該記憶部所記憶之數據資料，係將開始使用新的第2電極後的電漿處理之累計時間或基板之處理片數，與第2電極之設定溫度的修正值加以相對應之修正數據資料；由該記憶部讀取因應該電漿處理之累計時間或基板處理片數之該設定溫度的修正值，以修正設定於該溫度設定部之設定溫度。
- 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置，其中，該設定溫度修正部具有輸入畫面，用以輸入開始使用新的第2電極後電漿處理之累計時間或基板之處理片數，以及第2電極之設定溫度的修正值。
- 一種電漿處理方法，使用平行平板型之電漿處理裝置，將基板載置於設在真空容器內並可兼用作第1電極的載置台，於該第1電極與第2電極之 間施加高頻電力，將處理氣體電漿化，而對基板進行電漿處理之方法，其特徵在於：包括設定電漿處理時之該第2電極之溫度的步驟；於開始使用新的第2電極後，隨著使用時間經過，為使該步驟中所設定之第2電極之設定溫度降低而作修正的步驟；根據該步驟所修正之第2電極之設定溫度，控制溫度調整機構的步驟，該溫度調整機構係用以調整該第2電極之溫度。
- 如申請專利範圍第4項之電漿處理方法，其中，修正第2電極之設定溫度的步驟，係根據如下之修正數據資料來進行：將開始使用新的第2電極後的電漿處理之累計時間或基板之處理片數，與第2電極之設定溫度的修正值加以相對應之修正數據資料。
- 一種記憶媒體，記憶用於平行平板型之電漿處理裝置之電腦程式，該電漿處理裝置係將基板載置於設在真空容器內並可兼用作第1電極的載置台，於該第1電極與第2電極之間施加高頻電力，將處理氣體電漿化，藉由所得之電漿而對基板進行電漿處理；該記憶媒體之特徵在於：該電腦程式中設有步驟群，用以執行如申請專利範圍第4或5項之電漿處理方法。
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