JP2019186334A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図1に示されるように、プラズマ処理装置の一例は、容量結合型のプラズマ処理装置10である。プラズマ処理装置10は、チャンバ本体12を備える。チャンバ本体12は、略円筒形状を有する。チャンバ本体12は、その内部空間をチャンバ12cとして提供する。チャンバ本体12は、例えばアルミニウムから構成される。チャンバ本体12は接地電位に接続される。チャンバ本体12の内壁面、即ち、チャンバ12cを画成する壁面には、耐プラズマ性を有する膜が形成される。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜、又は、酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。また、チャンバ本体12の側壁には通路12gが形成される。基板Wがチャンバ12cに搬入されるとき、また、基板Wがチャンバ12cから搬出されるときに、基板Wは通路12gを通過する。この通路12gの開閉のために、ゲートバルブ14がチャンバ本体12の側壁に沿って設けられる。
[静電チャックへの供給電圧]
主制御部MCは、第1直流電源22を制御するように構成される。主制御部MCは、第1直流電源22を制御することにより、静電チャック20の電極22aに供給される電圧Vを制御する。これにより、主制御部MCは、静電チャック20の静電引力を制御する。静電チャック20の電極22aへ供給される電圧が高いほど、静電引力は大きくなる。したがって、静電チャック20の電極22aへ供給される電圧が高いほど、静電チャック20への吸着力が大きくなる。
V=α・f(|Vdc|)+β・f(P)
ここで、f(|Vdc|)は第1関数であり、Vdcは自己バイアス電圧である。f(P)は第2関数であり、Pは伝熱ガスの圧力である。α、βは定数である。主制御部MCは、上記の結合で得られた電圧Vを、静電チャック20に印加するように第1直流電源22を制御する。
主制御部MCは、静電チャック20に保持された基板Wの温度に基づいて、第1直流電源22による電圧印加タイミングを制御するように構成される。主制御部MCは、温度測定器80によって検出された基板Wの温度を取得し、制御に用いる。
主制御部MCは、伝熱ガスの圧力が所定の伝熱ガス閾値以下となるように、ガス供給機構24をさらに制御してもよい。伝熱ガス閾値は、伝熱ガスの最大圧力を定義する値であり、予め定められる。最大圧力が設定されることで、基板Wに想定以上の離間力が作用することを回避する。
[伝熱ガスの圧力供給]
主制御部MCは、一例として、伝熱ガスの圧力が時間経過とともに増大するようにガス供給機構をさらに制御する。主制御部MCは、レシピデータの目標圧力に徐々に近づくように伝熱ガスの圧力を増大させる。目標圧力は、予め伝熱ガス閾値以下に設定されてもよい。主制御部MCは、例えば、目標圧力に到達するまでのいくつかの圧力を中間目標圧力に設定し、所定時間間隔で中間目標圧力を達成するように段階的に圧力を制御する。あるいは、主制御部MCは、圧力の増加最大値を設定し、増加最大値を超えない範囲で、レシピデータに近づけるようにしてもよい。
主制御部MCは、静電チャック20に保持された基板Wの温度に基づいて、ガス供給機構24による伝熱ガスの供給タイミングを制御するように構成される。主制御部MCは、温度測定器80によって検出された基板Wの温度を取得し、制御に用いる。
図4は、基板温度の時間依存性を示すグラフである。図4に示される基板温度T1は、高周波印加前における基板温度である。つまり、基板温度T1は、プラズマ生成前の基板温度である。基板温度T3は、レシピデータで定義された目標温度である。時刻t1は、高周波が印加されたタイミングである。時刻t5においてプラズマ処理が終了する。
図5は、一実施形態に係るプラズマ処理方法を示すフローチャートである。図5に示されるフローチャートは、主制御部MCによって実行される。
近年のプロセス条件の多様化に伴い、高い高周波電力で基板Wをプラズマ処理する場合がある。高周波電力が高くなるほどプラズマからの入熱は大きくなるため、基板Wの温度上昇を抑制するためには伝熱ガスをより多く供給する必要がある。このため、静電チャック20の静電引力を大きく設定し、伝熱ガスの圧力は基板温度に応じて変動させることが考えられる。しかしながら、静電チャック20の静電引力を大きく設定しすぎると、熱膨張した基板Wが静電チャック20の表面を研磨するおそれがある。研磨により静電チャック20の表面状態が変化した場合、基板Wと静電チャックとの実質的な接触面積が変化する。その結果、熱伝達率が変化するため、伝熱ガスの冷却効率が変化する。このため、静電チャック20の表面状態の変化は、プロセス処理の安定性に影響を与えるおそれがある。
Claims (8)
- チャンバを提供するチャンバ本体と、
前記チャンバ内に設けられ、静電チャックを有するステージと、
前記静電チャックの上面に伝熱ガスを供給するように構成されたガス供給機構と、
前記静電チャックに電圧を印加するように構成された直流電源と、
前記チャンバ内のガスのプラズマを生成するための高周波を前記チャンバ内に設けられた電極に供給するように構成された高周波電源と、
前記直流電源を制御するように構成されたコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、プラズマに応じて発生する自己バイアス電圧の絶対値が大きくなるほど小さい値を出力する第1関数の出力と、前記ガス供給機構により前記静電チャックの上面に供給される前記伝熱ガスの圧力が大きくなるほど大きい値を出力する第2関数の出力と、を結合させて導出される電圧を、前記静電チャックに印加するように前記直流電源を制御する、
プラズマ処理装置。 - 前記静電チャックに保持された被加工物の温度、又は、前記被加工物の温度と相関のある温度を検出する検出器を備え、
前記コントローラは、前記検出器により検出された温度に基づいて、前記直流電源による電圧印加タイミングを制御する、請求項1に記載のプラズマ処理装置。 - 前記コントローラは、前記高周波電源により前記電極に前記高周波が印加された後であって、前記検出器により検出された温度が予め定められた温度閾値以上となる第1タイミング、前記被加工物の温度が予め定められた温度閾値以上となる予想時間が経過した第2タイミング、又は、前記第1タイミング及び前記第2タイミングの何れか早い方のタイミングになったときに、前記静電チャックへの電圧の印加が開始されるように前記直流電源を制御する、請求項2に記載のプラズマ処理装置。
- 前記コントローラは、前記直流電源による電圧印加と同じタイミングで又は予め定められた時間経過後に前記伝熱ガスの供給が開始されるように、前記ガス供給機構をさらに制御する、請求項3に記載のプラズマ処理装置。
- 前記コントローラは、前記高周波電源により前記電極に前記高周波が印加された後であって、かつ、前記直流電源による電圧印加が開始された後において、前記検出器により検出された温度が予め定められた温度閾値以上となる第3タイミング、前記被加工物の温度が予め定められた温度閾値以上となる予想時間が経過した第4タイミング、又は、前記第3タイミング及び前記第4タイミングの何れか早い方のタイミングになったときに、前記伝熱ガスの供給が開始されるように前記ガス供給機構をさらに制御する、請求項2に記載のプラズマ処理装置。
- 前記コントローラは、前記伝熱ガスの圧力が時間経過とともに増大するように前記ガス供給機構をさらに制御する、請求項1〜5の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記コントローラは、前記伝熱ガスの圧力が所定の伝熱ガス閾値以下となるように前記ガス供給機構をさらに制御する、請求項1〜6の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
- プラズマ処理装置のプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
チャンバを提供するチャンバ本体と、
前記チャンバ内に設けられ、静電チャックを有するステージと、
前記静電チャックの上面に伝熱ガスを供給するように構成されたガス供給機構と、
前記静電チャックに電圧を印加するように構成された直流電源と、
前記チャンバ内のガスのプラズマを生成するための高周波を前記チャンバ内に設けられた電極に供給するように構成された高周波電源と、
を備え、
プラズマに応じて発生する自己バイアス電圧の絶対値が大きくなるほど小さい値を出力する第1関数の出力と、前記ガス供給機構により前記静電チャックの上面に供給される前記伝熱ガスの圧力が大きくなるほど大きい値を出力する第2関数の出力と、を結合させて、前記静電チャックに印加される電圧を決定する工程と、
前記決定する工程にて決定された電圧を前記静電チャックに印加する工程と、
を有する、プラズマ処理方法。
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