JP6525751B2 - 温度制御方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
まず、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置1の構成の一例について、図1を参照しながら説明する。図1に示すように、本実施形態では、プラズマ処理装置1の一例として容量結合型プラズマエッチング装置を挙げて説明する。
次に、本実施形態に係る温度制御を行うための高周波電力と入熱量との関係を示す関係式について、図2のグラフを参照しながら説明する。図2は、高周波電力と入熱量との関係を示す関係式を図示したグラフの一例を示す。高周波電力と入熱量との関係を示す関係式を図示したグラフの作成は以下の手順で行われる。
本実施形態にかかる温度制御方法では、ブラインとヒータ75との温度差を確保するために、ヒータ75の出力値を変更させる。本実施形態にかかる温度制御処理の一例について、図3のフローチャートを参照しながら説明する。
・ミドル部の温度制御
(1)センター部の温度(C)が、ブラインの温度よりも20℃〜30℃高い場合
ミドル部の温度(M:Middle Temp.)は、センター部の温度(C:Center Temp.)よりも0℃〜20℃高い温度に制御
(2)センター部の温度(C)が、ブラインの温度よりも30℃〜40℃高い場合
ミドル部の温度(M)は、センター部の温度(C)よりも0℃〜20℃高い温度に制御(3)センター部の温度(C)が、ブラインの温度よりも40℃〜50℃高い場合
ミドル部の温度(M)は、センター部の温度(C)よりも0℃〜20℃高い温度に制御(4)センター部の温度(C)が、ブラインの温度よりも50℃〜60℃高い場合
ミドル部の温度(M)は、センター部の温度(C)よりも0℃〜20℃高い温度に制御(6)センター部の温度(C)が、ブラインの温度よりも60℃〜70℃高い場合
ミドル部の温度(M)は、センター部の温度(C)よりも0℃〜10℃高い温度に制御(7)センター部の温度(C)が、ブラインの温度よりも70℃高い場合
ミドル部の温度(M)は、センター部の温度(C)と同じ温度に制御
・エッジ部の温度制御(Edge Temp.)
上記(1)〜(7)のいずれの場合においても、以下の式に基づきエッジ部の温度(E)が制御される。
・ベリーエッジ部の温度制御
(1)センター部の温度(C)が、ブラインの温度よりも20℃〜30℃高い場合
ベリーエッジ部の温度(VE: Very Edge Temp.)は、ミドル部の温度(M)と同じ温度に制御
(2)センター部の温度(C)が、ブラインの温度よりも30℃〜40℃高い場合
ベリーエッジ部の温度(VE)は、ミドル部の温度(M)よりも0℃〜10℃高い温度に制御
(3)センター部の温度(C)が、ブラインの温度よりも40℃〜50℃高い場合
ベリーエッジ部の温度(VE)は、ミドル部の温度(M)よりも0℃〜20℃高い温度に制御
(4)センター部の温度(C)が、ブラインの温度よりも50℃〜60℃高い場合
ベリーエッジ部の温度(VE)は、ミドル部の温度(M)よりも0℃〜20℃高い温度に制御
(6)センター部の温度(C)が、ブラインの温度よりも60℃〜70℃高い場合
ベリーエッジ部の温度(VE)は、ミドル部の温度(M)よりも0℃〜10℃高い温度に制御
(7)センター部の温度(C)が、ブラインの温度よりも70℃高い場合
ベリーエッジ部の温度(VE)は、ミドル部の温度(M)と同じ温度に制御
・フォーカスリングの温度制御(Focus Ring Temp.)
ブラインの温度よりも20℃以上高い温度であって最大値が120℃になるように制御
制御部50は、センター部〜ベリーエッジ部のヒータ75a〜75dとブラインとの温度差を70℃以下に制御する。
(入熱量との関係を示すグラフの他の例)
最後に、入熱量との関係を示す関係式を図示したグラフの他の例について説明する。図9は、高周波電力HF,LFの合計電力値とプラズマからの入熱量との関係式を図示したグラフの他の例を示す。図2は、載置台12のセンター部〜ベリーエッジ部に対する入熱量を同じとして、関係式y2により高周波電力HF,LFの合計電力値と入熱量との関係を示す。これに対して、図9は、載置台12のセンター部からエッジ部に対する入熱量を同じとして、関係式y2により高周波電力HF,LFの合計電力値と入熱量との関係を示す。ベリーエッジ部に対しては、関係式y3により高周波電力HF,LFの合計電力値と入熱量の関係が示される。これにより、ブラインの冷媒管70の位置によりセンター部〜エッジ部へのプラズマからの入熱量よりもベリーエッジ部への入熱量が高くなる場合を考慮してヒータ75の温度制御をより精度よく行うことができる。
10:チャンバ
12:載置台(下部電極)
18:フォーカスリング
28:排気装置
31:第1高周波電力
32:第2高周波電力
38:ガスシャワーヘッド(上部電極)
40:静電チャック
44:交流電源
47:給電線
50:制御部
62:ガス供給源
70:冷媒管
71:チラーユニット
75:ヒータ
77:温度センサ
Claims (8)
- プラズマ処理装置内にて基板を載置する載置台の温度制御方法であって、
前記プラズマ処理装置内には前記載置台を冷却する冷却機構及び該載置台を加熱する第1の加熱機構を含む温度調整機構が設けられ、
予め測定により求めた、前記プラズマ処理装置内に印加される高周波電力と前記載置台への入熱量との関係を示す第1の関係情報であって、記録部に記録された、データテーブルに基づき所定のプロセスにて印加される高周波電力に対する第1の入熱量を算出し、
予め、前記冷却機構と前記第1の加熱機構との設定温度の差分の制御許容範囲を入熱量に応じて段階的に設定し前記記録部に記憶した、オペレーションマップに基づき、前記冷却機構と前記第1の加熱機構との設定温度の差分が前記第1の入熱量に応じた制御許容範囲内の温度になるように前記第1の加熱機構及び前記冷却機構の少なくともいずれかの温度を制御する、
載置台の温度制御方法。 - 前記第1の加熱機構は、前記載置台の面内を複数のゾーンに分けてゾーン毎に加熱することが可能であり、
前記記録部には、前記冷却機構と前記第1の加熱機構との設定温度の差分の制御許容範囲を入熱量に応じてゾーン毎に段階的に設定したオペレーションマップが記録され、
前記オペレーションマップに基づき、前記複数のゾーンのそれぞれに対して、前記第1の入熱量に応じた制御許容範囲内の温度になるように前記第1の加熱機構の各ゾーンの温度及び前記冷却機構の少なくともいずれかの温度を制御する、
請求項1に記載の載置台の温度制御方法。 - 前記温度調整機構は、前記載置台の周囲を囲むフォーカスリングを加熱する第2の加熱機構を含み、
前記記録部には、前記プラズマ処理装置内に印加される高周波電力と前記フォーカスリングへの入熱量との関係を示す第2の関係情報を測定により求めたデータテーブルが記録され、
前記データテーブルに基づき、所定のプロセスにて印加される高周波電力に対する第2の入熱量を算出し、
前記オペレーションマップに基づき、前記冷却機構と前記第2の加熱機構との設定温度の差分が前記第2の入熱量に応じた制御許容範囲内の温度になるように前記第2の加熱機構及び前記冷却機構の少なくともいずれかの温度を制御する、
請求項1又は2に記載の載置台の温度制御方法。 - 前記第1の加熱機構及び前記冷却機構との温度の差分が、70℃以下になるように、前記第1の加熱機構及び前記冷却機構の少なくともいずれかの温度を制御する、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の載置台の温度制御方法。 - 前記第1の加熱機構の最も外側のゾーンと最も内側のゾーンとの温度の差分が、30℃以下になるように、前記第1の加熱機構の各ゾーンの温度を制御する、
請求項2〜4のいずれか一項に記載の載置台の温度制御方法。 - 前記第1の加熱機構は、前記載置台の面内を該載置台の内側から外側に向けてセンター部、ミドル部、エッジ部及びベリーエッジ部の4ゾーンに分けてゾーン毎に加熱し、
前記第1の加熱機構のエッジ部の温度が、(3×ミドル部の温度+ベリーエッジ部の温度)/4で示される温度になるように、前記第1の加熱機構のエッジ部の温度を制御する、
請求項2〜5のいずれか一項に記載の載置台の温度制御方法。 - 前記オペレーションマップに基づき、前記冷却機構と前記第2の加熱機構との設定温度の差分の下限値が前記第2の入熱量に応じた制御許容範囲内の温度になり、かつ、該差分の最大値が120℃を超えないように前記第2の加熱機構及び前記冷却機構の少なくともいずれかの温度を制御する、
請求項3に記載の載置台の温度制御方法。 - 基板を載置する載置台の温度制御を行う制御部を有するプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ処理装置内には前記載置台を冷却する冷却機構及び該載置台を加熱する第1の加熱機構を含む温度調整機構が設けられ、
前記制御部は、
予め測定により求めた、前記プラズマ処理装置内に印加される高周波電力と前記載置台への入熱量との関係を示す第1の関係情報であって、記録部に記録された、データテーブルに基づき所定のプロセスにて印加される高周波電力に対する第1の入熱量を算出し、
予め、前記冷却機構と前記第1の加熱機構との設定温度の差分の制御許容範囲を入熱量に応じて段階的に設定し前記記録部に記憶した、オペレーションマップに基づき、前記冷却機構と前記第1の加熱機構との設定温度の差分が前記第1の入熱量に応じた制御許容範囲内の温度になるように前記第1の加熱機構及び前記冷却機構の少なくともいずれかの温度を制御する、
プラズマ処理装置。
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