TWI646569B - 電漿處理裝置及電漿處理裝置之運轉方法 - Google Patents
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Abstract
在從至少2個高頻電源將參與電漿的高頻電
力分別供給到上部電極及/或下部電極之方式的電漿處理裝置中，確實地檢測反射波的變動而防止異常放電的發生於未然。
臨界值設定部(123)，係在來自第2高
頻電源部(75)之高頻的供給穩定後，於時刻(T3)而在第1高頻電源部(65)及第2高頻電源部(75)中，與遮斷用臨界值的準位一起切換至相對低的準位。該遮斷用臨界值之相對低的準位，係在第1高頻電源部(65)及第2高頻電源部(75)中，同時於相同的時間(從時刻T3至T4)繼續進行。於時刻(T4)，由第1高頻電源部(65)開始增加第1次的電力供給時，臨界值設定部(123)重新設定遮斷用臨界值，並分別拉起至相對高的準位。該相對高的準位，係在第1高頻電源部(65)及第2高頻電源部(75)，同時於相同的時間(從時刻T4至T6)繼續進行。
Description
本發明是有關藉由高頻電力來使處理氣體電漿化，藉由該電漿來對被處理體實施蝕刻等的處理之電漿處理裝置及其運轉方法。
在半導體裝置或液晶顯示裝置所代表之平板顯示器(FPD)等的製造工程中，係利用對半導體晶圓或玻璃基板等的被處理體實施蝕刻處理的電漿蝕刻裝置、或實施成膜處理的電漿CVD裝置等的電漿處理裝置等。
已知例如對平行平板型的電極供給高頻電力，藉由形成於該電極間的電容耦合電漿來進行被處理體的蝕刻之蝕刻裝置中，係在上下對向設置之電極的一方側，連接電漿形成用(以下稱為「源極用」)的高頻電源者。在像這樣的蝕刻處理裝置起動時，係藉由從高頻電源對電極供給高頻電力，在平行平板型的電極間形成電漿。此時若在短時間供給大電力，則例如設於高頻電源與電極之間的整合電路的匹配未能取得，會發生從電極側朝向高頻電源的反射波。該反射波是成為形成穩定之電漿時的障
礙，亦會成為異常放電的前兆。因此，提出一種藉由將來自高頻電源的電力供給分割成複數階段而慢慢地供給電力，來縮小起動時所發生之反射波電力的軟起動控制(例如參照專利文獻1)。
又，在電漿處理裝置中，亦有因其他各種因素而發生異常放電。當異常放電發生時，會造成零件之損傷或元件之破壞等的不良影響。於是，提出了一種在對上部電極或下部電極之任一供給高頻電力之1頻率方式的電漿處理裝置中，藉由比較反射波電力與臨界值來檢測異常放電，若檢測出異常放電時，以預定的時間幅遮斷控制高頻電源的技術(例如參照專利文獻2)。
[專利文獻1]日本特開2010-135422號公報
[專利文獻2]國際公開WO2009/118920號公報
電漿處理裝置之異常放電的發生，係可藉由監視從電極側朝高頻電源之反射波的變動來進行檢測。但，例如在監視以反射波的變化率為指標的方法中，雖能夠檢測反射波急遽變動的情形，但無法檢測反射波緩慢發生變動的情形，進而導致異常放電的情形。
又，上述專利文獻2的提案內容，係以1頻率方式的電漿處理裝置為前提，因此，並未考慮到適用於從2個高頻電源分別將參與電漿之高頻電力供給到電極之2頻率方式的電漿處理裝置。
因此，本發明之目的，係在從至少2個高頻電源分別將參與電漿之高頻電力供給到上部電極及/或下部電極之方式的電漿處理裝置中，確實地檢測反射波的變動而防止異常放電之發生於未然。
本發明之電漿處理裝置，係具備：處理容器，收容被處理體；複數個高頻電源，輸出參與前述處理容器內所生成之電漿的高頻；複數個反射波檢測部，分別檢測朝向前述複數個高頻電源的反射波；電力控制部，控制前述複數個高頻電源之輸出；遮斷控制部，在前述複數個高頻電源之任一中的反射波之檢測值超過對各高頻電源預先設定的遮斷用臨界值時，遮斷對所有前述複數個高頻電源高頻的供給；及臨界值設定部，在前述複數個高頻電源之任一中，於開始供給高頻的時序或使輸出變化的時序，將所有前述遮斷用臨界值設定成相對高的準位，並在對所有前述複數個高頻電源高頻之供給穩定後將所有前述遮斷用臨界值切換成相對低的準位。
本發明之電漿處理裝置，作為前述複數個高頻電源，至少具有：第1高頻電源；及第2高頻電源，輸
出與前述第1高頻電源不同頻率之高頻；作為前述複數個反射波檢測部，具有：第1反射波檢測部，檢測朝向前述第1高頻電源的反射波；及第2反射波檢測部，檢測朝向前述第2高頻電源的反射波，前述遮斷控制部，係前述第1高頻電源之反射波的檢測值或前述第2高頻電源之反射波的檢測值的任一方超過了分別預先設定的遮斷用臨界值時，對前述第1高頻電源及前述第2高頻電源兩者之高頻的供給進行遮斷，前述臨界值設定部係亦可為在前述第1高頻電源或前述第2高頻電源的任一方中，於開始供給高頻的時序或使輸出變化的時序，與前述遮斷用臨界值一起設定成相對高的準位，在來自前述第1高頻電源及前述第2高頻電源之高頻的供給穩定後，與前述遮斷用臨界值之準位一起切換成相對低的準位者。
本發明之電漿處理裝置，係在使前述電漿升起的過程中，前述電力控制部亦可進行分別使來自前述第1高頻電源及前述第2高頻電源之高頻的輸出逐步增加的軟起動控制。
在本發明之電漿處理裝置中，前述電力控制部係亦可為在前述第1反射波檢測部之反射波的檢測值及前述第2反射波檢測部之反射波的檢測值分別形成預先設定的升起用臨界值以下後，以使來自前述第1高頻電源的高頻之輸出增加的方式來予以控制者。
在本發明之電漿處理裝置中，前述臨界值設定部係亦可為在前述第1反射波檢測部之反射波的檢測值
及前述第2反射波檢測部之反射波的檢測值分別形成預先設定的升起用臨界值以下後，直至使來自前述第1高頻電源的高頻之輸出增加為止，將前述遮斷用臨界值設定為前述相對低的準位者。
在本發明之電漿處理裝置中，前述電力控制部係亦可為在前述第1反射波檢測部之反射波的檢測值及前述第2反射波檢測部之反射波的檢測值分別形成預先設定的升起用臨界值以下後，以使來自前述第2高頻電源的高頻之輸出增加的方式來予以控制者。
在本發明之電漿處理裝置中，前述臨界值設定部係亦可為在前述第1反射波檢測部之反射波的檢測值及前述第2反射波檢測部之反射波的檢測值形成預先設定的升起用臨界值以下後，直至使來自前述第2高頻電源的高頻之輸出增加為止，將前述遮斷用臨界值設定為前述相對低的準位者。
本發明之電漿處理裝置，係前述相對高之準位的遮斷用臨界值亦可為從前述第1高頻電源或第2高頻電源分別輸出之額定電力值的25%以上。
本發明之電漿處理裝置，係前述相對低之準位的遮斷用臨界值亦可為從前述第1高頻電源或第2高頻電源分別輸出之額定電力值的5%以下。
本發明之電漿處理裝置，係對前述第1高頻電源或第2高頻電源分別設定之前述遮斷用臨界值之前述相對低之準位的設定期間亦可相同。
本發明之電漿處理裝置，係對前述第1高頻電源或第2高頻電源分別設定之前述遮斷用臨界值之前述相對高之準位的設定期間亦可相同。
本發明之電漿處理裝置的運轉方法，係具備：處理容器，收容被處理體；複數個高頻電源，輸出參與前述處理容器內所生成之電漿的高頻；複數個反射波檢測部，分別檢測朝向前述複數個高頻電源的反射波；電力控制部，控制前述複數個高頻電源之輸出；及遮斷控制部，前述複數個高頻電源之任一中的反射波之檢測值超過了對各高頻電源預先設定的遮斷用臨界值時，對所有前述複數個高頻電源高頻的供給進行遮斷，使電漿在前述處理容器生成而處理被處理體之電漿處理裝置的運轉方法。
本發明之電漿處理裝置的運轉方法，係在前述複數個高頻電源的任一，亦可包含：於開始供給高頻的時序或使輸出變化的時序，將所有前述遮斷用臨界值設定成相對高之準位的步驟；及對所有前述複數個高頻電源高頻的供給穩定後將所有前述遮斷用臨界值切換成相對低之準位的步驟。
本發明之電漿處理裝置的運轉方法，係在使前述高頻的輸出變化時，亦可包含：測量朝向前述複數個高頻電源的反射波之電力值的工程；判斷包含使高頻之輸出變化之一個高頻電源的所有高頻電源之反射波的檢測值是否為預先設定之臨界值以下的工程；及在前述所有高頻電源之反射波的檢測值成為預先設定的臨界值以下後，使
前述一個高頻電源之輸出變化的工程。
根據本發明，藉由在複數個高頻電源的任一，於開始供給高頻或使其變化的時序，將所有遮斷用臨界值設定成相對高之準位，並對所有複數個高頻電源高頻的供給穩定後將所有遮斷用臨界值切換成相對低之準位，能夠確實檢測反射波的變動並防止異常放電發生於未然。
1‧‧‧處理容器
1a‧‧‧底壁
1b‧‧‧側壁
1c‧‧‧蓋體
11‧‧‧基座
12‧‧‧基材
13，14‧‧‧密封構件
15‧‧‧絕緣構件
31‧‧‧噴頭
33‧‧‧氣體擴散空間
35‧‧‧氣體吐出孔
37‧‧‧氣體導入口
39‧‧‧處理氣體供給管
41‧‧‧閥
43‧‧‧質流控制器
45‧‧‧氣體供給源
51‧‧‧排氣用開口
53‧‧‧排氣管
53a‧‧‧凸緣部
55‧‧‧APC閥
57‧‧‧排氣裝置
61‧‧‧供電線
63‧‧‧匹配箱(M.B.)
65‧‧‧第1高頻電源部
71‧‧‧供電線
73‧‧‧匹配箱(M.B.)
75‧‧‧第2高頻電源部
100‧‧‧電漿蝕刻裝置
[圖1]模式地表示本發明之一實施形態之電漿蝕刻裝置之構成的剖面圖。
[圖2]表示本發明之一實施形態之電漿蝕刻裝置之控制部之硬體構成的方塊圖。
[圖3]表示圖2之模組控制器之硬體構成的方塊圖。
[圖4]對2個之高頻電源部的構成與模組控制器之功能構成的關係進行說明的方塊圖。
[圖5]表示本發明之實施形態之電漿處理裝置之運轉方法之一例的時序圖。
[圖6]表示本發明之實施形態之電漿處理裝置之運轉方法之順序之一例的流程圖。
以下，參照圖面來詳細說明關於本發明之實施形態。
圖1係表示作為本發明之處理裝置之第1實施形態之電漿蝕刻裝置之概略構成的剖面圖。如圖1所示，電漿蝕刻裝置100，係構成為對被處理體例如FPD用玻璃基板(以下僅記述為「基板」)S進行蝕刻之電容耦合型平行平板型電漿蝕刻裝置。另外，FPD舉例有液晶顯示器(LCD)、電致發光(Electro Luminescence；EL)顯示器、電漿顯示器面板(PDP)等。
該電漿蝕刻裝置100，係具有由內側經陽極氧化處理(耐酸鋁處理)之鋁所構成而形成為方筒狀的處理容器1。處理容器1之本體(容器本體)，係由底壁1a、4個側壁1b(僅圖示2個)而構成。又，處理容器1之本體的上部接合有蓋體1c。雖省略圖示，但在側壁1b設有基板搬送用開口與密封基板搬送用開口之閘閥。此外，處理容器1為接地。
蓋體1c係藉由未圖示之開關機構而構成為可相對於側壁1b進行開關。在關閉蓋體1c的狀態下，蓋體1c與各側壁1b之接合部份係以O形環3來密封，而維持處理容器1內的氣密性。
在處理容器1內的底部配置有框狀之絕緣構件10。在絕緣構件10上，設有可載置基板S之載置台的
基座11。亦為下部電極之基座11係具備有基材12。基材12係由例如鋁或不鏽鋼(SUS)等導電性材料而形成。基材12被配置於絕緣構件10上，在兩構件的接合部份配備有O形環等密封構件13以維持氣密性。絕緣構件10與處理容器1之底壁1a之間亦藉由O形環等密封構件14來維持氣密性。基材12之側部外周係被絕緣構件15圍繞。藉此，便可確保基座11側面的絕緣性，而防止電漿處理時的異常放電。
在基座11的上方，設有與該基座11呈平行且對向而具有上部電極功能之噴頭31。噴頭31係被支撐於處理容器1之上部的蓋體1c。噴頭31係中空狀，其內部設有氣體擴散空間33。又，在噴頭31的下面(與基座11的相對面)，形成有吐出處理氣體之複數個氣體吐出孔35。該噴頭31，係與基座11一同構成一對平行平板電極。
在噴頭31之上部中央附近設有氣體導入口37。該氣體導入口37連接有處理氣體供給管39。在該處理氣體供給管39中，係經由2個閥41，41及質流控制器(MFC)43，而連接有供給蝕刻用處理氣體之氣體供給源45。處理氣體除了例如鹵素系氣體或O2氣體以外，可使用Ar氣體等稀有氣體等。
在處理容器1內的底壁1a，形成有貫穿於複數個部位(例如8個地方)之排氣用開口51。在各排氣用開口51連接有排氣管53。排氣管53係其端部具有凸
緣部53a，而在該凸緣部53a與底壁1a之間介設有O形環(省略圖示)之狀態下被加以固定。在排氣管53，設有APC閥55，且排氣管53係與排氣裝置57連接。排氣裝置57係具備例如渦輪分子泵等真空泵，藉此便能夠將處理容器1內抽真空至預定的減壓環境。
在噴頭31中，連接有供電線61。該供電線61係經由匹配箱(M.B.)63連接有電漿形成用(源極用)的第1高頻電源65。藉此，便能夠從第1高頻電源部65將例如13.56MHz之高頻電力供應至作為上部電極的噴頭31。
在基座11之基材12，連接有供電線71。該供電線71係經由匹配箱(M.B.)73連接有偏壓用之第2高頻電源部75。藉此，便能夠從第2高頻電源部75將例如3.2MHz之高頻電力供應至作為下部電極的基座11。此外，供電線71係經由形成於底壁1a之作為貫穿開口部的供電用開口77而被導入至處理容器1內。
在匹配箱(M.B.)63內，設有一端側經由例如同軸纜線而與第1高頻電源部65連接的匹配電路(省略圖示)，該匹配電路之另一端側係連接於作為上部電極的噴頭31。匹配電路，係配合電漿的阻抗來進行負荷(電漿)與第1高頻電源部65之間的阻抗調整(匹配)，達成使電漿蝕刻裝置100之電路內所發生的反射波衰減的任務。
在匹配箱(M.B.)73內，設有一端側經由例
如同軸纜線而與第2高頻電源部75連接的匹配電路(省略圖示)，該匹配電路之另一端側係連接於作為下部電極的基座11。匹配電路，係配合電漿的阻抗來進行負荷(電漿)與第2高頻電源部75之間的阻抗調整(匹配)，達成使電漿蝕刻裝置100之電路內所發生的反射波衰減的任務。
電漿蝕刻裝置100之各構成部，係形成為被連接於控制部80而加以控制的構成。參閱圖2，對使本實施形態之電漿蝕刻裝置100包含於該一部份之基板處理系統的控制部80進行說明。圖2係表示控制部80之硬體構成的方塊圖。如圖2所示，控制部80係具備有：裝置控制器(Equipment Controller；以下，有記述為「EC」之情況)81；複數個(在圖2中雖僅圖示2個，但並不限於此)模組控制器(Module Controller；以下，有記述為「MC」之情況)83；及交換集線器(HUB)85，連接EC81與MC83。
EC81係總括複數個MC83而控制基板處理系統整體之動作的主控制部(主控制部)。複數個MC83係各別在EC81的控制下，控制以電漿蝕刻裝置100為首之各模組動作的副控制部(從動控制器)。交換集線器85係因應來自EC81的控制訊號來切換連接於EC81的MC83。
EC81係根據實現對在基板處理系統所執行之基板S之各種處理用的控制程式與記錄有處理條件資料等
的處理程式，將控制訊號發送至各MC83，藉此來控制基板處置系統整體的動作。
控制部80更具備子網路87、DIST(Distribution)板88、及輸出入(以下稱作為I/O)模組89。各MC83係經由子網路87及DIST板88而連接於I/O模組89。
I/O模組89係具有複數個I/O部90。I/O部90係與以電漿蝕刻裝置100為首之各模組的各終端設備連接。雖未圖示，但在I/O部90中設有控制數位訊號、類比訊號及串聯訊號之輸出入用的I/O板。對各終端設備之控制訊號係各別從I/O部90輸出。又，來自各終端設備之輸出訊號係各別被輸出至I/O部90。在電漿蝕刻裝置100中，舉出例如質流控制器(MFC)43、APC閥55、排氣裝置57、2個之匹配箱63，73、2個之高頻電源部(第1高頻電源部65、第2高頻電源部75)等來作為連接於I/O部90的終端設備。
EC81係經由LAN(Local Area Network)91，連接到作為管理設置有基板處理系統之工場整體之製造製程之MES(Manufacturing Execution System)的電腦93。電腦93係與基板處理系統之控制部80合作，而將有關工場之製程的即時資訊反饋至基幹業務系統，且考慮工場整體的負荷等執行有關製程的判斷。電腦93係亦可與例如其他電腦95等資訊處理機構連接。
接下來，參閱圖3，說明MC83之硬體構成的
一例。MC83係具備主控制部101、如鍵盤或滑鼠等之輸入裝置102、如印表機等之輸出裝置103、顯示裝置104、記憶裝置105、外部介面106及將該些裝置彼此連接之匯流排107。主控制部101係具有CPU(中央處理裝置)111、RAM(隨機存取記憶體)112及ROM(唯讀記憶體)113。若記憶裝置105為可記憶資訊者，則不限於任何形態，例如可以是硬碟裝置或光碟裝置。又，記憶裝置105係對於電腦可讀取之記錄媒體115記錄資訊，又可由記錄媒體115讀取資訊。若記錄媒體115為可記錄資訊者，則不限於任何形態，例如可以是硬碟、光碟、快閃記憶體等。記錄媒體115係亦可為記錄本實施形態之電漿蝕刻方法之處理程式的記錄媒體。
在MC83中，CPU111使用RAM112作為工作區並執行儲存於ROM113或記憶裝置105之程式，藉此，能夠在本實施形態之電漿蝕刻裝置100中對基板S執行電漿蝕刻處理。另外，圖2所示之EC81或電腦93，95之硬體構成亦形成為與圖3所示大致相同的構成。
接下來，參閱圖4，對第1高頻電源部65及第2高頻電源部75之構成與MC83之功能構成的關係進行說明。圖4係摘錄表示第1高頻電源部65及第2高頻電源部75之構成與MC83之功能構成之一部份的功能方塊圖。另外，在以下的說明中，MC83之硬體構成係形成為圖3所示之構成者，亦可參閱圖3中的符號。
如圖4所示，MC83係具備電力控制部121、
遮斷控制部122及臨界值設定部123。該些係藉由CPU111使用RAM112作為工作區並執行儲存於ROM113或記憶裝置105之軟體(程式)來予以實現。
第1高頻電源部65，係具備：振盪部131、運算放大部132、電力放大部133及感測部134。在此，振盪部131、運算放大部132及電力放大部133，係構成高頻電源135。
第2高頻電源部75，係具備：振盪部141、運算放大部142、電力放大部143及感測部144。在此，振盪部141、運算放大部142及電力放大部143，係構成高頻電源145。
振盪部131、141，係生成高頻訊號。該高頻訊號之頻率，係可因應供給至電漿負載的高頻來進行設定。
運算放大部132，142，係根據電力控制部121的指令訊號來控制高頻訊號的振幅。
電力放大部133、143，係接收來自運算放大部132、142的輸出訊號，使電力放大。
感測部134、144，係分別檢測從第1高頻電源部65或第2高頻電源部75被送至負荷(電漿)的進行波電力PF及從負荷(電漿)朝向第1高頻電源部65或第2高頻電源部75的反射波電力REF。
感測部134、144，係檢測進行波電力PF及反射波電力REF，而將進行波電力PF的檢測訊號及反射波電力
REF的檢測訊號送至電力控制部121、遮斷控制部122及臨界值設定部123。
電力控制部121係根據預先保存於記憶裝置105之處理程式或參數等，藉由將控制訊號發送至第1高頻電源部65或第2高頻電源部75的振盪部131、141或運算放大部132、142來控制電力供給，以便在電漿蝕刻裝置100進行所期望的電漿蝕刻處理。例如，電力控制部121，係從感測部134、144將進行波電力PF接收為反饋訊號，根據該反饋訊號與電力指令值的偏差來進行反饋控制，第1高頻電源部65或第2高頻電源部75之輸出電力係分別形成為電力指令值來予以控制。在電力控制部121的反饋控制中，將電力指令值與進行波電力PF的差動訊號生成為控制輸出電力的指令訊號，輸入至運算放大部132、142。另一方面，在運算放大部132、142中，亦從振盪部131、141輸入有形成基準的高頻訊號。藉此，運算放大部132、142，係以被供給至負荷(電漿)之電力形成為電力指令值的方式來予以控制。運算放大部132、142的輸出訊號，係由電力放大部133、143形成為預定電力後，分別通過匹配箱63、73被送至噴頭31、基座11。
又，電力控制部121，係接收來自感測部134、144之反射波電力REF的檢測訊號，而根據所需來進行垂下控制，伴隨著反射波電力REF的增加來控制過電流或過電壓進行保護電源。另外，除了對電力指令值控
制輸出電力，亦可藉由對電壓指令值控制輸出電壓來進行電力控制部121的控制。
遮斷控制部122，係接收來自感測部134、144的反射波電力REF的檢測訊號，進行第1高頻電源部65或第2高頻電源部75之高頻電力供給的遮斷處理。具體而言，遮斷控制部122，係對感測部134或感測部144所檢測出的反射波電力REF的檢測訊號與遮斷用臨界值進行比較，任一反射波電力REF的大小超過遮斷用臨界值時，送出使振盪部131及振盪部141兩者動作停止的遮斷指令訊號。藉由使振盪部131及141的動作停止，來暫時停止從第1高頻電源部65及第2高頻電源部75朝向負荷(電漿)的電力供給。另外，作為遮斷控制部122的遮斷控制，係亦可代替停止電力供給而進行使供給的電力量減少的控制。例如，亦可藉由電力控制部121抑制輸出來代替停止振盪部131、141的動作。
臨界值設定部123，係在遮斷控制部122進行遮斷處理時，對所參閱之反射波電力REF的臨界值進行設定。臨界值，係能夠於第1高頻電源部65與第2高頻電源部75分別進行獨立設定。使用於第1高頻電源部65之遮斷控制的遮斷用臨界值，係可設定相對高之準位的臨界值與相對低之準位的臨界值至少2種類。相同地，使用於第2高頻電源部75之遮斷控制的遮斷用臨界值，亦可設定相對高之準位的臨界值與相對低之準位的臨界值至少2種類。
又，臨界值設定部123，係從第1高頻電源部65或第2高頻電源部75，於開始高頻之供給的時序或使輸出變化的時序，將遮斷用臨界值分別設定為相對高的準位。且，臨界值設定部123，係在來自第1高頻電源部65或第2高頻電源部75之高頻電力的供給穩定後，將遮斷用臨界值的準位切換成相對低的準位。在此，所謂高頻電力之供給穩定後的狀態是指匹配箱63、73之阻抗的匹配結束例如由感測部134、144所檢測的反射波電力REF形成為預定臨界值以下(包含0)之情況的意思。又，相對高之準位的遮斷用臨界值，係藉由電漿升起時不可避免所產生的反射波避免進行遮斷控制，因此，例如可設定為從第1高頻電源部65或第2高頻電源部75分別輸出之額定電力值的25%以上，較佳的是25%以上100%以下的範圍內。又，由於相對低之準位的遮斷用臨界值會迅速地對與異常放電相關之可能性的反射波作出對應，因此，可設定為從第1高頻電源部65或第2高頻電源部75分別輸出之額定電力值的5%以下，較佳的是2%以上5%以下的範圍內。
接下來，對上述方式構成之電漿蝕刻裝置100的處理動作進行說明。首先，在未圖示之閘閥為開放的狀態下，經由基板搬送用開口，作為被處理體之基板S藉由未圖示之搬送裝置的夾盤被搬入至處理容器1內而收授至基座11。之後，閘閥被關閉，處理容器1內藉由排氣裝置57被抽真空至預定真空度。
接下來，打開閥41，從氣體供給源45經由處理氣體供給管39、氣體導入口37，將處理氣體導入至噴頭31之氣體擴散空間33。此時，藉由質流控制器43進行處理氣體的流量控制。被導入至氣體擴散空間33之處理氣體會更進一步經由複數個氣體吐出孔35而被均勻地吐出至載置於基座11上的基板S，處理容器1內的壓力會被維持於預定值。
在該情況下，高頻電力係從第1高頻電源部65經由匹配箱63被供給至噴頭31。藉此，在作為上部電極的噴頭31與作為下部電極的基座11之間會產生高頻電場，而使得處理氣體解離並電漿化。藉由該電漿，對基板S施予蝕刻處理。又，在進行電漿處理期間，偏壓用之高頻電力係從第2高頻電源部75經由匹配箱73被供給至基座11。藉此，電漿中的離子會被吸引至基板S。關於來自第1高頻電源部65及第2高頻電源部75之高頻電力供給的控制方法的詳細說明於後述進行。
施予蝕刻處理後，停止來自第1高頻電源部65及第2高頻電源部75之高頻電力的供給，而在停止氣體導入後，使處理容器1內減壓至預定壓力。接下來，打開閘閥，從基座11將基板S收授至未圖示之搬送裝置的夾盤，並從處理容器1之基板搬送用開口搬出基板S。藉由以上之操作，則對基板S進行之電漿蝕刻處理便結束。
接下來，參閱圖5，對在電漿蝕刻裝置100進行電漿點火(升起)時之來自第1高頻電源部65及第2
高頻電源部75的高頻電力供給之控制方法進行說明。圖5係表示分別從第1高頻電源部65向上部電極(噴頭31)及從第2高頻電源部75向下部電極(基座11)供給高頻電力而使電漿升起時之軟起動控制之順序的一例。圖5(a)~(d)係關於來自第1高頻電源部65的電力供給，圖5(e)~(h)係關於來自第2高頻電源部75的電力供給。
在本實施形態中，為了抑制反射波的影響，而將來自第1高頻電源部65及第2高頻電源部75之電力供給的增加分成例如分成2階段來進行。圖5(a)係表示在第1高頻電源部65接收從控制電漿蝕刻裝置100動作之MC83所發送的起動訊號(ON/OFF訊號)之時序。又，圖5(e)係表示在第2高頻電源部75接收相同的起動訊號之時序。
又，圖5(b)係表示用於第1高頻電源部65之遮斷控制之臨界值的變化，5(f)係表示用於第2高頻電源部75之遮斷控制之臨界值的變化。
又，圖5(c)係表示從第1高頻電源部65供給至上部電極之高頻電力的輸出變化，圖5(g)係表示從第2高頻電源部75供給至下部電極之高頻電力的輸出變化。
又，圖5(d)係表示在上部電極側之感測部134所檢測之反射波之電力值的歷時變化，圖5(h)係表示在下部電極側之感測部144所檢測之反射波之電力值的
歷時變化。
又，圖5(a)~圖5(h)之橫軸係表示時間。
根據本實施形態之電力供給順序，首先，第1高頻電源部65及第2高頻電源部75係於時刻T1藉由MC83接收起動訊號。有關於第1高頻電源部65是待機，不開始供給電力至上部電極。另一方面，第2高頻電源部75係從時刻T1起至時間T2的時間，慢慢地使供給電力提高至比製程時之電力值更低的預定電力值(以下稱為「第1階段」的電力值)為止。此時，在第2高頻電源部75中，如圖5(h)所示，在下部電極側發生的反射波會傳播而來。該情況下，藉由階段性地進行高頻電力的供給，反射波所具有的電力會被抑制的比較小，例如以1秒~2秒程度衰減。
且，來自第2高頻電源部75的供給電力係在時刻T2到達第1階段的電力值。且，從時刻T2經過時間而朝向第2高頻電源部75的反射波充分地衰減後，從時刻T4由第1高頻電源部65開始第1次的電力供給，直至時刻T5的時間使上升至第1階段的電力值。此時，不只是第1高頻電源部65，還包含已經開始進行電力供給的第2高頻電源部75，在第1高頻電源部65及第2高頻電源部75兩者中，反射波會傳播而來。該等的反射波也是藉由整合電路的作用而衰減。
接下來，考慮直至反射波充分地衰減之匹配
結束的時間間隔，從時刻T7開始進行第2高頻電源部75之第2次供給電力的上升，直至時刻T8的時間使上升至第2階段的電力值。在圖5中，該第2階段的電力值會成為第2高頻電源部75之製程時的設定電力值。另外，使第2高頻電源部75的供給電力上升至製程時之設定電力值的階段並不限於2階段，亦可設為3階段以上。
接下來，隨著第2高頻電源部75之供給電力上升的反射波衰減後，從時刻T10開始進行第1高頻電源部65之第2次供給電力上升，直至時刻T11的時間使上升至第2階段的電力值。在圖5中，該第2階段的電力值會成為第1高頻電源部65之製程時的設定電力值。另外，使第1高頻電源部65的供給電力上升至製程時之設定電力值的階段並不限於2階段，亦可設為3階段以上。
如此一來，在本實施形態中，係進行使第2高頻電源部75與第1高頻電源部65中的高頻電力交替地逐步增加的電力供給順序(軟起動控制)。藉此，在電漿蝕刻裝置100能夠抑制反射波的影響，且儘可能以短時間來使電漿升起。
接下來，參閱圖5，對遮斷控制部122進行遮斷處理時所參閱之遮斷用臨界值的設定進行說明。如上述，遮斷用臨界值係由臨界值設定部123來設定。雖然遮斷用臨界值的大小，係能夠對第1高頻電源部65、第2高頻電源部75分別進行獨立設定，但相對高的準位與相對低的準位之切換係在第1高頻電源部65、第2高頻電
源部75中相互賦予關連而於相同的時序予以進行。
首先，臨界值設定部123係如圖5(b)、(f)所示，初始狀態(直至時刻T3)係在第1高頻電源部65及第2高頻電源部75，分別先將遮斷用臨界值設定為相對高的準位。這是因為在電漿升起初期，比較大的反射波會容易發生。
接下來，臨界值設定部123係在來自第2高頻電源部75之高頻的供給穩定後，於時刻T3，在第1高頻電源部65及第2高頻電源部75中，與遮斷用臨界值的準位一起切換至相對低的準位。該遮斷用臨界值之相對低的準位，係在第1高頻電源部65及第2高頻電源部75中，同時在相同的時間(從時刻T3至T4)下繼續進行。從不使高頻電力變化之時刻T3至T4的期間，係可藉由先使遮斷用臨界值的準位下降，來加快對與異常放電相關之反射波的響應性，進而防止異常放電於未然。
接下來，於時刻T4，由第1高頻電源部65開始增加第1次的電力供給時，臨界值設定部123係如圖5(b)、(f)所示，重新設定遮斷用臨界值，並分別拉起至相對高的準位。該相對高的準位，係在第1高頻電源部65及第2高頻電源部75，同時於相同的時間(從時刻T4至T6)繼續進行。如上述，由於第1高頻電源部65之第1次電力供給的增加係從時刻T4至T5來進行，因此，於該期間，在第1高頻電源部65及第2高頻電源部75分別檢測出反射波電力。感測部134、144檢測的反射波，與
第2高頻電源部75相比，在使電力變化之前的第1高頻電源部65中可更長地進行檢測，而在稍微超過時刻T5時結束。亦即，匹配電路的匹配將結束。由於在從藉由第1高頻電源部65開始增加電力供給的時刻T4至匹配結束之時刻T6的期間，在電力變化時會產生不可避免的反射波，因此，藉由先將遮斷用臨界值設定為相對高的準位，可使平順的電漿升起。
在匹配電路的匹配結束而第1高頻電源部65之電力供給穩定後的階段下，臨界值設定部123，係於時刻T6而在第1高頻電源部65及第2高頻電源部75中，將遮斷用臨界值的準位切換至相對低的準位。該遮斷用臨界值之相對低的準位，係在第1高頻電源部65及第2高頻電源部75中，同時於相同的時間(從時刻T6至T7)繼續進行。從不使高頻電力變化之時刻T6至T7的期間，係可藉由先使遮斷用臨界值的準位下降，來加快對與異常放電相關之反射波的響應性，進而防止異常放電於未然。
接下來，於時刻T7，由第2高頻電源部75開始增加第2次的電力供給時，臨界值設定部123係如圖5(b)、(f)所示，重新設定遮斷用臨界值，並分別拉起至相對高的準位。該相對高的準位，係在第1高頻電源部65及第2高頻電源部75，同時於相同的時間(從時刻T7至T9)繼續進行。如上述，第2高頻電源部75之第2次電力供給的增加，係從時刻T7至時刻T8來進行，在第1高頻電源部65及第2高頻電源部75分別檢測出反射波。
感測部134、144檢測的反射波，與第1高頻電源部65相比，在使電力變化之前的第2高頻電源部75中可更長地進行檢測，而在稍微超過時刻T8時結束。亦即，匹配電路的匹配將結束。由於在從藉由第2高頻電源部75開始增加電力供給的時刻T7至匹配結束之時刻T9的期間，在電力變化時會產生不可避免的反射波，因此，藉由先將遮斷用臨界值設定為相對高的準位，可使平順的電漿升起。
在匹配電路的匹配結束而第2高頻電源部75之電力供給穩定後的階段下，臨界值設定部123，係於時刻T9而在第1高頻電源部65及第2高頻電源部75中，將遮斷用臨界值的準位切換至相對低的準位。該遮斷用臨界值之相對低的準位，係在第1高頻電源部65及第2高頻電源部75中，同時於相同的時間(從時刻T9至T10)繼續進行。由於從時刻T9至T10期間並不使高頻電力變化，因此，藉由先使遮斷用臨界值的準位下降，可加快對異常放電相關之反射波的響應性，進而防止異常放電於未然。
接下來，於時刻T10，由第1高頻電源部65開始增加第2次的電力供給時，臨界值設定部123係如圖5(b)、(f)所示，重新設定遮斷用臨界值，並分別拉起至相對高的準位。該相對高的準位，係在第1高頻電源部65及第2高頻電源部75，同時於相同的時間(從時刻T10至T12)繼續進行。如上述，第1高頻電源部65之第2次電力供給的增加，係從時刻T10至時刻T11來進行，
在第1高頻電源部65及第2高頻電源部75分別檢測出反射波。感測部134、144檢測的反射波，與第2高頻電源部75相比，在使電力變化之前的第1高頻電源部65中可更長地進行檢測，而在稍微超過時刻T11時結束。亦即，匹配電路的匹配將結束。由於在從藉由第1高頻電源部65開始增加電力供給的時刻T10至匹配結束之時刻T12的期間，在電力變化時會產生不可避免的反射波，因此，藉由先將遮斷用臨界值設定為相對高的準位，可使平順的電漿升起。
在匹配電路的匹配結束而第1高頻電源部65之第2階段之電力供給穩定後的階段下，臨界值設定部123係於時刻T12而在第1高頻電源部65及第2高頻電源部75中，使遮斷用臨界值的準位切換至相對低的準位。在圖5中，第2階段的電力值會成為第2高頻電源部75之製程時的設定電力值。雖省略圖示，但該遮斷用臨界值之相對低的準位係在第1高頻電源部65或第2高頻電源部75的任一中，繼續進行至與下次供給電力變化(例如電漿的下降)產生為止。
圖5雖係以在電漿蝕刻裝置100中使電漿升起時為例，但在第1高頻電源部65或第2高頻電源部75檢測的反射波超過遮斷用臨界值而停止高頻電力的供給後，再次使電漿升起時亦可進行與圖5相同之軟起動控制與臨界值的切換。
接下來，參閱圖5及圖6，對作為在電漿蝕刻
裝置100實施之運轉方法的一形態，以MC83進行之臨界值設定的順序進行說明。圖6所示之流程圖，係表示使從第2高頻電源部75供給至基座11的高頻電力增加時之臨界值的設定順序。該臨界值之設定順序係可包含圖6的步驟S1~步驟S6。
首先，作為前提，MC83之電力控制部121，係對振盪部141及運算放大部142發送指令訊號，以便使從第2高頻電源部75供給至基座11的高頻電力增加。藉此，例如從圖5的時刻T7開始增加偏壓用高頻電力。
用於使上述高頻電力增加之電力控制部121的指令訊號，亦可同時發送至臨界值設定部123。在圖6中，於步驟S1，臨界值設定部123係接收前述指令訊號。接收了該指令訊號，接下來，於步驟S2，臨界值設定部123將關於反射波的遮斷用臨界值設定為相對高的準位。該遮斷用臨界值，係包含關於第1高頻電源部65之感測部134所檢測之反射波的臨界值與關於第2高頻電源部75之感測部144所檢測之反射波的臨界值兩者。由於從藉由第2高頻電源部75開始增加電力供給的時間點至匹配結束的期間，在電力變化時會產生不可避免的反射波，因此，藉由先將遮斷用臨界值設定為相對高的準位，可使平順的電漿升起。
在偏壓用高頻電力值達到預定值時(例如圖5的時刻T8)，以MC83的電力控制部121使從第2高頻電源部75供給至基座11的高頻電力增加停止(亦即，供
給固定電力量)的方式，對振盪部141及運算放大部142發送指令訊號。用於使上述高頻電力增加停止之電力控制部121的指令訊號，亦可同時發送至臨界值設定部123。在圖6的步驟S3中，臨界值設定部123係接收前述指令訊號。
接下來，在步驟S4中，臨界值設定部123係判斷源極用高頻電力是否穩定。具體而言，臨界值設定部123係經由電力控制部121，參閱感測部134中的反射波之檢測值的資訊，來判斷反射波的檢測值是否衰減至例如預定的臨界值以下。例如，反射波的檢測值衰減至預定的臨界值以下時，被判斷為源極用高頻電力是穩定狀態(Yes)，而反射波的檢測值超過預定的臨界值時，被判斷為源極用高頻電力是不穩定的狀態(No)。
於步驟S4，被判斷為源極用高頻電力是穩定狀態(Yes)時，接下來，於步驟S5，臨界值設定部123判斷偏壓用高頻電力是否穩定。具體而言，臨界值設定部123係經由電力控制部121，參閱感測部144中的反射波之檢測值的資訊，來判斷反射波的檢測值是否衰減至例如預定的臨界值以下。例如，反射波的檢測值衰減至預定的臨界值以下時，被判斷為偏壓用高頻電力是穩定狀態(Yes)，而反射波的檢測值超過預定的臨界值時，被判斷為偏壓用高頻電力是不穩定的狀態(No)。
另外，步驟S4與步驟S5的順序亦可相反，實際上亦可同時進行。
於步驟S5，被判斷為偏壓用高頻電力是穩定狀態(Yes)時，接下來，於步驟S6，臨界值設定部123將遮斷用臨界值設定為相對低的準位(例如從圖5的時刻T9至時刻T10)。該遮斷用臨界值，係包含關於第2高頻電源部65之感測部134所檢測之反射波的臨界值與關於第2高頻電源部75之感測部144所檢測之反射波的臨界值兩者。在不使高頻電力變化而供給固定電力量的期間，係可藉由先使遮斷用臨界值的準位下降，來加快對與異常放電相關之反射波的響應性，進而防止異常放電於未然。
藉由執行上述步驟S1~步驟S6的順序，臨界值設定部123，係能夠將遮斷用臨界值切換設定成相對高的準位與較低的準位。如此一來，藉由將遮斷用臨界值切換設定成相對高的準位與較低的準位，可獲得下述優點。亦即，使高頻電力的輸出變化時，係可藉由高準位的臨界值來避免與異常放電不相關程度之反射波的電力遮斷，進而實現電漿平順的升起。又，在不使高頻電力的輸出變化而供給固定電力量的期間，係可藉由低準位的臨界值來快速地檢測與異常放電相關的反射波，進而防止異常放電於未然。
另外，在圖6中，雖表示了使從第2高頻電源部75供給至基座11的高頻電力值增加時之臨界值的設定順序，但亦能夠相同地進行使從第1高頻電源部65供給至噴頭31的高頻電力值增加時之臨界值的設定。
以上，藉由舉例詳細說明本發明之實施形
態，本發明並不限於上述實施形態，亦可進行各種變形。例如，在上述實施形態中，雖以使高頻電力的供給量階段性地增加而使電漿升起的情況為例來進行了說明，但對於使高頻電力的供給量階段性地減少進而使電漿下降的情況，亦能夠適用本發明。
又，在上述實施形態中，雖以相對高之準位與相對低之準位即2階段來設定遮斷用臨界值，但亦能夠以3階段以上來設定遮斷用臨界值。
又，在上述實施形態中，雖以分別對上部電極與下部電極供給高頻電力的電漿處理裝置為對象，但本發明係亦相同地能夠適用於對下部電極供給2個系統以上之高頻電力的情況或對上部電極供給2個系統以上之高頻電力的情況。
又，在上述實施形態中，雖係以平行平板型的電漿蝕刻裝置為例，但本發明係只要是對上部電極及/或下部電極供給2個系統以上之高頻電力的電漿處理裝置，則不需特別限制而皆適用。又，亦可適用於感應耦合電漿裝置等其他方式的電漿蝕刻裝置。又，不限於乾蝕刻裝置，亦可相同適用於成膜裝置或灰化裝置等。
又，本發明不限於以FPD用基板作為被處理體者，亦可適用於以例如半導體晶圓或太陽能電池用基板作為被處理體的情形。
Claims (13)
- 一種電漿處理裝置，係具備：處理容器，收容被處理體；複數個高頻電源，輸出參與前述處理容器內所生成之電漿的高頻；複數個反射波檢測部，分別檢測朝向前述複數個高頻電源的反射波；電力控制部，控制前述複數個高頻電源之輸出；遮斷控制部，在前述複數個高頻電源之任一中的反射波之檢測值超過對各高頻電源預先設定之遮斷用臨界值時，遮斷對所有前述複數個高頻電源高頻的供給；及臨界值設定部，在前述複數個高頻電源的任一中，於開始供給高頻的時序或使輸出變化的時序，將所有前述遮斷用臨界值設定成相對高的準位，並對於所有前述複數個高頻電源，前述複數個反射波檢測部之反射波的檢測值分別形成預先設定的升起用臨界值以下後，在使來自前述複數個高頻電源之任一的高頻電源之輸出增加為止的期間，將所有前述遮斷用臨界值切換成相對低的準位。
- 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，作為前述複數個高頻電源，至少具有：第1高頻電源；及第2高頻電源，輸出與前述第1高頻電源不同頻率的高頻，作為前述複數個反射波檢測部，具有：第1反射波檢測部，檢測朝向前述第1高頻電源的反射波；及第2反射波檢測部，檢測朝向前述第2高頻電源的反射波，前述遮斷控制部，係前述第1高頻電源之反射波的檢測值或前述第2高頻電源之反射波的檢測值之任一方超過了分別所事先設定之前述遮斷用臨界值時，對前述第1高頻電源及前述第2高頻電源兩者之高頻的供給進行遮斷，前述臨界值設定部，係在前述第1高頻電源或前述第2高頻電源的任一方中，於開始供給高頻的時序或使輸出變化的時序，與前述遮斷用臨界值一起設定成相對高的準位，在來自前述第1高頻電源及前述第2高頻電源之高頻的供給穩定後，與前述遮斷用臨界值之準位一起切換成相對低的準位。
- 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置，其中，在使前述電漿升起的過程中，前述電力控制部係進行分別使來自前述第1高頻電源及前述第2高頻電源之高頻的輸出逐步增加的軟起動控制。
- 如申請專利範圍第3項之電漿處理裝置，其中，前述電力控制部，係在前述第1反射波檢測部之反射波的檢測值及前述第2反射波檢測部之反射波的檢測值分別形成預先設定的升起用臨界值以下後，以使來自前述第1高頻電源的高頻之輸出增加的方式來予以控制。
- 如申請專利範圍第4項之電漿處理裝置，其中，前述臨界值設定部，係在前述第1反射波檢測部之反射波的檢測值及前述第2反射波檢測部之反射波的檢測值分別形成預先設定的前述升起用臨界值以下後，在使來自前述第1高頻電源的高頻之輸出增加為止的期間，將前述遮斷用臨界值設定為前述相對低的準位。
- 如申請專利範圍第5項之電漿處理裝置，其中，前述電力控制部，係在前述第1反射波檢測部之反射波的檢測值及前述第2反射波檢測部之反射波的檢測值分別形成預先設定的前述升起用臨界值以下後，以使來自前述第2高頻電源的高頻之輸出增加的方式來予以控制。
- 如申請專利範圍第6項之電漿處理裝置，其中，前述臨界值設定部，係在前述第1反射波檢測部之反射波的檢測值及前述第2反射波檢測部之反射波的檢測值形成預先設定的前述升起用臨界值以下後，在使來自前述第2高頻電源的高頻之輸出增加為止的期間，將前述遮斷用臨界值設定為前述相對低的準位。
- 如申請專利範圍第2~7項中任一項之電漿處理裝置，其中，前述相對高之準位的遮斷用臨界值係從前述第1高頻電源或第2高頻電源所分別輸出之額定電力值的25%以上。
- 如申請專利範圍第2~7項中任一項之電漿處理裝置，其中，前述相對低之準位的遮斷用臨界值係從前述第1高頻電源或第2高頻電源所分別輸出之額定電力值的5%以下。
- 如申請專利範圍第2~7項中任一項之電漿處理裝置，其中，對前述第1高頻電源或第2高頻電源所分別設定之前述遮斷用臨界值之前述相對低之準位的設定期間為相同。
- 如申請專利範圍第2~7項中任一項之電漿處理裝置，其中，對前述第1高頻電源或第2高頻電源所分別設定之前述遮斷用臨界值之前述相對高之準位的設定期間為相同。
- 一種電漿處理裝置之運轉方法，該電漿處理裝置，係具備有收容被處理體之處理容器、輸出參與前述處理容器內所生成之電漿的高頻之複數個高頻電源、分別檢測朝向前述複數個高頻電源的反射波之複數個反射波檢測部、控制前述複數個高頻電源的輸出之電力控制部及在前述複數個高頻電源之任一中的反射波之檢測值超過了對各高頻電源預先設定之遮斷用臨界值時，遮斷對所有前述複數個高頻電源高頻的供給之遮斷控制部，且在前述處理容器生成前述電漿以處理前述被處理體，該電漿處理裝置之運轉方法，其特徵係包含：在前述複數個高頻電源的任一中，於開始供給高頻的時序或使輸出變化的時序，將所有前述遮斷用臨界值設定成相對高之準位的步驟；及對於所有前述複數個高頻電源，前述複數個反射波檢測部之反射波的檢測值分別形成預先設定的升起用臨界值以下後，在使來自前述複數個高頻電源之任一的高頻電源之輸出增加為止的期間，將所有前述遮斷用臨界值切換成相對低之準位的步驟。
- 如申請專利範圍第12項之電漿處理裝置之運轉方法，其中，在使前述高頻的輸出變化時，包含：測量朝向前述複數個高頻電源之反射波之電力值的步驟；判斷包含使高頻的輸出變化之一個高頻電源的所有高頻電源之反射波的檢測值是否為預先設定之臨界值以下的步驟；及在前述所有高頻電源之反射波的檢測值成為預先設定的臨界值以下後，使前述一個高頻電源之輸出變化的步驟。
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