專(zhuān)利名稱(chēng)：等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及載置臺(tái)、基板處理裝置、等離子體處理裝置及其控制 方法。具體為涉及載置臺(tái)、基板處理裝置、等離子體處理裝置、載置 臺(tái)的控制方法、等離子體處理裝置的控制方法、控制程序以及記錄媒 體，特別是涉及載置半導(dǎo)體晶片等的被處理基板的載置臺(tái)。
背景技術(shù)：
作為基板處理裝置等離子體處理裝置，為了制造半導(dǎo)體器件，在 作為被處理基板的半導(dǎo)體晶片上進(jìn)行使用等離子體的蝕刻處理等的等 離子體處理。
等離子體處理裝置具有進(jìn)行等離子體處理用的處理室(腔室)，在 該腔室內(nèi)設(shè)有供給用于產(chǎn)生等離子體的規(guī)定的RF電力(Radio Frequency Power,射頻電力)的上部電極和下部電極。下部電極還起 用于載置半導(dǎo)體晶片的載置臺(tái)(基座，susceptor)的作用。通過(guò)將規(guī)定 的電壓施加在所載置的半導(dǎo)體晶片上，載置臺(tái)具有靜電吸附(夾緊) 半導(dǎo)體片的ESC (Electro Static Chuck，靜電夾頭)的功能。
另外，在等離子體處理裝置中，通過(guò)在半導(dǎo)體晶片上進(jìn)行等離子 體處理前，進(jìn)行無(wú)晶片的干清潔(WLDC,Waferless Dry Cleaning),可 除去附著在腔室的內(nèi)壁上的反應(yīng)副生成物等(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。美國(guó)專(zhuān)利第6325948號(hào)說(shuō)明書(shū)
發(fā)明要解決的問(wèn)題
然而，在上述等離子體處理裝置中，每當(dāng)實(shí)行等離子體處理或 WLDC時(shí)，而且，每當(dāng)吸附半導(dǎo)體晶片時(shí)，載置臺(tái)的表面狀態(tài)發(fā)生變 化。
具體地是，作為由等離子體處理產(chǎn)生的微粒子的反應(yīng)副生成物，作為堆積物(deposit)附著在載置臺(tái)的表面中溫度低的部分上。另外， 通過(guò)WLDC，載置臺(tái)的表面變得粗糙(被削)。而且，當(dāng)吸附半導(dǎo)體晶
片時(shí)，由于半導(dǎo)體晶片的背面在與載置臺(tái)表面接觸的狀態(tài)下稍微移動(dòng)， 從而使載置臺(tái)表面的微小凹凸變平滑。
結(jié)果，載置臺(tái)表面和半導(dǎo)體晶片的背面接觸的實(shí)際面積發(fā)生變化，
載置臺(tái)和半導(dǎo)體晶片間的熱傳導(dǎo)特性發(fā)生變化(ESC偏移)。該ESC 的偏移受到等離子體處理裝置的使用時(shí)間(次數(shù))、例如RF電力的供 給時(shí)間等的影響。
另外，近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體器件的小型化，對(duì)蝕刻處理等的等離 子體處理要求非常高的加工精度。為了實(shí)現(xiàn)這種高加工精度，必需使 進(jìn)行了等離子體處理的各半導(dǎo)體晶片的溫度相同。另一方面，如上所 述，由于上述ESC偏移使載置臺(tái)和半導(dǎo)體晶片間的傳熱導(dǎo)特性發(fā)生變 化，對(duì)半導(dǎo)體晶片的溫度有直接影響。因此，在等離子體處理裝置中， 存在即使在相同的條件、例如相同的RF電力下進(jìn)行蝕刻處理，各個(gè)半 導(dǎo)體晶片的溫度不同，加工精度發(fā)生變化，半導(dǎo)體器件的成品率降低 的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是要提供可以提高半導(dǎo)體器件的成品率的載置臺(tái)、基 板處理裝置、等離子體處理裝置、載置臺(tái)的控制方法、等離子體處理 裝置的控制方法、控制程序、和記錄媒體。
解決問(wèn)題所用的方法
為了達(dá)到上述目的，權(quán)利要求1所述的載置臺(tái)，在基板處理裝置
中靜電吸附被處理基板，其特征在于，具有測(cè)定所述被處理基板的 溫度的測(cè)溫單元；基于預(yù)先設(shè)定的參數(shù)，進(jìn)行所述被處理基板的溫度 調(diào)節(jié)，使其與目標(biāo)溫度相等的溫度調(diào)節(jié)單元；以及根據(jù)由所述測(cè)溫單 元測(cè)定的測(cè)定溫度，控制由所述溫度調(diào)節(jié)單元進(jìn)行的所述溫度調(diào)節(jié)， 從而控制所述被處理基板的溫度的基板溫度控制單元。
權(quán)利要求2記載的載置臺(tái)，其特征在于，在權(quán)利要求1所述的載 置臺(tái)中，所述目標(biāo)溫度為表示在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的溫度變化的溫度分布圖。
權(quán)利要求3記載的載置臺(tái)，其特征在于，在如權(quán)利要求1所述的載置臺(tái)中，當(dāng)所述測(cè)定溫度與所述目標(biāo)溫度不同時(shí)，所述基板溫度控 制單元調(diào)節(jié)所述參數(shù)。
權(quán)利要求4記載的載置臺(tái)，其特征在于，在權(quán)利要求1所述的載 置臺(tái)中，具有當(dāng)所述測(cè)定溫度與所述目標(biāo)溫度不同時(shí)輸出規(guī)定的警報(bào) 的警報(bào)輸出單元。
權(quán)利要求5所述的載置臺(tái)，其特征在于，在權(quán)利要求l所述的載 置臺(tái)中，所述參數(shù)由從供給至所述載置臺(tái)的冷媒溫度和流量、供給至 所述載置臺(tái)的電壓、電流和電力、以及供給至所述被處理基板背面的 傳熱氣體的溫度、流量、壓力和種類(lèi)構(gòu)成的控制參數(shù)中選擇的至少一 種構(gòu)成。
權(quán)利要求6所述的載置臺(tái)，其特征在于，在權(quán)利要求1所述的載 置臺(tái)中，所述基板溫度控制單元單獨(dú)地控制所述被處理基板中央部和 周邊邊緣部的溫度。
為了達(dá)到上述目的，權(quán)利要求7所述的基板處理裝置，其特征在 于具有權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的載置臺(tái)。
為了達(dá)到上述目的，權(quán)利要求8所述的等離子體處理裝置，具有 靜電吸附對(duì)其施加第一等離子體處理的被處理基板的載置臺(tái)，其特征 在于，具有對(duì)所述被處理基板進(jìn)行隨著溫度變化的變溫處理的變溫
處理單元；測(cè)定所述被處理基板的溫度的測(cè)溫單元；預(yù)先存儲(chǔ)第一分 布圖的存儲(chǔ)單元，該第一分布圖與在整個(gè)第一規(guī)定次數(shù)或規(guī)定時(shí)間進(jìn) 行所述第-等離子體處理后，對(duì)所述被處理基板進(jìn)行所述變溫處理時(shí) 測(cè)定的所述被處理基板的溫度有關(guān)；對(duì)第二分布圖與所述第一分布圖 進(jìn)行比較的比較單元，該第二分布圖與在整個(gè)第二規(guī)定次數(shù)或規(guī)定時(shí) 間進(jìn)行所述第一等離子體處理后，對(duì)所述被處理基板進(jìn)行所述變溫處 理時(shí)測(cè)定的所述被處理基板的溫度有關(guān)；以及根據(jù)所述比較結(jié)果，對(duì) 所述載置臺(tái)進(jìn)行第二等離子體處理的載置臺(tái)恢復(fù)單元。
權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其特征在于，在權(quán)利要求8 所述的等離子體處理裝置中，在所述第一分布圖和所述第二分布圖間 的差不在允許范圍內(nèi)的情況下，所述載置臺(tái)恢復(fù)單元對(duì)所述載置臺(tái)進(jìn) 行所述第二等離子體處理。
權(quán)利要求IO所述的等離子體處理裝置，其特征在于，在權(quán)利要求8所述的等離子體處理裝置中，當(dāng)所述第二分布圖比所述第一分布圖低 時(shí)，所述載置臺(tái)恢復(fù)單元進(jìn)行使所述載置臺(tái)的對(duì)所述被處理基板的吸 附面變粗糙的處理，作為所述第二等離子體處理。
權(quán)利要求11所述的等離子體處理裝置，其特征在于，在權(quán)利要求 8所述的等離子體處理裝置中，當(dāng)所述第二分布圖比所述第一分布圖高 時(shí)，所述載置臺(tái)恢復(fù)單元進(jìn)行使所述載置臺(tái)的對(duì)所述被處理基板的吸 附面變平滑的處理，作為所述第二等離子體處理。
權(quán)利要求12所述的等離子體處理裝置，其特征在于，在權(quán)利要求 8所述的等離子體處理裝置中，具有在所述第一分布圖和所述第二分布
圖間的差不在允許范圍內(nèi)的情況下，輸出規(guī)定的警報(bào)的警報(bào)輸出單元。
為了達(dá)到上述目的，權(quán)利要求13所述的載置臺(tái)的控制方法，是基 板處理裝置中靜電吸附被處理基板的載置臺(tái)的控制方法，其特征在于，
具有測(cè)定所述被處理基板的溫度的測(cè)溫步驟基于預(yù)先設(shè)定的參數(shù)， 進(jìn)行所述被處理基板的溫度調(diào)節(jié)，使其與目標(biāo)溫度相等的溫度調(diào)節(jié)步 驟；以及根據(jù)由所述測(cè)溫步驟測(cè)定的測(cè)定溫度，控制由所述溫度調(diào)節(jié)
步驟進(jìn)行的所述溫度調(diào)節(jié)，從而控制所述被處理基板的溫度的基板溫
度控制步驟。
為了達(dá)到上述目的，權(quán)利要求14所述的等離子體處理裝置的控制
方法，該等離子體處理裝置具有靜電吸附對(duì)其進(jìn)行第一等離子體處理
的被處理基板的載置臺(tái)，其特征在于，具有對(duì)所述被處理基板進(jìn)行 隨著溫度變化的變溫處理的變溫處理步驟；測(cè)定所述被處理基板的溫 度的測(cè)溫步驟；預(yù)先存儲(chǔ)第一分布圖的存儲(chǔ)步驟，該第一分布圖與在 整個(gè)第一規(guī)定次數(shù)或規(guī)定時(shí)間進(jìn)行了所述第一等離子體處理后，對(duì)所 述被處理基板進(jìn)行所述變溫處理時(shí)測(cè)定的所述被處理基板的溫度有 關(guān)；對(duì)第二分布圖與所述第一分布圖進(jìn)行比較的比較步驟，該第二分 布圖與在整個(gè)第二規(guī)定次數(shù)或規(guī)定時(shí)間進(jìn)行所述第一等離子體處理 后，對(duì)所述被處理基板進(jìn)行所述變溫處理時(shí)測(cè)定的所述被處理基板的 溫度有關(guān)；以及根據(jù)所述比較結(jié)果，對(duì)所述載置臺(tái)進(jìn)行第二等離子體
處理的載置臺(tái)恢復(fù)步驟。
為了達(dá)到上述目的，權(quán)利要求15所述的控制程序，它是在計(jì)算機(jī) 上執(zhí)行基板處理裝置中靜電吸附被處理基板的載置臺(tái)的控制方法的控制程序，其特征在于，具有測(cè)定所述被處理基板的溫度的測(cè)溫模塊; 基于預(yù)先設(shè)定的參數(shù)，進(jìn)行所述被處理基板的溫度調(diào)節(jié)，使其與目標(biāo) 溫度相等的溫度調(diào)節(jié)模塊；以及根據(jù)由所述測(cè)溫單元測(cè)定的測(cè)定溫度， 控制由所述溫度調(diào)節(jié)單元進(jìn)行的所述溫度調(diào)節(jié)，從而控制所述被處理 基板的溫度的基板溫度控制模塊。
為了達(dá)到上述目的，權(quán)利要求16所述的控制程序，它是在計(jì)算機(jī)
上執(zhí)行等離子體處理裝置的控制方法的控制程序，該等離子體處理裝 置具有靜電吸附對(duì)其施加第一等離子體處理的被處理基板的載置臺(tái)，
其特征在于，具有對(duì)所述被處理基板進(jìn)行隨著溫度變化的變溫處理 的變溫處理單元；測(cè)定所述被處理基板的溫度的測(cè)溫模塊；預(yù)先存儲(chǔ) 第 -分布圖的存儲(chǔ)模塊，該第一分布圖與在整個(gè)第一規(guī)定次數(shù)或規(guī)定 時(shí)間進(jìn)行所述第--等離子體處理后，對(duì)所述被處理基板進(jìn)行所述變溫 處理時(shí)測(cè)定的所述被處理基板的溫度有關(guān)；對(duì)第二分布圖與所述第一 分布圖進(jìn)行比較的比較模塊，該第二分布圖與在整個(gè)第二規(guī)定次數(shù)或 規(guī)定時(shí)間進(jìn)行所述第一等離子體處理后，對(duì)所述被處理基板進(jìn)行所述 變溫處理時(shí)測(cè)定的所述被處理基板的溫度有關(guān)；以及根據(jù)所述比較結(jié) 果，對(duì)所述載置臺(tái)進(jìn)行第二等離子體處理的載置臺(tái)恢復(fù)模塊。
為了達(dá)到上述目的，權(quán)利要求17記錄媒體，它是存儲(chǔ)控制程序的 計(jì)算機(jī)可讀取的記錄媒體，該控制程序在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行基板處理裝置 中靜電吸附被處理基板的載置臺(tái)的控制方法，其特征在于，所述控制 程序具有測(cè)定所述被處理基板的溫度的測(cè)溫模塊；基于預(yù)先設(shè)定的 參數(shù)，進(jìn)行所述被處理基板的溫度調(diào)節(jié)，使其與目標(biāo)溫度相等的溫度 調(diào)節(jié)模塊；以及根據(jù)由所述測(cè)溫單元測(cè)定的測(cè)定溫度，控制由所述溫 度調(diào)節(jié)單元進(jìn)行的所述溫度調(diào)節(jié)，從而控制所述被處理基板的溫度的 基板溫度控制模塊。
為了達(dá)到上述目的，權(quán)利要求18所述的記錄媒體，它是存儲(chǔ)控制 程序的計(jì)算機(jī)可讀取的記錄媒體，該控制程序在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行等離子 體處理裝置的控制方法，所述等離子體處理裝置具有靜電吸附對(duì)其施 加第一等離子體處理的被處理基板的載置臺(tái)，其特征在于，所述控制 程序具有對(duì)所述被處理基板進(jìn)行隨著溫度變化的變溫處理的變溫處 理單元；測(cè)定所述被處理基板的溫度的測(cè)溫模塊；預(yù)先存儲(chǔ)第一分布圖的存儲(chǔ)模塊，該第一分布圖與在整個(gè)第一規(guī)定次數(shù)或規(guī)定時(shí)間進(jìn)行 所述第一等離子體處理后，對(duì)所述被處理基板進(jìn)行所述變溫處理時(shí)測(cè) 定的所述被處理基板的溫度有關(guān)；對(duì)第二分布圖與所述第一分布圖進(jìn) 行比較的比較模塊，該第二分布圖與在整個(gè)第二規(guī)定次數(shù)或規(guī)定時(shí)間 進(jìn)行所述第一等離子體處理后，對(duì)所述被處理基板進(jìn)行所述變溫處理
時(shí)測(cè)定的所述被處理基板的溫度有關(guān)；以及根據(jù)所述比較結(jié)果，對(duì)所
述載置臺(tái)進(jìn)行第二等離子體處理的載置臺(tái)恢復(fù)模塊。 發(fā)明的效果
采用權(quán)利要求1所述的載置臺(tái)、權(quán)利要求7所述的基板處理裝置、 權(quán)利要求13所述的載置臺(tái)控制方法、權(quán)利要求15所述的控制程序和 權(quán)利要求17所述的記錄媒體，由于可根據(jù)測(cè)定溫度控制被處理基板的 溫度調(diào)節(jié)，因此可以提高半導(dǎo)體器件的成品率。
采用權(quán)利要求2所述的載置臺(tái)，目標(biāo)溫度為表示在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的 溫度變化的溫度分布圖。被處理基板的溫度有與時(shí)間一起變化的傾向。 因此，比起將目標(biāo)溫度設(shè)定為經(jīng)過(guò)一定時(shí)間不變化的值，使被處理基 板的溫度與該值一致的調(diào)整，將目標(biāo)溫度設(shè)定為經(jīng)過(guò)一定時(shí)間發(fā)生變 化的值，使被處理基板的溫度與該值一致的調(diào)整更加容易。因此，可 容易地使被處理基板的溫度與目標(biāo)溫度一致。
采用權(quán)利要求3所述載置臺(tái)，由于它具有當(dāng)測(cè)定溫度與目標(biāo)溫度 不同時(shí)，調(diào)節(jié)參數(shù)，所以可用目標(biāo)溫度使被處理基板的溫度穩(wěn)定。
采用權(quán)利要求4所述的載置臺(tái)，由于當(dāng)測(cè)定溫度與目標(biāo)溫度不同 時(shí)，輸出規(guī)定的警報(bào)，所以可以將測(cè)定溫度與目標(biāo)溫度不同的意思通 知使用者。
采用權(quán)利要求5所述的載置臺(tái)，由于上述參數(shù)由從供給至載置臺(tái) 的冷媒溫度和流量、供給至載置臺(tái)的電壓、電流和電力、以及供給至 被處理基板背面的傳熱氣體的溫度、流量、壓力和種類(lèi)構(gòu)成的控制參 數(shù)中選擇的至少--種構(gòu)成，所以通過(guò)控制載置臺(tái)的溫度可以間接地調(diào) 節(jié)被處理基板的溫度，或者可以直接地控制被處理基板的溫度。
采用權(quán)利要求6所述載置臺(tái)，由于上述基板溫度控制單元個(gè)別地 控制被處理基板中央部和周邊邊緣部的溫度，因此可使被處理基板的 中央部和周邊邊緣部的溫度分別為半導(dǎo)體器件制造的最優(yōu)溫度，可進(jìn)一步提高半導(dǎo)體器件的成品率。
采用權(quán)利要求8所述的等離子體處理裝置、權(quán)利要求14所述等離 子體處理裝置的控制方法、權(quán)利要求16所述的控制程序、和權(quán)利要求
18所述的記錄媒體，由于在第二規(guī)定次數(shù)或規(guī)定時(shí)間上進(jìn)行上述第一
等離子體處理后，將對(duì)上述被處理基板進(jìn)行上述變溫處理時(shí)測(cè)定的上 述被處理基板的溫度的第二分布圖與在第一規(guī)定次數(shù)或規(guī)定時(shí)間中進(jìn) 行第一等離子體處理后，預(yù)先存儲(chǔ)的上述第一分布圖比較，根據(jù)該比 較的結(jié)果，對(duì)載置臺(tái)進(jìn)行第二等離子體處理，因此可使載置臺(tái)面的表 面狀態(tài)穩(wěn)定，可提高半導(dǎo)體器件的成品率。
采用權(quán)利要求9所述的基板處理裝置，由于在上述第一分布圖和
上述第二分布圖間的差不在允許范圍內(nèi)的情況下，對(duì)上述載置臺(tái)進(jìn)行 上述第二等離子體處理，因此，可以適當(dāng)?shù)厥馆d置臺(tái)的表面狀態(tài)穩(wěn)定。
采用權(quán)利要求IO所述的基板處理裝置，由于當(dāng)上述第二分布圖比
上述第一分布圖低時(shí)，作為上述第二等離子體處理進(jìn)行使上述載置臺(tái) 的上述被處理基板的吸附面變粗糙的處理，可以通過(guò)降低被處理基板 和載置臺(tái)間的傳熱能力，使進(jìn)行等離子處理的各個(gè)被處理基板的溫度 相同。
采用權(quán)利要求11所述的基板處理裝置，由于當(dāng)上述第二分布圖比 上述第一分布圖高時(shí)，作為上述第二等離子體處理進(jìn)行使上述載置臺(tái) 的上述被處理基板的吸附面變平滑的處理，因此通過(guò)提高被處理基板 和載置臺(tái)間傳熱能力，可使進(jìn)行等離子體處理的各個(gè)被處理基板溫度 相同。
采用權(quán)利要求12所述的基板處理裝置，由于在上述第一分布圖和 上述第二分布圖間的差不在允許范圍內(nèi)的情況下，輸出規(guī)定警報(bào)的警 報(bào)，因此可將第一分布圖和第二布圖間和差不在允許范圍內(nèi)的意思通 知使用者。


圖1為大致地表示具有本發(fā)明的實(shí)施例的載置臺(tái)的基板處理裝置 的結(jié)構(gòu)的截面圖2為概略地表示包含圖1的基板處理裝置的溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖3為說(shuō)明圖2所示的溫度測(cè)定裝置的溫度測(cè)定動(dòng)作的圖4為表示從由圖3的PD檢測(cè)的晶片發(fā)出的反射光和參照光的反
射光的干涉波形的圖；(a)表示晶片溫度變化前的得出的干涉波形；(b)
表示晶片溫度變化后得出的干涉波形；
圖5為表示與收存于圖2的控制裝置中的晶片的周邊邊緣部的溫
度相關(guān)的參考數(shù)據(jù)的圖；(a)為表示使相對(duì)晶片的中央部的背面氣體
的壓力保持在一定時(shí)的圖；(b)為表示使相對(duì)晶片的周邊邊緣部的背
面氣體的壓力保持在一定時(shí)的圖6為由圖2的控制裝置進(jìn)行的第一基板溫度控制處理的流程圖； 圖7為由圖2的控制裝置進(jìn)行的第二基板溫度控制處理的流程圖； 圖8為概略地表示圖1的等離子體處理裝置的系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)的圖。
符號(hào)說(shuō)明W半導(dǎo)體晶片，S空間，IO等離子體處理裝置，34腔 室，35載置臺(tái)，35a中央開(kāi)口部，35b周邊邊緣開(kāi)口部，44 ESC電極 板，45直流電源，47周邊邊緣傳熱氣體供給孔，48中央傳熱氣體供給 孔，76冷媒室，200溫度測(cè)定裝置，210SLD， 280 PD， 400控制裝置， 472載置臺(tái)控制器。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1為概略表示具有本發(fā)明的實(shí)施例的載置臺(tái)的基板處理裝置的 結(jié)構(gòu)的截面圖。作為基板處理裝置的等離子體處理裝置，對(duì)作為被處 理基板的半導(dǎo)體晶片W(以下簡(jiǎn)單地稱(chēng)為"晶片W")進(jìn)行RIE(Reactive Ion Etching,反應(yīng)離子蝕刻)處理或灰化處理等的等離子體處理。
在圖1中，等離子體處理裝置IO具有在內(nèi)壁上進(jìn)行氧化鋁膜涂層 的鋁制的圓筒形的腔室34，在該腔室34內(nèi)配置作為載置直徑為300mm 的晶片W的載置臺(tái)的圓柱形載置臺(tái)35。
在等離子體處理裝置10中，利用腔室34的內(nèi)側(cè)壁和載置臺(tái)35的 側(cè)面形成排氣路36，該排氣路起將載置臺(tái)35上方的氣體分子排出至腔 室34外的流路的作用。在該排氣路36的中間配置防止等離子體泄漏的環(huán)狀的擋板37。另外，排氣路36中較擋板37更下游的空間，向載 置臺(tái)35的下方蔓延，與作為可變式蝶閥的自動(dòng)壓力控制閥(APC閥 Automatic Pressure Control Valve) 64連通。APC閥64通過(guò)隔離器 (Isolator) 65與作為抽真空用的排氣泵的渦輪分子泵(TMP: Turbo Molecular Pump) 66連接，TMP66通過(guò)閥V36，與作為排氣泵的干泵 (DP) 38連接。由APC閥64、隔離器65、 TMP66、閥V36和DP38 構(gòu)成的排氣流路(本排氣管路)，利用APC閥64進(jìn)行腔室34內(nèi)的壓 力控制，還利用TMP66和DP38，將腔室34內(nèi)減壓大致真空狀態(tài)。
管路67從APC閥64和隔離器65之間，通過(guò)閥V37，與DP38連 接。由管路67和閥V37構(gòu)成的排氣流路(旁通管路)，使TMP66旁通， 利用DP38使腔室34內(nèi)粗抽真空。
下部電極用的高頻電源41，通過(guò)給電棒42和匹配器(Matcher) 43，與載置臺(tái)35連接。該下部電極用的高頻電源41將規(guī)定的高頻電 力(HV的RF電力)供給至載置臺(tái)35。這樣，載置臺(tái)35起下部電極 作用。另外，匹配器43減少來(lái)自載置臺(tái)35的高頻電力的反射，使高 頻電力向載置臺(tái)35的供給效率最大。
在載置臺(tái)35的內(nèi)部上方，配置由導(dǎo)電膜構(gòu)成的圓板狀ESC電極板 44。直流電源45與ESC電極板44電氣上連接，晶片W利用從直流電 源45加在ESC電極板44上的直流的ESC電壓(DC電壓)產(chǎn)生的庫(kù) 侖力或Johmen-Rahbek力吸附保持在載置臺(tái)35的上面。另外，在載置 臺(tái)35的上方配置圓環(huán)狀的聚焦圓環(huán)46，以包圍吸附保持在載置臺(tái)35 上面的晶片W的周?chē)Ｔ摼劢箞A環(huán)46在后述的空間S中露出，在該 空間S中使等離子體向著晶片W的表面收束，提高等離子體處理的效 率，或者可以防止等離子體擴(kuò)大至聚焦圓環(huán)46上，在晶片W的邊緣 部的處理異常(與晶片W的中央部比較，等離子體處理不均勻等)
另外，在載置臺(tái)35的內(nèi)部設(shè)有在圓周?chē)较蜓由斓沫h(huán)形的冷媒室 76。將規(guī)定溫度的冷媒(例如，冷卻水或力W浐y (注冊(cè)商標(biāo))，從冷 卻(chiller)裝置(圖中沒(méi)有示出)通過(guò)冷媒用管路70，循環(huán)供給至冷 媒室76，利用該冷媒的溫度控制載置臺(tái)35的溫度以及吸附保持在其 上面的晶片W的處理溫度。
在載置臺(tái)35的上面的吸附保持有晶片W的部分(以下稱(chēng)為"吸附面")上，作出與晶片W的周邊邊緣部相對(duì)的多個(gè)周邊邊緣傳熱氣體
供給孔47、和與晶片W的中央部相對(duì)的多個(gè)中央傳熱氣體供給孔48。 這些周邊邊緣傳熱氣體供給孔47和中央傳熱氣體供給孔48，通過(guò) 分別配置在載置臺(tái)35內(nèi)部的二條傳熱氣體供給管路49、 50，與傳熱氣 體供給部分51連接。該傳熱氣體供給部分51通過(guò)周邊邊緣傳熱氣體 供給孔47和中央傳熱體供給孔48，將作為傳熱氣體(背面氣體)的氦 氣供給吸附面和晶片W的背面的間隙。這些周邊邊緣傳熱氣體供給孔 47和中央傳熱氣體供給孔48、 二條傳熱氣體供給管路49、 50和傳熱 氣體供給部分51構(gòu)成傳熱氣體供給裝置。背面氣體的種類(lèi)不限于氦 (He)，也可以為氮?dú)?N2)、氬(Ar)、氪(Kr)、流(Xe)等惰性氣 體、氧(02)等。傳熱氣體供給裝置通過(guò)控制分別從周邊邊緣氣體供 給孔47和中央傳熱氣體供給孔48供給的背面氣體的溫度、流量、壓 力和種類(lèi)等，個(gè)別地控制晶片W的周邊邊緣部和中央部的溫度。這樣， 在半導(dǎo)體器件的制造中，可使晶片W的中央部和周邊邊緣部的溫度為 最優(yōu)的溫度。
另外，在載置臺(tái)35的吸附面，配置3根作為從載置臺(tái)35的上面 自由突出的升降銷(xiāo)的推進(jìn)器銷(xiāo)52。這些推進(jìn)器銷(xiāo)52通過(guò)滾珠絲杠(圖 中沒(méi)有示出)與電機(jī)(圖中沒(méi)有示出)連接，由于通過(guò)滾珠絲杠變換 為直線(xiàn)運(yùn)劫的電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致推進(jìn)器銷(xiāo)從吸附面自由地突出。為了 對(duì)晶片W進(jìn)行等離子處理，當(dāng)將晶片W吸附保持在吸附面上時(shí)，推 進(jìn)器銷(xiāo)52收容在載置臺(tái)35中，當(dāng)進(jìn)行等離子體處理后的晶片W從腔 室34搬出時(shí)，推進(jìn)器銷(xiāo)52從載置臺(tái)35的上面突出，使晶片W從載 置臺(tái)35離開(kāi)向上方抬起。
在腔室34的頂部配置導(dǎo)入氣體噴淋頭53，與載置臺(tái)35相對(duì)。上 部電極用的高頻電源55通過(guò)匹配器54與氣體導(dǎo)入噴淋頭53連接。由 于上部電極用的高頻電源55將規(guī)定的高頻電力供給至氣體導(dǎo)入噴淋頭 53，氣體導(dǎo)入噴淋頭53起上部電極的作用。另外，匹配器54的功能 與上述匹配器43的功能相同。
氣體導(dǎo)入噴淋頭53具有有著多個(gè)氣體孔56的頂部電極板57、和 可以裝拆地支承該頂部電極板57的電極支承體58。另外，在該電極支 承體58的內(nèi)部設(shè)有緩沖室59，從處理氣體供給部分(圖中沒(méi)有示出)出來(lái)的處理氣體導(dǎo)入管60與該緩沖室59連接。在該處理氣體導(dǎo)入管 60的中間配置管路絕緣子61。該管路絕緣子61由絕緣體構(gòu)成，可防 止供給至氣體導(dǎo)入噴淋頭53的高頻電力利用處理氣體導(dǎo)入管60向處 理氣體供給部分泄漏。氣體導(dǎo)入噴淋頭53將從處理氣體導(dǎo)入管60供 給至緩沖室59的處理氣體，經(jīng)由氣體孔56供給至腔室34內(nèi)。
另外，在腔室34的側(cè)壁上，在與利用推進(jìn)器銷(xiāo)52從載置臺(tái)35向 上方升起的晶片W的高度對(duì)應(yīng)的位置上作出晶片W的搬入搬出口 62， 在搬入搬出口 62上安裝開(kāi)閉該搬入搬出口 62的閘閥63。
如上所述，在該等離子體處理裝置10的腔室34內(nèi)，將高頻電力 供給至載置臺(tái)35和氣體導(dǎo)入噴淋頭53，通過(guò)將高頻電力施加在載置臺(tái) 35和氣體導(dǎo)入噴淋頭53之間空間S上，在該空間S中，從由氣體導(dǎo)入 噴淋頭53供給的處理氣體，產(chǎn)生高密度的等離子體，利用該等離子體 對(duì)晶片W進(jìn)行等離子體。
具體地是，在該等離子體處理裝置10中，當(dāng)在晶片W上進(jìn)行等 離子體處理時(shí)，首先打開(kāi)閘閥63，將加工對(duì)象晶片W搬入腔室34內(nèi)， 通過(guò)再將ESC電壓加在ESC電極板44上，將搬入的晶片W吸附保持 在載置臺(tái)35的吸附面上。此外，將處理氣體(例如，規(guī)定的流量比率 的CF4氣體、02氣和Ar氣組成的混合氣體)從氣體導(dǎo)入噴淋頭53供 給腔室34內(nèi)，同時(shí)，利用APC閥64等將腔室34內(nèi)的壓力控制為規(guī) 定值。還可利用載置臺(tái)35和氣體導(dǎo)入噴淋頭53，將高頻電力加在腔室 34內(nèi)的空間S上。這樣，在空間S中，使由氣體導(dǎo)入噴淋頭53導(dǎo)入的 處理氣體變成等離子體，利用聚焦圓環(huán)46，將該等離子體收束在晶片 W的表面上，可以物理的或化學(xué)的方法蝕刻晶片W的表面。
后述圖8的系統(tǒng)控制器，根據(jù)與等離子處理對(duì)應(yīng)的程序，控制上 述等離子體處理裝置10的各構(gòu)成部件的動(dòng)作。與等離子體處理裝置10 連接的控制裝置400 (參見(jiàn)圖2)的CPU410代替系統(tǒng)控制器進(jìn)行該控 制也可以。
如后述的圖2所示，為了測(cè)定晶片W的中央部和周邊邊緣部的溫 度，在腔室34內(nèi)的載置臺(tái)35上形成中央開(kāi)口部35a和周邊邊緣開(kāi)口 部35b。
圖2為概略地表示包含圖1的等離子處理裝置10的溫度控制系統(tǒng)的構(gòu)成的方框圖。
在圖2中，溫度控制系統(tǒng)具有圖1的等離子體處理裝置10、與等
離子體處理裝置10連接的測(cè)定晶片W的溫度的溫度測(cè)定裝置200、和
根據(jù)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)，直接或間接地進(jìn)行晶片w的溫度調(diào)節(jié)，使得與
目標(biāo)溫度實(shí)質(zhì)上相等的溫度控制裝置400。
溫度測(cè)定裝置200具有作為表示分割的二束光能干涉的最大光
路差的相干性長(zhǎng)(可干涉距離)短的低相干性光源的SLD (Super Luminescent Diode，超級(jí)發(fā)光二極管)210;起與SLD210連接的第一 分離器作用的2x2光纖耦合器220;作為起與光纖耦合器220連接的第 二分離器作用的1x2光纖耦合器230;與光纖耦合器230連接的準(zhǔn)直光 纖240、 250;與光纖耦合器220連接的準(zhǔn)直光纖260;作為與光纖耦 合器220連接的受光元件的光檢測(cè)器(PD: Photo Detector) 280;以及 分別連接這些元件之間的光纖290a、 290b、 290c、 290d、 290e、 290f。
SLD210由以最大輸出1.5mW照射中央波長(zhǎng)為1.55pm或1.31|im 和半頻寬(Half bandwidth)約為50nm的光的SLD構(gòu)成。準(zhǔn)直光纖240、 250、 260由以與相對(duì)照射光的物體表面垂直的方式使光軸調(diào)整機(jī)構(gòu)與 座連接的準(zhǔn)直儀構(gòu)成，從光纖290c、 290d、 290e射出平行光。PD280 由Ge光電二極管構(gòu)成。
另外，溫度測(cè)定裝置200具有配置在準(zhǔn)直光纖260前方的參照 反光鏡270、由使載置有參照反光鏡270的工作臺(tái)和使該工作臺(tái)水平移 動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成的電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)272;驅(qū)動(dòng)該電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)272 的步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器274;和與PD280連接，放大從PD280發(fā)出 的輸出信號(hào)的放大器295。參照反光鏡270由角形棱鏡或平面反光鏡構(gòu) 成。
準(zhǔn)直光纖240、 250配置成與載置臺(tái)35的中央開(kāi)口部35a和周邊 邊緣開(kāi)口部35b的下端相對(duì)，將通過(guò)該開(kāi)口部35a、 35b向著作為溫度 測(cè)定對(duì)象物的晶片W的背面從SLD210發(fā)出的光作為測(cè)定光照射，同 時(shí)，接受從晶片W發(fā)出的反射光，傳送至PD280。優(yōu)選，準(zhǔn)直光件240、 250的光照射面配置成使從光纖耦合器230至晶片W的背面的距離， 即光路長(zhǎng)，互相不同，這樣，可以一次進(jìn)行晶片W的中央部和周邊邊 緣部的溫度測(cè)定。準(zhǔn)直光纖260，以向著參照反光鏡270從SLD210發(fā)出的光作為參 照光照射，同時(shí)，接收從參照反光鏡270發(fā)出的反射光，傳送至PD280。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)272，按圖2所示的參照反光鏡270箭頭方向A， 水平移動(dòng)載置臺(tái)，即，使得反射反光鏡270的反射面與準(zhǔn)直光纖260 的光照射面平行。
控制裝置400利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。控制裝置400具有對(duì)控制裝置 400全體進(jìn)行控制的CPU (中央處理裝置)410;通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器274， 控制用于驅(qū)動(dòng)載置有參照反光鏡270的載置臺(tái)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)載置臺(tái)270 的步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)控制器430;使通過(guò)溫度測(cè)定裝置200的放大器295 輸入的PU280的輸出信號(hào)，與從電機(jī)控制器430輸出至電機(jī)驅(qū)動(dòng)器274 的控制信號(hào)(例如驅(qū)動(dòng)脈沖)同步的模數(shù)轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器460;和 控制等離子體處理裝置10的各部分的等離子體處理裝置用控制器 470。
控制器470包含控制與載置臺(tái)35有關(guān)的各部分的載置臺(tái)控制器 472。載置臺(tái)控制器472控制從高頻電源41供給的高頻電力(RF電力)、 從傳熱氣體供給部分51供給的背面氣體的溫度、流量和壓力、在冷媒 室76中循環(huán)供給的冷媒溫度和流量、和加在載置臺(tái)35內(nèi)的ESC電極 板44上的ESC電壓等。
圖3為說(shuō)明圖2所示的溫度測(cè)定裝置200的溫度測(cè)定動(dòng)作的圖。 溫度測(cè)定裝置200為利用以Michdson干涉儀的結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu) 的低相干性干涉儀。如圖3所示，從SLD210發(fā)出的光，利用起分離 器作用的光纖耦合器220分成測(cè)定光和參照光，測(cè)定光向著作為溫度 測(cè)定對(duì)象物的晶片W照射，參照光向著光路長(zhǎng)可變的參照反光鏡270 照射。晶片W背面的測(cè)定光的反射光、晶片W表面的測(cè)定光反射光、 和參照反光鏡270的參照光的反射光再次入射在光纖耦合器220上。 這時(shí)，這些反射光根據(jù)參照光的光路長(zhǎng)引起干涉，利用PD280檢測(cè)該 干涉光。
等離子體處理裝置10具有的溫度測(cè)定裝置200不是僅限于利用上 述低相干性干涉儀或從晶片W的背面測(cè)量，利用從上方觀察和測(cè)定晶 片W表面溫度的傳感器也可以。
圖4 (a) (b)為表示從利用圖3的PD280檢測(cè)的晶片W發(fā)出的反射光、和參照光的反射光的干涉波形的圖。圖4 (a)表示晶片W溫
度變化前得出的干涉波形，圖4 (b)表示晶片W溫度變化后得出的干
涉波形。
如圖4 (a)所示，當(dāng)由參照反光鏡270產(chǎn)生的參照光的反射光與 從晶片W的背面發(fā)出的反射光起干涉時(shí)，在以用參照反光鏡270的移 動(dòng)距離表示的干涉位置Apm (干涉強(qiáng)度的峰值位置大約為425 pm)為 中心，寬度約為80 pm上得到干涉波形400a。另外，當(dāng)由參照反光鏡 270產(chǎn)生的參照光的反射光與從晶片W的表面發(fā)出的反射光干涉時(shí)， 在以干涉位置Bpm (干涉強(qiáng)度的峰值位置約為3285 pm)為中心，寬 度約為80 pm上得到干涉波形400b。
當(dāng)晶片W溫度變化時(shí)，由于熱膨脹(壓縮)使晶片W的厚度變 化，同時(shí)折射率變化，因此，測(cè)定對(duì)象物中的光路長(zhǎng)(即晶片W的背 面和表面的距離)也變化。
如圖4 (b)所示，在與圖4 (a)時(shí)不同的溫度的晶片W的背面 和表面上相關(guān)得到的干涉位置A，的干涉波形400a'、和干涉位置B'的 干涉波形400b，中，表示其干涉強(qiáng)度的峰值位置的干涉位置A'、 B'在參 照反光鏡270的移動(dòng)距離增大的方向上，從上述干涉位置A、 B偏離； 同時(shí)，其寬度大小也從干涉波形400a、 400b的寬度大小發(fā)生變化。
因此，關(guān)于晶片W的表面和背面的干涉強(qiáng)度的峰值位置的變化和 溫度變化互相有關(guān)系。
在本實(shí)施例中，在測(cè)定晶片W的溫度前，以和多個(gè)溫度有關(guān)系的 溫度換算用數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)庫(kù)，將干涉強(qiáng)度的峰值位置存放在控制裝置 400中。然后，當(dāng)測(cè)定晶片W的溫度時(shí)，首先，溫度測(cè)定裝置200就 晶片W的中央部及周邊邊緣部，分別將PD280的輸出信號(hào)，即表示圖 4所示的干涉強(qiáng)度的峰值位置的信號(hào)，輸入至控制裝置400中。其次， 控制裝置400將輸入的信號(hào)從上述溫度換算用數(shù)據(jù)換算為溫度。這樣， 可以非接觸地而且高精度地測(cè)定晶片W的溫度。
如上所述，利用圖2的溫度控制系統(tǒng)可以確保晶片W的溫度測(cè)定 的高精度。利用控制裝置400可進(jìn)行以下所述的圖6的第一基板溫度 控制處理或后述的圖7的第二基板溫度測(cè)定處理。
另外，在控制裝置400中存放圖5 (a) (b)所示的參數(shù)數(shù)據(jù)。圖5 (a) (b)的參考數(shù)據(jù)為在等離子體處理裝置10中，作為初期
值進(jìn)行規(guī)定次數(shù)或規(guī)定時(shí)間(例如1小時(shí))的等離子體處理后，在整
個(gè)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在晶片w上進(jìn)行規(guī)定的溫度變化處理時(shí)得到的溫度
變化的數(shù)據(jù)，即表示在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，晶片W的溫度變化的溫度分布
圖。圖5 (a) (b)表示時(shí)刻O(píng)分鐘為供給RF電力的開(kāi)始時(shí)刻。
具體地是，圖5 (a)的參考數(shù)據(jù)為使作為背面氣體(冷卻氣體)的氦的壓力中的對(duì)于晶片W中央部的壓力在15 Torr (2.00 kPa)下不變化而為一定，在大約1.5分的間隔中，使對(duì)于晶片W的周邊邊緣部的壓力分7個(gè)階段40、 30、 20、 10、 5、 3、 40Torr變化的情況下得到的晶片周邊邊緣部的溫度變化的分布圖。
具體地是，圖5 (b)的參考數(shù)據(jù)為使作為背面氣體(冷卻氣體)的氦的壓力中的對(duì)于晶片W周邊邊緣部的壓力在40 Torr (5.33 kPa)下不變化而為一定，在大約1.5分的間隔中，使對(duì)于晶片W的中央部的壓力分7個(gè)階段15、 1、 5、 10、 20、 30、 15Torr變化的情況下得到的晶片周邊邊緣部的溫度變化的分布圖。
這些溫度分布圖作為晶片W的目標(biāo)溫度存儲(chǔ)。
從圖5 (b)數(shù)據(jù)可看出，即使將晶片W周邊邊緣部的冷卻氣體壓力固定，在晶片W內(nèi)，周邊邊緣部的溫度會(huì)受中央部的冷卻氣體壓力的影響。因此可知，將RF電力供給至載置臺(tái)35時(shí)，氦氣的壓力對(duì)晶片W的溫度的影響大。即由圖5 (b)的參考數(shù)據(jù)可知，例如，為了將晶片W的周邊邊緣部的溫度保持為大約45°C，在晶片W周邊邊緣部的壓力的值為40Torr的情況下，晶片W的中央部的壓力值可以為15Torr。另外，從圖5 (a) (b)的參考數(shù)據(jù)決定晶片W的溫度不變化的背面氣體壓力范圍(允許范圍的上限值和下限值)也可以。
另外，每當(dāng)使用等離子體處理裝置10時(shí)，通過(guò)存儲(chǔ)圖5 (a)和圖5 (b)所示的參考數(shù)據(jù)，按時(shí)間系列順序讀出該參考數(shù)據(jù)，可以判別在載置臺(tái)35上產(chǎn)生的ESC偏移等影響的大小。
另外，上述的參考數(shù)據(jù)不限于圖5 (a) (b)所示的臺(tái)階狀數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)晶片W進(jìn)行隨著溫度變化的變溫處理得到的任何數(shù)據(jù)也可以。
另外，利用上述圖2的溫度控制系統(tǒng)，通過(guò)將光照射在晶片W的背面，可以非接觸方式直接測(cè)定晶片W的溫度，但也可以使用測(cè)定晶片W溫度的任何方法。
另外，控制裝置400根據(jù)輸出至電機(jī)控制器430的控制信號(hào)，測(cè)定參照反光鏡270的移動(dòng)位置或移動(dòng)距離也可以。在這種情況下，優(yōu)選在電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)272的工作臺(tái)上安裝線(xiàn)性編碼器。
圖6為利用圖2的控制裝置400進(jìn)行的第一基板溫度控制處理的流程圖。本處理為每當(dāng)作為目標(biāo)溫度存儲(chǔ)圖5 (a)、 (b)所示的參考數(shù)據(jù)，并在等離子體處理裝置10中反復(fù)進(jìn)行另一規(guī)定次數(shù)或規(guī)定時(shí)間(例如20小時(shí))的上述等離子體處理時(shí)，晶片W的批量處理開(kāi)始前后或空轉(zhuǎn)時(shí)間中吸附保持晶片W的狀態(tài)下進(jìn)行。這時(shí)，冷媒的溫度設(shè)定為(TC。晶片W優(yōu)選為非制品處理基板(試驗(yàn)基板)。
在圖6中，首先在步驟S601中，對(duì)晶片W進(jìn)行上述的變溫處理。這時(shí)，控制裝置400通過(guò)將從放大器295輸入的信號(hào)換算為溫度，測(cè)定與載置臺(tái)35接觸的晶片W的中央部或周邊邊緣部的溫度。這樣，得到在對(duì)晶片W進(jìn)行變溫處理時(shí)，中央部或周邊邊緣部的測(cè)定溫度的分布圖。該變溫處理通過(guò)變更從冷卻裝置供給至載置臺(tái)35的冷媒的溫度和流量、和施加在載置臺(tái)35上的電壓、電流和電力、以及與供給至晶片W背面的背面氣體的溫度、流量、壓力、以及種類(lèi)等的與晶片W的溫度有關(guān)的控制參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
接著，在步驟S602中，判別晶片W的測(cè)定溫度的分布圖是否實(shí)質(zhì)上與上述存儲(chǔ)的晶片W的目標(biāo)溫度(參考數(shù)據(jù))相等，即載置臺(tái)35是否很好地將冷媒溫度熱傳達(dá)至晶片W。當(dāng)該判別的結(jié)果為，在步驟S601中取得的晶片W的測(cè)定溫度的分布圖和參考數(shù)據(jù)實(shí)質(zhì)上相等時(shí)(步驟S602中為是)，不進(jìn)行用于控制晶片W的溫度的處理，結(jié)束本處理。
另一方面，當(dāng)在步驟S601中取得的晶片W的測(cè)定溫度分布圖和參考數(shù)據(jù)不同時(shí)(步驟S602中為否)，由于載置臺(tái)35不能很好地將冷媒的溫度熱傳達(dá)至晶片W，判斷為在載置臺(tái)35上產(chǎn)生ESC偏移，將這個(gè)意思通知使用者，輸出規(guī)定的警告(警告圖像或警告音)(步驟S603),同時(shí)，為了用目標(biāo)溫度使晶片W的溫度穩(wěn)定，還可根據(jù)規(guī)定的控制程序進(jìn)行用于調(diào)整溫度的自動(dòng)校正處理(步驟S604)。利用該自動(dòng)校正處理，通過(guò)控制載置臺(tái)35的溫度，間接地調(diào)節(jié)晶片W的溫度或直接地控制晶片W的溫度。
在晶體W的間接的溫度調(diào)節(jié)中，載置臺(tái)35的溫度控制中使用從
冷卻裝置供給至載置臺(tái)35的冷媒的溫度和流量、和選自加在載置臺(tái)35上的電壓、電流、電力中的至少一個(gè)控制參數(shù)。這樣，可以補(bǔ)償在載置臺(tái)35上產(chǎn)生的ESC偏移的影響。即可以消除載置臺(tái)35的個(gè)體差，特別是與晶片W之間的傳熱特性的差。
另一方面，在晶片W的直接的溫度控制中，使用選自供給至晶片W的背面的背面氣體的溫度、流量、壓力和種類(lèi)等中的至少一種控制參數(shù)。另外，在背面氣體種類(lèi)的控制中，從氦將背面氣體變更為氮。由于分別獨(dú)立地將背面氣體供給至晶片W的中央部和周邊邊緣部，在晶片W的中央部和周邊邊緣部上，通過(guò)供給適當(dāng)溫度、流量、壓力和種類(lèi)的背面氣體，可以分別獨(dú)立地控制晶片W的中央部和周邊邊緣部
的溫度。
在上述步驟S604中進(jìn)行自動(dòng)校正處理后，回到步驟S601，反復(fù)進(jìn)行步驟S601 S604的處理，直至在步驟S601中取得的晶片W的測(cè)定溫度的分布圖和參考數(shù)據(jù)實(shí)質(zhì)上相等為止。
采用圖6的處理，當(dāng)在步驟S601中取得的晶片W的測(cè)定溫度的分布圖與參考數(shù)據(jù)不同時(shí)(步驟S602中為否)，通過(guò)自動(dòng)校正處理，可以目標(biāo)溫度使晶片W的溫度穩(wěn)定(步驟S604)，因此可以防止等離子體處理的加工精度降低，結(jié)果可提高半導(dǎo)體器件的成品率。
上述圖6的第一基板溫度控制處理中比較晶片W的測(cè)定溫度的分布圖和作為表示晶片W溫度變化的溫度分布圖的參考數(shù)據(jù)，即比較溫度分布圖彼此。晶片W的溫度有與時(shí)間一起變化的傾向。因此，比起將目標(biāo)溫度設(shè)定為即使經(jīng)過(guò)時(shí)間也不變化的值從而使晶片W的溫度與該值一致的調(diào)整，將目標(biāo)溫度設(shè)定為經(jīng)過(guò)時(shí)間則發(fā)生變化的值(分布圖)從而使晶片W的溫度變化與該分布圖一致的調(diào)整更容易。因此，晶片W的溫度可容易地與目標(biāo)溫度一致。
上述圖6的第一基板溫度控制處理，在等離子體處理裝置10的批量處理開(kāi)始前后或空轉(zhuǎn)時(shí)間中進(jìn)行，但在等離子體處理進(jìn)行中進(jìn)行也可以。
另外，在上述圖6的第一基板溫度控制處理中，比較晶片W的測(cè)定溫度的分布圖和作為表示晶片W的溫度變化的溫度分布圖的參考數(shù)據(jù)，但是以不是溫度分布圖彼此，或者以經(jīng)過(guò)時(shí)間晶片W的溫度成為一定的方式進(jìn)行溫度控制，并比較這時(shí)測(cè)定的晶片溫度彼此也可以。
另外，上述冷媒的溫度為0°C ，這個(gè)溫度是考慮冷卻裝置的性能(溫度控制功能)隨時(shí)間變化等而決定的。再者，冷媒溫度不僅限于此。
圖7為利用圖2的控制裝置400進(jìn)行的第二基板溫度控制處理的流程圖。本處理在每當(dāng)存儲(chǔ)上述圖5 (a)、 (b)所示的參考數(shù)據(jù)(第一分布圖)并且在等離子體處理裝置10中，以另一規(guī)定次數(shù)或規(guī)定時(shí)間(例如20小時(shí))反復(fù)進(jìn)行上述等離子體處理(第一等離子體處理)時(shí)，在晶片W成批處理開(kāi)始前后或空轉(zhuǎn)時(shí)間吸附保持有晶片W的狀態(tài)下進(jìn)行。晶片W優(yōu)選為非制品處理基板(試驗(yàn)基板)。
在圖7中，首先，在步驟S701中，對(duì)晶片W進(jìn)行上述的變溫處理。這時(shí)，控制裝置400，通過(guò)將從放大器295輸入的信號(hào)換算為溫度，測(cè)定與載置臺(tái)35接觸的晶片W的中央部或周邊邊緣部的溫度。這樣，得到對(duì)晶片W進(jìn)行了變溫處理時(shí)的中央部或周邊邊緣部的測(cè)定溫度的分布圖(第二分布圖)。
接著，在步驟S702中，判別晶片W的測(cè)定溫度的分布圖和圖5(a)、 (b)所示的參考數(shù)據(jù)之差是否在規(guī)定的上限值和下限值規(guī)定的允許范圍內(nèi)，即是否可以高精度地控制使晶片W的溫度跟隨參考數(shù)據(jù)(目標(biāo)溫度)。當(dāng)該判別的結(jié)果是上述差在允許范圍內(nèi)時(shí)(步驟S702中為是)，則不進(jìn)行后述的步驟S704的恢復(fù)等離子體處理(第二等離子體處理)，結(jié)束本處理。
另一方面，當(dāng)上述差在允許范圍以外時(shí)(步驟S702中為否)，因?yàn)椴荒芨呔鹊乜刂剖咕琖的溫度跟隨參考數(shù)據(jù)，判斷為在載置臺(tái)35上產(chǎn)生ESC偏移的傾向，將這個(gè)意思通知使用者，輸出規(guī)定的警告(警告圖像或警告音)(步驟S703)，同時(shí)在從腔室34內(nèi)除去晶片W后，根據(jù)規(guī)定的控制程序(恢復(fù)次序)，進(jìn)行使載置臺(tái)35的表面狀態(tài)穩(wěn)定的恢復(fù)等離子體處理(步驟S704)。
現(xiàn)在說(shuō)明在步驟S704中進(jìn)行的恢復(fù)次序。恢復(fù)次序的內(nèi)容根據(jù)晶片W的測(cè)定溫度的分布圖和參考數(shù)據(jù)的關(guān)系而不同。
第一，在步驟S702判別的結(jié)果為晶片W的測(cè)定溫度的分布圖超過(guò)允許范圍的上限值的情況下，(即晶片W的測(cè)定溫度比目標(biāo)溫度高 的情況)下，作為上述恢復(fù)等離子體處理，進(jìn)行在高的處理壓力下， 以高密度使用比重小的氣體(淀積氣體)的低離子能量的等離子體處
理。另外，根據(jù)需要，添加CF4系、或NF" SF6進(jìn)而C1系、O系等的 蝕刻氣體也可以。這樣，利用載置臺(tái)35表面的低離子能量的飛濺或F 系或Cl系的自由基進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，可使載置臺(tái)35的表面平滑，進(jìn) 而還可除去阻礙從晶片W向載置臺(tái)35的傳熱性(傳熱能力)的附著 在載置臺(tái)35表面上的淀積(例如CF系的聚合物)。結(jié)果，載置臺(tái)35 和晶片W間的傳熱性(傳熱能力)好，可以降低晶片W的溫度。這 樣，可使進(jìn)行等離子體處理的各個(gè)晶片W的溫度相同。因此，可以穩(wěn) 定地再現(xiàn)對(duì)于多個(gè)晶片W的等離子體處理的加工精度，還可提高半導(dǎo) 體器件的成品率。另外，優(yōu)選在除去淀積時(shí)，對(duì)載置臺(tái)35進(jìn)行上述低 離子能量的等離子體處理，排出腔室34內(nèi)的空間S中的氣體。
第二，在步驟S702的判別結(jié)果為晶片W的測(cè)定溫度的分布圖在 允許范圍的下限值下面的情況下(即晶片W的溫度比目標(biāo)溫度低的情 況下)，作為上述恢復(fù)等離子體處理，進(jìn)行以低密度使用在高真空下比 重大的重的氣體的高離子能量的飛濺蝕刻。另外，根據(jù)需要，添加淀 積氣體也可以。這樣，可以除去附著在載置臺(tái)35表面上的淀積物等， 適當(dāng)?shù)厥馆d置臺(tái)35的表面粗糙。結(jié)果，載置臺(tái)35和晶片W間的傳熱 性變差，可以提高晶片W的溫度。這樣，可使進(jìn)行等離子體處理的各 個(gè)晶片W的溫度相同。因此，可提高降低的等離子體處理的加工精度， 并可提高半導(dǎo)體器件的成品率。
在按照恢復(fù)次序，對(duì)晶片W進(jìn)行恢復(fù)等離子體處理后，回到步驟 S701，反復(fù)進(jìn)行步驟S701 S704的處理，直至晶片W的測(cè)定溫度的 分布圖與參考數(shù)據(jù)之差在允許范圍內(nèi)為止。
采用圖7的處理，當(dāng)晶片W的測(cè)定溫度的分布圖和參考數(shù)據(jù)之差 在允許范圍外時(shí)(步驟S702中為否)，通過(guò)對(duì)晶片W進(jìn)行恢復(fù)等離子 體處理，由于可使載置臺(tái)35的表面狀態(tài)穩(wěn)定(步驟S704)，因此可防 止ESC偏移造成的等離子體處理的加工精度的降低。結(jié)果，可提高半 導(dǎo)體器件的成品率。
另外，利用步驟S704的恢復(fù)次序的恢復(fù)等離子體處理不限于一次，進(jìn)行多次也可以。另外，根據(jù)晶片W的測(cè)定溫度的分布圖和參考數(shù)據(jù) 的關(guān)系，改變一次恢復(fù)等離子體處理期待的效果大小(即處理?xiàng)l件) 也可以。
另外，在上述實(shí)施例中，將圖6的第一基板溫度控制處理和圖7 的第二基板溫度控制處理組合進(jìn)行也可以，在這種情況下，優(yōu)選省略 重復(fù)的處理。
在上述圖6和圖7的處理中，變更進(jìn)行警告處理的時(shí)間也可以，
省略警告處理進(jìn)行也可以。
圖8為概略地表示圖1的等離子體處理裝置10的系統(tǒng)控制器的結(jié) 構(gòu)的圖。
在圖8中，系統(tǒng)控制器具有EC (Equipment Controller,設(shè)備控 制器)100，多個(gè)(例如3個(gè))MC (Module Controller,組件控制器) 101、 102、 103，和連接EC100和MC101、 102、 103的交換式集線(xiàn)器 (switch hub) 104。該系統(tǒng)控制器與從EC100通過(guò)LAN (Local Area Network,局域網(wǎng))105，作為管理設(shè)置有等離子體處理裝置10的工廠 全體的制造工序的MES (Manufacturing Execution System,制造執(zhí)行系 統(tǒng))的PC106連接。MES與系統(tǒng)控制器一起，將有關(guān)工廠工序的實(shí)時(shí) 信息反饋給基干業(yè)務(wù)系統(tǒng)(圖中沒(méi)有示出)，同時(shí)，考慮工廠全體負(fù)荷 等，進(jìn)行工序的判斷。
EC100為包括MCIOI、 102、 103并控制等離子體處理裝置10全 體的動(dòng)作的總括控制部分。另外，EC100具有CPU、 RAM、 HDD等， 通過(guò)根據(jù)由使用者指定的晶片W的處理方法的菜單(即與方法對(duì)應(yīng)的 程序)，CPU將控制信號(hào)發(fā)送至MCIOI、 102、 103，控制與等離子體 處理裝置10和可與等離子體處理裝置10連接的TM(Transfer Module, 轉(zhuǎn)移組件)和LM (LoaderModule,裝載器組件)等組件的動(dòng)作。
交換式集線(xiàn)器104根據(jù)從EC100發(fā)出的控制信號(hào)，切換作為EC100 連接對(duì)象的MC。
MC101 、 102、 103為控制等離子體處理裝置IO和各個(gè)組件動(dòng)作的 控制部分。MCIOI、 102、 103也有CPU、 RAM、 HDD等，將控制信 號(hào)發(fā)送至后述的末端器件。為了控制等離子體處理裝置10和各個(gè)組件， 等離子體處理裝置10具有的系統(tǒng)控制器具有與等離子體處理裝置10和各個(gè)組件對(duì)應(yīng)的數(shù)目的MC。在圖8中表示三個(gè)MC。
MC101、 102、 103通過(guò)GHOST網(wǎng)絡(luò)108，由DIST (Distribution, 分配)板107分別與各個(gè)I/0 (輸入、輸出)組件109、 110、 111連接。 GHOST網(wǎng)絡(luò)108為由載置在MC具有的MC板上的稱(chēng)為GHOST (General High—Speed Optimum Scalable Transceiver)的LSI實(shí)現(xiàn)的網(wǎng) 絡(luò)。最大可使31個(gè)I/O組件與GHOST網(wǎng)絡(luò)108連接，在GHOST網(wǎng) 絡(luò)108中，MC相當(dāng)于主機(jī)(master), I/O組件相當(dāng)于從動(dòng)裝置(slave)。
I/O組件109由與等離子體處理裝置10的各個(gè)構(gòu)成元件(以下稱(chēng) 為"末端器件")連接的多個(gè)I/0部分112構(gòu)成，進(jìn)行控制信號(hào)向各個(gè)末 端器件和從各個(gè)末端器件發(fā)生的輸出信號(hào)的傳遞。在I/0組件109中， 作為等離子體處理裝置io的各個(gè)構(gòu)成元件的直流電源45、 APC閥64、 TMP66、 DP38等相當(dāng)于與I/O部分112連接的末端器件。
1/0組件110、 111由于具有與I/O組件109同樣的結(jié)構(gòu)，省略其說(shuō)明。
另外，控制I/O部分112的數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)和串行信號(hào)的輸入 輸出的I/0板(圖中沒(méi)有示出)與各個(gè)GHOST網(wǎng)絡(luò)108連接。
在等離子體處理裝置10中，當(dāng)進(jìn)行RIE處理或灰化處理等的等離 子體處理或WLDC或上述第一和第二基板溫度控制處理時(shí)，根據(jù)與各 個(gè)處理對(duì)應(yīng)的程序，EC100的CPU通過(guò)交換式集線(xiàn)器104、 MCIOI、 GHOST網(wǎng)絡(luò)108和I/O組件109的I/O部分112，將控制信號(hào)送至等 離子體處理裝置10的各個(gè)末端器件。
在圖8的系統(tǒng)控制器中，多個(gè)末端器件不直接與EC100連接，與 該多個(gè)末端器件連接的I/0部分112被組件化，構(gòu)成I/0組件。由于該 1/O組件通過(guò)MC10K 102、 103和交換式集線(xiàn)器104與EC100連接， 因此可使通信系統(tǒng)簡(jiǎn)單。
另夕卜，由于EC100的CPU發(fā)送的控制信號(hào)中包含與所希望的末端 器件連接的I/O部分112的地址、和包含該I/O部分112的I/O組件的 地址，因此交換式集線(xiàn)器104可通過(guò)參照控制信號(hào)的I/O組件的地址， MC101、 102、 103的GHOST參照控制信號(hào)的I/O部分112的地址， 從而使交換式集線(xiàn)器104或MC101、 102、 103不需進(jìn)行控制信號(hào)的送 出對(duì)象的詢(xún)問(wèn)，因此可實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的平穩(wěn)的傳遞。另外，在各個(gè)處理等中，MC101通過(guò)GHOST網(wǎng)絡(luò)108和I/O組 件109的I/O部分112，監(jiān)視等離子體處理裝置10，在檢測(cè)規(guī)定的錯(cuò)誤 條件的情況下，將用于傳遞禁止將晶片W搬入以下的等離子體處理裝 置10的意思的互鎖(I/L)信號(hào)，通過(guò)交換式集線(xiàn)器104送至EC100。 接收了該互鎖信號(hào)的EC100通過(guò)交換式集線(xiàn)器104向控制TM動(dòng)作的 MC (圖中的MC103)送出禁止將晶片W搬入的禁止晶片搬入信號(hào)。 收到該禁止搬送晶片信號(hào)的MC103控制與晶片W的搬送有關(guān)的末端 器件的動(dòng)作，中止將晶片W搬送至等離子體處理裝置10。
圖8的系統(tǒng)控制器在圖1的等離子體處理裝置10中有，但代替它 在圖2的控制裝置400中有也可以。
在上述實(shí)施例中，作為低相干性光源，使用照射中心波長(zhǎng)1.55)iim 或1.31 nm和相干性長(zhǎng)約50 pm的光的LSD210，但照射的光的中心波 長(zhǎng)也可為0.3 20 (im，優(yōu)選0.5 5 pm范圍內(nèi)，相干性長(zhǎng)為0.1 100 pm 范圍內(nèi)較好，3(im以下優(yōu)選。另外，使用LED、鎢燈或氙燈等高亮度 燈或超高帶域波長(zhǎng)光源代替SLD210也可以。
另外，PD280由Ge光電二極管構(gòu)成，但使用Si光電二極管、InGaAs 光電二極管、離子雪崩光電二極管或光電子倍增管代替它也可以。電 機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)272由步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成，但使用音頻線(xiàn)圈電機(jī)代替它也可 以。另外，溫度測(cè)定裝置不限于上述實(shí)施例，可為任何測(cè)定對(duì)象物的 溫度的裝置。
另外，上述實(shí)施例的基板處理裝置不是僅限于蝕刻裝置，CVD (Chemical Vapor Deposition,化學(xué)氣相沉積)裝置，PVD(Physical Vapor Deposition,物理氣相沉積)裝置等也可以。另外，在上述本實(shí)施例中， 被處理基板為半導(dǎo)體晶片，但被處理基板不是僅限于此，LCD (Liquid Crystal Display,液晶顯示器)或FPD (Flat Panel Display,平板顯示器) 等玻璃基板也可以。
另外，本發(fā)明的目的可通過(guò)將記錄有用于實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的功能 的軟件程序代碼的記錄媒體供給至計(jì)算機(jī)，例如EC100或控制裝置 400，計(jì)算機(jī)CPU讀出和執(zhí)行存儲(chǔ)在記錄媒體中的程序代碼來(lái)達(dá)到。
在這種情況下，從記錄媒體讀出的程序代碼本身實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例 的功能，該程序代碼和存儲(chǔ)該程序代碼的記錄媒體構(gòu)成本發(fā)明。另外，作為供給程序代碼的記錄媒體，可以使用軟(注冊(cè)商標(biāo))
盤(pán)、硬盤(pán)、光磁盤(pán)、CD-ROM、 CD-R、 CD-RW、 DVD-ROM、 DVD-RAM、 DVD-RW、 DVD+RW等光盤(pán)、磁帶、非易失性存儲(chǔ)卡、ROM等?；?者，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載程序代碼也可以。
不但可通過(guò)執(zhí)行計(jì)算機(jī)的CPU讀出的程序代碼實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的 功能，而且還包含根據(jù)該程序代碼的指示，執(zhí)行在計(jì)算機(jī)的CPU上工 作的OS (操作系統(tǒng))等實(shí)際處理的一部分或全部，用該處理實(shí)現(xiàn)上述 實(shí)施例的功能的情況。
另外，還包含將從記錄媒體讀出的程序代碼寫(xiě)入在與插入計(jì)算機(jī) 中的功能擴(kuò)張板式與計(jì)算機(jī)連接的功能擴(kuò)張部件中具有的存儲(chǔ)器中 后，根據(jù)該程序代碼的指示，該功能擴(kuò)張板或功能擴(kuò)張部件中具有的 CPU等進(jìn)行實(shí)際處理的一部分或全部，由該處理實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例功能 的情況。
產(chǎn)業(yè)上利用可能性
—本發(fā)明實(shí)施例的載置臺(tái)可以使用在基板處理裝置中載置被處理基 板的載置臺(tái)中。
權(quán)利要求
1、一種等離子體處理裝置，其具有對(duì)被實(shí)施等離子體處理的被處理基板進(jìn)行靜電吸附的載置臺(tái)，其特征在于，具有在所述被處理基板被吸附保持在所述載置臺(tái)上的狀態(tài)下，測(cè)定所述被處理基板的至少中央部和周邊邊緣部的溫度，并將作為表示溫度變化的溫度分布圖的參考數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為目標(biāo)溫度的單元；基于預(yù)先設(shè)定的參數(shù)，對(duì)被保持在所述載置臺(tái)上的所述被處理基板進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，使得所述被處理基板的溫度與所述目標(biāo)溫度相等的溫度調(diào)節(jié)單元；測(cè)定所述被處理基板的至少中央部和周邊邊緣部的溫度，獲得測(cè)定溫度的分布圖的單元；對(duì)所述被處理基板的測(cè)定溫度的分布圖與所述參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的單元；當(dāng)所述測(cè)定溫度的分布圖與所述參考數(shù)據(jù)不同時(shí)，執(zhí)行用于進(jìn)一步進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的自動(dòng)校正處理，以使所述被處理基板的溫度穩(wěn)定在所述目標(biāo)溫度的單元；和反復(fù)進(jìn)行所述自動(dòng)校正處理，直到所述被處理基板的溫度穩(wěn)定的單元。
2、 如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 所述參考數(shù)據(jù)為表示在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的溫度變化的溫度分布圖。
3、 如權(quán)利要求l所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 具有當(dāng)所述測(cè)定溫度的分布圖與所述參考數(shù)據(jù)不同時(shí)輸出規(guī)定的警報(bào)的警報(bào)輸出單元。
4、 如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 所述參數(shù)由從供給至所述載置臺(tái)的冷媒溫度和流量、供給至所述載置臺(tái)的電壓、電流和電力、以及供給至所述被處理基板背面的傳熱 氣體的溫度、流量、壓力和種類(lèi)構(gòu)成的控制參數(shù)中選擇的至少一種構(gòu)成。
5、如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述溫度調(diào)節(jié)單元對(duì)所述被處理基板中央部和周邊邊緣部單獨(dú)地 進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明提供可提高半導(dǎo)體器件的成品率的基板處理裝置。作為基板處理裝置的等離子體處理裝置(10)具有靜電吸附載置的晶片(W)的載置臺(tái)(35)。等離子體處理裝置(10)與測(cè)定晶片(W)的溫度的溫度測(cè)定裝置(200)、和直接或間接地進(jìn)行晶片(W)的溫度調(diào)節(jié)使根據(jù)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)與目標(biāo)溫度實(shí)質(zhì)上相等的控制裝置(400)連接。控制裝置(400)根據(jù)所測(cè)定的溫度，自動(dòng)地控制晶片(W)的溫度。
文檔編號(hào)H01L21/3065GK101483138SQ20091000300
公開(kāi)日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2006年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者輿水地鹽, 鈴木智博 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社