靜電卡盤的診斷方法、真空處理裝置和存儲介質的製作方法

2023-11-04 07:14:52

專利名稱：靜電卡盤的診斷方法、真空處理裝置和存儲介質的製作方法
技術領域：
本發明涉及對在對基板進行真空處理時使用的靜電卡盤的調溫性 能的經時變化進行診斷的技術。
背景技術：
在進行蝕刻、CVD等真空處理的真空處理裝置中，作為用於將基 板保持在載置臺上的單元，不能使用真空吸盤(vacuum duick)，另外 為了抑制機械卡盤對基板的損傷(傷痕、彎曲等)， 一般使用靜電卡盤。
這樣的靜電卡盤100，例如如圖11所示，設置在作為真空容器的 處理容器103內的載置臺102的表面部，構成為由電介質122和設置 在它內部的電極121構成的薄片。未圖示的電源與該電極121相連， 通過向該電極121施加電壓，利用靜電力對載置在靜電卡盤100上的 基板110進行吸附。
在該靜電卡盤100的上方，設置有氣體噴頭104，當從氣體供給管 105供給處理氣體時，利用從未圖示的電源供給的高頻，在該氣體噴頭 104與載置臺102之間，使處理氣體等離子體化，進行基板110的蝕刻。
例如在蝕刻工序中，因為來自等離子體的熱量輸入，基板110的 溫度上升，因此，使製冷劑源107的例如冷卻水在設置在載置臺102 中的製冷劑流路106中循環，利用來自等離子體的熱量輸入與向載置 臺102的放熱(由載置臺102進行的冷卻)的平衡，將基板110維持 在例如幾十度的處理溫度。另外，在靜電卡盤100的表面，微觀上存 在凹凸，因此，使作為調溫氣體的冷卻氣體(所謂的背部氣體(backside gas))在基板110與靜電卡盤100之間的間隙中流通，通過該冷卻氣體 將基板110的熱量向靜電卡盤IOO側放熱。
但是，當連續使用靜電卡盤100時，即當基板110的處理塊數變 多時，如圖12 (a)所示，電介質122的表面由於與基板110的接觸而 損耗，變得平滑，因此，與基板110的接觸面積由Sl增加到S2。因此，
通過該接觸部分從基板110向靜電卡盤100傳遞的熱量變大，因此， 如圖12 (b)所示，基板110的溫度會逐漸地下降。該溫度變化在冷卻
氣體的壓力低的處理中尤其顯著。基板110的溫度相對於基板110的 處理狀態稍有餘量(margin),因此，在開始使用靜電卡盤100時，對 載置臺102側的製冷劑的流量等進行調整，使得基板110的溫度成為 設定溫度，此後，通常保持這種狀態連續使用。
但是，當基板110的溫度大幅下降時，例如當下降1(TC 15。C時， 會成批地發生不良，因此需要對靜電卡盤100的壽命進行預測。此外， 因為冷卻氣體是基板110與靜電卡盤100之間的傳熱介質的一部分， 所以，通過使它的壓力下降，能夠抑制溫度下降，但是在靜電卡盤ioo 的表面的磨耗正在進行的狀態下，與基板110的接觸部分的熱傳遞的 比例較多，因此，基板110的溫度變化相對於冷卻氣體的壓力變化很 遲鈍。因此，實際上進行冷卻氣體的校正操作的好處極少，實際情況 是不進行這樣的校正操作。
作為靜電卡盤100，已知有2種類型利用在基板110與靜電卡盤 100的表面之間產生的靜電力來吸附基板110的詹森*拉別克型(以 下稱為"JR型")；和利用在基板110與電極121之間產生的靜電力來 吸附基板110的庫侖型。在JR型的靜電卡盤100中，電極121中流動 的電流值大，吸附力不穩定，另一方面，在庫侖型中，電流值小且穩 定，因此，使用庫侖型的靜電卡盤100。在JR型的靜電卡盤100中， 因上述接觸面積的增大而引起的電流值的經時變化大，因此能夠將該 電流值用作壽命的指標。與此相對，在庫侖型的靜電卡盤100中，經 時變化小，因此不能將該電流值用作壽命的指標。
另外，在實際的等離子體處理裝置中，準備有多個處理方案，基 板110的設定溫度也預先準備有多種，對該溫度的餘量也不都是一樣， 因此，不能採用將基板110的溫度作為壽命的指標進行判斷的方法。
在專利文獻1中，記載有在使用前對靜電卡盤的特性進行預測的 技術，但是使用的指標是電流、電壓等，而且在靜電卡盤的使用中不 能對其壽命進行預測，因此不能解決上述課題。
專利文獻1日本特開2003-133404 ((0027)，圖8)

發明內容
本發明在這樣的情況下做出，其目的在於提供能夠對靜電卡盤的 調溫性能的經時變化進行診斷的診斷方法、真空處理裝置和存儲有能 夠實施上述方法的電腦程式的存儲介質。
本發明提供一種靜電卡盤的診斷方法，對設置在真空容器內的載 置臺上、用於利用靜電力對基板進行吸附保持的靜電卡盤的調溫性能 的經時劣化進行診斷，其特徵在於，包括
工序(a)，在利用靜電卡盤對基板進行吸附保持、並且向基板的
背面與靜電卡盤的表面之間供給用於調整基板的溫度的調溫氣體的狀
態下，反覆實施對基板進行真空處理的工序；
工序(b)，夾著該工序(a)，將被靜電卡盤吸附保持的基板暴露 於使用診斷用的處理方案生成的氣氛並且對該基板的溫度進行檢測， 對上述調溫氣體的壓力進行調整，使得溫度檢測值成為規定溫度，並 將此時的調溫氣體的壓力值存儲在存儲部中；和
工序(c)，根據上述存儲部中存儲的調溫氣體的壓力值，對上述 靜電卡盤的調溫性能的劣化進行診斷。
優選上述工序(b)夾著上述工序(a)反覆進行。
優選對上述靜電卡盤的調溫性能的劣化進行診斷的工序(c)，根 據由反覆進行的工序(b)取得的調溫氣體的壓力值的時間序列數據而 進行。
對上述靜電卡盤的調溫性能的劣化進行診斷的工序(c)，可以包 括對調溫氣體的壓力值是否低於設定值進行判斷的工序。
優選應用上述診斷用的處理方案的基板是維護用的基板。 上述基板的溫度的檢測由設置在載置臺上的溫度檢測部進行。 或者，上述維護用的基板搭載有溫度檢測部，上述基板的溫度由 該溫度檢測部檢測。
上述溫度檢測部的溫度檢測值在將基板從真空容器中搬出後被取 得，當基板的溫度檢測值偏離規定溫度時，改變調溫氣體的壓力，再 次將上述基板暴露於使用診斷用的處理方案生成的氣氛，並取得溫度 檢測值，由此進行上述靜電卡盤的診斷。
上述真空處理可以是使用等離子體的處理。
上述靜電卡盤的表面可以在通過噴鍍形成電介質的粉末後進行研磨。
上述靜電卡盤的表面可以構成為由具有與上述基板大致相同的 外形的環狀凸部、和在該凸部的內周側形成並形成為與上述凸部相同 的高度的多個柱狀體構成，上述溫度調整用的氣體在上述凸部的內周 側的柱狀體間流通。
本發明提供一種真空處理裝置，用於在向被設置在真空容器內的 載置臺上的靜電卡盤所吸附保持的基板的背面與靜電卡盤的表面之間 供給用於調整基板的溫度的調溫氣體的狀態下，對基板進行真空處理， 其特徵在於，包括
對基板的溫度進行檢測的溫度檢測部；
對上述調溫氣體的壓力進行檢測的壓力檢測部；
對上述調溫氣體的壓力進行調整的壓力調整部；
用於存儲該壓力檢測部的壓力檢測值的存儲部；
執行單元，夾著對多塊基板依次實施的真空處理，將被上述靜電 卡盤吸附保持的基板暴露於使用診斷用的處理方案生成的氣氛，並且 通過上述壓力調整部對調溫氣體的壓力進行調整，使得上述溫度檢測 部的溫度檢測值成為規定溫度，將此時的上述壓力檢測部的壓力檢測 值存儲在存儲部中；和
根據上述存儲部中存儲的調溫氣體的壓力檢測值，對上述靜電卡 盤的調溫性能的劣化進行診斷的診斷單元。
優選應用上述診斷用的處理方案的基板是維護用的基板。
優選上述診斷單元根據夾著上述真空處理而取得的調溫氣體的壓 力值的時間序列數據，對上述靜電卡盤的調溫性能的劣化進行診斷。
優選上述診斷單元包括對調溫氣體的壓力值是否低於設定值進行 判斷的單元。
本發明提供一種存儲介質，其存儲有用於真空處理裝置的程序， 該真空處理裝置使設置在真空容器內的載置臺上的靜電卡盤吸附保持 基板、對該基板進行真空處理，其特徵在於
上述程序以實施上述的靜電卡盤的診斷方法的方式將步驟組合。 本發明在向基板與靜電卡盤之間供給調溫氣體從而將基板維持在
設定溫度並對該基板進行真空處理時，對為了將基板維持在設定溫度 所需要的調溫氣體的壓力值進行監視，根據該壓力值，例如通過將該 壓力值與設定值進行比較，對靜電卡盤的調溫性能進行診斷，因此， 能夠在靜電卡盤的使用壽命到來之前進行應對，從而能夠抑制因基板 的溫度變化而產生的對基板處理的不良影響。


圖1是表示本發明的真空處理裝置的一個例子的縱截面圖。
圖2是表示本發明的靜電卡盤的一個例子的立體圖。 圖3是表示本發明的第一實施方式的控制部的一個例子的概念圖。 圖4是對本發明的靜電卡盤的壽命進行預測的方法的說明圖。 圖5是表示本發明的第一實施方式的流程的說明圖。 圖6是表示本發明的第一實施方式的控制部的一個例子的概念圖。 圖7是表示本發明的第二實施方式的溫度檢測部的一個例子的立 體圖。
圖8是表示本發明的第二實施方式的控制部的一個例子的概念圖。
圖9是表示本發明的第二實施方式的流程的說明圖。
圖IO是表示本發明的靜電卡盤的表面結構的一個例子的說明圖。
圖11是表示公知的基板處理裝置的縱截面圖。
圖12是對於靜電卡盤的劣化原因的說明圖。
符號說明
2 A 控制部
3a 通常運轉用程序
3b 診斷程序
4 存儲部
30 載置臺
34 靜電卡盤
36 貫通孔
39 通氣室
52 紅外線通路 53 檢測端
56 壓力檢測部
57 放射溫度計
60 溫度傳感器
61 存儲器
具體實施例方式
參照圖1 圖3，對用於實施本發明的靜電卡盤的診斷方法的第一 實施方式進行說明。圖l所示的真空處理裝置2例如是對晶片W進行
等離子體處理的裝置，例如包括由內部成為密閉空間的真空容器構 成的處理容器21;在該處理容器21內的底面中央配設的載置臺30;
和以與該載置臺30相對的方式在載置臺30的上方設置的上部電極40。 上述處理容器21被電氣接地，另外，排氣裝置23通過排氣管24 與處理容器21的底面的排氣口 22連接。未圖示的壓力調整部與該排 氣裝置23連接，該壓力調整部構成為根據來自後述的控制部2A的 信號對處理容器21內進行真空排氣並將其維持在期望的真空度。在處 理容器21的側面上設置有晶片W的搬送口 25，該搬送口 25能夠由閘 閥26開閉。
載置臺30由下部電極31和從下方支撐該下部電極31的支撐體32 構成。在支撐體32內形成有用於積蓄作為調溫流體的製冷劑的製冷劑 積蓄部37作為調溫單元，製冷劑通過來自外部的供給管37a和排出管 37b，在製冷劑積蓄部37中流動，由此將載置臺30的本體部分冷卻到 預先設定的基準溫度、例如20°C。在載置臺30的上部設置有靜電卡盤 34，通過該靜電卡盤34將晶片W載置在載置臺30上。靜電卡盤34 由絕緣材料(電介質)34a和埋設在該絕緣材料34a中的電極箔34b構 成，該電極箔34b通過開關35a與高壓直流電源35連接。將開關35a 從接地側切換到高壓直流電源35艦lj，從該高壓直流電源35向電極箔 34b施加電壓，由此，在電極箔34b與載置在該靜電卡盤34上的晶片 W的下面之間產生靜電，使載置在載置臺30上的晶片W被靜電卡盤 34靜電吸附。
如圖2所示，在下部電極31的內部，形成有扁平的通氣室39，用 於供給作為調溫氣體的He (氦)氣等導熱性氣體的氣體供給管38貫 通處理容器21的底面而與該通氣室39連接。將該調溫氣體稱為背面 氣體(backside gas)進行說明，在上述通氣室39的上面上，形成有很 多個在靜電卡盤34的上面上開口的貫通孔36，從上述氣體供給管38 輸送到通氣室39的背面氣體通過貫通孔36被供給到晶片W與靜電卡 盤34的間隙中，將由等離子體傳輸給晶片W的熱量通過背面氣體傳 遞到冷卻的載置臺3(H則。此外，在圖1中，該通氣室39和貫通孔36 等，為了簡化圖示而部分省略。
上述氣體供給管38的基端側，通過由作為壓力調整單元的壓力調 整閥構成的壓力調整部50和閥V與溫度調整用氣體源51連接。另外 在氣體供給管38上，設置有用於對由壓力調整部50調整後的氣體的 壓力進行檢測的壓力檢測部56。
另外，以貫通載置臺30和處理容器21的底面的方式，形成有紅 外線通路52，並且，在靜電卡盤34上與該紅外線通路52對應的位置， 也形成有作為紅外線通路52的一部分的透孔34c，在載置臺30中的紅 外線通路52的上端(晶片W側)，以將處理容器21內與該紅外線通 路52的外端側之間氣密地堵塞的方式，設置有透過窗54。在處理容器 21的外側，設置有作為接收來自該紅外線通路52的紅外線的溫度檢測 部的放射溫度計57的檢測端53。從晶片W的背面放射的紅外線通過 紅外線通路52，該紅外線被上述檢測端53接收，通過放射溫度計57 檢測出晶片W的溫度，並將該溫度檢測值傳送到後述的控制部2A。 此外，在該例子中，該紅外線通路52僅僅是空洞，但是也可以設置例 如光纖等，使紅外線通過其內部。
下部電極31通過高通濾波器(HPF) 30a被接地，並且通過匹配 器31b與作為第二高頻電源的偏置用的高頻電源31a連接。另外，在 下部電極31的外周邊上，以包圍靜電卡盤34的方式配置有聚焦環18， 在產生等離子體時，通過該聚焦環18將等離子體會聚到載置臺30上 的晶片W上。
上部電極40被形成為中空狀，在它的下面上，例如均勻地分散而 形成有用於向處理容器21內分散供給處理氣體的多個孔41，構成氣體
噴頭。另外，在上部電極40的上面中央設置有氣體導入管42，該氣體 導入管42隔著絕緣材料27貫通處理容器21的上面中央。該氣體導入 管42通過未圖示的闊和流量控制部，與用於進行晶片W的處理的處 理氣體源46連接。
上部電極40通過低通濾波器(LPF) 47被接地，並且通過匹配器 40b與高頻電源40a連接，該高頻電源40a作為第一高頻電源，能夠供 給比第二高頻電源31a的頻率高的高頻。來自與上部電極40連接的高 頻電源40a的高頻，用於將處理氣體等離子體化，來自與下部電極31 連接的高頻電源31a的高頻，通過向晶片W施加偏置電力，將等離子 體中的離子引入到晶片W的表面。高頻電源40a和31a與控制部2A 連接，根據控制信號對向上部電極40和下部電極31供給的電力進行 控制。另外，如圖3所示，在該真空處理裝置2中，設置有作為例如由 計算機構成的診斷單元的控制部2A，該控制部2A包括程序3、存儲 咅P4禾口 CPU5。
在上述程序3中存儲有用於進行晶片W的等離子體處理的通常 運轉用程序3a;和用於對靜電卡盤34的調溫功能的經時變化進行診斷 的、換言之就是用於對靜電卡盤34的壽命進行預測的診斷程序3b。
在通常運轉用程序3a中，存儲有用於對晶片W進行各種處理的 方案，根據該方案，對前文所述的處理氣體的種類、流量、以及高頻 電源40a、 31a的電壓、頻率等進行控制，對晶片W進行等離子體處理。 此外，如後所述，利用放射溫度計57對等離子體處理中的晶片W的 溫度進行測定，可以通過上述的壓力調整部50對背面氣體的壓力進行 控制，使得該溫度成為在上述的方案中指示的處理溫度。
診斷程序3b是構成後述的診斷用方案或用於對靜電卡盤34的壽 命進行預測的執行單元的程序，是上述的通常運轉用程序3a反覆進行 規定次數後進行的定期維護時的程序。在此所說的"診斷(壽命的預 測)"是指對在比較近的時期內背面氣體的壓力調整己經不能將晶片 W的溫度維持在設定溫度進行預測，S卩，對靜電卡盤34的壽命是否臨 近結束進行判斷。
艮口，對該診斷程序3b更加詳細地進行說明，靜電吸附晶片W的
12
靜電卡盤34的表面，如前文所述的圖12 (a)所示，隨著使用時間(晶
片w的處理塊數)的增加，該表面因為與晶片w的摩擦而逐漸變得
平滑，因此，與晶片W的接觸面積逐漸增加。如前文所述，晶片W通 過與靜電卡盤34的物理接觸以及在與靜電卡盤34的間隙中流通的背 面氣體來進行熱交換，隨著晶片W的處理塊數的增加，通過該物理接 觸進行的熱傳導逐漸變大。因此，如圖4 (a)所示，對壓力調整部50 進行控制，使得晶片W的溫度一定(使得背面氣體的壓力(流量)逐 漸減少)，但是當該背面氣體的壓力達到某個低壓區域時，難以穩定地 進行控制。因此，將達到能夠對背面氣體的壓力穩定地進行控制的極 限(下限)壓力例如5Torr (666.6Pa)的時期判斷為靜電卡盤34的壽 命。
當超過該壽命時期而繼續使用靜電卡盤34時，因晶片W與靜電 卡盤34的接觸而產生的熱傳導進一步變大，不能如處理方案所指示的 那樣對處理中的晶片W的溫度進行調整，因此，晶片W的溫度會逐 漸下降，對處理產生影響。如前文所述的圖12 (b)所示，在背面氣體 的壓力低的處理中(即，比起晶片W與背面氣體的熱交換，因與靜電 卡盤34的物理接觸而產生的熱交換的比例大的處理)，該溫度的下降 顯著。另一方面，隨著使背面氣體的壓力升高，溫度的下降變得平緩， 但是背面氣體與晶片W的熱交換(氣體中的分子的擴散速度)有極限， 因此不能消除該溫度的下降，在任何處理中都會產生這樣的問題。
但是，在由通常運轉用程序3a進行的各種方案中，處理溫度在各 方案中不同，因晶片W的批次而多種多樣。因此，在進行通常運轉用 程序3a時，即使對背面氣體的壓力進行監視，也會成為誤差大的數據， 但通過進行這樣的診斷程序3b，能夠得到表示該圖的靜電卡盤34的壽 命的高精度的數據。
該診斷用程序3b，具體而言，構成為例如根據某個特定的診斷 用方案，對維護用的晶片W進行等離子體處理，測定晶片W的溫度， 並且，對背面氣體的壓力調整部50的開度(背面氣體的壓力)進行調 整，使得此時的等離子體處理中的晶片W達到在診斷用方案中設定的 規定溫度。即，對於晶片W，將處理條件固定，測定背面氣體的壓力， 由此，能夠知道因等離子體處理中的晶片W與靜電卡盤34的物理接
觸而產生的熱傳導的程度、即靜電卡盤34的表面狀態。 將該調整後的背面氣體的壓力值存儲在存儲部4中。
通過例如定期地根據診斷程序3b進行診斷，存儲部4中存儲的背 面氣體的壓力值的數據逐漸增多，因此，能夠得到圖4 (a)所示的背 面氣體的壓力的推移(經時變化)。該背面氣體的壓力的推移能夠利用 2次函數等簡單地近似，因此，能夠在到達壽命時期之前，事先預測靜 電卡盤34的壽命。
該診斷程序3b根據該背面氣體的壓力的推移，當達到壽命(壽命 結束)的時期臨近時，例如通過警報發生部6發出警報，在顯示部7 上輸出用於催促更換靜電卡盤34的信息。或者，也可以在顯示部7上 總是顯示靜電卡盤34的壽命時期。
另外，該診斷程序3b可以構成為在通常運轉用程序3a每執行規 定次數後自動執行，或者也可以由操作者在任意時期執行。
這些程序3a、 3b (也包括與處理參數的輸入操作和顯示相關的程 序)被存儲在計算機存儲介質例如軟盤、光碟、MO (光磁碟)等存儲 部2B中並安裝在控制部2A中。
接著，使用上述的真空處理裝置2對本發明的靜電卡盤34的診斷 方法的作用進行說明。
首先，在該真空處理裝置2中，按照上述的通常運轉用程序3a對 晶片W進行等離子體處理。關於具體的步驟，除了後述的診斷程序3b 和後述的步驟S54的溫度測定的工序以外都同樣，因此省略。該通常 運轉用程序3a，根據各種各樣的方案，對多個晶片W連續地進行作為 真空處理的等離子體處理、例如蝕刻處理。接著，根據後述的步驟， 進行診斷程序3b的處理。此外，如前文所述的那樣，在該通常運轉用 程序3a中，也可以進行步驟S54的工序，對晶片W的溫度進行校正。 (步驟S51:晶片W的搬入)
首先，將閘閥26打開，利用未圖示的搬送機構將晶片W搬入到 處理容器21內。將該晶片W水平地載置在載置臺30上後，將開關35a 切換到高壓直流電源35側，將晶片W靜電吸附在載置臺30上。此後， 使搬送機構從處理容器21退出並將閘閥26關閉。 (步驟S52:晶片W的溫度調整)
接著，從氣體供給管38通過貫通孔36供給背面氣體。
(步驟S53:等離子體處理)
利用排氣裝置23通過排氣管24對處理容器21內進行排氣，將處 理容器21內保持在規定的真空度後，從處理氣體源46向處理容器21 內供給處理氣體。接著，向上部電極40供給第一高頻，使處理氣體等 離子體化，並且，向下部電極31供給第二高頻，將等離子體引入到晶 片W上，對晶片W進行等離子體處理。該等離子體處理為了維護而 進行，因此，作為處理氣體，使用例如Ar (氬)氣、C5F8氣體或者將 Ar氣與02氣組合的氣體。 (步驟S54:晶片W的溫度測定)
在該等離子體處理屮，晶片W由於來自等離子體的熱量輸入，溫 度上升。另一方面，晶片W由於靜電卡盤34 (由與靜電卡盤34的接 觸而產生的熱傳導以及由背面氣體進行的熱傳導)等而被冷卻，因此， 通過熱量輸入和放熱的平衡，溫度變化，達到平衡溫度。此時，根據 在上述的紅外線通路52中從下方輻射來的紅外線，利用放射溫度計57 檢測出晶片W的溫度，通過壓力調整部50的調整對背面氣體的壓力 進行調整，使得該晶片W的溫度的檢測值成為規定溫度。此外，在該 工序中，例如通過PID控制等對背面氣體的壓力進行調整，使得晶片 W的溫度成為規定溫度，也可以由操作者監視晶片W的溫度，並對背 面氣體的壓力(壓力調整部50)進行調整。 (步驟S55:記錄背面氣體的壓力)
將在上述步驟S54中調整後的背面氣體的壓力記錄在存儲部4中。 (步驟S56:等離子體處理結束)
接著，停止從高頻電源40a、 31a供電從而停止處理容器21內的 等離子體的產生後，停止從處理氣體源46供給處理氣體。然後，通過 排氣裝置23對處理容器21內進行排氣，將殘存的氣體除去，將晶片 W從處理容器21中搬出。 (步驟S57:靜電卡盤34的壽命時期的預測)
如前文所述的那樣，通過將該診斷程序3b反覆進行規定的次數， 在步驟S55中記錄的背面氣體的壓力的數據逐漸積累，能夠知道背面 氣體的壓力的推移。根據該背面氣體的壓力的推移，對靜電卡盤34的
壽命進行預測。g卩，根據積累的壓力數據，求出背面氣體的壓力的近 似式，對將來的背面氣體的壓力的推移進行預測。於是，當距離靜電
卡盤34的壽命時期的時間小於規定的設定值時(靜電卡盤34的壽命 時期臨近時)，如前文所述的那樣，顯示警報或催促更換靜電卡盤34 的信息。
該預測的靜電卡盤34的壽命時期，當在步驟S55中記錄的數據少 時誤差大，隨著該數據逐漸增多，精度逐漸增加。
根據以上的實施方式，在診斷程序3b中，記錄有為了將晶片W的 溫度調整為規定溫度而向靜電卡盤34與晶片W的間隙供給的背面氣 體的壓力的經時變化，因此，能夠根據該經時變化對靜電卡盤34的壽 命進行預測，從而能夠以簡單的方法抑制因處理中的溫度異常而引起 的晶片W的成品率下降。另外，因為能夠總是監視該靜電卡盤34的 壽命，所以能夠制定靜電卡盤34的長期購買計劃。
在該例子中，如上所述，靜電卡盤34的壽命是從積累的背面氣體 的壓力的推移求得近似式，根據該近似式進行預測，例如也可以利用 以下方法當有已經獲得的壓力數據時(已經更換過幾次靜電卡盤34 時)，應用此時的背面氣體的壓力的推移曲線而求得的方法；或預先將 比背面氣體的壓力的調整下限值大某種程度的值作為設定值，當背面 氣體的壓力為該設定值以下時等發出警報的方法；或者當在夾著多個 通常運轉用程序3a而進行的2個診斷程序3b中得到的背面氣體的壓 力值的差(背面氣體的壓力的變化量)小於某個設定值時發出警告的 方法等。
該診斷程序3b，如前文所述，每當對製品晶片W反覆進行規定次 數的通常運轉用程序3a後進行，但是也可以在初次使用靜電卡盤34 時(更換時)進行，對該靜電卡盤34的初期狀態進行確認後執行通常 運轉用程序3a。 g口，靜電卡盤34因個體的不同而具有細微的差異，因 此，在更換靜電卡盤34時，能夠通過診斷程序3b對該細微的差異進 行確認(對靜電卡盤34的個體間的偏差進行調査)。另外，通過該初 期狀態的確認，背面氣體的壓力的推移的數據個數變多，因此壽命的 預測變得更可靠，並且能夠抑制因靜電卡盤34的初期不良而引起的成 品率下降。
在該例子中，為了測定等離子體處理中的晶片W的溫度，使用放 射溫度計57並利用從晶片W照射的紅外線，但也可以例如使用螢光 溫度計並利用與溫度相應的螢光體的亮度衰減。即，因為螢光體的發 光時間受溫度的影響大(溫度越高，原子的振動越大，因此，激發能 量的放出越快，發光時間的衰減越快)，所以，例如可以構成為在上 述例子中的紅外線通路52中設置未圖示的光纖，進一步在該光纖的前
端(晶片w的附近)塗敷或粘貼螢光體薄膜，向該螢光體照射激發光，
監視發光強度，根據發光時間的衰減時間對晶片w的溫度進行測定。
另外，除了上述的溫度測定方法以外，也可以使用例如熱電偶、
熱敏電阻等測定晶片w的溫度。
在上述的例子中，定期地進行t參斷程序3b，並對當時的背面氣體 的壓力值的推移進行監視，由此對靜電卡盤34的壽命時期進行預測， 但也可以在通常運轉用程序3a中，當某個規定的方案進行的次數(頻 率)多的情況下，對當時的壓力值的推移進行監視，從而對壽命進行 預測。在該情況下，即使不執行診斷程序3b，也能夠預測靜電卡盤34 的壽命。
在此，對等離子體處理進行說明，因為等離子體具有相比平面部 更易集中到角部的特性，所以相比晶片W的中心部，等離子體更易集 中在晶片W的端部，結果，晶片W的端部的溫度有比晶片W的中心 部的溫度高的趨勢。因此，前文所述的背面氣體，分開向晶片W的中 心部和端部供給，使向晶片W的端部供給的背面氣體的壓力提高，由 此，能夠均勻地保持晶片W的面內的溫度。將形成這樣的結構的例子 簡單地示於圖6。
圖6表示以下結構的例子對於晶片W的中心部和端部，分別根 據壓力檢測部56a和壓力檢測部56b的壓力檢測值，利用壓力調整部 50將背面氣體分開向貫通孔36a和36b供給。另外，晶片W的中心部 和端部的溫度，由檢測端53a和53b從紅外線通路52a和52b檢測。 晶片W的中心部和端部兩者的溫度和背面氣體的壓力，分別傳送到控 制部2A和存儲部4，分別對晶片W的中心部和端部的背面氣體的壓 力進行調整，進行上述的各步驟S51 S57。在該情況下，通氣室39 構成為利用環狀的隔壁33分為中心部和端部而供給背面氣體。另外，
與前文所述的圖3同樣，在圖6中，對於貫通孔36a、 36b的數量，省
略進行表示。
如前文所述的那樣，當背面氣體的壓力低時，隨著處理時間的經 過，晶片W的溫度會大幅下降，因此，隨著晶片W的處理塊數的增 加，晶片W的面內的溫度的偏差也變大，但如上所述，在晶片W的 中心部和端部分別對背面氣體的壓力進行控制，因此，能夠抑制晶片 W面內的溫度的偏差，並且，因為壓力數據的數目增加，所以能夠更 可靠地預測靜電卡盤34的壽命。
此外，在該例子中，對晶片W的中心部和端部分開進行背面氣體 的壓力的控制，但也可以構成為在晶片W的徑向分成多個部位例如 3個部位對背面氣體的壓力進行控制。 [第二實施方式]
接著，參照圖7 圖9對本發明的第二實施方式進行說明。圖7 表示形成有作為熱敏電阻等溫度檢測元件的溫度檢測部的溫度測定用 晶片W。在該溫度測定用晶片W的表面上，設置有多個溫度傳感器 60和用於保存由該溫度傳感器60測定的溫度數據的存儲器61。通過 對該溫度測定用晶片W進行等離子體處理，測定等離子體處理中的溫 度，此後能夠從該存儲器61讀出溫度數據並取得等離子體處理中的溫
該實施方式中的真空處理裝置2與在上述的第一實施方式中表示 的圖l幾乎是相同結構，但因為利用上述的溫度測定用晶片W對等離 子體處理中的晶片W的溫度進行測定，所以，如圖8所示，成為不設 置紅外線通路52和檢測端53的結構。
在該實施方式中，控制部2A也包括由通常運轉用程序3a和診斷 程序3b構成的程序3。關於通常運轉用程序3a，與上述的實施方式同 樣地發揮作用，但是沒有設置放射溫度計57，因此，等離子體處理中 的晶片W的溫度，隨著處理時間的增加，與方案所指示的溫度相比， 會逐漸下降。
與上述的實施方式同樣，通過多次反覆進行通常運轉用程序3a， 靜電卡盤34的表面變得平滑，因靜電卡盤34與晶片W的接觸而產生 的熱傳導增加，因此，如圖4(b)所示，可認為晶片W的溫度從初期
的tl下降到t2。
此後，作為定期維護，對上述的溫度測定用晶片W進行作為診斷 程序3b的一部分的標準方案(診斷用方案)的等離子體處理。然後，
將背面氣體的壓力從Pl調整(降低)到P2，使得上述處理中的晶片 W的溫度回到tl。將此時的壓力存儲在存儲部4中。
通過按規定的間隔進行該診斷程序3b，晶片W的溫度被從t2調 整到tl，另一方面，背面氣體的壓力被分階段調整到P1、 P2、…、Pn。 在該實施方式中，也能夠預測背面氣體的壓力成為能夠調整的下限值 P0的時期，因此，如前文所述的那樣，也能夠提前對壽命時期進行警 告、進行顯示以催促更換靜電卡盤34。在該例子中，也可以與上述的 實施方式同樣，利用從得到的數據求得的近似式、對與作為閾值的設 定值的差進行監視的方法、或對過去得到的數據的應用等，對靜電卡 盤34的壽命進行預測。
此外，在該實施方式中，可以使診斷程序3b具有對通常運轉用程 序3a中的背面氣體的壓力進行校正的作用。g卩，可以使得根據診斷 程序3b的標準方案中的溫度校正值(tl與t2的差)與背面氣體的壓力 調整值(P1與P2的差)的對應關係，能夠對在通常運轉用程序3a中 實施的其它方案中的對應關係進行某種程度的預測，即，在其它方案 中也能夠預測為了對晶片W的溫度進行校正而需要調整的背面氣體的 壓力，因此，通過進行該診斷程序3b，將會對通常運轉用程序3a中的 背面氣體的壓力進行校正。另外，也可以使得按照與在診斷程序3b 中調整後的背面氣體的壓力相同的改變量，同樣地對通常運轉用程序 3a中的背面氣體的壓力進行調整。
接著，參照圖9對該第二實施方式的作用進行說明。
如上所述，對晶片W反覆進行規定次數的通常運轉用程序3a後， 按照以下的步驟進行診斷程序3b。 (步驟S91:溫度測定用晶片W的搬入)
與上述的步驟S51同樣，將溫度測定用晶片W載置在載置臺30 上，並將晶片W靜電吸附在載置臺30上。 (步驟S92:等離子體處理)
接著，與步驟S53同樣，對該溫度測定用晶片W進行等離子體處
理。
(步驟S93:溫度數據積累)
利用在溫度測定用晶片W上設置的溫度傳感器60對等離子體處
理中的溫度進行測定，並且將該溫度保存在存儲器61中。 (步驟S94:溫度測定用晶片W的搬出)
然後，按照與將晶片w搬入的路徑相反的路徑，將晶片w搬出
到處理容器21的外部。
(步驟S95:溫度數據的取得)
將在該溫度測定用晶片W的存儲器61中保存的溫度數據讀出， 並傳送到控制部2A。 、少驟sy&:溫反的訓vw
對在上述步驟S95中取得的溫度是否是預先確定的設定溫度進行 判斷。當該溫度不是設定溫度時，對背面氣體的壓力進行調整後，再 次重複上述步驟S91以後的步驟，並對溫度進行確認，使得其成為設 定溫度。當為設定溫度時，接著進行步驟S97。 (步驟S97:記錄背面氣體的壓力)
與上述的步驟S58同樣，將在步驟S96中設定的背面氣體的壓力 存儲在存儲部4中。另外，如上所述，此時的背面氣體的壓力可利用 於此後進行的通常運轉用程序3a的背面氣體的壓力的校正。 (步驟S98:靜電卡盤34的壽命時期的預測)
然後，與步驟S57同樣，根據記錄的背面氣體的壓力的推移，對 靜電卡盤34的壽命時期進行預測。
根據以上的實施方式，除了能得到上述的第一實施方式的效果以 外，還能夠得到以下的效果。即，在對等離子體處理中的晶片W的溫 度進行測定時，不需要另外進行裝置的改造等，能夠使用已有的溫度 測定用晶片W，因此能夠簡便地對靜電卡盤34的壽命進行預測。
此外，在上述的步驟S96中，也可以預先求出晶片W的溫度與背 面氣體的壓力的相關關係(例如在靜電卡盤34已經更換了幾次的情況 下，保存之前的數據等)，根據該相關關係，確定背面氣體的壓力。在 該情況下，在步驟S96中，進行背面氣體的調整後，進行下一個步驟 S97。
在該例子中，也可以如前文所述的圖6所示，對於晶片W的中心
部和端部，分別根據壓力檢測部56a和壓力檢測部56b的壓力檢測值， 分開向貫通孔36a和36b供給。在該情況下，可以將溫度測定用晶片 W的溫度傳感器60設置在晶片W的中心部和端部，對晶片W的中心 部和端部的溫度進行測定。
在上述各例中，關於靜電卡盤34的表面的形狀，如前文所述的圖 2所示，宏觀上作為平面，背面氣體在靜電卡盤34與晶片W的微小的 間隙中流通，但也可以如圖10所示，例如在表面上設置有具有與晶 片W的直徑大致相同的外形的環狀的凸部70，在該凸部70的內周側 設置有與該凸部70相同高度的多個柱狀體71，背面氣體在該柱狀體 71間流通。在這樣的結構中，晶片W的溫度由背面氣體強勁地冷卻， 因此，圖4所示的背面氣體的壓力的減少梯度變小，但是在這樣的靜 電卡盤34中，也能夠對壽命進行預測。
另外，也可以通過噴鍍在靜電卡盤34的表面形成由該靜電卡盤 34的絕緣材料34a的材料構成的粉末，此後使用磨石進行研磨，或者 通過使用使研磨顆粒懸浮的研磨材料進行的研磨加工來形成。在這樣 的結構的靜電卡盤34中，也能夠對壽命進行預測。
在上述各例中，對利用等離子體處理將晶片W加熱，利用背面氣 體將其冷卻的情況進行了說明，但該處理在等離子體處理以外的工藝、 例如晶片W的溫度隨著處理而上升的工藝中也可以應用。另外，也可 以應用於通過處理將晶片W冷卻、利用背面氣體將晶片W加熱，從 而對晶片W的溫度進行控制的工藝，例如CVD等中。在該情況下， 隨著晶片W的處理塊數的增加，晶片W的溫度逐漸上升，因此，成
為使背面氣體的壓力隨著時間的經過而逐漸上升的結構，例如將因背 面氣體的壓力過高而使晶片W破裂的時期等作為靜電卡盤34的壽命。
權利要求
1.一種靜電卡盤的診斷方法，對設置在真空容器內的載置臺上、用於利用靜電力對基板進行吸附保持的靜電卡盤的調溫性能的經時劣化進行診斷，其特徵在於，包括工序(a)，在利用靜電卡盤對基板進行吸附保持、並且向基板的背面與靜電卡盤的表面之間供給用於調整基板的溫度的調溫氣體的狀態下，反覆實施對基板進行真空處理的工序；工序(b)，夾著該工序(a)，將被靜電卡盤吸附保持的基板暴露於使用診斷用的處理方案生成的氣氛並且對該基板的溫度進行檢測，對所述調溫氣體的壓力進行調整，使得溫度檢測值成為規定溫度，並將此時的調溫氣體的壓力值存儲在存儲部中；和工序(c)，根據所述存儲部中存儲的調溫氣體的壓力值，對所述靜電卡盤的調溫性能的劣化進行診斷。
2. 如權利要求1所述的靜電卡盤的診斷方法，其特徵在於 所述工序(b)夾著所述工序(a)反覆進行。
3. 如權利要求2所述的靜電卡盤的診斷方法，其特徵在於 對所述靜電卡盤的調溫性能的劣化進行診斷的工序(c)，根據由反覆進行的工序(b)取得的調溫氣體的壓力值的時間序列數據而進行。
4. 如權利要求1或2所述的靜電卡盤的診斷方法，其特徵在於 對所述靜電卡盤的調溫性能的劣化進行診斷的工序(c)，包括對調溫氣體的壓力值是否低於設定值進行判斷的工序。
5. 如權利要求1 4中任一項所述的靜電卡盤的診斷方法，其特徵在於應用所述診斷用的處理方案的基板是維護用的基板。
6. 如權利要求1 5中任一項所述的靜電卡盤的診斷方法，其特 徵在於 所述基板的溫度的檢測由設置在載置臺上的溫度檢測部進行。
7. 如權利要求1 5中任一項所述的靜電卡盤的診斷方法，其特 徵在於所述維護用的基板搭載有溫度檢測部，所述基板的溫度由該溫度
8. 如權利要求7所述的靜電卡盤的診斷方法，其特徵在於 所述溫度檢測部的溫度檢測值在將基板從真空容器中搬出後被取得，當基板的溫度檢測值偏離規定溫度時，改變調溫氣體的壓力，再 次將所述基板暴露於使用診斷用的處理方案生成的氣氛，並取得溫度 檢測值。
9. 如權利要求1 8中任一項所述的靜電卡盤的診斷方法，其特徵在於所述真空處理是使用等離子體的處理。
10. 如權利要求1 9中任一項所述的靜電卡盤的診斷方法，其特 徵在於所述靜電卡盤的表面在通過噴鍍形成電介質的粉末後進行研磨。
11. 如權利要求1 9中任一項所述的靜電卡盤的診斷方法，其特 徵在於所述靜電卡盤的表面由具有與所述基板大致相同的外形的環狀凸 部、和在該凸部的內周側形成並形成為與所述凸部相同的高度的多個 柱狀體構成，所述溫度調整用的氣體在所述凸部的內周側的柱狀體間 流通。
12. —種真空處理裝置，用於在向被設置在真空容器內的載置臺上的靜電卡盤所吸附保持的基板的背面與靜電卡盤的表面之間供給用 於調整基板的溫度的調溫氣體的狀態下，對基板進行真空處理，其特徵在於，包括 對基板的溫度進行檢測的溫度檢測部；對所述調溫氣體的壓力進行檢測的壓力檢測部；對所述調溫氣體的壓力進行調整的壓力調整部；用於存儲該壓力檢測部的壓力檢測值的存儲部；執行單元，夾著對多塊基板依次實施的真空處理，將被所述靜電 卡盤吸附保持的基板暴露於使用診斷用的處理方案生成的氣氛，並且 通過所述壓力調整部對調溫氣體的壓力進行調整，使得所述溫度檢測 部的溫度檢測值成為規定溫度，將此時的所述壓力檢測部的壓力檢測 值存儲在存儲部中；和根據所述存儲部中存儲的調溫氣體的壓力檢測值，對所述靜電卡 盤的調溫性能的劣化進行診斷的診斷單元。
13. 如權利要求12所述的真空處理裝置，其特徵在於 應用所述診斷用的處理方案的基板是維護用的基板。
14. 如權利要求12或13所述的真空處理裝置，其特徵在於 所述診斷單元根據夾著所述真空處理而取得的調溫氣體的壓力值的時間序列數據，對所述靜電卡盤的調溫性能的劣化進行診斷。
15. 如權利要求12或13所述的真空處理裝置，其特徵在於 所述診斷單元包括對調溫氣體的壓力值是否低於設定值進行判斷的單元。
16. —種存儲介質，存儲有用於真空處理裝置的程序，該真空處 理裝置使設置在真空容器內的載置臺上的靜電卡盤吸附保持基板、對 該基板進行真空處理，其特徵在於所述程序以實施權利要求1 11中任一項所述的靜電卡盤的診斷 方法的方式將步驟組合。
全文摘要
本發明提供一種靜電卡盤的診斷方法，其利用簡單的方法對靜電卡盤的壽命進行預測。在利用設置在載置臺上部的靜電卡盤對基板進行靜電吸附、並且對該基板進行等離子體處理時，定期地對基板進行作為相同的等離子體處理的診斷用方案，對向靜電卡盤的表面與基板的背面之間的間隙供給的背面氣體的壓力進行調整，使得此時的各基板的溫度成為規定溫度，記錄該調整後的背面氣體的壓力，對該背面氣體的壓力的經時變化進行監視，由此，能夠簡便地預測靜電卡盤的壽命。
文檔編號H01L21/00GK101170057SQ20071018128
公開日2008年4月30日 申請日期2007年10月26日 優先權日2006年10月27日
發明者佐佐木康晴, 岡城武敏 申請人:東京毅力科創株式會社