测定方法和测定治具与流程

本公开涉及一种测定方法和测定治具。

背景技术：

以往，提出一种测定静电吸盘的静电容量的方法。例如专利文献1提出：在由静电吸附装置的被保持物体和电极板形成的电路中设置表示吸附状态的参数的检测单元，并利用比较电路比较检测出的数据和预先存储的数据，由此确认吸附状态。

例如，专利文献2具有用于监视晶圆与电极之间或吸盘的多个电极间的静电容量的静电容量监视电路。提出：将静电容量测定值用于吸盘动作的连续的闭环控制，根据测定静电容量来调整施加于吸盘的电压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-211768号公报

专利文献2：日本特开2001-308164号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

本公开提供一种测定静电吸盘的静电容量的新的方法。

用于解决问题的方案

根据本公开的一个方式，提供一种测定方法，该测定方法包括以下工序：使端子与静电吸盘内的电极接触，所述静电吸盘与同地连接的基板接触；固定所述端子、所述静电吸盘和所述基板；利用与所述端子连接的电流计及电压计来测定电流值和电压值；以及基于测定出的所述电流值和所述电压值，根据所述电流值的斜率和/或所述电流值的峰值时的值来判定所述端子与所述电极之间的导通。

发明的效果

根据一个方面，能够提供一种测定静电吸盘的静电容量的新的方法。

附图说明

图1是表示一个实施方式所涉及的基板处理装置的截面示意图。

图2是表示一个实施方式所涉及的放电开始电压的测定定时的图。

图3是表示一个实施方式所涉及的放电开始电压的测定时序的图。

图4是用于说明一个实施方式所涉及的放电开始电压的测定方法的图。

图5是表示一个实施方式所涉及的电压值和电流值的实测值的一例的图。

图6是表示一个实施方式所涉及的、利用静电容量的吸附力判定处理的流程图。

图7是表示一个实施方式所涉及的测定治具的图。

图8是表示一个实施方式所涉及的端子的接触判定结果的一例的图。

图9是表示一个实施方式所涉及的端子的接触判定处理和放电开始电压的测定处理的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明用于实施本公开的方式。在各附图中，对同一结构部分标注同一标记，有时省略重复的说明。

[基板处理装置]

首先，参照图1来说明本实施方式所涉及的基板处理装置100的结构。图1是表示一个实施方式所涉及的基板处理装置的一例的截面示意图。

本实施方式所涉及的基板处理装置100为电容耦合型的平行平板基板处理装置，具有大致圆筒形的腔室c。腔室c的内表面被实施了铝阳极化处理(阳极氧化处理)。腔室c的内部为利用等离子体进行蚀刻处理等等离子体处理的处理室。在腔室c的底部配置有载置台2。

载置台2具有静电吸盘22和基台23。基台23例如由铝(al)、钛(ti)、碳化硅(sic)等形成。静电吸盘22设置于基台23上，用于静电吸附晶圆w。静电吸盘22为在电介质层内具有电极21的构造。电极21与电源14连接。当从电源14向电极21施加直流电压(下面也称作“dc电压”或“hv电压”。)时，晶圆w由于库伦力而被吸附并保持于静电吸盘22。

静电吸盘22的外周具有高度差，为载置边缘环8的边缘环载置面。在边缘环载置面载置包围晶圆w的周围的圆环状的边缘环8。边缘环8也被称作聚焦环。边缘环8例如由硅形成，用于朝向晶圆w的表面收敛等离子体，提高等离子体处理的效率。电极24设置于静电吸盘22内的边缘环载置面的下方，与电源17连接。当从电源17向电极24施加dc电压时，能够控制边缘环8上的鞘层厚度，由此能够抑制在晶圆w的边缘部发生的倾斜(tilting)，从而能够控制蚀刻速率。

基板处理装置100具有第一高频电源3和第二高频电源4。第一高频电源3为产生第一高频电力(hf)的电源。第一高频电力具有适于生成等离子体的频率。第一高频电力的频率例如为27mhz～100mhz的范围内的频率。第一高频电源3经由匹配器3a来与基台23连接。匹配器3a具有用于使第一高频电源3的输出阻抗与负载侧(基台23侧)的阻抗匹配的电路。此外，第一高频电源3可以经由匹配器3a来与上部电极1连接。

第二高频电源4为产生第二高频电力(lf)的电源。第二高频电力具有比第一高频电力的频率低的频率。在与第一高频电力一同使用第二高频电力的情况下，第二高频电力被用作用于向晶圆w吸引离子的偏置用的高频电力。第二高频电力的频率例如为400khz～13.56mhz的范围内的频率。第二高频电源4经由匹配器4a来与基台23连接。匹配器4a具有用于使第二高频电源4的输出阻抗与负载侧(基台23侧)的阻抗匹配的电路。

此外，可以不使用第一高频电力而使用第二高频电力，即只使用单一的高频电力来生成等离子体。在该情况下，第二高频电力的频率可以为比13.56mhz大的频率、例如40mhz。基板处理装置100可以不具备第一高频电源3和匹配器3a。载置台2作为与上部电极1相向的下部电极发挥功能。

基台23与开关11连接。当开关11接通时，基台23接地，当开关11断开时，基台23和晶圆w成为浮置状态。

隔着覆盖上部电极1的外缘部的屏蔽环(未图示)以封闭腔室c的顶部的开口的方式安装上部电极1。上部电极1接地。上部电极1可以由硅形成。

上部电极1具有用于导入气体的气体导入口1a以及供气体扩散的扩散室1b。气体供给部5经由气体导入口1a向扩散室1b供给气体。气体在扩散室1b中扩散从而从多个气体供给孔1c被导入至腔室c内。

排气装置16用于将腔室c内的气体从形成于腔室c的底面的排气口排出。由此，能够将腔室c内维持在规定的真空度。在腔室c的侧壁设置有闸阀g。打开闸阀g，针对腔室c进行晶圆w的搬入和搬出。

接着，简单地说明基板处理装置100的动作。当打开闸阀g时，将被保持于未图示的搬送臂的晶圆w搬入到腔室c内，并载置于载置台2上，关闭闸阀g。当从电源14向电极21施加dc电压时，晶圆w被静电吸附于静电吸盘22。当从气体供给部5向腔室c内供给处理气体、并从第一高频电源3和第二高频电源4向载置台2施加第一高频电力和第二高频电力时，在腔室c内的晶圆w的上方生成等离子体，从而晶圆w被实施等离子体处理。尤其当从第二高频电源4向载置台2施加第二高频电力时，向晶圆w侧吸引等离子体中的离子。

在等离子体处理后，施加与在等离子体处理前从电源14施加于电极21的dc电压正负相反且大小相同的dc电压，从而去除晶圆w的电荷。由此，晶圆w从静电吸盘22剥离，将晶圆w保持于销并交接给搬送臂。当打开闸阀g时，将被保持于搬送臂的晶圆w从闸阀g搬出到腔室c的外部，并关闭闸阀g。

基板处理装置100的各结构要素与控制部200连接。控制部200控制基板处理装置100的各结构要素。作为各结构要素，例如能够举出排气装置16、匹配器3a及4a、第一高频电源3、第二高频电源4、开关11、电源14及17以及气体供给部5等。

控制部200为具备rom210、ram215等存储器和cpu205的计算机。cpu205通过读取并执行存储器中存储的基板处理装置100的控制程序和处理制程来控制蚀刻处理等等离子体处理的执行。

另外，控制部200在规定的测定定时切换开关11，将由与电极21连接的电流计12测定出的电流值及电压计13测定出的电压值记录于信号记录装置15。电流计12与电源14串联地连接，电压计13与电源14并联地连接。信号记录装置15所记录的电流值和电压值被发送到控制部200。由此，控制部200基于测定出的电流值和电压值来计算火花放电开始电压值(下面称作“放电开始电压值”。)。然后，如后所述，控制部200计算静电吸盘22的静电容量c。

此外，用于执行这些动作的程序、表示处理条件的制程可以存储于硬盘、半导体存储器。另外，可以是，将制程以收容于cd-rom、dvd等可移动性的计算机可读取的存储介质的状态安装至规定位置从而被读取。

[测定定时]

图2示出在基板处理装置100中处理晶圆w的处理循环的一例。当开始本处理时，首先，打开闸阀g并搬入晶圆w(步骤s1)。接着，从气体供给部5向腔室c内填充规定的气体，对腔室c的内部进行调压(步骤s2)。优选填充的气体为氩气等非活性气体，但可以为氮气等。

接着，断开开关11，使基台23和晶圆w为浮置状态，并从电源14向电极21升降地施加dc电压(步骤s3)。在步骤s3的处理期间，测定电流值和电压值，并记录于信号记录装置15。接着，使晶圆w从静电吸盘22脱离(步骤s4)，从闸阀g搬出晶圆w(步骤s5)。

在该时间点，一个晶圆w的处理结束，一个处理循环完成。在再次开始下一个晶圆w的处理循环时，进行无晶圆干法清洗(waferlessdrycleaning：wldc)，从而对静电吸盘22消除静电(步骤s6)。此外，无晶圆干法清洗(wldc)为对静电吸盘22消除静电的一例，不限于此。另外，可以在消除静电之前对静电吸盘22进行表面处理(处置(treatment)等清洗)。

接下来，搬入下一个晶圆w(步骤s1)，重复步骤s1以后的处理。

此外，不限于每处理一张晶圆时进行电流值和电压值的测定的情况，可以每处理多张晶圆时进行电流值和电压值的测定，也可以在腔室c的清洗后进行电流值和电压值的测定，还可以在腔室c内的部件更换后进行电流值和电压值的测定。

[测定时序]

接着，参照图3和图4来说明电流值和电压值的测定时序的一例。图3是表示一个实施方式所涉及的放电开始电压的测定时序的图。图4是用于说明一个实施方式所涉及的放电开始电压的测定方法的图。此外，测定时序的控制由控制部200进行。

在开始本测定时序时，开关11被控制为断开，基台23和晶圆w为浮置的状态。在该状态下，在图3的“1”处开始测定时序，在“2”处从气体供给部5供给(接通：on)气体，在“3”处利用供给来的气体对腔室c内进行调压。

图4的(a)表示向腔室c内供给气体并将腔室c内调压为规定的压力的状态。此时，没有从电源14向电极21施加dc电压(hv电压)。

接着，在图3的“4”处开始从电源14向电极21施加dc电压，将施加的dc电压从0[v]提高至+v[v]。当“4”的阶段开始时，开始利用电流计12和电压计13进行测定，并将电流计12测定出的电流值和电压计13测定出的电压值存储于信号记录装置15。

接着，在“5”处将从电源14向电极21施加的dc电压从+v[v]下降至-v[v]。在“5”的阶段的期间，继续利用电流计12和电压计13进行测定，并将测定出的电流值和电压值存储于信号记录装置15。

接着，在“6”处将从电源14向电极21施加的dc电压从-v[v]提高至0[v]。在“6”的阶段的期间，继续利用电流计12和电压计13进行测定，并将测定出的电流值和电压值存储于信号记录装置15。

由此，在“4”～“6”的期间，如图4的(b)所示，向电极21施加正的dc电压，如图4的(c)所示，在上部电极1与静电吸盘22之间产生火花放电。但是，在“4”～“6”的期间，向电极21施加的dc电压不限于正电压，可以为负电压。

接着，在图3的“7”处停止(断开：off)气体的供给，在“8”处结束测定时序。

此外，在上述测定时序中，升降地施加dc电压，但不限于此。例如，可以只进行dc电压的上升施加或下降施加中的任一个。

如以上所说明的那样，在本实施方式所涉及的测定方法中，不产生等离子体，供给气体来对腔室c内进行调压。另外，此时，不利用排气装置16进行排气。当接通dc电压并使其升降至任意的电压值时，在静电吸盘22的电极21蓄积正电荷。由此，在晶圆w的表面蓄积正电荷。

而且，使dc电压上升至引起火花放电的电压值。由于在上部电极1与电极21之间产生的火花放电，负电荷被吸引至晶圆w侧。由此，在电极21与上部电极1之间流过电流。利用电流计12和电压计13来测定此时的电流值和电压值。

[实测值]

说明这样测定出的电流值和电压值的实测值的一例。在此，参照图5来说明在图3的“4”的阶段使dc电压上升时实际测定出的电流值和电压值的一例。图5是表示一个实施方式所涉及的电压值和电流值的实测值的一例的图。

图5的横轴表示将图3的“4”的开始时间设为0时的测定时间。纵轴中的左纵轴为在“4”处测定出的电压值，纵轴中的右纵轴为在“4”处测定出的电流值。图5的线a为在“4”处由电压计13测定出的电压值(escvol)。线b0、b1、b2、b3为在“4”处由电流计12测定出的电流值(esccur)。

据此，在电压值为v0时开始火花放电，如线b1所示，从放电开始时刻t0起到放电结束时刻t1为止测定到电流值i(t0)～i(t1)的电流值。之后，如线b2、b3所示，与线b1同样地获得急剧地减小的电流值的测定结果。

以上的测定结果证明，由于腔室c内的气体放电(火花放电)，处于浮置状态的静电吸盘22与作为地的上部电极1之间瞬间通电，在上部电极1与电极21之间发生放电现象。也就是说，在本说明书中，通过向电极21施加正或负的dc电压，来在同静电吸盘22相向的上部电极1与静电吸盘22之间产生电压差，由此产生气体放电。

将放电开始电压值v0和从测定出放电开始电压值v0的放电开始时刻t0起到放电结束时刻t1为止的电流值i(t0)～i(t1)代入式(1)。由此，能够计算出火花放电时的静电吸盘22的电荷量q。

[数1]

然后，能够基于式(2)计算出静电吸盘22的静电容量c。

c＝q/v0···(2)

此外，不限于控制部200获取信号记录装置15所记录的电流值和电压值、并基于放电开始电压值v0和电流值i(t0)～i(t1)来计算静电容量c。例如，可以将从图5的线b1所示的第一个放电、线b2所示的第二个放电和线b3所示的第三个放电的开始时刻起到结束时刻为止的各个电流值i代入式(1)，求出计算出的3个电荷量q的平均值。通过将电荷量q的平均值代入式(2)，能够计算出静电吸盘22的静电容量c。据此，通过使用电荷量q的平均值，能够抑制由测定时的电流值和电压值的偏差引起的静电吸盘22的静电容量c的计算结果的精度下降。

[吸附力判定处理]

接着，参照图6来说明利用计算出的静电吸盘22的静电容量c的吸附力判定处理。图6是表示一个实施方式所涉及的、利用静电容量的吸附力判定处理的流程图。

吸附力判定处理由控制部200进行控制。作为前提，在从电源14向电极21升降地施加dc电压的期间，测定电流计12测定的电流值和电压计13测定的电压值，并记录于信号记录装置15。

当开始本处理时，根据所记录的电流值和电压值来测定放电开始电压值v0和电流值i(t0)～i(t1)，其中，该电流值i(t0)～i(t1)为从测定出放电开始电压值v0的放电开始时刻t0起到放电结束时刻t1为止流过的火花放电电流(步骤s10)。

接着，使用放电开始电压值v0和火花放电电流值i(t0)～i(t1)以及式(1)和式(2)来计算静电吸盘22的静电容量c(步骤s12)。

接着，判定静电容量c是否比预先决定的静电容量的阈值th大(步骤s14)。在判定为静电容量c比阈值th大的情况下，判定为静电吸盘22具有足够的吸附力，结束本处理。

另一方面，在判定为静电容量c为阈值th以下的情况下，判定为静电吸盘22不具有足够的吸附力，打开腔室c的盖来执行维护(步骤s16)，结束本处理。

通过上述，根据一个实施方式所涉及的测定方法，能够根据计算出的静电容量来判定腔室内的状态。作为腔室内的状态的一例，例如能够判定静电吸盘22与晶圆w之间的吸附状态。作为腔室内的状态的其它例子，如后所述，能够判定静电吸盘22与边缘环8之间的吸附状态。

由此，在判定为静电容量c为阈值th以下的情况下，判定为静电吸盘22的吸附状态弱，从而执行维护，由此能够使静电吸盘22的吸附状态良好。在判定为静电容量c为阈值th以下的情况下的维护既可以是无晶圆干法清洗(wldc)和/或无晶圆处置(wlt)，也可以是更换静电吸盘22、其它部件。

在以上所说明的静电容量的测定方法中，着眼于上部电极1与静电吸盘22之间的气体放电进行了说明，但腔室c除了上部电极1以外还具有其它的与地连接的构件。也就是说，本实施方式所涉及的气体放电不限于上部电极1与静电吸盘22之间的气体放电，包括腔室c的侧壁、沉积物屏蔽件(未图示)、闸门(shutter)(未图示)等同地连接的构件与静电吸盘22之间的气体放电。

另外，在本实施方式中，通过从电源14向电极21施加dc电压来产生气体放电，但不限于此，可以通过从电源17向边缘环8的电极24施加dc电压来产生气体放电。此时，在使静电吸盘22的基台23和边缘环8浮置的状态下向边缘环8的电极24施加dc电压，由此产生气体放电。由此，能够计算出静电吸盘22的边缘环载置面的静电容量。由此，能够判定边缘环8与静电吸盘22之间的吸附状态。在判定的结果为吸附状态弱的情况下，可以打开腔室c的盖来执行维护。既可以执行无晶圆干法清洗(wldc)和/或无晶圆处置(wlt)，也可以更换静电吸盘22、其它部件。

另外，在将静电吸盘22分割为多个区并按每个区进行控制的情况下，在每个区设置电极21。在该情况下，可以通过向各电极施加dc电压来产生气体放电。由此，能够计算出静电吸盘22的、分割出的每个区的静电容量。由此，能够判定静电吸盘22的各区的吸附状态。

[测定治具]

接着，参照图7来说明用于测定放电开始电压的测定治具300。图7是表示一个实施方式所涉及的测定治具的图。

测定治具300测定端子t针对电极21的接触状态。测定治具具有端子t、固定部310及320、电流计12、电压计13、以及控制部200。首先，使接地的晶圆与静电吸盘22的表面接触，做好准备。在固定部310上固定接地的晶圆w、静电吸盘22、基台23。由此，成为在静电吸盘22下配置接地的晶圆w、在静电吸盘22上配置基台23的状态。接地的晶圆w为与地连接的基板的一例。基板不限于此，可以由含硅物质或金属形成。

另外，在图7中，举出在基板处理装置100的外部使用测定治具300来测定静电吸盘22的静电容量的例子，但不限于此，可以在基板处理装置100的内部测定静电吸盘22的静电容量。在该情况下，可以使晶圆w不直接与地连接，而通过气体放电使晶圆w与上部电极1通电。

固定部320将端子t固定于基台23，并使端子t的前端与电极21接触。固定部310固定端子t、静电吸盘22和晶圆w。电流计12及电压计13与端子t连接。电流计12与电源14串联地连接，电压计13与电源14并联地连接。

控制部200使用电流计12和电压计13来测定流过端子t的电流值和电压值，并记录于信号记录装置15。控制部200基于测定出的电流值和电压值，根据电流值的斜率和/或电流值的峰值时的值来判断端子t与电极21之间的导通，判定端子t是否发生了接触不良。

图8是表示一个实施方式所涉及的端子t的接触判定结果的一例的图。如图8的(a)所示，如果电压值f被控制为高时的电流值e的斜率e1为规定的阈值以上，则如图7的框内的“ok”所示的那样，判定为端子t与电极21接触。或者，在电压值f被控制为高时的电流值的峰值e2时的值比规定值高的情况下，判定为端子t与电极21接触。

另一方面，如图8的(b)所示，在电压值f被控制为高时的电流值e的斜率e3小于规定的阈值、且电流值的峰值时的值比规定值低的情况下，如图7的框内的“ng”所示，判定为端子t与电极21不接触。

在端子t与电流计12之间连接有rc滤波器19。rc滤波器19滤除规定的频带的电流。由于静电吸盘22也作为电容器发挥功能，因此通过设置rc滤波器19来排除噪声和静电吸盘的时间常数的影响，能够容易发现端子t的电流波形。但是，可以不设置rc滤波器19。

使用所述的结构的测定治具300，在施加放电开始电压值v0之前确认端子t是否与电极21接触。而且，在判定为端子t与电极21接触的情况下，测定放电开始电压值v0，由此能够准确地计算出静电吸盘22的静电容量。

[端子的接触判定处理和放电开始电压值的测定处理]

接着，参照图9来说明端子t的接触判定处理和放电开始电压值v0的测定处理。图9是表示一个实施方式所涉及的端子的接触判定处理和放电开始电压值的测定处理的流程图。

当开始本处理时，在电源14断开的状态下使晶圆与静电吸盘22的表面接触，做好准备(步骤s20)。接着，使端子t的前端与静电吸盘22的电极21接触，并利用固定部310及320固定端子t、静电吸盘22和晶圆w(步骤s22)。

接着，接通电源14，向电极21升降地施加规定的dc电压(步骤s24)。接着，通过电流计12和电压计13测定流过端子t的电流值i和电压值v(步骤s26)。接着，断开电源14(步骤s28)。

接着，基于测定出的电流值i和电压值v，根据电流值i的斜率和/或电流值i的峰值时的值来判定端子t与电极21是否导通(步骤s30、s32)。

在步骤s32中，在判定为端子t与电极21没有导通的情况下，不进行放电开始电压值v0的测定，结束本处理。另一方面，在步骤s32中，在判定为端子t与电极21导通的情况下，切断开关11，使基台23为浮置状态(步骤s33)。接着，利用等离子体等对晶圆w进行消除静电处理，在将晶圆w从静电吸盘22抬起后再次将晶圆设置于静电吸盘22的表面(步骤s34)。然后，向腔室c内供给气体，测定产生气体放电时的放电开始电压值v0和电流值i(t0)～i(t1)(步骤s35)。

接着，将测定出的放电开始电压值v0和电流值i(t0)～i(t1)代入式(1)，来计算电荷量q。然后，将计算出的电荷量q和放电开始电压值v0代入式(2)，来计算静电吸盘22的静电容量c(步骤s36)，结束本处理。

如以上所说明的那样，根据本实施方式所涉及的测定治具和放电开始电压的测定方法，能够提供测定静电吸盘的静电容量的新的方法。

应认为的是，本次公开的一个实施方式所涉及的测定治具和测定方法的所有的点均是例示性的，而非限制性的。能够不脱离所附的权利要求书及其主旨地以各种方式对上述的实施方式进行变形和改进。在不矛盾的范围内上述多个实施方式所记载的事项也能够取得其它结构，另外，能够在不矛盾的范围内对上述多个实施方式所记载的事项进行组合。

本公开的基板处理装置也能够应用于电容耦合等离子体(capacitivelycoupledplasma(ccp))、电感耦合等离子体(inductivelycoupledplasma(icp))、径向线缝隙天线(radiallineslotantenna(rlsa))、电子回旋共振等离子体(electroncyclotronresonanceplasma(ecr))、螺旋波等离子体(heliconwaveplasma(hwp))中的任一类型的基板处理装置。

另外，从电源14向电极21施加的dc电压可以为正负中的任一个。