CN110164746A - 基板处理装置、流量控制方法以及记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基板处理装置、流量控制方法以及记录介质。对从各分割区域供给的处理气体的流量进行控制，使得基板的测定点的关键尺寸满足规定条件。上部电极以与晶圆相向的方式配置于处理容器内，并被设为能够按将与晶圆(W)相向的相向面进行分割而形成的每个分割区域调整供给的处理气体的流量。计算部使用预测模型来计算使对晶圆进行了等离子体蚀刻时的晶圆的规定的测定点的CD满足规定条件的各分割区域的处理气体的目标流量，该预测模型用于以各分割区域的处理气体的流量为参数来预测测定点的CD。在对晶圆W进行等离子体蚀刻时，流量控制部进行控制，使得从上部电极的各分割区域供给的处理气体的流量成为所计算出的目标流量。

Description

基板处理装置、流量控制方法以及记录介质
技术领域
本发明的各种方面和实施方式涉及一种基板处理装置、流量控制方法以及记录介质。
背景技术
以往以来，已知一种基板处理装置，向处理容器内供给规定的处理气体，来对半导体晶圆、液晶基板等基板进行成膜、蚀刻等基板处理。作为这样的基板处理装置，例如已知一种等离子体处理装置。等离子体处理装置例如构成为配设有兼用作在处理容器内载置基板的载置台的下部电极、以及兼用作朝向基板喷出处理气体的喷淋头的上部电极。在这样的等离子体处理装置中，在从喷淋头对处理容器内的基板上供给处理气体的状态下向两个电极间施加高频电力来生成等离子体，由此进行成膜、蚀刻等基板处理。
然而，作为与基板处理有关的精度之一，存在基板内的关键尺寸的均匀性。在基板处理中，处理的进展由于从喷淋头供给的处理气体的气体浓度等各种原因而变化。因此，在等离子体处理装置中，将喷淋头内部分隔为多个气体室，对每个气体室独立地连接气体供给配管，能够向基板面内的多个部位以任意的种类或任意的流量供给处理气体。
专利文献1：日本特开平9-45624号公报
专利文献2：日本特开2007-208194号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在将喷淋头分为多个分割区域并对从各分割区域供给的处理气体的气体浓度进行调整的情况下，各分割区域的与相邻的分割区域的边界附近受到相邻的分割区域的影响而气体浓度发生变化。因此，在以往的技术中，无法高精度地控制基板内的关键尺寸的均匀性。
用于解决问题的方案
公开的基板处理装置在一个实施方式中具有气体供给部、计算部以及流量控制部。气体供给部以与基板相向的方式配置于处理容器内，并被设为能够按将与基板相向的相向面进行分割而形成的每个分割区域调整供给的处理气体的流量。计算部使用预测模型来计算使对基板进行了规定的基板处理时的基板的规定的测定点处的关键尺寸满足规定条件的各分割区域的处理气体的目标流量，其中，所述预测模型用于以各分割区域的处理气体的流量为参数来预测所述测定点处的关键尺寸。在对基板进行基板处理时，流量控制部进行控制，使得从气体供给部的各分割区域供给的处理气体的流量成为由计算部计算出的目标流量。
发明的效果
根据公开的基板处理装置的一个方式，起到能够控制从各分割区域供给的处理气体的流量使得基板的测定点的关键尺寸满足规定条件这样的效果。
附图说明
图1是一个实施方式所涉及的基板处理系统的概要结构图。
图2是概要性地示出一个实施方式所涉及的基板处理装置的图。
图3是示出一个实施方式所涉及的上部电极的平面图。
图4是示出对一个实施方式所涉及的基板处理装置进行控制的控制部的概要性结构的框图。
图5是说明误差的平方和与范围之间的关系的一例的图。
图6是示出第一实施方式所涉及的流量控制方法的流程的一例的流程图。
图7是示出第二实施方式所涉及的流量控制方法的流程的一例的流程图。
附图标记说明
1：基板处理系统；10：基板处理装置；30：上部电极；60：相向面；61、61a～61e：分割区域；100：控制部；102：工艺控制器；102a：生成部；102b：计算部；102c：等离子体控制部；102d：流量控制部；HT：加热器；W：晶圆。
具体实施方式
下面，参照附图来详细地说明本申请公开的基板处理装置、流量控制方法以及记录介质的实施方式。此外，在各附图中，对相同或相当的部分标注相同的标记。另外，公开的发明不限定于本实施方式。各实施方式能够在不使处理内容矛盾的范围内适当地进行组合。
(第一实施方式)
[基板处理系统的结构]
首先，对实施方式所涉及的基板处理系统的概要结构进行说明。基板处理系统是对晶圆等基板进行规定的基板处理的系统。在本实施方式中，以对基板进行作为基板处理的等离子体蚀刻的情况为例来进行说明。图1是一个实施方式所涉及的基板处理系统的概要结构图。基板处理系统1具有基板处理装置10和测量装置11。基板处理装置10与测量装置11之间以能够经由网络N相互通信的方式连接。网络N不问有线或无线，能够采用LAN(LocalArea Network：局域网)、VPN(Virtual Private Network：虚拟专用网)等任意种类的通信网。
基板处理装置10是对基板进行规定的基板处理的装置。在本实施方式中，基板处理装置10对作为基板的半导体晶圆(以下称作“晶圆”。)进行等离子体蚀刻。
测量装置11是以被基板处理装置10进行了基板处理的基板的规定的位置为测定点来对测定点处的关键尺寸(Critical Dimension)进行测量的装置。在本实施方式中，测量装置11将测定点处的图案的宽度作为关键尺寸来进行测量。下面，也将关键尺寸称作“CD”。在晶圆的不同的位置设置有多个用于测量CD的测定点。测量装置11在各测定点分别测量图案的宽度。测量装置11也可以是检查基板的缺陷的检查装置。测量装置11将测量出的各测定点的CD的数据发送到基板处理装置10。
在基板处理装置10中，用于朝向晶圆喷出处理气体的喷淋头的与晶圆相向的相向面被分割为多个分割区域，基板处理装置10进行以下控制：基于从测量装置11接收到的各测定点的CD的数据，来对从各分割区域喷出的处理气体的流量进行调整，使得晶圆的各测定点的CD满足规定条件。
[基板处理装置的结构]
接着，对基板处理装置10的结构进行说明。图2是概要性地示出一个实施方式所涉及的基板处理装置的图。在图2中概要性地示出一个实施方式所涉及的基板处理装置10的纵截面上的构造。图2所示的基板处理装置10是电容耦合型平行平板等离子体蚀刻装置。该基板处理装置10具备大致圆筒状的处理容器12。处理容器12例如由铝构成。另外，处理容器12的表面被实施了阳极氧化处理。
在处理容器12内设置有载置台16。载置台16包含支承构件18和基台20。支承构件18的上表面被设为用于载置作为基板处理对象的基板的载置面。在本实施方式中，作为等离子体蚀刻的处理对象的晶圆W被载置于支承构件18的上表面。基台20具有大致圆盘形状，其主部例如由铝之类的导电性的金属构成。该基台20构成下部电极。基台20被支承部14支承。支承部14为从处理容器12的底部延伸的圆筒状的构件。
基台20经由匹配器MU1而与第一高频电源HFS电连接。第一高频电源HFS为产生用于生成等离子体的高频电力的电源，产生27MHz～100MHz的频率的高频电力，在一例中，产生40MHz的高频电力。匹配器MU1具有用于使第一高频电源HFS的输出阻抗与负载侧(基台20侧)的输入阻抗匹配的电路。
另外，基台20经由匹配器MU2而与第二高频电源LFS电连接。第二高频电源LFS产生用于向晶圆W吸引离子的高频电力(高频偏置电力)，并将该高频偏置电力供给到该基台20。高频偏置电力的频率为400kHz～13.56MHz范围内的频率，在一例中，为3MHz。匹配器MU2具有用于使第二高频电源LFS的输出阻抗与负载侧(基台20侧)的输入阻抗匹配的电路。
在基台20上设置有支承构件18。在一个实施方式中，支承构件18为静电卡盘。支承构件18利用库伦力等静电力来吸附晶圆W，并保持该晶圆W。支承构件18在陶瓷制的主体部内具有静电吸附用的电极E1。电极E1经由开关SW1而与直流电源22电连接。
另外，在支承构件18的内部，在电极E1的下方设置有加热器HT。加热器HT经由设置于基台20的外周部分的未图示的布线而与加热器电源HP连接。加热器HT根据被加热器电源HP供给的电力进行发热，由此控制晶圆W的温度。
在基台20的上表面之上且支承构件18的周围设置有聚焦环FR。聚焦环FR是为了提高等离子体处理的均匀性而设置的。聚焦环FR由根据应执行的等离子体处理而恰当地选择的材料构成，例如能够由硅或石英构成。
在基台20的内部形成有制冷剂流路24。从设置于处理容器12的外部的冷却单元经由配管26a向制冷剂流路24供给制冷剂。被供给到制冷剂流路24的制冷剂经由配管26b向冷却单元返回。
在处理容器12内设置有兼用作用于朝向晶圆W喷出气体的喷淋头的上部电极30。在本实施方式所涉及的基板处理装置10中，上部电极30与气体供给部对应。上部电极30在载置台16的上方与基台20相向地配置，基台20与上部电极30被设置为彼此大致平行。
上部电极30经由绝缘性遮蔽构件32被支承于处理容器12的上部。上部电极30能够包括电极板34和电极支承体36。电极板34面向处理空间S，提供多个气体喷出孔34a。该电极板34能够由焦耳热少的低电阻的导电体或半导体构成。
电极支承体36能够将电极板34以拆装自如的方式支承，例如能够由铝之类的导电性材料构成。该电极支承体36能够具有水冷构造。在电极支承体36的内部设置有由圆板状的空间构成的气体扩散室37。气体扩散室37被分隔为多个气体室。例如，气体扩散室37设置有环状的分隔壁构件38。气体扩散室37被分隔壁构件38沿径向分隔为两个气体室。例如，气体扩散室37被划分为由圆板状的空间构成的内侧的第一气体扩散室37a以及包围第一气体扩散室37a的由环状的空间构成的第二气体扩散室37b。第二气体扩散室37b进一步被未图示的分隔壁构件沿周向分隔为多个气体室。在本实施方式中，将第二气体扩散室37b进一步沿周向分隔为四个气体室。从对气体扩散室37进行划分而形成的各气体室向下方分别延伸有分别与气体喷出孔34a连通的多个气体流通孔36b。另外，在电极支承体36中，按对气体扩散室37进行划分而形成的每个气体室形成有用于引导处理气体的气体导入口39。在图2的例子中，图示出用于向第一气体扩散室37a引导处理气体的气体导入口39a以及用于向对第二气体扩散室37b进行划分而形成的各气体室中的一个气体室引导处理气体的气体导入口39b，省略用于向其它气体室引导处理气体的气体导入口39。各气体导入口39分别与气体供给管40连接。在图2的例子中，第一气体导入口39a与气体供给管40a连接。第二气体导入口39b与气体供给管40b连接。
各气体供给管40经由阀组42和流量控制器组44而与气体源组40连接。在图2的例子中，气体供给管40a、40b经由阀组42和流量控制器组44而与气体源组40连接。阀组42具有用于将各气体供给管40分别单独地开闭的多个开闭阀。流量控制器组44按每个气体供给管40具有质量流量控制器之类的多个流量控制器。气体源组40具有等离子体蚀刻等等离子体处理所需的多种气体用的气体源。气体源组40的多个气体源能够经由阀组42和流量控制器组44向各气体供给管40分别进行供给。
在基板处理装置10中，通过控制阀组42和流量控制器组44，来向各气体供给管40供给来自从气体源组40的多个气体源中选择出的一个以上的气体源的一种以上的气体。分别供给到各气体供给管40的气体到达气体室，并经由气体流通孔36b和气体喷出孔34a被喷出到处理空间S。例如，被供给到气体供给管40a的气体到达第一气体扩散室37a，并经由气体流通孔36b和气体喷出孔34a被喷出到处理空间S。
在基板处理装置10中，能够通过控制阀组42和流量控制器组44，来将向各气体供给管40供给的处理气体的流量独立地进行控制。在基板处理装置10中，能够通过控制阀组42和流量控制器组44，来将从对气体扩散室37进行划分而形成的各气体室的气体喷出孔34a向处理空间S喷出的处理气体的流量独立地进行控制。
另外，基板处理装置10能够还具备接地导体12a。接地导体12a为大致圆筒状的接地导体，该接地导体12a被设置为从处理容器12的侧壁延伸到比上部电极30的高度位置靠上方的位置。
另外，在基板处理装置10中，沿着处理容器12的内壁以拆装自如的方式设置有沉积物屏蔽件46。另外，沉积物屏蔽件46还被设置于支承部14的外周。沉积物屏蔽件46防止蚀刻副生成物(沉积物)附着于处理容器12，并且能够通过在铝材上覆盖Y2O3等陶瓷来构成。
在处理容器12的底部侧，在支承部14与处理容器12的内壁之间设置有排气板48。排气板48例如能够通过在铝材上覆盖Y2O3等陶瓷来构成。在处理容器12中的该排气板48的下方设置有排气口12e。排气口12e经由排气管52而与排气装置50连接。排气装置50具有涡轮分子泵等真空泵，能够将处理容器12内减压至期望的真空度。另外，在处理容器12的侧壁设置有晶圆W的搬入搬出口12g，该搬入搬出口12g能够通过闸阀54进行开闭。
如上述的那样构成的基板处理装置10的动作由控制部100统一地进行控制。该控制部100例如为计算机，对基板处理装置10的各部进行控制。基板处理装置10的动作由控制部100统一地进行控制。
[上部电极的结构]
接着，详细地说明上部电极30。图3是示出一个实施方式所涉及的上部电极的平面图。在图3中示出从下侧(基台20侧)观察上部电极30的概要性的平面图。如上述的那样，在上部电极30的下表面设置有电极板34。电极板34具有大致圆盘形状。电极板34具有与晶圆W相向的相向面60。相向面60在俯视时为大致圆形的区域。在相向面60设置有多个气体喷出孔34a。此外，在图3中省略了气体喷出孔34a的图示。各气体喷出孔34a经由气体流通孔36b而与对气体扩散室37进行划分而形成的各气体室中的某一气体室连通。
与对气体扩散室37进行划分而形成的各气体室对应地将相向面60分割为多个分割区域61。在图3中用虚线图示出相向面60中的设置有与第一气体扩散室37a连通的气体喷出孔34a的分割区域61a。在本实施方式中，将第二气体扩散室37b进一步沿周向划分为四个气体室。在图3中用虚线图示出设置有与对第二气体扩散室37b进行划分而形成的四个气体室连通的气体喷出孔34a的分割区域61b～61e。
上部电极30能够通过控制向对气体扩散室37进行划分而形成的各气体室供给的气体的流量，来按每个分割区域61调整供给的处理气体的流量。
像这样，基板处理装置10能够从上部电极30按每个分割区域61以不同的流量对晶圆W供给处理气体来进行等离子体蚀刻。在晶圆W的与上部电极30的各分割区域61分别对应的每个区域中，蚀刻处理的进展速度根据被供给的处理气体的流量而不同。下面，将晶圆W的与上部电极30的各分割区域61分别对应的区域记载为“对应区域”。晶圆W的与上部电极30的分割区域61对应的对应区域同将分割区域61的范围从上部电极30侧投影到晶圆W上所得到的范围对应。例如，晶圆W的与上部电极30的分割区域61a对应的对应区域同将分割区域61a的范围从上部电极30侧投影到晶圆W上所得到的范围对应。
[控制部的结构]
接着，详细地说明控制部100。图4是示出对一个实施方式所涉及的基板处理装置进行控制的控制部的概要性的结构的框图。控制部100设置有通信接口101、工艺控制器102、用户接口103以及存储部104。
通信接口101能够经由网络N来与测量装置11进行通信，与测量装置11之间发送并接收各种数据。例如，通信接口101接收从测量装置11发送的CD的数据。
工艺控制器102具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)，对基板处理装置10的各部进行控制。
用户接口103包括用于进行命令的输入操作以由工序管理者管理基板处理装置10的键盘、将基板处理装置10的工作状况以可视化的方式进行显示的显示器等。
在存储部104中保存有用于在工艺控制器102的控制下实现由基板处理装置10执行的各种处理的控制程序(软件)、存储有处理条件数据等的制程。此外，关于控制程序、处理条件数据等的制程，还能够利用被保存于能够由计算机读取的计算机记录介质(例如硬盘、DVD等光盘、软盘、半导体存储器等)等中的状态的制程，或者能够从其它装置经由例如专用线路随时传输来在线利用该制程。
工艺控制器102具有用于保存程序、数据的内部存储器，所述工艺控制器102读出存储部104中存储的控制程序，并执行所读出的控制程序的处理。例如，工艺控制器102通过执行控制程序的处理，来执行流量控制方法的处理。工艺控制器102通过控制程序进行动作而作为各种处理部发挥功能。例如，工艺控制器102具有生成部102a、计算部102b、等离子体控制部102c以及流量控制部102d的功能。此外，在本实施方式所涉及的基板处理装置10中，以工艺控制器102具有生成部102a、计算部102b、等离子体控制部102c以及流量控制部102d的功能的情况为例进行说明，但也可以将生成部102a、计算部102b、等离子体控制部102c以及流量控制部102d的功能分散在多个控制器中来实现。
另外，在等离子体蚀刻等基板处理中，期望晶圆W整个面的CD的范围(CD的最大值与CD的最小值之差)小、且CD的平均值接近目标值。另一方面，在基板处理中，处理的进展根据被供给的处理气体的流量而变化。例如，在等离子体蚀刻中，蚀刻的进展速度根据被供给的处理气体的流量而变化。因此，在本实施方式所涉及的基板处理装置10中，使用预测模型，来实现晶圆W的整个面的CD的范围更小且CD的平均值接近目标值的状况，其中，该预测模型用于以从各分割区域61供给的处理气体的流量为参数来预测晶圆W的规定的测定点处的CD。
接着，对用于生成预测模型的数据进行说明。为了得到用于生成预测模型的数据，基板处理装置10控制阀组42和流量控制器组44，来将从上部电极30的各分割区域61供给的处理气体的流量独立地改变为多个水准，在各个流量下更换晶圆W并对各晶圆W独立地实施实际所要实施的等离子体蚀刻。例如，基板处理装置10将各分割区域61的处理气体的流量独立地分别控制为三个以上的流量，在各个流量下更换晶圆W，并独立地实施实际所要实施的等离子体蚀刻。作为一例，在将进行等离子体蚀刻时的标准的处理气体的流量设为α、将使处理气体的流量变化的幅度设为β的情况下，基板处理装置10将从各分割区域61供给的处理气体的流量设为α，来对晶圆W实施等离子体蚀刻。另外，基板处理装置10将从某一分割区域61供给的处理气体的流量设为α+β、将从其它分割区域61供给的处理气体的流量设为α，来对晶圆W实施等离子体蚀刻。另外，基板处理装置10将从某一分割区域61供给的处理气体的流量设为α-β、将从其它分割区域61供给的处理气体的流量设为α，来对晶圆W实施等离子体蚀刻。基板处理装置10依次变更改变处理气体的流量的分割区域61来对晶圆W实施等离子体蚀刻。此外，在获得用于生成预测模型的数据时，也可以未必使从各分割区域61供给的处理气体的流量独立地变化。即，在获得用于生成预测模型的数据时，可以按每个晶圆W来使多个分割区域61的处理气体的流量变化。例如，针对分割区域61之间分离规定距离以上、且彼此的处理气体的影响小的多个分割区域61，可以在相同的定时使处理气体的流量变化。另外，在获得用于生成预测模型的数据时，可以按每个晶圆W分别变更全部的分割区域61供给的处理气体的流量。
被各分割区域61供给处理气体并被实施了等离子体蚀刻的各晶圆W被分别搬送到测量装置11。测量装置11针对被搬送来的各晶圆W，以规定位置为测定点来对测定点的CD进行测量。例如，测量装置11对将从分割区域61供给的处理气体的流量独立地变更为α、α+β、α-β这三个流量并分别实施了等离子体蚀刻的各晶圆W的各测定点的CD进行测量。测量装置11将测量出的各测定点的CD的数据发送到基板处理装置10。
接着，对预测模型进行说明。在本实施方式中，说明利用从对上部电极30进行分割而形成的各分割区域61供给的处理气体的流量的一次函数来对测定点的CD进行模型化所得到的预测模型。
向晶圆W的与上部电极30的各分割区域61分别对应的对应区域供给从上部电极30的对应的分割区域61喷出的处理气体。例如，向晶圆W的与分割区域61a分别对应的对应区域供给从分割区域61a喷出的处理气体。另外，关于各对应区域，向相邻的对应区域等其它对应区域供给的处理气体也扩散并到达上述的各对应区域，从而等离子体蚀刻处理的进展速度还受到向其它对应区域供给的处理气体的影响而发生变化。在利用二次函数进行了模型化的情况下，各测定点的CD能够如下面的式(1)所示的那样表示。
【数1】
在此，m为用于识别测定点的序号。例如，在测定点为400个的情况下，m为1～400。n为对上部电极30进行分割而形成的分割区域61的序号。CDm表示序号m的测定点的CD。Qn表示从序号n的分割区域61供给的处理气体的流量。A22_mn、A21_mn、A20_m分别为二次函数的系数。
另外，在利用一次函数进行了模型化的情况下，各测定点的CD能够如下面的式(2)所示的那样表示。
【数2】
在此，A11_mn、A10_m分别为一次函数的系数。
在进行预测模型的生成的情况下，基板处理装置10控制阀组42和流量控制器组44，来将从上部电极30的各分割区域61供给的处理气体的流量独立地改变为多个水准，在各个流量下更换晶圆W，独立地实施实际所要实施的等离子体蚀刻。例如，基板处理装置10将从各分割区域61供给的处理气体的流量控制为三个以上的流量，在各个流量下更换晶圆W，独立地实施实际所要实施的等离子体蚀刻。作为一例，基板处理装置10将从各分割区域61供给的处理气体的流量独立地变更为α、α+β、α-β，来分别对晶圆W实施等离子体蚀刻。
而且，使以各流量实施了等离子体蚀刻的各晶圆W分别向测量装置11移动，测量装置11以晶圆W的规定位置为测定点来测量测定点的CD。即，对将从各分割区域61供给的处理气体的流量设为α、α+β、α-β并分别实施了等离子体蚀刻的各晶圆W的各测定点的CD进行测量。测量装置11将测量出的各测定点的CD的数据发送到基板处理装置10。在所发送的CD的数据中记录有将从各分割区域61供给的处理气体的流量设为α、α+β、α-β并实施了等离子体蚀刻的各晶圆W的各测定点的CD的值。
生成部102a基于所接收到的CD的数据来生成预测模型。例如，生成部102a基于从测量装置11接收到的CD的数据，使用各测定点的CD以及从各分割区域61供给的处理气体的流量，对式(2)进行拟合，来求出系数A11_mn、A10_m的值。例如，生成部102a基于从测量装置11接收到的CD的数据，来求出使各测定点的CD与在根据从各分割区域61供给的处理气体的流量使用式(2)计算出各测定点的CD时实际测量出的各测定点的CD之间的误差最小的系数A11_mn、A10_m的值。
当求出系数A11_mn、A10_m的值时，能够使用上述的式(2)基于各分割区域61的流量Qn来计算CDm。
生成部102a生成将所求出的系数A11_mn、A10_m代入而得到的式(2)，将该式(2)设为预测模型。
计算部102b使用由生成部102a生成的预测模型来计算使测定点的CD满足规定条件的从各分割区域61供给的处理气体的目标流量。例如，计算部102b使用预测模型来计算使各测定点的CD相对于目标值μ的误差的平方和最小的从各分割区域61供给的处理气体的流量。
具体地说明计算使误差的平方和最小的从各分割区域61供给的处理气体的流量的计算方法。
在等离子体蚀刻等基板处理中，优选的是，晶圆W整个面的CD的范围小、且CD的平均值接近被设为目标尺寸的目标值。因此，将使所有的测定点的CDm大致为目标值μ(CDm≈μ)的各分割区域61的流量Qn设为Q*n。
有时由于基板处理之前的各测定点的CD的偏差、基板处理的影响等而在各测定点的CD与目标值μ之间存在误差。因此，将从各分割区域61供给的处理气体的流量设为Q*n的情况下的各测定点的CDm能够如下面的式(3)那样表示。
【数3】
在此，εm为序号m的测定点处的CD相对于目标值μ的误差。
根据式(3)，各测定点的误差的平方和能够如下面的式(4)那样表示。
【数4】
使式(4)所示的误差的平方和最小的点为变为极小值的点。在极小值时，式(4)满足下面的式(5-1)，根据式(5-1)而满足式(5-2)。
【数5】
在用式(6-2)表示xl，n、用式(6-3)表示yl的情况下，式(5-2)能够如下面的式(6-1)所示的那样表示。例如，在有400个测定点的情况下，在式(6-2)和式(6-3)中，求出将m设为1～400的总和。
【数6】
在此，l为对上部电极30进行分割而形成的分割区域61的序号。
该式(6-1)能够如下面的式(7)那样以矩阵计算形式表示。
【数7】
式(7)所示的矩阵能够通过求出逆矩阵而变换为下面的式(8)的矩阵。
【数8】
矩阵中的xl，n能够通过将A11_mn及与A11_ml对应的A11_mn代入式(6-2)中来计算。矩阵中的yl也能够通过将A10_m及与A11_ml对应的A11_mn代入式(6-3)中来计算。
计算部102b通过求解式(8)的矩阵，来计算使误差的平方和最小的从各分割区域61供给的处理气体的流量Q*n。
另外，存在即使误差的平方和最小，CD的范围也不小的情况。图5是说明误差的平方和与范围之间的关系的一例的图。图5的横轴表示测定点的序号。图5的纵轴表示测定点处的CD。各测定点处的误差为目标值μ与CD之间的差。在使误差的平方和最小的情况下，各测定点处的误差整体变小即可。因此，例如图5所示，在虽然一个测定点处相对于目标值μ的误差大但在其它好多个测定点处相对于目标值μ的误差小的情况下，误差的平方和变小。另一方面，CD的范围为CD的最大值与CD的最小值之差。在图5的例子的情况下，CD的范围不小。
但是，CD的范围与误差的分散之间具有强的正相关性。认为使CD的范围最小的从各分割区域61供给的处理气体的流量在使误差的平方和最小的从各分割区域61供给的处理气体的流量Q*n的附近。
因此，计算部102b以使误差的平方和最小的从各分割区域61供给的处理气体的流量Q*n分别为基准，使从各分割区域61供给的处理气体的流量Qn变化，并计算使各测定点的CD的范围最小的从各分割区域61供给的处理气体的目标流量。例如，计算部102b以处理气体的流量Q*n分别为基准，使从各分割区域61供给的处理气体的流量独立地向正和负变化规定的流量并计算各测定点的CD，来确定使CD的范围最小的各分割区域61的处理气体的流量的组合。规定的流量可以为固定值，也可以根据处理条件而变化，还可以从外部装置进行设定。计算部102b针对所确定的各分割区域61的处理气体的流量的组合，将对各分割区域61的处理气体的流量独立地加上随机数所得到的值设为初始值，例如使用GRG法(Generalized Reduced Gradient method：广义既约梯度法)来计算使CD的范围最小的各分割区域61的处理气体的目标流量。此外，也可以是，计算部102b针对所确定的各分割区域61的处理气体的流量的组合，反复进行以下动作来计算使CD的范围最小的各分割区域61的处理气体的目标流量，该动作是使各分割区域61的处理气体的流量以比规定的流量小的幅度随机变化或者按规定的规则变化并计算各测定点的CD。
等离子体控制部102c控制基板处理装置10的各部，来控制等离子体处理。例如，等离子体控制部102c从存储部104读出与所要实施的等离子体蚀刻相应的制程等，基于所读出的制程等来控制基板处理装置10的各部。
在通过等离子体控制部102c的控制对载置于载置台16的晶圆W进行等离子体蚀刻时，流量控制部102d进行控制，使得从上部电极30的各分割区域61供给目标流量的处理气体。例如，流量控制部102d控制阀组42和流量控制器组44，使得从上部电极30的各分割区域61供给目标流量的处理气体。
被实施了等离子体蚀刻的晶圆W被搬送到测量装置11。测量装置11测量被搬送来的晶圆W的测定点的CD，将测量出的CD的数据发送到基板处理装置10。
计算部102b根据从测量装置11接收到的CD的数据，来判定CD的范围是否在容许范围以内，在CD的范围不在容许范围以内的情况下，对预测模型进行校正。例如，计算部102b对各个预测模型的各测定点的函数给予各测定点的CD-目标值μ的值，并再次计算使误差的平方和最小的各分割区域61的流量Q*n。然后，计算部102b以使误差的平方和最小的各分割区域61的流量Q*n分别为基准，使各分割区域61的流量发生变化，并计算使各测定点的CD的范围最小的各分割区域61的目标流量。在本实施方式所涉及的基板处理装置10中，在以所计算出的各分割区域61的目标流量对晶圆W实施等离子体蚀刻的结果是晶圆W的测定点的CD的范围不在容许范围以内的情况下，进行预测模型的重新生成。
[流量控制的流程]
接着，对使用第一实施方式所涉及的基板处理装置10的流量控制方法进行说明。图6是示出第一实施方式所涉及的流量控制方法的流程的一例的流程图。
生成部102a将错误标志EF初始化为0(步骤S10)。生成部102a求出用于以上部电极30的各分割区域61的处理气体的流量为参数来预测测定点的CD的函数(步骤S11)。在本实施方式中，生成部102a求出利用从上部电极30的各分割区域61供给的处理气体的流量的一次函数来预测测定点的CD的函数。例如，生成部102a求出式(2)。
生成部102a获取对将从上部电极30的各分割区域61供给的处理气体的流量独立地改变为多个水准并进行了等离子体蚀刻的晶圆W的测定点的CD分别进行测定所得到的数据(步骤S12)。例如，基板处理装置10控制阀组42和流量控制器组44，将从上部电极30的各分割区域61供给的处理气体的流量改变为多个水准，在各个流量下更换晶圆W，独立地实施实际所要实施的等离子体蚀刻。使在各流量下被实施了等离子体蚀刻的各晶圆W分别向测量装置11移动，测量装置11以晶圆W的规定位置为测定点来测量测定点的CD。测量装置11将所测量出的各测定点的CD的数据发送到基板处理装置10。生成部102a通过从测量装置11接收所测量出的各测定点的CD的数据，来获取对将从上部电极30的各分割区域61供给的处理气体的流量改变为多个水准并进行了等离子体蚀刻的晶圆W的测定点的CD分别进行测定所得到的数据。
生成部102a基于所获取到的数据来生成预测模型(步骤S13)。例如，生成部102a针对所求出的函数，使用所测定出的各测定点的CD以及从上部电极30的各分割区域61供给的处理气体的流量，来对式(2)进行拟合，求出用于根据从上部电极30的各分割区域61供给的处理气体的流量来预测测定点的CD的函数，并将该函数设为预测模型。
计算部102b将计数器i初始化为1(步骤S14)。然后，计算部102b使用所生成的预测模型，来计算使各测定点的CD相对于目标值μ的误差的平方和最小的从各分割区域61供给的处理气体的流量Q*n(步骤S15)。
计算部102b以各分割区域61的流量Q*n分别为基准来使从各分割区域61供给的处理气体的流量独立地向正和负变化规定的流量，并计算各测定点的CD，来确定使CD的范围最小的各分割区域61的流量的组合(步骤S16)。
计算部102b对所确定的各分割区域61的流量独立地加上随机数(步骤S17)。计算部102b将加上随机数所得到的值设为初始值，例如通过GRG法来计算使CD的范围最小的各分割区域61的流量(步骤S18)。
计算部102b求出将从各分割区域61供给的处理气体的流量设为所计算出的流量的情况下的各测定点的CD的平均值，判定CD的平均值是否小于所要求的规格的上限(步骤S19)。在CD的平均值不小于所要求的规格的上限的情况下(步骤S19：“否”)，计算部102b从目标值μ减去规定的值(步骤S20)。
另一方面，在CD的平均值小于所要求的规格的上限的情况下(步骤S19：“是”)，计算部102b判定CD的平均值是否大于所要求的规格的下限(步骤S21)。在CD的平均值为所要求的规格的下限以下的情况下(步骤S21：“否”)，计算部102b对目标值μ加上规定的值(步骤S22)。
另一方面，在CD的平均值大于所要求的规格的下限的情况下(步骤S21：“是”)，计算部102b保存CD的平均值、CD的范围以及各分割区域61的流量的数据(步骤S23)。
计算部102b判定计数器i是否小于规定的处理次数N(步骤S24)。在计数器i小于规定的处理次数N的情况下(步骤S24：“是”)，计算部102b对计数器i加上1(步骤S25)，移到上述的步骤S15。
在计数器i为规定的处理次数N以上的情况下(步骤S24：“否”)，计算部102b将所保存的数据中的使CD的范围最小的数据的各分割区域61的流量采用为目标流量(步骤S26)。
在对载置于载置台16的载置区域18a的晶圆W进行等离子体蚀刻时，流量控制部102d进行控制，使得从上部电极30的各分割区域61供给的处理气体的流量成为所采用的目标流量(步骤S27)。
被实施了等离子体蚀刻的晶圆W被搬送到测量装置11。测量装置11测量被搬送来的晶圆W的测定点的CD，将所测量出的CD的数据发送到基板处理装置10。
计算部102b根据从测量装置11接收到的CD的数据来判定CD的范围是否在容许范围以内(步骤S28)。在CD的范围不在容许范围以内的情况下(步骤S28：“否”)，计算部102b判定错误标志EF是否为0(步骤S29)。在错误标志EF为0的情况下(步骤S29：“是”)，生成部102a将所测定出的CD以及从上部电极30的各分割区域61供给的处理气体的流量的数据追加为用于生成预测模型的数据(步骤S30)，再次移到步骤S13，根据所测定出的CD、从各分割区域61供给的处理气体的流量的数据以及通过步骤S12获取到的数据，来重新生成预测模型。
另一方面，在CD的范围在容许范围以内的情况下(步骤S28：“是”)，计算部102b将错误标志EF初始化为0(步骤S31)。然后，计算部102b进行规定期间的处理等待(步骤S32)。规定期间例如可以设为规定张数的晶圆W被进行等离子体蚀刻的期间，也可以设为经过固定时间的期间。
基板处理装置10在规定期间进行控制，使得从上部电极30的各分割区域61供给的处理气体的流量成为所采用的目标流量，并对晶圆W进行等离子体蚀刻。
计算部102b在规定期间之后，根据从测量装置11接收到的CD的数据，来判定CD的范围是否在容许范围以内(步骤S33)。在CD的范围在容许范围以内的情况下(步骤S33：“是”)，再次转移到步骤S32来进行规定期间的处理等待。
另一方面，在CD的范围不在容许范围以内的情况下(步骤S33：“否”)，计算部102b对错误标志EF设置1(步骤S34)。计算部102b对预测模型进行校正(步骤S35)。例如，计算部102b进行对各个预测模型的各测定点的函数给予各测定点的CD-目标值μ的值的校正。然后，计算部102b再次转移到步骤S14，再次进行目标流量的计算。
另一方面，错误标志EF不为0的情况(步骤S29：“否”)为如下的情况：即使为被校正后的预测模型，CD的范围也不变为容许范围。在该情况下，生成部102a无法根据获取到的数据生成恰当的预测模型，因此输出错误(步骤S36)，结束处理。例如，生成部102a向用户接口103输出请重新获取将从上部电极30的各分割区域61供给的处理气体的流量独立地改变为多个水准并进行了等离子体蚀刻的晶圆W的测定点的数据这样的消息，结束处理。
在输出了错误的情况下，工序管理者控制基板处理装置10，来将从上部电极30的各分割区域61供给的处理气体的流量独立地改变为多个水准，在各个流量下更换晶圆W，独立地实施实际所要实施的等离子体蚀刻，再次获取用于生成预测模型的数据之后，实施本实施方式所涉及的流量控制方法。
像这样，关于第一实施方式所涉及的基板处理装置10，上部电极30(气体供给部)以与晶圆W相向的方式配置在处理容器12内，并且能够按对与晶圆W相向的相向面60进行分割而形成的每个分割区域61调整供给的处理气体的流量。基板处理装置10使用预测模型来计算使对晶圆W进行了等离子体蚀刻时的晶圆W的规定的测量点的CD满足规定条件的各分割区域61的处理气体的目标流量，其中，所述预测模型用于以各分割区域61的处理气体的流量为参数来预测测定点处的CD。基板处理装置10在对晶圆W进行等离子体蚀刻时进行控制，使得从上部电极30的各分割区域61供给的处理气体的流量成为所计算出的目标流量。由此，基板处理装置10能够控制从各分割区域61供给的处理气体的流量，使得晶圆W的测定点的CD满足规定条件。
另外，在晶圆W设定有多个测定点。第一实施方式所涉及的基板处理装置10使用预测模型来计算使各测定点的CD相对于目标尺寸的误差的平方和最小的各分割区域61的处理气体的流量。基板处理装置10以所计算出的各分割区域61的处理气体的流量分别为基准，使各分割区域61的处理气体的流量变化，并计算使各测定点的CD的最大值与最小值之差最小的各分割区域61的处理气体的目标流量。由此，基板处理装置10能够高精度地计算使晶圆W的CD的均匀性高的各分割区域61的处理气体的流量。
另外，第一实施方式所涉及的基板处理装置10根据对将各分割区域61的处理气体的流量控制为三个以上不同的流量来对晶圆W进行等离子体蚀刻时的测定点的CD分别进行测定所得到的数据，来生成预测模型。由此，基板处理装置10能够生成能够高精度地预测测定点处的CD的预测模型。
(第二实施方式)
接着，对第二实施方式进行说明。第二实施方式所涉及的基板处理系统1及基板处理装置10与图1至图4所示的第一实施方式所涉及的基板处理系统1及基板处理装置10的结构相同，因此省略说明。
生成部102a根据所接收到的CD的数据来生成利用处理气体的流量的一次函数对测定点的CD进行模型化所得到的第一预测模型。例如，生成部102a与第一实施方式同样地基于从测量装置11接收到的将从各分割区域61供给的处理气体的流量设为α、α+β、α-β这三个流量并实施了等离子体蚀刻的各晶圆W的测定点的CD的数据，使用各测定点的CD以及从各分割区域61供给的处理气体的流量进行拟合，来求出利用各分割区域61的处理气体的流量的一次函数预测测定点的CD的函数，并将该函数设为第一预测模型。例如，生成部102a求出式(2)，并将式(2)设为第一预测模型。
另外，生成部102a根据所接收到的CD的数据，来生成利用处理气体的流量的二次函数对测定点的CD进行模型化所得到的第二预测模型。例如，生成部102a基于从测量装置11接收到的将从各分割区域61供给的处理气体的流量设为α、α+β、α-β这三个流量并实施了等离子体蚀刻的各晶圆W的测定点的CD的数据，使用各测定点的CD以及从各分割区域61供给的处理气体的流量来对上述的式(1)进行拟合，求出系数A22_mn、A21_mn、A20_m的值。
当求出系数A22_mn、A21_mn、A20_m时，能够根据上述的式(2)计算与处理气体的流量Tl相应的CDm。
计算部102b使用由生成部102a生成的第一预测模型和第二预测模型来计算使测定点的CD满足规定条件的从各分割区域61供给的处理气体的目标流量。例如，计算部102b使用第一预测模型来计算使CD的误差的平方和最小的各分割区域61的处理气体的流量。例如，计算部102b与第一实施方式同样地使用第一预测模型来计算使各测定点的CD相对于目标值μ的误差的平方和最小的从各分割区域61供给的处理气体的流量Q*n。
而且，计算部102b以所计算出的各分割区域61的处理气体的流量分别为基准来使各分割区域61的处理气体的流量变化，使用第二预测模型来计算使各测定点的CD的最大值与最小值之差最小的各分割区域61的处理气体的目标流量。例如，计算部102b以使误差的平方和最小的各分割区域61的处理气体的流量Q*n分别为基准，来使从各分割区域61供给的处理气体的流量Qn变化，使用上述的式(1)来计算使各测定点的CD的范围最小的各分割区域61的处理气体的目标流量。例如，计算部102b以流量Q*n分别为基准，使从各分割区域61供给的处理气体的流量独立地向正和负变化规定的流量，并计算各测定点的CD，来确定使CD的范围最小的从各分割区域61供给的处理气体的流量的组合。而且，计算部102b针对所确定的各分割区域61的处理气体的流量的组合，将对各分割区域61的处理气体的流量独立地加上随机数所得到的值设为初始值，例如使用GRG法来计算使CD的范围最小的各分割区域61的处理气体的目标流量。此外，也可以是，计算部102b针对所确定的各分割区域61的处理气体的流量的组合反复进行以下动作来计算使CD的范围最小的各分割区域61的处理气体的目标流量，该动作是使各分割区域61的处理气体的流量以比规定的流量小的幅度随机变化或按规定的规则变化，并计算各测定点的CD。
[流量控制的流程]
接着，对使用第二实施方式所涉及的基板处理装置10的流量控制方法进行说明。图7是示出第二实施方式所涉及的流量控制方法的流程的一例的流程图。第二实施方式所涉及的流量控制方法与图6所示的第一实施方式所涉及的流量控制方法有一部分处理相同，因此对相同的处理标注相同的标记并省略说明，主要对不同的处理的部分进行说明。
生成部102a根据获取到的数据来生成第一预测模型和第二预测模型(步骤S13a)，其中，所述第一预测模型是利用处理气体的流量的一次函数对测定点的CD进行模型化所得到的预测模型，第二预测模型是利用处理气体的流量的二次函数对测定点的CD进行模型化所得到的预测模型。例如，生成部102a使用所测定出的各测定点的CD以及从各分割区域61供给的处理气体的流量来进行拟合，分别求出利用从各分割区域61供给的处理气体的流量的一次函数来预测测定点的CD的函数以及利用从各分割区域61供给的处理气体的流量的二次函数来预测测定点的CD的函数。
计算部102b使用所生成的第一预测模型，来计算使各测定点的CD相对于目标值μ的误差的平方和最小的从各分割区域61供给的处理气体的流量Q*n(步骤S15a)。
计算部102b以所计算出的各分割区域61的处理气体的流量Q*n分别为基准，使用第二预测模型，使各分割区域61的处理气体的流量独立地向正和负变化规定的流量并计算各测定点的CD，确定使CD的范围最小的各分割区域61的处理气体的流量的组合(步骤S16a)。
计算部102b将加上随机数所得到的值设为初始值，使用第二预测模型，通过例如GRG法来计算使CD的范围最小的各分割区域61的处理气体的流量(步骤S18a)。
像这样，第二实施方式所涉及的基板处理装置10生成利用处理气体的流量的一次函数对测定点的CD进行模型化所得到的第一预测模型。另外，基板处理装置10生成利用处理气体的流量的二次函数对测定点的CD进行模型化所得到的第二预测模型。第二预测模型是利用二次函数进行模型化所得到的，因此相比于第一预测模型而言，能够更高精度地预测CD。基板处理装置10使用第一预测模型来计算使CD的误差的平方和最小的各分割区域61的处理气体的流量。在利用第二预测模型的情况下，有时无法计算使误差的平方和最小的各分割区域61的处理气体的流量。因此，基板处理装置10使用第一预测模型来计算使误差的平方和最小的各分割区域61的处理气体的流量。基板处理装置10以所计算出的各分割区域61的处理气体的流量分别为基准，使各分割区域61的处理气体的流量变化，并使用第二预测模型计算使各测定点的CD的最大值与最小值之差最小的各分割区域61的处理气体的目标流量。由此，相比于使用第一预测模型来计算各分割区域61的处理气体的目标流量的情况而言，基板处理装置10能够更高精度地计算使晶圆W的CD的均匀性高的处理气体的流量。
以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围不限定于上述实施方式所记载的范围。能够对上述实施方式施加各种变更或改进，这是本领域技术人员明确可知的。另外，施加了这样的变更或改进所得到的方式也包含在本发明的技术范围中，这是根据权利要求书的记载而明确可知的。
例如，在上述的实施方式中，以将半导体晶圆作为基板并对半导体晶圆进行基板处理的情况为例进行了说明，但不限定于此。基板可以为根据处理气体的流量不同而基板处理的进展受到影响的任意的基板。
另外，在上述的实施方式中，以进行等离子体蚀刻作为基板处理的情况为例进行了说明，但不限定于此。基板处理可以为根据处理气体的流量不同而处理的进展受到影响的任意的基板处理。
另外，在上述的第一实施和第二实施方式中，如图3所示，以将上部电极30的与晶圆W相向的相向面60分割为多个分割区域61的情况为例进行了说明，但不限定于此。例如，可以通过将上部电极30的气体扩散室37利用分隔壁构件沿径向、周向进一步划分，来将相向面60进一步分割为更多的分割区域61。

Claims (7)

1.一种基板处理装置，其特征在于，具有：
气体供给部，其以与基板相向的方式配置于处理容器内，并被设为能够按将与基板相向的相向面进行分割而形成的每个分割区域调整供给的处理气体的流量；
计算部，其使用预测模型来计算使对所述基板进行了规定的基板处理时的所述基板的规定的测定点处的关键尺寸满足规定条件的各分割区域的处理气体的目标流量，其中，所述预测模型用于以各分割区域的处理气体的流量为参数来预测所述测定点处的关键尺寸；以及
流量控制部，在对所述基板进行基板处理时，所述流量控制部进行控制，使得从所述气体供给部的各分割区域供给的处理气体的流量成为由计算部计算出的目标流量。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
在基板上决定有多个所述测定点，
所述计算部使用所述预测模型来计算使各测定点的关键尺寸相对于目标尺寸的误差的平方和最小的各分割区域的处理气体的流量，以计算出的各分割区域的处理气体的流量分别为基准使各分割区域的处理气体的流量变化，计算使各测定点的关键尺寸的最大值与最小值之差最小的各分割区域的处理气体的目标流量。
3.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
还具有生成部，所述生成部基于对将各分割区域的处理气体的流量控制为三个以上的不同的流量并对所述基板进行了所述基板处理时的所述测定点的关键尺寸分别进行测定所得到的数据，来生成所述预测模型，
所述计算部使用由所述生成部生成的所述预测模型，来计算使所述测定点的关键尺寸满足规定条件的各分割区域的处理气体的目标流量。
4.根据权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于，
所述生成部生成第一预测模型和第二预测模型，其中，所述第一预测模型是利用处理气体的流量的一次函数对所述测定点的关键尺寸进行模型化而得到的模型，所述第二预测模型是利用处理气体的流量的二次函数对所述测定点的关键尺寸进行模型化而得到的模型，
所述计算部使用所述第一预测模型来计算使关键尺寸的误差的平方和最小的各分割区域的处理气体的流量，以计算出的各分割区域的处理气体的流量分别为基准使各分割区域的处理气体的流量变化，使用所述第二预测模型计算使各测定点的关键尺寸的最大值与最小值之差最小的各分割区域的处理气体的目标流量。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
所述基板处理为等离子体蚀刻，
所述关键尺寸为蚀刻的图案的宽度。
6.一种流量控制方法，其特征在于，
由计算机执行以下处理：
使用预测模型来计算使从气体供给部的各分割区域供给处理气体来对基板进行了规定的基板处理时的所述基板的规定的测定点处的关键尺寸满足规定条件的各分割区域的处理气体的目标流量，其中，所述气体供给部以与所述基板相向的方式配置于处理容器内，并被设为能够按将与基板相向的相向面进行分割而形成的每个分割区域调整供给的处理气体的流量，所述预测模型用于以各分割区域的处理气体的流量为参数来预测所述测定点处的关键尺寸，
在对所述基板进行基板处理时进行控制，使得从所述气体供给部的各分割区域供给的处理气体的流量成为计算出的目标流量。
7.一种记录介质，其特征在于，记录有流量控制程序，该流量控制程序使计算机执行以下处理：
使用预测模型来计算使从气体供给部的各分割区域供给处理气体来对基板进行了规定的基板处理时的所述基板的规定的测定点处的关键尺寸满足规定条件的各分割区域的处理气体的目标流量，其中，所述气体供给部以与所述基板相向的方式配置于处理容器内，并被设为能够按将与基板相向的相向面进行分割而形成的每个分割区域调整供给的处理气体的流量，所述预测模型用于以各分割区域的处理气体的流量为参数来预测所述测定点处的关键尺寸，
在对所述基板进行基板处理时进行控制，使得从所述气体供给部的各分割区域供给的处理气体的流量成为计算出的目标流量。
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