CN111133562A - 部件的形成方法和基片处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在等离子体处理装置内使用的部件的形成方法，该部件的形成方法包括根据所述部件的表面状态一边供给该部件的原料，一边对所述原料照射能量束的工序。

Description

部件的形成方法和基片处理系统
技术领域
本发明涉及部件的形成方法和基片处理系统。
背景技术
随着高高宽比的蚀刻和微小化的要求，以高功率施加偏置电压产生用的高频电功率的等离子体处理正在增加。由此，提高对基片上的例子的引入，实现高高宽比的蚀刻和微小化(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-43470号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在上述的处理中，由于硅、石英、碳化硅的部件或热喷涂这些材料而得的部件的消耗速率增大，上述部件的寿命变短。另外，上述部件在消耗了规定以上时需要更换为新品。因此，制作上述消耗部件的耗费时间的增加成为技术问题。
对于上述技术问题，一方面的目的在于，修复消耗部件。
用于解决技术问题的方法
为了解决上述技术问题，依照一方式，提供一种在等离子体处理装置内使用的部件的形成方法，该部件的形成方法包括根据所述部件的表面状态一边供给该部件的原料一边对所述原料照射能量束的工序。
发明效果
根据本发明的一方面，能够修复消耗部件。
附图说明
图1是表示一实施方式的等离子体处理装置的一例的图。
图2是表示一实施方式的3D打印机的构成的一例的图。
图3是表示一实施方式的三维扫描仪的构成的一例的图。
图4是表示一实施方式的三维数据生成处理的一例的流程图。
图5是表示一实施方式的部件的修复、形成处理的一例的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，对用于实施本发明的方式进行说明。此外，在本说明书和附图中，对实质上相同的结构，标注相同的附图标记而省大致重复的说明。
(等离子体处理装置)
首先，参照图1，对等离子体处理装置1的一例进行说明。本实施方式的等离子体处理装置1是电容耦合型(Capacitively Coupled Plasma：CCP)的平行平板等离子体处理装置。等离子体处理装置1具有等离子体生成装置，其生成用于在晶片W上进行蚀刻的等离子体。此外，等离子体处理装置1具有配置于处理容器10的内部的部件，是对基片进行处理的基片处理系统的一例，所述部件通过根据所述部件的表面状态一边供给所述部件的原料一边对所述原料照射能量束的工序来形成。
等离子体处理装置1具有大致圆筒形的处理容器10。在处理容器10的内面实施了耐酸氯处理(阳极氧化处理)。在处理容器10的内部，对晶片W用等离子体进行蚀刻、成膜等等离子体处理。
载置台20具有基座22和静电吸盘21。在静电吸盘21的上表面，载置晶片W。基座22例如由Al、Ti、SiC等形成。
在基座22之上，设置有静电吸盘21。静电吸盘21成为在绝缘体21b之间夹着电极膜21a的结构。电极膜21a经由开关23与直流电源25连接。当开关23导通时，从直流电源25对电极膜21a施加直流电压时，因库仑力而晶片W被静电吸附到静电吸盘21。
在晶片W的周边，载置包围晶片W的圆环状的边缘环87。边缘环87例如由Si形成，在处理容器10中使等离子体向晶片W的表面收敛，提高等离子体处理的效率。
载置台20由支承体14支承处理容器10的底部。在基座22的内部，形成有使温度调节用的媒体(冷媒、热媒)通过的流路24。从冷却器输出的例如冷却水或者盐水等冷媒或者热媒，在冷媒入口配管24a→流路24→冷媒出口配管24b→冷却器的路径中循环。这样一来，利用循环的冷媒对载置台20进行散热，而被冷却。冷媒和热媒中，包含流体和气体。
从传热气体供给源供给的氦气(He)、氩气(Ar)等传热气体，通过气体供给通路28而被供给到静电吸盘21的上表面与晶片W的背面之间。依照该构成，用在流路24中循环的冷媒或者热媒以及供给到晶片W的背面的传热气体，能够将晶片W调节为规定的温度。
第1高频电源32经由第1匹配器33与载置台20连接，将第1频率的等离子体生成用的高频电功率HF(例如，40MHz)施加到载置台20。另外，第2高频电源34经由第2匹配器35与载置台20连接，将比第1频率低的第2频率的偏置电压产生用的高频电功率LF(例如，13.56MHz)施加到载置台20。这样一来载置台20也作为下部电极发挥作用。此外，在本实施方式中，将等离子体生成用的高频电功率HF施加到载置台20，不过也可以施加到喷淋头40。
第1匹配器33使第1高频电源32的输出阻抗与等离子体侧的负载阻抗匹配。第2匹配器35使第2高频电源34的内部阻抗与等离子体侧的负载阻抗匹配。
喷淋头40安装于处理容器10的顶部，借助设置于其外缘的圆筒状的遮挡环42来封闭顶部。喷淋头40可以由硅形成。喷淋头40也作为与载置台20(下部电极)对置的对置电极(上部电极)发挥作用。在喷淋头40的周边部，在遮挡环42的下表面，配置有由石英(SiO2)等形成的顶部遮挡环41。
在载置台20的侧面和边缘环87的周边，配置有圆环状的盖环89和绝缘环86。盖环89和绝缘环86也可以由石英形成。
在喷淋头40形成有气体导入口45。在喷淋头40的内部设置有扩散室46。从气体供给源15输出的气体经由气体导入口45被供给到扩散室46并在其中扩散，然后从大量气体供给孔47被供给到处理容器10内的等离子体处理空间U。
在处理容器10的底面形成有排气口55。利用与排气口55连接的排气装置50对处理容器10内进行排气和減压。由此，能够将处理容器10内维持为规定的真空度。在处理容器10的侧壁设置有闸阀G。闸阀G在对处理容器10送入和送出晶片W时开闭。
在形成于排气口55的上方的排气路49的上部安装有圆环状的挡板81，划分出等离子体处理空间U和排气空间D，并且对气体进行整流。
在等离子体处理装置1，设置有控制装置全体的动作的第1控制部60。第1控制部60具有CPU(Central Processing Unit)62、ROM(Read Only Memory)64和RAM(Random AccessMemory)66。CPU62根据保存于RAM66等存储区域的方案，执行蚀刻等等离子体处理。在方案中，设定了与处理条件相应的装置的控制信息，即处理时间、压力(气体的排气)、高频电功率或电压、各种气体流量、处理容器内温度(上部电极温度、处理容器的侧壁温度、晶片W温度、静电吸盘温度等)、冷媒的温度等。此外，这些程序或给出处理条件的方案也可以存储于硬盘或者半导体存储器中。另外，方案也可以以被保存于CD－ROM、DVD等移动式的计算机可读取的存储介质中的状态被设置在规定位置，并能够被读取。
在上述构成的等离子体处理装置1中，在执行等离子体处理时，控制闸阀G的开闭，将晶片W送入处理容器10的内部，通过升降销的升降载置到载置台20。从直流电源25对电极膜21a施加直流电压，晶片W被静电吸附并保持于静电吸盘21。
等离子体生成装置包括气体供给源15、第1高频电源32和第2高频电源34。气体供给源15输出处理气体，供给到处理容器10内。第1高频电源32将第1高频电功率施加到载置台20。第2高频电源34将第2高频电功率施加到载置台20。由此，等离子体生成装置在等离子体处理空间U中生成等离子体。利用所生成的等离子体的作用对晶片W实施等离子体处理。
在等离子体处理后，从直流电源25对电极膜21a施加与吸附晶片W时正负相反的直流电压，除去晶片W的电荷。通过升降销的升降，将已处理的晶片W从静电吸盘21剥离，当闸阀G打开时将其送出到处理容器10的外部。
(3D打印机的构成)
下面，参照图2，对3D打印机100的构成一例进行说明。图2是表示一实施方式的3D打印机100的构成的一例。本实施方式的3D打印机100是用等离子体修复消耗的部件(消耗部件)的装置的一例。但是，修复消耗部件的装置不限于图2所示的3D打印机100的构成。
在本实施方式中，作为由3D打印机100修复的消耗部件的一例，举例边缘环87进行说明。然而，消耗部件不限于此，例如，也可以为盖环89、绝缘环86、顶部遮挡环41。另外，消耗部件也可以是配置于等离子体处理装置1，能够从等离子体处理装置1拆卸(更换)的任意部件。
3D打印机100能够在腔室110中形成三维形状的造形物。在本实施方式中，作为三维形状的造形物形成边缘环87。此时，预先进行边缘环87的消耗部分的测量，基于该测量结果使用3D打印机100来修复边缘环87的消耗部分的三维形状，再次形成边缘环87。
修复时，边缘环87载置于平台103所具有的处理台102的载置面上。处理台102能够根据边缘环87的修复的进度，例如逐渐下降。
在本实施方式中，在原料保存部107保存有作为原料的SiC的粉末。原料与形成边缘环87的材料相同即可。例如，边缘环87可以由石英、Si、钨的任意者形成。该情况下，在原料保存部107保存石英、Si、钨的粉末。另外，原料不限于粉末状，也可以为线条状。图2所示的SiC的粉末B从原料保存部107被供给，从原料供给头105被喷射到腔室110内，用于修复边缘环87的消耗。原料保存部107和原料供给头105优选配置于腔室110的外部。
在腔室110内一边供给SiC的粉末B一边照射能量束，来使供给的SiC的粉末B熔化。在本实施方式中，作为照射的能量束能够使用激光A(光学激光)。激光A从光源106输出，被照射到由进行二维扫描的激光扫描装置104决定的规定的位置。光源106和激光扫描装置104优选配置于腔室110的外部。
激光扫描装置104在处理台102上至少在二维(XY)方向上扫描激光A。例如激光扫描装置104被控制成根据边缘环87的消耗状态(消耗量、消耗位置(消耗区域)、消耗形状等)来在处理台102上使激光A的照射光斑移动。具体而言，通过第2控制部150的控制，激光扫描装置104根据边缘环87的修复的进度来在二维(XY)方向上进行扫描。例如，在图2的例中，用虚线E表示边缘环87的消耗状态。3D打印机将该边缘环87的消耗修复成原本的新品的状态(即，虚线E的状态)。
此时，激光扫描装置104在二维方向上扫描的激光A，经由腔室110的顶部，例如设置于处理台102的中心的正上方的激光透射窗111被照射到处理台102上的照射区域。激光A在边缘环87的上方对SiC的粉末B进行加热(参照图2的C)，使粉末B融解固化，形成固化层D。通过固化层D在边缘环87的上表面层叠来进行边缘环87的修复和再次形成。
激光扫描装置104和原料供给头105通过第2控制部150驱动驱动部108来移动到规定的位置。也可以在腔室110设置能够进行不活性气体的供给和腔室110内的排气的机构。
第2控制部150具有CPU152、ROM154和RAM156。第2控制部150进行来自原料保存部107和原料供给头105的原料粉末的供给控制、处理台102的升降控制。此外，第2控制部150进行光源106的点亮控制、激光扫描装置104的扫描控制和驱动部108的控制。由此，第2控制部150控制边缘环87的修复的动作。
CPU152执行的控制程序，例如保存于ROM154。CPU152例如基于保存于RAM156的三维数据，执行控制程序，由此控制边缘环87的修复。此外，控制程序可以保存在固定的存储介质，也可以保存在各种闪存或光(磁)盘等可拆卸的计算机可读取的存储介质中。
另外，第2控制部150具有显示器158和键盘或定点设备(pointing device)等输入装置160。显示器158用于显示边缘环87的修复进度状态等。输入装置160用于边缘环87的修复动作的开始、停止等的指令或设定时的控制参数的输入等。
边缘环87的消耗状态的测量由非接触式的三维扫描仪200(以下，简称为“三维扫描仪200”。)进行。即，边缘环87的消耗状态由三维扫描仪200测量，测量信息被发送到第2控制部150。第2控制部150基于测量信息生成作为修复信息的三维数据，保存在RAM156中。
下面，在执行修复工序前，对由三维扫描仪200执行的测量边缘环87的消耗状态的工序进行说明。
(三维扫描仪的结构)
首先，参照图3，对三维扫描仪200的构成的一例进行说明。图3是表示一实施方式的三维扫描仪200的构成的一例。本实施方式的三维扫描仪200是测量边缘环87的消耗状态的装置的一例，不限于此上述构成。
三维扫描仪200具有测量处理台203、拍摄部201、驱动部202、检测控制部204。检测控制部204具有存储部206和三维测量部208。在测量处理台203的载置面上，载置边缘环87。边缘环87的消耗状态由虚线E表示。
拍摄部201与测量处理台203对置地配置，拍摄边缘环87。驱动部202根据来自检测控制部204的指示，使拍摄部201在高度方向或者水平方向上移动。拍摄部201三维地扫描边缘环87的消耗状态，拍摄图像数据。
图像数据被传送到检测控制部204，存储在存储部206中三维测量部208根据图像数据与边缘环87的新品时的状态的差分，将边缘环87的三维的消耗状态(三维的消耗量、消耗位置(消耗区域)、消耗形状等)生成为三维数据。三维数据被发送到3D打印机100。
(三维扫描仪的动作)
下面，参照图4，对三维扫描仪200的动作的一例进行说明。图4是表示本实施方式的三维数据生成处理的一例的流程图。在等离子体处理装置1中进行了规定时间的等离子体处理时，或者配置于等离子体处理装置1的边缘环87消耗了规定以上时，开始本处理。边缘环87的消耗程度也可以根据已处理的晶片W的蚀刻形状、蚀刻速率等蚀刻特性。将已消耗的边缘环87从等离子体处理装置1拆下，运送到三维扫描仪200(步骤S10)。
边缘环87载置在测量处理台203的载置面上。拍摄部201对边缘环87进行三维的扫描(步骤S10)。扫描出的边缘环87的图像数据被传送到检测控制部204。
三维测量部208根据边缘环87的图像数据与边缘环87的新品时的状态的差分，生成表示边缘环87的三维的消耗量、消耗位置、消耗形状等的三维数据(步骤S12)。三维测量部208将生成的三维数据发送到3D打印机100(步骤S14)，结束本处理。
由此，3D打印机100获取表示边缘环87的消耗状态的三维数据，基于三维数据，进行边缘环87的消耗部分的修复，使边缘环87再次形成为原本的新品的状态。
(3D打印机的动作)
下面，参照图5，对3D打印机100的动作的一例进行说明。图5是表示本实施方式的部件的修复、形成处理的一例的流程图。当本处理开始时，第2控制部150从三维扫描仪200接收三维数据(步骤S20)。
下面，第2控制部150将三维数据存储在RAM156等存储部中。第2控制部150基于三维数据，判断边缘环87的消耗量是否超过了阈值(步骤S22)。第2控制部150在判断为边缘环87的消耗量没有超过阈值时，在该时刻边缘环87的消耗为规定以下，因此判断为也可以不执行修复，结束本处理。
另一方面，在步骤S22中第2控制部150在判断为边缘环87的消耗量超过了阈值时，判断为需要边缘环87的修复，将边缘环87输送到3D打印机100，载置处理台102(步骤S24)。
下面，第2控制部150基于三维数据进行驱动部108，使原料供给头105和激光扫描装置104分别移动(步骤S26)。接着，第2控制部150一边从原料保存部107供给作为原料的SiC的粉末B，一边照射激光A(步骤S28)。由此，使SiC的粉末B融解(参照图2的C)和固化，使固化层形成到与边缘环87的消耗状态相应的位置(参照图2的D)。
接着，第2控制部150判断边缘环87的消耗部分的修复是否完成了(步骤S30)。第2控制部150在判断为边缘环87的消耗部分的修复没有完成时，返回步骤S26，反复进行步骤S26～S30的处理。另一方面，在步骤S30中，第2控制部150在判断为边缘环87的消耗部分的修复完成时，结束本处理。
如以上说明的那样，在本实施方式的边缘环87等部件的形成方法中，包含基于表示部件的消耗状态的三维数据一边供给该部件的原料一边对所述原料照射能量束的工序。
这样一来，能够边缘环87等部件。由此，即使边缘环87等部件消耗规定以上也在3D打印机100中修复后再次配置等离子体处理装置1，由此无需将该部件更换为新品，能够延长部件的寿命。
另外，修复对象的部件的消耗状态能够使用三维扫描仪200测量。测量后，基于表示部件的消耗状态的三维数据，一边供给该部件的原料一边照射能量束来进行部件的修复。由此，能够缩短部件的制作的耗费时间。
但是，在本实施方式的边缘环87等部件的形成方法中，并不限于基于表示部件的消耗状态的三维数据来一边供给该部件的原料一边对所述原料照射能量束。例如，在不仅由于等离子体导致的部件的消耗，还由于其他的原因而想要再次形成边缘环87的情况下，也可以基于表示其他部件的表面状态的三维数据，一边供给该部件的原料一边照射能量束进行部件的再次形成。
(3D打印机的种类)
此外，在本实施方式中，作为进行边缘环87的修复的3D打印机100的一例应用了指向性能量沉积型的3D打印机。指向性能量沉积型的3D打印机中，一边供给粉末状或者线条状的原料，一边在腔室110内的空间中用激光使原料熔化，使熔化的原料沉积在部件的规定位置进行部件的修复。不过，3D打印机100并不限于上述构成的3D打印机。
例如，也可以使用粉末床溶融的3D打印机。在粉末床溶融型的3D打印机中，反复进行在处理台铺满粉末状的原料并用激光等使其熔化，再次铺满粉末状的原料并用激光等使其熔化的作业，来修复部件。修复部件的方法还可以使用指向性能量沉积型和粉末床溶融以外的3D打印机。作为所使用的3D打印机，作为一例可以举出结合剂喷射型的3D打印机、片材层叠型的3D打印机、光聚合固化(光造形)型的3D打印机、材料挤出(热溶融层叠)型的3D打印机。
另外，在部件的材料为树脂或者氧化物等金属以外的材料的情况下，在3D打印机进行的一边供给金属以外的原料一边照射能量束的工序中，作为能量束能够使用紫外线和其他频带的光。由此，依照本实施方式的部件的形成方法，不仅能够修复金属材料的部件，还能够修复树脂等金属以外的材料的部件。作为部件的材料为金属以外的材料的情况下的3D打印机，作为一例可以举出用紫外线使从喷墨头喷射的金属以外的材料固化而层叠的材料喷射型的3D打印机。
以上，利用上述实施方式对部件的形成方法和基片处理系统进行了说明，但本发明的部件的形成方法和基片处理系统并不限于上述实施方式，在本发明的范围内能够进行各种变形和改良。上述多个实施方式所记载的内容能够在不矛盾的范围内组合。
例如，在上述实施方式中，对边缘环87的形成方法进行了说明，其中该边缘环87的形成方法包括：测量边缘环87的消耗状态的工序；和根据所测量的边缘环87的消耗状态，一边供给边缘环87的原料一边对所述原料照射能量束的工序。然而，本发明不限于此，也可以包括：测量边缘环87的表面状态的工序；和根据所测量的边缘环87的表面状态，一边供给边缘环87的原料一边对所述原料照射能量束的工序。
例如，边缘环87等部件的表面状态中，也除了由等离子体导致边缘环87的消耗以外也包含伤痕、破损导致的消耗。在部件的表面存在破损的情况下，也能够测量包含破损部分的部件的表面状态，基于测量结果通过本发明的部件的形成方法来进行部件的修复、再次形成。
本发明的等离子体处理装置也能够应用于Capacitively Coupled Plasma(CCP：电容耦合等离子体)、Inductively Coupled Plasma(ICP：电感耦合等离子体)、RadialLine Slot Antenna(径向缝隙天线)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR：电子回旋共振等离子体)、Helicon Wave Plasma(HWP：螺旋波等离子体)的任意类型。
在本说明书中，作为基片的一例举出晶片W进行了说明。但是，基片并不限于此，也可以为用于LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)、FPD(Flat Panel Display：平板显示器)的各种基片、CD基片、印花电路板等。
本国际申请主张基于2018年5月15日申请的日本国特许出愿2018-094129号的优先权，在本国际申请中援引其全部内容。
附图标记说明
1 等离子体处理装置
10 处理容器
15 气体供给源
20 载置台
21 静电吸盘
21a 电极膜
22 基座
25 直流电源
26 加热器
32 第1高频电源
34 第2高频电源
40 喷淋头
41 顶部遮挡环
42 遮挡环
49 排气路
50 排气装置
60 第1控制部
81 挡板
87 边缘环
86 绝缘环
89 盖环
100 3D打印机
110 腔室
102 处理台
104 激光扫描装置
105 原料供给头
106 光源
107 原料保存部
150 第2控制部
U 等离子体处理空间
D 排气空间。

Claims (18)

1.一种部件的形成方法，其中，所述部件在等离子体处理装置内使用，所述部件的形成方法的特征在于，包括：
根据所述部件的表面状态一边供给该部件的原料一边对所述原料照射能量束的工序。
2.如权利要求1所述的部件的形成方法，其特征在于：
包括测量所述部件的表面状态的工序，
照射所述能量束的工序，在执行了测量所述部件的表面状态的工序后进行。
3.如权利要求1所述的部件的形成方法，其特征在于：
所述部件的表面状态被测量为三维数据。
4.如权利要求3所述的部件的形成方法，其特征在于：
所述三维数据由非接触式的三维扫描仪测量。
5.如权利要求1所述的部件的形成方法，其特征在于：
所述原料是粉末状或者线条状。
6.如权利要求1所述的部件的形成方法，其特征在于：
所述原料为石英、SiC、Si、钨的任意者。
7.如权利要求1所述的部件的形成方法，其特征在于：
照射所述能量束的工序为，在所述原料为金属的情况下照射光学激光或者电子束，在所述原料为所述金属以外的情况下照射紫外线。
8.如权利要求1所述的部件的形成方法，其特征在于：
所述部件为边缘环、盖环、绝缘环和顶部遮挡环的至少任意者。
9.如权利要求1所述的部件的形成方法，其特征在于：
测量所述部件的表面状态的工序为，测量所述部件的消耗状态，
照射所述能量束的工序为，根据所述部件的消耗状态一边供给该部件的原料一边对所述原料照射能量束。
10.一种基片处理系统，其特征在于，包括：
处理容器；和
配置于所述处理容器的内部的部件，
所述部件是通过根据所述部件的表面状态一边供给所述部件的原料一边对所述原料照射能量束的工序而形成的部件。
11.如权利要求10所述的基片处理系统，其特征在于：
所述部件是通过在测量了所述部件的表面状态后，根据所测量的所述部件的表面状态一边供给所述部件的原料一边对所述原料照射能量束的工序而形成的部件。
12.如权利要求10所述的基片处理系统，其特征在于：
所述部件的表面状态被测量为三维数据。
13.如权利要求12所述的基片处理系统，其特征在于：
所述三维数据由非接触式的三维扫描仪测量。
14.如权利要求10所述的基片处理系统，其特征在于：
所述原料是粉末状或者线条状。
15.如权利要求10所述的基片处理系统，其特征在于：
所述原料是石英、SiC、Si、钨的任意者。
16.如权利要求10所述的基片处理系统，其特征在于：
照射所述能量束的工序为，在所述原料为金属的情况下照射光学激光或者电子束，在所述原料为所述金属以外的情况下照射紫外线。
17.如权利要求10所述的基片处理系统，其特征在于：
所述部件是边缘环、盖环、绝缘环和顶部遮挡环的至少任意者。
18.如权利要求10所述的基片处理系统，其特征在于：
测量所述部件的表面状态的工序为，测量所述部件的消耗状态，
照射所述能量束的工序为，根据所述部件的消耗状态一边供给该部件的原料一边对所述原料照射能量束。
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