JP2020038888A - エッチング装置及びエッチング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便に膜厚均一化処理の精度を高めることができるエッチング装置を提供する。【解決手段】制御部が、膜厚測定部を制御してエッチング処理前後の膜厚を測定し、膜厚及び基板面内の位置情報に基づいて、少なくとも基板半径方向の膜厚分布を取得し、エッチング処理前の前記膜厚分布に基づいて、エッチング処理条件として少なくともエッチング部によるエッチング液の供給場所を設定し、基板支持部を回転させながら、前記設定した場所に少なくともエッチング液を供給するように前記エッチング部を制御してエッチング処理を実行させ、エッチング処理前の膜厚分布、該膜厚分布に対して選択されたエッチング処理条件、及び、該エッチング処理条件を用いて行ったエッチング処理後の膜厚分布の各データを関連付けて蓄積、記憶し、前記蓄積、記憶したデータを基に機械学習することで、エッチング処理条件の補正を自動的に行うものであるエッチング装置。【選択図】図１

Description

本発明は、エッチング装置及びエッチング方法に関する。

一般に、半導体デバイスの製造においては、例えばシリコンウェーハなどの表面に、半導体膜、絶縁膜、金属膜等の成膜処理が行われる。このような成膜処理は、化学的気相成長（ＣＶＤ）法、物理的気相成長（ＰＶＤ）法、液相成長法などの堆積による成膜や、酸化、窒化などウェーハを直接変換する成膜処理などが行われている。

近年、デバイス構造の微細化に伴い、基板上に形成した膜のさらなる均一化が要求されてきた。上記のような各種成膜方法においては、ガスの供給方法の改善や温度分布の均一化などを行うことにより膜厚分布の均一化が行われてきたが、成膜条件や成膜装置の改善による膜厚分布の均一化には限界があった。
そこで、基板上に成膜された膜に対して、膜厚分布に応じてエッチング液を供給することで、膜厚分布の均一化を図ることが検討されてきた。

特開２００７−２６６３０２号公報

特許文献１に記載された技術は、膜厚センサで測定した膜厚に基づいてエッチング液供給ノズルの移動を制御してエッチングを行うことにより、膜厚分布の均一化を図るものである。しかしながら、回転する基板に対しエッチング液を供給する場合、エッチング液は吐出した場所にとどまるわけではないから、単に膜厚の大きい場所にエッチング液を吐出したとしても、均一な膜厚分布が得られるとは限らない。現実には、エッチング液供給ノズルの位置のほかにエッチング液とリンス液の供給量（濃度）、基板回転など、多くのパラメータが存在するため、膜厚均一化処理の精度を向上することは難しかった。
このような場合に、膜厚センサで測定した膜厚に基づいたエッチング液供給ノズルの移動の制御パラメータに、熟練した作業者の経験に基づく調整を加えることも可能であるが、作業者の経験に基づいた調整は、作業者の熟練度にも依存し、工程の管理としては好ましいものではない。また、調整にかかる時間が長くなることもあり、装置のダウンタイムに伴う生産性の低下という問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、簡便に条件の補正を行い、膜厚均一化処理の精度を向上することのできるエッチング装置及びエッチング方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、基板上に形成された膜のエッチングを行うエッチング装置であって、回転可能な基板支持部と、前記膜の膜厚を測定する膜厚測定手段、及び、前記膜厚測定手段を前記基板上の任意の場所に移動可能な移動手段を有する膜厚測定部と、少なくとも前記膜をエッチングするエッチング液を供給するエッチング液供給手段、及び、前記エッチング液供給手段を前記基板上の任意の場所に移動可能な移動手段を有するエッチング部と、制御部とを有し、前記制御部は、前記膜厚測定部を制御してエッチング処理前後の膜厚を測定し、膜厚及び基板面内の位置情報に基づいて、少なくとも基板半径方向の膜厚分布を取得し、エッチング処理前の前記膜厚分布に基づいて、エッチング処理条件として少なくとも前記エッチング部によるエッチング液の供給場所を設定し、前記基板支持部を回転させながら、前記設定した場所に少なくともエッチング液を供給するように前記エッチング部を制御してエッチング処理を実行させ、エッチング処理前の膜厚分布、該膜厚分布に対して選択されたエッチング処理条件、及び、該エッチング処理条件を用いて行ったエッチング処理後の膜厚分布の各データを関連付けて蓄積、記憶し、前記蓄積、記憶したデータを基に機械学習することで、エッチング処理条件の補正を自動的に行うものであるエッチング装置を提供する。

このようなエッチング装置によれば、簡便にエッチング条件の補正を行い、膜厚均一化処理の精度を高めることができるものとなる。

このとき、前記膜厚測定手段は分光光度計であるエッチング装置とすることができる。

これにより、より簡便に膜厚分布を測定できるものとなる。

このとき、前記制御部は、エッチング処理前の半径方向の膜厚分布において、基板面内における外周部が厚い場合には前記エッチング液を基板外周部に供給し、基板面内における中央部が厚い場合にはエッチング液を基板中央部に供給するとともに基板外周部にはエッチング反応を抑制するリンス液を供給し、基板面内の膜厚分布が平坦の場合には基板中心のみにエッチング液を供給するようにエッチング部を制御するものであるエッチング装置とすることができるものとなる。

これにより、様々な膜厚分布を有する被処理物に対してもより効果的に膜厚均一化処理をすることができるものとなる。

このとき、前記制御部は、さらに、エッチング処理後の膜厚分布に基づいて、追加のエッチング処理を行うか否かを判定し、前記追加のエッチング処理が必要と判断した場合には、前記エッチング部にエッチング処理を行うように制御を行うものであるエッチング装置とすることができる。

これにより、より膜厚分布精度の高い膜厚均一化処理をすることができるものとなる。

このとき、基板上に形成された膜のエッチングを行うエッチング方法であって、エッチング処理前の膜厚を測定し、膜厚及び基板面内の位置情報に基づいて少なくとも基板半径方向の膜厚分布を取得する第１の膜厚分布取得工程と、エッチング処理前の前記膜厚分布に基づいて、少なくともエッチング液の供給場所を含むエッチング処理条件を設定するエッチング処理条件設定工程と、前記基板を回転させながら、前記設定した場所に少なくともエッチング液を供給してエッチング処理を行うエッチング処理工程と、エッチング処理後の膜厚を測定し、膜厚及び基板面内の位置情報に基づいて少なくとも基板半径方向の膜厚分布を取得する第２の膜厚分布取得工程と、エッチング処理前の膜厚分布、該膜厚分布に対して選択されたエッチング処理条件、及び、該エッチング処理条件を用いて行ったエッチング処理後の膜厚分布の各データを関連付けて蓄積、記憶し、前記蓄積、記憶したデータを基に機械学習することで、エッチング処理条件の補正を自動的に行うエッチング処理条件補正工程とを有するエッチング方法を提供することができる。

このようなエッチング方法によれば、簡便にエッチング条件の補正を行い、膜厚均一化処理の精度を高めることができる。

このとき、前記膜厚の測定は、分光光度計を用いて行うエッチング方法とすることができる。

これにより、より簡便に膜厚分布を測定することができる。

このとき、前記エッチング処理工程では、エッチング処理前の膜厚分布において、基板面内における外周部が厚い場合には前記エッチング液を基板外周部に供給し、基板面内における中央部が厚い場合にはエッチング液を基板中央部に供給するとともに基板外周部にはエッチング反応を抑制するリンス液を供給し、基板面内の膜厚分布が平坦の場合には基板中心のみにエッチング液を供給するエッチング方法とすることができる。

これにより、様々な膜厚分布を有する被処理物に対しても、より効果的に膜厚均一化処理をすることができる

このとき、さらに、エッチング処理後の膜厚分布に基づいて、追加のエッチング処理を行うか否かを判定する工程を有し、前記追加のエッチング処理が必要と判断した場合には、エッチング処理を行うエッチング方法とすることができる。

これにより、より膜厚分布精度の高い膜厚均一化処理をすることができる。

以上のように、本発明のエッチング装置によれば、作業者の熟練度等に依存せずに簡便にエッチング条件の補正を行い、膜厚均一化処理の精度を高めることが可能なものとなる。また、本発明のエッチング方法によれば、作業者の熟練度等に依存せずに簡便にエッチング条件の補正を行い、膜厚均一化処理の精度を高めることが可能になる。

エッチング処理実行時のエッチング装置の一例を示す。 膜厚測定実行時のエッチング装置を示す。 エッチング装置の制御部による制御フロー（処理ステップ）を示す。 膜厚測定室を示す。 エッチング室を示す。 基板外周部をより多くエッチングする場合の例を示す。 基板中央部をより多くエッチングする場合の例を示す。 基板面内の全面に渡って偏りなくエッチングする場合の例を示す。 エッチング処理フローを示す。 基板外周部をより多くエッチングしたときのエッチング量の面内プロファイルを示す。 基板中央部をより多くエッチングしたときのエッチング量の面内プロファイルを示す。 基板面内の全面に渡って偏りなくエッチングしたときのエッチング量の面内プロファイルを示す。

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

上述のように、簡便にエッチング条件の補正を行い、膜厚均一化処理の精度を高めることができるエッチング装置及びエッチング方法が求められていた。

本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、基板上に形成された膜のエッチングを行うエッチング装置であって、回転可能な基板支持部と、前記膜の膜厚を測定する膜厚測定手段、及び、前記膜厚測定手段を前記基板上の任意の場所に移動可能な移動手段を有する膜厚測定部と、少なくとも前記膜をエッチングするエッチング液を供給するエッチング液供給手段、及び、前記エッチング液供給手段を前記基板上の任意の場所に移動可能な移動手段を有するエッチング部と、制御部とを有し、前記制御部は、前記膜厚測定部を制御してエッチング処理前後の膜厚を測定し、膜厚及び基板面内の位置情報に基づいて、少なくとも基板半径方向の膜厚分布を取得し、エッチング処理前の前記膜厚分布に基づいて、エッチング処理条件として少なくとも前記エッチング部によるエッチング液の供給場所を設定し、前記基板支持部を回転させながら、前記設定した場所に少なくともエッチング液を供給するように前記エッチング部を制御してエッチング処理を実行させ、エッチング処理前の膜厚分布、該膜厚分布に対して選択されたエッチング処理条件、及び、該エッチング処理条件を用いて行ったエッチング処理後の膜厚分布の各データを関連付けて蓄積、記憶し、前記蓄積、記憶したデータを基に機械学習することで、エッチング処理条件の補正を自動的に行うものであるエッチング装置により、簡便に膜厚均一化処理の精度を高めるとともに、エッチング条件の設定ができるものとなることを見出し、本発明を完成した。

また、本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、基板上に形成された膜のエッチングを行うエッチング方法であって、エッチング処理前の膜厚を測定し、膜厚及び基板面内の位置情報に基づいて少なくとも基板半径方向の膜厚分布を取得する第１の膜厚分布取得工程と、エッチング処理前の前記膜厚分布に基づいて、少なくともエッチング液の供給場所を含むエッチング処理条件を設定するエッチング処理条件設定工程と、前記基板を回転させながら、前記設定した場所に少なくともエッチング液を供給してエッチング処理を行うエッチング処理工程と、エッチング処理後の膜厚を測定し、膜厚及び基板面内の位置情報に基づいて少なくとも基板半径方向の膜厚分布を取得する第２の膜厚分布取得工程と、エッチング処理前の膜厚分布、該膜厚分布に対して選択されたエッチング処理条件、及び、該エッチング処理条件を用いて行ったエッチング処理後の膜厚分布の各データを関連付けて蓄積、記憶し、前記蓄積、記憶したデータを基に機械学習することで、エッチング処理条件の補正を自動的に行うエッチング処理条件補正工程とを有するエッチング方法により、簡便に膜厚均一化処理の精度を高めるとともに、エッチング条件の設定をできることを見出し、本発明を完成した。

以下、図面を参照して説明する。

まず、本発明に係るエッチング装置について、説明する。
図１、図２に、本発明に係るエッチング装置１００を示す。図１は、エッチング処理を実行している時のエッチング装置１００、図２は、膜厚測定を実行している時のエッチング装置１００を示す。エッチング装置１００は、少なくとも、回転可能な基板支持部１、膜厚測定部２、エッチング部３、制御部４を有している。

基板支持部１は、回転可能に構成されており、例えば回転モーター等の回転手段５を有している。また、基板支持部１は、回転テーブル６に基板保持ピン７等を備えることにより、基板Ｗのエッジ部を保持することが好ましい。

膜厚測定部２は、膜厚を測定するための膜厚測定手段８と、膜厚測定手段８を基板上の任意の場所に移動可能な移動手段９を有しており、膜厚の測定値と測定位置とのデータを取得することができる。膜厚測定手段８は、膜厚が測定できるものであれば特に限定されないが、分光光度計であれば、簡便、迅速に膜厚を測定することができる。
移動手段９としては特に限定されないが、膜厚測定手段８をＸ−Ｙ方向に任意に移動できる機構などが挙げられる。膜厚測定手段８の移動機構を直線的な移動機構とし、基板支持部１の回転と組み合わせて全面を測定するようにしてもよい。

エッチング部３は、少なくとも、エッチング液を供給するエッチング液供給手段１０と、エッチング液供給手段１０を基板上の任意の場所に移動可能な移動手段１１を有している。
エッチング液供給手段１０は、エッチング液を供給できるものであれば特に限定されないが、例えばノズルを用いることができる。
エッチング液供給手段１０の移動手段１１は、エッチング液供給手段を基板上の任意の場所に移動できるものであれば、特に限定されない。
また、エッチング液供給手段１０に加えて、リンス液を供給するリンス液供給手段１２を備えることが好ましい。リンス液供給手段１２は、リンス液を供給できるものであれば特に限定されないが、例えばノズルを用いることができる。
この場合、複数のノズルを設け、それぞれのノズルがエッチング液、リンス液を切り替え可能とすることも可能である。
なお、エッチング液、リンス液の種類は、エッチングの対象物の種類（膜種）に応じて適切なものを選択すればよい。

制御部４は、エッチング装置１００の制御を行うものである。エッチング装置１００の制御部４による制御フロー（処理ステップ）を、図３を参照しながら説明する。
図３に示すように、制御部４は、まず、膜厚測定部２を制御してエッチング処理前の膜厚を測定する（Ｓ０１）。次いで、膜厚及び基板面内の位置情報に基づいて、少なくとも基板半径方向の膜厚分布を取得する（Ｓ０２）。

続いて、制御部は、エッチング処理前の前記膜厚分布に基づいて、エッチング処理条件として、少なくとも前記エッチング部によるエッチング液の供給場所を設定する（Ｓ０３）。制御部４に格納されたデータの中から、取得した膜厚分布に対応した条件を抽出するように制御してもよい。
ここでエッチング処理条件としては、エッチング液の供給場所以外の条件、例えば、リンス液供給の有無、エッチング液やリンス液の流量、エッチング液やリンス液の種類、リンス液の供給場所、基板回転速度、エッチング液供給手段の移動速度等を含むことができる。

Ｓ０３においてエッチング処理条件が選択された後、制御部は、基板支持部を回転させながら、設定した供給場所に少なくともエッチング液を供給するようにエッチング部を制御してエッチング処理を実行する。

エッチング処理が終了したら、制御部は、膜厚測定部２を制御してエッチング処理後の膜厚を測定する（Ｓ０５）。次いで、測定した膜厚及び基板面内の位置情報に基づいて、少なくとも基板半径方向の膜厚分布を取得する（Ｓ０６）。

次に、制御部は、上記Ｓ０１〜Ｓ０６のステップで取得した、エッチング処理前の膜厚分布、該膜厚分布に対して選択されたエッチング処理条件、及び、該エッチング処理条件を用いて行ったエッチング処理後の膜厚分布の各データを関連付けて蓄積、記憶し、前記蓄積、記憶したデータを基に機械学習し、エッチング処理条件の補正を自動的に行う（Ｓ０７）。

ここで、Ｓ０７においては、制御部が、エッチング処理の条件補正の作業の学習を行うこととしている。エッチング処理では、例えば、基板上に供給したエッチング液がどのように流れるのかといった直接測定できないパラメータや、エッチングの被対象物である基板上の膜の膜厚分布変化などの条件の変化等が存在し、エッチング処理を行った結果である被対象物の状態に対してどのような条件の調整をすることが正しいのかを明示的に示すことが困難である。このようなことを考慮して、報酬を与えることで目標到達のための行動を自動的に学習する、強化学習のアルゴリズムを採用することが好ましい。

このように制御部４が制御を行い、エッチング処理条件の補正を自動的に行うように制御をすることで、エッチング処理条件の精度を上げていくことが可能となり、作業者の熟練度に依存することなく、エッチング後の膜厚分布の精度向上を図ることができるものとなる。

また、制御部は、Ｓ０６で取得したエッチング処理後の膜厚分布に基づいて、追加のエッチング処理を行うか否かを判定（Ｓ０８）し、前記追加のエッチング処理が必要と判断した場合には、同じ基板に対して、Ｓ０３に戻り、再度前記エッチング部にエッチング処理を行うように制御を行ってもよい。このようにすることで、さらに膜厚均一性の精度を高くすることができるものとなる。
特に、エッチング処理前の膜厚分布の基板間の変動が、比較的が小さい場合には、実際の処理を行いつつ膜厚分布の精度を高めていくことができるものとなる。エッチング処理前の膜厚分布が、基板間で徐々に変化していくような場合には、膜厚分布を一定の範囲内とできるものとなる。
最終的に処理が終了すると、次の基板の処理に移行する。

上述の例では、膜厚測定部とエッチング部が、同じ処理室内に設けられているエッチング装置で説明したが、膜厚測定部とエッチング部が、異なる処理室（例えば、膜厚測定室、エッチング室）に分かれていてもよい。同じ処理室に設ける場合には、エッチング装置のフットプリントを小さくすることができる。一方、異なる処理室に設ける場合は、一つの基板のエッチング処理と、別の基板の膜厚測定とを同時に行うことができるため、スループットを向上することができるものとなる。

膜厚測定部とエッチング部とが、異なる処理室に配置されている例を、図４、図５に示す。図１、図２と重複する事項については、適宜省略する。
図４は、膜厚測定部２が設けられた膜厚測定室２００である。この場合、膜厚測定部２が基板上の任意の場所の膜厚を測定できれば良いため、必ずしも載置台１３が回転機構を有する必要はないが、膜厚測定手段８を固定し載置台１３を可動なものとすることも可能である。なお、載置台１３は基板を固定できることが好ましく、例えば吸着機構を有していてもよい。

図５は、エッチング部３が設けられたエッチング室３００である。膜厚測定部２が設けられていない点を除けば、図１、図２と同様である。

ここで、典型的なエッチング処理前の膜厚分布に対応したエッチング部の制御例について、図６−８を参照しながら説明する。なお、図６−８では、エッチング装置１００の膜厚測定部２や制御部４などは適宜省略している。

エッチングの対象となる膜の代表的な膜厚分布として、（ｉ）基板外周部が厚い、（ｉｉ）基板中央部が厚い、（ｉｉｉ）平坦、の場合を例に説明する。なお、（ｉｉｉ）の「平坦」とは、製品の規格に応じた基準内か否かにより分類されるものであり、膜厚分布が所望の範囲内にあり、局所的な膜厚分布調整の必要がない場合を意味する。
なお、基板の「外周部」とは、基板の半径Ｒに対し半径方向にＲ／２より外側の領域を指し、「中央部」とは、基板の半径Ｒに対し半径方向にＲ／２より内側の領域を指す。

（ｉ）基板外周部が厚い場合には、エッチング処理で、基板外周部をより多くエッチングする必要がある。この場合、制御部は図６に示すように、エッチング液供給手段１０を基板外周部近傍に位置するように制御する。そして、基板を回転させながらエッチング液供給手段１０からエッチング液を供給するように制御することで、基板外周部のエッチング量を多くすることができるものとなる。このとき、供給されたエッチング液は、基板Ｗの回転に伴う遠心力により、多くは基板Ｗのエッジ方向に流れていくが、一部は基板中央部にも流れる場合がある。そこで基板中央部のエッチングを抑制するために、リンス液供給手段１２を基板中央部近傍に配置するように制御してリンス液を供給することも有効である。

（ｉｉ）基板中央部が厚い場合には、エッチング処理で、基板中央部をより多くエッチングする必要がある。この場合、制御部は図７に示すように、エッチング液供給手段１０を基板中央部近傍に位置するように制御する。そして、基板を回転させながらエッチング液供給手段１０からエッチング液を供給するように制御することで、基板中央部のエッチング量を多くすることができるものとなる。このとき、供給されたエッチング液は、基板Ｗの回転に伴う遠心力により、基板Ｗのエッジ方向に流れていくため、基板外周部のエッチングを避けることができない。このため、基板周辺部のエッチングを抑制するために、リンス液供給手段１２を基板周辺部近傍に配置するように制御してリンス液を供給する。

（ｉｉｉ）平坦の場合には、エッチング処理で、基板面内の全面に渡って偏りなくエッチングする必要がある。この場合、制御部は図８に示すように、エッチング液供給手段１０からエッチング液を基板中心のみに供給するように設定するように制御する。そして、基板を回転させながらエッチング液を供給するように制御することで、供給されたエッチング液は、基板Ｗの回転に伴う遠心力により、基板Ｗのエッジ方向に流れていくため、基板面内の全面に渡って偏りなくエッチングすることができるものとなる。

次に、本発明に係るエッチング方法について、図９を参照しながら説明する。本発明に係るエッチング方法は、図１、図２や図４、図５に記載されるような装置を用いて実施できる。
まず、第１の膜厚分布取得工程（Ｓ０１）として、エッチング処理前の膜厚を測定し、膜厚及び基板面内の位置情報に基づいて、少なくとも基板半径方向の膜厚分布を取得する。

続いて、エッチング処理条件設定工程（Ｓ０２）を行う。エッチング処理前の前記膜厚分布に基づいて、エッチング処理条件として、少なくとも前記エッチング部によるエッチング液の供給場所を設定する。過去に作成されたデータの中から、取得した膜厚分布に対応した条件を抽出してもよい。
ここでエッチング処理条件としては、エッチング液の供給場所以外の条件、例えば、リンス液供給の有無、エッチング液やリンス液の流量、エッチング液やリンス液の種類、リンス液の供給場所、基板回転速度、エッチング液供給手段の移動速度等を含むことができる。

エッチング処理条件を選択した後、エッチング処理工程（Ｓ０３）としてエッチング処理を行う。基板支持部を回転させながら、設定した供給場所に少なくともエッチング液を供給するように、エッチング処理を実行する。

エッチング処理が終わったら、第２の膜厚分布取得工程（Ｓ０４）として、エッチング処理後の膜厚を測定し、膜厚及び基板面内の位置情報に基づいて、少なくとも基板半径方向の膜厚分布を取得する。

次に、エッチング処理条件補正工程（Ｓ０５）を行う。上記Ｓ０１〜Ｓ０４の各工程で取得しておいた、エッチング処理前の膜厚分布、該膜厚分布に対して選択されたエッチング処理条件、及び、該エッチング処理条件を用いて行ったエッチング処理後の膜厚分布の各データを関連付けて蓄積、記憶し、前記蓄積、記憶したデータを基に機械学習し、エッチング処理条件の補正を自動的に行う。

ここで、エッチング処理条件補正工程（Ｓ０５）の機械学習のアルゴリズムは、上述のように強化学習のアルゴリズムを採用することが好ましい。

このようにエッチング処理条件の補正を自動的に行うことで、エッチング処理条件の精度を上げていくことが可能となり、作業者の熟練度に依存することなく、エッチング後の膜厚分布の精度向上を図ることができる。

前記エッチング処理工程（Ｓ０３）では、エッチング処理前の膜厚分布において、基板面内における外周部が厚い場合には前記エッチング液を基板外周部に供給し、基板面内における中央部が厚い場合にはエッチング液を基板中央部に供給するとともに基板外周部にはエッチング反応を抑制するリンス液を供給し、基板面内の膜厚分布が平坦の場合には基板中心のみにエッチング液を供給することが有効である。詳細は、上述の典型的なエッチング処理前の膜厚分布に対応したエッチング部の制御例で述べた通りであるので、省略する。

また、前記第２の膜厚分布取得工程（Ｓ０４）で取得したエッチング処理後の膜厚分布に基づいて、追加のエッチング処理を行うか否かを判定（Ｓ０６）し、前記追加のエッチング処理が必要と判断した場合には、同じ基板を、エッチング処理条件設定工程（Ｓ０２）に戻り、再度エッチング処理を行ってもよい。このようにすることで、さらに膜厚均一性の精度を高くすることができる。
特に、エッチング処理前の膜厚分布の基板間の変動が、比較的が小さい場合には、実際の処理を行いつつ膜厚分布の精度を高めていくことができる。エッチング処理前の膜厚分布が、基板間で徐々に変化していくような場合には、膜厚分布を一定の範囲内とできる。
最終的に処理が終了すると、次の基板の処理に移行する。

ここで、図１０−１２に、エッチング条件の違いによるエッチング量の変化を確認した実験結果示す。
実験は、基板として直径２００ｍｍのシリコンウェーハを用い、オゾン（Ｏ_３）水（濃度２０ｐｐｍ）に浸漬することにより、シリコンウェーハ表面を酸化させ、ＳｉＯ_２膜を形成した。エッチング液として希フッ酸（濃度０．５ｗｔ％）を使用して、図６−８に示すように基板のエッチングを行った。リンス液を使用する場合は純水を用いた。
エッチング量を明確にするために、酸化処理４０秒→エッチング処理１５秒を４回繰り返した。その後、シリコンウェーハの厚さを測定して、エッチング量を算出した。

図１０は、図６に示すようにして基板のエッチングを行った場合の、エッチング量を示す。エッチング液を基板外周部（エッジから内側へ２０ｍｍの場所）に供給し、リンス液を基板中央部に供給しているため、基板中央部はほとんどエッチングされず、外周部を多くエッチングできることがわかる。

図１１は、図７に示すようにして基板のエッチングを行った場合の、エッチング量を示す。エッチング液を基板中央部に供給し、リンス液を基板外周部に供給しているため、基板中央部を多くエッチングできることがわかる。

図１２は、図８に示すようにして基板のエッチングを行った場合の、エッチング量を示す。基板中央部のみにエッチング液を供給しているため、基板面内に渡って均一にエッチングできることがわかる。

また、本発明に係るエッチング方法は、条件出しに応用することもできる。
例えば、エッチング処理条件の初期条件として、過去に実施した処理の適当な条件を採用し、図９に示す一連のステップを実施し、エッチング処理条件の補正を行い、この補正値を、実際の処理の条件とすることができる。従来の作業者の経験に基づいた調整では、試行錯誤的に条件出しを行うため、条件出しにかかる実験の回数が多くなるが、本発明に係るエッチング方法を応用すると、短時間に条件出しを行うことができる。

以下、実施例を挙げて本発明について詳細に説明するが、これは本発明を限定するものではない。

（実施例１）
平均膜厚８０ｎｍの酸化膜が形成された直径２００ｍｍのＳｉ（１００）基板を準備した。この基板上の酸化膜は、基板中心部で薄く、外周部に向かって厚くなるような膜厚分布を有するものであり、表１に示すようなばらつきを有するものである。
エッチング装置として、図１、図２に示す装置を使用し、図３に示すように制御を行って酸化膜のエッチングを行った。エッチング装置の制御部には、過去に行った処理について、基板のエッチング処理前後の酸化膜の膜厚分布、エッチング条件が、予め蓄積、記憶してあり、機械学習することでエッチング処理条件の補正を自動的に行った。
エッチング装置の制御部は、実際に処理を行う基板の膜厚分布と機械学習により習得したデータに基づいて、エッチング液供給場所と平均膜厚、標準偏差、変動係数（標準偏差／平均膜厚）の予測値を瞬時に計算した。その結果、表２に示されるような予測値が得られ、これに基づいて、エッチング液供給場所を基板外周端から５０ｍｍ（Ｘ＝５０ｍｍ）と決定し、エッチング処理を行った。なお、リンス液は基板中心に向けて供給した。
その結果、１回の処理で予測値と同等の膜厚分布（変動係数１．２３％）とすることができた。

（比較例１）
実施例１と同様の膜厚分布を有する酸化膜が形成された基板を使用し、エッチング処理条件の自動的な補正を行わず、同等の経験を有する複数人（５人）の作業者が、それぞれ独立して実験を行うことにより、処理条件（エッチング液供給場所）を決定した。実施例１で得られた結果と同等の膜厚分布が得られるまで、実験を繰り返すこととした。
この結果、５人中１人は、実験回数が７回を超えても実施例１と同等の膜厚分布（変動係数１．２３％）を得ることができなかったため、実験を打ち切った。５人中４人が実施例１と同等の膜厚分布（変動係数１．２３％）を得るまでに要した実験回数は、平均４．５回であった。

実施例１から明らかなように、本発明に係るエッチング装置を用いて処理を行った場合、１回目の処理で均一な膜厚分布を得ることができた。一方、比較例１に示されるように、作業者の経験に基づいた実験による処理では、作業者間のばらつきが大きく、また、均一な膜厚分布を得るために要する実験回数も多くかかった。

（実施例２）
まず、バッチ式酸化炉を用いて直径２００ｍｍのＳｉ（１００）の酸化処理を行い、表面に５０ｎｍの酸化膜を形成した基板を２００枚準備した。
エッチング装置として、図１、図２に示す装置を使用し、図３に示すように制御を行って酸化膜のエッチングを行った。エッチング装置の制御部には、過去に行った処理について、基板のエッチング処理前後の酸化膜の膜厚分布、エッチング条件が、予め蓄積、記憶してあり、機械学習することでエッチング処理条件の補正を自動的に行った。エッチング液として希フッ酸（濃度０．５ｗｔ％）、リンス液として純水を用い、２００枚の基板を連続してエッチング処理した。
エッチング後の基板について、酸化膜の膜厚分布の均一性を算出して評価を行った。
なお、膜厚分布の均一性は、
｛（最大値）−（最小値）｝／｛（最大値）＋（最小値）｝×１００（％）
として計算した。

（比較例２）
エッチング処理条件の自動的な補正を行わないこと以外は、実施例２と同様にしてエッチング処理を行った。

表３に、実施例２と比較例２の結果を示す。

実施例２においては、基板のそれぞれのエッチング処理前後の酸化膜の膜厚分布、エッチング条件を、蓄積、記憶し、機械学習することでエッチング処理条件の補正を自動的に行ったため、処理を重ねても目標の膜厚分布均一性（５％）から外れることはなかった。
一方、エッチング処理条件の補正を行わなかった比較例２においては、徐々に膜厚分布の均一性が悪化した。基板間の膜厚分布の変動のため、補正を行わずにエッチング処理条件で処理を行った比較例では、均一性が悪化したものと思われる。
このように、本発明のエッチング方法によれば、基板間の膜厚分布の変動による影響を排除することができた。

以上のとおり、本発明の実施例によれば、作業者の熟練度等に依存せずに簡便にエッチング条件の補正を行い、膜厚均一化処理の精度を高めることができた。また、膜厚分布の基板間の変動等があっても、安定したエッチング処理を行えることがわかった。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１…基板支持部、 ２…膜厚測定部、 ３…エッチング部、４…制御部、
５…回転手段、 ６…回転テーブル、 ７…基板保持ピン、 ８…膜厚測定手段、
９…膜厚測定部の移動手段、 １０…エッチング液供給手段、
１１…エッチング部の移動手段、 １２…リンス液供給手段、
１００…エッチング装置、 ２００…膜厚測定室、 ３００…エッチング室、
Ｗ…基板。

Claims (8)

1. 基板上に形成された膜のエッチングを行うエッチング装置であって、
   回転可能な基板支持部と、
   前記膜の膜厚を測定する膜厚測定手段、及び、前記膜厚測定手段を前記基板上の任意の場所に移動可能な移動手段を有する膜厚測定部と、
   少なくとも前記膜をエッチングするエッチング液を供給するエッチング液供給手段、及び、前記エッチング液供給手段を前記基板上の任意の場所に移動可能な移動手段を有するエッチング部と、
   制御部とを有し、
   前記制御部は、前記膜厚測定部を制御してエッチング処理前後の膜厚を測定し、膜厚及び基板面内の位置情報に基づいて、少なくとも基板半径方向の膜厚分布を取得し、
   エッチング処理前の前記膜厚分布に基づいて、エッチング処理条件として少なくとも前記エッチング部によるエッチング液の供給場所を設定し、
   前記基板支持部を回転させながら、前記設定した場所に少なくともエッチング液を供給するように前記エッチング部を制御してエッチング処理を実行させ、
   エッチング処理前の膜厚分布、該膜厚分布に対して選択されたエッチング処理条件、及び、該エッチング処理条件を用いて行ったエッチング処理後の膜厚分布の各データを関連付けて蓄積、記憶し、前記蓄積、記憶したデータを基に機械学習することで、エッチング処理条件の補正を自動的に行うものであることを特徴とするエッチング装置。
2. 前記膜厚測定手段は分光光度計であることを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
3. 前記制御部は、エッチング処理前の半径方向の膜厚分布において、基板面内における外周部が厚い場合には前記エッチング液を基板外周部に供給し、基板面内における中央部が厚い場合にはエッチング液を基板中央部に供給するとともに基板外周部にはエッチング反応を抑制するリンス液を供給し、基板面内の膜厚分布が平坦の場合には基板中心のみにエッチング液を供給するようにエッチング部を制御するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のエッチング装置。
4. 前記制御部は、さらに、エッチング処理後の膜厚分布に基づいて、追加のエッチング処理を行うか否かを判定し、前記追加のエッチング処理が必要と判断した場合には、前記エッチング部にエッチング処理を行うように制御を行うものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のエッチング装置。
5. 基板上に形成された膜のエッチングを行うエッチング方法であって、
   エッチング処理前の膜厚を測定し、膜厚及び基板面内の位置情報に基づいて少なくとも基板半径方向の膜厚分布を取得する第１の膜厚分布取得工程と、
   エッチング処理前の前記膜厚分布に基づいて、少なくともエッチング液の供給場所を含むエッチング処理条件を設定するエッチング処理条件設定工程と、
   前記基板を回転させながら、前記設定した場所に少なくともエッチング液を供給してエッチング処理を行うエッチング処理工程と、
   エッチング処理後の膜厚を測定し、膜厚及び基板面内の位置情報に基づいて少なくとも基板半径方向の膜厚分布を取得する第２の膜厚分布取得工程と、
   エッチング処理前の膜厚分布、該膜厚分布に対して選択されたエッチング処理条件、及び、該エッチング処理条件を用いて行ったエッチング処理後の膜厚分布の各データを関連付けて蓄積、記憶し、前記蓄積、記憶したデータを基に機械学習することで、エッチング処理条件の補正を自動的に行うエッチング処理条件補正工程とを有すること特徴とするエッチング方法。
6. 前記膜厚の測定は、分光光度計を用いて行うことを特徴とする請求項５に記載のエッチング方法。
7. 前記エッチング処理工程では、エッチング処理前の膜厚分布において、基板面内における外周部が厚い場合には前記エッチング液を基板外周部に供給し、基板面内における中央部が厚い場合にはエッチング液を基板中央部に供給するとともに基板外周部にはエッチング反応を抑制するリンス液を供給し、基板面内の膜厚分布が平坦の場合には基板中心のみにエッチング液を供給することを特徴とする請求項５又は６に記載のエッチング方法。
8. さらに、エッチング処理後の膜厚分布に基づいて、追加のエッチング処理を行うか否かを判定する工程を有し、前記追加のエッチング処理が必要と判断した場合には、エッチング処理を行うことを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載のエッチング方法。

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