JP2022016604A - プラズマエッチング装置用の電極 - Google Patents
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Abstract
Description
また、実際にはまだ使用できるにもかかわらず時間管理によって寿命であると判断された場合には上部電極を新しいものに交換しなければならないという問題がある。
しかも、プラズマエッチング装置に装着された状態で上部電極のガス導入孔の状態を測定することは困難である。
また、上記のように、上部電極に設けられたガス導入孔の状態を非破壊で測定することは困難であるため、上部電極に設けられた多数のガス導入孔の状態を容易に把握できるようにする技術は開示されていない。このため、上部電極の管理は使用時間での管理にせざるを得ない。
本発明の一態様は、チャンバと、チャンバ内に設けられ、基材の厚さ方向に貫通するガス導入孔を有する上部電極と、チャンバ内に設けられ上部電極と対向する下部電極と、チャンバ内における上部電極と下部電極との間に高周波を印加する高周波印加部と、ガス導入孔の状態を測定する測定部と、を備え、測定部は、基材の一方面側からガス導入孔に向けて光を照射する発光部と、ガス導入孔を介して基材の他方面側に透過した光の2次元画像を取得する受光部と、2次元画像の少なくとも境界部分での信号変化を演算した信号処理の結果に基づいてガス導入孔の径、内壁面の粗さ及び垂直度合いのうち少なくとも1つを測定する処理を行う画像処理部と、を備えたことを特徴とするプラズマエッチング装置である。
図1(a)及び(b)は、プラズマエッチング装置用の電極および再生電極を例示する模式図である。図1(a)には電極の斜視図が表され、図1(b)には電極の一部の拡大断面図が表される。なお、本実施形態においては、再生される前の電極を再生前電極10Bとし、再生前電極10B及び再生電極10Rを区別しない場合には総称して電極10と言うことにする。
図2は、プラズマエッチング装置の構成を例示する模式図である。
図2に表したように、プラズマエッチング装置100は、チャンバ110、上部電極120、下部電極130、ガス導入路140、排気路150、ポンプ160及び高周波印加部170を備える。すなわち、プラズマエッチング装置100は、RIE(Reactive Ion Etching)装置である。
図3は、測定装置を備えたプラズマエッチング装置の構成を例示する模式図である。
図3に表したように、プラズマエッチング装置100Bは、チャンバ110、上部電極120、下部電極130、ガス導入路140、排気路150、ポンプ160、高周波印加部170及び測定装置200を備える。チャンバ110、上部電極120、下部電極130、ガス導入路140、排気路150、ポンプ160および高周波印加部170は、プラズマエッチング装置100と同様である。
次に、本実施形態に係る電極10の製造方法について説明する。
図4は、電極の製造方法を例示するフローチャートである。
先ず、基材11を用意する(ステップS101)。基材11としては、シリコン、石英及び炭化珪素などが用いられる。本実施形態では、一例として単結晶シリコンを用いる場合を説明する。ここでは、単結晶シリコンのインゴッドを約12mmの厚さに切り出した円盤状の基材11を用意する。切り出した後、基材11の上下面の研削処理を行い、面精度を50μm以下にする。
図5は、本実施形態に係る電極の再生方法を例示するフローチャートである。
図5に表したように、本実施形態に係る電極10の再生方法は、ガス導入孔12の測定(ステップS201)と、基材11の再加工(ステップS202)と、ガス導入孔12の再度の測定(ステップS203)と、を備える。ガス導入孔12の測定では、所定時間使用された電極10のガス導入孔12の状態を測定する処理を行う。ガス導入孔12の測定方法は後述する。
次に、ガス導入孔12の測定方法について説明する。
図7は、本実施形態に係るガス導入孔の測定方法を例示する模式図である。
図7に表したように、本実施形態に係るガス導入孔12の測定方法は、発光部210からガス導入孔12に光L1を照射し、ガス導入孔12を透過する光L2を受光部220で受けて、受光像に基づき測定を行う方法である。
図8(a)~図9(d)は、ガス導入孔の状態と画像との関係を例示する模式図である。
図8(a)には、内壁面の平坦度が高く、基材11に対してほぼ垂直に設けられたガス導入孔12の断面図が表される。このようなガス導入孔12に光L1が照射された場合、光L1の多くはガス導入孔12を真っ直ぐ透過していくことになる。
図10(a)には、シリコンを用いた電極10の使用前のガス導入孔12の2次元画像G10が表される。この画像は、ガス導入孔12を透過した光L2を受光部220で直接撮影したものである。使用前においては、輪郭がシャープに表れた2次元画像G10となっている。
次に、ガス導入孔12の他の測定方法について説明する。
図11(a)及び(b)は、ガス導入孔の他の測定方法を例示する模式図である。
この測定方法は、先に説明した光L1の照射による2次元画像の取得とともに、基材11の表面側からガス導入孔12の画像(開口部画像)を取得して、これらの画像に基づき測定を行う方法である。
図12(a)、(c)、(e)及び(g)にはカメラ310で取得した開口部画像の例が表され、図12(b)、(d)、(f)及び(h)には受光部220で取得した2次元画像が表される。
図14(a)及び(b)は、本実施形態に係る状態分布図を説明する図である。図14(a)には状態分布図MPの一例が表され、図14(b)には状態分布図を作成するためのデータの一例が表される。
図14(a)に表したように、本実施形態に係る状態分布図MPは、プラズマエッチング装置用の電極10における基材11を厚さ方向に貫通するよう設けられた複数のガス導入孔の状態を表示する図である。状態分布図MPは、基材11の面内における複数のガス導入孔の位置に対応して複数のガス導入孔のそれぞれの状態を、その状態に対応した表示態様で表示したものである。
次に、状態分布図の表示方法について説明する。
図15(a)及び(b)は、状態分布図の表示方法を説明する図である。図15(a)には状態分布図MPを表示するためのコンピュータ500の構成が表され、図15(b)には状態分布図MPの表示方法を例示するフローチャートが表される。
図16(a)及び(b)は、状態分布図の表示例(その1)を示す図である。
図16(a)には電極10の画像10G及び基材11の画像11Gの面内にガス導入孔12の状態の分布がXY平面上に表される。この状態分布図MPによって、電極10(基材11)における複数のガス導入孔12の状態の面内分布を視覚的に把握することができる。
図17に表した状態分布図MPでは、電極10の画像10G及び基材11の画像11Gが3次元表示されるとともに、複数のガス導入孔12の状態を示す表示を高さで表したものである。また、この表示では、ガス導入孔12の状態を高さで表すとともに、状態に対応した色分けでも表示している。状態分布図MPを3次元表示することで、電極10の全体としてのガス導入孔12の状態をより把握しやすくなる。
次に、状態の予測について説明する。
本測定方法ではガス導入孔12の状態を定量的に測定できることから、定期的に測定を行うことで測定結果の変化から電極10の交換時期を予測することも可能になる。
図18は、状態(測定結果)の変化及び予測を説明する図である。図18の横軸は時間、縦軸は状態(測定結果)を表している。
先に説明したように、本測定方法によってガス導入孔12の状態を定期的に測定して経時変化を求めておくと、その測定結果からガス導入孔12の状態の変化を予測することができる。図19(a)~(c)には、この予測結果を状態分布図MP(1)~MP(3)として表した例が示される。図19(a)に示す状態分布図MP(1)、図19(b)に示す状態分布図MP(2)、図19(c)に示す状態分布図MP(3)の順に予測時間が進んでいる。予測結果を状態分布図MP(1)~MP(3)で表すことで、視覚的に電極10の状態や交換時期を把握することができる。
11…基材
12…ガス導入孔
100…プラズマエッチング装置
110…チャンバ
120…上部電極
121…ガス導入孔
130…下部電極
140…ガス導入路
141…保持部
150…排気路
160…ポンプ
170…高周波印加部
200…測定装置
210…発光部
215…コントローラ
220…受光部
225…画像処理部
300…測定装置
310…カメラ
315…画像処理部
L1,L2…光
MP,MP(1),MP(2),MP(3)…状態分布図
SCL…半透過スクリーン
W…対象物
Claims (2)
- プラズマエッチング装置用の電極であって、
主材料がシリコン、石英を含む少なくとも2種類の材料、および炭化珪素のうちのいずれかであり、厚さ方向に貫通する複数のガス導入孔が設けられた板状の基材を備え、
前記基材を非破壊の状態で、かつ前記基材に設けられた前記複数のガス導入孔の全てについて以下の測定方法により測定した場合、測定結果の標準偏差が一定の値以下となる前記複数のガス導入孔を備えたことを特徴とするプラズマエッチング装置用の電極。
前記測定方法は、
前記基材の一方面側から前記ガス導入孔に向けて光を照射する照射工程と、
前記ガス導入孔を介して前記基材の他方面側に透過した前記光の2次元画像を取得する2次元画像取得工程と、
前記2次元画像の少なくとも境界部分での信号変化を演算する画像処理工程と、
前記画像処理工程での前記2次元画像の信号処理の結果に基づいて前記ガス導入孔の径、内壁面の粗さ及び垂直度合いのうち少なくとも1つを測定する測定工程と、
を備える。 - プラズマエッチング装置用の電極であって、
主材料がシリコン、石英を含む少なくとも2種類の材料、および炭化珪素のうちのいずれかであり、厚さ方向に貫通する複数のガス導入孔が設けられた板状の基材を備え、
前記基材を非破壊の状態で測定した場合、前記基材の一方面側の前記ガス導入孔の直上からカメラで取得した前記ガス導入孔の開口部画像に基づく直径と、前記基材の一方面側の前記ガス導入孔の直上から前記ガス導入孔に向けて光を照射し、前記ガス導入孔を介して前記基材の他方面側の前記ガス導入孔の真下に透過した前記光の2次元画像に基づく直径と、がほぼ等しくなる前記ガス導入孔を備えたことを特徴とするプラズマエッチング装置用の電極。
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