JP2022068768A - リフターピンの突出量測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チャンバを大気開放することなくリフターピンの突出量を測定する。【解決手段】リフターピンの突出量測定方法は、載置する工程と、離隔させる工程と、エッチングする工程と、測定する工程と、算出する工程とを含む。載置する工程は、載置台に被エッチング膜を有する基板を載置する。離隔させる工程は、載置台の載置面からリフターピンを突出させることによって、載置台と基板とを離隔させる。エッチングする工程は、載置台と基板とが離隔された状態で、被エッチング膜をエッチングする。測定する工程は、エッチング量を測定する。算出する工程は、測定されたエッチング量を、リフターピンの突出量と被エッチング膜のエッチング量との相関関数に適用することによって、リフターピンの突出量を算出する。【選択図】図２

Description

本開示は、リフターピンの突出量測定方法に関するものである。

従来、半導体ウエハ等の基板に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置が知られている。このようなプラズマ処理装置は、真空空間を構成可能な処理容器（チャンバ）内に、基板を載置可能な載置台を有する。載置台の内部には、リフターピンが収容されており、プラズマ処理装置は、基板の搬送を行う際に、載置台の載置面からリフターピンを突出させ、リフターピンで基板を下方から支持して載置台から離隔させる。

特開２０１１－５４９３３号公報

本開示は、チャンバを大気開放することなくリフターピンの突出量を測定することができる技術を提供する。

本開示の一態様によるリフターピンの突出量測定方法は、載置する工程と、離隔させる工程と、エッチングする工程と、測定する工程と、算出する工程とを含む。載置する工程は、チャンバ内に設けられた載置台に被エッチング膜を有する基板を載置する。離隔させる工程は、載置台の載置面からリフターピンを突出させることによって、載置台と基板とを離隔させる。エッチングする工程は、載置台と基板とが離隔された状態で載置台に高周波電力を供給してプラズマを生成することによって、被エッチング膜をエッチングする。測定する工程は、被エッチング膜のエッチング量を測定する。算出する工程は、測定された被エッチング膜のエッチング量を、載置台の載置面に対するリフターピンの突出量と被エッチング膜のエッチング量との相関関数に適用することによって、リフターピンの突出量を算出する。

本開示によれば、チャンバを大気開放することなくリフターピンの突出量を測定することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係るリフターピンの突出量測定処理を実行するプラズマ処理装置１０の構成を示す概略断面図である。 図２は、実施形態に係るリフターピンの突出量測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図３は、載置面に対するリフターピンの突出量と被エッチング膜のエッチングレートとの相関関数の一例を示す図である。 図４は、ウエハを載置台に載置した状態で高周波電力を供給した場合に生成されるプラズマの分布の一例を示す図である。 図５は、ウエハＷを載置台から離隔させた状態で高周波電力を供給した場合に生成されるプラズマの分布の一例を示す図である。 図６は、リフターピンの設定突出量に基づくウエハおよび載置面の離隔距離と、ウエハ上面の各位置におけるレジスト膜のエッチングレートとの関係を示すグラフである。 図７は、リフターピンの設定突出量に基づくウエハおよび載置面の離隔距離と、ウエハ下面の各位置におけるレジスト膜のエッチングレートとの関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。

ところで、プラズマ処理装置では、載置台の載置面からリフターピンを突出させる場合、リフターピンの突出量が設定された設定突出量からずれることがある。リフターピンの突出量のずれは、リフターピン上での基板の傾きを発生させ、リフターピンに対する基板の擦れを発生させる要因や、基板の搬送を阻害する要因となるおそれがある。このため、プラズマ処理装置では、リフターピンの突出量を定期的に測定することが重要となる。

このようなリフターピンの突出量は、一般的に、チャンバを大気開放してからマイクロゲージ等を用いて測定される。しかし、プラズマ処理装置では、チャンバを一旦大気開放した場合、温度調整や水分コントロールのため、再度プロセスを開始するまで長い稼働停止時間を要し、生産性が低下する。

そこで、チャンバを大気開放することなくリフターピンの突出量を測定することが期待されている。

［プラズマ処理装置の構成］
図１は、実施形態に係るリフターピンの突出量測定処理を実行するプラズマ処理装置１０の構成を示す概略断面図である。プラズマ処理装置１０は、気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理容器（チャンバ）１を有している。この処理容器１は、円筒状とされ、例えばアルミニウム等から構成されている。処理容器１は、プラズマが生成される処理空間を画成する。処理容器１内には、基板（work-piece）である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗを水平に支持する載置台２が設けられている。載置台２は、基材（ベース）２ａ及び静電チャック（ＥＳＣ:Electrostatic chuck）６を含んで構成されている。基材２ａは、導電性の金属、例えばアルミニウム等で構成されており、下部電極としての機能を有する。静電チャック６は、ウエハＷを静電吸着するための機能を有する。静電チャック６は、基材２ａの上面に配置される。載置台２は、支持台４に支持されている。支持台４は、例えば石英等からなる支持部材３に支持されている。

載置台２の上方の外周には、例えば単結晶シリコンで形成されたフォーカスリング５が設けられている。具体的には、フォーカスリング５は、環状に形成されており、載置台２における載置面（静電チャック６の上面）の外周を囲むように基材２ａの上面に配置される。さらに、処理容器１内には、載置台２及び支持台４の周囲を囲むように、例えば石英等からなる円筒状の内壁部材３ａが設けられている。

基材２ａには、第１の整合器１１ａを介して第１のＲＦ電源１０ａが接続され、また、第２の整合器１１ｂを介して第２のＲＦ電源１０ｂが接続されている。第１のＲＦ電源１０ａは、プラズマ発生用のものであり、この第１のＲＦ電源１０ａからは所定の周波数の高周波電力が載置台２の基材２ａに供給されるように構成されている。また、第２のＲＦ電源１０ｂは、イオン引き込み用（バイアス用）のものであり、この第２のＲＦ電源１０ｂからは第１のＲＦ電源１０ａより低い所定周波数の高周波電力が載置台２の基材２ａに供給されるように構成されている。このように、載置台２は電圧印加可能に構成されている。一方、載置台２の上方には、載置台２と平行に対向するように、上部電極としての機能を有するシャワーヘッド１６が設けられている。シャワーヘッド１６と載置台２は、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能する。

静電チャック６は、上面が平坦な円盤状に形成され、当該上面がウエハＷの載置される載置面６ｅとされている。静電チャック６は、該絶縁体６ｂの間に電極６ａを介在させて構成されており、電極６ａには直流電源１２が接続されている。そして電極６ａに直流電源１２から直流電圧が印加されることにより、クーロン力によってウエハＷが吸着されるよう構成されている。

なお、本実施形態では、一例として、載置面６ｅの径は、ウエハＷの径よりも僅かに小さいものとする。

載置台２の内部には、温調媒体流路２ｄが形成されており、温調媒体流路２ｄには、入口配管２ｂ、出口配管２ｃが接続されている。そして、温調媒体流路２ｄの中に適宜の温調媒体、例えば冷却水等を循環させることによって、載置台２を所定の温度に制御可能に構成されている。また、載置台２等を貫通するように、ウエハＷの裏面にヘリウムガス等の冷熱伝達用ガス（バックサイドガス）を供給するためのガス供給管３０が設けられており、ガス供給管３０は、図示しないガス供給源に接続されている。これらの構成によって、載置台２の上面に静電チャック６によって吸着保持されたウエハＷを、所定の温度に制御する。

載置台２には、複数、例えば３つのピン用貫通孔２００が設けられており（図１には１つのみ示す。）、これらのピン用貫通孔２００の内部には、夫々リフターピン６１が配設されている。本実施形態においては、リフターピン６１は、載置台２の載置面６ｅ上の３つのピン用貫通孔２００の位置に対応して３つ配置されている。リフターピン６１は、昇降機構６２に接続されている。昇降機構６２は、リフターピン６１を昇降させて、載置台２の載置面６ｅに対してリフターピン６１を出没自在に動作させる。リフターピン６１を上昇させた状態では、リフターピン６１の先端が載置台２の載置面６ｅから突出し、載置台２の載置面６ｅの上方にウエハＷを保持した状態となる。一方、リフターピン６１を下降させた状態では、リフターピン６１の先端がピン用貫通孔２００内に収容され、ウエハＷが載置台２の載置面６ｅに載置される。このように、昇降機構６２は、リフターピン６１により載置台２の載置面６ｅに対してウエハＷを昇降させる。また、昇降機構６２は、リフターピン６１を上昇させた状態では、リフターピン６１により載置台２の載置面６ｅの上方にウエハＷを保持する。

上記したシャワーヘッド１６は、処理容器１の天壁部分に設けられている。シャワーヘッド１６は、本体部１６ａと電極板をなす上部天板１６ｂとを備えており、絶縁性部材９５を介して処理容器１の上部に支持される。本体部１６ａは、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなり、その下部に上部天板１６ｂを着脱自在に支持できるように構成されている。

本体部１６ａは、内部にガス拡散室１６ｃが設けられている。また、本体部１６ａは、ガス拡散室１６ｃの下部に位置するように、底部に、多数のガス通流孔１６ｄが形成されている。また、上部天板１６ｂは、当該上部天板１６ｂを厚さ方向に貫通するようにガス導入孔１６ｅが、上記したガス通流孔１６ｄと重なるように設けられている。このような構成により、ガス拡散室１６ｃに供給された処理ガスは、ガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介して処理容器１内にシャワー状に分散されて供給される。

本体部１６ａには、ガス拡散室１６ｃへ処理ガスを導入するためのガス導入口１６ｇが形成されている。ガス導入口１６ｇには、ガス供給配管１５ａの一端が接続されている。このガス供給配管１５ａの他端には、処理ガスを供給するガス供給源（ガス供給部）１５が接続される。ガス供給配管１５ａには、上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ｂ、及び開閉弁Ｖ２が設けられている。ガス拡散室１６ｃには、ガス供給配管１５ａを介して、ガス供給源１５からプラズマエッチングのための処理ガスが供給される。処理容器１内には、ガス拡散室１６ｃからガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介して、シャワー状に分散されて処理ガスが供給される。

上記した上部電極としてのシャワーヘッド１６には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７１を介して可変直流電源７２が電気的に接続されている。この可変直流電源７２は、オン・オフスイッチ７３により給電のオン・オフが可能に構成されている。可変直流電源７２の電流・電圧ならびにオン・オフスイッチ７３のオン・オフは、後述する制御部１００によって制御される。なお、後述のように、第１のＲＦ電源１０ａ、第２のＲＦ電源１０ｂから高周波が載置台２に印加されて処理空間にプラズマが発生する際には、必要に応じて制御部１００によりオン・オフスイッチ７３がオンされる。これにより、上部電極としてのシャワーヘッド１６に所定の直流電圧が印加される。

処理容器１の側壁からシャワーヘッド１６の高さ位置よりも上方に延びるように円筒状の接地導体１ａが設けられている。この円筒状の接地導体１ａは、その上部に天壁を有している。

処理容器１の底部には、排気口８１が形成されている。排気口８１には、排気管８２を介して第１排気装置８３が接続されている。第１排気装置８３は、真空ポンプを有しており、この真空ポンプを作動させることにより処理容器１内を所定の真空度まで減圧することができるように構成されている。一方、処理容器１内の側壁には、ウエハＷの搬入出口８４が設けられており、この搬入出口８４には、当該搬入出口８４を開閉するゲートバルブ８５が設けられている。

処理容器１の側部内側には、内壁面に沿ってデポシールド８６が設けられている。デポシールド８６は、処理容器１にエッチング副生成物（デポ）が付着することを防止する。このデポシールド８６のウエハＷと略同じ高さ位置には、グランドに対する電位が制御可能に接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）８９が設けられており、これにより異常放電が防止される。また、デポシールド８６の下端部には、内壁部材３ａに沿って延在するデポシールド８７が設けられている。デポシールド８６，８７は、着脱自在とされている。

上記構成のプラズマ処理装置１０は、制御部１００によって、その動作が統括的に制御される。制御部１００には、ＣＰＵを備えプラズマ処理装置１０の各部を制御するプロセスコントローラ１０１と、ユーザインターフェース１０２と、記憶部１０３とが設けられている。

ユーザインターフェース１０２は、工程管理者がプラズマ処理装置１０を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置１０の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。

記憶部１０３には、プラズマ処理装置１０で実行される各種処理をプロセスコントローラ１０１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウェア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、ユーザインターフェース１０２からの指示等にて任意のレシピを記憶部１０３から呼び出してプロセスコントローラ１０１に実行させることで、プロセスコントローラ１０１の制御下で、プラズマ処理装置１０での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用することも可能である。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで使用することも可能である。

［リフターピンの突出量測定処理］
次に、実施形態に係るリフターピン６１の突出量測定処理の内容について図２を参照して説明する。図２は、実施形態に係るリフターピン６１の突出量測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。図２に示すリフターピン６１の突出量測定処理は、主に制御部１００の制御に従ってプラズマ処理装置１０が動作することにより実現される。

リフターピン６１の突出量測定処理に使用されるウエハＷは、上面又は下面に被エッチング膜が形成されている。被エッチング膜としては、例えばレジスト膜等の有機膜が使用される。リフターピン６１の突出量測定処理に使用されるウエハＷは、製品ウエハであってもよいし、ダミーウエハであってもよい。

まず、ウエハＷが処理容器１内に搬入され、載置台２に載置される（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１では、ゲートバルブ８５が開けられ、図示しない搬送アームによってウエハＷが処理容器１内に搬入され、載置台２の載置面６ｅに載置される。ステップＳ１０１では、リフターピン６１が上昇した状態となり、ウエハＷは、搬送アームからリフターピン６１に受け渡される。その後、リフターピン６１が下降することにより、ウエハＷは、リフターピン６１から載置面６ｅへ受け渡される。その後、ゲートバルブ８５が閉じられる。

次に、載置台２の載置面６ｅからリフターピン６１を突出させることにより、ウエハＷを載置面６ｅから離隔させる（ステップＳ１０２）。制御部１００は、リフターピン６１の突出量が設定された「設定突出量」となるように、載置台２の載置面６ｅからリフターピン６１を突出させる。ウエハＷと載置面６ｅとの離隔距離は、設定突出量に基づき規定される。設定突出量の情報は、例えば記憶部１０３に予め記憶されており、制御部１００は、記憶部１０３に記憶された情報に従ってリフターピン６１を突出させる。

ここでは、ステップＳ１０２においてウエハＷを載置面６ｅに一旦載置した後、ステップＳ１０２においてウエハＷを設定された離隔距離まで上昇させる場合の例を示した。本例に限らず、たとえば、ステップＳ１０２においてリフターピン６１を用いてウエハＷを受け取った後、リフターピン６１を下降させることにより、ウエハＷと載置面６ｅとの離隔距離が予め設定された距離となる高さ位置にウエハＷを配置させてもよい。ステップＳ１０２におけるウエハＷと載置面６ｅとの離隔距離は、少なくとも、ステップＳ１０１においてリフターピン６１がウエハＷを受け取る高さ位置における載置面６ｅとの距離よりも小さい。

次に、載置面６ｅからウエハＷが離隔された状態でプラズマを生成することによって、被エッチング膜をエッチングする（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３では、処理容器１内が所定の真空度まで減圧された後、ガス供給源１５から処理容器１内に反応ガスが供給される。本実施形態において、被エッチング膜が有機膜である場合、ガス供給源１５から供給される反応ガスは、Ｏ_２ガスである。また、反応ガスは、Ｏ_２ガスに限らず、ＣＯガス、ＣＯ_２ガス、Ｏ_３ガス等の他の酸素含有ガスであってよい。そして、ステップＳ１０３では、第１のＲＦ電源１０ａ及び第２のＲＦ電源１０ｂから載置台２の基材２ａに高周波電力が供給される。これにより、処理容器１内に酸素含有ガスのプラズマが生成され、生成されたプラズマにより被エッチング膜がエッチングされる。

次に、被エッチング膜のエッチングレートを測定する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４では、エッチング済みのウエハＷが処理容器１から搬出され、被エッチング膜のエッチングレートが測定される。例えば、ウエハＷの周方向の複数の位置での被エッチング膜のエッチングレートが測定且つ平均化されて測定結果とされる。なお、ウエハＷの周方向の複数の位置での被エッチング膜のエッチングレートの最大値及び最小値の間の中間値が測定結果とされてもよい。また、ウエハＷの周方向の複数の位置での被エッチング膜のエッチングレートが測定結果に含まれてもよい。制御部１００は、被エッチング膜のエッチングレートを測定して得られる測定結果を例えばユーザインターフェース１０２を介して取得する。エッチングレートは、エッチング量の一例である。

次に、測定された被エッチング膜のエッチングレートを、載置面６ｅに対するリフターピン６１の突出量と被エッチング膜のエッチングレートとの相関関数に適用することによって、ウエハＷの離隔時のリフターピン６１の突出量を算出する（ステップＳ１０５）。突出量とエッチングレートとの相関関数は、例えば記憶部１０３に予め記憶されており、制御部１００は、記憶部１０３に記憶された相関関数を用いて、ユーザインターフェース１０２から取得された測定結果に対応するリフターピン６１の突出量を算出する。

なお、測定結果にウエハＷの周方向の複数の位置での被エッチング膜のエッチングレートが含まれる場合、制御部１００は、この測定結果と相関関数とに基づいて、３つのリフターピン６１の各々について個別に突出量を算出してもよい。例えば、まず、制御部１００は、被エッチング膜のエッチングレートの測定結果を相関関数に適用して得られる突出量をウエハＷの周方向の複数の位置でのウエハＷの高さ位置として算出し、算出したウエハＷの高さ位置を通過する平面の式を算出する。平面の式は、例えば、算出したウエハＷの高さ位置に対応する全ての近似対象点について、最小二乗法を用いた近似を行うことによって算出される。そして、制御部１００は、算出した平面の式を用いて、３つのリフターピン６１の各々の配置位置に対応する、載置面６ｅ上の各位置について、ウエハＷの高さ位置を３つのリフターピン６１の各々の突出量として算出する。

次に、算出されたリフターピン６１の突出量と設定突出量とを比較して、算出されたリフターピン６１の突出量と設定突出量とのずれ量が予め定められた許容範囲内に収まっているか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ずれ量が許容範囲内に収まる場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、処理を終了する。

一方、ずれ量が許容範囲を超える場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、アラートを行い（ステップＳ１０７）、処理を終了する。

［突出量とエッチングレートとの相関関数について］
図３は、載置面６ｅに対するリフターピン６１の突出量と被エッチング膜のエッチングレートとの相関関数の一例を示す図である。図３には、リフターピン６１の突出量を２．５ｍｍ、３ｍｍ及び３．５ｍｍの３種類に変化させて被エッチング膜をエッチングし、各突出量に関して、被エッチング膜のエッチングレートを測定した３つの測定点が示されている。

図３に示すように、被エッチング膜のエッチングレートは、リフターピン６１の突出量が増加するほど、線形的に増加する。

そこで、例えば、実験やシミュレーション等によって、リフターピン６１の突出量に対する、被エッチング膜のエッチングレートの増加の度合いを示す１次関数の近似式が相関関数として予め求められる。相関関数は、例えば、突出量が２．５ｍｍ、３ｍｍ及び３．５ｍｍである３つの測定点について、最小二乗法を用いた線形近似を行うことで求めることができる。図３の例では、相関関数は、下記の式（１）で表される。
ｙ＝９９１．０９ｘ－１８６５．６ ・・・ （１）

実施形態に係るリフターピン６１の突出量測定処理では、載置面６ｅに対するリフターピン６１の突出量と被エッチング膜のエッチングレートとの相関関数を用いることで、処理容器１を大気開放することなくリフターピン６１の突出量を測定することができる。例えば、相関関数が上記の式（１）で表される場合、制御部１００は、ステップＳ１０４において測定された被エッチング膜のエッチングレートを式（１）における「ｙ」に代入して、リフターピン６１の突出量である「ｘ」を測定することができる。

このように、実施形態に係るリフターピン６１の突出量測定処理によれば、処理容器１を大気開放することなくリフターピン６１の突出量を測定することができる。

［リフターピンの突出量測定処理において生成されるプラズマについて］
図４は、ウエハＷを載置台２に載置した状態で高周波電力を供給した場合に生成されるプラズマの分布の一例を示す図である。また、図５は、ウエハＷを載置台２から離隔させた状態で高周波電力を供給した場合に生成されるプラズマの分布の一例を示す図である。

図４に示すように、ウエハＷを載置台２に載置した状態で第１のＲＦ電源１０ａから載置台２に高周波電力を供給した場合、プラズマＰは、ウエハＷおよびシャワーヘッド１６間の減圧空間において、ウエハＷの面内方向に均等に分布する。

これに対し、本願発明者は、リフターピン６１が設定突出量となるようにウエハＷと載置面６ｅとを離隔させ、且つ、この離隔距離を適切に設定することで、図５に示すように、プラズマＰを載置台２の外周部周辺に偏在化させることができることを見出した。

このメカニズムは、たとえば以下のように説明され得る。すなわち、ウエハＷと載置面６ｅとを離隔させた場合、ウエハＷおよび載置面６ｅ間にも減圧空間が形成される。この減圧空間は、第１のＲＦ電源１０ａから載置台２を介してシャワーヘッド１６に接続されたグランドに至る高周波電力の経路上に設けられたキャパシタとみなすことができる。このキャパシタは、第１のＲＦ電源１０ａからグランドに至る高周波電力の経路上の合成インピーダンスの一部となる。

ここで、載置台２からシャワーヘッド１６へ至る高周波電力の経路を載置台２の中心部の直上と載置台２の外周部の上方とで分割された経路（以下、「中心部の経路」、「外周部の経路」と記載する）として考える。図４に示すように、ウエハＷを載置台２に載置した状態において、載置面６ｅにおける単位面積当たりの合成インピーダンスは、中心部の経路と外周部の経路とでほぼ同じである。これに対し、図５に示すように、ウエハＷと載置面６ｅとを離隔させると、外周部の経路は、ウエハＷを介する経路と、ウエハＷより外側でウエハＷを介さない経路との並列的な経路となる。ウエハＷを介する経路とは、ウエハＷおよび載置面６ｅ間の減圧空間に形成されるキャパシタを介する経路のことであり、ウエハＷを介さない経路とは、上記キャパシタを介さない経路のことである。

そのため、載置面６ｅの外周部周辺において２つの並列した高周波電力の経路によって形成される単位面積当たりの合成インピーダンスは、載置面６ｅの中心部直上において形成される単位面積当たりの合成インピーダンスよりも低くなる。

高周波電力は、合成インピーダンスが相対的に低い載置面６ｅの外周部周辺を集中的に流れるようになる。この結果、載置面６ｅの外周部周辺におけるプラズマＰの密度が、載置面６ｅの中心部におけるプラズマＰの密度と比べて高くなり、載置面６ｅの外周部周辺にリング状のプラズマＰが形成される。

実施形態に係るリフターピン６１の突出量測定処理では、載置面６ｅからウエハＷが離隔された状態でプラズマＰを生成する際に、載置台２の外周部周辺にプラズマＰを偏在化させることで、載置面６ｅをプラズマＰから保護することができる。すなわち、実施形態に係るリフターピン６１の突出量測定処理によれば、載置面６ｅからウエハＷが離隔された状態で載置台２の外周部周辺にプラズマＰを集中することで、載置面６ｅがプラズマＰによってダメージを受けることを抑制することができる。

このように、実施形態に係るリフターピン６１の突出量測定処理によれば、リフターピン６１の突出量の算出に先立ってウエハＷを載置台２から離隔させた状態でプラズマを生成する場合であっても、載置台２へのダメージを抑制することができる。

本願発明者は、リフターピン６１の設定突出量に応じたプラズマの状態を調べるために、有機膜であるレジスト膜が塗布されたウエハＷをＯ_２ガスのプラズマにより処理した時のウエハＷ上面の各位置におけるレジスト膜のエッチングレートを調べる実験を行った。この実験結果を図６に示す。図６は、リフターピン６１の設定突出量に基づくウエハＷおよび載置面６ｅの離隔距離と、ウエハＷ上面の各位置におけるレジスト膜のエッチングレートとの関係を示すグラフである。

また、本願発明者は、ウエハＷのレジスト膜が塗布された面を載置面６ｅに向けた状態で、上記と同様の実験を行った。すなわち、このウエハＷをＯ_２ガスのプラズマによって処理した時のウエハＷ下面（レジスト膜が塗布された面）の各位置におけるレジスト膜のエッチングレートを調べる実験を行った。この実験結果を図７に示す。図７は、リフターピン６１の設定突出量に基づくウエハＷおよび載置面６ｅの離隔距離と、ウエハＷ下面の各位置におけるレジスト膜のエッチングレートとの関係を示すグラフである。

図６および図７に示した実験結果の処理条件は、以下の通りである。
処理容器１内の圧力：１００～８００ｍＴ
高周波電力：～１０００Ｗ
ガス種および流量：Ｏ_２ガス
ウエハＷの直径：３００ｍｍ
処理時間：３０ｓｅｃ

また、図６および図７中の凡例は、エッチングレートの測定位置をウエハＷの中心からの距離で示している。たとえば、ウエハＷの中心は０ｍｍである。

図６に示すように、離隔距離が２．３ｍｍより小さい場合、ウエハＷの中心部である０ｍｍ（図中、四角のプロットで表示）および中心部に比較的近い１００ｍｍ（図中、丸のプロットで表示）におけるエッチングレートが上昇する。この結果から、離隔距離が２．３ｍｍより小さいと、プラズマがウエハＷ上面の中心部付近に拡がってしまうことがわかる。

また、図７に示すように、離隔距離が２．３ｍｍより小さい場合、ウエハＷの外周部である１４８ｍｍ（図中、菱形のプロットで表示）および外周部に比較的近い１４５ｍｍ（図中、逆三角のプロットで表示）はほとんどエッチングされない。載置台２の載置面６ｅはウエハＷの径とほぼ同一（僅かに小さい）である。したがって、この結果から、離隔距離が２．３ｍｍより小さい場合、ウエハＷおよび載置面６ｅ間にはほとんどプラズマが発生しないことが分かる。

一方で、図７に示すように、離隔距離が５ｍｍより大きい場合、ウエハＷ中心部付近である０ｍｍおよび１００ｍｍにおけるエッチングレートが上昇する。この結果から、離隔距離を５ｍｍより大きくすると、ウエハＷ下面の中心部付近、換言すれば、載置面６ｅの中心部付近にプラズマが拡がってしまうことがわかる。

以上の結果から、リフターピン６１の設定突出量に基づくウエハＷおよび載置面６ｅの離隔距離は、２．３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。かかる範囲に離隔距離を設定することで、載置台２の外周部周辺にプラズマを適切に偏在化させることができる。すなわち、載置台２の中心部をプラズマから保護しつつ、載置台２の外周部周辺にリング状のプラズマを生成することができる。

また、図７に示すように、ウエハＷの外周部付近である１４８ｍｍおよび１４５ｍｍのエッチングレートは、離隔距離が３ｍｍである場合に最大となる。この結果から、ウエハＷおよび載置面６ｅの離隔距離は、好ましくは２．３ｍｍ以上３．５ｍｍ以下、より好ましくは２．３ｍｍ以上３ｍｍ以下である。

以上のように、載置台２へのダメージを抑制する観点から、本実施形態においてリフターピン６１の設定突出量に基づくウエハＷおよび載置面６ｅの離隔距離は小さいことが好ましい。少なくとも、リフターピン６１の設定突出量に基づくウエハＷおよび載置面６ｅの離隔距離は、ステップＳ１０３のエッチング処理において、ウエハＷおよびシャワーヘッド１６間に生成されるプラズマのシースの厚さよりも小さいことが好ましい。

以上のように、実施形態に係るリフターピンの突出量測定方法は、載置する工程と、離隔させる工程と、エッチングする工程と、測定する工程と、算出する工程とを含む。載置する工程は、チャンバ（一例として、処理容器１）内に設けられた載置台（一例として、載置台２）に被エッチング膜（一例として、有機膜）を有する基板（一例として、ウエハＷ）を載置する。離隔させる工程は、載置台の載置面（一例として、載置面６ｅ）からリフターピン（一例として、リフターピン６１）を突出させることによって、載置台と基板とを離隔させる。エッチングする工程は、載置台と基板とが離隔された状態で載置台に高周波電力を供給してプラズマを生成することによって、被エッチング膜をエッチングする。測定する工程は、被エッチング膜のエッチング量を測定する。算出する工程は、測定された被エッチング膜のエッチング量を、載置台の載置面に対するリフターピンの突出量と被エッチング膜のエッチング量との相関関数に適用することによって、リフターピンの突出量を算出する。これにより、実施形態に係るリフターピンの突出量測定方法によれば、相関関数を用いてリフターピンの突出量を算出することができるため、チャンバを大気開放することなくリフターピンの突出量を測定することができる。

また、離隔させる工程は、リフターピンの突出量が設定された設定突出量となるように、載置台からリフターピンを突出させてもよい。実施形態に係るリフターピンの突出量測定方法は、算出される工程において算出されたリフターピンの突出量と設定突出量とのずれ量が予め定められた許容範囲を超える場合に、アラートを行う工程をさらに含んでもよい。これにより、実施形態に係るリフターピンの突出量測定方法によれば、リフターピンの突出量の異常をプラズマ処理装置の管理者に通知することができる。

また、離隔させる工程において、設定突出量に基づく載置台と基板との離隔距離は、載置台の外周部周辺において形成される合成インピーダンスが、載置台の中心部直上において形成される合成インピーダンスよりも低くなるように設定されてもよい。これにより、実施形態に係るリフターピンの突出量測定方法によれば、載置台の外周部周辺にプラズマを偏在化させることができる。これにより、実施形態に係るリフターピンの突出量測定方法によれば、リフターピンの突出量の算出に先立って基板を載置台から離隔させた状態でプラズマを生成する場合であっても、載置台へのダメージを抑制することができる。

また、設定突出量に基づく載置台と基板との離隔距離は、エッチングする工程において生成されるプラズマ（一例として、ウエハＷ及びシャワーヘッド１６間に生成されるプラズマ）のシースの厚さよりも小さくてもよい。これにより、実施形態に係るリフターピンの突出量測定方法によれば、載置台の外周部周辺にプラズマを適切に偏在化させることができ、載置台へのダメージをより抑制することができる。

また、被エッチング膜は、有機膜であり、エッチングする工程は、酸素含有ガス（一例として、Ｏ２ガス）のプラズマを生成してもよい。これにより、被エッチング膜を適切にエッチングすることができる。

また、リフターピンは、載置台の載置面上の複数の位置に対応して複数配置されてもよい。測定する工程は、基板の周方向の複数の位置での被エッチング膜のエッチング量を測定してもよい。算出する工程は、被エッチング膜のエッチング量の測定結果を相関関数に適用して得られる突出量を基板の周方向の複数の位置での基板の高さ位置として算出してもよい。算出する工程は、算出した基板の高さ位置を通過する平面の式を用いて、載置台の載置面上の複数の位置の各々に対応する基板の高さ位置を複数のリフターピンの各々の突出量として算出してもよい。これにより、実施形態に係るリフターピンの突出量測定方法によれば、複数のリフターピンの各々について個別に突出量を測定することができる。

今回開示された各実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形体で省略、置換、変更されてもよい。

Ｐ プラズマ
Ｗ ウエハ
１ 処理容器
２ 載置台
６ 静電チャック
６ｅ 載置面
１０ プラズマ処理装置
１０ａ 第１のＲＦ電源
１６ シャワーヘッド
６１ リフターピン
６２ 昇降機構
１００ 制御部

Claims (6)

1. チャンバ内に設けられた載置台に被エッチング膜を有する基板を載置する工程と、
   前記載置台の載置面からリフターピンを突出させることによって、前記載置台と前記基板とを離隔させる工程と、
   前記載置台と前記基板とが離隔された状態で前記載置台に高周波電力を供給してプラズマを生成することによって、前記被エッチング膜をエッチングする工程と、
   前記被エッチング膜のエッチング量を測定する工程と
   測定された前記被エッチング膜のエッチング量を、前記載置台の載置面に対する前記リフターピンの突出量と前記被エッチング膜のエッチング量との相関関数に適用することによって、前記リフターピンの突出量を算出する工程と
   を含む、リフターピンの突出量測定方法。
2. 前記離隔させる工程は、前記リフターピンの突出量が設定された設定突出量となるように、前記載置台から前記リフターピンを突出させ、
   前記算出される工程において算出された前記リフターピンの突出量と前記設定突出量とのずれ量が予め定められた許容範囲を超える場合に、アラートを行う工程をさらに含む、請求項１に記載のリフターピンの突出量測定方法。
3. 前記離隔させる工程において、前記設定突出量に基づく前記載置台と前記基板との離隔距離は、前記載置台の外周部周辺において形成される合成インピーダンスが、前記載置台の中心部直上において形成される合成インピーダンスよりも低くなるように設定される、請求項２に記載のリフターピンの突出量測定方法。
4. 前記設定突出量に基づく前記載置台と前記基板との離隔距離は、前記エッチングする工程において生成されるプラズマのシースの厚さよりも小さい、請求項３に記載のリフターピンの突出量測定方法。
5. 前記被エッチング膜は、有機膜であり、
   前記エッチングする工程は、酸素含有ガスのプラズマを生成する、請求項１～４のいずれか一つに記載のリフターピンの突出量測定方法。
6. 前記リフターピンは、前記載置台の載置面上の複数の位置に対応して複数配置され、
   前記測定する工程は、前記基板の周方向の複数の位置での前記被エッチング膜のエッチング量を測定し、
   前記算出する工程は、前記被エッチング膜のエッチング量の測定結果を前記相関関数に適用して得られる突出量を前記基板の周方向の複数の位置での前記基板の高さ位置として算出し、算出した前記基板の高さ位置を通過する平面の式を用いて、前記載置台の載置面上の複数の位置の各々に対応する前記基板の高さ位置を複数の前記リフターピンの各々の突出量として算出する、請求項１～５のいずれか一つに記載のリフターピンの突出量測定方法。

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