JP2023111455A - エッチング制御方法およびエッチング制御システム - Google Patents

エッチング制御方法およびエッチング制御システム Download PDF

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Abstract

【課題】プロセスのランニングコストを削減する。【解決手段】エッチング制御方法は、工程ａ）、工程ｂ）、および工程ｃ）を含む。工程ａ）では、基板が載せられるステージ上の領域を囲むように配置されたリングアセンブリの表面の複数の位置において測定されたリングアセンブリの高さの情報を含む形状データを収集する。工程ｂ）では、予め収集された形状データと、プラズマエッチングにより基板に形成される凹部のチルティングの角度が許容範囲内の角度となるためのリングアセンブリの近傍のシースの分布を制御可能な制御量との関係を示す関係モデルを用いて、工程ａ）で収集された形状データから制御量を特定する。工程ｃ）では、特定された制御量を適用することにより、リングアセンブリの近傍のシースの分布を制御する。【選択図】図９

Description

本開示は、エッチング制御方法およびエッチング制御システムに関する。
プラズマを用いるエッチング装置において、基板の外周部付近におけるプラズマの分布の均一性を高めるために、処理対象の基板が載せられるステージの周囲にリングアセンブリが設けられる。しかし、プラズマを用いたエッチングの過程で、基板と共にリングアセンブリも徐々に削られてしまう。リングアセンブリが削られると、基板の外周部付近でのプラズマの分布の均一性が低下し、基板の外周部付近において、エッチングにより基板に形成される凹部が傾く、いわゆるチルティングが発生する。チルティングの発生は、半導体チップの品質を悪化させ、生産性を低下させる要因となるおそれがある。
そこで、下記特許文献１では、リングアセンブリの消耗の程度を推定し、リングアセンブリの消耗の程度が予め定められた消耗の程度を超えた場合に、リングアセンブリに供給される直流電圧の変更やリングアセンブリを上方に持ち上げる技術が開示されている。
特開２０２０－９８３９号公報
本開示は、リングアセンブリの交換頻度を削減することにより、プロセスのランニングコストを削減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エッチング制御方法は、工程ａ）、工程ｂ）、および工程ｃ）を含む。工程ａ）では、基板が載せられるステージ上の領域を囲むように配置されたリングアセンブリの表面の複数の位置において測定されたリングアセンブリの高さの情報を含む形状データを収集する。工程ｂ）では、予め収集された形状データと、プラズマエッチングにより基板に形成される凹部のチルティングの角度が許容範囲内の角度となるためのリングアセンブリの近傍のシースの分布を制御可能な制御量との関係を示す関係モデルを用いて、工程ａ）で収集された形状データから制御量を特定する。工程ｃ）では、特定された制御量を適用することにより、リングアセンブリの近傍のシースの分布を制御する。
本開示によれば、プロセスのランニングコストを削減することができる。
図１は、基板処理システムの構成の一例を示す図である。 図２は、処理モジュールの一例を示す概略断面図である。 図３Ａは、チルティングとシースの分布との関係の一例を説明するための図である。 図３Ｂは、チルティングとシースの分布との関係の一例を説明するための図である。 図３Ｃは、チルティングとシースの分布との関係の一例を説明するための図である。 図４は、エッチングレートの分布の一例を示す図である。 図５は、距離センサの配置の一例を示す図である。 図６は、リングアセンブリの形状データを収集する過程の一例を示す図である。 図７は、リングアセンブリの形状データを収集する過程の一例を示す図である。 図８は、実測データの一例を示す図である。 図９は、第１の実施形態におけるエッチング制御方法の一例を示すフローチャートである。 図１０は、モデルテーブルの一例を示す図である。 図１１は、第２の実施形態におけるエッチング制御方法の一例を示すフローチャートである。 図１２は、第３の実施形態におけるエッチング制御方法の一例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して本願の開示するエッチング制御方法およびエッチング制御システムの実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示するエッチング制御方法およびエッチング制御システムが限定されるものではない。
ところで、リングアセンブリの消耗の程度は、搬送アーム等の基準位置からリングアセンブリの表面の１箇所までの距離を測定し、測定された距離と、消耗していないリングアセンブリにおいて測定された距離とを比較することにより、行われる場合がある。しかし、リングアセンブリの表面の１箇所における消耗の程度を測定するのみでは、リングアセンブリ全体の消耗の程度が正確に把握できない場合があり、リングアセンブリの消耗の程度が多く見積もられる場合がある。リングアセンブリの消耗の程度が多く見積もられると、リングアセンブリの交換頻度が多くなり、プロセスのランニングコストが増加する。
そこで、本開示は、リングアセンブリの消耗の程度をより精度よく測定することで、リングアセンブリの交換頻度を削減し、プロセスのランニングコストを削減することができる技術を提供する。
（第１の実施形態）
［基板処理システム１の構成］
図１は、基板処理システム１の構成の一例を示すシステム構成図である。図１では、便宜的に一部の装置の内部の構成要素が透過するように図示されている。基板処理システム１は、装置本体１０と、装置本体１０を制御する制御装置２０とを備える。
装置本体１０は、真空搬送モジュール１１、膜厚測定モジュール１２、複数のロードロックモジュール１３、大気搬送モジュール１４、および複数の処理モジュール３０を備える。真空搬送モジュール１１の側壁には、ゲートバルブＧ１を介して膜厚測定モジュール１２が接続されており、ゲートバルブＧ２を介して複数の処理モジュール３０が接続されている。
膜厚測定モジュール１２は、基板Ｗの膜厚を測定する。本実施形態において、膜厚測定モジュール１２は、基板Ｗの表面を撮影した画像から、基板Ｗの上面に形成されているエッチング対象の膜の厚さを測定する。基板Ｗの膜厚の測定方法としては、例えば特開２０２１－１４８７９１に開示されている方法を用いることができる。そして、膜厚測定モジュール１２は、基板Ｗの膜厚の分布のデータを制御装置２０へ出力する。
それぞれの処理モジュール３０は、プラズマを用いて基板Ｗに対してエッチングを行う。なお、図１の例では、真空搬送モジュール１１に６個の処理モジュール３０が接続されているが、真空搬送モジュール１１に接続される処理モジュール３０の数は、６個より多くてもよく、６個より少なくてもよい。
真空搬送モジュール１１の他の側壁には、ゲートバルブＧ３を介して複数のロードロックモジュール１３が接続されている。図１の例では、真空搬送モジュール１１に２個のロードロックモジュール１３が接続されているが、真空搬送モジュール１１に接続されるロードロックモジュール１３の数は、２個より多くてもよく、２個より少なくてもよい。
真空搬送モジュール１１内には、搬送アーム１１１を有する搬送ロボット１１０が配置されている。搬送ロボット１１０は、搬送アーム１１１によって、膜厚測定モジュール１２、ロードロックモジュール１３、および処理モジュール３０の間で基板Ｗを搬送する。真空搬送モジュール１１内は、大気圧よりも低い圧力雰囲気に保たれる。
それぞれのロードロックモジュール１３の側壁には、ゲートバルブＧ３を介して真空搬送モジュール１１が接続されており、他の側壁には、ゲートバルブＧ４を介して大気搬送モジュール１４が接続されている。基板ＷがゲートバルブＧ４を介して大気搬送モジュール１４からロードロックモジュール１３内に搬入された場合、ゲートバルブＧ４が閉じられ、ロードロックモジュール１３内の圧力が大気圧から予め定められた圧力まで下げられる。そして、ゲートバルブＧ３が開かれ、ロードロックモジュール１３内の基板Ｗが搬送ロボット１１０によって真空搬送モジュール１１内へ搬出される。
また、ロードロックモジュール１３内が大気圧よりも低い圧力となっている状態で、搬送ロボット１１０によってゲートバルブＧ３を介して真空搬送モジュール１１からロードロックモジュール１３内に基板Ｗが搬入され、ゲートバルブＧ３が閉じられる。そして、ロードロックモジュール１３内の圧力が大気圧まで上げられる。そして、ゲートバルブＧ４が開かれ、ロードロックモジュール１３内の基板Ｗが大気搬送モジュール１４内へ搬出される。
ゲートバルブＧ４が設けられた大気搬送モジュール１４の側壁とは別の大気搬送モジュール１４の側壁には、複数のロードポート１５が設けられている。それぞれのロードポート１５には、複数の基板Ｗを収容可能なＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）等の容器が接続される。なお、大気搬送モジュール１４には、基板Ｗの向きを変更するアライナモジュール等が設けられてもよい。大気搬送モジュール１４内の圧力は、大気圧である。
大気搬送モジュール１４内には、搬送ロボット１４０が設けられている。搬送ロボット１４０は、ロードロックモジュール１３とロードポート１５に接続された容器との間で基板Ｗを搬送する。大気搬送モジュール１４の上部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）等が設けられており、パーティクル等が除去された空気が上部から大気搬送モジュール１４内に供給され、大気搬送モジュール１４内にダウンフローが形成される。なお、本実施形態において、大気搬送モジュール１４内は大気圧雰囲気であるが、他の形態として、大気搬送モジュール１４内の圧力は、陽圧となるように制御されてもよい。これにより、外部から大気搬送モジュール１４内へのパーティクル等の侵入を抑制することができる。
制御装置２０は、本開示において述べられる種々の工程を処理モジュール３０を含む装置本体１０に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御装置２０は、ここで述べられる種々の工程を実行するように装置本体１０の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御装置２０の一部又は全てが装置本体１０に含まれてもよい。制御装置２０は、処理部２０ａ１、記憶部２０ａ２、および通信インターフェース２０ａ３を含んでもよい。制御装置２０は、例えばコンピュータ２０ａにより実現される。処理部２０ａ１は、記憶部２０ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２０ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２０ａ２に格納され、処理部２０ａ１によって記憶部２０ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２０ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２０ａ３に接続されている通信回線であってもよい。記憶部２０ａ２には、プログラムの他に、レシピおよびレシピの実行時に参照されるデータ等も格納されている。処理部２０ａ１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であってもよい。記憶部２０ａ２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２０ａ３は、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信回線を介して装置本体１０との間で通信してもよい。
［処理モジュール３０の構成］
図２は、処理モジュール３０の一例を示す概略断面図である。本実施形態において、処理モジュール３０は、容量結合型のプラズマエッチング装置である。処理モジュール３０は、プラズマ処理チャンバ３１、排気システム３４、ガス供給部３５、及び電源３６を含む。また、処理モジュール３０は、基板支持部３２及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ３１内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド３３を含む。基板支持部３２は、プラズマ処理チャンバ３１内に配置される。シャワーヘッド３３は、基板支持部３２の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド３３は、プラズマ処理チャンバ３１の天部（Ceiling）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ３１は、シャワーヘッド３３、プラズマ処理チャンバ３１の側壁３１ａ、及び基板支持部３２により規定されたプラズマ処理空間３１ｓを有する。
プラズマ処理チャンバ３１は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間３１ｓ内に供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間３１ｓからガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。プラズマ処理チャンバ３１は接地される。シャワーヘッド３３及び基板支持部３２は、プラズマ処理チャンバ３１の筐体と電気的に絶縁される。プラズマ処理チャンバ３１の側壁３１ａには、プラズマ処理チャンバ３１内に基板Ｗを搬入し、プラズマ処理チャンバ３１内から基板Ｗを搬出するための開口３１ｂが形成されている。開口３１ｂは、ゲートバルブＧ２によって開閉される。
基板支持部３２は、本体部３２１及びリングアセンブリ３２２を含む。基板支持部３２は、ステージの一例である。本体部３２１は、基板Ｗを支持するための中央領域３２１ａと、リングアセンブリ３２２を支持するための環状領域３２１ｂとを有する。本体部３２１の環状領域３２１ｂは、平面視で本体部３２１の中央領域３２１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部３２１の中央領域３２１ａ上に配置され、リングアセンブリ３２２は、本体部３２１の中央領域３２１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部３２１の環状領域３２１ｂ上に配置される。従って、中央領域３２１ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域３２１ｂは、リングアセンブリ３２２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。
本実施形態において、リングアセンブリ３２２には、配線３２２１を介して可変直流電圧源３２２０が接続されている。可変直流電圧源３２２０によってリングアセンブリ３２２に印加される直流電圧の大きさを制御することにより、リングアセンブリ３２２の近傍に形成されるプラズマのシースの分布を制御することができる。可変直流電圧源３２２０は、シース制御部の一例であり、リングアセンブリ３２２に印加される直流電圧の大きさは、シースの分布を制御可能な制御量の一例である。
一実施形態において、本体部３２１は、基台３２１０及び静電チャック３２１１を含む。基台３２１０は、導電性部材を含む。基台３２１０の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック３２１１は、基台３２１０の上に配置される。静電チャック３２１１は、セラミック部材３２１１ａとセラミック部材３２１１ａ内に配置される静電電極３２１１ｂとを含む。セラミック部材３２１１ａは、中央領域３２１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材３２１１ａは、環状領域３２１ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック３２１１を囲む他の部材が環状領域３２１ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ３２２は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック３２１１と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するＲＦ（Radio Frequency）電源３６０及び／又はＤＣ（Direct Current）電源３６１に結合される少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がセラミック部材３２１１ａ内に配置されてもよい。この場合、少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極が下部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号及び／又はＤＣ信号が少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極に供給される場合、ＲＦ／ＤＣ電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台３２１０の導電性部材と少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、静電電極３２１１ｂが下部電極として機能してもよい。従って、基板支持部３２は、少なくとも１つの下部電極を含む。
リングアセンブリ３２２は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、基板Ｗを支持するための基板支持部３２の中央領域３２１ａの周囲に配置され、カバーリングは、エッジリングの周囲に配置される。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。
また、基板支持部３２は、静電チャック３２１１、リングアセンブリ３２２、及び基板Ｗのうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路３２１０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路３２１０ａには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路３２１０ａが基台３２１０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック３２１１のセラミック部材３２１１ａ内に配置される。また、基板支持部３２は、基板Ｗの裏面と中央領域３２１ａとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。
シャワーヘッド３３は、ガス供給部３５からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間３１ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド３３は、少なくとも１つのガス供給口３３ａ、少なくとも１つのガス拡散室３３ｂ、及び複数のガス導入口３３ｃを有する。ガス供給口３３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室３３ｂを通過して複数のガス導入口３３ｃからプラズマ処理空間３１ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド３３は、少なくとも１つの上部電極を含む。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド３３に加えて、側壁３１ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Side Gas Injector）を含んでもよい。
ガス供給部３５は、少なくとも１つのガスソース３５０及び少なくとも１つの流量制御器３５１を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部３５は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応するガスソース３５０からそれぞれに対応する流量制御器３５１を介してシャワーヘッド３３に供給するように構成される。各流量制御器３５１は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部３５は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。
電源３６は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ３１に結合されるＲＦ電源３６０を含む。ＲＦ電源３６０は、少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間３１ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３６０は、プラズマ処理チャンバ３１において１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を少なくとも１つの下部電極に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。
一実施形態において、ＲＦ電源３６０は、第１のＲＦ生成部３６０ａ及び第２のＲＦ生成部３６０ｂを含む。第１のＲＦ生成部３６０ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号の周波数は、１０ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数である。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３６０ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給される。
第２のＲＦ生成部３６０ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数よりも低い周波数である。一実施形態において、バイアスＲＦ信号の周波数は、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚの範囲内の周波数である。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３６０ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。
また、電源３６は、プラズマ処理チャンバ３１に結合されるＤＣ電源３６１を含んでもよい。ＤＣ電源３６１は、第１のＤＣ生成部３６１ａ及び第２のＤＣ生成部３６１ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３６１ａは、少なくとも１つの下部電極に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のバイアスＤＣ信号は、少なくとも１つの下部電極に印加される。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３６１ｂは、少なくとも１つの上部電極に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、少なくとも１つの上部電極に印加される。
種々の実施形態において、第１のＤＣ信号及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、ＤＣ信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第１のＤＣ生成部３６１ａと少なくとも１つの下部電極との間に接続される。従って、第１のＤＣ生成部３６１ａ及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第２のＤＣ生成部３６１ｂ及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも１つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、１周期内に１又は複数の正極性電圧パルスと１又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、第１のＤＣ生成部３６１ａ及び第２のＤＣ生成部３６１ｂは、ＲＦ電源３６０に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３６１ａが第２のＲＦ生成部３６０ｂに代えて設けられてもよい。
排気システム３４は、例えばプラズマ処理チャンバ３１の底部に設けられたガス排出口３１ｅに接続され得る。排気システム３４は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間３１ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
［荷電粒子の入射方向の変化］
ここで、プラズマ処理空間３１ｓ内で生成されるプラズマのシースの分布の状態と、基板Ｗに形成されるホールやトレンチ等の凹部との関係について説明する。リングアセンブリ３２２の上方におけるシース領域５０の境界５１の高さと、基板Ｗの上方におけるシース領域５０の境界５１の高さとがほぼ同じである場合、シース領域５０の境界５１の分布は、例えば図３Ａのようになる。この場合、基板Ｗのエッジ付近でも、プラズマ中のイオン等の荷電粒子５２の入射方向が基板Ｗに対して略垂直な方向となる。これにより、凹部が基板Ｗの表面に対してほぼ垂直に形成される。
一方、リングアセンブリ３２２が消耗することによりリングアセンブリ３２２の高さが低くなった場合、リングアセンブリ３２２の上方におけるシース領域５０の境界５１の高さが、基板Ｗの上方におけるシース領域５０の境界５１の高さよりも低くなる。これにより、例えば図３Ｂに示されるように、基板Ｗのエッジ付近におけるシース領域５０の境界５１が傾き、プラズマ中の荷電粒子５２の入射方向が傾く。これにより、凹部が基板Ｗの表面に対して斜めに傾いて形成され、チルティングが発生する。
そこで、本実施形態では、リングアセンブリ３２２が消耗することによりリングアセンブリ３２２の高さが低くなった場合に、可変直流電圧源３２２０からリングアセンブリ３２２に直流電圧を印加する。リングアセンブリ３２２に印加する直流電圧の大きさを調整することで、例えば図３Ｃに示されるように、リングアセンブリ３２２の上方におけるシース領域５０の境界５１の高さと、基板Ｗの上方におけるシース領域５０の境界５１の高さとを揃えることができる。これにより、プラズマ中のイオン等の荷電粒子５２の入射方向を基板Ｗに対して略垂直な方向に戻すことが可能となり、凹部のチルティングを抑制することができる。
ここで、エッチングレートの分布と、チルティングによる凹部の傾きの大きさとは、相関関係がある。そのため、エッチングレートの分布を測定することにより、チルティングによる凹部の傾きを推定することができる。例えば、チルティングが発生していないときのエッチングレートの分布（以下、第１の分布と呼ぶ）と、凹部の傾きが許容範囲内で最大の傾きとなるときのエッチングレートの分布（以下、第２の分布と呼ぶ）とを予め測定しておく。そして、複数の基板Ｗに対してエッチングを実行し、それぞれの基板Ｗに対してエッチングレートの分布を測定する。
リングアセンブリ３２２が消耗していない場合、測定されたエッチングレートの分布は、第１の分布に近い分布（例えば図４の「リングアセンブリ消耗前」参照）になる。エッチングの回数が増加すると、リングアセンブリ３２２が徐々に消耗し、測定されたエッチングレートの分布が、第２の分布に近付き、やがて第２の分布（例えば図４の「リングアセンブリ消耗時」参照）になる。このとき、リングアセンブリ３２２に、リングアセンブリ３２２の消耗の程度に応じた大きさの直流電圧が印加される。これにより、エッチングレートの分布が第１の分布に近い分布（例えば図４の「制御量適用」参照）に戻る。なお、直流電圧の変更可能な範囲内では、エッチングレートの分布を第１の分布に近い分布まで戻せないほどリングアセンブリ３２２が消耗した場合、消耗したリングアセンブリ３２２は、消耗していないリングアセンブリ３２２と交換される。
［リングアセンブリ３２２の形状の測定］
本実施形態では、リングアセンブリ３２２の消耗の程度に応じた大きさの直流電圧がリングアセンブリ３２２に印加される。本実施形態において、リングアセンブリ３２２の消耗の程度は、搬送アーム１１１に設けられた距離センサ１１１ａによって測定された形状データとして取得される。
本実施形態において、距離センサ１１１ａは、例えば図５および図７に示されるように、搬送アーム１１１の下面に設けられる。そして、例えば図６および図７に示されるように、搬送アーム１１１がリングアセンブリ３２２の上方を通過する際に、距離センサ１１１ａによって距離センサ１１１ａとリングアセンブリ３２２の上面との間の距離ｄが測定される。本実施形態では、例えば図７に示されるように、リングアセンブリ３２２の表面の複数の位置において、距離センサ１１１ａとリングアセンブリ３２２との間の距離ｄ1～ｄnが測定される。距離ｄ1～ｄnは、距離センサ１１１ａの高さを基準とする、リングアセンブリ３２２の高さを示す情報である。距離センサ１１１ａは、それぞれの位置で測定された距離ｄ1～ｄnを形状データとして制御装置２０へ出力する。
このように、本実施形態では、リングアセンブリ３２２の表面の複数の位置において、リングアセンブリ３２２の高さを示す情報が収集される。これにより、リングアセンブリ３２２の表面の１箇所において、リングアセンブリ３２２の高さを示す情報が収集される場合に比べて、リングアセンブリ３２２の断面形状をより精度よく測定することができる。これにより、リングアセンブリ３２２の消耗の程度を、より精度よく把握することができる。
［リングアセンブリ３２２の形状とリングアセンブリ３２２に印加される直流電圧の大きさとの関係］
本実施形態では、リングアセンブリ３２２の形状とリングアセンブリ３２２に印加される直流電圧の大きさとの関係が、関係モデルで近似される。本実施形態における関係モデルは、例えば重回帰モデルである。重回帰モデルは、例えば下記の式（１）で表される。
Figure 2023111455000002
 上記の式（１）において、Ｃはリングアセンブリ３２２に印加される直流電圧の大きさである制御量を表し、ａ1～ａnは重回帰モデルの係数を表し、ｄ1～ｄnは距離センサ１１１ａによって測定された形状データを表す。
上記の式（１）で表された重回帰モデルの係数ａ1～ａnは、例えば図８に示されるような実測データ６０を教師データとして訓練されることにより特定される。実測データ６０では、リングアセンブリ３２２の形状データ（ｄ1～ｄn）に、リングアセンブリ３２２に印加される直流電圧の大きさ（制御量Ｃ）が対応付けられている。実測データ６０における形状データ（ｄ1～ｄn）は、距離センサ１１１ａによって実際に測定されたデータである。また、実測データ６０における制御量Ｃは、リングアセンブリ３２２の上方のシース領域５０の境界５１の高さと、基板Ｗの上方のシース領域５０の境界５１の高さとが揃うように実験により調整された値である。重回帰モデルの係数ａ1～ａnは、例えば、ＯＬＳ（Ordinary Least Squares regression）、Ｌａｓｓｏ、Ｒｉｄｇｅ、またはＥｌａｓｔｉｃＮｅｔ等の回帰アルゴリズムを用いて特定される。上記の式（１）で表される重回帰モデルのデータは、予め作成されて記憶部２０ａ２内に格納されている。
そして、実際の運用において、制御装置２０は、プラズマエッチングにより消耗したリングアセンブリ３２２の形状データを距離センサ１１１ａを用いて収集し、上記の式（１）に示される重回帰モデルを用いて、収集された形状データに対応する制御量Ｃを特定する。そして、制御装置２０は、特定された制御量Ｃに対応する大きさの直流電圧がリングアセンブリ３２２に印加されるように可変直流電圧源３２２０を制御する。これにより、リングアセンブリ３２２の消耗の程度に合わせて、リングアセンブリ３２２の上方のシース領域５０の境界５１の高さと、基板Ｗの上方のシース領域５０の境界５１の高さとが揃うようにリングアセンブリ３２２の直流電圧を調整することができる。これにより、基板Ｗに形成される凹部のチルティングを抑制することができる。
なお、制御装置２０は、関係モデルにより特定された制御量Ｃが、可変直流電圧源３２２０による直流電圧の変更が可能な範囲を超える場合、リングアセンブリ３２２の交換が必要と判定し、その旨を基板処理システム１のユーザ等に通知する。リングアセンブリ３２２の交換が必要である旨が通知された場合、基板処理システム１のユーザ等は、リングアセンブリ３２２の交換を実施する。
［エッチング制御方法］
図９は、第１の実施形態におけるエッチング制御方法の一例を示すフローチャートである。図９に例示された処理は、制御装置２０の処理部２０ａ１が記憶部２０ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行し、通信インターフェース２０ａ３を介して装置本体１０の各部を制御することにより実現される。なお、図９では、１つのレシピを実行する場合の処理について説明する。
まず、搬送ロボット１４０によって、ロードポート１５にセットされた容器から基板Ｗが取り出され、ロードロックモジュール１３内に搬入される。そして、ゲートバルブＧ４を閉じられ、ロードロックモジュール１３内の圧力が真空搬送モジュール１１内の圧力とほぼ等しい圧力に制御される。そして、ゲートバルブＧ３が開かれ、搬送ロボット１１０によって、ロードロックモジュール１３から基板Ｗが搬出され、ゲートバルブＧ３が閉じられる。そして、ゲートバルブＧ１が開らかれ、搬送ロボット１１０によって基板Ｗが膜厚測定モジュール１２内に搬入され、ゲートバルブＧ１が閉じられる。そして、膜厚測定モジュール１２によってエッチング前の基板Ｗの表面が撮影される（Ｓ１００）。
次に、基板Ｗに対してエッチング処理が実行される（Ｓ１０１）。ステップＳ１０１では、ゲートバルブＧ１が開かれ、搬送ロボット１１０によって基板Ｗが膜厚測定モジュール１２内から搬出され、ゲートバルブＧ１が閉じられる。そして、ゲートバルブＧ２が開かれ、搬送ロボット１１０によって基板Ｗが処理モジュール３０内に搬出され、ゲートバルブＧ２が閉じられる。そして、処理モジュール３０によって基板Ｗに対してプラズマを用いたエッチングが行われる。
次に、膜厚測定モジュール１２によってエッチング後の基板Ｗの表面が撮影される（Ｓ１０２）。ステップＳ１０２では、ゲートバルブＧ２が開かれ、搬送ロボット１１０によって基板Ｗが処理モジュール３０内から搬出され、ゲートバルブＧ２が閉じられる。そして、ゲートバルブＧ１が開かれ、搬送ロボット１１０によって基板Ｗが膜厚測定モジュール１２内に搬出され、ゲートバルブＧ１が閉じられる。そして、膜厚測定モジュール１２は、エッチング後の基板Ｗの表面を撮影する。そして、ゲートバルブＧ１が開かれ、搬送ロボット１１０によって基板Ｗが膜厚測定モジュール１２内から搬出され、ゲートバルブＧ１が閉じられる。そして、ゲートバルブＧ３が開かれ、搬送ロボット１１０によって基板Ｗがロードロックモジュール１３内に搬出され、ゲートバルブＧ３が閉じられる。そして、ロードロックモジュール１３内の圧力が大気搬送モジュール１４内の圧力とほぼ等しい圧力に制御された後、ゲートバルブＧ４が開かれる。そして、搬送ロボット１４０によってロードロックモジュール１３内から基板Ｗが搬出され、ロードポート１５にセットされた容器内に収容される。
次に、エッチング前後の基板Ｗの表面の画像からエッチングレートの分布が推定される（Ｓ１０３）。ステップＳ１０３では、膜厚測定モジュール１２は、エッチング前の基板Ｗの画像と、エッチング後の基板Ｗの画像のそれぞれにおいて、基板Ｗの上面に形成されているエッチング対象の膜の厚さを測定する。そして、膜厚測定モジュール１２は、エッチング前の膜の厚さの分布のデータと、エッチング後の膜の厚さの分布のデータとを制御装置２０へ出力する。制御装置２０は、エッチング前の膜の厚さの分布と、エッチング後の膜の厚さの分布との差分から、エッチングレートの分布を推定する。
次に、制御装置２０は、推定されたエッチングレートの分布から基板Ｗに形成された凹部のチルティングの角度が許容範囲内の角度であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。ステップＳ１０４は、工程ｄ）の一例である。例えば、制御装置２０の記憶部２０ａ２には、凹部のチルティングの角度が許容範囲内の角度となる場合のエッチングレートの分布のデータと、凹部のチルティングの角度が許容範囲外の角度となる場合のエッチングレートの分布のデータとが予め格納されている。ステップＳ１０４では、例えば、制御装置２０は、ステップＳ１０３で推定されたエッチングレートの分布と、記憶部２０ａ２に予め格納されたエッチングレートの分布との類似度を算出する。そして、ステップＳ１０３で推定されたエッチングレートの分布との類似度が最も高い分布が凹部のチルティングの角度が許容範囲外の角度となる場合の分布である場合、制御装置２０は、凹部のチルティングの角度が許容範囲外の角度であると判定する。
基板Ｗに形成された凹部のチルティングの角度が許容範囲内の角度であると判定された場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、制御装置２０は、ステップＳ１０１の処理が、制御量を変更した後の最初の基板Ｗの処理であるか否かを判定する（Ｓ１０５）。制御量を変更した後の最初の基板Ｗの処理ではない場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）、制御装置２０は、処理を終了するか否かを判定する（Ｓ１１３）。処理を終了しない場合（Ｓ１１３：Ｎｏ）、別の基板Ｗに対して、再びステップＳ１００に示された処理を実行する。一方、処理を終了する場合（Ｓ１１３：Ｙｅｓ）、本フローチャートに示された処理が終了する。
一方、制御量を変更した後の最初の基板Ｗの処理である場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、制御装置２０は、関係モデルを更新し（Ｓ１０６）、ステップＳ１１３に示された処理を実行する。ステップＳ１０６では、後述するステップＳ１０７で収集された形状データと、ステップＳ１０８で特定された制御量との組み合わせを教師データとして、関係モデルのオンライン学習が実施され、関係モデルが更新される。本実施形態では、後述するステップＳ１０７で収集された形状データと、ステップＳ１０８で特定された制御量との組み合わせを教師データとして、前述の式（１）で表される重回帰モデルの係数がオンライン学習により更新される。関係モデルが更新されることによって制御量を用いてチルティングをより精度よく抑制することができる。
一方、基板Ｗに形成された凹部のチルティングの角度が許容範囲外の角度であると判定された場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、制御装置２０は、リングアセンブリ３２２の形状データを取得する（Ｓ１０７）。ステップＳ１０７では、制御装置２０によって搬送ロボット１１０および距離センサ１１１ａが制御され、距離センサ１１１ａによって測定された距離ｄ1～ｄnを含む形状データが取得される。ステップＳ１０７は、工程ａ）の一例である。なお、ステップＳ１０７が実行される前に、処理モジュール３０内のクリーニングが実行されてもよい。これにより、リングアセンブリ３２２に付着している反応副生成物（いわゆるデポ）が除去され、リングアセンブリ３２２の形状をより精度よく測定することができる。
次に、制御装置２０は、関係モデルを用いて、取得された形状データに対応する制御量を特定する（Ｓ１０８）。ステップＳ１０８は、工程ｂ）の一例である。そして、制御装置２０は、関係モデルにより特定された制御量が、可変直流電圧源３２２０による直流電圧の変更が可能な範囲を超えるか否かを判定することにより、リングアセンブリ３２２の交換が必要か否かを判定する（Ｓ１０９）。特定された制御量が可変直流電圧源３２２０による直流電圧の変更が可能な範囲内の値である場合、即ち、リングアセンブリ３２２の交換が不要である場合（Ｓ１０９：Ｎｏ）、制御装置２０は、特定された制御量を可変直流電圧源３２２０に適用する。これにより、リングアセンブリ３２２の近傍のシースの分布が制御される（Ｓ１１０）。ステップＳ１１０は、工程ｃ）の一例である。これにより、基板Ｗのエッジ付近のシース領域５０の境界５１の傾きが抑制され、エッチングにより基板Ｗに形成される凹部のチルティングが抑制される。そして、制御装置２０は、ステップＳ１１３に示された処理を実行する。
一方、特定された制御量が可変直流電圧源３２２０による直流電圧の変更が可能な範囲を超える値である場合、即ち、リングアセンブリ３２２の交換が必要である場合（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、リングアセンブリ３２２の交換が実施される（Ｓ１１１）。ステップＳ１１１では、制御装置２０が、リングアセンブリ３２２の交換が必要である旨を基板処理システム１のユーザ等に通知し、基板処理システム１のユーザ等がリングアセンブリ３２２の交換を実施する。リングアセンブリ３２２の交換が実施された後、制御装置２０は、可変直流電圧源３２２０に適用されている制御量を０にリセットし（Ｓ１１２）、ステップＳ１１３に示された処理を実行する。
以上、第１の実施形態について説明した。上記したように、本実施形態におけるエッチング制御方法は、工程ａ）、工程ｂ）、および工程ｃ）を含む。工程ａ）では、基板Ｗが載せられる基板支持部３２上の領域を囲むように配置されたリングアセンブリ３２２の表面の複数の位置において測定されたリングアセンブリ３２２の高さの情報を含む形状データを収集する。工程ｂ）では、予め収集された形状データと、プラズマエッチングにより基板Ｗに形成される凹部のチルティングの角度が許容範囲内の角度となるためのリングアセンブリ３２２の近傍のシースの分布を制御可能な制御量との関係を示す関係モデルを用いて、工程ａ）で収集された形状データから制御量を特定する。工程ｃ）では、特定された制御量を適用することにより、リングアセンブリ３２２の近傍のシースの分布を制御する。これにより、エッジリングおよびカバーリングを含むリングアセンブリ３２２の交換頻度を削減することができ、プロセスのランニングコストを削減することができる。
また、上記した実施形態において、工程ａ）では、基板Ｗを搬送する搬送アーム１１１に設けられた距離センサ１１１ａを用いて、リングアセンブリ３２２の表面の複数の位置において、距離センサ１１１ａとリングアセンブリ３２２との間の距離が測定され、それぞれの位置で測定された距離が、それぞれの位置におけるリングアセンブリ３２２の高さの情報として形状データに含まれる。これにより、リングアセンブリ３２２の消耗の程度をより精度よく認識することができる。
また、上記した実施形態におけるエッチング制御方法は、工程ｄ）をさらに含む。工程ｄ）では、プラズマエッチングを実行する前の基板Ｗの膜厚分布と、プラズマエッチングが実行された後の基板Ｗの膜厚分布との差に基づいて、エッチングレートの分布を推定し、エッチングレートの分布から凹部のチルティングの角度が許容範囲内の角度であるか否かを判定する。これにより、搬送アーム１１１を駆動して距離センサ１１１ａによりリングアセンブリ３２２の形状データを収集する処理を減らすことができ、プロセスのランニングコストを削減することができる。
また、上記した実施形態におけるエッチング制御方法は、工程ｅ）をさらに含む。工程ｅ）では、工程ａ）によって形状データが収集され、工程ｂ）によって制御量が特定され、工程ｃ）によってリングアセンブリ３２２の近傍のシースの分布が制御された後、工程ｄ）によってチルティングの角度が許容範囲内の角度であると判定された場合、形状データと制御量を用いて関係モデルを更新する。これにより、基板Ｗに対するプラズマエッチングを実行した処理モジュール３０の特性に合わせて関係モデルが更新され、チルティングをより精度よく抑制することができる。
また、上記した実施形態におけるエッチング制御システムは、プラズマを用いて基板Ｗをエッチングする処理モジュール３０と、処理モジュール３０に基板Ｗを搬送する真空搬送モジュール１１と、制御装置２０とを備える。処理モジュール３０は、プラズマ処理チャンバ３１と、プラズマ処理チャンバ３１内に設けられ、基板Ｗが載せられる基板支持部３２と、基板Ｗが載せられる基板支持部３２上の領域を囲むように配置されたリングアセンブリ３２２と、リングアセンブリ３２２の近傍のシースの分布を制御する可変直流電圧源３２２０とを有する。真空搬送モジュール１１は、基板Ｗを搬送する搬送アーム１１１を有する搬送ロボット１１０と、搬送アーム１１１に設けられた距離センサ１１１ａとを有する。制御装置２０は、工程ａ）、工程ｂ）、および工程ｃ）を実行する。工程ａ）では、搬送アーム１１１および距離センサ１１１ａを制御し、リングアセンブリ３２２の表面の複数の位置において測定されたリングアセンブリ３２２の高さの情報を含む形状データを収集する。工程ｂ）では、予め収集された形状データと、プラズマエッチングにより基板Ｗに形成される凹部のチルティングの角度が許容範囲内の角度となるための可変直流電圧源３２２０の制御量との関係を示す関係モデルを用いて、工程ａ）で収集された形状データから制御量を特定する。工程ｃ）では、特定された制御量を可変直流電圧源３２２０に適用することにより、リングアセンブリ３２２の近傍のシースの分布を制御する。これにより、エッジリングおよびカバーリングを含むリングアセンブリ３２２の交換頻度を削減することができ、プロセスのランニングコストを削減することができる。
（第２の実施形態）
上記した第１の実施形態では、１つの処理モジュール３０において１つのレシピが実行されるが、第２の実施形態では、１つの処理モジュール３０において複数の異なるレシピが実行されうる。レシピが異なると、ＲＦ電力の周波数および大きさ、プラズマ処理チャンバ３１内の圧力等の処理条件が異なる場合がある。これらの処理条件が異なると、プラズマを用いたエッチングにおいて、リングアセンブリ３２２の近傍のシースの状態が異なる場合がある。そのため、変更前のレシピにおいてリングアセンブリ３２２に適用された制御量が、変更後のレシピにおいてもリングアセンブリ３２２に適用されることが妥当とは限らない。そのため、レシピが異なると、関係モデルも異なることになる。
そこで、本実施形態では、例えば図１０に示されるように、レシピ毎に関係モデルが予め準備されている。図１０は、モデルテーブル６１の一例を示す図である。モデルテーブル６１は、運用前に、予め作成されて記憶部２０ａ２に格納される。そして、レシピの変更があった場合、リングアセンブリ３２２の形状データが収集され、変更後のレシピに対応する関係モデルを用いて、収集された形状データに対応する制御量が改めて特定される。
［エッチング制御方法］
図１１は、第２の実施形態におけるエッチング制御方法の一例を示すフローチャートである。なお、以下に説明する点を除き、図１１において、図９と同じ符号を付した処理は、図９において説明された処理と同様であるため、説明を省略する。
ステップＳ１０１において基板Ｗに対するエッチング処理が実行された後、ステップＳ２００では、ゲートバルブＧ２が開かれ、搬送ロボット１１０によって基板Ｗが処理モジュール３０内から搬出され、ゲートバルブＧ２が閉じられる。そして、制御装置２０は、基板処理システム１のユーザ等からの指示に応じて、レシピを変更するか否かを判定する（Ｓ２００）。レシピを変更しない場合（Ｓ２００：Ｎｏ）、ステップＳ１０２に示された処理が実行される。
一方、レシピを変更する場合（Ｓ２００：Ｙｅｓ）、変更前のレシピに従ってエッチング処理が施された基板Ｗは、ロードロックモジュール１３および大気搬送モジュール１４を介してロードポート１５にセットされた容器内に収容される。そして、制御装置２０は、改めてリングアセンブリ３２２の形状データを取得する（Ｓ１０７）。そして、制御装置２０は、変更後のレシピに対応する関係モデルを用いて、取得された形状データに対応する制御量を特定する（Ｓ１０８）。
以上、第２の実施形態について説明した。上記したように、本実施形態における関係モデルは、レシピ毎に予め準備されている。また、工程ｂ）では、レシピが変更された場合、変更後のレシピに対応する関係モデルを用いて、工程ａ）で収集された形状データから制御量が特定される。これにより、レシピの変更があった場合でも、変更後のレシピに従ったエッチング処理においてチルティングを抑制することができる。
（第３の実施形態）
上記した第１の実施形態では、１つのレシピの実行において、関係モデルにより特定された制御量が、可変直流電圧源３２２０による直流電圧の変更が可能な範囲を超える場合、リングアセンブリ３２２が交換される。これに対し、本実施形態では、実行中のレシピに対応する関係モデルで特定された制御量が変更が可能な制御量の範囲を超える場合、他のレシピの関係モデルで特定された制御量が変更が可能な制御量の範囲内の値であるか否かが判定される。そして、他のレシピの関係モデルで特定された制御量が変更が可能な制御量の範囲内の値である場合、リングアセンブリ３２２を交換することなく、他のレシピが実行される。これにより、リングアセンブリ３２２の交換頻度を削減することができ、プロセスのランニングコストを削減することができる。なお、本実施形態においても、第２の実施形態と同様に、モデルテーブル６１（図１０参照）が、運用前に予め作成されて記憶部２０ａ２に格納されている。
［エッチング制御方法］
図１２は、第３の実施形態におけるエッチング制御方法の一例を示すフローチャートである。なお、以下に説明する点を除き、図１２において、図９と同じ符号を付した処理は、図９において説明された処理と同様であるため、説明を省略する。
ステップＳ１０９において、リングアセンブリ３２２の交換が必要であると判定された場合、制御装置２０は、記憶部２０ａ２を参照して、現在実行中のレシピの他に、実行可能な他のレシピが存在するか否かを判定する（Ｓ３００）。実行可能な他のレシピが存在しない場合（Ｓ３００：Ｎｏ）、リングアセンブリ３２２の交換が実施される（Ｓ１１１）。
一方、実行可能な他のレシピが存在する場合（Ｓ３００：Ｙｅｓ）、制御装置２０は、他のレシピに対応する関係モデルを用いて形状データに対応する制御量を特定する（Ｓ３０１）。そして、制御装置２０は、関係モデルにより特定された制御量が、変更が可能な制御量の範囲内の値であるか否かを判定することにより、リングアセンブリ３２２を交換せずにレシピの実行が可能か否かを判定する（Ｓ３０２）。
特定された制御量が、変更が可能な制御量の範囲内の値である場合、即ち、リングアセンブリ３２２を交換せずにレシピの実行が可能である場合（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）、制御装置２０は、実行中のレシピを、他のレシピに変更する（Ｓ３０３）。そして、ステップＳ１１０に示された処理が実行される。ステップＳ３００～Ｓ３０３の処理、および、ステップＳ３０３が実行された後のステップＳ１０１の処理は、工程ｆ）の一例である。
一方、特定された制御量が、変更が可能な制御量の範囲外の値である場合、即ち、レシピを実行するためにはリングアセンブリ３２２の交換が必要である場合（Ｓ３０２：Ｎｏ）、ステップＳ１１１に示された処理が実行される。
以上、第３の実施形態について説明した。上記したように、本実施形態におけるエッチング制御方法は、工程ｆ）をさらに含む。工程ｆ）では、工程ｂ）において特定された制御量が、予め定められた制御量の範囲を超える場合、他のレシピに対応する関係モデルの中で、予め定められた制御量の範囲内の制御量で凹部のチルティングの角度を許容範囲内の角度に維持できる制御量が特定できる他の関係モデルがあるならば、リングアセンブリ３２２を交換することなく、他の関係モデルによって特定された制御量を適用し、他の関係モデルに対応する他のレシピを実行する。これにより、リングアセンブリ３２２の交換頻度を削減することができ、プロセスのランニングコストを削減することができる。
［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
例えば、上記した各実施形態では、ステップＳ１０４において、エッチングレートの分布から基板Ｗに形成された凹部のチルティングの角度が許容範囲外の角度であると判定された後に、ステップＳ１０７においてリングアセンブリ３２２の形状データが収集される。しかし、開示の技術はこれに限られない。他の形態として、ステップＳ１０１において、基板Ｗが基板支持部３２に載せられる際、および、基板Ｗが基板支持部３２から取り出される際の少なくともいずれかにおいて、距離センサ１１１ａによってリングアセンブリ３２２の形状データが収集されてもよい。これにより、ステップＳ１０４において、凹部のチルティングの角度が許容範囲外の角度であると判定された場合に、既に収集されている形状データを用いてリングアセンブリ３２２に適用される制御量を特定することができる。そのため、ステップＳ１０７においてリングアセンブリ３２２の形状データを収集する処理が不要となり、プロセスのスループットを向上させることができる。
また、上記した各実施形態において、リングアセンブリ３２２の形状データを収集する際の搬送アーム１１１の軌道は、基板Ｗを処理モジュール３０内に搬入する際、または、基板Ｗを処理モジュール３０内から搬出する際の搬送アーム１１１の軌道と同一である。しかし、開示の技術はこれに限られない。他の形態として、リングアセンブリ３２２の径方向における複数の位置、および、リングアセンブリ３２２の周方向における複数の位置において、距離センサ１１１ａによって形状データが収集されるような軌道で搬送アーム１１１が動かされてもよい。例えば、制御装置２０は、リングアセンブリ３２２の周方向における異なる位置において、距離センサ１１１ａがリングアセンブリ３２２の径方向にリングアセンブリ３２２の上方を横切るように搬送アーム１１１を動かす。これにより、リングアセンブリ３２２の消耗の程度をより精度良く把握することができる。
また、上記した各実施形態では、関係モデルとして、重回帰モデルを例に説明したが、開示の技術はこれに限られず、関係モデルは重回帰モデル以外のモデルであってもよい。例えば、関係モデルは、ニューラルネットワークモデル等の機械学習モデルであってもよい。
また、上記した各実施形態では、基板Ｗのエッジ付近のシースを制御するための制御量として、リングアセンブリ３２２に印加される直流電圧の大きさを例に説明した。しかし、開示の技術はこれに限られず、基板Ｗのエッジ付近のシースを制御することができる制御量であれば、リングアセンブリ３２２に印加される直流電圧の大きさ以外の制御量であってもよい。基板Ｗのエッジ付近のシースを制御することができる制御量としては、例えば、リングアセンブリ３２２に印加されるＲＦ電力の大きさ、および、リングアセンブリ３２２を上方に持ち上げる場合のリングアセンブリ３２２の上昇量等が挙げられる。
また、上記した各実施形態では、搬送アーム１１１の下面に設けられた距離センサ１１１ａを用いてリングアセンブリ３２２の形状データが収集されたが、開示の技術はこれに限られない。他の形態として、距離センサ１１１ａは、プラズマ処理チャンバ３１内の部材に固定されていてもよい。この場合、距離センサ１１１ａは、例えばリングアセンブリ３２２の表面の複数の位置に向けて光を照射し、出射光と反射光との時間差に基づいてリングアセンブリ３２２までの距離を測定することにより、形状データを収集してもよい。
また、上記した各実施形態では、プラズマ源の一例として、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）を用いて処理を行う処理モジュール３０を説明したが、プラズマ源はこれに限られない。容量結合型プラズマ以外のプラズマ源としては、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、マイクロ波励起表面波プラズマ（ＳＷＰ）、電子サイクロトン共鳴プラズマ（ＥＣＰ）、およびヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ）等が挙げられる。
なお、今回開示された実施形態は全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。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
Ｇ ゲートバルブ
Ｗ 基板
１ 基板処理システム
１０ 装置本体
１１ 真空搬送モジュール
１１０ 搬送ロボット
１１１ 搬送アーム
１１１ａ 距離センサ
１２ 膜厚測定モジュール
１３ ロードロックモジュール
１４ 大気搬送モジュール
１４０ 搬送ロボット
１５ ロードポート
２０ 制御装置
２０ａ コンピュータ
２０ａ１ 処理部
２０ａ２ 記憶部
２０ａ３ 通信インターフェース
３０ 処理モジュール
３１ プラズマ処理チャンバ
３１ｅ ガス排出口
３１ｓ プラズマ処理空間
３２ 基板支持部
３２１ 本体部
３２１０ 基台
３２１１ 静電チャック
３２２ リングアセンブリ
３２２０ 可変直流電圧源
３２２１ 配線
３３ シャワーヘッド
３４ 排気システム
３５ ガス供給部
３５０ ガスソース
３５１ 流量制御器
３６ 電源
３６０ ＲＦ電源
３６１ ＤＣ電源
５０ シース領域
５１ 境界
５２ 荷電粒子
６０ 実測データ
６１ モデルテーブル

Claims (13)

  1. ａ） 基板が載せられるステージ上の領域を囲むように配置されたリングアセンブリの表面の複数の位置において測定された前記リングアセンブリの高さの情報を含む形状データを収集する工程と、
    ｂ） 予め収集された前記形状データと、プラズマエッチングにより前記基板に形成される凹部のチルティングの角度が許容範囲内の角度となるための前記リングアセンブリの近傍のシースの分布を制御可能な制御量との関係を示す関係モデルを用いて、前記工程ａ）で収集された前記形状データから前記制御量を特定する工程と、
    ｃ） 特定された前記制御量を適用することにより、前記リングアセンブリの近傍のシースの分布を制御する工程と
    を含むエッチング制御方法。
  2. 前記工程ａ）では、前記基板を搬送する搬送アームに設けられた距離センサを用いて、前記リングアセンブリの表面の複数の位置において、前記距離センサと前記リングアセンブリとの間の距離が測定され、それぞれの位置で測定された距離が、それぞれの位置における前記リングアセンブリの高さの情報として形状データに含まれる請求項１に記載のエッチング制御方法。
  3. 前記工程ａ）は、前記搬送アームによって前記基板が前記ステージに載せられる際、および、前記搬送アームによって前記基板が前記ステージから取り出される際の少なくともいずれかにおいて、前記搬送アームが前記リングアセンブリの近傍を通過する際に行われる請求項２に記載のエッチング制御方法。
  4. 前記工程ａ）では、前記リングアセンブリの径方向における複数の位置、および、前記リングアセンブリの周方向における複数の位置において、前記形状データが収集される請求項１から３のいずれか一項に記載のエッチング制御方法。
  5. ｄ） プラズマエッチングを実行する前の前記基板の膜厚分布と、プラズマエッチングが実行された後の前記基板の膜厚分布との差に基づいて、エッチングレートの分布を推定し、前記エッチングレートの分布から前記凹部のチルティングの角度が前記許容範囲内の角度であるか否かを判定する工程をさらに含み、
    前記工程ａ）から前記工程ｃ）は、前記工程ｄ）によってチルティングの角度が前記許容範囲を超える角度であると判定された場合に実行される請求項１から４のいずれか一項に記載のエッチング制御方法。
  6. ｅ） 前記工程ａ）によって前記形状データが収集され、前記工程ｂ）によって前記制御量が特定され、前記工程ｃ）によって前記リングアセンブリの近傍のシースの分布が制御された後、前記工程ｄ）によってチルティングの角度が前記許容範囲内の角度であると判定された場合、前記形状データと前記制御量を用いて前記関係モデルを更新する工程をさらに含む請求項５に記載のエッチング制御方法。
  7. 前記関係モデルは、レシピ毎に予め準備されており、
    前記工程ｂ）では、レシピが変更された場合、変更後のレシピに対応する前記関係モデルを用いて、前記工程ａ）で収集された前記形状データから前記制御量が特定される請求項１から６のいずれか一項に記載のエッチング制御方法。
  8. ｆ） 前記工程ｂ）において特定された前記制御量が、予め定められた制御量の範囲を超える場合、他のレシピに対応する前記関係モデルの中で、前記範囲内の制御量で前記凹部のチルティングの角度を許容範囲内の角度に維持できる前記制御量が特定できる他の関係モデルがあるならば、前記リングアセンブリを交換することなく、前記他の関係モデルによって特定された前記制御量を適用し、前記他の関係モデルに対応する前記他のレシピを実行する工程をさらに含む請求項７に記載のエッチング制御方法。
  9. 前記関係モデルは、重回帰モデルまたはニューラルネットワークモデルである請求項１から８のいずれか一項に記載のエッチング制御方法。
  10. 前記工程ａ）が実行される前に、前記リングアセンブリをクリーニングする工程をさらに含む請求項１から９のいずれか一項に記載のエッチング制御方法。
  11. 前記リングアセンブリは、基板が載せられる前記ステージの面の周囲に配置されるエッジリングと、前記エッジリングの周囲に配置されるカバーリングとを含む請求項１から１０のいずれか一項に記載のエッチング制御方法。
  12. 前記制御量は、前記リングアセンブリに印加される直流電圧の大きさ、前記リングアセンブリに印加されるＲＦ（Radio Frequency）電力の大きさ、または、前記リングアセンブリを駆動機構により上昇させる場合の上昇量である請求項１から１１のいずれか一項に記載のエッチング制御方法。
  13. プラズマを用いて基板をエッチングするプラズマエッチング装置と、
    前記プラズマエッチング装置に前記基板を搬送する搬送装置と、
    制御装置と
    を備え、
    前記プラズマエッチング装置は、
    チャンバと、
    前記チャンバ内に設けられ、前記基板が載せられるステージと、
    前記基板が載せられる前記ステージ上の領域を囲むように配置されたリングアセンブリと、
    前記リングアセンブリの近傍のシースの分布を制御するシース制御部と
    を有し、
    前記搬送装置は、
    前記基板を搬送する搬送アームと、
    前記搬送アームに設けられた距離センサと
    を有し、
    前記制御装置は、
    ａ） 前記搬送アームおよび前記距離センサを制御し、前記リングアセンブリの表面の複数の位置において測定された前記リングアセンブリの高さの情報を含む形状データを収集する工程と、
    ｂ） 予め収集された前記形状データと、プラズマエッチングにより前記基板に形成される凹部のチルティングの角度が許容範囲内の角度となるための前記シース制御部の制御量との関係を示す関係モデルを用いて、前記工程ａ）で収集された前記形状データから前記制御量を特定する工程と、
    ｃ） 特定された前記制御量を前記シース制御部に適用することにより、前記リングアセンブリの近傍のシースの分布を制御する工程と
    を実行するエッチング制御システム。
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