JP6966286B2 - プラズマ処理装置、フォーカスリングの昇降制御方法およびフォーカスリングの昇降制御プログラム - Google Patents

プラズマ処理装置、フォーカスリングの昇降制御方法およびフォーカスリングの昇降制御プログラム Download PDF

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Description

本発明の種々の側面及び実施形態は、プラズマ処理装置、フォーカスリングの昇降制御方法およびフォーカスリングの昇降制御プログラムに関するものである。
従来から、半導体ウェハ（以下「ウェハ」とも称する）などの被処理体に対してプラズマを用いて、エッチングなどのプラズマ処理を行うプラズマ処理装置が知られている。このプラズマ処理装置は、プラズマ処理を行っていると、チャンバー内のパーツが消耗する。例えば、プラズマの均一化を目的にウェハの外周部に設置されたフォーカスリングは、プラズマに近いこともあり、消耗速度が速い。フォーカスリングは、消耗度合いがウェハ上のプロセス結果に大きく影響がある。例えば、フォーカスリング上のプラズマシースとウェハ上のプラズマシースとの高さ位置にズレが生じると、ウェハの外周付近のエッチング特性が低下し、均一性などに影響する。
そこで、プラズマ処理装置では、フォーカスリングがある程度消耗するとフォーカスリングの交換が行われる（例えば、下記特許文献１参照）。また、ウェハとフォーカスリングの高さを常に一定に保つ様に、フォーカスリングを駆動機構により上昇させる技術が提案されている（例えば、下記特許文献２参照）。
特開２０１６−１４６４７２号公報 特開２００２−１７６０３０号公報
しかしながら、フォーカスリングの交換や、ウェハとフォーカスリングの高さを常に一定に保つ様に、フォーカスリングを駆動させた場合でも、ウェハごとに、エッチング特性にばらつきが発生する場合がある。
ウェハは、サイズが規格で定められているものの、規格内で直径や厚さなどの状態にバラつきがある場合がある。このため、プラズマ処理装置では、ウェハの状態のバラつきにより、ウェハごとに、エッチング特性にばらつきが発生する場合がある。特に、ウェハの周辺部は、ウェハの状態のバラつきによる影響を受けやすい。
開示するプラズマ処理装置は、１つの実施態様において、載置台と、昇降機構と、取得部と、算出部と、昇降制御部とを有する。載置台は、プラズマ処理の対象とされた被処理体を載置する。昇降機構は、被処理体の周囲に載置されたフォーカスリングを昇降させる。取得部は、被処理体の状態を測定した状態情報を取得する。算出部は、取得部により取得された状態情報により示される被処理体の状態に基づき、被処理体の上面と、フォーカスリングの上面との位置関係が予め定められた距離間隔になるフォーカスリングの高さを算出する。昇降制御部は、フォーカスリングが算出部により算出された高さとなるように昇降機構を制御する。
開示するプラズマ処理装置の１つの態様によれば、被処理体ごとのエッチング特性にばらつきを抑制できるという効果を奏する。
図１は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置の概略的な構成を示す概略断面図である。 図２は、第１の載置台及び第２の載置台の要部構成を示す概略断面図である。 図３は、第１の載置台及び第２の載置台を上方向から見た上面図である。 図４は、レーザ光の反射の系統を示す図である。 図５は、光の検出強度の分布の一例を示す図である。 図６は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置を制御する制御部の概略的な構成を示したブロック図である。 図７Ａは、理想的なプラズマシースの状態を模式的に示した図である。 図７Ｂは、フォーカスリングが消耗した際のプラズマシースの状態を模式的に示した図である。 図８Ａは、ホールのTiltingの一例を模式的に示した図である。 図８Ｂは、エッチングされるホールの角度θとフォーカスリングの厚さの関係の一例を示した図である。 図９は、ウェハの規格を示した図である。 図１０Ａは、ホールをエッチングした状態を模式的に示した図である。 図１０Ｂは、ホールをエッチングした状態を模式的に示した図である。 図１１Ａは、エッチングレートとフォーカスリングの厚さの関係の一例を示した図である。 図１１Ｂは、エッチングされるホールの角度θとフォーカスリングの厚さの関係の一例を示した図である。 図１２は、フォーカスリングの昇降制御処理のフローチャートである。 図１３は、第２の載置台を上昇させる流れの一例を説明する図である。 図１４は、第２実施形態に係るプラズマ処理装置を制御する制御部の概略的な構成を示したブロック図である。 図１５Ａは、ウェハの外径が小さい場合のプラズマシースの状態を模式的に示した図である。 図１５Ｂは、ウェハの外径が大きい場合のプラズマシースの状態を模式的に示した図である。 図１６は、エッチングされるホールの角度θとフォーカスリングの厚さの関係の一例を示した図である。
以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。また、本実施形態により開示する発明が限定されるものではない。各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
（第１実施形態）
［プラズマ処理装置の構成］
最初に、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０の概略的な構成を説明する。図１は、プラズマ処理装置の概略的な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１を有している。この処理容器１は、円筒状とされ、例えば表面に陽極酸化被膜が形成された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、被処理体（work-piece）であるウェハＷを水平に支持する第１の載置台２が収容されている。
第１の載置台２は、上下方向に底面を向けた略円柱状を呈しており、上側の底面がウェハＷの載置される載置面６ｄとされている。第１の載置台２の載置面６ｄは、ウェハＷと同程度のサイズとされている。第１の載置台２は、基台３と、静電チャック６とを含んでいる。
基台３は、導電性の金属、例えば表面に陽極酸化被膜が形成されたアルミニウム等で構成されている。基台３は、下部電極として機能する。基台３は、絶縁体の支持台４に支持されており、支持台４が処理容器１の底部に設置されている。
静電チャック６は、上面が平坦な円盤状とされ、当該上面がウェハＷの載置される載置面６ｄとされている。静電チャック６は、平面視において第１の載置台２の中央に設けられている。静電チャック６は、電極６ａ及び絶縁体６ｂを有している。電極６ａは、絶縁体６ｂの内部に設けられており、電極６ａには直流電源１２が接続されている。静電チャック６は、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ェハＷを吸着するように構成されている。また、静電チャック６は、絶縁体６ｂの内部にヒータ６ｃが設けられている。ヒータ６ｃは、不図示の給電機構を介して電力が供給され、ウェハＷの温度を制御する。
第１の載置台２は、外周面に沿って周囲に第２の載置台７が設けられている。第２の載置台７は、内径が第１の載置台２の外径よりも所定サイズ大きい円筒状に形成され、第１の載置台２と軸を同じとして配置されている。第２の載置台７は、上側の面が環状のフォーカスリング５の載置される載置面９ｄとされている。フォーカスリング５は、例えば単結晶シリコンで形成されており、第２の載置台７に載置される。
第２の載置台７は、基台８と、フォーカスリングヒータ９を含んでいる。基台８は、基台３と同様の導電性の金属、例えば表面に陽極酸化被膜が形成されたアルミニウム等で構成されている。基台３は、支持台４側となる下部が、上部よりも径方向に大きく、第２の載置台７の下部の位置まで平板状に形成されている。基台８は、基台３に支持されている。フォーカスリングヒータ９は、基台８に支持されている。フォーカスリングヒータ９は、上面が平坦な環状の形状とされ、当該上面がフォーカスリング５の載置される載置面９ｄとされている。フォーカスリングヒータ９は、ヒータ９ａ及び絶縁体９ｂを有している。ヒータ９ａは、絶縁体９ｂの内部に設けられ、絶縁体９ｂに内包されている。ヒータ９ａは、不図示の給電機構を介して電力が供給され、フォーカスリング５の温度を制御する。このように、ウェハＷの温度とフォーカスリング５の温度は、異なるヒータによって独立に制御される。
基台３には、ＲＦ（Radio Frequency）電力を供給する給電棒５０が接続されている。給電棒５０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、プラズマ発生用の電源であり、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第１の載置台２の基台３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）の電源であり、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第１の載置台２の基台３に供給されるように構成されている。
基台３の内部には、冷媒流路２ｄが形成されている。冷媒流路２ｄは、一方の端部に冷媒入口配管２ｂが接続され、他方の端部に冷媒出口配管２ｃが接続されている。また、基台８の内部には、冷媒流路７ｄが形成されている。冷媒流路７ｄは、一方の端部に冷媒入口配管７ｂが接続され、他方の端部に冷媒出口配管７ｃが接続されている。冷媒流路２ｄは、ウェハＷの下方に位置してウェハＷの熱を吸熱するように機能する。冷媒流路７ｄは、フォーカスリング５の下方に位置してフォーカスリング５の熱を吸熱するように機能する。プラズマ処理装置１０は、冷媒流路２ｄ及び冷媒流路７ｄの中に冷媒、例えば冷却水等をそれぞれ循環させることによって、第１の載置台２及び第２の載置台７の温度を個別に制御可能な構成とされている。なお、プラズマ処理装置１０は、ウェハＷやフォーカスリング５の裏面側に冷熱伝達用ガスを供給して温度を個別に制御可能な構成としてもよい。例えば、第１の載置台２等を貫通するように、ウェハ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が設けられてもよい。ガス供給管は、ガス供給源に接続されている。これらの構成によって、第１の載置台２の上面に静電チャック６によって吸着保持されたウェハＷを、所定の温度に制御する。
一方、第１の載置台２の上方には、第１の載置台２に平行に対面するように、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と第１の載置台２は、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能する。
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、例えば表面に陽極酸化被膜が形成されたアルミニウム等からなり、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の内部には、ガス拡散室１６ｃが設けられ、このガス拡散室１６ｃの下部に位置するように、本体部１６ａの底部には、多数のガス通流孔１６ｄが形成されている。また、上部天板１６ｂには、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。このガス導入口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処理ガス供給源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。そして、処理ガス供給源１５からプラズマエッチングのための処理ガスが、ガス供給配管１５ａを介してガス拡散室１６ｃに供給され、このガス拡散室１６ｃから、ガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介して処理容器１内にシャワー状に分散されて供給される。
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から高周波が第１の載置台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がオンとされ、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。
また、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が形成されており、この排気口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、ウェハ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のウェハ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、第１の載置台２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、着脱自在に構成されている。
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。この制御部１００は、例えば、コンピュータであり、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。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。
［第１の載置台及び第２の載置台の構成］
次に、図２を参照して、第１実施形態に係る第１の載置台２及び第２の載置台７の要部構成について説明する。図２は、第１の載置台及び第２の載置台の要部構成を示す概略断面図である。
第１の載置台２は、基台３と、静電チャック６とを含んでいる。静電チャック６は、絶縁層３０を介して基台３に接着されている。静電チャック６は、円板状を呈し、基台３と同軸となるように設けられている。静電チャック６は、絶縁体６ｂの内部に電極６ａが設けられている。静電チャック６の上面は、ウェハＷの載置される載置面６ｄとされている。静電チャック６の下端には、静電チャック６の径方向外側へ突出したフランジ部６ｅが形成されている。すなわち、静電チャック６は、側面の位置に応じて外径が異なる。
静電チャック６は、絶縁体６ｂの内部にヒータ６ｃが設けられている。また、基台３の内部には、冷媒流路２ｄが形成されている。冷媒流路２ｄおよびヒータ６ｃは、ウェハＷの温度を調整する温調機構として機能する。なお、ヒータ６ｃは、絶縁体６ｂの内部に存在しなくてもよい。例えば、ヒータ６ｃは、静電チャック６の裏面に貼り付けられてもよく、載置面６ｄと冷媒流路２ｄとの間に介在すればよい。また、ヒータ６ｃは、載置面６ｄの領域全面に１つ設けてもよく、載置面６ｄを分割した領域毎に個別に設けてもよい。すなわち、ヒータ６ｃは、載置面６ｄを分割した領域毎に個別に複数設けてもよい。例えば、ヒータ６ｃは、第１の載置台２の載置面６ｄを中心からの距離に応じて複数の領域に分け、各領域で第１の載置台２の中心を囲むよう環状に延在させてもよい。もしくは、中心領域を加熱するヒータと、中心領域の外側を囲むように環状に延在するヒータとを含んでもよい。また、載置面６ｄの中心を囲むよう環状に延在させた領域を、中心からの方向に応じて複数の領域に分け、各領域にヒータ６ｃを設けてもよい。
図３は、第１の載置台及び第２の載置台を上方向から見た上面図である。図３には、円板状に第１の載置台２の載置面６ｄが示されている。載置面６ｄは、中心からの距離及び方向に応じて複数の領域ＨＴ１に分けられており、各領域ＨＴ１に個別にヒータ６ｃが設けられている。これにより、プラズマ処理装置１０は、ウェハＷの温度を、領域ＨＴ１毎に、制御できる。
図２に戻る。第２の載置台７は、基台８と、フォーカスリングヒータ９を含んでいる。基台８は、基台３に支持されている。フォーカスリングヒータ９は、絶縁体９ｂの内部にヒータ９ａが設けられている。また、基台８の内部には、冷媒流路７ｄが形成されている。冷媒流路７ｄおよびヒータ９ａは、フォーカスリング５の温度を調整する温調機構として機能する。フォーカスリングヒータ９は、絶縁層４９を介して基台８に接着されている。フォーカスリングヒータ９の上面は、フォーカスリング５の載置される載置面９ｄとされている。なお、フォーカスリングヒータ９の上面には、熱伝導性の高いシート部材などを設けてもよい。
フォーカスリング５は、円環状の部材であって、第２の載置台７と同軸となるように設けられている。フォーカスリング５の内側側面には、径方向内側へ突出した凸部５ａが形成されている。すなわち、フォーカスリング５は、内側側面の位置に応じて内径が異なる。例えば、凸部５ａが形成されていない箇所の内径は、ウェハＷの外径及び静電チャック６のフランジ部６ｅの外径よりも大きい。一方、凸部５ａが形成された箇所の内径は、静電チャック６のフランジ部６ｅの外径よりも小さく、かつ、静電チャック６のフランジ部６ｅが形成されていない箇所の外径よりも大きい。
フォーカスリング５は、凸部５ａが静電チャック６のフランジ部６ｅの上面と離間し、かつ、静電チャック６の側面からも離間した状態となるように第２の載置台７に配置される。すなわち、フォーカスリング５の凸部５ａの下面と静電チャック６のフランジ部６ｅの上面との間には、隙間が形成されている。また、フォーカスリング５の凸部５ａの側面と静電チャック６のフランジ部６ｅが形成されていない側面との間には、隙間が形成されている。そして、フォーカスリング５の凸部５ａは、第１の載置台２の基台３と第２の載置台７の基台８との間の隙間３４の上方に位置する。すなわち、載置面６ｄと直交する方向からみて、凸部５ａは、隙間３４と重なる位置に存在し該隙間３４を覆っている。これにより、プラズマが、隙間３４へ進入することを抑制できる。
ヒータ９ａは、基台８と同軸な環状を呈している。ヒータ９ａは、載置面９ｄの領域全面に１つ設けてもよく、載置面９ｄを分割した領域毎に個別に設けてもよい。すなわち、ヒータ９ａは、載置面９ｄを分割した領域毎に個別に複数設けてもよい。例えば、ヒータ９ａは、第２の載置台７の載置面９ｄを第２の載置台７の中心からの方向に応じて複数の領域に分け、各領域にヒータ９ａを設けてもよい。例えば、図３には、円板状に第１の載置台２の載置面６ｄの周囲に、第２の載置台７の載置面９ｄが示されている。載置面９ｄは、中心からの方向に応じて複数の領域ＨＴ２に分けられており、各領域ＨＴ２に個別にヒータ９ａが設けられている。これにより、プラズマ処理装置１０は、フォーカスリング５の温度を、領域ＨＴ２毎に、制御できる。
図２に戻る。プラズマ処理装置１０は、フォーカスリング５の上面の高さを測定する測定部１１０が設けられている。本実施形態では、レーザ光の干渉により距離を測定する光干渉計として測定部１１０を構成している。測定部１１０は、光射出部１１０ａと、光ファイバ１１０ｂとを有する。第１の載置台２は、第２の載置台７の下部に、光射出部１１０ａが設けられている。光射出部１１０ａの上部には、真空を遮断するための石英窓１１１が設けけられている。また、第１の載置台２と第２の載置台７の間には、真空を遮断するためのオーリング（O-Ring）１１２が設けられている。また、第２の載置台７には、測定部１１０が設けられた位置に対応して、上面まで貫通する貫通穴１１３が形成されている。なお、貫通穴１１３には、レーザ光を透過する部材が設けられていてもよい。
光射出部１１０ａは、光ファイバ１１０ｂにより測定制御ユニット１１４と接続されている。測定制御ユニット１１４は、光源を内蔵し、測定用のレーザ光を発生させる。測定制御ユニット１１４で発生したレーザ光は、光ファイバ１１０ｂを介して光射出部１１０ａから出射される。光射出部１１０ａから出射されたレーザ光は、石英窓１１１やフォーカスリング５で一部が反射し、反射したレーザ光が光射出部１１０ａに入射する。
図４は、レーザ光の反射の系統を示す図である。石英窓１１１は、光射出部１１０ａ側の面に反射防止処理が施されており、レーザ光の反射が小さくされている。光射出部１１０ａから出射されたレーザ光は、図４に示すように、主に、石英窓１１１の上面、フォーカスリング５の下面およびフォーカスリング５の上面で、それぞれ一部が反射し、光射出部１１０ａに入射する。
光射出部１１０ａに入射した光は、光ファイバ１１０ｂを介して測定制御ユニット１１４へ導かれる。測定制御ユニット１１４は、分光器等を内蔵し、反射したレーザ光の干渉状態に基づいて、距離を測定する。例えば、測定制御ユニット１１４では、入射したレーザ光の干渉状態に基づいて、反射面間の相互距離の差毎に、光の強度を検出する。
図５は、光の検出強度の分布の一例を示す図である。測定制御ユニット１１４では、反射面間の相互距離を光路長として、光の強度を検出する。図５のグラフの横軸は、光路長による相互距離を表している。横軸の０は、全ての相互距離の起点を表す。図５のグラフの縦軸は、検出される光の強度を表している。光干渉計は、反射した光の干渉状態から相互距離を測定する。反射では、相互距離の光路を往復で２回通過する。このため、光路長は、相互距離×２×屈折率として測定される。例えば、石英窓１１１の厚さをＸ１とし、石英の屈折率を３．６とした場合、石英窓１１１の下面を基準とした場合の石英窓１１１の上面までの光路長は、Ｘ１×２×３．６＝７．２Ｘ１となる。図５の例では、石英窓１１１上面で反射した光は、光路長が７．２Ｘ１に強度のピークがあるものとして検出される。また、貫通穴１１３の厚さをＸ２とし、貫通穴１１３内を空気として屈折率を１．０とした場合、石英窓１１１の上面を基準とした場合のフォーカスリング５の下面までの光路長は、Ｘ２×２×１．０＝２Ｘ２となる。図５の例では、フォーカスリング５の下面で反射した光は、光路長が２Ｘ２に強度のピークがあるものとして検出される。また、フォーカスリング５の厚さをＸ３とし、フォーカスリング５をシリコンとして屈折率を１．５とした場合、フォーカスリング５の下面を基準とした場合のフォーカスリング５の上面までの光路長は、Ｘ３×２×１．５＝３Ｘ３となる。図５の例では、フォーカスリング５の上面で反射した光は、光路長が３Ｘ３に強度のピークがあるものとして検出される。
新品のフォーカスリング５は、厚さや材料が定まっている。測定制御ユニット１１４には、新品のフォーカスリング５の厚さや材料の屈折率が登録される。測定制御ユニット１１４は、新品のフォーカスリング５の厚さや材料の屈折率に対応する光路長を算出し、算出した光路長付近で強度がピークとなる光のピークの位置から、フォーカスリング５の厚さを測定する。例えば、測定制御ユニット１１４は、光路長が３Ｘ３の近傍で強度がピークとなる光のピークの位置から、フォーカスリング５の厚さを測定する。測定制御ユニット１１４は、フォーカスリング５の上面までの反射面間の相互距離を全て加算して、フォーカスリング５の上面の高さを測定する。測定制御ユニット１１４は、測定結果を、制御部１００へ出力する。なお、測定制御ユニット１１４は、フォーカスリング５の厚さを測定結果として、制御部１００へ出力してもよい。また、フォーカスリング５の厚さは、制御部１００で測定してもよい。例えば、測定制御ユニット１１４には、検出強度がピークとなる光路長をそれぞれ測定し、測定結果を制御部１００へ出力する。制御部１００には、新品のフォーカスリング５の厚さや材料の屈折率が登録される。制御部１００には、新品のフォーカスリング５の厚さや材料の屈折率に対応する光路長を算出し、算出した光路長付近で強度がピークとなる光のピークの位置から、フォーカスリング５の厚さを測定してもよい。
図２に戻る。第１の載置台２には、第２の載置台７を昇降させる昇降機構１２０が設けられている。例えば、第１の載置台２には、第２の載置台７の下部となる位置に、昇降機構１２０が設けられている。昇降機構１２０は、アクチュエータを内蔵し、アクチュエータの駆動力によりロッド１２０ａを伸縮させて第２の載置台７を昇降させる。昇降機構１２０は、モータの駆動力をギヤー等で変換してロッド１２０ａを伸縮させる駆動力を得るものであってもよく、油圧等によってロッド１２０ａを伸縮させる駆動力を得るものであってもよい。
第２の載置台７は、上昇させても影響が生じないように構成されている。例えば、冷媒流路７ｄは、フレキシブルな配管、あるいは、第２の載置台７が昇降しても冷媒を供給可能な機構が構成されている。ヒータ９ａに電力を供給する配線は、フレキシブルな配線、あるいは、第２の載置台７が昇降しても電気的に導通する機構が構成されている。
また、第１の載置台２は、第２の載置台７と電気的に導通する導通部１３０が設けられている。導通部１３０は、昇降機構１２０により第２の載置台７を昇降させても第１の載置台２と第２の載置台７とを電気的に導通するように構成されている。例えば、導通部１３０は、フレキシブルな配線、あるいは、第２の載置台７が昇降しても導体が基台８と接触して電気的に導通する機構が構成されている。導通部１３０は、第２の載置台７と第１の載置台２との電気的な特性が同等となるように設けられている。例えば、導通部１３０は、第１の載置台２の周面に複数設けられている。第１の載置台２に供給されるＲＦ電力は、導通部１３０を介して第２の載置台７にも供給される。なお、導通部１３０は、第１の載置台２の上面と第２の載置台７の下面の間に設けてもよい。
測定部１１０および昇降機構１２０は、フォーカスリング５の周方向に複数の位置に設けられている。本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、測定部１１０および昇降機構１２０が３組設けられている。例えば、第２の載置台７には、測定部１１０および昇降機構１２０を組みとして、第２の載置台７の円周方向に均等な間隔で配置されている。図３には、測定部１１０および昇降機構１２０の配置位置が示されている。測定部１１０および昇降機構１２０は、第２の載置台７の円周方向に対して、１２０度の角度毎に、同様の位置に設けられている。なお、測定部１１０および昇降機構１２０は、第２の載置台７に対して、４組以上設けてもよい。また、測定部１１０および昇降機構１２０は、第２の載置台７の円周方向に対して離して配置してもよい。
測定制御ユニット１１４は、各測定部１１０の位置でのフォーカスリング５の厚さを測定し、測定結果を制御部１００へ出力する。
［制御部の構成］
次に、制御部１００について詳細に説明する。図６は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置を制御する制御部の概略的な構成を示したブロック図である。制御部１００は、通信インターフェース１６０と、プロセスコントローラ１６１と、ユーザインターフェース１６２と、記憶部１６３とが設けられている。
通信インターフェース１６０は、ネットワークを介して他の装置と通信可能とされ、他の装置と各種のデータを送受信する。
プロセスコントローラ１６１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えプラズマ処理装置１０の各部を制御する。
ユーザインターフェース１６２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の稼動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１６３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１６１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）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。例えば、記憶部１６３には、状態情報１６３ａが格納されている。なお、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読み取り可能なコンピュータ記録媒体（例えば、ハードディスク、ＤＶＤなどの光ディスク、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したり、或いは、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利用したりすることも可能である。
状態情報１６３ａは、プラズマ処理の対象とされたウェハＷの状態が記憶されたデータである。例えば、状態情報１６３ａには、ウェハＷの周方向の複数の位置で測定したウェハＷの厚さの値が記憶されている。ウェハＷは、プラズマ処理装置１０へ搬送される搬送系において、プラズマ処理装置１０よりも前の装置で状態が測定される。例えば、ウェハＷは、プラズマ処理装置１０よりも前に、アライメント装置を通過する。アライメント装置は、水平な回転ステージが設けられ、ウェハＷ等の回転位置の調整など各種のアライメントの調整が可能とされている。アライメント装置は、ウェハＷの周方向の複数の位置でのウェハＷの厚さや外径などの状態を測定する。状態を測定する位置は、ウェハＷを第１の載置台２に載置した場合に測定部１１０および昇降機構１２０の配置位置に対応する位置とする。ウェハＷの周方向の各位置の厚さや外径などの状態を記憶した状態情報は、ネットワークを介して状態情報１６３ａとして記憶部１６３に格納される。
プロセスコントローラ１６１は、プログラムやデータを格納するための内部メモリを有し、記憶部１６３に記憶された制御プログラムを読み出し、読み出した制御プログラムの処理を実行する。プロセスコントローラ１６１は、制御プログラムが動作することにより各種の処理部として機能する。例えば、プロセスコントローラ１６１は、取得部１６１ａと、算出部１６１ｂと、昇降制御部１６１ｃの機能を有する。なお、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、プロセスコントローラ１６１が、取得部１６１ａ、算出部１６１ｂ及び昇降制御部１６１ｃの機能を有する場合を例に説明するが、取得部１６１ａ、算出部１６１ｂ及び昇降制御部１６１ｃの機能を複数のコントローラで分散して実現してもよい。
ところで、プラズマ処理装置１０では、プラズマ処理を行っていると、フォーカスリング５が消耗してフォーカスリング５の厚さが薄くなる。フォーカスリング５の厚さが薄くなると、フォーカスリング５上のプラズマシースとウェハＷ上のプラズマシースとの高さ位置にズレが生じ、エッチング特性が変化する。
図７Ａは、理想的なプラズマシースの状態を模式的に示した図である。例えば、図７Ａに示すように、プラズマシース（Sheath）の高さが、フォーカスリング５上と、ウェハＷ上で揃っている場合、ウェハＷに対して、イオンのプラスの電荷が垂直に入射する。
一方、フォーカスリング５が消耗すると、エッチング特性が変化する。図７Ｂは、フォーカスリングが消耗した際のプラズマシースの状態を模式的に示した図である。図７Ｂに示すように、プラズマシース（Sheath）の高さが、フォーカスリング５上でウェハＷ上よりも低下した場合、ウェハＷの周辺部でプラズマシースが傾き、ウェハＷの周辺部でウェハＷに対して、イオンのプラスの電荷が斜めに入射する。このようにイオンのプラスの電荷の入射角が変化することで、エッチング特性が変化する。例えば、エッチングされるホールにTiltingといった形状異常が発生する。Tiltingとは、ホールが斜めにエッチングされる異常である。
図８Ａは、ホールのTiltingの一例を模式的に示した図である。図８Ａには、ウェハＷの酸化膜にエッチングしたホール１７０の断面形状が示されている。ホール１７０は、ウェハＷの垂直方向に対して角度θで斜めにエッチングされている。角度θが０°ではない場合、ホール１７０にTiltingが発生している。例えば、プラズマ処理装置１０では、第２の載置台７の高さを一定とした場合、フォーカスリング５の厚さによって、エッチングされるホールの角度θが変化する。図８Ｂは、エッチングされるホールの角度θとフォーカスリングの厚さの関係の一例を示した図である。図８Ｂは、例えば、第２の載置台７の高さを一定としてフォーカスリング５の厚さを変えてエッチングを行ってホールの角度θ（Tilting角θ）を測定したものである。図８Ｂには、フォーカスリング５の厚さに対するTilting角θが示されている。図８Ｂの例では、フォーカスリング５の厚さが１．７５ｍｍ付近から増加すると、Tilting角θがマイナスに増加している。また、フォーカスリング５の厚さが１．７５ｍｍ付近から減少すると、Tilting角θがプラスに増加する。例えば、Tilting角θが−０．０５［ｄｅｇ］≦θ≦＋０．０５［ｄｅｇ］の範囲で、ホールをエッチングする場合、フォーカスリング５は、厚さを図８Ｂの使用可能範囲Ｔ１内とする必要がある。
ところで、フォーカスリング５の厚さが同じであって、ウェハＷごとに、エッチング特性にばらつきが発生する場合がある。例えば、図８Ｂには、符号１８０に示すように、フォーカスリング５の厚さが２．１ｍｍでTilting角θが２つプロットされている。この２つのTilting角θは、異なる２つのウェハＷに対してそれぞれホールをエッチングして測定したものである。符号１８０に示す２つのTilting角θには、０．００８［ｄｅｇ］の差がある。
ウェハＷは、サイズが規格で定められているものの、一定の誤差が許容されている。図９は、ウェハの規格を示した図である。図９には、ＪＥＩＴＡ（Japan Electronics and Information Technology Industries Association）と、ＳＥＭＩの規格についてのウェハサイズごとの直径、厚さの範囲が示されている。このように、ウェハＷは、ウェハサイズごとに、標準的な直径、厚さが規格値として定められており、規格値として一定の誤差が許容されている。このため、ウェハＷは、規格内である場合でも、直径、厚さなどの状態に誤差がある。ウェハＷの状態に誤差がある場合、ウェハＷごとに、エッチングされるホールの角度θに差が発生する場合がある。
図１０Ａは、ホールをエッチングした状態を模式的に示した図である。図１０Ａは、ウェハＷの酸化膜にホール１７０が垂直にエッチングされた理想的な状態を示している。図１０Ａの（Ａ）は、酸化膜にエッチングしたホール１７０の断面形状を示している。図１０Ａの（Ｂ）は、エッチングされたホール１７０を上側から見た場合のホール１７０の酸化膜の上面での位置（Ｔｏｐ）と、ホール１７０の底での位置（Ｂｏｔｔｏｍ）とが示されている。ホール１７０が理想的な状態でエッチングされた場合、図１０Ａの（Ｂ）に示すように、ホール１７０の上面での位置とホール１７０の底での位置とが合う。
図１０Ｂは、ホールをエッチングした状態を模式的に示した図である。図１０Ｂは、酸化膜にホール１７０が角度θで斜めにエッチングされた状態を示している。図１０Ｂの（Ａ）は、酸化膜にエッチングしたホール１７０の断面形状を示している。図１０Ｂの（Ｂ）は、エッチングされたホール１７０を上側から見た場合のホール１７０の酸化膜の上面での位置（Ｔｏｐ）と、ホール１７０の底での位置（Ｂｏｔｔｏｍ）とが示されている。ホール１７０が斜めにエッチングされた場合、図１０Ｂの（Ｂ）に示すように、ホール１７０の上面での位置とホールの底での位置とに位置ズレが発生する。
近年、プラズマ処理装置１０は、アスペクト比の高いホールのエッチングが求められている。例えば、三次元構造を有するＮＡＮＤ型フラッシュメモリの製造では、エッチングするホールのアスペクト比が高くなっている。しかし、エッチングするホールのアスペクト比が高くなると、ホールの角度θによる位置ズレが大きくなる。
図１０Ｂの（Ｃ）、（Ｄ）には、より厚い酸化膜に、アスペクト比の高いホールが角度θで斜めにエッチングされた状態が示されている。図１０Ｂの（Ｃ）は、酸化膜にエッチングしたホール１７０の断面形状を示している。図１０Ｂの（Ｄ）は、エッチングされたホール１７０を上側から見た場合のホール１７０の酸化膜の上面での位置（Ｔｏｐ）と、ホール１７０の底での位置（Ｂｏｔｔｏｍ）とが示されている。ホールのアスペクト比が高くなると、図１０Ｂの（Ｄ）に示すように、ホール１７０の上面での位置とホール１７０の底での位置とのずれ量が大きくなる。
このように、プラズマ処理装置１０は、エッチングするホールが深くなり、ホールのアスペクト比が高くなるほど、ウェハＷの状態のバラつきによる影響によるエッチング特性の変化が大きくなる。特に、ウェハＷの周辺部は、ウェハＷの状態のバラつきによる影響を受けやすい。
図１１Ａは、エッチングレートとフォーカスリングの厚さの関係の一例を示した図である。図１１Ａは、例えば、第２の載置台７の高さを一定として、フォーカスリング５の厚さを変えてウェハＷにエッチングを行ってエッチングレートを測定したものである。ウェハＷのウェハサイズは、１２インチ（直径３００ｍｍ）とする。図１１Ａには、フォーカスリング５の厚さごとに、ウェハＷの中心からの距離によるエッチングレートの変化が示されている。エッチングレートは、ウェハＷの中心を１として規格している。図１１Ａに示すように、エッチングレートは、ウェハＷの中心からの距離が１３５ｍｍ以上となるウェハＷの周辺部で、フォーカスリング５の厚さの変化に対する変化が大きくなる。
図１１Ｂは、エッチングされるホールの角度θとフォーカスリングの厚さの関係の一例を示した図である。図１１Ｂは、例えば、第２の載置台７の高さを一定としてフォーカスリング５の厚さを変えてエッチングを行ってホールの角度θ（Tilting角θ）を測定したものである。図１１Ｂには、フォーカスリング５の厚さごとに、ウェハＷの中心から１３５ｍｍの位置でのホールの角度θの変化が示されている。図１１Ｂに示すように、Tilting角θは、ウェハＷの周辺部で、フォーカスリング５の厚さの変化に対する変化が大きくなる。
そこで、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、プラズマ処理の対象とされたウェハＷの状態に応じて、昇降機構１２０の制御を行う。
図６に戻る。取得部１６１ａは、プラズマ処理の対象とされたウェハＷの状態情報１６３ａを取得する。例えば、取得部１６１ａは、プラズマ処理の対象とされたウェハＷの状態情報１６３ａを記憶部１６３から読み出して取得する。状態情報１６３ａには、測定部１１０および昇降機構１２０の配置位置に対応したウェハＷの周方向の各位置でのウェハＷの厚さのデータが含まれている。なお、本実施形態では、状態情報１６３ａを記憶部１６３に予め格納してあるものとしたが、状態情報１６３ａが他の装置に記憶されている場合、取得部１６１ａは、ネットワークを介して状態情報１６３ａを取得してもよい。
また、取得部１６１ａは、測定制御ユニット１１４を制御して、各測定部１１０によりフォーカスリング５の周方向に複数の位置で、フォーカスリング５の上面の高さをそれぞれ測定し、フォーカスリング５の上面の高さのデータを取得する。フォーカスリング５の高さの測定は、処理容器１内の温度がプラズマ処理を行う温度に安定したタイミングであることが好ましい。また、フォーカスリング５の高さの測定は、１枚のウェハＷに対するエッチング処理中に周期的に複数回行ってもよく、１枚のウェハＷごとに１回行ってもよい。
算出部１６１ｂは、取得部１６１ａにより取得された状態情報１６３ａにより示されるウェハＷの状態および測定部１１０により測定されたフォーカスリング５の上面の高さに基づき、位置関係が予め定められた距離間隔になるフォーカスリング５の高さを算出する。例えば、算出部１６１ｂは、ウェハＷの周方向の各位置でのウェハＷの厚さのデータから、周方向の各位置について、ウェハＷの厚さの規格値に対するウェハＷの厚さの誤差を算出する。例えば、ウェハサイズが１２インチのウェハＷである場合、算出部１６１ｂは、厚さの規格値（０．７７５ｍｍ）を基準として、ウェハＷの厚さの誤差を算出する。例えば、実際のウェハＷの厚さが０．７８０ｍｍである場合、算出部１６１ｂは、厚さの規格値（０．７７５ｍｍ）を基準として、ウェハＷの厚さの誤差を０．００５ｍｍと算出する。そして、算出部１６１ｂは、周方向の各位置について、ウェハＷの上面と、フォーカスリング５の上面との位置関係が予め定められた距離間隔になるフォーカスリング５の高さを算出する。例えば、実験等を行って、エッチングしたホールの角度θが、所定の許容範囲以内となるウェハＷの上面と、フォーカスリング５の上面との位置関係の条件を予め求めておく。ウェハＷの上面とフォーカスリング５の上面との位置関係の条件は、条件情報として記憶部１６３に格納しておいてもよい。そして、算出部１６１ｂは、条件情報から位置関係の条件を読み出してもよい。また、ウェハＷの上面とフォーカスリング５の上面との位置関係の条件は、エッチングに使用する処理ガスやウェハＷの材質などのエッチング条件ごとに定めて条件情報に記憶させておいてもよい。そして、算出部１６１ｂは、実施するエッチング条件に対応する位置関係の条件を条件情報から読み出してもよい。本実施形態では、ウェハＷの上面と、フォーカスリング５の上面の高さが同じである場合、エッチングしたホールの角度θが許容範囲以内となるものとする。この場合、算出部１６１ｂは、フォーカスリング５の高さと、フォーカスリング５の上面の高さが同じとなるフォーカスリング５の高さを算出する。例えば、プラズマ処理装置１０は、フォーカスリング５が新品であり、かつ、ウェハＷの厚さが規格値である場合、第１の載置台２に載置されたウェハＷの上面と、第２の載置台７に載置されたフォーカスリング５の上面の高さとが、同じとなるように第２の載置台７の標準の高さが設計されているものとする。この場合、算出部１６１ｂは、第２の載置台７の標準の高さに対してウェハＷの厚さの誤差だけ変更した高さを算出する。例えば、ウェハＷの厚さの誤差が０．００５ｍｍである場合、算出部１６１ｂは、第２の載置台７の標準の高さに対して、０．００５ｍｍを加算した値を算出する。算出部１６１ｂは、測定部１１０および昇降機構１２０の配置位置に対応するウェハＷの周方向の各位置について、それぞれウェハＷの上面と、フォーカスリング５の上面との位置関係が予め定められた距離間隔になる第２の載置台７の高さを算出する。
昇降制御部１６１ｃは、各昇降機構１２０を制御して、算出部１６１ｂにより算出された高さに第２の載置台７を昇降させて、フォーカスリング５を昇降させる。例えば、昇降制御部１６１ｃは、各昇降機構１２０を、当該昇降機構１２０の配置位置に対応して、算出部１６１ｂにより算出された第２の載置台７の高さに昇降させる。
これにより、プラズマ処理装置１０では、ウェハＷの上面とフォーカスリング５の上面の高さが同じとなり、ウェハＷごとのエッチング特性にばらつきを抑制できる。
次に、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０を用いたフォーカスリングの昇降制御処理について説明する。図１２は、フォーカスリングの昇降制御処理のフローチャートである。このフォーカスリングの昇降制御処理は、所定のタイミング、例えば、ウェハＷが第１の載置台２に載置された後、処理容器１内の温度がプラズマ処理を行う温度に安定したタイミングで実行される。なお、ウェハＷが第１の載置台２に載置されたタイミングで実行してもよい。
図１２に示すように、取得部１６１ａは、プラズマ処理の対象とされたウェハＷの状態情報１６３ａを取得する（ステップＳ１０）。取得部１６１ａは、測定制御ユニット１１４を制御して、各測定部１１０によりフォーカスリング５の周方向に複数の位置で、フォーカスリング５の上面の高さをそれぞれ測定し、フォーカスリング５の上面の高さのデータを取得する（ステップＳ１１）。
算出部１６１ｂは、取得された状態情報１６３ａにより示されるウェハＷの状態および測定されたフォーカスリング５の上面の高さに基づき、位置関係が予め定められた距離間隔になるフォーカスリング５の高さを算出する（ステップＳ１２）。
昇降制御部１６１ｃは、各昇降機構１２０を、当該昇降機構１２０の配置位置に対応して、算出部１６１ｂにより算出された第２の載置台７の高さとなるように昇降させ（ステップＳ１３）、処理を終了する。
次に、具体的な一例を説明する。図１３は、第２の載置台を上昇させる流れの一例を説明する図である。
例えば、図１３の（Ａ）に示すように、第１の載置台２に載置されたウェハＷは、厚さの誤差が０．００５ｍｍあり、ウェハＷの上面がフォーカスリング５の上面に対して０．００５ｍｍ高いものとする。この場合、プラズマ処理装置１０では、図１３の（Ｂ）に示すように、第２の載置台７を０．００５ｍｍ上昇させる。これにより、ウェハＷの上面とフォーカスリング５の上面を同じ高さにすることができる。
フォーカスリング５の消耗量は、第２の載置台７の円周方向で偏りが生じる場合がある。プラズマ処理装置１０は、図３のように測定部１１０および昇降機構１２０を３組以上配置して、配置箇所ごとにフォーカスリング５の消耗量を特定し、消耗量に応じて、昇降機構１２０を制御して第２の載置台７を上昇させる。これにより、プラズマ処理装置１０は、ウェハＷの上面に対するフォーカスリング５の上面の位置を円周方向で揃えることができる。これにより、プラズマ処理装置１０は、エッチング特性の円周方向での均一性を維持することが可能となる。
以上のように、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、第１の載置台２と、昇降機構１２０と、取得部１６１ａと、算出部１６１ｂと、昇降制御部１６１ｃとを有する。第１の載置台２は、プラズマ処理の対象とされたウェハＷを載置する。昇降機構１２０は、ウェハＷの周囲に載置されたフォーカスリング５を昇降させる。取得部１６１ａは、ウェハＷの状態を測定した状態情報１６３ａを取得する。算出部１６１ｂは、取得された状態情報１６３ａにより示されるウェハＷの状態に基づき、ウェハＷの上面と、フォーカスリング５の上面との位置関係が予め定められた距離間隔になるフォーカスリング５の高さを算出する。昇降制御部１６１ｃは、フォーカスリング５が算出された高さとなるように昇降機構１２０を制御する。これにより、プラズマ処理装置１０は、ウェハＷごとのエッチング特性にばらつきを抑制できる。特に、ウェハＷの状態のばらつきの影響を受けやすいウェハＷの周辺部についても、プラズマ処理装置１０は、ウェハＷごとのエッチング特性にばらつきを抑制できる。また、プラズマ処理装置１０は、アスペクト比の高いホールをエッチングする場合でも、ウェハＷごとに、ホールの上面での位置とホールの底での位置とのずれ量を小さく抑えてエッチングできる。
また、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、ウェハＷの状態を、ウェハＷの厚さとする。これにより、プラズマ処理装置１０は、ウェハＷごとに厚さに誤差がある場合でも、ウェハＷごとのエッチング特性にばらつきを抑制できる。
また、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、測定部１１０をさらに有する。測定部１１０は、フォーカスリング５の上面の高さを測定する。算出部１６１ｂは、ウェハＷの状態および測定されたフォーカスリング５の上面の高さに基づき、位置関係が予め定められた距離間隔になるフォーカスリング５の高さを算出する。これにより、プラズマ処理装置１０は、消耗等によってフォーカスリング５の上面の高さが変わる場合でも、ウェハＷの上面と、フォーカスリング５の上面との位置関係を予め定められた距離間隔に精度よく合わせることができ、エッチング特性にばらつきを抑制できる。
また、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、昇降機構１２０が、フォーカスリング５の周方向に複数の位置に設けられている。状態情報１６３ａは、ウェハＷの周方向に対して複数の位置での状態の測定結果を含む。算出部１６１ｂは、状態情報１６３ａにより示される複数の位置での状態の測定結果に基づき、フォーカスリング５の周方向の複数の位置それぞれについて、ウェハＷの上面と、フォーカスリング５の上面との位置関係が予め定められた距離間隔になるフォーカスリング５の高さを算出する。昇降制御部１６１ｃは、算出された高さとなるように昇降機構１２０をそれぞれ制御する。これにより、プラズマ処理装置１０は、ウェハＷの上面に対するフォーカスリング５の上面の高さを円周方向で揃えることができる。これにより、プラズマ処理装置１０は、エッチング特性の円周方向での均一性を維持することが可能となる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、図１から図３に示す第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０の構成と同様であるため、説明を省略する。
第２実施形態に係る制御部１００について詳細に説明する。図１４は、第２実施形態に係るプラズマ処理装置を制御する制御部の概略的な構成を示したブロック図である。第２実施形態に係る制御部１００は、図６に示す第１実施形態に係る制御部１００と略同様の構成であるため、同一の部分については同一の符号を付して説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
記憶部１６３には、状態情報１６３ａと、第１関係情報１６３ｂと、第２関係情報１６３ｃとが格納されている。
状態情報１６３ａには、ウェハＷの周方向の複数の位置で測定したウェハＷの厚さの値と、ウェハＷの外径の値が記憶されている。
ここで、ウェハＷは、図９に示したように、直径などの外径に関するサイズが規格で定められているものの、外径についても一定の誤差が許容されている。プラズマ処理装置１０では、ウェハＷの外径のバラつきによっても、フォーカスリング５上のプラズマシースとウェハＷ上のプラズマシースとの高さ位置にズレが生じ、エッチング特性が変化する。特に、ウェハＷの周辺部は、ウェハＷの外径のバラつきにより、エッチングレートのバラつきやTiltingといった形状異常などのエッチングプロセス結果に影響を受けやすい。
図１５Ａは、ウェハの外径が小さい場合のプラズマシースの状態を模式的に示した図である。ウェハＷの外径が小さい場合、図１５Ａに示すように、ウェハＷとフォーカスリング５との距離ΔＤが広くなる。これにより、ウェハＷの周辺部のプラズマシース（Sheath）の傾きが大きくなり、ウェハＷの周辺部でウェハＷに対して、イオンのプラスの電荷が入射する入射角θが大きくなる。
図１５Ｂは、ウェハの外径が大きい場合のプラズマシースの状態を模式的に示した図である。ウェハＷの外径が大きい場合、図１５Ｂに示すように、ウェハＷとフォーカスリング５との距離ΔＤが狭くなる。これにより、ウェハＷの周辺部のプラズマシース（Sheath）の傾きが大きくなり、ウェハＷの周辺部でウェハＷに対して、イオンのプラスの電荷が入射する入射角θが小さくなる。
このように、プラズマ処理装置１０では、イオンのプラスの電荷の入射角が変化することで、エッチング特性が変化する。例えば、エッチングされるホールにTiltingといった形状異常が発生する。
図１６は、エッチングされるホールの角度θとフォーカスリングの厚さの関係の一例を示した図である。図１６は、ウェハＷとフォーカスリング５の距離を変えてエッチングを行ってホールの角度θ（Tilting角θ）を測定したものである。図１６には、ウェハＷとフォーカスリング（Ｆ／Ｒ）５の距離に対するウェハＷの周辺部のTilting角θが示されている。
図１６に示すように、Tilting角θは、ウェハＷとフォーカスリング５との距離によって変化する。また、図８Ｂ等を用いて第１実施形態で説明したように、Tilting角θは、ウェハＷに上面に対するフォーカスリング５の上面の高さによっても変化する。
そこで、例えば、実験等を行って、ウェハＷとフォーカスリング５との距離に対して、Tilting角θがどの程度変化するかの関係を予め求める。また、ウェハＷに上面とフォーカスリング５の上面との高さの差に対して、Tilting角θがどの程度変化するかの関係を予め求める。
そして、ウェハＷとフォーカスリング５との距離に対するTilting角θの関係を第１関係情報１６３ｂに記憶させる。また、ウェハＷに上面とフォーカスリング５の上面との高さの差に対するTilting角θの関係を第２関係情報１６３ｃに記憶させる。第１関係情報１６３ｂは、ウェハＷとフォーカスリング５との距離からTilting角θを算出する式の情報であってもよく、ウェハＷとフォーカスリング５との距離に対してTilting角θを対応付けたテーブルであってもよい。第２関係情報１６３ｃも、ウェハＷに上面とフォーカスリング５の上面との高さの差からTilting角θを算出する式の情報であってもよく、ウェハＷに上面とフォーカスリング５の上面との高さの差に対してTilting角θを対応付けたテーブルであってもよい。
取得部１６１ａは、プラズマ処理の対象とされたウェハＷの状態情報１６３ａを取得する。例えば、取得部１６１ａは、プラズマ処理の対象とされたウェハＷの状態情報１６３ａを記憶部１６３から読み出して取得する。状態情報１６３ａには、測定部１１０および昇降機構１２０の配置位置に対応したウェハＷの周方向の各位置でのウェハＷの厚さと、ウェハＷの外径のデータが含まれている。
算出部１６１ｂは、取得部１６１ａにより取得された状態情報１６３ａにより示されるウェハＷの状態および測定部１１０により測定されたフォーカスリング５の上面の高さに基づき、位置関係が予め定められた距離間隔になるフォーカスリング５の高さを算出する。例えば、算出部１６１ｂは、ウェハＷの周方向の各位置でのウェハＷの厚さのデータから、周方向の各位置について、ウェハＷの厚さの規格値に対するウェハＷの厚さの誤差を算出する。そして、算出部１６１ｂは、周方向の各位置について、ウェハＷの上面と、フォーカスリング５の上面との位置関係が予め定められた距離間隔になるフォーカスリング５の高さを算出する。
また、算出部１６１ｂは、ウェハＷの周方向の各位置でのウェハＷの外径のデータから、周方向の各位置について、ウェハＷの直径が規格値である場合の外径に対するウェハＷの外径の誤差を算出する。例えば、ウェハサイズが１２インチのウェハＷである場合、算出部１６１ｂは、直径の規格値（３００ｍｍ）である場合の外径（１５０ｍｍ）を基準として、ウェハＷの外径の誤差を算出する。算出部１６１ｂは、第１関係情報１６３ｂを用いて、ウェハＷの外径の誤差によって生じるTilting角θを求める。そして、算出部１６１ｂは、第２関係情報１６３ｃを用いて、ウェハＷの外径の誤差によって生じるTilting角θに対応するウェハＷに上面とフォーカスリング５の上面との高さの差を求める。すなわち、算出部１６１ｂは、ウェハＷの外径の誤差によって生じるTilting角θを打ち消すために必要なウェハＷに上面とフォーカスリング５の上面との高さの差を求める。このウェハＷに上面とフォーカスリング５の上面との高さの差は、第２の載置台７の高さの補正量となる。例えば、算出部１６１ｂは、ウェハＷの外径の誤差によって生じるTilting角θが０．０５[ｄｅｇ]の場合、第２関係情報１６３ｃを用いて、Tilting角θを−０．０５[ｄｅｇ]変えるために必要な第２の載置台７の高さの補正量を求める。例えば、算出部１６１ｂは、直径が規格値でのTilting角がθ０であり、実際のウェハＷの外径でのTilting角がθ１である場合、θ０−θ１の演算を行ってウェハＷの外径の誤差によって生じるTilting角を求める。そして、例えば、Tilting角θを打ち消すために必要な変換レートがθｔである場合、算出部１６１ｂは、（θ０−θ１）／θｔの演算を行って、第２の載置台７の高さの補正量を求める。
そして、算出部１６１ｂは、ウェハＷの上面と、フォーカスリング５の上面との位置関係が予め定められた距離間隔になるフォーカスリング５の高さを、第２の載置台７の高さの補正量分、補正して、第２の載置台７の最終的な高さを算出する。
昇降制御部１６１ｃは、各昇降機構１２０を制御して、算出部１６１ｂにより算出された、最終的な高さに第２の載置台７を昇降させて、フォーカスリング５を昇降させる。例えば、昇降制御部１６１ｃは、各昇降機構１２０を、当該昇降機構１２０の配置位置に対応して、算出部１６１ｂにより算出された第２の載置台７の最終的な高さに昇降させる。
これにより、プラズマ処理装置１０では、ウェハＷの外径の誤差によって生じるTilting角を補正でき、ウェハＷごとのエッチング特性にばらつきを抑制できる。
以上のように、第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、ウェハＷの状態を、ウェハＷの厚さ、ウェハＷの外径の両方としている。これにより、プラズマ処理装置１０は、ウェハＷごとに、厚さおよび外径に誤差がある場合でも、ウェハＷごとのエッチング特性にばらつきを抑制できる。
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、上述したプラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置１０であったが、任意のプラズマ処理装置１０に採用され得る。例えば、プラズマ処理装置１０は、誘導結合型のプラズマ処理装置１０、マイクロ波といった表面波によってガスを励起させるプラズマ処理装置１０のように、任意のタイプのプラズマ処理装置１０であってもよい。
また、上述した実施形態では、昇降機構１２０により第２の載置台７を昇降させることで、フォーカスリング５を昇降させる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第２の載置台７にピンなどを貫通させてフォーカスリング５のみを昇降させてもよい。
また、上述した第２実施形態では、ウェハＷの厚さおよび外径に応じてフォーカスリング５を昇降させる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ウェハＷの外径に応じてフォーカスリング５を昇降させてもよい。
また、上述した実施形態では、ウェハＷの状態として、ウェハＷの厚さおよび外径を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ウェハＷの状態は、ウェハＷの端部（ウェハベベル部）の形状や、ウェハＷのウェハ裏面に成膜もしくは残存している膜の膜種、膜厚、ウェハＷの偏心、ウェハＷの反りなどであってもよい。例えば、ウェハＷの状態毎に、当該状態に対するTilting角θの関係を関係情報として記憶し、実際のウェハＷの状態によって生じるTilting角θを打ち消すために必要なウェハＷに上面とフォーカスリング５の上面との高さの差を求めてもよい。例えば、ウェハＷの端部の形状別に、Tilting角θを関係情報として記憶する。また、プラズマ処理の対象とされた実際のウェハＷの端部の形状を測定する。そして、実際のウェハＷの状態によって生じるTilting角θを求め、求めたTilting角θを打ち消すために必要なウェハＷに上面とフォーカスリング５の上面との高さの差を求めてもよい。
また、上述した第２実施形態では、第１関係情報１６３ｂと第２関係情報１６３ｃを用いて、ウェハＷとフォーカスリング５との距離に対する第２の載置台７の高さの補正量を求める場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第１関係情報１６３ｂと第２関係情報１６３ｃとを纏めて、ウェハＷとフォーカスリング５との距離に対する第２の載置台７の高さの補正量を関係情報として記憶してもよい。
また、プラズマ処理装置１０は、１枚のウェハＷに対する複数種類のプラズマエッチング処理が行われる場合、プラズマ処理ごとに、当該プラズマ処理でエッチング特性にばらつきが小さくなるように第２の載置台７を昇降させて、ウェハＷに対するフォーカスリング５の位置を変えてもよい。
１ 処理容器
２ 第１の載置台
５ フォーカスリング
７ 第２の載置台
１０ プラズマ処理装置
１００ 制御部
１１０ 測定部
１２０ 昇降機構
１６１ａ 取得部
１６１ｂ 算出部
１６１ｃ 昇降制御部
１６３ａ 状態情報
Ｗ ウェハ

Claims (7)

  1. プラズマ処理の対象とされた被処理体を載置する載置台と、
    前記被処理体の周囲に載置されたフォーカスリングを昇降させる昇降機構と、
    前記プラズマ処理を実施する前に前記被処理体を計測して得られた状態情報であって、前記プラズマ処理を実施する前の前記被処理体の状態を示す前記状態情報を取得する取得部と、
    前記取得部により取得された状態情報により示される前記被処理体の状態に基づき、前記被処理体の上面と、前記フォーカスリングの上面との位置関係が予め定められた距離間隔になる前記フォーカスリングの高さを算出する算出部と、
    前記フォーカスリングが前記算出部により算出された高さとなるように前記昇降機構を制御する昇降制御部と、
    を有するプラズマ処理装置。
  2. 前記被処理体の状態は、前記被処理体の厚さ、前記被処理体の外径の一方または両方とする
    ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記フォーカスリングの上面の高さを測定する測定部をさらに有し、
    前記算出部は、前記被処理体の状態および前記測定部により測定された前記フォーカスリングの上面の高さに基づき、位置関係が予め定められた距離間隔になる前記フォーカスリングの高さを算出する
    ことを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記昇降機構は、前記フォーカスリングの周方向に複数の位置に設けられ、
    前記状態情報は、前記被処理体の周方向に対して複数の位置での状態の測定結果を含み、
    前記算出部は、前記状態情報により示される複数の位置での状態の測定結果に基づき、前記フォーカスリングの周方向の複数の位置それぞれについて、前記被処理体の上面と、前記フォーカスリングの上面との位置関係が予め定められた距離間隔になる前記フォーカスリングの高さを算出し、
    昇降制御部は、算出された高さとなるように前記昇降機構をそれぞれ制御する
    ことを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  5. プラズマ処理の対象とされた被処理体を前記プラズマ処理を実施する前に計測して得られた状態情報であって、前記プラズマ処理を実施する前の前記被処理体の状態を示す前記状態情報を取得し、
    取得された状態情報により示される前記被処理体の状態に基づき、載置台に載置された前記被処理体の上面と、前記被処理体の周囲に載置されたフォーカスリングの上面との位置関係が予め定められた距離間隔になる前記フォーカスリングの高さを算出し、
    前記フォーカスリングが、算出された高さとなるように、前記フォーカスリングを昇降させる昇降機構を制御する、
    処理をコンピュータが実行することを特徴とするフォーカスリングの昇降制御方法。
  6. プラズマ処理の対象とされた被処理体を前記プラズマ処理を実施する前に計測して得られた状態情報であって、前記プラズマ処理を実施する前の前記被処理体の状態を示す前記状態情報を取得し、
    取得された状態情報により示される前記被処理体の状態に基づき、載置台に載置された前記被処理体の上面と、前記被処理体の周囲に載置されたフォーカスリングの上面との位置関係が予め定められた距離間隔になる前記フォーカスリングの高さを算出し、
    前記フォーカスリングが、算出された高さとなるように、前記フォーカスリングを昇降させる昇降機構を制御する、
    処理をコンピュータに実行させることを特徴とするフォーカスリングの昇降制御プログラム。
  7. プラズマ処理の対象とされた被処理体を載置する載置台と、
    前記被処理体の周囲に載置されたフォーカスリングの周方向に複数の位置に設けられ、前記フォーカスリングを昇降させる昇降機構と、
    前記被処理体の周方向に対して複数の位置での状態を計測した測定結果を含んだ状態情報を取得する取得部と、
    前記フォーカスリングの上面の高さを測定する測定部と、
    前記取得部により取得された状態情報により示される前記被処理体の複数の位置での状態の測定結果、および前記測定部により測定された前記フォーカスリングの上面の高さに基づき、前記フォーカスリングの周方向の複数の位置それぞれについて、前記被処理体の上面と、前記フォーカスリングの上面との位置関係が予め定められた距離間隔になる前記フォーカスリングの高さを算出する算出部と、
    前記フォーカスリングが前記算出部により算出された高さとなるように前記昇降機構をそれぞれ制御する昇降制御部と、
    を有するプラズマ処理装置。
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