KR102591950B1 - 플라즈마 처리 장치, 포커스 링의 승강 제어 방법 및 포커스 링의 승강 제어 프로그램 - Google Patents

플라즈마 처리 장치, 포커스 링의 승강 제어 방법 및 포커스 링의 승강 제어 프로그램 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피처리체에 대한 플라즈마 처리의 균일성의 저하를 억제한다.
제 1 탑재대(2)는 플라즈마 처리의 대상으로 된 웨이퍼 W를 탑재한다. 승강 기구(120)는 웨이퍼 W의 주위에 탑재된 포커스 링(5)을 승강시킨다. 취득부는 웨이퍼 W의 상태를 측정한 상태 정보를 취득한다. 산출부는 취득된 상태 정보에 의해 나타내어지는 웨이퍼 W의 상태에 근거하여, 웨이퍼 W의 상면과, 포커스 링(5)의 상면의 위치 관계가 미리 정해진 거리 간격으로 되는 포커스 링(5)의 높이를 산출한다. 승강 제어부는 포커스 링(5)이, 산출된 높이가 되도록 승강 기구(120)를 제어한다.

Description

플라즈마 처리 장치, 포커스 링의 승강 제어 방법 및 포커스 링의 승강 제어 프로그램{PLASMA PROCESSING APPARATUS, AND METHOD AND PROGRAM FOR CONTROLLING ELEVATION OF FOCUS RING}
본 발명의 다양한 측면 및 실시 형태는 플라즈마 처리 장치, 포커스 링의 승강 제어 방법 및 포커스 링의 승강 제어 프로그램에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라고도 칭함) 등의 피처리체에 대해 플라즈마를 이용하여, 에칭 등의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다. 이 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 처리를 행하고 있으면, 챔버 내의 부품들(parts)이 소모된다. 예를 들면, 플라즈마의 균일화를 목적으로 웨이퍼의 외주부에 설치된 포커스 링은, 플라즈마에 가까운 것도 있어, 소모 속도가 빠르다. 포커스 링은 소모 정도가 웨이퍼 상의 프로세스 결과에 크게 영향이 있다. 예를 들면, 포커스 링 상의 플라즈마 시스와 웨이퍼 상의 플라즈마 시스의 높이 위치에 어긋남이 생기면, 웨이퍼의 외주 부근의 에칭 특성이 저하하여, 균일성 등에 영향을 준다.
그래서, 플라즈마 처리 장치에서는, 포커스 링이 어느 정도 소모되면 포커스 링의 교환이 행해진다(예를 들면, 아래와 같이 특허문헌 1 참조). 또한, 웨이퍼와 포커스 링의 높이를 항상 일정하게 유지하도록, 포커스 링을 구동 기구에 의해 상승시키는 기술이 제안되어 있다(예를 들면, 하기 특허문헌 2 참조).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2016-146472호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2002-176030호 공보
그러나, 포커스 링의 교환이나, 웨이퍼와 포커스 링의 높이를 항상 일정하게 유지하도록, 포커스 링을 구동시킨 경우라도, 웨이퍼마다, 에칭 특성에 편차가 발생하는 경우가 있다.
웨이퍼는, 사이즈가 규격으로 정해져 있지만, 규격 내에서 직경이나 두께 등의 상태에 편차가 있는 경우가 있다. 이 때문에, 플라즈마 처리 장치에서는, 웨이퍼 상태의 편차에 의해, 웨이퍼마다, 에칭 특성에 편차가 발생하는 경우가 있다. 특히, 웨이퍼의 주변부는 웨이퍼 상태의 편차에 의한 영향을 받기 쉽다.
개시하는 플라즈마 처리 장치는, 일 실시형태에서, 탑재대와, 승강 기구와, 취득부와, 산출부와, 승강 제어부를 가진다. 탑재대는 플라즈마 처리의 대상으로 된 피처리체를 탑재한다. 승강 기구는 피처리체의 주위에 탑재된 포커스 링을 승강시킨다. 취득부는 피처리체 상태를 측정한 상태 정보를 취득한다. 산출부는, 취득부에 의해 취득된 상태 정보에 의해 나타내어지는 피처리체 상태에 근거하여, 피처리체의 상면과, 포커스 링의 상면의 위치 관계가 미리 정해진 거리 간격으로 되는 포커스 링의 높이를 산출한다. 승강 제어부는 포커스 링이 산출부에 의해 산출된 높이가 되도록 승강 기구를 제어한다.
개시하는 플라즈마 처리 장치의 일 형태에 의하면, 피처리체마다의 에칭 특성에 편차를 억제할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 제 1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략적인 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 제 1 탑재대 및 제 2 탑재대의 주요부 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 3은 제 1 탑재대 및 제 2 탑재대를 위 방향으로부터 본 상면도이다.
도 4는 레이저광의 반사의 계통을 나타내는 도면이다.
도 5는 광의 검출 강도의 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 제 1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 제어하는 제어부의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 7a는 이상적인 플라즈마 시스의 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 7b는 포커스 링이 소모되었을 때의 플라즈마 시스의 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 8a는 홀의 Tilting의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 8b는 에칭되는 홀의 각도 θ와 포커스 링의 두께의 관계의 일례를 나타낸 도면이다.
도 9는 웨이퍼의 규격을 나타낸 도면이다.
도 10a는 홀을 에칭한 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 10b는 홀을 에칭한 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 11a는 에칭 레이트와 포커스 링의 두께의 관계의 일례를 나타낸 도면이다.
도 11b는 에칭되는 홀의 각도 θ와 포커스 링의 두께의 관계의 일례를 나타낸 도면이다.
도 12는 포커스 링의 승강 제어 처리의 흐름도이다.
도 13은 제 2 탑재대를 상승시키는 흐름의 일례를 설명하는 도면이다.
도 14는 제 2 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 제어하는 제어부의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 15a는 웨이퍼의 외경이 작은 경우의 플라즈마 시스의 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 15b는 웨이퍼의 외경이 큰 경우의 플라즈마 시스의 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 16은 에칭되는 홀의 각도 θ와 포커스 링의 두께의 관계의 일례를 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본원이 개시하는 플라즈마 처리 장치의 실시 형태에 대해 상세히 설명한다. 또, 각 도면에서 동일 또는 상당한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하는 것으로 한다. 또한, 본 실시 형태에 의해 개시하는 발명이 한정되는 것은 아니다. 각 실시 형태는 처리 내용을 모순시키지 않는 범위에서 적절히 조합하는 것이 가능하다.
(제 1 실시 형태)
[플라즈마 처리 장치의 구성]
최초로, 제 1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 개략적인 구성을 설명한다. 도 1은 플라즈마 처리 장치의 개략적인 구성을 나타내는 개략 단면도이다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 기밀하게 구성되고, 전기적으로 접지 전위로 된 처리 용기(1)를 가지고 있다. 이 처리 용기(1)는, 원통형으로 되고, 예를 들면 표면에 양극 산화 피막이 형성된 알루미늄 등으로 구성되어 있다. 처리 용기(1)는 플라즈마가 생성되는 처리 공간을 구획한다. 처리 용기(1) 내에는, 피처리체(work-piece)인 웨이퍼 W를 수평으로 지지하는 제 1 탑재대(2)가 수용되어 있다.
제 1 탑재대(2)는, 상하 방향으로 바닥면을 향한 대략 원주 형상을 나타내고 있고, 상측의 바닥면이 웨이퍼 W가 탑재되는 탑재면(6d)으로 되어 있다. 제 1 탑재대(2)의 탑재면(6d)은 웨이퍼 W와 동일한 정도의 사이즈로 되어 있다. 제 1 탑재대(2)는 기대(3)와 정전 척(6)을 포함하고 있다.
기대(3)는 도전성의 금속, 예를 들면 표면에 양극 산화 피막이 형성된 알루미늄 등으로 구성되어 있다. 기대(3)는 하부 전극으로서 기능한다. 기대(3)는 절연체의 지지대(4)에 지지되어 있고, 지지대(4)가 처리 용기(1)의 바닥부에 설치되어 있다.
정전 척(6)은, 상면이 평탄한 원반 형상으로 되고, 당해 상면이 웨이퍼 W가 탑재되는 탑재면(6d)으로 되어 있다. 정전 척(6)은 평면에서 보아 제 1 탑재대(2)의 중앙에 마련되어 있다. 정전 척(6)은 전극(6a) 및 절연체(6b)를 가지고 있다. 전극(6a)은 절연체(6b)의 내부에 마련되어 있고, 전극(6a)에는 직류 전원(12)이 접속되어 있다. 정전 척(6)은, 전극(6a)에 직류 전원(12)으로부터 직류 전압이 인가되는 것에 의해, 쿨롱력에 의해 웨이퍼 W를 흡착하도록 구성되어 있다. 또한, 정전 척(6)은 절연체(6b)의 내부에 히터(6c)가 마련되어 있다. 히터(6c)는 도시하지 않은 급전 기구를 거쳐서 전력이 공급되고, 웨이퍼 W의 온도를 제어한다.
제 1 탑재대(2)는 외주면을 따라 주위에 제 2 탑재대(7)가 마련되어 있다. 제 2 탑재대(7)는, 내경이 제 1 탑재대(2)의 외경보다 소정 사이즈 큰 원통형으로 형성되고, 제 1 탑재대(2)와 축을 동일한 것으로 하여 배치되어 있다. 제 2 탑재대(7)는 상측의 면이 고리 형상의 포커스 링(5)이 탑재되는 탑재면(9d)으로 되어 있다. 포커스 링(5)은, 예를 들면 단결정 실리콘으로 형성되어 있고, 제 2 탑재대(7)에 탑재된다.
제 2 탑재대(7)는 기대(8)와 포커스 링 히터 유닛(9)을 포함하고 있다. 기대(8)는, 기대(3)와 동일한 도전성의 금속, 예를 들면 표면에 양극 산화 피막이 형성된 알루미늄 등으로 구성되어 있다. 기대(3)는, 지지대(4)측으로 되는 하부가, 상부보다 지름 방향으로 크고, 제 2 탑재대(7)의 하부의 위치까지 평판 형상으로 형성되어 있다. 기대(8)는 기대(3)에 지지되어 있다. 포커스 링 히터 유닛(9)은 기대(8)에 지지되어 있다. 포커스 링 히터 유닛(9)은, 상면이 평탄한 고리 모양의 형상으로 되고, 당해 상면이 포커스 링(5)이 탑재되는 탑재면(9d)으로 되어 있다. 포커스 링 히터 유닛(9)은 히터(9a) 및 절연체(9b)를 가지고 있다. 히터(9a)는, 절연체(9b)의 내부에 마련되고, 절연체(9b)에 내포되어 있다. 히터(9a)는, 도시하지 않은 급전 기구를 거쳐서 전력이 공급되고, 포커스 링(5)의 온도를 제어한다. 이와 같이, 웨이퍼 W의 온도와 포커스 링(5)의 온도는 상이한 히터에 의해 독립적으로 제어된다.
기대(3)에는, RF(Radio Frequency) 전력을 공급하는 급전봉(50)이 접속되어 있다. 급전봉(50)에는, 제 1 정합기(11a)를 거쳐서 제 1 RF 전원(10a)이 접속되고, 또한 제 2 정합기(11b)를 거쳐서 제 2 RF 전원(10b)이 접속되어 있다. 제 1 RF 전원(10a)은, 플라즈마 발생용의 전원이고, 이 제 1 RF 전원(10a)으로부터는 소정의 주파수의 고주파 전력이 제 1 탑재대(2)의 기대(3)에 공급되도록 구성되어 있다. 또한, 제 2 RF 전원(10b)은, 이온 인입용(바이어스용)의 전원이고, 이 제 2 RF 전원(10b)으로부터는 제 1 RF 전원(10a)보다 낮은 소정 주파수의 고주파 전력이 제 1 탑재대(2)의 기대(3)에 공급되도록 구성되어 있다.
기대(3)의 내부에는 냉매 유로(2d)가 형성되어 있다. 냉매 유로(2d)는, 한쪽의 단부에 냉매 입구 배관(2b)이 접속되고, 다른쪽의 단부에 냉매 출구 배관(2c)이 접속되어 있다. 또한, 기대(8)의 내부에는 냉매 유로(7d)가 형성되어 있다. 냉매 유로(7d)는, 한쪽의 단부에 냉매 입구 배관(7b)이 접속되고, 다른쪽의 단부에 냉매 출구 배관(7c)이 접속되어 있다. 냉매 유로(2d)는 웨이퍼 W의 아래쪽에 위치하여 웨이퍼 W의 열을 흡열하도록 기능한다. 냉매 유로(7d)는 포커스 링(5)의 아래쪽에 위치하여 포커스 링(5)의 열을 흡열하도록 기능한다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 냉매 유로(2d) 및 냉매 유로(7d) 내에 냉매, 예를 들면 냉각수 등을 각각 순환시키는 것에 의해, 제 1 탑재대(2) 및 제 2 탑재대(7)의 온도를 개별적으로 제어 가능한 구성으로 되어 있다. 또, 플라즈마 처리 장치(10)는 웨이퍼 W나 포커스 링(5)의 이면측에 냉열 전달용 가스를 공급하여 온도를 개별적으로 제어 가능한 구성으로 해도 좋다. 예를 들면, 제 1 탑재대(2) 등을 관통하도록, 웨이퍼 W의 이면에 헬륨 가스 등의 냉열 전달용 가스(백사이드 가스)를 공급하기 위한 가스 공급관이 마련되어도 좋다. 가스 공급관은 가스 공급원에 접속되어 있다. 이들 구성에 의해, 제 1 탑재대(2)의 상면에 정전 척(6)에 의해 흡착 유지된 웨이퍼 W를 소정의 온도로 제어한다.
한편, 제 1 탑재대(2)의 위쪽에는, 제 1 탑재대(2)에 평행하게 대면하도록, 상부 전극으로서의 기능을 가지는 샤워 헤드(16)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(16)와 제 1 탑재대(2)는 1쌍의 전극(상부 전극과 하부 전극)으로서 기능한다.
샤워 헤드(16)는 처리 용기(1)의 천정벽 부분에 마련되어 있다. 샤워 헤드(16)는, 본체부(16a)와 전극판을 이루는 상부 천판(16b)을 구비하고 있고, 절연성 부재(95)를 거쳐서 처리 용기(1)의 상부에 지지된다. 본체부(16a)는 도전성 재료, 예를 들면 표면에 양극 산화 피막이 형성된 알루미늄 등으로 이루어지고, 그 하부에 상부 천판(16b)을 착탈 자유롭게 지지할 수 있도록 구성되어 있다.
본체부(16a)의 내부에는, 가스 확산실(16c)이 마련되고, 이 가스 확산실(16c)의 하부에 위치하도록, 본체부(16a)의 바닥부에는 다수의 가스 통류 구멍(16d)이 형성되어 있다. 또한, 상부 천판(16b)에는, 당해 상부 천판(16b)을 두께 방향으로 관통하도록 가스 도입 구멍(16e)이, 상기한 가스 통류 구멍(16d)과 겹치도록 마련되어 있다. 이러한 구성에 의해, 가스 확산실(16c)에 공급된 처리 가스는 가스 통류 구멍(16d) 및 가스 도입 구멍(16e)을 거쳐서 처리 용기(1) 내에 샤워 형상으로 분산되어 공급된다.
본체부(16a)에는 가스 확산실(16c)에 처리 가스를 도입하기 위한 가스 도입구(16g)가 형성되어 있다. 이 가스 도입구(16g)에는 가스 공급 배관(15a)의 일단이 접속되어 있다. 이 가스 공급 배관(15a)의 타단에는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급원(15)이 접속된다. 가스 공급 배관(15a)에는 상류측으로부터 차례로 매스플로우 콘트롤러(MFC)(15b) 및 개폐 밸브 V2가 마련되어 있다. 그리고, 처리 가스 공급원(15)으로부터 플라즈마 에칭을 위한 처리 가스가 가스 공급 배관(15a)을 거쳐서 가스 확산실(16c)에 공급되고, 이 가스 확산실(16c)로부터 가스 통류 구멍(16d) 및 가스 도입 구멍(16e)을 거쳐서 처리 용기(1) 내에 샤워 형상으로 분산되어 공급된다.
상기한 상부 전극으로서의 샤워 헤드(16)에는, 로우패스 필터(LPF)(71)를 거쳐서 가변 직류 전원(72)이 전기적으로 접속되어 있다. 이 가변 직류 전원(72)은 온·오프 스위치(73)에 의해 급전의 온·오프가 가능하게 구성되어 있다. 가변 직류 전원(72)의 전류·전압 및 온·오프 스위치(73)의 온·오프는 후술하는 제어부(100)에 의해 제어된다. 또, 후술하는 바와 같이, 제 1 RF 전원(10a), 제 2 RF 전원(10b)으로부터 고주파가 제 1 탑재대(2)에 인가되어 처리 공간에 플라즈마가 발생할 때에는, 필요에 따라 제어부(100)에 의해 온·오프 스위치(73)가 온으로 되어, 상부 전극으로서의 샤워 헤드(16)에 소정의 직류 전압이 인가된다.
또한, 처리 용기(1)의 측벽으로부터 샤워 헤드(16)의 높이 위치보다 위쪽으로 연장되도록 원통 형상의 접지 도체(1a)가 마련되어 있다. 이 원통 형상의 접지 도체(1a)는 그 상부에 천벽을 가지고 있다.
처리 용기(1)의 바닥부에는 배기구(81)가 형성되어 있고, 이 배기구(81)에는 배기관(82)을 거쳐서 배기 장치(83)가 접속되어 있다. 배기 장치(83)는, 진공 펌프를 가지고 있고, 이 진공 펌프를 작동시키는 것에 의해 처리 용기(1) 내를 소정의 진공도까지 감압할 수 있도록 구성되어 있다. 한편, 처리 용기(1) 내의 측벽에는 웨이퍼 W의 반입출구(84)가 마련되어 있고, 이 반입출구(84)에는 당해 반입출구(84)를 개폐하는 게이트 밸브(85)가 마련되어 있다.
처리 용기(1)의 측부 내측에는, 내벽면을 따라 디포지트 쉴드(86)가 마련되어 있다. 디포지트 쉴드(86)는 처리 용기(1)에 에칭 부생성물(디포지트)이 부착하는 것을 방지한다. 이 디포지트 쉴드(86)의 웨이퍼 W와 대략 동일한 높이 위치에는, 그라운드에 대한 전위가 제어 가능하게 접속된 도전성 부재(GND 블록)(89)가 마련되어 있고, 이것에 의해 이상 방전이 방지된다. 또한, 디포지트 쉴드(86)의 하단부에는, 제 1 탑재대(2)를 따라 연장되는 디포지트 쉴드(87)이 마련되어 있다. 디포지트 쉴드(86, 87)는 착탈 자유롭게 구성되어 있다.
상기 구성의 플라즈마 처리 장치(10)는, 제어부(100)에 의해, 그 동작이 통괄적으로 제어된다. 이 제어부(100)는, 예를 들면 컴퓨터이며, 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부를 제어한다.
[제 1 탑재대 및 제 2 탑재대의 구성]
다음에, 도 2를 참조하여, 제 1 실시 형태에 따른 제 1 탑재대(2) 및 제 2 탑재대(7)의 주요부 구성에 대해 설명한다. 도 2는 제 1 탑재대 및 제 2 탑재대의 주요부 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
제 1 탑재대(2)는 기대(3)와 정전 척(6)을 포함하고 있다. 정전 척(6)은 절연층(30)을 거쳐서 기대(3)에 접착되어 있다. 정전 척(6)은, 원판 형상을 나타내고, 기대(3)와 동축(同軸)으로 되도록 마련되어 있다. 정전 척(6)은 절연체(6b)의 내부에 전극(6a)이 마련되어 있다. 정전 척(6)의 상면은 웨이퍼 W가 탑재되는 탑재면(6d)으로 되어 있다. 정전 척(6)의 하단에는, 정전 척(6)의 지름 방향 외측으로 돌출한 플랜지부(6e)가 형성되어 있다. 즉, 정전 척(6)은 측면의 위치에 따라 외경이 상이하다.
정전 척(6)은 절연체(6b)의 내부에 히터(6c)가 마련되어 있다. 또한, 기대(3)의 내부에는 냉매 유로(2d)가 형성되어 있다. 냉매 유로(2d) 및 히터(6c)는 웨이퍼 W의 온도를 조정하는 온도 조절 기구로서 기능한다. 또, 히터(6c)는 절연체(6b)의 내부에 존재하지 않아도 좋다. 예를 들면, 히터(6c)는, 정전 척(6)의 이면에 부착되어도 좋고, 탑재면(6d)과 냉매 유로(2d) 사이에 개재되면 좋다. 또한, 히터(6c)는, 탑재면(6d)의 영역 전면(全面)에 1개 마련해도 좋고, 탑재면(6d)을 분할한 영역마다 개별적으로 마련해도 좋다. 즉, 히터(6c)는 탑재면(6d)을 분할한 영역마다 개별적으로 복수 마련해도 좋다. 예를 들면, 히터(6c)는, 제 1 탑재대(2)의 탑재면(6d)을 중심으로부터의 거리에 따라 복수의 영역으로 나누고, 각 영역에서 제 1 탑재대(2)의 중심을 둘러싸도록 고리 형상으로 연장시켜도 좋다. 혹은, 중심 영역을 가열하는 히터와, 중심 영역의 외측을 둘러싸도록 고리 형상으로 연장되는 히터를 포함해도 좋다. 또한, 탑재면(6d)의 중심을 둘러싸도록 고리 형상으로 연장시킨 영역을, 중심으로부터의 방향에 따라 복수의 영역으로 나누고, 각 영역에 히터(6c)를 마련해도 좋다.
도 3은 제 1 탑재대 및 제 2 탑재대를 위 방향에서 본 상면도이다. 도 3에는, 원판 형상으로 제 1 탑재대(2)의 탑재면(6d)이 나타내어져 있다. 탑재면(6d)은, 중심으로부터의 거리 및 방향에 따라 복수의 영역 HT1로 나뉘어 있고, 각 영역 HT1에 개별적으로 히터(6c)가 마련되어 있다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 웨이퍼 W의 온도를 영역 HT1마다 제어할 수 있다.
도 2로 되돌아간다. 제 2 탑재대(7)는 기대(8)와 포커스 링 히터 유닛(9)을 포함하고 있다. 기대(8)는 기대(3)에 지지되어 있다. 포커스 링 히터 유닛(9)은 절연체(9b)의 내부에 히터(9a)가 마련되어 있다. 또한, 기대(8)의 내부에는, 냉매 유로(7d)가 형성되어 있다. 냉매 유로(7d) 및 히터(9a)는 포커스 링(5)의 온도를 조정하는 온도 조절 기구로서 기능한다. 포커스 링 히터 유닛(9)은 절연층(49)을 거쳐서 기대(8)에 접착되어 있다. 포커스 링 히터 유닛(9)의 상면은 포커스 링(5)이 탑재되는 탑재면(9d)으로 되어 있다. 또, 포커스 링 히터 유닛(9)의 상면에는, 열전도성이 높은 시트 부재 등을 마련해도 좋다.
포커스 링(5)은, 원형 고리 형상의 부재이고, 제 2 탑재대(7)와 동축이 되도록 마련되어 있다. 포커스 링(5)의 내측 측면에는, 지름 방향 내측으로 돌출한 볼록부(5a)가 형성되어 있다. 즉, 포커스 링(5)은 내측 측면의 위치에 따라 내경이 상이하다. 예를 들면, 볼록부(5a)가 형성되어 있지 않은 개소의 내경은 웨이퍼 W의 외경 및 정전 척(6)의 플랜지부(6e)의 외경보다 크다. 한편, 볼록부(5a)가 형성된 개소의 내경은 정전 척(6)의 플랜지부(6e)의 외경보다 작고, 또한 정전 척(6)의 플랜지부(6e)가 형성되어 있지 않은 개소의 외경보다 크다.
포커스 링(5)은, 볼록부(5a)가 정전 척(6)의 플랜지부(6e)의 상면과 이격되고, 또한, 정전 척(6)의 측면으로부터도 이격된 상태로 되도록 제 2 탑재대(7)에 배치된다. 즉, 포커스 링(5)의 볼록부(5a)의 하면과 정전 척(6)의 플랜지부(6e)의 상면의 사이에는, 간극이 형성되어 있다. 또한, 포커스 링(5)의 볼록부(5a)의 측면과 정전 척(6)의 플랜지부(6e)가 형성되어 있지 않은 측면의 사이에는, 간극이 형성되어 있다. 그리고, 포커스 링(5)의 볼록부(5a)는 제 1 탑재대(2)의 기대(3)와 제 2 탑재대(7)의 기대(8) 사이의 간극(34)의 위쪽에 위치한다. 즉, 탑재면(6d)과 직교하는 방향에서 보아, 볼록부(5a)는 간극(34)과 겹치는 위치에 존재하고 해당 간극(34)을 덮고 있다. 이것에 의해, 플라즈마가 간극(34)에 진입하는 것을 억제할 수 있다.
히터(9a)는 기대(8)와 동축인 고리 형상을 나타내고 있다. 히터(9a)는 탑재면(9d)의 영역 전면에 1개 마련해도 좋고, 탑재면(9d)을 분할한 영역마다 개별적으로 마련해도 좋다. 즉, 히터(9a)는 탑재면(9d)을 분할한 영역마다 개별적으로 복수 마련해도 좋다. 예를 들면, 히터(9a)는, 제 2 탑재대(7)의 탑재면(9d)을 제 2 탑재대(7)의 중심으로부터의 방향에 따라 복수의 영역으로 나누고, 각 영역에 히터(9a)를 마련해도 좋다. 예를 들면, 도 3에는, 원판 형상으로 제 1 탑재대(2)의 탑재면(6d)의 주위에, 제 2 탑재대(7)의 탑재면(9d)이 나타내어져 있다. 탑재면(9d)은, 중심으로부터의 방향에 따라 복수의 영역 HT2로 나뉘어 있고, 각 영역 HT2에 개별적으로 히터(9a)가 마련되어 있다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 포커스 링(5)의 온도를 영역 HT2마다 제어할 수 있다.
도 2로 되돌아간다. 플라즈마 처리 장치(10)는 포커스 링(5)의 상면의 높이를 측정하는 측정부(110)가 마련되어 있다. 본 실시 형태에서는, 레이저광의 간섭에 의해 거리를 측정하는 광간섭계로 하여 측정부(110)를 구성하고 있다. 측정부(110)는 광사출부(110a)와 광파이버(110b)를 가진다. 제 1 탑재대(2)는 제 2 탑재대(7)의 하부에, 광사출부(110a)가 마련되어 있다. 광사출부(110a)의 상부에는, 진공을 차단하기 위한 석영창(111)이 마련되어 있다. 또한, 제 1 탑재대(2)와 제 2 탑재대(7)의 사이에는, 진공을 차단하기 위한 O링(O-Ring)(112)이 마련되어 있다. 또한, 제 2 탑재대(7)에는, 측정부(110)가 마련된 위치에 대응하여, 상면까지 관통하는 관통 구멍(113)이 형성되어 있다. 또, 관통 구멍(113)에는, 레이저광을 투과하는 부재가 마련되어 있어도 좋다.
광사출부(110a)는 광파이버(110b)에 의해 측정 제어 유닛(114)과 접속되어 있다. 측정 제어 유닛(114)은, 광원을 내장하고, 측정용의 레이저광을 발생시킨다. 측정 제어 유닛(114)에서 발생한 레이저광은 광파이버(110b)를 거쳐서 광사출부(110a)로부터 출사된다. 광사출부(110a)로부터 출사된 레이저광은, 석영창(111)이나 포커스 링(5)에서 일부가 반사되고, 반사된 레이저광이 광사출부(110a)에 입사한다.
도 4는 레이저광의 반사의 계통을 나타내는 도면이다. 석영창(111)은, 광사출부(110a)측의 면에 반사 방지 처리가 실시되어 있어, 레이저광의 반사가 작게 되어 있다. 광사출부(110a)로부터 출사된 레이저광은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 주로 석영창(111)의 상면, 포커스 링(5)의 하면 및 포커스 링(5)의 상면에서 각각 일부가 반사되어, 광사출부(110a)에 입사한다.
광사출부(110a)에 입사한 광은 광파이버(110b)를 거쳐서 측정 제어 유닛(114)으로 유도된다. 측정 제어 유닛(114)은, 분광기 등을 내장하고, 반사한 레이저광의 간섭 상태에 근거하여 거리를 측정한다. 예를 들면, 측정 제어 유닛(114)에서는, 입사한 레이저광의 간섭 상태에 근거하여, 반사면간의 상호 거리의 차이마다, 광의 강도를 검출한다.
도 5는 광의 검출 강도의 분포의 일례를 나타내는 도면이다. 측정 제어 유닛(114)에서는, 반사면간의 상호 거리를 광로 길이로 하여 광의 강도를 검출한다. 도 5의 그래프의 가로축은 광로 길이에 의한 상호 거리를 나타내고 있다. 가로축의 0은 모든 상호 거리의 기점을 나타낸다. 도 5의 그래프의 세로축은 검출되는 광의 강도를 나타내고 있다. 광간섭계는 반사한 광의 간섭 상태로부터 상호 거리를 측정한다. 반사에서는, 상호 거리의 광로를 왕복으로 2회 통과한다. 이 때문에, 광로 길이는 상호 거리×2×굴절률로서 측정된다. 예를 들면, 석영창(111)의 두께를 X1로 하고, 석영의 굴절률을 3.6으로 한 경우, 석영창(111)의 하면을 기준으로 한 경우의 석영창(111)의 상면까지의 광로 길이는 X1×2×3.6=7.2X1로 된다. 도 5의 예에서는, 석영창(111) 상면에서 반사한 광은 광로 길이가 7.2X1에 강도의 피크가 있는 것으로서 검출된다. 또한, 관통 구멍(113)의 두께를 X2로 하고, 관통 구멍(113) 내를 공기로 하여 굴절률을 1.0으로 한 경우, 석영창(111)의 상면을 기준으로 한 경우의 포커스 링(5)의 하면까지의 광로 길이는 X2×2×1.0=2X2로 된다. 도 5의 예에서는, 포커스 링(5)의 하면에서 반사한 광은 광로 길이가 2X2에 강도의 피크가 있는 것으로서 검출된다. 또한, 포커스 링(5)의 두께를 X3으로 하고, 포커스 링(5)을 실리콘으로 하여 굴절률을 1.5로 한 경우, 포커스 링(5)의 하면을 기준으로 한 경우의 포커스 링(5)의 상면까지의 광로 길이는 X3×2×1.5=3X3으로 된다. 도 5의 예에서는, 포커스 링(5)의 상면에서 반사한 광은 광로 길이가 3X3에 강도의 피크가 있는 것으로서 검출된다.
신품(新品)의 포커스 링(5)은 두께나 재료가 정해져 있다. 측정 제어 유닛(114)에는, 신품의 포커스 링(5)의 두께나 재료의 굴절률이 등록된다. 측정 제어 유닛(114)은, 신품의 포커스 링(5)의 두께나 재료의 굴절률에 대응하는 광로 길이를 산출하고, 산출한 광로 길이 부근에서 강도가 피크로 되는 광의 피크의 위치로부터 포커스 링(5)의 두께를 측정한다. 예를 들면, 측정 제어 유닛(114)은, 광로 길이가 3X3인 근방에서 강도가 피크로 되는 광의 피크의 위치로부터 포커스 링(5)의 두께를 측정한다. 측정 제어 유닛(114)은, 포커스 링(5)의 상면까지의 반사면간의 상호 거리를 모두 가산하고, 포커스 링(5)의 상면의 높이를 측정한다. 측정 제어 유닛(114)은 측정 결과를 제어부(100)에 출력한다. 또, 측정 제어 유닛(114)은 포커스 링(5)의 두께를 측정 결과로서 제어부(100)에 출력해도 좋다. 또한, 포커스 링(5)의 두께는 제어부(100)에서 측정해도 좋다. 예를 들면, 측정 제어 유닛(114)은, 검출 강도가 피크로 되는 광로 길이를 각각 측정하고, 측정 결과를 제어부(100)에 출력한다. 제어부(100)에는, 신품의 포커스 링(5)의 두께나 재료의 굴절률이 등록된다. 제어부(100)는, 신품의 포커스 링(5)의 두께나 재료의 굴절률에 대응하는 광로 길이를 산출하고, 산출한 광로 길이 부근에서 강도가 피크로 되는 광의 피크의 위치로부터 포커스 링(5)의 두께를 측정해도 좋다.
도 2로 되돌아간다. 제 1 탑재대(2)에는, 제 2 탑재대(7)를 승강시키는 승강 기구(120)가 마련되어 있다. 예를 들면, 제 1 탑재대(2)에는, 제 2 탑재대(7)의 하부로 되는 위치에 승강 기구(120)가 마련되어 있다. 승강 기구(120)는 액츄에이터를 내장하고, 액츄에이터의 구동력에 의해 로드(120a)를 신축시켜 제 2 탑재대(7)를 승강시킨다. 승강 기구(120)는, 모터의 구동력을 기어 등으로 변환하여 로드(120a)를 신축시키는 구동력을 얻는 것이어도 좋고, 유압 등에 의해 로드(120a)를 신축시키는 구동력을 얻는 것이어도 좋다.
제 2 탑재대(7)는 상승시켜도 영향이 생기지 않도록 구성되어 있다. 예를 들면, 냉매 유로(7d)는 플렉서블한 배관, 혹은 제 2 탑재대(7)가 승강해도 냉매를 공급 가능한 기구가 구성되어 있다. 히터(9a)에 전력을 공급하는 배선은 플렉서블한 배선, 혹은 제 2 탑재대(7)가 승강해도 전기적으로 도통하는 기구가 구성되어 있다.
또한, 제 1 탑재대(2)는 제 2 탑재대(7)와 전기적으로 도통하는 도통부(130)가 마련되어 있다. 도통부(130)는 승강 기구(120)에 의해 제 2 탑재대(7)를 승강시켜도 제 1 탑재대(2)와 제 2 탑재대(7)를 전기적으로 도통하도록 구성되어 있다. 예를 들면, 도통부(130)는 플렉서블한 배선, 혹은 제 2 탑재대(7)가 승강해도 도체가 기대(8)와 접촉하여 전기적으로 도통하는 기구가 구성되어 있다. 도통부(130)는 제 2 탑재대(7)와 제 1 탑재대(2)의 전기적인 특성이 동등하게 되도록 마련되어 있다. 예를 들면, 도통부(130)는 제 1 탑재대(2)의 주위면에 복수 마련되어 있다. 제 1 탑재대(2)에 공급되는 RF 전력은 도통부(130)를 거쳐서 제 2 탑재대(7)에도 공급된다. 또, 도통부(130)는 제 1 탑재대(2)의 상면과 제 2 탑재대(7)의 하면의 사이에 마련해도 좋다.
측정부(110) 및 승강 기구(120)는 포커스 링(5)의 둘레 방향으로 복수의 위치에 마련되어 있다. 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 측정부(110) 및 승강 기구(120)가 3세트 마련되어 있다. 예를 들면, 제 2 탑재대(7)에는, 측정부(110) 및 승강 기구(120)를 세트로 하여, 제 2 탑재대(7)의 원주 방향으로 균등한 간격으로 배치되어 있다. 도 3에는, 측정부(110) 및 승강 기구(120)의 배치 위치가 나타내어져 있다. 측정부(110) 및 승강 기구(120)는, 제 2 탑재대(7)의 원주 방향에 대해, 120도의 각도마다 동일한 위치에 마련되어 있다. 또, 측정부(110) 및 승강 기구(120)는 제 2 탑재대(7)에 대해, 4세트 이상 마련해도 좋다. 또한, 측정부(110) 및 승강 기구(120)는 제 2 탑재대(7)의 원주 방향에 대해 떨어져 배치해도 좋다.
측정 제어 유닛(114)은 각 측정부(110)의 위치에서의 포커스 링(5)의 두께를 측정하고, 측정 결과를 제어부(100)에 출력한다.
[제어부의 구성]
다음에, 제어부(100)에 대해 상세히 설명한다. 도 6은 제 1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 제어하는 제어부의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이다. 제어부(100)는 통신 인터페이스(160)와, 프로세스 콘트롤러(161)와, 유저 인터페이스(162)와, 기억부(163)가 마련되어 있다.
통신 인터페이스(160)는 네트워크를 거쳐서 다른 장치와 통신 가능하게 되고, 다른 장치와 각종의 데이터를 송수신한다.
프로세스 콘트롤러(161)는 CPU(Central Processing Unit)를 구비하고, 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부를 제어한다.
유저 인터페이스(162)는, 공정 관리자가 플라즈마 처리 장치(10)를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작을 행하는 키보드나, 플라즈마 처리 장치(10)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 구성되어 있다.
기억부(163)에는, 플라즈마 처리 장치(10)에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 콘트롤러(161)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)이나, 처리 조건 데이터 등이 기억된 레시피가 저장되어 있다. 예를 들면, 기억부(163)에는, 상태 정보(163a)가 저장되어 있다. 또, 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등의 레시피는 컴퓨터에서 판독 가능한 컴퓨터 기록 매체(예를 들면, 하드 디스크, DVD 등의 광디스크, 플렉서블 디스크, 반도체 메모리 등) 등에 저장된 상태의 것을 이용하거나, 혹은 다른 장치로부터, 예를 들면 전용 회선을 거쳐서 수시로 전송시켜 온라인으로 이용하거나 하는 것도 가능하다.
상태 정보(163a)는 플라즈마 처리의 대상으로 된 웨이퍼 W의 상태가 기억된 데이터이다. 예를 들면, 상태 정보(163a)에는, 웨이퍼 W의 둘레 방향의 복수의 위치에서 측정한 웨이퍼 W의 두께의 값이 기억되어 있다. 웨이퍼 W는, 플라즈마 처리 장치(10)에 반송되는 반송계에서, 플라즈마 처리 장치(10)보다 전의 장치에서 상태가 측정된다. 예를 들면, 웨이퍼 W는, 플라즈마 처리 장치(10)보다 전에, 얼라인먼트 장치를 통과한다. 얼라인먼트 장치는, 수평인 회전 스테이지가 마련되고, 웨이퍼 W 등의 회전 위치의 조정 등 각종의 얼라인먼트의 조정이 가능하게 되어 있다. 얼라인먼트 장치는 웨이퍼 W의 둘레 방향의 복수의 위치에서의 웨이퍼 W의 두께나 외경 등의 상태를 측정한다. 상태를 측정하는 위치는 웨이퍼 W를 제 1 탑재대(2)에 탑재한 경우에 측정부(110) 및 승강 기구(120)의 배치 위치에 대응하는 위치로 한다. 웨이퍼 W의 둘레 방향의 각 위치의 두께나 외경 등의 상태를 기억한 상태 정보는 네트워크를 거쳐서 상태 정보(163a)로서 기억부(163)에 저장된다.
프로세스 콘트롤러(161)는, 프로그램이나 데이터를 저장하기 위한 내부 메모리를 갖고, 기억부(163)에 기억된 제어 프로그램을 읽어내고, 읽어낸 제어 프로그램의 처리를 실행한다. 프로세스 콘트롤러(161)는 제어 프로그램이 동작하는 것에 의해 각종의 처리부로서 기능한다. 예를 들면, 프로세스 콘트롤러(161)는 취득부(161a)와, 산출부(161b)와, 승강 제어부(161c)의 기능을 가진다. 또, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 프로세스 콘트롤러(161)가 취득부(161a), 산출부(161b) 및 승강 제어부(161c)의 기능을 가지는 경우를 예로 설명하지만, 취득부(161a), 산출부(161b) 및 승강 제어부(161c)의 기능을 복수의 콘트롤러로 분산하여 실현해도 좋다.
그런데, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 플라즈마 처리를 행하고 있으면, 포커스 링(5)이 소모되어 포커스 링(5)의 두께가 얇아진다. 포커스 링(5)의 두께가 얇아지면, 포커스 링(5) 상의 플라즈마 시스와 웨이퍼 W 상의 플라즈마 시스의 높이 위치에 어긋남이 생겨, 에칭 특성이 변화한다.
도 7a는 이상적인 플라즈마 시스의 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다. 예를 들면, 도 7a에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 시스(Sheath)의 높이가, 포커스 링(5) 상과 웨이퍼 W 상에서 가지런하게 되어 있는 경우, 웨이퍼 W에 대해, 이온의 플러스의 전하가 수직으로 입사한다.
한편, 포커스 링(5)이 소모되면, 에칭 특성이 변화한다. 도 7b는 포커스 링이 소모되었을 때의 플라즈마 시스의 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 7b에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 시스(Sheath)의 높이가 포커스 링(5) 상에서 웨이퍼 W 상보다 낮아진 경우, 웨이퍼 W의 주변부에서 플라즈마 시스가 기울어지고, 웨이퍼 W의 주변부에서 웨이퍼 W에 대해, 이온의 플러스의 전하가 비스듬하게 입사된다. 이와 같이 이온의 플러스의 전하의 입사각이 변화함으로써, 에칭 특성이 변화한다. 예를 들면, 에칭되는 홀에 Tilting라고 하는 형상 이상이 발생한다. Tilting이란, 홀이 비스듬하게 에칭되는 이상이다.
도 8a는 홀의 Tilting의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 8a에는, 웨이퍼 W의 산화막에 에칭한 홀(170)의 단면 형상이 나타내어져 있다. 홀(170)은 웨이퍼 W의 수직 방향에 대해 각도 θ로 비스듬하게 에칭되어 있다. 각도 θ가 0°가 아닌 경우, 홀(170)에 Tilting이 발생하고 있다. 예를 들면, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 제 2 탑재대(7)의 높이를 일정하게 한 경우, 포커스 링(5)의 두께에 의해, 에칭되는 홀의 각도 θ가 변화한다. 도 8b는, 에칭되는 홀의 각도 θ와 포커스 링의 두께의 관계의 일례를 나타낸 도면이다. 도 8b는, 예를 들면, 제 2 탑재대(7)의 높이를 일정하게 하고 포커스 링(5)의 두께를 바꾸어 에칭을 행해서 홀의 각도 θ(Tilting각 θ)를 측정한 것이다. 도 8b에는, 포커스 링(5)의 두께에 대한 Tilting각 θ이 나타내어져 있다. 도 8b의 예에서는, 포커스 링(5)의 두께가 1.75㎜ 부근으로부터 증가하면, Tilting각 θ가 마이너스로 증가하고 있다. 또한, 포커스 링(5)의 두께가 1.75㎜ 부근으로부터 감소하면, Tilting각 θ가 플러스로 증가한다. 예를 들면, Tilting각 θ가 -0.05[deg]≤θ≤+0.05[deg]의 범위에서, 홀을 에칭하는 경우, 포커스 링(5)은 두께를 도 8b의 사용 가능 범위 T1 내로 할 필요가 있다.
그런데, 포커스 링(5)의 두께가 동일하고, 웨이퍼 W마다, 에칭 특성에 편차가 발생하는 경우가 있다. 예를 들면, 도 8b에는, 부호 180으로 나타내는 바와 같이, 포커스 링(5)의 두께가 2.1㎜에서 Tilting각 θ가 2개 플롯되어 있다. 이 2개의 Tilting각 θ는 다른 2개의 웨이퍼 W에 대해 각각 홀을 에칭하여 측정한 것이다. 부호 180으로 나타내는 2개의 Tilting각 θ에는, 0.008[deg]의 차이가 있다.
웨이퍼 W는 사이즈가 규격으로 정해져 있지만, 일정한 오차가 허용되고 있다. 도 9는 웨이퍼의 규격을 나타낸 도면이다. 도 9에는, JEITA(Japan Electronics and Information Technology Industries Association)와, SEMI의 규격에 대한 웨이퍼 사이즈마다의 직경, 두께의 범위가 나타내어져 있다. 이와 같이, 웨이퍼 W는, 웨이퍼 사이즈마다, 표준적인 직경, 두께가 규격치로서 정해져 있고, 규격치로서 일정한 오차가 허용되고 있다. 이 때문에, 웨이퍼 W는, 규격내인 경우에도, 직경, 두께 등의 상태에 오차가 있다. 웨이퍼 W의 상태에 오차가 있는 경우, 웨이퍼 W마다, 에칭되는 홀의 각도 θ에 차이가 발생하는 경우가 있다.
도 10a는 홀을 에칭한 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 10a는 웨이퍼 W의 산화막에 홀(170)이 수직으로 에칭된 이상적인 상태를 나타내고 있다. 도 10a의 (A)는 산화막에 에칭한 홀(170)의 단면 형상을 나타내고 있다. 도 10a의 (B)는 에칭된 홀(170)을 상측에서 본 경우의 홀(170)의 산화막의 상면에서의 위치(Top)와, 홀(170)의 바닥에서의 위치(Bottom)가 나타내어져 있다. 홀(170)이 이상적인 상태에서 에칭된 경우, 도 10a의 (B)에 나타내는 바와 같이, 홀(170)의 상면에서의 위치와 홀(170)의 바닥에서의 위치가 일치한다.
도 10b는 홀을 에칭한 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 10b는 산화막에 홀(170)이 각도 θ로 비스듬하게 에칭된 상태를 나타내고 있다. 도 10b의 (A)는 산화막에 에칭한 홀(170)의 단면 형상을 나타내고 있다. 도 10b의 (B)는 에칭된 홀(170)을 상측에서 본 경우의 홀(170)의 산화막의 상면에서의 위치(Top)와, 홀(170)의 바닥에서의 위치(Bottom)가 나타내어져 있다. 홀(170)이 비스듬하게 에칭된 경우, 도 10b의 (B)에 나타내는 바와 같이, 홀(170)의 상면에서의 위치와 홀의 바닥에서의 위치에 위치 어긋남이 발생한다.
최근, 플라즈마 처리 장치(10)는 어스펙트비가 높은 홀의 에칭이 요구되고 있다. 예를 들면, 3차원 구조를 가지는 NAND형 플래쉬 메모리의 제조에서는, 에칭하는 홀의 어스펙트비가 높아져 있다. 그러나, 에칭하는 홀의 어스펙트비가 높아지면, 홀의 각도 θ에 의한 위치 어긋남이 커진다.
도 10b의 (C), (D)에는, 보다 두꺼운 산화막에, 어스펙트비가 높은 홀이 각도 θ로 비스듬하게 에칭된 상태가 나타내어져 있다. 도 10b의 (C)는 산화막에 에칭한 홀(170)의 단면 형상을 나타내고 있다. 도 10b의 (D)는 에칭된 홀(170)을 상측에서 본 경우의 홀(170)의 산화막의 상면에서의 위치(Top)와, 홀(170)의 바닥에서의 위치(Bottom)가 나타내어져 있다. 홀의 어스펙트비가 높아지면, 도 10b의 (D)에 나타내는 바와 같이, 홀(170)의 상면에서의 위치와 홀(170)의 바닥에서의 위치의 편차량이 커진다.
이와 같이, 플라즈마 처리 장치(10)는, 에칭하는 홀이 깊어져, 홀의 어스펙트비가 높아질수록, 웨이퍼 W의 상태의 편차에 의한 영향에 의한 에칭 특성의 변화가 커진다. 특히, 웨이퍼 W의 주변부는 웨이퍼 W의 상태의 편차에 의한 영향을 받기 쉽다.
도 11a는 에칭 레이트와 포커스 링의 두께의 관계의 일례를 나타낸 도면이다. 도 11a는, 예를 들면, 제 2 탑재대(7)의 높이를 일정하게 하고, 포커스 링(5)의 두께를 바꾸어 웨이퍼 W에 에칭을 행해서 에칭 레이트를 측정한 것이다. 웨이퍼 W의 웨이퍼 사이즈는 12인치(직경 300㎜)로 한다. 도 11a에는, 포커스 링(5)의 두께마다, 웨이퍼 W의 중심으로부터의 거리에 의한 에칭 레이트의 변화가 나타내어져 있다. 에칭 레이트는 웨이퍼 W의 중심을 1로 하여 규격하고 있다. 도 11a에 나타내는 바와 같이, 에칭 레이트는, 웨이퍼 W의 중심으로부터의 거리가 135㎜ 이상이 되는 웨이퍼 W의 주변부에서, 포커스 링(5)의 두께의 변화에 대한 변화가 커진다.
도 11b는 에칭되는 홀의 각도 θ와 포커스 링의 두께의 관계의 일례를 나타낸 도면이다. 도 11b는, 예를 들면 제 2 탑재대(7)의 높이를 일정하게 하고 포커스 링(5)의 두께를 바꾸어 에칭을 행해서 홀의 각도 θ(Tilting각 θ)를 측정한 것이다. 도 11b에는, 포커스 링(5)의 두께마다, 웨이퍼 W의 중심으로부터 135㎜의 위치에서의 홀의 각도 θ의 변화가 나타내어져 있다. 도 11b에 나타내는 바와 같이, Tilting각 θ는 웨이퍼 W의 주변부에서, 포커스 링(5)의 두께의 변화에 대한 변화가 커진다.
그래서, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 플라즈마 처리의 대상으로 된 웨이퍼 W의 상태에 따라, 승강 기구(120)의 제어를 행한다.
도 6으로 돌아온다. 취득부(161a)는 플라즈마 처리의 대상으로 된 웨이퍼 W의 상태 정보(163a)를 취득한다. 예를 들면, 취득부(161a)는 플라즈마 처리의 대상으로 된 웨이퍼 W의 상태 정보(163a)를 기억부(163)로부터 읽어내어 취득한다. 상태 정보(163a)에는, 측정부(110) 및 승강 기구(120)의 배치 위치에 대응한 웨이퍼 W의 둘레 방향의 각 위치에서의 웨이퍼 W의 두께의 데이터가 포함되어 있다. 또, 본 실시 형태에서는, 상태 정보(163a)를 기억부(163)에 미리 저장되어 있는 것으로 했지만, 상태 정보(163a)가 다른 장치에 기억되어 있는 경우, 취득부(161a)는 네트워크를 거쳐서 상태 정보(163a)를 취득해도 좋다.
또한, 취득부(161a)는, 측정 제어 유닛(114)을 제어하고, 각 측정부(110)에 의해 포커스 링(5)의 둘레 방향으로 복수의 위치에서, 포커스 링(5)의 상면의 높이를 각각 측정하고, 포커스 링(5)의 상면의 높이의 데이터를 취득한다. 포커스 링(5)의 높이의 측정은 처리 용기(1) 내의 온도가 플라즈마 처리를 행하는 온도로 안정된 타이밍인 것이 바람직하다. 또한, 포커스 링(5)의 높이의 측정은, 1매의 웨이퍼 W에 대한 에칭 처리 중에 주기적으로 복수회 행해도 좋고, 1매의 웨이퍼 W마다 1회 행해도 좋다.
산출부(161b)는, 취득부(161a)에 의해 취득된 상태 정보(163a)에 의해 나타내어지는 웨이퍼 W의 상태 및 측정부(110)에 의해 측정된 포커스 링(5)의 상면의 높이에 근거하여, 위치 관계가 미리 정해진 거리 간격으로 되는 포커스 링(5)의 높이를 산출한다. 예를 들면, 산출부(161b)는, 웨이퍼 W의 둘레 방향의 각 위치에서의 웨이퍼 W의 두께의 데이터로부터, 둘레 방향의 각 위치에 대해, 웨이퍼 W의 두께의 규격치에 대한 웨이퍼 W의 두께의 오차를 산출한다. 예를 들면, 웨이퍼 사이즈가 12인치인 웨이퍼 W인 경우, 산출부(161b)는, 두께의 규격치(0.775㎜)를 기준으로 하여 웨이퍼 W의 두께의 오차를 산출한다. 예를 들면, 실제의 웨이퍼 W의 두께가 0.780㎜인 경우, 산출부(161b)는, 두께의 규격치(0.775㎜)를 기준으로 하여, 웨이퍼 W의 두께의 오차를 0.005㎜라고 산출한다. 그리고, 산출부(161b)는, 둘레 방향의 각 위치에 대해, 웨이퍼 W의 상면과, 포커스 링(5)의 상면의 위치 관계가 미리 정해진 거리 간격으로 되는 포커스 링(5)의 높이를 산출한다. 예를 들면, 실험 등을 행하여, 에칭한 홀의 각도 θ가 소정의 허용 범위 이내로 되는 웨이퍼 W의 상면과 포커스 링(5)의 상면의 위치 관계의 조건을 미리 구해 둔다. 웨이퍼 W의 상면과 포커스 링(5)의 상면의 위치 관계의 조건은 조건 정보로서 기억부(163)에 저장해 두어도 좋다. 그리고, 산출부(161b)는 조건 정보로부터 위치 관계의 조건을 읽어내어도 좋다. 또한, 웨이퍼 W의 상면과 포커스 링(5)의 상면의 위치 관계의 조건은 에칭에 사용하는 처리 가스나 웨이퍼 W의 재질 등의 에칭 조건마다 정하여 조건 정보에 기억시켜 두어도 좋다. 그리고, 산출부(161b)는 실시하는 에칭 조건에 대응하는 위치 관계의 조건을 조건 정보로부터 읽어내어도 좋다. 본 실시 형태에서는, 웨이퍼 W의 상면과, 포커스 링(5)의 상면의 높이가 동일한 경우, 에칭한 홀의 각도 θ가 허용 범위 이내로 되는 것으로 한다. 이 경우, 산출부(161b)는 포커스 링(5)의 높이와, 포커스 링(5)의 상면의 높이가 동일하게 되는 포커스 링(5)의 높이를 산출한다. 예를 들면, 플라즈마 처리 장치(10)는, 포커스 링(5)가 신품이고, 또한, 웨이퍼 W의 두께가 규격치인 경우, 제 1 탑재대(2)에 탑재된 웨이퍼 W의 상면과, 제 2 탑재대(7)에 탑재된 포커스 링(5)의 상면의 높이가 동일하게 되도록 제 2 탑재대(7)의 표준의 높이가 설계되어 있는 것으로 한다. 이 경우, 산출부(161b)는 제 2 탑재대(7)의 표준의 높이에 대해 웨이퍼 W의 두께의 오차만큼 변경한 높이를 산출한다. 예를 들면, 웨이퍼 W의 두께의 오차가 0.005㎜인 경우, 산출부(161b)는 제 2 탑재대(7)의 표준의 높이에 대해, 0.005㎜를 가산한 값을 산출한다. 산출부(161b)는, 측정부(110) 및 승강 기구(120)의 배치 위치에 대응하는 웨이퍼 W의 둘레 방향의 각 위치에 대해, 각각 웨이퍼 W의 상면과, 포커스 링(5)의 상면의 위치 관계가 미리 정해진 거리 간격으로 되는 제 2 탑재대(7)의 높이를 산출한다.
승강 제어부(161c)는, 각 승강 기구(120)를 제어하여, 산출부(161b)에 의해 산출된 높이로 제 2 탑재대(7)를 승강시켜, 포커스 링(5)을 승강시킨다. 예를 들면, 승강 제어부(161c)는, 각 승강 기구(120)를, 당해 승강 기구(120)의 배치 위치에 대응하여, 산출부(161b)에 의해 산출된 제 2 탑재대(7)의 높이로 승강시킨다.
이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 웨이퍼 W의 상면과 포커스 링(5)의 상면의 높이가 동일하게 되어, 웨이퍼 W마다의 에칭 특성에 편차를 억제할 수 있다.
다음에, 제 1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)를 이용한 포커스 링의 승강 제어 처리에 대해 설명한다. 도 12는 포커스 링의 승강 제어 처리의 흐름도이다. 이 포커스 링의 승강 제어 처리는 소정의 타이밍, 예를 들면 웨이퍼 W가 제 1 탑재대(2)에 탑재된 후, 처리 용기(1) 내의 온도가 플라즈마 처리를 행하는 온도로 안정된 타이밍에서 실행된다. 또, 웨이퍼 W가 제 1 탑재대(2)에 탑재된 타이밍에서 실행해도 좋다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 취득부(161a)는, 플라즈마 처리의 대상으로 된 웨이퍼 W의 상태 정보(163a)를 취득한다(스텝 S10). 취득부(161a)는, 측정 제어 유닛(114)을 제어하여, 각 측정부(110)에 의해 포커스 링(5)의 둘레 방향으로 복수의 위치에서, 포커스 링(5)의 상면의 높이를 각각 측정하고, 포커스 링(5)의 상면의 높이의 데이터를 취득한다(스텝 S11).
산출부(161b)는, 취득된 상태 정보(163a)에 의해 나타내어지는 웨이퍼 W의 상태 및 측정된 포커스 링(5)의 상면의 높이에 근거하여, 위치 관계가 미리 정해진 거리 간격으로 되는 포커스 링(5)의 높이를 산출한다(스텝 S12).
승강 제어부(161c)는, 각 승강 기구(120)를, 당해 승강 기구(120)의 배치 위치에 대응하여, 산출부(161b)에 의해 산출된 제 2 탑재대(7)의 높이로 되도록 승강시키고(스텝 S13), 처리를 종료한다.
다음에, 구체적인 일례를 설명한다. 도 13은 제 2 탑재대를 상승시키는 흐름의 일례를 설명하는 도면이다.
예를 들면, 도 13의 (A)에 나타내는 바와 같이, 제 1 탑재대(2)에 탑재된 웨이퍼 W는, 두께의 오차가 0.005㎜이고, 웨이퍼 W의 상면이 포커스 링(5)의 상면에 대해 0.005㎜ 높은 것으로 한다. 이 경우, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 도 13의 (B)에 나타내는 바와 같이, 제 2 탑재대(7)를 0.005㎜ 상승시킨다. 이것에 의해, 웨이퍼 W의 상면과 포커스 링(5)의 상면을 동일한 높이로 할 수 있다.
포커스 링(5)의 소모량은 제 2 탑재대(7)의 원주 방향에서 편차가 생기는 경우가 있다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 도 3과 같이 측정부(110) 및 승강 기구(120)를 3세트 이상 배치하고, 배치 개소마다 포커스 링(5)의 소모량을 특정하고, 소모량에 따라, 승강 기구(120)를 제어하여 제 2 탑재대(7)를 상승시킨다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는, 웨이퍼 W의 상면에 대한 포커스 링(5)의 상면의 위치를 원주 방향으로 정렬할 수 있다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 에칭 특성의 원주 방향에서의 균일성을 유지하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 제 1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는, 제 1 탑재대(2)와, 승강 기구(120)와, 취득부(161a)와, 산출부(161b)와, 승강 제어부(161c)를 가진다. 제 1 탑재대(2)는 플라즈마 처리의 대상으로 된 웨이퍼 W를 탑재한다. 승강 기구(120)는 웨이퍼 W의 주위에 탑재된 포커스 링(5)을 승강시킨다. 취득부(161a)는 웨이퍼 W의 상태를 측정한 상태 정보(163a)를 취득한다. 산출부(161b)는, 취득된 상태 정보(163a)에 의해 나타내어지는 웨이퍼 W의 상태에 근거하여, 웨이퍼 W의 상면과, 포커스 링(5)의 상면의 위치 관계가 미리 정해진 거리 간격으로 되는 포커스 링(5)의 높이를 산출한다. 승강 제어부(161c)는 포커스 링(5)이, 산출된 높이로 되도록 승강 기구(120)를 제어한다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 웨이퍼 W마다의 에칭 특성에 편차를 억제할 수 있다. 특히, 웨이퍼 W의 상태의 편차의 영향을 받기 쉬운 웨이퍼 W의 주변부에 대해서도, 플라즈마 처리 장치(10)는 웨이퍼 W마다의 에칭 특성에 편차를 억제할 수 있다. 또한, 플라즈마 처리 장치(10)는, 어스펙트비가 높은 홀을 에칭하는 경우에도, 웨이퍼 W마다, 홀의 상면에서의 위치와 홀의 바닥에서의 위치의 어긋남량을 작게 억제하여 에칭할 수 있다.
또한, 제 1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는 웨이퍼 W의 상태를 웨이퍼 W의 두께로 한다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는, 웨이퍼 W마다 두께에 오차가 있는 경우에도, 웨이퍼 W마다의 에칭 특성에 편차를 억제할 수 있다.
또한, 제 1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는 측정부(110)를 더 가진다. 측정부(110)는 포커스 링(5)의 상면의 높이를 측정한다. 산출부(161b)는, 웨이퍼 W의 상태 및 측정된 포커스 링(5)의 상면의 높이에 근거하여, 위치 관계가 미리 정해진 거리 간격으로 되는 포커스 링(5)의 높이를 산출한다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는, 소모 등에 의해 포커스 링(5)의 상면의 높이가 바뀌는 경우에도, 웨이퍼 W의 상면과, 포커스 링(5)의 상면의 위치 관계를 미리 정해진 거리 간격으로 정밀도 좋게 맞출 수 있어, 에칭 특성에 편차를 억제할 수 있다.
또한, 제 1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는, 승강 기구(120)가, 포커스 링(5)의 둘레 방향으로 복수의 위치에 마련되어 있다. 상태 정보(163a)는 웨이퍼 W의 둘레 방향에 대해 복수의 위치에서의 상태의 측정 결과를 포함한다. 산출부(161b)는, 상태 정보(163a)에 의해 나타내어지는 복수의 위치에서의 상태의 측정 결과에 근거하여, 포커스 링(5)의 둘레 방향의 복수의 위치 각각에 대해, 웨이퍼 W의 상면과, 포커스 링(5)의 상면의 위치 관계가 미리 정해진 거리 간격으로 되는 포커스 링(5)의 높이를 산출한다. 승강 제어부(161c)는 산출된 높이가 되도록 승강 기구(120)를 각각 제어한다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 웨이퍼 W의 상면에 대한 포커스 링(5)의 상면의 높이를 원주 방향으로 정렬할 수 있다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 에칭 특성의 원주 방향에서의 균일성을 유지하는 것이 가능해진다.
(제 2 실시 형태)
다음에, 제 2 실시 형태에 대해 설명한다. 제 2 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는 도 1 내지 도 3에 나타내는 제 1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 구성과 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
제 2 실시 형태에 따른 제어부(100)에 대해 상세히 설명한다. 도 14는 제 2 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 제어하는 제어부의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이다. 제 2 실시 형태에 따른 제어부(100)는, 도 6에 나타내는 제 1 실시 형태에 따른 제어부(100)와 대략 동일한 구성이기 때문에, 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략하고, 주로 상이한 부분에 대해 설명한다.
기억부(163)에는, 상태 정보(163a)와, 제 1 관계 정보(163b)와, 제 2 관계 정보(163c)가 저장되어 있다.
상태 정보(163a)에는, 웨이퍼 W의 둘레 방향의 복수의 위치에서 측정한 웨이퍼 W의 두께의 값과, 웨이퍼 W의 외경의 값이 기억되어 있다.
여기서, 웨이퍼 W는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 직경 등의 외경에 관한 사이즈가 규격으로 정해져 있지만, 외경에 대해서도 일정한 오차가 허용되어 있다. 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 웨이퍼 W의 외경의 편차에 의해서도, 포커스 링(5) 상의 플라즈마 시스와 웨이퍼 W 상의 플라즈마 시스의 높이 위치에 어긋남이 생겨, 에칭 특성이 변화한다. 특히, 웨이퍼 W의 주변부는, 웨이퍼 W의 외경의 편차에 의해, 에칭 레이트의 편차나 Tilting라고 하는 형상 이상 등의 에칭 프로세스 결과에 영향을 받기 쉽다.
도 15a는 웨이퍼의 외경이 작은 경우의 플라즈마 시스의 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다. 웨이퍼 W의 외경이 작은 경우, 도 15a에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W와 포커스 링(5)의 거리 ΔD가 넓어진다. 이것에 의해, 웨이퍼 W의 주변부의 플라즈마 시스(Sheath)의 기울기가 커져, 웨이퍼 W의 주변부에서 웨이퍼 W에 대해, 이온의 플러스의 전하가 입사하는 입사각 θ가 커진다.
도 15b는 웨이퍼의 외경이 큰 경우의 플라즈마 시스의 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다. 웨이퍼 W의 외경이 큰 경우, 도 15b에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W와 포커스 링(5)의 거리 ΔD가 좁아진다. 이것에 의해, 웨이퍼 W의 주변부의 플라즈마 시스(Sheath)의 기울기가 작아져, 웨이퍼 W의 주변부에서 웨이퍼 W에 대해, 이온의 플러스의 전하가 입사하는 입사각 θ가 작아진다.
이와 같이, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 이온의 플러스의 전하의 입사각이 변화함으로써, 에칭 특성이 변화한다. 예를 들면, 에칭되는 홀에 Tilting라고 하는 형상 이상이 발생한다.
도 16은 에칭되는 홀의 각도 θ와 포커스 링의 두께의 관계의 일례를 나타낸 도면이다. 도 16은 웨이퍼 W와 포커스 링(5)의 거리를 바꾸어 에칭을 행하여 홀의 각도 θ(Tilting각 θ)를 측정한 것이다. 도 16에는, 웨이퍼 W와 포커스 링(F/R)(5)의 거리에 대한 웨이퍼 W의 주변부의 Tilting각 θ가 나타내어져 있다.
도 16에 나타내는 바와 같이, Tilting각 θ는 웨이퍼 W와 포커스 링(5)의 거리에 따라 변화한다. 또한, 도 8b 등을 이용하여 제 1 실시 형태에서 설명한 바와 같이, Tilting각 θ는 웨이퍼 W의 상면에 대한 포커스 링(5)의 상면의 높이에 의해서도 변화한다.
그래서, 예를 들면, 실험 등을 행하여, 웨이퍼 W와 포커스 링(5)의 거리에 대해, Tilting각 θ가 어느 정도 변화할지의 관계를 미리 구한다. 또한, 웨이퍼 W의 상면과 포커스 링(5)의 상면의 높이의 차이에 대해, Tilting각 θ가 어느 정도 변화할지의 관계를 미리 구한다.
그리고, 웨이퍼 W와 포커스 링(5)의 거리에 대한 Tilting각 θ의 관계를 제 1 관계 정보(163b)에 기억시킨다. 또한, 웨이퍼 W에 상면과 포커스 링(5)의 상면의 높이의 차이에 대한 Tilting각 θ의 관계를 제 2 관계 정보(163c)에 기억시킨다. 제 1 관계 정보(163b)는, 웨이퍼 W와 포커스 링(5)의 거리로부터 Tilting각 θ를 산출하는 식의 정보여도 좋고, 웨이퍼 W와 포커스 링(5)의 거리에 대해 Tilting각 θ을 대응지은 테이블이어도 좋다. 제 2 관계 정보(163c)나, 웨이퍼 W의 상면과 포커스 링(5)의 상면의 높이의 차이로부터 Tilting각 θ를 산출하는 식의 정보여도 좋고, 웨이퍼 W의 상면과 포커스 링(5)의 상면의 높이의 차이에 대해 Tilting각 θ를 대응지은 테이블이어도 좋다.
취득부(161a)는 플라즈마 처리의 대상으로 된 웨이퍼 W의 상태 정보(163a)를 취득한다. 예를 들면, 취득부(161a)는 플라즈마 처리의 대상으로 된 웨이퍼 W의 상태 정보(163a)를 기억부(163)로부터 읽어내어 취득한다. 상태 정보(163a)에는, 측정부(110) 및 승강 기구(120)의 배치 위치에 대응한 웨이퍼 W의 둘레 방향의 각 위치에서의 웨이퍼 W의 두께와 웨이퍼 W의 외경의 데이터가 포함되어 있다.
산출부(161b)는, 취득부(161a)에 의해 취득된 상태 정보(163a)에 의해 나타내어지는 웨이퍼 W의 상태 및 측정부(110)에 의해 측정된 포커스 링(5)의 상면의 높이에 근거하여, 위치 관계가 미리 정해진 거리 간격로 되는 포커스 링(5)의 높이를 산출한다. 예를 들면, 산출부(161b)는, 웨이퍼 W의 둘레 방향의 각 위치에서의 웨이퍼 W의 두께의 데이터로부터, 둘레 방향의 각 위치에 대해, 웨이퍼 W의 두께의 규격치에 대한 웨이퍼 W의 두께의 오차를 산출한다. 그리고, 산출부(161b)는, 둘레 방향의 각 위치에 대해, 웨이퍼 W의 상면과, 포커스 링(5)의 표면의 위치 관계가 미리 정해진 거리 간격으로 되는 포커스 링(5)의 높이를 산출한다.
또한, 산출부(161b)는, 웨이퍼 W의 둘레 방향의 각 위치에서의 웨이퍼 W의 외경의 데이터로부터, 둘레 방향의 각 위치에 대해, 웨이퍼 W의 직경이 규격치인 경우의 외경에 대한 웨이퍼 W의 외경의 오차를 산출한다. 예를 들면, 웨이퍼 사이즈가 12인치인 웨이퍼 W의 경우, 산출부(161b)는, 직경의 규격치(300㎜)인 경우의 외반경(150㎜)을 기준으로 하여, 웨이퍼 W의 외경의 오차를 산출한다. 산출부(161b)는, 제 1 관계 정보(163b)를 이용하여, 웨이퍼 W의 외경의 오차에 의해 생기는 Tilting각 θ를 구한다. 그리고, 산출부(161b)는, 제 2 관계 정보(163c)를 이용하여, 웨이퍼 W의 외경의 오차에 의해 생기는 Tilting각 θ에 대응하는 웨이퍼 W에 상면과 포커스 링(5)의 상면의 높이의 차이를 구한다. 즉, 산출부(161b)는, 웨이퍼 W의 외경의 오차에 의해 생기는 Tilting각 θ를 상쇄하기 위해 필요한 웨이퍼 W의 상면과 포커스 링(5)의 상면과의 높이의 차이를 구한다. 이 웨이퍼 W에 상면과 포커스 링(5)의 상면의 높이의 차이는 제 2 탑재대(7)의 높이의 보정량으로 된다. 예를 들면, 산출부(161b)는, 웨이퍼 W의 외경의 오차에 의해 생기는 Tilting각 θ가 0.05[deg]인 경우, 제 2 관계 정보(163c)를 이용하여, Tilting각 θ를 -0.05[deg] 바꾸기 위해 필요한 제 2 탑재대(7)의 높이의 보정량을 구한다. 예를 들면, 산출부(161b)는, 직경이 규격치에서의 Tilting각이 θ0이고, 실제의 웨이퍼 W의 외경에서의 Tilting각이 θ1인 경우, θ0-θ1의 연산을 행하여 웨이퍼 W의 외경의 오차에 의해 생기는 Tilting각을 구한다. 그리고, 예를 들면, Tilting각 θ을 상쇄하기 위해 필요한 변환 레이트가 θt인 경우, 산출부(161b)는 (θ0-θ1)/θt의 연산을 행하여, 제 2 탑재대(7)의 높이의 보정량을 구한다.
그리고, 산출부(161b)는, 웨이퍼 W의 상면과, 포커스 링(5)의 상면의 위치 관계가 미리 정해진 거리 간격으로 되는 포커스 링(5)의 높이를, 제 2 탑재대(7)의 높이의 보정량분만큼 보정하고, 제 2 탑재대(7)의 최종적인 높이를 산출한다.
승강 제어부(161c)는, 각 승강 기구(120)를 제어하여, 산출부(161b)에 의해 산출된, 최종적인 높이로 제 2 탑재대(7)를 승강시켜, 포커스 링(5)을 승강시킨다. 예를 들면, 승강 제어부(161c)는, 각 승강 기구(120)를, 당해 승강 기구(120)의 배치 위치에 대응하여, 산출부(161b)에 의해 산출된 제 2 탑재대(7)의 최종적인 높이로 승강시킨다.
이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 웨이퍼 W의 외경의 오차에 의해 생기는 Tilting각을 보정할 수 있어, 웨이퍼 W마다의 에칭 특성에 편차를 억제할 수 있다.
이상과 같이, 제 2 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는 웨이퍼 W의 상태를 웨이퍼 W의 두께, 웨이퍼 W의 외경의 양쪽으로 하고 있다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는, 웨이퍼 W마다 두께 및 외경에 오차가 있는 경우에도, 웨이퍼 W마다의 에칭 특성에 편차를 억제할 수 있다.
이상, 여러 실시 형태에 대해 설명해 왔지만, 상술한 실시 형태에 한정되는 일없이 여러 변형 형태를 구성 가능하다. 예를 들면, 상술한 플라즈마 처리 장치(10)는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치(10)이었지만, 임의의 플라즈마 처리 장치(10)에 채용될 수 있다. 예를 들면, 플라즈마 처리 장치(10)는 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치(10), 마이크로파라는 표면파에 의해 가스를 여기시키는 플라즈마 처리 장치(10)와 같이, 임의의 타입의 플라즈마 처리 장치(10)이어도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 승강 기구(120)에 의해 제 2 탑재대(7)를 승강시킴으로써, 포커스 링(5)을 승강시키는 경우를 예로 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제 2 탑재대(7)에 핀 등을 관통시켜 포커스 링(5)만을 승강시켜도 좋다.
또한, 상술한 제 2 실시 형태에서는, 웨이퍼 W의 두께 및 외경에 따라 포커스 링(5)을 승강시키는 경우를 예로 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 웨이퍼 W의 외경에 따라 포커스 링(5)을 승강시켜도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 웨이퍼 W의 상태로서, 웨이퍼 W의 두께 및 외경을 예로 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 웨이퍼 W의 상태는 웨이퍼 W의 단부(웨이퍼 베벨부)의 형상이나, 웨이퍼 W의 웨이퍼 이면에 성막 혹은 잔존하고 있는 막의 막종류, 막두께, 웨이퍼 W의 편심, 웨이퍼 W의 휨 등이어도 좋다. 예를 들면, 웨이퍼 W의 상태마다, 당해 상태에 대한 Tilting각 θ의 관계를 관계 정보로서 기억하고, 실제의 웨이퍼 W의 상태에 의해 생기는 Tilting각 θ를 상쇄하기 위해 필요한 웨이퍼 W의 상면과 포커스 링(5)의 상면의 높이의 차이를 구해도 좋다. 예를 들면, 웨이퍼 W의 단부의 형상별로, Tilting각 θ를 관계 정보로서 기억한다. 또한, 플라즈마 처리의 대상으로 된 실제의 웨이퍼 W의 단부의 형상을 측정한다. 그리고, 실제의 웨이퍼 W의 상태에 의해 생기는 Tilting각 θ를 구하고, 구한 Tilting각 θ를 상쇄하기 위해 필요한 웨이퍼 W의 상면과 포커스 링(5)의 상면의 높이의 차이를 구해도 좋다.
또한, 상술한 제 2 실시 형태에서는, 제 1 관계 정보(163b)와 제 2 관계 정보(163c)를 이용하여, 웨이퍼 W와 포커스 링(5)의 거리에 대한 제 2 탑재대(7)의 높이의 보정량을 구하는 경우를 예로 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제 1 관계 정보(163b)와 제 2 관계 정보(163c)를 통합하여, 웨이퍼 W와 포커스 링(5)의 거리에 대한 제 2 탑재대(7)의 높이의 보정량을 관계 정보로서 기억해도 좋다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는 1매의 웨이퍼 W에 대한 복수 종류의 플라즈마 에칭 처리가 행해지는 경우, 플라즈마 처리마다, 당해 플라즈마 처리에서 에칭 특성에 편차가 작아지도록 제 2 탑재대(7)를 승강시키고, 웨이퍼 W에 대한 포커스 링(5)의 위치를 바꾸어도 좋다.
1: 처리 용기
2: 제 1 탑재대
5: 포커스 링
7: 제 2 탑재대
10: 플라즈마 처리 장치
100: 제어부
110: 측정부
120: 승강 기구
161a: 취득부
161b: 산출부
161c: 승강 제어부
163a: 상태 정보
W: 웨이퍼

Claims (6)

  1. 플라즈마 처리의 대상으로 된 피처리체를 탑재하는 탑재대와,
    상기 피처리체의 주위에 탑재된 포커스 링을 승강시키는 승강 기구와,
    상기 플라즈마 처리를 실시하기 전에 상기 피처리체를 계측하여 얻어진 상태 정보로서, 상기 플라즈마 처리를 실시하기 전의 상기 피처리체의 상태를 나타내는 상기 상태 정보를 취득하는 취득부와,
    상기 취득부에 의해 취득된 상태 정보에 의해 나타내어지는 상기 피처리체의 상태에 근거하여, 상기 피처리체의 상면과, 상기 포커스 링의 상면의 위치 관계가 미리 정해진 거리 간격으로 되는 상기 포커스 링의 높이를 산출하는 산출부와,
    상기 포커스 링이 상기 산출부에 의해 산출된 높이가 되도록 상기 승강 기구를 제어하는 승강 제어부
    를 가지는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피처리체 상태는 상기 피처리체의 두께, 상기 피처리체의 외경의 한쪽 또는 양쪽으로 하는
    것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 포커스 링의 상면의 높이를 측정하는 측정부를 더 갖고,
    상기 산출부는, 상기 피처리체의 상태 및 상기 측정부에 의해 측정된 상기 포커스 링의 상면의 높이에 근거하여, 위치 관계가 미리 정해진 거리 간격으로 되는 상기 포커스 링의 높이를 산출하는
    것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 승강 기구는 상기 포커스 링의 둘레 방향으로 복수의 위치에 마련되고,
    상기 상태 정보는 상기 피처리체의 둘레 방향에 대해 복수의 위치에서의 상태의 측정 결과를 포함하고,
    상기 산출부는, 상기 상태 정보에 의해 나타내어지는 복수의 위치에서의 상태의 측정 결과에 근거하여, 상기 포커스 링의 둘레 방향의 복수의 위치 각각에 대해, 상기 피처리체의 상면과, 상기 포커스 링의 상면의 위치 관계가 미리 정해진 거리 간격으로 되는 상기 포커스 링의 높이를 산출하고,
    승강 제어부는 산출된 높이가 되도록 상기 승강 기구를 각각 제어하는
    것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 플라즈마 처리의 대상으로 된 피처리체를 상기 플라즈마 처리를 실시하기 전에 계측하여 얻어진 상태 정보로서, 상기 플라즈마 처리를 실시하기 전의 상기 피처리체의 상태를 나타내는 상기 상태 정보를 취득하고,
    취득된 상태 정보에 의해 나타내어지는 상기 피처리체의 상태에 근거하여, 탑재대에 탑재된 상기 피처리체의 상면과, 상기 피처리체의 주위에 탑재된 포커스 링의 상면의 위치 관계가 미리 정해진 거리 간격으로 되는 상기 포커스 링의 높이를 산출하고,
    상기 포커스 링이, 산출된 높이가 되도록, 상기 포커스 링을 승강시키는 승강 기구를 제어하는
    처리를 컴퓨터가 실행하는 것을 특징으로 하는 포커스 링의 승강 제어 방법.
  6. 플라즈마 처리의 대상으로 된 피처리체를 상기 플라즈마 처리를 실시하기 전에 계측하여 얻어진 상태 정보로서, 상기 플라즈마 처리를 실시하기 전의 상기 피처리체의 상태를 나타내는 상기 상태 정보를 취득하고,
    취득된 상태 정보에 의해 나타내어지는 상기 피처리체의 상태에 근거하여, 탑재대에 탑재된 상기 피처리체의 상면과, 상기 피처리체의 주위에 탑재된 포커스 링의 상면의 위치 관계가 미리 정해진 거리 간격으로 되는 상기 포커스 링의 높이를 산출하고,
    상기 포커스 링이, 산출된 높이가 되도록, 상기 포커스 링을 승강시키는 승강 기구를 제어하는
    처리를 컴퓨터에게 실행시키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 포커스 링의 승강 제어 프로그램.
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