TWI808206B - 電漿蝕刻方法及電漿蝕刻裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題係使電漿蝕刻裝置之生產性提高。 本發明提供一種電漿蝕刻方法，該電漿蝕刻方法將具有消耗構件之處理容器內維持在一定壓力，且以電漿蝕刻被處理體，並包含下列製程：量測該消耗構件之溫度從第1溫度至達到低於該第1溫度之第2溫度的降溫時間或降溫速度之變動值；按照顯示該消耗構件之消耗程度與該變動值之相關性的資訊，依據所量測之該變動值，推定該消耗構件之消耗程度。

Description

電漿蝕刻方法及電漿蝕刻裝置
本發明係有關於電漿蝕刻方法及電漿蝕刻裝置。
邊緣環在電漿蝕刻裝置之處理室內，配置於載置台上之晶圓的周邊部，而使電漿往晶圓之表面會聚。在進行電漿處理當中，邊緣環曝露於電漿而會消耗。
其結果，在晶圓之邊緣部於鞘層產生階差，離子之照射角度變斜，蝕刻形狀產生傾斜(tilting)。又，晶圓之邊緣部的蝕刻速率變動，晶圓之面內的蝕刻速率不均一。因此，於邊緣環消耗過度時，進行更換成新的邊緣環。不過，此時產生之更換時間係使生產性降低的主要原因之一。
針對此，舉例而言，於專利文獻1揭示有一種技術，該技術係藉從直流電源對邊緣環施加直流電壓，而控制蝕刻速率之面內分佈。於引用文獻2揭示有從邊緣環之溫度的時間變動量測邊緣環之消耗程度的技術。於引用文獻3揭示有測定邊緣環之厚度而按照測定結果，控制邊緣環之直流電壓的技術。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利公報第5281309號 [專利文獻2]日本專利公報第6027492號 [專利文獻3]日本專利公開公報2005-203489號
[發明欲解決之課題]
針對上述課題，在一觀點中，本發明提出使電漿蝕刻裝置之生產性提高。 [解決問題之手段]
根據本發明之一態樣，提供一種電漿蝕刻方法，該電漿蝕刻方法將具有消耗構件之處理容器內維持在一定壓力，且以電漿蝕刻被處理體，並包含下列製程：量測該消耗構件之溫度從第1溫度至達到低於該第1溫度之第2溫度的降溫時間或降溫速度之變動值；按照顯示該消耗構件之消耗程度與該變動值之相關性的資訊，依據所量測之該變動值，推定該消耗構件之消耗程度。 [發明之效果]
根據一觀點，可使電漿蝕刻裝置之生產性提高。
[用以實施發明之形態]
以下，就用以實施本發明之形態，參照圖式來說明。此外，在本說明書及圖式中，對實質上相同之結構，藉附上同一符號而省略重複之說明。
[電漿蝕刻裝置] 首先，就本發明一實施形態之電漿蝕刻裝置1的一例，一面參照圖1，一面說明。圖1係顯示一實施形態之電漿蝕刻裝置1的截面之一例的圖。本實施形態之電漿蝕刻裝置1係RIE(Reactive Ion Etching：反應離子蝕刻)型電漿蝕刻裝置。
電漿蝕刻裝置1包含可真空排氣之圓筒型處理容器10。處理容器10以金屬製、例如鋁或不鏽鋼製等形成，其內部作為進行電漿蝕刻或電漿CVD等電漿處理之處理室。處理容器10有接地。
於處理容器10之內部配設有圓板狀載置台11。載置台11載置晶圓W。載置台11藉由由氧化鋁(Al2 O3 )形成之筒狀保持構件12，支撐於從處理容器10之底部延伸至垂直上方之筒狀支撐部13。
載置台11具有靜電吸盤25及基台25c。基台25c由鋁形成。靜電吸盤25配置於基台25c上。又，在基台25c之上部外周側，邊緣環(聚焦環)30配置成覆蓋晶圓W之周邊部。基台25c及邊緣環30之外周以絕緣環32覆蓋。
靜電吸盤25具有由導電膜形成之吸附電極25a夾在介電層25b中的結構。於吸附電極25a藉由開關26a連接有直流電源26。靜電吸盤25藉從直流電源26對吸附電極25a施加之直流電壓使庫侖力等靜電力產生，而以該靜電力吸附保持晶圓W。
邊緣環30以矽或石英形成。於邊緣環30之下面附近的基台25c埋設有加熱器52。於加熱器52連接有交流電源58，當對加熱器52施加來自交流電源58之電力時，加熱器52被加熱，藉此，將邊緣環30設定為90℃等。邊緣環30之背面的溫度可以放射溫度計51測定
可變直流電源28藉由開關28a連接於電極29，而從電極29輸出對接合於該電極29之邊緣環30施加的直流電壓。在本實施形態中，藉將從可變直流電源28對邊緣環30施加之直流電壓控制為適當值，而按照邊緣環30之消耗量，控制邊緣環30上之鞘層的厚度。藉此，抑制傾斜之產生，而控制蝕刻速率之面內分佈。可變直流電源28係供給對邊緣環30施加之直流電壓的直流電源之一例。
於載置台11藉由匹配器21a連接有第1射頻電源21。第1射頻電源21對載置台11施加電漿生成及RIE用第1頻率(例如13MHz之頻率)的射頻電力(HF電力)。又，於載置台11藉由匹配器22a連接有第2射頻電源22。第2射頻電源22對載置台11施加低於第1頻率之偏壓施加用第2頻率(例如3MHz之頻率)的射頻電力(LF電力)。如此進行，載置台11亦具有下部電極之功能。此外，HF電力亦可對氣體噴頭24施加。
於基台25c之內部設有於例如圓周方向延伸之環狀冷媒室31。從冷卻單元經由配管33、34將預定溫度之冷媒、例如冷卻水循環供給至冷媒室31，而冷卻靜電吸盤25。
又，於靜電吸盤25藉由氣體供給管路36連接有傳熱氣體供給部35。傳熱氣體供給部35將傳熱氣體經由氣體供給管路36供至靜電吸盤25之上面與晶圓W的背面之間的空間。傳熱氣體適合使用具熱傳導性之氣體、例如He氣體等。
於處理容器10之內面與筒狀支撐部13的外周面之間形成有排氣路徑14。於排氣路徑14配設有環狀擋板15，並且於底部設有排氣口16。於排氣口16藉由排氣管17連接有排氣裝置18。排氣裝置18具有真空泵，而將處理容器10內之處理空間減壓至預定真空度。又，排氣管17具有可變式蝶形閥亦即自動壓力控制閥(automatic pressure control valve)(以下稱為「APC」)，APC自動地進行處理容器10內之壓力控制。再者，於處理容器10之側壁安裝有開閉晶圓W之搬入搬出口19的閘閥20。
於處理容器10之頂部配設有氣體噴頭24。氣體噴頭24具有電極板37、將該電極板37支撐成可裝卸之電極支撐體38。電極板37具有多個通氣孔37a。氣體噴頭24與載置台11對向而亦具有上部電極之功能。
於電極支撐體38之內部設有緩衝室39，於此緩衝室39之氣體導入口38a藉由氣體供給配管41連接有處理氣體供給部40。處理氣體供給部40使氣體流至緩衝室39，從多個通氣孔37a將處理氣體供至氣體噴頭24與載置台11之間的處理空間。於處理容器10之周圍配置有延伸成環狀或同心狀之磁鐵42。處理氣體供給部40係供給氣體之氣體供給部的一例。
電漿蝕刻裝置1之各構成要件連接於控制部43。控制部43控制電漿蝕刻裝置1之各構成要件。各構成要件可舉例如排氣裝置18、匹配器21a、22a、第1射頻電源21、第2射頻電源22、開關26a、28a、直流電源26、可變直流電源28、傳熱氣體供給部35及處理氣體供給部40等為例。
控制部43係具有CPU43a及記憶體43b之電腦。CPU43a藉讀取記憶於記憶體43b之電漿蝕刻裝置1的控制程式及處理配方來執行，而控制電漿處理裝置1之電漿蝕刻處理的執行。
又，控制部43將在後述邊緣環30之直流電壓控制處理的預處理中所算出之各種相關表(參照圖5、圖6)記憶於記憶體43b。記憶體43b係記憶相關表之記憶部的一例。
電漿蝕刻裝置1對晶圓W施加電漿蝕刻。執行電漿蝕刻時，首先開啟閘閥20，將晶圓W搬入至處理容器10內，載置於靜電吸盤25上。對吸附電極25a施加來自直流電源26之直流電壓而使晶圓W附著至靜電吸盤25。
然後，將傳熱氣體供至靜電吸盤25之上面與晶圓W的背面之間。接著，將來自處理氣體供給部40之處理氣體導入至處理容器10內，以排氣裝置18等將處理容器10內減壓。進一步，從第1射頻電源21及第2射頻電源22將第1射頻電力及第2射頻電力供至載置台11。
在電漿蝕刻裝置1之處理容器10內，以磁鐵42形成朝向一方向之水平磁場，以對載置台11施加之射頻電力形成鉛直方向之RF電場。藉此，使從氣體噴頭24導入之處理氣體電漿化，而以電漿中之自由基或離子對晶圓W進行預定之蝕刻處理。
加熱器52係加熱邊緣環30等消耗構件之加熱部的一例。加熱部不限此，亦可為例如熱媒體等。又，放射溫度計51係量測消耗構件之溫度的量測部之一例。此外，量測部不限特定之溫度計，亦可為例如Luxtron等之光學式溫度計或熱電偶等。
[邊緣環之消耗] 接著，參照圖2，就因邊緣環30之消耗而產生的鞘層之變化與蝕刻速率之變動及傾斜之產生作說明。如圖2(a)所示，當邊緣環30為全新時，邊緣環30之厚度設計成晶圓W之上面與邊緣環30之上面為相同之高度。此時，進行電漿處理當中之晶圓W上的鞘層與邊緣環30上之鞘層為相同之高度。在此狀態下，電漿的離子對晶圓W上及邊緣環30上之照射角度為大約垂直。結果，形成於晶圓W上之洞等的蝕刻形狀不論在晶圓W之中央部及邊緣部皆垂直，而不致產生蝕刻形狀變斜之傾斜(tilting)。又，在晶圓W之面內，將蝕刻速率控制成均一。
不過，在進行電漿處理當中，邊緣環30曝露於電漿而消耗。如此一來，如圖2(b)所示，邊緣環30之厚度變薄，邊緣環30之上面低於晶圓W之上面。結果，邊緣環30上之鞘層的高度低於晶圓W上之鞘層的高度。
如此，鞘層之高度產生階差時，有在晶圓W之邊緣部，離子之照射角度變斜，而產生蝕刻形狀之傾斜(tilting)的情形。或者，有晶圓W之邊緣部的蝕刻速率變動，而晶圓W之面內的蝕刻速率產生不均一之情形。以下，將因離子傾斜地照射而蝕刻形狀從垂直偏離之角度亦稱為傾斜角度。
對此，藉從可變直流電源28，對邊緣環30施加按照邊緣環30之消耗量的適當之直流電壓，可將傾斜控制成大約垂直，而謀求蝕刻速率之面內分佈的均一性。然而，邊緣環30在進行電漿處理當中，曝露於電漿而逐漸消耗。因此，從可變直流電源28施加之直流電壓的適當值按照邊緣環30之消耗量變動。又，如圖2(b)所示，邊緣環30之消耗不僅是邊緣環30之厚度方向的削減，亦包含寬度之減少及材質之惡化等。因此，僅從邊緣環30之厚度的測定，推定邊緣環30之消耗量，按照所推定之消耗量，算出對邊緣環30施加之直流電壓時，因有邊緣環30之消耗量的推定值偏離實際之消耗量的情形，故有無法對邊緣環30施加適當之直流電壓的情形。
因此，在本實施形態中，從熱容量算出邊緣環30之消耗量，按照所算出之熱容量，將對邊緣環30施加之直流電壓適當化。具體而言，在本實施形態中，量測邊緣環30之降溫時間作為熱容量，根據降溫時間，預測邊緣環30之消耗量，而求出對邊緣環30施加之直流電壓的適當值，來對邊緣環30施加。此外，上述熱容量不僅是邊緣環30，亦包含邊緣環30之周邊的構件之熱容量。即，邊緣環30之降溫溫度對應不僅是邊緣環30之熱容量，亦包含邊緣環30之周邊的構件之熱容量的熱容量。
[邊緣環及其周邊構造] 在本實施形態中，藉從邊緣環30之降溫時間的測定值，推定邊緣環30之消耗量，而從熱容量算出邊緣環30之消耗量。藉此，可控制成對邊緣環30施加適當之直流電壓。因此，就用以測定邊緣環30之溫度的邊緣環30及其周邊構造，一面參照圖3，一面說明。圖3係顯示一實施形態之邊緣環30及其周邊構造的截面之一例的圖。
邊緣環30於基台25c之外周側的上面配置成環狀。絕緣器52a於基台25c之上面設置成接合於邊緣環30之下面，並於絕緣器52a內埋設有加熱器52。當對加熱器52施加來自交流電源58之電力時，加熱器52被加熱，藉此，將邊緣環30升溫。
放射溫度計51測定邊緣環30之背面的溫度。放射溫度計51之前端靠近Ge等材質之已施行反射防止處理的玻璃54。從放射溫度計51之前端射出紅外線或可見光線。所射出之紅外線或可見光線通過絕緣器56內之空洞，到達邊緣環30之下面而反射。在本實施形態中，藉測定所反射之紅外線或可見光線之強度，而測定邊緣環30之溫度。O型環55密封成從絕緣器56內之大氣空間封閉處理容器10內之真空空間。可變直流電源28連接於設於在絕緣器29a內之電極29。可對電極29從可變直流電源28施加按照邊緣環30之消耗量的直流電壓。
在本實施形態中，使用加熱器52，將邊緣環30之溫度設定成90℃後，使其降溫至20℃。此時，一面將例如60(sccm)之Ar氣體供至處理容器10內，一面將處理容器10內維持在100(mT)之壓力，並且量測使邊緣環30從90℃降溫至20℃時之降溫時間。在此製程中供給之沖洗氣體不限Ar氣體，以惰性氣體為佳。又，從第1射頻電源21及第2射頻電源22輸出之射頻電力設定為0(W)。
控制部43依據所測定之降溫時間，算出邊緣環30之消耗量，而算出按照邊緣環30之消耗量的直流電壓之適當值。控制部43控制成對電極29施加所算出之直流電壓的適當值。
[直流電壓控制處理之預處理] 接著，就為了依據所測定之降溫時間，算出邊緣環30之消耗量而收集顯示降溫時間與邊緣環之消耗量的相關性之資訊的預處理，一面參照圖4，一面說明。圖4係顯示一實施形態之直流電壓控制處理的預處理之一例的流程圖，作為對邊緣環30施加直流電壓之適當值的直流電壓控制處理(參照圖7)之預處理來執行。
當開始本處理時，控制部43一面將60(sccm)之Ar氣體供至處理容器10內，一面將處理容器10內維持在100(mT)之一定壓力(步驟S10)。
接著，控制部43使用新的邊緣環30，令從交流電源58施加之加熱器52的電力為一定，進行熱輸入。控制部43設定成使以放射溫度計51測定之邊緣環30的背面之溫度為90℃(步驟S11)。然後，控制部43測定邊緣環30之背面的溫度因Ar氣體所行之熱移除而從90℃降低至20℃之降溫時間(步驟S11)。
之後，控制部43在邊緣環30之使用時間的一例亦即每RF電力之施加時間(例如每經過300h)，測定邊緣環30之背面的溫度從90℃降至20℃之降溫時間(步驟S12)。
接著，控制部43從每RF施加時間之降溫時間的測定結果，算出顯示每RF施加時間(例如每300h)之降溫時間對新邊緣環30之降溫時間的差分(變動值)與邊緣環30之消耗量的相關性之資訊(步驟S13)。
然後，控制部43求出對應邊緣環30之消耗量的對邊緣環30施加之直流電壓的適當值，將之記憶於記憶體43b(步驟S14)，結束本處理。
於圖5顯示執行步驟S13之結果而得的降溫時間之差分與邊緣環30之消耗量的相關資訊之一例。圖5之橫軸顯示對新邊緣環30之降溫時間的差分，縱軸顯示邊緣環30之消耗量。
每RF施加時間之邊緣環30的消耗量亦可於每RF施加時間實際地量測邊緣環30之消耗量(邊緣環30消耗之厚度)。又，亦可從RF施加時間推定邊緣環30之消耗量。再者，亦可從每RF施加時間形成於晶圓W之邊緣部的蝕刻形狀之傾斜角度算出邊緣環30之消耗量。
在圖5之例中，以新邊緣環30之背面的溫度從90℃降至20℃之降溫時間為基準。在RF施加時間0h(新邊緣環)、300h、600h分別各測定五次邊緣環30之背面的溫度從90℃降至20℃之降溫時間。接著，使用各自之五次的測定值之平均值，算出降溫時間之平均值對新邊緣環30之降溫時間的平均值之差分。然後，求出300h、600h時的邊緣環30之消耗量對各降溫時間(平均值)之差分的的相關性，而作成了相關表。
在顯示其結果之一例的圖5中，顯示了邊緣環30在全新(0h)、RF施加時間經過300h後、經過600h後的各情形之降溫時間與邊緣環30的消耗量之間有比例關係。從此結果可知邊緣環30之使用時間增加(RF施加時間增加)、邊緣環30曝露於電漿，消耗量越多，邊緣環30之熱容量便越小，使邊緣環30之溫度從90℃降至20℃所耗費之降溫時間越短。
可從顯示此降溫時間與邊緣環30之消耗量的比例關係、及預先求出之邊緣環30的消耗量與對邊緣環30施加之直流電壓的適當值之相關性的資訊，作成降溫時間之差分與直流電壓之適當值的相關表。於圖6顯示其一例。依據圖6所示之相關表，按照所測定之降溫時間與新邊緣環30之降溫時間的差分，可算出對邊緣環30施加之直流電壓的適當值。
從以上，藉使用圖6之相關表，算出按照測定之降溫時間的直流電壓之適當值，可模擬計算按照邊緣環30之消耗量的直流電壓。藉此，可進行對邊緣環30施加按照邊緣環30的消耗量之直流電壓的適當值之控制(直流電壓控制處理)。
[包含直流電壓控制處理之蝕刻處理] 以下，就包含一實施形態之直流電壓控制處理的蝕刻處理，一面參照圖7，一面說明。圖7係顯示包含一實施形態之直流電壓控制處理的蝕刻處理之一例的流程圖。
在本處理中，首先，控制部43將1設定為變數n(步驟S19)，對晶圓執行電漿蝕刻(步驟S20)。接著，判定RF施加時間是否經過100×n時間(步驟S21)。在RF施加時間經過100×n時間之時間點，控制部43測定邊緣環30之溫度從90℃降至20℃所耗費之降溫時間(步驟S22)。此外，步驟S21之經過時間的單位不限100×n。
接著，控制部43算出對新邊緣環30之降溫時間的差分，推定邊緣環30之消耗量(步驟S23)。可參照於例如圖5顯示一例之相關曲線圖，從對新邊緣環30之降溫時間的差分，推定邊緣環30之消耗量。此外，降溫時間可為測定一次之值，亦可為測定複數次之值的平均值。
然後，控制部43判定降溫時間之差分是否為預先訂定之閾值Th1以上(步驟S24)。如於圖8(a)一例所示，RF施加時間越長，降溫時間之差分越大。閾值Th1係當對新邊緣環30之降溫時間的差分為閾值Th1以上時，便無法容許邊緣環30之消耗量。因此，在圖7之步驟S24中，當控制部43判定降溫時間之差分為閾值Th1以上時，便對邊緣環30施加對應所算出之降溫時間的差分之直流電壓(步驟S25)，前進至步驟S26。此時，參照記憶了顯示在直流電壓控制處理之預處理中所算出之降溫時間的差分與直流電壓之相關性的資訊之記憶體43b上的相關表，算出按照降溫時間之差分的直流電壓之適當值。舉例而言，為圖6之相關表時，當對新邊緣環30之降溫時間的差分與閾值Th1相等時，便算出直流電壓Va作為對邊緣環30施加之直流電壓的適當值。
由於藉對邊緣環30施加如以上進行而算出之直流電壓，邊緣環30上之鞘層高度為與晶圓W上之鞘層相同程度的高度，故在晶圓W之邊緣部，離子之照射角度大約垂直。結果，例如圖8(b)之降溫時間的差分為3(sec)時，修正晶圓W之邊緣部的傾斜角度，傾斜角度接近90°。藉此，在晶圓W之邊緣部，亦可將傾斜角控制在顯示傾斜角度之容許範圍的Th2~Th3之範圍內。
返回至圖7，另一方面，當在步驟S24判定降溫時間之差分小於閾值Th1時，控制部43便判斷為不需藉對邊緣環30施加直流電壓來修正傾斜角度，而直接前進至步驟S26。
在步驟S26，控制部43判定是否結束測定，當結束測定時，便結束本處理。未結束測定時，則於變數n加1(步驟S27)，返回至步驟S20，反覆進行步驟S20以後之處理。
在包含步驟S21~S26之直流電壓控制方法的電漿蝕刻方法中，在執行對晶圓W之電漿蝕刻處理的期間，進行對邊緣環30施加之直流電壓的控制。
根據本實施形態之直流電壓控制處理，測定邊緣環30之降溫時間，算出按照所測定之降溫時間的直流電壓之適當值，藉此，模擬計算按照邊緣環30之消耗量的直流電壓。接著，藉對邊緣環30施加所算出之直流電壓的適當值，可使邊緣環30上之鞘層與晶圓W上之鞘層的高度一致。藉此，可抑制傾斜之產生或蝕刻速率之變動其中至少任一者。舉例而言，所算出之直流電壓的適當值為100V時，藉對邊緣環30施加100V之直流電壓，即使邊緣環30消耗，邊緣環30亦可回復至全新時之傾斜及蝕刻速率。
藉此，即使邊緣環30消耗，亦可藉直流電壓之控制使邊緣環30之更換時間延遲。更換邊緣環30所需之時間包含例如開啟處理容器10來更換邊緣環30之時間、更換後封閉處理容器10而將處理容器10內清潔或乾燥來調整處理容器10內之氣體環境的時間。因此，藉使邊緣環30之更換時間延遲，可謀求生產性之提高。
此外，在步驟S21，依據RF施加時間，判定降溫時間之測定時機，但不限於此。舉例而言，亦可於判定處理特定片數之晶圓W時，測定降溫時間。特定片數之晶圓W可為一片晶圓W，亦可為一批(例如二十五片)晶圓W，亦可為其他片數。
在以上之說明中，測定邊緣環30之背面的溫度從90℃降至20℃所耗費之降溫時間，測定溫度不限於此。90℃係第1溫度之一例，20℃係低於第1溫度之第2溫度的一例。第1溫度及第2溫度不限90℃及20℃，可適宜設定滿足第2溫度低於第1溫度之條件的二個溫度。
又，在上述實施形態中，測定了邊緣環30之背面的溫度從90℃降至20℃所耗費之降溫時間，亦可測定降溫速度。又，在本實施形態中，以放射溫度計51測定邊緣環30之背面的溫度，但不限於此，亦可測定邊緣環30之任一面。
又，在上述實施形態中，藉供給一定流量之Ar氣體，以Ar氣體從邊緣環30之表面進行熱移除，而將邊緣環30之溫度降低至20℃。然而，不限於此，亦可藉亦於邊緣環30之下方設冷媒室31，使鹽水循環，而使邊緣環30降溫。
又，將處理容器10內調整為一定壓力之方法可藉將一定流量之Ar氣體供至處理容器10內而調整，亦可藉使用自動壓力控制機器(APC)等之排氣側的控制而調整，亦可藉該兩個手段調整。
又，在上述實施形態中，邊緣環之消耗程度的一例係推定邊緣環30之消耗量。然而，亦可控制成依據所測定之降溫時間或降溫速度，使用圖6之相關表，算出直流電壓，對邊緣環30施加該直流電壓。藉此，可在不推定邊緣環30之消耗量下，求出直流電壓之適當值。
本實施形態之邊緣環30為消耗構件之一例。消耗構件之另一例可舉氣體噴頭24(上部電極)為例。此時，需於氣體噴頭24設測定氣體噴頭24之溫度的量測部、可施加直流電壓之可變直流電源、及加熱部。
[變形例] 在上述實施形態中，依據所測定之降溫時間或降溫速度，控制對邊緣環30施加之直流電壓。相對於此。在變形例中，除了施加直流電壓外，可控制邊緣環30之驅動量，或就此取代對邊緣環30施加直流電壓。
就一實施形態之變形例的邊緣環30及其周邊構造，一面參照圖9，一面說明。圖9係顯示一實施形態之變形例的三分割邊緣環及其周邊構造的截面之一例的圖。
在圖9所示之變形例中，放射溫度計51配置成測定邊緣環30之背面的中央之溫度。在此變形例中，埋設於絕緣器52a之加熱器52及埋設於絕緣器62a之加熱器62配置於邊緣環30之背面的內周側及外周側。
因此結構，本變形例之放射溫度計51的溫度測定之位置比本實施形態之放射溫度計51的溫度測定之位置接近加熱器52、62，且測定邊緣環30之背面的中央之溫度。然而，加熱器52、62與放射溫度計51之位置關係不論遠近皆可。舉例而言，放射溫度計51之位置不限外周側或中央，亦可配置於邊緣環30之背面的內周側，而測定邊緣環30之背面的內周側之溫度。不論在哪個配置，皆在預處理中，算出顯示邊緣環30之降溫時間或降溫速度與直流電壓的相關性之資訊，並將之記憶於記憶體43b。因此，執行圖7之流程圖所示的電漿蝕刻方法之際，可依據記憶於記憶體43b之降溫時間與直流電壓的相關資訊，算出按照所測定之降溫時間的適當之直流電壓，來對邊緣環30施加。
在本變形例中，邊緣環30分割成內周邊緣環30a、中央邊緣環30b、及外周邊緣環30c，各配置成環狀。內周邊緣環30a、中央邊緣環30b及外周邊緣環30c其中至少任一者連接於驅動機構53。控制部43按照在上述實施形態或本變形例中所推定之邊緣環30的消耗量，控制驅動機構53之驅動量。藉此，藉使內周邊緣環30a、中央邊緣環30b及外周邊緣環30c其中至少任一者上升，可使邊緣環30上之鞘層與晶圓W上之鞘層的高度一致。藉此，可抑制傾斜之產生或蝕刻速率之變動其中至少任一者。
最後，就控制部43使用記憶於記憶體43b之顯示降溫時間的差分與直流電壓之相對關係的資訊之系統的伺服器2之控制的一例，參照圖10來說明。圖10係顯示一實施形態之系統的一例之圖。
在本系統中，顯示控制電漿蝕刻裝置A(以下亦稱為「裝置A」。)之控制部1a~1c、控制電漿蝕刻裝置B(以下亦稱為「裝置B」。)之控制部2a~2c藉由網路連接於伺服器2之例。
舉例而言，裝置A舉電漿蝕刻裝置1A、1B、1C為一例，但不限於此。電漿蝕刻裝置1A、1B、1C以控制部1a、1b、1c分別控制。
舉例而言，裝置B舉電漿蝕刻裝置2A、2B、2C為一例，但不限於此。電漿蝕刻裝置2A、2B、2C以控制部2a、2b、2c分別控制。
控制部1a~1c及控制部2a~2c將記憶於各自之記憶體(記憶部)的顯示降溫時間之差分與直流電壓之相對關係的資訊發送至伺服器2。伺服器2從控制裝置A之控制部1a、1b、1c接收顯示降溫時間之差分與直流電壓的相對關係之資訊3a、3b、3c。又，伺服器2從控制裝置B之控制部2a、2b、2c接收顯示降溫時間之差分與直流電壓的相對關係之資訊4a、4b、4c。在圖8中，為方便，而將顯示降溫時間之差分與直流電壓之相對關係的資訊以曲線圖之形式顯示。
伺服器2將關於裝置A之顯示降溫時間的差分與直流電壓之相對關係的資訊3a、3b、3c…及關於裝置B之顯示降溫時間的差分與直流電壓之相對關係的資訊4a、4b、4c…分類成不同之類別。
伺服器2依據分類成關於裝置A之類別的資訊3a、3b、3c…，算出裝置A之對應降溫時間的差分之直流電壓的適當值。舉例而言，可依據資訊3a、3b、3c…，將裝置A之對應降溫時間的差分之直流電壓的平均值作為適當值，亦可將裝置A之對應降溫時間的差分之直流電壓的中位數作為適當值。又，舉例而言，亦可依據資訊3a、3b、3c…，將裝置A之對應降溫時間的差分之直流電壓的最小值或最大值作為適當值。另外，伺服器2可依據資訊3a、3b、3c…，算出直流電壓之特定值作為裝置A之對應降溫時間的差分之直流電壓的適當值。
同樣地，依據分類成關於裝置B之類別的資訊4a、4b、4c…，算出裝置B之對應降溫時間的差分之直流電壓的適當值。舉例而言，可依據資訊4a、4b、4c…，將裝置B之對應降溫時間的差分之直流電壓的平均值、中位數、最小值或最大值作為適當值。另外，伺服器2可依據資訊4a、4b、4c…，算出直流電壓之特定值作為裝置B之對應降溫時間的差分之直流電壓的適當值。
伺服器2算出依各不同之蝕刻裝置收集的對應降溫時間之差分的直流電壓之適當值，將所算出之對應降溫時間的差分之直流電壓的適當值之資訊反饋至控制部1a~2c。藉此，控制部1a~2c可使用連其他蝕刻裝置之資訊在內所取得的按照邊緣環30之消耗量的直流電壓之適當值，控制對邊緣環30施加之直流電壓。
根據此，藉伺服器2可收集包含在同一類別、使用更多電漿蝕刻裝置測定之對應降溫時間的差分之直流電壓的資訊。因此，依據所收集之對應降溫時間的差分之直流電壓的資訊，可更無偏差地算出對應降溫時間之差分的直流電壓之適當值。藉此，可更無偏差地以良好精確度進行對邊緣環30施加按照邊緣環30之消耗量的直流電壓之適當值的控制。此外，伺服器2亦可以雲端電腦實現。
如以上所說明，根據本實施形態，可依據使邊緣環30從第1溫度降溫至第2溫度時之降溫時間或降溫速度的測定結果，推定邊緣環30之消耗量。又，藉按照該測定結果或所推定之邊緣環30的消耗程度，對邊緣環30施加適當之直流電壓，可抑制傾斜之產生或蝕刻速率之變動其中至少任一者。藉此，可使因邊緣環30之消耗量引起的更換之時期延遲。藉此，可使電漿蝕刻裝置之生產性提高。
此次揭示之一實施形態的電漿蝕刻方法及電漿蝕刻裝置應視為在所有點為例示並非限制。上述實施形態可在不脫離附加之申請專利範圍及其主旨下，以各種形態進行變形及改良。記載於上述複數之實施形態的事項可在不矛盾之範圍亦採用其他結構，且可在不矛盾之範圍組合。
本發明之電漿蝕刻裝置不論在Capacitively Coupled Plasma(CCP)(電容耦合電漿)、Inductively Coupled Plasma(ICP)(感應耦合電漿)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)(放射狀線槽孔天線)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR) (電子迴旋共振電漿)、Helicon Wave Plasma(HWP)(螺旋波電漿)哪種類型皆可適用。
在本說明書中，被處理體之一例舉了晶圓W來說明。然而，被處理體不限於此，亦可為用於FPD(Flat Panel Display：平板顯示器)之各種基板、印刷基板等。
1‧‧‧電漿蝕刻裝置 1A‧‧‧電漿蝕刻裝置 1B‧‧‧電漿蝕刻裝置 1C‧‧‧電漿蝕刻裝置 1a‧‧‧控制部 1b‧‧‧控制部 1c‧‧‧控制部 2‧‧‧伺服器 2A‧‧‧電漿蝕刻裝置 2B‧‧‧電漿蝕刻裝置 2C‧‧‧電漿蝕刻裝置 2a‧‧‧控制部 2b‧‧‧控制部 2c‧‧‧控制部 3a‧‧‧資訊 3b‧‧‧資訊 3c‧‧‧資訊 4a‧‧‧資訊 4b‧‧‧資訊 4c‧‧‧資訊 10‧‧‧處理容器 11‧‧‧載置台 12‧‧‧筒狀保持構件 13‧‧‧筒狀支撐部 14‧‧‧排氣路徑 15‧‧‧擋板 16‧‧‧排氣口 17‧‧‧排氣管 18‧‧‧排氣裝置 19‧‧‧搬入搬出口 20‧‧‧閘閥 21‧‧‧第1射頻電源 21a‧‧‧匹配器 22‧‧‧第2射頻電源 22a‧‧‧匹配器 24‧‧‧氣體噴頭 25‧‧‧靜電吸盤 25a‧‧‧吸附電極 25b‧‧‧介電層 25c‧‧‧基台 26‧‧‧直流電源 26a‧‧‧開關 28‧‧‧可變直流電源 28a‧‧‧開關 29‧‧‧電極 29a‧‧‧絕緣器 30‧‧‧邊緣環 30a‧‧‧內周邊緣環 30b‧‧‧中央邊緣環 30c‧‧‧外周邊緣環 31‧‧‧冷媒室 32‧‧‧絕緣環 33‧‧‧配管 34‧‧‧配管 35‧‧‧傳熱氣體供給部 36‧‧‧氣體供給管路 37‧‧‧電極板 37a‧‧‧通氣孔 38‧‧‧電極支撐體 38a‧‧‧氣體導入口 39‧‧‧緩衝室 40‧‧‧處理氣體供給部 41‧‧‧氣體供給配管 42‧‧‧磁鐵 43‧‧‧控制部 43a‧‧‧CPU 43b‧‧‧記憶體 51‧‧‧放射溫度計 52‧‧‧加熱器 52a‧‧‧絕緣器 53‧‧‧驅動機構 54‧‧‧玻璃 55‧‧‧O型環 56‧‧‧絕緣器 58‧‧‧交流電源 62‧‧‧加熱器 62a‧‧‧絕緣器 A‧‧‧電漿蝕刻裝置(裝置) B‧‧‧電漿蝕刻裝置(裝置) S10‧‧‧步驟 S11‧‧‧步驟 S12‧‧‧步驟 S13‧‧‧步驟 S14‧‧‧步驟 S19‧‧‧步驟 S20‧‧‧步驟 S21‧‧‧步驟 S22‧‧‧步驟 S23‧‧‧步驟 S24‧‧‧步驟 S25‧‧‧步驟 S26‧‧‧步驟 S27‧‧‧步驟 Th1‧‧‧閾值 Th2‧‧‧傾斜角度之容許範圍 Th2‧‧‧傾斜角度之容許範圍 Va‧‧‧直流電壓 W‧‧‧晶圓
圖1係顯示一實施形態之電漿蝕刻裝置的一例之圖。 圖2(a)~(b)係用以說明因邊緣環之消耗引起的蝕刻速率及傾斜的變動之圖。 圖3係顯示一實施形態之邊緣環及周邊構造的截面之一例的圖。 圖4係顯示一實施形態之直流電壓控制處理的預處理之一例的流程圖。 圖5係顯示一實施形態之降溫時間的差分與邊緣環之消耗量的相關表之一例的圖。 圖6係顯示一實施形態之降溫時間的差分與直流電壓的適當值之相關表的一例之圖。 圖7係顯示包含一實施形態之直流電壓控制處理的蝕刻處理之一例的流程圖。 圖8(a)~(b)係用以說明一實施形態之直流電壓控制處理的直流電壓之施加的圖。 圖9係顯示一實施形態之三分割邊緣環的一例之圖。 圖10係顯示一實施形態之系統的一例之圖。

Claims (3)

  1. 一種電漿蝕刻方法，將具有消耗構件之處理容器內維持在一定壓力，以電漿蝕刻被處理體，並包含下列製程：對於該消耗構件之溫度從第1溫度至達到低於該第1溫度之第2溫度的降溫時間或降溫速度之變動值加以量測；按照顯示該消耗構件之消耗程度與該變動值之相關性的資訊，依據所量測之該變動值，推定該消耗構件之消耗程度；及依據所推定之該消耗構件的消耗程度，控制該消耗構件之上升量；該消耗構件係邊緣環；該邊緣環分割成內周邊緣環、中央邊緣環、及外周邊緣環，調整該內周邊緣環、中央邊緣環、及外周邊緣環其中至少任一者之上升量。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿蝕刻方法，其中，一面將一定流量之氣體供至該處理容器內，一面將該處理容器內維持在一定之壓力。
  3. 一種電漿蝕刻裝置，包含：處理容器，具有消耗構件；氣體供給部，供給氣體；量測部，量測該消耗構件之溫度；加熱部，加熱該消耗構件；及 控制部；該控制部一面將氣體供至該處理容器內，一面將該處理容器內維持在一定之壓力，並量測該消耗構件之溫度從第1溫度至達到低於該第1溫度之第2溫度的降溫時間或降溫速度之變動值，且按照顯示該消耗構件之消耗程度與該變動值之相關性的資訊，依據所量測之該變動值，推定該消耗構件之消耗程度；並依據所推定之該消耗構件的消耗程度，控制該消耗構件之上升量；該消耗構件係邊緣環；該邊緣環分割成內周邊緣環、中央邊緣環、及外周邊緣環，該控制部調整該內周邊緣環、中央邊緣環、及外周邊緣環其中至少任一者之上升量。
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