(57)【要約】【課題】エッチングレートの面内均一性を高める。【解決手段】供給されるガスにより被処理体をプラズマエッチングするエッチング方法であって、被処理体の温度制御とは独立して制御可能な第１の温調機構によりフォーカスリングの温度を調整し、前記フォーカスリングの温度が目標値に達するまでの時間変動を計測する計測ステップと、予め設定された時間変動とフォーカスリングの消耗度合いとの相関関係に基づき、前記計測された時間変動から前記フォーカスリングの消耗度合いを推定する推定ステップと、前記推定されたフォーカスリングの消耗度合いに基づき、前記フォーカスリングの温度の目標値を補正する補正ステップと、を含むことを特徴とするエッチング方法が提供される。【選択図】図７
2014229734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給されるガスにより被処理体をプラズマエッチングするエッチング方法であって、
被処理体の温度制御とは独立して制御可能な第１の温調機構によりフォーカスリングの温度を調整し、前記フォーカスリングの温度が目標値に達するまでの時間変動を計測する計測ステップと、
予め設定された時間変動とフォーカスリングの消耗度合いとの相関関係に基づき、前記計測された時間変動から前記フォーカスリングの消耗度合いを推定する推定ステップと、
前記推定されたフォーカスリングの消耗度合いに基づき、前記フォーカスリングの温度の目標値を補正する補正ステップと、
を含むことを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
前記補正ステップは、前記推定されたフォーカスリングの消耗度合いが高くなる程、被処理体の温度に対するフォーカスリングの温度が高くなるように前記目標値を補正する、
ことを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項３】
前記供給されるガスが、反応生成物の生成よりもエッチングに寄与するエッチング特性を有する場合、前記補正ステップは、前記供給されるガスから生成されるラジカルがフォーカスリング側に輸送されるように前記目標値を補正する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエッチング方法。
【請求項４】
前記反応生成物の生成よりもエッチングに寄与するエッチング特性を有するガスは、
ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃｌ２、ＣＣｌ４、ＮＦ３、ＳＦ６、ＨＢｒ、ＢＢｒ３、Ｃ２Ｆ２、Ｏ２、Ｈ２、ＣＨ４、ＣＯＳ及びＳＯ２の少なくともいずれかのガスを含む、
ことを特徴とする請求項３に記載のエッチング方法。
【請求項５】
前記供給されるガスが、エッチングよりも反応生成物の生成に寄与するエッチング特性を有する場合、前記補正ステップは、前記供給されるガスから生成されるラジカルがウエハのエッジ側に輸送されるように前記目標値を補正する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエッチング方法。
【請求項６】
前記エッチングよりも反応生成物の生成に寄与するエッチング特性を有するガスは、
ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ及びＳｉＣｌ４の少なくともいずれかのガスを含む、
ことを特徴とする請求項５に記載のエッチング方法。
【請求項７】
前記補正ステップは、前記推定されたフォーカスリングの消耗度合いに基づき、前記フォーカスリングの交換又は前記フォーカスリングの目標値の補正のいずれを実行するかを判定する、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項８】
前記補正された目標値に前記フォーカスリングの温度を制御する制御ステップを更に有する、
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項９】
フォーカスリングの温度を被処理体の温度制御とは独立して制御可能な第１の温調機構と、前記第１の温調機構により前記フォーカスリングの温度を目標値に制御する制御部とを有し、チャンバ内に供給されるガスにより被処理体をプラズマエッチングするエッチング装置であって、
前記制御部は、
前記第１の温調機構によりフォーカスリングの温度を調整し、前記フォーカスリングの温度が目標値に達するまでの時間変動を計測し、
予め設定された時間変動とフォーカスリングの消耗度合いとの相関関係に基づき、前記計測された時間変動から前記フォーカスリングの消耗度合いを推定し、
前記推定されたフォーカスリングの消耗度合いに基づき、前記フォーカスリングの温度の目標値を補正する、
ことを特徴とするエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
エッチング方法及びエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォーカスリングは、ステージに載置されたウエハの外周を囲むように設置されている。プラズマプロセスにおいてフォーカスリングはプロセスに暴露され、消耗する。そこで、フォーカスリングの消耗度合いを推定する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５８４１７号公報
【特許文献２】特開２００６−２５３５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フォーカスリングが消耗することで、フォーカスリングの厚さは経時的に変化する。これに伴い、フォーカスリング近傍のウエハのエッジ付近のシースの電界分布に変化が生じる。シースの電界分布の変化は、イオンの挙動に影響を与える。これにより、ウエハのエッジにおけるエッチングレートが経時的に変化し、エッチングレートの面内均一性に影響を与える。
【０００５】
上記課題に対して、一側面では、エッチングレートの面内均一性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、一の態様によれば、
供給されるガスにより被処理体をプラズマエッチングするエッチング方法であって、
被処理体の温度制御とは独立して制御可能な第１の温調機構によりフォーカスリングの温度を調整し、前記フォーカスリングの温度が目標値に達するまでの時間変動を計測する計測ステップと、
予め設定された時間変動とフォーカスリングの消耗度合いとの相関関係に基づき、前記計測された時間変動から前記フォーカスリングの消耗度合いを推定する推定ステップと、
前記推定されたフォーカスリングの消耗度合いに基づき、前記フォーカスリングの温度の目標値を補正する補正ステップと、
を含むことを特徴とするエッチング方法が提供される。
【０００７】
また、上記課題を解決するために、他の態様によれば、
フォーカスリングの温度を被処理体の温度制御とは独立して制御可能な第１の温調機構と、前記第１の温調機構により前記フォーカスリングの温度を目標値に制御する制御部とを有し、チャンバ内に供給されるガスにより被処理体をプラズマエッチングするエッチング装置であって、
前記制御部は、
前記第１の温調機構によりフォーカスリングの温度を調整し、前記フォーカスリングの温度が目標値に達するまでの時間変動を計測し、
予め設定された時間変動とフォーカスリングの消耗度合いとの相関関係に基づき、前記計測された時間変動から前記フォーカスリングの消耗度合いを推定し、
前記推定されたフォーカスリングの消耗度合いに基づき、前記フォーカスリングの温度の目標値を補正する、
ことを特徴とするエッチング装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
一の態様によれば、エッチングレートの面内均一性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係るエッチング装置の縦断面図。
【図２】一実施形態に係る載置台及び静電チャックの縦断面図。
【図３】一実施形態に係るエッチングレートの経時的な変化を説明するための図。
【図４】一実施形態に係るフォーカスリングの温度調整による効果を示した図。
【図５】一実施形態に係るフォーカスリングの温度とラジカルの挙動の一例を示した図。
【図６】一実施形態に係るフォーカスリングの温度とラジカルの挙動の他例を示した図。
【図７】一実施形態に係るフォーカスリングの温度制御時間の変動とフォーカスリングの消耗度合いとの相関関係を示した図。
【図８】一実施形態に係るフォーカスリングの温度補正処理を実行するためのフローチャート。
【図９】一実施形態に係るフォーカスリングの厚さと温度補正との関係を示した一例。○の効果を示した図。
【図１０】一実施形態に係るフォーカスリングの温度制御処理を実行するためのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１１】
［エッチング装置の全体構成］
まず、本発明の一実施形態に係るエッチング装置の全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係るエッチング装置の縦断面図である。
【００１２】
本実施形態では、下部２周波の容量結合型プラズマエッチング装置を例に挙げて説明する。ただし、本実施形態に係るエッチング装置１は、これに限られず、例えば上部及び下部２周波の容量結合型プラズマエッチング装置やその他のプラズマエッチング装置であってもよい。
【００１３】
エッチング装置１は、例えば表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなる円筒形のチャンバ１０を有している。チャンバ１０は、接地されている。チャンバ１０では、プラズマにより半導体ウエハＷ(以下、ウエハＷと称呼する)にエッチング処理が施される。ウエハＷは、被処理体の一例である。ウエハＷの直径は３００ｍｍであっても４５０ｍｍであってもよい。
【００１４】
チャンバ１０内には、ウエハＷを載置する載置台１２が設けられている。載置台１２は、たとえばアルミニウムからなり、絶縁性の筒状保持部１４を介して筒状支持部１６に支持されている。載置台１２の上面であって静電チャック４０の周縁部には、エッチングの面内均一性を高めるために、例えばシリコンから構成されたフォーカスリング１８が配置されている。
【００１５】
チャンバ１０の側壁と筒状支持部１６との間には排気路２０が形成されている。排気路２０には環状のバッフル板２２が取り付けられている。排気路２０の底部には排気口２４が設けられ、排気管２６を介して排気装置２８に接続されている。排気装置２８は図示しない真空ポンプを有しており、チャンバ１０内の処理空間を所定の真空度まで減圧する。チャンバ１０の側壁には、ウエハＷの搬入出口を開閉する搬送用のゲートバルブ３０が取り付けられている。
【００１６】
載置台１２には、イオン引き込み用の第１高周波電源３１及びプラズマ生成用の第２高周波電源３２が整合器３３及び整合器３４を介して電気的に接続されている。第１高周波電源３１は、載置台１２上のウエハＷにプラズマのイオンを引き込むのに適した、例えば０．８ＭＨｚの周波数の第１高周波電力を載置台１２に印加する。第２高周波電源３２は、チャンバ１０内にてプラズマを生成するために適した、例えば６０ＭＨｚの周波数の第２高周波電力を載置台１２に印加する。このようにして載置台１２は下部電極としても機能する。チャンバ１０の天井部には、後述するシャワーヘッド３８が接地電位の上部電極として設けられている。これにより、第２高周波電源３２からの高周波電力は、載置台１２とシャワーヘッド３８との間に容量的に印加される。
【００１７】
載置台１２の上面には静電チャック４０が設けられている。静電チャック４０は導電膜からなる電極４０ａを一対の絶縁層４０ｂ（図２を参照）の間に挟み込んだものである。電極４０ａには、スイッチ４３を介して直流電圧源４２が電気的に接続されている。静電チャック４０は、直流電圧源４２からの電圧により、クーロン力でウエハＷを静電チャック４０上に吸着保持する。
【００１８】
伝熱ガス供給源５２は、Ｈｅガス等の伝熱ガスをガス供給ライン５４に通して静電チャック４０の上面とウエハＷの裏面との間に供給する。
【００１９】
天井部のシャワーヘッド３８は、多数のガス通気孔５６ａを有する電極板５６と、電極板５６を着脱可能に支持する電極支持体５８とを有する。ガス供給源６２は、ガス供給配管６４を介してガス導入口６０ａからシャワーヘッド３８内にガスを供給する。ガスは、多数のガス通気孔５６ａからチャンバ１０内に導入される。
【００２０】
載置台１２の内部には冷媒管７０が設けられている。冷媒管７０には、チラーユニット７１から配管７２，７３を介して所定温度の冷媒が循環供給される。また、静電チャック４０にはヒータ７５が埋設されている。ヒータ７５には交流電源４４から所望の電圧が印加される。かかる構成によれば、チラーユニット７１による冷却とヒータ７５による加熱とによってウエハＷを所望の温度に調整することができる。また、これらの温度制御は、制御部８０からの指令に基づき行われる。
【００２１】
制御部８０は、エッチング装置１に取り付けられた各部、たとえば排気装置２８、交流電源４４、直流電圧源４２、静電チャック用のスイッチ４３、第１及び第２高周波電源３１，３２、整合器３３，３４、伝熱ガス供給源５２、ガス供給源６２及びチラーユニット７１を制御する。なお、制御部８０は、図示しないホストコンピュータとも接続されている。
【００２２】
制御部８０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit），ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。記憶部８１は、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、または光学ディスクなどを用いたＲＡＭまたはＲＯＭにより実現され得る。記憶部８１は、エッチング処理用のレシピやその他のデータ（例えば、フォーカスリング１８の温度制御値）を記憶している。また、記憶部８１は、フォーカスリングの温度制御時間とフォーカスリングの厚さとの相関関係を記憶している。
【００２３】
制御部８０は、ＣＰＵを用いてエッチング処理を実行する。ＣＰＵは、記憶部８１に記憶されたレシピに定義されたエッチング手順でエッチング処理を実行する。ＣＰＵは、記憶部８１に記憶されたフォーカスリングの温度補正処理プログラム及び温度制御処理プログラムを実行することで、フォーカスリングの温度補正及び温度制御を行う。フォーカスリングの温度補正処理及びフォーカスリングの温度制御処理については後述する。
【００２４】
かかる構成のエッチング装置１において、エッチングを行うには、先ずゲートバルブ３０を開口して図示しない搬送アーム上に保持されたウエハＷをチャンバ１０内に搬入する。ウエハＷは、図示しないプッシャーピンにより保持され、プッシャーピンが降下することにより静電チャック４０上に載置される。ウエハＷを搬入後、ゲートバルブ３０は閉じられ、ガス供給源６２からエッチングガスを所定の流量および流量比でチャンバ１０内に導入し、排気装置２８によりチャンバ１０内の圧力を設定値に減圧する。さらに、第１高周波電源３１及び第２高周波電源３２から所定のパワーの高周波電力を載置台１２に供給する。また、直流電圧源４２からの電圧を静電チャック４０の電極４０ａに印加することで、ウエハＷが静電チャック４０上に固定される。また、伝熱ガスが、静電チャック４０の上面とウエハＷの裏面との間に供給される。エッチングガスは、シャワーヘッド３８からシャワー状に導入され、第２高周波電源３２からの高周波電力により電離及び解離する。これにより、上部電極（シャワーヘッド３８）と下部電極（載置台１２）との間のプラズマ生成空間にてプラズマが生成され、プラズマ中のラジカルやイオンによってウエハＷの主面がエッチングされる。また、第１高周波電源３１からの高周波電力によりウエハＷに向かってイオンを引き込むことができる。
【００２５】
プラズマエッチング終了後、ウエハＷはプッシャーピンにより持ち上げられ、搬送アーム上に保持された状態で、開口されたゲートバルブ３０から搬出され、次のウエハＷが搬送アームによりチャンバ１０内へ搬入される。この処理を繰り返すことで連続してウエハＷが処理される。以上、本実施形態に係るエッチング装置の全体構成について説明した。
【００２６】
［ヒータ］
次に、ヒータ７５の内部構造について、図２を参照しながら説明する。本実施形態のヒータ７５は、内周側のセンターヒータＡ、中央のミドルヒータＢ及び外周側のエッジヒータＣに分かれている。エッジヒータＣは、フォーカスリング１８の温度をウエハＷの温度制御とは独立して制御可能な第１の温調機構の一例である。エッジヒータＣは、１又は２以上のヒータに分割されてもよい。フォーカスリング１８の温度は、エッジヒータＣによってフォーカスリング１８の温度の目標値に調整される。後程で述べるように、目標値は、フォーカスリング１８の消耗度合いに応じて補正される。
【００２７】
センターヒータＡ及びミドルヒータＢは、ウエハＷの温度をフォーカスリング１８の温度制御とは独立して制御可能な第２の温調機構の一例である。センターヒータＡ及びミドルヒータＢは、一つに一体化されてもよいし、複数に分割されてもよい。
【００２８】
本実施形態に係る静電チャック４０では、静電チャック内にヒータを内蔵することで、ウエハＷやフォーカスリング１８を高速に温度調整するヒータ内蔵静電チャック機構が利用されている。ヒータ内蔵静電チャック機構では、例えば体積抵抗率が１×１０１４Ωｃｍ以上の体積抵抗率が高い部材が静電チャック４０に採用されている。
【００２９】
[エッチングレートの変動]
次に、ウエハＷのエッジ部におけるエッチングレートの変動について、図３を参照しながら説明する。図３は、一実施形態に係るエッチングレートの変動を説明するための図である。図３では、プラズマ中のイオンをＣＦｘ＋で示し、ラジカルをＣＦｘ*で示す。
【００３０】
エッチング装置１において、プラズマプロセス中、フォーカスリング１８はプラズマに暴露され、消耗する。図３（ａ）に示したフォーカスリング１８が新品であると仮定した場合、フォーカスリング１８が消耗するとフォーカスリングの厚さは経時的に変化し、図３（ｂ）に示したように薄くなる。
【００３１】
これに伴い、ウエハＷのエッジ（最外周）付近のシース（Ｓｈｅａｔｈ）の電界分布に変化が生じる。具体的には、図３（ａ）では、ウエハＷのエッジ付近Ｒ１でシースによる電界の曲げは生じていない。一方、図３（ｂ）では、フォーカスリング１８の消耗によりフォーカスリング１８の厚さが薄くなったためにウエハＷのエッジ付近Ｒ２でシースによる電界の曲げが生じている。
【００３２】
シースの電界分布の変化は、イオンＣＦｘ＋の挙動に影響を与える。つまり、図３（ｂ）に示したように、シースによる電界の曲げが生じている状態では、イオンは、ウエハＷのエッジ側に曲げられて進行する。その結果、ウエハＷのエッジ付近Ｒ２におけるイオンの叩き込みが増加し、エッジ付近Ｒ２でエッチングレートが高くなる。このようにして、ウエハＷのエッジにおけるエッチングレートがフォーカスリング１８の消耗度合いに応じて経時的に変化することで、エッチングレートの面内均一性が悪くなる。
【００３３】
[フォーカスリングの温度調整]
これに対して、発明者らは、フォーカスリング１８を温度調整することで、ウエハＷのエッジにおいてエッチングレートを制御できるか否かの実験を行った。この実験では、図４に示したように、ウエハＷ上にＬｏｗ−ｋ膜、ＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル：Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ  ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）膜、ＴｉＮ（窒化チタン）膜が積層された多層膜を被エッチング対象膜としてエッチング処理が行われた。そのときのプロセス条件は以下の通りである。
＜プロセス条件＞
圧力  ８０ｍＴ（１０．６６６Ｐａ）
第１高周波電力（ＬＦ）／第２高周波電力（ＨＦ）  ２００Ｗ／４００Ｗ
ガス種及びガス流量  Ｃ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２／Ｏ２＝３０／１２００／７０／２３ｓｃｃｍ
温度
エッジヒータＣは、フォーカスリング１８の温度をウエハＷの温度制御とは独立して制御できるため、図４（ａ）に示したように、フォーカスリング１８の温度は、エッジヒータＣにより１０℃、３０℃、７０℃に制御された。ウエハＷのセンター及びミドルの温度は、センターヒータＡ及びミドルヒータＢにより、いずれも３０℃に制御された。
【００３４】
図４（ａ）は、上記温度制御の下でエッチング処理を実行した結果、ウエハＷの各位置（センター、ミドル、エッジ）で形成された被エッチング膜のエッチング形状を示したＳＥＭ画像である。
【００３５】
図４（ｂ）は、図４（ａ）のＳＥＭ画像で示した被エッチング膜のエッチング深さＤを示す。横軸に示したウエハＷのセンター、ミドルでは、縦軸に示したエッチング深さＤはほとんど変化していない。一方、ウエハＷのエッジではフォーカスリング１８を高温にする程エッチング深さＤは低下した。つまり、フォーカスリング１８の温度制御をウエハＷの温度制御とは独立して行うことにより、ウエハＷのエッチング深さＤを独立して制御できることがわかった。この結果から、フォーカスリング１８の温度制御をウエハＷの温度制御とは独立して行うことにより、ウエハＷのエッジのエッチングレートを独立制御できることがわかる。すなわち、フォーカスリング１８の温度制御によって、フォーカスリングの消耗によりウエハＷのエッジのエッチングレートが高くなることを抑制できる。
【００３６】
なお、上記の温度制御によりフォーカスリング１８の温度を１０℃、３０℃、７０℃に制御し、かつウエハＷのセンター及びエッジの温度を３０℃に制御して、Ｌｏｗ−ｋ膜（単層膜）を被エッチング膜としてエッチングした場合の結果を図４（ｃ）に示す。図４（ｃ）では、ウエハの位置を横軸に示し、エッチングレートを縦軸に示す。この結果によっても、ウエハＷのエッジにおいてフォーカスリング１８の温度が高くなる程エッチングレートが低くなることがわかった。つまり、Ｌｏｗ−ｋの単層膜を被エッチング膜としてエッチングした場合にも上記多層膜の場合と同様に、フォーカスリング１８の温度制御をウエハＷの温度制御とは独立して行うことで、ウエハＷのエッジのエッチングレートを独立制御できることがわかった。
【００３７】
[フォーカスリングの温度制御]
次に、フォーカスリング１８の温度制御が、ウエハＷのエッジのエッチングレートに及ぼす作用及び効果について図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、エッチングモードのガスをチャンバ内に供給した場合を示し、図６は、デポジションモードのガスをチャンバ内に供給した場合を示す。
【００３８】
ここで、エッチングモードのガスとは、堆積物（反応生成物）の生成よりもエッチングに寄与するエッチング特性を有するガスをいう。一方、デポジションモードのガスとは、エッチングよりも反応生成物の生成に寄与するエッチング特性を有するガスをいう。いずれのモードのガスもプラズマ化したときにラジカルを発生させるガスである。
【００３９】
より具体的には、エッチングモードのガスは、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃｌ２、ＣＣｌ４、ＮＦ３、ＳＦ６、ＨＢｒ、ＢＢｒ３、Ｃ２Ｆ２、Ｏ２、Ｈ２、ＣＨ４、ＣＯＳ及びＳＯ２の少なくともいずれかのガスを含んでもよい。デポジションモードのガスは、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ及びＳｉＣｌ４の少なくともいずれかのガスを含んでもよい。これらのガスは、キャリアガスとして機能するＡｒ、Ｈe、Ｎ２などを必要に応じて組み合わせた混合ガスであってもよい。
【００４０】
（エッチングモードのガスの場合）
エッチングモードのガスの場合、プラズマ中には反応生成物の生成に寄与するガス成分よりもエッチングに寄与するガス成分が多く含まれる。これにより、エッチングモードのガスの場合、エッチング処理中、反応生成物の生成よりもエッチングが優先して行われる。図５（ａ）〜図５（ｃ）では、エッチングモードのガスをＣＦｘで示し、ラジカルをＣＦｘ*で示す。プラズマ中、温度により制御されるのはラジカルＣＦｘ*であり、例えばイオンは電界により制御される。よって、図５（ａ）〜図５（ｃ）では、温度制御とラジカルＣＦｘ*の輸送の関係を示すために、プラズマ中のラジカルＣＦｘ*だけを図示する。
【００４１】
エッチングモードのガスの場合、プラズマ中のラジカルＣＦｘ*は、高温側に輸送され易い。その理由は、高温になるほど反応が進み、ラジカルＣＦｘ*が消費されるためである。つまり、ラジカルＣＦｘ*は、消費され易い高温側へ輸送され易い。
【００４２】
よって、本実施形態では、ウエハＷの温度とフォーカスリング１８の温度との大小関係を制御することで、ラジカルＣＦｘ*の輸送を制御する。具体的には、図５（ａ）に示したように、フォーカスリング１８の温度をウエハＷの温度よりも高く制御すると、ラジカルＣＦｘ*はフォーカスリング１８側に輸送される。この結果、局所的に低温側のラジカルＣＦｘ*の密度が減少し、低温側のウエハＷのエッジがエッチングされ難くなる。このようにして、フォーカスリング１８の温度をウエハＷの温度よりも高く制御することで、ウエハＷのエッジのエッチングレートを通常のエッチングレートよりも低く制御することができる。なお、通常のエッチングレートとは、例えば、図５（ｂ）に示したように、ウエハＷの温度とフォーカスリング１８の温度とがほぼ等しい場合のウエハＷのエッジのエッチングレートである。
【００４３】
一方、図５（ｃ）に示したように、ウエハＷの温度をフォーカスリング１８の温度よりも高く制御すると、ラジカルＣＦｘ*はウエハＷのエッジ側に輸送される。この結果、ウエハＷのエッジがエッチングされ易くなる。このようにして、ウエハＷの温度をフォーカスリング１８の温度よりも高く制御することで、ウエハＷのエッジのエッチングレートを通常のエッチングレートよりも高く制御することができる。
【００４４】
（デポジションモードのガスの場合）
デポジションモードのガスの場合、プラズマ中にはエッチングに寄与するガス成分よりも反応生成物の生成に寄与するガス成分が多く含まれる。これにより、デポジションモードのガスの場合、エッチング処理中、エッチングよりも反応生成物の生成及び堆積が優先して行われる。図６（ａ）〜図６（ｃ）では、デポジションモードのガスをＣｘＦで示し、デポジションモードのラジカルをＣｘＦ*で示す。
【００４５】
デポジションモードのガスの場合、プラズマ中のラジカルＣｘＦ*は、低温側に輸送され易い。その理由は、低温になるほど反応生成物が生成及び堆積されるためである。つまり、ラジカルＣｘＦ*は、堆積し易い低温側へ輸送され易い。
【００４６】
よって、本実施形態では、図６（ａ）に示したように、ウエハＷのエッジの温度をフォーカスリング１８の温度よりも低く制御する。これにより、ウエハＷのエッジ側にラジカルＣｘＦ*が輸送され、局所的に低温側のラジカルＣｘＦ*の密度が増加する。この結果、ウエハＷのエッジ側で反応生成物が生成及び堆積される。つまり、ウエハＷの温度をフォーカスリング１８の温度よりも低く制御することで、ウエハＷのエッジのエッチングレートを通常のエッチングレートよりも低く制御することができる。なお、通常のエッチングレートとは、例えば、図６（ｂ）に示したように、ウエハＷの温度とフォーカスリング１８の温度とがほぼ等しい場合のウエハＷのエッジのエッチングレートである。
【００４７】
一方、図６（ｃ）に示したように、フォーカスリング１８の温度をウエハＷの温度よりも低く制御することで、フォーカスリング１８側にラジカルＣｘＦ*が輸送される。この結果、低温側のフォーカスリング１８において反応生成物が生成及び堆積され、フォーカスリング１８側にラジカルＣｘＦ*が輸送される。このようにフォーカスリング１８の温度をウエハＷの温度よりも低く制御することで、ウエハＷのエッジのエッチングレートを通常のエッチングレートよりも高く制御することができる。
【００４８】
以上から、発明者らは、フォーカスリングの消耗度合いに応じて、フォーカスリングの温度を調整することでラジカルの輸送を制御することにより、ウエハＷのエッジのエッチングレートが制御できると考えた。そこで、次に、発明者らは、フォーカスリングの消耗度合いを推定する一手法としてフォーカスリングの厚みを計測する方法を考案した。
【００４９】
[フォーカスリングの温度制御時間の変動と厚み]
以下に、フォーカスリングの温度制御時間の変動とフォーカスリングの厚みとの相関関係について説明する。図７（ａ）は、横軸の高周波電力（ＲＦ）の印加時間の累積値と、縦軸のフォーカスリングの温度を７０℃から２０℃に降温制御したときにフォーカスリングの温度が安定するまでに要する時間（ここでは、ステップＡ→ステップＢの温度安定時間）との相関関係を示した図である。ステップＡ→ステップＢの２ステップからなるエッチング処理のプロセス条件は以下の通りである。
＜プロセス条件＞
（ステップＡ前）
圧力  １００ｍＴ（１３．３３Ｐａ）
第１高周波電力（ＬＦ）／第２高周波電力（ＨＦ）  ０Ｗ／２００Ｗ
ガス種及びガス流量  Ａｒ＝６００ｓｃｃｍ
処理時間  ４秒
（ステップＡ）
圧力  １００ｍＴ（１３．３３Ｐａ）
第１高周波電力（ＬＦ）／第２高周波電力（ＨＦ）  ０Ｗ／０Ｗ
ガス種及びガス流量  Ａｒ＝６００ｓｃｃｍ
温度  ウエハのセンター／ウエハのエッジ／フォーカスリング  すべて７０℃
処理時間  １５秒
（ステップＢ）
圧力  １００ｍＴ（１３．３３Ｐａ）
第１高周波電力（ＬＦ）／第２高周波電力（ＨＦ）  ０Ｗ／０Ｗ
ガス種及びガス流量  Ａｒ＝６００ｓｃｃｍ
温度  ウエハのセンター／ウエハのエッジ／フォーカスリング  すべて２０℃
処理時間  １５秒
図７（ａ）の結果から、高周波電力の印加時間の累積値に対してフォーカスリングの降温制御時間が単調減少することがわかる。図７（ａ）に示したように、相関係数Ｒ２は０．９４８５であり１に近似し、これによっても、図７（ａ）に示した高周波電力の印加時間の累積値とフォーカスリングの降温制御時間との相関を示す線が直線性を有する（一次関数的に減少する）ことがわかる。
【００５０】
このように、図７（ａ）に示した相関を示す線が一次関数的に減少する理由は、フォーカスリングが消耗することでフォーカスリングの熱容量が低下したため、フォーカスリングが７０℃から２０℃まで降温制御して安定するまでに要する時間が短縮したと考えられる。
【００５１】
以上の結果に基づき、発明者らは、フォーカスリングの温度制御時間の変動とフォーカスリングの厚さとの関係を計測した。その結果を図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）は、横軸のフォーカスリングの降温制御時間と、縦軸のフォーカスリングの厚さとの相関関係を示した図である。フォーカスリングの厚さの初期値は２．２（ｍｍ）であり、高周波電力の印加時間の累積値が４５３時間後のフォーカスリングの厚さは１．５（ｍｍ）であった。以上の計測値を用いると、図７（ｂ）に示したフォーカスリングの温度制御時間の変動とフォーカスリングの厚さとの相関関係（ほぼ一次関数）が求められる。このフォーカスリングの温度制御時間とフォーカスリングの厚さとの相関関係は、記憶部８１に記憶され、フォーカスリングの消耗度合いの推測値としてフォーカスリングの温度の補正に利用される。
【００５２】
[フォーカスリングの温度制御]
次に、フォーカスリングの消耗度合いに応じてフォーカスリングの温度の目標値を補正し、フォーカスリングを温度制御する方法について、図８〜図１０を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係るフォーカスリングの温度補正処理を実行するためのフローチャートである。図９は、本実施形態に係るフォーカスリングの厚さと温度補正との関係を示した一例である。図１０は、本実施形態に係るフォーカスリングの温度制御処理を実行するためのフローチャートである。なお、フォーカスリングの温度補正処理及びフォーカスリングの温度制御処理は、制御部８０が、フォーカスリングの温度補正処理プログラム及び温度制御処理プログラムを実行することにより行われる。
【００５３】
（フォーカスリングの温度補正処理）
フォーカスリングの温度補正処理が開始されると、制御部８０は、フォーカスリングの温度変動を制御する（ステップＳ１０）。例えば、制御部８０は、フォーカスリングの温度を７０℃から２０℃に変動させる。制御部８０は、他の温度に変動させてもよい。
【００５４】
次に、制御部８０は、フォーカスリングの温度が安定するまでの時間、すなわち、フォーカスリングの温度制御時間を計測する（ステップＳ１２）。
【００５５】
次に、制御部８０は、フォーカスリングの温度制御時間からフォーカスリングの厚さを推測する（ステップＳ１４）。制御部８０は、記憶部８１に予め設定されたフォーカスリングの温度制御時間とフォーカスリングの厚さとの相関関係のテーブル（一例が図７（ｂ）に示されている。）に基づき、測定したフォーカスリングの温度制御時間に応じたフォーカスリングの厚さの推測値を算出する。なお、フォーカスリングの温度制御時間とフォーカスリングの厚さとの相関関係のテーブルは、時間変動とフォーカスリングの消耗度合いとの相関関係を示す数値群の一例である。
【００５６】
制御部８０は、推定されたフォーカスリングの厚さに基づき、フォーカスリングの交換又はフォーカスリングの目標値の補正のいずれを実行するかを判定する（ステップＳ１６）。具体的には、制御部８０は、フォーカスリングの厚さが予め定められた閾値より小さいとき、フォーカスリングを交換すると判定し、閾値以上のとき、フォーカスリングの温度の目標値を補正すると判定する。
【００５７】
ステップＳ１６にて、フォーカスリングの温度の目標値を補正すると判定された場合、制御部８０は、フォーカスリングの厚さが薄くなる程、ウエハＷの温度に対するフォーカスリングの温度が高くなるように目標値を補正し（ステップＳ１８）、本処理を終了する。
【００５８】
具体的には、エッチングモードのガスの場合、制御部８０は、フォーカスリングの温度が高くなるように目標値を補正し、供給されるガスから生成されるラジカルが高温側のフォーカスリング側に輸送されるようにする。
【００５９】
デポジションモードのガスの場合、制御部８０は、フォーカスリングの温度が高くなるように目標値を補正することでウエハＷのエッジ側の温度が相対的に低くなるようにし、これにより、供給されるガスから生成されるラジカルが低温側のウエハＷのエッジ側に輸送されるようにする。
【００６０】
例えば、図９に示したように、記憶部８１には、フォーカスリングの厚さとフォーカスリングの温度の目標値との相関関係を示したテーブルが予め記憶されている。制御部８０は、記憶部８１のテーブルを用いてフォーカスリングの厚さに対応するフォーカスリングの温度の目標値を算出する。補正されたフォーカスリングの温度の目標値は、記憶部８１に記憶される。
【００６１】
ステップＳ１６にて、フォーカスリングを交換すると判定された場合、制御部８０は、フォーカスリングの交換を促し（ステップＳ２０）、本処理を終了する。例えば、制御部８０は、フォーカスリングを交換するように、オペレータのＰＣに表示したり、警告音を発したりしてもよい。
【００６２】
（フォーカスリングの温度制御処理）
フォーカスリングの温度制御処理が開始されると、制御部８０は、記憶部８１に記憶されたフォーカスリングの温度の目標値を取得する（ステップＳ３０）。次に、制御部８０は、取得された目標値にフォーカスリングの温度を調整し（ステップＳ３２）、本処理を終了する。
【００６３】
以上のようにフォーカスリングの温度が目標値に調整された後、本実施形態に係るエッチング装置１を用いてエッチング処理が実行される。これによれば、フォーカスリングの消耗度合いに応じて、フォーカスリングの温度を調整することでラジカルの輸送を制御する
。これにより、フォーカスリングの消耗によりウエハＷのエッジのエッチングレートが高くなることを抑制し、エッチングレートの面内均一性を高めることができる。
【００６４】
なお、エッチング処理の内容によっては、フォーカスリングの温度が変動しないプロセス条件が続く場合も考えられる。その場合には、フォーカスリングの温度を変動させる処理をエッチング処理の間に挿入して実行し、強制的に目標値の補正が実行されるようにしてもよい。
【００６５】
以上、エッチング方法及びエッチング装置を実施例により説明したが、本発明に係るエッチング方法及びエッチング装置は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。また、上記実施例及び変形例を矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【００６６】
例えば、本発明に係るエッチング装置にてプラズマを発生させる手段としては、容量結合型プラズマ(ＣＣＰ:Capacitively Coupled Plasma)発生手段、誘導結合型プラズマ(ＩＣＰ:Inductively Coupled Plasma)発生手段、ヘリコン波励起型プラズマ（ＨＷＰ：Helicon Wave Plasma）発生手段、ラジアルラインスロットアンテナから生成したマイクロ波プラズマやＳＰＡ（Slot Plane Antenna）プラズマを含むマイクロ波励起表面波プラズマ発生手段、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Resonance Plasma）発生手段等を用いることができる。
【００６７】
本発明において処理を施される被処理体は、上記実施形態にて説明に使用したウエハに限られず、例えば、フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display)用の大型基板、ＥＬ素子又は太陽電池用の基板であってもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１：エッチング装置、１０：チャンバ、１８：フォーカスリング、３１：第１高周波電源（イオン引き込み用）、３２：第２高周波電源（プラズマ生成用）、４０：静電チャック、６２：ガス供給源、７５：ヒータ、８０：制御部、８１：記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図４】
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