(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマエッチング装置における生産性を向上する。【解決手段】プラズマエッチング装置１において、真空排気可能な処理容器１０は、処理容器内で基板を載置する下部電極１１と、処理容器内で下部電極と並行に向かい合う上部電極２４と、処理ガス供給部４０と、処理ガスからプラズマを生成するための高周波を印加する高周波給電部２１、２２と、基板の周辺部を覆うフォーカスリング３０を有する。更に、フォーカスリングを加熱する加熱部５２と、フォーカスリングの温度を測定する温度測定部５１を有する。温度測定部が測定したフォーカスリングの温度に基づき、フォーカスリングの昇温速度と直流電圧との関係を示す情報を記憶した記憶部４３ｂを参照してフォーカスリングに印加する直流電圧を制御する。【選択図】図１
2019114612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内で基板を載置する下部電極と、
前記処理容器内で前記下部電極と並行に向かい合う上部電極と、
前記上部電極と前記下部電極の間の処理空間に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理ガスからプラズマを生成するための高周波を前記上部電極又は前記下部電極に印加する高周波給電部と、
前記基板の周辺部を覆うフォーカスリングと、
前記フォーカスリングに印加する直流電圧を出力する直流電源と、
前記フォーカスリングを加熱する加熱部と、
前記フォーカスリングの温度を測定する温度測定部と、
を有するプラズマエッチング装置。
【請求項２】
前記直流電源が出力する直流電圧を制御する制御部を有し、
前記制御部は、
前記温度測定部が測定した前記フォーカスリングの温度に基づき、フォーカスリングの昇温速度と直流電圧との関係を示す情報を記憶した記憶部を参照して前記直流電圧を制御する、
請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項３】
前記温度測定部は、前記フォーカスリングの温度として前記フォーカスリングの裏面の温度を測定する、
請求項１又は２に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置を用いて前記基板をエッチングする工程を含むプラズマエッチング方法であって、
前記基板をエッチングする工程では、前記温度測定部が測定した前記フォーカスリングの温度に基づき、フォーカスリングの昇温速度と直流電圧との関係を示す情報を記憶した記憶部を参照して前記フォーカスリングに印加する直流電圧を制御する、
プラズマエッチング方法。
【請求項５】
前記基板をエッチングする工程の前に、前記フォーカスリングの昇温速度を、前記加熱部を昇温させながら前記温度測定部により前記フォーカスリングの温度を測定することで算出し、算出した前記フォーカスリングの昇温速度と、該昇温速度に応じた直流電圧の適正値との関係を示す情報を前記記憶部に記憶する、
請求項４のいずれか一項に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項６】
前記基板をエッチングする工程では、前記フォーカスリングの昇温速度を、前記加熱部を昇温させながら前記温度測定部により前記フォーカスリングの温度を測定することで算出し、算出した前記フォーカスリングの昇温速度に基づき、前記記憶部を参照して前記フォーカスリングに印加する直流電圧を制御する、
請求項４又は５のいずれか一項に記載のプラズマエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォーカスリングは、プラズマエッチング装置の処理室内において載置台上のウェハの周辺部に配置され、プラズマをウェハＷの表面に向けて収束させる。プラズマ処理中、フォーカスリングはプラズマに曝露され、消耗する。
【０００３】
その結果、ウェハのエッジ部においてシースに段差が生じ、イオンの照射角度が斜めになり、エッチング形状にチルティング（tilting）が生じる。また、ウェハのエッジ部のエッチングレートが変動し、ウェハＷの面内におけるエッチングレートが不均一になる。そこで、フォーカスリングが所定以上消耗したときには新品のものに交換することが行われている。ところが、その際に発生する交換時間が生産性を低下させる要因の一つになっている。
【０００４】
これに対して、例えば、特許文献１には、直流電源より直流電圧をフォーカスリングに印加することで、エッチングレートの面内分布を制御する技術が開示されている。引用文献２には、フォーカスリングの温度の時間変動からフォーカスリングの消耗度合いを計測する技術が開示されている。引用文献３には、フォーカスリングの厚さを測定して測定結果に応じてフォーカスリングの直流電圧を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５２８１３０９号公報
【特許文献２】特許第６０２７４９２号公報
【特許文献３】特開２００５−２０３４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、フォーカスリングに印加する直流電圧は、フォーカスリングの消耗量及びプロセス条件に応じて適正値が変動する。よって、特許文献１、２の技術では、フォーカスリングの消耗量等に応じてフォーカスリングに印加する直流電圧を適正に制御することは困難である。
【０００７】
また、特許文献３の技術では、フォーカスリングの厚さに応じて直流電圧を制御するが、フォーカスリングの消耗は厚さ方向だけでなく幅方向においても生じるため、特許文献３の技術によってもフォーカスリングの消耗量等に応じてフォーカスリングに印加する直流電圧を適正に制御することは困難である。また、特許文献３の技術では、プラズマエッチング装置内に設置されたフォーカスリングの厚さを直接測定することは構造的に難しく、高額なコストがかかる。
【０００８】
上記課題に対して、一側面では、本発明は、プラズマエッチング装置における生産性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、一の態様によれば、真空排気可能な処理容器と、前記処理容器内で基板を載置する下部電極と、前記処理容器内で前記下部電極と並行に向かい合う上部電極と、前記上部電極と前記下部電極の間の処理空間に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理ガスからプラズマを生成するための高周波を前記上部電極又は前記下部電極に印加する高周波給電部と、前記基板の周辺部を覆うフォーカスリングと、前記フォーカスリングに印加する直流電圧を出力する直流電源と、前記フォーカスリングを加熱する加熱部と、前記フォーカスリングの温度を測定する温度測定部とを有するプラズマエッチング装置が提供される。
【００１０】
他の態様によれば、前記プラズマエッチング装置を用いて前記基板をエッチングする工程を含むプラズマエッチング方法であって、前記基板をエッチングする工程では、前記温度測定部が測定した前記フォーカスリングの温度に基づき、フォーカスリングの昇温速度と直流電圧との関係を示す情報を記憶した記憶部を参照して前記フォーカスリングに印加する直流電圧を制御する、プラズマエッチング方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
一の側面によれば、プラズマエッチング装置における生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係るプラズマエッチング装置の一例を示す図。
【図２】フォーカスリングの消耗によるエッチングレート及びチルティングの変動を説明するための図。
【図３】一実施形態に係るフォーカスリングの周辺構造の断面の一例を示す図。
【図４】一実施形態に係る昇温速度と直流電圧の関係算出処理の一例を示すフローチャート。
【図５】一実施形態に係る昇温速度と直流電圧の関係を示すグラフの一例を示す図。
【図６】一実施形態に係る直流電圧制御処理の一例を示すフローチャート。
【図７】一実施形態の変形例に係るフォーカスリングの周辺構造の断面の一例を示す図。
【図８】一実施形態に係る電圧制御のためのシステムの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
［プラズマエッチング装置］
まず、本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング装置１の一例について、図１を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係るプラズマエッチング装置１の断面の一例を示す図である。本実施形態に係るプラズマエッチング装置１は、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）型のプラズマエッチング装置である。
【００１５】
プラズマエッチング装置１は、真空排気可能な円筒型の処理容器１０を有する。処理容器１０は、金属製、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼製等により形成され、その内部は、プラズマエッチングやプラズマＣＶＤ等のプラズマ処理が行われる処理室となっている。処理容器１０は接地されている。
【００１６】
処理容器１０の内部には、円板状の載置台１１が配設されている。載置台１１は、被処理体の一例としての半導体ウェハＷ（以下、「ウェハＷ」という。）を載置する。載置台１１は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）から形成された筒状保持部材１２を介して処理容器１０の底から垂直上方に延びる筒状支持部１３に支持されている。
【００１７】
載置台１１は、静電チャック２５を有する。静電チャック２５は、アルミニウムから形成された基台２５ｃと、基台２５ｃ上の誘電層２５ｂとを有する。基台２５ｃの上部外周側には、フォーカスリング３０がウェハＷの周辺部を覆うように配置されている。基台２５ｃ及びフォーカスリング３０の外周は、インシュレータリング３２により覆われている。
【００１８】
誘電層２５ｂには、導電膜からなる吸着電極２５ａが埋設されている。直流電源２６はスイッチ２６ａを介して吸着電極２５ａに接続されている。静電チャック２５は、直流電源２６から吸着電極２５ａに印加された直流電圧によりクーロン力等の静電力を発生させ、その静電力によりウェハＷを吸着保持する。
【００１９】
フォーカスリング３０は、シリコンにより形成されている。フォーカスリング３０の下面近傍の基台２５ｃにはヒータ５２が埋設されている。ヒータ５２には、交流電源５８が接続され、交流電源５８からの電力がヒータ５２に印加されると、ヒータ５２は加熱され、これにより、フォーカスリング３０は昇温される。フォーカスリング３０の裏面の温度は、放射温度計５１により測定可能となっている。
【００２０】
可変直流電源２８は、スイッチ２８ａを介して電極２９に接続され、電極２９から該電極２９に接するフォーカスリング３０に印加する直流電圧を出力する。可変直流電源２８から印加された直流電圧によりフォーカスリング３０に電圧が印加される。
【００２１】
また、本実施形態では、後述するように、可変直流電源２８からフォーカスリング３０に印加する直流電圧を適正値に制御することで、フォーカスリング３０の消耗量に応じてフォーカスリング３０の上面全面のシースの厚さを制御する。これにより、チルティングの発生を抑制し、エッチングレートの面内分布を制御する。可変直流電源２８は、フォーカスリング３０に印加する直流電圧を出力する直流電源の一例である。
【００２２】
載置台１１には、第１高周波電源２１が整合器２１ａを介して接続されている。第１高周波電源２１は、プラズマ生成およびＲＩＥ用の第１の周波数（例えば、１３ＭＨｚの周波数）の高周波電力を載置台１１に印加する。また、載置台１１には、第２高周波電源２２が整合器２２ａを介して接続されている。第２高周波電源２２は、第１の周波数よりも低いバイアス印加用の第２の周波数（例えば、３ＭＨｚの周波数）の高周波電力を載置台１１に印加する。このようにして載置台１１は下部電極としても機能する。
【００２３】
基台２５ｃの内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室３１が設けられている。冷媒室３１には、チラーユニットから配管３３、３４を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給され、静電チャック２５を冷却する。
【００２４】
また、静電チャック２５には、ガス供給ライン３６を介して伝熱ガス供給部３５が接続されている。伝熱ガス供給部３５は、伝熱ガスをガス供給ライン３６を介して静電チャック２５の上面とウェハＷの裏面の間の空間に供給する。伝熱ガスとしては、熱伝導性を有するガス、例えば、Ｈｅガス等が好適に用いられる。
【００２５】
処理容器１０の側壁と筒状支持部１３との間には排気路１４が形成されている。排気路１４の入口には環状のバッフル板１５が配設されると共に、底部に排気口１６が設けられている。排気口１６には、排気管１７を介して排気装置１８が接続されている。排気装置１８は、真空ポンプを有し、処理容器１０内の処理空間を所定の真空度まで減圧する。また、排気管１７は可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁（automatic pressure control valve）（以下、「ＡＰＣ」という）を有し、ＡＰＣは自動的に処理容器１０内の圧力制御を行う。さらに、処理容器１０の側壁には、ウェハＷの搬入出口１９を開閉するゲートバルブ２０が取り付けられている。
【００２６】
処理容器１０の天井部にはガスシャワーヘッド２４が配設されている。ガスシャワーヘッド２４は、電極板３７と、該電極板３７を着脱可能に支持する電極支持体３８とを有する。電極板３７は、多数のガス通気孔３７ａを有する。ガスシャワーヘッド２４は下部電極として機能する載置台１１と並行して向かい合う。ガスシャワーヘッド２４は上部電極としても機能する。
【００２７】
電極支持体３８の内部にはバッファ室３９が設けられ、このバッファ室３９のガス導入口３８ａには、ガス供給配管４１を介して処理ガス供給部４０が接続されている。処理ガス供給部４０は、多数のガス通気孔３７ａからガスシャワーヘッド２４と載置台１１の間の処理空間に処理ガスを供給する。また、処理容器１０の周囲には、環状又は同心状に延びる磁石４２が配置されている。
【００２８】
プラズマエッチング装置１の各構成要素は、制御部４３に接続されている。制御部４３は、プラズマエッチング装置１の各構成要素を制御する。各構成要素としては、例えば、排気装置１８、整合器２１ａ，２２ａ、第１高周波電源２１、第２高周波電源２２、スイッチ２６ａ、２８ａ、直流電源２６、可変直流電源２８、伝熱ガス供給部３５および処理ガス供給部４０等が挙げられる。
【００２９】
制御部４３は、ＣＰＵ４３ａ及びメモリ４３ｂを備えるコンピュータである。ＣＰＵ４３ａは、メモリ４３ｂに記憶されたプラズマエッチング装置１の制御プログラム及び処理レシピを読み出して実行することで、プラズマエッチング装置１のエッチング処理の実行を制御する。
【００３０】
また、制御部４３は、後述するフォーカスリング３０の直流電圧制御処理の事前処理において算出したフォーカスリング３０の昇温速度と直流電圧の関係を示す情報を持つテーブルをメモリ４３ｂに記憶する。メモリ４３ｂは、昇温速度と直流電圧の関係を示す情報を記憶する記憶部の一例である。
【００３１】
プラズマエッチング装置１では、例えばエッチング処理の際、先ずゲートバルブ２０を開き、ウェハＷを処理容器１０内に搬入し、静電チャック２５上に載置する。直流電源２６からの直流電圧を吸着電極２５ａに印加し、ウェハＷを静電チャック２５に吸着させる。
【００３２】
また、伝熱ガスを静電チャック２５の上面とウェハＷの裏面の間に供給する。そして、処理ガス供給部４０からの処理ガスを処理容器１０内に導入し、排気装置１８等により処理容器１０内を減圧する。さらに、第１高周波電源２１及び第２高周波電源２２から第１高周波電力及び第２高周波電力を載置台１１に供給する。
【００３３】
プラズマエッチング装置１の処理容器１０内では、磁石４２によって一方向に向かう水平磁界が形成され、載置台１１に印加された高周波電力によって鉛直方向のＲＦ電界が形成される。これにより、ガスシャワーヘッド２４から導入された処理ガスがプラズマ化し、プラズマ中のラジカルやイオンによってウェハＷに所定のエッチング処理が行われる。
【００３４】
なお、第１高周波電源２１は、処理ガスからプラズマを生成するための高周波を載置台１１に印加する高周波給電部の一例である。ただし、高周波給電部は、処理ガスのプラズマを生成するための高周波を載置台１１に印加する替わりに、ガスシャワーヘッド２４に印加してもよい。
【００３５】
ヒータ５２は、フォーカスリング３０を加熱する加熱部の一例である。なお、加熱部はこれに限られず、例えば熱媒体等であってもよい。また、放射温度計５１は、フォーカスリングの温度を測定する温度測定部の一例である。なお、温度測定部は特定の温度計に限られず、例えば、ラクストロン等の光学式温度計や熱電対等であってもよい。
【００３６】
［フォーカスリングの消耗］
次に、図２を参照して、フォーカスリング３０の消耗によって生じるシースの変化と、エッチングレートの変動及びチルティングの発生について説明する。図２（ａ）に示すように、フォーカスリング３０が新品の場合、ウェハＷの上面とフォーカスリング３０の上面とが同じ高さになるようにフォーカスリング３０の厚さが設計されている。このとき、プラズマ処理中のウェハＷ上のシースとフォーカスリング３０上のシースとは同じ高さになる。この状態では、ウェハＷ上及びフォーカスリング３０上へのプラズマからのイオンの照射角度は垂直になる。この結果、ウェハＷ上に形成されるホール等のエッチング形状は垂直になり、エッチング形状が斜めになるチルティング（tilting）は生じない。また、ウェハＷの面内全体においてエッチングレートが均一に制御される。
【００３７】
ところが、プラズマ処理中、フォーカスリング３０はプラズマに曝露され、消耗する。そうすると、図２（ｂ）に示すように、フォーカスリング３０の厚さが薄くなって、フォーカスリング３０の上面はウェハＷの上面よりも低くなり、フォーカスリング３０上のシースの高さはウェハＷ上のシースの高さよりも低くなる。
【００３８】
このシースの高さに段差が生じているウェハＷのエッジ部においてイオンの照射角度が斜めになり、エッチング形状のチルティング（tilting）が生じることがある。または、ウェハＷのエッジ部のエッチングレートが変動し、ウェハＷの面内におけるエッチングレートに不均一が生じることがある。
【００３９】
これに対して、本実施形態では、可変直流電源２８から出力される直流電圧をフォーカスリング３０に印加することで、エッチングレートの面内分布及びチルティングを制御することができる。
【００４０】
しかしながら、フォーカスリング３０はプラズマ処理中にプラズマに曝露され、徐々に消耗する。よって、可変直流電源２８から印加する直流電圧の適正値は、フォーカスリング３０の消耗量に応じて変動する。また、図２の（ｂ）に示すように、フォーカスリング３０の消耗は、フォーカスリング３０の厚み方向の削れだけでなく、幅の減少や材質の劣化等も含む。よって、フォーカスリング３０の厚みの測定からフォーカスリング３０の消耗量を推定し、推定した消耗量に応じて可変直流電源２８から印加する直流電圧を算出した場合、消耗量の推定値が現実の消耗量からずれるために適正な直流電圧を算出することは難しい。
【００４１】
そこで、本実施形態では、フォーカスリング３０の消耗量を熱容量から算出し、算出した熱容量に応じてフォーカスリング３０への直流電圧の印加を制御する。そして、本実施形態では、熱容量としてフォーカスリング３０の昇温速度を測り、昇温速度によってフォーカスリング３０の消耗量を予測し、直流電圧の印加を制御する。ただし、上記熱容量にはフォーカスリング３０だけでなく、フォーカスリング３０の周辺の部材の熱容量も含まれる。すなわちフォーカスリング３０の昇温速度は、フォーカスリング３０の熱容量だけでなくフォーカスリング３０の周辺の部材の熱容量も含んだ熱容量に対応するものである。
【００４２】
［フォーカスリングの周辺構造］
フォーカスリング３０の消耗量をフォーカスリング３０の昇温速度により予測し、適正なフォーカスリング３０への直流電圧の印加を制御するために、まず、昇温速度と直流電圧の適正値との相関関係を示す情報を算出する。ここでは、前記相関関係を示す情報を算出するために、フォーカスリング３０の温度を測定するためのフォーカスリング３０の周辺構造について、図３を参照しながら説明する。図３は、一実施形態に係るフォーカスリングの周辺構造の断面の一例を示す図である。
【００４３】
フォーカスリング３０は、静電チャック２５の基台２５ｃ上部の外周側にリング上に配置されている。フォーカスリング３０の下面近傍の基台２５ｃには、インシュレータ５２ａに埋設されたヒータ５２が設けられている。交流電源５８からの電力がヒータ５２に印加されると、ヒータ５２は加熱され、これにより、フォーカスリング３０は昇温される。放射温度計５１は、フォーカスリング３０の裏面の温度を測定する。放射温度計５１の先端は、Ｇｅ等の材質の、反射防止処理が施されたガラス５４に近接する。放射温度計５１の先端からは赤外線又は可視光線が出射される。出射された赤外線又は可視光線は、インシュレータ５６内の空洞を通ってフォーカスリング３０の下面に到達し、反射する。本実施形態では、反射した赤外線又は可視光線の強度を測定することによりフォーカスリング３０の温度を測定する。Ｏリング５４は、処理容器１０内の真空空間をインシュレータ５６内の大気空間から閉塞するようにシールする。可変直流電源２８は、インシュレータ２９ａ内に設けられた電極２９に接続されている。電極２９には、可変直流電源２８からフォーカスリング３０の消耗量に応じた直流電圧が印加される。このとき、制御部４３は、放射温度計５１によって測定されたフォーカスリング３０の温度を使用して、フォーカスリング３０の昇温速度と直流電圧の適正値との相関関係を示す情報に基づき、フォーカスリング３０に直流電圧の最適値を印加する。
【００４４】
［直流電圧制御処理の事前処理］
次に、フォーカスリング３０の昇温速度と直流電圧との相関関係を示す情報を取得するための処理について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係る昇温速度と直流電圧の相関関係算出処理（以下、「算出処理」ともいう。）の一例を示すフローチャートである。図５は、本実施形態に係る昇温速度と直流電圧の相関関係を示すグラフの一例を示す図である。本処理は、フォーカスリング３０に直流電圧の最適値を印加する直流電圧制御処理の事前処理として行われる。
【００４５】
図４の算出処理が開始されると、制御部４３は、新品のフォーカスリング３０を使用して、交流電源５８から印加されるヒータ５２の電力を一定（例えば、１００Ｗ）にして入熱を行い、時間（昇温時間）に応じたフォーカスリング３０の裏面の温度を測定する（ステップＳ１０）。
【００４６】
次に、制御部４３は、フォーカスリング３０の使用時間毎（例えばフォーカスリング３０を１００ｈ使用する毎）に、ヒータ５２の電力を一定（例えば１００Ｗ）にして入熱し、昇温時間とフォーカスリング３０の温度とを測定する（ステップＳ１２）。
【００４７】
ステップＳ１０及びＳ１２を実行した結果の一例を図５（ａ）に示す。図５（ａ）の横軸には昇温時間が示され、縦軸には昇温時間に応じたフォーカスリング３０の温度が示されている。図５（ａ）の結果は、フォーカスリング３０が、新品、１００ｈ経過後、２００ｈ経過後、３００ｈ経過後、４００ｈ経過後、５００ｈ経過後の各場合の昇温時間とフォーカスリング３０の温度との関係を示している。この例では、フォーカスリング３０の使用時間が増え、フォーカスリング３０がプラズマに曝露されて消耗量が多くなる程、昇温時間に対するフォーカスリング３０の温度上昇が高くなることがわかる。
【００４８】
図４に戻り、次に、制御部４３は、フォーカスリング３０の使用時間毎（例えばフォーカスリング３０を１００ｈ使用する毎）に、フォーカスリング３０へ印加する直流電圧の最適化を行う（ステップＳ１４）。
【００４９】
次に、制御部４３は、フォーカスリング３０の使用時間毎に、ヒータ５２の電力を一定にしたときのフォーカスリング３０の昇温速度とフォーカスリング３０へ印加する直流電圧の適正値との相関関係を計算する（ステップＳ１６）。次に、制御部４３は、フォーカスリング３０の昇温速度に対する直流電圧の適正値の相関関係を記録し（ステップＳ１８）、本処理を終了する。
【００５０】
上記計算処理を実行した結果得られた昇温速度と直流電圧との相関関係を示す情報をグラフ化したものの一例を図５（ｂ）に示す。フォーカスリング３０の使用時間は、フォーカスリング３０の消耗時間を示す。フォーカスリング３０は消耗すると熱容量が小さくなり、昇温速度が早くなる。したがって、図５（ｂ）に示すように昇温速度に応じた直流電圧の適正値を算出することで、フォーカスリング３０の消耗量に応じた直流電圧を擬似的に計算する。そして、算出した昇温速度と直流電圧との相関関係を示す情報に基づき、フォーカスリング３０の消耗量に応じた直流電圧の適正値をフォーカスリング３０に印加する制御が可能になる。以下に、フォーカスリング３０の消耗量に応じた直流電圧の適正値をフォーカスリング３０に印加する、本実施形態に係る直流電圧制御処理について、図６を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る直流電圧制御処理の一例を示すフローチャートである。
【００５１】
［直流電圧制御処理］
本処理では、フォーカスリング３０直下に設置されているヒータ５２の電力を一定（例えば、１００Ｗ）にして入熱を行い、昇温させながらフォーカスリング３０の温度を測定することで、フォーカスリング３０の昇温速度を測定する。本処理は、ヒータ５２の電力を一定にして入熱を行ったときから所定時間経過後に開始される。また、本処理は、ウェハＷがエッチング処理中のタイミングを除いたタイミングに開始される。
【００５２】
本処理が開始されると、制御部４３は、特定の枚数のウェハＷを処理したかを判定する（ステップＳ２０）。特定の枚数のウェハＷは、１枚のウェハＷでもよいし、１ロット（例えば２５枚）のウェハＷでもよい。また、ステップＳ２０では、ウェハＷの処理枚数を判定しているが、これに限らず、例えば、フォーカスリング３０の印加時間が所定時間か否かを判定し、所定時間が経過したらステップＳ２２に進むように制御してもよい。
【００５３】
制御部４３は、ステップＳ２０において、特定の枚数のウェハＷを処理したと判定するまで本処理を繰り返し、特定の枚数のウェハＷを処理したと判定した後、フォーカスリング３０の昇温速度を測定する（ステップＳ２２）。昇温速度は、ヒータ５２の電力を一定にして入熱を行ってから、放射温度計５１により測定された温度の測定結果から算出可能である。
【００５４】
次に、制御部４３は、直流電圧制御処理の事前処理において算出した昇温速度と直流電圧の相関関係を示す情報を記憶したテーブルを参照し、昇温速度に応じた直流電圧の適正値を特定する（ステップＳ２４）。例えば、図５（ｂ）の例の場合、測定した昇温速度に応じて直流電圧が一義に特定される。
【００５５】
図６に戻り、次に、制御部４３は、特定した直流電圧をフォーカスリング３０に印加するように可変直流電源２８の出力を制御し（ステップＳ２６）、本処理を終了する。
【００５６】
本実施形態に係る直流電圧制御処理によれば、昇温速度に応じた直流電圧の適正値を算出することで、フォーカスリング３０の消耗量に応じた直流電圧を擬似的に計算する。そして、算出されたフォーカスリング３０の消耗量に応じた直流電圧の適正値をフォーカスリング３０に印加することで、フォーカスリング３０の上方のシースとウェハＷの上方のシースとの高さを揃えることができる。これにより、チルティングの発生又はエッチングレートの変動の少なくともいずれかを抑制することができる。例えば、算出された直流電圧の適正値が１００Ｖである場合、１００Ｖの直流電圧をフォーカスリング３０に印加すことでる、フォーカスリング３０が消耗していてもフォーカスリング３０が新品時のチルティング及びエッチングレートに戻すことができる。
【００５７】
これにより、フォーカスリング３０が消耗しても、直流電圧の制御によりフォーカスリング３０の交換時間を遅らせることができる。フォーカスリング３０の交換に必要な時間には、例えば、処理容器１０を開け、フォーカスリング３０を交換する時間、交換後に処理容器１０を閉じて処理容器内をクリーニングしたり、シーズニングして処理容器１０内の雰囲気を整える時間が含まれる。よって、フォーカスリング３０の交換時間を遅らせることにより、生産性の向上を図ることができる。
【００５８】
［変形例］
次に、フォーカスリング３０の温度を測定するためのフォーカスリング３０の周辺構造の変形例について、図７を参照しながら説明する。図７は、本実施形態の変形例に係るフォーカスリングの周辺構造の断面の一例を示す図である。
【００５９】
図３の例では、放射温度計５１は、フォーカスリング３０の裏面の外周側の温度を測定するように配置される。これに対して、図７の変形例では、放射温度計５１は、フォーカスリング３０の裏面の中央の温度を測定するように配置される。このため、図７の変形例では、インシュレータ５２ａに埋設されたヒータ５２及びインシュレータ６２ａに埋設されたヒータ６２がフォーカスリング３０の裏面の内周側と外周側に配置される。
【００６０】
係る構成から、本変形例に係る放射温度計５１による温度測定の位置は、本実施形態に係る放射温度計５１による温度測定の位置よりもヒータ５２，６２に近く、また、フォーカスリング３０の裏面の中央の温度を測定するようになる。しかしながら、ヒータ５２，６２と放射温度計５１との位置関係は近くても遠くてもいずれであってもよい。例えば、放射温度計５１の位置は、外周側又は中央に限られず、フォーカスリング３０裏面の内周側に配置され、フォーカスリング３０裏面の内周側の温度を測定してもよい。いずれの配置においても、事前処理においてフォーカスリング３０の昇温速度と直流電圧との相対関係を示す情報とを算出することで、フォーカスリング３０へ直流電圧の最適値を印加することができる。
【００６１】
最後に、制御部４３がメモリ４３ｂに記憶した昇温速度と直流電圧との相対関係を示す情報を用いたシステムにおけるサーバ２の制御の一例を、図８を参照して説明する。図８は、本実施形態に係る直流電圧制御のためのシステムの一例を示す図である。
【００６２】
本システムでは、２種類のプラズマエッチング装置Ａ（以下、「装置Ａ」ともいう。）を制御する制御部１ａ〜１ｃ及びプラズマエッチング装置Ｂ（以下、「装置Ｂ」ともいう。）を制御する制御部２ａ〜２ｃがネットワークを介してサーバ２に接続されている例を示す。
【００６３】
例えば、装置Ａとしては、プラズマエッチング装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃを一例として挙げるが、これに限らない。プラズマエッチング装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、制御部１ａ、１ｂ、１ｃによりそれぞれ制御される。
【００６４】
例えば、装置Ｂとしては、プラズマエッチング装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃを一例として挙げるが、これに限らない。プラズマエッチング装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、制御部２ａ、２ｂ、２ｃによりそれぞれ制御される。
【００６５】
制御部１ａ〜１ｃ及び制御部２ａ〜２ｃは、それぞれのメモリ（記憶部）に記憶した昇温速度と直流電圧との相対関係を示す情報をサーバ２に送信する。サーバ２は、装置Ａを制御する制御部１ａ、１ｂ、１ｃから昇温速度と直流電圧の相対関係を示す情報３ａ、３ｂ、３ｃを受信する。また、サーバ２は、装置Ｂを制御する制御部２ａ、２ｂ、２ｃから昇温速度と直流電圧の相対関係を示す情報４ａ、４ｂ、４ｃを受信する。図８では、便宜上、昇温速度と直流電圧の相対関係を示す情報をグラフの形式で示す。
【００６６】
サーバ２は、装置Ａに関する昇温速度と直流電圧の相対関係を示す情報３ａ、３ｂ、３ｃ・・・と、装置Ｂに関する昇温速度と直流電圧の相対関係を示す情報４ａ、４ｂ、４ｃ・・・とを別々のカテゴリに分類する。
【００６７】
サーバ２は、装置Ａに関するカテゴリに分類された情報３ａ、３ｂ、３ｃ・・・に基づき、装置Ａの昇温速度に対する直流電圧の最適値を算出する。例えば、情報３ａ、３ｂ、３ｃ・・・に基づき、装置Ａの昇温速度に対する直流電圧の平均値を最適値としてもよいし、装置Ａの昇温速度に対する直流電圧の中央値を最適値としてもよい。また、例えば、情報３ａ、３ｂ、３ｃ・・・に基づき、装置Ａの昇温速度に対する直流電圧の最小値又は最大値を最適値としてもよい。その他、サーバ２は、装置Ａの昇温速度に対する直流電圧の最適値として情報３ａ、３ｂ、３ｃ・・・に基づき直流電圧の特定の値を算出することができる。
【００６８】
同様にして、装置Ｂに関するカテゴリに分類された情報４ａ、４ｂ、４ｃ・・・に基づき、装置Ｂの昇温速度に対する直流電圧の最適値を算出する。例えば、情報４ａ、４ｂ、４ｃ・・・に基づき、装置Ａの昇温速度に対する直流電圧の平均値、中央値、最小値又は最大値を最適値としてもよい。その他、サーバ２は、装置Ｂの昇温速度に対する直流電圧の最適値として情報４ａ、４ｂ、４ｃ・・・に基づき直流電圧の特定の値を算出することができる。
【００６９】
サーバ２は、異なるエッチング装置毎に収集された昇温速度に対する直流電圧の最適値を算出し、算出した昇温速度に対する直流電圧の最適値の情報を、制御部１ａ〜２ｃにフィードバックする。これにより、制御部１ａ〜２ｃは、他のエッチング装置の情報を含めて得られたフォーカスリング３０の消耗量に応じた直流電圧の適正値を用いて、フォーカスリング３０に印加する直流電圧を制御することができる。
【００７０】
これによれば、サーバ２により、同一のカテゴリに含まれるより多くのプラズマエッチング装置を使用して測定された昇温速度に対する直流電圧の情報を収集することができる。このため、収集した前記昇温速度に対する直流電圧の情報に基づき、昇温速度に対する直流電圧の最適値をよりバラツキなく算出することができる。これにより、フォーカスリング３０の消耗量に応じた直流電圧の適正値をフォーカスリング３０に印加する制御をよりバラツキなく精度良く行うことができる。なお、サーバ２は、クラウドコンピュータにより実現されてもよい。
【００７１】
以上に説明したように、本実施形態によれば、フォーカスリング３０の消耗量に応じた直流電圧の適正値をフォーカスリング３０に印加することにより、チルティングの発生又はエッチングレートの変動少なくともいずれかを抑制することができる。これにより、フォーカスリング３０の消耗量による交換時期を遅らすことができる。これにより、プラズマエッチング装置における生産性を向上させることができる。
【００７２】
以上、プラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法を上記実施形態により説明したが、本発明にかかるプラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法は上記実施形態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。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【００７３】
本発明に係る基板処理装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプでも適用可能である。
【００７４】
本明細書では、基板の一例として半導体ウェハＷを挙げて説明した。しかし、基板は、これに限らず、LCD(Liquid Crystal Display)、FPD(Flat Panel Display)に用いられる各種基板、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。
【符号の説明】
【００７５】
１    ：プラズマエッチング装置
１０  ：処理容器
１１  ：載置台
１８  ：排気装置
２１  ：第１高周波電源
２２  ：第２高周波電源
２５  ：静電チャック
２５ａ：吸着電極
２５ｂ：誘電層
２５ｃ：基台
２８  ：可変直流電源
２９  ：電極
３０  ：フォーカスリング
３１  ：冷媒室
３５  ：伝熱ガス供給部
４０  ：処理ガス供給部
４３  ：制御部
５１  ：放射温度計
５２、６２：ヒータ
５２ａ：絶縁部材
５２ａ、５６、６２ａ：インシュレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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