TW202345196A - 蝕刻控制方法及蝕刻控制系統 - Google Patents
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Abstract
本發明能削減處理程序之運轉成本。
本發明之蝕刻控制方法包含工序a)、工序b)及工序c)。於工序a)中,收集包含在環組件之表面之複數個位置測得的環組件之高度資訊之形狀資料,上述環組件以包圍載置基板之載台上之區域之方式配置。於工序b)中,使用表示預先收集之形狀資料與可控制環組件附近之鞘層分佈之控制量的關係之關係模型,根據工序a)中所收集之形狀資料而特定出控制量,上述控制量用於使藉由電漿蝕刻而形成於基板之凹部之傾斜角度成為容許範圍內之角度。於工序c)中,藉由應用所特定出之控制量而控制環組件附近之鞘層分佈。
Description
本發明係關於一種蝕刻控制方法及蝕刻控制系統。
於使用電漿之蝕刻裝置中,為了提高基板之外周部附近之電漿分佈之均勻性,在載置作為處理對象之基板之載台周圍設置有環組件。但是,於使用電漿之蝕刻過程中,環組件亦與基板一併逐漸被削薄。若環組件削薄,則基板之外周部附近之電漿分佈之均勻性降低,於基板之外周部附近,藉由蝕刻而形成於基板之凹部偏斜,產生所謂之傾斜(Tilting)。傾斜之產生可能會使半導體晶片之品質變差,成為導致生產性降低之主要原因。
因此,於下述專利文獻1中揭示有如下技術,即,推定環組件之磨損程度,當環組件之磨損程度超過預定磨損程度時,將供給至環組件之直流電壓變更或將環組件向上方提起。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2020-9839號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明提供一種能夠藉由削減環組件之更換頻度,而削減處理程序之運轉成本之技術。
[解決問題之技術手段]
本發明之一態樣之蝕刻控制方法包含工序a)、工序b)及工序c)。於工序a)中,收集包含在環組件之表面之複數個位置測得的環組件之高度資訊之形狀資料,上述環組件以包圍載置基板之載台上之區域之方式配置。於工序b)中,使用表示預先收集之形狀資料與可控制環組件附近之鞘層分佈之控制量的關係之關係模型,根據工序a)中所收集到之形狀資料而特定出控制量,上述控制量用於使藉由電漿蝕刻而形成於基板之凹部之傾斜角度成為容許範圍內之角度。於工序c)中,藉由應用所特定出之控制量而控制環組件附近之鞘層分佈。
[發明之效果]
根據本發明,能夠削減處理程序之運轉成本。
以下,參照圖式來詳細說明本案所揭示之蝕刻控制方法及蝕刻控制系統之實施方式。再者,所揭示之蝕刻控制方法及蝕刻控制系統不受本實施方式限定。
且說,環組件之磨損程度有時藉由以下方式獲得,即,測定搬送臂等基準位置至環組件之表面之一處之距離,並將測得之距離與在未磨損之環組件中測得之距離加以比較。但是,若僅測定環組件之表面之一處之磨損程度,則有時無法準確地掌握環組件整體之磨損程度,可能會高估了環組件之磨損程度。若高估了環組件之磨損程度,則將使得環組件之更換頻度增加,從而使得處理程序之運轉成本增加。
因此,本發明提供一種藉由更高精度地測定環組件之磨損程度,能削減環組件之更換頻度,從而削減處理程序之運轉成本之技術。
(第1實施方式)
[基板處理系統1之構成]
圖1係表示基板處理系統1之構成之一例之系統構成圖。圖1中,為了方便起見而以透視一部分裝置內部之構成要素之方式加以圖示。基板處理系統1具備裝置本體10、及控制裝置本體10之控制裝置20。
裝置本體10具備真空搬送模組11、膜厚測定模組12、複數個裝載閉鎖模組13、大氣搬送模組14及複數個處理模組30。於真空搬送模組11之側壁,經由閘閥G1連接有膜厚測定模組12,經由閘閥G2連接有複數個處理模組30。
膜厚測定模組12測定基板W之膜厚。於本實施方式中,膜厚測定模組12根據對基板W之表面進行拍攝所得之圖像,而測定形成於基板W之上表面之作為蝕刻對象之膜之厚度。作為基板W之膜厚之測定方法,例如可使用日本專利特開2021-148791所揭示之方法。而且,膜厚測定模組12將基板W之膜厚分佈之資料輸出至控制裝置20。
各處理模組30使用電漿對基板W進行蝕刻。再者,圖1之例中,於真空搬送模組11連接有6個處理模組30,連接於真空搬送模組11之處理模組30之數量可多於6個,亦可少於6個。
於真空搬送模組11之另一側壁,經由閘閥G3連接有複數個裝載閉鎖模組13。圖1之例中,於真空搬送模組11連接有2個裝載閉鎖模組13,連接於真空搬送模組11之裝載閉鎖模組13之數量可多於2個,亦可少於2個。
於真空搬送模組11內,配置有具有搬送臂111之搬送機器人110。搬送機器人110藉由搬送臂111而於膜厚測定模組12、裝載閉鎖模組13及處理模組30之間搬送基板W。真空搬送模組11內保持為低於大氣壓之壓力環境。
於各裝載閉鎖模組13之側壁,經由閘閥G3連接有真空搬送模組11,於另一側壁,經由閘閥G4連接有大氣搬送模組14。於將基板W經由閘閥G4自大氣搬送模組14搬入至裝載閉鎖模組13內之情形時,關閉閘閥G4,使裝載閉鎖模組13內之壓力自大氣壓下降至預定壓力。繼而,打開閘閥G3,利用搬送機器人110將裝載閉鎖模組13內之基板W搬出至真空搬送模組11內。
又,於裝載閉鎖模組13內為低於大氣壓之壓力之狀態下,利用搬送機器人110將基板W經由閘閥G3自真空搬送模組11搬入至裝載閉鎖模組13內,關閉閘閥G3。繼而,使裝載閉鎖模組13內之壓力提高至大氣壓。繼而,打開閘閥G4,將裝載閉鎖模組13內之基板W搬出至大氣搬送模組14內。
於設置有閘閥G4之大氣搬送模組14之側壁之外的其他大氣搬送模組14之側壁,設置有複數個裝載埠15。於各裝載埠15,連接有可收容複數個基板W之FOUP(Front Opening Unified Pod,前開式晶圓盒)等容器。再者,於大氣搬送模組14,亦可設置有變更基板W之朝向之對準器模組等。大氣搬送模組14內之壓力為大氣壓。
於大氣搬送模組14內,設置有搬送機器人140。搬送機器人140於裝載閉鎖模組13與連接於裝載埠15之容器之間搬送基板W。於大氣搬送模組14之上部,設置有FFU(Fan Filter Unit,風扇過濾組)等,經去除微粒等之空氣自上部供給至大氣搬送模組14內,於大氣搬送模組14內形成降流。再者,於本實施方式中,大氣搬送模組14內為大氣壓環境,但作為另一實施方式,大氣搬送模組14內之壓力亦可被控制為正壓。藉此,能夠抑制微粒等自外部侵入大氣搬送模組14內。
控制裝置20對使包含處理模組30之裝置本體10執行本發明中所述之各種工序之電腦可執行命令進行處理。控制裝置20可構成為控制裝置本體10之各要素,以使其等執行此處所述之各種工序。於一實施方式中,控制裝置20之一部分或全部亦可包含於裝置本體10中。控制裝置20亦可包含處理部20a1、記憶部20a2及通信介面20a3。控制裝置20例如藉由電腦20a實現。處理部20a1可構成為藉由自記憶部20a2讀出程式並執行所讀出之程式而進行各種控制動作。該程式可預先儲存於記憶部20a2中,可在需要時經由媒體獲取。所獲取之程式儲存於記憶部20a2中,由處理部20a1自記憶部20a2讀出而執行。媒體可為電腦20a可讀取之各種記憶媒體,亦可為連接於通信介面20a3之通信線路。於記憶部20a2中,除程式以外,亦儲存有製程配方及執行製程配方時所參照之資料等。處理部20a1亦可為CPU(Central Processing Unit,中央處理單元)。記憶部20a2亦可包含RAM(Random Access Memory,隨機存取記憶體)、ROM(Read Only Memory,唯讀記憶體)、HDD(Hard Disk Drive,硬式磁碟機)、SSD(Solid State Drive,固態硬碟)、或其等之組合。通信介面20a3亦可經由LAN(Local Area Network,區域網路)等通信線路與裝置本體10之間進行通信。
[處理模組30之構成]
圖2係表示處理模組30之一例之概略剖視圖。於本實施方式中,處理模組30為電容耦合型之電漿蝕刻裝置。處理模組30包含電漿處理腔室31、排氣系統34、氣體供給部35及電源36。又,處理模組30包含基板支持部32及氣體導入部。氣體導入部構成為將至少1種處理氣體導入電漿處理腔室31內。氣體導入部包含簇射頭33。基板支持部32配置於電漿處理腔室31內。簇射頭33配置於基板支持部32之上方。於一實施方式中,簇射頭33構成電漿處理腔室31之頂部(Ceiling)之至少一部分。電漿處理腔室31具有由簇射頭33、電漿處理腔室31之側壁31a及基板支持部32界定之電漿處理空間31s。
電漿處理腔室31具有:用以將至少1種處理氣體供給至電漿處理空間31s內之至少1個氣體供給口、及用以自電漿處理空間31s排出氣體之至少1個氣體排出口。電漿處理腔室31接地。簇射頭33及基板支持部32與電漿處理腔室31之殼體電性絕緣。於電漿處理腔室31之側壁31a,形成有開口31b,該開口31b用於向電漿處理腔室31內搬入基板W且自電漿處理腔室31內搬出基板W。開口31b藉由閘閥G2而開閉。
基板支持部32包含本體部321及環組件322。基板支持部32係載台之一例。本體部321具有用以支持基板W之中央區域321a、及用以支持環組件322之環狀區域321b。本體部321之環狀區域321b於俯視下包圍本體部321之中央區域321a。基板W配置於本體部321之中央區域321a上,環組件322以包圍本體部321之中央區域321a上之基板W的方式,配置於本體部321之環狀區域321b上。因此,中央區域321a亦被稱為基板支持面,用以支持基板W,環狀區域321b亦被稱為環支持面,用以支持環組件322。
於本實施方式中,環組件322經由配線3221連接有可變直流電壓源3220。藉由對利用可變直流電壓源3220施加於環組件322之直流電壓之大小進行控制,可控制在環組件322附近形成之電漿鞘層之分佈。可變直流電壓源3220係鞘層控制部之一例,施加於環組件322之直流電壓之大小係可控制鞘層分佈之控制量之一例。
於一實施方式中,本體部321包含基台3210及靜電吸盤3211。基台3210包含導電性構件。基台3210之導電性構件可作為下部電極發揮功能。靜電吸盤3211配置於基台3210之上。靜電吸盤3211包含陶瓷構件3211a及配置於陶瓷構件3211a內之靜電電極3211b。陶瓷構件3211a具有中央區域321a。於一實施方式中,陶瓷構件3211a亦具有環狀區域321b。再者,環狀靜電吸盤或環狀絕緣構件等包圍靜電吸盤3211之其他構件亦可具有環狀區域321b。此情形時,環組件322可配置於環狀靜電吸盤或環狀絕緣構件之上,亦可配置於靜電吸盤3211與環狀絕緣構件兩者之上。又,亦可將與下述之RF(Radio Frequency,射頻)電源360及/或DC(Direct Current,直流)電源361耦合之至少1個RF/DC電極配置於陶瓷構件3211a內。此情形時,至少1個RF/DC電極作為下部電極發揮功能。於將下述之偏壓RF信號及/或DC信號供給到至少1個RF/DC電極之情形時,RF/DC電極亦被稱為偏壓電極。再者,基台3210之導電性構件與至少1個RF/DC電極亦可作為複數個下部電極發揮功能。又,靜電電極3211b亦可作為下部電極發揮功能。因此,基板支持部32包含至少1個下部電極。
環組件322包含一個或複數個環狀構件。於一實施方式中,一個或複數個環狀構件包含一個或複數個邊緣環及至少1個外罩環。邊緣環配置於用以支持基板W之基板支持部32之中央區域321a之周圍,外罩環配置於邊緣環之周圍。邊緣環由導電性材料或絕緣材料形成,外罩環由絕緣材料形成。
又,基板支持部32亦可包含調溫模組,該調溫模組構成為將靜電吸盤3211、環組件322及基板W中之至少1個調節為目標溫度。調溫模組亦可包含加熱器、傳熱媒體、流路3210a或其等之組合。於流路3210a中流通鹽水或氣體等傳熱流體。於一實施方式中,流路3210a形成於基台3210內,一個或複數個加熱器配置於靜電吸盤3211之陶瓷構件3211a內。又,基板支持部32亦可包含傳熱氣體供給部,該傳熱氣體供給部構成為將傳熱氣體供給至基板W之背面與中央區域321a之間之間隙。
簇射頭33構成為將來自氣體供給部35之至少1種處理氣體導入至電漿處理空間31s內。簇射頭33具有至少1個氣體供給口33a、至少1個氣體擴散室33b及複數個氣體導入口33c。供給至氣體供給口33a之處理氣體通過氣體擴散室33b後自複數個氣體導入口33c導入至電漿處理空間31s內。又,簇射頭33包含至少1個上部電極。再者,氣體導入部除包含簇射頭33以外,亦可包含一個或複數個側氣體注入部(SGI:Side Gas Injector),該側氣體注入部安裝於側壁31a上形成之一個或複數個開口部。
氣體供給部35亦可包含至少1個氣體源350及至少1個流量控制器351。於一實施方式中,氣體供給部35構成為將至少1種處理氣體從各自對應之氣體源350經由各自對應之流量控制器351供給至簇射頭33。各流量控制器351亦可包含例如質量流量控制器或壓力控制式之流量控制器。進而,氣體供給部35亦可包含將至少1種處理氣體之流量調變或脈衝化之1個或1個以上之流量調變元件。
電源36包含經由至少1個阻抗匹配電路而耦合於電漿處理腔室31之RF電源360。RF電源360構成為將至少1個RF信號(RF電力)供給到至少1個下部電極及/或至少1個上部電極。藉此,自供給至電漿處理空間31s之至少1種處理氣體形成電漿。因此,RF電源360可作為電漿產生部之至少一部分發揮功能,該電漿產生部構成為於電漿處理腔室31中自1種或1種以上之處理氣體產生電漿。又,藉由將偏壓RF信號供給到至少1個下部電極,而於基板W產生偏壓電位,從而可將所形成之電漿中之離子成分饋入基板W。
於一實施方式中,RF電源360包含第1RF產生部360a及第2RF產生部360b。第1RF產生部360a構成為,經由至少1個阻抗匹配電路而耦合於至少1個下部電極及/或至少1個上部電極,產生電漿產生用之源RF信號(源RF電力)。於一實施方式中,源RF信號之頻率為10 MHz~150 MHz之範圍內之頻率。於一實施方式中,第1RF產生部360a亦可構成為,產生具有不同頻率之複數個源RF信號。所產生之一個或複數個源RF信號被供給到至少1個下部電極及/或至少1個上部電極。
第2RF產生部360b構成為經由至少1個阻抗匹配電路而耦合於至少1個下部電極,產生偏壓RF信號(偏壓RF電力)。偏壓RF信號之頻率可與源RF信號之頻率相同,亦可不同。於一實施方式中,偏壓RF信號之頻率係較源RF信號之頻率低之頻率。於一實施方式中,偏壓RF信號之頻率係100 kHz~60 MHz之範圍內之頻率。於一實施方式中,第2RF產生部360b亦可構成為產生具有不同頻率之複數個偏壓RF信號。所產生之一個或複數個偏壓RF信號被供給到至少1個下部電極。又,於各種實施方式中,亦可將源RF信號及偏壓RF信號中之至少1個脈衝化。
又,電源36亦可包含耦合於電漿處理腔室31之DC電源361。DC電源361包含第1DC產生部361a及第2DC產生部361b。於一實施方式中,第1DC產生部361a構成為連接於至少1個下部電極,產生第1DC信號。所產生之第1偏壓DC信號被施加於至少1個下部電極。於一實施方式中,第2DC產生部361b構成為連接於至少1個上部電極,產生第2DC信號。所產生之第2DC信號被施加於至少1個上部電極。
於各種實施方式中,亦可將第1DC信號及第2DC信號中之至少一者脈衝化。此情形時,將電壓脈衝之序列施加於至少1個下部電極及/或至少1個上部電極。電壓脈衝亦可具有矩形、梯形、三角形或其等之組合之脈衝波形。於一實施方式中,用以自DC信號產生電壓脈衝之序列之波形產生部連接於第1DC產生部361a與至少1個下部電極之間。因此,第1DC產生部361a及波形產生部構成電壓脈衝產生部。於第2DC產生部361b及波形產生部構成電壓脈衝產生部之情形時,電壓脈衝產生部連接於至少1個上部電極。電壓脈衝可具有正極性,亦可具有負極性。又,電壓脈衝之序列亦可於一週期內包含一個或複數個正極性電壓脈衝及一個或複數個負極性電壓脈衝。再者,第1DC產生部361a及第2DC產生部361b可在設置RF電源360之基礎上設置,亦可代替第2RF產生部360b而設置第1DC產生部361a。
排氣系統34例如可連接於電漿處理腔室31之底部所設之氣體排出口31e。排氣系統34亦可包含壓力調整閥及真空泵。利用壓力調整閥來調整電漿處理空間31s內之壓力。真空泵亦可包含渦輪分子泵、乾式真空泵或其等之組合。
[荷電粒子之入射方向之變化]
此處,說明電漿處理空間31s內產生之電漿鞘層之分佈狀態與基板W上形成之孔或溝槽等凹部之關係。當環組件322之上方之鞘層區域50之邊界51之高度與基板W之上方之鞘層區域50之邊界51之高度大致相同時,鞘層區域50之邊界51之分佈例如如圖3A所示。此情形時,即便是基板W之邊緣附近,電漿中之離子等荷電粒子52之入射方向亦為與基板W大致垂直之方向。藉此,凹部相對於基板W之表面大致垂直地形成。
另一方面,於因環組件322磨損而導致環組件322之高度變低之情形時,環組件322之上方之鞘層區域50之邊界51之高度低於基板W之上方之鞘層區域50之邊界51之高度。藉此,例如如圖3B所示,基板W之邊緣附近之鞘層區域50之邊界51偏斜,而導致電漿中之荷電粒子52之入射方向偏斜。因此,凹部相對於基板W之表面斜向偏斜而形成,從而產生傾斜。
因此,於本實施方式中,當因環組件322磨損而導致環組件322之高度變低時,自可變直流電壓源3220對環組件322施加直流電壓。藉由調整施加於環組件322之直流電壓之大小,例如如圖3C所示,可使環組件322之上方之鞘層區域50之邊界51之高度與基板W之上方之鞘層區域50之邊界51之高度一致。藉此,能夠使電漿中之離子等荷電粒子52之入射方向恢復為相對於基板W大致垂直之方向,能夠抑制凹部之傾斜。
此處,蝕刻速率之分佈與由傾斜引起之凹部之傾斜度之大小存在相關關係。因此,藉由測定蝕刻速率之分佈,可推定由傾斜引起之凹部之傾斜度。例如預先測定未產生傾斜時之蝕刻速率之分佈(以下,稱為第1分佈)、及凹部之傾斜度於容許範圍內成為最大傾斜度時之蝕刻速率之分佈(以下,稱為第2分佈)。繼而,對複數個基板W執行蝕刻,針對各基板W測定蝕刻速率之分佈。
於環組件322未磨損之情形時,測得之蝕刻速率之分佈成為接近第1分佈之分佈(例如參照圖4之「環組件磨損前」)。當蝕刻次數增加時,環組件322逐漸磨損,測得之蝕刻速率之分佈會接近第2分佈,最終成為第2分佈(例如參照圖4之「環組件磨損時」)。此時,對環組件322施加與環組件322之磨損程度相應之大小之直流電壓。藉此,蝕刻速率之分佈恢復為接近第1分佈之分佈(例如參照圖4之「控制量應用」)。再者,當於直流電壓之可變更範圍內,環組件322磨損至無法使蝕刻速率之分佈恢復為接近第1分佈之分佈時,已磨損之環組件322被更換為未磨損之環組件322。
[環組件322之形狀之測定]
於本實施方式中,對環組件322施加與環組件322之磨損程度相應之大小之直流電壓。於本實施方式中,環組件322之磨損程度係以藉由設置於搬送臂111之距離感測器111a測得之形狀資料之形式獲取。
於本實施方式中,例如如圖5及圖7所示,距離感測器111a設置於搬送臂111之下表面。而且,例如如圖6及圖7所示,於搬送臂111通過環組件322之上方時,藉由距離感測器111a而測定距離感測器111a與環組件322之上表面之間之距離d。於本實施方式中,例如圖7所示,於環組件322之表面之複數個位置,測定距離感測器111a與環組件322之間之距離d
1~d
n。距離d
1~d
n係以距離感測器111a之高度為基準之表示環組件322之高度之資訊。距離感測器111a將在各位置測得之距離d
1~d
n以形狀資料之形式輸出至控制裝置20。
如此,於本實施方式中,在環組件322之表面之複數個位置收集表示環組件322之高度之資訊。藉此,與在環組件322之表面之一處收集表示環組件322之高度之資訊之情形相比,能夠更高精度地測定環組件322之截面形狀。藉此,能夠更高精度地掌握環組件322之磨損程度。
[環組件322之形狀與施加於環組件322之直流電壓之大小的關係]
於本實施方式中,利用關係模型來近似環組件322之形狀與施加於環組件322之直流電壓之大小的關係。本實施方式之關係模型例如為複回歸模型。複回歸模型例如以下述式(1)表示。
[數1]
於上述式(1)中,C表示施加於環組件322之直流電壓之大小即控制量,a
1~a
n表示複回歸模型之係數,d
1~d
n表示藉由距離感測器111a測得之形狀資料。
上述式(1)所示之複回歸模型之係數a
1~a
n例如藉由如下方式而特定出,上述方式係指將如圖8所示之實測資料60訓練為教師資料。於實測資料60中,將施加於環組件322之直流電壓之大小(控制量C)與環組件322之形狀資料(d
1~d
n)建立對應。實測資料60之形狀資料(d
1~d
n)係藉由距離感測器111a實際測得之資料。又,實測資料60之控制量C係藉由實驗進行調整後之值,該調整使得環組件322之上方之鞘層區域50之邊界51之高度與基板W之上方之鞘層區域50之邊界51之高度一致。複回歸模型之係數a
1~a
n係例如使用OLS(Ordinary Least Squares regression,普通最小二乘法回歸)、套索回歸(Lasso)、脊回歸(Ridge)或彈性網路回歸(ElasticNet)等回歸演算法而特定出。上述式(1)所示之複回歸模型之資料係預先作成並儲存於記憶部20a2內。
而且,於實際運用中,控制裝置20係使用距離感測器111a收集因電漿蝕刻而磨損之環組件322之形狀資料,使用上述式(1)所示之複回歸模型,特定出與所收集到之形狀資料對應之控制量C。而且,控制裝置20控制可變直流電壓源3220,以便將與所特定出之控制量C對應之大小之直流電壓施加於環組件322。藉此,可根據環組件322之磨損程度,調整環組件322之直流電壓,以使得環組件322之上方之鞘層區域50之邊界51之高度與基板W之上方之鞘層區域50之邊界51之高度一致。藉此,能夠抑制基板W上形成之凹部之傾斜。
再者,控制裝置20當藉由關係模型特定出之控制量C超過可利用可變直流電壓源3220實現之直流電壓之變更之範圍時,判定需要更換環組件322,並將該意旨通知給基板處理系統1之使用者等。當被通知需要更換環組件322之意旨時,基板處理系統1之使用者等實施環組件322之更換。
[蝕刻控制方法]
圖9係表示第1實施方式之蝕刻控制方法之一例之流程圖。圖9所例示之處理係藉由如下方法實現:控制裝置20之處理部20a1自記憶部20a2讀出程式,並執行所讀出之程式,經由通信介面20a3而控制裝置本體10之各部。再者,於圖9中說明執行1個製程配方之情形時之處理。
首先,藉由搬送機器人140自安裝於裝載埠15之容器取出基板W,搬入裝載閉鎖模組13內。繼而,關閉閘閥G4,將裝載閉鎖模組13內之壓力控制為與真空搬送模組11內之壓力大致相等之壓力。繼而,打開閘閥G3,藉由搬送機器人110自裝載閉鎖模組13搬出基板W,關閉閘閥G3。繼而,打開閘閥G1,藉由搬送機器人110將基板W搬入膜厚測定模組12內,關閉閘閥G1。繼而,藉由膜厚測定模組12來拍攝蝕刻前之基板W之表面(S100)。
其次,對基板W執行蝕刻處理(S101)。於步驟S101中,打開閘閥G1,藉由搬送機器人110將基板W自膜厚測定模組12內搬出,關閉閘閥G1。繼而,打開閘閥G2,藉由搬送機器人110將基板W搬出至處理模組30內,關閉閘閥G2。繼而,藉由處理模組30對基板W進行使用電漿之蝕刻。
其次,藉由膜厚測定模組12拍攝蝕刻後之基板W之表面(S102)。於步驟S102中,打開閘閥G2,藉由搬送機器人110將基板W自處理模組30內搬出,關閉閘閥G2。繼而,打開閘閥G1,藉由搬送機器人110將基板W搬出至膜厚測定模組12內,關閉閘閥G1。繼而,膜厚測定模組12拍攝蝕刻後之基板W之表面。繼而,打開閘閥G1,藉由搬送機器人110將基板W自膜厚測定模組12內搬出,關閉閘閥G1。繼而,打開閘閥G3,藉由搬送機器人110將基板W搬出至裝載閉鎖模組13內,關閉閘閥G3。繼而,於裝載閉鎖模組13內之壓力被控制為與大氣搬送模組14內之壓力大致相等之壓力後,打開閘閥G4。繼而,藉由搬送機器人140自裝載閉鎖模組13內搬出基板W,收容於安裝在裝載埠15之容器內。
其次,根據蝕刻前後之基板W之表面之圖像推定蝕刻速率之分佈(S103)。於步驟S103中,膜厚測定模組12在蝕刻前之基板W之圖像與蝕刻後之基板W之圖像中,分別測定形成於基板W之上表面的作為蝕刻對象之膜之厚度。繼而,膜厚測定模組12將蝕刻前之膜之厚度分佈之資料與蝕刻後之膜之厚度分佈之資料輸出至控制裝置20。控制裝置20根據蝕刻前之膜之厚度分佈與蝕刻後之膜之厚度分佈之差分,推定蝕刻速率之分佈。
其次,控制裝置20根據所推定之蝕刻速率之分佈,判定基板W上形成之凹部之傾斜角度是否為容許範圍內之角度(S104)。步驟S104係工序d)之一例。例如,於控制裝置20之記憶部20a2,預先儲存有凹部之傾斜角度為容許範圍內之角度時之蝕刻速率之分佈資料、及凹部之傾斜角度為容許範圍外之角度時之蝕刻速率之分佈資料。於步驟S104中,例如,控制裝置20算出在步驟S103中推定之蝕刻速率之分佈與記憶部20a2中預先儲存之蝕刻速率之分佈之相似度。繼而,於如下情形時,控制裝置20推定凹部之傾斜角度為容許範圍外之角度,上述情形係指與步驟S103中推定之蝕刻速率之分佈相似度最高之分佈係當凹部之傾斜角度為容許範圍外之角度時之分佈。
當判定基板W上形成之凹部之傾斜角度為容許範圍內之角度時(S104:是(Yes)),控制裝置20判定步驟S101之處理是否為變更控制量後之最初之基板W之處理(S105)。當並非變更控制量後之最初之基板W之處理時(S105:否(No)),控制裝置20判定是否結束處理(S113)。當不結束處理時(S113:否),對另一基板W再次執行步驟S100所示之處理。另一方面,當結束處理時(S113:是),本流程圖所示之處理結束。
另一方面,當為變更控制量後之最初之基板W之處理時(S105:是),控制裝置20更新關係模型(S106),執行步驟S113所示之處理。於步驟S106中,採用下述步驟S107中收集到之形狀資料與步驟S108中特定出之控制量之組合作為教師資料,實施關係模型之在線學習,更新關係模型。於本實施方式中,採用下述步驟S107中收集到之形狀資料與步驟S108中特定出之控制量之組合作為教師資料,藉由在線學習而更新上述式(1)所示之複回歸模型之係數。藉由更新關係模型,能夠使用控制量更高精度地抑制傾斜。
另一方面,當判定基板W上形成之凹部之傾斜角度為容許範圍外之角度時(S104:否),控制裝置20獲取環組件322之形狀資料(S107)。於步驟S107中,藉由控制裝置20而控制搬送機器人110及距離感測器111a,獲取包含藉由距離感測器111a測得之距離d
1~d
n之形狀資料。步驟S107係工序a)之一例。再者,亦可於執行步驟S107之前,執行處理模組30內之清潔。藉此,去除附著於環組件322上之反應副產物(所謂之堆積物),能更高精度地測定環組件322之形狀。
其次,控制裝置20使用關係模型特定出與所獲取之形狀資料對應之控制量(S108)。步驟S108係工序b)之一例。繼而,控制裝置20係藉由判定根據關係模型所特定出之控制量是否超過可利用可變直流電壓源3220實現直流電壓之變更之範圍,而判定是否需要更換環組件322(S109)。當所特定出之控制量為可利用可變直流電壓源3220實現直流電壓之變更之範圍內的值時,即,當無需更換環組件322時(S109:否),控制裝置20將所特定出之控制量應用於可變直流電壓源3220。藉此,控制環組件322附近之鞘層分佈(S110)。步驟S110係工序c)之一例。藉此,抑制基板W之邊緣附近之鞘層區域50之邊界51的傾斜度,從而抑制因蝕刻而形成於基板W之凹部之傾斜。繼而,控制裝置20執行步驟S113所示之處理。
另一方面,當所特定出之控制量為超過可利用可變直流電壓源3220實現直流電壓之變更之範圍的值時,即,當需要更換環組件322時(S109:是),實施環組件322之更換(S111)。步驟S111中,控制裝置20將需要更換環組件322之意旨通知給基板處理系統1之使用者等,基板處理系統1之使用者等實施環組件322之更換。實施環組件322之更換後,控制裝置20將應用於可變直流電壓源3220之控制量設定為0(S112),執行步驟S113所示之處理。
以上,對第1實施方式進行說明。如上所述,本實施方式之蝕刻控制方法包含工序a)、工序b)及工序c)。於工序a)中,收集包含在環組件322之表面之複數個位置測得之環組件322之高度資訊的形狀資料,上述環組件322以包圍載置基板W之基板支持部32上之區域的方式配置。於工序b)中,使用表示預先收集之形狀資料與可控制環組件322附近之鞘層分佈之控制量的關係之關係模型,根據工序a)中所收集到之形狀資料而特定出控制量,上述控制量用於使藉由電漿蝕刻而形成於基板W之凹部之傾斜角度成為容許範圍內之角度。於工序c)中,藉由應用所特定出之控制量,而控制環組件322附近之鞘層分佈。藉此,能夠削減包含邊緣環及外罩環之環組件322之更換頻度,從而能夠削減處理程序之運轉成本。
又,於上述實施方式中,在工序a)中,使用設置於搬送基板W之搬送臂111之距離感測器111a,在環組件322之表面之複數個位置測定距離感測器111a與環組件322之間之距離,在各位置測得之距離作為各位置上之環組件322之高度資訊而包含於形狀資料中。藉此,能夠更高精度地辨識環組件322之磨損程度。
又,上述實施方式之蝕刻控制方法進而包含工序d)。於工序d)中,基於執行電漿蝕刻前之基板W之膜厚分佈與執行電漿蝕刻後之基板W之膜厚分佈的差,推定蝕刻速率之分佈,根據蝕刻速率之分佈判定凹部之傾斜角度是否為容許範圍內之角度。藉此,能夠減少驅動搬送臂111而藉由距離感測器111a收集環組件322之形狀資料之處理,從而能夠削減處理程序之運轉成本。
又,上述實施方式之蝕刻控制方法進而包含工序e)。於工序e)中,當藉由工序a)收集形狀資料,藉由工序b)特定出控制量,藉由工序c)控制環組件322附近之鞘層分佈之後,藉由工序d)判定傾斜角度為容許範圍內之角度時,使用形狀資料與控制量來更新關係模型。藉此,根據對基板W執行電漿蝕刻之處理模組30之特性來更新關係模型,能夠更高精度地抑制傾斜。
又,上述實施方式之蝕刻控制系統具備使用電漿對基板W進行蝕刻之處理模組30、將基板W搬送至處理模組30之真空搬送模組11、及控制裝置20。處理模組30具有:電漿處理腔室31;基板支持部32,其設置於電漿處理腔室31內,載置基板W;環組件322,其以包圍載置基板W之基板支持部32上之區域之方式配置;及可變直流電壓源3220,其控制環組件322附近之鞘層分佈。真空搬送模組11具有:搬送機器人110,其具有搬送基板W之搬送臂111;及距離感測器111a,其設置於搬送臂111。控制裝置20執行工序a)、工序b)及工序c)。於工序a)中,控制搬送臂111及距離感測器111a,收集包含在環組件322之表面之複數個位置測得的環組件322之高度資訊之形狀資料。於工序b)中,使用表示預先收集之形狀資料與可變直流電壓源3220之控制量的關係之關係模型,根據工序a)中所收集到之形狀資料而特定出控制量,上述可變直流電壓源3220之控制量用於使藉由電漿蝕刻而形成於基板W之凹部之傾斜角度成為容許範圍內之角度。於工序c)中,藉由將所特定出之控制量應用於可變直流電壓源3220,而控制環組件322附近之鞘層分佈。藉此,能夠削減包含邊緣環及外罩環之環組件322之更換頻度,從而能夠削減處理程序之運轉成本。
(第2實施方式)
於上述第1實施方式中,在1個處理模組30中執行1個製程配方,但在第2實施方式中,在1個處理模組30中可執行複數個不同之製程配方。當製程配方不同時,RF電力之頻率及大小、電漿處理腔室31內之壓力等處理條件可能不同。當該等處理條件不同時,於使用電漿之蝕刻中,環組件322附近之鞘層狀態可能不同。因此,變更前之製程配方中應用於環組件322之控制量並不一定適合在變更後之製程配方中仍應用於環組件322。因此,當製程配方不同時,關係模型亦不同。
因此,於本實施方式中,例如如圖10所示,針對每個製程配方預先準備關係模型。圖10係表示模型表格61之一例之圖。模型表格61係於運用前預先作成並儲存於記憶部20a2中。繼而,於存在製程配方之變更之情形時,收集環組件322之形狀資料,使用與變更後之製程配方對應之關係模型,重新特定出與所收集到之形狀資料對應之控制量。
[蝕刻控制方法]
圖11係表示第2實施方式之蝕刻控制方法之一例之流程圖。再者,除以下所說明之方面以外,於圖11中,標註與圖9相同之符號之處理和圖9中所說明之處理相同,故省略說明。
於步驟S101中對基板W執行蝕刻處理之後,在步驟S200中,打開閘閥G2,藉由搬送機器人110將基板W自處理模組30內搬出,關閉閘閥G2。繼而,控制裝置20根據來自基板處理系統1之使用者等之指示,判定是否變更製程配方(S200)。當不變更製程配方時(S200:否),執行步驟S102所示之處理。
另一方面,當變更製程配方時(S200:是),按照變更前之製程配方實施了蝕刻處理之基板W經由裝載閉鎖模組13及大氣搬送模組14而被收容於安裝在裝載埠15之容器內。繼而,控制裝置20重新獲取環組件322之形狀資料(S107)。繼而,控制裝置20使用與變更後之製程配方對應之關係模型,特定出與所獲取之形狀資料對應之控制量(S108)。
以上,說明了第2實施方式。如上所述,本實施方式之關係模型係針對每個製程配方而預先準備。又,於工序b)中,當變更製程配方時,使用與變更後之製程配方對應之關係模型,根據工序a)中所收集到之形狀資料特定出控制量。藉此,即便存在製程配方之變更,亦能夠在按照變更後之製程配方之蝕刻處理中抑制傾斜。
(第3實施方式)
於上述第1實施方式中,當在1個製程配方之執行中,利用關係模型所特定出之控制量超過可利用可變直流電壓源3220實現直流電壓之變更之範圍時,更換環組件322。與此相對,於本實施方式中,當在與執行中之製程配方對應之關係模型中所特定出之控制量超過可變更之控制量之範圍時,判定其他製程配方之關係模型中所特定出之控制量是否為可變更之控制量之範圍內之值。繼而,當其他製程配方之關係模型中所特定出之控制量為可變更之控制量之範圍內之值時,不更換環組件322,而執行其他製程配方。藉此,能夠削減環組件322之更換頻度,從而能夠削減處理程序之運轉成本。再者,於本實施方式中,亦與第2實施方式同樣,於運用前預先作成模型表格61(參照圖10)並儲存於記憶部20a2。
[蝕刻控制方法]
圖12係表示第3實施方式之蝕刻控制方法之一例之流程圖。再者,除以下說明之方面以外,於圖12中,標註有與圖9相同之符號之處理和圖9中所說明之處理相同,故省略說明。
於步驟S109中,當判定為需要更換環組件322時,控制裝置20參照記憶部20a2,判定除當前執行中之製程配方以外,是否存在可執行之其他製程配方(S300)。當不存在可執行之其他製程配方時(S300:否),實施環組件322之更換(S111)。
另一方面,當存在可執行之其他製程配方時(S300:是),控制裝置20使用與其他製程配方對應之關係模型特定出與形狀資料對應之控制量(S301)。繼而,控制裝置20藉由判定利用關係模型所特定出之控制量是否為可變更之控制量之範圍內之值,而判定能否不更換環組件322而執行製程配方(S302)。
當所特定出之控制量為可變更之控制量之範圍內之值時,即,當可不變更環組件322而執行製程配方時(S302:是),控制裝置20將執行中之製程配方變更為其他製程配方(S303)。繼而,執行步驟S110所示之處理。步驟S300~S303之處理、及執行步驟S303後之步驟S101之處理係工序f)之一例。
另一方面,當所特定出之控制量為可變更之控制量之範圍外之值時,即,當需要更換環組件322以執行製程配方時(S302:否),執行步驟S111所示之處理。
以上,對第3實施方式進行說明。如上所述,本實施方式之蝕刻控制方法進而包含工序f)。於工序f)中,當工序b)中所特定出之控制量超過預定控制量之範圍時,若與其他製程配方對應之關係模型中存在其他關係模型,該其他關係模型係指能夠特定出能以預定控制量之範圍內之控制量將凹部之傾斜角度維持於容許範圍內之角度的控制量,則不更換環組件322,而應用藉由其他關係模型所特定出之控制量,執行與其他關係模型對應之其他製程配方。藉此,能夠削減環組件322之更換頻度,從而能夠削減處理程序之運轉成本。
[其他]
再者,本案揭示之技術不限於上述實施方式,可於其主旨之範圍內進行多種變化。
例如,於上述各實施方式中,在步驟S104中,根據蝕刻速率之分佈判定基板W上形成之凹部之傾斜角度為容許範圍外之角度後,在步驟S107中收集環組件322之形狀資料。但是,揭示之技術不限於此。作為其他形態,亦可於在步驟S101中,將基板W載置於基板支持部32時及將基板W自基板支持部32取出時之至少任一者,藉由距離感測器111a而收集環組件322之形狀資料。藉此,當於步驟S104中,判定凹部之傾斜角度為容許範圍外之角度之情形時,可使用已收集之形狀資料特定出對環組件322應用之控制量。因此,無需步驟S107中收集環組件322之形狀資料之處理,能夠提高處理程序之處理量。
又,於上述各實施方式中,收集環組件322之形狀資料時之搬送臂111之軌道係與將基板W搬入處理模組30內時或將基板W自處理模組30內搬出時之搬送臂111之軌道相同。但是,揭示之技術不限於此。作為其他形態,亦可使搬送臂111於如在環組件322之徑向上之複數個位置、及環組件322之周向上之複數個位置,藉由距離感測器111a來收集形狀資料之軌道上移動。例如,控制裝置20以於環組件322之周向上之不同位置,距離感測器111a沿環組件322之徑向橫穿環組件322之上方之方式使搬送臂111移動。藉此,能夠更精確地掌握環組件322之磨損程度。
又,於上述各實施方式中,作為關係模型,以複回歸模型為例進行了說明,但揭示之技術不限於此,關係模型亦可為複回歸模型以外之模型。
例如,關係模型亦可為神經網路模型等機械學習模型。
又,上述各實施方式中,作為用以控制基板W之邊緣附近之鞘層之控制量,以施加於環組件322之直流電壓之大小為例進行了說明。但是,揭示之技術不限於此,只要為能夠控制基板W之邊緣附近之鞘層之控制量,則亦可為施加於環組件322之直流電壓之大小以外之控制量。作為能夠控制基板W之邊緣附近之鞘層之控制量,例如可例舉施加於環組件322之RF電力之大小、及將環組件322向上方時之環組件322之上升量等。
又,上述各實施方式中,使用設置於搬送臂111之下表面之距離感測器111a收集環組件322之形狀資料,但揭示之技術不限於此。作為其他形態,距離感測器111a亦可固定於電漿處理腔室31內之構件。此情形時,距離感測器111a例如亦可藉由朝向環組件322之表面之複數個位置照射光,基於出射光與反射光之時間差而測定與環組件322之距離,從而收集形狀資料。
又,於上述各實施方式中,作為電漿源之一例,說明了使用電容耦合型電漿(CCP)進行處理之處理模組30,但電漿源不限於此。作為除電容耦合型電漿以外之電漿源,例如可例舉感應耦合電漿(ICP)、微波激發表面波電漿(SWP)、電子迴旋共振電漿(ECP)及螺旋波激發電漿(HWP)等。
再者,應想到本次所揭示之實施方式於所有方面均為例示而非限制性者。實際上,上述實施方式能以多種方式具體化。又,上述之實施方式可不脫離隨附之申請專利範圍及其主旨,而以各種方式省略、置換、變更。
1:基板處理系統
10:裝置本體
11:真空搬送模組
12:膜厚測定模組
13:裝載閉鎖模組
14:大氣搬送模組
15:裝載埠
20:控制裝置
20a:電腦
20a1:處理部
20a2:記憶部
20a3:通信介面
30:處理模組
31:電漿處理腔室
31a:側壁
31b:開口
31e:氣體排出口
31s:電漿處理空間
32:基板支持部
33:簇射頭
33a:氣體供給口
33b:氣體擴散室
33c:氣體導入口
34:排氣系統
35:氣體供給部
36:電源
50:鞘層區域
51:邊界
52:荷電粒子
60:實測資料
61:模型表格
110:搬送機器人
111:搬送臂
111a:距離感測器
140:搬送機器人
321:本體部
321a:中央區域
321b:環狀區域
322:環組件
350:氣體源
351:流量控制器
360:RF電源
360a:第1RF產生部
360b:第2RF產生部
361:DC電源
361a:第1DC產生部
361b:第2DC產生部
3210:基台
3210a:流路
3211:靜電吸盤
3211a:陶瓷構件
3211b:靜電電極
3220:可變直流電壓源
3221:配線
C:控制量
d
1~d
n:距離
G:閘閥
G1:閘閥
G2:閘閥
G3:閘閥
G4:閘閥
S100~S113:步驟
S200:步驟
S300~S303步驟
W:基板
圖1係表示基板處理系統之構成之一例之圖。
圖2係表示處理模組之一例之概略剖視圖。
圖3A係用以說明傾斜與鞘層分佈之關係之一例的圖。
圖3B係用以說明傾斜與鞘層分佈之關係之一例的圖。
圖3C係用以說明傾斜與鞘層分佈之關係之一例的圖。
圖4係表示蝕刻速率之分佈之一例之圖。
圖5係表示距離感測器之配置之一例之圖。
圖6係表示收集環組件之形狀資料之過程之一例的圖。
圖7係表示收集環組件之形狀資料之過程之一例的圖。
圖8係表示實測資料之一例之圖。
圖9係表示第1實施方式之蝕刻控制方法之一例的流程圖。
圖10係表示模型表格之一例之圖。
圖11係表示第2實施方式之蝕刻控制方法之一例的流程圖。
圖12係表示第3實施方式之蝕刻控制方法之一例的流程圖。
S100~S113:步驟
Claims (13)
- 一種蝕刻控制方法,其包含如下工序: a)收集包含在環組件之表面之複數個位置測得的上述環組件之高度資訊的形狀資料,上述環組件以包圍載置基板之載台上之區域的方式配置; b)使用表示預先收集之上述形狀資料與可控制上述環組件附近之鞘層分佈之控制量的關係之關係模型,根據上述工序a)中所收集到之上述形狀資料而特定出上述控制量,上述控制量用於使藉由電漿蝕刻而形成於上述基板之凹部之傾斜角度成為容許範圍內之角度;以及 c)藉由應用所特定出之上述控制量,而控制上述環組件附近之鞘層分佈。
- 如請求項1之蝕刻控制方法,其中於上述工序a)中,使用設置於搬送上述基板之搬送臂之距離感測器,在上述環組件之表面之複數個位置,測定上述距離感測器與上述環組件之間之距離,在各位置測得之距離作為各位置上之上述環組件之高度資訊包含於形狀資料中。
- 如請求項2之蝕刻控制方法,其中上述工序a)係於藉由上述搬送臂將上述基板載置於上述載台時、及藉由上述搬送臂將上述基板自上述載台取出時之至少任一者,在上述搬送臂通過上述環組件附近時進行。
- 如請求項1至3中任一項之蝕刻控制方法,其中於上述工序a)中,在上述環組件之徑向上之複數個位置、及上述環組件之周向上之複數個位置,收集上述形狀資料。
- 如請求項1至4中任一項之蝕刻控制方法,其進而包含如下工序:d)基於執行電漿蝕刻之前之上述基板之膜厚分佈與執行電漿蝕刻之後之上述基板之膜厚分佈的差,推定蝕刻速率之分佈,根據上述蝕刻速率之分佈而判定上述凹部之傾斜角度是否為上述容許範圍內之角度, 上述工序a)至上述工序c)係當藉由上述工序d)判定傾斜角度為超過上述容許範圍之角度時執行。
- 如請求項5之蝕刻控制方法,其進而包含如下工序:e)當藉由上述工序a)收集上述形狀資料,藉由上述工序b)特定出上述控制量,藉由上述工序c)控制上述環組件附近之鞘層分佈之後,藉由上述工序d)判定傾斜角度為上述容許範圍內之角度時,使用上述形狀資料與上述控制量來更新上述關係模型。
- 如請求項1至6中任一項之蝕刻控制方法,其中上述關係模型係針對每個製程配方預先準備, 於上述工序b)中,當製程配方變更時,使用與變更後之製程配方對應之上述關係模型,根據上述工序a)中所收集到之上述形狀資料而特定出上述控制量。
- 如請求項7之蝕刻控制方法,其進而包含如下工序:f)當上述工序b)中所特定出之上述控制量超過預定控制量之範圍時,若與其他製程配方對應之上述關係模型中存在其他關係模型,該其他關係模型能夠特定出能以上述範圍內之控制量將上述凹部之傾斜角度維持於容許範圍內之角度的上述控制量,則不更換上述環組件,而應用藉由上述其他關係模型所特定出之上述控制量,執行與上述其他關係模型對應之上述其他製程配方。
- 如請求項1至8中任一項之蝕刻控制方法,其中上述關係模型係複回歸模型或神經網路模型。
- 如請求項1至9中任一項之蝕刻控制方法,其進而包含在執行上述工序a)之前,清潔上述環組件之工序。
- 如請求項1至10中任一項之蝕刻控制方法,其中上述環組件包含:邊緣環,其配置於載置基板之上述載台之表面之周圍;及外罩環,其配置於上述邊緣環之周圍。
- 如請求項1至11中任一項之蝕刻控制方法,其中上述控制量係施加於上述環組件之直流電壓之大小、施加於上述環組件之RF(Radio Frequency)電力之大小、或藉由驅動機構使上述環組件上升時之上升量。
- 一種蝕刻控制系統,其具備:電漿蝕刻裝置,其使用電漿對基板進行蝕刻; 搬送裝置,其將上述基板搬送至上述電漿蝕刻裝置;及 控制裝置;且 上述電漿蝕刻裝置具有: 腔室; 載台,其設置於上述腔室內,載置上述基板; 環組件,其以包圍載置上述基板之上述載台上之區域的方式配置;及 鞘層控制部,其控制上述環組件附近之鞘層分佈; 上述搬送裝置具有: 搬送臂,其搬送上述基板;及 距離感測器,其設置於上述搬送臂;且 上述控制裝置執行如下工序: a)控制上述搬送臂及上述距離感測器,收集包含在上述環組件之表面之複數個位置測得的上述環組件之高度資訊之形狀資料; b)使用表示預先收集之上述形狀資料與上述鞘層控制部之控制量的關係之關係模型,根據上述工序a)中所收集到之上述形狀資料而特定出上述控制量,上述鞘層控制部之控制量用於使藉由電漿蝕刻而形成於上述基板之凹部之傾斜角度成為容許範圍內之角度;以及 c)藉由將所特定出之上述控制量應用於上述鞘層控制部,而控制上述環組件附近之鞘層分佈。
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