特許 7386683 プラズマ処理装置及び電極消耗量測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-16

(45)【発行日】2023-11-27

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置及び電極消耗量測定方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20231117BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20231117BHJP

   C23C 16/505 20060101ALI20231117BHJP

   G01N 27/22 20060101ALI20231117BHJP

   G01N 27/00 20060101ALI20231117BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101M

H05H1/46 M

C23C16/505

G01N27/22 Z

G01N27/00 L

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019217708

(22)【出願日】2019-12-02

(65)【公開番号】P2021089907

(43)【公開日】2021-06-10

【審査請求日】2022-09-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】河村 浩司

【審査官】船越 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－３３５８４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

Ｈ０１Ｌ ２１／４６９

Ｈ０１Ｌ ２１／８６

Ｈ０５Ｈ １／００－１／５４

Ｃ２３Ｃ １６／００－１６／５６

Ｇ０１Ｎ ２７／００－２７／１０

Ｇ０１Ｎ ２７／１４－２７／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向する第１の電極及び第２の電極を有するプラズマ装置であって、
前記第１の電極又は前記第２の電極のいずれかの電極にプラズマを着火させずにＲＦ電力を印加する電力印加部と、
前記電力印加部により印加された前記ＲＦ電力に関する物理量を測定する測定部と、
測定した前記ＲＦ電力に関する物理量を、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電極間距離及び前記ＲＦ電力に関する物理量の相関関数に用いて、前記電極間距離を求める算出部と
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記電極間距離が閾値以上の場合にアラームを通知する通知部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記算出部は、前記第１の電極として規定の厚みを有する基準電極を使用した場合の、前記基準電極と前記第２の電極との間の前記電極間距離を変更して基準となるＲＦ電力に関する物理量を計測し、複数の前記電極間距離と前記基準となるＲＦ電力に関する物理量との関係を表す相関関数を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記第１の電極と前記第２の電極との間の距離を変更して、複数の前記電極間距離における前記基準電極が配置された位置に前記第１の電極を配置した場合の前記ＲＦ電力に関する物理量を測定し、測定した各前記ＲＦ電力に関する物理量に対応する対応距離を前記相関関数を基に取得し、各前記対応距離と複数の前記電極間距離との差の平均値を前記第１の電極の消耗量として算出することを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記第１の電極として規定の厚みを有する基準電極を使用して、所定の位置に配置された前記基準電極と前記第２の電極との間の第１のＲＦ電力に関する物理量を計測し、前記第１の電極として前記規定の厚みより厚みが薄い消耗電極を使用して、前記所定の位置に配置された前記消耗電極と前記第２の電極との間の第２のＲＦ電力に関する物理量を計測し、前記第１のＲＦ電力に関する物理量及び前記第２のＲＦ電力に関する物理量から前記相関関数を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記ＲＦ電力に関する物理量は、ＲＦ電圧、ＲＦ電流、ＲＦ電力とＲＦ電流の位相差、インピーダンスのうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

対向する第１の電極及び第２の電極を有するプラズマ装置において、
前記第１の電極又は前記第２の電極のいずれかの電極にプラズマを着火させずにＲＦ電力を印加し、
印加された前記ＲＦ電力に関する物理量を測定し、
測定した前記ＲＦ電力に関する物理量を、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電極間距離及び前記ＲＦ電力に関する物理量の相関関数に用いて、前記電極間距離を求める
ことを特徴とする電極消耗量測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマ処理装置及び電極消耗量測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、プラズマを用いてウエハなどの被処理体にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置が知られている。このようなプラズマ処理装置は、例えば、真空空間を構成可能な処理容器内に、電極を兼ねた被処理体を保持する載置台を有する。プラズマ処理装置は、載置台に所定の高周波電力を印加することにより、載置台に配置された被処理体に対し、プラズマ処理を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１１５５４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

チャンバーを開けずに上部電極の消耗量を精度良く測定できる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

開示するプラズマ処理装置及び電極消耗量測定方法は、１つの実施態様において、プラズマ装置は、対向する第１の電極及び第２の電極を有する。電力印加部は、前記第１の電極又は前記第２の電極のいずれかの電極にプラズマを着火させずにＲＦ電力を印加する。測定部は、前記電力印加部により印加された前記ＲＦ電力に関する物理量を測定する。算出部は、測定した前記ＲＦ電力に関する物理量を、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電極間距離及び前記ＲＦ電圧に関する物理量の相関関数に用いて、前記電力間距離を求める。

【発明の効果】

【0006】

開示するプラズマ処理装置及び電極消耗量測定方法の１つの態様によれば、チャンバーを開けずに上部電極の消耗量を精度良く測定できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、プラズマ処理装置の構成を示す概略断面図である。

【図2】図２は、上部電極と下部電極とを模式的に表した図である。

【図3】図３は、プラズマ処理装置を簡略化して表した図である。

【図4】図４は、ＲＦを全反射させた場合の反射波及びＶｐｐとＲＦ電力との関係を表す図である。

【図5】図５は、測定用レシピの一例を表す図である。

【図6】図６は、消耗量の算出の概要を説明するための図である。

【図7】図７は、プラズマ処理装置による消耗量測定を用いたプラズマエッチング処理のフローチャートである。

【図8】図８は、基準データ取得時の上部天板の配置状態を表す図である。

【図9】図９は、基準Ｖｐｐから求められる相関直線を表す図である。

【図10】図１０は、消耗時データ取得時の上部天板の配置状態を表す図である。

【図11】図１１は、消耗時Ｖｐｐをプロットした状態の図である。

【図12】図１２は、未使用の上部天板を用いて状態を変化させて消耗量を計測した場合の計測結果を表す図である。

【図13】図１３は、２ｍｍの擬似消耗を与えた上部天板を用いて状態を変化させて消耗量を計測した場合の計測結果を表す図である。

【図14】図１４は、金属エッチングを行った場合の測定結果を表す図である。

【図15】図１５は、Ｖｐｐの測定が高分解能である場合の消耗量の測定を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。また、本実施形態により開示する発明が限定されるものではない。各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、「上」「下」の語は、図示する状態に基づくものであり、便宜的なものである。

【0009】

近年、フィードバック制御により各種制御パラメータを変更することで、パーツ消耗等によるプロセスシフト影響をキャンセルする試みがなされている。特に、チャンバーを構成するパーツの中でも上部電極（ＣＥＬ）は、消耗による特性値への影響が大きいため、消耗によるエッチングレートシフトの復元や、悪化した製品の一様性の改善を実現するには、上部電極の消耗量を正確に把握し、適切な制御量で制御を行うことが望ましい。

【0010】

通常、パーツの正確な消耗量は、一度チャンバーを開けて対象パーツを取り外してからノギス等で測定する、あるいは外部業者に測定依頼する必要があり、生産性が悪化してしまうおそれがある。また、チャンバーを開けない手法としてＲＦ積算時間から消耗量を推定する方法もあるが、条件によってパーツの消耗量が異なるためＫｎｏｂの制御量調整が難しい。

【0011】

（第１実施形態）
［プラズマ処理装置の構成］
図１は、プラズマ処理装置の構成を示す概略断面図である。プラズマ処理装置１００は、気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理容器１を有する。この処理容器１は、円筒状とされ、例えばアルミニウム等から構成される。処理容器１は、プラズマが生成される処理空間を画成する。処理容器１内には、被処理体（work-piece）である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗを水平に支持する載置台２が設けられている。載置台２は、基材（ベース）２ａ及び静電チャック（ＥＳＣ:Electrostatic chuck）６を含んで構成される。基材２ａは、導電性の金属、例えばアルミニウム等で構成され、下部電極としての機能を有する。静電チャック６は、ウエハＷを静電吸着するための機能を有する。載置台２は、支持台４に支持される。支持台４は、例えば石英等からなる支持部材３に支持される。また、載置台２の上方の外周には、例えば単結晶シリコンで形成されたフォーカスリング５が設けられる。さらに、処理容器１内には、載置台２及び支持台４の周囲を囲むように、例えば石英等からなる円筒状の内壁部材３ａが設けられる。

【0012】

基材２ａには、第１の整合器１１ａを介して第１のＲＦ電源１０ａが接続され、また、第２の整合器１１ｂを介して第２のＲＦ電源１０ｂが接続される。第１のＲＦ電源１０ａは、主にプラズマ発生用のものであり、この第１のＲＦ電源１０ａからは１５０ＭＨｚ～１０ＭＨｚの範囲で選ばれる所定の周波数の高周波電力が載置台２の基材２ａに供給されるように構成される。また、第２のＲＦ電源１０ｂは、主にイオン引き込み用（バイアス用）のものであり、この第２のＲＦ電源１０ｂからは第１のＲＦ電源１０ａより低く４０ＭＨｚ～１００ＫＨｚの範囲で選ばれる所定周波数の高周波電力が載置台２の基材２ａに供給されるように構成される。このように、載置台２は電圧印加可能に構成されている。

【0013】

なお、第１のＲＦ電源１０ａの周波数は、プラズマ発生と同時に少なからずイオン引き込みにも作用し、周波数が低いほど、イオン引き込み作用の割合が大きくなる。また、第２のＲＦ電源１０ｂの周波数は、イオン引き込みと同時に少なからずプラズマ発生にも作用し、周波数が高いほど、プラズマ発生作用の割合が高くなる。

【0014】

一方、載置台２の上方には、載置台２と平行に対向するように、上部電極としての機能を有するシャワーヘッド１６が設けられる。シャワーヘッド１６と載置台２は、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能する。

【0015】

静電チャック６は、該絶縁体６ｂの間に電極６ａを介在させて構成され、電極６ａには直流電源１２が接続される。そして、電極６ａに直流電源１２から直流電圧が印加されることにより、クーロン力によってウエハＷが吸着されるよう構成されている。

【0016】

載置台２の内部には、冷媒流路２ｄが形成されており、冷媒流路２ｄには、冷媒入口配管２ｂ、冷媒出口配管２ｃが接続されている。そして、冷媒流路２ｄの中に適宜の冷媒、例えば冷却水等を循環させることによって、載置台２を所定の温度に制御可能に構成されている。また、載置台２等を貫通するように、ウエハＷの裏面にヘリウムガス等の冷熱伝達用ガス（バックサイドガス）を供給するためのガス供給管３０が設けられており、ガス供給管３０は、図示しないガス供給源に接続されている。これらの構成によって、載置台２の上面に静電チャック６によって吸着保持されたウエハＷを、所定の温度に制御する。

【0017】

また、載置台２の上方の外周に設けられるフォーカスリング５も所定の温度に制御される。なお、載置台２もしくは静電チャック６の内部にヒーターを設け、ヒーターを所定の温度に加熱することによって、ウエハＷおよびフォーカスリング５を所定の温度に制御してもよい。

【0018】

載置台２には、複数、例えば３つのピン用貫通孔２００が設けられており（図１には１つのみ示す。）、これらのピン用貫通孔２００の内部には、夫々リフターピン６１が配設されている。リフターピン６１は、駆動機構６２に接続されており、駆動機構６２により上下動される。

【0019】

上記したシャワーヘッド１６は、処理容器１の天壁部分に設けられている。シャワーヘッド１６は、本体部１６ａと電極板をなす上部天板１６ｂとを備えており、絶縁性部材９５を介して処理容器１の上部に支持される。本体部１６ａは、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなり、その下部に上部天板１６ｂを着脱自在に支持できるように構成されている。

【0020】

本体部１６ａは、内部にガス拡散室１６ｃが設けられている。また、本体部１６ａは、ガス拡散室１６ｃの下部に位置するように、底部に、多数のガス通流孔１６ｄが形成されている。また、上部天板１６ｂは、当該上部天板１６ｂを厚さ方向に貫通するようにガス導入孔１６ｅが、上記したガス通流孔１６ｄと重なるように設けられている。このような構成により、ガス拡散室１６ｃに供給された処理ガスは、ガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介して処理容器１内にシャワー状に分散されて供給される。

【0021】

本体部１６ａには、ガス拡散室１６ｃへ処理ガスを導入するためのガス導入口１６ｇが形成されている。ガス導入口１６ｇには、ガス供給配管１５ａの一端が接続されている。このガス供給配管１５ａの他端には、処理ガスを供給する処理ガス供給源（ガス供給部）１５が接続される。ガス供給配管１５ａには、上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ｂ、及び開閉弁Ｖ２が設けられている。ガス拡散室１６ｃには、ガス供給配管１５ａを介して、処理ガス供給源１５からプラズマエッチングのための処理ガスが供給される。処理容器１内には、ガス拡散室１６ｃからガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介して、シャワー状に分散されて処理ガスが供給される。

【0022】

上記した上部電極としてのシャワーヘッド１６には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７１を介して可変直流電源７２が電気的に接続されている。この可変直流電源７２は、オン・オフスイッチ７３により給電のオン・オフが可能に構成されている。可変直流電源７２の電流・電圧ならびにオン・オフスイッチ７３のオン・オフは、後述する制御部９０によって制御される。なお、後述のように、第１のＲＦ電源１０ａ、第２のＲＦ電源１０ｂから高周波が載置台２に印加されて処理空間にプラズマが発生する際には、必要に応じて制御部９０によりオン・オフスイッチ７３がオンとされ、上部電極としてのシャワーヘッド１６に所定の直流電圧が印加される。

【0023】

処理容器１の側壁からシャワーヘッド１６の高さ位置よりも上方に延びるように円筒状の接地導体１ａが設けられている。この円筒状の接地導体１ａは、その上部に天壁を有している。

【0024】

処理容器１の底部には、排気口８１が形成されている。排気口８１には、排気管８２を介して第１排気装置８３が接続されている。第１排気装置８３は、真空ポンプを有しており、この真空ポンプを作動させることにより処理容器１内を所定の真空度まで減圧することができるように構成されている。一方、処理容器１内の側壁には、ウエハＷの搬入出口８４が設けられており、この搬入出口８４には、当該搬入出口８４を開閉するゲートバルブ８５が設けられている。

【0025】

処理容器１の側部内側には、内壁面に沿ってデポシールド８６が設けられている。デポシールド８６は、処理容器１にエッチング副生成物（デポ）が付着することを防止する。このデポシールド８６のウエハＷと略同じ高さ位置には、グランドに対する電位が制御可能に接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）８９が設けられており、これにより異常放電が防止される。また、デポシールド８６の下端部には、内壁部材３ａに沿って延在するデポシールド８７が設けられている。デポシールド８６，８７は、着脱自在とされている。

【0026】

上記構成のプラズマ処理装置１００は、制御部９０によって、その動作が統括的に制御される。この制御部９０には、ＣＰＵを備えプラズマ処理装置１００の各部を制御するプロセスコントローラ９１と、ユーザインターフェース９２と、記憶部９３とが設けられている。

【0027】

ユーザインターフェース９２は、工程管理者がプラズマ処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。

【0028】

記憶部９３には、プラズマ処理装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ９１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウェア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、ユーザインターフェース９２からの指示等にて任意のレシピを記憶部９３から呼び出してプロセスコントローラ９１に実行させることで、プロセスコントローラ９１の制御下で、プラズマ処理装置１００での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、又は、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで使用したりすることも可能である。

【0029】

［上部電極の消耗量の測定］
次に、上部電極の消耗量の測定について説明する。プラズマエッチングを行った場合、実際には上部電極であるシャワーヘッド１６の電極板である上部天板１６ｂが消耗する。そこで、以下の説明では、上部天板１６ｂの消耗量について説明するが、本体部１６ａ及び上部天板１６ｂを一体のシャワーヘッドとして考えると、上部天板１６ｂの消耗量は上部電極（ＣＥＬ）の消耗量と言うこともできる。

【0030】

図２は、上部電極と下部電極とを模式的に表した図である。電極間距離ｄは、上部電極であるシャワーヘッド１６と下部電極である載置台２との対向する面の間の距離である。

【0031】

また、図３は、プラズマ処理装置を簡略化して表した図である。プラズマ処理装置１００は、図３に示すように、概略的には、電源２０１、マッチャー２０２及びチャンバー空間２０３に分けられる。電源２０１は、例えば、図１における第１のＲＦ電源１０ａを含む。また、マッチャー２０２は、例えば、図１における第１の整合器１１ａを含み、第１の整合器１１ａの回路構成としてバリアブルコンデンサＣ１及びＣ２を含む。チャンバー空間２０３は、処理容器１の内部に配置された各部材を含む。測定器２０４は、第１のＲＦ電源１０ａから出力され第１の整合器１１ａを経由してシャワーヘッド１６と載置台２に供給されるＲＦ電力のＶｐｐ（Voltage Peak to Peak）を測定し、出力する。

【0032】

プラズマエッチングが実行されると、上部電極（ＣＥＬ）であるシャワーヘッド１６における上部天板１６ｂが消耗する。上部天板１６ｂが消耗すると、同じ位置にシャワーヘッド１６及び載置台２を配置しても、消耗する前に比べて電極間距離ｄが長くなる。図３で表されるプラズマ処理装置１００におけるシャワーヘッド１６と載置台２との間の容量成分Ｃによるインピーダンスは、Ｚ＝１／ｊωＣである。そして、Ｃ＝ε（Ｓ／ｄ）であるので、ｄが変化すると、静電容量が変化し、それに伴いシャワーヘッド１６と載置台２との間のインピーダンスが変化する。

【0033】

プラズマが生成される場合、第１のＲＦ電源１０ａにより出力されたＲＦ電力は、負荷（プラズマ）側に吸収されるため反射波は観測されない、もしくは観測値が小さい。また、反射波の大きさは負荷インピーダンスの変化によって決まるため、プラズマ状態が変わることで変化する。反射波と同様に、Ｖｐｐも外乱影響におる負荷インピーダンスの変化に応じて値が変動する。このため、プラズマ着火時には、Ｖｐｐの測定値の信頼性は低く、Ｖｐｐを用いて制御を行うと制御が不正確になるおそれがある。

【0034】

一方、下部電極である載置台２から放射されるＲＦを上部電極であるシャワーヘッド１６の上部天板１６ｂで全反射させた場合、プラズマは生成されずに与えられた電力は載置台２に反射波として戻る。プラズマ非着火時には、ガス流量や圧力といった処理容器１内のコンディションの影響を軽減してインピーダンスの変化を抑えることができ、また、ＲＦは負荷側で吸収されずに全反射するため、反射波の大きさは一定の値が得られる。そして、ＲＦを全反射させた場合のＶｐｐは、消耗による電極間距離ｄの変化に伴う静電容量の変化により値が変化する。

【0035】

図４は、ＲＦを全反射させた場合の反射波及びＶｐｐとＲＦ電力との関係を表す図である。図４のグラフ３０１及び３０２は、横軸でＲＦ電力を表し、縦軸で反射波の電力を表す。そのうちグラフ３０１は高周波の中でも比較的高い４０ＭＨｚの周波数の場合のＲＦ出力を表し、グラフ３０２は高周波の中でも比較的低い１３ＭＨｚの周波数の場合のＲＦ出力を表す。グラフ３０３及び３０４は、横軸でＲＦ電力を表し、縦軸でＶｐｐの２乗値を表す。グラフ３０３は高周波の中でも比較的高い４０ＭＨｚの周波数の場合のＲＦ出力を表し、グラフ３０４は高周波の中でも比較的低い１３ＭＨｚの周波数の場合のＲＦ出力を表す。

【0036】

図４のグラフ３０１及び３０２では、電力間距離を３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍと段階的に変化させても、いずれの場合も同じ直線となる。すなわち、電極間距離ｄが変化しても、図４のグラフ３０１及び３０２に示すように、反射波の電力は一定である。

【0037】

これに対して、グラフ３０３の直線３３１は電力間距離が５０ｍｍの場合のＶｐｐの変化を表し、直線３３２は電力間距離が４０ｍｍの場合のＶｐｐの変化を表し、直線３３３は電力間距離が３０ｍｍの場合のＶｐｐの変化を表す。また、グラフ３０４の直線３４１は電力間距離が５０ｍｍの場合のＶｐｐの変化を表し、直線３４２は電力間距離が４０ｍｍの場合のＶｐｐの変化を表し、直線３４３は電力間距離が３０ｍｍの場合のＶｐｐの変化を表す。

【0038】

グラフ３０３及び３０４に示すように、電力間距離を３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍと変化させた場合、Ｖｐｐは静電容量の変化に伴い変化する。このＶｐｐの変化を利用して、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００は、Ｖｐｐの変化を計測してシャワーヘッド１６と載置台２との間の距離の変化を求めて上部天板１６ｂの消耗量を求める。以下に消耗量測定処理について詳細に説明する。

【0039】

シャワーヘッド１６の未使用の上部天板１６ｂが、プラズマ処理装置１００にインストールされる。さらに、載置台２にウエハが載置される。

【0040】

そして、プロセスコントローラ９１は、ユーザインターフェース９２からの指示を受けて、消耗量の算出に用いる基準データを取得するための基準データ取得処理を実行する。具体的には、プロセスコントローラ９１は、記憶部９３に格納された測定用レシピを用いてプラズマが生成されずに全反射が起こる出力のＲＦ電力をウエハが載せられた載置台２に印加しＲＦを全反射させて基準データを取得する。

【0041】

この際、プロセスコントローラ９１は、基準データ取得処理を実行する前のアイドル時間を１時間以上開けて、処理容器１の内部温度をコールド状態にしたうえでＶｐｐの測定を行う。これは、温度変化の影響によるインピーダンスの変化を軽減するためである。

【0042】

図５は、測定用レシピの一例を表す図である。測定用レシピに登録された処理条件として、例えば、図５に示したレシピが用いられる。測定用レシピでのＲＦ電力の出力は、プラズマが生成されずに全反射が起こる出力である。本実施形態では、ＲＦは下部１３ＭＨｚを用いてＲＦ出力は７００Ｗである。また、処理容器１の圧力は最小値である０ｍＴとされ、処理ガスは０ｓｃｃｍとして処理ガスが流れない状態とされる。さらに、第１の整合器１１ａのバリアブルコンデンサＣ１及びＣ２は可変可能な静電容量の範囲である下限値を示す０／０［％］に固定される。さらに、静電チャック６及びフォーカスリング５の温度は、３０℃に設定され、処理容器１の上部電極であるシャワーヘッド１６と処理容器１の側壁であるデポシールド８６及び８７の温度は１５０℃に設定される。さらに、電極間距離ｄは、３０ｍｍ～５０ｍｍの間の１ｍｍ刻みで変化させた値を取る。図５におけるＧａｐは、基準データ取得処理における電極間距離ｄの値を表す。なお、バリアブルコンデンサＣ１及びＣ２の静電容量や、静電チャック６、フォーカスリング５、シャワーヘッド１６、並びに、デポシールド８６及び８７の温度の設定値はこれに限定されるものではない。例えば、バリアブルコンデンサＣ１及びＣ２の値は、５０／５０［％］でも１００／１００［％］でもよい。また、測定の精度を高めるために一定であることが望ましい。

【0043】

ここで、消耗量を求めるためのＶｐｐの測定時にはプラズマを着火させないため、図５に示した測定用レシピのように、圧力、ガス及びバリコンの静電容量を最小に抑えることができる。これにより、プラズマ着火時と比較して、圧力がガスなどの外乱影響を軽減することができ、より正確にＶｐｐを測定できる。

【0044】

プロセスコントローラ９１は、電極間距離ｄを３０ｍｍ～５０ｍｍにおいて１ｍｍ間隔で変化させた各位置でのＶｐｐを基準Ｖｐｐとして取得する。基準Ｖｐｐの情報は、記憶部９３に格納される。以下では、各基準Ｖｐｐの算出時の電極間距離ｄを設定値Ｇａｐと言い、電極間距離ｄを設定値にした場合のシャワーヘッド１６及び載置台２の位置を基準位置と言う。

【0045】

そして、プロセスコントローラ９１は、各設定値Ｇａｐにおける基準Ｖｐｐの値を用いて、Ｖｐｐと電極間距離ｄとの関係を表す相関関数を求める。そして、プロセスコントローラ９１は、求めた相関関数を記憶部９３に記憶させる。

【0046】

例えば、プロセスコントローラ９１は、Ｖｐｐと電極間距離ｄとを各次元とする２次元平面に基準Ｖｐｐと設定値Ｇａｐとをプロットした場合の近似直線をＶｐｐと電極間距離ｄの相関直線として、その相関直線を表す相関関数を求める。具体的には、プロセスコントローラ９１は、Ｖｐｐ＝ａ×電極間距離ｄ＋ｂと表される近似式により相関関数及び相関直線を求めることができる。ここで、ａはＶｐｐと電極間距離ｄとを各次元とする２次元平面における傾き（Ｓｌｏｐｅ）であり、ｂは切片（Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ）である。すなわち、電極間距離ｄとＶｐｐとの相関関数は次の数式（１）で表される。

【0047】

【数1】

【0048】

その後、プロセスコントローラ９１は、プラズマエッチングを行う。そして、プロセスコントローラ９１は、定期的に図５に示す測定用レシピを用いて、プラズマエッチングに使用したインストール済みの上部天板１６ｂを用いて消耗時データを取得する消耗時データ取得処理を実行する。この場合も、プロセスコントローラ９１は、載置台２の上にウエハが載せられた状態で消耗時データを取得する。また、この場合にも、プロセスコントローラ９１は、消耗時データ取得処理を実行する前のアイドル時間を１時間以上空ける。これにより、処理容器１内の温度が安定する。

【0049】

ここで、消耗時データ取得処理の場合、シャワーヘッド１６及び載置台２は、測定用レシピに登録されたそれぞれの設定値Ｇａｐに対応する基準位置に順番に配置される。プロセスコントローラ９１は、各配置状態で、測定用レシピを用いてプラズマが生成されずに全反射が起こる出力のＲＦ電力をウエハが載せられた載置台２に印加しＲＦを全反射させる。そして、プロセスコントローラ９１は、消耗したシャワーヘッド１６及び載置台２を各基準位置に置いた場合に測定されるＶｐｐを消耗時Ｖｐｐとして取得する。

【0050】

図６は、消耗量の算出の概要を説明するための図である。図６における黒丸は基準Ｖｐｐを表す。また、白丸は消耗時Ｖｐｐを表す。また、相関直線３１０は、基準Ｖｐｐ及び設定値Ｇａｐから求められるＶｐｐと電極間距離ｄとの相関関係を表す直線である。

【0051】

プロセスコントローラ９１は、相関直線３１０において消耗時Ｖｐｐに対応する電極間距離ｄを取得する。次に、プロセスコントローラ９１は、消耗時Ｖｐｐを計測した設定値Ｇａｐと消耗時Ｖｐｐから推定される電極間距離ｄとの差分を求め消耗量Δｄとする。以下では、この消耗時Ｖｐｐから推定される電極間距離ｄを推定Ｇａｐという。

【0052】

例えば、プロセスコントローラ９１は、設定値Ｇａｐが４０ｍｍの場合の基準位置に消耗したシャワーヘッド１６及び載置台２を配置して測定を行い、消耗時Ｖｐｐとして点３１１で表される値を取得する。次に、プロセスコントローラ９１は、点３１１で表されるＶｐｐに対応する電極間距離ｄとして点３１２で表される値を取得する。例えば、相関関数が数式（１）で表される場合、プロセスコントローラ９１は、数式（１）におけるＶｐｐに消耗時Ｖｐｐを代入して推定Ｇａｐである電極間距離ｄを求める。

【0053】

次に、プロセスコントローラ９１は、この点３１２の値と４０ｍｍとの差分を消耗量Δｄとして算出する。すなわち、プロセスコントローラ９１は、消耗量Δｄ＝推定Ｇａｐ－設定値Ｇａｐとして消耗量Δｄを求める。図６に示すように、点３１２の値は、４０＋Δｄ（ｍｍ）と表される。例えば、設定値Ｇａｐが４０ｍｍであり、推定Ｇａｐが４２ｍｍの場合、消耗量Δｄは、４２－４０＝２ｍｍとなる。

【0054】

次に、プロセスコントローラ９１は、消耗時Ｖｐｐ毎に算出した消耗量Δｄの平均値を算出する。例えば、３０ｍｍ～５０ｍｍの間の１ｍｍ刻みの各設定値Ｇａｐに対応する各消耗量Δｄを、Δｄ（３０）～Δ（５０）と表す場合、プロセスコントローラ９１は、次の数式（２）により消耗量Δｄの平均値を求める。

【0055】

【数2】

【0056】

数式（２）におけるΔｄａｖｇは、消耗量Δｄの平均値を表す。また、Ａｖｅｒａｇｅ［］と表した関数は、平均値を求める関数である。そして、プロセスコントローラ９１は、消耗量Δｄの平均値を上部天板１６ｂの消耗量とする。

【0057】

ここで、本実施形態では、３０ｍｍ～５０ｍｍにおける１ｍｍ間隔の各点での消耗量Δｄを用いて上部天板１６ｂの消耗量を算出したが、この点の数はＶｐｐの分解能に依存する。すなわち、Ｖｐｐの分解能が高ければ消耗量Δｄを算出する点をより少なくすることができる。

【0058】

次に、プロセスコントローラ９１は、算出した上部天板１６ｂの消耗量閾値と予め決められた消耗量閾値とを比較して、消耗量が許容値内に収まっているか否かを判定する。例えば、プロセスコントローラ９１は、消耗量閾値を２ｍｍとして記憶する。

【0059】

算出した上部天板１６ｂの消耗量閾値が消耗量閾値以上の場合、プロセスコントローラ９１は、消耗量が許容値を超過したと判定する。そして、プロセスコントローラ９１は、アラートをユーザインターフェース９２のディスプレイに表示させるなどして、異常発生をプラズマ処理装置１００の管理者に通知する。管理者は、アラートの通知を受けて、上部天板１６ｂを交換する。上部天板１６ｂの交換後、プロセスコントローラ９１は、消耗時Ｖｐｐを測定して消耗量を算出し、算出した消耗量が許容値内に収まっていれば正常と判定する。その後、プロセスコントローラ９１は、ユーザインターフェース９２からの指示を待ち、指示を受けた場合、指示にしたがってプラズマエッチングを実行する。

【0060】

これに対して、算出した上部天板１６ｂの消耗量閾値が消耗量閾値未満の場合、プロセスコントローラ９１は、消耗量が許容値内に収まっていると判定する。そして、プロセスコントローラ９１は、算出した上部天板１６ｂの消耗量に応じてＫｎｏｂ制御量を算出してプラズマエッチング実行時のレシピに反映させる。その後、プロセスコントローラ９１は、補正したレシピでプラズマエッチングを実行する。

【0061】

ここで、本実施形態では、載置台２の保護カバーとして載置台２の上にウエハを載せた状態でＶｐｐの測定を行った。これは、Ｖｐｐの測定時にはプラズマが発生しないことを前提とした測定用レシピを使用するが、万が一プラズマが発生した場合に各部材への着火を防止するためにウエハを載せている。実際にはプラズマエッチングは行わないので、消耗量の測定実行時にはウエハを載せなくてもよい。ただし、ウエハを載せた場合でも載せない場合でも、基準Ｖｐｐ測定及び消耗時Ｖｐｐ測定の双方は、ウエハの載置の条件は同じ条件で行われる。

【0062】

次に、図７を参照して、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００による消耗量測定を用いたプラズマエッチング処理の流れを説明する。図７は、プラズマ処理装置による消耗量測定を用いたプラズマエッチング処理のフローチャートである。

【0063】

プロセスコントローラ９１は、各設定値Ｇａｐに対応する基準Ｖｐｐの情報を含む基準データを取得し、Ｖｐｐと電極間距離ｄとの相関関数を算出する（ステップＳ１）。

【0064】

その後、プロセスコントローラ９１は、プラズマ処理装置１００によるプラズマエッチングを実行し（ステップＳ２）、例えば、プラズマエッチング処理の積算時間が一定時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ３）。一定時間が経過していない場合（ステップＳ３：否定）、プロセスコントローラ９１は、ステップＳ２へ戻り、プラズマエッチングを継続する。

【0065】

これに対して一定時間が経過した場合（ステップＳ３：肯定）、プロセスコントローラ９１は、消耗量の算出の実行を決定する。そして、プロセスコントローラ９１は、インストールされている上部天板１６ｂに対して測定用レシピを用いて消耗時Ｖｐｐを測定する（ステップＳ４）。

【0066】

次に、プロセスコントローラ９１は、Ｖｐｐと電極間距離ｄとの相関関数に対して消耗量Ｖｐｐを用いて、各設定値Ｇａｐに対する推定Ｇａｐを求める。次に、プロセスコントローラ９１は、推定Ｇａｐから設定値Ｇａｐを減算して消耗量Δｄを算出する。さらに、プロセスコントローラ９１は、各設定値Ｇａｐに対応する消耗量Δｄの平均値を算出してインストールされている上部天板１６ｂの消耗量を計算する（ステップＳ５）。

【0067】

そして、プロセスコントローラ９１は、算出した消耗量と消耗量閾値とを比較して、消耗量が許容値内に収まっているか否かを判定する（ステップＳ６）。

【0068】

これに対して、消耗量が許容値内に収まる場合（ステップＳ６：肯定）、プロセスコントローラ９１は、消耗量に応じてＫｎｏｂ制御の制御量を調整する（ステップＳ７）。

【0069】

そして、プロセスコントローラ９１は、ステップＳ２へ戻り、Ｋｎｏｂ制御の制御量に補正を加えたレシピを用いてプラズマエッチングを実行する。

【0070】

消耗量が許容値を超過した場合（ステップＳ６：否定）、プロセスコントローラ９１は、アラートを管理者に通知する（ステップＳ８）。

【0071】

その後、プロセスコントローラ９１は、ユーザインターフェース９２から動作停止指示を受けたか否かにより、プラズマ処理装置１００の動作を停止するか否かを判定する（ステップＳ９）。

【0072】

動作を停止しない場合（ステップＳ９：否定）、アラートを受けた管理者により、上部天板１６ｂの交換が行われる（ステップＳ１０）。その後、プロセスコントローラ９１による消耗量測定を用いたプラズマエッチング処理は、ステップＳ４へ戻る。

【0073】

これに対して、動作を停止すると判定した場合（ステップＳ９：肯定）、プロセスコントローラ９１は、プラズマ処理装置１００の動作を停止させる。

【0074】

［消耗量算出のシミュレーション］
次に、消耗量算出のシミュレーションについて説明する。図８は、基準データ取得時の上部天板の配置状態を表す図である。図９は、基準Ｖｐｐから求められる相関直線を表す図である。図９は、縦軸でＶｐｐを表し、横軸で電極間距離を表す。

【0075】

基準データ取得処理では、未使用の上部天板１６ｂが、図８に示すように、電極間距離ｄを３０ｍｍから１ｍｍずつ増やして５０ｍｍまで変化するように配置される。図８では、電極間距離ｄが最も狭い幅の３０ｍｍから最も広い幅の５０ｍｍまで変化する状態を表す。この時の各電極間距離ｄが設定値Ｇａｐである。さらに、各状態での上部天板１６ｂの位置が基準位置となる。そして、プロセスコントローラ９１は、各電極間距離ｄにおける基準Ｖｐｐを測定する。

【0076】

計測された基準Ｖｐｐと設定値Ｇａｐとを、２次元平面にプロットすると、図９に図示された各白丸により表される点となる。そして、プロセスコントローラ９１は、図９に示された各点に関する近似直線である相関直線３２０を取得する。そして、プロセスコントローラ９１は、取得した相関直線３２０を表す相関関数を保持する。

【0077】

図１０は、消耗時データ取得時の上部天板の配置状態を表す図である。図１１は、消耗時Ｖｐｐをプロットした状態の図である。図１１は、縦軸でＶｐｐを表し、横軸で電極間距離を表す。

【0078】

消耗時データ取得処理では、２ｍｍの擬似消耗を与えた上部天板１６ｂが、図１０に示すように、各基準位置に配置される。この場合、電極間距離ｄは設定値Ｇａｐよりも２ｍｍ長くなる。そのため、上部天板１６ｂは、図１０に示すように、電極間距離ｄが最も狭い幅の３０＋２ｍｍから最も広い幅の５０＋２ｍｍまで変化するように配置される。そして、プロセスコントローラ９１は、各電極間距離ｄにおける消耗時Ｖｐｐを測定する。

【0079】

計測された消耗時Ｖｐｐを２次元平面にプロットすると、図１１に図示された黒丸により表される各点となる。そして、プロセスコントローラ９１は、消耗時Ｖｐｐと相関直線３２０とを用いて各消耗時Ｖｐｐに対応する電極間距離ｄを推定Ｇａｐとして算出する。次に、プロセスコントローラ９１は、設定値Ｇａｐと推定Ｇａｐとの差である消耗量Δｄを算出する。次に、プロセスコントローラ９１は、各設定値Ｇａｐに対応する消耗量Δｄの平均を求めて上部天板１６ｂの消耗量とする。ここでは、プロセスコントローラ９１は、上部天板１６ｂの消耗量を１．９８ｍｍと算出する。ここで、消耗時データ取得処理における上部天板１６ｂには、疑似消耗として２ｍｍが与えられた。これに対して、プロセスコントローラ９１が推定した消耗量は１．９８ｍｍであり、十分な精度での消耗量の推定が可能であるといえる。

【0080】

［消耗量の算出結果］
次に、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００を用いた実際の消耗量の算出の結果について説明する。図１２は、未使用の上部天板を用いて状態を変化させて消耗量を計測した場合の計測結果を表す図である。図１３は、２ｍｍの擬似消耗を与えた上部天板を用いて状態を変化させて消耗量を計測した場合の計測結果を表す図である。図１４は、金属エッチングを行った場合の測定結果を表す図である。

【0081】

シリコンのウエハを搭載して未使用の上部天板１６ｂを用いて基準状態を計測し、その後にプラズマ処理を複数回実行した後に計測を行った場合、図１２に示すように、消耗量の測定結果は０．１５ｍｍである。この場合、プラズマ処理を複数回実行したことで、上部天板１６ｂが消耗したことが確認できる。

【0082】

その後、処理容器１の内壁であるデポシールド８６及び８７上や上部天板１６ｂ上に堆積物を堆積させるデポ条件で３０秒処理した後、処理容器１の内壁に堆積物が堆積した状態では、消耗量の測定結果は０．１１ｍｍである。すなわち、処理容器１の内壁に堆積物が堆積していても、堆積物による影響は小さく、測定精度は十分確保できることが分かる。

【0083】

次に、クリーニングレシピを用いてプラズマ処理を実行してクリーニング処理を１回施した後に直ぐに計測すると、消耗量の測定結果は０．５０ｍｍであり、クリーニング処理を１回施した程度では上部天板１６ｂはさほど消耗しないにも関わらず、消耗量が悪化していることが分かる。クリーニング処理では高出力のＲＦが用いられるため、生成されたプラズマ量が多くなりプラズマからの入熱によって処理容器１の内部が高温になる。すなわち、高温の状態で消耗量の測定を行うと測定精度が悪化することが分かる。これは、図３で表されるプラズマ処理装置１００においてシャワーヘッド１６と載置台２との間のインピーダンス以外に合成される例えばシャワーヘッド１６の抵抗成分によるインピーダンスが温度に起因して変化し、測定結果がシフトしたものと思われる。一般的に抵抗成分によるインピーダンスは温度に比例する。このことからも、消耗量の測定を実行する前にアイドル時間を十分設けて、処理容器１の内部温度をコールド状態にすること、すなわち基準状態を計測した際の温度に安定した状態が好ましいといえる。

【0084】

また、図１３に示すように、予め２ｍｍ薄く設計し、疑似的に２ｍｍ消耗させた上部天板１６ｂを用いて計測すると、消耗量の測定結果は１．９８ｍｍとなる。この測定精度は許容範囲内であり、十分な測定精度が確保できているといえる。

【0085】

次に、過去の経験から上部天板１６ｂが０．２～０．３ｍｍ程度消耗するプラズマ処理を行った後に計測を行った場合、消耗量の測定結果は２．３０となる。これは、２ｍｍ擬似消耗させた上部天板１６ｂを基準にすると、消耗量の測定結果が０．３２ｍｍ増えていることになり、経験値とほぼ同等の結果が得られた。すなわち、この場合も測定精度は許容範囲内であり、十分な測定精度が確保できているといえる。また、この場合は消耗量が２ｍｍ以上であることからエラーとなりアラートが通知される。

【0086】

次に、消耗量の測定結果が０．３２ｍｍ増えている状態からクリーニング処理を実行した直後に測定を行うと、消耗量の測定結果は３．０８ｍｍとなる。これは、２ｍｍ擬似消耗させた上部天板１６ｂを基準にすると、消耗量の測定結果が０．７８ｍｍ増えている。この場合も、クリーニング処理による温度上昇により測定精度が悪化していることが分かる。

【0087】

次に、処理容器１の内部温度をコールド状態に戻し、フォーカスリング５を９０℃にして測定を行った場合、消耗量の測定結果は２．１２である。これは、２ｍｍ擬似消耗させた上部天板１６ｂを基準にすると、消耗量の測定結果が０．１４ｍｍ増えている。この場合も温度上昇により精度が悪化するが、この程度の温度であれば測定精度の悪化は低く抑えられることが分かる。

【0088】

次に、ウエハをシリコンから二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）に変えて測定を行った場合、消耗量の測定結果は２．２９ｍｍとなる。これは、２ｍｍ擬似消耗させた上部天板１６ｂを基準にすると消耗量の測定結果が０．３１ｍｍ増えている。消耗量の測定結果が０．３２ｍｍ増えている状態と比較してほぼ同等であることから、ウエハを交換しても測定精度への影響が小さく、十分な測定精度が確保できるといえる。

【0089】

また、図１４に示すように、未使用の上部天板１６ｂを用いて基準状態を計測した後に以下の処理を行い消耗量を測定する。測定はいずれもアイドル時間を１時間開けた後に行われた。

【0090】

５枚のシリコン（Ｓｉ）のウエハのエッチングを行った場合、測定結果は０．１４ｍｍである。この場合、シリコンのウエハのエッチングにより、処理容器１の内壁、すなわちデポシールド８６及び８７上や上部天板１６ｂ上にシリコンが付着した状態である。この場合の測定結果は測定精度の誤差範囲であり、処理容器１の内壁にシリコンが付着した状態でも、付着物の影響は少なく、正しく測定できていることが分かる。

【0091】

また、５枚のチタン（ＴｉＮ）のウエハをエッチングした後に測定を行った場合、消耗量の測定結果は０．０５ｍｍである。この場合、チタンのウエハのエッチングにより、処理容器１の内壁にチタンが付着した状態である。この場合の測定結果は測定精度の誤差範囲であり、処理容器１の内壁にチタンが付着した状態でも、付着物の影響は少なく、正しく測定できていることが分かる。

【0092】

また、５枚のアルミ（ＡｌＯｘ）のウエハをエッチングした後に測定を行った場合、消耗量の測定結果は０．０７ｍｍである。この場合、アルミのウエハのエッチングにより、処理容器１の内壁にアルミが付着した状態である。この場合の測定結果は測定精度の誤差範囲であり、処理容器１の内壁にアルミが付着した状態でも、付着物の影響は少なく、正しく測定できていることが分かる。

【0093】

以上に説明したように、本実施形態に係るプラズマ処理装置は、プラズマを発生させないＲＦを印加して全反射させた場合のＶｐｐを測定し、測定したＶｐｐを用いて電極間距離を推定する。これにより、処理容器（チャンバー）を開けずに上部電極の消耗量を精度良く測定できるができる。

【0094】

また、自動的に上部電極の消耗量を測定することで、上部電極の交換時期を把握することができる。また、上部電極の位置を移動させて電極間距離が変更できる機器に関しては、消耗量の測定結果を電極間距離の調整に利用して特性変化に対応させることができる。

【0095】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第１実施形態では、プロセスコントローラ９１は、多点での消耗量Δｄを求め、それらの平均値を上部天板１６ｂの消耗量として求めた。ただし、Ｖｐｐの測定が高分解能であれば、２点で適切な近似直線を求めることができ、プロセスコントローラ９１は、異なる２つの電極間距離ｄに対応する２つのＶｐｐを用いて近似直線を求めて、消耗後の上部天板１６ｂの消耗量を求めることもできる。高分解能とは、Ｖｐｐの測定結果の小数点以下の表示桁数が多い測定能力である。この場合、電極間距離が固定である非Ｇａｐ駆動型のプラズマ処理装置１００でも消耗量を算出することができる。

【0096】

例えば、非Ｇａｐ駆動型のプラズマ処理装置１００による消耗量の算出について説明する。以下では、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００で用いられる固定の電極間距離を、固定電極間距離と言う。図１５は、Ｖｐｐの測定が高分解能である場合の消耗量の測定を説明するための図である。図１５は、縦軸がＶｐｐを表し、横軸が電極間距離を表す。

【0097】

記憶部９３には、測定用レシピが格納される。この場合、測定用レシピには固定電極間距離における各種条件が登録される。例えば、プラズマ処理装置１００における固定電極間距離が４０ｍｍであれば、図５におけるＧａｐが４０ｍｍである行が、本変形例における測定用レシピにあたる。

【0098】

プロセスコントローラ９１は、上部天板１６ｂが未使用の状態でのＶｐｐの測定の実行の指示をユーザインターフェース９２から受ける。この場合、操作者により未使用の上部天板１６ｂがインストールされている。そして、プロセスコントローラ９１は、記憶部９３に格納された測定用レシピを用いてＶｐｐを測定する。例えば固定電極間距離が４０ｍｍであれば、プロセスコントローラ９１は、上部天板１６ｂが未使用の状態でのＶｐｐの測定結果を表す点として、図１５における２次元平面での点４０１を取得する。その後、プロセスコントローラ９１は、測定結果を記憶部９３に格納する。

【0099】

次に、プロセスコントローラ９１は、消耗量閾値にあたる消耗量が与えられた上部天板１６ｂのＶｐｐの測定の実行の指示をユーザインターフェース９２から受ける。この場合、操作者により消耗量閾値にあたる消耗量が与えられた上部天板１６ｂがインストールされている。例えば、消耗量閾値が２ｍｍであれば、２ｍｍの擬似消耗が与えられた上部天板１６ｂがインストールされる。そして、プロセスコントローラ９１は、記憶部９３に格納された測定用レシピを用いてＶｐｐを測定する。例えば固定電極間距離が４０ｍｍであり、消耗閾値が２ｍｍであれば、プロセスコントローラ９１は、消耗量閾値にあたる消耗量が与えられた上部天板１６ｂのＶｐｐの測定結果を表す点として、図１５における２次元平面上の点４０２の位置を取得する。その後、プロセスコントローラ９１は、測定結果を記憶部９３に格納する。

【0100】

そして、プロセスコントローラ９１は、記憶部９３に記憶させた図１５における点４０１及び４０２の情報から、電極間距離ｄとＶｐｐとの関係を表す相関直線４０３を生成する。この場合、高分解能であるため、２点を結ぶ直線を求めることで適切な相関直線４０３が得られる。その後、プロセスコントローラ９１は、相関直線４０３を表す相関関数を記憶部９３に格納する。

【0101】

その後、プロセスコントローラ９１は、新たにインストールされた未使用の上部天板１６ｂを用いてウエハのプラズマエッチングを繰り返す。そして、一定期間が経過すると、プロセスコントローラ９１は、消耗時データ取得処理を実行する。これにより、プロセスコントローラ９１は、消耗した上部天板１６ｂを用いた場合の消耗時Ｖｐｐを取得する。この消耗時Ｖｐｐは、例えば図１５の点４０４で表される。そして、プロセスコントローラ９１は、記憶部に格納した相関関数に対して取得したＶｐｐを用いて電極間距離ｄを算出する。この電極間距離ｄは、例えば図１５の点４０５で表される。

【0102】

その後、プロセスコントローラ９１は、算出した電極間距離ｄと固定電極間距離との差分を求めて消耗量Δｄとする。本実施形態では、Ｖｐｐの測定能力が高分解能であることから、測定した１つの消耗時Ｖｐｐから適切な消耗量を取得することができる。

【0103】

その後、プロセスコントローラ９１は、上部天板１６ｂの消耗量が消耗量閾値を超えているか否かを判定する。上部天板１６ｂの消耗量が消耗量閾値を超えていれば、プロセスコントローラ９１は、アラートを管理者に通知する。これに対して、上部天板１６ｂの消耗量が消耗量閾値を超えていない場合、プロセスコントローラ９１は、そのまま通常のウエハのプラズマエッチングを次の消耗量の判定タイミングまで繰り返す。ここで、本実施形態のプラズマ処理装置１００は電極間距離が一定であるので、プロセスコントローラ９１は、消耗量を用いたプラズマエッチング実行時のレシピの補正は行わない。

【0104】

ここで、本実施形態では、未使用の状態の上部天板１６ｂの場合のＶｐｐ及び消耗量閾値の消耗を与えた上部天板１６ｂの場合のＶｐｐを用いて相関直線を算出した。すなわち、消耗量閾値にあたる消耗が発生した場合の電極間距離の算出の精度を向上に注目して、消耗量閾値の場合のＶｐｐを相関直線の取得に利用した。ただし、この相関直線を求めるためのＶｐｐの測定を行う状態は、他の状態のＶｐｐを用いてもよい。例えば、消耗量が確定している状態の上部天板１６ｂであれば、２つの異なる消耗量の状態の上部天板１６ｂを用いた場合のそれぞれのＶｐｐを測定して相関直線の取得に利用してもよい。

【0105】

また、本実施形態では、非Ｇａｐ駆動型のプラズマ処理装置１００の場合を例に説明したが、電極間距離が変更可能なＧａｐ駆動型のプラズマ処理装置１００においても上部天板１６ｂの２つ状態におけるＶｐｐを利用して相関直線を求めて消耗量の測定を行ってもよい。

【0106】

以上に説明したように、本実施形態に係るプラズマ処理装置は、高分解能のＶｐｐの測定能力を有し、２つの異なる消耗状態の上部天板を用いた場合の２つのＶｐｐの測定結果から相関直線を取得する。さらに、プラズマ処理装置は、上部天板の１つの位置における消耗時Ｖｐｐの測定結果を用いて消耗量を測定することができる。これにより、消耗量の測定における処理負荷を軽減することができる。

【0107】

以上、一実施形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

【0108】

例えば、プラズマ処理装置１００は、プラズマ発生の危険が無ければウエハを載せずにＶｐｐの測定を行ってもよい。また、電極間距離を変更して基準データ及び消耗時データを取得する場合、プラズマ処理装置１００は、Ｖｐｐの測定の分解能に応じてデータを取得する位置の数を変更してもよい。例えば、分解能が高い場合、データの取得位置を減らすことができ、分解能が低い場合、より多くのデータ取得位置を用いることが好ましい。

【0109】

また、実施例では、第１のＲＦ電源１０ａから出力されたＲＦ電力によって基準状態の計測および消耗量の測定を行ったが、第２のＲＦ電源１０ｂから出力されたＲＦ電力を用いてもよい。また、第１のＲＦ電源１０ａから出力されたＲＦ電力の周波数と第２のＲＦ電源１０ｂから出力されたＲＦ電力の周波数が異なる場合、それぞれのＲＦ電力によって消耗量を測定して結果を比較することによって、消耗量の測定精度を高めてもよい。

【0110】

また、実施例では、第１のＲＦ電源１０ａは第１の整合器１１ａを介して基材２ａに接続されるが、第１の整合器１１ａを介して上部電極としてのシャワーヘッド１６に接続されてもよい。この場合でも、図３のような等価回路で示すことができるため、同様な測定が可能である。

【0111】

また、実施例では、測定器２０４は、供給されるＲＦ電力のＶｐｐ（Voltage Peak to Peak）、すなわちＲＦ電圧を測定し出力するが、ＲＦ電流や、ＲＦ電圧とＲＦ電力との位相差を測定し出力してもよい。また、測定器２０４は、測定したＲＦ電圧をＲＦ電流で除することによって求められるインピーダンスを出力してもよい。また、測定器２０４は、測定したＲＦ電圧とＲＦ電流の積である測定箇所でのＲＦ電力を出力してもよい。これらの値は供給されるＲＦ電力に関する物理量の一部である。

【符号の説明】

【0112】

Ｗ ウエハ
１ 処理容器
２ 載置台
１６ シャワーヘッド
１６ａ 本体部
１６ｂ 上部天板
９１ プロセスコントローラ
９２ ユーザインターフェース
９３ 記憶部
１００ プラズマ処理装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】