本發(fā)明涉及等離子體蝕刻裝置用電極上設(shè)置的氣體導(dǎo)入孔的測量方法、電極、電極的再生方法、再生電極、等離子體蝕刻裝置、氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)分布圖及其顯示方法。

背景技術(shù)：

等離子體蝕刻裝置在真空腔室內(nèi)產(chǎn)生等離子體并且對半導(dǎo)體晶片等的對象物進行蝕刻。真空腔室內(nèi)設(shè)置承載對象物的承載臺和與該承載臺對向配置的上部電極。承載臺上設(shè)有下部電極。而且，上部電極上設(shè)有將氣體導(dǎo)入真空腔室內(nèi)的孔(氣體導(dǎo)入孔)。處理對象物時，從該孔向真空腔室內(nèi)導(dǎo)入氣體，在下部電極和上部電極之間施加高頻電壓，產(chǎn)生等離子體，來進行對象物的蝕刻。

使用該裝置的低溫等離子體的半導(dǎo)體元件的蝕刻微細加工也被稱為干蝕刻。干蝕刻是半導(dǎo)體元件的處理。干蝕刻將光刻后硬化的被蝕刻膜上的光刻膠作為掩膜，通過反應(yīng)氣體的等離子體在硅/絕緣物膜(例如，SiO2、PSG、BPSG)/金屬膜(例如，AL、W、Cu)等上形成溝或孔的圖案。據(jù)此，按照光刻裝置形成的圖案，進行正確的微細化加工。

在進行干蝕刻時，根據(jù)真空腔室內(nèi)的被蝕刻的膜來導(dǎo)入蝕刻氣體，施加高頻，并且產(chǎn)生等離子體。根據(jù)通過離子碰撞來削去抗蝕劑(掩模材料)未覆蓋區(qū)域的反應(yīng)離子蝕刻(RIE：Reactive Ion Etching)的工藝，來進行干蝕刻。

通過使等離子體放電生成的離子與硅晶片上的被蝕刻膜進行表面化學反應(yīng)，并且將該生成物真空排出，來進行干蝕刻。該處理后，抗蝕劑的有機物通過灰化工藝進行燃燒。如果微細圖案的尺寸與被蝕刻膜的厚度接近，則采用RIE。

目前的半導(dǎo)體元件的形成中該干蝕刻是主流。特別是，在使用300mm(毫米)尺寸的硅晶片的半導(dǎo)體元件的超微細加工中，集成度很高，線寬(Line)和線間(Space)的間距很嚴格。因此，進一步要求提高根據(jù)干蝕刻的加工特性、成品率和生產(chǎn)率。

CMOS半導(dǎo)體元件的設(shè)計規(guī)則傾向于柵極長度從14nm(納米)發(fā)展至9nm，并且蝕刻的線寬和線間也同樣變得嚴格。在這種半導(dǎo)體元件的制造中，不僅圖案的尺寸精度，還需要克服圖案的腐蝕、發(fā)塵、充電所引起的損壞、隨時間變化等問題。進一步，通過可與晶片的大口徑化對應(yīng)的反應(yīng)氣體的導(dǎo)入，期待控制所產(chǎn)生的等離子體的技術(shù)。

在干蝕刻中，加工精度、圖案形狀、蝕刻選擇比、晶片面內(nèi)加工均一性、蝕刻速度等為重要因素。例如，為了因干蝕刻形成的圖案加工截面垂直，稱為側(cè)壁保護膜的沉積膜不應(yīng)過厚。而且，如果側(cè)壁保護膜的膜厚存在偏差，則成為尺寸變化的原因。因此，不需要側(cè)壁保護膜的理想低溫蝕刻的技術(shù)是重要的。而且，圖案底部的不充分的側(cè)壁保護膜形成、移動表面的粒子、表面溫度、底部的氣體流動等也需要考慮。

而且，關(guān)于蝕刻的均一性，反應(yīng)氣體的流動、等離子體的均一性、偏置的均一性、溫度的均一性、反應(yīng)生成物再附著的均一性等各種條件的均一性是必須的。特別是對于大口徑(例如，300mm的尺寸)的晶片，反應(yīng)生成物再附著的均一性對蝕刻處理的均一性影響很大。

為了降低等離子體蝕刻裝置和蝕刻處理的成本，需要高效的等離子體處理、連續(xù)處理、部件長壽命產(chǎn)生的運行成本降低等。為了高效的等離子體處理技術(shù)或者高生產(chǎn)能力，怎樣實現(xiàn)不良加工發(fā)生的減少、適應(yīng)時間的減少、高運轉(zhuǎn)率(低故障率)、維護頻率的減少等成為問題。尤其是，等離子體蝕刻裝置的上部電極是蝕刻處理時被消耗的部件。因此，對蝕刻處理同時變化的上部電極的狀態(tài)、氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)、未使用時的電極狀態(tài)和使用前后的狀態(tài)進行非破壞的監(jiān)測技術(shù)在解決干蝕刻的各種問題時非常重要。

這里，等離子體蝕刻裝置中制造上部電極時，例如，在硅單結(jié)晶的圓盤上通過金剛石鉆頭的鉆孔加工等來形成氣體導(dǎo)入孔。在專利文獻1中，公開了將處理裝置的構(gòu)成部件(例如，具有氣體噴出孔的噴頭部和上部電極)在蝕刻液中進行表面處理的清洗方法。通過該技術(shù)，去除鉆頭鉆孔加工時產(chǎn)生的毛刺等，使構(gòu)成部件的表面平坦化。

該上部電極上設(shè)置的氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)徑非常小，為200μm(微米)至500μm左右。而且，由于需要貫穿板的厚度，氣體導(dǎo)入孔的長度常常超過10mm。如果沒有高精度地形成這種氣體導(dǎo)入孔，等離子體蝕刻所需的氣體不能均一地導(dǎo)入腔室內(nèi)，很容易使對象物處理面內(nèi)不均一。近年，晶片等對象物變得大型化，高精度地形成很多氣體導(dǎo)入孔是非常重要的。

這里，非破壞地測量上部電極上設(shè)置的細長的氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)是非常困難的。為此，上部電極的壽命未根據(jù)氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)進行管理，而是根據(jù)使用時間進行管理。也就是，將預(yù)計的上部電極使用時間和顆粒產(chǎn)生量之間的關(guān)系進行數(shù)據(jù)獲取，根據(jù)該數(shù)據(jù)，當顆粒產(chǎn)生量超過容許范圍的使用時間到達的情況下，判斷為到達上部電極的壽命。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1:特開2003-68653號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

干蝕刻的被蝕刻膜例如列舉為Si、poly-Si、Si3N4、SiO2、Al、W、cu、Ta2O5、TiN等。作為反應(yīng)蝕刻氣體，主要使用CF4、SF6、CL2、Hbr、CHF3、CH2F2、H2、C2F6、C4F8、BCL3等的鹵素元素的化合物氣體。根據(jù)等離子體蝕刻裝置的被蝕刻膜大致分為Si和poly-Si膜用的、絕緣膜用的和金屬膜用的三種。根據(jù)被蝕刻膜的種類，等離子體蝕刻裝置的結(jié)構(gòu)要素不存在大的差別，蝕刻氣體的差別、蝕刻腔室內(nèi)部的材質(zhì)、蝕刻的終點檢測方法被對應(yīng)于被蝕刻的材料進行最合適的設(shè)定。

RIE中，為了在300mm尺寸的硅晶片的大的面積上均一地生成離子，需要穩(wěn)定地產(chǎn)生高密度的等離子體。為此，如果在上部電極上附著有反應(yīng)生成物，則不能再晶片面內(nèi)均一地提供離子噴射，可能產(chǎn)生使蝕刻不達標的灰塵。

最初，干蝕刻裝置使用在具有上部/下部電極的平行平板型的結(jié)構(gòu)中使蝕刻氣體在電極間流入和排除的類型。現(xiàn)在，使用上部電極中設(shè)有貫穿孔且使低蒸氣壓得被蝕刻氣體噴射狀噴出的RIE裝置。

該RIE裝置中，在蝕刻的處理腔室內(nèi)，晶片基座設(shè)置在下部電極上。在該處理腔室中，蝕刻氣體供給系統(tǒng)和真空(0.1Pa左右)系統(tǒng)連接。下部電極上設(shè)有高頻電源和基座調(diào)溫系統(tǒng)。

進一步，為了將處理腔室保持為真空，經(jīng)常具有裝載閉鎖的前室。為了提高生產(chǎn)率和可靠性，在蝕刻腔室中在真空狀態(tài)下運送硅晶片。該運送機構(gòu)稱為裝載閉鎖機構(gòu)。在單片式(Single Wafer)處理硅晶片的蝕刻裝置中，使用可通常容納25片硅晶片的卡盒，通過機器來運送該卡盒。據(jù)此，通過一套/兩個/卡盒方式來自動運送硅晶片。

通過線寬1μm以下的超微細加工，在產(chǎn)生等離子體時，降低現(xiàn)有的1Torr～數(shù)百mTorr的氣體壓力并且改善碰撞硅晶片表面的粒子方向，以及需要使等離子體密度變高且提高吞吐量。為此，重要地是非破壞地掌握具有0.5μm左右的貫穿孔的硅上部電極的貫穿孔內(nèi)面的粗糙度等。

圖案的加工尺寸(CD：Critical Dimension)受到作為復(fù)雜反應(yīng)的干蝕刻生成物質(zhì)、自由基和離子的不均一性的影響。從硅上部電極的貫穿孔導(dǎo)入的蝕刻氣體和反應(yīng)生成物的排氣、下部硅電極溫度的硅晶片面內(nèi)全部的均勻性是需要的。

但是，非破壞地測量上部電極上設(shè)置的細長的氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)是非常困難的。這里，雖然可以考慮作為非破壞測量的X射線圖像測量，但是因為上部電極中設(shè)有很多氣體導(dǎo)入孔，在與孔的長度方向直交的方向中獲得X射線圖像的情況下，其他孔的圖像將重復(fù)在作為測量對向的氣體導(dǎo)入孔的圖像上，因此存在不能高精度地測量的問題。

而且，實際上還可以使用，但是根據(jù)時間管理來判斷是否到達壽命的情況下，存在必須將上部電極以新的電極更換的問題。

而且，在已經(jīng)安裝在等離子體蝕刻裝置的狀態(tài)下，上部電極的氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)的測量十分困難。

而且，如上所述，由于非破壞地測量上部電極上設(shè)置的氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)十分困難，所以還沒有公開容易地掌握上部電極上設(shè)置的多個氣體導(dǎo)入孔狀態(tài)的技術(shù)。為此，上部電極的管理不得不進行使用時間的管理。

本發(fā)明的目的在于提供可以高精度地測量等離子體蝕刻裝置用電極上設(shè)置的氣體導(dǎo)入孔的測量方法以及具有高精度氣體導(dǎo)入孔的電極。

而且，本發(fā)明的目的在于提供可以使等離子體蝕刻裝置用電極中使用后的電極再生的方法。

而且，本發(fā)明的目的在于提供使等離子體蝕刻裝置用電極中使用后的電極再生后的再生電極。

本發(fā)明的目的在于提供可以高精度地測量等離子體蝕刻裝置用的上部電極上設(shè)置的氣體導(dǎo)入孔的等離子體蝕刻裝置。

本發(fā)明的目的在于提供可以容易地掌握等離子體蝕刻裝置用電極上設(shè)置的氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)的分布圖和顯示方法。

解決問題的手段

為了解決上述問題，本發(fā)明的等離子體蝕刻裝置用電極上設(shè)置的氣體導(dǎo)入孔的測量方法，用于測量沿厚度方向貫穿等離子體蝕刻裝置用電極中的基材而設(shè)置的氣體導(dǎo)入孔，包括：使光從基材的一面?zhèn)瘸驓怏w導(dǎo)入孔進行照射；獲得通過氣體導(dǎo)入孔而透過基材的另一面?zhèn)鹊墓獾亩S圖像；以及基于二維圖像，測量氣體導(dǎo)入孔的直徑、內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度中的至少一個。

根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，利用透過細長的氣體導(dǎo)入孔的光的二維圖像和氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)之間的關(guān)系，可以非破壞地測量氣體導(dǎo)入孔的直徑、內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度中的至少一個。

在本發(fā)明的氣體導(dǎo)入孔的測量方法中，光可以是相干光。而且，基于沿二維圖像的掃描線的信號的斜率，來測量氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面的粗糙度。

在本發(fā)明的氣體導(dǎo)入孔的測量方法中，還包括從基材的一面?zhèn)葋慝@取氣體導(dǎo)入孔的開口部圖像，在測量氣體導(dǎo)入孔時，基于二維圖像和開口部圖像來進行測量。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過二維圖像和開口部圖像的兩個圖像之間的關(guān)系，可以更高精度地進行測量。

本發(fā)明的電極，用于等離子體蝕刻裝置，包括包括設(shè)有厚度方向上貫穿的多個氣體導(dǎo)入孔的板狀基材，多個氣體導(dǎo)入孔的直徑被測量。一種電極，在通過上述測量方法進行測量的情況下，通過將多個氣體導(dǎo)入孔的直徑、內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度中的至少一個收斂在預(yù)設(shè)的一定范圍內(nèi)來形成。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以提供具有高精度的氣體導(dǎo)入孔的電極。

在本發(fā)明的電極中，在基材上設(shè)置多個氣體導(dǎo)入孔，從基材的一面?zhèn)日丈涞墓馔ㄟ^多個氣體導(dǎo)入孔，到達基材的另一面?zhèn)?。而且在本發(fā)明的電極中，透過多個氣體導(dǎo)入孔的光的強度的偏差為預(yù)設(shè)的一定值以下。

本發(fā)明的等離子體蝕刻裝置用電極的再生方法，電極設(shè)有在基材厚度方向中貫穿的氣體導(dǎo)入孔，方法包括：測量在等離子體蝕刻裝置中使用規(guī)定時間的電極的氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)；基于氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)的測量結(jié)果，進行基材的表面的研磨和氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面的加工中的至少之一；以及測量加工后的氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)。

根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以基于氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)的測量結(jié)果來進行電極的再生。也就是說，即便通過時間管理判斷電極已到壽命，也可以通過基材表面或氣體導(dǎo)入孔內(nèi)壁面的加工，來進行再生。

本發(fā)明的再生方法中，測量氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)時，可以包括：使光從基材的一面?zhèn)瘸驓怏w導(dǎo)入孔進行照射；獲得通過氣體導(dǎo)入孔而透過基材的另一面?zhèn)鹊墓獾亩S圖像；以及基于二維圖像，測量氣體導(dǎo)入孔的直徑、內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度中的至少一個。

根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，利用透過細長的氣體導(dǎo)入孔的光的二維圖像和氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)之間的關(guān)系，可以非破壞地測量氣體導(dǎo)入孔的直徑、內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度中的至少一個。

在本發(fā)明的再生方法中，光可以是相干光。而且，可以基于沿二維圖像的掃描線的信號的斜率，來測量氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面的粗糙度。

在本發(fā)明的氣體導(dǎo)入孔的測量方法中，還包括從基材的一面?zhèn)葋慝@取氣體導(dǎo)入孔的開口部圖像，在測量氣體導(dǎo)入孔時，基于二維圖像和開口部圖像來進行測量。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過二維圖像和開口部圖像的兩個圖像之間的關(guān)系，可以更高精度地進行測量。

通過本發(fā)明的再生方法，在氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)的測量結(jié)果中，在氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面的粗糙度收斂在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)時，對基材的表面進行研磨，當不收斂在范圍內(nèi)時，對氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面進行加工。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，對應(yīng)于氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)，可以通過最合適的加工方法來再生電極。

在本發(fā)明的再生方法中，氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面加工可以包括使氣體導(dǎo)入孔的直徑變大的穿孔加工和對氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面的蝕刻加工的至少一種。通過實施使氣體導(dǎo)入孔的直徑變大的穿孔加工，可以將原氣體導(dǎo)入孔作為基準對氣體導(dǎo)入孔進行再生。而且，通過對氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面進行蝕刻加工，可以在氣體導(dǎo)入孔的直徑基本不變化的情況下，來再生氣體導(dǎo)入孔。

在本發(fā)明的再生方法中，氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面加工可以包括進行使氣體導(dǎo)入孔的直徑變大的穿孔加工后，對氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面進行蝕刻加工。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，去除變大氣體導(dǎo)入孔的直徑的穿孔加工而生成的內(nèi)壁面的毛刺，可以再生具有光滑內(nèi)壁面的氣體導(dǎo)入孔。

在本發(fā)明的再生方法中，基材的主材料可以是硅、石英和碳化硅的任一種。根據(jù)本發(fā)明的再生方法，可以再生這些主材料的電極。

本發(fā)明的等離子體蝕刻裝置用的再生電極，設(shè)有貫穿基材的厚度方向的氣體導(dǎo)入孔，測量再生前的電極的氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)，基于氣體導(dǎo)入孔的測量結(jié)果來進行基材的表面研磨和氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面加工的至少一種，測量加工后的氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)。

根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以基于氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)的測量結(jié)果來提供再生的電極。也就是說，即便通過時間管理判斷電極已到壽命，也可以通過基材表面或氣體導(dǎo)入孔內(nèi)壁面的加工，來提供再生的電極。

本發(fā)明的再生電極中，測量氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)時，可以包括：使光從基材的一面?zhèn)瘸驓怏w導(dǎo)入孔進行照射；獲得通過氣體導(dǎo)入孔而透過基材的另一面?zhèn)鹊墓獾亩S圖像；以及基于二維圖像，測量氣體導(dǎo)入孔的直徑、內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度中的至少一個。

根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，利用透過細長的氣體導(dǎo)入孔的光的二維圖像和氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)之間的關(guān)系，可以非破壞地測量氣體導(dǎo)入孔的直徑、內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度中的至少一個。

在本發(fā)明的再生電極中，在測量氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)時使用的光可以是相干光。而且，可以基于沿二維圖像的掃描線的信號的斜率，來測量氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面的粗糙度。

在本發(fā)明的再生電極中，氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)的測量還可以包括從基材的一面?zhèn)葋慝@取氣體導(dǎo)入孔的開口部圖像，在測量氣體導(dǎo)入孔時，可以基于二維圖像和開口部圖像來進行測量。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過二維圖像和開口部圖像的兩個圖像之間的關(guān)系，可以更高精度地進行測量。

在本發(fā)明的再生電極中，在氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)的測量結(jié)果中，在氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面的粗糙度收斂在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)時，對基材的表面進行研磨，當不收斂在范圍內(nèi)時，對氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面進行加工。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，對應(yīng)于氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)，可以通過最合適的加工方法來提供再生的電極。

在本發(fā)明的再生電極中，氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面加工可以包括使氣體導(dǎo)入孔的直徑變大的穿孔加工和對氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面的蝕刻加工的至少一種。通過實施使氣體導(dǎo)入孔的直徑變大的穿孔加工，可以將原氣體導(dǎo)入孔作為基準對氣體導(dǎo)入孔進行再生。而且，通過對氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面進行蝕刻加工，可以在氣體導(dǎo)入孔的直徑基本不變化的情況下，來再生氣體導(dǎo)入孔。

在本發(fā)明的再生電極中，氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面加工可以包括進行使氣體導(dǎo)入孔的直徑變大的穿孔加工后，對氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面進行蝕刻加工。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，去除變大氣體導(dǎo)入孔的直徑的穿孔加工而生成的內(nèi)壁面的毛刺，可以再生具有光滑內(nèi)壁面的氣體導(dǎo)入孔。

在本發(fā)明的再生電極中，基材的主材料可以是硅、石英和碳化硅的任一種。根據(jù)本發(fā)明，提供了根據(jù)這些主材料的再生電極。

本發(fā)明的等離子體蝕刻裝置，包括：腔室；上部電極，設(shè)置在腔室內(nèi)，并且具有貫穿基材厚度方向的氣體導(dǎo)入孔；下部電極，設(shè)置在腔室內(nèi)并且與上部電極對向；高頻施加部，在腔室內(nèi)的上部電極和下部電極之間施加高頻；以及測量部，測量氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)，測量部包括：發(fā)光部，使光從基材的一面?zhèn)瘸驓怏w導(dǎo)入孔進行照射；受光部，獲得通過氣體導(dǎo)入孔而透過基材的另一面?zhèn)鹊墓獾亩S圖像；以及圖像處理部，基于二維圖像，進行測量氣體導(dǎo)入孔的直徑、內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度中的至少一個的處理。

根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，利用透過細長的上部電極上設(shè)置的氣體導(dǎo)入孔的光的二維圖像和氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)之間的關(guān)系，可以非破壞地測量氣體導(dǎo)入孔的直徑、內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度中的至少一個。而且，可以在上部電極已經(jīng)安裝在等離子體蝕刻裝置的狀態(tài)下，來測量氣體導(dǎo)入孔。

在本發(fā)明的等離子體蝕刻裝置中，在測量氣體導(dǎo)入孔時使用的光可以是相干光。而且，可以基于沿二維圖像的掃描線的信號的斜率，來測量氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面的粗糙度。

在本發(fā)明的等離子體蝕刻裝置中，還可以包括從基材的一面?zhèn)葋慝@取氣體導(dǎo)入孔的開口部圖像的圖像獲取部，在測量氣體導(dǎo)入孔時，可以基于二維圖像和圖像獲取部獲取的開口部圖像來進行測量。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過二維圖像和開口部圖像的兩個圖像之間的關(guān)系，可以更高精度地進行測量。

在本發(fā)明的等離子體蝕刻裝置中，發(fā)光部可以可移動地設(shè)置在保持上部電極的保持部上。而且，發(fā)光部可以可進退地設(shè)置在所述上部電極和所述下部電極之間。通過這種結(jié)構(gòu)，可以在上部電極已經(jīng)安裝在等離子體蝕刻裝置的狀態(tài)下，來測量氣體導(dǎo)入孔。

本發(fā)明的等離子體蝕刻裝置，包括：腔室；上部電極，設(shè)置在腔室內(nèi)，并且具有貫穿基材厚度方向的氣體導(dǎo)入孔；下部電極，設(shè)置在腔室內(nèi)并且與上部電極對向；以及高頻施加部，在腔室內(nèi)的上部電極和下部電極之間施加高頻。上部電極，在基材上設(shè)置多個氣體導(dǎo)入孔，從基材的一面?zhèn)日丈涞墓馔ㄟ^多個氣體導(dǎo)入孔，到達基材的另一面?zhèn)取Ｔ诒景l(fā)明的等離子體蝕刻裝置中，透過多個氣體導(dǎo)入孔的光的強度的偏差為預(yù)設(shè)的一定值以下。

為了解決上述問題，本發(fā)明的等離子體蝕刻裝置用電極上設(shè)置的氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)分布圖，用于顯示等離子體蝕刻裝置用電極中設(shè)置成在厚度方向上貫穿基材的多個氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)，與基材的面內(nèi)的多個氣體導(dǎo)入孔的位置相對應(yīng)，將多個氣體導(dǎo)入孔的各個的狀態(tài)通過與該狀態(tài)對應(yīng)的顯示方式來進行顯示。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，以視覺上容易區(qū)分的方式來顯示多個氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)的基材的面內(nèi)分布。

在本發(fā)明的狀態(tài)分布圖中，顯示方式可以為顏色、樣式和高度中的至少一種。據(jù)此，通過顏色、樣式和高度中的至少一種的顯示方式來表示多個氣體導(dǎo)入孔的基材的面內(nèi)分布。

在本發(fā)明的狀態(tài)分布圖，氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)可以為以下操作后的結(jié)果：使光從基材的一面?zhèn)瘸驓怏w導(dǎo)入孔進行照射；獲得通過氣體導(dǎo)入孔而透過基材的另一面?zhèn)鹊墓獾亩S圖像；以及基于二維圖像，測量氣體導(dǎo)入孔的直徑、內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度中的至少一個。

根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，利用透過細長的氣體導(dǎo)入孔的光的二維圖像和氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)之間的關(guān)系，可以得到對氣體導(dǎo)入孔的直徑、內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度中的至少一個進行非破壞地測量的客觀狀態(tài)的面內(nèi)分布。

本發(fā)明的狀態(tài)分布圖的顯示方法，將對等離子體蝕刻裝置用電極中設(shè)置成在厚度方向上貫穿基材的多個氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)進行顯示的分布圖顯示在顯示部中，方法包括：將多個氣體導(dǎo)入孔的各個的狀態(tài)的測量結(jié)果讀取至運算部；以及基于測量結(jié)果，對應(yīng)于基材的面內(nèi)的多個氣體導(dǎo)入孔的位置，將多個氣體導(dǎo)入孔的各個的狀態(tài)通過與該狀態(tài)對應(yīng)的顯示方式顯示在顯示部中。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以在顯示部中顯示多個氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)的基材的面內(nèi)分布，可以以視覺上容易區(qū)分的方式來顯示狀態(tài)分布圖。

本發(fā)明的狀態(tài)分布圖的顯示方法，測量氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)時，可以包括：使光從基材的一面?zhèn)瘸驓怏w導(dǎo)入孔進行照射；獲得通過氣體導(dǎo)入孔而透過基材的另一面?zhèn)鹊墓獾亩S圖像；以及基于二維圖像，測量氣體導(dǎo)入孔的直徑、內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度中的至少一個。

根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，利用透過細長的氣體導(dǎo)入孔的光的二維圖像和氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)之間的關(guān)系，可以對氣體導(dǎo)入孔的直徑、內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度中的至少一個進行非破壞地測量、來顯示客觀的狀態(tài)的面內(nèi)分布。

在本發(fā)明的狀態(tài)分布圖的顯示方法中，在測量氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)時使用的光可以是相干光。而且，可以基于沿二維圖像的掃描線的信號的斜率，來測量氣體導(dǎo)入孔的內(nèi)壁面的粗糙度。

在本發(fā)明的狀態(tài)分布圖的顯示方法中，氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)的測量還可以包括從基材的一面?zhèn)葋慝@取氣體導(dǎo)入孔的開口部圖像，在測量氣體導(dǎo)入孔時，可以基于二維圖像和開口部圖像來進行測量。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過二維原圖像和開口部圖像的兩個圖像之間的關(guān)系，可以更高精度地進行測量，并且更客觀地顯示狀態(tài)的面內(nèi)分布。

附圖說明

圖1(a)和(b)是示例性示出等離子體蝕刻裝置用電極的示意圖。

圖2是示例性示出等離子體蝕刻裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖3是示例性示出包括測量裝置的等離子體蝕刻裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖4是示例性示出電極的制造方法的流程圖。

圖5是示例性示出電極的再生方法的流程圖。

圖6(a)和(b)是示出再加工示例的截面圖。

圖7是示例性示出本實施方式的氣體導(dǎo)入孔的測量方法的示意圖。

圖8(a)～(d)是示例性示出了氣體導(dǎo)入孔狀態(tài)和圖像的關(guān)系的示意圖。

圖9(a)～(d)是示例性示出了氣體導(dǎo)入孔狀態(tài)和圖像的關(guān)系的示意圖。

圖10(a)～(c)是示出氣體導(dǎo)入孔和二維圖像的照片。

圖11(a)和(b)是示例性示出氣體導(dǎo)入孔的其他測量方法的示意圖。

圖12(a)～(h)是示例性示出通過相機獲得的圖像和二維圖像的示意圖。

圖13是示例性示出氣體導(dǎo)入孔的角度的示意圖。

圖14(a)和(b)是說明本實施方式的狀態(tài)分布圖的視圖。

圖15(a)和(b)是說明狀態(tài)分布圖的顯示方法的視圖。

圖16(a)和(b)是示出狀態(tài)分布圖的顯示示例(其1)的視圖。

圖17是示出狀態(tài)分布圖的顯示示例(其2)的視圖。

圖18是說明狀態(tài)(測量結(jié)果)變化及預(yù)測的視圖。

圖19(a)～(c)是示出預(yù)測分布圖的視圖。

具體實施方式

下面，基于圖面說明本發(fā)明的實施方式。此外，在以下的說明中，相同的部件使用相同的符號，對之前說明過的部件，將適當?shù)厥÷云湔f明。

(等離子體蝕刻裝置用電極及再生電極)

圖1(a)和(b)是示例性示出等離子體蝕刻裝置用電極和再生電極的示意圖。圖1(a)表示電極的斜視圖，圖1(b)表示一部分電極的放大截面圖。此外，在本實施方式中，再生前的電極是再生前電極10B，在不區(qū)分再生前電極10B和再生電極10R的情況下統(tǒng)稱為電極10。

如圖1(a)所示，電極10具有在例如圓盤狀的基材11上設(shè)置多個氣體導(dǎo)入孔12的結(jié)構(gòu)。多個氣體導(dǎo)入孔12設(shè)置成在厚度方向上貫穿基材11。多個氣體導(dǎo)入孔12以規(guī)定的間隔縱橫排列在基材11的表面。多個氣體導(dǎo)入孔12可以排列成與基材11的中心同心的圓狀。

基材11的直徑設(shè)定為與實施等離子體蝕刻的對象物(晶片等)的大小相適合。例如，100mm(毫米)左右的直徑的晶片作為對象物時，電極10的直徑約為150mm以上200mm以下，150mm左右的直徑的晶片作為對象物時，電極10的直徑約為200mm以上280mm以下，200mm左右的直徑的晶片作為對象物時，電極10的直徑約為280mm以上320mm以下，300mm左右的直徑的晶片作為對象物時，電極10的直徑約為320mm以上376mm以下，450mm左右的直徑的晶片作為對象物時，電極10的直徑約為450mm以上。

可以使用硅、石英及碳化硅等作為基材11的材料?；?1也可以通過兩種以上的材料構(gòu)成。例如，基材11也可以是通過絕緣性材料覆蓋導(dǎo)電性材料的結(jié)構(gòu)。

如圖1(b)所示，基材11的厚度t例如為5mm以上13mm以下。氣體導(dǎo)入孔12的直徑d例如是200μm以上600μm以下。氣體導(dǎo)入孔12的直徑d與基材11的厚度t的比率例如為2％以上6％以下。

作為一個示例，在本實施方式中，基材11的直徑為376mm，基材11的厚度t為10mm，氣體導(dǎo)入孔12的直徑d為500μm，氣體導(dǎo)入孔12的數(shù)量為912個。因此，在電極10上設(shè)置多個非常細長的氣體導(dǎo)入孔12，可以使等離子體蝕刻所需的反應(yīng)氣體均勻?qū)搿?/p>

通過對基材11進行鉆孔加工來形成氣體導(dǎo)入孔12。該鉆孔加工時，氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁產(chǎn)生毛刺。在本發(fā)明實施方式的電極10中，去除氣體導(dǎo)入孔12內(nèi)壁的毛刺并且防止內(nèi)壁面粗糙。通過后述的測量方式來測量氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。此外，本實施方式中，該測量方法也成為本測量方法。

這里，分別在再生前電極10B和再生電極10R中，定量地測量氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。換言之，在本實施方式的再生電極10R中，測量再生前電極10B的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)的同時，也測量再生電極10R的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。

基于再生前電極10B的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)的測量結(jié)果，可以對再生電極10R實施基材11的表面研削和氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面加工的至少一種。通過測量再生前后的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)，可以客觀地管理從再生前到再生后的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)變化(經(jīng)歷)。通過測量氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)，即便通過時間管理判斷再生前電極10B已到壽命，也可以通過基材11表面或氣體導(dǎo)入孔12內(nèi)壁面的加工，成為可以再次使用的再生電極10R。

在本實施方式中，理想地是通過本測量方法一起測量再生前電極10B和再生電極10R。

本實施方式的電極10包括通過該測量方法測量的氣體導(dǎo)入孔12。例如，在根據(jù)本實施方式進行測量的情況下，多個氣體導(dǎo)入孔12的直徑、內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度中的至少一個收斂在預(yù)設(shè)的規(guī)定范圍內(nèi)。

作為一個示例，通過本實施方式的測量方法來測量在基材11上設(shè)置的全部(例如，912個)氣體導(dǎo)入孔12的直徑。由測量的直徑例如求出標準偏差(σ)，形成該σ或3σ等為規(guī)定值以下的電極10。對于通過本實施方式的測量方法測量的內(nèi)壁面的粗糙度或垂直程度也是同樣。

具有這種氣體導(dǎo)入孔12的本實施方式的電極10中，通過抑制直徑或垂直程度的偏差并且抑制內(nèi)壁面的粗糙度，可以順暢地進行氣體的導(dǎo)入，并且提高等離子體的均一性。因此，可以不易受到等離子體蝕刻時的損壞，并且實現(xiàn)電極10的長壽命化。

而且，基材11上設(shè)置的氣體導(dǎo)入孔12的直徑在基材11的面內(nèi)可以不設(shè)成一定的。換言之，為了有意地改變氣體導(dǎo)入分布，可以根據(jù)基材11面內(nèi)的位置來使氣體導(dǎo)入孔12的直徑變化。因為根據(jù)本實施方式的測量方法可以測量氣體導(dǎo)入孔12的直徑，所以可以正確地得到基材11面內(nèi)的氣體導(dǎo)入孔12的直徑分布。

例如，基材11面內(nèi)的周邊部分的孔徑可大于中央部分的孔徑，相反地，周邊部分的孔徑也可小于中央部分的孔徑。通過設(shè)定氣體導(dǎo)入孔12的直徑來控制氣體導(dǎo)入分布，使其反映在處理中。通過使用本實施方式的測量方法，可以提供可正確測量氣體導(dǎo)入孔12的直徑且使其反映在處理中的電極10。

而且，根據(jù)本測量方法測量設(shè)置在再生前電極10B上的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)，可以比較該測量結(jié)果與再生電極10R的測量結(jié)果。在本測量方法中，可以實現(xiàn)以往困難的細長氣體導(dǎo)入孔12狀態(tài)的高精度測量。通過在再生前后使用相同的本測量方法來測量氣體導(dǎo)入孔12，可以留下一個電極10的再生經(jīng)歷。序列號賦予給電極10的情況下，可以記憶在該序列號和再生經(jīng)歷的數(shù)據(jù)庫中。根據(jù)序列號來檢索數(shù)據(jù)庫，可以迅速且正確地掌握再生電極10R的經(jīng)歷。

此外，在本實施方式中測量了電極10的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)，但是也可以測量電極10的電氣特性(例如，電阻值)。換言之，測量再生前電極10B的電阻值和再生電極10R的電阻值。因為電極10的電阻值根據(jù)使用時間進行變化，所以通過測量再生前后的電阻值，可以多方面地管理再生電極10R的特性。

(等離子體蝕刻裝置)

圖2是示例性示出等離子體蝕刻裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。

如圖2所示，等離子體蝕刻裝置100包括腔室110、上部電極120、下部電極130、氣體導(dǎo)入通路140、排氣通路150、泵160和高頻施加部170。換言之，等離子體蝕刻裝置100是RIE(Reactive Ion Etching)裝置。

通過泵160將腔室110內(nèi)維持成減壓狀態(tài)。上部電極120和下部電極130在腔室110內(nèi)彼此相對地配置。本實施方式的電極10適用作上部電極120。在氣體導(dǎo)入通路140的腔室110側(cè)設(shè)置的保持部141上安裝上部電極120。下部電極130可以是通過靜電吸盤等來承載晶片等對象物W的承載部。

為了根據(jù)等離子體蝕刻裝置100來處理對象物W，將對象物W承載在下部電極130上，通過泵160使腔室110內(nèi)成為減壓狀態(tài)。之后，從氣體導(dǎo)入通路140向腔室110內(nèi)導(dǎo)入反應(yīng)氣體。反應(yīng)氣體從氣體導(dǎo)入通路140經(jīng)由上部電極120的氣體導(dǎo)入孔121(12)導(dǎo)入到腔室110內(nèi)。然后，導(dǎo)入反應(yīng)氣體的同時，通過高頻施加部170在上部電極120和下部電極130之間施加高頻(例如，13.56MHz)。據(jù)此，腔室110內(nèi)產(chǎn)生等離子體P，在對象物W的表面上實施蝕刻或沉積等處理。

在等離子體蝕刻裝置100下，使用CF4、SF6、CHF3、CCl4、SiCl4、Cl2、Br2、HBr等作為反應(yīng)氣體。根據(jù)蝕刻的對象物W的材料，適當?shù)剡x擇反應(yīng)氣體。

如果將本實施方式的電極10用作等離子體蝕刻裝置100的上部電極120，反應(yīng)氣體光滑地通過氣體導(dǎo)入孔121(12)并且被導(dǎo)入腔室110內(nèi)。因此，將反應(yīng)氣體以高均一性導(dǎo)入上部電極120和下部電極130之間，對對象物W實施穩(wěn)定的處理。

這里，等離子體蝕刻裝置100使例如CF4的等離子體產(chǎn)生的高反應(yīng)性的F原子與Si進行反應(yīng)，生成SiF4，可以進行蝕刻。然后，通過產(chǎn)生在施加有高頻(RF)的陰極電極上加速離子的DC偏壓，來進行各向異性蝕刻。

如果在作為反應(yīng)氣體的CF4中添加H2，Si的蝕刻速度降低，選擇比提高。Si表面上形成含有反應(yīng)的中間生成物的反應(yīng)層，同時進行蝕刻。通過使離子沖擊吸著有蝕刻物質(zhì)的表面，促進蝕刻物質(zhì)和被蝕刻材料的反應(yīng)。在離子沖擊的圖案底面去除該薄膜，可以進行各向異性加工。

近年來，因為設(shè)備性能的物理限制增大，多種新材料(多孔質(zhì)low-k、high-k、高靈敏度準分子抗蝕劑(excimer resist)等)和新結(jié)構(gòu)(大馬士革(damascene)布線、應(yīng)變硅、Fin型柵極等)陸續(xù)出現(xiàn)。為了對應(yīng)這些情況，等離子體蝕刻裝置和等離子體蝕刻技術(shù)中，監(jiān)測和反饋是很重要的。

例如，需要科學地理解外部參數(shù)(氣體種類、壓力、RF電力等設(shè)定條件)和參數(shù)(等離子體密度、自由基組成/密度、離子種類/能量等)、蝕刻特性(蝕刻速度、形狀等)的相互關(guān)系。而且同時需要充實基礎(chǔ)反應(yīng)過程數(shù)據(jù)庫。據(jù)此，可以與硬件無關(guān)地，存儲普遍使用的反應(yīng)數(shù)據(jù)。

而且，幾nm的薄膜或界面層的高選擇比的實現(xiàn)更加困難的情況下，均一性提高效果很大。而且，在圖案的加工尺寸(CD：Critical Dimension)的轉(zhuǎn)換差的控制中，均一性也受到很強的影響。

進一步，在半導(dǎo)體元件使用的絕緣膜的蝕刻中，認為通過離子切斷Si-O結(jié)合，通過C-O結(jié)合來去除O，使比較弱的Si-F結(jié)合成為可能，來進行蝕刻。在這種絕緣膜的蝕刻反應(yīng)中需要明確重要條件的設(shè)定。為了弄清蝕刻機制，需要創(chuàng)造各種各樣的監(jiān)測技術(shù)。

(包括測量裝置的等離子體蝕刻裝置)

圖3是示例性示出包括測量裝置的等離子體蝕刻裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。

如圖3所示，等離子體蝕刻裝置100B包括腔室110、上部電極120、下部電極130、氣體導(dǎo)入通路140、排氣通路150、泵160、高頻施加部170及測量裝置200。腔室110、上部電極120、下部電極130、氣體導(dǎo)入通路140、排氣通路150、泵160及高頻施加部170與等離子體蝕刻裝置100相同。

根據(jù)測量裝置200來測量等離子體蝕刻裝置100的上部電極120的氣體導(dǎo)入孔121(12)的狀態(tài)。測量裝置200包括發(fā)光部210、受光部220和圖像處理部225。

發(fā)光部210將光L1從基材11的一面?zhèn)日障驓怏w導(dǎo)入孔121(12)。發(fā)光部210設(shè)置在例如保持上部電極120的保持部141上。發(fā)光部210也可以可移動地設(shè)置。

受光部220可以獲得通過氣體導(dǎo)入孔121(12)而透過基材11另一面?zhèn)鹊墓釲2的二維圖像。受光部220也可以可進退地設(shè)置在上部電極120和下部電極130之間。受光部220也可以與發(fā)光部210連動。

圖像處理部22基于二維圖像，來測量氣體導(dǎo)入孔121(12)的直徑、內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度中的至少一個。

根據(jù)本實施方式的等離子體蝕刻裝置100，可以通過測量裝置200來測量安裝有上部電極120的狀態(tài)下的氣體導(dǎo)入孔121(12)的狀態(tài)。使用該測量裝置200，通過后述的本測量方法來測量氣體導(dǎo)入孔121(12)的狀態(tài)。

如果使用具有通過本測量方法測量的氣體導(dǎo)入孔121(12)的上部電極120，反應(yīng)氣體光滑地通過氣體導(dǎo)入孔12而導(dǎo)入腔室110內(nèi)。因此，將反應(yīng)氣體以高均一性導(dǎo)入上部電極120和下部電極130之間，對對象物W實施穩(wěn)定的處理。

而且，通過本實施方式的等離子體蝕刻裝置100，可以在預(yù)設(shè)蝕刻處理時間經(jīng)過的時候，通過測量裝置200來測量氣體導(dǎo)入孔121(12)的狀態(tài)。測量裝置200的測量可以在不將上部電極120從保持部141取出的狀態(tài)下進行。

將氣體導(dǎo)入孔121(12)的直徑、內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度中的至少一個與判定基準進行比較，若測量結(jié)果在規(guī)定內(nèi)，則判斷上部電極120可以繼續(xù)使用。但是，如果在規(guī)定外，則判斷應(yīng)該更換上部電極120。

這樣，為了可以測量在保持上部電極120的保持部141上安裝著的氣體導(dǎo)入孔121(12)的狀態(tài)，不需要為了測量而將上部電極120取出，可以在不與上部電極120接觸且不發(fā)生污染的情況下來進行測量。進一步，可以檢測在等離子體蝕刻處理中使用的上部電極120本身的氣體導(dǎo)入孔121(12)的狀態(tài)。

(電極的制造方法)

接著，說明本實施方式的電極10的制造方法。

圖4是示例性示出電極的制造方法的流程圖。

首先，準備基材11(步驟S101)?？梢允褂霉?、石英及碳化硅等作為基材11。在本實施方式中，作為一個示例，說明使用單晶硅的情況。這里，準備將單晶硅的硅錠以約12mm的厚度切出的圓盤狀基材11。切出之后，進行基材11的上下面的研削處理，表面精度為50μm以下。

接著，在基材11上形成氣體導(dǎo)入孔12(步驟S102)。在本實施方式中，使用燒結(jié)金剛石鉆頭，在基材11上形成氣體導(dǎo)入孔12。這里，使用前端成多面的燒結(jié)金剛石鉆。使用該燒結(jié)金剛石鉆，使用后退加工方法對基材11進行穿孔。相對于基材11的厚度，鉆頭的長度短的情況下，可以使基材11反轉(zhuǎn)，從正反兩面形成貫通的孔。

如果通過鉆頭在硅的基材11上進行微細孔加工，則在孔的內(nèi)壁形成微細破碎層。在本實施方式中，根據(jù)前端成多面的燒結(jié)金剛石鉆，期望地是微細破碎層的厚度為10μm以下。

在進行基材11的鉆孔加工的情況下，有時在鉆頭上附著有硅殘渣。為此，期望的是通過超聲波清洗裝置定期地對基材11進行浸泡清洗。據(jù)此，維持鉆頭的性能，并且防止孔的內(nèi)壁面產(chǎn)生微細破碎層。

接著，清洗形成有氣體導(dǎo)入孔12的基材11(步驟S103)。在形成有氣體導(dǎo)入孔12的基材11的孔內(nèi)和基材11的表面等上，附著有鉆孔加工時的污染物質(zhì)。為了去除該污染物質(zhì)，對基材11進行清洗。作為此處的清洗，例如可以使用根據(jù)脫氣超聲波清洗裝置進行的清洗。通過形成為圓筒狀的脫氣超聲波清洗裝置，來清洗附著在基材11的孔內(nèi)和表面的污染物質(zhì)。通過進行該清洗，通過之后的根據(jù)蝕刻的溶解促進，提高基材11中發(fā)生的變色的抑制效果。

接著，進行基材11的蝕刻(步驟S104)。通過該蝕刻，去除在氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面上形成的微細破碎層。例如，將基材11浸泡在40℃的酸溶液中。據(jù)此，熔池基材11表面(露出面)，去除氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面的微細破碎層。

該蝕刻中，將基材11浸泡在放入酸溶液的槽中，通過進行轉(zhuǎn)動使酸溶液在酸溶液在微細的氣體導(dǎo)入孔12中循環(huán)。此時，優(yōu)選地同時進行轉(zhuǎn)動和搖動。據(jù)此，可以使酸溶液充分地遍及氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)部。

基材11的浸泡時間為10秒以上1200秒以下。在浸泡在酸溶液的蝕刻中，根據(jù)蝕刻作業(yè)的次數(shù)和時間，溶解速度不同。為了使溶解處理穩(wěn)定，期望地是管理蝕刻的時間和處理件數(shù)。

接著，進行基材11的研削和研磨(步驟S105)。這里，例如使用銑削加工機械，對基材11的外周部和安裝孔進行加工。例如使用金屬結(jié)合劑金剛石、樹脂結(jié)合劑金剛石、電沉積金剛石作為使用的工具。

研削加工后，對基材11的表面實施精磨加工及平面研削加工。通過該加工，調(diào)整基材11的厚度，同時使基材11的表面粗糙度(算術(shù)平均粗糙度：Ra)例如為“1”以下。在至此的處理中，金屬等污染物質(zhì)附著在基材11上，所以再次進行使用酸溶液的蝕刻。該酸溶液與步驟S104中使用的酸溶液相同。

之后，使用超純水來清洗基材11，并且將基材11浸入水中且保持在水中。通過保持在水中，抑制基材11的表面的氧化、污漬和污物。接著，通過研磨裝置，使用例如含有膠體二氧化硅的研磨溶劑，對基材11進行鏡面研磨。通過鏡面研磨，使基材11的表面粗糙度Ra例如為“0.1”以下。

對基材11進行鏡面研磨之后，進行純水清洗，并且在熱水提升裝置中進行熱水干燥。據(jù)此，阻止基材11的水垢、污漬等。

接著，進行氣體導(dǎo)入孔12的檢查(步驟S210)?？梢允褂煤笫龅谋緦嵤┓绞降臏y量方法來作為這里進行的氣體導(dǎo)入孔12的檢查。檢查后，進行最終的精密清洗。據(jù)此，完成電極10。

根據(jù)這種方法制造的電極10中，包括具有去除微細微細破碎層的非常光滑的內(nèi)壁面的氣體導(dǎo)入孔12。因此，通過將該電極10用作上部電極120，均一地導(dǎo)入反應(yīng)氣體，同時抑制對氣體導(dǎo)入孔12的損壞，從而可以實現(xiàn)電極10的長壽命化。

(電極的再生方法)

圖5是示例性示出的電極的再生方法的流程圖。

如圖5所示，本實施方式的電極10的再生方法包括氣體導(dǎo)入孔12的測量(步驟S201)、基材11的再加工(步驟S202)和氣體導(dǎo)入孔12的再次測量(步驟S203)。通過氣體導(dǎo)入孔12的測量，進行使用規(guī)定時間的電極10的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)測量處理。后面描述氣體導(dǎo)入孔12的測量方法。

在等離子體蝕刻裝置100中，根據(jù)處理條件，一般將使用2000小時左右的電極10更換成新品。步驟S201中，將例如經(jīng)過2000小時的電極10(再生前電極10B)從等離子體蝕刻裝置100中取出，通過后述的測量方法，在不破壞的情況下測量氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。

例如，將氣體導(dǎo)入孔12的直徑、內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度中的至少一個作為測量的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。而且，測量中，可以測量氣體導(dǎo)入孔12的氣體排出側(cè)的開口的圓角生成的區(qū)域的大小。

步驟S202的基材11的再加工中，進行基于步驟S201的測量結(jié)果的基材11表面研磨和氣體導(dǎo)入孔12內(nèi)壁面加工的至少之一。在步驟S202中，選擇基于步驟S201的測量結(jié)果最合適的加工方法。

例如，在氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面的粗糙度收斂在預(yù)定范圍內(nèi)的情況下，對基材11的表面進行研磨。也就是，因為這時氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面的粗糙度在規(guī)定范圍內(nèi)，所以判斷不需要對內(nèi)壁面進行處理?；?1的表面因為使用變得粗糙，通過研磨基材11的表面來進行再生。

這里，在測量氣體導(dǎo)入孔12的開口部的圓角生成的區(qū)域的大小時，可以計算從該區(qū)域大小去除圓角的研磨量。通過進行該研磨量的研磨，可以再生氣體導(dǎo)入孔12的開口的圓角被去除的電極10。

圖6(a)中示出了氣體導(dǎo)入孔12的開口的圓角被去除的再生電極10R。通過使用，氣體導(dǎo)入孔12的氣體排出側(cè)的開口很容易生成圓角。通過研磨基材11的表面，可以再生開口的圓角被去除的氣體導(dǎo)入孔12。在基材11表面加工的一個示例中，首先研削基材11的氣體排出側(cè)的面，進行基材11的邊緣的R倒角處理。接著，對基材11的表面進行研磨，然后實施蝕刻后，進行拋光。

而且，當氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面的粗糙度未收斂在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)時，對氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面進行加工。使氣體導(dǎo)入孔12的直徑變大的穿孔加工和氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面的蝕刻加工的至少之一可以作為內(nèi)壁面的加工。

在僅對氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面的粗糙進行去除的情況下，期望地是進行蝕刻加工。據(jù)此，再生氣體導(dǎo)入孔12的直徑幾乎不變且具有光滑內(nèi)壁面的氣體導(dǎo)入孔12的電極10。

而且，在僅通過對氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面的粗糙進行去除而不充分的情況下，或者希望再生具有比原氣體導(dǎo)入孔12的直徑大的氣體導(dǎo)入孔12的情況下，進行使氣體導(dǎo)入孔12的直徑變大的穿孔加工。該穿孔加工以原氣體導(dǎo)入孔12為基準，通過比原孔徑大的鉆頭進行再次穿孔。據(jù)此，再生具有以原氣體導(dǎo)入孔12為基準而直徑擴大的氣體導(dǎo)入孔12的電極10。

圖6(b)中示出了對氣體導(dǎo)入孔12再次穿孔后的再生電極10R。雖然通過再次穿孔的直徑變大，但是可以再生內(nèi)壁面的粗糙去除且具有光滑內(nèi)部的氣體導(dǎo)入孔12。

此外，在進行穿孔加工的情況下，有時在氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面上生成毛刺，所以期望在穿孔加工后進行蝕刻加工。據(jù)此，再生具有氣體導(dǎo)入孔12的電極10，該氣體導(dǎo)入孔12具有穿孔加工生成的內(nèi)壁面毛刺被去除而光滑的內(nèi)壁面。

進行加工之后，如步驟S203所示，測量加工后的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。該測量方法與步驟S201中執(zhí)行的測量方向相同。通過該測量，通過非破壞方式測量加工后的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)(例如，直徑、內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度)。據(jù)此，可以客觀掌握再生后的電極10的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。

根據(jù)步驟S203的測量結(jié)果，可以例如氣體導(dǎo)入孔12的直徑收斂在預(yù)定的一定范圍，則判斷為良品。對于內(nèi)壁面的粗糙度和垂直程度，也是相同。而且，因為可以客觀掌握氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)，所以可以再生具有符合規(guī)格的氣體導(dǎo)入孔12的電極10。

(氣體導(dǎo)入孔的測量方法)

下面將說明氣體導(dǎo)入孔12的測量方法。

圖7是示例性示出本實施方式的氣體導(dǎo)入孔的測量方法的示意圖。

如圖7所示，本實施方式的氣體導(dǎo)入孔12的測量方法，從發(fā)光部210向氣體導(dǎo)入孔12照射光L1，受光部220接收透過氣體導(dǎo)入孔12的光L2，進行基于接收光圖像的測量。

用于測量氣體導(dǎo)入孔12的測量裝置200包括發(fā)光部210、控制器215、受光部220和圖像處理部225。發(fā)光部210例如發(fā)射激光或LED光。如之前說明的，發(fā)光部210可以可移動地設(shè)置在上部電極120的保持部141上。期望地是將相干光作為測量用光L1。本實施方式中，使用發(fā)射激光的激光光源作為發(fā)光部210?？刂破?15控制從發(fā)光部210發(fā)射的光L1的量和發(fā)射時間。

發(fā)光部210發(fā)射的光L1的波長使用例如是620nm以上750nm以下左右的紅色，495nm以上570nm以下左右的綠色，450nm以上495nm以下左右的藍色，750nm以上1400nm以下左右的紅外。

光L1的點直徑大于氣體導(dǎo)入孔12。據(jù)此，確保光L1入射到氣體導(dǎo)入孔12上。光L1相對于基材11的表面基本垂直地射出。這里，基本垂直是指：在基材11的厚度為t且氣體導(dǎo)入孔12的直徑為d的情況下，相對于垂直，tan(d/t)°不足的情況。

受光部220是將透過氣體導(dǎo)入孔12的光L2作為二維圖像進行接收的區(qū)域傳感器。光L2是通過發(fā)光部210發(fā)射的光光L1透過氣體導(dǎo)入孔12而形成的光。受光部220將該光L2作為二維圖像進行接收并且轉(zhuǎn)換成電信號。

此外，即使使用紅外作為光L1的情況下，受光部220也不接收透過基材11的光，而是接收透過氣體導(dǎo)入孔12的光。換言之，使用紅外作為光L1的情況下，雖然存在透過基材11的光，但是受光部220基本不接收透過基材11的光，而是接收穿過氣體導(dǎo)入孔12的光。

這里，受光部220可以直接接收透過氣體導(dǎo)入孔12的光L2，也可以通過半透過屏SCL來接收光L2。半透過屏SCL配置在基材11和受光部220之間。半透過屏SCL與受光部220一起可進退地設(shè)置。而且，半透過屏SCL可以緊貼在基材11的面上。在光L2的強度高的情況下，如果通過受光部220接收投影在半透過屏SCL上的光L2的像，則通過半透過屏SCL可以得到過濾效果。

圖像處理部22進行基于從受光部220輸出的電信號的圖像處理，進行氣體導(dǎo)入孔12的測量。也就是，圖像處理部22對受光部220接受的光L2的二維圖像進行圖像處理，將基于該處理結(jié)果的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)作為測量結(jié)果輸出。

在本實施方式的氣體導(dǎo)入孔12的測量方法中，利用了根據(jù)氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)來變化透過氣體導(dǎo)入孔12的光L2的量、前進路徑、發(fā)射狀態(tài)等，非破壞地測量基于光L2的二維圖像的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。電極10上設(shè)置的氣體導(dǎo)入孔12非常細，長寬比高，而且在基材11上設(shè)置很多。為此，通過電極10的表面圖像不能進行氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)部的檢查。而且，沿著表面方向獲得X線圖像，并且其與其他氣體導(dǎo)入孔12的圖像重復(fù)，因此不能進行高精度的測量。通過鉆頭對氣體導(dǎo)入孔12進行穿孔并且規(guī)定內(nèi)面粗糙度的情況下，必須注意電極10的破壞。如本實施方式，可以使光L1照射氣體導(dǎo)入孔12，取得透過的光L2的二維圖像，通過二維圖像和氣體導(dǎo)入孔12狀態(tài)的相關(guān)來非破壞地高精度測量氣體導(dǎo)入孔12。

接著，對氣體導(dǎo)入孔12和光L2的二維圖像的相關(guān)進行說明。

圖8(a)至圖9(d)是示例性示出了氣體導(dǎo)入孔狀態(tài)和圖像的關(guān)系的示意圖。

在圖8(a)中，示出了內(nèi)壁面的平坦度高且相對于基材11基本垂直設(shè)置的氣體導(dǎo)入孔12的截面圖。在光L1照射這種氣體導(dǎo)入孔12的情況下，光L1多數(shù)筆直地透過氣體導(dǎo)入孔12。

圖8(b)中示出了圖8(a)所示的透過氣體導(dǎo)入孔12的光L2的二維圖像G1的示例。該二維圖像G1中，清晰地示出了氣體導(dǎo)入孔12的像。圖8(b)中示出了二維圖像G1的掃描線SL1上的信號SG1的示例。圖像處理部225計算沿著二維圖像G1的掃描線SL1的信號SG1的變化(斜率等)。例如，可以根據(jù)信號SG1的邊界部分的信號變化(微分值、二次微分值等)，來測量氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面的平坦性。而且，圖像處理部225可以從二維圖像G1的邊界來測量氣體導(dǎo)入孔12的正圓度。

在圖8(c)中示出了內(nèi)壁面的平坦性不高的氣體導(dǎo)入孔12的截面圖。光L1照射這種氣體導(dǎo)入孔12的情況下，光L1碰到氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面的凹凸，反復(fù)反射并且透過。

圖8(d)中示出了圖8(c)所示的透過氣體導(dǎo)入孔12的光L2的二維圖像G2的示例。該二維圖像G2中，未清晰地示出了氣體導(dǎo)入孔12的像。圖8(d)中示出了二維圖像G2的掃描線SL2上的信號SG2的示例。圖像處理部225可以根據(jù)信號SG2的邊界部分的信號變化，來測量氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面的平坦性。與二維圖像G1相比，二維圖像G2的邊界部分的信號變化變緩?？梢愿鶕?jù)該信號變化來測量氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面的平坦性。

進一步，圖像處理部225可以根據(jù)信號SG2的變化來區(qū)域劃分成二維圖像G2的中央?yún)^(qū)域(亮度高的區(qū)域)R1和周邊區(qū)域(與中央?yún)^(qū)域相比亮度低的區(qū)域)R2，并且根據(jù)它們的面積比例，來定量地求取氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面的平坦性。例如，將表示二維圖像G2的全部區(qū)域作為R0，根據(jù)與區(qū)域R0相對應(yīng)的周邊區(qū)域R2的面積的比例，來求取內(nèi)壁面的平坦性。內(nèi)壁面的平坦性越低(凹凸多)，與區(qū)域R0相對的周邊區(qū)域R2的面積比例就越高。通過使用該特性，可以定量地求取內(nèi)壁面的平坦性。

在圖9(a)中，示出了相對于基材11傾斜設(shè)置的氣體導(dǎo)入孔12的截面圖。在光L1照射這種氣體導(dǎo)入孔12的情況下，進入氣體導(dǎo)入孔12的光L1的一部分被內(nèi)壁面遮擋。

圖9(b)中示出了圖9(a)所示的透過氣體導(dǎo)入孔12的光L2的二維圖像G3的示例。在該二維圖像G3中，清晰地示出的全部形狀的邊界部分不是正圓。也就是，氣體導(dǎo)入孔12的光入口側(cè)的開口中心與出口側(cè)的開口中心偏離，所以從基材11的正上面來看，只有兩開口重復(fù)的區(qū)域R3透過光。因此，二維圖像G3為與該區(qū)域R3相應(yīng)的大致橢圓形。圖像處理部225可以基于二維圖像G3的形狀，測量與基材11相對的氣體導(dǎo)入孔12的垂直程度。作為垂直程度，例如除了與基材11表面相對的氣體導(dǎo)入孔12的垂直軸為基準的角度之外，還可以包含與垂直軸的角度偏差是否在容許范圍內(nèi)。

在圖9(c)中示出了氣體發(fā)射側(cè)的開口角部消耗的氣體導(dǎo)入孔12的截面圖。電極10如果劣化，氣體導(dǎo)入孔12的氣體發(fā)射側(cè)的開口角部含有圓角。在光L1照射這種氣體導(dǎo)入孔12的情況下，光L1多數(shù)筆直地透過氣體導(dǎo)入孔12。而且，光L1的一部分碰到氣體導(dǎo)入孔12的氣體發(fā)射側(cè)的開口角部，且進行散射。

圖9(d)中示出了圖9(c)所示的透過氣體導(dǎo)入孔12的光L2的二維圖像G4的示例。該二維圖像G4中，氣體導(dǎo)入孔12的圖像比較清晰地顯示在中央?yún)^(qū)域R1中，同時周邊區(qū)域R2中顯示散射光的圖像。當中央?yún)^(qū)域R1中顯示的比較清晰地圖像的大小基本等于氣體導(dǎo)入孔12的直徑且周邊區(qū)域R2中顯示散射光的圖像時，圖像處理部225判斷為氣體導(dǎo)入孔12的氣體發(fā)射側(cè)的開口角部產(chǎn)生圓角。

而且，判斷氣體發(fā)射側(cè)的開口角部產(chǎn)生圓角的情況下，根據(jù)周邊區(qū)域R2的面積來判斷角部的圓角的大小。也就是說，角部的圓角越大，周邊區(qū)域R2的面積越大。通過使用該特性，可以定量地求取氣體發(fā)射側(cè)的開口角部的圓角。

這樣，在本實施方式的氣體導(dǎo)入孔12的測量方法中，利用受光部220接收的光L2的二維圖像和氣體導(dǎo)入孔12狀態(tài)之間的關(guān)系，通過圖像處理部225來I處理二維圖像，可以非破壞地測量氣體導(dǎo)入孔12是什么狀態(tài)。

而且，通過本實施方式的測量方法可以測量氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)，因此可以基于該測量結(jié)果來判斷等離子體蝕刻裝置100的電極10的壽命。首先，通過本實施方式的測量方法來測量作為電極10使用之前(新品)的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。接著，使用同樣方法來測量使用某時間后的電極10的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。

該使用后測量的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)超過預(yù)定的規(guī)定的情況下，判斷電極10達到壽命。而且，通過定期地測量氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)，基于測量結(jié)果的變化，可以預(yù)測電極10的剩余壽命。

圖10(a)～(c)是示出氣體導(dǎo)入孔的二維圖像的照片。

在圖10(a)中，示出了使用硅的電極10的使用前的氣體導(dǎo)入孔12的二維圖像G10。該圖像是通過受光部220對透過氣體導(dǎo)入孔12的光L2直接拍攝而得到的圖像。在使用前，為清晰示出輪廓的二維圖像G10。

在圖10(b)中，示出了使用硅的電極10的使用后的氣體導(dǎo)入孔12的二維圖像G20。該圖像是將透過氣體導(dǎo)入孔12的光L2投影到半透過屏SCL上來通過受光部220拍攝的圖像。該電極10是通過等離子體蝕刻裝置100使用約200小時后的電極。在使用后，可以看出輪廓模糊的二維圖像G20。而且，與生成二維圖像G20的氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面的凹凸的部分相對應(yīng)，可見色調(diào)(或者濃淡)的變化?；谠撟兓膮^(qū)域，可以定量地測量氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面的狀態(tài)。

在圖10(c)中，示出了使用石英的電極10的使用前的氣體導(dǎo)入孔12的二維圖像G30。該圖像是將透過氣體導(dǎo)入孔12的光L2投影到半透過屏SCL上來通過受光部220拍攝的圖像。在使用石英的電極10中，因為照射的光碰到氣體導(dǎo)入孔12的周邊基材11而進行散射，所以不會形成清晰的二維圖像G30。但是，通過使用二維圖像G30的信號波形，可以通過使用前后的信號波形的不同來測量氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。

作為測量對象物的氣體導(dǎo)入孔12的直徑d非常小，并且直徑d相對于厚度t的比例為數(shù)％左右。這樣光照射僅非常細長的氣體導(dǎo)入孔12而得到透過氣體導(dǎo)入孔12的光的圖像的情況下，可以得到對應(yīng)一般對象物使用光測量而不能得到的特殊的圖像。例如，在由硅單結(jié)晶生成的基材11上設(shè)置的氣體導(dǎo)入孔12中照射藍色激光的情況下，通過透過氣體導(dǎo)入孔12的光的二維圖像，可見與氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁面凹凸對應(yīng)的部分的顏色變化。這樣，通過利用基材11的材料、光的波長和氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)之間的關(guān)系，可以進行與僅通過光的照射得到的圖像而進行的測量所不同的特征測量。

(氣體導(dǎo)入孔的其他測量方法)

接著，將說明氣體導(dǎo)入孔12的其他測量方法。

圖11(a)和(b)是示例性示出氣體導(dǎo)入孔的其他測量方法的示意圖。

根據(jù)該測量方法，通過之前說明的光L1的照射得到二維圖像，從基材11的表面?zhèn)鹊玫綒怏w導(dǎo)入孔12的圖像(開口部圖像)，并且基于這些圖像來進行測量。

用于進行該測量的測量裝置300，在之前說明的測量裝置200的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還包括相機310和圖像處理部315。相機310獲取電極10表面的圖像。相機310可以可移動地設(shè)置在電極10的保持部141上。通過相機310，來獲得氣體導(dǎo)入孔12的光L1的入射車的開口部圖像。圖像處理部315對相機310獲得的開口部圖像進行處理。此外，圖像處理部315可以兼用作圖像處理部225。

在通過該測量裝置300來測量氣體導(dǎo)入孔12使，首先，如圖11(a)所示，相機310獲得氣體導(dǎo)入孔12的開口部圖像。也就是說，將相機310配置在作為測量對象的氣體導(dǎo)入孔12的正上，取得氣體導(dǎo)入孔12的開口部圖像。

接著，如圖11(b)所示，發(fā)光部210配置在作為測量對象的氣體導(dǎo)入孔12的正上，同時在氣體導(dǎo)入孔12的正下配置受光部220。然后，通過發(fā)光部210使光L1照射氣體導(dǎo)入孔12，通過受光部220獲得透過氣體導(dǎo)入孔12的光L2的二維圖像。

接著，圖像處理部315處理通過相機310獲得的開口部圖像，且同時處理通過受光部220獲得的二維圖像，這樣測量氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。也就是，通過該測量方法，使用通過相機310獲得的氣體導(dǎo)入孔12的開口部圖像和透過氣體導(dǎo)入孔12的光L2的二維圖像，來非破壞地測量氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。

圖12(a)～(h)是示例性示出通過相機獲得的圖像和二維圖像的示意圖。

圖12(a)、(c)、(e)和(g)中示出了相機310獲得的開口部圖像的示例，圖12(b)、(d)、(f)和(h)中示出了受光部220獲得的二維圖像的示例。

圖12(a)和(b)所示的示例是圖8(a)所示的氣體導(dǎo)入孔12的測量示例。該氣體導(dǎo)入孔12具有高平坦度的內(nèi)壁面，并且相對于基材11基本垂直地設(shè)置。這種情況下，圖12(a)所示的相機310獲得的開口部圖像G11的直徑基本等于圖12(b)所示的受光部220獲得的二維圖像G12的直徑。而且，二維圖像G12被清晰地示出。因此，在獲得這種開口部圖像G11和二維圖像G12的情況下，判斷為從氣體導(dǎo)入孔12的入口到出口筆直地形成孔并且內(nèi)壁面的平坦度很高。

圖12(c)和(d)所示的示例是圖8(c)所示的氣體導(dǎo)入孔12的測量示例。該氣體導(dǎo)入孔12具有平坦度不高的內(nèi)壁面。這種情況下，圖12(c)所示的相機310獲得的開口部圖像G13的直徑基本等于氣體導(dǎo)入孔12直徑的設(shè)計值。圖12(d)所示的受光部220獲得的二維圖像G14沒有被清晰地示出。因此，在獲得這種開口部圖像G13和二維圖像G14的情況下，判斷為雖然項城與設(shè)計值接近直徑的氣體導(dǎo)入孔12，但是內(nèi)壁面的平坦度不高。

圖12(e)和(f)所示的示例是圖9(a)所示的氣體導(dǎo)入孔12的測量示例。該氣體導(dǎo)入孔12相對于基材11傾斜地形成。這種情況下，圖12(e)所示的相機310獲得的開口部圖像G15的直徑基本等于氣體導(dǎo)入孔12直徑的設(shè)計值。圖12(f)所示的受光部220獲得的二維圖像G16為與區(qū)域R16相當?shù)拇笾聶E圓形。因此，因此在得到這種開口部圖像G15和G16的情況下，判斷為雖然形成與設(shè)計值相近直徑的氣體導(dǎo)入孔12，但是其相對于基材11傾斜地形成。

而且，根據(jù)受光部220和基材11的氣體導(dǎo)入孔12的邊緣之間的距離，來計算傾斜角度。如圖13所示，在基材11的厚度為d1、并且在受光部220上投影的氣體導(dǎo)入孔12的邊緣位置和基材11側(cè)的氣體導(dǎo)入孔12的邊緣位置之間沿受光部220的受光面的距離為d2的情況下，通過tan-1(d2/d1)，可以計算氣體導(dǎo)入孔12的傾斜角度θ。

圖12(g)和(h)示出的示例為氣體導(dǎo)入孔12的直徑小的情況下的測量示例。該氣體導(dǎo)入孔12的直徑小于設(shè)計值。這種情況下，圖12(g)所示的相機310獲得的開口部圖像G17的直徑基本等于圖12(h)所示的受光部220獲得的二維圖像G18的直徑。因此，該直徑小于設(shè)計值。因此，在得到這種開口部圖像G17和二維圖像G18的情況下，判斷為雖然從氣體導(dǎo)入孔12的入口至出口筆直地形成孔，但是其直徑小于設(shè)計值。

此外，在直徑大于設(shè)計值得氣體導(dǎo)入孔12的情況下，相機310獲得的開口部圖像的直徑與受光部220獲得的二維圖像的直徑大體相等，同時示出該氣體導(dǎo)入孔12直徑大于設(shè)計值。

這樣，基于相機310獲得的圖像和受光部220獲得的二維圖像的關(guān)系，可以測量更詳細的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。此外，以上僅為示例，也可以根據(jù)它們的組合或者其他關(guān)系，來檢測氣體導(dǎo)入孔12的各種狀態(tài)。

特別是，本實施方式的氣體導(dǎo)入孔12的測量方法，使光L1照射氣體導(dǎo)入孔12并且通過接收透過氣體導(dǎo)入孔12的光L2來進行測量，因此適于測量內(nèi)壁面平坦性優(yōu)異的氣體導(dǎo)入孔12的情況。因此，在測量通過鉆孔加工在基材11上穿孔后通過蝕刻處理來使內(nèi)壁面平坦化的氣體導(dǎo)入孔12時特別有效。

而且，在等離子體蝕刻裝置100中，進行干蝕刻而生成的物質(zhì)有時會附著在氣體導(dǎo)入孔12的內(nèi)壁上。即使這種物質(zhì)附著在氣體導(dǎo)入孔12上，也可以通過獲取透過氣體導(dǎo)入孔12的光L2來定量地測量物質(zhì)附著狀態(tài)。

此外，在本實施方式的氣體導(dǎo)入孔12的測量方法中，以氣體導(dǎo)入孔12從基材11的一方到另一方筆直地設(shè)置的情況為對象進行說明，但是也可以將基材11圖中彎曲的氣體導(dǎo)入孔12作為對象。即便氣體導(dǎo)入孔12彎曲，從基材11的一方照射的光L1也可以在氣體導(dǎo)入孔12內(nèi)壁中一邊被反射一邊前進，從而成為光L2，由受光部220獲取。通過使用不透過基材11的波長的光作為光L1，即使是彎曲的氣體導(dǎo)入孔12，受光部220也可以接收通過氣體導(dǎo)入孔12內(nèi)部的光，從而可以測量氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。

而且，通過應(yīng)用本實施方式的氣體導(dǎo)入孔12的測量方法，可以判斷氣體導(dǎo)入孔12的均一性。因此，在基材11上具有多個氣體導(dǎo)入孔12的電極10中，可以挑選使從基材11的一面?zhèn)日丈涞墓釲1通過多個氣體導(dǎo)入孔12到達基材11的另一面?zhèn)鹊碾姌O10。

通過該挑選，在電極10中，如果透過多個氣體導(dǎo)入孔12的光L2強度的偏差(例如，標準偏差σ)在預(yù)設(shè)的一定值以下，則可以判斷電極10是良品。

通過將上述電極10(多個氣體導(dǎo)入孔12中光L1可以透過的電極，或者光L2的強度偏差在一定值以下的電極)作為上部電極120的等離子體蝕刻裝置100，可以在上部電極120和下部電極130之間高均一性的導(dǎo)入反應(yīng)氣體，從而可以對對象物W進行穩(wěn)定地處理。

對于等離子體蝕刻裝置用電極中的氣體導(dǎo)入孔，可以從反應(yīng)氣體導(dǎo)入中的均一性或維護等觀點來考慮各種形式。但是，在任何形式中，適用于實際的電極氣體導(dǎo)入孔的情況下，非破壞地掌握是否成為設(shè)定的形狀是很困難的。

根據(jù)本實施方式的氣體導(dǎo)入孔12的測量方法，可以非破壞地測量實際用于(或者使用中的)等離子體蝕刻裝置100的電極10本身，可以得到氣體導(dǎo)入孔12的客觀數(shù)據(jù)。本申請發(fā)明者最新發(fā)現(xiàn)根據(jù)這種測量方法可以得到氣體導(dǎo)入孔12的客觀數(shù)據(jù)。因此，通過本實施方式的氣體導(dǎo)入孔12的測量方法進行測量并且特定多個氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)，使用進行該測量的電極10，來通過等離子體蝕刻裝置100進行干蝕刻。據(jù)此，可以提高根據(jù)干蝕刻的加工特性、成品率和生產(chǎn)率。

而且，可以掌握實際在等離子體蝕刻裝置100中使用的電極10的氣體導(dǎo)入孔12的堵塞、氣體導(dǎo)入孔12內(nèi)徑的擴展、氣體導(dǎo)入孔12內(nèi)壁面的堆積物的附著狀態(tài)，所以堆積物從電極10下落到硅晶片上或者腔室中作為顆粒漂浮，可以減輕或避免半導(dǎo)體元件成為不良品的風險。

(狀態(tài)分布圖)

圖14(a)和(b)是說明本實施方式的狀態(tài)分布圖的視圖。圖14(a)中示出狀態(tài)分布圖MP的一個示例，圖14(b)中示出用于制作狀態(tài)分布圖的數(shù)據(jù)的一個示例。

如圖14(a)所示，本實施方式的狀態(tài)分布圖MP用于顯示設(shè)計成在厚度方向上貫穿等離子體蝕刻裝置用電極10中的基材11的方式而設(shè)計的多個氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)。狀態(tài)分布圖MP將基材11面內(nèi)的多個氣體導(dǎo)入孔的位置對應(yīng)的多個氣體導(dǎo)入孔的各個的狀態(tài)通過與該狀態(tài)對應(yīng)的顯示方式進行顯示。

這里，對本實施方式的狀態(tài)分布圖MP進行詳細說明時，對等離子體蝕刻裝置用電極10、使用該電極10的等離子體蝕刻裝置和電極10的制造方法進行說明。

(狀態(tài)分布圖的顯示方法)

接著，對狀態(tài)分布圖的顯示方法進行說明。

圖15(a)和(b)是說明狀態(tài)分布圖的顯示方法的視圖。圖15(a)中示出用于顯示狀態(tài)分布圖MP的計算機500的結(jié)構(gòu)，圖15(b)示出示例性示出狀態(tài)分布圖MP的顯示方法的流程圖。

狀態(tài)分布圖MP的顯示方法例如通過計算機500的程序處理來實現(xiàn)。該程序存儲在CD-ROM等的媒介中，存儲在服務(wù)器等的存儲裝置中，或者通過網(wǎng)絡(luò)等傳輸。

計算機500包括CPU(Central Processing Unit)511、接口512、輸出部513、輸入部514、主存儲部515、和副存儲部516。

CPU511通過執(zhí)行各種程序來控制各部分。CPU511也可以是執(zhí)行顯示狀態(tài)分布圖MP的程序的部分。接口512是與外部設(shè)備進行信息輸入輸出的部分。接口512是將計算機500與LAN(Local Area Network)或WAN(Wide Area Network)進行連接的部分。接口512也可以是從下述的測量裝置200輸入氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)的測量結(jié)果(數(shù)據(jù))的部分。

輸出部513是將計算機500處理后的結(jié)果輸出的部分。輸出部513也可以是顯示狀態(tài)分布圖MP的部分。輸入部514是接收來自用戶的信息的部分。輸入部514中使用鍵盤或鼠標等。而且，輸入部514具有讀取記錄介質(zhì)MM中記錄的信息的功能。

主存儲部515中例如使用RAM(Random Access Memory)。也可以使用副存儲部516的一部分作為主存儲部515的一部分。副存儲部516中例如使用HDD(Harddisk drive)或SSD(Solid State Drive)。副存儲部516也可以使通過網(wǎng)絡(luò)連接的外部存儲裝置。

如圖15(b)所示，狀態(tài)分布圖MP的顯示方法中，首先，首先進行將多個氣體導(dǎo)入孔12的各個的狀態(tài)的測量結(jié)果(數(shù)據(jù))獲取至計算機500的處理(步驟S301)。數(shù)據(jù)至少是圖13(b)所示的X、Y坐標和狀態(tài)的測量結(jié)果。CPU511基于預(yù)定條件從該數(shù)據(jù)中進行良好、普通或不良的判斷，求取與判斷結(jié)果對應(yīng)的顯示對應(yīng)。

接著，進行變換成狀態(tài)分布圖MP的處理(步驟S302)。CPU511基于與獲取的數(shù)據(jù)的X、Y坐標和與各坐標對應(yīng)的顯示方式，來進行將狀態(tài)分布圖MP變換成顯示用的圖像數(shù)據(jù)的處理。

接著，進行狀態(tài)分布圖MP的顯示(步驟S303)。CPU511將之前步驟S302變換的圖像數(shù)據(jù)作為圖像顯示在輸出部513上。據(jù)此，輸出部513顯示狀態(tài)分布圖MP。

(狀態(tài)分布圖的顯示示例)

圖16(a)和(b)是示出狀態(tài)分布圖的顯示示例(其1)的視圖。

圖16(a)中在電極10的圖像10G和基材11的圖像11G中將氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)分布顯示在XY平面上。根據(jù)該狀態(tài)分布圖MP，可以視覺上掌握電極10(基材11)中多個氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)的面內(nèi)分布。

而且，圖16(b)中示出了圖16(a)中狀態(tài)分布圖MP的沿掃描線SL的狀態(tài)分布。參照計算機500的輸出部513中顯示的圖16(a)所示的狀態(tài)分布圖MP，用戶操作輸入部514(鍵盤等)并且將掃描線SL設(shè)定在期望位置。據(jù)此，如圖16(b)所示，顯示沿掃描線SL的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。用戶如果移動掃描線SL，與其相應(yīng)，圖6(b)所示的狀態(tài)也一起變化。

通過圖16(b)所示的掃描線SL上的氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)顯示，顯示與各個氣體導(dǎo)入孔12狀態(tài)對應(yīng)的色彩區(qū)分，并且通過與高度對應(yīng)的方式顯示測量結(jié)果。用戶通過選擇孔徑或內(nèi)壁面粗糙度等任意的測量項目，也可以通過高度來掌握該測量結(jié)果。

此外，掃描線SL不限于沿X軸的方向，也可以是沿Y軸的方向或傾斜方向。而且，掃描線SL線不限于直線，可以任意地設(shè)成折線或曲線等。

圖17是示出狀態(tài)分布圖的顯示示例(其2)的視圖。

圖17所示的狀態(tài)分布圖MP中，將電極10的圖像10G和基材11的圖像11G進行三維顯示，并且通過高度來顯示多個氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。而且，該顯示中，使用高度顯示氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)同時，也可以使用與狀態(tài)對應(yīng)的區(qū)分顏色來顯示。通過將狀態(tài)分布圖MP進行三維顯示，更容易地掌握電極10的全體氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。

此外，用戶可以任意地設(shè)定狀態(tài)分布圖MP的三維顯示角度。例如，可以根據(jù)輸入部514(鼠標等)的操作來任意地選擇傾斜角度和參考角度。

而且，在本實施方式的狀態(tài)分布圖MP及顯示方法中，也可以鎖著在等離子體蝕刻裝置100中使用電極10的時間的經(jīng)過來求取狀態(tài)分布圖MP。據(jù)此，可以根據(jù)按時序排列的狀態(tài)分布圖MP來把握電極10的消耗狀況。

而且，也可以求取按時序排列的狀態(tài)分布圖MP中各時間的差分來作為狀態(tài)分布圖MP顯示。根據(jù)示出該差分的狀態(tài)分布圖MP，可以容易地掌握與電極10面內(nèi)位置對應(yīng)的氣體導(dǎo)入孔12的劣化情況。

(狀態(tài)的預(yù)測)

接著，對狀態(tài)的預(yù)測進行說明。

根據(jù)本測量方法，可以定量地測量氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)，從而可以通過定期地進行測量，來從測量結(jié)果的變化中預(yù)測電極10的更換時間。

圖18是說明狀態(tài)(測量結(jié)果)變化及預(yù)測的視圖。圖18的橫軸表示時間，縱軸表示狀態(tài)(測量結(jié)果)。

作為一個示例，圖18中示出了氣體導(dǎo)入孔12的測量結(jié)果m1、m2和m3隨時間的變化(時間t1～t4)。通過對各測量結(jié)果m1、m2和m3的時間t1～t4進行繪制，求得近似曲線。然后，該近似曲線與閾值Th相交的時間預(yù)測為氣體導(dǎo)入孔12變?yōu)椴涣紩r的時間。

例如，在測量結(jié)果m1中，近似曲線與閾值Th相交的時間為tx1。時間tx1在時間t4和時間t5之間，在該時間tx1處，預(yù)測氣體導(dǎo)入孔12成為不良狀態(tài)。而且，在測量結(jié)果m2中，近似曲線與閾值Th相交的時間為tx2。時間tx2在時間t5和時間t6之間，在該時間tx2處，預(yù)測氣體導(dǎo)入孔12成為不良狀態(tài)。在測量結(jié)果m3中，直到時間t6也沒有出現(xiàn)近似曲線與閾值Th相交的時間。因此，在該氣體導(dǎo)入孔12中，預(yù)測直到時間t6也沒有變成不良狀態(tài)。這樣，從各氣體導(dǎo)入孔12的測量結(jié)果隨時間的變化中，可以越策各個氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)，基于此可以預(yù)測電極10的更換時間。

圖19(a)～(c)是示出基于預(yù)測的狀態(tài)分布圖的示例的視圖。

如之前說明的，如果根據(jù)本測量方法定期測量氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)并且求取隨時間的變化，則可以根據(jù)該測量結(jié)果來預(yù)測氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)變化。圖19(a)～(b)示出了將該預(yù)測結(jié)果作為狀態(tài)分布圖MP(1)～MP(3)進行表示的示例。按照圖19(a)所示的狀態(tài)分布圖MP(1)、圖19(b)所示的狀態(tài)分布圖MP(2)和圖19(c)所示的狀態(tài)分布圖MP(3)的順序，預(yù)測時間前進。通過將預(yù)測結(jié)果以狀態(tài)分布圖MP(1)～MP(3)進行表示，可以視覺上把握電極10的狀態(tài)和更換時間。

如上所述，通過本實施方式的氣體導(dǎo)入孔的測量方法和電極，可以高精度地測量在等離子體蝕刻裝置用電極上設(shè)置的氣體導(dǎo)入孔，可以提供具有高精度氣體導(dǎo)入孔的電極。

而且，根據(jù)本實施方式的等離子體蝕刻裝置用電極10的再生方法，可以使使用后的電極10再生。據(jù)此，與時間管理情況相比，可以更長地使用相同基材11的電極10，并且可以降低運行成本。

而且，根據(jù)本實施方式的等離子體蝕刻裝置用電極10的再生方法，可以使使用后的電極10再生。據(jù)此，與時間管理情況相比，可以更長地使用相同基材11的電極10，并且可以降低運行成本。

而且，通過本實施方式的等離子體蝕刻裝置，可以高精度地測量在等離子體蝕刻裝置用電極上設(shè)置的氣體導(dǎo)入孔，可以提供具有高精度氣體導(dǎo)入孔的電極。

而且，通過本實施方式的狀態(tài)分布圖MP和顯示方法，可以容易地掌握等離子體蝕刻裝置用電極上設(shè)置的氣體導(dǎo)入孔的狀態(tài)，并且可以客觀上且視覺上判斷電極10的狀態(tài)和壽命。

此外，雖然在上面說明了本實施方式及其他示例，但是本發(fā)明不限于這些示例。例如，雖然本實施方式中將本測量方法用作氣體導(dǎo)入孔12，但是可以使用本測量方法之外的測量方法來測量氣體導(dǎo)入孔12的狀態(tài)。而且，本實施方式示出的狀態(tài)分布圖MP僅僅是一個示例，判斷和顯示方式并不限于此。而且，對于前述的個實施方式或者其他示例，在本領(lǐng)域技術(shù)人員適當?shù)剡M行了構(gòu)成要素的追加、刪除、設(shè)計變更的情況、或適當?shù)亟M合了各實施方式的特征的情況下，只要具備本發(fā)明的主旨，就包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

符號說明

10 電極

11 基材

12 氣體導(dǎo)入孔

100 等離子體蝕刻裝置

110 腔室

120 上部電極

121 氣體導(dǎo)入孔

130 下部電極

140 氣體導(dǎo)入孔

141 保持部

150 排氣通路

160 泵

170 高頻施加部

200 測量裝置

210 發(fā)光部

215 控制器

220 受光部

225 圖像處理部

300 測量裝置

310 相機

315 圖像處理部

L1、L2 光

MP、MP(1)、MP(2)、MP(3) 狀態(tài)分布圖

SCL 半透過屏

W 對象物