CN111446142A - 等离子体处理装置和环部件的位置偏离测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种等离子体处理装置和环部件的位置偏离测量方法。载置台具有载置治具的第一载置面和载置环部件的第二载置面。获取部获取表示第二载置面与多个治具各自的相对部的间隔大小的间隔信息。测量部在治具分别载置于第一载置面的状态下使环部件上升,在相对部与环部件的上表面接触的情况下,对周向的多个位置分别计算环部件的上升距离。厚度计算部基于间隔大小和环部件上升距离,对周向的多个位置分别计算径向的多个位置的环部件的厚度。位置偏离计算部基于环部件的厚度,对周向的多个位置分别确定环部件的特征位置,计算通过该特征位置的圆的中心位置与第一载置面的中心位置的偏离量。由此,能够适当地测量因消耗导致的环部件的位置偏离。
Description
技术领域
本发明涉及等离子体处理装置和环部件的位置偏离测量方法。
背景技术
一直以来,已知一种等离子体处理装置,其使用等离子体对半导体晶片(以下也称为“晶片”)等被处理体进行蚀刻等的等离子体处理。该等离子体处理装置在进行等离子体处理时会消耗腔室内的部件。例如,为了使等离子体均匀化而设置于晶片的外周部的聚焦环等的环部件有时也靠近等离子体,消耗速度较快。环部件的消耗程度对晶片上的工艺结果有较大影响。例如,当环部件上的等离子体鞘与晶片上的等离子体鞘的高度位置产生偏离时,晶片的外周附近的蚀刻特性会降低,影响均匀性等。
因此,在等离子体处理装置中,当环部件消耗一定程度时进行环部件的更换。此外,还提出了根据消耗的程度而通过驱动机构来使环部件上升以将晶片与环部件的高度保持为一定的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-176030号公报。
专利文献2:日本特开2016-146472号公报。
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明提供一种能够适当地测量因消耗导致的环部件的位置偏离的技术。
用于解决问题的技术手段
本发明的一个方式的等离子体处理装置包括:载置台,其具有用于依次载置多个治具的第一载置面和用于载置环部件的第二载置面,所述环部件配置在被处理体的周围,所述多个治具是用于所述环部件的形状测量的治具,分别具有与所述环部件的上表面相对的相对部,所述相对部在所述环部件的径向上的位置彼此不同;升降机构,其分别设置于所述环部件的周向上的多个位置,使所述环部件相对于所述第二载置面升降;获取间隔信息的获取部,所述间隔信息表示所述第二载置面与载置于所述第一载置面的所述多个治具各自的所述相对部的间隔大小;测量部,其在所述多个治具分别载置于所述第一载置面的状态下,利用所述升降机构使所述环部件上升,在所述环部件的上表面与所述相对部接触的情况下,对于所述环部件的周向上的多个位置中的每个位置,测量从所述第二载置面起的所述环部件的上升距离;厚度计算部,其基于由获取的所述间隔信息表示的所述间隔大小和测量出的所述环部件的上升距离,对于所述环部件的周向上的多个位置中的每个位置,计算在所述环部件的径向上的多个位置中的每个位置的所述环部件的厚度;和位置偏离计算部,其基于计算出的所述环部件的厚度,对于所述环部件的周向上的多个位置中的每个位置,确定所述环部件的形状带有特征的特征位置,计算通过该特征位置的圆的中心位置与所述第一载置面的中心位置的偏离量。
发明效果
根据本发明,起到能够适当地测量因消耗导致的环部件的位置偏离的效果。
附图说明
图1是表示第一实施方式的等离子体处理装置的结构的概略截面图。
图2是表示第一实施方式的载置台的主要部分结构的概略截面图。
图3是表示控制第一实施方式的等离子体处理装置的控制部的概略结构的框图。
图4是表示已消耗的聚焦环的形状的一例的图。
图5是表示已消耗的聚焦环的形状的一例的图。
图6是表示已消耗的聚焦环的形状的一例的图。
图7是表示已消耗的聚焦环的形状的一例的图。
图8是示意性地表示聚焦环的特征位置的偏离的一例的图。
图9是用于说明聚焦环的形状测量处理的流程的一例的图。
图10是表示偏离量的计算的一例的图。
图11是表示第一实施方式的位置偏离校正处理的流程的一例的流程图。
图12是用于说明测量聚焦环的位置偏离的处理的流程的另一例的图。
附图标记说明
1 处理容器
2 载置台
2a 基体
2e 载置面
5 聚焦环
6 静电吸盘
6c 载置面
10 等离子体处理装置
51、52 治具
51a、52a 相对部
53 探针
63 升降销
64 升降机构
100 控制部
111 获取部
112 测量部
113 厚度计算部
114 位置偏离计算部
115 位置偏离校正部
131 间隔信息
W 晶片。
具体实施方式
以下,参照附图,对各种实施方式进行详细的说明。此外,在各附图中对相同或者相当的部分标注相同的附图标记。
一直以来,已知一种等离子体处理装置,其使用等离子体对半导体晶片(以下也称为“晶片”)等被处理体进行蚀刻等的等离子体处理。该等离子体处理装置在进行等离子体处理时会消耗腔室内的部件。例如,为了使等离子体均匀化而设置于晶片的外周部的聚焦环等的环部件有时也靠近等离子体,消耗速度较快。环部件的消耗程度对晶片上的工艺结果有较大影响。例如,当环部件上的等离子体鞘与晶片上的等离子体鞘的高度位置产生偏离时,晶片的外周附近的蚀刻特性会降低,影响均匀性等。
因此,在等离子体处理装置中,当环部件消耗一定程度时进行环部件的更换。此外,还提出了根据消耗的程度而通过驱动机构来使环部件上升以将晶片与环部件的高度保持为一定的技术。
然而,在等离子体处理装置中,随着环部件消耗,而在环部件的周向产生形状的差异。因此,对于环部件的周向上的多个位置中的每个位置,环部件的形状带有特征的特征位置有时会偏离以晶片所载置的载置面的中心位置为中心的同心圆。作为环部件的特征位置,例如,可以举出环部件的厚度最大的、环部件的径向位置等。
当随着环部件的消耗,特征位置偏离以晶片的载置面的中心位置为中心的同心圆时,通过该特征位置的圆的中心位置与晶片的载置面的中心位置发生偏离。如上所述的因消耗导致的环部件的位置偏离成为对晶片的等离子体处理在圆周方向上的均匀性降低的主要原因。因此,希望在等离子体处理装置中,适当地测量因消耗导致的环部件的位置偏离。
(第一实施方式)
[等离子体处理装置的结构]
图1是表示第一实施方式的等离子体处理装置10的结构的概略截面图。等离子体处理装置10气密地被构成,具有为电接地电位的处理容器1。处理容器1形成为圆筒状,由例如铝等构成。处理容器1形成能够生成等离子体的处理空间。在处理容器1内设置有水平地支承作为被处理体(work-piece)的半导体晶片(以下,仅称为“晶片”。)W的载置台2。载置台2不仅载置晶片W,还依次载置多个治具51,其用于测量配置于晶片W的周围的聚焦环5的形状(参照图2)。关于多个治具51的结构,在后文说明。载置台2包括基体(基座)2a和静电吸盘(ESC:Electrostatic chuck)6。
基体2a由导电性的金属,例如铝等构成,具有作为下部电极的功能。基体2a支承于支承台4。支承台4支承于由例如石英等构成的支承部件3。此外,在载置台2的上方的外周设置有由例如单晶硅形成的聚焦环5。基体2a的外周部的上表面形成为能够载置环状的聚焦环5的载置面2e。而且,在处理容器1内,以包围载置台2和支承台4的周围的方式设置有由例如石英等构成的圆筒状的内壁部件3a。
基体2a经由第一匹配器11a与第一RF电源10a连接,并且经由第二匹配器11b与第二RF电源10b连接。第一RF电源10a是等离子体产生用的电源,构成为能够从该第一RF电源10a将规定频率的高频电功率供给到载置台2的基体2a。此外,第二RF电源10b是离子引入用(偏置用)的电源,构成为能够从该第二RF电源10b将比第一RF电源10a低的规定频率的高频电功率供给到载置台2的基体2a。这样一来,载置台2能够施加电压。另一方面,在载置台2的上方,以与载置台2平行地相对的方式设置有具有作为上部电极的功能的喷淋头16。喷淋头16和载置台2作为一对电极(上部电极和下部电极)发挥作用。
静电吸盘6的上表面形成为平坦的圆盘状,该上表面形成为能够载置晶片W或者多个治具51的载置面6c。静电吸盘6在俯视时设置于基体2a的中央部。静电吸盘6构成为在绝缘体6b之间存在电极6a,电极6a与直流电源12连接。而且构成为通过从直流电源12对电极6a施加直流电压,而能够用库伦力吸附晶片W或者多个治具51的每一个。
载置台2的内部形成有制冷剂流路2d,制冷剂流路2d与制冷剂入口配管2b、制冷剂出口配管2c连接。而且,在制冷剂流路2d中使适当的制冷剂例如冷却水等循环,由此能够将载置台2控制为规定的温度。此外,以贯通载置台2等的方式设置有用于对晶片W的背面供给氦气等冷热传递用气体(背面侧气体)的气体供给管30,气体供给管30与未图示的气体供给源连接。利用这样的结构,将用静电吸盘6吸附保持于载置台2的上表面的晶片W控制为规定的温度。
在载置台2的与载置面6c对应的部分设置有多个例如3个销用贯通孔200(图1中仅示出1个),在这些销用贯通孔200的内部分别配置有升降销61。升降销61与升降机构62连接。升降机构62使升降销61,使升降销61相对于载置台2的载置面6c能够突出、没入地动作。在使升降销61上升了的状态下,成为升降销61的前端从载置台2的载置面6c突出,在载置台2的载置面6c的上方保持着晶片W的状态。另一方面,在使升降销61下降了的状态下,将升降销61的前端收纳在销用贯通孔200内,将晶片W载置在载置台2的载置面6c。这样一来,升降机构62用升降销61使晶片W相对于载置台2的载置面6c升降。
在载置台2的与载置面2e对应的部分设置有多个例如3个销用贯通孔300(在图1中仅示出1个),在这些销用贯通孔300的内部分别配置有升降销63。升降销63与升降机构64连接。升降机构64使升降销63升降,以使升降销63相对于载置台2的载置面2e突出、没入地动作。在使升降销63上升了的状态下,成为升降销63的前端从载置台2的载置面2e突出,在载置台2的载置面2e的上方保持着聚焦环5的状态。另一方面,在使升降销63下降了的状态下,升降销63的前端收纳在销用贯通孔300内,聚焦环5载置在载置台2的载置面2e。这样一来,升降机构64用升降销63使聚焦环5相对于载置台2的载置面2e升降。
上述的喷淋头16设置于处理容器1的顶壁部分。喷淋头16具有主体部16a和构成电极板的上部顶板16b,经由绝缘性部件95被处理容器1的上部支承。主体部16a由导电性材料例如表面经过了阳极氧化处理的铝构成,并构成为能够在其下部可拆装地支承上部天板16b。
主体部16a在内部设置有气体扩散室16c。此外,主体部16a以位于气体扩散室16c的下部的方式在底部形成有多个气体流通孔16d。此外,上部天板16b以在厚度方向贯通该上部天板16b的方式与上述的气体流通孔16d重叠地设置有气体导入孔16e。利用这样的结构,供给到气体扩散室16c的处理气体经由气体流通孔16d和气体导入孔16e以喷淋状被分散地供给到处理容器1内。
在主体部16a形成有用于向气体扩散室16c导入处理气体的气体导入口16g。气体导入口16g与气体供给配管15a的一端连接。该气体供给配管15a的另一端与供给处理气体的处理气体供给源(气体供给部)15连接。在气体供给配管15a从上游侧依次设置有质量流量控制器(MFC)15b和开闭阀V2。经由气体供给配管15a从处理气体供给源15将用于等离子体蚀刻的处理气体供给到气体扩散室16c。从气体扩散室16c经由气体流通孔16d和气体导入孔16e以喷淋状分散地将处理气体供给到处理容器1内。
作为上述的上部电极的喷淋头16经由低通滤波器(LPF)71与可变直流电源72电连接。该可变直流电源72构成为能够用通断开关73来进行供电的通断。可变直流电源72的电流、电压以及通断开关73的通断能够由后述的控制部100控制。此外,如后所述,在从第一RF电源10a、第二RF电源10b将高频施加到载置台2来在处理空间生成等离子体时,根据需要由控制部100将通断开关73接通,对作为上部电极的喷淋头16施加规定的直流电压。
以从处理容器1的侧壁向比喷淋头16的高度位置靠上方的方式设置有圆筒状的接地导体1a。该圆筒状的接地导体1a在其上部具有顶壁。
在处理容器1的底部形成有排气口81。排气口81经由排气管82与第一排气装置83连接。第一排气装置83具有真空泵,构成为能够通过使该真空泵运作而将处理容器1内减压至规定的真空度。另一方面,在处理容器1内的侧壁设置有晶片W的送入送出口84,在该送入送出口84设置有用于开闭该送入送出口84的闸阀85。
在处理容器1的侧部内侧沿内壁面设置有沉积遮挡件86。沉积遮挡件86能够防止在处理容器1附着蚀刻副生成物(沉积)。在与该沉积遮挡件86的晶片W大致相同的高度位置,设置有以能够控制对地电位的方式与地连接的导电性部件(GND模块)89,由此能够防止异常放电。此外,在沉积遮挡件86的下端部设置有沿内壁部件3a延伸的沉积遮挡件87。沉积遮挡件86、87被设置成可拆装。
上述结构的等离子体处理装置10由控制部100总体地控制其动作。控制部100例如是计算机,控制等离子体处理装置10的各部。
[载置台的结构]
下面,参照图2,对第一实施方式的载置台2的主要部分结构进行说明。图2是表示第一实施方式的载置台2的主要部分结构的概略截面图。
如图2所示,载置台2包括基体2a和静电吸盘6。静电吸盘6呈圆板状,以与基体2a同轴的方式设置于基体2a的中央部。静电吸盘6在绝缘体6b的内部设置有电极6a。静电吸盘6的上表面为载置多个治具51或者晶片W的载置面6c。此外,图2示出了在载置面6c载置有多个治具51中的任一治具51的状态。此外,基体2a的外周部的上表面为载置聚焦环5的载置面2e。载置面6c是第一载置面的一例,载置面2e是第二载置面的一例。
聚焦环5是圆环状的部件,以与基体2a同轴的方式设置于基体2a的外周部。聚焦环5具有主体部5a和突出部5b,该突出部5b从主体部5a的内侧侧面向径向内侧突出并且上表面比主体部5a的上表面低。即,聚焦环5中根据径向的位置而上表面的高度不同。例如,主体部5a的上表面的高度比载置面6c的高度高。另一方面,突出部5b的上表面的高度比载置面6c的高度低。聚焦环5是环部件的一例。
多个治具51是在聚焦环5的形状测量中使用的多个治具。多个治具51依次载置在载置面6c。多个治具51分别具有与聚焦环5的上表面相对的相对部51a。多个治具51的相对部51a在聚焦环5的径向上的位置彼此不同。即,多个治具51在聚焦环5的径向上从聚焦环5的中心轴至相对部51a的距离D彼此不同。以下,将与距离D对应的相对部51a的位置适当表示为“相对部51a的位置D”。多个治具51在与相对部51a的位置D对应的聚焦环5的径向的多个位置分别与聚焦环5的上表面相对。由此,升降机构64在利用升降销63使聚焦环5相对于载置台2的载置面2e上升的情况下,在聚焦环5的径向的多个位置各处,聚焦环5的上表面与治具51的相对部51a接触。
另外,多个治具51分别能够被库仑力吸附于静电吸盘6,因此治具51的材质是导电性材料。或者,多个治具51分别可以在与静电吸盘6的载置面6c接触的面形成导电体层。此外,多个治具51各自的强度被设定为能够使主体部5a的上表面与治具51的相对部51a接触时相对部51a不变形。
在载置面2e形成有收纳升降销63的销用贯通孔300。升降销63与升降机构64连接。升降机构64内置驱动电机,利用驱动电机的驱动力使伸缩杆伸缩以使升降销63能够突出或没入载置面2e地动作。升降机构64在升降销63被收纳时进行升降销63的停止位置的高度调节以使得升降销63的前端部与聚焦环5的背面接触。此外,在升降机构64设置有转矩传感器,该转矩传感器在使升降销63上升时检测驱动电机中生成的驱动转矩。由转矩传感器检测的驱动转矩的数据被输出到后述的控制部100。此外,在升降机构64设置有例如编码器等的检测升降销63的前端部的位置的位置检测器。由位置检测器检测的升降销63的前端部的位置的数据被输出到后述的控制部100。
另外,在上述的说明中,以升降销63被收纳时,升降销63的前端部与聚焦环5的背面接触的情况为例进行了说明,不过公开的技术不限于此。例如,假设将与聚焦环5隔开间隔的位置作为升降销63的收纳位置的情况。该情况下,编码器等检测升降销63的前端部的位置的位置检测器将升降销63的前端部与聚焦环5的背面接触的位置作为基准点进行调节。
销用贯通孔300、升降销63和升降机构64设置于聚焦环5的周向上的多个位置。在第一实施方式的等离子体处理装置10中,设置有3组销用贯通孔300、升降销63和升降机构64的组。例如,在载置台2,在载置台2的圆周方向等间隔地配置有销用贯通孔300、升降销63和升降机构64的组。升降机构64的转矩传感器在各升降机构64的位置检测驱动电机的驱动转矩,将其检测结果输出到控制部100。此外,升降机构64的位置检测器在各升降机构64的位置检测相应的升降销63的前端部的位置,将检测结果输出到控制部100。
[控制部的结构]
接着,对控制部100进行详细说明。图3是表示控制第一实施方式的等离子体处理装置10的控制部100的概略的结构的框图。控制部100具有处理控制器110、用户接口120和存储部130。
处理控制器110具有CPU(Central Processing Unit:中央处理单元),控制等离子体处理装置10的各部。
用户接口120由工程管理者为了管理等离子体处理装置10而进行指令的输入操作的键盘、将等离子体处理装置10的工作状况可视化表示的显示器等构成。
在存储部130保存有为了将等离子体处理装置10执行的各种处理用处理控制器110的控制来实现的控制程序(软件)、存储有处理条件数据等的方案。例如,在存储部130保存有间隔信息131。此外,控制程序、处理条件数据等方案也可以利用保存于计算机可读取的计算机存储介质(例如,硬盘、DVD等光盘、软盘、半导体存储器等)等的状态的控制程序、方案。或者,控制程序、处理条件数据等方案也可以从其他装置经由例如专用线路即使传送以在线利用。
间隔信息131是存储有载置面2e与载置于载置面6c的多个治具51各自的相对部51a的“间隔大小”的数据。间隔大小是基于载置面2e与载置面6c之间的距离以及载置面6c与载置于载置面6c的多个治具51各自的相对部51a之间的距离而被预先确定的。例如,在图2所示的1个治具51载置在载置面6c的情况下,载置面2e与载置面6c之间的距离为“t1”,载置面6c与载置于载置面6c的治具51的相对部51a之间的距离为“t2”。因此,间隔大小被预先确定为载置面2e与载置面6c之间的距离和载置面6c与载置于载置面6c的治具51的相对部51a之间的距离之和“t1+t2”。该情况下,将间隔大小“t1+t2”作为间隔信息131保存在存储部130。
回到图3的说明。处理控制器110具有用于保存程序、数据的内部存储器,读取存储于存储部130的控制程序,执行所读取的控制程序的处理。处理控制器110通过控制程序动作而作为各种处理部发挥作用。例如,处理控制器110具有获取部111、测量部112、厚度计算部113、位置偏离计算部114和位置偏离校正部115。
然而,在等离子体处理装置10中,当进行等离子体处理时,聚焦环5消耗而使得聚焦环5的厚度变薄。当聚焦环5的厚度变薄时,聚焦环5上的等离子体鞘与晶片W上的等离子体鞘的高度位置发生偏离,使得蚀刻特性变化。
例如,在聚焦环5上的等离子体鞘的高度低于晶片W上的等离子体鞘的高度的情况下,在晶片W的周边部等离子体鞘倾斜,正的离子相对于晶片W的周边部倾斜地入射。这样由于正的离子的入射角变化,使得蚀刻特性变化。例如,发生通过蚀刻形成的孔洞相对于晶片W的垂直方向倾斜地延伸的形状异常。该孔洞的形状异常被称为倾斜(Tilting)。
然而,已消耗的聚焦环5根据等离子体处理的工艺条件而成为不同形状。例如,已消耗的聚焦环5的形状成为图4~图7所示的4个形状中任意的形状。图4~图7是表示已消耗的聚焦环5的形状的一例的图。在图4中,示出了随着向聚焦环5的径向外侧去而聚焦环5的厚度增加的形状。在图5中,示出了随着向聚焦环5的径向外侧去而聚焦环5的厚度减少的形状。在图6中,示出了聚焦环5的径向的中央部分中的聚焦环5的厚度最大的形状。在图7中,示出了聚焦环5的径向的中央部分中的聚焦环5的厚度最小的形状。
此外,在等离子体处理装置10中,随着聚焦环5消耗,在聚焦环5的周向产生形状的差异。因此,对于聚焦环5的周向上的多个位置中的每个位置,聚焦环5的形状带有特征的特征位置偏离以载置晶片W的载置面6c的中心位置为中心的同心圆。作为聚焦环5的特征位置,例如可以举出聚焦环5的厚度最大的、聚焦环5的径向上的位置(以下称为“峰值位置”)等。
图8是示意地表示聚焦环5的特征位置的偏离的一例的图。在图8中,对于聚焦环5的周向上的3个位置分别示出了作为聚焦环5的特征位置的峰值位置。在图8的例中,对于聚焦环5的周向上的30°的位置、150°的位置和270°的位置的每个位置,聚焦环5的峰值位置偏离以载置面6c的中心位置C为中心的同心圆。
当聚焦环5的特征位置(例如,峰值位置)偏离以载置面6c的中心位置为中心的同心圆时,通过该特征位置的圆的中心位置与载置面6c的中心位置C产生偏离。这样的聚焦环5的位置偏离成为使晶片W的等离子体处理的特性和均匀性降低的主要原因。因此,希望在等离子体处理装置10中适当地测量因消耗导致的聚焦环5的位置偏离。
因此,在等离子体处理装置10中,使用依次载置在载置面6c上的多个治具51进行聚焦环5的形状测量,基于该测量结果,进行因消耗导致的聚焦环5的位置偏离的测量。
返回图3的说明。获取部111获取表示载置面2e与载置于载置面6c的多个治具51各自的相对部51a的间隔大小的间隔信息131。例如,获取部111从存储部130读取并获取载置面2e与载置于载置面6c的多个治具51各自的相对部51a的间隔信息131。此外,在本实施方式中,使间隔信息131预先存储于存储部130,不过在间隔信息131存储于其他装置的情况下,获取部111也可以通过网络从其他装置获取间隔信息131。
测量部112在载置面6c载置有多个治具51的各治具的状态下,利用升降机构64使升降销63上升,使聚焦环5上升直到聚焦环5的上表面与多个治具51各自的相对部51a接触。接着,测量部112在聚焦环5的上表面与相对部51a接触的情况下,测量聚焦环5从载置面2e起的上升距离。例如,测量部112利用分别设置于聚焦环5的周向上的多个位置的升降机构64使聚焦环5上升。接着,测量部112在聚焦环5的上表面与相对部51a接触的情况下,在聚焦环5的周向上的多个位置分别测量聚焦环5从载置面2e起的上升距离。聚焦环5的上表面是否接触到了相对部51a,能够通过比较在各升降机构64的位置利用各升降机构64的转矩传感器检测的驱动转矩的值与规定的阈值来判断。聚焦环5从载置面2e起的上升距离能够使用在各升降机构64的位置由各升降机构64的位置检测器检测的、升降销63的前端部的位置来测量。
厚度计算部113基于由获取部111获取的间隔信息131表示的间隔大小和由测量部112测量出的聚焦环5的上升距离,计算在聚焦环5的径向上的多个位置中的每个位置的、聚焦环5的厚度。例如,假设由间隔信息131表示的间隔大小为与图2所示的1个治具51对应的间隔大小“t1+t2”的情况。该情况下,厚度计算部113通过从间隔大小“t1+t2”减去测量出的聚焦环5的上升距离,来计算聚焦环5的厚度。此外,厚度计算部113计算与多个治具51各自的相对部51a的位置对应的、聚焦环5的径向上的多个位置中的每个位置的聚焦环5的厚度。此外,厚度计算部113对于聚焦环5的周向上的多个位置中的每个位置,计算聚焦环5的径向上的多个位置中的每个位置的聚焦环5的厚度。
此处,说明聚焦环5的形状测量的具体的一例。图9是用于说明聚焦环5的形状测量处理的处理顺序的一例的图。图9的(A)示出了多个治具51中的1个治具51载置于载置面6c的状态。治具51具有与聚焦环5的上表面相对的相对部51a。载置面2e与载置面6c之间的距离为“t1”,载置面6c与载置于载置面6c的治具51的相对部51a之间的距离为“t2”。因此,载置面2e与载置于载置面6c的治具51的相对部51a的间隔大小为“t1+t2”。在等离子体处理装置10中,测量部112利用升降机构64使升降销63上升,使聚焦环5上升直到聚焦环5的上表面与治具51的相对部51a接触。图9的(B)示出了治具51的相对部51a与主体部5a的上表面接触的状态。在图9的(B)的例中,聚焦环5从载置面2e上升“s1”。如图9的(B)所示,测量部112在治具51的相对部51a与主体部5a的上表面接触的情况下,测量聚焦环5从载置面2e上升的上升距离“s1”。然后,在等离子体处理装置10中,厚度计算部113通过从间隔大小“t1+t2”减去测量出的聚焦环5的上升距离“s1”,来计算聚焦环5的厚度“t0”。此外,对于依次载置在载置面6c的多个治具51,分别反复执行由测量部112进行的上升距离“s1”的测量和由厚度计算部113进行的聚焦环5的厚度“t0”的计算。由此,等离子体处理装置10通过使聚焦环5上升直到依次载置在载置面6c的多个治具51各自的相对部51a与聚焦环5的上表面接触这样的简单的结构,能够适当地测量聚焦环5的形状。
返回图3的说明。位置偏离计算部114基于由厚度计算部113计算出的聚焦环5的厚度,对于聚焦环5的周向上的多个位置中的每个位置,确定聚焦环5的特征位置。聚焦环5的特征位置只要是聚焦环5的形状带有特征的任意的位置即可,例如为峰值位置。而且,位置偏离计算部114计算通过聚焦环5的特征位置的圆的中心位置与载置面6c的中心位置的偏离量。
由此,在等离子体处理装置10中,通过使用依次载置在载置面6c的多个治具51的简单的结构,能够适当地测量因消耗导致的聚焦环5的位置偏离。
图10是表示偏离量的计算的一例的图。图10对于聚焦环5的周向的30°的位置、150°的位置和270°的位置的每个位置,示出了作为聚焦环5的特征位置的峰值位置。聚焦环5以聚焦环5的中心位置与载置面6c的中心位置C一致的方式配置。位置偏离计算部114对于30°的位置、150°的位置和270°的位置的每个位置,将用厚度计算部113计算出的聚焦环5的厚度最大的、聚焦环5的径向上的位置确定为峰值位置。峰值位置与多个治具51中的任意的治具51的相对部51a的位置D对应。因此,通过确定聚焦环5的峰值位置,对于30°的位置、150°的位置和270°的位置的每个位置,确定从载置面6c的中心位置C至聚焦环5的峰值位置的距离。在图10的例中,对于30°的位置,将从载置面6c的中心位置C至聚焦环5的峰值位置的距离确定为R1。此外,对于150°的位置,将从载置面6c的中心位置C至聚焦环5的峰值位置的距离确定为R2。此外,对于270°的位置,将从载置面6c的中心位置C至聚焦环5的峰值位置的距离确定为R3。因此,30°的位置处的聚焦环5的峰值位置,在以载置面6c的中心位置C为原点的XY平面上被表示为(R1·cos30°,-R1·sin30°)。同样,150°的位置处的聚焦环5的峰值位置,在以载置面6c的中心位置C为原点的XY平面上被表示为(-R2·cos150°,-R2·sin150°)。同样,270°的位置处的聚焦环5的峰值位置,在以载置面6c的中心位置C为原点的XY平面上被表示为(R3·cos270°,R3·sin270°)。
而且,位置偏离计算部114计算通过30°的位置处的聚焦环5的峰值位置、150°的位置处的聚焦环5的峰值位置和270°的位置处的聚焦环5的峰值位置的圆的中心位置P。在以载置面6c的中心位置C为原点的XY平面上,中心位置为(p,q)且半径为r的圆由以下的式(1)表示。
(X-p)2+(Y-q)2=r2……(1)
位置偏离计算部114通过将上述3个峰值位置的坐标代入式(1),来计算通过上述3个峰值位置的圆的中心位置P(p,q)。即,位置偏离计算部114计算(p,q)作为通过聚焦环5的上述3个峰值位置的圆的中心位置P与载置面6c的中心位置C的偏离量。
返回图3的说明。位置偏离校正部115基于由位置偏离计算部114计算出的偏离量,校正聚焦环5的位置。例如,位置偏离校正部115控制输送聚焦环5的输送机构,将聚焦环5相对于载置面2e的载置位置校正与由位置偏离计算部114计算出的偏离量相应的校正量。例如,使由位置偏离计算部114计算出的偏离量为(p,q)。该情况下,位置偏离校正部115控制输送聚焦环5的输送机构,对聚焦环5相对于载置面2e的载置位置进行校正量(-p,-q)的校正。
此外,位置偏离校正部115也可以单独地控制各升降机构64,将聚焦环5相对于载置面2e的载置位置校正与由位置偏离计算部114计算出的偏离量相应的校正量。例如,位置偏离校正部115单独地控制各升降机构64,使聚焦环5倾斜,通过使倾斜的聚焦环5升降来使该聚焦环5与载置面2e局部地接触。然后,位置偏离校正部115利用随着与载置面2e接触而进行的聚焦环5的旋转运动,将聚焦环5相对于载置面2e的载置位置校正与由位置偏离计算部114计算出的偏离量相应的校正量。例如,使用位置偏离计算部114计算出的偏离量为(p,q)。该情况下,位置偏离校正部115单独地控制各升降机构64,对聚焦环5相对于载置面2e的载置位置进行校正量(-p,-q)的校正。
[处理的流程]
下面,等离子体处理装置10测量因消耗导致的聚焦环5的位置偏离,基于该测量结果,说明校正聚焦环5的位置的位置偏离校正处理的流程。图11是表示第一实施方式的位置偏离校正处理的流程的一例的流程图。该位置偏离校正处理例如在对晶片W的等离子体处理结束的时刻实施。
如图11所示,将用于计数依次载置在载置面6c的多个治具51的变量N初始化为1(S11),将晶片W从处理容器1送出(S12)。接着,在载置面6c(第一载置面)载置第N个(即,第一个)治具51(S13),用静电吸盘6吸附第N个治具51(S14)。此时,静电吸盘6的吸附力被设定成在治具51的相对部51a与聚焦环5的上表面的接触时治具51不离开载置面6c。
获取部111获取表示载置面2e(第二载置面)与载置于载置面6c的第N个治具51的相对部51a的间隔大小的间隔信息131(S15)。
测量部112在载置于载置面6c的第N个治具51被静电吸盘6吸附着的状态,用升降机构64使升降销63上升,以使聚焦环5上升(S16)。测量部112判断第N个治具51的相对部51a是否与聚焦环5的上表面接触(S17)。在第N个治具51的相对部51a与聚焦环5的上表面没有接触的情况下(S17否(No)),测量部112继续使聚焦环5上升(S16)。
另一方面,在第N个治具51的相对部51a与聚焦环5的上表面接触的情况下(S17是(Yes)),测量部112测量聚焦环5从载置面2e上升的上升距离(S18)。
厚度计算部113基于间隔信息131的间隔大小与测量出的聚焦环5的上升距离,对于聚焦环5的周向上的多个位置中的每个位置,计算聚焦环5的径向上的位置DN的聚焦环5的厚度(S19)。其中,聚焦环5的径向上的位置DN是与第N个治具51的相对部51a的位置D对应的位置。
接着,将第N个治具51从处理容器1送出(S20)。厚度计算部113判断变量N是否达到了规定值Nmax(其中,Nmax≥3)(S21)。在变量N没有达到规定值Nmax的情况下(S21否),厚度计算部113使变量N的值增加1(S22),使处理回到步骤S13。由此,能够计算聚焦环5的径向上的多个位置DN(N=1,2,…,Nmax)中的每个位置的聚焦环5的厚度。
另一方面,在变量N达到了规定值Nmax的情况下(S21是),厚度计算部113使处理进行到步骤S23。
位置偏离计算部114基于由厚度计算部113计算出的聚焦环5的厚度,对于聚焦环5的周向上的多个位置中的每个位置,确定聚焦环5的特征位置(例如,峰值位置)(S23)。
位置偏离计算部114计算通过所确定的聚焦环5的特征位置的圆的中心位置与载置面6c的中心位置的偏离量(S24)。
位置偏离校正部115基于由位置偏离计算部114计算出的偏离量,校正聚焦环5的位置(S25),结束处理。
如上所述,第一实施方式的等离子体处理装置10具有载置台2、升降机构64、获取部111、测量部112、厚度计算部113和位置偏离计算部114。载置台2具有依次载置多个治具51的载置面6c和载置聚焦环5的载置面2e。多个治具51是配置在晶片W的周围的聚焦环5的形状测量中所使用的多个治具,分别具有与聚焦环5的上表面相对的相对部51a,且相对部51a在聚焦环5的径向上的位置彼此不同。升降机构64分别设置于聚焦环5的周向上的多个位置,使聚焦环5相对于载置面2e升降。获取部111获取表示载置面2e与载置于载置面6c的多个治具51各自的相对部51a的间隔大小的间隔信息。测量部112在多个治具51分别载置于载置面6e的状态下,利用升降机构64使聚焦环5上升。测量部112在相对部51a与聚焦环5的上表面接触的情况下,对于聚焦环5的周向上的多个位置中的每个位置,测量聚焦环5从载置面2e上升的上升距离。厚度计算部113基于由获取的间隔信息131表示的间隔大小和测量出的聚焦环5的上升距离,对于周向上的多个位置中的每个位置,计算聚焦环5的径向上的多个位置中的每个位置的聚焦环5的厚度。位置偏离计算部114基于计算出的聚焦环5的厚度,对于周向上的多个位置中的每个位置,确定聚焦环5的形状带有特征的特征位置。位置偏离计算部114计算通过所确定的聚焦环5的特征位置的圆的中心位置与载置面6c的中心位置的偏离量。由此,等离子体处理装置10通过使用依次载置在载置面6c的多个治具51的简单的结构,能够适当地测量因消耗导致的聚焦环5的位置偏离。
此外,第一实施方式的等离子体处理装置10还具有位置偏离校正部115。位置偏离校正部115基于由位置偏离计算部114计算出的偏离量,校正聚焦环5的位置。由此,等离子体处理装置10能够使聚焦环5的形状带有特征的特征位置处于以载置晶片W的载置面6c的中心位置为中心的同心圆上,能够提高对晶片W的等离子体处理的圆周方向上的均匀性。
此外,在第一实施方式的等离子体处理装置10中,间隔大小是基于载置面2e与载置面6c之间的距离以及载置面2e与载置于载置面2e的多个治具51各自的相对部51a之间的距离来预先确定的。由此,等离子体处理装置10即使在尺寸因载置台2和治具51的不同而存在误差的情况下,也能够高精度地测量聚焦环5的形状。
此外,在第一实施方式的等离子体处理装置10中,在载置台2设置有吸附依次载置在载置面6c的多个治具51的各个治具的静电吸盘6。测量部112在依次载置在载置面6c的多个治具51各自被静电吸盘6吸附着的状态下,利用升降机构64使聚焦环5上升。由此,等离子体处理装置10能够在多个治具51各自的相对部51a与聚焦环5的上表面接触的情况下防止多个治具51各自从载置面6c离开,能够高精度地测量聚焦环5的形状。
以上,对各种实施方式进行了说明,不过公开的技术不限于上述的实施方式而能够构成各种变形方式。例如,上述的等离子体处理装置10为电容耦合型的等离子体处理装置10,不过也可以采用任意的等离子体处理装置10。例如,等离子体处理装置10也可以为如电感耦合型的等离子体处理装置10、由微波等表面波激发气体的等离子体处理装置10这样的任意类型的等离子体处理装置10。
另外,在上述的实施方式中,以测量配置在晶片W的周围的聚焦环5的形状的情况为例进行了说明,不过并不限于此。例如,在聚焦环5的周围配置盖环等其他环部件的情况下,也可以通过与上述实施方式的聚焦环5的形状测量处理相同的方法来测量其他环部件的形状。
此外,在上述的实施方式中,以使用依次载置在载置面6c的多个治具51进行聚焦环5的位置偏离的测量的情况为例进行了说明,不过所公开的技术并不限定于此。图12是用于说明测量聚焦环5的位置偏离的处理的流程的另一例的图。例如,如图12所示,也可以使用载置在载置面6c的1个治具52,来测量聚焦环5的位置偏离。图12的(A)示出了治具52载置于载置面6c的状态。治具52是用于聚焦环5的形状测量的治具。治具52具有与聚焦环5的上表面相对的相对部52a。在相对部52a,在上下方向可移动的多个探针53沿聚焦环5的径向设置。载置面2e与载置面6c之间的距离为“t1”,载置面2e与载置于载置面6c的治具52的相对部52a之间的距离为“t2”。因此,载置面2e与载置于载置面6c的治具52的相对部52a的间隔大小为“t1+t2”。在等离子体处理装置10中,获取部111获取例如载置面2e与载置于载置面6c的治具52的相对部52a的间隔大小“t1+t2”。测量部112在治具52载置于载置面6c的状态下,用升降机构64使升降销63上升,使聚焦环5上升,并且用上升中的聚焦环5推升多个探针53。
图12的(B)示出了治具52的相对部52a与聚焦环5的上表面接触的状态。在图12的(B)的例中,聚焦环5从载置面2e上升了“s1”。如图12的(B)所示,测量部112在治具52的相对部52a与聚焦环5的上表面接触的情况下,对于聚焦环5的周向上的多个位置中的每个位置,测量聚焦环5从载置面2e上升的上升距离“s1”。厚度计算部113基于间隔大小“t1+t2”和测量出的聚焦环5的上升距离“s1”,对于聚焦环5的周向上的多个位置中的每个位置,计算基准厚度。基准厚度是作为聚焦环5的形状测量的基准的、聚焦环5的厚度,例如相当于聚焦环5中最厚的部分的厚度。在图12的(B)的例中,厚度计算部113通过从间隔大小“t1+t2”减去聚焦环5的上升距离“s1”,来计算成为聚焦环5的形状测量的基准的基准厚度“tr”。用厚度计算部113计算出的基准厚度“tr”后,将治具52回收,基于所回收的治具52和计算出的基准厚度“tr”,进行聚焦环5的形状测量。即,在聚焦环5的形状测量中,分别测量多个探针53相对于相对部52a的突出量。多个探针53的突出量是使用例如规定的测量器具来测量的。此外,多个探针53的突出量也可以是使用位移计等来电测量的。接着,通过从基准厚度“tr”减去多个探针53的突出量,对于聚焦环5的周向上的多个位置中的每个位置,计算聚焦环5的径向上的多个位置中的每个位置的聚焦环5的厚度。
位置偏离计算部114获取在聚焦环5的形状测量中根据基准厚度“tr”计算的、聚焦环5的径向上的多个位置中的每个位置的聚焦环5的厚度。然后,位置偏离计算部114基于获取的聚焦环5的径向上的多个位置中的每个位置的聚焦环5的厚度,对于聚焦环5的周向上的多个位置中的每个位置,确定聚焦环5的特征位置。然后,位置偏离计算部114计算通过所确定的聚焦环5的特征位置的圆的中心位置与载置面6c的中心位置的偏离量。该偏离量是例如通过与使用图10说明的方式同样的方式来计算的。由此,等离子体处理装置10能够使用载置载置面6c的1个治具52来简易且高精度地测量因消耗导致的聚焦环5的位置偏离。
Claims (6)
1.一种等离子体处理装置,其特征在于,包括:
载置台,其具有用于依次载置多个治具的第一载置面和用于载置环部件的第二载置面,所述环部件配置在被处理体的周围,所述多个治具是用于所述环部件的形状测量的治具,分别具有与所述环部件的上表面相对的相对部,所述多个治具的所述相对部在所述环部件的径向上的位置彼此不同;
升降机构,其分别设置于所述环部件的周向上的多个位置,使所述环部件相对于所述第二载置面升降;
获取间隔信息的获取部,所述间隔信息表示所述第二载置面与载置于所述第一载置面的所述多个治具各自的所述相对部的间隔大小;
测量部,其在所述多个治具分别载置于所述第一载置面的状态下,利用所述升降机构使所述环部件上升,在所述环部件的上表面与所述相对部接触的情况下,对于所述环部件的周向上的多个位置中的每个位置,测量从所述第二载置面起的所述环部件的上升距离;
厚度计算部,其基于由获取的所述间隔信息表示的所述间隔大小和测量出的所述环部件的上升距离,对于所述环部件的周向上的多个位置中的每个位置,计算在所述环部件的径向上的多个位置中的每个位置的所述环部件的厚度;和
位置偏离计算部,其基于计算出的所述环部件的厚度,对于所述环部件的周向上的多个位置中的每个位置,确定所述环部件的形状带有特征的特征位置,计算通过该特征位置的圆的中心位置与所述第一载置面的中心位置的偏离量。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置,其特征在于:
还包括基于计算出的所述偏离量来校正所述环部件的位置的位置偏离校正部。
3.如权利要求1所述的等离子体处理装置,其特征在于:
所述间隔大小是基于所述第二载置面与所述第一载置面之间的距离以及所述第一载置面与载置于所述第一载置面的所述多个治具各自的所述相对部之间的距离来预先确定的。
4.如权利要求1~3中任一项所述的等离子体处理装置,其特征在于:
在所述载置台设置有能够吸附依次载置在所述第一载置面上的所述多个治具中的每个治具的静电吸盘,
所述测量部在依次载置在所述第一载置面上的所述多个治具中的每个治具被所述静电吸盘吸附的状态下,利用所述升降机构使所述环部件上升。
5.一种等离子体处理装置,其特征在于,包括:
载置台,其具有用于载置治具的第一载置面和用于载置环部件的第二载置面,所述环部件配置在被处理体的周围,所述治具是用于所述环部件的形状测量的治具,具有与所述环部件的上表面相对的相对部,在所述相对部沿着所述环部件的径向设置有可在上下方向移动的多个探针,
升降机构,其分别设置于所述环部件的周向上的多个位置,使所述环部件相对于所述第二载置面升降;
获取间隔信息的获取部,所述间隔信息表示所述第二载置面与载置于所述第一载置面的所述治具的所述相对部的间隔大小;
测量部,其在所述治具载置于所述第一载置面的状态下,利用所述升降机构使所述环部件上升,并且利用上升中的所述环部件推升所述多个探针,在所述环部件的上表面与所述相对部接触的情况下,对于所述环部件的周向上的多个位置中的每个位置,测量从所述第二载置面起的所述环部件的上升距离;
厚度计算部,其基于由获取的所述间隔信息表示的所述间隔大小和测量出的所述环部件的上升距离,对于所述环部件的周向上的多个位置中的每个位置,计算所述环部件的厚度的基准厚度,作为所述环部件的形状测量的基准;和
位置偏离计算部,其基于在所述环部件的形状测量中根据所述基准厚度计算出的、所述环部件的径向上的多个位置中的每个位置的所述环部件的厚度,对于所述环部件的周向上的多个位置中的每个位置,确定所述环部件的形状带有特征的特征位置,计算通过该特征位置的圆的中心位置与所述第一载置面的中心位置的偏离量,
在所述环部件的形状测量中,分别测量所述多个探针相对于所述相对部的突出量,从所述基准厚度减去所述多个探针的突出量,来对于所述环部件的周向上的多个位置中的每个位置,计算在所述环部件的径向上的多个位置中的每个位置的所述环部件的厚度。
6.一种环部件的位置偏离测量方法,其特征在于,包括:
在具有第一载置面和第二载置面的载置台的所述第一载置面依次载置多个治具的步骤,其中,所述第一载置面用于依次载置所述多个治具,所述第二载置面用于载置环部件,所述环部件配置在被处理体的周围,所述多个治具是用于所述环部件的形状测量的治具,分别具有与所述环部件的上表面相对的相对部,所述多个治具的所述相对部在所述环部件的径向上的位置彼此不同;
获取间隔信息的步骤,所述间隔信息表示所述第二载置面与载置于所述第一载置面的所述多个治具各自的所述相对部的间隔大小;
在所述多个治具分别载置于所述第一载置面的状态下,利用使所述环部件相对于所述第二载置面升降的、分别设置于所述环部件的周向上的多个位置的升降机构,来使所述环部件上升,在所述环部件的上表面与所述相对部接触的情况下,对于所述环部件的周向上的多个位置中的每个位置,测量从所述第二载置面起的所述环部件的上升距离的步骤;
基于由获取的所述间隔信息表示的所述间隔大小和测量出的所述环部件的上升距离,对于所述环部件的周向上的多个位置中的每个位置,计算在所述环部件的径向上的多个位置中的每个位置的所述环部件的厚度的步骤;和
基于计算出的所述环部件的厚度,对于所述环部件的周向上的多个位置中的每个位置,确定所述环部件的形状带有特征的特征位置,计算通过该特征位置的圆的中心位置与所述第一载置面的中心位置的偏离量的步骤。
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