KR102676476B1 - 플라즈마 처리 장치, 및 링 부재의 두께 측정 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 장치, 및 링 부재의 두께 측정 방법 Download PDF

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Abstract

간이한 구성으로 링 부재의 두께를 고정밀도로 측정한다. 탑재대는 피처리체의 주위에 배치되는 링 부재의 두께 측정에 이용되는 지그로서 링 부재의 상면과 대향하는 대향부를 갖는 지그 또는 피처리체를 탑재하는 제 1 탑재면과, 링 부재를 탑재하는 제 2 탑재면을 갖는다. 승강 기구는 제 2 탑재면에 대해서 링 부재를 승강시킨다. 취득부는 제 2 탑재면과 제 1 탑재면에 탑재된 지그의 대향부의 간격 치수를 나타내는 간격 정보를 취득한다. 계측부는 제 1 탑재면에 지그가 탑재된 상태로, 승강 기구에 의해 링 부재를 상승시켜서, 지그의 대향부에 링 부재의 상면이 접촉하는 경우에, 제 2 탑재면으로부터의 링 부재의 상승 거리를 계측한다. 두께 산출부는 취득된 간격 정보에 의해 나타나는 간격 치수와, 계측된 링 부재의 상승 거리에 근거하여, 링 부재의 두께를 산출한다.

Description

플라즈마 처리 장치, 및 링 부재의 두께 측정 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING THICKNESS OF RING MEMBER}
본 개시는 플라즈마 처리 장치, 및 링 부재의 두께 측정 방법에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라고도 칭함) 등의 피처리체에 대해서 플라즈마를 이용하여, 에칭 등의 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다. 이 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 처리를 실행하고 있으면, 챔버 내의 파츠가 소모한다. 예를 들어, 플라즈마의 균일화를 목적으로 웨이퍼의 외주부에 설치된 포커스 링 등의 링 부재는, 플라즈마에 가까운 것도 있어서, 소모 속도가 빠르다. 포커스 링은, 소모 정도가 웨이퍼 상의 프로세스 결과에 크게 영향이 있다. 예를 들어, 포커스 링 상의 플라즈마 시스와 웨이퍼 상의 플라즈마 시스의 높이 위치에 어긋남이 생기면, 웨이퍼의 외주 부근의 에칭 특성이 저하하여, 균일성 등에 영향을 미친다.
그래서, 웨이퍼와 포커스 링의 높이를 일정하게 유지하도록, 포커스 링의 소모량에 따라 구동 기구에 의해 포커스 링을 상승시키는 기술이 제안되고 있다.
일본 특허 공개 제 2002-176030 호 공보 일본 특허 공개 제 2016-146472 호 공보
본 개시는 간이한 구성으로 링 부재의 두께를 고정밀도로 측정할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 태양에 의한 플라즈마 처리 장치는, 피처리체의 주위에 배치되는 링 부재의 두께 측정에 이용되는 지그로서 상기 링 부재의 상면과 대향하는 대향부를 갖는 상기 지그 또는 상기 피처리체를 탑재하는 제 1 탑재면과, 상기 링 부재를 탑재하는 제 2 탑재면을 갖는 탑재대와, 상기 제 2 탑재면에 대해서 상기 링 부재를 승강시키는 승강 기구와, 상기 제 2 탑재면과 상기 제 1 탑재면에 탑재된 상기 지그의 상기 대향부의 간격 치수를 나타내는 간격 정보를 취득하는 취득부와, 상기 제 1 탑재면에 상기 지그가 탑재된 상태로, 상기 승강 기구에 의해 상기 링 부재를 상승시켜서, 상기 지그의 상기 대향부에 상기 링 부재의 상면이 접촉하는 경우에, 상기 제 2 탑재면으로부터의 상기 링 부재의 상승 거리를 계측하는 계측부와, 취득된 상기 간격 정보에 의해 나타나는 상기 간격 치수와, 계측된 상기 링 부재의 상승 거리에 근거하여, 상기 링 부재의 두께를 산출하는 두께 산출부를 갖는다.
본 개시에 의하면, 간이한 구성으로 링 부재의 두께를 고정밀도로 측정할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1은 제 1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 제 1 실시형태에 따른 탑재대의 주요부 구성을 도시하는 개략 단면도이다.
도 3은 제 1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 제어하는 제어부의 개략적인 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4는 포커스 링의 두께 측정 처리의 흐름의 일례를 나타내는 플로우 차트(flow chart)이다.
도 5는 포커스 링의 두께 측정 처리의 흐름의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 포커스 링의 두께 측정 처리의 흐름의 다른 예(1)를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 포커스 링의 두께 측정 처리의 흐름의 다른 예(2)를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 제 2 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 제어하는 제어부의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 지그를 이용하여 간격 치수를 측정하는 흐름의 일례를 설명하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 여러 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하는 것으로 한다.
종래부터, 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라고도 칭함) 등의 피처리체에 대해서 플라즈마를 이용하여, 에칭 등의 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다. 이 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 처리를 실행하고 있으면, 챔버 내의 파츠가 소모한다. 예를 들어, 플라즈마의 균일화를 목적으로 웨이퍼의 외주부에 설치된 포커스 링 등의 링 부재는, 플라즈마에 가까운 것도 있어서, 소모 속도가 빠르다. 포커스 링은, 소모 정도가 웨이퍼 상의 프로세스 결과에 크게 영향이 있다. 예를 들어, 포커스 링 상의 플라즈마 시스와 웨이퍼 상의 플라즈마 시스의 높이 위치에 어긋남이 생기면, 웨이퍼의 외주 부근의 에칭 특성이 저하하여, 균일성 등에 영향을 미친다.
그래서, 웨이퍼와 포커스 링의 높이를 일정하게 유지하도록, 포커스 링의 소모량에 따라 구동 기구에 의해 포커스 링을 상승시키는 기술이 제안되고 있다.
그런데, 포커스 링의 소모량은 신품(新品)의 포커스 링의 두께에 대한, 소모 후의 포커스 링의 두께를 측정하는 것에 의해 특정된다. 이 때문에, 간이한 구성으로 포커스 링의 두께를 고정밀도로 측정하는 것이 기대되고 있다.
(제 1 실시형태)
[플라즈마 처리 장치의 구성]
도 1은 제 1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 구성을 도시하는 개략 단면도이다. 플라즈마 처리 장치(10)는 기밀하게 구성되고, 전기적으로 접지 전위로 된 처리 용기(1)를 갖고 있다. 처리 용기(1)는 원통 형상으로 되고, 예를 들면, 알루미늄 등으로 구성되어 있다. 처리 용기(1)는 플라즈마가 생성되는 처리 공간을 규정한다. 처리 용기(1) 내에는 피처리체(work-piece)인 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 「웨이퍼」라고 함)(W)를 수평으로 지지하는 탑재대(2)가 마련되어 있다. 탑재대(2)는 웨이퍼(W) 외에, 웨이퍼(W)의 주위에 배치되는 포커스 링(5)의 두께 측정에 이용되는 지그(51)(도 2 참조)도 지지한다. 지그(51)의 구조에 대해서는 후술한다. 탑재대(2)는 기재(베이스)(2a) 및 정전 척(ESC; Electrostatic chuck)(6)을 포함하여 구성되어 있다.
기재(2a)는 도전성의 금속, 예를 들면, 알루미늄 등으로 구성되어 있고, 하부 전극으로서의 기능을 갖는다. 기재(2a)는 지지대(4)에 지지되어 있다. 지지대(4)는 예를 들면, 석영 등으로 이루어지는 지지 부재(3)에 지지되어 있다. 또한, 탑재대(2)의 상방의 외주에는, 예를 들면, 단결정 실리콘으로 형성된 포커스 링(5)이 마련되어 있다. 기재(2a)는, 외주부의 상면이 환상의 포커스 링(5)이 탑재되는 탑재면(2e)으로 되어 있다. 게다가, 처리 용기(1) 내에는, 탑재대(2) 및 지지대(4)의 주위를 둘러싸도록, 예를 들면, 석영 등으로 이루어지는 원통 형상의 내벽 부재(3a)가 마련되어 있다.
기재(2a)에는 제 1 정합기(11a)를 거쳐서 제 1 RF 전원(10a)이 접속되고, 또한, 제 2 정합기(11b)를 거쳐서 제 2 RF 전원(10b)이 접속되어 있다. 제 1 RF 전원(10a)은 플라즈마 발생용이며, 이 제 1 RF 전원(10a)으로부터는 소정의 주파수의 고주파 전력이 탑재대(2)의 기재(2a)에 공급되도록 구성되어 있다. 또한, 제 2 RF 전원(10b)은 이온 인입용(바이어스용)이며, 이 제 2 RF 전원(10b)으로부터는 제 1 RF 전원(10a)보다 낮은 소정 주파수의 고주파 전력이 탑재대(2)의 기재(2a)에 공급되도록 구성되어 있다. 이와 같이, 탑재대(2)는 전압 인가 가능하게 구성되어 있다. 한편, 탑재대(2)의 상방에는, 탑재대(2)와 평행하게 대향하도록, 상부 전극으로서의 기능을 갖는 샤워 헤드(16)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(16)와 탑재대(2)는 한 쌍의 전극(상부 전극과 하부 전극)으로서 기능한다.
정전 척(6)은 상면이 평탄한 원반 형상으로 형성되고, 해당 상면이 지그(51) 또는 웨이퍼(W)가 탑재되는 탑재면(6c)으로 되어 있다. 정전 척(6)은 평면시에 있어서 기재(2a)의 중앙부에 마련되어 있다. 정전 척(6)은 절연체(6b) 사이에 전극(6a)을 개재시켜서 구성되어 있고, 전극(6a)에는 직류 전원(12)이 접속되어 있다. 그리고 전극(6a)에 직류 전원(12)으로부터 직류 전압이 인가되는 것에 의해, 쿨롬력(Coulomb's force)에 의해서 지그(51) 또는 웨이퍼(W)가 흡착되도록 구성되어 있다.
탑재대(2)의 내부에는 냉매 유로(2d)가 형성되어 있고, 냉매 유로(2d)에는 냉매 입구 배관(2b), 냉매 출구 배관(2c)이 접속되어 있다. 그리고, 냉매 유로(2d)의 안에 적절한 냉매, 예를 들면, 냉각수 등을 순환시키는 것에 의해, 탑재대(2)를 소정의 온도로 제어 가능하게 구성되어 있다. 또한, 탑재대(2) 등을 관통하도록, 웨이퍼(W)의 이면에 헬륨 가스 등의 냉열 전달용 가스(백사이드 가스)를 공급하기 위한 가스 공급관(30)이 마련되어 있고, 가스 공급관(30)은 도시되지 않은 가스 공급원에 접속되어 있다. 이러한 구성에 의해, 탑재대(2)의 상면에 정전 척(6)에 의해서 흡착 보지된 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 제어한다.
탑재대(2)의 탑재면(6c)에 대응하는 부분에는 복수, 예를 들면, 3개의 핀용 관통 구멍(200)이 마련되어 있고(도 1에는 1개만 도시함), 이러한 핀용 관통 구멍(200)의 내부에는, 각각 리프터 핀(61)이 배치되어 있다. 리프터 핀(61)은 승강 기구(62)에 접속되어 있다. 승강 기구(62)는 리프터 핀(61)을 승강시켜서, 탑재대(2)의 탑재면(6c)에 대해 리프터 핀(61)을 출몰(出沒) 가능하게 동작시킨다. 리프터 핀(61)을 상승시킨 상태에서는, 리프터 핀(61)의 선단이 탑재대(2)의 탑재면(6c)으로부터 돌출하여, 탑재대(2)의 탑재면(6c)의 상방에 웨이퍼(W)를 보지한 상태가 된다. 한편, 리프터 핀(61)을 하강시킨 상태에서는, 리프터 핀(61)의 선단이 핀용 관통 구멍(200) 내에 수용되어, 웨이퍼(W)가 탑재대(2)의 탑재면(6c)에 탑재된다. 이와 같이, 승강 기구(62)는 리프터 핀(61)에 의해 탑재대(2)의 탑재면(6c)에 대해서 웨이퍼(W)를 승강시킨다.
탑재대(2)의 탑재면(2e)에 대응하는 부분에는 복수, 예를 들면, 3개의 핀용 관통 구멍(300)이 마련되어 있고(도 1에는 1개만 도시함), 이러한 핀용 관통 구멍(300)의 내부에는, 각각 리프터 핀(63)이 배치되어 있다. 리프터 핀(63)은 승강 기구(64)에 접속되어 있다. 승강 기구(64)는 리프터 핀(63)을 승강시켜서, 탑재대(2)의 탑재면(2e)에 대해 리프터 핀(63)을 출몰 가능하게 동작시킨다. 리프터 핀(63)을 상승시킨 상태에서는, 리프터 핀(63)의 선단이 탑재대(2)의 탑재면(2e)으로부터 돌출하여, 탑재대(2)의 탑재면(2e)의 상방에 포커스 링(5)을 보지한 상태가 된다. 한편, 리프터 핀(63)을 하강시킨 상태에서는, 리프터 핀(63)의 선단이 핀용 관통 구멍(300) 내에 수용되어, 포커스 링(5)이 탑재대(2)의 탑재면(2e)에 탑재된다. 이와 같이, 승강 기구(64)는 리프터 핀(63)에 의해 탑재대(2)의 탑재면(2e)에 대해서 포커스 링(5)을 승강시킨다.
상기한 샤워 헤드(16)는 처리 용기(1)의 천벽(天壁) 부분에 마련되어 있다. 샤워 헤드(16)는 본체부(16a)와 전극판을 이루는 상부 천판(16b)을 구비하여 있고, 절연성 부재(95)를 거쳐서 처리 용기(1)의 상부에 지지된다. 본체부(16a)는 도전성 재료, 예를 들면, 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지고, 그 하부에 상부 천판(16b)을 착탈 가능하게 지지할 수 있도록 구성되어 있다.
본체부(16a)는 내부에 가스 확산실(16c)이 마련되어 있다. 또한, 본체부(16a)는 가스 확산실(16c)의 하부에 위치하도록, 저부에, 다수의 가스 통류 구멍(16d)이 형성되어 있다. 또한, 상부 천판(16b)은, 해당 상부 천판(16b)을 두께 방향으로 관통하도록 가스 도입 구멍(16e)이 상기한 가스 통류 구멍(16d)과 겹치도록 마련되어 있다. 이러한 구성에 의해, 가스 확산실(16c)에 공급된 처리 가스는, 가스 통류 구멍(16d) 및 가스 도입 구멍(16e)을 거쳐서 처리 용기(1) 내에 샤워 형상으로 분산되어 공급된다.
본체부(16a)에는 가스 확산실(16c)로 처리 가스를 도입하기 위한 가스 도입구(16g)가 형성되어 있다. 가스 도입구(16g)에는 가스 공급 배관(15a)의 일단이 접속되어 있다. 이 가스 공급 배관(15a)의 타단에는, 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급원(가스 공급부)(15)이 접속된다. 가스 공급 배관(15a)에는 상류측으로부터 순서대로 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(15b) 및 개폐 밸브(V2)가 마련되어 있다. 가스 확산실(16c)에는, 가스 공급 배관(15a)을 거쳐서, 처리 가스 공급원(15)으로부터 플라즈마 에칭을 위한 처리 가스가 공급된다. 처리 용기(1) 내에는, 가스 확산실(16c)로부터 가스 통류 구멍(16d) 및 가스 도입 구멍(16e)을 거쳐서, 샤워 형상으로 분산되어 처리 가스가 공급된다.
상기한 상부 전극으로서의 샤워 헤드(16)에는, 로우 패스 필터(low pass filter; LPF)(71)를 거쳐서 가변 직류 전원(72)이 전기적으로 접속되어 있다. 이 가변 직류 전원(72)은 온·오프 스위치(73)에 의해 급전의 온·오프가 가능하게 구성되어 있다. 가변 직류 전원(72)의 전류·전압 및 온·오프 스위치(73)의 온·오프는, 후술하는 제어부(100)에 의해서 제어된다. 또한, 후술과 같이, 제 1 RF 전원(10a), 제 2 RF 전원(10b)으로부터 고주파가 탑재대(2)에 인가되어 처리 공간에 플라즈마가 발생할 때에는, 필요에 따라 제어부(100)에 의해 온·오프 스위치(73)가 온(on)으로 되어, 상부 전극으로서의 샤워 헤드(16)에 소정의 직류 전압이 인가된다.
처리 용기(1)의 측벽으로부터 샤워 헤드(16)의 높이 위치보다 상방으로 연장되도록 원통 형상의 접지 도체(1a)가 마련되어 있다. 이 원통 형상의 접지 도체(1a)는, 그 상부에 천벽을 갖고 있다.
처리 용기(1)의 저부에는 배기구(81)가 형성되어 있다. 배기구(81)에는, 배기관(82)을 거쳐서 제 1 배기 장치(83)가 접속되어 있다. 제 1 배기 장치(83)는 진공 펌프를 갖고 있고, 이 진공 펌프를 작동시키는 것에 의해 처리 용기(1) 내를 소정의 진공도까지 감압할 수 있도록 구성되어 있다. 한편, 처리 용기(1) 내의 측벽에는, 웨이퍼(W)의 반입출구(84)가 마련되어 있고, 이 반입출구(84)에는, 해당 반입출구(84)를 개폐하는 게이트 밸브(85)가 마련되어 있다.
처리 용기(1)의 측부 내측에는, 내벽면을 따라 디포짓 쉴드(deposit shield)(86)가 마련되어 있다. 디포짓 쉴드(86)는 처리 용기(1)에 에칭 부생성물(디포짓)이 부착하는 것을 방지한다. 이 디포짓 쉴드(86)의 웨이퍼(W)와 대략 같은 높이 위치에는, 그라운드에 대한 전위가 제어 가능하게 접속된 도전성 부재(GND 블록)(89)가 마련되어 있고, 이에 의해 이상 방전이 방지된다. 또한, 디포짓 쉴드(86)의 하단부에는, 내벽 부재(3a)를 따라 연장되는 디포짓 쉴드(87)가 마련되어 있다. 디포짓 쉴드(86, 87)는 착탈 가능하게 되어 있다.
상기 구성의 플라즈마 처리 장치(10)는 제어부(100)에 의해서, 그 동작이 통괄적으로 제어된다. 제어부(100)는 예를 들면, 컴퓨터이며, 플라즈마 처리 장치(10)의 각부를 제어한다.
[탑재대의 구성]
다음에, 도 2를 참조하여, 제 1 실시형태에 따른 탑재대(2)의 주요부 구성에 대해 설명한다. 도 2는 제 1 실시형태에 따른 탑재대(2)의 주요부 구성을 도시하는 개략 단면도이다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 탑재대(2)는 기재(2a)와 정전 척(6)을 포함하고 있다. 정전 척(6)은 원판 형상을 나타내고, 기재(2a)와 동축이 되도록 기재(2a)의 중앙부에 마련되어 있다. 정전 척(6)은 절연체(6b)의 내부에 전극(6a)이 마련되어 있다. 정전 척(6)의 상면은, 지그(51) 또는 웨이퍼(W)가 탑재되는 탑재면(6c)으로 되어 있다. 또한, 도 2는 탑재면(6c)에 지그(51)가 탑재된 상태를 도시하고 있다. 또한, 기재(2a)의 외주부의 상면은, 포커스 링(5)이 탑재되는 탑재면(2e)으로 되어 있다. 탑재면(6c)은 제 1 탑재면의 일례이며, 탑재면(2e)은 제 2 탑재면의 일례이다.
포커스 링(5)은 고리 형상의 부재이며, 기재(2a)와 동축이 되도록 기재(2a)의 외주부에 마련되어 있다. 포커스 링(5)은 본체부(5a)와, 본체부(5a)의 내측 측면으로부터 직경 방향 내측으로 돌출하고, 또한 상면이 본체부(5a)의 상면보다 낮은 돌출부(5b)를 갖는다. 즉, 포커스 링(5)은 직경 방향의 위치에 따라 상면의 높이가 상이하다. 예를 들어, 본체부(5a)의 상면의 높이는 탑재면(6c)의 높이보다 높다. 한편, 돌출부(5b)의 상면의 높이는 탑재면(6c)의 높이보다 낮다. 포커스 링(5)은 링 부재의 일례이다.
지그(51)는 포커스 링(5)의 두께 측정에 이용되는 지그이다. 지그(51)는 포커스 링(5)의 상면과 대향하는 대향부(51a)를 갖는다. 제 1 실시형태에서는, 지그(51)의 대향부(51a)는 탑재면(6c)에 지그(51)가 탑재된 상태로, 포커스 링(5)의 본체부(5a) 및 돌출부(5b)의 상방에 위치한다. 즉, 탑재면(6c)과 직교하는 방향에서 바라볼 때, 대향부(51a)는 본체부(5a) 및 돌출부(5b)의 둘 모두와 겹쳐지는 위치에 존재하고, 본체부(5a) 및 돌출부(5b)의 둘 모두의 상면을 덮고 있다. 이에 의해, 승강 기구(64)가 리프터 핀(63)에 의해 탑재대(2)의 탑재면(2e)에 대해서 포커스 링(5)을 상승시키는 경우에, 지그(51)의 대향부(51a)에 본체부(5a)의 상면이 접촉한다.
또한, 지그(51)는 정전 척(6)에 쿨롬력에 의해서 흡착되기 때문에, 지그(51)의 재질은 도전성 재료이다. 또는, 지그(51)는 정전 척(6)의 탑재면(6c)과 접하는 면에 도전체층을 형성해도 좋다. 또한, 지그(51)의 강도는 지그(51)의 대향부(51a)에 본체부(5a)의 상면이 접촉했을 때에, 대향부(51a)가 변형하지 않도록 설정된다.
탑재면(2e)에는, 리프터 핀(63)을 수용하는 핀용 관통 구멍(300)이 형성되어 있다. 리프터 핀(63)은 승강 기구(64)에 접속되어 있다. 승강 기구(64)는 구동 모터를 내장하고, 구동 모터의 구동력에 의해 신축 로드를 신축시켜서 리프터 핀(63)을 탑재면(2e)으로부터 출몰 가능하게 동작시킨다. 승강 기구(64)는 리프터 핀(63)이 수용되었을 때에, 리프터 핀(63)의 선단부가 포커스 링(5)의 이면에 접촉하도록, 리프터 핀(63)의 정지 위치의 높이 조정을 실행한다. 또한, 승강 기구(64)에는, 리프터 핀(63)을 상승시킬 때에 구동 모터에 발생하는 구동 토크를 검출하는 토크 센서가 마련되어 있다. 토크 센서에 의해 검출되는 구동 토크의 데이터는, 후술하는 제어부(100)에 출력된다. 또한, 승강 기구(64)에는 예를 들면, 인코더 등의, 리프터 핀(63)의 선단부의 위치를 검출하는 위치 검출기가 마련되어 있다. 위치 검출기에 의해 검출되는, 리프터 핀(63)의 선단부의 위치의 데이터는, 후술하는 제어부(100)에 출력된다.
또한, 상술의 설명에서는 리프터 핀(63)이 수용되었을 때에, 리프터 핀(63)의 선단부가 포커스 링(5)의 이면에 접촉하는 경우를 예로 설명했지만, 개시 기술은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 리프터 핀(63)이 수용되었을 때에, 리프터 핀(63)의 선단부가 포커스 링(5)의 이면에 접촉하지 않고, 리프터 핀(63)의 선단부와 포커스 링(5)의 이면 사이에 갭이 있을 수도 있다. 이 경우, 인코더 등의, 리프터 핀(63)의 선단부의 위치를 검출하는 위치 검출기는, 리프터 핀(63)의 선단부가 포커스 링(5)의 이면에 접촉하는 위치를 기준점으로 하여 조정된다.
핀용 관통 구멍(300), 리프터 핀(63) 및 승강 기구(64)는, 포커스 링(5)의 둘레 방향의 복수의 위치에 마련되어 있다. 제 1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 핀용 관통 구멍(300), 리프터 핀(63) 및 승강 기구(64)의 조(組)가 3조 마련되어 있다. 예를 들어, 탑재대(2)에는, 핀용 관통 구멍(300), 리프터 핀(63) 및 승강 기구(64)의 조가 탑재대(2)의 원주 방향으로 균등한 간격으로 배치되어 있다. 승강 기구(64)의 토크 센서는 각 승강 기구(64)의 위치에 있어서, 구동 모터의 구동 토크를 검출하고, 그 검출 결과를 제어부(100)로 출력한다. 또한, 승강 기구(64)의 위치 검출기는 각 승강 기구(64)의 위치에 있어서, 대응하는 리프터 핀(63)의 선단부의 위치를 검출하고, 그 검출 결과를 제어부(100)로 출력한다.
[제어부의 구성]
다음에, 제어부(100)에 대해 상세하게 설명한다. 도 3은 제 1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)를 제어하는 제어부(100)의 개략적인 구성을 도시하는 블록도이다. 제어부(100)는 프로세스 컨트롤러(110), 유저 인터페이스(120) 및 기억부(130)를 갖는다.
프로세스 컨트롤러(110)는 CPU(Central Processing Unit)를 구비하고, 플라즈마 처리 장치(10)의 각부를 제어한다.
유저 인터페이스(120)는 공정 관리자가 플라즈마 처리 장치(10)를 관리하기 위해서 커맨드의 입력 조작을 실행하는 키보드나, 플라즈마 처리 장치(10)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 구성되어 있다.
기억부(130)에는 플라즈마 처리 장치(10)에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 컨트롤러(110)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)이나, 처리 조건 데이터 등이 기억된 레시피가 격납되어 있다. 예를 들어, 기억부(130)에는 간격 정보(131)가 격납되어 있다. 또한, 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등의 레시피는, 컴퓨터에서 판독가능한 컴퓨터 기록 매체(예를 들면, 하드 디스크, DVD 등의 광디스크, 플렉시블 디스크, 반도체 메모리 등) 등에 격납된 상태의 것을 이용하는 것도 가능하다. 또는, 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등의 레시피는 다른 장치로부터, 예를 들면, 전용 회선을 거쳐서 수시 전송시켜서 온라인으로 이용하는 것도 가능하다.
간격 정보(131)는 탑재면(2e)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)의 대향부(51a)의 「간격 치수」가 기억된 데이터이다. 간격 치수는 탑재면(2e)과 탑재면(6c) 사이의 거리와, 탑재면(6c)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)의 대향부(51a) 사이의 거리에 근거하여 사전 결정된다. 예를 들어, 도 2에 도시되는 지그(51)가 탑재면(6c)에 탑재되는 경우, 탑재면(2e)과 탑재면(6c) 사이의 거리가 「t1」이며, 탑재면(6c)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)의 대향부(51a) 사이의 거리가 「t2」이다. 이 때문에, 간격 치수는 탑재면(2e)과 탑재면(6c) 사이의 거리와 탑재면(6c)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)의 대향부(51a) 사이의 거리의 합「t1＋t2」으로 하여 사전 결정된다. 이 경우, 간격 치수「t1＋t2」가 간격 정보(131)로서 기억부(130)에 격납된다.
도 3의 설명으로 돌아온다. 프로세스 컨트롤러(110)는 프로그램이나 데이터를 격납하기 위한 내부 메모리를 갖고, 기억부(130)에 기억된 제어 프로그램을 읽어내고, 읽어낸 제어 프로그램의 처리를 실행한다. 프로세스 컨트롤러(110)는 제어 프로그램이 동작하는 것에 의해, 각종의 처리부로서 기능한다. 예를 들어, 프로세스 컨트롤러(110)는 취득부(111)와, 계측부(112)와, 두께 산출부(113)와, 승강 제어부(114)와, 경고(alert)부(115)를 갖는다.
그런데, 플라즈마 처리 장치(10)에서는 플라즈마 처리를 실행하면, 포커스 링(5)이 소모하여 포커스 링(5)의 두께가 얇아지게 된다. 포커스 링(5)의 두께가 얇아지게 되면, 포커스 링(5) 상의 플라즈마 시스와 웨이퍼(W) 상의 플라즈마 시스의 높이 위치에 어긋남이 생겨서 에칭 특성이 변화한다.
예를 들어, 포커스 링(5) 상의 플라즈마 시스의 높이가 웨이퍼(W) 상의 플라즈마 시스의 높이보다 저하한 경우, 웨이퍼(W)의 주변부에서 플라즈마 시스가 기울어지고, 웨이퍼(W)의 주변부에 대해서 정(正)의 이온이 경사져서 입사한다. 이와 같이 정의 이온의 입사각이 변화하는 것에 의해, 에칭 특성이 변화한다. 예를 들어, 에칭에 의해 형성되는 홀이 웨이퍼(W)의 수직 방향에 대해서 경사져서 연장되는 형상 이상(異常)이 발생한다. 이 홀의 형상 이상은 Tilting으로 불린다.
그런데, 포커스 링(5)의 소모량은 신품의 포커스 링(5)의 두께에 대한, 소모 후의 포커스 링(5)의 두께를 측정하는 것에 의해 특정된다. 포커스 링(5)의 두께를 측정하는 수법으로서는, 레이저 광에 의한 반사를 이용하는 수법이 있다(예를 들면, 일본 특허 공개 제 2010-199526 호 공보 참조). 다만, 레이저 광에 의한 반사를 이용하는 수법에서는, 탑재대(2)에 레이저 광의 광로가 마련되기 때문에, 장치 구성이 복잡화하거나, 레이저 광의 광로가 플라즈마 분포의 특이점이 될 우려가 있다. 이 때문에, 플라즈마 처리 장치(10)에서는 레이저 광을 이용하는 일 없이, 포커스 링(5)의 두께를 간이하게 또한 고정밀도로 측정하는 것이 기대되어 있다.
그래서, 플라즈마 처리 장치(10)에서는 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)를 이용하여, 포커스 링(5)의 두께의 측정을 실행한다.
도 2의 설명으로 돌아온다. 취득부(111)는 탑재면(2e)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)의 대향부(51a)의 간격 치수를 나타내는 간격 정보(131)를 취득한다. 예를 들어, 취득부(111)는 탑재면(2e)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)의 대향부(51a)의 간격 정보(131)를 기억부(130)로부터 읽어내서 취득한다. 또한, 본 실시형태에서는, 간격 정보(131)가 기억부(130)에 사전 기억되어 있는 것으로 했지만, 간격 정보(131)가 다른 장치에 기억되어 있는 경우, 취득부(111)는 네트워크를 거쳐서 다른 장치로부터 간격 정보(131)를 취득해도 좋다.
계측부(112)는 탑재면(6c)에 지그(51)가 탑재된 상태로, 승강 기구(64)에 의해 리프터 핀(63)을 상승시켜서, 지그(51)의 대향부(51a)에 포커스 링(5)의 상면(즉, 본체부(5a)의 상면)이 접촉할 때까지, 포커스 링(5)을 상승시킨다. 그리고, 계측부(112)는 지그(51)의 대향부(51a)에 포커스 링(5)의 상면(즉, 본체부(5a)의 상면)이 접촉하는 경우에, 탑재면(2e)으로부터의 포커스 링(5)의 상승 거리를 계측한다. 예를 들어, 계측부(112)는 포커스 링(5)의 둘레 방향의 복수의 위치에 각각 마련된 승강 기구(64)에 의해 포커스 링(5)을 상승시킨다. 그리고, 계측부(112)는 지그(51)의 대향부(51a)에 포커스 링(5)의 상면이 접촉하는 경우에, 포커스 링(5)의 둘레 방향의 복수의 위치의 각각에 대해서, 탑재면(2e)으로부터의 포커스 링(5)의 상승 거리를 계측한다. 지그(51)의 대향부(51a)에 포커스 링(5)의 상면이 접촉했는지 안했는지는, 각 승강 기구(64)의 위치에 있어서 각 승강 기구(64)의 토크 센서에 의해 검출되는 구동 토크의 값과 소정의 문턱 값을 비교하는 것에 의해 판정된다. 탑재면(2e)으로부터의 포커스 링(5)의 상승 거리는, 각 승강 기구(64)의 위치에 있어서 각 승강 기구(64)의 위치 검출기에 의해 검출되는 리프터 핀(63)의 선단부의 위치를 이용하여 계측된다.
두께 산출부(113)는 취득부(111)에 의해 취득된 간격 정보(131)에 의해 나타나는 간격 치수와, 계측부(112)에 의해 계측된 포커스 링(5)의 상승 거리에 근거하여, 포커스 링(5)의 두께(즉, 본체부(5a)의 두께)를 산출한다. 예를 들어, 간격 정보(131)에 의해 나타나는 간격 치수가, 도 2에 도시되는 지그(51)에 대응하는 간격 치수「t1＋t2」인 경우를 상정한다. 이 경우, 두께 산출부(113)는 간격 치수「t1＋t2」에서, 계측된 포커스 링(5)의 상승 거리를 감산(減算)하는 것에 의해, 포커스 링(5)의 두께(즉, 본체부(5a)의 두께)를 산출한다. 또한, 두께 산출부(113)는 포커스 링(5)의 둘레 방향의 복수의 위치의 각각에 대해서, 포커스 링(5)의 두께(즉, 본체부(5a)의 두께)를 산출한다.
이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)의 대향부(51a)에 포커스 링(5)의 상면이 접촉할 때까지 포커스 링(5)을 상승시킨다는 간이한 구성으로, 포커스 링(5)의 두께를 고정밀도로 측정할 수 있다.
승강 제어부(114)는 두께 산출부(113)에 의해 산출된 포커스 링(5)의 두께에 근거하여, 포커스 링(5)의 상면이 소정의 높이를 유지하도록 승강 기구(64)를 독립하여 제어한다. 예를 들어, 승강 제어부(114)는 승강 기구(64)의 배치 위치마다 리프터 핀(63)을 독립하여 승강시켜서, 포커스 링(5)을 승강시킨다. 예를 들어, 승강 제어부(114)는 신품의 포커스 링(5)의 두께에 대한, 산출된 포커스 링(5)의 두께의 차로부터 포커스 링(5)의 소모량을 특정하고, 승강 기구(64)를 제어하여 리프터 핀(63)을 포커스 링(5)의 소모량만큼 상승시킨다. 또한, 신품의 포커스 링(5)의 두께는 계측부(112) 및 두께 산출부(113)에 의해 사전 측정된 두께여도 좋다.
포커스 링(5)의 소모량은 탑재대(2)의 둘레 방향으로 치우치는 경우가 있다. 플라즈마 처리 장치(10)는 포커스 링(5)의 둘레 방향의 복수의 위치에 리프터 핀(63) 및 승강 기구(64)를 배치하여, 배치 위치마다 포커스 링(5)의 소모량을 특정하고, 소모량에 따라, 승강 기구(64)를 제어하여 리프터 핀(63)을 상승시킨다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 웨이퍼(W)의 상면에 대한 포커스 링(5)의 상면의 위치를 탑재대(2)의 둘레 방향으로 일치시킬 수 있다. 이에 의해, 탑재대(2)의 둘레 방향을 따라 에칭 특성의 균일성을 유지하는 것이 가능하게 된다.
경고부(115)는 두께 산출부(113)에 의해 산출된 포커스 링(5)의 두께에 근거하여, 경고를 실행한다. 예를 들어, 두께 산출부(113)에 의해 산출된 포커스 링(5)의 두께가 소정의 허용 값 이하인 경우에, 경고를 실행한다. 경고는 공정 관리자나 플라즈마 처리 장치(10)의 관리자 등에게 이상을 알릴 수 있으면, 어떤 방식이라도 좋다. 예를 들어, 경고부(115)는 유저 인터페이스(120)에 이상을 알리는 메세지를 표시한다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 포커스 링(5)의 두께가 감소하여 포커스 링(5)의 교환 시기가 도래한 경우에, 이상의 발생을 알릴 수 있다.
[제어의 흐름]
다음에, 제 1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)를 이용한 포커스 링(5)의 두께 측정 처리에 대해 설명한다. 도 4는 포커스 링(5)의 두께 측정 처리의 흐름의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 이 포커스 링(5)의 두께 측정 처리는, 예를 들면, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리가 종료한 타이밍에 실행된다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 반송 아암에 의해 웨이퍼(W)가 처리 용기(1)로부터 반출되고(S11), 반송 아암에 의해 지그(51)가 처리 용기(1)에 반입되고, 탑재면(6c)(제 1 탑재면)에 지그(51)가 탑재되고(S12), 정전 척(6)에 의해 지그(51)가 흡착된다(S13). 이 때, 정전 척(6)에 의한 흡착력은, 지그(51)의 대향부(51a)와 포커스 링(5)의 상면의 접촉시에 지그(51)가 탑재면(6c)으로부터 이반(離反)하지 않도록 설정된다.
취득부(111)는 탑재면(2e)(제 2 탑재면)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)의 대향부(51a)의 간격 치수를 나타내는 간격 정보(131)를 취득한다(S14).
계측부(112)는 탑재면(6c)에 지그(51)가 탑재되고 또한 지그(51)가 정전 척(6)에 의해 흡착된 상태로, 승강 기구(64)에 의해 리프터 핀(63)을 상승시켜서, 포커스 링(5)을 상승시킨다(S15).
계측부(112)는 지그(51)의 대향부(51a)에 포커스 링(5)의 상면이 접촉했는지 안했는지를 판정한다(S16).
지그(51)의 대향부(51a)에 포커스 링(5)의 상면이 접촉하지 않은 경우(S16No), 계측부(112)는 포커스 링(5)의 상승을 계속한다(S15).
한편, 지그(51)의 대향부(51a)에 포커스 링(5)의 상면이 접촉한 경우(S16Yes), 계측부(112)는 탑재면(2e)으로부터의 포커스 링(5)의 상승 거리를 계측한다(S17).
두께 산출부(113)는 취득부(111)에 의해 취득된 간격 정보(131)에 의해 나타나는 간격 치수와, 계측부(112)에 의해 계측된 포커스 링(5)의 상승 거리에 근거하여, 포커스 링(5)의 두께를 산출하고(S18), 처리를 종료한다.
다음에, 구체적인 일례를 설명한다. 도 5는 포커스 링(5)의 두께 측정 처리의 흐름의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 (A)는 지그(51)가 탑재면(6c)에 탑재된 상태를 도시하고 있다. 지그(51)는 포커스 링(5)의 상면과 대향하는 대향부(51a)를 갖는다. 지그(51)의 대향부(51a)는, 탑재면(6c)에 지그(51)가 탑재된 상태로, 포커스 링(5)의 본체부(5a) 및 돌출부(5b)의 상방에 위치한다. 탑재면(2e)과 탑재면(6c) 사이의 거리가 「t1」이며, 탑재면(6c)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)의 대향부(51a) 사이의 거리가 「t2」이다. 이 때문에, 탑재면(2e)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)의 대향부(51a)의 간격 치수는, 「t1＋t2」이다. 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서, 계측부(112)는 승강 기구(64)에 의해 리프터 핀(63)을 상승시켜서, 지그(51)의 대향부(51a)에 포커스 링(5)의 상면(즉, 본체부(5a)의 상면)이 접촉할 때까지, 포커스 링(5)을 상승시킨다. 도 5의 (B)는 지그(51)의 대향부(51a)에 본체부(5a)의 상면이 접촉한 상태를 도시하고 있다. 도 5의 (B)의 예에서는, 포커스 링(5)이 탑재면(2e)으로부터 「s1」만큼 상승하여 있다. 계측부(112)는 도 5의 (B)에 도시되는 바와 같이, 지그(51)의 대향부(51a)에 본체부(5a)의 상면이 접촉하는 경우에, 탑재면(2e)으로부터의 포커스 링(5)의 상승 거리「s1」를 계측한다. 그리고, 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서, 두께 산출부(113)는 간격 치수「t1＋t2」로부터, 계측된 포커스 링(5)의 상승 거리「s1」를 감산하는 것에 의해, 본체부(5a)의 두께 「to」를 산출한다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)의 대향부(51a)에 본체부(5a)의 상면이 접촉할 때까지 포커스 링(5)을 상승시킨다는 간이한 구성으로, 본체부(5a)의 두께를 고정밀도로 측정할 수 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는 지그(51)와는 형상이 상이한 다른 지그를 이용하여, 포커스 링(5) 중, 본체부(5a)와는 다른 부분의 두께를 측정해도 좋다. 도 6은 포커스 링(5)의 두께 측정 처리의 흐름의 다른 예(1)를 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 (A)은, 지그(51)와는 형상이 상이한 지그(52)가 탑재면(6c)에 탑재된 상태를 도시하고 있다. 지그(52)는 포커스 링(5)의 상면과 대향하는 대향부(52a)를 갖는다. 지그(52)의 대향부(52a)는 탑재면(6c)에 지그(52)가 탑재된 상태로, 포커스 링(5)의 돌출부(5b)의 상방에 위치한다. 또한, 탑재면(6c)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(52)의 대향부(52a)는 동일면 상에 위치한다. 탑재면(2e)과 탑재면(6c) 사이의 거리가 「t1」이다. 또한, 탑재면(6c)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(52)의 대향부(52a)가 동일면 상에 위치하기 때문에, 탑재면(6c)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(52)의 대향부(52a) 사이의 거리가 「0」이다. 이 때문에, 탑재면(2e)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(52)의 대향부(52a)의 간격 치수는, 「t1」이다. 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서, 계측부(112)는 승강 기구(64)에 의해 리프터 핀(63)을 상승시켜서, 지그(52)의 대향부(52a)에 포커스 링(5)의 상면(즉, 돌출부(5b)의 상면)이 접촉할 때까지, 포커스 링(5)을 상승시킨다. 도 6의 (B)는 지그(52)의 대향부(52a)에 돌출부(5b)의 상면이 접촉한 상태를 도시하고 있다. 도 6의 (B)의 예에서는, 포커스 링(5)이 탑재면(2e)으로부터 「s2」만큼 상승하여 있다. 계측부(112)는 도 6의 (B)에 도시되는 바와 같이, 지그(52)의 대향부(52a)에 돌출부(5b)의 상면이 접촉하는 경우에, 탑재면(2e)으로부터의 포커스 링(5)의 상승 거리「s2」를 계측한다. 그리고, 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서, 두께 산출부(113)는 간격 치수「t1」로부터, 계측된 포커스 링(5)의 상승 거리「s2」를 감산하는 것에 의해, 돌출부(5b)의 두께「ti」를 산출한다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 탑재면(6c)에 탑재된 지그(52)의 대향부(52a)에 돌출부(5b)의 상면이 접촉할 때까지 포커스 링(5)을 상승시킨다는 간이한 구성으로, 돌출부(5b)의 두께를 고정밀도로 측정할 수 있다.
도 7은 포커스 링(5)의 두께 측정 처리의 흐름의 다른 예(2)를 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 (A)는 지그(51)와는 형상이 상이한 지그(53)가 탑재면(6c)에 탑재된 상태를 도시하고 있다. 지그(53)는 포커스 링(5)의 상면과 대향하는 대향부(53a)를 갖는다. 지그(53)의 대향부(53a)는 탑재면(6c)에 지그(53)가 탑재된 상태로, 본체부(5a)와 돌출부(5b)의 경계 부분(5c)을 향해서 만곡하는 형상을 갖는다. 본체부(5a)와 돌출부(5b)의 경계 부분(5c)은, 웨이퍼(W)의 주변부에 존재하는 플라즈마에 의한 손상을 받기 쉽고, 포커스 링의 다른 부분에 비해 소모량이 크다. 도 7의 (A)의 예에서는, 경계 부분(5c)이 소모한 상태가 도시되어 있다. 탑재면(2e)과 탑재면(6c) 사이의 거리가 「t1」이며, 탑재면(6c)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(53)의 대향부(53a) 사이의 거리가 「t2」이다. 이 때문에, 탑재면(2e)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)의 대향부(51a)의 간격 치수는, 「t1-t2」이다. 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서, 계측부(112)는 승강 기구(64)에 의해 리프터 핀(63)을 상승시켜서, 지그(53)의 대향부(53a)에 포커스 링(5)의 상면(즉, 경계 부분(5c)의 상면)이 접촉할 때까지, 포커스 링(5)을 상승시킨다. 도 7의 (B)은 지그(53)의 대향부(53a)에 경계 부분(5c)의 상면이 접촉한 상태를 도시하고 있다. 도 7의 (B)의 예에서는, 포커스 링(5)이 탑재면(2e)으로부터 「s3」만큼 상승하여 있다. 계측부(112)는 도 7의 (B)에 도시되는 바와 같이, 지그(53)의 대향부(53a)에 경계 부분(5c)의 상면이 접촉하는 경우에, 탑재면(2e)으로부터의 포커스 링(5)의 상승 거리「s3」를 계측한다. 그리고, 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서, 두께 산출부(113)는 간격 치수「t1-t2」에서, 계측된 포커스 링(5)의 상승 거리「s3」를 감산하는 것에 의해, 경계 부분(5c)의 두께「tb」를 산출한다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는, 탑재면(6c)에 탑재된 지그(53)의 대향부(53a)에 경계 부분(5c)의 상면이 접촉할 때까지 포커스 링(5)을 상승시킨다는 간이한 구성으로, 경계 부분(5c)의 두께를 고정밀도로 측정할 수 있다.
이상과 같이, 제 1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는 탑재대(2)와, 승강 기구(64)와, 취득부(111)와, 계측부(112)와, 두께 산출부(113)를 갖는다. 탑재대(2)는 포커스 링(5)의 두께 측정에 이용되는 지그(51)로서 포커스 링(5)의 상면과 대향하는 대향부(51a)를 갖는 지그(51) 또는 웨이퍼(W)를 탑재하는 탑재면(6c)과, 포커스 링(5)을 탑재하는 탑재면(2e)을 갖는다. 승강 기구(64)는 탑재면(2e)에 대해서 포커스 링(5)을 승강시킨다. 취득부(111)는 탑재면(2e)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)의 대향부(51a)의 간격 치수를 나타내는 간격 정보(131)를 취득한다. 계측부(112)는 탑재면(6c)에 지그(51)가 탑재된 상태로, 승강 기구(64)에 의해 포커스 링(5)을 상승시켜서, 지그(51)의 대향부(51a)에 포커스 링(5)의 상면이 접촉하는 경우에, 탑재면(2e)으로부터의 포커스 링(5)의 상승 거리를 계측한다. 두께 산출부(113)는 취득된 간격 정보(131)에 의해 나타나는 간격 치수와, 계측된 포커스 링(5)의 상승 거리에 근거하여, 포커스 링(5)의 두께를 산출한다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 간이한 구성으로 포커스 링(5)의 두께를 고정밀도로 측정할 수 있다.
또한, 제 1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서, 간격 치수는 탑재면(2e)과 탑재면(6c) 사이의 거리와, 탑재면(6c)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)의 대향부(51a) 사이의 거리에 근거하여 사전 결정된다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 탑재대(2)나 지그(51)마다 치수에 오차가 있는 경우에서도, 포커스 링(5)의 두께를 고정밀도로 측정할 수 있다.
또한, 제 1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서, 탑재대(2)에는, 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51) 또는 웨이퍼(W)를 흡착하는 정전 척(6)이 마련된다. 계측부(112)는 탑재면(6c)에 지그(51)가 탑재되고 또한 지그(51)가 정전 척(6)에 의해 흡착된 상태로, 승강 기구(64)에 의해 포커스 링(5)을 상승시킨다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 지그(51)의 대향부(51a)에 포커스 링(5)의 상면이 접촉하는 경우에, 지그(51)가 탑재면(6c)으로부터 이반하는 것을 방지할 수 있어서 포커스 링(5)의 두께를 고정밀도로 측정할 수 있다.
또한, 제 1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서, 승강 기구(64)는 포커스 링(5)의 둘레 방향의 복수의 위치에 각각 마련되어 있다. 계측부(112)는 포커스 링(5)의 둘레 방향의 복수의 위치에 각각 마련된 승강 기구(64)에 의해 포커스 링(5)을 상승시킨다. 계측부(112)는 지그(51)의 대향부(51a)에 포커스 링(5)의 상면이 접촉하는 경우에, 포커스 링(5)의 둘레 방향의 복수의 위치의 각각에 대해서, 탑재면(2e)으로부터의 포커스 링(5)의 상승 거리를 계측한다. 두께 산출부(113)는 취득된 간격 정보에 의해 나타나는 간격 치수와, 계측된 포커스 링(5)의 상승 거리에 근거하여, 포커스 링(5)의 둘레 방향의 복수의 위치의 각각에 대해서, 포커스 링(5)의 두께를 산출한다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 포커스 링(5)의 둘레 방향의 복수의 위치의 각각에 대해서, 포커스 링(5)의 두께를 고정밀도로 측정할 수 있다.
또한, 제 1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는 산출된 포커스 링(5)의 두께에 근거하여, 포커스 링(5)의 상면이 소정의 높이를 유지하도록 승강 기구(64)를 독립하여 제어하는 승강 제어부(114)를 더 갖는다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 웨이퍼(W)의 상면에 대한 포커스 링(5)의 상면의 위치를 원주 방향으로 일치시킬 수 있다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 에칭 특성의 원주 방향에서의 균일성을 유지하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제 1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는 산출된 포커스 링(5)의 두께에 근거하여, 경고를 실행하는 경고부(115)를 더 갖는다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 포커스 링(5)의 두께가 감소하여 포커스 링(5)의 교환 시기가 도래한 경우에, 이상의 발생을 알릴 수 있다.
(제 2 실시형태)
다음에, 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 제 2 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는 도 1 및 도 2에 도시되는 제 1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 구성과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
제 2 실시형태에 따른 제어부(100)에 대해 상세하게 설명한다. 도 8은 제 2 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)를 제어하는 제어부(100)의 개략적인 구성을 도시하는 블록도이다. 제 2 실시형태에 따른 제어부(100)는 도 3에 나타내는 제 1 실시형태에 따른 제어부(100)와 대략 같은 구성이기 때문에, 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
프로세스 컨트롤러(110)는 도 3에 나타낸 승강 제어부(114)를 대신하여, 높이 산출부(121)와, 승강 제어부(122)를 갖는다.
높이 산출부(121)는 두께 산출부(113)에 의해 산출된 포커스 링(5)의 두께에 근거하여, 웨이퍼(W)의 상면과, 포커스 링(5)의 상면의 위치 관계가 사전 결정된 거리 간격이 되는 포커스 링(5)의 높이를 산출한다. 예를 들어, 실험 등을 실행하여, 에칭에 의해 웨이퍼(W)에 형성되는 홀의 각도가, 소정의 허용 범위 이내가 되는 웨이퍼(W)의 상면과, 포커스 링(5)의 상면의 위치 관계의 조건을 사전에 구해둔다. 웨이퍼(W)의 상면과 포커스 링(5)의 상면의 위치 관계의 조건은, 조건 정보로서 기억부(130)에 격납해두어도 좋다. 그리고, 높이 산출부(121)는 조건 정보로부터 위치 관계의 조건을 읽어내도 좋다. 또한, 웨이퍼(W)의 상면과 포커스 링(5)의 상면의 위치 관계의 조건은, 에칭에 사용하는 처리 가스나 웨이퍼(W)의 재질 등의 에칭 조건마다 정해서 조건 정보로 기억해두어도 좋다. 그리고, 높이 산출부(121)는 실시하는 에칭 조건에 대응하는 위치 관계의 조건을 조건 정보로부터 읽어내도 좋다. 본 실시형태에서는, 웨이퍼(W)의 상면과, 포커스 링(5)의 상면의 높이가 같은 경우, 에칭에 의해 웨이퍼(W)에 형성되는 홀의 각도가 허용 범위 이내가 되는 것으로 한다. 이 경우, 높이 산출부(121)는 웨이퍼(W)의 상면의 높이와 포커스 링(5)의 상면의 높이가 같게 되는 포커스 링(5)의 높이를 산출한다. 또한, 높이 산출부(121)는 승강 기구(64)의 배치 위치에 대응하는 웨이퍼(W)의 둘레 방향의 각 위치에 대해서, 웨이퍼(W)의 상면의 높이와, 포커스 링(5)의 상면의 높이가 같게 되는 포커스 링(5)의 높이를 산출한다.
승강 제어부(122)는 각 승강 기구(64)를 제어하여, 높이 산출부(121)에 의해 산출된 높이로 리프터 핀(63)을 승강시켜서, 포커스 링(5)을 승강시킨다. 예를 들어, 승강 제어부(122)는 각 승강 기구(64)를 제어하여, 포커스 링(5)을, 해당 승강 기구(64)의 배치 위치에 대응하여 높이 산출부(121)에 의해 산출된 높이로 승강시킨다.
이상과 같이, 제 2 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는, 높이 산출부(121)와, 승강 제어부(122)를 갖는다. 높이 산출부(121)는 산출된 포커스 링(5)의 두께에 근거하여, 웨이퍼(W)의 상면과, 포커스 링(5)의 상면의 위치 관계가 사전 결정된 거리 간격이 되는 포커스 링(5)의 높이를 산출한다. 승강 제어부(122)는 포커스 링(5)이 높이 산출된 높이가 되도록 승강 기구(64)를 제어한다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 웨이퍼(W)의 상면에 대한 포커스 링(5)의 상면의 위치를 원주 방향으로 일치시킬 수 있다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 에칭 특성의 원주 방향에서의 균일성을 유지하는 것이 가능하게 된다.
이상, 여러 실시형태에 대해 설명했지만, 개시된 기술은 상술한 실시형태에 한정되는 일없이 여러 변형 태양을 구성 가능하다. 예를 들어, 상술한 플라즈마 처리 장치(10)는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치(10)였지만, 임의의 플라즈마 처리 장치(10)로 채용될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 처리 장치(10)는 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치(10), 마이크로파라고 하는 표면파에 의해서 가스를 여기시키는 플라즈마 처리 장치(10)와 같이, 임의의 타입의 플라즈마 처리 장치(10)여도 좋다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 웨이퍼(W)의 주위에 배치되는 포커스 링(5)의 두께를 측정하는 경우를 예로 설명했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 포커스 링(5)의 주위에 커버 링 등의 다른 링 부재가 배치되는 경우에, 상술한 실시형태에 따른, 포커스 링(5)의 두께 측정 처리와 같은 수법에 의해, 다른 링 부재의 두께를 측정해도 좋다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 「간격 치수」를, 탑재면(2e)과 탑재면(6c)의 사이의 거리와, 탑재면(6c)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)의 대향부(51a) 사이의 거리에 근거하여, 사전 결정하는 경우를 예로 설명했지만, 개시된 기술은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 플라즈마 처리 장치(10)는 탑재면(2e)에 포커스 링(5)이 탑재되어 있지 않은 상태로, 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)를 이용하여, 탑재면(2e)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)의 대향부(51a)의 간격 치수를 측정해도 좋다. 예를 들어, 플라즈마 처리 장치(10)는 포커스 링(5)이 탑재면(2e)에 탑재되지 않고, 지그(51)가 탑재면(6c)에 탑재되고 또한 지그(51)가 정전 척(6)에 의해 흡착된 상태로, 승강 기구(64)에 의해 리프터 핀(63)을 상승시킨다. 플라즈마 처리 장치(10)는 지그(51)의 대향부(51a)에 리프터 핀(63)의 선단부가 접촉하는 경우에, 탑재면(2e)으로부터의 리프터 핀(63)의 선단부의 상승 거리「s4」를 계측하고, 탑재면(2e)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)의 대향부(51a)의 간격 치수를 특정한다.
도 9는 지그(51)를 이용하여 간격 치수를 측정하는 흐름의 일례를 설명하는 도면이다. 도 9의 (A)는 탑재면(2e)에 포커스 링(5)이 탑재되지 않고, 또한 지그(51)가 탑재면(6c)에 탑재된 상태를 도시하고 있다. 지그(51)는 정전 척(6)에 의해 흡착되어 있다. 리프터 핀(63)은, 리프터 핀(63)의 선단부가 탑재면(2e)과 동일 평면상에 위치하도록, 높이가 조정되어 있다. 플라즈마 처리 장치(10)는 승강 기구(64)에 의해, 지그(51)의 대향부(51a)에 리프터 핀(63)의 선단부가 접촉할 때까지, 리프터 핀(63)을 상승시킨다. 도 9의 (B)는 지그(51)의 대향부(51a)에 리프터 핀(63)의 선단부가 접촉한 상태를 도시하고 있다. 도 9의 (B)의 예에서는, 리프터 핀(63)의 선단부가 탑재면(2e)으로부터 「s4」만큼 상승하여 있다. 플라즈마 처리 장치(10)는 도 9의 (B)에 도시되는 바와 같이, 지그(51)의 대향부(51a)에 리프터 핀(63)의 선단부가 접촉하는 경우에, 탑재면(2e)으로부터의 리프터 핀(63)의 선단부의 상승 거리「s4」를 계측한다. 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 이 상승 거리「s4」가, 탑재면(2e)과 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)의 대향부(51a)의 간격 치수「t1＋t2」로서 측정된다. 이와 같이, 탑재면(6c)에 탑재된 지그(51)를 이용하여 간격 치수를 측정함으로써, 탑재대(2)가 가열/냉각되어, 열팽창이나 냉각 압축으로 탑재대(2)의 실제의 치수가 변화하고 있는 경우에서도, 정확한 간격 치수를 구할 수 있다.
1 : 처리 용기 2 : 탑재대
2a : 기재 2e : 탑재면
5 : 포커스 링 5a : 본체부
5b : 돌출부 5c : 경계 부분
6 : 정전 척 6c : 탑재면
10 : 플라즈마 처리 장치 51, 52, 53 : 지그
51a, 52a, 53a : 대향부 63 : 리프터 핀
64 : 승강 기구 100 : 제어부
111 : 취득부 112 : 계측부
113 : 두께 산출부 114 : 승강 제어부
115 : 경고부 121 : 높이 산출부
122 : 승강 제어부 131 : 간격 정보
W : 웨이퍼

Claims (11)

  1. 피처리체의 주위에 배치되는 링 부재의 두께 측정에 이용되는 지그로서 상기 링 부재의 상면과 대향하는 대향부를 갖는 상기 지그 또는 상기 피처리체를 탑재하는 제 1 탑재면과, 상기 링 부재를 탑재하는 제 2 탑재면을 갖는 탑재대와,
    상기 제 2 탑재면에 대해서 상기 링 부재를 승강시키는 승강 기구와,
    상기 제 2 탑재면과 상기 제 1 탑재면에 탑재된 상기 지그의 상기 대향부의 간격 치수를 나타내는 간격 정보를 취득하는 취득부와,
    상기 제 1 탑재면에 상기 지그가 탑재된 상태로, 상기 승강 기구에 의해 상기 링 부재를 상승시켜서, 상기 지그의 상기 대향부에 상기 링 부재의 상면이 접촉하는 경우에, 상기 제 2 탑재면으로부터의 상기 링 부재의 상승 거리를 계측하는 계측부와,
    상기 간격 치수와, 계측된 상기 링 부재의 상승 거리에 근거하여, 상기 링 부재의 두께를 산출하는 두께 산출부를 갖는
    플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 간격 치수는 상기 제 2 탑재면과 상기 제 1 탑재면 사이의 거리와, 상기 제 1 탑재면과 상기 제 1 탑재면에 탑재된 상기 지그의 상기 대향부 사이의 거리에 근거하여 사전 결정되는
    플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 탑재대에는, 상기 제 1 탑재면에 탑재된 상기 지그 또는 상기 피처리체를 흡착하는 정전 척이 마련되고,
    상기 계측부는 상기 제 1 탑재면에 상기 지그가 탑재되고 또한 상기 지그가 상기 정전 척에 의해 흡착된 상태로, 상기 승강 기구에 의해 상기 링 부재를 상승시키는
    플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 링 부재는 본체부와, 상기 본체부의 내측 측면으로부터 직경 방향 내측으로 돌출되고, 또한 상면이 상기 본체부의 상면보다 낮은 돌출부를 포함하고,
    상기 지그의 상기 대향부는 상기 제 1 탑재면에 상기 지그가 탑재된 상태로, 상기 본체부 및 상기 돌출부에 대향하고,
    상기 계측부는 상기 지그의 상기 대향부에 상기 본체부의 상면이 접촉하는 경우에, 상기 제 2 탑재면으로부터의 상기 링 부재의 상승 거리를 계측하며,
    상기 두께 산출부는 상기 간격 치수와, 계측된 상기 링 부재의 상승 거리에 근거하여, 상기 본체부의 두께를 산출하는
    플라즈마 처리 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 링 부재는 본체부와, 상기 본체부의 내측 측면으로부터 직경 방향 내측으로 돌출하고, 또한 상면이 상기 본체부의 상면보다 낮은 돌출부를 포함하고,
    상기 지그의 상기 대향부는 상기 제 1 탑재면에 상기 지그가 탑재된 상태로, 상기 돌출부에 대향하고,
    상기 계측부는 상기 지그의 상기 대향부에 상기 돌출부의 상면이 접촉하는 경우에, 상기 제 2 탑재면으로부터의 상기 링 부재의 상승 거리를 계측하며,
    상기 두께 산출부는 상기 간격 치수와, 계측된 상기 링 부재의 상승 거리에 근거하여, 상기 돌출부의 두께를 산출하는
    플라즈마 처리 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 링 부재는 본체부와, 상기 본체부의 내측 측면으로부터 직경 방향 내측으로 돌출하고, 또한 상면이 상기 본체부의 상면보다 낮은 돌출부를 포함하고,
    상기 지그의 상기 대향부는 상기 제 1 탑재면에 상기 지그가 탑재된 상태로, 상기 본체부와 상기 돌출부의 경계 부분을 향해서 만곡하는 형상을 갖고,
    상기 계측부는 상기 지그의 상기 대향부에 상기 경계 부분의 상면이 접촉하는 경우에, 상기 제 2 탑재면으로부터의 상기 링 부재의 상승 거리를 계측하며,
    상기 두께 산출부는 상기 간격 치수와, 계측된 상기 링 부재의 상승 거리에 근거하여, 상기 경계 부분의 두께를 산출하는
    플라즈마 처리 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 승강 기구는 상기 링 부재의 둘레 방향의 복수의 위치에 각각 마련되고,
    상기 계측부는 상기 링 부재의 둘레 방향의 복수의 위치에 각각 마련된 상기 승강 기구에 의해 상기 링 부재를 상승시키고, 상기 지그의 상기 대향부에 상기 링 부재의 상면이 접촉하는 경우에, 상기 링 부재의 둘레 방향의 복수의 위치의 각각에 대해서, 상기 제 2 탑재면으로부터의 상기 링 부재의 상승 거리를 계측하며,
    상기 두께 산출부는 상기 간격 치수와, 계측된 상기 링 부재의 상승 거리에 근거하여, 상기 링 부재의 둘레 방향의 복수의 위치의 각각에 대해서, 상기 링 부재의 두께를 산출하는
    플라즈마 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    산출된 상기 링 부재의 두께에 근거하여, 상기 링 부재의 상면이 소정의 높이를 유지하도록 상기 승강 기구를 독립하여 제어하는 승강 제어부를 더 갖는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 처리 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    산출된 상기 링 부재의 두께에 근거하여, 상기 피처리체의 상면과, 상기 링 부재의 상면의 위치 관계가 사전 결정된 거리 간격이 되는 상기 링 부재의 높이를 산출하는 높이 산출부와,
    상기 링 부재가 산출된 높이가 되도록 상기 승강 기구를 제어하는 승강 제어부를 더 갖는
    플라즈마 처리 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    산출된 상기 링 부재의 두께에 근거하여, 경고를 실행하는 경고부를 더 갖는
    플라즈마 처리 장치.
  11. 피처리체의 주위에 배치되는 링 부재의 두께 측정에 이용되는 지그로서 상기 링 부재의 상면과 대향하는 대향부를 갖는 상기 지그 또는 상기 피처리체를 탑재하는 제 1 탑재면과, 상기 링 부재를 탑재하는 제 2 탑재면을 갖는 탑재대에 있어서의 상기 제 2 탑재면과 상기 제 1 탑재면에 탑재된 상기 지그의 상기 대향부의 간격 치수를 나타내는 간격 정보를 취득하고,
    상기 제 1 탑재면에 상기 지그가 탑재된 상태로, 상기 제 2 탑재면에 대해서 상기 링 부재를 승강시키는 승강 기구에 의해 상기 링 부재를 상승시켜서, 상기 지그의 상기 대향부에 상기 링 부재의 상면이 접촉하는 경우에, 상기 제 2 탑재면으로부터의 상기 링 부재의 상승 거리를 계측하며,
    상기 간격 치수와, 계측된 상기 링 부재의 상승 거리에 근거하여, 상기 링 부재의 두께를 산출하는, 처리를 포함하는
    링 부재의 두께 측정 방법.
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