WO2024023898A1 - プラズマ処理装置および劣化判定方法 - Google Patents

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WO2024023898A1
WO2024023898A1 PCT/JP2022/028661 JP2022028661W WO2024023898A1 WO 2024023898 A1 WO2024023898 A1 WO 2024023898A1 JP 2022028661 W JP2022028661 W JP 2022028661W WO 2024023898 A1 WO2024023898 A1 WO 2024023898A1
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WO
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focus ring
moment
inertia
drive
data
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PCT/JP2022/028661
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English (en)
French (fr)
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英松 林
鎮男 粂川
光輝 富士原
佳祐 角田
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching

Definitions

  • the present disclosure relates to a plasma processing apparatus and a deterioration determination method.
  • focus rings are used for the purpose of improving the uniformity of plasma distribution.
  • the focus ring is gradually removed during the plasma treatment process. Therefore, the time to replace the focus ring has been determined by periodically opening the processing container that stores the focus ring and measuring the thickness of the focus ring. As a result, maintenance is time-consuming and leads to a decrease in productivity.
  • Patent Document 1 a plasma etching system has been developed that irradiates the top surface of a focus ring placed in a processing container with laser light and estimates the wear amount of the focus ring based on the position of the laser light reflected on the top surface of the focus ring.
  • the processing container of this plasma etching apparatus needs to be equipped with a transparent window through which the laser light is incident, and a transparent window through which the laser light reflected by the focus ring is transmitted to the outside. Therefore, a dedicated processing container is required. Furthermore, in order to reduce the influence of external light on the semiconductor substrate being processed, a structure is required that makes the inside of the processing container a dark room. For this reason, it is difficult to estimate the amount of wear on the focus ring.
  • the present disclosure has been made in view of the above-mentioned problems, and aims to propose a plasma processing apparatus and a deterioration determination method that can easily determine the condition of a focus ring.
  • a plasma processing apparatus that processes a workpiece using plasma, and includes a table on which a focus ring to be inspected is placed, and a drive unit that drives the table. , a drive data acquisition section that acquires drive data of the table by the drive section, and a physical parameter that depends on the mass of the focus ring to be inspected using the drive data acquired by the drive data acquisition section. A determination unit that determines whether the focus ring has deteriorated.
  • a physical parameter that depends on the mass of the focus ring is determined using the acquired drive data, and the presence or absence of deterioration of the focus ring is determined. Therefore, the state of the focus ring can be easily grasped.
  • FIG. 1 A diagram showing the configuration of a plasma processing apparatus according to Embodiment 1 of the present disclosure
  • Conceptual diagram of output torque data acquired by the data acquisition unit shown in Figure 1 A diagram showing data related to tables and couplings stored in the plasma processing apparatus shown in FIG.
  • Block diagram showing the physical configuration of the data analysis device shown in Figure 1 Flowchart showing pre-deterioration collection processing by the plasma processing apparatus according to the embodiment Flowchart showing deterioration determination processing by the plasma processing apparatus according to the embodiment A diagram showing the configuration of a plasma processing apparatus according to Embodiment 2 Flowchart showing deterioration determination processing by the plasma processing apparatus according to Embodiment 2 Conceptual diagram of rotational speed data acquired by the data acquisition unit according to Embodiment 2 A diagram showing data related to a table, a coupling, and a ball screw stored in the plasma processing apparatus according to Modification Example 1.
  • the plasma processing apparatus is a semiconductor manufacturing apparatus that uses plasma to etch a semiconductor substrate (hereinafter referred to as a wafer), which is an object to be processed.
  • a wafer a semiconductor substrate
  • a focus ring is placed around the wafer to be etched in order to improve the uniformity of plasma distribution.
  • this plasma processing apparatus determines whether or not the focus ring has deteriorated by estimating the degree of decrease in the mass of the focus ring due to the surface being scraped by plasma processing. Specifically, the plasma processing device acquires physical parameters that depend on the mass of the focus ring by processing the drive data of the servo motor that drives the table on which the focus ring is placed. It is determined whether or not the focus ring has deteriorated by comparing it with the physical parameters that were previously used.
  • the plasma processing apparatus 100 includes a process module 101 that performs substrate processing on a wafer, a table 102 on which the wafer is placed, a focus ring 103 installed on the table 102, and a focus ring 103 that rotates the table 102.
  • a servo motor 104 a servo amplifier 105 that controls the operation of the servo motor 104, a module controller 106 that outputs a drive command to the servo amplifier 105, and a FOUP (Front Opening Unified Pod) that is an airtight container for transport that accommodates a wafer.
  • a FOUP Front Opening Unified Pod
  • 107 an EFEM (Equipment Front End Module) 108 that transfers the wafer between the FOUP 107 and the vacuum transfer module 109, a vacuum transfer module 109 that transfers the wafer in a vacuum environment, and a focus ring 103.
  • a data analysis device 110 that determines whether
  • the process module 101 performs etching processing on the wafer. Specifically, the process module 101 supplies etching gas into a chamber that is a processing container, and applies high frequency power to an electrode provided on the table 102 and an electrode provided above the table 102 to cause discharge. This brings the etching gas into a plasma state. Then, the wafer placed on the table 102 is etched by the generated active species.
  • the table 102 is a disk-shaped member on which a wafer is placed.
  • the table 102 is made of conductive metal such as aluminum.
  • the table 102 is rotatably supported by the upper end of the shaft of a servo motor 104.
  • the focus ring 103 is a ring-shaped member having an inner diameter larger than the diameter of the wafer.
  • Focus ring 103 is made of silicon, silicon carbide, or the like, for example.
  • a focus ring 103 is placed on the table 102 close to the outer periphery of the wafer.
  • the servo motor 104 rotates the table 102.
  • the shaft of the servo motor 104 is connected to the center of the lower part of the table 102 and rotates the table 102 about the central axis of the table 102 .
  • Servo motor 104 is connected to servo amplifier 105 and driven under the control of servo amplifier 105.
  • the servo motor 104 includes an encoder 120 that detects the rotational speed of the servo motor 104 and a torque sensor 121 that detects the output torque of the servo motor 104. Encoder 120 outputs a pulse signal corresponding to the rotation of servo motor 104 to servo amplifier 105.
  • the servo amplifier 105 specifies the rotational speed of the servo motor 104 based on the number of pulse signals output per unit time.
  • the servo motor 104 is an example of a drive unit
  • the encoder 120 and torque sensor 121 are examples of a drive data acquisition unit.
  • the servo amplifier 105 controls the operation of the servo motor 104 based on drive commands sent from the module controller 106.
  • the drive command transmitted from the module controller 106 includes a time change pattern of target values of the rotation speed and torque of the servo motor 104.
  • the servo amplifier 105 supplies the servo motor 104 with the power necessary for the servo motor 104 to operate according to the target value.
  • the servo amplifier 105 obtains drive data for the servo motor 104 from the encoder 120 and torque sensor 121, and performs calculations. Specifically, the servo amplifier 105 acquires rotational speed data of the servo motor 104 illustrated in FIG. 2A and output torque data illustrated in FIG. 2B. The servo amplifier 105 calculates the load inertia moment of the focus ring 103 based on the rotational speed data and output torque data. Servo amplifier 105 transmits the calculated load inertia moment to data analysis device 110.
  • the module controller 106 outputs a drive command for the servo motor 104 to the servo amplifier 105.
  • Target values for rotational speed and torque are set in advance in the module controller 106.
  • the module controller 106 transmits a drive command including the set target values of rotational speed and torque to the servo amplifier 105.
  • the FOUP 107 is a sealed container for transportation that accommodates wafers.
  • the FOUP 107 supplies unprocessed wafers to the EFEM 108 and accommodates wafers that have been etched by the process module 101 .
  • the EFEM 108 is a transport device that takes out unprocessed wafers from the FOUP 107, transports them to the vacuum transport module 109, and returns the wafers processed in the process module 101 to the FOUP 107.
  • the vacuum transfer module 109 transfers the wafer in a vacuum environment.
  • the vacuum transfer module 109 transfers the wafer to be processed transferred from the EFEM 108 to the process module 101, and transfers the wafer processed by the process module 101 to the EFEM 108.
  • the data analysis device 110 is a data processing device that determines the degree of deterioration of the focus ring 103.
  • the data analysis device 110 includes a data acquisition section 111 that acquires the load inertia moment of the focus ring 103 from the servo amplifier 105, a data storage section 112 that accumulates the load inertia moment acquired by the data acquisition section 111, and a data storage section 112 that acquires the load inertia moment of the focus ring 103 from the servo amplifier 105. It includes a determination section 113 that determines whether or not the device has deteriorated, and a determination result notification section 114 that notifies the determination result of the determination section 113.
  • the data acquisition unit 111 acquires the load inertia moment of the focus ring 103 from the servo amplifier 105.
  • the data acquisition unit 111 transmits the acquired load inertia moment of the focus ring 103 to the data storage unit 112.
  • the data storage unit 112 stores the load moment of inertia of the focus ring 103 transmitted by the data acquisition unit 111.
  • the determination unit 113 determines whether the focus ring 103 has deteriorated based on the load inertia moment of the focus ring 103 obtained from the servo amplifier 105. Specifically, the determination unit 113 determines a physical parameter that depends on the mass of the focus ring 103 from the load moment of inertia acquired from the servo amplifier 105 and data related to the coupling and the table 102 stored in advance in the data analysis device 110. Find the moment of inertia ratio. The data analysis device 110 stores in advance the mass and diameter of the table 102 and the moment of inertia of the coupling shown in FIG.
  • the determination unit 113 determines the moment of inertia of the servo motor 104 by taking the difference between the load moment of inertia obtained from the servo amplifier 105 and the sum of the moments of inertia of the table 102 and the coupling. The determination unit 113 divides the load moment of inertia by the moment of inertia of the servo motor 104 to calculate the moment of inertia ratio.
  • the data analysis device 110 compares the moment of inertia ratio calculated based on the drive data collected using the focus ring 103 before deterioration with the moment of inertia ratio calculated based on the drive data collected during the inspection, and A difference in moment of inertia ratio that is a threshold value for determining that the ring 103 has deteriorated is set in advance.
  • the determination unit 113 determines the difference between the moment of inertia ratio calculated using the focus ring 103 before deterioration and the moment of inertia ratio calculated at the time of inspection. If the determination unit 113 determines that the calculated difference is greater than or equal to a predetermined threshold, the determination unit 113 determines that the focus ring 103 to be inspected has deteriorated.
  • the determination result notification unit 114 notifies the determination result by the determination unit 113. Specifically, the determination result notifying unit 114 displays the determination result on a display included in the data analysis device 110 and notifies the user.
  • the data analysis device 110 includes a CPU (Central Processing Unit) 11 that executes processing according to a program, a RAM (Random Access Memory) 12 that is a volatile memory, and a ROM (Read Only Memory) 13 that is a nonvolatile memory. and , a storage unit 14 for storing data, an input unit 15 for accepting input of information, a display unit 16 for visualizing and displaying information, and a communication unit 17 for transmitting and receiving information, and these are connected to an internal bus 99. connected via.
  • a CPU Central Processing Unit
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • the CPU 11 executes various processes by reading the program stored in the storage unit 14 into the RAM 12 and executing it.
  • the CPU 11 functions as the data acquisition section 111, the determination section 113, and the determination result notification section 114 shown in FIG. 1 by executing a focus ring evaluation program.
  • the RAM 12 is used as a work area for the CPU 11.
  • the ROM 13 stores a control program executed by the CPU 11 for basic operations of the data analysis device 110, a BIOS (Basic Input Output System), and the like.
  • BIOS Basic Input Output System
  • the storage unit 14 includes a hard disk drive, stores programs executed by the CPU 11, and stores various data used when executing the programs.
  • the storage unit 14 functions as a data storage unit 112.
  • the input unit 15 is a user interface that includes a keyboard, a mouse, and the like.
  • the input unit 15 acquires information input by the user and notifies the CPU 11 of the acquired information.
  • the display unit 16 is a display device such as a liquid crystal display or an organic EL (Electro Luminescence) display that visualizes and displays information.
  • a display device such as a liquid crystal display or an organic EL (Electro Luminescence) display that visualizes and displays information.
  • the communication unit 17 is a network terminal device or a wireless communication device that connects to the network, and a serial interface or a LAN (Local Area Network) interface that connects with them.
  • a serial interface or a LAN (Local Area Network) interface that connects with them.
  • the plasma processing apparatus 100 is an apparatus that etches a wafer to be processed using plasma, and has a function of determining the deterioration state of the focus ring 103.
  • the FOUP 107 containing the wafer is placed into the load port LP of the EFEM 108.
  • the transfer device included in the EFEM 108 takes out the wafer from the FOUP 107 and transfers it into a chamber, which is a processing container included in the process module 101, via the vacuum transfer module 109.
  • the transport device of the EFEM 108 sets the wafer on the table 102 inside the chamber.
  • a focus ring 103 is arranged on the periphery of the table 102, surrounding the edge of the wafer.
  • the process module 101 supplies etching gas into the chamber, and applies high frequency power to the electrodes provided on the table 102 and the electrodes provided above the table 102 to cause discharge. This brings the etching gas into a plasma state. Then, the wafer is etched by the generated active species. Furthermore, during the etching process, the module controller 106 causes the servo amplifier 105 to rotate the servo motor 104 so as to rotate the table 102 at a preset speed pattern.
  • the transport device transports the processed wafer from the process module 101 to the EFEM 108.
  • the transfer device transfers the processed wafer to the FOUP 107 and finishes the plasma etching process.
  • the plasma processing apparatus 100 has a load inertia moment calculated from drive data obtained with the focus ring 103 before deterioration, which has not been subjected to an etching process even once, and drive data obtained during inspection.
  • a deterioration determination process is executed to determine whether or not the focus ring 103 has deteriorated based on the load moment of inertia.
  • a pre-deterioration collection process for newly arranging the focus ring 103 on the table 102 and collecting drive data will be described.
  • the pre-deterioration collection process is executed when the old focus ring 103 is replaced with a new focus ring 103.
  • the module controller 106 of the plasma processing apparatus 100 is preset with an inspection mode that determines the target values of the rotational speed and output torque of the servo motor when collecting drive data of the servo motor 104.
  • the target value of the rotation speed is set to a speed faster than the speed at which the plasma processing apparatus 100 rotates the wafer during etching processing. As a result, the load moment of inertia value increases, so that the accuracy of determining the deterioration of the focus ring 103 can be improved.
  • the plasma processing apparatus 100 makes a chamber, which is a processing container disposed in a process module 101, vacuum, drive data of a servo motor 104 that rotates a table 102 on which a focus ring 103 before deterioration is placed without a wafer is generated. Start the pre-deterioration collection process to collect the data.
  • the module controller 106 outputs a drive command to the servo amplifier 105.
  • Servo amplifier 105 drives servo motor 104 according to the drive command (step S11). Specifically, the servo amplifier 105 supplies the servo motor 104 with the power necessary for the servo motor 104 to operate according to the target values of rotational speed and output torque included in the drive command.
  • a servo motor 104 is driven by a servo amplifier 105 to rotate a table 102 on which a focus ring 103 is placed.
  • the servo amplifier 105 collects detection data from the encoder 120 and torque sensor 121 included in the servo motor 104 (step S12). Specifically, encoder 120 outputs a pulse signal corresponding to the rotation of servo motor 104 to servo amplifier 105. Servo amplifier 105 specifies the rotational speed of servo motor 104 based on the number of pulse signals received per unit time. The servo amplifier 105 stores drive data including the rotational speed data shown in FIG. 2A and the output torque shown in FIG. 2B detected by the torque sensor 121 (step S13).
  • the determination unit 113 calculates the moment of inertia ratio based on the load moment of inertia of the focus ring 103 determined in step S14 (step S15). Specifically, the mass and diameter of the table 102 and the moment of inertia of the coupling are stored in advance in the storage unit 14 of the data analysis device 110, as shown in FIG. The determining unit 113 determines the moment of inertia of the servo motor 104 by calculating the difference between the load moment of inertia and the sum of the moments of inertia of the table 102 and the coupling around the rotation axis.
  • the determination unit 113 divides the load moment of inertia by the moment of inertia of the servo motor 104 to calculate the moment of inertia ratio.
  • This moment of inertia ratio is a value that is approximately proportional to the mass m of the focus ring 103, and if other conditions are the same, it decreases as the mass m decreases. Therefore, as the focus ring 103 deteriorates and the mass m becomes smaller, the load moment of inertia becomes smaller.
  • the determination unit 113 stores the moment of inertia ratio calculated in step S15 in the data storage unit 112 (step S16), and ends the process.
  • the deterioration determination process is executed for each wafer, for example, every day.
  • the storage unit 14 of the data analysis device 110 stores the moment of inertia ratio calculated using the focus ring 103 before deterioration, which is a threshold value for determining that the focus ring 103 has deteriorated, and the moment of inertia ratio calculated at the time of inspection.
  • the difference is set in advance by the user. Specifically, the user operates the plasma processing apparatus 100, associates the moment of inertia ratio with the actual state of deterioration of the focus ring 103, converts it into data, and determines that the focus ring 103 has deteriorated and replaces it.
  • the determined difference between the moment of inertia ratios before and after deterioration is set in advance as a threshold value.
  • Steps S21 to S26 of the deterioration determination process are similar to steps S11 to S16 of the pre-deterioration collection process shown in FIG.
  • Steps S21 to S26 of the deterioration determination process are similar to steps S11 to S16 of the pre-deterioration collection process shown in FIG.
  • step S27 the determination unit 113 determines whether the focus ring to be determined has deteriorated. Specifically, the determination unit 113 reads from the data storage unit 112 the moment of inertia ratio calculated using the focus ring 103 before deterioration through the pre-deterioration collection process. Next, the determination unit 113 determines the difference between the moment of inertia ratio calculated in step S25 and the moment of inertia ratio calculated by the pre-deterioration collection process, and determines whether the calculated difference is greater than or equal to a predetermined threshold. is determined (step S27).
  • step S27 determines that the calculated difference is greater than or equal to the threshold (step S27; Yes)
  • the determination unit 113 determines that the focus ring 103 has deteriorated (step S28).
  • step S27; No determines that the determining unit 113 determines that the focus ring 103 has not deteriorated (step S29).
  • the determination result notification unit 114 outputs the determination result by the determination unit 113 (step S30). Specifically, in step S28, when the determination unit 113 determines that the focus ring 103 has deteriorated, the determination result notification unit 114 displays a message on the display unit 16 to the effect that it has been determined that the focus ring 103 has deteriorated. and end the process. On the other hand, if the determination unit 113 determines in step S29 that the focus ring 103 has not deteriorated, the determination result notification unit 114 causes the display unit 16 to display a message to the effect that it has been determined that the focus ring 103 has not deteriorated. Finish the process.
  • the plasma processing apparatus 100 determines the load inertia moment of the focus ring 103 based on the rotation speed and output torque of the servo motor that rotationally drives the table 102 on which the focus ring 103 to be inspected is placed. As the mass of the focus ring 103 decreases, the value of the load moment of inertia decreases. The plasma processing apparatus 100 estimates the degree of decrease in the mass of the focus ring 103 by comparing the moment of inertia ratio calculated based on the load moment of inertia with the value before deterioration, and makes a deterioration determination. The user can refer to the determination result and determine whether or not to replace the focus ring 103.
  • the servo motor 104 by adding the function of the data analysis device 110 to an existing plasma processing device, the servo motor 104, servo amplifier 105, module controller 106, encoder 120, and torque sensor 121 used in the process can be integrated. It becomes possible to perform deterioration determination processing of the focus ring 103 using the following.
  • the moment of inertia ratio is determined as a physical parameter depending on the mass m of the focus ring 103, and from the difference between the moment of inertia ratio at the time of inspection and the moment of inertia ratio when the focus ring 103 is in the initial state, Deterioration of the focus ring 103 was determined.
  • This disclosure is not limited to this, and deterioration of the focus ring 103 can be determined by measuring any physical parameter that depends on the mass m.
  • the presence or absence of deterioration of the focus ring 103 is determined by comparing the angular acceleration of the table 102 including the focus ring 103 at the time of inspection.
  • the plasma processing apparatus 100a includes a process module 101, a table 102, a focus ring 103, a servo motor 104, a servo amplifier 105, a module controller 106, a FOUP 107, an EFEM 108, and a vacuum transfer module. 109 and a data analysis device 110.
  • the data analysis device 110 of the plasma processing apparatus 100a includes a data acquisition section 111, a data storage section 112, a determination section 113, and a determination result notification section 114 included in the plasma processing apparatus 100, as well as information acquired by the data acquisition section 111.
  • the data processing unit 115 includes a data processing unit 115 that processes the generated drive data, and a calculation unit 116 that obtains the drive data stored in the data storage unit 112 and performs calculations.
  • the data processing unit 115 processes the drive data sent from the data acquisition unit 111. Specifically, the data processing unit 115 performs noise removal processing to remove abnormal values from the received drive data.
  • the calculation unit 116 obtains the drive data accumulated in the data storage unit 112 and performs calculation. Specifically, the calculation unit 116 uses drive data including the rotation speed of the servo motor 104 sent from the servo amplifier 105 to calculate the angular acceleration until the rotation speed reaches a preset target value.
  • step S31 similarly to step S11 and step S21, the servo amplifier 105 drives the servo motor 104 according to the drive command (step S31).
  • step S32 the servo amplifier 105 collects detection data from the encoder 120 included in the servo motor 104 (step S32).
  • the servo amplifier 105 transmits to the data analysis device 110 drive data in which the rotational speed specified using the detection data obtained from the encoder 120 is associated with the time at which the detection data was obtained.
  • the data acquisition unit 111 acquires drive data transmitted from the servo amplifier 105 and outputs it to the data processing unit 115.
  • the data processing unit 115 performs noise removal processing to remove abnormal values from the received drive data.
  • the data processing unit 115 causes the data storage unit 112 to store the drive data from which abnormal values have been removed (step S33).
  • the calculation unit 116 uses the drive data sent from the servo amplifier 105 to calculate the angular acceleration until the rotational speed reaches a preset target value (step S34). Specifically, as shown in FIG. 9, the calculation unit 116 calculates the focus before deterioration based on the target value of rotational speed A (r/min) and the time C (msec) required to reach the target value. Calculate the angular acceleration when using the ring 103. Similarly, in step S34, the calculation unit 116 calculates the rotational speed target value A (r/min), the time B (msec) required to reach the target value, and the focus ring 103 at the time of inspection. Calculate the angular acceleration when using
  • the determining unit 113 calculates the difference between the angular accelerations before deterioration and during the inspection, determines whether the difference is greater than or equal to a predetermined threshold (step S35), and if it is determined that the difference is greater than or equal to the threshold (Step S35; Yes), it is determined that the focus ring 103 has deteriorated (Step S36). On the other hand, if the determination unit determines that the difference between the angular acceleration before deterioration and during the inspection is less than the threshold (step S35; No), the determination unit determines that the focus ring 103 has deteriorated (step S37). The determination result notifying unit 114 notifies the determination result of step S36 or step S37 (step S38).
  • the deterioration of the focus ring 103 was determined from the physical parameters obtained when the table 102 was rotated.
  • This disclosure is not limited thereto, and deterioration of the focus ring 103 can be determined from physical parameters obtained by moving the focus ring 103 in any manner.
  • the plasma processing apparatuses 100 and 100a usually have an elevating function that linearly drives the table 102 up and down. Using this elevating function, deterioration of the focus ring 103 may be determined from physical parameters such as moment of inertia ratio and acceleration when the table 102 on which the focus ring 103 is installed is moved up and down. In this example, as shown in FIG.
  • the plasma processing apparatuses 100, 100a include a ball screw 130 that raises and lowers the table 102 without rotating it.
  • One end of the ball screw 130 is connected to the shaft of the servo motor 104a, and is rotationally driven by the servo motor 104a.
  • the ball screw 130 is an example of a linear drive unit.
  • the servo amplifier 105 determines the load moment of inertia when the table 102 on which the focus ring 103 is installed is moved up and down. Furthermore, in addition to the information regarding the moment of inertia of the table 102 and the coupling shown in FIG. 3, information regarding the moment of inertia of the ball screw 130 shown in FIG. 10 is stored in advance in the storage unit 14 of the data analysis device 110.
  • the determination unit 113 calculates the load inertia moment of the focus ring 103 determined in steps S14 and S24, the inertia moment of the table 102 that moves linearly up and down, and the cup.
  • the moment of inertia of the servo motor 104 is determined by taking the difference from the sum of the moments of inertia of the ring and the ball screw 130 around the rotation axis.
  • the determination unit 113 divides the load inertia moment by the inertia moment of the servo motor 104 to calculate the inertia moment ratio before deterioration and at the time of inspection, respectively.
  • the determination unit 113 determines in step S27 whether the difference between the moment of inertia ratio at the time of inspection and the moment of inertia ratio before deterioration is greater than or equal to a threshold value.
  • the angular acceleration of the ball screw 130 is determined by the same procedure as that explained in FIG. 8 using drive data including the rotational speed of the servo motor 104a that rotationally drives the ball screw 130, and the angular acceleration before deterioration and at the time of inspection is calculated. The presence or absence of deterioration may be determined from the difference.
  • the plasma processing apparatuses 100 and 100a determine the deterioration of the focus ring 103 by determining the moment of inertia ratio and angular acceleration as physical parameters that depend on the mass of the focus ring 103. , but not limited to this.
  • deterioration of the focus ring 103 may be determined based on the load inertia moment of the focus ring 103 calculated by the servo amplifier 105.
  • steps S25 and S26 are not performed, and in step S27, the difference between the load inertia moments calculated by the servo amplifier 105 in steps S14 and S24 is calculated.
  • the presence or absence of deterioration of the focus ring 103 may be determined by determining whether the determined difference is equal to or greater than a predetermined threshold value.
  • the information stored in the storage unit 14 is collectively managed by a cloud server existing on the network, and the data analysis device 110 may access the cloud server to read and write information as necessary. In this case, the data analysis device 110 does not need to include the storage unit 14.
  • the determination result notification unit 114 may display the determination result on an externally connected display. In this case, the data analysis device 110 does not need to include the display unit 16.
  • the plasma processing apparatus 100 has been described as a semiconductor manufacturing apparatus that performs plasma etching processing, the present invention is not limited to this, and may be any apparatus that performs plasma processing with a focus ring installed.
  • it may be a semiconductor manufacturing device that performs plasma processing such as CVD (Chemical Vapor Deposition) processing or PVD (Physical Vapor Deposition) processing, or it may be a flat panel display manufacturing device that performs plasma processing on the substrate of a flat panel display. There may be.
  • the data analysis device 110 can be realized using a normal computer system without using a dedicated device.
  • programs for realizing each function in the data analysis device 110 may be stored on a computer-readable CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) or DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory). ry), etc.
  • CD-ROM Compact Disc Read Only Memory
  • DVD-ROM Digital Versatile Disc Read Only Memory
  • ry Digital Versatile Disc Read Only Memory
  • each function is realized by sharing between an OS (Operating System) and an application, or by cooperation between the OS and an application, only the application may be stored in the recording medium.
  • OS Operating System

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Abstract

プラズマ処理装置（１００）は、プラズマによって加工対象物を加工するプラズマ処理装置（１００）であって、検査対象のフォーカスリング（１０３）を載置するテーブル（１０２）と、テーブル（１０２）を駆動する駆動部と、駆動部によるテーブル（１０２）の駆動データを取得する駆動データ取得部と、駆動データ取得部により取得された駆動データを用いて、検査対象のフォーカスリング（１０３）の質量に依存する物理パラメータを求め、検査対象のフォーカスリング（１０３）が劣化しているか否かを判定する判定部（１１３）と、を備える。

Description

プラズマ処理装置および劣化判定方法
　本開示は、プラズマ処理装置および劣化判定方法に関する。
　プラズマを利用するエッチング装置、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｖａｐｏｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置等の装置では、プラズマの分布の均一性を改善する目的でフォーカスリングが用いられている。フォーカスリングは、プラズマ処理の過程で徐々に削られる。そこで、定期的にフォーカスリングを格納する処理容器を開け、フォーカスリングの厚みを測定することにより、フォーカスリングの交換時期を判別していた。そのため、メンテナンスの手間がかかるとともに、生産性の低下にもつながっていた。
　この問題に対し、処理容器内に配置されたフォーカスリングの上面にレーザ光を照射し、フォーカスリングの上面で反射したレーザ光の位置に基づいて、フォーカスリングの消耗量を見積もるプラズマエッチング装置が知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００６－１７３２２３号公報
　このプラズマエッチング装置の処理容器は、レーザ光を入射させるための透明な窓と、フォーカスリングで反射したレーザ光を外に透過させる透明な窓とを備える必要がある。そのため、専用の処理容器が必要になる。さらに、処理中の半導体基板への外光の影響を低減するため、処理容器内を暗室にする構造が必要になる。このため、フォーカスリングの消耗量を見積もることは困難である。
　本開示は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、フォーカスリングの状態を容易に把握することができるプラズマ処理装置および劣化判定方法を提案することを目的にする。
　上記の目的を達成するため、本開示に係るプラズマ処理装置は、プラズマによって加工対象物を加工するプラズマ処理装置であって、検査対象のフォーカスリングを載置するテーブルと、テーブルを駆動する駆動部と、駆動部によるテーブルの駆動データを取得する駆動データ取得部と、駆動データ取得部により取得された駆動データを用いて、検査対象のフォーカスリングの質量に依存する物理パラメータを求め、検査対象のフォーカスリングが劣化しているか否かを判定する判定部と、を備える。
　本開示によれば、取得した駆動データを用いてフォーカスリングの質量に依存する物理パラメータを求め、フォーカスリングの劣化の有無を判定する。したがって、フォーカスリングの状態を容易に把握することができる。
本開示の実施の形態１に係るプラズマ処理装置の構成を示す図 図１に示すデータ取得部が取得する回転速度データの概念図 図１に示すデータ取得部が取得する出力トルクデータの概念図 図１に示すプラズマ処理装置が記憶するテーブルおよびカップリングに関するデータを示す図 図１に示すデータ分析装置の物理構成を示すブロック図 実施の形態に係るプラズマ処理装置による劣化前収集処理を示すフローチャート 実施の形態に係るプラズマ処理装置による劣化判定処理を示すフローチャート 実施の形態２に係るプラズマ処理装置の構成を示す図 実施の形態２に係るプラズマ処理装置による劣化判定処理を示すフローチャート 実施の形態２に係るデータ取得部が取得する回転速度データの概念図 変形例１に係るプラズマ処理装置が記憶するテーブルとカップリングとボールねじとに関するデータを示す図
　以下、本開示の実施の形態に係るプラズマ処理装置および劣化判定方法について図面を参照して説明する。なお、図中同一又は相当する部分には同じ符号を付す。
（実施の形態１）
　本実施の形態に係るプラズマ処理装置は、プラズマを使用して加工対象物である半導体基板（以下、ウェハという）をエッチングする半導体製造装置である。ウェハを処理する際、エッチング対象のウェハの周囲には、プラズマの分布の均一性を向上させるため、フォーカスリングが配置される。
　また、このプラズマ処理装置は、プラズマ処理によって表面が削られることによるフォーカスリングの質量の減少の程度を推定することにより、フォーカスリングが劣化しているか否かを判定する。具体的に、プラズマ処理装置は、フォーカスリングを載置したテーブルを駆動するサーボモータの駆動データを処理することにより、フォーカスリングの質量に依存する物理パラメータを取得し、初期状態で取得しておいた物理パラメータと比較して、フォーカスリングが劣化しているか否かを判定する。
　次に、本実施の形態に係るプラズマ処理装置１００の構成について説明する。なお、以下の説明では、プラズマ処理装置１００のうち、フォーカスリングの劣化を判別する機能に関連する部分を中心に説明する。図１に示す通り、プラズマ処理装置１００は、ウェハに基板処理を実施するプロセスモジュール１０１と、ウェハを載置するテーブル１０２と、テーブル１０２に設置されているフォーカスリング１０３と、テーブル１０２を回転させるサーボモータ１０４と、サーボモータ１０４の動作を制御するサーボアンプ１０５と、サーボアンプ１０５に駆動指令を出力するモジュールコントローラ１０６と、ウェハを収容する搬送用の密閉容器であるＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ　Ｏｐｅｎｉｎｇ　Ｕｎｉｆｉｅｄ　Ｐｏｄ）１０７と、ＦＯＵＰ１０７と真空搬送モジュール１０９との間でウェハを移送するＥＦＥＭ（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｆｒｏｎｔ　Ｅｎｄ　Ｍｏｄｕｌｅ）１０８と、真空環境下でウェハを搬送する真空搬送モジュール１０９と、フォーカスリング１０３が劣化しているか否かを判定するデータ分析装置１１０と、を備える。
　プロセスモジュール１０１は、ウェハにエッチング処理を実施する。具体的に、プロセスモジュール１０１は、処理容器であるチャンバ内にエッチングガスを供給し、テーブル１０２が備える電極とテーブル１０２上方に設けられた電極とに高周波電力を印加して放電させる。これにより、エッチングガスがプラズマ状態となる。そして、発生した活性種によってテーブル１０２に載置されたウェハがエッチング処理される。
　テーブル１０２は、ウェハを載置する円盤形状の部材である。テーブル１０２は、アルミニウム等の導電性の金属により形成されている。テーブル１０２は、サーボモータ１０４のシャフトの上端に回転可能に支持されている。
　フォーカスリング１０３は、ウェハの口径よりも大きな内径を有するリング状の部材である。フォーカスリング１０３は、例えば、シリコン、シリコンカーバイド等により形成される。フォーカスリング１０３は、ウェハの外周に近接して、テーブル１０２上に設置される。
　サーボモータ１０４は、テーブル１０２を回転させる。サーボモータ１０４のシャフトは、テーブル１０２の下部の中心に接続され、テーブル１０２を、テーブル１０２の中心軸を中心に回転させる。サーボモータ１０４は、サーボアンプ１０５に接続され、サーボアンプ１０５の制御に従って駆動される。また、サーボモータ１０４は、サーボモータ１０４の回転速度を検出するエンコーダ１２０とサーボモータ１０４の出力トルクを検出するトルクセンサ１２１と、を備える。エンコーダ１２０は、サーボモータ１０４の回転に応じたパルス信号をサーボアンプ１０５に出力する。そして、サーボアンプ１０５は、単位時間当たりに出力されるパルス信号の数によって、サーボモータ１０４の回転速度を特定する。なお、サーボモータ１０４は、駆動部の一例であり、エンコーダ１２０およびトルクセンサ１２１は、駆動データ取得部の一例である。
　サーボアンプ１０５は、モジュールコントローラ１０６から送信される駆動指令に基づいて、サーボモータ１０４の動作を制御する。モジュールコントローラ１０６から送信される駆動指令は、サーボモータ１０４の回転速度およびトルクの目標値の時間変化パターンを含む。サーボアンプ１０５は、サーボモータ１０４が目標値通りに動作するために必要な電力をサーボモータ１０４に供給する。
　また、サーボアンプ１０５は、エンコーダ１２０およびトルクセンサ１２１からサーボモータ１０４の駆動データを取得し、演算を行う。具体的に、サーボアンプ１０５は、図２Ａに例示するサーボモータ１０４の回転速度データと、図２Ｂに例示する出力トルクデータとを取得する。サーボアンプ１０５は、回転速度データと出力トルクデータとに基づいて、フォーカスリング１０３の負荷慣性モーメントを算出する。サーボアンプ１０５は、算出した負荷慣性モーメントをデータ分析装置１１０に送信する。
　モジュールコントローラ１０６は、サーボアンプ１０５に、サーボモータ１０４の駆動指令を出力する。モジュールコントローラ１０６には、予め回転速度およびトルクの目標値が設定されている。モジュールコントローラ１０６は、設定された回転速度およびトルクの目標値を含む駆動指令をサーボアンプ１０５に送信する。
　ＦＯＵＰ１０７は、ウェハを収容する搬送用の密閉容器である。ＦＯＵＰ１０７は、未処理のウェハをＥＦＥＭ１０８に供給し、プロセスモジュール１０１によりエッチング処理されたウェハを収容する。
　ＥＦＥＭ１０８は、ＦＯＵＰ１０７から未処理のウェハを取り出し、真空搬送モジュール１０９に搬送し、プロセスモジュール１０１で処理したウェハをＦＯＵＰ１０７に戻すための搬送装置である。
　真空搬送モジュール１０９は、真空環境下でウェハを搬送する。真空搬送モジュール１０９は、ＥＦＥＭ１０８から搬送された処理対象のウェハをプロセスモジュール１０１に搬送し、プロセスモジュール１０１で処理されたウェハをＥＦＥＭ１０８に搬送する。
　データ分析装置１１０は、フォーカスリング１０３の劣化の程度を判別するデータ処理装置である。データ分析装置１１０は、サーボアンプ１０５からフォーカスリング１０３の負荷慣性モーメントを取得するデータ取得部１１１と、データ取得部１１１により取得された負荷慣性モーメントを蓄積するデータ蓄積部１１２と、フォーカスリング１０３が劣化しているか否かを判定する判定部１１３と、判定部１１３の判定結果を通知する判定結果通知部１１４と、を備える。
　データ取得部１１１は、サーボアンプ１０５からフォーカスリング１０３の負荷慣性モーメントを取得する。データ取得部１１１は、取得したフォーカスリング１０３の負荷慣性モーメントをデータ蓄積部１１２に送信する。
　データ蓄積部１１２は、データ取得部１１１により送信されたフォーカスリング１０３の負荷慣性モーメントを記憶する。
　判定部１１３は、サーボアンプ１０５から取得したフォーカスリング１０３の負荷慣性モーメントに基づき、フォーカスリング１０３が劣化しているか否かを判定する。具体的に、判定部１１３は、サーボアンプ１０５から取得した負荷慣性モーメントと、データ分析装置１１０に予め記憶されている、カップリングおよびテーブル１０２に関するデータから、フォーカスリング１０３の質量に依存する物理パラメータである慣性モーメント比を求める。データ分析装置１１０には、図３に示す、テーブル１０２の質量および直径と、カップリングの慣性モーメントが予め記憶されている。判定部１１３は、サーボアンプ１０５から取得した負荷慣性モーメントと、テーブル１０２とカップリングの慣性モーメントの和との差をとることで、サーボモータ１０４の慣性モーメントを求める。判定部１１３は、負荷慣性モーメントをサーボモータ１０４の慣性モーメントで除算して慣性モーメント比を算出する。データ分析装置１１０には、劣化前のフォーカスリング１０３を用いて収集された駆動データに基づいて算出した慣性モーメント比と、検査時に収集された駆動データにより算出した慣性モーメント比とを比較し、フォーカスリング１０３が劣化していると判断する閾値である慣性モーメント比の差分が予め設定されている。判定部１１３は、劣化前のフォーカスリング１０３を用いて算出した慣性モーメント比と、検査時に算出した慣性モーメント比との差を求める。判定部１１３は、求めた差分が予め定められた閾値以上であると判定した場合、検査対象のフォーカスリング１０３は劣化していると判定する。
　図１に戻り、判定結果通知部１１４は、判定部１１３による判定結果を通知する。具体的に、判定結果通知部１１４は、判定結果を、データ分析装置１１０が備えるディスプレイに表示させて、ユーザに通知する。
　次に、図４を参照してデータ分析装置１１０の物理的構成について説明する。データ分析装置１１０は、プログラムに従った処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）１１と、揮発性メモリであるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）１２と、不揮発性メモリであるＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）１３と、データを記憶する記憶部１４と、情報の入力を受け付ける入力部１５と、情報を可視化して表示する表示部１６と、情報の送受信を行う通信部１７と、を備え、これらが内部バス９９を介して接続されている。
　ＣＰＵ１１は、記憶部１４に記憶されたプログラムをＲＡＭ１２に読み出して実行することにより、各種処理を実行する。ＣＰＵ１１は、フォーカスリング評価用のプログラムを実行することにより、図１に示すデータ取得部１１１と、判定部１１３と、判定結果通知部１１４として機能する。
　ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１１のワークエリアとして使用される。ＲＯＭ１３は、データ分析装置１１０の基本動作のためにＣＰＵ１１が実行する制御プログラム、ＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ　Ｉｎｐｕｔ　Ｏｕｔｐｕｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）等を記憶する。
　記憶部１４は、ハードディスクドライブを備え、ＣＰＵ１１が実行するプログラムを記憶し、プログラム実行の際に使用される各種データを記憶する。記憶部１４は、データ蓄積部１１２として機能する。
　入力部１５は、キーボード、マウス等を備えるユーザインタフェースである。入力部１５は、ユーザによって入力された情報を取得して、取得した情報をＣＰＵ１１に通知する。
　表示部１６は情報を可視化して表示する液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等の表示装置である。
　通信部１７は、ネットワークに接続する網終端装置または無線通信装置、およびそれらと接続するシリアルインタフェースまたはＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）インタフェースである。
　次に、上記構成を有するプラズマ処理装置１００による動作を説明する。プラズマ処理装置１００は、プラズマを用いて処理対象のウェハをエッチングする装置であって、フォーカスリング１０３の劣化状態を判定する機能を備える。
　そこでまず、プラズマ処理装置１００のプラズマエッチング処理の流れについて説明する。まず、ウェハを収容したＦＯＵＰ１０７を、ＥＦＥＭ１０８のロードポートＬＰに投入する。次に、ＥＦＥＭ１０８が備える搬送装置は、ＦＯＵＰ１０７からウェハを取り出し、真空搬送モジュール１０９を介して、プロセスモジュール１０１が備える処理容器であるチャンバ内に搬送する。次に、ＥＦＥＭ１０８の搬送装置は、チャンバ内のテーブル１０２にウェハをセットする。テーブル１０２の周縁部上には、ウェハのエッジを囲んでフォーカスリング１０３が配置されている。プロセスモジュール１０１は、チャンバ内にエッチングガスを供給し、テーブル１０２が備える電極とテーブル１０２上方に設けられた電極とに高周波電力を印加して放電させる。これにより、エッチングガスがプラズマ状態となる。そして、発生した活性種によってウェハがエッチング処理される。また、モジュールコントローラ１０６は、エッチング処理の間、サーボアンプ１０５に、予め設定された速度パターンでテーブル１０２を回転させるようにサーボモータ１０４を回転させる。
　エッチング処理が完了すると、搬送装置は、処理後のウェハをプロセスモジュール１０１からＥＦＥＭ１０８に搬送する。次いで、搬送装置は、処理後のウェハをＦＯＵＰ１０７に搬送して、プラズマエッチング処理を終了する。
　次に、プラズマ処理装置１００による、フォーカスリング１０３の劣化状態を判定する処理の動作について説明する。
　プラズマ処理装置１００は、例えば、エッチング処理が１度も実施されていない劣化前のフォーカスリング１０３を配置した状態で取得した駆動データにより算出された負荷慣性モーメントと、検査時の駆動データにより算出された負荷慣性モーメントとに基づいて、フォーカスリング１０３が劣化しているか否かを判定する劣化判定処理を実行する。
　そこで、まず、図５を参照してフォーカスリング１０３をテーブル１０２に新たに配置して、駆動データを収集する劣化前収集処理について説明する。例えば、劣化前収集処理は、古いフォーカスリング１０３を新たなフォーカスリング１０３に交換した交換時に実行される。
　プラズマ処理装置１００のモジュールコントローラ１０６には、サーボモータ１０４の駆動データを収集する際のサーボモータの回転速度、出力トルクの目標値を定める検査モードが予め設定されている。例えば、回転速度の目標値は、プラズマ処理装置１００がエッチング処理の際にウェハを回転する速度よりも早い速度が設定される。これにより、負荷慣性モーメント値が大きくなるため、フォーカスリング１０３の劣化判定の精度を向上させることが出来る。
　プラズマ処理装置１００は、プロセスモジュール１０１に配置される処理容器であるチャンバ内を真空にすると、劣化前のフォーカスリング１０３を載置するテーブル１０２を、ウェハ無しで回転駆動するサーボモータ１０４の駆動データを収集する劣化前収集処理を開始する。
　まず、モジュールコントローラ１０６は、サーボアンプ１０５に対して駆動指令を出力する。サーボアンプ１０５は、駆動指令に従って、サーボモータ１０４を駆動する（ステップＳ１１）。具体的に、サーボアンプ１０５は、サーボモータ１０４が駆動指令に含まれる回転速度および出力トルクの目標値通りに動作するために必要な電力をサーボモータ１０４に供給する。サーボモータ１０４は、サーボアンプ１０５に駆動されて、フォーカスリング１０３が載置されたテーブル１０２を回転する。
　次に、サーボアンプ１０５は、サーボモータ１０４が備えるエンコーダ１２０とトルクセンサ１２１とから検知データを収集する（ステップＳ１２）。具体的に、エンコーダ１２０は、サーボモータ１０４の回転に応じたパルス信号をサーボアンプ１０５に出力する。サーボアンプ１０５は、単位時間当たりに受信したパルス信号の数によって、サーボモータ１０４の回転速度を特定する。サーボアンプ１０５は、図２Ａに示す回転速度データとトルクセンサ１２１により検知された図２Ｂに示す出力トルクとを含む駆動データを記憶する（ステップＳ１３）。
　次に、サーボアンプ１０５は、ステップＳ１３にて記憶した駆動データを用いて負荷慣性モーメントを算出する（ステップＳ１４）。具体的に、サーボアンプ１０５は、図２Ａ、図２Ｂに示す回転速度データとトルクセンサ１２１により検知されたトルクデータの中から加速時のデータを抽出して、以下の式により負荷慣性モーメントを算出する。
　負荷慣性モーメント＝９．５５×１０４×Ｔ×ｔ／Ｎ・・・式１
　ここで、Ｔは出力トルクであり、ｔは時間であり、Ｎは回転速度である。
　サーボアンプ１０５は、求めた負荷慣性モーメントをデータ分析装置１１０に送信する。データ分析装置１１０のデータ取得部１１１は、サーボアンプ１０５から送信された負荷慣性モーメントを取得すると、データ蓄積部１１２に記憶させる。
　図５に戻り、判定部１１３は、ステップＳ１４により求められたフォーカスリング１０３の負荷慣性モーメントに基づき、慣性モーメント比を算出する（ステップＳ１５）。具体的に、データ分析装置１１０の記憶部１４には、図３に示す通り、テーブル１０２の質量および直径と、カップリングの慣性モーメントが予め記憶されている。判定部１１３は、負荷慣性モーメントから、テーブル１０２とカップリングの回転軸回りの慣性モーメントの和との差をとることで、サーボモータ１０４の慣性モーメントを求める。次に、判定部１１３は、負荷慣性モーメントをサーボモータ１０４の慣性モーメントで除算して慣性モーメント比を算出する。この慣性モーメント比は、フォーカスリング１０３の質量ｍにほぼ比例する値であり、他の条件が同一ならば、質量ｍが小さくなるに従って小さくなる。従って、フォーカスリング１０３の劣化が進み、質量ｍが小さくなるに従って、負荷慣性モーメントは小さくなる。
　図５に戻り、次に、判定部１１３は、ステップＳ１５により算出した慣性モーメント比をデータ蓄積部１１２に記憶させ（ステップＳ１６）、処理を終了する。
　次に、図６を参照して検査対象のフォーカスリング１０３が劣化しているか否かを判定する劣化判定処理について説明する。劣化判定処理は、例えば、１日毎、ウェハ毎に実行される。
　データ分析装置１１０の記憶部１４には、フォーカスリング１０３が劣化していると判断する閾値である、劣化前のフォーカスリング１０３を用いて算出した慣性モーメント比と、検査時に算出した慣性モーメント比との差分が、ユーザにより予め設定されている。具体的に、ユーザは、プラズマ処理装置１００を動作させて、慣性モーメント比と、実際のフォーカスリング１０３の劣化状態とを対応付けてデータ化し、フォーカスリング１０３が劣化しているとして交換することを決定する、劣化前後の慣性モーメント比の差分を閾値として予め設定する。
　劣化前収集処理と同様に、プラズマ処理装置１００は、検査対象のフォーカスリング１０３が設置されたテーブル１０２を備えるプロセスモジュール１０１のチャンバ内を真空すると、フォーカスリング１０３の劣化状態を判定する劣化判定処理を開始する。劣化判定処理のステップＳ２１－ステップＳ２６は、図５に示す劣化前収集処理のステップＳ１１－ステップＳ１６と同様の処理である。
　劣化前収集処理と同様に、プラズマ処理装置１００は、検査対象のフォーカスリング１０３が設置されたテーブル１０２を備えるプロセスモジュール１０１のチャンバ内を真空すると、フォーカスリング１０３の劣化状態を判定する劣化判定処理を開始する。劣化判定処理のステップＳ２１－ステップＳ２６は、図５に示す劣化前収集処理のステップＳ１１－ステップＳ１６と同様の処理である。
　ステップＳ２７にて、判定部１１３は、判定対象のフォーカスリングが劣化しているか否かを判定する。具体的に、判定部１１３は、劣化前収集処理によって劣化前のフォーカスリング１０３を用いて算出された慣性モーメント比をデータ蓄積部１１２から読み出す。次に、判定部１１３は、ステップＳ２５にて算出された慣性モーメント比と、劣化前収集処理によって算出された慣性モーメント比との差を求め、求めた差分が予め定められた閾値以上か否かを判定する（ステップＳ２７）。判定部１１３は、求めた差分が閾値以上であると判定した場合（ステップＳ２７；Ｙｅｓ）、フォーカスリング１０３は、劣化していると判定する（ステップＳ２８）。一方、判定部１１３は、求めた差分が閾値未満であると判定した場合（ステップＳ２７；Ｎｏ）、フォーカスリング１０３は、劣化していないと判定する（ステップＳ２９）。
　次に、判定結果通知部１１４は、判定部１１３による判定結果を出力する（ステップＳ３０）。具体的に、ステップＳ２８にて、判定部１１３が、フォーカスリング１０３は劣化していると判定した場合、判定結果通知部１１４は、劣化していると判定した旨のメッセージを表示部１６に表示させ、処理を終了する。一方、ステップＳ２９にて、判定部１１３が、フォーカスリング１０３は劣化していないと判定した場合、判定結果通知部１１４は、劣化していないと判定した旨のメッセージを表示部１６に表示させ、処理を終了する。
　以上のように、プラズマ処理装置１００は、検査対象のフォーカスリング１０３を載置するテーブル１０２を回転駆動するサーボモータの回転速度と出力トルクとにより、フォーカスリング１０３の負荷慣性モーメントを求める。フォーカスリング１０３の質量が減少すると、負荷慣性モーメントの値が小さくなる。プラズマ処理装置１００は、負荷慣性モーメントに基づいて算出した慣性モーメント比を劣化前の値と比較することにより、フォーカスリング１０３の質量の減少の程度を推定して、劣化判定を行う。ユーザは、判定結果を参照して、フォーカスリング１０３を交換するか否かの判断をすることが可能となる。
　また、本開示によれば、既存のプラズマ処理装置に、データ分析装置１１０の機能を追加することによって、プロセスに使用するサーボモータ１０４とサーボアンプ１０５とモジュールコントローラ１０６とエンコーダ１２０とトルクセンサ１２１とを用いて、フォーカスリング１０３の劣化判定処理を行うことが可能となる。
　本開示の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
（実施の形態２）
　上記実施の形態では、フォーカスリング１０３の質量ｍに依存する物理パラメータとして、慣性モーメント比を求め、検査時の慣性モーメント比とフォーカスリング１０３が初期状態にあるときの慣性モーメント比との差から、フォーカスリング１０３の劣化を判定した。この開示は、これに限られず、質量ｍに依存する任意の物理パラメータを測定することにより、フォーカスリング１０３の劣化を判定することができる。具体的に、図７に示す、実施の形態２に係るプラズマ処理装置１００ａは、サーボモータ１０４に予め設定されたエネルギーを供給したときの、劣化前のフォーカスリング１０３を備えるテーブル１０２の角加速度と検査時のフォーカスリング１０３を備えるテーブル１０２の角加速度とを比較することにより、フォーカスリング１０３の劣化の有無を判定する。
　プラズマ処理装置１００ａは、プラズマ処理装置１００が備えるプロセスモジュール１０１と、テーブル１０２と、フォーカスリング１０３と、サーボモータ１０４と、サーボアンプ１０５と、モジュールコントローラ１０６と、ＦＯＵＰ１０７と、ＥＦＥＭ１０８と、真空搬送モジュール１０９と、データ分析装置１１０と、を備える。プラズマ処理装置１００ａのデータ分析装置１１０は、プラズマ処理装置１００が備えるデータ取得部１１１と、データ蓄積部１１２と、判定部１１３と、判定結果通知部１１４と、に加え、データ取得部１１１で取得した駆動データを加工するデータ加工部１１５と、データ蓄積部１１２に蓄積された駆動データを取得して演算を行う演算部１１６と、を備える。
　データ加工部１１５は、データ取得部１１１から送信された駆動データを加工する。具体的に、データ加工部１１５は、受信した駆動データの中から異常値を除去するノイズ除去処理を行う。
　演算部１１６は、データ蓄積部１１２に蓄積された駆動データを取得して演算を行う。具体的に、演算部１１６は、サーボアンプ１０５から送信された、サーボモータ１０４の回転速度を含む駆動データを用いて、予め設定された回転速度の目標値に達するまでの角加速度を算出する。
　次に、プラズマ処理装置１００ａの動作について、図８を参照して説明する。まず、ステップＳ３１において、ステップＳ１１およびステップＳ２１と同様に、サーボアンプ１０５は、駆動指令に従って、サーボモータ１０４を駆動する（ステップＳ３１）。次に、ステップＳ３２において、サーボアンプ１０５は、サーボモータ１０４が備えるエンコーダ１２０から検知データを収集する（ステップＳ３２）。
　次に、サーボアンプ１０５は、エンコーダ１２０から取得した検知データを用いて特定した回転速度と、検知データを取得した時刻とを対応付けた駆動データをデータ分析装置１１０に送信する。データ取得部１１１は、サーボアンプ１０５から送信された駆動データを取得し、データ加工部１１５に出力する。データ加工部１１５は、受信した駆動データの中から異常値を除去するノイズ除去処理を実行する。データ加工部１１５は、異常値を除去した駆動データをデータ蓄積部１１２に記憶させる（ステップＳ３３）。
　次に演算部１１６は、サーボアンプ１０５から送信された駆動データを用いて、予め設定された回転速度の目標値に達するまでの角加速度を算出する（ステップＳ３４）。具体的に、図９に示す通り、演算部１１６は、回転速度の目標値であるＡ（ｒ／ｍｉｎ）と、目標値に達するまでに要した時間Ｃ（ｍｓｅｃ）と、から劣化前のフォーカスリング１０３を用いた場合の角加速度を算出する。同様に、ステップＳ３４にて、演算部１１６は、回転速度の目標値であるＡ（ｒ／ｍｉｎ）と、目標値に達するまでに要した時間Ｂ（ｍｓｅｃ）と、から検査時のフォーカスリング１０３を用いた場合の角加速度を算出する。
　次に、判定部１１３は、劣化前と検査時の角加速度の差をとり、差が予め定められた閾値以上か否かを判定し（ステップＳ３５）、閾値以上であると判定した場合に（ステップＳ３５；Ｙｅｓ）、フォーカスリング１０３は、劣化していると判定する（ステップＳ３６）。一方、判定部は、劣化前と検査時の角加速度の差が閾値未満であると判定した場合（ステップＳ３５；Ｎｏ）、フォーカスリング１０３は、劣化していると判定する（ステップＳ３７）。判定結果通知部１１４は、ステップＳ３６またはステップＳ３７の判定結果を通知する（ステップＳ３８）。
（変形例１）
　上記実施の形態においては、テーブル１０２を回転させるときに得られる物理パラメータからフォーカスリング１０３の劣化を判定した。この開示はこれに限定されず、フォーカスリング１０３を、任意の態様で動かして得られる物理パラメータからフォーカスリング１０３の劣化を判別できる。例えば、プラズマ処理装置１００，１００ａは、通常、テーブル１０２を上下に直線駆動する昇降機能を備える。この昇降機能を用いて、フォーカスリング１０３が設置されたテーブル１０２を上下動するときの慣性モーメント比、加速度などの物理パラメータから、フォーカスリング１０３の劣化を判定してもよい。この例においては、図１０に示すように、プラズマ処理装置１００，１００ａは、テーブル１０２を回転させずに昇降させるボールねじ１３０を備える。ボールねじ１３０の一端部は、サーボモータ１０４ａのシャフトと連結され、サーボモータ１０４ａにより回転駆動される。なお、ボールねじ１３０は、直線駆動部の一例である。
　この場合、ステップＳ１４およびステップＳ２４の処理によって、サーボアンプ１０５は、フォーカスリング１０３が設置されたテーブル１０２を上下動するときの負荷慣性モーメントを求めることになる。また、データ分析装置１１０の記憶部１４には、図３に示すテーブル１０２およびカップリングの慣性モーメントに関する情報に加えて、図１０に示すボールねじ１３０の慣性モーメントに関する情報が予め記憶されている。判定部１１３は、ステップＳ１５およびステップＳ２５の慣性モーメント比を求める処理おいて、ステップＳ１４、ステップＳ２４により求められたフォーカスリング１０３の負荷慣性モーメントと、上下に直線運動するテーブル１０２の慣性モーメントとカップリングおよびボールねじ１３０の回転軸周りの慣性モーメントの和との差をとり、サーボモータ１０４の慣性モーメントを求める。次に、判定部１１３は、負荷慣性モーメントをサーボモータ１０４の慣性モーメントで除算して、劣化前および検査時の慣性モーメント比をそれぞれ算出する。判定部１１３は、ステップＳ２７にて検査時の慣性モーメント比と劣化前の慣性モーメント比との差分が閾値以上か否かを判定する。
　また、ボールねじ１３０を回転駆動するサーボモータ１０４ａの回転速度を含む駆動データにより、図８で説明した手順と同様の手順でボールねじ１３０の角加速度を求め、劣化前と検査時の角加速度の差から劣化の有無を判定してもよい。
　また、上記実施の形態において、プラズマ処理装置１００，１００ａは、フォーカスリング１０３の質量に依存する物理パラメータとして、慣性モーメント比、角加速度を求めて、フォーカスリング１０３の劣化を判定することとしたが、これに限られない。例えば、サーボアンプ１０５が算出したフォーカスリング１０３の負荷慣性モーメントに基づいて、フォーカスリング１０３の劣化を判定してもよい。具体的に、図６に示す劣化判定処理において、ステップＳ２５およびステップＳ２６の処理を実施せず、ステップＳ２７の処理において、ステップＳ１４とステップＳ２４によりサーボアンプ１０５がそれぞれ算出した負荷慣性モーメントの差を求め、求めた差分が予め定められた閾値以上か否かを判定することにより、フォーカスリング１０３の劣化の有無を判定すればよい。
　なお、記憶部１４が記憶する情報は、ネットワーク上に存在するクラウドサーバで一括管理され、データ分析装置１１０は必要に応じて当該クラウドサーバにアクセスして情報の読み書きを行ってもよい。この場合、データ分析装置１１０は記憶部１４を備えなくてもよい。
　また、判定結果通知部１１４は、判定結果を、外部接続されるディスプレイに表示させても良い。この場合、データ分析装置１１０は表示部１６を備えなくてもよい。
　また、プラズマ処理装置１００は、プラズマエッチング処理を行う半導体製造装置であるとして、説明したが、これに限られず、フォーカスリングを設置してプラズマ処理を行う装置であればよい。例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理などのプラズマ処理を行う半導体製造装置であってもよいし、フラットパネルディスプレイの基板に対しプラズマ処理を行うフラットパネルディスプレイ製造装置であってもよい。
　また、データ分析装置１１０は、専用の装置によらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、データ分析装置１１０における各機能を実現するためのプログラムを、コンピュータが読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）等の記録媒体に格納して配布し、このプログラムをコンピュータにインストールすることにより、上述の各機能を実現することができるコンピュータを構成してもよい。
　また、各機能をＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）とアプリケーションとの分担、またはＯＳとアプリケーションとの協同により実現する場合には、アプリケーションのみを記録媒体に格納してもよい。
　本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。すなわち、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。
　１００，１００ａ　プラズマ処理装置、１０１　プロセスモジュール、１０２　テーブル、１０３　フォーカスリング、１０４，１０４ａ　サーボモータ、１０５　サーボアンプ、１０６　モジュールコントローラ、１０７　ＦＯＵＰ、１０８　ＥＦＥＭ、１０９　真空搬送モジュール、１１０　データ分析装置、１１１　データ取得部、１１２　データ蓄積部１１２　判定部、１１４　判定結果通知部、１１５　データ加工部、１１６　演算部、１２０　エンコーダ、１２１　トルクセンサ、１３０　ボールねじ、１１　ＣＰＵ、１２　ＲＡＭ、１３　ＲＯＭ、１４　記憶部、１５　入力部、１６　表示部、１７　通信部、９９　内部バス。

Claims (6)

  1. 　プラズマによって加工対象物を加工するプラズマ処理装置であって、
    　検査対象のフォーカスリングを載置するテーブルと、
    　前記テーブルを駆動する駆動部と、
    　前記駆動部によるテーブルの駆動データを取得する駆動データ取得部と、
    　前記駆動データ取得部により取得された駆動データを用いて、検査対象のフォーカスリングの質量に依存する物理パラメータを求め、検査対象のフォーカスリングが劣化しているか否かを判定する判定部と、
    　を備えるプラズマ処理装置。
  2. 　前記駆動部は、前記テーブルを回転するモータを備え、
    　前記駆動データ取得部は、前記モータの回転速度データと出力トルクデータを取得し、
    　前記判定部は、前記駆動データ取得部により取得された回転速度データと出力トルクデータとに基づいて、検査対象のフォーカスリングの負荷慣性モーメントと前記モータの慣性モーメントとの比である慣性モーメント比を求め、求めた慣性モーメント比に基づいて、検査対象のフォーカスリングが劣化しているか否かを判定する、
    　請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 　前記駆動部は、前記テーブルを回転するモータを備え、
    　前記駆動データ取得部は、前記モータの回転速度データを取得し、
    　前記判定部は、前記駆動データ取得部により取得された回転速度データに基づいて、予め設定された回転速度に達する期間における角加速度を求め、求めた角加速度に基づいて、検査対象のフォーカスリングが劣化しているか否かを判定する、
    　請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  4. 　前記駆動部は、前記テーブルと連結されて、該テーブルを直線駆動する直線駆動部と、該直線駆動部を回転するモータと、を備え、
    　前記駆動データ取得部は、前記モータの回転速度データと出力トルクデータを取得し、
    　前記判定部は、前記駆動データ取得部により取得された回転速度データと出力トルクデータとに基づいて、検査対象のフォーカスリングの負荷慣性モーメントと前記モータの慣性モーメントとの比である慣性モーメント比を求め、求めた慣性モーメント比に基づいて、検査対象のフォーカスリングが劣化しているか否かを判定する、
    　請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  5. 　前記駆動部は、前記テーブルと連結されて、該テーブルを直線駆動する直線駆動部と、該直線駆動部を回転するモータと、を備え、
    　前記駆動データ取得部は、前記モータの回転速度データを取得し、
    　前記判定部は、前記駆動データ取得部により取得された回転速度データに基づいて、予め設定された回転速度に達する期間における角加速度を求め、求めた角加速度に基づいて、検査対象のフォーカスリングが劣化しているか否かを判定する、
    　請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  6. 　プラズマによって加工対象物を加工するプラズマ処理装置による劣化判定方法であって、
    　フォーカスリングを載置するテーブルを駆動するステップと、
    　駆動データを取得するステップと、
    　駆動データを用いて、フォーカスリングの質量に依存する物理パラメータを求め、該物理パラメータに基づいて、検査対象のフォーカスリングが劣化しているか否かを判定するステップと、
    　を備える劣化判定方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016100407A (ja) * 2014-11-19 2016-05-30 東京エレクトロン株式会社 測定システムおよび測定方法
JP2017092435A (ja) * 2015-11-06 2017-05-25 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 消耗品のためのセンサおよびアジャスタ
US20210118685A1 (en) * 2019-10-22 2021-04-22 Xia Tai Xin Semiconductor (Qing Dao) Ltd. Plasma processing device and method of adjusting an edge ring of a plasma processing device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016100407A (ja) * 2014-11-19 2016-05-30 東京エレクトロン株式会社 測定システムおよび測定方法
JP2017092435A (ja) * 2015-11-06 2017-05-25 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 消耗品のためのセンサおよびアジャスタ
US20210118685A1 (en) * 2019-10-22 2021-04-22 Xia Tai Xin Semiconductor (Qing Dao) Ltd. Plasma processing device and method of adjusting an edge ring of a plasma processing device

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