JP2022069274A - 処理システム及び処理方法 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022069274000001
【課題】搬送フォークに設けられたセンサを用いてプラズマ処理チャンバの内部状態を測定し、当該測定結果に基づいて基板の処理を適切に行う。
【解決手段】減圧環境下において基板を処理するシステムであって、基板に所望の処理を施す処理チャンバと、前記処理チャンバに対する前記基板の搬入出を行う搬送機構を備える搬送チャンバと、前記処理チャンバにおける処理プロセスを制御する制御部と、を備え、前記搬送機構は、前記基板を上面に保持して搬送するフォーク部と、前記フォーク部に設けられ、前記処理チャンバの内部状態を測定する測定機構と、を有し、前記制御部は、前記測定機構により取得された前記処理チャンバの内部状態に基づいて、前記処理チャンバにおける処理プロセスを制御する。
【選択図】図５

Description

本開示は、基板の処理システム及び処理方法に関する。
特許文献１には、エッチングチャンバの内部に堆積する反応生成物の膜厚および膜質をモニタすることができる光線分光モニタ体を備えるエッチング装置が開示されている。
特開２０００－００３９０５号公報
本開示にかかる技術は、搬送フォークに設けられたセンサを用いてプラズマ処理チャンバの内部状態を測定し、当該測定結果に基づいて基板の処理を適切に行う。
本開示の一態様は、減圧環境下において基板を処理するシステムであって、基板に所望の処理を施す処理チャンバと、前記処理チャンバに対する前記基板の搬入出を行う搬送機構を備える搬送チャンバと、前記処理チャンバにおける処理プロセスを制御する制御部と、を備え、前記搬送機構は、前記基板を上面に保持して搬送するフォーク部と、前記フォーク部に設けられ、前記処理チャンバの内部状態を測定する測定機構と、を有し、前記制御部は、前記測定機構により取得された前記処理チャンバの内部状態に基づいて、前記処理チャンバにおける処理プロセスを制御する。
本開示によれば、搬送フォークに設けられたセンサを用いてプラズマ処理チャンバの内部状態を測定し、当該測定結果に基づいて基板の処理を適切に行う。
本実施形態にかかるプラズマ処理システムの構成例を示す平面図である。 本実施形態にかかる測定機構の取り付け例を示す説明図である。 本実施形態にかかる処理モジュールの構成例を示す縦断面図である。 本実施形態にかかる処理モジュールの他の構成例を示す縦断面図である。 測定機構によるチャンバ内部環境の測定の様子を示す説明図である。 本実施形態にかかる処理モジュールの他の構成例を示す縦断面図である。 測定機構によるチャンバ内部環境の測定の様子を示す説明図である。 本実施形態にかかるウェハ搬送機構の他の構成例を示す説明図である。
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」という。）に対して処理ガスを供給し、当該ウェハにエッチング処理、成膜処理、拡散処理などの各種プラズマ処理が行われる。これらプラズマ処理は、一般的に内部を減圧雰囲気に調整可能な処理チャンバの内部で行われる。
ところで、このプラズマ処理においては、連続的に処理される複数のウェハのそれぞれに対して均一な処理結果が求められる。しかしながら複数のウェハに対するプラズマ処理を繰り返すにつれ、処理チャンバ内における部材の消耗や反応副製生物の付着により処理チャンバ内の環境が変化するため、同様の条件で処理を行ったとしても均一な処理結果が得られないおそれがある。このため、プラズマ処理において均一な処理結果を得るため、処理チャンバの内部状態を把握するためのセンサ等の部材を設け、処理チャンバの内部環境に応じて処理条件の変更や、内部環境の改善（クリーニングや部材交換）等を行うことが考えられる。
上述した特許文献１には、処理チャンバ（エッチングチャンバ）の内部に堆積する反応生成物の膜厚および膜質をモニタするための光線分光モニタ体が設置されたプラズマ処理装置（エッチング装置）が開示されている。特許文献１に記載のエッチング装置によれば、処理チャンバの外部に設けられた光線分光モニタ体から、処理チャンバの内部に設けられた２枚の反射鏡に向けて赤外線光を照射する。
しかしながら、特許文献１のエッチングチャンバに取り付けられる反射鏡のように、処理チャンバの内部にセンサ等の部材を設けた場合、当該部材がプラズマ処理空間に暴露されることによりこれら部材が劣化、破損するおそれがある。
また、処理チャンバの内部にセンサ等を設ける場合、チャンバの内部に設けられた構造物との位置関係でセンサ等の部材を設けることが困難である場合がある。また更に、処理チャンバ内の種々の環境（例えば反応副製生物や電位、温度等）をそれぞれ把握するためには複数のセンサ等を取り付ける必要があり、かかる場合、センサ等の取付が更に困難になるおそれがある。このように従来のプラズマ処理装置には、処理チャンバの内部環境を適切に把握するという観点から改善の余地があった。
本開示にかかる技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、搬送フォークに設けられたセンサを用いてプラズマ処理チャンバの内部状態を測定し、当該測定結果に基づいて基板の処理を適切に行う。以下、本実施形態にかかるプラズマ処理システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜プラズマ処理システム＞
先ず、本実施形態にかかるプラズマ処理システムについて説明する。図１は、本実施形態にかかるプラズマ処理システム１の構成の概略を示す平面図である。プラズマ処理システム１では、基板としてのウェハＷに対して、例えばエッチング処理、成膜処理、拡散処理などのプラズマ処理を行う。
図１に示すようにプラズマ処理システム１は、大気部１０と減圧部１１がロードロックモジュール２０、２１を介して一体に接続された構成を有している。大気部１０は、大気圧雰囲気下においてウェハＷに所望の処理を行う大気モジュールを備える。減圧部１１は、減圧雰囲気下においてウェハＷに所望の処理を行う減圧モジュールを備える。
ロードロックモジュール２０、２１は、それぞれゲートバルブ２２、２３を介して、大気部１０の後述するローダモジュール３０と、減圧部１１の後述するトランスファモジュール５０を連結するように設けられている。ロードロックモジュール２０、２１は、ウェハＷを一時的に保持するように構成されている。また、ロードロックモジュール２０、２１は、内部を大気圧雰囲気と減圧雰囲気（真空状態）とに切り替えられるように構成されている。
大気部１０は、後述するウェハ搬送機構４０を備えたローダモジュール３０と、複数のウェハＷを保管可能なフープ３１を載置するロードポート３２とを有している。なお、ローダモジュール３０には、ウェハＷの水平方向の向きを調節するオリエンタモジュール（図示せず）や複数のウェハＷを格納する格納モジュール（図示せず）などが隣接して設けられていてもよい。
ローダモジュール３０は内部が矩形の筐体からなり、筐体の内部は大気圧雰囲気に維持されている。ローダモジュール３０の筐体の長辺を構成する一側面には、複数、例えば５つのロードポート３２が並設されている。ローダモジュール３０の筐体の長辺を構成する他側面には、ロードロックモジュール２０、２１が並設されている。
ローダモジュール３０の内部には、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構４０が設けられている。ウェハ搬送機構４０は、ウェハＷを保持して移動する搬送アーム４１と、搬送アーム４１を回転可能に支持する回転台４２と、回転台４２を搭載した回転載置台４３とを有している。また、ローダモジュール３０の内部には、ローダモジュール３０の長手方向に延伸するガイドレール４４が設けられている。回転載置台４３はガイドレール４４上に設けられ、ウェハ搬送機構４０はガイドレール４４に沿って移動可能に構成されている。
減圧部１１は、ウェハＷを内部で搬送するトランスファモジュール５０と、トランスファモジュール５０から搬送されたウェハＷに所望の処理を行う処理モジュール６０を有している。トランスファモジュール５０及び処理モジュール６０の内部は、それぞれ減圧雰囲気に維持される。なお本実施形態においては、１つのトランスファモジュール５０に対して、複数、例えば８つの処理モジュール６０が接続されている。なお、処理モジュール６０の数や配置は本実施形態に限定されず、任意に設定することができる。
トランスファモジュール５０は内部が多角形状（図示の例では五角形状）の筐体からなり、上述したようにロードロックモジュール２０、２１に接続されている。トランスファモジュール５０は、ロードロックモジュール２０に搬入されたウェハＷを一の処理モジュール６０に搬送して所望の処理を施した後、ロードロックモジュール２１を介して大気部１０に搬出する。
処理チャンバとしての処理モジュール６０は、例えばエッチング処理、成膜処理、拡散処理などのプラズマ処理を行う。処理モジュール６０には、ウェハ処理の目的に応じた処理を行うモジュールを任意に選択することができる。また、処理モジュール６０は、ゲートバルブ６１を介してトランスファモジュール５０に接続されている。なお、この処理モジュール６０の構成は後述する。
搬送チャンバとしてのトランスファモジュール５０の内部には、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構７０が設けられている。ウェハ搬送機構７０は、ウェハＷを保持して移動する搬送アーム７１と、搬送アーム７１を回転可能に支持する回転台７２と、回転台７２を搭載した回転載置台７３とを有している。また、トランスファモジュール５０の内部には、トランスファモジュール５０の長手方向に延伸するガイドレール７４が設けられている。回転載置台７３はガイドレール７４上に設けられ、ウェハ搬送機構７０はガイドレール７４に沿って移動可能に構成されている。
図１に示すように搬送アーム７１は、先端にウェハＷを保持するフォーク部７１ｆを有している。また図２に示すように、当該フォーク部７１ｆには処理モジュール６０の内部環境を測定する各種測定機構７５が設けられている。測定機構７５は、例えば搬送アーム７１が処理モジュール６０の内部に進入した状態で当該処理モジュール６０の内部環境（例えば後述のウェハ支持部１１０の表面電位や温度、及び反応生成物（デポ）の付着状態等）を測定する。なお、測定機構７５を用いた処理モジュール６０の内部環境の測定方法の詳細については後述する。
トランスファモジュール５０では、ロードロックモジュール２０に保持されたウェハＷを搬送アーム７１で受け取り、任意の処理モジュール６０に搬送する。また、処理モジュール６０で所望の処理が施されたウェハＷを搬送アーム７１が保持し、ロードロックモジュール２１に搬出する。また上述したように、ウェハ搬送機構７０の搬送アーム７１（フォーク部７１ｆ）を任意の処理モジュール６０の内部に進入させることで、測定機構７５により当該処理モジュール６０の内部環境を測定する。
さらに、プラズマ処理システム１は制御部としての制御装置８０を有する。一実施形態において、制御装置８０は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理システム１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御装置８０は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理システム１の他の要素それぞれを制御するように構成され得る。一実施形態において、制御装置８０の一部又は全てがプラズマ処理システム１の他の要素に含まれてもよい。制御装置８０は、例えばコンピュータ９０を含んでもよい。コンピュータ９０は、例えば、処理部（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９１、記憶部９２、及び通信インターフェース９３を含んでもよい。処理部９１は、記憶部９２に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部９２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース９３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理システム１の他の要素との間で通信してもよい。
＜処理モジュール＞
本実施形態にかかるプラズマ処理システム１は以上のように構成されている。次に、上述した処理モジュール６０の詳細な構成について説明する。図３は、処理モジュール６０の構成の概略を示す縦断面図である。
図３に示すように処理モジュール６０は、チャンバ１００、ウェハ支持部１１０、上部電極シャワーヘッド１２０、ガス供給部１３０、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：高周波）電力供給部１４０、電磁石１５０及び排気システム１６０を含む。
チャンバ１００は、その内部においてプラズマが生成される処理空間Ｓを画成する。チャンバ１００は、例えばアルミニウムから構成されている。チャンバ１００は接地電位に接続されている。
チャンバ１００の内部において、処理空間Ｓの下部領域には、ウェハＷを支持するウェハ支持部１１０が収容されている。ウェハ支持部１１０は、下部電極１１１、静電チャック１１２、及びエッジリング１１３を有している。
下部電極１１１は、導電性の金属、例えばアルミニウム等で構成されており、略円板形状を有している。下部電極１１１の内部には、冷媒流路（図示せず）が形成されている。そして、当該冷媒流路にチャンバ１００の外部に設けられたチラーユニット（図示せず）からの冷媒、例えば冷却水等を循環させることにより、静電チャック１１２、エッジリング１１３、及びウェハＷを所望の温度に冷却することができる。
静電チャック１１２は、下部電極１１１上に設けられている。静電チャック１１２は、ウェハＷとエッジリング１１３の両方を静電力により吸着保持可能に構成された部材である。静電チャック１１２は、周縁部の上面に比べて中央部の上面が高く形成されている。静電チャック１１２の中央部の上面は、ウェハＷが載置されるウェハ載置面となり、静電チャック１１２の周縁部の上面は、エッジリング１１３が載置されるエッジリング載置面となる。
静電チャック１１２の中央部における内部には、ウェハＷを吸着保持するための第１の電極１１４ａが設けられている。また、静電チャック１１２の周縁部における内部には、エッジリング１１３を吸着保持するための第２の電極１１４ｂが設けられている。静電チャック１１２は、絶縁材料からなる絶縁材の間に第１の電極１１４ａ及び第２の電極１１４ｂを挟んだ構成を有する。
第１の電極１１４ａには、直流電源（図示せず）からの直流電圧が印加される。これにより生じる静電力により、静電チャック１１２の中央部の上面にウェハＷが吸着保持される。同様に、第２の電極１１４ｂには、直流電源（図示せず）からの直流電圧が印加される。これにより生じる静電力により、静電チャック１１２の周縁部の上面にエッジリング１１３が吸着保持される。
なお、第１の電極１１４ａ及び第２の電極１１４ｂの構成は任意に選択することができ、例えば単極型であってもよいし、双極型であってもよい。また、本実施形態において、第１の電極１１４ａが設けられる静電チャック１１２の中央部と、第２の電極１１４ｂが設けられる周縁部とは一体となっているが、これら中央部と周縁部とは別体であってもよい。
また第１の電極１１４ａ及び第２の電極１１４ｂの下方には、それぞれ加熱素子である第１のヒータ１１５ａ及び第２のヒータ１１５ｂが設けられている。第１のヒータ１１５ａ及び第２のヒータ１１５ｂには図示しないヒータ電源が接続され、当該ヒータ電源により電圧を印加することによって、ウェハ支持部１１０、及びウェハ支持部１１０に載置されたウェハＷ、エッジリング１１３を所望の温度に加温する。
また本実施形態においては、図３に示すように複数の第１のヒータ１１５ａが、静電チャック１１２の内部に延在して設けられている。複数の第１のヒータ１１５ａはそれぞれ独立して制御可能に構成されており、静電チャック１１２（ウェハＷ）を、複数の温調領域毎にそれぞれ独立して温度調節可能に構成されている。なお、複数の第１のヒータ１１５ａにより独立して温度調節を行う温調領域の数や形状は任意に決定することができる。
エッジリング１１３は、静電チャック１１２の中央部の上面に支持されたウェハＷを囲むように配置される環状部材であり、直流電源１１３ａからの直流電圧が印加される。エッジリング１１３は、プラズマ処理の均一性を向上させるために設けられる。このためエッジリング１１３は、プラズマ処理に応じて適宜選択される材料から構成されており、例えばＳｉやＳｉＣから構成され得る。
直流電源１１３ａは、プラズマ制御用の負極性の直流電圧をエッジリング１１３に印加する電源である。直流電源１１３ａは、可変直流電源であり、直流電圧の高低を調整可能である。また直流電源１１３ａは、エッジリング１１３に印加する電圧波形を、パルス波と連続波（ＣＷ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）とで切り替え可能に構成されている。
またウェハ支持部１１０の下部電極１１１の下方には、第１の昇降ピン１１６及び第２の昇降ピン１１７が設けられている。
第１の昇降ピン１１６は、静電チャック１１２の中央部の上面から下部電極１１１の底面に至る貫通孔に挿通して設けられている。第１の昇降ピン１１６は、例えばセラミックから形成される。第１の昇降ピン１１６は、静電チャック１１２の周方向に沿って、互いに間隔を空けて３本以上設けられている。そして第１の昇降ピン１１６は、図示しない駆動部を備える昇降機構１１６ａの動作により、先端部が静電チャック１１２の中央部の上面から突没自在に構成され、これにより静電チャック１１２の中央部の上面に支持されるウェハＷを昇降自在に構成されている。
第２の昇降ピン１１７は、静電チャック１１２の周縁部の上面から下部電極１１１の底面に至る貫通孔に挿通して設けられている。第２の昇降ピン１１７は、例えばアルミナや石英、ＳＵＳ等から形成される。第２の昇降ピン１１７は、静電チャック１１２の周方向に沿って、互いに間隔を空けて３本以上設けられている。そして第２の昇降ピン１１７は、図示しない駆動部を備える昇降機構１１７ａの動作により、先端部が静電チャック１１２の周縁部の上面から突没自在に構成され、これにより静電チャック１１２の周縁部の上面に支持されるエッジリング１１３を昇降自在に構成されている。
またウェハ支持部１１０には、静電チャック１１２の上面に支持したウェハＷの裏面にヘリウムガス等の伝熱ガス（バックサイドガス）を供給するためのガス流路（図示せず）が形成されている。ガス流路にはガス供給源（図示せず）が接続されており。当該ガス供給源からの伝熱ガスによって、静電チャック１１２に支持されたウェハＷを所望の温度に制御できる。
上部電極シャワーヘッド１２０は、ウェハ支持部１１０の上方に、当該ウェハ支持部１１０と対向するように設けられ、チャンバ１００の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の一部として機能し得る。上部電極シャワーヘッド１２０は、ガス供給部１３０からの１又はそれ以上の処理ガスを処理空間Ｓに供給するように構成される。一実施形態において、上部電極シャワーヘッド１２０は、ガス入口１２０ａ、ガス拡散室１２０ｂ、及び複数のガス出口１２０ｃを有する。ガス入口１２０ａは、ガス供給部１３０及びガス拡散室１２０ｂと流体連通している。複数のガス出口１２０ｃは、ガス拡散室１２０ｂ及び処理空間Ｓと流体連通している。一実施形態において、上部電極シャワーヘッド１２０は、１又はそれ以上の処理ガスをガス入口１２０ａからガス拡散室１２０ｂ及び複数のガス出口１２０ｃを介して処理空間Ｓに供給するように構成される。
ガス供給部１３０は、１又はそれ以上のガスソース１３１及び１又はそれ以上の流量制御器１３２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部１３０は、１又はそれ以上の処理ガスを、それぞれに対応のガスソース１３１からそれぞれに対応の流量制御器１３２を介してガス入口１２０ａに供給するように構成される。各流量制御器１３２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部１３０は、１又はそれ以上の処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。
ＲＦ電力供給部１４０は、ＲＦ電力、例えば１又はそれ以上のＲＦ信号を、下部電極１１１、上部電極シャワーヘッド１２０、又は、下部電極１１１及び上部電極シャワーヘッド１２０の双方のような１又はそれ以上の電極に供給するように構成される。これにより、処理空間Ｓに供給された１又はそれ以上の処理ガスからプラズマが生成される。したがって、ＲＦ電力供給部１４０は、チャンバ１００において１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。一実施形態において、ＲＦ電力供給部１４０は、２つのＲＦ生成部１４１ａ、１４１ｂ及び２つの整合回路１４２ａ、１４２ｂを含む。一実施形態において、ＲＦ電力供給部１４０は、第１のＲＦ信号を第１のＲＦ生成部１４１ａから第１の整合回路１４２ａを介して下部電極１１１に供給するように構成される。例えば、第１のＲＦ信号は、２７ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内の周波数を有してもよい。
また、一実施形態において、ＲＦ電力供給部１４０は、第２のＲＦ信号を第２のＲＦ生成部１４１ｂから第２の整合回路１４２ｂを介して下部電極１１１に供給するように構成される。例えば、第２のＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有してもよい。代わりに、第２のＲＦ生成部１４１ｂに代えて、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）パルス生成部を用いてもよい。
さらに、図示は省略するが、本開示においては他の実施形態が考えられる。例えば、代替実施形態において、ＲＦ電力供給部１４０は、第１のＲＦ信号をＲＦ生成部から下部電極１１１に供給し、第２のＲＦ信号を他のＲＦ生成部から下部電極１１１に供給し、第３のＲＦ信号をさらに他のＲＦ生成部から下部電極１１１に供給するように構成されてもよい。加えて、他の代替実施形態において、ＤＣ電圧が上部電極シャワーヘッド１２０に印加されてもよい。
またさらに、種々の実施形態において、１又はそれ以上のＲＦ信号（すなわち、第１のＲＦ信号、第２のＲＦ信号等）の振幅がパルス化又は変調されてもよい。振幅変調は、オン状態とオフ状態との間、あるいは、２又はそれ以上の異なるオン状態の間でＲＦ信号振幅をパルス化することを含んでもよい。
上部電極シャワーヘッド１２０の上部には、電磁石１５０が設けられている。電磁石１５０は、コア部材１５１、複数のコイル１５２、及びコイル１５２と電気的に接続された励起用回路１５３有している。そして電磁石１５０においては、少なくとも１つのコイル１５２に対して励起用回路１５３からの電流を供給することにより、処理空間Ｓの内部に形成されるプラズマを均一に制御するための磁界を発生させることができる。
排気システム１６０は、例えばチャンバ１００の底部に設けられた排気口１００ｅに接続され得る。排気システム１６０は、圧力弁及び真空ポンプを含んでもよい。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、粗引きポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
例えば、上記実施形態においてはエッジリング１１３に対して独立して直流電源１１３ａを接続したが、図４に示すように、下部電極１１１を介してエッジリング１１３に直流電源１１３ａを接続してもよい。また例えば、直流電源１１３ａに代え、下部電極１１１に接続されるＲＦ電力供給部１４０を分岐してエッジリング１１３に接続してもよい。
＜ウェハ処理方法＞
本実施形態にかかる処理モジュール６０は以上のように構成されている。次に、プラズマ処理システム１、及び処理モジュール６０を用いて行われるウェハ処理について説明する。
先ず、複数のウェハＷを収納したフープ３１がロードポート３２に載置され、ウェハ搬送機構４０によってフープ３１からウェハＷが取り出される。次に、ロードロックモジュール２０のゲートバルブ２２が開放され、ウェハ搬送機構４０によってロードロックモジュール２０にウェハＷが搬入される。
ロードロックモジュール２０では、ゲートバルブ２２を閉塞してロードロックモジュール２０内が密閉された後、該ロードロックモジュール２０の内部を所望の真空度まで減圧する。ロードロックモジュール２０の内部が減圧されると、次に、ゲートバルブ２３が開放され、ロードロックモジュール２０の内部とトランスファモジュール５０の内部が連通される。
ゲートバルブ２３が開放されると、ウェハ搬送機構７０によってロードロックモジュール２０内のウェハＷがトランスファモジュール５０に搬送され、ゲートバルブ２３が閉塞される。次に、一の処理モジュール６０のゲートバルブ６１が開放され、ウェハ搬送機構７０によって処理モジュール６０にウェハＷが搬入される。処理モジュール６０にウェハＷが搬入されると、ゲートバルブ６１が閉塞されて処理モジュール６０のチャンバ１００内が密閉される。
処理モジュール６０では、先ず、第１の昇降ピン１１６の昇降により静電チャック１１２上にウェハＷが載置される。その後、静電チャック１１２の電極に直流電圧を印加することにより、ウェハＷは静電力によって静電チャック１１２に静電吸着され、保持される。また、ウェハＷの搬入後、排気システム１６０によってチャンバ１００の内部を所望の真空度まで減圧する。
次に、ガス供給部１３０から上部電極シャワーヘッド１２０を介して処理空間Ｓに処理ガスを供給する。また、ＲＦ電力供給部１４０によりプラズマ生成用の高周波電力ＨＦを下部電極１１１に供給し、処理ガスを励起させて、プラズマを生成する。この際、ＲＦ電力供給部１４０によりイオン引き込み用の高周波電力ＬＦを供給してもよい。またこの際、電磁石１５０のコイル１５２に電流を供給して処理空間Ｓの内部に磁界を発生させ、処理空間Ｓの内部に形成されるプラズマを均一に制御する。そして、生成されたプラズマの作用によって、ウェハＷに所望のプラズマ処理が施される。
なお、プラズマ処理中、温調モジュール（第１のヒータ１１５ａ、第２のヒータ１１５ｂ及び冷媒流路を循環する冷媒）によって静電チャック１１２に吸着保持されたウェハＷ及びエッジリング１１３の温度を調整する。この際、ウェハＷに熱を効率よく伝達させるために、静電チャック１１２の上面に吸着されたウェハＷの裏面（保持面）に向けて、ＨｅガスやＡｒガス等の伝熱ガスを供給する。
プラズマ処理を終了する際には、先ず、ＲＦ電力供給部１４０からの高周波電力ＨＦの供給およびガス供給部１３０による処理ガスの供給を停止する。また、プラズマ処理中に高周波電力ＬＦを供給していた場合には、当該高周波電力ＬＦの供給も停止する。また更に、電磁石１５０のコイル１５２に対する電流の供給も停止する。次いで、ウェハＷの裏面への伝熱ガスの供給を停止し、静電チャック１１２によるウェハＷの吸着保持を停止する。
その後、第１の昇降ピン１１６によりウェハＷを上昇させ、静電チャック１１２からウェハＷを離脱させる。この離脱の際には、ウェハＷの除電処理を行ってもよい。そして次に、ゲートバルブ６１が開放され、ウェハ搬送機構７０によって処理モジュール６０からウェハＷを搬出する。処理モジュール６０からウェハＷが搬出されると、ゲートバルブ６１が閉塞される。
次に、ロードロックモジュール２１のゲートバルブ２３が開放され、ウェハ搬送機構７０によってロードロックモジュール２１にウェハＷが搬入される。ロードロックモジュール２１では、ゲートバルブ２３を閉塞してロードロックモジュール２１内が密閉された後、該ロードロックモジュール２１の内部を大気開放する。ロードロックモジュール２１の内部が大気開放されると、次に、ゲートバルブ２２が開放され、ロードロックモジュール２１の内部とローダモジュール３０の内部が連通される。
ゲートバルブ２２が開放されると、ウェハ搬送機構４０によってロードロックモジュール２１内のウェハＷがローダモジュール３０に搬送され、ゲートバルブ２２が閉塞される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送機構４０によってロードポート３２に載置されたフープ３１に戻されて収容される。その後、フープ３１に収納された複数のウェハＷに対して同様の処理が連続的に行われ、全てのウェハＷの対する処理が完了すると、プラズマ処理システム１における一連のウェハ処理が終了する。
なお、プラズマ処理システム１でのウェハ処理においては、処理モジュール６０におけるウェハＷに対するプラズマ処理に先立って、当該処理モジュール６０のチャンバ１００内部に付着した反応生成物（デポ）を除去するためのドライクリーニング処理が適宜行われてもよい。すなわち、一のウェハＷのプラズマ処理により発生、付着たデポを、次のウェハＷのプラズマ処理の開始に先立って、除去してもよい。これにより、プラズマ処理に際しての当該デポの剥離、落下による次のウェハＷに対する付着が抑制され、次のウェハＷに対するプラズマ処理を適切に行うことができる。
ここで、処理モジュール６０を用いて行われるプラズマ処理に際しては、連続的に処理される複数のウェハＷに対する処理結果が均一であること、すなわち、製品としての半導体デバイスの品質が均一であることが求められる。しかしながら上述したように、一の処理モジュール６０において連続的にプラズマ処理が行われる場合、部材の消耗や反応副製生物（デポ）の付着等によりチャンバ１００の内部環境が変化し、これにより複数のウェハＷに対して均一な処理結果が得られないおそれがある。
そこで本実施形態にかかるプラズマ処理システム１においては、上述のように処理モジュール６０に対するウェハＷの搬入出に際して当該処理モジュール６０の内部に進入する搬送アーム７１に測定機構７５を設ける。そして、当該測定機構７５により処理モジュール６０のチャンバ１００の内部環境を測定し、当該測定結果をウェハＷの処理プロセスにフィードバックする。
具体的には、図５に示すように、チャンバ１００の内部にウェハ搬送機構７０の搬送アーム７１を進入させ、かかる状態で当該搬送アーム７１のフォーク部７１ｆに取り付けられた測定機構７５でチャンバ１００の内部環境を測定する。なお、測定機構７５によるチャンバ１００の内部環境の測定タイミングは任意に決定することができ、例えば上述したように処理モジュール６０に対するウェハＷの搬入出時に測定を行ってもよいし、ウェハＷの搬入出とは独立して測定を行ってもよい。換言すれば、搬送アーム７１上にウェハＷが保持された状態でチャンバ１００の内部環境を測定してもよいし、搬送アーム７１上にウェハＷが保持されていない状態でチャンバ１００の内部環境を測定してもよい。
＜内部環境の測定及びフィードバック制御方法＞
以下、測定機構７５により測定されるチャンバ１００の「内部環境」及び、当該測定結果に基づいて行われるフィードバック制御方法の一例について説明を行う。なお、以下の説明においては、処理モジュール６０において連続的に処理されるウェハＷのうち、先にプラズマ処理が施されるウェハＷを単に「先のウェハＷ」、先のウェハＷよりも後に処理が行われるウェハＷを「後のウェハＷ」、とそれぞれ呼称する場合がある。
（１） 静電チャック１１２の表面電位
後のウェハＷを吸着保持する際の静電チャック１１２の表面電位は、例えば先のウェハＷのプラズマ処理に際しての残留電荷等の影響により、当該先のウェハＷを吸着保持する際の表面電位から変化が生じている場合がある。このように吸着保持する際の表面電位が異なる場合、静電チャック１１２による先のウェハＷと後のウェハＷの吸着力が変化する。そしてこの結果、プラズマ処理に際しての静電チャック１１２からウェハＷへの伝熱量が変化、すなわち、プラズマ処理中のウェハＷの温度が変化し、先のウェハＷと後のウェハＷのプラズマ処理結果が一様にならないおそれがある。
そこで本実施形態においては、測定機構７５として静電チャック１１２の表面電位を検出するための電位センサを、静電チャック１１２との対向面であるフォーク部７１ｆの下面に採用してもよい。かかる場合、先のウェハＷと後のウェハＷが吸着保持される際の表面電位が一定となるように、直流電源（図示せず）から第１の電極１１４ａへの直流電圧の印加量を制御することができる。
具体的には、例えば処理モジュール６０に対するウェハＷの搬入時において、静電チャック１１２によるウェハＷの吸着保持に先立って測定機構７５（電位センサ）により静電チャック１１２の表面電位を測定する。そして、測定された表面電位と予め定められた基準となる表面電位との差分値を静電チャック１１２による吸着電位に反映し、先のウェハＷと後のウェハＷとの吸着に際しての表面電位を一定に制御する。
なお、上述した「基準となる表面電位」としては、例えば先のウェハＷの搬入時の測定結果を用いてもよいし、例えば処理モジュール６０のセットアップ等に際して任意に設定された値を用いてもよい。
なお、以上の説明においては、測定機構７５（電位センサ）による測定結果に基づいて、直流電源（図示せず）からの直流電圧の印加量を制御する場合を例に説明を行ったが、表面電位の制御方法はこれに限定されるものではない。例えば、図６に示すように静電チャック１１２の上面に向けてイオン化された気体を供給するためのイオナイザ２００を設け、測定機構７５（電位センサ）による測定結果に基づいて、静電チャック１１２の上面を除電してもよい。
（２） 静電チャック１１２の表面温度
後のウェハＷを吸着保持する際の静電チャック１１２の表面温度は、例えばプラズマ処理に際しての雰囲気温度の変化や、静電チャック１１２からウェハＷへの伝熱量の変化等の影響により、先のウェハＷを吸着保持する際の表面温度から変化が生じている場合がある。このように吸着保持する際の表面温度が異なる場合、上述したように、先のウェハＷと後のウェハＷのプラズマ処理結果が一様にならないおそれがある。
そこで本実施形態においては、測定機構７５として静電チャック１１２の表面温度を検出するための温度センサを、静電チャック１１２との対向面であるフォーク部７１ｆの下面に採用してもよい。かかる場合、先のウェハＷと後のウェハＷが吸着保持される際の表面温度が一定となるように、ヒータ電源（図示せず）から第１のヒータ１１５ａへの電圧の印加量を制御することができる。
具体的には、例えば処理モジュール６０に対するウェハＷの搬入時において、静電チャック１１２によるウェハＷの吸着保持に先立って測定機構７５（温度センサ）により静電チャック１１２の表面温度を測定する。そして、測定された表面温度と予め定められた基準となる表面温度との差分値をヒータ電源（図示せず）による印加電圧に反映し、先のウェハＷと後のウェハＷとの吸着に際しての表面温度を一定に制御する。
なお、上述した「基準となる表面温度」としては、例えば先のウェハＷの搬入時の測定結果を用いてもよいし、例えば処理モジュール６０のセットアップ等に際して任意に設定された値を用いてもよい。
なお本実施形態にかかる処理モジュール６０においては、上述したように、静電チャック１１２の内部に複数の第１のヒータ１１５ａが延設され、任意に設定された温調領域毎に静電チャック１１２の表面温度を調整可能に構成されている。そこで、測定機構７５として温度センサを用いる場合、当該測定機構７５（温度センサ）により静電チャック１１２の上面における複数点の表面温度を測定し、温調領域毎に制御が行われることが好ましい。かかる場合、例えば搬送アーム７１のフォーク部７１ｆに複数の測定機構７５（温度センサ）が設置されていてもよい。また例えば搬送アーム７１のフォーク部７１ｆより具体的には、測定機構７５を静電チャック１１２の上方で任意に移動させるように、搬送アーム７１の移動動作を制御部８０により制御してもよい。
なお、以上の説明においては、測定機構７５（温度センサ）による測定結果に基づいて、ヒータ電源（図示せず）からの電圧の印加量を制御する場合を例に説明を行ったが、表面温度の制御方法はこれに限定されるものではない。例えば、ヒータ電源からの電圧の印加量を制御することに代え、処理モジュール６０におけるウェハＷに対するプロセス開始時間を可変に構成、すなわち、ヒータ電源からの電圧の印加時間を変化させることにより、第１のヒータ１１５ａの温度を制御してもよい。
（３） チャンバ１００の内部における付着デポ
処理モジュール６０におけるウェハＷのプラズマ処理に際しては、反応生成物（デポ）が発生し、例えばチャンバ１００の壁面やウェハ支持部１１０等に付着する。ここで、チャンバ１００の内部において過分量のデポが付着した状態でウェハＷのプラズマ処理を行った場合、当該プラズマ処理に際してチャンバ１００の壁面等に付着していたデポが剥離、飛散するおそれがある。そしてこの結果、剥離、飛散したデポが処理中のウェハＷに付着し、これにより先のウェハＷと後のウェハＷのプラズマ処理結果が一様にならないおそれがある。また、プラズマ処理に際してのデポの発生量（付着量）や付着位置は、当該プラズマ処理の条件（例えば処理ガス流量や処理温度等）により異なるため、チャンバ１００の内部におけるデポの付着位置や付着量を適切に検知することが求められる。
そこで本実施形態においては、測定機構７５としてチャンバ１００の壁面やウェハ支持部１１０を検知するための撮像機構（例えばＣＣＤカメラ等）を、フォーク部７１ｆに採用してもよい。かかる場合、後のウェハＷのプラズマ処理に際して付着したデポが剥離、飛散しないように、当該後のウェハＷに対するプラズマ処理の条件（例えばチャンバ１００の内部圧力や処理ガス流量、ＲＦ信号のパワー等）を制御することができる。
具体的には、例えば処理モジュール６０からの先のウェハＷの搬出時において、測定機構７５（撮像機構）によりチャンバ１００の壁面やウェハ支持部１１０の表面を撮像する。そして、撮像により得られたチャンバ１００の内部におけるデポの付着状態と予め定められた基準となるデポの付着状態との変化量に基づいて後のウェハＷに対するプラズマ処理の条件を最適化し、後のウェハＷのプラズマ処理に際してデポの剥離や飛散の発生を抑制する。
なお、上述した「基準となるデポの付着状態」としては、例えば先のウェハＷの搬出時の撮像結果を用いてもよいし、例えば処理モジュール６０のセットアップ等に際して任意に決定された状態を用いてもよい。
なお、測定機構７５（撮像機構）による撮像面は、例えばウェハＷに対するプラズマ処理の条件に応じて適宜決定することができ、チャンバ１００の内部の側壁面や天井面、又はウェハ支持部１１０の上面や側面等から選択的に撮像してもよい。例えばプラズマ処理の条件によりデポの付着しやすい面が既知である場合には、当該デポの付着しやすい一面のみを撮像してもよいし、又は複数面を撮像してもよい。この時、チャンバ１００の天井面を撮像する場合にあっては、測定機構７５（撮像機構）は搬送アーム７１上に保持されるウェハＷとは干渉しない位置に設けられることが望ましい。
また、フォーク部７１ｆに対する測定機構７５（撮像機構）の設置数も特に限定されるものではなく、複数の測定機構７５（撮像機構）が設置されていてもよいし、一の測定機構７５（撮像機構）がチャンバ１００内の複数面を撮像可能に構成されていてもよい。
なお、以上の説明においては基準の付着状態からの変化量に応じて、後のウェハＷに対するプラズマ処理条件を変化させたが、例えばチャンバ１００の内部におけるデポの付着量が多い場合には、後のウェハＷに対するプラズマ処理に先立ってドライクリーニング処理、すなわちデポの除去処理を行うように制御してもよい。またかかる場合、デポの付着量に応じてドライクリーニング処理の条件（例えばクリーニングガスの流量やクリーニング時間等）の調整を行うようにしてもよい。
なお、以上の説明においては、処理モジュール６０からの先のウェハＷの搬出時においてチャンバ１００の内部を撮像する場合を例に説明を行ったが、ウェハＷの搬出とは独立して搬送アーム７１をチャンバ１００の内部に進入させ、デポの撮像を行ってもよい。
（４） エッジリング１１３の高さ位置
チャンバ１００の内部に設けられるエッジリング１１３は、プラズマ処理により消耗する消耗部品であり、複数のウェハＷに対するプラズマ処理を繰り返すにつれて当該エッジリング１１３の上面高さ位置が低くなっていく場合がある。このようにエッジリング１１３の上面高さ位置が変化した場合、プラズマ処理に際して処理空間Ｓの内部に形成されるシース端の位置が変化し、この結果、先のウェハＷと後のウェハＷのプラズマ処理結果が一様にならないおそれがある。
そこで本実施形態においては、測定機構７５としてエッジリング１１３の上面高さ位置を検知するための距離センサを、エッジリング１１３の上面との対向面であるフォーク部７１ｆの下面に採用してもよい。かかる場合、先のウェハＷと後のウェハＷのプラズマ処理時におけるエッジリング１１３の上面高さ位置が一定となるように、第２の昇降ピン１１７の昇降を制御することができる。換言すれば、第２の昇降ピン１１７を駆動させることによりエッジリング１１３の高さ位置を調整し、これによりプラズマ処理時におけるシース端位置に変化が生じないように制御する。
具体的には、例えば処理モジュール６０に対するウェハＷの搬入時において測定機構７５（距離センサ）によりエッジリング１１３の上面高さ位置を測定する。そして、当該ウェハＷに対するプラズマ処理に先立って、測定された上面高さ位置と、予め定められた基準となる上面高さ位置と、の差分値に基づいて第２の昇降ピン１１７を昇降させ、先のウェハＷと後のウェハＷとのプラズマ処理に際してのエッジリング１１３の上面高さ位置を一定に制御する。
なお、エッジリング１１３の合計消耗量、すなわち第２の昇降ピン１１７の合計昇降量を制御装置８０に記録し、かかる合計消耗量（合計昇降量）が予め定められた閾値に達した場合には、エッジリング１１３に交換が必要である旨をオペレータに通知するようにしてもよい。
なお、このように測定機構７５によりエッジリング１１３の上面高さ位置が変化を検知した場合、第２の昇降ピン１１７の駆動によりエッジリング１１３の高さ位置の調整を行うことに代え、又は加えて、エッジリング１１３の消耗量に応じてエッジリング１１３に対する直流電源１１３ａからの直流電圧の印加量を制御してもよい。
具体的には、エッジリング１１３の消耗に応じてエッジリング１１３のシース高さが低くなった場合であっても、当該エッジリング１１３に印加する直流電圧を大きくすることで、エッジリング１１３のシース高さを高くすることができる。すなわち、これによりプラズマ処理時におけるシース端位置に変化が生じないように制御することが可能であり、先のウェハＷと後のウェハＷのプラズマ処理結果を一様に制御することができる。
（５） エッジリング１１３の保持位置
また、測定機構７５としての距離センサは、交換後のエッジリング１１３が静電チャック１１２の周縁部に対して適切に保持されたか否か、を検知することができる。
具体的には、例えば測定機構７５（距離センサ）による測定を行いながら、静電チャック１１２の上方において搬送アーム７１を径方向外側から内側に向けて移動させ、エッジリング１１３と静電チャック１１２の中央部との水平方向のギャップを検出する。より具体的には、図７に示すようにエッジリング１１３の上面高さ位置、静電チャック１１２の中央部の高さ位置、及びこれらの間隙（ギャップＧ）において測定される高さ位置、の違いに基づいてギャップＧの水平方向の長さＬを検出する。そして、かかるギャップＧの長さＬが周方向位置において一定でない場合にはエッジリング１１３が静電チャック１１２に対して偏心して保持されていると判断し、例えばエッジリング１１３の交換動作（静電チャック１１２に対する保持動作）を再度行うようにする。
なお、以上の説明においてはエッジリング１１３の保持位置を測定機構７５としての距離センサにより検知したが、エッジリング１１３の保持位置は、例えば測定機構７５として撮像機構（例えばＣＣＤカメラ）を用いた場合であっても適切に検知できる。
（６） チャンバ１００の内部に形成される磁界
処理空間Ｓの内部にプラズマを均一に生成するために発生させるために、電磁石１５０により発生させる磁界は、例えば電磁石１５０の消耗やデポの付着等によるチャンバ１００の内部の幾何学的位置関係の変化等の影響により磁力分布が変化する場合がある。このように処理空間Ｓの内部に形成される磁界の磁力分布が変化した場合、処理空間の内部に生成されるプラズマの均一性が悪化し、この結果先のウェハＷと後のウェハＷのプラズマ処理結果が一様にならないおそれがある。
そこで本実施形態においては、測定機構７５として処理空間Ｓの内部に形成される磁界の磁力分布を測定するための磁気センサを、処理空間Ｓとの対向面であるフォーク部７１ｆの上面に採用してもよい。かかる場合、先のウェハＷと後のウェハＷがプラズマ処理される際の磁界（磁力分布）が一定となるように、励起用回路１５３からコイル１５２への電流の供給量を制御することができる。
具体的には、例えば処理モジュール６０の内部にウェハＷがない状態（搬送アーム７１によりウェハＷを保持していない状態）で処理空間Ｓの内部に磁界を発生させ、発生した磁界の磁力分布を測定機構７５（磁気センサ）により測定する。そして、測定された時期分布が、予め定められた基準となる磁気分布（初期分布）から変化があった場合には、励起用回路１５３からコイル１５２への印加電流を調整する。
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
＜本開示の技術にかかる作用効果＞
以上、本実施形態にかかるプラズマ処理システム１によれば、ウェハ搬送機構７０の搬送アーム７１、より具体的には搬送アーム７１のフォーク部７１ｆに測定機構７５を設ける。これにより、例えば当該ウェハ搬送機構７０による処理モジュール６０へのウェハＷの搬入出に際して、適切にチャンバ１００の内部環境を測定できる。そして、測定機構７５による測定結果に基づいて、ウェハＷに対するプラズマ処理プロセスを調整（フィードバック制御）することで、処理モジュール６０において連続的に処理されるウェハＷそれぞれの処理結果を均一に制御することができる。
また本実施形態によれば、チャンバ１００の内部環境を測定するための測定機構７５が、プラズマ処理時においては当該チャンバ１００の外部に位置する搬送アーム７１に設けられるため、当該プラズマ処理による影響を受けることがない。すなわち、測定機構７５が処理モジュール６０におけるプラズマ処理により消耗することがないため、劣化、破損に伴う部材の交換にかかるコストや時間を適切に削減することができる。
なお、上述したように、本実施形態においては搬送アーム７１のフォーク部７１ｆに対して測定機構７５としての電位センサや磁気センサ等を独立して設ける場合を例に説明を行ったが、当然に、複数種類の測定機構７５を組み合わせて搬送アーム７１のフォーク部７１ｆに設置してもよい。すなわち、例えば処理モジュール６０の内部で行われるプラズマ処理の種類や条件に応じて、フォーク部７１ｆに取り付ける１種類以上の測定機構７５を選択してもよいし、例えば上述した全ての種類の測定機構７５をフォーク部７１ｆに取り付けてもよい。
また例えば、トランスファモジュール５０の内部に複数の搬送アーム７１が設けられる場合、複数の当該搬送アーム７１毎に、取り付ける測定機構７５の種類を選択してもよい。この時、例えば複数の当該搬送アーム７１の役割毎に測定機構７５の種類を選択することで、効率的に内部環境の測定、及びプラズマ処理プロセスに対するフィードバック制御を行うことができる。
具体的には、例えば図８に示すようにウェハ搬送機構７０が処理モジュール６０に対するウェハＷの搬入を主として行う第１の搬送アーム７１ａと、処理モジュール６０からのウェハＷの搬出を主として行う第２の搬送アーム７１ｂを備えている場合がある。かかる場合、例えば第１の搬送アーム７１ａには電位センサ、温度センサ及び距離センサを設けることにより、チャンバ１００に対するウェハＷの搬入時において、各種内部環境を測定できる。また、例えば第２の搬送アーム７１ｂには撮像機構を設けることにより、ウェハＷの搬出時において、プラズマ処理後のチャンバ１００の内部におけるデポの付着状態を検出できる。
このように、搬送アーム７１のフォーク部７１ｆに対して取り付ける測定機構７５の数や種類、及びその組み合わせは任意に決定することができる。また、当然に測定機構７５の種類は上述した電位センサ、温度センサ、撮像機構、距離センサ及び磁気センサには限定されず、目的に応じて更に別の種類の測定機構７５を選択できる。
また、以上の実施形態においては測定機構７５によりチャンバ１００の内部環境を測定し、当該測定結果に基づいてプラズマ処理プロセスを調整する場合を例に説明を行ったが、例えば、チャンバ１００の内部環境の測定に加え、更に搬送アーム７１に保持されたウェハＷの状態を測定可能に構成されていてもよい。そして、チャンバ１００の内部環境、及び保持されたウェハＷの状態の両方に基づいてプラズマ処理プロセスを調整することにより、更に適切に処理モジュール６０におけるウェハＷの処理結果を均一に制御できる。
また、以上の実施形態においては例えば処理モジュール６０に対するウェハＷの搬入出時において測定機構７５により内部環境を測定し、当該測定結果に基づいてプラズマ処理プロセスを調整する場合を例に説明を行った。しかしながら、測定機構７５による内部環境の測定タイミングはこれに限定されるものではなく、例えば処理モジュール６０の定期診断やキャリブレーションを行う際に、搬送アーム７１をチャンバ１００の内部に進入させて内部環境を測定してもよい。
なお、以上の実施形態においては、本開示に係る技術をウェハＷに対してプラズマ処理を行うプラズマ処理システム１に適用される場合を例に説明を行ったが、本開示に係る技術はこのようなプラズマ処理システム１に限らず、任意のシステムに適用することができる。すなわち、フォーク部を備えるウェハ搬送機構を用いて処理モジュールに対してウェハＷを搬送するシステムであれば、当該フォーク部に測定機構を設けることにより、適切に複数のウェハＷに対する処理結果を均一に制御できる。また、本開示に係る技術が適用されるシステムは、本実施形態に示したような減圧下でウェハＷに処理を施す減圧処理システムに限定されるものでもなく、大気圧下でウェハＷに処理を施す大気圧システムであってもよい。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１ プラズマ処理システム
５０ トランスファモジュール
６０ 処理モジュール
７０ ウェハ搬送機構
７１ｆ フォーク部
７５ 測定機構
８０ 制御装置
Ｗ ウェハ

Claims (18)

  1. 減圧環境下において基板を処理するシステムであって、
    基板に所望の処理を施す処理チャンバと、
    前記処理チャンバに対する前記基板の搬入出を行う搬送機構を備える搬送チャンバと、
    前記処理チャンバにおける処理プロセスを制御する制御部と、を備え、
    前記搬送機構は、
    前記基板を上面に保持して搬送するフォーク部と、
    前記フォーク部に設けられ、前記処理チャンバの内部状態を測定する測定機構と、を有し、
    前記制御部は、
    前記測定機構により取得された前記処理チャンバの内部状態に基づいて、前記処理チャンバにおける処理プロセスを制御する、処理システム。
  2. 前記処理チャンバには、
    前記基板を上面に吸着保持する静電チャックと、
    前記静電チャックに直流電圧を印加する直流電源と、が設けられ、
    前記測定機構は、前記静電チャックの表面電位を測定する電位センサを有し、
    前記制御部は、
    前記測定機構により取得された前記静電チャックの表面電位に基づいて、前記直流電源からの前記直流電圧の印加量を制御する、請求項１に記載の処理システム。
  3. 前記静電チャックの表面を除電するイオナイザを更に有する、請求項２に記載の処理システム。
  4. 前記処理チャンバには、
    前記基板を上面に吸着保持する静電チャックと、
    前記静電チャックの表面温度を調整するヒータと、
    前記ヒータの動作を制御するヒータ電源と、が設けられ、
    前記測定機構は、前記静電チャックの表面温度を測定する温度センサを有し、
    前記制御部は、
    前記測定機構により取得された前記静電チャックの表面温度に基づいて、前記ヒータ電源からの前記ヒータに対する電圧の印加量を制御する、請求項１～３のいずれか一項に記載の処理システム。
  5. 前記ヒータは、前記静電チャックにおける前記基板の保持面を複数の温調領域に分割するように複数設けられ、
    前記測定機構は、複数の前記温調領域ごとに前記静電チャックの表面温度を測定する、請求項４に記載の処理システム。
  6. 前記処理チャンバには、
    前記基板を上面に吸着保持する静電チャックと、
    平面視において前記静電チャックにおける前記基板の保持面を取り囲むように配置されるエッジリングと、
    前記エッジリングを昇降自在に構成する昇降ピンと、が設けられ、
    前記測定機構は、前記エッジリングの上面高さ位置を測定する距離センサを有し、
    前記制御部は、
    前記測定機構により取得された前記エッジリングの上面高さ位置に基づいて、前記昇降ピンの動作により前記エッジリングの昇降動作を制御する、請求項１～５のいずれか一項に記載の処理システム。
  7. 前記処理チャンバには、
    前記基板を上面に吸着保持する静電チャックと、
    平面視において前記静電チャックにおける前記基板の保持面を取り囲むように配置されるエッジリングと、
    前記エッジリングに直流電圧を印加するリング用電源と、が設けられ、
    前記測定機構は、前記エッジリングの上面高さ位置を測定する距離センサを有し、
    前記制御部は、
    前記測定機構により取得された前記エッジリングの上面高さ位置に基づいて、前記リング用電源からの前記直流電圧の印加量を制御する、請求項１～６のいずれか一項に記載の処理システム。
  8. 前記制御部は、前記測定機構により取得された前記エッジリングの上面高さ位置に基づいて当該エッジリングの消耗量を記録し、当該消耗量に基づいて、前記エッジリングの交換時期を通知する、請求項６又は７に記載の処理システム。
  9. 前記制御部は、
    前記距離センサにより前記静電チャックにおける前記基板の保持面高さ位置を更に測定し、
    前記エッジリングの上面高さ位置と、前記保持面高さ位置との測定結果に基づいて、前記処理チャンバの内部における前記エッジリングの位置を算出する、請求項６～８のいずれか一項に記載の処理システム。
  10. 前記測定機構は、前記基板の処理後に前記処理チャンバの内部に付着する反応生成物を検出する撮像機構を有し、
    前記制御部は、
    前記測定機構により取得された前記反応生成物の付着量に基づいて、前記処理チャンバにおける処理プロセスの条件を調整する、請求項１～９のいずれか一項に記載の処理システム。
  11. 前記処理チャンバは、
    当該処理チャンバに対して任意の処理ガスを供給するガス供給部と、
    前記処理チャンバの内部に生成されるプラズマを制御するための直流電源系と、を有し、
    前記制御部は、
    前記ガス供給部、又は、前記直流電源系の少なくともいずれかの動作を制御することにより、前記処理プロセスの条件を調整する、請求項１０に記載の処理システム。
  12. 前記処理チャンバにおいては、前記基板の処理に先立って、前記反応生成物を除去するためのクリーニング処理が行われ、
    前記制御部は、
    前記測定機構により取得された前記反応生成物の付着量に基づいて、前記クリーニング処理におけるクリーニングガスの流量、又は、クリーニング処理の時間を調整する、請求項１０又は１１に記載の処理システム。
  13. 前記処理チャンバには、
    前記処理チャンバの内部にプラズマを生成するためのプラズマ生成部と、
    前記処理チャンバの内部に生成されるプラズマの均一性を制御するためのコイル及び励起用回路を備える電磁石と、が設けられ、
    前記測定機構は、前記電磁石により発生する磁界の磁力分布を測定する磁気センサを有し、
    前記制御部は、
    前記測定機構により取得された前記磁力分布に基づいて、前記励起用回路から前記コイルに対する印加電流を制御する、請求項１～１２のいずれか一項に記載の処理システム。
  14. 前記測定機構が、少なくとも前記フォーク部の下面側に設けられる、請求項２～１２のいずれか一項に記載の処理システム。
  15. 前記測定機構が、少なくとも前記フォーク部の上面側に設けられる、請求項１０～１３のいずれか一項に記載の処理システム。
  16. 前記搬送機構は、複数の前記フォーク部を備え、
    複数の当該フォーク部には、それぞれ異なる種類の前記測定機構が設けられる、請求項１～１５のいずれか一項に記載の処理システム。
  17. 処理システムにおける基板の処理方法であって、
    前記処理システムは、
    減圧環境下において前記基板に所望の処理を施す処理チャンバと、
    前記処理チャンバに対する前記基板の搬入出を行う搬送機構を備える搬送チャンバと、を備え、
    前記搬送機構は、
    前記基板を上面に保持して搬送するフォーク部と、
    前記フォーク部に設けられ、前記処理チャンバの内部状態を測定する測定機構と、を有し、
    前記フォーク部を前記処理チャンバの内部に進入させる工程と、
    前記測定機構により前記処理チャンバの内部状態を取得する工程と、
    測定結果に基づいて、前記処理チャンバにおける処理プロセスを制御する工程と、を含む、処理方法。
  18. 前記搬送機構は、複数種類の前記測定機構を有し、
    前記内部状態を取得する工程においては、複数種類の異なる内部状態の測定を行う、請求項１７に記載の処理方法。


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