JP2023032072A - Temperature measurement system and temperature measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示の実施形態は、温度測定システム及び温度測定方法に関する。 Embodiments of the present disclosure relate to temperature measurement systems and methods.
特許文献1は、蛍光温度計を用いて蛍光体の温度を算出する方法を開示する。この方法は、蛍光体から発される蛍光を検出する蛍光検出ステップと、当該蛍光の強度-時間信号を周波数領域信号に変換する信号変換ステップと、当該信号における所定の周波数成分の変化量に基づいて被検物の温度を算出する温度算出ステップとを有している。
本開示は、チャンバ内の測定対象物の温度を非接触で測定することができる温度測定システム及び温度測定方法を提供する。 The present disclosure provides a temperature measurement system and temperature measurement method capable of contactlessly measuring the temperature of an object to be measured in a chamber.
本開示の一態様に係る温度測定システムは、励起光を発する光源と、処理装置のチャンバ内の測定対象物に設けられ、励起光が照射されることで蛍光を発する蛍光体と、チャンバの外部に設けられ、光源からの励起光を出射するように構成される第1光学部と、チャンバに設けられる窓を挟んで第1光学部に対向するようにチャンバの内部に設けられ、第1光学部から窓を介して励起光を入射し、励起光を蛍光体へと出射するように構成される第2光学部と、蛍光の特徴量を測定するように構成される蛍光測定器と、蛍光測定器によって測定された蛍光の特徴量及び予め取得された特徴量の温度特性に基づいて、測定対象物の温度を算出するように構成される温度算出部と、を備え、第2光学部は、蛍光体からの蛍光を、窓を介して第1光学部へと出射するように構成され、第1光学部は、第2光学部から窓を介して蛍光を入射し、蛍光を蛍光測定器へと導くように構成される。 A temperature measurement system according to an aspect of the present disclosure includes a light source that emits excitation light, a phosphor that is provided on an object to be measured in a chamber of a processing apparatus and that emits fluorescence when irradiated with excitation light, and an exterior of the chamber. provided inside the chamber so as to face the first optical unit across a window provided in the chamber, the first optical unit configured to emit excitation light from the light source; a second optical section configured to enter excitation light from the section through a window and emit the excitation light to the phosphor; a fluorometer configured to measure a characteristic amount of fluorescence; a temperature calculation unit configured to calculate the temperature of the measurement object based on the feature amount of fluorescence measured by the measuring device and the temperature characteristic of the feature amount obtained in advance, wherein the second optical unit is , the fluorescence from the phosphor is emitted to the first optical section through the window, the first optical section receives the fluorescence from the second optical section through the window, and outputs the fluorescence to the fluorometer configured to lead to
本開示によれば、チャンバ内の測定対象物の温度を非接触で測定することができる。 According to the present disclosure, the temperature of the object to be measured in the chamber can be measured without contact.
以下、種々の例示的実施形態について説明する。 Various exemplary embodiments are described below.
処理装置が稼働している間、チャンバ内は減圧(真空)環境、極低温環境、及び、プラズマが印加されている環境になる場合がある。このような環境下にある測定対象物の温度を測定可能な温度計が特許文献1に開示されている。
During operation of the processing apparatus, the chamber may be in a reduced pressure (vacuum) environment, a cryogenic environment, and an environment in which plasma is applied.
特許文献1に記載の蛍光温度計は、蛍光温度計から延在する導光体を処理装置の測定対象物に設けられた蛍光体に突き当てて接触させることで測定対象物の温度を測定する。具体的には、測定対象物は静電チャックであり、蛍光体は、静電チャックの裏面側(減圧環境の外)に設けられる。導光体は、静電チャックの裏面側において、励起光を蛍光体に導くとともに、蛍光体から発される蛍光を蛍光温度計へと導く。このように、蛍光温度計は、導光体が蛍光体に接触していなければ蛍光体の温度を測定することができない。このため、減圧環境の外からアクセスできる部材しか温度を測定することができない。本開示は、チャンバ内の測定対象物の温度を非接触で測定することができる温度測定システム及び温度測定方法を提供する。
The fluorescent thermometer described in
本開示の一態様に係る温度測定システムは、励起光を発する光源と、処理装置のチャンバ内の測定対象物に設けられ、励起光が照射されることで蛍光を発する蛍光体と、チャンバの外部に設けられ、光源からの励起光を出射するように構成される第1光学部と、チャンバに設けられる窓を挟んで第1光学部に対向するようにチャンバの内部に設けられ、第1光学部から窓を介して励起光を入射し、励起光を蛍光体へと出射するように構成される第2光学部と、蛍光の特徴量を測定するように構成される蛍光測定器と、蛍光測定器によって測定された蛍光の特徴量及び予め取得された特徴量の温度特性に基づいて、測定対象物の温度を算出するように構成される温度算出部と、を備え、第2光学部は、蛍光体からの蛍光を、窓を介して第1光学部へと出射するように構成され、第1光学部は、第2光学部から窓を介して蛍光を入射し、蛍光を蛍光測定器へと導くように構成される。 A temperature measurement system according to an aspect of the present disclosure includes a light source that emits excitation light, a phosphor that is provided on an object to be measured in a chamber of a processing apparatus and that emits fluorescence when irradiated with excitation light, and an exterior of the chamber. provided inside the chamber so as to face the first optical unit across a window provided in the chamber, the first optical unit configured to emit excitation light from a light source; a second optical section configured to enter excitation light from the section through a window and emit the excitation light to the phosphor; a fluorometer configured to measure a characteristic amount of fluorescence; a temperature calculation unit configured to calculate the temperature of the measurement object based on the feature amount of fluorescence measured by the measuring device and the temperature characteristic of the feature amount obtained in advance, wherein the second optical unit is , the fluorescence from the phosphor is emitted to the first optical section through the window, the first optical section receives the fluorescence from the second optical section through the window, and outputs the fluorescence to the fluorometer configured to lead to
この温度測定システムによれば、光源からの励起光が、第1光学部、チャンバの窓、及び、第2光学部を介して、チャンバ内の測定対象物に設けられた蛍光体に出射される。蛍光体が励起光により励起されることで、蛍光が蛍光体から発される。この蛍光は、第2光学部、チャンバの窓、及び、第1光学部を介して蛍光測定器に導かれる。ここで、第1光学部はチャンバの外部に設けられ、第2光学部はチャンバの内部に設けられる。すなわち、励起光及び蛍光は、チャンバの窓を通ることで第1光学部と第2光学部との間を伝播する。よって、蛍光測定器は、チャンバ内の蛍光体に対して物理的に接触することなく、蛍光体より発される蛍光を取得することができる。蛍光測定器により、取得された蛍光の特徴量が測定される。温度算出部によって、蛍光の特徴量及び特徴量の温度特性に基づいて、蛍光体が設けられた測定対象物の温度を算出することができる。温度算出部は蛍光を用いるため、チャンバの内部における温度、及び、プラズマの印加状況等の環境条件の影響を受けずに測定対象物の温度を算出することができる。よって、この温度測定システムは、チャンバの内部の測定対象物の温度を非接触で計測することができる。 According to this temperature measurement system, the excitation light from the light source is emitted through the first optical section, the window of the chamber, and the second optical section to the phosphor provided on the object to be measured in the chamber. . Fluorescence is emitted from the phosphor when the phosphor is excited by the excitation light. This fluorescence is directed to the fluorometer via the second optic, the window of the chamber, and the first optic. Here, the first optical section is provided outside the chamber, and the second optical section is provided inside the chamber. That is, the excitation light and fluorescence are propagated between the first optical section and the second optical section by passing through the windows of the chamber. Therefore, the fluorometer can acquire fluorescence emitted from the phosphor without physically contacting the phosphor in the chamber. The acquired fluorescence feature amount is measured by the fluorometer. The temperature calculation unit can calculate the temperature of the measurement object provided with the phosphor based on the feature amount of the fluorescence and the temperature characteristic of the feature amount. Since the temperature calculator uses fluorescence, the temperature of the object to be measured can be calculated without being affected by the temperature inside the chamber and the environmental conditions such as the state of plasma application. Therefore, this temperature measurement system can measure the temperature of the object to be measured inside the chamber without contact.
一実施形態において、蛍光の特徴量は蛍光の消光速度であってもよい。この場合、温度算出部は、蛍光の発光強度の時間推移である蛍光の消光速度、及び蛍光の消光速度の温度特性に基づいて、測定対象物の温度を算出することができる。 In one embodiment, the fluorescence feature quantity may be the fluorescence quenching rate. In this case, the temperature calculator can calculate the temperature of the measurement object based on the fluorescence quenching rate, which is the time transition of the fluorescence emission intensity, and the temperature characteristic of the fluorescence quenching rate.
一実施形態において、第1光学部は、第1コリメートレンズを有し、第2光学部は、第2コリメートレンズを有してもよい。この場合、第1コリメートレンズと第2コリメートレンズとの間において、励起光及び蛍光はそれぞれコリメート光となる。よって、第1光学部と第2光学部との間で励起光及び蛍光が拡散又は収束することが抑制されるため、蛍光体に入射する励起光の特徴量、及び、蛍光測定器において取得される蛍光の特徴量の変動を抑えることができる。 In one embodiment, the first optical section may have a first collimating lens and the second optical section may have a second collimating lens. In this case, the excitation light and the fluorescent light become collimated light between the first collimating lens and the second collimating lens. Therefore, since the diffusion or convergence of the excitation light and fluorescence between the first optical unit and the second optical unit is suppressed, the feature amount of the excitation light incident on the phosphor and the amount obtained by the fluorometer It is possible to suppress the fluctuation of the fluorescence feature amount that is
一実施形態において、第2光学部は、チャンバの内部に搬送可能かつ配置可能な基板上に設けられてもよい。この場合、第2光学部は、基板とともに、チャンバの内部に容易に搬送及び配置される。よって、温度測定システムは、チャンバに対して容易に適用することができる。 In one embodiment, the second optical section may be provided on a substrate that is transportable and positionable inside the chamber. In this case, the second optical section is easily transported and placed inside the chamber together with the substrate. Thus, the temperature measurement system can be easily applied to the chamber.
一実施形態において、第2光学部は、励起光の光路及び蛍光の光路を変更する光学部材を有してもよい。この場合、例えば、チャンバの内部の測定対象物がチャンバの外部の第1光学部とチャンバの窓とを結ぶ直線上の位置にない場合であっても、第1光学部から出射される励起光は、その光路が光学部材によって変更されるため、蛍光体に向けて出射される。そして、上述した直線状の位置にない対象物に設けられた蛍光体から発される蛍光についても、その光路が光学部材によって変更されることで蛍光測定器に導かれる。よって、この温度測定システムは、チャンバの外部の第1光学部とチャンバの窓とを結ぶ直線上の位置に限らず、チャンバの内部の任意の位置に設けられた測定対象物の温度を容易に測定することができる。 In one embodiment, the second optical section may have an optical member that changes the optical path of excitation light and the optical path of fluorescence. In this case, for example, even if the measurement object inside the chamber is not located on a straight line connecting the first optical unit outside the chamber and the window of the chamber, the excitation light emitted from the first optical unit is emitted toward the phosphor because its optical path is changed by the optical member. Fluorescence emitted from the fluorescent material provided on the object that is not located in the above-described linear position is also guided to the fluorometer by changing the optical path by the optical member. Therefore, this temperature measurement system can easily measure the temperature of an object to be measured provided at any position inside the chamber, not limited to the position on the straight line connecting the first optical section outside the chamber and the window of the chamber. can be measured.
一実施形態において、蛍光体は、測定対象物の表層に設けられ、カバー部材によって覆われてもよい。この場合、例えば、チャンバの内部における温度、及び、プラズマの印加状況等の環境条件による損傷及び劣化といた蛍光体への影響をカバー部材によって抑制することができる。 In one embodiment, the phosphor may be provided on the surface layer of the object to be measured and covered with a cover member. In this case, for example, the cover member can suppress the influence on the phosphor such as damage and deterioration due to environmental conditions such as the temperature inside the chamber and the state of plasma application.
一実施形態において、カバー部材の材質は、石英、フッ化カルシウム及びサファイアの少なくとも1つであってもよい。この場合、カバー部材によって、チャンバの内部における温度、及び、プラズマの印加状況等の環境条件による損傷及び劣化といた蛍光体への影響を抑制でき、かつ、透過の性質を利用してカバー部材を透過する励起光及び蛍光の減衰を抑制することができる。 In one embodiment, the material of the cover member may be at least one of quartz, calcium fluoride, and sapphire. In this case, the cover member can suppress the effects on the phosphor such as damage and deterioration due to environmental conditions such as the temperature inside the chamber and the state of plasma application, and the cover member can be removed by utilizing the transmissive property. Attenuation of transmitted excitation light and fluorescence can be suppressed.
一実施形態において、測定対象物は、エッジリング、上部電極、基板、カバーリング又はデポシールドであってもよい。この場合、この温度測定システムは、チャンバにおけるエッジリング、上部電極、基板、カバーリング又はデポシールドの温度を算出することができる。 In one embodiment, the measurement object may be an edge ring, top electrode, substrate, cover ring or deposit shield. In this case, the temperature measurement system can calculate the temperature of the edge ring, top electrode, substrate, cover ring or deposit shield in the chamber.
本開示の別の態様においては、温度測定方法が提供される。当該温度測定方法は、処理装置のチャンバの外部に励起光を出射可能な第1光学部を設置するステップと、励起光を出射可能な第2光学部を処理装置のチャンバの内部に搬入するステップと、励起光をチャンバの外部の第1光学部から、チャンバの窓、及びチャンバの内部の第2光学部を介して、チャンバの内部の測定対象物に設けられた蛍光体に向けて出射するステップと、励起光により励起されることで蛍光体から発された蛍光を第2光学部及び窓を介して第1光学部に入射させるステップと、入射させるステップにおいて入射する蛍光の特徴量を測定するステップと、測定するステップにおいて測定される蛍光の特徴量、及び、特徴量の温度特性に基づいて測定対象物の温度を算出するステップと、を含む。 In another aspect of the disclosure, a temperature measurement method is provided. The temperature measurement method includes the steps of installing a first optical unit capable of emitting excitation light outside a chamber of the processing apparatus, and carrying a second optical unit capable of emitting excitation light into the chamber of the processing apparatus. Then, the excitation light is emitted from the first optical section outside the chamber through the window of the chamber and the second optical section inside the chamber toward the phosphor provided on the object to be measured inside the chamber. measuring the feature quantity of the incident fluorescence in the steps of: entering the fluorescence emitted from the phosphor by being excited by the excitation light into the first optical unit through the second optical unit and the window; and calculating the temperature of the measurement object based on the feature amount of the fluorescence measured in the measuring step and the temperature characteristic of the feature amount.
この方法によれば、第2光学部が処理装置のチャンバの内部に搬入される。励起光が、第1光学部から、チャンバの窓、及び、第2光学部を介して、チャンバの内部の測定対象物に設けられた蛍光体に出射される。蛍光体が励起光により励起されることで、蛍光が蛍光体より発される。この蛍光は、第2光学部及びチャンバの窓を介して第1光学部に入射し、蛍光の特徴量が測定される。そして、この蛍光の特徴量、及び特徴量の温度特性に基づいて、対象物の温度が算出される。この温度測定方法は、上述した温度測定システムと同一の作用によって、チャンバの内部の対象物の温度を非接触で測定することができる。 According to this method, the second optical section is carried inside the chamber of the processing apparatus. The excitation light is emitted from the first optical section through the window of the chamber and the second optical section to the phosphor provided on the object to be measured inside the chamber. Fluorescence is emitted from the phosphor when the phosphor is excited by the excitation light. This fluorescence is incident on the first optical section through the second optical section and the window of the chamber, and the feature amount of the fluorescence is measured. Then, the temperature of the object is calculated based on the feature amount of the fluorescence and the temperature characteristic of the feature amount. This temperature measurement method can measure the temperature of the object inside the chamber without contact by the same action as the temperature measurement system described above.
以下、図面を参照して、種々の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び各図面において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は繰り返さない。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。「上」「下」「左」「右」の語は、図示する状態に基づくものであり、便宜的なものである。 Various embodiments are described in detail below with reference to the drawings. In the following description and each drawing, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description will not be repeated. The dimensional proportions of the drawings do not necessarily match those of the description. The terms "upper", "lower", "left", and "right" are based on the illustration and are for convenience.
図1は、処理システムの一例を示す図である。図1に示される処理システム1は、処理対象物を処理するためのシステムである。処理対象物とは、処理装置の処理対象となる円盤状の物体であり、例えばウエハW(基板の一例)である。処理対象物は、傾斜した周縁部(ベベル)を有してもよい。ウエハWは、加工処理又はプラズマ処理が既に施されていてもよいし、されていなくてもよい。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a processing system. A
処理システム1は、台2a~2d、容器4a~4d、ローダモジュールLM、ロードロックチャンバLL1,LL2、プロセスモジュールPM1~PM6(処理装置の一例)、及びトランスファーチャンバTCを備える。
The
台2a~2dは、ローダモジュールLMの一縁に沿って配列される。容器4a~4dはそれぞれ、台2a~2d上に搭載される。容器4a~4dはそれぞれ、ウエハWを収容するように構成される。
The
ローダモジュールLMは、大気圧状態の搬送空間をその内部に画成するチャンバ壁を有する。ローダモジュールLMは、この搬送空間内に搬送装置TU1を有する。搬送装置TU1は、容器4a~4dとロードロックチャンバLL1~LL2の間でウエハWを搬送するように構成される。
The loader module LM has a chamber wall defining an atmospheric transport space therein. The loader module LM has a transport device TU1 in this transport space. Transfer device TU1 is configured to transfer wafers W between
ロードロックチャンバLL1及びロードロックチャンバLL2の各々は、ローダモジュールLMとトランスファーチャンバTCとの間に設けられる。ロードロックチャンバLL1及びロードロックチャンバLL2の各々は、予備減圧室を提供する。 Each of load lock chamber LL1 and load lock chamber LL2 is provided between loader module LM and transfer chamber TC. Each of loadlock chamber LL1 and loadlock chamber LL2 provides a pre-decompression chamber.
トランスファーチャンバTCは、ロードロックチャンバLL1及びロードロックチャンバLL2にゲートバルブを介して接続される。トランスファーチャンバTCは、減圧可能な減圧室を提供し、当該減圧室に搬送装置TU2を収容する。搬送装置TU2は、ロードロックチャンバLL1~LL2とプロセスモジュールPM1~PM6との間、及び、プロセスモジュールPM1~PM6のうち任意の二つのプロセスモジュール間において、ウエハWを搬送するように構成される。 The transfer chamber TC is connected to the load lock chamber LL1 and the load lock chamber LL2 via gate valves. The transfer chamber TC provides a decompression chamber capable of being decompressed, and accommodates the transfer device TU2 in the decompression chamber. The transfer device TU2 is configured to transfer the wafer W between the load lock chambers LL1-LL2 and the process modules PM1-PM6 and between any two process modules among the process modules PM1-PM6.
プロセスモジュールPM1~PM6は、トランスファーチャンバTCにゲートバルブを介して接続される。プロセスモジュールPM1~PM6の各々は、ウエハWに対してプラズマ処理といった専用の処理を行うように構成された処理装置である。 The process modules PM1-PM6 are connected to the transfer chamber TC via gate valves. Each of the process modules PM1 to PM6 is a processing apparatus configured to perform dedicated processing such as plasma processing on the wafer W. FIG.
処理システム1においてウエハWの処理が行われる際の一連の動作は、以下の通り例示される。ローダモジュールLMの搬送装置TU1が、容器4a~4dの何れかからウエハWを取り出し、当該ウエハWをロードロックチャンバLL1及びロードロックチャンバLL2のうち一方のロードロックチャンバに搬送する。次いで、一方のロードロックチャンバが、予備減圧室の圧力を所定の圧力に減圧する。次いで、搬送装置TU2が、一方のロードロックチャンバからウエハWを取り出し、当該ウエハWをプロセスモジュールPM1~PM6のうち何れかに搬送する。そして、プロセスモジュールPM1~PM6のうち一以上のプロセスモジュールがウエハWを処理する。そして、搬送装置TU2が、処理後のウエハをプロセスモジュールからロードロックチャンバLL1及びロードロックチャンバLL2のうち一方のロードロックチャンバに搬送する。次いで、搬送装置TU1がウエハWを一方のロードロックチャンバから容器4a~4dの何れかに搬送する。上述した処理システム1の一連の動作は、後述の温度測定システム100を制御する制御装置Cntによる処理システム1の各部の制御により、実現される。制御装置Cntの構成及び機能の詳細は後述する。
A series of operations when the wafer W is processed in the
次に、プロセスモジュールPM1~PM6の一例である処理装置10を説明する。図2は、処理装置の一例を示す概略断面図である。図2に示されるように、処理装置10は、ウエハWを収容してプラズマにより処理するための処理容器12(チャンバの一例)を備える。処理装置10は、容量結合型プラズマエッチング装置であり、略円筒状の処理容器12を備えている。処理容器12の内壁面は、陽極酸化処理されたアルミニウムから構成されている。この処理容器12は保安接地されている。
Next, the
処理容器12は、その内部に処理室Sを画成する。処理室Sは、真空排気可能に構成される。処理室Sには、ウエハW及び後述するエッジリングERを載置するための載置台PDが設けられる。処理容器12の底部上には、絶縁材料から構成された略円筒上の支持部14が設けられている。支持部14は、処理容器12内において、処理容器12の底部から鉛直方向に延在している。支持部14は、処理容器12内に設けられた載置台PDを支持している。具体的には、図2に示されるように、支持部14は、当該支持部14の内壁面において載置台PDを支持し得る。
The
載置台PDは、その上面においてウエハWを保持する。載置台PDには、ヒータが設けられていてもよい。載置台PDは、下部電極LE及び静電チャックESCを有している。下部電極LEは、例えばアルミアルミニウム等の金属から構成されており、略円盤形状をなしている。下部電極LEの上面上には、静電チャックESCが設けられている。静電チャックESCには、導電膜である電極(不図示)が配置されている。静電チャックESCの電極には、直流電源22が電気的に接続されている。静電チャックESCは、直流電源22からの直流電圧により生じたクーロン力等の静電力によりウエハWを吸着することにより、ウエハWを保持することができる。
The mounting table PD holds the wafer W on its upper surface. A heater may be provided on the mounting table PD. The mounting table PD has a lower electrode LE and an electrostatic chuck ESC. The lower electrode LE is made of metal such as aluminum, and has a substantially disk shape. An electrostatic chuck ESC is provided on the upper surface of the lower electrode LE. An electrode (not shown) that is a conductive film is arranged on the electrostatic chuck ESC. A
ウエハWは、その裏面が静電チャックESCの表面に設けられた複数の凸部の頂部に接するように載置される。静電チャックESCの表面は、ガス供給ライン28に接続されている。ガス供給ライン28は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばHeガスを、静電チャックESCの表面とウエハWの裏面との間に供給する。
The wafer W is placed so that its back surface is in contact with the tops of a plurality of projections provided on the surface of the electrostatic chuck ESC. A surface of the electrostatic chuck ESC is connected to a
下部電極LEの周縁部上には、ウエハWのエッジ及び静電チャックESCを囲むようにエッジリングERが配置されている。エッジリングERは、エッチングの均一性を向上させるために設けられている。エッジリングERは、エッチング対象の膜の材料によって適宜選択される材料から構成されており、例えば、石英から構成され得る。 An edge ring ER is arranged on the peripheral edge of the lower electrode LE so as to surround the edge of the wafer W and the electrostatic chuck ESC. The edge ring ER is provided to improve etching uniformity. The edge ring ER is made of a material appropriately selected depending on the material of the film to be etched, and can be made of quartz, for example.
カバーリングCRは、絶縁体であり、支持部14の上面に支持され、エッジリングERの外周に沿って延在している。カバーリングCRは、例えば、エッジリングERの周囲を囲むように円環状の形状を有する。カバーリングCRの材料は、絶縁性を有する材料であり、例えば石英又はアルミナなどのセラミックであり得る。カバーリングCRは、複数の誘電体部品で構成し得る。
The cover ring CR is an insulator, is supported on the upper surface of the
下部電極LEの内部には、冷媒流路24が設けられている。冷媒流路24は、温調機構を構成している。冷媒流路24には、外部に設けられたチラーユニットから配管26aを介して冷媒が供給される。冷媒流路24に供給された冷媒は、配管26bを介してチラーユニットに戻される。このように、冷媒流路24には、冷媒が循環するよう、供給される。この冷媒の温度を制御することにより、静電チャックESCによって支持されたウエハWの温度、及びエッジリングERの温度が制御される。
A
処理装置10は、上部電極30を備えている。上部電極30は、載置台PDの上方において、当該載置台PDと対向配置されている。下部電極LEと上部電極30とは、互いに略平行に設けられている。これら上部電極30と下部電極LEとの間には、ウエハWにプラズマ処理を行うための処理室Sが画成されている。
The
上部電極30は、絶縁性遮蔽部材32を介して、処理容器12の上部に支持されている。この上部電極30は、電極板34及び電極支持体36を含み得る。電極板34は、処理室Sに面しており、複数のガス吐出孔34aを画成している。この電極板34は、一実施形態では、シリコンから構成されている。
The
電極支持体36は、電極板34を着脱自在に支持するものであり、例えばアルミニウムといった導電性材料から構成され得る。この電極支持体36は、水冷構造を有し得る。電極支持体36の内部には、ガス拡散室36aが設けられている。このガス拡散室36aからは、ガス吐出孔34aに連通する複数のガス通流孔36bが下方に延びている。また、電極支持体36には、ガス拡散室36aに処理ガスを導くガス導入口36cが形成されており、このガス導入口36cには、ガス供給管38が接続されている。
The
ガス供給管38には、バルブ群42及び流量制御器群44を介して、ガスソース群40が接続されている。ガスソース群40は、複数のガスソースを含んでもよい。流量制御器群44は、複数の流量制御器を含んでもよい。複数の流量制御器は、対応するガスソースから供給されるガスの流量を制御する。これら流量制御器は、マスフローコントローラ(MFC)であってもよく、フローコントロールシステム(FCS)であってもよい。バルブ群42は、複数のバルブを含んでもよい。複数のガスソースはそれぞれ、流量制御器及びバルブを介して、ガス供給管38に接続されている。ガスソースのガスは、ガス供給管38からガス拡散室36aに至り、ガス通流孔36b及びガス吐出孔34aを介して処理室Sに吐出される。
A
処理装置10は、接地導体12aを更に備え得る。接地導体12aは、略円筒状をなしており、処理容器12の側壁から上部電極30の高さ位置よりも上方に延びるように設けられている。
また、処理装置10では、処理容器12の内壁に沿ってデポシールド46が着脱自在に設けられている。デポシールド46は、支持部14の外周にも設けられている。デポシールド46は、処理容器12にエッチング副生物(デポ)が付着することを防止するものであり、アルミニウム材にY2O3等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。
Also, in the
処理容器12の底部側においては、支持部14と処理容器12の内壁との間に排気プレート48が設けられている。排気プレート48は、例えば、アルミニウム材にY2O3等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。この排気プレート48の下方において処理容器12には、排気口12eが設けられている。排気口12eには、排気管52を介して排気装置50が接続されている。排気装置50は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、処理容器12内を所望の真空度まで減圧することができる。また、処理容器12の側壁にはウエハWの搬入出口12gが設けられている。処理装置10の内部と外部とを連通する搬入出口12gはゲートバルブ54により開閉可能となっている。
An
処理容器12の内壁には、導電性部材(GNDブロック)56が設けられている。導電性部材56は、高さ方向においてウエハWと略同じ高さに位置するように、処理容器12の内壁に取り付けられている。この導電性部材56は、グランドにDC的に接続されており、異常放電防止効果を発揮する。なお、導電性部材56はプラズマ生成領域に設けられていればよく、その設置位置は図2に示された位置に限られるものではない。
A conductive member (GND block) 56 is provided on the inner wall of the
また、処理装置10は、第1の高周波電源62及び第2の高周波電源64を更に備えている。第1の高周波電源62は、プラズマ生成用の第1の高周波(RF:Radio Frequency)電力を発生する電源であり、27~100MHzの周波数、一例においては40MHzの高周波電力を発生する。第1の高周波電源62は、整合器66を介して下部電極LEに接続されている。整合器66は、第1の高周波電源62の出力インピーダンスと負荷側(下部電極LE側)の入力インピーダンスを整合させるための回路である。
The
第2の高周波電源64は、ウエハWにイオンを引き込むための第2の高周波電力、即ち高周波バイアス電力を発生する電源であり、400kHz~13.56MHzの範囲内の周波数、一例においては3.2MHzの高周波電力を発生する。第2の高周波電源64は、整合器68を介して下部電極LEに接続されている。整合器68は、第2の高周波電源64の出力インピーダンスと負荷側(下部電極LE側)の入力インピーダンスを整合させるための回路である。
The second high-
なお、処理装置10は、第1の高周波電源62及び第2の高周波電源64の2周波である必要はなく、第1の高周波電源62及び第2の高周波電源64の何れか一方のみを備えてもよい。
It should be noted that the
また、処理装置10は、直流電源60を更に備え得る。直流電源60は、上部電極30に接続されている。直流電源60は、負の直流電圧を発生し、当該直流電圧を上部電極30に与えることが可能である。直流電源60に負の直流電圧が与えられると、処理室Sに存在する正イオンが、電極板34に衝突する。これにより、電極板34からシリコンが放出される。放出されたシリコンは、ウエハWの表面に堆積して、ハードマスクを保護し得る。
Also, the
図3は、一実施形態に係る温度測定システムを示す図である。図3に示される温度測定システム100は、処理容器12(チャンバ)の内部の測定対象物の温度を算出するシステムである。測定対象物とは、例えば、処理装置10の内部の構成物、又は処理装置10の内部に搬送される部材である。測定対象物とは、例えば、エッジリングER、上部電極30、ウエハW、カバーリングCR又はデポシールド46である。図3に示される一例としての測定対象物は、エッジリングERである。
FIG. 3 is a diagram illustrating a temperature measurement system according to one embodiment. A
図3に示されるように、処理装置10には搬入出口12gとは別の位置に、処理容器12の内部と外部とを隔てる窓16が設けられている。窓16は、例えば、処理容器12の側壁及びデポシールド46の側壁に設けられる。処理容器12の側壁に設けられた窓16とデポシールド46の側壁に設けられた窓16とは、ウエハWの上面に沿った方向に並んで設けられる。窓16の材質は、後述する励起光及び蛍光に対して透過性を有する材料であり、例えば石英ガラスである。
As shown in FIG. 3, the
温度測定システム100は、本体部70と、第1光学部80と、第2光学部90と、蛍光体110と、制御装置Cntとを備える。本体部70から発される励起光が第1光学部80、窓16及び第2光学部90を介して蛍光体110に照射されることで、蛍光体110が励起し蛍光を発する。当該蛍光は第2光学部90、窓16及び第1光学部80を介して本体部70において取得される。本体部70において蛍光の特徴量が測定され、制御装置Cntにおいて当該特徴量、及び特徴量の温度特性に基づいて蛍光体110を設けた測定対象物の温度が算出される。以下、詳細な構成を説明する。
The
本体部70は、光源72と、蛍光測定器74と、を有する。光源72は、励起光を発する。励起光とは、蛍光体110に照射された場合に蛍光体110を励起し、蛍光体110から蛍光を発させる光である。光源72は、後述の制御装置Cntの光調整部C3により発光強度、波長及び照射時間などが制御され、励起光を出射する。光源72は、例えば発光素子と、発光素子から射出される光を変調する光変調装置と、を有する。発光素子とは、例えばレーザーダイオードである。光源72では、発光素子から発光された光が光変調装置に入射する。光変調装置は、例えば、この入射した光(入射光)の強度又は波長を変調する機能を有している。光変調装置は、後述の光調整部C3の制御に基づいて入射光を所定の発光強度又は所定の波長に変調して励起光とする。光源72は、当該励起光を所定の照射時間だけ発する。
The
蛍光測定器74は、第1光学部80から蛍光を取得し、蛍光の特徴量を測定する。蛍光測定器74は、第1光学部80において受光された第2光学部90からの蛍光を取得する。蛍光測定器74は、例えば、蛍光の特徴量として蛍光の発光強度を測定する。蛍光測定器74は、例えば、取得された光の発光強度を測定するフォトダイオード等の受光素子を有する。蛍光測定器74は、蛍光を取得してから時間ごとの蛍光の発光強度を測定し、時間と蛍光の発光強度との関係を示すデータである蛍光の消光速度のデータを制御装置Cntに出力する。消光速度とは、時間ごとの蛍光の発光強度の低下度合いを指す。消光速度の特性については後述する。
The
第1光学部80は、光源72から発された励起光を出射するとともに、蛍光を入射し、蛍光を蛍光測定器74へと導くように構成される。第1光学部80は、処理装置10の外部に設けられる。第1光学部80は、導光部材82と、第1コリメートレンズ84と、を有する。
The first
導光部材82は、励起光を第1コリメートレンズ84に向けて出射するとともに、第1コリメートレンズ84からの蛍光を受光して蛍光を蛍光測定器74へと導くように構成される。導光部材82は、例えば、FC(ファイバチャネル)コネクタ及びFCアダプタから構成される。導光部材82は、本体部70の光源72と蛍光測定器74とに対してそれぞれ光ファイバーケーブルにより接続される。導光部材82には、光ファイバーケーブルを介して光源72から励起光を取得し、第1コリメートレンズ84に向けて出射する。導光部材82は、第1コリメートレンズ84から入射する蛍光を、光ファイバーケーブルを介して蛍光測定器74に導く。
The
第1コリメートレンズ84は、導光部材82から入射する励起光をコリメート光(平行光線)として調整し、第2光学部90に向けて出射する。第1コリメートレンズ84は、第2光学部90から出射され、コリメート光となった蛍光を導光部材82上で焦点を結ぶ収束光となるように構成されている。第1コリメートレンズ84は、例えば、導光部材82からの励起光の出射方向において、導光部材82と窓16の中央とを結ぶ直線上に位置するように配置される。
The
第2光学部90は、処理装置10の窓16を挟んで第1光学部80に対向するように処理容器12の内部に設けられる。第2光学部90は、第1光学部80から窓16を介して励起光を入射し、励起光を蛍光体110へと出射するように構成される。第2光学部は、蛍光体110からの蛍光を、窓16を介して第1光学部80へと出射するように構成される。第2光学部90は、処理装置10の内部に搬送可能かつ配置可能なウエハW上に設けられる。第2光学部90は、処理容器12の外部と内部とで物理的に第1光学部80に接続されていない。第1光学部80と第2光学部90との間は、励起光及び蛍光のみが伝播する。第2光学部90は、第2コリメートレンズ92、光学部材94、及び収容部材96を有する。
The second
第2コリメートレンズ92は、処理装置10の窓16を挟んで第1コリメートレンズ84に対向する位置に設けられる。第2コリメートレンズ92は、第1コリメートレンズ84と窓16の中央とを結ぶ直線上に位置するように配置される。これにより、第1コリメートレンズ84と第2コリメートレンズとの間において、励起光及び蛍光は、ウエハWの上面に沿った方向に伝播し、窓16を通過する。
The
第2コリメートレンズ92は、第1コリメートレンズ84から窓16を介して励起光を入射する。第2コリメートレンズ92は、コリメート光となった当該励起光を測定対象物に設けられた蛍光体110上で焦点を結ぶ収束光となるように構成されている。第2コリメートレンズ92は、収束光となった励起光を蛍光体110へと出射する。また、第2コリメートレンズ92は、蛍光体110から発される蛍光を平行光線となるよう調整し、第1コリメートレンズ84へと出射する。
The
光学部材94は、励起光の光路及び蛍光の光路を変更する。光学部材94は、例えば、励起光の光路において第2コリメートレンズ92の下流に設けられる。光学部材94は、例えばプリズムである。光学部材94は、第2コリメートレンズ92からウエハWに沿って伝播する励起光を測定対象物であるエッジリングERに向けて屈折させて伝播させる。光学部材94は、例えば、プリズムである。第2コリメートレンズ及び光学部材94は、例えば、石英ガラスで構成されている。
The
収容部材96は、第2コリメートレンズ92及び光学部材94を内部に収容し、ウエハW上に設けられる。収容部材96は、ウエハWの外縁部の上面に立設される脚部96aと、第2コリメートレンズ92及び光学部材94を内部に収容する箱部96bとを有する。箱部96bは、例えば、脚部96a上に設けられ、ウエハWの外縁部より外側に延在する。箱部96bは、例えば、ウエハWの位置から測定対象物のエッジリングERの位置まで外側に延在する。第2コリメートレンズ92及び光学部材94に対する励起光及び蛍光の伝播が阻害されないよう、箱部96bにおいて少なくとも励起光及び蛍光が通過する箇所は、例えば励起光及び蛍光に対して透過性を有する透明の部材で構成されている。箱部96bにおいて少なくとも励起光及び蛍光が通過する箇所には、当該透明の部材の代わりに開口が設けられていてもよい。収容部材96は、例えばセラミックで構成されている。第2光学部90の各部材は、励起光及び蛍光への影響を抑える材質で構成されると共に、処理装置10のエッチング等の処理による劣化を抑える材質で構成される。よって、処理装置10内に設けられる第2光学部90等の本願の構成に制約を受けることなく測定対象物の温度を計測できる。
The
蛍光体110は、処理装置10の内部の測定対象物に設けられ、励起光が照射されることで蛍光を発する。蛍光体110は、例えば、測定対象物の表層に塗布されることで、測定対象物に設けられる。蛍光体110は、測定対象物の表層に設けられ、カバー部材112によって覆われる。カバー部材112は、励起光及び蛍光に対して透過性を有する材料で構成されている。カバー部材112の材質は、石英、フッ化カルシウム及びサファイアの少なくとも1つである。カバー部材112は、第2光学部90から蛍光体110に向けて伝播する励起光の光路上、及び、蛍光体110から第2光学部90に向けて伝播する蛍光の光路上に設けられる。
The
本実施形態における測定対象物はエッジリングERであり、第2光学部90がウエハW上に設けられて蛍光体110の上方に位置するため、蛍光体110の少なくとも上方はカバー部材112によって覆われる。カバー部材112によって覆われていない蛍光体110の側方等は、測定対象物の一部によって囲われる。これにより、蛍光体110は、処理容器12の内部において露出していない。カバー部材112及び測定対象物の一部が蛍光体110を処理容器12内に露出させないことによって、処理容器12内が極低温環境及びプラズマが印加された環境となる場合であっても、劣化及び損傷といった蛍光体110への影響を抑制することができる。なお、カバー部材112が蛍光体110の全体を覆っていてもよい。
The object to be measured in this embodiment is the edge ring ER, and since the second
制御装置Cntは、例えば、処理システム1の各部を統括制御するとともに、温度測定システム100を統括制御する。制御装置Cntは、例えば、物理的には、CPUといったプロセッサ、ユーザインタフェース、RAM及びROM等の主記憶装置、ハードディスク等の補助記憶装置、通信インタフェースなどを含むコンピュータシステムとして構成されている。ユーザインタフェースは、工程管理者が処理システム1を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボード又はタッチパネル、処理システム1の稼働状況等を可視化して表示するディスプレイ等を含んでいる。通信インタフェースは、ネットワークカード等のデータ送受信デバイスである。後述する各機能は、上述したリソースを用いて実現される。制御装置Cntは、本体部70と接続している。
The control device Cnt, for example, centrally controls each part of the
制御装置Cntは、機能的には、制御部C1、記憶部C2、光調整部C3、取得部C4、温度算出部C5及び出力部C6を有する。制御部C1は、処理システム1の一連の動作を制御する。制御部C1は、例えば、搬送装置TU2の搬送処理を制御する。制御部C1は、例えば、記憶部C2に記憶されたプログラム及びプロセスレシピを実行することにより、流量制御器群44、バルブ群42及び排気装置50に制御信号を送出する。制御部C1は、当該制御信号の送出により、エッチング時に処理ガスが処理容器12内に供給され、且つ、当該処理容器12内の圧力が設定された圧力となるように、制御を実行する。また、制御部C1は、第1の高周波電源62及び第2の高周波電源64、並びに、直流電源60に制御信号を送出し、第1の高周波電源62の高周波電力の大きさ、第2の高周波電源64の大きさ、直流電源60の直流電圧の大きさを制御することができる。また、制御部C1は、記憶部C2に種々の測定値などを記憶する。
The controller Cnt functionally includes a control unit C1, a storage unit C2, a light adjustment unit C3, an acquisition unit C4, a temperature calculation unit C5, and an output unit C6. The control unit C1 controls a series of operations of the
記憶部C2には、処理装置10で実行される各種処理を制御部C1の制御によって実現するための制御プログラム(ソフトウエア)、及び、処理条件データ等を含むプロセスレシピ、メンテナンス用のレシピ等が保存されている。制御部C1は、ユーザインタフェースからの指示等、必要に応じて、各種の制御プログラムを記憶部C2から呼び出して実行する。このような制御部C1の制御下で、処理装置10において所望の処理が実行される。また、記憶部C2には、実行済みのプロセスレシピ(プロセス条件)に対応する監視結果が関連付けられて記憶されていてもよい。
The storage unit C2 stores control programs (software) for realizing various types of processing executed by the
さらに、記憶部C2には、温度測定システム100で実行される各種処理を光調整部C3及び温度算出部C5の制御によって実現するための制御プログラム(ソフトウエア)及びデータ等が記憶されている。当該データは、例えば、処理条件データ、蛍光の消光速度の温度特性データ等である。光調整部C3及び温度算出部C5は、ユーザインタフェースからの指示等、必要に応じて、各種の制御プログラムを記憶部C2から呼び出して実行する。このような光調整部C3及び温度算出部C5の制御下で、温度測定システム100において所望の処理が実行される。また、記憶部C2には、取得部C4によって取得された蛍光の消光速度、並びに、温度算出部C5によって算出された蛍光体110の温度、及び算出された測定対象物の温度を含む算出データが関連付けられて記憶される。
Further, the storage unit C2 stores control programs (software), data, and the like for realizing various processes executed by the
光調整部C3は、光源72における励起光の発生を制御する機能を有する。例えば、光調整部C3は、励起光の発光強度及び波長を調整する機能として、記憶部C2に記憶された処理条件データに基づいて、発光素子の入射光の強度及び波長をそれぞれ所定の強度及び所定の波長に変調して励起光を発生するよう光源72を制御する。光調整部C3は、励起光の発光時間を調整する機能として、記憶部C2に記憶された処理条件データに基づいて、光源72における励起光の発光開始タイミング及び発光終了タイミングを制御する。蛍光測定器74において十分な強度の蛍光が測定されるよう、光調整部C3は、発光開始タイミングから発光終了タイミングまでの所定の時間、光源72が励起光を発するように制御する。
The light adjustment section C3 has a function of controlling generation of excitation light in the
取得部C4は、蛍光測定器74によって測定された時間と蛍光の発光強度との関係を示すデータである蛍光の消光速度のデータを蛍光測定器74から取得する。また、取得部C4は、記憶部C2から消光速度の温度特性データを取得する。当該温度特性データの詳細については後述する。取得部C4は、取得された蛍光の消光速度、及び消光速度の温度特性データを温度算出部C5に出力する。
The acquiring unit C4 acquires from the
温度算出部C5は、蛍光測定器74によって測定された蛍光の発光強度及び発光強度の温度特性に基づいて測定対象物の温度を算出する。温度算出部C5は、取得部C4から時間と蛍光の発光強度との関係を示すデータ、及び温度特性データを取得する。
The temperature calculator C5 calculates the temperature of the object to be measured based on the emission intensity of the fluorescence measured by the
ここで、蛍光体110か発生する蛍光の発光強度は、時間が経過するに従って強くなる。発光開始タイミングから所定の時間が経過すると、蛍光の発光強度は、一定の値に収束する。その後、発光終了タイミングにおいて光源72における励起光の照射が終了し消灯すると、蛍光体110からの蛍光の入射がなくなり、蛍光の発光強度が徐々に弱くなっていく消光という現象が起きる。蛍光の消光の速さは、蛍光体110の温度に依存する。例えば、蛍光体110の温度が高いほど、消光の速さは速い(消灯後の経過時間に対する蛍光の発光強度の減少幅が大きい)。すなわち、蛍光体の温度が高いほど、蛍光の消光速度は速くなる。取得部C4が記憶部C2から取得する消光速度の温度特性データは、例えば、消光速度と蛍光体110の温度との関係を示すデータである。
Here, the emission intensity of the fluorescence emitted from the
温度算出部C5は、蛍光測定器74において測定された蛍光の消光速度が消光速度の初期値に所定の比率を乗じて得られた値以下になるときの当該消光速度を抽出する。温度算出部C5は、抽出された消光速度と、温度特性データとに基づいて、蛍光体110の温度を算出する。例えば、温度算出部C5は、抽出された消光速度に対応する蛍光体110の温度を当該データから読み取り、励起光照射時の蛍光体110の温度として算出する。測定対象物の表層に設けられる蛍光体110は、測定対象物の温度と同等の温度となっていると推定されることから、温度算出部C5は、例えば、蛍光体110の温度を測定対象物の温度として算出する。温度算出部C5は、算出された測定対象物の温度を出力部C6に出力する。
The temperature calculator C5 extracts the quenching rate when the fluorescence quenching rate measured by the
出力部C6は、温度算出部C5により算出された測定対象物の温度を出力する。出力部C6は、例えば、ディスプレイに測定対象物の温度を表示する。出力部C6は、温度算出部C5により算出された測定対象物の温度を記憶部C2に記憶させる。出力部C6は、例えば、取得部C4によって取得された蛍光の消光速度、並びに、温度算出部C5によって算出された蛍光体110の温度、及び算出された測定対象物の温度を含む算出データを記憶部C2に関連付けて記憶させる。制御部C1は、温度算出部C5により算出された測定対象物の温度に基づいて、処理容器12内の温度等を制御してもよい。
The output unit C6 outputs the temperature of the measurement object calculated by the temperature calculation unit C5. The output unit C6 displays the temperature of the object to be measured on a display, for example. The output unit C6 causes the storage unit C2 to store the temperature of the measurement object calculated by the temperature calculation unit C5. The output unit C6 stores calculated data including, for example, the fluorescence quenching speed obtained by the obtaining unit C4, the temperature of the
次に、温度測定システム100の温度測定動作であって、処理容器12の内部の測定対象物の温度を測定する方法である温度測定方法について説明する。図4は、一実施形態に係る温度測定方法を示すフローチャートである。温度測定方法は、例えば、本体部70及び制御装置Cntが処理装置10の外部に設けられ、本体部70及び制御装置Cntの電源がONにされたタイミングから温度測定システム100により実行される。
Next, a temperature measurement method, which is a temperature measurement operation of the
図4に示されるように、温度測定方法は設置処理(S10:設置するステップの一例)から開始される。設置処理(S10)において、管理者等によって、第1光学部80は処理装置10の処理容器12の外部に設置される。第1光学部80の導光部材82は、励起光の出射方向に処理装置10の窓16が位置するように配置される。導光部材82は、本体部70の光源72と蛍光測定器74とに対してそれぞれ光ファイバーケーブルにより接続される。第1コリメートレンズ84は、例えば、導光部材82からの励起光の出射方向において、導光部材82と窓16の中央とを結ぶ直線上に位置するように配置される。
As shown in FIG. 4, the temperature measurement method starts with an installation process (S10: an example of an installation step). In the installation process ( S<b>10 ), the administrator or the like installs the first
続いて、搬入処理(S12:搬入するステップの一例)において、管理者等によって、第2光学部90はウエハWの外縁部に載置される。搬送装置TU2は、第2光学部90が載置されたウエハWを、ゲートバルブ54が開放された搬入出口12gを介して処理装置10の内部に搬送する。搬送されたウエハWが所定の位置に配置されることで、光学部材94が測定対象物の直上に配置される。また、搬入処理(S12)によって第1光学部80の第1コリメートレンズ84と、窓16と、第2光学部90の第2コリメートレンズ92とが一直線上に配置される。処理装置10を稼働させる場合、ウエハW及び第2光学部90の搬入後、ゲートバルブ54を閉塞する。この搬入処理(S12)以降、処理装置10は処理容器12における処理を開始してもよい。
Subsequently, in the loading process (S12: an example of the loading step), the second
続いて、光源72は、出射処理(S14:出射するステップの一例)として、励起光を蛍光体110に向けて照射する。光調整部C3は、発光開始タイミングから光源72における発光素子に発光させる。光調整部C3は、発光素子から発光した光に対して光変調装置により発光強度を調整させることで、光変調装置に励起光を発生させる。光源72は、導光部材82に向けて励起光を伝播させる。導光部材82は、第1コリメートレンズ84に向けて励起光を出射する。第1コリメートレンズ84は、通過する励起光をコリメート光に変換する。第1コリメートレンズ84を通過した励起光は、窓16を介して処理装置10の内部へと伝播し、第2コリメートレンズ92に照射される。第2コリメートレンズ92は、通過する励起光を蛍光体110上で焦点を結ぶ収束光に変換する。光学部材94は、第2コリメートレンズ92を通過した励起光の光路の向きを、ウエハWの上面に沿った処理容器12の内部への方向から、エッジリングERが設けられている方向(下方)へと変えて出射させる。蛍光体110は、光学部材94により光路が変更され、カバー部材112を透過した励起光を受光する。光調整部C3は、光源72において励起光を所定の発光終了タイミングまで発生させ続ける。蛍光体110に向けて出射された励起光は、蛍光体110を励起し、蛍光を発させる。
Subsequently,
続いて、蛍光測定器74は、受光処理(S16:入射させるステップの一例)として、出射処理(S14)の後に測定対象物に設けられた蛍光体110により発された蛍光を受光する。光学部材94は、蛍光体110からの蛍光の光路の向きを、エッジリングERが設けられている方向(下方)からウエハWの上面に沿った処理容器12の外部への方向に変更する。第2コリメートレンズ92は、光学部材94により光路の向きが変更された蛍光をコリメート光に変換して、第1コリメートレンズ84へと出射する。第1コリメートレンズ84は、窓16を介して第2コリメートレンズ92から入射する蛍光を導光部材82上で焦点を結ぶ収束光に変換する。導光部材82は、第1コリメートレンズ84から導かれた蛍光を受光し、蛍光測定器74に送る。蛍光測定器74は、例えば、光源72が励起光を発光し続ける発光開始タイミングから、蛍光体110が蛍光の発生を終了するタイミングまで受光し続ける。蛍光体110が蛍光の発生を終了するタイミングとは、例えば、蛍光測定器74によって測定された蛍光の発光強度が所定の閾値未満となったタイミングである。蛍光測定器74が蛍光の受光を開始した後、温度測定システム100は次の処理に移行する。
Subsequently, the
続いて、蛍光測定器74は、測定処理(S18:測定するステップの一例)として、受光処理(S16)において導光部材82で受光した蛍光の消光速度を測定する。蛍光測定器74は、蛍光を得たタイミングから蛍光体110が蛍光の発生を終了するタイミングまで蛍光の消光速度を測定する。蛍光測定器74が当該消光速度を測定した後、温度測定システム100は次の処理に移行する。
Subsequently, the
続いて、取得部C4は、取得処理(S20)として、蛍光測定器74から時間と蛍光の発光強度との関係を示すデータである蛍光の消光速度のデータを取得する。また、取得部C4は、記憶部C2から、消光速度の温度特性データを取得する。取得部C4は、蛍光の消光速度のデータ、及び消光速度の温度特性データを温度算出部C5に出力する。蛍光測定器74において蛍光を得たタイミングから消光速度が所定の閾値未満となったタイミングまでの消光速度を取得部C4が温度算出部C5に出力した後、温度測定システム100は次の処理に移行する。
Subsequently, the acquisition unit C4 acquires fluorescence quenching rate data, which is data indicating the relationship between time and fluorescence emission intensity, from the
続いて、温度算出部C5は、算出処理(S22:算出するステップの一例)として、測定処理(S18)において測定される蛍光の消光速度、及び消光速度の温度特性に基づいて測定対象物の温度を算出する。温度算出部C5は、取得処理(S20)において取得された蛍光の消光速度のデータに基づいて消光速度の初期値に対する所定の割合に該当する消光速度を抽出する。温度算出部C5は、抽出された消光速度と、取得処理(S20)において取得された消光速度の温度特性データとに基づいて蛍光体110の温度を算出する。温度算出部C5は、算出された蛍光体110の温度を測定対象物の温度として算出する。温度算出部C5は、出力部C6に測定対象物の温度を出力する。
Subsequently, the temperature calculator C5 performs the calculation process (S22: an example of a step of calculating), based on the fluorescence quenching rate and the temperature characteristics of the quenching rate measured in the measurement process (S18). Calculate The temperature calculator C5 extracts a quenching rate corresponding to a predetermined ratio to the initial value of the quenching rate based on the fluorescence quenching rate data acquired in the acquisition process (S20). The temperature calculator C5 calculates the temperature of the
続いて、出力部C6は、出力処理(S24)として、算出処理(S22)において算出された測定対象物の温度を外部に出力する。出力部C6は、例えば、ディスプレイに測定対象物の温度を表示する。出力部C6は、例えば、記憶部C2に測定対象物の温度を記憶させる。 Subsequently, as an output process (S24), the output unit C6 outputs the temperature of the object to be measured calculated in the calculation process (S22) to the outside. The output unit C6 displays the temperature of the object to be measured on a display, for example. The output unit C6 stores the temperature of the object to be measured in the storage unit C2, for example.
続いて、搬送装置TU2は、搬出処理(S26)として、ゲートバルブ54を開放した後、処理装置10の内部から第2光学部90が載置されたウエハWを処理装置10の外部に搬出する。搬送装置TU2が処理装置10の外部に第2光学部90を搬出した場合、温度測定システム100は処理装置10の内部における測定対象物の温度を測定する温度測定方法を終了する。
Subsequently, as an unloading process (S26), after opening the
以上説明したように、温度測定システム100及び温度測定方法によれば、ウエハWの上面に載置された第2光学部90が搬入出口12gを介して処理容器12の内部に搬入される。光源72からの励起光が、第1光学部80、窓16、並びに、第2光学部を介して、処理容器12内の測定対象物に設けられた蛍光体110に出射される。蛍光体110が励起光により励起されることで、蛍光が蛍光体110から発される。この蛍光は、第2光学部90、窓16、並びに、第1光学部80を介して蛍光測定器74に導かれる。ここで、第1光学部80は処理容器12の外部に設けられ、第2光学部90は処理容器12の内部に設けられる。すなわち、励起光及び蛍光は、窓16を通ることで第1光学部80と第2光学部90との間を伝播する。よって、蛍光測定器74は、処理容器12内の蛍光体110に対して物理的に接触することなく、蛍光体110より発される蛍光を取得することができる。蛍光測定器74により、取得された蛍光の特徴量が測定される。温度算出部C5によって、蛍光の特徴量及び特徴量の温度特性に基づいて、蛍光体110が設けられた測定対象物の温度を算出することができる。温度算出部C5は蛍光を用いるため、処理容器12の内部における圧力、温度、及び、プラズマの印加状況等の環境条件の影響を受けずに測定対象物の温度を算出することができる。よって、この温度測定システム100及び温度測定方法は、処理容器12の内部の測定対象物の温度を非接触(遠隔)で計測することができる。例えば、温度測定システム100及び温度測定方法は、処理容器12の内部が-120℃以上240℃以下であっても処理容器12内の部材の温度を測定することができる。温度測定システム100及び温度測定方法は、蛍光を利用したシステムであるので高精度のアライメントをすることなく、測定対象物の温度を測定することができる。
As described above, according to the
温度測定システム100及び温度測定方法によれば、蛍光測定器74で測定される蛍光の特徴量は蛍光の消光速度である。この場合、温度算出部C5は、蛍光の消光速度及び消光速度の温度特性に基づいて、測定対象物の温度を算出することができる。
According to the
温度測定システム100及び温度測定方法によれば、第1光学部80は、第1コリメートレンズ84を有し、第2光学部90は、第2コリメートレンズ92を有している。この場合、第1コリメートレンズ84と第2コリメートレンズ92との間において、励起光及び蛍光はそれぞれコリメート光(平行光線)となる。よって、第1光学部80と第2光学部90との間で励起光及び蛍光が拡散又は収束することが抑制されるため、蛍光体110に入射する励起光の特徴量、及び、蛍光測定器74において取得される蛍光の特徴量の変動を抑えることができる。また、第1コリメートレンズ84が処理容器12外に配置されることで、コリメート光を処理容器12内に入射させることができる。一方で、第1コリメートレンズ84が処理容器12内に配置される場合、分散光が処理容器12内に入射することになるため、励起光の少なくとも一部が適切に第1コリメートレンズ84に到達しない可能性がある。したがって、本実施形態のように第1コリメートレンズ84が処理容器12外に配置されることで、処理容器12内に配置される場合と比べてアライメントの制約が軽減され、アライメント許容誤差を小さく抑える必要がなくなる。
According to the
温度測定システム100及び温度測定方法によれば、第2光学部90は、処理容器12の内部に搬送可能かつ配置可能なウエハW上に設けられている。この場合、第2光学部90は、ウエハWとともに、処理容器12の内部に容易に搬送及び配置される。よって、この構成によれば、温度測定システム100及び温度測定方法を、処理装置10に対して容易に適用することができる。
According to the
温度測定システム100及び温度測定方法によれば、第2光学部90は、励起光の光路及び蛍光の光路を変更する光学部材94を有している。この場合、例えば、処理容器12の内部の測定対象物が処理容器12の外部の第1光学部80と窓16とを結ぶ直線上にない場合であっても、励起光は、その光路が光学部材94によって変更されるため、蛍光体110に向けて出射される。そして、上述した直線状の位置にない測定対象物に設けられた蛍光体110から発される蛍光についても、その光路が光学部材94によって変更されることで蛍光測定器74に導かれる。よって、この温度測定システム100は、処理容器12の外部の第1光学部80と窓16とを結ぶ直線上の位置に限らず、処理容器12の内部の任意の位置に設けられた測定対象物の温度を容易に測定することができる。
According to the
温度測定システム100及び温度測定方法によれば、蛍光体110は、測定対象物(エッジリングER)の表層に設けられ、カバー部材112によって覆われている。この場合、例えば、処理容器12の内部における圧力、温度、及び、プラズマの印加状況等の環境条件による損傷及び劣化といた蛍光体110への影響をカバー部材112によって抑制することができる。
According to the
温度測定システム100及び温度測定方法によれば、カバー部材112の材質は、石英、フッ化カルシウム及びサファイアの少なくとも1つである。この場合、カバー部材112によって、処理容器12の内部における圧力、温度、及び、プラズマの印加状況等の環境条件による損傷及び劣化といた蛍光体110への影響を抑制できる。また、カバー部材112は、励起光及び蛍光に対して透過性を有する材料で構成されているため、カバー部材112を透過する励起光及び蛍光の減衰を抑制し蛍光体110に到達させることができる。
According to the
温度測定システム100及び温度測定方法によれば、測定対象物は、エッジリングER、上部電極30、ウエハW、カバーリングCR又はデポシールド46である。この場合、温度測定システム100及び温度測定方法は、処理容器12におけるエッジリングER、上部電極30、ウエハW、カバーリングCR又はデポシールド46の温度を算出することができる。測定対象物は、処理容器12内において減圧環境の外からアクセスできる部材のみに限定されることなく、処理容器12内の任意の部材であってよい。
According to the
なお、上述した実施形態は温度測定システム100及び温度測定方法の一例を示すものであり、実施形態に係る装置及び方法を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
Note that the above-described embodiment shows an example of the
例えば、蛍光測定器74において測定される蛍光の特徴量は、蛍光の消光速度でなくてもよい。一例として、蛍光の特徴量は、蛍光の吸収端付近の波長、又は蛍光のピーク波長であってもよい。この場合、蛍光の吸収端付近の波長、又は蛍光のピーク波長が温度により変化するため、温度算出部C5は、蛍光測定器74により測定された初期の波長と所定の時間後に測定された波長との差分である波長変化量を算出する。記憶部C2は、波長変化量と測定対象物の温度との関係を示すデータを記憶しており、取得部C4は当該データを取得する。温度算出部C5は、当該波長変化量、及び予め取得された波長変化量と測定対象物の温度との関係に基づいて、波長変化量を測定対象物の温度に換算する。
For example, the fluorescence feature amount measured by the
一例として、蛍光の特徴量は、光量であってもよい。この場合、蛍光測定器74において蛍光の発光強度に合わせて2種類の異なる波長透過フィルタを設け、2つの波長透過フィルタを透過する光量を計測する。温度によって蛍光の波長が変化するに従い、当該光量も変化する。温度算出部C5は、蛍光測定器74により測定された初期の光量に対する所定の時間後に測定された光量の比率を算出する。記憶部C2は、光量の比率と測定対象物の温度との関係を示すデータを記憶しており、取得部C4は当該データを取得する。温度算出部C5は、当該光量の比率、及び予め取得された光量の比率と測定対象物の温度との関係に基づいて、光量の比率を測定対象物の温度に換算する。
As an example, the feature amount of fluorescence may be the amount of light. In this case, two different wavelength transmission filters are provided in the
第2光学部90は、ウエハW上に設けられなくてもよい。この場合、例えば、第2光学部90は、処理容器12の内部に搬送可能かつ配置可能なエッジリングER上に設けられてもよい。
The second
第1コリメートレンズ84は、第1光学部80として処理容器12の外部に設けられなくてもよい。この場合、第1コリメートレンズ84は、第2光学部90として窓16の近傍に設けられてもよい。
The
蛍光体110及び測定対象物における熱伝導性の影響等が大きく、処理容器12の内部の温度の範囲において、蛍光体110の温度と測定対象物の温度との間に所定の閾値以上の差が生じる場合がある。この場合、温度算出部C5は、算出された蛍光体110の温度に基づいて蛍光体110の温度と異なる測定対象物の温度を算出してもよい。例えば、取得部C4は、記憶部C2から蛍光体110と測定対象物との温度変換データとして、測定対象物に設けられた蛍光体110の温度と当該測定対象物の温度との関係を示すデータを取得する。温度算出部C5は、算出された蛍光体110の温度に対応する測定対象物の温度を、取得部C4により取得された温度変換データから読み取り、励起光照射時の測定対象物の温度として算出する。また、記憶部C2に温度特性データとして蛍光寿命と測定対象物の温度との関係を示すデータが記憶されている場合、温度算出部C5は、蛍光体110の温度を算出することなく、当該温度特性データを用いて蛍光寿命から測定対象物の温度を直接算出してもよい。
The effect of thermal conductivity on the
温度測定方法において、搬入処理(S12)の後、複数回、測定対象物の温度を測定してもよい。この場合、温度測定システム100は、予め定められた回数又は時間だけ、出射処理(S14)から出力処理(S24)までの間の処理を繰り返し実行してもよい。温度測定システム100は、予め定められた回数又は時間における測定対象物の温度を測定した後に搬出処理(S26)を実行してもよい。
In the temperature measurement method, the temperature of the object to be measured may be measured multiple times after the carrying-in process (S12). In this case, the
次に、測定対象物の温度を測定するシステムの変形例である温度測定システム100Aについて説明する。図5は、変形例に係る温度測定システムを示す図である。温度測定システム100Aにおける温度の測定対象物は、上部電極30である。蛍光体110Aは、例えば、エッジリングERの直上に位置し、処理容器12内に露出している上部電極30の表層に設けられ、その下方はカバー部材112Aによって覆われる。温度測定システム100Aの第2光学部90Aにおいて、第2コリメートレンズ92Aは、第1コリメートレンズ84から伝播する励起光を蛍光体110A上で焦点を結ぶ収束光とするように構成されている。光学部材94Aは、例えば、プリズムである。収容部材96Aにおいて少なくとも励起光及び蛍光が通過する箇所は、例えば励起光及び蛍光に対して透過性を有する透明の部材で構成されている。温度測定システム100Aの他の構成は、例えば、温度測定システム100の他の構成と同一である。
Next, a
続いて、温度測定システム100Aを用いた温度測定方法について説明する。当該温度測定方法は、温度測定システム100を用いた温度測定方法と同様、設置処理(S10)から開始される。出射処理(S14)において、光学部材94Aは、第2コリメートレンズ92Aを通過した励起光の光路の向きを、ウエハWの上面に沿った処理容器12の内部への方向から、上部電極30が設けられている方向(上方)へと変えて出射させる。上部電極30に設けられた蛍光体110Aは、光学部材94Aにより光路が変更され、カバー部材112Aを透過した励起光を受光する。受光処理(S16)において、光学部材94Aは、蛍光体110Aからの蛍光の光路の向きを、エッジリングERが設けられている方向(下方)から、ウエハWの上面に沿った処理容器12の外部への方向に変更する。第2コリメートレンズ92Aは、光学部材94Aにより光路の向きが変更された蛍光を平行光線に変換して、第1コリメートレンズ84へと出射する。温度測定システム100Aを用いた温度測定方法の他の処理は、温度測定システム100を用いた温度測定方法の他の処理と同一である。
Next, a temperature measurement method using the
このように、測定対象物が上部電極30である場合であっても、温度測定システム100Aにおいて光学部材94Aを適切に配置することで、温度測定システム100A及び温度測定方法により上部電極30の温度を非接触で計測することができる。
Thus, even when the measurement object is the
次に、測定対象物の温度を測定するシステムの変形例である温度測定システム100Bについて説明する。図6は、変形例に係る温度測定システムを概略的に示す図である。温度測定システム100Bにおける温度の測定対象物は、デポシールド46である。蛍光体110Bは、例えば、上下方向において上部電極30とウエハWとの間に位置し、処理容器12内に露出しているデポシールド46の表層に設けられ、その側方はカバー部材112Bによって覆われる。蛍光体110Bは、例えば、ウエハWに対して窓16と対照の位置に設けられる。温度測定システム100Bの第2光学部90Bにおいて、第2コリメートレンズ92Bは、第1コリメートレンズ84から伝播する励起光を蛍光体110B上で焦点を結ぶ収束光とするように構成されている。第2光学部90Bは、光学部材94Bを有していない。収容部材96Bは、デポシールド46の近傍であってウエハW上に設けられる。収容部材96Bにおいて少なくとも励起光及び蛍光が通過する箇所は、例えば励起光及び蛍光に対して透過性を有する透明の部材で構成されている。温度測定システム100Bの他の構成は、例えば、温度測定システム100の他の構成と同一である。
Next, a
続いて、温度測定システム100Bを用いた温度測定方法について説明する。当該温度測定方法は、温度測定システム100を用いた温度測定方法と同様、設置処理(S10)から開始される。出射処理(S14)において、第1コリメートレンズ84から処理容器12の内部に入射した励起光は、ウエハWの上方を、ウエハWの上面に沿った方向に伝播する。第2コリメートレンズ92Bは、第1コリメートレンズ84から伝播する励起光を蛍光体110B上で焦点を結ぶ収束光に変換する。蛍光体110Bは、光路が変更されることなく、第2コリメートレンズ92Bからカバー部材112Bを透過して到達した励起光を受光する。受光処理(S16)において、第2コリメートレンズ92Bは、蛍光体110Bから光路を変更することなく入射する蛍光を平行光線に変換して、第1コリメートレンズ84へと出射する。温度測定システム100Bを用いた温度測定方法の他の処理は、温度測定システム100を用いた温度測定方法の他の処理と同一である。
Next, a temperature measurement method using the
このように、測定対象物がデポシールド46である場合であっても、第2コリメートレンズ92Bを適切に配置し、光学部材94Bを設けないことで、温度測定システム100B及び温度測定方法によりデポシールド46の温度を非接触で計測することができる。また、第2コリメートレンズ92の厚み、光学部材94の有無及び斜面の向き、並びに収容部材96の配置箇所等を調整することで処理容器12の内部の各部材の温度を非接触で計測することができる。
As described above, even when the object to be measured is the
以上の説明から、本開示の実施形態は、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。 From the foregoing description, it will be appreciated that various modifications may be made to the disclosed embodiments without departing from the scope and spirit of the present disclosure. Therefore, the various embodiments disclosed herein are not intended to be limiting, with a true scope and spirit being indicated by the following claims.
(実施例1)
第2光学部90に対する第1光学部80の位置を変位させて導光部材82から励起光を出射した場合における、第1コリメートレンズ84及び第2コリメートレンズ92を介して伝播した励起光の発光強度の検証例について説明する。この実施例により、第2光学部90に対する第1光学部80の位置ずれが励起光の発光強度にどの程度影響するかを検証することができる。
(Example 1)
Emission of excitation light propagated through the
図7は、実施例に係る温度測定システムの検証システムを示す図である。図7に示されるように実施例1に係る検証システム201では、光源72から発され、導光部材82により出射された励起光を、第1光学部80及び第2光学部90の順に通過させ、受光部材86により受光させた。導光部材82は、FCコネクタであり、光ファイバーケーブルにより光源72に接続している。第1コリメートレンズ84及び第2コリメートレンズ92において、それぞれ焦点距離は30mm、径は20mmであった。受光部材86は、導光部材82と同様の受光機能を有するFCコネクタであり、光ファイバーケーブルにより励起光測定器76に接続させた。導光部材82及び受光部材86に接続している光ファイバーケーブルのファイバコアの径はそれぞれ1mmであった。励起光測定器76は、受光部材86から受光した励起光の発光強度を測定した。励起光測定器76は、パワーメータである。
FIG. 7 is a diagram showing a verification system for a temperature measurement system according to an embodiment. As shown in FIG. 7, in the
励起光測定器76において励起光の発光強度が最大となるときの導光部材82の位置を原点として、座標系を設定した。励起光の進行方向に延びる軸をX軸とし、X軸に垂直な平面において、導光部材82の上下方向に延びる軸をZ軸、X軸及びZ軸に直交する座標軸をY軸とした。X軸、Y軸及びZ軸において、導光部材82及び第1コリメートレンズ84の位置を第2コリメートレンズ92に対してそれぞれ1mmずつ変位させ、励起光測定器76において発光強度を計測した。導光部材82と第1コリメートレンズ84との相対位置は固定した。X軸の変位は励起光の光軸方向のずれを示し、Y軸の変位及びZ軸の変位は光軸に直交する方向のずれ、及び光軸の傾きのずれを示す。制御装置Cntは、励起光測定器76において測定された励起光の発光強度を取得し、第1光学部80の設置位置ごとの発光強度の平均値を出力した。
A coordinate system was set with the position of the
図8は、実施例に係る各軸の変位と励起光の発光強度との関係を示すグラフである。図8の(a)は、実施例に係るX軸の変位と励起光の発光強度との関係を示すグラフである。図8の(b)は、実施例に係るY軸の変位及びZ軸の変位と励起光の発光強度との関係を示すグラフである。図8の各図に示されるように、グラフの横軸は原点から変位(mm)であり、グラフの縦軸は第1光学部80が原点位置に設置されたときの励起光の発光強度に対する第1光学部80の設置位置ごとの励起光の発光強度の割合である。X軸の正負両方向に原点から10mm変位させた場合であっても、励起光の発光強度は、原点位置において測定された発光強度に対して95%以上の値を維持した。励起光の発光強度は、Y軸及びZ軸の各正負両方向に原点から変位すればするほど原点位置において測定された発光強度より弱くなった。Y軸及びZ軸の各正負両方向に原点から3mm変位させた場合であっても、励起光の発光強度は、原点位置において測定された発光強度に対して80%以上の値を維持していた。Y軸及びZ軸の各正負両方向に原点から1mm変位させた場合であっても、励起光の発光強度は、原点位置において測定された発光強度に対して95%以上の値を維持していた。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the displacement of each axis and the emission intensity of excitation light according to the example. FIG. 8(a) is a graph showing the relationship between the X-axis displacement and the emission intensity of the excitation light according to the example. FIG. 8(b) is a graph showing the relationship between the Y-axis displacement, the Z-axis displacement, and the emission intensity of the excitation light according to the example. As shown in each figure of FIG. 8, the horizontal axis of the graph is the displacement (mm) from the origin, and the vertical axis of the graph is the emission intensity of the excitation light when the first
ところで、搬送装置TU2による処理容器12へのウエハWの搬入において、処理容器12内におけるウエハWの位置の誤差は1mm程度である。このことから、ウエハW上に設置される第2光学部90に対する第1光学部80の位置の相対的な誤差は1mm程度生じ得ると考えられる。X軸、Y軸及びZ軸のいずれに1mm程度のずれが生じた場合であっても、発光強度の95%以上を維持した励起光を蛍光体110に向けて照射することができる。したがって、処理容器12の外部と内部とで第1光学部80及び第2光学部90が物理的に接続されていない場合であっても、温度測定システム100は、励起光の発光強度を適切に維持して蛍光体110に向けて照射できると考えられる。
By the way, when the wafer W is loaded into the
(実施例2)
第2光学部90に対する第1光学部80の位置を変位させて導光部材82から励起光を出射した場合における、蛍光体110から伝播した蛍光に基づいて算出された蛍光体110の温度の検証例について説明する。この実施例により、第2光学部90に対する第1光学部80の位置ずれが、測定対象物の温度を算出する上で必要となる蛍光体110の温度にどの程度影響するかを検証することができる。
(Example 2)
Verification of the temperature of the
図9は、実施例に係る温度測定システムの検証システムを示す図である。図9に示されるように実施例2に係る検証システム202では、光源72から発され、導光部材82により出射された励起光を、第1光学部80及び第2光学部90を通過させ、入出射部材88により受光させた。導光部材82は、FCコネクタであり、光ファイバーケーブルにより光源72及び蛍光測定器74に接続している。第1コリメートレンズ84及び第2コリメートレンズ92において、それぞれ焦点距離は30mm、径は20mmであった。入出射部材88は、導光部材82と同様の受光機能及び出射機能を有するFCコネクタであり、光ファイバーケーブルと接続させた。当該光ファイバーケーブルは、蛍光体110に励起光を導き、蛍光体110が励起することで発された蛍光を入出射部材88に導く。導光部材82及び入出射部材88に接続している光ファイバーケーブルのファイバコアの径はそれぞれ1mmであった。入出射部材88により出射された蛍光を、第2光学部90の第2コリメートレンズ92及び第1光学部80の第1コリメートレンズ84の順に通過させ、導光部材82により受光させた。蛍光測定器74は、導光部材82から受光した蛍光の消光速度を測定した。蛍光測定器74は、パワーメータである。
FIG. 9 is a diagram illustrating a verification system for a temperature measurement system according to an embodiment; As shown in FIG. 9, in the
蛍光測定器74において蛍光の信号強度が最大となる際の導光部材82の位置を原点として、座標系を設定した。励起光の進行方向に延びる軸をX軸とし、X軸に垂直な平面において、導光部材82の上下方向に延びる軸をZ軸、X軸及びZ軸に直交する座標軸をY軸とした。X軸、Y軸及びZ軸において、導光部材82及び第1コリメートレンズ84の位置を第2コリメートレンズ92に対してそれぞれ1mmずつ変位させ、蛍光測定器74において蛍光の消光速度を計測した。導光部材82と第1コリメートレンズ84との相対位置は固定した。X軸の変位は励起光の光軸方向のずれを示し、Y軸の変位及びZ軸の変位は光軸に直交する方向のずれ、及び光軸の傾きのずれを示す。
A coordinate system was set with the position of the
制御装置Cntは、蛍光測定器74において測定された蛍光の消光速度を取得し、当該消光速度に基づいて蛍光体110の温度を算出した。蛍光測定器74は、第1光学部80の設置位置ごとに複数回、蛍光の消光速度を測定し、制御装置Cntは、消光速度ごとに蛍光体110の温度を算出した。制御装置Cntは、第1光学部80の設置位置ごとの蛍光体110の温度の平均値及び温度安定性指標を出力した。温度安定性指標とは、各測定のばらつきを評価した指標である。制御装置Cntは、複数回算出された蛍光体110の温度から標準編差σを算出し、温度安定性指標として3σの値を算出した。3σの値が小さければ小さいほど、測定ごとの蛍光体110の温度についてばらつきが小さいことが示される。
The controller Cnt acquires the fluorescence quenching speed measured by the
図10は、実施例に係る各軸の変位と蛍光体の温度との関係を示すグラフである。図10の(a)は、実施例に係る各軸の変位と蛍光体の温度の平均値との関係を示すグラフである。図10の(a)に示されるように、グラフの横軸は原点からの変位(mm)であり、グラフの縦軸は蛍光体110の温度の平均値(℃)である。X軸の正負両方向に原点から5mm変位させた場合であっても、蛍光体110の温度の平均値は、原点位置において測定された温度の平均値に対して0.1℃を超える変動は生じなかった。Y軸及びZ軸の各正負両方向に原点から2.5mm変位させた場合であっても、蛍光体110の温度の平均値は、原点位置において測定された温度の平均値に対して1℃を超える変動は生じなかった。Y軸及びZ軸の各正負両方向に原点から1mm変位させた場合、蛍光体110の温度の平均値は、原点位置において測定された温度の平均値に対して0.5℃を超える変動は生じなかった。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the displacement of each axis and the temperature of the phosphor according to the example. (a) of FIG. 10 is a graph showing the relationship between the displacement of each axis and the average temperature of the phosphor according to the example. As shown in (a) of FIG. 10 , the horizontal axis of the graph is the displacement (mm) from the origin, and the vertical axis of the graph is the average value (° C.) of the temperature of the
図10の(b)は、実施例に係る各軸の変位と蛍光体の温度安定性指標との関係を示すグラフである。図10の(b)に示されるように、グラフの横軸は原点からのずれ(mm)であり、グラフの縦軸は蛍光体110の温度安定性指標(℃)である。X軸の正負両方向に原点から5mm変位させた場合であっても、蛍光体110の温度安定性指標は、0.4℃未満であり、原点位置において測定された温度安定性指標に対して0.1℃以上の変動は生じなかった。Y軸及びZ軸の各正負両方向に原点から2.5mm変位させた場合であっても、蛍光体110の温度安定性指標は、0.6℃未満であり、原点位置において測定された温度安定性指標に対して0.3℃以上の変動は生じなかった。
(b) of FIG. 10 is a graph showing the relationship between the displacement of each axis and the temperature stability index of the phosphor according to the example. As shown in (b) of FIG. 10 , the horizontal axis of the graph is the deviation (mm) from the origin, and the vertical axis of the graph is the temperature stability index (° C.) of the
上述した結果から、X方向における第2光学部90に対する第1光学部80の位置ずれは、少なくとも5mm以下であれば蛍光体110の温度測定に影響が小さいことが示唆された。Y方向及びZ方向における第2光学部90に対する第1光学部80の位置ずれは、少なくとも2.5mm以下であれば蛍光体110の温度測定に影響が小さいことが示唆された。ところで、上述したように、温度測定システム100においてウエハW上に設置される第2光学部90に対する第1光学部80の位置の相対的な誤差は1mm程度生じ得ると考えられる。上述より、X軸、Y軸及びZ軸のいずれに1mm程度のずれが生じた場合であっても、蛍光体110の温度測定には影響が小さい。したがって、処理容器12の外部と内部とで第1光学部80及び第2光学部90が物理的に接続されていない場合であっても、温度測定システム100は、蛍光体110の温度を適切に計測できると考えられる。
From the results described above, it was suggested that the displacement of the first
1…処理システム。10…処理装置、12…処理容器(チャンバの一例)、12g…搬入出口、16…窓、30…上部電極、46…デポシールド、54…ゲートバルブ、70…本体部、72…光源、74…蛍光測定器、80…第1光学部、82…導光部材、84…第1コリメートレンズ、90,90A,90B…第2光学部、92,92A,92B…第2コリメートレンズ、94,94A,94B…光学部材、96,96A,96B…収容部材、100,100A,100B…温度測定システム、110,110A,110B…蛍光体、112,112A,112B…カバー部材、201,202…検証システム、C1…制御部、C2…記憶部、C3…光調整部、C4…取得部、C5…温度算出部、C6…出力部、Cnt…制御装置、CR…カバーリング、ER…エッジリング、PM1~PM6…プロセスモジュール(処理装置の一例)、S…処理室、TU1,TU2…搬送装置、W…ウエハ(基板の一例)。
1... Processing system. DESCRIPTION OF
Claims (9)
処理装置のチャンバ内の測定対象物に設けられ、前記励起光が照射されることで蛍光を発する蛍光体と、
前記チャンバの外部に設けられ、前記光源からの前記励起光を出射するように構成される第1光学部と、
前記チャンバに設けられる窓を挟んで前記第1光学部に対向するように前記チャンバの内部に設けられ、前記第1光学部から前記窓を介して前記励起光を入射し、前記励起光を前記蛍光体へと出射するように構成される第2光学部と、
前記蛍光の特徴量を測定するように構成される蛍光測定器と、
前記蛍光測定器によって測定された前記蛍光の特徴量及び予め取得された前記特徴量の温度特性に基づいて、前記測定対象物の温度を算出するように構成される温度算出部と、
を備え、
前記第2光学部は、前記蛍光体からの前記蛍光を、前記窓を介して前記第1光学部へと出射するように構成され、前記第1光学部は、前記第2光学部から前記窓を介して前記蛍光を入射し、前記蛍光を前記蛍光測定器へと導くように構成される、
温度測定システム。 a light source that emits excitation light;
a phosphor that is provided on an object to be measured in a chamber of a processing apparatus and that emits fluorescence when irradiated with the excitation light;
a first optical unit provided outside the chamber and configured to emit the excitation light from the light source;
provided inside the chamber so as to face the first optical section across a window provided in the chamber, the excitation light is incident from the first optical section through the window, and the excitation light a second optical section configured to emit to the phosphor;
a fluorometer configured to measure the fluorescence feature quantity;
a temperature calculation unit configured to calculate the temperature of the measurement object based on the feature amount of the fluorescence measured by the fluorometer and the temperature characteristics of the feature amount obtained in advance;
with
The second optical section is configured to emit the fluorescence from the phosphor through the window to the first optical section, and the first optical section transmits the fluorescence from the second optical section to the window. and configured to direct the fluorescence to the fluorometer.
temperature measurement system.
前記第2光学部は、第2コリメートレンズを有する、
請求項1又は2に記載の温度測定システム。 The first optical section has a first collimating lens,
The second optical section has a second collimating lens,
A temperature measurement system according to claim 1 or 2.
前記励起光を出射可能な第2光学部を前記チャンバの内部に搬入するステップと、
前記励起光を前記第1光学部から、前記チャンバの窓、及び前記チャンバの内部の前記第2光学部を介して、前記チャンバの内部の測定対象物に設けられた蛍光体に向けて出射するステップと、
前記励起光により励起されることで前記蛍光体から発された蛍光を前記第2光学部及び前記窓を介して前記第1光学部に入射させるステップと、
前記入射させるステップにおいて入射する前記蛍光の特徴量を測定するステップと、
前記測定するステップにおいて測定される前記蛍光の特徴量、及び、前記特徴量の温度特性に基づいて前記測定対象物の温度を算出するステップと、
を含む、温度測定方法。 installing a first optical unit capable of emitting excitation light to the outside of the chamber of the processing apparatus;
a step of carrying a second optical unit capable of emitting the excitation light into the interior of the chamber;
The excitation light is emitted from the first optical section through the window of the chamber and the second optical section inside the chamber toward a phosphor provided on a measurement object inside the chamber. a step;
causing fluorescence emitted from the phosphor by being excited by the excitation light to enter the first optical section through the second optical section and the window;
measuring a feature quantity of the fluorescence incident in the incident step;
calculating the temperature of the measurement object based on the feature quantity of the fluorescence measured in the measuring step and the temperature characteristic of the feature quantity;
A method of measuring temperature, including
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