JP2023067386A - 測定方法及び測定システム - Google Patents

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Abstract

【課題】測定器とエッジリングとの間の静電容量を計測する技術を提供する。【解決手段】例示的実施形態に係る測定方法は、チャンバ内において測定器とエッジリングとの間の静電容量を表す測定値を取得する。測定器は、ベース基板と、ベース基板に設けられたセンサ電極と、を備える。該方法は、表面に導電性膜が形成されたエッジリングをチャンバ内のステージに保持させる工程を含む。該方法は、ステージ上においてエッジリングで囲まれた領域に測定器を搬送する工程を含む。該方法は、領域の内側に搬送された測定器によって、測定器と導電性膜を有するエッジリングとの間の静電容量を表す測定値を取得する工程を含む。【選択図】図11

Description

本開示の例示的実施形態は、測定方法及び測定システムに関する。
特許文献1には、エッジリングによって囲まれた領域の中心位置に対する、該領域内に配置された該測定器の中心位置のずれ量を求める方法が開示されている。
特開2019-96757号公報
本開示は、測定器を用いて、測定器とエッジリングとの間の静電容量を計測する技術を提供する。
一つの例示的実施形態においては、処理システムのチャンバ内において測定器とエッジリングとの間の静電容量を表す測定値を取得する測定方法が提供される。処理システムは、プロセスモジュールと、搬送装置と、制御部とを備える。プロセスモジュールは、チャンバを提供するチャンバ本体と、チャンバ内に設けられており、その上に測定器が載置されるステージと、を有する。搬送装置は、チャンバ内に測定器を搬送する。制御部は、搬送装置の動作を制御する。測定器は、ベース基板と、複数のセンサ電極と、を備える。ベース基板は、円盤状をなしている。複数のセンサ電極は、ベース基板に設けられている。該方法は、エッジリングをステージに保持させる工程を含む。該方法は、ステージ上においてエッジリングで囲まれた領域に測定器を搬送する工程を含む。該方法は、領域の内側に搬送された測定器によって測定器と導電性膜を有するエッジリングとの間の静電容量を表す複数の測定値を取得する工程を含む。ステージに保持させるエッジリングは、エッジリング本体と、エッジリング本体の表面の少なくとも一部に形成されたエッジリング本体とは組成の異なる導電性膜と、を有する。
一つの例示的実施形態に係る測定器によれば、測定器とエッジリングとの間の静電容量を計測することができる。
処理システムを例示する図である。 アライナを例示する斜視図である。 プラズマ処理装置の一例を示す図である。 一例の測定器を上面側から見て示す平面図である。 一例の測定器を下面側から見て示す平面図である。 測定器における第1センサの一例を示す斜視図である。 測定器における第1センサの断面図である。 測定器における第2センサの一例を示す拡大図である。 測定器における回路基板の構成の一例を例示する図である。 一例のエッジリングを示す径方向に沿った断面図である。 測定器を用いた測定方法の一例を示すフロー図である。 エッジリングに導電性膜が形成される様子を示す模式的な断面図である。
以下、種々の例示的実施形態について説明する。
一つの例示的実施形態においては、処理システムのチャンバ内において測定器とエッジリングとの間の静電容量を表す測定値を取得する測定方法が提供される。処理システムは、プロセスモジュールと、搬送装置と、制御部とを備える。プロセスモジュールは、チャンバを提供するチャンバ本体と、チャンバ内に設けられており、その上に測定器が載置されるステージと、を有する。搬送装置は、チャンバ内に測定器を搬送する。制御部は、搬送装置の動作を制御する。測定器は、ベース基板と、複数のセンサ電極と、を備える。ベース基板は、円盤状をなしている。複数のセンサ電極は、ベース基板に設けられている。該方法は、エッジリングをステージに保持させる工程を含む。該方法は、ステージ上においてエッジリングで囲まれた領域に測定器を搬送する工程を含む。該方法は、領域の内側に搬送された測定器によって測定器と導電性膜を有するエッジリングとの間の静電容量を表す複数の測定値を取得する工程を含む。ステージに保持させるエッジリングは、エッジリング本体と、エッジリング本体の表面の少なくとも一部に形成されたエッジリング本体とは組成の異なる導電性膜と、を有する。
一つの例示的実施形態においては、処理システムのチャンバ内において測定器とエッジリングとの間の静電容量を表す測定値を取得する測定システムが提供される。測定器は、ベース基板と、複数のセンサ電極と、演算装置と、を有する。ベース基板は、円盤状をなしている。複数のセンサ電極は、径方向において外側を向くように、ベース基板に設けられている。演算装置は、A/D変換器から出力される複数のデジタル値に基づいて、複数のセンサ電極がそれぞれ形成する複数の静電容量を表す複数の測定値を算出する。処理システムは、プロセスモジュールと、搬送装置と、制御部と、を有する。プロセスモジュールは、チャンバを提供するチャンバ本体、及び、チャンバ内に設けられており、その上に測定器が載置されるステージを有する。搬送装置は、チャンバ内に測定器を搬送する。制御部は、搬送装置の動作を制御する。ステージ上には、エッジリングが保持されている。制御部は、測定器がステージ上においてエッジリングで囲まれた領域に搬送されるように搬送装置を制御する。演算装置は、領域の内側に搬送された測定器の複数のセンサ電極と導電性膜を有するエッジリングとの間の静電容量を表す複数の測定値を算出する。エッジリングは、エッジリング本体と、エッジリング本体の表面の少なくとも一部に形成されたエッジリング本体とは組成の異なる導電性膜と、を有する。
上記実施形態の測定方法及び測定システムでは、エッジリングで囲まれた領域に搬送された測定器の複数のセンサ電極とエッジリングとの間の距離に応じた静電容量を表す複数の測定値が測定器によって取得される。エッジリング本体の表面は導電性膜を有するので、複数のセンサ電極とエッジリングの導電性膜とが互いに対向することにより、静電容量を表す複数の測定値が適切に取得される。
一つの例示的実施形態において、エッジリング本体は、絶縁体によって形成されていてもよい。
一つの例示的実施形態において、導電性膜は、炭素原子を含んでいてもよい。
一つの例示的実施形態において、エッジリングをステージに保持させる工程は、エッジリング本体をステージに載置する工程と、ステージに載置されたエッジリング本体の表面に導電性膜を形成する工程とを含んでもよい。
一つの例示的実施形態において、導電性膜を形成する工程は、CVDによって導電性膜を形成してもよい。
一つの例示的実施形態において、CVDは、プラズマCVDであってもよい。
一つの例示的実施形態において、導電性膜を形成する工程は、炭化水素ガス、ハイドロフルオロカーボンガス、フルオロカーボンガス、又は、これらの組み合わせを含むガスのプラズマによって導電性膜を形成してもよい。
一つの例示的実施形態において、導電性膜を形成する工程よりも前に、ステージ上におけるエッジリング本体で囲まれた領域に被覆部材を載置する工程を含んでもよい。また、導電性膜を形成する工程よりも後に、ステージ上におけるエッジリングで囲まれた領域から被覆部材を取り除く工程を含んでもよい。
一つの例示的実施形態において、複数の測定値を取得する工程の後に、酸素原子を含むプラズマによって導電性膜を除去する工程をさらに含んでもよい。
一つの例示的実施形態において、導電性膜は、少なくとも、エッジリング本体のうちの測定器の複数のセンサ電極に対向する部分に形成されていてもよい。
一つの例示的実施形態において、複数の測定値を取得する工程の後に、複数の測定値に基づいて搬送装置における搬送位置を調整する工程をさらに含んでもよい。
一つの例示的実施形態において、測定器は、高周波発振器と、複数のC/V変換回路と、A/D変換器と、演算装置と、を備えてもよい。高周波発振器は、複数のセンサ電極に高周波信号を与えるように設けられている。複数のC/V変換回路は、複数のセンサ電極がそれぞれ形成する複数の静電容量にそれぞれ応じた複数の電圧信号を生成する。A/D変換器は、複数のC/V変換回路からそれぞれ出力される複数の電圧信号を複数のデジタル値にそれぞれ変換する。演算装置は、A/D変換器から出力される複数のデジタル値に基づいて、複数のセンサ電極がそれぞれ形成する複数の静電容量を表す複数の測定値を算出する。
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、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
まず、被加工物を処理するための処理装置、及び、当該処理装置に被処理体を搬送するための搬送装置を有する処理システムについて説明する。図1は、処理システムを例示する図である。処理システム1は、半導体製造装置S1としての機能を有する。処理システム1は、台2a~2d、容器4a~4d、ローダモジュールLM、アライナAN、ロードロックモジュールLL1,LL2、プロセスモジュールPM1~PM6、トランスファーモジュールTF、及び、制御部MCを備えている。なお、台2a~2dの個数、容器4a~4dの個数、ロードロックモジュールLL1,LL2の個数、及び、プロセスモジュールPM1~PM6の個数は限定されるものではなく、一以上の任意の個数であり得る。
台2a~2dは、ローダモジュールLMの一縁に沿って配列されている。容器4a~4dはそれぞれ、台2a~2d上に搭載されている。容器4a~4dの各々は、例えば、FOUP(Front Opening Unified Pod)と称される容器である。容器4a~4dのそれぞれは、被加工物Wを収容するように構成され得る。被加工物Wは、ウエハのように略円盤形状を有する。
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している。この搬送空間内には搬送装置TU1が設けられている。搬送装置TU1は、例えば、多関節ロボットであり、制御部MCによって制御される。搬送装置TU1は、容器4a~4dとアライナANとの間、アライナANとロードロックモジュールLL1~LL2の間、ロードロックモジュールLL1~LL2と容器4a~4dの間で被加工物Wを搬送するように構成されている。
アライナANは、ローダモジュールLMと接続されている。アライナANは、被加工物Wの位置の調整(位置の較正)を行うように構成されている。図2は、アライナを例示する斜視図である。アライナANは、支持台6T、駆動装置6D、及び、センサ6Sを有している。支持台6Tは、鉛直方向に延びる軸線中心に回転可能な台であり、その上に被加工物Wを支持するように構成されている。支持台6Tは、駆動装置6Dによって回転される。駆動装置6Dは、制御部MCによって制御される。駆動装置6Dからの動力により支持台6Tが回転すると、当該支持台6T上に載置された被加工物Wも回転するようになっている。
センサ6Sは、光学センサであり、被加工物Wが回転されている間、被加工物Wのエッジを検出する。センサ6Sは、エッジの検出結果から、基準角度位置に対する被加工物WのノッチWN(或いは、別のマーカー)の角度位置のずれ量、及び、基準位置に対する被加工物Wの中心位置のずれ量を検出する。センサ6Sは、ノッチWNの角度位置のずれ量及び被加工物Wの中心位置のずれ量を制御部MCに出力する。制御部MCは、ノッチWNの角度位置のずれ量に基づき、ノッチWNの角度位置を基準角度位置に補正するための支持台6Tの回転量を算出する。制御部MCは、この回転量の分だけ支持台6Tを回転させるよう、駆動装置6Dを制御する。これにより、ノッチWNの角度位置を基準角度位置に補正することができる。また、制御部MCは、アライナANから被加工物Wを受け取る際の搬送装置TU1のエンドエフェクタ(end effector)の位置を、被加工物Wの中心位置のずれ量に基づき、制御する。これにより、搬送装置TU1のエンドエフェクタ上の所定位置に被加工物Wの中心位置が一致する。
図1に戻り、ロードロックモジュールLL1及びロードロックモジュールLL2の各々は、ローダモジュールLMとトランスファーモジュールTFとの間に設けられている。ロードロックモジュールLL1及びロードロックモジュールLL2の各々は、予備減圧室を提供している。
トランスファーモジュールTFは、ロードロックモジュールLL1及びロードロックモジュールLL2にゲートバルブを介して気密に接続されている。トランスファーモジュールTFは、減圧可能な減圧室を提供している。この減圧室には、搬送装置TU2が設けられている。搬送装置TU2は、例えば、搬送アームTUaを有する多関節ロボットであり、制御部MCによって制御される。搬送装置TU2は、ロードロックモジュール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、被加工物Wを搬送するように構成されている。
プロセスモジュールPM1~PM6は、トランスファーモジュールTFにゲートバルブを介して気密に接続されている。プロセスモジュールPM1~PM6の各々は、被加工物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構成された処理装置である。
この処理システム1において被加工物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の何れかから被加工物Wを取り出し、当該被加工物WをアライナANに搬送する。次いで、搬送装置TU1は、その位置が調整された被加工物WをアライナANから取り出して、当該被加工物WをロードロックモジュールLL1及びロードロックモジュールLL2のうち一方のロードロックモジュールに搬送する。次いで、一方のロードロックモジュールが、予備減圧室の圧力を所定の圧力に減圧する。次いで、トランスファーモジュールTFの搬送装置TU2が、一方のロードロックモジュールから被加工物Wを取り出し、当該被加工物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被加工物Wを処理する。そして、搬送装置TU2が、処理後の被加工物WをプロセスモジュールからロードロックモジュールLL1及びロードロックモジュールLL2のうち一方のロードロックモジュールに搬送する。次いで、搬送装置TU1が被加工物Wを一方のロードロックモジュールから容器4a~4dの何れかに搬送する。
この処理システム1は、上述したように制御部MCを備えている。制御部MCは、プロセッサ、メモリといった記憶装置、表示装置、入出力装置、通信装置等を備えるコンピュータであり得る。上述した処理システム1の一連の動作は、記憶装置に記憶されたプログラムに従った制御部MCによる処理システム1の各部の制御により、実現されるようになっている。
図3は、プロセスモジュールPM1~PM6の何れかとして採用され得るプラズマ処理装置の一例を示す図である。図3に示すプラズマ処理装置10は、容量結合型プラズマエッチング装置である。プラズマ処理装置10は、略円筒形状のチャンバ本体12を備えている。チャンバ本体12は、例えば、アルミニウムから形成されており、その内壁面には、陽極酸化処理が施され得る。このチャンバ本体12は保安接地されている。
チャンバ本体12の底部上には、略円筒形状の支持部14が設けられている。支持部14は、例えば、絶縁材料から構成されている。支持部14は、チャンバ本体12内に設けられており、チャンバ本体12の底部から上方に延在している。また、チャンバ本体12によって提供されるチャンバS内には、ステージSTが設けられている。ステージSTは、支持部14によって支持されている。
ステージST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、第1プレート18a及び第2プレート18bを含んでいる。第1プレート18a及び第2プレート18bは、例えばアルミニウムといった金属から構成されており、略円盤形状をなしている。第2プレート18bは、第1プレート18a上に設けられており、第1プレート18aに電気的に接続されている。
第2プレート18b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は、導電膜である電極を一対の絶縁層又は絶縁シート間に配置した構造を有しており、略円盤形状を有している。静電チャックESCの電極には、直流電源22がスイッチ23を介して電気的に接続されている。この静電チャック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被加工物Wを吸着する。これにより、静電チャックESCは、被加工物Wを保持することができる。
第2プレート18bの周縁部上には、エッジリング本体ER1が載置されている。このエッジリング本体ER1は、例えば円環状に形成されている。エッジリング本体ER1が第2プレート18b上に載置されている場合、エッジリング本体ER1は、平面視において静電チャックESCを囲む。すなわち、静電チャックESCは、エッジリング本体ER1によって囲まれる領域内に位置する。被加工物Wが静電チャックESC上に搬送された場合、エッジリング本体ER1は被加工物Wのエッジを囲む。すなわち、被加工物Wは、エッジリング本体ER1によって囲まれる領域内に位置する。同様に、後述の測定器100が静電チャックESC上に搬送された場合、後述のエッジリングERは測定器100のエッジを囲む。すなわち、測定器100は、エッジリングERによって囲まれる領域内に位置し得る。
第2プレート18b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、チャンバ本体12の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とチラーユニットとの間では、冷媒が循環される。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被加工物Wの温度が制御される。
ステージSTには、当該ステージSTを貫通する複数(例えば、三つ)の貫通孔25が形成されている。複数の貫通孔25は、平面視において静電チャックESCの内側に形成されている。これら、それぞれの貫通孔25には、リフトピン25aが挿入されている。なお、図3においては、一本のリフトピン25aが挿入された一つの貫通孔25が描かれている。リフトピン25aは、貫通孔25内において上下動可能に設けられている。リフトピン25aの上昇によって、静電チャックESC上に支持された被加工物Wが上昇する。
ステージSTには、平面視において静電チャックESCよりも外側の位置に、当該ステージST(下部電極LE)を貫通する複数(例えば、三つ)の貫通孔27が形成されている。これら、それぞれの貫通孔27には、リフトピン27aが挿入されている。なお、図3においては、一本のリフトピン27aが挿入された一つの貫通孔27が描かれている。リフトピン27aは、貫通孔27内において上下動可能に設けられている。リフトピン27aの上昇によって、第2プレート18b上に支持されたエッジリング本体ER1が上昇する。
また、プラズマ処理装置10には、ガス供給ライン28が設けられている。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の上面と被加工物Wの裏面との間に供給する。
また、プラズマ処理装置10は、上部電極30を備えている。上部電極30は、ステージSTの上方において、当該ステージSTと対向配置されている。上部電極30は、絶縁性遮蔽部材32を介して、チャンバ本体12の上部に支持されている。上部電極30は、天板34及び支持体36を含み得る。天板34はチャンバSに面しており、当該天板34には複数のガス吐出孔34aが設けられている。この天板34は、シリコン又は石英から形成され得る。或いは、天板34は、アルミニウム製の母材の表面に酸化イットリウムといった耐プラズマ性の膜を形成することによって構成され得る。
支持体36は、天板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。この支持体36は、水冷構造を有し得る。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、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。
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、複数種のガス用の複数のガスソースを含んでいる。一例では、ガスソース群40は、フルオロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボンガス、炭化水素ガス、希ガス、酸素含有ガス、窒素ガス、水素ガス、およびシリコン含有ガスのそれぞれのソースを含んでいてよい。フルオロカーボンガスのソースは、一例では、Cガスのソース、CFガスのソース、Cガス、およびCガスのソースを含み得る。ハイドロフルオロカーボンガスのソースは、一例では、CHFガスのソース、CHガスのソース、およびCHFガスのソースを含み得る。炭化水素ガスのソースは、一例では、CHガス、Cガス、Cガス、Cガス、Cガス、Cガス、Cガス、Cガス、Cガス、Cガス、またはC10ガスのソースを含み得る。希ガスのソースは、Heガス、Neガス、Arガス、Krガス、Xeガス等の任意の希ガスのソースであることができ、一例では、Arガスのソースである。酸素含有ガスのソースは、一例では、酸素ガス(Oガス)のソースを含む。酸素含有ガスのソースは、COガスのソースおよび/またはCOガスのソースを更に含んでいてもよい。シリコン含有ガスのソースは、一例では、アミノシランガス、シリコンアルコキシド系ガス、ハロゲン化シリコンを含み得る。
バルブ群42は複数のバルブを含んでおり、流量制御器群44はマスフローコントローラといった複数の流量制御器を含んでいる。ガスソース群40の複数のガスソースはそれぞれ、バルブ群42の対応のバルブ及び流量制御器群44の対応の流量制御器を介して、ガス供給管38に接続されている。
また、プラズマ処理装置10では、チャンバ本体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、チャンバ本体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、アルミニウム材に酸化イットリウム等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。
チャンバ本体12の底部側、且つ、支持部14とチャンバ本体12の側壁との間には排気プレート48が設けられている。排気プレート48は、例えば、アルミニウム材に酸化イットリウム等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。排気プレート48には、その板厚方向に貫通する複数の孔が形成されている。この排気プレート48の下方、且つ、チャンバ本体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、圧力調整弁及びターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ本体12内の空間を所望の真空度まで減圧することができる。また、チャンバ本体12の側壁には被加工物Wの搬入出口12gが設けられており、この搬入出口12gはゲートバルブ54により開閉可能となっている。
また、プラズマ処理装置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の高周波を発生する電源であり、例えば、27~100MHzの周波数を有する高周波を発生する。第1の高周波電源62は、整合器66を介して上部電極30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(上部電極30側)の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、第1の高周波電源62は、整合器66を介して下部電極LEに接続されていてもよい。
第2の高周波電源64は、被加工物Wにイオンを引き込むための第2の高周波を発生する電源であり、例えば、400kHz~13.56MHzの範囲内の周波数の高周波を発生する。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を有している。
このプラズマ処理装置10では、複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースからのガスがチャンバSに供給される。また、チャンバSの圧力が排気装置50によって所定の圧力に設定される。さらに、第1の高周波電源62からの第1の高周波によってチャンバS内のガスが励起される。これにより、プラズマが生成される。そして、発生した活性種によって被加工物Wが処理される。なお、必要に応じて、第2の高周波電源64の第2の高周波に基づくバイアスにより、被加工物Wにイオンが引き込まれてもよい。
続いて、測定器100について説明する。図4は、測定器を上面側から見て示す平面図である。図5は、測定器を下面側から見て示す平面図である。図4及び図5に示す測定器100は、上面102a及び下面102bを有するベース基板102を備えている。ベース基板102は、例えば、シリコンから形成されており、被加工物Wの形状と同様の形状、即ち略円盤形状を有している。ベース基板102の直径は、被加工物Wの直径と同様の直径であり、例えば、300mmである。測定器100の形状及び寸法は、このベース基板102の形状及び寸法によって規定される。したがって、測定器100は、被加工物Wの形状と同様の形状を有し、且つ、被加工物Wの寸法と同様の寸法を有する。また、ベース基板102のエッジには、ノッチ102N(或いは、別のマーカー)が形成されている。
ベース基板102には、静電容量測定用の複数の第1センサ104A~104Cが設けられている。複数の第1センサ104A~104Cは、ベース基板102のエッジに沿って、例えば当該エッジの全周において、周方向に等間隔で配列されている。具体的には、複数の第1センサ104A~104Cの各々は、ベース基板102の上面側のエッジに沿うように設けられている。複数の第1センサ104A~104Cの各々の前側端面は、ベース基板102の側面に沿っている。
また、ベース基板102には、静電容量測定用の複数の第2センサ105A~105Cが設けられている。複数の第2センサ105A~105Cは、ベース基板102のエッジに沿って、例えば当該エッジの全周において、周方向に等間隔で配列されている。具体的には、複数の第2センサ105A~105Cの各々は、ベース基板の下面側のエッジに沿うように設けられている。複数の第2センサ105A~105Cの各々のセンサ電極161は、ベース基板102の下面102bの延在方向に沿って延在している。また、第2センサ105A~105Cと第1センサ104A~104Cとは、周方向において60°間隔で交互に配列されている。なお、以下の説明において、第1センサ104A~104C及び第2センサ105A~105Cを総称して静電容量センサとする場合がある。
ベース基板102の上面102aの中央には、回路基板106が設けられている。回路基板106と複数の第1センサ104A~104Cとの間には、互いを電気的に接続するための配線群108A~108Cが設けられている。また、回路基板106と複数の第2センサ105A~105Cとの間には、互いを電気的に接続するための配線群208A~208Cが設けられている。回路基板106、配線群108A~108C、及び配線群208A~208Cは、カバー103によって覆われている。
以下、第1センサについて詳細に説明する。図6は、センサの一例を示す斜視図である。図7は、図6のVII-VII線に沿ってとった断面図である。図6及び図7に示す第1センサ104は、測定器100の複数の第1センサ104A~104Cとして利用されるセンサであり、一例では、チップ状の部品として構成されている。なお、以下の説明では、XYZ直交座標系を適宜参照する。X方向は、第1センサ104の前方向を示しており、Y方向は、X方向に直交する一方向であって第1センサ104の幅方向を示しており、Z方向は、X方向及びY方向に直交する方向であって第1センサ104の上方向を示している。
第1センサ104は、電極141、ガード電極142、センサ電極143、基板部144及び絶縁領域147を有している。
基板部144は、例えばホウケイ酸ガラスまたは石英から形成されている。基板部144は、上面144a、下面144b、及び前側端面144cを有している。ガード電極142は、基板部144の下面144bの下方に設けられており、X方向及びY方向に延在している。また、電極141は、絶縁領域147を介してガード電極142の下方に設けられており、X方向及びY方向に延在している。絶縁領域147は、例えば、SiO、SiN、Al、又は、ポリイミドから形成されている。
基板部144の前側端面144cは、段状に形成されている。前側端面144cの下側部分144dは、当該前側端面144cの上側部分144uよりも水平方向の外側に向けて突出している。センサ電極143は、前側端面144cの上側部分144uに沿って延在している。一つの例示的実施形態では、前側端面144cの上側部分144u及び下側部分144dは、それぞれに所定の曲率をもった曲面となっている。即ち、前側端面144cの上側部分144uは、当該上側部分144uの任意の位置で一定の曲率を有しており、当該上側部分144uの曲率は、測定器100の中心軸線AX100と前側端面144cの上側部分144uとの間の距離の逆数である。また、前側端面144cの下側部分144dは、当該下側部分144dの任意の位置で一定の曲率を有しており、当該下側部分144dの曲率は、測定器100の中心軸線AX100と前側端面144cの下側部分144dとの間の距離の逆数である。
センサ電極143は、前側端面144cの上側部分144uに沿って設けられている。一つの例示的実施形態では、このセンサ電極143の前面143fも曲面になっている。即ち、センサ電極143の前面143fは、当該前面143fの任意の位置で一定の曲率を有しており、当該曲率は、測定器100の中心軸線AX100と前面143fとの間の距離の逆数である。
この第1センサ104を測定器100のセンサとして用いる場合には、後述のように電極141が配線181に接続され、ガード電極142が配線182に接続され、センサ電極143が配線183に接続される。
第1センサ104においては、センサ電極143が、電極141及びガード電極142によって、第1センサ104の下方に対して遮蔽されている。したがって、この第1センサ104によれば、特定方向、即ち、センサ電極143の前面143fが向いている方向(X方向)に高い指向性をもって静電容量を測定することが可能となる。
以下、第2センサについて説明する。図8は、図5の部分拡大図であり、一つの第2センサを示す。第2センサ105は、センサ電極161を有している。センサ電極161のエッジは部分的に円弧形状をなしている。例えば、センサ電極161は、内縁161aと外縁161bと側縁161cとによって規定される平面形状を有している。一例として、外縁161bは、中心軸線AX100を中心とした半径を有する円弧状をなしており、側縁161cと内縁161aとは直線状をなしている。複数の第2センサ105A~105Cそれぞれのセンサ電極161における径方向外側の外縁161bは、共通する円上で延在する。センサ電極161のエッジの一部の曲率は、静電チャックESCのエッジの曲率に一致している。一つの例示的実施形態では、センサ電極161における径方向外側のエッジを形成する外縁161bの曲率が、静電チャックESCのエッジの曲率に一致している。なお、外縁161bの曲率中心、即ち、外縁161bがその上で延在する円の中心は、中心軸線AX100を共有している。
一つの例示的実施形態では、第2センサ105は、センサ電極161を囲むガード電極162を更に含んでいる。ガード電極162は、枠状をなしており、センサ電極161をその全周にわたって囲んでいる。ガード電極162とセンサ電極161は、それらの間に電気的な絶縁領域164が介在するよう、互いに離間している。また、一つの例示的実施形態では、第2センサ105は、ガード電極162の外側で当該ガード電極162を囲む電極163を更に含んでいる。電極163は、枠状をなしており、ガード電極162をその全周にわたって囲んでいる。ガード電極162と電極163は、それらの間に電気的な絶縁領域165が介在するよう互いに離間している。
以下、回路基板106の構成について説明する。図9は、測定器の回路基板の構成を例示する図である。回路基板106は、高周波発振器171、複数のC/V変換回路172A~172C、複数のC/V変換回路272A~272C、A/D変換器173、プロセッサ174、記憶装置175、通信装置176、及び、電源177を有している。一例においては、プロセッサ174、記憶装置175等によって演算装置が構成されている。
複数の第1センサ104A~104Cの各々は、複数の配線群108A~108Cのうち対応の配線群を介して回路基板106に接続されている。また、複数の第1センサ104A~104Cの各々は、対応の配線群に含まれる幾つかの配線を介して、複数のC/V変換回路172A~172Cのうち対応のC/V変換回路に接続されている。複数の第2センサ105A~105Cの各々は、複数の配線群208A~208Cのうち対応の配線群を介して回路基板106に接続されている。また、複数の第2センサ105A~105Cの各々は、対応の配線群に含まれる幾つかの配線を介して、複数のC/V変換回路272A~272Cのうち対応のC/V変換回路に接続されている。以下、第1センサ104A~104Cの各々と同構成の一つの第1センサ104、配線群108A~108Cの各々と同構成の一つの配線群108、C/V変換回路172A~172Cの各々と同構成の一つのC/V変換回路172、について説明する。また、第2センサ105A~105Cの各々と同構成の一つの第2センサ105、配線群208A~208Cの各々と同構成の一つの配線群208、及び、C/V変換回路272A~272Cの各々と同構成の一つのC/V変換回路272について説明する。
配線群108は、配線181~183を含んでいる。配線181の一端は、電極141に接続されている。この配線181は、回路基板106のグランドGに接続されたグランド電位線GLに接続されている。なお、配線181は、グランド電位線GLにスイッチSWGを介して接続されていてもよい。また、配線182の一端は、ガード電極142に接続されており、配線182の他端はC/V変換回路172に接続されている。また、配線183の一端は、センサ電極143に接続されており、配線183の他端はC/V変換回路172に接続されている。
配線群208は、配線281~283を含んでいる。配線281の一端は、電極163に接続されている。この配線281は、回路基板106のグランドGに接続されたグランド電位線GLに接続されている。なお、配線281は、グランド電位線GLにスイッチSWGを介して接続されていてもよい。また、配線282の一端は、ガード電極162に接続されており、配線282の他端はC/V変換回路272に接続されている。また、配線283の一端は、センサ電極161に接続されており、配線283の他端はC/V変換回路272に接続されている。
高周波発振器171は、バッテリーといった電源177に接続されており、当該電源177からの電力を受けて高周波信号を発生するよう構成されている。なお、電源177は、プロセッサ174、記憶装置175、及び、通信装置176にも接続されている。高周波発振器171は、複数の出力線を有している。高周波発振器171は、発生した高周波信号を複数の出力線を介して、配線182及び配線183、並びに、配線282及び配線283に与えるようになっている。したがって、高周波発振器171は、第1センサ104のガード電極142及びセンサ電極143に電気的に接続されており、当該高周波発振器171からの高周波信号は、ガード電極142及びセンサ電極143に与えられるようになっている。また、高周波発振器171は、第2センサ105のセンサ電極161及びガード電極162に電気的に接続されており、当該高周波発振器171からの高周波信号は、センサ電極161及びガード電極162に与えられるようになっている。
C/V変換回路172の入力には、ガード電極142に接続された配線182、及び、センサ電極143に接続された配線183が接続されている。即ち、C/V変換回路172の入力には、第1センサ104のガード電極142及びセンサ電極143が接続されている。また、C/V変換回路272の入力には、センサ電極161及びガード電極162がそれぞれ接続されている。C/V変換回路172及びC/V変換回路272は、その入力における電位差に応じた振幅を有する電圧信号を生成し、当該電圧信号を出力するよう構成されている。C/V変換回路172は、対応する第1センサ104が形成する静電容量に応じた電圧信号を生成する。すなわち、C/V変換回路172に接続されたセンサ電極の静電容量が大きいほど、当該C/V変換回路172が出力する電圧信号の電圧の大きさは大きくなる。同様に、C/V変換回路272に接続されたセンサ電極の静電容量が大きいほど、当該C/V変換回路272が出力する電圧信号の電圧の大きさは大きくなる。
A/D変換器173の入力には、C/V変換回路172及びC/V変換回路272の出力が接続している。また、A/D変換器173は、プロセッサ174に接続している。A/D変換器173は、プロセッサ174からの制御信号によって制御され、C/V変換回路172の出力信号(電圧信号)及びC/V変換回路272の出力信号(電圧信号)を、デジタル値に変換し、検出値としてプロセッサ174に出力する。
プロセッサ174には記憶装置175が接続されている。記憶装置175は、揮発性メモリといった記憶装置であり、例えば、測定データを記憶するよう構成されている。また、プロセッサ174には、別の記憶装置178が接続されている。記憶装置178は、不揮発性メモリといった記憶装置であり、例えば、プロセッサ174によって読み込まれて実行されるプログラムが記憶されている。
通信装置176は、任意の無線通信規格に準拠した通信装置である。例えば、通信装置176は、Bluetooth(登録商標)に準拠している。通信装置176は、記憶装置175に記憶されている測定データを無線送信するように構成されている。
プロセッサ174は、上述したプログラムを実行することにより、測定器100の各部を制御するように構成されている。例えば、プロセッサ174は、ガード電極142、センサ電極143、センサ電極161、及び、ガード電極162に対する高周波発振器171からの高周波信号の供給を制御する。また、プロセッサ174は、記憶装置175に対する電源177からの電力供給、通信装置176に対する電源177からの電力供給等を制御する。さらに、プロセッサ174は、上述したプログラムを実行することにより、A/D変換器173から入力された検出値に基づいて、第1センサ104の測定値及び第2センサ105の測定値を取得する。一実施形態では、A/D変換器173から出力された検出値をXとした場合、プロセッサ174では、測定値が(a・X+b)に比例した値となるように、検出値に基づいて測定値を取得している。ここで、a及びbは回路状態等によって変化する定数である。プロセッサ174は、例えば、測定値が(a・X+b)に比例した値となるような所定の演算式(関数)を有していてよい。
図10は、静電チャックESC上に載置された測定器100とエッジリングERとを示す断面図である。一例の測定方法及び測定システムでは、第2プレート18b上に載置されたエッジリングERと静電チャックESC上に載置された測定器100との間の静電容量が測定される。図10に示すように、エッジリングERは、エッジリング本体ER1と導電性膜Fとを含む。エッジリング本体ER1は、第1部分P1及び第2部分P2を有している。第1部分P1及び第2部分P2は、一体的に形成されている。第2部分P2は、第1部分P1よりも上側の部分である。第1部分P1及び第2部分P2は、円環板形状を有している。第1部分P1及び第2部分P2は、共通の中心軸線を有している。第2部分P2の外径と第1部分P1の外径とは同じであってよい。第1部分P1の内径は、第2部分P2の内径よりも小さい。
また、第1部分P1の内径は、測定器100の外径よりも小さく、第2部分P2の内径は測定器100の外径よりも大きい。第2部分P2の内径は、第2部分P2の内周面P2aの内径である。一例において、第2部分P2の内周面P2aは、上側に向かうにつれて外側に広がる傾斜面である。この場合、測定器100の外径は、内周面P2aの下端の内径よりも小さくてもよい。なお、内周面P2aは、必ずしも傾斜している必要はなく、例えば円筒状の垂直面であってもよい。
被加工物Wは、そのエッジが、第2部分P2の内側領域において第1部分P1の上方に位置するように、静電チャックESC上に載置され得る。同様に、測定器100は、そのエッジが、第2部分P2の内側領域において第1部分P1の上方に位置するように、静電チャックESC上に載置され得る。測定器100が静電チャックESC上に載置された状態では、測定器100の第1センサ104のセンサ電極143はエッジリング本体ER1の内周面P2aに対向し得る。
エッジリング本体ER1は、絶縁体によって形成されていてもよい。また、エッジリング本体ER1は、絶縁体以外の材料によって形成されていてもよく、例えば半導体によって形成されていてもよい。一例のエッジリング本体ER1の材料としては、単結晶シリコン、石英、シリコンカーバイド等が挙げられる。
導電性膜Fは、エッジリング本体ER1とは組成の異なる導電性を有する膜であり、エッジリング本体ER1の表面の少なくとも一部に形成されている。導電性膜Fは、エッジリング本体ER1の導電率よりも高い導電率を有する。例えば、導電性膜Fは、炭素原子を含む炭素系膜であってもよく、一例の導電性膜Fはグラファイト薄膜であってもよい。導電性膜Fの導電率は、例えば約0.25S/cm以上であってよい。導電性膜Fは、少なくとも、エッジリング本体ER1のうちの測定器100の複数のセンサ電極143に対面する部分に形成されている。図示例では、エッジリング本体ER1の表面のうち、第2部分P2の上面P2bの全面及び内周面P2aの全面に導電性膜Fが形成されている。また、図示例では、エッジリング本体ER1の第1部分P1の上面P1aのうち、内周面P2aに近接した領域にも導電性膜Fが形成されている。例えば、上面P2bの全面及び内周面P2aの全面に形成された導電性膜Fの厚さは実質的に均一であってよい。なお、導電性膜Fの膜厚は特に限定されない。導電性膜Fを形成する手法は特に限定されないが、例えば、導電性膜FはCVD(Chemical Vapor Deposition)によって形成されてもよい。CVDは、プラズマCVD(Plasma Chemical Vapor Deposition)であってもよく、熱又は光等を利用するCVD法であってもよい。
このような測定器100は、プロセスモジュールにおいて、エッジリングERによって囲まれた領域に配置され得る。この状態において、複数のセンサ電極143及びガード電極142は、エッジリングERのうちの内周面P2aに形成された導電性膜Fと対面する。これらセンサ電極143の信号とガード電極142の信号との電位差に基づいて生成される測定値は、複数のセンサ電極143それぞれとエッジリングERとの間の距離を反映する静電容量を表している。なお、静電容量Cは、C=εS/dで表される。εはセンサ電極143の前面143fとエッジリングERとの間の媒質の誘電率であり、Sはセンサ電極143の前面143fの面積であり、dはセンサ電極143の前面143fとエッジリングERの内縁との間の距離と見なすことができる。なお、エッジリングERの内縁は、内周面P2aに形成された導電性膜Fであってよい。
したがって、測定器100によれば、被加工物Wを模した当該測定器100とエッジリングERとの相対的な位置関係を反映する測定データが得られる。例えば、測定器100によって取得される複数の測定値は、センサ電極143の前面143fとエッジリングERの内縁との間の距離が大きくなるほど、小さくなる。したがって、第1センサ104A~104Cの各々のセンサ電極143の静電容量を表す測定値に基づいて、エッジリングERの各径方向における各センサ電極143のずれ量を求めることができる。そして、各径方向における第1センサ104A~104Cの各々のセンサ電極143のずれ量から、測定器100の搬送位置の誤差を求めることができる。すなわち、エッジリングERの中心位置と測定器100の中心位置とのずれ量を求めることができる。
また、測定器100が静電チャックESCに載置されている状態では、第2センサ105の複数のセンサ電極161及びガード電極162は静電チャックESCと対面する。上述の通り、静電容量Cは、C=εS/dで表される。εはセンサ電極161と静電チャックESCとの間の媒質の誘電率であり、dはセンサ電極161と静電チャックESCとの間の距離であり、Sは平面視においてセンサ電極161と静電チャックESCとが互いに重なり合う面積と見なすことができる。面積Sは、測定器100と静電チャックESCとの相対的な位置関係によって変化する。したがって、測定器100によれば、被加工物Wを模した当該測定器100と静電チャックESCとの相対的な位置関係を反映する測定データが得られる。
一例では、所定の搬送位置、すなわち静電チャックESCの中心と測定器100の中心とが一致する静電チャックESC上の位置に測定器100が搬送された場合、センサ電極161における外縁161bと静電チャックESCのエッジとが一致してもよい。この場合、例えば、測定器100の搬送位置が所定の搬送位置からずれることにより、センサ電極161が静電チャックESCに対して径方向の外側にずれたときに、面積Sは小さくなる。すなわち、センサ電極161によって測定される静電容量は、所定の搬送位置に測定器100が搬送された場合の静電容量に比べて小さくなる。したがって、第2センサ105A~105Cの各々のセンサ電極161の静電容量を表す測定値に基づいて、静電チャックESCの各径方向における各センサ電極161のずれ量を求めることができる。そして、各径方向における第2センサ105A~105Cの各々のセンサ電極161のずれ量から、測定器100の搬送位置の誤差を求めることができる。すなわち、静電チャックESCの中心位置と測定器100の中心位置とのずれ量を求めることができる。
上述のように、一例の測定器100は、エッジリングERの中心位置と測定器100の中心位置とのずれ量、及び、静電チャックESCの中心位置と測定器100の中心位置とのずれ量を求めることができる。この場合、静電チャックESCの中心位置とエッジリングERの中心位置とのずれ量を求めてもよい。このずれ量は、エッジリングERの中心位置と測定器100の中心位置とのずれ量と、静電チャックESCの中心位置と測定器100の中心位置とのずれ量とのベクトルとして合成であってもよい。
以下、測定器100による静電容量の測定方法について説明する。図11は、一つの例示的実施形態に係る測定方法の一連の流れを示す。図11に示す方法では、初期状態において導電性膜Fが形成されていないエッジリング本体ER1を用いて、複数のセンサ電極143と導電性膜Fを有するエッジリングERとの間の静電容量を取得する場合の流れが示される。なお、処理システム1のような半導体製造装置では、エッジリングは使用によって消耗するので、定期的な交換が必要である。エッジリングの交換に際しては、生産性を安定させるために、被加工物Wとエッジリングとを最適な位置関係に配置することが重要である。交換されたエッジリングの設置位置を確認する場合、一般にチャンバを開放する必要が生じる。そのため、交換作業が煩雑となり得る。そこで、簡易な方法によってエッジリングを精度良く搬送することが望まれる。
上述の通り、処理システム1における搬送装置TU2は、制御部MCによって制御される。一つの例示的実施形態では、搬送装置TU2は、制御部MCから送信される搬送位置データに基づき第2プレート18b上にエッジリングER又はエッジリング本体ER1を搬送し得る。また、搬送装置TU2は、制御部MCから送信される搬送位置データに基づき静電チャックESCの載置領域R上に被加工物W及び測定器100を搬送し得る。
一例では、プロセスモジュールPM1~PM6のいずれかがエッジリングER又はエッジリング本体ER1の保管場所として用いられてもよい。上述の通り、プロセスモジュールPM1~PM6は、トランスファーモジュールTFにゲートバルブを介して気密に接続されている。この場合、プロセスモジュールを大気開放することなく、搬送装置TU2によってエッジリングER又はエッジリング本体ER1を交換することができる。
図11に示す測定方法では、まず、ステップST1が実行される。ステップST1では、表面に導電性膜Fが形成されていないエッジリング本体ER1がプロセスモジュールに搬入される。例えば、搬送装置TU2は、エッジリング本体ER1によって囲まれる領域の内側に静電チャックESCが位置するように、エッジリング本体ER1をチャンバS内の第2プレート18b上に搬送する。エッジリング本体ER1は、搬送アームTUaに載置された状態で搬送位置データに基づいて搬送装置TU2によって搬送される。搬送位置データは、例えば静電チャックESCの中心位置にエッジリング本体ER1の中心位置が一致するように予め定められた座標データであってよい。搬送されたエッジリング本体ER1は、リフトピン27aに支持され、リフトピン27aの下降に伴って静電チャックESCを囲むように載置される。
続くステップST2では、ステージST上におけるエッジリング本体ER1で囲まれた領域に被覆部材が載置される。例えば、ステップST1で搬送されたエッジリング本体ER1の内側領域である静電チャックESC上に被覆部材としての保護基板W1が搬送される。図12は、エッジリング本体ER1の内側において、静電チャックESC上に保護基板W1が載置された状態を示す。保護基板W1が静電チャックESC上に載置された状態では、静電チャックESCの上面は、全面にわたって保護基板W1によって覆われている。また、エッジリング本体ER1の第1部分P1の上面P1aのうちの内側部分は、上方から見たときに、保護基板W1によって覆われている。
保護基板W1は、例えば測定器100と略同形状のベアシリコン基板であってよい。例えば、搬送装置TU1は、ロードロックモジュールLL1及びロードロックモジュールLL2のうち一方のロードロックモジュールに保護基板W1を搬送する。そして、搬送装置TU2が、搬送位置データに基づいて、一方のロードロックモジュールから、プロセスモジュールに保護基板W1を搬送し、当該保護基板W1をチャンバS内の静電チャックESC上に載置する。搬送位置データは、例えば静電チャックESCの中心位置に保護基板W1の中心軸線の位置が一致するように予め定められた座標データである。なお、エッジリング本体ER1と同様に、プロセスモジュールPM1~PM6のいずれかが保護基板W1の保管場所として用いられてもよい。
続くステップST3では、第2プレート18b上に載置されたエッジリング本体ER1の表面に導電性膜Fを形成する。ステップST3においては、導電性膜FがプラズマCVDによって形成される。プラズマCVDが利用されるステップST3では、チャンバS内に成膜ガスが供給され、チャンバS内で成膜ガスからプラズマが生成される。この場合、制御部MCは、チャンバS内に成膜ガスを供給するよう、ガスソース群40に接続された流量制御器群44等を制御する。また、制御部MCは、チャンバS内の圧力を指定された圧力に設定するよう、排気装置50を制御する。制御部MCは、成膜ガスからプラズマを生成するために、高周波電力を供給するよう、第1の高周波電源62を制御し得る。例えば、供給される高周波電力の周波数は、10MHz~100MHz程度であってよい。
成膜ガスは、例えば、炭化水素ガス、ハイドロフルオロカーボンガス、フルオロカーボンガス、又は、これらの組み合わせであってよい。また、成膜ガスは、調圧用のHe、Ne、Ar、Kr、Xe等の希ガスを更に含んでいてもよい。成膜ガスの圧力は、例えば0.1Torr以上に設定され得る。一例のステップST3では、炭化水素ガスと希ガスとを成膜ガスとしてチャンバS内に供給し、供給された成膜ガスからプラズマを生成することで導電性を有する有機膜である導電性膜FをチャンバS内部に形成することができる。例えば、炭素の結晶成長の際に、結晶配列中に取り込まれなかった炭素原子により、結晶性が乱れ、非晶質部としてのアモルファスカーボンが生成される。この非晶質部に起因して、形成される膜は導電性を有することになる。
なお、成膜ガスに含有される希ガスは、グロー放電を維持しやすく、プラズマの均一安定化を実現し、低抵抗な有機膜の形成に寄与し得る。また、成膜ガス中に、フルオロカーボンガス又はハイドロフルオロカーボンガスを添加した場合、フッ素による水素のスカベンジ効果によって水素を脱離させることで、より導電性の高い導電性膜を形成できる。
また、形成される有機膜の導電性は、膜中の水素濃度に依存する。エッジリング本体ER1の温度を高くし、水素を脱離させることで、より導電性の高い導電性膜Fを形成できる。一例においては、エッジリング本体ER1の温度を調節するためのヒータ等を含む温度制御機構がステージSTに設けられていてもよい。
図12の例では、保護基板W1の上面と、エッジリング本体ER1の第2部分P2の上面P2b及び内周面P2aと、第1部分P1の上面P1aのうちの保護基板W1で覆われていない部分とに導電性膜Fが形成される。ステップST1からステップST3までの工程によって、第2プレート18b上に導電性膜Fを有するエッジリングERが保持されることになる。なお、ステップST3の後には、パージ工程が行われてもよい。パージ工程では、チャンバS内にパージガスが供給された後、パージガスが排気される。パージガスは、例えば窒素、アルゴン等の不活性ガスである。
続くステップST4では、ステージSTにおけるエッジリングERで囲まれた領域(すなわち静電チャックESC上)から保護基板W1が搬出される。すなわち、ステップST4では、保護基板W1がプロセスモジュールから搬出され、トランスファーモジュールTF、ロードロックモジュールLL1,LL2、ローダモジュールLM及び容器4a~4dの何れかに戻される。
続くステップST5では、ステージST上においてエッジリングERで囲まれた領域である静電チャックESC上に測定器100を搬送する。具体的には、搬送装置TU1が、ロードロックモジュールLL1及びロードロックモジュールLL2のうち一方のロードロックモジュールに測定器100を搬送する。そして、搬送装置TU2が、搬送位置データに基づいて、一方のロードロックモジュールから、プロセスモジュールに測定器100を搬送し、当該測定器100を静電チャックESC上に載置する。搬送位置データは、例えば、静電チャックESCの中心位置に測定器100の中心軸線AX100の位置が一致するように予め定められた座標データである。なお、エッジリング本体ER1と同様に、プロセスモジュールPM1~PM6のいずれかが測定器100の保管場所として用いられてもよい。
続くステップST6では、搬送された測定器100によって、複数のセンサ電極143と導電性膜Fを有するエッジリングERとの間の静電容量を表す複数の測定値が取得される。具体的には、測定器100は、エッジリングER(内周面P2a)と第1センサ104A~104Cのそれぞれのセンサ電極143との間の静電容量の大きさに応じた複数のデジタル値(測定値)を取得し、当該複数のデジタル値を記憶装置175に記憶する。また、測定器100は、静電チャックESCと第2センサ105A~105Cのそれぞれのセンサ電極161との間の静電容量の大きさに応じた複数のデジタル値(測定値)を取得し、当該複数のデジタル値を記憶装置175に記憶する。なお、複数のデジタル値は、プロセッサ174による制御の下で予め定められたタイミングで取得され得る。
続くステップST7では、ステップST6で測定された複数の測定値に基づいて、位置情報が取得される。位置情報は、エッジリングERの中心位置と測定器100の中心位置とのずれ量、静電チャックESCの中心位置と測定器100の中心位置とのずれ量、静電チャックESCの中心位置とエッジリングERの中心位置とのずれ量等であってもよい。また、位置情報は、測定器100の搬送位置データ(座標データ)と測定器100の実際の搬送位置とのずれ量であってもよい。また、位置情報は、エッジリングERの搬送位置データ(座標データ)とエッジリングERの実際の搬送位置とのずれ量であってもよい。例えば、ステップST7では、記憶装置175に記憶されている複数のデジタル値が制御部MCに送信される。複数のデジタル値は、制御部MCからの指令によって通信装置176から制御部MCに送信されてもよい。続いて、受信した複数のデジタル値に基づき、制御部MCが上述の位置情報を求める。なお、位置情報は、測定器100のプロセッサ174で求められてもよい。その場合、求められた位置情報が制御部MCに送信されてもよい。
続くステップST8では、測定器100がプロセスモジュールから搬出され、トランスファーモジュールTF、ロードロックモジュールLL1,LL2、ローダモジュールLM及び容器4a~4dの何れかに戻される。
続くステップST9では、搬送装置TU1,TU2による搬送の位置調整の必要があるか否かが判定される。例えば、制御部MCによって、測定器100の搬送位置データ(座標データ)と測定器100の実際の搬送位置とのずれ量が所定の閾値を超えているか否かが判定される。また、制御部MCによって、エッジリングERの搬送位置データ(座標データ)とエッジリングERの実際の搬送位置とのずれ量が所定の閾値を超えているか否かが判定される。ずれ量が所定の閾値以下であると判定された場合、測定器100及びエッジリングERが正確に搬送されたことが確認される。この場合、続くステップST11に進む。一方、ずれ量が閾値よりも大きいと判定された場合には、ステップST10に進む。
ステップST10では、複数の測定値に基づいて搬送装置による搬送位置が調整される。例えば、ステップST7で導出されたずれ量に基づいて、静電チャックESCの中心位置とエッジリングERの中心位置とが一致するようにエッジリングERの搬送位置データが調整される。そして、修正された搬送位置データに基づいて、静電チャックESCの中心位置にエッジリングERの中心位置が一致するように、搬送装置TU2によってエッジリングERが再び搬送される。この場合、例えばエッジリングERは、第2プレート18b上から保管場所として用いられているプロセスモジュールに一旦搬出される。そして、搬送アームTUaによって再びエッジリングERが支持され、エッジリングERが第2プレート18b上に搬送される。なお、エッジリングERの位置調整において、エッジリングERは保管場所に戻されなくてもよい。例えば、搬送アームTUaによってエッジリングを支持し、第3のずれ量の分だけ搬送アームTUaを移動させることによって、エッジリングERの搬送位置を調整してもよい。また、ステップST10では、ステップST7で導出されたずれ量に基づいて、静電チャックESCの中心位置と測定器100の中心位置とが一致するように測定器100の搬送位置データが調整される。そして、再びステップST5に戻る。
続くステップST11では、酸素原子を含むプラズマによって、エッジリングERに形成された導電性膜Fが除去(アッシング)される。ステップST11では、チャンバS内に除去ガスが供給され、チャンバS内で除去ガスからプラズマが生成される。この場合、制御部MCは、チャンバS内に除去ガスを供給するよう、ガスソース群40に接続された流量制御器群44等を制御する。また、制御部MCは、チャンバS内の圧力を指定された圧力に設定するよう、排気装置50を制御する。制御部MCは、除去ガスからプラズマを生成するために、高周波電力を供給するよう、第1の高周波電源62を制御し得る。除去ガスは、例えば、酸素ガス(O)であってよい。ステップST11の終了後においては、搬送装置に利用される搬送位置データが較正された状態となっているため、保護基板W1を搬出した後に、被加工物Wを静電チャックESC上の所定位置に精度良く搬送することができる。なお、ステップST11が実行されるに際して、保護基板W1がステージST上におけるエッジリングERで囲まれた領域に搬入されてもよい。搬入される保護基板W1は、ステップST4で搬出された保護基板W1であってもよいし、表面に導電性膜Fが形成されていない別の保護基板W1であってもよい。
以上説明のとおり、一つの例示的実施形態においては、処理システム1のチャンバS内において測定器100とエッジリングERとの間の静電容量を表す測定値を取得する測定方法が提供される。処理システム1は、プロセスモジュールPMと、搬送装置TU1,TU2と、制御部MCとを備える。プロセスモジュールPMは、チャンバSを提供するチャンバ本体12と、チャンバS内に設けられており、その上に測定器100が載置されるステージSTと、を有する。搬送装置TU1,TU2は、チャンバS内に測定器100を搬送する。制御部MCは、搬送装置TU1,TU2の動作を制御する。測定器100は、ベース基板102と、複数のセンサ電極143と、を備える。ベース基板102は、円盤状をなしている。複数のセンサ電極143は、ベース基板102に設けられている。該方法は、表面の少なくとも一部に導電性膜Fが形成されたエッジリングERをステージSTに保持させる工程を含む。該方法は、ステージST上においてエッジリングERで囲まれた領域に測定器100を搬送する工程を含む。該方法は、領域の内側に搬送された測定器100によって測定器100と導電性膜Fを有するエッジリングERとの間の静電容量を表す複数の測定値を取得する工程を含む。
また、一つの例示的実施形態においては、処理システム1のチャンバS内において測定器100とエッジリングERとの間の静電容量を表す測定値を取得する測定システムが提供される。測定器100は、ベース基板102と、複数のセンサ電極143と、プロセッサ174と、を有する。ベース基板102は、円盤状をなしている。複数のセンサ電極143は、径方向において外側を向くように、ベース基板102に設けられている。プロセッサ174は、A/D変換器173から出力される複数のデジタル値に基づいて、複数のセンサ電極143がそれぞれ形成する複数の静電容量を表す複数の測定値を算出する。処理システム1は、プロセスモジュールPMと、搬送装置TU1,TU2と、制御部MCと、を有する。プロセスモジュールPMは、チャンバSを提供するチャンバ本体12、及び、チャンバS内に設けられており、その上に測定器100が載置されるステージSTを有する。搬送装置TU1,TU2は、チャンバS内に測定器100を搬送する。制御部MCは、搬送装置TU1,TU2の動作を制御する。ステージST上には、表面の少なくとも一部に導電性膜Fが形成されたエッジリングERが保持されている。制御部MCは、測定器100がステージST上においてエッジリングERで囲まれた領域に搬送されるように搬送装置TU1,TU2を制御する。プロセッサ174は、領域の内側に搬送された測定器100の複数のセンサ電極143と導電性膜Fを有するエッジリングERとの間の静電容量を表す複数の測定値を算出する。
上記実施形態の測定方法及び測定システムでは、エッジリングERで囲まれた領域に搬送された測定器100の複数のセンサ電極143とエッジリングERとの間の距離に応じた静電容量を表す複数の測定値が測定器100によって取得される。例えば、エッジリング本体ER1を形成する材料の誘電率が小さい場合、センサ電極143とエッジリング本体ER1との間の静電容量は低い値になりやすい。この場合、距離の変化によって生じる静電容量の変化も小さくなる。上記実施形態の測定方法及び測定システムでは、測定値が取得される際、エッジリング本体ER1の表面は導電性膜Fを有している。複数のセンサ電極143とエッジリングERの導電性膜Fとが互いに対向しているので、測定器100によって計測される静電容量は、センサ電極143と導電性膜Fとの間の静電容量である。センサ電極143及び導電性膜Fは、いずれも誘電率の大きい導体であるため、測定器100による測定値は大きくなる。したがって、センサ電極143とエッジリングERとの間の距離に応じた大きさの静電容量が適切に取得される。
一つの例示的実施形態において、エッジリング本体ER1は、石英等の絶縁体によって形成されている。上述のとおり、エッジリング本体ER1が絶縁体によって形成されている場合であっても、その表面に導電性膜Fが形成されていることにより、高い値の静電容量が取得される。
一つの例示的実施形態において、導電性膜Fは、炭素原子を含む炭素系膜である。この場合、静電容量の計測が終了した後に、プラズマエッチング等によって導電性膜を容易に除去できる。
一つの例示的実施形態において、エッジリングERをステージSTに保持させる工程は、エッジリング本体ER1をステージSTに載置する工程を含んでいる。また、エッジリングERをステージSTに保持させる工程は、ステージSTに載置されたエッジリング本体ER1の表面に導電性膜Fを形成する工程を含んでいる。ステージST上でエッジリング本体ER1に導電性膜Fを形成できるので、導電性膜Fが形成されたエッジリングERを事前に用意する必要がない。
一つの例示的実施形態において、導電性膜Fを形成する工程は、CVDによって導電性膜Fを形成してもよい。この場合、CVDは、プラズマCVDであってもよい。例えば、エッジリング本体ER1の周方向において、導電性膜Fの厚さを均一に形成することができる。
一つの例示的実施形態において、導電性膜Fを形成する工程は、炭化水素ガス、ハイドロフルオロカーボンガス、フルオロカーボンガス、又は、これらの組み合わせを含むガスのプラズマによって導電性膜Fを形成している。この場合、安定した品質で導電性膜Fを形成することができる。
一つの例示的実施形態において、導電性膜Fを形成する工程よりも前に、ステージST上におけるエッジリング本体ER1で囲まれた領域(一例においては静電チャックESC)に保護基板W1を載置する工程を含んでいる。また、導電性膜Fを形成する工程よりも後に、ステージST上におけるエッジリングERで囲まれた領域から保護基板W1を取り除く工程をさらに含んでいる。保護基板W1が搬送された後で導電性膜が形成されるため、静電チャックESCの上面に導電性膜が形成されることが抑制される。
一つの例示的実施形態において、複数の測定値を取得する工程の後に、酸素原子を含むプラズマによって導電性膜Fを除去する工程をさらに含んでもよい。導電性膜Fが除去されることにより、エッジリング本体ER1を通常通り利用することができる。
一つの例示的実施形態において、導電性膜Fは、少なくとも、エッジリング本体ER1のうちの測定器100の複数のセンサ電極143に対向する部分に形成されている。この構成により、静電容量の測定時、導電性膜Fとセンサ電極143とが確実に対向することになる。
一つの例示的実施形態において、複数の測定値を取得する工程の後に、複数の測定値に基づいて搬送装置TU1,TU2における搬送位置を調整する工程を含んでいる。例えば、搬送位置データが校正されることにより、被加工物Wを静電チャックESCの中心位置に精度良く搬送することができる。
一つの例示的実施形態において、測定器100は、高周波発振器171と、複数のC/V変換回路172と、A/D変換器173と、プロセッサ174と、を備える。ベース基板102は、円盤状をなしている。複数のセンサ電極143は、ベース基板102に設けられている。高周波発振器171は、複数のセンサ電極143に高周波信号を与えるように設けられている。複数のC/V変換回路172は、複数のセンサ電極143がそれぞれ形成する複数の静電容量にそれぞれ応じた複数の電圧信号を生成する。A/D変換器173は、複数のC/V変換回路172からそれぞれ出力される複数の電圧信号を複数のデジタル値にそれぞれ変換する。プロセッサ174は、A/D変換器173から出力される複数のデジタル値に基づいて、複数のセンサ電極143がそれぞれ形成する複数の静電容量を表す複数の測定値を算出する。この構成では、測定器100のみによって、静電容量を示す測定値を簡便に取得することができる。
以上、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、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。
例えば、エッジリングERをステージSTに保持させる工程は、ステージST上においてエッジリング本体ER1の表面に導電性膜Fを形成してもよいし、予め導電性膜Fが形成されているエッジリングERをステージST上に搬送してもよい。エッジリング本体ER1の表面に予め導電性膜Fを形成しておく場合には、例えば、エッジリング本体ER1の内周面P2aのみに導電性膜Fを形成してもよい。また、エッジリング本体ER1の内周面P2a及び上面P2bのみに導電性膜Fを形成してもよい。
また、例えば、エッジリング本体ER1の内部に周方向に沿ってリング状に導電性部材を埋設することが考えられる。このようなエッジリングを用いる場合、測定器100は、エッジリングに埋設された導電性部材とセンサ電極143との間の静電容量を計測し得る。この場合、エッジリングの表面に導電性膜が形成されていなくても、測定器100による測定値は大きくなり得る。
また、図11に示されたフローでは、測定器100による測定の結果、位置調整の必要があると判定された場合に直ちに位置調整を行っているが、位置調整はさらに後の工程であってもよい。例えば、測定器100による測定後であれば、位置調整を実行するよりも前に導電性膜を除去してもよい。この場合、導電性膜が除去されたエッジリング本体の位置調整が実行されることになる。
以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、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。
1…処理システム、12…チャンバ本体、100…測定器、102…ベース基板、143…センサ電極、171…高周波発振器、172…C/V変換回路、173…A/D変換器、174…プロセッサ(演算装置)、MC…制御部、PM…プロセスモジュール、S…チャンバ、ST…ステージ、TU1,TU2…搬送装置。

Claims (14)

  1. 処理システムのチャンバ内において測定器とエッジリングとの間の静電容量を表す測定値を取得する測定方法であって、
    前記処理システムは、
    前記チャンバを提供するチャンバ本体、及び、前記チャンバ内に設けられており、その上に前記測定器が載置されるステージを有するプロセスモジュールと、
    前記チャンバ内に前記測定器を搬送する搬送装置と、
    前記搬送装置の動作を制御する制御部と、を備え、
    前記測定器は、
    円盤状のベース基板と、
    径方向において外側を向くように、前記ベース基板に設けられた複数のセンサ電極と、を備え、
    該方法は、
    前記エッジリングを前記ステージに保持させる工程と、
    前記ステージ上において前記エッジリングで囲まれた領域に前記測定器を搬送する工程と、
    前記領域の内側に搬送された前記測定器によって、前記複数のセンサ電極と導電性膜を有する前記エッジリングとの間の静電容量を表す複数の測定値を取得する工程と、を含み、
    前記ステージに保持させる前記エッジリングは、エッジリング本体と、前記エッジリング本体の表面の少なくとも一部に形成された前記エッジリング本体とは組成の異なる前記導電性膜と、を有する、測定方法。
  2. 前記測定器は、前記複数のセンサ電極がそれぞれ形成する前記静電容量を表す前記複数の測定値を算出する回路基板を有する、請求項1に記載の測定方法。
  3. 前記エッジリング本体は、絶縁体によって形成されている、請求項1又は2に記載の測定方法。
  4. 前記導電性膜は、炭素原子を含んでいる、請求項1~3のいずれか一項に記載の測定方法。
  5. 前記エッジリングを前記ステージに保持させる工程は、前記エッジリング本体を前記ステージに載置する工程と、前記ステージに載置された前記エッジリング本体の前記表面に前記導電性膜を形成する工程とを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の測定方法。
  6. 前記導電性膜を形成する工程は、CVDによって前記導電性膜を形成する、請求項5に記載の測定方法。
  7. 前記CVDは、プラズマCVDである、請求項6に記載の測定方法。
  8. 前記導電性膜を形成する工程は、炭化水素ガス、ハイドロフルオロカーボンガス、フルオロカーボンガス、又は、これらの組み合わせを含むガスのプラズマによって前記導電性膜を形成する、請求項7に記載の測定方法。
  9. 前記導電性膜を形成する工程よりも前に、前記ステージ上における前記エッジリング本体で囲まれた前記領域に被覆部材を載置する工程と、
    前記導電性膜を形成する工程よりも後に、前記ステージ上における前記エッジリングで囲まれた前記領域から前記被覆部材を取り除く工程と、をさらに含む、請求項7又は8に記載の測定方法。
  10. 前記複数の測定値を取得する工程の後に、酸素原子を含むプラズマによって前記導電性膜を除去する工程をさらに含む、請求項7~9のいずれか一項に記載の測定方法。
  11. 前記導電性膜は、少なくとも、前記エッジリング本体のうちの前記測定器の前記複数のセンサ電極に対向する部分に形成されている、請求項1~10のいずれか一項に記載の測定方法。
  12. 前記複数の測定値を取得する工程の後に、前記複数の測定値に基づいて前記搬送装置における搬送位置を調整する工程をさらに含む、請求項1~11のいずれか一項に記載の測定方法。
  13. 前記測定器は、
    前記複数のセンサ電極に高周波信号を与えるように設けられた高周波発振器と、
    前記複数のセンサ電極がそれぞれ形成する複数の静電容量にそれぞれ応じた複数の電圧信号を生成する複数のC/V変換回路と、
    前記複数のC/V変換回路からそれぞれ出力される前記複数の電圧信号を複数のデジタル値にそれぞれ変換するA/D変換器と、
    前記A/D変換器から出力される前記複数のデジタル値に基づいて、前記複数のセンサ電極がそれぞれ形成する前記複数の静電容量を表す複数の測定値を算出する演算装置と、を備える、請求項1~12のいずれか一項に記載の測定方法。
  14. 処理システムのチャンバ内において測定器とエッジリングとの間の静電容量を表す測定値を取得する測定システムであって、
    円盤状のベース基板と、
    径方向において外側を向くように、前記ベース基板に設けられた複数のセンサ電極と、
    前記複数のセンサ電極がそれぞれ形成する複数の静電容量を表す複数の測定値を算出する演算装置と、を有する測定器と、
    チャンバを提供するチャンバ本体、及び、前記チャンバ内に設けられており、その上に前記測定器が載置されるステージを有するプロセスモジュールと、
    前記チャンバ内に前記測定器を搬送する搬送装置と、
    前記搬送装置の動作を制御する制御部と、を有する処理システムと、を備え、
    前記ステージ上には、前記エッジリングが保持されており、
    前記制御部は、前記測定器が前記ステージ上において前記エッジリングで囲まれた領域に搬送されるように前記搬送装置を制御し、
    前記演算装置は、前記領域の内側に搬送された前記測定器の前記複数のセンサ電極と導電性膜を有する前記エッジリングとの間の静電容量を表す前記複数の測定値を算出し、
    前記エッジリングは、エッジリング本体と、前記エッジリング本体の表面の少なくとも一部に形成された前記エッジリング本体とは組成の異なる前記導電性膜と、を有する、測定システム。

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