JP3768162B2 - Semiconductor processing equipment and wafer sensor module - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気から隔離された雰囲気中で半導体を処理する装置に係り、特に半導体ウエハのプラズマ処理に好適な半導体処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
プラズマエッチング装置や、プラズマ化学蒸着装置などのプラズマ処理半導体製造装置においては、半導体処理プロセス中での加工対象ウエハの面上に分布する複数の点における電流、電圧、ウエハの温度、更には、それらの分布が半導体製造プロセスにおける極めて重要なパラメータであり、従って、半導体を高精度で高効率且つ安定に製造するためには、これらの値が、処理を開始する際、正確に測定できるか否かが重要なファクタとなる。
【0003】
そこで、このため、従来から種々のセンサプローブが提案され、実用に供されているが、その一種に半導体処理置内の加工対象ウエハが載置される場所に設置して使用されるウエハ形状のセンサモジュールがあり、いくつかの名称で呼ばれているが、ここでは、これを「ウエハセンサモジュール」と呼ぶことにする。
【0004】
ところで、従来のウエハセンサモジュールの一例に、特開平8−213374号公報に開示の「診断ウエハ」があるが、これは、基本的に陽極処理されたアルミニウムの円板から形成され、主要部がウエハ上に載置されたイオン電流プローブとイオンエネルギーアナライザで構成されているものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、半導体処理置に対するウエハセンサモジュールの設置と当該装置からの撤去について配慮がされておらず、半導体処理置による処理内容の変更と設定に伴うスループットの低下に問題があった。
【0006】
従来技術によるウエハセンサモジュール、例えば「上記診断ウエハ」は、半導体製造装置内で電気的に接続され、更に外部に接続されているため、その設置と撤去に際しては電気配線の接続作業や取外作業が必要になる。
【0007】
ここで、半導体製造装置の内部は大気から隔離されており、従って、ウエハセンサモジュールの使用に際しては、装置から外部に電気信号を取出す必要があるが、このとき、従来技術では、電気信号の伝達に電気配線(導線)が用いられているので、大気から隔離された場所からの配線の取出しが必要になる。
【0008】
ところで、この大気から隔離された場所からの電気配線の取出しには、一般的に次の方法、すなわち、電流導入端子(又は貫通端子)と呼ばれている部品を真空隔壁に設けた貫通孔に装着し、この電流導入端子の真空側と大気側の端子部に夫々電気配線を接続する方法と、電気配線が真空隔壁の貫通孔を通過する部分の周囲をエラストマ(シリコンゴムのシール材など)で塞ぎ、封止する方法が使用されていた。
【0009】
しかして、この結果、これら何れの方法を採用した場合でも、従来技術では、ウエハセンサモジュールの設置と撤去に際して電気配線の付替えや再封止処理が不可欠になり、このため、半導体処理造装置を一時的に停止させた上で処理室を開放する必要があり、従って、スループットが低下してしまうのである。
【0010】
ここで、このウエハセンサモジュールによる測定は、半導体製造装置の使用を開始する前に行うが、さらに必要に応じで、例えば半導体ウエハの処理枚数が所定値に達する毎など、所定の頻度で行う必要があり、従って、従来技術では、上記したように、スループットの低下がもたらされてしまうのである。
【0011】
本発明の目的は、処理室を開放しないでウエハセンサモジュールの設置と撤去に対応することができ、常に高いスループットが保持できるようにした半導体処理装置とウエハセンサモジュールを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、大気から隔離された処理室内で載置台の上に保持した半導体ウエハを処理する方式の半導体処理装置において、前記半導体ウエハを前記処理室内で処理した際、当該半導体ウエハに流れる電流、当該半導体ウエハに現れる電圧、当該半導体ウエハの温度の少なくとも1種を検出して発光する発光素子をセンサプローブとして下面に備えたウエハセンサモジュールが、前記半導体ウエハの搬送手段により前記載置台の上に載置されたとき、前記発光素子の発光を受光する受光部が前記載置台の上面に設けられ、前記受光部から当該半導体処理装置の外部に光を導き出す導光路が前記載置台の中に設けられ、前記電流と前記電圧及び前記温度の少なくとも1種が、前記導光路により外部に導き出された光により検出されるようにして達成される。
【0013】
このとき、前記受光部は、前記ウエハセンサモジュールの発光素子の配列状態に合わせて前記載置台の上面に配置されているようにようにしても、上記目的が達成される。
【0014】
また、上記目的は、大気から隔離された処理室内で載置台の上に保持した半導体ウエハを処理する方式の半導体処理装置において、前記半導体ウエハを前記処理室内で処理した際、当該半導体ウエハに流れる電流、当該半導体ウエハに現れる電圧、当該半導体ウエハの温度の夫々を検出して夫々異なった色で発光する複数個の発光素子をセンサプローブとして下面の一箇所にまとめて備えたウエハセンサモジュールが、前記半導体ウエハの搬送手段により前記載置台の上に載置されたとき、前記一箇所にまとめられた複数個の発光素子の発光をまとめて受光する受光部が前記載置台の上面に設けられ、前記受光部から当該半導体処理装置の外部に光を導き出す導光路が前記載置台の中に1本設けられ、前記電流と前記電圧及び前記温度の少なくとも1種が、前記導光路により外部に導き出された光により検出されるようにしても達成される。
【0015】
更に、上記目的は、大気から隔離された処理室内で載置台の上に保持した半導体ウエハを処理する方式の半導体処理装置において、前記半導体ウエハを前記処理室内で処理した際、当該半導体ウエハに流れる電流、当該半導体ウエハに現れる電圧、当該半導体ウエハの温度の少なくとも1種を検出して発光する発光素子をセンサプローブとして上面に備えたウエハセンサモジュールが、前記半導体ウエハの搬送手段により前記載置台の上に載置されたとき、前記発光素子の発光を前記処理室内で受光する受光部が前記処理室の側壁部に設けられ、前記電流と前記電圧及び前記温度の少なくとも1種が、前記受光部で受光された光により検出されるようにしても達成される。
【0016】
また、上記目的は、大気から隔離された処理室内で載置台の上に保持した半導体ウエハを処理する方式の半導体処理装置に用いられるウエハセンサモジュールであって、当該ウエハセンサモジュールが前記半導体処理装置で処理される半導体ウエハと略同一の形状のシリコン基板で作られ、前記載置台に載置されたとき下側になる面に発光素子を備えていることによっても達成され、当該ウエハセンサモジュールが前記半導体処理装置で処理される半導体ウエハと略同一の形状のシリコン基板で作られ、前記載置台に載置されたとき上側になる面に発光素子を備えていることによっても達成される。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による半導体処理装置について、図示の実施形態により詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態で、図において、真空容器400は、例えばプラズマ処理に必要な大気から隔離された処理室Cを形成するもので、その中が排気され、真空にされた後、適切なプロセスガスを流入させた上で、図示しないプラズマ発生装置を用い、処理室C内にプラズマ(図示していない)が発生するようになっている。
【0018】
そして、この真空容器400には、ウエハステージ200が中に備えられ、側部には搬送システム500が設けられている。
そして、まずウエハステージ200には、図示しないバイアス電源からバイアス電圧が印加されており、これにより処理室C内で発生したプラズマが効率よくウエハステージ200の方向に引き込まれるようになっている。
【0019】
次に、搬送システム500は、図示してない搬送機構を備え、処理室C内を外部から略隔離した状態に保持したまま、内部に処理対象となる半導体ウエハを搬入し、ウエハステージ200の上に載置し、このウエハステージ200の上に載置してある半導体ウエハを、同じく処理室C内を外部から略隔離した状態に保持したままで外部に搬出する働きをする。
【0020】
この図1の実施形態において、100がウエハセンサモジュールで、これは、処理対象となる半導体ウエハと略同じ寸法に作られ、ウエハステージ200上に載置されている。そして、図示してないが、処理対象となる半導体ウエハは、このウエハセンサモジュール100との交換により載置される。
【0021】
次に、この図1において、101はセンサプローブ、102は発光素子、201は受光素子である。
そして、まずセンサプローブ101は、ウエハセンサモジュール100の表面に、図2に示すように、複数個、所定のパターンで配置してあり、夫々はイオン電流、電圧分布、温度のうちの少なくとも一種を計測対象として測定する働きをする。
【0022】
次に、発光素子102は、各々がセンサプローブ101の夫々に組合わされた形で、図の上から見て各センサプローブ101と同じ位置になるようにして、ウエハセンサモジュール100の裏面に配置されてる。そして、各発光素子102は、対応するセンサプローブ101の夫々に接続され、夫々のセンサプローブ101で検知された電流、電圧分布、温度などの計測値に応じた波長の光を発生する働きをする。
【0023】
一方、この図1で、201は受光部で、ウエハステージ200の上面で、そこにウエハセンサモジュール100が載置されたとき、各々の発光素子102が対向する位置に配置され、各発光素子102が発生した光を効率よく集光して取り込む働きをし、このため、例えば所定の大きさのレンズで構成されている。
【0024】
次に、202は導光路で、各受光部201で取り込んだ光を夫々独立した状態で外部に導き出す働きをする。そして、このため、ウエハステージ200の中で縦になっている部分の上端が夫々の受光部201に連接され、夫々独立したまま真空容器400の外部に取り出されてくるようにして、ウエハステージ200の中に配置した所定の太さの光ファイバなどで作られている。
【0025】
また、この図1で、300は変換装置で、所定のパターンで配列され、各導光路202の光導出端に連通された受光部を備え、各導光路202を介して導き出された光を、光の波長に依存した所定の電圧を出力する働きをする。
【0026】
次に、この図1に示した本発明の一実施形態に係る半導体処理装置の動作について説明する。
この半導体処理装置では、まず、処理対処となる半導体ウエハの種別や、それに施すべき処理の種別に応じて、予めウエハセンサモジュール100を用意しておく。ここで、このとき用意すべきウエハセンサモジュール100は、処理対象となる半導体ウエハに必要な電流検知用、電圧検知用、温度検知用などに対応したセンサプローブ101を所定の個数で所定のパターンにより配置したものである。
【0027】
そして、半導体ウエハの処理を開始する際、それに先立って、ウエハ搬送システム500により、まずウエハセンサモジュール100を処理室C内に搬入し、ウエハステージ200の上に載置させる。このとき、ウエハセンサモジュール100の下面にある発光素子102の夫々が、ウエハステージ200の上面にある各々の受光部201に対向するように位置決めする。
【0028】
ここで、既に説明したように、ウエハセンサモジュール100は、何れもウエハ搬送システム500が対象としている半導体ウエハと略同じ寸法に作られている。従って、このときのウエハ搬送システム500によるウエハセンサモジュール100の搬入については、半導体ウエハと同様に扱うことができ、正確に且つ容易に搬入することができる。
【0029】
そうすると、これだけで、センサ類に対する電線の接続などの作業を要することなく、半導体ウエハの処理に必要な計測処理のための準備が整ったことになるので、ここから例えばプラズマ処理などの半導体ウエハを対象とした処理を開始する。
【0030】
そして、この結果、ウエハセンサモジュール100にイオン電流が流れ、電圧が発生し、温度が変化するので、それらがセンサプローブ101の夫々により検知され、各々の発光素子102が発光する。
【0031】
こうして各発光素子102から発生された光信号は、夫々対向している受光部201に入射され、ウエハステージ200側に伝達される。そして、各受光部201から導入された光による信号は、ウエハステージ201内の導光路202内を通過して真空容器400の外に取り出され、変換装置300内に各測定対象種別毎に設けてある受光部に導かれる。
【0032】
そこで、この変換装置300が出力する電圧を測定することにより、このときのイオン電流、電圧分布、温度が認識できることになり、必要とする処理条件の設定に必要な各種のデータが得られることになり、この結果、この後、半導体ウエハの的確な処理の遂行に寄与することができ、従って、この実施形態によれば、半導体ウエハの処理において常に高いスループットが確実に保てることになる。
【0033】
次に、ウエハセンサモジュール100の詳細について説明する。
まず、各センサプローブ101の配置について、図2では、十字形に配置した場合が示されている。この場合、各センサプローブ101の位置におけるイオン電流、電圧分布、それに温度を測定することができる。
【0034】
しかし、このセンサプローブ101の設置個数と配置パターンは必要に応じて任意に設定し、変更すればよい。例えば、格子状パターンや同心円状パターンの配置も可能である。また、プラズマ処理に関しては、プラズマの分布が中心軸について対称であると見做せる場合があり、このときは、半径上に配置するだけで十分である。
【0035】
次に、センサプローブ101の詳細について説明すると、ここでは、これらをウエハセンサモジュール100の本体も含めて、単結晶シリコンウエハを原材料として製作する。
ここで、原材料として単結晶シリコンウエハを採用したた理由は、以下の通りである。
【0036】
半導体製造用として比較的安価且つ大量に供給されており、また半導体製造プロセスで実際に加工する材料と同等であるため、ハンドリング等に際して特別の注意を払う必要がなく、しかも半導体製造プロセスに類似した、既に確立されている乾式及び湿式のエッチング工程や成膜工程で様々なデバイスが容易に形成できるため、極めて利便性が高いからである。
【0037】
まず、図3は、各センサプローブ101として、ウエハセンサモジュール100の上面に電流センサプローブ1011と電圧センサプローブ1012、それに温度センサプローブ1013の3種を形成した場合の一実施形態である。
【0038】
そして、まず電圧センサプローブ1012は、図4に示すように、電極1014と、この電極1014に一方の端子が接続されたLED(発光ダイオード)1015、それに、このLED1015の他方の端子に接続された参照電極1016で形成されている。このとき、参照電極1016は、電極1014から所定の距離離して設けてある。
【0039】
そして、LED1015は、しきい電圧が既知で、且つ異なっている複数のLEDの集合体で作られていて、各々は発光色特性が異なっている。そして、これにより、電極1014と参照電極1016の間の電位差に依存して異なった色の光を発生する働きをする。
【0040】
このLED1015から発生された光は、対向している受光部201によりウエハステージ200側で受け取られ、導光路202を介して半導体製造装置の外部に導出され、変換装置300に入力される。
【0041】
ここで、この変換装置300は、光信号を電気信号に変換する装置で、入力された光の色に依存して、所定の電圧の信号を出力する。そこで、この信号の電圧とLED1015の既知のしきい電圧との対応から、変換装置300は、図示しない表示器に、電極1014と参照電極1016の間の電位差を表示させることができる。
【0042】
次に、図5は、この電圧センサプローブ1012の他の実施形態で、これは、図示のように、ウエハステージ200を貫通して、コンタクトピン203を設置し、これを参照電極1016に接触させることにより、コンタクトピン203を介して外部から任意の既知の電位が参照電極1016に与えられるようにしたものであり、従って、この実施形態によれば、電極1014の絶対電位を測定することも可能である。
【0043】
順不同であるが、次に、図3に示した電流センサプローブ1011について説明すると、これは、図6に示すように、参照電極1016と電極1017、抵抗体1018、それにLED1019で形成されている。ここで、参照電極1016は、図5に示した電圧センサプローブの場合と同じで、ウエハステージ200側にあるコンタクトピン203に接触される。
【0044】
抵抗体1018は既知の抵抗値を有し、電極1017と参照電極1016の間で、LED1019と並列に接続されている。また、参照電極1016は、ウエハステージ200を貫通して設置したコンタクトピン203と接触しており、任意の電位が与えられている。
【0045】
電極1017に流れ込んだ電流は、抵抗体1018を介して参照電極1016から流れ出る。このとき、抵抗体1018の端子間に、このときの電流値と抵抗体1018の抵抗値で決まる電位差が生じ、この電位差がLED1019に印加される。
【0046】
ここで、このLED1019も、しきい電圧が既知で、且つ異なっている複数のLEDの集合体で作られていて、各々は発光色特性が異なっている。そして、これにより、電極1014と参照電極1016の間の電位差、つまり、電極1017に流れ込んだ電流値に対応した電圧に依存して異なった色の光を発生する働きをする。
【0047】
このLED1019から発生された光も、対向している受光部201によりウエハステージ200側で受け取られ、導光路202を介して半導体製造装置の外部に導出され、変換装置300に入力される。そして、この結果、上記した電圧センサプローブの場合と同様にして、図示しない表示器に、電極1017に流れ込んだ電流値を表示させることができる。
【0048】
次に、図3に示した温度センサ1013について説明すると、これは、図7に示すように、単に蛍光体1020をウエハセンサモジュール100の所定の位置に埋め込んだものであるが、ここで、この蛍光体1020は、特定の温度で、その温度に特有な蛍光を発生する蛍光物質である。
【0049】
従って、この蛍光体1020から発生される蛍光を受光部201と導光路2002を介して変換装置300に入力することにより、この蛍光体1020が設けてある位置の温度を、図示してない表示器に表示させることができる。
【0050】
以上、図3から図7で説明したウエハセンサモジュール100の何れによっても、単に、それをウエハステージ200の上に載置するだけで、電線の接続変えなどの操作を要することなく、容易に半導体ウエハの電流と電圧、それに温度の計測を行うことができることが判る。
【0051】
次に、本発明の他の実施形態について説明すると、まず、図8は、本発明の第2の実施形態で、図において、301は受光器で、真空容器400の側壁部に設けられ、ウエハセンサモジュール100の各センサプローブ101から発生される光を検出する働きをするが、真空容器400も含めて、他の構成は図1の実施形態とおなじであるが、ここでは、ウエハ搬送システム500は省略して描いてある。
【0052】
そして、この実施形態でも、ウエハセンサプローブ100自体の基本的な構成は、図1〜図7で説明した実施形態におけるウエハセンサモジュール100と同じであるが、この図8の実施形態では、各センサプローブ101の発光素子が何れも上側に設けてある点で異なっており、且つ、このとき、各発光素子を構成している個々のLEDと蛍光体が全て異なった色で発光するようにしてある。
【0053】
具体的に例示すると、例えば電流センサプローブ用には可視領域の赤色領域内で個々に発光し、電圧センサプローブ用の場合は緑色領域内で個々に発光し、温度センサプローブ用では青色領域内で個々に発光するようにしてある、
そして、これに応じて、受光器301も、可視光領域内の各色領域で個々に光強度が検出できるようにしてあるが、このとき、図8に示されているように、ウエハセンサモジュール100の全面から、センサプローブ101の夫々を個別に選択し、それからの光が重点的に取り込めるようにしてある。なお、このためには、テレビジョンカメラを用いてもよく、視野を個々のセンサプローブ101の大きさに限った受光器を用い、その受光軸をウエハセンサプローブ100の全面にわたって走査するようにしてもよい。
【0054】
各センサプローブ101が発生した光は受光装置301で受光され、変換装置300に入力され、この結果、各センサプローブ101毎に検出された電流、電圧、温度を外部で認識することができ、従って、この実施形態によっても、ウエハ搬送システム500により、単にウエハセンサモジュール100をウエハステージ200の上に載置するだけで、電線の接続変えなどの操作を要することなく、容易に半導体ウエハの電流と電圧、それに温度の計測を行うことができることが判る。
【0055】
ところで、この図8の実施形態の場合、センサプローブ101が設置されているウエハセンサモジュール100の上にはプラズマが直接照射されているため、このプラズマからの光が受光装置301にも入射されてしまう。従って、このプラズマの光による影響を除くため、図示しないバンドパスフィルタ等を用い、プラズマ光を遮断する必要がある。また、プラズマからセンサプローブ101が受けるダメージを最低限にするため、ウエハセンサモジュール100にセンサプローブ101の保護手段を設けることが望ましい。
【0056】
そして、この図8の実施形態の場合、ウエハステージ200には受光部や光ケーブル等の導光路を設置する必要がなくなるので、ウエハステージの構成が複雑になる虞れがなく、設計自由度が高くなり、既設装置への導入が容易になるなどの利点がある。
【0057】
次に、図9は、本発明の第3の実施形態で、この実施形態は、図1に示した実施形態における個々の発光素子102を集合させ、1枚のウエハセンサモジュール100の一箇所にまとめて設置したものであり、これに応じてウエハステージ200側でも、受光部201を一箇所にまとめ、受光した光を共通の1本の導光路202により変換装置300に導くようにしたものである。
【0058】
ここで、各センサプローブ101で検出した電流、電圧、温度の少なくとも一種の検出値は、各々色が異なった光の信号に変換されるので、受光部201でまとめられ、共通の1本の導光路202を介して変換装置300に入力されても、ここでフィルタにより、各センサプローブ101毎に分離することができる。
【0059】
従って、この実施形態によっても、ウエハ搬送システム500により、単にウエハセンサモジュール100をウエハステージ200の上に載置するだけで、電線の接続変えなどの操作を要することなく、容易に半導体ウエハの電流と電圧、それに温度の計測を行うことができることになる。
【0060】
そして、この図9のウエハセンサプローブ100を用いた場合、ウエハステージ200内に設置すべき受光部の個数と導光路の本数を最低限にすることができるので、ウエハステージの設計自由度が高くななり、既設装置への導入が容易になる上、システムとしてのコストが低減できるなどの利点がある。
【0061】
ところで、本発明の実施形態では、センサプローブ101にLEDや蛍光体を用いているが、電流、電圧、温度の少なくとも一つによって機械的に変位する構造体をセンサプローブに設け、その変位量を光学的な手段で認識する方法を用いても本発明を実施することができ、本発明の目的を達成することができる。
【0062】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体ウエハ処理装置の中の被加工物の電位と電位分布、被加工物中を流れる電流、それに被加工物の温度がスループットの低下をもたらすことなく、容易に且つ簡便に測定できるので、これにより半導体ウエハの処理に必要な条件を容易且つ短時間で充分に最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体ウエハ処理装置の一実施形態を示す説明図である。
【図2】本発明の一実施形態におけるウエハセンサモジュールの平面図である。
【図3】本発明の一実施形態におけるウエハセンサモジュールのセンサプローブ部の拡大断面図である。
【図4】本発明の一実施形態における電圧センサプローブの拡大断面図である。
【図5】本発明の一実施形態における電圧センサプローブの他の一例の拡大断面図である。
【図6】本発明の一実施形態における電流センサプローブの拡大断面図である。
【図7】本発明の一実施形態における温度センサプローブの拡大断面図である。
【図8】本発明による半導体ウエハ処理装置の第2の実施形態を示す説明図である。
【図9】本発明による半導体ウエハ処理装置の第3の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
100 ウエハセンサモジュール
101 センサプローブ
102 発光素子
200 ウエハステージ
201 受光部
202 導光路
300 変換装置
400 真空容器
500 ウエハ搬送システム
C 処理室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for processing a semiconductor in an atmosphere isolated from the atmosphere, and more particularly to a semiconductor processing apparatus suitable for plasma processing of a semiconductor wafer.
[0002]
[Prior art]
In plasma processing semiconductor manufacturing equipment such as plasma etching equipment and plasma chemical vapor deposition equipment, current, voltage, wafer temperature, and more at multiple points distributed on the surface of the wafer to be processed during the semiconductor processing process. Therefore, in order to manufacture semiconductors with high accuracy, high efficiency and stability, these values can be measured accurately at the start of processing. Is an important factor.
[0003]
For this reason, various sensor probes have been proposed and put to practical use. However, as one type, the shape of a wafer used by being installed at a place where a processing target wafer is placed in a semiconductor processing apparatus is used. There are sensor modules, which are called by several names. Here, they are called “wafer sensor modules”.
[0004]
By the way, as an example of a conventional wafer sensor module, there is a “diagnostic wafer” disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-213374, which is basically formed of an anodized aluminum disk and has a main portion. It consists of an ion current probe and an ion energy analyzer placed on the wafer.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above prior art, consideration is not given to the installation and removal of the wafer sensor module from the semiconductor processing apparatus, and there has been a problem in throughput reduction due to change and setting of processing contents by the semiconductor processing apparatus.
[0006]
A wafer sensor module according to the prior art, for example, the “diagnostic wafer” described above is electrically connected in the semiconductor manufacturing apparatus and further connected to the outside. Is required.
[0007]
Here, the inside of the semiconductor manufacturing apparatus is isolated from the atmosphere. Therefore, when the wafer sensor module is used, it is necessary to take out an electrical signal from the apparatus. Since electrical wiring (conducting wire) is used for this, it is necessary to take out the wiring from a place isolated from the atmosphere.
[0008]
By the way, in general, electrical wiring is taken out from a place isolated from the atmosphere.ofMethod, i.e., current introduction terminal (or through terminal).IfMounting the parts in the through holes provided in the vacuum partition and connecting the electrical wiring to the vacuum side and the atmosphere side terminal portions of the current introduction terminals, and the electrical wiring passes through the through holes of the vacuum partition. A method of sealing the periphery of the portion with an elastomer (silicon rubber sealant or the like) has been used.
[0009]
As a result, even if any of these methods is adopted, in the prior art, it is indispensable to replace and re-seal the electrical wiring when installing and removing the wafer sensor module. It is necessary to temporarily stop the process chamber and open the processing chamber, and thus the throughput is reduced.
[0010]
Here, measurement by this wafer sensor module starts using semiconductor manufacturing equipmentYouHowever, if necessary, for example, every time the number of processed semiconductor wafers reaches a predetermined value, it must be performed at a predetermined frequency. Therefore, in the prior art, as described above, the throughput decreases. It will be brought.
[0011]
An object of the present invention is to provide a semiconductor processing apparatus and a wafer sensor module which can cope with the installation and removal of a wafer sensor module without opening the processing chamber and can always maintain a high throughput.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The purpose is to treat the process chamber isolated from the atmosphere.Semiconductor wafer held on the mounting table inIn a semiconductor processing apparatus for processingWhen the semiconductor wafer is processed in the processing chamber, a light emitting element that emits light by detecting at least one of a current flowing through the semiconductor wafer, a voltage appearing in the semiconductor wafer, and a temperature of the semiconductor wafer is provided on the lower surface as a sensor probe. When the wafer sensor module is placed on the mounting table by the semiconductor wafer transfer means, a light receiving unit that receives light emitted from the light emitting element is provided on the upper surface of the mounting table, and the light receiving unit A light guide that guides light to the outside of the semiconductor processing apparatus is provided in the mounting table, and at least one of the current, the voltage, and the temperature is detected by the light guided to the outside by the light guide.Is achieved in this way.
[0013]
At this time,Even if the light receiving unit is arranged on the upper surface of the mounting table in accordance with the arrangement state of the light emitting elements of the wafer sensor module, the above object is achieved.
[0014]
Another object of the present invention is to provide a semiconductor processing apparatus for processing a semiconductor wafer held on a mounting table in a processing chamber isolated from the atmosphere.InWhen the semiconductor wafer is processed in the processing chamber, a plurality of light-emitting elements that emit light in different colors by detecting each of a current flowing through the semiconductor wafer, a voltage appearing in the semiconductor wafer, and a temperature of the semiconductor wafer are provided. When a wafer sensor module provided as a sensor probe in one place on the lower surface is placed on the mounting table by the semiconductor wafer transfer means, light emission of a plurality of light emitting elements gathered in the one place Is provided on the upper surface of the mounting table, and one light guide path is provided in the mounting table for guiding light from the light receiving unit to the outside of the semiconductor processing apparatus. And at least 1 sort of the said temperature is achieved even if it detects with the light guide | induced outside by the said light guide.
[0015]
Furthermore,An object of the present invention is to provide a semiconductor processing apparatus for processing a semiconductor wafer held on a mounting table in a processing chamber isolated from the atmosphere.InWhen the semiconductor wafer is processed in the processing chamber, a light-emitting element that emits light by detecting at least one of a current flowing through the semiconductor wafer, a voltage appearing in the semiconductor wafer, and a temperature of the semiconductor wafer is provided on the upper surface as a sensor probe. When the wafer sensor module is placed on the mounting table by the semiconductor wafer transfer means, a light receiving portion that receives light emitted from the light emitting element in the processing chamber is provided on a side wall portion of the processing chamber, This is achieved even if at least one of the current, the voltage, and the temperature is detected by the light received by the light receiving unit.
[0016]
The above purpose isA wafer sensor module used in a semiconductor processing apparatus for processing a semiconductor wafer held on a mounting table in a processing chamber isolated from the atmosphere, wherein the wafer sensor module is processed by the semiconductor processing apparatus And the wafer sensor module is processed by the semiconductor processing apparatus by providing a light emitting element on the lower surface when mounted on the mounting table. This is also achieved by providing a light emitting element on a surface which is made of a silicon substrate having substantially the same shape as the semiconductor wafer to be formed and which is on the upper side when placed on the mounting table.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a semiconductor processing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In the drawing, a
[0018]
The
First, a bias voltage is applied to the
[0019]
Next, the
[0020]
In the embodiment of FIG. 1,
[0021]
Next, in FIG. 1, 101 is a sensor probe, 102 is a light emitting element, and 201 is a light receiving element.
First, a plurality of sensor probes 101 are arranged in a predetermined pattern on the surface of the
[0022]
Next, the
[0023]
On the other hand, in FIG. 1,
[0024]
Next, 202 is a light guide, and the light taken in by each
[0025]
In FIG. 1, 300 isconversionThe device is arranged in a predetermined pattern and communicated with the light output end of each light guide path 202.Light receptionThe light guided through each
[0026]
Next, the operation of the semiconductor processing apparatus according to one embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described.
In this semiconductor processing apparatus, first, a
[0027]
Before starting the processing of the semiconductor wafer, the
[0028]
Here, as already described, all of the
[0029]
In this way, preparation for measurement processing necessary for processing of the semiconductor wafer is completed without requiring work such as connection of electric wires to the sensors. From this, for example, a semiconductor wafer such as plasma processing is prepared. Start the targeted process.
[0030]
As a result, an ion current flows through the
[0031]
Thus, the optical signals generated from the respective
[0032]
So thisconversionDevice 300Measure the voltage output byAs a result, the ion current, voltage distribution, and temperature at this time can be recognized, and various data necessary for setting the required processing conditions can be obtained. Therefore, according to this embodiment, a high throughput can always be reliably maintained in the processing of the semiconductor wafer.
[0033]
Next, details of the
First, with respect to the arrangement of the sensor probes 101, FIG. 2 shows a case where they are arranged in a cross shape. In this case, the ion current, voltage distribution, and temperature at the position of each
[0034]
However, the number and arrangement pattern of the sensor probes 101 may be arbitrarily set and changed as necessary. For example, a lattice pattern or a concentric pattern can be arranged. As for plasma processing, it may be considered that the plasma distribution is symmetric with respect to the central axis. In this case, it is sufficient to arrange the plasma on a radius.
[0035]
Next, the details of the
Here, the reason for adopting the single crystal silicon wafer as a raw material is as follows.
[0036]
It is relatively inexpensive and supplied in large quantities for semiconductor manufacturing, and it is equivalent to the material that is actually processed in the semiconductor manufacturing process, so there is no need to pay special attention when handling it, and it is similar to the semiconductor manufacturing process. This is because various devices can be easily formed by the already established dry and wet etching processes and film forming processes, which is extremely convenient.
[0037]
First, FIG. 3 shows an embodiment in which three
[0038]
First, as shown in FIG. 4, the
[0039]
The
[0040]
The light generated from the
[0041]
Here, the
[0042]
Next, FIG. 5 shows another embodiment of the
[0043]
Next, the
[0044]
The
[0045]
The current flowing into the
[0046]
Here, this
[0047]
The light generated from the
[0048]
Next, the
[0049]
Accordingly, by inputting the fluorescence generated from the
[0050]
As described above, any of the
[0051]
Next, another embodiment of the present invention will be described. First, FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention. In FIG. 8,
[0052]
In this embodiment, the basic configuration of the
[0053]
Specifically, for example, the current sensor probe emits light individually in the visible red region, the voltage sensor probe emits light individually in the green region, and the temperature sensor probe emits light in the blue region. It is designed to emit light individually.
In response to this, the
[0054]
The light generated by each
[0055]
In the case of the embodiment of FIG. 8, since the plasma is directly irradiated on the
[0056]
In the embodiment of FIG. 8, since it is not necessary to install a light guide such as a light receiving unit or an optical cable in the
[0057]
Next, FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the individual
[0058]
Here, since at least one type of detected value of current, voltage, and temperature detected by each
[0059]
Therefore, according to this embodiment, the
[0060]
When the
[0061]
By the way, in embodiment of this invention, although LED and fluorescent substance are used for the
[0062]
【The invention's effect】
According to the present invention, the potential and potential distribution of the workpiece in the semiconductor wafer processing apparatus, the current flowing through the workpiece, and the temperature of the workpiece can be easily and easily performed without causing a decrease in throughput. Since it can be measured, the conditions necessary for the processing of the semiconductor wafer can be easily optimized in a short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of a semiconductor wafer processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a wafer sensor module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a sensor probe portion of a wafer sensor module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a voltage sensor probe in one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of another example of a voltage sensor probe in one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a current sensor probe in one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a temperature sensor probe in one embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory view showing a second embodiment of a semiconductor wafer processing apparatus according to the present invention.
FIG. 9 is an explanatory view showing a third embodiment of a semiconductor wafer processing apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
100 Wafer sensor module
101 Sensor probe
102 Light Emitting Element
200 Wafer stage
201 Light receiver
202 Light guide
300 Converter
400 vacuum vessel
500 Wafer transfer system
C treatment room
Claims (6)
前記半導体ウエハを前記処理室内で処理した際、当該半導体ウエハに流れる電流、当該半導体ウエハに現れる電圧、当該半導体ウエハの温度の少なくとも1種を検出して発光する発光素子をセンサプローブとして下面に備えたウエハセンサモジュールが、前記半導体ウエハの搬送手段により前記載置台の上に載置されたとき、前記発光素子の発光を受光する受光部が前記載置台の上面に設けられ、
前記受光部から当該半導体処理装置の外部に光を導き出す導光路が前記載置台の中に設けられ、
前記電流と前記電圧及び前記温度の少なくとも1種が、前記導光路により外部に導き出された光により検出されることを特徴とする半導体処理装置。In a semiconductor processing apparatus for processing a semiconductor wafer held on a mounting table in a processing chamber isolated from the atmosphere,
When the semiconductor wafer is processed in the processing chamber, a light emitting element that emits light by detecting at least one of a current flowing through the semiconductor wafer, a voltage appearing in the semiconductor wafer, and a temperature of the semiconductor wafer is provided on the lower surface as a sensor probe. When the wafer sensor module is placed on the mounting table by the semiconductor wafer transfer means, a light receiving unit that receives light emitted from the light emitting element is provided on the upper surface of the mounting table.
A light guide for guiding light from the light receiving unit to the outside of the semiconductor processing apparatus is provided in the mounting table,
A semiconductor processing apparatus , wherein at least one of the current, the voltage, and the temperature is detected by light guided to the outside by the light guide .
前記受光部は、前記ウエハセンサモジュールの発光素子の配列状態に合わせて前記載置台の上面に配置されていることを特徴とする半導体処理装置。In the invention of claim 1,
The light receiving unit, a semiconductor processing apparatus according to claim that you have been placed on the upper surface of the mounting table in accordance with the arrangement state of the light emitting elements of said wafer sensor module.
前記半導体ウエハを前記処理室内で処理した際、当該半導体ウエハに流れる電流、当該半導体ウエハに現れる電圧、当該半導体ウエハの温度の夫々を検出して夫々異なった色で発光する複数個の発光素子をセンサプローブとして下面の一箇所にまとめて備えたウエハセンサモジュールが、前記半導体ウエハの搬送手段により前記載置台の上に載置されたとき、前記一箇所にまとめられた複数個の発光素子の発光をまとめて受光する受光部が前記載置台の上面に設けられ、
前記受光部から当該半導体処理装置の外部に光を導き出す導光路が前記載置台の中に1本設けられ、
前記電流と前記電圧及び前記温度の少なくとも1種が、前記導光路により外部に導き出された光により検出されることを特徴とする半導体処理装置。 In a semiconductor processing apparatus for processing a semiconductor wafer held on a mounting table in a processing chamber isolated from the atmosphere ,
When the semiconductor wafer is processed in the processing chamber, a plurality of light-emitting elements that emit light in different colors by detecting each of a current flowing through the semiconductor wafer, a voltage appearing in the semiconductor wafer, and a temperature of the semiconductor wafer are provided. When a wafer sensor module provided as a sensor probe in one place on the lower surface is placed on the mounting table by the semiconductor wafer transfer means, light emission of a plurality of light emitting elements gathered in the one place A light receiving part for receiving light collectively is provided on the upper surface of the mounting table,
One light guide path for guiding light from the light receiving unit to the outside of the semiconductor processing apparatus is provided in the mounting table.
The semiconductor processing system in which at least one of the current and the voltage and the temperature, characterized in Rukoto detected by light derived to the outside by the light guide.
前記半導体ウエハを前記処理室内で処理した際、当該半導体ウエハに流れる電流、当該半導体ウエハに現れる電圧、当該半導体ウエハの温度の少なくとも1種を検出して発光する発光素子をセンサプローブとして上面に備えたウエハセンサモジュールが、前記半導体ウエハの搬送手段により前記載置台の上に載置されたとき、前記発光素子の発光を前記処理室内で受光する受光部が前記処理室の側壁部に設けられ、
前記電流と前記電圧及び前記温度の少なくとも1種が、前記受光部で受光された光により検出されることを特徴とする半導体処理装置。 In a semiconductor processing apparatus for processing a semiconductor wafer held on a mounting table in a processing chamber isolated from the atmosphere ,
When the semiconductor wafer is processed in the processing chamber, a light-emitting element that emits light by detecting at least one of a current flowing through the semiconductor wafer, a voltage appearing in the semiconductor wafer, and a temperature of the semiconductor wafer is provided on the upper surface as a sensor probe. When the wafer sensor module is placed on the mounting table by the semiconductor wafer transfer means, a light receiving portion that receives light emitted from the light emitting element in the processing chamber is provided on a side wall portion of the processing chamber,
The current and at least one of the voltage and the temperature, a semiconductor processing apparatus according to claim Rukoto detected by the light received by the light receiving portion.
当該ウエハセンサモジュールが前記半導体処理装置で処理される半導体ウエハと略同一の形状のシリコン基板で作られ、前記載置台に載置されたとき下側になる面に発光素子を備えていることを特徴とするウエハセンサモジュール。A wafer sensor module used in the semiconductor processing apparatus according to claim 1,
The wafer sensor module is made of a silicon substrate having substantially the same shape as a semiconductor wafer to be processed by the semiconductor processing apparatus, and includes a light emitting element on a lower surface when placed on the mounting table. A featured wafer sensor module .
当該ウエハセンサモジュールが前記半導体処理装置で処理される半導体ウエハと略同一の形状のシリコン基板で作られ、前記載置台に載置されたとき上側になる面に発光素子を備えていることを特徴とするウエハセンサモジュール。 A wafer sensor module used in the semiconductor processing apparatus according to claim 4,
The wafer sensor module is made of a silicon substrate having substantially the same shape as a semiconductor wafer to be processed by the semiconductor processing apparatus, and has a light emitting element on the upper surface when mounted on the mounting table. Wafer sensor module.
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