JP7365878B2 - 計測装置及び計測方法 - Google Patents

Description

本開示は、計測装置、計測方法、及び真空処理装置に関するものである。

従来から、半導体ウエハ（以下、「ウエハ」と称する。）等の基板を真空状態である処理容器内に配置して、基板を加工する各種の処理を実施する真空処理装置が知られている。このような真空処理装置では、例えば、プラズマの発光強度等の、処理容器内の状態が、加工後の基板の特性に影響を及ぼすため、処理容器内の状態を計測することが重要である。

この点、処理容器の側壁に石英窓を介してＯＥＳ（Optical Emission Spectrometer）を設け、ＯＥＳにより処理容器の外側から処理容器内のプラズマの発光強度を計測する技術が提案されている。

特開２０１８－１０７２６４号公報

本開示は、大気開放することなく処理容器内の状態を高精度に計測することができる技術を提供する。

本開示の一態様による計測装置は、基板の搬入出に使用される第１ゲート及び第１ゲートとは異なる第２ゲートが処理容器に設けられた真空処理装置の前記第２ゲートに対応するサイズを有する開口部が形成され、前記第２ゲートに対して気密に前記開口部を取り付け可能なケースと、前記ケース内部を減圧する減圧機構と、前記ケース内部に収容され、前記減圧機構により前記ケース内部が減圧された状態で、前記開口部を介して、前記処理容器内の状態を計測する計測機構と、を有する。

本開示によれば、大気開放することなく処理容器内の状態を高精度に計測することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係るプラズマエッチング装置を概略的に示す図である。 図２は、実施形態に係る計測装置を概略的に示す断面図である。 図３は、実施形態に係る計測装置を使用して処理容器内の状態を計測する流れの一例を示すフローチャートである。 図４は、実施形態に係る計測装置を使用して処理容器内の状態を計測する流れの具体例を説明する図である。 図５は、実施形態に係る計測装置を使用して処理容器内の状態を計測する流れの具体例を説明する図である。 図６は、実施形態に係る計測装置を使用して処理容器内の状態を計測する流れの具体例を説明する図である。 図７は、実施形態に係る計測装置を使用して処理容器内の状態を計測する流れの具体例を説明する図である。 図８は、実施形態に係る計測装置を使用して処理容器内の状態を計測する流れの具体例を説明する図である。 図９は、実施形態に係る計測装置を使用して処理容器内の状態を計測する流れの具体例を説明する図である。 図１０は、実施形態に係る計測装置を使用して処理容器内の状態を計測する流れの具体例を説明する図である。 図１１は、実施形態に係る計測装置を使用して処理容器内の状態を計測する流れの具体例を説明する図である。 図１２は、実施形態に係る計測装置を使用して処理容器内の状態を計測する流れの具体例を説明する図である。

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。

ところで、ＯＥＳ等の計測器により処理容器の外側から処理容器内の状態を計測する場合、計測器が処理容器内に配置された基板に対して遠い位置に存在するため、基板付近での計測精度が低下する。

このため、真空処理装置では、処理容器を大気開放して基板付近にＯＥＳ等の計測器を配置し、処理容器内の状態を計測器により直接的に計測することが考えられる。しかし、真空処理装置では、処理容器を一旦大気開放した場合、処理容器内の温度調整や水分コントロール等のため、基板処理を再開するまで相当な時間を要し、生産性が低下する。

なお、真空状態を保ったまま真空処理装置に基板を搬送する搬送アーム等の搬送系にＯＥＳ等の計測器を配置し、搬送系を介して計測器を処理容器内へ搬送することで、処理容器を大気開放せずに処理容器内の状態を計測することも考えられる。しかし、計測器は、基板に比べて重量が大きいため、搬送系による計測器の搬送を行う場合、計測器の重量に耐え得る強度を持つ搬送系が必要となる。このため、搬送系による計測器の搬送は、実用的ではない。

そこで、大気開放することなく処理容器内の状態を高精度に計測することが期待されている。

［計測対象装置の構成］
計測装置による計測の対象となる計測対象装置について説明する。計測対象装置は、ウエハ等の基板を真空状態である処理容器内に配置して、所定の基板処理を行う真空処理装置である。本実施形態では、計測対象装置を、基板に対するプラズマエッチングを行うプラズマエッチング装置とした場合を例に説明する。

図１は、実施形態に係るプラズマエッチング装置を概略的に示す図である。プラズマエッチング装置１０は、気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理容器３０を有している。この処理容器３０は、円筒状とされ、例えば表面に陽極酸化被膜が形成されたアルミニウム等から構成されている。処理容器３０は、プラズマが生成される処理空間を画成する。処理容器３０内には、ウエハＷを水平に支持する載置台３１が収容されている。

載置台３１は、上下方向に底面を向けた略円柱状を呈しており、上側の底面が載置面３６ｄとされている。載置台３１の載置面３６ｄは、ウエハＷよりも大きいサイズとされている。載置台３１は、基台３３と、静電チャック３６とを含んでいる。

基台３３は、導電性の金属、例えばアルミニウム等で構成されている。基台３３は、下部電極として機能する。基台３３は、絶縁体の支持台３４に支持されており、支持台３４が処理容器３０の底部に設置されている。

静電チャック３６は、上面が平坦な円盤状とされ、当該上面がウエハＷの載置される載置面３６ｄとされている。静電チャック３６は、平面視において載置台３１の中央に設けられている。静電チャック３６は、電極３６ａ及び絶縁体３６ｂを有している。電極３６ａは、絶縁体３６ｂの内部に設けられており、電極３６ａには直流電源４２が接続されている。静電チャック３６は、電極３６ａに直流電源４２から直流電圧が印加されることにより、クーロン力によってウエハＷを吸着するように構成されている。また、静電チャック３６は、絶縁体３６ｂの内部にヒータ３６ｃが設けられている。ヒータ３６ｃは、後述する給電機構を介して電力が供給され、ウエハＷの温度を制御する。

また、載置台３１の上方の外周には、例えば単結晶シリコンで形成されたフォーカスリング３５が設けられている。さらに、載置台３１及び支持台３４の周囲を囲むように、例えば石英等からなる円筒状の内壁部材３７が設けられている。

基台３３には、給電棒５０が接続されている。給電棒５０には、第１の整合器４１ａを介して第１のＲＦ電源４０ａが接続され、また、第２の整合器４１ｂを介して第２のＲＦ電源４０ｂが接続されている。第１のＲＦ電源４０ａは、プラズマ発生用の電源であり、この第１のＲＦ電源４０ａからは所定の周波数の高周波電力が載置台３１の基台３３に供給されるように構成されている。また、第２のＲＦ電源４０ｂは、イオン引き込み用（バイアス用）の電源であり、この第２のＲＦ電源４０ｂからは第１のＲＦ電源４０ａより低い所定周波数の高周波電力が載置台３１の基台３３に供給されるように構成されている。

基台３３の内部には、冷媒流路３３ｄが形成されている。冷媒流路３３ｄは、一方の端部に冷媒入口配管３３ｂが接続され、他方の端部に冷媒出口配管３３ｃが接続されている。プラズマエッチング装置１０は、冷媒流路３３ｄの中に冷媒、例えば冷却水等をそれぞれ循環させることによって、載置台３１の温度を制御可能な構成とされている。なお、プラズマエッチング装置１０は、ウエハＷとフォーカスリング３５がそれぞれ載置される領域に対応して、基台３３の内部に冷媒流路を別に設け、ウエハＷとフォーカスリング３５の温度を個別に制御可能な構成としてもよい。また、プラズマエッチング装置１０は、ウエハＷやフォーカスリング３５の裏面側に冷熱伝達用ガスを供給して温度を個別に制御可能な構成としてもよい。例えば、載置台３１等を貫通するように、ウエハＷの裏面にヘリウムガス等の冷熱伝達用ガス（バックサイドガス）を供給するためのガス供給管が設けられてもよい。ガス供給管は、ガス供給源に接続されている。これらの構成によって、載置台３１の上面に静電チャック３６によって吸着保持されたウエハＷを、所定の温度に制御する。

一方、載置台３１の上方には、載置台３１に平行に対面するように、上部電極としての機能を有するシャワーヘッド４６が設けられている。シャワーヘッド４６と載置台３１は、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能する。

シャワーヘッド４６は、処理容器３０の天壁部分に設けられている。シャワーヘッド４６は、本体部４６ａと、電極板をなす上部天板４６ｂとを備えており、絶縁性部材４７を介して処理容器３０の上部に支持される。本体部４６ａは、導電性材料、例えば表面に陽極酸化被膜が形成されたアルミニウム等からなり、その下部に上部天板４６ｂを着脱自在に支持できるように構成されている。

本体部４６ａの内部には、ガス拡散室４６ｃが設けられ、このガス拡散室４６ｃの下部に位置するように、本体部４６ａの底部には、多数のガス通流孔４６ｄが形成されている。また、上部天板４６ｂには、当該上部天板４６ｂを厚さ方向に貫通するようにガス導入孔４６ｅが、上記したガス通流孔４６ｄと重なるように設けられている。このような構成により、ガス拡散室４６ｃに供給された処理ガスは、ガス通流孔４６ｄ及びガス導入孔４６ｅを介して処理容器３０内にシャワー状に分散されて供給される。

本体部４６ａには、ガス拡散室４６ｃへ処理ガスを導入するためのガス導入口４６ｇが形成されている。このガス導入口４６ｇには、ガス供給配管４５ａの一端が接続されている。このガス供給配管４５ａの他端には、処理ガスを供給する処理ガス供給源４５が接続される。ガス供給配管４５ａには、上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）４５ｂ、及び開閉弁Ｖ２が設けられている。そして、処理ガス供給源４５からプラズマエッチングのための処理ガスが、ガス供給配管４５ａを介してガス拡散室４６ｃに供給され、このガス拡散室４６ｃから、ガス通流孔４６ｄ及びガス導入孔４６ｅを介して処理容器３０内にシャワー状に分散されて供給される。

上記した上部電極としてのシャワーヘッド４６には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４８ａを介して可変直流電源４８ｂが電気的に接続されている。この可変直流電源４８ｂは、オン・オフスイッチ４８ｃにより給電のオン・オフが可能に構成されている。可変直流電源４８ｂの電流・電圧ならびにオン・オフスイッチ４８ｃのオン・オフは、後述する制御部９０によって制御される。なお、後述のように、第１のＲＦ電源４０ａ、第２のＲＦ電源４０ｂから高周波が載置台３１に印加されて処理空間にプラズマが発生する際には、必要に応じて制御部９０によりオン・オフスイッチ４８ｃがオンとされ、上部電極としてのシャワーヘッド４６に所定の直流電圧が印加される。

また、処理容器３０の側壁からシャワーヘッド４６の高さ位置よりも上方に延びるように円筒状の接地導体３０ａが設けられている。この円筒状の接地導体３０ａは、その上部に天壁を有している。

処理容器３０の底部には、排気口８１が形成されており、この排気口８１には、排気管８２を介して排気装置８３が接続されている。排気装置８３は、真空ポンプを有しており、この真空ポンプを作動させることにより処理容器３０内を所定の真空度まで減圧することができるように構成されている。

一方、処理容器３０内の側壁には、ウエハＷの搬入出に使用される第１ゲート８４が設けられている。この第１ゲート８４には、当該第１ゲート８４を開閉するゲートバルブＧが設けられている。第１ゲート８４は、ゲートバルブＧを介して真空搬送室に気密性を保ちつつ接続されており、真空雰囲気の状態のまま真空搬送室からウエハＷの搬入出が可能とされている。

処理容器３０の側部内側には、内壁面に沿ってデポシールド８６が設けられている。デポシールド８６は、処理容器３０にエッチング副生成物（デポ）が付着することを防止する。デポシールド８６は、着脱自在に構成されている。

上記構成のプラズマエッチング装置１０は、制御部９０によって、動作が統括的に制御される。制御部９０は、例えば、コンピュータであり、プラズマエッチング装置１０の各部を制御する。プラズマエッチング装置１０は、制御部９０によって、動作が統括的に制御される。

ところで、プラズマエッチング装置１０では、処理容器３０内の状態が、加工後のウエハＷの特性に影響を及ぼすため、処理容器３０内の状態を計測することが重要である。この点、処理容器３０の側壁に石英窓を介してＯＥＳを設け、ＯＥＳにより処理容器３０の外側から処理容器３０内のプラズマの発光強度を計測する技術が提案されている。

しかし、ＯＥＳ等の計測器により処理容器３０の外側から処理容器３０内の状態を計測する場合、計測器が処理容器３０内に配置されたウエハＷに対して遠い位置に存在するため、ウエハＷ付近での計測精度が低下する。

このため、プラズマエッチング装置１０では、処理容器３０を大気開放してウエハＷ付近にＯＥＳ等の計測器を配置し、処理容器３０内の状態を計測器により直接的に計測することが考えられる。しかし、プラズマエッチング装置１０では、処理容器３０を一旦大気開放した場合、処理容器３０内の温度調整や水分コントロール等のため、基板処理を再開するまで相当な時間を要し、生産性が低下するという問題がある。

そこで、プラズマエッチング装置１０にウエハＷを搬送する搬送アーム等の搬送系にＯＥＳ等の計測器を配置し、搬送系を介して計測器を処理容器３０内へ搬送することで、処理容器３０を大気開放せずに処理容器３０内の状態を計測することも考えられる。しかし、計測器は、ウエハＷに比べて重量が大きいため、搬送系による計測器の搬送を行う場合、計測器の重量に耐え得る強度を持つ搬送系が必要となる。このため、搬送系による計測器の搬送は、実用的ではない。

そこで、実施形態に係るプラズマエッチング装置１０は、ウエハＷの搬入出に使用される第１ゲート８４とは別に、処理容器３０内の状態計測用のゲートが設けられている。例えば、プラズマエッチング装置１０は、図１に示すように、ウエハＷが載置される載置台３１に対して第１ゲート８４とは反対側に、第２ゲート９５が設けられている。第２ゲート９５は、蓋体９６により気密に閉塞されている。また、第２ゲート９５には、後述する計測装置１００が脱着可能に取り付けられる。作業者は、処理容器３０内の状態の計測を実施する場合、計測装置１００による計測の対象となるプラズマエッチング装置１０に対して、計測装置１００を取り付ける。

［計測装置の構成］
次に、実施形態に係る計測装置１００の構成について説明する。図２は、実施形態に係る計測装置１００を概略的に示す断面図である。図２は、プラズマエッチング装置１０に計測装置１００を取り付けた状態を示している。なお、以下の各図では、プラズマエッチング装置１０を簡略化して示す。

計測装置１００は、プラズマエッチング装置１０の第２ゲート９５に対応するサイズである開口部１０１Ａが形成されたケース１０１を有する。ケース１０１は、開口部１０１Ａの周囲の、プラズマエッチング装置１０と接触する部分にオーリング１０１Ｏが設けられている。また、ケース１０１は、輸送用車両１０２上に搭載されている。計測装置１００は、輸送用車両１０２によりプラズマエッチング装置１０の位置まで輸送され、第２ゲート９５にケース１０１の開口部１０１Ａを対応させて配置される。そして、ケース１０１の開口部１０１Ａが、ねじ止め等によって、第２ゲート９５に対して気密に取り付けられる。

ケース１０１は、第１ケース１０１Ｂと、開閉可能なシャッタ部材１０１Ｄを介して第１ケース１０１Ｂに連通する第２ケース１０１Ｃとから構成されている。第１ケース１０１Ｂには、後述する計測機構が収容される。第２ケース１０１Ｃには、開口部１０１Ａが形成される。

第１ケース１０１Ｂには、第１バルブ１０５Ａが設けられた第１配管１０４Ａが接続されている。第２ケース１０１Ｃには、第２バルブ１０５Ｂが設けられた第２配管１０４Ｂが接続されている。第１配管１０４Ａ及び第２配管１０４Ｂは、共通配管１０４Ｃを介して真空ポンプ１０６に接続されている。真空ポンプ１０６は、輸送用車両１０２に設けられた荷台１０３上に搭載されている。第２配管１０４Ｂは、共通配管１０４Ｃに至る途中で、リーク用配管１０４Ｄが分岐している。リーク用配管１０４Ｄには、リーク用バルブ１０５Ｃが設けられている。真空ポンプ１０６、第１配管１０４Ａ、第２配管１０４Ｂ及び共通配管１０４Ｃは、ケース１０１内部を減圧する減圧機構を構築する。処理容器３０内の状態の計測を実施する場合、計測装置１００は、真空ポンプ１０６を作動させることにより、第１配管１０４Ａ、第２配管１０４Ｂ及び共通配管１０４Ｃを介して真空引きを行い、第１ケース１０１Ｂ内部及び第２ケース１０１Ｃ内部を減圧する。

第１ケース１０１Ｂ内部には、処理容器３０内の状態を計測する計測機構が設けられている。本実施形態に係る計測装置１００は、計測機構として、ロボットアーム１１０と、ロボットアーム１１０の先端に設けられ、処理容器３０内の状態を計測するセンサ１１１とを有する。

ロボットアーム１１０は、間接により複数のアームが接続されたアーム部と、アーム部を回転可能及び昇降可能に支持する支持部とにより構成されている。ロボットアーム１１０は、アーム部の複数のアームを直線状に延伸したり、互いに重ねることで伸縮可能に構成されている。ロボットアーム１１０は、アーム部の複数のアームを開口部１０１Ａ側へ延伸させて、先端を開口部１０１Ａから処理容器３０内へ進出させることができる。ロボットアーム１１０は、不図示の制御部によって、動作が統括的に制御される。制御部は、各種の操作指示の受け付けや、動作状態の表示を行うユーザインタフェースを有する。作業者は、ユーザインタフェースに対して操作指示を行う。操作指示は、例えば、ロボットアーム１１０の動きを個別に指定する操作指示である。なお、操作指示は、一連の動きを指定するものであってもよい。例えば、操作指示は、処理容器３０内の状態をセンサ１１１により計測するための一連の動きを指定するものであってもよい。

また、ロボットアーム１１０は、第１ケース１０１Ｂに脱着可能に取り付けられている。すなわち、ロボットアーム１１０は、先端にセンサ１１１とは異なる他のセンサが設けられた他のロボットアームと交換可能とされている。

また、ロボットアーム１１０は、アーム部の途中に、蓋体１１２を有する。蓋体１１２は、第２ゲート９５から蓋体９６が取り外された場合に、蓋体９６に代わって第２ゲート９５を気密に閉塞する。

センサ１１１は、ロボットアーム１１０によって前記開口部１０１Ａを介して前記処理容器３０内の所定の位置まで搬送され、当該所定の位置において処理容器３０内の状態を計測する。センサ１１１は、例えば、載置台３１に載置されたウエハＷの上方に対応する位置まで搬送され、ウエハＷの上方に対応する位置において処理容器３０内の状態を計測する。センサ１１１が計測可能な処理容器３０内の状態は、例えば、処理容器３０内で生成するプラズマの電子密度、プラズマ生成のために印加する高周波（ＲＦ）の周波数、プラズマ中の各イオンの質量、処理容器３０内の圧力、ウエハＷの温度及び表面形状等である。また、センサ１１１は、ロボットアーム１１０によってウエハＷの周囲のフォーカスリング３５の上方に対応する位置まで搬送される場合、フォーカスリング３５の消耗量や位置を計測してもよい。センサ１１１は、異なる複数の状態を一括して計測可能なセンサであってもよいし、各状態を個別に計測可能なセンサであってもよい。センサ１１１により計測される状態を示すデータは、計測装置１００内の所定の記憶装置に格納されてもよく、計測装置１００と有線又は無線により通信可能に接続された通信装置に送信されてもよい。通信装置は、例えば、プラズマエッチング装置１０であってもよく、プラズマエッチング装置１０とは別のプラズマエッチング装置であってもよい。

また、計測装置１００は、プラズマエッチング装置１０の第２ゲート９５から蓋体９６を取り外すための取外ユニットを有する。例えば、計測装置１００は、取外ユニットとして、ロボットアーム１２０と、ロボットアーム１２０の先端に設けられたロボットハンド１２１とを有する。ロボットアーム１２０は、間接により複数のアームが接続されたアーム部と、アーム部を回転可能及び昇降可能に支持する支持部とにより構成されている。ロボットアーム１２０は、アーム部の複数のアームを蓋体９６側へ延伸させて、ロボットハンド１２１で蓋体９６を把持し、第２ゲート９５から蓋体９６を取り外すことができる。ロボットアーム１２０及びロボットハンド１２１は、不図示の制御部によって、動作が統括的に制御される。制御部は、各種の操作指示の受け付けや、動作状態の表示を行うユーザインタフェースを有する。作業者は、ユーザインタフェースに対して操作指示を行う。操作指示は、例えば、ロボットアーム１２０の動きや、ロボットハンド１２１の動きを個別に指定する操作指示である。なお、操作指示は、一連の動きを指定するものであってもよい。例えば、操作指示は、第２ゲート９５から蓋体９６を取り外すための一連の動きを指定するものであってもよい。

次に、計測装置１００を使用した計測の一例を説明する。図３は、実施形態に係る計測装置１００を使用して処理容器３０内の状態を計測する流れの一例を示すフローチャートである。

まず、ケース１０１の開口部１０１Ａが、第２ゲート９５に対して気密に取り付けられる（ステップＳ１０１）。次に、計測装置１００は、真空ポンプ１０６を作動させることにより、ケース１０１内部を減圧する（ステップＳ１０２）。次に、計測装置１００は、ケース１０１内部が減圧された状態で、計測機構（ロボットアーム１１０及びセンサ１１１）により、開口部１０１Ａを介して、処理容器３０内の状態を計測する（ステップＳ１０３）。

次に、計測装置１００を使用した計測の具体例を説明する。図４～図１２は、実施形態に係る計測装置１００を使用して処理容器３０内の状態を計測する流れの具体例を説明する図である。

作業者は、処理容器３０内の状態を計測する場合、図４に示すように、輸送用車両１０２を移動させて、計測装置１００をプラズマエッチング装置１０の位置まで輸送する。このとき、第１バルブ１０５Ａが開状態に制御される。そして、真空ポンプ１０６は、シャッタ部材１０１Ｄが閉じられた状態で第１ケース１０１Ｂ内部を減圧する。

次に、図５に示すように、ケース１０１（第２ケース１０１Ｃ）の開口部１０１Ａが、第２ゲート９５に対して気密に取り付けられる。図５の工程は、図３のステップＳ１０１に対応する。

ケース１０１（第２ケース１０１Ｃ）の開口部１０１Ａが第２ゲート９５に取り付けられると、図６に示すように、第１バルブ１０５Ａが開状態から閉状態へ切り替えられ、第２バルブ１０５Ｂが開状態に制御される。そして、真空ポンプ１０６は、第２ケース１０１Ｃ内部を減圧する。これにより、第１ケース１０１Ｂ内部及び第２ケース１０１Ｃ内部の両方、すなわち、ケース１０１内部の全体が減圧される。図６の工程は、図３のステップＳ１０２に対応する。

次に、図７に示すように、シャッタ部材１０１Ｄが開かれて、第１ケース１０１Ｂと第２ケース１０１Ｃとが連通する。そして、第２バルブ１０５Ｂが開状態から閉状態へ切り替えられる。

次に、図８に示すように、ロボットアーム１２０は、アーム部の複数のアームを蓋体９６側へ延伸させて、ロボットハンド１２１で蓋体９６を把持し、第２ゲート９５から蓋体９６を取り外す。これにより、第２ゲート９５が開かれ、ケース１０１と処理容器３０とが連通する。そして、ロボットアーム１２０は、蓋体９６を第２ケース１０１Ｃ内の所定の退避位置に退避させる。

次に、図９に示すように、ロボットアーム１１０は、アーム部の複数のアームを開口部１０１Ａ側へ延伸させて、センサ１１１が設けられた先端を開口部１０１Ａから処理容器３０内へ進出させる。これにより、センサ１１１が開口部１０１Ａを介して処理容器３０内の所定の位置まで搬送される。さらに、ロボットアーム１１０は、アーム部に設けられた蓋体１１２を第２ゲート９５に対して気密に取り付ける。これにより、第２ゲート９５が蓋体１１２により気密に閉塞される。第２ゲート９５が蓋体１１２に対して取り付けられると、プラズマエッチング装置１０は、処理容器３０内においてプラズマを生成する。
そして、センサ１１１は、処理容器３０内の所定の位置において処理容器３０内の状態を計測する。例えば、センサ１１１は、載置台３１に載置されたウエハＷの上方に対応する位置において処理容器３０内の状態を計測する。また、ロボットアーム１１０は、センサ１１１が設けられた先端を処理容器３０内の複数の位置に順次移動させてもよい。これにより、センサ１１１が処理容器３０内の複数の位置に順次搬送される。そして、センサ１１１は、順次搬送される各位置において処理容器３０内の状態を計測する。例えば、センサ１１１は、載置台３１に載置されたウエハＷの中央部の上方に対応する位置において処理容器３０内の状態を計測し、その後、ウエハＷのエッジ部の上方に対応する位置において処理容器３０内の状態を計測する。図９の工程は、図３のステップＳ１０３に対応する。

センサ１１１による計測が完了すると、プラズマエッチング装置１０は、処理容器３０内でのプラズマの生成を停止する。処理容器３０内でのプラズマの生成が停止すると、図１０に示すように、ロボットアーム１１０は、アーム部の複数のアームを収縮させて、センサ１１１が設けられた先端をケース１０１（第１ケース１０１Ｂ）内へ退避させる。このとき、ロボットアーム１１０は、蓋体１１２を第２ゲート９５から取り外す。

次に、図１１に示すように、ロボットアーム１２０は、アーム部の複数のアームを第２ケース１０１Ｃ内の所定の退避位置側へ延伸させて、ロボットハンド１２１で蓋体９６を把持し、第２ゲート９５に蓋体９６を取り付ける。これにより、第２ゲート９５が蓋体９６により気密に閉塞される。

次に、図１２に示すように、シャッタ部材１０１Ｄが閉じられた状態で、リーク用バルブ１０５Ｃが開かれることによって、第２ケース１０１Ｃが大気開放される。作業者は、このような順序で処理容器３０内の状態の計測が行われた後、輸送用車両１０２を移動させて、計測装置１００をプラズマエッチング装置１０から離間させる。

このように、本実施形態に係る計測装置１００は、プラズマエッチング装置１０の第２ゲート９５に対応するサイズを有する開口部１０１Ａが形成され、第２ゲート９５に対して気密に取り付け可能なケース１０１を有する。また、計測装置１００は、ケース１０１内部を減圧する減圧機構を有する。また、計測装置１００は、ケース１０１内部に収容され、減圧機構によりケース１０１内部が減圧された状態で、開口部１０１Ａを介して、処理容器３０内の状態を計測する計測機構を有する。これにより、計測装置１００は、大気開放することなく処理容器３０内の状態を高精度に計測することができる。また、計測装置１００は、ウエハＷを搬送する搬送系を用いずに処理容器３０内の状態を計測するので、搬送系による計測器の搬送を省略することができ、結果として、搬送系に要求される強度を低減することができる。

また、本実施形態に係る計測装置１００の計測機構は、先端が開口部１０１Ａから処理容器３０内へ進出可能なロボットアーム１１０と、ロボットアーム１１０の先端に設けられ、処理容器３０内の状態を計測するセンサ１１１と、を有する。これにより、計測装置１００は、処理容器３０内を大気にさらすことなく、処理容器３０内の任意の位置において、処理容器３０内の状態を直接的に計測することができる。

また、本実施形態に係るロボットアーム１１０は、ケース１０１（第１ケース１０１Ｂ）に脱着可能に取り付けられる。これにより、計測装置１００は、ロボットアーム１１０を他のセンサが設けられた他のロボットアームに簡単に交換することができ、結果として、種々のセンサを用いて処理容器３０内の種々の状態を計測することが可能となる。

また、本実施形態に係る計測装置１００の減圧機構は、第２ケース１０１Ｃの開口部１０１Ａが第２ゲート９５に取り付けられていない場合に、シャッタ部材１０１Ｄが閉じられた状態で第１ケース１０１Ｂ内部を減圧する。そして、減圧機構は、第２ケース１０１Ｃの開口部１０１Ａが第２ゲート９５に取り付けられている場合に、第２ケース１０１Ｃ内部を減圧する。そして、ロボットアーム１１０は、第１ケース１０１Ｂ内部及び第２ケース１０１Ｃ内部が減圧された状態で、シャッタ部材１０１Ｄ及び第２ゲート９５が開かれた後に、センサ１１１が設けられた先端を開口部１０１Ａから処理容器３０内へ進出させる。これにより、計測装置１００は、第２ケース１０１Ｃを真空予備室として利用することができ、結果として、大気中のパーティクルや水分が第１ケース１０１Ｂや処理容器３０内へ進入する事態を回避することができる。

また、本実施例に係るプラズマエッチング装置１０は、ウエハＷの搬入出に使用される第１ゲート８４と、処理容器３０内の状態を計測する計測装置１００が脱着可能に取り付けられる第２ゲート９５とが設けられた処理容器３０を有する。これにより、プラズマエッチング装置１０は、大気開放することなく処理容器３０内の状態を高精度に計測することができる。また、プラズマエッチング装置１０は、ウエハＷを搬送する搬送系を用いずに処理容器３０内の状態を計測するので、搬送系による計測器の搬送を省略することができ、結果として、搬送系に要求される強度を低減することができる。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

例えば、上記の実施形態では、計測装置１００をプラズマエッチング装置１０の処理容器３０内の状態の計測に使用した場合を例に説明したが、開示技術はこれに限定されない。計測装置１００による計測の対象となる装置は、真空状態である処理容器を有する装置であれば何れの装置であってもよい。

また、上記の実施形態では、プラズマエッチング装置１０の第２ゲート９５が蓋体９６により気密性を保って閉塞されている場合を例に説明したが、開示技術はこれに限定されない。例えば、プラズマエッチング装置１０の第２ゲート９５にゲートバルブＧを設けて開閉可能としてもよい。この場合、計測装置１００は、第２ゲート９５から蓋体９６を取り外すための取外ユニット（例えば、ロボットアーム１２０及びロボットハンド１２１）を省略することができる。

また、上記の実施形態では、ロボットアーム１１０の先端に設けられたセンサ１１１を利用して処理容器３０内の状態を計測する場合を例に説明したが、開示技術はこれに限定されない。例えば、計測装置１００は、センサ１１１と同様のセンシング機能を有するセンサウエハをロボットアームにより載置台３１上に載置し、センシングウエハにより処理容器３０内の状態を直接的に計測してもよい。

１０ プラズマエッチング装置
３０ 処理容器
３１ 載置台
８４ 第１ゲート
９５ 第２ゲート
１００ 計測装置
１０１ ケース
１０１Ａ 開口部
１０１Ｂ 第１ケース
１０１Ｃ 第２ケース
１０１Ｄ シャッタ部材
１０４Ａ 第１配管
１０４Ｂ 第２配管
１０４Ｃ 共通配管
１０６ 真空ポンプ
１１０ ロボットアーム
１１１ センサ

Claims (11)

1. 真空処理装置の処理容器内の状態を計測する、前記処理容器と着脱可能な計測装置であって、
   前記処理容器内の状態を計測する計測機構と、
   前記計測機構を内部に収容する第１ケースと、
   開閉可能なシャッタ部材を介して前記第１ケースに連通し、前記処理容器のゲートと接続する開口部が形成された第２ケースと、
   前記第１ケースおよび前記第２ケースを減圧可能な減圧機構と、
   を有する、計測装置。
2. 前記計測機構は、
   先端が前記開口部から前記処理容器内へ進出可能なアームと、
   前記アームの先端に設けられ、前記処理容器内の状態を計測するセンサと、
   を有する、請求項１に記載の計測装置。
3. 前記アームは、前記第１ケースに脱着可能に取り付けられる、
   請求項２に記載の計測装置。
4. 前記アームは、前記第１ケース内部及び前記第２ケース内部が減圧された状態で、前記シャッタ部材及び前記ゲートが開かれた後に、前記センサが設けられた先端を前記開口部から前記処理容器内へ進出させる、請求項２又は３に記載の計測装置。
5. 前記減圧機構は、前記第２ケースの前記開口部が前記処理容器に取り付けられていない場合に、前記シャッタ部材が閉じられた状態で前記第１ケース内部を減圧し、前記第２ケースの前記開口部が前記処理容器に取り付けられている場合に、前記第２ケース内部を減圧する、請求項１～４のいずれか一項に記載の計測装置。
6. 前記減圧機構と前記第１ケースとを接続する第１配管と、
   前記減圧機構と前記第２ケースとを接続する第２配管と、
   前記第１配管に設けられた第１バルブと、
   前記第２配管に設けられた第２バルブと、
   を有する請求項１～５のいずれか一項に記載の計測装置。
7. 前記第２バルブと前記第２ケースとの間で分岐し、大気と連通する第３配管と、
   前記第３配管に設けられ、前記第２ケースを大気開放させる第３バルブと、
   を有する請求項６に記載の計測装置。
8. 前記処理容器の前記ゲートを閉塞する蓋を取り外す取り外しユニットを更に有する請求項１～７のいずれか一項に記載の計測装置。
9. 前記取り外しユニットは、
   前記第１ケースに設けられた第２アームと、
   前記第２アームの先端に設けられたロボットハンドと、
   を有する、請求項８に記載の計測装置。
10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の計測装置を用いた計測測方法であって、
    前記開口部を前記処理容器の前記ゲートに対して気密に取り付ける工程と、
    前記第２ケース内部を前記減圧機構により減圧する工程と、
    前記シャッタ部材を開いて、減圧された前記第１ケースと前記第２ケースとを連通させる工程と、
    前記減圧機構により前記ケース内部が減圧された状態で、前記計測機構により、前記開口部を介して、前記処理容器内の状態を計測する工程と、
    を含む、計測方法。
11. 前記連通させる工程と前記計測する工程との間に、前記ゲートを閉塞する蓋を取り外す工程を更に含む、請求項１０に記載の計測方法。

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