KR102422345B1 - 측정 시스템 및 측정 방법 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 기존의 플라즈마 에칭 장치를 개조하는 일 없이, 처리 용기 내를 감압 상태로 유지한 채로 포커스 링의 소모량을 측정한다.
(해결 수단) 측정 시스템은, 처리 용기(1)와, 탑재대(2)와, 포커스 링(5)을 갖는 플라즈마 에칭 장치(101)에 있어서의 포커스 링(5)의 소모량을 측정하는 측정 시스템으로서, 거리 센서(23)가 마련된 센서 기판(20)과, 포커스 링(5)의 소모량을 측정하는 측정 장치(30)를 구비한다. 측정 장치(30)는, 반송 장치(110)에 지시하여, 측정 장치(30)를 처리 용기(1) 내에 반송시키는 반송 지시부(36)와, 거리 센서(23)가 측정한, 거리 센서(23)로부터 포커스 링(5)까지의 거리에 따른 물리량의 정보를 취득하는 취득부(33)와, 취득한 물리량의 정보에 근거하여, 포커스 링(5)의 소모량을 측정하는 측정부(35)를 갖는다.

Description

측정 시스템 및 측정 방법{MEASUREMENT SYSTEM AND MEASUREMENT METHOD}
본 발명의 여러 가지 측면 및 실시 형태는, 측정 시스템 및 측정 방법에 관한 것이다.
플라즈마 에칭 장치에 있어서, 피처리 기판이 탑재되는 하부 전극의 주위에 포커스 링을 마련하는 것에 의해, 피처리 기판의 외주 근방에서의 플라즈마의 분포의 균일성 등이 개선되는 것이 알려져 있다. 그러나, 플라즈마를 이용한 에칭의 과정에서, 피처리 기판과 함께, 포커스 링도 서서히 깎여 버린다. 포커스 링이 깎이면, 피처리 기판의 외주부에서의 플라즈마의 분포의 균일성이 저하한다. 이것에 의해, 처리 기판의 외주부에 있어서, 에칭 레이트가 변동하고, 디바이스의 특성이 열화하는 경우가 있다.
포커스 링의 소모량을 측정하기 위해서는, 예컨대, 소정 횟수의 플라즈마 에칭 처리가 종료될 때마다, 플라즈마 에칭 장치의 처리 용기를 대기압에 개방하고, 포커스 링의 두께를 버니어캘리퍼스 등을 이용하여 측정하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 처리 용기가 일단 대기압에 개방되면, 처리를 계속하기 위해 처리 용기 내를 다시 진공 상태로 되돌릴 필요가 있다. 이것에는, 소정의 시간이 걸린다.
또한, 포커스 링의 두께를 측정하기 위해 버니어캘리퍼스 등이 처리 용기의 내부에 접하는 것에 의해 처리 용기의 내부에 부착된 부생성물이 벗겨져, 플라즈마 에칭 처리를 재개한 경우에 오염물로서 피처리 기판에 부착되는 경우가 있다. 피처리 기판의 오염을 방지하기 위해서는, 포커스 링의 두께를 측정한 후에, 클리닝이나 파티클 측정 등의 처리를 행할 필요가 있다. 그 때문에, 포커스 링의 두께를 측정하는 경우에는, 이들의 처리를 행하는 만큼, 제조 라인이 정지하고, 생산성이 저하된다.
제조 라인의 생산성의 저하를 억제하기 위해, 처리 용기를 대기압에 개방하는 일 없이, 포커스 링의 소모량을 측정하는 기술이 요구된다. 이것을 실현하기 위해, 예컨대, 포커스 링에 레이저광을 조사하고, 반사광의 각도 등에 근거하여, 포커스 링의 소모량을 측정하는 기술이 알려져 있다.
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 2006-173223호 공보
(특허 문헌 2) 일본 특허 공개 2010-34416호 공보
그러나, 반사광의 각도 등에 근거하여 포커스 링의 소모량을 측정하는 방법에서는, 플라즈마 에칭 장치의 처리 용기에 레이저광을 도입하기 위한 창, 및, 반사광을 도출하기 위한 창을 마련할 필요가 있다. 그 때문에, 그와 같은 창을 마련하기 위해 플라즈마 에칭 장치의 개조가 필요하게 되고, 플라즈마 에칭 장치의 제조 코스트가 증가한다. 또한, 레이저광 및 반사광의 광로상에는 부재를 배치할 수 없기 때문에, 플라즈마 에칭 장치의 설계의 자유도가 저하하게 된다.
본 발명의 일 측면에 있어서의 측정 시스템은, 피처리 기판이 수용되는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 마련되고, 반송 장치에 의해 상기 처리 용기 내에 반송된 상기 피처리 기판이 탑재되는 하부 전극과, 상기 하부 전극의 주위를 둘러싸도록 마련된 포커스 링을 갖는 플라즈마 에칭 장치에 있어서의 상기 포커스 링의 소모량을 측정하는 측정 시스템으로서, 거리 센서가 마련된 센서 기판과, 상기 포커스 링의 소모량을 측정하는 측정 장치를 구비하고, 상기 측정 장치는, 상기 반송 장치에 지시하여, 상기 센서 기판을 상기 처리 용기 내에 반송시키는 반송 지시부와, 상기 거리 센서가 측정한, 상기 거리 센서로부터 상기 포커스 링까지의 거리에 따른 물리량의 정보를 취득하는 취득부와, 취득한 상기 물리량의 정보에 근거하여, 상기 포커스 링의 소모량을 측정하는 측정부를 갖는다.
본 발명의 여러 가지 측면 및 실시 형태에 의하면, 기존의 플라즈마 에칭 장치를 개조하는 일 없이, 처리 용기 내를 감압 상태로 유지한 채로 포커스 링의 소모량을 측정하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 실시 형태에 있어서의 처리 시스템의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 플라즈마 에칭 장치의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3은 센서 기판의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 측정 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 5는 측정 동작의 일례를 설명하는 도면이다.
도 6은 측정 동작의 일례를 설명하는 도면이다.
도 7은 측정 동작의 일례를 설명하는 도면이다.
도 8은 소모량이 측정되는 포커스 링의 부분의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 포커스 링의 초기 상태의 측정 처리의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 10은 포커스 링의 소모량의 측정 처리의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 11은 측정 장치의 기능을 실현하는 컴퓨터의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12는 센서 기판의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 13은 센서 기판의 다른 예를 나타내는 도면이다.
개시하는 측정 시스템은, 하나의 실시 형태에 있어서, 피처리 기판이 수용되는 처리 용기와, 처리 용기 내에 마련되고, 반송 장치에 의해 처리 용기 내에 반송된 피처리 기판이 탑재되는 하부 전극과, 하부 전극의 주위를 둘러싸도록 마련된 포커스 링을 갖는 플라즈마 에칭 장치에 있어서의 포커스 링의 소모량을 측정하는 측정 시스템으로서, 거리 센서가 마련된 센서 기판과, 포커스 링의 소모량을 측정하는 측정 장치를 구비한다. 측정 장치는, 반송 장치에 지시하여, 센서 기판을 처리 용기 내에 반송시키는 반송 지시부와, 거리 센서가 측정한, 거리 센서로부터 포커스 링까지의 거리에 따른 물리량의 정보를 취득하는 취득부와, 취득한 거리에 따른 물리량의 정보에 근거하여, 포커스 링의 소모량을 측정하는 측정부를 갖는다.
또한, 개시하는 하나의 실시 형태에 있어서, 거리 센서는, 포커스 링 위를 통과할 때에, 포커스 링의 폭 방향에 있어서의 복수의 위치에서, 거리 센서로부터 포커스 링까지의 거리에 따른 물리량의 정보를 측정하더라도 좋다.
또한, 개시하는 하나의 실시 형태에 있어서, 반송 지시부는, 피처리 기판이 하부 전극에 탑재되는 위치보다, 피처리 기판이 처리 용기 내에 반입될 때에 통과하는 게이트로부터 먼 위치까지, 센서 기판을 반입시키더라도 좋다. 또한, 거리 센서는, 적어도, 포커스 링의 중심으로부터 게이트측에 있어서의 포커스 링의 부분과, 포커스 링의 중심으로부터 게이트와 반대쪽에 있어서의 포커스 링의 부분에 있어서, 거리 센서로부터 포커스 링까지의 거리에 따른 물리량의 정보를 측정하더라도 좋다.
또한, 개시하는 하나의 실시 형태에 있어서, 반송 지시부는, 반송 장치가 센서 기판을 처리 용기 내에 반입할 때에, 센서 기판 위에 있어서, 거리 센서가, 센서 기판의 중심을 지나, 센서 기판의 반송 방향을 나타내는 직선으로부터 소정 거리 이상 떨어져 위치하도록, 반송 장치에 센서 기판을 유지시키더라도 좋다.
또한, 개시하는 하나의 실시 형태에 있어서, 센서 기판에는, 위치 결정을 위한 오리엔테이션 플랫 또는 노치인 위치 결정부가 형성되더라도 좋고, 거리 센서는, 센서 기판의 표면에 있어서, 센서 기판의 중심과 위치 결정부를 지나는 직선으로부터 소정 거리 이상 떨어진 위치에 마련되더라도 좋다.
또한, 개시하는 하나의 실시 형태에 있어서, 거리 센서는, 정전 용량 센서이고, 거리 센서로부터 포커스 링까지의 거리에 따른 물리량으로서 정전 용량을 측정하더라도 좋다.
또한, 개시하는 하나의 실시 형태에 있어서, 센서 기판은, 거리 센서가 측정한 거리에 따른 물리량의 정보를 무선 송신하는 무선 통신 장치를 갖더라도 좋고, 취득부는, 무선 통신 장치에 의해 무선 송신된, 거리에 따른 물리량의 정보를 취득하더라도 좋다.
또한, 개시하는 측정 방법은, 하나의 실시 형태에 있어서, 피처리 기판이 수용되는 처리 용기와, 처리 용기 내에 마련되고, 반송 장치에 의해 처리 용기 내에 반송된 피처리 기판이 탑재되는 하부 전극과, 하부 전극의 주위를 둘러싸도록 마련된 포커스 링을 갖는 플라즈마 에칭 장치에 있어서의 포커스 링의 소모량의 측정 방법으로서, 거리 센서가 마련된 센서 기판을 처리 용기 내에 반송시키는 공정과, 거리 센서가 측정한, 거리 센서로부터 포커스 링까지의 거리에 따른 물리량의 정보를 취득하는 공정과, 취득한 물리량의 정보에 근거하여, 포커스 링의 소모량을 측정하는 공정을 실행한다.
이하에, 개시하는 측정 시스템 및 측정 방법의 실시 형태에 대하여, 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 또, 본 실시 형태에 의해 개시되는 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 실시 형태는, 처리 내용을 모순되게 하지 않는 범위에서 적절히 조합하는 것이 가능하다.
[처리 시스템(100)의 구성]
도 1은 실시 형태에 있어서의 처리 시스템(100)의 일례를 나타내는 도면이다. 처리 시스템(100)은, 복수의 플라즈마 에칭 장치(101)(101-1 및 101-2), 반송실(102), 및 복수의 카세트실(103)(103-1 및 103-2)을 구비한다. 복수의 플라즈마 에칭 장치(101) 및 복수의 카세트실(103)은, 반송실(102)의 주위에 마련된다. 처리 시스템(100)은, 측정 시스템의 일례이다.
플라즈마 에칭 장치(101-1)와 반송실(102)의 사이에는, 게이트 밸브 G-1이 마련되어 있고, 게이트 밸브 G-1은, 플라즈마 에칭 장치(101-1)와 반송실(102)의 사이를 기밀로 폐색시키거나, 연통시키거나 할 수 있다. 마찬가지로, 플라즈마 에칭 장치(101-2)와 반송실(102)의 사이에는, 게이트 밸브 G-2가 마련되어 있고, 게이트 밸브 G-2는, 플라즈마 에칭 장치(101-2)와 반송실(102)의 사이를 기밀로 폐색시키거나, 연통시키거나 할 수 있다.
또한, 카세트실(103-1)과 반송실(102)의 사이에는, 게이트 밸브 G-3이 마련되어 있고, 게이트 밸브 G-3은, 카세트실(103-1)과 반송실(102)의 사이를 기밀로 폐색시키거나, 연통시키거나 할 수 있다. 마찬가지로, 카세트실(103-2)과 반송실(102)의 사이에는, 게이트 밸브 G-4가 마련되어 있고, 게이트 밸브 G-4는, 카세트실(103-2)과 반송실(102)의 사이를 기밀로 폐색시키거나, 연통시키거나 할 수 있다.
또한, 카세트실(103-1)에는, 도어 밸브 D-1이 마련되어 있고, 도어 밸브 D-1은, 카세트실(103-1)의 외부로부터 카세트실(103-1) 내를 기밀로 폐색시키거나, 카세트실(103-1) 내를 카세트실(103-1)의 외부와 연통시켜 대기압에 개방시키거나 할 수 있다. 마찬가지로, 카세트실(103-2)에는, 도어 밸브 D-2가 마련되어 있고, 도어 밸브 D-2는, 카세트실(103-2)의 외부로부터 카세트실(103-2) 내를 기밀로 폐색시키거나, 카세트실(103-2) 내를 카세트실(103-2)의 외부와 연통시켜 대기압에 개방시키거나 할 수 있다.
그리고, 복수의 피처리 기판인 반도체 웨이퍼 W가 수용된 카세트(130)는, 도어 밸브 D-1 및 D-2를 통해서, 카세트실(103-1 및 103-2) 내에 각각 반입된다. 또한, 플라즈마 에칭 장치(101-1 또는 101-2)에서 처리된 반도체 웨이퍼 W가 수용된 카세트(130)를, 도어 밸브 D-1 및 D-2를 통해서, 카세트실(103-1 및 103-2)로부터 각각 반출할 수 있다. 또한, 카세트(130)에는, 후술하는 센서 기판(20)이 수용된다. 각각의 카세트실(103)에는, 각각 도시하지 않는 진공 배기 장치가 마련되어 있고, 카세트(130)가 반입되고, 도어 밸브 D-1 및 D-2가 닫힌 후, 각각의 카세트실(103)의 내부는, 진공 배기 장치에 의해 소정의 진공도로 배기된다.
반송실(102) 내에는, 다관절의 암을 갖는 반송 장치(110)가 마련되어 있다. 암의 선단에는, 반도체 웨이퍼 W를 유지하는 기판 지지부(111a 및 111b)가 마련되어 있다. 반송 장치(110)는, 게이트 밸브 G-1, G-2, G-3, 및 G-4를 연 상태에서, 기판 지지부(111)를 각각의 플라즈마 에칭 장치(101) 및 각각의 카세트실(103) 내에 진입시킬 수 있다.
그리고, 반송 장치(110)는, 처리 전의 반도체 웨이퍼 W를 기판 지지부(111)에 얹어 카세트실(103) 내의 카세트(130)로부터 꺼내고, 플라즈마 에칭 장치(101) 내에 반입한다. 그리고, 처리 후의 반도체 웨이퍼 W를 기판 지지부(111)에 얹어 플라즈마 에칭 장치(101)로부터 반출하고, 카세트실(103) 내의 카세트(130) 내에 수용한다. 또한, 반송실(102)에는, 도시하지 않는 진공 배기 장치가 마련되어 있고, 반송실(102) 내가 진공 배기 장치에 의해 소정의 진공도로 배기된 상태에서, 반송 장치(110)는, 반도체 웨이퍼 W의 반송 등을 행할 수 있다.
반송실(102)내의 반송 장치(110)에는, 측정 장치(30)가 접속되어 있다. 측정 장치(30)는, 반송 장치(110)에 지시하여, 센서 기판(20)을 카세트(130)로부터 반출시켜, 플라즈마 에칭 장치(101) 내에 반입시킨다. 그리고, 측정 장치(30)는, 플라즈마 에칭 장치(101) 내에 반입된 센서 기판(20)이 측정한 정보에 근거하여, 플라즈마 에칭 장치(101) 내의 부품, 예컨대 포커스 링의 상태를 측정한다.
[플라즈마 에칭 장치(101)의 구성]
도 2는 플라즈마 에칭 장치(101)의 일례를 나타내는 개략 단면도이다. 플라즈마 에칭 장치(101)는, 예컨대 도 2에 나타내는 바와 같이, 기밀로 구성되고, 전기적으로 접지 전위가 된 처리 용기(1)를 갖는다. 처리 용기(1)는, 예컨대 표면에 양극 산화 피막이 입혀진 알루미늄 등에 의해, 대략 원통 형상으로 형성되어 있다. 처리 용기(1) 내에는, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼 W를 수평으로 지지하는 탑재대(2)가 마련되어 있다.
탑재대(2)는, 그 기재(基材)(2a)가 도전성의 금속, 예컨대 알루미늄 등으로 구성되어 있고, 하부 전극으로서 기능한다. 이 탑재대(2)는 도체의 지지대(4)에 지지되어 있다. 지지대(4)의 아래에는 절연판(3)이 마련되어 있다. 또한, 탑재대(2)의 위쪽의 외주에는, 예컨대 단결정 실리콘 등으로 형성된 포커스 링(5)이 마련되어 있다. 또한, 탑재대(2) 및 지지대(4)의 주위를 둘러싸도록, 예컨대 석영 등으로 이루어지는 원통 형상의 내벽 부재(3a)가 마련되어 있다.
탑재대(2)의 위쪽에는, 탑재대(2)와 대략 평행하게 대향하도록, 다시 말해서, 탑재대(2) 위에 탑재된 반도체 웨이퍼 W와 대향하도록, 상부 전극으로서의 기능을 갖는 샤워 헤드(16)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(16)와 탑재대(2)는, 한 쌍의 전극(상부 전극과 하부 전극)으로서 기능한다. 탑재대(2)의 기재(2a)에는, 정합기(11a)를 거쳐서 고주파 전원(10a)이 접속되어 있다. 또한, 탑재대(2)의 기재(2a)에는, 정합기(11b)를 거쳐서 고주파 전원(10b)이 접속되어 있다. 고주파 전원(10a)은, 플라즈마의 발생에 이용되는 소정의 주파수(예컨대 100㎒)의 고주파 전력을 탑재대(2)의 기재(2a)에 공급한다. 또한, 고주파 전원(10b)은, 이온의 인입(바이어스)에 이용되는 소정의 주파수의 고주파 전력으로서, 고주파 전원(10a)보다 낮은 주파수(예컨대, 13㎒)의 고주파 전력을 탑재대(2)의 기재(2a)에 공급한다.
탑재대(2)의 상면에는, 반도체 웨이퍼 W를 정전 흡착하기 위한 정전 척(6)이 마련되어 있다. 정전 척(6)은, 절연체(6b)와, 절연체(6b)의 사이에 마련된 전극(6a)을 갖고, 전극(6a)에는 직류 전원(12)이 접속되어 있다. 그리고, 정전 척(6)은, 직류 전원(12)으로부터 인가된 직류 전압에 의해 정전 척(6)의 표면에 발생한 쿨롱력에 의해, 반도체 웨이퍼 W를 흡착 유지한다.
탑재대(2)의 내부에는, 냉매가 흐르는 유로(2b)가 형성되어 있고, 유로(2b)에는, 배관(2c 및 2d)이 접속되어 있다. 그리고, 유로(2b) 내에 갈덴 등의 냉매를 순환시키는 것에 의해, 지지대(4) 및 탑재대(2)를 소정의 온도로 제어할 수 있다. 또한, 탑재대(2)에는, 탑재대(2)를 관통하도록, 반도체 웨이퍼 W의 이면측에 헬륨 가스 등의 냉각 가스(백사이드 가스)를 공급하기 위한 배관(18)이 마련되어 있다. 배관(18)은, 도시하지 않는 백사이드 가스 공급원에 접속되어 있다. 이들의 구성에 의해, 탑재대(2)의 상면에 정전 척(6)에 의해 흡착 유지된 반도체 웨이퍼 W를, 소정의 온도로 제어할 수 있다.
상기한 샤워 헤드(16)는, 처리 용기(1)의 상부에 마련되어 있다. 샤워 헤드(16)는, 본체부(16a)와 전극판을 이루는 상부 천판(16b)을 구비하고 있고, 절연성 부재(17)를 사이에 두고 처리 용기(1)의 상부에 지지되어 있다. 본체부(16a)는, 예컨대 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄 등에 의해 형성되고, 그 하부에 상부 천판(16b)을 착탈이 자유롭게 지지한다. 상부 천판(16b)은, 예컨대 석영 등의 실리콘 함유 물질로 형성된다.
본체부(16a)의 내부에는, 가스 확산실(16c 및 16d)이 마련된다. 가스 확산실(16c 및 16d)의 하부에 위치하도록, 본체부(16a)의 저부에는, 다수의 가스 통류 구멍(16e)이 형성되어 있다. 가스 확산실은, 중앙부에 마련된 가스 확산실(16c)과, 주연부에 마련된 가스 확산실(16d)로 2분할되어 있고, 중앙부와 주연부에서 독립적으로 처리 가스의 공급 상태를 변경할 수 있도록 되어 있다.
또한, 상부 천판(16b)에는, 해당 상부 천판(16b)을 두께 방향으로 관통하도록 가스 도입 구멍(16f)이 마련되어 있고, 각각의 가스 도입 구멍(16f)은, 상기한 가스 통류 구멍(16e)에 연통하고 있다. 이와 같은 구성에 의해, 가스 확산실(16c 및 16d)에 공급된 처리 가스는, 가스 통류 구멍(16e) 및 가스 도입 구멍(16f)을 통해서 처리 용기(1) 내에 샤워 형상으로 확산되어 공급된다. 또, 본체부(16a) 등에는, 도시하지 않는 히터나, 냉매를 순환시키기 위한 도시하지 않는 배관 등의 온도 조정기가 마련되어 있고, 플라즈마 에칭 처리 중에 샤워 헤드(16)를 소망하는 범위 내의 온도로 제어할 수 있도록 되어 있다.
상기한 본체부(16a)에는, 가스 확산실(16c 및 16d)의 각각에 처리 가스를 도입하기 위한 2개의 가스 도입구(16g 및 16h)가 형성되어 있다. 가스 도입구(16g)에는, 배관(15a)의 일단이 접속되어 있고, 배관(15a)의 타단에는, 밸브 V1 및 매스 플로 컨트롤러(MFC)(15c)를 거쳐서, 에칭용의 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급원(15)이 접속되어 있다. 또한, 가스 도입구(16h)에는, 배관(15b)의 일단이 접속되어 있고, 배관(15b)의 타단에는, 밸브 V2 및 MFC(15d)를 거쳐서, 처리 가스 공급원(15)이 접속되어 있다.
그리고, 처리 가스 공급원(15)으로부터 공급된 처리 가스는, 배관(15a 및 15b)을 통해서 가스 확산실(16c 및 16d)에 각각 공급되고, 각각의 가스 통류 구멍(16e) 및 가스 도입 구멍(16f)을 통해서 처리 용기(1) 내에 샤워 형상으로 확산되어 공급된다.
상기한 상부 전극으로서의 샤워 헤드(16)에는, 로우 패스 필터(LPF)(51)를 거쳐서 가변 직류 전원(52)이 전기적으로 접속되어 있다. 가변 직류 전원(52)은, 스위치(53)에 의해 직류 전력의 공급 및 차단이 가능하게 되어 있다. 가변 직류 전원(52)의 전류 및 전압 및 스위치(53)의 온 및 오프는, 후술하는 제어부(60)에 의해 제어된다. 또, 후술하는 바와 같이, 고주파 전원(10a) 및 고주파 전원(10b)으로부터 고주파 전력이 탑재대(2)에 공급되어 처리 공간에 플라즈마가 발생할 때에는, 필요에 따라서 제어부(60)에 의해 스위치(53)가 온이 되고, 상부 전극으로서의 샤워 헤드(16)에 소정의 직류 전압이 인가된다.
처리 용기(1)의 저부에는, 배기구(71)가 형성되어 있다. 배기구(71)에는, 배기관(72)을 거쳐서 배기 장치(73)가 접속되어 있다. 배기 장치(73)는, 진공 펌프를 갖고 있고, 이 진공 펌프를 작동시키는 것에 의해 처리 용기(1) 내를 소정의 진공도까지 감압할 수 있다. 또한, 처리 용기(1)의 측벽에는, 개구부(74)가 마련되어 있고, 개구부(74)에는, 해당 개구부(74)를 개폐하는 게이트 밸브 G가 마련되어 있다.
처리 용기(1)의 내벽에는, 내벽의 면을 따라서, 증착 실드(76 및 77)가, 착탈이 자유롭게 마련되어 있다. 증착 실드(76 및 77)는, 처리 용기(1)의 내벽에 에칭 부생물(퇴적물)이 부착되는 것을 방지하는 기능을 갖는다. 또한, 증착 실드(77)는, 하부 전극이 되는 탑재대(2), 내벽 부재(3a), 및 지지대(4)의 외주면을 덮도록 마련되어 있다. 정전 척(6) 위에 흡착 유지된 반도체 웨이퍼 W와 대략 같은 높이의 증착 실드(76)의 위치에는, 직류적으로 그라운드에 접속된 도전성 부재(GND 블록)(79)가 마련되어 있다. 도전성 부재(79)에 의해, 처리 용기(1) 내의 이상 방전이 억제된다.
또한, 처리 용기(1)의 주위에는, 동심원 형상으로 링 자석(80)이 배치되어 있다. 링 자석(80)은, 샤워 헤드(16)와 탑재대(2)의 사이의 공간에 자장을 형성한다. 링 자석(80)은, 도시하지 않는 회전 기구에 의해 회전이 자유롭게 유지되어 있다.
상기 구성의 플라즈마 에칭 장치(101)는, 제어부(60)에 의해, 그 동작이 통괄적으로 제어된다. 제어부(60)에는, CPU(Central Processing Unit)를 구비하고, 플라즈마 에칭 장치(101)의 각 부를 제어하는 프로세스 컨트롤러(61)와, 유저 인터페이스(62)와, 기억부(63)가 마련되어 있다. 유저 인터페이스(62)는, 공정 관리자가 플라즈마 에칭 장치(101)를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작을 행하는 키보드나, 플라즈마 에칭 장치(101)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등이다.
기억부(63)에는, 플라즈마 에칭 장치(101)에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 컨트롤러(61)의 제어에 있어서 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)이나 처리 조건 데이터 등이 기억된 레시피가 저장되어 있다. 그리고, 유저 인터페이스(62)로부터의 지시에 따라 임의의 레시피가 기억부(63)로부터 호출되어 프로세스 컨트롤러(61)에 의해 실행되는 것에 의해, 프로세스 컨트롤러(61)의 제어 아래에서, 플라즈마 에칭 장치(101)에서의 소망하는 처리가 행해진다. 또한, 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등의 레시피는, 컴퓨터에서 판독 가능한 컴퓨터 기록 매체(예컨대, 하드 디스크, CD, 플렉서블 디스크, 반도체 메모리 등) 등에 저장된 상태의 것을 이용하거나, 혹은, 다른 장치로부터, 예컨대 통신 회선을 통해서 전송된 것을 이용하거나 하는 것도 가능하다.
[센서 기판(20)의 구성]
도 3은 센서 기판(20)의 일례를 나타내는 도면이다. 센서 기판(20)은, 예컨대 도 3에 나타내는 바와 같이, 베이스 기판(21), 거리 센서(23), 무선 통신기(24), 및 배터리(26)를 갖는다. 본 실시 형태에 있어서, 베이스 기판(21)은, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼 W와 대략 동일한 형상을 갖는다. 이것에 의해, 반송 장치(110)는, 기판 지지부(111)에 의해, 센서 기판(20)을, 반도체 웨이퍼 W와 동일하게 다룰 수 있다. 또한, 베이스 기판(21)의 외주에는, 베이스 기판(21)의 방향을 나타내는 위치 결정부(22)가 형성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 위치 결정부(22)는, 예컨대 노치이다. 또, 위치 결정부(22)는, 오리엔테이션 플랫이더라도 좋다.
거리 센서(23), 무선 통신기(24), 및 배터리(26)는, 베이스 기판(21)의 표면에 실장된다. 배터리(26)는, 배선(27)에 의해 거리 센서(23) 및 무선 통신기(24)에 접속되고, 배선(27)을 거쳐서 거리 센서(23) 및 무선 통신기(24)에 전력을 공급한다. 거리 센서(23)는, 배선(25)에 의해 무선 통신기(24)에 접속된다. 거리 센서(23)는, 베이스 기판(21)의 중심(29)과 위치 결정부(22)를 통과하는 직선으로부터, ΔL1 떨어진 베이스 기판(21) 위의 위치에 실장된다.
무선 통신기(24)는, 측정 장치(30)로부터 무선 송신된 전파를 수신하고, 수신한 전파를 복조하여, 배선(25)을 거쳐서 거리 센서(23)에 보낸다. 또한, 무선 통신기(24)는, 배선(25)을 거쳐서 거리 센서(23)로부터 신호를 받은 경우에, 받은 신호에 소정의 변조를 실시하여 측정 장치(30)에 무선 송신한다. 본 실시 형태에 있어서, 무선 통신기(24)는, 아날로그 무선 통신 방식에 의해, 측정 장치(30)와의 사이에서 신호를 송수신한다. 또, 무선 통신기(24)는, 무선 LAN이나 Bluetooth(등록상표) 등의 디지털 무선 통신 방식에 의해, 측정 장치(30)와의 사이에서 신호를 송수신하더라도 좋다.
거리 센서(23)는, 배선(25)을 거쳐서 무선 통신기(24)로부터 측정 지시를 나타내는 신호를 받은 경우에, 측정 대상물과의 사이의 거리에 따른 물리량을 측정한다. 그리고, 거리 센서(23)는, 측정한 물리량을 나타내는 신호를, 배선(25)을 거쳐서 무선 통신기(24)에 보낸다. 본 실시 형태에 있어서, 측정 대상물은, 처리 용기(1) 내에 마련된 포커스 링(5)이다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 거리 센서(23)는, 측정 대상물과의 사이의 거리에 따른 물리량으로서 정전 용량을 측정하는, 예컨대 정전 용량 센서이다. 또, 거리 센서(23)는, 측정 대상물과의 사이의 거리에 따라 변화하는 물리량을 측정 가능한 센서이면, 다른 방식의 센서(예컨대, 레이저 거리 센서, 초음파 센서 등)이더라도 좋다.
여기서, 플라즈마 에칭 장치(101) 내에 있어서 반도체 웨이퍼 W가 처리되면, 처리 용기(1) 내에 생성된 플라즈마에 의해, 포커스 링(5)이 약간 깎인다. 그리고, 반도체 웨이퍼 W의 처리를 반복하는 것에 의해, 처리 용기(1) 내의 포커스 링(5)이 얇아져, 반도체 웨이퍼 W의 외주 부근에 있어서의 플라즈마의 균일성을 높인다고 하는 포커스 링(5)의 효과가 저하한다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 플라즈마 에칭 장치(101)에 의한 처리의 개시 전에, 센서 기판(20)을 처리 용기(1) 내에 반입하고, 거리 센서(23)에 의해 거리 센서(23)로부터 포커스 링(5)까지의 거리를 측정한다. 그리고, 몇 개의 반도체 웨이퍼 W가 처리된 후에, 다시 센서 기판(20)을 처리 용기(1) 내에 반입하고, 거리 센서(23)에 의해 센서 기판(20)으로부터 포커스 링(5)까지의 거리를 측정한다. 그리고, 처리의 개시 전에 측정한 거리와의 차분으로부터, 포커스 링(5)의 소모량을 산출하고, 산출한 소모량을, 처리 시스템(100)의 유저에게 통지한다.
또한, 처리의 대상인 반도체 웨이퍼 W에는, 도 3에 나타낸 센서 기판(20)과 동일하게, 위치 결정부(22)가 형성되어 있다. 반도체 웨이퍼 W에 형성된 위치 결정부(22)의 근방에 있어서의 플라즈마의 분포는, 반도체 웨이퍼 W의 외주부에 있어서의 다른 부분에 있어서의 플라즈마의 분포와는 약간 상이한 경우가 있다. 그 때문에, 반도체 웨이퍼 W의 위치 결정부(22)의 근방에 있어서의 포커스 링(5)의 소모량은, 다른 부분에 있어서의 포커스 링(5)의 소모량과는 상이한 경우가 있다. 그 때문에, 반도체 웨이퍼 W의 위치 결정부(22)가 배치된 위치의 근방의 포커스 링(5)의 소모량을 측정하더라도, 포커스 링(5)의 다른 부분의 소모량과는 상이한 값이 측정되어 버리는 경우가 있다.
이것을 회피하기 위해, 본 실시 형태에서는, 예컨대 도 3에 나타내는 바와 같이, 거리 센서(23)는, 베이스 기판(21)의 중심(29)과 위치 결정부(22)를 통과하는 직선으로부터, ΔL1 떨어진 베이스 기판(21) 위의 위치에 실장된다. 그리고, 센서 기판(20)을 플라즈마 에칭 장치(101)의 처리 용기(1) 내에 반입시킬 때에, 위치 결정부(22)로부터 베이스 기판(21)의 중심(29)으로 향하는 방향으로 센서 기판(20)을 이동시킨다. 이것에 의해, 거리 센서(23)가 포커스 링(5)의 위쪽을 통과할 때에, 반도체 웨이퍼 W의 위치 결정부(22)에 배치된 위치의 근방의 포커스 링(5)의 부분과는 상이한 부분의 위쪽을 거리 센서(23)가 통과하게 된다. 이것에 의해, 거리 센서(23)에 의해, 반도체 웨이퍼 W의 위치 결정부(22)에 배치된 위치의 근방의 포커스 링(5)에 있어서의 소모량이 측정되는 것을 방지할 수 있다 .
또, 본 실시 형태에서는, 센서 기판(20)을 방향 B로 이동시켜 게이트 밸브 G로부터 처리 용기(1) 내에 반입하는 경우, 반도체 웨이퍼 W가 처리 용기(1) 내에 반입되어 정전 척(6) 위에 탑재되는 위치보다, 더 게이트 밸브 G로부터 먼 위치까지 센서 기판(20)을 이동시킨다. 이것에 의해, 거리 센서(23)는, 게이트 밸브 G에 가까운 쪽의 포커스 링(5)의 부분과, 게이트 밸브 G로부터 먼 쪽의 포커스 링(5)의 부분의 2부분에 있어서 포커스 링(5)의 소모량을 측정할 수 있다.
그 때, 거리 센서(23)를, 베이스 기판(21) 위에 있어서, 중심(29)과 위치 결정부(22)를 통과하는 직선으로부터 너무 먼 위치에 실장하여 버리면, 센서 기판(20)을 방향 B로 이동시켜 처리 용기(1) 내에 반입한 경우에, 거리 센서(23)에 의해 소모량이 측정되는 포커스 링(5) 위의 2부분의 위치가, 서로 가까워져 버린다. 그 때문에, 거리 센서(23)에 의해 측정된 측정치에 근거하여 산출된 포커스 링(5)의 소모량과, 포커스 링(5) 전체의 실제의 소모량의 차이가 커지는 경우가 있다. 그 때문에, 거리 센서(23)는, 베이스 기판(21) 위에 있어서, 중심(29)과 위치 결정부(22)를 통과하는 직선으로부터 별로 멀지 않은 위치에 실장하는 것이 바람직하다. 예컨대, 베이스 기판(21)의 중심(29)과 위치 결정부(22)를 통과하는 직선으로부터 거리 센서(23)가 실장되는 베이스 기판(21) 위의 위치까지의 거리 ΔL1은, 예컨대, 베이스 기판(21)의 반경의 1/4~1/2배 정도의 범위 내인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 포커스 링(5)의 소모량의 측정 정밀도를 높일 수 있다.
[측정 장치(30)의 구성]
도 4는 측정 장치(30)의 일례를 나타내는 블록도이다. 측정 장치(30)는, 예컨대 도 4에 나타내는 바와 같이, 안테나(31), 무선 통신부(32), 취득부(33), 측정 지시부(34), 측정부(35), 및 반송 지시부(36)를 갖는다.
무선 통신부(32)는, 측정 지시부(34)로부터 신호를 받은 경우에, 받은 신호에 소정의 변조를 실시하여 안테나(31)를 거쳐서 센서 기판(20)에 송신한다. 또한, 무선 통신부(32)는, 안테나(31)를 거쳐서 센서 기판(20)으로부터 신호를 수신한 경우에, 수신한 신호를 복조하여 취득부(33)에 보낸다.
측정 지시부(34)는, 측정부(35)로부터 측정 지시를 받은 경우에, 측정 지시를 나타내는 신호를 생성하고, 생성한 신호를 무선 통신부(32)에 보낸다. 취득부(33)는, 무선 통신부(32)로부터 받은 신호를, 측정치를 나타내는 정보로 변환하여, 측정부(35)에 보낸다. 반송 지시부(36)는, 측정부(35)로부터의 지시에 따라, 센서 기판(20)의 반송을 제어하는 신호를 반송 장치(110)에 송신한다.
측정부(35)는, 마우스나 키보드 등의 입력 장치(37)를 통해서, 처리 시스템(100)의 유저로부터의 지시에 따라, 반송 장치(110) 및 거리 센서(23)를 제어하고, 플라즈마 에칭 장치(101)의 처리 용기(1) 내의 부품의 상태를 측정한다. 예컨대, 측정부(35)는, 처리 시스템(100)의 유저로부터의 지시에 따라, 반송 장치(110) 및 거리 센서(23)를 제어하고, 처리 용기(1) 내의 포커스 링(5)의 초기 상태의 측정을 행한다. 초기 상태란, 예컨대, 포커스 링(5)의 교환이 행해지고, 플라즈마 에칭 장치(101)에 의한 플라즈마 에칭 처리가 개시되기 전의 상태를 가리킨다.
포커스 링(5)의 초기 상태의 측정에서는, 측정부(35)는, 예컨대, 게이트 밸브 G에 가까운 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에 거리 센서(23)가 위치하는 위치까지, 센서 기판(20)을 플라즈마 에칭 장치(101)의 처리 용기(1) 내에 반입시키는 지시를 반송 지시부(36)에 보낸다. 반송 장치(110)는, 예컨대 도 5에 나타내는 바와 같이, 거리 센서(23)가 베이스 기판(21)의 하면측에 위치하도록 센서 기판(20)을 유지하고, 게이트 밸브 G로부터 반송 방향 B를 따라서, 센서 기판(20)을 처리 용기(1) 내에 반입한다. 그리고, 거리 센서(23)가 게이트 밸브 G에 가까운 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에 위치한 경우에, 측정부(35)는, 측정 지시부(34)에 측정 지시를 보낸다. 그리고, 취득부(33)로부터 측정치를 수신한 경우에, 측정부(35)는, 수신한 측정치에 대응하는 거리의 정보를 유지한다.
다음으로, 측정부(35)는, 센서 기판(20)을 처리 용기(1) 내에 소정 거리 반입시키는 지시를 반송 지시부(36)에 보낸다. 소정 거리란, 예컨대 수 밀리미터이다. 그리고, 측정부(35)는, 측정 지시부(34)에 측정 지시를 보내고, 취득부(33)로부터 측정치의 정보를 수신하고, 수신한 측정치에 대응하는 거리 d의 정보를 유지한다. 측정부(35)는, 예컨대 도 6에 나타내는 바와 같이, 거리 센서(23)가 포커스 링(5)의 위쪽을 통과하는 동안, 센서 기판(20)을 반송 방향 B로 소정 거리 이동시켜, 포커스 링(5)까지의 거리 d에 따른 측정치를 거리 센서(23)에 측정시키는 처리를 복수 회(예컨대, 수십 회 정도) 반복한다.
그리고, 거리 센서(23)가 게이트 밸브 G에 가까운 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽을 통과한 경우, 측정부(35)는, 게이트 밸브 G로부터 먼 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에 거리 센서(23)가 위치하는 위치까지, 센서 기판(20)을 더 반입시키는 지시를 반송 지시부(36)에 보낸다. 반송 장치(110)는, 예컨대 도 7에 나타내는 바와 같이, 센서 기판(20)을 게이트 밸브 G로부터 반송 방향 B를 따라서, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼 W가 반입되는 위치보다 더 소정 거리 ΔL2만큼, 게이트 밸브 G로부터 먼 위치까지 센서 기판(20)을 반입한다. 그리고, 거리 센서(23)가, 예컨대 도 7에 나타내는 바와 같이, 게이트 밸브 G로부터 먼 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에 위치한 경우에, 측정부(35)는, 측정 지시부(34)에 측정 지시를 보낸다. 그리고, 취득부(33)로부터 측정치를 수신한 경우에, 측정부(35)는, 수신한 측정치에 대응하는 거리 d의 정보를 유지한다.
그리고, 측정부(35)는, 거리 센서(23)가 게이트 밸브 G에 가까운 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에 위치한 경우와 동일하게, 거리 센서(23)가 게이트 밸브 G로부터 먼 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽을 통과하는 동안, 센서 기판(20)을 처리 용기(1) 내로 소정 거리 이동시켜, 거리 센서(23)에 포커스 링(5)까지의 거리 d에 따른 측정치를 측정시키는 처리를 복수 회 반복한다.
여기서, 센서 기판(20)에 있어서, 거리 센서(23)는, 예컨대 도 3에 나타낸 바와 같이, 베이스 기판(21)의 중심과 위치 결정부(22)를 통과하는 직선으로부터 소정 거리 ΔL1 떨어진 베이스 기판(21) 위의 위치에 실장된다. 그리고, 반송 장치(110)는, 베이스 기판(21)의 중심과 위치 결정부(22)를 통과하는 직선이 포커스 링(5) 및 정전 척(6)의 대략 중앙을 지나도록, 센서 기판(20)을 처리 용기(1) 내로 반송 방향 B를 따라서 반입한다. 이것에 의해, 예컨대 도 8에 나타내는 바와 같이, 센서 기판(20)의 거리 센서(23)는, 포커스 링(5)의 대략 중앙을 지나는 직선으로부터 소정 거리 ΔL1 떨어진 포커스 링(5) 위의 영역(5a) 및 영역(5b)을 통과한다. 이것에 의해, 게이트 밸브 G에 가까운 쪽의 포커스 링(5)의 영역(5b)과, 게이트 밸브 G로부터 먼 쪽의 포커스 링(5)의 영역(5a)에 있어서, 각각, 거리 센서(23)로부터 초기 상태에 있어서의 포커스 링(5)까지의 거리 d에 따른 측정치가 복수 회 측정된다.
그리고, 거리 센서(23)가 게이트 밸브 G로부터 먼 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽을 통과한 경우, 측정부(35)는, 센서 기판(20)을 카세트(130)에 수용하는 지시를 반송 지시부(36)에 보낸다. 그리고, 측정부(35)는, 게이트 밸브 G에 가까운 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에서 측정된 복수의 측정치에 대응하는 거리 d와, 게이트 밸브 G로부터 먼 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에서 측정된 복수의 측정치에 대응하는 거리 d에 근거하여, 거리 센서(23)로부터 초기 상태에 있어서의 포커스 링(5)까지의 거리 d0을 산출하고, 산출한 거리 d0을 유지한다. 측정부(35)는, 예컨대, 측정치에 대응하는 거리 d의 평균치를, 거리 센서(23)로부터 초기 상태에 있어서의 포커스 링(5)까지의 거리 d0으로서 산출한다.
또한, 측정부(35)는, 플라즈마 에칭 장치(101)에 의해 플라즈마 에칭 처리가 1회 이상 실행된 후에, 처리 시스템(100)의 유저로부터의 지시에 따라, 반송 장치(110) 및 거리 센서(23)를 제어하고, 처리 용기(1) 내의 포커스 링(5)의 소모 상태의 측정을 행한다. 예컨대, 측정부(35)는, 포커스 링(5)의 소모 상태의 측정에 있어서, 도 5로부터 도 7을 이용하여 설명한 포커스 링(5)의 초기 상태의 측정과 동일하게, 게이트 밸브 G에 가까운 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽과 게이트 밸브 G로부터 먼 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에 있어서, 각각 거리 센서(23)로부터 포커스 링(5)까지의 거리 d에 따른 측정치를 복수 회 측정한다.
그리고, 측정부(35)는, 게이트 밸브 G에 가까운 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에서 측정된 복수의 측정치에 대응하는 거리 d와, 게이트 밸브 G로부터 먼 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에서 측정된 복수의 측정치에 대응하는 거리 d에 근거하여, 거리 센서(23)로부터 포커스 링(5)까지의 거리 d1을 산출한다. 그리고, 측정부(35)는, 유지하고 있는 거리 d0으로부터, 산출한 거리 d1을 뺀 값을, 포커스 링(5)의 소모량으로서 산출한다. 그리고, 측정부(35)는, 산출한 포커스 링(5)의 소모량을, 디스플레이 등의 출력 장치(38)에 출력한다.
이것에 의해, 처리 시스템(100)의 유저는, 플라즈마 에칭 장치(101)의 처리 용기(1)를 대기압에 개방하는 일 없이, 포커스 링(5)의 소모량을 측정할 수 있다. 또한, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼 W와 동일한 형상의 센서 기판(20)을 이용하여 포커스 링(5)의 소모량을 측정할 수 있기 때문에, 측벽에 창을 형성하는 개조를 처리 용기(1)에 실시할 필요가 없고, 기존의 플라즈마 에칭 장치(101)를 이용하여 포커스 링(5)의 소모량을 측정할 수 있다. 또한, 포커스 링(5)의 소모량을 측정하기 위한 광원의 광로를 처리 용기(1) 내에 확보할 필요가 없기 때문에, 플라즈마 에칭 장치(101)의 설계의 자유도의 저하를 억제할 수 있다.
또, 측정부(35)는, 플라즈마 에칭 장치(101)에 의해 실행된 플라즈마 에칭 처리의 횟수를 카운트하고, 소정 횟수에 도달한 경우에, 처리 시스템(100)의 유저로부터의 지시를 기다리는 일 없이, 포커스 링(5)의 소모량의 측정 처리를 자동적으로 개시하더라도 좋다. 이 경우, 포커스 링(5)의 소모량의 측정 처리를 개시할 때까지의 플라즈마 에칭 처리의 실행 횟수는, 처리 시스템(100)의 유저에 의해 적절히 설정된다. 또한, 측정부(35)는, 처리 시스템(100)의 유저로부터 소모량의 임계치를 받아들여 유지하고, 포커스 링(5)의 소모량의 측정 처리에 있어서 측정한 포커스 링(5)의 소모량이, 유지하고 있는 임계치 이상인 경우에, 포커스 링(5)의 소모량이 임계치에 도달한 취지를, 측정한 소모량의 값 대신에, 혹은, 측정한 소모량의 값과 함께, 디스플레이 등의 출력 장치(38)에 출력하더라도 좋다.
[초기 상태의 측정 처리]
도 9는 포커스 링(5)의 초기 상태의 측정 처리의 일례를 나타내는 플로차트이다. 예컨대, 포커스 링(5)의 교환이 행해지고, 처리 시스템(100)의 유저로부터 초기 상태의 측정 처리를 지시받은 경우에, 측정 장치(30)는, 본 플로차트에 나타내는 처리를 개시한다.
우선, 측정부(35)는, 카세트(130) 내에 수용된 센서 기판(20)을 반송 장치(110)에 유지시키는 지시를 반송 지시부(36)에 보낸다. 반송 지시부(36)는, 측정부(35)로부터의 지시를 제어 신호로 변환하고, 반송 장치(110)에 송신한다. 반송 장치(110)는, 기판 지지부(111)에 의해 카세트(130)로부터 센서 기판(20)을 꺼내어, 거리 센서(23)가 베이스 기판(21)의 하면측에 위치하도록 센서 기판(20)을 유지한다(S100).
다음으로, 측정부(35)는, 게이트 밸브 G에 가까운 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에 거리 센서가 위치하는 위치까지, 센서 기판(20)을 반입시키는 지시를 반송 지시부(36)에 보낸다. 반송 지시부(36)는, 측정부(35)로부터의 지시를 제어 신호로 변환하고, 반송 장치(110)에 송신한다. 반송 장치(110)는, 게이트 밸브 G에 가까운 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에 거리 센서가 위치하는 위치까지, 센서 기판(20)을 반입한다(S101).
다음으로, 측정부(35)는, 측정 지시를 송신한다(S102). 구체적으로는, 측정부(35)는, 측정 지시부(34)에 측정 지시를 보낸다. 측정 지시부(34)는, 측정 지시를 나타내는 신호를 생성하고, 생성한 신호를 무선 통신부(32)에 보낸다. 무선 통신부(32)는, 측정 지시부(34)로부터 받은 신호에 소정의 변조를 실시하여 안테나(31)를 거쳐서 센서 기판(20)에 무선 송신한다. 센서 기판(20)의 무선 통신기(24)는, 측정 장치(30)로부터 수신한 전파를 복조하여 거리 센서(23)에 보낸다.
다음으로, 측정부(35)는, 거리 센서(23)로부터 포커스 링(5)까지의 거리 d에 대응하는 측정치를 수신한다(S103). 구체적으로는, 거리 센서(23)는, 무선 통신기(24)로부터 받은 신호가 나타내는 측정 지시에 따라, 거리 센서(23)로부터 포커스 링(5)까지의 거리에 따른 물리량(본 실시 형태에서는 정전 용량)을 측정하고, 측정치를 나타내는 신호를 무선 통신기(24)에 보낸다. 무선 통신기(24)는, 거리 센서(23)로부터 받은 측정치를 나타내는 신호에 소정의 변조를 실시하여 측정 장치(30)에 무선 송신한다.
측정 장치(30)의 무선 통신부(32)는, 센서 기판(20)으로부터 송신된 전파를 안테나(31)를 거쳐서 수신하고, 수신한 전파를 복조하여 취득부(33)에 보낸다. 취득부(33)는, 무선 통신부(32)에 의해 복조된 신호를, 측정치를 나타내는 정보로 변환하여 측정부(35)에 보낸다. 측정부(35)는, 취득부(33)로부터 측정치의 정보를 받고, 받은 측정치에 대응하는 거리 d의 정보를 유지한다.
다음으로, 측정부(35)는, 거리 센서(23)에 의한 측정 횟수가 소정 횟수에 도달했는지 여부를 판정한다(S104). 거리 센서(23)에 의한 측정 횟수가 소정 횟수에 도달하지 않은 경우(S104 : 아니오), 측정부(35)는, 센서 기판(20)을 반송 방향 B를 따라서 소정 거리 이동시키는 지시를 반송 지시부(36)에 보낸다. 반송 지시부(36)는, 측정부(35)로부터의 지시를 제어 신호로 변환하고, 반송 장치(110)에 송신한다. 반송 장치(110)는, 센서 기판(20)을 반송 방향 B를 따라서 소정 거리 이동시킨다(S105). 그리고, 측정부(35)는, 다시 스텝 S102에 나타낸 처리를 실행한다.
한편, 거리 센서(23)에 의한 측정 횟수가 소정 횟수에 도달한 경우(S104 : 예), 측정부(35)는, 게이트 밸브 G로부터 먼 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에 거리 센서가 위치하는 위치까지, 센서 기판(20)을 반입시키는 지시를 반송 지시부(36)에 보낸다. 반송 지시부(36)는, 측정부(35)로부터의 지시를 제어 신호로 변환하고, 반송 장치(110)에 송신한다. 반송 장치(110)는, 게이트 밸브 G로부터 먼 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에 거리 센서가 위치하는 위치까지, 센서 기판(20)을 반입한다(S106).
다음으로, 측정부(35)는, 측정 지시를 송신한다(S107). 그리고, 측정부(35)는, 거리 센서(23)로부터 포커스 링(5)까지의 거리 d에 대응하는 측정치를 수신한다(S108). 그리고, 측정부(35)는, 거리 센서(23)에 의한 측정 횟수가 소정 횟수에 도달했는지 여부를 판정한다(S109). 거리 센서(23)에 의한 측정 횟수가 소정 횟수에 도달하지 않은 경우(S109 : 아니오), 측정부(35)는, 센서 기판(20)을 반송 방향 B를 따라서 소정 거리 이동시키는 지시를 반송 지시부(36)에 보낸다(S110). 그리고, 측정부(35)는, 다시 스텝 S107에 나타낸 처리를 실행한다. 또, 스텝 S107~S110까지의 처리는, 스텝 S102~S105에 있어서 설명한 처리와 동일하기 때문에, 상세한 설명을 생략한다.
한편, 거리 센서(23)에 의한 측정 횟수가 소정 횟수에 도달한 경우(S109 : 예), 측정부(35)는, 센서 기판(20)을 카세트(130)에 되돌리는 지시를 반송 지시부(36)에 보낸다. 반송 지시부(36)는, 측정부(35)로부터의 지시를 제어 신호로 변환하고, 반송 장치(110)에 송신한다. 반송 장치(110)는, 센서 기판(20)을 카세트(130)에 수용한다(S111).
다음으로, 측정부(35)는, 게이트 밸브 G에 가까운 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에서 측정된 복수의 측정치에 대응하는 거리 d와, 게이트 밸브 G로부터 먼 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에서 측정된 복수의 측정치에 대응하는 거리 d를 평균하여, 거리 센서(23)로부터 초기 상태에 있어서의 포커스 링(5)까지의 거리 d0을 산출한다(S112). 그리고, 측정부(35)는, 산출한 거리 d0을 측정 장치(30)의 메모리에 보존하고(S113), 측정 장치(30)는, 본 플로차트에 나타낸 초기 상태의 측정 처리를 종료한다.
[소모량의 측정 처리]
도 10은 포커스 링(5)의 소모량의 측정 처리의 일례를 나타내는 플로차트이다. 예컨대, 처리 시스템(100)의 유저로부터 소모량의 측정 처리를 지시받은 경우에, 측정 장치(30)는, 본 플로차트에 나타내는 처리를 개시한다.
우선, 센서 기판(20) 및 측정 장치(30)는, 도 9를 이용하여 설명한 스텝 S100~S111까지의 처리를 실행한다. 그리고, 측정부(35)는, 게이트 밸브 G에 가까운 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에서 측정된 복수의 측정치에 대응하는 거리 d와, 게이트 밸브 G로부터 먼 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에서 측정된 복수의 측정치에 대응하는 거리 d를 평균하여, 거리 센서(23)로부터 포커스 링(5)까지의 거리 d1을 산출한다(S120).
다음으로, 측정부(35)는, 유지하고 있는 초기 상태에 있어서의 거리 d0으로부터, 스텝 S120에 있어서 산출한 거리 d1을 뺀 값을, 포커스 링(5)의 소모량으로서 산출한다(S121). 그리고, 측정부(35)는, 산출한 포커스 링(5)의 소모량을, 디스플레이 등의 출력 장치(38)에 출력하고(S122), 측정 장치(30)는, 본 플로차트에 나타낸 소모량의 측정 처리를 종료한다.
[하드웨어]
도 11은 측정 장치(30)의 기능을 실현하는 컴퓨터(40)의 일례를 나타내는 도면이다. 컴퓨터(40)는, CPU(Central Processing Unit)(41), RAM(Random Access Memory)(42), ROM(Read Only Memory)(43), 보조 기억 장치(44), 무선 통신기(45), 입출력 인터페이스(I/F)(46), 및 미디어 인터페이스(I/F)(47)를 구비한다.
CPU(41)는, ROM(43) 또는 보조 기억 장치(44)에 저장된 프로그램에 근거하여 동작하고, 각 부의 제어를 행한다. ROM(43)은, 컴퓨터(40)의 기동시에 CPU(41)에 의해 실행되는 부트 프로그램이나, 컴퓨터(40)의 하드웨어에 의존하는 프로그램 등을 저장한다.
보조 기억 장치(44)는, 예컨대 HDD(Hard Disk Drive) 또는 SSD(Solid State Drive) 등이고, CPU(41)에 의해 실행되는 프로그램 및 해당 프로그램에 의해 사용되는 데이터 등을 저장한다. 무선 통신기(45)는, 센서 기판(20) 등과 무선 통신하고, 센서 기판(20) 등의 다른 기기로부터 데이터를 수신하여 CPU(41)에 보내고, CPU(41)가 생성한 데이터를, 센서 기판(20) 등의 다른 기기에 송신한다.
CPU(41)는, 입출력 인터페이스(46)를 통해서, 디스플레이나 프린터 등의 출력 장치(38), 반송 장치(110), 및, 키보드나 마우스 등의 입력 장치(37)를 제어한다. CPU(41)는, 입출력 인터페이스(46)를 통해서, 입력 장치(37)로부터 데이터를 취득한다. 또한, CPU(41)는, 생성한 데이터를, 입출력 인터페이스(46)를 통해서 출력 장치(38)나 반송 장치(110)에 출력한다.
미디어 인터페이스(47)는, 기록 매체(48)에 저장된 프로그램 또는 데이터를 읽어내, RAM(42)을 통해서 CPU(41)에 제공한다. CPU(41)는, 해당 프로그램을, 미디어 인터페이스(47)를 통해서 기록 매체(48)로부터 읽어내 RAM(42)상에 로드하고, 로드한 프로그램을 실행한다. 기록 매체(48)는, 예컨대 DVD(Digital Versatile Disc), PD(Phase change rewritable Disk) 등의 광학 기록 매체, MO(Magneto-Optical disk) 등의 광자기 기록 매체, 테이프 매체, 자기 기록 매체, 또는 반도체 메모리 등이다.
컴퓨터(40)의 CPU(41)는, RAM(42)상에 로드된 프로그램을 실행하는 것에 의해, 무선 통신부(32), 취득부(33), 측정 지시부(34), 측정부(35), 및 반송 지시부(36)의 각 기능을 실현한다. 컴퓨터(40)의 CPU(41)는, 상기 프로그램을, 기록 매체(48)로부터 읽어내 실행하지만, 다른 예로서, 다른 장치로부터, 유선 또는 무선의 통신 회선을 거쳐서 이들의 프로그램을 취득하더라도 좋다.
이상, 실시 형태에 대하여 설명했다. 본 실시 형태의 처리 시스템(100)에 의하면, 기존의 플라즈마 에칭 장치(101)를 개조하는 일 없이, 처리 용기(1) 내를 감압 상태로 유지한 채로 포커스 링(5)의 소모량을 측정하는 것이 가능하게 된다.
또, 본 발명은, 상기한 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 그 요지의 범위 내에서 수많은 변형이 가능하다.
예컨대 도 12에 나타내는 바와 같이, 센서 기판(20)의 베이스 기판(21)에는, 복수의 개구부(28a~28d)가 형성되어 있더라도 좋다. 센서 기판(20)은, 거리 센서(23), 무선 통신기(24), 및 배터리(26)가 베이스 기판(21) 위에 실장되어 있기 때문에, 센서 기판(20)의 중량은, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼 W보다 무거워지는 경우가 있다. 그 때문에, 센서 기판(20)의 중량에 따라서는, 센서 기판(20)을 처리 용기(1) 내에 반입하기 위해 반송 장치(110)의 암을 폈을 경우에, 센서 기판(20)의 무게에 의해 암이 휘어, 센서 기판(20)이 처리 용기(1) 내의 부품에 접촉할 가능성이 있다. 그래서, 예컨대 도 12에 나타내는 바와 같이, 베이스 기판(21)에 복수의 개구부(28a~28d)를 형성하는 것에 의해, 센서 기판(20)이 경량화되어, 센서 기판(20)이 처리 용기(1) 내의 부품에 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기한 실시 형태에 있어서, 센서 기판(20)은, 베이스 기판(21) 위에 거리 센서(23)가 1개 마련되었지만, 개시된 기술은 이것으로 한정되지 않는다. 예컨대 도 13에 나타내는 바와 같이, 베이스 기판(21) 위에 복수의 거리 센서(23-1 및 23-2)가 마련되더라도 좋다. 이것에 의해, 포커스 링(5)의 보다 많은 장소의 소모량을 측정할 수 있어, 소모량의 측정 정밀도를 높일 수 있다. 단, 이 경우도, 각각의 거리 센서(23)는, 예컨대 도 13에 나타내는 바와 같이, 베이스 기판(21)의 중심(29)과 위치 결정부(22)를 통과하는 직선으로부터, 각각 ΔL1 떨어진 베이스 기판(21) 위의 위치에 실장되는 것이 바람직하다.
또한, 상기한 실시 형태에 있어서, 측정 장치(30)는, 거리에 따른 물리량의 측정치를 나타내는 신호를 센서 기판(20)으로부터 무선 통신에 의해 수신했지만, 개시된 기술은 이것으로 한정되지 않는다. 예컨대, 센서 기판(20)의 거리 센서(23)는, 거리에 따른 물리량의 측정치를, 베이스 기판(21) 위에 실장된 메모리 내에 기록하더라도 좋다. 그리고, 처리 시스템(100)의 유저는, 측정 후의 센서 기판(20)을 카세트실(103)로부터 꺼내고, 케이블 등을 통해서 측정 장치(30)에 접속한다. 그리고, 측정 장치(30)는, 케이블 등을 통해서, 센서 기판(20)의 메모리로부터 측정치를 읽어내더라도 좋다.
또한, 상기한 실시 형태에 있어서, 반송 장치(110)는, 반도체 웨이퍼 W의 반입 방향 B를 따라서 센서 기판(20)을 처리 용기(1) 내에 반입하고, 센서 기판(20)의 반입 과정에 있어서, 포커스 링(5)의 위쪽을 거리 센서(23)가 통과할 때에, 거리 센서(23)는, 거리 센서(23)로부터 포커스 링(5)까지의 거리에 따른 측정치를 측정했지만, 개시된 기술은 이것으로 한정되지 않는다. 예컨대, 반송 장치(110)가, 보다 자유로운 움직임이 가능하면, 반송 장치(110)는, 센서 기판(20)을 처리 용기(1) 내에 반입한 후에, 거리 센서(23)가 포커스 링(5)의 위쪽을, 포커스 링(5)을 따라서 이동하도록, 센서 기판(20)을 처리 용기(1) 내에서 이동시키더라도 좋다. 이것에 의해, 측정 장치(30)는, 포커스 링(5)에 있어서 보다 많은 장소의 소모량을 측정할 수 있어, 소모량의 측정 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 상기한 실시 형태에 있어서, 센서 기판(20)이 갖는 베이스 기판(21)의 형상은, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼 W와 대략 동일한 형상이었지만, 다른 형태로서, 베이스 기판(21)의 외형은, 반도체 웨이퍼 W보다 크더라도 좋다. 또한, 이 경우, 베이스 기판(21)의 외연에 가까운 위치에 거리 센서(23)가 실장되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 반송 장치(110)는, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼 W를 처리 용기(1) 내에 반입하는 경우와 동일한 범위의 움직임으로, 거리 센서(23)를, 게이트 밸브 G로부터 먼 쪽의 포커스 링(5)의 위쪽에 위치시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 실시의 형태를 이용하여 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시의 형태에 기재된 범위로는 한정되지 않는다. 상기 실시의 형태에 다양한 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능한 것이 당업자에게는 분명하다. 또한, 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이, 특허 청구의 범위의 기재로부터 분명하다.
W : 반도체 웨이퍼
101 : 플라즈마 에칭 장치
110 : 반송 장치
1 : 처리 용기
2 : 탑재대
5 : 포커스 링
20 : 센서 기판
23 : 거리 센서
30 : 측정 장치
33 : 취득부
35 : 측정부
36 : 반송 지시부

Claims (9)

  1. 피처리 기판이 수용되는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 마련되고, 반송 장치에 의해 상기 처리 용기 내에 반송된 상기 피처리 기판이 탑재되는 하부 전극과, 상기 하부 전극의 주위를 둘러싸도록 마련된 포커스 링을 갖는 플라즈마 에칭 장치에 있어서의 상기 포커스 링의 소모량을 측정하는 측정 시스템으로서,
    거리 센서가 마련된 센서 기판과,
    상기 포커스 링의 소모량을 측정하는 측정 장치
    를 구비하고,
    상기 측정 장치는,
    상기 반송 장치에 지시하여, 상기 센서 기판을 상기 처리 용기 내에 반송시키는 반송 지시부와,
    상기 거리 센서가 측정한, 상기 거리 센서로부터 상기 포커스 링까지의 거리에 따른 물리량의 정보를 취득하는 취득부와,
    취득한 상기 물리량의 정보에 근거하여, 상기 포커스 링의 소모량을 측정하는 측정부를 갖고,
    상기 센서 기판에는, 오리엔테이션 플랫 또는 노치인 위치 결정부가 형성되어 있고,
    상기 거리 센서는, 상기 센서 기판의 표면에 있어서, 상기 센서 기판의 중심과 상기 위치 결정부를 지나는 직선으로부터 소정 거리 떨어진 위치에 마련되고,
    상기 소정 거리는 상기 센서 기판의 반경의 1/4 내지 1/2의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는
    측정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 거리 센서는, 상기 포커스 링 위를 통과할 때에, 상기 포커스 링의 폭 방향에 있어서의 복수의 위치에서, 상기 거리 센서로부터 상기 포커스 링까지의 거리에 따른 물리량의 정보를 측정하는 것을 특징으로 하는 측정 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반송 지시부는, 상기 피처리 기판이 상기 하부 전극에 탑재되는 위치보다, 상기 피처리 기판이 상기 처리 용기 내에 반입될 때에 통과하는 게이트로부터 먼 위치까지, 상기 센서 기판을 반입시키고,
    상기 거리 센서는, 적어도, 상기 포커스 링의 중심으로부터 상기 게이트측에 있어서의 상기 포커스 링의 부분과, 상기 포커스 링의 중심으로부터 상기 게이트와 반대쪽에 있어서의 상기 포커스 링의 부분에 있어서, 상기 거리 센서로부터 상기 포커스 링까지의 거리에 따른 물리량의 정보를 측정하는
    것을 특징으로 하는 측정 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반송 지시부는, 상기 반송 장치가 상기 센서 기판을 상기 처리 용기 내에 반입할 때에, 상기 센서 기판 위에 있어서, 상기 거리 센서가, 상기 센서 기판의 중심을 지나고, 상기 센서 기판의 반송 방향을 나타내는 직선으로부터 소정 거리 이상 떨어져 위치하도록, 상기 반송 장치에게 상기 센서 기판을 유지하게 하는 것을 특징으로 하는 측정 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 거리 센서는, 정전 용량 센서이고, 상기 거리 센서로부터 상기 포커스 링까지의 거리에 따른 물리량으로서 정전 용량을 측정하는 것을 특징으로 하는 측정 시스템.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 센서 기판은, 상기 거리 센서가 측정한 상기 물리량의 정보를 무선 송신하는 무선 통신 장치를 갖고,
    상기 취득부는, 상기 무선 통신 장치에 의해 무선 송신된 상기 물리량의 정보를 취득하는
    것을 특징으로 하는 측정 시스템.
  8. 피처리 기판이 수용되는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 마련되고, 반송 장치에 의해 상기 처리 용기 내에 반송된 상기 피처리 기판이 탑재되는 하부 전극과, 상기 하부 전극의 주위를 둘러싸도록 마련된 포커스 링을 갖는 플라즈마 에칭 장치에 있어서의 상기 포커스 링의 소모량의 측정 방법으로서,
    거리 센서가 마련된 센서 기판을 상기 처리 용기 내에 반송하는 공정과,
    상기 거리 센서가 측정한 상기 거리 센서로부터 상기 포커스 링까지의 거리에 따른 물리량의 정보를 취득하는 공정과,
    취득한 상기 물리량의 정보에 근거하여, 상기 포커스 링의 소모량을 측정하는 공정
    을 실행하고,
    상기 센서 기판에는, 오리엔테이션 플랫 또는 노치인 위치 결정부가 형성되어 있고,
    상기 거리 센서는, 상기 센서 기판의 표면에 있어서, 상기 센서 기판의 중심과 상기 위치 결정부를 지나는 직선으로부터 소정 거리 떨어진 위치에 마련되고,
    상기 소정 거리는 상기 센서 기판의 반경의 1/4 내지 1/2의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는
    측정 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 기판에 복수의 개구부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 측정 시스템.
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