KR20150066447A - 거리를 구하는 방법, 정전 척을 제전하는 방법, 및, 처리 장치 - Google Patents

거리를 구하는 방법, 정전 척을 제전하는 방법, 및, 처리 장치 Download PDF

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Abstract

피처리체의 이면과 정전 척의 저면의 사이의 거리를 구하는 방법, 및, 해당 거리에 근거하여 정전 척을 제전하는 방법이 제공된다. 정전 척은, 표면을 갖고 있고, 해당 표면은 저면과 해당 저면으로부터 위쪽으로 돌출하는 복수의 볼록부를 갖고, 피처리체는 이면이 볼록부의 정부에 접하도록 탑재된다. 광원으로부터 출사되는 광의 반사광에 근거하여 분광기로부터 출력되는 제 1 파장 스펙트럼을 처리하는 것에 의해, 피처리체의 이면과 정전 척의 저면의 사이의 거리가 구해진다. 이 거리에 근거하여, 정전 척에 전압이 인가되고, 정전 척이 제전된다.

Description

거리를 구하는 방법, 정전 척을 제전하는 방법, 및, 처리 장치{METHOD FOR CALCULATING DISTANCE, METHOD FOR NEUTRALIZING ELECTROSTATIC CHUCK, AND PROCESSING APPARATUS}
본 발명의 실시 형태는, 거리를 구하는 방법, 정전 척을 제전하는 방법, 및, 처리 장치에 관한 것이다.
전자 디바이스의 제조에 있어서는, 피처리체에 대한 에칭, 성막 등의 처리에 플라즈마 처리 장치가 이용된다. 플라즈마 처리 장치는, 피처리체를 탑재하기 위한 탑재대를 처리 용기 내에 구비하고 있다. 탑재대는, 일반적으로, 정전 척을 포함한다. 정전 척에는, 전압이 인가된다. 이 전압에 의해 생기는 쿨롱력에 의해, 피처리체는 정전 척에 흡착된다.
플라즈마 처리 장치에 있어서는 정전 척의 표면 상태가 경시적으로 변화한다. 예컨대, 정전 척의 표면에는, 플라즈마 처리에 의해 생긴 반응 생성물이 퇴적되고, 변질층이 형성되는 일이 있다. 정전 척의 표면에 변질층이 형성되면, 전압의 인가 정지 후에도 정전 척의 표면의 대전이 해소되지 않는 일이 있다. 정전 척의 표면이 대전한 상태에서, 피처리체를 정전 척으로부터 떼어내면, 피처리체에 부하가 가해져, 피처리체의 위치 어긋남이 생기거나, 혹은, 피처리체에 균열이 생기는 일이 있다. 따라서, 피처리체를 떼어내기 전에, 정전 척을 제전하는 처리가, 종래로부터 행해지고 있다.
정전 척의 제전을 위해서는, 통상, 흡착시의 전압과는 반대의 극성의 전압이 정전 척에 인가된다. 이와 같은 기술은, 예컨대, 일본 특허 공개 2004-40046호 공보에 기재되어 있다.
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 2004-40046호 공보
특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 정전 척의 대전량을 정확하게 검출할 수 없으므로, 정전 척을 제전하는 것이 곤란하다. 정전 척이 제전되지 않으면, 피처리체를 정전 척으로부터 떼어낼 때에, 해당 피처리체에 균열 등이 발생하는 일이 있다.
그런데, 정전 척에는, 저면과 해당 저면으로부터 돌출하는 복수의 볼록부를 갖는 표면을 갖는 것이 있다. 이와 같은 정전 척에서는, 복수의 볼록부의 정부(頂部)에 이면이 접하도록 피처리체가 정전 척 위에 탑재된다.
본원 발명자는, 정전 척에 대하여 피처리체가 흡착되어 있는 상태에서는, 피처리체의 이면이 탄성 변형하고, 정전 척의 흡착력에 따라 피처리체의 이면과 정전 척의 저면의 사이의 거리가 변동하는 것을 찾아내었다. 따라서, 본원 발명자는, 피처리체의 이면과 정전 척의 저면의 사이의 거리를 구하는 것에 의해, 정전 척의 흡착력, 즉, 대전량을 간접적으로 검출하는 것이 가능하다고 하는 지견에 이르렀다.
이러한 지견에 근거하여, 일 측면에 있어서는, 정전 척의 저면과 피처리체의 이면의 사이의 거리를 구하는 방법이 제공된다. 이 정전 척은, 저면과 그 저면으로부터 돌출하는 복수의 볼록부를 포함하는 표면을 갖고 있다. 피처리체는, 이면을 갖고 있고, 해당 이면이 정전 척의 복수의 볼록부의 정부에 접하도록 정전 척 위에 탑재된다. 이 방법은, (a) 광원으로부터 출사되어 상기 복수의 볼록부의 사이에 있어서 상기 피처리체의 이면 및 상기 정전 척의 상기 저면에 조사되는 광의 반사광의 제 1 파장 스펙트럼을, 분광기를 이용하여 취득하는 공정과, (b) 상기 광원으로부터 출사되는 광의 파장 스펙트럼을 이용하여 상기 제 1 파장 스펙트럼을 반사율의 파장 스펙트럼으로 변환하여, 제 2 파장 스펙트럼을 취득하는 공정과, (c) 상기 제 2 파장 스펙트럼의 파장을 파수로 변환하여, 제 1 파수 스펙트럼을 취득하는 공정, (d) 상기 제 1 파수 스펙트럼을 파수 방향에 있어서 같은 간격으로 보간하여, 제 2 파수 스펙트럼을 취득하는 공정과, (e) 상기 제 2 파수 스펙트럼의 파수 방향의 양단의 반사율을 같게 하는 제 1 보정 처리를 그 제 2 파수 스펙트럼에 적용하여, 제 3 파수 스펙트럼을 취득하는 공정과, (f) 상기 제 3 파수 스펙트럼에 고속 푸리에 변환을 적용하여, 제 1 광로 길이 스펙트럼을 취득하는 공정과, (g) 상기 제 1 광로 길이 스펙트럼으로부터 상기 피처리체의 두께에 대응하는 광로 길이의 성분을 제거하는 필터를 그 제 1 광로 길이 스펙트럼에 적용하여, 제 2 광로 길이 스펙트럼을 취득하는 공정과, (h) 상기 제 2 광로 길이 스펙트럼에 역 고속 푸리에 변환을 적용하여, 제 4 파수 스펙트럼을 취득하는 공정과, (i) 상기 제 1 보정 처리의 역 처리인 제 2 보정 처리를 상기 제 4 파수 스펙트럼에 적용하여, 제 5 파수 스펙트럼을 취득하는 공정과, (j) 상기 제 5 파수 스펙트럼의 파수를 파장으로 변환하여, 제 3 파장 스펙트럼을 취득하는 공정과, (k) 상기 광원으로부터 출력되는 광에 근거하는 상기 분광기의 특성을 나타내는 규격화용 파장 스펙트럼을 이용하여 상기 제 3 파장 스펙트럼을 규격화하여, 제 4 파장 스펙트럼을 취득하는 공정과, (l) 상기 제 4 파장 스펙트럼에 있어서의 피크 파장 또는 밸리 파장에 근거하여 상기 거리를 산출하는 공정을 포함한다.
이 방법에서는, 광원으로부터 출사된 광은, 피처리체의 표면, 피처리체의 이면, 및, 정전 척의 저면, 즉 복수의 경계면에 있어서 반사된다. 복수의 경계면에 있어서 반사된 반사 광선은, 서로 간섭한다. 즉, 복수의 경계면으로부터의 반사 광선은, 파장에 따라 서로 강하게 하거나, 혹은, 서로 약하게 한다. 따라서, 분광기의 출력인 제 1 파장 스펙트럼은, 파장에 따라 변동하는 강도를 갖는다. 본 방법에서는, 공정 (b)에 있어서, 제 1 파장 스펙트럼을 제 2 파장 스펙트럼, 즉, 반사율의 스펙트럼으로 변환하는 것에 의해, 제 1 파장 스펙트럼에 있어서의 광원의 파장 스펙트럼의 영향이 제거된다. 이어서, 본 방법에서는, 공정 (c)에 있어서 제 2 파장 스펙트럼이 제 1 파수 스펙트럼으로 변환된다. 이어서, 본 방법에서는, 공정 (d)에 있어서 제 1 파수 스펙트럼을 파장 방향으로 같은 간격으로 보간하는 것에 의해, 제 2 파수 스펙트럼이 생성된다. 이어서, 본 방법에서는, 고속 푸리에 변환(이하, 「FFT」라고 한다)의 사전 처리로서, 공정 (e)에 있어서, 제 2 파수 스펙트럼의 파수 방향의 양단의 반사율을 같게 하는 제 1 보정 처리가 제 2 파수 스펙트럼에 적용된다. 이것에 의해, 제 3 파수 스펙트럼이 생성된다. 공정 (f)에서는, 이 제 3 파수 스펙트럼에 FFT가 적용된다. 이것에 의해, 제 1 광로 길이 스펙트럼이 생성된다.
제 1 광로 길이 스펙트럼에는, 정전 척의 저면과 피처리체의 이면의 사이의 광로 길이보다 큰 광로 길이에 근거하는 성분, 즉, 피처리체의 표면과 이면의 사이의 광로 길이에 근거하는 성분이 포함된다. 그래서, 본 방법에서는, 공정 (g)에 있어서, 피처리체의 두께에 대응하는 광로 길이의 성분을 제거하는 필터가 제 1 광로 길이 스펙트럼에 적용된다. 이것에 의해, 제 2 광로 길이 스펙트럼이 생성된다. 이어서, 본 방법에서는, 공정 (h)에 있어서, 제 2 광로 길이 스펙트럼에, 역 고속 푸리에 변환(이하, 「IFFT」라고 한다)이 적용되는 것에 의해, 제 4 파수 스펙트럼이 생성된다. 이어서, 본 방법에서는, 공정 (i)에 있어서, 제 1 보정 처리의 영향을 없애기 위해, 해당 제 1 보정 처리의 역 처리인 제 2 보정 처리가 제 4 파수 스펙트럼에 적용된다. 이것에 의해, 제 5 파수 스펙트럼이 생성된다. 이어서, 본 방법에서는, 공정 (j)에 있어서, 제 5 파수 스펙트럼의 파수가 파장으로 변환된다. 이것에 의해, 제 3 파장 스펙트럼이 생성된다. 이어서, 본 방법에서는, 공정 (k)에 있어서, 분광기의 특성인 규격화용 파장 스펙트럼을 이용하여 제 3 파장 스펙트럼이 처리되는 것에 의해, 제 4 파장 스펙트럼이 생성된다. 그리고, 본 방법에서는, 제 4 파장 스펙트럼에 있어서의 피크 파장 또는 밸리 파장에 근거하여, 피처리체의 이면과 정전 척의 저면의 사이의 거리가 산출된다.
다른 일 측면에 있어서는, 상술한 거리를 구하는 방법을 이용한 정전 척의 제전 방법이 제공된다. 이 방법은, 상술한 거리를 구하는 방법을 실시하는 것에 의해, 정전 척의 저면과 피처리체의 이면의 사이의 거리를 취득하는 공정과, 취득된 상기 거리에 근거하여, 상기 정전 척에 전압을 인가하는 공정을 포함한다. 이 방법에 의하면, 정전 척의 저면과 피처리체의 이면의 사이의 거리를 구하는 것에 의해, 정전 척을 제전하여야 하는지 여부를 판정하고, 정전 척에 전압을 인가할 수 있다. 바꿔 말하면, 이 방법에서는, 상기 거리를 구하는 것에 의해, 간접적으로 정전 척의 대전량을 구하고, 정전 척을 제전하는 것이 가능하다.
또 다른 일 측면에 있어서는, 피처리체의 처리에 이용되는 처리 장치가 제공된다. 이 장치는, 처리 용기, 정전 척, 광원, 전원, 분광기, 및 제어부를 구비한다. 정전 척은, 처리 용기 내에 마련되어 있다. 정전 척은, 표면을 갖고 있고, 이 표면은, 저면과 그 저면으로부터 돌출하는 복수의 볼록부를 갖고 있다. 정전 척은, 복수의 볼록부의 정부에 있어서 피처리체를 지지한다. 전원은, 정전 척에 전압을 인가한다. 광원은, 복수의 볼록부의 사이에 있어서 피처리체의 이면 및 정전 척의 저면에 조사되는 광을 출사한다. 분광기는, 광원으로부터의 광에 근거하는 반사광을 수광하여, 제 1 파장 스펙트럼을 출력한다. 제어부는, 제 1 파장 스펙트럼에 근거하여 정전 척에 인가하는 전압을 제어한다.
제어부는, (b) 상기 광원으로부터 출사되는 광의 파장 스펙트럼을 이용하여 상기 제 1 파장 스펙트럼을 반사율의 파장 스펙트럼으로 변환하여, 제 2 파장 스펙트럼을 취득하고, (c) 상기 제 2 파장 스펙트럼의 파장을 파수로 변환하여, 제 1 파수 스펙트럼을 취득하고, (d) 상기 제 1 파수 스펙트럼을 파수 방향에 있어서 같은 간격으로 보간하여, 제 2 파수 스펙트럼을 취득하고, (e) 상기 제 2 파수 스펙트럼의 파수 방향의 양단의 반사율을 같게 하는 제 1 보정 처리를 그 제 2 파수 스펙트럼에 적용하여, 제 3 파수 스펙트럼을 취득하고, (f) 상기 제 3 파수 스펙트럼에 고속 푸리에 변환을 적용하여, 제 1 광로 길이 스펙트럼을 취득하고, (g) 상기 제 1 광로 길이 스펙트럼으로부터 상기 피처리체의 두께에 대응하는 광로 길이의 성분을 제거하는 필터를 그 제 1 광로 길이 스펙트럼에 적용하여, 제 2 광로 길이 스펙트럼을 취득하고, (h) 상기 제 2 광로 길이 스펙트럼에 역 고속 푸리에 변환을 적용하여, 제 4 파수 스펙트럼을 취득하고, (i) 상기 제 1 보정 처리의 역 처리인 제 2 보정 처리를 상기 제 4 파수 스펙트럼에 적용하여, 제 5 파수 스펙트럼을 취득하고, (j) 상기 제 5 파수 스펙트럼의 파수를 파장으로 변환하여, 제 3 파장 스펙트럼을 취득하고, (k) 상기 광원으로부터 출력되는 광에 근거하는 상기 분광기의 특성을 나타내는 규격화용 파장 스펙트럼을 이용하여 상기 제 3 파장 스펙트럼을 규격화하여, 제 4 파장 스펙트럼을 취득하고, (l) 상기 제 4 파장 스펙트럼에 있어서의 피크 파장 또는 밸리 파장에 근거하여 피처리체의 이면과 정전 척의 저면의 사이의 거리를 산출하고, (m) 산출한 상기 거리에 근거하여, 상기 정전 척에 전압을 인가하도록 상기 전원을 제어한다.
이 처리 장치에 의하면, 정전 척의 제전을 행하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 정전 척으로부터 피처리체를 떼어낼 때에, 피처리체의 위치 어긋남이 발생하는 것, 혹은, 피처리체의 균열이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 피처리체의 이면과 정전 척의 저면의 사이의 거리를 산출하는 것이 가능하게 되고, 이 거리에 근거하여 정전 척을 제전하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 일 실시 형태와 관련되는 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 형태와 관련되는 처리 장치의 탑재대를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 3은 정전 척을 제전하는 방법의 일 실시 형태를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 공정 ST1의 상세를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 제 4 파장 스펙트럼을 취득하는 공정의 상세를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 도 5에 나타내는 공정에 있어서 취득되는 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 5에 나타내는 공정에 있어서 취득되는 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 5에 나타내는 공정에 있어서 취득되는 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 4에 나타내는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 4에 나타내는 공정 ST18의 상세를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 공정 ST2의 상세를 나타내는 흐름도이다.
도 12는 처리 장치를 이용하여 행한 유효성 확인 실험의 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 여러 가지의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이기로 한다.
우선, 일 실시 형태와 관련되는 처리 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 일 실시 형태와 관련되는 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 있어서는, 일 실시 형태와 관련되는 처리 장치(10)의 종단면의 구조가 그려져 있다. 도 1에 나타내는 처리 장치(10)는, 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치이다.
처리 장치(10)는, 처리 용기(12)를 구비하고 있다. 처리 용기(12)는, 대략 원통 형상을 갖고 있다. 처리 용기(12)는, 예컨대, 그 내면에 있어서 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되어 있다. 이 처리 용기(12)는 보안 접지되어 있다.
처리 용기(12)의 저부 위에는, 절연 재료로 구성된 대략 원통 형상의 지지부(14)가 배치되어 있다. 지지부(14)는, 처리 용기(12) 내에 있어서, 처리 용기(12)의 저부로부터 연직 방향으로 연장되고 있다. 지지부(14)는, 처리 용기(12) 내에 마련된 탑재대(18)를 지지하고 있다.
탑재대(18)는, 하부 전극 LE 및 정전 척 ESC를 구비하고 있다. 하부 전극 LE는, 예컨대 알루미늄 등의 금속으로 구성되어 있고, 대략 원반 형상을 갖고 있다. 정전 척 ESC는, 하부 전극 LE 위에 마련되어 있다. 정전 척 ESC는, 보다 상세하게는 후술하지만, 도전막인 전극을 한 쌍의 절연층 또는 절연 시트 사이에 배치한 구조를 갖고 있다. 정전 척 ESC의 전극에는, 직류 전원(22)이 전기적으로 접속되어 있다. 이 정전 척 ESC는, 직류 전원(22)으로부터의 직류 전압에 의해 생긴 쿨롱력 등의 정전력에 의해 피처리체(이하, 「웨이퍼」라고 한다)를 흡착 유지할 수 있다.
탑재대(18)의 하부 전극 LE의 주연부 위에는, 절연체로 이루어지는 스페이서부(16)가 마련되어 있다. 스페이서부(16)의 위에는, 웨이퍼 W의 주연 및 정전 척 ESC를 둘러싸도록 포커스 링 FR이 배치되어 있다. 포커스 링 FR은, 에칭의 균일성을 향상시키기 위해 마련되어 있다. 포커스 링 FR은, 에칭 대상의 막의 재료에 의해 적절히 선택되는 재료로 구성되어 있고, 예컨대, 석영으로 구성될 수 있다.
하부 전극 LE의 내부에는, 냉매용의 유로(24)가 형성되어 있다. 유로(24)는, 외부에 마련된 칠러 유닛으로부터 배관(26a) 및 배관(26b)을 거쳐서 외부에 마련된 칠러 유닛에 접속되어 있다. 칠러 유닛으로부터의 냉매는, 배관(26a), 유로(24), 및 배관(26b)을 지나서 순환된다. 이와 같이 순환되는 냉매의 온도를 제어하는 것에 의해, 탑재대(18) 위에 지지된 웨이퍼 W의 온도가 제어된다.
또한, 처리 장치(10)에는, 가스 공급 라인(28)이 마련되어 있다. 가스 공급 라인(28)은, 전열 가스 공급 기구로부터의 전열 가스, 예컨대 He 가스를, 정전 척 ESC의 표면과 웨이퍼 W의 이면의 사이에 공급한다.
또한, 탑재대(18)에는, 복수, 예컨대 3개의 리프터핀용 구멍(200)이 마련되어 있다. 이들 리프터핀용 구멍(200)의 내부에는, 리프터핀(61)이 각각 배치되어 있다. 리프터핀(61)은, 구동 기구(62)에 접속되어 있고, 구동 기구(62)에 의해 상하 이동된다.
또한, 처리 장치(10)는, 상부 전극(30)을 구비하고 있다. 상부 전극(30)은, 탑재대(18)의 위쪽에 있어서, 해당 탑재대(18)와 대향 배치되어 있다. 상부 전극(30)과 하부 전극 LE는, 서로 대략 평행하게 마련되어 있다. 이들 상부 전극(30)과 하부 전극 LE의 사이에는, 웨이퍼 W에 플라즈마 처리를 행하기 위한 처리 공간 S가 구획되어 있다.
상부 전극(30)은, 절연성 차폐 부재(32)를 사이에 두고, 처리 용기(12)의 상부에 지지되어 있다. 이 상부 전극(30)은, 전극판(34) 및 전극 지지체(36)를 포함할 수 있다. 전극판(34)은, 처리 공간 S에 면하고 있고, 복수의 가스 토출 구멍(34a)을 구획하고 있다. 이 전극판(34)은, 줄열이 적은 저저항의 도전체 또는 반도체로 구성될 수 있다.
전극 지지체(36)는, 전극판(34)을 착탈이 자유롭게 지지하는 것이고, 예컨대 알루미늄 등의 도전성 재료로 구성될 수 있다. 이 전극 지지체(36)는, 수냉 구조를 가질 수 있다. 전극 지지체(36)의 내부에는, 가스 확산실(36a)이 마련되어 있다. 이 가스 확산실(36a)로부터는, 가스 토출 구멍(34a)에 연통하는 복수의 가스 통류 구멍(36b)이 아래쪽으로 연장되고 있다. 또한, 전극 지지체(36)에는, 가스 확산실(36a)에 처리 가스를 도입하는 가스 도입구(36c)가 형성되어 있고, 이 가스 도입구(36c)에는, 가스 공급관(38)이 접속되어 있다. 가스 공급관(38)에는, 밸브군(42) 및 유량 제어기군(44)을 거쳐서, 가스 소스군(40)이 접속되어 있다.
처리 장치(10)는, 접지 도체(12a)를 더 구비할 수 있다. 접지 도체(12a)는, 대략 원통 형상을 이루고 있고, 처리 용기(12)의 측벽으로부터 상부 전극(30)의 높이 위치보다 위쪽으로 연장되도록 마련되어 있다.
또한, 처리 장치(10)에서는, 처리 용기(12)의 내벽을 따라서 데포 실드(46)가 착탈이 자유롭게 마련되어 있다. 데포 실드(46)는, 지지부(14)의 외주에도 마련되어 있다. 데포 실드(46)는, 처리 용기(12)에 에칭 부생물(데포)이 부착되는 것을 방지하는 것이고, 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복하는 것에 의해 구성될 수 있다.
처리 용기(12)의 저부측에 있어서는, 지지부(14)와 처리 용기(12)의 내벽의 사이에 배기 플레이트(48)가 마련되어 있다. 배기 플레이트(48)는, 예컨대, 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복하는 것에 의해 구성될 수 있다. 이 배기 플레이트(48)의 아래쪽에 있어서 처리 용기(12)에는, 배기구(12e)가 마련되어 있다. 배기구(12e)에는, 배기관(52)을 거쳐서 배기 장치(50)가 접속되어 있다. 배기 장치(50)는, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있고, 처리 용기(12) 내를 소망하는 진공도까지 감압할 수 있다. 또한, 처리 용기(12)의 측벽에는 웨이퍼 W의 반입출구(12g)가 마련되어 있고, 이 반입출구(12g)는 게이트 밸브(54)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.
처리 용기(12)의 내벽에는, 도전성 부재(GND 블록)(56)가 마련되어 있다. 도전성 부재(56)는, 높이 방향에 있어서 웨이퍼 W와 대략 동일한 높이에 위치하도록, 처리 용기(12)의 내벽에 장착되어 있다. 이 도전성 부재(56)는, 그라운드에 DC적으로 접속되어 있고, 이상 방전 방지 효과를 발휘한다. 또, 도전성 부재(56)는 플라즈마 생성 영역에 마련되어 있으면 되고, 그 설치 위치는 도 1에 나타내는 위치로 한정되는 것은 아니다.
또한, 처리 장치(10)는, 고주파 전원 HFG, 고주파 전원 LFG, 정합기 MU1, 및, 정합기 MU2를 더 구비하고 있다. 고주파 전원 HFG는, 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 발생시키는 것이고, 27㎒ 이상의 주파수, 예컨대, 40㎒의 고주파 전력을 정합기 MU1을 거쳐서, 하부 전극 LE에 공급한다. 정합기 MU1은, 고주파 전원 HFG의 내부(또는 출력) 임피던스를 부하 임피던스에 정합시키는 회로를 갖고 있다. 또한, 고주파 전원 LFG는, 이온 인입용의 고주파 바이어스 전력을 발생시키는 것이고, 13.56㎒ 이하의 주파수, 예컨대, 3㎒의 고주파 바이어스 전력을, 정합기 MU2를 거쳐서 하부 전극 LE에 공급한다. 정합기 MU2는, 고주파 전원 LFG의 내부(또는 출력) 임피던스를 부하 임피던스에 정합시키는 회로를 갖고 있다.
또한, 처리 장치(10)는, 제어부 Cnt를 더 구비할 수 있다. 이 제어부 Cnt는, 프로세서, 기억부, 입력 장치, 표시 장치 등을 구비하는 컴퓨터이고, 처리 장치(10)의 각 부, 예컨대 전원계나 가스 공급계, 및 구동계 등을 제어한다. 이 제어부 Cnt에서는, 입력 장치를 이용하여, 오퍼레이터가 처리 장치(10)를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작 등을 행할 수 있고, 또한, 표시 장치에 의해, 처리 장치(10)의 가동 상황을 가시화하여 표시할 수 있다. 또한, 제어부 Cnt의 기억부에는, 처리 장치(10)에서 실행되는 각종 처리를 프로세서에 의해 제어하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 처리 장치(10)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉, 처리 레시피가 저장된다. 또한, 이 제어부 Cnt는, 후술하는 바와 같이, 정전 척 ESC의 제전을 위한 제어도 실행할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여, 탑재대(18)의 상세에 대하여 설명한다. 도 2는 일 실시 형태와 관련되는 처리 장치의 탑재대를 확대하여 나타내는 단면도이다. 상술한 바와 같이, 탑재대(18)는, 하부 전극 LE 및 정전 척 ESC를 갖고 있다. 정전 척 ESC는, 하부 전극 LE 위에 마련되어 있다.
정전 척 ESC는, 절연층(21a) 및 절연층(21b)의 사이에, 전극(20)을 갖고 있다. 전극(20)에는, 직류 전원(22)이 스위치 SW를 거쳐서 접속되어 있다. 정전 척 ESC는, 표면(21s)을 갖고 있다. 이 표면(21s)은, 하부 전극 LE에 접하는 하면(21u)과는 반대측의 면이다.
표면(21s)은, 저면(21t) 및 복수의 볼록부(21p)를 갖고 있다. 복수의 볼록부(21p)는, 대략 원기둥 형상을 갖고 있고, 저면(21t)으로부터 위쪽으로 돌출하도록 구성되어 있다. 또한, 복수의 볼록부(21p)는, 정전 척 ESC의 표면(21s)에 있어서 분산 배치되어 있다. 웨이퍼 W는, 정전 척 ESC의 복수의 볼록부(21p)의 정부에 이면 Wb가 접하도록 탑재된다.
하부 전극 LE에는, 관통 구멍(24h)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(24h)은, 예컨대, 연직 방향에 있어서 하부 전극 LE를 관통하고 있다. 관통 구멍(24h)의 상단은, 저면(21t)의 아래쪽에 위치하고 있다. 이 관통 구멍(24h) 내에는, 광학 소자(88)가 마련되어 있다. 광학 소자(88)는, 웨이퍼 W의 이면 Wb, 즉, 웨이퍼 W의 정전 척 ESC측의 면과 정전 척 ESC의 저면(21t)의 사이의 거리를 계측하기 위한 계측 장치(80)의 일부이다.
계측 장치(80)는, 광원(82), 서큘레이터(84), 광파이버(86), 광학 소자(88), 및, 분광기(90)를 갖고 있다. 또한, 일 실시 형태에 있어서는, 제어부 Cnt가, 계측 장치(80)의 연산기를 겸하고 있다. 또, 계측 장치(80)의 연산기는, 제어부 Cnt와는, 다른 연산기이더라도 좋고, 해당 연산기는, 웨이퍼 W의 이면 Wb와 정전 척 ESC의 저면(21t)의 사이의 거리를 산출하기 위한 후술하는 연산을 실행하고, 산출한 거리를 제어부 Cnt에 출력하더라도 좋다.
광원(82)은, 거리 계측용의 광을 발생시킨다. 광원(82)이 출사하는 광은, 정전 척 ESC의 저면(21t) 및 웨이퍼 W의 이면 Wb에 조사되는 광이고, 정전 척 ESC의 절연층 및 웨이퍼 W를 투과하는 광이다. 광원(82)이 출사하는 광은, 예컨대, 적외광이고, 1510㎚~1590㎚의 파장 대역의 광이다. 광원(82)에 의해 출사된 광은, 서큘레이터(84) 및 광파이버(86)를 거쳐서 광학 소자(88)에 유도된다.
광학 소자(88)는, 콜리메이터 또는 집광 광학 소자이다. 광학 소자(88)는, 광원(82)으로부터의 광을 평행광으로 변환하거나, 혹은, 집광한다. 광학 소자(88)는, 광원(82)으로부터 받은 광을, 정전 척 ESC의 하면(21u)을 향해서 출력한다. 광학 소자(88)로부터 출력된 광은, 정전 척 ESC의 내부를 투과하여, 볼록부(21p)의 사이, 즉, 저면(21t)을 거쳐서 웨이퍼 W의 이면 Wb에 조사된다. 또, 광학 소자(88)로부터 출력되는 광의 광로상에 전극(20)이 존재하면, 웨이퍼 W에 광이 도달하지 않게 되므로, 해당 광로상에서는 전극(20)에 구멍이 마련되어 있더라도 좋다.
광학 소자(88)로부터 출력된 광은, 정전 척 ESC의 하면(21u), 정전 척 ESC의 저면(21t), 웨이퍼 W의 이면 Wb, 및 웨이퍼 W의 표면 Wt 등의 경계면에 있어서 반사된다. 또, 정전 척 ESC의 저면(21t)에는, 광학 소자(88)로부터의 광이 산란하는 것을 방지하기 위해, 적어도 해당 광이 통과하는 부분에 있어서 경면 처리가 실시되어 있더라도 좋다.
상술한 복수의 경계면에서의 반사에 의해 발생하는 복수의 반사 광선은, 광학 소자(88), 광파이버(86), 및 서큘레이터(84)를 거쳐서 분광기(90)에 유도된다. 분광기(90)는, 수광한 광의 파장 스펙트럼, 즉, 제 1 파장 스펙트럼을 출력한다. 복수의 반사 광선은, 서로 간섭, 파장에 따라 서로 강하게 하거나, 혹은, 서로 약하게 한다. 따라서, 분광기(90)로부터의 출력인 제 1 파장 스펙트럼은, 파장에 따라 변동하는 신호 강도를 갖는다. 이 제 1 파장 스펙트럼은, 제어부 Cnt에 출력된다.
제어부 Cnt는, 제 1 파장 스펙트럼을 처리하여 얻어지는 파장 스펙트럼, 즉 제 4 파장 스펙트럼의 피크 파장 또는 밸리 파장에 근거하여, 웨이퍼 W의 이면 Wb와 정전 척 ESC의 저면(21t)의 사이의 거리를 산출한다. 그리고, 제어부 Cnt는, 산출한 거리에 근거하여, 정전 척 ESC의 전극(20)에 전압을 인가하도록, 직류 전원(22)을 제어한다.
정전 척 ESC의 흡착력이 웨이퍼 W에 작용하고 있을 때에는, 웨이퍼 W의 이면 Wb는 탄성 변형한다. 따라서, 정전 척 ESC의 저면(21t)과 웨이퍼 W의 이면 Wb의 사이의 거리는, 정전 척 ESC의 흡착력을 반영한다. 따라서, 정전 척 ESC의 저면(21t)과 웨이퍼 W의 이면 Wb의 사이의 거리로부터, 정전 척 ESC가 흡착력을 발생시키고 있다고 판정되는 경우에는, 정전 척 ESC를 제전하여, 웨이퍼 W에 대한 정전 척 ESC의 흡착력을 저하시킬 수 있다. 이것에 의해, 정전 척 ESC로부터 웨이퍼 W를 떼어낼 때의 웨이퍼 W의 위치 어긋남, 혹은, 웨이퍼 W의 균열을 방지하는 것이 가능하게 된다.
이하, 처리 장치(10)에 있어서의 정전 척 ESC를 위한 처리의 상세와 함께, 정전 척을 제전하는 방법의 일 실시 형태, 및, 웨이퍼의 이면과 정전 척의 저면의 사이의 거리를 구하는 방법의 일 실시 형태에 대하여 설명한다.
도 3은 정전 척을 제전하는 방법의 일 실시 형태를 나타내는 흐름도이다. 도 3에 나타내는 방법 MT는, 피처리체의 이면과 정전 척의 저면의 사이의 거리를 구하는 방법의 일 실시 형태인 공정 ST2를 포함한다. 이 공정 ST2에서는, 웨이퍼 W의 이면 Wb와 정전 척 ESC의 저면(21t)의 사이의 거리가, 하기의 (1)식 또는 (2)식에 근거하여 구해진다. (1)식에 있어서 λ는, 피크 파장 또는 밸리 파장이고, n은 웨이퍼 W의 이면 Wb와 정전 척 ESC의 저면(21t)의 사이의 매질의 굴절률, 즉, 약 1.0이고, d는, 웨이퍼 W의 이면 Wb와 정전 척 ESC의 저면(21t)의 사이의 거리이고, m은 정수이다.
Figure pat00001
Figure pat00002
(1)식 또는 (2)식에 나타내는 바와 같이, 거리 d를 구하기 위해서는, m을 결정할 필요가 있다. 그 때문에, 방법 MT에서는, 우선, m의 초기값을 산출하는 공정 ST1이 실행된다. 도 4는 공정 ST1의 상세를 나타내는 흐름도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 공정 ST1은, 공정 ST10~ST18을 포함하고 있다. 공정 ST1에 있어서 m의 초기값을 산출하기 위해, 우선, 공정 ST10에 있어서 제 4 파장 스펙트럼이 취득된다.
도 5는 제 4 파장 스펙트럼을 취득하는 공정의 상세를 나타내는 흐름도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 공정 ST10은, 공정 STa~STk를 포함하고 있다. 이하, 공정 STa~공정 STk에 대하여, 도 5와 함께, 도 6, 도 7, 및 도 8을 참조하면서 설명한다. 도 6, 도 7, 및 도 8은 도 5에 나타내는 공정에 있어서 취득되는 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 공정 STa에서는, 강도에 대한 제 1 파장 스펙트럼이 취득된다. 제 1 파장 스펙트럼은, 계측 장치(80)의 분광기(90)에 의해 출력되는 파장 스펙트럼이다. 공정 STa에서는, 분광기(90)에 의해 출력되는 제 1 파장 스펙트럼이, 제어부 Cnt에 의해 수취된다.
제어부 Cnt는, 제 1 파장 스펙트럼을 수취하면, 공정 STb~공정 STk를 실행한다. 구체적으로는, 계속되는 공정 STb에 있어서, 제 1 파장 스펙트럼에 포함되는 광원(82)의 광의 파장 스펙트럼의 영향을 제거하기 위해, 제 1 파장 스펙트럼이, 제 2 파장 스펙트럼으로 변환된다. 제 2 파장 스펙트럼은, 반사율의 파장 스펙트럼이다. 예컨대, 제어부 Cnt는, 제 1 파장 스펙트럼을 광원(82)의 광의 파장 스펙트럼으로 나누는 것에 의해, 제 2 파장 스펙트럼을 취득한다. 이 공정 STb에 의해, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이 제 2 파장 스펙트럼이 취득된다. 또, 광원(82)의 광의 파장 스펙트럼은, 기억 장치에 미리 기억시켜 두는 것이 가능하다.
계속되는 공정 STc에서는, 제 2 파장 스펙트럼의 파장이 파수로 변환된다. 즉, 도 6의 (a)에 나타내는 제 2 파장 스펙트럼의 가로축이, 파수로 변환된다. 이 공정 STc에 의해, 반사율의 파수 스펙트럼인 제 1 파수 스펙트럼이 취득된다. 이 공정 STc에 의해 취득되는 제 1 파수 스펙트럼은, 파수 방향으로 같은 간격인 샘플링이 이루어진 데이터로는 되어 있지 않다. 이 때문에, 계속되는 공정 STd에서는, 제 1 파수 스펙트럼이 파수 방향에 있어서 같은 간격으로 보간된다. 이 공정 STd에 의해, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제 2 파수 스펙트럼이 생성된다. 이 보간에는, 예컨대, Aitken 4차 보간을 이용하는 것이 가능하다. 또, 해당 보간은, Aitken 4차 보간으로 한정되는 것이 아니고, 임의의 차수의 임의의 다항식이 이용될 수 있다.
공정 ST10에서는, 다음의 공정 STf에 있어서 파수 스펙트럼에 고속 푸리에 변환(FFT)이 적용된다. 이 FFT를 위한 사전 처리로서 제 2 파수 스펙트럼의 파수 방향의 양단의 반사율을 같게 하기 위해, 계속되는 공정 STe에서는, 제 2 파수 스펙트럼에 제 1 보정 처리가 적용된다. 제 1 보정 처리에는, 예컨대, 선형 보정이 이용된다. 이 공정 STe에 의해, 도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이, 파수 방향의 양단의 연속성이 확보된 제 3 파수 스펙트럼이 취득된다.
계속되는 공정 STf에서는, 제 3 파수 스펙트럼에 FFT가 적용된다. 이 공정 STf에 의해, 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제 1 광로 길이 스펙트럼이 취득된다. 제 1 광로 길이 스펙트럼에는, 웨이퍼 W의 이면 Wb와 정전 척 ESC의 저면(21t)의 사이의 거리에 대응하는 광로 길이의 신호 강도, 즉, 웨이퍼 W의 이면 Wb와 정전 척 ESC의 저면(21t)으로부터의 반사 광선의 간섭에 근거하는 신호 강도가 포함된다. 더하여, 제 1 광로 길이 스펙트럼에는, 정전 척 ESC의 하면(21u)과 정전 척 ESC의 저면(21t)으로부터의 반사 광선의 간섭에 근거하는 신호 강도, 웨이퍼 W의 상면 Wt와 이면 Wb로부터의 반사 광선의 간섭에 근거하는 신호 강도 등의 성분이 포함된다. 여기서, 정전 척 ESC의 하면(21u)과 정전 척 ESC의 저면(21t)의 사이의 거리, 및, 웨이퍼 W의 상면 Wt와 이면 Wb의 사이의 거리는, 웨이퍼 W의 이면 Wb와 정전 척 ESC의 저면(21t)의 사이의 거리보다 크다. 따라서, 계속되는 공정 STg에서는, 웨이퍼 W의 이면 Wb와 정전 척 ESC의 저면(21t)의 사이의 광로 길이보다 큰 광로 길이를 갖는 하나 이상의 쌍의 경계면으로부터의 반사광의 간섭에 근거하는 신호 강도를 제거하기 위해, 제 1 광로 길이 스펙트럼에 필터 처리가 적용된다. 이 필터 처리는, 로우 패스 필터 처리이다. 즉, 웨이퍼 W의 이면 Wb와 정전 척 ESC의 저면(21t)의 사이의 거리에 대응하는 광로 길이의 신호 강도를 남기고, 웨이퍼 W의 두께에 대응하는 광로 길이의 신호 강도를 제거하는 필터이다. 이 공정 STg에 의해, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제 2 광로 길이 스펙트럼이 취득된다.
계속되는 공정 STh에서는, 제 2 광로 길이 스펙트럼에 역 고속 푸리에 변환(IFFT)이 적용된다. 이 공정 STh에 의해, 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같이, 반사율의 제 4 파수 스펙트럼이 취득된다. 계속되는 공정 STi에서는, 공정 STe의 제 1 보정 처리의 영향을 없애기 위해, 제 4 파수 스펙트럼에 제 2 보정 처리가 적용된다. 제 2 보정 처리는, 제 1 보정 처리의 역 처리이다. 일례에 있어서는, 제 2 보정 처리에는, 제 1 보정 처리의 선형 보정과는 대칭인 선형 보정이 이용된다. 이 공정 STi에 의해, 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제 5 파수 스펙트럼이 취득된다.
계속되는 공정 STj에서는, 제 5 파수 스펙트럼의 파수가 파장으로 변환된다. 이 공정 STj에 의해, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제 3 파장 스펙트럼이 취득된다. 이 제 3 파수 스펙트럼에는, 분광기(90)의 특성이 반영되어 있다. 즉, 제 3 파수 스펙트럼에는, 광의 파장에 따른 분광기(90)의 출력의 특성이 반영되어 있다. 이 때문에, 계속되는, 공정 STk에서는, 제 3 파수 스펙트럼에 규격화 처리가 적용된다. 이 규격화 처리를 위해, 제어부 Cnt는, 규격화용 파장 스펙트럼을 기억하고 있다. 이 규격화용 파장 스펙트럼은, 내층으로서 금속막을 갖는 웨이퍼를 탑재대(18) 위에 탑재하여, 공정 Sta로부터 공정 STj까지의 처리를 행하는 것에 의해 생성된다. 제어부 Cnt는, 이 규격화용 파장 스펙트럼에 의해 제 3 파수 스펙트럼을 나누는 것에 의해, 도 8의 (c)에 나타내는 바와 같이, 규격화 반사율의 제 4 파장 스펙트럼을 취득할 수 있다.
다시 도 4를 참조한다. 공정 ST10에 있어서 제 4 파장 스펙트럼이 취득되면, 제어부 Cnt는, 공정 ST11~공정 ST18을 실행하는 것에 의해, m의 초기값을 산출한다. 이하의 설명에서는, 도 4와 함께, 도 9를 참조한다.
공정 ST11에서는, 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제 4 파장 스펙트럼으로부터 소정 파장 범위 λW의 스펙트럼이 취득된다. 소정 파장 범위 λW는, 광원(82)의 광의 스펙트럼의 파장 범위 내의 파장 범위이고, 예컨대, 1520㎚~1575㎚의 파장 범위이다. 이하, 제 4 파장 스펙트럼 내의 소정 파장 범위 λW의 스펙트럼을 P[λi]로 나타낸다. 여기서, λi는, 표본화된 파장이고, i는 0~N-1의 정수이고, P[λi]는, 파장 λi에서의 규격화 반사율을 나타내고 있다.
계속되는 공정 ST12에서는, P[λi]의 미분이 구해진다. 구체적으로는, 하기의 (3)식에 의해, P[λi]의 미분, 즉, P'[λi]가 구해진다(도 9의 (b) 참조).
Figure pat00003
계속되는 공정 ST13에서는, P'[λi]에 필터 처리가 적용되고, 도 9의 (c)에 나타내는 바와 같이, Pf[λi]가 취득된다. 이 필터 처리에서는, 도 5의 공정 STc~공정 STj까지의 처리가, P'[λi]에 적용된다.
계속되는 공정 ST14에서는, 중심 파장 λcenter가 결정된다. 구체적으로는, 파장 범위 λw의 중앙값 이상이고 또한 해당 중앙값에 가장 가까운 파장 λi가 중심 파장 λcenter로서 선택된다(도 9의 (c) 참조).
계속되는 공정 ST15에서는, 중심 파장 λcenter에 대하여 장파장대측과 단파장대측의 쌍방에 있어서, Pf[λi]의 변극점의 파장이 결정된다. 구체적으로는, Pf[λi]×Pf[λi-1]이 음, 또한, Pf[λi-1]×Pf[λi-2]가 양이 되는 λi가 검색되고, 변극점의 파장이 된다. 또, Pf[λi]가 음인 경우에는, 검색된 파장 λi는 피크 파장이고, Pf[λi]가 양인 경우에는, 검색된 파장 λi는 밸리 파장이다. 이하, 장파장대측에서 검색된 파장을 λA로 하고, 단파장대측에서 검색된 파장을 λB로 한다(도 9의 (c) 참조).
계속되는 공정 ST16에서는, 중심 계산 파장 범위가 결정된다. 즉, 장파장대측의 중심 계산 파장 범위 Blong 및 단파장대측의 중심 계산 파장 범위 Bshort가 결정된다. 구체적으로는, Blong는, λA-λWIDTH/2로부터 λA+λWIDTH/2의 범위에 설정되고, Bshort는, λB-λWIDTH/2로부터 λB+λWIDTH/2의 범위에 설정된다. 또, λWIDTH는, λA와 λB의 차의 절대값 또는 해당 절대값보다 약간 큰 값이다.
계속되는 공정 ST17에서는, 중심 파장이 계산된다. 구체적으로는, 장파장대측의 중심 계산 파장 범위 Blong 및 단파장대측의 중심 계산 파장 범위 Bshort의 각각에 있어서, 하기의 (4)식을 이용하여, 중심 파장이 계산된다. 보다 구체적으로는, 중심 계산 파장 범위가 피크 파장을 갖는 경우에는, P의 값이 (4)식에 있어서 그대로 이용되는 것에 의해 중심 파장이 계산된다. 한편, 중심 계산 파장 범위가 밸리 파장을 갖는 경우에는, 하기의 (5)식에 의해 구해지는 Preverse가 (4)식의 P에 대입되는 것에 의해, 중심 파장이 계산된다. 또, (4)식에 있어서, M은, 각 중심 계산 파장 범위 내의 샘플수를 나타내는 정수이고, S는 각 중심 계산 파장 범위 내의 최소의 파장에 대한 인덱스이다.
Figure pat00004
Figure pat00005
이하, 장파장대측의 중심 계산 파장 범위 Blong에 있어서 구해진 중심 파장 λc entro id를 λlong로 하고, 단파장대측의 중심 계산 파장 범위 Bshort에 있어서 구해진 중심 파장 λcentroid를 λshort로 한다. 또, 파장 λlong 및 파장 λshort가 피크 파장인지 밸리 파장인지 여부는, 공정 ST15에 있어서, 장파장대측이 피크 파장 및 밸리 파장 중 어느 쪽의 파장을 갖는지의 판정 결과가 얻어지고 있으므로, 해당 판정 결과와 동일하게 파장 λlong가 피크 파장인지 밸리 파장인지를 판정할 수 있다. 또한, 파장 λlong가 피크 파장이면, 파장 λshort는 밸리 파장이 되고, 파장 λlong가 밸리 파장이면, 파장 λshort는 피크 파장이 된다.
계속되는, 공정 ST18에서는, m이 결정된다. 도 10은 도 4에 나타내는 공정 ST18의 상세를 나타내는 흐름도이다. 공정 ST18은, 공정 ST18a~공정 ST18g를 포함한다. 공정 ST18a에서는, m의 값이 1로 설정된다.
계속되는 공정 ST18b에서는, 파장 λlong를 이용하여, 거리 d가 산출된다. 구체적으로는, λlong가 피크 파장인 경우에는 (1)식에 있어서, 혹은, λlong가 밸리 파장인 경우에는 (2)식에 있어서, λ에 파장 λlong가 설정되는 것에 의해, 거리 d가 산출된다.
계속되는 공정 ST18c에서는, 거리 d 및 m에 근거하여, 단파장대측의 파장 λcal이 산출된다. 구체적으로는, 공정 ST18b에 있어서 (1)식이 이용되고 있는 경우에는 (2)식에 있어서, 공정 ST18b에 있어서 (2)식이 이용되고 있는 경우에는 (1)식에 있어서, 거리 d 및 m이 설정되는 것에 의해, 파장 λcal이 산출된다.
계속되는 공정 ST18d에 있어서, 파장 λshort와 파장 λcal의 차분의 절대값 Δλ[m]이 산출된다. 이어서, 공정 ST18e에 있어서, Δλ[m]이 Δλ[m-1] 이상인지 여부가 판정된다. 또, Δλ[0]으로서는, 소정의 값이 설정된다.
공정 ST18e에 있어서, Δλ[m]이 Δλ[m-1]보다 작다고 판정되면, 공정 ST18f에 있어서, m이 1만큼 증가되고, 공정 ST18b로부터의 처리가 반복된다. 한편, 공정 ST18e에 있어서, Δλ[m]이 Δλ[m-1] 이상이라고 판정되는 경우에는, 공정 ST18g에 있어서 m이 1만큼 감소되고, m의 초기값이 결정된다.
다시 도 3을 참조한다. 방법 MT에서는, 공정 ST1에 있어서 m의 초기값이 산출되면, 공정 ST2에 있어서, 정전 척 ESC의 저면(21t)과 웨이퍼 W의 이면 Wb의 사이의 거리 d가 산출된다.
도 11은 공정 ST2의 상세를 나타내는 흐름도이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 공정 ST2에서는, 최초로 공정 ST10에 의해, 제 4 파장 스펙트럼이 취득된다. 제 4 파장 스펙트럼의 취득의 상세에 대해서는, 도 5 및 대응하는 설명이 참조된다.
제 4 파장 스펙트럼을 취득하면 제어부 Cnt는, 공정 ST20~ST24의 처리를 실행한다. 우선, 공정 ST20에서는, 제 4 파장 스펙트럼을 이용하여, 장파장대측의 중심 계산 파장 범위 Blong의 중심 파장 λlong가 산출된다. 공정 ST20의 처리는, 도 4의 공정 ST17의 처리와 동일하다. 또, 방법 MT의 초회의 공정 ST2에 있어서는, 공정 ST1에 있어서 구해진 Blong가 중심 파장 λlong를 계산하기 위한 파장 범위로서 이용되고, 2회째 이후의 공정 ST2에 있어서는, 전회의 공정 ST2에 있어서 결정된 Blong가 이용된다.
계속되는 공정 ST21에서는, m, 및 공정 ST20에 있어서 산출된 λlong에 근거하여, 거리 d가 산출된다. 초회의 공정 ST21에서는, 공정 ST1에 있어서 구해진 m이, 공정 ST21에 있어서 이용된다. 또한, 2회째 이후의 공정 ST21에서는, 전회의 공정 ST2에 있어서 결정된 m이 이용된다. 또, 공정 ST21에서는, 거리 d의 산출을 위해, λlong가 피크 파장인 경우에는 (1)식이 이용되고, λlong가 밸리 파장인 경우에는 (2)식이 이용된다.
계속되는 공정 ST22에서는, Blong가 갱신된다. 구체적으로는, 이하의 식에 의해, Δλlong가 산출된다.
Δλlong=(전회의 공정 ST2에서 산출한 λlong)-(현재의 공정 ST2에서 산출한 λl o ng)
그리고, 공정 ST22에서는, Blong가, (전회의 공정 ST2에서 산출한 λlong)-λWIDTH/2-Δλlong로부터, (전회의 ST2에서 산출한 λlong)+λWIDTH/2-Δλlong까지의 범위로 갱신된다.
계속되는 공정 ST23에서는, Blong가 소정 파장 범위 λW 내에 있는지 여부가 판정된다. Blong가 소정 파장 범위 λW에 없는 경우에는, 공정 ST24에 있어서 Blong 및 m이 갱신된다. 구체적으로는, 이하의 케이스 1~케이스 4에 따라, Blong 및 m이 갱신된다.
(케이스 1)
Blong가 단파장측으로 어긋나 소정 파장 범위　λW에 없는 경우이고, 또한, λlong가 피크 파장인 경우에는, 하기의 (6)식에 근거하여, λShift가 구해지고, λShift만큼 장파장측으로 Blong가 시프트된다. 이때, m의 변경은 행해지지 않는다. 또, 갱신 후의 Blong 내에 있어서 계산되는 중심 파장은 밸리 파장이 된다.
Figure pat00006
(케이스 2)
Blong가 단파장측으로 어긋나 소정 파장 범위 λW에 없는 경우이고, 또한, λlong가 밸리 파장인 경우에는, 하기의 (7)식에 근거하여, λShift가 구해지고, λShift만큼 장파장측으로 Blong가 시프트된다. 이때, m은 1만큼 감소된다. 또, 갱신 후의 Blong 내에 있어서 계산되는 중심 파장은 피크 파장이 된다.
Figure pat00007
(케이스 3)
Blong가 장파장측으로 어긋나 소정 파장 범위 λW에 없는 경우이고, 또한, λlong가 피크 파장인 경우에는, 하기의 (8)식에 근거하여, λShift가 구해지고, λShift만큼 단파장측으로 Blong가 시프트된다. 이때, m은 1만큼 증가된다. 또, 갱신 후의 Blong 내에 있어서 계산되는 중심 파장은 밸리 파장이 된다.
Figure pat00008
(케이스 4)
Blong가 장파장측으로 어긋나 소정 파장 범위 λW에 없는 경우이고, 또한, λlong가 밸리 파장인 경우에는, 하기의 (9)식에 근거하여, λShift가 구해지고, λShift만큼 단파장측으로 Blong가 시프트된다. 이때, m은 변경되지 않는다. 또, 갱신 후의 Blong 내에 있어서 계산되는 중심 파장은 피크 파장이 된다.
Figure pat00009
한편, 공정 ST23에 있어서의 판정의 결과, Blong가 소정 파장 범위 λW 내에 있는 경우에는, Blong 및 m의 갱신은 행해지지 않는다.
도 3으로 돌아와, 거리 d가 산출되면, 제어부 Cnt는, 공정 ST3 및 공정 ST4의 처리를 실행한다. 구체적으로, 공정 ST3에서는, 공정 ST2에 의해 구해진 거리 d에 근거하여, 정전 척 ESC의 제전이 완료되어 있는지 여부가 판정된다. 예컨대, 소정값과 거리 d가 비교되는 것에 의해, 제전이 완료되어 있는지 여부가 판정된다. 제전이 완료되어 있다고 판정되는 경우에는, 방법 MT에 의한 제전은 완료된다.
한편, 공정 ST3에 있어서, 제전이 완료되어 있지 않다고 판정되면, 즉, 거리 d가 소정값보다 작다고 판정되면, 공정 ST4에 있어서 정전 척 ESC의 전극(20)에 전압이 인가된다. 이 전압은, 제전용의 소정의 전압이더라도 좋다. 혹은, 해당 전압은, 거리에 따라 미리 설정된 전압이더라도 좋다. 이 공정 ST4의 뒤, 공정 ST2로부터의 처리가 제전이 완료될 때까지 반복된다.
이상 설명한 방법 MT 및 방법 MT에 따라서 동작하는 처리 장치(10)에 의하면, 분광기(90)의 출력인 제 1 파장 스펙트럼에 근거하여, 웨이퍼 W의 이면 Wb와 정전 척 ESC의 저면(21t)의 사이의 거리를 구하는 것이 가능하게 된다. 구해진 거리는, 정전 척 ESC의 흡착력을 반영한다. 바꿔 말하면, 해당 거리는, 정전 척 ESC의 대전량을 반영하고 있다. 따라서, 해당 거리에 근거하여, 정전 척 ESC를 제전하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 정전 척 ESC로부터 웨이퍼 W를 떼어낼 때의 웨이퍼 W의 위치 어긋남 혹은, 웨이퍼 W의 균열 등을 방지하는 것이 가능하게 된다.
이하, 도 12를 참조한다. 도 12는 처리 장치(10)를 이용하여 행한 유효성 확인 실험의 결과를 나타내는 그래프이다. 이 실험에서는, 처리 장치(10)의 정전 척 ESC 위에 웨이퍼를 탑재하고, 처리 용기(12) 내를 소정의 진공도까지 감압했다. 이어서, 처리 용기(12) 내의 압력을 서서히 대기압까지 증가시켜, 웨이퍼의 이면과 정전 척 ESC의 저면(21t)의 사이의 거리 d를, 상술한 방법에 의해 구했다. 또, 처리 용기(12) 내의 압력을 증가시키더라도, 웨이퍼와 정전 척 ESC의 사이의 진공도는 유지된다. 따라서, 처리 용기(12) 내의 압력을 증가시키면, 웨이퍼의 상면측과 이면측의 압력차에 따른 크기의 힘이 정전 척 ESC로 향하는 방향에 있어서 웨이퍼에 가해진다. 즉, 이 실험에서는, 해당 압력차를, 정전 척 ESC의 흡착력 대신에 이용하여, 거리 d를 구했다. 도 12는 그 결과를 나타내고 있다.
도 12에 있어서, 가로축은, 처리 용기(12) 내의 압력을 대기압까지 상승시킨 기간의 시간을 나타내고 있고, 세로축은 거리 d를 나타내고 있다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 상기 실험의 결과, 시간과 함께 압력이 증가함에 따라, 거리 d가 서서히 작아지는 것이 확인되었다. 이것으로부터, 정전 척 ESC가 발생시키는 흡착력의 크기를, 거리 d로부터 간접적으로 구하는 것이 가능한 것이 확인되었다. 바꿔 말하면, 정전 척 ESC의 대전량을, 거리 d로부터 간접적으로 구하는 것이 가능한 것이 확인되었다.
이상, 여러 가지의 실시 형태에 대하여 설명하여 왔지만, 상술한 실시 형태로 한정되는 일 없이 여러 가지의 변형 형태를 구성 가능하다. 예컨대, 도 2에 나타내는 실시 형태에서는, 관통 구멍(24h) 내의 정전 척 ESC의 하면(21u)의 근방에 광학 소자(88)가 마련되어 있지만, 광학 소자(88)는, 광로가 확보되어 있으면, 도 2에 나타낸 위치보다 더 아래쪽에 마련되어 있더라도 좋고, 또한, 관통 구멍(24h)의 밖에 마련되어 있더라도 좋다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 정전 척 ESC의 아래쪽에 광학 소자(88)를 마련하고, 정전 척 ESC의 아래쪽으로부터 위쪽을 향해서 광원(82)으로부터의 광을 조사하고 있지만, 광원(82)으로부터의 광은, 웨이퍼 W의 위쪽으로부터 아래쪽을 향해서 조사되더라도 좋다. 예컨대, 처리 장치(10)의 상부 전극(30)에 마련한 구멍 내에 광학 소자(88)가 마련되어 있더라도 좋다.
또한, 상술한 처리 장치(10)는, 하부 전극 LE에 2개의 고주파 전력이 공급되는 플라즈마 처리 장치였지만, 고주파 전원 HFG로부터의 고주파 전력은 상부 전극(30)에 주어지더라도 좋다.
또한, 처리 장치(10)는, 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치였지만, 처리 장치는 임의의 타입의 플라즈마원을 가질 수 있다. 예컨대, 처리 장치(10)는, 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치이더라도 좋고, 마이크로파 등의 표면파를 이용하는 플라즈마 처리 장치이더라도 좋다.
10 : 처리 장치 12 : 처리 용기
18 : 탑재대 ESC : 정전 척
20 : 전극 21s : 표면
21p : 볼록부 21t : 저면
22 : 직류 전원 50 : 배기 장치
61 : 리프터핀 80 : 계측 장치
82 : 광원 84 : 서큘레이터
86 : 광파이버 88 : 광학 소자
90 : 분광기 Cnt : 제어부

Claims (3)

  1. 피처리체의 이면과 정전 척의 저면의 사이의 거리를 구하는 방법으로서, 상기 정전 척은, 상기 저면과 그 저면으로부터 돌출하는 복수의 볼록부를 포함하는 표면을 갖고 있고, 상기 피처리체는, 상기 정전 척의 상기 복수의 볼록부의 정부(頂部)에 상기 이면이 접하도록 탑재되고,
    상기 방법은,
    광원으로부터 출사되어 상기 피처리체의 이면 및 상기 정전 척의 상기 저면에 조사되는 광의 반사광의 강도에 대한 제 1 파장 스펙트럼을, 분광기를 이용하여 취득하는 공정과,
    상기 광원으로부터 출사되는 광의 파장 스펙트럼을 이용하여 상기 제 1 파장 스펙트럼을 반사율의 파장 스펙트럼으로 변환하여, 제 2 파장 스펙트럼을 취득하는 공정과,
    상기 제 2 파장 스펙트럼의 파장을 파수로 변환하여, 제 1 파수 스펙트럼을 취득하는 공정과,
    상기 제 1 파수 스펙트럼을 파수 방향에 있어서 같은 간격으로 보간하여, 제 2 파수 스펙트럼을 취득하는 공정과,
    상기 제 2 파수 스펙트럼의 파수 방향의 양단의 반사율을 같게 하는 제 1 보정 처리를 그 제 2 파수 스펙트럼에 적용하여, 제 3 파수 스펙트럼을 취득하는 공정과,
    상기 제 3 파수 스펙트럼에 고속 푸리에 변환을 적용하여, 제 1 광로 길이 스펙트럼을 취득하는 공정과,
    상기 제 1 광로 길이 스펙트럼으로부터 상기 피처리체의 두께에 대응하는 광로 길이의 성분을 제거하는 필터를 그 제 1 광로 길이 스펙트럼에 적용하여, 제 2 광로 길이 스펙트럼을 취득하는 공정과,
    상기 제 2 광로 길이 스펙트럼에 역 고속 푸리에 변환을 적용하여, 제 4 파수 스펙트럼을 취득하는 공정과,
    상기 제 1 보정 처리의 역 처리인 제 2 보정 처리를 상기 제 4 파수 스펙트럼에 적용하여, 제 5 파수 스펙트럼을 취득하는 공정과,
    상기 제 5 파수 스펙트럼의 파수를 파장으로 변환하여, 제 3 파장 스펙트럼을 취득하는 공정과,
    상기 광원으로부터 출력되는 광에 근거하는 상기 분광기의 특성을 나타내는 규격화용 파장 스펙트럼을 이용하여 상기 제 3 파장 스펙트럼을 규격화하여, 제 4 파장 스펙트럼을 취득하는 공정과,
    상기 제 4 파장 스펙트럼에 있어서의 피크 파장 또는 밸리 파장에 근거하여 상기 거리를 산출하는 공정
    을 포함하는 방법.
  2. 피처리체를 흡착한 정전 척을 제전하는 방법으로서,
    상기 정전 척은, 저면과 그 저면으로부터 돌출하는 복수의 볼록부를 갖는 표면을 포함하고, 상기 피처리체는, 이면을 갖고, 그 이면이 상기 복수의 볼록부의 정부에 접하도록 그 정전 척 위에 탑재되고,
    상기 방법은,
    청구항 1에 기재된 방법을 실시하여 상기 정전 척의 상기 저면과 상기 피처리체의 상기 이면의 사이의 거리를 취득하는 공정과,
    취득된 상기 거리에 근거하여, 상기 정전 척에 전압을 인가하는 공정
    을 포함하는 방법.
  3. 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 마련된 정전 척으로서, 저면과 그 저면으로부터 돌출하는 복수의 볼록부를 갖는 표면을 갖고, 그 복수의 볼록부의 정부에 있어서 피처리체를 지지하는 그 정전 척과,
    상기 정전 척에 전압을 인가하는 전원과,
    상기 피처리체의 이면 및 정전 척의 저면에 조사되는 광을 출사하는 광원과,
    상기 광원으로부터의 광에 근거하는 반사광을 수광하여, 제 1 파장 스펙트럼을 출력하는 분광기와,
    상기 제 1 파장 스펙트럼에 근거하여 상기 정전 척에 인가하는 전압을 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 광원으로부터 출사되는 광의 파장 스펙트럼을 이용하여 상기 제 1 파장 스펙트럼을 반사율의 파장 스펙트럼으로 변환하여, 제 2 파장 스펙트럼을 취득하고,
    상기 제 2 파장 스펙트럼의 파장을 파수로 변환하여, 제 1 파수 스펙트럼을 취득하고,
    상기 제 1 파수 스펙트럼을 파수 방향에 있어서 같은 간격으로 보간하여, 제 2 파수 스펙트럼을 취득하고,
    상기 제 2 파수 스펙트럼의 파수 방향의 양단의 반사율을 같게 하는 제 1 보정 처리를 그 제 2 파수 스펙트럼에 적용하여, 제 3 파수 스펙트럼을 취득하고,
    상기 제 3 파수 스펙트럼에 고속 푸리에 변환을 적용하여, 제 1 광로 길이 스펙트럼을 취득하고,
    상기 제 1 광로 길이 스펙트럼으로부터 상기 피처리체의 두께에 대응하는 광로 길이의 성분을 제거하는 필터를 그 제 1 광로 길이 스펙트럼에 적용하여, 제 2 광로 길이 스펙트럼을 취득하고,
    상기 제 2 광로 길이 스펙트럼에 역 고속 푸리에 변환을 적용하여, 제 4 파수 스펙트럼을 취득하고,
    상기 제 1 보정 처리의 역 처리인 제 2 보정 처리를 상기 제 4 파수 스펙트럼에 적용하여, 제 5 파수 스펙트럼을 취득하고,
    상기 제 5 파수 스펙트럼의 파수를 파장으로 변환하여, 제 3 파장 스펙트럼을 취득하고,
    상기 광원으로부터 출력되는 광에 근거하는 상기 분광기의 특성을 나타내는 규격화용 파장 스펙트럼을 이용하여 상기 제 3 파장 스펙트럼을 규격화하여, 제 4 파장 스펙트럼을 취득하고,
    상기 제 4 파장 스펙트럼에 있어서의 피크 파장 또는 밸리 파장에 근거하여 상기 피처리체의 이면과 상기 정전 척의 저면의 사이의 거리를 산출하고,
    산출한 상기 거리에 근거하여, 상기 정전 척에 전압을 인가하도록 상기 전원을 제어하는
    처리 장치.
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