KR20210071833A - 계측 장치, 계측 방법, 및 진공 처리 장치 - Google Patents

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KR20210071833A
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이치로 소네
다쿠야 니시지마
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 대기 개방하는 일이 없이 처리 용기 내의 상태를 고정밀도로 계측한다.
[해결 수단] 계측 장치는 기판의 반입·반출에 사용되는 제 1 게이트 및 제 1 게이트와는 상이한 제 2 게이트가 처리 용기에 마련된 진공 처리 장치의 제 2 게이트에 대응하는 사이즈를 갖는 개구부가 형성되며, 제 2 게이트에 대하여 기밀하게 개구부를 장착 가능한 케이스와, 케이스 내부를 감압하는 감압 기구와, 케이스 내부에 수용되며, 감압 기구에 의해 케이스 내부가 감압된 상태에서 개구부를 거쳐서, 처리 용기 내의 상태를 계측하는 계측 기구를 갖는다.

Description

계측 장치, 계측 방법, 및 진공 처리 장치{MEASURING DEVICE, MEASURING METHOD, AND VACUUM PROCESSING APPARATUS}
본 개시는 계측 장치, 계측 방법, 및 진공 처리 장치에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 웨이퍼(이하, "웨이퍼"라 칭함) 등의 기판을 진공 상태인 처리 용기 내에 배치하고, 기판을 가공하는 각종 처리를 실시하는 진공 처리 장치가 알려져 있다. 이와 같은 진공 처리 장치에서는, 예를 들면, 플라즈마의 발광 강도 등의 처리 용기 내의 상태가 가공 후의 기판의 특성에 영향을 미치기 때문에, 처리 용기 내의 상태를 계측하는 것이 중요하다.
이 점, 처리 용기의 측벽에 석영창을 거쳐서 OES(Optical Emission Spectrometer)를 마련하고, OES에 의해 처리 용기의 외측으로부터 처리 용기 내의 플라즈마의 발광 강도를 계측하는 기술이 제안되고 있다.
일본 특허 공개 제 2018-107264 호 공보
본 개시는 대기 개방하는 일이 없이 처리 용기 내의 상태를 고정밀도로 계측할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시된 일 태양에 의한 계측 장치는, 기판의 반입·반출에 사용되는 제 1 게이트 및 제 1 게이트와는 상이한 제 2 게이트가 처리 용기에 마련된 진공 처리 장치의 상기 제 2 게이트에 대응하는 사이즈를 갖는 개구부가 형성되며, 상기 제 2 게이트에 대하여 기밀하게 상기 개구부를 장착 가능한 케이스와, 상기 케이스 내부를 감압하는 감압 기구와, 상기 케이스 내부에 수용되며, 상기 감압 기구에 의해 상기 케이스 내부가 감압된 상태에서, 상기 개구부를 거쳐서, 상기 처리 용기 내의 상태를 계측하는 계측 기구를 갖는다.
본 개시에 의하면, 대기 개방하는 일이 없이 처리 용기 내의 상태를 고정밀도로 계측할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1은 실시형태에 따른 플라즈마 에칭 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 실시형태에 따른 계측 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 실시형태에 따른 계측 장치를 사용하여 처리 용기 내의 상태를 계측하는 흐름의 일 예를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 실시형태에 따른 계측 장치를 사용하여 처리 용기 내의 상태를 계측하는 흐름의 구체예를 설명하는 도면이다.
도 5는 실시형태에 따른 계측 장치를 사용하여 처리 용기 내의 상태를 계측하는 흐름의 구체예를 설명하는 도면이다.
도 6은 실시형태에 따른 계측 장치를 사용하여 처리 용기 내의 상태를 계측하는 흐름의 구체예를 설명하는 도면이다.
도 7은 실시형태에 따른 계측 장치를 사용하여 처리 용기 내의 상태를 계측하는 흐름의 구체예를 설명하는 도면이다.
도 8은 실시형태에 따른 계측 장치를 사용하여 처리 용기 내의 상태를 계측하는 흐름의 구체예를 설명하는 도면이다.
도 9는 실시형태에 따른 계측 장치를 사용하여 처리 용기 내의 상태를 계측하는 흐름의 구체예를 설명하는 도면이다.
도 10은 실시형태에 따른 계측 장치를 사용하여 처리 용기 내의 상태를 계측하는 흐름의 구체예를 설명하는 도면이다.
도 11은 실시형태에 따른 계측 장치를 사용하여 처리 용기 내의 상태를 계측하는 흐름의 구체예를 설명하는 도면이다.
도 12는 실시형태에 따른 계측 장치를 사용하여 처리 용기 내의 상태를 계측하는 흐름의 구체예를 설명하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 여러 가지의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일 또는 상당 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하는 것으로 한다.
그런데, OES 등의 계측기에 의해 처리 용기의 외측으로부터 처리 용기 내의 상태를 계측하는 경우, 계측기가 처리 용기 내에 배치된 기판에 대하여 먼 위치에 존재하기 때문에, 기판 부근에서의 계측 정밀도가 저하된다.
이 때문에, 진공 처리 장치에서는 처리 용기를 대기 개방하고 기판 부근에 OES 등의 계측기를 배치하여, 처리 용기 내의 상태를 계측기에 의해 직접적으로 계측하는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 진공 처리 장치에서는, 처리 용기를 일단 대기 개방한 경우, 처리 용기 내의 온도 조정이나 수분 컨트롤 등으로 인해, 기판 처리를 재개할 때까지 상당한 시간을 필요로 하여, 생산성이 저하된다.
또한, 진공 상태를 유지한 그대로 진공 처리 장치에 기판을 반송하는 반송 아암 등의 반송계에 OES 등의 계측기를 배치하고, 반송계를 거쳐서 계측기를 처리 용기 내로 반송하는 것에 의해, 처리 용기를 대기 개방하지 않고 처리 용기 내의 상태를 계측하는 것도 고려할 수 있다. 그러나, 계측기는 기판에 비해 중량이 크기 때문에, 반송계에 의한 계측기의 반송을 실행하는 경우, 계측기의 중량에 견딜 수 있는 강도를 갖는 반송계가 필요하게 된다. 이 때문에, 반송계에 의한 계측기의 반송은 실용적이지 않다.
그래서, 대기 개방하는 일이 없이 처리 용기 내의 상태를 고정밀도로 계측하는 것이 기대되고 있다.
[계측 대상 장치의 구성]
계측 장치에 의한 계측의 대상이 되는 계측 대상 장치에 대해 설명한다. 계측 대상 장치는 웨이퍼 등의 기판을 진공 상태인 처리 용기 내에 배치하고, 소정의 기판 처리를 실행하는 진공 처리 장치이다. 본 실시형태에서는, 계측 대상 장치를 기판에 대한 플라즈마 에칭을 실행하는 플라즈마 에칭 장치로 한 경우를 예로 설명한다.
도 1은 실시형태에 따른 플라즈마 에칭 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다. 플라즈마 에칭 장치(10)는 기밀하게 구성되며, 전기적으로 접지 전위로 된 처리 용기(30)를 갖고 있다. 이 처리 용기(30)는 원통형상으로 되며, 예를 들면 표면에 양극 산화 피막이 형성된 알루미늄 등으로 구성되어 있다. 처리 용기(30)는 플라즈마가 생성되는 처리 공간을 구획형성한다. 처리 용기(30) 내에는 웨이퍼(W)를 수평으로 지지하는 탑재대(31)가 수용되어 있다.
탑재대(31)는 상하방향으로 바닥면을 향한 대략 원기둥형상을 나타내고 있으며, 상측의 바닥면이 탑재면(36d)으로 되어 있다. 탑재대(31)의 탑재면(36d)은 웨이퍼(W)보다 큰 사이즈로 되어 있다. 탑재대(31)는 기대(33)와, 정전 척(36)을 포함하고 있다.
기대(33)는 도전성의 금속, 예를 들면 알루미늄 등으로 구성되어 있다. 기대(33)는 하부 전극으로서 기능한다. 기대(33)는 절연체의 지지대(34)에 지지되어 있으며, 지지대(34)가 처리 용기(30)의 바닥부에 설치되어 있다.
정전 척(36)은 상면이 평탄한 원반형상으로 되며, 상기 상면이 웨이퍼(W)가 탑재되는 탑재면(36d)으로 되어 있다. 정전 척(36)은 평면에서 보아 탑재대(31)의 중앙에 마련되어 있다. 정전 척(36)은 전극(36a) 및 절연체(36b)를 갖고 있다. 전극(36a)은 절연체(36b)의 내부에 마련되어 있으며, 전극(36a)에는 직류 전원(42)이 접속되어 있다. 정전 척(36)은 전극(36a)에 직류 전원(42)으로부터 직류 전압이 인가되는 것에 의해, 쿨롱력에 의해 웨이퍼(W)를 흡착하도록 구성되어 있다. 또한, 정전 척(36)은 절연체(36b)의 내부에 히터(36c)가 마련되어 있다. 히터(36c)는 후술하는 급전 기구를 거쳐서 전력이 공급되어, 웨이퍼(W)의 온도를 제어한다.
또한, 탑재대(31)의 상방의 외주에는, 예를 들면 단결정 실리콘으로 형성된 포커스 링(35)이 마련되어 있다. 또한, 탑재대(31) 및 지지대(34)의 주위를 둘러싸도록, 예를 들면 석영 등으로 이루어지는 원통형상의 내벽 부재(37)가 마련되어 있다.
기대(33)에는 급전봉(50)이 접속되어 있다. 급전봉(50)에는 제 1 정합기(41a)를 거쳐서 제 1 RF 전원(40a)이 접속되며, 또한, 제 2 정합기(41b)를 거쳐서 제 2 RF 전원(40b)이 접속되어 있다. 제 1 RF 전원(40a)은 플라즈마 발생용의 전원으로서, 이 제 1 RF 전원(40a)으로부터는 소정 주파수의 고주파 전력이 탑재대(31)의 기대(33)에 공급되도록 구성되어 있다. 또한, 제 2 RF 전원(40b)은 이온 인입용(바이어스용)의 전원으로서, 이 제 2 RF 전원(40b)으로부터는 제 1 RF 전원(40a)보다 낮은 소정 주파수의 고주파 전력이 탑재대(31)의 기대(33)에 공급되도록 구성되어 있다.
기대(33)의 내부에는 냉매 유로(33d)가 형성되어 있다. 냉매 유로(33d)는 한쪽의 단부에 냉매 입구 배관(33b)이 접속되며, 다른쪽의 단부에 냉매 출구 배관(33c)이 접속되어 있다. 플라즈마 에칭 장치(10)는 냉매 유로(33d) 내에 냉매, 예를 들면 냉각수 등을 각각 순환시키는 것에 의해, 탑재대(31)의 온도를 제어 가능한 구성으로 되어 있다. 또한, 플라즈마 에칭 장치(10)는 웨이퍼(W)와 포커스 링(35)이 각각 탑재되는 영역에 대응하여, 기대(33)의 내부에 냉매 유로를 별도로 마련하여, 웨이퍼(W)와 포커스 링(35)의 온도를 개별적으로 제어 가능한 구성으로 하여도 좋다. 또한, 플라즈마 에칭 장치(10)는 웨이퍼(W)나 포커스 링(35)의 이면측에 냉열 전달용 가스를 공급하여 온도를 개별적으로 제어 가능한 구성으로 하여도 좋다. 예를 들면, 탑재대(31) 등을 관통하도록, 웨이퍼(W)의 이면에 헬륨 가스 등의 냉열 전달용 가스(백 사이드 가스)를 공급하기 위한 가스 공급관이 마련되어도 좋다. 가스 공급관은 가스 공급원에 접속되어 있다. 이들 구성에 의해, 탑재대(31)의 상면에 정전 척(36)에 의해 흡착 보지된 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 제어한다.
한편, 탑재대(31)의 상방에는 탑재대(31)에 평행하게 대면하도록, 상부 전극으로서의 기능을 갖는 샤워 헤드(46)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(46)와 탑재대(31)는 한쌍의 전극(상부 전극과 하부 전극)으로서 기능한다.
샤워 헤드(46)는 처리 용기(30)의 천장벽 부분에 마련되어 있다. 샤워 헤드(46)는 본체부(46a)와, 전극판을 이루는 상부 천장판(46b)을 구비하고 있으며, 절연성 부재(47)를 거쳐서 처리 용기(30)의 상부에 지지된다. 본체부(46a)는 도전성 재료, 예를 들면 표면에 양극 산화 피막이 형성된 알루미늄 등으로 이루어지며, 그 하부에 상부 천장판(46b)을 착탈 가능하게 지지할 수 있도록 구성되어 있다.
본체부(46a)의 내부에는 가스 확산실(46c)이 마련되며, 이 가스 확산실(46c)의 하부에 위치하도록, 본체부(46a)의 바닥부에는 다수의 가스 통류 구멍(46d)이 형성되어 있다. 또한, 상부 천장판(46b)에는 상기 상부 천장판(46b)을 두께방향으로 관통하도록 가스 도입 구멍(46e)이 상기한 가스 통류 구멍(46d)과 중첩되도록 마련되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 가스 확산실(46c)에 공급된 처리 가스는, 가스 통류 구멍(46d) 및 가스 도입 구멍(46e)을 거쳐서 처리 용기(30) 내에 샤워형상으로 분산되어 공급된다.
본체부(46a)에는, 가스 확산실(46c)로 처리 가스를 도입하기 위한 가스 도입구(46g)가 형성되어 있다. 이 가스 도입구(46g)에는 가스 공급 배관(45a)의 일단이 접속되어 있다. 이 가스 공급 배관(45a)의 타단에는, 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급원(45)이 접속된다. 가스 공급 배관(45a)에는, 상류측으로부터 순서대로 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(45b), 및 개폐 밸브(V2)가 마련되어 있다. 그리고, 처리 가스 공급원(45)으로부터 플라즈마 에칭을 위한 처리 가스가 가스 공급 배관(45a)을 거쳐서 가스 확산실(46c)에 공급되고, 이 가스 확산실(46c)로부터 가스 통류 구멍(46d) 및 가스 도입 구멍(46e)을 거쳐서 처리 용기(30) 내에 샤워형상으로 분산되어 공급된다.
상기한 상부 전극으로서의 샤워 헤드(46)에는, 로우 패스 필터(LPF)(48a)를 거쳐서 가변 직류 전원(48b)이 전기적으로 접속되어 있다. 이 가변 직류 전원(48b)은 온·오프 스위치(48c)에 의해 급전의 온·오프가 가능하게 구성되어 있다. 가변 직류 전원(48b)의 전류· 전압 및 온·오프 스위치(48c)의 온·오프는, 후술하는 제어부(90)에 의해 제어된다. 또한, 후술과 같이, 제 1 RF 전원(40a), 제 2 RF 전원(40b)으로부터 고주파가 탑재대(31)에 인가되어 처리 공간에 플라즈마가 발생할 때에는, 필요에 따라서 제어부(90)에 의해 온·오프 스위치(48c)가 온으로 되어, 상부 전극으로서의 샤워 헤드(46)에 소정의 직류 전압이 인가된다.
또한, 처리 용기(30)의 측벽으로부터 샤워 헤드(46)의 높이 위치보다 상방으로 연장되도록 원통형상의 접지 도체(30a)가 마련되어 있다. 이 원통형상의 접지 도체(30a)는, 그 상부에 천장벽을 갖고 있다.
처리 용기(30)의 바닥부에는 배기구(81)가 형성되어 있으며, 이 배기구(81)에는 배기관(82)을 거쳐서 배기 장치(83)가 접속되어 있다. 배기 장치(83)는 진공 펌프를 갖고 있으며, 이 진공 펌프를 작동시키는 것에 의해 처리 용기(30) 내를 소정의 진공도까지 감압할 수 있도록 구성되어 있다.
한편, 처리 용기(30) 내의 측벽에는, 웨이퍼(W)의 반입·반출에 사용되는 제 1 게이트(84)가 마련되어 있다. 이 제 1 게이트(84)에는, 상기 제 1 게이트(84)를 개폐하는 게이트 밸브(G)가 마련되어 있다. 제 1 게이트(84)는, 게이트 밸브(G)를 거쳐서 진공 반송실에 기밀성을 유지하면서 접속되어 있으며, 진공 분위기 상태 그대로 진공 반송실로부터 웨이퍼(W)의 반입·반출이 가능하게 되어 있다.
처리 용기(30)의 측부 내측에는, 내벽면을 따라서 데포 실드(86)가 마련되어 있다. 데포 실드(86)는 처리 용기(30)에 에칭부 생성물(데포)이 부착되는 것을 방지한다. 데포 실드(86)는 착탈 가능하게 구성되어 있다.
상기 구성의 플라즈마 에칭 장치(10)는, 제어부(90)에 의해, 동작이 통괄적으로 제어된다. 제어부(90)는 예를 들면, 컴퓨터이며, 플라즈마 에칭 장치(10)의 각 부를 제어한다.
그런데, 플라즈마 에칭 장치(10)에서는, 처리 용기(30) 내의 상태가 가공 후의 웨이퍼(W)의 특성에 영향을 미치기 때문에, 처리 용기(30) 내의 상태를 계측하는 것이 중요하다. 이 점, 처리 용기(30)의 측벽에 석영창을 거쳐서 OES를 마련하고, OES에 의해 처리 용기(30)의 외측으로부터 처리 용기(30) 내의 플라즈마의 발광 강도를 계측하는 기술이 제안되고 있다.
그러나, OES 등의 계측기에 의해 처리 용기(30)의 외측으로부터 처리 용기(30) 내의 상태를 계측하는 경우, 계측기가 처리 용기(30) 내에 배치된 웨이퍼(W)에 대해 먼 위치에 존재하기 때문에, 웨이퍼(W) 부근에서의 계측 정밀도가 저하된다.
이 때문에, 플라즈마 에칭 장치(10)에서는 처리 용기(30)를 대기 개방하고 웨이퍼(W) 부근에 OES 등의 계측기를 배치하여, 처리 용기(30) 내의 상태를 계측기에 의해 직접적으로 계측하는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 플라즈마 에칭 장치(10)에서는 처리 용기(30)를 일단 대기 개방한 경우, 처리 용기(30) 내의 온도 조정이나 수분 컨트롤 등으로 인해, 기판 처리를 재개할 때까지 상당한 시간을 필요로 하여, 생산성이 저하된다는 문제가 있다.
그래서, 플라즈마 에칭 장치(10)에 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 아암 등의 반송계에 OES 등의 계측기를 배치하고, 반송계를 거쳐서 계측기를 처리 용기(30) 내로 반송하는 것에 의해, 처리 용기(30)를 대기 개방하지 않고 처리 용기(30) 내의 상태를 계측하는 것도 고려할 수 있다. 그러나, 계측기는 웨이퍼(W)에 비해 중량이 크기 때문에, 반송계에 의한 계측기의 반송을 실행하는 경우, 계측기의 중량에 견딜 수 있는 강도를 갖는 반송계가 필요하게 된다. 이 때문에, 반송계에 의한 계측기의 반송은 실용적이지 않다.
그래서, 실시형태에 따른 플라즈마 에칭 장치(10)는, 웨이퍼(W)의 반입·반출에 사용되는 제 1 게이트(84)와는 별도로, 처리 용기(30) 내의 상태 계측용의 게이트가 마련되어 있다. 예를 들면, 플라즈마 에칭 장치(10)는 도 1에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)가 탑재되는 탑재대(31)에 대해 제 1 게이트(84)와는 반대측에 제 2 게이트(95)가 마련되어 있다. 제 2 게이트(95)는 덮개체(96)에 의해 기밀하게 폐색되어 있다. 또한, 제 2 게이트(95)에는 후술하는 계측 장치(100)가 탈착 가능하게 장착된다. 작업자는 처리 용기(30) 내의 상태의 계측을 실시하는 경우, 계측 장치(100)에 의한 계측의 대상이 되는 플라즈마 에칭 장치(10)에 대하여, 계측 장치(100)를 장착한다.
[계측 장치의 구성]
다음에, 실시형태에 따른 계측 장치(100)의 구성에 대해 설명한다. 도 2는 실시형태에 따른 계측 장치(100)를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 2는 플라즈마 에칭 장치(10)에 계측 장치(100)를 장착한 상태를 도시하고 있다. 또한, 이하의 각 도면에서는, 플라즈마 에칭 장치(10)를 간략화하여 도시한다.
계측 장치(100)는 플라즈마 에칭 장치(10)의 제 2 게이트(95)에 대응하는 사이즈인 개구부(101A)가 형성된 케이스(101)를 갖는다. 케이스(101)는 개구부(101A)의 주위의 플라즈마 에칭 장치(10)와 접촉하는 부분에 O링(101O)이 마련되어 있다. 또한, 케이스(101)는 수송용 차량(102) 상에 탑재되어 있다. 계측 장치(100)는 수송용 차량(102)에 의해 플라즈마 에칭 장치(10)의 위치까지 수송되며, 제 2 게이트(95)에 케이스(101)의 개구부(101A)를 대응시켜 배치된다. 그리고, 케이스(101)의 개구부(101A)가 나사 고정 등에 의해, 제 2 게이트(95)에 대하여 기밀하게 장착된다.
케이스(101)는 제 1 케이스(101B)와, 개폐 가능한 셔터 부재(101D)를 거쳐서 제 1 케이스(101B)에 연통하는 제 2 케이스(101C)로 구성되어 있다. 제 1 케이스(101B)에는 후술하는 계측 기구가 수용된다. 제 2 케이스(101C)에는 개구부(101A)가 형성된다.
제 1 케이스(101B)에는, 제 1 밸브(105A)가 마련된 제 1 배관(104A)이 접속되어 있다. 제 2 케이스(101C)에는 제 2 밸브(105B)가 마련된 제 2 배관(104B)이 접속되어 있다. 제 1 배관(104A) 및 제 2 배관(104B)은 공통 배관(104C)을 거쳐서 진공 펌프(106)에 접속되어 있다. 진공 펌프(106)는 수송용 차량(102)에 마련된 짐받이(103) 상에 탑재되어 있다. 제 2 배관(104B)은 제 2 케이스(101C)와 제 2 밸브(105B) 사이에서 리크용 배관(104D)으로 분기되어 있다. 리크용 배관(104D)에는 리크용 밸브(105C)가 마련되어 있다. 진공 펌프(106), 제 1 배관(104A), 제 2 배관(104B) 및 공통 배관(104C)은 케이스(101) 내부를 감압하는 감압 기구를 구축한다. 처리 용기(30) 내의 상태의 계측을 실시하는 경우, 계측 장치(100)는 진공 펌프(106)를 작동시키는 것에 의해, 제 1 배관(104A), 제 2 배관(104B) 및 공통 배관(104C)을 거쳐서 진공 흡인을 실행하여, 제 1 케이스(101B) 내부 및 제 2 케이스(101C) 내부를 감압한다.
제 1 케이스(101B) 내부에는, 처리 용기(30) 내의 상태를 계측하는 계측 기구가 마련되어 있다. 본 실시형태에 따른 계측 장치(100)는 계측 기구로서, 로봇 아암(110)과, 로봇 아암(110)의 선단에 마련되며, 처리 용기(30) 내의 상태를 계측하는 센서(111)를 갖는다.
로봇 아암(110)은 간접에 의해 복수의 아암이 접속된 아암부와, 아암부를 회전 가능 및 승강 가능하게 지지하는 지지부에 의해 구성되어 있다. 로봇 아암(110)은, 아암부의 복수의 아암을 직선형상으로 연신하거나, 서로 중첩되는 것에 의해 신축 가능하게 구성되어 있다. 로봇 아암(110)은, 아암부의 복수의 아암을 개구부(101A)측으로 연신시켜, 선단을 개구부(101A)로부터 처리 용기(30) 내로 진출시킬 수 있다. 로봇 아암(110)은 도시하지 않은 제어부에 의해, 동작이 통괄적으로 제어된다. 제어부는 각종의 조작 지시의 접수나, 동작 상태의 표시를 실행하는 유저 인터페이스를 갖는다. 작업자는, 유저 인터페이스에 대하여 조작 지시를 실행한다. 조작 지시는 예를 들면, 로봇 아암(110)의 움직임을 개별적으로 지정하는 조작 지시이다. 또한, 조작 지시는 일련의 움직임을 지정하는 것이어도 좋다. 예를 들면, 조작 지시는 처리 용기(30) 내의 상태를 센서(111)에 의해 계측하기 위한 일련의 움직임을 지정하는 것이어도 좋다.
또한, 로봇 아암(110)은 제 1 케이스(101B)에 탈착 가능하게 장착되어 있다. 즉, 로봇 아암(110)은 선단에 센서(111)와는 상이한 다른 센서가 마련된 다른 로봇 아암과 교환 가능하게 되어 있다.
또한, 로봇 아암(110)은 아암부의 도중에 덮개체(112)를 갖는다. 덮개체(112)는 제 2 게이트(95)로부터 덮개체(96)가 분리된 경우에, 덮개체(96)를 대신하여 제 2 게이트(95)를 기밀하게 폐색한다.
센서(111)는 로봇 아암(110)에 의해 상기 개구부(101A)를 거쳐서 상기 처리 용기(30) 내의 소정의 위치까지 반송되고, 상기 소정의 위치에서 처리 용기(30) 내의 상태를 계측한다. 센서(111)는 예를 들면, 탑재대(31)에 탑재된 웨이퍼(W)의 상방에 대응하는 위치까지 반송되고, 웨이퍼(W)의 상방에 대응하는 위치에서 처리 용기(30) 내의 상태를 계측한다. 센서(111)가 계측 가능한 처리 용기(30) 내의 상태는, 예를 들면, 처리 용기(30) 내에서 생성하는 플라즈마의 전자 밀도, 플라즈마 생성을 위해서 인가하는 고주파(RF)의 주파수, 플라즈마 중의 각 이온의 질량, 처리 용기(30) 내의 압력, 웨이퍼(W)의 온도 및 표면 형상 등이다. 또한, 센서(111)는 로봇 아암(110)에 의해 웨이퍼(W)의 주위의 포커스 링(35)의 상방에 대응하는 위치까지 반송되는 경우, 포커스 링(35)의 소모량이나 위치를 계측하여도 좋다. 센서(111)는 상이한 복수의 상태를 일괄하여 계측 가능한 센서라도 좋으며, 각 상태를 개별로 계측 가능한 센서라도 좋다. 센서(111)에 의해 계측되는 상태를 나타내는 데이터는, 계측 장치(100) 내의 소정의 기억 장치에 격납되어도 좋으며, 계측 장치(100)와 유선 또는 무선에 의해 통신 가능하게 접속된 통신 장치에 송신되어도 좋다. 통신 장치는 예를 들면, 플라즈마 에칭 장치(10)라도 좋으며, 플라즈마 에칭 장치(10)와는 별도의 플라즈마 에칭 장치라도 좋다.
또한, 계측 장치(100)는 플라즈마 에칭 장치(10)의 제 2 게이트(95)로부터 덮개체(96)를 분리하기 위한 분리 유닛을 갖는다. 예를 들면, 계측 장치(100)는 분리 유닛으로서, 로봇 아암(120)과, 로봇 아암(120)의 선단에 마련된 로봇 핸드(121)를 갖는다. 로봇 아암(120)은 간접에 의해 복수의 아암이 접속된 아암부와, 아암부를 회전 가능 및 승강 가능하게 지지하는 지지부에 의해 구성되어 있다. 로봇 아암(120)은 아암부의 복수의 아암을 덮개체(96)측으로 연신시키고, 로봇 핸드(121)로 덮개체(96)를 파지하고, 제 2 게이트(95)로부터 덮개체(96)를 분리할 수 있다. 로봇 아암(120) 및 로봇 핸드(121)는 도시하지 않은 제어부에 의해, 동작이 통괄적으로 제어된다. 제어부는 각종의 조작 지시의 접수나, 동작 상태의 표시를 실행하는 유저 인터페이스를 갖는다. 작업자는 유저 인터페이스에 대하여 조작 지시를 실행한다. 조작 지시는 예를 들면, 로봇 아암(120)의 움직임이나, 로봇 핸드(121)의 움직임을 개별로 지정하는 조작 지시이다. 또한, 조작 지시는 일련의 움직임을 지정하는 것이어도 좋다. 예를 들면, 조작 지시는 제 2 게이트(95)로부터 덮개체(96)를 분리하기 위한 일련의 움직임을 지정하는 것이어도 좋다.
다음에, 계측 장치(100)를 사용한 계측의 일 예를 설명한다. 도 3은 실시형태에 따른 계측 장치(100)를 사용하여 처리 용기(30) 내의 상태를 계측하는 흐름의 일 예를 나타내는 흐름도이다.
우선, 케이스(101)의 개구부(101A)가 제 2 게이트(95)에 대하여 기밀하게 장착된다(단계 S101). 다음에, 계측 장치(100)는 진공 펌프(106)를 작동시키는 것에 의해 케이스(101) 내부를 감압한다(단계 S102). 다음에, 계측 장치(100)는 케이스(101) 내부가 감압된 상태에서 계측 기구(로봇 아암(110) 및 센서(111))에 의해 개구부(101A)를 거쳐서, 처리 용기(30) 내의 상태를 계측한다(단계 S103).
다음에, 계측 장치(100)를 사용한 계측의 구체예를 설명한다. 도 4 내지 도 12는 실시형태에 따른 계측 장치(100)를 사용하여 처리 용기(30) 내의 상태를 계측하는 흐름의 구체예를 설명하는 도면이다.
작업자는, 처리 용기(30) 내의 상태를 계측하는 경우, 도 4에 도시하는 바와 같이, 수송용 차량(102)을 이동시켜, 계측 장치(100)를 플라즈마 에칭 장치(10)의 위치까지 수송한다. 이 때, 제 1 밸브(105A)가 개방 상태로 제어된다. 그리고, 진공 펌프(106)는 셔터 부재(101D)가 폐쇄된 상태에서 제 1 케이스(101B) 내부를 감압한다.
다음에, 도 5에 도시하는 바와 같이, 케이스(101)(제 2 케이스(101C))의 개구부(101A)가 제 2 게이트(95)에 대하여 기밀하게 장착된다. 도 5의 공정은 도 3의 단계 S101에 대응한다.
케이스(101)(제 2 케이스(101C))의 개구부(101A)가 제 2 게이트(95)에 장착되면, 도 6에 도시하는 바와 같이, 제 1 밸브(105A)가 개방된 상태로부터 폐쇄 상태로 전환되고, 제 2 밸브(105B)가 개방 상태로 제어된다. 그리고, 진공 펌프(106)는 제 2 케이스(101C) 내부를 감압한다. 이에 의해, 제 1 케이스(101B) 내부 및 제 2 케이스(101C) 내부의 양쪽, 즉, 케이스(101) 내부의 전체가 감압된다. 도 6의 공정은 도 3의 단계 S102에 대응한다.
다음에, 도 7에 도시하는 바와 같이, 셔터 부재(101D)가 개방되고, 제 1 케이스(101B)와 제 2 케이스(101C)가 연통한다. 그리고, 제 2 밸브(105B)가 개방 상태로부터 폐쇄된 상태로 전환된다.
다음에, 도 8에 도시하는 바와 같이, 로봇 아암(120)은 아암부의 복수의 아암을 덮개체(96)측으로 연신시키고, 로봇 핸드(121)로 덮개체(96)를 파지하고, 제 2 게이트(95)로부터 덮개체(96)를 분리한다. 이에 의해, 제 2 게이트(95)가 개방되고, 케이스(101)와 처리 용기(30)가 연통한다. 그리고, 로봇 아암(120)은 덮개체(96)를 제 2 케이스(101C) 내의 소정의 퇴피 위치로 퇴피시킨다.
다음에, 도 9에 도시하는 바와 같이, 로봇 아암(110)은 아암부의 복수의 아암을 개구부(101A)측으로 연신시키고, 센서(111)가 마련된 선단을 개구부(101A)로부터 처리 용기(30) 내로 진출시킨다. 이에 의해, 센서(111)가 개구부(101A)를 거쳐서 처리 용기(30) 내의 소정의 위치까지 반송된다. 또한, 로봇 아암(110)은 아암부에 마련된 덮개체(112)를 제 2 게이트(95)에 대하여 기밀하게 장착한다. 이에 의해, 제 2 게이트(95)가 덮개체(112)에 의해 기밀하게 폐색된다. 제 2 게이트(95)가 덮개체(112)에 대하여 장착되면, 플라즈마 에칭 장치(10)는, 처리 용기(30) 내에서 플라즈마를 생성한다. 그리고, 센서(111)는 처리 용기(30) 내의 소정의 위치에서 처리 용기(30) 내의 상태를 계측한다. 예를 들면, 센서(111)는 탑재대(31)에 탑재된 웨이퍼(W)의 상방에 대응하는 위치에서 처리 용기(30) 내의 상태를 계측한다. 또한, 로봇 아암(110)은 센서(111)가 마련된 선단을 처리 용기(30) 내의 복수의 위치에 순차 이동시켜도 좋다. 이에 의해, 센서(111)가 처리 용기(30) 내의 복수의 위치에 순차 반송된다. 그리고, 센서(111)는 순차 반송되는 각 위치에서 처리 용기(30) 내의 상태를 계측한다. 예를 들면, 센서(111)는 탑재대(31)에 탑재된 웨이퍼(W)의 중앙부의 상방에 대응하는 위치에서 처리 용기(30) 내의 상태를 계측하고, 그 후, 웨이퍼(W)의 에지부의 상방에 대응하는 위치에서 처리 용기(30) 내의 상태를 계측한다. 도 9의 공정은 도 3의 단계 S103에 대응한다.
센서(111)에 의한 계측이 완료되면, 플라즈마 에칭 장치(10)는 처리 용기(30) 내에서의 플라즈마의 생성을 정지한다. 처리 용기(30) 내에서의 플라즈마의 생성이 정지하면, 도 10에 도시하는 바와 같이, 로봇 아암(110)은 아암부의 복수의 아암을 수축시켜, 센서(111)가 마련된 선단을 케이스(101)(제 1 케이스(101B)) 내로 퇴피시킨다. 이 때, 로봇 아암(110)은 덮개체(112)를 제 2 게이트(95)로부터 분리한다.
다음에, 도 11에 도시하는 바와 같이, 로봇 아암(120)은 아암부의 복수의 아암을 제 2 케이스(101C) 내의 소정의 퇴피 위치측으로 연신시키고, 로봇 핸드(121)로 덮개체(96)를 파지하고, 제 2 게이트(95)에 덮개체(96)를 장착한다. 이에 의해, 제 2 게이트(95)가 덮개체(96)에 의해 기밀하게 폐색된다.
다음에, 도 12에 도시하는 바와 같이, 셔터 부재(101D)가 폐쇄된 상태에서, 리크용 밸브(105C)가 개방되는 것에 의해, 제 2 케이스(101C)가 대기 개방된다. 작업자는, 이와 같은 순서로 처리 용기(30) 내의 상태의 계측이 실행된 후, 수송용 차량(102)을 이동시켜, 계측 장치(100)를 플라즈마 에칭 장치(10)로부터 이격시킨다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 계측 장치(100)는, 플라즈마 에칭 장치(10)의 제 2 게이트(95)에 대응하는 사이즈를 갖는 개구부(101A)가 형성되고, 제 2 게이트(95)에 대하여 기밀하게 장착 가능한 케이스(101)를 갖는다. 또한, 계측 장치(100)는 케이스(101) 내부를 감압하는 감압 기구를 갖는다. 또한, 계측 장치(100)는 케이스(101) 내부에 수용되고, 감압 기구에 의해 케이스(101) 내부가 감압된 상태에서, 개구부(101A)를 거쳐서, 처리 용기(30) 내의 상태를 계측하는 계측 기구를 갖는다. 이에 의해, 계측 장치(100)는 대기 개방하는 일이 없이, 처리 용기(30) 내의 상태를 고정밀도로 계측할 수 있다. 또한, 계측 장치(100)는 웨이퍼(W)를 반송하는 반송계를 이용하지 않고 처리 용기(30) 내의 상태를 계측하므로, 반송계에 의한 계측기의 반송을 생략할 수 있어서, 결과적으로, 반송계에 요구되는 강도를 저감할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 계측 장치(100)의 계측 기구는, 선단이 개구부(101A)로부터 처리 용기(30) 내로 진출 가능한 로봇 아암(110)과, 로봇 아암(110)의 선단에 마련되며, 처리 용기(30) 내의 상태를 계측하는 센서(111)를 갖는다. 이에 의해, 계측 장치(100)는 처리 용기(30) 내를 대기에 노출시키는 일이 없이, 처리 용기(30) 내의 임의의 위치에서, 처리 용기(30) 내의 상태를 직접적으로 계측할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 로봇 아암(110)은 케이스(101)(제 1 케이스(101B))에 탈착 가능하게 장착된다. 이에 의해, 계측 장치(100)는 로봇 아암(110)을 다른 센서가 마련된 다른 로봇 아암으로 간단하게 교환할 수 있어서, 결과적으로, 여러 가지의 센서를 이용하여 처리 용기(30) 내의 여러 가지 상태를 계측하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 따른 계측 장치(100)의 감압 기구는 제 2 케이스(101C)의 개구부(101A)가 제 2 게이트(95)에 장착되어 있지 않은 경우에, 셔터 부재(101D)가 폐쇄된 상태에서 제 1 케이스(101B) 내부를 감압한다. 그리고, 감압 기구는 제 2 케이스(101C)의 개구부(101A)가 제 2 게이트(95)에 장착되어 있는 경우에, 제 2 케이스(101C) 내부를 감압한다. 그리고, 로봇 아암(110)은 제 1 케이스(101B) 내부 및 제 2 케이스(101C) 내부가 감압된 상태에서, 셔터 부재(101D) 및 제 2 게이트(95)가 개방된 후에, 센서(111)가 마련된 선단을 개구부(101A)로부터 처리 용기(30) 내로 진출시킨다. 이에 의해, 계측 장치(100)는 제 2 케이스(101C)를 진공 예비실로서 이용할 수 있으며, 결과적으로, 대기 중의 파티클이나 수분이 제 1 케이스(101B)나 처리 용기(30) 내로 진입하는 사태를 회피할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치(10)는, 웨이퍼(W)의 반입·반출에 사용되는 제 1 게이트(84)와, 처리 용기(30) 내의 상태를 계측하는 계측 장치(100)가 탈착 가능하게 장착되는 제 2 게이트(95)가 마련된 처리 용기(30)를 갖는다. 이에 의해, 플라즈마 에칭 장치(10)는 대기 개방하는 일이 없이 처리 용기(30) 내의 상태를 고정밀도로 계측할 수 있다. 또한, 플라즈마 에칭 장치(10)는 웨이퍼(W)를 반송하는 반송계를 이용하지 않고 처리 용기(30) 내의 상태를 계측하므로, 반송계에 의한 계측기의 반송을 생략할 수 있어서, 결과적으로, 반송계에 요구되는 강도를 저감할 수 있다.
또한, 금회 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 고려되어야 한다. 상기의 실시형태는, 첨부의 청구범위 및 그 주지를 일탈하는 일이 없이, 여러가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.
예를 들면, 상기의 실시형태에서는, 계측 장치(100)를 플라즈마 에칭 장치(10)의 처리 용기(30) 내의 상태의 계측에 사용한 경우를 예로 설명했지만, 개시 기술은 이것으로 한정되지 않는다. 계측 장치(100)에 의한 계측의 대상이 되는 장치는, 진공 상태인 처리 용기를 갖는 장치이면 어느 장치라도 좋다.
또한, 상기의 실시형태에서는, 플라즈마 에칭 장치(10)의 제 2 게이트(95)가 덮개체(96)에 의해 기밀성을 유지하며 폐색되어 있는 경우를 예로 설명했지만, 개시 기술은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 플라즈마 에칭 장치(10)의 제 2 게이트(95)에 게이트 밸브(G)를 마련하여 개폐 가능하게 하여도 좋다. 이 경우, 계측 장치(100)는, 제 2 게이트(95)로부터 덮개체(96)를 분리하기 위한 분리 유닛(예를 들면, 로봇 아암(120) 및 로봇 핸드(121))을 생략할 수 있다.
또한, 상기의 실시형태에서는, 로봇 아암(110)의 선단에 마련된 센서(111)를 이용하여 처리 용기(30) 내의 상태를 계측하는 경우를 예로 설명했지만, 개시 기술은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 계측 장치(100)는, 센서(111)와 마찬가지의 센싱 기능을 갖는 센서 웨이퍼를 로봇 아암에 의해 탑재대(31) 상에 탑재하고, 센싱 웨이퍼에 의해 처리 용기(30) 내의 상태를 직접적으로 계측하여도 좋다.
10: 플라즈마 에칭 장치 30: 처리 용기
31: 탑재대 84: 제 1 게이트
95: 제 2 게이트 100: 계측 장치
101: 케이스 101A: 개구부
101B: 제 1 케이스 101C: 제 2 케이스
101D: 셔터 부재 104A: 제 1 배관
104B: 제 2 배관 104C: 공통 배관
106: 진공 펌프 110: 로봇 아암
111: 센서

Claims (6)

  1. 기판의 반입·반출에 사용되는 제 1 게이트 및 제 1 게이트와는 상이한 제 2 게이트가 처리 용기에 마련된 진공 처리 장치의 상기 제 2 게이트에 대응하는 사이즈를 갖는 개구부가 형성되며, 상기 제 2 게이트에 대하여 기밀하게 상기 개구부를 장착 가능한 케이스와,
    상기 케이스 내부를 감압하는 감압 기구와,
    상기 케이스 내부에 수용되며, 상기 감압 기구에 의해 상기 케이스 내부가 감압된 상태에서, 상기 개구부를 거쳐서, 상기 처리 용기 내의 상태를 계측하는 계측 기구를 갖는
    계측 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 기구는,
    선단이 상기 개구부로부터 상기 처리 용기 내로 진출 가능한 아암과,
    상기 아암의 선단에 마련되며, 상기 처리 용기 내의 상태를 계측하는 센서를 갖는
    계측 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 아암은 상기 케이스에 탈착 가능하게 장착되는
    계측 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 계측 기구가 내부에 수용된 제 1 케이스와,
    개폐 가능한 셔터 부재를 거쳐서 상기 제 1 케이스에 연통하며, 상기 개구부가 형성된 제 2 케이스를 가지며,
    상기 감압 기구는,
    상기 제 2 케이스의 상기 개구부가 상기 제 2 게이트에 장착되어 있지 않은 경우에, 상기 셔터 부재가 폐쇄된 상태에서 상기 제 1 케이스 내부를 감압하고, 상기 제 2 케이스의 상기 개구부가 상기 제 2 게이트에 장착되어 있는 경우에, 상기 제 2 케이스 내부를 감압하고,
    상기 아암은, 상기 제 1 케이스 내부 및 상기 제 2 케이스 내부가 감압된 상태에서, 상기 셔터 부재 및 상기 제 2 게이트가 개방된 후에, 상기 센서가 마련된 선단을 상기 개구부로부터 상기 처리 용기 내로 진출시키는
    계측 장치.
  5. 기판의 반입·반출에 사용되는 제 1 게이트 및 제 1 게이트와는 상이한 제 2 게이트가 처리 용기에 마련된 진공 처리 장치의 상기 제 2 게이트에 대응하는 사이즈를 갖는 개구부가 형성된 케이스에 있어서, 상기 처리 용기 내의 상태를 계측하는 계측 기구가 내부에 수용된 케이스의 상기 개구부를 상기 제 2 게이트에 대하여 기밀하게 장착하는 공정과,
    상기 케이스 내부를 감압 기구에 의해 감압하는 공정과,
    상기 감압 기구에 의해 상기 케이스 내부가 감압된 상태에서, 상기 계측 기구에 의해, 상기 개구부를 거쳐서, 상기 처리 용기 내의 상태를 계측하는 공정을 포함하는
    계측 방법.
  6. 기판의 반입·반출에 사용되는 제 1 게이트와, 처리 용기 내의 상태를 계측하는 계측 장치가 탈착 가능하게 장착되는 제 2 게이트가 마련된 처리 용기를 갖는
    진공 처리 장치.
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