KR20220106064A - 플라스마 처리 시스템 및 플라스마 처리 방법 - Google Patents

플라스마 처리 시스템 및 플라스마 처리 방법 Download PDF

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KR20220106064A
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processing system
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이치로 소네
히데아키 나가사키
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 소모 부재의 상태를 검출할 수 있는 기술을 제공한다.
[해결 수단] 본 개시의 일 태양에 따른 플라스마 처리 시스템은, 기판에 플라스마 처리를 실시하는 플라스마 처리 시스템으로, 내부에 소모 부재가 장착되는 챔버와, 상기 챔버에 접속되는 진공 반송실과, 상기 진공 반송실 내에 마련되고, 상기 챔버와의 사이에서 상기 소모 부재를 반송하는 반송 장치와, 해당 플라스마 처리 시스템 내의 상기 챔버 바깥에 마련되고, 상기 소모 부재의 상태를 검출하는 측정기와, 해당 플라스마 처리 시스템의 각 요소를 제어하는 제어부를 구비한다.

Description

플라스마 처리 시스템 및 플라스마 처리 방법{PLASMA PROCESSING SYSTEM AND PLASMA PROCESSING METHOD}
본 개시는, 플라스마 처리 시스템 및 플라스마 처리 방법에 관한 것이다.
처리실의 내부에 마련된 탑재대에 기판을 탑재하여 플라스마 처리를 행하는 플라스마 처리 장치가 알려져 있다. 플라스마 처리 장치에 있어서는, 플라스마 처리를 반복하여 행하는 것에 의해 서서히 소모하는 소모 부재가 존재한다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 소모 부재로서는, 예를 들면 탑재대의 상면에 있어서의 기판의 주위에 마련되는 포커스 링(에지 링)을 들 수 있다. 에지 링은, 플라스마에 노출되는 것에 의해 깎여지기 때문에, 정기적으로 교환할 필요가 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특개 2018-10992호 공보
본 개시는, 소모 부재의 상태를 검출할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 태양에 따른 플라스마 처리 시스템은, 기판에 플라스마 처리를 실시하는 플라스마 처리 시스템으로서, 내부에 소모 부재가 장착되는 챔버와, 상기 챔버에 접속되는 진공 반송실과, 상기 진공 반송실 내에 마련되고, 상기 챔버와의 사이에서 상기 소모 부재를 반송하는 반송 장치와, 해당 플라스마 처리 시스템 내의 상기 챔버 바깥에 마련되고, 상기 소모 부재의 상태를 검출하는 측정기와, 해당 플라스마 처리 시스템의 각 요소를 제어하는 제어부를 구비한다.
본 개시에 의하면, 소모 부재의 상태를 검출할 수 있다.
도 1은 제 1 실시 형태의 플라스마 처리 시스템의 일례를 나타내는 도면
도 2는 제 1 실시 형태의 플라스마 처리 시스템의 하드웨어 구성예를 나타내는 도면
도 3은 두께 검출 센서의 일례를 나타내는 도면
도 4는 실시 형태의 플라스마 처리 장치의 일례를 나타내는 종단면도
도 5는 에지 링을 승강시키는 승강 핀을 설명하기 위한 도면
도 6은 에지 링의 이면에 공급되는 전열 가스를 설명하기 위한 도면
도 7은 에지 링에 직류 전압을 인가하는 직류 전원을 설명하기 위한 도면
도 8은 다수 존(zone) 히터를 설명하기 위한 도면
도 9는 제 1 실시 형태의 반송 방법의 일례를 나타내는 흐름도
도 10은 제 1 실시 형태의 반송 방법의 다른 일례를 나타내는 흐름도
도 11은 제 2 실시 형태의 플라스마 처리 시스템의 일례를 나타내는 도면
도 12는 제 3 실시 형태의 플라스마 처리 시스템의 일례를 나타내는 도면
도 13은 제 4 실시 형태의 플라스마 처리 시스템의 일례를 나타내는 도면
도 14는 제 5 실시 형태의 플라스마 처리 시스템의 일례를 나타내는 도면
이하, 첨부의 도면을 참조하면서, 본 개시가 한정적이지 않은 예시의 실시 형태에 대해 설명한다. 첨부의 전체 도면 중, 동일 또는 대응하는 부재 또는 부품에 대해서는, 동일 또는 대응하는 참조 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.
〔제 1 실시 형태〕
(플라스마 처리 시스템)
도 1~도 3을 참조하여, 제 1 실시 형태의 플라스마 처리 시스템의 일례에 대해 설명한다. 제 1 실시 형태의 플라스마 처리 시스템 PS1은, 기판에 플라스마 처리 등의 각종의 처리를 시행하는 것이 가능한 시스템이다.
플라스마 처리 시스템 PS1는, 진공 반송실 TM, 프로세스 모듈 PM1~PM4, 로드락실 LL1, LL2, 대기 반송실 LM, 제어부 CU 등을 구비한다.
진공 반송실 TM은, 평면에서 보아서 대략 5각 형상을 가진다. 진공 반송실 TM은, 대향하는 2개의 측면에 프로세스 모듈 PM1~PM4가 접속되어 있다. 진공 반송실 TM의 다른 대향하는 2개의 측면 중, 한쪽의 측면에는 로드락실 LL1, LL2가 접속되고, 다른 쪽의 측면의 근방에는 두께 검출 센서 S11 및 위치 검출 센서 S12가 마련되어 있다. 진공 반송실 TM은, 진공실을 갖고, 내부에 반송 로봇 TR이 배치되어 있다.
반송 로봇 TR은, 선회, 신축, 승강 자재로 구성되어 있다. 반송 로봇 TR은, 선단에 배치된 포크 FK에 반송 대상물을 탑재하여, 로드락실 LL1, LL2 및 프로세스 모듈 PM1~PM4 사이에서 반송 대상물을 반송한다. 반송 대상물은, 기판 및 소모 부재를 포함한다. 기판은, 예를 들면 반도체 웨이퍼이어도 좋다. 소모 부재는, 프로세스 모듈 PM1~PM4 내에 교환 가능하게 장착되는 부재이며, 프로세스 모듈 PM1~PM4 내에서 플라스마 처리 등의 각종 처리가 행해지는 것으로 소모하는 부재이다. 소모 부재는, 예를 들면 에지 링 FR, 커버 링, 상부 전극의 천판을 포함한다. 에지 링 FR은, 프로세스 모듈 PM1~PM4 내에 있어서 기판의 주위에 배치되는 고리 형상 부재이다. 커버 링은, 에지 링 FR의 바깥쪽 둘레(외주(外周))에 탑재되고, 석영 등에 의해 형성되는 고리 형상 부재이다. 상부 전극의 천판은, 복수의 가스 도입구(도시하지 않음)가 형성된 판 형상 부재이다.
두께 검출 센서 S11은, 예를 들면 도 3에 나타나는 바와 같이, 에지 링 FR에 광 L을 투사한 때의 에지 링 FR로부터의 신호(예를 들면 반사광)를 검출한다. 또, 두께 검출 센서 S11은, 검출 신호를 두께 컨트롤러 CT11에 송신한다. 두께 검출 센서 S11은, 진공 반송실 TM의 내부에 마련되어 있어도 좋고, 진공 반송실 TM의 외부에 마련되어 있어도 좋다. 두께 검출 센서 S11은, 비접촉식의 센서이며, 예를 들면 분광 간섭식 두께 센서, 변위 센서이어도 좋다. 분광 간섭식 두께 센서로서는, 예를 들면 파장 소인식 간섭계, 멀티 채널 분광식 간섭계를 들 수 있다. 변위 센서로서는, 예를 들면 삼각 거리 측정 방식(PSD 방식, CMOS 방식, CCD 방식), 동축 공초점 방식, 백색 동축 공초점 방식, 광절단 방식의 센서를 들 수 있다. 또한, 도 3의 예에서는, 두께 검출 센서 S11에 의해 에지 링 FR의 위쪽에서 그 에지 링 FR의 두께를 검출하는 경우를 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 두께 검출 센서 S11은, 에지 링 FR의 아래쪽에서 그 에지 링 FR의 두께를 검출하도록 구성되어 있어도 좋다. 또 예를 들면, 두께 검출 센서 S11은, 에지 링 FR의 양측(위쪽 및 아래쪽)에서 그 에지 링 FR의 두께를 검출하도록 구성되어 있어도 좋다. 에지 링 FR의 양측에서 그 에지 링 FR의 두께를 검출하는 것에 의해, 검출되는 에지 링 FR의 두께의 정밀도가 높아진다.
두께 컨트롤러 CT11은, 두께 검출 센서 S11의 검출 신호에 근거하여, 에지 링 FR의 두께를 산출한다. 두께 컨트롤러 CT11은, 산출한 에지 링 FR의 두께를 제어부 CU에 출력한다.
위치 검출 센서 S12는, 포크 FK에 유지된 반송 대상물의 위치를 검출하고, 검출 신호를 위치 컨트롤러 CT12에 송신한다. 위치 검출 센서 S12는, 예를 들면 기판의 바깥쪽 둘레 가장자리 부분(외주연부(外周緣部))의 복수 개소를 검출하는 것에 의해, 포크 FK에 유지된 기판의 위치를 검출한다. 또, 위치 검출 센서 S12는, 예를 들면 에지 링 FR의 안쪽 가장자리 부분(내주연부(內周緣部))의 복수 개소를 검출하는 것에 의해, 포크 FK에 유지된 에지 링 FR의 위치를 검출한다.
위치 컨트롤러 CT12는, 위치 검출 센서 S12에 의해 검출되는 반송 대상물의 위치와 미리 정해진 기준 위치에 근거하여, 반송 대상물의 기준 위치로부터의 어긋남 양을 산출하고, 산출한 어긋남 양을 제어부 CU에 송신한다. 제어부 CU는, 반송 로봇 TR에 의해, 산출된 어긋남 양을 보정하도록 반송 대상물을 반송지(예를 들면 프로세스 모듈 PM1~PM4)의 스테이지에 탑재하도록 제어한다.
프로세스 모듈 PM1~PM4는, 처리실을 갖고, 내부에 배치된 스테이지를 가진다. 프로세스 모듈 PM1~PM4는, 스테이지에 기판이 탑재된 후, 내부를 감압하여 처리 가스를 도입하고, RF 전력을 인가하여 플라스마를 생성하고, 생성된 플라스마에 의해 기판에 플라스마 처리를 실시한다. 플라스마 처리의 일례는 에칭 처리를 포함한다. 진공 반송실 TM과 프로세스 모듈 PM1~PM4은, 개폐 자재인 게이트 밸브 G1로 구획되어 있다.
로드락실 LL1, LL2는, 진공 반송실 TM과 대기 반송실 LM 사이에 배치되어 있다. 로드락실 LL1, LL2는, 내부를 진공과 대기압 사이에서 전환 가능한 내압(內壓) 가변실을 가진다. 여기서, 진공이란, 대기압보다 감압된 저압 상태를 의미한다. 로드락실 LL1, LL2는, 내부에 배치된 스테이지를 가진다. 로드락실 LL1, LL2는, 기판을 대기 반송실 LM으로부터 진공 반송실 TM로 반입할 때, 내부를 대기압으로 유지하여 대기 반송실 LM으로부터 기판을 수취하고, 내부를 진공으로 전환하여 진공 반송실 TM으로 기판을 반입한다. 로드락실 LL1, LL2는, 기판을 진공 반송실 TM으로부터 대기 반송실 LM으로 반출할 때, 내부를 진공으로 유지하여 진공 반송실 TM으로부터 기판을 수취하고, 내부를 대기압까지 승압하여 대기 반송실 LM으로 기판을 반입한다. 로드락실 LL1, LL2와 진공 반송실 TM은, 개폐 자재인 게이트 밸브 G2로 구획되어 있다. 로드락실 LL1, LL2와 대기 반송실 LM은, 개폐 자재인 게이트 밸브 G3로 구획되어 있다.
대기 반송실 LM은, 진공 반송실 TM에 대향하여 배치되어 있다. 대기 반송실 LM은, 예를 들면 EFEM(Equipment Front End Module)이어도 좋다. 대기 반송실 LM은, 직방체 형상이며, FFU(Fan Filter Unit)를 구비하고, 대기압으로 유지된 대기 반송실이다. 대기 반송실 LM의 길이 방향에 따른 하나 측면에는, 2개의 로드락실 LL1, LL2가 접속되어 있다. 대기 반송실 LM의 길이 방향에 따른 다른 측면에는, 로드 포트 LP1~LP3가 접속되어 있다. 로드 포트 LP1~LP3에는, 반송 대상물을 수용하는 용기가 탑재된다. 그 용기는, 예를 들면 1 또는 2 이상의 기판을 수용하는 용기, 1 또는 2 이상의 소모 부재를 수용하는 용기를 포함한다. 기판을 수용하는 용기는, 예를 들면 FOUP(Front-Opening Unified Pod)이어도 좋다. 소모 부재를 수용하는 용기는, 예를 들면 에지 링 FR을 수용하는 용기, 커버 링을 수용하는 용기, 상부 전극의 천판을 수용하는 용기를 포함한다. 대기 반송실 LM 내에는, 반송 로봇(도시하지 않음)이 배치되어 있다. 반송 로봇은, 로드 포트 LP1~LP3에 탑재되는 용기 내와 로드락실 LL1, LL2의 내압 가변실 내 사이에서 반송 대상물을 반송한다. 또한, 도 1의 예에서는, 로드 포트 LP3에 에지 링 FR을 수용한 용기가 탑재되어 있는 경우를 나타낸다.
제어부 CU는, 플라스마 처리 시스템 PS1의 각부, 예를 들면 진공 반송실 TM에 마련된 반송 로봇 TR, 대기 반송실 LM에 마련된 반송 로봇, 게이트 밸브 G1~G3을 제어한다. 또, 제어부 CU는, 플라스마 처리 시스템 PS1의 각부를 제어하고, 후술하는 실시 형태의 측정 방법을 실행한다. 제어부 CU는, CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 보조 기억 장치 등을 구비한다. CPU는, ROM 또는 보조 기억 장치에 저장된 프로그램에 근거하여 동작하고, 플라스마 처리 시스템 PS1의 각부를 제어한다.
(플라스마 처리 장치)
도 4를 참조하여, 도 1의 플라스마 처리 시스템 PS1이 구비하는 프로세스 모듈 PM1~PM4로서 이용되는 플라스마 처리 장치의 일례에 대해 설명한다.
플라스마 처리 장치(1)는, 플라스마 처리 챔버(10), 가스 공급부(20), 전원(30) 및 배기 시스템(40)을 포함한다. 또, 플라스마 처리 장치(1)는, 기판 지지부(11) 및 가스 도입부를 포함한다. 가스 도입부는, 적어도 1개의 처리 가스를 플라스마 처리 챔버(10) 내에 도입하도록 구성된다. 가스 도입부는, 샤워 헤드(13)를 포함한다. 기판 지지부(11)는, 플라스마 처리 챔버(10) 내에 배치된다. 샤워 헤드(13)는, 기판 지지부(11)의 위쪽에 배치된다. 일 실시 형태에 있어서, 샤워 헤드(13)는, 플라스마 처리 챔버(10)의 천장(ceiling)의 적어도 일부를 구성한다. 플라스마 처리 챔버(10)는, 샤워 헤드(13), 플라스마 처리 챔버(10)의 측벽(10a) 및 기판 지지부(11)에 의해 규정된 플라스마 처리 공간(10s)을 가진다. 플라스마 처리 챔버(10)는, 적어도 1개의 처리 가스를 플라스마 처리 공간(10s)에 공급하기 위한 적어도 1개의 가스 공급구와, 플라스마 처리 공간으로부터 가스를 배출하기 위한 적어도 1개의 가스 배출구를 가진다. 측벽(10a)은 접지된다. 샤워 헤드(13) 및 기판 지지부(11)는, 플라스마 처리 챔버(10) 하우징과는 전기적으로 절연된다.
기판 지지부(11)는, 본체부(111) 및 링 어셈블리(112)를 포함한다. 본체부(111)는, 기판(웨이퍼) W를 지지하기 위한 중앙 영역(기판 지지면)(111a)과, 링 어셈블리(112)를 지지하기 위한 고리 형상 영역(링 지지면)(111b)을 가진다. 본체부(111)의 고리 형상 영역(111b)은, 평면에서 보아 본체부(111)의 중앙 영역(111a)을 둘러싸고 있다. 기판 W는, 본체부(111)의 중앙 영역(111a) 상에 배치되고, 링 어셈블리(112)는, 본체부(111)의 중앙 영역(111a) 상의 기판 W를 둘러싸도록 본체부(111)의 고리 형상 영역(111b) 상에 배치된다. 일 실시 형태에 있어서, 본체부(111)는, 기대 및 정전 척을 포함한다. 기대는, 도전성 부재를 포함한다. 기대의 도전성 부재는 하부 전극으로서 기능한다. 정전 척은, 기대 위에 배치된다. 정전 척의 상면은, 기판 지지면(111a)을 가진다. 정전 척은, 예를 들면 절연재 사이에 흡착 전극(111c)이 개재된 구성으로 되어 있다. 링 어셈블리(112)는, 1 또는 복수의 고리 형상 부재를 포함한다. 1 또는 복수의 고리 형상 부재 중 적어도 1개는 에지 링 FR이다. 또, 도시는 생략하지만, 기판 지지부(11)는, 정전 척, 링 어셈블리(112) 및 기판 중 적어도 1개를 타겟 온도로 조절하도록 구성되는 온도 조절 모듈을 포함해도 좋다. 온도 조절 모듈은, 히터, 전열 매체, 유로, 또는 이들의 조합을 포함해도 좋다. 유로에는, 냉매나 가스와 같은 전열 유체가 흐른다. 또, 기판 지지부(11)는, 기판 W의 이면과 기판 지지면(111a) 사이에 전열 가스를 공급하도록 구성된 전열 가스 공급부를 포함해도 좋다.
샤워 헤드(13)는, 가스 공급부(20)로부터가 적어도 1개의 처리 가스를 플라스마 처리 공간(10s) 내에 도입하도록 구성된다. 샤워 헤드(13)는, 적어도 1개의 가스 공급구(13a), 적어도 1개의 가스 확산실(13b), 및 복수의 가스 도입구(13c)를 가진다. 가스 공급구(13a)에 공급된 처리 가스는, 가스 확산실(13b)을 통과하여 복수의 가스 도입구(13c)로부터 플라스마 처리 공간(10s) 내에 도입된다. 또, 샤워 헤드(13)는, 도전성 부재를 포함한다. 샤워 헤드(13)의 도전성 부재는 상부 전극으로서 기능한다. 또한, 가스 도입부는, 샤워 헤드(13)에 더하여, 측벽(10a)에 형성된 1 또는 복수의 개구부에 장착되는 1 또는 복수의 사이드 가스 주입부(SGI:Side Gas Injector)를 포함해도 좋다.
가스 공급부(20)는, 적어도 1개의 가스 소스(21) 및 적어도 1개의 유량 제어기(22)를 포함해도 좋다. 일 실시 형태에 있어서, 가스 공급부(20)은, 적어도 1개의 처리 가스를, 각각 대응하는 가스 소스(21)으로부터 각각 대응하는 유량 제어기(22)를 통하여 샤워 헤드(13)에 공급하도록 구성된다. 각각의 유량 제어기(22)는, 예를 들면 매스 플로우 컨트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기를 포함해도 좋다. 또한, 가스 공급부(20)는, 적어도 1개의 처리 가스의 유량을 변조 또는 펄스화하는 1 또는 그 이상의 유량 변조 디바이스를 포함해도 좋다.
전원(30)은, 적어도 1개의 임피던스 정합 회로를 통하여 플라스마 처리 챔버(10)에 결합되는 RF 전원(31)을 포함한다. RF 전원(31)은, 소스 RF 신호 및 바이어스 RF 신호와 같은 적어도 1개의 RF 신호(RF 전력)를, 기판 지지부(11)의 도전성 부재 및/또는 샤워 헤드(13)의 도전성 부재에 공급하도록 구성된다. 이것에 의해, 플라스마 처리 공간(10s)에 공급된 적어도 1개의 처리 가스로부터 플라스마가 형성된다. 따라서, RF 전원(31)은, 플라스마 처리 챔버(10)에 있어서 1 또는 그 이상의 처리 가스로부터 플라스마를 생성하도록 구성되는 플라스마 생성부의 적어도 일부로서 기능할 수 있다. 또, 바이어스 RF 신호를 기판 지지부(11)의 도전성 부재에 공급하는 것에 의해, 기판 W에 바이어스 전위가 발생하여, 형성된 플라스마 중의 이온 성분을 기판 W로 끌어들일 수가 있다.
일 실시 형태에 있어서, RF 전원(31)은, 제 1 RF 생성부(31a) 및 제 2 RF 생성부(31b)를 포함한다. 제 1 RF 생성부(31a)는, 적어도 1개의 임피던스 정합 회로를 통하여 기판 지지부(11)의 도전성 부재 및/또는 샤워 헤드(13)의 도전성 부재에 결합되고, 플라스마 생성용의 소스 RF 신호(소스 RF 전력)를 생성하도록 구성된다. 일 실시 형태에 있어서, 소스 RF 신호는, 13MHz~150MHz의 범위 내의 주파수를 가진다. 일 실시 형태에 있어서, 제 1 RF 생성부(31a)는, 상이한 주파수를 갖는 복수의 소스 RF 신호를 생성하도록 구성되어도 좋다. 생성된 1 또는 복수의 소스 RF 신호는, 기판 지지부(11)의 도전성 부재 및/또는 샤워 헤드(13)의 도전성 부재에 공급된다. 제 2 RF 생성부(31b)는, 적어도 1개의 임피던스 정합 회로를 통하여 기판 지지부(11)의 도전성 부재에 결합되고, 바이어스 RF 신호(바이어스 RF 전력)를 생성하도록 구성된다. 일 실시 형태에 있어서, 바이어스 RF 신호는, 소스 RF 신호보다 낮은 주파수를 가진다. 일 실시 형태에 있어서, 바이어스 RF 신호는, 400kHz~13.56 MHz의 범위 내의 주파수를 가진다. 일 실시 형태에 있어서, 제 2 RF 생성부(31b)는, 상이한 주파수를 갖는 복수의 바이어스 RF 신호를 생성하도록 구성되어도 좋다. 생성된 1 또는 복수의 바이어스 RF 신호는, 기판 지지부(11)의 도전성 부재에 공급된다. 또, 여러 가지의 실시 형태에 있어서, 소스 RF 신호 및 바이어스 RF 신호 중 적어도 1개가 펄스화되어도 좋다.
또, 전원(30)은, 플라스마 처리 챔버(10)에 결합되는 DC 전원(32)을 포함해도 좋다. DC 전원(32)은, 제 1 DC 생성부(32a) 및 제 2 DC 생성부(32b)를 포함한다. 일 실시 형태에 있어서, 제 1 DC 생성부(32a)는, 기판 지지부(11)의 도전성 부재에 접속되고, 제 1 DC 신호를 생성하도록 구성된다. 생성된 제 1 바이어스 DC 신호는, 기판 지지부(11)의 도전성 부재에 인가된다. 일 실시 형태에 있어서, 제 1 DC 신호가, 정전 척 내의 전극과 같은 다른 전극에 인가되어도 좋다. 일 실시 형태에 있어서, 제 2 DC 생성부(32b)는, 샤워 헤드(13)의 도전성 부재에 접속되고, 제 2 DC 신호를 생성하도록 구성된다. 생성된 제 2 DC 신호는, 샤워 헤드(13)의 도전성 부재에 인가된다. 여러 가지의 실시 형태에 있어서, 제 1 및 제 2 DC 신호 중 적어도 1개가 펄스화되어도 좋다. 또한, 제 1 및 제 2 DC 생성부(32a), (32b)는, RF 전원(31)에 더해서 마련되어도 좋고, 제 1 DC 생성부(32a)가 제 2 RF 생성부(31b)에 대신하여 마련되어도 좋다.
배기 시스템(40)은, 예를 들면 플라스마 처리 챔버(10)의 저부에 마련된 가스 배출구(10e)에 접속될 수 있다. 배기 시스템(40)은, 압력 조정 밸브 및 진공 펌프를 포함해도 좋다. 압력 조정 밸브에 의해, 플라스마 처리 공간(10s) 내의 압력이 조정된다. 진공 펌프는, 터보 분자 펌프, 드라이 펌프 또는 이들의 조합을 포함해도 좋다.
(리프터)
도 5를 참조하여, 플라스마 처리 장치(1)에 있어서의 에지 링 FR을 승강시키는 리프터의 일례에 대해 설명한다.
리프터(50)는, 에지 링 FR을 승강시킨다. 리프터(50)는, 승강 핀(51), 액츄에이터(52) 및 실 부재(53)를 포함한다.
승강 핀(51)은, 에지 링 FR의 바로 밑에 있어서 본체부(111)를 연직 방향으로 관통하는 관통공(111h)에 삽통되어 있다. 승강 핀(51)의 선단(제 1 단)은, 에지 링 FR의 하면에 맞닿는다. 승강 핀(51)의 기단(제 2 단)은, 플라스마 처리 챔버(10) 밖에 배치되는 액츄에이터(52)에 지지되어 있다.
액츄에이터(52)는, 승강 핀(51)을 상하로 이동시켜서 에지 링 FR의 높이 위치를 조정한다.
실 부재(53)는, 관통공(111h)의 내벽과 승강 핀(51) 사이에 마련되어 있다. 실 부재(53)는, 관통공(111h)의 내벽과 승강 핀(51) 사이를 기밀하게 실링한다. 실 부재(53)은, 예를 들면 O링이어도 좋다.
에지 링 FR을 반출할 때에는, 우선, 액츄에이터(52)에 의해 승강 핀(51)을 상하로 이동시켜서 에지 링 FR의 높이 위치를 조정한다. 계속하여, 게이트 밸브 G1을 열고, 포크 FK를 플라스마 처리 챔버(10) 내의 에지 링 FR의 아래쪽에 진입시킨다. 계속하여, 승강 핀(51)이 강하하는 것에 의해 에지 링 FR이 포크 FK 상에 탑재된다.
에지 링 FR을 반입할 때에는, 우선, 게이트 밸브 G1을 열고, 에지 링 FR을 유지한 포크 FK를 플라스마 처리 챔버(10) 내에 진입시킨다. 계속하여, 액츄에이터(52)에 의해 승강 핀(51)을 상승시키는 것에 의해, 포크 FK 상의 에지 링 FR이 승강 핀(51) 상에 전달된다.
(흡착 기구·전열 가스 공급 기구)
도 6을 참조하여, 플라스마 처리 장치(1)에 있어서의 에지 링 FR을 흡착시키는 흡착 기구 및 에지 링 FR의 이면에 전열 가스를 공급하는 전열 가스 공급 기구의 일례에 대해 설명한다.
흡착 기구(60)는, 직류 전원(61a), (61b), 스위치(62a), (62b) 및 전극판(63a), (63b)을 포함한다. 흡착 기구(60)는, 직류 전원(61a), (61b)으로부터 전극판(63a), (63b)에 인가된 전압에 의해 클롱력 등의 정전력을 발생시키고, 정전력에 의해 본체부(111) 상에 에지 링 FR을 흡착시킨다. 또한, 도 6에서는, 전극판이 쌍극인 예를 나타냈지만, 단극이어도 좋다.
전열 가스 공급 기구(70)는, 전열 가스 공급원(71) 및 가스 공급 라인(72)을 포함한다. 전열 가스 공급원(71)은, 전열 가스를 가스 공급 라인(72)에 공급한다. 전열 가스로서는, 열전도성을 갖는 가스, 예를 들면 헬륨(He) 가스 등이 매우 적합하게 이용된다. 가스 공급 라인(72)은, 일단이 전열 가스 공급원(71)에 접속되고, 타단이 본체부(111)의 상면과 에지 링 FR의 하면 사이에 연통한다. 전열 가스 공급 기구(70)는, 전열 가스 공급원(71)으로부터 가스 공급 라인(72)을 통하여, 본체부(111)의 상면과 에지 링 FR의 하면 사이에 전열 가스를 공급한다.
(바이어스 전원)
도 7을 참조하여, 플라스마 처리 장치(1)에 있어서의 에지 링 FR에 바이어스 전압을 인가하는 바이어스 전원의 일례에 대해 설명한다.
바이어스 전원(80)은, 에지 링 FR에 접속되어 있다. 바이어스 전원(80)은, 예를 들면 10~500V의 크기의 직류 전압을 에지 링 FR에 인가할 수 있도록 구성되어 있다. 바이어스 전원(80)은, 플라스마 처리 시에, 에지 링 FR에 대해서 소정의 전압을 인가하는 것에 의해, 에지 링 FR의 위쪽의 플라스마 시스의 두께를 조절하여, 기판 W의 단부에 있어서의 플라스마 시스의 비뚤어짐을 시정할 수 있다. 이것에 의해, 기판 W의 면 내에 있어서의 에칭 형상의 균일성을 높일 수가 있다. 또, 바이어스 전원(80)은, 플라스마 처리 시에, 후술하는 반송 방법에 있어서 검출되는 에지 링 FR의 두께에 근거하여, 에지 링 FR에 인가하는 바이어스 전압을 변경한다. 이것에 의해, 에지 링 FR의 소모에 의해 에지 링 FR의 두께가 변한 경우에서도, 기판 W의 단부에 있어서의 플라스마 시스의 비뚤어짐을 시정할 수 있다. 그 때문에, 에지 링 FR의 소모에 의해 기판 W의 면 내에 있어서의 에칭 형상이 변화하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 바이어스 전원(80)으로서 직류 전원 외, 400kHz~100MHz의 고주파 전원을 이용해도 좋다.
(가열 기구)
도 8을 참조하여, 플라스마 처리 장치(1)에 있어서의 기판 W를 가열하는 가열 기구의 일례에 대해 설명한다.
가열 기구(히터)(90)는, 본체부(111)에 삽입되어 있다. 가열 기구(90)는, 복수의 히터(91a)~(91c), 급전선(92a)~(92c) 및 교류 전원(93)을 포함한다. 예를 들면, 히터(91a)~(91c)는, 각각 본체부(111)의 중심 영역, 중간 영역 및 둘레 영역에 마련되어 있다. 급전선(92a)~(92c)은, 각각 일단이 히터(91a)~(91c)와 접속되고, 타단이 교류 전원(93)과 접속되어 있다. 교류 전원(93)은, 급전선(92a)~(92c)을 통하여 히터(91a)~(91c)에 소정의 전류를 공급한다. 이것에 의해, 본체부(111)의 온도를 영역마다 상승시킬 수가 있다.
또한, 전술한 흡착 기구(60), 전열 가스 공급 기구(70), 바이어스 공급(바이어스 전원(80)에 의한 에지 링 FR에 대한 바이어스 전압의 인가) 및 가열 기구(90)는, 적이 조합할 수 있다.
(반송 방법)
도 9를 참조하여, 실시 형태의 반송 방법의 일례에 대해 설명한다. 이하에서는, 도 1에 나타나는 플라스마 처리 시스템 PS1에 있어서, 에지 링 FR이 설치되어 있지 않은 프로세스 모듈 PM1 내의 스테이지에 에지 링 FR을 설치하는 경우를 예로 들어 설명한다.
스텝 ST101에서는, 제어부 CU는, 에지 링 FR의 장착 대상 챔버를 선택한다. 예를 들면, 제어부 CU는, 에지 링 FR의 장착 대상 챔버로서 프로세스 모듈 PM1을 선택한다.
스텝 ST102에서는, 제어부 CU는, 에지 링 FR을 선택하고, 선택한 에지 링 FR의 반송을 개시한다. 일 실시 형태에 있어서, 우선, 제어부 CU는, 대기 반송실 LM 내의 반송 로봇(도시하지 않음)에 의해, 예를 들면 로드 포트 LP3에 탑재된 용기 내에 수용된 에지 링 FR을 반출하도록 제어한다. 계속하여, 제어부 CU는, 대기 반송실 LM과 로드락실 LL1 사이의 게이트 밸브 G3을 열도록 제어한다. 계속하여, 제어부 CU는, 그 반송 로봇에 의해, 에지 링 FR을 로드락실 LL1 내의 스테이지에 탑재하도록 제어한다. 계속하여, 제어부 CU는, 그 게이트 밸브 G3을 닫고, 로드락실 LL1 내를 감압하여 진공으로 전환하도록 제어한다. 계속하여, 제어부 CU는, 로드락실 LL1과 진공 반송실 TM 사이의 게이트 밸브 G2를 열도록 제어한다. 계속하여, 제어부 CU는, 진공 반송실 TM 내에 배치된 반송 로봇 TR의 포크 FK에 의해, 로드락실 LL1 내의 스테이지에 탑재된 에지 링 FR을 수취하도록 제어한다.
스텝 ST103에서는, 제어부 CU는, 반송 도중에, 에지 링 FR의 위치를 검출한다. 일 실시 형태에 있어서, 제어부 CU는, 에지 링 FR을 유지한 포크 FK를, 진공 반송실 TM에 마련된 위치 검출 센서 S12의 검출 영역으로 이동시키도록 반송 로봇 TR를 제어한다. 계속하여, 위치 컨트롤러 CT12는, 위치 검출 센서 S12에 의해 에지 링 FR의 위치를 검출한다. 또, 위치 컨트롤러 CT12는, 검출한 에지 링 FR의 위치를 기억(보존)해도 좋다.
스텝 ST104에서는, 제어부 CU는, 스텝 ST103에 있어서 검출된 에지 링 FR의 위치에 근거하여, 에지 링 FR의 위치 어긋남이 있는지 여부를 판정한다. 일 실시 형태에 있어서, 위치 컨트롤러 CT12는, 위치 검출 센서 S12에 의해 검출되는 에지 링 FR의 위치와 미리 정해진 기준 위치에 근거하여, 에지 링 FR의 기준 위치로부터의 어긋남 양을 산출하고, 산출한 어긋남 양을 제어부 CU에 송신한다. 제어부 CU는, 그 어긋남 양에 근거하여 에지 링 FR의 위치 어긋남이 있는지 여부를 판정한다. 스텝 ST104에 있어서, 에지 링 FR의 위치 어긋남이 있다고 판정한 경우, 제어부 CU는 처리를 스텝 ST105로 진행한다. 한편, 스텝 ST104에 있어서, 에지 링 FR 의 위치 어긋남이 없다고 판정한 경우, 제어부 CU는 처리를 스텝 ST107로 진행한다.
스텝 ST105에서는, 제어부 CU는, 스텝 ST104에서 산출한 위치 어긋남이 보정 가능한지 여부를 판정한다. 스텝 ST105에 있어서, 위치 어긋남이 보정 가능하다고 판정한 경우, 제어부 CU는 처리를 스텝 ST106으로 진행한다. 한편, 스텝 ST105에 있어서, 위치 어긋남이 보정 불가라고 판정한 경우, 제어부 CU는 처리를 스텝 ST110으로 진행한다.
스텝 S106에서는, 제어부 CU는, 스텝 ST104에서 산출한 위치 어긋남 양에 근거하여, 에지 링 FR의 위치 어긋남 양을 보정하거나 또는 보정값을 산출한다.
스텝 ST107에서는, 제어부 CU는, 에지 링 FR의 두께를 검출한다. 일 실시 형태에 있어서, 제어부 CU는, 에지 링 FR을 유지한 포크 FK를, 진공 반송실 TM에 마련된 두께 검출 센서 S11의 검출 영역으로 보정값을 고려하여 이동시키도록 반송 로봇 TR을 제어한다. 또한, 두께 검출 센서 S11의 검출 영역은, 위치 검출 센서 S12의 검출 영역과 같은 위치이어도 좋고, 다른 위치이어도 좋다. 두께 검출 센서 S11의 검출 영역이 위치 검출 센서 S12의 검출 영역과 같은 위치인 경우, 에지 링 FR의 위치를 검출한 후, 포크 FK를 이동시키는 일없이, 에지 링 FR의 두께를 검출할 수 있다.
스텝 ST108에서는, 제어부 CU는, 에지 링 FR의 두께가 허용 범위 내인지 여부를 판정한다. 일 실시 형태에 있어서, 제어부 CU는, 스텝 ST107에 있어서 검출된 에지 링 FR의 두께에 근거하여, 에지 링 FR의 두께가 허용 범위 내인지 여부를 판정한다. 스텝 ST108에 있어서, 에지 링 FR의 두께가 허용 범위 내라고 판정한 경우, 제어부 CU는 처리를 스텝 ST109로 진행한다. 한편, 스텝 ST108에 있어서, 에지 링 FR의 두께가 허용 범위 외라고 판정한 경우, 제어부 CU는 처리를 스텝 ST110으로 진행한다.
스텝 ST109에서는, 제어부 CU는, 에지 링 FR을 프로세스 모듈 PM1에 반송한다. 일 실시 형태에 있어서, 우선, 제어부 CU는, 진공 반송실 TM과 프로세스 모듈 PM1 사이의 게이트 밸브 G1을 열도록 제어한다. 계속하여, 제어부 CU는, 반송 로봇 TR에 의해, 위치 컨트롤러 CT12에 의해 산출된 어긋남 양을 보정하도록 에지 링 FR을 프로세스 모듈 PM1의 스테이지에 탑재하도록 제어한다. 그 후, 제어부 CU는 처리를 종료한다.
또, 제어부 CU는, 프로세스 모듈 PM1의 스테이지에 새로운 에지 링 FR 을 탑재한 후에 기판 W에 플라스마 처리를 실시하는 경우, 두께 컨트롤러 CT11이 산출한 그 에지 링 FR의 두께에 근거하여 설정되는 조건으로 플라스마 처리를 실시해도 좋다. 이것에 의해, 플라스마 처리의 균일성을 향상시킬 수가 있다.
플라스마 처리의 조건은, 예를 들면 바이어스 전원(80)에 의해 에지 링 FR에 공급되는 바이어스 전압의 크기이어도 좋다. 또, 플라스마 처리의 조건은, 예를 들면 승강 핀(51)에 의한 에지 링 FR의 들어 올림 양이어도 좋다. 또, 플라스마 처리의 조건은, 예를 들면 전열 가스 공급 기구(70)에 의해 본체부(111)의 상면과 에지 링 FR의 하면 사이에 공급되는 전열 가스의 공급압이나 공급 유량이어도 좋다. 또, 플라스마 처리의 조건은, 예를 들면 본체부(111)의 둘레 영역을 가열하는 히터(91c)의 설정 온도이어도 좋다.
스텝 ST110에서는, 제어부 CU는, 알람을 발보하고, 반송 로봇 TR에 의한 에지 링 FR의 반송을 정지한다.
스텝 ST111에서는, 제어부 CU는, 에지 링 FR을 로드 포트 LP1~L P3에 반송한다. 일 실시 형태에 있어서, 우선, 제어부 CU는, 로드락실 LL2 내를 감압하여 진공으로 전환하도록 제어한다. 계속하여, 제어부 CU는, 로드락실 LL2과 진공 반송실 TM 사이의 게이트 밸브 G2를 열도록 제어한다. 계속하여, 제어부 CU는, 반송 로봇 TR의 포크 FK에 유지된 에지 링 FR을, 로드락실 LL2 내의 스테이지에 탑재하도록 제어한다. 계속하여, 제어부 CU는, 그 게이트 밸브 G2를 닫고, 로드락실 LL2 내를 대기로 전환하도록 제어한다. 계속하여, 제어부 CU는, 대기 반송실 LM과 로드락실 LL2 사이의 게이트 밸브 G3을 열도록 제어한다. 계속하여, 제어부 CU는, 대기 반송실 LM 내의 반송 로봇(도시하지 않음)에 의해, 로드락실 LL2 내의 스테이지에 탑재된 에지 링 FR을 수취하고, 예를 들면 로드 포트 LP3에 탑재된 용기 내에 에지 링 FR을 수용하도록 제어한다. 또, 제어부 CU는, 그 게이트 밸브 G3을 닫도록 제어한다.
스텝 ST112에서는, 제어부 CU는, 플라스마 처리 시스템 PS1 상태를 오퍼레이터 지시 대기 상태로 이행시킨다.
스텝 ST113에서는, 제어부 CU는, 오퍼레이터에 의해 「재시행한다」또는 「재시행하지 않는다」중 하나가 선택되었는지를 판정한다. 스텝 ST113에 있어서, 「재시행한다」가 선택되었다고 판정한 경우, 제어부 CU는 처리를 스텝 ST114로 진행한다. 한편, 스텝 ST113에 있어서, 「재시행하지 않는다」가 선택되었다고 판정한 경우, 제어부 CU는 처리를 종료한다.
스텝 ST114에서는, 제어부 CU는, 사용 가능한 다른 에지 링 FR이 있는지 여부를 판정한다. 스텝 ST114에 있어서, 사용 가능한 다른 에지 링 FR이 있다고 판정한 경우, 제어부 CU는 처리를 스텝 ST102로 되돌린다. 한편, 스텝 ST114에 있어서, 사용 가능한 다른 에지 링 FR이 없다고 판정한 경우, 제어부 CU는 처리를 종료한다.
도 10을 참조하여, 실시 형태의 반송 방법의 다른 일례에 대해 설명한다. 이하에서는, 도 1에 나타나는 플라스마 처리 시스템 PS1에 있어서, 프로세스 모듈 PM1 내의 스테이지에 설치된 에지 링 FR의 정기 점검 및 교환을 실시하는 경우를 예로 들어 설명한다.
스텝 ST201에서는, 제어부 CU는, 에지 링 FR의 점검 대상 챔버를 선택한다. 예를 들면, 제어부 CU는, 에지 링 FR의 점검 대상 챔버로서 프로세스 모듈 PM1을 선택한다.
스텝 ST202에서는, 제어부 CU는, 스텝 ST201에서 선택된 챔버에 있어서 클리닝 처리를 실행한다. 예를 들면, 제어부 CU는, 흡착 기구(60)의 직류 전원(61a), (61b)으로부터 전극판(63a), (63b)에 인가되고 있는 전압을 오프로 하는 것에 의해, 본체부(111)에 대한 에지 링 FR의 흡착을 해제하도록 제어한다. 계속하여, 제어부 CU는, 프로세스 모듈 PM1 내의 스테이지에 탑재된 에지 링 FR을 승강 핀(51)에 의해 들어 올려, 스테이지의 탑재면으로부터 이간시킨 상태로 클리닝 처리를 실행하도록 제어하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 에지 링 FR의 이면에 플라스마 처리에 의해 퇴적한 반응 생성물을 제거할 수 있다. 다만, 제어부 CU는, 에지 링 FR을 스테이지의 탑재면으로부터 이간시키지 않고 클리닝 처리를 실행하도록 제어해도 좋다. 클리닝 처리란, 플라스마 처리에 의해 발생한 프로세스 모듈 PM1 내의 퇴적물을 처리 가스의 플라스마 등에 의해 제거하여, 프로세스 모듈 PM1 내를 깨끗한 상태로 안정시키는 처리이다. 클리닝 처리를 행하는 것에 의해, 프로세스 모듈 PM1 내로부터 에지 링 FR을 반출할 때, 프로세스 모듈 PM1 내의 퇴적물이 말리어 올라가는 것을 억제할 수 있다. 처리 가스로서는, 예를 들면, 산소(O2) 가스, 불화 탄소(CF)계 가스, 질소(N2) 가스, 아르곤(Ar) 가스, He 가스, 혹은, 이들의 2종 이상의 혼합 가스를 이용할 수가 있다. 또, 프로세스 모듈 PM1의 클리닝 처리를 행할 때, 처리 조건에 따라서는 스테이지의 정전 척을 보호하기 위해서, 정전 척의 상면에 더미 웨이퍼 등의 기판 W를 탑재한 상태에서 클리닝 처리를 행해도 좋다. 또한, 프로세스 모듈 PM1 내에 퇴적물이 존재하지 않는 경우, 또는 에지 링의 반송에 영향을 주지 않는 경우 등에는, 클리닝 처리를 행하지 않아도 좋다. 즉, 스텝 ST202를 생략해도 좋다.
스텝 ST203에서는, 제어부 CU는, 프로세스 모듈 PM1 내로부터 에지 링 FR을 취출한다. 일 실시 형태에 있어서, 우선, 제어부 CU는, 진공 반송실 TM과 프로세스 모듈 PM1 사이의 게이트 밸브 G1을 열도록 제어한다. 계속하여, 제어부 CU는, 진공 반송실 TM 내에 배치된 반송 로봇 TR의 포크 FK에 의해, 프로세스 모듈 PM1 내의 스테이지에 탑재된 에지 링 FR을 수취하도록 제어한다. 보다 구체적으로는, 우선, 액츄에이터(52)에 의해 승강 핀(51)을 상승시키는 것에 의해, 승강 핀(51)의 선단으로 에지 링 FR을 들어 올린다. 계속하여, 포크 FK를 프로세스 모듈 PM1 내의 에지 링 FR의 아래쪽에 진입시킨다. 계속하여, 승강 핀(51)이 강하하는 것에 의해 에지 링 FR이 포크 FK 상에 탑재된다. 계속하여, 제어부 CU는, 에지 링 FR을 진공 반송실 TM에 반송하고, 그 게이트 밸브 G1을 닫도록 제어한다.
스텝 ST204~스텝 ST215는, 전술의 스텝 ST103~스텝 ST114와 같아도 좋다. 또, 스텝 ST216은, 전술의 스텝 ST102와 같아도 좋다.
이상으로 설명한 제 1 실시 형태에 의하면, 플라스마 처리 시스템 PS1의 프로세스 모듈 PM1~PM4 바깥인 진공 반송실 TM에 에지 링 FR의 두께를 검출하는 두께 검출 센서 S11가 마련되어 있다. 이것에 의해, 플라스마에 노출되지 않은 환경 하에서 에지 링 FR의 소모량을 검출할 수 있다. 그 결과, 정밀도 좋게 에지 링 FR의 두께를 검출할 수 있다.
이것에 대해, 프로세스 모듈 PM1~PM4 내에 두께 검출 센서를 마련하는 경우, 예를 들면 프로세스 모듈 PM1의 천판이나 측벽에 광을 투과하는 투과창(View Port)을 마련하고, 투과창을 통하여 에지 링 FR에 광을 조사하여 두께를 검출하게 된다. 이 경우, 투과창이 플라스마에 의해 에칭될 수 있기 때문에, 그 투과창이 새로운 소모 부재가 된다. 그러면, 그 투과창을 정기적으로 교환하는 메인트넌스가 새롭게 발생하여, 생산성이 저하하고, 또 코스트가 증가한다. 또, 투과창의 표면이 소모하거나, 투과창의 표면에 에칭 생성물이 부착하거나 하면, 검출값의 SN비의 저하를 초래하여, 검출 정밀도가 악화된다.
또, 제 1 실시 형태에 의하면, 에지 링 FR을 프로세스 모듈 PM1의 스테이지에 탑재하기 전에, 에지 링 FR의 두께를 검출한다. 그리고, 검출한 에지 링 FR의 두께가 허용 범위 내인 경우, 에지 링 FR을 프로세스 모듈 PM1의 스테이지에 탑재한다. 한편, 검출한 에지 링 FR의 두께가 허용 범위 외인 경우, 에지 링 FR의 회수 및 교환을 행한다. 이것에 의해, 에지 링 FR의 장착 잘못을 방지할 수 있다.
〔제 2 실시 형태〕
도 11을 참조하여, 제 2 실시 형태의 플라스마 처리 시스템의 일례에 대해 설명한다. 제 2 실시 형태의 플라스마 처리 시스템 PS2는, 두께 검출 센서 S11 및 위치 검출 센서 S12가 게이트 밸브 G1의 근방에 마련되어 있는 점에서, 제 1 실시 형태의 플라스마 처리 시스템 PS1과 다르다. 또한, 그 외의 점에 대해서는, 제 1 실시 형태의 플라스마 처리 시스템 PS1과 같아도 좋다.
두께 검출 센서 S11은, 진공 반송실 TM과 프로세스 모듈 PM1~PM4 사이의 게이트 밸브 G1의 근방에 마련되어 있다. 두께 검출 센서 S11은, 반송 로봇 TR의 포크 FK가 진공 반송실 TM과 프로세스 모듈 PM1~PM4 사이에서 에지 링 FR을 반송하는 반송 경로에 있어서, 에지 링 FR의 두께를 검출한다.
위치 검출 센서 S12는, 진공 반송실 TM과 프로세스 모듈 PM1~PM4 사이의 게이트 밸브 G1의 근방에 마련되어 있다. 위치 검출 센서 S12는, 반송 로봇 TR의 포크 FK가 진공 반송실 TM과 프로세스 모듈 PM1~PM4 사이에서 에지 링 FR을 반송하는 반송 경로에 있어서, 에지 링 FR의 위치를 검출한다.
제 2 실시 형태에 의하면, 플라스마 처리 시스템 PS2의 프로세스 모듈 PM1~ PM4 바깥인 진공 반송실 TM에 에지 링 FR의 두께를 검출하는 두께 검출 센서 S11이 마련되어 있다. 이것에 의해, 플라스마에 노출되지 않는 환경 하에서 에지 링 FR의 소모량을 검출할 수 있다. 그 결과, 정밀도 좋게 에지 링 FR의 두께를 검출할 수 있다.
또, 제 2 실시 형태에 의하면, 에지 링 FR을 프로세스 모듈 PM1의 스테이지에 탑재하기 전에, 에지 링 FR의 두께를 검출한다. 그리고, 검출한 에지 링 FR의 두께가 허용 범위 내인 경우, 에지 링 FR을 프로세스 모듈 PM1의 스테이지에 탑재한다. 한편, 검출한 에지 링 FR의 두께가 허용 범위 외인 경우, 에지 링 FR의 회수 및 교환을 행한다. 이것에 의해, 에지 링 FR의 장착 잘못을 방지할 수 있다.
또, 제 2 실시 형태에 의하면, 두께 검출 센서 S11 및 위치 검출 센서 S12가 진공 반송실 TM과 프로세스 모듈 PM1~PM4 사이의 게이트 밸브 G1의 근방에 마련되어 있다. 이것에 의해, 반송 로봇 TR에 의해, 에지 링 FR을, 진공 반송실 TM으로부터 프로세스 모듈 PM1~PM4에 반송하면서 에지 링 FR의 두께 및 위치 어긋남을 산출할 수 있다. 그 때문에, 플라스마 처리 시스템 PS1에 비해 에지 링 반송의 스루풋이 향상한다.
〔제 3 실시 형태〕
도 12를 참조하여, 제 3 실시 형태의 플라스마 처리 시스템의 일례에 대해 설명한다. 제 3 실시 형태의 플라스마 처리 시스템 PS3은, 두께 검출 센서 S11의 기능이 위치 검출 센서 S12에 통합되어 있는 점에서, 제 2 실시 형태의 플라스마 처리 시스템 PS2와 다르다. 또한, 그 외의 점에 대해서는, 제 2 실시 형태의 플라스마 처리 시스템 PS2와 같아도 좋다.
플라스마 처리 시스템 PS3은, 진공 반송실 TM과 프로세스 모듈 PM1~PM4 사이의 게이트 밸브 G1의 근방의 각각에 마련된, 위치 검출 센서 S12 및 복합 검출 센서 S13을 가진다.
복합 검출 센서 S13은, 에지 링 FR의 위치를 검출하는 기능과, 에지 링 FR의 두께를 검출하는 기능을 가진다.
제 3 실시 형태에 의하면, 플라스마 처리 시스템 PS3의 프로세스 모듈 PM1~ PM4 바깥인 진공 반송실 TM에 에지 링 FR의 두께를 검출하는 두께 검출 센서 S11가 마련되어 있다. 이것에 의해, 플라스마에 노출되지 않는 환경 하에서 에지 링 FR의 소모량을 검출할 수 있다. 그 결과, 정밀도 좋게 에지 링 FR의 두께를 검출할 수 있다.
또, 제 3 실시 형태에 의하면, 에지 링 FR을 프로세스 모듈 PM1의 스테이지에 탑재하기 전에, 에지 링 FR의 두께를 검출한다. 그리고, 검출한 에지 링 FR의 두께가 허용 범위 내인 경우, 에지 링 FR을 프로세스 모듈 PM1의 스테이지에 탑재한다. 한편, 검출한 에지 링 FR의 두께가 허용 범위 외인 경우, 에지 링 FR의 회수 및 교환을 행한다. 이것에 의해, 에지 링 FR의 장착 잘못을 방지할 수 있다.
또, 제 3 실시 형태에 의하면, 위치 검출 센서 S12 및 복합 검출 센서 S13이 진공 반송실 TM과 프로세스 모듈 PM1~PM4 사이의 게이트 밸브 G1의 근방에 마련되어 있다. 이것에 의해, 반송 로봇 TR에 의해, 에지 링 FR을, 진공 반송실 TM으로부터 프로세스 모듈 PM1~PM4에 반송하면서 에지 링 FR의 두께 및 위치 어긋남을 산출할 수 있다. 그 때문에, 플라스마 처리 시스템 PS1에 비해 에지 링 반송의 스루풋이 향상한다.
또, 제 3 실시 형태에 의하면, 두께 검출 센서 S11의 기능이 위치 검출 센서 S12에 통합되어 있다. 이것에 의해, 센서의 수를 삭감할 수 있다.
〔제 4 실시 형태〕
도 13을 참조하여, 제 4 실시 형태의 플라스마 처리 시스템의 일례에 대해 설명한다. 제 4 실시 형태의 플라스마 처리 시스템 PS4는, 대기 반송실 LM 내에 에지 링 FR을 보관하는 버퍼 BF가 마련되어 있는 점에서, 제 1 실시 형태의 플라스마 처리 시스템 PS1과 다르다.
버퍼 BF는, 대기 반송실 LM 내에 마련되어 있다. 버퍼 BF는, 내부에 복수의 에지 링 FR을 다단으로 수용한다. 버퍼 BF는, 대기 반송실 LM 내의 반송 로봇(도시하지 않음)에 의해 액세스 가능한 위치에 마련되어 있다. 그 반송 로봇은, 버퍼 BF와 로드락실 LL1, LL2 사이에서 에지 링 FR을 반송한다.
이와 같이, 에지 링 FR의 수용 장소가 버퍼 BF인 것을 제외하면, 다른 것은 플라스마 처리 시스템 PS1~PS3과 같아도 좋다.
제 4 실시 형태에 의하면, 플라스마 처리 시스템 PS4의 프로세스 모듈 PM1~ PM4 바깥인 진공 반송실 TM에 에지 링 FR의 두께를 검출하는 두께 검출 센서 S11이 마련되어 있다. 이것에 의해, 플라스마에 노출되지 않는 환경 하에서 에지 링 FR의 소모량을 검출할 수 있다. 그 결과, 정밀도 좋게 에지 링 FR의 두께를 검출할 수 있다.
또, 제 4 실시 형태에 의하면, 에지 링 FR을 프로세스 모듈 PM1의 스테이지에 탑재하기 전에, 에지 링 FR의 두께를 검출한다. 그리고, 검출한 에지 링 FR의 두께가 허용 범위 내인 경우, 에지 링 FR을 프로세스 모듈 PM1의 스테이지에 탑재한다. 한편, 검출한 에지 링 FR의 두께가 허용 범위 외인 경우, 에지 링 FR의 회수 및 교환을 행한다. 이것에 의해, 에지 링 FR의 장착 잘못을 방지할 수 있다.
〔제 5 실시 형태〕
도 14를 참조하여, 제 5 실시 형태의 플라스마 처리 시스템의 일례에 대해 설명한다. 제 5 실시 형태의 플라스마 처리 시스템 PS5는, 진공 반송실 TM에, 에지 링 FR을 보관하는 보관 챔버 SC가 접속되어 있는 점에서, 제 1 실시 형태의 플라스마 처리 시스템 PS1과 다르다.
보관 챔버 SC는, 진공 반송실 TM에 게이트 밸브 G4를 통하여 접속되어 있다. 보관 챔버 SC는, 내부에 복수의 에지 링 FR을 다단으로 수용한다. 보관 챔버 SC는, 반송 로봇 TR에 의해 액세스 가능한 위치에 마련되어 있다. 그 반송 로봇 TR은, 보관 챔버 SC와 프로세스 모듈 PM1, PM2, PM4 사이에서 에지 링 FR을 반송한다.
이와 같이, 에지 링 FR의 수용 장소가 보관 챔버 SC인 것을 제외하면, 다른 것은 플라스마 처리 시스템 PS1~PS3과 같아도 좋다.
제 5 실시 형태에 의하면, 플라스마 처리 시스템 PS5의 프로세스 모듈 PM1, PM2, PM4 바깥인 진공 반송실 TM에 에지 링 FR의 두께를 검출하는 두께 검출 센서 S11가 마련되어 있다. 이것에 의해, 플라스마에 노출되지 않는 환경 하에서 에지 링 FR의 소모량을 검출할 수 있다. 그 결과, 정밀도 좋게 에지 링 FR의 두께를 검출할 수 있다.
또, 제 5 실시 형태에 의하면, 에지 링 FR을 프로세스 모듈 PM1의 스테이지에 탑재하기 전에, 에지 링 FR의 두께를 검출한다. 그리고, 검출한 에지 링 FR의 두께가 허용 범위 내인 경우, 에지 링 FR을 프로세스 모듈 PM1의 스테이지에 탑재한다. 한편, 검출한 에지 링 FR의 두께가 허용 범위 외인 경우, 에지 링 FR의 회수 및 교환을 행한다. 이것에 의해, 에지 링 FR의 장착 잘못을 방지할 수 있다.
이번 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기의 실시 형태는, 첨부의 청구의 범위 및 그 취지를 일탈하는 일없이, 여러 가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.
상기의 실시 형태에서는, 에지 링 FR의 두께를 검출하는 경우를 설명했지만, 본 개시는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 에지 링 FR을 대신하여, 프로세스 모듈 PM 내에 장착되는 다른 소모 부재, 예를 들면 커버 링, 상부 전극의 천판 등의 두께를 검출하는 경우에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
상기의 실시 형태에서는, 플라스마 처리 시스템 PS1~PS5 내의 챔버 바깥에 소모 부재의 두께를 검출하는 두께 검출 센서 S11을 배치하는 경우를 설명했지만, 본 개시는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 두께 검출 센서 S11을 대신하여, 예를 들면 소모 부재의 표면 상태 등, 소모 부재의 상태를 검출하는 상태 검출 센서를 배치해도 좋다.
또, 상태 검출 센서에 의해 소모 부재의 상태를 검출할 때, 스폿(1점)이 아닌 에리어(직선 또는 면)로 소모 부재의 상태를 검출하는 것에 의해, 소모 부재의 형상(기욺, 요철, 비뚤어짐, 굴곡, 휨 등)을 검출할 수 있다. 일례로서는, 에지 링 FR을 회전시키는 것에 의해 복수 점(또는 선)에 있어서의 에지 링 FR의 상태를 검출할 수 있다. 또, 라인 센서와 같은 센서를 이용하는 것에 의해 복수 점(또는 선)에 있어서의 에지 링 FR의 상태를 검출할 수 있다. 또, 이것들을 조합해도 좋다. 이것들에 의해, 에지 링 FR의 전체 둘레 걸쳐서, 기욺, 요철, 비뚤어짐, 굴곡, 휨 등의 형상을 검출할 수 있다.
CU 제어부
PS1~PS5 플라스마 처리 시스템
PM1~PM4 프로세스 모듈
S11 두께 검출 센서
TM 진공 반송실
TR 반송 로봇
FR 에지 링

Claims (22)

  1. 기판에 플라스마 처리를 실시하는 플라스마 처리 시스템으로서,
    내부에 소모 부재가 장착되는 챔버와,
    상기 챔버에 접속되는 진공 반송실과,
    상기 진공 반송실 내에 마련되고, 상기 챔버와의 사이에서 상기 소모 부재를 반송하는 반송 장치와,
    해당 플라스마 처리 시스템 내의 상기 챔버 바깥에 마련되고, 상기 소모 부재의 상태를 검출하는 측정기와,
    해당 플라스마 처리 시스템의 각 요소를 제어하는 제어부
    를 구비하는 플라스마 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정기는, 상기 반송 장치가 상기 소모 부재를 반송하는 반송 경로에 있어서 상기 소모 부재의 상태를 검출하는 플라스마 처리 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 측정기는, 상기 반송 장치에 유지된 상기 소모 부재의 상태를 검출하는 플라스마 처리 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정기는, 상기 챔버와 상기 진공 반송실 사이에 마련되는 게이트 밸브에 인접하여 마련되는 플라스마 처리 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정기는, 상기 진공 반송실의 1개소에 마련되는 플라스마 처리 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정기는, 기준 위치에 대한 상기 소모 부재의 위치 어긋남을 검출하는 플라스마 처리 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정기는, 비접촉으로 상기 소모 부재의 상태를 검출하는 플라스마 처리 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 챔버 내에 반입하기 전의 미사용의 상기 소모 부재의 상태를 검출하도록 상기 반송 장치 및 상기 측정기를 제어하는 플라스마 처리 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 플라스마 처리를 거친 사용 중인 상기 소모 부재의 상태를 검출하도록 상기 반송 장치 및 상기 측정기를 제어하는 플라스마 처리 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 측정기가 검출한 상기 소모 부재의 상태에 근거하여 상기 플라스마 처리의 조건을 변경하는 플라스마 처리 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 소모 부재는, 상기 기판의 주위에 배치되는 에지 링인 플라스마 처리 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 플라스마 처리의 조건은, 상기 에지 링의 들어 올림 양을 포함하는 플라스마 처리 시스템.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 플라스마 처리의 조건은, 상기 에지 링의 이면에 공급되는 전열 가스의 공급압 및 공급 유량 중 적어도 1개를 포함하는 플라스마 처리 시스템.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라스마 처리의 조건은, 상기 에지 링에 공급되는 바이어스 전압의 크기를 포함하는 플라스마 처리 시스템.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 중심부를 가열하는 제 1 히터와, 상기 기판의 둘레 가장자리 부분(주연부(周緣部))을 가열하는 제 2 히터를 포함하는 가열부를 더 구비하고,
    상기 플라스마 처리의 조건은, 상기 제 2 히터의 설정 온도를 포함하는 플라스마 처리 시스템.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소모 부재의 상태는, 상기 소모 부재의 두께인 플라스마 처리 시스템.
  17. 기판에 플라스마 처리를 실시하는 플라스마 처리 방법으로,
    (a) 소모 부재가 장착된 챔버 내에 있어서 제 1 조건으로 기판에 플라스마 처리를 실시하는 공정과,
    (b) 상기 플라스마 처리를 거친 상기 소모 부재를 상기 챔버에 접속된 진공 반송실 내에 반송하는 공정과,
    (c) 상기 진공 반송실 내에 반송된 상기 소모 부재의 상태를 검출하는 공정과,
    (d) 상태의 검출이 행해진 상기 소모 부재를 상기 챔버 내에 반송하는 공정과,
    (e) 상기 공정 (d)의 후에 상기 챔버 내에 있어서 상기 소모 부재의 상태에 근거하여 설정되는 제 2 조건으로 기판에 플라스마 처리를 실시하는 공정
    을 갖는 플라스마 처리 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 공정 (c)의 전에, (f) 기준 위치에 대한 상기 진공 반송실 내에 반송된 상기 소모 부재의 위치 어긋남의 유무를 판정하는 공정을 더 갖고,
    상기 공정 (f)에 있어서 상기 소모 부재의 위치 어긋남이 없다고 판정된 경우에 상기 공정 (c)를 행하는
    플라스마 처리 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 공정 (f)에 있어서 상기 소모 부재의 위치 어긋남이 있다고 판단된 경우에, (g) 상기 위치 어긋남이 보정 가능한지 여부를 판정하는 공정을 더 갖고,
    상기 공정 (g)에 있어서 상기 위치 어긋남이 보정 가능하다고 판정된 경우에 상기 공정 (c)을 행하는
    플라스마 처리 방법.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정 (b)의 후 또한 상기 공정 (d)의 전에, (h) 상기 챔버 내를 클리닝하는 공정을 더 갖는 플라스마 처리 방법.
  21. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정 (c)의 후에, (i) 상기 공정 (c)에 있어서 검출된 상기 소모 부재의 상태가 허용 범위 내인지 여부를 판정하는 공정을 더 갖고,
    상기 공정 (i)에 있어서 상기 소모 부재의 상태가 허용 범위 내인 경우에 상기 공정 (d)를 행하는,
    플라스마 처리 방법.
  22. 제 17 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소모 부재의 상태는, 상기 소모 부재의 두께인 플라스마 처리 방법.
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