KR20240013156A - 플라즈마 모니터 시스템, 플라즈마 모니터 방법 및 모니터 장치 - Google Patents

플라즈마 모니터 시스템, 플라즈마 모니터 방법 및 모니터 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20240013156A
KR20240013156A KR1020237043991A KR20237043991A KR20240013156A KR 20240013156 A KR20240013156 A KR 20240013156A KR 1020237043991 A KR1020237043991 A KR 1020237043991A KR 20237043991 A KR20237043991 A KR 20237043991A KR 20240013156 A KR20240013156 A KR 20240013156A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
spectrometers
monitor
plasma processing
monitor device
Prior art date
Application number
KR1020237043991A
Other languages
English (en)
Inventor
사토루 데루우치
준 히로세
가즈야 나가세키
신지 히모리
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20240013156A publication Critical patent/KR20240013156A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H01J37/32972—Spectral analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/443—Emission spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/66—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence
    • G01N21/68—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence using high frequency electric fields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/0006—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature
    • H05H1/0012—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature using electromagnetic or particle radiation, e.g. interferometry
    • H05H1/0037—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature using electromagnetic or particle radiation, e.g. interferometry by spectrometry
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
    • H01J2237/2445—Photon detectors for X-rays, light, e.g. photomultipliers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24571—Measurements of non-electric or non-magnetic variables
    • H01J2237/24585—Other variables, e.g. energy, mass, velocity, time, temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

플라즈마 모니터 시스템은, 모니터 장치와, 제어 장치를 포함한다. 모니터 장치는, 플라즈마 처리 장치 내의 스테이지 상에 재치되는 장치이다. 모니터 장치는, 판 모양의 베이스 기판과, 베이스 기판 상에 있어서 상방을 향한 광축을 갖고, 서로 이간되어 배치되며, 플라즈마의 발광 강도를 취득하는 복수의 분광기를 포함한다. 제어 장치는, 복수의 분광기에 의하여 각각 취득된 발광 강도에 근거하여 플라즈마 처리 장치 내의 플라즈마의 발광 강도 분포 데이터를 취득한다.

Description

플라즈마 모니터 시스템, 플라즈마 모니터 방법 및 모니터 장치
본 개시의 예시적 실시형태는, 플라즈마 모니터 시스템, 플라즈마 모니터 방법 및 모니터 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 플라즈마 처리 장치에 관한 기술이 개시되어 있다. 이 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리가 행해지는 처리실과, 검출창을 통하여 처리실의 외측에 마련된 광학 검출기를 포함한다. 광학 검출기는, 처리실 내에서 생성되는 플라즈마의 상태를 감시한다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2004-39952호
본 개시는, 플라즈마 처리 장치 내에 있어서의 플라즈마의 발광 강도 분포 데이터를 취득하기 위한 기술을 제공한다.
일 예시적 실시형태에 있어서는, 플라즈마 처리 장치 내에서 생성되는 플라즈마의 발광 강도를 계측하는 시스템이 제공된다. 이 시스템은, 모니터 장치와, 제어 장치를 포함한다. 모니터 장치는, 플라즈마 처리 장치 내의 스테이지 상에 재치되는 장치이다. 모니터 장치는, 판 모양의 베이스 기판과, 베이스 기판 상에 있어서 상방을 향한 광축을 갖고, 서로 이간되어 배치되며, 플라즈마의 발광 강도를 취득하는 복수의 분광기를 포함한다. 제어 장치는, 복수의 분광기에 의하여 각각 취득된 발광 강도에 기초하여 플라즈마 처리 장치 내의 플라즈마의 발광 강도 분포 데이터를 취득한다.
일 예시적 실시형태에 관한 플라즈마 모니터 시스템에 의하면, 플라즈마 처리 장치 내에 있어서의 플라즈마의 발광 강도 분포 데이터를 취득할 수 있다.
도 1은, 처리 시스템을 예시하는 도이다.
도 2는, 얼라이너를 예시하는 사시도이다.
도 3은, 플라즈마 처리 장치의 일례를 나타내는 도이다.
도 4는, 일례의 모니터 장치를 상면 측에서 본 평면도이다.
도 5는, 일례의 모니터 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은, 일례의 모니터 장치에 있어서의 분광기의 촬상 범위를 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은, 분광기에 의하여 촬상된 화상에 근거하는 합성 화상의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 8은, 모니터 장치의 동작 방법의 일례를 나타내는 플로차트이다.
이하, 다양한 예시적 실시형태에 대하여 설명한다.
일 예시적 실시형태에 있어서는, 플라즈마 처리 장치 내에서 생성되는 플라즈마의 발광 강도를 계측하는 시스템이 제공된다. 이 시스템은, 모니터 장치와, 제어 장치를 포함한다. 모니터 장치는, 플라즈마 처리 장치 내의 스테이지 상에 재치되는 장치이다. 모니터 장치는, 판 모양의 베이스 기판과, 베이스 기판 상에 있어서 상방을 향한 광축을 갖고, 서로 이간되어 배치되며, 플라즈마의 발광 강도를 취득하는 복수의 분광기를 포함한다. 제어 장치는, 복수의 분광기에 의하여 각각 취득된 발광 강도에 기초하여 플라즈마 처리 장치 내의 플라즈마의 발광 강도 분포 데이터를 취득한다.
일 예시적 실시형태에 있어서는, 모니터 장치를 이용하여 플라즈마 처리 장치 내에서 생성되는 플라즈마의 발광 강도를 계측하는 방법이 제공된다. 모니터 장치는, 판 모양의 베이스 기판과, 베이스 기판 상에 있어서 상방을 향한 광축을 갖고, 서로 이간되어 배치된 복수의 분광기를 포함한다. 그 방법은, 플라즈마 처리 장치의 챔버 내의 스테이지 상에 모니터 장치를 재치하는 공정을 포함한다. 그 방법은, 플라즈마 처리 장치의 챔버 내에서 플라즈마를 생성하는 공정을 포함한다. 그 방법은, 플라즈마의 발광 강도를 복수의 분광기에 의하여 취득하는 공정을 포함한다. 그 방법은, 복수의 분광기에 의하여 취득된 발광 강도에 기초하여 플라즈마 처리 장치 내의 플라즈마의 발광 강도 분포 데이터를 취득하는 공정을 포함한다.
상기 실시형태의 플라즈마 모니터 시스템 및 플라즈마 모니터 방법에서는, 스테이지 상에 재치된 모니터 장치의 복수의 분광기에 의하여, 플라즈마 처리 장치 내에서 생성된 플라즈마의 발광 강도가 취득된다. 복수의 분광기는, 베이스 기판 상에 서로 이간되어 배치되어 있다. 그 때문에, 각각의 분광기에 있어서의 광의 계측 영역은, 서로 상이하다. 즉, 각각의 분광기는, 플라즈마 처리 장치 내의 상이한 영역의 플라즈마의 발광 강도를 취득할 수 있다. 따라서, 플라즈마 모니터 시스템 및 플라즈마 모니터 방법에서는, 복수의 분광기에 의하여 취득된 플라즈마의 발광 강도로부터, 플라즈마 처리 장치 내의 플라즈마의 발광 강도 분포를 취득할 수 있다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 발광 강도 분포 데이터는, 모니터 장치에 있어서의 복수의 분광기의 각 위치에 대응하여 복수의 분광기의 각각에서 취득된 발광 강도가 표시된 가시 표시 데이터여도 된다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치 내에 있어서의 복수의 분광기의 각각의 광의 계측 영역은, 서로 중복된 영역을 포함하지 않아도 된다. 이 구성에서는, 플라즈마 처리 장치 내에서 생성되는 플라즈마의 발광 강도를 위치마다 명확하게 분리할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 다양한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다.
일 예시적 실시형태에 관한 모니터 장치(100)는, 반도체 제조 장치(S1)로서의 기능을 갖는 처리 시스템(1)과 협동함으로써 플라즈마 모니터 시스템을 구성한다. 먼저, 피가공물을 처리하기 위한 처리 장치, 및, 당해 처리 장치로 피가공물을 반송하기 위한 반송 장치를 갖는 처리 시스템에 대하여 설명한다. 도 1은, 처리 시스템을 예시하는 도이다. 처리 시스템(1)은, 받침대(2a~2d), 용기(4a~4d), 로더 모듈(LM), 얼라이너(AN), 로드록 모듈(LL1, LL2), 프로세스 모듈(PM1~PM5), 트랜스퍼 모듈(TF), 및, 제어부(MC)를 구비하고 있다. 또한, 받침대(2a~2d)의 개수, 용기(4a~4d)의 개수, 로드록 모듈(LL1, LL2)의 개수, 및, 프로세스 모듈(PM1~PM5)의 개수는 한정되는 것은 아니고, 하나 이상의 임의의 개수일 수 있다.
받침대(2a~2d)는, 로더 모듈(LM)의 일 가장자리를 따라 배열되어 있다. 용기(4a~4d)는 각각, 받침대(2a~2d) 상에 탑재되어 있다. 용기(4a~4d)의 각각은, 예를 들면, FOUP(Front Opening Unified Pod)라고 칭해지는 용기이다. 용기(4a~4d)의 각각은, 피가공물(W)을 수용하도록 구성될 수 있다. 피가공물(W)은, 웨이퍼와 같이 대략 원반 형상을 갖는다.
로더 모듈(LM)은, 대기압 상태의 반송 공간을 그 내부에 구획형성하는 챔버벽을 갖고 있다. 이 반송 공간 내에는 반송 장치(TU1)가 마련되어 있다. 반송 장치(TU1)는, 예를 들면, 다관절 로봇이며, 제어부(MC)에 의하여 제어된다. 반송 장치(TU1)는, 용기(4a~4d)와 얼라이너(AN)의 사이, 얼라이너(AN)와 로드록 모듈(LL1~LL2)의 사이, 로드록 모듈(LL1~LL2)과 용기(4a~4d)의 사이에서 피가공물(W)을 반송하도록 구성되어 있다.
얼라이너(AN)는, 로더 모듈(LM)과 접속되어 있다. 얼라이너(AN)는, 피가공물(W)의 위치의 조정(위치의 교정)을 행하도록 구성되어 있다. 도 2는, 얼라이너를 예시하는 사시도이다. 얼라이너(AN)는, 지지대(6T), 구동 장치(6D), 및, 센서(6S)를 갖고 있다. 지지대(6T)는, 연직 방향으로 연장되는 축선 중심으로 회전 가능한 받침대이며, 그 위에 피가공물(W)을 지지하도록 구성되어 있다. 지지대(6T)는, 구동 장치(6D)에 의하여 회전된다. 구동 장치(6D)는, 제어부(MC)에 의하여 제어된다. 구동 장치(6D)로부터의 동력에 의하여 지지대(6T)가 회전하면, 당해 지지대(6T) 상에 재치된 피가공물(W)도 회전하도록 되어 있다.
센서(6S)는, 광학 센서이며, 피가공물(W)이 회전되고 있는 동안, 피가공물(W)의 에지를 검출한다. 센서(6S)는, 에지의 검출 결과로부터, 기준 각도 위치에 대한 피가공물(W)의 노치(WN)(혹은, 다른 마커)의 각도 위치의 어긋남량, 및, 기준 위치에 대한 피가공물(W)의 중심 위치의 어긋남량을 검출한다. 센서(6S)는, 노치(WN)의 각도 위치의 어긋남량 및 피가공물(W)의 중심 위치의 어긋남량을 제어부(MC)에 출력한다. 제어부(MC)는, 노치(WN)의 각도 위치의 어긋남량에 기초하여, 노치(WN)의 각도 위치를 기준 각도 위치로 보정하기 위한 지지대(6T)의 회전량을 산출한다. 제어부(MC)는, 이 회전량의 정도만큼 지지대(6T)를 회전시키도록, 구동 장치(6D)를 제어한다. 이로써, 노치(WN)의 각도 위치를 기준 각도 위치로 보정할 수 있다. 또, 제어부(MC)는, 노치(WN)의 각도 위치를 임의의 각도 위치로 보정해도 된다. 또, 제어부(MC)는, 얼라이너(AN)로부터 피가공물(W)을 수취할 때의 반송 장치(TU1)의 엔드 이펙터(end effector)의 위치를, 피가공물(W)의 중심 위치의 어긋남량에 기초하여, 제어한다. 이로써, 반송 장치(TU1)의 엔드 이펙터 상의 소정 위치에 피가공물(W)의 중심 위치가 일치한다.
도 1로 되돌아가, 로드록 모듈(LL1) 및 로드록 모듈(LL2)의 각각은, 로더 모듈(LM)과 트랜스퍼 모듈(TF)의 사이에 마련되어 있다. 로드록 모듈(LL1) 및 로드록 모듈(LL2)의 각각은, 예비 감압실을 제공하고 있다.
트랜스퍼 모듈(TF)은, 로드록 모듈(LL1) 및 로드록 모듈(LL2)에 게이트 밸브를 개재하여 기밀하게 접속되어 있다. 트랜스퍼 모듈(TF)은, 감압 가능한 감압실을 제공하고 있다. 이 감압실에는, 반송 장치(TU2)가 마련되어 있다. 반송 장치(TU2)는, 예를 들면, 반송 암(TUa)을 갖는 다관절 로봇이며, 제어부(MC)에 의하여 제어된다. 반송 장치(TU2)는, 로드록 모듈(LL1~LL2)과 프로세스 모듈(PM1~PM5)의 사이, 및, 프로세스 모듈(PM1~PM5) 중 임의의 2개의 프로세스 모듈 사이에 있어서, 피가공물(W)을 반송하도록 구성되어 있다.
프로세스 모듈(PM1~PM5)은, 트랜스퍼 모듈(TF)에 게이트 밸브를 개재하여 기밀하게 접속되어 있다. 프로세스 모듈(PM1~PM5)의 각각은, 피가공물(W)에 대하여 플라즈마 처리와 같은 전용의 처리를 행하도록 구성된 처리 장치이다.
이 처리 시스템(1)에 있어서 피가공물(W)의 처리가 행해질 때의 일련의 동작은 이하와 같이 예시된다. 로더 모듈(LM)의 반송 장치(TU1)가, 용기(4a~4d) 중 어느 하나로부터 피가공물(W)을 취출하여, 당해 피가공물(W)을 얼라이너(AN)로 반송한다. 이어서, 반송 장치(TU1)는, 그 위치가 조정된 피가공물(W)을 얼라이너(AN)로부터 취출하여, 당해 피가공물(W)을 로드록 모듈(LL1) 및 로드록 모듈(LL2) 중 일방의 로드록 모듈로 반송한다. 이어서, 일방의 로드록 모듈이, 예비 감압실의 압력을 소정의 압력으로 감압한다. 이어서, 트랜스퍼 모듈(TF)의 반송 장치(TU2)가, 일방의 로드록 모듈로부터 피가공물(W)을 취출하여, 당해 피가공물(W)을 프로세스 모듈(PM1~PM5) 중 어느 하나로 반송한다. 그리고, 프로세스 모듈(PM1~PM5) 중 하나 이상의 프로세스 모듈이 피가공물(W)을 처리한다. 그리고, 반송 장치(TU2)가, 처리 후의 피가공물(W)을 프로세스 모듈로부터 로드록 모듈(LL1) 및 로드록 모듈(LL2) 중 일방의 로드록 모듈로 반송한다. 이어서, 반송 장치(TU1)가 피가공물(W)을 일방의 로드록 모듈로부터 용기(4a~4d) 중 어느 하나로 반송한다.
이 처리 시스템(1)은, 상술한 바와 같이 제어부(MC)를 구비하고 있다. 제어부(MC)는, 프로세서, 메모리와 같은 기억 장치, 표시 장치, 입출력 장치, 통신 장치 등을 구비하는 컴퓨터일 수 있다. 상술한 처리 시스템(1)의 일련의 동작은, 기억 장치에 기억된 프로그램에 따른 제어부(MC)에 의한 처리 시스템(1)의 각부(各部)의 제어에 의하여, 실현되도록 되어 있다.
도 3은, 프로세스 모듈(PM1~PM5) 중 어느 하나로서 채용될 수 있는 플라즈마 처리 장치의 일례를 나타내는 도이다. 도 3에 나타내는 플라즈마 처리 장치(10)는, 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치이다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 대략 원통 형상의 챔버 본체(12)를 구비하고 있다. 챔버 본체(12)는, 예를 들면, 알루미늄으로 형성되어 있고, 그 내벽면에는, 양극 산화 처리가 실시될 수 있다. 이 챔버 본체(12)는 보안 접지되어 있다.
챔버 본체(12)의 바닥부 상에는, 대략 원통 형상의 지지부(14)가 마련되어 있다. 지지부(14)는, 예를 들면, 절연 재료로 구성되어 있다. 지지부(14)는, 챔버 본체(12) 내에 마련되어 있으며, 챔버 본체(12)의 바닥부로부터 상방으로 연장되어 있다. 또, 챔버 본체(12)에 의하여 제공되는 챔버(S) 내에는, 스테이지(ST)가 마련되어 있다. 스테이지(ST)는, 지지부(14)에 의하여 지지되어 있다.
스테이지(ST)는, 하부 전극(LE) 및 정전 척(ESC)을 갖고 있다. 하부 전극(LE)은, 제1 플레이트(18a) 및 제2 플레이트(18b)를 포함하고 있다. 제1 플레이트(18a) 및 제2 플레이트(18b)는, 예를 들면 알루미늄과 같은 금속으로 구성되어 있고, 대략 원반 형상을 이루고 있다. 제2 플레이트(18b)는, 제1 플레이트(18a) 상에 마련되어 있고, 제1 플레이트(18a)에 전기적으로 접속되어 있다.
제2 플레이트(18b) 상에는, 정전 척(ESC)이 마련되어 있다. 정전 척(ESC)은, 도전막인 전극을 한 쌍의 절연층 또는 절연 시트 사이에 배치한 구조를 갖고 있으며, 대략 원반 형상을 갖고 있다. 정전 척(ESC)의 전극에는, 직류 전원(22)이 스위치(23)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 이 정전 척(ESC)은, 직류 전원(22)으로부터의 직류 전압에 의하여 발생한 쿨롱력 등의 정전기력에 의하여 피가공물(W)을 흡착한다. 이로써, 정전 척(ESC)은, 피가공물(W)을 지지할 수 있다.
제2 플레이트(18b)의 둘레 가장자리부 상에는, 포커스 링(FR)이 마련되어 있다. 이 포커스 링(FR)은, 피가공물(W)의 에지 및 정전 척(ESC)을 둘러싸도록 마련되어 있다. 이 포커스 링(FR)은, 실리콘, 탄화 규소, 산화 실리콘과 같은 다양한 재료 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
제2 플레이트(18b)의 내부에는, 냉매 유로(24)가 마련되어 있다. 냉매 유로(24)는, 온도 조절 기구를 구성하고 있다. 냉매 유로(24)에는, 챔버 본체(12)의 외부에 마련된 칠러 유닛으로부터 배관(26a)을 통하여 냉매가 공급된다. 냉매 유로(24)에 공급된 냉매는, 배관(26b)을 통하여 칠러 유닛으로 되돌려진다. 이와 같이, 냉매 유로(24)와 칠러 유닛의 사이에서는, 냉매가 순환된다. 이 냉매의 온도를 제어함으로써, 정전 척(ESC)에 의하여 지지된 피가공물(W)의 온도가 제어된다.
스테이지(ST)에는, 당해 스테이지(ST)를 관통하는 복수(예를 들면, 3개)의 관통 구멍(25)이 형성되어 있다. 복수의 관통 구멍(25)은, 평면시에 있어서 정전 척(ESC)의 내측에 형성되어 있다. 이들, 각각의 관통 구멍(25)에는, 리프트 핀(25a)이 삽입되어 있다. 또한, 도 3에 있어서는, 한 개의 리프트 핀(25a)이 삽입된 하나의 관통 구멍(25)이 그려져 있다. 리프트 핀(25a)은, 관통 구멍(25) 내에 있어서 상하 이동 가능하게 마련되어 있다. 리프트 핀(25a)의 상승에 의하여, 정전 척(ESC) 상에 지지된 피가공물(W)이 상승한다.
스테이지(ST)에는, 평면시에 있어서 정전 척(ESC)보다도 외측의 위치에, 당해 스테이지(ST)(하부 전극(LE))를 관통하는 복수(예를 들면, 3개)의 관통 구멍(27)이 형성되어 있다. 이들, 각각의 관통 구멍(27)에는, 리프트 핀(27a)이 삽입되어 있다. 또한, 도 3에 있어서는, 한 개의 리프트 핀(27a)이 삽입된 하나의 관통 구멍(27)이 그려져 있다. 리프트 핀(27a)은, 관통 구멍(27) 내에 있어서 상하 이동 가능하게 마련되어 있다. 리프트 핀(27a)의 상승에 의하여, 제2 플레이트(18b) 상에 지지된 포커스 링(FR)이 상승한다.
또, 플라즈마 처리 장치(10)에는, 가스 공급 라인(28)이 마련되어 있다. 가스 공급 라인(28)은, 전열 가스 공급 기구로부터의 전열 가스, 예를 들면 He 가스를, 정전 척(ESC)의 상면과 피가공물(W)의 이면(裏面)의 사이에 공급한다.
또, 플라즈마 처리 장치(10)는, 상부 전극(30)을 구비하고 있다. 상부 전극(30)은, 스테이지(ST)의 상방에 있어서, 당해 스테이지(ST)와 대향 배치되어 있다. 상부 전극(30)은, 절연성 차폐 부재(32)를 통하여, 챔버 본체(12)의 상부에 지지되어 있다. 상부 전극(30)은, 천판(天板)(34) 및 지지체(36)를 포함할 수 있다. 천판(34)은 챔버(S)에 면하고 있으며, 당해 천판(34)에는 복수의 가스 토출 구멍(34a)이 마련되어 있다. 이 천판(34)은, 실리콘 또는 석영으로 형성될 수 있다. 혹은, 천판(34)은, 알루미늄제의 모재(母材)의 표면에 산화 이트륨과 같은 내(耐)플라즈마성의 막을 형성함으로써 구성될 수 있다.
지지체(36)는, 천판(34)을 착탈 자재로 지지하는 것이며, 예를 들면 알루미늄과 같은 도전성 재료로 구성될 수 있다. 이 지지체(36)는, 수냉 구조를 가질 수 있다. 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 하방으로 연장되어 있다. 또, 지지체(36)에는, 가스 확산실(36a)에 처리 가스를 유도하는 가스 도입구(36c)가 형성되어 있으며, 이 가스 도입구(36c)에는, 가스 공급관(38)이 접속되어 있다.
가스 공급관(38)에는, 밸브군(42) 및 유량 제어기군(44)을 통하여, 가스 소스군(40)이 접속되어 있다. 가스 소스군(40)은, 복수 종의 가스용의 복수의 가스 소스를 포함하고 있다. 밸브군(42)은 복수의 밸브를 포함하고 있고, 유량 제어기군(44)은 매스 플로 컨트롤러와 같은 복수의 유량 제어기를 포함하고 있다. 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스는 각각, 밸브군(42)의 대응 밸브 및 유량 제어기군(44)의 대응 유량 제어기를 통하여, 가스 공급관(38)에 접속되어 있다.
또, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 챔버 본체(12)의 내벽을 따라 디포지션 실드(46)가 착탈 가능하게 마련되어 있다. 디포지션 실드(46)는, 지지부(14)의 외주에도 마련되어 있다. 디포지션 실드(46)는, 챔버 본체(12)에 에칭 부생물(디포지션)이 부착되는 것을 방지하는 것이며, 알루미늄재에 산화 이트륨 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성될 수 있다.
챔버 본체(12)의 바닥부 측, 또한, 지지부(14)와 챔버 본체(12)의 측벽의 사이에는 배기 플레이트(48)가 마련되어 있다. 배기 플레이트(48)는, 예를 들면, 알루미늄재에 산화 이트륨 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성될 수 있다. 배기 플레이트(48)에는, 그 판두께 방향으로 관통하는 복수의 구멍이 형성되어 있다. 이 배기 플레이트(48)의 하방, 또한, 챔버 본체(12)에는, 배기구(12e)가 마련되어 있다. 배기구(12e)에는, 배기관(52)을 통하여 배기 장치(50)가 접속되어 있다. 배기 장치(50)는, 압력 조정 밸브 및 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있으며, 챔버 본체(12) 내의 공간을 원하는 진공도까지 감압할 수 있다. 또, 챔버 본체(12)의 측벽에는 피가공물(W)의 반입 출구(12g)가 마련되어 있으며, 이 반입 출구(12g)는 게이트 밸브(54)에 의하여 개폐 가능하게 되어 있다.
또, 플라즈마 처리 장치(10)는, 제1 고주파 전원(62) 및 제2 고주파 전원(64)을 더 구비하고 있다. 제1 고주파 전원(62)은, 플라즈마 생성용의 제1 고주파를 발생하는 전원이며, 예를 들면, 27~100MHz의 주파수를 갖는 고주파를 발생시킨다. 제1 고주파 전원(62)은, 정합기(66)를 통하여 상부 전극(30)에 접속되어 있다. 정합기(66)는, 제1 고주파 전원(62)의 출력 임피던스와 부하 측(상부 전극(30) 측)의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 갖고 있다. 또한, 제1 고주파 전원(62)은, 정합기(66)를 통하여 하부 전극(LE)에 접속되어 있어도 된다.
제2 고주파 전원(64)은, 피가공물(W)에 이온을 끌어들이기 위한 제2 고주파를 발생시키는 전원이며, 예를 들면, 400kHz~13.56MHz의 범위 내의 주파수의 고주파를 발생시킨다. 제2 고주파 전원(64)은, 정합기(68)를 통하여 하부 전극(LE)에 접속되어 있다. 정합기(68)는, 제2 고주파 전원(64)의 출력 임피던스와 부하 측(하부 전극(LE) 측)의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 갖고 있다.
플라즈마 처리 장치(10)에서는, 복수의 가스 소스 중 선택된 하나 이상의 가스 소스로부터의 가스가 챔버(S)에 공급된다. 또, 챔버(S)의 압력이 배기 장치(50)에 의하여 소정의 압력으로 설정된다. 또한, 제1 고주파 전원(62)으로부터의 제1 고주파에 의하여 챔버(S) 내의 가스가 여기된다. 이로써, 플라즈마가 생성된다. 그리고, 발생시킨 활성종에 의하여 피가공물(W)이 처리된다. 또한, 필요에 따라, 제2 고주파 전원(64)의 제2 고주파에 기초하는 바이어스에 의하여, 피가공물(W)에 이온이 끌어 들여져도 된다.
계속해서, 모니터 장치(100)에 대하여 설명한다. 모니터 장치(100)는, 플라즈마 처리 장치(10)의 챔버(S) 내에서 생성되는 플라즈마의 발광 강도를 취득한다. 일례의 모니터 장치(100)는, 프로세스 모듈(PM)(플라즈마 처리 장치(10)) 내의 스테이지(ST) 상에 있어서, 소정 위치에 분광기를 배치하기 위한 장치이기 때문에, 지그라고 칭해도 된다.
도 4는, 일례에 관한 모니터 장치(100)를 상면 측에서 본 평면 모식도이다. 도 5는, 일례의 모니터 장치(100)를 나타내는 블록도이다. 또한, 도 5에서는, 모니터 장치(100)를 사용할 때에 이용되는 전용의 FOUP(4F)도 모식적으로 나타나 있다. FOUP(4F)는, 용기(4a~4d) 중 어느 하나여도 된다. 모니터 장치(100)는, 베이스 기판(110)과, 제어 기판(120)과, 배터리(140)를 갖는다. 모니터 장치(100)는, 처리 시스템(1)의 반송 장치(TU1, TU2)에 의하여, FOUP(4F)로부터 스테이지(ST) 상(즉, 정전 척(ESC) 상)까지 반송될 수 있다.
즉, 반송 장치(TU1)는, 모니터 장치(100)를 FOUP(4F)로부터 취출하여, 얼라이너(AN)로 반송한다. 이어서, 반송 장치(TU1)는, 그 위치가 조정된 모니터 장치(100)를 얼라이너(AN)로부터 취출하여, 당해 모니터 장치(100)를 로드록 모듈(LL1) 및 로드록 모듈(LL2) 중 일방의 로드록 모듈로 반송한다. 이어서, 트랜스퍼 모듈(TF)의 반송 장치(TU2)가, 일방의 로드록 모듈로부터 모니터 장치(100)를 취출하고, 당해 모니터 장치(100)를 프로세스 모듈(PM1~PM5) 중 어느 하나의 스테이지(ST) 상으로 반송한다.
베이스 기판(110)은, 처리 시스템(1)의 반송 장치(TU1, TU2)에 의하여 반송할 수 있도록, 피가공물(W)과 마찬가지의 원반 모양의 웨이퍼를 일례로 하는 기판이어도 된다. 단, 베이스 기판(110)은, 원반 모양에 한정되지 않고, 피가공물(W)을 반송하는 반송 장치(TU1, TU2)에 의하여 반송할 수 있으면, 다각형, 타원 등이어도 되고, 형상에는 한정되지 않는다. 베이스 기판(110)의 에지에는, 노치(110N)가 형성되어 있다. 그 때문에, 스테이지(ST) 상에 반송되었을 때의 모니터 장치(100)의 회전 위치는 일정하게 제어될 수 있다. 베이스 기판(110)의 재질로서는, 예를 들면 실리콘, 카본 파이버, 석영 유리, 실리콘 카바이드, 실리콘 나이트라이드, 알루미나 등을 들 수 있다.
제어 기판(120)은, 판 모양의 베이스 기판(110)의 상면에 마련되는 회로 기판이다. 제어 기판(120)은, 복수의 분광기(130)와, 커넥터 패드(160)와, 제어 회로(170)를 포함한다.
분광기(130)는, 챔버(S) 내에서 생성되는 플라즈마에 의한 발광을 검출하기 위한 장치이다. 분광기(130)는, 입사되는 광을 파장마다 분광하는 분광부와, 분광부에 의하여 분광된 각 파장의 광의 강도를 검출하는 검출부를 포함한다. 검출부는, 예를 들면 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등의 이미지 센서를 포함하고 있어도 된다. 일례의 분광기(130)는, 입사된 광을 파장마다의 강도에 따른 전기 신호로 변환하고, 변환된 전기 신호에 기초하여 파장마다의 발광 강도를 취득한다.
분광기(130)는, 분광기(130)의 광축 방향에 있어서, 소정의 계측 영역에 있어서의 광을 검출할 수 있다. 복수의 분광기(130)는, 베이스 기판(110)의 상방으로부터의 광을 취득하기 위하여, 베이스 기판(110) 상에 있어서 상방을 향한 광축을 갖는다. 또한, 광축은, 분광기(130)의 광학적인 중심축으로서 정의될 수 있다. 베이스 기판(110) 상에 있어서, 각각의 분광기(130), 서로 이간되어 배치되어 있다. 분광기(130)는, 스테이지(ST)에 재치된 상태에 있어서, 챔버(S) 내에서 생성된 플라즈마 발광을 모니터할 수 있다. 일례에 있어서, 복수의 분광기(130)는, 평면시에 있어서, 베이스 기판(110) 상에서 점대칭이 되도록 배치되어 있어도 된다. 또, 복수의 분광기(130)는, 평면시에 있어서, 베이스 기판(110) 상에서 선대칭이 되도록 배치되어 있어도 된다.
일례에 있어서, 분광기(130) 중 하나는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 베이스 기판(110)의 중심으로 배치되어 있다. 또, 분광기(130)는, 베이스 기판(110)의 직경 방향의 복수의 위치에 배치되어 있다. 또, 분광기(130)는, 베이스 기판(110)의 둘레 방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 일례에 있어서, 베이스 기판(110)의 둘레 가장자리 측에서는, 중심 측보다도 분광기(130)가 직경 방향으로 기밀해지도록 배치되어 있어도 된다. 도시예에서는, 원반 모양을 이루는 베이스 기판(110)에 있어서, 직경 방향을 따라 중심을 포함하여 8개소에 분광기(130)가 배치되어 있다. 또, 중심을 제외한 위치에서는, 각각 둘레 방향으로 90° 간격으로 4개소에 분광기(130)가 배치되어 있다. 즉, 도시예에서는, 베이스 기판(110) 상에 29개의 분광기(130)가 배치되어 있다. 베이스 기판(110)의 직경이 300mm인 경우, 일례로서, 베이스 기판(110)의 둘레 가장자리로부터, 3mm, 5mm, 10mm, 15mm, 20mm, 50mm, 100mm 및 150mm(중심)의 위치에 분광기(130)가 배치되어 있어도 된다.
각각의 분광기(130)의 광축은, 예를 들면, 평면 모양을 이루는 베이스 기판(110)의 상면에 대하여 실질적으로 직교하고 있다. 또한, 당해 광축은, 베이스 기판(110)의 평면에 대하여 비스듬하게 교차하고 있어도 된다. 또, 분광기(130)는, 플라즈마 처리 장치(10) 내에서 생성되는 플라즈마로부터 내부를 보호하기 위한 투광성의 커버(131)를 갖고 있다. 커버(131)는, 예를 들면, 사파이어 등의 재료에 의하여 형성되어도 된다.
도 6은, 일례의 모니터 장치(100)에 있어서의 분광기(130)의 계측 영역(135)을 설명하기 위한 도 이며, 측방에서 보았을 때의 복수의 분광기(130)의 계측 영역(135)을 나타낸다. 또한, 도 6에 있어서는, 이해의 용이성을 위하여, 5개의 분광기의 계측 영역(135)을 모식적으로 나타내고 있다. 계측 영역(135)은, 각각의 분광기(130)에 의하여 계측 가능한 공간의 영역이다. 일례의 계측 영역(135)은, 분광기(130)가 갖는 검출 각도(133)의 범위 내의 영역이어도 된다. 검출 각도(133)는, 분광기(130)의 광축을 중심으로 하여 소정의 각도로 경사져 있다. 즉, 계측 영역(135)은, 대략 원뿔 형상을 이루고 있다.
각각의 분광기(130)는, 대응하는 계측 영역(135) 내에 존재하는 플라즈마(P)로부터의 광을 검출한다. 챔버 본체(12) 내의 스테이지(ST)에 모니터 장치(100)가 재치된 상태에 있어서, 복수의 분광기(130)의 각각의 계측 영역(135)은, 각각의 분광기(130)의 바로 위쪽을 포함하는 영역이어도 된다. 일례에 있어서, 복수의 분광기(130)의 각각의 계측 영역(135)은, 서로 중복된 영역을 포함하지 않는다. 즉, 복수의 분광기(130)의 각각의 계측 영역(135)끼리는, 서로 분리(이간)된, 독립된 영역이어도 된다.
커넥터 패드(160)는, 배터리(140)를 충전하기 위한 접속부이며, 외부 전원에 접속될 수 있다. 커넥터 패드(160)는, 전용의 FOUP(4F) 내에 모니터 장치(100)가 재치된 상태에서, 전용의 FOUP(4F)에 마련된 커넥터(4FC)를 통하여 외부 전원에 접속된다. 배터리(140)는, 베이스 기판(110) 내에 복수(도시예에서는 4개) 배치되어 있다. 배터리(140)는, 분광기(130) 및 제어 회로(170)에 전력을 공급한다. 도 5에 나타나는 바와 같이, 커넥터 패드(160)와 배터리(140)의 사이에는 충전 회로(177)가 접속되어 있으며, 충전 회로(177)에 의하여 배터리(140)의 충전이 제어되어 있다. 또, 배터리(140)에는 전원 회로(178)가 접속되어 있으며, 전원 회로(178)를 통하여 배터리(140)로부터의 전력이 각 디바이스에 공급되고 있다.
제어 회로(170)는, 제어 기판(120)에 배치되어 있다. 제어 회로(170)는, 프로세서를 포함하는 연산 장치(171), 메모리(172), 컨트롤러(173) 등을 갖고, 메모리(172)에 기억된 프로그램에 기초하여 모니터 장치(100)의 동작을 통괄적으로 제어한다. 제어 회로(170)는, 모니터 장치(100)의 각부를 제어하는 제어부로서 기능한다. 예를 들면 분광기(130)에 의한 계측은, 컨트롤러(173)에 의하여 제어된다. 또, 외부의 다른 기기와의 통신의 제어를 위하여, 제어 회로(170)에는, 통신 기기(175)가 접속되어 있다. 일례에 있어서, 통신 기기(175)는, 외부의 컴퓨터(88)와의 접속에 이용된다. 통신 기기(175)와 컴퓨터(88)의 접속 방식은, 유선 및 무선 중 어느 것이어도 된다. 또, 일례에 있어서는, 모니터 장치(100)는, 제어 회로(170)에 접속된 커넥터 패드(176)를 포함하고 있다. 커넥터 패드(176)는, 전용의 FOUP(4F)에 마련된 스위치(SW)에 접속된다. 제어 회로(170)는, 스위치(SW)로부터 입력되는 신호에 기초하여 모니터 장치(100)의 제어를 개시할 수 있다. 또한, 일례에 있어서는, 스위치(SW)와 제어부(MC)가 통신 가능하게 접속되어 있으며, 제어부(MC)는, 스위치(SW)로부터 입력되는 신호에 기초하여 처리 시스템(1)의 제어를 개시해도 된다.
일례에 있어서, 컨트롤러(173)는, 모니터 장치(100)가 스테이지(ST) 상에 재치된 상태에서, 챔버 본체(12) 내에 있어서 플라즈마가 생성되고 있을 때에, 분광기(130)에 의한 계측을 실행한다. 분광기(130)에 의하여 모니터된 플라즈마의 계측 데이터는, 예를 들면 메모리(172)에 저장될 수 있다. 계측 데이터는, 분광기(130)에 입사된 플라즈마 발광의 파장마다의 발광 강도 데이터여도 된다. 이 경우, 계측 데이터는, 각각의 분광기(130)마다 생성된다. 계측 데이터는, 시계열로 취득된 파장별의 발광 강도여도 된다. 계측의 종료 후, 메모리(172)에 저장된 계측 데이터는, 통신 기기(175)에 접속된 컴퓨터(88)에 송신된다. 컴퓨터(88)(제어 장치)는, 복수의 분광기(130)에 의하여 취득된 발광 강도를 나타내는 계측 데이터에 기초하여, 챔버(S) 내에서 생성된 플라즈마의 발광 강도 분포 데이터를 취득(생성)한다.
발광 강도 분포 데이터는, 각각의 분광기(130)에 관련 지어진 발광 강도의 데이터군이어도 된다. 즉, 발광 강도 분포 데이터는, 각각의 분광기(130)의 계측 영역에 있어서의 발광 강도를 나타내는 데이터이며, 챔버(S) 내에서 생성된 플라즈마의 발광 강도 분포를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 컴퓨터(88)는, 각각의 분광기(130)에 있어서의 파장마다의 발광 강도를 시계열로 취득한다. 이로써, 컴퓨터(88)는, 분광기(130)마다 대응하여, 임의의 파장의 발광 강도를 시계열로 출력할 수 있다. 또, 컴퓨터(88)는, 임의의 시간에 있어서의 임의의 파장의 발광 강도의 분포를 출력할 수 있다.
일례의 컴퓨터(88)는, 발광 강도 분포 데이터로서, 모니터 장치(100)에 있어서의 복수의 분광기(130)의 각 위치에 대응하여 복수의 분광기(130)의 각각의 발광 강도가 표시된 가시 표시 데이터를 출력해도 된다.
예를 들면, 가시 표시 데이터는, 모니터 장치(100)를 모식적으로 나타내는 화상에 대하여, 복수의 분광기(130)에 의하여 취득된 발광 강도를 중첩시켜 표시하기 위한 데이터여도 된다. 도 7은, 가시 표시 데이터의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다. 도 7에 있어서는, 설명의 편의를 위하여, 9개의 분광기에 기초하는 표시 화상(G)을 모식적으로 나타내고 있다. 도 7에 나타내는 표시 화상(G)에는, 모니터 장치(100)의 윤곽선을 모식적으로 나타내는 화상(100G)이 나타나 있다. 화상(100G)에 있어서, 모니터 장치(100)를 나타내는 윤곽선의 내측에는, 베이스 기판(110) 상에 있어서의 분광기(130)의 위치를 나타내는 원형의 표시(130G)가 나타나 있다. 표시 화상(G)에서는, 각각의 표시(130G)에 인접하여, 대응하는 분광기(130)에 의하여 취득된 발광 강도를 나타내는 표시(130D)가 나타나 있다. 또한, 도 7에서는, 발광 강도의 표시(130D)를 "***"로서 나타내고 있지만, 실제로는 숫자에 의하여 나타난다. 컴퓨터(88)는, 임의의 파장에 있어서의 가시 표시 데이터를 시계열의 데이터로서 생성해도 된다. 이 경우, 컴퓨터(88)는, 계측 개시로부터 N초 경과 시점에 있어서의 파장 λnm의 발광 강도 분포를 가시 표시시킬 수 있다.
계속해서, 모니터 장치(100)를 이용하여 플라즈마 발광을 계측하는 모니터 방법에 대하여 설명한다. 도 8은, 모니터 방법의 일례를 나타내는 플로차트이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 일례의 모니터 방법에서는, 반송 장치(TU1, TU2)에 의하여 모니터 장치(100)가, 모니터의 대상이 되는 플라즈마 처리 장치(10)(프로세스 모듈(PM)) 내에 반송된다(재치 공정: 스텝 ST1). 모니터 장치(100)를 동작시키는 경우, 먼저, 전용의 FOUP(4F) 내에 재치된 모니터 장치(100)를 기동시킨다. 상술한 바와 같이, 전용의 FOUP(4F)에는, 모니터 장치(100)를 기동시키기 위한 스위치(SW)가 마련되어 있기 때문에, 당해 스위치(SW)에 의하여 모니터 장치(100)의 기동이 가능해진다. 모니터 장치(100)를 이용하여 챔버(S) 내에서 생성되는 플라즈마를 모니터하는 경우, 먼저, 스위치(SW)에 의하여 모니터 장치(100)가 기동된다. 또한, 모니터 장치(100)는, 반송 장치(TU2)에 접속된 감압 가능한 스토커(3) 중에 감압 환경하에서 보관되어 있으며, 당해 스토커(3)로부터 플라즈마 처리 장치(10)에 반송되어도 된다. 도 1에 나타내는 예에서는, 예를 들면, 프로세스 모듈(PM1~PM5)의 배열 사이에 스토커(3)가 배치되어 있다. 모니터 장치(100)는, 이 스토커(3)로부터 반송 장치(TU2)에 의하여 플라즈마 처리 장치(10)에 반송되어도 된다. 스토커(3)는, FOUP(4F)와 마찬가지로 스위치(SW) 등을 갖고 있어도 된다.
스위치(SW)가 조작된 경우, 스위치(SW)로부터의 신호는, 제어부(MC)에도 출력된다. 스위치(SW)로부터의 신호가 입력된 제어부(MC)는, 반송 장치(TU1, TU2)가 모니터 장치(100)를 FOUP(4F)로부터 프로세스 모듈(PM) 내의 스테이지(ST) 상까지 반송하도록, 처리 시스템(1)을 제어한다. 일례에 있어서, 제어부(MC)는, 정전 척(ESC) 상에 모니터 장치(100)를 반송한 후에, 챔버(S)에 가스를 공급하고, 상부 전극(30) 및 하부 전극(LE)에 고주파를 인가하여, 플라즈마를 일정 시간에 걸쳐 생성한다(플라즈마 생성 공정: 스텝 ST2).
계속해서, 챔버(S) 내에 생성된 플라즈마의 광이 분광기(130)에 의하여 계측된다(계측 공정: 스텝 ST3). 컨트롤러(173)는, 모니터 장치(100)가 정전 척(ESC) 상에 반송된 후에, 분광기(130)에 의한 계측이 개시되도록 분광기(130)를 제어한다. 예를 들면, 컨트롤러(173)는, 스위치(SW)의 신호가 입력되고 나서 소정 시간이 경과했을 때에, 분광기(130)에 의한 계측을 개시해도 된다. 분광기(130)에 의한 계측은, 미리 설정된 시간에 걸쳐 실행될 수 있다. 예를 들면, 챔버(S) 내에 일정 시간에 걸쳐 플라즈마가 생성되는 경우, 분광기(130)에 의한 계측은, 플라즈마의 생성 개시부터 종료까지의 시간에 걸쳐 실행될 수 있다.
제어부(MC)는, 분광기(130)에 의한 계측이 종료된 후에, 반송 장치(TU1, TU2)가 모니터 장치(100)를 스테이지(ST) 상으로부터 FOUP(4F)까지 반송하도록, 처리 시스템(1)을 제어한다. 즉, 반송 장치(TU2)는, 모니터 장치(100)를 프로세스 모듈로부터 취출하고, 로드록 모듈(LL1) 및 로드록 모듈(LL2) 중 일방의 로드록 모듈에 반송한다. 이어서, 반송 장치(TU1)가 모니터 장치(100)를 일방의 로드록 모듈로부터 취출하여, FOUP(4F)로 반송한다. 예를 들면, 모니터 장치(100)를 스테이지(ST) 상에 반송하고 나서, 소정 시간 경과한 경우에, 제어부(MC)는, 모니터 장치(100)에 의한 계측이 종료되었다고 판정해도 된다.
계속해서, 플라즈마의 발광 강도 분포 데이터가 출력된다(출력 공정: 스텝 ST4). 일례에 있어서는, 모니터 장치(100)가 FOUP(4F)로 되돌아오면, 모니터 장치(100)의 메모리(172)에 저장된 계측 데이터가, 컴퓨터(88)에 송신된다. 컴퓨터(88)는, 취득한 계측 데이터에 기초하여, 플라즈마의 발광 강도 분포 데이터를 출력한다. 일례에 있어서, 컴퓨터(88)는, 가시 표시 데이터를 플라즈마의 발광 강도 분포 데이터로서 출력한다.
이상 설명한 바와 같이 일 예시적 실시형태에 있어서는, 플라즈마 처리 장치(10) 내에서 생성되는 플라즈마(P)의 발광 강도를 계측하는 시스템이 제공된다. 이 시스템은, 모니터 장치(100)를 포함한다. 모니터 장치(100)는, 플라즈마 처리 장치(10) 내의 스테이지(ST) 상에 재치되는 장치이다. 모니터 장치(100)는, 판 모양의 베이스 기판(110)과, 베이스 기판(110) 상에 있어서 상방을 향한 광축을 갖고, 서로 이간되어 배치되며, 플라즈마(P)의 발광 강도를 취득하는 복수의 분광기(130)를 포함한다. 이 시스템에서는, 복수의 분광기(130)에 의하여 각각 취득된 발광 강도에 기초하여, 플라즈마 처리 장치(10) 내의 플라즈마의 발광 강도 분포 데이터가 취득된다.
일 예시적 실시형태에 있어서는, 모니터 장치(100)를 이용하여 플라즈마 처리 장치(10) 내에서 생성되는 플라즈마의 발광 강도를 계측하는 방법이 제공된다. 그 방법은, 플라즈마 처리 장치(10)의 챔버(S) 내의 스테이지(ST) 상에 모니터 장치(100)를 재치하는 공정을 포함한다. 그 방법은, 플라즈마 처리 장치(10)의 챔버(S) 내에서 플라즈마를 생성하는 공정을 포함한다. 그 방법은, 플라즈마의 발광 강도를 복수의 분광기(130)에 의하여 취득하는 공정을 포함한다. 그 방법은, 복수의 분광기(130)에 의하여 취득된 발광 강도에 근거하여 플라즈마 처리 장치(10) 내의 플라즈마의 발광 강도 분포 데이터를 취득하는 공정을 포함한다.
상기의 예시적 실시형태에 의하면, 스테이지(ST) 상에 재치된 모니터 장치(100)의 복수의 분광기(130)에 의하여, 플라즈마 처리 장치(10) 내에서 생성된 플라즈마의 발광 강도가 취득된다. 복수의 분광기(130)는, 베이스 기판(110) 상에 서로 이간되어 배치되어 있다. 그 때문에, 각각의 분광기(130)에 있어서의 광의 계측 영역(135)은, 서로 상이하다. 즉, 각각의 분광기(130)는, 플라즈마 처리 장치(10) 내의 상이한 영역의 플라즈마의 발광 강도를 취득할 수 있다. 따라서, 복수의 분광기(130)에 의하여 취득된 플라즈마의 발광 강도에 근거하여, 플라즈마 처리 장치(10) 내의 플라즈마의 발광 강도 분포 데이터를 취득할 수 있다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 발광 강도 분포 데이터는, 모니터 장치(100)에 있어서의 복수의 분광기(130)의 각 위치에 대응하여 복수의 분광기(130)의 각각에서 취득된 발광 강도가 표시된 가시 표시 데이터이다. 이와 같은 구성에 의하면, 각각의 분광기(130)의 위치와 발광 강도의 관계를 용이하게 이해할 수 있기 때문에, 플라즈마 처리 장치 내에 있어서의 발광 강도의 분포를 직감적으로 파악하기 쉽다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치(10) 내에 있어서의 복수의 분광기(130)의 각각의 광의 계측 영역(135)은, 서로 중복된 영역을 포함하지 않는다. 이 구성에서는, 플라즈마 처리 장치(10) 내에서 생성되는 플라즈마의 발광 강도를 위치마다 명확하게 분리할 수 있다. 즉, 위치마다의 플라즈마 발광의 특징이 발광 강도 분포 데이터에 반영되기 쉽다.
이상, 다양한 예시적 실시형태에 대하여 설명해 왔지만, 상술한 예시적 실시형태에 한정되지 않고, 다양한 생략, 치환, 및 변경이 이루어져도 된다.
플라즈마 처리 장치로서 용량 결합형 플라즈마 처리 장치를 예시했지만, 플라즈마 처리 장치의 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 플라즈마 처리 장치는, 유도 결합형 플라즈마 처리 장치여도 된다. 또, 플라즈마 처리 장치는, 마이크로파와 같은 표면파를 이용하여 플라즈마를 생성하는 플라즈마 처리 장치여도 된다.
베이스 기판 상에 있어서, 직경 방향의 소정 위치에, 둘레 방향으로 균등하게 분광기가 배치되어 있는 예를 나타냈지만, 분광기의 배치의 양태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 직경 방향에 있어서 중심으로부터의 거리가 커짐에 따라, 둘레 방향으로 배치되는 분광기의 수를 증가시켜도 된다. 또, 분광기는, 격자 모양으로 배치되도록, 베이스 기판 상을 XY 평면으로 하여, X방향 및 Y방향으로 균등하게 배치되어도 된다.
모니터 장치에 의하여 취득된 계측 데이터가, 계측의 종료 후에, 컴퓨터(88)에 송신되는 예를 나타냈지만, 예를 들면, 계측 데이터는, 분광기(130)에 의한 계측이 실행되고 있을 때에, 무선 통신 등에 의하여 실시간으로 컴퓨터(88)에 송신되어도 된다. 이 경우, 컴퓨터(88)는, 실시간으로 발광 강도 분포 데이터를 생성해도 된다. 또, 계측 데이터는, 모니터 장치(100)에 의한 계측이 종료된 후에, 반송 장치(TU1, TU2)가 모니터 장치(100)를 스테이지(ST) 상으로부터 FOUP(4F)까지 반송할 때에, 무선 통신 등에 의하여 컴퓨터(88)에 송신되어도 된다. 또, 예를 들면, 모니터 장치(100)에 송신부가 마련되어 있으며, 스테이지(ST)에 수신부가 마련되어 있고, 모니터 장치(100)의 메모리(172)에 저장된 계측 데이터가 모니터 장치(100)의 송신부로부터 스테이지(ST)의 수신부에 유선 또는 무선에 의하여 송신되어도 된다. 이 경우, 스테이지(ST)의 수신부는, 외부의 컴퓨터에 접속되어 있어도 된다.
또, 분광기(130)에 의하여 계측된 계측 데이터에 기초하여, 컴퓨터(88)가 발광 강도 분포 데이터를 생성하는 예를 나타냈지만, 예를 들면, 모니터 장치(100)의 연산 장치(171)에 의하여 발광 강도 분포 데이터가 생성되어도 된다.
이상의 설명으로부터, 본 개시의 다양한 실시형태는, 본 명세서에서 설명되어 있으며, 본 개시의 범위 및 주지로부터 벗어나지 않고 다양한 변경을 이룰 수 있는 것이, 이해될 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시한 다양한 실시형태는 한정하는 것을 의도하고 있지 않고, 실제 범위와 주지는, 첨부된 특허청구의 범위에 의하여 나타난다.
10…플라즈마 처리 장치
88…컴퓨터(제어 장치)
100…모니터 장치
110…베이스 기판
130…분광기

Claims (5)

  1. 플라즈마 처리 장치 내에서 생성되는 플라즈마의 발광 강도를 계측하는 시스템으로서,
    플라즈마 처리 장치 내의 스테이지 상에 재치되는 모니터 장치이며, 판 모양의 베이스 기판과, 상기 베이스 기판 상에 있어서 상방을 향한 광축을 갖고, 서로 이간되어 배치되며, 상기 플라즈마의 발광 강도를 취득하는 복수의 분광기를 포함하는 상기 모니터 장치와,
    상기 복수의 분광기에 의하여 각각 취득된 상기 발광 강도에 기초하여 상기 플라즈마 처리 장치 내의 상기 플라즈마의 발광 강도 분포 데이터를 취득하는 제어 장치를 포함하는, 플라즈마 모니터 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 강도 분포 데이터는, 상기 모니터 장치에 있어서의 상기 복수의 분광기의 각 위치에 대응하여 상기 복수의 분광기의 각각에서 취득된 상기 발광 강도가 표시된 가시 표시 데이터인, 플라즈마 모니터 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    플라즈마 처리 장치 내에 있어서의 상기 복수의 분광기의 각각의 광의 계측 영역은, 서로 중복된 영역을 포함하지 않는, 플라즈마 모니터 시스템.
  4. 모니터 장치를 이용하여 플라즈마 처리 장치 내에서 생성되는 플라즈마의 발광 강도를 계측하는 방법으로서,
    상기 모니터 장치는,
    판 모양의 베이스 기판과,
    상기 베이스 기판 상에 있어서 상방을 향한 광축을 갖고, 서로 이간되어 배치된 복수의 분광기를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 플라즈마 처리 장치의 챔버 내의 스테이지 상에 모니터 장치를 재치하는 공정과,
    상기 플라즈마 처리 장치의 챔버 내에서 플라즈마를 생성하는 공정과,
    상기 플라즈마의 발광 강도를 상기 복수의 분광기에 의하여 취득하는 공정과,
    상기 복수의 분광기에 의하여 취득된 상기 발광 강도에 기초하여 상기 플라즈마 처리 장치 내의 상기 플라즈마의 발광 강도 분포 데이터를 취득하는 공정을 구비하는, 플라즈마 모니터 방법.
  5. 플라즈마 처리 장치 내에서 생성되는 플라즈마의 발광 강도를 계측하는 모니터 장치로서,
    플라즈마 처리 장치 내의 스테이지 상에 재치되는 판 모양의 베이스 기판과,
    상기 베이스 기판 상에 있어서 상방을 향한 광축을 갖고, 서로 이간되어 배치되며, 상기 플라즈마의 발광 강도를 취득하는 복수의 분광기와,
    상기 복수의 분광기에 의하여 각각 취득된 상기 발광 강도에 기초하여 상기 플라즈마 처리 장치 내의 상기 플라즈마의 발광 강도 분포 데이터를 취득하는 제어 장치를 포함하는, 모니터 장치.
KR1020237043991A 2021-05-26 2022-05-19 플라즈마 모니터 시스템, 플라즈마 모니터 방법 및 모니터 장치 KR20240013156A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021088516 2021-05-26
JPJP-P-2021-088516 2021-05-26
PCT/JP2022/020855 WO2022249973A1 (ja) 2021-05-26 2022-05-19 プラズマモニタシステム、プラズマモニタ方法およびモニタ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240013156A true KR20240013156A (ko) 2024-01-30

Family

ID=84230101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237043991A KR20240013156A (ko) 2021-05-26 2022-05-19 플라즈마 모니터 시스템, 플라즈마 모니터 방법 및 모니터 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240096608A1 (ko)
JP (1) JPWO2022249973A1 (ko)
KR (1) KR20240013156A (ko)
CN (1) CN117378286A (ko)
TW (1) TW202312224A (ko)
WO (1) WO2022249973A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004039952A (ja) 2002-07-05 2004-02-05 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置の監視方法およびプラズマ処理装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4754757B2 (ja) * 2000-03-30 2011-08-24 東京エレクトロン株式会社 基板のプラズマ処理を調節するための方法、プラズマ処理システム、及び、電極組体
US20050011611A1 (en) * 2002-07-12 2005-01-20 Mahoney Leonard J. Wafer probe for measuring plasma and surface characteristics in plasma processing environments
KR20150031782A (ko) * 2013-09-16 2015-03-25 삼성전자주식회사 플라즈마 특성을 모니터링하는 웨이퍼 형태의 진단 기구 및 이를 이용하는 진단 시스템
US10818561B2 (en) * 2016-01-28 2020-10-27 Applied Materials, Inc. Process monitor device having a plurality of sensors arranged in concentric circles
JP6808596B2 (ja) * 2017-03-10 2021-01-06 キオクシア株式会社 センシングシステム
JP7095029B2 (ja) * 2019-09-09 2022-07-04 芝浦メカトロニクス株式会社 プラズマ処理装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004039952A (ja) 2002-07-05 2004-02-05 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置の監視方法およびプラズマ処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20240096608A1 (en) 2024-03-21
JPWO2022249973A1 (ko) 2022-12-01
TW202312224A (zh) 2023-03-16
CN117378286A (zh) 2024-01-09
WO2022249973A1 (ja) 2022-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102381838B1 (ko) 정전 용량 측정용 측정기, 및 측정기를 이용하여 처리 시스템에 있어서의 반송 위치 데이터를 교정하는 방법
TWI781253B (zh) 獲得測量器之偏離量的方法以及校正處理系統之搬送位置資料的方法
KR102675477B1 (ko) 반송 방법 및 반송 시스템
JP7037964B2 (ja) 測定器、及びフォーカスリングを検査するためのシステムの動作方法
KR20160146576A (ko) 포커스 링을 검사하기 위한 시스템 및 포커스 링을 검사하는 방법
JP6586394B2 (ja) 静電容量を表すデータを取得する方法
CN108693409B (zh) 静电电容测量用的测量器
KR20240013156A (ko) 플라즈마 모니터 시스템, 플라즈마 모니터 방법 및 모니터 장치
US20240068921A1 (en) Particle monitoring system, particle monitoring method, and monitoring device
CN112992640A (zh) 输送系统和输送方法
JP7445532B2 (ja) 実行装置及び実行方法
JP7530779B2 (ja) 実行装置及び実行方法
US20220341844A1 (en) Calibration apparatus and calibration method
JP2024050059A (ja) 校正方法及び校正システム
KR20240101602A (ko) 측정 방법 및 측정 시스템