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TWI769237B - 位置檢測系統及處理裝置 - Google Patents

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TWI769237B
TWI769237B TW107111447A TW107111447A TWI769237B TW I769237 B TWI769237 B TW I769237B TW 107111447 A TW107111447 A TW 107111447A TW 107111447 A TW107111447 A TW 107111447A TW I769237 B TWI769237 B TW I769237B
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focus ring
light
wafer
position detection
stage
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TW107111447A
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Inventor
杉田吉平
永井健治
木村英利
Original Assignee
日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種能夠檢測聚焦環與對象物之位置關係之位置檢測系統及處理裝置。 本發明之位置檢測系統具備搬送裝置、光源、至少1個光學元件、反射構件、驅動部及控制部。搬送裝置搬送對象物並使其載置於載置台上。光源產生測定光。光學元件將光源產生之測定光作為出射光出射並且入射反射光。反射構件配置於搬送裝置。反射構件將出射光朝向載置台反射，並將朝向載置台出射之出射光之反射光朝向光學元件反射。驅動部係以使反射構件對直線狀之複數個掃描範圍進行掃描的方式驅動搬送裝置。控制部基於複數個掃描範圍之反射光，算出聚焦環與載置於載置台之對象物之位置關係。

Description

位置檢測系統及處理裝置
本發明係關於一種位置檢測系統及處理裝置。
於半導體裝置等電子裝置之製造時，使用進行電漿處理之處理裝置(例如參照專利文獻1及2)。專利文獻1及2記載之處理裝置具有腔室及載置台。載置台設置於腔室內，保持載置於其上之對象物。於該等處理裝置中，對象物由搬送裝置搬送，並載置於載置台上，藉由腔室內所生成之處理氣體之電漿而進行處理。搬送裝置藉由搬送與對象物為相同形狀之感測器裝置而檢測搬送狀態。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]美國專利第6468816號說明書
[專利文獻2]美國專利第6244121號說明書
且說，有時於處理裝置以包圍對象物之周緣部之方式於載置台上設置聚焦環。聚焦環係為了使對象物之處理之面內均勻性提昇而設置。因 此，若相對於聚焦環不正確地配置對象物，則有對象物之處理之面內均勻性降低之虞。然而，專利文獻1、2所記載之處理裝置及搬送裝置無法判斷聚焦環與對象物之位置關係。
於本技術領域中，期望能夠檢測聚焦環與對象物之位置關係之位置檢測系統及處理裝置。
本發明之一態樣之位置檢測系統係用於處理裝置之位置檢測系統。處理裝置具有用以載置圓盤狀之對象物之載置台、及以包圍對象物之周圍之方式配置之聚焦環。該位置檢測系統具備搬送裝置、光源、至少1個光學元件、反射構件、驅動部及控制部。搬送裝置搬送對象物並使其載置於載置台上。光源產生測定光。至少1個光學元件將光源產生之測定光作為出射光出射並且入射反射光。反射構件配置於搬送裝置。反射構件將出射光朝向載置台反射，並將朝向載置台出射之出射光之反射光朝向光學元件反射。驅動部係以使反射構件對自聚焦環至載置於載置台之對象物之直線狀之複數個掃描範圍進行掃描的方式，驅動搬送裝置。控制部基於複數個掃描範圍之反射光，算出聚焦環與載置於載置台之對象物之位置關係。
於該位置檢測系統中，光源產生之測定光藉由光學元件而作為出射光出射，並由反射構件反射而朝向載置台出射。而且，朝向載置台出射之出射光之反射光藉由反射構件而朝向光學元件反射。進而，藉由反射構件對直線狀之複數個掃描範圍進行掃描，而檢測複數個掃描範圍中之被測定物之厚度之變化量。然後，藉由控制部，基於複數個掃描範圍中之被測定物之厚度之變化量，算出聚焦環與對象物之位置關係。如此，該位置檢測系統藉由使反射構件進行掃描而能夠掌握聚焦環與載置於載置台之對象物 之位置關係。
於一實施形態中，控制部亦可基於針對每一掃描範圍算出之位置關係而判定對象物是否已配置於載置台上之目標位置。載置台與聚焦環之位置關係固定。該位置檢測系統可藉由在至少2處算出聚焦環與圓盤狀之對象物之位置關係，而算出對象物與載置台之位置關係，從而判定對象物是否已配置於載置台上之目標位置。
於一實施形態中，搬送裝置亦可以將反射構件與光學元件對應地配置之方式構成。於該情形時，該位置檢測系統可配合各光學元件進行反射構件之反射調整。
於一實施形態中，處理裝置亦可具備內部配置有載置台及聚焦環之腔室本體、及配置於聚焦環之上方之上部電極。而且，光源及至少1個光學元件亦可配置於腔室本體之外側之側方。於該情形時，即便為難以變更上部電極之構成之裝置，該位置檢測系統亦可進行測定。
於一實施形態中，複數個掃描範圍中之2個亦可位於相互平行之直線上。於一實施形態中，複數個掃描範圍中之2個亦可位於一條直線上。於該等情形時，該位置檢測系統可基於2個掃描範圍之幾何學之關係性而檢測載置台或聚焦環等處理裝置之零件與對象物之位置關係。
於一實施形態中，控制部亦可算出基於掃描範圍中之反射光而得之聚焦環之高度資訊、與預先取得之聚焦環之基準高度資訊的差量。該位置檢測系統藉由算出上述差量而能夠掌握聚焦環之消耗量。
本發明之另一態樣之處理裝置具備用以載置圓盤狀之對象物之載置台、以包圍對象物之周圍之方式配置之聚焦環、及位置檢測系統。該位置檢測系統具備搬送裝置、光源、至少1個光學元件、反射構件、驅動部及 控制部。搬送裝置搬送對象物並使其載置於載置台上。光源產生測定光。至少1個光學元件將光源產生之測定光作為出射光出射並且入射反射光。反射構件配置於搬送裝置。反射構件將出射光朝向載置台反射，並將朝向載置台出射之出射光之反射光朝向光學元件反射。驅動部係以使反射構件對自聚焦環至載置於載置台之對象物之直線狀之複數個掃描範圍進行掃描的方式，驅動搬送裝置。控制部基於複數個掃描範圍之反射光而算出聚焦環與載置於載置台之對象物之位置關係。
根據上述處理裝置，發揮與上述位置檢測系統相同之效果。
如以上所說明般，根據本發明之各種態樣及實施形態，提供一種能夠檢測聚焦環與對象物之位置關係之位置檢測系統及處理裝置。
1:處理系統
2a~2d:台
4a~4d:容器
10:處理裝置
12:腔室本體
12c:腔室
12e:排氣口
12p:開口
14:支持部
15:稜鏡(反射構件之一例)
15A:第1稜鏡
15B:第2稜鏡
16:載置台
18a:第1構件
18b:第2構件
20:靜電吸盤機構
22:直流電源
28:氣體供給管線
30:對向電極(上部電極之一例)
32:構件
34:頂板
34a:氣體噴出孔
36:支持體
36a:氣體擴散室
36b:孔
36c:埠口
38:配管
50:排氣裝置
52:排氣管
60:升降驅動機構
61:頂起銷
62:第1高頻電源
64:第2高頻電源
66:匹配器
68:匹配器
69:直流電源部
70:光源
71:光循環器
72:準直儀(光學元件之一例)
72A:第1準直儀
72B:第2準直儀
73:分光器
74:貫通孔
75:運算裝置
76:窗
78:光學開關
79A:第1光纖
79B:光纖
80:驅動部
81:控制部
100:位置檢測系統
A、B、C:掃描位置
CU:控制部
D:距離
FR:聚焦環
FRA:上段部分
FRB:下段部分
FRE:傾斜面
LL1、LL2:加載互鎖腔室
LM:裝載模組
MC:控制裝置
PM1~PM6:製程模組
Q:掃描範圍
Q1:第1掃描範圍
S1:掃描線
S2:掃描線
TC:轉移腔室
TU1:搬送裝置
TU2:搬送裝置
W:晶圓(對象物之一例)
WE:周緣部
β:距離
γ:距離
θ0:角度
θ1:角度
θ2:角度
△X:位移量
△Y:位移量
圖1係表示處理系統之一例之圖。
圖2係表示一實施形態之處理裝置之縱剖面構成之圖。
圖3係表示一實施形態之位置檢測系統之一例之說明圖。
圖4係模式性地表示使用2個稜鏡之掃描之例之圖。
圖5係圖4之掃描範圍之放大說明圖。
圖6係與圖5之掃描範圍對應之干涉光譜之一例。
圖7係表示基於圖6之干涉光譜算出之掃描區域中之高度資訊之圖。
圖8係表示各掃描位置之零件厚度及掃描距離、即聚焦環與晶圓之位置關係之一例的表。
圖9係說明算出聚焦環與晶圓之位置關係之方法之一例之圖。
圖10係說明算出聚焦環與晶圓之位置關係之方法之一例之圖。
圖11係說明一實施形態之處理裝置之零件之消耗檢測之圖。
以下，參照圖式對各種實施形態詳細地進行說明。再者，對各圖式中相同或相當之部分標註相同之符號。
圖1係表示處理系統之一例之圖。圖1所示之處理系統1具備用以處理對象物之處理裝置、用以將對象物搬送至該處理裝置之搬送裝置、及能夠檢測對象物與處理裝置之零件之位置關係的位置檢測系統。所謂對象物係指成為處理裝置之處理對象之圓盤狀之物體，例如為晶圓。對象物亦可具有傾斜之周緣部(斜面)。晶圓既可已被實施加工處理或電漿處理，亦可不被實施加工處理或電漿處理。
處理系統1具備台2a~2d、容器4a~4d、裝載模組LM、加載互鎖腔室LL1、LL2、製程模組PM1~PM6、及轉移腔室TC。
台2a~2d沿著裝載模組LM之一緣排列。容器4a~4d分別搭載於台2a~2d上。容器4a~4d分別構成為收容晶圓W。
裝載模組LM具有於其內部區劃出大氣壓狀態之搬送空間之腔室壁。裝載模組LM於該搬送空間內具有搬送裝置TU1。搬送裝置TU1構成為於容器4a~4d與加載互鎖腔室LL1~LL2之間搬送晶圓W。
加載互鎖腔室LL1及加載互鎖腔室LL2分別設置於裝載模組LM與轉移腔室TC之間。加載互鎖腔室LL1及加載互鎖腔室LL2分別提供預減壓室。
轉移腔室TC經由閘閥而連接於加載互鎖腔室LL1及加載互鎖腔室LL2。轉移腔室TC提供能夠減壓之減壓室，於該減壓室收容有搬送裝置TU2。搬送裝置TU2構成為於加載互鎖腔室LL1~LL2與製程模組PM1~ PM6之間、及製程模組PM1~PM6中之任意兩個製程模組間搬送晶圓W。
製程模組PM1~PM6經由閘閥而連接於轉移腔室TC。製程模組PM1~PM6之各者係構成為對晶圓W進行電漿處理等專用處理之處理裝置。
於處理系統1中進行晶圓W之處理時之一系列動作例示為如下。裝載模組LM之搬送裝置TU1自容器4a~4d中之任一個取出晶圓W，並將該晶圓W搬送至加載互鎖腔室LL1及加載互鎖腔室LL2中之一個加載互鎖腔室。繼而，一個加載互鎖腔室將預減壓室之壓力減小至特定之壓力。繼而，轉移腔室TC之搬送裝置TU2自一個加載互鎖腔室取出晶圓W，並將該晶圓W搬送至製程模組PM1~PM6中之任一個。然後，製程模組PM1~PM6中之一個以上之製程模組對晶圓W進行處理。然後，搬送裝置TU2將處理後之晶圓自製程模組搬送至加載互鎖腔室LL1及加載互鎖腔室LL2中之一個加載互鎖腔室。繼而，搬送裝置TU1將晶圓W自一個加載互鎖腔室搬送至容器4a~4d中之任一個。
處理系統1進而具備控制裝置MC。控制裝置MC可為具備處理器、記憶體等記憶裝置、顯示裝置、輸入輸出裝置、通信裝置等之電腦。上述處理系統1之一系列動作係藉由基於記憶於記憶裝置之程式之控制裝置MC對處理系統1之各部之控制而實現。
其次，對作為製程模組PM1~PM6之一例之處理裝置10進行說明。圖2係模式性地表示一實施形態之處理裝置10之縱剖面構成之圖。如圖2所示，處理裝置10具備用以收容晶圓W並藉由電漿對其進行處理之腔室本體12。腔室本體12將其內部空間作為腔室12c而提供。腔室本體12接地。腔室12c構成為可進行真空排氣。
於腔室12c內且腔室本體12之底部上，設置有支持部14。支持部14由 絕緣材料構成。支持部14具有大致圓筒形狀。支持部14於腔室12c內，自腔室本體12之底部向上方延伸。支持部14於其上側部分支持載置台16。
載置台16包含下部電極18及靜電吸盤機構20。下部電極18包含第1構件18a及第2構件18b。第1構件18a及第2構件18b由導電性材料形成，且具有大致圓盤形狀。第2構件18b設置於第1構件18a上，且與第1構件18a電性連接。於該下部電極18上設置有靜電吸盤機構20。
靜電吸盤機構20構成為保持載置於其上之晶圓W。靜電吸盤機構20具有圓盤形狀之絕緣層、及設置於該絕緣層內之膜狀之電極。於靜電吸盤機構20之電極電性連接有直流電源22。靜電吸盤機構20藉由因來自直流電源22之直流電壓所產生之靜電力而吸附晶圓W。
於下部電極18之周緣部上，以包圍晶圓W之邊緣及靜電吸盤機構20之周圍之方式配置有聚焦環FR。聚焦環FR係環狀構件。聚焦環FR係為了使晶圓W之電漿處理之面內均勻性提昇而設置。聚焦環FR可於維護時自載置台16上卸除而更換為新的聚焦環FR。
於靜電吸盤機構20形成有自下方向上方延伸之貫通孔。頂起銷61可上下移動地設置於貫通孔內。頂起銷61藉由升降驅動機構60而上下驅動。當頂起銷61上升時，頂起銷61之前端將晶圓W上推，藉此晶圓W上升。頂起銷61係藉由升降驅動機構60，自構成搬送裝置TU2之一部分之搬送手部接收晶圓W並載置於載置台16，並且使晶圓W自載置台16提昇而交接至搬送手部。
於處理裝置10設置有氣體供給管線28。氣體供給管線28將來自傳熱氣體供給機構之傳熱氣體、例如He氣體供給至靜電吸盤機構20之上表面與晶圓W之背面之間。
處理裝置10進而具備對向電極30(上部電極之一例)。對向電極30係以與該載置台16相對之方式配置於載置台16之上方。對向電極30由所謂簇射頭所構成，且構成為能夠對載置於載置台16上之晶圓W呈簇射狀地供給特定之處理氣體。對向電極30介隔絕緣性之構件32而支持於腔室本體12之上部。該對向電極30可包含頂板34及支持體36。頂板34面向腔室12c。於頂板34形成有複數個氣體噴出孔34a。
支持體36係將頂板34裝卸自如地支持者，其由導體形成。於支持體36之內部設置有氣體擴散室36a。自該氣體擴散室36a，與複數個氣體噴出孔34a分別連通之複數個孔36b向下方延伸。又，於支持體36形成有將處理氣體引導至氣體擴散室36a之埠口36c，且於該埠口36c連接有配管38。
於腔室本體12設置有排氣口12e。於排氣口12e經由排氣管52而連接有排氣裝置50。排氣裝置50具有真空泵。排氣裝置50可減小腔室12c之壓力。又，於腔室本體12之側壁設置有用於晶圓W之搬入或搬出之開口12p。該開口12p可藉由閘閥GV而開閉。
於腔室本體12之側壁中之與開口12p對向之位置形成有貫通孔74及窗76。貫通孔74係將腔室12c之外側與內側連通之貫通孔。窗76係與貫通孔74對應地設置，其可使光透過且氣密密封。貫通孔74及窗76構成用以將出射光照射至腔室12c之光導入路。
於腔室本體12之外側之側方，配置有作為下述位置檢測系統100之構成要素之至少1個準直儀72(光學元件之一例)。準直儀72經由光纖而與光源連接，經由貫通孔74及窗76將光源之測定光作為出射光而照射至腔室12c內。
處理裝置10進而具備第1高頻電源62及第2高頻電源64。第1高頻電源62係產生電漿生成用之第1高頻之電源。第1高頻之頻率係27MHz~100MHz之頻率，於一例中為40MHz之頻率。第1高頻電源62經由匹配器66而連接於下部電極18。匹配器66具有用以使第1高頻電源62之輸出阻抗與負載側(下部電極18側)之輸入阻抗匹配之電路。再者，第1高頻電源62亦可經由匹配器66而連接於對向電極30。
第2高頻電源64係產生用以將離子向晶圓W引入之第2高頻之電源。第2高頻之頻率係400kHz~13.56MHz之範圍內之頻率，於一例中為3MHz之頻率。第2高頻電源64經由匹配器68而連接於下部電極18。匹配器68具有用以使第2高頻電源64之輸出阻抗與負載側(下部電極18側)之輸入阻抗匹配之電路。
處理裝置10可進而具備直流電源部69。直流電源部69連接於對向電極30。直流電源部69可產生負直流電壓，且將該直流電壓賦予至對向電極30。
處理裝置10可進而具備控制部CU。該控制部CU係具備處理器、記憶部、輸入裝置、顯示裝置等之電腦。控制部CU控制處理裝置10之各部。於該控制部CU中，可供操作員使用輸入裝置進行指令之輸入操作等，以對處理裝置10進行管理。又，可藉由顯示裝置顯示處理裝置10之運轉狀況。進而，於控制部CU之記憶部，儲存有藉由處理器用以控制處理裝置10所執行之各種處理之控制程式、及製程配方資料。例如，於控制部CU之記憶部，記憶有由處理裝置10用以執行方法之控制程式及製程配方資料。
其次，對處理裝置10所具備之位置檢測系統之構成進行說明。圖3係 表示一實施形態之位置檢測系統之一例之構成圖。位置檢測系統100係如下系統：利用反射光干涉測量自準直儀經由稜鏡至反射部位之距離，進而使稜鏡進行掃描，藉此檢測處理裝置10之零件與晶圓W之位置關係。
如圖3所示，位置檢測系統100具備光源70、光循環器71、光學開關78、第1準直儀72A(光學元件之一例)、第2準直儀72B(光學元件之一例)、第1稜鏡15A(反射構件之一例)、第2稜鏡15B(反射構件之一例)、及分光器73。分光器73與運算裝置75(驅動部及控制部之一例)連接。運算裝置75可為具備處理器、記憶體等記憶裝置、顯示裝置、輸入輸出裝置、通信裝置等之電腦。下述之位置檢測系統100之一系列動作係藉由基於記憶於記憶裝置之程式而由運算裝置75對位置檢測系統100之各部進行控制而實現。運算裝置75作為下述之驅動部80及控制部81發揮功能。運算裝置75亦可與圖1所示之控制裝置MC或圖2所示之控制部CU為一體。再者，光源70、光循環器71、光學開關78、第1準直儀72A、第2準直儀72B、及分光器73各者使用光纖而連接。
光源70產生具有透過測量對象之波長之測定光。作為光源70，使用例如SLD(Super Luminescent Diode，超發光二極體)。測量對象例如呈板狀，具有正面及與正面對向之背面。作為設為測量對象之對象物(晶圓W)、聚焦環FR靜電等之處理裝置10之零件，例如使用Si(矽)、SiO2(石英)或Al2O3(藍寶石)等。Si之折射率例如於波長4μm下為3.4。SiO2之折射率例如於波長1μm時為1.5。Al2O3之折射率例如於波長1μm時為1.8。該等之折射率會因摻雜雜質而發生變化。例如，摻雜有雜質之Si之折射率於波長1560nm時為3.6左右。
光循環器71連接於光源70、光學開關78及分光器73。光循環器71將 光源70所產生之測定光朝光學開關78出射。光學開關78具備1個輸入端與例如2個輸出端。輸入端連接於光循環器71。又，2個輸出端經由第1光纖79A而連接於第1準直儀72A，且經由光纖79B而連接於第2準直儀72B。光學開關78構成為可切換輸出目的地。光學開關78將來自光循環器71之光自輸入端輸入並且交替地朝2個輸出端輸出。
第1準直儀72A、及第2準直儀72B將光源70所產生之測定光作為出射光而出射，並且供反射光入射。具體而言，第1準直儀72A將測定光作為出射光朝向第1稜鏡15A沿水平方向出射，並自第1稜鏡15A使反射光入射至該第1準直儀72A。第2準直儀72B將測定光作為出射光朝向第2稜鏡15B沿水平方向出射，並自第2稜鏡15B使反射光入射至該第2準直儀72B。
稜鏡15(第1稜鏡15A或第2稜鏡15B)將出射光朝向載置台16反射，並且使朝向載置台16出射之出射光之反射光朝向第1準直儀72A及第2準直儀72B反射。具體而言，第1稜鏡15A將出射光朝向晶圓W反射，藉此使作為水平光線之出射光成為相對於晶圓W垂直之光線。出射光出射至晶圓W之正面。來自晶圓W之反射光再次返回至第1稜鏡15A，並朝第1準直儀72A出射。同樣地，第2稜鏡15B將出射光朝向晶圓W反射，藉此使出射光成為相對於晶圓W垂直之光線。出射光出射至晶圓W之正面。來自晶圓W之反射光再次返回至第2稜鏡15B，並朝第2準直儀72B出射。該等反射光中不僅包含正面之反射光，亦包含背面之反射光。第1準直儀72A及第2準直儀72B分別將反射光朝光學開關78出射。
稜鏡15藉由驅動部80及搬送裝置TU2而於水平方向上移動。稜鏡15配置於搬送裝置TU2。圖4係模式性地表示使用2個稜鏡之掃描之例之圖。如圖4所示，稜鏡15設置於搬送裝置TU2之手部。作為一例，稜鏡15設置 於手部前端之下方且側方。
運算裝置75之驅動部80驅動搬送裝置TU2。具體而言，驅動部80使搬送裝置TU2之手部直線地於水平方向上移動。藉此，驅動部80可使稜鏡15於水平方向上直線地掃描。即，驅動部80係以使稜鏡15對特定之直線狀之複數個掃描範圍進行掃描之方式，驅動搬送裝置TU2。掃描範圍係自聚焦環FR至晶圓W為止之直線狀之範圍。驅動部80例如可使第1稜鏡15A掃描2個掃描範圍，亦可使第1稜鏡15A及第2稜鏡15B分別掃描1個掃描範圍。於圖4所示之例中，使2個稜鏡15掃描4個直線狀之掃描範圍Q。再者，掃描方向可為徑向外側，亦可為內側。
返回至圖3，第1準直儀72A、及第2準直儀72B分別將反射光朝光學開關78出射。光學開關78將藉由第1準直儀72A、第2準直儀72B所獲得之反射光交替地朝光循環器71出射。光循環器71將反射光朝分光器73出射。分光器73測定自光循環器71獲得之反射光之光譜(干涉強度分佈)。反射光光譜表示反射光之依存於波長或頻率之強度分佈。分光器73將反射光光譜輸出至運算裝置75。
運算裝置75之控制部81針對每一掃描範圍，基於掃描範圍中之反射光而算出聚焦環FR與載置於載置台16之晶圓W之位置關係。圖5係說明一實施形態之位置檢測系統100之測定部位之圖。如圖5所示，以第1掃描範圍Q1為例進行說明。稜鏡15一面將自準直儀72出射之出射光朝載置台反射，一面於自聚焦環FR至晶圓W為止之範圍即第1掃描範圍Q1內移動。
經稜鏡15反射之測定光被處理裝置10之各零件或晶圓W反射。例如，出射光於晶圓W之正面及背面、聚焦環FR之正面及背面反射。位置檢測系統100可針對每一掃描位置獲得藉由各反射光發生干涉所獲得之干 涉光譜。
圖6係與圖5之掃描位置A、B、C對應之干涉光譜之一例。圖6所示之干涉光譜係自準直儀72照射波長1560±20nm、點徑0.1mm之測定光而獲得。於圖6中，橫軸為干涉距離[mm]，縱軸為信號強度[a.u]。又，聚焦環FR及晶圓W之材料係摻雜有雜質之矽。與掃描位置A對應之峰值係聚焦環FR之2段部中之上段部分FRA之正面及背面之反射光發生干涉而出現的峰值。與掃描位置B對應之峰值係聚焦環FR之2段部中之下段部分FRB之正面及背面之反射光發生干涉而出現的峰值。與掃描位置C對應之峰值係晶圓W之正面及背面之反射光發生干涉而出現的峰值。
運算裝置75之控制部81基於出現峰值之干涉距離、與聚焦環FR及晶圓W等測定對象之材料之折射率，算出厚度或光照射方向之距離。干涉距離係以折射率與實際之厚度或距離之積表現。例如，運算裝置75之控制部81藉由將聚焦環FR之上段部分FRA之干涉距離(12.53mm)除以聚焦環FR之材料即摻雜有雜質之矽之折射率(3.6)，而算出聚焦環FR之上段部分FRA之厚度為3.48mm。運算裝置75之控制部81藉由將聚焦環FR之下段部分FRB之干涉距離(8.94mm)除以聚焦環FR之材料即摻雜有雜質之矽之折射率(3.6)，而算出聚焦環FR之下段部分FRB之厚度為2.48mm。運算裝置75藉由將晶圓W之干涉距離(2.77mm)除以晶圓W之材料即摻雜有雜質之矽之折射率(3.6)，而算出晶圓W之厚度為0.77mm。
運算裝置75之控制部81係基於針對第1掃描範圍Q1內之每一掃描位置所獲得之干涉光譜，對各掃描位置進行上述運算。運算裝置75藉由對第1掃描範圍Q1內所算出之厚度及距離之資訊於掃描方向進行繪圖，亦可運算出厚度及距離之水平方向之位移。又，運算裝置75可算出聚焦環FR與 晶圓W之位置關係。位置關係例如係聚焦環FR與晶圓W之水平方向之距離D、各自之中心之位移量、表面高度之差異等。
圖7係基於圖6之干涉光譜而算出之掃描區域內之高度資訊。於圖7中，橫軸為掃描長度[mm]，縱軸為干涉距離[mm]。作為由運算裝置75算出之高度，以實線表示晶圓W載置於載置台16之狀態，以一點鏈線表示晶圓W未載置於載置台16之狀態。如圖7所示，雖於聚焦環FR之傾斜面(圖5之傾斜面FRE)及晶圓W之周緣部(圖5之周緣部WE)產生雜訊，但準確地算出晶圓W之平坦部分、及聚焦環FR之平坦部分(圖5之上段部分FRA及下段部分FRB)之表面高度。
運算裝置75之控制部81亦可抽出掃描區域內之高度資訊中晶圓W之平坦部分之高度資訊、及聚焦環FR之平坦部分(圖5之上段部分FRA及下段部分FRB)之高度資訊而進行線性內插。如此，運算裝置75之控制部81藉由算出已去除雜訊之高度資訊，算出聚焦環FR與晶圓W之位置關係。
圖8係基於圖7之結果、表示各掃描位置之零件厚度及掃描距離(聚焦環FR與晶圓W之水平方向之距離D)、即聚焦環FR與晶圓W之位置關係之一例之表。圖8亦包含基於圖7之高度資訊而得之測定值與假定值(新品之零件尺寸)之對比。如圖8之表所示，可掌握聚焦環FR與晶圓W之水平方向之距離D、及聚焦環FR之消耗程度(厚度方向)。又，運算裝置75之控制部81亦可基於針對每一掃描範圍所算出之位置關係，而判定晶圓W是否已配置於載置台16上之目標位置。晶圓W之目標位置是指例如載置台16之中心位置。運算裝置75可藉由判定晶圓W之中心位置與聚焦環FR之中心位置是否一致，而判定晶圓W是否已配置於載置台16上之目標位置。
利用圖4所示之例，對上述判定之運算方法之一例進行說明。運算裝 置75之控制部81係於周向上於至少2處測量聚焦環FR與晶圓W之水平方向之距離D。運算裝置75之控制部81基於2處掃描範圍之位置關係及測定值，算出聚焦環FR之中心位置與晶圓W之中心位置之位移量(中心間距離與位移方向)。聚焦環FR與載置台16由於位置關係固定，故運算裝置75之控制部81可基於聚焦環FR之中心位置與晶圓W之中心位置之位移量、及聚焦環FR與載置台16之位置關係，而算出載置台16之中心位置與晶圓W之中心位置之位移量。例如，於聚焦環FR之中心位置與載置台16之中心位置一致之情形時，聚焦環FR之中心位置與晶圓W之中心位置之位移量即為載置台16之中心位置與晶圓W之中心位置之位移量。運算裝置75之控制部81基於算出之位移量而判定晶圓W之中心位置與載置台16之中心位置是否一致。
圖9係說明算出聚焦環FR與晶圓W之位置關係之方法之一例的圖。配置於搬送裝置TU2之手部之2個稜鏡15係與聚焦環FR之直徑並行地掃描。稜鏡15之掃描線圖示為S1、S2。又，於圖9中，於掃描線S1上存在2處掃描範圍，於掃描線S2上存在2處掃描範圍。即，掃描範圍中之2個位於相互平行之直線上。控制部81基於4處掃描範圍中之任意2處掃描範圍之位置關係及測定值，算出聚焦環FR之中心位置與晶圓W之中心位置之位移量。例如，控制部81選擇圖中之右上與左下之位於大致對角線上之2個掃描範圍。控制部81使用於該等掃描範圍測定出之聚焦環FR與晶圓W之距離β及距離γ，運算聚焦環FR之FR座標軸之原點與晶圓之W座標軸之原點之位移量△X及△Y。
作為運算之前提，聚焦環FR之半徑Rf、晶圓W之半徑RW、稜鏡15之掃描線S1、S2與聚焦環FR之中心相距之相隔距離設為已知。作為一例， 聚焦環FR之半徑Rf為151mm，晶圓W之半徑RW為150mm，稜鏡15之掃描線S1、S2設為於自聚焦環FR之中心向左右相隔75.5mm之距離之位置延伸。
聚焦環FR之FR座標軸以虛線表示，晶圓之W座標軸以一點鏈線表示。若將連接右上之掃描範圍(成為距離γ之掃描範圍)之上緣與FR座標軸之原點之線與FR座標軸之+X之間的角度設為θ0，則θ0為60°。又，將連接右上之掃描範圍(成為距離γ之掃描範圍)之下緣與W座標軸之原點之線與W座標軸之+X之間的角度設為θ1。又，將連接左下之掃描範圍(成為距離β之掃描範圍)之上緣與W座標軸之原點之線與W座標軸之-X之間的角度設為θ2。於此種情形時，獲得下述關係式。
[數式1]γ=Rfsinθ0-(Rwsinθ1+⊿Y) β=Rfsinθ0-(Rwsinθ2-⊿Y) Rwcosθ1=75.5-⊿X Rwcosθ2=75.5+⊿X
基於該關係式而獲得以下關係式。
[數式2]⊿Y=Rfsinθ0-Rwsinθ1-γ=-Rfsinθ0+Rwsinθ2+β
[數式3]⊿X=75.5-Rwcosθ1=-75.5+Rwcosθ2
藉由使該2個關係式聯立，可運算出聚焦環FR之FR座標軸之原點與晶圓之W座標軸之原點之位移量△X及△Y。
圖10係說明算出聚焦環FR與晶圓W之位置關係之方法之另一例之圖。於該例中，基於位於一條掃描線S1之2處掃描範圍中之位置關係及測 定值，算出聚焦環FR之中心位置與晶圓W之中心位置之位移量。將掃描線S1與聚焦環FR及晶圓W交叉之點按照由上至下之順序設為A、B、C、D。以圖10之右下之特定之點為原點而設定座標軸。而且，將A點之座標設為(xf1、yf1)，將B點之座標設為(xW1、yW1)，將C點之座標設為(xW2、yW2)，將D點之座標設為(xf2、yf2)，將聚焦環FR之中心位置Sf之座標設為(xf0、yf0)，將晶圓之中心位置SW之座標設為(xW0、yW0)。聚焦環FR之內徑設為301[mm]。將自聚焦環FR之中心位置Sf至線段AD之長度設為Xf，將線段AD之1/2之長度設為Yf。如此一來，獲得下述關係式。
Figure 107111447-A0305-02-0020-1
可根據上述關係式而求出聚焦環FR之中心位置Sf之座標(xf0、yf0)、晶圓之中心位置SW之座標(xW0、yW0)。其次，根據所求出之中心位置Sf與中心位置SW之座標而獲得以下關係式。
[數式5]⊿X=xw0-xf0
[數式6]⊿Y=yw0-yf0
可根據上述關係式而算出聚焦環FR之FR座標軸之原點與晶圓之W座標軸之原點之位移量△X及△Y。
運算裝置75於檢測出中心位置之位移量之情形時，亦可向控制裝置 MC輸出中心位置之位移量。於該情形時，控制裝置MC可以中心位置之位移量成為0之方式調整搬送裝置TU2之示教值(控制搬送裝置TU2之動作之控制參數)。
又，運算裝置75亦可檢測處理裝置10之零件之消耗。處理裝置10之零件只要包含於掃描範圍內則可為任意零件，例如為聚焦環FR、靜電吸盤機構20等。圖11係說明處理裝置10之零件之消耗檢測之圖。於圖11中，消耗檢測之對象係聚焦環FR之上表面。聚焦環FR之上表面暴露於電漿中，隨著使用而消耗。已消耗之聚焦環FR於維護時更換為新的聚焦環FR。於圖11中，以實線表示剛維護後之新的聚焦環FR之上表面，以虛線表示使用特定次數後之聚焦環FR之上表面。
運算裝置75算出掃描範圍內之零件之高度之水平方向之位移。於維護時進行聚焦環FR之更換之情形時，運算裝置75於電漿處理開始前算出更換後之聚焦環FR之表面之水平方向之位移，並作為基準高度資訊而記憶於記憶部。運算裝置75於將晶圓W處理特定次數後，算出聚焦環FR之表面之高度之水平方向之位移。繼而，運算裝置75將所算出之聚焦環FR之表面之高度之水平方向之位移(高度資訊)與記憶於記憶部之基準高度資訊進行比較。具體而言，運算裝置75算出所算出之高度資訊與基準高度資訊之差量。
運算裝置75可利用與上述聚焦環FR之消耗檢測處理相同之方法檢測其他零件之消耗。例如，於檢測靜電吸盤機構20之消耗之情形時，運算裝置75以將該等包含於掃描範圍內之方式設定掃描範圍，並預先取得靜電吸盤機構20之基準高度位置即可。再者，靜電吸盤機構20由於在其內部具備電極20a，故可算出自靜電吸盤機構20之上表面至電極20a為止之絕緣 層之消耗量。
以上，根據實施形態之處理裝置10(位置檢測系統100)，藉由使稜鏡15(15A及/或15B)(反射構件之一例)進行掃描而可檢測2處以上之掃描範圍中之聚焦環FR及晶圓W之厚度之變化量。根據該厚度之變化量，算出掃描範圍Q內之聚焦環FR與晶圓W之距離D等。如此，位置檢測系統100藉由使稜鏡15進行掃描，而能夠掌握聚焦環FR與載置於載置台16之晶圓W之位置關係。
又，實施形態之處理裝置10(位置檢測系統100)可藉由在至少2處算出聚焦環FR與圓盤狀之晶圓W之位置關係，而算出晶圓W與載置台16之位置關係，從而判定晶圓W是否已配置於載置台16上之目標位置。
又，實施形態之處理裝置10(位置檢測系統100)可配合各準直儀72而進行稜鏡15之反射調整。
又，實施形態之處理裝置10(位置檢測系統100)即便為難以變更對向電極30之構成之裝置，亦可進行測定。
又，實施形態之處理裝置10(位置檢測系統100)可基於2個掃描範圍之幾何學之關係性而檢測載置台16或聚焦環FR等處理裝置10之零件與晶圓W之位置關係。
又，實施形態之處理裝置10(位置檢測系統100)藉由算出與預先取得之基準高度資訊之差量而能夠掌握聚焦環FR、及靜電吸盤機構20等處理裝置10之零件之消耗量。
上述實施形態能夠以基於業者之知識實施各種變更、改良所得之各種形態實施。例如，光學元件並不限定於準直儀。光學元件只要為具有向對象物照射光並取得來自對象物之反射光之功能的元件，則並無特別限 定，亦可為聚焦裝置等。反射構件亦不限定於稜鏡，亦可為反射鏡等。又，亦可將光源70設為由運算裝置75控制波長之波長可變型光源，且將分光器73設為取得於測定對象之正面及背面反射後之反射光之光譜之受光元件。
又，稜鏡15只要有至少1個即可。例如，即便為利用圖9所說明之位於對角線之2個掃描範圍，藉由使搬送裝置TU2亦向左右移動，亦可利用1個稜鏡15在位於對角線之2個掃描範圍進行掃描。
15‧‧‧稜鏡(反射構件之一例)
15A‧‧‧第1稜鏡
15B‧‧‧第2稜鏡
16‧‧‧載置台
70‧‧‧光源
71‧‧‧光循環器
72A‧‧‧第1準直儀
72B‧‧‧第2準直儀
73‧‧‧分光器
75‧‧‧運算裝置
78‧‧‧光學開關
79A‧‧‧第1光纖
79B‧‧‧光纖
80‧‧‧驅動部
81‧‧‧控制部
100‧‧‧位置檢測系統
FR‧‧‧聚焦環
W‧‧‧晶圓(對象物之一例)

Claims (8)

  1. 一種位置檢測系統，其係用於具有用以載置圓盤狀之對象物之載置台及以包圍上述對象物之周圍之方式配置之聚焦環的處理裝置者，且具備： 搬送裝置，其搬送上述對象物並使其載置於上述載置台上； 光源，其產生測定光； 至少1個光學元件，其等將上述光源產生之上述測定光作為出射光出射並且入射反射光； 反射構件，其配置於上述搬送裝置，將上述出射光朝向上述載置台反射，並且將朝向上述載置台出射之出射光之反射光朝向上述光學元件反射； 驅動部，其以使上述反射構件對自上述聚焦環至載置於上述載置台之上述對象物之直線狀之複數個掃描範圍進行掃描的方式，驅動上述搬送裝置；及 控制部，其基於上述複數個掃描範圍之上述反射光，算出上述聚焦環與載置於上述載置台之上述對象物之位置關係。
  2. 如請求項1之位置檢測系統，其中上述控制部係基於針對每一上述掃描範圍算出之上述位置關係，判定上述對象物是否已配置於上述載置台上之目標位置。
  3. 如請求項1或2之位置檢測系統，其中上述搬送裝置係以將上述反射構件與上述光學元件對應地配置之方式構成。
  4. 如請求項1或2之位置檢測系統，其中上述處理裝置具備內部配置有上述載置台及上述聚焦環之腔室本體、及配置於上述聚焦環之上方之上部電極，且 上述光源及上述至少1個光學元件配置於上述腔室本體之外側之側方。
  5. 如請求項1或2之位置檢測系統，其中上述複數個掃描範圍中之2個位於相互平行之直線上。
  6. 如請求項1或2之位置檢測系統，其中上述複數個掃描範圍中之2個位於一條直線上。
  7. 如請求項1或2之位置檢測系統，其中上述控制部針對每一上述掃描範圍，算出基於上述反射光而得之上述聚焦環之高度資訊、與預先取得之上述聚焦環之基準高度資訊的差量。
  8. 一種處理裝置，其係對圓盤狀之對象物進行處理者，且具備： 載置台，其用以載置上述對象物； 聚焦環，其以包圍上述對象物之周圍之方式配置；及 位置檢測系統； 上述位置檢測系統具有： 搬送裝置，其搬送上述對象物並使其載置於上述載置台上； 光源，其產生測定光； 至少1個光學元件，其將上述光源產生之上述測定光作為出射光出射並且入射反射光； 反射構件，其配置於上述搬送裝置，將上述出射光朝向上述載置台反射，並且將朝向上述載置台出射之出射光之反射光朝向上述光學元件反射； 驅動部，其以使上述反射構件對自上述聚焦環至載置於上述載置台之上述對象物之直線狀之複數個掃描範圍進行掃描的方式，使上述搬送裝置移動；及 控制部，其基於上述複數個掃描範圍之上述反射光，算出上述聚焦環與載置於上述載置台之上述對象物之位置關係。
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