JP2006210415A - Method and apparatus for inspecting component, and manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、部品のインピーダンスまたは周波数特性などの電気的特性を測定する部品検査方法、部品検査装置およびこの検査装置を内蔵する製造装置に関する。 The present invention relates to a component inspection method for measuring electrical characteristics such as impedance or frequency characteristics of a component, a component inspection apparatus, and a manufacturing apparatus incorporating the inspection apparatus.
半導体素子および液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)等の製造工程においては、エッチング、薄膜形成(成膜)、およびスパッタリング等のプラズマを利用する多くのプロセスが存在する。 In the manufacturing process of semiconductor elements and liquid crystal displays (LCD), there are many processes using plasma such as etching, thin film formation (film formation), and sputtering.
このようなプラズマを利用して各種の処理を行なうプラズマ処理装置においては、歩留りのよい製品を生産するためには、装置の状態を一定に保持することによりプロセス性能を一定に保持することが重要である。加えて、製品の量産時においては、複数のプラズマ処理装置を並行して用いるため、装置状態が、これらの複数のプラズマ処理装置間でばらつかないように保持する必要がある。 In a plasma processing apparatus that performs various processes using such plasma, it is important to maintain a constant process performance by maintaining a constant state of the apparatus in order to produce a product with a high yield. It is. In addition, since a plurality of plasma processing apparatuses are used in parallel during mass production of the product, it is necessary to maintain the apparatus state so as not to vary between the plurality of plasma processing apparatuses.
一方、装置状態の経時変化およびプラズマ処理装置間での装置状態のばらつきを直接検知することは困難である。従来は、以下の手順によりプロセス性能を一定に保持していた。すなわち、プロセス性能の変化により、製品に異常が発生したときに装置状態が変化したものと判定する。この異常判定結果に従って、プラズマ処理装置のクリーニングまたは部品交換などのメンテナンスを行ない、装置状態をリセットする。また、別の方法として、経験的にプロセス性能が変化する時期を予測し、定期的にプラズマ処理のメンテナンスを行なう。 On the other hand, it is difficult to directly detect changes in apparatus state over time and apparatus state variations among plasma processing apparatuses. Conventionally, the process performance has been kept constant by the following procedure. That is, it is determined that the apparatus state has changed when an abnormality occurs in the product due to a change in process performance. According to this abnormality determination result, maintenance such as cleaning of the plasma processing apparatus or replacement of parts is performed, and the apparatus state is reset. As another method, the time when the process performance changes empirically is predicted, and the plasma processing is regularly maintained.
このような従来の人為的な手法に代えて、高周波電力を処理チャンバへ供給する高周波給電系の電気的な変化を検出して、プラズマ処理装置の装置状態およびプロセス性能を評価する方法が、たとえば特許文献1(特開平11−121440号公報)に示されている。 Instead of such a conventional artificial method, a method for detecting an electrical change in a high-frequency power supply system that supplies high-frequency power to a processing chamber and evaluating the apparatus state and process performance of the plasma processing apparatus is, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-112440) discloses this.
この特許文献1に示される構成においては、反応チャンバ内のテーブル上に配置される放電電極に、モニタを接続する。この反応チャンバ内においてプラズマが発生したときの電気的な物理量として、モニタにより、放電電極の給電系のインピーダンス、放電電極、テーブルおよび反応チャンバ各々のインピーダンス、発生したプラズマのインピーダンスのすべてのインピーダンスの合計を測定する。このモニタには、整合回路を介して、高周波電源からの高周波電力が供給される。このモニタにより測定されたインピーダンス情報に基づいて、プラズマ処理装置の状態およびプロセス性能を、たとえばコンピュータを用いて評価する。
In the configuration disclosed in
具体的な測定方法として、この反応チャンバ内においては、テーブル上の放電電極上にウェハが配置され、エッチングまたは成膜等の処理を行なうための反応性ガスが導入される。放電電極に供給される高周波電力より、反応性ガスを励起してプラズマを生成する。プラズマ励起状態で、プラズマのインピーダンスを測定する。実際のプロセス時と同様の状態を実現して、この生成されるプラズマが正常に発生されているか否かを判定して、このプラズマ処理装置の状態およびプロセス性能を評価する。 As a specific measuring method, in this reaction chamber, a wafer is placed on a discharge electrode on a table, and a reactive gas for performing processing such as etching or film formation is introduced. Plasma is generated by exciting the reactive gas from the high frequency power supplied to the discharge electrode. The plasma impedance is measured in the plasma excited state. A state similar to that in the actual process is realized, it is determined whether or not the generated plasma is normally generated, and the state and process performance of the plasma processing apparatus are evaluated.
また、プラズマが無い状態でのプラズマ処理装置の幾何学的な構成により決定される装置固有のインピーダンスを測定することにより、プラズマ処理装置の状態およびプロセス性能評価を行なう構成が、特許文献2(特開2003−282542号公報)に示されている。この特許文献2に示される構成においては、放電電極に対して高周波電源からの高周波電力を、この反応チャンバ内にプラズマが発生しない程度の大きさで供給し、そのときに流れる高周波電流を検出する。この検出した高周波電流を基準高周波電流と比較し、その比較結果に応じて、プラズマ処理装置のプロセス性能を正常または異常と評価する。
A configuration for evaluating the state of the plasma processing apparatus and the process performance by measuring the impedance inherent to the apparatus determined by the geometric configuration of the plasma processing apparatus in the absence of plasma is disclosed in Patent Document 2 (Patent Document 2). No. 2003-282542). In the configuration disclosed in
評価時においては、測定系の特性インピーダンスに対する反応チャンバの反射係数と透過係数の測定から、この被測定物の高周波特性を測定する。測定系の等価回路として、給電系統のインダクタンスLおよび抵抗Rの直列体と、反応チャンバーと給電系統との間の寄生容量C1およびC2とで構成される回路を用いる。容量C1およびC2は、直列体の両端にそれぞれ並列に接続される。 At the time of evaluation, the high-frequency characteristics of the object to be measured are measured by measuring the reflection coefficient and the transmission coefficient of the reaction chamber with respect to the characteristic impedance of the measurement system. As an equivalent circuit of the measurement system, a circuit composed of a series body of an inductance L and a resistance R of a power feeding system and parasitic capacitances C1 and C2 between the reaction chamber and the power feeding system is used. Capacitors C1 and C2 are respectively connected in parallel to both ends of the series body.
反射係数ΓからインピーダンスZを次式に基づいて算出する。 The impedance Z is calculated from the reflection coefficient Γ based on the following equation.
Z=Z0・(1+Γ)/(1‐Γ)
この算出結果を、上述の被測定物のLCR等価回路の1つとフィッティングさせて、等価回路の未知数R、L、C1およびC2を求めて、装置固有のインピーダンスZ0を検出する。
Z = Z0 · (1 + Γ) / (1-Γ)
This calculation result is fitted to one of the above-mentioned LCR equivalent circuits of the device under test to determine the unknowns R, L, C1 and C2 of the equivalent circuit, and the device-specific impedance Z0 is detected.
また、ECR型プラズマ処理装置において、プラズマインピーダンスの周波数依存性を測定して、プラズマ状態をモニタリングする手法が慣用的に用いられている。このECR型プラズマ処理装置においては、方向性結合器を利用して、高周波電源からウェハ載置用のステージに高周波電力を供給する。この方向性結合器を利用して、ステージからの反射波を入力波の影響を受けることなく測定する。給電される高周波電力の周波数を変更することにより、プラズマインピーダンスの周波数特性を検出して、装置状態およびプラズマの状態を検出する。 Moreover, in the ECR type plasma processing apparatus, a method of monitoring the plasma state by measuring the frequency dependence of plasma impedance is conventionally used. In this ECR type plasma processing apparatus, high-frequency power is supplied from a high-frequency power source to a stage for wafer placement using a directional coupler. Using this directional coupler, the reflected wave from the stage is measured without being affected by the input wave. By changing the frequency of the high frequency power supplied, the frequency characteristic of the plasma impedance is detected, and the apparatus state and the plasma state are detected.
また、このような処理装置全体の特性インピーダンスを測定する構成に代えて、特許文献3(特開2003−133404号公報)には、真空チャンバ内に被処理物を保持するための静電チャックの性能を評価することを目的とする方法が開示されている。この特許文献3に示される構成においては、真空チャンバ内への静電チャックの実装前に、1以上の特性を測定し、参照チャックの既知の特性と比較し、その比較結果に基づいて、実際の動作環境でのチャックの特性を予測する。この特許文献3に示される方法においては、静電チャックの内部電流間のリーク電流およびインピーダンスをプローブにより直接検出する方法が用いられる。
Further, instead of such a configuration for measuring the characteristic impedance of the entire processing apparatus, Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-133404) describes an electrostatic chuck for holding an object to be processed in a vacuum chamber. A method aimed at evaluating performance is disclosed. In the configuration shown in
また、一般に、部品固有のインピーダンスを測定する手法として、LCRメータを用いる測定方法がある。このLCRメータを利用する場合、測定対象部品の両面にプローブを接触させ、プローブ間のインピーダンスの抵抗成分、インダクタンス成分、およびキャパシタンス成分を測定する。
特許文献1に示される構成においては、基本的に、高周波電力を給電する高周波電源の電源周波数のみでしかプラズマインピーダンスを特定することができない。装置状態およびプロセス性能の変化に対しては、インピーダンスが大きく変化する周波数帯が存在する。しかしながら、上述の特許文献1に示される構成では、電源周波数が、その周波数帯からずれている場合、プロセスおよび装置の状態の変化に対しては、インピーダンスの変化が小さいまたほとんど変化しない状態となるため、正確な性能評価を行なうことができなくなるという問題が生じる。
In the configuration shown in
また、特許文献1に示される構成においては、インピーダンスの変化が検出された場合、その装置状態をプラズマ処理装置全体としては判断することができる。しかしながら、装置状態が異なる場合、その要因箇所(部品)を特定することが必要となる。部品数の少ない装置においては、その要因箇所候補を切り分けて測定することができるものの、その特定のためには、長時間を有し、部品数が多い装置の場合には、極めて困難となる。特に、部品(たとえばプロセス性能に大きな影響を及ぼす放電電極などの部品)に異常があった場合、インピーダンス変化によりその異常を検知することができたとしても、メンテナンス時に取付けた部品に異常がある場合、装置に取付けて立上げ、次いでインピーダンスを測定するまでは、その異常を検出することができず、部品を取付けて装置を立上げるまでの時間が無駄となる。さらに、再度、部品を交換して装置を立上げるための時間が必要となり、メンテナンスに要する時間がさらに長くなる。
Moreover, in the structure shown by
また、特許文献2に示される構成においては、プラズマ非発生時の装置固有のインピーダンスを測定して、装置状態を判定することが可能であるものの、プロセス自体を直接評価することはできない。また、特許文献1に示される構成と同様、また、測定周波数も電源周波数での測定であり、インピーダンス変化を検出することができない場合があり、また、たとえインピーダンスの変化が検出された場合でも、装置状態が異なる場合、その要因箇所の特定には、特許文献1の構成と同様の問題が生じる。
Further, in the configuration shown in
また、特許文献3に示される構成においては、予め、静電チャックを処理装置に実装する前に、1または複数の電気的特性を検出して、静電チャックの性能を評価している。したがって、実際の装置状態およびプロセスを直接判断することはできない。
In the configuration disclosed in
またプローブを用いて、リーク電流またはインピーダンスを検出しており、このプローブの接触状態の差が、測定値に及ぼす影響を無視することができず、正確な測定ができなくなる場合が生じる。 In addition, a leak current or impedance is detected using a probe, and the influence of the difference in the contact state of the probe on the measurement value cannot be ignored, and accurate measurement may not be possible.
また、ECR型プラズマ処理装置を利用する場合、高周波給電系の途中に、方向性結合器が用いられており、以下の問題が生じる。(1)給電系の測定時の微妙な変化が、装置状態およびプロセス変化を引起こす要因となる、(2)CVD(化学気相成長)装置などは、給電系が高温であり、方向性結合器の使用環境に適合せず、これらの操作環境下では、方向性結合器を用いて測定を行なうことはできない、および(3)給電系に方向性結合器を取付けるスペースがない場合がある。 Moreover, when using an ECR type plasma processing apparatus, a directional coupler is used in the middle of the high-frequency power supply system, causing the following problems. (1) Subtle changes during measurement of the power supply system cause changes in the equipment state and process. (2) CVD (Chemical Vapor Deposition) equipment has a high power supply system and directional coupling. In these operating environments, measurement may not be performed using a directional coupler, and (3) there may be no space for installing the directional coupler in the feed system.
また、装置によって、プラズマのインピーダンスの測定感度が鈍くなるという問題が生じる場合もある。 Moreover, the problem that the measurement sensitivity of the plasma impedance may become dull depending on the apparatus may occur.
また、このECR型プラズマ処理装置の構成においても、装置全体として、その状態を判断することができるものの、装置状態が異なる場合、その要因個所を特定するためには、先の特許文献1および2の場合と同様の問題が生じる。
In the configuration of the ECR type plasma processing apparatus, the state of the apparatus as a whole can be determined. However, if the apparatus state is different, in order to identify the cause, the
また、LCRメータを用いる場合には、単一周波数でのインピーダンスを測定することができるだけであり、LCRメータが測定する周波数が、部品の状態に対してインピーダンスが大きく変化する周波数帯域からずれている場合、正確な検出を行なうことができなくなる。また、測定環境およびプローブの接触状態によりインピーダンス値が変化し、測定値のばらつきが大きく、測定の再現性が低く、正確な評価を行なうことができなくなるという問題が生じる。 In addition, when using an LCR meter, it is only possible to measure the impedance at a single frequency, and the frequency measured by the LCR meter is deviated from the frequency band in which the impedance changes greatly with respect to the state of the component. In this case, accurate detection cannot be performed. In addition, the impedance value changes depending on the measurement environment and the contact state of the probe, and there is a problem that measurement value variation is large, measurement reproducibility is low, and accurate evaluation cannot be performed.
それゆえ、この発明の目的は、部品固有のインピーダンスを簡単にかつ高感度かつ高精度で検出することのできる部品検査方法、部品検出装置および製造装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a component inspection method, a component detection apparatus, and a manufacturing apparatus that can easily detect impedance inherent to a component with high sensitivity and high accuracy.
この発明の他の目的は、部品単体レベルでの仕上り具合および劣化度の良否判定およびそれに基づく管理を容易に行なうことのできる部品検査方法、部品検査装置および製造装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a component inspection method, a component inspection apparatus, and a manufacturing apparatus that can easily determine the quality of the finish at the single component level and the quality of the deterioration level and manage based on the determination.
この発明の第1の観点に係る部品検査方法は、アースに接地された電磁シールド環境内において、測定対象部品を一方がアースに接地されかつ他方が電子ールド環境から絶縁された1対の測定子で挟み込むステップと、他方の測定子を発振器を含む測定器に結合して、測定対象部品の固有インピーダンスおよび周波数特性の少なくとも一方を測定するステップとを備える。 In the component inspection method according to the first aspect of the present invention, a pair of measuring elements in which one of the components to be measured is grounded and the other is insulated from the electronic environment in an electromagnetic shield environment grounded to ground. And a step of coupling the other measuring element to a measuring instrument including an oscillator and measuring at least one of a specific impedance and a frequency characteristic of the component to be measured.
この発明の第2の観点に係る部品検査装置は、一方がアースに接地されかつ測定対象部品を挟み込む1対の測定子と、この測定対象部品および1対の測定子に対する電磁シールド環境を形成しかつ1対の測定子の他方と絶縁されるシールド構造体と、他方の測定子に対して電気信号を供給して測定対象部品の固有インピーダンスおよび周波数特性の少なくとも一方を測定する測定器を備える。 A component inspection apparatus according to a second aspect of the present invention forms a pair of measuring elements, one of which is grounded and sandwiching a measurement target component, and an electromagnetic shielding environment for the measurement target component and the pair of measurement components. And a shield structure that is insulated from the other of the pair of measuring elements, and a measuring instrument that supplies an electric signal to the other measuring element and measures at least one of the intrinsic impedance and the frequency characteristic of the part to be measured.
この発明の第3の観点に係る製造装置は、測定対象部品の一方面をアースに接地する第1の測定子と、該測定対象部品に密着される第2の測定子とを含む1対の測定子、この1対の測定子を外部から電磁的にシールドするシールド構造体を備える。このシールド構造体において、測定対象部品を構成要素として成膜またはエッチング処理が行なわれる。 A manufacturing apparatus according to a third aspect of the present invention includes a pair of first measuring elements that ground one surface of a measurement target component to ground and a second measuring probe that is in close contact with the measurement target component. A measuring element and a shield structure for electromagnetically shielding the pair of measuring elements from the outside are provided. In this shield structure, a film forming or etching process is performed using a measurement target component as a constituent element.
この発明の第3の観点に係る製造装置は、さらに、1対の測定子の第2の測定子を移動させる移動制御機構と、第2の測定子に対して電気信号を供給して測定対象部品の固有インピーダンスおよび周波数特性の少なくとも一方を測定する測定器を備える。 The manufacturing apparatus according to the third aspect of the present invention further includes a movement control mechanism for moving the second probe of the pair of probe and an electric signal supplied to the second probe to be measured. A measuring instrument for measuring at least one of the intrinsic impedance and frequency characteristic of the component is provided.
電磁シールド環境内で、測定対象部品により測定子を挟み込むことにより、正確に密着状態を実現することができ、プローブを用いる際に問題となる測定対象部品との接触状態のバラツキの問題を解消して常時一定の接触状態を実現することができる。また、電磁シールドと絶縁された測定子を用いて電気信号を供給して、測定器で測定対象部品からの返送される電気信号を検出することにより、測定子により挟み込まれた測定対象部品の固有インピーダンスを、正確に、高感度かつ高精度で検出することができる。固有インピーダンス測定は周波数掃引を行うことが要求されるため、単一周波数での測定と異なり正確に高精度で部品の状態の変化を検出することができ、部品単体レベルでの性能評価を正確に行なうことができる。 In the electromagnetic shielding environment, the contact point can be accurately realized by inserting the probe with the measurement target part, and the problem of variation in the contact state with the measurement target part that becomes a problem when using the probe is solved. Thus, a constant contact state can be realized at all times. In addition, by supplying an electrical signal using a probe isolated from the electromagnetic shield, and detecting the electrical signal returned from the component to be measured by the measuring instrument, the characteristic of the component to be measured sandwiched by the probe is detected. Impedance can be accurately detected with high sensitivity and high accuracy. Inherent impedance measurement requires frequency sweeping, so unlike the measurement at a single frequency, it is possible to accurately detect changes in the state of a component with high accuracy and accurately evaluate the performance at the component level. Can be done.
装置全体の状態をモニタするのではなく、部品単体の状態の変化を観察することができ、製造装置に対して適用した場合、プロセス性能に重要な要因となる下部電極等を測定対象とすることにより、正確に装置状態を検出することができ、また不良発生時の不良要因の特定も容易となる。さらに、検出結果に基づいてプロセス性能の管理を行うことができる。 Instead of monitoring the status of the entire device, it is possible to observe changes in the status of individual parts, and when applied to manufacturing equipment, the lower electrode, which is an important factor in process performance, should be measured. Thus, it is possible to accurately detect the apparatus state, and it becomes easy to identify the cause of failure when a failure occurs. Furthermore, the process performance can be managed based on the detection result.
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1に従う部品検査装置の断面構造を概略的に示す図である。以下の説明においては、プラズマ処理装置の主要構成部品である静電チャックのインピーダンスを測定する場合を例にとって説明する。この静電チャックは、処理中に基板(ウェハ)を静電気力等で保持する部品であり、その表面には、誘電体膜で挟まれ本体とは絶縁された金属電極を有する。この静電チャック1は、プラズマ処理装置における放電電極、または下部電極またはECR型プラズマ処理装置におけるステージに相当する。
[Embodiment 1]
1 schematically shows a cross-sectional structure of a component inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the following description, a case where the impedance of an electrostatic chuck that is a main component of the plasma processing apparatus is measured will be described as an example. This electrostatic chuck is a component that holds a substrate (wafer) with electrostatic force or the like during processing, and has a metal electrode sandwiched between dielectric films on its surface and insulated from the main body. The
部品検査装置は、この被測定対象部品である静電チャック1を挟む下側電極3および上側電極4を含む。これらの下側電極3および上側電極4が、1対の測定子に対応する。
The component inspection apparatus includes a
静電チャック1は、下側電極3にピンなどの固定治具16を用いて金属製の下側電極3に固定される。静電チャック1は、その表面に積層誘電体膜1aが形成される。下側電極3は、ピンなどの固定治具9を用いて電磁シールド環境の一部を構成する下部シールド2に固定される。下側電極3を下部シールドに密着させるさせることにより、下側電極3と下部シールドとの間に不必要な容量が形成されるのを防止し、また、静電チャック1と下側電極3とを密着させることにより、隙間により不要な容量が形成されるのを防止する。
The
上側電極4上部には、下部シールド2とともに電磁シールドを構成する上部シールド6が配置される。この上部シールド6には、絶縁物5が嵌合される貫通孔が形成され、この絶縁物5を貫通するようにピン7が摺動可能に介挿される。上側電極4とピン7とが固定され、ピン7と上側電極4は、一体的に移動する。
An
ピン7は、上述のように絶縁物5を介して摺動可能であり、ピン7と一体的に移動可能とされた上側電極5が、その自重により降下して静電チャック1と密着する。すなわち、上側電極4と静電チャック1上面との間に隙間が存在する場合、この隙間の静電容量が介在し、静電チャック1固有のインピーダンスを正確に高精度で測定することができなくなる。これを防止するために、上側電極4が、静電チャック1上面に確実に密着するように、上側電極4を上部シールド6に対してピン7を通して上下に摺動可能とする。測定操作時、測定対象部品の静電チャック1を下側電極上に配置した後、下部シールド2に上部シールド6を固定すると、静電チャック1上に絶縁物5を介した摺動動作により、上側電極4が、その自重により降下して、静電チャック1に密着する。下側電極3および上側電極4は、それぞれ低抵抗の導電率の高い例えば金属材料で構成される。上側電極4および下側電極3をそれぞれ、金属材料で形成することにより、上側電極4の自重を利用して上側電極4を静電チャックに密着させることができ、また、下側電極3も荷重印加時において確実に静電チャックを保持することができる。
The
測定対象部品が静電チャック1の場合、その表面に薄膜誘電体構造1aが設けられる。このような構造に対して、上側電極4が金属製の場合、上側電極を測定対象部品表面の積層誘電体膜1aに直接接触させた場合、この薄膜誘電体構造1aを損傷するおそれがある。この場合、上側電極4表面に、このような接触による薄膜誘電体構造11の損傷を防止するために、コーティング(たとえばポリイミドテープを貼る)などの処理が施されてもよい。この損傷防止のコーティング材としては、また、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂が用いられても良い。このようなフッ素樹脂は、誘電率が小さくまた摩擦係数も小さく、測定系に対してそのキャパシタンス値はほぼ無視することができ、測定対象部品表面の積層誘電体膜などの損傷を防止して正確な測定を行うことができる。
When the measurement target component is the
上側電極4は、シールド線13を介して電極取出口10に結合され、この電極取出口10は、ネットワークアナライザ8に、電気信号伝達線12により結合される。
The
ネットワークアナライザ8は、電気回路または素子に高周波信号を入力し、この電気回路または素子からの反射波および透過波を測定して、測定対象の電気回路または素子の高周波特性(インピーダンス)を求める測定器である。
The
また、ネットワークアナライザ8は、高周波信号の周波数をスイープ(掃引)することにより、測定対象部品の高周波数帯における周波数特性を測定することができる。このネットワークアナライザ8を利用することにより、広い周波数帯域にわたって周波数を変化させて、部品固有のインピーダンスを測定することができる。ここで、測定されるインピーダンスは、測定対象の静電チャック1(積層誘電体膜1aを含む)のインピーダンスと、測定用の治具、すなわち測定子(上側電極4)、シールド配線13および電気信号伝達線12におけるインピーダンスを合計した総合インピーダンスである。
Further, the
上部シールド6は、アースGNDに接地される(接地に接続される)。上側電極4は、絶縁体5により、電磁シールドを構成する下部シールド2および上部シールド6から絶縁される。下側電極3は、シールド2および6により接地に接続される。これらの下部シールド2は、テーブル17上に配置される。
The
図1においては、下部および上部シールド2および6が、アースに専用の配線を介して接地されるように示される。しかしながら、上部シールド6および下部シールド2は、ネットワークアナライザ8を介して接地(GND)に接続してもよい。シールド2および6を、アースに接地することにより、電磁シールド環境が形成され、外部環境からの電気的ノイズの影響を防止して、静電チャック1固有のインピーダンスを正確に高精度でかつ再現性よく測定することが可能となる。次に、この図1に示す部品検査装置を用いた部品検査方法について説明する。
In FIG. 1, the lower and
静電チャック1を有するプラズマエッチング装置においては、たとえば静電チャック1表面の積層誘電体膜構造1aの膜性能(仕上り具合;膜質、膜厚、密着度等)が異なる場合、被処理対象のウェハを静電気力等で保持する際の吸着力に違いが生じる。通常、プラズマエッチング装置においては、エッチング中は、ウェハを静電チャック1上に保持し、裏面からヘリウム(He)ガスでウェハを冷却することにより、エッチングのプロセスを制御する。したがって、ウェハの吸着力が異なる場合、ヘリウム(He)ガスによるウェハ冷却の度合い違いが生じ、その結果、エッチング性能がばらつくことになり、極端に異なる場合には、エッチング異常となる。したがって、この静電チャック1表面に形成される積層誘電体膜1aの膜性能(仕上り具合)は、エッチング性能を作用する重要なパラメータである。
In the plasma etching apparatus having the
また、プラズマ成膜装置においても、静電チャック1表面の積層誘電体膜構造1aの膜質の差によるウェハ吸着力の差により、堆積膜の成長速度およびウェハ内での均一性などの成膜の性能がばらつくことになり、極端に異なる場合には、成膜異常となる。したがって、静電チャック1表面の積層誘電体膜11の膜質は、この成膜性能を左右する重要なパラメータである。
Also in the plasma film forming apparatus, the growth rate of the deposited film and the uniformity within the wafer are formed by the difference in the wafer adsorption force due to the difference in the film quality of the laminated dielectric film structure 1a on the surface of the
従来においては、この静電チャック1表面の積層誘電体膜構造1aの膜性能の差を高精度でかつ高感度に検出して、定量的に比較する技術が確立されていない。したがって、この積層誘電体膜に異常が存在する場合においても、プラズマ処理装置に静電チャックを取付けて、プラズマ処理装置を立上げ、プロセス性能確認を行ない、その確認結果で不良と判定されれば、いでその不良要因箇所の切分け評価を行なうまで、不良要因を特定することができない。しかしながら、この実施の形態1に従う測定方法を用いることにより、事前に静電チャック1表面の積層誘電体膜構造1aの膜性能の差を,高感度かつ高精度で検出して、定量的に相互比較または参照静電チャックと比較して、その良否の判定を行なうことができる。
Conventionally, a technique has not been established for quantitatively comparing the film performance difference of the laminated dielectric film structure 1a on the surface of the
ここで、静電チャック1表面の積層誘電体膜構造1aの膜性能の差を検出する場合は、静電チャック1の側面の情報の混入を防止するために、静電チャック1の側面と下部シールド2の側壁面との間の距離は15mm以上離すことが望ましい。これにより、静電チャック1の側面と下部シールド2の間に形成される寄生容量の影響を抑制し、正確に、下側電極3、静電チャック1および上側電極4によるLCR直列回路の特性インピーダンスを測定することができる。
Here, when detecting the difference in film performance of the laminated dielectric film structure 1a on the surface of the
図2は、図1に示す部品検査装置を用いてインピーダンス測定を行なった結果を示す図である。図2において、縦軸に、静電チャックの共振周波数Fres(単位、MHz)を示し、横軸に、各静電チャックの不良などの状態を示す。被測定静電チャックとしては、実際に量産で用いられるプラズマ酸化膜エッチング装置の静電チャックが用いられる。 FIG. 2 is a diagram showing the result of impedance measurement using the component inspection apparatus shown in FIG. In FIG. 2, the vertical axis indicates the resonance frequency Fres (unit: MHz) of the electrostatic chuck, and the horizontal axis indicates the state of each electrostatic chuck such as a defect. As an electrostatic chuck to be measured, an electrostatic chuck of a plasma oxide film etching apparatus actually used in mass production is used.
測定した静電チャックは、純正品と再生品を含む。純正品のサンプルは、装置メーカ純正の製品であり、使用済み品でプロセス性能に問題がなかったサンプル(図2において純正使用済みOKとして示す)、使用途中のサンプル(図2において純正使用途中として示す)および新品のサンプル(図2において純正新品として示す)である。再生品は、他メーカで積層誘電体膜を再生した静電チャックであり、新品のサンプル(図2において再生新品として示す)、使用中にプロセス異常が発生した2個のサンプル(図2において再生NGとして示す)を含む。これらの6個の静電チャックが、測定対象部品として用いられる。 The measured electrostatic chuck includes a genuine product and a recycled product. Samples of genuine products are genuine products of equipment manufacturers. Samples that have been used and have no problem in process performance (shown as genuine used OK in FIG. 2), samples in use (as genuine used in FIG. 2) And a new sample (shown as a genuine new product in FIG. 2). The remanufactured product is an electrostatic chuck in which the laminated dielectric film has been reclaimed by another manufacturer, and is a new sample (shown as a renewed new product in FIG. 2) and two samples in which a process abnormality occurred during use (reproduced in FIG. NG). These six electrostatic chucks are used as measurement target parts.
図2に示すように共振周波数Fresは、入力する高周波信号の周波数を掃引した場合、被測定部品のインピーダンスのインダクタ成分Lとキャパシタ成分Cとが打消しあって、見掛け上純抵抗成分のみとなる周波数であり、各部品に固有の値である。理想的には、部品の性能(積層誘電体膜の膜性能)に差がない場合には、この共振周波数Fresの値に差は生じない。 As shown in FIG. 2, when the frequency of the input high frequency signal is swept, the resonance frequency Fres appears to be only a pure resistance component because the inductor component L and the capacitor component C of the impedance of the component to be measured cancel each other. It is a frequency and is a value specific to each component. Ideally, when there is no difference in component performance (film performance of the laminated dielectric film), there is no difference in the value of the resonance frequency Fres.
図1に示す部品検査装置において、測定子の電極3および4の間に静電チャック1(積層誘電体膜1aを含む)が挟まれており、電気的等価回路としては、LCR値列回路である。この静電チャック1表面の積層誘電体膜構造1aは、キャパシタ成分であり、したがって、その膜性能に差が生じる場合、キャパシタ成分に差が生じ、応じて、共振周波数にも差が生じる。
In the component inspection apparatus shown in FIG. 1, an electrostatic chuck 1 (including a laminated dielectric film 1a) is sandwiched between
この測定時において、事前確認として、同一静電チャックに対する繰返し測定により、測定再現性の確認を行なった結果、共振周波数は全くばらつかないことを確認している。 In this measurement, as a prior confirmation, it has been confirmed that the resonance frequency does not vary at all as a result of confirming the measurement reproducibility by repeated measurement on the same electrostatic chuck.
純正品においては、静電チャックの状態は、純正品でプロセス性能に問題が発生しなかったサンプル(純正使用済みOK)、使用途中のサンプル(純正使用途中)および新品のサンプルの測定値では差がなく、その共振周波数は、9.8MHzである。したがって、純正品の場合、使用中および使用後いずれにおいても、この積層誘電体膜1aの劣化(割れ、破れ、剥がれまたは浮き等)は発生していないと考えられる。 In the genuine product, the state of the electrostatic chuck is different in the measured values of the genuine product that did not cause any problems in process performance (genuine used OK), the sample in use (genuine use in progress), and the new sample. The resonance frequency is 9.8 MHz. Therefore, in the case of a genuine product, it is considered that deterioration (cracking, tearing, peeling, floating, etc.) of the laminated dielectric film 1a does not occur either during use or after use.
一方、純正新品と再生新品とでは、共振周波数Fresは、0.5MHz程度の差が観察される。したがって、これらの純正新品および再生新品においては、積層誘電体膜の構造またはその膜質に差があると考えられる。実際使用される誘電体薄膜の材料は同じであるものの、その膜厚および接着層の厚さが異なることが判っており、この差が、測定値の差の反映されていると考えられる。 On the other hand, a difference of about 0.5 MHz is observed in the resonance frequency Fres between the genuine new product and the recycled new product. Therefore, it is considered that there is a difference in the structure of the laminated dielectric film or the film quality between these genuine new products and recycled new products. Although the materials of the dielectric thin film actually used are the same, it is known that the film thickness and the thickness of the adhesive layer are different, and this difference is considered to reflect the difference in measured values.
再生品においては、再生新品および使用中にプロセス異常が発生したサンプル(再生NG)では、共振周波数の値が1MHz程度、再生NGとして示される静電チャックの方が大きい。これは、新品の状態においても、積層誘電体膜の膜性能に差があったか、または使用中に経時変化したことによると考えられる。共振周波数ωは、1/(2π√L・C)で表わされるため、一般に、キャパシタ成分Cが小さくなると、共振周波数は大きくなり(√Cに反比例)、また、誘電体膜の厚さdが厚くなると、キャパシタ成分は小さくなる(dに反比例)ことから、この積層誘電体膜の膜性能の初期不良および経時劣化(破れ、剥がれまたは浮きなど)が発生していると考えられる。 In the remanufactured products, the value of the resonance frequency is about 1 MHz and the electrostatic chuck shown as the regenerated NG is larger in the renewed product and the sample in which the process abnormality occurred during use (reproduced NG). This is considered to be due to a difference in the film performance of the laminated dielectric film even in a new state, or a change over time during use. Since the resonance frequency ω is expressed by 1 / (2π√L · C), generally, when the capacitor component C is small, the resonance frequency is large (inversely proportional to √C), and the thickness d of the dielectric film is When the thickness is increased, the capacitor component is decreased (inversely proportional to d), so that it is considered that an initial failure and deterioration with time (breaking, peeling, floating, etc.) of the laminated dielectric film have occurred.
図3は、図2において示す静電チャックと同様の静電チャックのインピーダンスZの虚数成分Ziをそれぞれ示す図である。このインピーダンスZの虚数成分Ziも、部品固有のインピーダンスのインダクタ成分Lとキャパシタ成分Cとから決定される値であり、この虚数成分Ziも、理想的には、部品の仕上がり具合(膜性能)に差がない場合には、その値に差は生じない。 FIG. 3 is a diagram showing an imaginary component Zi of impedance Z of an electrostatic chuck similar to the electrostatic chuck shown in FIG. The imaginary component Zi of the impedance Z is also a value determined from the inductor component L and the capacitor component C of the component-specific impedance, and this imaginary component Zi is also ideally suited to the finish (membrane performance) of the component. If there is no difference, there is no difference in the values.
この虚数成分測定時においても、事前確認として、同一静電チャックを複数回測定して、測定再現性の確認を行ない、そのばらつきは、0.05Ω以内であることを確認している。 Even during this imaginary component measurement, as a prior confirmation, the same electrostatic chuck is measured several times to confirm the measurement reproducibility, and the variation is confirmed to be within 0.05Ω.
図3において、純正新品および再生新品では、共振周波数と同様、0.4Ω程度の差が見られる。純正品においては、使用済み品でプロセス性能に問題がなかったサンプル(純正使用済みOK)、使用途中のサンプル(純正使用途中)および純正新品のサンプル間の測定値の差は、0.05Ω程度であり、同一対象品の測定値のばらつきの範囲内であり、共振周波数の場合と同様、これらの純正品については、虚数成分Ziについては差はないと考えられる。 In FIG. 3, a difference of about 0.4Ω is seen between the genuine new product and the recycled new product, similar to the resonance frequency. For genuine products, the difference in measured value between samples that were used and had no problem in process performance (genuine used OK), samples in use (genuine in use), and genuine new samples was about 0.05Ω. It is within the range of variation of measured values of the same target product, and it is considered that there is no difference in the imaginary component Zi for these genuine products as in the case of the resonance frequency.
一方、再生品においては、再生新品と比較した場合、使用中にプロセス異常が発生したサンプル(図3において再生NGとして示す)は、その虚数成分Ziの値が、再生新品よりも0.4ないし0.6Ω程度小さい。インピーダンスの虚数成分Ziは、周波数ωとすると、次式で表わされる。 On the other hand, in the regenerated product, when compared with a regenerated new product, a sample in which a process abnormality occurred during use (shown as regenerated NG in FIG. 3) has an imaginary component Zi value of 0.4 or less than that of the regenerated new product. About 0.6Ω small. The imaginary component Zi of the impedance is expressed by the following equation when the frequency is ω.
Zi=j・ω・L−j/(ω・C)
したがって、一般に、キャパシタ成分Cが小さくなると、虚数成分Ziの値は小さくなり、また、誘電体膜の厚さdが厚くなると、キャパシタ成分Cは小さくなる(Cは、dに反比例)ことから、上述の、共振周波数からの知見と同様、積層誘電体膜の出来具合(膜性能)の初期不良および経時劣化(破れ、割れ、剥がれまたは浮き等)が発生していると考えられる。
Zi = j · ω · L−j / (ω · C)
Therefore, generally, when the capacitor component C is small, the value of the imaginary component Zi is small, and when the thickness d of the dielectric film is large, the capacitor component C is small (C is inversely proportional to d). Similar to the knowledge from the resonance frequency described above, it is considered that initial failure of the laminated dielectric film (film performance) and deterioration with time (breaking, cracking, peeling or floating, etc.) have occurred.
プラズマ処理装置においては、下部電極が、静電チャックではなく、たとえばアルミニウム(Al)の表面にアルマイト処理(アルミニュウムの陽極酸化処理)を施したものがある。このような下部電極構造の場合、アルマイト皮膜(アルミニュウム酸化膜)の出来具合(膜性能;膜質および膜厚等)により、プロセス性能が影響を受けることが知られている(例えば、吸着力としてクーロン力ではなくジョンソン・ラーベック力が用いられる型の静電チャックの場合、その表面にアルミナなどのセラミックコーティングが施されており、静電チャック表面の状態が、プロセス性能に影響を及ぼすことがよく知られている)。 In some plasma processing apparatuses, the lower electrode is not an electrostatic chuck, but, for example, a surface of aluminum (Al) is subjected to alumite treatment (aluminum anodic oxidation treatment). In the case of such a lower electrode structure, it is known that the process performance is affected by the quality of the alumite film (aluminum oxide film) (film performance; film quality, film thickness, etc.) (for example, coulomb as adsorption force) In the case of electrostatic chucks that use Johnson-Rahbek force instead of force, ceramic coating such as alumina is applied to the surface, and it is well known that the electrostatic chuck surface condition affects process performance. Is).
特に、アルマイト皮膜に傷が存在する場合、その部分に高周波電力による電界集中が生じ、ウェハ面内でプラズマの濃淡(分極)が発生し、静電破壊(ゲート破壊)が生じることも知られている。 In particular, when scratches are present on the anodized film, it is known that electric field concentration occurs due to high-frequency power in that area, plasma density (polarization) occurs within the wafer surface, and electrostatic breakdown (gate breakdown) occurs. Yes.
このゲート破壊は、目視レベルでの確認で検出される場合もあるものの、その破壊の程度によっては、プロセスが完了して最終工程の検査工程において、処理されたウェハが検査されて、初めて不良が発生したことが判明する場合もある。しかしながら、本発明の部品検査方法に従えば、静電チャック表面の積層誘電体膜の出来具合(膜性能)の管理(良否判定)の場合と同様、アルミニウム(Al)の表面のアルマイト皮膜の出来具合管理(良否判定)も行なうことができ、潜在的にゲート破壊を引起こす可能性のある静電チャックを高精度で検出することができる。 This gate breakdown may be detected by visual confirmation, but depending on the level of the breakdown, the defect is not detected until the process is completed and the processed wafer is inspected in the final inspection process. Sometimes it is known that it has occurred. However, according to the component inspection method of the present invention, the alumite film on the surface of aluminum (Al) can be formed as in the case of management (quality determination) of the laminated dielectric film on the surface of the electrostatic chuck (film performance). Condition management (good / bad determination) can also be performed, and electrostatic chucks that can potentially cause gate breakdown can be detected with high accuracy.
また、同様に、一般に、部品表面に溶射した膜または溶着させたゴム膜などの仕上がり具合(膜質、膜厚または表面粗さ等)および経時変化(劣化)の管理も同様に可能となる。 Similarly, in general, it is also possible to manage the finishing condition (film quality, film thickness, surface roughness, etc.) and change with time (deterioration) of a film sprayed on the surface of a component or a rubber film deposited.
したがって、金属部材表面に形成される誘電体膜または絶縁膜の出来具合(処理品質)および経時変化(劣化)の管理も行なうことができる。 Therefore, it is possible to manage the quality (processing quality) of the dielectric film or insulating film formed on the surface of the metal member and the change with time (deterioration).
[変更例]
図4は、この発明の実施の形態1に従う検査装置および測定対象部品の断面構造を概略的に示す図である。図4においては、測定子としての上側電極14と、測定対象部品11を示す。下側電極およびシールドの構成は、図1に示す構成と同じである。この図4に示すように、測定対象部品11は、この表面形状に凹凸部分を有している。たとえば、この測定対象部品11が、プラズマ処理装置における下部電極の場合、ウェハを載置するための凹部が設けられる。このような場合、上側電極14は、この測定対象部品11の凹部に応じた突出部14aを有する。上側電極14が、その自重により、図1に示す絶縁体5におけるピンの摺動動作により、測定対象部品11の凹部に上側電極14の凸部14aが歯合して密着させることができ、この測定対象部品11と上側電極14とを密着させて寄生容量を生じさせることが無く、測定対象部品11の電気的特性の測定を正確に行なうことができる。
[Example of change]
FIG. 4 schematically shows a cross-sectional structure of the inspection apparatus and the measurement target component according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, the
なお、図4においては、測定対象部品11においては、1つの凹部のみが形成されている。しかしながら、測定対象部品11に、予め定められた形状を有する凹部が複数箇所設けられていてもよい。この場合、上側電極14において、測定対象部品11の凹部に応じた凸部が形成される。逆に、測定対象部品11が、凸部を有する場合には、この上側電極14においては、下側電極11の凸部に応じた凹部が形成される。
In FIG. 4, only one concave portion is formed in the
以上のように、この発明の実施の形態1に従えば、被測定対象部品を1対の測定子で挟み、電磁シールド環境内で、電磁シールドと絶縁された測定子を用いてインピーダンス等の電気的特性を検出しており、定量的に部品間の比較を行うことができ、高精度で被測定部品の良否を判定することができる。 As described above, according to the first embodiment of the present invention, the measurement target component is sandwiched between the pair of measuring elements, and the impedance or the like is measured using the measuring element insulated from the electromagnetic shield in the electromagnetic shielding environment. The characteristic is detected, the parts can be compared quantitatively, and the quality of the part to be measured can be determined with high accuracy.
[実施の形態2]
図5は、この発明の実施の形態2に従う部品検査装置の全体の構成を概略的に示す図である。図5に示す部品検査装置は、以下の点が、図1に示す部品検査装置とその構成が異なる。すなわち、上側電極24は、その一部に形成される凸部24aを介して測定対象部品の静電チャック1(誘電体積層膜24aを含む)に圧接される。したがって、この図5に示す部品検査装置の構成においては、この凸部24aが接触する領域が、測定対象部品(静電チャック1)の測定領域となる。
[Embodiment 2]
FIG. 5 schematically shows an overall configuration of the component inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention. The component inspection apparatus shown in FIG. 5 differs from the component inspection apparatus shown in FIG. 1 in the following points. That is, the
この凸部24aにより静電チャック1に接触する構成においても、ピン7の摺動操作を通して、上側電極24の自重により、確実に、凸部24aは、測定対象部品の静電チャック1に密着される。上側電極24および下側電極3は、低抵抗の導電率の高い金属材料で構成される。
Even in the configuration in which the
図5に示す部品検査装置の他の構成は、図1に示す部品検査装置の構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。 The other configuration of the component inspection apparatus shown in FIG. 5 is the same as the configuration of the component inspection apparatus shown in FIG. 1, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
測定対象部品が静電チャック1のように、表面に積層薄膜誘電体構造(積層誘電体膜24a)が形成される場合、この凸部24aが金属製の場合、直接接触させると、この積層薄膜誘電体1aを損傷するおそれがある。そのような積層薄膜誘電体の損傷を防止するのに、凸部24aの表面および側面に、誘電率εの小さなコーティング膜を形成する(たとえばポリイミドテープを貼る)。また、フッ素系樹脂(たとえばテトラフルオロエチレンの重合体であるポリテトラフルオラエチレン(PTFE))等の化学的に安定で誘電率および摩擦係数の小さなレジン膜が形成されてもよい。
When the laminated thin film dielectric structure (laminated
この図5に示す部品検査装置においては、上側電極24が、インピーダンス測定器であるネットワークアナライザ8に接続され、下側電極3およびシールド2、6は、またネットワークアナライザ8を介して接地される。これにより、外部環境からの電磁ノイズの影響を受けることなく、上側電極24の凸部24aが接触している部分の情報を強く反映したインピーダンスを、正確に再現性よく測定することができる。
In the component inspection apparatus shown in FIG. 5, the
静電チャックを用いるプラズマエッチング装置においては、たとえば静電チャック表面の積層誘電体膜の仕上がり具合が一部分だけ異なる場合(傷、剥がれまたは浮きなどが存在する場合)、面内で、その部分のみウェハを静電気力等を用いて保持する際の吸着力に違いが生じ、部分的にエッチング性能がばらつき、時には、エッチング異常が発生する。上側電極24の全面を測定対象部品の静電チャック1表面に密着させた場合、この静電チャック1の全面の特徴を平均化してその特性を観察するために、一部分のみに異常が存在し、その箇所の面積が小さい場合、感度的に検出することができない可能性が考えられる。この上側電極24に凸部24aを形成し、この凸部24aでのみ静電チャック1表面の積層誘電体膜1aに接触する構造を利用する。測定回路の等価回路がLCR直列回路であり、キャパシタ成分Cが、凸部24aの接触面積により決定され、部分的な測定および検査を行うことができ、この積層誘電体膜の膜性能(仕上がり具合)の差を各部分ごとに検出することができ、正確な測定が可能となる。また、この凸部24aの接触領域ごとに、静電チャック1表面を部分的に測定することにより、不良箇所の特定を行なうことができ、不良解析が容易となる。
In a plasma etching apparatus using an electrostatic chuck, for example, when the finish of the laminated dielectric film on the surface of the electrostatic chuck differs only partially (when scratches, peeling, or floating, etc. exist), only that part of the wafer is within the surface. A difference occurs in the adsorption force when holding the film using an electrostatic force or the like, and the etching performance partially varies, and sometimes an etching abnormality occurs. When the entire surface of the
図6(A)および(B)は、図5に示す上側電極24の構造を概略的に示す図である。図6(A)に上側電極24の平面図を示し、図6(B)に、この上側電極24の線6B−6Bに沿った断面構造を示す。
6A and 6B are diagrams schematically showing the structure of the
図6(A)において、上側電極24は、複数の上側電極凸部取付用ねじ孔27が形成される上側電極本体25と、上側電極本体25の上側電極凸部取付用ねじ孔27に、図示しないねじを介して固定される上側電極凸部24aを含む。
6A, the
この上側電極本体25は、その直径方向に沿って、両端に上側電極本体取付用ピン孔26が形成される。この上側電極本体取付用ピン孔26に、図5に示すピン7が係合され、図5に示すピン7と上側電極本体25とは一体的に摺動可能とされる。
The
この上側電極本体25は、測定対象部品の静電チャック1の形状に合わせた円形板形状を有し、その直径は、測定対象部品の静電チャック1と同等またはそれより少し大きく設定される。上側電極凸部24aは、たとえば直径数十mmの円形導電板であり、上側電極本体25に形成される上側電極凹部取付用ねじ孔27に、ねじで圧着固定される。この上側電極本体25表面には、複数の上側電極凸部取付用ねじ孔27が設けられており、任意の位置に上側電極凸部24aを取付けることが可能である。これにより、測定対象部品の静電チャック表面1上を走査して、任意の位置のインピーダンス測定を行なうことができる。
The
図6(B)において、上側電極本体25において両側に、上側電極本体取付用ピン孔26が形成され、それらの間に複数個の上側電極凸部取付用ねじ孔27が、ねじと同様の形状を有して形成される。このねじ孔27に、上側電極凸部取付用ねじ28により、上側電極凸部24aが圧接固定される。この上側電極凸部24aが部品表面に圧着される。
6B, upper electrode body mounting pin holes 26 are formed on both sides of the
なお、この図6(A)に示す上側電極24の構造においては、図6(A)に破線で示す位置に上側電極凸部24aを位置決めすることができる。しかしながら、この上側電極凸部24aは、直径方向のいずれかの位置にのみ取付けられるようにし、図6(A)に示す線6B−6Bに沿った方向に凸部取付用ねじ孔27を形成し、この上側電極25を回転させる構成とされてもよい。この回転走査を行うためには、たとえば、図5に示される構造を利用する場合、上部シールド6を、下部シールドに対して回転させることにより、等価的に上側電極本体25を回転させることができる。また、これに代えて、ピン7を用いずに、上側電極を回転機構を有する把持部材で把持して、測定時にこの把持部材を回転させてもよい。この場合、把持部材は、上側電極を一定の荷重で測定対象部品と密接することが必要であり、把持部材にはさらに荷重制御機構を設けるのが好ましい。
In the structure of the
この図6(A)および(B)に示す構成においては、測定対象部品の静電チャック1の表面の任意の複数の位置を走査して測定を行なうことができ、異常個所の特定を容易に行なうことができる。この特定時には、参照静電チャックの参照値と1つの静電チャックの複数箇所の測定結果とを定量的に比較し、異常の有無(値の差が大きい部分)を識別する方法が用いられてもよく、1つの静電チャックの複数の測定個所の測定結果が定量的に比較されて異常個所の特定が行われても良い。
In the configuration shown in FIGS. 6A and 6B, measurement can be performed by scanning any of a plurality of positions on the surface of the
[変更例]
図7(A)および(B)は、この発明の実施の形態2に従う部品検査装置の上側電極の他の構成を概略的に示す図である。図7(A)に上側電極24の平面構造を示し、図7(B)に、図7(A)における線7B−7Bに沿った断面構造を概略的に示す。
[Example of change]
FIGS. 7A and 7B are diagrams schematically showing another configuration of the upper electrode of the component inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7A shows a planar structure of the
図7(A)において、上側電極24は、線7B−7Bの直径方向に沿って上側電極本体取付用ピン孔26が設けられ、この線7B−7Bの直径方向に沿って領域II−IVにおいて上側電極凸部取付用ねじ孔27が形成される。これらの領域II−IVそれぞれにおいては、直交する方向に凸部取付用ねじ孔27が形成される。領域Iにおいては、上側電極本体取付用ピン孔26と重ならない領域に、複数の凸部取付用ねじ孔27が配置される。図7(A)においては、領域IIにおいて、上側電極凸部24bが固定的に取付けられた状態を示す。この図7(A)に示すように、上側電極凸部24aは、リング状の形状を有しており、領域I、IIおよびIVそれぞれに、サイズの異なる上側電極凸部24bが取付可能である。
In FIG. 7A, the
図7(B)においては、この上側電極本体25に複数の凸部取付用ねじ孔27が形成され、上側電極凸部24bが、ねじ28により、上側電極本体25に密着固定される。
In FIG. 7B, the
この上側電極本体25の中央部の領域IVにおいては、図6に示す構造と同様の、円形板状の上側電極凸部24aが取付けられる。
In the region IV at the center of the
通常のプロセスにおいては、異常が発生しやすい個所は、静電チャックの円周方向に沿って分布することが多く、特に中央領域または周辺領域で、プラズマ異常(プラズマ密度の差)が生じる可能性が高い。したがって、各領域に応じたサイズのリンク状または円板状の形状の上側電極凸部24bを用いて測定を行なうことにより、各プロセス時において異常の発生する可能性の高い領域を測定でき、異常を検出することができる。
In normal processes, locations where anomalies are likely to occur are often distributed along the circumferential direction of the electrostatic chuck, and plasma anomalies (differences in plasma density) may occur, especially in the central region or the peripheral region. Is expensive. Therefore, by performing measurement using the link-shaped or disk-shaped
ここで、領域I−IIIにおいて取付けられる上側電極凸部24bの幅は、数十mmであり、また中心部領域IVに取付けられる上側電極凸部は、直径数十mmの円形板形状を有する。上側電極本体25のサイズは、測定対象部品の静電チャックのサイズと同等またはそれより大きく設定される。
Here, the width | variety of the upper electrode
領域Iにおいて、凸部取付用ねじ孔27が、線7B−7Bに沿った位置と異なる位置に形成される。これは、上側電極本体25を取付けるピン孔26と重なり合うのを防止するためである。このピン孔26の上側部に、摺動用ピン(7)が嵌合されて、上側電極本体25とピン(7)が一体化される。一方、この領域Iにおける上側電極凸部24bは、上側電極本体25の裏面に形成されるため、この領域Iにおける凸部取付用ねじ孔27を上側電極本体取付用ピン孔26と異なる領域に形成することにより、最外周の領域Iにおいて、上側電極本体取付用ピンの影響を受けることなく上側電極凸部を取付けることができる。
In the region I, the protrusion mounting
なお、領域I−IIIそれぞれにおいて、これらのリング状形状電極が、さらに分割され、領域I−IIIそれぞれにおいて、扇形状の分割領域において個々に測定が行なわれてもよい。 In each of the regions I-III, these ring-shaped electrodes may be further divided, and in each of the regions I-III, measurement may be performed individually in the sector-shaped divided regions.
この円環状電極を利用する場合においても、測定操作は、図6に示す上側電極を利用する場合と同様であり、各領域I-IVそれぞれの膜性能(膜の仕上がり具合)を反映したインピーダンスを測定することができる。 Even in the case of using this annular electrode, the measurement operation is the same as that in the case of using the upper electrode shown in FIG. 6, and impedance that reflects the film performance (film finish) of each region I-IV. Can be measured.
図7(A)および(B)に示す電極凸部構造の場合、プロセス異常の発生する可能性の高い部分を個々に走査して測定しており、測定対象部品の静電チャック表面全面にわたって小領域で走査して測定する場合に比べて、異常個所の特定に要する時間を短縮することができる。 In the case of the electrode convex structure shown in FIGS. 7A and 7B, the measurement is performed by individually scanning the portion where the process abnormality is likely to occur, and the entire surface of the electrostatic chuck of the measurement target component is small. Compared with the case of scanning and measuring in a region, it is possible to shorten the time required to identify an abnormal part.
以上のように、この発明の実施の形態2に従えば、測定対象部品表面の複数箇所をスキャン(走査)して個々に測定することができるように構成しており、実施の形態1の効果に加えて、測定対象部品の異常個所の特定を行なうことができ、不良解析が容易となる。 As described above, according to the second embodiment of the present invention, it is configured such that a plurality of locations on the surface of the measurement target component can be scanned and individually measured, and the effects of the first embodiment are achieved. In addition to this, it is possible to identify an abnormal part of the measurement target part, and it becomes easy to analyze a defect.
[実施の形態3]
図8は、この発明の実施の形態3に従う部品検査装置の構成を概略的に示す図である。この発明の実施の形態3においては、部品検査装置は、測定対象部品32のインピーダンスを自動測定する自動測定系31を含む。この自動測定系31は、計測系に対して電磁シールド環境を実現するシールド35と、シールド35底部表面上に配置される下部電極34と、測定対象部品32上部に配置される上側電極33と、この上側電極33を把持部材39を介して把持するとともに一定の荷重を印加する上側電極荷重制御系36を含む。
[Embodiment 3]
FIG. 8 schematically shows a configuration of a component inspection apparatus according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment of the present invention, the component inspection apparatus includes an
シールド35は、その内部に、測定対象部品32を収納する構造とされ、先の実施の形態1および2のように、上部シールドおよび下部シールドに分離可能とされてもよく、また、側面に形成される扉を開閉して測定対象部品がシールド35内に配置される構成とされてもよい。上側電極33は、図8においては、凸部33aにより測定対象部品32に接触されるよう示す。しかしながら、測定用電極33および34は、測定対象部品32の形状および特定態様に応じて交換可能であり、実施の形態1および2のいずれの電極構造が用いられてもよく、特に上側電極33に凸部33aが一部に設けられることは要求されない。
The
把持部材39は、シールド35と電気的に絶縁されかつ上側電極荷重制御系36の制御の下に一定の荷重を上側電極33を介して測定対象部品32に供給する。これにより、上側電極33と測定対象部品32の密着性を改善する。上側電極荷重制御系36は、把持部材39と一体的に形成されるアームを有し、このアームを介して一定の荷重を供給するように構成されてもよい。また、これに代えて、この上側電極荷重制御系36は、把持部材39に設けられる上下摺動可能な摺動機構を保持しかつ駆動し、この摺動機構の降下時の駆動圧力が一定値以上となったときにその降下摺動動作を停止させる構成が用いられてもよい。上側電極33に一定の荷重を供給する構成としては、したがって、種々の構成を利用することができる。
The holding
把持部材39は、一例として、絶縁性材料で構成され、かつその内部が中空構造であり、内部にネットワークアナライザ37からの電気信号を上側電極33に供給する配線(シールド配線)が電極取出配線として配置される。この把持部材39は、上側電極33とねじ、または溶着などの手段により固着されていてもよい。
For example, the gripping
この発明の実施の形態3に従う部品検査装置は、さらに、ネットワークアナライザ37の測定条件の設定、測定結果によるエラーの判定およびエラー発生時の発報を行なうコンピュータ38を含む。このコンピュータ38は、また、上側電極荷重制御系36の印加する荷重を決定する。コンピュータ38は、表示装置38aを含み、測定結果の表示、エラー判定結果の表示およびエラー発生時の発報などの処理がこの表示装置38aを用いて行なわれる。エラーの発報は、音声を用いて行なわれてもよい。
The component inspection apparatus according to the third embodiment of the present invention further includes a computer 38 for setting the measurement conditions of the
図9は、図8に示す部品検査システムの動作を示すフロー図である。以下図9を参照して、図8に示す部品検査システムの検査時の動作について説明する。 FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the component inspection system shown in FIG. Hereinafter, with reference to FIG. 9, the operation at the time of inspection of the component inspection system shown in FIG. 8 will be described.
コンピュータ38においては、予め、測定条件、上側電極荷重量、周波数掃引範囲および参照規格値などの測定条件を表わす情報が格納されている。 In the computer 38, information representing measurement conditions such as measurement conditions, upper electrode load amount, frequency sweep range and reference standard value is stored in advance.
まず、シールド36において、下側電極34を測定対象部品32に応じて載置した後、この下側電極34上に測定対象部品(部品)をセットする(ステップS1)。この下側電極34は、常時シールド底部に固定されていてもよい。この測定対象部品32をステージの下側電極34上に配置する際には、隙間による寄生容量の発生を防止するため、測定対象部品は下側電極34にピンまたはネジなどの固定治具を用いて固定密着される。
First, after placing the lower electrode 34 on the
次いで、シールド36を密閉して、上側電極33を、測定対象部品32に接触させ、次いで、上側電極荷重制御系36により加圧して一定の荷重を印加する。シールド密閉時においては、シールド36が上部シールドと下部シールドに分離可能とされる構造またはシールド36側部に開閉可能な扉が形成されるなどの構造に応じて、電磁シールド形成操作が行われる。上側電極荷重制御系36は、コンピュータ38からの荷重条件データに応じて、所定の荷重を供給する(ステップS32)。コンピュータ38からの荷重情報に従って荷重制御系36自体が、加圧および圧力検出を行って荷重調整を行ってもよく、コンピュータ38へ荷重制御系36が圧力情報を転送して、コンピュータ38がその転送された圧力情報に従って荷重制御系36の加圧の継続/停止を制御してもよい。
Next, the
ネットワークアナライザ37からの電気信号伝搬線は、把持部39を介して上側電極33に電気的に結合されており、ネットワークアナライザ37が、コンピュータ38からの測定条件に従って、周波数を掃引して、インピーダンスの測定を行なう(ステップS3)。
The electric signal propagation line from the
このネットワークアナライザ37で測定されたインピーダンス情報は、コンピュータ38へ与えられ、コンピュータにより、参照規格値と比較され、その比較・判定結果に基づいて測定部品の良/異常の判定を示す結果が表示される(ステップS4)。比較結果表示においては、異常検出時には、エラーの表示が行なわれ、また音声などにより、エラー発生の発報が行なわれる。自動計測時に、容易にエラー発生を判別することができ、即座に必要な処置を取ることができ、部品管理を確実に行うことができる。コンピュータ38の制御の下に、測定部品対象32の必要箇所の測定が完了すると、この測定対象部品32の測定が完了する。荷重制御系36が上側電極33を把持部39を介して回転駆動する構成を利用することにより、連続的に測定対象部品32の複数箇所を走査して測定を行うことができる。
The impedance information measured by the
以上のように、この発明の実施の形態3に従えば、コンピュータを用いて、測定対象部品を電磁シールド内への収納後、一定の荷重を供給して上側電極と測定対象部品とを密着させて、設定された測定条件で周波数掃引を行なってインピーダンス測定を行なっており、部品検査を、自動的に短時間で正確に行なうことができ、またその測定結果に基づく測定箇所の良否判定を併せて行なうことができる。 As described above, according to the third embodiment of the present invention, after storing the measurement target component in the electromagnetic shield using a computer, a constant load is supplied to bring the upper electrode and the measurement target component into close contact with each other. The frequency is swept under the set measurement conditions to perform impedance measurement, and parts inspection can be performed automatically and accurately in a short time. Can be done.
[実施の形態4]
図10は、この発明の実施の形態4に従う製造装置の構成を概略的に示す図であり、この製造装置は、部品単体のインピーダンス測定機構を内蔵する平行平板型プラズマ処理装置である。
[Embodiment 4]
FIG. 10 schematically shows a configuration of a manufacturing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. This manufacturing apparatus is a parallel plate type plasma processing apparatus having a built-in impedance measuring mechanism for a single component.
図10において、製造装置は、内部で反応ガスを高周波で励起してプラズマを発生してプラズマエッチングまたは成膜処理が行なわれる反応チャンバ41と、放電時の下部電極を形成するステージ44と、ステージ44と対向して平行に配置される上部電極45と、この反応チャンバ41内の反応ガスを導入するガス導入ライン46と、図示しない真空ポンプにより、反応チャンバ41内に導入された反応ガスを排気する排気口47を含む。
In FIG. 10, the manufacturing apparatus includes a
上部電極45は、反応チャンバ41とともにアースGNDに接地される。ステージ44は、管理対象部品である静電チャック42と、この静電チャック42を載置する絶縁体43とで構成される。静電チャック42は、その主表面以外の部分が絶縁体43により囲まれる。静電チャック42は、静電気力等でその上部に配置されるウェハを保持し、かつ処理時には高周波電源50からの高周波電力を供給する。絶縁体43は、この下部電極として機能する静電チャック42を反応チャンバ41等から電気的に絶縁する。
The
この製造装置は、さらに高周波電源50からの高周波を高効率で伝達するための高周波整合器49と、高周波整合器49からの高周波電力およびアースの一方を静電チャック42に選択的に伝達するリレー回路48と、静電チャック42のインピーダンスを測定するための測定用電源51と、この測定用電極51を駆動する測定電極駆動系53と、測定電極駆動系53を介して測定電極51へ高周波電力をその周波数を掃引して供給して、インピーダンスを測定するネットワークアナライザ54と、ネットワークアナライザ54における測定条件および測定結果判定等を行なうコンピュータ55を含む。このコンピュータ55には表示装置55aが設けられる。
The manufacturing apparatus further includes a high-
反応チャンバ41には、測定電極51を通常処理時に収納する測定系格納スペース52が設けられる。測定用電源51は、静電チャック42のインピーダンス測定時、静電チャック42表面(積層誘電体膜)に密着される上部電極51aと、上部電極51aと一体的に形成されるアーム51bと、測定電極駆動系53の制御の下に、アーム51bを介して上側電極51aの上下駆動および回転駆動を行なうアーム軸51cを含む。
The
また、測定電極51において、アーム51bおよびアーム軸51cに沿ってまたは内部には、ネットワークアナライザ54からの電気信号を伝搬するための信号伝達線(シールド配線)が設けられている。
In the
高周波電源50は、その一方端が接地ノード(アース)GNDに接続され、他方端が高周波整合器49に接続される。リレー回路48は、反応チャンバ41内でプラズマを生成する場合には、高周波整合器49を介して高周波電源50から与えられる高周波電力を静電チャック42に供給する。この高周波整合器49を利用することにより、高周波電源50からの高周波電力が、反射波を生じることなく効率的に静電チャック42へ給電され、この反応チャンバ41内の対向して配置される上部電極45と下部電極として機能する静電チャック42との間で高周波電界が形成され、反応ガスが励起されてプラズマが生成される。
The high
リレー回路48は、静電チャック42のインピーダンス測定を行なう場合には、静電チャック42をアースに接地する(接地ノードに接続する)。リレー回路48は、単に。電気信号の伝達経路を切り替えるだけであり、その規模は十分小さく、小さなスペースに取り付けることができ、また、高熱環境下でも十分正確に切り替え動作をすることができ、何ら通常処理時の高周波電力供給に悪影響は及ぼさない。また、測定時には、ステージ44には、高周波電力は供給されないため、ステージ(静電チャック)に対する給電系のインピーダンスが測定時と実際の処理時とで変化しても、その影響を受けることなく、正確に静電チャック42のインピーダンスを測定電極を用いて行うことができる。
When the impedance of the
図11は、図10に示す製造装置の部品検査時の操作を示すフロー図である。以下、図11を参照して、図10に示す製造装置に管理対象品の静電チャックの検査時の操作について説明する。 FIG. 11 is a flowchart showing operations at the time of component inspection of the manufacturing apparatus shown in FIG. Hereinafter, with reference to FIG. 11, an operation at the time of inspection of the electrostatic chuck of the management target product in the manufacturing apparatus shown in FIG. 10 will be described.
測定電極駆動系53は、コンピュータ55の制御の下に、測定電極51の位置決めおよび加重操作を行なう(ステップS10およびS11)。すなわち、測定電極51は、測定時以外は、図10において破線で示すように、測定系格納スペース52内に収納される。静電チャック42のインピーダンス測定時には、この測定電極駆動系53が、測定電極51の回転、位置決めおよび荷重制御を行ない、測定電極51の上部電極51aを、一定の荷重で静電チャック42に密着させる。この測定電極駆動系53としては、アーム軸51cの摺動動作および回転動作を行なう機構が用いられればよく、上部電極51aの荷重は、コンピュータ55により設定された測定条件により決定される。測定時においては、測定用電極51は測定系格納スペース52から静電チャック42上に回転移動し、さらに、静電チャック42上に降下して接触し、コンピュータ55において設定された測定条件に応じた荷重が印加されて静電チャック42に密着される。
The measurement
ネットワークアナライザ54は、この状態で、コンピュータ55において設定された測定条件(掃引周波数範囲)に従って周波数を掃引して高周波電力を供給してインピーダンス測定を行なう(ステップS12)。
In this state, the
このネットワークアナライザ54による測定結果は、コンピュータ55において予め設定された規格値と照合されて、比較結果が異常を示す場合には、表示装置55aにおけるエラー表示または音声によるエラーの発報が行なわれる(ステップS13)。
The measurement result by the
したがって、この図10に示す製造装置における静電チャックのインピーダンス測定動作は、先の図8に示す部品検査装置のシステムの測定動作と同じであり、この図11に示す処理フローは、図9に示す処理フローと、ステージに対して部品のセットおよびシールド密閉処理が行なわれない点を除いて、測定電極密着荷重後の測定操作は同じである。 Therefore, the electrostatic chuck impedance measurement operation in the manufacturing apparatus shown in FIG. 10 is the same as the measurement operation of the system of the component inspection apparatus shown in FIG. 8, and the processing flow shown in FIG. The measurement operation after the measurement electrode contact load is the same except that the process flow shown and the part setting and shield sealing process are not performed on the stage.
この図10に示す製造装置を利用する場合、静電チャックの交換直後に、自動的に、コンピュータ55の制御の下に静電チャックに対する良否判定を行なうことができ、交換された静電チャックに異常があるかの判定を容易に行なうことができる。従って、製造装置を立ち上げて実処理時と同様の真空状態を確立して測定を行う必要が無く、判定に要する時間を短縮することができる。 When the manufacturing apparatus shown in FIG. 10 is used, immediately after replacement of the electrostatic chuck, it is possible to automatically determine whether the electrostatic chuck is acceptable or not under the control of the computer 55. It is possible to easily determine whether there is an abnormality. Therefore, it is not necessary to start up the manufacturing apparatus and establish a vacuum state similar to that at the time of actual processing to perform measurement, and the time required for determination can be shortened.
また、コンピュータ55において測定条件を設定することにより、この測定毎に製造装置の真空状態を停止させて、静電チャックを取り出して別に設けられた検査装置を用いて静電チャックのインピーダンス測定を行ない、測定後に再び静電チャックをステージ44の絶縁体43上に取付けて真空ポンプにより真空状態を実現して確認を行なった上でウェハの処理を再開するという手順が不要となる。したがって、自動的に定期的にその場観察的に静電チャック42のインピーダンス測定を行なうことができる。測定データを蓄積することにより、静電チャック42の経時変化(劣化)の度合いを知ることができる。さらに、その蓄積データをもとに異常判定基準の規格を設定し、定期的にコンピュータ55の制御のもとに自動的に静電チャック42のインピーダンス測定を行なってその測定結果を規格値と照合して、規格外の場合にはエラー発報を行なうように構成することにより、静電チャック42の劣化度の管理を自動的に行なうことができる。
Further, by setting the measurement conditions in the computer 55, the vacuum state of the manufacturing apparatus is stopped for each measurement, the electrostatic chuck is taken out, and the impedance of the electrostatic chuck is measured using a separate inspection device. After the measurement, the procedure of attaching the electrostatic chuck again to the
また、測定電極51のサイズを、静電チャック表面の任意の箇所を部分的に測定することができるようなサイズ、たとえば直径数十mmの円形板状とするかまたは円形板状の凸部を有する電極構造として(実施の形態2参照)、この小電極または凸部電極部を静電チャック上に渡ってスキャンして測定を行なう場合には、静電チャック表面の積層誘電体膜の膜性能(仕上がり具合)の管理および劣化管理を、測定領域単位で行なうことができ、正確に故障の有無の検出および不良個所の特定を行うことができる。
Further, the size of the
図12は、静電チャック表面の複数箇所をスキャンして測定する場合の測定電極駆動系53の構成を概略的に示す図である。図12において、測定電極駆動系53は、測定電極のアーム軸部51cに結合される摺動機構61および回転機構62と、この回転機構62を回転しかつ回転機構62のXY方向移動により、測定電極51を2次元平面上でXおよびY方向に移動させ、測定対象部品の任意の位置に測定電極(または電極凸部(図示せず))を位置決めするXYテーブル63と、摺動機構61における摺動動作を制御する摺動制御部64と、回転機構62の回転動作を制御する回転制御部65と、XYテーブル63の駆動方向および移動量を制御し2次元平面上で測定電極51をXおよびY方向に移動させるX/Y駆動制御部66を含む。
FIG. 12 is a diagram schematically showing the configuration of the measurement
摺動機構61は、摺動制御部64により、そのアーム軸51cを上下方向に移動させるとともに、一定の荷重をアーム軸51cの降下動作時に供給する。回転機構62は、回転制御部65の制御により、図10に示す格納スペース52からの測定電極51の回転移動を実現する。摺動制御部65により測定電極51の上下異動および荷重制御を行う。XYテーブル63を利用することにより、測定対象部品の静電チャック42の任意の箇所を測定領域としてインピーダンス測定を行なうことができる。
The sliding
この摺動制御部64、回転制御部65およびX/Y駆動制御部66は、コンピュータ55(図10を参照)からの制御情報に基づいて駆動されて、測定条件(荷重条件、測定位置等)に応じた状態に測定電極51を設定する。
The sliding
測定電極の構造としては、実施の形態2の変更例のリング状の電極構造が用いられてもよく、また、分割リング電極構造が用いられても良い。実施の形態1および3において説明した電極構造および測定方法をこの実施の形態4における製造装置の備品検査機能を実現するために利用することができる。 As the structure of the measurement electrode, the ring-shaped electrode structure of the modification of the second embodiment may be used, or a split ring electrode structure may be used. The electrode structure and measurement method described in the first and third embodiments can be used to realize the equipment inspection function of the manufacturing apparatus in the fourth embodiment.
以上のように、この発明の実施の形態4に従えば、製造装置内において、コンピュータ制御により、測定電極を測定対象部品(静電チャック)に密着させて、そのインピーダンスを自動測定し、測定結果に基づく良/不良の判定および劣化度の測定を行なっており、その製造装置の真空条件に測定対象部品を製造装置から取外すことなく自動的に測定を行なって、プロセス性能および装置状態の管理を自動的に行なうことができる。 As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, in the manufacturing apparatus, the measurement electrode is brought into close contact with the measurement target component (electrostatic chuck) by computer control, and the impedance is automatically measured. Measures process performance and equipment status automatically by removing the measurement target parts from the production equipment under the vacuum conditions of the production equipment. It can be done automatically.
この発明の適用部品として、上述の平行平板型プラズマ処理装置においてプロセス特性に重要な影響を及ぼす構成部品である静電チャックが測定対象部品として説明されている。しかしながら、本発明は、下部電極が、静電チャックと異なる電極構造の場合、および上部電極を測定対象部品とする場合にも適用することができる。また、製造装置として、PVD法(物理的気相成長法)および熱CVD法(化学的気相成長法)に従って処理を行なうプラズマ生成を伴わない製造装置のチャンバ内の構成部品に対しても本発明を適用することができる。また、ECR装置(電子サイクルトン共鳴を利用して成膜またはエッチングを行なう装置)において、カソードとして機能するプレートマグネトロン電極に対しても、本発明を適用することができる。測定対象部品の電極が、新品時には表面に誘電体膜が形成されず金属が露出している場合においても、製造工程における処理により表面に誘電体膜または導電性の膜が形成されるかまたはエッチングにより表面状態が変化する場合、その表面状態によりインピーダンスが変化するため、同様、正確に部品の状態を検出することができる。上部電極を測定する場合には、上部電極の下部電極対向面に対して測定電極を下側から上昇させて密着させて測定する。 As an application part of the present invention, an electrostatic chuck, which is a component that has an important influence on process characteristics in the parallel plate type plasma processing apparatus described above, has been described as a part to be measured. However, the present invention can also be applied to the case where the lower electrode has an electrode structure different from that of the electrostatic chuck and to the case where the upper electrode is a component to be measured. Further, as a manufacturing apparatus, the present invention is also applied to components in a chamber of a manufacturing apparatus that does not involve plasma generation for performing processing according to a PVD method (physical vapor deposition method) and a thermal CVD method (chemical vapor deposition method). The invention can be applied. Further, the present invention can also be applied to a plate magnetron electrode that functions as a cathode in an ECR apparatus (an apparatus that performs film formation or etching using electron cycle ton resonance). Even when the electrode of the part to be measured is a new product and the dielectric film is not formed on the surface and the metal is exposed, the dielectric film or the conductive film is formed on the surface or etched by the process in the manufacturing process. When the surface state changes due to the impedance, the impedance changes according to the surface state, and thus the state of the component can be accurately detected. When measuring the upper electrode, the measurement is performed by raising the measurement electrode from the lower side to the lower electrode facing surface of the upper electrode.
また、測定回路の電気的等価回路としてLCR直列回路を利用しており、静電チャックの表面の積層誘電体膜の変化を検出するために、キャパシタ成分の変化をインピーダンス測定により観察している。しかしながら、一般に、表面に誘電体膜が形成されない部品であっても、そのインダクタ成分Lまたは抵抗成分Rが表面状態により大きく変化する場合に対しても、本発明は適用することができる。 Further, an LCR series circuit is used as an electrical equivalent circuit of the measurement circuit, and the change in the capacitor component is observed by impedance measurement in order to detect the change in the laminated dielectric film on the surface of the electrostatic chuck. However, in general, the present invention can be applied even to a component in which a dielectric film is not formed on the surface even when the inductor component L or the resistance component R varies greatly depending on the surface state.
1 静電チャック(測定対象部品)、2 下部シールド、3 下側電極、4 上側電極、1a 積層誘電体膜構造、6 上部シールド、8 ネットワークアナライザ、14 上側電極、14a 凸部、24 上側電極、24a 上側電極凸部、25 上側電極本体、26 上側本体取付用ピン孔、27 上側電極凸部取付用ねじ孔、28 上側電極凸部取付用ねじ、31自動測定系、32 測定対象部品、33 上側電極、34 下側電極、35 シールド、36 上側電極荷重制御系、37 ネットワークアナライザ、38 コンピュータ、41 反応チャンバ、42 静電チャック、43 絶縁体、44 ステージ、45 上部電極、46 ガス導入口、47 ガス排気口、48 リレー、49 高周波整合器、50 高周波電源、53測定電極駆動系、54 ネットワークアナライザ、55 コンピュータ、51 測定電極、51a 上側電極、51b、上側電極アーム、51c 電極アーム軸、52 測定電極格納スペース、61 摺動機構、62 回転機構。
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記他方の測定子を発振器を含む測定器に結合して、前記測定対象部品の固有インピーダンスおよび周波数特性の少なくとも一方を測定するステップとを備える、部品検査方法。 Sandwiching a component to be measured with a pair of probe elements, one of which is grounded and the other of which is insulated from the electromagnetic shield environment, in an electromagnetic shield environment grounded to earth;
Coupling the other measuring element to a measuring instrument including an oscillator, and measuring at least one of a specific impedance and a frequency characteristic of the measurement target component.
前記測定対象部品および前記1対の測定子に対する電磁シールド環境を形成しかつ前記1対の測定子の他方と絶縁されるシールド構造体、および
前記他方の測定子に対して電気信号を供給して前記測定対象部品の固有インピーダンスおよび周波数特性の少なくとも一方を測定する測定器を備える、部品検査装置。 A pair of measuring elements, one of which is grounded and sandwiches the part to be measured,
A shield structure that forms an electromagnetic shielding environment for the part to be measured and the pair of measuring elements and is insulated from the other of the pair of measuring elements; and an electric signal is supplied to the other measuring element. A component inspection apparatus comprising a measuring instrument that measures at least one of a specific impedance and a frequency characteristic of the measurement target component.
前記測定子および測定対象部品を外部から電磁的にシールドするシールド構造体を備え、前記シールド構造体において前記測定対象部品を構成要素として成膜またはエッチング処理が行なわれ、さらに
前記測定子を回転移動させかつ前記測定対象部品に密着させる移動制御機構、および
前記第2の測定子に対して電気信号を供給して前記測定対象部品の固有インピーダンスおよび周波数特性の少なくとも一方を測定する測定器を備える、製造装置。 A pair of measuring elements including a first measuring element that grounds one side of the part to be measured to ground, and a second measuring element that is in close contact with at least a part of the other side of the measuring part; and A shield structure that electromagnetically shields the measurement target component from the outside, wherein the film formation or etching process is performed with the measurement target component as a component in the shield structure, and the measurement probe is rotated and the measurement is performed A manufacturing apparatus comprising: a movement control mechanism that closely contacts an object part; and a measuring device that supplies an electric signal to the second probe to measure at least one of a specific impedance and a frequency characteristic of the object part.
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