特開 2023-41210 検出機構、基板処理装置、および検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023041210

(43)【公開日】2023-03-24

(54)【発明の名称】検出機構、基板処理装置、および検出方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/68 20060101AFI20230316BHJP

   H01L 21/677 20060101ALI20230316BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 G

H01L21/68 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021148443

(22)【出願日】2021-09-13

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099944

【弁理士】

【氏名又は名称】高山 宏志

(72)【発明者】

【氏名】久保田 直樹

(72)【発明者】

【氏名】曽根 浩

【テーマコード（参考）】

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F131BA03

5F131CA18

5F131DB22

5F131DB25

5F131DB52

5F131DB76

5F131DB82

5F131FA12

5F131FA26

5F131KA12

5F131KA44

5F131KA52

5F131KB05

5F131KB53

(57)【要約】

【課題】処理容器内で処理の妨げにならず簡易にステージや基板の表面状態や基板の位置ズレを検出できる検出機構、基板処理装置、および検出方法を提供する。
【解決手段】処理容器内でステージ上に載置された基板に対して処理を行う処理機構を有するとともに、ステージ上のステージ位置とステージから退避する退避位置との間で旋回する旋回部材を有する基板処理装置において、ステージおよび／またはステージ上に載置された基板の検出を行う検出機構である。検出機構は、旋回部材に設けられステージおよび／または基板を検出する検出器と、検出器の位置および検出器が検出する位置が所望の位置になるようにステージの駆動部および／または旋回部材の駆動部に制御指令を出し、検出器の検出信号の処理を行う検出制御部とを有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理容器内でステージ上に載置された基板に対して処理を行う処理機構を有するとともに、前記ステージ上のステージ位置と前記ステージから退避する退避位置との間で旋回する旋回部材を有する基板処理装置において、前記ステージおよび／または前記ステージ上に載置された基板の検出を行う検出機構であって、
前記旋回部材に設けられ前記ステージおよび／または前記基板を検出する検出器と、
前記検出器の位置および前記検出器が検出する位置が所望の位置になるように前記ステージの駆動部および／または前記旋回部材の駆動部に制御指令を出し、前記検出器の検出を制御する検出制御部と、
を有する、検出機構。

【請求項2】

前記基板処理装置は、前記基板に対しスパッタリングによって膜を形成する成膜装置であり、
前記処理機構は、前記ステージの上に載置された前記基板にターゲットからスパッタ粒子を放出するスパッタ粒子放出部であり、
前記旋回部材は、前記ステージの上に載置された前記基板を覆うディスクシャッタを旋回させるアーム部であって、前記ステージの上に載置された前記基板を遮蔽するディスクシャッタを、前記基板を遮蔽する遮蔽位置と、前記ステージから退避する退避位置との間で旋回させる、請求項１に記載の検出機構。

【請求項3】

前記処理容器内は真空に保持され、前記アーム部の内部は大気圧に保持され、前記検出器は、前記アーム部の内部に設けられ、前記アーム部の前記検出器に対応する部分には透過窓が嵌め込まれ、前記検出器から検出信号を前記検出制御部へ送信する信号ケーブルは、前記アーム部の内部を通って、前記処理容器の外部へ取り出される、請求項２に記載の検出機構。

【請求項4】

前記検出器は撮像器であり、前記信号ケーブルは光ファイバーケーブルである、請求項３に記載の検出機構。

【請求項5】

前記検出器は、前記ステージの表面の状態、前記ステージの上に載置された基板の状態、前記ステージの上に載置された前記基板の位置を検出する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の検出機構。

【請求項6】

前記検出制御部は、前記旋回部材を前記検出器が検出開始位置となるように旋回させ、前記ステージを回転させながら、前記旋回部材を前記ステージ上で往復動させ、前記検出器に、前記ステージの状態または前記ステージ上に載置された前記基板の表面の状態を検出させる、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の検出機構。

【請求項7】

前記ステージの外周に設けられたマスク部材をさらに有し、
前記検出制御部は、前記ステージに前記基板が載置された状態で、前記旋回部材を前記検出器が前記基板の端部になるように旋回させ、次いで前記ステージを回転させて、複数箇所で前記検出器に前記マスク部材と前記基板の端部との距離を検出させ、前記マスク部材と前記基板の端部との距離の変動量から、前記基板の径方向のズレ量を算出する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の検出機構。

【請求項8】

前記検出制御部は、前記旋回部材を前記検出器が前記基板のノッチまたはアライメントマークの直上に位置するように旋回させ、前記ノッチまたは前記アライメントマークの傾きから前記基板の角度のズレ量を算出する、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の検出機構。

【請求項9】

基板を処理する基板処理装置であって、
処理容器と、
前記処理容器内に設けられた基板を載置するステージと、
前記ステージ上に載置された基板に対して処理を行う処理機構と、
前記ステージ上のステージ位置と前記ステージ位置から退避する退避位置との間で旋回する旋回部材と、
前記ステージおよび／または前記ステージ上に載置された基板の検出を行う検出機構と、
を有し、
前記検出機構は、
前記旋回部材に設けられ前記ステージおよび／または前記基板を検出する検出器と、
前記検出器の位置および前記検出器が検出する位置が所望の位置になるように前記ステージの駆動部および／または前記旋回部材の駆動部に制御指令を出し、前記検出器の検出を制御する検出制御部と、
を有する、基板処理装置。

【請求項10】

前記基板処理装置は、前記基板に対しスパッタリングによって膜を形成する成膜装置であり、
前記処理機構は、前記ステージの上に載置された前記基板にターゲットからスパッタ粒子を放出するスパッタ粒子放出部であり、
前記旋回部材は、前記ステージの上に載置された前記基板を覆うディスクシャッタを旋回させるアーム部であって、前記ステージの上に載置された前記基板を遮蔽するディスクシャッタを、前記基板を遮蔽する遮蔽位置と、前記ステージから退避する退避位置との間で旋回させる、請求項９に記載の基板処理装置。

【請求項11】

前記処理容器内は真空に保持され、前記アーム部の内部は大気圧に保持され、前記検出器は、前記アーム部の内部に設けられ、前記検出器から検出信号を前記検出制御部へ送信する信号ケーブルは、前記アーム部の内部を通って、前記処理容器の外部へ取り出される、請求項１０に記載の基板処理装置。

【請求項12】

前記検出器は撮像器であり、前記信号ケーブルは光ファイバーケーブルである、請求項１１に記載の基板処理装置。

【請求項13】

前記検出器は、前記ステージの表面の状態、前記ステージの上に載置された基板の状態、前記ステージの上に載置された前記基板の位置を検出する、請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項14】

前記検出制御部は、前記旋回部材を前記検出器が検出開始位置となるように旋回させ、前記ステージを回転させながら、前記旋回部材を前記ステージ上で往復動させ、前記検出器に、前記ステージの状態または前記ステージ上に載置された前記基板の表面の状態を検出させる、請求項９から請求項１３のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項15】

前記ステージの外周に設けられたマスク部材をさらに有し、
前記検出制御部は、前記ステージに前記基板が載置された状態で、前記旋回部材を前記検出器が前記基板の端部になるように旋回させ、次いで前記ステージを回転させて、複数箇所で前記検出器に前記マスク部材と前記基板の端部との距離を検出させ、前記マスク部材と前記基板の端部との距離の変動量から、前記基板の径方向のズレ量を算出する、請求項９から請求項１４のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項16】

前記検出制御部は、前記旋回部材を前記検出器が前記基板のノッチまたはアライメントマークの直上に位置するように旋回させ、前記ノッチまたは前記アライメントマークの傾きから前記基板の角度のズレ量を算出する、請求項９から請求項１５のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項17】

処理容器内でステージ上に載置された基板に対して処理を行う処理機構を有するとともに、前記ステージ上のステージ位置と前記ステージから退避する退避位置との間で旋回する旋回部材を有する基板処理装置において、前記ステージおよび／または前記ステージ上に載置された基板の検出を行う検出方法であって、
前記旋回部材に検出器を設けることと、
前記旋回部材を旋回させて前記検出器により前記ステージおよび／または前記ステージ上に載置された基板を検出することと、
を有する検出方法。

【請求項18】

前記ステージおよび／または前記ステージ上に載置された基板を検出することは、
前記旋回部材を前記検出器が検出開始位置となるように旋回させることと、
前記ステージを回転させながら、前記旋回部材を前記ステージ上で往復動させて、前記検出器に、前記ステージの状態または前記ステージ上に載置された前記基板の表面の状態を検出させることと、
を有する、請求項１７に記載の検出方法。

【請求項19】

前記基板処理装置は、前記ステージの外周に設けられたマスク部材をさらに有し、
前記ステージおよび／または前記ステージ上に載置された基板を検出することは、
前記ステージに前記基板が載置された状態で、前記旋回部材を前記検出器が前記基板の端部になるように旋回させることと、
次いで前記ステージを回転させて、複数箇所で前記検出器に前記マスク部材と前記基板の端部との距離を検出させることと、
前記マスク部材と前記基板の端部との距離の変動量から、前記基板の径方向のズレ量を算出することと、
を有する、請求項１７または請求項１８に記載の検出方法。

【請求項20】

前記ステージおよび／または前記ステージ上に載置された基板を検出することは、
前記旋回部材を前記検出器が前記基板のノッチまたはアライメントマークの直上に位置するように旋回させることと、
前記ノッチまたは前記アライメントマークの傾きから前記基板の角度のズレ量を算出することと、
を有する、請求項１７から請求項１９のいずれか一項に記載の検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、検出機構、基板処理装置、および検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造工程においては、基板に対して成膜等の種々の処理が行われる。このような処理は、真空に保持された処理容器と、処理容器内に設けられた基板を載置する基板載置台とを有する基板処理装置により行うことができる。

【0003】

このような基板処理装置において、処理容器内で基板の位置やパーティクルの有無等を検出できれば有用である。処理容器内で所定の検出を行う技術として、例えば、特許文献１には、処理容器の排気ラインを流れる排ガスにレーザー光を透過させて、レーザー光内を通過した異物粒子による散乱光をＩ－ＣＣＤカメラで計測して異物粒子を検出することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１－１２９７４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示は、処理容器内で処理の妨げにならず簡易にステージや基板の表面状態や基板の位置ズレを検出できる検出機構、基板処理装置、および検出方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る検出機構は、処理容器内でステージ上に載置された基板に対して処理を行う処理機構を有するとともに、前記ステージ上のステージ位置と前記ステージから退避する退避位置との間で旋回する旋回部材を有する基板処理装置において、前記ステージおよび／または前記ステージ上に載置された基板の検出を行う検出機構であって、前記旋回部材に設けられ前記ステージおよび／または前記基板を検出する検出器と、前記検出器の位置および前記検出器が検出する位置が所望の位置になるように前記ステージの駆動部および／または前記旋回部材の駆動部に制御指令を出し、前記検出器の検出を制御する検出制御部と、を有する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、処理容器内で処理の妨げにならず簡易にステージや基板の表面状態や基板の位置ズレを検出できる検出機構、基板処理装置、および検出方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態に係る検出機構を搭載した基板処理装置を示す断面図である。

【図2】ディスクシャッタを旋回させるためのアーム部の旋回動作を説明する図である。

【図3】一実施形態に係る検出機構を説明するための断面図である。

【図4】ディスクシャッタを退避させた状態の基板処理装置を示す断面図である。

【図5】検出機構によりステージの表面状態を検出する際の状態を示す図である。

【図6】検出機構によりステージ上の基板の表面状態を検出する際の状態を示す図である。

【図7】検出機構によりステージ上での基板の位置を検出する際の状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して実施形態について具体的に説明する。
＜基板処理装置＞
最初に、一実施形態に係る検出機構を搭載した基板処理装置について説明する。図１は一実施形態に係る検出機構を搭載した基板処理装置を示す断面図、図２はディスクシャッタを旋回させるためのアーム部の旋回動作を説明する図である。

【0010】

基板処理装置１は、基板Ｗ上にスパッタリングによって膜を形成する成膜装置として構成される。基板Ｗとしては、例えば、Ｓｉのような半導体、ガラス、セラミックス等からなるウエハを挙げることができるがこれに限定されない。

【0011】

基板処理装置１は、処理容器１０と、ステージ２０と、スパッタ粒子放出部３０ａおよび３０ｂと、ガス供給部４０と、デスクシャッタ部５０と、検出機構６０と、制御部７０とを備える。

【0012】

処理容器１０は、例えばアルミニウム製であり、基板Ｗの処理を行う処理室を画成する。処理容器１０は、接地電位に接続されている。処理容器１０は、上部が開口された容器本体１０ａと、容器本体１０ａの上部開口を塞ぐように設けられた蓋体１０ｂとを有する。蓋体１０ｂは、円錐台状をなしている。

【0013】

処理容器１０の底部には排気口１１が形成され、排気口１１には排気装置１２が接続されている。排気装置１２は、圧力制御弁、および真空ポンプを含んでおり、排気装置１２により、処理容器１０内が所定の真空度まで真空排気されるようになっている。

【0014】

処理容器１０の側壁には、隣接する搬送室（図示せず）との間で基板Ｗを搬入出するための搬入出口１３が形成されている。搬入出口１３はゲートバルブ１４により開閉される。

【0015】

ステージ２０は、略円板状をなし、処理容器１０内の底部近傍に設けられ、基板Ｗを水平に保持するようになっている。ステージ２０は、本実施形態では、ベース部２１および静電チャック２２を有する。ベース部２１は例えばアルミニウムからなる。静電チャック２２は、誘電体からなり、内部に電極（図示せず）が設けられている。電極２３には直流電源（図示せず）から直流電圧が印加され、これによる静電気力により基板Ｗが静電チャック２２の表面に静電吸着される。ベース部２１の内部には、ヒーターや冷却媒体流路の一方または両方を有する温調機構（図示せず）が設けられている。

【0016】

ステージ２０は、駆動機構２６により駆動される。駆動機構２６は処理容器１０の下方に設けられており、駆動機構２６から上方に延びる支軸２７が処理容器１０の底壁を貫通して延び、その先端がステージ２０の底面中央に接続されている。駆動機構２６は、支軸２７を介してステージ２０を回転および昇降するように構成される。支軸２７と処理容器１０の底壁との間は、封止部材２８により封止されている。封止部材２８を設けることにより、処理容器１０内を真空状態に保ったまま支軸２７が回転および昇降動作することが可能となる。封止部材２８として、例えば磁性流体シールを挙げることができる。

【0017】

ステージ２０の周囲には、円環状をなすマスク部材２９が設けられている。マスク部材２９は、防着シールドとして機能する。

【0018】

スパッタ粒子放出部３０ａおよび３０ｂは、スパッタ成膜を行うための処理機構として機能する。スパッタ粒子放出部３０ａおよび３０ｂは、それぞれ、ターゲットホルダ（電極）３１ａおよび３１ｂと、ターゲット３２ａおよび３２ｂと、電源３３ａおよび３３ｂと、マグネット３４ａおよび３４ｂとを有する。

【0019】

ターゲットホルダ３１ａおよび３１ｂは、導電性を有する材料からなり、絶縁性部材３５ａおよび３５ｂを介して、処理チャンバ１０の蓋体１０ｂの傾斜面の、互いに異なる位置に取り付けられている。本例ではターゲットホルダ３１ａおよび３１ｂは、互いに対向する位置に設けられているが、これに限るものではなく、任意の位置に設けることができる。

【0020】

ターゲット３２ａおよび３２ｂは、ターゲットホルダ３１ａおよび３１ｂに保持され、矩形状をなしてており、成膜しようとする膜の構成元素を含む材料からなる。

【0021】

電源３３ａおよび３３ｂは、直流電源であり、ターゲットホルダ３１ａおよび３１ｂを介してターゲット３２ａおよび３２ｂに電力を供給する。なお、電源３３ａおよび３３ｂは交流電源（高周波電源）であってもよい。ターゲット３２ａおよびターゲット３２ｂが絶縁体である場合は交流電源（高周波電源）が用いられる。

【0022】

マグネット３４ａおよび３４ｂは、ターゲットホルダ３１ａおよび３１ｂの裏面側に設けられている。マグネット３４ａおよび３４ｂは、ターゲット３２ａおよび３２ｂに漏洩磁場を与え、マグネトロンスパッタを行うためのものである。マグネット３４ａおよび３４ｂは、マグネット駆動部（図示せず）によりターゲットホルダ３１ａおよび３１ｂの裏面に沿って揺動するように構成されている。

【0023】

ターゲット３２ａおよび３２ｂの表面の外周部分には、それぞれ、スパッタ粒子の放出方向を規制するリング状部材３６ａおよび３６ｂが設けられている。リング状部材３６ａおよび３６ｂは接地されている。

【0024】

なお、電源３３ａ，３３ｂの両方から、ターゲット３２ａ，３２ｂの両方へ電圧を印加してもよいし、いずれか一方のみに電圧を印加してもよい。また、スパッタ粒子放出部の数は２つに限るものではない。

【0025】

スパッタ粒子放出部３０ａ，３０ｂの下方位置には、ターゲット遮蔽部材８１が設けられている。ターゲット遮蔽部材８１は、処理容器１０の蓋部１０ｂに沿った円錐台状をなし、ターゲット３２ａ，３２ｂに対応する大きさの開口部８２が形成されている。ターゲット遮蔽部材８１は、回転機構８３により回転され、開口部８２をターゲット３２ａ，３２ｂの少なくとも一方に対応させることにより、開口部８２に対応したターゲットが開状態となる。一方、開口部８２に対応しないターゲットは閉状態となる。そして、開口部８２に対応したターゲットから基板Ｗへのスパッタ粒子の放射が可能となる。また、ターゲット３２ａ，３２ｂの少なくとも一方を遮蔽部材８１で遮蔽することにより、遮蔽されたターゲットのスパッタ洗浄が可能となる。

【0026】

ステージ２０の上方には、ステージ２０の上面外端部からターゲット遮蔽部材８１の下端近傍まで達するように、遮蔽部材８４が設けられている。遮蔽部材８４は、スパッタ粒子が処理容器１０の壁部に達することを抑制する機能を有する。

【0027】

ガス供給部４０は、ガス供給源４１と、ガス供給源４１から延びるガス供給配管４２と、ガス供給配管４２に設けられた流量制御器４３と、ガス導入部材４４とを有している。ガス供給源４１からは、処理容器１０内において励起されるスパッタリングガスとして、Ａｒ等の希ガスが、ガス供給配管４２およびガス導入部材４４を介して処理容器１０内に供給される。

【0028】

ガス供給部４０から処理容器１０内にスパッタリングガスが供給された状態で、電源３３ａおよび３３ｂからターゲットホルダ３１ａおよび３１ｂを介してターゲット３２ａおよび３２ｂに電圧が印加されることにより、ターゲット３２ａおよび３２ｂの周囲でスパッタガスが解離する。このとき、マグネット３４ａおよび３４ｂの漏洩磁場がターゲット３２ａおよび３２ｂの周囲に及ぼされることで、ターゲット３２ａおよび３２ｂの周囲に集中してマグネトロンプラズマが形成される。この状態でプラズマ中の正イオンがターゲット３２ａおよび３２ｂに衝突し、ターゲット３２ａおよび３２ｂからスパッタ粒子が放出され、基板Ｗ上に堆積される。

【0029】

ディスクシャッタ部５０は、コンディショニング等の際に、ステージ２０に載置された基板Ｗを遮蔽し、基板Ｗにスパッタ粒子が到達することを防止する機能を有する。ディスクシャッタ部５０は、ディスクシャッタ５１と、アーム部５２と、回転軸５３と、回転機構５４と、昇降機構５５とを有する。

【0030】

アーム部５２は中空構造を有し、水平に設けられ、その上面でディスクシャッタ５１を支持し旋回させる旋回部材として機能する。アーム部５２は、上面に開口を有する本体部５２ａと、本体部５２ａの開口を封止するように設けられた封止蓋５２ｂとを有している。封止蓋５２ｂは、溶接またはシール部材により本体部５２ａの開口に封止され、封止蓋５２ｂによりアーム部５２の内部が密閉空間となる。アーム部５２の本体部５２ａが封止蓋５２ｂで封止されることにより、真空状態の処理容器１０に対し、アーム部５２の内部が大気圧に保持される。

【0031】

ディスクシャッタ５１は円板状をなし、ステージ２０と同等の径を有しており、ステージ２０に保持された基板Ｗを覆うことが可能となっている。

【0032】

回転軸５３はアーム部５２を旋回させるための軸であり、中空構造を有し、アーム部５２の端部に接続され、垂直方向下方に延び、処理容器１０の底壁を貫通して処理容器１０の下方の回転機構５４により回転される。回転軸５３の内部空間は密閉空間となっており、アーム部５２の内部空間と連通し、大気圧に保持される。

【0033】

回転機構５４により回転軸５３が回転されることにより、アーム部５２がディスクシャッタ５１とともに旋回される。アーム部５２は、図２に示すように、ステージ２０上のステージ位置と、破線で示すステージ２０から退避した退避位置との間で旋回されるように構成され、アーム部５２の旋回により、ディスクシャッタ５１がステージ２０上の基板Ｗを遮蔽する遮蔽位置と、ステージ２０から退避する退避位置とをとるようになっている。

【0034】

昇降機構５５は、回転軸５３を回転可能に支持するとともに、回転軸５３を介してアーム部５２を昇降するようになっている。回転軸５３と処理容器１０の底壁との間は、封止部材５６により封止されている。封止部材５６としては、例えば流体シールを挙げることができる。

【0035】

検出機構６０は、基板Ｗの表面全体の状態やステージ２０の表面全体の状態の検出（モニタリング）や、ステージ２０上での基板Ｗの位置の検出を行うものであり、検出器６１と、透過窓６２と、信号ケーブル６３と、検出制御部６４とを有する。検出機構６０については後で詳細に説明する。

【0036】

制御部７０は、コンピュータからなり、基板処理装置１の各構成部、例えば、電源３３ａ，３３ｂ、排気装置１２、駆動機構２６、ガス供給部４０、回転機構５４、昇降機構５５、検出制御部６４等を制御する。制御部７０は、これらの制御を行うＣＰＵからなる主制御部と、入力装置、出力装置、表示装置、記憶装置を有する。主制御部は、記憶装置は基板処理装置１で実行される各種処理のパラメータが記憶され、また、基板処理装置１で実行される処理を制御するためのプログラム、すなわち処理レシピが格納された記憶媒体を有している。主制御部は、記憶媒体に記憶されている所定の処理レシピを呼び出し、その処理レシピに基づいて基板処理装置１に処理を実行させる。

【0037】

詳細には、制御部７０は、基板Ｗの成膜処理の際には、成膜処理モードとなり、主制御部は、成膜処理レシピに基づいて処理を実行させる。また、検出機構６０での検出を行う際には、検出処理モードとなる。検出処理モードでは、主制御部は、検出処理レシピに基づいて、検出器６１により必要な検出処理が実施されるように、後述する検出制御部６４に検出位置や検出内容等の検出に必要な指令を送る。

【0038】

＜検出機構＞
次に、一実施形態に係る検出機構６０について詳細に説明する。図３は検出機構を説明するための断面図である。
上述したように、検出機構６０は、検出器６１と、透過窓６２と、信号ケーブル６３と、検出制御部６４とを有する。

【0039】

検出器６１は、アーム部５２の内部に設けられ、ステージ２０の表面全体の状態や基板Ｗの表面全体の状態の検出（モニタリング）や、ステージ２０上での基板Ｗの位置の検出を実際に行うものである。検出器６１は、例えば、封止蓋５２ｂの裏面に取り付けられる。検出器６１としては、検出対象を撮像する撮像器を用いることができ、撮像器としては、内視鏡、ＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤカメラ等、撮像素子（ＣＭＯＳ、ＣＣＤ等）を含むものを挙げることができる。検出器６１としては、他に、レーザー変位計等を用いることができる。

【0040】

透過窓６２は、アーム部５２の検出器６１に対応する位置に密閉状態で嵌め込まれ、検出器６１は、透過窓６２を介して基板Ｗやステージ２０の検出を行う。透過窓６２としては、例えば石英ガラスを用いることができる。

【0041】

信号ケーブル６３は、検出器６１からの検出信号を検出制御部６４へ送信するものであり、アーム部５２および回転軸５３の内部を通って処理容器１０外へ取り出される。信号ケーブル６３の取り出し部は例えばハーメチックシールとなっている。検出器６１が撮像器である場合、信号ケーブルとして光ファイバーケーブルを用いることができる。

【0042】

検出制御部６４は、検出器６１の位置および検出器６１が検出する位置が所望の位置になるように、ステージ２０を回転させる駆動機構２６、ディスクシャッタ部５０の回転機構５４および昇降機構５５に制御指令を出すとともに、検出器６１の検出の制御を行う。検出制御部６４による位置制御においては、検出制御部６４からの指令に基づいて、駆動機構２６により検出器６１によって検出される基板Ｗまたはステージ２０の位置が移動され、回転機構５４により検出器６１自体の位置が移動され、昇降機構５５により被写界深度の調整等のために検出器６１の高さ位置が調整される。また、検出制御部６４による検出制御においては、検出器６１に所望の検出を実行させるとともに検出信号の処理を行う。検出制御部６４の制御は制御部７０からの指令によってなされる。検出制御部６４は制御部７０の一部であってもよい。

【0043】

＜成膜処理動作＞
次に、以上のように構成される基板処理装置１における基板処理動作について説明する。

【0044】

成膜処理は、後述するように、処理容器１０内に搬送され、ステージ２０に載置された基板Ｗに対して検出処理を行った後、制御部７０を成膜処理モードにして以下のように行われる。

【0045】

最初に、基板処理装置１のディスクシャッタ部５０のディスクシャッタ５１で基板Ｗを遮蔽した図１の状態で、スパッタ粒子放出部３０ａ、３０ｂのコンディショニングを行う。

【0046】

その後、図４に示すように、回転機構５４によりアーム部５２を退避位置に旋回させてディスクシャッタ５１を退避位置に退避させる。このとき、ターゲット３２ａ，３２ｂのうち使用しないターゲットをターゲット遮蔽部材８１により遮蔽することができる。図４は、ターゲット３２ｂが遮蔽されターゲット３１ａを使用する例が示されているが、遮蔽部材８１の開口部８２の位置を調整して、ターゲット３２ｂのみを使用することもターゲット３２ａおよび３２ｂの両方を使用することもできる。

【0047】

図４の状態で、ガス供給部４０から処理容器１０内へスパッタガスとして不活性ガス、例えばＡｒガスを導入し、排気装置１２により処理容器１０内を所定の圧力に調圧する。そして、駆動機構２６によりステージ２０を回転しつつ、スパッタ成膜を実施する。

【0048】

図４の状態においてスパッタ成膜は以下のように実施することができる。電源３３ａからターゲットホルダ３１ａを介してターゲット３２ａに電圧を印加することによりプラズマを生成するとともに、マグネット３４ａを駆動させ磁界を発生させる。これにより、プラズマ中の正イオンがターゲット３２ａに衝突し、ターゲット３２ａからその構成金属からなるスパッタ粒子が放出される。放出されたスパッタ粒子が基板Ｗ上に堆積され、所望の膜が成膜される。

【0049】

なお、上述したようにターゲット遮蔽部材８１を調整して、ターゲット３２ｂからスパッタ粒子を放出する場合は、電源３３ｂからターゲットホルダ３１ｂを介してターゲット３２ｂに電圧を印加すればよい。また、ターゲット３２ａおよび３２ｂの両方からスパッタ粒子を放出する場合は、電源３３ａおよび３３ｂからターゲットホルダ３１ａおよび３１ｂを介してターゲット３２ａおよび３２ｂに電圧を印加すればよい。

【0050】

＜検出機構による検出処理動作＞
次に、基板処理装置１における検出機構６０による検出処理動作について説明する。
検出処理は、上述した基板Ｗに対する成膜処理に先立って、制御部７０を検出処理モードにし、制御部７０からの検出制御部６４の制御指令に基づいて実行され、以下のように、検出機構６０によりステージ２０および／または基板Ｗの検出を行う。具体的には、ステージ２０表面状態の検出、基板Ｗ表面状態の検出、ステージ２０上での基板Ｗの位置の検出を含む。なお、検出処理は、必要に応じて成膜処理後にも実行される。

【0051】

（１）ステージ２０の表面状態の検出
最初に、ステージ２０に基板を載置しない状態で、検出機構６０によりステージ２０の表面状態を検出する。ステージ２０の表面状態の検出に際しては、まず、図５（ａ）に示すように、ディスクシャッタ部５０のアーム部５２を旋回させて検出器６１をステージ２０の上方に位置させ、昇降機構５５により被写界深度の調整等のために検出器６１の高さ位置を調整する。そして、図５（ｂ）に示すように、駆動機構２６によりステージ２０を回転させながら回転機構５４によりアーム部５２を繰り返し旋回させ、ステージ２０の表面全体の状態、典型的にはステージ２０表面のパーティクル（ゴミ）を検出（モニタリング）する。このときの駆動機構２６、回転機構５４、昇降機構５５による検出位置制御は検出制御部６４により行われる。そして、検出制御部６４で検出信号を処理し、例えば、パーティクルの数が基準値未満か否かを検出する。

【0052】

検出器６１が撮像器である場合、検出器６１の高さ位置の調整により被写界深度を調整し、ステージ２０を回転させながらアーム部５２を繰り返し旋回させることにより、得られた撮像または映像を繋ぎ合わせて、ステージ２０表面全体の状態を把握する。

【0053】

ステージ２０の表面状態が基準範囲から外れた場合、例えばパーティクルの数が基準値以上となった場合、対策を講じる。例えば、装置を停止し、メンテナンスを行う。

【0054】

このときの具体的な動作例について以下に説明する。
最初に、ディスクシャッタ部５０のアーム部５２の位置を、退避位置からステージ２０側へ旋回させてステージ２０上方の検出開始位置へ移動させる。例えば、退避位置は、アーム部５２がステージ中心から８５°旋回した位置であり、検出開始位置はその退避位置から５５°ステージ２０側に旋回させた位置である。

【0055】

検出開始位置で被写界深度を調整した後、ステージ２０を回転させる。このときの回転速度は５ｒｐｍ以上であってよい。そして、ステージ２０の回転動作中に、アーム部５２を検出開始地点からステージ２０の中心に向かって旋回させ、中心位置まで達したら、アーム部５２を折り返し動作させて検出位置まで戻す。このときの旋回速度は１０ｒｐｍ以上であってよい。このような旋回動作をステージ２０が１周するまで繰り返し行い、動的にステージ２０上のパーティクルの検出を行う。

【0056】

（２）基板Ｗの表面状態の検出
次に、処理容器１０内に基板Ｗを搬入し、ステージ２０上に基板Ｗを載置させて、検出機構６０により基板Ｗの表面状態を検出する。基板Ｗの表面状態の検出に際しては、ステージ２０の表面状態の検出の際と同様に行うことができる。すなわち、まず、ディスクシャッタ部５０のアーム部５２を旋回させて検出器６１を基板Ｗが載置されたステージ２０の上方に位置させ、同様に、昇降機構５５により被写界深度の調整等のために検出器６１の高さ位置を調整する。そして、図６に示すように、駆動機構２６によりステージ２０を回転させながら回転機構５４によりアーム部５２を繰り返し旋回させ、基板Ｗの表面全体の状態を検出（モニタリング）する。基板Ｗの表面状態としては、膜剥がれ（パーティクル（ゴミ））、亀裂、ひび割れを挙げることができる。具体例としては、ステージ２０の表面状態の検出の際と同様のものを挙げることができる。基板Ｗの表面状態が許容範囲から外れた場合、基板Ｗを回収する。

【0057】

（３）ステージ２０上での基板Ｗの位置の検出
次に、ステージ２０上での基板Ｗの位置を検出し、位置ズレを算出する。ステージ２０上での基板Ｗの位置の検出に際しては、図７に示すように、まず、ディスクシャッタ部５０のアーム部５２を旋回させて検出器６１を基板Ｗが載置されたステージ２０の上方に位置させる。そして、検出器６１を基板Ｗの端部に合わせ、ステージ２０を回転させ、複数箇所でマスク部材２９と基板端部との距離（Ｘ、Ｙ成分）を検出し、その変動量から径方向のズレ量（偏心度合い）を算出する。マスク部材２９と基板端部との距離としては、図示するように、マスク部材２９の周端部を基準とした基板外周端までの距離を用いることができる。また、基板Ｗのノッチ９１またはアライメントマーク９２を検出器６１で検出して基板Ｗの角度のズレ量を算出する。なお、本例の場合にも、検出器６１を基板Ｗが載置されたステージ２０の上方に位置させた際に、同様に、昇降機構５５により被写界深度の調整等のために検出器６１の高さ位置を調整する。

【0058】

基板Ｗの位置ズレ量（径方向のズレ量、角度のずれ量）が許容範囲を外れた場合、基板Ｗを回収するとともに、処理容器１０内に基板Ｗを搬送する搬送機構（図示せず）の位置補正を行う。すなわち基板Ｗの搬送位置が許容範囲になるように搬送機構を補正する。

【0059】

このときの具体的な動作について以下に説明する。
最初に、パーティクル検出の際と同様、ディスクシャッタ部５０のアーム部５２の位置を、退避位置からステージ２０側へ旋回させてステージ２０上方の検出開始位置へ移動させる。

【0060】

次に、任意の場所で、基板Ｗ端部とマスク部材２９との距離の１回目の測定を行い、次に、ステージ２０を９０°回転させ、同様に２回目の測定を行う。そして、１回目および２回目についてＸ、Ｙ成分を検出して、ステージ２０に対する基板Ｗの径方向のずれ量（偏心度合い）を算出する。また、基板Ｗのノッチ９１またはアライメントマーク９２の直上にアーム部５２（検出器６１）が位置するようにアーム部５２を旋回動作させて、ノッチ９１またはアライメントマーク９２を検出し、その傾きから基板Ｗの角度のズレ量（θ方向のズレ量）を算出する。

【0061】

以上のように基板Ｗの径方向のズレ量とθ方向のズレ量を求めることにより基板Ｗの位置ズレを把握することができる。このように基板Ｗの位置ズレを検出し、基板Ｗの位置を補正することにより、成膜処理の際に、ステージ２０へのスパッタ粒子の到達を抑制することができる。

【0062】

なお、基板Ｗのズレ量の検出は、基板Ｗに対する成膜処理後に行ってもよい。また、１ロットの基板Ｗの処理が終了後、ステージ２０の表面上のパーティクルの検出を行ってもよい。

【0063】

従来、基板処理装置の処理容器において、何等かの検出を行うことは行われており、上述したように、特許文献１には処理容器の排気ラインの異物粒子を検出することが記載されている。

【0064】

一方、処理容器内でステージや基板表面の状態、例えばパーティクルの数や、基板の位置ズレを検出できれば極めて有用である。しかし、一般的に、基板処理装置において、ステージの上方には、処理のための機構が存在するため、従来、処理容器内でステージやステージ上の基板の状態やステージ上での基板の位置ズレ等を検出することは行われていない。

【0065】

これに対し、ステージ上のステージ位置とステージから退避する退避位置との間で旋回する旋回部材を有すれば、これに検出器を取り付けることにより、処理の妨げにならず簡易にステージや基板を検出することができる。本実施形態では、このことに着目し、コンディショニング等が行われる際にステージ上の基板Ｗを遮蔽するディスクシャッタ部５０のアーム部５２を旋回部材として用い、アーム部５２に検出器６１を装着するようにした。

【0066】

すなわち、ディスクシャッタ部５０のアーム部５２は、ディスクシャッタ５１が遮蔽位置と退避位置とをとるように旋回可能であるから、アーム部５２に検出器６１を設けることにより、検出時のみ検出器６１をステージ２０または基板Ｗ上に位置させることができる。

【0067】

このため、検出器６１が処理の妨げになることはない。また、ディスクシャッタ部５０のアーム部５２に検出器６１を設けるだけであるから簡易にステージ２０や基板Ｗを検出することができる。

【0068】

さらに、アーム部５２とともに検出器６１を旋回させることができるので、ステージ２０の回転を併用することにより、ステージ２０や基板Ｗの全体の状態を検出することができる。また、既存の設備に対して検出機構６０を設けるだけなので、基板処理装置の大幅な改造が不要であり、装置コストを大きく上昇させることがない。

【0069】

さらにまた、処理容器１０内は真空に保持されるが、アーム部５２および回転軸５３は密閉されて内部が大気圧に保持されているので、検出器６１はアーム部５２の内部の大気圧中に取り付けられ、信号ケーブル６３を大気中に引き回すことができる。また、検出器６１に対応する位置に密閉状態で透過窓６２が設けられているので、検出器６１は透過窓６２を介して基板Ｗやステージ２０からの情報を得ることができる。

【0070】

＜他の適用＞
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【0071】

例えば、上記実施形態では、基板処理装置として基板を遮蔽する旋回可能なディスクシャッタ部を備えたスパッタ装置を用い、検出器をディスクシャッタ部のアーム部に設けた例を示したが、これに限らず、ステージ上で旋回する旋回部材を有する基板処理装置において当該旋回部材に検出器を設ける場合であれば適用可能である。また、基板処理もスパッタ成膜に限るものではい。

【0072】

また、上記実施形態では、中空のアーム部の内部に検出器を設けた例を示したが、これに限るものではない。

【符号の説明】

【0073】

１；基板処理装置
１０；処理容器
１０ａ；容器本体
１０ｂ；蓋体
２０；ステージ
３０ａ，３０ｂ；スパッタ粒子放出部（処理機構）
３２ａ，３２ｂ；ターゲット
３３ａ，３３ｂ；電源
４０；ガス供給部
５０；ディスクシャッタ部
５１；ディスクシャッタ
５２；アーム部
６０；検出機構
６１；検出器
６２；透過窓
６３；信号ケーブル
６４；検出制御部
９１；ノッチ
９２；アライメントマーク
Ｗ；基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】