JP2003243370A

JP2003243370A - 半導体処理装置とウエハセンサモジュール

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Publication number: JP2003243370A
Application number: JP2002038908A
Authority: JP
Inventors: Ryujiro Udo; 竜二郎有働; Masatsugu Arai; 雅嗣荒井; Manabu Edamura; 学枝村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2003-08-29
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: JP3768162B2

Abstract

(57)【要約】【課題】処理室を開放しないでウエハセンサモジュー
ルの設置と撤去に対応することができ、常に高いスルー
プットが保持できるようにした半導体処理装置とウエハ
センサモジュールを提供すること。【解決手段】ウエハセンサモジュール１００の各セン
サプローブ１０１に発光素子１０２を設けるとともに、
半導体製造装置のウエハステージ２００には受光部２０
１と導光路２０２を設け、各センサプローブ１０１で検
出した電流、電圧、温度などの検出値が光信号としてウ
エハセンサモジュール１００からウエハステージ２００
に伝達されるようにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大気から隔離され
た雰囲気中で半導体を処理する装置に係り、特に半導体
ウエハのプラズマ処理に好適な半導体処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】プラズマエッチング装置や、プラズマ化
学蒸着装置などのプラズマ処理半導体製造装置において
は、半導体処理プロセス中での加工対象ウエハの面上に
分布する複数の点における電流、電圧、ウエハの温度、
更には、それらの分布が半導体製造プロセスにおける極
めて重要なパラメータであり、従って、半導体を高精度
で高効率且つ安定に製造するためには、これらの値が、
処理を開始する際、正確に測定できるか否かが重要なフ
ァクタとなる。

【０００３】そこで、このため、従来から種々のセンサ
プローブが提案され、実用に供されているが、その一種
に半導体処理置内の加工対象ウエハが載置される場所に
設置して使用されるウエハ形状のセンサモジュールがあ
り、いくつかの名称で呼ばれているが、ここでは、これ
を「ウエハセンサモジュール」と呼ぶことにする。

【０００４】ところで、従来のウエハセンサモジュール
の一例に、特開平８−２１３３７４号公報に開示の「診
断ウエハ」があるが、これは、基本的に陽極処理された
アルミニウムの円板から形成され、主要部がウエハ上に
載置されたイオン電流プローブとイオンエネルギーアナ
ライザで構成されているものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、半導
体処理置に対するウエハセンサモジュールの設置と当該
装置からの撤去について配慮がされておらず、半導体処
理置による処理内容の変更と設定に伴うスループットの
低下に問題があった。

【０００６】従来技術によるウエハセンサモジュール、
例えば「上記診断ウエハ」は、半導体製造装置内で電気
的に接続され、更に外部に接続されているため、その設
置と撤去に際しては電気配線の接続作業や取外作業が必
要になる。

【０００７】ここで、半導体製造装置の内部は大気から
隔離されており、従って、ウエハセンサモジュールの使
用に際しては、装置から外部に電気信号を取出す必要が
あるが、このとき、従来技術では、電気信号の伝達に電
気配線(導線)が用いられているので、大気から隔離され
た場所からの配線の取出しが必要になる。

【０００８】ところで、この大気から隔離された場所か
らの電気配線の取出しには、一般的に次に方法、すなわ
ち、電流導入端子(又は貫通端子)と呼はれている部品を
真空隔壁に設けた貫通孔に装着し、この電流導入端子の
真空側と大気側の端子部に夫々電気配線を接続する方法
と、電気配線が真空隔壁の貫通孔を通過する部分の周囲
をエラストマ(シリコンゴムのシール材など)で塞ぎ、封
止する方法が使用されていた。

【０００９】しかして、この結果、これら何れの方法を
採用した場合でも、従来技術では、ウエハセンサモジュ
ールの設置と撤去に際して電気配線の付替えや再封止処
理が不可欠になり、このため、半導体処理造装置を一時
的に停止させた上で処理室を開放する必要があり、従っ
て、スループットが低下してしまうのである。

【００１０】ここで、このウエハセンサモジュールによ
る測定は、半導体製造装置の使用を開始る前に行うが、
さらに必要に応じで、例えば半導体ウエハの処理枚数が
所定値に達する毎など、所定の頻度で行う必要があり、
従って、従来技術では、上記したように、スループット
の低下がもたらされてしまうのである。

【００１１】本発明の目的は、処理室を開放しないでウ
エハセンサモジュールの設置と撤去に対応することがで
き、常に高いスループットが保持できるようにした半導
体処理装置とウエハセンサモジュールを提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、大気から隔
離された処理室内で半導体を処理する方式の半導体処理
装置において、被処理物の載置台の上に載置され、前記
被処理物に流れる電流、電圧、温度の少なくとも一種を
検知するセンサプローブを備えたウエハセンサモジュー
ルが、前記被処理物の搬送手段により前記処理室内に搬
入されるようにして達成される。

【００１３】このとき、前記センサプローブにより検知
した測定値が光信号に変換され、前記ウエハセンサモジ
ュールから前記処理室の外に導出されるようにしても、
上記目的を達成することができる。

【００１４】また、このとき、前記光信号を受信する手
段が、前記載置台に設けられているようにしても、前記
ウエハセンサモジュールの少なくとも１点に任意の電位
を与える手段が、前記載置台に設けられているようにし
ても、上記目的を達成することができる。

【００１５】更に、このとき、前記光信号を受信する手
段が、少なくとも２種の測定値による光信号を共通に処
理して当該半導体処理装置の外に導出するようにして
も、上記目的を達成することができる。

【００１６】また、上記目的は、シリコン基板からなる
本体に、少なくとも１種のセンサプローブと発光素子を
設けたことを特徴とするウエハセンサモジュールによっ
ても達成され、このとき、前記シリコン基板からなる本
体が、処理対象である半導体ウエハと略同一の形状に作
られているようにしてもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による半導体処理装
置について、図示の実施形態により詳細に説明する。図
１は、本発明の一実施形態で、図において、真空容器４
００は、例えばプラズマ処理に必要な大気から隔離され
た処理室Ｃを形成するもので、その中が排気され、真空
にされた後、適切なプロセスガスを流入させた上で、図
示しないプラズマ発生装置を用い、処理室Ｃ内にプラズ
マ(図示してない)が発生されるようになっている。

【００１８】そして、この真空容器４００には、ウエハ
ステージ２００が中に備えられ、側部には搬送システム
５００が設けられている。そして、まずウエハステージ
２００には、図示しないバイアス電源からバイアス電圧
が印加されており、これにより処理室Ｃ内で発生したプ
ラズマが効率よくウエハステージ２００の方向に引き込
まれるようになっている。

【００１９】次に、搬送システム５００は、図示してな
い搬送機構を備え、処理室Ｃ内を外部から略隔離した状
態に保持したまま、内部に処理対象となる半導体ウエハ
を搬入し、ウエハステージ２００の上に載置し、このウ
エハステージ２００の上に載置してある半導体ウエハ
を、同じく処理室Ｃ内を外部から略隔離した状態に保持
したままで外部に搬出する働きをする。

【００２０】この図１の実施形態において、１００がウ
エハセンサモジュールで、これは、処理対象となる半導
体ウエハと略同じ寸法に作られ、ウエハステージ２００
上に載置されている。そして、図示してないが、処理対
象となる半導体ウエハは、このウエハセンサモジュール
１００の上に載置され、これにより、処理中、ウエハス
テージ２００の上に保持される。

【００２１】次に、この図１において、１０１はセンサ
プローブ、１０２は発光素子、２０１は受光素子であ
る。そして、まずセンサプローブ１０１は、ウエハセン
サモジュール１００の表面に、図２に示すように、複数
個、所定のパターンで配置してあり、夫々はイオン電
流、電圧分布、温度のうちの少なくとも一種を計測対象
として測定する働きをする。

【００２２】次に、発光素子１０２は、各々がセンサプ
ローブ１０１の夫々に組合わされた形で、図の上から見
て各センサプローブ１０１と同じ位置になるようにし
て、ウエハセンサモジュール１００の裏面に配置されて
る。そして、各発光素子１０２は、対応するセンサプロ
ーブ１０１の夫々に接続され、夫々のセンサプローブ１
０１で検知された電流、電圧分布、温度などの計測値に
応じた強度の光を発生する働きをする従って、このウエ
ハセンサモジュール１００は、円板状の本体に各センサ
プローブ１０１と発光素子１０２が一方の面と他方の面
から夫々埋め込まれた形になっていることになり、この
とき、本体としては、例えばシリコン板が用いられてい
る。

【００２３】一方、この図１で、２０１は受光部で、ウ
エハステージ２００の上面で、そこにウエハセンサモジ
ュール１００が載置されたとき、各々の発光素子１０２
が対向する位置に配置され、各発光素子１０２が発生し
た光を効率よく集光して取り込む働きをし、このため、
例えば所定の大きさのレンズで構成されている。

【００２４】次に、２０２は導光路で、各受光部２０１
で取り込んだ光を夫々特立した状態で外部に導き出す働
きをする。そして、このため、ウエハステージ２００の
中で縦になっている部分の上端が夫々の受光部２０１に
連接され、下端は水平に折れ曲げられた上で夫々独立し
たまま真空容器４００の外部に取り出されてくるように
して、ウエハステージ２００の中に配置した所定の太さ
の光ファイバなどで作られている。

【００２５】また、この図１で、３００は表示装置で、
所定のパターンで配列され、各導光路２０２の光導出端
に連通された光表面窓部を備え、各導光路２０２を介し
て導き出された光を、そのまま各導光路２０２毎に光と
して表示する働きをする。そして、このため、表示装置
３００の各光表面窓部には、例えばレンズが設けられて
いる。

【００２６】次に、この図１に示した本発明の一実施形
態に係る半導体処理装置の動作について説明する。この
半導体処理装置では、まず、処理対処となる半導体ウエ
ハの種別や、それに施すべき処理の種別に応じて、予め
ウエハセンサモジュール１００を用意しておく。ここ
で、このとき用意すべきウエハセンサモジュール１００
は、処理対象となる半導体ウエハに必要な電流検知用、
電圧検知用、温度検知用などに対応したセンサプローブ
１０１を所定の個数で所定のパターンにより配置したも
のである。

【００２７】そして、半導体ウエハの処理を開始する
際、それに先立って、ウエハ搬送システム５００によ
り、まずウエハセンサモジュール１００を処理室Ｃ内に
搬入し、ウエハステージ２００の上に載置させる。この
とき、ウエハセンサモジュール１００の下面にある発光
素子１０２の夫々が、ウエハステージ２００の上面にあ
る各々の受光部２０１に対向するように位置決めする。

【００２８】ここで、既に説明したように、ウエハセン
サモジュール１００は、何れもウエハ搬送システム５０
０が対象としている半導体ウエハと略同じ寸法に作られ
ている。従って、このときのウエハ搬送システム５００
によるウエハセンサモジュール１００の搬入について
は、半導体ウエハと同様に扱うことができ、正確に且つ
容易に搬入することができる。

【００２９】そうすると、これだけで、センサ類に対す
る電線の接続などの作業を要することなく、半導体ウエ
ハの処理に必要な計測処理のための準備が整ったことに
なるので、ここから例えばプラズマ処理などの半導体ウ
エハを対象とした処理を開始する。

【００３０】そして、この結果、ウエハセンサモジュー
ル１００にイオン電流が流れ、電圧が発生し、温度が変
化するので、それらがセンサプローブ１０１の夫々によ
り検知され、各々の発光素子１０２が発光する。

【００３１】こうして各発光素子１０２から発生された
光信号は、夫々対向している受光部２０１に入射され、
ウエハステージ２００側に伝達される。そして、各受光
部２０１から導入された光による信号は、ウエハステー
ジ２０１内の導光路２０２内を通過して真空容器４００
の外に取り出され、表示装置３００内に各測定対象種別
毎に設けてある光表面窓部に導かれる。

【００３２】そこで、この表示装置３００の光表面窓部
を見ることにより、このときのイオン電流、電圧分布、
温度が認識できることになり、必要とする処理条件の設
定に必要な各種のデータが得られることになり、この結
果、この後、半導体ウエハの的確な処理の遂行に寄与す
ることができ、従って、この実施形態によれば、半導体
ウエハの処理において常に高いスループットが確実に保
てることになる。

【００３３】次に、ウエハセンサモジュール１００の詳
細について説明する。まず、各センサプローブ１０１の
配置について、図２では、十字形に配置した場合が示さ
れている。この場合、各センサプローブ１０１の位置に
おけるイオン電流、電圧分布、それに温度を測定するこ
とができる。

【００３４】しかし、このセンサプローブ１０１の設置
個数と配置パターンは必要に応じて任意に設定し、変更
すればよい。例えば、格子状パターンや同心円状パター
ンの配置も可能である。また、プラズマ処理に関して
は、プラズマの分布が中心軸について対称であると見做
せる場合があり、このときは、半径上に配置するだけで
十分である。

【００３５】次に、センサプローブ１０１の詳細につい
て説明すると、ここでは、これらをウエハセンサモジュ
ール１００の本体も含めて、単結晶シリコンウエハを原
材料として製作する。ここで、原材料として単結晶シリ
コンウエハを採用したた理由は、以下の通りである。

【００３６】半導体製造用として比較的安価且つ大量に
供給されており、また半導体製造プロセスで実際に加工
する材料と同等であるため、ハンドリング等に際して特
別の注意を払う必要がなく、しかも半導体製造プロセス
に類似した、既に確立されている乾式及び湿式のエッチ
ング工程や成膜工程で様々なデバイスが容易に形成でき
るため、極めて利便性が高いからである。

【００３７】まず、図３は、各センサプローブ１０１と
して、ウエハセンサモジュール１００の上面に電流セン
サプローブ１０１１と電圧センサプローブ１０１２、そ
れに温度センサプローブ１０１３の３種を形成した場合
の一実施形態である。

【００３８】そして、まず電圧センサプローブ１０１２
は、図４に示すように、電極１０１４と、この電極１０
１４に一方の端子が接続されたＬＥＤ(発光ダイオード)
１０１５、それに、このＬＥＤ１０１５の他方の端子に
接続された参照電極１０１６で形成されている。このと
き、参照電極１０１６は、電極１０１４から所定の距離
離して設けてある。

【００３９】そして、ＬＥＤ１０１５は、しきい電圧が
既知で、且つ異なっている複数のＬＥＤの集合体で作ら
れていて、各々は発光色特性が異なっている。そして、
これにより、電極１０１４と参照電極１０１６の間の電
位差に依存して異なった色の光を発生する働きをする。

【００４０】このＬＥＤ１０１５から発生された光は、
対向している受光部２０１によりウエハステージ２００
側で受け取られ、導光路２０２を介して半導体製造装置
の外部に導出され、変換装置３００に入力される。

【００４１】ここで、この変換装置３００は、光信号を
電気信号に変換する装置で、入力された光の色に依存し
て、所定の電圧の信号を出力する。そこで、この信号の
電圧とＬＥＤ１０１５の既知のしきい電圧との対応か
ら、変換装置３００は、図示しない表示器に、電極１０
１４と参照電極１０１６の間の電位差を表示させること
ができる。

【００４２】次に、図５は、この電圧センサプローブ１
０１２の他の実施形態で、これは、図示のように、ウエ
ハステージ２００を貫通して、コンタクトピン２０３を
設置し、これを参照電極１０１６に接触させることによ
り、コンタクトピン２０３を介して外部から任意の既知
の電位が参照電極１０１６に与えられるようにしたもの
であり、従って、この実施形態によれば、電極１０１４
の絶対電位を測定することも可能である。

【００４３】順不同であるが、次に、図３に示した電流
センサプローブ１０１１について説明すると、これは、
図６に示すように、参照電極１０１６と電極１０１７、
抵抗体１０１８、それにＬＥＤ１０１９で形成されてい
る。ここで、参照電極１０１６は、図５に示した電圧セ
ンサプローブの場合と同じで、ウエハステージ２００側
にあるコンタクトピン２０３に接触される。

【００４４】抵抗体１０１８は既知の抵抗値を有し、電
極１０１７と参照電極１０１６の間で、ＬＥＤ１０１９
と並列に接続されている。また、参照電極１０１６は、
ウエハステージ２００を貫通して設置したコンタクトピ
ン２０３と接触しており、任意の電位が与えられてい
る。

【００４５】電極１０１７に流れ込んだ電流は、抵抗体
１０１８を介して参照電極１０１６から流れ出る。この
とき、抵抗体１０１８の端子間に、このときの電流値と
抵抗体１０１８の抵抗値で決まる電位差が生じ、この電
位差がＬＥＤ１０１９に印加される。

【００４６】ここで、このＬＥＤ１０１９も、しきい電
圧が既知で、且つ異なっている複数のＬＥＤの集合体で
作られていて、各々は発光色特性が異なっている。そし
て、これにより、電極１０１４と参照電極１０１６の間
の電位差、つまり、電極１０１７に流れ込んだ電流値に
対応した電圧に依存して異なった色の光を発生する働き
をする。

【００４７】このＬＥＤ１０１９から発生された光も、
対向している受光部２０１によりウエハステージ２００
側で受け取られ、導光路２０２を介して半導体製造装置
の外部に導出され、変換装置３００に入力される。そし
て、この結果、上記した電圧センサプローブの場合と同
様にして、図示しない表示器に、電極１０１７に流れ込
んだ電流値を表示させることができる。

【００４８】次に、図３に示した温度センサ１０１３に
ついて説明すると、これは、図７に示すように、単に蛍
光体１０２０をウエハセンサモジュール１００の所定の
位置に埋め込んだものであるが、ここで、この蛍光体１
０２０は、特定の温度で、その温度に特有な蛍光を発生
する蛍光物質である。

【００４９】従って、この蛍光体１０２０から発生され
る蛍光を受光部２０１と導光路２００２を介して変換装
置３００に入力することにより、この蛍光体１０２０が
設けてある位置の温度を、図示してない表示器に表示さ
せることができる。

【００５０】以上、図３から図７で説明したウエハセン
サモジュール１００の何れによっても、単に、それをウ
エハステージ２００の上に載置するだけで、電線の接続
変えなどの操作を要することなく、容易に半導体ウエハ
の電流と電圧、それに温度の計測を行うことができるこ
とが判る。

【００５１】次に、本発明の他の実施形態について説明
すると、まず、図８は、本発明の第２の実施形態で、図
において、３０１は受光器で、真空容器４００の側壁部
に設けられ、ウエハセンサモジュール１００の各センサ
プローブ１０１から発生される光を検出する働きをする
が、真空容器４００も含めて、他の構成は図１の実施形
態とおなじであるが、ここでは、ウエハ搬送システム５
００は省略して描いてある。

【００５２】そして、この実施形態でも、ウエハセンサ
プローブ１００自体の基本的な構成は、図１〜図７で説
明した実施形態におけるウエハセンサモジュール１００
と同じであるが、この図８の実施形態では、各センサプ
ローブ１０１の発光素子が何れも上側に設けてある点で
異なっており、且つ、このとき、各発光素子を構成して
いる個々のＬＥＤと蛍光体が全て異なった色で発光する
ようにしてある。

【００５３】具体的に例示すると、例えば電流センサプ
ローブ用には可視領域の赤色領域内で個々に発光し、電
圧センサプローブ用の場合は緑色領域内で個々に発光
し、温度センサプローブ用では青色領域内で個々に発光
するようにしてある、そして、これに応じて、受光器３
０１も、可視光領域内の各色領域で個々に光強度が検出
できるようにしてあるが、このとき、図８に示されてい
るように、ウエハセンサモジュール１００の全面から、
センサプローブ１０１の夫々を個別に選択し、それから
の光が重点的に取り込めるようにしてある。なお、この
ためには、テレビジョンカメラを用いてもよく、視野を
個々のセンサプローブ１０１の大きさに限った受光器を
用い、その受光軸をウエハセンサプローブ１００の全面
にわたって走査するようにしてもよい。

【００５４】各センサプローブ１０１が発生した光は受
光装置３０１で受光され、電気信号に変換されて変換装
置３００に入力され、この結果、各センサプローブ１０
１毎に検出された電流、電圧、温度を外部で認識するこ
とができ、従って、この実施形態によっても、ウエハ搬
送システム５００により、単にウエハセンサモジュール
１００をウエハステージ２００の上に載置するだけで、
電線の接続変えなどの操作を要することなく、容易に半
導体ウエハの電流と電圧、それに温度の計測を行うこと
ができることが判る。

【００５５】ところで、この図８の実施形態の場合、セ
ンサプローブ１０１が設置されているウエハセンサモジ
ュール１００の上にはプラズマが直接照射されているた
め、このプラズマからの光が受光装置３０１にも入射さ
れてしまう。従って、このプラズマの光による影響を除
くため、図示しないバンドパスフィルタ等を用い、プラ
ズマ光を遮断する必要がある。また、プラズマからセン
サプローブ１０１が受けるダメージを最低限にするた
め、ウエハセンサモジュール１００にセンサプローブ１
０１の保護手段を設けることが望ましい。

【００５６】そして、この図８の実施形態の場合、ウエ
ハステージ２００には受光部や光ケーブル等の導光路を
設置する必要がなくなるので、ウエハステージの構成が
複雑になる虞れがなく、設計自由度が高くなり、既設装
置への導入が容易になるなどの利点がある。

【００５７】次に、図９は、本発明の第３の実施形態
で、この実施形態は、図１に示した実施形態における個
々の発光素子１０２を集合させ、１枚のウエハセンサモ
ジュール１００の一箇所にまとめて設置したものであ
り、これに応じてウエハステージ２００側でも、受光部
２０１を一箇所にまとめ、受光した光を共通の１本の導
光路２０２により変換装置３００に導くように下もので
ある。

【００５８】ここで、各センサプローブ１０１で検出し
た電流、電圧、温度の少なくとも一種の検出値は、各々
色が異なった光の信号に変換されるので、受光部２０１
でまとめられ、共通の１本の導光路２０２を介して変換
装置３００に入力されても、ここでフィルタにより、各
センサプローブ１０１毎に分離することができる。

【００５９】従って、この実施形態によっても、ウエハ
搬送システム５００により、単にウエハセンサモジュー
ル１００をウエハステージ２００の上に載置するだけ
で、電線の接続変えなどの操作を要することなく、容易
に半導体ウエハの電流と電圧、それに温度の計測を行う
ことができることになる。

【００６０】そして、この図９のウエハセンサプローブ
１００を用いた場合、ウエハステージ２００内に設置す
べき受光部の個数と導光路の本数を最低限にすることが
できるので、ウエハステージの設計自由度が高くなな
り、既設装置への導入が容易になる上、システムとして
のコストが低減できるなどの利点がある。

【００６１】ところで、本発明の実施形態では、センサ
プローブ１０１にＬＥＤや蛍光体を用いているが、電
流、電圧、温度の少なくとも一つによって機械的に変位
する構造体をセンサプローブに設け、その変位量を光学
的な手段で認識する方法を用いても本発明を実施するこ
とができ、本発明の目的を達成することができる。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、半導体ウエハ処理装置
の中の被加工物の電位と電位分布、被加工物中を流れる
電流、それに被加工物の温度がスループットの低下をも
たらすことなく、容易に且つ簡便に測定できるので、こ
れにより半導体ウエハの処理に必要な条件を容易且つ短
時間で充分に最適化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体ウエハ処理装置の一実施形
態を示す説明図である。

【図２】本発明の一実施形態におけるウエハセンサモジ
ュールの平面図である。

【図３】本発明の一実施形態におけるウエハセンサモジ
ュールのセンサプローブ部の拡大断面図である。

【図４】本発明の一実施形態における電圧センサプロー
ブの拡大断面図である。

【図５】本発明の一実施形態における電圧センサプロー
ブの他の一例の拡大断面図である。

【図６】本発明の一実施形態における電流センサプロー
ブの拡大断面図である。

【図７】本発明の一実施形態における温度センサプロー
ブの拡大断面図である。

【図８】本発明による半導体ウエハ処理装置の第２の実
施形態を示す説明図である。

【図９】本発明による半導体ウエハ処理装置の第３の実
施形態を示す説明図である。

【符号の説明】

１００ウエハセンサモジュール１０１センサプローブ１０２発光素子２００ウエハステージ２０１受光部２０２導光路３００変換装置４００真空容器５００ウエハ搬送システムＣ処理室

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【手続補正書】

【提出日】平成１４年３月１２日（２００２．３．１
２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】ところで、この大気から隔離された場所か
らの電気配線の取出しには、一般的に次の方法、すなわ
ち、電流導入端子(又は貫通端子)と呼ばれている部品を
真空隔壁に設けた貫通孔に装着し、この電流導入端子の
真空側と大気側の端子部に夫々電気配線を接続する方法
と、電気配線が真空隔壁の貫通孔を通過する部分の周囲
をエラストマ(シリコンゴムのシール材など)で塞ぎ、封
止する方法が使用されていた。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】ここで、このウエハセンサモジュールによ
る測定は、半導体製造装置の使用を開始する前に行う
が、さらに必要に応じで、例えば半導体ウエハの処理枚
数が所定値に達する毎など、所定の頻度で行う必要があ
り、従って、従来技術では、上記したように、スループ
ットの低下がもたらされてしまうのである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による半導体処理装
置について、図示の実施形態により詳細に説明する。図
１は、本発明の一実施形態で、図において、真空容器４
００は、例えばプラズマ処理に必要な大気から隔離され
た処理室Ｃを形成するもので、その中が排気され、真空
にされた後、適切なプロセスガスを流入させた上で、図
示しないプラズマ発生装置を用い、処理室Ｃ内にプラズ
マ(図示していない)が発生するようになっている。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】この図１の実施形態において、１００がウ
エハセンサモジュールで、これは、処理対象となる半導
体ウエハと略同じ寸法に作られ、ウエハステージ２００
上に載置されている。そして、図示してないが、処理対
象となる半導体ウエハは、このウエハセンサモジュール
１００との交換により載置される。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】次に、発光素子１０２は、各々がセンサプ
ローブ１０１の夫々に組合わされた形で、図の上から見
て各センサプローブ１０１と同じ位置になるようにし
て、ウエハセンサモジュール１００の裏面に配置されて
る。そして、各発光素子１０２は、対応するセンサプロ
ーブ１０１の夫々に接続され、夫々のセンサプローブ１
０１で検知された電流、電圧分布、温度などの計測値に
応じた波長の光を発生する働きをする。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】次に、２０２は導光路で、各受光部２０１
で取り込んだ光を夫々独立した状態で外部に導き出す働
きをする。そして、このため、ウエハステージ２００の
中で縦になっている部分の上端が夫々の受光部２０１に
連接され、夫々独立したまま真空容器４００の外部に取
り出されてくるようにして、ウエハステージ２００の中
に配置した所定の太さの光ファイバなどで作られてい
る。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】また、この図１で、３００は変換装置で、
所定のパターンで配列され、各導光路２０２の光導出端
に連通された受光部を備え、各導光路２０２を介して導
き出された光を、光の波長に依存した所定の電圧を出力
する働きをする。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】こうして各発光素子１０２から発生された
光信号は、夫々対向している受光部２０１に入射され、
ウエハステージ２００側に伝達される。そして、各受光
部２０１から導入された光による信号は、ウエハステー
ジ２０１内の導光路２０２内を通過して真空容器４００
の外に取り出され、変換装置３００内に各測定対象種別
毎に設けてある受光部に導かれる。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】そこで、この変換装置３００が出力する電
圧を測定することにより、このときのイオン電流、電圧
分布、温度が認識できることになり、必要とする処理条
件の設定に必要な各種のデータが得られることになり、
この結果、この後、半導体ウエハの的確な処理の遂行に
寄与することができ、従って、この実施形態によれば、
半導体ウエハの処理において常に高いスループットが確
実に保てることになる。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５４】各センサプローブ１０１が発生した光は受
光装置３０１で受光され、変換装置３００に入力され、
この結果、各センサプローブ１０１毎に検出された電
流、電圧、温度を外部で認識することができ、従って、
この実施形態によっても、ウエハ搬送システム５００に
より、単にウエハセンサモジュール１００をウエハステ
ージ２００の上に載置するだけで、電線の接続変えなど
の操作を要することなく、容易に半導体ウエハの電流と
電圧、それに温度の計測を行うことができることが判
る。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５７】次に、図９は、本発明の第３の実施形態
で、この実施形態は、図１に示した実施形態における個
々の発光素子１０２を集合させ、１枚のウエハセンサモ
ジュール１００の一箇所にまとめて設置したものであ
り、これに応じてウエハステージ２００側でも、受光部
２０１を一箇所にまとめ、受光した光を共通の１本の導
光路２０２により変換装置３００に導くようにしたもの
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者枝村学茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内Ｆターム(参考） 5F004 AA16 CB05 CB12 5F089 AA10 AB20 AC10 AC17 CA21 FA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大気から隔離された処理室内で半導体を
処理する方式の半導体処理装置において、被処理物の載置台の上に載置され、前記被処理物に流れ
る電流、電圧、温度の少なくとも一種を検知するセンサ
プローブを備えたウエハセンサモジュールが、前記被処
理物の搬送手段により前記処理室内に搬入されるように
構成されていることを特徴とする半導体処理装置。
【請求項２】請求項１に記載の発明において、前記センサプローブにより検知した測定値が光信号に変
換され、前記ウエハセンサモジュールから前記処理室の
外に導出されることを特徴とする半導体処理装置。
【請求項３】請求項２に記載の発明において、前記光信号を受信する手段が、前記載置台に設けられて
いることを特徴とする半導体処理装置。
【請求項４】請求項１に記載の発明において、前記ウエハセンサモジュールの少なくとも１点に任意の
電位を与える手段が、前記載置台に設けられていること
を特徴とする半導体処理装置。
【請求項５】請求項３に記載の発明において、前記光信号を受信する手段が、少なくとも２種の測定値
による光信号を共通に処理して当該半導体処理装置の外
に導出するように構成されていることを特徴とする半導
体処理装置。
【請求項６】シリコン基板からなる本体に、少なくと
も１種のセンサプローブと発光素子を設けたことを特徴
とするウエハセンサモジュール。
【請求項７】請求項６に記載の発明において、前記シリコン基板からなる本体が、処理対象である半導
体ウエハと略同一の形状に作られていることを特徴とす
るウエハセンサモジュール。