JP5115463B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus.
材料の表面を加工する方法の1つとして、電圧または高周波を印加した電極間に反応ガスを供給し、反応ガスに基づくラジカルを発生させ、該ラジカルとワークとのラジカル反応によって生成された生成物質を除去することで加工を行う、いわゆるプラズマChemical Vaporization Machining(以下、「プラズマCVM」と略す。)が知られている。 As one of methods for processing the surface of a material, a reaction gas is supplied between electrodes to which a voltage or a high frequency is applied, a radical based on the reaction gas is generated, and a product generated by a radical reaction between the radical and a workpiece A so-called plasma chemical machining (hereinafter, abbreviated as “plasma CVM”) is known in which processing is performed by removing slag.
このようなプラズマCVMでは、電極またはワークを走査するなどして、互いの位置関係を変化させながらワークの被処理面に対しプラズマ処理する方法が行われている(例えば、特許文献1)。 In such plasma CVM, a method of performing plasma processing on a surface to be processed of a workpiece while changing the positional relationship by scanning an electrode or a workpiece is performed (for example, Patent Document 1).
また、ワークの被処理面のプラズマ処理前の加工前形状データと目標形状データとに基づいて、加工装置とワークとの相対的走査速度や停止時間等の移動機構の駆動を制御(数値制御:NC)して、プラズマ処理を行うプラズマ処理装置が提案されている(例えば、特許文献2)。加工前形状データは、プラズマ処理を行う前に別工程で取得される。
しかしながら、上記構成においては、加工前形状データを別工程で取得した後、加工前形状データ取得時とプラズマ処理時との間でワークの位置がずれてしまう場合がある。例えばワークを載置するテーブルの形状によっては、ワークを載置させる位置が少しでもずれてしまうとワークの形状が変わってしまう場合もある。このため、高精度の加工を行う上での妨げとなっている。 However, in the above configuration, after the pre-processing shape data is acquired in a separate process, the position of the workpiece may be shifted between the acquisition of the pre-processing shape data and the plasma processing. For example, depending on the shape of the table on which the workpiece is placed, the shape of the workpiece may change if the position on which the workpiece is placed shifts even a little. For this reason, this is an obstacle to high-precision processing.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ワークの加工精度を向上させることが可能なプラズマ処理装置を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of improving the machining accuracy of a workpiece.
上記目的を達成するため、本発明に係るプラズマ処理装置は、ワークを保持して移動可能なステージ装置と、前記ワークに光を照射し、前記ワークからの反射光を用いて前記ワークの形状に関する情報を取得する取得装置と、前記ワークにプラズマを照射し、前記情報を用いて前記ワークを加工する加工装置と、前記取得装置及び前記加工装置のそれぞれに前記ステージ装置をアクセスさせる制御装置とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus according to the present invention relates to a stage device that can move while holding a workpiece, and to the shape of the workpiece by irradiating the workpiece with light and using reflected light from the workpiece. An acquisition device that acquires information, a processing device that irradiates the workpiece with plasma and processes the workpiece using the information, and a control device that causes the stage device to access each of the acquisition device and the processing device It is characterized by providing.
本発明によれば、ステージ装置がワークを保持した状態で取得装置と加工装置とのそれぞれにアクセスすることになるため、ワークの情報を取得する場合とワークを加工する場合とで、ステージ装置上のワークの位置を保持させておくことができる。これにより、取得装置によって取得される情報を用いて加工を行う際には、取得された形状と実際のステージ装置上のワークの形状とが一致している状態になる。このため、取得された形状に基づいて加工を行った場合には、当該情報に沿った高精度の加工を行うことができる。これにより、ワークの加工精度を向上させることができる。加えて、情報の取得と加工とを連続して行わせることができるため、処理時間を短縮させることができ、スループットを向上させることができるという利点もある。 According to the present invention, since the stage device accesses each of the acquisition device and the processing device while holding the workpiece, the stage device has a case where the workpiece information is acquired and the case where the workpiece is processed. The position of the workpiece can be held. As a result, when processing is performed using information acquired by the acquisition device, the acquired shape matches the actual shape of the workpiece on the stage device. For this reason, when it processes based on the acquired shape, the highly accurate process along the said information can be performed. Thereby, the processing precision of a workpiece | work can be improved. In addition, since acquisition and processing of information can be performed continuously, there is an advantage that processing time can be shortened and throughput can be improved.
上記のプラズマ処理装置は、前記制御装置は、前記ステージ装置を前記取得装置及び前記加工装置のうち少なくとも一方にアクセスさせた状態で、前記ステージ装置を移動させることを特徴とする。
本発明によれば、制御装置が、ステージ装置を取得装置及び加工装置のうち少なくとも一方にアクセスさせた状態でステージ装置を移動させることとしたので、取得装置及び加工装置においてワークと各装置との間での相対移動を容易に行わせることができる。
In the plasma processing apparatus, the control apparatus moves the stage apparatus in a state where the stage apparatus is accessed by at least one of the acquisition apparatus and the processing apparatus.
According to the present invention, since the control device moves the stage device in a state where the stage device is accessed by at least one of the acquisition device and the processing device, the workpiece and each device in the acquisition device and the processing device. Relative movement between the two can be easily performed.
上記のプラズマ処理装置は、前記制御装置は、前記ステージ装置を前記加工装置にアクセスさせた状態で、前記情報に基づいて前記移動を制御することを特徴とする。
本発明によれば、制御装置が、ステージ装置を加工装置にアクセスさせた状態で、上記取得した情報に基づいてステージ装置の移動を制御することとしたので、取得した情報に沿った加工を行わせることができる。
In the plasma processing apparatus, the control device controls the movement based on the information in a state where the stage device is accessed by the processing device.
According to the present invention, since the control device controls the movement of the stage device based on the acquired information in a state where the stage device is accessed by the processing device, the processing is performed according to the acquired information. Can be made.
上記のプラズマ処理装置は、前記移動の制御は、前記ステージ装置の移動速度の制御を含むことを特徴とする。
本発明によれば、上記移動の制御は、ステージ装置の移動速度の制御を含むこととしたので、取得した情報に沿った高精度の加工が可能となる。
In the plasma processing apparatus, the movement control includes a movement speed control of the stage apparatus.
According to the present invention, since the movement control includes the movement speed control of the stage device, high-accuracy machining according to the acquired information is possible.
上記のプラズマ処理装置は、前記基板の保持位置に関する第2情報を検出するセンサを更に備え、前記制御装置は、前記第2情報に基づいて前記移動を制御することを特徴とする。
本発明によれば、基板の保持位置に関する第2情報を検出するセンサを更に備え、制御装置が当該第2情報に基づいて上記移動を制御することとしたので、ステージ装置の移動によってより正確なアライメントが可能となる。これにより、高精度の加工を行うことができる。
The plasma processing apparatus may further include a sensor that detects second information related to the holding position of the substrate, and the control device controls the movement based on the second information.
According to the present invention, the sensor further detects the second information related to the holding position of the substrate, and the control device controls the movement based on the second information. Alignment is possible. Thereby, highly accurate processing can be performed.
上記のプラズマ処理装置は、前記移動の制御は、前記ステージ装置の移動量の制御を含むことを特徴とする。
本発明によれば、移動の制御がステージ装置の移動量の制御を含むこととしたので、当該ステージ装置の移動によってより正確なアライメントが可能となる。これにより、高精度の加工を行うことができる。
In the plasma processing apparatus, the movement control includes control of a movement amount of the stage apparatus.
According to the present invention, since the movement control includes the control of the movement amount of the stage apparatus, more accurate alignment is possible by the movement of the stage apparatus. Thereby, highly accurate processing can be performed.
上記のプラズマ処理装置は、前記光は、赤外線であることを特徴とする。
本発明によれば、ワークに照射する光として赤外線を用いることとしたので、取得装置の構成を簡単にすることができる。
In the plasma processing apparatus, the light is infrared light.
According to the present invention, since the infrared ray is used as the light irradiated to the workpiece, the configuration of the acquisition device can be simplified.
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をX軸方向、水平面内においてX軸方向と直交する方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向のそれぞれと直交する方向(すなわち鉛直方向)をZ軸方向、Z軸まわりの回転(傾斜)方向をθZ方向とする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an XYZ orthogonal coordinate system is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. The predetermined direction in the horizontal plane is the X-axis direction, the direction orthogonal to the X-axis direction in the horizontal plane is the Y-axis direction, the direction orthogonal to each of the X-axis direction and the Y-axis direction (that is, the vertical direction) is the Z-axis direction, and the Z-axis The direction of rotation (inclination) around is the θZ direction.
図1は、本発明に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す図である。
プラズマ処理装置PTAは、ステージ装置ST、取得装置AC、加工装置PR及び制御装置CONTを備えている。プラズマ処理装置PTAは、ステージ装置STによって保持されたワークWの表面Wfを取得装置AC及び加工装置PRを用いて所定の形状に加工する装置である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a plasma processing apparatus according to the present invention.
The plasma processing apparatus PTA includes a stage apparatus ST, an acquisition apparatus AC, a processing apparatus PR, and a control apparatus CONT. The plasma processing apparatus PTA is an apparatus that processes the surface Wf of the workpiece W held by the stage apparatus ST into a predetermined shape using the acquisition apparatus AC and the processing apparatus PR.
ステージ装置STは、テーブルT及び移動機構Mを有している。テーブルTは、接地電極40によって覆われている。接地電極40は、リード線などの導電体41を介して接地されている。テーブルTは、ワークWを載置させる載置面Tfを有する。載置面Tfは、接地電極40上に形成されており、例えばXY平面に平行になっている。テーブルTは、ワークWを載置面Tf上で保持する不図示の保持機構を有している。当該保持機構により、ワークWが載置面Tf上でX方向及びY方向に位置ずれしないようになっている。
The stage apparatus ST has a table T and a moving mechanism M. The table T is covered with the
移動機構Mは、テーブルTをX方向及びY方向に移動させるアクチュエーターである。移動機構Mとしては、例えばリニアモーターなどが用いられる。移動機構Mは、テーブルTを取得装置AC及び加工装置PRの両方にそれぞれアクセスさせることができるようになっている。加えて、移動機構Mは、取得装置AC内、加工装置PR内においてテーブルTをそれぞれ移動させることができるようにもなっている。 The moving mechanism M is an actuator that moves the table T in the X direction and the Y direction. As the moving mechanism M, for example, a linear motor or the like is used. The moving mechanism M can access the table T to both the acquisition device AC and the processing device PR. In addition, the moving mechanism M can move the table T in the acquisition device AC and the processing device PR.
取得装置ACは、例えばステージ装置ST上のワークWの表面の形状をZ座標データとして取得する装置である。取得装置ACは、フーリエ変換型赤外分光(FTIR)装置FAを有している。FTIR装置FAは、対象物に赤外光を照射し反射光のスペクトルを観察することにより、対象物の膜厚を測定する装置である。FTIR装置FAは、赤外光IRの光源である光源装置LAと、反射光を受光する受光装置RAとを有している。光源装置LA及び受光装置RAの動作は、例えば制御装置CONTによって制御されるようになっている。取得装置ACは、不図示の顕微鏡装置を有する構成であっても構わない。 The acquisition apparatus AC is an apparatus that acquires, for example, the shape of the surface of the workpiece W on the stage apparatus ST as Z coordinate data. The acquisition device AC has a Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) device FA. The FTIR apparatus FA is an apparatus that measures the film thickness of an object by irradiating the object with infrared light and observing the spectrum of reflected light. The FTIR device FA includes a light source device LA that is a light source of infrared light IR and a light receiving device RA that receives reflected light. The operations of the light source device LA and the light receiving device RA are controlled by a control device CONT, for example. The acquisition device AC may have a configuration including a microscope device (not shown).
加工装置PRは、例えばステージ装置ST上に水平に載置されたワークW等の表面(被処理面)WfにプラズマPLを照射して局所的に表面処理する装置である。加工装置PRは、取得装置ACに例えば隣接して設けられている。加工装置PRは、プラズマ発生装置PAを有している。 The processing apparatus PR is an apparatus that performs surface treatment locally by irradiating the surface PL (surface to be processed) Wf of the workpiece W or the like placed horizontally on the stage apparatus ST with the plasma PL. The processing device PR is provided, for example, adjacent to the acquisition device AC. The processing apparatus PR has a plasma generator PA.
図2は、プラズマ発生装置PAの構成を示す模式図である。
同図に示すように、プラズマ発生装置PAは、ワークWにプラズマを放出し、当該プラズマによってワークWの表面を加工する装置である。プラズマ発生装置PAは、ガス流通機構2及び電源電極機構3を有している。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the plasma generator PA.
As shown in the figure, the plasma generator PA is a device that emits plasma to the workpiece W and processes the surface of the workpiece W with the plasma. The plasma generator PA has a
ガス流通機構2は、ジャケット部材20及びノズル機構21を有している。
ジャケット部材20は、例えばセラミックなどの絶縁体によって形成された円筒状部材である。ジャケット部材20は、ガス導入口20aを有している。ガス導入口20aは、放電用ガスを導入する部分である。ガス導入口20aは、不図示のガス供給部に接続されている。
The
The
ガス供給部から供給される放電用ガスとしては、例えばCF4、C2F6、C3F6、C4F8、CClF3、SF6等のフッ素原子含有化合物ガスやCl2、BCl3、CCl4等の塩素原子含有化合物ガスなどの各種ハロゲン系ガスを用いることができる。放電用ガスは、ジャケット部材20によって囲まれた空間20K内を図中+Z側から−Z側へと流通するようになっている。ジャケット部材20は、+Z側の端部に貫通孔20bを有している。
Examples of the discharge gas supplied from the gas supply unit include fluorine atom-containing compound gases such as CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 6 , C 4 F 8 , CClF 3 , SF 6 , Cl 2 , BCl 3. Various halogen-based gases such as a chlorine atom-containing compound gas such as CCl 4 can be used. The discharge gas circulates in the
ノズル機構21は、放電用ガスのプラズマを噴射する部分であり、ジャケット部材20の−Z側端部に取り付けられている。ノズル機構21は−Z側端部に開口部21aを有している。放電用ガスのプラズマは、当該開口部21aを介して−Z方向に噴出されるようになっている。開口部21aの周囲には、噴出されたプラズマPLの一部を吸引するための吸引機構22が設けられている。吸引機構22は、開口部21aの周囲に設けられた環状の開口部22aを有している。開口部22aは、例えばポンプなどの不図示の吸引源に接続されている。
The
電源電極機構3は、電源電極30、接続機構31及び高周波電源32を有している。電源電極30は、例えば金属などの導体によってZ方向に延在するように棒状に形成された電極である。電源電極30は、ジャケット部材20の貫通孔20bを介して空間20K内に挿入された状態になっている。
The power electrode mechanism 3 includes a
接続機構31は、電源電極30のうちジャケット部材20の外側の部分3aに取り付けられており、電源電極30と高周波電源32とを接続する。電源電極30のうち空間20Kの内部に挿入された部分3bは、絶縁膜30aによって覆われている。絶縁膜30aは、例えばジャケット部材20と同一の材質であるセラミックによって構成されている。勿論、他の材料によって構成されていても構わない。
The connection mechanism 31 is attached to the portion 3 a outside the
電源電極30のうち貫通孔20b内の部分30bは、シール機構33によって塞がれている。したがって、空間20Kの上端部分は、ジャケット部材20、電源電極30及びシール機構33によって塞がれた状態になっている。
A portion 30 b in the through-
電源電極30及び接地電極40は、ワークWを挟んで配置された状態になっている。電源電極30と接地電極40とを異なる電位にすることにより、空間20K内に電圧を印加されるようになっている。空間20K内に電圧が印加されることにより、空間20K内を流通する放電用ガスが励起されてプラズマPLが発生するようになっている。
The
制御装置CONTは、取得装置AC、加工装置PR及びステージ装置STの各部を統括的に制御する。例えば、制御装置CONTは、テーブルTのX方向及びY方向への移動を制御する。この他、制御装置CONTは、不図示のガス供給源からの放電用ガスの供給を制御するガス供給制御部、各種データを記憶させる記憶部、加工装置PRを用いてワークWの加工を行う際の加工計画を生成する加工計画生成部などを有している。上記各種データとしては、例えば加工を行う際に用いられるデータなどが挙げられる。 The control device CONT comprehensively controls each part of the acquisition device AC, the processing device PR, and the stage device ST. For example, the control device CONT controls the movement of the table T in the X direction and the Y direction. In addition, the control device CONT performs processing of the workpiece W using the gas supply control unit that controls the supply of the discharge gas from a gas supply source (not shown), the storage unit that stores various data, and the processing device PR. A machining plan generation unit for generating the machining plan. Examples of the various data include data used when processing.
このようなデータとしては、例えば加工痕データや加工量データ、加工前形状データ、目標形状データ、加工計画データなどが挙げられる。
加工痕データは、静止状態のワークWに加工装置PRを用いてプラズマを照射するときの処理時間と加工深度との関係を示すデータである。
加工量データは、ワークWとノズル機構21との間で相対移動を行いながらワークWにプラズマを照射するときの加工深度を示すデータである。
加工前形状データは、加工する前のワークWをテーブルT上に載置した状態におけるワークWのZ方向上の寸法(厚み)を示すデータである。加工前形状データは、例えば上記取得装置ACによって取得される。
目標形状データは、加工装置PRを用いて加工するワークWの目標形状を示すデータである。
加工計画データは、上記加工痕データ、加工量データ、加工前形状データ及び目標形状データに基づいて生成されるデータであり、主として加工装置PRの各部を制御する際の制御量や制御時間などに関するデータである。
Examples of such data include machining trace data, machining amount data, pre-machining shape data, target shape data, machining plan data, and the like.
The machining trace data is data indicating the relationship between the processing time and the machining depth when the workpiece W in a stationary state is irradiated with plasma using the machining apparatus PR.
The processing amount data is data indicating the processing depth when the workpiece W is irradiated with plasma while performing relative movement between the workpiece W and the
The shape data before processing is data indicating the dimension (thickness) in the Z direction of the workpiece W in a state where the workpiece W before processing is placed on the table T. The shape data before processing is acquired by the acquisition device AC, for example.
The target shape data is data indicating the target shape of the workpiece W to be processed using the processing apparatus PR.
The processing plan data is data generated based on the processing trace data, processing amount data, pre-processing shape data, and target shape data, and mainly relates to the control amount and control time when controlling each part of the processing apparatus PR. It is data.
次に、上記のように構成されたプラズマ処理装置PTAの基本動作を説明する。
まず、取得装置ACによる測定動作を説明する。
制御装置CONTは、テーブルTをX方向及びY方向に移動させながら測定位置の位置合わせを行わせる。位置合わせを行わせた後、制御装置CONTは、FTIR装置FAの光源装置LAに対し、テーブルTに保持されたワークWへ向けて赤外光IRを射出させる。光源装置LAから射出された赤外光IRはワークWに照射される。ワークWに照射された赤外光IRは、図3に示すように、ワークWの表面Wf及び裏面Wrのそれぞれにおいて反射する。表面Wfでの反射光IR2及び裏面Wrでの反射光IR3は干渉を起こし、干渉光が受光装置RAによって受光される。
Next, the basic operation of the plasma processing apparatus PTA configured as described above will be described.
First, the measurement operation by the acquisition device AC will be described.
The control device CONT aligns the measurement position while moving the table T in the X direction and the Y direction. After the alignment, the control device CONT causes the light source device LA of the FTIR device FA to emit infrared light IR toward the work W held on the table T. The infrared light IR emitted from the light source device LA is applied to the workpiece W. As shown in FIG. 3, the infrared light IR applied to the work W is reflected on each of the front surface Wf and the back surface Wr of the work W. The reflected light IR2 on the front surface Wf and the reflected light IR3 on the back surface Wr cause interference, and the interference light is received by the light receiving device RA.
この干渉光は、ワークWにおける反射率の周期的な変化を伴った反射スペクトルを有している。図4は、当該反射スペクトルを示すグラフである。グラフの縦軸は干渉光の強度を示しており、グラフの横軸は入射光の波長を示している。この干渉光の強度のピークの周期はワークWの厚みに依存することが知られている。制御装置CONTは、干渉光のピークの周期を読み取り、当該周期に基づいてワークWの厚みを求める。ワークWの厚みを求める際には、干渉光のピークの周期とワークWの厚みとの関係を示すデータが用いられる。当該データは、例えば制御装置CONTの記憶部に記憶させておくようにする。 This interference light has a reflection spectrum accompanied by a periodic change in reflectance at the workpiece W. FIG. 4 is a graph showing the reflection spectrum. The vertical axis of the graph indicates the intensity of the interference light, and the horizontal axis of the graph indicates the wavelength of the incident light. It is known that the peak period of the intensity of the interference light depends on the thickness of the workpiece W. The control device CONT reads the peak period of the interference light and obtains the thickness of the workpiece W based on the period. When determining the thickness of the workpiece W, data indicating the relationship between the peak period of the interference light and the thickness of the workpiece W is used. For example, the data is stored in the storage unit of the control device CONT.
図5(a)及び図5(b)は、本実施形態における取得装置ACの動作手順の具体例を示すフローチャートである。
上記の測定動作において、制御装置CONTは、図5(a)に示すようにバックグラウンド測定(ST01)及びサンプル測定(ST02)の2段階の測定動作を取得装置ACに行わせる。バックグラウンド測定は、取得装置ACの起動時に行われる。取得装置ACにバックグランド測定を行わせる際、制御装置CONTは、テーブルT上にバックグランド用ワークを保持させた状態で上記基本動作を行わせる。バックグランド用ワークとしては、例えばガラス基材にアルミニウムを蒸着させた基板や、SUS基板などを用いることができる。
FIG. 5A and FIG. 5B are flowcharts showing a specific example of the operation procedure of the acquisition apparatus AC in the present embodiment.
In the above measurement operation, the control device CONT causes the acquisition device AC to perform a two-stage measurement operation of background measurement (ST01) and sample measurement (ST02) as shown in FIG. The background measurement is performed when the acquisition device AC is activated. When the acquisition device AC performs the background measurement, the control device CONT performs the basic operation in a state where the background work is held on the table T. As the background work, for example, a substrate obtained by vapor-depositing aluminum on a glass base material, a SUS substrate, or the like can be used.
サンプル測定は、実際に加工を行うワークWに対して行われる。取得装置ACにサンプル測定を行わせる際、制御装置CONTは、テーブルT上にワークWを保持させた状態で上記基本動作を行わせる。図5(b)は、サンプル測定の具体的手順を示すフローチャートである。同図に示すように、サンプル測定において、制御装置CONTは、テーブルTをX方向及びY方向に移動させながら測定位置の位置合わせを行わせる(ST21)。位置合わせを行わせた後、上記測定動作を行わせる(ST22)。測定動作の後、制御装置CONTは、当該測定動作によって得られた干渉光のピークの周期に基づいて、当該測定位置におけるワークWの厚みを求める(ST23)。 Sample measurement is performed on a workpiece W that is actually processed. When the acquisition device AC performs sample measurement, the control device CONT performs the basic operation with the workpiece W held on the table T. FIG. 5B is a flowchart showing a specific procedure for sample measurement. As shown in the figure, in the sample measurement, the control device CONT causes the measurement position to be aligned while moving the table T in the X direction and the Y direction (ST21). After the alignment, the measurement operation is performed (ST22). After the measurement operation, the control device CONT obtains the thickness of the workpiece W at the measurement position based on the peak period of the interference light obtained by the measurement operation (ST23).
制御装置CONTは、テーブルTをX方向及びY方向に移動させる際、例えば図6に示すように、ワークWが例えばマトリクス状の複数の領域ARに区分されているものとして、当該領域AR毎に反射光スペクトルを検出して厚みを求める。制御装置CONTは、光源装置LAがワークWの領域ARを最も−X側の行(最下行)から1行ずつ+X側にアクセスしていくようにテーブルTを移動させる。例えば、図6に示すように、制御装置CONTは、測定位置がワークWの各領域ARに対して一筆書きの要領で順に移動するようにテーブルTを移動させる。 When the control device CONT moves the table T in the X direction and the Y direction, for example, as shown in FIG. 6, it is assumed that the work W is divided into a plurality of areas AR in a matrix shape, for each area AR. The thickness is obtained by detecting the reflected light spectrum. The control device CONT moves the table T so that the light source device LA accesses the area AR of the workpiece W from the most −X side row (bottom row) to the + X side line by line. For example, as illustrated in FIG. 6, the control device CONT moves the table T so that the measurement position sequentially moves in a one-stroke manner with respect to each area AR of the workpiece W.
次に、加工装置PRによってワークWを加工する際の基本動作を説明する。
制御装置CONTは、テーブルTをX方向及びY方向に移動させることにより、ワークWの加工位置と加工装置PRのノズル機構21との間で位置合わせを行わせる。位置合わせの後、制御装置CONTは、放電用ガスをジャケット部材20の空間20K内へ供給させ、電源電極30と接地電極40との間に高周波電圧を印加させる。
Next, a basic operation when the workpiece W is processed by the processing apparatus PR will be described.
The control device CONT moves the table T in the X direction and the Y direction, thereby performing alignment between the processing position of the workpiece W and the
高周波電圧が印加されると、空間20K内の放電用ガスは高周波電圧のエネルギーによって励起状態となり、空間20K内部に放電用ガスのプラズマが生成される。生成されたプラズマは、空間20K内を−Z方向に流通し、ノズル機構21の開口部21aから噴射される。噴射されたプラズマとワークWの表面Wfとの間では化学反応が発生し、ワークWの表面Wfの一部が除去される。このように、ワークWの表面Wfが加工される。
When the high frequency voltage is applied, the discharge gas in the
制御装置CONTは、テーブルTを移動させながら上記プラズマの照射を行わせる。テーブルTを移動させることにより、ワークWのプラズマ照射位置が移動する。制御装置CONTは、テーブルTの移動速度を調整することにより、ワークWの各部分におけるプラズマの照射時間を調整する。テーブルTの移動速度は、加工計画によって予め設定しておく。テーブルTの移動速度が比較的速い箇所では、プラズマの照射される時間が短くなり、加工深度が浅くなる。テーブルTの移動速度が比較的遅い箇所では、プラズマの照射される時間が長くなり、加工深度が深くなる。 The control device CONT irradiates the plasma while moving the table T. By moving the table T, the plasma irradiation position of the workpiece W moves. The control device CONT adjusts the plasma irradiation time in each part of the workpiece W by adjusting the moving speed of the table T. The moving speed of the table T is set in advance according to the machining plan. At a place where the moving speed of the table T is relatively fast, the plasma irradiation time becomes short and the processing depth becomes shallow. At a location where the moving speed of the table T is relatively slow, the plasma irradiation time becomes long and the processing depth becomes deep.
制御装置CONTは、図6に示すように、ワークWが例えばマトリクス状の複数の領域ARに区分されているものとして、当該領域AR毎にテーブルTの移動速度を制御する。制御装置CONTは、ノズル機構21がワークWの領域ARを最も−X側の行(最下行)から1行ずつ+X側にアクセスしていくようにテーブルTを移動させる。具体的には、テーブルTの移動の際、制御装置CONTは、ノズル機構21がワークWの各領域ARに対して一筆書きの要領で順にアクセスするようにテーブルTを移動させる。
As shown in FIG. 6, the control device CONT controls the moving speed of the table T for each area AR, assuming that the workpiece W is divided into a plurality of areas AR in a matrix shape, for example. The control device CONT moves the table T so that the
制御装置CONTは、この制御を行うにあたり、区分された領域AR毎に必要に応じて移動速度を変化させる。制御装置CONTは、この動作を繰り返し行わせることで、ワークWの各領域ARに対して加工深度を調整しながらワークWを加工する。 In performing this control, the control device CONT changes the moving speed as necessary for each of the divided areas AR. The control device CONT processes the workpiece W while adjusting the processing depth for each area AR of the workpiece W by repeatedly performing this operation.
次に、上記の加工装置PRにて行われる加工動作についての、加工計画データの生成する手順を説明する。図7は、加工計画データの生成手順を示すフローチャートである。
図7に示すように、加工装置PRの動作として、加工痕データ取得ステップ、加工量データ取得ステップ、加工前形状データ取得ステップ、目標形状データ入力ステップ、加工計画データ生成ステップが行われる。
Next, a procedure for generating machining plan data for the machining operation performed by the machining apparatus PR will be described. FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for generating machining plan data.
As shown in FIG. 7, as the operation of the processing apparatus PR, a processing trace data acquisition step, a processing amount data acquisition step, a pre-processing shape data acquisition step, a target shape data input step, and a processing plan data generation step are performed.
加工痕データ取得ステップ及び加工量データ取得ステップは、例えば実際に加工するワークWと同一材料で構成された同一寸法のデータ取得用ワークを用いて行われる。加工前形状データ取得ステップ、目標形状データ入力ステップ及び加工計画データ生成ステップは、ワークWを対象として行われる。以下、各ステップを順に説明する。 The processing trace data acquisition step and the processing amount data acquisition step are performed using, for example, a data acquisition work having the same dimensions and made of the same material as the work W to be actually processed. The pre-machining shape data acquisition step, the target shape data input step, and the machining plan data generation step are performed on the workpiece W. Hereinafter, each step will be described in order.
加工痕取得ステップは、データ取得用ワークの加工痕データを求めるステップである。例えば制御装置CONTは、プラズマの噴射時間の異なる複数の処理についてのデータ取得用ワークの断面形状を取得させる。制御装置CONTは、取得させた各断面形状に基づいて、例えば一次関数による近似などの処理を行わせることで、処理時間と加工深度との関係を求め、加工痕データとして取得する。一般的に、プラズマによるワークWの処理時間が長くなるほど、加工深度の大きい加工痕が形成される。制御装置CONTは、取得した加工痕データを不図示の記憶部に記憶させる。 The machining trace acquisition step is a step for obtaining machining trace data of the data acquisition workpiece. For example, the control device CONT acquires the cross-sectional shape of the data acquisition work for a plurality of processes having different plasma injection times. Based on each acquired cross-sectional shape, the control device CONT obtains the relationship between the processing time and the processing depth, for example, by performing processing such as approximation using a linear function, and acquires the processing trace data. Generally, as the processing time of the workpiece W by plasma becomes longer, a machining trace having a larger machining depth is formed. The control device CONT stores the acquired machining trace data in a storage unit (not shown).
加工量データ取得ステップは、データ取得用ワークの加工量データを求めるステップである。例えば制御装置CONTは、ノズル機構21とデータ取得用ワークとを一定速度で相対移動させながらデータ取得用ワークにプラズマを照射し、データ取得用ワークの形状の加工深度を取得する。制御装置CONTは、データ取得用ワークがワークWと同様のマトリクスによって複数の領域に区分されているものとして、当該領域毎に加工深度を求めさせる。制御装置CONTは、領域毎の加工深度の平均値を求め、当該平均値を加工量データとして取得する。制御装置CONTは、取得した加工量データを不図示の記憶部に記憶させる。
The machining amount data acquisition step is a step for obtaining machining amount data of the data acquisition work. For example, the control device CONT irradiates the data acquisition workpiece with plasma while relatively moving the
加工前形状データ取得ステップは、ワークWの加工前形状データを求める取得するステップである。ワークWをテーブルT上に載置して処理を行う場合、テーブルTの表面形状によってワークWの表面形状が異なる場合がある。このため、加工を行うにあたり実際のワークWの表面形状を予め取得しておく。 The pre-processing shape data acquisition step is a step of obtaining the pre-processing shape data of the workpiece W. When processing is performed with the workpiece W placed on the table T, the surface shape of the workpiece W may differ depending on the surface shape of the table T. For this reason, the actual surface shape of the workpiece W is acquired in advance for processing.
加工前形状データ取得ステップでは、制御装置CONTは、テーブルT上にワークWを載置させ、不図示の保持機構によってワークWを保持させる。制御装置CONTは、ワークWをテーブルT上で保持しつつ、テーブルTを取得装置ACにアクセスさせる。テーブルTを取得装置ACにアクセスさせた後、制御装置CONTは、上記の取得装置ACにおいてサンプル測定動作を行わせることにより、加工前形状データを取得する。 In the shape data acquisition step before processing, the control device CONT places the workpiece W on the table T and holds the workpiece W by a holding mechanism (not shown). The control device CONT makes the table T accessible to the acquisition device AC while holding the workpiece W on the table T. After the table T is accessed to the acquisition device AC, the control device CONT acquires the pre-processing shape data by causing the acquisition device AC to perform a sample measurement operation.
目標形状データ入力ステップは、ワークWの目標形状データを制御装置CONTに入力するステップである。入力される目標形状データは、例えば上記同様のマトリクスに区分された各領域のZ座標である。制御装置CONTは、入力された目標形状データを個別のデータとして不図示の記憶部に記憶させる。 The target shape data input step is a step for inputting the target shape data of the workpiece W to the control device CONT. The input target shape data is, for example, the Z coordinate of each region divided into the same matrix as described above. The control device CONT stores the input target shape data as individual data in a storage unit (not shown).
加工計画データ生成ステップは、上記加工痕データ、加工量データ、加工前形状データ及び目標形状データに基づいて、ワークWの加工計画データを生成するステップである。本実施形態における加工計画データは、例えばノズル機構21とワークWとの間の相対移動の速度などの設定データが挙げられる。制御装置CONTは、上記同様のマトリクスに区分された各領域について移動速度を設定する。制御装置CONTは、生成した加工計画データを不図示の記憶部に記憶させる。
The machining plan data generation step is a step of generating machining plan data for the workpiece W based on the machining trace data, the machining amount data, the shape data before machining, and the target shape data. Examples of the processing plan data in the present embodiment include setting data such as the speed of relative movement between the
加工計画データ生成ステップにより加工計画データが生成された後、制御装置CONTは、当該加工計画データに基づいてワークWを加工する。加工前形状データステップから加工ステップまでの間でテーブルT上のワークWの位置がずれてしまうと、例えばワークを載置するテーブルの形状によっては、ワークの形状が変わってしまう場合もある。 After the machining plan data is generated by the machining plan data generation step, the control device CONT processes the workpiece W based on the machining plan data. If the position of the workpiece W on the table T is shifted between the shape data step before machining and the machining step, the shape of the workpiece may change depending on the shape of the table on which the workpiece is placed, for example.
そこで、本実施形態では、制御装置CONTは、上記加工前形状データ取得ステップにおいてワークWを保持させたままの状態でテーブルTを移動させ、ワークWの保持状態を維持しながらテーブルTを加工装置PRにアクセスさせる。制御装置CONTは、テーブルTを加工装置PRにアクセスさせた後、上記の加工装置PRの基本動作を行わせることでワークWを加工する。 Therefore, in the present embodiment, the control device CONT moves the table T while holding the workpiece W in the pre-processing shape data acquisition step, and processes the table T while maintaining the holding state of the workpiece W. Have access to PR. The control device CONT processes the workpiece W by making the basic operation of the processing device PR described above after the table T is accessed to the processing device PR.
加工前形状データ取得ステップと加工ステップとの間で、テーブルT上のワークWの位置が変わらないため、加工ステップを行う際のテーブルT上のワークWの位置等の状態は加工前形状データ取得ステップで得た加工前形状データと同一になる。このため、実際のテーブルT上のワークWの形状と、加工前形状データで得たワークWの形状とが一致している状態で加工が行われることになる。 Since the position of the workpiece W on the table T does not change between the pre-machining shape data acquisition step and the machining step, the state such as the position of the workpiece W on the table T when performing the machining step is the pre-machining shape data acquisition. It becomes the same as the shape data before processing obtained in the step. For this reason, machining is performed in a state in which the shape of the workpiece W on the actual table T matches the shape of the workpiece W obtained from the shape data before machining.
このように、本実施形態によれば、テーブルTがワークWを保持した状態で取得装置ACと加工装置PRとのそれぞれにアクセスすることになるため、ワークWの加工前形状データを取得する場合とワークWを加工する場合とで、テーブルT上のワークWの位置などの状態を保持させておくことができる。取得装置ACによって取得される加工前形状データを用いて加工を行う際に、テーブルT上のワークWの形状が加工前形状データと一致している状態になっているため、当該加工前形状データに沿った高精度の加工を行うことができる。これにより、ワークWの加工精度を向上させることができる。加えて、加工前形状データの取得とワークWの加工とを連続して行わせることができるため、処理時間を短縮させることができ、スループットを向上させることができるという利点もある。 Thus, according to the present embodiment, since the table T accesses the acquisition device AC and the processing device PR while holding the workpiece W, the shape data before processing of the workpiece W is acquired. When the workpiece W is machined, the state of the workpiece W on the table T can be held. Since the shape of the workpiece W on the table T coincides with the shape data before processing when performing processing using the shape data before processing acquired by the acquisition device AC, the shape data before processing Can be processed with high accuracy. Thereby, the processing precision of the workpiece | work W can be improved. In addition, the acquisition of the shape data before processing and the processing of the workpiece W can be performed continuously, so that the processing time can be shortened and the throughput can be improved.
また、本実施形態によれば、赤外光を用いてワークWの厚みを測定することができるため、例えばワークWとして水晶基板を用いる場合において周波数測定器などを用いる場合に比べて、より微細な領域毎にワークWの厚みを測定することができる。これにより、ワークWの全体に亘って高精度な加工前形状データの取得が可能となる。 Further, according to the present embodiment, since the thickness of the workpiece W can be measured using infrared light, for example, when a quartz substrate is used as the workpiece W, it is finer than when a frequency measuring device is used. The thickness of the workpiece W can be measured for each region. As a result, it is possible to obtain highly accurate pre-processing shape data over the entire workpiece W.
なお、ワークWとして水晶基板を用いる場合において、ワークWの大まかな領域毎に厚さを測定する場合には、周波数測定器を用いる構成は有効である。例えば、赤外光を用いた測定と周波数測定器を用いた測定とを組み合わせることにより、微細な領域と大まかな領域との2つの観点からワークWの厚みを測定することができるため、測定領域の幅を拡大させることができるという利点もある。これにより、幅広いワークWについて加工前形状データを取得可能となる。 In the case where a quartz substrate is used as the workpiece W, the configuration using the frequency measuring device is effective when measuring the thickness for each rough region of the workpiece W. For example, since the thickness of the workpiece W can be measured from two viewpoints of a fine area and a rough area by combining measurement using infrared light and measurement using a frequency measuring instrument, the measurement area There is also an advantage that the width of can be expanded. Thereby, shape data before processing can be acquired for a wide range of workpieces W.
また、周波数測定器を用いて水晶基板からなるワークWの厚みを測定する場合、測定器の特性上、ワークWの端部については測定が困難であった。これに対して、本実施形態によれば、赤外光を用いてワークWの厚みを測定するため、ワークWの端部であっても確実に厚みを測定することができる。 Moreover, when measuring the thickness of the workpiece W made of a quartz substrate using a frequency measuring device, it is difficult to measure the end portion of the workpiece W due to the characteristics of the measuring device. On the other hand, according to this embodiment, since the thickness of the workpiece W is measured using infrared light, the thickness can be reliably measured even at the end portion of the workpiece W.
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、プラズマ処理装置PTAを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。また、本実施形態で用いる電源としては、高周波電源に限らず、例えば、低周波電源であってもよい。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, each component constituting the plasma processing apparatus PTA can be replaced with any component that can exhibit the same function. Arbitrary components and processes may be added. In addition, the power source used in the present embodiment is not limited to a high frequency power source, and may be a low frequency power source, for example.
また、上記実施形態では、電源電極30がワークWの+Z側、接地電極40がワークWの−Z側に配置された構成として説明したが、これに限られることは無く、例えばワークWの+Z側に電源電極30及び接地電極40が配置された構成であっても、本発明の適用は勿論可能である。
In the above embodiment, the
上記実施形態のプラズマ処理装置PTAの用途は特に限定されない。上記実施形態のプラズマ処理装置PTAは、例えば、酸化絶縁膜の加工、除去、ガラス(石英)などの無歪加工、水晶加工などに適用することができる。また、上記実施形態のプラズマ処理装置PTAをMEMS等の加工に適用することも可能である。 The use of plasma processing apparatus PTA of the said embodiment is not specifically limited. The plasma processing apparatus PTA of the above embodiment can be applied to, for example, processing and removal of an oxide insulating film, non-strain processing such as glass (quartz), crystal processing and the like. Moreover, it is also possible to apply the plasma processing apparatus PTA of the said embodiment to processings, such as MEMS.
また、上記実施形態においては、ワークW及びデータ取得用ワーク上をそれぞれマトリクス状に複数の領域に区分されているものとして、領域毎にデータを取得あるいは加工を行うようにしたが、これに限られることは無く、ワークW上及びデータ取得用ワーク上に連続的にデータを取得あるいは加工を行うようにしても、勿論構わない。 In the above embodiment, the work W and the data acquisition work are each divided into a plurality of areas in a matrix, and data is acquired or processed for each area. Of course, the data may be continuously acquired or processed on the workpiece W and the data acquisition workpiece.
また、上記実施形態の構成に加えて、例えばステージ装置STのテーブルT上にワークWの位置を検出する位置検出センサを配置しておき、当該位置検出センサの検出結果に応じてテーブルTのX方向及びY方向への移動を制御する構成であっても構わない。これにより、テーブルTのより正確なアライメントが可能となるため、高精度の加工を行うことができる。また、テーブルT上にアライメントマークを形成しておき、当該アライメントマークを用いてアライメントを行うようにしても構わない。 In addition to the configuration of the above embodiment, for example, a position detection sensor for detecting the position of the workpiece W is arranged on the table T of the stage device ST, and the X of the table T is determined according to the detection result of the position detection sensor. It may be configured to control movement in the direction and the Y direction. Thereby, since the more exact alignment of the table T is attained, a highly accurate process can be performed. Alternatively, an alignment mark may be formed on the table T, and alignment may be performed using the alignment mark.
また、上記実施形態において、取得装置ACにバックグラウンド測定を行わせる際に、バックグラウンド用ワークを用いて行わせる例を挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えばステージ装置STのテーブルT上に直接赤外光を照射させることでバックグランド測定を行わせるようにしても構わない。 Further, in the above-described embodiment, an example has been described in which the background measurement is performed by the acquisition device AC. However, the present invention is not limited to this example. The background measurement may be performed by directly irradiating the table T with infrared light.
PTA…プラズマ処理装置 ST…ステージ装置 T…テーブル M…移動機構 AC…取得装置 PR…加工装置 CONT…制御装置 W…ワーク FA…FTIR装置 PA…プラズマ発生装置 PTA ... Plasma processing device ST ... Stage device T ... Table M ... Moving mechanism AC ... Acquisition device PR ... Processing device CONT ... Control device W ... Work FA ... FTIR device PA ... Plasma generator
Claims (1)
前記水晶基板の形状に関する情報を取得する取得装置と、
前記水晶基板にプラズマを照射し、前記情報を用いて前記水晶基板を加工する加工装置と、
前記取得装置及び前記加工装置のそれぞれに前記ステージ装置を移動させる制御装置と、
前記取得装置は、前記水晶基板に赤外光を照射して前記水晶基板から反射される赤外光を用いて前記水晶基板の形状に関する情報を取得する形状取得手段、及び前記水晶基板の板厚に対応した周波数を測定する周波数測定手段を含み、
前記制御装置は、前記ステージ装置を前記取得装置及び前記加工装置のうち少なくとも一方の内部に進入させた状態で、前記ステージ装置を移動させ、
前記制御装置は、前記ステージ装置を前記加工装置の内部に進入させた状態で、前記情報に基づいて前記ステージ装置を移動させ、
前記移動の制御は、前記ステージ装置の移動速度の制御を含む
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 A stage device capable of holding and moving a quartz substrate ;
An acquisition device for acquiring information on the shape of the quartz substrate ;
A processing apparatus for irradiating the crystal substrate with plasma and processing the crystal substrate using the information,
A control device for moving the stage device to each of the acquisition device and the processing device;
The acquisition device includes a shape acquisition unit that irradiates the quartz substrate with infrared light and uses infrared light reflected from the quartz substrate to obtain information about the shape of the quartz substrate, and a plate thickness of the quartz substrate Including frequency measuring means for measuring a frequency corresponding to
The control device moves the stage device in a state where the stage device has entered at least one of the acquisition device and the processing device,
The control device moves the stage device based on the information in a state where the stage device enters the processing device,
The control of the movement includes control of the moving speed of the stage apparatus.
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