CN101546705A - 等离子体处理装置、腔室内部件以及腔室内部件的寿命检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够精确地检测腔室内部件的寿命，并能够防止由交换没有达到寿命的部件而引起的浪费、以及由于继续使用已经过寿命的部件而引起故障的发生的腔室内部件。用于等离子体处理装置的聚焦环(26)等的腔室内部件，使用组装有该腔室内部件的基板处理装置(10)对晶片(W)进行RIE处理，其中，该腔室内部件由与构成材料不同的元素、例如钪(Sc)构成的寿命检测元素层(51、52)，利用等离子体发光分光器(46)对处理气体中的发光光谱进行监视，通过检测由寿命检测元素层(51、52)引起的光谱来检测聚焦环(26)等的腔室内部件的寿命。

Description

等离子体处理装置、腔室内部件以及腔室内部件的寿命检测方法
技术领域
本发明涉及等离子体处理装置、腔室内部件以及腔室内部件的寿命检测方法，尤其是能够精确地检测腔室内部件的寿命的等离子体处理装置、腔室内部件以及腔室内部件的寿命检测方法。
背景技术
硅制的聚焦环、电极、以及石英制的绝缘体等的等离子体处理装置的腔室内部件，由于等离子体的溅蚀等而产生磨损，所以作为消耗品需要定期被更换。
但要预测或检测作为消耗品的腔室内部件的更换时间却非常困难，因此存在由于在耗尽寿命之前被更换而造成的浪费的问题，或由于在已耗尽寿命之后仍继续使用，存在例如起因于部件相互之间的空隙产生异常放电，由此产生微粒等问题。
以往，作为消耗品的腔室内部件的寿命例如以使用时间为标准进行设定。也就是说，预先将寿命设定时间设为例如200小时，在使用时间经过200小时以后鸣响提示更换部件的警报器，在此基础上进行腔室内部件的更换。
但是，腔室内部件的寿命基于实施的工艺种类、等离子体处理装置的使用状况等而发生变动，并不一定与使用时间相对应。因此，在以使用时间为标准的部件更换中，无法消除更换部件的浪费或起因于异常放电的问题。
因此，提出了多种用于实施针对等离子体装置中的异常放电等问题的技术。
即，作为与用于预测或检测异常放电的发生的等离子体处理装置相关的在先技术文献，举出了例如专利文献1。在专利文献1中公开了一种等离子体处理装置，该等离子体处理装置设置有向等离子体处理装置的上部电极施加高频电力而生成直流偏置电位的高频电源，和根据以在该上述电极生成的直流偏置电位判定异常放电的有无的异常放电判定单元，对向与晶片相对配置的上述电极施加的偏置电位以及向载置晶片的下部电极施加的偏置电位进行监视，提取其变化，由此检测或预测异常放电的发生。
此外，作为记载有用于预测等离子体处理装置中的被处理体或装置的状态的技术的在先技术文献，举出了例如专利文献2。在专利文献2中公开了一种等离子体处理装置的预测方法，该等离子体处理装置的预测方法是基于等离子体处理装置的运转数据和处理结果数据，预测等离子体处理装置的状态或被处理体的状态的方法，基于多变量分析选择预测所使用的数据，使用选择的数据作成递归式模型，基于该模型预测被处理体或装置的状态。
此外，作为记载有预选防止等离子体处理装置中的无用处理和对被处理体的损伤的技术的在先技术文献，举出了例如专利文献3。在专利文献3中记载了一种等离子体处理方法，该等离子体处理方法包括：对处理气体放电使其产生等离子体的等离子体产生工序；使用产生的等离子体对被处理体实施等离子体处理的工序；在等离子体处理中，对来自等离子体的发生进行分光，检测CF2以及C2的光谱发光强度比的工序；和将得到的检测值与预选求得的基准值进行比较，决定是否中止等离子体处理的工序，根据该方法，能够预先防止无用处理和对被处理体的损伤。
【专利文献1】特开2003-234332号公报
【专利文献2】特开2004-335841号公报
【专利文献3】特开平10-335308号公报
发明内容
但是，上述现有技术均不能精确地检测等离子体处理装置中的腔室内部件的寿命，依然无法解决在将腔室内部件在其寿命前被更换而引起的浪费、由于继续使用经过了寿命的部件而引起的异常放电等问题。
本发明的目的在于提供一种能够精确地检测腔室内部件的寿命，并能够防止由交换没有达到寿命的部件而引起的浪费、以及由于继续使用已经过寿命的部件而引起故障的发生的等离子体处理装置、腔室内部件以及腔室内部件的寿命检测方法。
为了达到上述目的，第一方面的腔室内部件，其用于等离子体处理装置，其特征在于，至少埋设有一层由与构成材料不同的元素构成的寿命检测元素层。
第二方面的腔室内部件，其特征在于，在第一方面的腔室内部件中，上述寿命检测元素层，对应于上述腔室内部件的最容易受到磨损的表面而埋设。
第三方面的腔室内部件，其特征在于，在第一或第二方面的腔室内部件中，上述寿命检测元素层，埋设在与上述腔室内部件的容许磨损厚度的最大值相当的深度。
第四方面的腔室内部件，其特征在于，在第三方面的腔室内部件中，在上述寿命检测元素层和上述表面之间设置其它的寿命检测元素层，上述其它的寿命检测元素层用作唤醒注意层，在比该唤醒注意层深的位置设置的与上述容许磨损厚度的最大值相当的深度的寿命检测元素层用作警告层。
第五方面的腔室内部件，其特征在于，在第四方面的腔室内部件中，上述唤醒注意层和警告层由无不相同的元素构成。
第六方面的腔室内部件，其特征在于，在第一～第五方面中任一个记载的腔室内部件中，上述与构成材料不同的元素产生在特定的波长区域具有峰的等离子体发光光谱，或产生在宽的波长区域具有特有的峰的等离子体发光光谱。
第七方面的腔室内部件，其特征在于，在第六方面的腔室内部件中，上述元素是金属。
第八方面的腔室内部件，其特征在于，在第七方面的腔室内部件中，上述金属是过渡金属。
第九方面的腔室内部件，其特征在于，在第八方面的腔室内部件中，上述过渡金属是钪(Sc)、镝(Dy)、钕(Nd)、铥(Tm)、钬(Ho)以及钍(Th)中的至少一个。
第十方面的腔室内部件，其特征在于，在第一～第九方面中任一个记载的腔室内部件中，上述腔室内部件是聚焦环、电极、电极保护部件、绝缘体、绝缘环、波纹管罩以及挡板中的至少一个。
为了达到上述目的，第十一方面的等离子体处理装置，其具备多个腔室内部件，其特征在于，在上述多个腔室内部件中分别埋设有由与该腔室内部件的构成材料不同的元素构成的寿命检测元素层。
第十二方面的等离子体处理装置，其特征在于，在第十一方面的等离子体处理装置中，上述寿命检测元素层，由与上述腔室内部件都不同的元素构成。
为了达到上述目的，第十三方面的腔室内部件的寿命检测方法，其特征在于，使用组装有至少一个腔室内部件的等离子体处理装置进行等离子体处理，其中，上述腔室内部件在距离表面规定深度埋设有由与构成材料不同的元素构成的寿命检测元素层，在上述腔室内部件由于等离子体放电而磨损时，检测由上述寿命检测元素层引起的等离子体发光光谱，检测上述腔室内部件的寿命。
第十四方面的腔室内部件的寿命检测方法，其特征在于，在第十三方面的腔室内部件的寿命检测方法中，在上述腔室内处理装置中组装有多个上述腔室内部件，上述多个腔室内部件的上述寿命检测元素层，由互不相同的元素构成，检测各元素特有的等离子体发光光谱，确定达到寿命的腔室内部件。
根据第一方面的腔室内部件，由于在用于等离子体处理装置的腔室内部件中至少埋设有一层由与其构成材料不同的元素构成的寿命检测元素层，所以通过选定寿命检测元素层的埋设位置，在部件磨损例如达到寿命时，产生与构成材料不同的元素的等离子体发光光谱，通过对此进行检测，能够精确地检测腔室内部件的寿命。因而，能够防止由交换没有达到寿命的部件而引起的浪费、以及由于继续使用已经过寿命的部件而引起故障的发生。
根据第二方面的腔室内部件，由于寿命检测元素层对应于最容易受到磨损的表面而埋设，所以能够精确地检测腔室内部件达到寿命。
根据第三方面的腔室内部件，由于寿命检测元素层，埋设在与腔室内部件的容许磨损厚度的最大值相当的深度，所以能够更精确地检测腔室内部件达到寿命。
根据第四方面的腔室内部件，由于在寿命检测元素层和表面之间设置其它的寿命检测元素层，该其它的寿命检测元素层用作唤醒注意层，在比唤醒注意层深的位置设置的寿命检测元素层用作警告层，所以能够预先预测腔室内部件达到寿命，从而可靠地防止达到寿命。
根据第五方面的腔室内部件，由于唤醒注意层和警告层由无不相同的元素构成，所以能够精确地判断时磨损至唤醒注意层，还是磨损至警告层。
根据第六方面的腔室内部件，由于形成寿命检测元素层的与构成材料不同的元素产生在特定的波长区域具有峰的等离子体发光光谱，或产生在宽的波长区域具有特有的峰的等离子体发光光谱，所以基于预先预测发光的特定的波长区域的光谱，或宽的波长区域的光谱的图案的变化，能够检测腔室内部件的寿命。
根据第七方面的腔室内部件，由于形成寿命检测元素层的元素为金属，所以在规定深度埋设有寿命检测元素层的腔室内部件的调制变得比较容易。
根据第八方面的腔室内部件，由于形成寿命检测元素层的元素是过渡金属，所以通过选定金属种类，不会对等离子体处理产生恶劣影响，且可靠地检测光谱，从而能够精确地检测腔室内部件的寿命。
根据第九方面的腔室内部件，由于过渡金属是钪(Sc)、镝(Dy)、钕(Nd)、铥(Tm)、钬(Ho)以及钍(Th)中的至少一个，所以在规定深度埋设有寿命检测元素层的腔室内部件的调制变得比较容易，且不会对等离子体处理产生恶劣影响。
根据第十方面的腔室内部件，由于腔室内部件是聚焦环、电极、电极保护部件、绝缘体、绝缘环、波纹管罩以及挡板中的至少一个，所以能够检测这些作为消耗品使用的腔室内部件的寿命。
根据第十一方面的腔室内部件，由于在多个腔室内部件中分别埋设有由与该腔室内部件的构成材料不同的元素构成的寿命检测元素层，所以通过检测在部件磨损时发生的与构成材料不同的元素的等离子体发光光谱，能够检测腔室内部件的寿命，能够防止由交换没有达到寿命的部件而引起的浪费、以及由于继续使用已经过寿命的部件而引起故障的发生。
根据第十二方面的腔室内部件，由于寿命检测元素层由与上述腔室内部件都不同的元素构成，所以能够检测各元素特有的等离子体发光光谱，确定达到寿命的腔室内部件。
根据第十三方面的腔室内部件，由于使用组装有至少一个腔室内部件的等离子体处理装置进行等离子体处理，其中，该腔室内部件埋设有由与构成材料不同的元素构成的寿命检测元素层，在腔室内部件由于等离子体放电而磨损时，检测由寿命检测元素层引起的等离子体发光光谱，检测腔室内部件的寿命，所以能够精确地检测腔室内部件的寿命，能够防止由交换没有达到寿命的部件而引起的浪费、以及由于继续使用已经过寿命的部件而引起故障的发生。
根据第十四方面的腔室内部件，由于多个腔室内部件的上述寿命检测元素层，由互不相同的元素构成，检测各元素特有的等离子体发光光谱，确定达到寿命的腔室内部件，所以能够仅交换达到寿命的部件而不会造成浪费。
附图说明
图1是表示作为本发明的实施方式涉及的等离子体处理装置的基板处理装置的概略结构的截面图。
图2是表示图1中的作为腔室内部件的聚焦环和在图1中省略图示的绝缘体附近的放大截面图。
图3是表示图1中的内侧电极的放大截面图。
图4是表示腔室内部件的寿命检测方法的顺序的流程图。
符号说明
W 晶片
10 基板处理装置
11 处理室
12 基座
26 聚焦环
31 上部电极
34 内侧电极
35 外侧电极
36 气孔
37 第一直流电源
38 第二直流电源
47 绝缘体
51～54 寿命检测元素层
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是表示为本发明的实施方式涉及的等离子体处理装置的基板处理装置的概略结构的截面图。该基板处理装置构成为对作为基板的半导体晶片W实施RIE(Reactive Ion Etching)处理和灰化处理等等离子体处理。
在图1中，基板处理装置10具备：圆筒形状的处理室11；和配置在该处理室11内，作为载置例如直径为300mm的半导体晶片(以下简称“晶片”)W的载置台的圆柱状基座12。
在基板处理装置10中，通过处理室11的内侧壁和基座12的侧面，形成有用作将后述的处理空间S的气体向处理室11的外部排出的流路的排气流路13。在该排气流量13的途中配置有排气板14。
排气板14是具有多个贯通孔的板状部件，用作将处理室11分隔成上部和下部的隔板。在有排气板14分隔的处理室11的上部(以下称为“反应室”)15如后所述那样产生等离子体。此外，在处理室11的下部(以下称为“排气室(歧管)”)16连接有排出处理室11的气体的排气管17、18。排气板14捕捉或反射在处理室15内产生的等离子体，防止向歧管16的泄漏。
在排气管17上连接有TMP(Turbo Molecular Pump)(未图示)，在排气管18上连接有DP(Dry Pump)(未图示)，这些泵将处理室11内抽真空进行减压。具体地说，DP使处理室11从大气压状态减压至中真空状态(例如1.3×10Pa(0.1Torr)以下)，TMP与DP合作使处理室11从中真空状态减压至作为低压力的高真空状态(例如1.3×10-3Pa(1.0×10-5Torr)以下)。此外，处理室11内的压力通过APC阀(未图示)进行控制。
第一高频电源19和第二高频电源20分别通过第一匹配器21和第二匹配器22与处理室11内的基座12连接，第一高频电源19向基座12施加比较高的频率例如60MHz的高频电力，第二高频电源20向基座12施加比较低的频率例如2MHz的高频电力。由此，基座12用作向该基座12和后述的喷淋头30的处理空间S施加高频电力的下部电极。
此外，在基座12上配置有在内部具有静电电极板23的由圆板状的绝缘性部件构成的静电卡盘24。在基座12上载置晶片W时，该晶片W放置在静电卡盘24上。在该静电卡盘24中，直流电源25与静电电极板23电连接。当向静电电极板23施加正的直流高电压时，在晶片W的静电卡盘24一侧的面(以下简称“背面”)上产生负电位，在静电电极板23及晶片W的背面之间产生电位差，由该电位差引起的库伦力或约翰逊-拉别克(Johnson-Rahbek)力，晶片W被吸附保持在静电卡盘24上。
另外，在基座12上，以包围被吸附保持的晶片W的方式，载置有圆环状的聚焦环26。聚焦环26由导电性部件、例如硅形成，使等离子体朝向晶片W的表面聚集，提高RIE处理的效率。
另外，在基座12的内部，例如，设有在圆周方向上延伸的环状制冷剂室27。在该制冷剂室27内，从冷却单元(未图示)通过制冷剂用配管28循环供给低温制冷剂，例如，冷却水或galden(注册商标)。通过该低温制冷剂冷却的基座12通过静电卡盘24冷却晶片W以及聚焦环26。
静电卡盘24的上面的晶片W被吸附保持的部分(以下简称“吸附面”)上，开设有多个传热气体供给孔29。这些多个传热气体供给孔29向吸附面以及晶片W背面的间隙供给作为传热气体的氦气(He)。被供给到吸附面以及晶片W背面间隙的氦气将晶片W的热量有效地传递到静电卡盘24。
在处理室11的顶部上配置有喷淋头30。该喷淋头30具有从处理空间S露出且与基座12上载置的晶片W(以下称为“载置晶片W”)相对的上部电极31，由绝缘性部件构成的绝缘板32，和通过该绝缘板32吊支上部电极31的电极吊支体33，上部电极31、绝缘板32和电极吊支体33按该顺序重叠。
上部电极31具有与载置晶片W的中心部相对的内侧电极34，包围该内侧电极34且与载置晶片W的周边部相对的外侧电极35。内侧电极34和外侧电极35由导电性或半导电性材料、例如单结晶硅构成。
内侧电极34例如由直径为300mm的圆板状部件构成，具有在厚度方向上贯通的多个气孔36。外侧电极35例如由外径为380mm且内径为300mm的圆环状部件构成。
在上部电极31中，第一直流电源37与内侧电极34连接，第二直流电源38与外侧电极35连接，分别独立地向内侧电极34和外侧电极35施加直流电压。
电极吊支体33在内部具有缓冲室39。缓冲室39是其中心轴与内侧电极34的中心轴同轴的圆柱状空间，被圆环状的密封件例如O形环40划分成内侧缓冲室39a和外侧缓冲室39b。
处理气体导入管41与内侧缓冲室39a连接，处理气体导入管42与外侧缓冲室39b连接，处理气体导入管41、42分别向内侧缓冲室39a和外侧缓冲室39b导入处理气体。
由于处理气体导入管41、42分别具有流量控制器(MFC)(未图示)，所以能够分别独立地控制导入到内侧缓冲室39a和外侧缓冲室39b的处理气体的流量。此外，缓冲室39通过电极吊支体33的气孔43、绝缘板32的气孔44以及内侧电极34的气孔36与处理空间S连通，导入到内侧缓冲室39a和外侧缓冲室39b的处理气体被供给到处理空间S。此时，通过调整导入到内侧缓冲室39a和外侧缓冲室39b的处理气体的流量来控制处理空间S中的处理气体的分布。
在处理室11的侧壁设置有埋入到例如石英玻璃的窗45，在窗45上配设有等离子体发光分光器46。等离子体发光分光器46，对在处理室11内发生的确定波长的等离子体进行分光，进行腔室内部件达到寿命的检测、基于等离子体状态和等离子体强度的变化的蚀刻处理结束等的检测。
在作为基板处理装置10中的上述消耗品的腔室内部件，例如聚焦环26、内侧电极34、外侧电极35、构成基座12的侧面的省略图示的绝缘体上，分别由与其构成材料不同的元素构成的寿命检测元素层，对应于易于受到磨损的表面埋设在规定深度。
图2是表示图1中的作为腔室内部件的聚焦环26和在图1中省略图示的绝缘体47附近的放大截面图。
在图2中，聚焦环26中的接近晶片W端部的上表面以及与上部电极(未图示)相对的上表面易于受到磨损。因而，对应于该易于受到磨损的表面分别埋设寿命检测元素层51和52。
寿命检测元素层51和52，对应于是聚焦环26的容许磨损厚度的最大值的例如750μm，分别设置在距离表面750μm的深度。另外，在检测出聚焦环26达到寿命即可的情况下，也可以将寿命检测元素层51和52设置在比750μm深的例如深度760μm的位置。
聚焦环26例如由硅制成，寿命检测元素层51和52由作为Si和O以外的元素的例如钪(Sc)构成。钪(Sc)在宽的波长区域产生具有特有的峰的等离子体发光光谱。因而，如果聚焦环26磨损至例如容许磨损厚度的最大值，寿命检测元素层51和52露出，则由作为形成寿命检测元素层51和52的元素的钪(Sc)引起的特有的等离子体发光光谱在宽的波长区域而产生，呈现出与寿命检测元素层51和52露出以前不同的光谱。因而，利用等离子体发光分光器46，对光谱的图案的变更进行监视，由此能够检测寿命检测元素层51和52露出、即聚焦环26磨损至容许磨损厚度的最大值而达到了寿命。
在图2中，由于绝缘体47的与聚焦环26相对的上表面最容易受到磨损，所以对应于该部分埋设有寿命检测元素层53。绝缘体47的容许磨损厚度的最大值例如为2.4mm，寿命检测元素层53设置在距离表面例如2.4mm的深度。另外，如果在检测出绝缘体47达到寿命即可的情况下，则也可以将寿命检测元素层53设置在比2.4mm深的例如深度2.5mm的位置。
绝缘体47例如由石英制，寿命检测元素层53由作为与SiO2不同的元素的例如钍(Th)构成。钍(Th)在宽的波长区域产生具有特有的峰的等离子体发光光谱。因而，如果绝缘体47磨损而使得寿命检测元素层53露出，则由作为形成寿命检测元素层53的元素的钍(Th)引起的特有的等离子体发光光谱在宽的波长区域而产生，得到与寿命检测元素层53露出以前不同的光谱。因而，利用等离子体发光分光器46对光谱的图案的变更进行监视，由此能够检测寿命检测元素层53露出、即绝缘体47磨损至容许磨损厚度的最大值而达到了寿命。
图3是表示图1中的内侧电极34的放大截面图。在图3中，内侧电极34的最容易受到磨损的部分是气孔36的气体出口侧开口部分(在图3中是下表面)，主要对应于下表面埋设有寿命检测元素层。气孔36的口径例如为0.5mm，如果受到磨损则其口径变大，扩径的部分逐渐向上面进行。
气孔36中的气体出口侧的最大容许口径例如为2.5mm。因而，在图3的截面图上，以例如0.5mm的气孔36为中心，以与口径2.5mm相当的位置相对的方式设置寿命检测元素层54a。另外，在检测出内侧电极34达到寿命即可的情况下，在图3的截面图上，也能够以例如0.5mm的气孔36为中心，以与口径2.6mm相当的位置相对的方式设置寿命检测元素层54a。
另一方面，气孔36扩径部分的最大容许移动宽度例如为从下面起9mm。因而，在例如厚度10mm的内侧电极34中，在从其下面起9mm的位置与气孔36对应，在其附近设置多个寿命检测元素层54b。另外，在仅检测出内部电极34达到寿命即可的情况下，也可以将寿命检测元素层54b设置在作为与最大容许移动宽度相比进行了少许磨损的位置的例如从下面起9.1mm的位置。由于内侧电极34例如是硅制，所以寿命检测元素层54由与Si和O不同的金属例如钕(Nd)形成。
另外，寿命检测元素层51～54，除了与腔室内部件的最容易受到磨损的表面对应而设之外，也可以与整个表面对应而设。是与最容易受到磨损的表面对应而部分埋设，还是与部件的整个表面对应而埋设，由例如腔室内部件的制造方法、寿命检测元素层的埋设方法等决定即可。
腔室内部件中的寿命检测元素层利用例如离子注入法而形成。以下，对设置有寿命检测元素层51和52的聚焦环26的调制方法进行说明。
首先，按照公知的方法制造硅制的聚焦环26，之后，进行由与硅不同的元素的例如钪(Sc)构成的寿命检测元素层的埋设。使用适用例如离子注入法的离子注入装置进行钪(Sc)的埋设。
将离子注入装置的内部保持在例如1×10-4Pa程度的真空，在离子源中制作钪(Sc)离子，在加速管中通过电场加速钪(Sc)离子。将加速了的钪(Sc)离子通过偏向器、控制缝隙等的方向的装置而定向，利用质量分析器选择必要质量的离子，使用例如扫描器在作为靶的聚焦环26的规定地方进行照射、扫描，将钪(Sc)离子打入聚焦环26的规定地方，形成寿命检测元素层51和52。
此时，钪(Sc)离子的深度、即寿命检测元素层的埋设深度由使用的离子种类、聚焦环的组成以及加速电压等决定。因而，能够精确地控制埋设深度。此外，根据射束(beam)的直进性能够仅在照射部分掺杂钪(Sc)离子，所以作为被处理件的聚焦环26的形状不会产生变化。离子注入法，能够自由地选择处理对象部件的构成材料和注入的离子种类的组合，对于聚焦环26以外的腔室内部件也同样，能够将寿命检测元素层埋设在与容许摩擦厚度的最大值相当的深度。
寿命检测元素层的埋设并不限定于离子注入法，例如也可以在部件的作成工艺的途中，通过由不同种类材料成膜，或放入不同种类材料的方法进行埋设。
在组装有埋设这样的寿命检测元素层的腔室内部件的图1的基板处理装置10中，对载置晶片W实施RIE处理。
在对载置晶片W实施RIE处理时，喷淋头30向处理空间S供给处理气体，第一高频电源19通过基座12向处理空间S施加60MHz的高频电力，并且第二高频电源20向基座12施加2MHz的高频电力。此时，处理气体被60MHz的高频电力激励而成为等离子体。此外，由于2MHz的高频电力在基座12中产生偏置电压，所以等离子体中的阳离子和电子被吸引到载置晶片W的表面上，对该载置晶片W实施RIE处理。
另外，上述基板处理装置10的各构成部件的动作通过基板处理装置10具备的控制部(未图示)的CPU进行控制。
此时，在基板处理装置10中，腔室内部件的寿命检测按以下方式进行。
图4是表示腔室内部件的寿命检测方法的顺序的流程图。
在图4中，首先，在作为等离子体处理装置的基板处理装置10上，组装分别买设有寿命检测元素层的腔室内部件(步骤S1)。接着，使用组装有腔室内部件的基板处理装置10开始对晶片W进行RIE(ReactiveIon Etching)(步骤S2)。在开始RIE处理后，以规定的时间间隔或者经常，使用等离子体发光分光器46对处理空间S内的处理气体中的等离子体发光光谱进行监视(步骤S3)。通过监视处理气体中的等离子体发光光谱，检测处理室11内的状态。
接着，判断发光光谱是否是由埋设于腔室内部件的寿命检测元素层所引起的发光光谱(步骤S4)。对于判断的结果，在发光光谱是由腔室内部件的寿命检测元素层所引起的发光光谱的情况下，检测出于检测的发光光谱对应的腔室内部件达到了寿命，发出警报(步骤S5)，之后，停止RIE处理(步骤S60)，结束本处理。另一方面，对于步骤S4中的判断结果，在发光光谱不是由腔室内部件的寿命检测元素层所引起的发光光谱的情况下，返回到步骤S3，反复步骤S3～S4的操作。
根据本实施方式，由于作为以聚焦环26为代表的腔室内部件，使用由与其构成材料不同的元素构成的寿命检测元素层51～54埋设在与容许磨损最大厚度相当的深度的部件，所以通过对等离子体处理中的发光光谱进行监视，检测由寿命检测元素层引起的发光光谱，能够精确地检测该部件达到寿命，由此，能够防止由交换没有达到寿命的部件而引起的浪费、以及由于继续使用已经过寿命的部件而引起故障的发生。
在本实施方式中，在寿命检测元素层51～54与部件表面之间设置由与寿命检测元素层51～54不同的金属构成的寿命检测元素层，也能够起到唤醒注意层的作用。由此，腔室内部件，预先预测达到寿命从而能够可靠地避免由达到寿命而引起的不良。此外，也能够在与容许磨损厚度的最大值相当深度的寿命检测元素层51～54和部件表面之间设置多个由各不不同的元素构成的其它的寿命检测元素层，经常对该部件的磨损深度进行监视。
在本实施方式中，作为寿命检测元素层的构成要素，优选为没有在腔室内使用的元素，使用钪(Sc)、钍(Th)、钕(Nd)等的过渡金属，但也可以使用除此之外的过渡金属，例如镝(Dy)、铥(Tm)、钬(Ho)等的过渡金属。由于这些过渡金属在宽的波长区域中产生发光光谱，所以能够通过检测发光光谱的图案与在此之前相比发生变化，检测出寿命检测元素层露出。
作为形成寿命检测元素层的元素，除了过渡金属之外，还可以使用例如碱金属、碱土金属等。例如钠(Na)在波长区域589nm中，钾(K)在波长区域766、770nm中，锂(Li)在波长区域670、611nm中，铊(Tl)在波长区域535nm中，铟(In)在波长区域451nm中，钙(Ga)在波长区域410nm中，分别产生强的发光光谱。因此，在上述特定的波长区域中，可以通过时间微分等方法检测发光光谱强度的增大，并基于此检测寿命检测元素层露出而达到寿命。
在本实施方式中，腔室内部件是聚焦环、电极、电极保护部件、绝缘体、绝缘环、波纹管罩以及挡板中的至少一个。由于这些部件作为所谓的消耗品使用，所以需要监视其寿命。
在本实施方式中，形成在聚焦环、绝缘体、电极等中埋设的寿命检测元素层的元素，优选对于每个腔室内的部件不同的元素。由此，能够检测各元素特有的等离子体发光光谱从而精确地确定达到了寿命的腔室内部件。
在本实施方式中，在腔室内部件的表面设置由与该部件的构成部件不同的元素构成的规定厚度的涂层，通过检测在该涂层磨损时产生的由内侧的构成部件的元素引起的等离子体发光光谱，也能够检测该腔室内部件磨损，达到了寿命。
另外，在上述本实施方式中，实施蚀刻的基板为半导体晶片W，但实施蚀刻的基板并不限定于此，例如也可以是LCD(Liquid CrystalDisplay)或FPD(Flat Panel Display)等的玻璃基板。此外，本发明可以用于以基板处理装置、半导体制造装置、FPD制造装置、使用等离子体的干清洗装置为代表的所有等离子体装置。

Claims (14)

1.一种腔室内部件，其用于等离子体处理装置，其特征在于：
至少埋设有一层由与构成材料不同的元素构成的寿命检测元素层。
2.如权利要求1所述的腔室内部件，其特征在于：
所述寿命检测元素层，对应于所述腔室内部件的最容易受到磨损的表面而埋设。
3.如权利要求1或2所述的腔室内部件，其特征在于：
所述寿命检测元素层，埋设在与所述腔室内部件的容许磨损厚度的最大值相当的深度。
4.如权利要求3所述的腔室内部件，其特征在于：
在所述寿命检测元素层和所述表面之间设置其它的寿命检测元素层，所述其它的寿命检测元素层用作唤醒注意层，在比该唤醒注意层深的位置设置的与所述容许磨损厚度的最大值相当的深度的寿命检测元素层用作警告层。
5.如权利要求4所述的腔室内部件，其特征在于：
所述唤醒注意层和警告层由无不相同的元素构成。
6.如权利要求1所述的腔室内部件，其特征在于：
所述与构成材料不同的元素产生在特定的波长区域具有峰的等离子体发光光谱，或产生在宽的波长区域具有特有的峰的等离子体发光光谱。
7.如权利要求6所述的腔室内部件，其特征在于：
所述元素是金属。
8.如权利要求7所述的腔室内部件，其特征在于：
所述金属是过渡金属。
9.如权利要求8所述的腔室内部件，其特征在于：
所述过渡金属是钪(Sc)、镝(Dy)、钕(Nd)、铥(Tm)、钬(Ho)以及钍(Th)中的至少一个。
10.如权利要求1所述的腔室内部件，其特征在于：
所述腔室内部件是聚焦环、电极、电极保护部件、绝缘体、绝缘环、波纹管罩以及挡板中的至少一个。
11.一种等离子体处理装置，其具备多个腔室内部件，其特征在于：
在所述多个腔室内部件中分别埋设有由与该腔室内部件的构成材料不同的元素构成的寿命检测元素层。
12.如权利要求11所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述寿命检测元素层，由与所述腔室内部件都不同的元素构成。
13.一种腔室内部件的寿命检测方法，其特征在于：
使用组装有至少一个腔室内部件的等离子体处理装置进行等离子体处理，其中，所述腔室内部件在距离表面规定深度埋设有由与构成材料不同的元素构成的寿命检测元素层，在所述腔室内部件由于等离子体放电而磨损时，检测由所述寿命检测元素层引起的等离子体发光光谱，检测所述腔室内部件的寿命。
14.如权利要求13所述的腔室内部件的寿命检测方法，其特征在于：
在所述腔室内处理装置中组装有多个所述腔室内部件，所述多个腔室内部件的所述寿命检测元素层，由互不相同的元素构成，检测各元素特有的等离子体发光光谱，确定达到寿命的腔室内部件。
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