JP7398306B2 - ガス検査方法、基板処理方法及び基板処理システム - Google Patents
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Description
本開示は、ガス検査方法、基板処理方法及び基板処理システムに関する。
特許文献１には、基板処理装置の処理容器内にガスを供給するためのガス供給系を検査する方法が開示されている。ガス供給系は、複数のガスソースにそれぞれ接続された複数の第１の配管と、複数の第１の配管にそれぞれ設けられた複数の第１のバルブと、複数の第１の配管の下流にそれぞれ設けられており、複数の第１の配管にそれぞれ接続された複数の流量制御器と、複数の流量制御器の下流にそれぞれ設けられており、複数の流量制御器にそれぞれ接続された複数の第２の配管と、複数の第２の配管にそれぞれ設けられた複数の第２のバルブと、複数の第２の配管の下流に設けられており、複数の第２の配管に接続された第３の配管と、第３の配管に設けられた第３のバルブと、を備える。
本開示にかかる技術は、基板処理装置の処理容器内にガスを供給するためのガス供給部を適切に検査し、特に、２次バルブを開く際の挙動を適切に検査する。
本開示の一態様は、チャンバ内にガスを供給するためのガス供給部を検査する方法であって、前記ガス供給部は、ガスソースと前記チャンバをつなぐように接続された配管と、前記配管に設けられた流量制御器と、前記流量制御器の上流側に設けられた１次バルブと、前記流量制御器の下流側に設けられた２次バルブと、を備え、前記流量制御器は、オリフィスと、前記オリフィスの上流側に設けられた１次圧力計と、前記オリフィスの下流側に設けられた２次圧力計と、を備え、前記方法は、（ａ）前記流量制御器において、前記２次バルブを開く信号の入力から期間ｔ経過時点における前記流量制御器の前記オリフィスの下流側の圧力の閾値Ｐ０と、前記圧力の標準偏差の閾値σ０を設定する工程と、（ｂ）前記２次バルブを開く信号を入力する工程と、（ｃ）前記２次圧力計を用いて、前記２次バルブを開く信号の入力から期間ｔ経過時点における前記流量制御器の前記オリフィスの下流側の圧力Ｐを測定する工程と、（ｄ）前記２次圧力計を用いて、前記２次バルブを開く信号の入力から期間ｔ経過時点における前記流量制御器の前記オリフィスの下流側の圧力の標準偏差σを測定する工程と、（ｅ）前記（ｃ）工程で測定された圧力Ｐ及び前記（ｄ）工程で測定された圧力の標準偏差σとを、それぞれ前記（ａ）工程で設定された前記圧力の閾値Ｐ０及び前記圧力の標準偏差の閾値σ０を比較し、前記２次バルブの開度が正常か否かを判定する工程と、を含む。
本開示によれば、基板処理装置の処理容器内にガスを供給するためのガス供給部を適切に検査し、特に、２次バルブを開く際の挙動を適切に検査することができる。
半導体デバイスの製造工程においてプラズマ処理装置では、処理ガスを励起させることによりプラズマを生成し、当該プラズマによって半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）を処理する。この際、プラズマ処理装置においては、ガス供給部からチャンバ内にガスが供給されて、ウェハが処理される。
ガス供給部からのガスの供給量は厳密に管理する必要があるが、装置の不良によってガスの流量が設定値と異なるような場合は、チャンバ内で処理が正しく行われず、スクラップウェハが発生するおそれがある。そこで、特許文献１には、プラズマ処理装置のチャンバ内にガスを供給するためのガス供給部を検査する方法が開示されている。具体的には、流量制御器の下流に設けられた２次バルブの正常な開閉について、２次バルブ開状態では、オリフィスの上流に設けられる１次圧力計で計測される１次圧力値とオリフィスの下流に設けられる２次圧力計との差が閾値より大きいときや、２次圧力値が閾値より大きいときに、警報信号を出力するように制御されている。
特許文献１に開示のガス供給部を検査する方法では、２次バルブの開閉動作に不良が生じた際、２次圧力値が検出可能な程度に上昇しているような場合にはこの不良を問題なく検出できる。しかしながら、２次バルブを開く信号の入力後一定期間後に、２次バルブが所望の開度より小さいものの開いてはいるような不良では２次圧力値が所望の圧力値に安定し、正常の開度で開いている場合と区別できなくなる場合がある。また、２次バルブを開く信号の入力後一定期間後には所望の開度まで開くものの、２次バルブを開く信号の入力直後に不安定に開くような不良は検出できない。このような２次バルブの開閉動作は開閉センサを追加することで確認可能であるが、装置の改造が必要であり、コストアップにつながる。そのため、開閉センサのようなハード部品を追加することなく、２次バルブを開く際の挙動を監視する手法が必要である。
本開示にかかる技術は、上述したハード部品を追加することなく、２次バルブを開く際の挙動を適切に検査する。以下、本実施形態にかかる基板処理システムとしてのプラズマ処理システム、基板処理方法としてのプラズマ処理方法、及びガス検査方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜プラズマ処理システム＞
先ず、一実施形態にかかるプラズマ処理システムについて説明する。図１は、プラズマ処理システム１の構成の概略を示す説明図である。プラズマ処理システム１では、基板としてのウェハＷに対してプラズマ処理を行う。プラズマ処理は特に限定されるものではないが、例えばエッチング処理、成膜処理、拡散処理などが行われる。
先ず、一実施形態にかかるプラズマ処理システムについて説明する。図１は、プラズマ処理システム１の構成の概略を示す説明図である。プラズマ処理システム１では、基板としてのウェハＷに対してプラズマ処理を行う。プラズマ処理は特に限定されるものではないが、例えばエッチング処理、成膜処理、拡散処理などが行われる。
一実施形態において、プラズマ処理システム１は、プラズマ処理装置１ａ及び制御部１ｂを含む。プラズマ処理装置１ａは、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電力供給部３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１ａは、支持部１１及び上部電極シャワーヘッド１２を含む。支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内のプラズマ処理空間１０ｓの下部領域に配置される。上部電極シャワーヘッド１２は、支持部１１の上方に配置され、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の一部として機能し得る。
支持部１１は、プラズマ処理空間１０ｓにおいてウェハＷを支持するように構成される。一実施形態において、支持部１１は、下部電極１１１、静電チャック１１２、及びエッジリング１１３を含む。静電チャック１１２は、下部電極１１１上に配置され、静電チャック１１２の上面でウェハＷを支持するように構成される。エッジリング１１３は、下部電極１１１の周縁部上面においてウェハＷを囲むように配置される。また、図示は省略するが、一実施形態において、支持部１１は、静電チャック１１２及びウェハＷのうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、冷媒、伝熱ガスのような温調流体が流れる。
上部電極シャワーヘッド１２は、ガス供給部２０からの１又はそれ以上の処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するように構成される。一実施形態において、上部電極シャワーヘッド１２は、ガス供給口としてのガス入口１２ａ、ガス拡散室１２ｂ、及び複数のガス出口１２ｃを有する。ガス入口１２ａは、ガス供給部２０及びガス拡散室１２ｂと流体連通している。複数のガス出口１２ｃは、ガス拡散室１２ｂ及びプラズマ処理空間１０ｓと流体連通している。一実施形態において、上部電極シャワーヘッド１２は、１又はそれ以上の処理ガスをガス入口１２ａからガス拡散室１２ｂ及び複数のガス出口１２ｃを介してプラズマ処理空間１０ｓに供給するように構成される。
ガス供給部２０は、１又はそれ以上のガスソース２１、１又はそれ以上の流量制御器２２、及び１又はそれ以上の配管２３を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、１又はそれ以上の処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２及び配管２３を介してガス入口１２ａに供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えば処理ガスの圧力で流量を制御する、いわゆる圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、１又はそれ以上の処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。
ＲＦ電力供給部３０は、ＲＦ電力、例えば１又はそれ以上のＲＦ信号を、下部電極１１１、上部電極シャワーヘッド１２、又は、下部電極１１１及び上部電極シャワーヘッド１２の双方のような１又はそれ以上の電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された１又はそれ以上の処理ガスからプラズマが生成される。従って、ＲＦ電力供給部３０は、プラズマ処理チャンバにおいて１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。一実施形態において、ＲＦ電力供給部３０は、第１のＲＦ電力供給部３０ａ及び第２のＲＦ電力供給部３０ｂを含む。
第１のＲＦ電力供給部３０ａは、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第１の整合回路３２ａを含む。一実施形態において、第１のＲＦ電力供給部３０ａは、第１のＲＦ信号を第１のＲＦ生成部３１ａから第１の整合回路３２ａを介して上部電極シャワーヘッド１２に供給するように構成される。例えば、第１のＲＦ信号は、２７ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内の周波数を有してもよい。
第２のＲＦ電力供給部３０ｂは、第２のＲＦ生成部３１ｂ及び第２の整合回路３２ｂを含む。一実施形態において、第２のＲＦ電力供給部３０ｂは、第２のＲＦ信号を第２のＲＦ生成部３１ｂから第２の整合回路３２ｂを介して下部電極１１１に供給するように構成される。例えば、第２のＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有してもよい。代わりに、第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）パルス生成部を用いてもよい。
さらに、図示は省略するが、本開示においては他の実施形態が考えられる。例えば、代替実施形態において、ＲＦ電力供給部３０は、第１のＲＦ信号をＲＦ生成部から下部電極１１１に供給し、第２のＲＦ信号を他のＲＦ生成部から下部電極１１１に供給し、第３のＲＦ信号をさらに他のＲＦ生成部から上部電極シャワーヘッド１２に供給するように構成されてもよい。加えて、他の代替実施形態において、ＤＣ電圧が上部電極シャワーヘッド１２に印加されてもよい。
またさらに、種々の実施形態において、１又はそれ以上のＲＦ信号（即ち、第１のＲＦ信号、第２のＲＦ信号等）の振幅がパルス化又は変調されてもよい。振幅変調は、オン状態とオフ状態との間、あるいは、２又はそれ以上の異なるオン状態の間でＲＦ信号振幅をパルス化することを含んでもよい。
排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排気口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力弁及び真空ポンプを含んでもよい。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、粗引きポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
一実施形態において、制御部１ｂは、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１ａに実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部１ｂは、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１ａの各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部１ｂの一部又は全てがプラズマ処理装置１ａに含まれてもよい。制御部１ｂは、例えばコンピュータ５１を含んでもよい。コンピュータ５１は、例えば、処理部（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５１１、記憶部５１２、及び通信インターフェース５１３を含んでもよい。処理部５１１は、記憶部５１２に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部５１２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース５１３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１ａとの間で通信してもよい。
＜ガス供給部＞
次に、上述したガス供給部２０について説明する。図２は、ガス供給部２０の構成の概略を示す説明図である。
次に、上述したガス供給部２０について説明する。図２は、ガス供給部２０の構成の概略を示す説明図である。
上述したようにガス供給部２０は、１又はそれ以上のガスソース２１、１又はそれ以上の流量制御器２２、及び１又はそれ以上の配管２３を含んでいる。また、ガス供給部２０は、１又はそれ以上の１次バルブ２４及び１又はそれ以上の２次バルブ２５をさらに含んでいる。配管２３において、１次バルブ２４はガスソース２１と流量制御器２２との間に設けられ、２次バルブ２５は流量制御器２２の下流側に配置されている。そして、処理ガスの種類に応じてそれぞれ、ガスソース２１、流量制御器２２、配管２３、１次バルブ２４及び２次バルブ２５がセットで設けられている。
流量制御器２２は、ピエゾバルブ２２１、１次圧力計２２２、オリフィス２２３及び２次圧力計２２４を含んでいる。これらピエゾバルブ２２１、１次圧力計２２２、オリフィス２２３及び２次圧力計２２４は、配管２３において上流側から下流側に向けてこの順で設けられている。なお、以下の説明においては、１次圧力計２２２で測定される圧力を１次圧力Ｐ１といい、２次圧力計２２４で測定される圧力を２次圧力Ｐ２という場合がある。そして、流量制御器２２は、処理ガスの圧力を測定し、圧力値を流量値に換算して処理ガスの流量を制御する。
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
＜プラズマ処理方法＞
次に、以上のように構成されたプラズマ処理システム１を用いて行われるプラズマ処理について説明する。
次に、以上のように構成されたプラズマ処理システム１を用いて行われるプラズマ処理について説明する。
先ず、プラズマ処理チャンバ１０の内部にウェハＷを搬入し、静電チャック１１２上にウェハＷを載置する。その後、静電チャック１１２の電極に直流電圧を印加することにより、ウェハＷはクーロン力によって静電チャック１１２に静電吸着され、保持される。また、ウェハＷの搬入後、排気システム４０によってプラズマ処理チャンバ１１０の内部を所望の真空度まで減圧する。
次に、ガス供給部２０から上部電極シャワーヘッド１２を介してプラズマ処理空間１０ｓに処理ガスを供給する。また、ＲＦ電力供給部３０によりプラズマ生成用の高周波電力ＨＦを下部電極１１１に供給し、処理ガスを励起させて、プラズマを生成する。この際、ＲＦ電力供給部３０によりイオン引き込み用の高周波電力ＬＦを供給してもよい。そして、生成されたプラズマの作用によって、ウェハＷにプラズマ処理が施される。
プラズマ処理を終了する際には、先ず、ＲＦ電力供給部３０からの高周波電力ＨＦの供給及びガス供給部２０による処理ガスの供給を停止する。また、プラズマ処理中に高周波電力ＬＦを供給していた場合には、当該高周波電力ＬＦの供給も停止する。次いで、ウェハＷの裏面への伝熱ガスの供給を停止し、静電チャック１１２によるウェハＷの吸着保持を停止する。
その後、プラズマ処理チャンバ１１０からウェハＷを搬出して、ウェハＷに対する一連のプラズマ処理が終了する。
＜ガス検査方法＞
以上のように構成されたガス供給部２０において、ガスソース２１からガスが供給される際に、制御部１ｂから２次バルブ２５に送信される２次バルブ２５を開く信号によって、２次バルブ２５が所望の開度まで開く。装置の不良などによって２次バルブ２５が所望の開度に開かない場合、２次圧力Ｐ２を予め定められた圧力値（以下、「設定圧力値」という。）にすることができず、２次圧力Ｐ２をもとに計算される流量値も、予め定められた流量値（以下、「設定流量値」という。）にすることができなくなる。このため上記２次バルブ２５を開く信号の受信後、２次バルブ２５が所望の開度まで正常に開いたかどうかを検査する必要がある。
以上のように構成されたガス供給部２０において、ガスソース２１からガスが供給される際に、制御部１ｂから２次バルブ２５に送信される２次バルブ２５を開く信号によって、２次バルブ２５が所望の開度まで開く。装置の不良などによって２次バルブ２５が所望の開度に開かない場合、２次圧力Ｐ２を予め定められた圧力値（以下、「設定圧力値」という。）にすることができず、２次圧力Ｐ２をもとに計算される流量値も、予め定められた流量値（以下、「設定流量値」という。）にすることができなくなる。このため上記２次バルブ２５を開く信号の受信後、２次バルブ２５が所望の開度まで正常に開いたかどうかを検査する必要がある。
これについて本発明者らは、２次バルブ２５を開く信号が入力された後、２次バルブ２５が正常に開かなかった場合について検証したところ、以下の知見を得た。すなわち、２次バルブ２５が正常に開かなかった場合は、正常に開いた場合と比較し、（１）２次バルブ２５を開く信号の入力後一定期間後における２次圧力Ｐ２が大きくなる。また、（２）２次バルブ２５を開く信号の入力後一定期間における２次圧力Ｐ２の標準偏差が大きくなる。上記知見（１）、（２）について、図３は、設定流量値と、２次バルブ２５を開く信号の入力前後のある期間における圧力値及び流量値の関係を示すグラフである。
図３において、ｔ０は２次バルブ２５を開く信号が入力された時点を示す。また、両端矢印で示されるｔは、ｔ０から例えば５秒間の期間を示す。ｔ０における２次バルブ２５を開く信号の入力後、２次バルブ２５が正常に開いた場合の設定流量値の推移を“ＯＫ Ｆｌｏｗ ｓｅｔ”、流量値の推移を“ＯＫ Ｆｌｏｗ”で表し、２次バルブ２５が正常に開かなかった場合の設定流量値の推移を“ＮＧ Ｆｌｏｗ ｓｅｔ”、流量値の推移を“ＮＧ Ｆｌｏｗ”で表す。また、２次バルブ２５を開く信号の入力後、２次バルブ２５が正常に開いた場合の期間ｔ経過後の２次圧力計２２４における圧力を“ＯＫ Ｐ２”、２次バルブが正常に開かなかった場合の期間ｔ経過後の２次圧力計２２４における圧力を“ＮＧ Ｐ２”で示す。
図３に得られるとおり、２次バルブ２５が正常に開いた場合には、流量値は設定流量値に近い値をとって推移する一方で、２次バルブ２５が正常に開かなかった場合には、測定流量値は設定流量値と乖離して推移することがわかる。
また、２次バルブ２５が正常に開いた場合、期間ｔ経過後の圧力は１０ｋＰａ以下、圧力の標準偏差は１ｋＰａ以下であった。これに対し、２次バルブ２５が正常に開かなかった場合、期間ｔ経過後の圧力は３０ｋＰａ以上、圧力の標準偏差は５ｋＰａ以上であった。なお、圧力の標準偏差は２次バルブ２５を開く信号の入力後期間５秒間において、２次圧力計２２４で連続的に測定された圧力をもとに算出した。
上記（１）の知見について、図３において２次バルブ２５が正常に開かなかった場合には、２次バルブ２５を開く信号の入力後一定期間後も２次圧力Ｐ２が低下していないことから、少なくとも２次バルブ２５の開度が十分でなく、ガスソース２１から供給されるガスが２次バルブ２５の上流で滞留していることがわかる。
上記（２）の知見について、２次バルブ２５が正常に開いた場合の測定圧力値の標準偏差に対して、２次バルブ２５が正常に開かなかった場合の測定圧力値の標準偏差が大きくなっていることから、２次バルブ２５が正常に開いているかどうかと、２次バルブ２５を開く信号の入力後一定期間の２次圧力Ｐ２の標準偏差とが相関していることがわかる。これらが相関する理由について、２次バルブ２５が正常に開いた場合には２次バルブ２５の開度が一定速度または一定の加速度で大きくなるのに対し、２次バルブ２５が正常に開かなかった場合は、２次バルブ２５の開度が不規則に変化し、これに伴い２次圧力Ｐ２にばらつきが生じたためと考えられる。
上記知見（１）、（２）に基づき、本実施形態にかかるガス供給部２０を検査する方法においては、２次バルブ２５を開く信号の入力後一定期間後における圧力（２次圧力Ｐ２）及び圧力の標準偏差を測定し、２次バルブ２５が正常に開いたかどうかを検査する。
図４は、本実施形態にかかるガス供給部２０を検査する方法の主な工程の一例を示すフロー図である。
（工程Ｓ１）
工程Ｓ１では、２次バルブ２５が正常に開いた場合に２次圧力計２２４で測定される圧力（２次圧力Ｐ２）及び圧力の標準偏差から、２次バルブ２５の検査基準となる圧力の閾値Ｐ０及び圧力の標準偏差の閾値σ０を設定する。これら圧力の閾値Ｐ０及び圧力の標準偏差の閾値σ０は、ガス供給部２０が供給するガスの種類や流量などの処理条件に応じて適宜決定すればよく、特に限定されない。例えば図３の例で、２次バルブ２５が正常に開かなかった場合の圧力は、圧力の閾値Ｐ０を５０ｋＰａと設定しておくことで、後述の工程Ｓ７によって不良を検出できる。また、２次バルブ２５が正常に開かなかった場合の圧力の標準偏差は、圧力の標準偏差の閾値σ０を５ｋＰａと設定しておくことで、後述の工程によって不良を検出できる。
工程Ｓ１では、２次バルブ２５が正常に開いた場合に２次圧力計２２４で測定される圧力（２次圧力Ｐ２）及び圧力の標準偏差から、２次バルブ２５の検査基準となる圧力の閾値Ｐ０及び圧力の標準偏差の閾値σ０を設定する。これら圧力の閾値Ｐ０及び圧力の標準偏差の閾値σ０は、ガス供給部２０が供給するガスの種類や流量などの処理条件に応じて適宜決定すればよく、特に限定されない。例えば図３の例で、２次バルブ２５が正常に開かなかった場合の圧力は、圧力の閾値Ｐ０を５０ｋＰａと設定しておくことで、後述の工程Ｓ７によって不良を検出できる。また、２次バルブ２５が正常に開かなかった場合の圧力の標準偏差は、圧力の標準偏差の閾値σ０を５ｋＰａと設定しておくことで、後述の工程によって不良を検出できる。
あるいは、特定の処理条件の下、２次バルブが正常である状態（初期状態）において、圧力Ｐ及び圧力の標準偏差σを複数回測定し、得られた測定値に基づいて圧力の閾値Ｐ０及び圧力の標準偏差の閾値σ０を決定してもよい。一例では、圧力の閾値Ｐ０及び圧力の標準偏差の閾値σ０は、測定した圧力Ｐの最大値及び圧力の標準偏差σの最大値に、それぞれ任意の係数を乗じた値とすることができる。任意の係数は、例えば、圧力Ｐ及び圧力の標準偏差σのいずれの場合も、１～８、好ましくは４～６の範囲から選択することができる。
なお、本発明者が実験的に確認したところ、圧力の閾値Ｐ０は１０ｋＰａ～３０ｋＰａの範囲から選択することが好ましく、圧力の標準偏差の閾値σ０は１ｋＰａ～５ｋＰａの範囲から選択することが好ましいことが分かった。圧力の閾値Ｐ０が１０ｋＰａ未満又は圧力の標準偏差の閾値σ０が１ｋＰａ未満では、測定誤差や通信誤差等の影響により、２次バルブが正常であっても異常と検出してしまうおそれがある。一方、圧力の閾値Ｐ０が３０ｋＰａを超え又は圧力の標準偏差の閾値σ０が５ｋＰａを超えると、上述した特許文献１に記載のような従来のシステムであっても２次バルブの異常を検出可能である。
（工程Ｓ２）
工程Ｓ２では、ガスソース２１からのガスの供給開始に伴って、２次バルブ２５を開く信号を入力する。
工程Ｓ２では、ガスソース２１からのガスの供給開始に伴って、２次バルブ２５を開く信号を入力する。
（工程Ｓ３）
工程Ｓ３では、工程Ｓ２で２次バルブ２５を開く信号を入力してから期間ｔ経過時点において、２次圧力計２２４により圧力Ｐ（２次圧力Ｐ２）を測定する。本実施形態において期間ｔは、例えば５秒間である。なお、本発明者が鋭意検討したところ、期間ｔは５秒～１０秒が好ましいことが分かった。期間ｔが５秒未満では、測定誤差や通信誤差等の影響により、２次バルブが正常であっても異常と検出してしまうおそれがある。一方、期間ｔが１０秒を超えると、２次バルブの開度が不安定な不良では、開き切ったことで開度が安定し、圧力の標準偏差が小さくなり、正常の場合と区別できなくなる場合がある。
工程Ｓ３では、工程Ｓ２で２次バルブ２５を開く信号を入力してから期間ｔ経過時点において、２次圧力計２２４により圧力Ｐ（２次圧力Ｐ２）を測定する。本実施形態において期間ｔは、例えば５秒間である。なお、本発明者が鋭意検討したところ、期間ｔは５秒～１０秒が好ましいことが分かった。期間ｔが５秒未満では、測定誤差や通信誤差等の影響により、２次バルブが正常であっても異常と検出してしまうおそれがある。一方、期間ｔが１０秒を超えると、２次バルブの開度が不安定な不良では、開き切ったことで開度が安定し、圧力の標準偏差が小さくなり、正常の場合と区別できなくなる場合がある。
（工程Ｓ４）
工程Ｓ４では、工程Ｓ２で２次バルブ２５を開く信号を入力してから期間ｔ間において、２次圧力計２２４により複数回測定される２次圧力Ｐ２から、圧力の標準偏差σを算出する。
工程Ｓ４では、工程Ｓ２で２次バルブ２５を開く信号を入力してから期間ｔ間において、２次圧力計２２４により複数回測定される２次圧力Ｐ２から、圧力の標準偏差σを算出する。
（工程Ｓ５）
工程Ｓ５では、工程Ｓ３で測定した２次圧力Ｐ２が工程Ｓ１で設定した圧力の閾値Ｐ０以下であるかを判定し、かつ、工程Ｓ４で算出した圧力の標準偏差σが工程Ｓ１で設定した圧力の標準偏差の閾値σ０以下であるかを判定する。
工程Ｓ５では、工程Ｓ３で測定した２次圧力Ｐ２が工程Ｓ１で設定した圧力の閾値Ｐ０以下であるかを判定し、かつ、工程Ｓ４で算出した圧力の標準偏差σが工程Ｓ１で設定した圧力の標準偏差の閾値σ０以下であるかを判定する。
（工程Ｓ６）
工程Ｓ６では、工程Ｓ５において、工程Ｓ３で測定した圧力Ｐが工程Ｓ１で設定した圧力の閾値Ｐ０以下（Ｐ≦Ｐ０）、かつ、工程Ｓ４で算出した圧力の標準偏差σが、工程Ｓ１で設定した圧力の標準偏差の閾値σ０以下（σ≦σ０）であると判定した場合に、２次バルブ２５を開く動作が正常と判定し、プラズマ処理を続行する。
工程Ｓ６では、工程Ｓ５において、工程Ｓ３で測定した圧力Ｐが工程Ｓ１で設定した圧力の閾値Ｐ０以下（Ｐ≦Ｐ０）、かつ、工程Ｓ４で算出した圧力の標準偏差σが、工程Ｓ１で設定した圧力の標準偏差の閾値σ０以下（σ≦σ０）であると判定した場合に、２次バルブ２５を開く動作が正常と判定し、プラズマ処理を続行する。
（工程Ｓ７）
工程Ｓ７では、工程Ｓ５において、工程Ｓ３で測定した圧力Ｐが工程Ｓ１で設定した圧力の閾値Ｐ０より大きい（Ｐ＞Ｐ０）、または、工程Ｓ４で算出した圧力の標準偏差σが、工程Ｓ１で設定した圧力の標準偏差の閾値σ０より大きい（σ＞σ０）と判定した場合に、２次バルブ２５を開く動作が不安定と判定し、プラズマ処理を停止する。
工程Ｓ７では、工程Ｓ５において、工程Ｓ３で測定した圧力Ｐが工程Ｓ１で設定した圧力の閾値Ｐ０より大きい（Ｐ＞Ｐ０）、または、工程Ｓ４で算出した圧力の標準偏差σが、工程Ｓ１で設定した圧力の標準偏差の閾値σ０より大きい（σ＞σ０）と判定した場合に、２次バルブ２５を開く動作が不安定と判定し、プラズマ処理を停止する。
以上の実施形態によれば、プラズマ処理装置１ａのプラズマ処理チャンバ１０内にガスを供給するためのガス供給部２０を適切に検査し、特に、２次バルブ２５を開く際の挙動を適切に検査することができる。すなわち、測定された２次圧力Ｐ２と圧力の閾値Ｐ０を比較し、かつ、圧力の標準偏差σと圧力の標準偏差の閾値σ０を比較することで、２次バルブ２５を開く際の挙動を適切に検査することができる。
今回開示された実施形態はすべての点で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、添付の請求の範囲及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。
１ プラズマ処理システム
１ａ プラズマ処理装置
１ｂ 制御部
１０ プラズマ処理チャンバ
１０ｅ ガス排気口
１２ａ ガス入口
２０ ガス供給部
２１ ガスソース
２２ 流量制御器
２３ 配管
２４ １次バルブ
２５ ２次バルブ
２２２ １次圧力計
２２３ オリフィス
２２４ ２次圧力計
Ｗ ウェハ
１ａ プラズマ処理装置
１ｂ 制御部
１０ プラズマ処理チャンバ
１０ｅ ガス排気口
１２ａ ガス入口
２０ ガス供給部
２１ ガスソース
２２ 流量制御器
２３ 配管
２４ １次バルブ
２５ ２次バルブ
２２２ １次圧力計
２２３ オリフィス
２２４ ２次圧力計
Ｗ ウェハ
Claims (10)
- チャンバ内にガスを供給するためのガス供給部を検査する方法であって、
前記ガス供給部は、
ガスソースと前記チャンバをつなぐように接続された配管と、
前記配管に設けられた流量制御器と、
前記流量制御器の上流側に設けられた１次バルブと、
前記流量制御器の下流側に設けられた２次バルブと、
を備え、
前記流量制御器は、
オリフィスと、
前記オリフィスの上流側に設けられた１次圧力計と、
前記オリフィスの下流側に設けられた２次圧力計と、
を備え、
前記方法は、
（ａ）前記流量制御器において、前記２次バルブを開く信号の入力から期間ｔ経過時点における前記流量制御器の前記オリフィスの下流側の圧力の閾値Ｐ０と、前記圧力の標準偏差の閾値σ０を設定する工程と、
（ｂ）前記２次バルブを開く信号を入力する工程と、
（ｃ）前記２次圧力計を用いて、前記２次バルブを開く信号の入力から期間ｔ経過時点における前記流量制御器の前記オリフィスの下流側の圧力Ｐを測定する工程と、
（ｄ）前記２次圧力計を用いて、前記２次バルブを開く信号の入力から期間ｔ経過時点における前記流量制御器の前記オリフィスの下流側の圧力の標準偏差σを測定する工程と、
（ｅ）前記（ｃ）工程で測定された圧力Ｐ及び前記（ｄ）工程で測定された圧力の標準偏差σを、それぞれ前記（ａ）工程で設定された前記圧力の閾値Ｐ０及び前記圧力の標準偏差の閾値σ０と比較し、前記２次バルブの開度が正常か否かを判定する工程と、
を含む、ガス検査方法。 - 前記（ａ）工程で設定される前記２次バルブを開く信号の入力から期間ｔ経過時点における前記流量制御器の前記オリフィスの下流側の圧力の閾値Ｐ０は１０ｋＰａ～３０ｋＰａであり、圧力の標準偏差の閾値σ０は、１ｋＰａ～５ｋＰａである、請求項１に記載のガス検査方法。
- 前記（ａ）工程、（ｂ）工程及び前記（ｃ）工程における期間ｔは、５秒間～１０秒間である、請求項１又は２に記載のガス検査方法。
- 前記（ａ）工程において、前記２次バルブが正常に開いた場合に前記２次圧力計で測定される圧力Ｐ及び前記圧力の標準偏差σに基づいて、前記圧力の閾値Ｐ０及び前記圧力の標準偏差の閾値σ０を設定する、請求項１～３のいずれか一項に記載のガス検査方法。
- 前記（ａ）工程は、
（ｆ）前記２次バルブが正常に開いた状態において、前記２次圧力計により圧力Ｐ及び前記圧力の標準偏差σを複数回測定する工程と、
（ｇ）前記（ｆ）工程で測定された圧力Ｐ及び圧力の標準偏差σに基づいて、前記圧力の閾値Ｐ０及び前記圧力の標準偏差の閾値σ０を設定する工程と、を含む請求項１～３のいずれか一項に記載のガス検査方法。 - 前記（ｇ）工程において、前記圧力の閾値Ｐ０は、前記（ｆ）工程で測定された圧力Ｐの最大値に第１係数を乗じた値に設定され、前記圧力の標準偏差の閾値σ０は、前記（ｆ）工程で測定された圧力の標準偏差σの最大値に第２係数を乗じた値に設定される、請求項５に記載のガス検査方法。
- 前記第１係数及び前記第２係数のそれぞれは、１～８の範囲内である、請求項６に記載のガス検査方法。
- 請求項１～７のいずれか一項に記載の前記ガス供給部を検査する方法を含み、
前記ガス供給部から供給されたガスを用いて基板を処理する、基板処理方法。 - （ｈ）前記（ｅ）工程において、前記（ｃ）工程で測定した前記圧力Ｐが前記（ａ）工程で設定した前記圧力の閾値Ｐ０以下、かつ、前記（ｄ）工程で算出した前記圧力の標準偏差σが、前記（ａ）工程で設定した前記圧力の標準偏差の閾値σ０以下であると判定した場合に、前記２次バルブを開く動作が正常と判定し、前記基板の処理を続行する工程をさらに含む、請求項８に記載の基板処理方法。
- ガスを用いて基板を処理するシステムであって、
ガス供給口とガス排出口を有するチャンバと、
前記チャンバにガスを供給するガス供給部と、
制御部と、
を備え、
前記ガス供給部は、
ガスソースと前記チャンバをつなぐように接続された配管と、
前記配管に設けられた流量制御器と、
前記流量制御器の上流側に設けられた１次バルブと、
前記流量制御器の下流側に設けられた２次バルブと、
を備え、
前記流量制御器は、
オリフィスと、
前記オリフィスの上流側に設けられた１次圧力計と、
前記オリフィスの下流側に設けられた２次圧力計と、
を備え、
前記制御部は、
（ａ）前記流量制御器において、前記２次バルブを開く信号の入力から期間ｔ経過時点における前記流量制御器の前記オリフィスの下流側の圧力の閾値Ｐ０と、前記圧力の標準偏差の閾値σ０を設定する工程と、
（ｂ）前記２次バルブを開く信号を入力する工程と、
（ｃ）前記２次圧力計を用いて、前記２次バルブを開く信号の入力から期間ｔ経過時点における前記流量制御器の前記オリフィスの下流側の圧力Ｐを測定する工程と、
（ｄ）前記２次圧力計を用いて、前記２次バルブを開く信号の入力から期間ｔ経過時点における前記流量制御器の前記オリフィスの下流側の圧力の標準偏差σを測定する工程と、
（ｅ）前記（ｃ）工程で測定された圧力Ｐ及び前記（ｄ）工程で測定された圧力の標準偏差σを、それぞれ前記（ａ）工程で設定された前記圧力の閾値Ｐ０及び前記圧力の標準偏差の閾値σ０と比較し、前記２次バルブの開度が正常か否かを判定する工程と、
を含む処理を実行するように前記システムを制御する、基板処理システム。
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