KR20090103711A - Plasma process apparatus, component within the chamber and method for detecting the life of the same - Google Patents

Plasma process apparatus, component within the chamber and method for detecting the life of the same

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KR20090103711A
KR20090103711A KR1020090016236A KR20090016236A KR20090103711A KR 20090103711 A KR20090103711 A KR 20090103711A KR 1020090016236 A KR1020090016236 A KR 1020090016236A KR 20090016236 A KR20090016236 A KR 20090016236A KR 20090103711 A KR20090103711 A KR 20090103711A
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히로유키 나카야마
츠요시 모리야
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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    • H01L21/67069Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching

Abstract

PURPOSE: A plasma processing apparatus is provided to prevent waste due to replacement of a part which is not old. CONSTITUTION: A plasma processing apparatus includes a plurality of parts inside a chamber. A chemical element layer(51,52,53) for detecting lifetime made of element different from the parts inside the chamber is formed in the parts inside the chamber. The chemical element layer for detecting lifetime is formed in a position corresponding to a worn surface of the parts inside the chamber, and is formed in a depth corresponding to a maximum value of allowable worn thickness of the parts inside the chamber.

Description

플라즈마 처리장치, 챔버내 부품 및 챔버내 부품의 수명 검출 방법{PLASMA PROCESS APPARATUS, COMPONENT WITHIN THE CHAMBER AND METHOD FOR DETECTING THE LIFE OF THE SAME}Plasma processor, chamber and component life detection methods {PLASMA PROCESS APPARATUS, COMPONENT WITHIN THE CHAMBER AND METHOD FOR DETECTING THE LIFE OF THE SAME}

본 발명은 플라즈마 처리장치, 챔버내 부품 및 챔버내 부품의 수명 검출 방법에 관한 것이고, 특히 챔버내 부품의 수명을 정확하게 검출할 수 있는 플라즈마 처리장치, 챔버내 부품 및 챔버내 부품의 수명 검출 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting the lifetime of a plasma processing apparatus, a component within a chamber and a component within a chamber, and more particularly, to a method for detecting a lifetime of a plasma processing apparatus, a component within a chamber and a component within a chamber that can accurately detect the lifetime of the component within a chamber. It is about.

실리콘제의 포커스링, 전극, 석영제의 절연체 등의 플라즈마 처리장치의 챔버내 부품은 플라즈마에 의한 스퍼터링 등에 의해 마모되기 때문에, 정기적으로 교환되는 소모품으로 취급된다.Components in a chamber of a plasma processing apparatus such as a focus ring made of silicon, an electrode, an insulator made of quartz, and the like are worn out by sputtering by plasma or the like, and thus are treated as consumables that are regularly replaced.

소모품으로서의 챔버내 부품의 교환 시기의 예측 또는 검출은 매우 곤란해서, 수명이 다하기 전에 교환하는 것에 의한 낭비 또는 수명이 다 해도 계속해서 사용하는 것에 의해, 예를 들면 부품 상호간에 생기는 간극에 기인해서 이상 방전이 발생하고, 이것에 의해 파티클이 발생하는 등의 문제가 있다.Prediction or detection of the replacement time of parts in the chamber as consumables is very difficult, and it is possible to continue to use even if the waste or lifespan of replacement is reached before the end of life, for example, due to the gaps between the parts. Abnormal discharge occurs, which causes problems such as generation of particles.

종래, 소모품으로서의 챔버내 부품의 수명은 예를 들면 사용 시간을 기준으로 설정되어 있었다. 즉, 미리 수명 설정 시간을 예를 들면 200시간으로 하여 사용 시간이 200시간을 경과했을 때에 부품 교환을 위한 알람을 울리고, 이것에 근거해서 챔버내 부품의 교환이 실행되고 있었다.Conventionally, the life of components in a chamber as consumables has been set based on the usage time, for example. That is, when the service life was set to 200 hours in advance, for example, when the use time had elapsed 200 hours, an alarm for replacing parts was sounded, and replacement of the parts in the chamber was performed based on this.

그러나, 챔버내 부품의 수명은 실시되는 프로세스 종류, 플라즈마 처리장치의 사용 상황 등에 근거해서 변동하는 것이고, 반드시 사용 시간에 대응하는 것은 아니다. 따라서, 사용 시간을 기준으로 한 부품 교환에서는 부품 교환의 낭비나 이상 방전에 기인하는 문제를 해소할 수 없다.However, the lifespan of the components in the chamber varies depending on the type of process performed, the use situation of the plasma processing apparatus, and the like, and does not necessarily correspond to the use time. Therefore, in the replacement of parts based on the usage time, problems caused by waste of spare parts replacement or abnormal discharge cannot be solved.

그래서, 플라즈마 처리장치에 있어서의 이상 방전 등의 문제에 대한 대책을 마련하기 위한 기술이 여러가지 제안되어 있다.Therefore, various techniques have been proposed to provide countermeasures for problems such as abnormal discharges in the plasma processing apparatus.

즉, 이상 방전의 발생을 예측 또는 검출하는 플라즈마 처리장치에 관한 선행 기술 문헌으로서, 예를 들면 특허문헌 1을 들 수 있다. 특허문헌 1에는 플라즈마 처리장치의 상부 전극에 고주파 전력을 인가해서 직류 바이어스 전위를 생성하는 고주파 전원과, 이 상부 전원에 생성되는 직류 바이어스 전위를 바탕으로 이상 방전의 유무를 판정하는 이상 방전 판정 수단을 마련하고, 웨이퍼에 대향 배치한 상부 전극에 인가하는 바이어스 전위 및 웨이퍼를 탑재하는 하부 전극에 인가하는 바이어스 전위를 모니터하고, 그 변화를 추출함으로써, 이상 방전의 발생을 검출 또는 예측하는 플라즈마 처리장치가 개시되어 있다.That is, patent document 1 is mentioned as a prior art document regarding the plasma processing apparatus which predicts or detects generation of abnormal discharge. Patent Literature 1 discloses a high frequency power supply for generating a direct current bias potential by applying a high frequency power to an upper electrode of a plasma processing apparatus, and an abnormal discharge determination means for determining the presence or absence of abnormal discharge based on the direct current bias potential generated in the upper power supply. And a plasma processing apparatus for detecting or predicting the occurrence of abnormal discharge by monitoring the bias potential applied to the upper electrode disposed opposite to the wafer and the bias potential applied to the lower electrode on which the wafer is mounted, and extracting the change. Is disclosed.

또한, 플라즈마 처리 장치에 있어서의 피처리체 또는 장치의 상태를 예측하기 위한 기술이 기재된 선행 기술 문헌으로서, 예를 들면 특허문헌 2를 들 수 있다. 특허문헌 2에는 플라즈마 처리장치의 운전 데이터와 처리 결과 데이터에 근거하여, 플라즈마 처리장치의 상태 또는 피처리체의 상태를 예측하는 방법에 있어서, 예측에 이용되는 데이터를 다변량 해석에 근거해서 선택하고, 선택한 데이터를 이용하여 회귀식 모델을 작성하고, 이 모델에 근거해서 피처리체 또는 장치의 상태를 예측하는 플라즈마 처리 장치의 예측 방법이 개시되어 있다.Moreover, patent document 2 is mentioned as a prior art document in which the technique for predicting the state of the to-be-processed object or apparatus in a plasma processing apparatus was described. In Patent Document 2, in the method of predicting the state of the plasma processing apparatus or the state of the object to be processed based on the operation data and the processing result data of the plasma processing apparatus, the data used for the prediction is selected based on multivariate analysis and selected. Disclosed is a method for predicting a plasma processing apparatus that generates a regression model using data and predicts a state of a target object or an apparatus based on the model.

또한, 플라즈마 처리 장치에 있어서의 쓸데 없는 처리나 피처리체에 대한 데미지를 미연에 방지하는 기술이 기재된 선행 기술 문헌으로서, 예를 들면 특허문헌 3을 들 수 있다. 특허문헌 3에는 처리 가스에 방전해서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 공정과, 발생한 플라즈마를 이용하여 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 공정과, 플라즈마 처리중에 플라즈마로부터의 발광을 분광해서 CF2 및 C2의 스펙트럼 발광 강도비를 검출하는 공정과, 얻어진 검출치와, 미리 구한 기준치를 비교해서 플라즈마 처리를 중지할 것인지 아닌지를 결정하는 공정을 갖는 플라즈마 처리 방법이 기재되고 있고, 이 방법에 의하면 쓸데 없는 처리 또는 피처리체에 대한 데미지를 미연에 방지할 수 있다는 것이다.Moreover, patent document 3 is mentioned as a prior art document in which the technique which prevents the wasteless process in a plasma processing apparatus and the damage to a to-be-processed object is described beforehand. Patent Document 3 by using the plasma generating step, the generated plasma to generate plasma by discharging the processing gas to the spectral light emission from the plasma in the step of plasma processing for performing plasma processing on a processing target of the CF 2 and C 2 A plasma processing method has been described that includes a step of detecting a spectral emission intensity ratio, a step of comparing the detected value with a previously obtained reference value to determine whether or not to stop the plasma processing. The damage to the workpiece can be prevented in advance.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제 2003-234332 호 공보 Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2003-234332

특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제 2004-335841 호 공보 Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-335841

특허문헌 3 : 일본 특허 공개 제 1998-335308 호 공보 Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 1998-335308

그러나, 상기 종래 기술은 어느 것도 플라즈마 처리장치에 있어서의 챔버내 부품의 수명을 정확하게 검지 가능한 것은 아니고, 여전히 챔버내 부품을 그 수명전에 교환하는 것에 의한 낭비, 수명이 경과한 부품을 계속해서 사용하는 것에 기인하는 이상 방전 등의 문제를 해결하는데 까지는 도달해 있지 않다.However, none of the above-described prior arts can accurately detect the life of components in the chamber in the plasma processing apparatus, and it is still possible to continue to use the waste and the parts that have passed the life by replacing the components in the chamber before their lifetime. It has not been reached until the problem of abnormal discharge or the like due to the above problem is solved.

본 발명의 목적은 챔버내 부품의 수명을 정확하게 검지하고, 수명에 도달하지 않는 부품을 교환하는 것에 의한 낭비 및 수명이 경과한 부품을 계속 사용함에 의한 트러블의 발생을 방지할 수 있는 플라즈마 처리장치, 챔버내 부품 및 챔버내 부품의 수명 검출 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to accurately detect the life of the components in the chamber, the plasma processing apparatus capable of preventing the occurrence of trouble by replacing the parts that do not reach the end of life and by using the parts that have passed the life, It is to provide a method for detecting the life of the components in the chamber and the components in the chamber.

상기 목적을 달성하기 위해서, 제 1 항에 기재된 챔버내 부품은 플라즈마 처리 장치에 적용되는 챔버내 부품이고, 구성 재료와는 다른 원소로 이루어지는 수명 검출용 원소층이 적어도 1층 매설되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the in-chamber component according to claim 1 is an in-chamber component to be applied to the plasma processing apparatus, and at least one layer of the life detection element layer made of an element different from the constituent material is embedded. do.

제 2 항에 기재된 챔버내 부품은 제 1 항에 기재된 챔버내 부품에 있어서, 상기 수명 검출용 원소층은 상기 챔버내 부품에 있어서의 가장 마모되기 쉬운 표면에 대응해서 매설되어 있는 것을 특징으로 한다.The in-chamber component according to claim 2 is the in-chamber component according to claim 1, wherein the element layer for life detection is buried in correspondence with the surface most likely to wear in the in-chamber component.

제 3 항에 기재된 챔버내 부품은 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 챔버내 부품에 있어서, 상기 수명 검출용 원소층은 상기 챔버내 부품의 허용 마모 두께의 최대치에 해당하는 깊이에 매설되어 있는 것을 특징으로 한다.The in-chamber component according to claim 3, wherein the in-chamber component according to claim 1 or 2, wherein the element layer for life detection is embedded at a depth corresponding to the maximum value of the allowable wear thickness of the in-chamber component. It features.

제 4 항에 기재된 챔버내 부품은 제 3 항에 기재된 챔버내 부품에 있어서, 상기 수명 검출용 원소층과 상기 표면의 사이에 별도의 수명 검출용 원소층을 마련하고, 상기 별도의 수명 검출용 원소층을 주의 환기층으로서 기능하도록 하고, 해당 주의 환기층보다도 깊은 위치에 마련된 상기 허용 마모 두께의 최대치에 해당하는 깊이의 수명 검출용 원소층을 경고층으로서 기능하도록 하는 것을 특징으로 한다.The in-chamber component according to claim 4, wherein in the in-chamber component according to claim 3, a separate lifetime detection element layer is provided between the lifetime detection element layer and the surface, and the separate lifetime detection element is provided. The layer serves as an alerting layer, and the element layer for life detection having a depth corresponding to the maximum value of the allowable wear thickness provided at a position deeper than the alerting layer serves as a warning layer.

제 5 항에 기재된 챔버내 부품은 제 4 항에 기재된 챔버내 부품에 있어서, 상기 주의 환기층과 경고층은 각각 다른 원소로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The in-chamber component according to claim 5 is the in-chamber component according to claim 4, wherein the alerting layer and the warning layer are each made of different elements.

제 6 항에 기재된 챔버내 부품은 제 1 항에 기재된 챔버내 부품에 있어서, 상기 구성 재료와는 다른 원소는 특정한 파장 영역에 피크를 갖는 플라즈마 발광 스펙트럼 또는 폭넓은 파장 영역에 걸쳐서 특유의 피크를 갖는 플라즈마 발광 스펙트럼을 발생시키는 것을 특징으로 한다.The in-chamber component according to claim 6, wherein the in-chamber component according to claim 1, wherein an element different from the constituent material has a plasma emission spectrum having a peak in a specific wavelength region or a peculiar peak over a wide wavelength region. It is characterized by generating a plasma emission spectrum.

제 7 항에 기재된 챔버내 부품은 제 6 항에 기재된 챔버내 부품에 있어서, 상기 원소는 금속인 것을 특징으로 한다.The in-chamber component according to claim 7 is the in-chamber component according to claim 6, wherein the element is a metal.

제 8 항에 기재된 챔버내 부품은 제 7 항에 기재된 챔버내 부품에 있어서, 상기 금속은 천이 금속인 것을 특징으로 한다.The in-chamber component according to claim 8 is the in-chamber component according to claim 7, wherein the metal is a transition metal.

제 9 항에 기재된 챔버내 부품은 제 8 항에 기재된 챔버내 부품에 있어서, 상기 천이 금속은 스칸듐(Sc), 디스프로슘(Dy), 네오듐(Nd), 툴륨(Tm), 홀뮴(Ho) 및 토륨(Th) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.The in-chamber component according to claim 9, wherein the in-chamber component according to claim 8, wherein the transition metal comprises scandium (Sc), dysprosium (Dy), neodium (Nd), thulium (Tm), holmium (Ho) and At least one of thorium (Th).

제 10 항에 기재된 챔버내 부품은 제 1 항에 기재된 챔버내 부품에 있어서, 상기 챔버내 부품은 포커스링, 전극, 전극 보호 부재, 절연체, 절연링, 벨로즈 커버 및 배플판 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.The in-chamber component according to claim 10, wherein the in-chamber component according to claim 1, wherein the in-chamber component is at least one of a focus ring, an electrode, an electrode protective member, an insulator, an insulating ring, a bellows cover and a baffle plate. It features.

상기 목적을 달성하기 위해서, 제 11 항에 기재된 플라즈마 처리장치는 복수의 챔버내 부품을 구비한 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 복수의 챔버내 부품에는 각각 해당 챔버내 부품의 구성 재료와는 다른 원소로 이루어지는 수명 검출용 원소층이 매설되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the plasma processing apparatus according to claim 11 is a plasma processing apparatus including a plurality of in-chamber components, each of the plurality of in-chamber components having an element different from the constituent material of the in-chamber components. An element layer for life detection, which is formed, is embedded.

제 12 항에 기재된 플라즈마 처리장치는 제 11 항에 기재된 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 수명 검출용 원소층은 상기 챔버내 부품마다에 다른 원소로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The plasma processing apparatus of claim 12 is the plasma processing apparatus of claim 11, wherein the element layer for life detection is made of a different element for each component in the chamber.

상기 목적을 달성하기 위해서, 제 13 항에 기재된 챔버내 부품의 수명 검출 방법은 표면으로부터 소정 깊이에, 구성 재료와는 다른 원소로 이루어지는 수명 검출용 원소층을 매설한 적어도 1개의 챔버내 부품을 설치한 플라즈마 처리장치를 이용하여 플라즈마 처리를 실행하고, 상기 챔버내 부품이 플라즈마 방전에 의해 마모했을 때, 상기 수명 검출용 원소층에 기인하는 플라즈마 발광 스펙트럼을 검출해서 상기 챔버내 부품의 수명을 검지하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the life detection method of a component in a chamber according to claim 13 includes at least one in-chamber component in which an element layer for life detection made of an element different from the constituent material is embedded at a predetermined depth from the surface. Plasma processing is performed by using a plasma processing apparatus, and when the components in the chamber are worn out by plasma discharge, the plasma emission spectrum caused by the life detection element layer is detected to detect the lifetime of the components in the chamber. It is characterized by.

제 14 항에 기재된 챔버내 부품의 수명 검출 방법은 제 13 항에 기재된 챔버내 부품의 수명 검출 방법에 있어서, 상기 플라즈마 처리장치에는 복수의 상기 챔버내 부품이 설치되고, 상기 복수의 챔버내 부품에 있어서의 상기 수명 검출용 원소층은 각각 다른 원소로 이루어지고, 각 원소에 특유한 플라즈마 발광 스펙트럼을 검출해서 수명에 도달한 챔버내 부품을 특정하는 것을 특징으로 한다.The life detection method of the in-chamber parts according to claim 14 is the life detection method of the in-chamber parts according to claim 13, wherein a plurality of the in-chamber parts are provided in the plasma processing apparatus, The element layer for life detection in the above-mentioned layer is composed of different elements, and it is characterized by detecting the plasma emission spectrum peculiar to each element to identify the components in the chamber that have reached their lifetime.

제 1 항에 기재된 챔버내 부품에 의하면, 플라즈마 처리장치에 적용되는 챔버내 부품에 그 구성 재료와는 다른 원소로 이루어지는 수명 검출용 원소층이 적어도 1층 매설되어 있으므로, 수명 검출용 원소층의 매설 위치를 선정함으로써, 부품이 마모해서 예를 들면 수명에 달했을 때, 구성 재료와는 다른 원소의 플라즈마 발광 스펙트럼이 발생하고, 이것을 검출함으로써, 챔버내 부품의 수명을 정확하게 검지할 수 있다. 따라서, 수명에 도달하지 않은 부품을 교환하는 것에 의한 낭비 및 수명이 경과한 부품을 계속 사용함에 의한 트러블의 발생을 방지할 수 있다.According to the in-chamber component according to claim 1, since at least one layer of the life detection element layer composed of an element different from the constituent material is embedded in the in-chamber component applied to the plasma processing apparatus, the embedding of the life detection element layer is performed. By selecting the position, when the component wears out and reaches a lifetime, for example, a plasma emission spectrum of an element different from the constituent material is generated, and by detecting this, the life of the component in the chamber can be accurately detected. Therefore, it is possible to prevent the waste caused by replacing the parts that have not reached the end of life and the occurrence of the trouble by continuing to use the parts that have passed the end of life.

제 2 항에 기재된 챔버내 부품에 의하면, 수명 검출용 원소층이 가장 마모되기 쉬운 표면에 대응해서 매설되어 있으므로, 챔버내 부품이 수명에 도달한 것을 정확하게 검출할 수 있다.According to the in-chamber parts according to claim 2, since the element layer for life detection is embedded corresponding to the surface which is most likely to be worn, it is possible to accurately detect that the in-chamber parts have reached the end of life.

제 3 항에 기재된 챔버내 부품에 의하면, 수명 검출용 원소층이 챔버내 부품의 허용 마모 두께의 최대치에 해당하는 깊이에 마련되어 있으므로, 챔버내 부품이 수명에 도달한 것을 보다 정확하게 검출할 수 있다.According to the in-chamber part of Claim 3, since the element layer for a lifetime detection is provided in the depth corresponding to the maximum value of the allowable abrasion thickness of the in-chamber part, it can detect more accurately that the in-chamber part reached life.

제 4 항에 기재된 챔버내 부품에 의하면, 수명 검출용 원소층과 표면의 사이에 별도의 수명 검출용 원소층을 마련하고, 해당 별도의 수명 검출용 원소층을 주의 환기층으로서 기능하도록 하고, 주의 환기층보다도 깊은 위치에 마련된 수명 검출용 원소층을 경고층으로서 기능하도록 하기 때문에, 미리 챔버내 부품이 수명에 도달하는 것을 예측해서 수명에 도달함에 의한 불량을 확실하게 방지할 수 있다.According to the in-chamber part of Claim 4, the separate lifetime detection element layer is provided between the lifetime detection element layer, and the surface, and this separate lifetime detection element layer functions as an alerting layer, Since the element layer for life detection provided at a position deeper than the ventilation layer serves as a warning layer, it is possible to reliably prevent the failure due to reaching the life by predicting that the components in the chamber reach the life in advance.

제 5 항에 기재된 챔버내 부품에 의하면, 주의 환기층과 경고층을 각각 다른 원소로 이루어지는 것으로 했으므로, 주의 환기층까지 마모한 것인지, 경고층까지 마모한 것인지를 정확하게 판별할 수 있다.According to the in-chamber part of Claim 5, since the alerting layer and the alerting layer were comprised from a different element, it can be discriminated correctly whether it has worn to the alerting layer, or worn to the alerting layer.

제 6 항에 기재된 챔버내 부품에 의하면, 수명 검출용 원소층을 형성하는, 구성 재료와는 다른 원소를 특정한 파장 영역에 피크를 갖는 플라즈마 발광 스펙트럼 또는 폭넓은 파장 영역에 걸쳐서 특유의 피크를 갖는 플라즈마 발광 스펙트럼을 발생하는 것으로 했으므로, 미리 발광이 예측되는 특정한 파장 영역에 있어서의 스펙트럼 또는 폭넓은 파장 영역에 있어서의 스펙트럼의 패턴의 변화에 근거하여, 챔버내 부품의 수명을 검출할 수 있다 According to the in-room component of Claim 6, the plasma emission spectrum which has a peak in a specific wavelength range which has an element different from a constituent material which forms an element layer for lifetime detection, or a plasma which has a characteristic peak over a wide wavelength range Since the emission spectrum is generated, the life of the components in the chamber can be detected based on the change in the spectrum in a specific wavelength region where light emission is predicted or the pattern of the spectrum in a broad wavelength region.

제 7 항에 기재된 챔버내 부품에 의하면, 수명 검출용 원소층을 형성하는 원소를 금속으로 했으므로, 소정 깊이에 수명 검출용 원소층을 매설한 챔버내 부품의 조제가 비교적 용이하게 된다.According to the in-chamber component of Claim 7, since the element which forms an element layer for lifetime detection is made into metal, preparation of the in-chamber component which embed | buried the element layer for lifetime detection in predetermined depth becomes comparatively easy.

제 8 항에 기재된 챔버내 부품에 의하면, 수명 검출용 원소층을 형성하는 원소를 천이 금속으로 했으므로, 금속종을 선정함으로써, 플라즈마 처리에 악영향을 주는 일이 없고, 또한 스펙트럼을 확실하게 검출해서 챔버내 부품의 수명을 정확하게 검지할 수 있다.According to the in-chamber component according to claim 8, since the element forming the life detection element layer is a transition metal, the selection of metal species does not adversely affect the plasma treatment and ensures that the spectrum is reliably detected. The life of my parts can be detected accurately.

제 9 항에 기재된 챔버내 부품에 의하면, 천이 금속을 스칸듐(Sc), 디스프로슘(Dy), 네오듐(Nd), 툴륨(Tm), 홀뮴(Ho) 및 토륨(Th) 중 적어도 하나로 했으므로, 소정 깊이에 수명 검출용 원소층을 매설한 챔버내 부품의 조제가 비교적 용이하게 되고, 또한 플라즈마 처리에 악영향을 주는 일이 없다.According to the in-chamber component according to claim 9, the transition metal is at least one of scandium (Sc), dysprosium (Dy), neodium (Nd), thulium (Tm), holmium (Ho), and thorium (Th). It is relatively easy to prepare the components in the chamber in which the element layer for detecting the lifetime is embedded in the depth, and it does not adversely affect the plasma treatment.

제 10 항에 기재된 챔버내 부품에 의하면, 챔버내 부품을 포커스링, 전극, 전극 보호 부재, 절연체, 절연링, 벨로즈 커버 및 배플판 중 적어도 하나로 했으므로, 이들 소모품으로서 취급되는 챔버내 부품의 수명을 검출할 수 있다.According to the in-chamber parts of Claim 10, since the in-chamber parts were made into at least one of a focus ring, an electrode, an electrode protection member, an insulator, an insulation ring, a bellows cover, and a baffle plate, the lifetime of the in-chamber parts handled as these consumables is described. Can be detected.

제 11 항에 기재된 플라즈마 처리장치에 의하면, 복수의 챔버내 부품에는 각각 해당 챔버내 부품의 구성 재료와는 다른 원소로 이루어지는 수명 검출용 원소층이 매설되어 있으므로, 부품이 마모한 때에 발생하는 구성 재료와는 다른 원소의 플라즈마 발광 스펙트럼을 검출함으로써, 챔버내 부품의 수명을 검지할 수 있고, 수명에 도달하지 않는 부품을 교환하는 것에 의한 낭비 및 수명이 경과한 부품을 계속 사용함에 의한 트러블의 발생을 방지할 수 있다.According to the plasma processing apparatus according to claim 11, since a plurality of components in the chamber are each embedded with an element layer for life detection, which is composed of elements different from the constituent materials of the components in the chamber, constituent materials generated when the components are worn out. By detecting the plasma emission spectrum of an element different from that, the life of the components in the chamber can be detected, and the occurrence of trouble caused by waste of the replacement of parts that do not reach the end of life and the continued use of the components that have passed their lifespan are caused. It can prevent.

제 12 항에 기재된 플라즈마 처리장치에 의하면, 수명 검출용 원소층을 챔버내 부품마다에 다른 원소로 이루어지는 것으로 했으므로, 각 원소에 특유한 플라즈마 발광 스펙트럼을 검출해서 수명에 도달한 챔버내 부품을 특정할 수 있다.According to the plasma processing apparatus according to claim 12, since the life detection element layer is composed of different elements for each part in the chamber, the plasma emission spectrum peculiar to each element can be detected to identify the parts in the chamber that have reached the end of life. have.

제 13 항에 기재된 챔버내 부품의 수명 검출 방법에 의하면, 구성 재료와는 다른 원소로 이루어지는 수명 검출용 원소층을 매설한 적어도 1개의 챔버내 부품을 설치한 플라즈마 처리장치를 이용하여 플라즈마 처리를 실행하고, 챔버내 부품이 플라즈마 방전에 의해 마모했을 때, 수명 검출용 원소층에 기인하는 플라즈마 발광 스펙트럼을 검출해서 챔버내 부품의 수명을 검지하도록 했으므로, 챔버내 부품의 수명을 정확하게 검지할 수 있어서, 수명에 도달하지 않은 부품을 교환하는 것에 의한 낭비 및 수명이 경과한 부품을 계속 사용함에 의한 트러블의 발생을 방지할 수 있다.According to the method for detecting the life of components in a chamber according to claim 13, plasma processing is performed by using a plasma processing apparatus in which at least one component in a chamber in which an element layer for life detection made of an element different from the constituent material is embedded is provided. When the components in the chamber are worn out by the plasma discharge, the plasma emission spectrum resulting from the element layer for life detection is detected to detect the lifetime of the components in the chamber, so that the life of the components in the chamber can be accurately detected. It is possible to prevent the waste caused by replacing parts that have not reached the end of life and the occurrence of trouble by continuing to use the parts that have passed the end of life.

제 14 항에 기재된 챔버내 부품의 수명 검출 방법에 의하면, 복수의 챔버내 부품에 있어서의 수명 검출용 원소층을 각각 다른 원소로 이루어지는 것으로 하여 각 원소에 특유한 플라즈마 발광 스펙트럼을 검출해서 수명에 도달한 챔버내 부품을 특별히 정하도록 했으므로, 수명에 도달한 부품만을 교환해서 낭비를 없앨 수 있다.According to the life detection method of the in-chamber parts according to claim 14, the life detection element layers of the plurality of in-chamber parts are made of different elements, and the plasma emission spectrum peculiar to each element is detected to reach the life. Since the parts in the chamber are specially defined, only the parts that have reached the end of their life can be replaced to eliminate waste.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 플라즈마 처리장치로서의 기판 처리장치의 개략 구성을 도시하는 단면도,1 is a sectional view showing a schematic configuration of a substrate processing apparatus as a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 2는 도 1에 있어서의 챔버내 부품으로서의 포커스링 및 도 1에 있어서 도시 생략된 절연체의 근방을 도시하는 확대 단면도,FIG. 2 is an enlarged sectional view showing the vicinity of a focus ring as an in-chamber component in FIG. 1 and an insulator not shown in FIG. 1;

도 3은 도 1에 있어서의 내측 전극을 도시하는 확대 단면도,3 is an enlarged cross sectional view showing an inner electrode in FIG. 1;

도 4는 챔버내 부품의 수명 검출 방법의 순서를 도시하는 흐름도.4 is a flow chart showing the procedure of the method for detecting the life of the components in the chamber.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>

W : 웨이퍼 10 : 기판 처리장치W: Wafer 10: Substrate Processing Equipment

11 : 처리실 12 : 서셉터11: processing chamber 12: susceptor

26 : 포커스링 31 : 상부 전극26: focus ring 31: upper electrode

34 : 내측 전극 35 : 외측 전극34: inner electrode 35: outer electrode

36 : 가스 구멍 37 : 제 1 직류 전원36: gas hole 37: first DC power

38 : 제 2 직류 전원 47 : 절연체38: second DC power supply 47: insulator

51∼54 : 수명 검출용 원소층 51 to 54: element layer for life detection

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 상술한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described in detail, referring drawings.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 플라즈마 처리장치로서의 기판 처리장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다. 이 기판 처리장치는 기판으로서의 반도체 웨이퍼(W)에 RIE(Reactive Ion Etching) 처리나 애싱 처리 등의 플라즈마 처리를 실시하도록 구성되어 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows schematic structure of the substrate processing apparatus as a plasma processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. This substrate processing apparatus is comprised so that the plasma processing, such as a reactive ion etching (RIE) process and an ashing process, may be performed to the semiconductor wafer W as a board | substrate.

도 1에 있어서, 기판 처리장치(10)는 원통 형상의 처리실(11)과 해당 처리 실(1l)내에 배치되고, 예컨대 지름이 300mm의 반도체 웨이퍼(W)(이하, 단지 「웨이퍼」라고 한다)를 탑재하는 탑재대로서의 원주 형상의 서셉터(12)를 구비하고 있다. 1, the substrate processing apparatus 10 is arrange | positioned in the cylindrical processing chamber 11 and the said processing chamber 11, for example, the semiconductor wafer W of 300 mm in diameter (henceforth only a "wafer"). A cylindrical susceptor 12 is provided as a mounting table on which the mount is mounted.

기판 처리장치(10)에서는 처리실(11)의 내측벽 및 서셉터(12)의 측면에 의해, 후술하는 처리 공간(S)의 가스를 처리실(11)의 외에 배출하는 유로로서 기능하는 배기 유로(13)가 형성된다. 이 배기 유로(13)의 도중에는 배기 플레이트(14)가 배치된다.In the substrate processing apparatus 10, an exhaust flow path that functions as a flow path for discharging the gas in the processing space S to be described later outside the processing chamber 11 by the inner wall of the processing chamber 11 and the side surface of the susceptor 12. 13) is formed. An exhaust plate 14 is disposed in the middle of the exhaust passage 13.

배기 플레이트(14)는 다수의 관통공을 갖는 판형상 부재이고, 처리실(11)을 상부와 하부로 구획하는 다이어프램으로서 기능한다. 배기 플레이트(14)에 의해 구획된 처리실(11)의 상부(15)(이하, 「반응실」이라고 한다)에는 후술하는 것과 같이 플라즈마가 발생한다. 또한, 처리실(11)의 하부(16)(이하, 「배기실」이라고 한다)에는 처리실(11)내의 가스를 배출하는 배기관(17, 18)이 접속된다. 배기 플레이트(14)는 반응실(15)에 발생하는 플라즈마를 포착 또는 반사해서 배기실(16)로의 누설을 방지한다.The exhaust plate 14 is a plate-like member having a plurality of through holes, and functions as a diaphragm that divides the processing chamber 11 into upper and lower portions. Plasma is generated in the upper part 15 (hereinafter, referred to as "reaction chamber") of the processing chamber 11 partitioned by the exhaust plate 14 as described later. In addition, exhaust pipes 17 and 18 for discharging gas in the processing chamber 11 are connected to the lower portion 16 (hereinafter referred to as an “exhaust chamber”) of the processing chamber 11. The exhaust plate 14 traps or reflects plasma generated in the reaction chamber 15 to prevent leakage to the exhaust chamber 16.

배기관(17)에는 TMP(터보 분자 펌프; Turbo Molecular Pump)(도시하지 않음)이 접속되고, 배기관(18)에는 DP(드라이 펌프; Dry Pump)(도시하지 않음)가 접속되고, 이들의 펌프는 처리실(11)내를 진공 흡인해서 감압한다. 구체적으로는 DP는 처리실(11)내를 대기압으로부터 중진공 상태[예컨대, 1.3×1O Pa(0.1 Torr)이하]까지 감압하고, TMP는 DP와 협동해서 처리실(11)내를 중진공 상태보다 낮은 압력인 고진공 상태[예컨대, 1.3×1O-3Pa(1.0×10-5Torr)이하]까지 감압한다. 또한, 처리실(11)내의 압력은 APC 밸브(도시하지 않음)에 의해 제어된다.A TMP (Turbo Molecular Pump) (not shown) is connected to the exhaust pipe 17, and a DP (Dry Pump) (not shown) is connected to the exhaust pipe 18. The inside of the processing chamber 11 is sucked under vacuum to reduce the pressure. Specifically, DP depressurizes the inside of the process chamber 11 from atmospheric pressure to a medium vacuum state (for example, 1.3 x 10 Pa (0.1 Torr or less)), and TMP cooperates with DP to lower the pressure inside the process chamber 11 than the medium vacuum state. The pressure is reduced to a high vacuum state (for example, 1.3 × 10 −3 Pa (1.0 × 10 −5 Torr or less) or less). In addition, the pressure in the processing chamber 11 is controlled by an APC valve (not shown).

처리실(11)내의 서셉터(12)에는 제 1 고주파 전원(19) 및 제 2 고주파 전원(20)이 각각 제 1 정합기(21) 및 제 2 정합기(22)를 거쳐서 접속되고, 제 1 고주파 전원(19)은 비교적 높은 주파수, 예컨대, 60MHz의 고주파 전력을 서셉터(12)에 인가하고, 제 2 고주파 전원(20)은 비교적 낮은 주파수, 예컨대, 2MHz의 고주파 전력을 서셉터(12)에 인가한다. 이로써, 서셉터(12)는 해당 서셉터(12) 및 후술하는 샤워 헤드(30)의 사이의 처리 공간(S)에 고주파 전력을 인가하는 하부 전극으로서 기능한다.The first high frequency power source 19 and the second high frequency power source 20 are connected to the susceptor 12 in the processing chamber 11 via the first matcher 21 and the second matcher 22, respectively, and the first The high frequency power source 19 applies a high frequency power of a relatively high frequency, for example 60 MHz, to the susceptor 12, and the second high frequency power source 20 supplies a high frequency power of a relatively low frequency, for example 2 MHz, to the susceptor 12. To apply. Thereby, the susceptor 12 functions as a lower electrode which applies high frequency electric power to the processing space S between the susceptor 12 and the shower head 30 which will be described later.

또한, 서셉터(12) 상에는 정전 전극판(3)을 내부에 갖는 원판 형상의 절연성 부재로 이루어지는 정전 척(24)이 배치되어 있다. 서셉터(12)에 웨이퍼(W)를 탑재할 때, 해당 웨이퍼(W)는 정전 척(24) 상에 배치된다. 이 정전 척(24)에서는 정전 전극판(23)에 직류 전원(25)이 전기적으로 접속되어 있다. 정전 전극판(23)에 정(正)의 직류 전압이 인가되면, 웨이퍼(W)에 있어서의 정전 척(24) 측의 면(이하, 「이면」이라고 한다)에는 부전위가 발생해서 정전 전극판(23) 및 웨이퍼(W)의 이면의 사이에 전위차가 생기고, 해당 전위차에 기인하는 쿨롱력 또는 존슨 라벡력(Johnson-Rahbek force)에 의해, 웨이퍼(W)는 정전 척(24)에 흡착 유지된다.Moreover, on the susceptor 12, the electrostatic chuck 24 which consists of a disk-shaped insulating member which has the electrostatic electrode plate 3 inside is arrange | positioned. When mounting the wafer W on the susceptor 12, the wafer W is disposed on the electrostatic chuck 24. In this electrostatic chuck 24, the DC power supply 25 is electrically connected to the electrostatic electrode plate 23. When a positive DC voltage is applied to the electrostatic electrode plate 23, a negative potential is generated on the surface (hereinafter referred to as the "back side") of the electrostatic chuck 24 side of the wafer W to generate the electrostatic electrode. A potential difference occurs between the plate 23 and the back surface of the wafer W, and the wafer W is attracted to the electrostatic chuck 24 by the Coulomb force or the Johnson-Rahbek force due to the potential difference. maintain.

또한, 서셉터(12)상에는 흡착 유지된 웨이퍼(W)를 둘러싸도록, 원환상의 포커스링(26)이 탑재된다. 포커스링(26)은 도전성 부재, 예컨대 실리콘으로 이루어지고, 플라즈마를 웨이퍼(W)의 표면을 향해서 수렴시켜서, RIE 처리의 효율을 향상시킨다. In addition, an annular focus ring 26 is mounted on the susceptor 12 so as to surround the wafer W held by suction. The focus ring 26 is made of a conductive member such as silicon, and converges the plasma toward the surface of the wafer W, thereby improving the efficiency of the RIE process.

또한, 서셉터(12)의 내부에는 예컨대, 원주 방향으로 연장하는 환상의 냉매실(27)이 마련된다. 이 냉매실(27)에는 칠러 유닛(chiller unit)(도시하지 않음) 으로부터 냉매용 배관(28)을 거쳐서 저온의 냉매, 예컨대, 냉각수나 Galden(등록 상표)액이 순환 공급된다. 해당 저온의 냉매에 의해 냉각된 서셉터(12)는 정전 척(24)를 거쳐서 웨이퍼(W) 및 포커스링(26)을 냉각한다.The susceptor 12 is provided with an annular refrigerant chamber 27 extending in the circumferential direction, for example. Low-temperature refrigerant, for example, cooling water or Galden (registered trademark) liquid, is circulated and supplied from the chiller unit (not shown) to the refrigerant chamber 27 through the refrigerant pipe 28. The susceptor 12 cooled by the low temperature coolant cools the wafer W and the focus ring 26 via the electrostatic chuck 24.

정전 척(24)의 상면에 있어서의 웨이퍼(W)가 흡착 유지되는 부분(이하, 「흡착면」이라고 말한다)에는 복수의 열전도 가스 공급 구멍(29)이 개구되어 있다. 이들 복수의 열전도 가스 공급 구멍(29)은 열전도 가스로서의 헬륨(He) 가스를 흡착면 및 웨이퍼(W)의 이면의 간극에 공급한다. 흡착면 및 웨이퍼(W)의 이면의 간극에 공급된 헬륨 가스는 웨이퍼(W)의 열을 정전 척(24)에 효율적으로 전달한다.A plurality of heat conductive gas supply holes 29 are opened in a portion (hereinafter referred to as an "adsorption surface") in which the wafer W on the upper surface of the electrostatic chuck 24 is adsorbed and held. The plurality of heat conduction gas supply holes 29 supply helium (He) gas as a heat conduction gas to the gap between the adsorption surface and the back surface of the wafer (W). The helium gas supplied to the gap between the suction surface and the back surface of the wafer W efficiently transfers the heat of the wafer W to the electrostatic chuck 24.

처리실(11)의 천장부에는 샤워 헤드(30)가 배치되어 있다. 해당 샤워 헤드(30)는 처리 공간(S)에 노출되어 서셉터(12)에 탑재된 웨이퍼(W)[이하, 「탑재 웨이퍼(W)」라고 말한다]에 대향하는 상부 전극(31)과, 절연성 부재로 이루어지는 절연판(32)과, 해당 절연판(32)을 거쳐서 상부 전극(31)을 지지하는 전극 지지체(33)를 갖고, 상부 전극(31), 절연판(32) 및 전극 지지체(33)는 이 순으로 중첩 되어 있다.The shower head 30 is disposed in the ceiling of the processing chamber 11. The shower head 30 is exposed to the processing space S and is opposed to the wafer W mounted on the susceptor 12 (hereinafter referred to as "mounting wafer W"); The insulating plate 32 which consists of an insulating member, and the electrode support body 33 which supports the upper electrode 31 via the said insulating plate 32, The upper electrode 31, the insulating plate 32, and the electrode support 33 are Nested in this order.

상부 전극(31)은 탑재 웨이퍼(W)의 중심부에 대향하는 내측 전극(34)과, 해당 내측 전극(34)을 둘러싸고, 또한 탑재 웨이퍼(W)의 주연부에 대향하는 외측 전극(35)을 갖는다. 내측 전극(34) 및 외측 전극(35)은 도전성 또는 반도전성 재료, 예컨대, 단결정 실리콘으로 이루어진다.The upper electrode 31 has an inner electrode 34 facing the center of the mounting wafer W, and an outer electrode 35 surrounding the inner electrode 34 and facing the periphery of the mounting wafer W. . The inner electrode 34 and the outer electrode 35 are made of a conductive or semiconductive material such as single crystal silicon.

내측 전극(34)은 예컨대, 지름이 300mm의 원판 형상 부재로 이루어지고, 두께 방향에 관통하는 다수의 가스 구멍(36)을 갖는다. 외측 전극(35)은 예를 들면 외경이 380mm 또한 내경이 30Omm의 원환상 부재로 이루어진다.The inner electrode 34 is made of, for example, a disk-shaped member having a diameter of 300 mm, and has a plurality of gas holes 36 penetrating in the thickness direction. The outer electrode 35 is formed of, for example, an annular member having an outer diameter of 380 mm and an inner diameter of 30 mm.

상부 전극(31)에서는 내측 전극(34)에 제 1 직류 전원(37)이 접속되고, 외측 전극(35)에 제 2 직류 전원(38)이 접속되어 있고, 내측 전극(34) 및 외측 전극(35)에는 직류 전압이 각각 독립적으로 인가된다.In the upper electrode 31, the first DC power supply 37 is connected to the inner electrode 34, the second DC power supply 38 is connected to the outer electrode 35, and the inner electrode 34 and the outer electrode ( 35 is applied independently to each other.

전극 지지체(33)는 내부에 버퍼실(39)을 갖는다. 버퍼실(39)은 그 중심축이 내측 전극(34)의 중심축과 동축인 원기둥 형상의 공간이고, 원환상의 시일재, 예컨대, O링(40)에 의해 내측 버퍼실(39a)과 외측 버퍼실(39b)로 구분되어 있다.The electrode support 33 has a buffer chamber 39 therein. The buffer chamber 39 is a cylindrical space whose central axis is coaxial with the central axis of the inner electrode 34, and the inner buffer chamber 39a and the outer side are formed by an annular sealant, for example, an O-ring 40. It is divided into the buffer chamber 39b.

내측 버퍼실(39a)에는 처리 가스 도입관(41)이 접속되고, 외측 버퍼실(39b)에는 처리 가스 도입관(42)이 접속되어 있으며, 처리 가스 도입관(41, 42)은 각각 내측 버퍼실(39a) 및 외측 버퍼실(39b)에 처리 가스를 도입한다.The process gas introduction pipe 41 is connected to the inner buffer chamber 39a, and the process gas introduction pipe 42 is connected to the outer buffer chamber 39b, and the process gas introduction pipes 41 and 42 are respectively the internal buffers. Process gas is introduced into the chamber 39a and the outer buffer chamber 39b.

처리 가스 도입관(41, 42)은 각각 유량 제어기(MFC)(도시하지 않음)를 갖기 때문에, 내측 버퍼실(39a) 및 외측 버퍼실(39b)에 도입되는 처리 가스의 유량은 각각 독립적으로 제어된다. 또한, 버퍼실(39)은 전극 지지체(33)의 가스 구멍(43), 절연판(32)의 가스 구멍(44) 및 내측 전극(34)의 가스 구멍(36)을 거쳐서 처리 공간(S)과 연통하고 있고, 내측 버퍼실(39a)이나 외측 버퍼실(39b)에 도입된 처리 가스는 처리 공간(S)에 공급된다. 이 때, 내측 버퍼실(39a) 및 외측 버퍼실(39b)에 도입되는 처리 가스의 유량을 조정함으로써 처리 공간(S)에 있어서의 처리 가스의 분포를 제어한다.Since the process gas introduction pipes 41 and 42 each have a flow rate controller MFC (not shown), the flow rate of the process gas introduced into the inner buffer chamber 39a and the outer buffer chamber 39b is independently controlled. do. In addition, the buffer chamber 39 passes through the gas hole 43 of the electrode support 33, the gas hole 44 of the insulating plate 32, and the gas hole 36 of the inner electrode 34. In communication with each other, the processing gas introduced into the inner buffer chamber 39a or the outer buffer chamber 39b is supplied to the processing space S. FIG. At this time, the distribution of the processing gas in the processing space S is controlled by adjusting the flow rates of the processing gases introduced into the inner buffer chamber 39a and the outer buffer chamber 39b.

처리실(11)의 측벽에는 예를 들면 석영 유리를 매설한 창(45)이 마련되어 있고, 창(45)에는 플라즈마 발광 분광기(46)가 배설되어 있다. 플라즈마 발광 분광기(46)는 처리실(11)내에서 발생하는 특정 파장의 플라즈마를 분광하고, 챔버내 부품이 수명에 도달한 것의 검지, 플라즈마 상태의 변화 및 플라즈마 강도의 변화에 근거하는 에칭 처리가 종료한 것 등의 검출을 실행한다.A window 45 in which quartz glass is embedded is provided on the sidewall of the processing chamber 11, for example, and a plasma emission spectrometer 46 is disposed on the window 45. The plasma emission spectrometer 46 spectroscopy plasma of a specific wavelength generated in the processing chamber 11, and the etching process based on the detection that the components in the chamber have reached the end of life, the change in the plasma state, and the change in the plasma intensity are finished. Detection of one or the like is performed.

기판 처리 장치(10)에 있어서의 상술한 소모품으로서의 챔버내 부품, 예컨대, 포커스링(26), 내측 전극(34), 외측 전극(35), 서셉터(12)의 측면을 구성하는 도시 생략한 절연체에는 각각 그 구성 재료와는 다른 원소로 이루어지는 수명 검출용 원소층이 마모를 받기 쉬운 표면에 대응해서 소정 깊이에 매설되어 있다.The components in the chamber as the consumables described above in the substrate processing apparatus 10, for example, side surfaces of the focus ring 26, the inner electrode 34, the outer electrode 35, and the susceptor 12 are omitted. In the insulator, a life detection element layer made of an element different from its constituent material is embedded at a predetermined depth in correspondence with a surface susceptible to wear.

도 2는 도 1에 있어서의 챔버내 부품으로서의 포커스링(26) 및 도 1에 있어서 도시 생략된 절연체(47)의 근방을 도시하는 확대 단면도이다.FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the focus ring 26 as an in-chamber component in FIG. 1 and the insulator 47 not shown in FIG. 1.

도 2에 있어서, 포커스링(26)에 있어서의 웨이퍼(W)의 단부에 가까운 상표면 및 상부 전극(도시 생략)에 대향하는 상표면은 마모를 받기 쉽다. 따라서, 이 마모를 받기 쉬운 표면에 대응해서 수명 검출용 원소층(51, 52)이 각각 매설되어 있다.In FIG. 2, the trademark surface close to the end of the wafer W in the focus ring 26 and the trademark surface opposite to the upper electrode (not shown) are subject to wear. Accordingly, the element layers 51 and 52 for life detection are buried in correspondence with the wearable surface.

수명 검출용 원소층(51, 52)은 포커스링(26)의 허용 마모 두께의 최대치인, 예를 들면 750㎛에 대응하고, 각각 표면으로부터 750㎛의 깊이에 마련되어 있다. 또한, 포커스링(26)이 수명에 도달한 것을 검출할 수 있으면 좋은 경우에는 수명 검출용 원소층(51, 52)을 750㎛보다도 깊은, 예를 들면 깊이 760㎛의 위치에 마련해도 좋다.The element layers 51 and 52 for life detection correspond to 750 micrometers which is the maximum value of the allowable abrasion thickness of the focus ring 26, for example, and are provided in the depth of 750 micrometers from a surface, respectively. In addition, when it is good to detect that the focus ring 26 has reached the life, the life detection element layers 51 and 52 may be provided at a position deeper than 750 μm, for example, at a depth of 760 μm.

포커스링(26)은 예를 들면 실리콘제이고, 수명 검출용 원소층(51, 52)은 Si 및 O 이외의 원소인, 예를 들면 스칸듐(Sc)으로 구성된다. 스칸듐(Sc)은 폭넓은 파장 영역에 걸쳐서 특유의 피크를 갖는 플라즈마 발광 스펙트럼을 발생시킨다. 따라서, 포커스링(26)이 예를 들면 허용 마모 두께의 최대치까지 마모되고, 수명 검출용 원소층(51, 52)이 노출되면, 수명 검출용 원소층(51, 52)을 형성하는 원소인 스칸듐(Sc)에 기인한 특유의 플라즈마 발광 스펙트럼이 폭넓은 파장 영역에 걸쳐서 발생하고, 수명 검출용 원소층(51, 52)이 노출되기 이전과는 다른 스펙트럼 패턴이 나타난다. 따라서, 플라즈마 발광 분광기(46)에 의해 스펙트럼의 패턴이 변경된 것을 모니터함으로써, 수명 검출용 원소층(51, 52)이 노출된 것, 즉, 포커스링(26)이 허용 마모 두께의 최대치까지 마모되어서 수명에 달한 것을 검지할 수 있다.The focus ring 26 is made of silicon, for example, and the life detection element layers 51 and 52 are made of, for example, scandium (Sc), which is an element other than Si and O. Scandium Sc generates plasma emission spectra with distinctive peaks over a wide wavelength range. Therefore, when the focus ring 26 is worn to the maximum value of the allowable wear thickness, for example, and the life detection element layers 51 and 52 are exposed, scandium which is an element forming the life detection element layers 51 and 52 is exposed. The plasma emission spectrum peculiar to (Sc) is generated over a wide wavelength region, and a spectral pattern different from that before the life detection element layers 51 and 52 are exposed. Therefore, by monitoring the pattern change of the spectrum by the plasma emission spectrometer 46, the life detection element layers 51 and 52 are exposed, that is, the focus ring 26 is worn to the maximum of the allowable wear thickness. Can detect the end of life.

도 2에 있어서, 절연체(47)는 포커스링(26)에 대향하는 상표면이 가장 마모를 받기 쉽기 때문에, 이 부분에 대응해서 수명 검출용 원소층(53)이 매설되어 있다. 절연체(47)의 허용 마모 두께의 최대치는 예를 들면 2.4mm이며, 수명 검출용 원소층(53)은 표면으로부터, 예를 들면 2.4mm의 깊이에 마련되어 있다. 또한, 절연체(47)가 수명에 도달한 것을 검출할 수 있으면 좋은 경우에는 수명 검출용 원소층(53)을 2.4mm보다도 깊은, 예를 들면 깊이 2.5mm의 위치에 마련해도 좋다.In FIG. 2, since the insulator 47 is most likely to be worn out on the surface of the trademark facing the focus ring 26, the element layer 53 for life detection is embedded in correspondence with this portion. The maximum value of the allowable wear thickness of the insulator 47 is, for example, 2.4 mm, and the element layer 53 for life detection is provided at a depth of, for example, 2.4 mm from the surface. In addition, when it is good to detect that the insulator 47 has reached the life, the life detection element layer 53 may be provided at a position deeper than 2.4 mm, for example, 2.5 mm deep.

절연체(47)는 예를 들면 석영제이고, 수명 검출용 원소층(53)은 SiO2와는 다른 원소인, 예를 들면 토륨(Th)에 의해 구성된다. 토륨(Th)은 폭넓은 파장 영역에 걸쳐서 특유의 피크를 갖는 플라즈마 발광 스펙트럼을 발생시킨다. 따라서, 절연체(47)가 마모해서 수명 검출용 원소층(53)이 노출하면, 수명 검출용 원소층(53)을 형성하는 원소인 토륨(Th)에 기인한 특유의 플라즈마 발광 스펙트럼이 폭넓은 파장 영역에 걸쳐서 발생하고, 수명 검출용 원소층(53)이 노출되기 이전과는 다른 스펙트럼 패턴을 얻을 수 있다. 따라서, 스펙트럼의 패턴이 변경된 것을 플라즈마 발광 분광기(46)에서 모니터함으로써, 수명 검출용 원소층(53)이 노출된 것, 즉, 절연체(47)가 허용 마모 두께의 최대치까지 마모되어서 수명에 달한 것을 검지할 수 있다.The insulator 47 is made of, for example, quartz, and the element layer 53 for detecting the lifetime is made of, for example, thorium (Th), which is an element different from SiO 2 . Thorium generates a plasma emission spectrum having unique peaks over a wide wavelength range. Therefore, when the insulator 47 is worn out and the element layer 53 for life detection is exposed, the unique plasma emission spectrum due to thorium (Th), which is an element forming the element for element life detection 53, has a broad wavelength. It is generated over a region, and a spectral pattern different from that before the life detection element layer 53 is exposed can be obtained. Therefore, the plasma emission spectrometer 46 monitors that the spectral pattern is changed, so that the element layer 53 for life detection is exposed, that is, the insulator 47 is worn to the maximum value of the allowable wear thickness and reaches the life. It can be detected.

도 3은 도 1에 있어서의 내측 전극(34)을 도시하는 확대 단면도이다. 도 3에 있어서, 내측 전극(34)의 가장 마모를 받기 쉬운 부분은 가스 구멍(36)의 가스 출구측 개구 부분(도 3 중, 하표면)이고, 주로 하표면에 대응해서 수명 검출용 원소층이 매설되어 있다. 가스 구멍(36)의 구멍 직경은 예를 들면 0.5mm이고, 마모를 받으면 그 구멍 직경이 커지고, 확경한 부분은 점차로 상면을 향해서 진행한다.FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view illustrating the inner electrode 34 in FIG. 1. In FIG. 3, the most susceptible portion of the inner electrode 34 is the gas outlet side opening portion (lower surface in FIG. 3) of the gas hole 36, and the element layer for life detection mainly corresponds to the lower surface. This is buried. The hole diameter of the gas hole 36 is 0.5 mm, for example, and when worn, the hole diameter becomes large, and the diameter part progresses toward the upper surface gradually.

가스 구멍(36)에 있어서의 가스 출구측의 최대 허용 구멍 직경은 예를 들면 2.5mm이다. 따라서, 도 3의 단면도상 예를 들면 0.5mm의 가스 구멍(36)을 중심으로 하고, 구멍 직경 2.5mm에 해당하는 위치에 대향하도록 수명 검출용 원소층(54a)이 마련되어 있다. 또한, 내측 전극(34)이 수명에 도달한 것만을 검출할 수 있으면 좋은 경우에는 도 3의 단면도상, 예를 들면 구멍 직경 0.5mm의 가스 구멍(36)을 중심으로 하고, 예를 들면 구멍 직경 2.6mm에 해당하는 위치에 대향하도록 수명 검출용 원소층(54a)를 마련할 수도 있다.The maximum allowable hole diameter on the gas outlet side in the gas hole 36 is 2.5 mm, for example. Therefore, in the cross-sectional view of FIG. 3, for example, a life detection element layer 54a is provided so as to face a position corresponding to a hole diameter of 2.5 mm, centering on a gas hole 36 of 0.5 mm. In addition, in the case where it is only necessary to detect that the inner electrode 34 has reached the end of its life, in the cross-sectional view of FIG. 3, for example, the gas hole 36 having a hole diameter of 0.5 mm is centered. The element layer 54a for life detection may be provided so as to face a position corresponding to 2.6 mm.

한편, 가스 구멍(36)이 확경한 부분의 최대 허용 이동 폭은 예를 들면 하면으로부터 9mm이다. 따라서, 예를 들면 두께 10mm의 내측 전극(34)에 있어서, 그 하면으로부터 9mm의 위치에 가스 구멍(36)에 대응해서 그 근방에 복수의 수명 검출용 원소층(54b)이 마련되어 있다. 또한, 내측 전극(34)이 수명에 도달한 것만을 검출할 수 있으면 좋은 경우에는 수명 검출용 원소층(54b)을 최대 허용 이동 폭보다도 약간 마모가 진행한 위치인, 예를 들면 하면으로부터 9.1mm의 위치에 마련해도 좋다. 내측 전극(34)은 예를 들면 실리콘제이므로, 수명 검출용 원소층(54)은 Si 및 O와는 다른 금속 예를 들면 네오듐(Nd)에 의해 형성된다.On the other hand, the maximum allowable moving width of the portion where the gas hole 36 is diameter-expanded is 9 mm from the lower surface, for example. Thus, for example, in the inner electrode 34 having a thickness of 10 mm, a plurality of life detection element layers 54 b are provided in the vicinity of the lower surface corresponding to the gas hole 36 at a position of 9 mm. In addition, when only the inner electrode 34 can detect that the life has been reached, the life detection element layer 54b is a position where wear progresses slightly from the maximum allowable moving width, for example, 9.1 mm from the lower surface. It may be provided at the position of. Since the inner electrode 34 is made of silicon, for example, the life detection element layer 54 is formed of a metal different from Si and O, such as neodium (Nd).

또한, 수명 검출용 원소층(51∼54)은 챔버내 부품이 가장 마모를 받기 쉬운 표면에 대응해서 마련하는 외에, 전표면에 대응해서 마련할 수도 있다. 가장 마모를 받기 쉬운 표면에 대응해서 일부에 매설할지, 부품의 전표면에 대응해서 매설할지는 예를 들면 챔버내 부품의 제조 방법, 수명 검출용 원소층의 매설 방법 등을 따라서 결정하면 좋다.In addition, the element layers 51 to 54 for life detection can be provided correspondingly to the entire surface, in addition to providing the surface in which the components in the chamber are most susceptible to wear. Whether to be buried in a part corresponding to the surface most susceptible to wear or to be buried corresponding to the entire surface of the part may be determined according to, for example, a method of manufacturing a part in a chamber, a method of embedding an element layer for life detection, and the like.

챔버내 부품에 있어서의 수명 검출용 원소층은 예를 들면 이온 주입법을 이용해서 형성된다. 이하, 수명 검출용 원소층(51, 52)이 마련된 포커스링(26)의 조제 방법에 대해서 설명한다.The element layer for life detection in the components in the chamber is formed using, for example, an ion implantation method. Hereinafter, the manufacturing method of the focus ring 26 provided with the element layers 51 and 52 for lifetime detection is demonstrated.

우선, 공지의 방법을 따라서 실리콘제의 포커스링(26)을 제조하고, 그 후, 실리콘과는 다른 원소인 예컨대 스칸듐(Sc)으로 이루어지는 수명 검출용 원소층의 매설을 실행한다. 스칸듐(Sc)의 매설은 예를 들면 이온 주입법을 적용한 이온 주입 장치를 이용하여 실행한다.First, a focus ring 26 made of silicon is manufactured in accordance with a known method, and thereafter, embedding of an element layer for life detection made of, for example, scandium (Sc), which is a different element from silicon. The embedding of scandium Sc is performed using an ion implantation apparatus to which the ion implantation method is applied, for example.

이온 주입 장치의 내부를 예를 들면 1×10-4Pa정도의 진공에 유지하고, 이온 원에 있어서 스칸듐(Sc) 이온을 제작하고, 가속관에서 전계에 의해 스칸듐(Sc) 이온을 가속한다. 가속한 스칸듐(Sc) 이온을 디플렉터, 슬릿 등의 방향을 제어하는 장치를 통과시키는 것에 의해 방향을 정하고, 질량 분석기에 의해 필요한 질량의 이온을 선택하고, 예를 들면 스캐너를 이용하여 타겟으로서의 포커스링(26)의 소정 개소에 조사, 주사해서 스칸듐(Sc) 이온을 포커스링(26)의 소정 개소에 박아 넣어서, 수명 검출용 원소층(51, 52)을 형성한다.The inside of the ion implantation apparatus is maintained in a vacuum of, for example, about 1 × 10 −4 Pa, scandium (Sc) ions are produced in the ion source, and the scandium (Sc) ions are accelerated by an electric field in an acceleration tube. Orient the accelerated scandium (Sc) ions through a device that controls the direction of the deflector, slit, etc., select the ions of the required mass by a mass spectrometer, and use a scanner, for example, as a focus ring as a target. Scandium (Sc) ions are implanted in a predetermined location of the focus ring 26 by irradiating and scanning at a predetermined location (26) to form the life detection element layers 51 and 52.

이 때, 스칸듐(Sc) 이온의 깊이, 즉 수명 검출용 원소층의 매설 깊이는 적용하는 이온종과, 포커스링의 조성 및 가속 전압 등에 의해 결정된다. 따라서, 매설 깊이는 정확하게 제어 가능하다. 또한, 빔의 직진성에 의해 조사 부분에만 스칸듐(Sc) 이온을 도핑할 수 있으므로, 피처리재인 포커스링(26)의 형상 변화를 발생시키는 일은 없다. 이온 주입법은 처리 대상 부품의 구성 재료와 주입하는 이온종의 조합을 자유롭게 선택할 수 있고, 포커스링(26) 이외의 챔버내 부품에 관해서도 마찬가지로 하여, 허용 마모 두께의 최대치에 해당하는 깊이에 수명 검출용 원소층이 매설된다.At this time, the depth of the scandium (Sc) ions, that is, the depth of embedding of the element layer for life detection is determined by the ion species to be applied, the composition of the focus ring, the acceleration voltage, and the like. Therefore, the embedding depth can be precisely controlled. In addition, since scandium (Sc) ions can be doped only to the irradiation part by the straightness of a beam, the shape change of the focus ring 26 which is a to-be-processed material does not arise. The ion implantation method can freely select a combination of the constituent material of the component to be treated and the ion species to be implanted, and similarly applies to the components in the chamber other than the focus ring 26, so as to detect the life at a depth corresponding to the maximum value of the allowable wear thickness. An element layer is embedded.

수명 검출용 원소층의 매설은 이온 주입법에 한정되는 것은 아니고, 예컨대, 부품의 작성 프로세스의 도중에, 이종 재료에 의해 성막하거나, 이종 재료막을 끼워 넣는 방법에 의해 매설할 수 있다.The embedding of the lifetime detection element layer is not limited to the ion implantation method. For example, it can be deposited by a dissimilar material or a method of embedding a dissimilar material film in the middle of the component creation process.

이러한 수명 검출용 원소층이 매설된 챔버내 부품을 설치한 도 1의 기판 처리장치(10)에 있어서, 탑재 웨이퍼(W)에 대하여 RIE 처리가 실시된다.In the substrate processing apparatus 10 of FIG. 1 provided with such a chamber component in which the element layer for life detection is embedded, the RIE process is performed on the mounting wafer W. As shown in FIG.

탑재 웨이퍼(W)에 RIE 처리를 실시할 때, 샤워 헤드(30)가 처리 가스를 처리 공간(S)에 공급하고, 제 1 고주파 전원(19)이 서셉터(12)를 거쳐서 처리 공간(S)에 60MHz의 고주파 전력을 인가하는 동시에, 제 2 고주파 전원(20)이 서셉터(12)에 2MHz의 고주파 전력을 인가한다. 이 때, 처리 가스는 60MHz의 고주파 전력에 의해 여기되어서 플라즈마가 된다. 또한, 2MHz의 고주파 전력은 서셉터(12)에 있어서 바이어스 전압을 발생시키기 위해서, 탑재 웨이퍼(W)의 표면에 플라즈마중의 양이온이나 전자가 인입되고, 해당 탑재 웨이퍼(W)에 RIE 처리가 실시된다.When performing the RIE process on the mounting wafer W, the shower head 30 supplies the processing gas to the processing space S, and the first high frequency power supply 19 passes through the susceptor 12 to the processing space S. FIG. ) Is applied to the high frequency power of 60 MHz, and the second high frequency power supply 20 applies the high frequency power of 2 MHz to the susceptor 12. At this time, the processing gas is excited by a high frequency power of 60 MHz to become plasma. Moreover, in order to generate a bias voltage in the susceptor 12, 2MHz high frequency electric power introduce | transduces cation and electron in plasma on the surface of the mounting wafer W, and performs RIE process on the mounting wafer W. do.

또한, 상술한 기판 처리장치(10)의 각 구성 부품의 동작은 기판 처리장치(10)가 구비하는 제어부(도시하지 않음)의 CPU가 제어한다.In addition, the operation of each component of the substrate processing apparatus 10 described above is controlled by a CPU of a controller (not shown) included in the substrate processing apparatus 10.

이 때, 기판 처리장치(10)에 있어서, 챔버내 부품의 수명의 검출은 이하와 같이 실행된다.At this time, in the substrate processing apparatus 10, detection of the life of the components in the chamber is performed as follows.

도 4는 챔버내 부품의 수명 검출 방법의 순서를 도시하는 흐름도이다.4 is a flowchart showing the procedure of the method for detecting the life of the components in the chamber.

도 4에 있어서, 우선, 플라즈마 처리장치로서의 기판 처리장치(10)에 각각 수명 검출용 원소층이 매설된 챔버내 부품을 설치한다[단계(S1)]. 다음에, 챔버내 부품을 설치한 기판 처리장치(1O)를 이용하여 웨이퍼(W)에 대하여, RIE(Reactive Ion Etching)처리를 개시한다[단계(S2)]. RIE 처리를 개시한 후, 소정의 시간 인터벌로, 또는 상시 플라즈마 발광 분광기(46)를 이용하여 처리 공간(S)내의 처리 가스중의 플라즈마 발광 스펙트럼을 감시한다[단계(S3)]. 처리 가스중의 플라즈마 발광 스펙트럼을 감시함으로써, 처리실(11)내의 상태를 검지한다.In Fig. 4, first, components in a chamber in which element layers for life detection are embedded are provided in the substrate processing apparatus 10 serving as the plasma processing apparatus (step S1). Next, the wafer W is started with a reactive ion etching (RIE) process using the substrate processing apparatus 10 provided with the components in the chamber (step S2). After starting the RIE process, the plasma emission spectrum in the processing gas in the processing space S is monitored at predetermined time intervals or by using the plasma emission spectrometer 46 at all times (step S3). The state in the process chamber 11 is detected by monitoring the plasma emission spectrum in the process gas.

이어서, 발광 스펙트럼이 챔버내 부품에 매설된 수명 검출용 원소층에 기인하는 것인지 아닌지 판별한다[단계(S4)]. 판별의 결과, 발광 스펙트럼이 챔버내 부품의 수명 검출용 원소층에 기인하는 것인 경우는 검출한 발광 스펙트럼에 대응하는 챔버내 부품이 수명에 달한 것을 검지해서 경고를 발한다[단계(S5)], 그 후, RIE 처리를 정지해서[단계(S6)] 본 처리를 종료한다. 한편, 단계(S4)에 있어서의 판별의 결과, 발광 스펙트럼이 챔버내 부품의 수명 검출용 원소층에 기인하는 것이 아닌 경우는 단계(S3)로 되돌아오고, 단계(S3∼S4)의 조작을 반복한다.Subsequently, it is determined whether the emission spectrum is due to the element layer for life detection embedded in the component in the chamber (step S4). As a result of the discrimination, when the emission spectrum is due to the element layer for detecting the lifetime of the components in the chamber, a warning is issued by detecting that the component in the chamber corresponding to the detected emission spectrum has reached the end of life (step S5), Thereafter, the RIE processing is stopped (step S6) to end the processing. On the other hand, as a result of the discrimination in step S4, when the emission spectrum is not attributable to the element layer for detecting the life of the components in the chamber, the process returns to step S3 and the operations of steps S3 to S4 are repeated. do.

본 실시형태에 의하면, 포커스링(26)을 비롯한 챔버내 부품으로서, 그 구성 재료와는 다른 원소로 이루어지는 수명 검출용 원소층(51∼54)이 허용 마모 최대 두께에 해당하는 깊이에 매설된 부품을 이용했기 때문에, 플라즈마 처리중의 발광 스펙트럼을 감시하고, 수명 검출용 원소층에 기인하는 발광 스펙트럼을 검출함으로써, 해당 부품이 수명에 달한 것을 정확하게 검지할 수 있고, 이것에 의해, 수명에 도달하지 않은 부품을 교환하는 것에 의한 낭비, 및 수명이 경과한 부품을 계속 사용함에 의한 트러블의 발생을 방지할 수 있다.According to the present embodiment, the components including the focus ring 26 in which the life detection element layers 51 to 54 made of elements different from those of the constituent material are embedded at a depth corresponding to the allowable wear maximum thickness. Since the light emission spectrum during the plasma treatment is monitored and the light emission spectrum due to the element layer for life detection is detected, it is possible to accurately detect that the component has reached the end of life, thereby not reaching the life. It is possible to prevent the waste caused by replacing parts not in use and the trouble caused by continuing to use the parts that have passed their life.

본 실시형태에 있어서, 수명 검출용 원소층(51∼54)과, 부품 표면의 사이에, 수명 검출용 원소층(51∼54)과는 다른 금속으로 이루어지는 별도의 수명 검출용 원소층을 마련하고, 주의 환기층으로서 기능시킬 수도 있다. 이것에 의해, 챔버내 부품이 미리 수명에 도달하는 것을 예측해서 수명에 달하는 것에 의한 불량을 확실하게 회피할 수 있다. 또한, 허용 마모 두께의 최대치에 해당하는 깊이의 수명 검출용 원소층(51∼54)과 부품 표면의 사이에 각각 다른 원소로 이루어지는 별도의 수명 검출용 원소층을 복수 마련하고, 해당 부품의 마모 깊이를 상시 모니터할 수 있다.In the present embodiment, an additional life detection element layer made of a metal different from the life detection element layers 51 to 54 is provided between the life detection element layers 51 to 54 and the part surface. It can also function as an alert ventilation layer. As a result, it is possible to reliably avoid the failure due to reaching the life by predicting that the parts in the chamber reach the life in advance. Further, a plurality of separate life detection element layers made of different elements are provided between the life detection element layers 51 to 54 at the depths corresponding to the maximum allowable wear thickness and the surface of the parts, and the wear depth of the parts. Can be monitored at any time.

본 실시형태에 있어서, 수명 검출용 원소층의 구성 원소로서는, 챔버내에서 사용되고 있지 않은 원소인 것이 바람직하고, 스칸듐(Sc), 토륨(Th), 네오듐(Nd) 등의 천이 금속을 이용했지만, 이외의 천이 원소, 예를 들면 디스프로쥼(Dy), 토륨(Tm), 홀뮴(Ho) 등을 이용해도 좋다. 이들의 천이 금속은 폭넓은 파장 영역에서 발광 스펙트럼을 발생하므로, 발광 스펙트럼의 패턴이 그 이전과 비교해서 변화된 것을 검출함으로써 수명 검출용 원소층이 노출된 것을 검출할 수 있다.In this embodiment, it is preferable that it is an element which is not used in the chamber as a structural element of the element layer for lifetime detection, and although transition metals, such as scandium (Sc), thorium (Th), neodium (Nd), were used, Transition elements other than, for example, dysprosine (Dy), thorium (Tm), holmium (Ho) and the like may be used. Since these transition metals generate emission spectra in a wide wavelength region, it is possible to detect that the element layer for life detection is exposed by detecting that the pattern of the emission spectrum has changed compared with the previous one.

수명 검출용 원소층을 형성하는 원소로서는, 천이 원소 이외에, 예를 들면 알칼리 금속, 알카리 토류 금속 등을 이용할 수 있다. 예를 들면 나트륨(Na)은 파장 영역 589nm에 있어서, 칼륨(K)은 파장 영역 766,770nm에 있어서, 리튬(Li)은 파장 영역 670,61lnm에 있어서, 탈륨(Tl)은 파장 영역 535nm에 있어서, 인듐(In)은 파장 영역 451nm에 있어서, 갈륨(Ga)은 파장 영역 41Onm에 있어서, 각각 강한 발광 스펙트럼을 발생한다. 따라서, 상기 특정의 파장 영역에 있어서, 발광 스펙트럼 강도가 증대한 것을 예를 들면 시간 미분 등의 방법에 의해 검출하고, 이것에 근거해서 수명 검출용 원소층이 노출해서 수명에 달한 것을 검출하도록 해도 좋다.As an element which forms the element layer for lifetime detection, an alkali metal, an alkaline earth metal, etc. can be used other than a transition element, for example. For example, sodium (Na) is in the wavelength region 589 nm, potassium (K) is in the wavelength region 766,770 nm, lithium (Li) is in the wavelength region 670,61 inm, thallium (Tl) is in the wavelength region 535 nm, Indium (In) generates a strong emission spectrum in the wavelength region of 451 nm and gallium (Ga) in the wavelength region of 41 Onm, respectively. Therefore, in the specific wavelength region, the increase in the emission spectral intensity may be detected by, for example, a method of time differentiation, and based on this, it may be detected that the element layer for life detection has exposed and reached the life. .

본 실시형태에 있어서, 챔버내 부품은 포커스링, 전극, 전극 보호 부재, 절연체, 절연링, 벨로즈 커버 및 배플판 중 적어도 하나이다. 이들의 부품은 이른바 소모품으로서 취급되므로, 그 수명을 감시할 필요가 있다.In the present embodiment, the component in the chamber is at least one of a focus ring, an electrode, an electrode protective member, an insulator, an insulating ring, a bellows cover and a baffle plate. Since these parts are handled as so-called consumables, it is necessary to monitor their lifespan.

본 실시형태에 있어서, 포커스링, 절연체, 전극 등에 매설하는 수명 검출용 원소층을 형성하는 원소는 챔버내의 부품마다 다른 것이 바람직하다. 이것에 의해, 각 원소에 특유한 플라즈마 발광 스펙트럼을 검출해서 수명에 도달한 챔버내 부품을 정확하게 특정할 수 있다.In this embodiment, it is preferable that the element which forms the lifetime detection element layer embedded in a focus ring, an insulator, an electrode, etc. differs for every component in a chamber. Thereby, the plasma emission spectrum peculiar to each element can be detected to accurately identify the components in the chamber that have reached their lifetime.

본 실시형태에 있어서, 챔버내 부품의 표면에 해당 부품의 구성 부재와는 다른 원소로 이루어지는 소정 두께의 코팅층을 마련하고, 이 코팅층이 마모되었을 때에 발생하는 내측의 구성 부재의 원소에 기인한 플라즈마 발광 스펙트럼을 검출함으로써, 해당 챔버내 부품이 마모하여, 수명에 달한 것을 검지할 수 있다.In this embodiment, the coating layer of the predetermined thickness which consists of an element different from the structural member of the said component is provided on the surface of the component in a chamber, and the plasma light emission resulting from the element of the inner structural member which arises when this coating layer is worn out By detecting the spectrum, it is possible to detect that the component in the chamber wears out and reaches the service life.

또한, 상술한 본 실시형태에서는 에칭 처리가 실시되는 기판이 반도체 웨이퍼(W)였지만, 에칭 처리가 실시되는 기판은 이것에 한정되지 않고, 예컨대, LCD(Liquid Crystal Display)나 FPD(Flat Panel Display)등의 유리 기판이어도 좋다. 또한, 본 발명은 기판 처리장치, 반도체 제조장치, FPD 제조 장치, 플라즈마를 이용한 드라이 세정 장치를 비롯하여, 모든 플라즈마 장치에 적용할 수 있다.In addition, in this embodiment mentioned above, although the board | substrate to which an etching process is performed was a semiconductor wafer W, the board | substrate to which an etching process is performed is not limited to this, For example, LCD (Liquid Crystal Display) or FPD (Flat Panel Display) Glass substrates, such as these, may be sufficient. In addition, the present invention can be applied to any plasma apparatus, including substrate processing apparatus, semiconductor manufacturing apparatus, FPD manufacturing apparatus, and dry cleaning apparatus using plasma.

Claims (14)

플라즈마 처리장치에 적용되는 챔버내 부품에 있어서, In the chamber component applied to the plasma processing apparatus, 구성 재료와는 다른 원소로 이루어지는 수명 검출용 원소층이 적어도 1층 매설되어 있는 것을 특징으로 하는 At least one layer of the life detection element layer made of an element different from the constituent material is embedded 챔버내 부품.Components in the chamber. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수명 검출용 원소층은 상기 챔버내 부품에 있어서의 가장 마모되기 쉬운 표면에 대응하여 매설되어 있는 것을 특징으로 하는 The life detection element layer is embedded in correspondence with the surface most prone to wear in the components in the chamber. 챔버내 부품.Components in the chamber. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수명 검출용 원소층은 상기 챔버내 부품의 허용 마모 두께의 최대치에 해당하는 깊이에 매설되어 있는 것을 특징으로 하는 The element layer for life detection is embedded at a depth corresponding to the maximum value of the allowable wear thickness of the components in the chamber. 챔버내 부품.Components in the chamber. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 수명 검출용 원소층과 상기 표면 사이에 다른 수명 검출용 원소층을 마련하고, 상기 다른 수명 검출용 원소층을 주의 환기층으로서 기능하도록 하고, 상기 주의 환기층보다도 깊은 위치에 마련된 상기 허용 마모 두께의 최대치에 해당하는 깊이의 수명 검출용 원소층을 경고층으로서 기능하도록 하는 것을 특징으로 하는The allowable wear thickness provided at a position deeper than the alerting layer by providing another lifetime detecting element layer between the lifetime detecting element layer and the surface, so as to function as the alerting layer. Characterized in that the element layer for life detection of a depth corresponding to the maximum value of the function as a warning layer 챔버내 부품. Components in the chamber. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 주의 환기층과 경고층은 각각 다른 원소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 The alerting layer and the warning layer are each made of a different element 챔버내 부품.Components in the chamber. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 구성 재료와 다른 원소는 특정 파장 영역에 피크를 갖는 플라즈마 발광 스펙트럼 또는 폭넓은 파장 영역에 걸쳐서 특유의 피크를 갖는 플라즈마 발광 스펙트럼을 발생시키는 것인 것을 특징으로 하는 Elements other than the constituent material generate a plasma emission spectrum having a peak in a specific wavelength region or a plasma emission spectrum having a specific peak over a wide wavelength region. 챔버내 부품.Components in the chamber. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 원소는 금속인 것을 특징으로 하는The element is characterized in that the metal 챔버내 부품.Components in the chamber. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 금속은 천이 금속인 것을 특징으로 하는 The metal is characterized in that the transition metal 챔버내 부품.Components in the chamber. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 천이 금속은, 스칸듐(Sc), 디스프로슘(Dy), 네오듐(Nd), 툴륨(Tm), 홀뮴(Ho) 및 토륨(Th) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는The transition metal is at least one of scandium (Sc), dysprosium (Dy), neodium (Nd), thulium (Tm), holmium (Ho) and thorium (Th) 챔버내 부품.Components in the chamber. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 챔버내 부품은 포커스링, 전극, 전극 보호 부재, 절연체, 절연링, 벨로즈 커버 및 배플판 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는The component in the chamber is at least one of a focus ring, an electrode, an electrode protection member, an insulator, an insulation ring, a bellows cover and a baffle plate. 챔버내 부품.Components in the chamber. 복수의 챔버내 부품을 구비한 플라즈마 처리장치에 있어서, In the plasma processing apparatus having a plurality of chamber components, 상기 복수의 챔버내 부품에는 각각 상기 챔버내 부품의 구성 재료와는 다른 원소로 이루어지는 수명 검출용 원소층이 매설되어 있는 것을 특징으로 하는 Each of the plurality of in-chamber parts is embedded with an element layer for life detection, which is made of an element different from the constituent material of the in-chamber parts. 플라즈마 처리장치.Plasma processing apparatus. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 수명 검출용 원소층은 상기 챔버내 부품마다 다른 원소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 The life detection element layer is made of a different element for each part in the chamber 플라즈마 처리장치.Plasma processing apparatus. 표면으로부터 소정 깊이에, 구성 재료와는 다른 원소로 이루어지는 수명 검출용 원소층을 매설한 적어도 하나의 챔버내 부품을 설치한 플라즈마 처리장치를 이용하여 플라즈마 처리를 실행하고, 상기 챔버내 부품이 플라즈마 방전에 의해 마모되었을 때, 상기 수명 검출용 원소층에 기인하는 플라즈마 발광 스펙트럼을 검출해서 상기 챔버내 부품의 수명을 검지하는 것을 특징으로 하는At a predetermined depth from the surface, plasma processing is performed using a plasma processing apparatus in which at least one in-chamber component in which an element layer for life detection made of an element different from the constituent material is embedded is installed, and the in-chamber component is plasma discharged. When worn, the lifespan of the components in the chamber is detected by detecting the plasma emission spectrum resulting from the element layer for life detection. 챔버내 부품의 수명 검출 방법. Method for detecting life of components in chamber. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 플라즈마 처리장치에는 복수의 상기 챔버내 부품이 설치되고, 상기 복수의 챔버내 부품에 있어서의 상기 수명 검출용 원소층은 각각 다른 원소로 이루어지고, 각 원소에 특유한 플라즈마 발광 스펙트럼을 검출해서 수명에 도달한 챔버내 부품을 특정하는 것을 특징으로 하는 The plasma processing apparatus is provided with a plurality of components in the chamber, and the lifespan detection element layers in the plurality of chamber components are each composed of different elements, and the plasma emission spectrum peculiar to each element is detected to improve the lifetime. Characterized by specifying the part in the chamber that has arrived. 챔버내 부품의 수명 검출 방법.Method for detecting life of components in chamber.
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