KR20160078890A - 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치의 부재의 교환 판단 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치의 부재의 교환 판단 방법 Download PDF

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도시히사 노자와
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 플라즈마 처리 장치에 있어서, 처리 용기 내에서 표면의 피막이 열화하거나, 부식이 발생하고 있는 부재를 특정하는 것을 목적으로 한다.
플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에서 플라즈마에 노출되고, 처리 용기의 천판부를 구성하는 마이크로파 투과판(31)을 지지하는 지지 부재(34)의 표면의 피막(C1)과, 지지 부재(34)로부터 계속되는 측벽(2c) 표면의 피막(C2)은, 모두 상이한 재료로 코팅하여 형성되어 있다. 더미 웨이퍼(DW) 상의 파티클을 분석한 결과, 그 성분이 피막(C1)에서 유래되는 경우에는 지지 부재(34)를 교환하고, 피막(C2)에서 유래되는 경우에는 측벽(2c)이 부식, 열화하고 있다고 판단하여 해당하는 부재를 교환한다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치의 부재의 교환 판단 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR DETERMINING REPLACEMENT OF MEMBER OF PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치의 부재의 교환 판단 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조에 있어서는, 예컨대 플라즈마 처리 장치 등의 기판 처리 장치의 처리 용기 내에서, 절연막을 비롯한 각종 성막 처리나, 이들 절연막 등의 에칭 처리 등이 행해진다. 이러한 처리 용기 내에서 플라즈마에 노출되는 부재, 예컨대 석영판, 샤워 플레이트, 상부 전극 등의 이른바 천판(天板)을 지지하는 측벽 부재, 혹은 상기 천판을 직접 지지하여 측벽 부재 사이에 배치되는 지지 부재의 표면은, 처리시에 생성되는 플라즈마에 의한 스퍼터링에 의해 손상을 입는다. 또한 플라즈마 처리시의 반응성 가스에 의한 반응 생성물이 부착되기 때문에, 상기 반응 생성물을 제거하기 위한, 예컨대 불소 가스 등의 클리닝 가스나 플라즈마(염소 가스 플라즈마)를 이용한 클리닝에 의해서도, 이들 부재는 손상을 입는다.
그 때문에 이들 부재의 처리 용기 내에 접하는 상기한 각 부재의 표면은, 종래부터, 플라즈마 내성이 우수한 재료, 예컨대 Y2O3에 의해 미리 피막이 코팅되어 있었다(특허문헌 1).
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-264169호 공보
그러나 플라즈마 내성이 우수한 피막이어도, 플라즈마 중의 이온이나 라디칼의 조사를 장시간 받음으로써 부식이나 열화가 발생하고, 상기 부식, 열화 부분으로부터 먼지(파티클)가 발생한다. 그렇다면, 부식, 열화가 발생한 피막에 의해 코팅되어 있는 부재는 교환해야 하지만, 종래에는 각 부재 모두 전부 동일한 재료의 피막에 의해 코팅되어 있기 때문에, 부식, 열화가 발생한 부재를 특정하려고 해도, 이것을 특정할 수 없었다.
그 때문에 종래에는, 처리 용기 내의 부재를 순차 교환하여, 재차 파티클을 검출하고, 순차 이러한 작업을 행하여 발생 지점을 특정하여 교환하거나, 혹은 모든 부재를 교환하도록 하고 있었다. 따라서 전자에 따르면, 장치를 재가동시킬 때까지는 많은 시간을 필요로 하고, 한편 후자에 따르면, 필요 없는 부재까지 교환하기 때문에, 비용이 증가하였다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 지금까지처럼 처리 용기 내에 접해 있는 부재 표면의 피막이 열화하거나, 부식된 경우에, 그것이 발생하고 있는 부재의 특정을 용이하게 하여, 부재 교환에 따르는 상기한 문제의 해결을 도모하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 기판을 처리하는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 기판을 기밀하게 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 설치되고, 상기 기판을 배치하는 배치대를 가지며, 상기 처리 용기 내에서 플라즈마에 노출되고, 처리 용기의 천판부를 지지하는 지지 부재의 표면과, 상기 처리 용기 내에서 플라즈마에 노출되고, 상기 지지 부재로부터 계속되는 다른 부재의 표면은, 모두 다른 재료로 코팅되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 처리 용기 내에서 플라즈마에 노출되고, 처리 용기의 천판부를 지지하는 지지 부재의 표면과, 상기 지지 부재로부터 계속되는 다른 부재의 표면은, 모두 상이한 재료로 코팅되어 있기 때문에, 처리 용기 내에 발생한 파티클을 분석함으로써, 그 성분의 종류로부터 천판부를 지지하는 지지 부재나, 혹은 상기 지지 부재로부터 계속되는 다른 부재로부터 상기 파티클이 발생하고 있는 것이 판명되고, 그것에 의해 피막이 열화, 부식되고 있는 부재가 어느 것인지를 특정할 수 있다. 이 종류의 플라즈마 처리 장치의 처리 용기는, 천판부 근방이 플라즈마 밀도는 높고, 그렇기 때문에 천판부를 지지하는 지지 부재와 상기 지지 부재로부터 계속되는 다른 부재의 열화, 부식이 가장 현저하기 때문에, 상기 특정에 의해 그 특정이 용이해지고, 교환 필요한 부재만을 교환할 수 있어, 장치의 재가동까지 걸리던 시간을 종래보다도 단축시키거나, 쓸데없는 비용을 생략할 수 있다.
또한, 여기서 말하는 처리 용기의 천판부란, 처리 용기 내의 상부에 배치되어 있는 상부 전극, 샤워 플레이트, 석영판, 각종 유전체판, 가스 정류판을 말한다. 또한 천판부를 지지하는 지지 부재로부터 계속되는 다른 부재란, 예컨대 측벽도 포함하는 것이다.
상기 처리 용기 내에 가스를 공급하는 가스 공급구를 가지며, 상기 가스 공급구의 플라즈마에 노출되는 표면은, 상기 각 표면과는 모두 서로 상이한 재료로 코팅되어 있어도 좋다.
또한 상기 배치대에 있어서의, 기판 배치시에 기판 외주부로부터 노출되어 플라즈마에 노출되는 표면은, 상기 각 표면, 즉 천판부를 지지하는 지지 부재와 상기 지지 부재로부터 계속되는 다른 부재, 가스 공급구 표면의 각 표면과는 모두 서로 상이한 재료로 코팅되어 있어도 좋다.
게다가 또 상기 처리 용기 내에 배플판을 갖는 경우, 상기 배플판에 있어서의 플라즈마에 노출되는 표면을, 상기 각 표면과는 모두 서로 상이한 재료로 코팅하도록 하여도 좋다.
또한 다른 관점에 따른 본 발명은, 상기한 각 플라즈마 처리 장치의 부재의 교환을 행하기 위한 판단 수법으로서, 처리 용기 내에 미리 정해진 가스를 공급하거나 처리 용기 내에서 미리 정해진 가스를 플라즈마화하고, 그 후 파티클 카운터에 의해 모의 기판 상의 파티클 수를 측정하며, 측정 결과, 파티클 수가 미리 정해진 값을 초과하고 있는 경우에는, 모의 기판 상의 파티클 성분의 분석을 더 행하여, 상기 분석 결과, 파티클 수가 가장 많은 성분을 갖는 코팅 재료에 의해 코팅된 부재를, 교환해야 할 부재라고 판단하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 분석 결과, 파티클 수가 미리 정해진 임계치를 초과하고 있는 성분을 갖는 코팅 재료에 의해 코팅된 부재를, 교환해야 할 부재라고 판단하도록 하여도 좋다.
본 발명에 따르면, 플라즈마 처리 장치에 있어서, 처리 용기 내에서 표면의 피막이 열화하거나, 부식이 발생하고 있는 부재를 특정하는 것이 용이하고, 따라서 종래보다도 단시간에, 또한 쓸데없는 비용을 들이지 않고 상기 부재를 교환할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성의 개략을 도시한 종단면도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치 내에서의 천판부 근방의 부재의 확대 종단면도이다.
도 3은 플라즈마 처리 장치, 파티클 카운터, 분석 장치의 처리 흐름을 설명한 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)의 구성의 개략을 도시한 종단면도이다. 또한, 본 실시형태의 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 기판으로서의 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposiotion) 처리를 행하고, 상기 웨이퍼(W)의 표면에 SiN막(실리콘질화막)을 형성하는 경우를 일례로 하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 내부를 기밀하게 유지하는 처리 용기(2)와, 플라즈마 생성용 마이크로파를 처리 용기(2) 내에 공급하는 레이디얼 라인 슬롯 안테나(radial line slot antenna)(3)를 갖고 있다. 처리 용기(2)는 상면이 개구된 대략 원통형의 본체부(2a)와, 본체부(2a)의 개구를 기밀하게 막는 대략 원반 형상의 덮개(2b)를 갖고 있다. 본체부(2a) 및 덮개(2b)는, 예컨대 알루미늄 등의 금속으로 형성되어 있다.
처리 용기(2)의 본체부(2a) 저면에는, 웨이퍼(W)를 배치하는 서셉터(10)가 설치되어 있다. 서셉터(10)는, 예컨대 원반 형상을 가지며, 알루미늄 등의 금속으로 형성되어 있다. 서셉터(10)에는, 전극(11)이 내장되고, 전극(11)에는 웨이퍼(W)를 흡착 유지하기 위한 전압을 인가하는 전원(12)이 접속되어 있다. 또한, 전원(12)은, 전극(11)에 예컨대 ±1 kV의 고전압을 교대로 인가할 수 있도록 구성되어 있다. 그 때문에, 전원(12)에 의해 고전압을 단속적으로 인가하고, 처리 용기(2) 내에 전자 응력을 발생시킴으로써, 처리 용기(2) 내에 부착되는 파티클을 비산시키게 될 가능성이 있다. 또한, 서셉터(10)에는, 도시하지 않은 정합기를 통해 바이어스용 고주파 전원(도시하지 않음)이 접속되어 있다. 고주파 전원은, 웨이퍼(W)에 인입하는 이온의 에너지를 제어하는 데 알맞은 일정한 주파수, 예컨대 13.56 MHz의 고주파를 출력한다. 또한, 도시하지 않지만, 서셉터(10)의 내부에는 히터(도시하지 않음)가 설치되고, 웨이퍼(W)를 미리 정해진 온도로 가열할 수 있다.
또한 서셉터(10)의 아래쪽에는, 웨이퍼(W)를 아래쪽에서 지지하여 승강시키기 위한 승강핀(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 승강핀은, 서셉터(10)에 형성된 관통 구멍(도시하지 않음)을 삽입 관통하고, 서셉터(10)의 상면으로부터 돌출 가능하게 되어 있다.
서셉터(10)의 상면에는, 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 환상의 포커스링(13)이 설치되어 있다. 포커스링(13)에는 예컨대 세라믹스 혹은 석영 등의 절연성 재료가 이용된다.
처리 용기(2)의 본체부(2a)의 저부에는, 예컨대 본체부(2a)의 측방으로 돌출되어 있는 배기실(20)이 형성되어 있다. 배기실(20)의 저면에는, 처리 용기(2) 내부를 배기하는 배기 기구(21)가, 배기관(22)을 통해 접속되어 있다. 배기관(22)에는, 배기 기구(21)에 의한 배기량을 조정하는 조정 밸브(23)가 설치되어 있다.
배기실(20)의 위쪽에는, 처리 용기(2) 내부를 균일하게 배기하기 위한 원환형의 배플판(24)이, 서셉터(10)의 외측면과 본체부(2a)의 측벽(2c) 사이에 설치되어 있다. 배플판(24)에는, 상기 배플판(24)을 두께 방향으로 관통하는 개구(24a)가 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다.
처리 용기(2)의 본체부(2a)의 측벽(2c)에 있어서의 배플판(24)의 위쪽에는, 웨이퍼(W)의 반입출구(25)가 형성되어 있다. 반입출구(25)에는, 개폐 가능하게 구성된 게이트 밸브(26)가 설치되고, 게이트 밸브(26)를 폐지(閉止)함으로써, 처리 용기(2)의 내부는 기밀하게 폐쇄된다.
처리 용기(2)의 천정면 개구부에는, 처리 용기(2) 내에 플라즈마 생성용의 마이크로파를 공급하는, 레이디얼 라인 슬롯 안테나(3)가 설치되어 있다. 레이디얼 라인 슬롯 안테나(3)는, 마이크로파 투과판(31), 슬롯판(32), 지파판(33)을 갖고 있다. 마이크로파 투과판(31), 슬롯판(32), 지파판(33)은, 이 순서로 아래에서부터 적층하여 설치되고, 마이크로파 투과판(31)은, 처리 용기(2)의 본체부(2a)의 개구부 근방으로부터 내측으로 돌출되어 설치된 원환형의 지지 부재(34)에 의해 지지되어 있다. 마이크로파 투과판(31)과 지지 부재(34) 사이는, 예컨대 O링 등의 시일재(도시하지 않음)에 의해 기밀하게 유지되어 있다. 마이크로파 투과판(31)에는 유전체, 예컨대 석영, Al2O3, AlN 등이 이용되며, 마이크로파를 투과시키는 기능을 갖는다. 지파판(33)의 상면은, 덮개(2b)에 의해 덮여 있다.
마이크로파 투과판(31)의 상면에 설치된 슬롯판(32)에는 복수의 슬롯이 형성되고, 슬롯판(32)은 안테나로서 기능한다. 슬롯판(32)에는, 도전성을 갖는 재료, 예컨대 구리, 알루미늄, 니켈 등이 이용된다.
슬롯판(32)의 상면에 설치된 지파판(33)은, 저손실 유전체 재료, 예컨대 석영, Al2O3, AlN 등에 의해 구성되어 있고, 마이크로파의 파장을 단축시키는 기능을 갖는다.
지파판(33)의 상면을 덮는 덮개(2b)는, 그 내부에 예컨대 냉각 매체를 유통시키는 원환형의 유로(35)가 복수 형성되어 있다. 유로(35)를 통해 흐르는 냉각 매체에 의해, 덮개(2b), 마이크로파 투과판(31), 슬롯판(32) 및 지파판(33)이 미리 정해진 온도로 조절된다.
덮개(2b)의 중앙부에는 동축 도파관(40)이 접속되어 있다. 동축 도파관(40)의 상단부에는, 직사각형 도파관(41) 및 모드 변환기(42)를 통해 마이크로파 발생원(43)이 접속되어 있다. 마이크로파 발생원(43)은, 처리 용기(2)의 외부에 설치되어 있고, 예컨대 2.45 GHz의 마이크로파를 발생시킬 수 있다.
동축 도파관(40)은, 내부 도체(44)와 외관(外管; 45)을 갖고 있다. 내부 도체(44)는, 슬롯판(32)과 접속되어 있다. 내부 도체(44)의 슬롯판(32)측은 원추형으로 형성되어, 슬롯판(32)에 대하여 마이크로파를 효율적으로 전파하도록 되어 있다.
이러한 구성에 의해, 마이크로파 발생원(43)으로부터 발생한 마이크로파는, 직사각형 도파관(41), 모드 변환기(42), 동축 도파관(40) 내를 순차 전파하고, 지파판(33)으로 압축되어 단파장화된다. 그리고, 슬롯판(32)으로부터 원편파형의 마이크로파가, 마이크로파 투과판(31)을 투과하여 처리 용기(2) 내에 조사된다. 이 마이크로파에 의해 처리 용기(2) 내에서는 처리 가스가 플라즈마화하고, 이 플라즈마에 의해 웨이퍼(W)의 플라즈마 처리가 행해진다.
처리 용기(2)의 천정면 중앙부, 즉 레이디얼 라인 슬롯 안테나(3)의 중앙부에는, 제1 가스 공급관(50)이 설치되어 있다. 제1 가스 공급관(50)은 레이디얼 라인 슬롯 안테나(3)를 상하 방향으로 관통하고, 상기 제1 가스 공급관(50)의 일단부는 마이크로파 투과판(31)의 하면에서 개구되어 있다. 또한, 제1 가스 공급관(50)은 동축 도파관(40)의 내부 도체(44)의 내부를 관통하고, 또한 모드 변환기(42) 내를 삽입 관통하고 있다. 상기 제1 가스 공급관(50)의 타단부는 제1 가스 공급원(51)에 접속되어 있다.
제1 가스 공급원(51)의 내부에는, 처리 가스, 퍼지 가스 및 클리닝 가스가 각각 개별로 저류되어 있다. 처리 가스로는, 예컨대 TSA(트리실릴아민), N2 가스, H2 가스, Ar 가스가 각각 개별로 저류되어 있다. 이 중, TSA, N2 가스, H2 가스는 SiN막의 성막용 원료 가스이며, Ar 가스는 플라즈마 여기용 가스이다. 클리닝 가스로는, 예컨대 CF4 가스가 저류되어 있다.
제1 가스 공급관(50)에는, 상기 제1 가스 공급관(50) 내의 가스의 흐름을 제어하는 밸브나 유량 조절부 등을 포함하는 공급 기기군(52)이 설치되어 있다. 제1 가스 공급원(51)으로부터 공급된 처리 가스 또는 클리닝 가스는, 제1 가스 공급관(50)을 통해 처리 용기(2) 내로 공급되고, 서셉터(10)에 배치된 웨이퍼(W)를 향해 수직 아래쪽으로 흐른다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 처리 용기(2)의 상부의 내주면에는, 제2 가스 공급관(60)이 설치되어 있다. 제2 가스 공급관(60)은, 처리 용기(2)의 내주면을 따라 등간격으로 복수 설치되어 있다. 제2 가스 공급관(60)에는, 제2 가스 공급원(61)이 접속되어 있다. 제2 가스 공급원(61)의 내부에는, 처리 가스로서, 예컨대 TSA(트리실릴아민), N2 가스, H2 가스, Ar 가스가 각각 개별로 저류되어 있다. 퍼지 가스로는, 예컨대 질소 가스가 저류되어 있다. 클리닝 가스로는, 예컨대 Cl, CF4 가스가 저류되어 있다.
제2 가스 공급관(60)에는, 상기 제2 가스 공급관(60) 내의 가스의 흐름을 제어하는 밸브나 유량 조절부 등을 포함하는 공급 기기군(62)이 마련되어 있다. 제2 가스 공급원(61)으로부터 공급된 처리 가스 또는 클리닝 가스는, 제2 가스 공급관(60)을 통해 처리 용기(2) 내로 공급되고, 서셉터(10)에 배치된 웨이퍼(W)의 외주부를 향해 흐른다. 이와 같이, 제1 가스 공급관(50)으로부터의 가스는 웨이퍼(W)의 중심부를 향해 공급되고, 제2 가스 공급관(60)으로부터의 가스는 웨이퍼(W)의 외주부를 향해 공급된다.
그리고 본 실시형태의 형태에 있어서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 천판부의 마이크로파 투과판(31)을 직접 지지하는 지지 부재(34)의 표면, 즉 플라즈마에 노출되는 표면에는, 플라즈마 내성이 우수한 재료에 의해 코팅되어 이루어지는 피막(C1)이 형성되어 있다. 본 실시형태의 형태에서는, 피막(C1)의 재료에는 내플라즈마성이 높은 이트리아(산화이트륨: Y2O3)가 채용되고 있다. 한편, 지지 부재(34)로부터 계속되는 본체부(2a)의 측벽(2c)의 표면, 즉 플라즈마에 노출되는 표면에는, 플라즈마 내성이 우수한 재료에 의해 코팅되어 이루어지는 피막(C2)이 형성되어 있다. 본 실시형태의 형태에서는, 피막(C2)의 재료에는 내플라즈마성이 높은 Al2O3가 채용되고 있다. 이와 같이 본 실시형태에 있어서는, 천판부를 지지하는 지지 부재(34)와 지지 부재(34)로부터 계속되는 측벽(2c)의 표면에는, 각각 상이한 재료인 Y2O3와 Al2O3에 의해 코팅되어 있다.
이상의 플라즈마 처리 장치(1)에는, 도 1에 도시된 바와 같이 제어부(100)가 설치되어 있다. 제어부(100)는, 예컨대 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 초음파 진동 발생 기구(70)나 마이크로파 발생원(43), 각 가스 공급원(51, 61)이라고 하는 기기의 동작을 제어하여, 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서의 후술하는 플라즈마 처리나 클리닝 방법을 실현시키기 위한 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예컨대 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 광자기 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어부(100)에 인스톨된 것이어도 좋다.
본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)는 이상과 같이 구성되어 있다. 다음에, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)의 부재의 교환 판단 방법에 대해서 설명한다.
우선 제품 웨이퍼(W)에 대한 통상의 플라즈마 처리를 행한다. 예컨대 성막 처리를 행하는 경우, 처리 용기(2) 내에 제1 처리 가스, 제2 처리 가스를 공급하고, 마이크로파 발생원(43)을 작동시키고, 상기 마이크로파 발생원(43)에 있어서, 예컨대 2.45 GHz의 주파수로 미리 정해진 전력의 마이크로파를 발생시킨다. 마이크로파는, 직사각형 도파관(41), 모드 변환기(42), 동축 도파관(40), 레이디얼 라인 슬롯 안테나(3)를 통해 처리 용기(2) 내에 조사된다. 이 마이크로파에 의해 처리 용기(2) 내에서는 처리 가스가 플라즈마화하고, 플라즈마 중에서 처리 가스의 해리가 진행되며, 그 때에 발생한 라디칼(활성종)에 의해 웨이퍼(W)의 표면에 미리 정해진 막이 형성된다.
또한, 웨이퍼(W)에 플라즈마 처리를 행하고 있는 동안, 도시하지 않은 고주파 전원에 의해 예컨대 13.56 MHz의 주파수로 미리 정해진 전력의 고주파가 서셉터(10)에 인가된다. 적절한 범위에서의 RF 바이어스의 인가에 의해, 플라즈마 중의 이온을 웨이퍼(W)에 인입하도록 작용시킬 수 있다.
이러한 플라즈마 처리가 반복하여 행해지면, 처리 용기(2) 내에 서서히 반응 생성물의 막이 부착된다. 그렇기 때문에, 예컨대 미리 정해진 장수의 웨이퍼(W) 처리가 완료될 때마다 처리 용기(2) 내에 제1 클리닝 가스 및 제2 클리닝 가스를 공급하여, 클리닝을 실시한다.
그리고 그러한 정기적인 클리닝 작업을 행했을 때, 예컨대 처리 장수가 미리 정해져 있던 소정의 장수(예컨대 수천 장), 혹은 소정의 로트 수에 도달했을 경우에는, 이하에 설명하는 교환 판단 작업을 행한다.
우선 모의 기판인 더미 웨이퍼(DW)를 처리 용기(2) 내에 서셉터(10) 상에 배치하고, 통상의 제품 웨이퍼(W)의 처리의 경우와 마찬가지로, 미리 정해진 가스를 처리 용기(2) 내에 도입하고, 또 한편 미리 정해진 파워에 의해 플라즈마를 생성한다. 그리고 통상의 제품 웨이퍼(W)의 처리와 동일한 시간, 플라즈마 처리를 실시한다.
계속해서 더미 웨이퍼(DW)를 처리 용기(2)로부터 반출하여, 도 2에 도시된 바와 같이 파티클 카운터(71)로 반송하고, 더미 웨이퍼(DW) 표면의 파티클 수를 계측한다. 계측 결과, 파티클 수가, 미리 정해져 있던 임계치 N에 도달하지 않는 경우에는, 처리 용기(2) 내의 각 부재의 교환은 불필요하다고 판단한다.
한편, 계측 결과, 파티클 수가, 미리 정해져 있던 임계치 N 이상인 경우에는, 더미 웨이퍼(DW)를 파티클 카운터(71)로부터 반출하여, 성분 분석 장치(81)에 반송하고, 더미 웨이퍼(DW) 표면의 파티클의 성분을 분석한다. 그리고 분석 결과, 가장 많은 파티클 수를 초래하고 있는 파티클의 성분이 처리 용기(2) 내의 어느 부재의 피막에서 유래되는지를 특정한다. 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 지지 부재(34)의 표면의 피막(C1)은 Y2O3로 이루어져 있고, 한편 지지 부재(34)로부터 계속되는 측벽(2c)의 표면의 피막(C2)에는, Al2O3로 이루어져 있기 때문에, 예컨대 분석한 결과, 가장 많은 파티클의 성분이 Y2O3인 경우에는, 지지 부재(34)의 표면이 열화, 부식되고 있다고 판단하고, 가장 많은 파티클의 성분이 Al2O3인 경우에는, 측벽(2c)의 표면이 열화, 부식되고 있다고 판단한다. 이것에 의해, 전자의 경우에는, 지지 부재(34)를 교환해야 할 부재라고 판단하고, 후자의 경우에는, 측벽(2c)이 교환해야 할 부재라고 판단되는 것이다.
이것에 의해, 열화, 부식이 발생하고 있는 부재를 특정하고, 교환해야 할 부재만을 교환할 수 있다. 따라서 종래보다도 단시간에, 또한 쓸데없는 비용을 들이지 않고 상기 부재를 교환하여, 플라즈마 처리 장치(1)를 재가동시킬 수 있다.
또한 성분 분석 장치(81)로는, 예컨대 전자현미경과 병용되는 에너지 분산형 X선 분석 장치(EDX)를 이용할 수 있다.
또한 상기한 실시형태에서는, 지지 부재(34)와 측벽(2c)의 표면의 피막(C1, C2)을 상이한 재료를 이용하여 코팅으로 형성한 예이지만, 그것은 이 2개의 부재가, 이 종류의 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에서 플라즈마 밀도가 높은 영역에 위치하는 부재이며, 가장 부식, 열화가 진행되는 부재였기 때문이다. 그러나 본 발명은, 물론 이것에 한정되지 않고, 처리 용기(2)의 다른 부재에 대하여 적용할 수 있으며, 그 경우, 상기 다른 부재의 표면에는, 피막(C1, C2)의 재료와는 상이한 다른 재료로 코팅하여 형성된 피막을 형성하면 된다.
그와 같은 다른 재료의 피막을 형성하는 부재로는, 처리 용기(2) 내로의 가스 공급구가 되는 제2 가스 공급관(60)의 처리 용기(2) 내에서 플라즈마에 노출되는 부재, 서셉터(10) 주변부에 위치하고, 웨이퍼(W) 배치시의 기판 외주부에 노출되는, 즉 플라즈마에 노출되는 포커스링(13), 배플판(24) 등을 들 수 있다. 이러한 경우, 코팅 재료는, 상기한 Y2O3와 Al2O3는 각각 또한 서로 상이한 재료를 이용할 필요가 있고, 예컨대 AlN, YF, PrO 등을 사용할 수 있다. 물론 이들은 일례로서, 지지 부재(34)와 측벽(2c)의 표면의 피막(C1, C2)의 재료는, Y2O3와 Al2O3에 한정되지 않고, 지지 부재(34)와 측벽(2c)의 표면의 피막(C1, C2), 포커스링(13), 배플판(24)의 각 코팅 재료가 서로 상이하다면, 사용하는 코팅 재료의 종류는 각각 임의의 것을 사용할 수 있다.
또한 상기 실시형태에서는, 더미 웨이퍼(DW)에 대하여, 통상의 제품 웨이퍼(W)의 처리의 경우와 동일한 플라즈마 처리를 행하고 있었지만, 그것에 한정되지 않고, 불활성 가스(예컨대 Ar, He, N2 등)를 처리 용기(2) 내에 도입하여 플라즈마를 생성하고, 그 후 상기한 실시형태와 마찬가지로, 파티클 카운터(71)에 반송하고, 이후 동일한 절차를 행하여, 임계치 N에 기초한 판단, 또한 그 결과에 따른 성분 분석 장치(81)로의 반송, 성분 분석에 기초한 판단을 행하도록 하여도 좋다. 이렇게 함으로써, 통상의 제품 웨이퍼(W)의 처리의 경우와 동일한 플라즈마 처리를 행하는 경우보다도, 처리 용기(2) 내에서의 시간을 단축시킬 수 있어, 판단에 이르기까지의 시간을 줄일 수 있다.
게다가 또 플라즈마를 생성하지 않고, 처리 용기(2) 내에 불활성 가스(예컨대 Ar, He, N2 등)를 공급하는 데 그치며, 이후, 상기한 실시형태와 마찬가지로, 파티클 카운터(71)로의 반송, 임계치 N에 기초한 판단, 또한 그 결과에 따른 성분 분석 장치(81)로의 반송, 성분 분석에 기초한 판단을 행하도록 하여도 좋다. 이렇게 함으로써, 판단에 이르기까지의 시간을 더 줄일 수 있다. 이와 같이 가스의 공급만으로도, 부재 표면으로부터 코팅 재료가 벗겨져 떨어지는 경우도 있고, 이러한 경우에는, 가스의 공급만으로 이후의 필요한 판단을 행할 수 있는 경우가 있다.
또한 더미 웨이퍼(DW)에 대하여 상기한 바와 같이, 통상의 제품 웨이퍼(W)와 동일한 플라즈마 처리를 행할지, 처리 용기(2) 내에 단순히 플라즈마를 생성할지, 혹은 가스만을 공급하여 각각 이후의 판단을 행할지는, 임의로 선택할 수 있고, 코팅 재료의 종류, 적산 처리 장수, 적산 처리 시간, 플라즈마 처리의 종류 등에 따라, 적절한 것을 선택하면 된다. 단, 통상의 제품 웨이퍼(W)와 동일한 플라즈마 처리를 행하는 경우, 단순히 플라즈마를 생성하기만 하는 경우, 그리고 가스만을 공급하는 경우에는, 각각 파티클의 발생량이 상이하기 때문에, 임계치 N도, 후술하는 임계치 M에 대해서는 각각의 경우에 따라, 개별로 적절한 것을 설정해 두면 좋다.
게다가 또 상기한 실시형태에 있어서는, 성분 분석 장치(81)에서의 분석 결과, 가장 많은 파티클 수를 초래하고 있는 파티클 성분이 처리 용기(2) 내의 어느 부재의 피막에서 유래되는지를 특정하도록 하고 있었지만, 이것에 한정되지 않고, 파티클 수가 미리 정해진 임계치 M을 초과하고 있는 성분을 갖는 코팅 재료에 의해 코팅된 부재를, 전부 교환해야 할 부재라고 판단하도록 하여도 좋다. 이것에 의해, 예컨대 파티클 수가 가장 많은 것은 아니지만, 실태는 교환해야 할 상태에 있는 부재도 특정할 수 있다. 즉 하나의 부재뿐만 아니라, 복수의 부재의 교환의 판단을 동시에 행할 수 있다.
이상의 실시형태에서는, 마이크로파에 의해 플라즈마를 생성하는 성막 장치를 예로서 들었지만, 물론 성막 장치에 한정되지 않고, 에칭 장치, 스퍼터링 장치라도 좋으며, 또한 마이크로파에 한정되지 않고, 평행 평판 플라즈마나, ICP 플라즈마 등, 다른 수단에 의해 플라즈마를 생성하는 플라즈마 처리 장치라도 좋다. 또한 기판도 웨이퍼에 한정되지 않고, 유리 기판, 유기 EL 기판, FPD(플랫 패널 디스플레이)용 기판 등이어도 좋다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시형태에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면, 특허청구범위에 기재된 사상의 범주 내에서, 각종 변경례 또는 수정례에 상도할 수 있는 것은 분명하고, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
본 발명은, 예컨대 기판에 대하여 플라즈마 처리를 행하는 장치에 대해 유용하다.
1 : 플라즈마 처리 장치
2 : 처리 용기
2c : 측벽
3 : 레이디얼 라인 슬롯 안테나
10 : 서셉터
11 : 전극
12 : 전원
13 : 포커스링
20 : 배기실
21 : 배기 기구
22 : 배기관
23 : 조정 밸브
24 : 배플판
25 : 반입출구
31 : 마이크로파 투과판
32 : 슬롯판
33 : 지파판
34 : 지지 부재
40 : 동축 도파관
71 : 파티클 카운터
81 : 성분 분석 장치
100 : 제어부
C1, C2 : 피막
DW : 더미 웨이퍼
W : 웨이퍼

Claims (7)

  1. 기판을 처리하는 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 기판을 기밀하게 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 설치되고, 상기 기판을 배치하는 배치대
    를 가지며,
    상기 처리 용기 내에서 플라즈마에 노출되고, 처리 용기의 천판부를 지지하는 지지 부재의 표면과,
    상기 처리 용기 내에서 플라즈마에 노출되고, 상기 지지 부재로부터 계속되는 다른 부재의 표면은,
    모두 상이한 재료로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 처리 용기 내에 가스를 공급하는 가스 공급구를 가지며, 상기 가스 공급구의 플라즈마에 노출되는 표면은, 상기 각 표면과는 모두 서로 상이한 재료로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배치대에 있어서의, 기판 배치시에 기판 외주부로부터 노출되어 플라즈마에 노출되는 표면은, 상기 각 표면과는 모두 서로 상이한 재료로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 처리 용기 내에 배플판을 가지며, 상기 배플판에 있어서의 플라즈마에 노출되는 표면은, 상기 각 표면과는 모두 서로 상이한 재료로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 처리 용기 내에 배플판을 가지며, 상기 배플판에 있어서의 플라즈마에 노출되는 표면은, 상기 각 표면과는 모두 서로 상이한 재료로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 기재된 플라즈마 처리 장치의 부재의 교환을 행하기 위한 판단 방법으로서,
    모의 기판을 상기 배치대에 배치하고, 처리 용기 내에 미리 정해진 가스를 공급하거나 처리 용기 내에서 미리 정해진 가스를 플라즈마화하고,
    그 후 파티클 카운터에 의해 모의 기판 상의 파티클 수를 측정하며,
    측정 결과, 파티클 수가 미리 정해진 값을 초과하고 있는 경우에는, 모의 기판 상의 파티클의 성분의 분석을 더 행하고,
    상기 분석 결과, 파티클 수가 가장 많은 성분을 갖는 코팅 재료에 의해 코팅된 부재를, 교환해야 할 부재라고 판단하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 부재의 교환 판단 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 기재된 플라즈마 처리 장치의 부재의 교환을 행하기 위한 판단 방법으로서,
    모의 기판을 상기 배치대에 배치하고, 미리 정해진 가스를 공급하거나 미리 정해진 가스를 플라즈마화하고,
    그 후 파티클 카운터에 의해 모의 기판 상의 파티클 수를 측정하며,
    측정 결과, 파티클 수가 미리 정해진 값을 초과하고 있는 경우에는, 모의 기판 상의 파티클의 성분의 분석을 더 행하고,
    상기 분석 결과, 파티클 수가 미리 정해진 임계치를 초과하고 있는 성분을 갖는 코팅 재료에 의해 코팅된 부재를, 교환해야 할 부재라고 판단하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 부재의 교환 판단 방법.
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