TW200947581A - Plasma processing apparatus, chamber internal part, and method of detecting longevity of chamber internal part - Google Patents

Description

200947581 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關電漿處理裝置、腔室内零件及腔室内零 件的壽命檢測方法，特別是可正確地檢測出腔室内零件的 壽命之電漿處理裝置、腔室内零件及腔室内零件的壽命檢 測方法。 Φ 【先前技術】 矽製的聚焦環、電極、石英製的絕緣體（insulator) 等之電漿處理裝置的腔室内零件，因爲電漿的濺射等而磨 耗，所以作爲被定期性更換的消耗品對待。 作爲消耗品之腔室内零件的更換時期的預測或檢測是 非常困難的，在壽命到來之前更換所造成的浪費，或即使 壽命到了還在繼續使用，因此例如在零件彼此間所產生的 間隙會引起異常放電，而有粒子發生等的問題。 ❹ 以往，作爲消耗品之腔室内零件的壽命是例如將使用 時間設定成基準。亦即，預先將壽命設定時間例如設爲 200小時，當使用時間經過200小時時，響起零件更換用 的警報器（alarm )，根據此來進行腔室内零件的更換。 但，腔室内零件的壽命是根據所被實施的製程種類、 電漿處理裝置的使用狀況等而變動，非一定對應於使用時 間。因此，將使用時間設爲基準的零件更換是無法解除零 件更換的浪費或異常放電所引起的問題。 於是，有各種對於電漿處理裝置的異常放電等問題的 -5- 200947581 對策之技術被提案。 亦即，有關預測或檢測異常放電的發生之電漿處理裝 置的先行技術文獻，例如可舉專利文獻1。在專利文獻1 中是揭示一電漿處理裝置，其係設置：對電漿處理裝置的 上部電極施加高頻電力而生成直流偏壓電位之高頻電源、 及根據在該上部電源所生成的直流偏壓電位來判定異常放 電的有無之異常放電判定手段，監視施加於與晶圓對向配 置的上部電極的偏壓電位及施加於載置晶圓的下部電極的 偏壓電位，抽出其變化，藉此檢測或預測異常放電的發生 又，記載有用以預測電漿處理裝置的被處理體或裝置 的狀態之技術的先行技術文獻，例如可舉專利文獻2。在 專利文獻2中是揭示一電漿處理裝置的預測方法，其係根 據電漿處理裝置的運轉資料及處理結果資料來預測電漿處 理裝置的狀態或被處理體的狀態之方法，其特徵係根據多 變量解析來選擇使用於預測的資料，利用選擇的資料來作 成回歸式模式，根據此模式來預測被處理體或裝置的狀態 〇 又，記載有事前防範電漿處理裝置的白費的處理或對 被處理體的損傷之技術的先行技術文獻，例如可舉專利文 獻3。在專利文獻3中是記載一電漿處理方法，其係具有 :對處理氣體放電而使電漿產生的電漿產生工程、及利用 產生的電漿來對被處理體實施電漿處理的工程、及在電獎 處理中，將來自電漿的發光予以分光而檢測出CF2及C2 -6 - 200947581 的光譜發光強度比的工程、及比較所取得的檢測値與預先 求取的基準値來決定是否中止電漿處理的工程’若根據此 方法，則可事前防範白費的處理或對被處理體的損傷。 〔專利文獻1〕特開2003_234332號公報 〔專利文獻2〕特開2004-335841號公報 〔專利文獻3〕特開平10-335308號公報 φ 【發明內容】 (發明所欲解決的課題） 然而，上述以往的技術皆是非可正確地測知電漿處理 裝置的腔室内零件的壽命者，依然未能解決壽命前更換腔 室内零件所造成的浪費、或繼續使用壽命已過的零件所引 起的異常放電等的問題。 本發明的目的是在於提供一種可正確地測知腔室内零 件的壽命，防止更換未到達壽命的零件所造成的浪費、及 〇 繼續使用壽命已過的零件所造成的故障發生之電漿處理裝 置、腔室内零件及腔室内零件的壽命檢測方法。 (用以解決課題的手段） 爲了達成上述目的，請求項1記載的腔室内零件，係 適用於電漿處理裝置的腔室内零件，其特徵爲：至少埋設 有1層與構成材料相異的元素所構成的壽命檢測用元素層 〇 請求項2記載的腔室内零件，係如請求項1記載的腔 200947581 室内零件，其中，上述壽命檢測用元素層係對應於上述腔 室内零件之最容易被磨耗的表面來埋設。 請求項3記載的腔室内零件，係如請求項1贫2記載 的腔室内零件，其中，上述壽命檢測用元素層係被埋設在 相當於上述腔室内零件的容許磨耗厚度的最大値之深度。 請求項4記載的腔室内零件，係如請求項3記載的腔 室内零件，其中，在上述壽命檢測用元素層與上述表面之 間設置別的壽命檢測用元素層，使上述別的壽命檢測用元 素層具有作爲引起注意層的功能，使設於比該引起注意層 更深位置之相當於上述容許磨耗厚度的最大値之深度的壽 命檢測用元素層具有作爲警告層的功能。 請求項5記載的腔室内零件，係如請求項4記載的腔 室内零件，其中，上述引起注意層與警告層是分別由相異 的元素所構成。 請求項6記載的腔室内零件，係如請求項1〜5的其 中任一項所記載之腔室内零件，其中，與上述構成材料相 異的元素，係產生在特定的波長領域具有峰値的電漿發光 光譜或在寬廣的波長領域具有特有的峰値的電漿發光光譜 者。 請求項7記載的腔室内零件，係如請求項6記載的腔 室内零件，其中，上述元素爲金屬。 請求項8記載的腔室内零件，係如請求項7記載的腔 室内零件，其中，上述金屬爲過渡金屬。 請求項9記載的腔室内零件，係如請求項8記載的腔 200947581 室内零件’其中’上述過渡金屬爲銃（Sc )、鏑（Dy)、 銳（Nd )、錶（Tm )、鈥（Ho )及钍（Th )的其中至少 1個。 請求項10記載的腔室内零件，係如請求項1〜9的其 中任一項所記載之腔室内零件，其中，上述腔室内零件爲 聚焦環、電極、電極保護構件、絕緣體 '絕緣環、伸縮蓋 (bellows cover)及擋板（baffle)的其中至少1個。 φ 爲了達成上述目的，請求項11記載的電漿處理裝置 ’係具備複數的腔室内零件的電漿處理裝置，其特徵爲： 在上述複數的腔室内零件中分別埋設有與該腔室内零件的 構成材料相異的元素所構成的壽命檢測用元素層。 請求項1 2記載的電漿處理裝置，係如請求項u記載 的電駿處理裝置’其中，上述壽命檢測用元素層係於每個 上述腔室内零件由相異的元素所構成。 爲了達成上述目的，請求項13記載的腔室内零件的 〇 壽命檢測方法，其特徵爲： 使用至少裝入1個腔室内零件的電漿處理裝置來實行 電漿處理’該腔室内零件係從表面至預定深度埋設與構成 材料相異的元素所構成的壽命檢測用元素層，上述腔室内 零件因爲電漿放電而磨耗時，檢測出上述壽命檢測用元素 層所引起的電漿發光光譜，而來測知上述腔室内零件的壽 命0 請求項1 4記載的腔室内零件的壽命檢測方法，係如 請求項13記載的腔室内零件的壽命檢測方法，其中，在 -9- 200947581 上述電漿處理裝置中裝入複數的上述腔室内零件，上述複 數的腔室内零件之上述壽命檢測用元素層係分別由相異的 元素所構成，檢測出各元素特有的電漿發光光譜，而來特 定到達壽命的腔室内零件。 〔發明的效果〕 若根據請求項1記載的腔室内零件，則因爲在適用於 電漿處理裝置的腔室内零件中至少埋設有1層與其構成材 料相異的元素所構成的壽命檢測用元素層，所以藉由選擇 壽命檢測用元素層的埋設位置，當零件磨耗而例如達到壽 命時，會產生與構成材料相異的元素的電漿發光光譜，藉 由予以檢測出，可正確地測知腔室内零件的壽命。因此， 可防止更換未到達壽命的零件所造成的浪費、及繼續使用 壽命已過的零件所造成的故障發生。 若根據請求項2記載的腔室内零件，則因爲壽命檢測 用元素層是對應於最容易磨耗的表面來埋設，所以可正確 地檢測出腔室内零件到達壽命。 若根據請求項3記載的腔室内零件，則因爲壽命檢測 用元素層是設在相當於腔室内零件的容許磨耗厚度的最大 値之深度，所以可正確地檢測出腔室内零件到達壽命。 若根據請求項4記載的腔室内零件，則因爲在壽命檢 測用元素層與表面之間設置別的壽命檢測用元素層，使該 別的壽命檢測用元素層具有作爲引起注意層的功能，使設 於比引起注意層更深的位置的壽命檢測用元素層具有作爲 -10- 200947581 警告層的功能，所以可事先預測腔室内零件到達壽命，而 確實地防止到達壽命所造成的不良情況》 若根據請求項5記載的腔室内零件，則因爲使引起注 意層及警告層分別由相異的元素所構成，所以可正確地判 別磨耗至引起注意層，還是磨耗至警告層。 若根據請求項6記載的腔室内零件，則因爲形成壽命 檢測用元素層的元素（與構成材料相異）是產生在特定的 0 波長領域具有峰値的電漿發光光譜或在寬廣的波長領域具 有特有的峰値的電漿發光光譜者，所以可根據事先發光所 被預測之特定的波長領域的光譜、或寬廣的波長領域之光 譜的圖案的變化，來檢測出腔室内零件的壽命。 若根據請求項7記載的腔室内零件，則因爲將形成壽 命檢測用元素層的元素設爲金屬，所以在預定深度埋設壽 命檢測用元素層之腔室内零件的調製比較容易。 若根據請求項8記載的腔室内零件，則因爲將形成壽 φ 命檢測用元素層的元素設爲過渡金屬，所以藉由選定金屬 種類，不會有對電漿處理造成不良影響的情形，且可確實 地檢測出光譜來正確地測知腔室内零件的壽命。 若根據請求項9記載的腔室内零件，則因爲將過渡金 屬設爲銃（Sc )、鏑（Dy )、鈸（Nd )、錶（Tm )、鈥 (Ho )及钍（Th )的其中至少1個，所以在預定深度埋設 壽命檢測用元素層之腔室内零件的調製比較容易，且不會 有對電漿處理造成不良影響的情形。 若根據請求項10記載的腔室内零件，則因爲將腔室 -11 - 200947581 内零件設爲聚焦環、電極、電極保護構件、絕緣體、絕緣 環、伸縮蓋及擋板的其中至少1個，所以可檢測出該等作 爲消耗品對待的腔室内零件的壽命。 若根據請求項11記載的電漿處理裝置，則因爲在複 數的腔室内零件中分別分別埋設有與該腔室内零件的構成 材料相異的元素所構成的壽命檢測用元素層，所以藉由檢 測出零件磨耗時所產生之與構成材料相異的元素的電漿發 光光譜，可測知腔室内零件的壽命，進而可防止更換未到 達壽命的零件所造成的浪費、及繼續使用壽命已過的零件 所造成的故障發生。 若根據請求項12記載的電漿處理裝置，則因爲將壽 命檢測用元素層設爲在每個腔室内零件由相異的元素所構 成者，所以可檢測出各元素特有的電漿發光光譜，而來特 定到達壽命的腔室内零件。 若根據請求項13記載的腔室内零件的壽命檢測方法 ，則因爲使用至少裝入1個腔室内零件的電漿處理裝置來 實行電漿處理，該腔室内零件係埋設與構成材料相異的元 素所構成的壽命檢測用元素層，腔室内零件因爲電漿放電 而磨耗時，檢測出壽命檢測用元素層所引起的電漿發光光 譜，而來測知腔室内零件的壽命，因此可正確地測知腔室 内零件的壽命，可防止更換未到達壽命的零件所造成的浪 費、及繼續使用壽命已過的零件所造成的故障發生。 若根據請求項14記載的腔室内零件的壽命檢測方法 ’則因爲將複數的腔室内零件之壽命檢測用元素層分別設 -12- 200947581 爲相異的元素所構成者，檢測出各元素特有的電漿發光光 譜’而來特定到達壽命的腔室内零件，所以只要更換壽命 到達的零件，可消除浪費。 【實施方式】 以下’一邊參照圖面一邊詳述有關本發明的實施形態 〇 Φ 圖1是表示作爲本發明的實施形態的電漿處理裝置之 基板處理裝置的槪略構成的剖面圖。此基板處理裝置是構 成可對作爲基板的半導體晶圓W實施RIE ( Reactive Ion Etching)處理或灰化處理等的電漿處理。 在圖1中，基板處理裝置10是具備：圓筒形狀的處 理室11、及配置於該處理室11内，作爲載置例如直徑爲 300mm的半導體晶圓（以下簡稱爲「晶圓」）W的載置台 之圓柱狀的基座12。 e 在基板處理裝置ίο是藉由處理室11的内側壁及基座 1 2的側面來形成排氣流路1 3，其係具有作爲將後述處理 空間S的氣體排出至處理室11外的流路之功能。在此排 氣流路13的途中配置有排氣板14。 排氣板14是具有多數個貫通孔的板狀構件，具有作 爲將處理室11隔開成上部及下部的隔板之功能。在藉由 排氣板14所隔開的處理室11的上部（以下稱爲「反應室 」）15如後述般產生電漿。並且，在處理室11的下部（ 以下稱爲「排氣室（集流腔）」）16連接有排出處理室 -13- 200947581 11内的氣體之排氣管17、18。排氣板14是在於捕捉或反 射發生於反應室15的電漿，而防止洩漏至集流腔16。 在扫有氣管 17 連接 TMP ( Turbo Molecular Pump )(未 圖示），在排氣管18連接DP (Dry Pump)(未圖示）， 該等的泵會將處理室11内抽真空而減壓。具體而言，DP 是將處理室11内從大氣壓減壓至中真空狀態（例如1.3X lOPa(O.lTorr)以下），TMP是與DP互相作用而將處理 室1 1内減壓至比中真空狀態低的壓力之高真空狀態（例 如 1.3xl〇-3Pa(1.0xl(T5T〇rr)以下）。另外，處理室 11 内的壓力是藉由APC閥（未圖示）來控制。 在處理室11内的基座12是第1高頻電源19及第2 高頻電源20會分別經由第1整合器21及第2整合器22 來連接，第1高頻電源19是將比較高的頻率，例如 6 0MHz的高頻電力施加於基座12，第2高頻電源20是將 比較低的頻率，例如2MHz的高頻電力施加於基座12。藉 此，基座12是具有作爲在該基座12與後述的淋浴頭30 之間的處理空間S施加高頻電力的下部電極之功能。 並且，在基座12上配置有靜電吸盤24，該靜電吸盤 24是內部具有靜電電極板23之圓板狀的絕緣性構件所構 成。在基座12載置晶圓W時，該晶圓w是被配於靜電吸 盤24上。此靜電吸盤24是在靜電電極板23電性連接直 流電源25。一旦對靜電電極板23施加正的直流電壓，則 在晶圓W之靜電吸盤24側的面（以下稱爲「背面」）會 產生負電位’而於靜電電極板23與晶圓w的背面之間產 -14- 200947581 生電位差，晶圓W會藉由該電位差所引起的庫倫力或 Johnsen-Rahbek力來吸附保持於靜電吸盤24。 並且’在基座12上，以能夠包圍所吸附保持的晶圓 W之方式’載置有圓環狀的聚焦環26。聚焦環26是由導 電性構件，例如矽所構成，把電漿朝晶圓W的表面収束 ，使RIE處理的效率提升。 而且，在基座12的内部，設有例如延伸於圓周方向 ^ 的環狀冷媒室27。此冷媒室27是從冷卻單元（未圖示） 經由冷媒用配管28來循環供給低温的冷媒，例如冷卻水 或GALDEN (註冊商標）液。藉由該低温的冷媒所冷卻的 基座12是經由靜電吸盤24來冷卻晶圓W及聚焦環26。 在靜電吸盤24的上面之吸附保持有晶圓W的部分（ 以下稱爲「吸附面」）有複數的傳熱氣體供給孔29開口 。該等複數的傳熱氣體供給孔29是將作爲傳熱氣體的氦 (He)氣體供給至吸附面與晶圓w的背面的間隙。被供 ❹ 給至吸附面與晶圓W的背面的間隙之氦氣體會有效地將 晶圓W的熱傳達至靜電吸盤24。 在處理室11的頂部配置有淋浴頭30。該淋浴頭30是 具有：露出於處理空間S，與載置於基座12的晶圓W( 以下稱爲「載置晶圓W」）對向的上部電極31、及由絕 緣性構件所構成的絕緣板3 2、及隔著該絕緣板3 2來垂釣 上部電極31的電極垂釣體33。上部電極31、絕緣板32 及電極垂釣體33是依序重疊。 上部電極31是具有：對向於載置晶圓w的中心部之 -15- 200947581 内側電極34、及包圍該内側電極34且對向於載置晶圓W 的周緣部之外側電極35。内側電極34及外側電極35是由 導電性或半導電性材料、例如單結晶矽所構成。 内側電極34是例如由直徑爲300mm的圓板狀構件所 構成，具有貫通於厚度方向的多數個氣體穴36。外側電極 35是由例如外徑爲3 80mm且内徑爲3 00mm的圓環狀構件 所構成。 上部電極3 1是在内側電極34連接第1直流電源37， 在外側電極35連接第2直流電源38，在内側電極34及外 側電極3 5分別獨立施加直流電壓。 電極垂釣體33是在内部具有緩衝室39。緩衝室39是 其中心軸與内側電極3 4的中心軸同軸之圓柱狀的空間， 藉由圓環狀的密封材例如Ο型環40來區分成内側緩衝室 39a及外側緩衝室39b。 在内側緩衝室39a連接處理氣體導入管41，在外側緩 衝室39b連接處理氣體導入管42，處理氣體導入管41、 42是分別對内側緩衝室39a及外側緩衝室39b導入處理氣 體。 處理氣體導入管41、42是分別具有流量控制器（ MFC)(未圖示），往内側緩衝室39a及外側緩衝室39b 導入的處理氣體的流量是分別被獨立控制。並且，緩衝室 39是經由電極垂釣體33的氣體穴43、絕緣板32的氣體 穴44及内側電極34的氣體穴36來與處理空間S連通， 被導入至内側緩衝室39a或外側緩衝室39b的處理氣體是 -16- 200947581 被供給至處理空間S。此時，可藉由調整被導入至内側緩 衝室39a及外側緩衝室39b的處理氣體的流量來控制處理 空間S的處理氣體的分布。 在處理室1 1的側壁設有例如埋入石英玻璃的窗4 5， 在窗45配設有電漿發光分光器46。電漿發光分光器46是 將處理室11内所產生的特定波長的電漿予以分光，進行 腔室内零件到達壽命的測知，根據電漿狀態的變化及電漿 φ 強度的變化之蝕刻處理終了等的檢測。 分別在作爲基板處理裝置10之上述消耗品的腔室内 零件，例如聚焦環2 6、内側電極3 4、外側電極3 5、及構 成基座12的側面之圖示省略的絕緣體中，由與其構成材 料相異的元素所構成的壽命檢測用元素層會對應於容易受 到磨耗的表面來埋設於預定深度。 圖2是顯示作爲圖1的腔室内零件的聚焦環26及圖1 中被省略圖示的絕緣體47附近的擴大剖面圖。 G 在圖2中，聚焦環26之接近晶圓W的端部的上表面 及對向於上部電極（圖示省略）的上表面是容易受到磨耗 。因此，對應於此容易受到磨耗的表面來分別埋設有壽命 檢測用元素層5 1及5 2。 壽命檢測用元素層5 1及52是對應於聚焦環26的容 許磨耗厚度的最大値例如750/xm來分別設於從表面起 750//m的深度。另外，只要檢測出聚焦環26到達壽命即 可時，亦可將壽命檢測用元素層51及52設於比750/xm 更深，例如深度760 μ m的位置。 -17- 200947581 聚焦環26是例如矽製，壽命檢測用元素層51及52 是Si及Ο以外的元素，例如以銃（Sc)所構成。銃（Sc )是產生在寬廣的波長領域具有#有的峰値之電漿發光光 譜。因此，一旦聚焦環26例如磨耗至容許磨耗厚度的最 大値，壽命檢測用元素層51或52露出，則形成壽命檢測 用元素層51或52的元素钪（Sc)所起因之特有的電漿發 光光譜會在寬廣的波長領域產生，出現與壽命檢測用元素 層51或52露出以前相異的光譜圖案。因此，藉由電漿發 光分光器46來監視光譜的圖案變更，可測知壽命檢測用 元素層51或52露出，亦即聚焦環26被磨耗至容許磨耗 厚度的最大値而達壽命。 在圖2中，絕緣體47是對向於聚焦環26的上表面最 容易磨耗，因此對應於此部分埋設壽命檢測用元素層53。 絕緣體47的容許磨耗厚度的最大値是例如2.4mm，壽命 檢測用元素層53是設於從表面起例如2.4mm的深度。另 外，只要可檢測出絕緣體47到達壽命即可時，亦可將壽 命檢測用元素層53設於比2.4mm更深，例如深度2.5mm 的位置。 絕緣體47是例如石英製，壽命檢測用元素層5 3是藉 由與Si02相異的元素例如钍（Th)所構成。钍（Th)是 產生在寬廣的波長領域具有特有的峰値之電漿發光光譜。 因此，一旦絕緣體47磨耗而壽命檢測用元素層53露出’ 則形成壽命檢測用元素層5 3的元素钍（Th )所起因之特 有的電漿發光光譜會在寬廣的波長領域產生，可取得與壽 -18- 200947581 命檢測用元素層53露出以前相異的光譜圖案。因此，藉 由電漿發光分光器46來監視光譜的圖案變更，可測知壽 命檢測用元素層53露出，亦即絕緣體47被磨耗至容許磨 耗厚度的最大値而達壽命。 圖3是表示圖1的内側電極34的擴大剖面圖。在圖3 中，内側電極34最容易磨耗的部分是氣體孔36的氣體出 口側開口部分（圖3中，下表面），主要對應於下表面來 φ 埋設壽命檢測用元素層。氣體孔36的口徑是例如0.5mm ，一旦受到磨耗，則其口徑會變大，擴徑的部分會逐漸往 上面行進。 氣體孔 3 6的氣體出口側的最大容許口徑是例如 2.5mm。因此，在圖3的剖面圖上，例如以〇.5mm的氣體 孔3 6爲中心，以能夠與相當於口徑2.5mm的位置對向之 方式設有壽命檢測用元素層54a。另外，只要能夠檢測出 内側電極3 4到達壽命即可時，在圖3的剖面圖上，亦可 φ 例如以口徑〇. 5 mm的氣體孔3 6爲中心，以能夠與相當於 口徑2.6mm的位置對向之方式設置壽命檢測用元素層54a 〇 另一方面，氣體孔36擴徑的部分的最大容許移動幅 度是例如從下面起9mm。因此，例如厚度l〇mm的内側電 極34，在從其下面起9mm的位置，對應於氣體孔36，於 其附近設有複數的壽命檢測用元素層54b。另外，只要檢 測出内側電極3 4到達壽命即可時，亦可將壽命檢測用元 素層5 4b設於比最大容許移動幅更若干磨耗進展的位置， -19- 200947581 例如從下面起9.1mm的位置。因爲内側電極34是例如矽 製，所以壽命檢測用元素層54是藉由與Si及Ο相異的金 屬例如銨（Nd)所形成。 另外，壽命檢測用元素層51〜54除了對應於腔室内 零件最容易磨耗的表面設置以外，亦可對應於全表面設置 。到底是要對應於最容易磨耗的表面來部份埋設，或對應 於零件的全表面來埋設，是例如只要按照腔室内零件的製 造方法、壽命檢測用元素層的埋設方法等來決定即可。 0 腔室内零件的壽命檢測用元素層是例如利用離子注入 法來形成。以下，說明有關設有壽命檢測用元素層51及 52的聚焦環26的調製方法。 首先，按照公知的方法來製造矽製的聚焦環26，然後 ，進行與矽相異的元素例如钪（Sc)所構成的壽命檢測用 元素層之埋設。銃（Sc)的埋設是例如使用適用離子注入 法的離子注入裝置來進行。 將離子注入裝置的内部’例如保持於lxl〇_4pa程度的 〇 真空，在離子源中製作钪（Sc)離子’在加速管藉由電場 來加速銃（Sc)離子。藉由使加速後的銃（Sc)離子通過 控制偏轉板（deflector )、狹縫（slit )等的方向之裝置 來賦予方向，利用質量分析器來選擇必要質量的離子’例 如使用掃描器來對目標的聚焦環26的預定處進行照射、 掃描，而將钪（Sc)離子植入聚焦環26的預定處’形成 壽命檢測用元素層51及52 ° 此時，銃（Sc )離子的深度’亦即壽命檢測用元素層 -20- 200947581 的埋設深度，是依適用的離子種類、聚焦環的組成及加速 電壓等來決定。因此，埋設深度是可正確地控制。又，由 於可藉由射束的直進性來只對照射部分摻雜銃（Sc)離子 ，因此不會有產生被處理材的聚焦環26的形狀變化的情 形。離子注入法是可自由地選擇處理對象零件的構成材料 與注入的離子種類之組合，擇有關聚焦環26以外的腔室 内零件也是同樣地在相當於容許磨耗厚度的最大値之深度 ❾ 埋設壽命檢測用元素層。 壽命檢測用元素層的埋設並非限於離子注入法，例如 亦可在零件的作成製程的途中，藉由異種材料來成膜，或 藉由加入異種材料膜的方法來埋設》 在裝入埋設有如此的壽命檢測用元素層的腔室内零件 之圖1的基板處理裝置10中，對載置晶圓W實施RIE處 理。 對載置晶圓W實施RIE處理時，淋浴頭30會供給處 Φ 理氣體至處理空間S，第1高頻電源19會經由基座12來 對處理空間S施加60MHz的高頻電力，且第2高頻電源 20會對基座12施加2MHz的高頻電力。此時，處理氣體 是藉由60MHz的高頻電力來激發而形成電漿。並且’ 2MHz的高頻電力是在基座12中使產生偏壓電壓，因此在 載置晶圓W的表面引入電漿中的陽離子或電子，對該載 置晶圓W實施RIE處理。 另外，上述基板處理裝置10的各構件的動作是基板 處理裝置1 0所具備的控制部（未圖示）的CPU控制。 -21 - 200947581 此時，在基板處理裝置10中，腔室内零件的壽命的 檢測是如以下那樣進行。 圖4是表示腔室内零件的壽命檢測方法的程序之流程 圖。 在圖4中，首先，在作爲電漿處理裝置的基板處理裝 置10中，分別裝入埋設有壽命檢測用元素層的腔室内零 件（步驟S1)。其次，使用裝入腔室内零件的基板處理 裝置10來對晶圓W開始RIE (Reactive Ion Etching)處 ❹ 理（步驟S2 )。開始RIE處理後，以預定的時間間隔， 或經常利用電漿發光分光器46來監視處理空間S内的處 理氣體中的電漿發光光譜（步驟S3)。藉由監視處理氣 體中的電漿發光光譜，測知處理室11内的狀態。 其次，判別發光光譜是否爲被埋設於腔室内零件的壽 命檢測用元素層所引起者（步驟S4 )。判別的結果，發 光光譜爲腔室内零件的壽命檢測用元素層所引起者時，測 知對應於所檢測出的發光光譜之腔室内零件到達壽命，發 0 出警告（步驟S5)，然後，停止RIE處理（步驟S6)而 結束本處理。另一方面’步驟S4的判別結果，發光光譜 不是腔室内零件的壽命檢測用元素層所引起者時，回到步 驟S3，重複步驟S3〜步驟S4的操作。 若根據本實施形態’則以聚焦環26爲首的腔室内零 件’因爲使用與其構成材料相異的元素所構成的壽命檢測 用元素層51〜54會被埋設於相當於容許磨耗最大厚度的 深度之零件’因此可藉由監視電漿處理中的發光光譜，檢 -22- 200947581 測出壽命檢測用元素層所引起的發光光譜，來正確地測知 該零件到達壽命的情形，藉此可防止更換未到達壽命的零 件所造成的浪費、及繼續使用壽命已過的零件所造成的故 障發生。 在本實施形態中，亦可在壽命檢測用元素層51〜54 與零件表面之間設置與壽命檢測用元素層5 1〜5 4相異的 金屬所構成的別的壽命檢測用元素層，使具有作爲引起注 Q 意層的功能。藉此，可預測腔室内零件到達壽命，而確實 地迴避到達壽命所造成的不良情況。又，亦可在相當於容 許磨耗厚度的最大値之深度的壽命檢測用元素層51〜54 與零件表面之間分別設置複數個由相異的元素所構成的別 的壽命檢測用元素層，經常監視該零件的磨耗深度。 本實施形態中，作爲壽命檢測用元素層的構成元素， 較理想是未被使用於腔室内的元素，使用銃（scandium )(Sc)、钍（Th)、鈸（neodymium) (Nd)等的過渡 φ 金屬，但亦可使用除此以外的過渡元素，例如鏑（ dysprosium ) ( Dy )、铥(thulium ) ( Tm )、鈥（Ho) . 等。由於該等的過渡金屬是寬廣的波長領域產生發光光譜 ，因此可藉由檢測出發光光譜的圖案相較於以前變化的情 形，而來檢測出壽命檢測用元素層露出的情形。 作爲形成壽命檢測用元素層的元素，除了過渡元素外 ，亦可例如使用鹼（alkali )金屬、鹼土金屬等。例如鈉 (Na)是在波長領域5 89nm中，鉀（K)是在波長領域 766，770nm 中，鋰（lithium) (Li)是在波長領域 670， -23- 200947581 611nm中，銳（thallium) (T1)是在波長領域5 3 5nm中 ，銦（indium ) ( In )是在波長領域 451nm中，鎵（ gallium ) (Ga)是在波長領域4 1 0 nm中，分別產生強的 發光光譜。因此，在上述特定的波長領域中，可例如藉由 時間微分等的方法來檢測出發光光譜強度增大的情形，根 據此來檢測出壽命檢測用元素層露出而到達壽命的情形。 本實施形態中，腔室内零件是聚焦環、電極、電極保 護構件、絕緣體、絕緣環、伸縮蓋及擋板的其中至少1個 _ 。該等的零件是作爲所謂的消耗品對待，因此必須監視其 壽命。 本實施形態中，形成埋設於聚焦環、絕緣體、電極等 的壽命檢測用元素層的元素，較理想是在每個腔室内的零 件有所不同。藉此，可對各元素檢測出特有的電漿發光光 譜，而正確地特定到達壽命的腔室内零件。 本實施形態中，亦可在腔室内零件的表面設置與該零 件的構件相異的元素所構成的預定厚度的塗層，檢測出該 d 塗層被磨耗時所發生之内側的構件的元素所引起的電漿發 光光譜，藉此測知該腔室内零件磨耗，到達壽命的情形。 另外，在上述本實施形態中，被實施蝕刻處理的基板 爲半導體晶圓W，但被實施蝕刻處理的基板並非限於此， 例如亦可爲 LCD (Liquid Crystal Display)或 FPD( Flat Panel Display)等的玻璃基板。又，本發明是可適用於以 基板處理裝置、半導體製造裝置、FPD製造裝置、使用電 漿的乾式洗淨裝置爲首的所有電漿裝置。 -24- 200947581 【圖式簡單說明】 圖1是顯示作爲本發明的實施形態的電漿處理裝置之 基板處理裝置的槪略構成的剖面圖。 圖2是顯示作爲圖1的腔室内零件的聚焦環及圖1中 被省略圖示的絕緣體附近的擴大剖面圖。 圖3是顯示圖1的内側電極的擴大剖面圖。 ® 4是顯示腔室内零件的壽命檢測方法的程序之流程 Γ &契元件符號說明】 力：晶圓 lG :基板處理裝置 11 :處理室 ^ :基座 26:聚焦環 3ι :上部電極 3 4:内側電極 3 5 :外側電極 36 :氣體穴 37 :第1直流電源 38:第2直流電源 ··絕緣體 S1〜54:壽命檢測用元素層 -25-

Claims (1)

1. 200947581 七、申請專利範圍： 1' 一種腔室内零件’係適用於電漿處理裝置的腔室 内零件，其特徵爲： 至少埋設有1層與構成材料相異的元素所構成的壽命 檢測用元素層。 2_如申請專利範圍第1項之腔室内零件，其中，上 述壽命檢測用元素層係對應於上述腔室内零件之最容易被 磨耗的表面來埋設。 3.如申請專利範圍第1或2項之腔室内零件，其中 ，上述壽命檢測用元素層係被埋設在相當於上述腔室内零 件的容許磨耗厚度的最大値之深度。 4·如申請專利範圍第3項之腔室内零件，其中，在 上述壽命檢測用元素層與上述表面之間設置別的壽命檢測 用元素層’使上述別的壽命檢測用元素層具有作爲引起注 意層的功能’使設於比該引起注意層更深位置之相當於上 述容許磨耗厚度的最大値之深度的壽命檢測用元素層具有 作爲警告層的功能。 5. 如申請專利範圍第4項之腔室内零件，其中，上 述引起注意層與警告層是分別由相異的元素所構成。 6. 如申請專利範圍第1〜5項中任一項所記載之腔室 内零件，其中，與上述構成材料相異的元素，係產生在特 定的波長領域具有峰値的電漿發光光譜或在寬廣的波長領 域具有特有的峰値的電漿發光光譜者。 7. 如申請專利範圍第6項之腔室内零件，其中，上 -26- 200947581 述元素爲金屬。 8. 如申S靑專利範圍第7項之腔室内零件，其中，上 述金屬爲過渡金屬。 9. 如申請專利範圍第8項之腔室内零件，其中，上 述過渡金屬爲钪（Sc)、鏑（Dy)、銳（Nd)、錢（Tm )、鈥（Ho)及钍（Th)的其中至少1個。 10. 如申請專利範圍第1〜9項中任一項所記載之腔 0 室内零件’其中，上述腔室内零件爲聚焦環、電極、電極 保護構件、絕緣體、絕緣環、伸縮蓋及擋板的其中至少1 個。 11. 一種電漿處理裝置，係具備複數的腔室内零件的 電發處理裝置’其特徵爲：在上述複數的腔室内零件中分 別埋設有與該腔室内零件的構成材料相異的元素所構成的 壽命檢測用元素層。 12. 如申請專利範圍第11項之電漿處理裝置，其中 ❹ ，上述壽命檢測用元素層係於每個上述腔室内零件由相異 的元素所構成。 13. —種腔室内零件的壽命檢測方法，其特徵爲： 使用至少裝入1個腔室内零件的電漿處理裝置來實行 電漿處理，該腔室内零件係從表面至預定深度埋設與構成 材料相異的元素所構成的壽命檢測用元素層，上述腔室内 零件因爲電漿放電而磨耗時，檢測出上述壽命檢測用元素 層所引起的電漿發光光譜，而來測知上述腔室内零件的壽 命0 -27- 200947581 14·如申請專利範圍第13項之腔室内零件的壽命檢 測方法’其中，在上述電漿處理裝置中裝入複數的上述腔 室内零件’上述複數的腔室内零件之上述壽命檢測用元素 層係分別由相異的元素所構成，檢測出各元素特有的電漿 發光光譜’而來特定到達壽命的腔室内零件。

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