TW202125569A - 電漿處理裝置之零件的製造方法及零件之檢查方法 - Google Patents

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Abstract

提供提升處理良率的電漿處理裝置之零件的製造方法。具備:沿著被配置在電漿處理裝置之處理室內部，且在表面具備相對於電漿具有耐性之材料的被膜的零件之表面，使噴槍移動特定距離，而噴吹該材料而形成被膜，同時在噴槍移動的距離之範圍內，配置具備一表面的試驗片，該表面具備模擬零件之表面形狀的形狀，在該試驗片之表面形成上述材料之被膜的工程；和根據檢測該試驗片之表面之上述被膜之結晶的大小、殘留應力或有無含有污染元素之結果，調節根據上述噴槍形成上述零件表面之皮膜之條件的工程。

Description

電漿處理裝置之零件的製造方法及零件之檢查方法
本發明係與製造構成電漿處理裝置之處理室內部之構件的方法及該零件之檢查方法有關，該電漿處理裝置係在真空容器內部之處理室內形成電漿而對被配置在該處理室內之處理對象之半導體晶圓等之試料進行處理，關於在構成處理室之內壁的該構件之表面形成具有耐電漿性的皮膜而製造該構件的方法及該零件之檢查方法。
在電子裝置或磁性記憶體之製造中，微細加工適用電漿蝕刻。電漿蝕刻所要求的加工精度伴隨著裝置之高積體化，逐年提高。為了實現提高電漿蝕刻裝置之良率，需要抑制異物的產生。
因被使用於電漿蝕刻的電漿處理裝置之處理室，被配置在真空容器內部，故由鋁、不鏽鋼等之金屬構成。因該處理室之內壁表面被曝露於電漿，故在其表面製作耐電漿性之保護皮膜。作為如此之保護皮膜，一般使用氧化釔製之皮膜。
包含如此之氧化釔作為材料的皮膜，一般而言自以往已知的有使用電漿熔射、SPS熔射、爆發熔射、減壓熔射等而製膜。例如，在大氣電漿熔射法中，將10～60μm尺寸之原料粉和輸送氣體一起導入至電漿焰，將成為熔融、半熔融狀態之原料粒子噴射至基材表面並使附著形成膜的技術。另一方面，該電漿熔射法有表面凹凸大，或成為在膜之內部形成多數氣孔，進入至該些氣孔內部之粒子發生膜本身或與其他構件反應而使得膜消耗或引起腐蝕之原因等的課題。
對於如此之課題自以往其解決方式被探討。例如，氧化釔製之皮膜被曝露於氟系氣體之電漿時，與電漿中之氟等反應且氣化，導致皮膜消耗。於是，自以往已知將氟化釔當作皮膜的材料，藉由大氣電漿熔射形成的技術。作為如此的技術，自以往已知例如日本特開2013-140950號公報(專利文獻1)所揭示的技術。
另一方面，被配置在電漿處理裝置之處理室內部的構件反覆接受處理室內之壓力的增減或形成電漿而進行的半導體晶圓等之試料之處理之時，面對電漿，熱或粒子之衝突、附著等之相互作用。處理室內部之零件被要求即使在如此的條件變動的環境下，也盡可能地可以抑制皮膜損傷或劣化而長久保持零件的壽命。因此，在製造零件之過程中，於皮膜之形成後，需要以更高的精度檢查形狀或性能是否在預期規格的容許範圍內。
例如，從上述課題來看電漿處理裝置之處理室內部構成內壁的構件之表面以形成耐電漿性優良的皮膜來保護。但是，隨著所需的加工精度變高，在處理室內部產生的異物之尺寸也變小，要求抑制該些產生。依此，自以往進行對於構成處理室之內壁的構件之表面的皮膜，檢測其膜之形成後或後處理後之該皮膜之氣孔率、表面粗度(Ra)、晶粒之尺寸、相比率等之值、將該些與事先規定的規格之容許範圍進行比較並評估。作為如此之技術之一例，已知有日本特開2017-190475號公報(專利文獻2)。
再者，在藉由熔射在某種類之構件複數表面形成皮膜之情況，自以往已知有為了以任意一個的構件和其他構件形成盡可能具有相同的性能或形狀等特性之皮膜，將構件之一部分切出而使用於檢查，或將製作複數個之製品的1個使用於檢查的方法。作為如此之技術的例，已知有揭示於日本特開平8-20858號公報(專利文獻3)或日本特開平9-61318號公報(專利文獻4)之技術。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:日本特開2013-140950號 專利文獻2:日本特開2017-190475號 專利文獻3:日本特開平8-20858號 專利文獻4:日本特開平9-61318號
[發明所欲解決之課題]
但是，在上述以往技術中，因針對下述點考慮不足，故產生問題。
即是，在被配置於電漿處理裝置之處理室之內部且構成其內壁之構件之表面形成具有耐電漿性或耐熱性之皮膜之情況，一般而言，於設定形成膜之裝置之動作或膜之形成率等之條件之後，形成皮膜，並且施予後處理。但是，在以往之技術中，在形成內部用構件之表面之皮膜後，不進行針對其氣孔率、表面粗度(Ra～算術平均粗度)、結晶尺寸、相比率等之膜的特性，與特定的容許範圍做比較並進行評估，例如該構件之檢查僅有外觀檢查。另一方面，因在處理室之內壁具有凹凸或開口部，還有端部，故無法判明被形成在構成內壁之構件之表面的皮膜，在配置各個構件之處，是否具有預期的特性或性能(上述氣孔率、表面粗度、殘留應力、晶粒尺寸、相比率等)。
如專利文獻3般，從處理室之內部的構件切出其一部分而進行上述檢查之情況，從構件切斷進行檢查之對象之構件之一部分之後，需要洗淨該部分等的作業。因此，成為檢查對象之部分的皮膜，有成為非在與同種類之其他構件在相同的過程中被形成者，並且在切斷的工程中於成為檢查之對象的皮膜之表面產生異物，檢查之精度受損之虞。
再者，如專利文獻4般，針對構成處理室之內壁的一個種類之構件之複數個，以相同的特定條件、規格形成皮膜，將其中一個使用於檢查的技術中，有構件之尺寸變大，尤其如近年的電漿處理裝置般，以一個構件構成處理室之內壁部分全體之主要部之構造的情況，構件之單價變大，為了實施檢查，有電漿處理裝置之製造成本增加之虞。如上述般，在以往的技術中，在電漿處理裝置中，被配置在其處理室之內部，構成內壁之構件的皮膜之性能、或是電漿處理裝置之性能的偏差變大，電漿處理裝置之可靠性或處理之良率受損。再者，針對製造之成本變大的問題並未加以考慮。
本發明之目的在於提供提升處理之良率且提升可靠性的電漿處理裝置之零件的製造方法及該零件之檢查方法。 [用以解決課題之手段]
上述目的係一種零件的製造方法，其係被配置在使用形成在該處理室內之電漿對載置於被配置在真空容器內部之處理室內的處理對象之晶圓進行處理的電漿處理裝置之處理室內部，在表面具備相對於上述電漿具有耐性之材料的被膜，該零件之製造方法係藉由具備下述工程而達成，沿著上述零件之表面使噴槍移動特定距離而使上述材料噴吹至該表面而形成上述被膜，同時在上述噴槍移動之距離的範圍內配置具備一表面的試驗片，該表面具有模擬上述零件之表面形狀的形狀，在該試驗片之表面形成上述材料之被膜的工程；和根據檢測該試驗片之表面之上述被膜之結晶的大小、殘留應力或有無含有污染元素之結果，調節根據上述噴槍形成上述零件表面之皮膜之條件的工程。
更詳細而言，與在被配置在電漿處理裝置內之真空容器內部，且構成在內側之空間形成電漿之處理室之內壁表面的圓筒或環形狀之接地電極之繞中心軸的內壁表面，使製膜用之噴槍沿著順該中心軸之方向及繞軸之特定路徑移動而形成皮膜之工程並行，在接地電極上端或下部之終端部、接地電極之開口部等之噴槍移動的路徑上設置1個以上的測試片之表面連測試片也形成皮膜。並且，根據針對該測試片表面之皮膜的特定項目進行檢查的結果，判定接地電極之品質。測試片之形狀之特徵在於(1)設為與開口部端部相同的形狀，具有在第1面安裝被膜，但是在第2面無安裝被膜的被膜境界部，(2)具有與製膜噴槍噴射方向和接地電極之表面呈非垂直的斜面相同的形狀，(3)具有在內周表面—端部前端部—外周表面製作被膜的端部，以使與接地電極端部相同，(4)在一個測試片上具有上述(1)～(3)之形狀。 [發明之效果]
若藉由本發明時則提供提升處理之良率且提升可靠性的電漿處理裝置之零件的製造法及該零件之檢查方法。
使用圖1至16說明本發明之實施例。 實施例1
圖1為示意性地表示本發明之實施例所涉及之電漿處理裝置之構成之概略的縱剖面圖。本圖所示之電漿處理裝置係使用電漿對具有在真空容器內部之處理室內形成電漿而事先被形成在配置在該處理室內之半導體晶圓等之試料之表面的遮罩層及其下方之處理對象之膜層的膜構造，進行電漿處理的電漿蝕刻裝置。
圖1所示之實施例之電漿處理裝置100大致具備:一部分具有圓筒形之金屬製的真空容器1；和被配置在真空容器1之上部，在真空容器1內部被減壓的空間產生用以形成電漿的電場或磁場的生成器，且將產生的電場或磁場供給至內部空間的電漿形成部；和被配置在真空容器1下部且與此連接，而對真空容器1內部之空間進行排氣且減壓的真空泵的排氣部。再者，真空容器1係其外側之側壁與另外的真空容器1亦即作為處理對象之試料的晶圓在被減壓的內部之搬運用的空間被搬送的搬運容器連結。在真空容器1之側壁，具備在水平方向貫通該側壁而連通真空容器1內部和外部的通路亦即晶圓通過內側而被搬運的閘門，被構成在包圍該閘門之外側之開口部之外周的真空容器1之側壁之處，連結搬運容器使得真空容器1之內部的空間和搬運容器內部之空間能連通。
真空容器1具有在內部配置處理對象之試料，且形成電漿的空間亦即處理室7，處理室7具有被配置在上部，具有圓筒形而形成電漿15的放電部，和在與放電部連通的下部之空間內具有圓筒形的試料台亦即平台6。在平台6，具有載置成為被處理基板之晶圓4的面亦即圓形之上面，在其內部配置加熱晶圓4之加熱器和使冷卻的冷媒流通內部的冷媒流路，並且具備用以對平台6之圓形之上面和被載置於該上面之晶圓4之背面之間供給導熱氣體亦即氦(He)氣體的管路。
並且，在平台6之內部配置金屬製之電極，經由阻抗匹配器13電性連接在使用電漿15之晶圓4之處理中，對該電極供給用以在晶圓4上形成電位之高頻電力的高頻電源14。電漿15之形成中，根據藉由高頻電力被形成在晶圓4上之偏壓電位和電漿之電位差，在晶圓4之表面誘發晶圓4內部之離子等之帶電粒子而促進蝕刻處理。在本實施例中，在平台6之內部配置具有圓筒或圓板形狀之金屬製之基材，該基材連接上述高頻電源4，並且在基材之內部內置加熱器或冷媒流路，He氣體供給用之管路貫通基材而被配置。
晶圓4被載置於被配置在搬運容器內部之搬運用的空間內的機械手臂等之搬運裝置(無圖示)之臂的前端部被搬運至處理室7之後，被載置於平台6上。在構成平台6之晶圓4之載置面而覆蓋基材之上面而被配置的介電質製之皮膜內部，配置被供給直流電力而用以靜電吸附晶圓4的無圖示的電極。被載置於平台6之晶圓4係根據藉由靜電吸附用之電極被施加直流電壓而產生的靜電力，被吸附於介電質製的皮膜上面且被保持。並且，在該狀態，He氣體通過基材內部之管路而被供給至晶圓4背面和平台6載置面亦即介電質製之皮膜上面的間隙而促進在晶圓4和基材之內部之冷媒流路內流動的冷媒之間的熱傳達，晶圓4之溫度被調節。
在包圍真空容器1之放電部的圓筒形之側壁構件之上端部之上方，夾著環狀之構件而載置具有圓板形狀之噴淋板2及窗構件3。窗構件3與放電部外周之側壁構件41一起構成真空容器1，在外周緣部之下面和側壁構件之上端部上面和被配置在該些之間的環狀構件彼此之間，夾著O型環等之密封構件而連接該些構件，真空容器1內部之處理室7和外部之大氣壓之氛圍之間被氣密區劃。
窗構件3係如後述般由用以形成電漿15之微波之電場透過的陶瓷(在本實施例中為石英)構成之圓板狀的構件，在其下方，隔著特定大小之間隙8，而配置在中央部具備複數貫通孔9之噴淋板2。噴淋板2係面對處理室7之內部而構成其頂棚面，流量以氣體流量控制手段(無圖示)被調節成特定值的處理氣體被導入至間隙8內部，在間隙8內擴散之後，通過貫通孔而從上方被導入至處理室7內部。另外，處理氣體係被配置在連接於環狀構件之處理氣體供給配管50上之閥51開啟而被導入至間隙8。
再者，在真空容器1之底部，具備連通處理室7內部和外部，排出處理室7內部之電漿15或晶圓4之處理中生成的生成物、處理氣體之粒子的通路，通路之處理室7內側之圓形的開口係當作排氣口在被配置於上方之平台6的正下方，從上方觀看時被配置在中心軸彼此視為相同的位置。在真空容器1底面，連結被配置在構成排氣部之真空泵的渦輪分子泵12及渦輪分子泵12之下游側的乾式泵11。並且，渦輪分子泵12之入口係在排氣口和排氣配管被連接。
在連結渦輪分子泵12和乾式泵11之間的排氣配管上，配置閥18，在閥18和乾式泵11之間的排氣配管之處，連接另外的排氣配管10，該另外的排氣配管10係被連接於真空容器1之底面而與處理室7之底部連通。該另外的排氣配管10被連接成在其途中分歧成兩個管路之後再次合流成一個，在分歧部之各者上配置閥17、19。閥17和閥19之中，閥17係用以將處理室7以乾式泵11從大氣壓緩慢排氣成真空之慢速排氣用之閥，閥19係用以利用乾式泵11高速排氣之主排氣用之閥。
處理室7具備用以檢測其內部之壓力的壓力感測器75。本實施例之排氣口之上方亦即在平台6之底面之間的處理室7之下部之空間，在該空間內於上下方向移動而開關排氣口，並且配置具有增減排氣口之開口面積，且調節排氣之流量或其速度的圓板形狀之壓力調整板16。處理室7內之壓力係藉由通過噴淋板2之貫通孔亦即氣體導入口而被導入至處理室7內之處理氣體或其他氣體和來自排氣口的排氣之流量或速度之均衡而增減。例如，一面以流量或速度被設成因應晶圓4之處理條件的特定值使氣體從噴淋板2導入至處理室7內，一面對壓力調整板16調整上下方向的位置，依此排氣之流量或速度被調節以實現因應該處理條件的處理室7之壓力。
在包圍真空容器1上部之處理室7之放電部外周的金屬製之側壁及窗構件3之上方和外周側之處，配置電漿形成部。電漿形成部具有輸出用以形成電漿15之微波之電場的磁控管振盪器20，和用以將微波傳遞至處理室7的導波管21。導波管21具有在水平方向(圖中左右方向)延伸且剖面具有矩形或方形之方形部，和被連接於方形部之一端部且具有在上下方向延伸之圓筒形狀的圓形部，在方形部之另一端部配置磁控管振盪器20。
圓形部之下端與圓筒形之空洞部之上端連接，該圓筒形之空洞部被配置在窗構件3之上方，具有看作與直徑大於圓形部之直徑的窗構件3相同之程度的近似大小之直徑。並且，空洞部之上方和其外周側及包圍放電部之真空容器1之側壁之外周側，包圍處理室7之放電部之處，具備供給直流電力，產生磁場之手段亦即環狀之螺旋管線圈22和螺旋管線圈23。
處理室7之側壁構件41之內側的壁面係被曝露於被形成在放電部內的電漿15的面，但為了使電漿15之電位穩定，在處理室7內需要具有當作接地而發揮功能的零件。在本實施例中，在平台6之上方包圍平台6上面配置在放電部內當作接地而發揮功能之環狀的接地電極40。接地電極40係以不鏽鋼合金或鋁合金等之金屬製之構件作為母材而被構成。因接地電極40被曝露於電漿15，故受到電漿15內之反應性或腐蝕性高的粒子的相互作用，極有可能由於所生成的生成物導致腐蝕或金屬污染、成為異物之產生源。
因此，為了抑制如此之問題，如在圖1之左下部分放大表示的剖面圖示意性表示般，在本實施例之接地電極40之表面覆蓋表面配置由耐電漿性高的材料構成的內壁材皮膜42。藉由內壁材皮膜42覆蓋表面，接地電極40可以一面維持當作接地發揮功能，一面抑制由於電漿而對接地電極40造成腐蝕等之損傷。另外，即使皮膜42為疊層膜亦可。
另一方面，本實施例之真空容器1之包圍放電部的側壁構件41係由不鏽鋼合金或鋁合金等之金屬製之基材構成，但是不具有作為接地的功能。因抑制藉由側壁構件41被曝露於電漿15，而產生腐蝕或金屬污染、異物，故在側壁構件41之內側表面被施予鈍化處理、熔射、PVD、CVD等之表面處理。再者，為了防止側壁構件41之基材直接被曝露於電漿15之情形，即使在具有圓筒形狀之側壁構件41之內側側壁面和處理室7之放電部之間，具有環或圓筒形狀之例如氧化釔或石英等之陶瓷製之零件被配置成沿著內側側壁面對電漿15覆蓋該內側壁面亦可。藉由側壁構件41和電漿15之間的該零件，阻礙側壁41和電漿15之接觸，抑制由於電漿15導致被表面處理的側壁構件41之消耗。
從搬運容器內部之搬運用之空間(搬運室)被載置於機械手臂之臂前端部，通過真空容器1之側壁之閘門49而被搬運至處理室7內的晶圓4被載置於平台6之載置面上，當機械手臂退出至處理室7外時，閘門49之開口藉由被配置在真空容器1之外側的閘閥50而被氣密閉塞，處理室7內部被封閉。當晶圓4被靜電吸附且保持於平台6之載置面時，處理氣體從噴淋板2被導入，藉由壓力調整板16之動作，來自排氣口之排氣量被調節，處理室7內之壓力被設為適合於處理的特定壓力。
從磁控管振盪器20被振盪的微波之電場，在導波管21內傳遞，穿透石英製之窗構件3及其下方之石英製之噴淋板2而被放射至處理室7。藉由微波之電場和在螺旋管線圈22、23生成的磁場之相互作用，形成電子迴旋諧振(ECR:Electron Cyclotron Resonance)，從噴淋板2之氣體導入口被導入至處理室7之處理氣體的原子或分子被激發、電離、解離而在放電部內生成電漿15。
當形成電漿15時，高頻電力從高頻電源14被供給至平台6之基材，在晶圓4上形成高頻電力所致的偏壓電位，沿著被形成在晶圓4上之膜構造的遮罩層之處理圖案，而開始處理對象之膜層的蝕刻處理。當藉由無圖示之處理的終點判定器，檢測蝕刻處理之終點或到達至特定殘留的膜厚時，停止供給高頻電力、微波電場、磁場而熄火電漿，結束蝕刻處理。再者，停止供給處理氣體之後，對處理室7內部進行排氣(高真空排氣)之處理直至到達至高的真空度。
圖2為示意性地表示構成圖1所示之接地電極的零件之構成概略的斜視圖。在本圖中，從斜下側之處朝向上側觀看具有圖1所示之環或圓筒形狀之接地電極40之情況的圖。
本圖所示般，接地電極40具備全體擁有特定厚度的圓筒形，圍繞著上下方向之中心軸，具有分別擁有相同值之內徑的內側側壁和外側側壁。並且，接地電極40具備從圓筒形之主側壁部分和主側壁部分之上端被配置在更上方之環形狀之電極部，電極部之外周壁面被設為從上下方向之中心軸的半徑位置小於下方之主側壁部分。在圓筒形之主側壁部分之上下方向之中段部分，配置構成閘門49之貫通孔之矩形狀之開口部43。
在接地電極40被安裝於處理室7內部之狀態，接地電極40被配置在內側側壁和處理室7之間，具有對電漿15僅覆蓋側壁構件41之內側壁面的上下方向之長度，該側壁構件41係下部在平台6之外周側將此予以包圍的真空容器1之側壁構件41，上部被配置在包圍放電部之側壁構件41的內側。藉由此形狀，保護側壁構件41遠離電漿15的相互作用。
並且，具有真空容器1之圓筒形狀之側壁構件41針對上下之軸方向，配合上部之內徑小於下部之形狀，對電漿15覆蓋構成接地電極40之上部而包圍放電部之側壁構件41之上部之內側側壁之內表面的電極部之外徑，被配置在較下方之主側壁部分之外形更靠中心側，換言之構成小徑部。並且，接地電極40係如後述般，在上部之電極部和下部之主側壁部分之間具有階差部，隨著從中心軸之上朝向下方向，內側側壁之表面具有朝向外周側凹陷的形狀，藉由此點接地電極40可以說其下部具有大直徑部。
使用圖3及圖4，說明具有圖2所示之接地電極40之一部分之形狀和與該部分對應而近似之形狀的測試片之構成。圖3及圖4為示意性地表示圖2所示之環形狀之接地電極之一部分，和沿著具有與此近似之表面的形狀的測試片之上下方向之中心軸的縱剖面之形狀的剖面圖。各圖(a)係表示接地電極40之一部分之剖面形狀的圖，為表示具有各圖(b)係與(a)所示之接地電極40之一部分之形狀近似之表面之形狀的測試片52a、52b之剖面形狀的圖。
如同上述，本實施例之接地電極40具有鋁合金製之母材和在其表面具有耐電漿性的皮膜42。再者，上部之環狀電極部之內側壁面及上端部係在被配置在處理室7內部之狀態於放電部形成電漿15時，面對電漿15之處，因有電漿15進入至電極部和側壁構件41之間隙而繞入至電極部之外側壁面之虞，故從電極部之上端部涵蓋至外側壁面之處，也以覆蓋該處之方式，配置皮膜42。另一方面，因接地電極40之下端部係在被安裝於處理室7內部之狀態下位於較平台6之上面更下方而從電漿15隔開距離而配置，故在外側壁面不配置皮膜42。
接著，針對在製造本實施例之接地電極40之工程中使用的測試片予以說明。本實施例之測試片具有於被安裝於治具之時與該治具相接的安裝面，和在安裝面的相反側形成被使用於檢查之皮膜的檢查面亦即皮膜對象面46，檢查面48具有與圖2所示之環形狀之接地電極40之內壁面之一部分的形狀近似的形狀。尤其，構成檢查面48之一部分的平坦面及與此平坦面相連的彎曲面，具有與沿著接地電極40之旋轉軸的剖面之形狀近似的剖面形狀，在本實施例所涉及之製造方法中，於在接地電極40之表面形成皮膜42之工程時，將如此之測試片與接地電極40並排配置，與朝接地電極40之母材之表面上形成皮膜42並行，且以與該皮膜42之情況相同的形成條件，在測試片之檢查面48表面形成測試用之皮膜42。
本實施例之測試片52具備在接地電極40之內壁面之中對應於上下方向具有中心軸之圓筒形及圓錐形之側壁之形狀之一部分的複數平面之部分，和在該些平面之中於上下兩個平面之部分彼此之間相連的至少一個彎曲面。即是，在圖3(b)所示之測試片52a之圖中左側之表面具備與包含圖3(a)所示之接地電極40之上部電極部及開口部43之部分的內壁面之形狀近似的形狀以作為檢查面48。
在圖3(a)所示之接地電極40之電極部之開口部43之上方之部分，具有表面從中心軸起相同半徑位置的圓筒形之處，係其縱剖面在上下方向成為直線的部分。測試片52a具備在上部分別具有20mm之上下方向的寬度而相連之平坦的兩個面71、72，作為與皮膜對象之面亦即圖中左側之側壁面上之該些部分近似的形狀。
並且，接地電極40在圖3(a)所示之開口部43之下方的部分，具有表面從中心軸起相同的半徑位置的圓筒形之側壁面和在其下側隨著朝向下方，半徑朝向圓筒之中心軸之側變小的圓錐形之側壁的形狀的部分，具有隨著表示縱剖面之內壁面的線朝向下方，在上下方向，方向從直線狀之處朝向中心之側(圖中左側)變化而以直線延伸的形狀。圖3(b)之測試片52a具有上下方向之寬度為20mm之上方及下方的兩個平坦面73、74，作為與如此的圖3(a)所示之接地電極40之下部之形狀對應的檢查面48之部分，下方之平坦面74從圖中左側觀看該面之情況，構成隨著朝向下側傾斜成突出於前方側(圖中左側)的面。
因本例之測試片52a係上述傾斜的面74之相反側(圖中右側)之安裝面之處以在圖中上下方向無傾斜的垂直面構成，故包含面74之測試片52a之下部具有圖中左右方向之構件之厚度具有隨著朝向下方單調地變大的錐形狀。在面73、74之間，配置在水平方向(圖中與圖面垂直的方向)具有中心軸而與具有特定半徑R之圓筒形之側壁之一部分相同之形狀的上下方向彎曲的面，亦即曲率半徑以200mm彎曲的面75而構成檢查面48，彎曲的面75係上下端部之各者和面73、74之下端及上端部之各者流暢地相連。
另外，接地電極40之開口部43在測試片具有貫通孔之情況，變得難以處理。因此，測試片52a係在上下方向之中段處，具備深度與開口部43之接地電極40之主側壁部分之厚度相同，且開口之形狀被設為與開口部43相同的矩形狀之凹陷部76。雖然該凹陷部76之內側表面除了凹陷部76之開口之端緣部分，不構成檢查面48，而不形成皮膜42，但是開口之端緣部分被倒角成為傾斜於周圍之面的面，或設為彎曲之形狀，構成檢查面48。
在測試片52a之檢查面71至75，如後述般，以相同材料且相同條件使皮膜42成為相同厚度之方式配置皮膜42。如此地在檢查面48上形成皮膜42如後述般，在接地電極40之表面形成皮膜42之工程中，並列配置接地電極40和測試片52a，與接地電極40之內壁表面和測試片52a之檢查面並行，使用相同的皮膜形成用之裝置而進行。
在測試片52a之上端部，作為對應於接地電極40之電極部之內側壁面和外側壁面對應之處，上端面和與此相連之下方之檢查面48及安裝面之側的雙面(該些)構成檢查面48。在該外側壁面，從上端部之前端至下方之平坦面上之10mm的位置，配置檢查面，形成皮膜42。
圖4(a)表示圖3(a)所示之接地電極40之部分之下方之部分的內壁面之形狀。本圖所示之部分與圖3(a)相同，雖然在上下具有複數表面具備圓筒形之側壁面之形狀之處，但是下方之處的圓筒形之側壁面之半徑大於上方者，在該些上下之處之間具有表面為圓錐台形之側壁面之形狀之處，並且具有該些3處之間經由彎曲的面相連的所謂半徑方向之階差之點與圖3(a)不同。
在構成具有與如此之接地電極40之內壁面之形狀近似之形狀的測試片52b之圖中左側之側壁面的檢查面48，具有在上下隔著距離而被配置，各者的上下方向之寬度(長度)被設為20mm之平坦面81、83，和被配置在該些面81、83之間，隨著朝向下方，接近於構成圖中右側之側壁面的檢查面之側的平坦面82。在該些平坦面81、82、83彼此之間，配置在水平方向(圖中與圖面垂直之方向)具有中心軸而與具有特定半徑(曲率半徑)R之圓筒形之側壁之一部分相同之形狀的朝上下彎曲的面84、85而構成檢查面48，平坦面81、82、83鄰接且平行的端部彼此流暢地相連。
彎曲的面75、84、85形狀相當於在該些面之各者固定曲率半徑及中心軸，而相當於圓筒形之側壁之一部分。並且，該些彎曲的面75及84、85和鄰接的平坦面73、75或81、82、83相連的上下之端緣處係無階差地相連，被構成彼此的接線一致。另外，當將包含使彎曲的面75、84、85之各者夾在之間而鄰接的上下之平坦面73、75及81、82、83之各者的平面相交的角度設為5度以下之時，從相交之處至彎曲的面之上下之端緣為止的距離成為17.5mm以下。
使用圖5、6，更詳細說明表示於圖3、4之實施例所涉及的測試片之形狀。圖5為示意性表示從與圖3(b)所示的實施例所涉及之測試片被分割而形成的測試片之形狀概略的斜視圖。圖6為示意性表示從與圖4(b)所示的實施例所涉及之測試片被分割而形成的測試片之形狀概略的斜視圖。
如該些圖所示般，測試片52a、52b進一步被分割成上下三個及兩個。測試片52a係在上部於水平方向通過面71、72間的面被分割成上下，並且以在面72、73間通過凹陷部76之內側的水平方向之面作為剖面分割成上下，各者形成前端部形狀測試片53、凹型形狀測試片55、開口部形成測試片56。並且，測試片52b係在面82、85之間被分割成上下，被分割成凸型傾斜形狀測試片54、凹型形狀測試片55。各測試片53至56具有長度40mm以內，寬度20mm以內之尺寸。
如此之測試片之大小能夠配合因應檢查皮膜42之檢查裝置之規格而被要求的試料尺寸變更，但是因周圍2.5mm於拆卸測試片之時容易受到外力的影響，故依條件而定，以不設為分析區域為佳。因此，測試片之大小以較測定尺寸大5mm以上為佳。
在本實施例中，雖然以與接地電極40相同材質，使用圖5、6所示之測試片53至56，但是即使將構成凸型傾斜形狀測試片54之檢查面48的平坦面81、82之至少任一方的上下方向之長度(寬度)縮短成5mm程度亦可。再者，在本實施例中，雖然將測試片52a、52b在上下分割成複數部分，但是即使檢查使用寬度20～40mm之測試片52a或測試片52b，以1個測試片評估複數形狀之檢查面48上之皮膜42的狀態亦可。並且，在實施例中，雖然使用鋁合金當作測試片52a、52b之母材，但是可以使用SUS或氧皮鋁、石英、碳化矽、燒結釔，可以藉由使用與用於接地電極40者相同的構件，提高檢查之精度。
使用圖7，說明將測試片與本實施例的接地電極40一起配置並在這些表面上同時地形成皮膜42的工程。圖7係示意性地表示在於圖2所示之本實施例所涉及之接地電極之內側側壁形成皮膜的工程中，配置接地電極和圖3至圖6所示之測試片之狀態的斜視圖。在本圖中，表示在接地電極40之內側側壁和上端部，藉由大氣電漿熔射(APS)法形成具有耐電漿性之皮膜42之情況的接地電極40及測試片45的配置。
APS法係在被設為大氣壓的氛圍中，藉由熔射在對象物之表面形成皮膜42之方法，以在大氣中形成的電漿使原料粉熔融而將熔融或半熔融狀態的原料噴吹至對象物表面予以疊層而形成膜。此時，雖然皮膜被形成在表面的對象物之構件(母材)之溫度被調節成特定範圍內，但是由於從被噴吹而固定的皮膜之材料的粒子移動的熱量大，並且也通過大氣壓的氛圍而從母材或皮膜被散熱，故在熔射且形成皮膜的對象物之表面，此區域的熱移動之履歷或藉此所致的溫度和其分布之變化變得複雜，在測試片之檢查面48，不僅對象物表面，也需在使皮膜之形成中或之後的上述熱之移動或溫度近似上下功夫。
於是，在本實施例中，在測試片之檢查面48和接地電極40之內側側壁構件之表面，以成為上述熱之移動或溫度和其變化等更近似者之方式，相對於具有環或圓筒形狀，且圍繞上下方向之中心軸而具有軸對稱之剖面的接地電極40，在皮膜42繞入至內側壁面及外側壁面而形成的接地電極40之終端部(在圖1之情況為上端部)之外側壁面，配置圖5、6所示之測試片53至56中之至少1種類的測試片45。並且，在接地電極40和測試片45之間夾入熱傳導性高的薄片(無圖示)，使用遮蔽膠帶將測試片45固定在接地電極40。再者，即使將熱傳導性高的雙面膠帶夾入於接地電極40和測試片45之間並予以固定亦可。
在接地電極40上端部之外側壁面，使用遮蔽膠帶來限定覆蓋不形成皮膜42之範圍而形成的範圍。藉由遮蔽膠帶，覆蓋配置接地電極40之外側壁面之測試片之區域以外的區域，依此可以皮膜42被形成在接地電極40之事先規定之處以外的情形。如同本圖所示般，皮膜42係熔射噴槍46被插入至接地電極40之內周側，將熔射噴槍46之噴出原材料之圓筒形的噴出口以成為特定角度(在本實施例中，繞原材料之粒子朝對象噴出之噴出口的軸與接地電極40之中心軸所構成的角度成為90度)之方式保持在內壁面之狀態，如圖中箭號般，一邊對內側壁面噴吹原材料並使固定，一面在離中心軸特定半徑位置，繞軸及朝軸方向移動，而被形成。並且，在上端部於外側熔射噴槍46被移動成從上端折返至外周側，一面在離中心軸特定半徑位置，繞軸及朝軸方向移動，一面在接地電極40之上端面及外側壁面之事先規定的區域和測試片45之檢查面48表面形成皮膜42。
因設置成在被配置於環狀之接地電極40之側面的開口部43之內周壁面及閘閥50之O型環等之密封構件抵接的接地電極40之外側壁面之開口部43的周圍處，不形成皮膜42，故在以遮蔽膠帶覆蓋之狀態，進行在上述接地電極40形成皮膜42的工程。在本實施例中，於開口部43之內側，配置成為其蓋部的開口部用測試片設置治具47而使用遮蔽膠帶而對接地電極40固定位置，皮膜42與接地電極40一起也形成在測試片45上之檢查面48。
當將使用熱傳導性高雙面膠帶連接測試片45，且位置被固定的開口部用測試片設置治具47，插入至開口部43內後，使用遮罩膠帶，對接地電極40予以固定時，一面以與開口部43之周圍之內側壁面相同的路徑，使熔射噴槍46移動，一面熔射原材料，在接地電極40之內側壁面和開口部用測試片設置治具47及測試片45之表面形成皮膜42。即是，恰似在接地電極40之內側壁面無開口部43般，熔射噴槍46朝接地電極40之內周方向及沿著上下之中心軸之方向移動而以與開口部43之周圍之內側壁面相同之條件繼續熔射而一面噴出原材料一面通過開口部43，對開口部43內部之開口部用測試片設置治具47及測試片45表面進行熔射。
並且，在直至外側壁面不形成皮膜42之接地電極40下端部，安裝環狀之測試片設置治具44，在其內周面，配置如圖5、6所示的測試片53至56中之至少1種類的測試片45，以與上方之接地電極40之內側壁面相同的條件，在該測試片45上面之檢查面48形成皮膜42。即使如接地電極40之上端部般，在測試片設置治具44之下端，使熔射噴槍46從內周側折返移動至外周側，將皮膜42熔射形成至外周側之外側壁面亦可。在此情況，作為測試片45，在環狀構件之終端部分，即使相對於在終端部及其內側及外側壁面具有檢查面48者，亦形成皮膜42，可以進行檢查。
使用圖8，說明安裝本實施例之測試片的治具之構成。圖8為示意性地表示圖5所示的實施例之測試片被安裝於治具之狀態的斜視圖。
如上述般，前端形狀測試片53、凸型傾斜形狀測試片54、凹型形狀測試片55等之測試片45，係在於接地電極40之表面形成具有耐電漿性之皮膜42的工程中，與接地電極40並列配置而並行地在檢查面48形成皮膜42。在使各測試片之檢查面48之各面與該些對應的接地電極40之處的表面之方向一致之情況，該些測試片之中，有安裝面與接地電極40之中心軸非平行的測試片。對於如此之測試片，在傾斜測試片安裝治具57安裝測試片，在該狀態進一步被安裝治具。被安裝於治具的測試片之相對於熔射噴槍46之噴出口之軸的表面之角度，被設為近似於該測試片之檢查面48之形狀對應的接地電極40之內側側壁之處的相對於熔射噴槍46之噴出口之軸的表面之角度。
如圖8(a)剖面圖所示般，凸型傾斜形狀測試片54係以公螺絲或螺桿被固定於傾斜測試片安裝治具57之傾斜的平面亦即測試片面57a之表面。公螺絲或螺桿係從具有開口之貫通孔之測試片面57a之相反側之開口被插入至傾斜測試片安裝治具57之測試片面57a，被旋入在凸型傾斜形狀測試片54之安裝面具有開口的母螺絲的孔，凸型傾斜形狀測試片54係在傾斜測試片安裝治具57之測試片面57a上被位置固定。
另外，配置傾斜測試片安裝治具57之螺絲或螺桿之貫通孔之測試片面57a之相反側之開口的平面，係使用雙面膠帶或遮蔽膠帶被連接於接地電極40之外側壁面或測試片設置治具47、開口部用測試片設置治具47的連接面57b。如圖8(b)所示般，凹型形狀測試片55也被連接於傾斜測試片安裝治具57之傾斜的平坦面亦即測試片面57a上，使用從安裝面57b上之開口被插入至貫通孔內之公螺絲或螺桿而被固定。
再者，如圖8(c)所示般，在前端形狀測試片53之情況，檢查面48不僅一方之面，也從前端面延伸至其背面，必須在該些表面形成皮膜48。因此，前端形狀測試片53係將與前端部相反的端部插入至形成在前端形狀測試片安裝治具58的孔之內部，構成能拆卸，成為在插入於前端形狀測試片安裝治具58之安裝用孔之狀態，旋入螺絲或螺桿而被固定的構成。
作為該些測試片45在接地電極40之表面形成皮膜之時被併設配置之處，可考慮開口部43。
使用圖9，說明在治具安裝本實施例之測試片45之狀態。圖9為示意性地表示圖8所示的本實施例之測試片被安裝於治具之狀態的斜視圖。
如圖9(a)所示般，本實施例之測試片45夾著熱傳導性高的薄片被安裝於配置在以與接地電極40相同的材料構成的開口部用設置治具47之內側壁面上的複數測試片安裝部60上，使用從開口部用設置治具47之外側壁面之側被插入的公螺絲或螺桿而固定位置。即使取代熱傳導性高之薄片，使用以該些為主材料的雙面膠帶而固定測試片45亦可。
如圖中，左端及中央之箭頭所示的例般，測試片45為凸型傾斜形狀測試片54或凹型形狀測試片55般之形狀的情況，在開口部用測試片設置治具47和測試片45之間，夾著傾斜測試片安裝治具57而被安裝於開口部用設置治具47之內側壁面上。在凸型傾斜形狀測試片54或凹型形狀測試片55被連接於傾斜測試片安裝治具57之傾斜的平坦測試片面57a上之狀態，藉由從相反側之安裝面57b被插入之公螺絲或螺桿被緊固且位置被固定，在該狀態下，安裝面57b被連接於測試片用安裝部60且位置被固定。
另一方面，如在圖中右端之箭號所示的例般，如開口部形狀測試片56般，接地電極40之中心軸或熔射噴槍46之旋轉軸和開口部形狀測試片56之安裝面平行之情況，即使將開口部形狀測試片56不夾著另外的治具而連接於開口部用測試片設置治具47之測試片用安裝部60且以螺絲或膠帶固定亦可。
再者，圖9(b)表示在接地電極40之下端面，安裝與該接地電極40相同的內徑、外徑之測試片設置治具44，在其內周面，配置複數測試片45的狀態。在該例中，測試片設置治具44之內周壁面從上方觀看成為匹配於接地電極40的位於圍繞上下方向之軸的半徑相同的圓筒形狀，對此測試片45之安裝面係由平坦面構成。因此，在使測試片45之安裝面直接連接於測試片設置軸44之內周壁面的狀態，於兩者之間產生間隙。
在本實施例中，在將以與接地電極40相同的材料被構成的間隔物安裝於測試片45之安裝面之狀態，固定間隔物或測試片56。並且，如凸型傾斜形狀測試片54或凹型形狀測試片55般，使傾斜於檢查面48之接地電極40之中心軸或熔射噴槍46之移動方向或噴出口之軸方向的傾斜之大小或角度近似於接地電極40對應之處，使用傾斜測試片安裝治具57而連接且固定於測試片設置治具44。
熔射噴槍46被構成能在從將噴出口朝向被連接於接地電極40之下端部之測試片設置治具44之內周之側壁面之狀態，通過下端，折返移動至朝向外周側之側壁面的位置，或朝相反方向移動。並且，在測試片設置治具44之下部具備從內周側壁面朝外周側及從下端面朝上方側凹陷的凹陷部，在該凹陷部從下方嵌入前端形狀測試片安裝治具58和前端形狀測試片53，而使該些連接於測試片設置治具44而使用螺絲或螺桿或遮蔽膠帶固定。
再者，測試片設置治具44具備半徑方向之厚度大於被安裝且連接於上端上方之接地電極40之側壁部分之厚度的壁厚的形狀，藉由將傾斜測試片安裝治具57或前端形狀測試片安裝治具58嵌入至上述凹陷部而予以連接，可以抑制從該些測試片朝測試片設置治具44的散熱，對於測試片45和接地電極40之熱的移動或溫度和其分布可以更減少該些履歷的背離。
使用圖10，說明進一步減少測試片45和接地電極40的皮膜42之熱和溫度之值或其變化之差的測試片設置治具61之例。圖10係示意性地表示圖7所示之實施例所涉及之測試片設置治具的另一例的斜視圖及剖面圖。
圖10(a)所示之測試片設置治具61一部分具有圓筒形狀，以與接地電極40相同的材料構成的構件，圖10(b)所示之剖面62至少內周側壁面之形狀具有與測試片52相同的形狀。並且，針對沿著測試片設置治具61之上下方向之中心軸的方向，從該軸至內周側壁面及外周側壁面之距離具有與接地電極40相同的值，測試片設置治具61係其內徑、外徑被設為接地電極40。
本圖所示之測試片設置治具61係表示將與接地電極40上端部對應之處設為下端之狀態，即是使上下之位置相反，從中心軸在水平方向隔著距離的位置朝斜上方仰望之情形。並且，測試片設置治具61至少具有一個係從內周表面朝向外周側僅以特定尺寸凹陷的凹陷部，測試片45嵌入至該凹陷部內而被安裝固定。在兩者被連接且被固定的狀態，測試片45之檢查面48與其周圍之測試片設置治具61之內壁表面，被設為從中心軸的距離一致，或接近於視為在端部的高度無階差之程度的形狀。
在凹陷部內測試片45，例如前端形狀測試片53、凹型形狀測試片55或開口部形狀測試片56直接或被安裝於傾斜測試片安裝治具57之狀態下被嵌入之狀態，公螺絲或螺桿從測試片設置治具61之外周側壁之側被插入且緊固而位置被固定。該狀態之測試片設置治具61與接地電極40並列設置，在接地電極40之表面形成皮膜40之工程並行，進行在測試片設置治具61之內側壁面形成皮膜42之工程，依此在具有測試片45之各種形狀之檢查面48，形成以與接地電極40之內側壁面相同的條件形成皮膜42。
再者，具有與接地電極40相同之直徑之環或圓筒形狀而由相同材料、材質構成，亦可以將沿著中心軸的縱剖面之形狀具有與測試片52相同，或近似於視為此程度的形狀之檢查用之構件當作測試片使用。此情況的具有環或圓筒形狀之檢查用之構件具有與測試片設置治具61相同的形狀。
即使取代測試片設置治具44，將如此環或圓筒形狀之測試片配置在接地電極40下端而固定位置，與接地電極40和測試片並行而形成皮膜42亦可。之後，即使從檢查用之環或圓筒形狀之測試片，如圖5、6所示般，切斷並取出包含檢查對象之形狀的一部分而當作測試片45，進行皮膜42之檢查亦可。在此情況，考慮切斷之作業的容易度，作為具有環或圓筒形狀的測試片之基材，以鋁合金、SUS或以氧皮鋁為佳。
將測試片設置治具44或測試片設置治具61或與測試片設置治具61相同的形狀之測試片，在接地電極40端部，在圖2所示的接地電極40中，配置在下部終端部之情況，在形成皮膜42之工程中，隔著間隔以使測試片設置治具44或61或者與此相同形狀之測試片不會藉由熔融之原材料被連接於接地電極40，在抑制在形成皮膜42之工程之後，從接地電極40分離該些之時，對其他處的皮膜42施加不需要的外力，提升檢查之精度上為重要。
在上述實施例中，說明藉由大氣電漿熔射(APS)法形成皮膜42的例。作為形成皮膜42之另外的熔射之技術，有減壓熔射(LPPS、VPS)、SPS熔射、爆發熔射等之以往技術。該些技術中，雖然熔射之時的氛圍或電漿焰的製作方式、原料粉之供給法等不同，但是在具有將在高溫熔融的原料粉載置於氣體之噴流而噴吹至基材之表面之對象之處而予以堆積而形成膜之工程的點，屬於相同技術之範圍內。在本實施例中，形成皮膜42之工程中，即使取代大氣電漿熔射法，使用上述減壓熔射(LPPS、VPS)等之技術，可以取得相同的效果。
接著，使用圖11、12，針對使用氣溶膠沉積(AD)法、冷噴塗法(CS)、濺鍍製膜(PVD)等而在處理室之內側側壁形成皮膜42之例予以說明。圖11為示意性表示在圖7所示之實施例之變形例所涉及之接地電極之內側側壁形成皮膜之工程中，安裝測試片之狀態的斜視圖。圖12為示意性地表示測試片被安裝於圖11所示的變形例所涉及之測試片設置治具之狀態的斜視圖。
AD法係在真空中形成皮膜的技術，以邊將基材之溫度調節成適合的溫度邊形成皮膜，而形成中的熱移動比較小之技術眾所皆知。如此之AD法之情況，比起APS法等之熔射所涉及的技術，在測試片形成皮膜42之時的在檢查面48之熱之履歷和接地電極40之內側壁面之熱的履歷之差小。
於是，在接地電極40之內側側壁面形成皮膜42之工程中，在接地電極40之端部(於圖11之情況，為上端部)之外側側壁上，配置測試片45。該上端部除了接地電極40之內側側壁之內側外，使製膜噴槍63移動至上端上方和外周側，而在內側側壁、上端上面及外側側壁形成皮膜42。
另一方面，形成外周側壁上之皮膜42的區域藉由遮蔽膠帶被規定，遮蔽膠帶係以在接地電極40之外側側壁的不需要之處不形成皮膜42之方式，覆蓋較配置測試片45之區域更寬廣之範圍的外側側壁。不被此覆蓋的區域之表面被曝露於從製膜噴槍63供給的皮膜42材料，形成皮膜42。
測試片45係被固定於覆蓋接地電極40之外側側壁上的遮蔽膠帶上，或夾著熱傳導性高之雙面膠帶而被固定。製膜噴槍63係與上下方向之中心軸並行或繞軸而沿著內側側壁移動，將原材料從噴出口噴出並供給至接地電極40之內側壁面而形成皮膜42，並且，在上端部從上端面之上方朝外側移動而折返，一面與中心軸並行或朝沿著外側壁面之圓周方向移動，一面在包含測試片45之檢查面48的該些表面上形成皮膜42。
以氣溶膠沉積(AD)法形成皮膜之情況，製膜噴槍63使用AD製膜噴槍。在使用冷噴塗法(CS)之情況，使用冷噴塗噴槍作為製膜噴槍63，在濺鍍製膜(PVD)之情況，使用離子束濺鍍噴槍，作為製膜噴槍63。
並且，被配置在接地電極40之側壁的開口部43之內周壁面上，以不形成皮膜42之方式，藉由遮罩膠帶覆蓋。利用藉由該遮蔽膠帶被覆蓋之處，成為開口部43之蓋部的開口部用測試片設置治具47被插入至開口部43內部，使用遮蔽膠帶，與接地電極40連結而固定位置。測試片45及開口部用測試片設置治具47係在相對於接地電極40固定位置之狀態，邊使製膜噴槍63在事先規定之處朝設定的方向移動，邊對接地電極40之表面噴吹原材料而在接地電極40形成皮膜42。
即使在本例中，在接地電極40之內側側面形成皮膜42之工程中，即使在製膜噴槍63的移動之路徑與開口部43交叉之時，亦藉由與開口部43之周圍之壁面相同的條件，繼續進行原材料之噴出，在測試片45之檢查面48也形成皮膜42。
在本例之接地電極40之下端部，皮膜42被形成至內側壁面之最下端，另一方面，製膜噴槍63不移動至下端面及與此相連的外側側壁之面，在該些處之頂部不形成皮膜42。於是，即使構成將在圖9所示的環狀之測試片設置治具44或在圖10所示的測試片設置治具61，安裝於接地電極40之下端部而在內側側壁(內周壁面)配置測試片45亦可。在此情況，在該些治具安裝前端形狀測試片53，如接地電極40之上端部般，在接地電極40及其下端下方隔著間隙而被設置的治具之內側側面及被安裝於此的測試片45之檢查面48上形成皮膜42時，能使製膜噴槍63移動至治具之下端下方之後，移動至外側側壁之外周側而折返，邊沿著外側側壁移動，邊將皮膜42與該側壁面一起形成在包含治具上之前端形狀測試片53的測試片45上的檢查面48。
因在使用AD法、CP法、PVD法等之情況，因形成皮膜42之處的溫度之變化相對穩定，故可以使圖12所示的簡易環狀之測試片設置治具64。測試片設置治具64具有內徑與接地電極40之下部端相同，外形更小，上下方向之長度小於測試片設置治具44的環形狀，被構成能在其內周壁面上安裝複數測試片45。
與上述例相同，本圖所示之測試片設置治具64之環形狀之內周側壁面具有圓筒形狀，其圓周方向呈彎曲，對此，因測試片45或傾斜測試片安裝治具57之安裝面係由平坦面構成，故以與接地電極相同的材質構成填埋在兩者被連接之狀態下在兩者之間產生的間隙的間隔物(無圖示)，夾入測試片45或傾斜測試片安裝治具57和測試片設置治具64之內周壁面之間，而予以固定。尤其，如凸型傾斜形狀測試片54、凹型傾斜形狀測試片55般，在需要加以設置傾斜之情況，使用傾斜測試片安裝治具57，固定於測試片設置治具64。
本例之測試片設置治具64可以以從其下端突出之方式固定測試片45。構成配置從測試片設置治具64之下端部從上方凹陷的凹陷部，插入測試片45，可以使用螺絲或螺桿固定。在凹陷部嵌入前端形狀測試片安裝治具58和前端形狀測試片53而藉由螺絲或螺桿或遮蔽膠帶予以固定，依此相對於事先被設定在從測試片設置治具64之下端部突出至下方的前端形狀測試片53之前端部(圖中下端部)的檢查面48，使製膜噴槍63在測試片設置治具64，或接地電極40之內周側及前端、外周側移動，而形成皮膜42。
在圖12所示之例中，在接地電極40之下端安裝測試片設置治具64，測試片45具有前端從測試片設置治具64下端部朝下方突出而被配置且固定的構成。依此，可以提升使用近似於在內周側及外周側具有形成皮膜42之處的接地電極40之上端部的前端形狀測試片53的檢查面48之形成，和該前端部之皮膜42之檢查的精度。
即使在本例中，以在該些之間隔著間隙的方式將測試片設置治具64固定在相對性的配置位置而安裝於接地電極40的端部(在上述例子中為下端部)。依此，可以抑制在膜之形成中或拆卸之時對皮膜42施加不需要的外力造成皮膜42之狀態與接地電極40之量產用的製造工程之時不同的點與上述例子相同。但是，在本例中，可以以較在使用APS法形成皮膜42之情況更小的間隙，設置測試片設置治具64。
接著，圖13至16表示檢查的實施例。在本實施例中，藉由上述工程，以被形成在測試片45之檢查面48上的皮膜42為對象，針對特定項目進行檢查。作為項目，於製膜後及後處理後，檢測氣孔率、表面粗度(Ra)、污染物(污染元素)、晶粒尺寸、相比率、殘留應力，判定檢測結果是否在事先規定的容許範圍內。
在本例中，氣孔率係藉由液體浸漬法而檢測出。另外，表面粗度(Ra)係從藉由Z行程長的原子間力顯微鏡(AFm)或光學式表面性質測量機(ZYGO)所獲得的結果，算出算術平方和平方根而檢測出。再者，污染元素係藉由螢光X射線分析，檢測有無Y、O、F、C以外之污染元素。
另一方面，相比率使用X射線繞射而被檢測出。X射線繞射係以將入射角固定於1°，將2θ設為15°～40°之範圍，檢測來自各晶相的繞射X射線的積分強度。使用求出的積分強度，藉由RIR(Reference Intensity Ratio)法檢測相比率。平均晶粒尺寸也同樣使用X射線繞射檢測出。將入射角固定在1.5°，將2θ設為10°～100°之範圍，從各晶相檢測X射線繞射。進行各繞射峰值的指數化，求出半值寬，藉由Hall法求出平均晶粒尺寸。殘留應力使用採用X射線的殘留應力測量法亦即2θ-Sin2φ法。
如此一來，針對所求出的檢查項目之結果之例，在以下圖13說明。
在本例中，在任意測試片45之檢查面48形成平均晶粒尺寸不同的皮膜42，檢測出各者的平均晶粒尺寸，探討與異物產生數的相關。將此結果表示於圖13中。圖13為表示圖3所示之本實施例所涉及之測試片之檢查面上之皮膜之平均晶粒尺寸和異物產生數之相關的曲線圖。在本圖之例中，表示隨著平均晶粒尺寸變小，異物產生數也變小的關係，此表示藉由縮小形成皮膜42之材料的平均晶粒尺寸，抑制從該皮膜42產生異物。
另一方面，圖14為表示圖3所示之本實施例所涉及之測試片之檢查面上之皮膜之六方晶比率和異物產生數之相關的曲線圖。在本圖中，在任意的測試片45之檢查面48上形成六方晶相比率不同的皮膜42，表示探討各者的六方晶相比率和異物產生數之相關的例子。即使在本例中，也表示隨著六方晶比率減少，異物產生數也減少的相關。如上述般，從圖13、圖14所示的結果，可知隨著測試片45之皮膜42之晶粒尺寸及形成時之溫度變高的六方晶比率(高溫相比率)，與實際被配置在處理室7內部之接地電極40之膜42相同的狀態。
圖15係表示圖3所示之測試片之檢查面上形成皮膜之時之皮膜之平均晶粒尺寸及六方晶之相比率對基材之溫度的變動的變化之曲線圖。在本圖中，平均晶粒尺寸在左軸以●之記號表示，六方晶之相比率在右軸以■之記號表示。
如同本圖所示般，表示隨著基材表面之溫度的變化，平均晶粒尺寸、高溫相比率明顯變化。從本圖之結果和圖13、圖14之結果，暗示著於形成皮膜42之時，表面之溫度變化之處，其異物產生數與溫度值或其變化不同之其他處不同。即是，假設成在凸型傾斜形狀測試片54或凹型傾斜形狀測試片55，異物產生數與具有平坦形狀之例如前端形狀測試片53之皮膜42不同。
因為熔射噴槍46之照射方向和接地電極40之表面的法線的角度，可以藉由熔射噴槍之多軸控制進行某程度控制，但是因熔射噴槍46沿著接地電極40之中心軸(或假設成沿著此的軸)移動而形成皮膜42，故在接地電極40之表面之法線和該中心軸的角度變化之區域，例如具有凸形狀或凹形狀之處的表面，非常難以使熔射噴槍46和接地電極40構成的角度或距離與法線垂直於其他中心軸之處同樣地成為一定，因此，在如此之處，難以將形成皮膜42之時的表面溫度調節成與其他處同等。
再者，在凸型傾斜形狀測試片54之凸部或開口部形狀測試片56之開口部端，形成皮膜42之時的散熱較其他處相對性變多，有表面之溫度小的傾向。相反地，在凹部傾斜形狀測試片55之凹部或前端形狀測試片53之前端部，成為熱集中，有表面溫度容易較其他處高的傾向。在如此之處，如圖15所示般，假設成異物產生數較其他處顯著不同。
使用近似接地電極40全體的寬廣區域的平板測試片而以標準條件重現皮膜42之形成，在檢查、管理上為重要。但是，於抑制在製造半導體裝置之電漿處理裝置100之處理室7內部產生異物之方面上，即使縮小接地電極40之全體面積之中所占的比例，具有皮膜42之端部或折返而形成皮膜42的接地電極40之前端部、凸部或凹部形狀而表面(之法線)對接地電極40之中心軸的角度與沿著中心軸之方向之處也不同，在異物產生數也不同之處，成為用以預測異物之產生數或減少此的重要檢查、管理點。
圖16為表示圖3之實施例所涉及之測試片之檢查面上之皮膜亦即異物之產生數不同的皮膜和殘留應力之深度分布之相關的曲線圖。在本例中，殘留應力使用採用X射線的殘留應力測量法亦即2θ-Sin2φ法。在通常的2θ-Sin2φ法中，因當改變φ時，X射線之侵入深度改變，故以X射線之侵入深度成為一定之方式，調整X射線之入射角、試料之傾斜角而被檢測出。
本圖之縱軸係表示壓縮殘留應力之大小，橫軸係在測量條件下的X射線的侵入深度。以●之記號表示產生異物多的皮膜42之資料，以■之記號表示產生異物少的皮膜42之資料，以◇之記號表示異物產生為中程度的皮膜42。
如本圖所示般，可知異物產生數少的皮膜42比起其他例，具有相對性較大的殘留壓縮應力。尤其，在皮膜42之表面之附近之處的殘留應力之大小的差異更明顯。
雖然已知一般以APS熔射製膜的皮膜42之殘留應力小，但是與被形成在平坦之處的表面之情況不同，在凸部傾斜形狀測試片54之凸部或凹部傾斜形狀測試片55之凹部、前端形狀測試片53之前端部，因應皮膜42之形成後之溫度變化(例如冷卻)，時而壓縮殘留應力減少時而成為拉伸殘留應力的狀態。因在複雜形狀之處的皮膜42之殘留應力成為與在平坦形狀之處的殘留應力不同的殘留應力狀態，故檢查表面殘留應力在檢查內壁材被膜之異物產生的品質上為重要。
另外，藉由對皮膜42之表面施予化學研磨處理等，能夠對如此之殘留應力不同的皮膜42之處，賦予壓縮殘留應力。
如上述實施例般，與在接地電極40之表面形成皮膜42之工程並行，針對被形成在測試片45之檢查面48上的皮膜42，檢測氣孔率、表面粗度(Ra)、晶粒尺寸、相比率、殘留應力等之檢查項目的參數，判定該些結果之值是否在於容許範圍內，在成為容許範圍外之工程被形成的接地電極40不當作處理室7之構件使用。或是，以使檢查項目成為容許範圍內之值之方式，調節皮膜42之形成條件，將此當作之後的接地電極40之皮膜42之形成條件使用，可以管理被形成在接地電極40之表面的皮膜42之品質。藉由使用如此之接地電極40和其製造工程，可以抑制電漿處理裝置100之處理室7內的異物的產生，提升晶圓4之處理良率。被形成多數的接地電極40係藉由將各個的檢查結果以1對1之方式對應，檢測具有產生異物多的皮膜42的接地電極40並予以分類，以實現高精度的品質管理。
1:真空容器 2:噴淋板 3:窗構件 4:晶圓 7:處理室 6:平台 8:間隙 9:貫通孔 11:乾式泵 12:排氣手段亦即渦輪分子泵 13:阻抗匹配器 14:高頻電源 15:電漿 16:壓力調整手段 17:閥 18:閥 19:閥 20:磁控管振盪器 21:波導管 22:螺旋管線圈 23:螺旋管線圈 40:接地基材 41:側壁構件 42:皮膜 43:開口部 44:測試片設置治具 45:測試片 46:熔射噴槍 47:開口部用測試片設置治具 48:檢查面 50:處理氣體供給配管 51:閥 52:測試片 53:前端形狀測試片 54:凸型傾斜形狀測試片 55:凹型傾斜形狀測試片 56:開口部形狀測試片 57:傾斜測試片安裝治具 58:前端形狀測試片安裝治具 60:鋪設導電性高之薄片的測試片安裝部 61:測試片設置治具 62:測試片設置治具之剖面形狀 60:製膜噴槍 64:簡易的環狀測試片設置治具 75:壓力感測器
[圖1]為示意性地表示本發明之實施例所涉及之電漿處理裝置之構成之概略的縱剖面圖。 [圖2]為示意性地表示構成圖1所示之接地電極的零件之構成概略的斜視圖。 [圖3]為示意性地表示圖2所示之環形狀之接地電極之一部分，和沿著具有與此近似之表面的形狀的測試片之上下方向之中心軸的縱剖面之形狀的剖面圖。 [圖4]為示意性地表示圖2所示之環形狀之接地電極之一部分，和沿著具有與此近似之表面的形狀的測試片之上下方向之中心軸的縱剖面之形狀的剖面圖。 [圖5]為示意性表示從與圖3(b)所示的實施例所涉及之測試片被分割而形成的測試片之形狀概略的斜視圖。 [圖6]為示意性表示從與圖4(b)所示的實施例所涉及之測試片被分割而形成的測試片之形狀概略的斜視圖。 [圖7]為示意性地表示在圖2所示之本實施例所涉及之接地電極之內側側壁形成皮膜之工程中，配置接地電極和圖3至圖6所示之測試片之狀態的斜視圖。 [圖8]為示意性地表示圖5所示之實施例之測試片被安裝於治具之狀態的斜視圖。 [圖9]為示意性地表示圖8所示之本實施例所涉及之測試片被安裝於測試片設置治具之狀態的斜視圖。 [圖10]為示意性地表示圖7所示之實施例之變形例所涉及之測試片設置治具的斜視圖及剖面圖。 [圖11]為示意性地表示在圖7所示之實施例之另外的變形例所涉及之接地電極之內側側壁形成皮膜之工程中，安裝測試片之狀態的斜視圖。 [圖12]為示意性地表示在圖11所示之變形例所涉及之測試片設置治具安裝測試片之狀態的斜視圖。 [圖13]為表示圖3所示之本實施例所涉及之測試片之檢查面上之皮膜之平均晶粒尺寸和異物產生數之相關的曲線圖。 [圖14]為表示圖3所示之本實施例所涉及之測試片之檢查面上之皮膜之六方晶比率和異物產生數之相關的曲線圖。 [圖15]係表示圖3所示之測試片之檢查面上形成皮膜之時之皮膜之平均晶粒尺寸及六方晶之相比率對基材之溫度的變動的變化之曲線圖。 [圖16]為表示圖3之實施例所涉及之測試片之檢查面上之皮膜亦即異物之產生數不同的皮膜和殘留應力之深度分布之相關的曲線圖。
40:接地基材
43:開口部
44:測試片設置治具
45:測試片
46:熔射噴槍
47:開口部用測試片設置治具

Claims (10)

  1. 一種零件的製造方法，該零件係被配置在使用形成在處理室內之電漿對載置於被配置在真空容器內部之該處理室內的處理對象之晶圓進行處理的電漿處理裝置之處理室內部，在表面具備相對於上述電漿具有耐性之材料的被膜，該零件的製造方法具備: 沿著上述零件之表面使噴槍移動特定距離而使上述材料噴吹至該表面而形成上述被膜，同時在上述噴槍移動之距離的範圍內配置具備一表面的試驗片，該表面具有模擬上述零件之表面形狀的形狀，在該試驗片之表面形成上述材料之被膜的工程；和 根據檢測該試驗片之表面之上述被膜之結晶的大小、殘留應力或有無含有污染元素之結果，調節根據上述噴槍形成上述零件表面之皮膜之條件的工程。
  2. 如請求項1之零件的製造方法，其中 針對上述噴槍之移動方向從上述零件之端部隔著間隙而配置上述試驗片。
  3. 如請求項1或2之零件的製造方法，其中 上述試驗片之表面具備一形狀，該形狀係模擬上述零件之開口部或端部或者該零件之表面相對於上述噴槍之移動方向呈傾斜的角度變化之處的形狀。
  4. 如請求項1或2之零件的製造方法，其中 上述試驗片之表面具備一形狀，該形狀係模擬上述零件之表面之中不垂直於上述噴槍噴吹上述材料之方向之處之表面的形狀。
  5. 如請求項1或2之零件的製造方法，其中 在上述零件之其周圍具有上述表面同心狀地被等距離配置的中心軸，在上述噴槍沿著上述中心軸之方向移動而圍繞上述中心軸旋轉之上述零件及試驗片之表面形成上述被膜。
  6. 一種零件的檢查方法，該零件係被配置在使用形成在處理室內之電漿對載置於被配置在真空容器內部之該處理室內的處理對象之晶圓進行處理的電漿處理裝置之處理室內部，在表面具備相對於上述電漿具有耐性之材料的被膜，該零件的檢查方法具備: 沿著上述零件之表面使噴槍移動特定距離而使上述材料噴吹至該表面而形成上述被膜，同時在上述噴槍移動之距離的範圍內配置具備一表面，該表面具有模擬上述零件之表面形狀的形狀，在該試驗片之表面形成上述材料之被膜的工程；和 根據檢測該試驗片之表面之上述被膜之結晶的大小、殘留應力或有無含有污染元素之結果，檢查根據上述噴槍形成上述零件表面之皮膜的工程。
  7. 如請求項6之零件的檢查方法，其中 針對上述噴槍之移動方向從上述零件之端部隔著間隙而配置上述試驗片。
  8. 如請求項6或7之零件的檢查方法，其中 上述試驗片之表面具備一形狀，該形狀係模擬上述零件之開口部或端部或者該零件之表面相對於上述噴槍之移動方向呈傾斜的角度變化之傾斜處的形狀。
  9. 如請求項6或7之零件的檢查方法，其中 上述試驗片之表面具備一形狀，該形狀係模擬上述零件之表面之中不垂直於上述噴槍噴吹上述材料之方向之處之表面的形狀。
  10. 如請求項6或7之零件的檢查方法，其中 在上述零件之其周圍具有上述表面同心狀地被等距離配置的中心軸，在上述噴槍沿著上述中心軸之方向移動而圍繞上述中心軸旋轉之上述零件及試驗片之表面形成上述被膜。
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