WO2021229787A1 - プラズマ処理装置の検査方法 - Google Patents

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宏太 垣元
征洋 長谷
祐亮 武川
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株式会社日立ハイテク
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Definitions

  • the present invention relates to the processing gas of a plasma processing apparatus for processing a substrate-like sample such as a semiconductor wafer arranged in a processing chamber inside a vacuum vessel with plasma formed by using a processing gas supplied to the processing chamber. It is related to the inspection method for inspecting the amount of supply, and in particular, inspecting the amount of the processing gas in which a plurality of types of gases are composed of a predetermined composition flows through the inside of the gas supply line connected to the processing chamber. Regarding how to do it.
  • a dry etching apparatus in the process of manufacturing a semiconductor device, a dry etching apparatus has been widely used in order to form a circuit structure of a device by performing desired processing on a semiconductor wafer such as silicon or a substrate-like sample such as an LCD substrate. ing.
  • This dry etching apparatus supplies the processing chamber with a highly reactive process gas composed of one or more types introduced into the processing chamber, which is a chamber arranged inside a vacuum vessel. It is a plasma processing apparatus that excites with an electric field or a magnetic field to form a plasma, and performs processing such as etching using charged particles such as ions and highly reactive particles in the plasma.
  • the same wafer may be etched in a plurality of steps.
  • processing gases having different types and compositions of gas are supplied to the processing chamber, and the wafer is processed under different processing conditions.
  • the plasma processing apparatus needs to have a gas supply line capable of switching and supplying different types of gas.
  • the gas supply line in the plasma processing apparatus is connected to and communicated with each of a plurality of gas supply sources in which different types of gas are stored, and a plurality of pipes through which a plurality of types of gas flow through the inside, and the plurality of pipes. Includes a single common pipe that is connected and where the internal gas merges. Above each of the plurality of pipes, a flow rate controller for adjusting the flow rate or speed of the gas flowing inside and a valve for opening and closing the inside of the pipe are provided. According to such a gas supply line, by selectively opening and closing the valves of a plurality of pipes, a selected gas from a plurality of gas supply sources is supplied to the processing chamber of the plasma processing apparatus with a predetermined composition. can do.
  • a leak occurs in a valve on a pipe, there is a possibility that a processing gas having a composition different from the intended one will be supplied to the processing chamber. As a result, the process processing is adversely affected. From this, the plasma processing device inspects the presence or absence of leaks in the valves of such gas supply lines or their amounts at predetermined intervals, and detects that an amount of leaks outside the permissible range has occurred.
  • the valves on the pipes that have been installed are undergoing maintenance such as repair and replacement.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-32305
  • the gas from the gas supply source connected to each gas supply line is used to flow the gas with the single or multiple valves to be inspected closed, and the pressure rise is detected by a pressure gauge.
  • a technique for inspecting to detect a leak in a valve is disclosed.
  • the plasma processing device sequentially inspects a plurality of pipes of a gas supply line configured with pipes through which different types of gases each pass, the time required for the inspection work becomes enormous. .. While such an inspection is being carried out, the operation for manufacturing the semiconductor device of the plasma processing device is stopped, so that the operating rate of the device and the processing efficiency are impaired. It was not considered.
  • An object of the present invention is to provide an inspection method for a plasma processing apparatus having improved operating rate and processing efficiency.
  • the above-mentioned purpose is a processing chamber in which a wafer is processed using a plasma formed by supplying a processing gas in which a plurality of types of gases are mixed to a processing chamber arranged inside a vacuum vessel, and the plurality of processing chambers.
  • a processing gas supply having a plurality of raw material gas supply paths in which each of the types of gases flows and is supplied, and a combined flow path in which the plurality of raw material gas supply paths merge as one flow path with the processing chamber.
  • the inside connected at the location is provided with a connection portion with an inert gas supply path to which the inert gas is supplied, and the first valve is closed in each of the plurality of raw material gas supply paths to close the inert gas supply path.
  • the plurality of raw material gas supplies are supplied.
  • the inert gas is sequentially supplied from the inert gas supply path connected to the raw material gas supply path with the first and second valves closed to the inert gas supply path. It is achieved by an inspection method of a plasma processing apparatus that performs a second inspection step of detecting a leak of the first valve on the raw material gas supply path using the amount of change in the pressure of the supplied inert gas.
  • a leak of a valve provided in a plurality of pipes connected to a plurality of gas supply sources can be detected with high accuracy in a short time while suppressing gas mixing, and is a plasma processing apparatus.
  • the time required for maintenance and inspection is shortened, and the operating rate and processing efficiency are improved.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the outline of the structure of the plasma processing apparatus which concerns on embodiment of this invention schematically. It is a flowchart which shows the flow of operation which inspects the leak of the process gas introduction valve using the inert gas in the Example shown in FIG. It is a figure which shows typically the flow of the gas in the gas supply line in the process of the 1st inspection shown in FIG. It is a figure which shows typically the flow of the gas in the gas supply line in the process of the 2nd inspection shown in FIG.
  • a plurality of processing chambers inside a vacuum vessel to which an exhaust device is connected an inert gas supply line for supplying an inert gas for purging for replacing gas in the processing chamber, and a plurality of treatment chambers.
  • Leakage of multiple process gas valves in a plasma processing device equipped with a process gas supply line that supplies the process gas of the above and a control unit that controls the operation of each of the valves arranged in each gas supply line and the flow rate controller. are to be inspected all at once using an inert gas.
  • a gas leak due to a valve leak is detected by a pressure gauge in the processing chamber during a simultaneous inspection, check the gas flow rate value flowing through the flow controller of each process gas supply line and identify the valve with the leak.
  • each process gas supply line is pressurized and filled with an inert gas, and the pressure value of the pressure gauge arranged in the inert gas supply line is supplied to the process gas. Identify the leaking valve by checking each line.
  • the plasma processing apparatus of this embodiment supplies the process gas to the processing chamber arranged inside the vacuum vessel, and processes using the plasma formed by exciting the process gas using an electric field or a magnetic field introduced into the processing chamber. It is a plasma etching apparatus that etches a substrate-like sample such as a semiconductor wafer placed indoors.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an outline of the configuration of the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • a gas supply line including a pipe for supplying an inert gas and a process gas of the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention, a processing chamber inside a vacuum vessel, and an exhaust system including an exhaust pump for exhausting the inside thereof.
  • the mode of connection of the above is schematically shown.
  • the plasma processing apparatus 100 includes a vacuum container and a processing chamber 6 arranged inside the vacuum container, is connected to the lower part of the vacuum container, communicates with the processing chamber 6, and exhausts the inside thereof to obtain a desired vacuum. It is provided with an exhaust pump 9 having a vacuum pump such as a turbo molecular pump for reducing the pressure to a degree and a rotary pump for roughing. Further, the plasma processing apparatus 100 is connected to a gas supply line 13 that supplies purge gas and process gas into the processing chamber 6.
  • the exhaust pump 9 exhausts gas and particles in the processing chamber 6 to reduce the pressure inside, and uses a pressure gauge 7 in the processing chamber 6 to bring the pressure into a predetermined pressure range.
  • the inlet of the exhaust pump 9 and the exhaust port (not shown) arranged in the processing chamber 6 are connected and communicated with each other by an exhaust line 15, and exhaust gas is exhausted on the exhaust line 15 between them.
  • An exhaust control valve 8 is provided for adjusting the flow rate and speed of gas and particles flowing through the line from the processing chamber 6 by increasing or decreasing the cross-sectional area across the flow direction in the pipe of the exhaust line 15.
  • the gas supply line 13 is a plurality of raw material gas lines having pipes through which different types of gas pass through each of the inside thereof, and one raw material gas line in which the pipes of these raw material gas lines are connected and communicated with each other. It has a merging gas supply line 13-a in which the gas from the above is merged and the mixed gas flows at a predetermined ratio.
  • the raw material gas line of this embodiment includes an inert gas supply line 13-0 and process gas supply lines 13-1 to 13-n from the first to the nth.
  • the inert gas supply line 13-0 opens the flow or cutoff between the inert gas supply source 1-0 and the inert gas supply line 13-0 from the inert gas supply source 1-0.
  • it has an inert gas shutoff valve 2-0 that is adjusted by the operation of closing.
  • the portion downstream of the inert gas shutoff valve 2-0 in the flow direction of the inert gas has a function of detecting the flow rate or speed of the gas flowing in the inert gas supply line 13-0. It is equipped with a flow rate controller 4-0 for adjusting the flow rate or speed of the flowing gas.
  • inert gas introduction valve 5-0 that regulates the introduction or shutoff of the inert gas to the merging gas supply line 13-a by the operation of opening or closing. , And these parts are sequentially connected by piping in the above order.
  • the gas flowing through each line of the raw material gas line is a bypass communicated with each line so as to be introduced into a portion on the exhaust line 15 between the inlet of the exhaust pump 9 and the exhaust control valve 8.
  • the line 11 is provided.
  • the inert gas exhaust line 13-0' is connected to the bypass line 11 at the other end and the flow controller 4-0 and the inert gas introduction valve 5-0 at one end. It is connected to and communicated with a portion on the inert gas supply line 13-0 between the two.
  • an inert gas exhaust purge valve 3-0 on the bypass line 11 side on the inert gas exhaust line 13-0'and a pressure gauge 14 on the inert gas supply line 13-0 side thereof are provided.
  • the process gas supply lines 13-1 to 13-n of the gas supply line 13 of the present embodiment are the first process gas supply source 1-similar to the inert gas supply line 13-0. 1st to nth process gas supply source 1-n, 1st process gas shutoff valve 2-1 to nth process gas shutoff valve 2-n, and 1st to nth flow rate regulators 4-1 to 4- It has n and. Further, between each flow rate controller 4-1 to 4-n on each process gas supply line 13-1 to 13-n and the connection point between each process gas supply line and the confluent gas supply line 13-a. It is provided with a first process gas introduction valve 5-1 to an nth process gas introduction valve 5-n that regulates the flow and shutoff of internal gas by the operation of opening or closing.
  • each of the process gas exhaust lines 13-1'to 13-n' is the first to nth process gas shutoff valve 2-1 on each of the first to nth process gas supply lines 13-1 to 13-n.
  • each of 2-n and each of the flow regulators 4-1 to 4-n and the location on the bypass line 11 between the inert gas line exhaust purge valve 3-1 and the exhaust valve 10. are connected and arranged and communicated.
  • the end of the bypass line 11 is connected to the inert gas exhaust line 13-0', and from the connection with the bypass line 11, the flow controller 4-0 and the inert gas introduction valve 5-
  • the inert gas that has flowed in along the pipeline branched from between 0 is introduced into each process gas exhaust line 13-1'to 13-n'.
  • the first process gas exhaust that opens or closes the inside of each of the lines.
  • the nth process gas exhaust purge valve 3-n is arranged from the purge valve 3-1.
  • any of the locations where the process gas exhaust lines 13-1'to 13-n' are connected is close to the exhaust line 15, that is, the bypass line 11 and the exhaust line 15.
  • An exhaust valve 10 for adjusting the flow or shutoff of gas in the bypass line 11 by an opening or closing operation is provided between the connection point and the connection point with all the above-mentioned process gas exhaust lines.
  • the inert gas from the inert gas supply source 1-0 is the flow rate adjusted by the flow controller 4-0 with the inert gas shutoff valve 2-0 and the inert gas introduction valve 5-0 open. It flows through the inert gas supply line 13-0 at a speed and is introduced into the merging gas introduction line 13-a.
  • the merging gas introduction valve 13-b arranged on the merging gas introduction line 13-a is opened, the gas in the merging gas introduction line 13-a is introduced into the processing chamber 6.
  • the inert gas exhaust purge valve 3-0 on the inert gas exhaust line 13-0' is open, at least a part of the gas in the inert gas supply line 13-0 is the inert gas exhaust line 13. It is introduced into the bypass line 11 through ⁇ 0', and is introduced into the exhaust line 15 and discharged by the operation of the exhaust pump 9 in a state where the exhaust valve 10 is opened by passing through the bypass line 11.
  • both the process gas shutoff valve 2-k and the process gas introduction valve 5-k are open.
  • the gas flows through the inert gas supply line 13-k at a flow rate or speed adjusted to a predetermined value by the flow rate controller 4-k and is introduced into the merging gas introduction line 13-a.
  • the process gas introduced into the merging gas introduction line 13-a is mixed and has a predetermined composition when the inert gas is introduced from a plurality of process gas supply lines or also from the inert gas supply line 13-0.
  • the process gas exhaust purge valve 3-k on any of the process gas exhaust lines 13-k' is open, at least a part of the gas in the corresponding process gas supply line 13-k is the process gas exhaust line. It is introduced into the bypass line 11 through 13-0', and is introduced into the exhaust line 15 and discharged by the operation of the exhaust pump 9 in a state where the exhaust valve 10 is opened by passing through the bypass line 11.
  • each process gas exhaust line 13-k'connected to the bypass line 11 is communicated with the inert gas exhaust line 13-0' connected to the bypass line 11 as well.
  • the first to nth process gas supply lines 13-1 to 13-n are from the inert gas supply line 13-0 for exhaust or purging inside the gas supply line 13. It is possible to introduce an inert gas.
  • the ends of the inert gas supply line and the process gas supply lines from the first to the nth process gas supply lines on the treatment chamber 6 side are merged between the inert gas supply line and the treatment chamber 6 to form one merged gas supply line 13-a.
  • Internal gas can be passed through the confluent gas supply line 13-a, which is configured to have pipes connected to the confluence of each process gas supply line from the confluence to the processing chamber 6, by opening or shielding.
  • a merging gas introduction valve 13-b for flowing and shutting off is arranged.
  • one merging gas supply line 13-a is connected to the processing chamber 6 and is passed through these lines by the operation of a valve or a flow rate regulator arranged on each process gas supply line.
  • a plurality of gases having different types or compositions to be flowed are merged and supplied into the processing chamber 6 as a gas of one type or composition, but at least one of a plurality of process gas supply lines is supplied to the processing chamber 6. It may have a configuration in which the gas connected and flowing through the line is independently introduced into the processing chamber 6.
  • a valve or a flow rate regulator arranged on the raw material gas line in the gas supply line 13 is communicably connected to the control unit 12, and its operation is adjusted in response to a command signal from the control unit 12. .
  • the control unit 12 has an arithmetic unit such as a CPU using a semiconductor device, and a storage device such as a RAM, ROM, a hard disk, or a CD-ROM for storing using a detachable storage medium, and further comprises the above-mentioned valve and flow rate adjustment. Equipped with an interface for communication with wired or wireless communication means that enables communication with the device, as well as a wired or wireless communication line that communically connects to the arithmetic unit, storage device, and interface. ing.
  • another vacuum container (not shown) is formed on the outer side wall of the vacuum container having a cylindrical shape.
  • a substrate-like sample such as a semiconductor wafer to be processed is placed on an arm of a transport device such as a robot arm (not shown), held and transported, and the pressure is reduced for transport. It is carried into the inside of the processing chamber 6 inside the vacuum container from the transport chamber which is a space.
  • the sample conveyed through the gate which is a passage formed on the side wall of the vacuum vessel, is delivered to a sample table or an electrode (not shown) inside the processing chamber 6, and is placed at a predetermined position on the upper surface of the sample table or the electrode. It is held by using electric adsorption or the like.
  • the gate is closed by a gate valve (not shown) to seal the inside of the processing chamber 6.
  • the processing gas is introduced into the processing chamber 6 from the gas supply line 13, and an electric field or a magnetic field is supplied into the processing chamber 6 in a state where the pressure value is maintained within a range suitable for a predetermined treatment, and the processing gas is excited. Then, ionization and divergence occur to form plasma, and the treatment of the membrane layer to be treated of the membrane structure including the mask layer previously formed on the upper surface of the sample and the membrane layer to be treated below it is started. .. At that time, high-frequency power is supplied to the sample table and electrodes, a bias potential corresponding to the plasma potential is formed above the upper surface of the sample, and charged particles such as ions in the plasma are attracted to the sample surface and collide with each other to be processed. The etching process for the incident direction of the charged particles in the film layer is promoted.
  • a gas for purging such as an inert gas is introduced into the treatment chamber 6, and the treatment gas remaining inside the treatment chamber 6 and the particles of the product formed during the treatment are discharged. It is replaced by the inflowing purge gas and discharged to the outside of the processing chamber 6 through the exhaust line 9. Then, after the electrostatic adsorption of the sample is released, the sample is handed over to the transport device that has entered the processing chamber 6 and is carried out to the transport chamber of the other vacuum container outside the processing chamber 6. If the untreated sample to be processed in the processing chamber 6 is on standby, it is carried into the processing chamber 6 again, and if the untreated sample is not waiting, the gate valve is closed for processing. The chamber 6 is sealed again, and the operation of processing the sample of the plasma processing apparatus 100 to manufacture the semiconductor device is stopped.
  • an inert gas such as an inert gas is introduced into the treatment chamber 6, and the treatment gas remaining inside the treatment chamber 6 and the particles of the product formed during the treatment are discharged. It is replaced by the inflowing purge gas and
  • control unit 12 When the control unit 12 detects that the operation of the above processing of the plasma processing device 100 has been performed for a predetermined number of samples or for a cumulative time, the control unit 12 stores the software stored in the storage device. Based on the wear algorithm, the operation for processing the sample of the plasma processing device to manufacture the semiconductor device is stopped, and the device is operated in the operation (maintenance mode) for maintenance and inspection (maintenance) of the device. .. In such maintenance and inspection, the inside of the processing chamber 6 is opened to the atmosphere with a pressure equal to or close to the atmospheric pressure, and the parts arranged inside are cleaned or replaced.
  • the plasma processing apparatus 100 is inactive in a state where the inert gas shutoff valve 2-0 and the inert gas introduction valve 5-0 are first opened in response to the command signal from the control unit 12.
  • the inert gas from the gas supply source 1-0 is introduced into the inert gas supply line 13-0, and further, the merging gas introduction valve 13-b is opened to the processing chamber 6 through the merging gas supply line 13-a. It is introduced and raises the pressure inside it from a decompressed state, which is a predetermined degree of vacuum suitable for processing, to a pressure of atmospheric pressure or a value close to this.
  • the exhaust control valve 8 is closed and the inside of the processing chamber 6 is sealed.
  • the inert gas is supplied to the engine via the inert gas exhaust line 13-0', and the process gas remaining in each exhausted process gas supply line including each flow rate controller is merged into the combined gas supply line 13-. It is extruded to a and replaced, and purged out of the vacuum vessel through the processing chamber 6 and the exhaust line 15. At this time, the process gas introduction valves 5-1 to 5-n and the merging gas introduction valve 13-b are opened.
  • the process of purging from the processing chamber 6 through the exhaust line 15 may be performed before or after, the process of boosting the inside of the processing chamber 6 to atmospheric pressure and opening it, and bypassing from each process gas supply line.
  • the process of exhausting the inside through the line 11 may be performed in parallel.
  • the configuration may be such that only one of the steps of exhausting through the bypass line 11 and purging through the exhaust line 15 through the processing chamber 6 from the process gas exhaust line of the inert gas is performed.
  • Each inert gas shutoff valve 2-0 or process gas shutoff valve 2-1 to 1-n is opened and merges at a predetermined flow rate or speed by the flow rate controller 4-0 or 4-1 to 4-n. Then, it is introduced into the processing chamber 6 as a processing gas having a predetermined composition and ratio via the combined gas supply line 13-a.
  • the maximum flow rate value that can be adjusted by the flow rate regulators 4-1 to 4-n in each gas supply line 13 is different for each raw material gas supply line.
  • the flow rate controller 4-0 in the inert gas supply line 13-0 has a maximum of 20 L / min, while the flow rate controllers 4-1 to 4-n in each process gas supply line 13-1 to 13-n. Then, the maximum flow rate value that can be set is 20 L / min or 5 L / min.
  • Such a configuration has the ability to adjust the flow rate required for purging in each line in the processing chamber 6 and the gas supply line 13 and the flow rate with high accuracy in diluting the gas supplied through these lines.
  • the purpose is that it is necessary to supply gas at a large flow rate instead of not needing it, or it is necessary to adjust the gas with a small flow rate and higher accuracy for processing the sample in the processing chamber 6. This is because it is necessary to use the flow rate controller properly.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a flow of operation for inspecting a leak in a process gas introduction valve using an inert gas in the embodiment shown in FIG.
  • the control unit 12 detects that the operation of manufacturing the semiconductor device of the plasma processing apparatus 100 of this embodiment is performed for a predetermined number of samples or for a cumulative time. Then, the control unit 12 stops the operation for processing the sample of the plasma processing device to manufacture the semiconductor device based on the algorithm of the software stored in the storage device, and maintains and inspects the device (maintenance and inspection of the device). Operate the device in the operation (maintenance mode) for maintenance). During operation in such a maintenance mode, maintenance and inspection of the gas supply line 13 are carried out.
  • the state in which the gas is not flowing in any of the raw material gas lines of the gas supply line 13 is the state where the control unit 12 has the flow rate regulators 4-0 to 4 on each line.
  • the residual process gas inside the gas supply line 13 and the inside of the processing chamber 6 is exhausted by the exhaust pump 9 through the exhaust line 15 as described above. Further, with the treatment chamber 6 sealed, the inside is depressurized to a vacuum degree equal to or higher than that during the treatment of the sample, and an inspection is performed for leakage from the treatment chamber 6 (step S1).
  • the first process gas shutoff valve 2-1 to the nth process gas shutoff valve 2-n and the first process gas introduction valve 5-1 The nth process gas introduction valve 5-n is closed (closed), and the first process gas exhaust purge valve 3-1 to the nth process gas exhaust purge valve 3-n are opened in the line. Then, all of the flow rate regulators 4-1 to the nth process gas supply line 13-n and the flow rate regulators 4-n of the first process gas supply line 13-1 determine the flow rate or speed of each settable gas. A first inspection state is formed that is made fully open to maximize.
  • each process gas is supplied by opening the inert gas shutoff valve 2-0, fully opening the flow controller 4-0 of the inert gas supply line, and opening the inert gas exhaust purge valve 3-1.
  • the inert gas supply lines 13-0 supply the inert gas lines 13-1 to 13-n at a high pressure to fill the lines 13-1 to 13-n.
  • the exhaust control valve 8 is closed, and the merging gas introduction valve 13-b is open (step S2). After this, the first inspection step is carried out for a predetermined period.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the flow of gas in the gas supply line in the first inspection step shown in FIG. 2.
  • the inert gas passes from the inert gas supply source 1-0 on the inert gas supply line 13-0 through the inert gas shutoff valve 2-0 and the flow rate controller 4-0, and the inert gas exhaust line 13-. Enter 0'and enter the bypass line 11 via the inert gas exhaust purge valve 3-0. Further, it enters the first to nth process gas exhaust lines 13-1'to 13-n' connected to the bypass line 11 and passes from the first process gas exhaust purge valve 3-1 to the nth process gas exhaust gas purge valve 3-n. Then enter each of the process gas supply lines 13-1 to 13-n. Then, it passes through the flow rate regulators 4-1 to 4-n of each process gas supply line and reaches the nth process gas introduction valve 5-n from the first process gas introduction valve 5-1.
  • the pressure value in the processing chamber 6 is detected and the pressure value is determined by the control unit 12 that receives the output from the pressure gauge 7 that detects the pressure in the processing chamber 6 connected to the vacuum vessel. It is determined whether or not it is within the permissible range (step S3). That is, when a leak occurs in any of the first process gas introduction valve 5-1 to the nth process gas introduction valve 5-n in the state of the first inspection, the processing chamber is passed through the merging gas supply line 13-a. The inert gas flows into 6 to change the pressure in the processing chamber 6, which is detected by the pressure gauge 7.
  • step S3 after the pressure value in the processing chamber 6 and the detection of the change thereof have been performed for an arbitrary time, the control unit 12 determines whether or not the pressure in the processing chamber 6 has increased (step S4). This is because the control unit 12 determines whether the amount of change between the pressure values detected at a specific interval is within a predetermined allowable range (in this case, a positive magnitude) or outside the range. Will be done. If it is not determined that there is an increase in pressure (the amount of change in pressure is out of the allowable range), a leak occurs in any of the first to nth process gas introduction valves 5-1 to 5-n in the control unit 12. It is determined that this has not occurred, and the first inspection step or the inspection of the gas supply line 13 is completed.
  • a predetermined allowable range in this case, a positive magnitude
  • control unit 12 When it is determined that the pressure has increased, the control unit 12 identifies which of the first process gas introduction valve 5-1 to the nth process gas introduction valve 5-n has a leak. Therefore, the flow rate value of the gas of the flow rate regulators 4-1 to 4-n is detected (step S5).
  • step S5 When the flow rate of gas is detected in at least one of the flow rate regulators 4-1 to 4-n in step S5, the control unit 12 leaks to the process gas introduction valve of each of the process gas supply lines. It is determined that there is (step S6). In the first inspection step, it is determined that no leak has occurred in the first to second process gas introduction valves 5-1 to 5-n that are not determined to have a leak in step S6.
  • step S5 After detecting the flow rate of the flow rate regulators 4-1 to 4-n or determining which of these flow rate regulators has a leak in step S5, there is no leak in the first inspection step. An additional inspection is carried out for the process gas supply line determined to be, in order to determine the presence or absence of a minute inert gas leak that is not reflected in the flow rate value of the flow rate controller.
  • the first process gas exhaust purge valves 3-1 to n are in a state where the inside of each of the process gas supply lines 13-1 to 13-n is filled with the inert gas by the first inspection step.
  • the process gas exhaust purge valve 3-n and the inert gas shutoff valve 2-0 are closed to form the second inspection state (step S7).
  • any one of the first process gas exhaust gas purge valve 3-1 to the nth process gas exhaust gas purge valve 3-n is opened (opened) in response to the command signal from the control unit 12 (step S8). )
  • a second inspection step is performed.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the flow of gas in the gas supply line in the second inspection step shown in FIG. 2.
  • the flow of the inert gas in the second inspection process is shown by the thick line in FIG. That is, following the first inspection step, the first to nth process gas exhaust lines 13-from the inert gas shutoff valve 2-0 via the flow controller 4-0 and the inert gas exhaust purge valve 3-0.
  • Inert gas is introduced and filled in the pipe from the first process gas exhaust purge valve 3-1 on each of 1'to 13-n'to the nth process gas exhaust purge valve 3-n.
  • the kth process gas exhaust barge valve (first process gas exhaust purge valve 3-1 in the example of this figure) of any one of the first to nth process gas exhaust purge valves 3-1 to 3-n is opened.
  • the inert gas reaches the process gas introduction valve 5-1 and the inside of the line is filled with the inert gas. ing.
  • step S9 the control unit 12 determines the value of the pressure in the inert gas exhaust line 13-0' and the amount of its change. Is detected (step S9).
  • step S8 if there is a leak in the first process gas introduction valve 5-1 of the process gas supply line 13-1 in which the first process gas exhaust purge valve 3-1 is opened, the merging gas from the valve.
  • the inert gas flows into the supply line 13-a or the processing chamber 6 communicated with the supply line 13-a, and the inside of the first process gas supply line 13-1 is pressurized to cause a pressure drop from a high value state. ..
  • the control unit 12 When the flow rate regulators 4-1 to 4-n are pressure type flow rate regulators equipped with a pressure gauge inside, the control unit 12 outputs the output from the pressure gauge provided with these flow rate regulators. It may be configured to receive and detect the pressure value and its change. In that case, the pressure gauge 14 does not have to be arranged. Further, in the second inspection step, the merging gas introduction valve 13-b is maintained in an open state.
  • the amount of the pressure change detected by the control unit 12 is within a predetermined allowable range (this). In that case, it is determined whether it is within the negative range) or outside the range (step S10).
  • the control unit 12 determines that a leak has occurred in the process gas introduction valve of the process gas supply line. , The second inspection step or the inspection of the gas supply line 13 is completed (step S11).
  • step S12 the control unit 12 closes the process gas exhaust purge valve 3-1 and designates the process gas introduction valve as the next inspection target (step S12).
  • k + 1 second process gas introduction valve 5-2
  • the process returns to step S8, and in response to the command signal from the control unit 12, the second process gas exhaust purge valve 3-2 of the second process gas exhaust line 13-2'connected to the process gas supply line 13-2. Is opened, and thereafter, steps S8 to S12 are repeated from step S8 to detect or determine the presence or absence of leakage in each of the first to nth process gas introduction valves 5-1 to 5-n.
  • the above embodiment it is possible to inspect the presence or absence of leakage of valves on each raw material gas line constituting the gas supply line 13 in a short time or with high accuracy, and a semiconductor device is manufactured.
  • the operating rate of the plasma processing apparatus 100 is improved by shortening the period of operation in the maintenance mode, and the efficiency of semiconductor device manufacturing is improved.

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Abstract

複数の原料ガス供給路の各々が、当該原料ガス供給路を開閉する第１のバルブ及びこの第１のバルブの上流側に配置された第２のバルブと、これら第１及び第２のバルブの間に配置され内部を流れる原料ガスの流量を調節する流量調節器と、第２のバルブと流量調節器との間の箇所で接続された内部に不活性ガスが供給される不活性ガス供給路との接続部とを備えたプラズマ処理装置の処理の効率を向上させるため、複数の原料ガス供給路の検査において、各々に第１のバルブを閉じて不活性ガス供給路から不活性ガスを供給した状態で、複数の原料ガス供給路各々について順次、当該原料ガス供給路上の流量調節器を通る不活性ガスの流量を用いて当該原料ガス供給路上の第１のバルブの漏れの有無を判定する第１の検査の工程と、この第１の検査の工程において第１のバルブの漏れが有ることが判定されなかった場合に、複数の原料ガス供給路の各々について順次、第１及び第２のバルブを閉じた状態で当該原料ガス供給路に接続された不活性ガス供給路から不活性ガスを供給して当該不活性ガス供給路に供給される不活性ガスの圧力の変化量を用いて当該原料ガス供給路上の第１のバルブの漏れを検出する第２の検査の工程を行う。

Description

プラズマ処理装置の検査方法
　本発明は、真空容器内部の処理室内に配置した半導体ウエハ等の基板状の試料を処理室内に供給した処理用のガスを用いて形成したプラズマにより処理するプラズマ処理装置の前記処理用のガスの供給の量を検査する検査方法に係り、特に、複数の種類のガスが所定の組成で構成された処理用のガスが、処理室と連結されたガス供給ラインの内部を通流する量を検査する方法に関する。
　従来より、半導体デバイスを製造する工程において、シリコン等の半導体ウエハやＬＣＤ基板などの基板状の試料に所望の加工を施してデバイスの回路の構造を形成するため、ドライエッチング装置がが広く利用されている。このドライエッチング装置は、典型的には、真空容器の内部に配置された室である処理室内に導入された反応性の高い単一または複数の種類から構成されたプロセス用ガスを処理室内に供給した電界または磁界により励起してプラズマを形成し、このプラズマ中のイオン等の荷電粒子及び反応性の高い粒子を用いてエッチング等の処理をするプラズマ処理装置である。
　このようなプラズマ処理装置では、同一のウエハに複数の工程のエッチング処理が施される場合がある。このような複数の工程の各々では、ガスの種類や組成を異ならせた処理用のガスを処理室内に供給して、異なる処理の条件でウエハの処理が行われる。プラズマ処理装置は、このようなウエハの処理（プロセス）を行うために、異なる種類のガスを切り換えて供給することが可能なガス供給ラインを有する必要がある。
　プラズマ処理装置におけるガス供給ラインは、異なる種類のガスが貯留された複数のガス供給源の各々に連結され連通されて内部を複数種類のガスが通流する複数の配管と、当該複数の配管と接続され内部のガスが合流する単一の共通配管とを含んでいる。複数の配管の各々の上には、内部を流れるガスの流量または速度を調節する流量調節器及び配管の内部を開閉するバルブが備えられている。このようなガス供給ラインによれば、複数の配管のバルブを選択的に開閉することにより、複数のガス供給源のガスのうち選択されたものを所定の組成でプラズマ処理装置の処理室に供給することができる。
　このようなガス供給ラインを有するプラズマ処理装置においては、配管上のバルブにリークが発生すると、所期のものとは異なる組成の処理用のガスが処理室内に供給されてしまう虞がある。その結果、プロセス処理に悪影響が及んでしまう。このことから、プラズマ処理装置では、このようなガス供給ラインのバルブのリークの有無またはその量を予め定められた期間毎に検査して、許容範囲外の量のリークが生じていることが検出された配管上のバルブは修理、交換等のメンテナンスを施すことが行われている。
　このようなガス供給ラインのバルブのリークの検査に関する従来の技術としては、特開２０１７－３２３０５号公報（特許文献１）に開示のものが知られていた。この従来技術では、各ガス供給ラインに接続されたガス供給源のガスを用いて、検査対象となる単体または複数のバルブを閉じた状態でガスを流し、圧力計にて圧力の上昇を検出することによってバルブのリークを検出する検査する技術が開示されている。
特開２０１７－３２３０５号公報
　しかしながら、上記従来の技術では、次の点について十分な考慮がなされていなかった。
　すなわち、ガス供給ラインの複数のガス供給用の配管上のバルブについて検査を行う場合に、複数のバルブにリークがあった場合は検査中に漏れ出たガスが混合してしまう虞がある。一方、他のバルブを閉じた状態で１つのバルブ毎に個別にリークの有無を検査する場合には、上記ガスの混合の問題が生じることはないものの、近年の半導体ウエハをエッチング処理して半導体デバイスを製造する工程では、複数の種類のガスを混合して処理室内に処理用ガスとして供給することが一般的であり、ガスの種類の数も増大する傾向にある。このため、プラズマ処理装置は、異なる種類のガスが各々通流する配管を備えて構成されたガス供給ラインの複数の配管個々について順次検査をすると、検査の作業に要する時間が膨大になってしまう。このような検査を実施している間はプラズマ処理装置の半導体デバイス製造のための運転が停止することになるため、装置の稼働率や処理の効率が損なわれてしまうという問題について上記従来技術では考慮されていなかった。
　本発明の目的は、稼働率や処理の効率を向上させたプラズマ処理装置の検査方法を提供することにある。
　上記目的は、真空容器内部に配置された処理室内に複数の種類のガスが混合された処理用のガスが供給されて形成されたプラズマを用いてウエハが処理される処理室と、前記複数の種類のガス各々が内部を流れて供給される複数の原料ガス供給路及びこれら複数の原料ガスの供給路が前記処理室との間で１つの流路として合流した合流路を有する処理用ガス供給路とを備えたプラズマ処理装置の検査方法であって、前記複数の原料ガス供給路の各々が、当該原料ガス供給路を開閉する第１のバルブ及びこの第１のバルブの上流側に配置された第２のバルブと、これら第１及び第２のバルブの間に配置され内部を流れる前記原料ガスの流量を調節する流量調節器と、前記第２のバルブと前記流量調節器との間の箇所で接続された内部に不活性ガスが供給される不活性ガス供給路との接続部とを備え、前記複数の原料ガス供給路各々に前記第１のバルブを閉じて前記不活性ガス供給路から不活性ガスを供給した状態で、前記複数の原料ガス供給路各々について順次、当該原料ガス供給路上の前記流量調節器を通る前記不活性ガスの流量を用いて当該原料ガス供給路上の前記第１のバルブの漏れの有無を判定する第１の検査の工程と、この第１の検査の工程において前記第１のバルブの漏れが有ることが判定されなかった場合に、前記複数の原料ガス供給路の各々について順次、前記第１及び第２のバルブを閉じた状態で当該原料ガス供給路に接続された前記不活性ガス供給路から前記不活性ガスを供給して当該不活性ガス供給路に供給される不活性ガスの圧力の変化量を用いて当該原料ガス供給路上の前記第１のバルブの漏れを検出する第２の検査の工程を行うプラズマ処理装置の検査方法により達成される。
　本発明によれば、複数のガス供給源に接続された複数の配管に設けられているバルブのリークを、ガスの混合を抑制しつつ短時間で高精度に検出することができ、プラズマ処理装置の保守、点検に要する時間を短縮して稼働率や処理の効率が向上する。
本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を模式的に示す図である。 図１に示す実施例において不活性ガスを用いてプロセスガス導入バルブのリークを検査する動作の流れを示すフローチャートである。 図２に示す第１の検査の工程におけるガス供給ライン内のガスの流れを模式的に示す図である。 図２に示す第２の検査の工程におけるガス供給ライン内のガスの流れを模式的に示す図である。
　以下、本願発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
　本実施の形態は、排気装置が連結された真空容器内部の処理室と、処理室内部のガスを置換するためのパージ用の不活性ガスを供給する不活性ガス供給ラインと、処理室内へ複数のプロセスガスを供給するプロセスガス供給ラインと、各ガス供給ライン内に配置されたバルブ各々および流量調節器の動作を制御する制御部を備えたプラズマ処理装置において、複数のプロセスガス用バルブのリークを、不活性ガスを用いて一斉に検査するものである。特に、一斉検査時にバルブのリークによるガスの漏れを処理室内の圧力計にて検出した際は、各プロセスガス供給ラインの流量調節器に流れるガス流量値を確認し、リークのあるバルブを特定する。さらに、流量調節器にてガス流量が確認されなかった場合、各プロセスガス供給ラインを不活性ガスにて加圧充填し、不活性ガス供給ラインに配置された圧力計の圧力値をプロセスガス供給ライン毎に確認することでリークのあるバルブを特定する。
　以下、本発明の実施例について各図面を用いて説明する。本実施例のプラズマ処理装置は、真空容器の内部に配置された処理室内にプロセスガスを供給し、処理室内に導入した電界または磁界を用いてプロセスガスを励起して形成したプラズマを用いて処理室内に配置した半導体ウエハ等の基板状の試料をエッチング処理するプラズマエッチング装置である。
　図１は、本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を模式的に示す図である。本図では、本発明の実施例のプラズマ処理装置の不活性ガス及びプロセスガスを供給する配管を含むガス供給ラインと真空容器内部の処理室及びその内部を排気する排気ポンプを含む排気の系統との連結の態様を模式的に示している。
　本図において、プラズマ処理装置１００は、真空容器とその内部に配置された処理室６を備えるとともに、真空容器の下部に接続され、処理室６と連通されてその内部を排気して所望の真空度まで減圧するためのターボ分子ポンプ及び粗引き用のロータリーポンプ等の真空ポンプを有する排気ポンプ９とを備えている。さらに、プラズマ処理装置１００は、処理室６内にパージガス及びプロセスガスを供給するガス供給ライン１３と連結されている。
　排気ポンプ９は処理室６内のガスや粒子を排気して内部を減圧し、処理室６内の圧力計７を用いて圧力を所定の圧力の範囲にするものである。本実施例のプラズマ処理装置１００は、排気ポンプ９の入り口と処理室６に配置された図示しない排気口とが排気ライン１５で連結されて連通され、これらの間の排気ライン１５上には排気ライン内を流れる処理室６からのガスや粒子の流量や速度を排気ライン１５の配管内の流れ方向を横切る断面積を増減して調節する排気調節バルブ８が備えられている。
　ガス供給ライン１３は、各々の内部を異なる種類のガスが通流する配管を備えた複数の原料ガスラインと、これら原料ガスラインの配管が接続されて連通した１つの配管であって原料ガスラインからのガスが合流して所定の比率で混合されたガスが流れる合流ガス供給ライン１３－ａとを有している。本実施例の原料ガスラインは、不活性ガス供給ライン１３－０と第１から第ｎまでのプロセスガス供給ライン１３－１乃至１３－ｎとを備えている。
　不活性ガス供給ライン１３－０は、不活性ガス供給源１－０と、不活性ガス供給源１－０からの不活性ガスの不活性ガス供給ライン１３－０内の通流または遮断を開放または閉塞の動作で調節する不活性ガス遮断バルブ２－０とを有している。さらに、不活性ガス遮断バルブ２－０の不活性ガスの流れ方向の下流側の箇所には、不活性ガス供給ライン１３－０内を流れるガスの流量または速度を検出する機能を有して通流するガスの流量または速度を調節するための流量調節器４－０とを備えている。さらに、流量調節器４－０の下流側の箇所には、開放または閉塞の動作により不活性ガスの合流ガス供給ライン１３－ａへの導入または遮断を調節する不活性ガス導入バルブ５－０とが備えられており、これらの部品が上記の順に配管により順次連結されている。
　また、本実施例は、原料ガスラインの各ラインを流れるガスを排気ポンプ９の入り口と排気調節バルブ８との間の排気ライン１５上の箇所に導入するようにこれら各ラインと連通されたバイパスライン１１が備えられている。例えば、不活性ガス供給ライン１３－０では、不活性ガス排気ライン１３－０’が、他端をバイパスライン１１と接続され一端を流量調節器４－０と不活性ガス導入バルブ５－０との間の不活性ガス供給ライン１３－０上の箇所に接続されて連通されている。さらに、不活性ガス排気ライン１３－０’上のバイパスライン１１側に不活性ガス排気パージバルブ３－０およびその不活性ガス供給ライン１３－０側に圧力計１４が備えられている。
　本実施例のガス供給ライン１３の第１から第ｎまでのプロセスガス供給ラインは１３－１乃至１３－ｎは、不活性ガス供給ライン１３－０と同様に、第１プロセスガス供給源１－１から第ｎプロセスガス供給源１－ｎと、第１プロセスガス遮断バルブ２－１から第ｎプロセスガス遮断バルブ２－ｎと、第１から第ｎまでの流量調節器４－１乃至４－ｎとを備えている。さらに、各プロセスガス供給ライン１３－１乃至１３－ｎ上の各流量調節器４－１乃至４－ｎと当該各プロセスガス供給ラインと合流ガス供給ライン１３－ａとの接続箇所との間に開放または閉塞の動作により内部のガスの通流、遮断を調節する第１プロセスガス導入バルブ５－１乃至第ｎプロセスガス導入バルブ５－ｎとを備えている。
　また、各プロセスガス供給ライン１３－１乃至１３－ｎ上には、バイパスラインと連通されたプロセスガス排気ライン１３－１’乃至１３－ｎ’が接続されている。すなわち、プロセスガス排気ライン１３－１’乃至１３－ｎ’の各々が、第１乃至第ｎプロセスガス供給ライン１３－１乃至１３－ｎ各々上の第１乃至第ｎプロセスガス遮断バルブ２－１乃至２－ｎ各々と流量調節器４－１乃至４－ｎ各々の間の箇所と、不活性ガスライン排気パージバルブ３－１と排気バルブ１０との間のバイパスライン１１上の箇所との間でこれらを接続して配置され連通している。上記のように、バイパスライン１１の端部は不活性ガス排気ライン１３－０’と接続されており当該バイパスライン１１との接続部から、流量調節器４－０と不活性ガス導入バルブ５－０の間から分岐した管路に沿って流入した不活性ガスが、各プロセスガス排気ライン１３－１’乃至１３－ｎ’に導入される。
　さらに、バイパスライン１１と各プロセスガス供給ラインとを接続するプロセスガス排気ライン１３－１’乃至１３－ｎ’の各々上には、当該ライン各々のの内部を開放または閉塞する第１プロセスガス排気パージバルブ３－１から第ｎプロセスガス排気パージバルブ３－ｎが配置されている。一方で、バイパスライン１１上の、各プロセスガス排気ライン１３－１’乃至１３－ｎ’とが接続された箇所の何れからも排気ライン１５に近い箇所、すなわちバイパスライン１１と排気ライン１５との接続箇所と上記全てのプロセスガス排気ラインとの接続箇所との間には、開放または閉塞の動作によりバイパスライン１１内のガスの通流または遮断を調節する排気バルブ１０が備えられている。
　不活性ガス供給源１－０からの不活性ガスは、不活性ガス遮断バルブ２－０及び不活性ガス導入バルブ５－０が開放された状態で流量調節器４－０によって調節された流量または速度で不活性ガス供給ライン１３－０を流れて合流ガス導入ライン１３－ａに導入される。合流ガス導入ライン１３－ａ上に配置された合流ガス導入バルブ１３－ｂが開放された状態では、合流ガス導入ライン１３－ａ内のガスが処理室６内に導入される。一方、不活性ガス排気ライン１３－０’上の不活性ガス排気パージバルブ３－０が開放された状態では、不活性ガス供給ライン１３－０内のガスの少なくとも一部は不活性ガス排気ライン１３－０’を通りバイパスライン１１内に導入され、バイパスライン１１内を通流して排気バルブ１０が開放されている状態で、排気ライン１５に導入されて排気ポンプ９の動作により排出される。
　同様に、何れかのプロセスガス供給源１－ｋ（ｋは１乃至ｎの何れか）からのプロセスガスは、プロセスガス遮断バルブ２－ｋとプロセスガス導入バルブ５－ｋとの両者各々が開放された状態で、流量調節器４－ｋによって所定の値に調節された流量または速度で不活性ガス供給ライン１３－ｋを流れて合流ガス導入ライン１３－ａに導入される。合流ガス導入ライン１３－ａ内に導入されたプロセスガスは、複数のプロセスガス供給ラインから或いは不活性ガス供給ライン１３－０からも不活性ガスが導入された場合には混合されて所定の組成または比率を有する混合ガスとなり、合流ガス導入バルブ１３－ｂが開放された状態で、処理室６内に処理用ガスとして導入される。一方、何れかのプロセスガス排気ライン１３－ｋ’上のプロセスガス排気パージバルブ３－ｋが開放された状態では、対応するプロセスガス供給ライン１３－ｋ内のガスの少なくとも一部はプロセスガス排気ライン１３－０’を通りバイパスライン１１内に導入され、バイパスライン１１内を通流して排気バルブ１０が開放されている状態で、排気ライン１５に導入されて排気ポンプ９の動作により排出される。
　一方、バイパスライン１１に接続された各プロセスガス排気ライン１３－ｋ’は、同様にバイパスライン１１に接続された不活性ガス排気ライン１３－０’と連通されている。このような厚生を備えたガス供給ライン１３では、第１乃至第ｎプロセスガス供給ライン１３－１乃至１３－ｎに対してその内部の排気あるいはパージ用に不活性ガス供給ライン１３－０からの不活性ガスを導入することが可能である。
　また、不活性ガス供給ライン、第１から第ｎまでのプロセスガス供給ライン各々の処理室６側の端部はこれらと処理室６との間で合流し１つの合流ガス供給ライン１３－ａになる。各プロセスガス供給ラインの合流部から処理室６までの間でこれらと連結された配管を有して構成される合流ガス供給ライン１３－ａ上には開放または遮蔽の動作により内部のガスの通流、遮断をする合流ガス導入バルブ１３－ｂが配置されている。さらに、上記の実施例では、１つの合流ガス供給ライン１３－ａが処理室６に連結され各プロセスガス供給ライン上に配置されたバルブあるいは流量の調節器の動作により、これらのライン内を通流する別の種類または組成である複数のガスは合流して１種類または組成のガスとして処理室６内に供給されているが、複数のプロセスガス供給ラインの少なくとも何れか１つが処理室６に接続され、当該ライン内を通流するガスが単独で処理室６内に導入される構成を備えていても良い。
　さらに、ガス供給ライン１３内の原料ガスライン上に配置されたバルブや流量調節器は、制御部１２に通信可能に接続され、この制御部１２からの指令信号に応じてその動作が調節される。制御部１２は、内部に半導体デバイスによるＣＰＵ等の演算器およびＲＡＭ，ＲＯＭやハードディスクあるいは着脱可能な記憶用媒体を用いて記憶するＣＤ－ＲＯＭ等の記憶装置を有し、さらに上記バルブや流量調節器との間の通信を可能にする有線または無線による通信手段との間の通信用のインターフェースとともに、演算器、記憶装置、インターフェースとの間を通信可能に接続する有線または無線による通信ラインを備えている。
　本実施例のプラズマ処理装置１００が処理対象の試料を処理して行う半導体デバイスを製造するため典型的な運転では、円筒形を有した真空容器の外側の側壁には、図示しない別の真空容器であって内側の減圧された空間内を処理対象である半導体ウエハ等の基板状の試料が図示しないロボットアーム等搬送用装置のアーム上に載せられ保持されて搬送され、搬送用の減圧された空間である搬送室から真空容器内部の処理室６内側に搬入される。真空容器側壁に形成された通路であるゲートを通って搬送された試料は、処理室６の内部の図示していない試料台や電極に受け渡されこれらの上面等の所定の位置に配置され静電吸着等を用いて保持される。搬送装置がゲートを通って処理室６外に退出した後、図示しないゲートバルブによりゲートが閉じられて処理室６内部が密封される。
　ガス供給ライン１３から処理用ガスが処理室６内に導入され、所定の処理に適した範囲内の圧力値に維持された状態で処理室６内に電界または磁界が供給され処理用ガスが励起され、電離、乖離が生起されてプラズマが形成され、試料の上面に予め形成されたマスク層及びその下方の処理対象の膜層を含む膜構造の当該処理対象の膜層の処理が開始される。その際、試料台や電極に高周波電力が供給されて試料上面上方にプラズマの電位に応じたバイアス電位が形成されてプラズマ中のイオン等の荷電粒子が試料表面に誘引されて衝突し処理対象の膜層の荷電粒子の入射方向についてのエッチング処理が促進される。
　当該処理の終了が検知されると、処理室６内に不活性ガス等のパージ用のガスが導入されて処理室６内部に残留した処理用ガスや処理中に形成された生成物の粒子が流入されたパージガスにより置換され処理室６外部に排気ライン９と通して排出される。その後、試料の静電吸着が解除された後に処理室６内に進入した搬送装置に受け渡されて処理室６外の上記別の真空容器の搬送室内に搬出される。処理室６で処理されるべき未処理の試料が待機して存在する場合には、再度処理室６内部に搬入され、未処理の試料が待機していない場合にはゲートバルブが閉じられて処理室６が再度密封されて、プラズマ処理装置１００の試料を処理して半導体デバイスを製造する運転が停止される。
　プラズマ処理装置１００の上記のような処理の運転が所定の試料の枚数、または累積の時間だけ実施されたことが、制御部１２により検出されると、制御部１２は記憶装置に記憶されたソフトウエアのアルゴリズムに基づいて、プラズマ処理装置の試料を処理して半導体デバイスを製造するための運転を停止して、装置の保守、点検（メンテナンス）のための動作（メンテナンスモード）で装置を動作させる。このような保守や点検は、処理室６内を大気圧と同じまたはこれと見做せる程度に近い値の圧力にして雰囲気に開放し内部に配置された部品の清掃或いは交換が行われる。
　この際には、プラズマ処理装置１００は、制御部１２からの指令信号に応じて、まず、不活性ガス遮断バルブ２－０と不活性ガス導入バルブ５－０が開放された状態で、不活性ガス供給源１－０からの不活性ガスが不活性ガス供給ライン１３－０に導入され、さらに合流ガス導入バルブ１３－ｂが開放された合流ガス供給ライン１３－ａを通って処理室６に導入され、その内部の圧力を処理に適した所定の真空度である減圧された状態から大気圧またはこれと見倣せる程度に近似した値の圧力まで上昇させる。本実施例では、この際に排気調節バルブ８は閉塞されて処理室６内部が密封されている。
　本実施例では、このようなメンテナンスの運転の際に、ガス供給ライン１３の保守、点検も実施される。この際に、第１プロセスガス遮断バルブ２－１から第ｎプロセスガス遮断バルブ２－ｎが閉塞され、かつ第１プロセスガス排気パージバルブ３－１’乃至第ｎプロセスガス排気パージバルブ３－ｎ’が開放された状態で、プロセスガス供給ライン１３－１乃至１３－ｎの各配管内に残ったプロセスガスをガスライン排気バルブ１０を開いてバイパスライン１１を通して排気ポンプ９の動作により排気する。また、不活性ガス排気パージバルブ３－０と第１プロセスガス排気パージバルブ３－１から第ｎプロセスガス排気パージバルブ３－ｎを開いた状態で、各プロセスガス供給ライン１３－１’乃至１３－ｎ’に不活性ガス排気ライン１３－０’を介して不活性ガスを供給して、各流量調節器を含む排気された各プロセスガス供給ライン内に残留しているプロセスガスを合流ガス供給ライン１３－ａに押し出して置換して、処理室６及び排気ライン１５を通して真空容器外にパージする。この際には、各プロセスガス導入バルブ５－１乃至５－ｎ及び合流ガス導入バルブ１３－ｂは開放されている。
　上記不活性ガスによる処理室６内部のガスの昇圧させる工程と、プロセスガス供給ライン内のプロセスガスのバイパスライン１１を通した排気及び不活性ガスのプロセスガス排気ラインから合流ガス供給ライン１３－ａを通して処理室６から排気ライン１５を通したパージの工程とは、何れを前後して行っても良いし、処理室６内部を大気圧に昇圧して開放する工程と各プロセスガス供給ラインからバイパスライン１１を通して内部を排気する工程とを並行して行っても良い。或いは、バイパスライン１１を通した排気と不活性ガスのプロセスガス排気ラインから処理室６を通した排気ライン１５を通したパージの工程の何れか一方のみが行われる構成であっても良い。上記の工程を含むプラズマ処理装置１００の保守や点検が終了後に、デバイスの製造をする運転にモードが切り替えられて処理室６内で試料の処理を再開する際には、処理に用いられるガスが、各不活性ガス遮断バルブ２－０またはプロセスガス遮断バルブ２－１乃至１－ｎが開放され、流量調節器４－０または４－１乃至４－ｎによって所定の流量又は速度にされて合流し所定の組成、比率にされた処理用ガスとして合流ガス供給ライン１３－ａを経由して処理室６内に導入される。
　なお、本実施例では、それぞれのガス供給ライン１３内のの流量調節器４－１から４－ｎで調節することが可能な最大流量値は、各々の原料ガス供給ラインで異なっている。例えば、不活性ガス供給ライン１３－０における流量調節器４－０は最大２０Ｌ／ｍｉｎである一方で、各プロセスガス供給ライン１３－１乃至１３－ｎにおける流量調節器４－１から４－ｎでは設定を可能な最大の流量値が２０Ｌ／ｍｉｎのものや５Ｌ／ｍｉｎのものが存在している。
　このような構成は、処理室６やガス供給ライン１３内の各ライン内のパージに必要とされる流量や、これらラインを通して供給されるガスを希釈する上では高い精度で流量を調節する性能を必要としない代わりに大流量でガスを供給する必要があるものであったり、処理室６内で試料の処理のために小流量でより高い精度の調節を必要とするものであったりと、目的によって流量調節器を使い分ける必要があることによるものである。
　上記のように構成された本実施例のプラズマ処理装置１００における、第１プロセスガス導入バルブ５－２から第ｎプロセスガス導入バルブ５－ｎのリークを検査する動作を図２から図４を用いて説明する。図２は、図１に示す実施例において不活性ガスを用いてプロセスガス導入バルブのリークを検査する動作の流れを示すフローチャートである。
　図１を用いて説明したように、本実施例のプラズマ処理装置１００の半導体デバイスを製造する処理の運転が所定の試料の枚数、または累積の時間だけ実施されたことが、制御部１２により検出されると、制御部１２は記憶装置に記憶されたソフトウエアのアルゴリズムに基づいて、プラズマ処理装置の試料を処理して半導体デバイスを製造するための運転を停止して、装置の保守、点検（メンテナンス）のための動作（メンテナンスモード）で装置を動作させる。このようなメンテナンスモードの運転の際に、ガス供給ライン１３の保守、点検を実施する。
　メンテナンスモードの運転が開始されている状態において、まず、ガス供給ライン１３の原料ガスラインの何れでもガスが通流していない状態が、制御部１２において各ライン上の流量調節器４－０乃至４－ｎからの信号で検出されると、上記の通り、ガス供給ライン１３内部及び処理室６内部の残留したプロセスガスを排気ライン１５を通して排気ポンプ９により排気する。さらに、処理室６を密封した状態で内部を試料の処理中と同等またはより高い真空度まで減圧して処理室６からのリークがないかの検査を行う（ステップＳ１）。
　次に、ガス供給ライン１３では、制御部１２からの指令信号に応じて、第１プロセスガス遮断バルブ２－１から第ｎプロセスガス遮断バルブ２－ｎおよび第１プロセスガス導入バルブ５－１から第ｎプロセスガス導入バルブ５－ｎが閉の状態にされ（閉塞し）、第１プロセスガス排気パージバルブ３－１から第ｎプロセスガス排気パージバルブ３－ｎがライン内を開放の状態にされる。そして、第１プロセスガス供給ライン１３－１の流量調節器４－１乃至第ｎプロセスガス供給ライン１３－ｎの流量調節器４－ｎの全てが各々の設定可能なガスの流量または速度を所定の最大のものにする全開の状態にされる第１の検査の状態が形成される。
　さらに、不活性ガス遮断バルブ２－０を開状態、不活性ガス供給ラインの流量調節器４－０を全開、不活性ガス排気パージバルブ３－１が開状態にされることで、各プロセスガス供給ライン１３－１乃至１３－ｎに不活性ガス供給ライン１３－０から不活性ガスを高い圧力で供給して充填する。なお、排気調節バルブ８は閉塞の状態にされ、合流ガス導入バルブ１３－ｂは開放の状態にされている（ステップＳ２）。この後、第１の検査の工程が所定の期間実施される。
　上記ステップＳ２の第１の検査の状態における不活性ガスの流路を図３を用いて説明する。図３は、図２に示す第１の検査の工程におけるガス供給ライン内のガスの流れを模式的に示す図である。
　すなわち、不活性ガスが不活性ガス供給ライン１３－０上の不活性ガス供給源１－０から不活性ガス遮断バルブ２－０及び流量調節器４－０を通り、不活性ガス排気ライン１３－０’に入り不活性ガス排気パージバルブ３－０を経由してバイパスライン１１に入る。さらに、バイパスライン１１に接続された第１乃至第ｎプロセスガス排気ライン１３－１’乃至１３－ｎ’に入り第１プロセスガス排気パージバルブ３－１から第ｎプロセスガス排気パージバルブ３－ｎを通って各プロセスガス供給ライン１３－１乃至１３－ｎの各々に入る。そして、各プロセスガス供給ラインの流量調節器４－１から４－ｎを通り第１プロセスガス導入バルブ５－１から第ｎプロセスガス導入バルブ５－ｎに到達する。
　第１の検査工程において、真空容器に接続された処理室６ないの圧力を検知する圧力計７からの出力をうけた制御部１２によって、処理室６内の圧力値の検出と当該圧力値が許容範囲内にあるか否かの判定が行われる（ステップＳ３）。すなわち、第１の検査の状態において、第１プロセスガス導入バルブ５－１から第ｎプロセスガス導入バルブ５－ｎのいずれかにリークが生じている場合、合流ガス供給ライン１３－ａを通して処理室６に不活性ガスが流入して処理室６内の圧力に変化が生じ、これが圧力計７で検知される。一方、第１プロセスガス導入バルブ５－１から第ｎプロセスガス導入バルブ５－ｎの何れにもリークが生じていない場合には、処理室６に不活性ガスが流入しないため処理室６内の圧力値は変化しない。
　ステップＳ３において、処理室６内の圧力値とその変化の検出とが任意の時間実施された後に、制御部１２は処理室６の圧力の上昇の有無を判定する（ステップＳ４）。これは特定の間隔で検出された圧力値同士の変化量が所定の許容範囲（この場合は正の大きさのもの）内の値か範囲外のものかが制御部１２において判定されることで行われる。圧力の上昇あり（圧力の変化の量が許容の範囲外）と判定されなかった場合は、制御部１２において第１乃至第ｎプロセスガス導入バルブ５－１乃至５－ｎの何れにもリークは生じていないと判定されて第１の検査の工程またはガス供給ライン１３の検査が終了する。制御部１２は、圧力の上昇有りと判定された場合には、第１プロセスガス導入バルブ５－１から第ｎプロセスガス導入バルブ５－ｎのうちの何れのバルブにリークがあるかを特定するために、流量調節器４－１から４－ｎのガスの流量値を検出する（ステップＳ５）。
　制御部１２は、ステップＳ５において、流量調節器４－１から４－ｎのうちの少なくとも何れか１つにガスの流量が検出された場合、当該プロセスガス供給ライン各々のプロセスガス導入バルブにリークがあると判定する（ステップＳ６）。なお、第１の検査工程では、第１乃至第２プロセスガス導入バルブ５－１乃至５－ｎのうちステップＳ６でリーク有りと判定されてないものにはリークは生じていないと判定される。
　次に、ステップＳ５にて流量調節器４－１乃至４－ｎの流量の検出またはこれら流量調節器の何れにリークが生じているか否かを判定した後、第１の検査工程でリークがないと判定されたプロセスガス供給ラインについて、流量調節器の流量値に反映されない微小な不活性ガスのリークの有無を判定するために追加で検査が実施される。
　図２において、第１の検査の工程により各プロセスガス供給ライン１３－１乃至１３－ｎの各々の内部が不活性ガスにより充填された状態で、第１プロセスガス排気パージバルブ３－１から第ｎプロセスガス排気パージバルブ３－ｎおよび不活性ガス遮断バルブ２－０を閉として第２の検査の状態が形成される（ステップＳ７）。この状態において、制御部１２からの指令信号に応じて第１プロセスガス排気パージバルブ３－１から第ｎプロセスガス排気パージバルブ３－ｎのうちの何れか１つが開放（開状態に）され（ステップＳ８）第２の検査工程が行われる。
　上記ステップＳ７の第２の検査の工程における不活性ガスの流路を図４を用いて説明する。図４は、図２に示す第２の検査の工程におけるガス供給ライン内のガスの流れを模式的に示す図である。
　第２検査の工程における不活性ガスの流れは図４の太線で示されている。すなわち、第１の検査の工程に引き続いて不活性ガス遮断バルブ２－０から流量調節器４－０および不活性ガス排気パージバルブ３－０を経由して第１乃至第ｎプロセスガス排気ライン１３－１’乃至１３－ｎ’の各々上の第１プロセスガス排気パージバルブ３－１から第ｎプロセスガス排気パージバルブ３－ｎに至るまで配管内に不活性ガスが導入されて充填されている。これら第１乃至第ｎプロセスガス排気パージバルブ３－１乃至３－ｎのうちの何れか１つの第ｋプロセスガス排気バージバルブ（本図の例では第１プロセスガス排気パージバルブ３－１）が開放されており、対応するプロセスガス供給ライン（本図では第１プロセスガス供給ライン１３－１）では、プロセスガス導入バルブ５－１まで不活性ガスが到達して、当該ライン内部は不活性ガスが充填されている。
　次に、不活性ガス排気ライン１３－０’上に配置された圧力計１４からの出力を受けて制御部１２が当該不活性ガス排気ライン１３－０’内の圧力の値とその変化の量を検出する（ステップＳ９）。このステップＳ８において、第１プロセスガス排気パージバルブ３－１が開されたプロセスガス供給ライン１３－１の第１プロセスガス導入バルブ５－１にリークが生じている場合には、当該バルブから合流ガス供給ライン１３－ａ或いはこれに連通された処理室６内に不活性ガスが流入して、第１プロセスガス供給ライン１３－１内部は加圧されて高い値の状態から圧力の下降が発生する。第１プロセスガス排気パージバルブ３－１が開された第１プロセスガス供給ライン１３－１のプロセスガス導入バルブ５－１にリークが生じていない場合には、プロセスガス供給ライン１３－１内部は不活性ガスが充填された状態で圧力の下降の変化は発生しない。
　尚、流量調節器４－１から４－ｎが内部に圧力計を搭載した圧力式の流量調節器である場合は、これら流量調節器の備えられている圧力計からの出力を制御部１２が受信して圧力の値とその変化の検出を行うように構成しても良い。その場合、圧力計１４は配置しなくても良い。また、この第２の検査の工程では、合流ガス導入バルブ１３－ｂは開放された状態が維持されている。
　ステップＳ９の圧力とその変化の検出の工程が十分な精度でこれら検出が実施できるだけの所定の時間だけ実施された後、制御部１２が検出された圧力の変化の量が所定の許容範囲（この場合は負の範囲）内のものか範囲外のものかを判定する（ステップＳ１０）。制御部１２は、圧力の下降が許容範囲外のものとして判定された（圧力の下降が検出された）場合には、当該プロセスガス供給ラインのプロセスガス導入バルブにリークが生じていると判定し、第２の検査の工程またはガス供給ライン１３の検査を終了する（ステップＳ１１）。
　圧力の下降が検出されなかった場合、制御部１２は、プロセスガス排気パージバルブ３－１を閉塞し、次の検査対象としてのプロセスガス導入バルブを指定する（ステップＳ１２）。図２の例では、第ｋ＋１＝第２のプロセスガス導入バルブ５－２）が指定される。この後、ステップＳ８に戻り、制御部１２からの指令信号に応じて、プロセスガス供給ライン１３－２に接続された第２プロセスガス排気ライン１３－２’の第２プロセスガス排気パージバルブ３－２が開放され、以下、第１乃至第ｎプロセスガス導入バルブ５－１乃至５－ｎの各々でリーク発生の有無を検出または判定するステップＳ８からステップＳ１２が繰り返される。
　以上の実施例によれば、ガス供給ライン１３を構成する各原料ガスライン上のバルブのリークの発生の有無の検査を短時間で、或いは高い精度で行うことができ、半導体デバイスを製造していないメンテナンスモードの運転がされる期間を短縮してプラズマ処理装置１００の稼働率が向上され、半導体デバイス製造の効率が高められる。
１－０・・・不活性ガス供給源
１－１・・・第１プロセスガス供給源
１－２・・・第２プロセスガス供給源
１－ｎ・・・第ｎプロセスガス供給源
２－０・・・不活性ガス遮断バルブ
２－１・・・第１プロセスガス遮断バルブ
２－２・・・第２プロセスガス遮断バルブ
２－ｎ・・・第ｎプロセスガス遮断バルブ
３－０・・・不活性ガス排気パージバルブ
３－１・・・第１プロセスガス排気パージバルブ
３－２・・・第２プロセスガス排気パージバルブ
３－ｎ・・・第ｎプロセスガス排気パージバルブ
４－０・・・流量調節器
４－１・・・流量調節器
４－２・・・流量調節器
４－ｎ・・・流量調節器
５－０・・・不活性ガス導入バルブ
５－１・・・第１プロセスガス導入バルブ
５－２・・・第２プロセスガス導入バルブ
５－ｎ・・・第ｎプロセスガス導入バルブ
６・・・処理室
７・・・圧力計
８・・・排気調節バルブ
９・・・排気ポンプ
１０・・・排気バルブ
１１・・・バイパスライン
１２・・・制御部
１３・・・ガス供給ライン
１３－０・・・不活性ガス供給ライン
１３－０’・・・不活性ガス排気ライン
１３－１・・・第１プロセスガス供給ライン
１３－１’・・・第１プロセスガス排気ライン
１３－２・・・第２プロセスガス供給ライン
１３－２’・・・第２プロセスガス排気ライン
１３－ｎ・・・第ｎプロセスガス供給ライン
１３－ｎ’・・・第ｎプロセスガス排気ライン
１３－ａ・・・合流ガス供給ライン
１３－ｂ・・・合流ガス導入バルブ
１４・・・圧力計
１００・・・プラズマ処理装置。

Claims (5)

  1. 　真空容器内部に配置された処理室内に複数の種類のガスが混合された処理用のガスが供給されて形成されたプラズマを用いてウエハが処理される処理室と、前記複数の種類のガス各々が内部を流れて供給される複数の原料ガス供給路及びこれら複数の原料ガスの供給路が前記処理室との間で１つの流路として合流した合流路を有する処理用ガス供給路とを備えたプラズマ処理装置の検査方法であって、
    　前記複数の原料ガス供給路の各々が、当該原料ガス供給路を開閉する第１のバルブ及びこの第１のバルブの上流側に配置された第２のバルブと、これら第１及び第２のバルブの間に配置され内部を流れる前記原料ガスの流量を調節する流量調節器と、前記第２のバルブと前記流量調節器との間の箇所で接続された内部に不活性ガスが供給される不活性ガス供給路との接続部とを備え、
    　前記複数の原料ガス供給路各々に前記第１のバルブを閉じて前記不活性ガス供給路から不活性ガスを供給した状態で、前記複数の原料ガス供給路各々について順次、当該原料ガス供給路上の前記流量調節器を通る前記不活性ガスの流量を用いて当該原料ガス供給路上の前記第１のバルブの漏れの有無を判定する第１の検査の工程と、
    　この第１の検査の工程において前記第１のバルブの漏れが有ることが判定されなかった場合に、前記複数の原料ガス供給路の各々について順次、前記第１及び第２のバルブを閉じた状態で当該原料ガス供給路に接続された前記不活性ガス供給路から前記不活性ガスを供給して当該不活性ガス供給路に供給される不活性ガスの圧力の変化量を用いて当該原料ガス供給路上の前記第１のバルブの漏れを検出する第２の検査の工程を行うプラズマ処理装置の検査方法。
  2. 　請求項１に記載のプラズマ処理装置の検査方法において、
    　前記第２の検査工程において、複数の原料ガス供給路のうち少なくとも１つの原料ガス供給路で前記漏れが検出されるまで前記第２の検査の工程を実施するプラズマ処理装置の検査方法。
  3. 　請求項１または２に記載のプラズマ処理装置の検査方法であって、
    　前記複数の原料ガス供給路の各々上の前記複数の流量調節器は、調節可能な最大の流量が異なるものを含むプラズマ処理装置の検査方法。
  4. 　請求項１または２に記載のプラズマ処理装置の検査方法であって、
    　前記複数の原料ガス供給路各々に接続された前記複数の不活性ガス供給路が接続されたバイパス流路であって、内部を排気する排気ポンプと連結されたバイパス流路を備えたプラズマ処理装置の検査方法。
  5. 　請求項４に記載のプラズマ処理装置の検査方法であって、
    　前記バイパス流路を通して前記原料ガス供給路内部のガスを前記排気ポンプを用いて排気した後に、前記第１の検査の工程が行われるプラズマ処理装置の検査方法。
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