JP2018107264A - 消耗判定方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理室内の特定の消耗部材の消耗度合いを判定することを目的とする。
【解決手段】フッ素ガスを含む複数のガスにより生成されたプラズマを用いて基板を処理する工程と、ＯＥＳ（Optical Emission Spectroscopy）の測定手段により、前記プラズマからフッ素ガスを含む複数のガスの発光強度を取得する工程と、フッ素ガスを含む複数のガスの発光強度と特定の消耗部材の消耗レートとを関連付けて記憶した記憶部を参照して、取得した前記フッ素ガスを含む複数のガスの発光強度から特定の消耗部材の消耗レートを算出する工程と、を有する消耗判定方法が提供される。
【選択図】図７

Description

本発明は、消耗判定方法及びプラズマ処理装置に関する。

プラズマ処理装置では、処理室内の部材がプラズマによりダメージを受ける。例えば、プラズマによるダメージの一つに処理室内に使用される部材（プラズマ接面および隙間）などの消耗が挙げられる。ウェハのプラズマ処理時に処理室内に堆積した反応生成物は、ドライクリーニング（Dry Cleaning）や、ウェハレスドライクリーニング（ＷＬＤＣ：Wafer Less Dry Cleaning）等によりクリーニングされ、除去される。

ウェハレスドライクリーニングは、ウェハをステージの上に載置させない状態で、酸素（Ｏ）ラジカルやフッ素（Ｆ）ラジカルがリッチなプラズマによって堆積物を除去する処理であり、ウェハ処理の間に繰り返し行われる。このときステージの表面のみならず、ステージの構成部品に使用される接着剤なども消耗する。ステージに使用される接着剤の消耗量が多くなると消耗部分の熱抵抗が増大し、消耗部分の近傍に位置するウェハの局所的な温度上昇が発生する。

接着剤の消耗を防ぐ方法として、接着面が見えないようにラビリンス加工等を施すことが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。また、プラズマ耐性のより強い材料でプラズマに曝される部分をカバーすることが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。

特開２０１１−１０８８１６号公報 特開２０１６−２８４４８号公報

しかしながら、ラビリンス加工を施したり、プラズマに曝される部分をカバーしたりしても、プラズマ中のラジカルやイオンが、わずかな隙間から侵入し、接着剤を消耗させる。また、接着剤の消耗度合いは、印加する高周波電力の出力や、接着剤の種類等によって変わる。よって、従来の技術では、特定の消耗部材の消耗度合いを判定することは困難である。

上記課題に対して、一側面では、本発明は、処理室内の特定の消耗部材の消耗度合いを判定することを目的とする。

上記課題を解決するために、一の態様によれば、フッ素ガスを含む複数のガスにより生成されたプラズマを用いて基板を処理する工程と、ＯＥＳ（Optical Emission Spectroscopy）の測定手段により、前記プラズマからフッ素ガスを含む複数のガスの発光強度を取得する工程と、フッ素ガスを含む複数のガスの発光強度と特定の消耗部材の消耗レートとを関連付けて記憶した記憶部を参照して、取得した前記フッ素ガスを含む複数のガスの発光強度から特定の消耗部材の消耗レートを算出する工程と、を有する消耗判定方法が提供される。

一の側面によれば、処理室内の特定の消耗部材の消耗度合いを判定することができる。

一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す図。 一実施形態に係る接着剤の消耗の一例を説明するための図。 一実施形態に係る接着剤の消耗によるウェハエッジ部の温度上昇例を示す図。 一実施形態に係る接着剤の消耗レートの一例を示す図。 一実施形態に係るＯＥＳを用いて算出した消耗レートのテーブル例を示す図。 一実施形態に係る算出した消耗レートと積算消耗量の一例を示す図。 第１実施形態に係る消耗判定処理の一例を示すフローチャート。 第２実施形態に係る消耗判定処理の一例を示すフローチャート。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

［プラズマ処理装置の全体構成］
まず、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１の全体構成について、図１のプラズマ処理装置の縦断面の一例を参照しながら説明する。本実施形態では、プラズマ処理装置１の一例として容量結合型プラズマエッチング装置を挙げる。

本実施形態にかかるプラズマ処理装置１は、特に限定されないが、半導体ウェハＷ（以下、「ウェハＷ」とも呼ぶ。）に原子層エッチング（ＡＬＥ：Atomic Layer Etching）処理、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）処理、アッシング処理等のプラズマ処理を施す装置である。

プラズマ処理装置１は、例えばアルミニウム等の導電性材料からなる処理容器（チャンバ）１０と、処理容器１０内にガスを供給するガス供給源１５とを有する。処理容器１０の内部は、ウェハＷに所定のプラズマ処理を施す処理室となっている。ガス供給源１５は、エッチングを行う場合にはエッチングガスを供給し、クリーニングを行う場合にはクリーニングガスを供給する。

処理容器１０は電気的に接地されており、処理容器１０内には下部電極２０と、これに対向して平行に配置された上部電極２５とが設けられている。下部電極２０は、ウェハＷを載置するステージとしても機能する。下部電極２０には、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦを供給する第１高周波電源３２と、第１周波数よりも低い第２周波数のイオン引き込み用の高周波電力ＬＦを供給する第２高周波電源３４が接続されている。ただし、第１高周波電源３２は、下部電極２０及び上部電極２５の少なくとも一方に高周波電力ＨＦを供給すればよい。

第１高周波電源３２は、第１整合器３３を介して下部電極２０に接続されている。第２高周波電源３４は、第２整合器３５を介して下部電極２０に接続される。第１整合器３３及び第２整合器３５は、各々、第１高周波電源３２及び第２高周波電源３４の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるためのものである。処理容器１０内にプラズマが生成されているときには、第１高周波電源３２及び第２高周波電源３４の各々について、内部インピーダンスと負荷インピーダンスとが見かけ上一致するように機能する。

上部電極２５は、その周縁部を被覆するシールドリング４０を介して処理容器１０の天井部に取り付けられている。上部電極２５には、ガス供給源１５から導入されたガスを拡散する拡散室５０が設けられている。拡散室５０には、ガス導入口４５が形成され、このガス導入口４５を介して、ガス供給源１５から各種ガスを拡散室５０と導入することができる。上部電極２５には、拡散室５０からのガスを処理容器１０内に供給するための、多数のガス流路５５が形成されている。

ガス供給源１５からのガスは、先ず、図１に示すガス導入口４５を介して拡散室５０に分配供給される。そして、拡散室５０に供給されたガスは、ガス流路５５を経て、処理容器１０内に供給される。以上から、かかる構成の上部電極２５は、ガスを供給するガスシャワーヘッドとしても機能する。

処理容器１０の底面には排気口６０が形成されており、排気口６０に接続された排気装置６５によって処理容器１０内が排気される。これによって、処理容器１０内を所定の真空度に維持することができる。

処理容器１０の側壁には、ゲートバルブＧが設けられている。ゲートバルブＧは、処理容器１０からウェハＷの搬入及び搬出を行う際に搬出入口を開閉する。

プラズマ処理装置１には、装置全体の動作を制御する制御部１００が設けられている。制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０５、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１０、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１５、ＨＤＤ（Hard Drive Disk）１２０及びメディアＩ／Ｆ（インターフェース）１２５を有している。ＲＡＭ１１５には、レシピ１１６が格納されている。レシピ１１６にはプロセス条件に対するプラズマ処理装置１の制御情報が設定されている。制御情報には、プロセス時間、スイッチング時間、圧力（ガスの排気）、高周波電力や電圧、各種ガス流量、チャンバ内温度（例えば、上部電極温度、チャンバの側壁温度、ＥＳＣ温度）等が含まれる。なお、レシピ１１６は、ハードディスクや半導体メモリに記憶されていてもよい。また、レシピ１１６は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体１２６に収容された状態で、メディアＩ／Ｆ１２５を介してＲＡＭ１１５等のメモリに記憶するようにしてもよい。

ＣＰＵ１０５は、ＲＡＭ１１５に格納されたレシピ１１６の手順に従いプラズマ処理を制御する。ＣＰＵ１０５は、ＨＤＤ１２０の消耗状態テーブル１２１に記憶されている消耗レートに基づき、特定の消耗部材の消耗度合いを判定する。消耗状態テーブル１２１は、フッ素ガスを含む複数のガスの発光強度と特定の消耗部材の消耗レートとを関連付けて記憶した記憶部の一例である。

本実施形態では、ＯＥＳ（Optical Emission Spectroscopy）１３０の測定手段により、処理室内のフッ素ラジカルの発光強度と酸素ラジカルの発光強度を取得する。消耗状態テーブル１２１に記憶されている消耗レートは、取得したフッ素ラジカルの発光強度と酸素ラジカルの発光強度を（１）式に代入することにより算出される。

プラズマ処理装置１には、石英窓１０９を通して処理容器１０内の各種ラジカルの発光強度を測定可能なＯＥＳ１３０が取り付けられている。処理容器１０内で生成されたプラズマ中の各種ラジカルが発する光は、石英窓１０９を通ってＯＥＳ１３０により受光される。

ＯＥＳ１３０により受光されたプラズマ中のフッ素ラジカルの発光強度や酸素ラジカルの発光強度の検出値を、（１）式に代入し、消耗レートを算出する。

Ｖ＝Ａ×Ｉｏ＋Ｂ×Ｉｆ＋Ｃ×Ｉｏ×Ｉｆ （１）
ここで、Ｖは特定の消耗部材の消耗レートであり、Ｉｏは酸素ラジカルの発光強度であり、Ｉｆはフッ素ラジカルの発光強度であり、Ａ，Ｂ，Ｃは係数である。

Ａ，Ｂ，Ｃは、ＯＥＳ１３０から取得した酸素ラジカルの発光強度Ｉｏとフッ素ラジカルの発光強度Ｉｆと、実際に観測した消耗レートＶとから予め学習されている。このようにして、（１）式から定められる、酸素ラジカルの発光強度Ｉｏとフッ素ラジカルの発光強度Ｉｆと特定の消耗部材の消耗レートＶとを関連付けて記憶した消耗状態テーブル１２１が、消耗部材毎に予め設定され、ＲＡＭ１１５等の記憶部に蓄積される。

制御部１００は、ＲＡＭ１１５に蓄積された消耗状態テーブル１２１と、取得したフッ素ラジカルの発光強度と酸素ラジカルの発光強度とに基づき、特定の消耗部材の消耗レートを算出し、特定の消耗部材の消耗度合いの判定に用いる。

［消耗部材：接着剤］
本実施形態では、特定の消耗部材として、プラズマ処理装置１の処理室内に使用される接着剤を例に挙げて説明する。例えば、図２に示すように、ステージ２０の金属の母材２３の上には、ウェハＷを静電吸着する静電チャックのセラミック材２１が配置され、母材２３と静電チャックのセラミック材２１の間は、接着剤２２で接着されている。接着剤２２は、プラズマ処理装置１の内部にて使用される特定の消耗部材の一例である。接着剤２２は、アクリル系材料、エポキシ樹脂系材料又はシリコン系材料のいずれかでもよく、主に熱伝導性やプラズマ耐久性で材料が選定される。

図２の左側は、プラズマの作用により侵食される前の接着剤２２の状態の一例を示す。エッチングや成膜等のプラズマ処理では、各種プロセス時に生成された反応生成物やその他の堆積物を除去するために、ウェハの処理の間にウェハレスドライクリーニングが実行される。

このとき、プラズマがわずかな隙間から侵入することで、接着剤２２は、侵食され、消耗する。ウェハの数十枚、数百枚程度の処理では問題は生じないが、長時間プラズマ処理を重ねていくと、静電チャックのセラミック材２１と母材２３の間の接着剤２２が消耗し、図２の左側に示すような隙間が発生する。その結果、隙間の部分で熱抵抗が増大し、ウェハＷの局所的な温度上昇等のトラブルが発生する。

一方、プラズマ処理装置１の内部に使用される接着剤の消耗度合いは、例えば静電チャックのセラミック材２１等の部材を破壊して断面を調査する等しないとわからない。そこで、本実施形態に係る消耗判定方法では、プラズマ処理を行う処理室内の、特定の消耗部材の消耗レートを算出し、算出した消耗レートを用いて消耗部材の消耗度合いを判定する。

特に、本実施形態では、どのような接着剤に対してどの反応性ガスで侵食が行われ、接着剤がどのように消耗するのかを（１）式から算出した消耗レートから推定できる。これにより、静電チャックのセラミック材２１を破壊して接着剤２２の断面を調査することなく、消耗レートから接着剤２２の消耗量を見える化することができる。これにより、接着剤２２の消耗度合いを判定することができる。

本実施形態では、特定の消耗部材としてセラミック材２１を固定するための接着剤２２を例に挙げるが、特定の消耗部材はこれに限らず、プラズマ処理装置の処理室内にて使用される接着剤であればよい。他の例としては、セラミック材２１に設けられた伝熱ガス用の貫通孔及びウェハを持ち上げるピン用の貫通孔の側壁を保護するためのスレーブに使用される接着剤が挙げられる。特定の消耗部材は、接着剤以外の部材であって、プラズマにより消耗される部材であればよい。

図２の右側に示すように、ステージ２０の外周側の接着剤２２が消失したことにより形成された隙間では熱抵抗が増大し、ウェハＷの局所的な温度上昇が発生する。実際の消耗と温度上昇の一例について図３を参照しながら説明する。

図３の横軸はウェハＷの中心からの距離を示し、縦軸は横軸で示したウェハＷの各位置におけるウェハの温度を示す。図３は、同一のプロセス条件でウェハＷを処理し、接着剤２２の消耗状況毎にウェハのエッジ部の温度分布をプロットした結果の一例を示す。

図３の結果では、接着剤２２の消耗が１．０ｍｍの場合、ウェハのエッジ部においてウェハＷの局所的な温度上昇は発生していない。ところが、接着剤２２の消耗が１．５ｍｍになると、ウェハのエッジ部の温度が上がり、接着剤２２の消耗が２．０ｍｍになると、消耗がないときと比較して５℃以上の温度上昇が生じる。このように温度が大きく変わると、例えばエッチングレート等の制御性が悪くなり、ウェハＷの加工精度が悪化して、製品の歩留まりが低下する。このため、接着剤２２の消耗量が１．５ｍｍであることを目安に、静電チャックを交換することが好ましい。

上記の接着剤の消耗によるウェハＷのエッジ部における局所的な温度上昇の現象は、主にウェハレスドライクリーニングで使用されるガス種により挙動が決定されている。具体的には、酸素プラズマでは、局所的な温度上昇の現象はほとんど生じない。これに対して、フッ素系のガスをウェハレスドライクリーニングで使用されるガスに添加すると、飛躍的に消耗レートが加速し、局所的な温度上昇の現象が生じることが経験則によりわかっている。

そのため、まず各種のガスと接着剤の消耗の関係を評価し、消耗状態テーブル１２１に蓄積した。図４は、プラズマ処理装置１で一般的に接着に用いられるアクリル接着剤の、ＣＦ_４（四フッ化メタン）ガス、ＮＦ_３（三フッ化窒素）ガス、ＳＦ_６（六フッ化硫黄）ガスによる消耗レートの一例を示す。

［消耗レート］
図４の横軸はＣＦ_４ガス、ＮＦ_３ガス、ＳＦ_６ガスとＯ_２（酸素）ガスとの混合比を示しす。０％では、Ｏ_２ガスが１００％（つまり、Ｏ_２ガスのみの単ガスの状態）であり、１００％では、ＣＦ_４ガス、ＮＦ_３ガス、ＳＦ_６ガスのそれぞれが１００％（つまり、ＣＦ_４ガス、ＮＦ_３ガス、ＳＦ_６ガスのそれぞれが単ガスの状態）である。

２５％では、Ｏ_２ガスが７５％、ＣＦ_４ガス、ＮＦ_３ガス、ＳＦ_６ガスのそれぞれが２５％のガス混合比である。５０％では、Ｏ_２ガスが５０％、ＣＦ_４ガス、ＮＦ_３ガス、ＳＦ_６ガスのそれぞれが５０％のガス混合比である。

図４の縦軸はるアクリル接着剤の消耗レートである。これによれば、ガス混合比が１００％の場合、つまり、ＣＦ_４ガス、ＮＦ_３ガス、ＳＦ_６ガスのそれぞれが単ガスの状態では、消耗レートはほぼ０に近い。つまり、ＣＦ_４ガス、ＮＦ_３ガス、ＳＦ_６ガスのそれぞれが単ガスの状態では、アクリル接着剤はほとんど消耗しないことがわかる。

一方、ガス混合比が０％よりも大きく、７５％よりも小さい場合、アクリル接着剤が消耗していることが分かる。特に、ＮＦ_３ガス、ＳＦ_６ガスではガス混合比が２５％以下においてアクリル接着剤の消耗レートが高い。また、ＣＦ_４ガスではガス混合比が５０％以下においてアクリル接着剤の消耗レートが高い。

以上の結果から、ＣＦ_４ガス、ＮＦ_３ガス、ＳＦ_６ガスのいずれのガスを添加しても、接着剤の消耗レートは上昇することがわかった。なお、これらの消耗量の傾向は、各種条件でのフォトレジストや酸化膜のエッチングレート等では説明できないことが判明している。

そこで、本実施形態に係る消耗判定方法では、ウェハレスドライクリーニングで使用されるガス種であるフッ素ラジカル（Ｆ^＊）及び酸素ラジカル（Ｏ^＊）に着目し、各ラジカルの発光強度を測定して、その測定結果から消耗レートを算出する。消耗レートの算出式は、前述した（１）式である
図５は、ＯＥＳ１３０から取得した酸素ラジカルの発光強度Ｉｏとフッ素ラジカルの発光強度Ｉｆを（１）式に代入して算出した接着剤の消耗レートの一例を示すグラフである。これによれば、（１）式から算出した接着剤の消耗レートをプロットした図５のグラフと、実際に測定した接着剤の消耗レートをプロットした図４のグラフとは近似している。つまり、ＯＥＳ１３０により検出された酸素ラジカルの発光強度Ｉｏとフッ素ラジカルの発光強度Ｉｆを（１）式に代入して消耗レートが算出される。これにより、算出された消耗レートに基づき、フッ素ガスを含む複数のガスを用いた処理（ウェハレスドライクリーニング等）において接着剤２２の消耗量を予測できることがわかる。

そこで、本実施形態では、ＯＥＳ１３０が検出した発光強度と（１）式とから算出した特定の消耗部材の消耗レートに基づき消耗量を算出し、算出した消耗量から特定の消耗部材の消耗度合いを判定する。

［消耗量］
プロセスの間に行われるウェハレスドライクリーニングにおいて、ＯＥＳ１３０により酸素ラジカルの発光強度Ｉｏとフッ素ラジカルの発光強度Ｉｆのモニタリングが行われる。制御部１００は、ＯＥＳ１３０から取得したフッ素ラジカルの発光強度Ｉｆと酸素ラジカルの発光強度Ｉｏを使用して接着剤の消耗レートを算出する。

算出した消耗レートの一例を図６の上段に示す。図６の例では、プロセスの間に行われるウェハレスドライクリーニングＷＬＤＣ１、ＷＬＤＣ２、・・・ＷＬＤＣｎにおいて、それぞれの大きさの消耗レートが発生している。

図６の下段は、上段に示す消耗レートから算出した消耗量の一例を示す。消耗量は、ウェハレスドライクリーニング毎にＯＥＳ１３０の検出結果から算出された消耗レートに当該ウェハレスドライクリーニングの時間を乗算して得られた消耗量の合計値である。なお、本実施形態では、特定の消耗部材の消耗量は、ウェハレスドライクリーニングの処理時間に応じた消耗量であるが、これに限らない。すなわち、消耗量には、ウェハレスドライクリーニング以外の酸素ガスとフッ素ガスを含む処理（例えば、ドライクリーニング処理、エッチング、成膜処理等）の処理時間を、算出した消耗レートに乗算して得られた値の合計値であってもよい。

図６の下段に示すように、算出した消耗量が、第１の閾値Ｑｔｈ以上になったとき、アラームを出力し、パーツの交換、メンテナンス等をオペレータに促すようにしてもよい。アラームを出力し、アラームが出力されたときのロットの次ロットの投入をできないようにオペレータに促してもよい。

第１の閾値Ｑｔｈは消耗リミットの一例であり、モニター対象の消耗部材毎に予め設定されていてもよい。算出した消耗量が、第１の閾値Ｑｔｈに近くなったときにアラームを出力してもよい。

これによれば、消耗部材の消耗が進んで不良品が出る前に、アラームを出力することで、静電チャックの交換やメンテナンス等を行うことにより、製品の歩留まりを上げることができる。
＜第１実施形態＞
［消耗判定処理］
次に、第１実施形態に係る消耗判定処理の一例について、図７のフローチャートを参照して説明する。本処理は、制御部１００により実行される。また、ここでは、ウェハＷを搬出した後のウェハレスドライクリーニング時に実行される。

本処理が開始されると、制御部１００は、ウェハレスドライクリーニング処理を実行する（ステップＳ１０）。次に、制御部１００は、ＯＥＳ１３０から酸素ラジカル（Ｏ^＊）の発光強度Ｉｏ及びフッ素ラジカル（Ｆ^＊）の発光強度Ｉｆを取得する（ステップＳ１２）。

次に、制御部１００は、取得した酸素ラジカルの発光強度Ｉｏ及びフッ素ラジカルの発光強度Ｉｆを（１）式に代入して、消耗レートを算出する（ステップＳ１４）。次に、制御部１００は、算出した消耗レートにウェハレスドライクリーニングの処理時間を乗算することで消耗量を算出し、これまで積算した消耗量に加算する（ステップＳ１６）。

次に、制御部１００は、消耗量の積算値が第１の閾値Ｑｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。制御部１００は、消耗量の積算値が第１の閾値Ｑｔｈ以上であると判定した場合、メンテナンスアラームを出力し（ステップＳ２０）、本処理を終了する。一方、制御部１００は、消耗量の積算値が第１の閾値Ｑｔｈ未満であると判定した場合、そのまま処理を終了する。

本実施形態の消耗判定方法によれば、製品用ウェハのプロセスを阻害せず、ＯＥＳ１３０が測定した発光強度に基づき、リアルタイムに消耗量を算出することで、処理室内の特定の消耗部材の消耗度合いを判定することができる。これにより、不良品が出る前にメンテナンス等のアラームを出力することで、静電チャックの交換やメンテナンス等を促し、不良品の発生を抑制し、製品の歩留まりを上げることができる。
＜第２実施形態＞
［消耗判定処理］
次に、第２実施形態に係る消耗判定処理の一例について、図８のフローチャートを参照して説明する。本処理は、制御部１００により実行される。また、ここでは、ウェハＷを搬出した後のウェハレスドライクリーニング時に実行される。

第２実施形態に係る消耗判定処理では、第１実施形態に係る消耗判定処理と比較して、消耗量の積算値と第１の閾値Ｑｔｈとの比較結果と、消耗レートと第２の閾値Ｒｔｈとの比較結果との両方を用いて、メンテナンスアラームを出力する。第２の閾値Ｒｔｈは、図６の上段に示すように、消耗リミットの一例であり、モニター対象の消耗部材毎に予め設定されていてもよい。算出した消耗レートが、第２の閾値Ｒｔｈ以上になったとき、又は第２の閾値Ｒｔｈに近くなったときにアラームを出力してもよい。

本処理が開始されると、制御部１００は、ウェハレスドライクリーニング処理を実行する（ステップＳ１０）。次に、制御部１００は、ＯＥＳ１３０から酸素ラジカルの発光強度Ｉｏ及びフッ素ラジカルの発光強度Ｉｆを取得する（ステップＳ１２）。

次に、制御部１００は、取得した酸素ラジカルの発光強度Ｉｏ及びフッ素ラジカルの発光強度Ｉｆを（１）式に代入して、消耗レートを算出する（ステップＳ１４）。次に、制御部１００は、算出した消耗レートが第２の閾値Ｒｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。制御部１００は、算出した消耗レートが第２の閾値Ｒｔｈ以上であると判定した場合、消耗レートのアラームを出力し（ステップＳ３２）、ステップＳ１６に進む。ただし、ステップＳ３２は省略してもよい。

一方、制御部１００は、算出した消耗レートが第２の閾値Ｒｔｈ未満であると判定した場合、そのままステップＳ１６に進む。ステップＳ１６において、制御部１００は、算出した消耗レートにウェハレスドライクリーニングの処理時間を乗算することで消耗量を算出し、これまで積算した消耗量に加算する（ステップＳ１６）。

次に、制御部１００は、消耗量の積算値が第１の閾値Ｑｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。制御部１００は、消耗量の積算値が第１の閾値Ｑｔｈ以上であると判定した場合、ダメージ強度が高いかを判定する（ステップＳ３４）。ダメージ強度が高いか否かの判定の一例としては、例えば、消耗レートが第２の閾値Ｒｔｈ以上であり、かつ、消耗量の積算値が第１の閾値Ｑｔｈ以上であるときにダメージ強度が高いと判定される。

制御部１００は、ダメージ強度が高いと判定した場合、メンテナンスアラームを出力し（ステップＳ２０）、本処理を終了する。制御部１００は、ダメージ強度が高くないと判定した場合、消耗量のアラームを出力し（ステップＳ３６）、本処理を終了する。ただし、ステップＳ３６は省略してもよい。

本実施形態の消耗判定方法によれば、算出した消耗量と第１の閾値Ｑｔｈとの比較結果、及び、算出した消耗レートと第２の閾値Ｒｔｈとの比較結果とから特定の消耗部材の消耗度合いを判定することができる。

これによっても、ＯＥＳ１３０が測定した発光強度に基づき、リアルタイムに消耗量を算出することで、処理室内の特定の消耗部材の消耗度合いを判定することができる。これにより、不良品が出る前にメンテナンス等のアラームを出力することで、静電チャックの交換やメンテナンス等を促し、不良品の発生を低下させ、製品の歩留まりを上げることができる。

プラズマ処理の終点検出手段では、サンプル構造等により、ウェハレスドライクリーニングの時間等が往々にして変わることがある。これに対して、本実施形態の消耗判定方法によれば、そのプロセスを阻害せず、ＯＥＳ１３０が測定した発光強度に基づき、リアルタイムに消耗量を算出することで、消耗状態を正確に把握することができる。これにより、不良品が出る前に、アラームを出力することで、静電チャックの交換やメンテナンス等を行うことで、製品の歩留まりを上げることができる。

以上、消耗判定方法及びプラズマ処理装置を上記実施形態により説明したが、本発明にかかる消耗判定方法及びプラズマ処理装置は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

例えば、制御部１００は、クリーニング時の消耗レート、エッチング時の消耗レート、成膜時の消耗レートのすべてを（１）式を用いて算出した。しかしながら、消耗レートＶは、クリーニング時の消耗レートＶ１、エッチング時の消耗レートＶ２、成膜時の消耗レートＶ３と別々に算出してもよい。この場合、クリーニング用の消耗レートＶ１を算出する（１）式の係数Ａ，Ｂ，Ｃは、クリーニング時の部材の消耗の程度を反映するように学習される。同様に、エッチング用の消耗レートＶ２を算出する（１）式の係数Ａ，Ｂ，Ｃは、エッチング時の部材の消耗の程度を反映するように学習される。さらに、成膜用の消耗レートＶ３を算出する（１）式の係数Ａ，Ｂ，Ｃは、成膜時の部材の消耗の程度を反映するように学習される。

なお、本発明は、図１の平行平板型２周波印加装置だけでなく、その他のプラズマ処理装置に適用可能である。その他のプラズマ処理装置としては、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ:Capacitively Coupled Plasma)装置、誘導結合型プラズマ(ＩＣＰ:Inductively Coupled Plasma)処理装置、ラジアルラインスロットアンテナを用いたプラズマ処理装置、ヘリコン波励起型プラズマ（ＨＷＰ：Helicon Wave Plasma）装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Ｒesonance Plasma）装置、表面波プラズマ処理装置等であってもよい。

また、本明細書では、エッチング対象の基板として半導体ウェハＷについて説明したが、これに限らず、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＦＰＤ（Flat Panel Display）等に用いられる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。

１：プラズマ処理装置
１０：処理容器
１５：ガス供給源
２０：下部電極（ステージ）
２１：静電チャック
２２：接着剤
２３：母材
２５：上部電極（シャワーヘッド）
３２：第１高周波電源
３４：第２高周波電源
４５：ガス導入口４５
５０：拡散室
５５：ガス流路
１００：制御部
１０５：ＣＰＵ
１１０：ＲＯＭ
１１５：ＲＡＭ
１２０：ＨＤＤ
１２１：消耗状態テーブル
１２５：メディアＩ／Ｆ
１２６：記憶媒体
１３０：ＯＥＳ

Claims (10)

1. フッ素ガスを含む複数のガスにより生成されたプラズマを用いて基板を処理する工程と、
   ＯＥＳ（Optical Emission Spectroscopy）の測定手段により、前記プラズマからフッ素ガスを含む複数のガスの発光強度を取得する工程と、
   フッ素ガスを含む複数のガスの発光強度と特定の消耗部材の消耗レートとを関連付けて記憶した記憶部を参照して、取得した前記フッ素ガスを含む複数のガスの発光強度から特定の消耗部材の消耗レートを算出する工程と、
   を有する消耗判定方法。
2. 前記記憶部に記憶した特定の消耗部材の消耗レートは、（１）式により算出される、
   Ｖ＝Ａ×Ｉｏ＋Ｂ×Ｉｆ＋Ｃ×Ｉｏ×Ｉｆ （１）
   ただし、Ｖは特定の消耗部材の消耗レート、ＩｏはＯＥＳにより取得した酸素ラジカルの発光強度、ＩｆはＯＥＳにより取得したフッ素ラジカルの発光強度、Ａ，Ｂ，Ｃは係数である、
   請求項１に記載の消耗判定方法。
3. 算出した前記消耗レートから消耗量を算出し、算出した前記消耗量と第１の閾値との比較結果から特定の消耗部材の消耗度合いを判定する工程を有する、
   請求項１又は２に記載の消耗判定方法。
4. 前記消耗量は、基板の搬出後のフッ素ガスと酸素ガスを含むガスによるプラズマ処理の時間を、算出した前記消耗レートに乗算して得られた値の合計値である、
   請求項３に記載の消耗判定方法。
5. 前記特定の消耗部材は、前記プラズマを用いて基板を処理する処理室内にて使用される接着剤である、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の消耗判定方法。
6. 前記接着剤は、アクリル系材料、エポキシ樹脂系材料又はシリコン系材料のいずれかである、
   請求項５に記載の消耗判定方法。
7. 前記フッ素ガスを含む複数のガスは、ＣＦ_４、ＮＦ_３又はＳＦ_６のいずれかを含む、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の消耗判定方法。
8. 前記消耗判定方法は、基板の搬出後の酸素ガスとフッ素ガスを含む処理時に行う、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の消耗判定方法。
9. 算出した前記消耗レートから消耗量を算出し、算出した前記消耗量と第１の閾値との比較結果、及び、算出した前記消耗レートと第２の閾値との比較結果から特定の消耗部材の消耗度合いを判定する、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の消耗判定方法。
10. フッ素ガスを含む複数のガスにより生成されたプラズマを用いて基板に処理を行うプラズマ処理装置であって、
    前記プラズマ処理装置は、前記基板の処理を制御する制御部を有し、
    前記制御部は、
    ＯＥＳ（Optical Emission Spectroscopy）の測定手段により、前記プラズマからフッ素ガスを含む複数のガスの発光強度を取得し、
    フッ素ガスを含む複数のガスの発光強度と特定の消耗部材の消耗レートとを関連付けて記憶した記憶部を参照して、取得した前記フッ素ガスを含む複数のガスの発光強度から特定の消耗部材の消耗レートを算出する、
    プラズマ処理装置。

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