JP7168794B2 - プラズマ処理装置の検査方法 - Google Patents

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Description

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の検査の工程において、前記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複数の前記流量調節器は、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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