(57)【要約】      （修正有）【課題】パーツ摩耗インジケータを有するチャンバ部品、およびプラズマ処理チャンバを提供する。【解決手段】チャンバ部品は、パーツ摩耗インジケータ２９０を有する。チャンバ部品は、部品本体１９０を有する。部品本体１９０は、頂面２０１および底面２０６を有する。パーツ摩耗インジケータ２９０は、部品本体１９０に配置される。パーツ摩耗インジケータ２９０は、本体を有する。パーツ摩耗インジケータ２９０の本体は、透明な第１の層を有する。第２の層は、内部に配置されたトレーサ材料を有し、第１の層が第２の層よりも頂面に近い。【選択図】図２Ａ
0003214531.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
パーツ摩耗インジケータを有するチャンバ部品であって、
頂面および底面を有する部品本体と、
前記部品本体に配置されたインジケータ本体を有するパーツ摩耗インジケータと、を備え、前記インジケータ本体が、
透明な第１の層、および
トレーサ材料を備える第２の層であって、前記第１の層が前記第２の層よりも前記頂面に近い、第２の層
を備える、チャンバ部品。
【請求項２】
前記トレーサ材料が電磁エネルギーによって励起可能であり、前記トレーサ材料の組成に依存した周波数でエネルギーを輻射する、請求項１に記載のチャンバ部品。
【請求項３】
前記トレーサ材料がエポキシと混合されている、請求項１に記載のチャンバ部品。
【請求項４】
前記トレーサ材料が
エポキシと混合された蛍光体
を含む、請求項１に記載のチャンバ部品。
【請求項５】
前記トレーサ材料が
アップコンバート材料（ＵＣＭ）
を含む、請求項１に記載のチャンバ部品。
【請求項６】
前記ＵＣＭが、ＮａＹ１．５４Ｙｂ０．４０Ｅｒ０．０６Ｆ５Ｏ、ＮａＹ０．７７Ｙｂ０．２０Ｅｒ０．０３Ｆ４、およびＮａＹ０．７７Ｙｂ０．２０Ｔｍ０．０３Ｆ４から成るグループから選択された１つまたは複数の材料である、請求項５に記載のチャンバ部品。
【請求項７】
前記ＵＣＭの配合物が一意に識別可能な発光波長を形成するように混合されている、請求項６に記載のチャンバ部品。
【請求項８】
前記パーツ摩耗インジケータが環状の材料層または材料の目立たないプラグである、請求項１に記載のチャンバ部品。
【請求項９】
前記部品本体がリング、ライナー、シャワーヘッド、ＥＳＣ、またはガス分配プレートを形成する、請求項１に記載のチャンバ部品。
【請求項１０】
内部容積を有するチャンバ本体と、
前記内部容積内に配置された基板支持体と、
エネルギー源と、
センサと、
前記チャンバ本体の前記内部容積内に配置された第１のチャンバ部品と、を備え、前記第１のチャンバ部品が、
頂面および底面を有する部品本体、ならびに
前記部品本体に配置されたインジケータ本体を有するパーツ摩耗インジケータを備え、前記インジケータ本体が、
透明な第１の層、および
トレーサ材料を備える第２の層であって、前記第１の層が前記第２の層よりも前記頂面に近く、前記トレーサ材料が前記エネルギー源からのエネルギーによって励起されたときに前記センサによって検出可能なエネルギーを放出する、第２の層
を備えるプラズマ処理チャンバ。
【請求項１１】
第２のパーツ摩耗インジケータを有する第２のチャンバ部品、
をさらに備える請求項１０に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１２】
前記第１のチャンバ部品に配置された前記トレーサ材料が、前記第２のチャンバ部品に配置されたトレーサ材料とは異なる周波数でエネルギーを輻射する、請求項１０に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１３】
前記トレーサ材料が、
蛍光体、
を含む、請求項１０に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１４】
前記トレーサ材料が、
アップコンバート材料（ＵＣＭ）、
を含む、請求項１０のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１５】
前記ＵＣＭが、ＮａＹ１．５４Ｙｂ０．４０Ｅｒ０．０６Ｆ５Ｏ、ＮａＹ０．７７Ｙｂ０．２０Ｅｒ０．０３Ｆ４、およびＮａＹ０．７７Ｙｂ０．２０Ｔｍ０．０３Ｆ４から成るグループから選択された１つまたは複数の材料である、請求項１４に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１６】
前記第１のチャンバがリング、ライナー、シャワーヘッド、ＥＳＣ、またはガス分配プレートである、請求項１４に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１７】
パーツ摩耗インジケータを有するチャンバ部品を形成するための方法であって、
チャンバ部品パーツ上に薄膜を形成するステップと、
前記薄膜上にトレーサ蛍光アップコンバート材料の層を形成するステップと、
前記トレーサ材料上に所定の深さまで材料の層膜を堆積させるステップと、
を含む方法。
【請求項１８】
チャンバ部品の摩耗を示すための方法であって、
前記チャンバ部品に配置されたトレーサ材料がエネルギー源と相互作用することが可能となるように、チャンバ部品の露出表面を十分に腐食するステップと、
前記トレーサ材料がエネルギーを輻射するように、前記エネルギー源によって前記トレーサ材料を励起するステップと、
前記チャンバ部品の摩耗を識別するために前記トレーサ材料によって放出された前記エネルギーを検出するステップと、
前記検出されたエネルギーに応答して前記チャンバ部品の状態を示す信号を生成するステップと、
を含む方法。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案の実施形態は、一般に、パーツ摩耗インジケータを有するチャンバ部品、ならびにエッチングまたは他のプラズマ処理チャンバ内の摩耗したチャンバ部品を識別するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体処理チャンバでは、基板は、堆積、エッチング、およびアニーリングなどの様々なプロセスを受ける。プロセスのいくつかの間、基板は、処理のために静電チャック（ＥＳＣ）などの基板支持体上に配置される。エッチ処理チャンバ内で行われるエッチングプロセスでは、基板によってカバーされていない基板支持体の領域の腐食を防止するために、エッジリングなどのチャンバ部品が基板のまわりに配置されることがある。エッジリングは、プラズマを集中させ、基板を適所に位置づける。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
エッチングおよび他の様々なタイプの処理チャンバ内で使用される多くのチャンバ部品は、しばしば攻撃的な作用物質、例えば、プラズマまたは酸によって侵され、それによって腐食される。そのようなチャンバ部品には、例えば、リング、ライナー、ＥＳＣ、ガス分配プレート、シャワーヘッドなどが含まれることがある。劣化を低減させ、それによってチャンバ部品の耐用年数を延ばすために、様々なタイプのコーティングを使用することがある。チャンバ部品の表面の腐食により、コーティングが消耗され、チャンバ部品は、最終的に一新される必要がある。チャンバ部品の腐食は、プロセスドリフトおよび欠陥につながる。例えば、十分な材料がリングから除去された後は、処理プラズマのプロファイルが基板のエッジに沿って変化し、結果としてプロセスドリフト、場合によっては基板欠陥が生じる。チャンバ部品は、プロセスの適合性を保証し、製造欠陥が処理歩留まりに影響を及ぼすのを防ぐために、通常、プロセスドリフトを生成する点まで腐食される前に、交換される。予防保守（ＰＭ）技法は、チャンバ部品を交換するためのタイミングを指示する。ＰＭでは、製造プロセス設備を停止させる必要があり、これは費用がかかる。加えて、過度に早いＰＭに起因する最適化されていないチャンバの保守は、結果としてスペアパーツの早すぎる交換、および生産時間の損失をもたらし、同様に、遅すぎるＰＭは、結果として基板欠陥およびチャンバ汚染をもたらす。基板処理装置は、欠陥を発生させ、リングの耐用年数を著しく低減させる前にリングを交換するために製造プロセスを停止させることと、製造歩留まりを低下させることとの間のトレードオフのバランスをとらなければならない。適切なＰＭ間隔の決定は、チャンバ部品が腐食によって影響を受ける量を決定するのが困難であることよってさらに複雑になる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
したがって、チャンバ部品の耐用年数の検出を改善する必要がある。
【０００５】
本考案は、一般に、エッチングまたは他のプラズマ処理チャンバ内の腐食されたチャンバ部品を識別するための方法およびパーツ摩耗インジケータに関する。一実施形態において、チャンバ部品は、パーツ摩耗インジケータを有する。チャンバ部品は、本体を有する。本体は、頂面および底面を有する。パーツ摩耗インジケータの材料は、チャンバ部品本体内に配置される。パーツ摩耗インジケータは、本体を有する。パーツ摩耗インジケータの本体は、透明な第１の層を有する。第２の層は、その内部に配置されたトレーサ材料を有し、第１の層が第２の層よりも頂面に近い。
【０００６】
本考案の上記の特徴を詳細に理解することができるように、一部が添付図面に示される実施形態を参照することによって上で簡潔に要約された本考案のより具体的な記載を行うことができる。しかしながら、添付された図面は、本考案の典型的な実施形態のみを示していることによって、その範囲を限定すると考えられるべきではなく、その理由は、本考案が他の等しく効果的な実施形態を受け入れることができるためであることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】パーツ摩耗インジケータが取り付けられたチャンバ部品を有する処理チャンバの概略断面図である。
【図２Ａ】ある実施形態によるパーツ摩耗インジケータを有するリングアセンブリの一部を示す、図１の処理チャンバの部分平面図である。
【図２Ｂ】ある実施形態によるパーツ摩耗インジケータを有するリングアセンブリの一部を示す、図１の処理チャンバの部分平面図である。
【図２Ｃ】ある実施形態によるパーツ摩耗インジケータを有するリングアセンブリの一部を示す、図１の処理チャンバの部分平面図である。
【図３】パーツ摩耗インジケータの側面図である。
【図４】様々な色混合スキームを有する蛍光性アップコンバート材料（ＵＣＭ）によってパーツ摩耗インジケータを一意に識別するためのカラーチャートである。
【図５】チャンバ部品の摩耗を判定するための方法である。
【考案を実施するための形態】
【０００８】
理解を容易にするために、各図に共通の同一の要素を指定するために、可能な場合は、同一の参照数字が使用された。一実施形態の要素および特徴は、さらに詳説することなく他の実施形態において有益に組み込まれてもよいことが想定されている。
【０００９】
半導体製造に使用される処理チャンバでは、エッジリングは、基板を取り囲むプロセスキットの一部として使用される。基板は、通常、エッジリングを位置決めするための段差または他の特徴を有するペデスタルまたは静電チャック上に置かれる。エッジリングは、処理チャンバ内の基板のプロセス性能を制御するために、ならびに処理中に利用されるエッチング液からペデスタルおよび／または静電チャックを保護するために使用される。エッジリングの劣化または腐食をモニタすることによって、処理性能が仕様から逸脱してドリフトしないようにエッジリングを最適な時期に交換することができる。エッジリングの腐食をモニタする現代の方法は、経験的に決定されている。以下に開示される実施形態は、プロセスドリフトが許容可能なしきい値を超えるのを制限するまたは防止するために、ある時間（ＲＦ時間）にわたってエッジリングの腐食のアクティブなまたはインシトゥのモニタを行う。これによって、半導体メーカが、スケジュールされた予防保守を正確に実施し、性能を犠牲にすることなく、チャンバのプロセスキットの寿命を最適化することが可能となる。例示的なエッジリングで利用されるとして記載されたが、エッジリングは、その他の任意のチャンバ部品、例えば、ライナー、他のタイプのリング、ガス分配プレート、シャワーヘッドなどの代表であり、パーツ摩耗インジケータは、以下でエッジリングを参照して記載されるのと全く同じように、任意のチャンバ部品の本体に据え付けられてもよい。
【００１０】
パーツ摩耗インジケータは、チャンバ部品の本体に設けられる場合、チャンバオペレータによるタイムリーな構成要素の交換の決定を可能にし、したがって、予測的な予防保全（ＰＭ）技法に基づく既存のパーツ交換スケジュールとは異なり、チャンバの性能を最適化することができる。したがって、パーツ摩耗インジケータは、チャンバ部品の早すぎるＰＭおよび交換を防止することによりチャンバ保守スケジュールを最適化することによって、チャンバオペレータに高価値を提供する。加えて、パーツ摩耗インジケータは、遅いＰＭを防止し、したがって、基板欠陥の望ましくない増加および劣悪な製品歩留まりを防止する。
【００１１】
パーツ摩耗インジケータは、一般に、処理環境にさらされる多層膜の表面の下で所定の深さに配置されたトレーサ材料の層を有する多層膜を含む。一実施形態において、トレーサ材料の層は、９８０ｎｍレーザなどの赤外線（ＩＲ）輻射によって励起可能な蛍光性アップコンバート材料（ＵＣＭ）で構成され、ＵＣＭの選択に応じて青から赤までの可視スペクトルにわたる異なる色の可視光を放出する。ＵＣＭから放出された可視光をモニタすることによって、チャンバ部品が摩耗し、交換される必要があるという指示を正確に決定することができる。したがって、ＰＭは、ＵＣＭからの放出光の検出に応答して最適に行われ、それによって早すぎるチャンバ部品の取替え、および不必要な処理チャンバの休止時間を防止することができる。
【００１２】
図１は、パーツ摩耗インジケータが取り付けられたチャンバ部品を有する処理チャンバ１００の概略断面図である。ここでは詳細に論じないが、パーツ摩耗インジケータは、エッチングチャンバの環境などの腐食環境に配置されるチャンバ部品に装着されてもよい。処理チャンバ１００は、単独で、または集積半導体基板処理システムの処理モジュールとして、あるいはクラスタツールとして利用されてもよい。
【００１３】
処理チャンバ１００は、グラウンド１２９に結合されたチャンバ本体１２８を有する。処理チャンバ１００のチャンバ本体１２８は、側壁１０３、リッド１８４、および底面１０９を有する。側壁１０３、リッド１８４、および底面１０９は、内部容積１１６を画成する。処理チャンバ１００の内部容積１１６は、スロットルバルブ（図示せず）を介して真空ポンプ１３４に結合された高真空容器である。動作において、基板１４４は、その中で処理するために真空に近い環境に排気された内部容積１１６に配置された基板支持体１１５上に配置されている。
【００１４】
シャワーヘッド１２０は、リッド１８４に近接して、内部容積１１６内部に配置されてもよい。１つまたは複数のガスがシャワーヘッド１２０を介してガスパネル１６０から処理チャンバ１００の内部容積１１６内へ導入される。シャワーヘッド１２０は、マッチング回路１２４を通してＲＦ電源１３２に結合されてもよい。シャワーヘッド１２０からのガスは、ＲＦ電源１３２からシャワーヘッド１２０に電力を印加することによって、内部容積１１６内でプラズマ１１８へと点火されてもよい。プラズマ１１８は、内部容積１１６内部に腐食環境を生成することがある。プラズマ１１８は、処理中に基板１４４の特徴をエッチングするために使用され、次いで、真空ポンプ１３４によって処理チャンバ１００から排出されてもよい。内部容積内でプラズマ１１８にさらされるチャンバ部品は、腐食環境によって同様に腐食される可能性がある。
【００１５】
基板支持体１１５は、処理チャンバ１００の内部容積１１６内へ様々なガスを供給するために使用されるシャワーヘッド１２０の下に配置される。基板支持体１１５は、一般に、静電チャック（ＥＳＣ）１０２、カバーリング１０４、およびエッジリング１０５を有するリングアセンブリ１７０、ＥＳＣ１０２上に配置された基板１４４を電気的にバイアスするカソード１０６、絶縁体パイプ１０８、ペデスタル絶縁体１１０、ならびにペデスタル支持体１１２を含む。
【００１６】
絶縁体パイプ１０８およびペデスタル絶縁体１１０は、チャンバ壁および基板支持体１１５をＥＳＣ１０２に印加された電気的なバイアスからそれぞれ電気的に絶縁するように機能する。基板支持体１１５は、ＤＣ電源１５２によってバイアスされてもよい。ＲＦ電源１２６は、任意選択で、マッチング回路１２２を通して基板支持体１１５に結合されてもよい。
【００１７】
カバーリング１０４は、エッジリング１０５および絶縁体パイプ１０８上に載る単一部材のリングであってもよい。基板１４４は、基板支持体１１５上に配置されたとき、ＥＳＣ１０２上に載り、エッジリング１０５およびカバーリング１０４によって取り囲まれる。エッジリング１０５およびカバーリング１０４もプラズマを集中させるため、エッジリング１０５およびカバーリング１０４は、通常、シリコンまたは石英から作られ、処理中に消費される。一実施形態において、カバーリング１０４は、石英材料から形成される。エッジリング１０５は、シリコン含有材料から形成された部品本体１９０を有する。プラズマエッチチャンバでは、カバーリング１０４およびエッジリング１０５は、ＥＳＣ１０２をプラズマによる腐食から保護するばかりなく、処理中に基板１４４のエッジ近くのプラズマの分布を制御する。カバーリング１０４、エッジリング１０５、または他の所望のチャンバ部品の腐食によるプロセスドリフトおよびプロセス歩留まりの低下を防止するために、処理チャンバ１００内に配置されたエッジリング１０５および／または他のチャンバ部品の１つまたは複数は、エッジリング１０５の摩耗をモニタするためのパーツ摩耗インジケータを組み込む。
【００１８】
パーツ摩耗インジケータは、処理環境にさらされるチャンバ部品に存在する場合、チャンバ部品の状態（例えば、寿命）を、以下に記載される代表的な例で示されるように劣化に対してモニタすることができる。
【００１９】
図２Ａ〜図２Ｃは、パーツ摩耗インジケータ２９０を有するリングアセンブリ１７０の一部を示す、図１の処理チャンバ１００の部分平面図である。リングアセンブリに関してのパーツ摩耗インジケータ２９０の議論は、他のチャンバ部品に等しく当てはまり、摩耗インジケータ２９０は、処理チャンバ１００の内部環境にさらされる他のリング、ライナー、ＥＳＣ、ガス分配プレート、シャワーヘッド、または他のチャンバ部品のいずれかを備える本体において利用されてもよいことを認識されたい。
【００２０】
初めに、図２Ａを参照すると、シャワーヘッド１２０の一部がＥＳＣ１０２の垂直上方に配置されて示されている。ＥＳＣ１０２は、カバーリング１０４、および内部に配置されたパーツ摩耗インジケータ２９０を含むエッジリング１０５の一実施形態を有する。
【００２１】
エッジリング１０５の部品本体１９０は、処理チャンバ１００のプラズマ環境にさらされる頂面２０１を有する。エッジリング１０５の部品本体１９０は、底面２０６を有する。エッジリング１０５の底面２０６は、ＥＳＣ１０２上に配置されている。
【００２２】
パーツ摩耗インジケータ２９０は、部品本体１９０に埋め込まれている。例えば、パーツ摩耗インジケータ２９０は、以下に記載するように、プラズマによるエッジリング１０５に対する摩耗または腐食を示すのに適した、ピン２０５もしくは材料のプラグ、材料の層、または部品本体１９０に埋め込まれた他の材料であってもよい。パーツ摩耗インジケータ２９０は、少なくとも、部品本体１９０を構成する材料とは異なる材料から形成されてもよい。パーツ摩耗インジケータ２９０を構成する少なくとも１つの材料は、励起エネルギーにさらされると検出可能である。例えば、パーツ摩耗インジケータ２９０の励起可能な材料は、励起されると部品本体１９０とは異なる光を放出して、チャンバ部品の摩耗を識別することができる。
【００２３】
図２Ａ〜図２Ｃの実施形態では、パーツ摩耗インジケータ２９０について、エッジリング１０５に配置されたピン２０５を参照して論じる。パーツ摩耗インジケータ２９０と実質的に同様であるが、一意に識別可能な第２のパーツ摩耗インジケータが、ライナー、シャワーヘッド、またはカバーリング１０４などの他のチャンバ部品に追加的に配置されてもよく、したがって、複数のチャンバ部品を個別に、しかし同時にモニタすることができ、これによって個々のチャンバ部品に対する信号を他のチャンバ部品から独立して有利には識別することが可能となることを認識されたい。パーツ摩耗インジケータ２９０の構造／レイアウトについては、ピン２０５の例で、図３に関連して以下でさらに論じる。ピン２０５は、エッジリング１０５の頂面２０１に最近接して配置された、任意選択で、頂面２０１の下方に間隔を置いて配置されてもよい上面２５１を有する。同様に、ピン２０５は、エッジリング１０５の底面２０６に最近接して配置された下面２５６を有する。ピン２０５の下面２５６は、エッジリング１０５の底面２０６がピン２０５の下面２５６と実質的に共平面となるように、エッジリング１０５の底面２０６まで延在してもよい。あるいは、ピン２０５の下面２５６は、エッジリング１０５の頂面２０１と底面２０６との間に配置されてもよい。一例において、本体１９０の材料は、ピン２０５の上面２５１をカバーすることができる。一実施形態において、ピン２０５は、エッジリング１０５によって完全に閉じ込められる。本実施形態では、ピン２０５は、エッジリング１０５の組立てまたは製造中にエッジリング１０５内に形成されてもよい。第２の実施形態では、ピン２０５の下面２５６は、エッジリング１０５の底面２０６の開口部に沿って、またはその開口部を通してアクセス可能である。他の実施形態では、パーツ摩耗インジケータ２９０は、エッジリング１０５の部品本体１９０内部に配置された環状の材料層であってもよい。
【００２４】
ピン２０５は、エッジリング１０５の頂面２０１から所定の深さに配置された、エッジリング１０５の部品本体１９０の材料とは異なる材料層を有し、この材料層は、上を覆う部分の頂面２０１が除去されて、ピン２０５を露出させると、露出して、腐食として検出される。例えば、ピン２０５、すなわちパーツ摩耗インジケータ２９０は、石英から形成されてもよく、内部に埋め込まれたアップコンバート材料（ＵＣＭ）層を有することができ、一方、エッジリング１０５は、ＳｉＣなどのシリコン含有材料から形成されている。アップコンバーションは、２つ以上のフォトンの連続した吸収が励起波長よりも短い波長での光の放出につながるプロセスである。一例は、赤外光から可視光への変換である。アップコンバーションが起き得る材料は、しばしば、Ｌｎ３＋、Ｔｉ２＋、Ｎｉ２＋、Ｍｏ３＋、Ｒｅ４＋、Ｏｓ４＋などのイオンを含む。
【００２５】
エネルギー源２３０は、処理チャンバの内部容積１１６内に配置され、例えば、エッジリング１０５の上方のシャワーヘッド１２０に取り付けられてもよい。センサ２８０は、処理チャンバの内部容積１１６内に配置され、例えば、エッジリング１０５の上方のシャワーヘッド１２０に取り付けられてもよい。あるいは、エネルギー源２３０およびセンサ２８０は、パーツ摩耗インジケータ２９０の露出時にパーツ摩耗インジケータ２９０との相互作用を容易にする場所でチャンバ１００の外部に配置されてもよい。一実施形態において、エネルギー源２３０は、９８０ｎｍのＩＲレーザなどのレーザまたは他の適切な電磁エネルギー源である。エネルギー源２３０は、センサ２８０によって検出可能な光周波数を放出するようにパーツ摩耗インジケータ２９０のアップコンバート材料（ＵＣＭ）を励起する電磁輻射を放出することができる。例えば、エッジリング１０５は、石英から形成され、緑色光発光ＵＣＭ層を組み込むパーツ摩耗インジケータ２９０を有することができる。センサ２８０は、内部容積１１６内で検出される緑色光などの所定の周波数の光の存在を検出および報告するのに適した光学センサであってもよい。
【００２６】
センサ２８０は、光学的または電気的な伝送線２３１を介してコントローラ１８０に結合されてもよい。センサ２８０は、プラズマが存在しない状態で、すなわち、基板１４４の処理が行われていない間に動作するように構成されてもよい。あるいは、センサ２８０は、処理チャンバ１００の外部に配置され、窓を通してエッジリング１０５を見てもよい。さらなる代替形態では、エネルギー源２３０は、プラズマからのノイズを実質的になくす（またはフィルター除去する）ために、センサ２８０とタイミング調整されたパルスを使用してもよい。
【００２７】
処理中に、エッジリング１０５は、プラズマによって腐食される。図２Ｂは、エッジリング１０５の頂面２０１に沿った腐食２１１を示す。腐食２１１は、エッジリング１０５にくぼみ２１０を形成し始める。エネルギー源２３０は、プラズマがピン２０５上のエッジリング１０５の材料の量を薄くしている間に、エネルギーをピン２０５に向けることができる。
【００２８】
図２Ｃでは、頂面２０１の腐食２１１は、くぼみ２１０が今やピン２０５の上面２５１を十分に露出させる開口部２２０となる点まで進行している。ピン２０５の上面２５１が露出し始めると、エネルギー源２３０からのエネルギーは、透明なホスト材料を通り抜け、アップコンバート材料と相互作用して、エッジリング１０５の摩耗または腐食を示す周波数帯域内の、センサ２８０によって検出可能な光を放出することができる。
【００２９】
図３は、本考案の実施形態による、パーツ摩耗インジケータ２９０の側面図を示す。パーツ摩耗インジケータ２９０は、インジケータ本体３１０を有することができる。インジケータ本体３１０は、頂面３１２および底面３１４を有することができる。加えて、インジケータ本体３１０は、１つまたは複数の材料層から形成されてもよい。例えば、パーツ摩耗インジケータ２９０のインジケータ本体３１０は、頂面３１２に隣接する第１の層３０２を有することができる。第２の層３０６は、第１の層３０２の下で頂面３１２の反対側に配置されてもよい。第２の層３０６は、内部に埋め込まれたトレーサ材料３００を含むことができる。第２の層３０６は、第１のシート３６２および第２のシート３６４から形成されてもよい。あるいは、第２の層３０６は、製造中にトレーサ材料３００を内部に堆積させた単一の材料から形成されてもよい。トレーサ材料３００は、エポキシで混合され、印刷され、または任意の適切なやり方で堆積させられてもよい。一部の実施形態では、底面３１４は、第２の層３０６の一部であり、第１の層３０２の反対側に位置する。任意選択で、インジケータ本体３１０は、第３の材料層３０４を有してもよい。第２の層３０６は、第３の層３０４上に配置される。インジケータ本体３１０が第３の層３０４を有する実施形態では、底面３１４は、第３の層３０４の一部であり、第２の層３０６の反対側に位置する。
【００３０】
インジケータ本体３１０は、任意選択で、内部にレンズ３８０を含んでもよい。レンズ３８０は、エネルギー源３９０からのエネルギー３９２を集中させる、または別の方向に向け直すように構成されてもよい。レンズ３８０は、エネルギー３９２をトレーサ材料３００の方向に向け直すために角度３８２で配向されてもよい。あるいは、または加えて、レンズ３８０は、トレーサ材料３００によってアップコンバートされたエネルギーを処理チャンバ内のセンサの方に向けることができる。レンズ３８０は、研磨もしくは印刷によって形成され、または製造中にインジケータ本体３１０に別個に配置されてもよい。レンズ３８０は、有益にはパーツ摩耗インジケータ２９０からのエネルギーをセンサの方向に向け直し、こうしてセンサが容易にエネルギー３９２を検出することを可能にする。したがって、レンズ３８０が複数のパーツ摩耗インジケータ２９０からのエネルギー３９２をセンサに見える位置に向けることによって、センサの数を最小にすることができる。
【００３１】
トレーサ材料３００からの微粒子を処理チャンバ１００の内部容積１１６に直接さらすことによる汚染、微粒子、および欠陥の発生を回避するために、パーツ摩耗インジケータ２９０が内部に配置されたチャンバ部品、またはパーツ摩耗インジケータ２９０のインジケータ本体３１０の第１の層３０２は、透明材料、例えば、石英（ＳｉＯ２）、サファイア、ダイヤモンド、ジルコニア、アルミニウム酸素窒化物、またはトレーサ材料３００に向けられる励起エネルギーに対して適切に透明な他の材料などから形成されてもよい。トレーサ材料３００は、電磁エネルギーによって励起可能であり、トレーサ材料３００の組成に依存した特定の周波数でエネルギーを輻射する。一実施形態において、トレーサ材料３００は、赤外線（ＩＲ）輻射によって励起される、選択されたＵＣＭに対応する周波数の光を放出するアップコンバート材料（ＵＣＭ）であってもよい。トレーサ材料３００は、以下のＵＣＭ、すなわち、ＮａＹ１．５４Ｙｂ０．４０Ｅｒ０．０６Ｆ５Ｏ（赤色発光）、ＮａＹ０．７７Ｙｂ０．２０Ｅｒ０．０３Ｆ４（緑色発光）、ＮａＹ０．７７Ｙｂ０．２０Ｔｍ０．０３Ｆ４（青色発光）のうちの１つまたは複数から形成されてもよい。しかしながら、他のナノ粒子、例えば、ランタニドがドープされたナノ粒子、ＣｄＳｅ、ＰｂＳ、およびＰｂＳｅなどがＵＣＭとして使用されてもよいことを認識されたい。さらなる代替形態では、トレーサ材料３００は、蛍光体または他の適切な材料であってもよい。
【００３２】
これらのトレーサ材料３００は、ＵＣＭを使用する場合、約５μｍの粒子サイズの白色（通常の屋内照明で）粉末として供給可能である。赤色、緑色、および青色発光ＵＣＭは、それぞれ、約０．０５％、約１０％、および約０．１％の量子効率を有する。エネルギー源によって励起されたときに、たとえ量子効率が赤色および青色発光ＵＣＭに対して低いとしても、１０ｍｇ程度のわずかな量のトレーサ材料３００がセンサによって検出可能な信号には必要なだけである。
【００３３】
ＵＣＭ顕微鏡検査スライドサンプルが、エポキシと混合させた／ガラス／ＵＣＭ（トレーサ材料３００）のスタックとして調製された。トレーサ材料３００を励起することによって放出された光は、カメラを使用して容易に記録された。第１のサンプルでは、２００ｍｇのＵＣＭ粉末を少量のエポキシと混合して、スライドガラス上に塗布した。第２のサンプルでは、２０ｍｇのＵＣＭ粉末を少量のエポキシと混合して、スライドガラス上に塗布した。対照スライドが少量のエポキシを用いて調製された。第２のサンプルは、かなり透明であったが、それでも９８０ｎｍのＩＲレーザ発光をＵＣＭによって特定される波長にアップコンバートするのに有効であった。結果は、パーツ摩耗インジケータ２９０のトレーサ材料３００が検出可能であるためには数ｍｍ2程度の小面積のパッチのみが必要であることを示唆した。したがって、パーツ摩耗インジケータ２９０は、第２の層３０６に埋め込まれたトレーサ材料３００を形成するために、薄膜または小さなプラグ、例えば、底部プレート（第３の層３０４）、およびエポキシと混合させたＵＣＭの薄膜を有する頂部プレート（第１の層３０２）を有するインジケータ本体３１０などによって実現されてもよい。これらのエポキシ接着剤は、高温および超高真空の両方に適合し、トレーサ材料３００を形成するのに適している。テストは、トレーサ材料３００を有するパーツ摩耗インジケータ２９０が、チャンバ部品の摩耗を示すためのプラズマ処理環境で使用するに適していることを実証している。ほとんどのプロセスが既にＳｉおよびＯを含んでいるため、石英以外の材料から製造されたものを含む多くのチャンバ部品は、有益にはそれらの本体内にパーツ摩耗インジケータ２９０を組み込むことができる。
【００３４】
異なる色のＵＣＭ粉末は、標準の色混合スキームに従って混合されてもよい。図４は、様々な色混合スキーム４００を有するＵＣＭを有するパーツ摩耗インジケータを一意に識別するためのカラーチャートを示す。色混合スキーム４００は、ＲＧＢ（赤、緑、青）色混合スキーム、またはＣＭＹ（シアン、マジェンタ、イエロー）色混合スキームであってもよい。第１の発光４３０（赤またはマジェンタ）、第２の発光４１０（青またはシアン）、および第３の発光４２０（緑、またはイエロー）材料の投影は、第１の発光４３０、第２の発光４１０、または第３の発光４２０のうちの２つが重なり合う等和色４１２、４１３、４３２を示す。第１、第２、および第３の発光４１０、４２０、４３０の３つすべての組合せは、さらに第３の色の発光スペクトル４５０を提供する。また、第１、第２、および第３の発光４１０、４２０、４３０色空間は、予測可能な発光を生成するために他の色空間で置き換えられてもよいことを認識されたい。一実施形態において、第１、第２、および第３の発光４１０、４２０、４３０は、ＲＧＢ色空間を使用する。ＲＧＢ色空間を使用して、全種類の色、例えば、赤＋緑＝イエロー、緑＋青＝シアン、および青＋赤＝マジェンタを生成することができる。混合することによって、革新的な色コーディングが可能となり、独自のチャンバ部品認証が可能となる。例えば、第１のチャンバ部品は、第２のチャンバ部品の本体に配置されたパーツ摩耗インジケータ２９０に利用されるＵＣＭとは同一の組成を共有しないＵＣＭを含むパーツ摩耗インジケータ２９０を有することができる。したがって、プラズマ環境にさらされる様々な消耗チャンバ部品は、異なるＵＣＭを混合することによって、独自の色コーディングが割り当てられたパーツ摩耗インジケータを有し、予防保守を同時に必要とする、ならびに一部の実施形態では、共通のエネルギー源２３０およびセンサ２８０を使用する特定のチャンバ部品を識別することができる。
【００３５】
図５は、チャンバ部品の摩耗を検出する方法５００を示す。方法５００は、ステップ５１０から始まり、材料がチャンバ部品の露出表面から十分に腐食され、チャンバ部品に配置されたトレーサ材料がエネルギー源と相互作用することが可能となる。方法５００は、ステップ５２０に続き、エネルギー源からのエネルギーがトレーサ材料を励起する。方法５００は、ステップ５３０に続き、励起されたトレーサ材料から放出された可視光がセンサによって検出される。放出された光は、チャンバ部品の摩耗を示す。方法５００は、摩耗表示メッセージを発行することによってステップ５４０に続く。摩耗表示メッセージは、テキストメッセージ、電子メールメッセージ、コンピュータ警告メッセージ、オーディオメッセージ（音声信号など）、視覚的なメッセージ（光信号をオンにするなど）、または他の電子メッセージもしくはインジケータであってもよい。
【００３６】
上で開示された実施形態は、有利には、結果として基板欠陥をもたらすことがある望ましくないプロセスドリフトを被る前に、摩耗したチャンバ部品の識別、および前記チャンバ部品に対する予防保守のための通知を行うための装置および方法を提供する。実施形態は、交換前のチャンバ部品の最大限の使用を保証し、したがって、高価で不当な交換を低減させる。
【００３７】
前述の事項は、本考案の実施形態を対象としているが、本考案の他のおよびさらなる実施形態が本考案の基本的な範囲から逸脱せずに、考案されてもよく、本考案の範囲は、以下の実用新案登録請求の範囲によって決定される。
【符号の説明】
【００３８】
１００  処理チャンバ
１０２  静電チャック
１０３  側壁
１０４  カバーリング
１０５  エッジリング
１０６  カソード
１０８  絶縁体パイプ
１０９  底面
１１０  ペデスタル絶縁体
１１２  ペデスタル支持体
１１５  基板支持体
１１６  内部容積
１１８  プラズマ
１２０  シャワーヘッド
１２２  マッチング回路
１２４  マッチング回路
１２６  ＲＦ電源
１２８  チャンバ本体
１２９  グラウンド
１３２  ＲＦ電源
１３４  真空ポンプ
１４４  基板
１５２  ＤＣ電源
１７０  リングアセンブリ
１８０  コントローラ
１８４  リッド
１９０  部品本体
２０１  頂面
２０５  ピン
２０６  底面
２１１  腐食
２２０  開口部
２３０  エネルギー源
２３１  伝送線
２５１  上面
２５６  下面
２８０  センサ
２９０  パーツ摩耗インジケータ
３００  トレーサ材料
３０２  第１の層
３０４  第３の材料層
３０６  第２の層
３１０  インジケータ本体
３１２  頂面
３１４  底面
３６２  第１のシート
３６４  第２のシート
３８２  角度
３９０  エネルギー源
３９２  エネルギー源
４００  色混合スキーム
４１０  第２の発光
４１２  等和色
４１３  等和色
４２０  第３の発光
４３０  第１の発光
４３２  等和色
４５０  第３の色の発光スペクトル
５００  方法
【図１】
0003214531.tif 000003
【図２Ａ】
0003214531.tif 000004
【図２Ｂ】
0003214531.tif 000005
【図２Ｃ】
0003214531.tif 000006
【図３】
0003214531.tif 000007
【図４】
0003214531.tif 000008
【図５】
0003214531.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月16日(2017.11.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
パーツ摩耗インジケータを有するチャンバ部品であって、
頂面および底面を有する部品本体と、
前記部品本体に配置されたインジケータ本体を有するパーツ摩耗インジケータと、を備え、前記インジケータ本体が、
透明な第１の層、および
トレーサ材料を備える第２の層であって、前記第１の層が前記第２の層よりも前記頂面に近い、第２の層
を備える、チャンバ部品。
【請求項２】
前記トレーサ材料が電磁エネルギーによって励起可能であり、前記トレーサ材料の組成に依存した周波数でエネルギーを輻射する、請求項１に記載のチャンバ部品。
【請求項３】
前記トレーサ材料がエポキシと混合されている、請求項１に記載のチャンバ部品。
【請求項４】
前記トレーサ材料が
エポキシと混合された蛍光体
を含む、請求項１に記載のチャンバ部品。
【請求項５】
前記トレーサ材料が
アップコンバート材料（ＵＣＭ）
を含む、請求項１に記載のチャンバ部品。
【請求項６】
前記ＵＣＭが、ＮａＹ１．５４Ｙｂ０．４０Ｅｒ０．０６Ｆ５Ｏ、ＮａＹ０．７７Ｙｂ０．２０Ｅｒ０．０３Ｆ４、およびＮａＹ０．７７Ｙｂ０．２０Ｔｍ０．０３Ｆ４から成るグループから選択された１つまたは複数の材料である、請求項５に記載のチャンバ部品。
【請求項７】
前記ＵＣＭの配合物が一意に識別可能な発光波長を形成するように混合されている、請求項６に記載のチャンバ部品。
【請求項８】
前記パーツ摩耗インジケータが環状の材料層または材料の目立たないプラグである、請求項１に記載のチャンバ部品。
【請求項９】
前記部品本体がリング、ライナー、シャワーヘッド、ＥＳＣ、またはガス分配プレートを形成する、請求項１に記載のチャンバ部品。
【請求項１０】
内部容積を有するチャンバ本体と、
前記内部容積内に配置された基板支持体と、
エネルギー源と、
センサと、
前記チャンバ本体の前記内部容積内に配置された第１のチャンバ部品と、を備え、前記第１のチャンバ部品が、
頂面および底面を有する部品本体、ならびに
前記部品本体に配置されたインジケータ本体を有するパーツ摩耗インジケータを備え、前記インジケータ本体が、
透明な第１の層、および
トレーサ材料を備える第２の層であって、前記第１の層が前記第２の層よりも前記頂面に近く、前記トレーサ材料が前記エネルギー源からのエネルギーによって励起されたときに前記センサによって検出可能なエネルギーを放出する、第２の層
を備えるプラズマ処理チャンバ。
【請求項１１】
第２のパーツ摩耗インジケータを有する第２のチャンバ部品、
をさらに備える請求項１０に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１２】
前記第１のチャンバ部品に配置された前記トレーサ材料が、前記第２のチャンバ部品に配置されたトレーサ材料とは異なる周波数でエネルギーを輻射する、請求項１１に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１３】
前記トレーサ材料が、
蛍光体、
を含む、請求項１０に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１４】
前記トレーサ材料が、
アップコンバート材料（ＵＣＭ）、
を含む、請求項１０のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１５】
前記ＵＣＭが、ＮａＹ１．５４Ｙｂ０．４０Ｅｒ０．０６Ｆ５Ｏ、ＮａＹ０．７７Ｙｂ０．２０Ｅｒ０．０３Ｆ４、およびＮａＹ０．７７Ｙｂ０．２０Ｔｍ０．０３Ｆ４から成るグループから選択された１つまたは複数の材料である、請求項１４に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１６】
前記第１のチャンバがリング、ライナー、シャワーヘッド、ＥＳＣ、またはガス分配プレートである、請求項１４に記載のプラズマ処理チャンバ。