JP5016294B2

JP5016294B2 - 基板処理装置及び該装置の分析方法

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Publication number: JP5016294B2
Application number: JP2006305844A
Authority: JP
Inventors: 秀樹田中; 進斉藤
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2012-09-05
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Description

本発明は、基板処理装置及び該装置の分析方法に関し、特に、ガスを用いて装置内の状態等を分析する基板処理装置に関する。

半導体ウエハ等の基板にプラズマ処理を施す基板処理装置は、基板を収容する収容室（チャンバ）を備え、該チャンバ内で発生させたプラズマによって基板にプラズマ処理を施す。基板に適切なプラズマ処理を施すには、チャンバ内の状態やプラズマ処理の終点を検出することが重要である。

チャンバ内の状態やプラズマ処理の終点を検出する方法としては、チャンバの側壁に石英ガラスからなる窓をはめ込み、該窓に対向するようにプラズマ分光分析器を配置し、該分光分析器によってチャンバ内のプラズマ発光を分光分析する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−３１９９６１号公報（段落[００３８]）

しかしながら、チャンバの窓は時間の経過とともに曇ることがある。また、分光分析器が有する受光センサも所定の使用時間が経過すると交換する必要があり、交換前のセンサと交換後のセンサとでは受光性能に個体差が存在することがある。分光分析器が分光分析した結果には、これらチャンバの窓の曇やセンサの交換の影響が含まれている。

また、チャンバ内のパーツ、例えば、シールドリングやフォーカスリングを交換すると、交換直前とレシピ（処理条件）を同じにしても、交換直前のプラズマ発光の状態と交換直後のプラズマ発光の状態とが異なることがある。すなわち、プラズマ発光はチャンバ内のパーツ交換によって影響を受けることがある。したがって、分光分析器が分光分析した結果には、チャンバ内のパーツ交換の影響も含まれている。

以上より、分光分析器が分光分析した結果は、純粋にチャンバ内の状態を反映するものではなく、他の変動要因（チャンバの窓の曇、センサの交換やチャンバ内のパーツ交換の影響）をも反映するものとなっているため、チャンバ内の状態を正確に検知することができない。

本発明の目的は、収容室内の状態を正確に検知することができる基板処理装置及び該装置の分析方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の基板処理装置は、基板を収容する収容室と、該収容室にガスを導入するガス導入装置とを備え、前記収容室は前記基板に前記ガスを用いて所定の処理を施す処理空間を有する基板処理装置において、前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度を分析する導入前ガス分析装置と、前記処理空間を通過して前記収容室から排出されるガスの原子濃度又は分子濃度を分析する通過後ガス分析装置と、前記導入前ガス分析装置により分析された前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度及び前記通過後ガス分析装置により分析された前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度に基づいて前記収容室内の状態を検知する状態検知装置とを備え、該状態検知装置は、前記収容室において複数の基板に前記所定の処理を施す前における前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度に対する前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度の比である第１の比を算出し、前記複数の前記基板に前記所定の処理を施した後における前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度に対する前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度の比である第２の比を算出し、前記第１の比と前記第２の比とが同じになるように、前記複数の前記基板に前記所定の処理を施した後における前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度を補正する補正値を算出し、前記収容室において基板に前記所定の処理を施す際に、該算出された補正値を用いて前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度を校正し、該校正されたガスの原子濃度又は分子濃度に基づいて前記所定の処理の終点を検出することを特徴とする。

請求項２記載の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理装置において、前記収容室内を排気する排気系を有し、前記通過後ガス分析装置は前記排気系に配置されることを特徴とする。

請求項３記載の基板処理装置は、請求項２記載の基板処理装置において、前記収容室は前記処理空間のプラズマの下流への流出を防止する排気板を有し、前記排気系は高分子真空ポンプを有し、前記通過後ガス分析装置は前記排気板及び前記高分子真空ポンプの間に配置されることを特徴とする。

請求項４記載の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理装置において、前記通過後ガス分析装置は前記収容室に配置されることを特徴とする。

請求項５記載の基板処理装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記導入前ガス分析装置及び前記通過後ガス分析装置の少なくとも一方は、ガスを取り込むガス取込室と、該ガス取込室内にプラズマを発生させるプラズマ発生装置と、前記プラズマによって励起された前記ガス中の原子又は分子の発光を分光して発光強度を測定する分光測定装置とを有することを特徴とする。

請求項６記載の基板処理装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記導入前ガス分析装置及び前記通過後ガス分析装置の少なくとも一方は、質量分析器であることを特徴とする。

請求項７記載の基板処理装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記導入前ガス分析装置及び前記通過後ガス分析装置の少なくとも一方は、フーリエ変換赤外分光光度計であることを特徴とする。

請求項８記載の基板処理装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記導入前ガス分析装置及び前記通過後ガス分析装置の少なくとも一方は、前記ガスが流れるガス管と、該ガス管内にプラズマを発生させるプラズマ発生装置と、前記ガス管内におけるプラズマ発生中心部より下流のアフタグローを分光して発光強度を測定する分光測定装置とを備えることを特徴とする。

請求項９記載の基板処理装置は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記基板処理装置には、前記基板を該基板処理装置に搬出入する基板搬送装置が接続され、該基板搬送装置は、該基板搬送装置内のガスを分析するガス分析装置を有することを特徴とする。

請求項１０記載の基板処理装置は、請求項９記載の基板処理装置において、前記基板搬送装置は、該基板搬送装置内のガスを排気する第２の排気系を有し、前記ガス分析装置は該第２の排気系に配置されることを特徴とする。

請求項１１記載の基板処理装置は、請求項９記載の基板処理装置において、前記基板搬送装置は前記基板を一旦収容する第２の収容室を有し、前記ガス分析装置は前記第２の収容室に配置されることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項１２記載の基板処理装置は、基板を収容する収容室と、該収容室にガスを導入するガス導入装置とを備え、前記収容室は前記基板に前記ガスを用いて所定の処理を施す処理空間を有する基板処理装置において、前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度を分析する導入前ガス分析装置と、前記処理空間を通過して前記収容室から排出されるガスの原子濃度又は分子濃度を分析する通過後ガス分析装置と、前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度及び前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度に基づいて前記収容室内の状態を検知する状態検知装置とを備え、該状態検知装置は、前記収容室のメンテナンス前後における前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度が同じになる場合に、前記収容室のメンテナンス前後での前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度の変動量を算出し、前記収容室において基板に前記所定の処理を施す際に、該算出された変動量を用いて前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度を校正し、該校正されたガスの原子濃度又は分子濃度に基づいて前記所定の処理の終点を検出することを特徴とする。

請求項１３記載の基板処理装置は、請求項１２記載の基板処理装置において、前記収容室のメンテナンスには、部品交換、部品洗浄又は前記収容室内のドライクリーニングが該当することを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項１４記載の基板処理装置の分析方法は、基板を収容する収容室と、該収容室にガスを導入するガス導入装置とを備え、前記収容室は前記基板に前記ガスを用いて所定の処理を施す処理空間を有する基板処理装置の分析方法であって、前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度を分析する導入前ガス分析ステップと、前記処理空間を通過して前記収容室から排出されるガスの原子濃度又は分子濃度を分析する通過後ガス分析ステップと、前記導入前ガス分析ステップで分析された前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度及び前記通過後ガス分析ステップで分析された前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度に基づいて前記収容室内の状態を検知する状態検知ステップとを有し、該状態検知ステップでは、前記収容室において複数の基板に前記所定の処理を施す前における前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度に対する前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度の比である第１の比を算出し、前記複数の前記基板に前記所定の処理を施した後における前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度に対する前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度の比である第２の比を算出し、前記第１の比と前記第２の比とが同じになるように、前記複数の前記基板に前記所定の処理を施した後における前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度を補正する補正値を算出し、前記収容室において基板に前記所定の処理を施す際に、該算出された補正値を用いて前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度を校正し、該校正されたガスの原子濃度又は分子濃度に基づいて前記所定の処理の終点を検出することを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項１５記載の基板処理装置の分析方法は、基板を収容する収容室と、該収容室にガスを導入するガス導入装置とを備え、前記収容室は前記基板に前記ガスを用いて所定の処理を施す処理空間を有する基板処理装置の分析方法であって、前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度を分析する導入前ガス分析ステップと、前記処理空間を通過後して前記収容室から排出されるガスの原子濃度又は分子濃度を分析する通過後ガス分析ステップと、前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度及び前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度に基づいて前記収容室内の状態を検知する状態検知ステップとを有し、該状態検知ステップでは、前記収容室のメンテナンス前後における前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度が同じになる場合に、前記収容室のメンテナンス前後での前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度の変動量を算出し、前記収容室において基板に前記所定の処理を施す際に、該算出された変動量を用いて前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度を校正し、該校正されたガスの原子濃度又は分子濃度に基づいて前記所定の処理の終点を検出することを特徴とする。

請求項１６記載の基板処理装置の分析方法は、請求項１５記載の基板処理装置の分析方法において、前記収容室のメンテナンスには、部品交換、部品洗浄又は前記収容室内のドライクリーニングが該当することを特徴とする。

請求項１記載の基板処理装置及び請求項１４記載の基板処理装置の分析方法によれば、複数の基板に所定の処理を施す前における収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度に対する処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度の比が算出され、複数の基板に所定の処理を施した後における収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度に対する処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度の比が算出され、複数の基板に所定の処理を施す前における比及び複数の基板に所定の処理を施した後における比が同じになるように、複数の基板に所定の処理を施した後における処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度を補正する補正値が算出され、該算出された分析結果の補正値を用いて処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度が校正される。したがって、収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度と処理空間通過後の校正されたガスの原子濃度又は分子濃度から、通過後ガス分析装置の劣化の影響や収容室に導入されるガスのばらつきの影響を除去して、収容室内の状態を検知することができる。つまり、通過後ガス分析装置によるガスの原子濃度又は分子濃度を、収容室内の状態のみを反映したものとすることができ、その結果、収容室内の状態を正確に検知することができる。よって、収容室において基板に所定の処理を施す際には、校正された処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度に基づいて所定の処理の終点を検出することができる。校正された処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度は収容室内の状態のみを反映したものであるため、所定の処理の終点を正確に検出することができる。

請求項２記載の基板処理装置及び請求項１６記載の基板処理装置の分析方法によれば、校正された処理空間通過後のガス分析結果に基づいて所定の処理の終点が検出される。校正された処理空間通過後のガス分析結果は収容室内の状態のみを反映したものであるため、所定の処理の終点を正確に検出することができる。

請求項２記載の基板処理装置によれば、通過後ガス分析装置は収容室内を排気する排気系に配置される。これにより、通過後ガス分析装置を収容室内から隔離することができ、もって、通過後ガス分析装置における分析処理が収容室内における所定の処理等に影響するのを防止することができる。

請求項３記載の基板処理装置によれば、通過後ガス分析装置は、収容室における処理空間のプラズマの下流への流出を防止する排気板及び排気系における高分子真空ポンプの間に配置される。高分子真空ポンプは排気を行うために該ポンプの下流への窒素ガスの供給を必要とするが、通過後ガス分析装置は高分子真空ポンプの上流に配置されるため、処理空間通過後のガス分析結果には供給された窒素ガスの影響が反映されることがなく、また、通過後ガス分析装置は排気板の下流に配置されるため、処理空間通過後のガス分析結果にはプラズマの影響が反映されることがない。したがって、収容室内の状態をより正確に検知することができる。

請求項４記載の基板処理装置によれば、通過後ガス分析装置は収容室に配置される。これにより、通過後ガス分析装置は容易に収容室内のガスを取り込むことができ、その結果、収容室内の状態を容易に検知することができる。

請求項５記載の基板処理装置によれば、ガス中の原子又は分子を励起させるプラズマを発生させ、該プラズマによって励起されたガス中の原子又は分子の発光が分光されて発光強度が測定される。したがって、発光強度からガスの原子濃度や分子濃度を測定することができ、もって、正確にガス分析を行うことできる。

請求項６記載の基板処理装置によれば、質量分析器を用いてさらに正確にガス分析を行うことができる。

請求項７記載の基板処理装置によれば、フーリエ変換赤外分光光度計を用いてさらに正確にガス分析を行うことができる。

請求項８記載の基板処理装置によれば、ガス管におけるプラズマ発生中心部より下流のアフタグローが分光されて発光強度が測定される。したがって、正確に発光強度を測定することができると共に、ガスを取り込む取込室を必要としないので、安価な構成でガス分析を行うことができる。

請求項９記載の基板処理装置によれば、基板処理装置に接続された基板搬送装置内のガスが分析されるので、基板搬送装置内の状態を検知することができる。

請求項１０記載の基板処理装置によれば、基板搬送装置内のガスを排気する第２の排気系にガス分析装置が配置される。これにより、ガス分析装置を基板搬送装置内から隔離することができ、もって、ガス分析装置における分析処理が基板搬送装置内に影響を及ぼすのを防止することができる。

請求項１１記載の基板処理装置によれば、ガス分析装置は基板搬送装置の第２の収容室に配置される。これにより、ガス分析装置は容易に第２の収容室内のガスを取り込むことができ、その結果、第２の収容室内の状態を容易に検知することができる。

請求項１２記載の基板処理装置及び請求項１５記載の基板処理装置の分析方法によれば、収容室のメンテナンス前後における収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度が同じになる場合に、収容室のメンテナンス前後間の処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度の変動量が算出され、該算出された変動量を用いて処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度が校正され、収容室内の状態が検知される。収容室のメンテナンス前後における収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度が同じになる場合における、収容室のメンテナンス前後での処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度の変動量は、センサの交換や収容室内のパーツ交換の影響に対応する。したがって、算出された変動量を用いて処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度を校正することにより、ガスの原子濃度又は分子濃度を収容室内の状態のみを反映したものとすることができ、その結果、収容室内の状態を正確に検知することができる。よって、収容室において基板に所定の処理を施す際には、校正された処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度に基づいて所定の処理の終点を検出することで、所定の処理の終点を正確に検出することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置が適用される基板処理システムについて説明する。

図１は、本実施の形態に係る基板処理装置が適用される基板処理システムの概略構成を示す断面図である。

図１において、基板処理システム１は、基板としての半導体用ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）に対して枚葉毎に成膜処理、拡散処理、エッチング処理等の各種プラズマ処理を施すプロセスモジュール２（基板処理装置）と、所定枚数のウエハＷを格納するウエハカセット３からウエハＷを取り出すローダーモジュール４と、該ローダーモジュール４及びプロセスモジュール２の間に配置され、ローダーモジュール４からプロセスモジュール２、若しくはプロセスモジュール２からローダーモジュール４へウエハＷを搬送するロードロックモジュール５（基板搬送装置）とを備える。

プロセスモジュール２及びロードロックモジュール５の内部は真空引き可能に構成され、ローダーモジュール４の内部は常時大気圧に維持される。また、プロセスモジュール２及びロードロックモジュール５、並びにロードロックモジュール５及びローダーモジュール４はそれぞれゲートバルブ６，７を介して接続される。また、ロードロックモジュール５の内部及びローダーモジュール４の内部は、途中に開閉自在なバルブ８が配置された連通管９によって連通する。

プロセスモジュール２は、金属製、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼製の円筒型チャンバ１０（収容室）を有し、該チャンバ１０内に、例えば、直径が３００ｍｍのウエハＷを載置する載置台としての円柱状のサセプタ１１が配置されている。

チャンバ１０の側壁とサセプタ１１との間には、後述の処理空間Ｓのガスをチャンバ１０の外へ排出する流路として機能する排気路１２が形成される。この排気路１２の途中には環状の整流リング１３（排気板）が配置され、排気路１２の整流リング１３より下流の空間であるマニホールド１４は、可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁（Automatic Pressure Control Valve）（以下、「ＡＰＣバルブ」という。）１５に連通する。ＡＰＣバルブ１５は真空引き用の排気ポンプであるターボ分子ポンプ（以下「ＴＭＰ」という）１６に接続される。ここで、整流リング１３は処理空間Ｓにおいて発生したプラズマがマニホールド１４に流出するのを防止する。ＡＰＣバルブ１５はチャンバ１０内の圧力制御を行い、ＴＭＰ１６はチャンバ１０内をほぼ真空状態になるまで減圧する。マニホールド１４、ＡＰＣバルブ１５及びＴＭＰ１６はプロセスモジュール排気系を構成する。このプロセスモジュール排気系において、マニホールド１４には後述する処理空間通過後ガス分析ユニット３４（通過後ガス分析装置）が接続される。

サセプタ１１には高周波電源１７が整合器１８を介して接続されており、高周波電源１７は高周波電力をサセプタ１１に供給する。これにより、サセプタ１１は下部電極として機能する。また、整合器１８は、サセプタ１１からの高周波電力の反射を低減して該高周波電力のサセプタ１１への供給効率を最大にする。

サセプタ１１には、ウエハＷをクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によって吸着するための電極板（図示しない）が配置されている。これにより、ウエハＷはサセプタ１１の上面に吸着保持される。また、サセプタ１１の上部にはシリコン（Ｓｉ）等から成る円環状のフォーカスリング１９が配置され、該フォーカスリング１９はサセプタ１１及び後述のシャワーヘッド２０の間の処理空間Ｓにおいて発生したプラズマをウエハＷに向けて収束させる。

また、サセプタ１１の内部には、環状の冷媒室（図示しない）が設けられている。この冷媒室には、所定温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給され、当該冷媒の温度によってサセプタ１１上のウエハＷの処理温度が調整される。なお、ウエハＷ及びサセプタ１１の間にはヘリウムガスが供給され、該ヘリウムガスはウエハＷの熱をサセプタ１１へ伝熱する。

チャンバ１０の天井部には円板状のシャワーヘッド２０が配置されている。シャワーヘッド２０には高周波電源２１が整合器２２を介して接続されており、高周波電源２１は高周波電力をシャワーヘッド２０に供給する。これにより、シャワーヘッド２０は上部電極として機能する。なお、整合器２２の機能は整合器１８の機能と同じである。

また、シャワーヘッド２０には処理ガス、例えば、ＣＦ系のガス及び他の種のガスの混合ガスを供給する処理ガス導入管２３が接続され、シャワーヘッド２０は処理ガス導入管２３から供給された処理ガスを処理空間Ｓに導入する。この処理ガス導入管２３には後述する導入前ガス分析ユニット３５（導入前ガス分析装置）が接続される。

このプロセスモジュール２のチャンバ１０内における処理空間Ｓでは、高周波電力を供給されたサセプタ１１及びシャワーヘッド２０が処理空間Ｓに高周波電力を印加し、処理空間Ｓおいて処理ガスから高密度のプラズマを発生させる。発生したプラズマは、フォーカスリング１９によってウエハＷの表面に収束され、例えば、ウエハＷの表面を物理的又は化学的にエッチングする。

ローダーモジュール４は、ウエハカセット３を載置するウエハカセット載置台２４及び搬送室２５を有する。ウエハカセット３は、例えば、２５枚のウエハＷを等ピッチで多段に載置して収容する。また、搬送室２５は、直方体状の箱状物であり、内部においてウエハＷを搬送するスカラタイプの搬送アーム２６を有する。

搬送アーム２６は、屈伸可能に構成された多関節状の搬送アーム腕部２７と、該搬送アーム腕部２７の先端に取り付けられたピック２８とを有し、該ピック２８はウエハＷを直接的に載置するように構成されている。搬送アーム２６は旋回自在に構成され、且つ搬送アーム腕部２７によって屈曲自在であるため、ピック２８に載置したウエハＷを、ウエハカセット３及びロードロックモジュール５の間において自在に搬送することができる。

ロードロックモジュール５は、屈伸及び旋回自在に構成された移載アーム２９が配置されたチャンバ３０（第２の収容室）と、該チャンバ３０内に窒素ガスを供給する窒素ガス供給系３１と、チャンバ３０内を排気するロードロックモジュール排気系３２とを有する。該ロードロックモジュール排気系３２には後述するロードロックモジュールガス分析ユニット３６（ガス分析装置）が接続される。ここで、移載アーム２９は複数の腕部からなるスカラタイプの搬送アームであり、その先端に取り付けられたピック３３を有する。該ピック３３はウエハＷを直接的に載置するように構成されている。

ウエハＷがローダーモジュール４からプロセスモジュール２へ搬入される場合、ゲートバルブ７が開放されたとき、移載アーム２９は搬送室２５内の搬送アーム２６からウエハＷを受け取り、ゲートバルブ６が開放されたとき、移載アーム２９はプロセスモジュール２のチャンバ１０内のへ進入し、サセプタ１１上にウエハＷを載置する。また、ウエハＷがプロセスモジュール２からローダーモジュール４へ搬入される場合、ゲートバルブ６が開放されたとき、移載アーム２９はプロセスモジュール２のチャンバ１０内へ進入し、サセプタ１１からウエハＷを受け取り、ゲートバルブ７が開放されたとき、移載アーム２９は搬送室２５内の搬送アーム２６へウエハＷを受け渡す。

基板処理システム１を構成するプロセスモジュール２、ローダーモジュール４及びロードロックモジュール５の各構成要素の動作は、基板処理システム１が備える制御装置としてのコンピュータ（状態検知装置）（図示しない）や、基板処理システム１に接続された制御装置としての外部サーバ（状態検知装置）（図示しない）等によって制御される。また、処理空間通過後ガス分析ユニット３４、導入前ガス分析ユニット３５及びロードロックモジュールガス分析ユニット３６は上記コンピュータや外部サーバに接続される。

図２は、図１における処理空間通過後ガス分析ユニット等の概略構成を示す模式図である。なお、処理空間通過後ガス分析ユニット３４、導入前ガス分析ユニット３５及びロードロックモジュールガス分析ユニット３６は同様の構成を有するため、以下、導入前ガス分析ユニット３５の構成について説明する。

図２において、導入前ガス分析ユニット３５は、処理ガス導入管２３を流れる処理ガスを取り込むサブチャンバ３７（ガス取込室）と、該サブチャンバ３７の周囲に巻回されたコイル３８と、コイル３８に接続された高周波電源３９（プラズマ発生装置）と、サブチャンバ３７の壁面にはめ込まれた石英ガラスからなる観測窓４０と、該観測窓４０に対向して配置された分光分析器４１（分光測定装置）と、サブチャンバ３７内にアルゴンガスを供給するガス供給装置（図示しない）と、サブチャンバ３７内を排気する排気装置（図示しない）とを備える。

導入前ガス分析ユニット３５では、高周波電源３９がサブチャンバ３７内においてプラズマを発生させるべくコイル３８に高周波電流を流し、サブチャンバ３７内のアルゴンガスからプラズマが発生する。該発生したプラズマはサブチャンバ３７内の処理ガス中の原子や分子を励起して原子又は分子を発光させる。分光分析器４１は観測窓４０を介して原子又は分子の発光を受光し、該発光を分光して原子又は分子の発光強度を測定し、該測定された発光強度に基づいて処理ガスの原子濃度や分子濃度が測定される。すなわち、導入前ガス分析ユニット３５は処理ガス導入管２３を流れる処理ガス（収容室導入前のガス）中における原子濃度や分子濃度を測定する。

また、処理空間通過後ガス分析ユニット３４及びロードロックモジュールガス分析ユニット３６は、導入前ガス分析ユニット３５と同様の構成を有するため、それぞれ処理空間Ｓを通過してマニホールド１４を流れる処理ガス（処理空間通過後のガス）中における原子濃度や分子濃度を測定し、ロードロックモジュール排気系３２を流れるガス（基板搬送装置内のガス）中における原子濃度や分子濃度を測定する。

ところで、プロセスモジュール２において処理空間Ｓを通過した処理ガスは、処理空間Ｓの状態、引いてはチャンバ１０内の状態に応じて、ある特定のガス（例えば、ＣＦ系のガス）がプラズマ化して消費される等して、該処理ガスを構成する各種ガスの質量比等が変化する。その結果、処理空間Ｓを通過した処理ガスにおいて各種ガスを構成する原子濃度や分子濃度も変化する。したがって、処理空間Ｓを通過した処理ガスを分析して該処理ガスの濃度を測定することにより、チャンバ１０内の状態を検知することができる。

しかしながら、チャンバ１０内に配置されたパーツ（以下、「チャンバ内パーツ」という。）を交換すると、同じプラズマ処理条件であっても、処理空間Ｓにおけるプラズマ状態がパーツの交換直前のプラズマ状態と変化し、各種ガスの消費形態が変化することがある。したがって、同じプラズマ処理条件であっても、チャンバ内パーツの交換直前と交換直後とでは、処理空間Ｓを通過した処理ガスの原子濃度や分子濃度が変化することがある。換言すれば、処理空間Ｓを通過した処理ガスの原子濃度や分子濃度はチャンバ内パーツの交換によって影響を受ける。その結果、処理空間通過後ガス分析ユニット３４が処理空間Ｓを通過した処理ガスの発光強度には、チャンバ内パーツの交換の影響が含まれている。

また、処理空間通過後ガス分析ユニット３４では、プラズマ処理の終点等を検知するために、チャンバ１０におけるプラズマ処理中に亘って処理空間Ｓを通過した処理ガスの原子又は分子の発光強度を測定する。すなわち、長時間に亘ってサブチャンバ３７内にプラズマを発生させる必要があるため、多少ではあるがプラズマ等によって観測窓４０に曇が発生する。また、分光分析器４１のセンサも所定の使用時間が経過すると交換する必要がある。したがって、処理空間通過後ガス分析ユニット３４が測定した発光強度には、観測窓４０の曇やセンサ交換の影響が含まれることがある。

そして、チャンバ１０内の状態を正確に検知するためには、分光分析器４１が測定した発光強度から上述したチャンバ内パーツの交換、観測窓４０の曇やセンサ交換の影響を除去する必要がある。

一方、導入前ガス分析ユニット３５では、処理空間Ｓに導入される処理ガスの成分等を検知するに過ぎないため、短時間の発光強度の測定しか行われない。すなわち、サブチャンバ３７内にプラズマが発生する時間は短時間であるため、長期間に亘って観測窓４０に曇が発生することがなく、分光分析器４１のセンサも交換する必要がない。したがって、導入前ガス分析ユニット３５が測定した発光強度は、観測窓４０の曇やセンサ交換の影響を含むことがほとんど無く、長期間に亘って基準値として活用できる。

本実施の形態に係る基板処理装置では、これに対応して、導入前ガス分析ユニット３５が処理ガス導入管２３を流れる処理ガスの発光強度を用いて、処理空間通過後ガス分析ユニット３４が処理空間Ｓを通過した処理ガスの発光強度を校正する。

まず、チャンバ１０において複数のウエハＷに連続してプラズマ処理を施す状況を想定し、該状況における本実施の形態に係る基板処理装置の処理ガスの発光強度の校正方法について説明する。

本実施の形態では、連続した複数のウエハＷのプラズマ処理において、処理空間通過後ガス分析ユニット３４が処理空間Ｓを通過した処理ガスの原子又は分子の発光強度を測定した結果、観測窓４０に曇が発生するような状況を想定している。

上述したような状況では、時間の経過と共に観測窓４０に曇が発生するため、処理空間通過後ガス分析ユニット３４が測定した発光強度（以下、「処理空間通過後発光強度」という。）には観測窓４０の曇の影響が確実に含まれる。

また、処理空間通過後ガス分析ユニット３４の観測窓４０に曇が発生するような長期間では、処理空間Ｓに導入される処理ガスの成分や導入量がばらつきによって多少変化することがあり、処理空間通過後発光強度には観測窓４０の曇の影響だけでなく、処理空間Ｓに導入される処理ガスの成分等のばらつき（以下、「処理ガスのばらつき」という。）の影響をも含む可能性がある。なお、処理ガスのばらつきの影響は、上記長期間の前後における導入前ガス分析ユニット３５が測定した発光強度（以下、「導入前発光強度」という。）に対応する。

本実施の形態では、観測窓４０の曇の影響や処理ガスのばらつきの影響を除去するために、所定枚数のウエハＷのプラズマ処理前後における導入前発光強度及び処理空間通過後発光強度を利用する。

具体的には、まず、或る１枚のウエハＷのプラズマ処理開始時において、或る波長に対応する導入前発光強度及び処理空間通過後発光強度を測定し、導入前発光強度に対する処理空間通過後発光強度の比（以下、「初期強度比」という。）を初期値として設定する。

次いで、複数枚のウエハＷのプラズマ処理後、上記或る波長に対応する導入前発光強度及び処理空間通過後発光強度を測定し、導入前発光強度に対する処理空間通過後発光強度の比（以下、「経時強度比」という。）を算出する。このとき、処理空間通過後ガス分析ユニット３４では観測窓４０の曇が発生し、処理空間Ｓに導入される処理ガスの成分等が多少変化している可能性があるため、経時強度比は初期強度比と異なる。ここで、初期強度比が経時強度比と同じになるように、複数枚のウエハＷのプラズマ処理後における処理空間通過後発光強度を補正するための補正値（以下、「処理空間通過後発光強度補正値」という。）を算出する。

経時強度比と初期強度比の差の要因は、観測窓４０の曇の影響や処理ガスのばらつきの影響であるが、処理空間通過後発光強度補正値を用いることで経時強度比を初期強度比と同じにできるため、処理空間通過後発光強度補正値は観測窓４０の曇の影響や処理ガスのばらつきの影響に対応する。そして、処理空間通過後発光強度を処理空間通過後発光強度補正値で補正することにより、観測窓４０の曇の影響や処理ガスのばらつきの影響を以後の観測において除去することができる。

なお、上述した初期強度比及び経時強度比の比較、並びに処理空間通過後発光強度補正値の算出は各波長について行う。

そして、チャンバ１０内の状態の検知を行う場合に対応するプラズマ処理条件において、処理空間通過後発光強度を測定する。この処理空間通過後発光強度は観測窓４０の曇の影響や処理ガスのばらつきの影響を含むが、処理空間通過後発光強度を処理空間通過後発光強度補正値で補正することにより、観測窓４０の曇の影響や処理ガスのばらつきの影響を除去することができ、チャンバ１０内の状態を真に反映した発光強度を求めることができる。

なお、チャンバ１０内の状態を真に反映した発光強度に基づいて以下の検知・推定が可能であることが知られている。以下の検知・推定は、処理空間通過後ガス分析ユニット３４や導入前ガス分析ユニット３５から発光強度の電気信号を送信されたコンピュータや外部サーバが実行する。

・チャンバ１０内のデポ成分の推定
・チャンバ１０内のデポ量の推定
・エッチング処理の終点の検知
・シーズニング処理の終点の検知
・大気リークの検知
・ヘリウムガスリークの検知
・チャンバ１０内の水分の検知
・チャンバ１０内の汚染の検知
・プロセスパラメータの変化予測、異常検知
・ウエハＷの特性の予測、異常検知
・チャンバ内パーツの消耗量の推定
・チャンバ１０の個体差やプロセスモジュール２の個体差の診断
次に、上述した発光強度の校正方法を用いた本実施の形態に係る基板処理装置の分析方法としてのプラズマ処理終点検知方法について説明する。以下も、連続した複数のウエハＷのプラズマ処理において、処理空間通過後ガス分析ユニット３４が処理空間Ｓを通過した処理ガスの原子又は分子の発光強度を測定した結果、観測窓４０に曇が発生するような状況を想定している。

図３は、本実施の形態に係る基板処理装置の分析方法としてのプラズマ処理終点検知方法のフローチャートである。

図３において、まず、或る１枚のウエハＷのプラズマ処理開始時において、各波長に対応する導入前発光強度及び処理空間通過後発光強度を測定し、これらの初期強度比を設定する（ステップＳ３０１）。

次いで、複数枚のウエハＷをプラズマ処理し（ステップＳ３０２）、その後に各波長に対応する導入前発光強度及び処理空間通過後発光強度を測定し、これらの経時強度比を算出し（ステップＳ３０３）、さらに、各波長について初期強度比及び経時強度比の比較、並びに処理空間通過後発光強度補正値の算出を行う（ステップＳ３０４）。

次いで、チャンバ１０内の状態の検知を行う場合に対応するプラズマ処理条件においてプラズマ処理を開始し（ステップＳ３０５）、各波長に対応する処理空間通過後発光強度を測定し（ステップＳ３０６）、該処理空間通過後発光強度を算出された処理空間通過後発光強度補正値で補正する（ステップＳ３０７）ことにより、チャンバ１０内の状態を真に反映した発光強度を各波長について算出する。

次いで、該発光強度に基づいてプラズマ処理の終点を検知し（ステップＳ３０８）、本処理を終了する。

図３の処理によれば、複数枚のウエハＷのプラズマ処理前後において導入前発光強度及び処理空間通過後発光強度が測定され、処理空間通過後発光強度補正値が算出され、処理空間通過後発光強度が算出された処理空間通過後発光強度補正値で補正される。処理空間通過後発光強度補正値は、上述したように、観測窓４０の曇の影響や処理ガスのばらつきの影響に対応するので、これにより、処理空間通過後発光強度から観測窓４０の曇の影響や処理ガスのばらつきの影響を除去することができ、チャンバ１０内の状態を真に反映した発光強度が算出される。その結果、チャンバ１０内の状態を正確に検知することができ、プラズマ処理の終点を正確に検出することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置が適用される基板処理システムについて説明する。

本実施の形態は、その構成や作用が上述した第１の実施の形態と概念的に同じであり、想定される状況が異なるのみである。したがって、同様の構成については説明を省略し、以下に第１の実施の形態と異なる構成や作用についてのみ説明を行う。

本実施の形態では、チャンバ内パーツの交換直前・直後の状況（収容室のメンテナンス前後）のみを想定し、観測窓４０の曇の発生前後や分光分析器４１のセンサ交換前後の状況を想定しない。以下、上記状況における本実施の形態に係る基板処理装置の処理ガスの発光強度の校正方法について説明する。

図４は、本実施の形態に係る基板処理装置の処理ガスの発光強度の校正方法を説明するための図であり、図４（Ａ）は処理空間を通過した処理ガスの発光強度のチャンバ内パーツ交換による変動分を示す図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）における変動分を用いて得られる校正後の処理ガスの発光強度を示す図である。

図４（Ａ）に示すように、まず、チャンバ内パーツの交換直前に処理空間Ｓにプラズマを発生させ、導入前ガス分析ユニット３５によって処理ガス導入管２３を流れる処理ガスの発光強度４２を測定すると共に、処理空間通過後ガス分析ユニット３４によって処理空間Ｓを通過した処理ガスの発光強度４３を測定する。

次いで、チャンバ内パーツの交換直後に、導入前ガス分析ユニット３５によって処理ガス導入管２３を流れる処理ガスの発光強度４４を測定すると共に、処理空間通過後ガス分析ユニット３４によって処理空間Ｓを通過した処理ガスの発光強度４５を測定する。

ここで、処理ガス導入管２３を流れる処理ガスは処理空間Ｓを通過していないため、処理ガス導入管２３を流れる処理ガスの原子濃度や分子濃度はチャンバ内パーツの交換によって影響を受けることがない。したがって、発光強度４４が発光強度４２と同じになる場合は、チャンバ内パーツの交換直後のプラズマ処理条件がチャンバ内パーツの交換直前のプラズマ処理条件と一致する場合に他ならない。なお、発光強度４４が発光強度４２と同じにならない場合は、処理空間Ｓに導入される処理ガスの成分や導入量に異常が生じた場合、若しくは、導入前ガス分析ユニット３５における分光分析器４１が故障している場合等に該当する。

発光強度４４が発光強度４２と同じになる場合において、処理空間通過後ガス分析ユニット３４によって測定されたチャンバ内パーツ交換直後の発光強度４５とチャンバ内パーツ交換直前の発光強度４３との差分は、チャンバ内パーツの交換直前・直後において処理空間通過後ガス分析ユニット３４の経時劣化（観測窓４０の曇の発生や分光分析器４１のセンサ交換）が殆ど起こりえないことから、チャンバ内パーツ交換による影響に対応する変動量４７である。すなわち、導入前ガス分析ユニット３５によって測定された発光強度４４及び発光強度４２が同じになる場合にチャンバ内パーツ交換による影響に対応する発光強度の変動量４７を求めることができる。

そして、図４（Ｂ）に示すように、チャンバ１０内の状態の検知を行う場合に対応するプラズマ処理条件において、処理空間通過後ガス分析ユニット３４によって処理空間Ｓを通過した処理ガスの発光強度４８を測定する。この発光強度４８は、チャンバ内パーツ交換による影響に対応する発光強度の変動量４７を含むため、発光強度４８から上記発光強度の変動量４７を除去することにより、チャンバ１０内の状態を真に反映した発光強度４９を求めることができる。

分光分析器４１のセンサ交換を行った場合でも、センサ交換直前・直後の発光強度４２，４３，４４，４５を測定することにより、これらの影響に対応する発光強度の変動量４７を同様に求めることができる。その結果、チャンバ１０内の状態を真に反映した発光強度４９を求めることができる。

次に、上述した発光強度の校正方法を用いた本実施の形態に係る基板処理装置の分析方法としてのプラズマ処理終点検知方法について説明する。以下も、チャンバ内パーツの交換直前・直後の状況のみを想定し、観測窓４０の曇の発生前後や分光分析器４１のセンサ交換前後の状況を想定しない。

図５は、本実施の形態に係る基板処理装置の分析方法としてのプラズマ処理終点検知方法のフローチャートである。

図５において、まず、チャンバ内パーツの交換直前に処理空間Ｓにプラズマを発生させ、導入前ガス分析ユニット３５によって処理ガス導入管２３を流れる処理ガスの発光強度４２を測定すると共に、処理空間通過後ガス分析ユニット３４によって処理空間Ｓを通過した処理ガスの発光強度４３を測定する（ステップＳ５０１）。

次いで、チャンバ内パーツ（例えば、シールドリングやフォーカスリング１９）を交換し（ステップＳ５０２）、その直後に処理空間Ｓにプラズマを発生させ、導入前ガス分析ユニット３５によって処理ガス導入管２３を流れる処理ガスの発光強度４４を測定する（ステップＳ５０３）。

次いで、ステップＳ５０３で測定された発光強度４４がステップＳ５０１で測定された発光強度４２と一致するか否かを判定し（ステップＳ５０４）、一致しない場合には、処理空間Ｓに導入される処理ガスに関する異常やおける分光分析器４１の故障が発生しているものとして本処理を終了し、一致する場合には、処理空間通過後ガス分析ユニット３４によって処理空間Ｓを通過した処理ガスの発光強度４５を測定し（ステップＳ５０５）、該測定された発光強度４５とステップＳ５０１で測定された発光強度４３との差分を算出する（ステップＳ５０６）。上述したように、この差分はチャンバ内パーツ交換による影響に対応する変動量４７である。

次いで、チャンバ１０内にウエハＷを収容して所定のプラズマ処理条件でウエハＷへのプラズマ処理を開始し（ステップＳ５０７）、処理空間通過後ガス分析ユニット３４によって処理空間Ｓを通過した処理ガスの発光強度４８を測定し（ステップＳ５０８）、該発光強度４８から上記発光強度の変動量４７を除去する（ステップＳ５０９）ことにより、チャンバ１０内の状態を真に反映した発光強度４９を算出する。

次いで、該発光強度４９に基づいてプラズマ処理の終点を検知し（ステップＳ５１０）、本処理を終了する。

図５の処理によれば、チャンバ内パーツの交換直前・直後において測定された処理ガス導入管２３を流れる処理ガスの発光強度４２，４４が一致した場合に、チャンバ内パーツの交換直前・直後における処理空間Ｓを通過した処理ガスの発光強度４３，４５の変動量４７が算出され、ウエハＷのプラズマ処理中における処理空間Ｓを通過した処理ガスの発光強度４８から上記変動量４７が除去されてチャンバ１０内の状態を真に反映した発光強度４９が算出される。

チャンバ内パーツの交換直前・直後において測定された発光強度４２，４４が一致した場合における、処理空間通過後ガス分析ユニット３４によって測定されたチャンバ内パーツ交換直後の発光強度４５とチャンバ内パーツ交換直前の発光強度４３との変動量４７は、チャンバ内パーツ交換の影響に対応する。したがって、ウエハＷのプラズマ処理中において測定された発光強度４８から上記変動量４７を除去することにより、チャンバ１０内の状態を真に反映した発光強度４９を算出することができ、その結果、チャンバ１０内の状態を正確に検知することができ、プラズマ処理の終点を正確に検出することができる。

なお、分光分析器４１のセンサ交換を行った場合、チャンバ内パーツの洗浄を行った場合、又はチャンバ１０内のドライクリーニングを行った場合でも、図５の処理によってチャンバ１０内の状態を真に反映した発光強度４９を求めることができ、チャンバ１０内の状態を正確に検知することができる。

上述した図１の基板処理システム１では、プロセスモジュール排気系におけるマニホールド１４に処理空間通過後ガス分析ユニット３４が接続される。これにより、処理空間通過後ガス分析ユニット３４をチャンバ１０内から隔離することができ、もって、処理空間通過後ガス分析ユニット３４での分析処理、例えば、プラズマの発生処理がチャンバ１０内におけるプラズマ処理等に影響するのを防止することができる。

また、処理空間通過後ガス分析ユニット３４が接続されるマニホールド１４は、プロセスモジュール排気系において、整流リング１３より下流の空間であって、ＴＭＰ１６より上流の空間である。ＴＭＰ１６は排気を行うために該ＴＭＰ１６の下流への窒素ガスの供給を必要とするが、処理空間通過後ガス分析ユニット３４はＴＭＰ１６の上流に配置されるため、処理空間Ｓを通過した処理ガスの原子濃度や分子濃度として測定された発光強度４８には供給された窒素ガスの影響が反映されることがなく、また、処理空間通過後ガス分析ユニット３４は整流リング１３の下流に配置されるため、上記発光強度４８にはプラズマの影響が反映されることがない。したがって、チャンバ１０内の状態をより正確に検知することができる。

また、処理空間通過後ガス分析ユニット３４や導入前ガス分析ユニット３５では、サブチャンバ３７内においてプラズマが発生し、該発生したプラズマはマニホールド１４や処理ガス導入管２３から取り込まれた処理ガス中の原子や分子を励起して原子や分子を発光させ、該発光が分光されて原子又は分子の発光強度が測定される。したがって、処理ガスの原子濃度や分子濃度を測定することができる。

処理空間通過後ガス分析ユニット３４や導入前ガス分析ユニット３５においてプラズマを発生させるために必要な高周波電力は弱く、例えば、数ワット程度であるため、観測窓４０の曇りや劣化が発生しにくい。したがって、処理空間通過後ガス分析ユニット３４等を用いることにより、原子又は分子の発光強度を正確に測定することができる。

また、処理空間通過後ガス分析ユニット３４や導入前ガス分析ユニット３５では、サブチャンバ３７内が排気装置によって排気されるため、分光分析した処理ガスがサブチャンバ３７内に滞留するのを防止することができ、もって、処理ガス中における原子又は分子の発光強度をより正確に測定することができる。

さらに、処理空間通過後ガス分析ユニット３４等における分光分析に要する時間はチャンバ１０内におけるプラズマ処理に要する時間と同じである必要はないため、サブチャンバ３７内においてプラズマを発生させる時間を必要最小限に抑えることができ、コイル３８に高周波電流を流す時間を必要最小限に抑えることができる。

また、上述した基板処理システム１では、ロードロックモジュール５のロードロックモジュール排気系３２にロードロックモジュール５のチャンバ３０内のガスが流れ、ロードロックモジュールガス分析ユニット３６はロードロックモジュール排気系３２を流れるガスを取り込んで、該ガス中における原子又は分子の発光強度に基づいてガスの原子濃度や分子濃度を測定する。チャンバ３０内のガスの原子濃度や分子濃度はチャンバ３０内の状態を反映する。したがって、ロードロックモジュール５のチャンバ３０内の状態を検知することができる。

なお、チャンバ３０内のガスの発光強度に基づいて以下の検知・推定が可能であることが知られている。以下の検知・推定は、ロードロックモジュールガス分析ユニット３６から上記発光強度の電気信号を送信されたコンピュータや外部サーバが実行する。

・プロセスモジュール２からロードロックモジュール５のチャンバ３０へ流入する処理ガスの成分や濃度の検出
・プラズマ処理前のウエハＷに吸着されている吸着物の成分の検出
・ウエハＷからの水分や処理ガス（例えば、ＣＦ系ガス）のパージの終点の検出
・大気リーク等の検知
また、ロードロックモジュールガス分析ユニット３６はロードロックモジュール排気系３２に接続される。これにより、ロードロックモジュールガス分析ユニット３６をチャンバ３０内から隔離することができ、もって、ロードロックモジュールガス分析ユニット３６での分析処理がロードロックモジュール５のチャンバ３０内に影響を及ぼすのを防止することができる。

上述した基板処理システム１では、処理空間通過後ガス分析ユニット３４がマニホールド１４に接続されたが、処理空間通過後ガス分析ユニット３４が接続される場所はこれに限られず、プロセスモジュール排気系のいずれの箇所でもよく、さらには、チャンバ１０に接続されてもよい。これにより、処理空間通過後ガス分析ユニット３４は処理空間Ｓを通過した処理ガスを容易に取り込むことができ、その結果、チャンバ１０内の状態を容易に検知することができる。

また、ロードロックモジュールガス分析ユニット３６はロードロックモジュール排気系３２に接続されたが、ロードロックモジュールガス分析ユニット３６はチャンバ３０に接続されてもよい。これにより、ロードロックモジュールガス分析ユニット３６はチャンバ３０内のガスを容易に取り込むことができ、その結果、チャンバ３０内の状態を容易に検知することができる。

上述した処理空間通過後ガス分析ユニット３４、導入前ガス分析ユニット３５及びロードロックモジュールガス分析ユニット３６は内部においてプラズマを発生させるサブチャンバ３７を備えるが、処理空間通過後ガス分析ユニット３４等の構成はこれに限られない。処理空間通過後ガス分析ユニット３４として、ガスの質量分析器やフーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）を用いてもよく、これにより、さらに精度よく処理ガスやチャンバ３０内のガスの原子濃度や分子濃度を測定することができる。

また、処理空間通過後ガス分析ユニット３４はサブチャンバを有することなくプラズマを発生させるものであってもよい。具体的には、図６に示すように、処理空間通過後ガス分析ユニット３４’は処理ガスが流れるクランク状の曲管５０（ガス管）（例えば、プロセスモジュール排気系の一部）と、該曲管５０内にプラズマを発生させるプラズマ発生装置５１と、曲管５０の壁面にはめ込まれた石英ガラスからなる観測窓５２と、該観測窓５２に対向して配置された分光分析器５３（分光測定装置）とを備える。

この処理空間通過後ガス分析ユニット３４’では、曲管５０におけるプラズマ発生中心部５０ａより下流のアフタグローを、分光分析器５３が観測窓５２を介して受光し且つ分光して発光強度を測定する。そして、該測定された結果に基づいてガスの原子濃度や分子濃度が測定される。

処理空間通過後ガス分析ユニット３４’によれば、曲管５０におけるプラズマ発生中心部５０ａより下流のアフタグローを分光して発光強度を測定する。したがって、正確に発光強度を測定することができると共に、処理ガスを取り込むサブチャンバを必要としないので、安価な構成で処理ガス分析を行うことができる。なお、導入前ガス分析ユニット３５やロードロックモジュールガス分析ユニット３６も処理空間通過後ガス分析ユニット３４’と同様の構成を有していてもよい。

なお、ロードロックモジュールガス分析ユニット３６と同様の構成を有するガス分析ユニットはローダーモジュール４やウエハカセット３内の状態の検知にも用いることができる。

上述した発光強度の校正方法を用いた本実施の形態に係る基板処理装置の分析方法は、プラズマ処理の終点検知に適用されたが、適用される終点検知の対象はこれに限られず、ＣＯＲ（Chemical Oxide Remove）処理やＰＨＴ（Post Heat Treatment）処理であってもよい。

また、本発明の目的は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、コンピュータや外部サーバに供給し、コンピュータ等のＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、プログラムコード及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムコードを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムコードは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることによりコンピュータ等に供給されてもよい。

また、コンピュータ等が読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータ等に挿入された機能拡張ボードやコンピュータ等に接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

上記プログラムコードの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置が適用される基板処理システムの概略構成を示す断面図である。図１における処理空間通過後ガス分析ユニット等の概略構成を示す模式図である。本実施の形態に係る基板処理装置の分析方法としてのプラズマ処理終点検知方法のフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置の処理ガスの発光強度の校正方法を説明するための図であり、図４（Ａ）は処理空間を通過した処理ガスの発光強度のチャンバ内パーツ交換による変動分を示す図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）における変動分を用いて得られる校正後の処理ガスの発光強度を示す図である。本実施の形態に係る基板処理装置の分析方法としてのプラズマ処理終点検知方法のフローチャートである。図２の処理空間通過後ガス分析ユニット等の変形例の概略構成を示す模式図である。

符号の説明

Ｓ処理空間
Ｗウエハ
１基板処理システム
２プロセスモジュール
５ロードロックモジュール
１３整流リング
１４マニホールド
１６ＴＭＰ
２３処理ガス導入管
３２ロードロックモジュール排気系
３４処理空間通過後ガス分析ユニット
３５導入前ガス分析ユニット
３６ロードロックモジュールガス分析ユニット
３７サブチャンバ
３９高周波電源
４０観測窓
４１分光分析器

Claims

基板を収容する収容室と、該収容室にガスを導入するガス導入装置とを備え、前記収容室は前記基板に前記ガスを用いて所定の処理を施す処理空間を有する基板処理装置において、
前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度を分析する導入前ガス分析装置と、
前記処理空間を通過して前記収容室から排出されるガスの原子濃度又は分子濃度を分析する通過後ガス分析装置と、
前記導入前ガス分析装置により分析された前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度及び前記通過後ガス分析装置により分析された前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度に基づいて前記収容室内の状態を検知する状態検知装置とを備え、
該状態検知装置は、
前記収容室において複数の基板に前記所定の処理を施す前における前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度に対する前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度の比である第１の比を算出し、前記複数の前記基板に前記所定の処理を施した後における前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度に対する前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度の比である第２の比を算出し、
前記第１の比と前記第２の比とが同じになるように、前記複数の前記基板に前記所定の処理を施した後における前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度を補正する補正値を算出し、
前記収容室において基板に前記所定の処理を施す際に、該算出された補正値を用いて前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度を校正し、該校正されたガスの原子濃度又は分子濃度に基づいて前記所定の処理の終点を検出することを特徴とする基板処理装置。
前記収容室内を排気する排気系を有し、前記通過後ガス分析装置は前記排気系に配置されることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
前記収容室は前記処理空間のプラズマの下流への流出を防止する排気板を有し、前記排気系は高分子真空ポンプを有し、前記通過後ガス分析装置は前記排気板及び前記高分子真空ポンプの間に配置されることを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
前記通過後ガス分析装置は前記収容室に配置されることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
前記導入前ガス分析装置及び前記通過後ガス分析装置の少なくとも一方は、ガスを取り込むガス取込室と、該ガス取込室内にプラズマを発生させるプラズマ発生装置と、前記プラズマによって励起された前記ガス中の原子又は分子の発光を分光して発光強度を測定する分光測定装置とを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
前記導入前ガス分析装置及び前記通過後ガス分析装置の少なくとも一方は、質量分析器であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
前記導入前ガス分析装置及び前記通過後ガス分析装置の少なくとも一方は、フーリエ変換赤外分光光度計であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
前記導入前ガス分析装置及び前記通過後ガス分析装置の少なくとも一方は、前記ガスが流れるガス管と、該ガス管内にプラズマを発生させるプラズマ発生装置と、前記ガス管内におけるプラズマ発生中心部より下流のアフタグローを分光して発光強度を測定する分光測定装置とを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
前記基板処理装置には、前記基板を該基板処理装置に搬出入する基板搬送装置が接続され、
該基板搬送装置は、該基板搬送装置内のガスを分析するガス分析装置を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
前記基板搬送装置は、該基板搬送装置内のガスを排気する第２の排気系を有し、前記ガス分析装置は該第２の排気系に配置されることを特徴とする請求項９記載の基板処理装置。
前記基板搬送装置は前記基板を一旦収容する第２の収容室を有し、前記ガス分析装置は前記第２の収容室に配置されることを特徴とする請求項９記載の基板処理装置。
基板を収容する収容室と、該収容室にガスを導入するガス導入装置とを備え、前記収容室は前記基板に前記ガスを用いて所定の処理を施す処理空間を有する基板処理装置において、
前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度を分析する導入前ガス分析装置と、
前記処理空間を通過して前記収容室から排出されるガスの原子濃度又は分子濃度を分析する通過後ガス分析装置と、
前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度及び前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度に基づいて前記収容室内の状態を検知する状態検知装置とを備え、
該状態検知装置は、前記収容室のメンテナンス前後における前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度が同じになる場合に、前記収容室のメンテナンス前後での前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度の変動量を算出し、前記収容室において基板に前記所定の処理を施す際に、該算出された変動量を用いて前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度を校正し、該校正されたガスの原子濃度又は分子濃度に基づいて前記所定の処理の終点を検出することを特徴とする基板処理装置。
前記収容室のメンテナンスには、部品交換、部品洗浄又は前記収容室内のドライクリーニングが該当することを特徴とする請求項１２記載の基板処理装置。
基板を収容する収容室と、該収容室にガスを導入するガス導入装置とを備え、前記収容室は前記基板に前記ガスを用いて所定の処理を施す処理空間を有する基板処理装置の分析方法であって、
前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度を分析する導入前ガス分析ステップと、
前記処理空間を通過して前記収容室から排出されるガスの原子濃度又は分子濃度を分析する通過後ガス分析ステップと、
前記導入前ガス分析ステップで分析された前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度及び前記通過後ガス分析ステップで分析された前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度に基づいて前記収容室内の状態を検知する状態検知ステップとを有し、
該状態検知ステップでは、前記収容室において複数の基板に前記所定の処理を施す前における前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度に対する前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度の比である第１の比を算出し、前記複数の前記基板に前記所定の処理を施した後における前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度に対する前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度の比である第２の比を算出し、前記第１の比と前記第２の比とが同じになるように、前記複数の前記基板に前記所定の処理を施した後における前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度を補正する補正値を算出し、前記収容室において基板に前記所定の処理を施す際に、該算出された補正値を用いて前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度を校正し、該校正されたガスの原子濃度又は分子濃度に基づいて前記所定の処理の終点を検出することを特徴とする分析方法。
基板を収容する収容室と、該収容室にガスを導入するガス導入装置とを備え、前記収容室は前記基板に前記ガスを用いて所定の処理を施す処理空間を有する基板処理装置の分析方法であって、
前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度を分析する導入前ガス分析ステップと、
前記処理空間を通過後して前記収容室から排出されるガスの原子濃度又は分子濃度を分析する通過後ガス分析ステップと、
前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度及び前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度に基づいて前記収容室内の状態を検知する状態検知ステップとを有し、
該状態検知ステップでは、前記収容室のメンテナンス前後における前記収容室導入前のガスの原子濃度又は分子濃度が同じになる場合に、前記収容室のメンテナンス前後での前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度の変動量を算出し、前記収容室において基板に前記所定の処理を施す際に、該算出された変動量を用いて前記処理空間通過後のガスの原子濃度又は分子濃度を校正し、該校正されたガスの原子濃度又は分子濃度に基づいて前記所定の処理の終点を検出することを特徴とする分析方法。
前記収容室のメンテナンスには、部品交換、部品洗浄又は前記収容室内のドライクリーニングが該当することを特徴とする請求項１５記載の基板処理装置の分析方法。