JP2004214298A - プラズマ処理装置の観測窓およびプラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】プラズマ処理装置の観測窓への反応生成物の付着あるいはエッチングされることを抑制することで，観測窓の洗浄あるいは交換時期を延長し，生産性を向上させることが可能なプラズマ処理装置の観測窓を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置１０の処理室１２の壁面に気密に取り付け可能な観測窓３６であって，処理室側に開口部を有する孔３６１と，孔の処理室と対向する側に設けられた透明部材３６２と，処理室内のプラズマを形成する電子のエネルギに応じて，電子が孔を介して透明部材に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有する磁極対３６３とを備える。処理室内のプラズマを形成する電子のエネルギに応じて，電子が孔を介して透明部材に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有する磁極対を備えたことによって，孔内にプラズマからの電子が入り込むのを防止することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】プラズマ処理装置１０の処理室１２の壁面に気密に取り付け可能な観測窓３６であって，処理室側に開口部を有する孔３６１と，孔の処理室と対向する側に設けられた透明部材３６２と，処理室内のプラズマを形成する電子のエネルギに応じて，電子が孔を介して透明部材に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有する磁極対３６３とを備える。処理室内のプラズマを形成する電子のエネルギに応じて，電子が孔を介して透明部材に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有する磁極対を備えたことによって，孔内にプラズマからの電子が入り込むのを防止することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，半導体ウェーハ等のプラズマ処理装置において，処理室内におけるパーティクルの測定やプラズマの発光スペクトルの検出のために設けられる観測窓およびその観測窓を備えたプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より，半導体ウェーハ等のプラズマ処理装置において，処理室内におけるパーティクルの測定やプラズマの発光スペクトルの検出のために観測窓を設けることが行われている。例えば，処理室側面よりレーザ光を入射して，プラズマ中に浮遊しているパーティクルにレーザ光が照射したときの反射光あるいは散乱光を観測窓から観測し，この反射光あるいは散乱光の強度の変化に基づいてパーティクルを測定する方法が知られている（例えば，特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２０３７０４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，プラズマ中に浮遊しているパーティクルにレーザ光が照射したときの反射光あるいは散乱光を観測するための観測窓は，反射光あるいは散乱光を観測するという観点からは十分に大きいことが好ましい。しかしながら，観測窓を大きくしてしまうと，観測窓内にプラズマを形成する電子が入り込むおそれがある。これにより，観測窓内で新たなプラズマが生成されてパーティクルが発生したり，堆積膜（デポジット）が形成されることで光の効果率の劣化や観測窓の位置での光の散乱が発生する。このようなことから，精度の高いパーティクル測定ができないという問題点があった。
【０００５】
本発明は，従来のプラズマ処理装置の観測窓が有する上記のような問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，プラズマ処理装置の観測窓への反応生成物の付着あるいはエッチングされることを抑制することで，観測窓の洗浄あるいは交換時期を延長し，生産性を向上させることが可能な，新規かつ改良されたプラズマ処理装置の観測窓を提供することである。
【０００６】
また，本発明の別の目的は，上記優れた効果を有する観測窓を備え，パーティクルの測定やプラズマの発光スペクトルの検出などを効率的に行うことの可能な新規かつ改良されたプラズマ処理装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明の第１の観点によれば，プラズマ処理装置の処理室の壁面に気密に取り付け可能な観測窓が提供される。この観測窓は，処理室側に開口部を有する孔と，孔の処理室と対向する側に設けられた透明部材と，処理室内のプラズマを形成する電子のエネルギに応じて，電子が孔を介して透明部材に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有し，開口部の短対向面に取り付けられた互いに異なる磁極を対向させた磁極対とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば，処理室内のプラズマを形成する電子のエネルギに応じて，電子が孔を介して透明部材に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有する磁極対を備えたことによって，孔内にプラズマからの電子が入り込むのを防止することができる。このようにして，孔内でのホローカソード放電（異常放電）を防止することができる。なお本明細書において「孔」とは，処理室側に開口した所定形状の空間をいい，一般に「スリット」と称される形状も含むものである。
【０００９】
磁極対は，処理室の大きさおよび処理室内のプラズマを形成する電子のエネルギに応じて，電子が孔を介して透明部材に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有するようにすることもできる。すなわち，磁極対の磁力強度を，処理室の大きさに応じて変えるようにすることも可能である。例えば，処理室の直径がおよそ４５０ｍｍであり，電子の電子温度が２０ｅＶ以下の場合，磁極対の磁力強度を８．７ガウス以上にすることで，孔内にプラズマからの電子が入り込むのを防止することができる。また，処理室の直径がおよそ６００ｍｍであり，電子の電子温度が２０ｅＶ以下の場合，磁極対の磁力強度を６．５ガウス以上にすることで，孔内にプラズマからの電子が入り込むのを防止することができる。このようにして，孔内でのホローカソード放電を防止することができる。
【００１０】
また，孔の奥部を，処理室の観測対象位置からみて，およそ１．５度に相当する高さを有するように構成することもできる。なおここで，「処理室の観測対象位置」とは，例えば，処理室内のパーティクルを測定する場合には，プラズマ処理を行う被処理体の観測窓から見た反対側（奥側）の端部の直上部を含む被処理体全面の直上部である。また，「およそ１．５度に相当する高さ」とは，次の３点，孔の奥部の上辺の一点，観測対象位置，および孔の奥部の下辺の一点がなす角がおよそ１．５度であることをいう。かかる構成によれば，例えば，レーザ光を用いた観測を行う場合に，レーザの後方散乱光を十分取り込むことができるとともに，観測窓への電子の侵入を防止することができる。
【００１１】
また，開口部の高さと開口部から透明部材までの距離（奥行き，深さ）との比率をおよそ１：４にすることができる。かかる構成によれば，観測窓に対するラジカルの堆積による透過率の劣化を防止し，かつ観測窓の位置でのホローカソード放電を防止することができ，安定して長時間Ｓ／Ｎ比を維持した測定が可能である。
【００１２】
また，孔の開口部の高さを孔の奥部の高さより低くして設けることにより，更に，孔内に進入する電子やラジカルの量を低減することができる。
【００１３】
また，透明部材を，処理室の気密性を保持するためのシール部材として機能させることにより，別途シール部材を必要とせず，コストの増大および装置の大型化を防止することができる。
【００１４】
また，透明部材としてレーザ光を透過する部材，例えば石英やサファイアを用いるようにすれば，レーザ光を用いた観測処理，例えば，パーティクルの測定処理を行うことができる。また，透明部材としてプラズマの発光スペクトルを透過する部材を用いるようにすれば，発光スペクトルの変化を検出することができ，例えば，プラズマ処理の終点検出を行うことが可能である。
【００１５】
また，本発明の第２の観点によれば，上記優れた効果を有する観測窓を気密に取り付け可能なプラズマ処理装置が提供される。このプラズマ処理装置には，観測窓の処理室と対向する側に以下の手段のうちのいずれかあるいはすべてを備えることができる。
・観測窓を介して処理室にレーザ光を照射するレーザ照射手段
・処理室に照射されたレーザ光を観測窓を介して検出するレーザ検出手段
・処理室内に発生するプラズマの発光スペクトルを検出するスペクトル検出手段
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかるプラズマ処理装置の観測窓（以下，単に観測窓という）およびプラズマ処理装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
（プラズマエッチング装置１０）
本実施の形態では，プラズマ処理装置の一例として，プラズマエッチング装置１０について図１を参照しながら説明する。図１に示すプラズマエッチング装置１０における処理室１２は，処理容器１４内に形成されている。処理容器１４の底部には被処理体，例えば半導体ウェーハＷを載置可能な下部電極１６が形成され，この下部電極１６には，高周波電源１８から発振された高周波電力が，整合器２０を介して印加されるように構成されている。下部電極１６に対して高周波電源１８から高周波電力が印加されると，処理室１２内にプラズマが発生する。
【００１８】
処理容器１４の側壁下方には排気管２２が設けられており，さらにこの排気管２２には真空引き手段２４が接続されているため，真空引き手段２４の作動によって，処理容器１４内を所定の減圧雰囲気に維持することができる。
【００１９】
処理容器１４上部の下部電極１６に対向する位置には上部電極２６が設けられている。上部電極２６にはガス導入管２８が接続されており，このガス導入管２８は，バルブ３０及びマスフローコントローラＭＦＣ３２を介して，処理ガス供給源３４に接続されている。従って，処理ガス供給源３４から所定の処理ガスがマスフローコントローラＭＦＣ３２，バルブ３０，ガス導入管２８及び上部電極２６を介して，処理室１２内に導入されるように構成されている。
【００２０】
処理容器１４の側壁には，観測窓３６が設けられている。この観測窓３６は，処理室１２内に発生するパーティクルを測定したり，あるいは，プラズマの発光スペクトルを測定するために用いられる。本実施の形態はこの観測窓３６の構成に特徴を有する。観測窓３６の構成についてはさらに後述する。本実施の形態では，この観測窓３６を処理室１２内に発生するパーティクルを測定するために用いた場合について説明する。
【００２１】
処理容器１４外部の観測窓３６に対向する位置には，パーティクル測定装置３８が設置されている。パーティクル測定装置３８は，処理室１２内にレーザ光を照射するレーザ照射手段と，レーザ照射手段から照射され処理室１２内のパーティクルにより反射あるいは散乱されたレーザ光を検出するレーザ検出手段を含んで構成されている。レーザ照射手段は，観測窓３６を介して，処理室１２内にレーザ光を照射する。処理室１２内に発生したパーティクルにより反射あるいは散乱されたレーザ光は，再び観測窓３６を介して，レーザ検出手段により検出される。このレーザ検出手段の検出結果に基づいて，処理室１２内のパーティクル測定が行われる。
【００２２】
図１において，符号Ｏは観測窓３６による観測対象位置（以下，パーティクル測定位置という）を示している。このパーティクル測定位置Ｏは，観測窓３６の下辺の延長方向であり，ウェーハＷの観測窓３６と反対側の端部の直上部とする。また，符号θは観測窓３６の高さを規定する角度である。処理室１２の半径と観測窓１２の奥行きとの和をＲとすると，観測窓３６の高さはＲｔａｎθで表される。観測窓３６の高さについては，さらに後述する。
【００２３】
以上，図１を参照しながら，プラズマエッチング装置１０の構成について説明した。次いで，本実施の形態の特徴的構成要素である観測窓３６の構成について，図２〜図５を参照しながら説明する。
【００２４】
（観測窓３６）
図２は，図１に示したプラズマエッチング装置１０の，Ｘ−Ｘ’線に沿う平面において切断した断面図である。観測窓３６の処理室１２側の面３６ａの曲率は，処理容器１４の内壁の曲率と実質的に同一である。このような形状によれば，観測窓３６を処理室１２の壁部に取り付けた際に，処理室１２の壁面に凹凸部分ができず，安定したプラズマ処理を行うことができる。
【００２５】
図３は，図２の観測窓３６の近傍を拡大した断面図である。
観測窓３６は，図３に示したように，処理室１２側の面３６ａが処理容器１４内壁の曲率と実質的に同一な形状で，その周縁部にはＯリング４２が設けられており，固定板４４を介して，例えばボルト４６により締着された際に，処理容器１４の壁部と密着するように構成されている。このようにして，観測窓３６の透明部材３６２は，処理室１２を気密に保持するシール部材として機能する。また，観測窓３６内にはヒータ４０が略環状に設けられており，観測窓３６を加熱することによって，プラズマ処理時に生じる反応生成物が観測窓３６に付着することを軽減するように構成されている。なお，図３に示した符号３６１，３６２，３６３については，図４〜図５を参照しながら以下説明する。
【００２６】
図４は図３の観測窓３６を処理室１２の側から見た正面図であり，図５は図３の観測窓３６の右側面図である。
観測窓３６は，図３〜図５に示したように，処理室１２側に開口部３６１ａを有する孔３６１と，孔３６１の処理室１２と対向する側３６１ｂに設けられた透明部材３６２と，処理室１２の大きさおよび処理室１２内のプラズマを形成する電子のエネルギに応じて，電子が孔３６１を介して透明部材３６２に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有する互いに異なる磁極を対向させた磁極対３６３とを備えて構成されている。透明部材３６２は，石英やサファイヤなどのレーザ透過材料から構成されている。
【００２７】
本実施の形態にかかる観測窓３６は，以下の点に特徴を有するものである。
（Ａ）孔３６１の奥部３６１ｂの高さＨ及び開口部３６１ａの高さＨ’
（Ｂ）孔３６１の処理室１２側開口部の高さＨ’と孔３６１の奥行きＤとの比率
（Ｃ）磁極対３６３の磁力強度
以下，順に説明する。
【００２８】
（Ａ）孔３６１の奥部３６１ｂの高さＨ及び開口部３６１ａの高さＨ’
孔３６１の奥部３６１ｂの高さＨは，図１および図５に示したように，パーティクル測定位置Ｏから見て，およそθ＝１．５度以上に相当する高さとする。すなわち，ウェーハＷの観測窓３６と反対側の端部の直上部Ｏと，孔の奥部３６１ｂの上辺の一点と，孔の奥部３６１ｂの下辺の一点との間の角θを１．５度以上にする。これは，レーザの後方散乱光をパーティクル測定装置３８に十分取り込むためである。
【００２９】
θ＝１．５度としたときの，孔の奥部３６１ｂの高さの具体的な数値は以下の通りである。
・直径２００ｍｍウェーハＷを処理するのに用いられる処理室の直径は４５０ｍｍ程度である。孔の奥行きＤを５０ｍｍとすると，Ｒ＝２２５ｍｍ＋１００ｍｍ＋５０ｍｍ＝３７５ｍｍとなり，孔の奥部３６１ｂの高さＨは，３７５ｍｍ×ｔａｎ（１．５°）となり，およそ９．８ｍｍとなる。
・直径３００ｍｍウェーハＷを処理するのに用いられる処理室の直径は６００ｍｍ程度である。孔の奥行きＤを５０ｍｍとすると，Ｒ＝３００ｍｍ＋１５０ｍｍ＋５０ｍｍ＝５００ｍｍとなり，孔の奥部３６１ｂの高さＨは，５００ｍｍ×ｔａｎ（１．５°）となり，およそ１３．１ｍｍとなる。
【００３０】
孔３６１の開口部３６１ａの高さＨ’は図５の場合，孔の奥部３６１ｂの高さＨと同じだが，図６に示したように，レーザ光の通過空間に合わせて孔３６１の開口部側に近づくほど，例えば直線的に高さを低くすることができる。このようにして孔の開口部３６１ａの高さＨ’を孔の奥部３６１ｂの高さＨより小さくすることにより，入射する電子の量を少なくできる。
【００３１】
（Ｂ）孔３６１の奥行きＤ
また，レーザ透過窓の底面（奥面）にラジカルが堆積しないように，孔３６１の開口部３６１ａの高さＨ’と，孔３６１の奥行き（間口部から奥面までの距離）Ｄとの比率をおよそ１：４以上に深くする。
【００３２】
上述のように，θ＝１．５度とし，さらに，孔の開口部３６１ａの高さＨ’と孔の奥行きＤとの比率を１：４としたときの，孔３６１の奥行きＤの具体的な数値は以下の通りである。ただし，以下の数値は，孔の奥部３６１ｂの高さＨと孔の開口部３６１ａの高さＨ’とが等しい場合である。
・２００ｍｍウェーハＷ用の処理室の場合，孔３６１の奥行きＤは，約９．８ｍｍ×４となり，およそ３９．２ｍｍとなる。
・３００ｍｍウェーハＷ用の処理室の場合，孔３６１の奥行きＤは，約１３．１ｍｍ×４となり，およそ５２．４ｍｍとなる。
【００３３】
（Ｃ）磁極対３６３の磁力強度
レーザ透過窓の上下に設けられた互いに異なる磁極を対向させた磁極対３６３は，観測窓３６のプラズマに面する位置（開口部３６１ａ）と孔の奥部３１６ｂとの中間位置より奥側に，通常のプロセスプラズマでの電子温度であるおよそ２０ｅＶ以下のエネルギを持つ電子が到達しないのに十分な磁界を発生させるだけの磁力強度を持つ。これにより，レーザ通過空間である孔３６１内においてホローカソード放電の発生を抑制し，それによって発生する透明部材３６２へのデポジションによる曇りを抑制することができる。
【００３４】
図７に示したように，プラズマから孔３６１内に進入しようとする電子は，磁極対３６３により生成される磁力線に巻き付くように捕捉され，磁力線を中心に以下の式▲１▼で与えられるラーマ半径を有するサイクロトロン運動を行う。そのためラーマ半径以上には孔３６１内の奥側には進入することができない。以下の式▲１▼において，ｒｃｅは電子のラーマ半径であり，Ｖｅは電子温度であり，Ｂは磁界である。
【００３５】
ｒｃｅ［ｍｍ］＝３８．２×Ｖｅ １／２［ｖ］／Ｂ［Ｇａｕｓｓ］・・・▲１▼
【００３６】
直径４５０ｍｍの２００ｍｍウェーハ用の処理室でウェーハＷの奥側上方からの散乱光も取り込もうとすると，孔３６１の奥部３１６ｂの高さＨはおよそ９．８ｍｍとなる。孔の開口部３１６ａの高さＨ’も９．８ｍｍとした場合，孔３６１の奥行きＤはレーザ透過窓の底面にラジカルが堆積しないように３９．２ｍｍに設定される。この場合およそ８．７ガウス（０．８７ｍＴ）以上の磁界を発生させると，２０ｅＶ以下の電子温度の電子のラーマ半径は１９．６ｍｍ以下となり，孔３６１の奥行きＤの半分の距離以上に入り込むことができない。
【００３７】
同様に，直径６００ｍｍの３００ｍｍウェーハ用の処理室では，ウェーハＷの奥側上方からの散乱光も取り込もうとすると，孔３６１の奥部３１６ｂの高さＨはおよそ１３．１ｍｍとなる。孔の開口部３１６ａの高さＨ’も１３．１ｍｍとした場合，孔３６１の奥行きＤはレーザ透過窓の底面にラジカルが堆積しないように５２．４ｍｍに設定される。この場合およそ６．５ガウス（０．６５ｍＴ）以上の磁界を発生させると，２０ｅＶ以下のエネルギの電子のラーマ半径は２６．２ｍｍ以下となり，孔３６１の奥行きＤの半分の距離以上に入り込むことができない。
【００３８】
なお，孔の開口部３６１ａの高さＨ’を孔の奥部３６１ｂの高さＨより小さくした場合，孔の奥行きＤも小さく設定できるので，より弱い磁界で電子の孔３６１内部への入射を抑制できる。また，電子温度は解離しやすいガスを使用した場合小さい値となり，例えば１５ｅＶ以下になる場合がある。その場合，同じ磁界では電子のラーマ半径が小さくなるので，より弱い磁界で電子の孔３６１内部への入射を抑制できる。
【００３９】
以上説明したように，本実施の形態によれば，孔３６１の奥部３６１ｂを，処理室１２の観測対象位置Ｏからみて，およそ１．５度に相当する高さＨを有するように構成することによって，レーザ光を用いた観測を行う場合に，レーザの後方散乱光を十分取り込むことができるとともに，観測窓３６の内部への電子の侵入を防止することができる。
【００４０】
また，孔３６１の開口部の高さＨ’と開口部から透明部材３６２までの距離（奥行き，深さ）Ｄとの比率をおよそ１：４にすることによって，観測窓３６に対するラジカルの堆積による透過率の劣化を防止し，かつ観測窓３６の位置でのホローカソード放電を防止することができ，安定して長時間Ｓ／Ｎ比を維持した測定が可能である。
【００４１】
さらにまた，処理室１２の大きさおよび処理室１２内のプラズマを形成する電子の電子温度に応じて，電子が孔３６１を介して透明部材３６２に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有する磁極対３６３を備えたことによって，孔３６１内にプラズマからの電子が入り込むのを防止することができる。
【００４２】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかるプラズマ処理装置の観測窓およびプラズマ処理装置の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４３】
例えば，上記実施の形態では，観測窓３６を処理室１２内に発生するパーティクルを測定するために用いた場合について説明したが，本発明はこれに限定されない。例えば，プラズマのスペクトルを検出して終点検出を行う際にも，本発明の観測窓を利用することができる。この場合，観測窓の透明部材は，少なくともプラズマの発光スペクトルを透過する部材からなるように構成することができる。そして，観測窓の処理室と対向する側に，処理室内に発生するプラズマの発光スペクトルを検出するスペクトル検出手段を備えることができる。
【００４４】
また，上記実施の形態では，１つの観測窓の処理室と対向する側に，パーティクル測定装置を備えるようにし，このパーティクル測定装置にレーザ照射手段とレーザ検出手段とを備えた場合について説明したが，本発明はこれに限定されない。プラズマ処理装置に複数の観測窓を備えるようにし，レーザ照射手段とレーザ検出手段を別々の観測窓に対応して備えるようにしてもよい。この場合，例えば，レーザ照射手段とレーザ検出手段を処理室の対向する位置に設置するようにしてもよい。
【００４５】
例えば，上記実施の形態において，観測窓３６内にヒータ４０を設けたが，発明はかかる構成に限定されず，本発明の実施においては必ずしも必要な構成ではない。また，観測窓３６にレーザ光やプラズマの発光スペクトルの集光手段を設けることも可能である。
【００４６】
また，上記実施の形態では，透明部材３６２のレーザ受光面は，図５に示したように，孔３６１の軸方向に対して垂直な方向に設けているが，本発明はこれに限定されない。例えば，図８に示したように，孔の奥部３６１ｂが孔３６１の軸方向に対して垂直な方向から所定角度傾斜するように，透明部材３６２を設けることもできる。このような形状とすることにより，レーザ光の正反射を防止することができる。
【００４７】
また，上記実施の形態では，プラズマ処理装置の一例としてプラズマエッチング装置１０を説明した。また，被処理体の一例として半導体ウェーハＷを用いた場合について説明した。しかしながら，本発明にかかるプラズマ処理装置の観測窓は，いかなるプラズマ処理装置にも適用することが可能であり，例えばプラズマエッチング処理装置のほか，プラズマアッシング処理装置にも適用可能である。また，ＬＣＤ用ガラス基板等を被処理体に用いることも可能である。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，以下のような優れた効果が得られる。
（Ａ）孔の奥部を，処理室の観測対象位置からみて，およそ１．５度に相当する高さを有するように構成することによって，レーザ光を用いた観測を行う場合に，レーザの後方散乱光を十分取り込むことができるとともに，観測窓への電子の侵入を防止することができる。
（Ｂ）開口部の高さと開口部から透明部材までの距離（奥行き，深さ）との比率をおよそ１：４にすることによって，観測窓に対するラジカルの堆積による透過率の劣化を防止し，かつ観測窓の位置でのホローカソード放電を防止することができ，安定して長時間Ｓ／Ｎ比を維持した測定が可能である。
（Ｃ）処理室の大きさおよび処理室内のプラズマを形成する電子のエネルギに応じて，電子が孔を介して透明部材に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有する開口部の短対向面に取り付けられた磁極対を備えたことによって，孔内にプラズマからの電子が入り込むのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】平行平板型プラズマエッチング装置の概略的な断面図である。
【図２】図１の平行平板型プラズマエッチング装置のＸ−Ｘ’線に沿う平面において切断した概略的な断面図である。
【図３】観測窓の構成を示す説明図である。
【図４】図３の観測窓を処理室側から見た正面図である。
【図５】図３の観測窓の右側面図である。
【図６】孔の奥部の高さＨと開口部の高さＨ’との関係を示す説明図である。
【図７】電子が孔に進入しようとする様子を示す説明図である。
【図８】他の観測窓の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ プラズマエッチング装置
１２ 処理室
１４ 処理容器
１６ 下部電極
１８ 高周波電源
２４ 真空引き手段
２６ 上部電極
３２ マスフローコントローラ
３４ 処理ガス供給源
３６ 観測窓
３８ パーティクル測定装置
４０ ヒータ
４２ Ｏリング
４４ 固定板
４６ ボルト
３６１ 孔
３６２ 透明部材
３６３ 磁極対
Ｗ ウェーハ
【発明の属する技術分野】
本発明は，半導体ウェーハ等のプラズマ処理装置において，処理室内におけるパーティクルの測定やプラズマの発光スペクトルの検出のために設けられる観測窓およびその観測窓を備えたプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より，半導体ウェーハ等のプラズマ処理装置において，処理室内におけるパーティクルの測定やプラズマの発光スペクトルの検出のために観測窓を設けることが行われている。例えば，処理室側面よりレーザ光を入射して，プラズマ中に浮遊しているパーティクルにレーザ光が照射したときの反射光あるいは散乱光を観測窓から観測し，この反射光あるいは散乱光の強度の変化に基づいてパーティクルを測定する方法が知られている（例えば，特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２０３７０４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，プラズマ中に浮遊しているパーティクルにレーザ光が照射したときの反射光あるいは散乱光を観測するための観測窓は，反射光あるいは散乱光を観測するという観点からは十分に大きいことが好ましい。しかしながら，観測窓を大きくしてしまうと，観測窓内にプラズマを形成する電子が入り込むおそれがある。これにより，観測窓内で新たなプラズマが生成されてパーティクルが発生したり，堆積膜（デポジット）が形成されることで光の効果率の劣化や観測窓の位置での光の散乱が発生する。このようなことから，精度の高いパーティクル測定ができないという問題点があった。
【０００５】
本発明は，従来のプラズマ処理装置の観測窓が有する上記のような問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，プラズマ処理装置の観測窓への反応生成物の付着あるいはエッチングされることを抑制することで，観測窓の洗浄あるいは交換時期を延長し，生産性を向上させることが可能な，新規かつ改良されたプラズマ処理装置の観測窓を提供することである。
【０００６】
また，本発明の別の目的は，上記優れた効果を有する観測窓を備え，パーティクルの測定やプラズマの発光スペクトルの検出などを効率的に行うことの可能な新規かつ改良されたプラズマ処理装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明の第１の観点によれば，プラズマ処理装置の処理室の壁面に気密に取り付け可能な観測窓が提供される。この観測窓は，処理室側に開口部を有する孔と，孔の処理室と対向する側に設けられた透明部材と，処理室内のプラズマを形成する電子のエネルギに応じて，電子が孔を介して透明部材に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有し，開口部の短対向面に取り付けられた互いに異なる磁極を対向させた磁極対とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば，処理室内のプラズマを形成する電子のエネルギに応じて，電子が孔を介して透明部材に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有する磁極対を備えたことによって，孔内にプラズマからの電子が入り込むのを防止することができる。このようにして，孔内でのホローカソード放電（異常放電）を防止することができる。なお本明細書において「孔」とは，処理室側に開口した所定形状の空間をいい，一般に「スリット」と称される形状も含むものである。
【０００９】
磁極対は，処理室の大きさおよび処理室内のプラズマを形成する電子のエネルギに応じて，電子が孔を介して透明部材に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有するようにすることもできる。すなわち，磁極対の磁力強度を，処理室の大きさに応じて変えるようにすることも可能である。例えば，処理室の直径がおよそ４５０ｍｍであり，電子の電子温度が２０ｅＶ以下の場合，磁極対の磁力強度を８．７ガウス以上にすることで，孔内にプラズマからの電子が入り込むのを防止することができる。また，処理室の直径がおよそ６００ｍｍであり，電子の電子温度が２０ｅＶ以下の場合，磁極対の磁力強度を６．５ガウス以上にすることで，孔内にプラズマからの電子が入り込むのを防止することができる。このようにして，孔内でのホローカソード放電を防止することができる。
【００１０】
また，孔の奥部を，処理室の観測対象位置からみて，およそ１．５度に相当する高さを有するように構成することもできる。なおここで，「処理室の観測対象位置」とは，例えば，処理室内のパーティクルを測定する場合には，プラズマ処理を行う被処理体の観測窓から見た反対側（奥側）の端部の直上部を含む被処理体全面の直上部である。また，「およそ１．５度に相当する高さ」とは，次の３点，孔の奥部の上辺の一点，観測対象位置，および孔の奥部の下辺の一点がなす角がおよそ１．５度であることをいう。かかる構成によれば，例えば，レーザ光を用いた観測を行う場合に，レーザの後方散乱光を十分取り込むことができるとともに，観測窓への電子の侵入を防止することができる。
【００１１】
また，開口部の高さと開口部から透明部材までの距離（奥行き，深さ）との比率をおよそ１：４にすることができる。かかる構成によれば，観測窓に対するラジカルの堆積による透過率の劣化を防止し，かつ観測窓の位置でのホローカソード放電を防止することができ，安定して長時間Ｓ／Ｎ比を維持した測定が可能である。
【００１２】
また，孔の開口部の高さを孔の奥部の高さより低くして設けることにより，更に，孔内に進入する電子やラジカルの量を低減することができる。
【００１３】
また，透明部材を，処理室の気密性を保持するためのシール部材として機能させることにより，別途シール部材を必要とせず，コストの増大および装置の大型化を防止することができる。
【００１４】
また，透明部材としてレーザ光を透過する部材，例えば石英やサファイアを用いるようにすれば，レーザ光を用いた観測処理，例えば，パーティクルの測定処理を行うことができる。また，透明部材としてプラズマの発光スペクトルを透過する部材を用いるようにすれば，発光スペクトルの変化を検出することができ，例えば，プラズマ処理の終点検出を行うことが可能である。
【００１５】
また，本発明の第２の観点によれば，上記優れた効果を有する観測窓を気密に取り付け可能なプラズマ処理装置が提供される。このプラズマ処理装置には，観測窓の処理室と対向する側に以下の手段のうちのいずれかあるいはすべてを備えることができる。
・観測窓を介して処理室にレーザ光を照射するレーザ照射手段
・処理室に照射されたレーザ光を観測窓を介して検出するレーザ検出手段
・処理室内に発生するプラズマの発光スペクトルを検出するスペクトル検出手段
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかるプラズマ処理装置の観測窓（以下，単に観測窓という）およびプラズマ処理装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
（プラズマエッチング装置１０）
本実施の形態では，プラズマ処理装置の一例として，プラズマエッチング装置１０について図１を参照しながら説明する。図１に示すプラズマエッチング装置１０における処理室１２は，処理容器１４内に形成されている。処理容器１４の底部には被処理体，例えば半導体ウェーハＷを載置可能な下部電極１６が形成され，この下部電極１６には，高周波電源１８から発振された高周波電力が，整合器２０を介して印加されるように構成されている。下部電極１６に対して高周波電源１８から高周波電力が印加されると，処理室１２内にプラズマが発生する。
【００１８】
処理容器１４の側壁下方には排気管２２が設けられており，さらにこの排気管２２には真空引き手段２４が接続されているため，真空引き手段２４の作動によって，処理容器１４内を所定の減圧雰囲気に維持することができる。
【００１９】
処理容器１４上部の下部電極１６に対向する位置には上部電極２６が設けられている。上部電極２６にはガス導入管２８が接続されており，このガス導入管２８は，バルブ３０及びマスフローコントローラＭＦＣ３２を介して，処理ガス供給源３４に接続されている。従って，処理ガス供給源３４から所定の処理ガスがマスフローコントローラＭＦＣ３２，バルブ３０，ガス導入管２８及び上部電極２６を介して，処理室１２内に導入されるように構成されている。
【００２０】
処理容器１４の側壁には，観測窓３６が設けられている。この観測窓３６は，処理室１２内に発生するパーティクルを測定したり，あるいは，プラズマの発光スペクトルを測定するために用いられる。本実施の形態はこの観測窓３６の構成に特徴を有する。観測窓３６の構成についてはさらに後述する。本実施の形態では，この観測窓３６を処理室１２内に発生するパーティクルを測定するために用いた場合について説明する。
【００２１】
処理容器１４外部の観測窓３６に対向する位置には，パーティクル測定装置３８が設置されている。パーティクル測定装置３８は，処理室１２内にレーザ光を照射するレーザ照射手段と，レーザ照射手段から照射され処理室１２内のパーティクルにより反射あるいは散乱されたレーザ光を検出するレーザ検出手段を含んで構成されている。レーザ照射手段は，観測窓３６を介して，処理室１２内にレーザ光を照射する。処理室１２内に発生したパーティクルにより反射あるいは散乱されたレーザ光は，再び観測窓３６を介して，レーザ検出手段により検出される。このレーザ検出手段の検出結果に基づいて，処理室１２内のパーティクル測定が行われる。
【００２２】
図１において，符号Ｏは観測窓３６による観測対象位置（以下，パーティクル測定位置という）を示している。このパーティクル測定位置Ｏは，観測窓３６の下辺の延長方向であり，ウェーハＷの観測窓３６と反対側の端部の直上部とする。また，符号θは観測窓３６の高さを規定する角度である。処理室１２の半径と観測窓１２の奥行きとの和をＲとすると，観測窓３６の高さはＲｔａｎθで表される。観測窓３６の高さについては，さらに後述する。
【００２３】
以上，図１を参照しながら，プラズマエッチング装置１０の構成について説明した。次いで，本実施の形態の特徴的構成要素である観測窓３６の構成について，図２〜図５を参照しながら説明する。
【００２４】
（観測窓３６）
図２は，図１に示したプラズマエッチング装置１０の，Ｘ−Ｘ’線に沿う平面において切断した断面図である。観測窓３６の処理室１２側の面３６ａの曲率は，処理容器１４の内壁の曲率と実質的に同一である。このような形状によれば，観測窓３６を処理室１２の壁部に取り付けた際に，処理室１２の壁面に凹凸部分ができず，安定したプラズマ処理を行うことができる。
【００２５】
図３は，図２の観測窓３６の近傍を拡大した断面図である。
観測窓３６は，図３に示したように，処理室１２側の面３６ａが処理容器１４内壁の曲率と実質的に同一な形状で，その周縁部にはＯリング４２が設けられており，固定板４４を介して，例えばボルト４６により締着された際に，処理容器１４の壁部と密着するように構成されている。このようにして，観測窓３６の透明部材３６２は，処理室１２を気密に保持するシール部材として機能する。また，観測窓３６内にはヒータ４０が略環状に設けられており，観測窓３６を加熱することによって，プラズマ処理時に生じる反応生成物が観測窓３６に付着することを軽減するように構成されている。なお，図３に示した符号３６１，３６２，３６３については，図４〜図５を参照しながら以下説明する。
【００２６】
図４は図３の観測窓３６を処理室１２の側から見た正面図であり，図５は図３の観測窓３６の右側面図である。
観測窓３６は，図３〜図５に示したように，処理室１２側に開口部３６１ａを有する孔３６１と，孔３６１の処理室１２と対向する側３６１ｂに設けられた透明部材３６２と，処理室１２の大きさおよび処理室１２内のプラズマを形成する電子のエネルギに応じて，電子が孔３６１を介して透明部材３６２に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有する互いに異なる磁極を対向させた磁極対３６３とを備えて構成されている。透明部材３６２は，石英やサファイヤなどのレーザ透過材料から構成されている。
【００２７】
本実施の形態にかかる観測窓３６は，以下の点に特徴を有するものである。
（Ａ）孔３６１の奥部３６１ｂの高さＨ及び開口部３６１ａの高さＨ’
（Ｂ）孔３６１の処理室１２側開口部の高さＨ’と孔３６１の奥行きＤとの比率
（Ｃ）磁極対３６３の磁力強度
以下，順に説明する。
【００２８】
（Ａ）孔３６１の奥部３６１ｂの高さＨ及び開口部３６１ａの高さＨ’
孔３６１の奥部３６１ｂの高さＨは，図１および図５に示したように，パーティクル測定位置Ｏから見て，およそθ＝１．５度以上に相当する高さとする。すなわち，ウェーハＷの観測窓３６と反対側の端部の直上部Ｏと，孔の奥部３６１ｂの上辺の一点と，孔の奥部３６１ｂの下辺の一点との間の角θを１．５度以上にする。これは，レーザの後方散乱光をパーティクル測定装置３８に十分取り込むためである。
【００２９】
θ＝１．５度としたときの，孔の奥部３６１ｂの高さの具体的な数値は以下の通りである。
・直径２００ｍｍウェーハＷを処理するのに用いられる処理室の直径は４５０ｍｍ程度である。孔の奥行きＤを５０ｍｍとすると，Ｒ＝２２５ｍｍ＋１００ｍｍ＋５０ｍｍ＝３７５ｍｍとなり，孔の奥部３６１ｂの高さＨは，３７５ｍｍ×ｔａｎ（１．５°）となり，およそ９．８ｍｍとなる。
・直径３００ｍｍウェーハＷを処理するのに用いられる処理室の直径は６００ｍｍ程度である。孔の奥行きＤを５０ｍｍとすると，Ｒ＝３００ｍｍ＋１５０ｍｍ＋５０ｍｍ＝５００ｍｍとなり，孔の奥部３６１ｂの高さＨは，５００ｍｍ×ｔａｎ（１．５°）となり，およそ１３．１ｍｍとなる。
【００３０】
孔３６１の開口部３６１ａの高さＨ’は図５の場合，孔の奥部３６１ｂの高さＨと同じだが，図６に示したように，レーザ光の通過空間に合わせて孔３６１の開口部側に近づくほど，例えば直線的に高さを低くすることができる。このようにして孔の開口部３６１ａの高さＨ’を孔の奥部３６１ｂの高さＨより小さくすることにより，入射する電子の量を少なくできる。
【００３１】
（Ｂ）孔３６１の奥行きＤ
また，レーザ透過窓の底面（奥面）にラジカルが堆積しないように，孔３６１の開口部３６１ａの高さＨ’と，孔３６１の奥行き（間口部から奥面までの距離）Ｄとの比率をおよそ１：４以上に深くする。
【００３２】
上述のように，θ＝１．５度とし，さらに，孔の開口部３６１ａの高さＨ’と孔の奥行きＤとの比率を１：４としたときの，孔３６１の奥行きＤの具体的な数値は以下の通りである。ただし，以下の数値は，孔の奥部３６１ｂの高さＨと孔の開口部３６１ａの高さＨ’とが等しい場合である。
・２００ｍｍウェーハＷ用の処理室の場合，孔３６１の奥行きＤは，約９．８ｍｍ×４となり，およそ３９．２ｍｍとなる。
・３００ｍｍウェーハＷ用の処理室の場合，孔３６１の奥行きＤは，約１３．１ｍｍ×４となり，およそ５２．４ｍｍとなる。
【００３３】
（Ｃ）磁極対３６３の磁力強度
レーザ透過窓の上下に設けられた互いに異なる磁極を対向させた磁極対３６３は，観測窓３６のプラズマに面する位置（開口部３６１ａ）と孔の奥部３１６ｂとの中間位置より奥側に，通常のプロセスプラズマでの電子温度であるおよそ２０ｅＶ以下のエネルギを持つ電子が到達しないのに十分な磁界を発生させるだけの磁力強度を持つ。これにより，レーザ通過空間である孔３６１内においてホローカソード放電の発生を抑制し，それによって発生する透明部材３６２へのデポジションによる曇りを抑制することができる。
【００３４】
図７に示したように，プラズマから孔３６１内に進入しようとする電子は，磁極対３６３により生成される磁力線に巻き付くように捕捉され，磁力線を中心に以下の式▲１▼で与えられるラーマ半径を有するサイクロトロン運動を行う。そのためラーマ半径以上には孔３６１内の奥側には進入することができない。以下の式▲１▼において，ｒｃｅは電子のラーマ半径であり，Ｖｅは電子温度であり，Ｂは磁界である。
【００３５】
ｒｃｅ［ｍｍ］＝３８．２×Ｖｅ １／２［ｖ］／Ｂ［Ｇａｕｓｓ］・・・▲１▼
【００３６】
直径４５０ｍｍの２００ｍｍウェーハ用の処理室でウェーハＷの奥側上方からの散乱光も取り込もうとすると，孔３６１の奥部３１６ｂの高さＨはおよそ９．８ｍｍとなる。孔の開口部３１６ａの高さＨ’も９．８ｍｍとした場合，孔３６１の奥行きＤはレーザ透過窓の底面にラジカルが堆積しないように３９．２ｍｍに設定される。この場合およそ８．７ガウス（０．８７ｍＴ）以上の磁界を発生させると，２０ｅＶ以下の電子温度の電子のラーマ半径は１９．６ｍｍ以下となり，孔３６１の奥行きＤの半分の距離以上に入り込むことができない。
【００３７】
同様に，直径６００ｍｍの３００ｍｍウェーハ用の処理室では，ウェーハＷの奥側上方からの散乱光も取り込もうとすると，孔３６１の奥部３１６ｂの高さＨはおよそ１３．１ｍｍとなる。孔の開口部３１６ａの高さＨ’も１３．１ｍｍとした場合，孔３６１の奥行きＤはレーザ透過窓の底面にラジカルが堆積しないように５２．４ｍｍに設定される。この場合およそ６．５ガウス（０．６５ｍＴ）以上の磁界を発生させると，２０ｅＶ以下のエネルギの電子のラーマ半径は２６．２ｍｍ以下となり，孔３６１の奥行きＤの半分の距離以上に入り込むことができない。
【００３８】
なお，孔の開口部３６１ａの高さＨ’を孔の奥部３６１ｂの高さＨより小さくした場合，孔の奥行きＤも小さく設定できるので，より弱い磁界で電子の孔３６１内部への入射を抑制できる。また，電子温度は解離しやすいガスを使用した場合小さい値となり，例えば１５ｅＶ以下になる場合がある。その場合，同じ磁界では電子のラーマ半径が小さくなるので，より弱い磁界で電子の孔３６１内部への入射を抑制できる。
【００３９】
以上説明したように，本実施の形態によれば，孔３６１の奥部３６１ｂを，処理室１２の観測対象位置Ｏからみて，およそ１．５度に相当する高さＨを有するように構成することによって，レーザ光を用いた観測を行う場合に，レーザの後方散乱光を十分取り込むことができるとともに，観測窓３６の内部への電子の侵入を防止することができる。
【００４０】
また，孔３６１の開口部の高さＨ’と開口部から透明部材３６２までの距離（奥行き，深さ）Ｄとの比率をおよそ１：４にすることによって，観測窓３６に対するラジカルの堆積による透過率の劣化を防止し，かつ観測窓３６の位置でのホローカソード放電を防止することができ，安定して長時間Ｓ／Ｎ比を維持した測定が可能である。
【００４１】
さらにまた，処理室１２の大きさおよび処理室１２内のプラズマを形成する電子の電子温度に応じて，電子が孔３６１を介して透明部材３６２に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有する磁極対３６３を備えたことによって，孔３６１内にプラズマからの電子が入り込むのを防止することができる。
【００４２】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかるプラズマ処理装置の観測窓およびプラズマ処理装置の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４３】
例えば，上記実施の形態では，観測窓３６を処理室１２内に発生するパーティクルを測定するために用いた場合について説明したが，本発明はこれに限定されない。例えば，プラズマのスペクトルを検出して終点検出を行う際にも，本発明の観測窓を利用することができる。この場合，観測窓の透明部材は，少なくともプラズマの発光スペクトルを透過する部材からなるように構成することができる。そして，観測窓の処理室と対向する側に，処理室内に発生するプラズマの発光スペクトルを検出するスペクトル検出手段を備えることができる。
【００４４】
また，上記実施の形態では，１つの観測窓の処理室と対向する側に，パーティクル測定装置を備えるようにし，このパーティクル測定装置にレーザ照射手段とレーザ検出手段とを備えた場合について説明したが，本発明はこれに限定されない。プラズマ処理装置に複数の観測窓を備えるようにし，レーザ照射手段とレーザ検出手段を別々の観測窓に対応して備えるようにしてもよい。この場合，例えば，レーザ照射手段とレーザ検出手段を処理室の対向する位置に設置するようにしてもよい。
【００４５】
例えば，上記実施の形態において，観測窓３６内にヒータ４０を設けたが，発明はかかる構成に限定されず，本発明の実施においては必ずしも必要な構成ではない。また，観測窓３６にレーザ光やプラズマの発光スペクトルの集光手段を設けることも可能である。
【００４６】
また，上記実施の形態では，透明部材３６２のレーザ受光面は，図５に示したように，孔３６１の軸方向に対して垂直な方向に設けているが，本発明はこれに限定されない。例えば，図８に示したように，孔の奥部３６１ｂが孔３６１の軸方向に対して垂直な方向から所定角度傾斜するように，透明部材３６２を設けることもできる。このような形状とすることにより，レーザ光の正反射を防止することができる。
【００４７】
また，上記実施の形態では，プラズマ処理装置の一例としてプラズマエッチング装置１０を説明した。また，被処理体の一例として半導体ウェーハＷを用いた場合について説明した。しかしながら，本発明にかかるプラズマ処理装置の観測窓は，いかなるプラズマ処理装置にも適用することが可能であり，例えばプラズマエッチング処理装置のほか，プラズマアッシング処理装置にも適用可能である。また，ＬＣＤ用ガラス基板等を被処理体に用いることも可能である。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，以下のような優れた効果が得られる。
（Ａ）孔の奥部を，処理室の観測対象位置からみて，およそ１．５度に相当する高さを有するように構成することによって，レーザ光を用いた観測を行う場合に，レーザの後方散乱光を十分取り込むことができるとともに，観測窓への電子の侵入を防止することができる。
（Ｂ）開口部の高さと開口部から透明部材までの距離（奥行き，深さ）との比率をおよそ１：４にすることによって，観測窓に対するラジカルの堆積による透過率の劣化を防止し，かつ観測窓の位置でのホローカソード放電を防止することができ，安定して長時間Ｓ／Ｎ比を維持した測定が可能である。
（Ｃ）処理室の大きさおよび処理室内のプラズマを形成する電子のエネルギに応じて，電子が孔を介して透明部材に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有する開口部の短対向面に取り付けられた磁極対を備えたことによって，孔内にプラズマからの電子が入り込むのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】平行平板型プラズマエッチング装置の概略的な断面図である。
【図２】図１の平行平板型プラズマエッチング装置のＸ−Ｘ’線に沿う平面において切断した概略的な断面図である。
【図３】観測窓の構成を示す説明図である。
【図４】図３の観測窓を処理室側から見た正面図である。
【図５】図３の観測窓の右側面図である。
【図６】孔の奥部の高さＨと開口部の高さＨ’との関係を示す説明図である。
【図７】電子が孔に進入しようとする様子を示す説明図である。
【図８】他の観測窓の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ プラズマエッチング装置
１２ 処理室
１４ 処理容器
１６ 下部電極
１８ 高周波電源
２４ 真空引き手段
２６ 上部電極
３２ マスフローコントローラ
３４ 処理ガス供給源
３６ 観測窓
３８ パーティクル測定装置
４０ ヒータ
４２ Ｏリング
４４ 固定板
４６ ボルト
３６１ 孔
３６２ 透明部材
３６３ 磁極対
Ｗ ウェーハ
Claims (14)
- プラズマ処理装置の処理室の壁面に気密に取り付け可能な観測窓であって，
前記処理室側に開口部を有する孔と，
前記孔の前記処理室と対向する側に設けられた透明部材と，
前記処理室内のプラズマを形成する電子のエネルギに応じて，前記電子が前記孔を介して前記透明部材に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有し，前記開口部の短対向面に取り付けられた互いに異なる磁極を対向させた磁極対と，
を備えたことを特徴とする，プラズマ処理装置の観測窓。 - 前記磁極対は，前記処理室の大きさおよび前記処理室内のプラズマを形成する電子のエネルギに応じて，前記電子が前記孔を介して前記透明部材に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有することを特徴とする，請求項１に記載のプラズマ処理装置の観測窓。
- 前記処理室の直径がおよそ４５０ｍｍであり，前記電子の電子温度が２０ｅＶ以下の場合，前記磁極対の磁力強度を８．７ガウス以上にすることを特徴とする，請求項２に記載のプラズマ処理装置の観測窓。
- 前記処理室の直径がおよそ６００ｍｍであり，前記電子の電子温度が２０ｅＶ以下の場合，前記磁極対の磁力強度を６．５ガウス以上にすることを特徴とする，請求項３に記載のプラズマ処理装置の観測窓。
- 前記孔の奥部は，前記処理室の観測対象位置からみて，およそ１．５度に相当する高さを有することを特徴とする，請求項１，２，３または４のいずれかに記載のプラズマ処理装置の観測窓。
- 前記開口部の高さと前記開口部から前記透明部材までの距離との比率をおよそ１：４にすることを特徴とする，請求項１，２，３，４または５のいずれかに記載のプラズマ処理装置の観測窓。
- 前記開口部の高さは前記孔の奥部の高さより低いことを特徴とする，請求項１，２，３，４，５または６のいずれかに記載のプラズマ処理装置の観測窓。
- 前記透明部材は，前記処理室の気密性を保持するためのシール部材として機能することを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６または７のいずれかに記載のプラズマ処理装置の観測窓。
- 前記透明部材は，少なくともレーザ光を透過する部材からなることを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６，７または８のいずれかに記載のプラズマ処理装置の観測窓。
- 前記透明部材は，少なくとも前記プラズマの発光スペクトルを透過する部材からなることを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６，７，８または９のいずれかに記載のプラズマ処理装置の観測窓。
- 処理室の壁面に観測窓が気密に取り付けられたプラズマ処理装置であって，前記観測窓は，
前記処理室側に開口部を有する孔と，
前記孔の前記処理室と対向する側に設けられた透明部材と，
前記処理室内のプラズマを形成する電子の電子温度に応じて，前記電子が前記孔を介して前記透明部材に到達することを防止するのに十分な磁力強度を有し，前記開口部の短対向面に取り付けられた互いに異なる磁極を対向させた磁極対と，
を備えたことを特徴とする，プラズマ処理装置。 - さらに，前記観測窓の前記処理室と対向する側に，前記観測窓を介して前記処理室にレーザ光を照射するレーザ照射手段を備えたことを特徴とする，請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
- さらに，前記観測窓の前記処理室と対向する側に，前記処理室に照射されたレーザ光を前記観測窓を介して検出するレーザ検出手段を備えたことを特徴とする，請求項１１または１２に記載のプラズマ処理装置。
- さらに，前記観測窓の前記処理室と対向する側に，前記処理室内に発生するプラズマの発光スペクトルを検出するスペクトル検出手段を備えたことを特徴とする，請求項１１，１２または１３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
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