JP2007103465A

JP2007103465A - プラズマ処理室

Info

Publication number: JP2007103465A
Application number: JP2005288356A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tsujimoto; 宏辻本
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-19
Also published as: CN100440427C; CN1941284A

Abstract

【課題】容器内の圧力に拘わらずに容器内のパーティクルの状況を検出することができるプラズマ処理室を提供する。
【解決手段】プラズマ処理室１０は、チャンバ１１と、ガス導入シャワーヘッド３４と、処理空間Ｓに高周波電力を印加するサセプタ１２と、チャンバ１１内のガスを排気する排気装置と、パーティクルカウンタ４５と、チャンバ１１を反応室１７及びマニホールド１８に仕切るバッフル板１４とを備え、排気装置は粗引き排気管５４と本排気管５５とを有し、粗引き排気管５４及び本排気管５５はそれぞれマニホールド１８内に開口する粗引き排気口５６及び本排気口５７を有し、粗引き排気口５６及び本排気口５７は互いに隣接して配列され、それぞれパーティクルが自由落下する経路に向けて開口し、パーティクルカウンタ４５はマニホールド１８に配置され、該パーティクルカウンタ４５のレーザ投光部４７は粗引き排気口５６及び本排気口５７の配列方向に沿って検査用レーザ光を投光する。
【選択図】図４

Description

本発明は、容器を有するプラズマ処理室に関し、特に容器におけるパーティクルの発生状況を検出するパーティクル検出装置を有するプラズマ処理室に関する。

基板としてのウエハを収容する真空処理室としてのチャンバ（容器）、チャンバ内に収容されたウエハを載置する載置台（サセプタ）、チャンバ内に処理ガスを供給するシャワーヘッド、及びチャンバ内に高周波電力を印加する電極等を備えるプラズマ処理装置が知られている。

このプラズマ処理装置では、チャンバ内に供給された処理ガスを高周波電力によってプラズマ化してイオン等を発生させる。該発生したイオン等はウエハの表面に到達して該表面にプラズマ処理を施す。このとき、ウエハの表面に存在する物質とイオン等とが反応して反応生成物が生成される。反応生成物はチャンバの内壁面に付着し、付着した反応生成物はプラズマ処理中等に剥離してパーティクルとなる。該パーティクルはチャンバ内を浮遊し、ウエハの表面などに付着する。

パーティクルがウエハ上の半導体デバイスに付着すると、該半導体デバイスにおいて配線の短絡等が発生し、半導体デバイスの歩留まりが低下するため、従来より、チャンバ内のパーティクルの発生状況を検出すること、具体的には、パーティクルのサイズ及び数を計測することが求められている。

そこで、チャンバ内のガスを排気する排気通路や、チャンバと排気通路との間に配置される排気予備室にレーザ光によってパーティクルを検出するパーティクル検出装置を備え、パーティクル発生箇所であるチャンバの近傍においてパーティクルの発生状況を検出するプラズマ処理装置が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。

近年、チャンバ内の圧力に応じてパーティクルの挙動が変化することが確認されている。具体的には、チャンバ内の圧力が高いときにはパーティクルはチャンバ内のガスの排気流に乗って移動する一方、チャンバ内の圧力が低いときにはパーティクルはチャンバ内のガスの排気流に乗って移動せず、重力に従って移動する（落下する）ことが本発明者等によって確認されている。上述したプラズマ処理室では、チャンバ内の圧力が低いときにはパーティクルが排気通路や排気予備室に流入しないため、パーティクルの状況を正確に検出することができない。

そこで、プラズマ処理後やチャンバ内の洗浄（ドライクリーニング）後にチャンバ内に処理ガスを導入してチャンバ内のガス圧を所定値以上に高め、これにより、排気通路への気流を生じさせてパーティクルを排気通路に流入させ、もって、パーティクルの状況を正確に検出することができる検出方法が開発されている（例えば、特許文献２参照。）。

ところで、近年、プラズマ処理後やチャンバ内の洗浄後だけでなく、プラズマ処理中においてチャンバ内のパーティクルの発生状況を検出することが求められている。
特開平９−２０３７０４号公報特開平６−９４５９７号公報

しかしながら、プラズマ処理のうちエッチング処理では、処理中にチャンバ内が減圧されるため、上述したチャンバ内のガス圧を所定値以上に高める検出方法では、チャンバ内のパーティクルの状況を検出することができない。すなわち、チャンバ内の圧力に拘わらずにチャンバ内のパーティクルの状況を検出することができないという問題がある。

本発明の目的は、容器内の圧力に拘わらずに容器内のパーティクルの状況を検出することができるプラズマ処理室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記載のプラズマ処理室は、基板を収容する容器と、該容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給装置と、前記容器内に高周波電力を印加する電極と、前記容器に接続されて前記容器内のガスを排気する排気装置とを備えるプラズマ処理室において、前記容器内に浮遊するパーティクルを検出するパーティクル検出装置を備え、該パーティクル検出装置は、前記パーティクルが自由落下する経路であって、前記排気装置が前記容器内のガスを排出する際、該排出されるガスによって運搬されるパーティクルが移動する経路に配置されることを特徴とする。

請求項２記載のプラズマ処理室は、請求項１記載のプラズマ処理室において、前記排気装置は前記容器に開口する排気口を有し、該排気口は前記パーティクルが自由落下する経路に向けて開口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３のプラズマ処理室は、基板を収容する容器と、該容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給装置と、前記容器内に高周波電力を印加する電極と、前記容器に接続されて前記容器内のガスを排気する排気装置とを備えるプラズマ処理室において、前記容器内に浮遊するパーティクルを検出するパーティクル検出装置を備え、前記排気装置は、前記容器内を大気圧から低真空状態まで減圧する第１の排気通路と、該第１の排気通路と協働して前記容器内を大気圧から前記低真空状態より低い圧力である高真空状態まで減圧する第２の排気通路とを有し、前記第１の排気通路及び前記第２の排気通路はそれぞれ前記容器内に開口する第１の排気口及び第２の排気口を有し、前記第１の排気口及び前記第２の排気口はそれぞれ前記パーティクルが自由落下する経路に向けて開口することを特徴とする。

請求項４記載のプラズマ処理室は、請求項３記載のプラズマ処理室において、前記容器を前記基板が配置される反応室及び前記排気装置が接続される排気室に仕切る仕切り板を備え、前記パーティクル検出装置は前記排気室に配置され且つ検査用レーザ光を投光するレーザ光投光部を有し、該レーザ光投光部は前記第１の排気口及び前記第２の排気口の配列方向に沿って前記検査用レーザ光を投光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５記載のプラズマ処理室は、基板を収容する容器と、該容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給装置と、前記容器内に高周波電力を印加する電極と、前記容器に接続されて前記容器内のガスを排気する排気装置とを備えるプラズマ処理室において、前記容器内に浮遊するパーティクルを検出するパーティクル検出装置を備え、前記排気装置は、前記容器内を大気圧から低真空状態まで減圧する第１の排気通路と、該第１の排気通路と協働して前記容器内を大気圧から前記低真空状態より低い圧力である高真空状態まで減圧する第２の排気通路と、前記第１の排気通路及び前記第２の排気通路を前記容器内に連通させる第３の排気通路とを有し、前記第３の排気通路は前記容器内に開口する排気口を有し、該排気口は前記パーティクルが自由落下する経路に向けて開口することを特徴とする。

請求項６記載のプラズマ処理室は、請求項５記載のプラズマ処理室において、前記パーティクル検出装置は第３の排気通路に配置され且つ検査用レーザ光を投光するレーザ光投光部を有し、該レーザ光投光部は前記第３の排気通路の流路に向けて前記検査用レーザ光を投光することを特徴とする。

請求項７記載のプラズマ処理室は、請求項５記載のプラズマ処理室において、前記容器を前記基板が配置される反応室及び前記排気装置が接続される排気室に仕切る仕切り板を備え、前記パーティクル検出装置は前記排気室に配置され且つ検査用レーザ光を投光するレーザ光投光部を有し、該レーザ光投光部は前記パーティクルが自由落下する経路に向けて前記検査用レーザ光を投光することを特徴とする。

請求項１記載のプラズマ処理室によれば、容器内に浮遊するパーティクルを検出するパーティクル検出装置が、パーティクルが自由落下する経路であって、排気装置が容器内のガスを排出する際、該排出されるガスによって運搬されるパーティクルが移動する経路に配置される。容器内の圧力が高いときにはパーティクルは容器内のガスの排気流に乗って移動する一方、容器内の圧力が低いときにはパーティクルは重力に従って自由落下するので、結果としてパーティクルは容器内の圧力に拘わらず上記経路に沿って移動する。したがって、上記経路に配置されたパーティクル検出装置は容器内の圧力に拘わらずに容器内のパーティクルの状況を検出することができる。

請求項２記載のプラズマ処理室によれば、排気装置は容器に開口する排気口を有し、該排気口はパーティクルが自由落下する経路に向けて開口するので、容器内のガスを排気する際に生じるガスの排気流をパーティクルが自由落下する経路と確実に一致させることができ、もって、容器内の圧力に拘わらずに容器内のパーティクルの状況を確実に検出することができる。

請求項３記載のプラズマ処理室によれば、容器内に浮遊するパーティクルを検出するパーティクル検出装置を備え、容器内を大気圧から低真空状態まで減圧する第１の排気通路、及び該第１の排気通路と協働して容器内を大気圧から低真空状態より低い圧力である高真空状態まで減圧する第２の排気通路はそれぞれ容器内に開口する第１の排気口及び第２の排気口を有し、第１の排気口及び第２の排気口はそれぞれパーティクルが自由落下する経路に向けて開口する。上記第１の排気口及び第２の排気口へ向けてパーティクルが移動する経路はパーティクルが自由落下する経路と一致する。また、容器内の圧力が低いときにはパーティクルは重力に従って自由落下する一方、容器内の圧力が高いときにはパーティクルは容器内のガスを排気する際に生じるガスの排気流に乗って移動する。したがって、容器内の圧力に拘わらずにパーティクルの移動経路を一致させることができ、もって、パーティクル検出装置は圧力に拘わらずに容器内のパーティクルの状況を検出することができる。

請求項４記載のプラズマ処理室によれば、パーティクル検出装置は仕切り板によって反応室と仕切られた排気室に配置され、パーティクル検出装置のレーザ光投光部は第１の排気口及び第２の排気口の配列方向に沿って検査用レーザ光を投光する。反応室におけるプラズマの迷光は仕切り板によって遮断されて排気室に届かない。また、第２の排気口へは大気圧から高真空状態まで減圧される間においてパーティクルが流入する。したがって、パーティクル検出装置は圧力に拘わらずに容器内のパーティクルの状況を確実に検出することができる。

請求項５記載のプラズマ処理室によれば、容器内に浮遊するパーティクルを検出するパーティクル検出装置を備え、容器内を大気圧から低真空状態まで減圧する第１の排気通路、及び該第１の排気通路と協働して容器内を大気圧から低真空状態より低い圧力である高真空状態まで減圧する第２の排気通路を容器内に連通させる第３の排気通路は容器内に開口する排気口を有し、該排気口はパーティクルが自由落下する経路に向けて開口する。上記排気口へ向けてパーティクルが移動する経路はパーティクルが自由落下する経路と一致する。また、容器内の圧力が低いときにはパーティクルは重力に従って自由落下する一方、容器内の圧力が高いときにはパーティクルは容器内のガスを排気する際に生じるガスの排気流に乗って移動する。したがって、容器内の圧力に拘わらずにパーティクルの移動経路を一致させることができ、もって、パーティクル検出装置は圧力に拘わらずに容器内のパーティクルの状況を検出することができる。

請求項６記載のプラズマ処理室によれば、パーティクル検出装置は第３の排気通路に配置され、パーティクル検出装置のレーザ光投光部は第３の排気通路の流路に向けて検査用レーザ光を投光する。第３の排気通路へは大気圧から高真空状態まで減圧される間においてパーティクルが流入する。したがって、パーティクル検出装置は圧力に拘わらずに容器内のパーティクルの状況を確実に検出することができる。

請求項７記載のプラズマ処理室によれば、パーティクル検出装置は仕切り板によって反応室と仕切られた排気室に配置され、パーティクル検出装置のレーザ光投光部はパーティクルが自由落下する経路に向けて検査用レーザ光を投光する。反応室におけるプラズマの迷光は仕切り板によって遮断されて排気室に届かない。また、パーティクルは容器内の圧力に拘わらずパーティクルが自由落下する経路であって排気口へ向けてパーティクルが移動する経路に沿って移動する。したがって、パーティクル検出装置は圧力に拘わらずに容器内のパーティクルの状況を確実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プラズマ処理室について説明する。

図１は、本実施の形態に係るプラズマ処理室の概略構成を示す断面図である。このプラズマ処理室は基板としての半導体ウエハにＲＩＥ（Reactive Ion Etching）処理を施すように構成されている。

図１において、プラズマ処理室１０は、例えば、直径が３００ｍｍの半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗを収容するチャンバ１１（容器）を有し、該チャンバ１１内にはウエハを載置する載置台としての円柱状のサセプタ１２が配置されている。

プラズマ処理室１０では、チャンバ１１の内側壁とサセプタ１２の側面とによって、サセプタ１２上方のガスをチャンバ１１の外へ排出する流路として機能する側方排気路１３が形成される。この側方排気路１３の途中にはバッフル板１４が配置される。

バッフル板１４は多数の孔を有する板状部材であり、チャンバ１１を上部と下部に仕切る仕切り板として機能する。バッフル板１４によって仕切られたチャンバ１１の上部には、ウエハＷを載置するサセプタ１２等が配置され、後述するプラズマが発生する。以下、チャンバ１１の上部を「反応室」と称する。また、チャンバ１１の下部（以下、「排気室（マニホールド）」という。）にはチャンバ１１内のガスを排出する粗引き排気管１５（第１の排気通路）及び本排気管１６（第２の排気通路）が開口する。粗引き排気管１５にはＤＰ（Dry Pump）（図示しない）が接続され、本排気管１６にはＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）（図示しない）が接続される。また、バッフル板１４は反応室１７の後述する処理空間Ｓにおいてに発生するイオンやラジカルを補足又は反射してこれらのマニホールド１８への漏洩を防止する。

粗引き排気管１５、本排気管１６、ＤＰ及びＴＭＰ等は排気装置を構成し、粗引き排気管１５及び本排気管１６は反応室１７のガスをマニホールド１８を介してチャンバ１１の外部へ排出する。具体的には、粗引き排気管１５はチャンバ１１内を大気圧から低真空状態まで減圧し、本排気管１６は粗引き排気管１５と協働してチャンバ１１内を大気圧から低真空状態より低い圧力である高真空状態（例えば、１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧する。

サセプタ１２には下部高周波電源２０が整合器（Matcher）２２を介して接続されており、該下部高周波電源２０は、所定の高周波電力をサセプタ１２に供給する。これにより、サセプタ１２は下部電極として機能する。また、整合器２２は、サセプタ１２からの高周波電力の反射を低減して高周波電力のサセプタ１２への供給効率を最大にする。

サセプタ１２の内部上方には、導電膜からなる円板状のＥＳＣ電極板２３が配置されている。ＥＳＣ電極板２３には直流電源２４が電気的に接続されている。ウエハＷは、直流電源２４からＥＳＣ電極板２３に印加された直流電圧により発生するクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によってサセプタ１２の上面に吸着保持される。また、サセプタ１２の上方には、サセプタ１２の上面に吸着保持されたウエハＷの周りを囲うように円環状のフォーカスリング２５が配設される。このフォーカスリング２５は、後述する処理空間Ｓに露出し、該処理空間ＳにおいてプラズマをウエハＷの表面に向けて収束し、ＲＩＥ処理の効率を向上させる。

また、サセプタ１２の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室２６が設けられる。この冷媒室２６には、チラーユニット（図示しない）から冷媒用配管２７を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水やガルデンが循環供給され、当該冷媒の温度によってサセプタ１２上面に吸着保持されたウエハＷの処理温度が制御される。

サセプタ１２の上面のウエハＷが吸着保持される部分（以下、「吸着面」という。）には、複数の伝熱ガス供給孔２８が開口している。これら複数の周縁伝熱ガス供給孔２８は、伝熱ガス供給ライン３０を介して伝熱ガス供給部（図示しない）に接続され、該伝熱ガス供給部は伝熱ガスとしてのヘリウムガスを、伝熱ガス供給孔２８を介して吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給する。吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給されたヘリウムガスはウエハＷの熱をサセプタ１２に伝熱する。

また、サセプタ１２の吸着面には、サセプタ１２の上面から突出自在なリフトピンとしての複数のプッシャーピン３３が配置されている。これらのプッシャーピン３３は、モータ（図示しない）とボールねじ（図示しない）を介して接続され、ボールねじによって直線運動に変換されたモータの回転運動に起因して吸着面から自在に突出する。ウエハＷにＲＩＥ処理を施すためにウエハＷを吸着面に吸着保持するときには、プッシャーピン３３はサセプタ１２に収容され、ＲＩＥ処理が施されたウエハＷをチャンバ１１から搬出するときには、プッシャーピン３３はサセプタ１２の上面から突出してウエハＷをサセプタ１２から離間させて上方へ持ち上げる。

チャンバ１１（反応室１７）の天井部には、サセプタ１２と対向するようにガス導入シャワーヘッド３４（処理ガス供給装置）が配置されている。ガス導入シャワーヘッド３４には整合器３５を介して上部高周波電源３６が接続されており、上部高周波電源３６は所定の高周波電力をガス導入シャワーヘッド３４に供給するので、ガス導入シャワーヘッド３４は上部電極として機能する。なお、整合器３５の機能は上述した整合器２２の機能と同じである。

ガス導入シャワーヘッド３４は、多数のガス穴３７を有する天井電極板３８と、該天井電極板３８を着脱可能に支持する電極支持体３９とを有する。また、該電極支持体３９の内部にはバッファ室４０が設けられ、このバッファ室４０には処理ガス導入管４１が接続されている。ガス導入シャワーヘッド３４は、処理ガス導入管４１からバッファ室４０へ供給された処理ガスをガス穴３７を経由してチャンバ１１（反応室１７）内へ供給する。

また、チャンバ１１の側壁には、プッシャーピン３３によってサセプタ１２から上方へ持ち上げられたウエハＷの高さに対応する位置にウエハＷの搬出入口４３が設けられ、搬出入口４３には、該搬出入口４３を開閉するゲートバルブ４４が取り付けられている。

このプラズマ処理室１０のチャンバ１１内では、上述したように、サセプタ１２及びガス導入シャワーヘッド３４に高周波電力を供給して、サセプタ１２及びガス導入シャワーヘッド３４の間の処理空間Ｓに高周波電力を印加することにより、該処理空間Ｓにおいてガス導入シャワーヘッド３４から供給された処理ガスを高密度のプラズマにしてイオンやラジカルを発生させ、該イオン等によってウエハＷにＲＩＥ処理を施す。

なお、上述したプラズマ処理室１０の各構成部品の動作は、プラズマ処理室１０が備える制御部（図示しない）のＣＰＵがＲＩＥ処理に対応するプログラムに応じて制御する。

また、プラズマ処理室１０は、ウエハＷをプラズマ処理室１０へ供給等するＬＬＭ（Load Lock Module）（図示しない）を介してウエハＷを搬送するＬＭ（Loader Module）（図示しない）に接続される。プラズマ処理室１０、ＬＬＭ及びＬＭはプラズマ処理装置を構成する。

プラズマ処理室１０では、ウエハＷにＲＩＥ処理を施す際にイオン等がウエハの表面に存在する物質と反応して反応生成物が生成される。反応生成物は反応室１７の内壁面に付着し、付着した反応生成物は次のＲＩＥ処理中等に剥離してパーティクルとなる。これらのパーティクルは反応室１７内を浮遊してウエハＷの表面などに付着するため、排気装置によって側方排気路１３及びマニホールド１８を介して外部へ排出される。

なお、上述したプラズマ処理室１０の構成は、従来のプラズマ処理室の構成と同じである。

本発明者は、本発明に先立ってチャンバ１１内の圧力と、反応室１７及びマニホールド１８内におけるパーティクルの挙動との関係を確認するため、各圧力におけるパーティクルの代用粒子の挙動を観察した。具体的には、代用粒子としてのとして粒子径がφ０．５μｍのＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）粒子をサセプタ１２上に載置し、該載置されたＰＴＦＥをサセプタ１２に高周波電力を供給し、若しくは伝熱ガス供給孔２８からヘリウムガスを反応室１７内へ導入することによってチャンバ１１内に飛散させ、さらに排気装置によってチャンバ１１内を所定の圧力に維持し、マニホールド１８内にレーザ光を投光し、該レーザ光を通過する代用粒子の移動経路を観測した。

ＲＩＥ処理ではチャンバ１１内の圧力が数Ｐａ〜約１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）に維持されることから、上記所定の圧力として１１９Ｐａ（９００ｍＴｏｒｒ）、６６．７Ｐａ（５００ｍＴｏｒｒ）、２６．７Ｐａ（２００ｍＴｏｒｒ）、又は６．６７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）が設定された。このとき、観測された各圧力における代用粒子の挙動を矢印で図２に示す。

図２は、図１における反応室内の各圧力における代用粒子の挙動を示す図であり、図２（Ａ）は１１９Ｐａにおける代用粒子の挙動を示す図であり、図２（Ｂ）は６６．７Ｐａにおける代用粒子の挙動を示す図であり、図２（Ｃ）は２６．７Ｐａにおける代用粒子の挙動を示す図であり、図２（Ｄ）は６．６７Ｐａにおける代用粒子の挙動を示す図である。

チャンバ１１内の圧力が比較的高い（１１９Ｐａや６６．７Ｐａ）場合では、バッフル板１４を通過してマニホールド１８に流入した代用粒子が本排気管１６へ引き込まれる様子が観測されたが、チャンバ１１内の圧力が比較的低い（２６．７Ｐａや６．６７Ｐａ）場合では、バッフル板１４を通過してマニホールド１８に流入した代用粒子が本排気管１６へ引き込まれることなく、自由落下してマニホールド１８の底面と弾性衝突して跳ね返り、やがて該底面上に留まる様子が観測された。すなわち、圧力が比較的高い場合にはパーティクルが本排気管１６によって生じるガスの排気流に乗って移動し、圧力が比較的低い場合にはパーティクルが自由落下することが分かった。これは、圧力が比較的高い場合にはパーティクルがガスの排気流によって運搬され、圧力が比較的低い場合にはパーティクルがガスの排気流によって運搬されず、重力によって落下するためと考えられた。

一方、側方排気路１３にレーザ光を投光して、側方排気路１３における代用粒子の移動経路を観測したところ、該移動経路はチャンバ１１内の圧力に拘わらず一致していることが確認された。これは、側方排気路１３において、ガスの排気流によって運搬される代用粒子の移動経路と、代用粒子の自由落下経路とが一致するためであると考えられた。

図１に戻り、上述した本実施の形態に係るプラズマ処理室１０は、マニホールド１８ではチャンバ１１内の圧力によってパーティクルの移動経路が変わることに対応して、パーティクルを検出するパーティクルカウンタ４５（パーティクル検出装置）を側方排気路１３（経路）に備える。

図３は、図１におけるパーティクルカウンタの概略構成を示す平面図である。

図３において、パーティクルカウンタ４５は、帯状のレーザ光４６を投光するレーザ投光部４７と、該レーザ光４６を遮断するレーザストッパ４８と、レーザ投光部４７及びレーザストッパ４８の間に配置され、且つレーザ光４６を絞るスリットを有するレーザ絞り部４９と、レーザ絞り部４９及レーザストッパ４８の間において帯状のレーザ光４６を通過するパーティクルが発する反射光を検出するセンサ（図示しない）を有する検出部５０と、レーザ投光部４７、レーザストッパ４８、レーザ絞り部４９及び検出部５０が取り付けられる基部５１と、レーザ投光部４７及び検出部５０を制御する制御部（図示しない）とを備える。

パーティクルカウンタ４５では、レーザ投光部４７、レーザストッパ４８、レーザ絞り部４９及び検出部５０が側方排気路１３に突出し、側方排気路１３を流れるパーティクルのうち、レーザ絞り部４９及レーザストッパ４８の間において帯状のレーザ光４６を通過するパーティクルのサイズ及び数を検出する。具体的には、検出部５０が該レーザ光４６を通過するパーティクルが発する反射光を受光し、且つ反射光を電圧に変換し、制御部が変換された電圧の強さ及び電圧のピークの数に基づいてパーティクルのサイズ及び数を検出する。

図１に戻り、パーティクルカウンタ４５は側方排気路１３に配置される。側方排気路１３ではガスの排気流によって運搬される代用粒子の移動経路と、代用粒子の自由落下経路とが一致する。したがって、パーティクルカウンタ４５はパーティクルが自由落下する経路であって、粗引き排気管１５や本排気管１６がチャンバ１１内のガスを排出する際、該排出されるガスによって運搬されるパーティクルが移動する経路に配置されることになる。

上述したプラズマ処理室１０によれば、パーティクルカウンタ４５が、パーティクルが自由落下する経路であって、粗引き排気管１５や本排気管１６がチャンバ１１内のガスを排出する際、該排出されるガスによって運搬されるパーティクルが移動する経路としての側方排気路１３上に配置される。チャンバ１１内の圧力が比較的高い場合にはパーティクルが粗引き排気管１５や本排気管１６によって生じるガスの排気流に乗って移動する一方、チャンバ１１内の圧力が比較的低い場合にはパーティクルは重力に従って自由落下するので、結果としてパーティクルは、チャンバ１１内の圧力に拘わらず、側方排気路１３に沿って移動する。したがって、側方排気路１３に配置されたパーティクルカウンタ４５はチャンバ１１内の圧力に拘わらずにチャンバ１１内のパーティクルのサイズ及び数を検出することができる。

また、上述したプラズマ処理室１０では、従来のプラズマ処理室に側方排気路１３に配置されるパーティクルカウンタ４５を追加しただけの構成を有するだけなので、従来のプラズマ処理室に対する改造を最小限に留めることができ、もって、プラズマ処理室１０のコスト上昇を抑制することができる。

上述したプラズマ処理室１０では、粗引き排気管１５や本排気管１６がマニホールド１８に開口する排気口の位置は特に指定されていないが、粗引き排気管１５や本排気管１６の排気口がマニホールド１８における側方排気路１３の延長経路（図中白抜き矢印で示す。）に向けて開口するのが好ましい。これにより、粗引き排気管１５や本排気管１６がチャンバ１１内のガスを排出する際、マニホールド１８内に生じるガスの排気流をパーティクルが自由落下する経路と確実に一致させることができ、もって、チャンバ１１内の圧力に拘わらずにチャンバ１１内のパーティクルのサイズ及び数を確実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プラズマ処理室について説明する。

本実施の形態は、その構成や作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであり、マニホールドにおける粗引き排気管及び本排気管の排気口の位置、並びにパーティクルカウンタの配置場所が上述した第１の実施の形態と異なるのみである。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についてのみ説明を行う。

上述したプラズマ処理室１０では、パーティクルカウンタ４５が側方排気路１３に配置される。一方、プラズマ処理条件によっては処理空間Ｓではプラズマが迷光を発することがある。側方排気路１３は処理空間Ｓに近いため、側方排気路１３に配置されたパーティクルカウンタ４５の検出部５０は、レーザ光４６を通過するパーティクルが発する反射光だけでなく、処理空間Ｓのプラズマが発する迷光を受光することがある。そのため、プラズマ処理条件によってはパーティクルカウンタ４５がパーティクルのサイズ及び数を正確に検出できないおそれがある。また、側方排気路１３にはイオンやラジカルが流入してくるため、パーティクルカウンタ４５の各構成要素がスパッタリングされてパーティクルカウンタ４５が消耗するおそれもある。本実施の形態に係るプラズマ処理室では、これらの問題に対応してパーティクルカウンタをマニホールド１８に配置する。

図４は、本実施の形態に係るプラズマ処理室の概略構成を示す図であり、図４（Ａ）は該プラズマ処理室の断面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の線Ｉ−Ｉに沿う断面図である。

図４において、プラズマ処理室５２は、マニホールド１８にパーティクルカウンタ４５を備える。また、マニホールド１８には粗引き排気管５４（第１の排気通路）及び本排気管５５（第２の排気通路）が接続される。粗引き排気管５４にはＤＰ（図示しない）が接続され、本排気管５５にはＴＭＰ（図示しない）が接続される。粗引き排気管５４はチャンバ１１内を大気圧から低真空状態まで減圧し、本排気管５５は粗引き排気管５４と協働してチャンバ１１内を大気圧から低真空状態より低い圧力である高真空状態まで減圧する。

粗引き排気管５４及び本排気管５５はそれぞれマニホールド１８内に向けて開口する粗引き排気口５６及び本排気口５７を有する。粗引き排気口５６及び本排気口５７はマニホールド１８の底面において互いに隣接して配列され、それぞれバッフル板１４に向けて開口する（図４（Ｂ））。図４（Ａ）に示すようにバッフル板１４の上方は側方排気路１３であるため、粗引き排気口５６及び本排気口５７はマニホールド１８における側方排気路１３の延長経路に向けて開口する。側方排気路１３の延長経路はパーティクルが自由落下する経路と一致するため、粗引き排気管５４や本排気管５５がチャンバ１１内のガスを排出する際、マニホールド１８内に生じるガスの排気流はパーティクルが自由落下する経路と一致する。すなわち、ガスの排気流に乗って粗引き排気口５６及び本排気口５７へ向けてパーティクルが移動する経路はパーティクルが自由落下する経路と一致する。これにより、大気圧からパーティクルが自由落下するような高真空状態まで減圧される間において本排気口５７には継続してパーティクルが流入する。

また、パーティクルカウンタ４５は、粗引き排気口５６及び本排気口５７の上方において、レーザ投光部４７が粗引き排気口５６及び本排気口５７の配列方向に沿ってレーザ光４６を投光するように、配置される（図４（Ｂ））。すなわち、パーティクルカウンタ４５は、マニホールド１８においてパーティクルが自由落下する経路であって、粗引き排気管５４や本排気管５５がチャンバ１１内のガスを排出する際、該排出されるガスによって運搬されるパーティクルが移動する経路に配置されることになる。

上述したプラズマ処理室５２によれば、粗引き排気管５４及び本排気管５５はそれぞれチャンバ１１内に向けて開口する粗引き排気口５６及び本排気口５７を有する。粗引き排気口５６及び本排気口５７は互いに隣接して配列され、それぞれバッフル板１４に向けて開口する、すなわち、マニホールド１８における側方排気路１３の延長経路に向けて開口する。したがって、ガスの排気流に乗って粗引き排気口５６及び本排気口５７へ向けてパーティクルが移動する経路はパーティクルが自由落下する経路と一致する。また、上述したように、チャンバ１１内の圧力が比較的低い場合にはパーティクルは重力に従って自由落下する一方、チャンバ１１内の圧力が比較的高い場合にはパーティクルはチャンバ１１内のガスを排気する際に生じるガスの排気流に乗って移動する。したがって、チャンバ１１内の圧力に拘わらず、マニホールド１８内においてパーティクルの移動経路を一致させることができ、もって、パーティクルカウンタ４５は圧力に拘わらずにチャンバ１１内のパーティクルのサイズ及び数を検出することができる。

また、プラズマ処理室５２はパーティクルカウンタ４５をマニホールド１８に備える。処理空間Ｓでプラズマが発する迷光はバッフル板１４によって遮断されてマニホールド１８まで届かず、また、バッフル板１４によってイオンやラジカルのマニホールド１８への漏洩が防止される。したがって、パーティクルカウンタ４５の検出部５０は処理空間Ｓのプラズマが発する迷光を受光するのを防止することができると共に、パーティクルカウンタ４５の各構成要素がイオンやラジカルによってスパッタリングされるのを防止することができる。

上述したプラズマ処理室５２では、パーティクルカウンタ４５のレーザ投光部４７は粗引き排気口５６及び本排気口５７の配列方向に沿って検査用レーザ光を投光する。大気圧からパーティクルが自由落下するような高真空状態まで減圧される間において粗引き排気口５６及び本排気口５７には継続してパーティクルが流入する。したがって、パーティクルカウンタ４５は圧力に拘わらずにチャンバ１１内のパーティクルの状況を確実に検出することができる。

上述したプラズマ処理室５２では、粗引き排気口５６及び本排気口５７はマニホールド１８の底面においてバッフル板１４に向けて開口するが、必ずしも粗引き排気口５６及び本排気口５７のいずれもバッフル板１４に向けて開口する必要はなく、図７に示すように、それぞれがマニホールド１８における側方排気路１３の延長経路（図中白抜き矢印で示す。）に向けて開口していればよい。この場合、パーティクルカウンタ４５は、レーザ投光部４７が側方排気路１３の延長経路に向けてレーザ光４６を投光するように配置される。

次に、本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ処理室について説明する。

図５は、本実施の形態に係るプラズマ処理室の概略構成を示す図であり、図５（Ａ）は該プラズマ処理室の断面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の線II−IIに沿う断面図である。

図５において、プラズマ処理室５８のマニホールド１８にはチャンバ１１内のガスを排気する集合排気管５９（第３の排気通路）が接続される。また、該集合排気管５９には粗引き排気管６０（第１の排気通路）及び本排気管６１（第２の排気通路）が接続される。したがって、集合排気管５９は粗引き排気管６０及び本排気管６１をチャンバ１１（マニホールド１８）内に連通させる。粗引き排気管６０にはＤＰ（図示しない）が接続され、本排気管６１にはＴＭＰ（図示しない）が接続される。粗引き排気管６０はチャンバ１１内を大気圧から低真空状態まで減圧し、本排気管６１は粗引き排気管６０と協働してチャンバ１１内を大気圧から低真空状態より低い圧力である高真空状態まで減圧する。

集合排気管５９はマニホールド１８内に向けて開口する集合排気口６２を有する。集合排気口６２はマニホールド１８の底面においてバッフル板１４に向けて開口する。図５（Ａ）に示すようにバッフル板１４の上方は側方排気路１３であるため、集合排気口６２はマニホールド１８における側方排気路１３の延長経路（図中白抜き矢印で示す。）に向けて開口する。したがって、集合排気管５９がチャンバ１１内のガスを排出する際、マニホールド１８内に生じるガスの排気流はパーティクルが自由落下する経路と一致する。すなわち、ガスの排気流に乗って集合排気口６２へ向けてパーティクルが移動する経路はパーティクルが自由落下する経路と一致する。これにより、大気圧からパーティクルが自由落下するような高真空状態まで減圧される間において、集合排気管５９には継続してパーティクルが流入する。

また、プラズマ処理室５８では、パーティクルカウンタ４５が、そのレーザ投光部４７が集合排気管５９の流路に向けてレーザ光４６を投光するように、集合排気管５９に配置される（図５（Ｂ））。より具体的には、パーティクルカウンタ４５が集合排気管５９において粗引き排気管６０及び本排気管６１よりマニホールド１８側に配置される。パーティクルカウンタ４５は集合排気管５９の流路を流れるパーティクルのサイズ及び数を検出する。

上述したプラズマ処理室５８によれば、粗引き排気管６０及び本排気管６１をチャンバ１１内に連通させる集合排気管５９はチャンバ１１内に開口する集合排気口６２を有し、該集合排気口６２はバッフル板１４に向けて開口する、すなわち、マニホールド１８における側方排気路１３の延長経路に向けて開口する。集合排気口６２へ向けてパーティクルが移動する経路はパーティクルが自由落下する経路と一致する。また、上述したように、チャンバ１１内の圧力が比較的低い場合にはパーティクルは重力に従って自由落下する一方、チャンバ１１内の圧力が比較的高い場合にはパーティクルはチャンバ１１内のガスを排気する際に生じるガスの排気流に乗って移動する。したがって、チャンバ１１内の圧力に拘わらず、マニホールド１８内においてパーティクルの移動経路を一致させることができ、もって、パーティクルカウンタ４５は圧力に拘わらずにチャンバ１１内のパーティクルのサイズ及び数を検出することができる。

上述したプラズマ処理室５８では、パーティクルカウンタ４５は集合排気管５９に配置され、パーティクルカウンタ４５のレーザ投光部４７は集合排気管５９の流路に向けてレーザ光４６を投光する。また、集合排気管５９へは、大気圧からパーティクルが自由落下するような高真空状態まで減圧される間において、継続してパーティクルが流入する。したがって、パーティクルカウンタ４５は圧力に拘わらずにチャンバ１１内のパーティクルのサイズ及び数を確実に検出することができる。

上述したプラズマ処理室５８では、集合排気口６２はマニホールド１８の底面においてバッフル板１４に向けて開口するが、集合排気口６２はバッフル板１４に向けて開口する必要はなく、図８に示すように、マニホールド１８における側方排気路１３の延長経路（図中白抜き矢印で示す。）に向けて開口していればよい。この場合、パーティクルカウンタ４５は、レーザ投光部４７が側方排気路１３の延長経路に向けてレーザ光４６を投光するように配置される。

また、プラズマ処理室５８はパーティクルカウンタ４５を集合排気管５９に備える。処理空間Ｓでプラズマが発する迷光はバッフル板１４によって遮断されて集合排気管５９まで届かず、また、バッフル板１４によってイオンやラジカルのマニホールド１８への漏洩、引いては集合排気管５９への漏洩が防止される。したがって、パーティクルカウンタ４５の検出部５０が処理空間Ｓのプラズマが発する迷光を受光するのを防止することができると共に、パーティクルカウンタ４５の各構成要素がイオンやラジカルによってスパッタリングされるのを防止することができる。

また、上述したプラズマ処理室５８では、パーティクルカウンタ４５が集合排気管５９に配置されるが、パーティクルカウンタ４５はマニホールド１８に配置されてもよい。このとき、マニホールド１８に配置されるパーティクルカウンタ４５は、レーザ投光部４７が側方排気路１３の延長経路（図中白抜き矢印で示す。）に向けてレーザ光４６を投光するように配置される（図６（Ａ）及び図６（Ｂ））。処理空間Ｓでプラズマが発する迷光はバッフル板１４によって遮断されてマニホールド１８まで届かず、また、バッフル板１４によってイオンやラジカルのマニホールド１８への漏洩が防止される。また、パーティクルはチャンバ１１内の圧力に拘わらず側方排気路１３の延長経路に沿って移動する。したがって、パーティクルカウンタ４５は圧力に拘わらずにチャンバ１１内のパーティクルのサイズ及び数を確実に検出することができる。

上述した各実施の形態で用いられるパーティクルカウンタ４５はレーザ光を利用するものであったが、パーティクルカウンタはこれに限られず、例えば、チャンバ１１内の雰囲気を変化させることなく、移動するパーティクルのサイズ及数を検出可能なパーティクルカウンタであればよい。

また、上述した各実施の形態におけるプラズマ処理室はエッチング処理装置に適用されたが、各実施の形態におけるプラズマ処理室を適用可能なプラズマ処理装置はエッチング処理装置に限られず、例えば、ＣＶＤ処理装置やアッシング処理装置であってもよい。

また、上述した各実施の形態におけるプラズマ処理室においてエッチング処理が施される基板は半導体ウエハに限られず、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＦＰＤ（Flat Panel Display）等に用いる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であってもよい。

本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理室の概略構成を示す断面図である。図１における反応室内の各圧力における代用粒子の挙動を示す図であり、図２（Ａ）は１１９Ｐａにおける代用粒子の挙動を示す図であり、図２（Ｂ）は６６．７Ｐａにおける代用粒子の挙動を示す図であり、図２（Ｃ）は２６．７Ｐａにおける代用粒子の挙動を示す図であり、図２（Ｄ）は６．６７Ｐａにおける代用粒子の挙動を示す図である。図１におけるパーティクルカウンタの概略構成を示す平面図である。本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理室の概略構成を示す図であり、図４（Ａ）は該プラズマ処理室の断面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の線Ｉ−Ｉに沿う断面図である。本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ処理室の概略構成を示す図であり、図５（Ａ）は該プラズマ処理室の断面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の線II−IIに沿う断面図である。本実施の形態に係るプラズマ処理室のさらなる変形例の概略構成を示す図であり、図６（Ａ）は該プラズマ処理室の断面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の線III−IIIに沿う断面図である。本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理室の変形例の概略構成を示す断面図である。本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ処理室の変形例の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

Ｗウエハ
Ｓ処理空間
１０，５２，５８プラズマ処理室
１１チャンバ
１２サセプタ
１３側方排気路
１４バッフル板
１５，５４，６０粗引き排気管
１６，５５，６１本排気管
１７反応室
１８マニホールド
２０下部高周波電源
３４ガス導入シャワーヘッド
３６上部高周波電源
３８天井電極板
４５パーティクルカウンタ
４６レーザ光
４７レーザ投光部
４８レーザストッパ
５６粗引き排気口
５７本排気口
５９集合排気管
６２集合排気口

Claims

基板を収容する容器と、該容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給装置と、前記容器内に高周波電力を印加する電極と、前記容器に接続されて前記容器内のガスを排気する排気装置とを備えるプラズマ処理室において、
前記容器内に浮遊するパーティクルを検出するパーティクル検出装置を備え、
該パーティクル検出装置は、前記パーティクルが自由落下する経路であって、前記排気装置が前記容器内のガスを排出する際、該排出されるガスによって運搬されるパーティクルが移動する経路に配置されることを特徴とするプラズマ処理室。
前記排気装置は前記容器に開口する排気口を有し、該排気口は前記パーティクルが自由落下する経路に向けて開口することを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理室。
基板を収容する容器と、該容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給装置と、前記容器内に高周波電力を印加する電極と、前記容器に接続されて前記容器内のガスを排気する排気装置とを備えるプラズマ処理室において、
前記容器内に浮遊するパーティクルを検出するパーティクル検出装置を備え、
前記排気装置は、前記容器内を大気圧から低真空状態まで減圧する第１の排気通路と、該第１の排気通路と協働して前記容器内を大気圧から前記低真空状態より低い圧力である高真空状態まで減圧する第２の排気通路とを有し、
前記第１の排気通路及び前記第２の排気通路はそれぞれ前記容器内に開口する第１の排気口及び第２の排気口を有し、
前記第１の排気口及び前記第２の排気口はそれぞれ前記パーティクルが自由落下する経路に向けて開口することを特徴とするプラズマ処理室。
前記容器を前記基板が配置される反応室及び前記排気装置が接続される排気室に仕切る仕切り板を備え、
前記パーティクル検出装置は前記排気室に配置され且つ検査用レーザ光を投光するレーザ光投光部を有し、該レーザ光投光部は前記第１の排気口及び前記第２の排気口の配列方向に沿って前記検査用レーザ光を投光することを特徴とする請求項３記載のプラズマ処理室。
基板を収容する容器と、該容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給装置と、前記容器内に高周波電力を印加する電極と、前記容器に接続されて前記容器内のガスを排気する排気装置とを備えるプラズマ処理室において、
前記容器内に浮遊するパーティクルを検出するパーティクル検出装置を備え、
前記排気装置は、前記容器内を大気圧から低真空状態まで減圧する第１の排気通路と、該第１の排気通路と協働して前記容器内を大気圧から前記低真空状態より低い圧力である高真空状態まで減圧する第２の排気通路と、前記第１の排気通路及び前記第２の排気通路を前記容器内に連通させる第３の排気通路とを有し、
前記第３の排気通路は前記容器内に開口する排気口を有し、
該排気口は前記パーティクルが自由落下する経路に向けて開口することを特徴とするプラズマ処理室。
前記パーティクル検出装置は第３の排気通路に配置され且つ検査用レーザ光を投光するレーザ光投光部を有し、該レーザ光投光部は前記第３の排気通路の流路に向けて前記検査用レーザ光を投光することを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理室。
前記容器を前記基板が配置される反応室及び前記排気装置が接続される排気室に仕切る仕切り板を備え、
前記パーティクル検出装置は前記排気室に配置され且つ検査用レーザ光を投光するレーザ光投光部を有し、該レーザ光投光部は前記パーティクルが自由落下する経路に向けて前記検査用レーザ光を投光することを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理室。