プラズマ処理装置
【課題】反応生成物がプラズマ光透過面に堆積しにくく、また、プラズマ光透過面がプラズマによりエッチングされにくい検出窓を備えたプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】プラズマエッチング処理を行うプラズマ処理室１０と、プラズマ処理室の壁面に設けられて、プラズマ処理室で生成されるプラズマ光を透過する検出窓と、プラズマ光を受光して、プラズマ光の発光強度に基づいてプラズマエッチング処理の終点を検出する終点検出器とを備え、検出窓は、プラズマ光に対して透過性を有する第１部材３４と、第１部材３４よりプラズマ処理室側に設けられて、プラズマ光に対して非透過性を有する第２部材３５とを具備し、第２部材３５は、プラズマ光をプラズマ処理室から第１部材３４へ導光する複数の貫通孔３５１を備え、複数の貫通孔３５１は、プラズマ処理室で発生して前記複数の貫通孔３５１へ進入する進入物の進入防止構造を備える。
【解決手段】プラズマエッチング処理を行うプラズマ処理室１０と、プラズマ処理室の壁面に設けられて、プラズマ処理室で生成されるプラズマ光を透過する検出窓と、プラズマ光を受光して、プラズマ光の発光強度に基づいてプラズマエッチング処理の終点を検出する終点検出器とを備え、検出窓は、プラズマ光に対して透過性を有する第１部材３４と、第１部材３４よりプラズマ処理室側に設けられて、プラズマ光に対して非透過性を有する第２部材３５とを具備し、第２部材３５は、プラズマ光をプラズマ処理室から第１部材３４へ導光する複数の貫通孔３５１を備え、複数の貫通孔３５１は、プラズマ処理室で発生して前記複数の貫通孔３５１へ進入する進入物の進入防止構造を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造に使用するプラズマ処理装置に関し、特にプラズマ処理において発生するプラズマ光を透過する検出窓を備えたプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマエッチングが、半導体装置の製造過程に用いられている。プラズマエッチングは、エッチング処理の終点検出に、プラズマ発光強度の変化量を用いる。すなわち、プラズマ処理室外に設けられた終点検出器の受光部が、プラズマ処理室内で発生したプラズマ光を受光して、プラズマ光の変化量に基づいてエッチング処理の終点を検出する。そのため、プラズマ処理装置は、プラズマ処理室の壁面に、プラズマ処理室の内部から外部へプラズマ光を透過する検出窓を備える。検出窓は、主として石英のようなプラズマ光に対して透過性を有する部材を用いたプラズマ光透過面を備える。検出窓は、エッチング処理の終点検出において、プラズマ処理室内部のプラズマ光を終点検出器の受光部へ導光する重要な役割を担う。
【０００３】
検出窓は、エッチング処理時にプラズマ処理室内で発生する反応生成物がプラズマ光透過面へ付着したり、あるいは、エッチング処理時にプラズマによってプラズマ光透過面を曇りガラス状にエッチングされることにより、プラズマ光の透過率が低下する。終点検出器は、検出窓のプラズマ光透過率が低下すると、受光部での受光量が低下して、プラズマ発光強度の変化量を正確に検出することができない。そのため、終点検出器は、エッチング処理の終点判定を正確な行うことができなくなる。このような課題を解決する関連技術として、プラズマ光透過面にシールド部材を備える検出窓を用いた、以下の技術が開示されている。
【０００４】
特許文献１は、反応生成物等の付着物が検出窓の表面に付着し難く、かつプラズマにより検出窓表面がエッチングされにくく、長期間に亘ってプラズマ状態を高精度で検出することが可能なプラズマ処理装置を開示している。
【０００５】
特許文献１のプラズマ処理装置は、処理容器と、処理容器内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成手段と、処理容器内に生成したプラズマを検出するための検出窓とを具備するプラズマ処理装置である。検出窓は、処理容器の壁部に設けられている。検出窓は、第１部材と、第２部材と、第３部材とを備える。第１部材は、透光性を有する。第２部材は、第１部材の処理容器内部側に配置され、処理容器内のプラズマの光を第１部材に導くように形成された多数の微細貫通孔を有し、少なくともその表面がプラズマの発光スペクトルに対して不透過性を有する。第３部材は、第１部材と第２部材との間に設けられ、第１部材よりも耐プラズマ性が高い透光性材料からなる。
【０００６】
特許文献１のプラズマ処理装置によれば、検出窓の第１部材は透光性を有し、第２部材は微細貫通孔が形成されている。さらに、第１部材と第２部材との間に、第１部材よりも耐プラズマ性の高い透光性材料からなる第３部材が設けられている。そのため、第２部材の微細貫通孔の存在により、光を透過しつつ反応生成物等の進入を妨げることができ、第３部材によりプラズマエッチングを抑制することができる。したがって、検出窓は、反応生成物の付着やプラズマによるエッチングによって生じる透光性低下を生じ難くすることができる。一方、第２部材の少なくとも表面がプラズマの発光スペクトルに対して不透過性を有するので、第２部材の微細貫通孔内を通過した発光スペクトルのみが第３部材および第１部材を通過し、そのため、反応生成物がたとえ第２部材の表面に付着した場合でも、検出される発光スペクトルの光量が低下しない。
【特許文献１】特開２０００−０７７３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１のように貫通孔を有する検出窓を用いた場合、以下のような課題が存在する。まず、貫通孔の進入口が、反応生成物によって塞がれてしまうという課題が存在する。図１は、プラズマ処理室壁面１に備えられた検出窓において、シールド部材３の備える貫通孔４の口径を小さく（微細に）とった場合を示す図である。図１を参照すると、貫通孔４のプラズマ処理室内部側の入口が、反応生成物５の堆積によって塞がれていることが確認できる。これは、貫通孔４の口径が、微細なためである。貫通孔４の口径が微細であると、貫通孔４の入口は、反応生成物５の堆積が進行するにつれて、反応生成物５によって閉塞されてしまう。このような状態になると、プラズマ光が、貫通孔４へ進入しにくくなる。そのため、プラズマ光が、終点検出器の受光部側に存在するプラズマ光透過面２へ到達し難くなり、終点検出器は、プラズマ発光強度の変換量を正確に検出できなくなる。
【０００８】
一方、貫通孔４の閉塞を回避するために、貫通孔４の口径を大きくとることも考えられる。図２は、プラズマ処理室壁面１に備えられた検出窓において、シールド部材３の備える貫通孔４の口径を大きくとった場合を示す図である。しかし、貫通孔４の口径を大きくとることで、反応生成物５やプラズマが、貫通孔４へ進入し易くなる。そのため、図２の拡大図にあるように、反応生成物５がプラズマ光透過面２へ堆積したり、あるいは、プラズマによってプラズマ光透過面２がエッチングされることで、プラズマ光透過面２のプラズマ光透過率が低下する。その結果、従来の課題を解決するために設けられた、貫通孔４の効果が薄れてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下に、（発明を実施するための最良の形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための最良の形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１０】
本発明のプラズマ処理装置（１００）は、プラズマエッチング処理を行うプラズマ処理室（１０）と、プラズマ処理室（１０）の壁面に設けられて、プラズマ処理室（１０）で生成されるプラズマ光を透過する検出窓（３０）と、プラズマ光を受光して、プラズマ光の発光強度に基づいてプラズマエッチング処理の終点を検出する終点検出器（２０）とを備え、検出窓（３０）は、プラズマ光に対して透過性を有する第１部材（３４）と、第１部材（３４）よりプラズマ処理室（１０）側に設けられて、プラズマ光に対して非透過性を有する第２部材（３５）と、を具備し、第２部材（３５）は、プラズマ光をプラズマ処理室から第１部材（３４）へ導光する複数の貫通孔（３５１、３５２、３５３、３５４）を備え、複数の貫通孔（３５１）は、プラズマ処理室（１０）で発生して前記複数の貫通孔（３５１）へ進入する進入物（１６、１８）の進入防止構造を備える。
【００１１】
本発明のプラズマ装置（１００）における進入防止構造は、第１部材（３４）の備える、複数の貫通孔（３５１）の各々に対応して設けられて、当該対応する貫通孔（３５１）に挿入されるべき、少なくとも１つの突起部（３４１）である。
【００１２】
本発明のプラズマ処理装置（１００）における突起部（３４１）の高さは、貫通孔（３５１）の高さより低い。
【００１３】
本発明のプラズマ処理装置（１００）における突起部（３４１）の形状は、円柱、円錐、三角錐のうちのいずれかである。
【００１４】
本発明のプラズマ処理装置（１００）における進入防止構造は、複数の貫通孔（３５２）のうちで少なくとも一つの貫通孔（３５２）を、第１部材（３４）側の口径（３５２ｃ）がプラズマ処理室側の口径（３５２ｂ）より小さくなるテーパ−状にした構造である。
【００１５】
本発明のプラズマ処理装置（１００）における進入防止構造は、複数の貫通孔（３５３、３５４）のうちで少なくとも一つの貫通孔（３５３、３５４）を、当該貫通孔（３５３、３５４）内の所定の位置（３５４ｄ）で、第１部材側の口径（３５４ｂ）がプラズマ処理室側の口径（３５３ｂ）より小さくした構造である。
【００１６】
本発明の検出窓（３０）は、上記のいずれかのプラズマ処理装置（１００）で使用する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、プラズマ光透過面に反応生成物が堆積しにくく、また、プラズマ光透過面がプラズマによりエッチングされにくい検出窓を構成できる。そのため、検出窓は、長期間に亘り、安定してプラズマ光を透過することができる。よって、長期間に亘り安定したプラズマ処理の終点判定を行うことが可能なプラズマ処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
添付図面を参照して、本発明の実施形態によるプラズマ処理装置を以下に説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
はじめに、本発明の第１実施形態における、プラズマ処理装置１００を説明する。図３は、本実施形態のプラズマ処理装置１００の構成を示す図である。本実施形態のプラズマ処理装置１００は、プラズマ処理室１０と、終点検出器２０と、検出窓３０を備える。
【００２０】
プラズマ処理室１０は、半導体ウェハのエッチング処理を行う。プラズマ処理室１０は、内部の上下に対向して、上部電極１１と、下部電極１２とを備える。下部電極１２は、下部電極１２上に被処理対象であるウェハ１９を転載可能である。ウェハ１９が下部電極１２上に転載された後、ガス導入管１３は、処理ガスをプラズマ処理室１０の内部へ導入する。排気管１７は、図示されない排気機構と接続されている。排気管１７は、排気機構の働きによる排気を行って、プラズマ処理室１０内を所定の値まで減圧する。下部電極１２は、マッチング回路１４を介して、高周波電源１５と接続されている。高周波電源１５は、プラズマ処理室１０の内部が所定の圧力まで減圧されると、下部電極１２へ高周波電力を印加する。これによって、プラズマ処理室１０内部の処理ガスが、プラズマ１６化する。プラズマ処理室１０の内部に発生したプラズマ１６は、ウェハ１９に対してエッチングを行う。ここで、ウェハ１９のエッチング処理に伴い、プラズマ処理室１０の内部に反応生成物１８が発生する。排気管１７は、排気機構の働きによって、反応生成物を、プラズマ処理室１０の外部へ排出する。このようにして、プラズマ処理室１０は、ウェハ１９のエッチング処理を行う。このような、プラズマ処理室１０は、従来の技術により構成されるため、これ以上の詳細な説明を省略する。
【００２１】
次に、終点検出器２０は、プラズマ処理室１０内のプラズマ状態の終点を検出する。終点検出器２０は、プラズマ光を受光する受光部（図示せず）を備える。受光部は、プラズマ処理室１０内で発生したプラズマ光を、検出窓３０を介して受光する。終点検出器２０は、受光部で受光したプラズマ光の発光強度に基づいて終点検出を行う。終点検出器２０は、従来の技術により構成されるため、これ以上の詳細な説明を省略する。
【００２２】
次に、検出窓３０は、プラズマ処理室１０内で発生したプラズマ光を透過する。検出窓３０は、プラズマ処理室内から終点検出器２０の受光部へプラズマ光を導光する。図４は、本実施形態における検出窓３０の断面図である。図５は、本実施形態における検出窓３０の正面図である。なお、以下において、特に明示の無い場合は、正面図とは、検出窓３０をプラズマ処理室１０の内部側から見た図として説明する。本実施形態における検出窓３０は、第１部材３４と、第２部材３５とを備える。
【００２３】
第１部材３４は、プラズマ光に対して透過性を有する部材（例えば、石英）で構成される。第１部材３４は、第２部材３５より終点検出器２０側（プラズマ処理室１０の外部側）に設けられる。第１部材３４は、プラズマ光に対する、プラズマ光透過面としての機能を果たす。第２部材３５は、プラズマ光に対して非透過性を有する部材（例えば、アルミニウム）で構成される。第２部材３５は、第１部材３４よりプラズマ処理室１０の内部側に設けられる。第２部材３５は、第１部材３４のプラズマ光透過面へ反応生成物の付着や、プラズマのエッチングによる曇りを防ぐ、シールドとしての機能を果たす。
【００２４】
第２部材３５は、張り出し部をプラズマ処理室１０の壁面と密着して設置される。第２部材３５とプラズマ処理室は、Ｏリング３３で真空封印される。第１部材３４は、第２部材３５の終点検出器２０側に、第２部材３５と密着して設置される。第１部材３４と第２部材３５は、Ｏリング３３で真空密封される。さらに、第１部材３４と第２部材３５は、留め具３２とねじ３１によりプラズマ処理室１０の壁面へ固定される。なお、本実施形態における第１部材３４、および第２部材３５のプラズマ処理室壁面への固定方法は、一例を示したものであり、この固定方法に限定しない。
【００２５】
次に、第１部材３４、及び第２部材３５の形状について説明を行う。まず、第２部材３５は、複数の貫通孔３５１を備える。図６は、本実施形態における第２部材３５の断面図である。また、図７は、本実施形態における第２部材３５の正面図である。本実施形態の第２部材３５は、９つの貫通孔３５１を備える。各貫通孔３５１は、高さ３５１ａ、口径３５１ｂの円筒状である。なお、以下において、高さ３５１ａは、貫通孔３５１における終点検出器２０側の端を高さ「０」として説明を行う。
【００２６】
次に、第１部材３４は、複数の突起部３４１を備える。図８は、本実施形態における第１部材３４の断面図である。また、図９は、本実施形態における第１部材３４の正面図である。本実施形態の第１部材３４は、９つの突起部３４１を備える。各突起部３４１は、高さ３４１ａ、直径３４１ｂの円柱状である。各突起部３４１は、第２部材３５の各貫通孔３５１に対応して設けられている。そのため、第１部材３４と第２部材３５が、前述の通りプラズマ処理室の壁面へ固定された状態において、各突起部３４１は、各貫通孔３５１へ、終点検出器２０側からそれぞれ挿入された状態となる。
【００２７】
ここで、第１部材３４と、第２部材３５との間には、以下の関係が成立する。突起部３４１の高さ３４１ａは、貫通孔３５１の高さ３５１ａより低い。すなわち、高さ３４１ａと高さ３５１ａとは、「３４１ａ＜３５１ａ」の関係となる。また、突起部３４１の直径３４１ｂは、貫通孔３５１の口径３５１ｂより小さい。すなわち、直径３４１ｂと口径３５１ｂとは、「３４１ｂ＜３５１ｂ」の関係となる。この状態が、図４、および図５に示す第１部材３４と、第２部材３５との関係となる。突起部３４１の高さ３４１ａが貫通孔３５１の高さ３５１ａより低いため、突起部３４１が、貫通孔３５１のプラズマ処理室１０側の端まで達する事はない。貫通孔３５１は、突起部３４１が挿入されることによって、プラズマ処理室１０側の開口面積より、終点検出器２０側の開口面積のほうが小さくなる。なお、突起部３４１の高さ３４１ａと、貫通孔３５１の高さ３５１ａとの比率は、統計的データを用いて決定されるのが望ましく、具体的な比率（それぞれの高さの値）は、限定しない。同様に、貫通孔３５１の口径３５１ｂと、突起物３４１の直径３４１ｂとの比率は、統計的なデータを用いて決定されるのが望ましく、具体的な比率（それぞれの径の値）は、限定しない。また、貫通孔３５１の口径３５１ｂは、プラズマ処理によってプラズマ処理室１０内に発生する反応生成物１８の堆積により、貫通孔３５１の開口面が閉塞されない大きさを確保する必要がある。
【００２８】
このように構成された本実施形態の検出窓３０において、第１部材３４の突起部３４１は、プラズマ処理室１０から第２部材３５の貫通孔３５１の内部への進入物である反応生成物１８や、プラズマ１６の進入を妨げる進入防止構造となっている。本実施形態の検出窓３０において、反応生成物１８やプラズマ１６は、貫通孔３５１のプラズマ処理室１０の内部側から貫通孔３５１の内部へある程度進入する。しかし、検出窓３０は、貫通孔３５１の開口面から突起部３４１の先端に至るまでに反応生成物１８の接触する貫通孔３５１の壁面、および突起部３４１の表面の面積を広くとることができるので、反応生成物１８の単位面積あたりの堆積量を小さくすることができる。そのため、検出窓３０は、反応生成物１８による貫通孔３５１の閉塞を防ぐことができる。
また、検出窓３０は、貫通孔３５１内に突起部３４１が挿入されることによって、終点検出器２０側の貫通孔３５１内の開口面積を小さくしている。そのため、反応生成物１８やプラズマが、第１部材３４のプラズマ光透過面まで到達しにくい。図１０は、本実施形態における反応生成物１８の堆積が進んだ検出窓３０の状態を示す図である。図１０の拡大図が示すとおり、突起部３４１は、貫通孔３５１の内部で進入防止構造としての役割を果たしている。突起部３４１が貫通孔３５１へ挿入されることで、貫通孔３５１における終点検出器２０側（プラズマ光透過面側）の開口面積は、プラズマ処理室１０側の開港面積より小さくなっている。そのため、反応生成物１８は、貫通孔３５１内において突起部３４１の存在する位置より、終点検出器２０側へ進入し難い。よって、反応生成物１８は、第１部材３４のプラズマ光透過面に堆積し難い。同様に、プラズマ１６も、貫通孔３５１内において突起部３４１の存在する位置より、終点検出器２０側へ進入し難い。よって、第１部材３４のプラズマ光透過面は、エッチングによる曇りを発生し難い。
【００２９】
以上、説明を行ったとおり、本実施形態の検出窓３０は、プラズマ処理室１０内に反応生成物の堆積が進んでも、貫通孔３５１のプラズマ処理室内側の開口面を閉塞されにくく、また、第１部材３４のプラズマ光透過面への反応生成物の堆積や、あるいはエッチングによる曇りを発生し難くすることを可能にする。そのため、本実施形態の検出窓３０は、長期間に亘り、安定してプラズマ光を透過することができるので、プラズマ処理装置１００は、長期間に亘って安定してプラズマ処理の終点判定を行うことが可能となる。
【００３０】
なお、本実施形態において、第２部材３５は、９つの貫通孔３５１を備える。しかし、貫通孔３５１の数は、９つに限定しない。貫通孔３５１の数は、統計データによって決定される事項であり、９つより多くても少なくても良い。また、本実施形態において、第１部材３４は、９つの貫通孔３５１に対応して９つの突起部３４１を備える。突起部３４１の数は、貫通孔３５１の数に対応して増減を可能であり、９つに限定しない。さらに、突起部３４１は、貫通孔と同数でなくとも構わない。つまり、すべての貫通孔３５１に突起部３４１が挿入されていなければならないわけではない。
【００３１】
また、本実施形態において突起部３４１の形状は、円柱である。しかし、突起部３４１の形状は円柱状に限定しない。突起部３４１の形状は、例えば、三角錐や、円錐でも構わない。突起部３４１の形状は、本実施形態で説明を行った効果を奏する形状であれば、他の形状であってもよい。
【００３２】
以上が、第１実施形態のプラズマ処理装置の説明である。
【００３３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態における、プラズマ処理装置１００を説明する。本実施形態のプラズマ処理装置１００は、検出窓３０の構成が第１実施形態と異なる。そのため、第１実施形態と同様の構成であるプラズマ処理室１０、および終点検出器２０の説明を省略して、検出窓３０の構成の違いを中心に説明を行う。
【００３４】
本実施形態の検出窓３０は、第１実施形態と同様に、第１部材３４と、第２部材３５とを備える。図１１は、本実施形態における検出窓３０の断面図である。図１２は、本実施形態における第２部材３５の正面図である。また、図１３は、本実施形態における第１部材３４の正面図である。なお、第１部材３４、および第２部材３５は、第１実施形態と同様に、それぞれＯリング３３を用いて真空封印されて、ねじ３１、留め具３２を用いてプラズマ処理室１０の壁面へ固定される。
【００３５】
本実施形態の第１部材３４は、第１実施形態と同様に、プラズマ光に対して透過性を有する部材（例えば、石英）で構成される。また、第１部材３４は、第２部材３５より終点検出器２０側に設けられる。さらに、第１部材３４は、プラズマ光に対する、プラズマ光透過面としての機能を果たすことも第１実施形態と同様である。本実施形態の第１部材３４は、突起部３４１を備えていない。図１１、および図１３に示すように、第１部材３４のプラズマ光透過面は、両面とも平らである。
【００３６】
本実施形態の第２部材３５は、第１実施形態と同様に、プラズマ光に対して非透過性を有する部材（例えば、アルミニウム）で構成される。また、第２部材３５は、第１部材３４よりプラズマ処理室１０内部側に設けられる。さらに、第２部材３５は、第１部材３４のプラズマ光透過面へ反応生成物の付着を防ぐ、シールドとしての機能を果たすことも第１実施形態と同様である。
【００３７】
第２部材３５は、貫通孔３５２を備える。本実施形態において、貫通孔３５２は、プラズマ処理室１０側の口径３５２ｂと、終点検出部２０側の口径３５２ｃとが異なる。口径３５２ｃと口径３５２ｂは、「口径３５２ｃ＜口径３５２ｃ」の関係となっている。つまり、貫通孔３５２は、プラズマ処理室１０側から終点検出部２０側に向けて、しだいに開口面積が小さくなっていくテーパ状に構成されている。なお、貫通孔３５２のプラズマ処理室１０側の口径３５２ｂは、プラズマ処理によってプラズマ処理室１０内に発生する反応生成物１８の堆積により、開口面が閉塞されない大きさとする必要がある。
【００３８】
第１実施形態では突起部３４１が、貫通孔３５１へ挿入される進入防止構造をとっていた。本実施形態では、貫通孔３５２が、プラズマ処理室１０側の口径３５２ｂから終点検出器２０側の口径３５２ｃへ向けて、開口面積を次第に小さくしたテーパ状に構成される進入防止構造となっている。これにより、反応生成物１８は、貫通孔３５２の壁面へ付着し易くなるので、第１部材３４のプラズマ光透過面への堆積を減少させることができる。また、プラズマ１６が、第１部材３４のプラズマ光透過面へ到達し難くすることができる。
【００３９】
以上、説明を行ったとおり、本実施形態の貫通孔３５２は、プラズマ処理室１０側の開口面積を広くとりつつ、終点検出器２０側（プラズマ光透過面側）の開口面積が小さくなるようなテーパ状に構成されている。そのため、プラズマ処理室１０から第２部材３５の貫通孔３５２内部への進入物であるプラズマ１６や、反応生成物１８が、貫通孔３５２の終点検出器２０側へ進入し難い。よって、検出窓３０は、終点検出器２０側において、第１部材３４のプラズマ光透過面への反応生成物１８の堆積、およびプラズマのエッチングによる曇りの発生を防ぐことができる。また、貫通孔３５２は、口径３５２ｂを大きくとることができるため、反応生成物１８の堆積によりプラズマ処理室１０側の開口面が閉塞されることを防ぐことができる。
【００４０】
以上が、第２実施形態におけるプラズマ処理装置１００の説明である。
【００４１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態における、プラズマ処理装置１００を説明する。本実施形態のプラズマ処理装置１００は、検出窓３０の構成が第１実施形態と異なる。そのため、第１実施形態と同様の構成であるプラズマ処理室１０、および終点検出器２０の説明は省略して、検出窓３０の構成の違いを中心に説明を行う。
【００４２】
本実施形態の検出窓３０は、第１実施形態と同様に、第１部材３４と、第２部材３５とを備え、さらに第３部材３６を備える。図１４は、本実施形態における検出窓３０の断面図である。また、図１５は、本実施形態における検出窓３０の正面図である。なお、第１部材３４、および第２部材３５は、第１実施形態と同様に、Ｏリング３３を用いて真空封印されて、真空ねじ３１、留め具３２を用いてプラズマ処理室１０の壁面へ固定される。
【００４３】
本実施形態の第１部材３４は、第１実施形態と同様に、プラズマ光に対して透過性を有する部材（例えば、石英）で構成される。図２０は、本実施形態における第１部材３４の正面図である。また、第１部材３４は、図１４に示すとおり、第２部材３５より終点検出器２０側に設けられる。さらに、第１部材３４は、プラズマ光に対する、プラズマ光透過面としての機能を果たすことも第１実施形態と同様である。本実施形態の第１部材３４の形状は、第２実施形態と同様である。すなわち、第１部材３４は、突起部３４１を備えていない。図１４、および図２０に示すように第１部材３４のプラズマ光透過面は、両面とも平らである。
【００４４】
本実施形態の第２部材３５は、第１実施形態と同様に、プラズマ光に対して非透過性を有する部材（例えば、アルミニウム）で構成される。図１６は、本実施形態における第２部材３５の断面図である。また、図１７は、本実施形態における第２部材３５の正面図である。第２部材３５は、第１部材３４よりプラズマ処理室１０内部側に設けられる。第２部材３５は、第１部材３４のプラズマ光透過面へ反応生成物１８の付着を防ぐ、シールドとしての機能を果たすことも第１実施形態と同様である。本実施形態の第２部材３５は、第１部材３４との間に、第３部材３６を格納するためのスペースを備える。また、第２部材３５は、貫通孔３５３を備える。貫通孔３５３は、口径３５３ｂの開口面を有する円筒状である。本実施形態において第２部材３５は、第３部材３６を格納するスペースを備えるため、貫通孔３５３は、第２部材３５の一定の高さからプラズマ処理室１０側へ構成される。後述するが、本実施形態では、第３部材３６の高さは、高さ３５４ａであるため、貫通孔３５３は高さ３５４ａからプラズマ処理室１０側に構成される。
【００４５】
本実施形態の第３部材３６は、図１４に示すように、プラズマ処理室１０側に設けられる第２部材３５と、終点検出器２０側に設けられる第１部材３４との間に設けられる。図１８は、本実施形態における第３部材３６の断面図である。また、図１９は、本実施形態における第３部材３６の正面図である。第３部材３６は、複数の貫通孔３５４を備える。貫通孔３５４は、口径３５４ｂの円筒状である。各貫通孔３５４は、第２部材３５の貫通孔３５３の位置と対応して構成される。貫通孔３５４の口径３５４ｂは、貫通孔３５３の口径３５３ｂより小さい。つまり、貫通孔３５３と貫通孔３５４との間には、「口径３５４ｂ＜口径３５３ｂ」の関係が成り立つ。そのため、図１４、および図１５に示すとおり、第３部材３６が第１部材３４と第２部材３５の間に設けられると、第２部材３５の貫通孔３５３と、第３部材３６の貫通孔３５４とは、口径が途中で変化する一つの貫通孔として構成される。第３部材３６は、高さ３５４ａである。第３部材３６の高さ３５４ａは、そのまま貫通孔３５４の高さとなる。すなわち、本実施形態の検出窓３０は、第３部材３６の終点検出器２０側の端から高さ３５４ａまでが口径３５４ｂ、高さ３５４ａから第２部材３５の端までが口径３５４ｂの貫通孔を備えることになる。このように、本実施形態の検出窓３０は、貫通孔３５３より貫通孔３５４の口径を小さく構成することで、プラズマ処理室１０側の貫通孔３５３の開口面積より、終点検出器２０側の貫通孔３５４の開口面積を小さくして、反応生成物１８やプラズマ１６の進入を妨げる進入防止構造をとなっている。ここで、貫通孔３５３のプラズマ処理室１０側の口径３５３ｂは、プラズマ処理によってプラズマ処理室１０内に発生する反応生成物１８の堆積により、開口面が閉塞されない大きさとする必要がある。
【００４６】
以上、説明を行ったとおり、本実施形態では、第３部材３６の貫通孔３５４の口径３５４ｂは、第２部材３５の貫通孔３５３の口径３５３ｂに比べて小さく構成される。そのため、プラズマ処理室１０から貫通孔３５３および貫通孔３５４への進入物である反応生成物１８やプラズマ１６が、貫通孔３５４の内部へ進入し難く構成されている。そのため、検出窓３０は、第１部材３４のプラズマ光透過面への反応生成物１８の堆積や、プラズマ１６のエッチングによる曇りを発生し難くすることができる。また、貫通孔３５３のプラズマ処理室１０側の口径は、反応生成物１８の堆積によって閉塞されない程度に広くとられている。これに伴って、貫通孔３５３の内部において第３部材３６の頂部に到達するまでの表面積を広くとることができ、単位面積あたりの反応生成物１８の堆積量を少なくすることができるため、貫通孔３５４におけるプラズマ処理室１０側の開口面が、反応生成物１８によって閉塞されることを防ぐことができる。
なお、第３部材の高さ３５４ａは、統計的なデータから決定される値であり、具体的な数値は限定しない。また、第３部材３６の高さ３５４ａが変化することで、第２部材３５における第３部材３６を格納するスペースが変化することは言うまでもない。同様に、貫通孔３５４のまた、第２部材３５、および第３部材３６はそれぞれ、貫通孔３５３と、貫通孔３５４を９つずつ備えている。しかし、貫通孔３５３、貫通孔３５４の数は、それぞれ対応する数が備えられていればよいのであって、９つに限定しない。さらに、貫通孔３５３の口径３５３ｂと、貫通孔３５４の口径３５４ｂとの大きさの比率は、統計的なデータにより効果的に決定される事項であり、数値の限定は行わない。また、本実施形態では、第２部材３５と第３部材３６の組合せて構成することにより、貫通孔３５３、及び貫通孔３５４の口径を変化させている。しかし、これは、第２部材３５のみで構成しても構わない。つまり、口径が貫通孔３５３の途中で変化するように構成された第２部材のみで構成することも可能である。
【００４７】
以上が、第３実施形態におけるプラズマ処理装置１００の説明である。
【００４８】
ここまで、各実施形態において説明を行った通り、本発明のプラズマ処理装置１００は、検出窓３０に設けられた貫通孔のプラズマ処理室１０側の開口面を、反応生成物１８の堆積によって閉塞されない程度の口径で構成され、また、貫通孔へ進入防止構造を採用して、貫通孔の終点検出器２０側の開口面をプラズマ処理室側の開口面より開口面積を小さく構成している。これにより、貫通孔のプラズマ処理室１０側の開口面が、反応生成物１８によって閉塞されることを防ぎ、また、プラズマ光透過面への反応生成物１８の堆積と、プラズマのエッチングによる曇りの影響を低減できる。そのため、各実施形態における検出窓３０は、長期間に亘り、安定してプラズマ光を透過することが可能となる。よって、終点検出器２０は、長期間に亘り安定したプラズマ処理の終点判定を行うことが可能となる。
【００４９】
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定するものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲で当業者が理解し得る様々な変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】貫通孔４の口径を小さくとった場合の従来の検出窓を示す図である。
【図２】貫通孔４の口径を大きくとった場合の従来の検出窓を示す図である。
【図３】第１実施形態のプラズマ処理装置１００の構成を示す図である。
【図４】第１実施形態における検出窓３０の断面図である。
【図５】第１実施形態における検出窓３０の正面図である。
【図６】第１実施形態における第２部材３５の断面図である。
【図７】第１実施形態における第２部材３５の正面図である。
【図８】第１実施形態における第１部材３４の断面図である。
【図９】第１実施形態における第１部材３４の正面図である。
【図１０】第１実施形態における反応生成物１８の堆積が進んだ検出窓３０の状態を示す図である。
【図１１】第２実施形態における検出窓３０の断面図である。
【図１２】第２実施形態における第２部材３５の正面図である。
【図１３】第２実施形態における第１部材３４の正面図である。
【図１４】第３実施形態における検出窓３０の断面図である。
【図１５】第３実施形態における検出窓３０の正面図である。
【図１６】第３実施形態における第２部材３５の断面図である。
【図１７】第３実施形態における第２部材３５の正面図である。
【図１８】第３実施形態における第３部材３６の断面図である。
【図１９】第３実施形態における第３部材３６の正面図である。
【図２０】第３実施形態における第１部材３４の正面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ プラズマ処理室壁面
２ プラズマ光透過面
３ シールド部材
４ 貫通孔
５ 反応生成物
１０ プラズマ処理室
１１ 上部電極
１２ 下部電極
１３ ガス導入管
１４ マッチング回路
１５ 高周波電源
１６ プラズマ
１７ 排気管
１８ 反応生成物
１９ ウェハ
２０ 終点検出器
３０ 検出窓
３１ ねじ
３２ 留め具
３３ Ｏリング
３４ 第１部材
３５ 第２部材
３６ 第３部材
１００ プラズマ処理装置
３４１ 突起部
３４１ａ 突起部の高さ
３４１ｂ 突起部の直径
３５１ 貫通孔
３５１ａ 貫通孔３５１の高さ
３５１ｂ 貫通孔３５１の口径
３５２ 貫通孔
３５２ｂ 貫通孔３５２のプラズマ処理室１０側の口径
３５２ｃ 貫通孔３５２の終点検出器２０側の口径
３５３ 貫通孔
３５３ｂ 貫通孔３５３の口径
３５４ 貫通孔
３５４ａ 貫通孔３５４（第３部材）の高さ
３５４ｂ 貫通孔３５４の口径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造に使用するプラズマ処理装置に関し、特にプラズマ処理において発生するプラズマ光を透過する検出窓を備えたプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマエッチングが、半導体装置の製造過程に用いられている。プラズマエッチングは、エッチング処理の終点検出に、プラズマ発光強度の変化量を用いる。すなわち、プラズマ処理室外に設けられた終点検出器の受光部が、プラズマ処理室内で発生したプラズマ光を受光して、プラズマ光の変化量に基づいてエッチング処理の終点を検出する。そのため、プラズマ処理装置は、プラズマ処理室の壁面に、プラズマ処理室の内部から外部へプラズマ光を透過する検出窓を備える。検出窓は、主として石英のようなプラズマ光に対して透過性を有する部材を用いたプラズマ光透過面を備える。検出窓は、エッチング処理の終点検出において、プラズマ処理室内部のプラズマ光を終点検出器の受光部へ導光する重要な役割を担う。
【０００３】
検出窓は、エッチング処理時にプラズマ処理室内で発生する反応生成物がプラズマ光透過面へ付着したり、あるいは、エッチング処理時にプラズマによってプラズマ光透過面を曇りガラス状にエッチングされることにより、プラズマ光の透過率が低下する。終点検出器は、検出窓のプラズマ光透過率が低下すると、受光部での受光量が低下して、プラズマ発光強度の変化量を正確に検出することができない。そのため、終点検出器は、エッチング処理の終点判定を正確な行うことができなくなる。このような課題を解決する関連技術として、プラズマ光透過面にシールド部材を備える検出窓を用いた、以下の技術が開示されている。
【０００４】
特許文献１は、反応生成物等の付着物が検出窓の表面に付着し難く、かつプラズマにより検出窓表面がエッチングされにくく、長期間に亘ってプラズマ状態を高精度で検出することが可能なプラズマ処理装置を開示している。
【０００５】
特許文献１のプラズマ処理装置は、処理容器と、処理容器内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成手段と、処理容器内に生成したプラズマを検出するための検出窓とを具備するプラズマ処理装置である。検出窓は、処理容器の壁部に設けられている。検出窓は、第１部材と、第２部材と、第３部材とを備える。第１部材は、透光性を有する。第２部材は、第１部材の処理容器内部側に配置され、処理容器内のプラズマの光を第１部材に導くように形成された多数の微細貫通孔を有し、少なくともその表面がプラズマの発光スペクトルに対して不透過性を有する。第３部材は、第１部材と第２部材との間に設けられ、第１部材よりも耐プラズマ性が高い透光性材料からなる。
【０００６】
特許文献１のプラズマ処理装置によれば、検出窓の第１部材は透光性を有し、第２部材は微細貫通孔が形成されている。さらに、第１部材と第２部材との間に、第１部材よりも耐プラズマ性の高い透光性材料からなる第３部材が設けられている。そのため、第２部材の微細貫通孔の存在により、光を透過しつつ反応生成物等の進入を妨げることができ、第３部材によりプラズマエッチングを抑制することができる。したがって、検出窓は、反応生成物の付着やプラズマによるエッチングによって生じる透光性低下を生じ難くすることができる。一方、第２部材の少なくとも表面がプラズマの発光スペクトルに対して不透過性を有するので、第２部材の微細貫通孔内を通過した発光スペクトルのみが第３部材および第１部材を通過し、そのため、反応生成物がたとえ第２部材の表面に付着した場合でも、検出される発光スペクトルの光量が低下しない。
【特許文献１】特開２０００−０７７３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１のように貫通孔を有する検出窓を用いた場合、以下のような課題が存在する。まず、貫通孔の進入口が、反応生成物によって塞がれてしまうという課題が存在する。図１は、プラズマ処理室壁面１に備えられた検出窓において、シールド部材３の備える貫通孔４の口径を小さく（微細に）とった場合を示す図である。図１を参照すると、貫通孔４のプラズマ処理室内部側の入口が、反応生成物５の堆積によって塞がれていることが確認できる。これは、貫通孔４の口径が、微細なためである。貫通孔４の口径が微細であると、貫通孔４の入口は、反応生成物５の堆積が進行するにつれて、反応生成物５によって閉塞されてしまう。このような状態になると、プラズマ光が、貫通孔４へ進入しにくくなる。そのため、プラズマ光が、終点検出器の受光部側に存在するプラズマ光透過面２へ到達し難くなり、終点検出器は、プラズマ発光強度の変換量を正確に検出できなくなる。
【０００８】
一方、貫通孔４の閉塞を回避するために、貫通孔４の口径を大きくとることも考えられる。図２は、プラズマ処理室壁面１に備えられた検出窓において、シールド部材３の備える貫通孔４の口径を大きくとった場合を示す図である。しかし、貫通孔４の口径を大きくとることで、反応生成物５やプラズマが、貫通孔４へ進入し易くなる。そのため、図２の拡大図にあるように、反応生成物５がプラズマ光透過面２へ堆積したり、あるいは、プラズマによってプラズマ光透過面２がエッチングされることで、プラズマ光透過面２のプラズマ光透過率が低下する。その結果、従来の課題を解決するために設けられた、貫通孔４の効果が薄れてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下に、（発明を実施するための最良の形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための最良の形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１０】
本発明のプラズマ処理装置（１００）は、プラズマエッチング処理を行うプラズマ処理室（１０）と、プラズマ処理室（１０）の壁面に設けられて、プラズマ処理室（１０）で生成されるプラズマ光を透過する検出窓（３０）と、プラズマ光を受光して、プラズマ光の発光強度に基づいてプラズマエッチング処理の終点を検出する終点検出器（２０）とを備え、検出窓（３０）は、プラズマ光に対して透過性を有する第１部材（３４）と、第１部材（３４）よりプラズマ処理室（１０）側に設けられて、プラズマ光に対して非透過性を有する第２部材（３５）と、を具備し、第２部材（３５）は、プラズマ光をプラズマ処理室から第１部材（３４）へ導光する複数の貫通孔（３５１、３５２、３５３、３５４）を備え、複数の貫通孔（３５１）は、プラズマ処理室（１０）で発生して前記複数の貫通孔（３５１）へ進入する進入物（１６、１８）の進入防止構造を備える。
【００１１】
本発明のプラズマ装置（１００）における進入防止構造は、第１部材（３４）の備える、複数の貫通孔（３５１）の各々に対応して設けられて、当該対応する貫通孔（３５１）に挿入されるべき、少なくとも１つの突起部（３４１）である。
【００１２】
本発明のプラズマ処理装置（１００）における突起部（３４１）の高さは、貫通孔（３５１）の高さより低い。
【００１３】
本発明のプラズマ処理装置（１００）における突起部（３４１）の形状は、円柱、円錐、三角錐のうちのいずれかである。
【００１４】
本発明のプラズマ処理装置（１００）における進入防止構造は、複数の貫通孔（３５２）のうちで少なくとも一つの貫通孔（３５２）を、第１部材（３４）側の口径（３５２ｃ）がプラズマ処理室側の口径（３５２ｂ）より小さくなるテーパ−状にした構造である。
【００１５】
本発明のプラズマ処理装置（１００）における進入防止構造は、複数の貫通孔（３５３、３５４）のうちで少なくとも一つの貫通孔（３５３、３５４）を、当該貫通孔（３５３、３５４）内の所定の位置（３５４ｄ）で、第１部材側の口径（３５４ｂ）がプラズマ処理室側の口径（３５３ｂ）より小さくした構造である。
【００１６】
本発明の検出窓（３０）は、上記のいずれかのプラズマ処理装置（１００）で使用する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、プラズマ光透過面に反応生成物が堆積しにくく、また、プラズマ光透過面がプラズマによりエッチングされにくい検出窓を構成できる。そのため、検出窓は、長期間に亘り、安定してプラズマ光を透過することができる。よって、長期間に亘り安定したプラズマ処理の終点判定を行うことが可能なプラズマ処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
添付図面を参照して、本発明の実施形態によるプラズマ処理装置を以下に説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
はじめに、本発明の第１実施形態における、プラズマ処理装置１００を説明する。図３は、本実施形態のプラズマ処理装置１００の構成を示す図である。本実施形態のプラズマ処理装置１００は、プラズマ処理室１０と、終点検出器２０と、検出窓３０を備える。
【００２０】
プラズマ処理室１０は、半導体ウェハのエッチング処理を行う。プラズマ処理室１０は、内部の上下に対向して、上部電極１１と、下部電極１２とを備える。下部電極１２は、下部電極１２上に被処理対象であるウェハ１９を転載可能である。ウェハ１９が下部電極１２上に転載された後、ガス導入管１３は、処理ガスをプラズマ処理室１０の内部へ導入する。排気管１７は、図示されない排気機構と接続されている。排気管１７は、排気機構の働きによる排気を行って、プラズマ処理室１０内を所定の値まで減圧する。下部電極１２は、マッチング回路１４を介して、高周波電源１５と接続されている。高周波電源１５は、プラズマ処理室１０の内部が所定の圧力まで減圧されると、下部電極１２へ高周波電力を印加する。これによって、プラズマ処理室１０内部の処理ガスが、プラズマ１６化する。プラズマ処理室１０の内部に発生したプラズマ１６は、ウェハ１９に対してエッチングを行う。ここで、ウェハ１９のエッチング処理に伴い、プラズマ処理室１０の内部に反応生成物１８が発生する。排気管１７は、排気機構の働きによって、反応生成物を、プラズマ処理室１０の外部へ排出する。このようにして、プラズマ処理室１０は、ウェハ１９のエッチング処理を行う。このような、プラズマ処理室１０は、従来の技術により構成されるため、これ以上の詳細な説明を省略する。
【００２１】
次に、終点検出器２０は、プラズマ処理室１０内のプラズマ状態の終点を検出する。終点検出器２０は、プラズマ光を受光する受光部（図示せず）を備える。受光部は、プラズマ処理室１０内で発生したプラズマ光を、検出窓３０を介して受光する。終点検出器２０は、受光部で受光したプラズマ光の発光強度に基づいて終点検出を行う。終点検出器２０は、従来の技術により構成されるため、これ以上の詳細な説明を省略する。
【００２２】
次に、検出窓３０は、プラズマ処理室１０内で発生したプラズマ光を透過する。検出窓３０は、プラズマ処理室内から終点検出器２０の受光部へプラズマ光を導光する。図４は、本実施形態における検出窓３０の断面図である。図５は、本実施形態における検出窓３０の正面図である。なお、以下において、特に明示の無い場合は、正面図とは、検出窓３０をプラズマ処理室１０の内部側から見た図として説明する。本実施形態における検出窓３０は、第１部材３４と、第２部材３５とを備える。
【００２３】
第１部材３４は、プラズマ光に対して透過性を有する部材（例えば、石英）で構成される。第１部材３４は、第２部材３５より終点検出器２０側（プラズマ処理室１０の外部側）に設けられる。第１部材３４は、プラズマ光に対する、プラズマ光透過面としての機能を果たす。第２部材３５は、プラズマ光に対して非透過性を有する部材（例えば、アルミニウム）で構成される。第２部材３５は、第１部材３４よりプラズマ処理室１０の内部側に設けられる。第２部材３５は、第１部材３４のプラズマ光透過面へ反応生成物の付着や、プラズマのエッチングによる曇りを防ぐ、シールドとしての機能を果たす。
【００２４】
第２部材３５は、張り出し部をプラズマ処理室１０の壁面と密着して設置される。第２部材３５とプラズマ処理室は、Ｏリング３３で真空封印される。第１部材３４は、第２部材３５の終点検出器２０側に、第２部材３５と密着して設置される。第１部材３４と第２部材３５は、Ｏリング３３で真空密封される。さらに、第１部材３４と第２部材３５は、留め具３２とねじ３１によりプラズマ処理室１０の壁面へ固定される。なお、本実施形態における第１部材３４、および第２部材３５のプラズマ処理室壁面への固定方法は、一例を示したものであり、この固定方法に限定しない。
【００２５】
次に、第１部材３４、及び第２部材３５の形状について説明を行う。まず、第２部材３５は、複数の貫通孔３５１を備える。図６は、本実施形態における第２部材３５の断面図である。また、図７は、本実施形態における第２部材３５の正面図である。本実施形態の第２部材３５は、９つの貫通孔３５１を備える。各貫通孔３５１は、高さ３５１ａ、口径３５１ｂの円筒状である。なお、以下において、高さ３５１ａは、貫通孔３５１における終点検出器２０側の端を高さ「０」として説明を行う。
【００２６】
次に、第１部材３４は、複数の突起部３４１を備える。図８は、本実施形態における第１部材３４の断面図である。また、図９は、本実施形態における第１部材３４の正面図である。本実施形態の第１部材３４は、９つの突起部３４１を備える。各突起部３４１は、高さ３４１ａ、直径３４１ｂの円柱状である。各突起部３４１は、第２部材３５の各貫通孔３５１に対応して設けられている。そのため、第１部材３４と第２部材３５が、前述の通りプラズマ処理室の壁面へ固定された状態において、各突起部３４１は、各貫通孔３５１へ、終点検出器２０側からそれぞれ挿入された状態となる。
【００２７】
ここで、第１部材３４と、第２部材３５との間には、以下の関係が成立する。突起部３４１の高さ３４１ａは、貫通孔３５１の高さ３５１ａより低い。すなわち、高さ３４１ａと高さ３５１ａとは、「３４１ａ＜３５１ａ」の関係となる。また、突起部３４１の直径３４１ｂは、貫通孔３５１の口径３５１ｂより小さい。すなわち、直径３４１ｂと口径３５１ｂとは、「３４１ｂ＜３５１ｂ」の関係となる。この状態が、図４、および図５に示す第１部材３４と、第２部材３５との関係となる。突起部３４１の高さ３４１ａが貫通孔３５１の高さ３５１ａより低いため、突起部３４１が、貫通孔３５１のプラズマ処理室１０側の端まで達する事はない。貫通孔３５１は、突起部３４１が挿入されることによって、プラズマ処理室１０側の開口面積より、終点検出器２０側の開口面積のほうが小さくなる。なお、突起部３４１の高さ３４１ａと、貫通孔３５１の高さ３５１ａとの比率は、統計的データを用いて決定されるのが望ましく、具体的な比率（それぞれの高さの値）は、限定しない。同様に、貫通孔３５１の口径３５１ｂと、突起物３４１の直径３４１ｂとの比率は、統計的なデータを用いて決定されるのが望ましく、具体的な比率（それぞれの径の値）は、限定しない。また、貫通孔３５１の口径３５１ｂは、プラズマ処理によってプラズマ処理室１０内に発生する反応生成物１８の堆積により、貫通孔３５１の開口面が閉塞されない大きさを確保する必要がある。
【００２８】
このように構成された本実施形態の検出窓３０において、第１部材３４の突起部３４１は、プラズマ処理室１０から第２部材３５の貫通孔３５１の内部への進入物である反応生成物１８や、プラズマ１６の進入を妨げる進入防止構造となっている。本実施形態の検出窓３０において、反応生成物１８やプラズマ１６は、貫通孔３５１のプラズマ処理室１０の内部側から貫通孔３５１の内部へある程度進入する。しかし、検出窓３０は、貫通孔３５１の開口面から突起部３４１の先端に至るまでに反応生成物１８の接触する貫通孔３５１の壁面、および突起部３４１の表面の面積を広くとることができるので、反応生成物１８の単位面積あたりの堆積量を小さくすることができる。そのため、検出窓３０は、反応生成物１８による貫通孔３５１の閉塞を防ぐことができる。
また、検出窓３０は、貫通孔３５１内に突起部３４１が挿入されることによって、終点検出器２０側の貫通孔３５１内の開口面積を小さくしている。そのため、反応生成物１８やプラズマが、第１部材３４のプラズマ光透過面まで到達しにくい。図１０は、本実施形態における反応生成物１８の堆積が進んだ検出窓３０の状態を示す図である。図１０の拡大図が示すとおり、突起部３４１は、貫通孔３５１の内部で進入防止構造としての役割を果たしている。突起部３４１が貫通孔３５１へ挿入されることで、貫通孔３５１における終点検出器２０側（プラズマ光透過面側）の開口面積は、プラズマ処理室１０側の開港面積より小さくなっている。そのため、反応生成物１８は、貫通孔３５１内において突起部３４１の存在する位置より、終点検出器２０側へ進入し難い。よって、反応生成物１８は、第１部材３４のプラズマ光透過面に堆積し難い。同様に、プラズマ１６も、貫通孔３５１内において突起部３４１の存在する位置より、終点検出器２０側へ進入し難い。よって、第１部材３４のプラズマ光透過面は、エッチングによる曇りを発生し難い。
【００２９】
以上、説明を行ったとおり、本実施形態の検出窓３０は、プラズマ処理室１０内に反応生成物の堆積が進んでも、貫通孔３５１のプラズマ処理室内側の開口面を閉塞されにくく、また、第１部材３４のプラズマ光透過面への反応生成物の堆積や、あるいはエッチングによる曇りを発生し難くすることを可能にする。そのため、本実施形態の検出窓３０は、長期間に亘り、安定してプラズマ光を透過することができるので、プラズマ処理装置１００は、長期間に亘って安定してプラズマ処理の終点判定を行うことが可能となる。
【００３０】
なお、本実施形態において、第２部材３５は、９つの貫通孔３５１を備える。しかし、貫通孔３５１の数は、９つに限定しない。貫通孔３５１の数は、統計データによって決定される事項であり、９つより多くても少なくても良い。また、本実施形態において、第１部材３４は、９つの貫通孔３５１に対応して９つの突起部３４１を備える。突起部３４１の数は、貫通孔３５１の数に対応して増減を可能であり、９つに限定しない。さらに、突起部３４１は、貫通孔と同数でなくとも構わない。つまり、すべての貫通孔３５１に突起部３４１が挿入されていなければならないわけではない。
【００３１】
また、本実施形態において突起部３４１の形状は、円柱である。しかし、突起部３４１の形状は円柱状に限定しない。突起部３４１の形状は、例えば、三角錐や、円錐でも構わない。突起部３４１の形状は、本実施形態で説明を行った効果を奏する形状であれば、他の形状であってもよい。
【００３２】
以上が、第１実施形態のプラズマ処理装置の説明である。
【００３３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態における、プラズマ処理装置１００を説明する。本実施形態のプラズマ処理装置１００は、検出窓３０の構成が第１実施形態と異なる。そのため、第１実施形態と同様の構成であるプラズマ処理室１０、および終点検出器２０の説明を省略して、検出窓３０の構成の違いを中心に説明を行う。
【００３４】
本実施形態の検出窓３０は、第１実施形態と同様に、第１部材３４と、第２部材３５とを備える。図１１は、本実施形態における検出窓３０の断面図である。図１２は、本実施形態における第２部材３５の正面図である。また、図１３は、本実施形態における第１部材３４の正面図である。なお、第１部材３４、および第２部材３５は、第１実施形態と同様に、それぞれＯリング３３を用いて真空封印されて、ねじ３１、留め具３２を用いてプラズマ処理室１０の壁面へ固定される。
【００３５】
本実施形態の第１部材３４は、第１実施形態と同様に、プラズマ光に対して透過性を有する部材（例えば、石英）で構成される。また、第１部材３４は、第２部材３５より終点検出器２０側に設けられる。さらに、第１部材３４は、プラズマ光に対する、プラズマ光透過面としての機能を果たすことも第１実施形態と同様である。本実施形態の第１部材３４は、突起部３４１を備えていない。図１１、および図１３に示すように、第１部材３４のプラズマ光透過面は、両面とも平らである。
【００３６】
本実施形態の第２部材３５は、第１実施形態と同様に、プラズマ光に対して非透過性を有する部材（例えば、アルミニウム）で構成される。また、第２部材３５は、第１部材３４よりプラズマ処理室１０内部側に設けられる。さらに、第２部材３５は、第１部材３４のプラズマ光透過面へ反応生成物の付着を防ぐ、シールドとしての機能を果たすことも第１実施形態と同様である。
【００３７】
第２部材３５は、貫通孔３５２を備える。本実施形態において、貫通孔３５２は、プラズマ処理室１０側の口径３５２ｂと、終点検出部２０側の口径３５２ｃとが異なる。口径３５２ｃと口径３５２ｂは、「口径３５２ｃ＜口径３５２ｃ」の関係となっている。つまり、貫通孔３５２は、プラズマ処理室１０側から終点検出部２０側に向けて、しだいに開口面積が小さくなっていくテーパ状に構成されている。なお、貫通孔３５２のプラズマ処理室１０側の口径３５２ｂは、プラズマ処理によってプラズマ処理室１０内に発生する反応生成物１８の堆積により、開口面が閉塞されない大きさとする必要がある。
【００３８】
第１実施形態では突起部３４１が、貫通孔３５１へ挿入される進入防止構造をとっていた。本実施形態では、貫通孔３５２が、プラズマ処理室１０側の口径３５２ｂから終点検出器２０側の口径３５２ｃへ向けて、開口面積を次第に小さくしたテーパ状に構成される進入防止構造となっている。これにより、反応生成物１８は、貫通孔３５２の壁面へ付着し易くなるので、第１部材３４のプラズマ光透過面への堆積を減少させることができる。また、プラズマ１６が、第１部材３４のプラズマ光透過面へ到達し難くすることができる。
【００３９】
以上、説明を行ったとおり、本実施形態の貫通孔３５２は、プラズマ処理室１０側の開口面積を広くとりつつ、終点検出器２０側（プラズマ光透過面側）の開口面積が小さくなるようなテーパ状に構成されている。そのため、プラズマ処理室１０から第２部材３５の貫通孔３５２内部への進入物であるプラズマ１６や、反応生成物１８が、貫通孔３５２の終点検出器２０側へ進入し難い。よって、検出窓３０は、終点検出器２０側において、第１部材３４のプラズマ光透過面への反応生成物１８の堆積、およびプラズマのエッチングによる曇りの発生を防ぐことができる。また、貫通孔３５２は、口径３５２ｂを大きくとることができるため、反応生成物１８の堆積によりプラズマ処理室１０側の開口面が閉塞されることを防ぐことができる。
【００４０】
以上が、第２実施形態におけるプラズマ処理装置１００の説明である。
【００４１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態における、プラズマ処理装置１００を説明する。本実施形態のプラズマ処理装置１００は、検出窓３０の構成が第１実施形態と異なる。そのため、第１実施形態と同様の構成であるプラズマ処理室１０、および終点検出器２０の説明は省略して、検出窓３０の構成の違いを中心に説明を行う。
【００４２】
本実施形態の検出窓３０は、第１実施形態と同様に、第１部材３４と、第２部材３５とを備え、さらに第３部材３６を備える。図１４は、本実施形態における検出窓３０の断面図である。また、図１５は、本実施形態における検出窓３０の正面図である。なお、第１部材３４、および第２部材３５は、第１実施形態と同様に、Ｏリング３３を用いて真空封印されて、真空ねじ３１、留め具３２を用いてプラズマ処理室１０の壁面へ固定される。
【００４３】
本実施形態の第１部材３４は、第１実施形態と同様に、プラズマ光に対して透過性を有する部材（例えば、石英）で構成される。図２０は、本実施形態における第１部材３４の正面図である。また、第１部材３４は、図１４に示すとおり、第２部材３５より終点検出器２０側に設けられる。さらに、第１部材３４は、プラズマ光に対する、プラズマ光透過面としての機能を果たすことも第１実施形態と同様である。本実施形態の第１部材３４の形状は、第２実施形態と同様である。すなわち、第１部材３４は、突起部３４１を備えていない。図１４、および図２０に示すように第１部材３４のプラズマ光透過面は、両面とも平らである。
【００４４】
本実施形態の第２部材３５は、第１実施形態と同様に、プラズマ光に対して非透過性を有する部材（例えば、アルミニウム）で構成される。図１６は、本実施形態における第２部材３５の断面図である。また、図１７は、本実施形態における第２部材３５の正面図である。第２部材３５は、第１部材３４よりプラズマ処理室１０内部側に設けられる。第２部材３５は、第１部材３４のプラズマ光透過面へ反応生成物１８の付着を防ぐ、シールドとしての機能を果たすことも第１実施形態と同様である。本実施形態の第２部材３５は、第１部材３４との間に、第３部材３６を格納するためのスペースを備える。また、第２部材３５は、貫通孔３５３を備える。貫通孔３５３は、口径３５３ｂの開口面を有する円筒状である。本実施形態において第２部材３５は、第３部材３６を格納するスペースを備えるため、貫通孔３５３は、第２部材３５の一定の高さからプラズマ処理室１０側へ構成される。後述するが、本実施形態では、第３部材３６の高さは、高さ３５４ａであるため、貫通孔３５３は高さ３５４ａからプラズマ処理室１０側に構成される。
【００４５】
本実施形態の第３部材３６は、図１４に示すように、プラズマ処理室１０側に設けられる第２部材３５と、終点検出器２０側に設けられる第１部材３４との間に設けられる。図１８は、本実施形態における第３部材３６の断面図である。また、図１９は、本実施形態における第３部材３６の正面図である。第３部材３６は、複数の貫通孔３５４を備える。貫通孔３５４は、口径３５４ｂの円筒状である。各貫通孔３５４は、第２部材３５の貫通孔３５３の位置と対応して構成される。貫通孔３５４の口径３５４ｂは、貫通孔３５３の口径３５３ｂより小さい。つまり、貫通孔３５３と貫通孔３５４との間には、「口径３５４ｂ＜口径３５３ｂ」の関係が成り立つ。そのため、図１４、および図１５に示すとおり、第３部材３６が第１部材３４と第２部材３５の間に設けられると、第２部材３５の貫通孔３５３と、第３部材３６の貫通孔３５４とは、口径が途中で変化する一つの貫通孔として構成される。第３部材３６は、高さ３５４ａである。第３部材３６の高さ３５４ａは、そのまま貫通孔３５４の高さとなる。すなわち、本実施形態の検出窓３０は、第３部材３６の終点検出器２０側の端から高さ３５４ａまでが口径３５４ｂ、高さ３５４ａから第２部材３５の端までが口径３５４ｂの貫通孔を備えることになる。このように、本実施形態の検出窓３０は、貫通孔３５３より貫通孔３５４の口径を小さく構成することで、プラズマ処理室１０側の貫通孔３５３の開口面積より、終点検出器２０側の貫通孔３５４の開口面積を小さくして、反応生成物１８やプラズマ１６の進入を妨げる進入防止構造をとなっている。ここで、貫通孔３５３のプラズマ処理室１０側の口径３５３ｂは、プラズマ処理によってプラズマ処理室１０内に発生する反応生成物１８の堆積により、開口面が閉塞されない大きさとする必要がある。
【００４６】
以上、説明を行ったとおり、本実施形態では、第３部材３６の貫通孔３５４の口径３５４ｂは、第２部材３５の貫通孔３５３の口径３５３ｂに比べて小さく構成される。そのため、プラズマ処理室１０から貫通孔３５３および貫通孔３５４への進入物である反応生成物１８やプラズマ１６が、貫通孔３５４の内部へ進入し難く構成されている。そのため、検出窓３０は、第１部材３４のプラズマ光透過面への反応生成物１８の堆積や、プラズマ１６のエッチングによる曇りを発生し難くすることができる。また、貫通孔３５３のプラズマ処理室１０側の口径は、反応生成物１８の堆積によって閉塞されない程度に広くとられている。これに伴って、貫通孔３５３の内部において第３部材３６の頂部に到達するまでの表面積を広くとることができ、単位面積あたりの反応生成物１８の堆積量を少なくすることができるため、貫通孔３５４におけるプラズマ処理室１０側の開口面が、反応生成物１８によって閉塞されることを防ぐことができる。
なお、第３部材の高さ３５４ａは、統計的なデータから決定される値であり、具体的な数値は限定しない。また、第３部材３６の高さ３５４ａが変化することで、第２部材３５における第３部材３６を格納するスペースが変化することは言うまでもない。同様に、貫通孔３５４のまた、第２部材３５、および第３部材３６はそれぞれ、貫通孔３５３と、貫通孔３５４を９つずつ備えている。しかし、貫通孔３５３、貫通孔３５４の数は、それぞれ対応する数が備えられていればよいのであって、９つに限定しない。さらに、貫通孔３５３の口径３５３ｂと、貫通孔３５４の口径３５４ｂとの大きさの比率は、統計的なデータにより効果的に決定される事項であり、数値の限定は行わない。また、本実施形態では、第２部材３５と第３部材３６の組合せて構成することにより、貫通孔３５３、及び貫通孔３５４の口径を変化させている。しかし、これは、第２部材３５のみで構成しても構わない。つまり、口径が貫通孔３５３の途中で変化するように構成された第２部材のみで構成することも可能である。
【００４７】
以上が、第３実施形態におけるプラズマ処理装置１００の説明である。
【００４８】
ここまで、各実施形態において説明を行った通り、本発明のプラズマ処理装置１００は、検出窓３０に設けられた貫通孔のプラズマ処理室１０側の開口面を、反応生成物１８の堆積によって閉塞されない程度の口径で構成され、また、貫通孔へ進入防止構造を採用して、貫通孔の終点検出器２０側の開口面をプラズマ処理室側の開口面より開口面積を小さく構成している。これにより、貫通孔のプラズマ処理室１０側の開口面が、反応生成物１８によって閉塞されることを防ぎ、また、プラズマ光透過面への反応生成物１８の堆積と、プラズマのエッチングによる曇りの影響を低減できる。そのため、各実施形態における検出窓３０は、長期間に亘り、安定してプラズマ光を透過することが可能となる。よって、終点検出器２０は、長期間に亘り安定したプラズマ処理の終点判定を行うことが可能となる。
【００４９】
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定するものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲で当業者が理解し得る様々な変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】貫通孔４の口径を小さくとった場合の従来の検出窓を示す図である。
【図２】貫通孔４の口径を大きくとった場合の従来の検出窓を示す図である。
【図３】第１実施形態のプラズマ処理装置１００の構成を示す図である。
【図４】第１実施形態における検出窓３０の断面図である。
【図５】第１実施形態における検出窓３０の正面図である。
【図６】第１実施形態における第２部材３５の断面図である。
【図７】第１実施形態における第２部材３５の正面図である。
【図８】第１実施形態における第１部材３４の断面図である。
【図９】第１実施形態における第１部材３４の正面図である。
【図１０】第１実施形態における反応生成物１８の堆積が進んだ検出窓３０の状態を示す図である。
【図１１】第２実施形態における検出窓３０の断面図である。
【図１２】第２実施形態における第２部材３５の正面図である。
【図１３】第２実施形態における第１部材３４の正面図である。
【図１４】第３実施形態における検出窓３０の断面図である。
【図１５】第３実施形態における検出窓３０の正面図である。
【図１６】第３実施形態における第２部材３５の断面図である。
【図１７】第３実施形態における第２部材３５の正面図である。
【図１８】第３実施形態における第３部材３６の断面図である。
【図１９】第３実施形態における第３部材３６の正面図である。
【図２０】第３実施形態における第１部材３４の正面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ プラズマ処理室壁面
２ プラズマ光透過面
３ シールド部材
４ 貫通孔
５ 反応生成物
１０ プラズマ処理室
１１ 上部電極
１２ 下部電極
１３ ガス導入管
１４ マッチング回路
１５ 高周波電源
１６ プラズマ
１７ 排気管
１８ 反応生成物
１９ ウェハ
２０ 終点検出器
３０ 検出窓
３１ ねじ
３２ 留め具
３３ Ｏリング
３４ 第１部材
３５ 第２部材
３６ 第３部材
１００ プラズマ処理装置
３４１ 突起部
３４１ａ 突起部の高さ
３４１ｂ 突起部の直径
３５１ 貫通孔
３５１ａ 貫通孔３５１の高さ
３５１ｂ 貫通孔３５１の口径
３５２ 貫通孔
３５２ｂ 貫通孔３５２のプラズマ処理室１０側の口径
３５２ｃ 貫通孔３５２の終点検出器２０側の口径
３５３ 貫通孔
３５３ｂ 貫通孔３５３の口径
３５４ 貫通孔
３５４ａ 貫通孔３５４（第３部材）の高さ
３５４ｂ 貫通孔３５４の口径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマエッチング処理を行うプラズマ処理室と、
前記プラズマ処理室の壁面に設けられて、前記プラズマ処理室で生成されるプラズマ光を透過する検出窓と、
前記プラズマ光を受光して、前記プラズマ光の発光強度に基づいて前記プラズマエッチング処理の終点を検出する終点検出器と
を備え、
前記検出窓は、
前記プラズマ光に対して透過性を有する第１部材と、
前記第１部材より前記プラズマ処理室側に設けられて、前記プラズマ光に対して非透過性を有する第２部材と
を具備し、
前記第２部材は、前記プラズマ光を前記プラズマ処理室から前記第１部材へ導光する複数の貫通孔を備え、
前記複数の貫通孔は、前記プラズマ処理室で発生して前記複数の貫通孔へ進入する進入物の進入防止構造を備える
プラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
前記進入防止構造は、前記第１部材の備える、前記複数の貫通孔の各々に対応して設けられて、当該対応する貫通孔に挿入されるべき、少なくとも１つの突起部である
プラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載のプラズマ処理装置であって、
前記突起部の高さは、前記貫通孔の高さより低い
プラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載のプラズマ処理装置であって、
前記突起部の形状は、円柱、円錐、三角錐のうちのいずれかである
プラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
前記進入防止構造は、前記複数の貫通孔のうちで少なくとも一つの貫通孔を、前記第１部材側の口径が前記プラズマ処理室側の口径より小さいテーパ−状にした構造である
プラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
前記進入防止構造は、前記複数の貫通孔のうちで少なくとも一つの貫通孔を、当該貫通孔内の所定の位置で、前記第１部材側の口径が前記プラズマ処理室側の口径より小さくした構造である
プラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれかに記載したプラズマ処理装置で使用する検出窓。
【請求項１】
プラズマエッチング処理を行うプラズマ処理室と、
前記プラズマ処理室の壁面に設けられて、前記プラズマ処理室で生成されるプラズマ光を透過する検出窓と、
前記プラズマ光を受光して、前記プラズマ光の発光強度に基づいて前記プラズマエッチング処理の終点を検出する終点検出器と
を備え、
前記検出窓は、
前記プラズマ光に対して透過性を有する第１部材と、
前記第１部材より前記プラズマ処理室側に設けられて、前記プラズマ光に対して非透過性を有する第２部材と
を具備し、
前記第２部材は、前記プラズマ光を前記プラズマ処理室から前記第１部材へ導光する複数の貫通孔を備え、
前記複数の貫通孔は、前記プラズマ処理室で発生して前記複数の貫通孔へ進入する進入物の進入防止構造を備える
プラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
前記進入防止構造は、前記第１部材の備える、前記複数の貫通孔の各々に対応して設けられて、当該対応する貫通孔に挿入されるべき、少なくとも１つの突起部である
プラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載のプラズマ処理装置であって、
前記突起部の高さは、前記貫通孔の高さより低い
プラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載のプラズマ処理装置であって、
前記突起部の形状は、円柱、円錐、三角錐のうちのいずれかである
プラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
前記進入防止構造は、前記複数の貫通孔のうちで少なくとも一つの貫通孔を、前記第１部材側の口径が前記プラズマ処理室側の口径より小さいテーパ−状にした構造である
プラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
前記進入防止構造は、前記複数の貫通孔のうちで少なくとも一つの貫通孔を、当該貫通孔内の所定の位置で、前記第１部材側の口径が前記プラズマ処理室側の口径より小さくした構造である
プラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれかに記載したプラズマ処理装置で使用する検出窓。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１０−１２９７２１（Ｐ２０１０−１２９７２１Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０１９３９（Ｐ２００８−３０１９３９）
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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