真空処理装置
【課題】 光学窓のクリーニング効果を従来よりもさらに高めて、メインテナンス周期を飛躍的に増大させることができる真空処理装置を提供すること。
【解決手段】 真空処理装置は、真空処理室１０と、真空処理室１０の壁部１２に配置された透光性部材２２を有する光学窓２０と、真空処理室の内側にて透光性部材２２の周縁側に配置された、第１開口１４を有する接地電極１２と、真空処理室１０の外側にて透光性部材２２の周縁側に配置された、第１開口１４と対向する第２開口３２を有するＲＦ電極３０とを有する。真空処理室１０内に処理用ガスが導入され、ＲＦ電極３０及び接地電極１２間の電界によってプラズマを生成し、負の自己バイアス電位Ｖｆに帯電された透光性部材２２をプラズマ中のイオンによりスパッタしてクリーニングする。
【解決手段】 真空処理装置は、真空処理室１０と、真空処理室１０の壁部１２に配置された透光性部材２２を有する光学窓２０と、真空処理室の内側にて透光性部材２２の周縁側に配置された、第１開口１４を有する接地電極１２と、真空処理室１０の外側にて透光性部材２２の周縁側に配置された、第１開口１４と対向する第２開口３２を有するＲＦ電極３０とを有する。真空処理室１０内に処理用ガスが導入され、ＲＦ電極３０及び接地電極１２間の電界によってプラズマを生成し、負の自己バイアス電位Ｖｆに帯電された透光性部材２２をプラズマ中のイオンによりスパッタしてクリーニングする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理用ガスが導入されて被処理体を処理し、かつ、レーザ光導入用、エッチングエンドポイント検出用、あるいは監視用等のために光学窓が形成された真空処理に関し、特に、処理中に亘って透過率を維持するための光学窓のクリーニング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の光学窓を備えた真空処理装置では、処理中に生じた生成物が光学窓に付着して透過率が低下するので、処理を中断して定期的なクリーニングが不可欠であった。このため、処理のスループットが低下していた。
【０００３】
そこで、処理と同時に光学窓をクリーニングする提案がなされている。特許文献１は、真空容器を用いるレーザ加工装置を開示している。レーザにより蒸発したターゲットの蒸気がレーザ導入窓に付着するのを防止するため、レーザ光導入部にガス導入差圧室を設け、差圧室周囲の大気側にプラズマ生成用のコイルを配置してガス導入差圧室内にてプラズマを生成している。そのプラズマ中のイオンのスパッタにより、レーザ導入窓のクリーニング周期（メインテナンス周期）を１４倍に向上させている。
【０００４】
特許文献２では、ガス導入差圧室を設けずに、レーザ被照射物を保持する保持部とレーザ導入窓（光学窓）との間の真空チャンバー内にプラズマ生成用のコイルを配置している。この目的は、コイルによって生成されるプラズマにより、光学窓と被照射物との双方をイオンスパッタして、両方の各物質特性を劣化させないためである。
【特許文献１】特開平４−６６２９０号公報
【特許文献２】特開平８−１９７２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び２では共に、コイルによる誘導結合型のプラズマ発生装置を用いている。この場合、レーザ導入窓は電場的には浮いた状態であるので、イオンが積極的にレーザ導入窓に流入してスパッタする効果は比較的低い。特許文献１によれば、クリーニング効果によってメインテナンス周期が１４倍程度とあり、その程度の効果に止まっている。
【０００６】
本発明の目的は、光学窓のクリーニング効果を従来よりもさらに高めて、メインテナンス周期を飛躍的に増大させることができる真空処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る真空処理装置は、真空処理室と、前記真空処理室の壁部に配置され、透光性部材を有する光学窓と、前記真空処理室の内側にて前記透光性部材の周縁側に配置された、第１開口を有する接地電極と、前記真空処理室の外側にて前記透光性部材の周縁側に配置された、前記第１開口と対向する第２開口を有するＲＦ電極とを有する。前記真空処理室内には処理用ガスが導入され、前記ＲＦ電極及び前記接地電極間の電界によってプラズマが生成される。透光性部材は負の自己バイアス電位に帯電されるので、プラズマ中のイオンがプラズマシースの電界方向に飛翔して透光性部材をスパッタして、透光性部材をクリーニングすることができる。これにより、光学窓のメインテナンス周期が飛躍的に長くなり、真空処理装置でのスループットが向上する。
【０００８】
本発明では、前記接地電極を、前記真空処理室の壁部で形成することができる。この場合、真空処理室の壁部自体が接地される。
【０００９】
本発明に係る真空処理装置は、前記接地電極との間で前記透光性部材の周縁部を挟んで固定する第１の固定部材と、前記透光性部材との間で前記ＲＦ電極を挟んで保持する絶縁性部材と、前記絶縁性部材を前記光学窓に固定する第２の固定部材とをさらに有し、前記第１の固定部材は、前記ＲＦ電極を内部に配置するための第３開口を有し、前記第２の固定部材及び前記絶縁性部材には、前記第２開口に連通する開口をそれぞれ形成することができる。
【００１０】
このような構造によれば、第１及び第２の固定部材と絶縁性部材とを全て大気側に配設することができ、光学窓を真空処理室に対して簡便に取り付けることができる。
【００１１】
本発明では、前記絶縁部材には前記ＲＦ電極と対向する位置に、厚さ方向で貫通する貫通穴が形成され、一端が前記貫通穴を介して前記ＲＦ電極に接続され、他端が前記絶縁性部材の外部に引き出されるＲＦ配線部材と、前記絶縁性部材との間で、前記ＲＦ配線部材を挟持する絶縁性配線押さえ部材とがさらに設けられ、前記絶縁性配線部材を、前記絶縁性部材と前記第２の固定部材との間に挟持することができる。
【００１２】
このような構造では、ＲＦ電極に接続されたＲＦ配線部材の外部への取り出しを、ＲＦ配線部材を絶縁しながら容易に行なうことができる。
【００１３】
本発明では、前記真空処理室内には、前記光学窓を介してレーザ光を導入することができる。この場合、レーザ光をプラズマの励起光として兼用することができる。
【００１４】
本発明では、前記真空処理室内には、前記レーザ光によってアブレーションが生じて蒸発粒子が生成されるターゲットと、前記ターゲットからの前記蒸発粒子が堆積されて成膜される被処理体とを配置することができる。つまり、真空処理装置をレーザアブレーション成膜装置に適用でき、それ用いるレーザ光をプラズマ励起光として兼用できる。
【００１５】
このレーザアブレーション成膜装置では、前記真空処理室内には酸素が供給され、前記被処理体に形成される膜はターゲット材料の酸化物であり、前記光学窓を介して導入されるレーザ光は紫外線レーザであり、前記光学窓付近には前記紫外線レーザにより励起された酸素プラズマを生成することができる。あるいは、このレーザアブレーション成膜装置では、前記真空処理室内には窒素が供給され、前記被処理体に形成される膜はターゲット材料の窒化物であり、前記光学窓を介して導入されるレーザ光は紫外線レーザであり、前記光学窓付近には前記紫外線レーザにより励起された窒素プラズマを生成することができる。いずれの場合も、成膜される材料に合った処理ガスによるプラズマを、エキシマレーザなどの紫外線レーザによって励起することができる。
【００１６】
本発明では、前記真空処理室より突出するレーザ光導入ボックスが設けられ、前記光学窓は前記レーザ光導入ボックスに配置され、前記レーザ光導入ボックスは前記真空処理室内に向けて伸び、先端に前記第２開口と対向する第４開口を有する隔壁を設けることができる。この隔壁によって、真空処理室内の生成物が光学窓に飛散することを抑制でき、光学窓の汚染を低減できる。なお、隔壁内にて光学窓付近にプラズマ生成ガス（真空処理室内への導入ガスと同一ガスが好ましい）を導入すると、隔壁内を真空処理室内よりガス圧を高めた差圧室として利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００１８】
図１は、真空処理室である真空チャンバー１０の光学窓２０の概略斜視図、図２は光学窓２０の組立分解斜視図であり、図３は光学窓２０の断面図である。
【００１９】
（光学窓の主要部及びクリーニング動作）
図１〜図３において、真空チャンバー１０のチャンバー壁１２に、透光性部材例えば石英ガラス２２を有する光学窓２０が配置されている。真空チャンバー１０の内側（真空側）にて石英ガラス２２の周縁側に配置された、第１開口１４を有するチャンバー壁１２は接地され、チャンバー壁１２自体で接地電極を形成している。もちろん、接地電極を、チャンバー壁１２とは別部材で形成しても良い。
【００２０】
真空チャンバー１０の外側には、石英ガラス２２の周縁側に配置された、第１開口１４と対向する第２開口３２を有するＲＦ電極３０が設けられている。このＲＦ電極３０は、ＲＦ配線部材３４、プラズマインピーダンス整合回路３６を介して、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を発生するＲＦ電源３８に接続されている。つまり、本実施形態では石英ガラス２２を介して容量結合されたＲＦ電極３０及び接地電極１２を用いている。
【００２１】
なお、本実施形態では、図３に示すように、ＲＦ電極３０は、接地電極１２よりも石英ガラス２２の中心側にシフトして配置され、第２開口３２が第１開口１２よりも小さく形成されている。これは、既に第１開口１２が形成されている既存の真空チャンバー１０に本実施形態を適用したからであり、第１開口１２の大きさを第２開口３２と同じ大きさに形成しても良い。
【００２２】
ここで、真空チャンバー１０は、真空引きされ、かつ、真空チャンバー１０内に設置される被処理体を処理するための処理ガスが導入される。真空チャンバー１０内では、真空処理装置の種類に応じて、被処理体に対する成膜、エッチング、アッシング等の処理が行なわれる。真空処理装置によっては、光学窓２０からレーザ光を導入して、ターゲット上でレーザアブレーションを行ない、あるいは被処理体を処理するためのプラズマをレーザにより励起することができる。この他、光学窓２０を介してプラズマ発光を検出して、エッチングエンドポイントを検出してもよい。あるいは、光学窓２０は、オペレータによって内部を監視するための監視窓であってもよい。
【００２３】
本実施形態では、上述した被処理体に対する処理中に、接地電極１２を接地し、ＲＦ電極３０にＲＦ電力を供給する。こうすると、容量結合された接地電極１２とＲＦ電極３０との間に、供給されるＲＦ電力の周期に従って、プラス及びマイナスの向きが交互に反転する電界が生ずる。この電界により光学窓２０付近の真空側に、処理ガスによるプラズマが生成される。
【００２４】
この際、容量結合された接地電極１２及びＲＦ電極３０の間にて誘電体として機能する石英ガラス２２の真空側表面に、負の自己バイアス電位が生ずる。これは、プラズマ中の電子の移動度がイオンよりも大きく、例えばＲＦ電極３０にプラス電界が印加される半周期では多くの電子電流が流れ込むのに対して、次の半周期でマイナス電界が印加されたときには比較的少ないイオン電流が流れ込むからである。
【００２５】
結果として、図４に示すようなプラズマ電流が得られ、図３に示すように石英ガラス２２の真空側は、定常的には、プラス、マイナスで中和したプラズマ電位Ｖｐよりも低い負の自己バイアス電位Ｖｆに帯電することになる（図３参照）。
【００２６】
図３に示すように、定常的に負の自己バイアス電位Ｖｆに帯電した石英ガラス２２には、プラズマ中のイオンがプラズマシース（放電暗部）の電界方向Ｅに沿って引き込まれるので、そのイオンにより石英ガラス２２の真空側表面がスパッタされる。このため、真空チャンバー１０内での反応生成等が石英ガラス２２の真空側表面に付着したとしても、スパッタにより付着物を除去して、石英ガラス２２をクリーニングすることができる。
【００２７】
石英ガラス２２の中心位置の第２開口３２にはＲＦ電極３０も接地電極１２も配置できないが、図３の接地電極１２及びＲＦ電極３０の配置によって、石英ガラス２２の中心位置にも電気力線による電場を分布させることができるので、この第２開口３２の領域も負の自己バイアス電位Ｖｆにて石英ガラス２２を帯電させることができ、イオンにより石英ガラス２２の中心位置をもスパッタすることができる。
【００２８】
特に、光学窓２０を介してレーザ光を真空チャンバー１０内部に照射するタイプの真空処理装置にあっては、そのレーザ光は光学窓２０付近でクリーニング用プラズマを励起するための励起光として兼用できる。その結果、特許文献１に示すように、光学窓付近に処理ガスを局所的に導入するガス導入口及び差圧室を設けて、光学窓付近のガス圧を高めなくても、クリーニング用プラズマを励起することが可能となる。つまり、高周波印加によるグロー放電は、真空チャンバー１０内の圧力が１Ｐａ程度で放電を開始するが、レーザ光導入によって１０−２Ｐａ台のより低圧雰囲気でも十分に放電開始が可能となる。
【００２９】
（光学窓の細部構造）
次に、ＲＦ電極３０の保持及び給電等に関する細部構造について、図１〜図３を参照して説明する。石英ガラス２２の最外周縁部は、チャンバー壁（接地電極）１２と石英ガラス固定金具（広義には第１の固定部材）４０との間に挟持されている。ここで、チャンバー壁（接地電極）１２の第１開口１４の周囲には溝１６が形成され、Ｏリング１８が装着されている。Ｏリング１８により、チャンバー壁１２と石英ガラス２２との間が気密に維持される。また、石英ガラス固定金具４０が石英ガラス２２と対向する面には、例えば四フッ化エチレン（テフロン(登録商標)）製の保護材４４を配置して、石英ガラス面を保護しても良い。
【００３０】
ＲＦ電極３０は、石英ガラス２２と、絶縁性部材である例えば四フッ化エチレン製の電極押さえ板５０との間に挟持される。さらに、この電極押さえ板５０と共にＲＦ電極３０を光学窓２０の位置で固定するＲＦ電極固定板（広義には第２の固定部材）６０が設けられている。
【００３１】
ここで、石英ガラス固定板４０は、例えばチャンバー壁１２の第１開口１４と同等の面積の第３開口４２を有し、この第３開口４２内に位置してＲＦ電極３０が石英ガラス２２と接して配置されている。このＲＦ電極３０を覆うＲＦ電極押さえ板５０には、ＲＦ電極３０の第２開口３２に連通するが開口５２が設けられている。ＲＦ電極固定板６０にも、第２開口３２に連通する開口６２が設けられている。
【００３２】
図３に示すように。ＲＦ電極３０の例えば６つのねじ孔３１には、電極押さえ板５０の６つの孔５１を介してボルト７０が螺合されることで、ＲＦ電極３０と電極押さえ板５０とが固定される。また、石英ガラス固定板５０の例えば８つのねじ孔５１には、ＲＦ電極固定板６０の孔６１を介してボルト７１が螺合することで、石英ガラス固定板５０とＲＦ電極固定板６０とが固定される。さらに、チャンバー壁１２に設けた例えば８つのねじ孔１１には、ＲＦ電極固定板６０の孔６３介してボルト（図示せず）が螺合されることで、ＲＦ電極固定板６０がチャンバー壁１２に固定される。この構造により、ＲＦ電極３０は他の金属部材１２，４０，６０と絶縁されて、光学窓２０に保持される。
【００３３】
次に、ＲＦ電極３０に対するＲＦ配線部材３４の取付構造について説明する。ＲＦ電極３０には、ＲＦ配線部材３４の一端を固定するための例えば３つのねじ孔３３を有する。一方、ＲＦ電極押さえ板５０が３つのねじ孔３３と対向する領域を含む領域は、切り欠かれた切欠部５３とされている。この切欠部５３内であって、ＲＦ電極３０の３つのねじ孔３３と対向する位置に、厚さ方向で貫通する貫通穴５４が形成されている。
【００３４】
ＲＦ電極配線部材３４の一端には３つの孔３５が形成され、この孔３５を介してボルト７２がＲＦ電極３０のねじ孔３３に螺合されることで、ＲＦ電極３０に対してＲＦ配線部材３４が締結固定される。なお、符号８０で示す部材は、切欠部５３内に配置され、かつ、石英ガラス２２とＲＦ配線部材３４との間に配置される絶縁性（例えば四フッ化エチレン製）スペーサである。符号８１で示す部材は、ＲＦ電極固定板６０の内表面に形成された切欠部６３内に配置され、かつ、ＲＦ配線部材３４とＲＦ電極固定板６０との間に配置される絶縁性（例えば四フッ化エチレン製）スペーサ（広義には絶縁性配線押さえ部材）である。符号８２で示す部材は、ＲＦ電極固定板６０の内表面に形成された切欠部（図示せず）内に配置され、かつ、ボルト７０の頭部とＲＦ電極固定板６０との間に配置される絶縁性（例えば四フッ化エチレン製）スペーサである。
【００３５】
（レーザアブレーション装置）
次に、本実施形態に係る光学窓を備えたレーザアブレーション装置について、図５を参照して説明する。
【００３６】
図５に示す光学窓２０は断面を模式的に示しているが、基本的構成は図１〜図３に示すものと同じである。ただし、図５では、接地電極１０２は真空チャンバー１０のチャンバー壁１２自体ではなく、チャンバー壁１２より突出して配置されたレーザ光路ボックス（広義にはレーザ光導入ボックス）１００の壁部である。
【００３７】
レーザ光路ボックス１００は、真空側に、チャンバー壁１２よりも内部に突出する隔壁１０４を有する。隔壁１０４が、ＲＦ電極３０の第２開口３２と対向する位置に第４開口１０６を有する。なお、隔壁１０４は、真空チャンバー１０に対して、金属の弾性を利用して固定するか、あるいはねじ固定することができる。
【００３８】
レーザ光、例えばＫｒＦエキシマレーザ光１０８は、例えばパルス状に発せられる。このレーザ光は、レーザ光路ボックス１００の大気側に配置されたミラー１１０及びレンズ１１２を介して、さらに、ＲＦ電極３０の第２開口３２、石英ガラス２２、接地電極１０２の第１開口１０３を経由して、レーザ光路ボックス１００の真空側に導入される。このレーザ光は、隔壁１０４の第４開口１０６を介して真空チャンバー１０内のターゲット１２０に照射される。
【００３９】
一方、真空チャンバー１０内は図示しない排気手段によって所定の真空度まで真空引きされた後に、図示しないガス導入管を介して処理用ガスが導入されて所定の圧力に維持されている。この状態で、パルスレーザ光がある角度をもってターゲット１２０に照射されると、ターゲット１２０にアブレーションが生じて蒸気粒子１２２が生成され、この蒸気粒子１２２が基板１２４上に堆積することで、ターゲット１２０の材料により基板１２４を成膜処理する。
【００４０】
この成膜処理時に、高周波電源３８からの高周波電力がマッチングボックス３６、ＲＦ配線部材３４を介して、ＲＦ電極３０に供給される。これにより、上述した動作と同様にして、光学窓２０の真空側にレーザ光１０８によって励起されたプラズマが生成される。そして、プラズマ中のイオンが、負の自己バイアス電位に帯電した石英ガラス２２をスパッタする。これにより、蒸気粒子１２２等が飛散して石英ガラス２２に付着しても、その付着物をスパッタにより除去して、石英ガラス２２をクリーニングすることができる。
【００４１】
ここで、本実施形態では、図５に示すように光学窓２０付近にプラズマ生成用ガスを導入するガス導入管１３０を設けることができる。このプラズマ生成用ガスとしては、真空チャンバー１０内に導入される処理用ガスと同じガスであることが好ましい。パルスレーザ堆積法では、成膜時に使用する処理ガスを成膜したい材料に合わせて選択できるという利点がある。成膜したい材料が例えばＺｎＯ等の酸化物であれば、処理ガスは酸素ガスであり、ガス導入管１３０からも酸素ガスが導入されることが好ましい。成膜したい材料が窒化物であれば、処理ガスは窒素ガスであり、ガス導入管１３０からも窒素ガスが導入されることが好ましい。
【００４２】
このとき、光学窓２０付近に生成される酸素プラズマまたは窒素プラズマのトリガーとして、ＫｅＦエキシマレーザを好適に用いることができる。なお、本発明ではレーザ波長はエキシマレーザに限定されるものではなく、他の波長であってもよく、好ましくは紫外線レーザであると良い。また、ガス導入管１３０を介して光学窓２０付近に導入されるガスの種類についても、好ましくは酸素または窒素であるが、これらに限定されない。
【００４３】
なお、特許文献１では、Ａｒプラズマを生成するために、発光波長が赤外線領域であるＣＯ２レーザを用いている。特許文献１では差圧室に金属ミラーを配置することが必須であるが、赤外線レーザに対してＭｏ金属またはＭｏ合金の金属ミラーが設けられる。この場合、誘電体多層膜ミラーを必要とする紫外線レーザは使用できず、適用範囲が狭いという欠点がある。また、特許文献１の装置にて、酸化物を成膜材料として、導入ガスを酸素ガスとすると、Ｍｏ金属またはＭｏ合金の金属ミラーが酸化されてしまうので、この点でも適用範囲が狭いという問題がある。本実施形態では紫外線レーザを用い、かつ、金属ミラーは不要であるので、特許文献１のような適用障害がない。
【００４４】
ところで、隔壁１０４内にてガス導入管１３０を介してクリーニング用プラズマ生成ガスを導入すると、隔壁１０４が真空チャンバーと隔離される差圧室を形成することができ、隔壁１０４内のガス圧を高めてプラズマを生成しやすくなる。ただし、本実施形態では必ずしもガス導入管１３０を設けなくても良い。その理由は、上述した通り、石英ガラス２２付近に比較的低圧でプラズマを生成できるからである。
【００４５】
なお、ガス導入管１３０を設けない場合でも、隔壁１０４は有効である。なぜなら、隔壁１０４により、真空チャンバー１０内の蒸気粒子１２２が光学窓２０側に侵入することを低減できるからである。
【００４６】
（他のレーザアブレーション装置）
図６は、他のレーザアブレーション装置を示している。図６が図５と相違する点は、例えば水平に配置されたターゲット１２０に対して、ある角度をもってレーザ光１２０が入射されるために、レーザ光路ボックス１００を真空チャンバー１０に対して傾けて取り付けた点である。その他の点は、図６と図５に相違はなく、図５に示す部材と同一機能を有する部材については、図６でも同一符号が付されている。なお、図６に示す隔壁１４０は、先端の第４開口１４２に向かうに従い先細りとなるテーパ状に形成されている。また、図６に示すＲＦ電極３０は、円形リング状に形成することができ、第２開口３２が円形である。
【００４７】
本発明者等は、図１、図６または図７に示す実施形態装置と、それら各図のクリーニング機能付きの光学窓２０を石英ガラスのみに変更した従来装置とを対比した。図７は、実施形態装置と従来装置とで複数回の成膜動作をそれぞれ行い、基板１２４に堆積された膜厚を測定した結果を示している。
【００４８】
ここで、図６または図７に示す蒸気粒子１２２の一部が石英ガラス２２に付着すると、その付着物がレーザ光を吸収するので、ターゲット１２０上のレーザ強度が減少し、ターゲット１２０の蒸発量が一定とならなくなる。
【００４９】
この結果、クリーニング機能を有しない光学窓を有する従来装置では、図７に示すように、３回目の成膜動作から、基板１２４上に堆積される膜厚が減少し始めている。よって、毎日光学窓を取り外してクリーニングする必要がある。
【００５０】
一方、本実施形態装置では、図７に示すように、繰り返し成膜動作を行なっても、基板１２４上に堆積される膜厚が１４００ｎｍ付近でほぼ一定であった。このように、本実施形態装置では、光学窓２０の透過率が長期に亘って維持されるので、ターゲット１２０からの蒸発量が安定し、光学窓２０のメインテナンス周期は従来装置のほぼ１００〜２００倍にも伸びた。
【００５１】
なお、本発明の実施形態について説明したが、本発明の発明特定事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形例が可能であることは当業者には容易に理解できる。従って、このような変形例は全て本発明の範囲内に含まれるものである。例えば、本明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な用語と共に記載された異なる用語は、本明細書又は図面のいかなる箇所においても、その広義または同義の用語に置き換えることができる。
【００５２】
例えば、本発明に係る真空処理装置は、従来装置の光学窓だけを本発明のクリーニング機能付きの光学窓に置き換えた、真空処理室本体は既存のものであってもよい。例えば図１〜図３に示す構造であれば、既存の真空処理室にねじ孔等を形成するだけで、本発明に係るクリーニング機能付き光学窓を取り付けることができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る真空処理装置の光学窓部分の概略斜視図である。
【図２】図１に示す光学窓の組立分解斜視図である。
【図３】図１に示す光学窓の断面図であり、中心線の上下で異なる位置の断面を示している。
【図４】ＲＦ周期に依存したプラズマ電流の特性図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るレーザアブレーション装置の概略図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るレーザアブレーション装置の概略図である。
【図７】本発明に係る実施形態装置と従来装置とで成膜動作をそれぞれ複数回実施した時の、基板上の堆積膜厚を測定した特性図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 真空チャンバー（真空処理室）、１２ チャンバー壁（接地電極）、
１４ 第１開口、１６ 溝、１８ Ｏリング、２０ 光学窓、
２２ 石英ガラス（透光性部材）、３０ ＲＦ電極、３２ 第２開口、
３４ ＲＦ配線部材、３６ マッチングボックス、３８ ＲＦ電源、
４０ 石英ガラス固定部材（第１の固定部材）、４２ 第３開口、
５０ ＲＦ電極押さえ板（絶縁性部材）、５２ 開口、５４ 貫通穴、
６０ ＲＦ電極固定板（第２の固定部材）、６２ 開口、
８１ 絶縁性配線押さえ部材、
１００ レーザ光路ボックス（レーザ光導入ボックス）、１０２ 接地電極、
１０４、１４０ 隔壁、１０６、１４２ 第４開口、１２０ ターゲット、
１２２ 蒸気粒子、１２４ 基板（被処理体）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理用ガスが導入されて被処理体を処理し、かつ、レーザ光導入用、エッチングエンドポイント検出用、あるいは監視用等のために光学窓が形成された真空処理に関し、特に、処理中に亘って透過率を維持するための光学窓のクリーニング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の光学窓を備えた真空処理装置では、処理中に生じた生成物が光学窓に付着して透過率が低下するので、処理を中断して定期的なクリーニングが不可欠であった。このため、処理のスループットが低下していた。
【０００３】
そこで、処理と同時に光学窓をクリーニングする提案がなされている。特許文献１は、真空容器を用いるレーザ加工装置を開示している。レーザにより蒸発したターゲットの蒸気がレーザ導入窓に付着するのを防止するため、レーザ光導入部にガス導入差圧室を設け、差圧室周囲の大気側にプラズマ生成用のコイルを配置してガス導入差圧室内にてプラズマを生成している。そのプラズマ中のイオンのスパッタにより、レーザ導入窓のクリーニング周期（メインテナンス周期）を１４倍に向上させている。
【０００４】
特許文献２では、ガス導入差圧室を設けずに、レーザ被照射物を保持する保持部とレーザ導入窓（光学窓）との間の真空チャンバー内にプラズマ生成用のコイルを配置している。この目的は、コイルによって生成されるプラズマにより、光学窓と被照射物との双方をイオンスパッタして、両方の各物質特性を劣化させないためである。
【特許文献１】特開平４−６６２９０号公報
【特許文献２】特開平８−１９７２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び２では共に、コイルによる誘導結合型のプラズマ発生装置を用いている。この場合、レーザ導入窓は電場的には浮いた状態であるので、イオンが積極的にレーザ導入窓に流入してスパッタする効果は比較的低い。特許文献１によれば、クリーニング効果によってメインテナンス周期が１４倍程度とあり、その程度の効果に止まっている。
【０００６】
本発明の目的は、光学窓のクリーニング効果を従来よりもさらに高めて、メインテナンス周期を飛躍的に増大させることができる真空処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る真空処理装置は、真空処理室と、前記真空処理室の壁部に配置され、透光性部材を有する光学窓と、前記真空処理室の内側にて前記透光性部材の周縁側に配置された、第１開口を有する接地電極と、前記真空処理室の外側にて前記透光性部材の周縁側に配置された、前記第１開口と対向する第２開口を有するＲＦ電極とを有する。前記真空処理室内には処理用ガスが導入され、前記ＲＦ電極及び前記接地電極間の電界によってプラズマが生成される。透光性部材は負の自己バイアス電位に帯電されるので、プラズマ中のイオンがプラズマシースの電界方向に飛翔して透光性部材をスパッタして、透光性部材をクリーニングすることができる。これにより、光学窓のメインテナンス周期が飛躍的に長くなり、真空処理装置でのスループットが向上する。
【０００８】
本発明では、前記接地電極を、前記真空処理室の壁部で形成することができる。この場合、真空処理室の壁部自体が接地される。
【０００９】
本発明に係る真空処理装置は、前記接地電極との間で前記透光性部材の周縁部を挟んで固定する第１の固定部材と、前記透光性部材との間で前記ＲＦ電極を挟んで保持する絶縁性部材と、前記絶縁性部材を前記光学窓に固定する第２の固定部材とをさらに有し、前記第１の固定部材は、前記ＲＦ電極を内部に配置するための第３開口を有し、前記第２の固定部材及び前記絶縁性部材には、前記第２開口に連通する開口をそれぞれ形成することができる。
【００１０】
このような構造によれば、第１及び第２の固定部材と絶縁性部材とを全て大気側に配設することができ、光学窓を真空処理室に対して簡便に取り付けることができる。
【００１１】
本発明では、前記絶縁部材には前記ＲＦ電極と対向する位置に、厚さ方向で貫通する貫通穴が形成され、一端が前記貫通穴を介して前記ＲＦ電極に接続され、他端が前記絶縁性部材の外部に引き出されるＲＦ配線部材と、前記絶縁性部材との間で、前記ＲＦ配線部材を挟持する絶縁性配線押さえ部材とがさらに設けられ、前記絶縁性配線部材を、前記絶縁性部材と前記第２の固定部材との間に挟持することができる。
【００１２】
このような構造では、ＲＦ電極に接続されたＲＦ配線部材の外部への取り出しを、ＲＦ配線部材を絶縁しながら容易に行なうことができる。
【００１３】
本発明では、前記真空処理室内には、前記光学窓を介してレーザ光を導入することができる。この場合、レーザ光をプラズマの励起光として兼用することができる。
【００１４】
本発明では、前記真空処理室内には、前記レーザ光によってアブレーションが生じて蒸発粒子が生成されるターゲットと、前記ターゲットからの前記蒸発粒子が堆積されて成膜される被処理体とを配置することができる。つまり、真空処理装置をレーザアブレーション成膜装置に適用でき、それ用いるレーザ光をプラズマ励起光として兼用できる。
【００１５】
このレーザアブレーション成膜装置では、前記真空処理室内には酸素が供給され、前記被処理体に形成される膜はターゲット材料の酸化物であり、前記光学窓を介して導入されるレーザ光は紫外線レーザであり、前記光学窓付近には前記紫外線レーザにより励起された酸素プラズマを生成することができる。あるいは、このレーザアブレーション成膜装置では、前記真空処理室内には窒素が供給され、前記被処理体に形成される膜はターゲット材料の窒化物であり、前記光学窓を介して導入されるレーザ光は紫外線レーザであり、前記光学窓付近には前記紫外線レーザにより励起された窒素プラズマを生成することができる。いずれの場合も、成膜される材料に合った処理ガスによるプラズマを、エキシマレーザなどの紫外線レーザによって励起することができる。
【００１６】
本発明では、前記真空処理室より突出するレーザ光導入ボックスが設けられ、前記光学窓は前記レーザ光導入ボックスに配置され、前記レーザ光導入ボックスは前記真空処理室内に向けて伸び、先端に前記第２開口と対向する第４開口を有する隔壁を設けることができる。この隔壁によって、真空処理室内の生成物が光学窓に飛散することを抑制でき、光学窓の汚染を低減できる。なお、隔壁内にて光学窓付近にプラズマ生成ガス（真空処理室内への導入ガスと同一ガスが好ましい）を導入すると、隔壁内を真空処理室内よりガス圧を高めた差圧室として利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００１８】
図１は、真空処理室である真空チャンバー１０の光学窓２０の概略斜視図、図２は光学窓２０の組立分解斜視図であり、図３は光学窓２０の断面図である。
【００１９】
（光学窓の主要部及びクリーニング動作）
図１〜図３において、真空チャンバー１０のチャンバー壁１２に、透光性部材例えば石英ガラス２２を有する光学窓２０が配置されている。真空チャンバー１０の内側（真空側）にて石英ガラス２２の周縁側に配置された、第１開口１４を有するチャンバー壁１２は接地され、チャンバー壁１２自体で接地電極を形成している。もちろん、接地電極を、チャンバー壁１２とは別部材で形成しても良い。
【００２０】
真空チャンバー１０の外側には、石英ガラス２２の周縁側に配置された、第１開口１４と対向する第２開口３２を有するＲＦ電極３０が設けられている。このＲＦ電極３０は、ＲＦ配線部材３４、プラズマインピーダンス整合回路３６を介して、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を発生するＲＦ電源３８に接続されている。つまり、本実施形態では石英ガラス２２を介して容量結合されたＲＦ電極３０及び接地電極１２を用いている。
【００２１】
なお、本実施形態では、図３に示すように、ＲＦ電極３０は、接地電極１２よりも石英ガラス２２の中心側にシフトして配置され、第２開口３２が第１開口１２よりも小さく形成されている。これは、既に第１開口１２が形成されている既存の真空チャンバー１０に本実施形態を適用したからであり、第１開口１２の大きさを第２開口３２と同じ大きさに形成しても良い。
【００２２】
ここで、真空チャンバー１０は、真空引きされ、かつ、真空チャンバー１０内に設置される被処理体を処理するための処理ガスが導入される。真空チャンバー１０内では、真空処理装置の種類に応じて、被処理体に対する成膜、エッチング、アッシング等の処理が行なわれる。真空処理装置によっては、光学窓２０からレーザ光を導入して、ターゲット上でレーザアブレーションを行ない、あるいは被処理体を処理するためのプラズマをレーザにより励起することができる。この他、光学窓２０を介してプラズマ発光を検出して、エッチングエンドポイントを検出してもよい。あるいは、光学窓２０は、オペレータによって内部を監視するための監視窓であってもよい。
【００２３】
本実施形態では、上述した被処理体に対する処理中に、接地電極１２を接地し、ＲＦ電極３０にＲＦ電力を供給する。こうすると、容量結合された接地電極１２とＲＦ電極３０との間に、供給されるＲＦ電力の周期に従って、プラス及びマイナスの向きが交互に反転する電界が生ずる。この電界により光学窓２０付近の真空側に、処理ガスによるプラズマが生成される。
【００２４】
この際、容量結合された接地電極１２及びＲＦ電極３０の間にて誘電体として機能する石英ガラス２２の真空側表面に、負の自己バイアス電位が生ずる。これは、プラズマ中の電子の移動度がイオンよりも大きく、例えばＲＦ電極３０にプラス電界が印加される半周期では多くの電子電流が流れ込むのに対して、次の半周期でマイナス電界が印加されたときには比較的少ないイオン電流が流れ込むからである。
【００２５】
結果として、図４に示すようなプラズマ電流が得られ、図３に示すように石英ガラス２２の真空側は、定常的には、プラス、マイナスで中和したプラズマ電位Ｖｐよりも低い負の自己バイアス電位Ｖｆに帯電することになる（図３参照）。
【００２６】
図３に示すように、定常的に負の自己バイアス電位Ｖｆに帯電した石英ガラス２２には、プラズマ中のイオンがプラズマシース（放電暗部）の電界方向Ｅに沿って引き込まれるので、そのイオンにより石英ガラス２２の真空側表面がスパッタされる。このため、真空チャンバー１０内での反応生成等が石英ガラス２２の真空側表面に付着したとしても、スパッタにより付着物を除去して、石英ガラス２２をクリーニングすることができる。
【００２７】
石英ガラス２２の中心位置の第２開口３２にはＲＦ電極３０も接地電極１２も配置できないが、図３の接地電極１２及びＲＦ電極３０の配置によって、石英ガラス２２の中心位置にも電気力線による電場を分布させることができるので、この第２開口３２の領域も負の自己バイアス電位Ｖｆにて石英ガラス２２を帯電させることができ、イオンにより石英ガラス２２の中心位置をもスパッタすることができる。
【００２８】
特に、光学窓２０を介してレーザ光を真空チャンバー１０内部に照射するタイプの真空処理装置にあっては、そのレーザ光は光学窓２０付近でクリーニング用プラズマを励起するための励起光として兼用できる。その結果、特許文献１に示すように、光学窓付近に処理ガスを局所的に導入するガス導入口及び差圧室を設けて、光学窓付近のガス圧を高めなくても、クリーニング用プラズマを励起することが可能となる。つまり、高周波印加によるグロー放電は、真空チャンバー１０内の圧力が１Ｐａ程度で放電を開始するが、レーザ光導入によって１０−２Ｐａ台のより低圧雰囲気でも十分に放電開始が可能となる。
【００２９】
（光学窓の細部構造）
次に、ＲＦ電極３０の保持及び給電等に関する細部構造について、図１〜図３を参照して説明する。石英ガラス２２の最外周縁部は、チャンバー壁（接地電極）１２と石英ガラス固定金具（広義には第１の固定部材）４０との間に挟持されている。ここで、チャンバー壁（接地電極）１２の第１開口１４の周囲には溝１６が形成され、Ｏリング１８が装着されている。Ｏリング１８により、チャンバー壁１２と石英ガラス２２との間が気密に維持される。また、石英ガラス固定金具４０が石英ガラス２２と対向する面には、例えば四フッ化エチレン（テフロン(登録商標)）製の保護材４４を配置して、石英ガラス面を保護しても良い。
【００３０】
ＲＦ電極３０は、石英ガラス２２と、絶縁性部材である例えば四フッ化エチレン製の電極押さえ板５０との間に挟持される。さらに、この電極押さえ板５０と共にＲＦ電極３０を光学窓２０の位置で固定するＲＦ電極固定板（広義には第２の固定部材）６０が設けられている。
【００３１】
ここで、石英ガラス固定板４０は、例えばチャンバー壁１２の第１開口１４と同等の面積の第３開口４２を有し、この第３開口４２内に位置してＲＦ電極３０が石英ガラス２２と接して配置されている。このＲＦ電極３０を覆うＲＦ電極押さえ板５０には、ＲＦ電極３０の第２開口３２に連通するが開口５２が設けられている。ＲＦ電極固定板６０にも、第２開口３２に連通する開口６２が設けられている。
【００３２】
図３に示すように。ＲＦ電極３０の例えば６つのねじ孔３１には、電極押さえ板５０の６つの孔５１を介してボルト７０が螺合されることで、ＲＦ電極３０と電極押さえ板５０とが固定される。また、石英ガラス固定板５０の例えば８つのねじ孔５１には、ＲＦ電極固定板６０の孔６１を介してボルト７１が螺合することで、石英ガラス固定板５０とＲＦ電極固定板６０とが固定される。さらに、チャンバー壁１２に設けた例えば８つのねじ孔１１には、ＲＦ電極固定板６０の孔６３介してボルト（図示せず）が螺合されることで、ＲＦ電極固定板６０がチャンバー壁１２に固定される。この構造により、ＲＦ電極３０は他の金属部材１２，４０，６０と絶縁されて、光学窓２０に保持される。
【００３３】
次に、ＲＦ電極３０に対するＲＦ配線部材３４の取付構造について説明する。ＲＦ電極３０には、ＲＦ配線部材３４の一端を固定するための例えば３つのねじ孔３３を有する。一方、ＲＦ電極押さえ板５０が３つのねじ孔３３と対向する領域を含む領域は、切り欠かれた切欠部５３とされている。この切欠部５３内であって、ＲＦ電極３０の３つのねじ孔３３と対向する位置に、厚さ方向で貫通する貫通穴５４が形成されている。
【００３４】
ＲＦ電極配線部材３４の一端には３つの孔３５が形成され、この孔３５を介してボルト７２がＲＦ電極３０のねじ孔３３に螺合されることで、ＲＦ電極３０に対してＲＦ配線部材３４が締結固定される。なお、符号８０で示す部材は、切欠部５３内に配置され、かつ、石英ガラス２２とＲＦ配線部材３４との間に配置される絶縁性（例えば四フッ化エチレン製）スペーサである。符号８１で示す部材は、ＲＦ電極固定板６０の内表面に形成された切欠部６３内に配置され、かつ、ＲＦ配線部材３４とＲＦ電極固定板６０との間に配置される絶縁性（例えば四フッ化エチレン製）スペーサ（広義には絶縁性配線押さえ部材）である。符号８２で示す部材は、ＲＦ電極固定板６０の内表面に形成された切欠部（図示せず）内に配置され、かつ、ボルト７０の頭部とＲＦ電極固定板６０との間に配置される絶縁性（例えば四フッ化エチレン製）スペーサである。
【００３５】
（レーザアブレーション装置）
次に、本実施形態に係る光学窓を備えたレーザアブレーション装置について、図５を参照して説明する。
【００３６】
図５に示す光学窓２０は断面を模式的に示しているが、基本的構成は図１〜図３に示すものと同じである。ただし、図５では、接地電極１０２は真空チャンバー１０のチャンバー壁１２自体ではなく、チャンバー壁１２より突出して配置されたレーザ光路ボックス（広義にはレーザ光導入ボックス）１００の壁部である。
【００３７】
レーザ光路ボックス１００は、真空側に、チャンバー壁１２よりも内部に突出する隔壁１０４を有する。隔壁１０４が、ＲＦ電極３０の第２開口３２と対向する位置に第４開口１０６を有する。なお、隔壁１０４は、真空チャンバー１０に対して、金属の弾性を利用して固定するか、あるいはねじ固定することができる。
【００３８】
レーザ光、例えばＫｒＦエキシマレーザ光１０８は、例えばパルス状に発せられる。このレーザ光は、レーザ光路ボックス１００の大気側に配置されたミラー１１０及びレンズ１１２を介して、さらに、ＲＦ電極３０の第２開口３２、石英ガラス２２、接地電極１０２の第１開口１０３を経由して、レーザ光路ボックス１００の真空側に導入される。このレーザ光は、隔壁１０４の第４開口１０６を介して真空チャンバー１０内のターゲット１２０に照射される。
【００３９】
一方、真空チャンバー１０内は図示しない排気手段によって所定の真空度まで真空引きされた後に、図示しないガス導入管を介して処理用ガスが導入されて所定の圧力に維持されている。この状態で、パルスレーザ光がある角度をもってターゲット１２０に照射されると、ターゲット１２０にアブレーションが生じて蒸気粒子１２２が生成され、この蒸気粒子１２２が基板１２４上に堆積することで、ターゲット１２０の材料により基板１２４を成膜処理する。
【００４０】
この成膜処理時に、高周波電源３８からの高周波電力がマッチングボックス３６、ＲＦ配線部材３４を介して、ＲＦ電極３０に供給される。これにより、上述した動作と同様にして、光学窓２０の真空側にレーザ光１０８によって励起されたプラズマが生成される。そして、プラズマ中のイオンが、負の自己バイアス電位に帯電した石英ガラス２２をスパッタする。これにより、蒸気粒子１２２等が飛散して石英ガラス２２に付着しても、その付着物をスパッタにより除去して、石英ガラス２２をクリーニングすることができる。
【００４１】
ここで、本実施形態では、図５に示すように光学窓２０付近にプラズマ生成用ガスを導入するガス導入管１３０を設けることができる。このプラズマ生成用ガスとしては、真空チャンバー１０内に導入される処理用ガスと同じガスであることが好ましい。パルスレーザ堆積法では、成膜時に使用する処理ガスを成膜したい材料に合わせて選択できるという利点がある。成膜したい材料が例えばＺｎＯ等の酸化物であれば、処理ガスは酸素ガスであり、ガス導入管１３０からも酸素ガスが導入されることが好ましい。成膜したい材料が窒化物であれば、処理ガスは窒素ガスであり、ガス導入管１３０からも窒素ガスが導入されることが好ましい。
【００４２】
このとき、光学窓２０付近に生成される酸素プラズマまたは窒素プラズマのトリガーとして、ＫｅＦエキシマレーザを好適に用いることができる。なお、本発明ではレーザ波長はエキシマレーザに限定されるものではなく、他の波長であってもよく、好ましくは紫外線レーザであると良い。また、ガス導入管１３０を介して光学窓２０付近に導入されるガスの種類についても、好ましくは酸素または窒素であるが、これらに限定されない。
【００４３】
なお、特許文献１では、Ａｒプラズマを生成するために、発光波長が赤外線領域であるＣＯ２レーザを用いている。特許文献１では差圧室に金属ミラーを配置することが必須であるが、赤外線レーザに対してＭｏ金属またはＭｏ合金の金属ミラーが設けられる。この場合、誘電体多層膜ミラーを必要とする紫外線レーザは使用できず、適用範囲が狭いという欠点がある。また、特許文献１の装置にて、酸化物を成膜材料として、導入ガスを酸素ガスとすると、Ｍｏ金属またはＭｏ合金の金属ミラーが酸化されてしまうので、この点でも適用範囲が狭いという問題がある。本実施形態では紫外線レーザを用い、かつ、金属ミラーは不要であるので、特許文献１のような適用障害がない。
【００４４】
ところで、隔壁１０４内にてガス導入管１３０を介してクリーニング用プラズマ生成ガスを導入すると、隔壁１０４が真空チャンバーと隔離される差圧室を形成することができ、隔壁１０４内のガス圧を高めてプラズマを生成しやすくなる。ただし、本実施形態では必ずしもガス導入管１３０を設けなくても良い。その理由は、上述した通り、石英ガラス２２付近に比較的低圧でプラズマを生成できるからである。
【００４５】
なお、ガス導入管１３０を設けない場合でも、隔壁１０４は有効である。なぜなら、隔壁１０４により、真空チャンバー１０内の蒸気粒子１２２が光学窓２０側に侵入することを低減できるからである。
【００４６】
（他のレーザアブレーション装置）
図６は、他のレーザアブレーション装置を示している。図６が図５と相違する点は、例えば水平に配置されたターゲット１２０に対して、ある角度をもってレーザ光１２０が入射されるために、レーザ光路ボックス１００を真空チャンバー１０に対して傾けて取り付けた点である。その他の点は、図６と図５に相違はなく、図５に示す部材と同一機能を有する部材については、図６でも同一符号が付されている。なお、図６に示す隔壁１４０は、先端の第４開口１４２に向かうに従い先細りとなるテーパ状に形成されている。また、図６に示すＲＦ電極３０は、円形リング状に形成することができ、第２開口３２が円形である。
【００４７】
本発明者等は、図１、図６または図７に示す実施形態装置と、それら各図のクリーニング機能付きの光学窓２０を石英ガラスのみに変更した従来装置とを対比した。図７は、実施形態装置と従来装置とで複数回の成膜動作をそれぞれ行い、基板１２４に堆積された膜厚を測定した結果を示している。
【００４８】
ここで、図６または図７に示す蒸気粒子１２２の一部が石英ガラス２２に付着すると、その付着物がレーザ光を吸収するので、ターゲット１２０上のレーザ強度が減少し、ターゲット１２０の蒸発量が一定とならなくなる。
【００４９】
この結果、クリーニング機能を有しない光学窓を有する従来装置では、図７に示すように、３回目の成膜動作から、基板１２４上に堆積される膜厚が減少し始めている。よって、毎日光学窓を取り外してクリーニングする必要がある。
【００５０】
一方、本実施形態装置では、図７に示すように、繰り返し成膜動作を行なっても、基板１２４上に堆積される膜厚が１４００ｎｍ付近でほぼ一定であった。このように、本実施形態装置では、光学窓２０の透過率が長期に亘って維持されるので、ターゲット１２０からの蒸発量が安定し、光学窓２０のメインテナンス周期は従来装置のほぼ１００〜２００倍にも伸びた。
【００５１】
なお、本発明の実施形態について説明したが、本発明の発明特定事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形例が可能であることは当業者には容易に理解できる。従って、このような変形例は全て本発明の範囲内に含まれるものである。例えば、本明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な用語と共に記載された異なる用語は、本明細書又は図面のいかなる箇所においても、その広義または同義の用語に置き換えることができる。
【００５２】
例えば、本発明に係る真空処理装置は、従来装置の光学窓だけを本発明のクリーニング機能付きの光学窓に置き換えた、真空処理室本体は既存のものであってもよい。例えば図１〜図３に示す構造であれば、既存の真空処理室にねじ孔等を形成するだけで、本発明に係るクリーニング機能付き光学窓を取り付けることができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る真空処理装置の光学窓部分の概略斜視図である。
【図２】図１に示す光学窓の組立分解斜視図である。
【図３】図１に示す光学窓の断面図であり、中心線の上下で異なる位置の断面を示している。
【図４】ＲＦ周期に依存したプラズマ電流の特性図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るレーザアブレーション装置の概略図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るレーザアブレーション装置の概略図である。
【図７】本発明に係る実施形態装置と従来装置とで成膜動作をそれぞれ複数回実施した時の、基板上の堆積膜厚を測定した特性図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 真空チャンバー（真空処理室）、１２ チャンバー壁（接地電極）、
１４ 第１開口、１６ 溝、１８ Ｏリング、２０ 光学窓、
２２ 石英ガラス（透光性部材）、３０ ＲＦ電極、３２ 第２開口、
３４ ＲＦ配線部材、３６ マッチングボックス、３８ ＲＦ電源、
４０ 石英ガラス固定部材（第１の固定部材）、４２ 第３開口、
５０ ＲＦ電極押さえ板（絶縁性部材）、５２ 開口、５４ 貫通穴、
６０ ＲＦ電極固定板（第２の固定部材）、６２ 開口、
８１ 絶縁性配線押さえ部材、
１００ レーザ光路ボックス（レーザ光導入ボックス）、１０２ 接地電極、
１０４、１４０ 隔壁、１０６、１４２ 第４開口、１２０ ターゲット、
１２２ 蒸気粒子、１２４ 基板（被処理体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理室と、
前記真空処理室の壁部に配置され、透光性部材を有する光学窓と、
前記真空処理室の内側にて前記透光性部材の周縁側に配置された、第１開口を有する接地電極と、
前記真空処理室の外側にて前記透光性部材の周縁側に配置された、前記第１開口と対向する第２開口を有するＲＦ電極と、
を有し、
前記真空処理室内に処理用ガスが導入され、前記ＲＦ電極及び前記接地電極間の電界によってプラズマを生成し、負のバイアス電位に帯電された前記透光性部材を、前記プラズマ中のイオンによりスパッタしてクリーニングすることを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記真空処理室の壁部は接地され、前記接地電極は前記真空処理室の壁部で形成されていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記接地電極との間で前記透光性部材の周縁部を挟んで固定する第１の固定部材と、
前記透光性部材との間で前記ＲＦ電極を挟んで保持する絶縁性部材と、
前記絶縁性部材を前記光学窓に固定する第２の固定部材と、
をさらに有し、
前記第１の固定部材は、前記ＲＦ電極を内部に配置するための第３開口を有し、
前記第２の固定部材及び前記絶縁性部材には、前記第２開口に連通する開口がそれぞれ形成されていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記絶縁部材には前記ＲＦ電極と対向する位置に、厚さ方向で貫通する貫通穴が形成され、
一端が前記貫通穴を介して前記ＲＦ電極に接続され、他端が前記絶縁性部材の外部に引き出されるＲＦ配線部材と、
前記絶縁性部材との間で、前記ＲＦ配線部材を挟持する絶縁性配線押さえ部材と、
がさらに設けられ、
前記絶縁性配線部材は、前記絶縁性部材と前記第２の固定部材との間に挟持されることを特徴とする真空処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記真空処理室内には、前記光学窓を介してレーザ光が導入され、前記レーザ光が前記プラズマの励起光として兼用されることを特徴とする真空処理装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記真空処理室内には、前記レーザ光によってアブレーションが生じて蒸発粒子が生成されるターゲットと、前記ターゲットからの前記蒸発粒子が堆積されて成膜される被処理体とが配置されていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記真空処理室内には酸素が供給され、前記被処理体に形成される膜はターゲット材料の酸化物であり、前記光学窓を介して導入されるレーザ光は紫外線レーザであり、前記光学窓付近には前記紫外線レーザにより励起された酸素プラズマが生成されることを特徴とする真空処理装置。
【請求項８】
請求項６において、
前記真空処理室内には窒素が供給され、前記被処理体に形成される膜はターゲット材料の窒化物であり、前記光学窓を介して導入されるレーザ光は紫外線レーザであり、前記光学窓付近には前記紫外線レーザにより励起された窒素プラズマが生成されることを特徴とする真空処理装置。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれかにおいて、
前記真空処理室より突出するレーザ光導入ボックスが設けられ、前記光学窓は前記レーザ光導入ボックスに配置され、前記レーザ光導入ボックスは前記真空処理室内に向けて伸び、先端に前記第２開口と対向する第４開口を有する隔壁を有することを特徴とする真空処理装置。
【請求項１】
真空処理室と、
前記真空処理室の壁部に配置され、透光性部材を有する光学窓と、
前記真空処理室の内側にて前記透光性部材の周縁側に配置された、第１開口を有する接地電極と、
前記真空処理室の外側にて前記透光性部材の周縁側に配置された、前記第１開口と対向する第２開口を有するＲＦ電極と、
を有し、
前記真空処理室内に処理用ガスが導入され、前記ＲＦ電極及び前記接地電極間の電界によってプラズマを生成し、負のバイアス電位に帯電された前記透光性部材を、前記プラズマ中のイオンによりスパッタしてクリーニングすることを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記真空処理室の壁部は接地され、前記接地電極は前記真空処理室の壁部で形成されていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記接地電極との間で前記透光性部材の周縁部を挟んで固定する第１の固定部材と、
前記透光性部材との間で前記ＲＦ電極を挟んで保持する絶縁性部材と、
前記絶縁性部材を前記光学窓に固定する第２の固定部材と、
をさらに有し、
前記第１の固定部材は、前記ＲＦ電極を内部に配置するための第３開口を有し、
前記第２の固定部材及び前記絶縁性部材には、前記第２開口に連通する開口がそれぞれ形成されていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記絶縁部材には前記ＲＦ電極と対向する位置に、厚さ方向で貫通する貫通穴が形成され、
一端が前記貫通穴を介して前記ＲＦ電極に接続され、他端が前記絶縁性部材の外部に引き出されるＲＦ配線部材と、
前記絶縁性部材との間で、前記ＲＦ配線部材を挟持する絶縁性配線押さえ部材と、
がさらに設けられ、
前記絶縁性配線部材は、前記絶縁性部材と前記第２の固定部材との間に挟持されることを特徴とする真空処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記真空処理室内には、前記光学窓を介してレーザ光が導入され、前記レーザ光が前記プラズマの励起光として兼用されることを特徴とする真空処理装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記真空処理室内には、前記レーザ光によってアブレーションが生じて蒸発粒子が生成されるターゲットと、前記ターゲットからの前記蒸発粒子が堆積されて成膜される被処理体とが配置されていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記真空処理室内には酸素が供給され、前記被処理体に形成される膜はターゲット材料の酸化物であり、前記光学窓を介して導入されるレーザ光は紫外線レーザであり、前記光学窓付近には前記紫外線レーザにより励起された酸素プラズマが生成されることを特徴とする真空処理装置。
【請求項８】
請求項６において、
前記真空処理室内には窒素が供給され、前記被処理体に形成される膜はターゲット材料の窒化物であり、前記光学窓を介して導入されるレーザ光は紫外線レーザであり、前記光学窓付近には前記紫外線レーザにより励起された窒素プラズマが生成されることを特徴とする真空処理装置。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれかにおいて、
前記真空処理室より突出するレーザ光導入ボックスが設けられ、前記光学窓は前記レーザ光導入ボックスに配置され、前記レーザ光導入ボックスは前記真空処理室内に向けて伸び、先端に前記第２開口と対向する第４開口を有する隔壁を有することを特徴とする真空処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２９４１９０（Ｐ２００７−２９４１９０Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１９４８３（Ｐ２００６−１１９４８３）
【出願日】平成１８年４月２４日（２００６．４．２４）
【出願人】（３９００３８８９６）バキュームプロダクツ株式会社 (7)
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２４日（２００６．４．２４）
【出願人】（３９００３８８９６）バキュームプロダクツ株式会社 (7)
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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