(57)【要約】【課題】プラズマ生成に用いられる物理量の状態を判別する技術を提供する。【解決手段】一つの例示的実施形態に係るプラズマ生成システムは、誘電体窓とスロット板とプローブ群とを備える。スロット板は誘電体窓の上に設けられる。プローブ群は電気導体の複数のプローブを含み、誘電体窓に設けられ、誘電体窓の周囲における物理量の検出に用いられる。誘電体窓はスロット板に沿って延在する。複数のプローブの各々は誘電体窓の上から見て誘電体窓の基準位置を中心とした第１の円の周上に配置される。【選択図】図１
2020149873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置に用いられるプラズマ生成ユニットであって、
誘電体窓と、
スロット板と、
プローブ群と、
を備え、
前記スロット板は、前記誘電体窓の上に設けられ、
前記プローブ群は、電気導体の複数のプローブを含み、前記誘電体窓に設けられ、プラズマ生成に用いられ該誘電体窓の周囲に存在する物理量の検出に用いられ、
前記誘電体窓は、前記スロット板に沿って延在し、
複数の前記プローブの各々は、前記誘電体窓の上から見て、該誘電体窓の基準位置を中心とした第１の円の周上に配置される、
プラズマ生成ユニット。
【請求項２】
前記スロット板は、前記誘電体窓の上から見て、円形状を有しており、
前記基準位置は、前記誘電体窓の上から見て、前記スロット板の円形状の中心に重なる、
請求項１に記載のプラズマ生成ユニット。
【請求項３】
前記誘電体窓は、前記基準位置を中心とした円盤形状を有し、
前記プローブ群は、前記誘電体窓の側面に設けられている、
請求項１又は２に記載のプラズマ生成ユニット。
【請求項４】
前記プローブ群は、前記誘電体窓の主面又は裏面に設けられ、
前記主面及び前記裏面は、前記スロット板に沿って延在し、
前記裏面は、前記主面の反対側にあり、前記スロット板に対向している、
請求項１又は２に記載のプラズマ生成ユニット。
【請求項５】
複数の前記プローブは、前記第１の円の周上において等間隔に配置されている、
請求項１〜４の何れか一項に記載のプラズマ生成ユニット。
【請求項６】
前記スロット板の周端は、前記誘電体窓の上から見て、該誘電体窓の周端の内側にある、
請求項１〜５の何れか一項に記載のプラズマ生成ユニット。
【請求項７】
複数の前記プローブの各々は、前記誘電体窓の上から見て、前記スロット板の外側に配置されている、
請求項１〜６の何れか一項に記載のプラズマ生成ユニット。
【請求項８】
前記誘電体窓は、複数の凹部を備え、
複数の前記凹部は、前記誘電体窓の主面に設けられる、
請求項１〜７の何れか一項に記載のプラズマ生成ユニット。
【請求項９】
複数の前記プローブの各々と前記基準位置とを結ぶ複数の線のうち前記凹部に最も近い一の線と、当該凹部との距離は、複数の該凹部の各々において、同一である、
請求項８に記載のプラズマ生成ユニット。
【請求項１０】
複数の前記凹部は、前記誘電体窓の上から見て前記基準位置を中心とした第２の円の周上に配置される、
請求項８又は９に記載のプラズマ生成ユニット。
【請求項１１】
複数の前記凹部は、前記誘電体窓の上から見て、前記基準位置に対し回転対称に配置される、
請求項８〜１０の何れか一項に記載のプラズマ生成ユニット。
【請求項１２】
複数の前記凹部の個数は、前記プローブ群に含まれる複数の前記プローブの個数以上である、
請求項８〜１１の何れか一項に記載のプラズマ生成ユニット。
【請求項１３】
複数の前記凹部は、互いに同一の形状を有する、
請求項８〜１２の何れか一項に記載のプラズマ生成ユニット。
【請求項１４】
取得部を更に備え、
前記取得部は、前記プローブ群によって検出される前記物理量の複数の値に基づいて、前記誘電体窓の周囲における前記物理量の分布を取得する、
請求項１〜１３の何れか一項に記載のプラズマ生成ユニット。
【請求項１５】
判別部とアラーム部とを更に備え、
前記取得部は、取得した前記物理量の前記分布に基づいて、前記誘電体窓の周囲における前記物理量の状態の判別に用いられる指標を取得し、
前記判別部は、前記物理量の状態を示す予め設定された一の基準を前記指標が満たしているか否かを判定し、判定結果に基づいて前記物理量の状態を判別し、
前記アラーム部は、前記判別部によって前記基準を前記指標が満たしていないと判定された場合に、アラーム信号を出力する、
請求項１４に記載のプラズマ生成ユニット。
【請求項１６】
前記指標は、複数の前記プローブによって検出される前記物理量の複数の値の平均値、最大値、最小値、及び標準偏差のうち少なくとも一つを用いて取得される、
請求項１５に記載のプラズマ生成ユニット。
【請求項１７】
複数の電磁石と、該電磁石に供給する電流を調整する調整部とを備え、
前記電磁石によって生成される磁界の磁界強度は、該電磁石に供給される電流によって可変であり、
前記調整部は、前記取得部によって取得される前記物理量の前記分布に基づいて、複数の前記電磁石の各々に供給する電流を調整する、
請求項１４〜１６の何れか一項に記載のプラズマ生成ユニット。
【請求項１８】
複数の前記電磁石は、前記スロット板に対向している前記誘電体窓の裏面の上方に配置されている、
請求項１７に記載のプラズマ生成ユニット。
【請求項１９】
複数の前記プローブ群を備える、
請求項１〜１８の何れか一項に記載のプラズマ生成ユニット。
【請求項２０】
プラズマ処理装置におけるプラズマ生成時において、該プラズマ処理装置内の誘電体窓に設けられた電気導体の複数のプローブを用いて、プラズマ生成に用いられ該誘電体窓の周囲に存在する物理量の分布を取得し、
取得された前記物理量の前記分布に基づいて、誘電体窓の周囲における該物理量の状態の判別に用いられる指標を取得し、
前記物理量の状態を示す予め設定された一の基準を前記指標が満たしているか否かを判定することによって、該物理量の状態を判別する、
プラズマ生成に用いられる物理量の状態の判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の例示的実施形態は、プラズマ生成ユニット、及び、プラズマ生成に用いられる物理量の状態の判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマエッチングにおいて、ＩＣ製造の微細化及び大口径化においても生産性を向上させるために、ＲＬＳＡ（(Radial  Line Slot  Antenna)によって生成されるプラズマが用いられる場合がある。
【０００３】
特許文献１には、基板表面処理量の面内均一性も改善することを目的とした技術が開示されている。この技術において、アンテナは、誘電体窓と、誘電体窓の一方面に設けられたスロット板とを備えている。誘電体窓の他方面は、環状の第１凹部に囲まれた平坦面と、平坦面の重心位置を囲むように、平坦面内に形成された複数の第２凹部とを有している。スロット板の主表面に垂直な方向からみた場合、スロット板におけるそれぞれのスロット内に、それぞれの第２凹部の重心位置が重なって位置している。
【０００４】
特許文献２には、プラズマの面内均一性を改善することを目的とした技術が開示されている。この技術において、誘電体窓の一方面側にはスロット板が配置される。誘電体窓の他方面は、環状の第１凹部に囲まれた平坦面と、第１凹部の底面に形成された複数の第２凹部とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０１６４４３号公報
【特許文献２】特開２０１５−１３０３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、プラズマ生成に用いられる物理量の状態を判別する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置に用いられるプラズマ生成ユニットが提供される。プラズマ生成ユニットは、誘電体窓と、スロット板と、プローブ群と、を備える。スロット板は、誘電体窓の上に設けられる。プローブ群は、電気導体の複数のプローブを含み、誘電体窓に設けられ、プラズマ生成に用いられ誘電体窓の周囲に存在する物理量の検出に用いられる。誘電体窓は、スロット板に沿って延在する。複数のプローブの各々は、誘電体窓の上から見て、誘電体窓の基準位置を中心とした第１の円の周上に配置される。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、プラズマ生成に用いられる物理量の状態を判別する技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置１の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、図１に示すプローブＰＢの構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、プローブＰＢの配置の態様の一例を示す図である。
【図４】図４は、プローブＰＢの配置の他の態様の一例を示す図である。
【図５】図５は、例示的実施形態に係るプラズマ生成システムＰＧＳの構成の一例を示す図である。
【図６】図６は、図５に示すプローブ群ＰＢＧによって取得される物理量の分布の一例を示す図である。
【図７】図７は、一つの例示的実施形態に係る方法ＭＴの一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、電磁石ＥＭの配置の一例を示す図である。
【図９】図９は、誘電体窓１６が凹部ＤＰを備える場合におけるプローブＰＢの配置の態様の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、種々の例示的実施形態について説明する。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置に用いられるプラズマ生成ユニットが提供される。プラズマ生成ユニットは、誘電体窓と、スロット板と、プローブ群と、を備える。スロット板は、誘電体窓の上に設けられる。プローブ群は、電気導体の複数のプローブを含み、誘電体窓に設けられ、プラズマ生成に用いられ誘電体窓の周囲に存在する物理量の検出に用いられる。誘電体窓は、スロット板に沿って延在する。複数のプローブの各々は、誘電体窓の上から見て、誘電体窓の基準位置を中心とした第１の円の周上に配置される。このようにプローブ群の複数のプローブが誘電体窓の第１の円の周上に配置されるので、プローブによって誘電体窓の周囲における物理量が、誘電体窓が延びる面内に亘って検出され得る。
【００１１】
一つの例示的実施形態において、スロット板は、誘電体窓の上から見て、円形状を有している。基準位置は、誘電体窓の上から見て、スロット板の円形状の中心に重なる。
【００１２】
一つの例示的実施形態において、誘電体窓は、基準位置を中心とした円盤形状を有する。プローブ群は、誘電体窓の側面に設けられている。
【００１３】
一つの例示的実施形態において、プローブ群は、誘電体窓の主面又は裏面に設けられる。主面及び裏面は、スロット板に沿って延在する。裏面は、主面の反対側にあり、スロット板に対向している。
【００１４】
一つの例示的実施形態において、複数のプローブは、第１の円の周上において等間隔に配置されている。
【００１５】
一つの例示的実施形態において、スロット板の周端は、誘電体窓の上から見て、誘電体窓の周端の内側にある。
【００１６】
一つの例示的実施形態において、複数のプローブの各々は、誘電体窓の上から見て、スロット板の外側に配置されている。
【００１７】
一つの例示的実施形態において、誘電体窓は、複数の凹部を備える。複数の凹部は、誘電体窓の主面に設けられる。
【００１８】
一つの例示的実施形態において、複数のプローブの各々と基準位置とを結ぶ複数の線のうち凹部に最も近い一の線と、この凹部との距離は、複数の凹部の各々において、同一である。
【００１９】
一つの例示的実施形態において、複数の凹部は、誘電体窓の上から見て基準位置を中心とした第２の円の周上に配置される。
【００２０】
一つの例示的実施形態において、複数の凹部は、誘電体窓の上から見て、基準位置に対し回転対称に配置される。
【００２１】
一つの例示的実施形態において、複数の凹部の個数は、プローブ群に含まれる複数のプローブの個数以上である。
【００２２】
一つの例示的実施形態において、複数の凹部は、互いに同一の形状を有する。
【００２３】
一つの例示的実施形態に係るプラズマ生成システムは、取得部を更に備える。取得部は、プローブ群によって検出される物理量の複数の値に基づいて、誘電体窓の周囲における物理量の分布を取得する。
【００２４】
一つの例示的実施形態に係るプラズマ生成システムは、判別部とアラーム部とを更に備える。取得部は、取得した物理量の分布に基づいて、誘電体窓の周囲における物理量の状態の判別に用いられる指標を取得する。判別部は、物理量の状態を示す予め設定された一の基準を指標が満たしているか否かを判定し、判定結果に基づいて物理量の状態を判別する。アラーム部は、判別部によって基準を指標が満たしていないと判定された場合に、アラーム信号を出力する。
【００２５】
一つの例示的実施形態において、指標は、複数のプローブによって検出される物理量の複数の値の平均値、最大値、最小値、及び標準偏差のうち少なくとも一つを用いて取得される。
【００２６】
一つの例示的実施形態に係るプラズマ生成システムは、複数の電磁石と、電磁石に供給する電流を調整する調整部とを備える。電磁石によって生成される磁界の磁界強度は、電磁石に供給される電流によって可変である。調整部は、取得部によって取得される物理量の分布に基づいて、複数の電磁石の各々に供給する電流を調整する。
【００２７】
一つの例示的実施形態において、複数の電磁石は、スロット板に対向している誘電体窓の裏面の上方に配置されている。
【００２８】
一つの例示的実施形態に係るプラズマ生成システムは、複数のプローブ群を備える。
【００２９】
一つの例示的実施形態において、プラズマ生成に用いられる物理量の状態の判別方法が提供される。この方法は、プラズマ処理装置におけるプラズマ生成時において、プラズマ処理装置内の誘電体窓に設けられた電気導体の複数のプローブを用いて、プラズマ生成に用いられ誘電体窓の周囲に存在する物理量の分布を取得する。取得された物理量の分布に基づいて、誘電体窓の周囲における物理量の状態の判別に用いられる指標を取得する。物理量の状態を示す予め設定された一の基準を指標が満たしているか否かを判定することによって、物理量の状態を判別する。このように、誘電体窓の周囲における物理量の分布が、誘電体窓が延びる面内に亘って配置される複数のプローブを介して取得される。誘電体窓の周囲における物理量の状態は、当該分布に基づいて得られる指標を用いて好適に判別され得る。
【００３０】
以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００３１】
一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置１は、ラジアルラインスロットアンテナ（Radial  Line  Slot  Antenna）型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１は、円筒形状の処理容器２を備える。処理容器２の内部には、処理空間Ｓが設けられている。処理容器２は、電気的に接地される。処理容器２の内壁面は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の絶縁性の保護膜２ｆによって被覆されている。処理容器２の材料は、例えばアルミニウムである。
【００３２】
処理空間Ｓ内において、処理容器２の底部の中央には、ウエハＷを載置するために用いられる台３が設けられる。台３の上面には、ウエハＷが保持される。台３の材料は、例えばアルミナ、窒化アルミナ等のセラミック材である。
【００３３】
台３の内部には、ヒータ５が埋め込まれている。ヒータ５によって、ウエハＷが所定温度に加熱され得る。ヒータ５は、支柱内に配された配線を介して、ヒータ電源４に接続される。
【００３４】
台３の上面には、静電チャックＣＫが設けられる。静電チャックＣＫは、処理空間Ｓ内に設けられる。静電チャックＣＫは、台３に載置されるウエハＷを静電吸着し得る。
【００３５】
静電チャックＣＫには、バイアス用電源ＢＶが接続される。バイアス用電源ＢＶは、整合器ＭＧを介して、バイアス用の直流電力又は高周波電力を印加し得る。
【００３６】
処理容器２の底部には、排気管１１が設けられる。排気管１１は、台３に載置されるウエハＷの表面よりも下方の排気口１１ａから処理ガスを排気し得る。
【００３７】
排気管１１には、圧力制御弁ＰＣＶを介して、真空ポンプなどの排気装置１０が接続される。排気装置１０は、圧力制御弁ＰＣＶを介して、処理容器２の内部に連通している。圧力制御弁ＰＣＶ及び排気装置１０によって、処理容器２内の圧力が所定の圧力に調節され得る。
【００３８】
プラズマ処理装置１は、プラズマ生成システムＰＧＳを備える。プラズマ生成システムＰＧＳは、誘電体窓１６、スロット板２０、プローブ群ＰＢＧ、演算装置ＣＴ、検出装置ＤＴを備える。
【００３９】
誘電体窓１６（天板）は、シール１５を介して処理容器２の天井部に設けられる。処理容器２の天井部（処理空間Ｓ内）は、誘電体窓１６によって塞がれる。シール１５は、気密性を確保するためのＯリング等であり得る。誘電体窓１６の材料は、マイクロ波に対して透過性を有しており、例えば、石英（ＳｉＯ２）、アルミナ、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の誘電体であり得る。
【００４０】
誘電体窓１６は、誘電体窓１６の基準位置ＣＰを中心とした円盤形状を有する。基準位置ＣＰは、スロット板２０の中心軸線ＡＸに重なる。誘電体窓１６の主面ＰＳは、処理空間Ｓに面している。
【００４１】
誘電体窓１６の裏面ＲＳは、主面ＰＳの反対側にあり、スロット板２０に対向している。誘電体窓１６は、スロット板２０に沿って延在する。誘電体窓１６の主面ＰＳ及び裏面ＲＳは、スロット板２０に沿って延在する。
【００４２】
スロット板２０の周端は、誘電体窓１６の上から見て、誘電体窓１６の周端の内側にある。換言すれば、誘電体窓１６は、誘電体窓１６の上から見て、スロット板２０を覆う。
【００４３】
スロット板２０は、誘電体窓１６の上に設けられる。スロット板２０は、誘電体窓１６の裏面ＲＳに設けられる。スロット板２０は、誘電体窓１６の上から見て、円形状を有している。
【００４４】
スロット板２０の材料は、導電性を有する材料であり、例えばＡｇ，Ａｕによってメッキ又はコーティングされた銅であり得る。スロット板２０には、誘電体窓１６の上から見て、スロット板２０の円形状の中心に対して同心円状に、複数のスロット２１が配列されている。
【００４５】
プローブ群ＰＢＧは、電気導体の複数のプローブＰＢを含み、誘電体窓１６に設けられ、誘電体窓１６の周囲における物理量（以下、物理量ＰＶという）の検出に用いられる。本明細書中に記載の物理量ＰＶは、プローブ群ＰＢＧによって検出される物理量であって、プラズマ生成に用いられプラズマ生成時に誘電体窓１６の周囲に分布して存在する。物理量ＰＶは、例えば、電界強度、電位、電力等であり得る。プローブＰＢは、図２に示すように、内部導体ＰＢ１、被覆ＰＢ２、基台ＰＢ３、接続部材ＰＢ４を備える。
【００４６】
内部導体ＰＢ１及び被覆ＰＢ２は、基台ＰＢ３の中央に設けられた孔に嵌め込まれている。内部導体ＰＢ１及び被覆ＰＢ２は、基台ＰＢ３内から基台ＰＢ３上に延びている。内部導体ＰＢ１は、被覆ＰＢ２によって覆われている。
【００４７】
基台ＰＢ３は、誘電体窓１６に設けられる。基台ＰＢ３上において、内部導体ＰＢ１及び被覆ＰＢ２は、接続部材ＰＢ４によって保持される。
【００４８】
内部導体ＰＢ１の材料は、導電性を有する。被覆ＰＢ２の材料は、絶縁性を有する。基台ＰＢ３の材料は、導電性を有する。接続部材ＰＢ４の材料は、導電性を有する。
【００４９】
同軸ケーブルＣＢは、プローブＰＢに接続され得る。同軸ケーブルＣＢは、検出装置ＤＴに接続される。プローブＰＢは、同軸ケーブルＣＢを介して、検出装置ＤＴに接続される。
【００５０】
同軸ケーブルＣＢは、内部導体ＣＢ１、被覆ＣＢ２、接続部材ＣＢ３、外部導体ＣＢ４、外皮ＣＢ５を備える。内部導体ＣＢ１は、基台ＰＢ３上にある内部導体ＰＢ１の端部に接触する。内部導体ＰＢ１と内部導体ＣＢ１とは、電気的に接続される。内部導体ＣＢ１は、被覆ＣＢ２に覆われている。内部導体ＣＢ１及び被覆ＣＢ２は、プローブＰＢ上において、接続部材ＣＢ３によって保持される。
【００５１】
接続部材ＣＢ３は、凹形状を有している。接続部材ＣＢ３の凹形状の内側から突出した内部導体ＣＢ１が、内部導体ＰＢ１に至り、内部導体ＰＢ１に接触する。接続部材ＣＢ３の凹形状には接続部材ＰＢ４が嵌め込まれ、これによって接続部材ＣＢ３は、接続部材ＰＢ４に保持される。
【００５２】
プローブ群ＰＢＧ（複数のプローブＰＢ）は、一つの例示的実施形態において、誘電体窓１６の側面ＳＳに設けられ得る。側面ＳＳは、主面ＰＳ及び裏面ＲＳに交差するように伸びており、主面ＰＳの周端と裏面ＲＳの周端との間に延在する。プローブ群ＰＢＧの複数のプローブＰＢの各々は、誘電体窓１６の上から見て、スロット板２０の外側に配置されている。
【００５３】
複数のプローブＰＢの配置の態様の一例が、図３に示されている。図３には、誘電体窓１６の上から見た主面ＰＳの一態様が示されている。なお、プローブ群ＰＢＧは、誘電体窓１６の側面ＳＳに設けられるが、これに限らず、図４に示すように、誘電体窓１６の主面ＰＳ、又は、裏面ＲＳに設けられても良い。
【００５４】
複数のプローブＰＢの各々は、誘電体窓１６の上から見て、誘電体窓１６の基準位置ＣＰを中心とした第１の円ＣＣＡの周上に、（例えば等間隔に）配置される。図３に示す誘電体窓１６の主面ＰＳは、円形状を有している。
【００５５】
一つの例示的実施形態において、誘電体窓１６の上から見て、誘電体窓１６の基準位置ＣＰ（第１の円ＣＣＡの中心）は、主面ＰＳの円形状の中心に重なり、中央導入部５５内に位置し得る。基準位置ＣＰは、誘電体窓１６の上から見て、スロット板２０の円形状の中心に重なる。
【００５６】
一つの例示的実施形態において、複数のプローブＰＢは、第１の円ＣＣＡの周上において、複数のスロット２１の配置にあわせて、周期的に（例えば等間隔に）、配置され得る。
【００５７】
図３には、基準線ＳＬと複数の線ＲＬとが示されている。基準線ＳＬは、誘電体窓１６の上から見て、基準位置ＣＰを通り、主面ＰＳに沿って延びている。線ＲＬは、プローブＰＢと基準位置ＣＰとを結ぶ線（プローブＰＢを通り当該プローブＰＢから基準位置ＣＰに延びる線）である。
【００５８】
図３には、角度α１、角度α２、角度α３が示されている。角度α１は、基準線ＳＬに最も近いプローブＰＢを通る線ＲＬと、基準線ＳＬとの成す角度（鋭角）である。角度α２は、第１の円ＣＣＡ上において互いに隣接する二つのプローブＰＢの各々を通る二本の線ＲＬの成す角度（鋭角）である。角度α３は、基準線ＳＬに最も近いプローブＰＢから第１の円ＣＣＡに沿って基準線ＳＬの反対側を見た場合に基準線ＳＬを超えて最初に位置するプローブＰＢを通る線ＲＬと、基準線ＳＬとの成す角度（鋭角）である。
【００５９】
複数の角度α２は、（例えば複数のプローブＰＢが第１の円ＣＣＡの周上において周期的に配置される態様においては）全て等しいが、複数の角度α２のうち少なくとも一部が異なる場合もあり得る。
【００６０】
図１に戻って説明する。スロット板２０の上面には、マイクロ波の波長の圧縮に用いられる誘電体板２５が配置される。誘電体板２５の材料は、例えば、石英、アルミナ、窒化アルミニウム等の誘電体であり得る。誘電体板２５は、導電性のカバー２６で覆われる。
【００６１】
カバー２６には、円環状の熱媒流路２７が設けられる。熱媒流路２７を流れる熱媒によって、カバー２６及び誘電体板２５が所定の温度に調節され得る。
【００６２】
カバー２６の中央には、マイクロ波を伝播する同軸導波管３０が接続される。同軸導波管３０は、内側導体３１と外側導体３２とを備える。内側導体３１は、誘電体板２５の中央を貫通してスロット板２０の中央に接続される。
【００６３】
同軸導波管３０には、モード変換器３７及び矩形導波管３６を介して、マイクロ波発生器３５が接続される。プラズマ処理装置１において用いられ得るマイクロ波は、2.45[GHz]，860[MHz]，915[MHz]，8.35[GHz]等のマイクロ波であり得る。例えば2.45[GHz]のマイクロ波は、真空中では12[cm]程度の波長を有し、アルミナ製の誘電体窓１６中においては3〜4[cm]程度の波長を有する。
【００６４】
マイクロ波発生器３５によって生成されるマイクロ波は、矩形導波管３６、モード変換器３７、同軸導波管３０、及び誘電体板２５を順次伝播する。矩形導波管３６、モード変換器３７、同軸導波管３０、及び誘電体板２５は、マイクロ波導入路として機能する。
【００６５】
誘電体板２５を伝播したマイクロ波は、スロット板２０の複数のスロット２１から誘電体窓１６の主面ＰＳを介して処理空間Ｓ内に供給される。マイクロ波によって処理空間Ｓ内における誘電体窓１６の下方に電界が形成され、処理空間Ｓ内の処理ガスがプラズマ化され得る。
【００６６】
スロット板２０に接続される内側導体３１の下端は、円錐台形状を有する。従って、同軸導波管３０から誘電体板２５及びスロット板２０に、マイクロ波が効率よく損失なく伝播し得る。
【００６７】
プラズマ処理装置１において、マイクロ波は、ラジアルラインスロットアンテナによって供給される。ラジアルラインスロットアンテナは、誘電体窓１６直下（プラズマ励起領域）において生成された電子温度の比較的に高いエネルギーのプラズマを拡散し、ウエハＷ直上（拡散プラズマ領域）において1〜2[eV]程度の比較的に低い電子温度のプラズマとする。
【００６８】
すなわち、ラジアルラインスロットアンテナによって生成されるプラズマの電子温度の分布は、平行平板等によって生成されるプラズマとは異なり、誘電体窓１６からの距離の関数として表され得る。より詳細には、誘電体窓１６直下での数[eV]〜10[eV]程度の電子温度が、ウエハＷにおいては1〜2[eV]程度に減衰し得る。ウエハＷの処理がプラズマの電子温度の低い領域（拡散プラズマ領域）において行なわれるので、リセス等の大きなダメージがウエハＷに生じ得ない。
【００６９】
処理ガスがプラズマの電子温度の高い領域（プラズマ励起領域）に供給される場合、処理ガスは、容易に励起され、解離される。一方、処理ガスがプラズマの電子温度の低い領域（プラズマ拡散領域）に供給される場合、プラズマ励起領域の近傍に供給される場合に比較して、解離の程度は抑制され得る。
【００７０】
処理容器２の天井部の誘電体窓１６の中央には、中央導入部５５が設けられる。中央導入部５５は、ウエハＷの中心部に処理ガスを導入し得る。中央導入部５５は、供給路５２に接続される。供給路５２は、同軸導波管３０の内側導体３１に設けられる。中央導入部５５は、ガス供給源１００に接続される。
【００７１】
中央導入部５５は、ブロック５７及びガス溜め部６０を有する。ブロック５７は、誘電体窓１６の中央に設けられた円筒形状の空間部に嵌め込まれる。ブロック５７は、電気的に設置され、円柱形状を有する。ブロック５７の材料は、例えばアルミニウム等の導電性材料である。
【００７２】
ガス溜め部６０は、同軸導波管３０の内側導体３１の下面とブロック５７の上面との間に設けられる。ブロック５７には上下方向に貫通する複数の中央導入口が形成される。中央導入口の平面形状は、必要なコンダクタンス等を考慮して、真円又は長孔に形成され得る。アルミニウムのブロック５７は、陽極酸化被膜アルミナ、イットリア（Ｙ２Ｏ３）等によってコーティングされ得る。
【００７３】
ガス供給源１００から内側導体３１を貫通する供給路５２を介してガス溜め部６０に供給される処理ガスは、ガス溜め部６０内に拡散した後、ブロック５７の複数の中央導入口から下方に向かって且つウエハＷの中心部に向かって、噴射される。
【００７４】
処理容器２の内部の処理空間Ｓ内には、周辺導入部６１が設けられる。周辺導入部６１は、ウエハＷの上方の周辺を囲むように配置される。周辺導入部６１は、天井部に配置される中央導入口よりも下方であって、且つ、台３に載置されたウエハＷよりも上方に、配置される。周辺導入部６１は、ガス供給源１００に接続される。周辺導入部６１は、ガス供給源１００からの処理ガスを、ウエハＷの周辺部に供給し得る。
【００７５】
周辺導入部６１は、リング形状を有する。周辺導入部６１は、環状の中空パイプの形状を有する。周辺導入部６１の内周側には、周方向に一定の間隔を空けて、複数の周辺導入口６２が設けられる。周辺導入部６１の材料は、例えば石英であり得る。周辺導入口６２は、周辺導入部６１の中心に向かって処理ガスを噴射する機能を有し得る。
【００７６】
処理容器２の側面には、ステンレス製の供給路５３が貫通する。供給路５３は、ガス供給源１００と周辺導入部６１との間に設けられ、ガス供給源１００と周辺導入部６１とに接続される。ガス供給源１００から供給路５３を介して周辺導入部６１の内部に供給される処理ガスは、周辺導入部６１の内部の空間に拡散した後、複数の周辺導入口６２から周辺導入部６１の内側に向かって噴射される。複数の周辺導入口６２から噴射された処理ガスは、ウエハＷの周辺上部に供給される。プラズマ処理装置１では、上記したリング形状の周辺導入部６１を設けることに代えて、複数の周辺導入口６２を処理容器２の内側面に設けることも可能である。
【００７７】
一つの例示的実施形態において、誘電体窓１６の基準位置ＣＰ（中心）と、スロット板２０、誘電体板２５、カバー２６、内側導体３１、供給路５２のそれぞれの中心とは、誘電体窓１６の上から見て、互いに重なり得る。より具体的に、誘電体窓１６の基準位置ＣＰ（中心）と、スロット板２０、誘電体板２５、カバー２６、内側導体３１、供給路５２のそれぞれの中心とは、処理容器２の中心軸線ＡＸに重なる。
【００７８】
制御部Ｃｎｔは、CPU、RAM、ROM等を備え、例えばCPUがコンピュータプログラムを実行することによってプラズマ処理装置１の動作を統括的に制御する。制御部Ｃｎｔは、特にマイクロ波発生器３５、圧力制御弁ＰＣＶ、バイアス用電源ＢＶの動作を制御する。なお、制御部Ｃｎｔは、演算装置ＣＴを備える構成を有してもよい。
【００７９】
図５に示すように、プローブ群ＰＢＧの複数のプローブＰＢの各々は、複数の同軸ケーブルＣＢの各々を介して、複数の検出装置ＤＴの各々に接続される。複数の検出装置ＤＴは、演算装置ＣＴに接続される。
【００８０】
検出装置ＤＴは、当該検出装置ＤＴに接続されるプローブＰＢから出力される信号を検出し、検出した当該信号を演算装置ＣＴに送る。複数のプローブＰＢから出力される複数の信号は、プローブ群ＰＢＧによって検出される誘電体窓１６の周囲の物理量ＰＶを表す。例えば、検出装置ＤＴは、検波器とこの検波器に接続されたオシロスコープとを有する場合があり得る。
【００８１】
演算装置ＣＴは、CPU、ROM、RAM等を有するコンピュータを備え、複数の検出装置ＤＴから送られた複数の信号を解析する。演算装置ＣＴは、演算装置ＣＴに設けられたコンピュータを駆動することによって、取得部ＣＴ１、判別部ＣＴ２、アラーム部ＣＴ３等の各種機能を実現する。
【００８２】
取得部ＣＴ１は、プローブ群ＰＢＧによって検出される物理量ＰＶの複数の値に基づいて、誘電体窓１６の周囲における物理量ＰＶの分布を取得する。取得部ＣＴ１は、取得した物理量ＰＶの分布に基づいて、誘電体窓１６の周囲における物理量ＰＶの状態の判別に用いられる指標を取得する。
【００８３】
指標は、複数のプローブＰＢによって検出される物理量ＰＶの複数の値の平均値（Ave）、最大値、最小値、及び標準偏差（σ）のうち少なくとも一つを用いて取得される。指標は、例えば、複数のプローブＰＢによって検出される物理量ＰＶの平均値、最大値、最小値、バラつきを示す値、の何れかであり得る。
【００８４】
物理量ＰＶのバラつきを示す値には、例えば、変動係数を整数倍（例えば３倍）した値が用いられ得る。変動係数は、標準偏差を平均値で割った値（σ/Ave）である。
【００８５】
図６には、複数のプローブＰＢによって検出される物理量ＰＶの値の一例が示されている。図６の横軸はプローブＰＢの位置（図３に示す角度であり、プローブＰＢを通る線ＲＬと基準線ＳＬとの間の角度）［°］を示し、縦軸は物理量ＰＶを示す。複数の点ＰＴの各々は、複数のプローブＰＢの各々によって検出された物理量ＰＶの値を示す。線ＡＬは、複数のプローブＰＢの各々によって検出された物理量ＰＶの値の平均値を示す。
【００８６】
σは、複数のプローブＰＢの各々によって検出された物理量ＰＶの値の標準偏差である。3σは、σを3倍した値である。なお、図６には、一例として3σが示されているが、これに限らず、σ、2σ（σを2倍した値）等であり得る。
【００８７】
図５に戻って説明する。判別部ＣＴ２は、誘電体窓１６の周囲における物理量ＰＶの状態を示す予め設定された一の基準（以下、基準ＳＶという）を指標が満たしているか否かを判定する。判別部ＣＴ２は、基準ＳＶを指標が満たしているか否かの判定結果に基づいて、誘電体窓１６の周囲における物理量ＰＶの状態を判別する。基準ＳＶは、判別部ＣＴ２が用いる指標に対応した値であり、指標の内容毎に異なる。アラーム部ＣＴ３は、判別部ＣＴ２によって基準ＳＶを指標が満たしていないと判定された場合に、アラーム信号を、外部機器（例えば、ディスプレイ、スピーカ等）に出力する。
【００８８】
演算装置ＣＴは、プラズマ処理装置１におけるプラズマ生成時において予め設定されたタイミング毎に、複数の検出装置ＤＴから送られる信号（検出された物理量ＰＶの値を示す信号）を取得して図７に示す方法ＭＴを実行する。方法ＭＴは、プラズマ生成に用いられる物理量ＰＶの状態の判別方法の例示的実施形態である。図７に示す方法ＭＴは、演算装置ＣＴのコンピュータ（図５に示す取得部ＣＴ１、判別部ＣＴ２等）によって実行される。方法ＭＴは、工程ＳＴ１〜工程ＳＴ３を備える。
【００８９】
まず、プラズマ処理装置１におけるプラズマ生成時において複数の検出装置ＤＴから送られる複数の信号が、演算装置ＣＴによって取得される。取得部ＣＴ１は、取得された複数の検出装置ＤＴからの複数の信号に基づいて、誘電体窓１６に設けられたプローブ群ＰＢＧ（複数のプローブＰＢ）を用いて、プラズマ生成に用いられ誘電体窓１６の周囲に存在する物理量ＰＶの分布を取得する（工程ＳＴ１）。
【００９０】
工程ＳＴ１に引き続き、取得部ＣＴ１は、工程ＳＴ１において取得された物理量ＰＶの分布に基づいて、誘電体窓１６の周囲における物理量ＰＶの状態の判別に用いられる指標を取得する（工程ＳＴ２）。
【００９１】
工程ＳＴ２に引き続き、判別部ＣＴ２は、誘電体窓１６の周囲における物理量ＰＶの状態を示す予め設定された一の基準ＳＶを、工程ＳＴ２において取得された指標が満たしているか否かを判定する。この判定によって、誘電体窓１６の周囲における物理量ＰＶの状態を判別する（工程ＳＴ３）。工程ＳＴ３では、更に、判別部ＣＴ２によって上記基準ＳＶを指標が満たしていないと判定された場合に、アラーム部ＣＴ３によってアラーム信号が外部機器に出力される。
【００９２】
上記した工程ＳＴ１〜工程ＳＴ３が実行されることによって、誘電体窓１６の周囲における物理量ＰＶの状態が判別され、誘電体窓１６の周囲における物理量ＰＶの状態が基準を満たない場合には必要に応じてアラーム信号が外部機器に出力される。
【００９３】
（変形例）
プラズマ処理装置１は、図８に示すように、駆動装置ＤＶと複数の電磁石ＥＭとを更に備えても良い。この場合、演算装置ＣＴは、調整部ＣＴ４を更に備える。電磁石ＥＭが生成する磁界の磁界強度は、電磁石ＥＭに供給される電流によって可変である。駆動装置ＤＶは、電磁石ＥＭに電流を供給する。調整部ＣＴ４は、取得部ＣＴ１によって取得される物理量ＰＶの分布に基づいて、複数の電磁石ＥＭの各々に供給する電流を調整する。
【００９４】
例えば、平均値（Ave）±標準偏差の３倍（3σ）の範囲（Ave-3σ以上且つAve+3σ以下）外に物理量ＰＶ（図６に示す点ＰＴ１）が検出された場合を考える。この場合、調整部ＣＴ４は、物理量ＰＶ（図６に示す点ＰＴ１）を検出したプローブＰＢの位置（又は当該位置に最も近い位置）にある電磁石ＥＭに供給する電流を調整し、当該位置にあるプラズマ密度を調整する。
【００９５】
複数の電磁石ＥＭは、例えば図８に示すように、誘電体窓１６の裏面ＲＳの上方に配置される。より具体的に、複数の電磁石ＥＭは、例えば、誘電体窓１６の裏面ＲＳの上方に配置されるカバー２６の表面に配置される。複数の電磁石ＥＭは、誘電体窓１６の下部に亘ってプラズマ密度の調整が詳細に行えるように、配置される。
【００９６】
誘電体窓１６は、図９に示すように、複数の凹部ＤＰを備え得る。複数の凹部ＤＰは、誘電体窓１６の主面ＰＳに設けられる。図９には、第２の円ＣＣＢ、線ＣＬ、角度βが示されている。
【００９７】
複数の凹部ＤＰは、誘電体窓１６の上から見て基準位置ＣＰを中心とした第２の円ＣＣＢの周上に配置される。図９に示す線ＣＬは、凹部ＤＰと基準位置ＣＰとを結ぶ線（凹部ＤＰを通り当該凹部ＤＰから基準位置ＣＰに延びる線）である。
【００９８】
角度βは、互いに隣接し互いに最も近い一組の線ＲＬ及び線ＣＬの間の角度である。角度βは、0［°］以上且つ角度α２［°］未満の範囲内にあり得る。
【００９９】
例えば、全ての角度βは、等しい。この場合、複数の凹部ＤＰは、誘電体窓１６の上から見て、基準位置ＣＰに対し回転対称に配置される。より具体的に、複数の線ＲＬのうち特定の凹部ＤＰに最も近い一の線ＲＬと、この特定の凹部ＤＰとの距離（特定の凹部ＤＰを通る線ＣＬとの間の角度β）は、複数の凹部ＤＰの各々において、同一である。
【０１００】
複数の凹部ＤＰの個数は、プローブ群ＰＢＧに含まれる複数のプローブＰＢの個数以上である。複数の凹部ＤＰの個数は、例えば、プローブ群ＰＢＧに含まれる複数のプローブＰＢの個数の正の整数倍（1倍、2倍等）であり得る。また、一つの例示的実施形態において、複数の凹部ＤＰは、互いに同一の形状を有し得る。
【０１０１】
上記のように説明したプラズマ生成システムＰＧＳによれば、プローブ群ＰＢＧの複数のプローブＰＢが誘電体窓１６の第１の円ＣＣＡの周上に配置される。従って、プローブＰＢによって誘電体窓１６の周囲における物理量ＰＶが、プローブＰＢが延びる面内に亘って検出され得る。
【０１０２】
また、上記のように説明した方法ＭＴによれば、誘電体窓１６の周囲における物理量ＰＶの分布が、誘電体窓１６が延びる面内に亘って配置される複数のプローブＰＢを介して取得される。誘電体窓１６の周囲における物理量ＰＶの状態は、当該分布に基づいて得られる指標を用いて好適に判別され得る。
【０１０３】
なお、プローブ群ＰＢＧの数は、一つに限らず、複数であり得る。この場合、複数のプローブ群ＰＢＧ同士は、互いに、誘電体窓１６の上から見て基準位置ＣＰを中心とした回転対称の関係にあり得る。
【０１０４】
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる例示的実施形態における要素を組み合わせて他の例示的実施形態を形成することが可能である。
【０１０５】
以上の説明から、本開示の種々の例示的実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の例示的実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
【符号の説明】
【０１０６】
１…プラズマ処理装置、１０…排気装置、１００…ガス供給源、１１…排気管、１１ａ…排気口、１５…シール、１６…誘電体窓、２…処理容器、２０…スロット板、２１…スロット、２５…誘電体板、２６…カバー、２７…熱媒流路、２ｆ…保護膜、３…台、３０…同軸導波管、３１…内側導体、３２…外側導体、３５…マイクロ波発生器、３６…矩形導波管、３７…モード変換器、４…ヒータ電源、５…ヒータ、５２…供給路、５３…供給路、５５…中央導入部、５７…ブロック、６０…ガス溜め部、６１…周辺導入部、６２…周辺導入口、ＡＬ…線、ＡＸ…中心軸線、ＢＶ…バイアス用電源、ＣＢ…同軸ケーブル、ＣＢ１…内部導体、ＣＢ２…被覆、ＣＢ３…接続部材、ＣＢ４…外部導体、ＣＢ５…外皮、ＣＣＡ…第１の円、ＣＣＢ…第２の円、ＣＫ…静電チャック、ＣＬ…線、Ｃｎｔ…制御部、ＣＰ…基準位置、ＣＴ…演算装置、ＣＴ１…取得部、ＣＴ２…判別部、ＣＴ３…アラーム部、ＣＴ４…調整部、ＤＰ…凹部、ＤＴ…検出装置、ＤＶ…駆動装置、ＥＭ…電磁石、ＭＧ…整合器、ＭＴ…方法、ＰＢ…プローブ、ＰＢ１…内部導体、ＰＢ２…被覆、ＰＢ３…基台、ＰＢ４…接続部材、ＰＢＧ…プローブ群、ＰＣＶ…圧力制御弁、ＰＧＳ…プラズマ生成システム、ＰＳ…主面、ＰＴ…点、ＰＴ１…点、ＲＬ…線、ＲＳ…裏面、Ｓ…処理空間、ＳＬ…基準線、ＳＳ…側面、Ｗ…ウエハ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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