(57)【要約】【課題】検出精度の向上を図ることができる基板の処理装置を提供することである。【解決手段】実施形態に係る基板の処理装置は、基板に所定の処理を施す基板の処理装置であって、前記基板を載置する載置部と、検出光を照射する光源と、前記光源側に設けられ、前記検出光が入射する第１の端面と、前記基板側に設けられ、前記基板側からの反射光が入射する第２の端面と、を有する窓部と、前記反射光に基づいて前記所定の処理の終了を演算する演算部と、を備えている。前記第１の端面と、前記第２の端面は、前記窓部の中心軸に直交する方向に対して傾いている。【選択図】図４
2020161650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に所定の処理を施す基板の処理装置であって、
前記基板を載置する載置部と、
検出光を照射する光源と、
前記光源側に設けられ、前記検出光が入射する第１の端面と、前記基板側に設けられ、前記基板側からの反射光が入射する第２の端面と、を有する窓部と、
前記反射光に基づいて前記所定の処理の終了を演算する演算部と、
を備え、
前記第１の端面と、前記第２の端面は、前記窓部の中心軸に直交する方向に対して傾いている基板の処理装置。
【請求項２】
前記第２の端面は、前記第１の端面と平行となっている請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項３】
前記第１の端面の前記傾いている角度は、１．５度以上４５度以下である請求項２に記載の基板の処理装置。
【請求項４】
前記窓部と、前記光源と、の間に設けられたホルダをさらに備え、
前記ホルダの内部には、
前記反射光が入射する第１の孔と、
前記第１の孔に接続され、前記第１の孔を透過した前記反射光が透過する第２の孔と、
が設けられ、
前記第２の孔の径寸法は、前記第１の孔の径寸法よりも小さい請求項１〜３のいずれか１つに記載の基板の処理装置。
【請求項５】
前記第１の孔と、前記第２の孔と、の接続部分には、遮光部が設けられ、
前記遮光部には、前記第１の端面および前記第２の端面の少なくともいずれかにおいて反射された前記検出光の少なくとも一部が入射する請求項４記載の基板の処理装置。
【請求項６】
基板に所定の処理を施す基板の処理装置であって、
前記基板を載置する載置部と、
検出光を照射する光源と、
前記光源側に設けられ、前記検出光が入射する第１の端面と、前記基板側に設けられ、前記基板側からの反射光が入射する第２の端面と、を有する窓部と、
前記反射光に基づいて前記所定の処理の終了を演算する演算部と、
を備え、
前記第１の端面と、前記第２の端面は、前記窓部の中心軸に直交し、
前記窓部の中心軸は、前記載置部の、前記基板を載置する面に対して傾いている基板の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、基板の処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置、フラットパネルディスプレイ、フォトマスクなどの製造においては、基板や膜などの厚みの変化を検出している。例えば、エッチング処理によりパターンを形成する際には、基板や膜の厚みの変化を検出して、パターン形成の終了、すなわちエッチング処理の終点検出が行われている。また、成膜処理により膜を形成する際には、膜の厚みの変化を検出して、成膜の終了の検出などが行われている。また、ＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polish）などにより膜や基板の表面を研磨する際には、膜や基板の厚みの変化を検出して、研磨の終了の検出などが行われている。
【０００３】
この様な検出においては、例えば、基板の裏面に検出光を照射し、基板側からの反射光に基づいて終点検出を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。  
ここで、光源から出射した検出光は、窓部を介して基板の裏面に照射される。ところが、光源から出射した検出光の一部は、窓部の基板側の面、および窓部の基板側とは反対側の面で反射する。この場合、膜などの厚みの変化は、基板側からの反射光および窓部からの反射光に基づいて求められることになる。窓部からの反射光には、膜などの厚みの変化に関する情報が含まれていないので、ノイズとなる。そのため、検出精度の向上が図れなくなるおそれがある。  
そこで、検出精度の向上を図ることができる基板の処理装置の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２５３１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、検出精度の向上を図ることができる基板の処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る基板の処理装置は、基板に所定の処理を施す基板の処理装置であって、前記基板を載置する載置部と、検出光を照射する光源と、前記光源側に設けられ、前記検出光が入射する第１の端面と、前記基板側に設けられ、前記基板側からの反射光が入射する第２の端面と、を有する窓部と、前記反射光に基づいて前記所定の処理の終了を演算する演算部と、を備えている。前記第１の端面と、前記第２の端面は、前記窓部の中心軸に直交する方向に対して傾いている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態によれば、検出精度の向上を図ることができる基板の処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態に係る基板の処理装置を例示するための模式断面図である。
【図２】検出部を例示するための模式図である。
【図３】比較例に係る窓部の作用効果を例示するための模式断面図である。
【図４】本実施の形態に係る窓部および遮光部の作用効果を例示するための模式断面図である。
【図５】窓部の端面の作用効果を例示するための模式図である。
【図６】傾斜角度の影響を例示するための模式図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、傾斜角度の影響を例示するための模式図である。
【図８】基板のエッチング処理を例示するための模式断面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、比較例に係る検出光と反射光の光路を例示するための模式図である。
【図１０】他の実施形態に係る検出部を例示するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
以下においては、一例として、基板の処理装置が、位相シフトマスクを製造する際に使用されるエッチング装置である場合を例示する。ただし、本発明はこれに限定されるわけではなく、基板や膜などの厚みを変化させる基板の処理装置に適用することができる。例えば、基板の処理装置は、スパッタリング装置などの成膜装置、ＣＭＰなどの研磨装置などとしてもよい。
【００１０】
図１は、本実施の形態に係る基板の処理装置１００を例示するための模式断面図である。
図１に示すように、基板の処理装置１００（以下、単に処理装置１００と称する）には、チャンバ１、ガス供給部２、排気部３、電源部４、電源部５、載置部６、検出部７、およびコントローラ８を設けることができる。
【００１１】
チャンバ１は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な気密構造を有することができる。チャンバ１は、例えば、円筒状を呈するものとすることができる。チャンバ１の下端部には、底板１１が一体に設けられている。チャンバ１の内部には、プラズマ処理空間１３を設けることができる。
【００１２】
チャンバ１の側壁には、基板２００を搬入搬出するための搬入搬出口１４を設けることができる。搬入搬出口１４は、ゲートバルブ１５により開閉可能とすることができる。ゲートバルブ１５には、扉１５ａ、Ｏ（オー）リングなどのシール部材１５ｂを設けることができる。ゲート開閉機構により扉１５ａが閉まった際には、シール部材１５ｂが搬入搬出口１４の壁面に押しつけられ、搬入搬出口１４が気密に閉鎖される。  
チャンバ１は、接地することができる。チャンバ１は、例えば、アルミニウム合金などの導電性材料から形成することができる。
【００１３】
チャンバ１の上端部には、板状を呈する誘電体窓１２を設けることができる。誘電体窓１２は、チャンバ１の上端部に気密となるように設けることができる。誘電体窓１２は、電磁場を透過させることができ、且つ、エッチング処理を行った際にエッチングされにくい材料から形成することができる。誘電体窓１２は、例えば、石英などの誘電体材料から形成することができる。
【００１４】
ガス供給部２は、チャンバ１の内部のプラズマ処理空間１３に処理ガスＧを供給したり、処理ガスＧの供給を停止したりすることができる。またさらに、ガス供給部２は、ＭＦＣ（Mass Flow Controller）などを備え、処理ガスＧの流量や圧力などを調整することもできる。例えば、ガス供給部２は、処理ガス導入部２１を介して、誘電体窓１２に接続することができる。例えば、処理ガス導入部２１は、管状を呈し、一方の端部をガス供給部２に接続し、他方の端部を誘電体窓１２に設けられた孔に接続することができる。処理ガス導入部２１は、石英などから形成することができる。
【００１５】
処理ガスＧは、処理対象の材料に応じて適宜選択することができる。例えば、位相シフトマスクを製造する場合には、石英を含む基板をエッチングすることになる。そのため、処理ガスＧは、石英をプラズマエッチングする際に用いられるガス、例えば、フッ素原子を含むガスなどとすることができる。例えば、フッ素原子を含むガスとしては、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６などや、これらの混合ガスを例示することができる。ただし、位相シフトマスクを製造する際に用いる処理ガスＧは、例示をしたものに限定されるわけではない。
【００１６】
排気部３は、チャンバ１の内部が所定の圧力となるように排気することができる。排気部３には、ポンプ３１および圧力制御部３２を設けることができる。  
ポンプ３１は、例えば、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ：Turbo Molecular Pump）などとすることができる。ポンプ３１は、配管を介して圧力制御部３２に接続することができる。  圧力制御部３２は、チャンバ１の内圧を検出する図示しない真空計などの出力に基づいて、チャンバ１の内圧が所定の圧力となるように制御する。圧力制御部３２は、例えば、ＡＰＣ（Auto Pressure Controller）などとすることができる。圧力制御部３２は、配管を介してチャンバ１の側壁に設けられた排気口１６に接続することができる。
【００１７】
電源部４は、いわゆるバイアス制御用の高周波電源とすることができる。電源部４は、載置部６に載置された基板２００に引き込むイオンのエネルギーを制御するために設けることができる。電源部４には、電源４１および整合器４２を設けることができる。  
電源４１は、イオンを引き込むために適した比較的低い周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ以下の周波数）を有する高周波電力を電極６１に印加することができる。  
整合器４２は、電極６１と電源４１の間に設けられている。整合器４２は、電源４１側のインピーダンスと、プラズマＰ側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合回路などを備えることができる。
【００１８】
電源部５は、プラズマＰを発生させるための高周波電源とすることができる。電源部５は、プラズマ処理空間１３において高周波放電を生じさせてプラズマＰを発生させることができる。電源部５は、チャンバ１の内部にプラズマＰを発生させるプラズマ発生部となる。電源部５には、電極５１、電源５２、および整合器５３を設けることができる。  
電極５１は、チャンバ１の外部であって、誘電体窓１２の上に設けられている。電極５１は、電磁場を発生させる複数の導体部と複数の容量部（コンデンサ）とを有したものとすることができる。
【００１９】
電源５２は、１００ＫＨｚ〜１００ＭＨｚ程度の周波数を有する高周波電力を電極５１に印加することができる。この場合、電源５２は、プラズマＰの発生に適した比較的高い周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚの周波数）を有する高周波電力を電極５１に印加することができる。また、電源５２は、出力する高周波電力の周波数を変化させるものとすることもできる。
【００２０】
整合器５３は、電極５１と電源５２の間に設けられている。整合器５３は、電源５２側のインピーダンスと、プラズマＰ側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合回路などを備えることができる。
【００２１】
以上に例示をした処理装置１００は、上部に誘導結合型電極を有し、下部に容量結合型電極を有する二周波プラズマエッチング装置とすることができる。ただし、プラズマの発生方法は例示をしたものに限定されるわけではない。処理装置１００は、例えば、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を用いたプラズマ処理装置や、容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）を用いたプラズマ処理装置などであってもよい。
【００２２】
載置部６には、基板２００を載置することができる。載置部６は、チャンバ１の内部であって、チャンバ１の底板１１の上に設けることができる。載置部６は、プラズマ処理空間１３と底板１１との間に設けることができる。載置部６には、電極６１、台座６２、および絶縁リング６３を設けることができる。  
電極６１は、プラズマ処理空間１３の下方に設けることができる。電極６１の上面は基板２００を載置するための載置面とすることができる。電極６１は、金属などの導電性材料から形成することができる。
【００２３】
台座６２は、電極６１と、チャンバ１の底板１１との間に設けることができる。台座６２は、電極６１と、チャンバ１との間を絶縁するために設けることができる。台座６２は、例えば、石英などの誘電体材料から形成することができる。  
絶縁リング６３は、リング状を呈し、電極６１の側面、および台座６２の側面を覆うように設けることができる。絶縁リング６３は、例えば、石英などの誘電体材料から形成することができる。
【００２４】
検出部７は、基板２００の裏面（プラズマ処理空間１３側とは反対側の面）に検出光Ｌ１を照射することができる（図５参照）。さらに、検出部７は、検出光Ｌ１に起因する反射光Ｌ２を検出することができる。本実施形態では、反射光Ｌ２は、検出光Ｌ１と同じ光路を経る。そして、検出部７は、検出された反射光Ｌ２に基づいて基板２００の厚みの変化を求めることができる。本実施の形態に係る処理装置１００においては、検出部７は、基板２００におけるエッチング処理の終点を検出することができる。  
なお、検出部７に関する詳細は後述する。
【００２５】
コントローラ８には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、メモリなどの記憶部とを設けることができる。  
プロセッサは、記憶部に格納されている制御プログラムに基づいて、処理装置１００に設けられた各要素の動作を制御する。例えば、プロセッサは、各要素の動作を制御して、基板２００にエッチング処理を施す。この際、プロセッサは、検出部７を制御して、検出の開始や検出の終了などを行うようにすることもできる。そして、コントローラ８は、検出部７（演算部７８）からの信号（厚みの変化に関する情報）に基づいてエッチング処理を終了させる。
【００２６】
次に、検出部７についてさらに説明する。  
図２は、検出部７を例示するための模式図である。  
図２に示すように、検出部７には、窓部７１、接続部７２、ホルダ７３、レンズ７４、伝送部７５、光源７６、分光部７７、演算部７８を設けることができる。
【００２７】
窓部７１には、フランジ７１ａ、凸部７１ｂ、および凸部７１ｃを設けることができる。フランジ７１ａ、凸部７１ｂ、および凸部７１ｃは、一体に形成することができる。この場合、少なくとも、凸部７１ｂおよび凸部７１ｃは、同芯に設けることができる。すなわち、凸部７１ｂおよび凸部７１ｃの中心軸は、同一線上にあるようにすることができる。なお、フランジ７１ａ、凸部７１ｂ、および凸部７１ｃを同芯に設けるようにしてもよい。窓部７１（フランジ７１ａ、凸部７１ｂ、および凸部７１ｃ）は、石英やサファイアなどの透光性を有する材料から形成することができる。
【００２８】
フランジ７１ａは、板状を呈するものとすることができる。例えば、フランジ７１ａは、円板状を呈するものとすることができる。フランジ７１ａの、接続部７２側の面は、不図示のシール部材を介して接続部７２の一方の端面に接触させることができる。また、フランジ７１ａの、接続部７２側とは反対の面は、不図示のシール部材を介して電極６１に接触させることができる。このため、チャンバ内の減圧された雰囲気を維持することができる。また、フランジ７１ａの、接続部７２側の面および接続部７２側とは反対の面（以下、フランジ７１ａの両面と呼ぶ）は、基板２００の裏面と平行である。  
凸部７１ｂは、フランジ７１ａの、接続部７２側とは反対側の面に設けることができる。フランジ７１ａおよび凸部７１ｂは、電極６１の内部に設けることができる。凸部７１ｂは、柱状を呈したものとすることができる。例えば、凸部７１ｂは、円柱状を呈したものとすることができる。本実施形態では、凸部７１ｂの外径は、１０ｍｍである。凸部７１ｂの、フランジ７１ａ側とは反対側の端面７１ｂ１（第２の端面の一例に相当する）は、傾斜面とすることができる。端面７１ｂ１と、凸部７１ｂの中心軸に直交する方向との間の角度（傾斜角度）θｂに関する詳細は後述する。
【００２９】
凸部７１ｃは、フランジ７１ａの、接続部７２側の面に設けることができる。凸部７１ｃは、柱状を呈したものとすることができる。例えば、凸部７１ｃは、円柱状を呈したものとすることができる。本実施形態では、凸部７１ｂの外径は、１０ｍｍである。凸部７１ｃのフランジ７１ａ側とは反対側の端面７１ｃ１（第１の端面の一例に相当する）は、傾斜面とすることができる。端面７１ｃ１と、凸部７１ｃの中心軸に直交する方向との間の角度（傾斜角度）θａに関する詳細は後述する。
【００３０】
ここで、凸部７１ｂの端面７１ｂ１と、凸部７１ｃの端面７１ｃ１は、平行となっている。すなわち、凸部７１ｂの端面７１ｂ１と、凸部７１ｃの端面７１ｃ１は、同じ方向に、同じ角度傾けることができる。なお、本実施の形態における「平行」は、完全な平行のみならず、製造誤差程度の違いは許容することができる。例えば、±０．５°程度の違いは許容することができる。
【００３１】
なお、フランジ７１ａ、凸部７１ｂ、および凸部７１ｃを有する窓部７１を例示したがこれに限定されるわけではない。窓部７１は、光源７６側に設けられ、検出光Ｌ１が入射する端面と、基板２００側に設けられ、基板２００側からの反射光Ｌ２が入射する端面と、を有していればよい。例えば、フランジ７１ａを省き、板状または柱状の窓部とすることもできる。この場合、板状体または柱状体の一方の端面を光源７６側に設けられた端面（検出光Ｌ１が入射する端面）とし、他方の端面を基板２００側に設けられ端面（基板２００側からの反射光Ｌ２が入射する端面）とすればよい。そして、検出光Ｌ１が入射する端面と、反射光Ｌ２が入射する端面は、窓部７１の中心軸に直交する方向に対して傾いていればよい。この場合、反射光Ｌ２が入射する端面は、検出光Ｌ１が入射する端面と平行とすることができる。検出光Ｌ１が入射する端面の傾いている角度は、反射光Ｌ２が入射する端面の傾いている角度と同じとすることができる。
【００３２】
なお、窓部７１の作用効果に関する詳細は後述する。
【００３３】
接続部７２は、柱状を呈するものとすることができる。接続部７２の一方の端部側は電極６１の内部に設けることができ、他方の端部側は台座６２の内部に設けることができる。接続部７２の内部には、孔７２ａと、孔７２ａに接続された孔７２ｂを設けることができる。孔７２ａの一方の端部は、接続部７２の、窓部７１側の端面に開口させることができる。孔７２ｂの一方の端部は、接続部７２の、窓部７１側とは反対側の端面に開口させることができる。孔７２ａの内部には、窓部７１の凸部７１ｃを設けることができる。孔７２ａの径寸法は、凸部７１ｃの外径寸法に応じて適宜設定することができる。孔７２ｂの内部には、ホルダ７３を設けることができる。孔７２ｂの径寸法は、ホルダ７３の外径寸法に応じて適宜設定することができる。なお、本明細書において、「径寸法」とは、中心軸に直交する方向の寸法とすることができる。なお、接続部７２は、不図示のシール部材と接触し、チャンバ内の減圧雰囲気を維持することを考えると、接続部７２の材質は、表面粗さを小さく加工できる金属とするとよい。本実施形態では、接続部７２は、アルミニウムである。また、接続部７２の、窓部７１側の端面は、基板２００の裏面と平行である。
【００３４】
ホルダ７３は、柱状を呈するものとすることができる。ホルダ７３の一方の端部は接続部７２の孔７２ｂの内部に設けることができ、ホルダ７３の他方の端部は台座６２の内部に設けることができる。ホルダ７３の内部には、孔７３ａ（第１の孔の一例に相当する）と、孔７３ａに接続された孔７３ｂ（第２の孔の一例に相当する）を設けることができる。孔７３ａの一方の端部は、ホルダ７３の、接続部７２側の端面に開口させることができる。孔７３ｂの一方の端部は、ホルダ７３の、接続部７２側とは反対側の端面に開口させることができる。孔７３ｂの径寸法は、孔７３ａの径寸法よりも小さくすることができる。孔７３ａおよび孔７３ｂは、後述する検出光Ｌ１および反射光Ｌ２の光路とすることができる。孔７３ｂの径寸法が孔７３ａの径寸法よりも小さくなっていれば、孔７３ａと孔７３ｂとの接続部分に、後述する反射光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを遮光し、検出光Ｌ１を遮光しない遮光部７３ｃを設けることができる。なお、ホルダ７３の材質は、底板１１と伝送部７５と絶縁が取れる材料なら特に問わない。ホルダ７３を金属で形成する場合、絶縁部材を介して底板１１と伝送部７５と接触させる。本実施形態では、接続部７２と同じアルミニウムで形成され、底板１１と伝送部７５とは不図示の絶縁部材を介して接触している。
【００３５】
すなわち、ホルダ７３は、窓部７１と光源７６との間に設けることができる。ホルダ７３の内部には、反射光Ｌ２が入射する孔７３ａと、孔７３ａに接続され、孔７３ａを通過した反射光Ｌ２が通過する孔７３ｂを設けることができる。孔７３ａと孔７３ｂとの接続部分には、遮光部７３ｃを設けることができる。遮光部７３ｃには、端面７１ｃ１および端面７１ｂ１の少なくともいずれかにおいて反射された検出光Ｌ１の少なくとも一部が入射することができる。
【００３６】
なお、遮光部７３ｃの作用効果に関する詳細は後述する。
【００３７】
レンズ７４は、ホルダ７３の孔７３ａの内部に設けることができる。レンズ７４は、孔７３ａの開口部近傍に設けることができる。レンズ７４は、検出光Ｌ１、反射光Ｌ２を集光することができる。例えば、レンズ７４は、伝送部７５から出射された検出光Ｌ１を基板２００の裏面と垂直な方向の光となるように集光させる。また、レンズ７４は、基板２００からの反射光Ｌ２を集光して伝送部７５に入射させる。本実施形態では、レンズ７４の光源側の面は、球面である。また、レンズ７４の窓部７１側の面は、基板２００の裏面と平行な平面である。なお、１つのレンズ７４が設けられる場合を例示したがこれに限定されるわけではない。例えば、複数のレンズが設けられたり、フィルタなどの他の光学要素などが設けられたりすることもできる。なお、レンズ７４は、伝送部７５と検出位置との間の距離が短くなれば省くこともできる。
【００３８】
伝送部７５の一端は、ホルダ７３の孔７３ｂに接続することができる。伝送部７５の他端は、光源７６および分光部７７に接続することができる。伝送部７５は、検出光Ｌ１および反射光Ｌ２を伝送することができる。例えば、伝送部７５は、光源７６から出射した検出光Ｌ１を伝送し、レンズ７４に向けて出射することができる。また、伝送部７５は、レンズ７４から出射した反射光Ｌ２を伝送し、分光部７７に向けて出射することができる。伝送部７５は、例えば、光ファイバーなどを用いたものとすることができる。
【００３９】
光源７６は、検出光Ｌ１を出射することができる。検出光Ｌ１は、波長が２００ｎｍ以上、８００ｎｍ以下の光、例えば、波長が４００ｎｍ以下の紫外光とすることができる。光源７６は、例えば、水銀キセノンランプを備えたものとすることができる。水銀キセノンランプを用いれば、紫外光領域の光を照射することができ、且つ、光束を大きくすることができる。
【００４０】
分光部７７は、入射した反射光Ｌ２から特定の波長の光を分離することができる。光源７６から出射する検出光Ｌ１の波長を単一のものとすることが難しい場合がある。その様な場合には、分光部７７により特定の波長の光を分離すれば、検出精度の向上を図ることができる。なお、検出光Ｌ１の波長が単一であれば、分光部７７を省くこともできる。
【００４１】
演算部７８は、分光部７７を介して入射した反射光Ｌ２に基づいて、膜や基板の厚みの変化に関する情報を演算する。例えば、演算部７８は、反射光Ｌ２に基づいて所定の処理の終了を演算する。演算された厚みの変化に関する情報は、コントローラ８に送信することができる。
【００４２】
次に、窓部７１および遮光部７３ｃの作用効果についてさらに説明する。  
図３は、比較例に係る窓部１７１の作用効果を例示するための模式断面図である。なお、検出光Ｌ１は、基板２００の裏面と垂直な方向の光であり、検出光Ｌ１と反射光Ｌ２は、同じ光路をたどる。しかし、説明のため、検出光Ｌ１および反射光Ｌ２を窓部１７１に対して斜めに入射させ、光路も別々に記載している。
【００４３】
図３に示すように、窓部１７１には、フランジ７１ａ、凸部１７１ｂ、および凸部１７１ｃが設けられている。比較例に係る窓部１７１の場合には、凸部１７１ｂの、フランジ７１ａ側とは反対側の端面１７１ｂ１は、凸部１７１ｂの中心軸に直交している。凸部１７１ｃの、フランジ７１ａ側とは反対側の端面１７１ｃ１は、凸部１７１ｃの中心軸に直交している。端面１７１ｃ１は、端面１７１ｂ１と平行となっている。
【００４４】
図３に示すように、検出光Ｌ１は、光源７６から出射し、伝送部７５を介して窓部１７１の端面１７１ｃ１に入射する。端面１７１ｃ１に入射した検出光Ｌ１は、窓部１７１の内部を透過して端面１７１ｂ１から基板２００に向けて照射される。また、端面１７１ｃ１に入射した検出光Ｌ１の一部は、端面１７１ｃ１で反射されて反射光Ｌ１ａ１となる。端面１７１ｂ１に入射した検出光Ｌ１の一部は、端面１７１ｂ１で反射されて反射光Ｌ１ｂ１となる。
【００４５】
一方、基板２００からの反射光Ｌ２は、窓部１７１の端面１７１ｂ１に入射する。端面１７１ｂ１に入射した反射光Ｌ２は、窓部１７１の内部を透過して端面１７１ｃ１から伝送部７５に向けて出射する。また、端面１７１ｂ１に入射した反射光Ｌ２の一部は、端面１７１ｂ１で反射されて反射光Ｌ２ａとなる。端面１７１ｃ１に入射した反射光Ｌ２の一部は、端面１７１ｃ１で反射されて反射光Ｌ２ｂとなる。
【００４６】
ここで、検出光Ｌ１は、凸部１７１ｃ（窓部１７１）の中心軸と平行であり、反射光Ｌ２は、検出光Ｌ１と同じ光路をたどり分光部７７に入射する。また、反射光Ｌ１ａ１、Ｌ１ｂ１も同じ光路をたどり分光部７７に入射する。つまり、分光部７７には、反射光Ｌ２から反射光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを除いた残りの一部と、反射光Ｌ１ａ１、Ｌ１ｂ１とが入射することになる。この場合、反射光Ｌ２には、膜などの厚みの変化に関する情報が含まれているが、反射光Ｌ１ａ１、Ｌ１ｂ１には膜などの厚みの変化に関する情報が含まれていない。そのため、反射光Ｌ１ａ１、Ｌ１ｂ１はノイズとなるので、検出精度の向上が図れなくなるおそれがある。しかし、反射光Ｌ１ａ１、Ｌ１ｂ１は、反射光Ｌ２と同じ光路をたどるため、反射光Ｌ２と分離することができない。
【００４７】
図４は、本実施の形態に係る窓部７１および遮光部７３ｃの作用効果を例示するための模式断面図である。  
なお、図４においては、基板２００からの反射光Ｌ２およびレンズ７４を省いて描いている。  
図４に示すように、検出光Ｌ１は、窓部７１の端面７１ｃ１に入射する。端面７１ｃ１に入射した検出光Ｌ１は、窓部７１の内部を透過して端面７１ｂ１から基板２００に向けて照射される。また、端面７１ｃ１に入射した検出光Ｌ１の一部は、端面７１ｃ１で反射されて反射光Ｌ１ａとなる。端面７１ｂ１に入射した検出光Ｌ１の一部は、端面７１ｂ１で反射されて反射光Ｌ１ｂとなる。
【００４８】
前述したように、端面７１ｃ１は、凸部７１ｃの中心軸に直交する方向に対して傾斜している。そのため、端面７１ｃ１における反射光Ｌ１ａは、比較例に係る端面１７１ｃ１における反射光Ｌ１ａ１よりも、より外側に向かうようになる。  
また、端面７１ｂ１は、凸部７１ｂの中心軸に直交する方向に対して傾斜している。そのため、端面７１ｂ１における反射光Ｌ１ｂは、比較例に係る端面１７１ｂ１における反射光Ｌ１ｂ１よりも、より外側に向かうようになる。
【００４９】
なお、外側に向かうとは、反射角が比較例よりも大きくなることを意味する。
【００５０】
反射光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂがより外側に向かうようになると、反射光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが、接続部７２の孔７２ａの内壁や、ホルダ７３の孔７３ａ、７３ｂの内壁に入射し易くなる。孔７２ａの内壁に入射した反射光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂの一部は、接続部７２に吸収されたり乱反射されたりする。孔７３ａ、７３ｂの内壁に入射した反射光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂの一部は、ホルダ７３に吸収されたり乱反射されたりする。そのため、ノイズとなる反射光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが発生したとしても、分光部７７に入射する反射光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを少なくすることができる。その結果、検出精度の向上を図ることができる。
【００５１】
なお、接続部７２の孔７２ａの内壁や、ホルダ７３の孔７３ａ、７３ｂの内壁を、光の吸収が大きい材料で形成したり、これらの内壁に光を乱反射させる処理を施したりすることもできる。
【００５２】
また、前述したように、ホルダ７３の孔７３ｂの径寸法が孔７３ａの径寸法よりも小さくなっていれば、反射光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが孔７３ａと孔７３ｂとの接続部分に入射し易くなる。すなわち、孔７３ａと孔７３ｂとの接続部分が反射光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを遮光する遮光部７３ｃとなる。この場合、検出光Ｌ１は、孔７３ｂ側から孔７３ａ側に導入されるので、検出光Ｌ１が孔７３ａと孔７３ｂとの接続部分に入射することがない。すなわち、ホルダ７３の孔７３ｂの径寸法が孔７３ａの径寸法よりも小さくなっていることに起因して検出光Ｌ１が減衰することがない。  
そのため、ホルダ７３の孔７３ｂの径寸法が孔７３ａの径寸法よりも小さくなっていれば、検出精度のさらなる向上を図ることができる。
【００５３】
図５は、窓部７１の端面７１ｂ１、７１ｃ１の作用効果を例示するための模式図である。
端面７１ｂ１の上方の空間はチャンバ１の内部となるので、大気圧よりも減圧された雰囲気となる。そのため、屈折率ｎ１は、ほぼ１となる。  
端面７１ｃ１の下方の空間はホルダ７３の内部となるので、大気中となる。そのため、屈折率ｎ２は、ほぼ１となる。  
端面７１ｂ１と端面７１ｃ１との間は窓部７１となるので、屈折率ｎ３は１．５５程度となる。なお、１．５５は、石英の屈折率である。
【００５４】
ここで、端面７１ｃ１へ入射する検出光Ｌ１の入射角をθ１、そのときの屈折角をθ２、端面７１ｂ１へ入射する検出光Ｌ１の入射角をθ３、そのときの屈折角をθ４とする。
【００５５】
ここで、端面７１ｂ１と端面７１ｃ１が平行であれば、屈折角θ２と入射角θ３は同じとなる。また、スネルの法則により以下の式が成り立つ。  
ｎ１ｓｉｎθ４＝ｎ３ｓｉｎθ３
ｎ２ｓｉｎθ１＝ｎ３ｓｉｎθ２
上式にｎ１＝ｎ２、θ２＝θ３を代入すると、θ１＝θ４となり、端面７１ｂ１から出射する検出光Ｌ１は、端面７１ｃ１に入射する検出光Ｌ１と平行になる。そのため、端面７１ｃ１に、窓部７１の中心軸方向から検出光Ｌ１を入射させれば、基板２００の裏面に、裏面と垂直な方向から検出光Ｌ１を入射させることができる。ただし、端面７１ｃ１に入射する検出光Ｌ１と端面７１ｂ１から出射する検出光Ｌ１は、窓部７１の中心軸方向と垂直方向に距離Ｄ１ずれている。後述するように、基板２００の裏面に対して傾いた方向から検出光Ｌ１を入射させると、電極６１の開口Ｈを拡げる必要がある（図９（ｂ）参照）。本実施の形態に係る窓部７１によれば、図５に示すように、基板２００の裏面に、裏面と垂直な方向から検出光Ｌ１を入射させることができる。また、検出光Ｌ１と反射光Ｌ２が同じ光路をたどるので、電極６１の開口Ｈを拡げることもない。そして、ノイズの原因となる反射光Ｌ１ａおよび反射光Ｌ１ｂは、接続部７２あるいはホルダ７３の内で反射することで減衰した状態で分光部７７へ入射することとなる。したがって、検出精度の向上を図ることができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、フランジ７１ａの両面および接続部７２の窓部７１側の端面は、基板２００の裏面と平行である。また、基板２００の裏面と垂直な方向から検出光Ｌ１を入射させている。したがって、検出光Ｌ１が入射する端面の傾斜角度θａと入射角θ１とが同じとなる。
【００５７】
図６および図７（ａ）、（ｂ）は、傾斜角度θａの影響を例示するための模式図である。
ここで、入射角θ１が大きいほど、ノイズとなる反射光Ｌ１ａおよび反射光Ｌ１ｂの接続部７２あるいはホルダ７３への入射角が小さくなる。入射角が小さくなると、接続部７２あるいはホルダ７３での反射角も小さくなり、接続部７２あるいはホルダ７３内で反射する回数の増加につながる。前述の通り、本実施形態では、傾斜角度θａと入射角θ１とが同じである。つまり、傾斜角度θａが大きいほど、ノイズとなる反射光Ｌ１ａおよび反射光Ｌ１ｂが減衰する。しかしながら、図６に示すように、傾斜角度θａが４５°より大きくなると、接続部７２あるいはホルダ７３内で反射した反射光Ｌ１ａおよび反射光Ｌ１ｂが窓部７１へ再び入射してしまう。このとき、再び入射した反射光Ｌ１ａおよび反射光Ｌ１ｂが基板２００の裏面へ斜めに入射する。このため、検出光Ｌ１と干渉し、検出精度を低下させるおそれがある。
【００５８】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、傾斜角度θａが４５°の場合も接続部７２あるいはホルダ７３内で反射した反射光Ｌ１ａおよび反射光Ｌ１ｂが窓部７１へ再び入射してしまう。そして、接続部７２あるいはホルダ７３内で反射した反射光Ｌ１ａおよび反射光Ｌ１ｂの一部が検出光Ｌ１と平行な光となり、分光部７７へと入射してしまう。しかし、少なくとも一度は、接続部７２あるいはホルダ７３内で反射しているので、減衰した光である。したがって、この場合も検出精度の向上を図ることができる。
【００５９】
次に、一度も接続部７２あるいはホルダ７３の内壁で反射することなく、分光部７７へと入射する傾斜角度について検討する。まず、伝送部７５から出た検出光Ｌ１が窓部７１の端面７１ｃ１に当たるまでの長さを１００ｍｍと仮定する。これは、台座６２の高さとほぼ同じである。台座６２には、載置部６を温調する不図示の温調部や温度センサ等を設けるため、少なくとも１００ｍｍ程度の高さが必要となる。また、伝送部７５は、光ファイバが折れないよう保護層が設けられるため、厚みを有する。伝送部７５の外径は、少なくとも１０ｍｍ程度となる。入射角と反射角は同じになる。したがって、窓部７１の端面７１ｃ１で入射角の２倍の角度で反射した反射光Ｌ１ａがどこにも反射することなしに伝送部７５に入射するためには、窓部７１の傾斜角度θａは、１．５°未満となる。
【００６０】
本発明者の得た知見によれば、端面７１ｃ１の、凸部７１ｃの中心軸に直交する方向に対して傾斜する傾斜角度θａは１．５°以上、４５°以下とすることが好ましい。
【００６１】
次に、エッチング処理の終点の検出を例に挙げて、検出部７の作用を説明する。  
図８は、基板２００のエッチング処理を例示するための模式断面図である。なお、検出光Ｌ１と反射光Ｌ２（反射光Ｌ２１およびＬ２２）は、同じ光路をたどる。しかし、説明のため、検出光Ｌ１および反射光Ｌ２１、検出光Ｌ１およびＬ２２の光路を別々に記載している。  
基板２００には、石英などの透光性を有する材料を用いた透光部２０１、酸化クロム（ＣｒＯ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、珪化モリブデン（ＭｏＳｉ）などを用いた遮光部２０２が設けられている。また、遮光部２０２は、透光部２０１の表面にパターン状に形成されている。基板２００をこの状態にするため、パターン状に形成されたレジストマスク２０３を遮光部２０２上に形成し、エッチング処理で、レジストマスク２０３が形成されていない遮光部２０２を除去する。  
そして、基板２００は、透光部２０１の、遮光部２０２が設けられていない部分がエッチング処理される。ここで、エッチング処理を行う際には、パターン状に形成された遮光部２０２がプラズマダメージを受けないようにレジストマスク２０３が遮光部２０２の表面に形成されたままとなっている。
【００６２】
前述したように、本実施の形態に係る窓部７１によれば、基板２００の裏面に、裏面と垂直な方向から検出光Ｌ１を入射させつつ、反射光Ｌ１ａおよび反射光Ｌ１ｂを別の方向へ出射させることができる（図７（ａ）、（ｂ）を参照）。そのため、エッチング処理の状態を正確に把握することが容易となる。
【００６３】
この場合、図８に示すように、遮光部２０２はエッチングされないので遮光部２０２からの反射光Ｌ２２の位相の変化は極めて少ないことになる。一方、エッチング面２００ａはエッチングされることによりその位置が変化するため、エッチング面２００ａからの反射光Ｌ２１の位相が変化することになる。そのため、反射光Ｌ２１と反射光Ｌ２２とによる干渉光である反射光Ｌ２の変化を検出すればエッチング処理の終点を知ることができる。
【００６４】
ここで、基板２００の裏面に対して傾いた方向から検出光Ｌ１を入射させると、エッチング面２００ａを透過した光が溝部の壁面２００ｂやレジストマスク２０３の側面などにおいて反射され、エッチング面２００ａからの反射光のみならず溝部の壁面２００ｂやレジストマスク２０３の側面などからの反射光をも検出してしまうことになる。近年においては、透光部２０１に形成される溝が微細化される傾向にあり、基板２００の主面に対して傾いた方向から検出光Ｌ１を入射させるとエッチング面２００ａ以外からの反射光の影響が大きなものとなる。そのため、エッチング面２００ａの位置の変化、すなわち、エッチング処理の状態を正確に把握することが困難となるおそれがある。
【００６５】
図９（ａ）、（ｂ）は、比較例に係る検出光Ｌ１と反射光Ｌ２の光路を例示するための模式図である。
【００６６】
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、基板２００の裏面に対して傾いた方向から検出光Ｌ１を入射させると、検出光Ｌ１と反射光Ｌ２の光路が異なるため、電極６１の開口Ｈは、距離Ｄ２だけ必要となる。また、光の波長によって物質の屈折率が異なる。このため、検出光Ｌ１および反射光Ｌ２の波長ごとに窓部１７１を透過する光の傾きが異なることになる（図９（ａ）、（ｂ）の二点鎖線）。波長の長い光ほど屈折率が小さくなるので、距離Ｄ２は大きくなる。そのため、複数の波長を使用する場合、最も波長の長い反射光Ｌ２が窓部１７１を透過できるように距離Ｄ２を設定する。ここで、電極６１に電源部４の電圧が印加される。しかし、窓部７１には、電源部４の電圧を印加できないので、基板２００に印加されるバイアス電圧にムラが発生する。このため、窓部７１の基板２００と対向する面積、つまり電極６１の開口Ｈは、小さいほどよい。
【００６７】
また、光源７６と基板２００との距離が大きくなるほど、光源７６と分光部７７との距離も大きくなる。台座６２には、載置部６の温調を行う不図示の温調部やセンサ等が設けられる。このため、ホルダ７３および接続部７２の外径は、小さい方がよい。ホルダ７３および接続部７２の外径を小さくするためには、ホルダ７３の内部に不図示の反射部を設けることも考えられる。また、複数の波長の反射光Ｌ２が分光部７７に入射するようにレンズ７９を設けることも考えられる。不図示の反射部材およびレンズ７９を設けることは、検出部７の構造が複雑となるし、ホルダ７３および接続部７２を小さくすることにも限界がある。
【００６８】
本実施の形態に係る窓部７１によれば、凸部７１ｂの端面７１ｂ１（検出光Ｌ１が入射する端面）と凸部７１ｃの端面７１ｃ１（反射光Ｌ２が入射する端面）が互いに平行で、検出光Ｌ１に対して傾斜した面となっている。このため、図９（ｂ）に示すように、検出光Ｌ１と反射光Ｌ２の光路が同じとなる。そのため、電極６１の開口Ｈは、距離Ｄ１とすることができる。つまり、基板２００の裏面に対して傾いた方向から検出光Ｌ１を入射させる場合と比べて、電極６１の開口Ｈを狭くすることができる。
【００６９】
また、複数の波長の光を含む検出光Ｌ１を使用したとしても、光の波長によって窓部７１を透過する光の傾きが異なるだけで、基板２００の裏面に、裏面と垂直な方向から複数の波長の光を含む検出光Ｌ１を入射させることができる。このようにすることで、複数の波長の光を含む基板２００側からの反射光Ｌ２を基板２００の裏面と垂直な方向から出射させることができる。このため、複数の波長の光を含んだ光を検出光Ｌ１として使用しても、反射光Ｌ２は、反射部材を用いることなく検出光Ｌ１と同じ光路で分光部７７へ入射する。したがって、基板２００の裏面に対して傾いた方向から検出光Ｌ１を入射させる場合と比べて、電極６１の開口Ｈ及びホルダ７３ならびに接続部７２の外径を小さくすることができる。
【００７０】
一方、ノイズの原因となる反射光Ｌ１ａおよび反射光Ｌ１ｂは、接続部７２あるいはホルダ７３の内壁に照射される。本実施形態の接続部７２およびホルダ７３は、アルミで形成されているので、接続部７２およびホルダ７３の内壁の反射率は、およそ８０％程度と考えられる。このため、接続部７２あるいはホルダ７３の内で反射することで減衰した後、分光部７７へ入射することとなる。
【００７１】
したがって、反射光Ｌ２の強度を落とすことなく、ノイズの原因となる反射光Ｌ１ａおよび反射光Ｌ１ｂを減衰させて分光部７７へ入射させることができるので、検出精度の向上を図ることができる。
【００７２】
以上は、検出対象物の厚みが減少する場合であるが、検出対象物の厚みが増加する場合も、干渉光である反射光Ｌ２の変化を検出すれば処理の終了を知ることができる。すなわち、本実施の形態に係る基板の処理装置は、基板や膜などの厚みを変化させるものとすることができる。
【００７３】
以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。  
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。  
例えば、処理装置１００や基板２００などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００７４】
図１０は、他の実施形態に係る検出部を例示するための模式図である。
【００７５】
前述した実施形態においては、窓部７１の端面７１ｂ１および端面７１ｃ１が傾斜していたが、図１０に示すように、接続部７２の孔７２ａを傾斜させ、窓部１７１を使用してもよい。つまり、端面１７１ｃ１と、端面１７１ｂ１が窓部１７１の中心軸に直交している場合でも、窓部１７１の中心軸が載置部６の、基板２００を載置する面に対して傾いていれば、本発明に含まれる。接続部７２を加工する方が窓部７１を加工するよりも加工が容易である。また、電極６１の開口Ｈにおいて、窓部１７１の基板２００と対向する面積を窓部１７１の凸部１７１ｂの外径よりも小さくできる。このため、バイアス電圧のムラを小さくできる。
【００７６】
また、本実施形態においては、接続部７２とホルダ７３とを別の部材としたが、他の実施形態として、一体の部材としてもよい。
【００７７】
また、本実施形態においては、ホルダ７３に孔７３ａと孔７３ｂを設けたが、他の実施形態として、ホルダ７３の孔７３ａがなく、孔７３ｂだけ設けられていてもよい。
【００７８】
また、本実施形態においては、レンズ７４を用いて、検出光Ｌ１を窓部７１の中心軸と平行な方向に集光したが、レンズに変えて伝送部７５とホルダ７３との間にコリメータを設けてもよい。このようにすることで、ホルダ７３と接続部７２の外径をより小さくすることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１  チャンバ、２  ガス供給部、３  排気部、４  電源部、５  電源部、６  載置部、７  検出部、８  コントローラ、７１  窓部、７１ａ  フランジ、７１ｂ  凸部、７１ｂ１  端面、７１ｃ  凸部、７１ｃ１  端面、７２  接続部、７３  ホルダ、７３ａ  孔、７３ｂ  孔、７４  レンズ、７５  伝送部、７６  光源、７７  分光部、７８  演算部、１００  処理装置、２００  基板、θａ  角度、θｂ  角度、Ｌ１  検出光、Ｌ２  反射光
【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】
2020161650.tif 000011
【図１０】
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