(57)【要約】【課題】エッチング、ＣＶＤ、アッシングといったプラズマプロセスを行うプラズマプロセス装置において、チャンバ内のプラズマ光を採光するためのビューポートの光学窓に反応生成物が付着することを防止し、かつ、リアルタイムで連続的に採光を行うことができるプラズマプロセス装置を提供する。【解決手段】光学窓よりも反応チャンバ側において、それぞれが開口部を有し、反応チャンバからの光の一部が前記光学窓に投影されるように互いに配置される複数の遮蔽板と、それら複数の遮蔽板を同速度で同一方向に回転させる回転部と、を備えたプラズマプロセス装置とする。遮蔽板において、面内で径方向に延伸する立上部を反応チャンバ側に設けることもできる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学窓を含み、反応チャンバの一部に設けられるビューポートを具備するプラズマプロセス装置であって、
光学窓よりも反応チャンバ側において、それぞれが開口部を有し、反応チャンバからの光の一部が前記光学窓に投影されるように互いに配置される複数の遮蔽板と、
該複数の遮蔽板を同一方向に同速度で回転させる回転部と、
を備えたこと特徴とするプラズマプロセス装置。
【請求項２】
光学窓を含み、反応チャンバの一部に設けられるビューポートを具備するプラズマプロセス装置であって、
光学窓よりも反応チャンバ側に配置される、それぞれが開口部を有する複数の遮蔽板と、
該複数の遮蔽板をそれぞれ異なる速度及び／又は回転方向で回転させる回転部と、
を備えたこと特徴とするプラズマプロセス装置。
【請求項３】
前記複数の遮蔽板の全て又は一部が更に、該遮蔽板の面内で径方向に延伸する立上部を反応チャンバ側に備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマプロセス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビューポートを具備したプラズマプロセス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜生成などに利用されるプラズマプロセス（エッチング、ＣＶＤ、アッシングなど）を行う装置、すなわちプラズマプロセス装置には一般に、プラズマプロセス中のプラズマ光を観測するためのビューポートが備えられている。
【０００３】
例えばビューポートの光学窓から光ファイバー等を用いてチャンバ内のプラズマ光を採光し、モノクロメータを用いてそのプラズマ光の波長を測定すれば、チャンバ内のプラズマの状態を知ることができる。このようにして得られた情報は、エッチングの進行状況を確認したり、プラズマプロセスの検討に用いたり、チャンバ内のプラズマの組成を調べたりするために活用される。
【０００４】
しかし、プラズマプロセス中には、生成する反応生成物がチャンバの内側でビューポートの光学窓に付着して堆積していくため、装置の稼働時間が増すにつれて、光学窓の光透過率が次第に低下してゆく。光学窓の光透過率が低下すると、観測されるプラズマの発光強度が低下してしまうためにS/N比が下がり、検出精度が低下する。
【０００５】
そのため、従来は光学窓の透過率がある程度低下した時点で光学窓自体を交換したりクリーニングしたりするといった定期的なメンテナンスを行っていた。しかしながら、これにはかなりの手間や管理コストがかかる。この問題を回避するために、ビューポートにシャッターを設置し、チャンバ内の状態を測定するとき以外はシャッターを閉じ、極力ビューポートを反応生成物に曝さないようにし、光学窓の光透過率の低下を可能な限り抑制する方法が採用されることもあった。
【０００６】
しかし、これらの方法はチャンバ内の状態を連続的に観察したいような場合には不向きである。そこで、シャッター開放時のビューポートへの反応生成物の堆積を防ぐために、ビューポートにヒータを具備させたり（特許文献１）、ビューポートの経時変化を補正しながら測定を行ったり（特許文献２）、耐性の強い膜をビューポートにコーティングしたりする方法などが提案されてきた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１３５６２１号公報
【特許文献２】特開２００１ー１９６３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来技術のいずれか用いることで、又は併用することで、光学窓の曇りをある程度抑制することができる。しかし、いずれも操作性、メンテナンスに係る手間、コストの面などで満足のいくものではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題を解決するために成された本発明に係るプラズマプロセス装置は、光学窓を含み、反応チャンバの一部に設けられるビューポートを具備するプラズマプロセス装置であって、
光学窓よりも反応チャンバ側において、それぞれが開口部を有し、反応チャンバからの光の一部が前記光学窓に投影されるように互いに配置される複数の遮蔽板と、
該複数の遮蔽板を同一方向に同速度で回転させる回転部と、
を備えたこと特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るプラズマプロセス装置は、他の形態として、光学窓を含み、反応チャンバの一部に設けられるビューポートを具備するプラズマプロセス装置であって、
光学窓よりも反応チャンバ側に配置される、それぞれが開口部を有する複数の遮蔽板と、
該複数の遮蔽板をそれぞれ異なる速度及び／又は回転方向で回転させる回転部と、
を備えたことを特徴とすることもできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るプラズマプロセス装置は、複数の遮蔽板を回転させることによって、反応生成物がビューポートの光学窓に到達することを防止する。
遮蔽板はそれぞれが開口部を有しており、反応チャンバからの光の一部がそれらの開口部を通過して光学窓に投影されるように互いに配置されている。よって、反応チャンバからのプラズマ光の一部はその開口部を通って光学窓に到達する。これに対して、遮蔽板の回転速度を適切に設定しておくことにより、移動速度が光の速度に比べて非常に遅い反応生成物の大部分が反応チャンバ側の遮蔽板によって遮蔽される。また、ある反応生成物がその開口部を通過できたとしても、光学窓側に配置された次の遮蔽板によって遮断することができる。このようにして、プラズマ光のみが光学窓へ到達し、反応生成物は遮断される。
【００１２】
本発明に係るプラズマプロセス装置によれば、プラズマ光の観測が常時可能なまま、反応生成物がビューポートの光学窓に達して堆積することを効果的に防止できる。よって、ビューポートの交換、クリーニングの労力が軽減される。また、構成も簡便なため、コスト的にも非常に有利である。
【００１３】
なお、本発明に係るプラズマプロセス装置は、エッチング、ＣＶＤ、アッシング等をはじめとする各種のプラズマプロセスを実行するための装置である。ただしその種類は特に限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本願発明に係る実施例を図面に基づいて説明する。図１（ａ）は本実施例に係るプラズマエッチング装置の模式図である。反応チャンバ１６内の上部には上部電極１２ａが、下部には下部電極１２ｂがそれぞれ配置されており、下部電極１２ｂの上には基板１１が載置されている。上部電極１２ａには高周波電源１７が接続されており、上部電極１２ａ及び下部電極１２ｂの間がプラズマ発生部１３となる。また、反応チャンバ１６は反応ガス吸入口１０と排気口１４とを備えている。更に、反応チャンバ１６において下部電極１２の上に載置されている基板１１の側方には、反応チャンバ１６より突出してビューポート１５が設けられている。
【００１５】
図１（ｂ）は図１（ａ）におけるビューポート１５を拡大した模式図である。本実施例においてビューポート１５は円柱状であるが、本発明のプラズマプロセス装置において、ビューポートの形状は円柱状に限定されるわけではない。ピューボート１５において、プラズマ発生部１３と反対側の端部にはプラズマ発生部１３からの光を採光するための光学窓２０が設けられている。ビューポート１５にはプラズマ発生部１３側の第一遮蔽板１８と光学窓側の第二遮蔽板１９とからなる２枚の遮蔽板が設けられている。これら第一遮蔽板１８及び第二遮蔽板１９の形状はいずれもピューボート１５の内径とほぼ同径の円形である。そして、図２に示すようにいずれも、90°の扇形となる開口部を有している。
図２（ａ）は、第一遮蔽板１８及び第二遮蔽板１９の斜視図である。また、図２（ｂ）は第一遮蔽板１８及び第二遮蔽板１９をプラズマ発生部１３の側から見た平面図である。図２（ｂ）からわかるように、これら２枚の遮蔽板の開口部は、反応チャンバから平面的に見たときに部分的に重なっている。従って、反応チャンバからの光の一部が常に光学窓２０に投影される。
【００１６】
第一遮蔽板１８及び第二遮蔽板１９はいずれも、回転部であるモータ２１に接続された回転軸２２上に設けられている。よって、これらの遮蔽板１８、１９は相対的に同一の位相を保ったまま同一速度で同一方向に回転する。
【００１７】
図３はプラズマ発生部１３から発生した、プラズマ光と反応生成物のビューポート１５内での経路を示す図である。図３（ａ）はｔ＝ｔ０における状態、図３（ｂ）はｔ＝ｔ０＋ｔ’における状態を表す。ｔ’は第一遮蔽板１８及び第二遮蔽板１９間の距離Ｄ、反応生成物の平均速度ｖを用いて、ｔ’＝Ｄ／ｖなる式を満たす。モータ２１による遮蔽板１８、１９の回転速度は特に限定されるものではないが、この式と反応ガスの圧力などを考慮して決定することができる。
【００１８】
光の場合、その速度は遮蔽板１８、１９の回転速度に比べて十分に速いため、プラズマから発生してビューポート１５の光学窓２０に到達するまでの間、遮蔽板１８、１９は実質上停止しているとみなすことができる。当然、第一遮蔽板１８又は第二遮蔽板１９に衝突する光は、経路２３のように遮断されるが、第一遮蔽板１８及び第二遮蔽板１９のどちらにも衝突しない、開口部を通って経路２５をとるプラズマ光は、ビューポート１５の光学窓２０に到達する。
【００１９】
これに対して、反応生成物の運動速度は光に比べて非常に遅いため、反応生成物が移動するにつれて、遮蔽板１８、１９の位置も変化することになる。プラズマ発生部１３側の遮蔽板１８に衝突せずに進むことのできた反応生成物であっても、光学窓側の遮蔽板１９の位置に到達する時点では、第一遮蔽板１８及び第二遮蔽板１９は図３（ｂ）の位置に移動しているため、経路２６のように光学窓２０側の遮蔽板１９によって遮断され、光学窓２０に到達できない。
【００２０】
上述したような実施形態によって、ほとんどの反応生成物は遮断できるが、全ての反応生成物が直線状の経路を等速で移動するわけではないため、２枚の遮蔽板に遮断されることなく光学窓２０に到達しうる反応生成物も存在する。そこで、光学窓２０に到達しうる反応生成物を一層減らすために、図４に示すように、遮蔽板において、遮蔽板の面内で径方向に延伸した立上部２７を反応チャンバ１６側に備えるようにすることもできる。図４の例では、立上部２７が遮蔽板の一部がプラズマ発生部１３の方向へ垂直に立ち上がった形状となっている。これにより、立上部２７によっても反応生成物を遮蔽することができるから、さらに効果的に反応生成物を遮蔽することが可能になる。立上部２７の位置は、図４に示すような遮蔽板の端（＝開口部の端）ばかりではなく、遮蔽板の中央であってもよい。なお、反応チャンバ１６内は通常、高真空状態であるから、遮蔽板が立上部を有していても、円滑に回転させることができる。従って、立上部の高さ（＝回転軸方向の長さ）も、両遮蔽板の間をほぼ閉塞するようなものであっても構わない。
【００２１】
また、本発明のプラズマプロセス装置では、光学窓に光の一部が到達して反応生成物は遮断されれば良い。従って、複数の遮蔽板を、モータ等の回転部によってそれぞれ異なる速度で回転させてもよい。また、図５の模式図に示すように、複数の遮蔽板をそれぞれ異なった回転方向で回転させることもできる。図５の例では反応チャンバ側の第一遮蔽板が反時計回りに、光学窓側の第二遮蔽板が時計回りに回転している。なお、図５では回転部の記載は省略しているが、遮蔽板を回転させる回転部の機構はどのようなものであっても構わない。もちろん、このように、全ての遮蔽板の回転方向と回転速度が同じではない場合であっても、一又は複数の遮蔽板に立上部を設けることができる。
【００２２】
上述した実施例は単なる例に過ぎず、本発明の精神に沿って適宜改良や追加を行えることは言うまでもない。以下に考え得る幾つかの変形例を挙げる。
【００２３】
・遮蔽板の枚数：上述した例では、遮蔽板は２枚としたが、３枚以上とすることもできる。
・遮蔽板の配置位置：ビューポートにおいて複数配置される遮蔽板の相対的位置は、適宜に変更することができる。
・開口部の形状：上述した例では、遮蔽板はいずれも90°の扇状の開口部を二つ備えたプロペラ型であったが、開口部の形状はいかなるものでも良い。例えば、水玉模様のようなものでも、両遮蔽板の開口部の位置関係さえ適切に設定されていれば、構わない。なお、遮蔽板において開口部の割合が小さくなればなるほど反応生成物の遮蔽効果は高まるが、同時に光学窓に到達する光の量も小さくなる。
・遮蔽板の形状：遮蔽板は、回転した際にビューポートを塞ぐ形状を有していさえすれば、単なる平板状に限る必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）実施例に係るプラズマエッチング装置の模式図、（ｂ）図１（ａ）のビューポートを拡大した模式図。
【図２】（ａ）実施例に係る２枚の遮蔽板の斜視図、（ｂ）２枚の遮蔽板をプラズマ発生部側から見た平面図。
【図３】（ａ）ｔ＝ｔ０における２枚の遮蔽板と光及び反応生成物の経路を示す図、（ｂ）ｔ＝ｔ０＋ｔ’における２枚の遮蔽板と光及び反応生成物の経路を示す図。
【図４】立上部を有する遮蔽板の斜視図。
【図５】２枚の遮蔽板がそれぞれ反対方向に回転する様子を示す模式図。
【符号の説明】
【００２５】
１０…反応ガス吸入口
１１…基板
１２ａ…上部電極
１２ｂ…下部電極
１３…プラズマ発生部
１４…排気口
１５…ビューポート
１６…反応チャンバ
１７…高周波電源
１８…第一遮蔽板
１９…第二遮蔽板
２０…光学窓
２１…モータ
２２…回転軸
２３…第一遮蔽板で遮断される光の経路
２４…第一遮蔽板で遮断される反応生成物の経路
２５…光学窓に到達する光の経路
２６…第二遮蔽板で遮断される反応生成物の経路
２７…立上部
【図１】
2010147036.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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