(57)【要約】【課題】本発明は、マイクロ波透過部材の寿命を正確に検知することができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の検査方法を提供する。【解決手段】マイクロ波により励起させたプラズマを用いてプロセスガスからプラズマ生成物を生成し、被処理物の処理を行うプラズマ処理装置であって、前記プラズマが励起される領域にマイクロ波を導入するためのマイクロ波透過部材と、前記マイクロ波透過部材の厚み寸法を直接検出する厚み検出手段と、を備えることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。【選択図】図１
2010073832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波により励起させたプラズマを用いてプロセスガスからプラズマ生成物を生成し、被処理物の処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記プラズマが励起される領域にマイクロ波を導入するためのマイクロ波透過部材と、
前記マイクロ波透過部材の厚み寸法を直接検出する厚み検出手段と、を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記厚み検出手段は、マイクロ波透過部材の大気側に、プラズマが励起される領域と対向させて設けられること、を特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記厚み検出手段は、マイクロ波透過部材の大気側に、前記プラズマ生成物により前記マイクロ波透過部材がエッチングされる領域と対向させて設けられること、を特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記マイクロ波透過部材の大気側に設けられ、前記マイクロ波の漏洩を抑制する遮蔽部と、
前記遮蔽部の前記厚み検出手段に面する部分に設けられた孔部と、
前記孔部の開閉を行う開閉手段と、を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
マイクロ波により励起させたプラズマを用いてプロセスガスからプラズマ生成物を生成し、被処理物の処理を行うプラズマ処理装置の検査方法であって、
前記プラズマが励起される領域にマイクロ波を導入するためのマイクロ波透過部材の厚み寸法を直接検出すること、を特徴とするプラズマ処理装置の検査方法。
【請求項６】
前記マイクロ波透過部材の厚み寸法の検出は、前記マイクロ波を放射するマイクロ波発生手段から前記マイクロ波が放射されていないときに実行されること、を特徴とする請求項５記載のプラズマ処理装置の検査方法。
【請求項７】
前記厚み寸法の検出値に基づいて、前記マイクロ波透過部材の交換が必要と判断された場合には、前記判断に基づく報知が行われること、を特徴とする請求項５または６に記載のプラズマ処理装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを利用したドライプロセスは、半導体装置の製造、金属部品の表面硬化、プラスチック部品の表面活性化、無薬剤殺菌など、幅広い技術分野において活用されている。例えば、半導体装置や液晶ディスプレイなどの製造に際しては、アッシング、ドライエッチング、薄膜堆積あるいは表面改質などの各種のプラズマ処理が用いられている。プラズマを利用したドライプロセスは、低コストで、高速であり、薬剤を用いないために環境汚染を低減できる点でも有利である。
【０００３】
プラズマ処理を行う装置の代表的なものとして、波長が数１００ＭＨｚ〜数１０ＧＨｚのマイクロ波によりプラズマを励起する「マイクロ波励起型」のプラズマ処理装置がある。マイクロ波励起型のプラズマ源は、高周波プラズマ源などに比べてプラズマ電位が低いので、ダメージ無しのレジストアッシング（resist ashing）や、バイアス電圧を印加した異方性エッチングなどに広く用いられている。
【０００４】
このようなプラズマ処理装置には、プラズマが励起される領域にマイクロ波を導入するためのマイクロ波透過部材が設けられている。このマイクロ波透過部材は、通常、高純度の誘電体（例えば、石英など）で形成されている。ここで、高プラズマ密度、高温という条件のもとではマイクロ波透過部材の表面がエッチングされ、マイクロ波透過部材が消耗する。特に、フッ素原子を含むプロセスガスを使用した場合には、消耗が著しいものとなる。そのため、マイクロ波透過部材は、その消耗度に応じて適宜交換する必要がある。
【０００５】
この場合、予め定められた時間に基づいてマイクロ波透過部材を交換することもできる。しかしながら、マイクロ波透過部材のエッチング速度は、温度、マイクロ波パワー、処理時間などに応じて大きく変化する。そのため、時間管理によりマイクロ波透過部材を交換するものとすれば、寿命に達する前にマイクロ波透過部材の交換が行われたり、寿命に達したにもかかわらずさらに継続して使用されたりするおそれがある。
【０００６】
そこで、マイクロ波透過部材がエッチングされた際に発生するＳｉＦの発光を検出することでマイクロ波透過部材の寿命を検知する技術が提案されている（特許文献１を参照）。この特許文献１に開示されている技術は、ＳｉＦの発光強度の変化よりマイクロ波透過部材のエッチング量を間接的に検出するものである。そのため、マイクロ波透過部材の寿命をより正確に検知するという点に改善の余地を残していた。
【特許文献１】特開２００１−３５８１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、マイクロ波透過部材の寿命を正確に検知することができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、マイクロ波により励起させたプラズマを用いてプロセスガスからプラズマ生成物を生成し、被処理物の処理を行うプラズマ処理装置であって、前記プラズマが励起される領域にマイクロ波を導入するためのマイクロ波透過部材と、前記マイクロ波透過部材の厚み寸法を直接検出する厚み検出手段と、を備えることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の他の一態様によれば、マイクロ波により励起させたプラズマを用いてプロセスガスからプラズマ生成物を生成し、被処理物の処理を行うプラズマ処理装置の検査方法であって、前記プラズマが励起される領域にマイクロ波を導入するためのマイクロ波透過部材の厚み寸法を直接検出すること、を特徴とするプラズマ処理装置の検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、マイクロ波透過部材の寿命を正確に検知することができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の検査方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。      
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置を例示するための模式断面図である。    
図１に例示をするプラズマ処理装置１は、一般に「ＣＤＥ（Chemical Dry Etching；ケミカルドライエッチング）装置」と呼ばれるマイクロ波励起型のプラズマ処理装置である。すなわち、マイクロ波により励起させたプラズマを用いてプロセスガスからプラズマ生成物を生成し、被処理物の処理を行うプラズマ処理装置の一例である。
【００１２】
図１に示すように、プラズマ処理装置１は、プラズマ発生手段２、減圧手段３、ガス供給手段４、マイクロ波発生手段５、処理容器６、厚み検出手段７、制御手段８などを備えている。      
プラズマ発生手段２には、放電管９、導入導波管１０が設けられている。本実施の形態においては、放電管９がプラズマＰが励起される領域にマイクロ波Ｍを導入するためのマイクロ波透過部材となる。放電管９は管状を呈し、マイクロ波Ｍに対する透過率が高くエッチングされにくい材料からなる。例えば、放電管９をアルミナや石英などの誘電体からなるものとすることができる。なお、放電管９の内壁の凹部９ａは、エッチングされてしまった部分を表している。
【００１３】
放電管９の外周面を覆うようにして管状の遮蔽部１８が設けられている。遮蔽部１８の内周面と放電管９の外周面との間には所定の隙間が設けられ、遮蔽部１８の内部を略同軸に放電管９が挿通するようになっている。なお、この隙間は、マイクロ波Ｍが漏洩しない程度の寸法とされている。そのため、遮蔽部１８によりマイクロ波Ｍが漏洩することを抑制できるようになっている。
【００１４】
また、遮蔽部１８には、放電管９と略直交するように導入導波管１０が接続されている。導入導波管１０の終端には終端整合器１１ａが設けられている。また、導入導波管１０の入口側（マイクロ波Ｍの導入側）にはスタブチューナ１１ｂが設けられている。導入導波管１０は、後述するマイクロ波発生手段５から放射されたマイクロ波Ｍを放電管９に向けて導波する。
【００１５】
導入導波管１０と遮蔽部１８との接続部分には、環状のスロット１２が設けられている。スロット１２は、導入導波管１０の内部を導波されてきたマイクロ波Ｍを放電管９に向けて放射するためのものである。後述するように、放電管９の内部にはプラズマＰが励起されるが、スロット１２に対向する部分がプラズマＰが励起される領域の略中心となる。
【００１６】
放電管９（マイクロ波透過部材）の大気側（外側）には、プラズマＰが励起される領域と対向させて厚み検出手段７が設けられている。また、厚み検出手段７は、放電管９（マイクロ波透過部材）の大気側（外側）に、プラズマ生成物により放電管９（マイクロ波透過部材）がエッチングされる領域と対向させて設けられることになる。
【００１７】
この厚み検出手段７は、放電管９（マイクロ波透過部材）の厚み寸法を直接検出するためのものである。そのため、遮蔽部１８の厚み検出手段７に面する部分には検出用の孔部１８ａが設けられている。なお、放電管９が石英などで形成される場合には、検出対象である放電管９が透明体となる。
【００１８】
図２は、厚み検出手段を例示するための模式図である。    
図２に示すように、厚み検出手段７には、光を出射する照射部７ａと反射光を受光する受光部７ｂとが設けられている。照射部７ａは、例えば、レーザ光を出射するレーザ発振器とすることができる。受光部７ｂは、例えば、入射する光の位置を検出可能なＣＣＤ（Charge Coupled Device）とすることができる。
なお、レーザ光を用いて厚み寸法を検出する場合には、波長の異なる２種類のレーザ光を重ねて使用するようにすることが好ましい。
【００１９】
照射部７ａから出射したレーザ光の一部は放電管９の外表面で反射されて、受光部７ｂに入射する。また、照射部７ａから出射したレーザ光の一部は放電管９の内壁面で反射されて、受光部７ｂに入射する。この際、放電管９の内壁面で反射されたレーザ光が受光部７ｂに入射する位置は放電管９の厚み寸法により異なる。そのため、外表面で反射されたレーザ光が入射した位置と、内壁面で反射されたレーザ光が入射した位置との間の寸法を計測すれば、放電管９の厚み寸法を幾何学的に演算することができる。また、放電管９の内壁面で反射したレーザ光が入射する位置は、放電管材料の屈折率により影響を受ける。そのため、演算された厚み寸法の値を屈折率に基づいて補正するようにすることもできる。
【００２０】
なお、厚み検出手段７の一例として反射光を利用するものを例示したがこれに限定されるわけではない。放電管９を挟んで照射部と受光部を設け、放電管９を透過する光量の変化を検出することで厚み寸法を検出することもできる。また、超音波を利用して厚み寸法を検出するようにしても良い。ただし、作業性、生産性などを考慮すれば非接触で放電管９の厚み寸法を検出することができるものとすることが好ましい。
【００２１】
また、図２に示すように、孔部１８ａの開閉を行うための開閉手段１９を設けることもできる。すなわち、放電管９（マイクロ波透過部材）の大気側（外側）に設けられ、マイクロ波Ｍの漏洩を抑制する遮蔽部１８と、遮蔽部１８の厚み検出手段７に面する部分に設けられた孔部１８ａと、孔部１８ａの開閉を行う開閉手段１９とを設けることもできる。
【００２２】
この開閉手段１９には図示しない駆動手段が接続されている。そして、図示しない駆動手段により開閉手段１９を遮蔽部１８の軸方向に移動させることができるようになっている。そのため、開閉手段１９を移動させることで孔部１８ａの開閉を行うことができる。
【００２３】
開閉手段１９を設けるようにすれば、厚み検出を行わない時には孔部１８ａを塞ぐことができる。そのため、孔部１８ａからマイクロ波が漏洩することを抑制することができる。なお、遮蔽部１８の内壁面側に開閉手段１９を設ける場合を例示したが、外側に開閉手段１９を設けるようにすることもできる。また、遮蔽部１８の軸方向に開閉手段１９を移動させる場合を例示したが、遮蔽部１８の円周方向に沿うように開閉手段１９を移動させることもできる。
【００２４】
導入導波管１０の一端には、マイクロ波発生手段５が設けられている。このマイクロ波発生手段５は、所定周波数（例えば２．７５ＧＨｚ）のマイクロ波Ｍを発生させ、導入導波管１０に向けて放射することができるようになっている。
【００２５】
放電管９の一端には流量制御弁（Mass Flow Controller：ＭＦＣ）１３を介してガス供給手段４が接続されている。そして、流量制御弁１３を介して、ガス供給手段４から放電管９内にプロセスガスＧを導入することができるようになっている。また、制御手段８により流量制御弁１３を制御することで、プロセスガスＧの導入量が調整できるようになっている。
【００２６】
放電管９の他端には輸送管１４の一端が接続され、輸送管１４の他端は処理容器６に接続されている。すなわち、放電管９と処理容器６とが輸送管１４により接続されている。輸送管１４は、中性活性種による腐蝕に耐え得る材料、例えば、石英、ステンレス鋼、セラミックス、フッ素樹脂などからなる。
【００２７】
処理容器６は、有底の略円筒形状を呈し、その上端が天板６ａで塞がれている。処理容器６の内部には、図示しない静電チャックを内蔵した載置台１５が設けられ、その上面に被処理物Ｗ（例えば、半導体ウェーハやガラス基板など）を載置、保持することができるようになっている。
【００２８】
処理容器６の底面には、圧力制御器（Auto Pressure Controller：ＡＰＣ）１６を介してターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）などの減圧手段３が接続されている。圧力制御器１６は、処理容器６の内圧を検出する図示しない真空計の出力に基づいて、処理容器６の内圧が所定の圧力となるように制御する。すなわち、処理容器６は、半導体ウェーハやガラス基板などの被処理物Ｗを収容し大気圧よりも減圧された雰囲気を維持できるようになっている。
【００２９】
輸送管１４との接続部分よりは下方であって載置台１５の上方には、載置台１５の上面を覆うように整流板１７が設けられている。整流板１７は、輸送管１４から導入される中性活性種を含んだガスの流れを整流し、被処理物Ｗの処理面上における中性活性種の量が略均一となるようにするためのものである。整流板１７は、多数の孔部１７ａが設けられた略円形の板状体であり、処理容器６の内壁に固定されている。そして、整流板１７と載置台１５の上面（載置面）との間の領域が、プラズマ処理が行われる処理空間２０となる。また、処理容器６の内壁面、整流板１７の表面は、中性活性種と反応しにくい材料（例えば、四弗化樹脂（ＰＴＦＥ）またはアルミナ等のセラミック材料など）で覆われている。
【００３０】
制御手段８は、減圧手段３、ガス供給手段４、マイクロ波発生手段５、圧力制御器１６、流量制御弁１３などの制御を行う。また、厚み検出手段７からの検出信号（厚み寸法の検出値）に基づいて放電管９（マイクロ波透過部材）の寿命（交換時期）などを判断する。なお、制御手段８に電気的に接続された図示しない表示装置に厚み寸法などを表示し、この表示に基づいて作業者が寿命（交換時期）を判断することもできる。
この場合、放電管９（マイクロ波透過部材）の寿命（交換時期）の判断は、予め実験などで求められた閾値（厚みに関する使用限界寸法など）などに基づいて行うようにすることができる。
また、後述するように厚み検出手段７からの信号に基づいてプラズマ処理装置１を構成する他の要素の制御を行うようにすることができる。
【００３１】
次に、プラズマ処理装置１の作用について例示をする。  
まず、図示しない搬送装置により被処理物Ｗ（例えば、半導体ウェーハ）が、処理容器６内に搬入され、載置台１５上に載置、保持される。次に、処理容器６内が減圧手段３により所定圧力まで減圧される。この際、圧力制御器１６により処理容器６内の圧力が調整される。また、処理容器６と連通する放電管９の内部も減圧される。
【００３２】
次に、プラズマ発生手段２により中性活性種を含むプラズマ生成物が生成される。すなわち、まず、ガス供給手段４から所定流量のプロセスガスＧ（例えば、ＣＦ４など）が、流量制御弁１３を介して放電管９内に導入される。一方、マイクロ波発生手段５から所定のパワーのマイクロ波Ｍが導入導波管１０内に放射される。放射されたマイクロ波Ｍは導入導波管１０内を導波され、スロット１２を介して放電管９に向けて放射される。
【００３３】
放電管９に向けて放射されたマイクロ波Ｍは、放電管９の表面を伝搬して、放電管９内に放射される。このようにして放電管９内に放射されたマイクロ波Ｍのエネルギーにより、プラズマＰが発生する。そして、発生したプラズマＰ中の電子密度が、放電管９を介して供給されるマイクロ波Ｍを遮蔽できる密度（カットオフ密度）以上になると、マイクロ波Ｍは放電管９の内壁面から放電管９内の空間に向けて一定距離（スキンデプス）だけ入るまでの間に反射されるようになる。そのため、このマイクロ波Ｍの反射面とスロット１２の下面との間にはマイクロ波Ｍの定在波が形成されることになる。その結果、マイクロ波Ｍの反射面がプラズマ励起面となって、このプラズマ励起面で安定なプラズマＰが励起されるようになる。このプラズマ励起面で励起された安定なプラズマＰ中において、プロセスガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオンなどのプラズマ生成物が生成される。
【００３４】
生成されたプラズマ生成物を含むガスは、輸送管１４を介して処理容器６内に搬送される。この際、寿命の短いイオンなどは処理容器６にまで到達できず、寿命の長い中性活性種のみが処理容器６に到達することになる。導入された中性活性種を含むガスは、整流板１７で整流されて被処理物Ｗの表面に到達し、エッチング処理などのプラズマ処理が行われる。本実施の形態においては、主に中性活性種による等方性処理（例えば、等方性エッチングなど）が行われることになる。処理が終了した被処理物Ｗは、図示しない搬送装置により処理容器６外に搬出される。この後、必要があれば、前述の処理が繰り返される。
【００３５】
ここで、厚み検出手段７による検出は、マイクロ波Ｍが放射されていないときに行うようにすることが好ましい。そのようにすれば、マイクロ波Ｍによるノイズを抑制することができる。また、厚み検出手段７が損傷することを抑制することもできる。例えば、図示しない搬送装置により被処理物Ｗが搬出される際に検出を行うことができる。また、生産ロットの合間やメンテナンス時期に検出を行うようにすることもできる。なお、厚み検出手段７の作用については前述したものと同様のため省略する。
【００３６】
また、生産の過程において放電管９（マイクロ波透過部材）の交換が必要と判断された場合には、この判断に基づく報知を行うようにすることができる。例えば、当該ロットの終了後に放電管９の交換を促すような警報を発したり、プラズマ処理装置１の稼働を禁止したりすることができる。
【００３７】
本実施の形態によれば、放電管９（マイクロ波透過部材）の厚み寸法を直接検出することができるので、放電管９（マイクロ波透過部材）の寿命（交換時期）をより正確に検知することができる。そのため、無駄な交換作業が行われることを抑制することができるので、プラズマ処理装置１の停止時間を少なくすることができる。また、放電管９（マイクロ波透過部材）の寿命（交換時期）に達したにもかかわらずプラズマ処理装置１が継続使用されることを抑制することができる。その結果、生産性や品質などの向上を図ることができる。
【００３８】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置を例示するための模式断面図である。  
また、図４は、図３におけるＡ−Ａ矢視断面図である。      
なお、図１において例示をしたものと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。      
図３に例示をするプラズマ処理装置３０は、一般に「ＳＷＰ（Surface Wave Plasma：表面波プラズマ）装置」と呼ばれるマイクロ波励起型のプラズマ処理装置である。すなわち、マイクロ波により励起させたプラズマを用いてプロセスガスからプラズマ生成物を生成し、被処理物の処理を行うプラズマ処理装置の一例である。
【００３９】
図３に示すように、プラズマ処理装置３０は、プラズマ発生手段３１、減圧手段３、ガス供給手段４、マイクロ波発生手段５、処理容器３２、厚み検出手段７、制御手段３３などを備えている。
【００４０】
プラズマ発生手段３１には、透過窓３４、導入導波管３５が設けられている。本実施の形態においては、透過窓３４がプラズマＰが励起される領域にマイクロ波Ｍを導入するためのマイクロ波透過部材となる。透過窓３４は平板状を呈し、マイクロ波Ｍに対する透過率が高くエッチングされにくい材料からなる。例えば、透過窓３４をアルミナや石英などの誘電体からなるものとすることができる。透過窓３４は、処理容器３２の上端に気密となるようにして設けられている。なお、透過窓３４の処理容器３２内に面する側の凹部３４ａは、エッチングされた部分を表している。
【００４１】
処理容器３２の外側であって、透過窓３４の上面には導入導波管３５が設けられている。なお、図示は省略したが終端整合器やスタブチューナを適宜設けるようにすることもできる。導入導波管３５は、マイクロ波発生手段５から放射されたマイクロ波Ｍを透過窓３４に向けて導波する。
【００４２】
導入導波管３５と透過窓３４との接続部分には、スロット３６が設けられている。スロット３６は、導入導波管３５の内部を導波されてきたマイクロ波Ｍを透過窓３４に向けて放射するためのものである。
【００４３】
図３、図４に示すように、導入導波管３５の側方には、プラズマＰが励起される領域と対向するように厚み検出手段７が設けられている。すなわち、透過窓３４（マイクロ波透過部材）の大気側（外側）には、プラズマＰが励起される領域と対向させて厚み検出手段７が設けられている。また、厚み検出手段７は、透過窓３４（マイクロ波透過部材）の大気側（外側）に、プラズマ生成物により透過窓３４（マイクロ波透過部材）がエッチングされる領域と対向させて設けられることになる。    
この厚み検出手段７は、透過窓３４（マイクロ波透過部材）の厚み寸法を直接検出するためのものである。
【００４４】
また、図１に例示をしたものと同様に、透過窓３４（マイクロ波透過部材）の大気側（外側）に設けられ、マイクロ波Ｍの漏洩を抑制する遮蔽部２８と、遮蔽部２８の厚み検出手段７に面する部分に設けられた孔部２８ａと、孔部２８ａの開閉を行う開閉手段２９とを設けることもできる。
【００４５】
導入導波管３５の一端には、マイクロ波発生手段５が設けられている。このマイクロ波発生手段５は、所定周波数（例えば２．７５ＧＨｚ）のマイクロ波Ｍを発生させ、導入導波管３５に向けて放射することができるようになっている。
【００４６】
処理容器３２の側壁上部には、流量制御弁（Mass Flow Controller：ＭＦＣ）１３を介してガス供給手段４が接続されている。そして、ガス供給手段４から流量制御弁１３を介して処理容器３２内のプラズマＰが励起される領域にプロセスガスＧを導入することができるようになっている。また、制御手段３３により流量制御弁１３を制御することで、プロセスガスＧの導入量が調整できるようになっている。
【００４７】
処理容器３２は、有底の略円筒形状を呈し、その内部には、図示しない静電チャックを内蔵した載置台１５が設けられている。そして、載置台１５の上面に被処理物Ｗ（例えば、半導体ウェーハやガラス基板など）を載置、保持することができるようになっている。
【００４８】
処理容器３２の底面には、圧力制御器（Auto Pressure Controller：ＡＰＣ）１６を介してターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）などの減圧手段３が接続されている。圧力制御器１６は、処理容器３２の内圧を検出する図示しない真空計の出力に基づいて、処理容器３２の内圧が所定の圧力となるように制御する。すなわち、処理容器３２は、半導体ウェーハやガラス基板などの被処理物Ｗを収容し大気圧よりも減圧された雰囲気を維持できるようになっている。
ガス供給手段４との接続部分よりは下方であって載置台１５の上方には、載置台１５の上面を覆うように整流板１７が設けられている。整流板１７は、プラズマＰにより生成されたプラズマ生成物を含んだガスの流れを整流し、被処理物Ｗの処理面上におけるプラズマ生成物の量が略均一となるようにするためのものである。
【００４９】
また、整流板１７は、多数の孔部１７ａが設けられた略円形の板状体であり、処理容器３２の内壁に固定されている。そして、整流板１７と載置台１５の上面（載置面）との間の領域が、プラズマ処理が行われる処理空間２０となる。また、処理容器３２の内壁面、整流板１７の表面は、中性活性種と反応しにくい材料（例えば、四弗化樹脂（ＰＴＦＥ）またはアルミナ等のセラミック材料など）で覆われている。
【００５０】
制御手段３３は、減圧手段３、ガス供給手段４、マイクロ波発生手段５、圧力制御器１６、流量制御弁１３などの制御を行う。また、厚み検出手段７からの検出信号（厚み寸法の検出値）に基づいて透過窓３４（マイクロ波透過部材）の寿命（交換時期）などを判断する。なお、制御手段３３に電気的に接続された図示しない表示装置に厚み寸法などを表示し、この表示に基づいて作業者が寿命（交換時期）を判断することもできる。
この場合、透過窓３４（マイクロ波透過部材）の寿命（交換時期）の判断は、予め実験などで求められた閾値（厚みに関する使用限界寸法など）などに基づいて行うようにすることができる。
また、後述するように厚み検出手段７からの信号に基づいてプラズマ処理装置３０を構成する他の要素の制御を行うようにすることができる。
【００５１】
次に、プラズマ処理装置３０の作用について例示をする。      
まず、図示しない搬送装置により被処理物Ｗ（例えば、半導体ウェーハ）が、処理容器３２内に搬入され、載置台１５上に載置、保持される。次に、処理容器３２内が減圧手段３により所定圧力まで減圧される。この際、圧力制御器１６により処理容器３２内の圧力が調整される。
【００５２】
次に、プラズマ発生手段３１により中性活性種を含むプラズマ生成物が生成される。すなわち、まず、ガス供給手段４から所定量のプロセスガスＧ（例えば、ＣＦ４など）が、流量制御弁１３を介して処理容器３２内のプラズマＰが励起される領域に導入される。一方、マイクロ波発生手段５から所定のパワーのマイクロ波Ｍが導入導波管３５内に放射される。放射されたマイクロ波Ｍは、導入導波管３５内を導波され、スロット３６を介して透過窓３４に向けて放射される。
【００５３】
透過窓３４に向けて放射されたマイクロ波Ｍは、透過窓３４の表面を伝搬して、処理容器３２内に放射される。このようにして処理容器３２内に放射されたマイクロ波Ｍのエネルギーにより、プラズマＰが発生する。そして、発生したプラズマＰ中の電子密度が、透過窓３４を介して供給されるマイクロ波Ｍを遮蔽できる密度（カットオフ密度）以上になると、マイクロ波Ｍは透過窓３４の下面から処理容器３２内の空間に向けて一定距離（スキンデプス）だけ入るまでの間に反射されるようになる。そのため、このマイクロ波Ｍの反射面とスロット３６の下面との間にはマイクロ波Ｍの定在波が形成されることになる。その結果、マイクロ波Ｍの反射面がプラズマ励起面となって、このプラズマ励起面で安定なプラズマＰが励起されるようになる。
【００５４】
このプラズマ励起面で励起された安定なプラズマＰ中において、プロセスガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオンなどのプラズマ生成物が生成される。生成されたプラズマ生成物を含むガスは、整流板１７で整流されて被処理物Ｗの表面に到達し、エッチング処理などのプラズマ処理が行われる。
【００５５】
本実施の形態においては、プラズマ生成物を含むガスが整流板１７を通過する際に、イオンや荷電粒子が除去される。そのため、主に中性活性種による等方性処理（例えば、等方性エッチングなど）が行われることになる。なお、バイアス電圧を付加してイオンが整流板１７を通過できるようにすることで、異方性処理（例えば、異方性エッチングなど）を行うようにすることもできる。処理が終了した被処理物Ｗは、図示しない搬送装置により処理容器３２外に搬出される。この後、必要があれば、前述の処理が繰り返される。
【００５６】
ここで、厚み検出手段７による検出は、マイクロ波Ｍが放射されていないときに行うようにすることが好ましい。そのようにすれば、マイクロ波Ｍによるノイズを抑制することができる。また、厚み検出手段７が損傷することを抑制することができる。例えば、図示しない搬送装置により被処理物Ｗが搬出される際に検出を行うことができる。また、生産ロットの合間やメンテナンス時期に検出を行うようにすることもできる。なお、厚み検出手段７の作用については前述したものと同様のため省略する。
【００５７】
また、生産の過程において透過窓３４（マイクロ波透過部材）の交換が必要と判断された場合には、この判断に基づく報知を行うようにすることができる。例えば、当該ロットの終了後に透過窓３４の交換を促すような警報を発したり、プラズマ処理装置３０の稼働を禁止したりすることができる。
【００５８】
本実施の形態によれば、透過窓３４（マイクロ波透過部材）の厚み寸法を直接検出することができるので、透過窓３４（マイクロ波透過部材）の寿命（交換時期）をより正確に検知することができる。そのため、無駄な交換作業が行われることを抑制することができるので、プラズマ処理装置３０の停止時間を少なくすることができる。また、透過窓３４（マイクロ波透過部材）の寿命（交換時期）に達したにもかかわらずプラズマ処理装置３０が継続使用されることを抑制することができる。その結果、生産性や品質などの向上を図ることができる。
【００５９】
次に、本実施の形態に係るプラズマ処理装置の検査方法について例示をする。    
本実施の形態に係るプラズマ処理装置の検査方法は、マイクロ波Ｍにより励起させたプラズマＰを用いてプロセスガスＧからプラズマ生成物を生成し、被処理物Ｗの処理を行うプラズマ処理装置の検査方法である。また、プラズマＰが励起される領域にマイクロ波Ｍを導入するためのマイクロ波透過部材の厚み寸法を厚み検出手段７を用いて直接検出する。
【００６０】
この場合、マイクロ波透過部材の厚み寸法の検出は、マイクロ波Ｍを放射するマイクロ波発生手段５からマイクロ波Ｍが放射されていないときに実行することが好ましい。そのようにすれば、測定ノイズの低減や厚み検出手段７の損傷の抑制を図ることができる。
【００６１】
そして、厚み寸法の検出値に基づいて、マイクロ波透過部材の交換が必要と判断された場合には、この判断に基づく報知が行われるようにすることができる。例えば、当該ロットの終了後にマイクロ波透過部材の交換を促すような警報を発したり、プラズマ処理装置の稼働を禁止したりすることができる。なお、マイクロ波透過部材の寿命（交換時期）の判断は、予め実験などで求められた閾値（厚みに関する使用限界寸法など）などに基づいて行うようにすることができる。
【００６２】
本実施の形態によれば、マイクロ波透過部材の厚み寸法を直接検出することができるので、マイクロ波透過部材の寿命（交換時期）をより正確に検知することができる。そのため、無駄な交換作業が行われることを抑制することができるので、プラズマ処理装置の停止時間を少なくすることができる。また、マイクロ波透過部材の寿命（交換時期）に達したにもかかわらずプラズマ処理装置が継続使用されることを抑制することができる。その結果、生産性や品質などの向上を図ることができる。
【００６３】
以上、本発明の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、当業者が適宜設計変更を加えたものも、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、プラズマ処理装置１、プラズマ処理装置３０などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示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。
【００６４】
また、プラズマの発生方式も例示したものに限定されるわけではない。マイクロ波透過部材を介して導入されたマイクロ波によりプラズマが励起される「マイクロ波励起型」のプラズマ処理装置に広く適用させることができる。また、プラズマ処理装置の用途に関しても例示したものに限定されるわけではなく、アッシングやドライエッチングの他にも薄膜堆積や表面改質などの各種のプラズマ処理に用いることができる。
【００６５】
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置を例示するための模式断面図である。
【図２】厚み検出手段を例示するための模式図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置を例示するための模式断面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  プラズマ処理装置、２  プラズマ発生手段、３  減圧手段、４  ガス供給手段、５    マイクロ波発生手段、６  処理容器、７  厚み検出手段、７ａ  照射部、７ｂ  受光部、８  制御手段、９  放電管、９ａ  凹部、１０  導入導波管、１２  スロット、１４  輸送管、１５  載置台、１８  遮蔽部、１８ａ  孔部、１９  開閉手段、２８  遮蔽部、２８ａ  孔部、２９  開閉手段、３０  プラズマ処理装置、３１  プラズマ発生手段、３２  処理容器、３３  制御手段、３４  透過窓、３５  導入導波管、３６  スロット、Ｇ  プロセスガス、Ｍ  マイクロ波、Ｐ  プラズマ、Ｗ  被処理物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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