(57)【要約】【課題】プラズマ発光をモニタした光の伝達効率を向上させることにより、プラズマの高精度なフィードバック制御を行うことのできるプラズマ処理装置及び方法を提供する。【解決手段】処理室の側壁にプラズマ発光をモニタするための光透過窓と、前記光透過窓から採光した光を光検出器へ導く手段とを有し、前記プラズマ発光の強度変化を利用してプラズマ処理のフィードバック制御を行うプラズマ処理装置において、前記光透過窓は、前記処理室の側壁から外に出ている部分の形状を凸形状としたことを特徴とするプラズマ処理装置からなる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室の側壁にプラズマ発光をモニタするための光透過窓と、前記光透過窓から採光した光を光検出器へ導く手段とを有し、前記プラズマ発光の強度変化を利用してプラズマ処理のフィードバック制御を行うプラズマ処理装置において、前記光透過窓は、前記処理室の側壁から外に出ている部分の形状を凸形状としたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、前記採光した光を光検出器へ導く手段は光ファイバであり、前記光透過窓の材質は、石英であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
処理室の側壁にプラズマ発光をモニタするための光透過窓と、前記光透過窓から採光した光を光検出器へ導く手段とを設け、前記プラズマ発光の強度変化を利用してプラズマ処理のフィードバック制御を行うプラズマ処理方法において、前記光透過窓の前記処理室の側壁から外に出ている部分の形状を凸形状とし、前記採光した光を前記凸形状の内部を通して前記光検出器へと導くことを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ処理装置及び方法に係り、特にプラズマ発光の強度変化を利用してプラズマ処理のフィードバック制御を行うプラズマ処理装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２に、従来の装置構成の断面図を示す。処理室３の側壁に光透過窓１４を設け、ソレノイドコイル２の中を光ファイバ８を通すことにより、プラズマ処理中に発せられる光を採光していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の装置では、処理室の上部に処理室天板を保持する為に外側に張り出したフランジを有しており、かつ、ソレノイドコイル２が上下方向へ動く構造となっていたため、光ファイバ８を光透過窓の直近まで挿入することが出来なかった。
【０００４】
これにより、プラズマ光が光透過窓１４を通過して光ファイバ８に達するまでの空間において発散し、光検出器９で利用できる光エネルギの効率が悪く、弱い光を用いてプラズマ制御のフィードバックを行っていた。そのため、光検出器で電気信号に変換した後に電気的に大幅に増幅して使用しなければならなかった。この場合の問題点として、プラズマ光の変化（信号）そのものも小さい上に、その他の電気的なノイズも一緒に増幅される為Ｓ／Ｎ比（信号／ノイズ比）が悪くなり、誤った制御をすることがあった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、このような問題点に鑑みてなされたもので、プラズマ発光をモニタした光の伝達効率を向上させることにより、プラズマの高精度なフィードバック制御を行うことのできるプラズマ処理装置及び方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決する為に次のような手段を採用した。
【０００７】
処理室の側壁にプラズマ発光をモニタするための光透過窓と、前記光透過窓から採光した光を光検出器へ導く手段とを有し、前記プラズマ発光の強度変化を利用してプラズマ処理のフィードバック制御を行うプラズマ処理装置において、前記光透過窓は、前記処理室の側壁から外に出ている部分の形状を凸形状としたプラズマ処理装置。
【０００８】
または、処理室の側壁にプラズマ発光をモニタするための光透過窓と、前記光透過窓から採光した光を光検出器へ導く手段とを設け、前記プラズマ発光の強度変化を利用してプラズマ処理のフィードバック制御を行うプラズマ処理方法において、前記光透過窓の前記処理室の側壁から外に出ている部分の形状を凸形状とし、前記採光した光を前記凸形状の内部を通して前記光検出器へと導くプラズマ処理方法による。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施の形態を示す。真空保持された処理室３に処理用ガス４を導入し、排気系１２を用いて所定の値にガス圧力を調整一方で、ソレノイドコイル２による磁場と高周波透過窓１５を通過させた高周波１を印加することにより処理室３の中にプラズマを生成する。また、温度調節された試料台５の上には、試料台５と静電気吸着された試料６が設置されている。試料台５と試料６の隙間には伝熱ガスであるヘリウムが導入されており、試料６は温度調節されている。試料台５にはバイアス用高周波電源１３から高周波を印加し、試料をエッチング処理する。その時に、エッチング中のプラズマ光を、真空処理室の側壁の一部でもあり、真空処理室の側壁から外に出ている部分の形状が凸形状をした光透過窓７を用いて、光を採光し、光ファイバ８を経由して光検出器９に導く。そこで採光されたプラズマ光は電気信号に変換され、増幅器１０で増幅され演算器１１に入力信号として入る。そこで演算された結果を使ってエッチングをフィードバック制御する。例えば、エッチングの終点判定等に使用することができる。本発明を用いることにより、従来の装置と比べると、約２倍のＳ／Ｎ比を達成することができた。
【００１０】
図３に本発明で使用した光透過窓７の詳細を示す。また、図４に従来の光透過窓１４の詳細を示す。両者の違いは図面右側の部分、つまり、真空処理室の側壁から外に出ている部分の形状が凸形状となっており、その部分での光の発散を抑制することができる構造となっている。
【００１１】
図９に本発明の真空処理室の側壁から外へ出ている部分の光透過窓を光が進む際の模式図を示す。光透過窓の材質は石英であり、その屈折率は１．４〜１．６と空気の屈折率１よりも大きいので、一般的な光ファイバによる光伝送原理と同様に凸形状の内部で光りが全反射を繰り返しながら凸部の先端まで到達する。これにより、採光したプラズマ光が光ファイバに達するまでに発散してしまう距離を極力短くすることができるので、従来では発散していた光をその凸部分の内部で反射させ光ファイバの近くまで導くことが可能となる。
【００１２】
図５に本発明の他の実施例を示す。これは、図３の右側の凸部分を分割し別の部品にしたものである。本実施例では、図３の実施例のものと比べると光の通過経路に端面が追加されているためにそこでの反射により通過できる光の量は数％（３〜９％）程度低下するが、光透過窓の製作が単純で安価に製作可能であると同時に、従来の装置に対する追加改造が容易にできることが特徴である。
【００１３】
図６に本発明の他の実施例を示す。これは、図３のフランジ部を除いて棒状にしたものである。これが最も単純な形状であり最も安価に製作可能な光透過窓であるが、真空保持設計には注意が必要である。例えば、軸シール構造を使用した場合、処理室が真空になることにより、光透過窓自身が引き込まれないように、例えば、図８に示す様なストッパ構造を設ける必要がある。
【００１４】
図７に本発明の他の実施例を示す。これは、図３の光入射面及び出射面以外の点線で示す部分にコーティングを施したものである。これにより光透過窓外表面の傷が抑制され、光透過窓そのものの強度を向上させることができる。コーティング材料は屈折率が石英の屈折率１．４〜１．６より小さいもの、例えば４弗化６弗化プロピレン（屈折率１．３）が望ましい。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、利用するプラズマ光の効率が良くなり、誤った制御をする問題を克服し、高精度なプラズマ制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置構成を示す縦断面。
【図２】従来の装置構成を示す縦断面。
【図３】本発明で使用した光透過窓を示す図。
【図４】従来の光透過窓を示す図。
【図５】本発明の他の実施例の光透過窓を示す図。
【図６】本発明の他の実施例の光透過窓を示す図。
【図７】本発明の他の実施例の光透過窓を示す図。
【図８】本発明の他の実施例で用いたストッパ構造を示す図。
【図９】本発明の光透過窓を光が透過する際の模式図。
【符号の説明】
１…高周波、２…ソレノイドコイル、３…処理室、４…処理用ガス、５…試料台、６…試料、７，１４…光透過窓、８…光ファイバ、９…光検出器、１０…増幅器、１１…演算器、１２…排気系、１３…バイアス用高周波電源、１５…高周波透過窓、１６…コーティング。
【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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