(57)【要約】【課題】プラズマ処理システム及び方法【解決手段】プラズマ処理システムと共に診断システムを作動させるプラズマ処理システム及び方法が提供される。該診断システムは、該プラズマ処理システムのプラズマ処理チャンバと連通しており、かつプラズマプロセス状態を検知する診断センサを含む。該診断システムは、該診断センサの汚染を実質的に低減するように構成されている。該方法は、該診断センサの汚染を実質的に低減することと、該プラズマプロセスおよび／または該処理チャンバ内の基板の状態を検知することとを含む。
2006501681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバの壁に形成された開口を有し、かつプラズマ処理領域を内部に含む処理チャンバと、
前記チャンバ内の基板を前記処理領域内に支持するように構成、かつ配置されているチャックと、
前記プラズマ処理領域内でのプラズマプロセス中に、プラズマを生成するように構成、かつ配置され、前記チャンバと連通しているプラズマジェネレータと、
前記チャンバと連通している診断センサを有し、かつ前記診断センサの汚染を実質的に低減するように構成、かつ配置されている診断システムとを備えており、
前記診断システムは、前記プラズマ処理領域と、前記診断センサとの間に形成されている連通路を含み、かつ所定の長さと所定の径とを有しており、
前記連通路は、前記所定の長さを前記所定の径で割ることによって与えられる、少なくとも４の長さ対径の比を有しているプラズマ処理システム。
【請求項２】
前記診断システムは、前記チャンバに対応するプラズマプロセスおよび／または基板状態を検知するように構成、かつ配置されている請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項３】
前記診断システムは、前記連通路内に配置されたリストリクタ素子を含む請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項４】
前記リストリクタ素子は、前記チャンバ内の開口に隣接して配置されている請求項３に記載のプラズマ処理システム。
【請求項５】
前記リストリクタ素子は、前記チャンバの凹部に当接するように構成されている請求項３に記載のプラズマ処理システム。
【請求項６】
前記リストリクタ素子は、先細りの外側面を有している請求項３に記載のプラズマ処理システム。
【請求項７】
前記診断システムは、前記連通路をパージするようにパージガスを供給することができ、前記連通路と連通するパージガスポートを含む請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項８】
前記リストリクタ素子は、低減されたフローコンダクタンスにより、前記連通路を通る高圧のパージガスを生成するように構成されている請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項９】
前記診断センサは、前記プラズマ処理領域に対応するプラズマプロセスおよび／または基板状態を検知するように構成、かつ配置されている請求項７に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１０】
前記診断センサは、光アセンブリを含む請求項９に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１１】
前記プラズマプロセス状態は、前記プラズマプロセスの終点である請求項９に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１２】
前記プラズマ処理チャンバの近傍で、少なくとも前記連通路内または前記連通路の近傍に、電界を生成するように構成されている電界ジェネレータをさらに具備する請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１３】
前記電界ジェネレータは、少なくとも１つの電極を有する電極アセンブリを備えている請求項１２に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１４】
前記電界ジェネレータを実質的に囲む絶縁体をさらに具備する請求項１２に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１５】
電力を前記電界ジェネレータに供給するように前記電界ジェネレータに結合された電源をさらに具備する請求項１４に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１６】
前記電力は、ＤＣまたはＲＦ電力である請求項１５に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１７】
前記プラズマ処理チャンバの近傍で、少なくとも前記連通路内または前記連通路の近傍に、磁界を発生させるように構成された磁界ジェネレータをさらに具備する請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１８】
前記磁界ジェネレータを実質的に囲む磁界漏れ低減部材をさらに具備する請求項１７に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１９】
前記磁界ジェネレータは、複数の磁石を備えている請求項１７に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２０】
前記複数の磁石は、前記複数の磁石の各磁石が、前記磁石間の離れ角の２倍の角度分、隣接する磁石の極性方向から引き離された極性方向を有するように、前記連通路の周囲に配置されている請求項１９に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２１】
前記複数の磁石は、前記複数の磁石の各磁石が、同じ径方向に向けられた極性方向を有するように、前記連通路の周囲に配置されている請求項１９に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２２】
前記複数の磁石は、前記複数の磁石の１つおきの磁石が、反対の径方向に向けられた極性方向を有するように、前記連通路の周囲に配置されている請求項１９に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２３】
前記磁界ジェネレータは、少なくとも１つの電流通過コイルを備えている請求項１７に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２４】
前記チャンバの壁は、前記連通路の所定の長さよりも薄い厚さを有している請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２５】
前記連通路を囲む流体チャンバをさらに具備する請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２６】
前記流体チャンバと連通する流体流入口と、前記流体チャンバと連通する流体流出口とをさらに具備し、一定の温度を有する流体を、前記流体流入口を介して前記流体チャンバに供給することができ、かつ前記流体流出口を介して前記流体チャンバから除去することができる請求項２５に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２７】
前記流体チャンバと結合され、かつ前記流体チャンバ内の流体の温度を制御することができる温度制御システムをさらに具備する請求項２５に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２８】
前記温度制御システムは、前記流体チャンバ内の流体を加熱するように構成されている請求項２７に記載のプラズマ処理システム。
【請求項２９】
前記温度制御システムは、前記流体チャンバ内の流体を冷却するように構成されている請求項２７に記載のプラズマ処理システム。
【請求項３０】
前記連通路は、前記所定の径が、前記連通路の長さに沿って増減するような可変径を有している請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項３１】
プラズマプロセス中に、プラズマを生成することができるプラズマ処理領域を含む処理チャンバを有するプラズマ処理システムと連結し、診断センサを含み、かつ前記プラズマ処理領域に結合されている診断システムを作動させる方法であって、
前記プラズマ処理チャンバと前記診断センサとの間に形成され、前記連通路の所定の長さを前記連通路の所定の径で割ることによって提供される少なくとも４の長さ対径の比を有する連通路を設けることと、
前記診断センサの汚染を実質的に低減することと、
前記処理チャンバ内のプラズマプロセスおよび／または基板の状態を、前記診断センサによって検知することとを具備する方法。
【請求項３２】
前記連通路を、リストリクタ素子によって、所定の長さ及び所定の径に制限することをさらに具備する請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記所定の径を前記連通路に沿って増加または減少させるように、前記連通路を先細りにすることをさらに具備する請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記実質的に低減することは、前記連通路を実質的に囲む一定の温度の流体を供給することを含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記実質的に低減することは、前記連通路を実質的に囲む流体を一定の温度まで加熱することを含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記実質的に低減することは、前記連通路を実質的に囲む流体を一定の温度まで冷却することを含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記実質的に低減することは、前記プラズマ処理チャンバの近傍で、少なくとも前記連通路内にまたは該連通路の近傍に電界を生成することを含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３８】
前記実質的に低減することは、前記プラズマ処理チャンバの近傍で、少なくとも前記連通路内にまたは該連通路の近傍に磁界を生成することを含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３９】
前記実質的に低減することは、
前記プラズマ処理チャンバの近傍で、少なくとも前記連通路内にまたは該連通路の近傍に電界を生成することと、
前記プラズマ処理チャンバの近傍で、少なくとも前記連通路内にまたは該連通路の近傍に磁界を生成することとを含む請求項３１に記載の方法。
【請求項４０】
前記実質的に低減することは、
一定の温度の流体を、前記連通路の実質的に周囲に供給することと、
前記プラズマ処理チャンバの近傍で、少なくとも前記連通路内にまたは該連通路の近傍に磁界を生成することとを含む請求項３１に記載の方法。
【請求項４１】
前記一定の温度の流体を供給することは、前記連通路を実質的に囲む流体を一定の温度まで加熱することを含む請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記一定の温度の流体を供給することは、前記連通路を実質的に囲む流体を一定の温度まで冷却することを含む請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記実質的に低減することは、
一定の温度の流体を、前記連通路の実質的に周囲に供給することと、
前記プラズマ処理チャンバの近傍で、少なくとも前記連通路内にまたは該連通路の近傍に電界を生成することとを含む請求項３１に記載の方法。
【請求項４４】
前記一定の温度の流体を供給することは、前記連通路を実質的に囲む流体を一定の温度まで加熱することを含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記一定の温度の流体を供給することは、前記連通路を実質的に囲む流体を一定の温度まで冷却することを含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
前記実質的に低減することは、
一定の温度の流体を、前記連通路の実質的に周囲に供給することと、
前記プラズマ処理チャンバの近傍で、少なくとも前記連通路内にまたは該連通路の近傍に電界を生成することと、
前記プラズマ処理チャンバの近傍で、少なくとも前記連通路内にまたは該連通路の近傍に磁界を生成することとを含む請求項３１に記載の方法。
【請求項４７】
前記一定の温度の流体を供給することは、前記連通路を実質的に囲む流体を一定の温度まで加熱することを含む請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記一定の温度の流体を供給することは、前記連通路を実質的に囲む流体を一定の温度まで冷却することを含む請求項４６に記載の方法。
【請求項４９】
選択された径の開口を有し、かつプラズマ処理領域を含むチャンバと、
前記チャンバ内の基板を前記処理領域内に支持するように構成、かつ配置されたチャックと、
前記チャンバと連通し、前記プラズマ処理領域内でのプラズマプロセス中に、プラズマを生成するように構成、かつ配置されているプラズマジェネレータと、
前記チャンバと連通する診断センサを有する診断システムと、
前記プラズマ処理領域と前記診断センサとの間に形成された連通路と、
前記診断センサの汚染を低減するために、前記プラズマ処理チャンバの近傍で、少なくとも前記連通路内にまたは該連通路の近傍に、電界を生成するように構成された電界ジェネレータとを具備するプラズマ処理システム。
【請求項５０】
前記電界ジェネレータは、少なくとも１つの電極を有する電極アセンブリを備えている請求項４９に記載のプラズマ処理システム。
【請求項５１】
前記電界ジェネレータを実質的に囲む絶縁体をさらに具備する請求項５０に記載のプラズマ処理システム。
【請求項５２】
前記電界ジェネレータに電力を供給するために、前記電界ジェネレータに結合された電源をさらに具備する請求項５１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項５３】
前記電力は、ＤＣまたはＲＦバイアス電力である請求項５２に記載のプラズマ処理システム。
【請求項５４】
選択された径の開口を有し、かつプラズマ処理領域を含むチャンバと、
前記チャンバ内の基板を前記処理領域内に支持するように構成、かつ配置されたチャックと、
前記チャンバと連通し、前記プラズマ処理領域内でのプラズマプロセス中に、プラズマを生成するように構成、かつ配置されているプラズマジェネレータと、
前記チャンバと連通する診断センサを有する診断システムと、
前記プラズマ処理領域と前記診断センサとの間に形成された連通路と、
前記診断センサの汚染を低減するために、前記プラズマ処理チャンバの近傍で、少なくとも前記連通路内にまたは該連通路の近傍に、磁界を生成するように構成された磁界ジェネレータとを具備するプラズマ処理システム。
【請求項５５】
前記磁界ジェネレータを実質的に囲む磁界漏れ低減部材をさらに具備する請求項５４に記載のプラズマ処理システム。
【請求項５６】
前記磁界ジェネレータは、複数の磁石を備えている請求項５４に記載のプラズマ処理システム。
【請求項５７】
前記複数の磁石は、前記複数の磁石の各磁石が、前記磁石間の離れ角の２倍の角度分、隣接する磁石の極性方向から引き離された極性方向を有するように、前記連通路の周囲に配置されている請求項５６に記載のプラズマ処理システム。
【請求項５８】
前記複数の磁石は、前記複数の磁石の各磁石が、同じ径方向に向けられた極性方向を有するように、前記連通路の周囲に配置されている請求項５６に記載のプラズマ処理システム。
【請求項５９】
前記複数の磁石は、前記複数の磁石の１つおきの磁石が、反対の径方向に向けられた極性方向を有するように、前記連通路の周囲に配置されている請求項５６に記載のプラズマ処理システム。
【請求項６０】
前記磁界ジェネレータは、少なくとも１つの電流通過コイルを備えている請求項５５に記載のプラズマ処理システム。
【請求項６１】
選択された径の開口を有し、かつプラズマ処理領域を含むチャンバと、
前記チャンバ内の基板を前記処理領域内に支持するように構成、かつ配置されたチャックと、
前記チャンバと連通し、前記プラズマ処理領域内でのプラズマプロセス中に、プラズマを生成するように構成、かつ配置されているプラズマジェネレータと、
前記チャンバと連通する診断センサを有する診断システムと、
前記プラズマ処理領域と前記診断センサとの間に形成された連通路と、
前記連通路を囲む流体チャンバを含み、前記流体チャンバ内の流体の温度を制御することができる温度制御システムとを具備するプラズマ処理システム。
【請求項６２】
前記温度制御システムは、前記流体チャンバと連通する流体流入口と、前記流体チャンバと連通する流体流出口とを含み、一定の温度を有する流体を、前記流体流入口を介して前記流体チャンバに供給することができ、かつ前記流体流出口を介して前記流体チャンバから除去することができる、請求項６１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項６３】
前記温度制御システムは、前記流体チャンバ内の流体を前記一定の温度まで加熱するように構成されている、請求項６１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項６４】
前記温度制御システムは、前記流体チャンバ内の流体を前記一定の温度まで冷却するように構成されている、請求項６１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項６５】
プラズマプロセス中に、プラズマを生成することができるプラズマ処理領域を含む処理チャンバを有するプラズマ処理システムと連結し、診断センサを含み、かつ前記プラズマ処理領域に結合されている診断システムを作動させる方法であって、
前記プラズマ処理チャンバの近傍で、前記プラズマ処理チャンバと前記診断センサとの間に形成された少なくとも連通路内に、または該連通路の近傍に電界を生成して、前記診断センサの汚染を実質的に低減することと、
前記処理チャンバ内のプラズマプロセスおよび／または基板の状態を、前記診断センサによって検知することとを具備する方法。
【請求項６６】
プラズマプロセス中に、プラズマを生成することができるプラズマ処理領域を含む処理チャンバを有するプラズマ処理システムと連結し、診断センサを含み、かつ前記プラズマ処理領域に結合されている診断システムを作動させる方法であって、
前記プラズマ処理チャンバの近傍で、前記プラズマ処理チャンバと前記診断センサとの間に形成された少なくとも連通路内に、または該連通路の近傍に磁界を生成して、前記診断センサの汚染を実質的に低減することと、
前記処理チャンバ内のプラズマプロセスおよび／または基板の状態を、前記診断センサによって検知することとを具備する方法。
【請求項６７】
プラズマプロセス中に、プラズマを生成することができるプラズマ処理領域を含む処理チャンバを有するプラズマ処理システムと連結し、診断センサを含み、かつ前記プラズマ処理領域に結合されている診断システムを作動させる方法であって、
前記プラズマ処理チャンバと前記診断センサとの間に形成された連通路を囲む流体チャンバ内の流体の温度を制御して、前記診断センサの汚染を実質的に低減することと、
前記処理チャンバ内のプラズマプロセスおよび／または基板の状態を、前記診断センサによって検知することとを具備する方法。
【請求項６８】
前記リストリクタ素子と、前記連通路を実質的に囲む取付け部とのうちの少なくとも一方は、金属、誘電材料及び半導体材料から形成されている請求項３に記載のプラズマ処理システム。
【請求項６９】
前記診断システムは、前記連通路内に配置されたリストリクタ素子を含む請求項４９に記載のプラズマ処理システム。
【請求項７０】
前記リストリクタ素子と、前記連通路を実質的に囲む取付け部とのうちの少なくとも一方は、金属、誘電材料及び半導体材料から形成されている請求項６９に記載のプラズマ処理システム。
【請求項７１】
前記診断システムは、前記連通路内に配置されたリストリクタ素子を含む請求項５４に記載のプラズマ処理システム。
【請求項７２】
前記リストリクタ素子と、前記連通路を実質的に囲む取付け部とのうちの少なくとも一方は、金属、誘電材料及び半導体材料から形成されている請求項７１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項７３】
前記診断システムは、前記連通路内に配置されたリストリクタ素子を含む請求項６１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項７４】
前記リストリクタ素子と、前記連通路を実質的に囲む取付け部とのうちの少なくとも一方は、金属、誘電材料及び半導体材料から形成されている請求項６３に記載のプラズマ処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
この出願は、２００２年９月３０日に出願された米国仮特許出願第６０／４１４，３４９号に基づいており、かつ該出願の利益を引き出すものであり、該出願の内容全体は参照によりここに組み込まれる。
【０００２】
この出願は、２００２年９月３０日に出願された、Ｍｉｔｒｏｖｉｃらの米国仮特許出願第６０／４１４，３４８号「プラズマ処理システムを用いた光システムを使用するための装置及び方法」（Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｕｓｅ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｐｌａｓｍａ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）に関連し、該出願の内容全体は参照によりここに組み込まれる。
【０００３】
本発明は、プラズマ処理に関し、より具体的には、プラズマ処理に用いられる診断システムの汚染を低減することに関する。
【背景技術】
【０００４】
一般に、プラズマは、活性種の集団であり、そのうちの一部はガスであり、またそのうちの一部は帯電している。プラズマは、ある処理システムにおいては、広範囲の用途に対して有用である。例えば、プラズマ処理システムは、材料処理において、および半導体、集積回路、ディスプレイ及びその他の電子デバイスの製造及び処理において、例えば、半導体ウェハ等の基板に対するエッチングや成膜に対して、かなり有用である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
診断方法は、プラズマプロセス及び関連する基板をモニタするのに、およびプラズマプロセス、例えば、プラズマエッチングプロセスの終点を判断するのに幅広く用いられている。診断方法は、例えば、光診断法または圧力測定法を含むことができる。メンテナンスは、診断センサがプラズマ副生成物によって汚染されたときに必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの態様は、診断システムとつながっているプラズマ処理システムを提供することである。該プラズマ処理システムは、プラズマ処理領域を含むチャンバと、チャンバ内の基板を該処理領域内に支持するように構成、かつ配置されたチャックと、該プラズマ処理領域内のプラズマを該チャンバから出すことができるようにするために該チャンバの壁部に形成されたチャンバ開口部とを備える。プラズマジェネレータは、該チャンバと連通して配置されており、かつ上記プラズマ処理領域内でのプラズマプロセス中にプラズマを生成するように構成及び配置されている。上記診断システムは、該プラズマ処理領域と診断センサとの間に形成された連通路を含む。該連通路は、所定の長さ及び所定の径を有する。該連通路は、該連通路の該所定の長さを該連通路の該所定の径で割ることによって与えられる、少なくとも４である、長さと径の比を有するように構成されている。
【０００７】
本発明の他の態様は、プラズマ処理システムとつながった診断システムを操作する方法を提供することである。該プラズマ処理システムは、プラズマプロセス中にプラズマを生成することができるプラズマ処理領域を含むチャンバと、該診断システムとを有する。該診断システムは、該チャンバ内においてプラズマ処理領域および／または基板をモニタする。上記方法は、少なくとも４の長さと径の比を有する、上記プラズマ処理チャンバと上記診断センサとの間に形成された連通路を設けることを含む。該方法は、さらに、上記チャンバの開口部を介した、上記プラズマ処理領域および／または基板からの放射を検知することと、上記診断システムの汚染を低減することとを含む。従って、診断システム、例えば、光診断アセンブリまたは診断アセンブリの汚染を低減する方法を提供することができる。
【０００８】
本発明の実施形態においては、上記診断システムは、上記診断センサと結合された上記連通路の汚染を低減するように構成されている汚染低減構造を含む。一実施形態においては、該汚染低減構造は、パージガスを該連通路に導入するように構成されたガスパージ連通路を含むことが可能である。別の実施形態においては、該汚染低減構造は、電界ジェネレータと、磁界ジェネレータと、温度制御装置と、電界ジェネレータ、磁界ジェネレータ、温度制御装置、および上記診断センサと結合された上記連通路の汚染を低減するガスパージ連通路のうちの少なくとも２つの組み合わせを含むことができる。
【０００９】
本明細書に含まれ、かつ本明細書の一部を構成する、本発明の実施形態の添付図面は、上述した全体的な説明及び以下に示す実施形態の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明するのに役に立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明の原理によるプラズマ処理システムの実施形態を示す。符号１０で示す該プラズマ処理システムは、符号１２で示す診断システムとつながっている。該診断システム１２は、例えば、光診断アセンブリ、イメージング装置観測ポート、圧力センサ、質量分析計、イオン束及びエネルギ測定装置、またはプラズマ高調波測定装置等のどのような診断システムとすることも可能である。
【００１１】
プラズマ処理システム１０は、符号１４で示す、プラズマ１８をその中に生成することができるプラズマ処理領域１６を画定するプラズマ処理チャンバを備える。チャックまたは電極３０は、チャンバ１４内に配置することができ、かつ処理領域１６内のチャンバ１４内で、例えば、半導体ウェハとすることができる基板２０を支持するように構成、かつ配置されている。基板２０は、例えば、半導体ウェハ、集積回路、被覆すべきポリマ材料からなるシート、イオン注入により硬化される面とすべき金属、またはエッチングまたは堆積される他の半導体材料とすることができる。
【００１２】
図示してはいないが、例えば、チャンバ１４に結合された冷却供給流路を介して冷却剤をチャック３０に供給することができる。各冷却供給流路は、冷却供給源に結合することができる。例えば、該冷却供給流路は、個別に該冷却供給源に接続することができる。別法として、冷却供給流路は、いくつかのパターンで全ての冷却供給流路を接続する相互接続流路からなるネットワークによって相互接続することができる。
【００１３】
一般に、プラズマを生成するようにイオン化可能などのようなガスとすることもできるプラズマ生成ガスは、例えば、ガス注入口２６を介して、プラズマにするためにチャンバ１４に導入される。該プラズマ生成ガスは当業者が分かるような所望の用途に従って選択することができ、かつ、例えば、窒素、キセノン、アルゴン、過フッ化炭化水素反応の四フッ化炭素（ＣＦ４）または八フッ化シクロブタン（Ｃ４Ｆ８）、塩素（Ｃｌ２）、臭化水素（ＨＢｒ）または酸素（Ｏ２）とすることができる。
【００１４】
ガス注入口２６は、チャンバ１４に結合されており、かつプラズマ処理ガスをプラズマ処理領域１６に導入するように構成されている。上方電極２８及び下方電極３０の形態のプラズマジェネレータは、プラズマ処理ガスをイオン化することにより、プラズマ処理領域１６内にプラズマ１８を生成するために、チャンバ１４に結合することができる。該プラズマ処理ガスは、例えば、高周波および／または直流電力をそれに供給することによりイオン化することができる。いくつかの適用においては、該プラズマジェネレータは、例えば、高周波電力を供給することが可能なアンテナまたはＲＦコイルとすることができる。
【００１５】
プラズマ処理ガスをプラズマ処理チャンバ１４に導入するために、様々なガス注入口または注入器及び種々のガス注入操作を用いることができ、該チャンバは、密封することができ、かつアルミニウムまたは他の適当な材料によって形成することができる。該プラズマ処理ガスは、基板に隣接して、または該基板と反対側に配置されたガス注入器または注入口から導入される場合もある。例えば、図１に示すように、ガス注入口２６を介して供給されるガスは、容量結合プラズマ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ；ＣＣＰ）ソース内の基板と反対側の注入電極（上方電極２８）を介して注入することができる。プラズマに供給される電力は、チャンバ１４に導入されたプラズマ生成ガスを放電させることができ、それによりプラズマ１８等のプラズマを生成する。
【００１６】
別法として、図示しない実施形態においては、上記のガスは、変成器結合プラズマ（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ；ＴＣＰ）ソース内の基板と反対側の絶縁ウィンドウを介して注入することができる。その他のガス注入器構成は、当業者には公知であり、プラズマ処理チャンバ１４と共に用いることができる。
【００１７】
プラズマ処理チャンバ１４は、第１の真空ポンプ３２と、プラズマ処理チャンバ１４におけるガス圧力制御を実行できる、絞り制御バルブ等のバルブ３４とを有するアウトレットを備えている。
【００１８】
種々のリード（図示せず）、例えば、電圧プローブやその他のセンサをプラズマ処理システム１０に結合することができる。
【００１９】
開口２２は、処理チャンバ１４からチャンバ壁３６を介して診断システム１２に対して径方向に広がっている。一般に、圧力センサまたは質量分析計を有する診断アセンブリにおいて、開口２２は、より早いセンサ反応を可能にするために、大きく形成することができる。光診断アセンブリにおいては、開口２２は、より強い信号を、該光診断アセンブリまたは検出器に伝送できるように、および該光診断アセンブリまたは検出器によって収集できるようにするために、大きく形成することができる。
【００２０】
診断システム１２は、一般に真空気密であり、以下に詳細に説明するように、プラズマ処理領域１６との連通を可能にするために、処理チャンバ１４と連通して形成することができる。
【００２１】
ゲートバルブ（図示せず）は、チャンバ開口２２に隣接して、およびプラズマ処理チャンバ１４と診断システム１２との間で、プラズマ処理チャンバ１４に結合することができる。該ゲートバルブは、例えば、診断アセンブリのセンサの校正及び再校正、光診断アセンブリのウィンドウの洗浄、光診断アセンブリまたはガスパージ期間におけるウィンドウの交換等のメンテナンス操作のために、診断システム１２とプラズマ処理チャンバ１４との絶縁を可能にするために設けることができる。上記ゲートバルブは、本発明の本質ではなく、図１に示す実施形態では省略されている。該ゲートバルブは、システム１０により実行されるプラズマプロセスにより、システム１０に設ける、あるいは該システムからなくすことができる。
【００２２】
図２に示すように、診断システム１２の一実施形態は、取付け部３８と診断センサ４０とを含む。診断システム１２の取付け部３８は、取付けフランジ４２（または複数のフランジ）によって、プラズマ処理チャンバ１４のチャンバ壁３６に結合することができる。例えば、ナット及びボルト、またはネジ等のファスナ（図示せず）は、取付けフランジ４２をチャンバ壁３６に結合するために、取付けフランジ４２を貫通して伸ばすことができる。管状または円筒形の構成を有することができる１つまたはそれ以上の取付け壁４４は、取付けフランジ４２から伸ばすことができる。端部４８は、図２に示すように、診断センサ４０を該端部に結合するために、取付け壁４４から外側に伸ばすことができる。別法として、取付けフランジ４２及び取付け壁４４は、他の構成でも形成することができる。
【００２３】
図１及び図２に示すように、取付け壁４４は、その長手方向に、選択された径を有する連通路４６を画成することができる。連通路４６は、（図１の矢印Ａで示すような）プラズマ処理チャンバ１４と、診断システム１２の診断センサ４０との間の連通を可能にするように構成されている。連通路４６の径は、診断センサ４０への伝達を可能にするために、開口２２の径と実質的に同じ、該開口よりも小さく、あるいは該開口よりも大きくすることができる。
【００２４】
診断センサ４０に達する光またはガスの量を決めるために（例えば、チャンバ壁３６に形成された開口２２を通る流量を制限することにより）、接着剤、接合材料または他の適当なファスナによって、流量リストリクタ素子５０（Ｆｌｏｗ  Ｒｅｓｔｒｉｃｔｏｒ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）を診断システム１２の取付け壁４４内に設けることができる。リストリクタ素子５０は、診断センサ４０とプラズマ処理領域１６との間に及んでいる。連通路４６の径は、リストリクタ素子５０のサイズによって効果的に決められる。リストリクタ素子５０は、取付け部３８と一体形成することができる。すなわち、独立したリストリクタ素子を有するのではなく、取付け部３８の内壁が、リストリクタ素子を本質的に画成する。
【００２５】
流量リストリクタ素子５０、取付け部３８または流量リストリクタ素子５０及び取付け部３８の両方は、金属、例えば、アルミニウム、陽極酸化したアルミニウム及びステンレス鋼、誘電体材料、例えば、石英、アルミナ、炭化珪素及び窒化シリコン等のセラミック、半導体材料、例えば、シリコン、ドープしたシリコン及びその他の材料によって形成することができる。例えば、フッ素をベースとした化学物質等の刺激的な化学物質を伴うプラズマプロセスにおいては、半導体材料、例えば、シリコンから形成された流量リストリクタ素子は、刺激的な活性種の濃度を低減することができる。
【００２６】
取付け壁４４は、リストリクタ素子５０と診断センサ４０との間に形成された前チャンバ領域５２との連通のために、該壁に結合されたガスパージ連通路５４を任意に含むことも可能である。ガスパージ連通路５４は、図２に示すように、取付け壁４４と一体形成することができ、あるいは、別法として、例えば、ナット及びボルト、またはネジ等のファスナ（図示せず）によって該壁に結合することができる。
【００２７】
ガスパージ連通路５４は、（図２に矢印Ｂで示すように）例えば、パージガスを前チャンバ領域５２に供給できるようにする。パージガスが前チャンバ領域５２に供給されると、前チャンバ領域５２内の圧力は、プラズマ処理領域１６の圧力に対して増加し、それに伴って、前チャンバ領域５２とプラズマ処理領域１６との間に圧力差が生じる。該圧力差は、（図２の矢印Ｃで示すような）前チャンバ領域５２からプラズマ処理チャンバ１４への流れを確立し、それにより、汚染物質、例えば、プラズマ１８から診断センサ４０へのプラズマによって運ばれる化学的活性種の上流への拡散を低減する。連通路４６の径のサイズは、前チャンバ領域５２とプラズマ処理領域１６との間の圧力差及び確立された流れと共に、前チャンバ領域５２でのプラズマ点火も低減する。例えば、リストリクタ素子５０は、連通路４６を形成するような大きさに形成することができ、該連通路は、例えば、０．１ｃｍから２．５ｃｍの範囲より選択された径を有することが可能である。連通路４６の径は、開口２２の径よりも小さくして、汚染物質の逆流及びプラズマ点火を低減するのを促進することができる。
【００２８】
刺激的な化学物質を伴わないプラズマプロセスにおいては、ガスパージ連通路５６及び流量リストリクタ素子５０は、診断システム１２からなくしてもよい。これは、診断システム１２、例えば、連通路４６または診断センサ４０の汚染は、刺激的な化学物質を伴うプロセスにおいてより大きく、非刺激性の化学物質の場合、流量を制限する、あるいは、パージガスを使用する必要はないためである。
【００２９】
光放射、例えば、プラズマ１８からの光に基づいて、プラズマプロセス状態を検知するために、分光計（図示せず）を診断センサ４０に組み込むことができ、または、センサ４０から独立させてもよい。該分光計または検知システムは、例えば、プラズマプロセスの終点等のプラズマプロセス状態を少なくとも部分的に検知するために、光電子倍増管、ＣＣＤまたは他の固体検出器と結合することができる。しかし、光放射、またはウェハ、例えば、該ウェハと関連する膜の特性を解析することができる他の光デバイスを用いることもできる。
【００３０】
プラズマ処理システム１０へ入力を伝達するのに、および該システムへの入力を活動化するのに充分な制御電圧を生成することができる、およびプラズマ処理システム１０からの出力をモニタすることができるコントローラ５６を、プラズマ処理システム１４に結合することができる。例えば、コントローラ５６は、上方電極２８、下方電極３０及びガス注入口２６に結合することができ、かつそれらと情報を交換することができる。メモリに格納することができるプログラムは、格納されたプロセスレシピに従って、プラズマ処理システム１０の上述した構成要素を制御するのに用いることができる。さらに、コントローラ５６は、診断システム１２の構成要素を制御することが可能である。例えば、コントローラ５６は、診断センサ４０を制御するように構成することができる。別法として、多数のコントローラ５６を設けることができ、各コントローラは、例えば、プラズマ処理システム１０または診断システム１２のいずれかの異なる構成要素を制御するように構成されている。コントローラ５６の１つの実施例は、カリフォルニア州グレンデール（Ｇｌｅｎｄａｌｅ，ＣＡ）のＭｉｃｒｏ／ＳＹＳの組込み可能ＰＣコンピュータタイプＰＣ／１０４である。
【００３１】
図３は、診断システム１２の代替の実施形態である診断システム１１２を示す。診断システム１２の要素と同様の診断システム１１２の要素は、対応する参照数字を有する。連通路４６、リストリクタ素子５０、前チャンバ領域５２及びガスパージ連通路５４は、診断システム１２に関して上述したのと実質的に同様の方法で用いることができる。しかし、ガスパージ連通路５４は、プラズマプロセス用途により省くことができる。
【００３２】
診断システム１１２は、取付け部１３８を含み、該取付け部は、上述した取付け部３８と同じ材料で形成することができる。取付け部１３８は、取付けフランジ１４２をチャンバ壁３６に結合するファスナ（図示せず）と共に、取付けフランジ（または複数の取付けフランジ）１４２を有する。管状または円筒形の構成を有することが可能な複数の取付け壁１４４ａ、１４４ｂは、取付けフランジ１４２から伸びることが可能である。取付け壁１４４ａ、１４４ｂは、それらの間に流体チャンバ１４３を形成する。流体チャンバ１４３は、管状または円筒形の構成を有することができ、かつ外側の取付け壁１４４ｂに結合されている流体流入口１５８と連通することができる。流体流入口１５８は、流体、例えば、ガスまたは液体を流体チャンバ１４３へ運ぶように構成されている。流体流出口１６０は、流体流入口１５８から流体チャンバ１４３の反対側の端部と連通して取付け壁１４４ｂに結合されている。流体流入口１５８または流体流出口１６０は、壁部１４４ｂと一体形成することができ、あるいは、適切なファスナを用いて、連通路４６の反対側の壁部１４４ｂに固定することができる。流体流入口１５８及び流体流出口１６０は、取付け壁１４４ｂに沿ってどこでも配置することができる。例えば、流体流入口１５８は、ガスパージ連通路５４に隣接して設けることができ、また流体流出口１６０は、連通路４６の反対側に設けることができ、逆もまた可能である。
【００３３】
プラズマプロセス用途により、流体チャンバ１４３内に導入される流体の温度は、例えば、前チャンバ領域５２及び連通路４６の内部の温度に対して、高められた温度（例えば、２５０℃）または低下した温度（例えば、−１９６℃）に選択することができる。高められた温度は、一般に、いくつかのプラズマ化学物質における膜汚染を低減することができ、低下した温度、例えば、極低温は、汚染物質が診断センサ４０に達しないような、連通路４６内のプラズマ中の汚染物質の急速吸収を引き起こすことが可能である。従って、流体温度は、診断センサ４０の汚染を低減するのを助けるように制御及び選択することができる。
【００３４】
高められた温度を可能にするために、壁部１４４ｂ及びチャンバ１４３を、ヒータ、例えば、電気ヒータと置換して、壁部１４４ａの外周を覆うことができる。別法として、該ヒータは、壁部１４４ｂ及び流体チャンバ１４３と共に実装することができる。
【００３５】
図４は、診断システム１２、１１２の代替の実施形態である診断システム２１２を示す。診断システム１２、１１２の要素と同様の診断システム２１２における要素は、対応する参照数字を有する。連通路４６、リストリクタ素子５０、前チャンバ領域５２及びガスパージ連通路５４は、診断システム１２、１１２に関して上述したのと実質的に同様の方法で用いることができる。しかし、ガスパージ連通路５４は、プラズマプロセス用途により省くことができる。
【００３６】
診断システム２１２は、取付け部２３８を含み、該取付け部は、上述した取付け部３８と同じ材料で形成することができる。取付け部２３８は、取付けフランジ２４２をチャンバ壁３６に結合するファスナ（図示せず）と共に、取付けフランジ（または複数の取付けフランジ）２４２を有する。管状または円筒形の構成を有することが可能な取付け壁２４４は、取付けフランジ２４２から伸びることが可能である。取付け壁２４４は、シリカ（石英）、アルミナまたは他の絶縁材料等の絶縁体２６２と、例えば、ファスナ、接着剤、接合材料またはその他の適当なファスナによって該壁に取り付けられる電界ジェネレータ２６４とを収容するように構成されている。絶縁体２６２は、電界ジェネレータ２６４の外部を絶縁する。
【００３７】
取付け壁２４４は、貫通体２６８を収容するために該壁内に形成される開口２６６を有することができる。貫通体２６８は、環状電極または複数の電極を含むことができる電界ジェネレータ２６４を電源２７０に結合する。電源２７０は、ＤＣまたは高周波（ＲＦ）バイアス電力を電界ジェネレータ２６４に供給することができる。
【００３８】
プラズマプロセス用途により、ＤＣまたはＲＦバイアス電力は、連通路４６からのプラズマを防止するのに用いることができる。例えば、高圧、例えば、約４０ｍトル以上の圧力に対して適度の強力な負のＤＣバイアスは、連通路４６からのプラズマ中の電子を防止することにより、前チャンバ５２及び連通路４６またはそれらの近傍に入ってくることから、処理チャンバ１４内のプラズマを実質的に低減することができる。上記電極を、プラズマ荷電活性種を防止するために該プラズマ荷電活性種の同じ荷電に対してバイアスを加えることができる（例えば、正の電極は、プラズマ中のイオンを防止するのに用いることができる）ように、他の電極を、ＤＣまたはＲＦ電力を供給するのに用いることができる。換言すれば、プラズマが、連通路４６の外側の領域、あるいは該連通路の近傍に閉じ込められる「回避」効果がもたらされる。プラズマ中のイオンは、高圧に対して適度に、該プラズマ中の他の粒子にたびたび衝突して、連通路４６内での、または該連通路の近傍でのプラズマ点火をさらに低減することができる。
【００３９】
図５は、診断システム１２、１１２、２１２の代替の実施形態である診断システム３１２を示す。診断システム１２、１１２、２１２の要素と同様の診断システム３１２における要素は、対応する参照数字を有する。連通路４６、リストリクタ素子５０、前チャンバ領域５２及びガスパージ連通路５４は、診断システム１２、１１２に関して上述したのと実質的に同様の方法で用いることができる。しかし、ガスパージ連通路５４は、プラズマプロセス用途により省くことができる。
【００４０】
診断システム３１２は、取付け部３３８を含み、該取付け部は、上述した取付け部３８と同じ材料で形成することができる。取付け部３３８は、取付けフランジ３４２をチャンバ壁３６に結合するファスナ（図示せず）と共に、取付けフランジ（または複数の取付けフランジ）３４２を有する。管状または円筒形の構成を有することが可能な取付け壁３４４は、取付けフランジ３４２から伸びることが可能である。取付け壁３４４は、それらの間に形成された開口３７２を有し、該開口は、その中に、磁界ジェネレータ３７６と、磁界漏れ低減部材３７４とを収容するように構成されている。１つまたはそれ以上の永久磁石または電流通過コイルを含むことができる磁界ジェネレータ３７６は、連通路４６の全域で磁界（図６に３７８で示す）を生成するように構成されている。磁界ジェネレータ３７６は、例えば、ファスナ、接着材、接合材料または他の適当なファスナにより、磁界漏れ低減部材３７４と共に、取付け壁３４４の開口３７２内に取付けることができる。
【００４１】
磁界漏れ低減部材３７４は、例えば、鉄リング、または連通路４６の外側の磁界の漏れを低減することができる他のいかなる構造とすることもできる。従って、プラズマ処理チャンバ１４内でのプラズマプロセス及び診断システム４０に影響を及ぼす磁界３７８の可能性を低減することができる。
【００４２】
プラズマプロセス用途により、磁界ジェネレータ３７６は、プラズマが、前チャンバ５２及び連通路４６またはそれらの近傍に入ってくることを実質的に防止するために、該連通路の全域に磁界３７８を生成するように構成することができる。換言すれば、磁界３７８は、連通路４６の概して外側（プラズマ処理チャンバ１４の内部）でプラズマを遮蔽することができる。
【００４３】
図６は、取付け壁３４４、磁界漏れ低減部材３７４及び磁界ジェネレータ３７６の断面図を示し、磁界３７８の一実施例は、連通路４６を横切って示されている。リストリクタ素子５０は、単純化のため、図６では省略されている。図に示すように、磁界ジェネレータ３７６は、連通路４６の周囲に配置されて双極子リングを形成する複数の永久磁石３８０を含む。この実施例においては、磁石３８０は、隣接する磁石３８０が、反時計方向に連続的に向けられた（太線で示す）極性方向３８２を有するように、互いに対して配置されている。図示してはいないが、磁石３８０は、（図６に点線で示す）水平軸に対して対称となるように向けることができる。図６は、１６個の磁石３８０を示し、各々が、隣接する磁石３８０の極性方向３８２と約４５°異なっている極性方向３８２を有する。しかし、例えば、図より多いまたは少ない磁石３８０を実装した場合には、他の磁石構成も可能であり、離し角は、それに応じて変更され、例えば、隣接する磁石極性方向間の角度は、該磁石間の離し角の２倍となる。
【００４４】
図６に示す磁石３８０の構成は、連通路４６を横切って広がる磁界線３８４を有する磁界３７８を生成する。磁界３７８内において、粒子は、磁界線３８４に沿って容易に渦巻き形に移動し、磁界線３８４を横切っては、および連通路４６内へは、ゆっくり拡散し、それにより、連通路４６またはその近傍をプラズマから遮蔽するのを助ける。
【００４５】
図７は、診断システム３１２の代替の実施形態である診断システム４１２を示す。診断システム４１２は、診断システム３１２と実質的に同じ構造及び動作であるが、磁界ジェネレータ３７６の代替の実施形態である磁界ジェネレータ４７６を含む。この実施形態には図示していないが、磁界ジェネレータ３７６に関して上述したように、磁界ジェネレータ４７６の周囲に、磁界漏れ低減部材３７４を配置することができる。
【００４６】
診断システム４１２は、取付け部４３８を含み、該取付け部は、上述した取付け部３８と同じ材料で形成することができる。取付け部４３８は、上述した取付けフランジ３４２（または複数の取付けフランジ）と、取付け壁３４４とを有する。磁界ジェネレータ４７６は、適当な取付け要素によって、開口３７２内に設けることができる。
【００４７】
図８は、連通路４６の周囲に配置された複数の永久磁石４８０を含む磁界ジェネレータ４７６を示す。各磁石４８０は、（図８に示すように）連通路４６に対して径方向内方に向けられた、または連通路４６から離れて外側に向けられた極性方向４８２を有する。しかし、図示の磁石４８０よりも多いまたは少ない磁石を設けることも可能であり、かつ他の磁石構成も可能であり、例えば、各磁石４８０の極性方向４８２は、隣接する磁石４８０間で互い違いにすることができ、例えば、１つの磁石は、径方向内方に向く極性方向を有することができ、隣接する磁石は、径方向外方に向く極性方向を有することができ、逆もまた同様である。
【００４８】
図８に示す磁石４８０の構成は、磁界線４８４を有する磁界４７８を生成し、これは連通路４６内に伸びる。プラズマプロセス用途により、磁界４７８は、前チャンバ５２及び連通路４６またはそれらの近傍に入ってくるプラズマが実質的に低減されるように生成することができる。換言すれば、磁界４７８は、プラズマが前チャンバ５２及び連通路４６またはそれらの近傍に入ってくるのを少なくとも部分的に防ぐことができる。
【００４９】
磁界４７８は、連通路４６の中心における磁界強度がゼロであるため、上述した磁界３７８よりも弱い。しかし、その弱い強度によって、磁界４７８は、強力な磁界が、測定に影響を及ぼす可能性がある、例えば、圧力測定に影響を及ぼす、プラズマに対してポンピング効果をもたらす好ましくない影響を引き起こすプラズマプロセスに用いることができる。
【００５０】
図６及び図８に関しては、磁界３７８、４７８の代替の構成が可能であり、例えば、他の異なる磁界構成を実現する同じまたは代替の極性方向３８２、４８２によって、磁石３８０、４８０からなる多数の列を設けることにより、形成することができる。
【００５１】
図２から図５及び図７に示す上記の実施形態においては、ガスパージ連通路５６は、パージガスを連通路４６及び前チャンバ領域５２内に供給するように設けられている。上述したように、パージガスの供給は、チャンバプロセスガスの上記連通路内への逆流を低減することができ、それにより、診断センサ４０の汚染が低減される。ガスパージ連通路５６は、現在のチャンバガスフローを著しく妨げないように、パージガスを連通路４６及び前チャンバ領域５２に供給し、例えば、該パージガスフローは、チャンバ１４内に深く及ぶ攪乱ガス流を生成すべきではない。
【００５２】
図９から図１６は、診断システム１２の代替の実施形態である診断システムを示す。図９から図１６に示す診断システムは、それぞれ、チャンバプロセスガスの上記連通路内への逆流を低減し、かつ上記診断センサの汚染を低減するために、少なくとも４の長さ対径の比を有する流量制限を含む。以下に述べる診断システムの各々においては、上記チャンバ壁は、上記連通路の所定の長さよりも小さい厚さを有する。
【００５３】
図９は、診断システム１２の代替の実施形態である診断システム５１２を示し、該システムは、実質的に診断システム１２と同じように作動する。診断システム５１２は、上述した取付け部３８と同じ材料で形成することができる取付け部５３８を含む。取付け部５３８は、１つまたはそれ以上のファスナ５３７によってチャンバ壁３６に結合された取付け壁５４４を有する。該ファスナは、１つまたはそれ以上のシール、Ｏリングまたは、取付け壁７４４をチャンバ壁３６に結合することができる他の種類のシーリングファスナであってもよい。
【００５４】
単純化のため図示していない診断センサは、診断システム５１２に操作可能に結合することができる。該診断センサは、図１に示すセンサ４０と実質的に同じように作動することができ、診断センサ体５３９に操作可能に結合することができる。例えば、ウィンドウまたは診断開口部とすることができる該診断センサ体５３９は、取付け壁５４４に結合することができる。診断センサ体５３９は、取付け壁５４４に直接設けられているため、診断システム５１２は、前チャンバ領域を含んでいない。
【００５５】
取付け壁５４４は、所定の径Ｄを有する連通路５４６を画成する内部面５４５を有する。連通路５４６の径Ｄは、チャンバ壁３６内に形成された開口２２の径と等しく、該径よりも小さくまたは大きくすることができる。
【００５６】
連通路５４６は、この実施形態において、チャンバ開口２２から診断センサ体５３９までの、または上記診断センサまでの距離として定義することができる所定の長さＬを有する。長さＬは、選択されたプロセス条件、例えば、処理チャンバ圧力、チャンバガス流量及びチャンバガス温度で、汚染物の分子のガスの平均自由行程よりも長くなるように選択することができる。連通路５４６の長さＬは、選択されたプロセス条件で、汚染物質分子のガスの平均自由行程よりもＸ倍長くなるように選択されるため、汚染物質の分子は、通常、連通路５４６を通る行程上でＸ倍の衝突を受けることになる。すなわち、少なくとも部分的にＸ倍の衝突により、上記診断センサまたは診断検知体５３９に達する汚染物質分子の数が低減される。この概念上の実施例においては、Ｘは、０より大きい数、例えば、２５、５５、８５またはそれ以上を表わす。しかし、Ｘは、汚染物質分子のガスの平均自由行程、およびプラズマプロセスにより変化することが可能な選択されたプロセス条件により、どのような数でも選択することができる。
【００５７】
連通路５４６の長さＬ及び径Ｄは、該連通路の長さＬを連通路５４６の径Ｄで割ることによって得ることができる、少なくとも４の長さ対径の比（Ｌ／Ｄ）を実現できるように選択することができる。連通路５４６は、用いるプラズマプロセス、またはプロセス特性、例えば、処理チャンバ圧力、化学作用、ガス流量及び温度により、４よりも大きい長さ対径の比を実現できるように構成することができる。
【００５８】
図１０は、診断システム５１２と実質的に同じ構造を有するが、ガスパージ連通路５５６を含む診断システム６１２を示す。診断システム６１２は、図２の連通路５６及び図９の連通路５５６と動作が実質的に同じである連通路６４６を含む。連通路６４６は、この実施形態において、チャンバ開口２２からガスパージ連通路５５６までの距離として定義されている長さＬを有する。上述したように、連通路６４６の長さＬは、選択されたプロセス条件において、汚染物質分子のガスの平均自由行程よりも長くなるように選択することができる。
【００５９】
ガスパージ連通路５５６は、図２に関して説明したガスパージ連通路５６と実質的に同じように作用する。（図９に示すような）診断システム５１２のその他の要素に関する上記の説明は、簡略化のため、図１０に関しては繰り返さない。
【００６０】
連通路６４６の径Ｄは、チャンバ壁３６に形成された開口２２の径と等しく、該径よりも小さくまたは大きくすることができる。
【００６１】
連通路６４６の長さＬ及び径Ｄは、該連通路の長さＬを連通路６４６の径Ｄで割ることによって得ることができる、少なくとも４の長さ対径の比（Ｌ／Ｄ）を実現できるように選択される。連通路６４６は、用いるプラズマプロセス、プロセス特性、例えば、処理チャンバ圧力、チャンバガス流量及びチャンバガス温度により、４よりも大きい長さ対径の比を実現できるように構成することができる。ガスパージ連通路６４６は、診断検知体５３９（及び上記診断センサ）の汚染をさらに低減するのを補助する。
【００６２】
図１１は、診断システム５１２の代替の実施形態である診断システム７１２を示し、該システムは、診断システム５１２と実質的に同じように作用する。診断システム７１２は、図９に示す診断システム５１２と実質的に同じ構造を有するが、取付け壁５４４の内部面５４５に沿って配置されたフローリストリクタ素子５５０を含む。
【００６３】
上述したフローリストリクタ素子５０と同じ材料で形成することができるフローリストリクタ素子５５０は、チャンバ開口２２から診断センサ体５３９または上記診断センサまで、取付け壁５４４の内部面５４５に沿って伸びている。フローリストリクタ素子５５０は、所定の径Ｄを有する連通路７４６を画成する内部面５５５を有する。連通路７４６の径Ｄは、チャンバ壁３６に形成された開口２２の径と等しく、該径よりも小さくまたは大きくすることができる。図に示すように、連通路７４６の径Ｄは、開口２２よりも小さい。
【００６４】
連通路７４６は、この実施形態において、チャンバ開口２２から診断センサ体５３９までまたは上記診断センサまでの距離として定義することができる所定の長さＬを有する。上述したように、連通路７４６の長さＬは、選択されたプロセス条件において、汚染物質分子のガスの平均自由行程よりも長くなるように選択することができる。
【００６５】
連通路７４６の長さＬ及び径Ｄは、該連通路の長さＬを連通路７４６の径Ｄで割ることによって得ることができる、少なくとも４の長さ対径の比（Ｌ／Ｄ）を実現できるように選択される。連通路７４６は、用いるプラズマプロセス、またはプロセス特性、例えば、処理チャンバ圧力、チャンバガス流量及びチャンバガス温度により、４よりも大きい長さ対径の比を実現できるように構成することができる。
【００６６】
図１２は、診断システム７１２の代替の実施形態である診断システム８１２を示す。診断システム８１２は、図９に示す診断システム７１２と実質的に同じように作用するが、チャンバ壁６３６の凹部６３７に当接するように構成された端部６３９を有するフローリストリクタ素子６５０を含む。
【００６７】
診断システム８１２は、フローリストリクタ素子を診断システムに実装する他の方法を示す。具体的には、診断システム８１２において、フローリストリクタ素子６５０の端部６３９は、チャンバ壁６３６に形成された凹部６３７に当接するように構成されている。
【００６８】
上述したフローリストリクタ素子５０と同じ材料で形成することができるフローリストリクタ素子６５０は、チャンバ開口２２に隣接する凹部６３７から診断センサ体５３９または上記診断センサに及んでいる。フローリストリクタ素子６５０は、所定の径Ｄを有する連通路８４６を画成する。連通路８４６の径Ｄは、チャンバ壁３６に形成された開口２２の径と等しく、該径よりも小さくまたは大きくすることができる。図に示すように、連通路８４６の径Ｄは、開口２２よりも小さい。
【００６９】
連通路８４６は、この実施形態において、フローリストリクタ素子６５０の端部６３７から診断センサ体５３９までまたは上記診断センサまでの距離として定義することができる所定の長さＬを有する。上述したように、連通路８４６の長さＬは、選択されたプロセス条件において、汚染物質分子のガスの平均自由行程よりも長くなるように選択することができる。
【００７０】
連通路８４６の長さＬ及び径Ｄは、該連通路の長さＬを連通路８４６の径Ｄで割ることにより得ることができる、少なくとも４の長さ対径の比（Ｌ／Ｄ）を実現できるように選択される。連通路８４６は、用いるプラズマプロセスまたはプロセス特性、例えば、処理チャンバ圧力、チャンバガス流量及びチャンバガス温度により、４より大きい長さ対径の比を実現できるように構成することができる。
【００７１】
図１３は、診断システム５１２の代替の実施形態である診断システム９１２を示し、該システムは、診断システム５１２と実質的に同様に作用する。診断システム９１２は、図９に示す診断システム５１２と実質的に同様の構造を有するが、取付け壁７４４の先細りの内部面７４５に沿って配置された先細りのフローリストリクタ素子７５０を含む。
【００７２】
診断システム９１２は、上述した取付け部３８と同じ材料で形成することができる取付け部７３８を含む。取付け部７３８は、１つまたはそれ以上のファスナ５３７によってチャンバ壁３６に結合された先細りの取付け壁７４４を有する。該ファスナは、１つまたはそれ以上のシール、Ｏリングまたは取付け壁７４４をチャンバ壁３６に結合することができる他のいずれかの種類のシーリングファスナであってもよい。
【００７３】
上述したフローリストリクタ素子５０と同じ材料で形成することができるフローリストリクタ素子７５０は、取付け壁７４４の内部面７４５に沿って、チャンバ開口２２から診断センサ体５３９までまたは上記診断センサまで及んでいる。フローリストリクタ素子７５０は、先細りの外側面７５５を有し、該面は、チャンバ壁３６の上記開口に当接して、チャンバ壁３６内のフローリストリクタ素子７５０を支持するのを補助している。フローリストリクタ素子７５０は、所定の径Ｄを有する連通路９４６を画成する。連通路９４６の径Ｄは、チャンバ壁３６に形成された開口２２の径と等しく、該径よりも小さくまたは大きくすることができる。
【００７４】
図に示すように、連通路９４６の径Ｄは、開口２２よりも小さく、その長さＬに沿って一定である。しかし、連通路９４６は、連通路９４６に沿って増減するように構成された可変径を有することができる。例えば、連通路９４６の径Ｄは、図１３に示すように、診断センサ体５３９に向かって、または上記診断センサに対して徐々に増加させることができる。別法として、連通路９４６の径Ｄは、診断センサ体５３９に向かって、または上記診断センサに対して徐々に減少させることができる。
【００７５】
連通路９４６は、この実施形態において、チャンバ開口２２から診断センサ体５３９までまたは上記診断センサまでの距離として定義することができる所定の長さＬを有する。上述したように、連通路９４６の長さＬは、選択されたプロセス条件において、汚染物質分子のガス平均自由行程よりも長くなるように選択することができる。
【００７６】
連通路９４６の長さＬ及び径Ｄは、該連通路の長さＬを連通路９４６の径Ｄで割ることにより得ることができる、少なくとも４の長さ対径の比（Ｌ／Ｄ）を実現できるように選択される。連通路９４６は、用いるプラズマプロセスまたはプロセス特性、例えば、処理チャンバ圧力、チャンバガス流量及びチャンバガス温度により、４より大きい長さ対径の比を実現できるように構成することができる。可変径Ｄを有する連通路においては、その長さＬに沿った平均径は、少なくとも４の長さ対径の比（Ｌ／Ｄ）を実現するために用いることができる。
【００７７】
図１４は、診断システム７１２と実質的に同様の構造を有するが、ガスパージ連通路５５６を含む診断システム１０１２を示す。また診断システム１０１２は、チャンバ開口２２からガスパージ連通路５５６までの距離として定義される長さＬを有する連通路７４６も含む。上述したように、連通路７４６の長さＬは、選択されたプロセス条件において、汚染物質分子のガス平均自由行程よりも長くなるように選択することができる。
【００７８】
図１５は、診断システム８１２と実質的に同様の構造を有するが、ガスパージ連通路５５６を含む診断システム１１１２を示す。また診断システム１１１２は、フローリストリクタ素子６５０の端部６３７からガスパージ連通路５５６までの距離として定義される長さＬを有する連通路８４６も含む。上述したように、連通路８４６の長さＬは、選択されたプロセス条件において、汚染物質分子のガス平均自由行程よりも長くなるように選択することができる。
【００７９】
図１６は、診断システム９１２と実質的に同様の構造を有するが、ガスパージ連通路５５６を含む診断システム１２１２を示す。また診断システム１２１２は、チャンバ開口２２からガスパージ連通路５５６までの距離として定義される長さＬを有する連通路９４６も含む。上述したように、連通路９４６の長さＬは、選択されたプロセス条件において、汚染物質分子のガス平均自由行程よりも長くなるように選択することができる。
【００８０】
可変径Ｄを有する連通路は、連通路９４６に関してのみ説明したが、本願明細書に記載した他の連通路、例えば、連通路４６、５４６、６４６、７４６及び８４６も、例えば、該連通路の長さに沿って増減する可変径を有するように構成することができる。
【００８１】
図１７は、本発明の原理による方法を示す。該方法は、プラズマ処理システムと共に診断システムを作動させるためのものである。該プラズマ処理システムは、プラズマプロセス中にプラズマを生成することができ、かつ該診断システムが、該プラズマ処理領域に結合された光診断チャンバ内に配置されているプラズマ処理領域を含むチャンバを有する。
【００８２】
上記方法は、１３００でスタートする。１３０２において、診断センサの汚染は、実質的に低減される。上記プラズマ処理チャンバから上記連通路（および、設けられている場合、前チャンバ領域）を通って該プラズマ処理システムに結合された診断センサへの汚染物質の逆流は、実質的に低減することができる。例えば、プラズマは、上記診断システムと該プラズマ処理チャンバまたはその近傍との間で、該診断システムに形成された上記連通路（および、設けられている場合、前チャンバ領域）に入っていくのを実質的に妨げられる。パージガスは、プラズマが、該連通路及び該前チャンバ領域に入るのを実質的に妨げるために、該前チャンバ領域に導入することができる。上記方法は、例えば、加熱体、冷却体、電界または磁界を組み合わせて、あるいは別々に設けて、該前チャンバ、および該前チャンバと該プラズマ処理チャンバとを接続する連通路の汚染を低減すること等の動作、操作または処理手順を含むことができる。これらの追加的な動作、操作または処理手順の様々な組み合わせも用いることができる。例えば、診断システムは、プラズマが上記前チャンバ及び上記連通路に入るのを妨げるパージガスと組み合わせてまたは該パージガスとは別に、磁界及び電界を利用することができる。
【００８３】
１３０４において、上記プラズマプロセスの状態は、上記プラズマ処理領域および／または基板からの該状態、例えば、光、ガスまたは圧力を受け取ることができる診断システムによって検知される。例えば、上記プラズマプロセスの終点等のプラズマ処理状態は、上記診断システムを用いて検知することができる。１３０６において、上記方法は終了する。
【００８４】
光ウィンドウによってプラズマプロセス状態を検知するそのような１つの方法は、本願明細書と同時に出願された、代理人番号２９１７３８の、Ｍｉｔｒｏｖｉｃらの米国出願に開示されており、その内容全体を本願明細書に援用する。
【００８５】
本発明を、その好適な実施形態に関して具体的に示しかつ説明してきたが、当業者は、構成及び詳細の種々の変更が、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく可能であることを理解するであろう。
【００８６】
例えば、システム１２は、診断目的または材料処理のためのレーザビームの処理チャンバ内への導入のためのわずかな変更のみを有するほぼ全ての診断システムと共に用いることができる。システム１２は、プラズマの高調波成分をモニタするように構成された１つまたはそれ以上のＲＦプローブまたはアンテナと結合することができる。例えば、１つまたはそれ以上のＲＦプローブを、プラズマ処理チャンバ１４からのＲＦエネルギをモニタするため、および該プラズマの高調波成分を解析するために、例えば、診断センサ４０と置換して、または該センサと共に、プラズマ処理チャンバ１４の外部に設けることができる。
【００８７】
従って、上記の実施形態は、この発明の機能及び構造原理を説明するために示されかつ説明され、かつそのような原理から逸脱することなく変更されることがある。そのため、この発明は、特許請求の趣旨及び範囲に包含される全ての変更例を含む。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】診断システムとつながっているプラズマ処理チャンバを示す、本発明の原理によるプラズマ処理システムの一実施形態の概略断面図である。
【図２】診断システム内に形成された前チャンバ領域を示す、診断システムの概略断面図である。
【図３】前チャンバ領域と結合された温度制御システムを示す、診断システムの概略断面図である。
【図４】前チャンバ領域と結合された電界ジェネレータを示す、診断システムの他の実施形態の概略断面図である。
【図５】診断システムの磁界ジェネレータを示す、診断システムの別の実施形態の概略断面図である。
【図６】図５に示す磁界ジェネレータの極性方向及び磁界線を示す、図５の線６−６の概略断面図である。
【図７】診断システムの代替の磁界ジェネレータを示す、診断システムの他の実施形態の概略断面図である。
【図８】図７に示す磁界ジェネレータの極性方向及び磁界線を示す、図７の線８−８の概略断面図である。
【図９】図２に示す前チャンバ領域を省くために、所定の長さ及び所定の径を有する連通路を含む、診断システムの別の実施形態の概略断面図である。
【図１０】図９に示す診断システムと操作可能に結合されたガスパージ連通路を示す、診断システムの他の実施形態の概略断面図である。
【図１１】所定の長さ及び所定の径を有する連通路を制限するリストリクタ素子を示す、診断システムの別の実施形態の概略断面図である。
【図１２】リストリクタ素子の他の実施形態の概略断面図である。
【図１３】リストリクタ素子の外径を連通路に沿って増加または減少させることができる、リストリクタ素子の先細り構造を示す、リストリクタ素子の別の実施形態の概略断面図である。
【図１４】図１１に示す診断システムと操作可能に結合されたガスパージ連通路を示す、診断システムの他の実施形態の概略断面図である。
【図１５】図１２に示す診断システムと操作可能に結合されたガスパージ連通路を示す、診断システムの別の実施形態の概略断面図である。
【図１６】図１３に示す診断システムと操作可能に結合されたガスパージ連通路を示す、診断システムの別の実施形態の概略断面図である。
【図１７】本発明の原理によるプラズマ処理システムとつながった診断システムを操作する方法を示すフローチャートである。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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