(57)【要約】【課題】堆積物の直接分析を行う堆積物モニタ装置に必要な構成要素の設置に関する自由度を向上させることができる基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置１０は、ウエハＷにエッチング処理を施すためのチャンバ１１を備える。チャンバ１１の内側壁１１ａには堆積物モニタ装置５０が設置される。堆積物モニタ装置５０は、光ファイバ６０と、光ファイバ６０の一端に接続されたレーザ７１と、光ファイバ６０の他端に接続されたフォトダイオード７３とを備える。堆積物モニタ装置５０は、チャンバ１１内に露出する光ファイバ６０の露出部６１に付着した堆積物の直接分析を行う。【選択図】図２
2007258238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板に所定の処理を施す処理室の内壁表面に付着する堆積物をモニタする堆積物モニタ装置を備える基板処理装置において、前記堆積物モニタ装置は、前記処理室内に少なくとも一部が露出するように配設された光ファイバと、前記光ファイバの一端に接続され前記光ファイバに入射光を投光する投光部と、前記光ファイバの他端に接続され前記光ファイバを通過した光を受光する受光部とを備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記投光部は単一波長の光を出射する少なくとも１つの光源を含み、前記受光部は前記受光した光の光量及び光強度の少なくとも一方を検知する光センサを含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記単一波長は、前記処理室内において発光する光の波長とは異なることを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記モニタ結果に基づいて、前記露出部の表面に付着した堆積物の膜厚を算出する算出装置を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記投光部は広帯域に亘る波長の光を出射する光源を含み、前記受光部は前記受光した光を分光する分光器を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記分光された光のスペクトル分布を作成するスペクトル作成装置を備えることを特徴とする請求項５記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記堆積物モニタ装置は前記堆積物の成分分析を行うことを特徴とする請求項５又は６記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記露出部の表面には鏡面処理が施されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記投光部及び前記受光部は前記処理室の外部に配設されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記処理室には、前記露出部を埋設するための溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記堆積物モニタ装置によるモニタ結果に応じたフィードバック制御を行う制御装置を備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
所定の処理を施す処理室の内壁表面に付着する堆積物をモニタする堆積物モニタ装置であって、前記処理室内に少なくとも一部が露出するように配設された光ファイバと、前記光ファイバの一端に接続され前記光ファイバに入射光を投光する投光部と、前記光ファイバの他端に接続され前記光ファイバを通過した光を受光する受光部とを備えることを特徴とする堆積物モニタ装置。
【請求項１３】
所定の処理を施す処理室の内壁表面に付着する堆積物をモニタする堆積物モニタ方法であって、前記処理室内に少なくとも一部が露出するように配設された光ファイバの一端から入射光を投光する投光ステップと、前記光ファイバの他端から当該光ファイバを通過した光を受光する受光ステップとを有することを特徴とする堆積物モニタ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置、堆積物モニタ装置、及び堆積物モニタ方法に関し、特に、被処理基板に所定の処理を施す処理室（チャンバ）の内壁表面に付着する堆積物をモニタ可能な基板処理装置、堆積物モニタ装置、及び堆積物モニタ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップを製造するプラズマプロセスでは、被処理基板としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）を収容する容器（チャンバ）内においてウエハに形成された薄膜のエッチングやウエハ上に所定材料を堆積させて薄膜を形成するＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）を行っている。
【０００３】
ＣＶＤは、ウエハ上に所定材料の薄膜を成長させるプロセスであるが、当然ながら容器内壁にも所定材料の堆積物が付着する。一方、エッチングでは、化学反応やスパッタリングによってウエハに形成されている膜を削っていくが、その反応生成物がプラズマで分解されて容器内壁に堆積物として付着する。このように、プラズマプロセスを続ける間に容器内壁は堆積物によって汚染される。容器内壁が堆積物によって激しく汚染されると、容器内のプラズマの分布等に影響を与えるため、プラズマプロセスの再現性が劣化する。
【０００４】
従って、半導体チップの量産工場では、半導体チップの製造装置としての基板処理装置が備える容器内のクリーニングを定期的に行うことで基板処理装置におけるプラズマプロセスの再現性を維持している。
【０００５】
上記クリーニングの周期は、プラズマプロセスの再現が困難になったときの容器における高周波電力の累積放電時間や、処理されたウエハの枚数などに基づいて統計的な手法によって推定されている。
【０００６】
上記統計的な手法に代えて、クリーニングの周期、具体的には開始時期をより高い精度で決定するために、容器内壁の堆積物を半定量的に、即ち直接的に分析可能な手法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
上記堆積物の直接分析が可能な手法では、まず、略Ｕ字形に加工された透明部材である内部反射プリズムをその表面がチャンバ内に露出するようにチャンバに取り付ける。この内部反射プリズムの内部では、光ファイバからの入射光が、一端から入射して内部反射しながら透過し、透過した入射光は、他端に接続された光ファイバを介して受光部によって受光される。上述したように受光部によって受光された光は受光器等によってモニタされる。
【０００８】
ここで、上記透明部材の表面に付着した堆積物が、透明部材内部を透過する光を吸収又は反射すると、モニタされる光の強度などに変化が生じるので、この変化に基づいて内部反射プリズムの表面に付着した堆積物の分析が可能となる。
【特許文献１】特開平０７−０８６２５４号公報（図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記直接分析が可能な手法では、上記内部反射プリズムのような透明部材のチャンバへの取り付けを容易にするために、所定の大きさを有する透明部材を特別に作成する必要がある。加えて、このように作成された透明部材は、チャンバの内壁表面に設置されると、設置場所によっては内壁表面から大きく突出するため、プラズマプロセス時における異常放電などの発生要因となる。したがって、所定の大きさを有する透明部材は設置場所が制限されるので、その設置に関する自由度が低い。
【００１０】
本発明の目的は、堆積物の直接分析を行う堆積物モニタ装置に必要な構成要素の設置に関する自由度を向上させることができる基板処理装置、堆積物モニタ装置、及び堆積物モニタ方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１記載の基板処理装置は、被処理基板に所定の処理を施す処理室の内壁表面に付着する堆積物をモニタする堆積物モニタ装置を備える基板処理装置において、前記堆積物モニタ装置は、前記処理室内に少なくとも一部が露出するように配設された光ファイバと、前記光ファイバの一端に接続され前記光ファイバに入射光を投光する投光部と、前記光ファイバの他端に接続され前記光ファイバを通過した光を受光する受光部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理装置において、前記投光部は単一波長の光を出射する少なくとも１つの光源を含み、前記受光部は前記受光した光の光量及び光強度の少なくとも一方を検知する光センサを含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の基板処理装置は、請求項２記載の基板処理装置において、前記単一波長は、前記処理室内において発光する光の波長とは異なることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の基板処理装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記モニタ結果に基づいて、前記露出部の表面に付着した堆積物の膜厚を算出する算出装置を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理装置において、前記投光部は広帯域に亘る波長の光を出射する光源を含み、前記受光部は前記受光した光を分光する分光器を含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の基板処理装置は、請求項５記載の基板処理装置において、前記分光された光のスペクトル分布を作成するスペクトル作成装置を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の基板処理装置は、請求項５又は６記載の基板処理装置において、前記堆積物モニタ装置は前記堆積物の成分分析を行うことを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の基板処理装置は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記露出部の表面には鏡面処理が施されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項９記載の基板処理装置は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記投光部及び前記受光部は前記処理室の外部に配設されることを特徴とする。
【００２０】
請求項１０記載の基板処理装置は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記処理室には、前記露出部を埋設するための溝が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１１記載の基板処理装置は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記堆積物モニタ装置によるモニタ結果に応じたフィードバック制御を行う制御装置を備えることを特徴とする。
【００２２】
上記目的を達成するために、請求項１２記載の堆積物モニタ装置は、所定の処理を施す処理室の内壁表面に付着する堆積物をモニタする堆積物モニタ装置であって、前記処理室内に少なくとも一部が露出するように配設された光ファイバと、前記光ファイバの一端に接続され前記光ファイバに入射光を投光する投光部と、前記光ファイバの他端に接続され前記光ファイバを通過した光を受光する受光部とを備えることを特徴とする。
【００２３】
上記目的を達成するために、請求項１３記載の堆積物モニタ方法は、所定の処理を施す処理室の内壁表面に付着する堆積物をモニタする堆積物モニタ方法であって、前記処理室内に少なくとも一部が露出するように配設された光ファイバの一端から入射光を投光する投光ステップと、前記光ファイバの他端から当該光ファイバを通過した光を受光する受光ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１記載の基板処理装置、請求項１２記載の堆積物モニタ装置、及び請求項１３記載の堆積物モニタ方法によれば、処理室内に配設された光ファイバの露出部を用いて堆積物をモニタするので、堆積物モニタ装置に必要な構成要素（露出部）の設置に関する自由度を向上させることができる。
【００２５】
請求項２記載の基板処理装置によれば、投光部が単一波長の光を出射する少なくとも１つの光源を含み、受光部が受光した光の光量及び光強度の少なくとも一方を検知する光センサを含む。処理室内に露出する光ファイバの表面に堆積物が付着すると、光ファイバ内において表面との内部反射を繰り返して進む光の少なくとも一部が堆積物によって吸収され、又は堆積物によって反射される。また、堆積物による光の吸収率や反射率は堆積物の膜厚に応じて変化する。その結果、光ファイバ内を透過する光の光量や光強度が変化する。したがって、受光部が受光した光の光量及び光強度の少なくとも一方を検知することによって堆積物の膜厚に関する情報を光学的に取得することができる。
【００２６】
請求項３記載の基板処理装置によれば、光源の波長が処理室内において発光する光の波長とは異なるので、堆積物の直接分析を高精度に行うことができる。
【００２７】
請求項４記載の基板処理装置によれば、堆積物モニタ装置のモニタ結果に基づいて、露出部の表面に付着した堆積物の膜厚を算出するので、堆積物に対するクリーニングを実行すべきタイミングを処理室内の実状に基づいて決定することができる。
【００２８】
請求項５記載の基板処理装置によれば、投光部が広帯域に亘る波長の光を出射する光源を含み、受光部が受光した光を分光する分光器を含む。処理室内に露出する光ファイバの表面に堆積物が付着すると、堆積物は表面で反射する入射光から堆積物の成分や組成に応じた波長の光を吸収する。堆積物による光の吸収は光を分光したときに吸収スペクトルとして示される。したがって、堆積物の少なくとも成分に関する情報を光学的に取得することができる。
【００２９】
請求項６記載の基板処理装置によれば、スペクトル分布を作成するので、吸収スペクトルを明りょうに示すことができ、堆積物の成分に関する情報を確実に取得することができる。
【００３０】
請求項７記載の基板処理装置によれば、堆積物の成分分析を行うので、堆積物の成分に基づいた制御を実行することが可能となる。
【００３１】
請求項８記載の基板処理装置によれば、露出部の表面に鏡面処理が施されているので、露出部の表面が微視的に平滑になり、露出部の表面における光の乱反射を防止することができる。これにより、露出部の表面における光の反射は、堆積物による反射が十分に反映されたものとなり、受光部の検出精度を向上させることができる。
【００３２】
請求項９記載の基板処理装置によれば、投光部及び受光部が処理室の外部に配設されるので、堆積物モニタ装置の脱着を容易に行うことができる。
【００３３】
請求項１０記載の基板処理装置によれば、露出部が処理室に形成された溝に埋設されるので、露出部が処理室表面から突出するのを防止して、処理室内の異常放電を防止することができる。
【００３４】
請求項１１記載の基板処理装置によれば、モニタ結果に応じたフィードバック制御を行うので、基板処理装置の自動制御の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３６】
図１は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す一部断面図である。この基板処理装置は被処理基板としての半導体ウエハにエッチング処理を施すように構成されている。
【００３７】
図１において、基板処理装置１０は、例えば、直径が３００ｍｍの半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗを収容する円筒状のチャンバ１１（処理室）を有し、該チャンバ１１内にはウエハＷを載置する載置台としての円柱状のサセプタ１２が配置されている。
【００３８】
基板処理装置１０では、チャンバ１１の内側壁１１ａとサセプタ１２の側面とによって、サセプタ１２上方のガスをチャンバ１１の外へ排出する流路として機能する側方排気路１３が形成される。この側方排気路１３の途中にはバッフル板１４が配置される。
【００３９】
バッフル板１４は多数の孔を有する板状部材であり、チャンバ１１を上部と下部に仕切る仕切り板として機能する。バッフル板１４によって仕切られたチャンバ１１の上部（以下、「反応室」という。）１７には後述するプラズマが発生する。この反応室１７の底部にはサセプタ１２が配置される。また、チャンバ１１の下部（以下、「マニホールド」という。）１８（排気部）にはチャンバ１１内のガスを排出する粗引き排気管１５及び本排気管１６が開口する。粗引き排気管１５にはＤＰ（Dry Pump）（図示しない）が接続され、本排気管１６にはＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）（図示しない）が接続される。また、バッフル板１４は反応室１７の後述する処理空間Ｓにおいてに発生するイオンやラジカルを補足又は反射してこれらのマニホールド１８への漏洩を防止する。
【００４０】
粗引き排気管１５及び本排気管１６は反応室１７のガスをマニホールド１８を介してチャンバ１１の外部へ排出する。具体的には、粗引き排気管１５はチャンバ１１内を大気圧から低真空状態まで減圧し、本排気管１６は粗引き排気管１５と協働してチャンバ１１内を大気圧から低真空状態より低い圧力である高真空状態（例えば、１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧する。
【００４１】
サセプタ１２には下部高周波電源２０が整合器（Matcher）２２を介して接続されており、該下部高周波電源２０は、所定の高周波電力をサセプタ１２に供給する。これにより、サセプタ１２は下部電極として機能する。また、整合器２２は、サセプタ１２からの高周波電力の反射を低減して高周波電力のサセプタ１２への供給効率を最大にする。
【００４２】
サセプタ１２の内部上方には、導電膜からなる円板状のＥＳＣ電極板２３が配置されている。ＥＳＣ電極板２３には直流電源２４が電気的に接続されている。ウエハＷは、直流電源２４からＥＳＣ電極板２３に印加された直流電圧により発生するクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によってサセプタ１２の上面に吸着保持される。また、サセプタ１２の上方には、サセプタ１２の上面に吸着保持されたウエハＷの周りを囲うように円環状のフォーカスリング２５が配設される。このフォーカスリング２５は処理空間Ｓに露出し、該処理空間ＳにおいてプラズマをウエハＷの表面に向けて収束し、エッチング処理の効率を向上させる。
【００４３】
また、サセプタ１２の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室２６が設けられる。この冷媒室２６には、チラーユニット（図示しない）から冷媒用配管２７を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水やガルデン（登録商標）が循環供給され、当該冷媒の温度によってサセプタ１２上面に吸着保持されたウエハＷの処理温度が制御される。
【００４４】
サセプタ１２の上面のウエハＷが吸着保持される部分（以下、「吸着面」という。）には、複数の伝熱ガス供給孔２８が開口している。これら複数の伝熱ガス供給孔２８は、伝熱ガス供給ライン３０を介して伝熱ガス供給部（図示しない）に接続され、該伝熱ガス供給部は伝熱ガスとしてのヘリウムガスを、伝熱ガス供給孔２８を介して吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給する。吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給されたヘリウムガスはウエハＷの熱をサセプタ１２に伝熱する。
【００４５】
また、サセプタ１２の吸着面には、サセプタ１２の上面から突出自在なリフトピンとしての複数のプッシャーピン３３が配置されている。これらのプッシャーピン３３は、モータ（図示しない）とボールねじ（図示しない）を介して接続され、ボールねじによって直線運動に変換されたモータの回転運動に起因して吸着面から自在に突出する。ウエハＷにエッチング処理を施すためにウエハＷを吸着面に吸着保持するときには、プッシャーピン３３はサセプタ１２に収容され、エッチング処理が施されたウエハＷをチャンバ１１から搬出するときには、プッシャーピン３３はサセプタ１２の上面から突出してウエハＷをサセプタ１２から離間させて上方へ持ち上げる。
【００４６】
チャンバ１１の天井部１１ｂには、反応室１７を介してサセプタ１２と対向するようにガス導入シャワーヘッド３４（ガス導入装置）が配置されている。ガス導入シャワーヘッド３４には整合器３５を介して上部高周波電源３６が接続されており、上部高周波電源３６は所定の高周波電力をガス導入シャワーヘッド３４に供給するので、ガス導入シャワーヘッド３４は上部電極として機能する。なお、整合器３５の機能は上述した整合器２２の機能と同じである。
【００４７】
ガス導入シャワーヘッド３４は、多数のガス穴３７を有する天井電極板３８と、該天井電極板３８を着脱可能に支持する電極支持体３９とを有する。また、該電極支持体３９の内部にはバッファ室４０が設けられ、このバッファ室４０には処理ガス導入管４１が接続されている。ガス導入シャワーヘッド３４は、処理ガス導入管４１からバッファ室４０へ供給された処理ガスをガス穴３７を経由してチャンバ１１（反応室１７）内へ供給する。
【００４８】
チャンバ１１の内側壁１１ａには、該内側壁１１ａを覆い且つサセプタ１２及びガス導入シャワーヘッド３４の間の処理空間Ｓに対向する側壁部品としてのデポジットシールド（以下、「デポシールド」という）４３が配置されている。デポシールド４３は、絶縁材、例えば、イットリア（Ｙ2Ｏ3）からなる円筒状の部品であり、サセプタ１２を囲うように配置される。
【００４９】
この基板処理装置１０のチャンバ１１内では、上述したように、サセプタ１２及びガス導入シャワーヘッド３４に高周波電力を供給して処理空間Ｓに高周波電力を印加することにより、該処理空間Ｓにおいてガス導入シャワーヘッド３４から供給された処理ガスを高密度のプラズマにしてイオンやラジカルを発生させ、該イオン等によってウエハＷにエッチング処理を施す。
【００５０】
なお、上述した基板処理装置１０の各構成部品の動作は、基板処理装置１０が備える制御部（図示しない）のＣＰＵがエッチング処理に対応するプログラムに応じて制御する。
【００５１】
基板処理装置１０では、ウエハＷにエッチング処理を施す際にイオン等がウエハの表面に存在する物質と反応して反応生成物が生成される。反応生成物はデポシールド４３やチャンバ１１の内側壁１１ａや天井部１１ｂに堆積物（デポ）として付着し、付着した反応生成物は次のエッチング処理中等に剥離してパーティクルとなる。これらのパーティクルは反応室１７内、特に処理空間Ｓを浮遊してウエハＷの表面に堆積物として付着する。したがって、このような堆積物を除去するために、基板処理装置１０では、チャンバ１１内のクリーニングを行う必要がある。
【００５２】
図２は、図１のチャンバ１１の内側壁１１ａに設置される堆積物モニタ装置の構成を概略的に示す一部断面図である。
【００５３】
図２に示す堆積物モニタ装置５０は、ウエハＷに所定の処理を施すチャンバ１１の内壁表面に付着する堆積物をモニタするためのものである。堆積物モニタ装置５０は、直径が例えば０．２ｍｍのワイヤ形状をなす光ファイバ６０と、光ファイバ６０に入射光を投光する投光部としてのレーザ７１と、光ファイバ６０内部を透過した光を受光する受光部としてのフォトダイオード（ＰＤ）７３とを備える。なお、レーザ７１のような光源は１つでなくてもよく、複数であってもよい。
【００５４】
光ファイバ６０は、チャンバ１１の内側壁１１ａに形成された細孔１１ａ’，１１ａ”及びデポシールド４３に形成された細孔４３ａ’，４３ａ”を通過するように配設されている。光ファイバ６０のチャンバ１１内に露出する部分をなす露出部６１は、デポシールド４３の表面に当接するように配設され、その長さが細孔４３ａ’，４３ａ”により規定される。ここで、複数の基板処理装置１０において細孔４３ａ’及び細孔４３ａ”間の各距離を同じにすることにより、複数の基板処理装置１０における露光部６１の長さを容易に均一化させることができる。
【００５５】
また、光ファイバ６０は、透明なホーリーファイバ（Holey Fiber）から成る。ホーリーファイバは、直角に屈曲させても光信号が途切れることがない。ホーリーファイバとは、複数本の、例えば６本の溝状の空孔（不図示）が内部に開けられたガラスファイバである。具体的には、光ファイバ６０は、６本の空孔により囲まれ光を伝搬させるコア６０ａと、コア６０ａを囲むクラッド６０ｂとが一体的に形成された透明部材から成る。６本の空孔は、空孔の周辺部の屈折率差、即ちコア６０ａとクラッド６０ｂとの間の屈折率差を増大させる効果を持つ。屈折率差の増大によりコア６０ａにおける光の閉じ込め効果が強化されるため、曲げ損失特性が非常に優れている。一方で、光ファイバ６０は全構成要素が透明部材から成るので、露出部６１の表面に堆積物が付着すると、該付着した堆積物は、光ファイバ６０内部を通過する光に内部反射に影響を与える。
【００５６】
また、図２に示すように、レーザ７１及びＰＤ７３は、チャンバ１１の外部に配設されたデポ検知部７０を構成し、デポ検知部７０の筐体をなすデポ検知ボックス７０に格納されている。レーザ７１は、コネクタ５５ａにより、光ファイバ６０の一端にガラスファイバ７２を介して接続されている。ＰＤ７３は、コネクタ５５ｂにより、光ファイバ６０の他端にガラスファイバ７４を介して接続されている。
【００５７】
デポ検知部７０は、図１の基板処理装置１０の制御装置として機能するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）９０と接続されている。ＰＣ９０は、レーザ７１による入射光の投光を制御したり、ＰＤ７３が受光した結果をデータとして取得したりすると共に、取得したデータに基づいて基板処理装置１０を自動的に制御するフィードバック制御を行う。フィードバック制御では、チャンバ１１内のクリーニングを行ったり、ウエハＷに施すべきエッチング処理の処理条件を変更したりする。これにより、基板処理装置１０の自動制御の信頼性を向上させることができる。
【００５８】
以下、図２における堆積物モニタ装置５０の作動を説明する。
【００５９】
まず、レーザ７１は、エッチング処理で生成するプラズマの発光の波長とは異なる単一波長の入射光を光ファイバ６０に向かって出射する。なお、入射光の波長は単一波長に限られることはない。続いて、ＰＤ７３は、光ファイバ６０内部を透過した光を受光して、該受光した光の光量を検知する光センサとして機能する。ＰＤ７３が検知（モニタ）した光量は、データとしてＰＣ９０に入力される。その後、ＰＣ９０は、入力されたデータの分析を行うことにより、レーザ７１からの入射光の光量の変化、即ち透過率（増加率又は減衰率）を算出する。
【００６０】
ここで、チャンバ１１内でウエハＷにエッチング処理を施している間は、光ファイバ６０の露出部６１の表面に、チャンバ１１内で発生した反応生成物やパーティクル等が堆積物として付着する。この場合、露出部６１の表面に付着した堆積物は、光ファイバ６０を通過するレーザ７１からの入射光を反射する。反射された入射光は、レーザ７１からの直接入射光と共に、光ファイバ６０内部を透過してＰＤ７３に入射する。ＰＤ７３が検知した光量に基づいて、ＰＣ９０はレーザ７１からの入射光の光量の変化を算出する。この場合、ＰＣ９０は、光量の増加率を検知する。ところで、堆積物による分散した入射光の反射率は付着した堆積物の厚さに応じて変化する。したがって、ＰＣ９０が検知する光量の増加率は露出部６１の表面に付着した堆積物の膜厚と密接な関係を有する。すなわち、ＰＣ９０が検知する光量の増加率に基づいて露出部６１の表面に付着した堆積物の膜厚を算出することができる。
【００６１】
本実施の形態では、ＰＣ９０が検知した光量の増加率に応じて、露出部６１の表面に付着した堆積物の膜厚を算出し、算出された膜厚が閾値を超えている場合には、上記フィードバック制御として、上記エッチング処理の実行終了後の適切なタイミングでチャンバ１１内のクリーニングを行う。なお、ＰＣ９０は、光量の増加率が著しく大きい場合には、上記実行中のエッチング処理を強制終了してもよい。また、プラズマによるドライクリーニングによってチャンバ１１内のクリーニング時には、ＰＣ９０によって上記算出される膜厚が減少していく。ＰＣ９０は、その膜厚が閾値以下となったときを上記実行中のドライクリーニングの終点として判定し、実行中のドライクリーニングを終了してもよい。
【００６２】
図２の堆積物モニタ装置５０によれば、露出部６１の表面に付着した堆積物がレーザ７１からの入射光を反射し、ＰＤ７３がレーザ７１からの直接入射光と堆積物が反射した入射光を合わせた光の光量を検知するので、堆積物モニタ装置５０は、検知した光の光量に基づいて堆積物を直接的に検知することができる。
【００６３】
以上、ＰＤ７３が検知する光の光量が増加する場合を例に挙げて説明したが、堆積物による入射光の吸収によりＰＤ７３で検知される光の光量が減衰する場合であっても同様に本発明を適用することができる。また、ＰＤ７３は、光量及び光強度の少なくとも一方を検知するものであればいかなるものであってもよい。なお、ＰＣ９０は、光量又は光強度が減衰する場合及び増加する場合の双方が組み合わさった場合を考慮して、露出部６１の表面に付着した堆積物の膜厚を算出することが好ましい。
【００６４】
また、堆積物の膜厚の算出はＰＣ９０が行うとしたが、ＰＣ９０に代えて堆積物モニタ装置５０が行ってもよい。
【００６５】
図３は、図２の堆積物モニタ装置５０に代えて使用される堆積物モニタ装置の構成を概略的に示す一部断面図である。
【００６６】
図３に示す堆積物モニタ装置５０’は、図２の堆積物モニタ装置５０に代えて使用される。具体的には、堆積物モニタ装置５０においてチャンバ１１の外部に配設されるデポ検知部７０をコネクタ５５ａ，５５ｂから取り外し、当該コネクタ５５ａ，５５ｂを使用して他のデポ検知部８０を２本のガラスファイバ８２，８４を介して取り付けることにより、堆積物モニタ装置５０’が構成される。
【００６７】
図３のデポ検知部８０の筐体を構成するデポ検知ボックス８０ａには、上記投光部としてのキセノン（Ｘｅ）ランプ８１と、上記受光部としての分光器８３とが格納されている。分光器８３には、光電子増倍管、フォトカウンタ、フォトダイオード等が接続されていることが好ましい。
【００６８】
Ｘｅランプ８１は、紫外、可視、及び近赤外に対応する広帯域に亘る波長の入射光を光ファイバ６０に向かって出射する。分光器８３は、Ｘｅランプ８１からの直接入射光と、堆積物による反射光との双方を受光すると共に、受光した光を分光して該分光した光に関するデータをＰＣ９０に入力する。ＰＣ９０は、入力されたデータに基づいてスペクトル分布を作成する。堆積物は入射光を反射する際にその成分や組成に応じた波長の光を吸収する。堆積物による光の吸収はスペクトル分布において吸収スペクトルとして示される。したがって、ＰＣ９０は、作成したスペクトル分布における吸収スペクトルから、露出部６１の表面に付着した堆積物の成分やその組成を分析した分析結果を取得することが可能であり、該分析結果に基づいて、上記フィードバック制御として、例えば、ウエハＷに施すべきエッチング処理の処理条件を変更したりする。
【００６９】
なお、図３において、Ｘｅランプ８１に代えて他の光源を用いてもよい。また、堆積物の分析としては、成分分析に限られることはなく、様々な分析を適用可能である。さらに、堆積物モニタ装置５０’として市販のフーリエ変換赤外分光分析計（ＦＴ−ＩＲ：Fourier Transform Infrared Spectrophotometer）を使用してもよく、この場合、ＰＣ９０に代えてＦＴ−ＩＲが赤外吸収スペクトルの分布を作成する。
【００７０】
また、図３の堆積物モニタ装置５０’と図２の堆積物モニタ装置５０とを少なくとも部分的に組み合わせてもよい。
【００７１】
上述したように、本実施の形態によれば、投光部及び受光部の間に光ファイバ６０を使用し、当該光ファイバ６０の一部を構成する露出部６１をチャンバ１１内に露出させ、露出部６１に付着した堆積物の直接分析を行う。したがって、堆積物の直接分析を行うためにチャンバ１１内に露出させることが必要な部材は光ファイバ６０のみである。その結果、下記のような効果を奏することができる。
【００７２】
第１に、光ファイバ６０は、細いワイヤ状、即ち小型であり、且つ屈曲可能であるため、その設置に関する自由度が高い。これにより、メンテナンス時における交換が非常に容易である。
【００７３】
第２に、従来のように大型の部材をチャンバ１１内に異常放電などが発生しないように考慮しながら露出させる必要がなくなり、光ファイバ６０の露出部６１、ひいては堆積物モニタ装置５０や堆積物モニタ装置５０’の設置に関する自由度を向上させることができる。
【００７４】
第３に、光ファイバ６０及び光ファイバ６０用のコネクタ５５ａ，５５ｂなどは、市販されているものを流用することができるので、従来のように内部反射プリズムなどの大型の透明部材をわざわざ作成する必要をなくすことができる。また、これらは、低コストで入手可能であるのでメンテナンスコストを低減させることができる。
【００７５】
なお、本実施の形態において、受光部の検出感度を向上させるためには、露出部６１の表面積を増大させることが好ましい。具体的には、露出部６１の長さを長くしたり、光ファイバ６０を太くしたり、光ファイバ６０の本数を増大させたりする。光ファイバ６０の本数を増大させた場合には束ねることが好ましい。また、受光部の検出感度を向上させるために、少なくとも露出部６１の温度がデポシールド４３の温度に等しくなるようにデポシールド４３の温度制御を実行することが好ましい。
【００７６】
また、受光部の検出精度を向上させるためには、以下のようにすることが好ましい。
【００７７】
第１に、露出部６１の表面に対して鏡面処理を施すことにより、露出部の表面を微視的に平滑化させ、露出部の表面における光の乱反射を防止する。これにより、露出部の表面における光の反射は、堆積物による反射が十分に反映されたものとなる。
【００７８】
第２に、露出部６１をデポシールド４３の内周面に沿うようにリング状に配設する。これにより、チャンバ１１の内壁に付着するデポの平均膜厚の検出を行う。
【００７９】
或いは、受光部の検出感度を向上させるために、露出部６１の表面をデポシールド４３の表面よりも粗くなるように加工することにより、微視的に表面積を増大させ、これにより、堆積物がデポシールド４３よりも早く付着しやすくしてもよい。その結果、露出部６１近傍のデポシールド４３への堆積物の付着を予期することができるので、ＰＣ９０によるフィードバック制御のタイミングをより正確に決定することができる。
【００８０】
また、チャンバ１１内の異常放電を防止して、生成すべきプラズマの均質化を図るためには、以下のようにすることが好ましい。
【００８１】
第１に、露出部６１を埋設するための溝をデポシールド４３に形成する。これにより、デポシールド４３の表面から露出部６１が突出するのを防止することができる。
【００８２】
第２に、光ファイバ６０の少なくとも露出部６１の側面に平面部を設け、この平面部をデポシールド４３の表面に当接させる。これにより、デポシールド４３の壁面及び露出部６１の表面によって画成される凹部を小さくすることができる。
【００８３】
第３に、露出部６１の長さを短くする。これにより、光ファイバ６０のデポシールド４３から突出する部分を小さくすることができると共に、チャンバ１１の内壁に付着するデポの局部的な検出を行うことができる。また、この場合には、例えばコネクタ５５ａ，５５ｂのいずれか一方を脱着するだけで、デポシールド４３の内側壁１１ａからの脱着を容易に行うことができる。
【００８４】
さらには、チャンバ１１内の真空度を維持するために、光ファイバ６０と細孔４３ａ’，４３ａ”や細孔１１ａ’，１１ａ”との間のスペースを封止することが好ましい。例えば、露出部６１と細孔４３ａ’，４３ａ”との間にＯリングを配設する。
【００８５】
また、上記実施の形態では、光ファイバ６０の露出部６１をデポシールド４３の表面に当接するように配設するとしたが、露出部６１はデポが付着する場所に露出するように配設されていればよい。例えば、露出部６１を、内側壁１１ａ、天井部１１ｂ、サセプタ１２、及び天井電極板３８の少なくとも１つの部品の表面に当接させてもよい。天井部１１ｂや天井電極板３８に露出部６１を配設した場合には、光ファイバ６０の脱着（メンテナンス）を上方から容易に行うことができる。なお、露出部６１の配設先は、チャンバ１１内の部品に限られることはないが、チャンバ１１内の部品に設置することにより、ウエハＷに対するエッチング処理の実行中における堆積物を直接的にモニタすることができる。
【００８６】
上記実施の形態において使用される光ファイバ６０は、ホーリーファイバから成るとしたが、これに代えて、石英製、ゲルマニウム（Ｇｅ）添加石英製、イットリア製、サファイア製などの市販の光ファイバから成ってもよい。例えば、非透明な被膜がコーティングされた光ファイバや非透明なクラッドを有する光ファイバを用いてもよい。この場合、投光部からの入射光が光ファイバの表面に付着した堆積物によって反射されるように、少なくとも一部の被膜やクラッドを除去する。
【００８７】
また、上記実施の形態において使用されるコネクタ５５ａ，５５ｂとして、光を集光するレンズアダプタを用いてもよい。
【００８８】
また、上記実施の形態における堆積物モニタ装置５０，５０’は、上述したように、チャンバ１１内に露出する露出部６１の表面に付着した堆積物を直接的に分析可能である。これに加えて、堆積物モニタ装置５０，５０’は、チャンバ１１内の処理雰囲気が反映される露出部６１の表面状態に関する情報を取得するコンディションモニタとして機能してもよい。
【００８９】
なお、上述した実施の形態では、被処理基板がウエハであったが、例えば、ＬＣＤやＦＰＤ（Flat Panel Display）等のガラス基板であってもよい。
【００９０】
また、基板処理装置としては、上述したようなプラズマを用いたエッチング処理装置に限られることはなく、ＣＶＤ装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す一部断面図である。
【図２】図１のチャンバの内側壁に設置される堆積物モニタ装置の構成を概略的に示す一部断面図である。
【図３】図２の堆積物モニタ装置に代えて使用される堆積物モニタ装置の構成を概略的に示す一部断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０  基板処理装置
１１  チャンバ
１１ａ  内側壁
１１ａ’，１１ａ”  細孔
４３  デポシールド（デポジットシールド）
４３ａ’，４３ａ”  細孔
５０，５０’  堆積物モニタ装置
５５ａ，５５ｂ  コネクタ
６０  光ファイバ
６１  露出部
７１  レーザ
７３  フォトダイオード（ＰＤ）
【図１】
2007258238.tif 000003
【図２】
2007258238.tif 000004
【図３】
2007258238.tif 000005