JP2016058361A - プラズマ処理装置、及び光を検出する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス導入部近傍で発生する光を精度良く検出するプラズマ処理装置、及び光を検出する方法を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置は、処理容器、ガス導入部、配管５６、窓部材５８、及び、受光器６０を備えている。処理容器は、被処理体に対するプラズマ処理を行うための空間を提供する。ガス導入部には、処理容器内にガスを吐出するガス吐出孔５４ｈが形成されている。配管５６は、ガス導入部にガスソースからのガスを導く。窓部材５８は、光学的に透明な部材であり、配管５６内の流路を介してガス導入部に対向する配管５６の壁面に設けられている。受光器６０は、窓部材５８と光学的に結合されている。受光器６０は、配管５６の外側に設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、プラズマ処理装置、及び光を検出する方法に関するものである。

半導体デバイスといった電子デバイスの製造においては、一般的に、被処理体に対するプラズマ処理が行われる。プラズマ処理に用いられるプラズマ処理装置の一種として、特許文献１に記載されたプラズマ処理装置が知られている。特許文献１に記載されたプラズマ処理装置は、マイクロ波によってガスのプラズマを生成し、当該プラズマによって被処理体を処理するものである。

具体的に、特許文献１に記載されたプラズマ処理装置は、処理容器、載置台、誘電体窓、アンテナ、同軸導波管、マイクロ波発生器、配管、及びインジェクタを有している。載置台は、被処理体を支持するための機構であり、処理容器内に設けられている。誘電体窓は、載置台に対向するよう、当該載置台の上方に設けられている。アンテナは、所謂ラジアルラインスロットアンテナであり、誘電体窓上に設けられている。アンテナには同軸導波管が接続されている。同軸導波管は鉛直方向に延在しており、当該同軸導波管にはマイクロ波発生器からのマイクロ波が供給される。誘電体窓には、同軸導波管の中心軸線に沿って孔が形成されており、当該孔の中には、インジェクタが設けられている。インジェクタには鉛直方向に延びる多数のガス吐出孔が形成されている。このインジェクタには、配管が接続されている。配管は、同軸導波管の内側導体の内部において鉛直方向に延在している。

このプラズマ処理装置では、配管を介してインジェクタに供給されたガスが、当該インジェクタから処理容器内に吐出される。また、マイクロ波発生器からのマイクロ波が、同軸導波管を、アンテナ、及び誘電体窓を介して処理容器内に導入される。これにより、処理容器内においてガスのプラズマが生成される。

特開２００８−２５１６７４号公報 特開昭６３−１６２４９号公報

特許文献１に記載されたプラズマ処理装置のインジェクタのようなガス導入部では、放電が生じることがあり、ガス導入部近傍での放電を検出することに対する要求が存在する。放電は発光を伴うので、光の検出によって当該放電を検出することが可能である。一般的に、プラズマ処理装置内の光を検出するためには、処理容器の側壁に窓部材を設け、窓部材を介して光を受光する受光器を処理容器の外部に設ける構成が採用される。しかしながら、処理容器内ではプラズマが生成され、ガス導入部で発生した放電に基づく光はプラズマの発光に基づく光と合成され、合成された光が受光器に到達するので、このような構成では、放電を精度良く検出することは困難である。したがって、ガス導入部近傍で発生する光を精度良く検出することが必要である。

一態様では、プラズマによって被処理体を処理するプラズマ処理装置が提供される。このプラズマ処理装置は、処理容器、ガス導入部、配管、窓部材、及び、受光器を備えている。処理容器は、被処理体に対するプラズマ処理を行うための空間を提供する。ガス導入部には、処理容器内にガスを吐出するガス吐出孔が形成されている。配管は、ガス導入部にガスソースからのガスを導く。窓部材は、光学的に透明な部材であり、配管内の流路を介してガス導入部に対向する当該配管の壁面に設けられている。受光器は、窓部材と光学的に結合されている。受光器は、配管の外側に設けられている。

一態様に係るプラズマ処理装置では、ガス導入部近傍からの光が配管内の流路を伝搬して、光学窓を介して受光器によって受光される。したがって、このプラズマ処理装置によれば、ガス導入部近傍の光を、処理容器内の空間を介することなく受光器によって受光して、当該光を検出することが可能である。したがって、ガス導入部近傍で発生する光を精度良く検出することが必要である。

一実施形態では、プラズマ処理装置は、載置台、誘電体窓、及びマイクロ波発生器を更に備える。載置台は、処理容器内において被処理体を支持する。誘電体窓は、載置台の上方に設けられている。アンテナは、誘電体窓上に設けられている。マイクロ波発生器は、アンテナに供給するマイクロ波を発生する。ガス導入部は、誘電体窓の鉛直方向に延びる中心軸線に沿って当該誘電体窓に形成された孔の内部に配置されている。一実施形態において、アンテナはラジアルラインスロットアンテナである。

一実施形態において、受光器は光の強度を測定する光検出器であってもよい。光検出器によって光の強度を測定することにより、ガス導入部近傍の放電に基づく光を検出することが可能となる。或いは、ガス導入部及び配管を介して伝搬する光の強度を光検出器によって測定することによって、配管の劣化を検出することが可能となる。例えば、光の強度が所定値以下であることを検出することにより、配管の劣化を検出することが可能となる。

一実施形態において、受光器は分光器であってもよい。分光器によって測定される光のスペクトルを用いることにより、例えば、ガス導入部のクリーニングの終了を検出することが可能となる。

別の一態様では、上述した一態様又は種々の実施形態のプラズマ処理装置において光を検出する方法が提供される。この方法では、配管内の流路及び窓部材を介して伝搬する光が受光器によって受光される。

一実施形態の方法では、ガス導入部における放電を検出するために、受光器によって光の強度が測定される。例えば、光の強度が所定値以上である場合に、放電の発生を検出することができる。

一実施形態の方法では、配管の劣化を検出するために、受光器によって光の強度が測定される。例えば、光の強度が所定値以下である場合に、配管の劣化を検出することができる。

一実施形態の方法では、受光器として分光器が用いられる。この方法では、ガス導入部のクリーニングの完了を検出するために、受光器によって光のスペクトルが測定される。例えば、クリーニングの進行と共に増加する所定波長の光の強度が所定値以上である場合に、クリーニングの完了を検出することができる。これに加えて、或いは、これに代えて、クリーニングの進行と共に減少する別の所定波長の光の強度が所定値以下である場合に、クリーニングの完了を検出することができる。或いは、所定波長の光の強度の変動が一定の範囲内にある場合に、及び／又は、別の所定波長の光の強度の変動が一定の範囲内にある場合に、クリーニングの完了を検出することができる。

以上説明したように、ガス導入部近傍で発生する光を精度良く検出することが可能となる。

一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 アンテナの一例を示す平面図である。 図１に示すプラズマ処理装置の中央供給部を示す図である。 光を検出する方法の一実施形態を示す流れ図である。 光を検出する方法の別の実施形態を示す流れ図である。 光を検出する方法の更に別の実施形態を示す流れ図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１には、プラズマ処理装置１０の縦断面が示されている。プラズマ処理装置１０は、マイクロ波によってプラズマを生成する装置である。プラズマ処理装置１０は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、ウエハＷを収容するための処理空間Ｓを提供している。処理容器１２は、側壁１２ａ、底部１２ｂ、及び、天部１２ｃを含み得る。

側壁１２ａは、鉛直方向に延在する略円筒形状を有している。側壁１２ａの中心軸線は軸線Ｚと略一致している。底部１２ｂは、側壁１２ａの下端側に設けられている。側壁１２ａの上端部は開口している。側壁１２ａの上端部開口は、誘電体窓１８によって閉じられている。誘電体窓１８は、側壁１２ａの上端部と天部１２ｃとの間に挟持されている。この誘電体窓１８と側壁１２ａの上端部との間には封止部材ＳＬ１が介在していてもよい。封止部材ＳＬ１は、例えばＯリングであり、処理容器１２の密閉に寄与する。

プラズマ処理装置１０は、載置台２０を更に備えている。載置台２０は、処理容器１２内に設けられている。この載置台２０の上方には、上述の誘電体窓１８が配置されている。載置台２０は、プレート２２、及び、静電チャック２４を含んでいる。

プレート２２は、略円盤状の金属製の部材であり、例えば、アルミニウムから構成されている。プレート２２は、筒状の支持部ＳＰ１によって支持されている。支持部ＳＰ１は、底部１２ｂから垂直上方に延びている。プレート２２は、高周波電極を兼ねている。プレート２２は、マッチングユニットＭＵ及び給電棒ＰＦＲを介して、高周波バイアス電力を発生する高周波電源ＲＦＧに電気的に接続されている。高周波電源ＲＦＧは、ウエハＷに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波バイアス電力を出力する。マッチングユニットＭＵは、高周波電源ＲＦＧ側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理容器１２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容している。この整合器の中には、自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。

プレート２２の上面には、静電チャック２４が設けられている。静電チャック２４は、ベースプレート２４ａ及びチャック部２４ｂを含んでいる。ベースプレート２４ａは、略円盤状の金属製の部材であり、例えば、アルミニウムから構成されている。ベースプレート２４ａは、プレート２２上に設けられている。ベースプレート２４ａの上面にはチャック部２４ｂが設けられている。

チャック部２４ｂの上面は、ウエハＷを載置するための載置領域ＭＲとして構成されている。この載置領域ＭＲの中心は、軸線Ｚ上に位置している。チャック部２４ｂは、ウエハＷを静電吸着力で保持する。チャック部２４ｂは、誘電体膜の間に挟まれた電極膜を含んでいる。チャック部２４ｂの電極膜には、直流電源ＤＳＣがスイッチＳＷ及び被覆線ＣＬを介して電気的に接続されている。チャック部２４ｂは、直流電源ＤＳＣから印加される直流電圧により発生するクーロン力によって、その上面にウエハＷを吸着保持することができる。このチャック部２４ｂの径方向外側には、ウエハＷのエッジを囲むフォーカスリングＦＲが設けられている。

また、プラズマ処理装置１０は、温度制御機構を備え得る。温度制御機構の一部として、ベースプレート２４ａの内部には、冷媒室２４ｇが設けられている。冷媒室２４ｇには、チラーユニットから配管ＰＰ１を介して冷媒が供給される。冷媒室２４ｇに供給された冷媒は、配管ＰＰ３を介してチラーユニットに戻されるようになっている。さらに、伝熱ガス供給部からの伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスが、供給管ＰＰ２を介してチャック部２４ｂの上面とウエハＷの裏面との間に供給されるようになっている。

また、プラズマ処理装置１０は、温度制御機構の一部として、ヒータＨＴ、ＨＳ、ＨＣ、及び、ＨＥを更に備え得る。ヒータＨＴは、天部１２ｃ内に設けられている。また、ヒータＨＳは、側壁１２ａ内に設けられている。ヒータＨＣは、ベースプレート２４ａ内に設けられている。ヒータＨＣは、ベースプレート２４ａ内において、上述した載置領域ＭＲの中央部分の下方、即ち軸線Ｚに交差する領域に設けられている。また、ヒータＨＥは、ベースプレート２４ａ内に設けられており、ヒータＨＣを囲むように環状に延在している。ヒータＨＥは、上述した載置領域ＭＲの外縁部分の下方に設けられている。

また、載置台２０の周囲、即ち、載置台２０と処理容器１２の側壁１２ａとの間には、環状の排気路ＶＬが設けられている。排気路ＶＬの軸線Ｚ方向における中間には、複数の貫通孔が形成された環状のバッフル板２６が設けられている。排気路ＶＬは、排気口２８ｈを提供する排気管２８に接続している。排気管２８は、処理容器１２の底部１２ｂに取り付けられている。排気管２８には、排気装置３０が接続されている。排気装置３０は、圧力調整器、及びターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。この排気装置３０により、処理容器１２内の処理空間Ｓを所望の真空度まで減圧することができる。また、排気装置３０を動作させることにより、載置台２０の外周から排気路ＶＬを介してガスを排気することができる。

一実施形態では、プラズマ処理装置１０は、アンテナ４４、及び、マイクロ波発生器３２を更に備えている。また、プラズマ処理装置１０は、同軸導波管１６、チューナ３４、導波管３６、モード変換器３８、誘電体板４２、及び冷却ジャケット４０を更に備え得る。

マイクロ波発生器３２は、アンテナ４４に供給されるマイクロ波、例えば２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波を発生する。マイクロ波発生器３２は、チューナ３４、導波管３６、及びモード変換器３８を介して、同軸導波管１６の上部に接続されている。同軸導波管１６は、鉛直方向に延在しており、その中心軸線は軸線Ｚに略一致している。

同軸導波管１６は、外側導体１６ａ及び内側導体１６ｂを含んでいる。外側導体１６ａ及び内側導体１６ｂは、軸線Ｚを中心軸線として共有する円筒形状を有している。外側導体１６ａの下端は、導電性の表面を有する冷却ジャケット４０の上部に電気的に接続され得る。内側導体１６ｂは、外側導体１６ａの内側において、当該外側導体１６ａと同軸に設けられている。内側導体１６ｂの下端は、アンテナ４４に接続している。

一実施形態においては、アンテナ４４は、ラジアルラインスロットアンテナである。アンテナ４４は、天部１２ｃに形成された開口内に配置されており、誘電体窓１８の上面の上に設けられている。

アンテナ４４上には、誘電体板４２が設けられている。誘電体板４２は、マイクロ波の波長を短縮させるものであり、略円盤形状を有している。誘電体板４２は、例えば、石英又はアルミナから構成される。誘電体板４２は、アンテナ４４と冷却ジャケット４０の下面の間に挟持されている。

図２は、アンテナの一例を示す平面図である。アンテナ４４は、薄板状であって、円盤状である。アンテナ４４の中心ＣＳは、軸線Ｚ上に位置している。アンテナ４４には、複数のスロット対４４ｐが設けられている。複数のスロット対４４ｐの各々は、板厚方向に貫通する二つのスロット孔４４ａ，４４ｂを含んでいる。スロット孔４４ａ，４４ｂそれぞれの平面形状は、長孔形状である。各スロット対４４ｐにおいて、スロット孔４４ａの長軸が延びる方向と、スロット孔４４ｂの長軸が延びる方向は、互いに交差又は直交している。図２に示す例では、複数のスロット対４４ｐは、軸線Ｚを中心とする仮想円ＶＣの内側に設けられた内側スロット対群ＩＳＰと仮想円ＶＣの外側に設けられた外側スロット対群ＯＳＰとに大別されている。

再び図１を参照する。プラズマ処理装置１０では、マイクロ波発生器３２からのＴＥモードのマイクロ波が導波管３６を介してモード変換器３８に伝搬する。モード変換器３８はマイクロ波のモードをＴＥモードからＴＥＭモードに変換する。ＴＥＭモードのマイクロ波は、同軸導波管１６及び誘電体板４２を経由して、スロット孔４４ａ及び４４ｂから誘電体窓１８に供給される。

このプラズマ処理装置１０は、中央供給部５０及び周辺供給部５２を更に備えている。中央供給部５０は、軸線Ｚに沿って誘電体窓１８に形成された孔から処理容器１２内にガスを導入する。この中央供給部５０は、主として、ウエハＷの中心領域に向けたガスの流れを形成する。

周辺供給部５２は、複数の周辺導入口５２ｉを提供している。複数の周辺導入口５２ｉは、主としてウエハＷのエッジ領域にガスを供給する。複数の周辺導入口５２ｉは、ウエハＷのエッジ領域、又は、載置領域ＭＲの縁部に向けて開口している。複数の周辺導入口５２ｉは、中央供給部５０よりも下方、且つ、載置台２０の上方において周方向に沿って配列されている。即ち、複数の周辺導入口５２ｉは、誘電体窓１８の直下よりも電子温度の低い領域（プラズマ拡散領域）において軸線Ｚを中心として環状に配列されている。この周辺供給部５２は、電子温度の低い領域からウエハＷに向けてガスを供給する。したがって、周辺供給部５２から処理空間Ｓに導入されるガスの解離度は、中央供給部５０から処理空間Ｓに供給されるガスの解離度よりも抑制される。

一実施形態では、周辺供給部５２は、環状の管５２ｐを有している。この管５２ｐには、複数の周辺導入口５２ｉが形成されている。環状の管５２ｐは、例えば、石英から構成され得る。一実施形態では、環状の管５２ｐは、側壁１２ａの内壁面に沿って設けられている。

中央供給部５０には、第１の流量制御ユニット群ＦＣＧ１を介して第１のガスソース群ＧＳＧ１が接続されている。また、周辺供給部５２には、第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２を介して第２のガスソース群ＧＳＧ２が接続されている。

第１のガスソース群ＧＳＧ１は、複数のガスソースを有している。第１の流量制御ユニット群ＦＣＧ１は、複数の流量制御ユニットを有している。各流量制御ユニットは、例えば、二つのバルブと、当該二つのバルブ間に設けられた流量制御器を含んでいる。流量制御器は、例えば、マスフローコントローラである。第１のガスソース群ＧＳＧ１の複数のガスソースはそれぞれ、第１の流量制御ユニット群ＦＣＧ１の複数の流量制御ユニットのうち対応の流量制御ユニットを介して中央供給部５０に接続されている。

また、第２のガスソース群ＧＳＧ２は、複数のガスソースを有している。第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２は、複数の流量制御ユニットを有している。各流量制御ユニットは、例えば、二つのバルブと、当該二つのバルブ間に設けられた流量制御器を含んでいる。流量制御器は、例えば、マスフローコントローラである。第２のガスソース群ＧＳＧ２の複数のガスソースはそれぞれ、第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２の複数の流量制御ユニットのうち対応の流量制御ユニットを介して周辺供給部５２に接続されている。

また、プラズマ処理装置１０は、制御部Ｃｎｔを更に備えている。制御部Ｃｎｔは、プログラム可能なコンピュータ装置といった制御器であり得る。制御部Ｃｎｔは、レシピに基づくプログラムに従ってプラズマ処理装置１０の各部を制御し得る。

このプラズマ処理装置１０では、中央供給部５０及び周辺供給部５２から処理容器１２内にガスが供給される。また、上述したように誘電体窓１８に供給されたマイクロ波が処理容器１２内に導入される。これにより、ガスのプラズマが生成される。このように生成されたガスのプラズマによってウエハＷが処理されるようになっている。また、中央供給部５０及び周辺供給部５２からは、処理容器１２内にクリーニング用のガスを供給することも可能である。クリーニング用のガスは、限定されるものではないが、例えば、酸素ガスを含み得る。プラズマ処理装置１０では、クリーニングガスのプラズマが生成されることにより、処理容器１２の内壁面や処理容器１２内の空間に露出する各種部品のクリーニングが行われる。

以下、中央供給部５０について詳細に説明する。図３は、図１に示すプラズマ処理装置の中央供給部を示す図である。図３に示すように、誘電体窓１８には、軸線Ｚに沿って当該誘電体窓１８を貫通する孔１８ｈが形成されている。孔１８ｈの上側部分は後述するインジェクタ５４が収容される空間１８ｓである。また、孔１８ｈの下側部分は空間１８ｓに連続しており、当該空間１８ｓよりも幅の狭い連通孔１８ｉとなっている。

中央供給部５０は、インジェクタ５４及び配管５６を含んでいる。インジェクタ５４は、一実施形態に係るガス導入部を構成している。インジェクタ５４は、上面５４ａと下面５４ｂとを有するブロック状の部材であり、空間１８ｓ内に配置されている。インジェクタ５４には、上面５４ａから下面５４ｂまで延びて当該インジェクタ５４を貫通する複数のガス吐出孔５４ｈが形成されている。これらガス吐出孔５４ｈは、処理容器１２内にガスを吐出するための孔である。

配管５６は、ガスソース群ＧＳＧ１からのガスをインジェクタ５４に導くための配管である。配管５６は、端部５６ａを有している。端部５６ａは、略円盤形状を有している。端部５６ａは、空間１８ｓ内に収容されており、インジェクタ５４の上方に配置されている。配管５６は、端部５６ａから、同軸導波管１６の内側導体１６ｂの内孔を通って軸線Ｚに沿って延在し、その中間から軸線Ｚに交差する方向に延びている。配管５６の端部５６ａと反対側の端部には、ガスソース群ＧＳＧ１からのガスが供給される。

配管５６には、開口が形成されている。この開口は、配管５６の壁部のうち、インジェクタ５４に対向する領域に形成されている。この開口は、光学的に透明な窓部材５８によって閉じられている。窓部材５８は、例えば、石英ガラスから構成され得る。

図１及び図３に示すように、プラズマ処理装置１０は、受光器６０を更に備えている。受光器６０は、配管５６の外側に設けられており、窓部材５８と光学的に結合されている。即ち、受光器６０は、配管５６内の流路を伝搬して窓部材５８から出力される光を受光する。したがって、受光器６０は、ガス導入部であるインジェクタ５４近傍で発生した光を処理容器１２内の空間を介することなく、受光することが可能である。故に、プラズマ処理装置１０によれば、ガス導入部であるインジェクタ５４近傍で発生した光を精度良く検出することが可能である。

一実施形態では、受光器６０は、光の強度を測定する光検出器である。この実施形態では、受光器６０は、窓部材５８から出力された光の強度を測定する。この光の強度に基づき、インジェクタ５４近傍における放電を検出することが可能である。或いは、この光の強度に基づき、配管５６の劣化を検出することが可能である。また、別の実施形態では、受光器６０は、分光器である。この実施形態では、受光器６０は、窓部材５８から出力された光のスペクトルを測定する。このスペクトルに基づき、インジェクタ５４のクリーニングの完了を検出することが可能である。

以下、プラズマ処理装置１０において光を検出する方法の種々の実施形態について説明する。図４は、光を検出する方法の一実施形態を示す流れ図である。図４に示す方法ＭＴ１は、放電を検出するために実行される。ＭＴ１の実行の際には、プラズマ処理装置の処理容器内でプラズマが生成される。そして、工程Ｓ１１〜工程Ｓ１４が実行される。

工程Ｓ１１では、受光器６０によって光が受光される。方法ＭＴ１の実行に用いられる受光器６０は、光の強度を検出する光検出器であり得る。続く工程Ｓ１２では、受光器６０によって受光された光の強度が測定される。具体的に、工程Ｓ１２では、受光器６０によって、光の強度に対応する信号が出力される。続く工程Ｓ１３では、放電の有無が検出される。インジェクタ５４の近傍で放電が発生している際には、受光器６０によって測定された光の強度が、所定値以上となる。したがって、工程Ｓ１３では、受光器６０によって受光された光の強度が所定値以上である場合に、放電を検出したものと判定することができる。なお、工程Ｓ１３における判定は、制御部Ｃｎｔによって行うことができる。この場合に、受光器６０は、光の強度に対応する信号を制御部Ｃｎｔに与えるよう構成される。

続く、工程Ｓ１４では、放電検出のための工程Ｓ１１〜工程Ｓ１３までの処理を終了するか否かが判定される。工程Ｓ１４において、工程Ｓ１１〜工程Ｓ１３までの処理を終了しないと判定される場合には、工程Ｓ１１からの処理が継続される。一方、工程Ｓ１４において、工程Ｓ１１〜工程Ｓ１３までの処理を終了すると判定される場合には、方法ＭＴ１が終了する。なお、例えば、工程Ｓ１４では、プラズマ処理装置におけるプラズマ処理を終了するか否かが判定され、プラズマ処理を終了しないと判定される場合には、工程Ｓ１１からの処理が継続される。一方、工程Ｓ１４において、プラズマ処理を終了する判定される場合には、方法ＭＴ１は終了する。

この方法ＭＴ１によれば、ガス導入部であるインジェクタ５４の近傍で発生した光が、処理容器１２内の空間を介することなく、受光器６０によって受光される。したがって、プラズマ処理装置１０によれば、ガス導入部であるインジェクタ５４の近傍で発生した光を精度良く検出することが可能である。故に、ガス導入部であるインジェクタ５４の近傍で発生した放電を精度良く検出することが可能となる。

図５は、光を検出する方法の別の実施形態を示す流れ図である。図５に示す方法ＭＴ２は、配管５６の劣化を検出するために実行される。方法ＭＴ２の実行の際には、配管５６内において光を伝搬させるために、プラズマ処理装置の処理容器内でプラズマが生成されていてもよい。或いは、インジェクタ５４の下方に光源を配置して、インジェクタ５４を介して配管５６内に光を伝搬させてもよい。そして、方法ＭＴ２では、工程Ｓ２１〜工程Ｓ２３が実行される。

工程Ｓ２１、工程Ｓ２２はそれぞれ、工程Ｓ１１、工程Ｓ１２と同様の工程である。工程Ｓ２３では、工程Ｓ２２において測定された光の強度に基づき、配管５６の劣化の有無が検出される。配管５６の内壁が腐食等によって劣化していると、配管５６を伝搬する光は、配管５６の内壁が劣化していない場合に比べて、配管５６の内壁によって大きく散乱され、或いは、大きく吸収される。したがって、配管５６の内壁が劣化している場合には、受光器６０によって受光される光の強度は、配管５６の内壁が劣化していない場合に比べて小さくなる。したがって、工程Ｓ２３では、受光器６０によって受光された光の強度が所定値以下である場合に、配管５６の劣化を検出したものと判定することができる。なお、工程Ｓ２３における判定は、制御部Ｃｎｔによって行うことができる。この場合に、受光器６０は、光の強度に対応する信号を制御部Ｃｎｔに与えるよう構成される。

かかる方法ＭＴ２によれば、配管５６の劣化を、処理容器１２内の空間を伝搬することなく配管５６を伝搬する光に基づいて検出することができる。したがって、方法ＭＴ２によれば、配管５６の劣化を精度良く検出することが可能である。

図６は、光を検出する方法の更に別の実施形態を示す流れ図である。図６に示す方法ＭＴ３は、ガス導入部であるインジェクタ５４のクリーニングの終了を検出するために実行される。方法ＭＴ３は、工程Ｓ３１で開始する。工程Ｓ３１では、インジェクタ５４のクリーニングが開始される。具体的に、工程Ｓ３１では、中央供給部５０からクリーニングガスが供給される。クリーニングガスは、インジェクタ５４に付着する堆積物を除去し得るガスであり、限定されるものではないが、例えば、酸素ガスを含み得る。また、クリーニングガスは、酸素ガスに加えて希ガスを含み得る。工程Ｓ３１では、更に、クリーニングガスのプラズマが生成される。なお、工程Ｓ３１では、周辺供給部５２からもクリーニングガスが供給されてもよい。

続く工程Ｓ３２では、受光器６０によって光が受光される。方法ＭＴ３では、受光器６０は分光器である。したがって、続く工程Ｓ３３では、受光器６０によって受光された光に基づいて、当該受光器６０によってスペクトル強度が測定される。続く工程Ｓ３４では、クリーニングが完了したか否かが判定される。

インジェクタ５４のクリーニングが進行するに伴い、所定波長の光の強度は増加し、クリーニングが完了すると、当該所定波長の光の強度の変動が小さくなる。例えば、クリーニングガスに含まれる活性種は、クリーニングの完了が近付くにつれて消費されなくなり、当該活性種に基づく所定波長の光の強度は増加し、クリーニングが完了すると、当該所定波長の光の強度の変動が小さくなる。また、インジェクタ５４のクリーニングが進行するに伴い、別の所定波長の光の強度は減少し、クリーニングが完了すると、当該別の所定波長の光の強度の変動が小さくなる。例えば、クリーニングによって除去される物質は、クリーニングの進行につれて減少し、当該物質に基づく別の所定波長の光の強度は減少し、クリーニングが完了すると、当該別の所定波長の光の強度の変動が小さくなる。

したがって、工程Ｓ３４では、測定されたスペクトルにおける所定波長の光の強度が所定値以上となっている場合に、クリーニングが完了していると判定することができる。これに加えて、或いは、これに代えて、工程Ｓ３４では、測定されたスペクトルにおける別の所定波長の光の強度が所定値以下となっている場合に、クリーニングが完了していると判定することができる。或いは、測定されたスペクトルにおける所定波長の光の強度の変動が一定の範囲内にある場合に、及び／又は、別の所定波長の光の強度の変動が一定の範囲内にある場合に、クリーニングが完了していると判定することができる。このような判定基準に基づき、クリーニングが完了していないと判定される場合には、工程Ｓ３２からの処理が続行される。一方、クリーンニングが完了していると判定される場合には、方法ＭＴ３が終了する。方法ＭＴ３が終了するときには、工程Ｓ３１のクリーニングも終了される。なお、工程Ｓ３４における判定は、制御部Ｃｎｔによって行うことができる。この場合に、受光器６０は、スペクトルに対応する信号を制御部Ｃｎｔに与えるよう構成される。

かかる方法ＭＴ３によれば、インジェクタ５４のクリーニングの完了を、処理容器１２内の空間を伝搬することなく配管５６を伝搬する光に基づいて検出することができる。したがって、方法ＭＴ３によれば、インジェクタ５４のクリーニングが完了する時点を精度良く検出することが可能である。

以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。上述した実施形態のプラズマ処理装置は、マイクロ波を用いてプラズマを生成するプラズマ処理装置であるが、ガス導入部近傍の発光を検出するための上述した構成は、処理容器内にガスを導入するガス導入部を有し、当該ガス導入部に接続された配管を有するものであれば、誘導結合型のプラズマ処理装置といった任意のプラズマ処理装置に適用され得る。

１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１６…同軸導波管、１８…誘電体窓、３２…マイクロ波発生器、４４…アンテナ、５０…中央供給部、５４…インジェクタ、５４ｈ…ガス吐出孔、５６…配管、５８…窓部材、６０…受光器、Ｃｎｔ…制御部。

Claims (11)

1. プラズマによって被処理体を処理するプラズマ処理装置であって、
   処理容器と、
   前記処理容器内にガスを吐出するガス吐出孔が形成されたガス導入部と、
   前記ガス導入部にガスソースからのガスを導く配管と、
   前記配管内の流路を介して前記ガス導入部に対向する該配管の壁面に設けられた光学的に透明な窓部材と、
   前記窓部材に光学的に結合された受光器であり、前記配管の外側に設けられた該受光器と、
   を備えるプラズマ処理装置。
2. 前記プラズマ処理装置は、
   前記処理容器内において被処理体を支持する載置台と、
   前記載置台の上方に設けられた誘電体窓と、
   前記誘電体窓上に設けれたアンテナと、
   前記アンテナに供給されるマイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、
   を更に備え、
   前記ガス導入部は、前記誘電体窓の鉛直方向に延びる中心軸線に沿って該誘電体窓に形成された孔の内部に配置されている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記アンテナは、ラジアルラインスロットアンテナである、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記受光器は光の強度を測定する光検出器である、請求項１〜３の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記受光器は分光器である、請求項１〜３の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載されたプラズマ処理装置において光を検出する方法であって、
   前記配管内の流路及び前記窓部材を介して伝搬する光を前記受光器によって受光する、
   方法。
7. 前記ガス導入部における放電を検出するために、前記受光器によって光の強度を測定する、請求項６に記載の方法。
8. 前記光の強度が所定値以上である場合に、放電の発生を検出する、請求項７に記載の方法。
9. 前記配管の劣化を検出するために、前記受光器によって光の強度を測定する、請求項６に記載の方法。
10. 前記光の強度が所定値以下である場合に、配管の劣化を検出する、請求項９に記載の方法。
11. 前記プラズマ処理装置は請求項５に記載されたプラズマ処理装置であり、前記ガス導入部のクリーニングの完了を検出するために、前記受光器によって光のスペクトルを測定する、請求項６に記載の方法。

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