JP2021039925A - プラズマプローブ装置、プラズマ処理装置及び制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】プラズマ生成空間におけるラジカル密度を高い精度でモニタリングできる技術を提供する。【解決手段】本開示の一態様によるプラズマプローブ装置は、処理容器の壁に形成された開口部に、真空空間と大気空間の間をシールするシール部材を介して取り付けられるアンテナ部と、前記アンテナ部の内部に設けられ又は前記アンテナ部の少なくとも一部であり、前記真空空間で生成されるプラズマの発光を前記大気空間に透過させる透光部と、を有する。【選択図】図1
Description
本開示は、プラズマプローブ装置、プラズマ処理装置及び制御方法に関する。
プラズマの状態をモニタリングする手法の一つに発光分光分析が知られている(例えば、特許文献1参照)。
本開示は、プラズマ生成空間におけるラジカル密度を高い精度でモニタリングできる技術を提供する。
本開示の一態様によるプラズマプローブ装置は、処理容器の壁に形成された開口部に、真空空間と大気空間の間をシールするシール部材を介して取り付けられるアンテナ部と、前記アンテナ部の内部に設けられ又は前記アンテナ部の少なくとも一部であり、前記真空空間で生成されるプラズマの発光を前記大気空間に透過させる透光部と、を有する。
本開示によれば、プラズマ生成空間におけるラジカル密度を高い精度でモニタリングできる。
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔プラズマプロセス〕
プラズマプロセスを最適化するに当たって、プラズマ電子密度、プラズマ電子温度だけでなく、化学気相堆積(CVD:Chemical Vapor Deposition)等の成膜処理のプロセス特性に直結するラジカル密度をモニタリングすることが重要である。そこで、発光分光分析(OES:Optical Emission Spectroscopy)によりプラズマの状態をモニタリングする手法が用いられる。
プラズマプロセスを最適化するに当たって、プラズマ電子密度、プラズマ電子温度だけでなく、化学気相堆積(CVD:Chemical Vapor Deposition)等の成膜処理のプロセス特性に直結するラジカル密度をモニタリングすることが重要である。そこで、発光分光分析(OES:Optical Emission Spectroscopy)によりプラズマの状態をモニタリングする手法が用いられる。
しかしながら、プロセス時にプラズマの発光をモニタリングするためのモニタレンズ等の透過部の表面に膜が堆積し、堆積した膜によりプラズマの発光の強度が低下してしまい、プラズマ生成空間におけるラジカル密度を正確にモニタリングできない場合がある。
そこで、本発明者らは、上記問題点を鋭意検討した結果、成膜処理の際においてもプラズマ生成空間におけるラジカル密度を高い精度でモニタリングできる技術を見出した。以下、詳細に説明する。
〔マイクロ波プラズマ処理装置〕
図1は、一実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置100の断面図の一例を示す図である。マイクロ波プラズマ処理装置100は、基板の一例である半導体ウエハ(以下「ウエハW」という。)を収容する処理容器1を有する。マイクロ波プラズマ処理装置100は、マイクロ波によって処理容器1の天井部の内壁面に形成される表面波プラズマにより、ウエハWに対して所定のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置の一例である。所定のプラズマ処理としては、例えばCVD等の成膜処理が例示される。
図1は、一実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置100の断面図の一例を示す図である。マイクロ波プラズマ処理装置100は、基板の一例である半導体ウエハ(以下「ウエハW」という。)を収容する処理容器1を有する。マイクロ波プラズマ処理装置100は、マイクロ波によって処理容器1の天井部の内壁面に形成される表面波プラズマにより、ウエハWに対して所定のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置の一例である。所定のプラズマ処理としては、例えばCVD等の成膜処理が例示される。
マイクロ波プラズマ処理装置100は、処理容器1と、マイクロ波プラズマ源2と、制御装置3と、を有する。
処理容器1は、気密に構成されたアルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料からなる略円筒状の容器であり、接地されている。
処理容器1は、本体部10を有し、内部にプラズマの処理空間を形成する。本体部10は、処理容器1の天井部を構成する円盤状の天板である。処理容器1と本体部10との接触面には支持リング129が設けられ、これにより、処理容器1の内部は気密にシールされている。本体部10は、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料から形成されている。
マイクロ波プラズマ源2は、マイクロ波出力部30と、マイクロ波伝送部40と、マイクロ波放射機構50と、を有する。マイクロ波出力部30は、複数経路に分配してマイクロ波を出力する。マイクロ波は、マイクロ波伝送部40とマイクロ波放射機構50とを通って処理容器1の内部に導入される。処理容器1内に供給されたガスは、導入されたマイクロ波の電界により励起し、これにより表面波プラズマが形成される。
処理容器1内にはウエハWを載置する載置台11が設けられている。載置台11は、処理容器1の底部中央に絶縁部材12aを介して立設された筒状の支持部材12により支持されている。載置台11及び支持部材12を構成する材料としては、表面をアルマイト(陽極酸化)処理したアルミニウム等の金属や内部に高周波用の電極を有した絶縁部材(セラミックス等)が例示される。載置台11には、ウエハWを静電吸着するための静電チャック、温度制御機構、ウエハWの裏面に熱伝達用のガスを供給するガス流路等が設けられてもよい。
載置台11には、整合器13を介して高周波バイアス電源14が接続されている。高周波バイアス電源14から載置台11に高周波電力が供給されることにより、ウエハW側にプラズマ中のイオンが引き込まれる。なお、高周波バイアス電源14はプラズマ処理の特性によっては設けなくてもよい。
処理容器1の底部には排気管15が接続されており、排気管15には真空ポンプを含む排気装置16が接続されている。排気装置16を作動させると処理容器1内が排気され、これにより、処理容器1内が所定の真空度まで高速に減圧される。処理容器1の側壁には、ウエハWの搬入出を行うための搬入出口17と、搬入出口17を開閉するゲートバルブ18とが設けられている。
マイクロ波伝送部40は、マイクロ波出力部30から出力されたマイクロ波を伝送する。図1のA−A断面を示す図2を参照すると、マイクロ波伝送部40内の中央マイクロ波導入部43bは、本体部10の中央に配置され、6つの周縁マイクロ波導入部43aは、本体部10の周辺に円周方向に等間隔に配置される。中央マイクロ波導入部43b及び6つの周縁マイクロ波導入部43aは、それぞれに対応して設けられる、図1に示すアンプ部42から出力されたマイクロ波をマイクロ波放射機構50に導入する機能及びインピーダンスを整合する機能を有する。以下、周縁マイクロ波導入部43a及び中央マイクロ波導入部43bを総称して、マイクロ波導入部43ともいう。
図1及び図2に示されるように、6つの誘電体層123は、6つの周縁マイクロ波導入部43aの下方にて本体部10の内部に配置されている。また、1つの誘電体層133は、中央マイクロ波導入部43bの下方にて本体部10の内部に配置されている。なお、周縁マイクロ波導入部43a及び誘電体層123の個数は6つに限らず、2つ以上であり得る。ただし、周縁マイクロ波導入部43a及び誘電体層123の個数は3つ以上が好ましく、例えば3つ〜6つであってもよい。
図1に示されるマイクロ波放射機構50は、誘電体天板121,131、スロット122,132及び誘電体層123,133を有する。誘電体天板121,131は、マイクロ波を透過させる円盤状の誘電体から形成され、本体部10の上面に配置されている。誘電体天板121,131は、比誘電率が真空よりも大きい、例えば石英、アルミナ(Al2O3)等のセラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂により形成されている。これにより、誘電体天板121,131内を透過するマイクロ波の波長を、真空中を伝播するマイクロ波の波長よりも短くしてスロット122,132を含むアンテナを小さくする機能を有する。
誘電体天板121,131の下には、本体部10に形成されたスロット122,132を介して誘電体層123,133が本体部10の開口の裏面に当接されている。誘電体層123、133は、例えば石英、アルミナ(Al2O3)等のセラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂により形成されている。誘電体層123,133は、本体部10に形成された開口の厚み分だけ天井面から凹んだ位置に設けられ、マイクロ波をプラズマ生成空間Uに供給する誘電体窓として機能する。
周縁マイクロ波導入部43a及び中央マイクロ波導入部43bは、筒状の外側導体52及びその中心に設けられた棒状の内側導体53を同軸状に配置する。外側導体52と内側導体53の間には、マイクロ波電力が給電され、マイクロ波放射機構50に向かってマイクロ波が伝播するマイクロ波伝送路44となっている。
周縁マイクロ波導入部43a及び中央マイクロ波導入部43bには、スラグ54と、その先端部に位置するインピーダンス調整部材140とが設けられている。スラグ54を移動させることにより、処理容器1内の負荷(プラズマ)のインピーダンスをマイクロ波出力部30におけるマイクロ波電源の特性インピーダンスに整合させる機能を有する。インピーダンス調整部材140は、誘電体で形成され、その比誘電率によりマイクロ波伝送路44のインピーダンスを調整するようになっている。
本体部10には、シャワー構造のガス導入部21が設けられている。ガス供給源22から供給されるガスは、ガス供給配管111を介してガス拡散室62からガス導入部21を通り、処理容器1内にシャワー状に供給される。ガス導入部21は、処理容器1の天井壁に形成された複数のガス供給孔60からガスを供給するガスシャワーヘッドの一例である。ガスの一例としては、例えばArガス等のプラズマ生成用のガスや、例えばO2ガスやN2ガス等の高エネルギーで分解させたいガス、シランガス等の処理ガスが挙げられる。
マイクロ波プラズマ処理装置100の各部は、制御装置3により制御される。制御装置3は、マイクロプロセッサ4、ROM(Read Only Memory)5、RAM(Random Access Memory)6を有している。ROM5やRAM6にはマイクロ波プラズマ処理装置100のプロセスシーケンス及び制御パラメータであるプロセスレシピが記憶されている。マイクロプロセッサ4は、プロセスシーケンス及びプロセスレシピに基づき、マイクロ波プラズマ処理装置100の各部を制御する制御部の一例である。また、制御装置3は、タッチパネル7及びディスプレイ8を有し、プロセスシーケンス及びプロセスレシピに従って所定の制御を行う際の入力や結果の表示が可能になっている。
係るマイクロ波プラズマ処理装置100においてプラズマ処理を行う際には、まず、ウエハWが、搬送アーム(図示せず)上に保持された状態で、開口したゲートバルブ18から搬入出口17を通り処理容器1内に搬入される。ゲートバルブ18はウエハWを搬入後に閉じられる。ウエハWは、載置台11の上方まで搬送されると、搬送アームからプッシャーピン(図示せず)に移され、プッシャーピンが降下することにより載置台11に載置される。処理容器1の内部の圧力は、排気装置16により所定の真空度に保持される。処理ガスがガス導入部21からシャワー状に処理容器1内に導入される。周縁マイクロ波導入部43a及び中央マイクロ波導入部43bを介してマイクロ波放射機構50から放射されたマイクロ波が天井壁の内部表面を伝播する。表面波となって伝播するマイクロ波の電界により、ガスが励起され、処理容器1側の天井壁下のプラズマ生成空間Uに生成された表面波プラズマによってウエハWにプラズマ処理が施される。
〔プラズマプローブ装置〕
処理容器1の側壁には円周方向に複数の開口部1bが形成され、複数のプラズマプローブ装置70が取り付けられている。ただし、処理容器1に取り付けられるプラズマプローブ装置70は1つであってもよい。プラズマプローブ装置70は、プラズマ生成空間Uにて生成されるプラズマをセンシングする。制御装置3は、プラズマプローブ装置70によるセンシング結果に基づき、例えばプラズマ電子温度Te、プラズマ電子密度Ne、堆積膜の膜厚、ラジカル密度を算出する。これにより、プラズマの挙動を推定できる。
処理容器1の側壁には円周方向に複数の開口部1bが形成され、複数のプラズマプローブ装置70が取り付けられている。ただし、処理容器1に取り付けられるプラズマプローブ装置70は1つであってもよい。プラズマプローブ装置70は、プラズマ生成空間Uにて生成されるプラズマをセンシングする。制御装置3は、プラズマプローブ装置70によるセンシング結果に基づき、例えばプラズマ電子温度Te、プラズマ電子密度Ne、堆積膜の膜厚、ラジカル密度を算出する。これにより、プラズマの挙動を推定できる。
プラズマプローブ装置70は、マイクロ波プラズマ処理装置100の外部にて、モニタ装置80及び光検出装置90に接続されている。
モニタ装置80は、信号発信器を有し、信号発信器により発信した所定周波数の信号を出力する。該信号は、同軸ケーブル81を伝送され、プラズマプローブ装置70に伝送され、プラズマプローブ装置70の先端のアンテナ部71からプラズマに伝送される。プラズマプローブ装置70は、プラズマ側に伝送する信号に対して、プラズマ側から反射する信号の電流値を検出し、モニタ装置80に送る。検出した信号の電流値は、モニタ装置80から制御装置3に送信され、制御装置3のマイクロプロセッサ4によりFFT(周波数)解析される。これにより、プラズマ電子温度Te、プラズマ電子密度Ne、プラズマプローブ装置70に堆積した膜の膜厚等が算出される。なお、同軸ケーブル81のシールドは、接地されるか、又は処理容器1に接続される。
光検出装置90は、プラズマ生成空間Uで生成され、透光部78を透過し、光ファイバ等の伝送部91を通って伝送されたプラズマの発光の強度を検出する。検出されたプラズマの発光の強度は、光検出装置90から制御装置3に送信される。制御装置3のマイクロプロセッサ4は、算出したプラズマプローブ装置70に堆積した膜の膜厚に基づいて、光検出装置90から送信されたプラズマの発光の強度を補正する。また、制御装置3のマイクロプロセッサ4は、補正したプラズマの発光の強度に基づいて、プラズマ生成空間Uにおけるラジカル密度を算出する。なお、補正したプラズマの発光の検出光強度に基づいてラジカル密度を算出する方法は、特に限定されないが、例えば公知の発光分光分析(OES:Optical Emission Spectroscopy)を利用できる。
〔プラズマプローブ装置の構成〕
図3は、第1構成例のプラズマプローブ装置70を示す図である。図3(a)はプラズマプローブ装置70の断面図であり、図3(b)は図3(a)における領域Pの拡大図であり、図3(c)は図3(a)のプラズマプローブ装置70をプラズマ生成空間U側から見たときの平面図である。なお、図3では、プラズマプローブ装置70の先端面に、プラズマ処理により生じる反応生成物の膜Fが堆積している状態を示している。
図3は、第1構成例のプラズマプローブ装置70を示す図である。図3(a)はプラズマプローブ装置70の断面図であり、図3(b)は図3(a)における領域Pの拡大図であり、図3(c)は図3(a)のプラズマプローブ装置70をプラズマ生成空間U側から見たときの平面図である。なお、図3では、プラズマプローブ装置70の先端面に、プラズマ処理により生じる反応生成物の膜Fが堆積している状態を示している。
プラズマプローブ装置70は、アンテナ部71と、電極72と、誘電体支持部74と、透光部78と、を有する。
アンテナ部71は、処理容器1の側壁に形成された開口部1bに、Oリング73を介して取り付けられる。アンテナ部71は、プラズマプローブ装置70の先端を含んで設けられている。一実施形態では、アンテナ部71の先端は、円盤状部材71aであり、Oリング73を介して開口部1bの開口を塞ぐように配置される。アンテナ部71は、透光部78を挿通可能な貫通孔を有し、アルミニウム等の導体で形成されている。Oリング73は、樹脂等の誘電体で形成されている。なお、アンテナ部71の先端は、円盤状に限らず、例えば、矩形状であってもよい。
アンテナ部71の先端面と処理容器1の壁の開口部1b付近の裏面は隔離され、所定の幅の隙間1dが形成されている。このようにアンテナ部71の先端面と処理容器1の壁の間に隙間1dが形成されていないと、アンテナ部71が処理容器1の壁とDC的に接続されてしまう。そうすると、モニタ装置80から伝送された信号の電流が処理容器1の壁に流れてしまい、プラズマに流れる電流の割合が低くなる。その結果、アンテナ部71が、プラズマプローブ装置70のアンテナとして機能しなくなる。このため、アンテナ部71の先端面と処理容器1の壁の開口部1b付近の裏面には、所定の幅の隙間1dが形成されている。なお、アンテナ部71から処理容器1の壁に流れる信号の電流を「浮遊電流」という。
交流電流が処理容器1の壁側に流れてもアンテナ部71は、プラズマプローブ装置70のアンテナとして機能する。ただし、プラズマプローブ装置70の感度を上げるためには、直流電流だけでなく、交流電流も含めて浮遊電流が処理容器1の壁側に流れない方が良い。
一方、前記隙間1dが広すぎると、隙間1dにガスやプラズマが入り込み、プラズマによる腐食、ガスの侵入によるパーティクル及び異常放電の問題が生じる。よって、隙間1dは、アンテナ部71が処理容器1の壁とDC的に接続されない程度に広い空間であって、プラズマやガスが入り込まない程度に狭い空間に設計される。
アンテナ部71は、開口部1bが形成された処理容器1の内壁面よりも凹んだ位置に配置され、アンテナ部71の表面は、内壁面よりも凹んだ位置でプラズマ生成空間U側に露出する。アンテナ部71の表面を凹ませることで、パーティクルの発生源となるアンテナ部71と処理容器1の壁の隙間1dが設けられる位置をウエハWから遠ざけるようにする。これにより、パーティクルの発生とガスのプラズマプローブ装置70への侵入を防ぎ、パーティクルによるプラズマ処理の特性への影響を減らし、プラズマによるプラズマプローブ装置70の腐食を低減できる。また、アンテナ部71の表面を処理容器1の内壁面と同じ高さにせずに凹ませることで、処理容器1の内壁面を伝播する表面波プラズマのモードジャンプを生じさせ難くし、異常放電を回避できる。
また、アンテナ部71の表面(先端面)であって、少なくとも開口部1bからOリング73までの領域は、酸化イットリウム(Y2O3)の溶射により絶縁体の膜76で覆われている。また、処理容器1の壁面であって、少なくとも開口部1bの側面から開口部1bの裏面を通りOリング73までの領域は、Y2O3の溶射により絶縁体の膜1cで覆われている。
これにより、更にアンテナ部71から処理容器1の壁側へ直流電流が流れないようできる。加えて、プラズマ耐性を高めることができる。なお、アンテナ部71のOリング73よりも大気側の面や処理容器1の内壁面を、絶縁体の膜77によりコーティングすると、プラズマ耐性が向上し更に好ましい。絶縁体の膜76,77,1cは、アルマイト加工により形成されてもよい。
Oリング73は、開口部1b側の真空空間とプラズマプローブ装置70の取付け側の大気空間との間をシールする。Oリング73は、真空空間と大気空間の間をシールするシール部材の一例である。
このように、一実施形態では、アンテナ部71の先端面にて開口部1b付近の処理容器1の壁の裏面にOリング73を押し当てることで、真空空間と大気空間の間をシールしつつ、アンテナ部71と処理容器1の壁との隙間にガスが入り込み難くする。これにより、パーティクルの発生を低減させることができる。
また、アンテナ部71と処理容器1の壁との隙間に腐食性のガスが入り込むと、アンテナ部71を腐食して、プラズマプローブ装置70の性能を低下させてしまう。以上から、プラズマプローブ装置70を処理容器1の開口部1bに配置したときに、なるべくプラズマプローブ装置70の奥側にガスが入りこまないように、Oリング73による真空シールをより開口部1bの開口付近で行うようになっている。
開口部1bの大きさについては、広く開口されるほど、モニタ装置80から伝送された信号の電流が浮遊電流とならずにプラズマに流れる割合が高くなるため、アンテナ部71の感度は良くなる。その一方で、広く開口されるほど、プラズマやガスがアンテナ部71側に侵入し易くなるため、耐食性のガスやプラズマによりアンテナ部71が腐食し、プラズマプローブ装置70の性能を低下させたり、異常放電が発生したりする恐れがある。また、プラズマプローブ装置70の感度が良すぎると、例えばプラズマ処理において生成された反応生成物がプラズマプローブ装置70の表面等に付着する等、処理容器1内の経時的変化にプラズマプローブ装置70の測定結果が影響を受けてしまう。これにより、かえってプラズマの状態を精度良く測定できないことがある。よって、開口部1bの開口は、アンテナ部71の感度とガスやプラズマの侵入とを考慮して、プラズマの状態を精度良く測定できる範囲で適正値に設計される。また、開口部1bの形状は、円形であってもよいし、矩形やその他の形状であってもよい。
電極72は、アンテナ部71に接続されている。電極72は、プラズマの状態を示す電流値を測定し、同軸ケーブル81を介してモニタ装置80に伝える。
誘電体支持部74は、アンテナ部71を周囲から支持する。誘電体支持部74は、例えばPTFE(polytetrafluoroethylene)により形成されてもよい。誘電体支持部74は、アンテナ部71を囲み、アンテナ部71とOリング73を固定する。誘電体支持部74は、アンテナ部71とOリング73を開口部1b付近に固定した状態で、アルミニウム等の金属の部材1aを処理容器1の壁にネジ止めして固定される。
一実施形態では、誘電体支持部74は、2つの誘電体支持パーツ74a、74bに分離されているが、これに限らず、一体となっていてもよい。また、例えば、誘電体支持部74は、アンテナ部71の円盤状部材71aを外周側から固定する誘電体支持パーツ74aのみであってもよい。この場合、部材1aによって、アンテナ部71、誘電体支持パーツ74a及びOリング73を固定する。この場合、誘電体支持パーツ74bは、空間であってもよいし、PTFEを充填してもよい。
図3の円盤状部材71aの直径Bに対する誘電体支持部74の深さ方向の長さCの比は約1/2、具体的には0.44〜0.54の範囲のいずれかの値に形成される。直径B及び長さCが小さかったり、その比率が適正でなかったりすると、電極72からの電流がアンテナ部71を通ってプラズマに届かず、感度が悪くなる。よって、長さB及び長さCを所定の範囲にすることで、感度のよいプラズマプローブ装置70を提供できる。
プラズマプローブ装置70の感度を良くするためには、アンテナ部71から処理容器1の壁に流れる浮遊電流を最小限にする必要がある。つまり、浮遊電流に対するプラズマに流れる電流の比率を高めるほどプラズマプローブ装置70の感度が良くなる。そこで、浮遊電流に対するプラズマに流れる電流の比率を高めるために、開口部1bに露出するアンテナ部71の表面積は大きいほうが好ましい。
そこで、一実施形態では、アンテナ部71の先端面の開口部1bから露出する側の領域に凹部又は凸部の少なくともいずれかを形成してもよい。あるいは、アンテナ部71の先端面を凹状又は凸状に湾曲させてもよい。これにより、アンテナ部71の表面積を大きくできる。この結果、モニタ装置80から同じ電力の信号を発信した場合にも、プラズマに流れる電流を高めることができ、プラズマプローブ装置70の感度をより良好にできる。
透光部78は、アンテナ部71に形成された貫通孔に挿通可能な円柱状の誘電体により形成されており、アンテナ部71に形成された貫通孔に挿通されている。透光部78は、真空空間(プラズマ生成空間U)で生成されるプラズマの発光を大気空間に透過させる誘電体、例えばサファイア、石英により形成されている。透光部78を透過したプラズマの発光は、光ファイバ等の伝送部91を通って光検出装置90に伝送される。透光部78の先端面は、アンテナ部71の先端面と面一又は略面一となっている。これにより、プラズマ処理の際、アンテナ部71の先端面と透光部78の先端面には、略同じ膜厚の膜が堆積する。なお、透光部78は、円柱状に限らず、アンテナ部71に形成される貫通孔の形状に応じて定められる。具体的には、アンテナ部71に形成される貫通孔が三角柱、四角柱等の角柱状である場合、透光部78は三角柱、四角柱等の角柱状に形成される。透光部78の後端は、Oリング79a及び蓋体79bによりシールされている。
Oリング79aは、開口部1b側の真空空間とプラズマプローブ装置70の取付け側の大気空間との間をシールする。Oリング79aは、樹脂等の誘電体で形成されている。Oリング79aは、真空空間と大気空間の間をシールする第2のシール部材の一例である。
蓋体79bは、透光部78の後端面を覆うように設けられる。蓋体79bは、透光部78の後端面を覆った状態で、アンテナ部71の後端面にOリング79aを押し当てることで、真空空間と大気空間の間をシールする。これにより、簡単な構造で真空空間と大気空間の間をシールできる。蓋体79bの大きさについては、アンテナ部71と透光部78との隙間を覆うことができればよく、例えば透光部78の後端面における外径よりも大きく、アンテナ部71の後端面における外径よりも小さい大きさであってよい。ただし、蓋体79bの大きさは、アンテナ部71の後端面における外径以上の大きさであってもよい。蓋体79bは、プラズマ生成空間Uで生成されるプラズマの発光を大気空間に透過させる誘電体、例えば石英により形成されている。これにより、プラズマ生成空間Uで生成されるプラズマの発光は、透光部78及び蓋体79bを透過し、光ファイバ等の伝送部91を介して、光検出装置90に伝送される。
〔プラズマプローブ装置の配置〕
図4は、一実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置100に対するプラズマプローブ装置70の配置の一例を示す図である。一実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置100では、処理容器1の側壁の一部をリング状に分離し、その円周方向に等間隔に複数の開口部1bが形成され、それらの開口部1bにOリング73を介してプラズマプローブ装置70がそれぞれ取り付けられている。複数の開口部1bからは、プラズマ生成空間U側に、アンテナ部71をコーティングするY2O3の絶縁体の膜76が露出している。開口部1bは、処理容器1の壁に複数個設けられるスリットであってもよい。なお、開口部1bは、処理容器1の側壁をリング状に分離させずに、該側壁に形成されてもよい。
図4は、一実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置100に対するプラズマプローブ装置70の配置の一例を示す図である。一実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置100では、処理容器1の側壁の一部をリング状に分離し、その円周方向に等間隔に複数の開口部1bが形成され、それらの開口部1bにOリング73を介してプラズマプローブ装置70がそれぞれ取り付けられている。複数の開口部1bからは、プラズマ生成空間U側に、アンテナ部71をコーティングするY2O3の絶縁体の膜76が露出している。開口部1bは、処理容器1の壁に複数個設けられるスリットであってもよい。なお、開口部1bは、処理容器1の側壁をリング状に分離させずに、該側壁に形成されてもよい。
一実施形態では、複数の開口部1bは、処理容器1の側壁の円周方向に設けられ、各開口部1bにOリング73を介してアンテナ部71が誘電体支持部74により押し付けられるようにして各プラズマプローブ装置70が取り付けられる。ただし、プラズマプローブ装置70が配置される部材は、処理容器1の側壁に限定されない。
例えば、処理容器1の天井壁すなわち本体部10にて、例えば円周方向に複数の開口部1bを形成し、それらの開口部1bに複数のプラズマプローブ装置70を取り付けてもよい。天井壁にプラズマプローブ装置70を取り付ける場合には、アンテナ部71をコーティングする絶縁体の膜は、Y2O3の替わりにAl2O3を用いてもよい。
〔プラズマプローブ装置の測定〕
以上に説明した、一実施形態のプラズマプローブ装置70により、マイクロ波プラズマ処理装置100にて生成したプラズマの状態を測定した結果の一例を図5に示す。図5の上側の電流測定結果のグラフに示す電流値Iは、プラズマプローブ装置70からモニタ装置80を介して制御装置3に転送され、制御装置3のマイクロプロセッサ4によりFFT(フーリエ変換)される。これにより、図5の下側のグラフに示すように、各周波数に対する振幅成分に変換される。
以上に説明した、一実施形態のプラズマプローブ装置70により、マイクロ波プラズマ処理装置100にて生成したプラズマの状態を測定した結果の一例を図5に示す。図5の上側の電流測定結果のグラフに示す電流値Iは、プラズマプローブ装置70からモニタ装置80を介して制御装置3に転送され、制御装置3のマイクロプロセッサ4によりFFT(フーリエ変換)される。これにより、図5の下側のグラフに示すように、各周波数に対する振幅成分に変換される。
プラズマでは、所定の電圧に対して指数関数的に電流が流れる。測定した電流値には、基本周波数を有する基本波の成分と、基本波に対して波長が2倍の第1高調波、波長が3倍の第2高調波等の高調波成分とが含まれている。そこで、FFTにより基本波及び高調波の振幅のピークを用いて、プラズマ電子密度、プラズマ電子温度を算出できる。なお、FFT後のグラフの「1ω」は基本波の成分を示し、「2ω」は第1高調波の成分を示し、「3ω」は第2高調波の成分を示す。
〔プラズマ電子密度Ne及びプラズマ電子温度Te〕
制御装置3は、プラズマプローブ装置70により測定した電流値のFFT後の基本波及び高調波の振幅を用いてプラズマ電子密度Ne及びプラズマ電子温度Teを算出する。その算出方法の一例を簡単に説明する。プラズマプローブ装置70の電極72に交流を印加すると、アンテナ部71に(1)式に示すプローブ電流iprが流れる。
制御装置3は、プラズマプローブ装置70により測定した電流値のFFT後の基本波及び高調波の振幅を用いてプラズマ電子密度Ne及びプラズマ電子温度Teを算出する。その算出方法の一例を簡単に説明する。プラズマプローブ装置70の電極72に交流を印加すると、アンテナ部71に(1)式に示すプローブ電流iprが流れる。
(4)式の右辺は、プローブ電流を第1種変形ベッセル関数で展開したときの基本波と第1高調波との比を示す。
したがって、(4)式から、FFTにより算出した、基本波(1ω)の振幅と第1高調波(2ω)の振幅の比と、実測値の比とからプラズマ電子温度Teを算出できる。なお、V0はモニタ電圧(例えば4V)である。
更に、基本波(1ω)における電流i1ωのDC成分を(5)式に示す。(5)式は、電流i1ωのDC成分であるため、0となる。
〔堆積膜の膜厚〕
制御装置3は、プラズマプローブ装置70により測定した電流値のFFT後の基本波の振幅を用いてプラズマプローブ装置70の先端面に堆積した堆積膜の膜厚を算出する。その算出方法の一例を簡単に説明する。プラズマ処理中にプラズマプローブ装置70のアンテナ部71の先端面に膜が付くことで、(8)式に示されるように、アンテナ部71に流れるプローブ電流iprの波形が変わる。
制御装置3は、プラズマプローブ装置70により測定した電流値のFFT後の基本波の振幅を用いてプラズマプローブ装置70の先端面に堆積した堆積膜の膜厚を算出する。その算出方法の一例を簡単に説明する。プラズマ処理中にプラズマプローブ装置70のアンテナ部71の先端面に膜が付くことで、(8)式に示されるように、アンテナ部71に流れるプローブ電流iprの波形が変わる。
モニタ装置80からプラズマプローブ装置70に印加する交流電圧の周波数wを変更したときの基本波(1ω)の電流i1ωの振幅を求め、(8)式に代入すると、アンテナ部71の先端面に堆積した絶縁膜の静電容量Cを算出できる。また、絶縁膜の静電容量Cと絶縁膜の膜厚dとの間には(9)式が成り立つ。
(8)式を用いて算出した絶縁膜の静電容量Cを(9)式に代入することで、絶縁膜の膜厚dが算出される。
このように、プラズマ処理中にアンテナ部71の先端面に膜が付くことで、モニタ装置80が測定する、アンテナ部71に流れる電流の波形が変わる。よって、本開示のマイクロ波プラズマ処理装置100の制御装置3は、モニタ装置80から取得する信号の強度の変化を解析することで、アンテナ部71(透光部78)の先端面に付着した膜の膜厚を推定できる。
〔フィードバック制御処理〕
一実施形態のプラズマプローブ装置70を用いてマイクロ波プラズマ処理装置100のプラズマ処理の条件をフィードバック制御する処理(以下「フィードバック制御処理」という。)の一例について説明する。
一実施形態のプラズマプローブ装置70を用いてマイクロ波プラズマ処理装置100のプラズマ処理の条件をフィードバック制御する処理(以下「フィードバック制御処理」という。)の一例について説明する。
図6は、フィードバック制御処理の一例を示すフローチャートである。図6に示されるフィードバック制御処理は、例えばマイクロ波プラズマ処理装置100を用いたプラズマ処理の際に実行される。
まず、制御装置3は、プラズマプローブ装置70により測定した電流値のFFT後の基本波及び高調波の振幅を用いてプラズマ電子密度Ne及びプラズマ電子温度Teを算出する(ステップS1)。
続いて、制御装置3は、プラズマプローブ装置70により測定した電流値のFFT後の基本波の振幅を用いてプラズマプローブ装置70の先端面に堆積した絶縁膜の膜厚dを算出する(ステップS2)。
続いて、制御装置3は、光検出装置90により検出されたプラズマの発光の強度(以下「検出光強度」ともいう。)を取得する(ステップS3)。
続いて、制御装置3は、ステップS2で算出したプラズマプローブ装置70の先端面に堆積した絶縁膜の膜厚に基づいて、ステップS3において取得したプラズマ発光の検出光強度を補正する(ステップS4)。
ここで、プラズマ発光の検出光強度の補正について、図7を参照しながら説明する。図7は、フィードバック制御処理を説明するための図である。図7(a)は、マイクロ波プラズマ処理装置100で処理したウエハWの枚数(以下「ウエハ処理枚数」という。)とプラズマプローブ装置70の先端面に堆積した絶縁膜の静電容量との関係を示す。図7(b)は、ウエハ処理枚数とプラズマプローブ装置70の先端面に堆積した絶縁膜の膜厚との関係を示す。図7(c)は、ウエハ処理枚数と光検出装置90によるプラズマの発光の検出光強度(補正前)との関係を示す。図7(d)は、ウエハ処理枚数と光検出装置90によるプラズマの発光の検出光強度(補正後)との関係を示す。なお、図7(c)では、比較のために、プラズマプローブ装置70の先端面に絶縁膜が堆積しない場合のプラズマの発光の検出光強度を破線で示している。
ウエハ処理枚数が増加すると、例えば図7(a)に示されるように絶縁膜の静電容量はウエハ処理枚数に反比例して小さくなり、例えば図7(b)に示されるようにプラズマプローブ装置70の先端面に堆積する絶縁膜の膜厚がウエハ処理枚数に比例して増加する。プラズマプローブ装置70の先端面に堆積する絶縁膜の膜厚が増加すると、プラズマ生成空間Uで生成され透光部78に入射するプラズマの発光は、一部が絶縁膜により反射又は吸収される。そのため、例えば図7(c)に示されるように、光検出装置90により検出されるプラズマの発光の検出光強度は、ウエハ処理枚数の増加に比例して低下する。すなわち、光検出装置90が検出するプラズマの発光の検出光強度は、プラズマ生成空間Uにおけるプラズマの発光の強度より小さくなる。その結果、プラズマ生成空間Uにおけるプラズマの発光の強度を正確に検出することができない。
そこで一実施形態では、制御装置3は、ステップS2で算出した絶縁膜の膜厚と、絶縁膜の膜厚とプラズマの発光の減衰率とが対応付けされた関係情報に基づいて、ステップS3で取得したプラズマ発光の検出光強度を補正する。これにより、図7(d)に示されるように、ウエハ処理枚数が増加した場合であっても、プラズマ生成空間Uにおけるプラズマ発光の強度を正確に検出できる。絶縁膜の膜厚とプラズマ発光の減衰率とが対応付けされた関係情報は、例えば絶縁膜の種類やプラズマ処理の際に処理容器1内に供給するガスの種類ごとに予備実験等により算出され、数式、テーブルとして制御装置3のROM5やRAM6に格納されている。ただし、絶縁膜の膜厚とプラズマ発光の減衰率とが対応付けされた関係情報は、マイクロプロセッサ4によりアクセス可能であればよく、制御装置3とは別の記憶装置に格納されていてもよい。
続いて、制御装置3は、ステップS4において補正したプラズマの発光の検出光強度に基づいて、ラジカル密度を算出する(ステップS5)。これにより、プラズマ処理の際に、プラズマ生成空間Uのラジカル密度を正確にモニタリングできる。
続いて、制御装置3は、ステップS1で算出したプラズマ電子密度、プラズマ電子温度及びステップS5で算出したラジカル密度の少なくともいずれかに基づいて、プラズマ処理の条件を制御する(ステップS6)。
例えば、制御装置3は、プラズマ電子密度、プラズマ電子温度及びラジカル密度に応じて、周縁マイクロ波導入部43a及び中央マイクロ波導入部43bから処理容器1内に導入されるマイクロ波のパワーをプラズマ処理中にリアルタイムに制御する。具体的には、制御装置3は、プラズマ電子密度、プラズマ電子温度及びラジカル密度に応じて、周縁マイクロ波導入部43a及び中央マイクロ波導入部43bにマイクロ波を出力するアンプ部42を制御する。これにより、対応する周縁マイクロ波導入部43a及び中央マイクロ波導入部43bに導入されるマイクロ波のプラズマ強度を調整することによりプラズマの状態を変化させることができる。
また、例えば、制御装置3は、プラズマ電子密度、プラズマ電子温度及びラジカル密度に応じて、周縁マイクロ波導入部43a及び中央マイクロ波導入部43bを伝搬するマイクロ波の位相をプラズマ処理中にリアルタイムに制御する。具体的には、制御装置3は、プラズマ電子密度、プラズマ電子温度及びラジカル密度に応じて、周縁マイクロ波導入部43a及び中央マイクロ波導入部43bにマイクロ波を出力するアンプ部42を制御し、マイクロ波の位相を変化させて放射特性を変調させる。これにより、周縁マイクロ波導入部43a及び中央マイクロ波導入部43bに導入されるマイクロ波の位相を調整することにより指向性を制御し、プラズマの状態を変化させることができる。
なお、図6に示される例では、制御装置3がステップS1、ステップS2及びステップS3をこの順に実行する場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、ステップS1〜S3の順番を入れ替えてもよく、ステップS1〜S3の少なくとも2つを同時に実行するようにしてもよい。
〔プラズマプローブ装置の構成の変形例〕
図8は、第2構成例のプラズマプローブ装置70Aを示す図である。図8に示されるように、プラズマプローブ装置70Aは、透光部78の先端側がOリング79cによりシールされている点で、第1構成例のプラズマプローブ装置70と異なる。以下、プラズマプローブ装置70と異なる点を中心に説明する。
図8は、第2構成例のプラズマプローブ装置70Aを示す図である。図8に示されるように、プラズマプローブ装置70Aは、透光部78の先端側がOリング79cによりシールされている点で、第1構成例のプラズマプローブ装置70と異なる。以下、プラズマプローブ装置70と異なる点を中心に説明する。
プラズマプローブ装置70Aは、アンテナ部71と、電極72と、透光部78と、を有する。
アンテナ部71は、先端の円盤状部材71aと、円盤状部材71aの大気空間側に固定された筒状部材71bと、を有し、円盤状部材71aが処理容器1の側壁に形成された開口部1bにOリング73を介して取り付けられる。円盤状部材71a及び筒状部材71bは、透光部78を挿通可能な貫通孔を有し、アルミニウム等の導体で形成されている。なお、円盤状部材71aと筒状部材71bとは一体として形成されていてもよい。
電極72は、アンテナ部71の筒状部材71bに接続され、プラズマの状態を示す電流値を測定し、同軸ケーブル81を介してモニタ装置80に伝える。
透光部78は、アンテナ部71に形成された貫通孔に挿通可能な円柱状の誘電体により形成されており、アンテナ部71に形成された貫通孔に挿通されている。透光部78は、真空空間(プラズマ生成空間U)で生成されるプラズマの発光を大気空間に透過させる誘電体、例えばサファイア、石英により形成されている。透光部78を透過したプラズマの発光は、光ファイバ等の伝送部91を通って光検出装置90に伝送される。透光部78の先端面は、アンテナ部71の先端面と面一又は略面一となっている。これにより、プラズマ処理の際、アンテナ部71の先端面と透光部78の先端面には、略同じ膜厚の膜が堆積する。透光部78の先端は凸部78aを有し、円盤状部材71aに形成された凹部に透光部78の凸部78aを嵌合させてOリング79cを押し当てることで、真空空間と大気空間の間をシールする。Oリング79cは、樹脂等の誘電体で形成されている。Oリング79cは、真空空間と大気空間の間をシールする第2のシール部材の一例である。
図9は、第3構成例のプラズマプローブ装置70Bを示す図である。図9(a)はプラズマプローブ装置70Bの断面図であり、図9(b)は図9(a)をB−B面で切断した図である。図9に示されるように、プラズマプローブ装置70Bは、アンテナ部71がプラズマの発光を透過する誘電体により形成され、内部に電極75が埋設されており、透光部78がアンテナ部71の一部である点で、第1構成例のプラズマプローブ装置70と異なる。以下、プラズマプローブ装置70と異なる点を中心に説明する。
プラズマプローブ装置70Bは、アンテナ部71と、電極75と、透光部78と、を有する。
アンテナ部71は、処理容器1の側壁に形成された開口部1bに、Oリング73を介して取り付けられる。アンテナ部71は、プラズマの発光を透過する円盤状の誘電体、例えばサファイア、石英により形成され、内部に電極75が埋設されている。
電極75は、アンテナ部71に埋設されている。電極75は、プラズマの状態を示す電流値を測定し、同軸ケーブル81を介してモニタ装置80に伝える。電極75は、例えばメッシュ状に形成されている。これにより、電極75の面積が大きくなるため、プラズマプローブ装置70Bの測定感度が向上する。また、メッシュ状に形成された電極75はプラズマの発光を透過するため、電極75に開口を設けなくても、プラズマ生成空間Uで生成されるプラズマの発光を大気空間に透過させることができる。そのため、電極75の面積を最大化できる。
透光部78は、アンテナ部71の一部であり、プラズマ生成空間Uで生成されるプラズマの発光を大気空間に透過させる。透光部78を透過したプラズマの発光は、光ファイバ等の伝送部91を通って光検出装置90に伝送される。
第3構成例のプラズマプローブ装置70Bでは、アンテナ部71が誘電体により形成され、アンテナ部71中であって開口部1bから露出するアンテナ部71の先端面の近傍に電極75が露出しないように埋め込まれている。これにより、開口部1bから電極75が露出しないため、コンタミネーションの発生を防止できる。
また、第3構成例のプラズマプローブ装置70Bでは、Oリング73が配置された処理容器1の側壁とアンテナ部71の間に隙間が設けられていない。これは、処理容器1の側壁は導体であり、アンテナ部71は誘電体であるため、両部材は電気的に導通しない。よって、隙間を設けなくても処理容器1の側壁とアンテナ部71とが電気的に接続しない状態を作ることができるためである。これにより、Oリング73の付近から漏れる浮遊電流をほぼ0にすることができ、プラズマプローブ装置70Bの測定感度及び精度を向上させることができる。
また、第3構成例のプラズマプローブ装置70Bによれば、アンテナ部71が透光部78として機能するため、透光部78を別途設ける必要がない。そのため、プラズマプローブ装置70Bの構造がシンプルである。
また、プラズマプローブ装置70Bの測定感度を上げるためには、電極75の面積はできるだけ大きいほうがよい。一方、所定のプローブ特性を得るためには、電極75と処理容器1の側壁の金属とは重ならないようにすることが好ましい。そこで、図9(b)に示されるように、電極75は開口部1bの縁部からの距離Lが2〜3mm程度離れるように円形状にすることが好ましい。
図10は、第4構成例のプラズマプローブ装置70Cを示す図である。図10(a)はプラズマプローブ装置70Cの断面図であり、図10(b)は図10(a)をB−B面で切断した図である。図10に示されるように、プラズマプローブ装置70Cは、電極75が開口75aを有する板状又はフィルム状に形成されている点で、第3構成例のプラズマプローブ装置70Bと異なる。以下、プラズマプローブ装置70Bと異なる点を中心に説明する。
プラズマプローブ装置70Cは、アンテナ部71と、電極75と、透光部78と、を有する。
アンテナ部71は、処理容器1の側壁に形成された開口部1bに、Oリング73を介して取り付けられる。アンテナ部71は、プラズマの発光を透過する円盤状の誘電体、例えばサファイア、石英により形成され、内部に電極75が埋設されている。
電極75は、アンテナ部71に埋設されている。電極75は、プラズマの状態を示す電流値を測定し、同軸ケーブル81を介してモニタ装置80に伝える。電極75は、例えば板状又はフィルム状に形成されている。電極75が板状又はフィルム状に形成されている場合、アンテナ部71を透過するプラズマの発光が電極75により減衰するのを防止するという観点から、電極75に開口75aが形成されていることが好ましい。
透光部78は、アンテナ部71の一部であり、プラズマ生成空間Uで生成されるプラズマの発光を大気空間に透過させる。透光部78を透過したプラズマの発光は、光ファイバ等の伝送部91を通って光検出装置90に伝送される。
第4構成例のプラズマプローブ装置70Cでは、アンテナ部71が誘電体により形成され、アンテナ部71中であって開口部1bから露出するアンテナ部71の先端面の近傍に電極75が露出しないように埋め込まれている。これにより、開口部1bから電極75が露出しないため、コンタミネーションの発生を防止できる。
また、第4構成例のプラズマプローブ装置70Cでは、Oリング73が配置された処理容器1の側壁とアンテナ部71の間に隙間が設けられていない。これは、処理容器1の側壁は導体であり、アンテナ部71は誘電体であるため、両部材は電気的に導通しない。よって、隙間を設けなくても処理容器1の側壁とアンテナ部71とが電気的に接続しない状態を作ることができるためである。これにより、Oリング73の付近から漏れる浮遊電流をほぼ0にすることができ、プラズマプローブ装置70Cの測定感度及び精度を向上させることができる。
また、第4構成例のプラズマプローブ装置70Cによれば、アンテナ部71が透光部78として機能するため、透光部78を別途設ける必要がない。そのため、プラズマプローブ装置70Cの構造がシンプルである。
また、プラズマプローブ装置70Cの測定感度を上げるためには、電極75の面積はできるだけ大きいほうがよい。一方、所定のプローブ特性を得るためには、電極75と処理容器1の側壁の金属とは重ならないようにすることが好ましい。そこで、図10(b)に示されるように、電極75は開口部1bの縁部からの距離Lが2〜3mm程度離れるように円形状にすることが好ましい。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
上記の実施形態では、プラズマ処理装置としてマイクロ波を用いたプラズマ処理装置を例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されない。プラズマ処理装置は、例えば容量結合型プラズマ(CCP:Capacitively Coupled Plasma)、誘導結合型プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)、ラジアルラインスロットアンテナを用いたプラズマ処理装置、ヘリコン波励起型プラズマ(HWP:Helicon Wave Plasma)装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマ(ECR:Electron Cyclotron Resonance Plasma)装置であってもよい。
上記の実施形態では、基板として半導体ウエハを例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されない。基板は、例えばフラットパネルディスプレイ(FPD:Flat Panel Display)用の大型基板、EL素子又は太陽電池用の基板であってもよい。
1 処理容器
1b 開口部
2 マイクロ波プラズマ源
3 制御装置
11 載置台
50 マイクロ波放射機構
70 プラズマプローブ装置
71 アンテナ部
72 電極
73 Oリング
74 誘電体支持部
75 電極
78 透光部
79a Oリング
79b 蓋体
79c Oリング
100 マイクロ波プラズマ処理装置
1b 開口部
2 マイクロ波プラズマ源
3 制御装置
11 載置台
50 マイクロ波放射機構
70 プラズマプローブ装置
71 アンテナ部
72 電極
73 Oリング
74 誘電体支持部
75 電極
78 透光部
79a Oリング
79b 蓋体
79c Oリング
100 マイクロ波プラズマ処理装置
Claims (16)
- 処理容器の壁に形成された開口部に、真空空間と大気空間の間をシールするシール部材を介して取り付けられるアンテナ部と、
前記アンテナ部の内部に設けられ又は前記アンテナ部の少なくとも一部であり、前記真空空間で生成されるプラズマの発光を前記大気空間に透過させる透光部と、
を有する、プラズマプローブ装置。 - 前記アンテナ部は、前記透光部を挿通可能な貫通孔を有する導体により形成されており、
前記透光部は、前記貫通孔に挿通されている、
請求項1に記載のプラズマプローブ装置。 - 前記透光部は、前記アンテナ部に、前記真空空間と前記大気空間の間をシールする第2のシール部材を介して取り付けられている、
請求項2に記載のプラズマプローブ装置。 - 前記第2のシール部材は、少なくとも前記透光部の前記大気空間の側に設けられている、
請求項3に記載のプラズマプローブ装置。 - 前記第2のシール部材は、少なくとも前記透光部の前記真空空間の側に設けられている、
請求項3に記載のプラズマプローブ装置。 - 前記透光部は、円柱状の誘電体により形成されている、
請求項2乃至5のいずれか一項に記載のプラズマプローブ装置。 - 前記誘電体は、石英である、
請求項6に記載のプラズマプローブ装置。 - 誘電体により形成され、前記アンテナ部を周囲から支持する誘電体支持部を有する、
請求項1乃至7のいずれか一項に記載のプラズマプローブ装置。 - 前記アンテナ部は、前記プラズマの発光を透過する誘電体により形成され、内部に電極が埋設されており、
前記透光部は、前記アンテナ部の少なくとも一部である、
請求項1に記載のプラズマプローブ装置。 - 前記電極は、メッシュ状に形成されている、
請求項9に記載のプラズマプローブ装置。 - 前記電極は、開口を有する板状又はフィルム状に形成されている、
請求項9に記載のプラズマプローブ装置。 - 前記アンテナ部と前記壁との対向面を所定の幅で隔離し、前記開口部から露出する前記アンテナ部の面は、該開口部が形成された前記壁のプラズマ生成空間の側の面よりも凹んでいる、
請求項1乃至11のいずれか一項に記載のプラズマプローブ装置。 - 制御部を更に有し、
前記制御部は、プラズマ処理の際、前記アンテナ部により検出した前記アンテナ部の前記真空空間の側の面に堆積した膜の膜厚に基づいて、前記透光部を透過した前記プラズマの発光の強度を補正し、前記補正した前記プラズマの発光の強度に基づいて、前記プラズマ処理の条件を制御する、
請求項1乃至12のいずれか一項に記載のプラズマプローブ装置。 - 前記制御部は、前記アンテナ部により検出したプラズマ電子密度及びプラズマ電子温度の少なくともいずれかに基づいて、前記プラズマ処理の条件を制御する、
請求項13に記載のプラズマプローブ装置。 - マイクロ波プラズマ源における出力部から出力されたマイクロ波を処理容器内に放射する複数のマイクロ波放射機構と、プラズマプローブ装置とを有するプラズマ処理装置であって、
前記プラズマプローブ装置は、
前記処理容器の壁に形成された開口部に、真空空間と大気空間の間をシールするシール部材を介して取り付けられるアンテナ部と、
前記アンテナ部の内部に設けられ又は前記アンテナ部の少なくとも一部であり、前記真空空間で生成されるプラズマの発光を前記大気空間に透過させる透光部と、
を有する、プラズマ処理装置。 - 複数のマイクロ波放射機構とプラズマプローブ装置とを有するプラズマ処理装置を用いてプラズマを制御する制御方法であって、
前記複数のマイクロ波放射機構は、それぞれマイクロ波プラズマ源における出力部から出力されたマイクロ波を処理容器内に放射するように構成され、
前記プラズマプローブ装置は、
処理容器の壁に形成された開口部に、真空空間と大気空間の間をシールするシール部材を介して取り付けられるアンテナ部と、
前記アンテナ部の内部に設けられ又は前記アンテナ部の少なくとも一部であり、前記真空空間で生成されるプラズマの発光を前記大気空間に透過させる透光部と、を有し、
プラズマ処理の際、前記アンテナ部により検出した前記アンテナ部の前記真空空間の側の面に堆積した膜の膜厚に基づいて、前記透光部を透過した前記プラズマの発光の強度を補正し、前記補正した前記プラズマの発光の強度に基づいて、前記プラズマ処理の条件を制御する、制御方法。
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