特許 6286215 プラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6286215

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20180215BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20180215BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101D

   H05H1/46 C

   H01L21/302 103

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-12917(P2014-12917)

(22)【出願日】2014年1月28日

(65)【公開番号】特開2015-141957(P2015-141957A)

(43)【公開日】2015年8月3日

【審査請求日】2016年12月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】100091720

【弁理士】

【氏名又は名称】岩崎 重美

(72)【発明者】

【氏名】川上 雅敏

(72)【発明者】

【氏名】中村 勤

(72)【発明者】

【氏名】木原 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】北田 裕穂

(72)【発明者】

【氏名】谷村 英宣

(72)【発明者】

【氏名】楠本 広則

【審査官】 長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０８３６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３３５１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０４９３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４７２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４１１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１５２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２２９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５６２７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５、２１／３０２、２１／３０６５、２１／３１、

２１／３６５、２１／４６１、２１／４６９、２１／８６、

Ｈ０５Ｈ １／００− １／５４、

Ｇ０１Ｊ ５／００− ５／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空容器内部に配置された処理室と、この処理室内へガスを供給するガス供給手段と、前記処理室内に配置され処理対象の試料がその上に載置される試料台と、前記処理室の上方でこれを覆って配置され当該処理室内にプラズマを形成するため導入される電界が透過する誘電体製の板部材と、前記処理室の外側に配置され前記電界を前記板部材に供給する電界供給路と、前記板部材の温度を検出する温度検出器とを備えたプラズマ処理装置であって、
前記温度検出器は、前記板部材の外側で離間して配置されこの板部材から放射される赤外線を受けてその温度を検知する赤外センサと、前記板部材と前記赤外センサとの間に配置され同一の材料で構成された第一の窓部材およびこの第一の窓部材と前記赤外センサとの間で当該第一の窓部材から離間されて配置された第二の窓部材とを有し、
前記第二の窓部材はその表面に外部から前記板部材と異なる温度の流体が供給されて所定の範囲内の温度に維持され、前記第一および第二の窓部材を透過した前記赤外線を受けて前記赤外センサが前記板部材の温度を検出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であって、
前記第二の窓部材の温度に応じて前記赤外センサから得られる出力を補正して前記板部材の温度を検出するプラズマ処理装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のプラズマ処理装置であって、
前記第二の窓部材の表面に温度が調節された空気が供給されて前記所定の範囲内の温度に維持されるプラズマ処理装置。

【請求項4】

対象物の温度を検出する温度センサであって、
前記対象物から放射される赤外線を受けて前記温度を検知する赤外センサと、前記対象物と前記赤外センサとの間に配置され同一の材料で構成された第一の窓部材およびこの第一の窓部材と前記赤外センサとの間で当該第一の窓部材から離間されて配置された第二の窓部材とを備え、
前記第二の窓部材はその表面に外部から前記対象物と異なる温度の流体が供給されて所定の範囲内の温度に維持され、前記第一および第二の窓部材を透過した前記赤外線を受けて前記赤外センサが前記対象物の温度を検出する温度センサ。

【請求項5】

請求項４に記載の温度センサであって、
前記第二の窓部材の温度に応じて前記赤外センサから得られる出力を補正して前記対象物の温度を検出する温度センサ。

【請求項6】

請求項４または５に記載の温度センサであって、
前記第二の窓部材の表面に温度が調節された空気が供給されて前記所定の範囲内の温度に維持される温度センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空容器内部の処理室内に配置した半導体ウエハ等の試料を当該処理室内に形成したプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置に係り、特に処理室の壁を構成する部材の温度を調節しつつ試料を処理するプラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年の半導体素子は微細化により、リソグラフィーにより形成されたマスクを下層膜に転写するエッチング工程にはより高い精度の寸法精度、つまりＣＤ（Critical Dimension）精度が要求されている。量産現場において高いＣＤ制御性に加えて、ＣＤの再現性を確保することが重要な課題である。

【0003】

一般にエッチング工程においてＣＤが変動する要因としてはエッチングチャンバ内壁に被処理材から発生した反応生成物が付着する、チャンバ内部材が長期的な使用により消耗する、チャンバ内部材の温度等が変動し、チャンバ内の内壁等へのラジカルの付着確率が変化し、エッチング性能へ影響するプラズマ状態が変動する等の要因が挙げられる。

【0004】

従来のプラズマ処理装置では、チャンバ内温度変動を抑制するために真空チャンバの外側壁を電熱式のヒーターで加熱することにより温度を調整するものが知られていた。また、μ波等のプラズマ生成用の電界または磁界の伝播を阻害するものを設置することを避けるべきこれら電界、磁界の導波路内に配置された誘電体製の窓部材等は温風を吹き付けることにより加熱するものも知られていた。

【0005】

このような技術では、温度の調節を精度良く実現する為にはその温度調節の対象物の温度を検知してその検出の結果に基づいてヒーターの加熱の量や温風の温度を加減することが必要となるが、上記の通り電界または磁界を乱してしまう接触式の温度計を設置することは避けるべきであることから、非接触で温度を検知する手段、例えば放射温度計が用いられていた。また、放射温度計による温度の検知の際には、温度計と窓部材等の対象物との間に対象物に面して（あるいは臨んで）これからの赤外線が透過可能な覗き窓が配置されていた。

【0006】

また、特許文献１に開示されるように、真空チャンバの内部の壁面を構成する部材または当該壁面部材の表面をアルミナのような誘電体の材料にし、処理室に面する石英からなる窓を配置して、当該窓を通して赤外線温度計により内部壁面部材の温度を検知することで、耐プラズマ壁の温度制御を高精度に行い、プラズマによる処理の安定化を図る技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平８−２５０２９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記の従来技術は、次の点について、考慮が不十分であったため問題が生じていた。すなわち、上記の放射温度計等の特定の波長の帯域の電磁波を用いて非接触で温度を検出する手段を用いる従来技術では、覗き窓自体から放射される電磁波の影響について配慮されていない。

【0009】

つまり、覗き窓自体が輻射または伝導により熱を受けて加熱されその温度が上昇した場合には、覗き窓の部材自体が赤外線、または遠赤外線等の電磁波を放射することになり、当該覗き窓を通して電磁波を受けて温度を検知する温度計は当然に覗き窓を透過するものとこれから放射された電磁波とを受けていることになる。このため、温度を検出する対象物の部材の実際の温度とは異なる量の電磁波に基づいて温度を検出しており、その検出の精度が損なわれていたことについて、上記従来技術は考慮されていなかった。

【0010】

本発明の目的は、対象となる装置を構成する部材の温度の検出の精度を向上させて、より安定したその温度の調節を可能にしてプラズマ処理の安定性を向上させたプラズマ処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的は、真空容器内部に配置された処理室と、この処理室内へガスを供給するガス供給手段と、前記処理室内に配置され処理対象の試料がその上に載置される試料台と、前記処理室の上方でこれを覆って配置され当該処理室内にプラズマを形成するため導入される電界が透過する誘電体製の板部材と、前記処理室の外側に配置され前記電界を前記板部材に供給する電界供給路と、前記板部材の温度を検出する温度検出器とを備えたプラズマ処理装置であって、
前記温度検出器は、前記板部材の外側で離間して配置されこの板部材から放射される赤外線を受けてその温度を検知する赤外センサと、前記板部材と前記赤外センサとの間に配置され同一の材料で構成された第一の窓部材およびこの第一の窓部材と前記赤外センサとの間で当該第一の窓部材から離間されて配置された第二の窓部材とを有し、前記第二の窓部材はその表面に外部から前記板部材と異なる温度の流体が供給されて所定の範囲内の温度に維持され、前記第一および第二の窓部材を透過した前記赤外線を受けて前記赤外センサが前記板部材の温度を検出することにより達成される。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、覗き窓から放出される電磁波を低減、及び安定させ、且つその値を補正することにより温度モニタの測定精度を向上させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。

【図2】図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置の上部の構成を拡大して示す縦断面図である。

【図3】図１に示す実施例に係る覗き窓の光学的な特性を示すグラフである。

【図4】特定の物体の赤外線の放射強度の各波長毎の変化を示すグラフである。

【図5】図２に示す実施例に係る別の覗き窓が無い場合の赤外線温度センサが検知する放射強度を示すグラフである。

【図6】図２に示す実施例の別の覗き窓の光学的な特性を示すグラフである。

【図7】図２に示す実施例に係る別の覗き窓が配置された場合の赤外線温度センサ１１９が検知する放射強度を示すグラフである。

【図8】図２に示す実施例に係る覗き窓１２３と覗き窓１２９の温度の変動に対する放射強度の変動の大きさを示すグラフである。

【図9】図２に示す実施例に係る赤外線温度センサの出力または検出値を覗き窓の放射強度を用いて補正する方法を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態をについて図面を用いて説明する。

【実施例1】

【0015】

以下、本発明の実施例を、図を用いて説明する。ここで、図１，２は本発明の実施例に係るプラズマ処理装置を示す図であり、特に本実施例ではマイクロ波ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）エッチングを行うプラズマ処理装置である。

【0016】

図１は、本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。この図において、本発明の実施例に係るプラズマ処理装置は、円筒形またはこれと見なせる程度の近似した形状を有してその円筒形の側壁の上部が開放された真空容器１０１の上部に円板形状の誘電体窓１０３（例えば石英製）を設置して、これらの間がシールされて内部が気密に封止されている。

【0017】

また、誘電体窓１０３の下方には、この真空容器１０１内部の処理室１０４内にエッチングガスを導入するための貫通孔が複数個配置されたシャワープレート１０２（例えば石英製またはイットリア製）が配置されている。処理室１０４は誘その天井面が電体窓１０３と真空容器１０１の側壁との間で内外が気密に封止された状態で構成されている。また、その下面はシャワープレート１０２により構成されており、このシャワープレート１０４１０２は処理室１０４内部に形成されるプラズマに面することになり、処理中はシャワープレート１０２を介してその上方に配置された誘電体窓１０３にプラズマからの熱が伝達される。

【0018】

シャワープレート１０２と誘電体窓１０３との間にはこれらにより上下を挟まれた空間が配置され、この内部はエッチングガスを流すためのガス供給装置１０５と連通されて、ガス供給装置１０５から供給されたエッチングガスが内部で拡散した後シャワープレート１０２の貫通孔を通り処理室１０４内に導入される。また、真空容器１０１の下方には真空排気装置（図示省略）が配置され、真空容器１０１内の処理室１０４の底面に配置された真空排気口１０６を介し処理室１０４と連通されている。

【0019】

プラズマを生成するための電力を処理室１０４に伝送するため、誘電体窓１０３の上方には電磁波を放射する高周波導入手段として導波管１０７（またはアンテナ）が配置されている。この導波管１０７は誘電体窓１０３の上方に向けて延在する円筒形の管状部分を有し、その内部には誘電体窓１０３下方の処理室１０４内での電磁波の分布を調整するための誘電体板１２１（例えば石英製）が設置されている。

【0020】

導波管１０７は、その上下方向に延在した導波管１０７の円筒形の管状部分は上端部において水平方向に延在する断面矩形状の管状部分の一端部と連結されて向きが変えられ、さらに断面矩形状の管状部分の他端側には導波管１０７内へ伝送される電磁波を発振して形成するための電磁波発生用電源１０９が配置されている。この電磁波の周波数は特に限定されないが、本実施例では２．４５ＧＨｚのマイクロ波が用いられる。

【0021】

処理室１０４の外周部であって誘電体窓１０３の上方及び真空容器１０１の円筒状部分の側壁の外周側には、磁場を形成する磁場発生コイル１１０が配置され、電磁波発生用電源１０９より発振されて導波管１０７及び誘電体窓１０３、シャワープレート１０２を介して処理室１０４内に導入された電界は、直流電流が供給されて磁場発生コイル１１０により形成され処理室１０４内に導入された磁場との相互作用により、エッチングガスの粒子を励起して処理室１０４内のシャワープレート１０２の下方の空間にプラズマを生成する。また、本実施例では処理室１０４内の下部であってシャワープレート１０２の下方にはその下面に対向して配置されたウエハ載置用電極１１１が配置されている。

【0022】

ウエハ載置用電極１１１は、本実施例では略円筒形状を有してその上面であって処理対象のウエハ１１２が載せられる面には溶射によって形成された誘電体製の膜（図示省略）が配置されており、その誘電体の膜内部に配置された膜状の少なくとも１つの電極には高周波フィルター１１５を介して直流電源１１６が接続されて直流電力が供給可能に構成されている。さらに、ウエハ載置用電源１１１の内部には、円板形状の導体製の基材が配置されておりマッチング回路１１３を介して高周波電源１１４が接続されている。

【0023】

このようなプラズマ処理装置において、図示されていない真空容器１０１の側壁に連結された真空容器１０１であってその減圧された搬送室の内部にロボットアーム等の搬送手段が配置された真空搬送容器の当該搬送室を搬送されて処理室１０４内に搬入されたウエハ１１２は、直流電源１１６から印加される直流電圧の静電気力でウエハ載置用電極１１１上に吸着された後、ガス供給装置１０５から所定のエッチングガスが処理室１０４内に供給され処理室１０４内部の圧力が処理に適した圧力に調節された後、上記電界及び磁界が処理室１０４内に供給されてウエハ載置用電極１１１及びシャワープレート１０２との間の処理室１０４内の空間にプラズマが形成される。プラズマが形成された状態でウエハ載置用電極１１１に接続された高周波電源１１４から高周波電力が印加されてウエハ１１２上方にバイアス電位が形成され、プラズマ中の荷電粒子がウエハ１１２表面に引き込まれてウエハ１１２表面上に配置された処理対象の膜がエッチング処理される。

【0024】

また、処理中に誘電体窓１０３、およびシャワープレート１０２の温度制御を行うため、誘電体窓１０３の上方でこれと導波管１０７との間に配置され内部が円筒形の空間を有した空洞共振器１０８の円筒の上面に相当する天井面を構成する部材に、常温のドライエアが通流するガスラインに接続されて供給されたドライエアを所望の温度に加熱して円筒形上の密閉された空間１２８内に供給し誘電体窓１０３及びシャワープレート１０２とを加熱する加熱手段である温風ヒーター１１７が配置されている。また、温風ヒーター１１７は温風ヒーター制御器１１８に接続されている。

【0025】

温風ヒーター１１７で加熱されたドライエアは空洞共振機１０８の天井面を構成する部材に配置されたガス導入穴を通して導波路内に導入される。その加熱されたドライエアは誘電体窓１０３と接触して熱エネルギーが伝達され、誘電体窓１０３が加熱され、その下方に配置されたシャワープレート１０２も熱の伝導によって加熱される。

【0026】

また、空洞共振機器１０８の天井面には内部を水が通流する冷却水流路１２０を構成するリング状の溝を有するリング状の部材が配置され、温風ヒーター１１７でドライエアを加熱せずに常温で導入すること及び冷却水流路１２０を通る冷却水にからの排熱により、誘電体窓１０３を冷却することも出来る。その為、温風ヒーター１１７をＯＮ−ＯＦＦすることにより、誘電体窓１０３の加熱と冷却が可能となる。

【0027】

なお、空間１２８内に導入されたドライエアは、空間１２８の中央上方でこれに連結されている導波管１０７の円筒形上部内を上方に流れ、導波管１０７の断面矩形状部分と円筒形状部との連結部の上面に配置された排気ポート１２２を通して導波管１０７外部に排出される。このため、導波管１０７の円筒形状部内に配置された誘電体板１２１はドライエアが通過可能に構成されている。

また誘電体窓１０３の温度を計測・監視するため赤外線放射温度センサ１１９が、導波管１０７の外側に設置されている。赤外線放射温度センサ１１９にて検出された温度を示す信号は、温風ヒーター制御器１１８に通信手段を介して伝送される。温度ヒーター制御機器１１８は、受信した当該信号に基づいて誘電体窓１０３温度を検出した結果を所期の設定温度と比較し、この結果に応じて誘電体窓１０３が所望の温度になるように、温風ヒーター１１７にＯＮまたはＯＦＦを命じる信号を発振して温風ヒーター１１７の動作を調節する。ここで、、温風ヒーター１１７により調整する誘電体窓１０３の温度の範囲を室温〜１００℃としている。

図２は、図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置の上部の構成を拡大して示す縦断面図である。本図において、赤外線放射温度センサ１１９は、磁場発生コイル１１０により形成される磁束密度が当該コイル内の１／１０以下（２００Ｇａｕｓｓ）になる位置に配置されている。

【0028】

この構成のため、空洞共振器１０８の天井面を構成する部材の上面にμ波の漏えい防止用の金属メッシュ１２４及びこの金属メッシュ１２４の上方に赤外線を透過させるための円板形状の部材である覗き窓１２３が配置され、更には当該覗き窓１２３の上方に配置されその内部をセンサーで覗くための垂直方向に軸を有して延在し覗き穴１２６及びこの上方で接続されて配置され同様に垂直方向に軸を有して延在した断面の大きさが小さくされた覗き穴１２５が導波管１０７の円筒形上部を構成する部材の内部に配置されている。更に、覗き穴１２５の上方には、赤外線放射温度センサ１１９が、コイル上面より磁束密度がコイル内の１／１０以下になる位置になるように、導波管１０７の円筒形状部を構成する部材の上方に載せられた支持台１２７が配置されている。

【0029】

円筒形状部の部材の上方に配置されて当該部材にボルトやねじで締結された支持台１２７は、その上端部の上方に赤外線放射温度センサーモニター１１９が載せられてこれらが相互に固定されている。図示していないが、覗き穴１２５，１２６内部空間、金属メッシュ１２４を通して下方の誘電体窓１０３から放射された赤外線が赤外線放射温度センサ１１９まで到達できるように支持台１２７は覗き穴１２５の上方の開口と赤外線放射温度センサーモニター１１９の受光部との間を結ぶ赤外線の通過空間を遮ることが無いように構成されている。また、覗き窓１２３は、材料としてフッ化カルシウム（フッ化バリウム、ゲルマニウム等でも良い）から或いはこれを主な成分として含む材料で構成され、その厚さが３ｍｍの板状の部材で構成されている。

【0030】

本実施例において、赤外線放射温度センサ１１９と覗き窓１２３との間には別の覗き窓１２９が配置され、さらに、覗き窓１２９の内部または表面に流体を供給してこれを所定の温度の範囲に、本例では２０〜３０℃の間の値、所謂常温の範囲に維持できるように流体の吹き出し口１３０が備えられている。吹き出し口１３０は、図示しない流体源としてのドライエアタンク及びポンプとに管路を介して連結され、管路を通してタンク内のドライエアが吹き出し口１３０に供給される。

【0031】

このように、支持台１２７は、覗き窓１２９とドライエア吹き出し口１３０が設置出来る構造となっている。また、別の覗き窓１２９の材料は覗き窓１２３のものと同じ材料で同じ組成で構成され、これら窓を構成する板状の部材の厚さも同じであることが望ましい。

【0032】

図３は、図２に示す実施例に係る覗き窓の光学的な特性を示すグラフである。特に、覗き窓１２３の材料がフッカカルシウムであり窓の厚さが３ｍｍである場合の、赤外線の波長８〜１４μｍの範囲での窓部材１２３の光学的な特性を示すグラフである。

【0033】

本図では、横軸に赤外線の波長を、縦軸にを示したものである。本図に示される通り、波長８〜１０μｍまでは透過率が支配的である領域（以下、透過領域）であり、１０〜１４μｍまでは放射率が支配的な領域（同放射領域）であることが判る。

【0034】

ここで、８〜１４μｍの波長は赤外線温度センサ１１９が検知可能な波長の範囲である。一般的には常温から５００℃程度を観測する、赤外線温度センサはサーモパイル素子を使用しており、上記８〜１４μｍの波長の範囲はこのサーモパイル素子が検知可能な波長の範囲に対応しており、少なくともこれを含まれるものである。この図が示す様に、サーモパイル素子を備えた赤外線温度センサ１１９が検知する赤外線もしくはその放射強度は、波長８〜１０μｍに関しては、覗き窓１２３を通過する誘電体窓１２１の放射強度であり、１０〜１４μｍに関しては、覗き窓１２３から放出される放射強度である。

【0035】

図４は、特定の物体の赤外線の放射の強さ（放射強度）の各波長毎の変化を示すグラフである。特に本図では、１００℃の物体と６０℃の同物体との横軸の赤外線の波長の変化に対する各波長毎の放射強度（以下、分光放射強度）を縦軸に採って示している。

【0036】

本実施例では、誘電体窓１０３の温度は１００℃の際に覗き窓１２３の温度は６０℃またはこれ以上の値まで上昇する。そこで、本図では誘電体窓１０３の温度が１００℃の場合に覗き窓１２３を透過する赤外線の分光放射強度の変化を実線４０２に、覗き窓１２３の温度が６０℃の場合に当該覗き窓１２３から放射される赤外線の分光放射強度の変化を実戦４０４として各々に示している。ここで、上方に離間して配置された覗き窓１２９が無い場合には、１００℃の物体の分光放射強度を波長８〜１０μｍまで積分して得られた積分値４０１が覗き窓１２３を通過して赤外線温度センサ１１９が検知する誘電体窓１０３の放射強度となり、６０℃の物体の分光強度を１０〜１４μｍまで積分して得られた積分値４０３が赤外線温度センサ１１９が検知する覗き窓１２３が放射する赤外線の放射強度となる。

【0037】

図５は、図２に示す実施例に係る別の覗き窓が無い場合の赤外線温度センサ１１９が検知する放射強度を示すグラフである。本図では、２つの種類の放射強度の値を示しており、一方は覗き窓１２３を透過してくる誘電体窓１０３からの赤外線の放射強度であり、他方は覗き窓１２３が赤外線温度センサ１１９に対して放射する赤外線の放射強度を示している。

【0038】

本図に示す通り、本実施例では覗き窓１２３を通過してくる誘電体窓１２１からの放射強度と覗き窓１２３から放出される放射強度の値はほぼ同じと見做せる程度に近似している。このことは、赤外線温度センサ１１９が検知している放射強度の半分が覗き窓１２３から受光した放射によるものであり、誘電体窓１０３の表面の温度を間に覗き窓１２３を挟んで赤外線の放射強度を検知して検出する場合にはその値の大きさや精度は覗き窓１２３から受ける影響が大きいことを示している。

【0039】

図６は、図２に示す実施例の別の覗き窓の光学的な特性を示すグラフである。本図は、特定の物体（本例では黒体）が１００℃の場合と２０℃の場合とでの分光放射強度を縦軸に採って示すものである。

【0040】

ここで、別の覗き窓１２９が設置されているとする。覗き窓１２９は覗き窓１２３の上方に離間されて配置されているため覗き窓１２３から或いは支持台１２７を介した熱の伝達は無いか実質的に無いと見做せる程度に小さくされており、これを加熱する熱源は無いと見做せる。

【0041】

さらに、本実施例の別の覗き窓１２９は、プラズマ処理装置が配置された建屋内部であり温度が調節されたクリーンルームの中で上記の通り供給されたドライエアと接しており、その温度は常温である２０℃にされている。そこで、本図では、誘電体窓１０３の温度が１００℃の場合に覗き窓１２３を透過する赤外線の分光放射強度の変化を実線６０２に、覗き窓１２９の温度が２０℃の場合の当該覗き窓１２９から放射される赤外線の分光放射強度の変化を実線４０４として各々示している。図４と同様に、本図において実線４０２で示される誘電体窓１０３が１００℃の場合に覗き窓１２９を透過する赤外線の分光放射強度の値を波長８〜１０μｍの範囲で積分した積分値６０１が、覗き窓１２９を通過し赤外線温度センサ１１９が検知する誘電体窓１０３の放射強度となり、２０℃の覗き窓１２９から放射される赤外線の分光強度を１０〜１４μｍの範囲で積分した積分値６０３が赤外線温度センサ１１９が検知する覗き窓１２９が放射する赤外線の放射強度となることを表している。

【0042】

図７に、別の覗き窓１２９がある場合の赤外線温度センサ１１９が検知する放射強度を示す。図７は、図２に示す実施例に係る別の覗き窓が配置された場合の赤外線温度センサ１１９が検知する放射強度を示すグラフである。

【0043】

本図では、２つの種類の放射強度の値を示しており、一方は覗き窓１２９を透過してくる誘電体窓１０３からの赤外線の放射強度であり、他方は覗き窓１２９が赤外線温度センサ１１９に対して放射する赤外線の放射強度を示している。覗き窓１２９と通過してくる誘電体窓１２１からの放射強度に対して、覗き窓１２９から放出される放射強度の値は６割程度であり、覗き窓１２９の影響が覗き窓１２３に比べて減少していることが分かる。

【0044】

図８は、お図２に示す実施例に係る覗き窓１２３と覗き窓１２９の温度の変動に対する放射強度の変動の大きさを示すグラフである。本図に示す通り、覗き窓１２９の放射強度の変化量は、覗き窓１２３に対して１/１０程度の値を有している。これは、誘電体窓１０３を常温の２０℃から１００℃まで加熱した場合、覗き窓１２３は２０℃〜６０℃まで変化するのに対して、覗き窓１２９の温度が常温２０〜３０℃の範囲の温度に安定して実現されている為である。

【0045】

一方、上記実施例の覗き窓１２９を配置することにより、赤外線温度センサ１１９の検知の精度が覗き窓１２３のみを備えた場合と比較してその窓の部材から受ける影響は低減できた。さらに、覗き窓１２９の温度を安定させることで、覗き窓１２９からの放射強度の変動を低減することで、検出の精度を更に向上させることができる。即ち、覗き窓１２９の温度またはこれによる放射強度の変動の大きさが誘電体窓１０３からの放射強度またはその変動の大きさと比して十分に小さいか実質的に無視できる場合には、覗き窓１２９からの温度またはこれから得られる放射強度の値を用いて赤外線温度センサ１１９からの出力または検出した値やデータを補正することが可能となる。

【0046】

図９は、図２に示す実施例に係る赤外線温度センサ１１９の出力または検出値を覗き窓の放射強度を用いて補正する方法を示すグラフである。本例において、検出値の補正には、覗き窓１２９の温度２０〜１００℃に対する波長８〜１４μｍの放射強度と波長８〜１０μｍの放射強度の値、より詳細にはこれらの波長の範囲について分光放射強度の値を積分した値を使用する。

【0047】

この値は、変換値のデータとして温風ヒータ制御器１１８の内部またはこれと通信可能に接続され外部に配置されたメモリやハードディスク等の記憶装置に予め記録または格納しておく。例えば、赤外線温度センサ１１９が覗き窓１２３，１２９を通して赤外線を受光した結果、検出された温度が５５℃を示している場合、所定の温度範囲にされた覗き窓１２９からの放射強度は、上記温風ヒータ制御器１１８は内部のＣＰＵデバイス等の演算器が記憶装置内のデータを参照した結果、図７に示す通り３２．２W/sr/m²であるので、先の放射強度８１．６W/sr/m²から覗き窓１２９の放射強度３２．２W/sr/m²が減算されて、覗き窓１２９を透過して受光された赤外線の放射強度は４９．４W/sr/m²として検出または算出される。

【0048】

この４９．４W/sr/m2となる波長８〜１０μｍの放射強度の積分値に対応する温度は９８℃であることが、上記予め記憶されたデータから演算器により算出され、温風ヒータ制御器１１８により誘電体窓１０３の温度が９８℃として検出される。このような手段により、赤外線温度センサ１１９の検出値を補正することで覗き窓１２９からの影響を低減してより精度の高い温度の検出とこれによるプラズマ処理装置の処理室内壁の温度の調節及び処理の結果としてのウエハ上面の配線構造の形状を得ることができる。

【符号の説明】

【0049】

１０１…真空容器
１０２…シャワープレート
１０３…誘電体窓
１０４…処理室
１０５…ガス供給装置
１０６…真空排気口
１０７…導波管
１０８…空洞共振器
１０９…電磁波発生用電源
１１０…磁場発生コイル
１１１…ウエハ載置用電極
１１２…ウエハ
１１３…マッチング回路
１１４…高周波電源
１１５…フィルター
１１６…静電吸着用直流電源
１１７…温風ヒーター
１１８…温風ヒーター制御器
１１９…赤外線温度センサ
１２０…冷却水流路
１２１…誘電体板
１２２…排気ポート
１２３…覗き窓
１２４…金属メッシュ
１２５…覗き穴
１２６…覗き穴
１２７…支持台
１２８…空間
１２９…覗き窓
１３０…吹き出し口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】