(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器の内壁の内側でこれを覆って配置された透明カバーと、この透明カバーの内側に配置されるプラズマ処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段とを備えて、前記プラズマ処理室内に配置され前記プラズマにより処理される試料を載置する試料台と、前記プラズマの非生成時に前記プラズマ処理室内に参照光を照射する発光手段と、前記真空容器内であって前記透明カバーの外側に配置され前記発光手段からの参照光を反射する反射手段と、前記反射されて前記透明カバーと通過した参照光を受光可能に配置されるとともに、前記発光手段と一体化されて前記真空容器の側壁にシールを介して着脱可能に取り付けられた受光手段とを有し、
前記受光手段は、受光用ファイバの先端と連結されて前記側壁に配置された貫通孔に挿入され、その端部から透明カバーを通過した参照光及びプラズマからの発光とを受光する透光部材を備え、前記受光手段により前記プラズマの非発生時に受光された前記参照光と前記プラズマからの発光とを用いて前記プラズマによる処理の状態を検出するプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置であって、前記参照光の受光データもとに前記透明カバーを通過する際のプラズマからの発光の減衰を検出してこのプラズマからの発光のデータを補正するプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１または２のいずれか１に記載のプラズマ処理装置であって、前記受光手段が受光したプラズマからの発光をもとにこのプラズマ処理装置の運転及び運転停止を調節するプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１に記載のプラズマ処理装置であって、前記受光手段が受光したプラズマからの発光をもとに前記プラズマ生成手段の動作を調節するプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１に記載のプラズマ処理装置であって、前記参照光の受光強度の経時変化を検出し、この結果に基づいてその異常を検知するプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に係り、特に経時的に安定した処理を行うことのできるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子に要求される加工寸法は微細化しており、加工寸法の精度に対する要求も厳しくなっている。プラズマ処理装置では、プラズマにより処理ガスを分解し半導体ウエハを物理化学的に加工する際に、装置内部に堆積性のある反応生成物などが生成する。この反応生成物は前記プラズマ処理装置のチャンバ内壁に付着して残留し、前記半導体ウエハの処理状態を実質上変化させてしまうことになる。すなわち、ウエハの処理を何枚も重ねるにつれて、前記プラズマ処理装置の入力を一定にしているにも関わらず、半導体素子の加工形状などが変化し、経時的に安定した生産を行うことができないことになる。
【０００３】
この問題に対しては、通常、チャンバ内壁に堆積した堆積物をプラズマによって除去するプラズマクリーニング、あるいはチャンバ内壁の温度を調節して堆積物が堆積し難くするなどの対策が行われいる。しかし、このような手法ではウエハの加工状態を一定に保つのは困難である。すなわち、処理を続行するに従ってウエハの加工状態は徐々に変化し続けることになる。このため、装置の使用者は加工形状の変化が製品にとって問題となるほどに大きくなる前にこれを検知することが必要であり、更にこれを検知した場合は、例えばプラズマ処理装置を分解して部品交換し、あるいは液体や超音波を用いて装置を洗浄しなければならない。
【０００４】
ウエハの加工状態が変動する原因には、前記堆積物以外に、処理系の温度変化など様々な要因が関与する。
【０００５】
このように、ウエハに安定した処理を施すためにはプラズマ処理装置内部の処理状態の変化を検出し、検出結果をもとにクリーニングなどの処理を施したり、あるいは前記検出結果をプラズマ処理装置の入力にフィードバックして処理状態を一定に保つなどの処理が必要となる。
【０００６】
特開平１０−１２５６６０号公報には、プラズマ処理装置の状態の変動を監視する方法が示されている。この例では３つの電気信号と装置のプラズマ処理特性との関係を表す近似式を重回帰分析して求め、求めた近似式を用いて装置性能を予測し、あるいはプラズマ状態を診断する方法が示されている。
【０００７】
また、特開平１１−８７３２３号公報は、既存の複数の検出器を取り付けた一般的な検出システムをプラズマ処理装置に適用し、前記検出器の検出信号の相関信号から装置の状態を監視する方法が示されている。前記相関信号を生成する方法としては、６つの電気信号の比による計算式が開示されている。
【０００８】
また、米国特許第５６５８４２３号には、光検出器あるいは質量分析器等から多数の検出信号を取り込んで相関信号を生成し、生成した相関信号をもとに装置の状態を監視する方法が示されている。この相関信号を生成する方法としては主成分分析を用いることが示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平１０−１２５６６０号公報に示される方法では、数ある処理条件の内のいくつかの入力値を変化させたマップ上において３つの電気信号と処理特性の関係の近似式を重回帰分析を用いて求めるため、処理特性を測定しなければならないウエハの枚数が多い場合には実際の運用が難しくなる。さらに近似式の算出に際して考慮されなかったプラズマの入力値が変動したときには、前記算出したモデル式は無効となる。また、ウエハの処理を重ねるにつれて連続的に変化していく堆積膜のような観測困難な内部条件に依存する処理特性をモデル式に採り入れるには膨大な数の処理特性の取得実験を要するため実際の運用はきわめて困難となる。
【００１０】
また、特開平１１−８７３２３号公報に示される方法は、よく知られた複数の検出手段からの複数の検出信号の相関をとった信号を診断に用いるいう一般的な方法である。前記相関をとる方法は、いくつかの信号の比をとるという従来の手法であり、多くの変動原因に応じて多様な状態を取るプラズマ処理装置の状態を正確に監視するには不十分である。
【００１１】
また、米国特許第５６５８４２３号には、装置からモニタした多量のデータを主成分分析して装置状態の変動を捉えることにより多様なプラズマの状態を監視する方法を提供している。しかし、様々なデバイス構造を持つウエハを様々な条件で処理する実際のプラズマ処理装置での有効な実施方法を見出すにはさらに工夫が必要である。
【００１２】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、運用が容易で、且つ正確に処理を行うことのできるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を採用した。
【００１４】
真空容器の内壁の内側でこれを覆って配置された透明カバーと、この透明カバーの内側に配置されるプラズマ処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成手段とを備えて、前記プラズマ処理室内に配置され前記プラズマにより処理される試料を載置する試料台と、前記プラズマの非生成時に前記プラズマ処理室内に参照光を照射する発光手段と、前記真空容器内であって前記透明カバーの外側に配置され前記発光手段からの参照光を反射する反射手段と、前記反射されて前記透明カバーと通過した参照光を受光可能に配置されるとともに、前記発光手段と一体化されて前記真空容器の側壁にシールを介して着脱可能に取り付けられた受光手段とを有し、
前記受光手段は、受光用ファイバの先端と連結されて前記側壁に配置された貫通孔に挿入され、その端部から透明カバーを通過した参照光及びプラズマからの発光とを受光する透光部材を備え、前記受光手段により前記プラズマの非発生時に受光された前記参照光と前記プラズマからの発光とを用いて前記プラズマによる処理の状態を検出する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の概略を示す縦断面図である。図１において、プラズマ処理装置１００は、処理チャンバ(処理容器)１、処理チャンバ内側に処理ガスを供給するガス供給手段２、処理ガスを排気し処理チャンバ内の圧力を制御する機能を持つガス排気手段３を備える。さらに処理チャンバ１内には処理対象の試料４を支持する試料台５、及び処理チャンバ内にプラズマを生成するためのプラズマ生成手段６が備えられている。なお、プラズマ処理装置が半導体製造装置である場合においては試料４はウエハであり、プラズマ処理装置がＬＣＤ製造装置では試料４はＬＣＤ装置となる。
【００１６】
プラズマ生成手段６は、電磁波を生成するマグネトロン、生成した電磁波を処理チャンバ１内に供給する電磁波供給手段１０１、処理チャンバ１内に電界を発生させるアンテナ、磁場を発生させる電磁コイル１０２，１０３を含んでいる。また、試料台５には、高周波電源１０４からの高周波電圧を印加し、前記プラズマにより生成されたイオン等の反応生成物を試料側に向かわせる。
【００１７】
このプラズマ処理装置は装置状態検出手段８を備える。装置状態検出手段８は、例えばプラズマ生成手段６に電力を加える経路に設置された電流または電圧の検出器、前記電圧及び電流間の位相差を検出する検出器、前記電磁波の進行波電力あるいは反射波電力を検出する電力検出器、及びインピーダンスモニタなどを備えている。
【００１８】
また、状態検出手段８は、処理チャンバ１内にプラズマ生成手段６によって生成されるプラズマからの発光を検出してこれを分析して分析データを形成する分析装置を備えている。状態検出手段８としては、波長分解された発光スペクトルを出力する分光器のように多数の信号を出力する検出器が望ましいが、モノクロメータのような単一波長の光を取り出す検出器であってもよい。分光器の出力の発光スペクトルは、各波長での光の強度を有する複数の信号である。
【００１９】
なお、状態検出手段８は、以上に説明した以外の手段を備えることができる。たとえば、ガス供給手段にはガス流量計を備えることができる。また、処理チャンバには質量分析器などを備えてもよい。さらに状態検出手段８は、後述するように、レーザー誘起した蛍光や白色光等の光を外部から導入し、前記チャンバのプラズマを発生させる空間を通過あるいは反射した光の状態変化を検出する手段を備えることができる。さらに、状態検出手段８はアクティブプローブのような外部から電気信号を加えその応答を検出するような手段であってもよい。これらの状態検出手段は、一定間隔の時間あるいは設定されたいくつかのサンプリング時間ごとに装置の状態を示す信号を出力する。
【００２０】
さらに、プラズマ処理装置１００は上記状態検出手段８からの出力を受けて、装置の運転を調節する制御装置９を備えている。この制御装置９は、例えば、プラズマを発生させるための電磁波や磁界を発生させるマグネトロン等を備えた前記プラズマ発生手段６への電力の入切、あるいは前記電力の大きさの調節を行う。また、他の手段を用いて発生するプラズマの出力を調節することができる。例えば、状態検出手段８は、前記プラズマ中で試料を処理しているときに発生する所定の波長の光から検出したデータから、処理に係る反応生成物の量の増減、反応速度あるいはプラズマの強さ等容器内部で生じる反応の状態を検出し、プラズマの発生、停止、装置の起動、停止等の指令を発して装置の運転を調節することができる。
【００２１】
図２は、図１に示す処理チャンバを説明する拡大図である。図に示すように、処理チャンバ１の内側には、石英等の透光性を有する部材で形成した石英カバー２０１があり、この石英カバー２０１が試料台５の側方あるいは上方の周囲を囲うように配置されている。このような配置とすることで、この石英カバー２０１の内側の空間でプラズマが発生しても、該プラズマによって生じた種々の生成物あるいは化学反応によって生じた反応生成物が容器１の内壁面に付着することを阻止することができる。また、前記プラズマあるいはその反応の生成物によって容器１の内側の壁面が削られたりすることを阻止することができる。このように、石英カバー２０１は処理チャンバ１の内側の容器となっている。
【００２２】
また、本実施形態では、容器１の側壁上に容器１の内側に参照光を照射する照射手段２０３と容器１の内側(石英カバー２０１の内側)からの光を受光する受光手段２０２を備えている。さらに、容器１の内側壁面上には、前記照射手段により照射された参照光を反射して受光手段に向かわせる反射手段２０４を設けている。
【００２３】
前記受光手段２０２は、処理チャンバ１の側壁上に設けられており、後述するように石英カバー２０１内からの光（プラズマによる発光あるいは後述する参照光）を受光するための受光部を処理チャンバ１の側壁面上に備えている。この受光部で受光した光は受光部に連結した受光用ファイバ２０５に伝えられる。さらに、この受光用ファイバ２０５内を伝送した光はこれに連結された光の分析装置(後述)に供給されて処理チャンバ１内の光が分析され必要な情報が検出される。
【００２４】
また、照射手段２０３は、受光手段と同様に処理チャンバ１の側壁上に配設されており、図示しない光源からの光を導入用ファイバ２０６を通して伝送し、前記照射手段２０６から処理チャンバ１内部に参照光として照射する。この照射手段２０３の処理チャンバ側には、後述するように伝送されてきた参照光を上記石英カバー２０１を通してその内側に照射するように設けられた光照射部を有している。
【００２５】
処理チャンバ１の前記受光手段２０２及び照射手段２０３対向する側壁面上には、処理チャンバ１内を通過する参照光を受光手段２０２に向けて反射する反射手段２０４が配置されている。この反射手段２０４は、プラズマあるいはこれにより発生する反応生成物が付着したり、あるいは前記プラズマにより表面が削られること等を抑制するため石英カバー２０１の外側に設ける。なお、反射手段は石英カバー２０１内側あるいは処理チャンバ１の内側等に設けることもできる。
【００２６】
受光手段２０２により、受光した光は前述したように受光用ファイバ２０５内を伝送されて分析装置に供給される。この分析装置によって、受光された光は分光手段により分光される。分光手段により分光された光のスペクトルは、その波長(周波数)に応じて、各種反応あるいは物質の生成を表している。従って、このスペクトルの強度等を評価することで、これに対応する反応や生成物の生成の状態、あるいは前記反応の量や速度等を検出することが可能となる。例えば、ある波長のスペクトルの強さ、大きさが大きい場合には、その波長に対応した反応や生成物の量が大きいと考えることができる。逆に、このスペクトルの量が小さくなれば対応する反応が小さくなり、或いは反応が終了、停止したと判断することも可能となる。
【００２７】
このように処理チャンバ内部のプラズマあるいは反応により生じる光を測ることでそのプラズマの状態あるいは反応の状態を検出可能となる。しかし、本実施形態において測定できる光は、前記石英カバー２０１を透過した光である。このため前記透過に伴ってその強さ等が減衰したものとなっている。従って、前記受光した光を用いて処理チャンバ１(石英カバー２０１)内側の反応、あるいはプラズマの状態を正確に検出するためには、前記減衰の影響を考慮して分析を行うことが必要である。また、前記石英カバー２０１は、その内側で生じるプラズマあるいは反応から生じる生成物が付着したり、あるいは前記プラズマによりその表面が削られ、これに伴って光の減衰も影響を受けて変化することになる。前記生成物等が石英カバー２０１の内壁面に付着すると、ここを通過する光の量や強さは付着物のために大きく減衰することになり、これを考慮しない場合は内部の発光が減少したと判断し、これをもとに反応が停止あるいは終了したと判断してしまう虞がある。従って、プラズマ処理に際しては、前記石英カバー内側からの光が透光性の部材（石英カバー）を通る際の減衰の変化の影響を考慮して、内部の反応をより精度良く評価することが必要である。
【００２８】
図３は、図２に示す受光手段２０２、発光手段２０３及び反射手段２０４の詳細を示す断面図であり、図３（ａ）は反射手段２０４の構成を示す縦断面図、図３（ｂ）は、受光手段２０２及び照射手段２０３の構成を示す縦断面図である。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように、受光手段２０２及び発光手段２０３は処理チャンバ１の側壁上に近接して配設する。特に、本実施形態では受光手段２０２及び照射手段２０３とを同一の取付部材３０１に取り付けて配置する。また、受光手段２０２及び照射手段２０３とは容器の内側壁面上において、その光路が略平行となるように設けられ、更に受光用ファイバ２０５及び光導入用ファイバ２０６は取付部材３０１上で各々フィールドスルー３０２を介して取付部材３０１に略平行に取り付けられる。また、受光手段２０２及び照射手段２０３を取り付けた取付部材３０１を処理チャンバ１の側壁に取り付ける際には、これらの間をシールするためのシール用Ｏリング３０３を介して取り付ける。すなわち、受光手段２０２及び照射手段２０３の２つの部材の取り付けに伴って必要となるこの両者のシールを１つのＯリング３０３で行うようにしている。このようにすることで、受光手段及び照射手段の取り付けが容易となり、また処理チャンバを製作する際の加工の工程も少なくでき、装置のコストを低減することが可能となる。
【００３０】
また、受光用ファイバ２０５及び光導入用ファイバ２０６の光入口及び光出口と石英カバー２０１の外側面との間には、石英ガラス等の透光性を有した物質で構成した部材端部石英ガラス３０４（ａ），（ｂ）を配置する。また、部材端部石英ガラス３０４（ａ），（ｂ）は、それぞれ前記受光用ファイバ２０５及び光導入用ファイバ２０６の先端部と連結されて取付部材３０１に取り付けられる。また、前記取付部材３０１に取り付けた部材端部石英ガラス３０４（ａ），（ｂ）は、前記取付部材３０１を処理チャンバ１に取り付けた状態で処理チャンバ１の側壁部材に設けた貫通孔に挿入される。本実施形態では、このように受光用ファイバ２０５、光導入用ファイバ２０６、取付部材３０１、フィールドスルー３０２、及び端部石英ガラス３０４をユニット（ビユーポートユニット）として構成し、このユニットを処理チャンバ１の側壁に取り付ける。これにより、取付、加工等の製造工程を簡略化でき、製造コストを抑制することができる。
【００３１】
なお、以上の説明では、内壁を保護するための石英カバーを備えたプラズマ処理室を前提に説明したが、観察用のビューポートを備え且つ前記石英カバーを備えないプラズマ処理装置にも適用することができる。この場合には、観察用のビューポートに前記ビユーポートユニット、発光手段、受光手段、あるいは反射手段を前記観察用のビューポートに取り付けることができる。この場合は、前記観察用のビューポート内側からの光が該ビューポートの窓を通過する際の減衰の変化の影響を考慮しなければならない。
【００３２】
図４は、図１に示すプラズマ処理装置の処理を説明する図である。図において、白色光の光源４０２より導入用ファイバ２０６を介して伝送された参照光はビューポートユニット４０１に配置した端部石英ガラス３０４（ｂ）を介して、処理チャンバ１の内側に照射される。照射された参照光は、石英カバー２０１を２度透過した後、処理チャンバ１の内側（石英ガラスの外側）側壁面に設けた反射手段２０４により反射され、ビューポートユニット４０１に配置した受光手段２０２に向かう。
【００３３】
反射手段２０４からの反射光は、石英カバー２０１を２度通過して後、端部石英ガラス３０４（ａ）を介して受光手段２０２で受光され、受光ファイバ２０５内を伝送されて、これに連結された分析装置４０３に供給される。分析装置４０３では、供給された光を発光スペクトロメータ４０４を用いて各波長(周波数)ごとのスペクトルに分光する。そして、この分光された光のスペクトルの強さ等の情報を演算装置(演算用プロセッサ)４０５に送信し、演算装置においてスペクトル分布検出等のための所要の演算を行う。演算した光の情報は図示していない記憶手段に記憶し、その後の装置の制御の際の利用に供する。本実施形態では、前記発光スペクトロメータ４０４及び演算装置４０５を含む分析装置と白色光（参照光）の光源４０２を状態検出手段８の一部として構成したが、制御装置９の一部として構成してもよい。
【００３４】
前述したように、プラズマ処理装置により試料を処理する際に処理チャンバ１内で発生する光（プラズマによる発光）には、このプラズマ中に生じる各種の化学反応あるいは生成物の生成反応に伴う発光を含んでいる。このため分析装置４０３により、前記処理チャンバ内の光を、各波長(周波数)毎に分光してスペクトル強度として測定することにより、装置の処理状態を検出することができる。例えば、特定の波長の光のスペクトルについて、その時系列データの変化を用いることで、波長に対応する反応の開始、あるいは終了等の反応の情報を検出することができる。また、本実施形態では、後述するように、前記石英カバーを透過する際の光の各波長に対する減衰量の経時変化に基づく影響を抑制して反応検出の精度を向上させることができる。
【００３５】
図５は、図１に示すプラズマ処理装置の処理の手順を説明するフローチャートである。この例では、プラズマを用いた試料の任意の処理の前あるいは後に照射手段２０３を用いて処理チャンバ１内の石英カバー２０１内に前記参照光を照射して、更にこの参照光の反射光及び前記プラズマによる発光を受光して検出したデータを用いて、処理反応の検出を行い、あるいは処理の調整、制御を行う。
【００３６】
まず、ステップ１において、処理チャンバ内に照射する参照の情報を予め取得する。すなわち、参照光の各波長毎の照射の強度等の情報を処理の前に記憶しておき、これと比較することにより、後のステップにおいて受光した容器内の光の情報を適切に評価することが可能となる。本実施形態では、参照光として白色光を用いているが、参照は１つまたは複数の検出したい対象に係わる波長の光であっても良い。
【００３７】
ステップ２において、照射手段２０３より照射光源４０２からの参照光を処理チャンバ１内に照射する。照射された参照光は石英カバー２０１を通過して該石英カバー２０１内の空間を通る。この時点ではプラズマ処理が行われていないのでプラズマは発生していない。前記参照光は、再度石英カバー２０１を通過し、処理チャンバ１の内側壁面に配置した反射手段により反射され、反射された光は、石英カバー２０１及び石英カバー２０１内空間を再度通過して、受光手段２０２に受光される。受光された光は分析装置４０２に伝送されて、ここで各波長（スペクトル）毎に分光される。
【００３８】
ステップ３において、前記分光された光について、各波長毎のスペクトルの強度分布等を演算装置により演算する。さらに、ステップ１において取得して記憶したデータ（参照光）と比較することにより、処理チャンバ内に照射された参照光が石英カバー２０１等を透過する際に減衰する減衰量を検出することができる。
【００３９】
例えば、処理チャンバ１内に照射された参照光は反射手段２０４により反射されて受光手段２０２で受光されるまで、４度あるいは４箇所で石英カバー２０１を通過する。照射された参照光が通過する部分の位置や形状が予め分かっていれば、ステップ１及びステップ３において得られたデータの差から、石英カバー２０１を通過することによる減衰の大きさを算出することができる。光が通過する石英カバー２０１の厚さが４箇所とも同じであれば、１箇所を通過する毎に生じる光の減衰の量は１／４となり、これを例えば受光手段２０２のすぐ内側の石英カバー２０２を通過する際の光の減衰量とすることができる。また、石英カバー２０１の材質が均質であるとすれば、光が透過する４箇所の石英の厚さの和の値を用いて、石英の単位の厚さあたりの減衰量から受光手段２０２のすぐ内側の石英カバー２０１を通過する際の光の減衰量を算出できる。なお、ステップ３においては、これらの減衰量の他にファイバ透過損失あるいは鏡面体反射損失を算出してもよい。
【００４０】
ステップ４において、ステップ３で算出した減衰量を、図示しない記憶手段に記憶する。
【００４１】
以上の処理（ステップ１〜４）を実行し、所要の情報を取得した後、プラズマ処理室にプラズマを生成して試料の処理を開始する。
【００４２】
ステップ５において、プラズマを発生させた状態で、例えばエッチング処理を実行し、その処理中に処理チャンバ１内(石英カバー２０１内)に生じたプラズマによる発光を受光手段２０２により受光する。
【００４３】
ステップ６において、ステップ５で受光した処理チャンバ１内の光を分析装置４０３に伝送し、分析する。分析装置４０３では伝送された光のスペクトルから光の波長毎の強度等の情報を演算する。
【００４４】
受光手段２０２で受光した光は、石英カバー２０１及び該カバー表面に付着した付着物等により減衰した後に受光した光である。また、プラズマあるいは反応生成物によって石英の表面が削られる等の影響により減衰した後に受光された光である。すなわち、前記算出された光の情報は、実際に容器内に発生したプラズマあるいは反応に起因した光のスペクトルとは異なる情報である。また、石英カバー２０１は、処理が進むに伴ってプラズマあるいは発生した反応性生物付着量が変化するため、その光の減衰量自体は経時的に変化する。
【００４５】
ステップ７において、ステップ４において記憶した光の減衰量の情報を用いて、ステップ６で得られた光の情報を補正する。例えば、ステップ６で得られた光のスペクトルの各波長毎の強度と、ステップ４で得られた各波長毎の減衰量を各波長毎に加えあわせて補正データ（補正済のデータ）を算出する。この補正データは処理チャンバ内で生じている光のデータにより近い情報（石英カバー２０１を通過する際に生じる減衰を受けていない情報）である。従ってこの補正データを用いることにより、処理中の反応の状態をより精密に検出することが可能となる。
【００４６】
ステップ８において、前記ステップ７で得られた光の情報を利用して、処理チャンバ内の状態を検出する。次いで、前記検出した処理状態に応じて、該処理を停止するか否かを判断する。例えば、ステップ７において検出した特定の波長のスペクトルの大きさが予め定めた値よりも大きく、この波長の光に対応する特定の反応が続行中であると判断される場合には処理を停止しないと判断し、ステップ５に戻る。一方、ステップ７において検出した特定の波長のスペクトルの大きさが予め定めた大きさよりも小さい場合には、この波長の光に対応する特定の反応が終了したと判断し、ステップ９に進む。
【００４７】
ステップ９において、処理装置としての処理を終了するか否かを判断し、処理装置としての処理を終了する場合はステップ１６に進み、処理を終了する。処理を終了しないと判断する場合には、ステップ１０に進む。
【００４８】
ステップ１０において、例えば受光手段２０２により処理チャンバ１内の発光を検出して、処理チャンバ内のプラズマ発光あるいはプラズマに伴う反応が停止した否かを判断する。
【００４９】
ステップ１１において、ステップ２と同様に、照射手段２０３より照射光源４０２からの参照光を処理チャンバ１内に照射する。照射された光は石英カバー２０１を通過して該石英カバー２０１内の空間を通り、反射手段により反射されて受光手段２０２により受光される。受光された光は分析装置４０２に伝送されて、ここで各波長毎に分光され、予め設定した波長毎にスペクトル量の減衰量を演算する。この演算に際しては前記ステップ１において取得した照射光の情報を利用することができる。
【００５０】
ステップ１２において、前記ステップ１１において算出した各波長毎の減衰量と、例えばステップ３において算出した波長毎の減衰量とをもとに波長毎の減衰量の変化量を算出する。これにより、例えば１つの処理の前後における参照光の減衰量の変化量を検出することができる。なお、前記減衰量のデータはステップ４と同様に記憶手段に記憶しておくとよい。
【００５１】
ステップ１３において、前記減衰量の変化量を所定値と比較する。前記減衰量が所定量よりも小さい場合は、ステップ５に戻り次の処理を行う。所定値よりも大きい場合にはステップ１４に進む。ステップ１４において、前記比較をもとに異常（処理チャンバ内部の光を利用した処理や反応の状態の検出の誤差が大、あるいは石英カバー２０１の表面に堆積した付着物の量あるいは表面の削れの量が大）を検出し、ステップ１５において、警報を発報し、前記異常の程度によっては処理を停止する。
【００５２】
図６は、分析装置４０３により得られる処理チャンバ内部の光のスペクトルの分布を説明する図であり、図６（ａ）は、容器内のプラズマあるいは反応による発光がない状態において、照射手段２０３から処理チャンバ内に照射した前記照射光の反射光を受光手段２０２で受光して得られる光のスペクトルの分布をもとに演算した各波長毎の減衰量を示す図である。なお、この減衰量のデータは前記ステップ３あるいはステップ１１において得られるデータに相当する。
【００５３】
図６（ｂ）は、プラズマを用いて処理を行っている間に受光手段２０２を介して得られた光を分析装置４０３において分光して得られた光のスペクトルの分布を示す図である。なお、このスペクトル分布を示すデータは前記ステップ５において得られるデータに相当する。
【００５４】
図６（ｃ）は、前記図６（ｂ）に示すスペクトル分布のデータ（前記ステップ５において得られたデータ）を、前記図６（ａ）に示す減衰量のデータに基づき補正したスペクトル分布のデータを示す図である。すなわち、前記ステップ７の処理で示すように、図６（ｂ）で得られた分布のデータを、図６（ａ）で得られた光の減衰の大きさを示すデータを用いて補正することにより、処理チャンバ内に生じる光に近いデータを得ることができる。これにより、製造の歩留まりあるいは精度を向上することができる。さらには製造のコストを低減することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、運用が容易で、且つ正確に処理を行うことのできるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す処理チャンバを説明する拡大図である。
【図３】図２に示す受光手段、発光手段及び反射手段の詳細を示す断面図である。
【図４】プラズマ処理装置の処理を説明する図である。
【図５】プラズマ処理装置の処理の手順を説明するフローチャートである。
【図６】処理チャンバ内部の光のスペクトル分布を説明する図である。
【符号の説明】
１  処理チャンバ
２  ガス供給手段
３  ガス排気手段
４  試料
５  試料台
６  プラズマ生成手段
８  状態検出手段
９  制御装置
１００  プラズマ処理装置
１０２，１０３  電磁コイル
１０４  高周波電源
２０１  石英カバー
２０２  受光手段
２０３  照射手段
２０４  反射手段
２０５  受光用ファイバ
２０６  光導入用ファイバ
３０１  取付部材
３０２  フィールドスルー
３０３  Ｏリング。
３０４ａ，３０４ｂ  部材端部石英ガラス
【図１】
0003709378.tif 000002
【図２】
0003709378.tif 000003
【図３】
0003709378.tif 000004
【図４】
0003709378.tif 000005
【図５】
0003709378.tif 000006
【図６】
0003709378.tif 000007