(57)【要約】【課題】プラズマを用いたドーピング処理において、ラジカルを含むドーパントのドーズ量を計測する。【解決手段】プラズマ処理装置１０は、処理チャンバを有する処理装置５０と、ウォールプローブ３０と、ＯＥＳ４０と、制御装置２０とを備える。処理チャンバは、内部に被処理基板が配置され、ドーパントとなる元素を含有するガスのプラズマにより被処理基板にドーパントを注入する。ウォールプローブ３０は、処理チャンバ内に生成されたプラズマ中の荷電粒子の密度に応じた電圧変化を計測する。ＯＥＳ４０は、処理装置５０の処理チャンバ内に生成されたプラズマ中のドーパントの発光強度を計測する。制御装置２０は、ウォールプローブ３０による計測結果と、ＯＥＳ４０による計測結果とに基づいて、被処理基板に注入されたドーパントのドーズ量を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に被処理基板が配置され、ドーパントとなる元素を含有するガスのプラズマにより前記被処理基板にドーパントを注入する処理チャンバと、
前記処理チャンバ内に生成された前記プラズマ中の荷電粒子の密度に応じた電圧の変化を計測するウォールプローブと、
前記プラズマ中のドーパントの発光強度を計測するＯＥＳ（Optical  Emission  Spectrometer）と、
前記ウォールプローブによる計測結果と、前記ＯＥＳによる計測結果とに基づいて、前記被処理基板に注入されたドーパントのドーズ量を算出する算出部と
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記算出部は、
前記ウォールプローブによって計測された電圧の変化に対応する前記荷電粒子の密度が所定範囲内である場合に、前記ＯＥＳによる計測結果を用いて前記ドーズ量を算出することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記ウォールプローブによって計測された電圧の変化に対応する前記荷電粒子の密度が所定範囲内であり、かつ、前記ＯＥＳによって計測された前記ドーパントの発光強度が第１の閾値未満である場合に、前記処理チャンバのクリーニングを指示するクリーニング指示部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記プラズマ中のドーパントに含まれる粒子の種別毎に前記ＯＥＳによって計測された発光強度に基づいて前記プラズマ中の荷電粒子の密度を算出し、算出した前記荷電粒子の密度と、前記ウォールプローブによって計測された電圧の変化に対応する前記荷電粒子の密度との差が、第２の閾値以上である場合に、前記処理チャンバのクリーニングを指示するクリーニング指示部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記算出部は、
前記ウォールプローブによる計測結果を用いて、前記ＯＥＳによる計測結果を補正することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
処理チャンバの内部に被処理基板を配置し、ドーパントとなる元素を含有するガスのプラズマにより前記被処理基板にドーパントを注入する工程と、
前記処理チャンバ内に生成された前記プラズマ中の荷電粒子の密度に応じた電圧の変化を、ウォールプローブを用いて計測する工程と、
前記プラズマ中のドーパントの発光強度を、ＯＥＳを用いて計測する工程と、
前記ウォールプローブによる計測結果と、前記ＯＥＳによる計測結果とに基づいて、前記被処理基板に注入されたドーパントのドーズ量を算出する工程と
を含むことを特徴とする計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の種々の側面及び実施形態は、プラズマ処理装置および計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体結晶中にドーパントとして特定の元素を注入することにより、所望の電気特性を有する半導体を製造することができる。半導体の電気特性は、ドーパントのドーズ量に依存するため、半導体中に注入されるドーパントのドーズ量を制御することが重要である。ドーパントのドーズ量を計測する装置としては、例えばファラデーカップが知られている。
【０００３】
また、半導体結晶中にドーパントを注入する技術として、イオン注入技術や、プラズマドーピング技術が知られている。プラズマドーピングでは、プラズマ中に含まれているイオンやラジカルがドーパントとして半導体結晶に作用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００２−５２２８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、プラズマドーピングにおいて、ファラデーカップを用いてドーパントのドーズ量を計測する場合、センサとなる筒状の電極が処理チャンバ内に配置される。そして、処理チャンバ内にデポ性のガスを含むプラズマが生成されると、プラズマ中に含まれるイオンやラジカルにより、処理チャンバ内に配置された筒状の電極内に堆積物が付着する。電極内に絶縁性の堆積物が付着した場合、ファラデーカップの計測精度が劣化する。
【０００６】
また、筒状の電極内部に堆積物が付着した場合には、ドライクリーニングでは電極内部に付着した堆積物を除去することが難しい。そのため、チャンバを開けて電極を取り出し、電極内部に付着した堆積物を洗浄等により除去することになる。これにより、複数のウエハに対してドーピング処理を行う場合にスループットが低下する。
【０００７】
また、ファラデーカップの電極が処理チャンバ内に配置されると、処理チャンバ内にプラズマが生成された場合に、ファラデーカップの電極に電界が集中し、異常放電が発生する場合がある。異常放電が発生した場合には、処理チャンバ内に電極の金属元素が飛散し、ドーピング処理後のデバイスの特性が劣化する場合がある。
【０００８】
また、ファラデーカップでは、荷電粒子の計測は可能であるが、ラジカル等の電気的に中性の粒子を計測することはできない。そのため、ファラデーカップでは、プラズマドーピングにおいて、ラジカルを含むドーパントのドーズ量を計測することは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面におけるプラズマ処理装置は、内部に被処理基板が配置され、ドーパントとなる元素を含有するガスのプラズマにより前記被処理基板にドーパントを注入する処理チャンバと、前記処理チャンバ内に生成された前記プラズマ中の荷電粒子の密度に応じた電圧の変化を計測するウォールプローブと、前記プラズマ中のドーパントの発光強度を計測するＯＥＳ（Optical  Emission  Spectrometer）と、前記ウォールプローブによる計測結果と、前記ＯＥＳによる計測結果とに基づいて、前記被処理基板に注入されたドーパントのドーズ量を算出する算出部とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の種々の側面および実施形態によれば、プラズマを用いたドーピング処理において、ラジカルを含むドーパントのドーズ量を計測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、プラズマ処理装置の一例を示す図である。
【図２】図２は、処理装置の一例を示す断面図である。
【図３】図３は、スロットアンテナ板の一例を示す図である。
【図４】図４は、ウォールプローブの一例を示すブロック図である。
【図５】図５は、制御装置の一例を示すブロック図である。
【図６】図６は、ドーズ量テーブルの一例を示す図である。
【図７】図７は、第１の密度テーブルの一例を示す図である。
【図８】図８は、パラメータテーブルの一例を示す図である。
【図９】図９は、第１の実施形態におけるプラズマ処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、第２の密度テーブルの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態におけるプラズマ処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、制御装置の機能を実現するコンピュータの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、処理チャンバと、ウォールプローブと、ＯＥＳと、算出部とを備える。処理チャンバは、内部に被処理基板が配置され、ドーパントとなる元素を含有するガスのプラズマにより被処理基板にドーパントを注入する。ウォールプローブは、処理チャンバ内に生成されたプラズマ中の荷電粒子の密度に応じた電圧の変化を計測する。ＯＥＳは、プラズマ中のドーパントの発光強度を計測する。算出部は、ウォールプローブによる計測結果と、ＯＥＳによる計測結果とに基づいて、被処理基板に注入されたドーパントのドーズ量を算出する。
【００１３】
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、算出部は、ウォールプローブによって計測された電圧の変化に対応する荷電粒子の密度が所定範囲内である場合に、ＯＥＳによる計測結果を用いてドーズ量を算出してもよい。
【００１４】
また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、ウォールプローブによって計測された電圧の変化に対応する荷電粒子の密度が所定範囲内であり、かつ、ＯＥＳによって計測されたドーパントの発光強度が第１の閾値未満である場合に、処理チャンバのクリーニングを指示するクリーニング指示部をさらに備えてもよい。
【００１５】
また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、プラズマ中のドーパントに含まれる粒子の種別毎にＯＥＳによって計測された発光強度に基づいてプラズマ中の荷電粒子の密度を算出し、算出した荷電粒子の密度と、ウォールプローブによって計測された電圧の変化に対応する荷電粒子の密度との差が、第２の閾値以上である場合に、処理チャンバのクリーニングを指示するクリーニング指示部をさらに備えてもよい。
【００１６】
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、算出部は、ウォールプローブによる計測結果を用いて、ＯＥＳによる計測結果を補正してもよい。
【００１７】
また、開示する計測方法は、１つの実施形態において、処理チャンバの内部に被処理基板を配置し、ドーパントとなる元素を含有するガスのプラズマにより被処理基板にドーパントを注入する工程と、処理チャンバ内に生成されたプラズマ中の荷電粒子の密度に応じた電圧の変化を、ウォールプローブを用いて計測する工程と、プラズマ中のドーパントの発光強度を、ＯＥＳを用いて計測する工程と、ウォールプローブによる計測結果と、ＯＥＳによる計測結果とに基づいて、被処理基板に注入されたドーパントのドーズ量を算出する工程とを含む。
【００１８】
以下に、開示するプラズマ処理装置および計測方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態により開示される発明が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
【００１９】
［第１の実施形態］
図１は、プラズマ処理装置１０の一例を示す図である。プラズマ処理装置１０は、例えば図１に示すように、制御装置２０、ウォールプローブ３０、ＯＥＳ４０、および処理装置５０を備える。
【００２０】
処理装置５０は、処理チャンバを有し、処理チャンバの内部に被処理基板であるウエハが配置される。そして、処理装置５０は、制御装置２０からの制御信号に応じて、ドーパントとなる元素を含有するガスのプラズマによりウエハにドーパントを注入する。また、処理装置５０は、制御装置２０からの制御信号に応じて、処理チャンバ内のクリーニングを実行する。
【００２１】
ウォールプローブ３０は、処理チャンバ内に設けられた電極に接続されている。ウォールプローブ３０は、制御装置２０からの制御信号に応じて、処理装置５０の処理チャンバ内に生成されたプラズマ中の荷電粒子の密度に応じた電極の電圧の変化を所定のタイミング毎に逐次計測する。本実施形態において、電圧の変化とは、処理チャンバ内に設けられた電極の電圧の単位時間当たりの変化量である。そして、ウォールプローブ３０は、計測結果を制御装置２０へ送る。
【００２２】
ＯＥＳ４０は、制御装置２０からの制御信号に応じて、処理装置５０の処理チャンバ内に生成されたプラズマ中の元素毎に、元素が発する光の強度を所定のタイミング毎に逐次計測する。プラズマを用いたドーピング処理では、プラズマ中にドーパントの元素が含まれており、ＯＥＳ４０によって、プラズマ中のドーパントの元素の発光強度が計測される。そして、ＯＥＳ４０は、計測結果を制御装置２０へ送る。
【００２３】
制御装置２０は、処理装置５０を制御して、処理チャンバ内のウエハにドーパントを注入するドーピング処理を実行させる。また、制御装置２０は、ウォールプローブ３０を制御して、処理装置５０の処理チャンバ内に生成されたプラズマ中の荷電粒子の密度に応じた電圧の変化を計測させる。また、制御装置２０は、ＯＥＳ４０を制御して、処理装置５０の処理チャンバ内に生成されたプラズマ中の元素の発光強度を計測させる。そして、制御装置２０は、ウォールプローブ３０による計測結果と、ＯＥＳ４０による計測結果とに基づいて、ウエハに注入されたドーパントのドーズ量を算出する。
【００２４】
また、制御装置２０は、ウォールプローブ３０による計測結果と、ＯＥＳ４０による計測結果とに基づいて、クリーニングを行うか否かを判定する。クリーニングを行うと判定した場合、制御装置２０は、処理装置５０にクリーニングの実行を指示する。
【００２５】
［処理装置５０の構成］
図２は、処理装置５０の一例を示す断面図である。また、図３は、図２に示した処理装置５０が有するスロットアンテナ板６５の一例を示す図である。なお、図２では、理解を容易にするために、部材の一部のハッチングを省略している。また、以下では、図２の上下方向を、処理装置５０における上下方向として説明する。
【００２６】
図２に示すように、処理装置５０は、内部に搬入されたウエハＷに対してプラズマを用いたドーピング処理が行われる処理チャンバ８１を有する。処理チャンバ８１の周囲および上方には、プラズマ励起用の不活性ガス、ウエハＷに注入されるドーパントの基となるドーピングガス、および処理チャンバ８１内のクリーニングに用いられるガス等を処理チャンバ８１内に供給するガス供給口７２およびガス供給口７３が設けられている。また、処理チャンバ８１内には、ウエハＷが載置される保持台７４が設けられている。また、処理チャンバ８１の上方には、マイクロ波を用いて処理チャンバ８１内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構６７が設けられている。また、処理チャンバ８１の下方には、処理チャンバ８１内の圧力を調整する圧力調整機構が設けられている。
【００２７】
また、処理装置５０は、処理装置５０全体の動作を制御する制御部６１を有する。制御部６１は、制御装置２０と通信し、制御装置２０から受信した各種パラメータに基づいて処理装置５０を制御する。具体的には、制御部６１は、ガス供給口７２およびガス供給口７３から処理チャンバ８１内に供給されるガスの流量制御、処理チャンバ８１内の圧力制御、プラズマ発生機構６７の制御等の制御を行う。
【００２８】
処理チャンバ８１は、保持台７４の下方側に位置する底部８２と、底部８２の外周から上方向に延びる略円筒状の側壁８０とを含む。側壁８０および底部８２は、例えば表面が陽極酸化被膜で覆われたアルミニウム等により形成され、接地されている。処理チャンバ８１の底部８２には、底部８２の一部を貫通するように排気口８３が設けられている。処理チャンバ８１の上部側は開口しており、処理チャンバ８１の上部側に配置される蓋部６８、後述する誘電体窓６６、および誘電体窓６６と蓋部６８との間に介在するＯリング等のシール部材によって、処理チャンバ８１は密封可能に構成されている。
【００２９】
ガス供給口７２は、処理チャンバ８１の上方から、保持台７４上に載置されたウエハＷに向かってガスを噴射する。ガス供給口７２は、誘電体窓６６の径方向略中央であって、保持台７４と対向する面となる誘電体窓６６の下面７０よりも誘電体窓６６の内方側に後退した位置に設けられている。また、ガス供給口７３は、処理チャンバ８１の側壁８０に複数設けられており、側壁８０から保持台７４上に載置されたウエハＷに向かって横方向にガスを噴射する。
【００３０】
ガス供給口７２には、ガス供給路５９、バルブ５３１、および流量制御部５２１を介して、プラズマ励起用の不活性ガス、ドーピングガス、およびクリーニングガス等を供給するガス供給源５１が接続される。ガス供給源５１から供給されたガスは、流量制御部５２１によって流量が調整され、バルブ５３１およびガス供給路５９を介してガス供給口７２から処理チャンバ８１内に噴射される。
【００３１】
それぞれのガス供給口７３には、ガス供給路６０、バルブ５３０、および流量制御部５２０を介して、ガス供給源５１が接続される。ガス供給源５１から供給されたガスは、流量制御部５２０によって流量が調整され、バルブ５３０およびガス供給路６０を介して処理チャンバ８１の側壁８０に設けられたそれぞれのガス供給口７３から処理チャンバ８１内に噴射される。なお、ガス供給口７２から噴射されるガスの流量は、ガス供給口７３から噴射されるガスの流量と等しくてもよく、異なっていてもよい。また、ガス供給口７２からは、ガス供給口７３から噴射されるガスとは異なる種類または流量比のガスが噴射されてもよい。
【００３２】
保持台７４内には電極が設けられており、当該電極は、マッチング回路８５を介して、ＲＦ（Radio  Frequency）バイアス用の高周波電源８６が接続されている。高周波電源８６は、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力する。マッチング回路８５は、高周波電源８６側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理チャンバ８１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。整合器には、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。なお、ドーピング処理時において、保持台７４へのバイアス電圧の供給は、必要に応じて行ってもよいし、行わなくてもよい。
【００３３】
保持台７４は、載置されたウエハＷを静電チャック（図示せず）により吸着保持する。また、保持台７４内部には、ヒータ７５が設けられており、ヒータ７５によりウエハＷを加熱することができる。保持台７４は、底部８２の下方側から垂直上方に延びる筒状の支持部材８４によって支持されている。支持部材８４は、例えば絶縁性の材料により形成される。排気口８３は、処理チャンバ８１の底部８２の一部を貫通するように支持部材８４の外周に沿って環状に形成される。排気口８３の下方側には排気管（図示せず）を介して排気装置（図示せず）が接続されている。排気装置は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。排気装置により、処理チャンバ８１内を所定の圧力まで減圧することができる。制御部６１は、圧力調整機構として、排気装置による排気の制御等により、処理チャンバ８１内の圧力を調整する。
【００３４】
プラズマ発生機構６７は、マイクロ波発生器５６、冷却ジャケット６３、誘電体部材６４、スロットアンテナ板６５、および誘電体窓６６を有する。マイクロ波発生器５６は、処理チャンバ８１の外部に設けられており、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させる。マイクロ波発生器５６が発生させるマイクロ波の周波数は、例えば２．４５ＧＨｚである。マイクロ波発生器５６が発生させたマイクロ波は、マッチング５５および導波管５４を介してモード変換器５７へ伝搬する。モード変換器５７は、マイクロ波発生器５６が発生させた、例えばＴＥモードのマイクロ波を、ＴＥＭモードに変換する。同軸導波管５８は、モード変換器５７によってモード変換されたマイクロ波を、誘電体部材６４へ伝搬させる。同軸導波管５８を介して誘電体部材６４に伝搬したマイクロ波は、誘電体部材６４の径方向外側に向かって伝搬すると共に、誘電体部材６４の下に設けられたスロットアンテナ板６５に伝搬する。
【００３５】
スロットアンテナ板６５は、金属等により略円板状に形成される。スロットアンテナ板６５には、例えば図３に示すように、複数のスロット孔６５０が形成されている。それぞれのスロット孔６５０は、例えば図３に示すように、所定の間隔を開けて直交する２つのスロット孔６５０が一対となって配置されている。一対のスロット孔６５０は、スロットアンテナ板６５の周方向に所定の間隔を開けて配置されている。また、スロットアンテナ板６５の径方向においても、半径の異なる複数の同心円に沿って、複数の一対のスロット孔６５０が所定の間隔を開けて設けられている。
【００３６】
誘電体部材６４からスロットアンテナ板６５に伝搬したマイクロ波は、スロットアンテナ板６５に設けられたスロット孔６５０から、スロットアンテナ板６５の下方に設けられた誘電体窓６６に伝搬する。スロットアンテナ板６５から誘電体窓６６に伝搬したマイクロ波は、誘電体窓６６の下面７０から処理チャンバ８１内に放射される。誘電体窓６６は、例えば石英やアルミナ等の誘電体により略円板状に形成される。
【００３７】
誘電体部材６４の上面には、冷却ジャケット６３が設けられる。冷却ジャケット６３の内部には、冷媒等を循環させるための循環路６２が形成されている。循環路６２に冷媒等が流れることにより、冷却ジャケット６３は、誘電体部材６４、スロットアンテナ板６５、および誘電体窓６６を冷却することができる。
【００３８】
処理チャンバ８１の側壁８０には、電極７６が設けられている。電極７６は、ウォールプローブ３０に接続されている。電極７６の表面は、例えば酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）等によりコーティングされている。電極７６と側壁８０との間には、絶縁性の部材が設けられており、当該部材により、電極７６と側壁８０とは電気的に絶縁されている。
【００３９】
また、処理チャンバ８１の側壁８０には開口８７が形成され、当該開口８７には、石英等により形成された窓７７が設けられる。処理チャンバ８１内で生成されたプラズマ中のイオンやラジカルの元素が発する光は、窓７７を介してＯＥＳ４０によって受光される。
【００４０】
また、処理チャンバ８１の側壁８０には開口７９が形成され、当該開口７９には、ゲートバルブ７８が設けられている。処理チャンバ８１内にウエハＷが搬入される場合、制御部６１の制御により、支持部材８４が保持台７４を開口７９の高さまで下降させる。そして、ゲートバルブ７８が開放され、ロボットアーム等の搬送装置により、開口７９を介してウエハＷが搬入され、保持台７４上に載置される。そして、制御部６１の制御により、ゲートバルブ７８が閉じられ、支持部材８４が保持台７４を所定の高さまで上昇させ、保持台７４上のウエハＷに対してドーピング処理が実行される。
【００４１】
また、保持台７４上に載置されたウエハＷに対するドーピング処理が終了した場合、制御部６１の制御により、支持部材８４が保持台７４を開口７９の高さまで下降させる。そして、ゲートバルブ７８が開放され、ロボットアーム等の搬送装置により、保持台７４上のウエハＷが搬出される。
【００４２】
上記のような構成により、処理装置５０は、ガス供給口７２およびガス供給口７３から処理チャンバ８１内にプラズマ励起用の不活性ガスやドーピングガス等を供給し、処理チャンバ８１内を所定の圧力に制御した後に、プラズマ発生機構６７により、誘電体窓６６の下面から処理チャンバ８１内にマイクロ波を放射する。これにより、処理装置５０は、処理チャンバ８１内にプラズマを生成する。そして、処理装置５０は、生成されたプラズマを用いて、ドーピング処理やクリーニング等を実行する。
【００４３】
なお、処理チャンバ８１内に生成されたプラズマは、誘電体窓６６の下面７０の直下、具体的には、誘電体窓６６の下面７０の数ｃｍ程度下方の領域において、電子温度が比較的高いいわゆるプラズマ生成領域を形成する。そして、さらにその下側に位置する領域には、プラズマ生成領域で生成されたプラズマが拡散するいわゆるプラズマ拡散領域が形成される。このプラズマ拡散領域は、プラズマの電子温度が比較的低い領域であり、この領域でプラズマを用いたドーピング処理が行われる。これにより、ドーピング処理において、プラズマによってウエハＷが受けるタメージを軽減することができる。また、プラズマ拡散領域では、プラズマの電子密度が比較的高いので、プラズマを用いた効率的なドーピング処理、具体的には、例えばドーピングの処理時間の短縮を図ることができる。
【００４４】
［ウォールプローブ３０の構成］
図４は、ウォールプローブ３０の一例を示すブロック図である。ウォールプローブ３０は、信号発生器３１、コンデンサ３２、および電圧計測部３３を有する。コンデンサ３２の一端は、信号発生器３１に接続され、コンデンサ３２の他端は、処理チャンバ８１の側壁８０および絶縁部材７６０を介して電極７６に接続されている。また、コンデンサ３２の他端は、電圧計測部３３に接続されている。
【００４５】
信号発生器３１は、制御装置２０から計測開始を示す制御信号を受信した場合に、所定周波数の交流信号をコンデンサ３２へ出力する。また、信号発生器３１は、制御装置２０から計測停止を示す制御信号を受信した場合に、交流信号の出力を停止する。
【００４６】
電圧計測部３３は、制御装置２０から計測開始を示す制御信号を受信した場合に、電極７６の電圧の単位時間当たりの変化量の計測を開始し、逐次計測した電圧の変化量の値を制御装置２０へ出力する。また、電圧計測部３３は、制御装置２０から計測停止を示す制御信号を受信した場合に、電極７６の電圧の変化量の計測を停止する。
【００４７】
ここで、処理チャンバ８１内に生成されたプラズマ中のイオン流束Γionは、例えば以下の（１）式から算出することができる。
【数１】
2015213159.tif 000003
ここで、Ｃはコンデンサ３２の容量、ｅは電荷素量、Ｓは電極７６の表面積、ｄＶ／ｄｔは電極７６の電圧の単位時間当たりの変化量である。
【００４８】
コンデンサ３２の容量、電荷素量、電極７６の表面積は既知の値であるため、電圧計測部３３によって電極７６の電圧の単位時間当たりの変化量を計測することにより、上記（１）式を用いて、処理チャンバ８１内に生成されたプラズマ中のイオン流束Γionを算出することができる。また、プラズマ中のイオン流束Γionと、プラズマ中の荷電粒子の密度との間には相関関係がある。そのため、プラズマ中のイオン流束Γionの計算結果から、プラズマ中の荷電粒子の密度を求めることができる。
【００４９】
［制御装置２０の構成］
図５は、制御装置２０の一例を示すブロック図である。制御装置２０は、例えば図５に示すように、データベース２１、パラメータ決定支援部２２、および制御部２３を有する。データベース２１には、ドーズ量テーブル、第１の密度テーブル、およびパラメータテーブルが格納されている。
【００５０】
図６は、ドーズ量テーブル２１０の一例を示す図である。ドーズ量テーブル２１０には、それぞれのドーパントの種別２１００毎に、個別テーブル２１０１が格納されている。図６に例示したドーパントの種別２１００において、「Ｂ0」は例えば電気的に中性のボロンを示しており、「Ｂ1」は例えば１価のボロンイオンを示しており、「Ｂ2」は例えば２価のボロンイオンを示している。
【００５１】
それぞれの個別テーブル２１０１には、ドーズ量２１０２に対応付けて、ＯＥＳ４０において計測されるドーパントの元素の発光強度２１０３が格納されている。それぞれの個別テーブル２１０１内のデータは、実験等により予め計測されてそれぞれの個別テーブル２１０１内に格納される。それぞれのドーパントの種別２１００に対応付けられた個別テーブル２１０１を参照することにより、ＯＥＳ４０によって発光強度が計測されたドーパントのドーズ量を求めることができる。
【００５２】
図７は、第１の密度テーブル２１１の一例を示す図である。第１の密度テーブル２１１には、プラズマ中の荷電粒子の密度２１１０に対応付けて、ウォールプローブ３０によって計測される電圧の変化量２１１１が格納されている。第１の密度テーブル２１１内のデータは、実験等により予め計測されて第１の密度テーブル２１１内に格納される。第１の密度テーブル２１１を参照することにより、ウォールプローブ３０によって計測された電圧の単位時間当たりの変化量から、プラズマ中の荷電粒子の密度を求めることができる。
【００５３】
図８は、パラメータテーブル２１２の一例を示す図である。パラメータテーブル２１２には、ドーズ量の算出に用いられる物理モデルに含まれるパラメータ２１２０に対応付けて、パラメータ２１２０の値２１２１が格納されている。パラメータテーブル２１２内のデータは予め格納される。パラメータテーブル２１２を参照することにより、物理モデルを用いてドーズ量を算出することができる。
【００５４】
図５に戻って説明を続ける。パラメータ決定支援部２２は、マウスやキーボード等の入力装置２７を介してプラズマ処理装置１０のオペレータから入力された各種パラメータを用いて、ドーズ量を算出する。パラメータ決定支援部２２は、例えば下記の（２）式に示す物理モデルに基づいて、ドーズ量を算出する。
【数２】
2015213159.tif 000004
ここで、上記（２）式において、Ｑは処理ガスの流量、Ｐは処理チャンバ８１内の圧力、ＰMWはマイクロ波の電力、ＰRFは高周波バイアスの電力、ＴはそれぞれのウエハＷについてのドーピング処理の処理時間を示す。また、上記（２）式において、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、およびｅは、予め定められた係数を示す。
【００５５】
パラメータ決定支援部２２は、入力装置２７を介してオペレータから、Ｑ、Ｐ、ＰMW、ＰRF、およびＴの値の入力を受け付け、受け付けた値を用いて、上記（２）式からドーズ量を算出し、ディスプレイ等の出力装置２８へ出力する。オペレータは、出力装置２８に出力されたドーズ量を見ながら、入力装置２７を介して、Ｑ、Ｐ、ＰMW、ＰRF、およびＴの値を調整し、所望のドーズ量となるＱ、Ｐ、ＰMW、ＰRF、およびＴの値を決定する。そして、Ｑ、Ｐ、ＰMW、ＰRF、およびＴの値がオペレータによって決定された場合、パラメータ決定支援部２２は、決定されたＱ、Ｐ、ＰMW、ＰRF、およびＴの値と共に、ドーピング処理の開始を処理装置５０に指示する。
【００５６】
制御部２３は、処理装置５０からウエハＷに対するドーピング処理の開始を通知された場合に、ウォールプローブ３０およびＯＥＳ４０に計測開始を指示する。そして、制御部２３は、ウォールプローブ３０から逐次送信される電圧の変化量の計測結果を受信する。また、制御部２３は、ＯＥＳ４０から逐次送信される元素毎の発光強度の値を受信し、受信した値を、ウエハＷに対するドーピング処理の終了が処理装置５０から通知されるまで保持する。
【００５７】
そして、制御部２３は、処理装置５０によるドーピング処理の実行中に、データベース２１内の第１の密度テーブル２１１を参照して、ウォールプローブ３０から受信した電圧の変化量の計測結果に対応する荷電粒子の密度を算出する。制御部２３は、第１の密度テーブル２１１に含まれている荷電粒子の密度および電圧の変化量のデータを、例えば直線または曲線でそれぞれ補間することにより、ウォールプローブ３０から受信した電圧の変化量の計測結果に対応する荷電粒子の密度を算出する。そして、制御部２３は、算出した荷電粒子の密度が所定範囲内にあるか否かを判定する。所定範囲とは、ドーピング処理のレシピに基づいてプラズマが正常に生成された場合に、生成されたプラズマ中に含まれる荷電粒子の密度の範囲である。
【００５８】
算出された荷電粒子の密度が所定範囲内にない場合、処理チャンバ８１内のプラズマは正常に生成されておらず、処理装置５０に何らかの異常が発生していると考えられる。そのため、この場合、制御部２３は、処理装置５０にドーピング処理の停止を指示する。そして、制御部２３は、出力装置２８を介してアラームを出力することにより、オペレータにドーピング処理の異常を通知する。
【００５９】
算出された荷電粒子の密度が所定範囲内にある場合、制御部２３は、ＯＥＳ４０から受信した元素毎の発光強度の計測結果に基づいて、発光強度の計測値が予め定められた第１の閾値以上か否かを判定する。
【００６０】
ここで、処理チャンバ８１内に生成されたプラズマによって発生した堆積物が窓７７の表面に付着すると、窓７７の透過率が低下し、ＯＥＳ４０によって計測される発光強度が低下する。第１の閾値は、窓７７の透過率の低下によってＯＥＳ４０による発光強度の計測値が低下する場合に、誤差として許容される計測値の範囲の下限値である。本実施形態において、第１の閾値は、例えばクリーニング後のドーピング処理の開始時にＯＥＳ４０によって計測された発光強度の例えば９５％程度の発光強度である。
【００６１】
また、発光強度の計測値が第１の閾値以上か否かの判断に用いられる元素は、発光量が大きい特定の元素を対象としてもよく、プラズマ中に含まれる複数の元素を対象としてもよい。ＯＥＳ４０によって計測された元素毎の発光強度が第１の閾値未満となった場合には、処理チャンバ８１内のクリーニングが行われ、窓７７の表面に付着した堆積物が除去される。
【００６２】
ウォールプローブ３０から受信した電圧の変化量の計測結果に基づいて算出した荷電粒子の密度が所定範囲内にあり、かつ、ＯＥＳ４０によって計測された元素毎の発光強度が第１の閾値以上である場合、処理チャンバ８１内のプラズマは正常に生成されており、堆積物による窓７７の透過率の低下も許容範囲内と考えられる。そのため、この場合、制御部２３は、引き続き荷電粒子の密度および元素毎の発光強度の監視を続け、処理装置５０は、ウエハＷに対するドーピング処理を継続する。そして、パラメータ決定支援部２２から指示されたパラメータＴが示す処理時間が経過した場合、処理装置５０は、ウエハＷに対するドーピング処理を終了する。そして、処理装置５０は、ドーピング処理の終了を制御部２３に通知する。
【００６３】
制御部２３は、処理装置５０からウエハＷに対するドーピング処理の終了が通知された場合、ウォールプローブ３０およびＯＥＳ４０に計測停止を指示する。そして、制御部２３は、ドーピング処理の実行中にＯＥＳ４０から受信した元素毎の発光強度の計測結果を用いて、ドーパントの元素毎に、発光強度の平均値を算出する。そして、制御部２３は、データベース２１内のドーズ量テーブル２１０を参照して、ドーパントの元素毎に個別テーブルを特定する。
【００６４】
そして、制御部２３は、特定した個別テーブルを参照して、算出した発光強度の平均値に対応するドーズ量をドーパントの元素毎に算出する。そして、制御部２３は、例えば下記の（３）式を用いて、ドーパントの元素毎に算出したドーズ量を合計して、ウエハＷに注入されたドーパントのドーズ量を算出する。そして、制御部２３は、算出したドーズ量の情報を、ドーピング処理を行ったウエハＷを識別する情報と共に、出力装置２８や外部のサーバ等へ出力する。
【数３】
2015213159.tif 000005
ここで、ｎはドーパントとなる元素の種類の数を示し、Ｄkはｋ番目の種類のドーパントのドーズ量を示す。
【００６５】
一方、ウォールプローブ３０から受信した電圧の変化量の計測結果に基づいて算出した荷電粒子の密度が所定範囲内にあるが、ＯＥＳ４０によって計測された元素毎の発光強度が第１の閾値未満である場合、処理チャンバ８１内のプラズマは正常に生成されているものの、堆積物による窓７７の透過率の低下が許容範囲を超えていると考えられる。そのため、この場合、制御部２３は、処理装置５０にドーピング処理の停止を指示する。処理装置５０は、処理中のウエハＷを処理チャンバ８１から搬出する。そして、制御部２３は、クリーニングの実行を処理装置５０に指示する。制御部２３は、クリーニング指示部の一例である。処理装置５０は、制御部２３からの指示に応じて、クリーニングを実行する。これにより、窓７７の表面に付着した堆積物が除去され、窓７７の透過率が許容範囲内まで回復する。
【００６６】
ここで、処理装置５０によって実行されるクリーニングでは、処理チャンバ８１内にウエハＷが搬入されていない状態で、処理チャンバ８１内にクリーニング用の所定のガスが供給され、処理チャンバ８１内が所定の圧力に調整される。そして、プラズマ発生機構６７から所定の電力のマイクロ波が処理チャンバ８１内に放射されて処理チャンバ８１内にプラズマが所定時間生成される。そして、処理チャンバ８１内のガスが排気される。これにより、処理チャンバ８１の内壁や窓７７の表面に付着した堆積物等が除去される。
【００６７】
具体的には、処理チャンバ８１内にＯ２ガスが供給され、処理チャンバ８１内が所定の圧力に調整される。そして、プラズマ発生機構６７から所定の電力のマイクロ波が処理チャンバ８１内に放射され、処理チャンバ８１内にＯ２ガスのプラズマが数十秒間生成された後に、処理チャンバ８１内のガスが排気される。次に、処理チャンバ８１内にＨｅガスが供給され、処理チャンバ８１内が所定の圧力に調整される。そして、プラズマ発生機構６７から所定の電力のマイクロ波が処理チャンバ８１内に放射され、処理チャンバ８１内にＨｅガスのプラズマが数十秒間生成された後に、処理チャンバ８１内のガスが排気される。これにより、処理チャンバ８１内のクリーニングが終了する。
【００６８】
また、制御部６１は、クリーニングを実行した後に、処理チャンバ８１内にウエハＷが搬入されていない状態で、ドーピング処理と同一のレシピで、処理チャンバ８１内にプラズマを所定時間生成するプリコート処理を実行する。これにより、処理チャンバ８１の内壁が薄い堆積物でコーティングされる。そのため、クリーニングによって新たに処理チャンバ８１内に生成された堆積物が、ドーピング処理の実行中に処理チャンバ８１内に飛散することを防止することができる。プリコート処理が終了した後、制御部６１は、新たなウエハＷを処理チャンバ８１内に搬入して、ドーピング処理を再開する。
【００６９】
［プラズマ処理装置１０の動作］
図９は、第１の実施形態におけるプラズマ処理装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。プラズマ処理装置１０は、例えばプラズマ処理装置１０のオペレータからドーピング処理の実行指示を受け付けた場合に、本フローチャートに示す動作を開始する。
【００７０】
まず、制御装置２０のパラメータ決定支援部２２は、プラズマを用いたドーピング処理における各種パラメータの決定を支援する（Ｓ１００）。具体的には、パラメータ決定支援部２２は、入力装置２７を介してオペレータから入力された各種パラメータを用いて、前述の（２）式に基づいてドーズ量を算出し、算出したドーズ量の値を出力装置２８へ出力する。オペレータは、出力装置２８に出力されたドーズ量を見ながら、入力装置２７を介して、Ｑ、Ｐ、ＰMW、ＰRF、およびＴの値を調整し、所望のドーズ量となるＱ、Ｐ、ＰMW、ＰRF、およびＴの値を決定する。そして、オペレータによって、Ｑ、Ｐ、ＰMW、ＰRF、およびＴの値が決定された場合、パラメータ決定支援部２２は、決定されたＱ、Ｐ、ＰMW、ＰRF、およびＴの値と共に、ドーピング処理の開始を処理装置５０に指示する。
【００７１】
次に、処理装置５０は、処理チャンバ８１内にクリーニング用のガスを供給し、処理チャンバ８１内を所定の圧力に調整する。そして、処理装置５０は、処理チャンバ８１内にマイクロ波を供給することにより処理チャンバ８１内にプラズマを所定時間生成することによりクリーニングを実行する。そして、処理装置５０は、制御装置２０から通知された各種パラメータに基づいて、ドーピング処理と同一のレシピで、処理チャンバ８１内にプラズマを所定時間生成するプリコート処理を実行する（Ｓ１０１）。
【００７２】
次に、処理装置５０は、ゲートバルブ７８を開放する。そして、ロボットアーム等の搬送装置により、ウエハＷが処理チャンバ８１内に搬入され、保持台７４上に載置される（Ｓ１０２）。そして、処理装置５０は、ゲートバルブ７８を閉じ、支持部材８４を駆動して保持台７４を所定の高さまで上昇させる。そして、処理装置５０は、処理チャンバ８１内にプラズマ励起用の不活性ガスおよびドーピングガスを供給し、処理チャンバ８１内を所定の圧力に制御する。そして、処理装置５０は、処理チャンバ８１内にマイクロ波を放射し、処理チャンバ８１内にプラズマを生成することにより、保持台７４上のウエハＷに対してドーピング処理を開始する（Ｓ１０３）。そして、処理装置５０は、ドーピング処理の開始を制御装置２０に通知する。
【００７３】
次に、制御装置２０の制御部２３は、ウォールプローブ３０およびＯＥＳ４０に計測開始を指示する（Ｓ１０４）。そして、制御部２３は、ウォールプローブ３０から逐次送信される電圧の変化量の計測結果を受信する。また、制御部２３は、ＯＥＳ４０から逐次送信される元素毎の発光強度の計測結果を受信し、受信した計測結果を保持する。
【００７４】
そして、制御部２３は、データベース２１内の第１の密度テーブル２１１を参照して、ウォールプローブ３０から受信した電圧の変化量の計測結果に対応する荷電粒子の密度を算出する。そして、制御部２３は、算出した荷電粒子の密度が所定範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ１０５）。
【００７５】
荷電粒子の密度が所定範囲内にない場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）、制御部２３は、ウォールプローブ３０およびＯＥＳ４０に計測停止を指示し、処理装置５０にドーピング処理の停止を指示する。これにより、ウォールプローブ３０およびＯＥＳ４０は計測を停止し、処理装置５０はドーピング処理を停止する（Ｓ１１２）。そして、制御部２３は、出力装置２８を介してアラームを出力することによりオペレータにプラズマの異常を通知し（Ｓ１１３）、プラズマ処理装置１０は、本フローチャートに示した動作を終了する。
【００７６】
一方、荷電粒子の密度が所定範囲内にある場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、制御部２３は、ＯＥＳ４０から受信した元素毎の発光強度の計測結果に基づいて、発光強度の計測値が第１の閾値以上か否かを判定する（Ｓ１０６）。発光強度の計測値が第１の閾値以上である場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、制御部２３は、プラズマ中の元素毎の発光強度および荷電粒子の密度の監視を継続する。そして、処理装置５０は、ドーピング処理の処理時間が経過したか否かを判定する（Ｓ１０７）。処理時間が経過していない場合（Ｓ１０７：Ｎｏ）、制御部２３は、再びステップＳ１０５に示した処理を実行する。
【００７７】
一方、処理時間が経過した場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、処理装置５０は、ドーピング処理を停止し、ドーピング処理の終了を制御装置２０に通知する。制御装置２０の制御部２３は、ウォールプローブ３０およびＯＥＳ４０に計測停止を指示する。これにより、ウォールプローブ３０およびＯＥＳ４０は、計測を停止する（Ｓ１０８）。そして、制御部２３は、ドーピング処理の実行中に、ＯＥＳ４０から受信した元素毎の発光強度の計測結果に基づいて、ドーパントの元素毎に、発光強度の平均値を算出する。そして、制御部２３は、データベース２１内のドーズ量テーブル２１０を参照して、ドーパントの元素毎にドーズ量を算出する。そして、制御部２３は、ドーパントの元素毎に求めたドーズ量を合計して、ウエハＷに注入されたドーパントのドーズ量を算出する（Ｓ１０９）。そして、制御部２３は、ドーズ量の算出結果を出力装置２８等に出力する（Ｓ１１０）。
【００７８】
次に、処理装置５０は、支持部材８４を駆動して保持台７４を開口７９の高さまで下降させ、ゲートバルブ７８を開放する。そして、ロボットアーム等の搬送装置により、保持台７４上のウエハＷが搬出される（Ｓ１１１）。そして、処理装置５０は、再びステップＳ１０２に示した処理を実行する。
【００７９】
また、ＯＥＳ４０から受信した元素毎の発光強度の計測値が第１の閾値未満である場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）、制御部２３は、ウォールプローブ３０およびＯＥＳ４０に計測停止を指示し、処理装置５０にドーピング処理の停止を指示する。これにより、ウォールプローブ３０およびＯＥＳ４０は計測を停止し、処理装置５０はドーピング処理を停止する（Ｓ１１４）。そして、制御部２３は、出力装置２８を介してオペレータにクリーニングの実行開始を通知する（Ｓ１１５）。そして、制御部２３は、処理装置５０にクリーニングの実行を指示する。処理装置５０は、支持部材８４を駆動して保持台７４を下降させ、ゲートバルブ７８を開放する。そして、ロボットアーム等の搬送装置により、保持台７４上のウエハＷが搬出される（Ｓ１１６）。そして、処理装置５０は、再びステップＳ１０１に示した処理を実行する。
【００８０】
以上、第１の実施形態について説明した。上記説明から明らかなように、本実施形態のプラズマ処理装置１０によれば、プラズマを用いたドーピング処理において、ラジカルを含むドーパントのドーズ量を計測することが可能となる。
【００８１】
［第２の実施形態］
本実施形態におけるプラズマ処理装置１０は、ＯＥＳ４０の計測結果から算出したプラズマ中の荷電粒子の密度と、ウォールプローブ３０の計測結果から算出したプラズマ中の荷電粒子の密度との差が所定値以上となった場合に、処理チャンバ８１のクリーニングを行う点が第１の実施形態におけるプラズマ処理装置１０とは異なる。また、本実施形態におけるプラズマ処理装置１０は、ＯＥＳ４０の計測結果を、ウォールプローブ３０の計測結果に基づいて補正する点が第１の実施形態におけるプラズマ処理装置１０とは異なる。
【００８２】
なお、本実施形態におけるプラズマ処理装置１０、制御装置２０、ウォールプローブ３０、ＯＥＳ４０、および処理装置５０の構成は、以下に説明する点を除き、図１から図８を用いて説明した第１の実施形態におけるプラズマ処理装置１０、制御装置２０、ウォールプローブ３０、ＯＥＳ４０、および処理装置５０と同様であるため、説明を省略する。
【００８３】
本実施形態におけるデータベース２１には、ドーズ量テーブル、第１の密度テーブル、パラメータテーブル、および第２の密度テーブルが格納されている。図１０は、第２の密度テーブル２１３の一例を示す図である。第２の密度テーブル２１３には、プラズマ中の荷電粒子の密度２１３０に対応付けて、ＯＥＳ４０によって計測されるプラズマ中の荷電粒子の発光強度２１３１が格納されている。第２の密度テーブル２１３内のデータは、実験等により予め計測されて第２の密度テーブル２１３内に格納される。第２の密度テーブル２１３を参照することにより、ＯＥＳ４０によって計測された荷電粒子の発光強度の計測結果から、プラズマ中の荷電粒子の密度を算出することができる。
【００８４】
制御部２３は、処理装置５０によるドーピング処理の実行中に、ＯＥＳ４０から受信した元素毎の発光強度の計測結果を用いて、プラズマ中の荷電粒子について発光強度を算出する。プラズマ中に複数の種類の荷電粒子が含まれている場合、制御部２３は、例えば、それぞれの荷電粒子の発光強度を合計した値を発光強度として算出する。そして、制御部２３は、データベース２１内の第２の密度テーブル２１３を参照して、算出した発光強度に対応する荷電粒子の密度を算出する。
【００８５】
また、制御部２３は、データベース２１内の第１の密度テーブル２１１を参照して、ウォールプローブ３０から受信した電圧の変化量の計測結果に対応する荷電粒子の密度を算出する。そして、制御部２３は、例えば下記の（４）式を用いて、ＯＥＳ４０の計測結果に基づいて算出された荷電粒子の密度ＤOと、ウォールプローブ３０の計測結果に基づいて算出された荷電粒子の密度ＤWとの差分ΔＤを算出する。
【数４】
2015213159.tif 000006
【００８６】
そして、制御部２３は、上記（４）式を用いて算出した差分ΔＤの値が、予め定められた第２の閾値未満か否かを判定する。第２の閾値は、窓７７の透過率の低下によってＯＥＳ４０による発光強度の計測値が低下した場合に、ＯＥＳ４０の計測結果に基づいて算出された荷電粒子の密度が誤差として許容される範囲に相当する。本実施形態において、第２の閾値は、ウォールプローブ３０の計測結果に基づいて算出された荷電粒子の密度ＤWの例えば１０％である。
【００８７】
ここで、ＯＥＳ４０は、窓７７の表面に堆積物が付着した場合、窓７７の透過率が低下し、発光強度の計測精度が劣化する。そのため、ＯＥＳ４０の計測結果に基づいて算出された荷電粒子の密度ＤOは、堆積物が多くなると、実際の密度よりも低く算出されてしまう。一方、ウォールプローブ３０は、計測の原理上、電極７６の表面に付着した堆積物の影響を受けにくい。そのため、処理チャンバ８１の内壁に付着する堆積物が多くなると、ＯＥＳ４０の計測結果に基づいて算出された荷電粒子の密度ＤOと、ウォールプローブ３０の計測結果に基づいて算出された荷電粒子の密度ＤWとの間の差が大きくなる。本実施形態では、ＯＥＳ４０の計測結果に基づいて算出された荷電粒子の密度ＤOと、ウォールプローブ３０の計測結果に基づいて算出された荷電粒子の密度ＤWとの差分ΔＤが第２の閾値以上となった場合に、処理チャンバ８１内のクリーニングが行われ、窓７７の表面に付着した堆積物が除去される。
【００８８】
また、差分ΔＤが第２の閾値未満であっても、ドーピング処理が実行されることにより、窓７７の表面に付着する堆積物は増加する。そのため、ドーピング処理の実行時間が経過するに従って、ＯＥＳ４０によって計測される元素毎の発光強度は、ドーピング処理の開始時点よりも低くなる。一方で、ウォールプローブ３０は、計測の原理上、電極７６の表面に付着した堆積物の影響を受けにくい。そのため、制御部２３は、差分ΔＤが第２の閾値未満の場合に、ＯＥＳ４０の計測結果に基づいて算出された荷電粒子の密度ＤOと、ウォールプローブ３０の計測結果に基づいて算出された荷電粒子の密度ＤWとを用いて、ＯＥＳ４０の計測結果を補正する。
【００８９】
例えば、制御部２３は、下記の（５）式を用いて、ＯＥＳ４０の計測結果を補正する。
【数５】
2015213159.tif 000007
ここで、Ｉiは、ＯＥＳ４０によって計測されたｉ番目の種類のドーパントの発光強度の計測値であり、Ｉi'は、補正後のｉ番目の種類のドーパントの発光強度である。
【００９０】
そして、制御部２３は、ドーパントの元素毎に、データベース２１内のドーズ量テーブル２１０を参照して、補正後の発光強度に対応するドーズ量を算出する。そして、制御部２３は、前述の（３）式を用いてウエハＷに注入されたドーパントのドーズ量を算出する。
【００９１】
［プラズマ処理装置１０の動作］
図１１は、第２の実施形態におけるプラズマ処理装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。なお、以下に説明する点を除き、図１１において、図９と同じ符号を付した処理は、図９において説明した処理と同様の処理であるため説明を省略する。
【００９２】
ステップＳ１０５において、荷電粒子の密度が所定範囲内にある場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、制御部２３は、ＯＥＳ４０から受信した元素毎の発光強度の計測結果を用いて、プラズマ中の荷電粒子について発光強度を算出する。そして、制御部２３は、データベース２１内の第２の密度テーブル２１３を参照して、算出した発光強度に対応する荷電粒子の密度を算出する。
【００９３】
また、制御部２３は、データベース２１内の第１の密度テーブル２１１を参照して、ウォールプローブ３０から受信した電圧の変化量の計測結果に対応する荷電粒子の密度を算出する。そして、制御部２３は、前述の（４）式を用いて、ＯＥＳ４０の計測結果に基づいて算出された荷電粒子の密度ＤOと、ウォールプローブ３０の計測結果に基づいて算出された荷電粒子の密度ＤWとの差分ΔＤを算出する。そして、制御部２３は、差分ΔＤの値が第２の閾値未満か否かを判定する（Ｓ２００）。
【００９４】
差分ΔＤの値が第２の閾値未満である場合（Ｓ２００：Ｙｅｓ）、処理装置５０は、ステップＳ１０７に示した処理を実行する。一方、差分ΔＤの値が第２の閾値以上である場合（Ｓ２００：Ｎｏ）、制御部２３は、ステップＳ１１４に示した処理を実行する。
【００９５】
また、ステップＳ１０８において、処理装置５０によるドーピング処理が停止し、ウォールプローブ３０およびＯＥＳ４０による計測が停止した後、制御部２３は、ドーピング処理の実行中に、ＯＥＳ４０から受信した計測結果を用いて、ドーパントの元素毎に、発光強度の平均値を算出する。そして、制御部２３は、ドーパントの元素毎に、前述の（５）式を用いて、発光強度の計測結果を補正する（Ｓ２０１）。
【００９６】
そして、制御部２３は、ドーパントの元素毎に、データベース２１内のドーズ量テーブル２１０を参照して、補正後の発光強度に対応するドーズ量を算出する（Ｓ２０２）。そして、制御部２３は、ステップＳ１１０に示した処理を実行する。
【００９７】
以上、第２の実施形態について説明した。本実施形態のプラズマ処理装置１０によれば、プラズマを用いたドーピング処理において、ラジカルを含むドーパントのドーズ量の計測精度を向上させることが可能となる。
【００９８】
［制御装置２０のハードウェア］
なお、上記第１の実施形態または第２の実施形態における制御装置２０は、例えば図１２に示すようなコンピュータ９０によって実現される。図１２は、制御装置２０の機能を実現するコンピュータ９０の一例を示す図である。コンピュータ９０は、例えば図１２に示すように、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）９１、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）９２、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）９３、補助記憶装置９４、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）９５、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）９６、およびメディアインターフェイス（Ｉ／Ｆ）９７を備える。
【００９９】
ＣＰＵ９１は、ＲＯＭ９３または補助記憶装置９４に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。ＲＯＭ９３は、コンピュータ９０の起動時にＣＰＵ９１によって実行されるブートプログラムや、コンピュータ９０のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。
【０１００】
補助記憶装置９４は、例えばＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）またはＳＳＤ（Solid  State  Drive）等であり、ＣＰＵ９１によって実行されるプログラムおよび当該プログラムによって使用されるデータ等を格納する。ＣＰＵ９１は、当該プログラムを、補助記憶装置９４から読み出してＲＡＭ９２上にロードし、ロードしたプログラムを実行する。通信Ｉ／Ｆ９５は、ＬＡＮ（Local  Area  Network）等の通信回線を介してウォールプローブ３０、ＯＥＳ４０、および処理装置５０からデータを受信してＣＰＵ９１へ送る。また、通信Ｉ／Ｆ９５は、ＣＰＵ９１が生成したデータを、通信回線を介して、ウォールプローブ３０、ＯＥＳ４０、および処理装置５０へ送信する。
【０１０１】
ＣＰＵ９１は、入出力Ｉ／Ｆ９６を介して、入力装置２７および出力装置２８を制御する。ＣＰＵ９１は、入出力Ｉ／Ｆ９６を介して、入力装置２７から入力された信号を取得してＣＰＵ９１へ送る。また、ＣＰＵ９１は、生成したデータを、入出力Ｉ／Ｆ９６を介して出力装置２８へ出力する。
【０１０２】
メディアＩ／Ｆ９７は、記録媒体９８に格納されたプログラムまたはデータを読み取り、補助記憶装置９４に格納する。記録媒体９８は、例えばＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）、ＰＤ（Phase  change  rewritable  Disk）等の光学記録媒体、ＭＯ（Magneto-Optical  disk）等の光磁気記録媒体、テープ媒体、磁気記録媒体、または半導体メモリ等である。
【０１０３】
コンピュータ９０のＣＰＵ９１は、ＲＡＭ９２上にロードされたプログラムを実行することにより、データベース２１、パラメータ決定支援部２２、および制御部２３の各機能を実現する。また、ＲＯＭ９３または補助記憶装置９４には、データベース２１内のデータが格納される。
【０１０４】
コンピュータ９０のＣＰＵ９１は、ＲＡＭ９２上にロードされるプログラムを、記録媒体９８から読み取って補助記憶装置９４に格納するが、他の例として、他の装置から、通信回線を介してプログラムを取得して補助記憶装置９４に格納してもよい。
【０１０５】
なお、開示の技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【０１０６】
例えば、上記した各実施形態において、制御装置２０は、オペレータからの操作に応じて各種パラメータの決定を支援し、処理装置５０は、オペレータが決定した各種パラメータに従って、プラズマを用いたドーピング処理を実行する。そして、制御装置２０は、ウォールプローブ３０およびＯＥＳ４０の計測結果に基づいて、各ウエハＷのドーズ量を算出する。しかし、開示の技術はこれに限られない。例えば、制御装置２０は、ウォールプローブ３０およびＯＥＳ４０の計測結果に基づいて算出したドーズ量と、オペレータが決定した各種パラメータに基づいて算出されたドーズ量との差が小さくなるように、ドーピング処理の各種パラメータの値を、オペレータが決定した値から変更するようにしてもよい。
【０１０７】
また、上記した各実施形態では、クリーニングを行うか否かは、ドーピング処理の実行中に判定される。そのため、クリーニングが行われる場合には、ドーピング処理が中断され、処理中ウエハＷは搬出されて破棄される。しかし、開示の技術はこれに限られない。例えば、制御部２３は、所定数以上のウエハＷについてドーピング処理が実行された場合に、ウエハＷ１枚当たりのＯＥＳ４０の計測結果の変化量を算出する。そして、制御部２３は、次のウエハＷに対するドーピング処理の途中でクリーニングを実行することになるか否かを、次のウエハＷに対するドーピング処理を開始する前に判定するようにしてもよい。これにより、次のウエハＷに対するドーピング処理の途中でクリーニングを実行することになると判定された場合には、次のウエハＷに対するドーピング処理を行う前にクリーニングを実行することができる。これにより、破棄されるウエハＷの数を減らすことができる。
【０１０８】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【０１０９】
１０  プラズマ処理装置
２０  制御装置
３０  ウォールプローブ
４０  ＯＥＳ
５０  処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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