(57)【要約】【課題】プラズマ空間分布等のプラズマ状態や被加工試料の処理状態の時間変化を検出する際、その検出精度を低下させる被加工試料面での干渉現象を抑制する手段を提供する。【解決手段】プラズマ１の発光を観測する手段として、被加工試料２の対面に配置される光検出器８（フォトダイオード等の光検出器または分光器を介した光量検出器）に接続される光ファイバー受光部６前段に入射光を散乱させかつ透過させる光散乱素子（光透過手段）４、凸レンズ５を配置し、被加工試料２面上の薄膜厚さの変化で生じる干渉現象に伴う光量変化の該光検出器８への到達量を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気手段により排気される真空容器内に、原料ガス導入手段により導入されたガスをプラズマ化し、該プラズマにて該真空容器内に配置される被加工試料表面のエッチング処理を行うプラズマ処理装置において、
被加工試料の対面にプラズマからの発光を採取する手段を有し、該プラズマからの発光を採取する手段内に入射光を散乱させかつ透過させる光透過手段を配置する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
真空排気手段により排気される真空容器内に、原料ガス導入手段により導入されたガスをプラズマ化し、該プラズマにて該真空容器内に配置される被加工試料表面のエッチング処理を行うプラズマ処理装置において、
被加工試料に対向する面にプラズマからの発光を採取する手段を有し、該プラズマからの発光を採取する手段内に５μｍ以上２００μｍ以下の凹凸面を有しかつ該凹凸面内の表面粗さが０．１μｍ以下の入射光を散乱させかつ透過させる光透過手段を配置する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のプラズマ処理装置において、
プラズマからの発光を採取する手段内に配置する入射光を散乱させかつ透過させる光透過手段または５μｍ以上２００μｍ以下の凹凸面を有しかつ該凹凸面内の表面粗さが０．１μｍ以下の入射光を散乱させかつ透過させる光透過手段の後段に直接または光ファイバーを介して光を電気信号に変換する手段を配置する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のプラズマ処理装置において、
プラズマからの発光を採取する手段内に配置する入射光を散乱させかつ透過させる光透過手段または５μｍ以上２００μｍ以下の凹凸面を有しかつ該凹凸面内の表面粗さが０．１μｍ以下の入射光を散乱させかつ透過させる光透過手段に近接して凸レンズを配置する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のプラズマ処理装置において、
プラズマからの発光を採取する手段内に配置する入射光を散乱させかつ透過させる光透過手段または５μｍ以上２００μｍ以下の凹凸面を有しかつ該凹凸面内の表面粗さが０．１μｍ以下の入射光を散乱させかつ透過させる光透過手段に近接して凸レンズを配置し、該凸レンズによって被加工試料から光を電気信号に変換する手段または光ファイバー受光端面を見込む立体角が入射光を散乱させかつ透過させる光透過手段または５μｍ以上２００μｍ以下の凹凸面を有しかつ該凹凸面内の表面粗さが０．１μｍ以下の入射光を散乱させかつ透過させる光透過手段から光を電気信号に変換する手段または光ファイバー受光端面を見込む立体角の３倍以上である
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載のプラズマ処理装置において、
プラズマからの発光を採取する手段内に配置する入射光を散乱させかつ透過させる光透過手段または５μｍ以上２００μｍ以下の凹凸面を有しかつ該凹凸面内の表面粗さが０．１μｍ以下の入射光を散乱させかつ透過させる光透過手段と、被加工試料の間に光伝送体を配置する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載のプラズマ処理装置において、
プラズマからの発光を採取する手段を複数個配置し、該複数個の発光採取手段にて得られた発光をそれぞれ光検出器に導入し、電気信号量に変換し、該電気信号量からプラズマ発光強度分布を計測することでプラズマの被加工面上での空間分布状態を評価する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載のプラズマ処理装置において、
プラズマからの発光を採取する手段にて得られた発光を分光器に導き、プラズマ発光分光計測を行うことで被加工試料表面のエッチング処理状態の進行状況を計測する手段を有する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載のプラズマ処理装置において、
複数個の発光採取手段にて得られた発光をそれぞれ光検出器に導入し、電気信号量に変換し、該電気信号量からプラズマ発光強度分布を計測することでプラズマの空間分布の時間変化を計測し、その変化に対応してプラズマ生成パラメータを制御する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
請求項９記載のプラズマ処理装置において、
複数個の発光採取手段にて得られたプラズマ空間分布の時間変化に対応して制御するプラズマ生成パラメータが、プラズマ生成用の高周波電力、プラズマ生成用の磁場条件、ガス圧力、被加工試料への印加高周波電力のいずれか一つである
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１１】
請求項８記載のプラズマ処理装置において、
プラズマ発光分光計測を行うことで被加工試料表面のエッチング処理状態の進行状況を計測する手段が、被加工試料面のプラズマとの反応で生じるプラズマ発光種の変化から処理状態の終点を検出する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種半導体メモリや中央演算装置に代表される半導体装置の製造を行う半導体製造装置にかかり、特にシリコン等の半導体基板である被加工試料表面をリソグラフィー技術によって描かれたパタンどおりにプラズマを用いてエッチングし、半導体基板表面に所望の形状を形成するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、プラズマ処理装置内で、プラズマにより半導体基板表面をエッチング処理し、リソクラフィー技術によって描かれたパタンどおりの形状を形成することで製造される。現状では、０．１μｍ以下の数十ｎｍの加工寸法を上記プラズマ処理にて形成する必要があり、その加工精度は、原子・分子サイズオーダの数ｎｍが要求される。この加工精度の要求は今後もさらにたかまり続けると予想される。プラズマ処理にて、この加工精度の要求を高い再現性を持って達成するにはプラズマ状態の高精度な安定化および再現性や、エッチング処理の進行状況の正確な把握による処理条件の制御が必要となる。従来技術では、あらかじめ最適化されたプラズマ生成条件であるプラズマ生成パラメータ（放電用電磁波電力、原料ガス流量、原料ガス圧力、ウエハバイアス電力等）を正確に再現させることでその精度を得ていた。また、最近では、さらに高い加工精度を達成するため、特許文献１にあるようにプラズマ状態を観測し、その状態変化をプラズマ生成パラメータにフィードバックさせることでさらに高い安定性を得る工夫がなされている。また特許文献２、３、４にあるように、プラズマの発光分光により被加工試料表面の加工状態を観測し、エッチングの終了状態等をモニタして正確な処理進行管理を行うことで加工精度の安定化を図る等の工夫もなされている。
【特許文献１】特開２００６−２１６６０５号公報
【特許文献２】特開昭６１−１７１１３０号公報
【特許文献３】特開昭６１−５３７２８号公報
【特許文献４】特開平１−２３１３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
プラズマを用いたエッチング処理の加工精度向上には、上記『背景技術』で記したプラズマ発光のモニタによるプラズマ状態の把握やエッチング進行状態の把握によるプラズマ制御が不可欠である。プラズマの発光観測は、被加工試料の対面から行うのが、検出の感度等の理由から優位である。特に、前記特許文献１で示した複数の光検出手段からプラズマ分布を実時間でモニタするには、被加工試料の対面からの観測が必須となる。しかし、被加工試料面であるシリコン基板上には複数の薄膜が形成されており、プラズマ光は各薄膜層で反射されることで干渉を引き起こし、被加工試料対面での光検出ではこの干渉現象に伴う発光強度の変化を検出してしまうため、プラズマ本来の発光強度変化を正確にモニタすることが出来ず、制御精度を低下させてしまう要因となる。
【０００４】
本発明は、プラズマ処理装置において、プラズマ空間分布等のプラズマ状態や被加工試料の処理状態の時間変化を検出する際、その検出精度を低下させる被加工試料面での干渉現象を抑制する手段を提供することを目的とする。さらに、本発明は、高精度なプラズマ状態モニタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、被加工試料の対面にプラズマからの発光を採取する手段を有し、さらに、該プラズマからの発光を採取する手段内に入射光を散乱させかつ透過させる光透過手段、または、５μｍ以上２００μｍ以下の凹凸面を有する入射光を散乱させかつ透過させる光透過手段を配置する構成とした。
【発明の効果】
【０００６】
被加工試料面での反射光による干渉は、各薄膜界面で反射されることで位相差が異なる光波面が光検出部で合成されることで生じる。本発明で用いる光を散乱（拡散）する光透過手段は、表面が光の波長よりも大きな周期で形成された凹凸面を有している。よって、被加工試料の各薄膜界面で反射され位相差の生じた光波面が該凹凸面に到達すると、凹凸面の各部で光波面の位相合成がなされるため、ある程度の領域でみると干渉効果による発光強度の変化は平均化され抑制される。この効果により、良好な感度やプラズマ分布の把握が容易な被加工試料対面からのプラズマ光観測でも干渉による効果を低減でき、プラズマ発光そのものの変化を正確に検出することが可能となる。これによりプラズマの変化あるいは被加工試料の処理状況を正確に判断できプラズマ制御の精度が高まることでプラズマエッチングの加工精度および再現性を向上させることが可能となる。
【０００７】
本発明により被加工試料面の状態変化に影響されずプラズマの発光状態を高精度に観測することが可能となり、プラズマの経時変化に伴う処理特性の変動検知やその修正の高精度化が達成される。また同様にプラズマ発光の分光計測による活性種観測を用いたエッチングの終点判定等の処理状態観測の精度も向上でき、加工精度およびその再現性向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［実施例１］
本発明の実施例１における装置構成を、図１に示す。図１の構成では、プラズマ１を介して被加工試料２の対面に配置された真空隔壁窓３、光散乱素子４、凸レンズ５および光ファイバー受光部６が配置される。光ファイバー７を介して光ファイバー受光部６に導かれた光は、後段に接続される光検出器８（フォトダイオード等の光量検出器または分光器を介した光量検出器）に導入され電気信号に変換されることで、プラズマ発光量またはプラズマ発光の成分が検出される。
【０００９】
図１の動作説明の前に図２を用いて干渉効果の説明を最初に記す。図２中の被加工試料２は、シリコン基板９上にシリコン酸化膜１０が存在する場合の被加工試料面でのプラズマ光の反射の様子を模式的に示している。図２に示すように被加工試料２に入射した光はシリコン酸化膜１０表面とシリコン基板９界面の両面で反射し、該反射により光路差（垂直入射の場合膜厚ｔの２倍）が生じることで図示する第１の反射光Ａ１１と第２の反射光Ｂ１２には位相差が生じる。
【００１０】
図３に模式的に示したようにその位相差が保持された状態で第１の反射光Ａ１１と第２の反射光Ｂ１２が光検出器８もしくは光検出器８に光を導く光ファイバー受光部６に到達した際、位相合成され干渉が生じる。この干渉効果により、プラズマ処理に伴うシリコン酸化膜９の厚さｔの変化に伴い光検出器８で検出される光量は変化してしまう。光検出器８は、図２もしくは図３に示した位相差が生じた反射光以外にプラズマから直接入射する光も検出し、本来はこのプラズマから直接入射する光量の変化を検出し、プラズマ状態の変化を観測することが目的となっている。しかし、この直接入射するプラズマ光の光量変化は無くとも干渉効果による光量変化を光検出器８は検出することとなり、真のプラズマ光量変化を正確に測定することが困難となる。この干渉効果の影響を除外して、プラズマの発光を観測するには、被加工試料面と並行な向きからプラズマ光を観測する方法がある。しかし、例えば複数の光検出手段を被加工試料面上に配置して、被工試料面上でのプラズマ発光分布を観測する場合や、単にプラズマ光を観測する場合でも真空容器壁からの反射光の影響が強い場合には被加工試料面の並行方向からの観測では困難な場合がある。よって、被加工試料の対面からの観測にてプラズマ発光強度の正確な測定手段が、各種モニタおよびそれを用いたプラズマ制御の精度向上に必要となっている。
【００１１】
そこで、図１の本発明では、被加工試料２面上の多層構造で生じる干渉効果に伴う受光量変化を抑制するため、光検出器８または光検出部８に光を導く光ファイバー受光部６近辺に光散乱素子４を配置した。光散乱素子４は、入射光を散乱させかつ透過させる光透過手段であり、観測する光に対してほぼ透明である材質にて形成され、その表面に観測する光の波長に対して十分大きい周期で凹凸面が形成されている。
【００１２】
図４に、光散乱素子４表面の凹凸面にて干渉効果が抑制される効果について説明する。位相差が生じた第１の反射光Ａ１１および第２の反射光Ｂ１２が、光散乱素子４面の凹凸面に入射すると、凹凸面の各点での平面波である第１の反射光Ａ１１および第２の反射光Ｂ１２は様々方向に散乱され、光散乱素子４内を伝播する。干渉は、コヒーレントな状態でかつ特定の位相差を有する第１の反射光Ａ１１と第２の反射光Ｂ１２の間で初めて生じる現象である。よって、図４に模式的に示したように、光散乱素子４表面各点に入射した平面波面が各凹凸面の向きよりランダムに散乱され光散乱素子４内を伝播することで、本来有していた第１の反射光Ａ１１と第２の反射光Ｂ１２の位相差情報が失われる。したがって、光散乱素子４を通過後の透過光は、位相合成相による光変化を生じることなく光検出器８または光検出部８に光を導く光ファイバー受光部６に到達できる。この効果により、薄膜構造を有する被加工試料対面からの観測でもプラズマ処理に伴う薄膜の厚さ変化によって生じる干渉効果をキャンセルし、プラズマから直接入射する発光量のみの変化を検出することが可能となる。
【００１３】
次に、図５により図１中に示す凸レンズ５の作用について説明する。本発明での本質は、上記で記載した光散乱素子４によるコヒーレントな状態の反射光間の位相情報の消失である。光散乱素子４が理想的に作用すれば光散乱素子４のみで十分な効果を有するが、実際には光散乱素子４表面でのスクリーン効果による影響が生じる。第１の反射光Ａ１１および第２の反射光Ｂ１２が散乱されながら１００％光散乱素子４を通過すれば問題はないが、一部には光散乱素子４面上で位相合成され、かつ光散乱素子４表面がスクリーンとして作用することで薄厚変化に伴う光量変化が光散乱素子４表面を新たな光源として生じる場合がある。凸レンズ５は、光検出器８に到達するこの光散乱素子４面を新たな光源と見立てた干渉効果の影響を低減する機能を有する。
【００１４】
ここで、光散乱素子４を凸レンズ５の被加工試料２側の近接した位置に配置した場合を考える。例えば、凸レンズ５の持つ焦点距離（図５中のＨ２６およびＨ’２７）よりも十分短い位置（図５中のｈ２８）に光散乱素子４を配置する。この配置では、凸レンズ５によって光散乱素子４面から光ファイバー受光部６を見込む立体角が小さくなる。すなわち受光部６では光散乱素子４面がぼやけた状態となり、光散乱素子４面から発する光の受光面への到達割合が少なくなることを示す。プラズマ１から受光部６を見込む立体角より該光散乱素子４面から受光部を見込む立体角を相対的に小さくすることで、光散乱素子４面を新たな光源として発生する干渉効果に伴う光量変化の影響を抑制して光検出器８で観測することが可能となる。光散乱素子４を凸レンズ５の焦点距離（Ｈ２６、Ｈ’２７）より内側の近接した位置（ｈ２８）に配置し、その配置によって受光部が見込む光散乱素子４面の立体角を、被加工試料２面を見込む立体角の１／３以下とすることで、実質的に光散乱素子４を光源とする干渉効果の影響を抑制することが可能となる。図５において、ｈ’２９は、凸レンズ５の光散乱素子４面の結像位置である。
【００１５】
以上の光散乱素子４および凸レンズ５の効果にて、プラズマ中の光量変化のみを効率よく光検出器８に導くことが可能となり、被加工試料２表面材料の変化に伴う干渉効果に左右されないプラズマ光の検出が可能となる。図６、図７、図８に本発明の効果を検証した結果を示す。図６は、本発明である光散乱素子を用いずシリコン基板９上にシリコン酸化膜１０が形成された被加工試料２の対面からプラズマ処理に伴うプラズマ光を観測した結果である。図６の縦軸は、波長６００ｎｍから８００ｎｍの発光の平均値を示し、横軸は、プラズマ処理時間を示す。シリコン酸化膜をエッチング処理する条件でプラズマを形成しているため、処理時間はエッチングにより消費されるシリコン酸化膜厚の変化に対応する。図６から光散乱素子４を用いないで被加工試料２の対面からプラズマ光を観測するとシリコン酸化膜厚の変化に伴う干渉効果による発光量変化が検出されてしまうことが確認できる。
【００１６】
一方、図７は、図６と同様の状況を図１に示す光散乱素子４および凸レンズ５を配置して観測した結果を示す。前記で説明した光散乱素子４および凸レンズ５の効果により、検出される光量の絶対値は相対的に低下するが、干渉効果に伴う光量変化をほぼキャンセルできていることが確認できる。図７で用いた光散乱素子４は、平面ガラスの表面を＃２４０の研磨材にて凹凸面を形成したものを用いた。
【００１７】
図８に同様な状況を＃１５００の研磨材にて凹凸面を形成した光散乱素子４を用いて評価した結果を示す。図８では、図７に比べて若干ではあるが干渉の効果が現れている。よって、本発明の効果は、光散乱素子の凹凸面周期の大きさに依存することがわかり、＃１５００相当以下の研磨材にて作成された凹凸面が有効な効果を示す。＃２４０の研磨材は粒径が６０μｍから１２７μｍ（平均粒径７４μｍ〜８４μｍ）の範囲で分布する。一方、＃１５００の粒径は６μｍから３６μｍ（平均粒径１１μｍから１３μｍ）に分布している。光散乱素子の凹凸面周期は研磨材の粒径に近いことから、本発明で有効な最小凹凸面周期は５μｍ程度となる。一方、最大凹凸面周期は、＃２４０の研磨剤の最大粒径以上でも効果があると考えられるが、凹凸面周期が大きすぎると光の散乱角度がおおきくなりすぎ十分な光量を光検出器に導入することが困難となる。よって光散乱素子の凹凸面最大周期は２００μｍ程度が最適である。
【００１８】
図６、図７、図８から５μｍから２００μｍの凹凸面を有する光散乱素子にて本発明の効果を有することが示されたが、該周期内での表面粗さが光学的に影響する荒さを有していると前記スクリーン効果により本発明の効果を十分に発揮しない場合がある。具体的には５〜２００μｍの周期で凹凸しているが、その周期内での表面粗さは検出する波長より短い必要があり、０．１μｍ以下の荒さであることが望ましい。光散乱素子に石英を用いた場合、波長約０．２μｍ以上の光が透過するため、この透過波長の１／２以下の表面粗さであればスクリーンとして作用しない。よって、５μｍから２００μｍの凹凸面内の表面粗さは０．１μｍ以下が有効となる。
【００１９】
前記実施の形態では、光散乱素子４に平面ガラスに所定の粒径の研磨剤にて凹凸面を形成したものを用いたが、光の拡散角度が調整されたフォログフィックディフザー等の市販の光透過手段を用いても同様の効果があることは言うまでもない。
【００２０】
図１では真空隔壁窓３を用いている。これは、光散乱素子４がプラズマに直接さらされることで変質してしまうのを防止する機能を有する。真空隔壁窓３は光学的に平面な石英等の光透過部材で形成される。勿論光散乱素子４を直接プラズマと接触させる構造でも同様の効果があることは言うもでもないが、その効果の維持には光散乱素子のプラズマによる状態変化に注意して用いる必要がる。
【００２１】
図１の実施例では、光散乱素子４および凸レンズ５を光ファイバー受光部６の前段に配置し、光ファイバー７を介して光検出器８に干渉効果の影響を除外した光を導入する構成としたが、光ファイバー７を用いず光散乱素子４および凸レンズ５を直接光研検出器８の前段に配置しても同様の効果を有することは言うまでもない。
【００２２】
［実施例２］
図９に本発明における実施例２の構成図を示す。図９は、図１を基本構成とした光散乱素子４と凸レンズ５と光ファイバー受光部６と光ファイバー７からなる複数組のプラズマ光検出手段１４を被加工試料２の対面に複数個配置し、プラズマ光分布の被加工試料２面上のプラズマ空間分布変化を観測する場合の装置構成である。
【００２３】
この実施例のプラズマ処理装置において、符号１〜８は、図１に示したものと同じである。このプラズマ処理装置は、プラズマ光検出手段１４、被加工試料設置手段１５、真空容器１６、放電生成用高周波電源１７、被加工印加高周波電源１８、磁場発生用コイル１９、磁場発生コイル用直流電源２０、原料ガス導入手段２１、放電用上部電極２２、制御部２３を有している。図９の装置構成により、プラズマ分布の安定性が観測でき、ある一定状態から何かしらの要因にてプラズマ分布がシフトしてしまった場合等に処理状態の異常として警告を発したり、また、変化の状態に合わせてプラズマ生成パラメータ（放電用高周波電力、被加工試料印加高周波電力、プラズマ生成制御用磁場、原料ガス流量、原料ガス圧力等）にフィードバックをかけて安定化させることができる。この作用により高精度な加工が要求されるプラズマエッチング等において加工精度の再現性を高めることが可能となる。図９の装置構成に本発明の基本構成である図１の構成を用いることで被加工試料２の表面状態に依存しない純粋なプラズマ発光量（およびその分布）が観測でき、プラズマの安定化制御の精度を高めることができる。
【００２４】
［実施例３］
図１０に本発明における実施例３の構成図を示す。図１０では、第３の実施例にかかるプラズマ処理装置は、図１を基本構成としたプラズマ光検出手段２４を１または２個用い、被加工試料対面からプラズマ中に存在する被加工試料とプラズマの反応で生成された活性種の発光を観測する。符号１〜８、１５〜２３は第２の実施例と同じものを示す。活性種の発光を観測するために、この実施例のプラズマ処理装置は、プラズマ光検出手段２４後段に、分光器２５が光検出器８の前段に配置され、プラズマ光を分光分析することでプラズマ中の活性種をモニタしている。被加工試料２とプラズマの反応で生じる活性種の状態を図１０の構成でモニタすることによりエッチング処理等における処理終点を検出することができる。
【００２５】
プラズマ光検出手段２４を１または２個用い、それぞれ別の波長の活性種を観測し、その差分等または比率の時間変化を検出することで、エッチング処理状態の正確な判定が可能となる。勿論ある特性の活性種に対応する単一波長の時間経過からもエッチングの終点を判定できることは言うまでもない。過剰なエッチング処理または処理不足はエッチング形状に大きく影響することから、正確なエッチング終点判定ができることは加工精度向上に非常に重要である。従来では、被加工試料の対面からの観測は被加工試料面のレジスト等の薄膜厚さ変化に伴う干渉効果が検出される発光強度に影響するため、正確な判定が困難であった。その回避手段として、被加工試料面と並行な向きから観測する方法があるが、この方式では真空容器壁の影響を受けたり、また被加工試料面から揮発する反応生成物を高感度に検出するには対面から観測する場合が優位な場合が多い。したがって、本発明を用いることで、高感度で検出できる被加工試料２の対面からプラズマ中の活性種を被加工試料２の表面状態の影響に伴う光学的変化の影響を無くして観測することが可能となる。この効果により、エッチングの終点判定の精度や再現性が高まることで加工精度の向上が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１。
【図２】被加工試料表面薄膜による光干渉効果の説明図１。
【図３】被加工試料表面薄膜による光干渉効果の説明図２。
【図４】本発明における光散乱素子の作用説明図。
【図５】本発明における凸レンズの効果説明図。
【図６】本発明の効果評価結果１（本発明を用いない場合のプラズマ光観測結果）。
【図７】本発明の効果評価結果２（＃２４０の光散乱素子を用いた場合のプラズマ光観測結果）。
【図８】本発明の効果評価結果３（＃１５００の光散乱素子を用いた場合のプラズマ光観測結果）。
【図９】本発明の実施の形態２。
【図１０】本発明の実施の形態３。
【符号の説明】
【００２７】
１…プラズマ、２…被加工試料、３…真空隔壁窓、４…光散乱素子、５…凸レンズ、６…光ファイバー受光部、７…光ファイバー、８…光検出器、９…シリコン基板、１０…シリコン酸化膜、１１…反射光Ａ、１２…反射光Ｂ、１３…入射光、１４…プラズマ光検出手段、１５…被加工試料設置手段、１６…真空容器、１７…放電生成用高周波電源、１８…被加工印加高周波電源、１９…磁場発生用コイル、２０…磁場発生コイル用直流電源、２１…原料ガス導入手段、２２…放電用上部電極、２３…制御部、２４…プラズマ光検出手段、２５…分光器、２６…凸レンズ５の被加工試料側焦点距離、２７…凸レンズ５の光ファイバー受光部側の側焦点距離、２８…凸レンズから光散乱素子４までの距離、２９…凸レンズの光散乱素子４面の結像位置。
【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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