(57)【要約】【課題】本発明はバンドパスフィルタを用いた簡単な構成で、発光波長のズレにも対応でき、かつ監視精度の向上、低コストを図ることができるプラズマ処理の終点検知方法およびその装置を得るにある。【解決手段】ある特定波長領域のみを選択的に透過させるバンドパスフィルタに監視するプラズマ光源からの入射角度が変化する入射角変化手段を用いて透過波長を変化させる透過工程と、この透過工程で透過した分光を検知器で検知する検知工程と、この検知工程の検知器からの検知出力および透過工程の入射角変化手段の角度出力が入力されることにより、入射角度が変化しても透過波長の検知出力が入射角度を変化させないで得られる値になるようにする波長変換手段、出力補正手段を備える演算出力装置で反応中と反応前を比較演算し、出力装置にプラズマ処理の終点を出力する演算出力工程とでプラズマ処理の終点検知方法を構成している。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある特定波長領域のみを選択的に透過させるバンドパスフィルタに監視するプラズマ光源からの入射角度が変化する入射角変化手段を用いて透過波長を変化させる透過工程と、この透過工程で透過した分光を検知器で検知する検知工程と、この検知工程の検知器からの検知出力および前記透過工程の入射角変化手段の角度出力が入力されることにより、入射角度が変化しても透過波長の検知出力が入射角度を変化させないで得られる値になるようにする波長変換手段、出力補正手段を備える演算出力装置で反応中と反応前を比較演算し、出力装置にプラズマ処理の終点を出力する演算出力工程とを含むことを特徴とするプラズマ処理の終点検知方法。
【請求項２】
透過工程はバンドパスフィルタの中心波長を監視波長の長波長側とほぼ一致させるように配置して行なうことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理の終点検知方法。
【請求項３】
透過工程はバンドパスフィルタの透過波長の上・下限の中心付近と監視波長のほぼ中心を一致させるように配置して行なうことを特徴とするプラズマ処理の終点検知方法。
【請求項４】
監視するプラズマ光源の全領域において、ある特定波長領域のみを選択的に透過させるバンドパスフィルタと、このバンドパスフィルタに対して監視するプラズマ光源の入射角度を変化させる入射角変化手段と、前記バンドパスフィルタを透過した分光を検知しデジタル処理して出力することができる検知器と、この検知器からの検知出力および前記入射角変化手段の角度出力が入力されることにより、入射角度が変化しても透過波長の検知出力が入射角度を変化させないで得られる値になるように波長変換手段、出力補正手段を備え、反応中と反応前を比較演算し、出力装置にプラズマ処理の終点を出力する演算出力装置とからなることを特徴とするプラズマ処理の終点検知装置。
【請求項５】
バンドパスフィルタは該バンドパスフィルタの中心波長を監視波長の長波長側とほぼ一致させるように配置されていることを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理の終点検知装置。
【請求項６】
バンドパスフィルタは該バンドパスフィルタの透過波長の上・下限の中心付近と監視波長のほぼ中心を一致させるように配置されていることを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理の終点検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体部品製造工程のエッチングやアッシング等のプラズマ処理のプラズマ光源を監視し、プラズマ処理の終点を検知するプラズマ処理の終点検知方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラズマ処理の終点検知方法としては分光器を用いてプラズマ光の分光波長を追跡する方法やバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を用いて単波長のみの光強度を監視する終点検知方法が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の分光器を用いる方法は分光器が非常に高価で、大型であるという欠点がある。
また、バンドパスフィルタを用いる方法では発光波長にズレが生じると誤検知したり、検知精度が落ちたりするという欠点があった。
【０００４】
本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を用いた簡単な構成で、発光波長のズレにも対応でき、かつ監視精度の向上、低コストを図ることができるプラズマ処理の終点検知方法およびその装置を提供することを目的としている。
【０００５】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明はある特定波長領域のみを選択的に透過させるバンドパスフィルタに監視するプラズマ光源からの入射角度が変化する入射角変化手段を用いて透過波長を変化させる透過工程と、この透過工程で透過した分光を検知器で検知する検知工程と、この検知工程の検知器からの検知出力および前記透過工程の入射角変化手段の角度出力が入力されることにより、入射角度が変化しても透過波長の検知出力が入射角度を変化させないで得られる値になるようにする波長変換手段、出力補正手段を備える演算出力装置で反応中と反応前を比較演算し、出力装置にプラズマ処理の終点を出力する演算出力工程とでプラズマ処理の終点検知方法を構成している。
【０００７】
また、本発明は監視するプラズマ光源の全領域において、ある特定波長領域のみを選択的に透過させるバンドパスフィルタと、このバンドパスフィルタに対して監視するプラズマ光源の入射角度を変化させる入射角変化手段と、前記バンドパスフィルタを透過した分光を検知しデジタル処理して出力することができる検知器と、この検知器からの検知出力および前記入射角変化手段の角度出力が入力されることにより、入射角度が変化しても透過波長の検知出力が入射角度を変化させないで得られる値になるように波長変換手段、出力補正手段を備え、反応中と反応前を比較演算し、出力装置にプラズマ処理の終点を出力する演算出力装置とでプラズマ処理の終点検知装置を構成している。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により、本発明を詳細に説明する。
【０００９】
図１ないし図１３に示す本発明の第１の実施の形態において、１はある特定波長領域のみを選択的に透過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２に、図２に示すように監視するプラズマ光源３からの入射角度変化する入射角変化手段４を用いて透過波長を変化させる透過工程で、この透過工程１で使用する入射角変化手段４は、図３に示すように前記バンドパスフィルタ２を回転ステージ５を介して回動させるステッピングモータ６を用いている。
また、図４に示すようにバンドパスフィルタ２の中心波長を監視波長の長波長側とほぼ一致させるように配置して透過工程１を行なうか、あるいはバンドパスフィルタ２の透過波長の上・下限の中心付近と監視波長のほぼ中心を一致させるように配置して透過工程１を行なう。
【００１０】
７は図７に示すように前記透過工程１で透過した分光を検知器８で検知し、デジタル処理して出力する検知工程で、この検知工程７で使用される検知器８はフォトダイオード９と、これらのフォトダイオード９で検知した信号をデシダル処理するＡＤコンバータ１０とで構成されている。
【００１１】
１１は図８に示すように前記検知工程７の検知器８からの検知出力および前記透過工程１の入射角変化手段４で変化する角度を検出する角度センサー１２等の角度出力が入力されることにより、入射角度が変化しても透過波長の検知出力が入射角度を変化させないで得られる値になるようにする波長変換手段１３、出力補正手段１４を備える演算出力装置１５で反応中と反応前を比較演算し、出力装置１６にプラズマ処理の終点を出力する演算出力工程である。
【００１２】
上記のような透過工程１、検知工程７および演算出力工程１１で行うプラズマ処理の終点検知方法は、該プラズマ処理の終点検知方法で使用するバンドパスフィルタ２、入射角変化手段４、検知器８、角度センサー１２および波長変換手段１３、出力補正手段１４、表示器等の出力装置１６を備える演算出力装置１５で構成されるプラズマ処理の終点検知装置１７で行なわれる。
上記のように構成されたプラズマ処理の終点検知方法およびその装置１７ではバンドパスフィルタ２に対する入射角が変化すると、透過光量は減少するものの透過波長が短波長側にシフトするという特性を用いて多長波における終点監視が可能となり、発光波長の微妙なズレが生じた場合でも対応することができる。
また、演算出力装置１５では各入射角による中心波長シフトと光量の変化との関係から分光器を用いて監視波長のズレを補正することができる。
これは、まず入射角毎の光量を測定し、波長と光量との関係を求める。
入射角が増すと光量は減少するが、光量は補正係数を用い、入射角に関わらず同じレベルになるように補正する。
入射角毎の光量の時間変化量を１次微分あるいは２次微分を行ない、その時のピーク値を用いて終点の監視を行なう。
なお、図１０はバンドパスフィルタ２の中心波長付近の波長の光を入射させた場合の検知器８による出力信号を示したもので、この場合はピーク光量を示す波長が長波長側へとシフトしている。
これは、検知器８に入つている受光装置の感度が波長依存性を持つためであり、この感度の波長依存性を補正すると図１１に示すようになる。
また、図１２はバンドパスフィルタ２に対する入射角を変化させた場合の、主として透過する波長とそのピーク光量との関係を示したものであり、バンドパスフィルタ２の中心波長を中心として、短波長側、長波長側ともにピーク光量が減少してしまう。
そこで、このピーク光量の減少分を、バンドパスフィルタ２に対する入射角を示す回転ステージの角度情報や、アレイ状検知器のセンサの位置情報に基づいて変換テーブルや補正テーブルあるいは数値演算により補正処理を行うことによって、図１３に示すように、波長依存性をなくすことができる。
【００１３】
【発明の異なる実施の形態】
次に、図１４ないし図１９に示す本発明の異なる実施の形態につき説明する。なお、これらの本発明の異なる実施の形態の説明に当って、前記本発明の第１の実施の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００１４】
図１４ないし図１６に示す本発明の第２の実施の形態において、前記本発明の第１の実施の形態と主に異なる点は、監視プラズマ光源３からの入射光を複数個の入射角を持つように集光可能な光学レンズ１８を用いてアパーチャ１９を備えるバンドパスフィルタ２に入射できるように構成した入射角変化手段４Ａを用いた透過工程１Ａを用いるとともに、フォトダイオード９Ａを横方向に複数個配置したフォトダイオードアレイ２２Ａを用いた検知器８Ａを使用した検知工程７Ａとを用いた点で、このような透過工程１Ａを用いて構成したプラズマ処理の終点検知方法およびその装置１７Ａを用いても、前記本発明の第１の実施の形態と同様な作用効果が得られる。
【００１５】
図１７ないし図１９に示す本発明の第３の実施の形態において、前記本発明の第１の実施の形態と主に異なる点は、監視プラズマ光源３からの入射光を集光可能な対物レンズ２０を用いるとともに、入射角変化手段として入射光を複数個の入射角を持つ光に変化させることができる凸レンズ２１を用いてバンドパスフィルタ２に入射できるように構成した透過工程１Ｂと、同心円状に複数個のフォトダイオードアレイ２２を形成した検知器８Ｂを使用した検知工程７Ｂとを用いた点で、このような透過工程１Ｂと検知工程７Ｂとを用いて構成した構成したプラズマ処理の終点検知方法およびその装置１７Ｂを用いても、前記本発明の第１の実施の形態と同様な作用効果が得られる。
【００１６】
また、前記凸レンズ２１の代わりにロッドレンズ（図示せず）を用い、前記同心円状のフォトダイオードアレイ２２Ｂを用いた検知器８Ｂの代わりにリニア状のフォトダイオードアレイ２２Ａを用いた検知器８Ａを設けることができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
【００１８】
（１）ある特定波長領域のみを選択的に透過させるバンドパスフィルタに監視するプラズマ光源からの入射角度が変化する入射角変化手段を用いて透過波長を変化させる透過工程と、この透過工程で透過した分光を検知器で検知する検知工程と、この検知工程の検知器からの検知出力および前記透過工程の入射角変化手段の角度出力が入力されることにより、入射角度が変化しても透過波長の検知出力が入射角度を変化させないで得られる値になるようにする波長変換手段、出力補正手段を備える演算出力装置で反応中と反応前を比較演算し、出力装置にプラズマ処理の終点を出力する演算出力工程とからなるので、特定波長領域のバンドパスフィルタを用いた簡単な構成で、発光波長のズレにも対応することができ、高精度にプラズマ処理の終点を検知することができる。
したがって、時間的遅れの防止や監視精度の向上、低コストを図ることができる。
【００１９】
（２）前記（１）によって、小型コンパク化を図ることができる。
【００２０】
（３）前記（１）によって、多波長同時監視や、微妙な波長のズレの補正ができる。
【００２１】
（４）請求項２、３、４、５、６も、前記（１）〜（３）と同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の工程図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の透過工程の説明図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の入射角変化手段の説明図。
【図４】バンドパスフィルタの中心波長と監視波長の関係を示す図。
【図５】プラズマ光源のバンドパスフィルタへの入射角の状態をを示す図。
【図６】入射角による中心波長と光量の関係を示す図。
【図７】本発明の第１の実施の形態の検知工程の説明図。
【図８】本発明の第１の実施の形態の演算出力工程の説明図。
【図９】本発明の第１の実施の形態の概略説明図。
【図１０】バンドパスフィルタの中心波長の光を入射させ補正をしなかった場合の検知器の出力波形を示す図。
【図１１】バンドパスフィルタの中心波長の光を入射させ補正をした場合の検知器の出力波形を示す図。
【図１２】バンドパスフィルタの角度に応じて波長、ピーク光量を補正した状態の説明図。
【図１３】バンドパスフィルタの角度および入射角に応じて波長、ピーク光量を補正した状態の説明図。
【図１４】本発明の第２の実施の形態の工程図。
【図１５】本発明の第２の実施の形態の透過工程の説明図。
【図１６】本発明の第２の実施の形態の概略説明図。
【図１７】本発明の第３の実施の形態の工程図。
【図１８】本発明の第３の実施の形態のフォトダイオードアレイの説明図。
【図１９】本発明の第３の実施の形態の概略説明図。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ：透過工程、
２：バンドパスフィルタ、
３：監視するプラズマ光源、
４、４Ａ：入射角変化手段、
５：回転ステージ、　　　６：ステッピングモータ、
７、７Ａ、７Ｂ：検知工程、
８、８Ａ、８Ｂ：検知器、
９、９Ａ、９Ｂ：フォトダイオード、
１０：ＡＤコンバータ、　１１：演算出力工程、
１２：角度センサー、　　１３：波長変換手段、
１４：出力補正手段、　　１５：演算出力装置、
１６：出力装置、
１７、１７Ａ、１７Ｂ：プラズマ処理の終点検知装置、
１８：光学レンズ、　　　１９：アパーチャ、
２０：対物レンズ、　　　２１：凸レンズ、
２２Ａ、２２Ｂ：フォトダイオードアレイ。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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