(57)【要約】  【課題】  処理室内のウェハ上空に浮遊した異物をほぼ均一の感度で検出できる処理室汚染状況モニタ装置を提供することにある。また、簡単な構成で容易に処理室汚染状況モニタ装置の検出感度の確認が行えるようにしたことにある。また、処理室汚染状況モニタ装置をコンパクトにしたことにある。  【解決手段】  プラズマ処理装置において、レーザ照射光学系２０００と、散乱光検出光学系２００１と、異物信号抽出手段５１とを備えたモニタ装置２を設け、前記レーザ照射光学系３において、前記散乱光検出光学系で前記観測用窓を通して得られる異物からの後方散乱光の検出光量が、前記半導体基板上の全面においてほぼ同じになるように、前記処理室内に照射されるレーザビームのビーム径を調整する光学系を備えたことにある。また、レーザ照射光学系におけるレーザ光源として、励起用レーザ光源３０００と波長変換部５０００とを設け、該励起用レーザ光源と波長変換部との間を導光部４０００で接続して構成したことにある。また、感度確認ユニット９００を設けたことにある。【選択図】  図１
2005175101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内に半導体基板を搬入する搬入工程と、前記処理室内にプラズマを発生させ、該プラズマによって前記搬入工程で搬入された半導体基板に対して処理する処理工程と、該処理工程で処理した半導体基板を前記処理室内から搬出する搬出工程とを有する半導体の製造方法であって、
前記処理工程において、
励起用レーザ光源と、該励起用レーザ光源から励起レーザ光を導く導光部と、該導光部により導かれた励起レーザ光を吸収して偏光したレーザ基本波光を放出する利得媒体と該利得媒体から入射されたレーザ基本波光に対して共振させる複数の光学部材及び該前記レーザ基本波光の逓倍高調波光を発生する非線形光学素子を内部に設け、特定波長の偏光したスペクトル幅の狭いレーザ光を出射する光共振器とにより構成される波長変換部とを備えたレーザ照射光学系を用いて前記波長変換部から出射されたレーザ光を所望の周波数で強度変調し、該強度変調されたレーザビームを観測用窓を通して処理室内に照射するレーザ照射ステップと、
該レーザ照射ステップで照射されたレーザビームによって前記処理室の内壁から前記観測用窓を通して得られる散乱光を結像位置に配置された空間フィルタで遮光し、前記処理室内の異物から前記観測用窓を通して得られる後方散乱光を前記特定波長成分で分離して受光して信号に変換する散乱光検出ステップと、
該散乱光検出ステップで得られる信号から前記強度変調した所望の周波数成分を抽出することによって前記異物を前記プラズマによるものから分離して検出する異物信号抽出ステップとを有するモニタ工程を含むことを特徴とする半導体の製造方法。
【請求項２】
処理室内に半導体基板を搬入する搬入工程と、前記処理室内にプラズマを発生させ、該プラズマによって前記搬入工程で搬入された半導体基板に対して処理する処理工程と、該処理工程で処理した半導体基板を前記処理室内から搬出する搬出工程とを有する半導体の製造方法であって、
前記処理工程において、
レーザ光を所望の周波数で強度変調し、該強度変調されたレーザビームを観測用窓を通して処理室内に照射するレーザ照射ステップと、
該レーザ照射ステップで照射されたレーザビームによって前記処理室の内壁から前記観測用窓を通して得られる散乱光を結像位置に配置された空間フィルタで遮光し、前記処理室内の異物から前記観測用窓を通して得られる後方散乱光を前記特定波長成分で分離して受光して信号に変換する散乱光検出ステップと、
該散乱光検出ステップで得られる信号から前記強度変調した所望の周波数成分を抽出することによって前記異物を前記プラズマによるものから分離して検出する異物信号抽出ステップとを有するモニタ工程を含み、
該モニタ工程の前記レーザ照射ステップにおいて、前記散乱光検出ステップで前記観測用窓を通して得られる異物からの後方散乱光の検出光量が、前記半導体基板上の手前と奥とでほぼ同じになるように、前記処理室内に照射されるレーザビームのビーム径を前記半導体基板上の手前から奥に向って細く絞って調整することを特徴とする半導体の製造方法。
【請求項３】
前記処理工程において、更に、前記モニタ工程の前記異物信号抽出ステップで得られた信号に基づいて、前記処理室内の前記レーザビームを照射した領域に存在する異物の個数、大きさおよび分布に関する情報を得、該得た異物の個数、大きさおよび分布のうち少なくとも一つの情報に基づき前記処理を制御する処理制御工程を有することを特徴とする請求項１又は２記載の半導体の製造方法。
【請求項４】
処理室内に半導体基板を搬入する搬入工程と、前記処理室内にプラズマを発生させ、該プラズマによって前記搬入工程で搬入された半導体基板に対して処理する処理工程と、該処理工程で処理した半導体基板を前記処理室内から搬出する搬出工程とを有する半導体の製造方法であって、
前記処理工程において、
レーザ光を所望の周波数で強度変調し、該強度変調されたレーザビームを出射する第１のレーザ出射ステップと、
該第１のレーザ出射ステップで出射されたレーザビームを観測用窓を通して処理室内に照射する第１のレーザ照射ステップと、
該第１のレーザ照射ステップで照射されたレーザビームによって前記処理室の内壁から前記観測用窓を通して得られる散乱光を結像位置に配置された空間フィルタで遮光し、前記処理室内の異物から前記観測用窓を通して得られる後方散乱光を前記特定波長成分で分離して受光して信号に変換する第１の散乱光検出ステップと、
該第１の散乱光検出ステップで得られる信号から前記強度変調した所望の周波数成分を抽出することによって前記異物を前記プラズマによるものから分離して検出する異物信号抽出ステップとを有するモニタ工程と、
レーザ光を所望の周波数で強度変調し、該強度変調されたレーザビームを出射する第２のレーザ出射ステップと、
該第２のレーザ出射ステップで出射されたレーザビームを擬似異物サンプルに照射する第２のレーザ照射ステップと、
該第２のレーザ照射ステップで照射されたレーザビームによって前記擬似異物サンプルから得られる後方散乱光を前記特定波長成分で分離して受光して信号に変換する第２の散乱光検出ステップと、
該第２の散乱光検出ステップで得られる信号から前記強度変調した所望の周波数成分を抽出することによって擬似異物の感度に関する情報を検出する擬似異物信号抽出ステップとを有する感度確認工程とを含むことを特徴とする半導体の製造方法。
【請求項５】
前記感度確認工程において、前記擬似異物信号抽出ステップで検出された擬似異物の感度に関する情報を表示手段に表示する表示ステップを有することを特徴とする請求項４記載の半導体の製造方法。
【請求項６】
プラズマ処理装置において、
励起用レーザ光源と、該励起用レーザ光源から励起レーザ光を導く導光部と、該導光部により導かれた励起レーザ光を吸収して偏光したレーザ基本波光を放出する利得媒体と該利得媒体から入射されたレーザ基本波光に対して共振させる複数の光学部材及び該前記レーザ基本波光の逓倍高調波光を発生する非線形光学素子を内部に設け、特定波長の偏光したスペクトル幅の狭いレーザ光を出射する光共振器とにより構成される波長変換部とを備え、前記波長変換部から出射されたレーザ光を所望の周波数で強度変調し、該強度変調されたレーザビームを観測用窓を通して処理室内に照射するレーザ照射光学系と、
該レーザ照射光学系で照射されたレーザビームによって前記処理室の内壁から前記観測用窓を通して得られる散乱光を結像位置に配置された空間フィルタで遮光し、前記処理室内の異物から前記観測用窓を通して得られる後方散乱光を前記特定波長成分で分離して受光して信号に変換する散乱光検出光学系と、
該散乱光検出光学系で得られる信号から前記強度変調した所望の周波数成分を抽出することによって前記異物を前記プラズマによるものから分離して検出する異物信号抽出手段とを備えたモニタ装置を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
プラズマ処理装置において、
レーザ光を所望の周波数で強度変調し、該強度変調されたレーザビームを観測用窓を通して処理室内に照射するレーザ照射光学系と、
該レーザ照射光学系で照射されたレーザビームによって前記処理室の内壁から前記観測用窓を通して得られる散乱光を結像位置に配置された空間フィルタで遮光し、前記処理室内の異物から前記観測用窓を通して得られる後方散乱光を前記特定波長成分で分離して受光して信号に変換する散乱光検出光学系と、
該散乱光検出光学系で得られる信号から前記強度変調した所望の周波数成分を抽出することによって前記異物を前記プラズマによるものから分離して検出する異物信号抽出手段とを備えたモニタ装置を設け、
前記レーザ照射光学系において、前記散乱光検出光学系で前記観測用窓を通して得られる異物からの後方散乱光の検出光量が、前記半導体基板上の手前と奥とでほぼ同じになるように、前記処理室内に照射されるレーザビームのビーム径を前記半導体基板上の手前から奥に向って細く絞って調整する光学系を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
更に、前記モニタ装置の異物信号抽出手段で得られた信号を基づいて、前記処理室内の前記レーザビームを照射した領域に存在する異物の個数、大きさおよび分布に関する情報を得、該得た異物の個数、大きさおよび分布のうち少なくとも一つの情報に基づき前記プラズマ処理装置の処理を制御する処理制御手段を設けたことを特徴とする請求項６又は７記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
プラズマ処理装置において、
レーザ光を所望の周波数で強度変調し、該強度変調されたレーザビームを出射するレーザ出射光学系と、
前記レーザ出射光学系で出射されたレーザビームを観測用窓を通して処理室内に照射し、前記レーザ出射光学系で出射されたレーザビームを感度確認ユニットにおける擬似異物サンプルに照射する照射光学系と、
該照射光学系で照射されたレーザビームによって前記処理室の内壁から前記観測用窓を通して得られる散乱光を結像位置に配置された空間フィルタで遮光し、前記処理室内の異物から前記観測用窓を通して得られる後方散乱光を前記特定波長成分で分離して受光して第１の信号に変換し、前記照射光学系で照射されたレーザビームによって前記擬似異物サンプルから得られる後方散乱光を前記特定波長成分で分離して受光して第２の信号に変換する散乱光検出光学系と、
該散乱光検出光学系で得られる第１の信号から前記強度変調した所望の周波数成分を抽出することによって前記異物を前記プラズマによるものから分離して検出し、前記散乱光検出光学系で得られる第２の信号から前記強度変調した所望の周波数成分を抽出することによって擬似異物の感度に関する情報を検出する異物信号抽出手段とを備えたモニタ装置を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記モニタ装置において、更に、前記異物信号抽出手段で検出された擬似異物の感度に関する情報を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記擬似異物サンプルとして、所望の形状の擬似異物を、所望の位置に、所望の数量で加工を施して形成したことを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記加工を半導体ウェハ上に施すことを特徴とする請求項１１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記第２のレーザ照射光学系において、前記レーザビームを前記擬似異物サンプルに対して垂直入射させないように構成したことを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記感度確認ユニットにおいて、前記擬似異物サンプルで正反射した反射光を反射防止コートが施された吸収フィルタに導くように構成したことを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板や液晶基板などの半導体の製造方法およびその装置に係り、特に、薄膜の生成（成膜）やエッチング等の加工を行う処理室（真空処理室）内に浮遊した異物、及び、処理室の汚染状況を、ｉｎ−ｓｉｔｕ計測する機能を備えた半導体製造方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エッチング装置を始めとして、プラズマを用いた処理が半導体製造工程や液晶表示装置用基板製造工程に広く適用されている。
【０００３】
プラズマを用いた処理装置の１例として、図２３に示す平行平板形プラズマエッチング装置がある。この種の装置は、図２３に示すように、シグナルジェネレータ８３からの高周波信号によりパワーアンプ８４の出力電圧を変調し、この高周波電圧を分配器８５により分配して、処理室内において互いに平行に配置した上部電極８１と下部電極８２の間に印加し、両電極間８１、８２での放電によりエッチング用ガスからプラズマ７１を発生させ、その活性種で被処理体としての、例えば半導体基板（ウェハ）Ｗをエッチングするようになっている。高周波信号としては、例えば４００ｋＨｚ程度の周波数が用いられる。
【０００４】
上記プラズマエッチング装置では、プラズマ処理によるエッチング反応によって生成された反応生成物が、プラズマ処理室の壁面あるいは電極に堆積し、これが時間経過に伴い、剥離して浮遊異物となることが知られている。この浮遊異物は、エッチング処理が終了しプラズマ放電が停止した瞬間に、ウェハ上に落下して付着異物となり、回路の特性不良やパターン外観不良を引き起こす。そして、最終的には、歩留まりの低下や素子の信頼性低下の原因となる。
【０００５】
上記ウェハ表面に付着した異物を検査する装置は、多数報告され実用化されているが、これらは、プラズマ処理装置から一旦ウェハを抜き出して検査を行うもので、異物が多く発生していると判った時点では、既に他のウェハの処理が進んでおり、不良の大量発生による歩留まりの低下の問題がある。また、処理後の評価では、処理室内の異物発生の分布、経時変化などは判らない。
【０００６】
従って、処理室内の汚染状況をｉｎ−ｓｉｔｕでリアルタイムモニタする技術が、半導体製造や液晶製造等の分野で求められている。
【０００７】
処理室内で浮遊する異物の大きさは、サブミクロンから数百μｍの範囲であるが、２５６ＭｂｉｔＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、さらには１ＧｂｉｔＤＲＡＭへと高集積化が進む半導体の分野においては、回路パターンの最小線幅は０．２５〜０．１８μｍと微細化の一途を辿っており、検出すべき異物の大きさもサブミクロンオーダが要求されている。
【０００８】
プラズマ処理室等の処理室（真空処理室）内に浮遊した異物をモニタする従来技術としては、特開平６−８２３５８号公報（従来技術１）、特開平６−１２４９０２号公報（従来技術２）、特開平１０−２１３５３９号公報（従来技術３）、特開平１１−２５１２５２号公報（従来技術４）、特開平１１−３３００５３号公報（従来技術５）、特開２００２−５７１４３号公報（従来技術６）、特開２００３−２１５９７号公報（従来技術７）及び特開２００３−２４３３７５号公報（従来技術８）に開示された技術が挙げられる。
【０００９】
上記従来技術１には、レーザ光を生成するレーザ手段と、観測されるべき粒子を含むプラズマ処理ツールの反応室内の領域を上記レーザ光で走査するスキャナ手段と、上記領域内の粒子によって散乱したレーザ光のビデオ信号を生成するビデオカメラと、上記ビデオ信号のイメージを処理し表示する手段とを、有する粒子検出器が記載されている。
【００１０】
また、上記従来技術２には、プラズマ処理室内のプラズマ発生領域を観測するカメラ装置と、該カメラ装置により得られた画像を処理して目的とする情報を得るデータ処理部と、該データ処理部にて得られた情報に基づいてパーティクルを減少させるように排気手段、プロセスガス導入手段、高周波電圧印加手段及びパージガス導入手段のうち少なくとも１つを制御する制御部とを、備えたプラズマ処理装置が記載されている。
【００１１】
また、上記従来技術３には、測定体積を横切って照射する光ビームを送出する光送出器と、光検出器と上記測定体積からの散乱光を集光してその光を上記光検出器に向ける光学系とを含み、その光検出器に向けられた光の強度を表す信号をその光検出器が発生するように構成した検出器と、前記光検出器からの信号を分析するように相互接続され、前記光検出器からの信号の中のパルスを検出するパルス検出器と、微粒子に対応しその微粒子が前記測定体積の中を動く間の前記ビームによる複数回の照射に伴う前記微粒子による散乱光に起因する一連のパルスを特定する事象検出器とを含む信号処理手段とを含む微粒子センサが記載されている。
【００１２】
また、上記従来技術４乃至８には、所望の波長を有し、所望の周波数で強度変調した光を側面に設けられた観測用窓を通して処理室内に照射する照射光学系と、処理室内から上記と同じ観測用窓を通して得られる後方散乱光を上記所望の波長成分で分離して受光して信号に変換する散乱光検出光学系と、該散乱光検出光学系から得られる信号から上記強度変調した所望の周波数成分を抽出することによって浮遊異物を示す信号をプラズマによるものから分離して検出する異物信号抽出手段とを備えた浮遊異物計測装置が記載されている。
【００１３】
また、上記従来技術５には、更に、複数のビームを走査光学系により同時に走査することが記載されている。また、上記従来技術６には、更に、レーザ光源部と、レーザ光を処理室内部に照射して異物で後方散乱されたレーザ光を検出するモニタ光学系部との間を光ファイバーで接続することが記載されている。
【００１４】
また、上記従来技術７には、更に、レーザ光源で分割された複数のビームをレーザ照明・散乱光検出光学系に導く導光部を有し、上記レーザ照明・散乱光検出光学系の散乱光検出光学系の中に、処理室内の壁面からの散乱光を遮光する空間フィルタを設けることが記載されている。
【００１５】
また、上記従来技術８には、更に、処理室の内壁から生じる反射光像を観察窓を通して結像させて検出器で受光して信号として検出する検出光学系と、該検出された信号から強度変調した所望の周波数成分を抽出することによって上記内壁の状態を示す信号をプラズマによるものから分離して検出する検出手段と、該検出手段により検出された信号の変化を基にして処理室の内壁の汚染状態を判別する判別手段を備えたことが記載されている。
【００１６】
【特許文献１】特開平６−８２３５８号公報
【００１７】
【特許文献２】特開平６−１２４９０２号公報
【特許文献３】特開平１０−２１３５３９号公報
【特許文献４】特開平１１−２５１２５２号公報
【特許文献５】特開平１１−３３００５３号公報
【特許文献６】特開２００２−５７１４３号公報
【特許文献７】特開２００３−２１５９７号公報
【特許文献８】特開２００３−２４３３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記従来技術４〜８には、所望の波長を有し、所望の周波数で強度変調した光を側面に設けられた観測用窓を通して処理室内に照射する照射光学系と、処理室内から上記と同じ観測用窓を通して得られる後方散乱光を上記所望の波長成分で分離して受光して信号に変換する散乱光検出光学系と、該散乱光検出光学系から得られる信号から上記強度変調した所望の周波数成分を抽出することによって浮遊異物を示す信号をプラズマによるものから分離して検出する異物信号抽出手段とを備えた浮遊異物計測装置が記載されている。
一方、２５６ＭｂｉｔＤＲＡＭ、さらには１ＧｂｉｔＤＲＡＭへと高集積化が進む半導体の分野においては、回路パターンの最小線幅は０．２５〜０．１８μｍと微細化の一途を辿っており、検出すべき異物の大きさもサブミクロンオーダが要求されてきている。さらに、レーザ光をプラズマ処理室内に観測用窓を通して照射した際、該プラズマ処理室内の異物によって後方散乱される後方散乱光の強度を強めるために、レーザ光源から出射されるレーザ光としては、波長が短く、出力が大きいことが要求される。しかも、コンパクトな処理室内汚染状況モニタリング装置を実現するために、レーザ光源として小形化が要求される。
【００１９】
しかしながら、上記従来技術には、このような課題について十分考慮されていなかった。
【００２０】
また、上記従来技術には、処理室内の半導体基板上の手前から奥に亘って発生した異物からの後方散乱光に基づく検出光量のばらつきを低減することについても、十分考慮されていなかった。
【００２１】
また、上記従来技術には、異物検出感度を確認する点についても、考慮されていなかった。
【００２２】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、波長が短く、出力が大きいレーザ光源を小形化したコンパクトなモニタ装置を用いて処理室内の汚染状況をモニタリングしながら半導体基板に対してプラズマ処理をすることができるようにした半導体の製造方法およびプラズマ処理装置を提供することにある。
【００２３】
また、本発明の他の目的は、異物からの後方散乱光に基づく検出光量のばらつきを低減してウェハ等の被処理体（半導体基板）の全面上の異物発生状況をほぼ同じ感度でモニタできるモニタ装置を用いて処理室内の汚染状況をモニタリングしながら半導体基板に対してプラズマ処理をすることができるようにした半導体の製造方法およびプラズマ処理装置を提供することにある。
【００２４】
また、本発明の更に他の目的は、検出感度を確認することができるようにして微弱な異物散乱光を精度良く検出できる、信頼性の高いモニタ装置を用いて処理室内の汚染状況をモニタリングしながら半導体基板に対してプラズマ処理をすることができるようにした半導体の製造方法および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】
【００２５】
上記目的を達成するために、本発明は、処理室内に半導体基板を搬入する搬入工程と、前記処理室内にプラズマを発生させ、該プラズマによって前記搬入工程で搬入された半導体基板に対して処理する処理工程と、該処理工程で処理した半導体基板を前記処理室内から搬出する搬出工程とを有する半導体の製造方法であって、
前記処理工程において、
励起用レーザ光源と、該励起用レーザ光源から励起レーザ光を導く導光部と、該導光部により導かれた励起レーザ光を吸収して偏光したレーザ基本波光を放出する利得媒体と該利得媒体から入射されたレーザ基本波光に対して共振させる複数の光学部材及び該前記レーザ基本波光の逓倍高調波光を発生する非線形光学素子を内部に設け、特定波長の偏光したスペクトル幅の狭いレーザ光を出射する光共振器とにより構成される波長変換部とを備えたレーザ照射光学系を用いて前記波長変換部から出射されたレーザ光を所望の周波数で強度変調し、該強度変調されたレーザビームを観測用窓を通して処理室内に照射するレーザ照射ステップと、該レーザ照射ステップで照射されたレーザビームによって前記処理室の内壁から前記観測用窓を通して得られる散乱光を結像位置に配置された空間フィルタで遮光し、前記処理室内の異物から前記観測用窓を通して得られる後方散乱光を前記特定波長成分で分離して受光して信号に変換する散乱光検出ステップと、該散乱光検出ステップで得られる信号から前記強度変調した所望の周波数成分を抽出することによって前記異物を前記プラズマによるものから分離して検出する異物信号抽出ステップとを有するモニタ工程を含むことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明は、処理室内に半導体基板を搬入する搬入工程と、前記処理室内にプラズマを発生させ、該プラズマによって前記搬入工程で搬入された半導体基板に対して処理する処理工程と、該処理工程で処理した半導体基板を前記処理室内から搬出する搬出工程とを有する半導体の製造方法であって、
前記処理工程において、
レーザ光を所望の周波数で強度変調し、該強度変調されたレーザビームを観測用窓を通して処理室内に照射するレーザ照射ステップと、該レーザ照射ステップで照射されたレーザビームによって前記処理室の内壁から前記観測用窓を通して得られる散乱光を結像位置に配置された空間フィルタで遮光し、前記処理室内の異物から前記観測用窓を通して得られる後方散乱光を前記特定波長成分で分離して受光して信号に変換する散乱光検出ステップと、該散乱光検出ステップで得られる信号から前記強度変調した所望の周波数成分を抽出することによって前記異物を前記プラズマによるものから分離して検出する異物信号抽出ステップとを有するモニタ工程を含み、該モニタ工程の前記レーザ照射ステップにおいて、前記散乱光検出ステップで前記観測用窓を通して得られる異物からの後方散乱光の検出光量が、前記半導体基板上の手前と奥とでほぼ同じになるように、前記処理室内に照射されるレーザビームのビーム径を前記半導体基板上の手前から奥に向って細く絞って調整することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明は、前記処理工程において、更に、前記モニタ工程の前記異物信号抽出ステップで得られた信号を基づいて、前記処理室内の前記レーザビームを照射した領域に存在する異物の個数、大きさおよび分布に関する情報を得、該得た異物の個数、大きさおよび分布のうち少なくとも一つの情報に基づき前記処理を制御する処理制御工程を有することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明は、処理室内に半導体基板を搬入する搬入工程と、前記処理室内にプラズマを発生させ、該プラズマによって前記搬入工程で搬入された半導体基板に対して処理する処理工程と、該処理工程で処理した半導体基板を前記処理室内から搬出する搬出工程とを有する半導体の製造方法であって、
前記処理工程において、
レーザ光を所望の周波数で強度変調し、該強度変調されたレーザビームを出射する第１のレーザ出射ステップと、該第１のレーザ出射ステップで出射されたレーザビームを観測用窓を通して処理室内に照射する第１のレーザ照射ステップと、該第１のレーザ照射ステップで照射されたレーザビームによって前記処理室の内壁から前記観測用窓を通して得られる散乱光を結像位置に配置された空間フィルタで遮光し、前記処理室内の異物から前記観測用窓を通して得られる後方散乱光を前記特定波長成分で分離して受光して信号に変換する第１の散乱光検出ステップと、該第１の散乱光検出ステップで得られる信号から前記強度変調した所望の周波数成分を抽出することによって前記異物を前記プラズマによるものから分離して検出する異物信号抽出ステップとを有するモニタ工程と、レーザ光を所望の周波数で強度変調し、該強度変調されたレーザビームを出射する第２のレーザ出射ステップと、該第２のレーザ出射ステップで出射されたレーザビームを擬似異物サンプルに照射する第２のレーザ照射ステップと、該第２のレーザ照射ステップで照射されたレーザビームによって前記擬似異物サンプルから得られる後方散乱光を前記特定波長成分で分離して受光して信号に変換する第２の散乱光検出ステップと、該第２の散乱光検出ステップで得られる信号から前記強度変調した所望の周波数成分を抽出することによって擬似異物の感度に関する情報を検出する擬似異物信号抽出ステップとを有する感度確認工程とを含むことを特徴とする。
【００２９】
また、本発明は、前記感度確認工程において、前記擬似異物信号抽出ステップで検出された擬似異物の感度に関する情報を表示手段に表示する表示ステップを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、本発明によれば、処理室内の汚染状況を常にモニタしながら処理を進められるため、基準値以上の異物を含まない環境で処理された、高品質で、信頼性の高い半導体基板や液晶基板等の製品を製造することが可能となる。
【００３１】
また、本発明によれば、得られた異物の発生個数、大きさ、分布の情報をもとに、処理室内の汚染状況をリアルタイムで判断でき、装置汚染管理が容易になるため、例えば、クリーニング時期の最適化による装置稼働率の向上、突発的大量異物の発生の早期発見ができ、半導体デバイスの歩留まりを向上させることが可能となる。
【００３２】
また、本発明によれば、モニタ装置の信頼性を向上させてプラズマ処理装置の稼働率を向上させると共に、突発的大量異物の発生の早期発見ができ、半導体デバイスの歩留まりを向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図２２に基づいて説明する。
【００３４】
なお、以下に述べる本発明の各実施形態では、ドライエッチング装置に利用されている、平行平板形プラズマエッチング装置への適用例を示すが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、本発明は、スパッタ装置やＣＶＤ装置などの薄膜生成（成膜）装置、あるいは、ＥＣＲエッチング装置やマイクロ波エッチング装置、またはアッシング装置などの各種薄膜生成、加工装置への適用が可能である。
【００３５】
まず、本発明に係る処理室内汚染状況モニタ装置（以下単にモニタ装置と称する。）の第１の実施の形態について、図１〜図７に基づいて説明する。図１は、本発明に係るモニタ装置の第１の実施の形態を備えたプラズマエッチング装置の構成を示す図である。図１に示すように、プラズマエッチング装置では、シグナルジェネレータ８３からの高周波信号によりパワーアンプ８４の出力電圧を変調し、この高周波電圧を分配器８５によって分配して、プラズマ処理室８６内において互いに平行に配置した上部電極８１と下部電極８２の間に印加することで、両電極間での放電によりエッチグ用ガスからプラズマ７１を発生させ、その活性種で被処理体としての半導体基板（ウェハ）Ｗをエッチングする。高周波信号としては、例えば４００ｋＨｚが用いられる。このように、プラズマ処理装置は、処理室内にプラズマを発生させ、該プラズマによって被処理基板上に薄膜を生成する処理または被処理基板上に生成した薄膜を加工する処理が行われることになる。また、処理室内に浮遊する異物は、処理室内が汚染されるに従って発生することになる。
【００３６】
モニタ装置２は、主として、レーザ照射光学系２０００と、散乱光検出光学系２００１と、制御・信号処理系６０００とにより構成される。レーザ照射光学系２０００と散乱光検出光学系２００１における照明光出口部、兼、検出光入口部は、プラズマ処理室８６の側面に設けられた観測用窓１０に対向するように配置されている。
【００３７】
ここで、レーザ光をプラズマ処理室８６内に観測用窓１０を通して照射した際、該プラズマ処理室８６内の異物によって後方散乱される後方散乱光の強度は、照射レーザ光の波長が短くなる程強くなり、また、照射レーザ光の強度が強くなる程強くなる。そこで、照射レーザ光としては、波長が短く、出力が大きい方が望ましい。また、コンパクトな処理室内汚染状況モニタリング装置を実現するために、レーザ光源は小形であることが望まれる。現在市販されているレーザ光源のうち、短波長、高出力、及び、小形の条件を備えるものとしては、例えば、半導体レーザを励起光とした固体レーザ（例えば、波長５３２ｎｍ、出力〜５００ｍＷ）がある。しかしながら、上記固体レーザの多くは、励起用光源（半導体レーザ）及び構成光学素子のサイズが比較的小型であるのに比べ、励起用光源の放熱用ヒートシンクのサイズが大きくなる場合が少なくなく、これが、上記処理室内汚染状況モニタリング装置の小形化にとって不利となる場合がある。
【００３８】
そこで、本実施の形態では、励起光源（励起用レーザ光源）３０００と波長変換部５０００を分離し、該波長変換部５０００のみを上記処理室内汚染状況モニタリング装置２に搭載する構成とすることで、上記処理室内汚染状況モニタリング装置２の小形化を図った構成としている。励起光源（励起用レーザ光源）３０００（例えば、半導体レーザ；波長８０９ｎｍ）からのレーザ光を、光ファイバ（導光部）４０００により上記処理室内汚染状況モニタリング装置内のレーザ照射光学系２０００に導く。ここで、最終的にプラズマ処理室８６内に照射されるレーザ光の強度は、該励起光源３０００の強度に比例するため、上記励起光源３０００からの出力は数Ｗと高出力となる場合がある。該高出力のレーザ光を導く方法としては、例えば、多数の光ファイバを束ねたバンドルファイバを利用する方法がある。上記光ファイバ（導光部）４０００により導かれたレーザ光は、上記レーザ照射光学系２０００内に配置された波長変換部５０００に導かれる。波長変換部５０００に入射したレーザ光は、利得媒体５００２（例えば、ネオジウム・バナデート（Ｎｄ：ＶＯ４）結晶やネオジウム・ヤグ（Ｎｄ：ＹＡＧ）結晶、）に照射される。該利得媒体５００２の、例えば、ネオジム・バナデートは、上記波長８０９ｎｍの励起光を吸収し、１０６４ｎｍ周辺の波長で単一方向の強力な光を放出する。更に、ネオジム・バナデートは結晶の軸方向によって物理的特性が異なる物質で、偏光したレーザ光を放出する。該利得媒体５００２から発せられた特定波長の偏光した光は、次に、光共振器５００３内に配置した非線形光学結晶（非線形光学素子）５００４（例えば、第２次高調波発生結晶）により、波長変換される。つまり、非線形光学結晶５００４、例えば、ＬＢＯ結晶は、波長１０６４ｎｍのレーザ光を、波長５３２ｎｍ（緑）のレーザ光に変換する。該非線形光学結晶５００４により、波長変換されたビームは、光共振器５００３により波長選択され、スペクトル幅の狭いレーザ光５００８として出力される。
【００３９】
次に、この特定波長の偏光した狭線幅のレーザ光５００８を、ＡＯ（Acousto-Optical）変調器（強度変調器）１４に入射する。ＡＯ変調器１４には、計算機６１からの制御信号に基づき、発振器１３から出力された例えば周波数１７０ｋＨｚ、好ましくはデューティ５０％の矩形波信号が印加され、該ＡＯ変調器１４からの出射光は上記周波数で強度変調される。ここで、プラズマエッチング装置の電極に印加する高周波電圧を４００ｋＨｚとした本実施形態では、レーザ強度変調周波数は、４００ｋＨｚおよびその高調波成分８００ｋＨｚ、１．２ＭＨｚ、…とは異なる上記周波数１７０ｋＨｚなどが良い。この、理由を以下に述べる。図７に示すように、プラズマ発光の強度はプラズマ励起用の高周波電力の変調周波数に同期していることを、本願発明者らは実験によって検証しており、例えば、上記５３２ｎｍの波長成分を、分光器３４により上記４００ｋＨｚのプラズマ励起周波数の高周波電力により発生したプラズマの発光から波長分離し、該分離された５３２ｎｍの光を光電子増倍管などの光電変換素子（光電変換手段）３５で受光して信号に光電変換し、該光電変換した信号を増幅器５０で増幅した後、ロックインアンプ（異物信号抽出手段）５１によりプラズマ励起周波数およびその整数倍と異なる上記周波数１７０ｋＨｚで変調・同期検波することによって、処理室８６内に発生した浮遊異物信号が、図２に示すように、プラズマ発光から、波長・周波数２つの領域で分離され、検出される。この方法により、プラズマ発光から微弱な異物散乱光を感度良く検出できることを、本願発明者らは実験的に確認している。即ち、図３に示すように、プラズマ発光は、波長領域においては連続的に分布しているが、周波数領域においては、離散的に存在し、周波数領域において空き領域がある。従って、例えば波長５３２ｎｍのレーザ光を、上記プラズマ発光の周波数とは異なる、例えば周波数１７０ｋＨｚで強度変調してプラズマ処理室８６に入射し、検出光の中から分光器３４により波長５３２ｎｍ成分、ロックインアンプ５１により周波数１７０ｋＨｚ成分、すなわちピーク信号のみを取り出せば、異物からの後方散乱光をプラズマ発光から分離して検出することが可能なるのである。
【００４０】
強度変調されたビーム１０２は、２枚のレンズ１８ａおよび１８ｂとにより、ウェハＷの所望の位置に、所望のスポットサイズで集光させる。ビームウェストを、ウェハＷの所望の位置に、所望の大きさで配置すると考えても良い。ここで、レンズ１８ｂからの光は、小形ミラー２４で反射され、次に、ガルバノミラー２５により反射され、プラズマ処理室８６の側面に設けられた観測用窓１０を通して処理室内へと導かれる。ここで、ガルバノミラー２５を回転させ、ビームをウェハ面に平行な面内で走査することにより、ウェハ直上全面での照射（異物検出）が可能となる。また、上記観測用窓１０には傾斜が設けてあり、この面での反射光を検出光軸からずらすことにより、散乱光検出光学系２００１には入射させないことで、上記観測窓反射光による雑音を防いでいる。
【００４１】
次に、異物散乱光の検出方法について説明する。プラズマ処理室８６内へ導かれたビーム１０３は、処理室内の浮遊異物７２により散乱される。該異物散乱光のうち照射ビームと同一光軸を伝搬する後方散乱光は、観測用窓１０を通過してガルバノミラー２５により反射され、小形ミラー２４へと向かう。該後方散乱光のうち、小形ミラー２４の周辺を通過する散乱光は、結像レンズ３１により異物散乱光検出用光ファイバ３３の入射面に集光される。図４に示すように、ウェハ中央の７３Ｂと検出用光ファイバ３３の入射面とが結像関係になっているが、入射端面の（受光領域）は、デフォーカスしたウェハ両端７３Ａ、７３Ｃからの散乱光も検出可能な大きさとなっている。従って、ウェハ手前から奥までの異物後方散乱光を検出できる。大きな受光面を確保するために、バンドルファイバを利用する方法が有効である。尚、処理室内壁８７で生じる散乱光は、異物散乱光検出用光ファイバ３３の受光面の手前で結像するため、該結像位置５０１に空間フィルタ３６を設置し遮光する。ここで、図５に示すように、レンズ３１ｂの中心と、検出光軸の中心を一致させるのが一般的であるが、本実施例では、図４に示すように、レンズ３１ａの中心と、検出光軸をずらしている。このようにすることで、上記、ウェハ上の点７３Ａ，７３Ｂ、７３Ｃからの散乱光は、一直線上に結像せず、像高が異なるように結像するため、上記空間フィルタ３６での異物散乱光のケラレを抑制できる。
【００４２】
ここで、上記後方散乱光の受光量は、異物７２の位置（散乱光発生位置）により異なる。すなわち、異物７２からの検出可能な後方散乱光は、図６に示すように、観測窓１０を通過し、ガルバノミラー２５で反射されたものに限られる。つまり、図７（ａ）（ｂ）に示すように、ウェハ奥７３Ｃ、ウェハ中心７３Ｂ、ウェハ手前７３Ａで発生した後方散乱光に対し、検出光量を表す指標として良く用いられる検出ＮＡ（ｓｉｎθｗａ・ｓｉｎθｈａ，ｓｉｎθｗｂ・ｓｉｎθｈｂ，ｓｉｎθｗｃ・ｓｉｎθｈｃ）を比較した場合、ウェハ手前に行くに従い検出ＮＡが大きくなる、すなわち、検出可能な光量が多くなる。これは、検出感度がウェハ手前で高くなる、すなわち、ウェハ奥７３Ｃから手前７３Ａにおいて検出感度が検出位置により異なることを意味する。ここで、検出光量は、照射光のエネルギー密度強度Ａにも関係する。すなわち、照射光のエネルギー密度強度に比例して検出光量が強くなり、検出光量は、単純に考えれば、検出ＮＡ（Ｂ・Ｃ）と照射光のエネルギー密度強度Ａの積となる。Ｂは長軸方向の検出ＮＡ、Ｃは短軸方向の検出ＮＡである。ここで、照射光のエネルギー密度強度Ａは、照射光強度（レーザパワー）Ｉを照射光スポットの断面積（ビーム径）（π（Ｄ／２）２）で割ったものである。従って、照射光のスポットサイズを、ウェハ奥からウェハ手前について検出ＮＡと照射光のエネルギー密度強度の積がほぼ均一になるように調整することで、上記ウェハ奥７３Ｃからウェハ手前７３Ａでの検出ＮＡの違いによる検出光量のばらつきを低減できる。即ち、レーザ照射光学系２０００には、散乱光検出光学系２００１で観測用窓１０を通して得られる異物からの後方散乱光の検出光量が、ウェハ（半導体基板）上の手前７３Ａと奥７３Ｃとでほぼ同じになるように、処理室内８６に照射されるレーザビームのビーム径をウェハ（半導体基板）上の手前７３Ａから奥７３Ｃに向って細く絞って調整する光学系１８ａ、１８ｂが設置されることになる。
【００４３】
以下に、観測窓１０を通過した後方散乱光は全てガルバノミラー２５で受光できる、すなわち、検出ＮＡは観測窓１０のみで制限される場合を例にとり、最適な照射ビーム径を求めた結果について説明する。図８に、ウェハ手前、中心、奥での、レーザパワー、ビーム径、照射エネルギー密度：Ａ、検出ＮＡ（長軸方向：Ｂ、短軸方向：Ｃ）をまとめた。観測窓１０の開口は長辺Ｗｗ、短辺Ｗｈの矩形とし、観測窓１０からウェハＷの手前、中心、奥までの距離ををれぞれＬｎ、Ｌｃ、Ｌｆとした。また、レーザパワーはＩ、最適化したい照射ビーム径を、ウェハＷの手前７３Ａ、中心７３Ｂ、奥７３Ｃでそれぞれ、Ｄｎ、Ｄｃ、Ｄｆとした。例えば、Ｌｎ＝４００ｍｍとし、ウェハサイズを３００ｍｍとする（Ｄｃ、Ｄｆはそれぞれ、５５５ｍｍ、７００ｍｍとなる）。この場合、ウェハＷの手前、中心、奥でのビーム径Ｄｎ、Ｄｃ、Ｄｆをそれぞれ、０．４０ｍｍ、０．３２ｍｍ、０．２６ｍｍにできれば、ウェハＷの手前７３Ａ、中心７３Ｂ、奥７３Ｃでの、検出ＮＡと照射光のエネルギー密度強度の積の比は、ウェハ手前：ウェハ中心：ウェハ奥＝１．０００：１．０１４：０．９８９となり、ウェハＷの手前から奥にかけての後方散乱光の検出光量をほぼ均一にできる。但し、実際には、ウェハＷの手前７３Ａから奥７３Ｃにかけてのビーム径は、もともとのレーザ光が持つビームウェスト径、拡がり角によって決まる値にしかならず、ウェハ上の各位置で任意の値を設定できるわけではないので、２枚のレンズ１８ａ、１８ｂの配置位置、焦点距離を調整し、上記最適ビーム径に近い値に設定するようにする。レンズ２枚での実現が困難場合には、３枚以上のレンズを使用する場合もあり得る、また、レンズ１枚で実現できる場合もあり得る。
【００４４】
異物散乱光検出用光ファイバ３３の出射端は、照射レーザ波長（本実施の形態では５３２ｎｍ）に設定されたモノクロメータや干渉フィルタなどの分光器３４に接続され、プラズマ発光から異物散乱光の波長成分のみを波長分離した後、光電変換素子（光電変換手段）３５で光電変換される。光電変換された検出信号は、アンプ５０で増幅された後、ロックインアンプ５１により、レーザ光の強度変調に用いた発振器１３から出力された周波数１７０ｋＨｚ、デューティ５０％の矩形波信号を参照信号として同期検波され、上記検出信号から周波数１７０ｋＨｚの異物散乱光成分を抽出する。ロックインアンプ５１の出力は計算機６１に送られる。計算機６１では、ガルバノドライバ２９を介して走査信号をガルバノミラー２５に送り、ビームを走査しつつ各走査位置で取り込んだ異物信号を、例えば、図９に示すような形で逐一ディスプレイ６２上に表示する。該表示例では、φ３００ｍｍのウェハ上の照射光９ラインでの各走査毎の信号強度が示されている。プラズマ中の浮遊異物により散乱光が発生した場合には、図９において３箇所で示した様な、パルス上の大きな信号８０ａ〜８０ｅが現れる。さらに、計算機６１において、図１０に示すように、各検出位置において、ｎ回目の走査時の出力と（ｎ−１）回目の走査時の出力の差分をとると、背景雑音の直流成分がキャンセルされて、８１ａ〜８１ｅで示す異物信号が得られ、異物の判定が容易となる。計算機６１では、予め実験により得られた粒径に対する信号強度と、検出された異物信号強度とを比較し異物の大きさを、また、上記パルス状の信号の数から異物個数を、また、信号が検出された時のビームの走査位置から異物の発生位置を判定し、記憶装置６３に記憶する。更に、計算機６１では、判定した異物の個数と大きさとなどから処理室内の汚染状況を判断し、異物発生総数が予め設定した基準値を超えたときはエッチング処理を終了する、汚染状況をアラームなどでプラズマ処理装置操作者に知らせる等の情報を出力することができる。即ち、計算機６１は、ロックインアンプ５１で抽出された信号を基づいて、上記処理室内８６のレーザビーム１０３を照射した領域に存在する異物の個数、大きさおよび分布に関する情報を得、該得た異物の個数、大きさおよび分布のうち少なくとも一つの情報に基づきプラズマ処理（例えばエッチング処理）を終了したり、アラームを出力するなど制御することになる。
【００４５】
また、特開２００３−２４３３７５号公報に記載されているように、散乱光検出光学系２００１に、処理室内壁の汚染状態を検出する光学系（図示せず）をレンズ３１の手前に設けられた分岐光学要素（図示せず）で分岐させて設けることにより、処理室内壁８７の汚染状態をモニタすることが可能となる。
【００４６】
以上説明したように第１の実施の形態によれば、上記変調・同期検波方式により、波長及び周波数２つの領域において微弱な異物散乱光をプラズマ中異物検出で問題となるプラズマ発光から分離して検出することが可能であり、従来の波長分離のみの方法に比べプラズマ中浮遊異物の検出感度が大幅に向上するという効果に加え、ウェハ上空全面にわたり、ほぼ均一な感度で異物検出が可能となるという効果と同時に、処理室内壁の汚染状況をモニタリングすることが可能となる。
【００４７】
さらに、第１の実施の形態によれば、ウェハ上全面で異物検出を行って、異物の個数、大きさ、分布を判定するので、操作者は、その情報を、例えば、ディスプレイ６２上でリアルタイムで確認することもできる。
【００４８】
また、第１の実施の形態によれば、得られた異物の発生個数、大きさ、分布の情報をもとに、処理室内の汚染状況をリアルタイムで判断できると同時に処理室内壁の汚染状況をモニタリングできるため、例えば、クリーニング時期の最適化による装置稼働率の向上、突発的大量異物の発生の早期発見ができ、歩留まりが向上する。また、処理室内の汚染状況を常にモニタしながら処理を進められるため、このようにして製造された半導体基板や液晶基板は、基準値以上の異物を含まない環境で製造された、高品質で、信頼性の高い製品となる。
【００４９】
また、第１の実施の形態によれば、ダミーウェハを用いた処理室の汚染状況判断や、抜き取り検査による汚染状況判断の頻度低減が可能であるため、ダミーウェハのコスト削減がなされる。
【００５０】
次に、本発明に係るモニタ装置の第２の実施の形態について図１１〜図２１を用いて説明する。該第２の実施の形態において、上記第１の実施の形態と相違する点は、処理室内汚染状況モニタ装置２の感度確認ユニット９００を備えたことにある。図１１は、本第２の実施の形態に係る、処理室内汚染状況モニタリング装置２の感度確認ユニット９００の構成を示す図である。
【００５１】
感度確認ユニット９００は、擬似異物サンプル３０１と、雑音光除去部３０２、３０３とにより構成され、処理室内汚染状況モニタリング装置２のレーザ出射口に対向する位置に配置される。例えば、図１（ｂ）において、感度確認ユニット９００は、ガルバノミラー２５を中心にして処理室８６のほぼ対称位置に配置される。従って、ガルバノミラー２５を約２２５度回転させることによって、小形ミラー２４を反射した照射光を回転するガルバノミラー２５で反射させて感度確認ユニット９００に照射することが可能となる。また、処理室内汚染状況モニタリング装置２をプラズマ処理装置から取り外した状態にすれば、取り外した状態のモニタリング装置２のガルバノミラー２５（レーザ出射口）から出射されるレーザビームを感度確認ユニット９００に入射させることが可能となる。この場合、上記の如く、ガルバノミラー２５を約２２５度回転させる必要はなくなる。
【００５２】
ところで、小形ミラー２４までがレーザ出射光学系を形成することになる。そして、例えば、ガルバノミラー２５が約２２５度の回転角度を切り替えることによって、上記レーザ出射光学系から出射されたレーザビームを観測用窓１０を通して処理室内に照射し、上記レーザ出射光学系から出射されたレーザビームを感度確認ユニット９００に照射する照射光学系を構成することになる。なお、上記レーザ出射光学系から出射されたレーザビームを観測用窓１０を通して処理室内に照射し、上記レーザ出射光学系から出射されたレーザビームを感度確認ユニット９００に照射する照射光学系は、ガルバノミラー２５に別の光学系を組合せて構成してもよいことは明らかである。
【００５３】
そして、図１２に示すように、レーザ照射光学系２０００のガルバノミラー２５からの走査された照射光を、上記擬似異物サンプル３０１に照射する。擬似異物サンプル３０１には後方散乱光が発生するように、所望の位置に、所望の形状の加工３０４ａが施されている。すなわち、図１３及び図１４に示すように、矩形の凹面加工３０４ａが施されている。そして、レーザ照射光学系２０００からの照射光を該凹面加工部に当たるように、上記レーザ照射光学系２０００からの照射レーザ光を走査すれば、該凹面加工部の加工サイズに応じて、散乱光検出光学系２００１により図１５に示すような信号が得られることになる。計算機６１がロックインアンプ５１からの信号を基に該信号の波高値を計測することで、所望の加工サイズからの後方散乱光の信号３０５が得られることになり、これをディスプレイ６２などに表示することによって感度の確認をすることが可能となる。即ち,モニタ装置２において、更に、ロックインアンプ５１で検出された擬似異物の感度に関する情報をディスプレイ（表示手段）６２などに表示することによって、検出感度を確認することが可能となる。
【００５４】
尚、上記擬似異物サンプル３０１ｂ〜３０１ｄに加工を施す形状としては、図１６に示す矩形の凸形状３０４ｂ、図１７に示す球状の凹形状３０４ｃ、図１８に示す球状の凸形状３０４ｄなどでも良く、その形状は限定されるものではない。また、半導体異物検査装置の感度確認、感度校正に用いられている、ポリスチレンラテックス標準粒子を付着させても良い。また、上記擬似異物サンプル３０１の基板としては、上記加工形状部以外にて後方散乱光が発生しないように、面荒さが少ない、表面が平らな鏡面ウェハを用いるのが良い。また、マスク用ガラス基板を用いても良い。また、加工は、一直線上に加工する必要もなく、図２０に示すように、擬似異物サンプル３０１ｅとして広い範囲に加工を施しても良い。図２１に示すように、擬似異物サンプル３０１ｆとしていくつかの加工サイズで広い範囲を囲うようにし、異なる加工サイズを並べても良いし、図２２に示すように、擬似異物サンプル３０１ｇとして複数の加工サイズを広範囲にちりばめても良い。これら、加工形状や、加工位置、加工サイズなどは、目的に合わせて所望の位置に、所望のサイズ、所望の形状の加工を、所望の数だけ施せば良い。ここで、照射ビームが一度に複数の加工箇所に照射されないようにする方が良い。上記凹形状の加工には、ＦＩＢ（Focused Ion Beam）加工を用いる方法が可能である。また、凸形状の加工にはエッチング加工を用いることが可能である。ＦＩＢ加工やエッチング加工は、所望の位置に加工を行う技術が確立されており、所望の位置に加工したいと言う要求を満たす点からも有利である。すなわち、所望の位置に加工を施せば、上記レーザ照射光学系２０００からのレーザ光を、該擬似異物サンプル３０１の上記加工部に照射する際の位置調整が容易になる。また、上記該擬似異物サンプル３０１の加工部は、上記レーザ照射光学系２０００のビーム走査位置に1列に並べても良いし、複数の加工を施しても良い。加工サイズのバラツキがあった場合などには、複数の加工箇所からの後方散乱光を散乱光検出光学系２００１等により受光して複数の信号に変換し、該複数の光信号を計算機６１により統計処理することで、加工バラツキの影響を低減できる。
【００５５】
ここで、擬似異物サンプル３０１は、反射光が上記モニタ装置２の散乱光検出光学系２００１に入射してノイズ光とならないように傾斜させてある。即ち、擬似異物サンプル３０１には、レーザ出射光学系から出射されたレーザビームが垂直に入射しないように傾斜させて構成されている。また、該擬似異物サンプル３０１からの反射光は、二次反射や二次散乱による迷光ノイズを低減するため、反射、散乱が殆ど発生しない、反射防止コーティング３０２０を施された吸収フィルタ３０２ａに入射させる。吸収フィルタ３０２ａからの反射が懸念される場合には、更に、吸収フィルタ３０２ａからの反射光を吸収フィルタ３０２ｂに入射させる。吸収フィルタ３０２ｂからの反射光発生方向にディフューザー（拡散器）３０３などを設置して終端を取ることで、該擬似異物サンプル３０１反射光に起因する迷光ノイズを防止できることを、発明者らは実験的に確認済みである。
【００５６】
以上説明したように本第２の実施の形態によれば、簡単な構成のユニットにて、容易に上記モニタ装置の感度を確認でき、例えば、搬送中の振動に起因した処理室内汚染状況モニタリング装置の実装部品の位置ずれなどによる感度変化や、定期的な感度確認、長期使用による感度経時変化の確認などが可能となる。
【００５７】
以上説明したように本実施の形態によれば、処理室内の汚染状況を常にモニタしながら処理を進められるため、このようにして製造された半導体基板や液晶基板は、基準値以上の異物を含まない環境で処理された、高品質で、信頼性の高い製品となる。
【００５８】
また、本実施の形態によれば、照射光軸方向の検出感度のばらつきを低減でき、ウェハ等の被処理基板全面にわたりほぼ均一な感度での異物検出が可能になるという効果を奏する。また、プラズマ処理室内壁の汚染状況をモニタリングできるという効果も奏する。
【００５９】
また、本実施の形態によれば、簡単な構成で容易に検出感度を確認できるという効果を奏する。
【００６０】
また、本実施の形態によれば、得られた異物の発生個数、大きさ、分布の情報をもとに、処理室内の汚染状況をリアルタイムで判断でき装置汚染管理が容易になると同時に、処理室内壁の汚染状況をモニタリングできるため、例えば、クリーニング時期の最適化による装置稼働率の向上、突発的大量異物の発生の早期発見ができ、歩留まりが向上する。
【００６１】
また、本実施の形態によれば、ダミーウェハを用いた処理室の汚染状況判断や、抜き取り検査による汚染状況判断の頻度低減が可能であるため、ダミーウェハのコスト削減がなされる。
これらの効果により、エッチング処理室内の汚染状況のリアルタイムモニタリングが可能となり、付着異物のよる不良ウェハの発生を低減でき高品質の半導体素子の製造が可能になるという効果と、装置クリーニング時期を正確に把握することができるという効果が生まれる。
また、ダミーウェハを用いた異物の先行作業チェック作業の頻度が低減できるため、コストの低減と生産性の向上という効果が生まれる。また、製造ラインの自動化も可能となるという効果も有している。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る処理室内汚染状況モニタ装置の一実施の形態をもつプラズマエッチング装置の構成を示す図で、（ａ）はプラズマエッチング装置の正面断面図、（ｂ）は処理室内汚染状況モニタ装置の構成も含めてプラズマエッチング装置を示す平面断面図である。
【図２】プラズマ励起周波数とプラズマ発光が同期している様子を示す説明図である。
【図３】異物散乱光のプラズマ発光からの波長・周波数分離の様子を示す説明図である。
【図４】本発明に係る第１の実施の形態における後方散乱光の検出の様子を示す図である。
【図５】後方散乱光の検出の様子を示す図である。
【図６】本発明に係る第１の実施の形態における検出ＮＡを説明するための斜視図である。
【図７】本発明に係る第１の実施の形態における検出ＮＡの説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図８】本発明に係る第１の実施の形態におけるレーザパワー、ビーム径、照射エネルギー密度、検出ＮＡを示す図である。
【図９】本発明に係る第１の実施の形態におけるウェハ上５点での異物信号強度の時間変化を示す図である。
【図１０】本発明に係る第１の実施の形態におけるウェハ上５点での異物信号強度の時間変化の時間差分結果を示す図である。
【図１１】本発明に係る第２の実施の形態における処理室内汚染状況モニタリング装置の検出感度確認用ユニットの構成を示す図である。
【図１２】本発明に係る第２の実施の形態における擬似異物サンプルへのビームの照射の様子を示す図である。
【図１３】本発明に係る第２の実施の形態における擬似異物サンプルの第１の実施例を示す断面図である。
【図１４】図１３に示す擬似異物サンプルへのビームの照射の様子を示す図である。
【図１５】図１３及び図１４に示す擬似異物サンプルから検出される信号を示す図である
【図１６】本発明に係る第２の実施の形態における擬似異物サンプルの第２の実施例を示す断面図である。
【図１７】本発明に係る第２の実施の形態における擬似異物サンプルの第３の実施例を示す断面図である。
【図１８】本発明に係る第２の実施の形態における擬似異物サンプルの第４の実施例を示す断面図である。
【図１９】本発明に係る第２の実施の形態における反射防止コーティング付き吸収フィルタを示す断面図である。
【図２０】本発明に係る第２の実施の形態における擬似異物サンプルの第５の実施例を示す上面図である。
【図２１】本発明に係る第２の実施の形態における擬似異物サンプルの第６の実施例を示す上面図である。
【図２２】本発明に係る第２の実施の形態における擬似異物サンプルの第７の実施例を示す上面図である。
【図２３】プラズマエッチング装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
２…処理室内汚染状況モニタ装置（モニタ装置）、１０…観測用窓、１４…ＡＯ変調器、１３…発振器、１８（１８ａ、１８ｂ）…フォーカシングレンズ、２４…小形ミラー、２５…ガルバノミラー、２９…ガルバノミラードライバ、３１…結像レンズ、３３…異物散乱光検出用光ファイバ、３６…空間フィルタ、３４…分光器、３５…光電変換素子、５０…アンプ、５１…ロックインアンプ（異物信号抽出手段）、６１…計算機、６２…ディスプレイ（表示手段）、６３…記憶装置、７３Ａ…ウェハ上の手前、７３Ｂ…ウェハ上の中心、７３Ｃ…ウェハ上の奥、８６…プラズマ処理室、８７…処理室の内壁、８１…上部電極、８２…下部電極、７１…プラズマ、７２…浮遊異物、１０２、１０３…ビーム、Ｗ…半導体基板（ウェハ）、３０１、３０１ａ〜３０１ｇ…擬似異物サンプル、３０２ａ、３０２ｂ…吸収フィルタ、３０３…ディフュ−ザー（拡散器）、９００…感度確認ユニット、２０００…レーザ照射光学系、２００１…散乱光検出光学系、３０００…励起光源（励起用レーザ光源）、４０００…光ファイバ（導光部）、５０００…波長変換部、５００２…利得媒体、５００３…光共振器、５００４…非線形光学結晶（非線形光学素子）、６０００…制御・信号処理系。
【図１】
2005175101.tif 000003
【図２】
2005175101.tif 000004
【図３】
2005175101.tif 000005
【図４】
2005175101.tif 000006
【図５】
2005175101.tif 000007
【図６】
2005175101.tif 000008
【図７】
2005175101.tif 000009
【図８】
2005175101.tif 000010
【図９】
2005175101.tif 000011
【図１０】
2005175101.tif 000012
【図１１】
2005175101.tif 000013
【図１２】
2005175101.tif 000014
【図１３】
2005175101.tif 000015
【図１４】
2005175101.tif 000016
【図１５】
2005175101.tif 000017
【図１６】
2005175101.tif 000018
【図１７】
2005175101.tif 000019
【図１８】
2005175101.tif 000020
【図１９】
2005175101.tif 000021
【図２０】
2005175101.tif 000022
【図２１】
2005175101.tif 000023
【図２２】
2005175101.tif 000024
【図２３】
2005175101.tif 000025