(57)【要約】【課題】異常放電を検出するセンサを、改造を行うことなく容易に取り付けることが可能なプラズマ処理装置と、それを用いた半導体装置の製造方法とを提供する。【解決手段】プラズマ処理装置１のチャンバー２の側壁部８には、チャンバー２を接地電位に固定するアース線９が取り付けられている。アース線９が接続されている側壁部８の部分の近傍には、チャンバー２内に生成されるプラズマから接地電位へ向かって流れるリターン電流を測定する電流センサ１０が取り付けられている。電流センサ１０には異常放電検知部１４が電気的に接続されて、測定されたリターン電流に基づいて異常放電が発生したか否かが判定される。【選択図】図１
2012009243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に所定のプラズマ処理を施すチャンバーと、
前記チャンバー内にプラズマを生成する所定の電力を供給する電力供給部と、
前記チャンバー内に生成したプラズマから接地電位へ向かって流れるリターン電流の経路に接触する態様で設置され、前記リターン電流により生じる磁場によって前記リターン電流を測定するリターン電流測定部と、
前記リターン電流測定部によって測定される前記リターン電流を、異常放電が発生していない場合に測定されるリターン電流と比較することによって、異常放電の発生を検知する異常放電検知部と
を備えた、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記リターン電流測定部は、前記リターン電流が流れる導体部分に接触するように設置された、請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記リターン電流測定部は、前記チャンバーの外壁部に接触するように設置された、請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記リターン電流測定部は、前記チャンバーの外壁の周方向位置のうち、前記チャンバから前記接地電位に至る経路が前記チャンバに接続されている周方向位置に対応する位置に設置された、請求項３記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記リターン電流測定部は、前記チャンバから前記接地電位に至る経路が前記チャンバに接続されている部分に設置された、請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記リターン電流測定部は、前記チャンバから前記接地電位に至る経路の部分に接触するように設置された、請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記リターン電流測定部は、前記電力供給部における接地電位部位に接触するように設置された、請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記異常放電検知部は、測定される前記リターン電流を電圧値として捉え、測定される前記電圧値が、異常放電が発生していない場合に測定されるリターン電流の電圧値に基づいて設定された所定のしきい値電圧を超えた場合に異常放電が発生したと判定する機能を備えた、請求項１〜７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記異常放電検知部は、測定される前記リターン電流を電圧値として捉え、測定される前記電圧値が、異常放電が発生していない場合に測定されるリターン電流の電圧値に基づいて設定された所定のしきい値電圧を越えた回数と、前記しきい値電圧を越えたときの前記電圧値とに基づいて、異常放電が発生したと判定する機能を備えた、請求項１〜８のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
半導体基板に所定のプラズマ処理を施すために、前記半導体基板をプラズマ処理装置のチャンバー内に搬入する工程と、
前記チャンバー内にプラズマを生成する工程と、
前記チャンバー内に生成した前記プラズマに前記半導体基板を晒すことにより、前記半導体基板にプラズマ処理を施す工程と、
プラズマ処理が完了した前記半導体基板を前記チャンバーから搬出する工程と
を有し、
前記チャンバー内にプラズマを生成してから前記プラズマ処理が完了するまでの間に、前記プラズマから接地電位へ向かって流れるリターン電流を測定することによってプラズマの異常放電を検知する工程を備えた、半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記プラズマの異常放電を検知する工程では、前記プラズマ処理装置において前記リターン電流が流れる導体部分に接触するように設置された所定のセンサによって検知される、請求項１０記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記プラズマの異常放電を検知する工程では、前記リターン電流を電圧値として捉え、測定される前記電圧値が、異常放電が発生していない場合に測定されるリターン電流の電圧値に基づいて設定された所定のしきい値電圧を超えた場合に異常放電が発生したと判定される、請求項１０または１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記プラズマの異常放電を検知する工程では、前記リターン電流を電圧値として捉え、測定される前記電圧値が、異常放電が発生していない場合に測定されるリターン電流の電圧値に基づいて設定された所定のしきい値電圧を越えた回数と、前記しきい値電圧を越えたときの前記電圧値とに基づいて、異常放電が発生したと判定される、請求項１０〜１２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記プラズマ処理はエッチング処理を含む、請求項１０〜１３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記プラズマ処理はスパッタリングによる成膜処理を含む、請求項１０〜１４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記プラズマ処理は化学気相成長法による成膜処理を含む、請求項１０〜１５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマ処理装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法に関し、特に、スパッタ処理あるいはエッチング処理等に適用されるプラズマ処理装置と、そのようなプラズマ処理装置を用いた半導体装置の製造方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、たとえば、スパッタ処理やドライエッチング処理のようにプラズマ処理装置を適用する工程がある。プラズマ処理装置では、チャンバー内に生成されるプラズマに異常放電が発生することによって異物が発生することがある。発生した異物がウェハの表面上に落下すると、半導体装置の歩留まりを下げる要因となる。
【０００３】
このような、異常放電に起因する歩留まりの低下をなくすために、従来から、プラズマ処理装置内の異常放電を検出する開発が行われている。たとえば、プラズマ処理装置のチャンバへ高周波電力を供給する給電側のラインにセンサを組み込んで電流あるいは電圧を検知し、その変化から異常放電を検出する手法が用いられている。また、給電側に設けられているマッチングボックス内のセンサをモニタする手法がある。また、特許文献１では、プラズマによって発生する直流バイアス電圧の変化から異常放電を検出する手法が提案されている。また、プラズマの発光状態の変化によって異常放電を検知する手法がある。さらに、特許文献２では、プラズマの異常放電によって発生する超音波を検知する手法が提案されている。また、特許文献３では、プラズマの異常放電によって発生する電磁波を検知する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２３４３３２号公報
【特許文献２】特開２００３−１７３８９６号公報
【特許文献３】特開２００３−２４３３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のプラズマの異常放電を検出する手法では、次のような問題点があった。
【０００６】
まず、プラズマ処理装置の給電側のラインにセンサを組み込む手法では、給電側のラインには大電力が流れるためにセンサの取り付けが容易ではないという問題がある。また、異常放電によって発生する電流は数ｍＶ程度の微小な電流であるため、たとえば、１０００Ｖ以上の電圧が印加される状態において、そのような微小な電流の変化を捉えることはＳ／Ｎ比からも非常に困難である。さらに、既存のプラズマ処理装置にセンサを組み込もうとすれば、プラズマ処理装置に改造が必要となりプラズマ処理装置を止めざるを得なくなる。
【０００７】
また、プラズマの発光状態の変化から異常放電を検知する手法や、異常放電によって発生する電磁波を検知する手法では、チャンバーに窓が必要になる。このため、スパッタ装置のように、プラズマが金属シールドによって覆われる構造では、発光状態の変化を検知したり、電磁波を検知することは困難である。また、既存のプラズマ処理装置に対して、改造によって窓を設けることは現実的に不可能である。
【０００８】
さらに、異常放電によって発生する超音波を検出する手法では、発生した超音波が、プラズマ処理装置のシーリングに使用されているＯリング等の弾性部材や、微小な空隙によって大きく減衰することになる。このため、異常放電が発生する箇所の近傍の部分にセンサを取り付ける必要があり、センサを設置する場所が限られる。また、そのようなセンサを既存のプラズマ処理装置に取り付けることは容易ではない。
【０００９】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その一つの目的は、異常放電を検出するセンサを、改造を行うことなく容易に取り付けることが可能なプラズマ処理装置を提供することであり、他の目的は、そのようなプラズマ処理装置を用いた半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施態様に係るプラズマ処理装置は、チャンバーと電力供給部とリターン電流測定部と異常放電検知部とを備えている。チャンバーでは、半導体基板に所定のプラズマ処理を施す。電力供給部は、チャンバー内にプラズマを生成する所定の電力を供給する。リターン電流測定部は、チャンバー内に生成したプラズマから接地電位へ向かって流れるリターン電流の経路に接触する態様で設置され、リターン電流により生じる磁場によってリターン電流を測定する。異常放電検知部は、リターン電流測定部によって測定されるリターン電流を、異常放電が発生していない場合に測定されるリターン電流と比較することによって、異常放電の発生を検知する。
【００１１】
本発明の一実施態様に係る半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。半導体基板に所定のプラズマ処理を施すために、半導体基板をプラズマ処理装置のチャンバー内に搬入する。チャンバー内にプラズマを生成する。チャンバー内に生成したプラズマに半導体基板を晒すことにより、半導体基板にプラズマ処理を施す。プラズマ処理が完了した半導体基板をチャンバーから搬出する。チャンバー内にプラズマを生成してからプラズマ処理が完了するまでの間に、プラズマから接地電位へ向かって流れるリターン電流を測定することによってプラズマの異常放電を検知する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一実施態様に係るプラズマ処理装置によれば、異常放電が発生したか否かを、プラズマから接地電位へ向かって流れるリターン電流を測定することによって判定し、そのリターン電流を測定するリターン電流測定部は、リターン電流の経路に接触する態様で設置される。これにより、異常放電を検知するセンサとして、リターン電流測定部をプラズマ処理装置に容易に設置することができる。
【００１３】
本発明の一実施態様に係る半導体装置の製造方法によれば、チャンバー内にプラズマを生成してからプラズマ処理が完了するまでの間に、プラズマから接地電位へ向かって流れるリターン電流を測定することによってプラズマの異常放電を検知することで、異常放電に起因する半導体装置の歩留まりを最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るプラズマ処理装置の第１の例を示す断面図である。
【図２】同実施の形態において、プラズマ処理装置に適用される電流センサの構造を示す斜視図である。
【図３】同実施の形態において、電流が流れている表面からの距離と磁界の強さとの関係を示すグラフである。
【図４】同実施の形態において、電流センサと磁界との関係を示す断面図である。
【図５】同実施の形態において、電流の向きと電流センサの出力との関係を示す第１のグラフである。
【図６】同実施の形態において、電流の向きと電流センサの出力との関係を示す第２のグラフである。
【図７】同実施の形態において、プラズマ処理装置の動作を説明するための断面図である。
【図８】同実施の形態において、チャンバーの外壁部をリターン電流が流れる様子を示す第１の部分断面図である。
【図９】同実施の形態において、電流センサによって測定された、異常放電が発生していないリターン電流の一例を示すグラフである。
【図１０】同実施の形態において、チャンバーの外壁部をリターン電流が流れる様子を示す第２の部分断面図である。
【図１１】同実施の形態において、電流センサによって測定された、異常放電が発生しているリターン電流の一例を示すグラフである。
【図１２】同実施の形態において、チャンバーにおける電流センサの設置位置の依存性を評価するための、電流センサの取り付け位置を示す平面図である。
【図１３】同実施の形態において、図１２に示される点Ａにおいて測定されたリターン電流を示すグラフである。
【図１４】同実施の形態において、図１２に示される点Ｂにおいて測定されたリターン電流を示すグラフである。
【図１５】同実施の形態において、図１２に示される点Ｃにおいて測定されたリターン電流を示すグラフである。
【図１６】同実施の形態において、図１２に示される点Ｄにおいて測定されたリターン電流を示すグラフである。
【図１７】同実施の形態において、図１２に示される点Ｅにおいて測定されたリターン電流を示すグラフである。
【図１８】同実施の形態において、図１２に示される点Ｆにおいて測定されたリターン電流を示すグラフである。
【図１９】同実施の形態において、変形例１に係るプラズマ処理装置を示す断面図である。
【図２０】同実施の形態において、変形例２に係るプラズマ処理装置を示す断面図である。
【図２１】同実施の形態において、変形例２に係るプラズマ処理装置による動作を説明するための断面図である。
【図２２】同実施の形態において、変形例３に係るプラズマ処理装置を示す断面図である。
【図２３】同実施の形態において、変形例３に係るプラズマ処理装置による動作を説明するための断面図である。
【図２４】同実施の形態において、プラズマ処理装置としてのスパッタ装置を示す断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態２に係る、プラズマ処理装置の異常放電を検知する手法を説明するための図である。
【図２６】同実施の形態において、正常なプラズマ処理装置において測定される電圧値とそのカウント数を示すグラフである。
【図２７】同実施の形態において、異常放電が発生するプラズマ処理装置において測定される電圧値とそのカウント数を示すグラフである。
【図２８】同実施の形態において、プラズマ処理装置の異常放電を検知するフローを説明するための第１のフローチャートである。
【図２９】同実施の形態において、プラズマ処理装置の異常放電を検知するフローを説明するための第２のフローチャートである。
【図３０】同実施の形態において、プラズマ処理装置の異常放電を検知するフローを説明するための第３のフローチャートである。
【図３１】同実施の形態において、異常放電による信号が明確に判断できる場合の、電圧値とそのカウント数を示すグラフである。
【図３２】同実施の形態において、異常放電による信号が明確に判断できない場合の、電圧値とそのカウント数を示すグラフである。
【図３３】同実施の形態において、所定のしきい値電圧よりも高い信号だけを積算させた場合の、電圧値とそのカウント数を示す第１のグラフである。
【図３４】同実施の形態において、所定のしきい値電圧よりも高い信号だけを積算させた場合の、電圧値とそのカウント数を示す第２のグラフである。
【図３５】同実施の形態において、所定のしきい値電圧よりも高い信号だけを積算させた場合の、電圧値とそのカウント数を示す第３のグラフである。
【図３６】本発明の実施の形態３に係る、プラズマ処理装置を用いた半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図３７】同実施の形態において、図３６に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図３８】同実施の形態において、図３７に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図３９】同実施の形態において、図３８に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図４０】同実施の形態において、図３９に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図４１】同実施の形態において、図４０に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図４２】同実施の形態において、図４１に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図４３】同実施の形態において、図４２に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図４４】同実施の形態において、図４３に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図４５】同実施の形態において、図４４に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１
ここでは、プラズマ処理装置について説明する。図１に示すように、プラズマ処理装置１のチャンバー２内には、ウェハが載置されるステージ３が設けられている。ステージ３には、プラズマを生成するための高周波電源部４が接続されている。高周波電源部４の電源ケーブル４ａには、インピーダンスの整合を図るためのマッチングボックス５が接続されている。チャンバー２の上部には、チャンバー２内に所定のガスを送り込むガス供給部６が設けられている。チャンバー２の下部には、チャンバー２内のガスを排気するためのガス排気口７が設けられている。チャンバー２の外壁部８には、チャンバー２を接地電位に固定するアース線９が取り付けられている。
【００１６】
アース線９が接続されている外壁部８の部分の近傍には、電流センサ１０が取り付けられている。電流センサ１０は、チャンバー２内に生成されるプラズマから接地電位へ向かって流れるリターン電流を測定する。電流センサ１０には異常放電検知部１４が電気的に接続されて、後述するように、測定されたリターン電流に基づいて異常放電が発生したか否かが判定される。電流センサ１０では、電流トランスの原理により、リターン電流が形成する磁場によって生じる電流が電圧信号として出力される。図２に示すように、電流センサ１０は、コアとしての鉄心１１および鉄心１１に巻回されたコイル１２を備えている。鉄心１１とコイル１２は所定のケース１３内に収容されている。
【００１７】
図３に示すように、電流が流れることによって生じる磁場の強度は、電流が流れる経路から離れるにしたがい指数関数的に弱くなる。このため、電流センサ１０は、リターン電流が流れる外壁部８の表面に接触するように取り付けることが望ましい。また、コイル１２に流れる電流は、磁場とコイル１２との相対的な位置関係に依存する。図４に示すように、鉄心１１の長手方向に巻回されたコイル１２では、鉄心１１の長手方向を、導体部分の表皮を流れるリターン電流（表皮電流３１）の流れる方向とほぼ直交させることが望ましい。これにより、リターン電流によって形成される磁界３２がコイル１２を通る成分３３が最も高くなって、電流センサから出力される電圧値が最も高くなり、異常放電をより確実に検知することができる。
【００１８】
図５および図６は、発明者らによって測定された、リターン電流の流れる方向に対する電流センサの配置の依存性を示す結果であり、図５は、リターン電流の流れる方向に対してほぼ直角に電流センサを配置した場合（ケースＡ）のグラフであり、図６は、リターン電流の流れる方向に対し平行に電流センサを配置した場合（ケースＢ）のグラフである。図５および図６に示すように、ケースＡの場合には、ケースＢの場合に比べて、約１０倍程度の電圧が測定されていることがわかる。こうして、電流センサ１０では、リターン電流の電流波形を電圧の経時変化として捉えることができる。
【００１９】
なお、チャンバー２の外壁部８に接触する電流センサ１０の部分の材質としては、磁界を通し、かつ、高周波の電磁界によって渦電流が生じない絶縁物が望ましく、また、チャンバーの外壁部はヒータの熱により比較的高温になる場合が多いため、耐熱性のセラミックス等がより望ましい。
【００２０】
また、電流センサ１０（図１等参照）を設置する際には、電流センサ１０と外壁部８の部分との間に空隙ができないように電流センサ１０を外壁部８に密着させるとともに、リターン電流２２が流れる向きにほぼ直角になるように設置することが望ましい。このため、設置すべき外壁部８の部分の面が曲面の場合には、外壁部８に接触する電流センサ１０の部分の面をその曲面に対応した曲面に形成することが望ましい。さらに、測定中に電流センサ１０が動かないように電流センサ１０を固定するとともに、電流センサ１０と外壁部８との距離が変化しないように、電流センサ１０を一定の力で外壁部８に向かって付勢することが望ましい。
【００２１】
また、電流センサ１０を外壁部８等に固定する治具は、電流センサ１０の本体部分とは電気的に絶縁される必要がある。特に、電流センサ１０の信号出力用同軸ケーブルのコネクタ（図示せず）と、治具とを接触させないようにする必要がある。これは、このような接触によって測定すべきリターン電流が影響を受けてしまい、正確な測定ができなくなるからである。
【００２２】
次に、上述したプラズマ処理装置１の動作について説明する。図７に示すように、まず、ガス排気口７から排気することによって、チャンバー２内が所定の圧力にまで減圧される。次に、その状態で、プラズマを生成するためのガスとして、たとえば、アルゴン（Ａｒ）ガスがガス供給部６からチャンバー２内に導入される。次に、高周波電源部４によって、所定の高周波電力がチャンバー２内に供給される。チャンバー２内に供給された高周波電力によってアルゴン（Ａｒ）ガスが解離し、ステージ３とガス供給部６との空間にプラズマ２１が生成される。その後、エッチングのための所定のガスをガス供給部６からプラズマ２１に向けて送り込むことで、そのガスが解離し、ステージ３に載置された半導体基板（ウェハ）５１にエッチング処理が施されることになる。
【００２３】
プラズマ処理中では、生成されたプラズマ２１からチャンバー２を経て、接地されたアース線９に向かってリターン電流２２が流れる。このとき、図８に示すように、プラズマ２１からチャンバー２の外壁部８を流れるリターン電流２２は、表皮効果により、チャンバー２の外壁部８の表面近傍を流れることになる。表皮効果とは、導体を流れる電流の周波数が高くなると、電流は導体の表面に集まって流れる現象をいう。たとえば、電源周波数を１３．５６ＭＨｚとすると、チャンバー２の材質がアルミニウム（Ａｌ）の場合には、表面から約２２．４μｍ程度の深さの領域に電流が流れることになる。異常放電が発生していない場合には、電流センサ１０によって測定されるリターン電流２２の電流波形には、異常放電に伴う電流は測定されない。実測したリターン電流の電流波形（電圧の経時変化）の一例を図９に示す。
【００２４】
一方、異常放電が発生している場合には、図１０に示すように、その異常放電２３に伴う電流もチャンバー２の外壁部８の表面近傍をアース線９に向かって流れることになる。この場合には、異常放電に伴うパルス状の電流が測定される。実測した電流波形の一例を図１１に示す。図１１に示すように、異常放電が発生した電流波形では、異常放電が発生していない電流波形（図９参照）には見られないパルス電流２５が測定されていることがわかる。
【００２５】
上述したプラズマ処理装置１では、プラズマ２１からアース線（接地電位）９へ向かって流れるリターン電流２２を、チャンバー２の外壁部８に接触するように設置した電流センサ１０にて測定することによって異常放電を検知する。これにより、高周波電源部の給電ラインにセンサを組み込む場合に比べて、特殊な治具等を用いることなく容易に電流センサを取り付けることができる。また、プラズマ処理装置にセンサを取り付けるために、プラズマ処理装置の稼動を止めて窓を設ける等の改造を行なう必要もなく、プラズマ処理装置の稼働率を下げることもない。さらに、リターン電流を測定することによって異常放電を検知するため、電流センサ１０を設置する位置の制約が少なく、異常放電が発生すると予想される箇所に電流センサ１０を設置することができ、より確実に異常放電を検知することができる。
【００２６】
（変形例１）
電流センサは、異常放電が発生すると予想される箇所に設置することが望ましい。しかしながら、プラズマ処理装置によっては異常放電が発生する箇所を特定することが難しい場合も想定される。仮に、異常放電が発生する、チャンバーの外壁部の周方向位置に対して、電流センサが正反対の周方向位置に設置されているような場合には、電流センサによって異常放電に伴う電流を検知することが難しくなる。
【００２７】
このような異常放電が発生する箇所を特定することが難しい場合でも、プラズマからチャンバーの外壁部を流れるリターン電流は、最終的にアース線（接地電位）へ向かって流れることから、電流センサをアース線が接続されている外壁部の部分の近傍に設置することで、異常放電を検知する感度を上げることができることが発明者らの評価によって判明した。
【００２８】
発明者らは、異常放電が発生しやすいとされるプラズマ処理装置を用い、図１２に示すように、チャンバーの外壁部における６つの周方向位置に電流センサを設置して電流波形を測定した。その電流波形を、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７および図１８にそれぞれ示す。図１３〜図１８に示すように、アース線９が接続されている外壁部８の周方向位置に近づくにしたがって測定される電流波形（電圧値）が大きくなり、アース線９が接続されている周方向位置において最も大きくなっていることがわかる。この評価結果から、図１９に示すように、アース線９が接続されている外壁部８の部分の近傍に電流センサ１０を設置することで、異常放電２３を検知する感度を上げることができることが判明した。
【００２９】
（変形例２）
上述したように、プラズマからチャンバーの外壁部を流れるリターン電流は、最終的にアース線（接地電位）へ向かって流れる。そこで、図２０に示すように、電流センサ１０をアース線９に接触するように設置してもよい。この場合には、図２１に示すように、チャンバー２内において発生した異常放電２３に伴うリターン電流２２は、チャンバー２の外壁部８を経てアース線９を流れることになるため、異常放電２３が発生する箇所を明確に特定できなくても、異常放電２３をさらに確実に検知することができる。
【００３０】
（変形例３）
プラズマ処理装置によっては、アース線が設けられていない場合がある。そのようなプラズマ処理装置では、図２２に示すように、高周波電源部４の電源ケーブル４ａのアース経路に接触する態様で電流センサ１０を設置することが望ましい。たとえば、電流センサ１０を、チャンバー２に接続する電源ケーブル４ａの金属のコネクタ部分に接触するように設置してもよい。また、電流センサを、インピーダンスの整合を図る金属製のマッチングボックス５に接触させるように設置してもよい。この場合には、図２３に示すように、特に、ステージ３に載置された半導体基板（ウェハ）５１の近傍において発生する異常放電２３を検知しやすくなる。
【００３１】
なお、上述したプラズマ処理装置では、電流センサ１０として、電流トランスの原理を利用した鉄心とコイルを備えた電流センサを例に挙げた。このような電流センサの他に、絶縁性のガラス等が有するファラデー効果を利用してリターン電流を測定する手法を用いてもよい。ファラデー効果とは、ある物質に磁場をかけると、磁場と平行な方向に直線偏光を透過させたときに偏光面が回転する現象をいう。この場合には、信号出力用同軸ケーブルの代わりに、ガラスへの光の入出力を絶縁性の光ファイバーを使用することができ、信号出力用同軸ケーブルのコネクタと治具等との接触に伴うリターン電流への影響をなくすことができる。
【００３２】
また、ポッケルス効果を有する結晶を利用してリターン電流を測定する手法を用いてもよい。ポッケルス効果とは、誘電性の等方性結晶に電場をかけると、電場の強さに比例して等方性結晶の屈折率が変化し複屈折性を示す現象をいう。この場合には、等方性結晶として、リン酸二水素アンモニウム（ＡＤＰ：Ammonium Dihydrogen Phosphate（ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4））の結晶あるいはリン酸二水素カリウム（ＫＤＰ：Potassium Dihydrogen Phosphate（ＫＨ2ＰＯ4））の結晶を利用することができる。特に、酸化ビスマスゲルマニウム（ＢＧＯ：Bismuth Germanium Oxide（Ｂｉ12ＧｅＯ20））の結晶は潮解性を有しておらず、測定に適している。また、結晶への光の入手力を絶縁性の光ファイバーを使用することで、リターン電流への影響をなくすことができる。
【００３３】
また、上述したプラズマ処理装置１では、エッチング装置を例に挙げて説明したが、プラズマ処理装置としては、エッチング処理の他に、成膜処理に適用されるプラズマ処理装置がある。たとえば、所定の材料ガスをチャンバー内に導入し、化学気相成長法によって所定の膜を形成するプラズマＣＶＤ装置がある。また、スパッタ装置がある。図２４に示すように、プラズマ処理装置１としてのスパッタ装置では、半導体基板５１が載置されるステージ３と対向する側にスパッタ材料のターゲット１５が配置されている。ターゲット１５には、直流電源１６が接続され、チャンバー２とはシールドフランジ１７により電気的に絶縁されている。また、チャンバー２内には、アースシールド１８が設けられている。ステージ３は接地電位に接続されている。スパッタ装置においても、アース線９が接続されているチャンバー２の外壁部８の部分の近傍に接触するように電流センサ１０を設置したり、あるいは、ステージ３に接続されているアース線に接触するように電流センサ１０を設置することで、異常放電を確実に検知することが可能である。
【００３４】
実施の形態２
ここでは、プラズマ処理装置１の異常放電検知部１４（図１等参照）が備える異常放電の判定方法の一例について説明する。異常放電は、電圧の経時変化として捉えられるリターン電流が、所定のしきい値電圧を越えているか否かによって判定されることになる。
【００３５】
はじめに、そのしきい値電圧の決定の仕方について説明する。まず、異常放電が発生しておらず正常と判断されるプラズマ処理装置について、チャンバーの外壁部等に電流センサを設置してリターン電流を測定する。異常放電の電流は、通常、パルス状の波形になる。そこで、測定されるリターン電流の波形に基づき、パルスハイトアナライザによって、電流パルスの電圧を求め、その電圧値が測定された回数をカウントする。測定されるリターン電流の波形を、電圧値とカウント数に変換する原理を図２５に模式的に示す。図２５では、リターン電流の波形の各ピークの電圧値と、カウントされた電圧値とが同じハッチングで示されている。
【００３６】
図２６は、発明者らによって実際に測定された正常なプラズマ処理装置のリターン電流の電圧値とカウント数を示すグラフである。このグラフから電圧値の最大値を求め、その最大値に基づいてしきい値電圧を設定する。たとえば、電圧値の最大値に、その最大値の１０％の電圧値を加えた電圧値をしきい値電圧として設定する。
【００３７】
次に、異常放電が発生しているとされるプラズマ処理装置について、正常なプラズマ処理装置の場合と同じ条件のもとでリターン電流を測定する。このとき、しきい値電圧よりも高い信号（電圧）が測定された場合には、異常放電が検知されたと判断することができる。図２７は、異常放電が発生するプラズマ処理装置について実際に測定されたリターン電流の電圧値とカウント数を示すグラフである。図２７に示すように、しきい値電圧よりも高い信号（電圧）が測定されていることがわかる。このようにして、しきい値電圧があらかじめ決定される。
【００３８】
次に、決定されたしきい値電圧に基づいて異常放電が発生しているか否かを判定する手法について、フローチャートにしたがって説明する。図２８に示すように、まず、ステップＳ１では、プラズマ処理装置からの測定を開始する信号を受けて異常放電を検知する測定が開始され、ステップＳ２では、電流センサによって測定されるリターン電流に基づく出力信号のデータが取り込まれる。次に、ステップＳ３では、測定を開始してから、たとえば１枚のウェハを処理するのに要する所定の時間以内であるか否かが判断される。所定の時間を越えていれば、測定を終了する。所定の時間が経過していなければ、測定を続行し電圧値を測定する。また、その電圧値が測定された回数が積算される。
【００３９】
次に、ステップＳ５では、測定される電圧値に、しきい値電圧を超える電圧値があるか否かが判断される。しきい値電圧を越える電圧値が測定されない場合には、ステップＳ６において異常放電は発生していないと判断されて、ステップＳ１に戻り測定が続けられる。一方、しきい値電圧を越える電圧値が測定された場合には、ステップＳ７以降において、その電圧値がしきい値電圧に対してどの程度の高さの電圧値であるか判断される。測定された電圧値が、たとえば、しきい値電圧の１０倍を越える電圧値である場合には、ステップＳ８において、大きな異常放電が発生したとしてプラズマ処理を停止し、エラー信号を発生させる。
【００４０】
一方、測定された電圧値が、しきい値電圧の１０倍を越えていない場合には、図２９に示すように、ステップＳ９において、測定された電圧値が、たとえば、しきい値電圧の２倍以上で１０倍未満であるか否かが判断される。測定された電圧値が、しきい値電圧の２倍以上で１０倍未満である場合には、ステップＳ１０において、測定される電圧値をしきい値電圧で割って規格化し、ステップＳ１１において、規格化された値をＮ個分積算して累計値が算出される。次に、ステップＳ１２では、算出された累計値が、たとえば、５０以上であるか否かが判断される。算出された累計値が５０以上である場合には、ステップＳ１３において、歩留まりに影響を与える異常放電が発生したと判断し、現在処理中のプラズマ処理が完了した後、プラズマ処理を止めてエラー信号を発生させる。一方、算出された累計値が５０を超えない場合には、ステップＳ２に戻り測定が続けられる。
【００４１】
また、ステップＳ９において、測定された電圧値が、しきい値電圧の２倍以上で１０倍未満でない場合には、図３０に示すように、ステップＳ１４において、測定された電圧値が、しきい値電圧の１倍以上で２倍未満であるか否かが判断される。測定された電圧値が、しきい値電圧の１倍以上で２倍未満でない場合には、ステップＳ２に戻り測定が続けられる。一方、測定された電圧値が、しきい値電圧の１倍以上で２倍未満である場合には、ステップＳ１５において、測定される電圧値をしきい値電圧で割って規格化し、ステップＳ１６において、規格化された値をＮ個分積算して累計値が算出される。次に、ステップＳ１７では、算出された累計値が、たとえば、２０以上であるか否かが判断される。算出された累計値が２０以上である場合には、ステップＳ１８において、歩留まりに影響を与えない程度の微小な異常放電が発生したと判断し、プラズマ処理を続行させながらアラーム信号を発生させる。一方、算出された累計値が２０を超えない場合には、ステップＳ２に戻り測定が続けられる。
【００４２】
上述した判定手法では、まず、正常とされるプラズマ処理装置について測定されたリターン電流の電圧値に基づいてしきい値電圧を設定する。次に、その条件と同じ条件のもとで対象のプラズマ処理装置のリターン電流を測定しながら、リターン電流の電圧値がしきい値電圧を超えたときの電圧値と、しきい値電圧を超えた回数とがデータとして蓄積される。そして、しきい値電圧を超えた回数が設定された所定の回数よりも多い場合に、検査対象のプラズマ処理装置に異常放電が発生したと判断される。
【００４３】
これにより、他の半導体製造装置からノイズ等が多い半導体工場において、プラズマ処理装置の異常放電を誤判定することなく確実に検知することができる。異常放電を検知した場合には、プラズマ処理装置を停止してメンテナンスを行う等の適切な対処をすることで、異常放電によって生成される異物によって半導体装置の歩留まりが低下するのを抑制することができる。
【００４４】
また、リターン電流の電圧値がしきい値電圧を超える場合が単発的ではあっても、リターン電流の電圧値が、しきい値電圧よりも、たとえば１桁以上高いような場合には、検査対象のプラズマ処理装置に比較的大きな異常放電が発生したと判断し、直ちにプラズマ処理装置を停止させる等の処置を採ることで、大きな異常放電に起因する半導体装置の歩留まり低下を抑制することができる。
【００４５】
ところで、しきい値電圧を決定するに際して、実際の測定では、ノイズ等の影響によってしきい値電圧を容易に決定できないことが想定される。つまり、異常放電が発生していないプラズマ処理装置の測定データに対して、異常放電に伴う信号を明確に区別できない場合が想定される。
【００４６】
図３１は、発明者らによって測定された、正常なプラズマ処理装置の測定データに対して異常放電に伴う信号が明確に区別できた場合の測定結果を示す。図３１に示すように、異常放電に伴う、しきい値電圧よりも高い信号が、測定されていることがわかる。これに対して、図３２は、異常放電が発生しているにもかかわらず、正常なプラズマ処理装置の測定データに対して、その異常放電に伴う信号を明確に区別することができない場合の測定結果を示す。図３２に示すように、正常なプラズマ装置の信号の中に異常放電に伴う信号が存在しており、両者を区別することが困難であることがわかる。このような場合には、リターン電流の流れに対して電流センサが適切な位置に設置していないことも考えられるため、電流センサを取り付ける位置を変えて測定することが望ましい。
【００４７】
また、リターン電流を測定する際に、相対的に低い電圧値が相対的に高い電圧値よりも多くカウントされるため、測定終了までにカウント数がオーバフローすることが想定される。このようなオーバフローを防止するために、正常とされるプラズマ処理装置について測定された電圧値（最大電圧値）よりも小さい電圧値については、カウントしないようにしてもよい。このような手法によって測定された結果を、図３３、図３４および図３５にそれぞれ示す。図３３では、異常放電が連続的に発生した場合の測定結果を示し、パルスカウント数は３７９個であった。図３４では、異常放電が間欠的に発生した場合の測定結果を示し、パルスカウント数は２１個であった。図３５では、異常放電が発生しない場合の測定結果を示し、パルスカウント数は０個であった。
【００４８】
実施の形態３
ここでは、前述したプラズマ処理装置を適用した半導体装置の製造方法の一例について説明する。図３６に示すように、まず、半導体基板５１の表面から所定の深さにわたり素子分離絶縁膜を形成することにより、素子形成領域ＲＰ，ＲＮが規定される。素子形成領域ＲＰには、ｎ型ウェル領域５２が形成される。次に、素子形成領域ＲＰでは、ゲート電極ＧＰおよび１対のソース・ドレイン領域ＰＳＤ，ＰＳＤを有するｐチャネル型の電界効果トランジスタＴ１が形成され、素子形成領域ＲＮでは、ゲート電極ＧＮおよび１対のソース・ドレイン領域ＮＳＤ，ＮＳＤを有するｎチャネル型の電界効果トランジスタＴ２が形成される。次に、ｐチャネル型の電界効果トランジスタＴ１およびｎチャネル型の電界効果トランジスタＴ２を覆うように、半導体基板５１の表面にシリコン酸化膜等の層間絶縁膜６０が形成される。
【００４９】
まず、ｐチャネル型の電界効果トランジスタＴ１およびｎチャネル型の電界効果トランジスタＴ２が形成された半導体基板５１が、前述したプラズマ処理装置として、プラズマＣＶＤ装置のチャンバー２内のステージ３に載置される（たとえば、図１参照）。次に、チャンバー２内を所定の圧力にまで減圧した状態でアルゴンガスを導入し、高周波電力を供給することによっプラズマを生成する。そのプラズマに向けて、たとえば、モノシラン（ＳｉＨ4）系のガス等、あるいは、ＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate glass）系のガスを送り込むことで、そのガスが解離し、化学気相成長法によって半導体基板５１の表面に層間絶縁膜６０が堆積する。
【００５０】
層間絶縁膜６０が堆積する間に、電流センサ１０によってリターン電流が測定され、前述したフローチャートにしたがって、異常放電が発生したか否かの判定処理が並行して行われる。成膜処理を通じて異常放電が発生しなかった場合には、図３６に示すように、ｐチャネル型の電界効果トランジスタＴ１およびｎチャネル型の電界効果トランジスタＴ２を覆うように層間絶縁膜６０が形成される。
【００５１】
一方、成膜処理の途中において、リターン電流の電圧値がしきい値電圧を超えて異常放電が発生した場合には、しきい値電圧を超えたときの電圧値と、しきい値電圧を越えた回数とに基づいて所定の措置が採られる。前述したように、たとえば、電圧値がしきい値電圧の１０倍を越える電圧値である場合には、大きな異常放電が発生したとしてプラズマ処理が停止される。この場合、成膜処理が途中で停止された半導体基板（ウェハ）の救済が可能であると判断される場合には、異常放電が発生したプラズマＣＶＤ装置とは別のプラズマＣＶＤ装置等によって残りの成膜処理を行なうことで、層間絶縁膜が形成される。
【００５２】
また、電圧値がしきい値電圧の１０倍を越えない電圧値である場合には、その電圧値としきい値電圧を超えた回数の程度に基づいて、そのまま成膜処理を続行させたり、あるいは、成膜処理を続行させるものの、その半導体基板の成膜処理が完了した時点で、プラズマＣＶＤ装置を停止させたりする等の措置が採られることになる。こうして、異常放電に起因する異物による半導体装置の歩留まり低下を最小限に抑えることができる。
【００５３】
次に、図３７に示すように、層間絶縁膜６０にコンタクトホールを形成するための所定の写真製版処理を施すことによりレジストパターン７０が形成される。次に、そのレジストパターン７０をマスクとして、層間絶縁膜６０にエッチング処理が施される。まず、レジストパターン７０が形成された半導体基板５１が、前述したプラズマ処理装置として、エッチング装置のチャンバー２内のステージ３に載置される（たとえば、図１参照）。次に、チャンバー２内を所定の圧力にまで減圧した状態でアルゴンガスを導入し、高周波電力を供給することによっプラズマを生成する。そのプラズマに向けて、たとえば、フルオロカーボン系のエッチングをガスを送り込むことで、そのエッチングガスが解離し、レジストパターン７０に覆われていない層間絶縁膜６０の部分にエッチングが施される。
【００５４】
層間絶縁膜６０にエッチング処理が施されている間に、電流センサ１０によってリターン電流が測定され、前述したフローチャートにしたがって、異常放電が発生したか否かの判定処理が並行して行われる。エッチング処理を通じて異常放電が発生しなかった場合には、図３８に示すように、ソース・ドレイン領域ＰＳＤ，ＮＳＤの表面を露出するコンタクトホール６０ａが形成される。
【００５５】
一方、エッチング処理の途中において、リターン電流の電圧値がしきい値電圧を超えて異常放電が発生した場合には、しきい値電圧を超えたときの電圧値と、しきい値電圧を越えた回数とに基づいて所定の措置が採られる。前述したように、たとえば、電圧値がしきい値電圧の１０倍を越える電圧値である場合には、大きな異常放電が発生したとしてプラズマ処理が停止される。この場合、エッチング処理が途中で停止された半導体基板（ウェハ）の救済が可能であると判断される場合には、異常放電が発生したエッチング装置とは別のエッチング装置等によって残りのエッチング処理を行なうことで、コンタクトホールが形成される。
【００５６】
また、電圧値がしきい値電圧の１０倍を越えない電圧値である場合には、その電圧値としきい値電圧を超えた回数の程度に基づいて、そのままエッチング処理を続行させたり、あるいは、エッチング処理を続行させるものの、その半導体基板のエッチング処理が完了した時点で、エッチング装置を停止させたりする等の措置が採られることになる。こうして、異常放電に起因する異物による半導体装置の歩留まり低下を最小限に抑えることができる。
【００５７】
層間絶縁膜６０にコンタクトホール６０ａが形成された後、図３９に示すように、レジストパターン７０（図３８参照）が除去される。次に、コンタクトホール６０ａ内にチタンナイトライド等のバリアメタル膜としてが形成される。まず、前述したプラズマ処理装置として、スパッタ装置のチャンバー２内のステージ３に載置される（図２４参照）。次に、チャンバー２内を所定の圧力にまで減圧した状態でアルゴンガスを導入し、ステージ３とターゲット１５との間に所定の電圧を印加することによってプラズマ（グロー放電）を生成する。解離したアルゴン（アルゴンイオン）をターゲット１５に衝突させることによってスパッタされたバリアメタル材（チタンナイトライド）が、半導体基板５１の表面に堆積する。
【００５８】
チタンナイトライドのバリアメタル膜が堆積されている間に、電流センサ１０によってリターン電流が測定され、前述したフローチャートに従って、異常放電が発生したか否かの判定処理が並行して行なわれる。スパッタ処理を通じて異常放電が発生しなかった場合には、図４０に示すように、コンタクトホール６０ａの底面と側面を覆うように、バリアメタル膜６１が形成される。
【００５９】
一方、スパッタ処理の途中において、リターン電流の電圧値がしきい値電圧を超えて異常放電が発生した場合には、しきい値電圧を超えたときの電圧値と、しきい値電圧を越えた回数とに基づいて所定の措置が採られる。前述したように、たとえば、電圧値がしきい値電圧の１０倍を越える電圧値である場合には、大きな異常放電が発生したとしてプラズマ処理が停止される。この場合、スパッタ処理が途中で停止された半導体基板（ウェハ）の救済が可能であると判断される場合には、異常放電が発生したスパッタ装置とは別のスパッタ装置等によって所望の膜厚になるまでスパッタ処理を行なうことで、バリアメタル膜が形成される。
【００６０】
また、電圧値がしきい値電圧の１０倍を越えない電圧値である場合には、その電圧値としきい値電圧を超えた回数の程度に基づいて、そのままスパッタ処理を続行させたり、あるいは、スパッタ処理を続行させるものの、その半導体基板のスパッタ処理が完了した時点で、スパッタ装置を停止させたりする等の措置が採られることになる。こうして、異常放電に起因する異物による半導体装置の歩留まり低下を最小限に抑えることができる。
【００６１】
次に、図４１に示すように、バリアメタル膜６１の表面に接触するように、たとえばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、タングステン膜６２が形成される。次に、コンタクトホール６０ａ内に位置するバリアメタル膜６１の部分およびタングステン膜６２の部分を残して、層間絶縁膜６０の上面上に位置するタングステン膜６２の部分およびバリアメタル膜６１の部分が、化学的機械研磨処理（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）によって除去される。このようにして、図４２に示すように、コンタクトホール６０ａ内にプラグ６３が形成される。
【００６２】
次に、層間絶縁膜６０の表面上に第１配線層が形成される。まず、前述したプラズマ処理装置として、スパッタ装置のチャンバー２内のステージ３に載置される（図２４参照）。次に、チャンバー２内を所定の圧力にまで減圧した状態でアルゴンガスを導入し、ステージ３とターゲット１５との間に所定の電圧を印加することによってプラズマ（グロー放電）を生成する。解離したアルゴン（アルゴンイオン）をターゲット１５に衝突させることによってスパッタされた配線材料（タングステン）が、層間絶縁膜６０の表面に堆積する。
【００６３】
タングステンの配線材料が堆積されている間に、電流センサ１０によってリターン電流が測定され、前述したフローチャートに従って、異常放電が発生したか否かの判定処理が並行して行なわれる。スパッタ処理を通じて異常放電が発生しなかった場合には、図４３に示すように、層間絶縁膜６０の表面に接触するようにタングステン膜６４が形成される。一方、スパッタ処理の途中において、リターン電流の電圧値がしきい値電圧を超えて異常放電が発生した場合には、上述したバリアメタル膜の場合について説明したのと同様に、しきい値電圧を超えたときの電圧値と、しきい値電圧を越えた回数とに基づいて、所望の膜厚になるまでスパッタ処理を行なったり、あるいは、スパッタ処理を続行させる等の措置が採られることになる。
【００６４】
次に、タングステン膜６４の表面上に、反射防止膜としてチタンナイトライド膜が形成される。このチタンナイトライド膜も、所定のスパッタ装置のチャンバー内において形成される。チタンナイトライドが堆積されている間に、タングステン膜の場合と同様に、異常放電が発生したか否かの判定処理が並行して行なわれる。スパッタ処理を通じて異常放電が発生しなかった場合には、図４３に示すように、タングステン膜６４の表面に接触するように、反射防止膜としてのチタンナイトライド膜６５が形成される。一方、スパッタ処理の途中において、リターン電流の電圧値がしきい値電圧を超えて異常放電が発生した場合には、上述したバリアメタル膜の場合について説明したのと同様に、しきい値電圧を超えたときの電圧値と、しきい値電圧を越えた回数とに基づいて、所望の膜厚になるまでスパッタ処理を行なったり、あるいは、スパッタ処理を続行させる等の措置が採られることになる。
【００６５】
次に、図４４に示すように、第１配線層をパターニングするための所定のレジストパターン７１が形成される。次に、そのレジストパターン７１をマスクとして、タングステン膜６４等にエッチング処理が施される。まず、前述したプラズマ処理装置として、エッチング装置のチャンバー２内のステージ３に載置される（図１参照）。次に、チャンバー２内を所定の圧力にまで減圧した状態でアルゴンガスを導入し、高周波電力を供給することによっプラズマを生成する。そのプラズマに向けて、タングステン等をエッチングするための所定のガスを送り込むことで、そのエッチングガスが解離し、レジストパターン７１に覆われていないチタンナイトライド膜６５の部分およびタングステン膜６４の部分にエッチングが施される。
【００６６】
タングステン膜６４等にエッチング処理が施されている間に、電流センサ１０によってリターン電流が測定され、前述したフローチャートにしたがって、異常放電が発生したか否かの判定処理が並行して行われる。エッチング処理を通じて異常放電が発生しなかった場合には、図４５に示すように、第１配線層Ｍ１が形成される。
【００６７】
一方、エッチング処理の途中において、リターン電流の電圧値がしきい値電圧を超えて異常放電が発生した場合には、上述した層間絶縁膜のエッチングについて説明したのと同様に、しきい値電圧を超えたときの電圧値と、しきい値電圧を越えた回数とに基づいて所定の措置が採られる。たとえば、電圧値がしきい値電圧の１０倍を越える電圧値である場合には、大きな異常放電が発生したとしてプラズマ処理が停止される。この場合、エッチング処理が途中で停止された半導体基板（ウェハ）の救済が可能であると判断される場合には、異常放電が発生したエッチング装置とは別のエッチング装置等によって残りのエッチング処理を行なうことで、第１配線層Ｍ１が形成される。
【００６８】
また、電圧値がしきい値電圧の１０倍を越えない電圧値である場合には、その電圧値としきい値電圧を超えた回数の程度に基づいて、そのままエッチング処理を続行させたり、あるいは、エッチング処理を続行させるものの、その半導体基板のエッチング処理が完了した時点で、エッチング装置を停止させたりする等の措置が採られることになる。こうして、第１配線層Ｍ１が形成される。その後、必要に応じて、さらに層間絶縁膜を形成し、第２配線層等を形成される。こうして、半導体装置の主要部分が形成される。
【００６９】
上述した半導体装置の製造方法では、プラズマ処理装置によってエッチング処理やスパッタ処理を施す際に、プラズマ処理を施しながら測定されるリターン電流がしきい値電圧を超えた場合に、その電圧値としきい値電圧を超えた回数とに基づいて、異常放電が発生したか否かが判定される。異常放電が発生した場合には、その電圧値としきい値電圧を越えた回数の程度に応じて所望の措置を採ることで、異常放電に起因する半導体装置の歩留まり低下を最小限に抑えることができる。
【００７０】
なお、プラズマ処理装置としてのプラズマＣＶＤ装置では、シリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜等の層間絶縁膜の形成に適用する場合を例に挙げて説明したが、パッシベーション膜や反射防止膜の形成にも適用することが可能である。また、チタン（Ｔｉ）系のバリアメタル膜の形成にも適用することが可能である。
【００７１】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、半導体装置の製造に適用されるプラズマ処理装置に有効に利用される。
【符号の説明】
【００７３】
１  プラズマ処理装置、２  チャンバー、２ａ  フランジ部、３  ステージ、４  高周波電源部、４ａ  電源ケーブル、５  マッチングボックス、６  ガス供給部、７  ガス排気口、８  外壁部、９  アース線、１０  電流センサ、１１  鉄心、１２  コイル、１３  ケース、１４  異常放電検知部、１５  ターゲット、１６  直流電源、１７  シールドフランジ、１８  アースシールド、２１  プラズマ、２２  リターン電流、２３  異常放電、２５  異常放電に伴う電流、３１  表皮電流、３２  磁界、３３  成分、５１  半導体基板、５２  ｎ型ウェル領域、５３  素子分離絶縁膜、５４  ゲート絶縁膜、５５  ポリシリコン膜、５６  サイドウォール絶縁膜、５７  金属シリサイド膜、５８  金属シリサイド膜、ＧＮ  ゲート電極、ＧＰ  ゲート電極、ＲＮ  素子形成領域、ＲＰ  素子形成領域、Ｔ１  ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ、Ｔ２  ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ、ＮＳＤ  ｎ型のソース・ドレイン領域、ＰＳＤ  ｐ型のソース・ドレイン領域、６０  層間絶縁膜、６０ａ  コンタクトホール、６１  バリアメタル膜、６２  タングステン膜、６３  プラグ、６４  タングステン膜、６５  反射防止膜、７０  レジストパターン、７１  レジストパターン。
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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