(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内にプラズマを発生させて処理室内で被処理体上に薄膜を生成または被処理体上に生成した薄膜を加工する処理を施すステップと、
前記処理室内にプラズマを発生させて前記被処理体を処理している最中に、所望の周波数で強度変調した所望の波長のレーザ光を観測用窓を通して前記処理室内に走査して照射するステップと、
該照射により前記処理室内に浮遊する微細粒子によって散乱され前記観察用窓を通過した後方散乱光を前記照射するレーザ光の光軸とは異なる光軸方向に受光端面を多段形状に成形したバンドルファイバで受光するステップと、
該受光して得た受光信号の中から前記周波数成分を検出するステップと、
該検出した信号を用いて前記処理室内の前記レーザ光を照射した領域に存在する微細粒子の位置および大きさに関する情報を得るステップと、
該得た微細粒子の位置および大きさに関する情報をマッピングして出力するステップとを有することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記処理室内の微細粒子によって散乱され前記観察用窓を通過した前記後方散乱光のうち前記波長成分の光を波長分離して受光するとともに撮像し、該受光して得た受光信号の中から前記周波数成分を検出し、この検出して得た検出信号と前記撮像して得た画像とを用いて、前記微細粒子の位置および大きさのうち少なくとも一つを判定することをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記所望の周波数は、前記薄膜生成または加工処理に使用される励起源の周波数およびその整数倍とは、異なる周波数であることを特徴とする請求項１記載の回路基板の製造方法。
【請求項４】
基板上にレジストを塗布するステップと、
前記基板上に塗布したレジストを露光するステップと、
前記露光したレジストを現像するステップと、
前記レジストを現像した基板をプラズマエッチング処理装置を用いてエッチング処理することにより前記基板上にパターンを形成するステップと、
前記パターンを形成した基板をアッシング処理するステップとを有し、
前記エッチング処理するステップにおいて、
プラズマエッチング処理装置でプラズマを発生させて前記レジストを現像した基板をエッチング処理するときに、レーザビームを前記プラズマエッチング処理装置の窓部を介して前記プラズマを発生させているプラズマエッチング処理装置の内部に走査して照射し、前記プラズマエッチング処理装置の内部に浮遊する微細粒子により後方散乱された散乱光を前記窓部を介して前記照射するレーザの光軸とは異なる光軸方向に受光端面を多段形状に成形したバンドルファイバで検出して、前記プラズマエッチング処理装置の内部の前記レーザビームを照射した領域に存在する微細粒子の位置および大きさに関する情報のマッピングデータを作成することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記プラズマエッチング処理装置の内部に走査して照射するレーザビームは、所望の周波数で強度変調されたレーザビームであることを特徴とする請求項４記載の回路基板の製造方法。
【請求項６】
基板上に薄膜を形成するステップと、
該薄膜を形成した基板上にレジストを塗布するステップと、
露光装置を用いて前記基板上に塗布されたレジストを露光することによりマスクに形成されたパターンを前記レジストに転写するステップと、
現像装置を用いて前記露光されたレジストを現像するステップと、
前記レジストを現像した基板をプラズマエッチング処理装置を用いてエッチング処理することにより前記基板上に形成した薄膜に穴パターンを形成するステップと、
前記穴パターンを形成した基板をアッシング処理するステップとを有し、
前記エッチング処理するステップにおいて、プラズマエッチング処理装置でプラズマを発生させて前記レジストを現像した基板をエッチング処理するときに、レーザビームを前記プラズマエッチング処理装置の窓部を介して該プラズマエッチング処理装置の内部に走査して照射し、前記プラズマエッチング処理装置の内部に浮遊する微細粒子からの散乱光を前記プラズマエッチング処理装置の壁面からの反射光と分離して前記窓部を介して照射する前記レーザビームの光軸とは異なる光軸方向に受光端面を多段形状に成形したバンドルファイバで検出して、前記プラズマエッチング処理装置の内部の前記レーザビームを照射した領域に存在する微細粒子の位置および大きさに関する情報のマッピングデータを作成することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項７】
前記プラズマエッチング処理装置の内部に走査して照射するレーザビームは、所望の周波数で強度変調されたレーザビームであることを特徴とする請求項６記載の回路基板の製造方法。
【請求項８】
前記検出した散乱光から前記プラズマエッチング処理装置の内部の前記レーザビームを照射した領域に存在する微細粒子の前記レーザビームの光軸方向と走査方向との分布に関する情報を得ることを特徴とする請求項６記載の回路基板の製造方法。
【請求項９】
前記微細粒子のマッピングデータをモニタ画面上に表示することを特徴とする請求項６記載の回路基板の製造方法。
【請求項１０】
前記作成したマッピングデータに基づいて、前記プラズマエッチング処理装置の内部の汚染の状態に関する情報を出力することを特徴とする請求項６記載の回路基板の製造方法。
【請求項１１】
プラズマエッチング処理装置の内部に表面にレジストのパターンが形成された基板を搬入するステップと、
前記基板を搬入した前記プラズマエッチング処理装置の内部を真空に排気して処理ガスの流量を制御して導入し所望の圧力に設定するステップと、
前記プラズマエッチング処理装置の電極に高周波電力を印加して前記プラズマエッチング処理装置の内部にプラズマを発生させるステップと、
該発生させたプラズマにより前記表面にレジストのパターンが形成された基板をエッチング処理するステップと、
前記プラズマにより前記基板をエッチング処理している最中に前記プラズマエッチング処理装置の窓部を介して前記プラズマエッチング処理装置の内部にレーザビームを走査して照射し前記プラズマエッチング処理装置の内部に浮遊する微細粒子からの後方散乱光を前記窓部を介して照射する前記レーザビームの光軸とは異なる光軸方向に受光端面を多段形状に成形したバンドルファイバで検出して、前記プラズマエッチング処理装置の内部の前記レーザビームを照射した領域に存在する微細粒子の位置および大きさに関する情報のマッピングデータを作成するステップと、
前記処理ガスの導入を停止して前記プラズマエッチング処理装置の内部から前記処理ガスを排気した後前記基板を前記プラズマエッチング処理装置から搬出するステップとを有することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項１２】
前記プラズマエッチング処理装置の内部に走査して照射するレーザビームは、所望の周波数で強度変調されたレーザビームであることを特徴とする請求項１１記載の回路基板の製造方法。
【請求項１３】
前記作成したマッピングデータをモニタ画面上に表示することを特徴とする請求項１１記載の回路基板の製造方法。
【請求項１４】
前記作成したマッピングデータに基づいて、前記プラズマエッチング処理装置の内部の汚染の状態に関する情報を出力することを特徴とする請求項１１記載の回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板や液晶基板などの回路基板の製造方法に係り、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）内に浮遊した微細粒子を、ｉｎ−ｓｉｔｕ計測する機能を備えた回路基板製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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２８に示す平行平板型プラズマエッチング装置がある。この種の装置は、図２６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】
前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、剥離して浮遊微細粒子となることが知られている。この浮遊微細粒子は、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】
前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微細粒子の大きさは、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）内に浮遊した微細粒子をモニタする従来技術としては、特開昭５７−１１８６３０号公報（従来技術１）、特開平３−２５３５５号公報（従来技術２）、特開平３−１４７３１７号公報（従来技術３）、特開平６−８２３５８号公報（従来技術４）、特開平６−１２４９０２号公報（従来技術５）、特開平１０−２１３５３９号公報（従来技術６）に開示された技術が挙げられる。
【０００９】
前記従来技術１には、反応空間における自己発光光のスペクトルと異なったスペクトルを有する平行光を反応空間に照射する手段と、前記平行光の照射を受けて前記反応空間において発生する微細粒子からの散乱光を検出する手段とを、具備した蒸着装置が開示されている。
【００１０】
また、前記従来技術２には、半導体装置用基板表面に付着した微細粒子及び浮遊している微細粒子を、レーザ光による散乱を用いて測定する微細粒子測定装置において、波長が同一で相互の位相差がある所定の周波数で変調された２本のレーザ光を発生させるレーザ光位相変調部と、前記２本のレーザ光を前記の測定対象である微細粒子を含む空間において交差させる光学系と、前記２本のレーザ光の交差された領域において測定対象である微細粒子により散乱させた光を受光し、電気信号に変換する光検出部と、この散乱光による電気信号の中で前記レーザ光位相変調部での位相変調信号と周波数が同一または２倍で、かつ前記位相変調信号との位相差が時間的に一定である信号成分を取り出す信号処理部とを、備えた微細粒子測定装置が開示されている。
【００１１】
また、前記従来技術３には、コヒーレント光を走査照射して反応容器内で散乱する光をその場で発生させるステップと、前記反応容器内で散乱する光を検出するステップとを含み、それにより前記散乱光を解析することで、前記反応容器内の汚染状況を測定する技術が記載されている。
【００１２】
また、前記従来技術４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前記レーザ光で走査するスキャナ手段と、前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、前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。
【００１３】
また、前記従来技術５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。
【００１４】
また、前記従来技術６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、光検出器と前記測定体積からの散乱光を集光してその光を前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、微細粒子に対応しその微細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細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細粒子センサが記載されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
前記した各従来技術は、処理装置の側面に設けられた観測用窓からレーザ光を照射し、対向した側面あるいはその他の側面に設けられた前記レーザ照射用観測窓とは異なる観測用窓から、レーザ前方散乱光や側方散乱光を検出するものである。したがって、これらの前方散乱光や側方散乱光を検出する方式では、照射光学系と検出光学系とが各々異なるユニットで形成され、これらを取り付ける観測用窓も２つ必要であり、また、光軸調整等も、照射・検出光学系で各々行わなければならず、取り扱いが面倒なものとなっていた。
【００１６】
また、通常、プラズマ処理室などの処理室の側面の観測用窓は、プラズマ発光などをモニタするためにほとんどの機種に設けられているが、この観察窓は１つのみしか備え付けられていない場合も少なくない。従って、観測用窓を２つ必要とする従来手法は、観測用窓を１つしか備えていない処理室をもつ製造装置には、適用することができないという問題がある。
【００１７】
さらに、前方散乱光や側方散乱光を検出する従来方式においては、処理室へ照射する照射ビームを回転走査させて、ウェハ等の被処理体の全面上の微細粒子発生状況を観察しようとした場合には、多数の観察窓と検出光学系とを必要とし、大幅なコストアップ要因となる上、多数の観察窓や検出光学系を設けることも、スペースファクター上の制約から実際には非常に困難である。
【００１８】
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いる。しかし、従来技術では、微細粒子散乱光とプラズマ発光の分離が困難であるため、比較的大きな微細粒子の観測に適用が限定され、サブミクロンオーダの微細粒子を検出することは困難である。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記の点に鑑みなされたもので、本発明の実施例において開示された技術によれば、例えば、回路基板の製造方法を、処理室内にプラズマを発生させて処理室内で被処理体上に薄膜を生成または被処理体上に生成した薄膜を加工する処理を施すステップ、前記処理室内にプラズマを発生させて前記被処理体を処理している最中に、所望の周波数で強度変調した所望の波長のレーザ光を観測用窓を通して前記処理室内に走査して照射するステップ、該照射により前記処理室内に浮遊する微細粒子によって散乱され前記観察用窓を通過した後方散乱光を受光するステップ、該受光して得た受光信号の中から前記周波数成分を検出するステップ、該検出した信号を用いて前記処理室内の前記レーザ光を照射した領域に存在する微細粒子の個数、大きさに関する情報を得るステップ、そして該得た微細粒子の個数、大きさに関する情報を出力するステップで構成した。
【００２０】
また、本発明の実施例において開示された技術によれば、回路基板の製造方法を、基板上にレジストを塗布するステップ、前記基板上に塗布したレジストを露光するステップ、前記露光したレジストを現像するステップ、前記レジストを現像した基板をプラズマエッチング装置を用いてエッチング処理することにより前記基板上にパターンを形成するステップ、そして、前記パターンを形成した基板をアッシング処理するステップで構成し、エッチング処理する工程において、プラズマエッチング処理装置でプラズマを発生させて前記レジストを現像した基板をエッチング処理するときに、レーザビームを前記プラズマエッチング処理装置の窓部を介して前記プラズマを発生させているプラズマエッチング処理装置の内部に走査して照射し、前記プラズマエッチング処理装置の内部に浮遊する微細粒子により後方散乱された散乱光を前記窓部を介して検出するようにした。
【００２１】
更に、本発明の実施例において開示された技術によれば、回路基板の製造方法を、基板上に薄膜を形成するステップ、該薄膜を形成した基板上にレジストを塗布するステップ、露光装置を用いて前記基板上に塗布されたレジストを露光することによりマスクに形成されたパターンを前記レジストに転写するステップ、現像装置を用いて前記露光されたレジストを現像するステップ、前記レジストを現像した基板をプラズマエッチング装置を用いてエッチング処理することにより前記基板上に形成した薄膜に穴パターンを形成するステップ、そして、前記穴パターンを形成した基板をアッシング処理するステップで構成し、エッチング処理する工程において、プラズマエッチング処理装置でプラズマを発生させて前記レジストを現像した基板をエッチング処理するときに、レーザビームを前記プラズマエッチング処理装置の内部に走査して照射し、前記プラズマエッチング処理装置の内部に浮遊する微細粒子からの散乱光を前記プラズマエッチング処理装置の壁面からの反射光と分離して検出するようにした。
【００２２】
更に、本発明の実施例において開示された技術によれば、回路基板の製造方法を、プラズマエッチング装置の内部に表面にレジストのパターンが形成された基板を搬入するステップ、前記基板を搬入した前記プラズマエッチング装置の内部を真空に排気して処理ガスを流量を制御して導入し所望の圧力に設定するステップ、前記プラズマエッチング装置の電極に高周波電力を印加して前記プラズマエッチング装置の内部にプラズマを発生させるステップ、該発生させたプラズマにより前記表面にレジストのパターンが形成された基板をエッチング処理するステップ、前記プラズマにより前記基板をエッチング処理している最中に前記プラズマエッチング装置の窓部を介して前記プラズマエッチング装置の内部にレーザビームを走査して照射し前記プラズマエッチング装置の内部に浮遊する微細粒子からの後方散乱光を前記窓部を介して検出するステップ、そして、前記処理ガスの導入を停止して前記プラズマエッチング装置の内部から前記処理ガスを排気した後前記基板を前記プラズマエッチング装置から搬出するステップで構成した。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図３２を用いて説明する。
なお、以下に述べる本発明の各実施形態では、プラズマドライエッチング装置に利用されている、平行平板型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加工装置への適用が可能である。
【００２４】
まず、本発明の第１実施形態に係るプラズマエッチング装置を、図１〜図８に基づいて説明する。図１は、本第１実施形態に係る、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置をもつエッチング処理装置１の構成を示す図である。
【００２５】
図１に示すように、エッチング処理装置１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、処理室５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８１と８２との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。
【００２６】
前記のプラズマ中浮遊微細粒子計測装置は、レーザ照明光学系２０００と散乱光検出光学系３０００と信号処理系６０００とにより主として構成され、レーザ照明光学系２０００および散乱光検出光学系３０００における照射光出口部・検出光入口部は、処理室５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。
【００２７】
レーザ照明光学系２０００では、まずレーザ光源２１（例えばＹＡＧの第２次高調波レーザ；波長５３２ｎｍ）から出射されたＳ偏光ビーム１０１を、ＡＯ（Ａｃｏｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ）変調器２２に入射する。ＡＯ変調器２２に発振器２３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％の矩形波信号を印加し、レーザビーム（Ｓ偏光ビーム）１０１を前記周波数で強度変調する。ここで、エッチング処理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…とは異なる前記周波数１７０ｋＨｚなどが良い。理由については後で述べる。
【００２８】
強度変調されたビーム１０２は、偏光ビームスプリッタ２４と、ガルバノミラー２５により反射され、処理室５の側面に設けられた観測用窓１０を通して処理室５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微細粒子検出が可能となる。
【００２９】
図２の（ａ）に示すように、観測用窓１０は、Ｐ偏光となる入射ビーム１０２に対してブリュースター角θB1をなすような傾斜が設けてあり、この面での反射率は、理論上Ｐ偏光である入射ビーム１０２に対して零となる。ここで、ブリュースター角θB1は、θB1＝ｔａｎ~1（ｎ2／ｎ1）（ｎ1：空気の屈折率、ｎ2：観測用窓のガラス材の屈折率）で表され、レーザの波長を５３２ｎｍ、観測用窓１０のガラス材を合成石英（５３２ｎｍでの屈折率１．４６）とした場合、θB1＝５５．６°となる。また、同様にθB2についても、θB2＝３４．４°となる。なおまた、図２の（ｂ）に示すように、観測用窓１０は、ガルバノミラー２５の回転による入射ビーム１０２の回転走査に際し、入射ビーム１０２に対し常に同一傾斜となるように湾曲した形状に形成されている。
【００３０】
処理室５内へ導かれたビーム１０３は、プラズマ中の浮遊微細粒子７２により散乱される。微細粒子散乱光のうちビーム１０３と同一の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、偏光ビームスプリッタ２４へと向かう。この後方散乱光のうち、偏光ビームスプリッタ２４を透過するＰ偏光成分のみを、結像レンズ３１で集光する。
【００３１】
集光された散乱光は、微細粒子の大きさおよび発生位置を特定するため、ビームスプリッタ４２により２つのビーム２０１、２０２に分離し、それぞれＣＣＤカメラ４１およびバンドルファイバ３３で撮像あるいは受光する。
【００３２】
ビームスプリッタ４２を通過したビーム２０１は、レーザ波長（５３２ｎｍ）に透過中心波長を持つ干渉フィルタ４０を通過し、プラズマ発光から微細粒子散乱光を波長分離した後、ＣＣＤカメラ４１で撮像される。図３は、散乱光をＣＣＤカメラ４１で撮像する様子を簡略化して表したもので、図３の（ａ）に示すように、ウェハ手前の７３ａとＣＣＤカメラ４１の入射面とが結像関係にあり、ウェハ中心７３ｂ、ウェハ奥７３ｃからの散乱光の像は、デフォーカスしているため、図３の（ｂ）に示すように、同じ微細粒子からの散乱光に対して得られる像の大きさが異なる。従って、撮像された画像から、微細粒子がどの位置で発生したか知るための手がかりとなる情報が得られる。ただし、大きさの異なる微細粒子との識別ができない。そこで、微細粒子サイズについては、次に説明する方法により得られた信号と前記撮像信号から判定する。
【００３３】
ビームスプリッタ４２で反射されるビーム２０２は、結像レンズ３１によりバンドルファイバ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とバンドルファイバ３３の入射面とが結像関係になっているが、入射端面のファイバ束領域（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微細粒子からの後方散乱光を同じ感度で検出できる。また、処理室５内壁で生じる散乱光は、バンドルファイバ３３の受光面の手前で結像するため、その結像位置に空間フィルタ３６を設置し遮光する。バンドルファイバ３３の出射端は、レーザ波長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、プラズマ発光から微細粒子からの後方散乱光を波長分離した後、光電変換素子３５で光電変換される。
【００３４】
光電変換された検出信号は、レーザ変調周波数よりも十分広い帯域をもつアンプ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２３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、検出信号から周波数１７０ｋＨｚの微細粒子からの後方散乱光成分を抽出する。
【００３５】
プラズマ発光の強度はプラズマ励起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、前記した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、プラズマ励起周波数およびその整数倍と異なる前記周波数１７０ｋＨｚで変調・同期検波して得た微細粒子信号は、図５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。この変調・同期検波方式により、プラズマ発光から微弱な微細粒子からの後方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。
【００３６】
即ち、図５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、前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に入射し、検出光の中から波長５３２ｎｍ成分、周波数１７０ｋＨｚ成分、すなわちピーク信号のみを取り出せば、微細粒子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。
【００３７】
このように、本実施形態では、後方散乱光検出では大きな雑音となりうる観測用窓表面からの反射光および処理室内壁散乱光の影響を実質的になくし、さらに、前記変調・同期検波方式により、プラズマ中微細粒子検出で問題となるプラズマ発光雑音から、微弱な微細粒子散乱信号を感度良く検出できる。また、後方散乱光検出とすることで、レーザ照明光学系と散乱光検出光学系を１つのユニットで構成でき、１つの観測用窓１０のみをもつ処理装置であっても適用可能となる上、照明光学系と検出光学系とが分離したものと比較すると光軸調整等も容易となり、トータルとしての光学系がコンパクトなものになる。
【００３８】
ここで、浮遊微細粒子はプラズマ・シース界面に多く存在すると言われるが、電極間隔等の処理条件によりプラズマ・シース界面の位置は異なり、かつプラズマ・シース以外にも微細粒子は存在する。そこで、１つのユニットで構成した本レーザ照明光学系２０００および散乱光検出光学系３０００は、図６に示すように、観測用窓１０の前記した傾斜と平行に、斜めに上下動可能であるように構成してある。かような構成をとることにより、プラズマ中の異なる高さ領域での微細粒子検出が可能となる。
【００３９】
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、取り込んだ信号を、例えば図７の（ａ）に示すような形で逐一ディスプレイ上に表示する。ここで、検出信号は、アンプ５０、ロックインアンプ５１等で生じる電気雑音ＮE を含んでいるため、表示の際にしきい値処理を行い、図７の（ｂ）のように、ＮE 以下の信号は０ｍＶとし、ＮE 以上の大きさの信号のみを表示すると、微細粒子からの後方散乱光の検出信号の判定が容易になる。
【００４０】
信号処理系６０００では、得られた微細粒子からの後方散乱光の検出信号強度とＣＣＤカメラ４１の撮像画像とから、微細粒子の大きさ、個数、発生位置を判定する。そこで、ＣＣＤカメラ４１の撮像画像については、ロックインアンプ出力に対してしきい値Ｉthを設定し、信号強度がしきい値Ｉthを超えたときのみ微細粒子が発生したとみなし、像を記録する。
【００４１】
次に、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および撮像画像データと、検出された微細粒子からの後方散乱光の検出信号強度および撮像画像とを比較し、微細粒子の大きさ、発生位置、発生個数を判定し、その結果を、例えば図７の（ｃ）に示すようにディスプレイ上に表示する。
【００４２】
ここで、本実施形態では、ガルバノミラー２５によりビームをウェハ全面にわたって走査できる構成としたので、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の微細粒子からの後方散乱光の検出信号および画像をガルバノミラー動作に同期して取り込めば、ウェハ前後での微細粒子発生位置に加え、図８に示すように、ウェハ面上での２次元分布を把握できる。
【００４３】
また、計算機６１では、発生した微細粒子の個数を計数して処理室内の汚染状況を判断し、微細粒子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。更にこの旨をアラームなどで操作者に知らせれば、その情報を基に、操作者は処理室クリーニングなどの作業を行うことができる。
【００４４】
以上のように本実施形態によれば、後方散乱光検出では大きな雑音となりうる観測用窓表面からの反射光および処理室内壁散乱光の影響を実質的になくし、さらに、前記変調・同期検波方式により、プラズマ中微細粒子検出で問題となるプラズマ発光雑音から微弱な微細粒子散乱信号を分離して検出するため、検出感度が向上し、従来法では検出が困難であると予想される、サブミクロンオーダの微細粒子の検出も可能となる。
【００４５】
また、本実施例によれば、波長及び周波数２つの領域において微弱な微細粒子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微細粒子の検出感度が大幅に向上するという効果が得られ、従来の波長分離のみの場合に得られる最小検出感度は、せいぜいφ1μｍ程度が限界であったのに対し、本発明の方法によれば、最小検出感度をφ０．２μｍにまで向上でき、ウェハ全面にわたり安定な微細粒子検出が可能になるという効果が生まれる。尚、散乱強度を増加させるためにレーザ波長を短波長にしたり、レーザ出力を高出力にしたり、もしくは短波長化及び高出力化を同時に行うことで、更なる検出感度の向上が可能となる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、後方散乱光検出としたため、照射・検出光学系を１つのユニットで構成でき、取付けおよび調整が簡単で、かつ、小型な微細粒子検出装置を構成することが可能となる。また、後方散乱光検出としたため、照射ビームを水平方向に回転走査することができ、微細粒子の２次元分布を把握することが容易に可能となる。
【００４７】
さらに、本発形態では、照射・検出光学系を斜め上下方向にスライドできる構成としたので、異なるプラズマ領域を観測でき、微細粒子の上下方向の分布を知ることができる。この際、照射光学系と検出光学系が１つのユニットで構成されているため、スライドさせても照射・検出の光軸がずれることは無く、再調整の必要はない。
【００４８】
さらに、本実施形態によれば、ウェハ上全面で微細粒子検出を行って、微細粒子の個数、大きさ、分布を判定するので、操作者は、その情報をディスプレイ上でリアルタイムで確認できる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、得られた微細粒子の発生個数、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ため、クリーニング時期の最適化がなされ、スループットが向上するとともに、ドカ不良の発生（一度に大量の不良が発生すること）が防止できて、歩留まりが向上する。また、処理室内の微細粒子個数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、基準値以上の微細粒子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。
【００５０】
また、本実施形態によれば、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必要がないため、ダミーウェハのコスト削減、スループットの向上がなされる。
【００５１】
次に、本発明の第２実施形態を、図９および図１０に基づいて説明する。
図９は、本第２実施形態に係る、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置をもつエッチング処理装置２の構成を示す図である。
【００５２】
本実施形態におけるプラズマ中浮遊微細粒子計測装置は、プラズマ発光観測等の目的で、既に観測用窓１１を備えたエッチング処理装置に搭載する場合を想定しており、観測用窓にブリュースター角を設けるなどの特殊な構造を持たないもの、つまり、観測用窓の表面からの反射光が多く発生する場合にも有効な、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置についての実施形態である。
【００５３】
本実施形態においては、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置の照射・検出光学系のエッチング処理装置への搭載は、観測用窓１１の近傍にベース板などのアタッチメントを取り付け、そのアタッチメントを介して搭載するなどの手段をとる。さらに、前記した第１実施形態と同様に、照明・検出光学系は、アタッチメント上を上下方向に移動でき、高さの異なるプラズマ領域での微細粒子検出が可能な構成となっている。
【００５４】
また、前記第１実施形態では、Ｐ偏光で照射し、微細粒子からの後方散乱光のうち照射光と直交したＳ偏光成分を検出する構成となっていた。しかし、一般に、散乱光は入射光と同じ偏光方向が強い。そこで、本実施形態では、入射光と同じ偏光方向成分を取り出す構成を実現する。また、観測用窓への入射ビームの偏光は、前記第１実施形態のようにＰ偏光に限定するものではない。
【００５５】
プラズマ処理室および処理方法は、前記第１実施形態と同様であるので説明を省略する。また、第１実施形態と同様に、変調・同期検波の技術を用い、微細粒子散乱光をプラズマ発光から波長・周波数２つの領域で分離して検出し、プラズマ処理室の内壁からの散乱光は空間フィルタにより遮光する。
【００５６】
本実施形態におけるプラズマ中浮遊微細粒子計測装置は、レーザ照明光学系２００１と散乱光検出光学系３００１と信号処理系６０００とで主として構成される。
【００５７】
信号処理系６０００に関しては第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５８】
本第２実施形態では、強度変調されたＰ偏光ビーム１０２は、偏光ビームスプリッタ２４を通過し、スリットの設けられた１／２波長板２７のスリット部を通過した後、ガルバノミラー２５を介して観測用窓１１を通して処理室５内へと導かれる。１／２波長板２７のスリット方向については、観測用窓反射光の光路や散乱光受光の様子を簡略化して表現した図１０に示す方向である。
【００５９】
プラズマ７１中の浮遊微細粒子７２により発生した後方散乱光は、観測用窓１１を通過し、ガルバノミラー２５を介して１／２波長板２７へと向かう。そのうち図１０中で斜線で示す１／２波長板２７を通過した散乱光は、偏光方向が９０°回転しＳ偏光となるため、偏光ビームスプリッタ２４で反射され、散乱光検出光学系により検出される。一方、観測用窓１１の表面および裏面からの直接反射光は、１／２波長板２７のスリット部を通過するためＰ偏光のままで、偏光ビームスプリッタ２４で反射し、散乱光検出光学系では検出されない。
【００６０】
ここで、観測用窓１１のレーザ入射側には、入射ビームの波長、偏光および入射角に対して反射が最低になるような反射防止コートを施すことで、反射光を低減させることが可能となる。散乱光の受光・撮像については、前記第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００６１】
計算機６１は、得られた情報をプラズマ処理装置などに出力するための端子や、プラズマ処理装置からの累積放電時間などの稼働情報を得るための入力端子を備え、第１実施形態と同様に、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置から得られた情報をもとに、プラズマ処理装置を監視・制御できるようになっている。
【００６２】
このように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られるだけではなく、特殊な構造を持たない観測用窓で反射光が生じるような場合でも、その影響を受けること無く、微細粒子散乱光を検出できる。
【００６３】
また、本実施形態によれば、照射光と同じ偏光方向の微細粒子散乱光を検出でき、微細粒子からの後方散乱光信号をより効率的に検出できる。
【００６４】
次に、本発明の第３実施形態を、図１１および図１２に基づいて説明する。
図１１は、本第３実施形態に係る、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置をもつエッチング処理装置２の構成を示す図である。
【００６５】
本実施形態におけるプラズマ中浮遊微細粒子計測装置は、前記第２実施形態と同様に、プラズマ発光観測等の目的で、既に観測用窓１１を備えたエッチング処理装置に搭載する場合を想定しており、観測用窓にブリュースター角を設けるなどの特殊な構造を持たないもの、つまり観測用窓の表面からの反射光が存在する場合にも有効な、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置についての実施形態である。
【００６６】
本実施形態においては、前記第２実施形態と同様に、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置の照射・検出光学系のエッチング処理装置への搭載は、観測用窓１１にベース板などのアタッチメントを取り付け、そのアタッチメントを介して搭載するなどの手段をとる。さらに、前記した第１実施形態と同様に、照明・検出光学系は、アタッチメント上を上下方向に移動でき、高さの異なるプラズマ領域での微細粒子検出が可能な構成となっている。
【００６７】
本実施形態が前記第２実施形態と異なるのは、円偏光照明・円偏光検出を行う点にある。
【００６８】
プラズマ処理室及び処理方法は、前記第１実施形態と同様であるので説明を省略する。また、第１実施形態と同様に、変調・同期検波の技術を用い、微細粒子からの後方散乱光をプラズマ発光から波長・周波数２つの領域で分離して検出し、処理室の内壁からの散乱光は空間フィルタで遮光する。
【００６９】
本実施形態におけるプラズマ中浮遊微細粒子計測装置は、レーザ照明光学系２００２と散乱光検出光学系３００２と信号処理系６０００とで主として構成される。
【００７０】
信号処理系６０００に関しては第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００７１】
前記第１、第２実施形態と同様に、強度変調されたＰ偏光ビーム１０２は、偏光ビームスプリッタ２４を通過し、１／４波長板２６により円偏光ビーム１０４となり、ガルバノミラー２５を介して観測用窓１１を通して処理室５内へと導かれる。
【００７２】
図１２は、観測用窓反射光の光路や散乱光受光の様子を、簡略化して表現した図である。
図１１、図１２に示すように、プラズマ７１中の浮遊微細粒子７２により発生した後方散乱光は、観測用窓１１を通過し、ガルバノミラーを介して１／４波長板２６へと向かう。再度１／４波長板２６を通過した散乱光は、偏光方向が９０°回転しＳ偏光となるため、偏光ビームスプリッタ２４で反射され、散乱光検出光学系により検出される。一方、観測用窓の表面及び裏面からの直接反射光も、１／４波長板２６を通過するためＳ偏光となり、偏光ビームスプリッタ２４で反射され、散乱光検出光学系へと向かう。そこで、空間フィルタ３６を結像レンズ３１の手前もしくは後ろに設置し、観測用窓反射光を遮光する。
【００７３】
ここで、観測用窓１１のレーザ入射側には、前記第１、第２実施形態と同様に、入射ビームの波長および入射角に対して反射が最低になるような反射防止コート１５を施してあり、反射光を低減させることが可能となっている。
【００７４】
このように、本実施形態では、円偏光照明・円偏光検出により、第２実施形態と同様のプラズマ中浮遊微細粒子計測装置を構成できる。
【００７５】
また、本実施形態においても、第２実施形態と同様に、信号処理系で得られた情報をプラズマ処理装置などに出力するための端子や、プラズマ処理装置からの累積放電時間などの稼働情報を得るための入力端子を備えれば、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置によってプラズマ処理装置を監視・制御することができる。
【００７６】
このように、本実施形態によれば、第２実施形態と同様に、特殊な構造を持たない観測用窓で反射光が生じるような場合でも、その影響を受けること無く、円偏光照明・円偏光検出により微細粒子散乱光を検出できる。
【００７７】
また、本実施形態によれば、円偏光照明・円偏光検出を行うため、第１実施形態に比べ微細粒子散乱光をより効率的に検出できる。
【００７８】
次に、本発明の第４実施形態を、図１３および図１４に基づいて説明する。
図１３は、本第４実施形態に係る、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置をもつエッチング処理装置２の構成を示す図である。
【００７９】
本実施形態におけるプラズマ中浮遊微細粒子計測装置は、レーザ照明光学系２００３と散乱光検出光学系３００３と信号処理系６０００とで主として構成される。
【００８０】
本実施形態が前記第３実施形態と異なるのは、前記第３実施形態においては、観測用窓からの反射光を空間フィルタを用いて遮光していたのに対し、本実施形態においては、直線偏光板を用いて遮光するようにした点にある。本実施形態は、前記第３実施形態と全く同様の効果を奏するものであるので、第３実施形態と異なる箇所のみ説明する。
【００８１】
第３実施形態と同様に、強度変調されたＰ偏光ビームは、偏光ビームスプリッタ２４を通過し、Ｐ偏光を通過するように設置された直線偏光板２８を通過した後、１／４波長板２６により円偏光となり、ガルバノミラー２５を介して観測用窓１１を通して処理室５内へと導かれる。
【００８２】
図１４は、観測用窓反射光の光路や散乱光受光の様子を、簡略化して表現した図である。
【００８３】
図１３、図１４に示すように、プラズマ７１中の浮遊微細粒子７２により発生した後方散乱光は、観測用窓１１を通過し、ガルバノミラーを介して１／４波長板２６へと向かう。１／４波長板２６を通過した散乱光は、偏光方向が９０°回転しＳ偏光となるため、直線偏光板２８によって遮光される僅かな領域を除いては、偏光ビームスプリッタ２４で反射され、散乱光検出光学系により検出される。
【００８４】
一方、観測用窓１１の表面および裏面からの直接反射光は、１／４波長板２６を通過するためＳ偏光となり、直線偏光板２８によって遮光される。従って、本実施形態においても、前記第３実施形態と同様に、観測用窓反射光は検出されない。
【００８５】
また、本実施形態においても、前記第２、第３実施形態と同様に、信号処理系で得られた情報をプラズマ処理装置などに出力するための端子や、プラズマ処理装置からの累積放電時間などの稼働情報を得るための入力端子を備えれば、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置によってプラズマ処理装置を監視・制御することができる。
【００８６】
このように、本実施形態によれば、前記第２、第３実施形態と同様に、特殊な構造を持たず観測用窓で反射光が生じるような場合でも、その影響を受けること無く、微細粒子からの後方散乱光を検出できる。
【００８７】
また、本実施形態によれば、円偏光照明・円偏光検出を行うため、第１実施形態に比べ微細粒子からの後方散乱光をより効率的に検出できる。
【００８８】
次に、本発明の第５実施形態として、照射してレーザ光の処理室の内壁面からの反射光の影響を考慮した検出方法と装置の構成について、図１５〜図２３、図２９および図３０を用いて説明する。
【００８９】
図１５は、第５実施形態におけるエッチング装置１００６とプラズマ中浮遊微細粒子計測装置を示すものである。プラズマ中浮遊微細粒子計測装置は、レーザ照射光学系２０００、散乱光検出光学系３０００、信号処理・制御系６０００から成る。
【００９０】
図１５に示すように、エッチング装置１００６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により分配し、プラズマ処理室８６内に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ウェハ７０をエッチングする。
【００９１】
高周波信号としては、例えば４００ｋＨｚ程度が用いられる。エッチング処理に際しては、エッチングの進行状況を監視し、その終点をできるだけ正確に検出して、所定のパターン形状及び深さだけエッチング処理を行うようにしている。終点が検出されると、パワーアンプ８３の出力を停止し、半導体ウェハ７０がプラズマ処理室８６から排出される。
【００９２】
レーザ照明光学系２０００では、まずレーザ２１(例えば、ＹＡＧの第２次高調波レーザ；波長５３２ｎｍ)２１から出射されたＳ偏光ビーム１０１をコリメーティングレンズ１６により拡大した後、フォーカシングレンズ１７により半導体ウェハ７０の中心に集光する。例えば、図１８に示すように、フォーカシングレンズ１７への入射光口径を３ｍｍ、フォーカシングレンズ１７の焦点距離を２０００ｍｍとすると、よく知られた幾何光学の式により、φ３００ｍｍウェハ上において中央でのビームスポットの直径は４５２μｍ、手前及び奥でのビームスポットの直径は５６５μmとなるような、焦点深度が６０２ｍｍの集光ビームを生成でき、φ３００ｍｍウェハ上において、ほぼ均一な光エネルギー密度で微細粒子を照射することが可能となる。
【００９３】
集光されたＳ偏光ビーム１０２は偏光ビームスプリッタ２４で反射された後、１／４波長板２６を通過させることで円偏光ビーム１０３に変換した後、高速駆動するガルバノミラー２５で反射され、観測窓１０を透過してプラズマ処理室８７に入射し、半導体ウェハ７０の上空を全面走査する。前記長焦点深度ビームを走査することにより、半導体ウェハ７０の上空全面をほぼ均一のエネルギー密度で照射することが可能である。円偏光ビーム１０３はプラズマ７１中の浮遊微細粒子７２によって散乱される。
【００９４】
微細粒子からの散乱光２０１のうち入射ビームと同じ光軸を後ろ方向に散乱された後方散乱光２０２がガルバノミラー２５で反射され、そのうち正反射成分である円偏光成分は再び１／４波長板２６を透過することでＰ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ２４を透過し、結像レンズ３１により光ファイバ３３の入射端面に集光される。
【００９５】
ここで、図１６に示すように、結像レンズ３１を後方散乱光の伝搬光軸の主光線からずらすことで、半導体ウェハ７０の手前ａ１、中央ａ２そして奥ａ３からの微細粒子からの後方散乱光は同一の光軸上には結像されず、それぞれ異なる位置１ｂ、２ｂ、３ｂに結像される。このとき、バンドルファイバ３３の受光端面を、結像点１ｂ、２ｂ、３ｂに対応した多段形状にすることにより、照射光の光軸方向におけるウェハ７０上空の異なる点ａ１，ａ２，ａ３からの微細粒子散乱光を区別して検出することが可能となる。
【００９６】
ここで、多段バンドルファイバ３３の受光面ｂ１大きさは、ウェハ上の点１ａの前後の領域１Ａからのデフォーカスした微細粒子からの後方散乱光をも検出可能な面積となっている。同様に、多段バンドルファイバの受光面ｂ２、ｂ３大きさは、それぞれ、ウェハ上の点２ａの前後の領域２Ａ、ウェハ上の点３ａの前後の領域３Ａからのデフォーカスした微細粒子からの後方散乱光をも検出可能な面積となっている。従って、長焦点ビームの高速走査と併せ、半導体ウェハ７０上空全面において微細粒子検出が行え、また、光軸方向の異なる３つの領域において微細粒子発生領域の特定が可能となる。
【００９７】
尚、本実施形態のように、レーザ波長が５３２ｎｍの場合、微細粒子粒径がおおよそ１０μｍより小さくなると、後方散乱光の偏光成分のほとんどは入射光の偏光成分と等しくなる。従って、偏光分離法として広く知られているＳ偏光照明・Ｐ円光検出(Ｐ偏光照明・Ｓ偏光検出)では、検出散乱強度が著しく低下し、検出感度の低下を引き起こすが、前記実施例のように円偏光照明・円偏光検出とすることで微細粒子粒径の減少に伴う検出感度の低下を抑えることが可能となる。尚、処理室壁面８６の照射点４ａからの直接反射光や散乱光は、検出光軸をずらすことで、多段バンドルファイバ３３受光面の外部の点４ｂに結像されるため検出されない。
【００９８】
これも本発明の特徴の一つで、図１７に示すように、検出光軸をずらさなかった場合、処理室内壁８６の照射点４ａからの直接反射光や散乱光の結像点４ｃは、検出したい半導体ウェハ７０の上空１ａ等からの微細粒子からの後方散乱光の光束内に位置するため、処理室内壁８６の照射点４ａからの直接反射光や散乱光を遮光するために空間フィルタ３６等を使用した場合、同時に微細粒子からの後方散乱光の一部を遮光してしまい、検出感度が低下してしまうが、本発明のように検出光軸をずらした場合には、前記検出感度の低下が生じることはない。微細粒子観測窓１０からの直接反射光は、観測窓１０を傾斜させ反射光軸を検出光軸からずらすことで光ファイバに入射しない構成としたことも、本発明の特徴の一つである。
【００９９】
また、観測窓に反射防止コートを施すことで反射光強度を低減させることも可能である。ファイバ３３の出射端は前記多段バンドルファイバ３３の受光端面に対応し、同様に分割分されている。多段バンドルファイバ３３の出射端は干渉フィルタ４０に接続されており、レーザ光と同一波長成分（５３２ｎｍ）が抽出され、３チャンネルの１次元センサ３７により各々の出射端面から検出光を区別して電気信号に変換されため、照射光軸方向の異なる３つの領域での微細粒子発生領域を特定することが可能となる。
【０１００】
３チャンネル１次元センサ３７の代わりに、３チャンネル並列出力タイプのホトダイオードアレイを用いても良い。また、図２９および図３０に示すように、多段バンドルファイバで受光せずに、干渉フィルタ４０を通過した光を、３チャンネル１次元センサ３７や３チャンネル並列出力タイプのホトダイオードアレイで直接受光する構成としても良い。３チャンネル１次元センサの各チャンネルからの検出信号は、信号処理・制御系６０００において３チャンネルの増幅器ユニット３７で増幅された後計算機６２に送られる。計算機６1では、ガルバノドライバ２９を介して走査制御信号４０１をガルバノミラー２５に送り、ビーム１０３を走査しつつ各走査位置での微細粒子からの後方散乱の強度をディスプレイ６２に表示していく。
【０１０１】
図１９〜図２１にディスプレイ６２での表示例を示す。図１９には、φ３００ｍｍのウェハ上の照射光９ラインでの、ウェハ中心領域における検出信号の各走査毎の変化、すなわち時間変化が示されている。プラズマ中の浮遊微細粒子により散乱光が発生した場合には、図中３箇所で示した様なパルス上の大きな信号が現れる。これらのパルス状の信号の強度から微細粒子の大きさを判定することができる。
【０１０２】
また、図２０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、また、常時同様に揺らいでいる背景雑音の揺らぎを低減させることが可能となり、微細粒子信号の判定が容易となる。エッチングが終了し、ウェハ７０が処理室から排出されると計測を終了する。計測データはウェハ単位で記録される。測定データを外部に出力し、外部出力信号４０２を利用して処理室プラズマ処理室８７の汚染状況を逐次監視することも可能である。
【０１０３】
本実施形態では、多段バンドルファイバを３段としたが、段数は３段に限定されるものはなく、２段以上の任意の段数を選択することができる。光軸方向の位置分解能は、本実施例の能に段数が３段の場合、例えばφ３００ｍｍウェハでは１００ｍｍとなるが、例えばバンドルファイバ段数を１０段、信号処理のチャンネル数を１０チャンネルとすれば３０ｍｍとなるように、段数を増やすことにより光軸方向の位置分解能を向上させることが可能である。
【０１０４】
段数を増やし、光軸方向の位置分解能を上げていけば、図２１に示すように、走査照明ビームの位置データ及び照射光軸方向の微細粒子発生位置データから微細粒子の発生位置を特定し、また、信号強度に基づき微細粒子の大きさを判定し、ウェハ上の微細粒子発生分布と大きさをマッッピングすることも可能である。各走査毎の微細粒子マッピングデータから、微細粒子の挙動を推測することも可能となり、該データを基づき処理室内の微細粒子発生位置を特定する情報を得ることも可能となる。更には、該情報に基づき処理室内の微細粒子低減対策を行うことが可能となる。
【０１０５】
また、前記バンドルファイバ３３のバンドル数、バンドル形状は図１６に示す形状、本数に限定されるものではなく、任意の形状、本数を選択できることは自明である。
【０１０６】
更に、本実施形態では、図１６に示すように、結像レンズ３１をウェハに対し上方にずらした場合を述べたが、下方にずらすことも可能であることは自明である。更には、図２２に示すように結像レンズ３１をウェハ面に平行な方向にずらした場合も同様の効果を得ることができることからも判るように、結像レンズ３１の軸をずらす方向は任意の方向を選択することができる。また、結像レンズを傾けることで軸ずらしと同様の効果を得ることも可能である。
【０１０７】
更に、本実施形態のように、後方散乱光検出とすることで照射び散乱光検出を一つの観測窓を通して行えるため、照射光学系及び検出光学系を一つのユニットで構成することが可能となり、小形の光学系を構成できることも、本発明の特徴の一つである。逆に、照射光軸と検出光軸をずらすことで、図２３に示すように、照明光学系と散乱光検出光学系を分離して構成することも可能である。
【０１０８】
本発明によれば、長焦点ビームの走査及、軸ずらし結像光学系及び多段バンドルファイバを用いることでにより、ウェハ全面にわたりほぼ均一なエネルギー照明・均一感度検出が実現できるだけではなく、ウェハ全面にわたり微細粒子の発生位置を特定することが可能となるという効果が得られる。
【０１０９】
これにより、エッチング装置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。
【０１１０】
また、ダミーウェハを用いた先行チェック作業の頻度が低減できるため、コスト低減と生産性の向上という効果が生まれる。
【０１１１】
更に、微細粒子発生位置を特定できるため、微細粒子の挙動を推定することにより、微細粒子発生源を特定できるため、微細粒子低減対策に効果的な情報を得ることができるという効果が生まれる。
【０１１２】
本発明の第６実施形態を、図２４に基づいて説明する。本実施形態では、信号処理制御系において、３チャンネル同期検波ユニットの各出力の後段にゲイン調整器を設けたものである。光学系の構成と機能は第５実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１１３】
本実施形態によれば、前記した第５実施形態と同様の効果が得られると同時に、
第１実施形態でも説明したような、波長及び周波数の２つの領域において微弱な微細粒子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であり、従来の波長分離のみの方法に比べてプラズマ中浮遊微細粒子の検出感度を大幅に向上させることができ、従来の方式では検出できなかったφ０．２μｍ程度の微細粒子の検出が可能になる。
【０１１４】
更に、本実施形態によれば、ウェハ７０上空のウェハ手前の点１ａやウェハ奥の点２ａでの照明光のビームスポットの直径の増加に伴う、エネルギー密度の低下による検出強度の低下を補正することが可能となり、ウェハ全面にわたり均一な感度で微細粒子検出が可能になるという効果が生まれる。
次に、本発明の第７の実施形態を、図２５、図２６および図２７に基づいて説明する。
【０１１５】
まず図２５、図２６および図２７を用いて、本発明における半導体集積回路装置の製造方法の概念を説明する。
【０１１６】
工程１００１は、ウェハＷ上にシリコン酸化膜などの被加工膜６０１を形成する成膜工程であり、工程１００２は、形成した膜の厚さを検査する膜厚計測工程である。工程１００３は、ウェハＷにレジスト６０２を塗布する、レジスト塗布工程であり，工程１００４は、マスクパターン６０３をウェハ上に転写するパターン転写工程である。工程１００５は、被加工部のレジストを除去する、現像工程であり、工程１００６は、レジストパターン６０４をマスクとして、レジスト除去部６０５の被加工膜６０１をエッチングし配線溝やコンタクトホール６０６を形成する、エッチング工程である。工程１００７は、レジストパターン６０４を除去する、アッシング工程であり、工程１００８は、ウェハ表面や裏面を洗浄する、洗浄工程である。前記一連の工程は、例えば、コンタクトホールの形成に適用される。
【０１１７】
通常の半導体集積回路装置では、前記一連の工程を繰り返すことによって、多層構造を形成していく。
【０１１８】
次に、図２８を用いて、エッチング中に発生した微細粒子がウェハに付着することで生じる欠陥について説明する。図２８は、例えば、コンタクトホールエッチングにおいて発生する欠陥の例を示す図である。
微細粒子７０１は、エッチングの最中にコンタクトホール開口部に付着した微細粒子を示している。この場合、付着した微細粒子（異物）によりエッチング反応停止するため、この微細粒子が付着した部分のコンタクトホールは非開口となり、致命欠陥となる。
【０１１９】
微細粒子７０２は、エッチングの最中にコンタクトホール内部に付着した微細粒子を示している。この場合も、付着した微細粒子（異物）によりエッチング反応停止するため、この微細粒子が付着した部分のコンタクトホールは非開口となり、致命欠陥となる。
【０１２０】
微細粒子７０３および微細粒子７０４は、エッチング終了後にコンタクトホール内部に付着した異物を示している。コンタクトホールのようなアスペクト比の高い箇所に付着した異物は、洗浄しても取り除くことが困難な場合が多く、微細粒子７０３のように、その大きさが大きい場合には、コンタクト不良が生じるため致命欠陥となる。
【０１２１】
微細粒子７０５は、エッチングの最中にレジストパターン６０４に付着した異物を示している。この場合、該付着微細粒子７０５によりエッチング反応は何ら影響を受けることはなく、該付着微細粒子７０５により致命欠陥が発生することはない。
【０１２２】
このように、微細粒子が付着しても、微細粒子の大きさが欠陥を引き起こすほど大きくない場合や、付着箇所が非エッチング領域であるような場合には致命欠陥とならず、ウェハに微細粒子が付着してもその全てが致命欠陥を引き起こすわけではない。また、微細粒子７０１や微細粒子７０５が、洗浄により比較的除去しやすい異物であるのに対し、微細粒子６０２、微細粒子７０３および微細粒子７０４のように、高アスペクト比のコンタクトホールに落下した異物は、洗浄による除去が困難である。
【０１２３】
さて、本発明では、エッチング工程１００６において、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置１１００により、エッチング中に処理室内に発生した微細粒子をリアルタイムで検出し、該微細粒子検出結果に基づき、処理したウェハを次の工程に送り順次残りのウェハの処理を進めるか、次の工程に送る前に外観検査を行うか、処理を中止し処理室内のクリーニング（メンテナンス）を行うかを選択する。ここでは、検出微細粒子大きさおよび個数と予め設定した規格値（微細粒子管理基準）とを比較することで、次に行う処理を選択した。
【０１２４】
そこで、次に、本実施例における前記規格値（微細粒子管理基準）の算出方法の例を説明する。既に説明したとおり、ウェハに微細粒子が付着してもその全てが致命欠陥を引き起こすわけではない。付着した微細粒子（異物）により致命欠陥が発生する確率は、エッチングパターンの開口率やパターン密度、更には配線幅などと、付着する微細粒子の大きさや個数の関係から、計算により求めることができる。したがって、エッチング処理中に検出される微細粒子の大きさと個数と、ウェハ付着した微細粒子（異物）の大きさと個数の相関関係を、予め実験によって求めておくことで、エッチング中に検出した微細粒子により致命欠陥が引き起こされる確率を求めることができる。
【０１２５】
規格値（微細粒子管理基準）は、前記手段により求めた値に基づいて設定する。以下に、本実施例における、規格値の設定例を示す。
【０１２６】
規格値１は、検出微細粒子のうちある大きさ以上の個数が該規定値１より少なければ、致命欠陥が発生する確率が非常に低くなるように（例えば、致命欠陥発生確率１％以下）設定する。例えば、規格値１は、微細粒子粒径０．４μｍ以上１０個とする。
【０１２７】
規格値２は、検出微細粒子のうちある大きさ以上の個数が前記規格値１以上で該規定値２より少なければ、致命欠陥の発生が懸念される値となるように（例えば、致命欠陥発生確率５％以下）設定する。例えば、規格値２は、微細粒子粒径０．４μｍ以上３０個とする。
【０１２８】
検出微細粒子のうちある大きさ以上の個数が該規定値２以上であると、致命欠陥が多数発生する（例えば、致命欠陥発生確率５％以上）ことになる。
【０１２９】
前記規格値に基づき、エッチング処理中に検出された微細粒子のうちある大きさ以上の個数が前記規定値１より少ない場合には、致命欠陥の発生する確率が低いので、引き続き次のウェハの処理を行う。
【０１３０】
エッチング処理中に検出された微細粒子のうちある大きさ以上の個数が前記規定値１以上であるが、前記規定値２よりは少ない場合には、エッチング処理終了後、外観検査をう。該外観検査の結果、致命欠陥が確認されなければ、該ウェハは次のアッシング工程１００７に送る。該外観検査の結果、致命欠陥が確認された場合は、該致命欠陥が救済可能な欠陥か判定する。前記判定結果に基づき、救済可能（救済回路の利用など）な欠陥と判定された場合は、該ウェハは次のアッシング工程１００７に送る。前記判定結果に基づき、救済不可能な欠陥と判定された場合は、該欠陥個所を記録した後、該ウェハを次のアッシング工程１００７に送る。その後、例えば、ダイシングにより各チップ毎にきり出した時に、該救済不可能な欠陥を含むチップは排除する。
【０１３１】
エッチング処理中に検出された微細粒子のうちある大きさ以上の個数が、前記規定値２より多い場合には、その後に処理を行うウェハにも、大量の致命欠陥が発生する可能性が高いので、エッチング処理を中断しプラズマ処理室内のクリーニング（メンテナンス）を行うよう、エッチング装置の操作者にモニタ画面上に表示したりアラームで知らせたりする。
【０１３２】
プラズマ中浮遊微細粒子計測装置を備えないエッチング処理装置では、必ずしも適切な時間で処理室のクリーニングが行われない。従って、本来クリーニングしなくても良い時期にクリーニングを行い、装置稼働率を低下させたり、逆にクリーニングすべき時期を過ぎているにもかかわらず処理を続け、不良品を大量に生じさせ歩留まりを低下させることもある。
【０１３３】
また、処理室内微細粒子チェックのためのダミーウェハによる先行作業を行い、その結果からクリーニング時期を決める方法もある。この場合、一連の工程中に余分な作業が入るため、スループットが低下し、ダミーウェハ分のコストが必要とされた。しかし、ウェハの大口径化に伴い、ダミーウェハのコストの増加は必至で、処理室内微細粒子チェックのためのダミーウェハによる先行作業の削減も大きな問題になっている。
【０１３４】
これに対し本実施形態によれば、処理室内の汚染状況をリアルタイムでモニタしながら被処理体の処理を行えるため、クリーニング時期の最適化が図られ、ダミーウェハによる先行作業も必要ないため、スループットが向上し、ダミーウェハのコスト削減が可能となる。また、本実施形態の工程により製造された製品は、規定値以上の微細粒子を含まない良質の製品、したがって信頼性の高い製品を製造することができる。
なお、以上の実施形態においては、エッチング処理装置への適用例について述べたが、先にも記載したように、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、例えば、本発明をアッシング装置や成膜装置に適用することで、アッシング装置内および成膜装置内の微細粒子のリアルタイムモニタリングが可能となり、以って、ホトリソグラフィ工程中のアッシング工程および成膜工程起因の不良を低減することが可能となり、不良品の発生防止と歩留まりの向上とを図ることができる。
【０１３５】
微細粒子モニタ装置（プラズマ中浮遊微細粒子計測装置１１００）を備えないエッチング処理装置では、必ずしも適切な時間で処理室のクリーニングが行われない。従って、本来クリーニングしなくても良い時期にクリーニングを行い、スループットを低下させたり、逆にクリーニングすべき時期を過ぎているにもかかわらず処理を続け、不良品を大量に生じさせ歩留まりを低下させることもある。また、処理室内微細粒子チェックのためのダミーウェハによる先行作業を行い、その結果からクリーニング時期を決める方法もある。この場合、一連の工程中に余分な作業が入るため、スループットが低下し、ダミーウェハ分のコストが必要とされた。しかし、ウェハの大口径化に伴い、ダミーウェハのコストの増加は必至で、処理室内微細粒子チェックのためのダミーウェハによる先行作業の削減も大きな問題になっている。
【０１３６】
これに対し本実施形態によれば、処理室内の汚染状況をリアルタイムでモニタしながら被処理体の処理を行えるため、クリーニング時期の最適化が図られ、ダミーウェハによる先行作業も必要ないため、スループットが向上し、ダミーウェハのコスト削減が可能となる。また、本実施形態の工程により製造された製品は、規定値以上の微細粒子を含まない良質の製品、したがって信頼性の高い製品を製造することができる。
なお、以上の実施形態においては、エッチング処理装置への適用例について述べたが、先にも記載したように、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、例えば、本発明をアッシング装置や成膜装置に適用することで、アッシング装置内および成膜装置内の微細粒子のリアルタイムモニタリングが可能となり、以って、ホトリソグラフィ工程中のアッシング工程および成膜工程起因の不良を低減することが可能となり、不良品の発生防止と歩留まりの向上とを図ることができる。
【０１３７】
本発明によれば、後方散乱光検出としたため、照射・検出光学系を１つのユニットで構成でき、取付けおよび調整が簡単で、小形な微細粒子検出装置を実現できる。
【０１３８】
また、後方散乱光検出では大きな雑音となりうる観測用窓表面からの反射光および処理室の内壁からの散乱光を検出せず、さらに、プラズマ中微細粒子検出で問題となるプラズマ発光雑音から微弱な微細粒子からの後方散乱光の信号を分離して検出するため、検出感度が向上し、従来法では検出が困難であると予想される、サブミクロンオーダの微細粒子の検出が可能な微細粒子検出装置を実現できる。
【０１３９】
さらに、照明光を走査できる構成とし、更には照射・検出光学系を上下方向にスライドできる構成としたので、異なるプラズマ領域を観測できるとともに、ウェハ上全面で微細粒子検出を行い、微細粒子の個数、大きさ、分布を知ることができ、操作者は、その情報をディスプレイ上でリアルタイムで確認することが可能な微細粒子検出装置を実現できる。
【０１４０】
さらに、本発明によれば、得られた微細粒子の発生個数、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ため、クリーニング時期を最適に判断して、高いスループットで歩留まり良く半導体デバイスを制作することが出来る。
【０１４１】
また、処理室内の微細粒子個数を常にモニタしながら処理を進められるため、基準値以上の微細粒子を含まない高品質の信頼性の高い回路基板の製作に適用することが出来る。
【０１４２】
次に、本発明の第８の実施形態を、図３１及び図３２に基づいて説明する。
先ず、本発明の第８の実施形態を説明する前に、図３２に基づき、従来技術を用いた、半導体集積回路の製造方法について、例えば、２５６ＭｂｉｔＤＲＡＭのコンタクトホールエッチングや、０．１８μｍプロセス以降の高速ＣＭＯＳ  ＬＳＩ等で採用される、Ｃｕデュアルダマシンプロセスのトレンチやヴィアホールエッチングに代表される、酸化膜エッチングプロセスを例にとり、一般的なプロセス・フローを説明する。以下に説明するプロセス・フローでは、東京エレクトロン社製の平行平板形酸化膜エッチング装置ＵＮＩＴＹ−ＩＥＭ等を用いて実施可能な、ウェハ表面に異なる材料で形成された非加工膜をエッチングするために、１回の処理で、２つの異なる加工処理を連続して実施する、エッチングプロセスを例として用いる。
【０１４３】
先ず、ＳＴＥＰ１では、所望のエッチング処理を行うために、各種プロセス・フローに対応し、非加工膜の材料、エッチング深さ等を考慮して予め計算または実験的な検証から決定されたプロセスパラメータが記憶された、プロセスレシピの一覧から、作業者により適切なプロセスレシピが設定される。
【０１４４】
次に、ＳＴＥＰ２でウェハが搭載される下部電極の温度が設定される。ＳＴＥＰ３でウェハがロードされると、ＳＥＴＰ４で、上部電極のシャワープレートからプロセスガスとして、例えば、Ｃ４Ｆ８とＡｒとＯ２の混合気体が供給される。ＳＥＴＰ５では、前記ＳＴＥＰ４でガスが供給された後、処理室内の圧力が安定状態、例えば、４[Ｐａ]に達した時点でＲＦ電力を印加し、プラズマを発生させる。ＳＥＴＰ６で、前記プラズマによりエッチング加工処理が開始され、ＳＴＥＰ７であらかじめ設定された一定時間、例えば、６０［ｓ］エッチング処理が行われた後、ＳＴＥＰ８に至りエッチング加工処理が終了する。
【０１４５】
前記ＳＴＥＰ８のエッチング加工処理終了直後、ＳＴＥＰ９でＲＦ電力が停止され、続いてＳＴＥＰ１０でパージガスが供給され、残留したプロセスガスを排除する。このとき、浮遊していた微細粒子の一部は、パージガスと共に処理室外に排除される。以上で、１回目のエッチング処理が終了する。
【０１４６】
引き続き、２回目のエッチング処理が実施される。ＳＴＥＰ１１で、プロセスガスとして、例えば、ＣＦ４が供給される。ＳＥＴＰ１２では、前記ＳＴＥＰ９でガスが供給された後、処理室圧力が安定状態、例えば、７［Ｐａ］に達した時点で、ＲＦ電力を印加しプラズマを発生させる。ＳＥＴＰ１３で、前記プラズマによりエッチング加工処理が開始され、ＳＴＥＰ１４であらかじめ設定された一定時間、例えば、３０［ｓ］エッチング処理が行われた後、ＳＴＥＰ１５に至りエッチング加工処理が終了する。前記ＳＴＥＰ１５のエッチング加工処理終了直後、ＳＴＥＰ１６でＲＦ電力が停止され、続いて、ＳＴＥＰ１７でパージガスが供給され、残留したプロセスガスを排除する。このとき、浮遊していた微細粒子の一部は、パージガスと共に処理室外に排除される。以上で、２回目のエッチング処理が終了し、ウェハがアンロードされる。
【０１４７】
前記プロセス・フローでは、エッチング装置に付随のマスフローコントローラ１０００１、ＲＦ電力コントローラ１０００２等により、常時、ガス流量、ＲＦ電力等が監視されており、監視結果が、前記設定値から逸脱した場合には、プロセスガスの供給、ＲＦ電力の印加が停止され、エッチング加工処理が停止される。
【０１４８】
一方、図３１は、図３２に示した従来技術の改良形プロセス・フローを示している。以下に説明する新規プロセス・フローにおいて従来技術のプロセス・フローと同じ構成及び性能を持つ同一の要素には同一の番号が付いている。図３２に示した従来技術と異なるところは、新規に、本願第１の実施形態から第７の実施形態に示す、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置を備えた点である。すなわち、ＳＴＥＰ１でプロセスガスが供給される直前から、ＳＴＥＰ１８ウェハがアンロードされるまでのステップに渡り、更には、プラズマエッチング装置が待機状態にあるときも含め、常時、プロセスチャンバ内の浮遊微細粒子をモニタリングしている。本願第１の実施例から第６の実施例に示すプラズマ中浮遊微細粒子計装置は、プラズマ発光が存在する場合にのみ有効な微細粒子検出法ではなく、その検出原理からも、プラズマ発光が存在しない場合においても微細粒子検出が可能であることは言うまでもない。
【０１４９】
プラズマ中浮遊微細粒子計測装置は、コンピュータを通じて、前記プラズマエッチング装置付随のマスフローコントローラ１０００１、ＲＦ電力コントローラ１０００２等の制御が行える構成となっている。すなわち、ＲＦ電力印加の開始及び停止、ガス供給の開始及び停止等、ガス流量の変更、または、ガス種の変更等のプロセスコントロールが可能となっている。コンピュータでは、前記プラズマ中浮遊微細粒子計測装置からの、微細粒子発生個数、微細粒子粒径、微細粒子分布のうち少なくとも１つの微細粒子情報を、各ステップ毎に取り込み、データベース６１０に記録された、予め計算もしくは実験的に検証された微細粒子管理情報と比較し、該比較結果に基づきプロセスコントロールを実施する。特に、前記Ｃｕデュアルダマシンプロセスでは、開口率が５０％にまで達する場合があり、ウェハ付着した微細粒子（異物）による許容範囲が狭くなるため、プロセス中に発生した微細粒子を検出するだけでなく、該微細粒子検出結果に基づき、プロセスをコントロールすることが、必須となってくることが予想される。
【０１５０】
プラズマ中浮遊微細粒子計測機能を備えたことによる、半導体集積回路の製造方法の特徴（プロセスコントロールの例）を以下に説明する。
【０１５１】
前記ＳＴＥＰ１０はパージガス供給ステップで、パージガスの排気に伴い浮遊していた微細粒子が処理室の外部に排除される。すなわち、処理室内の微細粒子数は、時間経過と共に減少する。ここで、該パージガスにより排除される微細粒子の数、言い換えれば、処理室内に浮遊する微細粒子の数は、当然、処理室内の汚染状況に従い異なる。プラズマ中浮遊微細粒子計測機能を備えた本実施例では、該処理室内に浮遊する微細粒子が、パージガスの排気に伴い、十分に排除されたことを確認した後に、次のＳＴＥＰ１１に進むようにした。従来技術では、該パージガスの供給は、予め設定された時間だけ行われ、次のＳＴＥＰ８に進むため、微細粒子が十分に排除される前に、ＳＴＥＰ１１でプロセスガスが供給され、処理室内に微細粒子が多い状態で、２回目のエッチング処理が進行されてしまう可能性がある。これに対し、本実施例によれば、処理室内の微細粒子数が少ない初期状態から、エッチング加工処理を開始することが可能となる。
【０１５２】
また、ＳＴＥＰ３では、ウェハをロードするために処理室のウェハ搬送口が開際に、該ウェハ搬送口に形成された堆積膜の一部が摩擦などの要因により剥がれ、また、処理室とウェハ搬送系との間に新たに形成された空間でパージガスの流れが乱れ、前記堆積膜の一部が処理室内に浮遊する場合が考えられる。そこで、該搬送口開口時に微細粒子が検出された場合には、すぐにウェハを処理室内に搬送せず、例えば、ウェハを搬送アームに載せたまま待機し、該処理室内の微細粒子数が十分減少した後、ウェハをロードし、ＳＴＥＰ４以降のエッチング加工処理を行うようにした。
【０１５３】
また、前記２つの例では、プラズマ中浮遊微細粒子計測結果に基づき、各ステップの切換時点のプロセス・フローを制御したが、本発明におけるプラズマ中浮遊微細粒子計測装置は、処理室内に発生する浮遊微細粒子を、プラズマ処理中にリアルタイムで検出できるという特徴を有する。従って、ＳＴＥＰ６からＳＴＥＰ９及びＳＴＥＰ１２からＳＴＥＰ１６において、エッチング処理中での微細粒子モニタリング結果に基づき、前記第７の実施形態に示す微細粒子管理を実施することができる。
【０１５４】
また、いずれのステップにおいても、大量の微細粒子が検出され、いかなる手段を駆使しても、ウェハへの微細粒子付着防止対策が不可能となった場合には、直ちに処理を停止し、エッチング装置のメンテナンスを行うよう作業者に知らせるようにした。
【０１５５】
また、実施可能なプロセスコントロールは、以上に説明したものに限定されるものではない。すなわち、コンピュータに取り込まれた、微細粒子発生状況とプロセスとの関係を記憶し、該記憶された結果をデータベースとして新たなプロセスコントロールの手段を適宜追加していくことができるようにした。更に、プロセスコントロールのみならず、ウェハの処理に先立ち、前記ＳＴＥＰ１にて選択される前記プロセスレシピの設定内容を変更した方が良いと判断した場合には、プロセス条件の設定値を変えることもできる。すなわち、本実施例によれば、処理を重ねるに従い、より良いプロセス条件を見出すことができる。
【０１５６】
微細粒子モニタ装置（プラズマ中浮遊微細粒子計測装置１１００）を備えないエッチング処理装置では、適切なタイミングで、プロセス・フローの各処理ステップを開始することができないため、必ずしも適切な条件の下で、ウェハの処理が行われていない。処理室内に微細粒子が発生している状態で処理を開始し、または処理を続け、不良品を大量に生じさせ歩留まりを低下させることもある。
【０１５７】
また、処理室内微細粒子チェックのためのダミーウェハによる先行作業を行い、その結果から処理室内の微細粒子発生状況を知る手段もあるが、この場合、必ずしも、ダミーウェハによる先行作業時と、製品着工時での、処理室内の状態が同じであるとは限らず、プロセス条件を直接コントロールすることはできない。
【０１５８】
これに対し本実施形態によれば、得られた微細粒子の発生個数、大きさ、分布の情報をもとに、処理室内の汚染状況を、プロセス・フローの各処理ステップ毎に、リアルタイムでモニタしながら被処理体の処理を行えるため、処理室内の汚染状況に応じて、適宜プロセス条件を最適値に変更すること、更に、各処理ステップの開始するタイミングを設定できるため、プロセス・フローの最適化が図られ、ダミーウェハによる先行作業も必要ないため、スループットが向上し、ダミーウェハのコスト削減が可能となる。また、本実施形態の工程により製造された製品は、規定値以上の微細粒子を含まない良質の製品、したがって信頼性の高い製品を製造することができる。
なお、以上の実施形態においては、エッチング処理装置への適用例について述べたが、先にも記載したように、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、例えば、本発明をアッシング装置や成膜装置に適用することで、アッシング装置内および成膜装置内の微細粒子のリアルタイムモニタリングが可能となり、以って、ホトリソグラフィ工程中のアッシング工程および成膜工程起因の不良を低減することが可能となり、不良品の発生防止と歩留まりの向上とを図ることができる。
【０１５９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、後方散乱光検出としたため、照射・検出光学系を１つのユニットで構成でき、取付けおよび調整が簡単で、小形な微細粒子検出装置を実現できる。
【０１６０】
また、後方散乱光検出では大きな雑音となりうる観測用窓表面からの反射光および処理室の内壁からの散乱光を検出せず、さらに、プラズマ中微細粒子検出で問題となるプラズマ発光雑音から微弱な微細粒子からの後方散乱光の信号を分離して検出するため、検出感度が向上し、従来法では検出が困難であると予想される、サブミクロンオーダの微細粒子の検出も可能となる。
【０１６１】
さらに、照明光を走査できる構成とし、更には照射・検出光学系を上下方向にスライドできる構成としたので、異なるプラズマ領域を観測できるとともに、ウェハ上全面で微細粒子検出を行い、微細粒子の個数、大きさ、分布を知ることができ、操作者は、その情報をディスプレイ上でリアルタイムで確認できる。
【０１６２】
さらに、本発明によれば、得られた微細粒子の発生個数、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ため、クリーニング時期の最適化がなされ、スループットが向上するとともに、ドカ不良の発生を防止でき、歩留まりの向上がなされる。また、処理室内の微細粒子個数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回路基板は、基準値以上の微細粒子を含まない高品質の信頼性の高い製品となる。
【０１６３】
また、本発明によれば、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必要がないため、ダミーウェハのコスト削減、スループットの向上がなされる。
【０１６４】
さらに、本発明によれば、長焦点ビームと軸ずらし多段検出によりウェハ全面において微細粒子の個数及び発生位置を検出することが可能であり、従来法に比べプラズマ中の浮遊微細粒子の発生状況の詳細な判定が行える。
【０１６５】
また、波長及び周波数２つの領域において微弱な微細粒子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方法と併用することが可能であり、従来法に比べプラズマ中浮遊微細粒子の検出感度を大幅に向上し且つウェハ全面において微細粒子の個数及び発生位置を検出することが可能であり、従来法に比べプラズマ中の浮遊微細粒子の発生状況の詳細な判定を安定に行えるという効果が得られる。
【０１６６】
更に、軸ずらし多段検出の各チャンネルの出力部にゲイン調整機能を付加することにより、照明ビームの照射エネルギーの差により検出感度のばらつきを補正することが可能となり、ウェハ全面において浮遊微細粒子を均一な検出感度で安定に検出することができる。
【０１６７】
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、付着した微細粒子（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。
【０１６８】
また、ダミーウェハを用いた微細粒子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】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置をもつエッチング処理装置の構成を示す略正面図図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態における、観測用窓およびレーザ光入射角度を示す説明図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態における、ＣＣＤカメラによる微細粒子散乱光の撮像の様子を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態における、バンドルファイバによる微細粒子散乱光の受光の様子を示す説明図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態における、微細粒子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６】図６は、本発明の第１実施形態における、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置の照明・検出光学系のスライド機能を示す説明図である。
【図７】図７は、本発明の第１実施形態における、検出信号、しきい値処理後の信号、ディスプレイへの表示例をそれぞれ示す説明図である。
【図８】図８は、本発明の第１実施形態における、検出信号、微細粒子サイズと微細粒子発生数、微細粒子の２次元分布の表示例をそれぞれ示す説明図である。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態に係る、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置をもつエッチング処理装置の構成を示す説明図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態における、微細粒子散乱光検出のための光学系の説明図である。
【図１１】図１１は、本発明の第３実施形態に係る、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置をもつエッチング処理装置の構成を示す説明図である。
【図１２】図１２は、本発明の第３実施形態における、微細粒子散乱光検出のための光学系の説明図である。
【図１３】図１３は、本発明の第４実施形態に係る、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置をもつエッチング処理装置の構成を示す説明図である。
【図１４】図１４は、本発明の第４実施形態における、微細粒子散乱光検出のための光学系の説明図である。
【図１５】図１５は、本発明の第５の実施例における、エッチング装置とプラズマ中浮遊微細粒子計測装置を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の第５の実施例における、軸ずらし検出光学系と多段バンドルファイバによる散乱光の受光を示す図である。
【図１７】図１７は、結像光学系とバンドルファイバによる散乱光の受光を示す図である。
【図１８】図１８は、球面レンズによる集光ビームのウェハ上空でのビームスポットサイズを示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の第５実施形態における、ウェハ上９点での検出光強度の時間変化を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明の第５実施形態における、ウェハ上９点での微細粒子信号強度の時間変化を示す図である。
【図２１】図２１は、本発明の第５実施形態における、ウェハ全面における微細粒子の発生分布と大きさを示す図である。
【図２２】図２２は、本発明の第５実施形態における、軸ずらし検出光学系と多段バンドルファイバによる散乱光の受光の変形例を示す図である。
【図２３】図２３は、本発明の第５実施形態における、照明光学系と検出光学系を分離して軸ずらし検出光学系と多段バンドルファイバによる散乱光の受光を示す図である。
【図２４】図２４は、本発明の第６実施形態における、エッチング装置とプラズマ中浮遊微細粒子計測装置を示す図である。
【図２５】図２５は、本発明の第７実施形態に係る、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置付きエッチング処理装置を導入した、半導体集積回路装置の製造工程を、処理の流れに沿って模式的に示した説明図である。
【図２６】図２６は、本発明の第７実施形態に係る、コンタクトホールの形成過程を、断面構造を用いて、処理の流れに沿って模式的に示した説明図である。
【図２７】図２７は、本発明の第７実施形態に係る、コンタクトホールのエッチング工程において、付着異物による生じる欠陥の例を、模式的に示した説明図である。
【図２８】図２８は、平行平板型プラズマエッチング装置を示す説明図である。
【図２９】図２９は、本発明の第５実施形態における、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置をもつエッチング処理装置の構成を示す略正面図図である。
【図３０】図３０は、本発明の第５実施形態における、軸ずらし検出光学系と３チャンネル１次元センサによる散乱光の受光の変形例を示す図である。
【図３１】図３１は、本発明の第８実施形態における、酸化膜エッチングのプロセス・フローの一例を示す図である。
【図３２】図３２は、本発明の第８実施形態における、プラズマ中浮遊微細粒子計測装置をもつエッチング処理装置を用いた、酸化膜エッチングのプロセス・フローの一例を示す図である。
【符号の説明】
１・・・エッチング装置    １０・・・観察用窓    ２１・・・レーザ光源
２２・・・Ａ／Ｏ変調器    ２３・・・発振器    ２４・・・偏光ビームスプリッタ
３３・・・光ファイバ    ３４・・・分光器    ３５・・・光電変換素子
４０・・・干渉フィルタ    ４１・・・ＣＣＤカメラ    ４２・・・ビームスプリッタ
５０・・・アンプ        ５１・・・ロックインアンプ    ６１・・・計算機
６０１・・・被加工膜          ６０２・・・レジスト    ６０３・・・マスクパターン
６０４・・・レジストパターン    ６０５・・・レジスト除去部
６０６・・・コンタクトホール              ２０００・・・レーザ照射光学系
３０００・・・散乱光検出光学系              ６０００・・・信号処理系
【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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