(57)【要約】【課題】半導体製造プロセス等でのプラズマ等からの紫外光によるダメージを定量的にリアルタイムで精度良くモニタリングする。【解決手段】チャンバ５１内のステージ５８上に載置されたウェハ５７に対してエッチング処理を行う際に、プラズマ５６から発生する紫外光ＵＶのモニタを行う場合、電圧源８７により、負のバイアス電圧（例えば、−３０Ｖ）をセンサ７０へ印加する。すると、プラズマ５６から発生した紫外光ＵＶが、センサ７０にて誘起電流として測定され、この誘導電流が電流計８８にてリアルタイムに計測される。これにより、誘導電流を紫外光ＵＶによるセンサ７０へのダメージの定量的指標としてモニタリングできる。センサ７０は、ＲＦバイアス電圧の印加されないチャンバ５１の上部に設置されているので、このセンサ７０がエッチングされたり、あるいは堆積膜で覆われ難くなる。【選択図】図１
2009283838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の雰囲気とは異なる雰囲気下において、被処理物に対して紫外光の発生を伴う処理を行うためのチャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、高周波バイアス電圧が印加される導電性の被処理物載置用ステージと、
表面に前記紫外光が照射されると正孔と電子を発生し、前記紫外光の照射によるダメージの評価対象となる評価対象膜と、前記評価対象膜により被覆され、前記評価対象膜に発生した前記正孔を引き込む電極とを有し、前記チャンバに取り付けられた紫外光モニタリグ用センサと、
前記チャンバの外部に設けられ、前記センサの前記電極に対して負バイアス電圧を印加する電圧源と、
前記チャンバの外部において前記電圧源に接続され、前記電極に引き込まれた前記正孔を誘導電流として計測する電流計と、
を備えた紫外光モニタリングシステムであって、
前記センサは、
前記チャンバ内における前記ステージ上以外の場所であって、前記評価対象膜の表面側は前記チャンバ内と同じ雰囲気であり、且つ、前記チャンバの外部の雰囲気とは遮断された状態で、前記チャンバに取り付けられていることを特徴とする紫外光モニタリングシステム。
【請求項２】
請求項１記載の紫外光モニタリングシステムは、更に、
前記チャンバの外部において前記電極と前記電圧源との間に接続された交流遮断用チョークコイルを有することを特徴とする紫外光モニタリングシステム。
【請求項３】
請求項１記載の紫外光モニタリングシステムにおいて、
前記センサは、前記チャンバの複数箇所に取り付けられ、
前記電圧源及び前記電流計は、前記各センサに対してそれぞれ設けられていることを特徴とする紫外光モニタリングシステム。
【請求項４】
請求項１記載の紫外光モニタリングシステムにおいて、
前記センサは、前記チャンバの複数箇所に取り付けられ、切り替え手段によって電気的に切り替えられて前記電圧源及び前記電流計に接続されることを特徴とする紫外光モニタリングシステム。
【請求項５】
請求項３記載の紫外光モニタリングシステムは、更に、
前記チャンバの外部において前記電極と前記各電圧源との間にそれぞれ接続された複数の交流遮断用チョークコイルを有することを特徴とする紫外光モニタリングシステム。
【請求項６】
請求項４記載の紫外光モニタリングシステムは、更に、
前記チャンバの外部において前記電圧源の入力側に接続された交流遮断用チョークコイルを有することを特徴とする紫外光モニタリングシステム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の紫外光モニタリングシステムにおいて、
前記センサは、前記評価対象膜の表面側が直接前記チャンバ内の雰囲気に曝されないように誘電体の窓部材により覆われていることを特徴とする紫外光モニタリングシステム。
【請求項８】
請求項７記載の紫外光モニタリングシステムにおいて、
前記窓部材の材質として、フッ化マグネシウムを含むことを特徴とする紫外光モニタリングシステム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の紫外光モニタリングシステムは、更に、
前記電流計で計測された誘導電流値をデータの形で受信してモニタリングする機能を有する制御手段を有することを特徴とする紫外光モニタリングシステム。
【請求項１０】
請求項９記載の紫外光モニタリングシステムは、更に、
前記制御手段によりアクセスされ、前記誘導電流値をデータの形で受信して保存する保存手段を有することを特徴とする紫外光モニタリングシステム。
【請求項１１】
請求項９又は１０記載の紫外光モニタリングシステムにおいて、
前記制御手段は、前記電流計で計測された誘導電流値又は前記誘導電流値のデータに基づき、装置、処理プロセス、又は製品不良の異常判定トリガを設定する機能を有することを特徴とする紫外光モニタリングシステム。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれか１項に記載の紫外光モニタリングシステムは、更に、
前記窓部材の温度を制御する温度制御手段を有することを特徴とする紫外光モニタリングシステム。
【請求項１３】
請求項１２記載の紫外光モニタリングシステムにおいて、
前記温度制御手段は、前記センサと前記ステージとを同一温度に制御する機能を有することを特徴とする紫外光モニタリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程（プロセス）等でのプラズマ等からの紫外光によるダメージを定量的にリアルタイムでモニタリングする紫外光モニタリングシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体装置では、素子構造の微細化、薄膜化、３次元化の促進により、層間絶縁膜・配線形成工程等で用いられるプラズマから紫外光が放射され、半導体素子の界面まで到達する紫外光照射ダメージが大きな問題となってくる。
【０００３】
この対策として、紫外光照射ダメージをウェハ上の実際のパターンにてリアルタイムでモニタリングする紫外光モニタリングシステム（例えば、プラズマモニタリングシステム）の技術が開発されており、その手法や評価結果が例えば下記の文献に詳細に紹介されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８２５４６号公報
【特許文献２】特開２００５−２３６１９９号公報
【非特許文献１】Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ，Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．６，Ｎｏｖ／Ｄｅｃ  ２００５，Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｏｃｉｅｔｙ．ｐ．１５０９−１５１２
【非特許文献２】Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ，Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１，Ｊａｎ／Ｆｅｂ  ２００５，Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｏｃｉｅｔｙ．ｐ．１７３−１７７
【非特許文献３】Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ，Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．６，  Ｎｏｖ／Ｄｅｃ  ２００４，Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｏｃｉｅｔｙ．ｐ．２８１８−２８２２
【０００５】
図１０は、例えば、特許文献２の図６、及び非特許文献２における第１７４頁の図２（ａ）に記載された従来のプラズマモニタリングシステムを示す模式的な構成図である。
【０００６】
このプラズマモニタリングシステムは、プラズマ処理装置１０を備えている。プラズマ処理装置１０は、高周波（以下「ＲＦ」という。）バイアス電圧の印加により、真空状態にしたプラズマ処理用マチャンバ１１内にプラズマ１２を発生させ、半導体ウェハ等のウェハを搭載するためのステージ１３上に載置した紫外光モニタリング用センサ２０等に対するエッチングや成膜を行う装置である。センサ２０には配線１４が接続され、この配線１４がマチャンバ１１の外部に引き出されている。外部に引き出された配線１４には、センサ２０に対して負バイアス電圧（例えば、−３０Ｖ）を印加するための電圧源１５と、センサ２０に流れる誘導電流を測定するための電流計１６とが、直列に接続されている。
【０００７】
センサ２０は、ウェハ（例えば、シリコン（Ｓｉ）基板）２１上に、二酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）で絶縁された電極（例えば、平面がほぼ長方形の膜からなるポリＳｉ電極）２２が形成され、更に、このポリＳｉ電極２２上に、実際の半導体装置で用いる膜（例えば、ＳｉＯ２膜）２３が形成された構造をしている。ＳｉＯ２膜２３の一部が開口されてポリＳｉ電極２２の一部が露出し、この露出箇所に、配線接続部２４を介して配線１４が接続されている。
【０００８】
紫外光ＵＶのモニタを行う場合、ＲＦバイアス電圧の印加により、センサ２０に対してプラズマ処理を行うと、プラズマ１２から発生した紫外光ＵＶにより、ポリＳｉ電極２２上のＳｉＯ２膜２３に、正孔（Hole）ｈと電子（Electron）ｅのペアが発生する。電圧源１５により、ポリＳｉ電極２２に負バイアス電圧を印加することで、正孔ｈを誘導電流として電流計１６によりリアルタイムで計測する。この誘導電流を紫外光ＵＶによるＳｉＯ２膜２３へのダメージの定量的指標としてモニタリングしている。
【０００９】
又、非特許文献２における第１７４頁の図２（ｂ）に記載されているように、プラズマ１２からのイオンｉや電子ｅの影響をできるだけ排除するために、開口部を含めたＳｉＯ２膜２３の表面をアルミニュウム（Ａｌ）系の金属膜で覆う構造が採用される場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図１１は、従来の他のプラズマモニタリングシステムを示す模式的な構成図である。
このプラズマモニタリングシステムは、図１０のプラズマ処理装置１０に対応するプラズマエッチング装置３０を備えている。プラズマエッチング装置３０は、例えば、誘導結合プラズマ型反応性イオンエッチング装置（Inductive  Coupling  Plasma  Model  reactive  ion  etch  Equipment）、以下「ＩＰＣ型ＲＩＥ装置」という。）であり、プラズマ処理用チャンバ３１を有し、このチャンバ３１内が真空ポンプ３２により減圧される。チャンバ３１の上部開口部には、円板形の上部石英板３３が設けられ、この上部石英板３３上に円形渦巻き状のＲＦコイル３４が装着されている。ＲＦコイル３４は、外周の端部３４ａがＲＦ電源３５を介して接地されると共に、内周の中心付近の端部３４ｂが接地されており、そのＲＦ電源３５から供給されるＲＦ電流（例えば、１３．５６ＭＨｚ）により、上部石英板３３を介してチャンバ３１内にプラズマ３６を発生させる機能を有している。
【００１１】
チャンバ３１内の下部には、ウェハ等を搭載するための電極用のステージ３７が設けられ、このステージ３７に対し、直流遮断用のキャパシタ３８を介してＲＦバイアス電源（例えば、１３．５６ＭＨｚ）３９が接続されている。ＲＦバイアス電源３９からステージ３７へＲＦバイアス電圧を印加し、照射するイオンエネルギーを、プラズマ３６と独立して制御可能な構造になっている。ステージ３７に載置されるウェハ４０上には、例えば、図１０の紫外光モニタリング用センサ２０と同様のチップ状の紫外光モニタリング用センサ４１や、このセンサ４１を制御するためのバッテリ、回路等を有する制御回路４２等が搭載されている。
【００１２】
紫外光ＵＶのモニタを行う場合、センサ４１付きのウェハ４０をステージ３７上に載置し、反応ガスを注入したチャンバ３１内にプラズマ３６を発生させ、そのウェハ４０の表面に対してエッチングを行う。センサ４１に対してプラズマ処理を行うと、プラズマ３６から発生した紫外光ＵＶにより、センサ４１に誘導電流が流れ、これが制御回路４２内等に設けた電流計によりリアルタイムに計測され、紫外光ＵＶによるウェハ４０へのダメージの定量的指標としてモニタリングされる。
【００１３】
しかしながら、図１１のような従来のプラズマモニタリングシステムにおいて、センサ４１をウェハ４０上に搭載した場合、このウェハ４０はセンサ面がプラズマ表面側になるようチャンバ３１内のステージ３７上に搬送されて載置される。通常、プラズマエッチング装置３０の場合、ＲＦバイアス電源３９によってステージ３７側にＲＦバイアス電圧を印加するので、ウェハ４０に搭載されたセンサ４１はプラズマ３６の影響を受けやすくなる。そのため、プラズマ３６の経時変化によって、センサ４１も経時的に変化し、安定した誘導電流の測定ができなくなるという課題があった。又、ステージ３７が高温（例えば、アッシング装置で２５０℃が一般的）の場合、ウェハ４０に搭載した制御回路４２（例えば、バッテリ等）が劣化し、測定に支障をきたすという課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の紫外光モニタリングシステムは、外部の雰囲気とは異なる雰囲気下において、被処理物に対して紫外光の発生を伴う処理を行うためのチャンバと、前記チャンバ内に設けられ、ＲＦバイアス電圧が印加される導電性の被処理物載置用ステージと、紫外光モニタリグ用センサと、電圧源と、電流計とを備えている。
【００１５】
ここで、前記センサは、表面に前記紫外光が照射されると正孔と電子を発生し、前記紫外光の照射によるダメージの評価対象となる評価対象膜と、前記評価対象膜により被覆され、前記評価対象膜に発生した前記正孔を引き込む電極とを有し、前記チャンバに取り付けられている。前記電圧源は、前記チャンバの外部に設けられ、前記センサの前記電極に対して負バイアス電圧を印加する電源である。更に、前記電流計は、前記チャンバの外部において前記電圧源に接続され、前記電極に引き込まれた前記正孔を誘導電流として計測する計器である。
【００１６】
そして、前記センサは、前記チャンバ内における前記ステージ上以外の場所であって、前記評価対象膜の表面側は前記チャンバ内と同じ雰囲気であり、且つ、前記チャンバの外部の雰囲気とは遮断された状態で、前記チャンバに取り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、チャンバ内のステージ上以外の場所にセンサを設置したので、このセンサがエッチングされたり、あるいは堆積膜で覆われ難くなる。よって、センサの測定精度とライフタイムの向上が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を実施するための最良の形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００１９】
（実施例１のプラズマモニタリングシステムの構成）
図１は、本発明の実施例１におけるプラズマモニタリングシステムを示す模式的な構成図である。
【００２０】
このプラズマモニタリングシステムは、プラズマ処理装置（例えば、プラズマエッチング装置）５０を備えている。プラズマエッチング装置５０は、例えば、ＩＰＣ型ＲＩＥ装置により構成され、エッチングガス等が注入されるプラズマ処理用チャンバ５１を有し、このチャンバ５１内が真空ポンプ５２により減圧されるようになっている。チャンバ５１は、図示しないが、所定箇所で接地されている。
【００２１】
チャンバ５１の上部開口部には、誘電体板（例えば、厚さ２０ｍｍ程度の円板形の上部石英板）５３が気密状態で固定され、この上部石英板５３上に円形渦巻き状のＲＦコイル５４が装着されている。ＲＦコイル５４は、外周の端部５４ａがＲＦ電源５５を介して接地されると共に、内周の中心付近の端部５４ｂが接地されており、そのＲＦ電源５５から供給されるＲＦ電流（例えば、１３．５６ＭＨｚ）により、上部石英板５３を介してチャンバ５１内にプラズマ５６を発生させる機能を有している。
【００２２】
チャンバ５１内の下部には、ウェハ５７等を搭載するための導電性の電極用ステージ５８が設けられ、このステージ５８が、直流遮断用キャパシタ５９、及びＲＦバイアス電源（例えば、１３．５６ＭＨｚ）６０を介して接地されている。ＲＦバイアス電源６０は、ステージ５８へＲＦバイアス電圧を印加し、照射するイオンエネルギーを、プラズマ５６と独立して制御可能な構造になっている。
【００２３】
チャンバ５１には、このチャンバ内におけるステージ５８上以外の場所（例えば、上部石英板箇所）に紫外光モニタリング用センサ７０が取り付けられている。即ち、センサ７０は、上部石英板５３の一部に形成された貫通孔８０内において、センサ表面がプラズマ５６側となるように装着され、更に、このセンサ７０がチャンバ５１内と同じ圧力となるように、貫通孔８０が真空シール８１で封止されている。
【００２４】
センサ７０の裏面には、２本の絶縁被覆されたリード線７９−１，７９−２が接続されてチャンバ５１の外部に引き出され、入力端子台８５に接続されている。入力端子台８５に接続された２本のリード線７９−１，７９−２のうち、一方のリード線７９−１には、交流遮断用チョークコイル（例えば、１００μＨ）８６と、センサ７０に負バイアス電圧（例えば、−３０Ｖ）を印加する電圧源８７と、センサ７０にて測定された誘導電流値を計測する電流計８８の入力端子とが直列に接続され、この電流計８８のグランド端子が接地されている。他方のリード線７９−２は、接地されている。
【００２５】
電流計８８は、入力端子及びグランド端子の他に、計測した誘導電流値を出力する出力端子を有し、この出力端子に、ケーブル８９を介して、制御手段（例えば、表示画面を有する制御装置）９０や保存手段（例えば、データサーバ）９１が接続されている。制御装置９０は、例えば、パーソナルコンピュータ（以下「パソコン」という。）等で構成され、プラズマエッチング装置５０を制御するソフトウェア（例えば、レシピの管理・編集、チャンバ開閉、搬送用アームマニュアル動作等のコマンドの操作等）を実行する機能を有する他に、電流計８８で計測された誘導電流値を表示画面に表示する等してモニタリングする機能や、誘導電流値又はこの誘導電流値のデータに基づき、装置、処理プロセル、又は製品不良等の異常判定トリガを設定する機能等を有し、装置、処理プロセス等の異常検知や統計的プロセスコントロール（Statistical  Process  Control、以下「ＳＰＣ」という。）、進歩的プロセスコントロール（Advanced  Process  Control、以下「ＡＰＣ」という。）等に利用することができるようになっている。データサーバ９１は、制御装置９０でアクセスされ、電流計８８で計測された誘導電流値をデータの形で保存する装置である。
【００２６】
（センサの構造・製造方法）
図２は、図１中のセンサ７０を示す模式的な断面図である。
このセンサ７０は、基板（例えば、Ｓｉ基板）７１を有し、このＳｉ基板７１の表面に絶縁膜（例えば、膜厚約６００ｎｍの熱酸化膜）７２が形成されている。熱酸化膜７２の表面には、所定の間隔を有する２つの電極（例えば、平面がほぼ方形で、リンがドープされた膜厚約３００ｎｍの膜状のポリＳｉ電極）７３−１，７３−２が形成されている。ポリＳｉ電極７３−１，７３−２表面の全面は、紫外光ＵＶによるダメージの評価対象となる絶縁膜（例えば、ＳｉＯ２膜）７４で覆われている。ポリＳｉ電極７３−１，７３−２の表面からＳｉＯ２膜７４の表面（即ち、プラズマ暴露面）までの膜厚は、約１５０ｎｍである。２つのポリＳｉ電極７３−１，７３−２の裏面側には、Ｓｉ基板７１及び熱酸化膜７２を貫通して２本のリード線７９−１，７９−２が接続されている。
【００２７】
図３（Ａ）〜（Ｅ）は、図２のセンサの製造方法例を示す模式的な断面工程図である。
センサ７０を製造する場合、先ず、図３（Ａ）の熱酸化膜形成工程において、Ｓｉ基板７１上に熱酸化膜７２を約６００ｎｍ形成する。図３（Ｂ）のリンドープポリＳｉ形成工程において、熱酸化膜７２上に、気相成長法（以下「ＣＶＤ法という。）により、６Ｅ２０ａｔｍ／ｃｍ３のリン濃度のポリＳｉ膜７３を形成する。図３（Ｃ）の電極ホトリソグラフィ工程において、ホトリソグラフィ技術により、例えば間隔３００ｎｍのスリットを有するレジスト膜からなるスリットパターン７５を形成する。
【００２８】
図３（Ｄ）の電極ドライエッチング・レジスト灰化工程において、ドライエッチング技術（例えば、プラズマエッチング）により、スリットパターン７５をマスクにしてポリＳｉ膜７３を加工し（即ち、ポリＳｉ膜７３のエッチングとスリットパターン７５の灰化を行い）、スリット７３ａにより分離された２つのポリＳｉ電極７３−１，７３−２を形成する。図３（Ｅ）の酸化シリコン膜形成工程において、減圧ＣＶＤ法（以下「ＬＰ−ＣＶＤ法」という。）により、紫外光ＵＶによるダメージの評価対象となるＳｉＯ２膜７４を約１５０ｎｍ形成する。
【００２９】
次に、図示しないが、ホトリソグラフィ技術、及びエッチング技術により、２つに分離したポリＳｉ電極７３−１，７３−２の裏面側におけるＳｉ基板７１及び熱酸化膜７２の一部を開口し、ポリＳｉ電極７３−１，７３−２の裏面側の一部を露出させる。一部が露出したポリＳｉ電極７３−１，７３−２の裏面側における配線接続部に、絶縁被覆されたリード線７９−１，７９−２の端末を導電性ペーストで接着する。最後に、導電性ペースト部分をモールド樹脂で封止すれば、センサ７０の製造が終了する。
【００３０】
（実施例１のモニタリング方法）
図１のプラズマエッチング装置５０により、例えば、ステージ５８上に載置したウェハ５７に対してエッチング処理を行う場合、真空ポンプ５２によってチャンバ５１内を真空にすると共に、このチャンバ５１内にエッチングガスを注入する。ＲＦバイアス電源６０によってＲＦバイアス電圧（例えば、１３．５６ＭＨｚ）をステージ５８に印加し、更に、ＲＦ電源５５によってＲＦ電流（例えば、１３．５６ＭＨｚ）をＲＦコイル５４へ供給すると、上部石英板５３を介してチャンバ５１内にプラズマ５６が発生する。これにより、ステージ５８上に載置されたウェハ５７に対して所定のエッチング処理が行われる。
【００３１】
このエッチング処理により、プラズマ５６から発生する真空紫外光ＵＶのモニタを行う場合、電圧源８７により、負のバイアス電圧（例えば、−３０Ｖ）をチョークコイル８６、入力端子台８５及びリード線７９−１，７９−２を介して、図２のセンサ７０中のポリＳｉ電極７３−１，７３−２へ印加する。すると、プラズマ５６から発生した真空紫外光ＵＶにより、センサ７０におけるＳｉＯ２膜７４中に正孔及び電子ｅのペアが発生する。
【００３２】
この時、センサ７０における２つのポリＳｉ電極７３−１，７３−２に負のバイアス電圧（−３０Ｖ）が印加されているので、ＳｉＯ２膜７４中の正孔ｈが２つのポリＳｉ電極７３−１，７３−２間でトラップされて誘起電流として測定され、この誘導電流がリード線７９−１，８９−２、入力端子台８５及びチョークコイル８６を介して、電流計８８にてリアルタイムに計測される。電流計８８で計測された誘起電流値は、ケーブル８９を介して、制御装置９０やデータサーバ９１へ送信され、これらの制御装置９０にて表示画面に表示され、データサーバ９１にて保存される。これにより、誘導電流を紫外光ＵＶによるセンサ７０のＳｉ０２膜７４へのダメージの定量的指標としてモニタリングできる。
【００３３】
（実施例１の効果）
本実施例１によれば、次の（ａ）、（ｂ）のような効果がある。
（ａ）  ＲＦバイアス電圧の印加されないチャンバ５１の上部の上部石英板５３箇所に、紫外光モニタリング用センサ７０を設置したので、このセンサ７０がエッチングされたり、あるいは堆積膜で覆われ難くなる。よって、センサ７０の測定精度とライフタイムの向上が期待できる。
（ｂ）  電流計８８で計測された誘起電流値は、ケーブル８９を介して制御装置９０やデータサーバ９１へ送信される。そのため、制御装置９０の表示画面で誘起電流値をモニタリングしたり、データサーバ９１にて誘導電流値のデータを保存することができる。又、例えば、制御装置９０において、その誘導電流値にトリガ設定をして装置、処理プロセス等の異常検知やＳＰＣ、ＡＰＣ等に利用することができ、エッチング処理等の効率や信頼性を向上できる。
【００３４】
（実施例１の変形例）
図２に示すセンサ７０は、種々の構造に変形できる。
図４は、図１中のセンサの他の構成例を示す模式的な断面図である。
このセンサ７０Ａでは、図２のセンサ７０におけるＳｉ０２膜７４の表面が、膜厚約５０ｎｍのシリコン窒化膜７６により被覆されている。そのため、Ｓｉ０２膜７４がシリコン窒化膜７６により保護されてプラズマ５６の影響を受け難くなり、安定した誘導電流の測定が可能になる。
【実施例２】
【００３５】
（実施例２のプラズマモニタリングシステムの構成）
図５は、本発明の実施例２におけるプラズマモニタリングシステムを示す模式的な構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００３６】
このプラズマモニタリングシステムでは、実施例１とは異なる構造のプラズマ処理装置（例えば、プラズマエッチング装置）５０Ａを備えている。プラズマエッチング装置５０Ａは、実施例１と同様に、例えば、ＩＰＣ型ＲＩＥ装置により構成され、エッチングガス等が注入されるプラズマ処理用チャンバ５１を有している。チャンバ５１の上部開口部には、実施例１と同様に、円板状の誘電体板（例えば、上部石英板）５３が気密状態で固定され、この上部石英板５３上に円形渦巻き状のＲＦコイル５４が装着されている。
【００３７】
本実施例２では、実施例１とは異なり、上部石英板５３の複数箇所（例えば、所定間隔離れた２箇所）に紫外光モニタリング用の第１、第２のセンサ７０−１，７０−２が配置され、第１のセンサ７０−１から引き出された２本１組のリード線７９−１１，７９−１２と、第２のセンサ７０−２から引き出された２本１組のリード線８９−２１，８９−２２とが、入力端子台８５Ａに接続されている。第１、第２のセンサ７０−１，７０−２としては、同一の構造のもの（例えば、図２のセンサ７０又は図４のセンサ７０Ａ）、あるいは異なる構造のもの（例えば、図２のセンサ７０と図４のセンサ７０Ａ）が使用される。
【００３８】
入力端子台８５Ａに接続された２組のリード線７９−１１，７９−１２，７９−２１，７９−２２のうち、各組の一方のリード線７９−１１，７９−２１には、交流遮断用チョークコイル８６−１，８６−２と、センサ７０−１，７０−２にそれぞれ負バイアス電圧（例えば、−３０Ｖ）を印加する電圧源８７−１，８７−２と、センサ７０−１，７０−２にてそれぞれ測定された誘導電流を計測する電流計８８−１，８８−２の入力端子とがそれぞれ直列に接続され、各電流計８８−１，８８−２のグランド端子がそれぞれ接地されている。各組の他方のリード線７９−１２，７９−２２は、それぞれ接地されている。
【００３９】
各電流計８８−１，８８−２は、入力端子及びグランド端子の他に、計測した誘導電流値を出力する出力端子を有し、この各出力端子が、ケーブル８９−１，８９−２を介して、実施例１と同様の制御手段（例えば、表示画面を有する制御装置）９０や保存手段（例えば、データサーバ）９１に接続されている。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００４０】
（実施例２のモニタリング方法）
プラズマエッチング装置５０Ａを用いたエッチング処理により、プラズマ５６から発生する真空紫外光ＵＶのモニタを行う場合、電圧源８７−１，８７−２により、負のバイアス電圧（例えば、−３０Ｖ）をチョークコイル８６−１，８６−２、入力端子台８５Ａ及びリード線７９−１１，７９−１２，７９−２１，７９−２２を介して、センサ７０−１，７０−２へそれぞれ印加する。すると、チャンバ５１内のプラズマ５６から発生した真空紫外光ＵＶにより、各センサ７０−１，７０−２中に正孔及び電子ｅのペアがそれぞれ発生する。この時、各センサ７０−１，７０−２に負のバイアス電圧（−３０Ｖ）が印加されているので、各センサ７０−１，７０−２中の正孔ｈがポリＳｉ電極間でトラップされて誘起電流として測定され、この誘導電流がリード線７９−１１，７９−１２，７９−２１，７９−２２、入力端子台８５Ａ及びチョークコイル８６−１，８６−２を介して、各電流計８８−１，８６−２にてリアルタイムに計測される。
【００４１】
各電流計８８−１，８８−２で計測された誘起電流値は、各ケーブル８９−１，８９−２を介して、制御装置９０やデータサーバ９１へ送信され、これらの制御装置９０にて表示画面に表示され、データサーバ９１にて保存される。これにより、誘導電流を紫外光ＵＶによる各センサ７０−１，７０−２へのダメージの定量的指標としてモニタリングできる。
【００４２】
（実施例２の効果）
本実施例２によれば、複数（例えば、２つ）のセンサ７０−１，７０−２を異なる場所に配置することにより、チャンバ５１内の紫外光ＵＶによる誘起電流の場所依存性の情報を得ることができる。更に、２つのセンサ７０−１，７０−２として、膜種類、膜質、膜種類等の異なるセンサ７０，７０Ａを用いると、各センサ構造によってセンシングできる波長やセンシングの感度を変えることが可能である。これにより様々なプラズマ条件下における精度の高いセンシングが期待できる。
【００４３】
（実施例２の変形例）
本実施例２では、２つのセンサ７０−１，７０−２を使用しているが、チャンバ５１の大きさ等に応じて３つ以上のセンサを設けても良い。これにより、より多くのプラズマ条件下におけるより精度の高いセンシングが期待できる。
【００４４】
又、一組の共通のチョークコイル８６−１、電圧源８７−１、及び電流計８８−１を設け、そのチョークコイル８６−１を切り替え手段（例えば、制御装置９０の制御等により、入力端子台８５Ａにおける結線状態を切り替える切り替え器）を介して、複数のセンサ７０−１，７０−２へ切り替え接続する構成にすれば、他のチョークコイル８６−２、電圧源８７−２、及び電流計８８−２を削減でき、回路構成を簡略化できる。
【実施例３】
【００４５】
（実施例３の構成）
図６は、本発明の実施例３におけるプラズマモニタリングシステムを示す模式的な構成図であり、実施例２を示す図５中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００４６】
このプラズマモニタリングシステムでは、実施例２とは異なる構造のプラズマ処理装置（例えば、プラズマエッチング装置）５０Ｂを備えている。プラズマエッチング装置５０Ｂは、実施例２と同様に、例えば、ＩＰＣ型ＲＩＥ装置により構成され、エッチングガス等が注入されるプラズマ処理用チャンバ５１を有している。チャンバ５１の上部開口部には、実施例２と同様に、円板状の誘電体板（例えば、上部石英板）５３が気密状態で固定され、この上部石英板５３上に円形渦巻き状のＲＦコイル５４が装着されている。
【００４７】
本実施例３では、実施例２とは異なり、上部石英板５３の同一箇所に紫外光モニタリング用の第１、第２のセンサ７０−１，７０−２が配置され、第１のセンサ７０−１から引き出された２本１組のリード線７９−１１，７９−１２と、第２のセンサ７０−２から引き出された２本１組のリード線７９−２１，７９−２２とが、入力端子台８５Ｂに接続されている。第１、第２のセンサ７０−１，７０−２としては、実施例２と同様に、同一の構造のもの（例えば、図２のセンサ７０又は図４のセンサ７０Ａ）、あるいは異なる構造のもの（例えば、図２のセンサ７０と図４のセンサ７０Ａ）が使用される。
【００４８】
入力端子台８５Ｂに接続された２組のリード線７９−１１，７９−１２，７９−２１，７９−２２のうち、各組の一方のリード線７９−１１，７９−２１には、実施例２と同様に、交流遮断用チョークコイル８６−１，８６−２と、センサ７０−１，７０−２にそれぞれ負バイアス電圧（例えば、−３０Ｖ）を印加する電圧源８７−１，８７−２と、センサ７０−１，７０−２にてそれぞれ測定された誘導電流値を計測する電流計８８−１，８８−２の入力端子とがそれぞれ直列に接続され、各電流計８８−１，８８−２のグランド端子がそれぞれ接地されている。各組の他方のリード線７９−１２，７９−２２は、実施例２と同様に、それぞれ接地されている。その他の構成は、実施例２と同様である。
【００４９】
（実施例３の作用効果）
本実施例２によれば、複数（例えば、２つ）のセンサ７０−１，７０−２を同一場所に配置することにより、一方のセンサ（例えば、７０−１）の故障等を他方のセンサ（例えば、７０−２）にて補填でき、プラズマモニタリングシステムの安定性や信頼性を向上できる。更に、実施例２と同様に、２つのセンサ７０−１，７０−２として、膜種類、膜質、膜種類等の異なるセンサ７０，７０Ａを用いることにより、各センサ構造によってセンシングできる波長やセンシングの感度を変えることが可能となり、様々なプラズマ条件下における精度の高いセンシングが期待できる。
【００５０】
（実施例３の変形例）
実施例２と同様に、チャンバ５１の大きさ等に応じて３つ以上のセンサを設けることにより、より多くのプラズマ条件下におけるより精度の高いセンシングが期待できる。又、一組の共通のチョークコイル８６−１、電圧源８７−１、及び電流計８８−１を設け、そのチョークコイル８６−１を切り替え手段を介して、複数のセンサ７０−１，７０−２へ切り替え接続する構成にすれば、回路構成を簡略化できる。
【実施例４】
【００５１】
（実施例４の構成）
図７は、本発明の実施例４におけるプラズマモニタリングシステムを示す模式的な構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００５２】
このプラズマモニタリングシステムでは、実施例１とは異なる構造のプラズマ処理装置（例えば、プラズマエッチング装置）５０Ｃを備えている。プラズマエッチング装置５０Ｃは、実施例２と同様に、例えば、ＩＰＣ型ＲＩＥ装置により構成され、プラズマ処理用チャンバ５１、上部石英板５３、及びＲＦコイル５４を有している。
【００５３】
本実施例４では、実施例１と同様に、上部石英板５３の１箇所に紫外光モニタリン用センサ７０が設けられているが、実施例１とは異なり、このセンサ７０のプラズマ側の表面が直接、チャンバ５１内の雰囲気に曝されないように、誘電体の窓部材８２により覆われている。窓部材８２は、例えば、フッ化マグネシウムを含む材質等により形成されている。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００５４】
（実施例４の作用効果）
本実施例４では、実施例１と同様に、センサ７０を用いて紫外光ＵＶに対するモニタリングが行える。
【００５５】
本実施例４によれば、センサ７０の表面を窓部材８２で覆っているので、センサ表面が完全にチャンバ５１内部の雰囲気の影響を受けなくなる。又、窓部材８２の材質として、フッ化マグネシウムを用いた場合、真空紫外波長帯がこの窓部材８２に吸収されることはない。よって、センサ７０の測定精度とライフタイムの大幅な向上が期待できる。
【００５６】
なお、窓部材８２を実施例２や実施例３の複数のセンサ７０−１，７０−２の表面側に設けても良く、これにより、前記と同様の効果が期待できる。
【実施例５】
【００５７】
（実施例５の構成）
図８は、本発明の実施例５におけるプラズマモニタリングシステムを示す模式的な構成図であり、実施例４を示す図７中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００５８】
このプラズマモニタリングシステムでは、実施例４におけるセンサ７０の周辺に、例えば、電熱線を埋め込んだセラミックブロック８３を設け、このセラミックブロック８３に、電熱ケーブル９２を介して温度制御手段（例えば、温調器）９３を接続し、この温調器９３を用いて窓部材８２の温度を制御する構成になっている。その他の構成は、実施例４と同様である。
【００５９】
（実施例５の作用効果）
温調器９３を用い、窓部材８２を例えば１００℃に設定することにより、チャンバ５１内のプラズ雰囲気からの汚染（コンタミネーション）が、窓部材８２に付着することを防ぐことができる。このように、温調器９３によって窓部材８２の温度を調節できるようにしたことにより、窓表面のコンタミネーションが減少し、プラズマ５６からの紫外光ＵＶが安定して透過するため、センサ７０における測定精度の向上が期待できる。
【００６０】
なお、窓部材８２を実施例２や実施例３の複数のセンサ７０−１，７０−２の表面側に設けている場合、これらの複数の窓部材８２に対して温調器９３により温度制御すれば、前記と同様の効果が期待できる。
【実施例６】
【００６１】
（実施例６の構成）
図９は、本発明の実施例６におけるプラズマモニタリングシステムを示す模式的な構成図であり、実施例５を示す図８中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００６２】
このプラズマモニタリングシステムでは、実施例５の温調器９３が、電熱ケーブル９４を介してステージ５８に接続されている。温調器９３は、セラミックブロック８３を介してセンサ７０の温度を制御すると共に、ステージ５８をそのセンサ７０の温度と同一の温度に制御する機能を有している。その他の構成は、実施例５と同様である。
【００６３】
（実施例６の作用効果）
温調器９３により、センサ７０とステージ５８とを同一の温度に制御できるようにしたので、センサ７０により、ステージ５８上に載置されるウェハ５７に近い環境での誘起電流値が得られる。よって、紫外光ＵＶの影響のモニタリング精度が向上し、有効なＳＰＣ、ＡＰＣ等が可能となる。
【００６４】
なお、実施例２や実施例３のように複数のセンサ７０−１，７０−２を設けている場合、温調器９３により、複数のセンサ７０−１，７０−２とステージ５８とが同一温度になるように制御すれば、前記と同様の効果が期待できる。
【００６５】
（その他の変形例）
本発明は、上記実施例に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ｉ）〜（ｉｖ）のようなものがある。
（ｉ）  本発明は、プラズマ処理装置５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの構造を、図示以外のものに変更しても良い。又、プラズマ処理装置５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃは、実施例のＩＰＣ型ＲＩＥ装置に代えて、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）、電子サイクロトン共鳴プラズマ（ＥＣＲ）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ）、マイクロ波励起表面波プラズマ（ＳＷＰ）等で構成しても良い。
（ｉｉ）  図２のセンサ７０では、ポリＳｉ電極７３−１，７３−２上の評価対象膜をＳｉＯ２膜７４とし、図４のセンサ７０Ａでは、その評価対象膜をＳｉＯ２膜７４及びシリコン窒化膜７６の積層膜としたが、他の材質を用いた単層膜や積層膜、あるいは有機系低誘電率膜等へも適用可能である。又、ポリＳｉ電極７３−１，７３−２に代えて、他の導電膜からなる電極を用いても良い。
（ｉｉｉ）  センサ７０，７０−１，７０−２は、接地されたチャンバ５１の側壁等に取り付けても良い。
（ｉｖ）  実施例１〜３では、半導体製造のプラズマ処理工程における紫外光ＵＶによる製品へのダメージを想定して説明したが、本発明は、半導体製造以外の平面パネル製造等といった他の全てのプラズマ工程やプラズマ以外からの紫外光ＵＶのモニタリングに対しても応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施例１におけるプラズマモニタリングシステムを示す模式的な構成図である。
【図２】図１中のセンサ７０を示す模式的な断面図である。
【図３】図２のセンサの製造方法例を示す模式的な断面工程図である。
【図４】図１中のセンサの他の構成例を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明の実施例２におけるプラズマモニタリングシステムを示す模式的な構成図である。
【図６】本発明の実施例３におけるプラズマモニタリングシステムを示す模式的な構成図である。
【図７】本発明の実施例４におけるプラズマモニタリングシステムを示す模式的な構成図である。
【図８】本発明の実施例５におけるプラズマモニタリングシステムを示す模式的な構成図である。
【図９】本発明の実施例６におけるプラズマモニタリングシステムを示す模式的な構成図である。
【図１０】従来のプラズマモニタリングシステムを示す模式的な構成図である。
【図１１】従来の他のプラズマモニタリングシステムを示す模式的な構成図である。
【符号の説明】
【００６７】
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ      プラズマエッチング装置
５１      チャンバ
５３      上部石英板
５４      ＲＦコイル
５５      ＲＦ電源
５８      ステージ
６０      ＲＦバイアス電源
７０，７０Ａ，７０−１，７０−２      センサ
８２      窓部材
８７，８７−１，８７−２      電圧源
８８，８８−２，８８−２      電流計
９０      制御装置
９１      サーバ
９３      温調器
【図１】
2009283838.tif 000003
【図２】
2009283838.tif 000004
【図３】
2009283838.tif 000005
【図４】
2009283838.tif 000006
【図５】
2009283838.tif 000007
【図６】
2009283838.tif 000008
【図７】
2009283838.tif 000009
【図８】
2009283838.tif 000010
【図９】
2009283838.tif 000011
【図１０】
2009283838.tif 000012
【図１１】
2009283838.tif 000013