(57)【要約】【課題】電気的正性プラズマ領域と電気的負性プラズマ領域との境界のプロセス条件を見極めることができる技術を提供すること。【解決手段】電気的負性ガスと電気的正性ガスとの流量比、前記真空容器内の圧力、及び前記電気的負性ガスと電気的正性ガスをプラズマ化するときのエネルギーの大きさよりなるプロセス条件のパラメータの中から選択されるパラメータを段階的に変えて、少なくとも３つ以上のプロセス条件にてプラズマを生成し、次いでこのプラズマ中に位置するラングミュアプローブに印加した電圧と当該プローブに流れる電流との関係を示す電流電圧曲線を各プロセス条件毎に取得する。そして前記取得した電流電圧曲線群に基づいて電気的正性プラズマ領域と電気的負性プラズマ領域との境界のプロセス条件を見極める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的負性ガスと電気的正性ガスとを含むプラズマ生成用ガスにエネルギーを供給して得られた真空容器内のプラズマの電気的特性を測定するプラズマ測定方法において、
前記真空容器内に供給される電気的負性ガスと電気的正性ガスとの流量比、前記真空容器内の圧力、及び前記エネルギーの大きさよりなるプロセス条件のパラメータの中から選択されるパラメータを段階的に変えて、少なくとも３つ以上のプロセス条件にてプラズマを生成する工程と、
プラズマ中に位置するラングミュアプローブに印加した電圧と当該プローブに流れる電流との関係を示す電流電圧曲線を各プロセス条件毎に取得する工程と、
この工程で取得した電流電圧曲線群に基づいて電気的正性プラズマ領域と電気的負性プラズマ領域との境界のプロセス条件を見極める工程と、を含むことを特徴とするプラズマ測定方法。
【請求項２】
前記プロセス条件を見極める工程は、コンピュータにより前記パラメータの変化量と前記電流電圧曲線の変化量とに基づいて行われることを特徴とする請求項1記載のプラズマ測定方法。
【請求項３】
前記電流電圧曲線を取得する工程は、各プロセス条件毎の電流電圧曲線をコンピュータの同じ表示画面上に表示する工程を含むことを特徴とする請求項1又は２記載のプラズマ測定方法。
【請求項４】
電気的負性ガスと電気的正性ガスとを含むプラズマ生成用ガスにエネルギーを供給して得られた真空容器内のプラズマの電気的特性を測定するプラズマ測定方法において、
前記真空容器に電気的正性ガスを供給し、前記真空容器内の圧力及び前記エネルギーの大きさよりなるプロセス条件のパラメータを基準値に設定して基準プラズマを生成する工程と、
基準プラズマ中に位置するラングミュアプローブに印加した電圧と当該プローブに流れる電流との関係を示す参照用の電流電圧曲線を取得する工程と、
前記真空容器に前記プラズマ生成用ガスを供給し、被測定対象のプラズマを生成する工程と、
この工程により生成されたプラズマ中に位置するラングミュアプローブに印加した電圧と当該プローブに流れる電流との関係を示す電流電圧曲線を取得する工程と、
この電流電圧曲線と前記参照用の電流電圧曲線とを比較して、当該プラズマが電気的正性プラズマであるか電気的負性プラズマであるかを判定する工程と、を含むことを特徴とするプラズマ測定方法。
【請求項５】
前記電流電圧曲線を取得する工程は、参照用の電流電圧曲線と、被測定対象のプラズマに対応する電流電圧曲線とをコンピュータの同じ表示画面上に表示する工程を含むことを特徴とする請求項４記載のプラズマ測定方法。
【請求項６】
前記電気的負性ガスは、ＣＦ４ガス、ＳＦ６ガス、Ｃｌ２ガス、Ｏ２ガスのいずれかであることを特徴とする請求項1ないし請求項５のいずれか一に記載のプラズマ測定方法。
【請求項７】
電気的負性ガスと電気的正性ガスとを含むプラズマ生成用ガスにエネルギーを供給して得られた真空容器内のプラズマの電気的特性を測定するプラズマ測定装置において、
前記真空容器にて生成されたプラズマ中に配置されるラングミュアプローブと、
前記ラングミュアプローブに電圧を掃引しながら印加する電源部と、
前記ラングミュアプローブに流れる電流値を測定する電流計と、
前記電圧値と電流値とから当該プラズマの電流電圧曲線を作成する電流電圧曲線作成部と、
前記電流電圧曲線作成部により作成された電流電圧曲線を表示する表示部と、
前記真空容器内に供給される電気的負性ガスと電気的正性ガスとの流量比、前記真空容器内の圧力、及び前記エネルギーの大きさよりなるプロセス条件のパラメータの中から選択されるパラメータを段階的に変えて、少なくとも３つ以上のプラズマを生成して、各プラズマ毎の電流電圧曲線を前記表示部の同一画面上に表示する手段と、を備えることを特徴とするプラズマ測定装置。
【請求項８】
前記パラメータの変化量と前記電流電圧曲線の変化量とに基づいて、電気的正性プラズマ領域と電気的負性プラズマ領域との境界のプロセス条件を見極める手段をさらに備えることを特徴とする請求項７記載のプラズマ測定装置。
【請求項９】
電気的負性ガスと電気的正性ガスとを含むプラズマ生成用ガスにエネルギーを供給して得られた真空容器内のプラズマの電気的特性を測定するプラズマ測定装置において、
前記真空容器にて生成されたプラズマ中に配置されるラングミュアプローブと、
前記ラングミュアプローブに電圧を掃引しながら印加する電源部と、
前記ラングミュアプローブに流れる電流値を測定する電流計と、
前記電圧値と電流値とから当該プラズマの電流電圧曲線を作成する電流電圧曲線作成部と、
前記電流電圧曲線作成部により作成された電流電圧曲線を表示する表示部と、
前記真空容器内の圧力及び前記エネルギーよりなるプロセス条件のパラメータを基準値に設定して電気的正性ガスをプラズマ化したときのプラズマの参照用の電流電圧曲線と、被測定対象のプラズマの電流電圧曲線とを前記表示部の同一画面上に表示する手段と、を備えることを特徴とするプラズマ測定装置。
【請求項１０】
前記参照用の電流電圧曲線と、被測定対象のプラズマに対応する電流電圧曲線とを比較して、当該プラズマが電気的正性プラズマであるか電気的負性プラズマであるかを判定する手段をさらに備えることを特徴とする請求項９記載のプラズマ測定装置。
【請求項１１】
プラズマの電気的特性を測定するプラズマ測定装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは、請求項１ないし請求項７に記載されたプラズマ測定方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的負性ガスと電気的正性ガスとを含むプラズマ生成用ガスにエネルギーを供給して得られた真空容器内のプラズマの電気的特性を測定するプラズマ測定方法において、所定のプロセス条件にて生成されたプラズマの電流電圧曲線に基づいて、前記プラズマの電気的特性を把握する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、処理室内に導入された処理ガスにエネルギー例えば高周波電力を与えて当該処理ガスをプラズマ化し、このプラズマによりエッチング処理や成膜処理を行うプラズマ技術を用いた半導体プロセスが行われており、このような処理を行うプラズマ処理装置においては、処理の面内均一性を向上させることが要求されている。ところで前記処理室内にて形成されるプラズマの状態は、処理室内の圧力や、高周波電力、処理ガスの組成などのプロセス条件に依存し、前記プロセス条件のパラメータを変えることによって、形成されるプラズマの電子密度分布や、前記プラズマを用いたエッチング処理におけるエッチングレート分布が変化することが知られている。
【０００３】
従ってオペレータは、目的とするプラズマ処理に応じて、プロセス条件のパラメータを変えた多数の処理レシピを作成し、各レシピ毎に実際にプラズマの電子密度分布やエッチングレート分布を測定して、最適なパラメータを選択することが必要となる。しかしながら処理ガスの流量比を変えただけでも前記電子密度分布やエッチングレート分布が変化するので、パラメータの最適化を図るためには、１つのパラメータを変える度に前記電子密度分布等の測定を行わなければならず、極めて煩雑な作業となる。さらに前記電子密度分布の測定は、例えば処理室内に、プラズマ吸収プローブ（ＰＡＰ： Plasma Absorption Probe）を挿入し、処理室内における同じ高さの複数の測定位置に位置させて、各測定位置において電子密度を求めることにより行われており、前記プラズマ吸収プローブを処理室内の気密性を確保した状態で、かつ高さを揃えて複数の測定位置に位置させることは難しく、この作業を多数回行うことは、非常に煩雑である。
【０００４】
ところで前記プラズマを用いた処理には、ＣＦ４ガス、ＳＦ６ガス、Ｃｌ２ガス、Ｏ２ガス等の電気的負性ガスが処理ガスとして多く用いられている。これらのガスをプラズマ化して得られるプラズマでは負イオンが生成され、ＡｒガスやＮ２ガスなどの電気的正性ガスをプラズマ化して得られるプラズマとは性質の大きく異なるプラズマが生成される。つまり電気的負性ガスをプラズマ化して得られるプラズマは電気的負性プラズマであり、電気的正性ガスをプラズマ化して得られるプラズマは電気的正性プラズマであって、これら電気的負性プラズマと電気的正性プラズマとはその電気的特性が異なり、互いにその性質が異なっている。
【０００５】
ここで電気的負性プラズマは、前記電気的負性ガスを構成する分子がプラズマ中において電子と付着して多くの負イオンを生成し、この負イオンが電子よりも多いプラズマをいう。但しプラズマは中性（準中性）であるため、プラズマ中では負イオンと電子の分布に追随するように正イオンが分布するものと推察される。一方電気的正性プラズマは、プラズマ中の負イオンが電子よりも少ないプラズマをいう。
【０００６】
しかしながら、処理ガスとしては、電気的負性ガスと電気的正性ガスとを組み合わせて用いることが多く、これらの流量比を調整することによって生成されたプラズマが電気的負性プラズマあるか電気的正性プラズマであるかが変化してしまう。従ってあるプロセス条件によって生成されたプラズマが電気的負性プラズマであるか、又は電気的正性プラズマであるかについて判定できれば、このプロセス条件におけるエッチングレート分布の面内均一性を高めるために、さらに電気的負性ガスを添加する等の方策を採りやすく、エッチングレート分布の面内均一性を向上させるためのパラメータの最適化作業が行いやすくなるという利点がある。
【０００７】
また電気的負性ガスと電気的正性ガスとの流量比が同じであっても、処理室内の圧力や、処理ガスをプラズマ化するための高周波電力の大きさ等のプロセス条件を調整することにより、電気的負性プラズマと電気的正性プラズマとの間でプラズマが変化することもある。このように現状では、あるプロセス条件によって生成されたプラズマが電気的負性プラズマであるか否かについてはわからず、これを判定する手法は確立されていない。
【０００８】
ところで特許文献１には、プラズマの電子密度分布の面内均一性を高める手法について記載され、特許文献２にはエッチングレート分布の面内均一性を高める手法について記載されている。しかしながらこれら文献１、文献２においても、生成されたプラズマが電気的正性プラズマであるか電気的負性プラズマであるかを判定する手法や、電子密度分布やエッチングレート分布の高い面内均一性を確保できるプロセス条件の条件出しを容易に行う手法については記載されておらず、本発明の課題を解決することはできない。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−３１６８６号公報
【特許文献２】特開２００５−３３０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はこのような事情のもとになされたものであり、その目的は、電気的正性プラズマ領域と電気的負性プラズマ領域との境界のプロセス条件を見極めることができる技術、又はあるプロセス条件にて生成されたプラズマが電気的負性プラズマであるか電気的正性プラズマであるかを見極めることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このため本発明のプラズマ測定方法は、電気的負性ガスと電気的正性ガスとを含むプラズマ生成用ガスにエネルギーを供給して得られた真空容器内のプラズマの電気的特性を測定するプラズマ測定方法において、
前記真空容器内に供給される電気的負性ガスと電気的正性ガスとの流量比、前記真空容器内の圧力、及び前記エネルギーの大きさよりなるプロセス条件のパラメータの中から選択されるパラメータを段階的に変えて、少なくとも３つ以上のプロセス条件にてプラズマを生成する工程と、
プラズマ中に位置するラングミュアプローブに印加した電圧と当該プローブに流れる電流との関係を示す電流電圧曲線を各プロセス条件毎に取得する工程と、
この工程で取得した電流電圧曲線群に基づいて電気的正性プラズマ領域と電気的負性プラズマ領域との境界のプロセス条件を見極める工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
ここで前記プロセス条件を見極める工程は、コンピュータにより前記パラメータの変化量と前記電流電圧曲線の変化量とに基づいて行われるようにしてもよい。また前記電流電圧曲線を取得する工程は、各プロセス条件毎の電流電圧曲線をコンピュータの同じ表示画面上に表示する工程を含むものであってもよい。
【００１３】
さらに本発明のプラズマ測定方法は、電気的負性ガスと電気的正性ガスとを含むプラズマ生成用ガスにエネルギーを供給して得られた真空容器内のプラズマの電気的特性を測定するプラズマ測定方法において、
前記真空容器に電気的正性ガスを供給し、前記真空容器内の圧力及び前記エネルギーの大きさよりなるプロセス条件のパラメータを基準値に設定して基準プラズマを生成する工程と、
前記基準プラズマ中に位置するラングミュアプローブに印加した電圧と当該プローブに流れる電流との関係を示す参照用の電流電圧曲線を取得する工程と、
前記真空容器に前記プラズマ生成用ガスを供給し、被測定対象のプラズマを生成する工程と、
この工程により生成されたプラズマ中に位置するラングミュアプローブに印加した電圧と当該プローブに流れる電流との関係を示す電流電圧曲線を取得する工程と、
この電流電圧曲線と前記参照用の電流電圧曲線とを比較して、当該プラズマが電気的正性プラズマであるか電気的負性プラズマであるかを判定する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
ここで前記電流電圧曲線を取得する工程は、参照用の電流電圧曲線と、被測定対象のプラズマに対応する電流電圧曲線とをコンピュータの同じ表示画面上に表示する工程を含むものであってもよい。また前記電気的負性ガスとしては、ＣＦ４ガス、ＳＦ６ガス、Ｃｌ２ガス、Ｏ２ガスのいずれかを用いることができる。
【００１５】
また本発明のプラズマ測定装置は、電気的負性ガスと電気的正性ガスとを含むプラズマ生成用ガスにエネルギーを供給して得られた真空容器内のプラズマの電気的特性を測定するプラズマ測定装置において、
前記真空容器にて生成されたプラズマ中に配置されるラングミュアプローブと、
前記ラングミュアプローブに電圧を掃引しながら印加する電源部と、
前記ラングミュアプローブに流れる電流値を測定する電流計と、
前記電圧値と電流値とから当該プラズマの電流電圧曲線を作成する電流電圧曲線作成部と、
前記電流電圧曲線作成部により作成された電流電圧曲線を表示する表示部と、
前記真空容器内に供給される電気的負性ガスと電気的正性ガスとの流量比、前記真空容器内の圧力、及び前記エネルギーの大きさよりなるプロセス条件のパラメータの中から選択されるパラメータを段階的に変えて、少なくとも３つ以上のプラズマを生成して、各プラズマ毎の電流電圧曲線を前記表示部の同一画面上に表示する手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
ここで前記パラメータの変化量と前記電流電圧曲線の変化量とに基づいて、電気的正性プラズマ領域と電気的負性プラズマ領域との境界のプロセス条件を見極める手段をさらに備えるようにしてもよい。
【００１７】
さらに本発明では、電気的負性ガスと電気的正性ガスとを含むプラズマ生成用ガスにエネルギーを供給して得られた真空容器内のプラズマの電気的特性を測定するプラズマ測定装置において、
前記真空容器にて生成されたプラズマ中に配置されるラングミュアプローブと、
前記ラングミュアプローブに電圧を掃引しながら印加する電源部と、
前記ラングミュアプローブに流れる電流値を測定する電流計と、
前記電圧値と電流値とから当該プラズマの電流電圧曲線を作成する電流電圧曲線作成部と、
前記電流電圧曲線作成部により作成された電流電圧曲線を表示する表示部と、
前記真空容器内の圧力及び前記エネルギーよりなるプロセス条件のパラメータを基準値に設定して電気的正性ガスをプラズマ化したときのプラズマの参照用の電流電圧曲線と、被測定対象のプラズマの電流電圧曲線とを前記表示部の同一画面上に表示する手段と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
ここで前記参照用の電流電圧曲線と、被測定対象のプラズマに対応する電流電圧曲線とを比較して、当該プラズマが電気的正性プラズマであるか電気的負性プラズマであるかを判定する手段をさらに備えるようにしてもよい。
さらにまた本発明の記憶媒体は、プラズマの電気的特性を測定するプラズマ測定装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、前記プログラムは、前記プラズマ測定方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上において本発明では、ラングミュアプローブを用いて電圧と電流との関係を示す電流電圧曲線を取得し、この電流電圧曲線が電気的正性プラズマと電気的負性プラズマとの間で大きく異なる知見を得ているので、プロセス条件を段階的に変化させることで前記電気的正性プラズマ領域と電気的負性プラズマ領域との境界のプロセス条件を求めることができる。また電気的正性ガスを用いたプラズマの参照用の電流電圧曲線と、電気的正性ガスと電気的負性ガスとの混合ガスを用いたプラズマの電流電圧曲線とを比較しているので、当該プラズマが電気的正性プラズマであるか電気的負性プラズマであるかを見極めることができる。
【００２０】
ここで電気的正性プラズマと電気的負性プラズマとの間ではエッチングレート分布や電子密度分布が異なることから、本発明によれば電子密度分布やエッチングレート分布が大きく変化する条件を容易に見つけることができ、オペレータが目的とするエッチングレート分布や電子密度分布を得るためのプロセス条件を設定する際に、パラメータの最適化作業が容易となり、プロセス開発段階において高い利用価値がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、平行平板型のプラズマ処理装置に本発明を適用した例を用いて説明する。図１は本実施の形態に係るプラズマ測定装置の概略構成を示す断面図であり、この装置は、真空容器をなす処理室１と、この処理室１内の底面中央に配設された載置台２と、載置台２の上方に当該載置台２と対向するように設けられた上部電極３とを備えている。
【００２２】
前記処理室１は接地されており、また処理室１の底面には排気管１１を介して真空排気手段１２が接続されている。この真空排気手段１２には図示しない圧力調整部が接続されており、これにより処理室１内が所望の圧力に維持されるように構成されている。処理室１の壁面にはウエハＷの搬送口１３が設けられており、この搬送口１３はゲートバルブ１４によって開閉可能となっている。
【００２３】
前記載置台２は、下部電極２１とこの下部電極２１を下方から支持する支持体２２とからなり、処理室１の底面に絶縁部材２３を介して配設されている。載置台２の上部には静電チャック２４が設けられており、高圧直流電源２５から電圧が印加されることによって、載置台２上にウエハＷが静電吸着されるようになっている。さらに載置台２内には、所定の温調媒体が通る温調流路２６が形成されており、載置台２上のウエハＷを設定温度に維持するように構成されている。さらにまた載置台２の内部には、Ｈｅ（ヘリウム）ガス等の熱伝導性ガスをバックサイドガスとして供給するガス流路２７が形成されており、このガス流路２７は載置台２の上面の複数個所で開口している。
【００２４】
前記下部電極２１はハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４１を介して接地されており、例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電源４２が整合器４３を介して接続されている。この高周波電源４２から供給される高周波は、ウエハＷにバイアス電力を印加することでプラズマ中のイオンをウエハＷに引き込むためのものである。また下部電極２１の外周縁には、静電チャック２４を囲むようにフォーカスリング２８が配置され、プラズマ発生時にこのフォーカスリング２８を介してプラズマが載置台２上のウエハＷに集束するように構成されている。
【００２５】
上部電極３は中空状に形成されており、その周縁部を被覆するシールドリング３０を介して処理室1の天井部に取り付けられている。また上部電極３の下面には、処理室１内へ処理ガスを分散供給するための多数の孔３１が例えば均等に配置されてガスシャワーヘッドを構成している。また上部電極３の上面には、ガス供給路であるガス導入管３２が設けられ、このガス導入管３２は上流側において、例えば２本に分岐して分岐管３２Ａ，３２Ｂを形成し、夫々バルブＶＡ，ＶＢと流量制御部３３Ａ，３３Ｂとを介してガス供給源３４Ａ，３４Ｂに接続されている。このバルブＶＡ，ＶＢ、流量制御部３３Ａ，３３Ｂはガス供給系を構成して後述の制御部からの制御信号によって、各ガス供給源３４Ａ，３４Ｂのガス流量及び給断の制御を行うことができるように構成されている。
【００２６】
この例では、プラズマ生成用ガスは電気的負性ガスと電気的正性ガスとを含むものであり、ガス供給源３４Ａは電気的負性ガス例えばＣＦ４ガスの供給源であって、ガス供給源３４Ｂは電気的正性ガス例えばＡｒガスの供給源である。ここで電気的負性ガスとしてはＣＦ４ガスやＳＦ６ガス，Ｃｌ２ガス，Ｏ２ガス等を用いることができ、電気的正性ガスとしてはＡｒガスやＮ２ガス，Ｈｅガス等を用いることができる。
【００２７】
上部電極３はローパスフィルタ（ＬＰＦ）４４を介して接地されており、高周波電源４２よりも周波数の高い周波数例えば６０ＭＨｚの高周波電源４５が整合器４６を介して接続されている。上部電極３に接続された高周波電源４５からの高周波は、電気的負性ガスや電気的正性ガスをプラズマ化するためのプラズマ発生手段をなすものである。
【００２８】
またこのプラズマ測定装置には、プラズマ測定用のラングミュアプローブ６が設けられている。このラングミュアプローブ６は、その先端がプラズマ生成領域に位置するように、例えばその先端が上部電極３の下方側であって、載置台２の中心の上方側に位置するように設けられる。またこのラングミュアプローブ６の基端側には電源部６１と電流計６２とが線路６３により接続されており、前記電源部６１は接地されている。前記ラングミュアプローブ６としては、商品名Ｌ２Ｐ（ＫＯＢＥＬＣＯ，Ｐｌａｓｍａ Ｃｏｎｓｕｌｔ）等を用いることができる。
【００２９】
前記電源部６１は、前記ラングミュアプローブ６に対して負の電圧から正の電圧まで電圧を掃印しながら印加できるように構成されている。また前記電流計６２は、前記プラズマ中にラングミュアプローブ６を位置させ、ここに電圧を印加すると、当該プローブ６に電子やイオンが衝突して当該プローブ６と電源部６１とを接続する線路６３に電流（プローブ電流）が流れるので、このときの電流値を検出するようになっている。
【００３０】
また前記プラズマ測定装置は制御部７により制御されるように構成されている。この制御部７は例えばコンピュータからなり、ＣＰＵ、プログラム、メモリを備えている。前記プログラムには制御部７からプラズマ測定装置の各部に制御信号を送り、所定の測定工程を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）等の記憶部に格納されて制御部にインストールされる。
【００３１】
ここで前記プログラムに組み込まれるプラズマ測定に関する部位について説明すると、前記ラングミュアプローブ６に印加される電圧（プローブ電圧）とこのプローブ電圧を印加したときに電流計６２により検出されるプローブ電流とを対応づけてテーブルとして格納する取得するデータ取得部７１と、前記データ取得部７１に格納されているプローブ電圧とプローブ電流とに基づいて電流電圧曲線（Ｉ−Ｖ曲線）を作成するＩ−Ｖ曲線作成部７２と、作成された各プロセス条件のＩ−Ｖ曲線を合わせて例えばコンピュータの表示部である同じ表示画面８上に表示する手段であるＩ−Ｖ曲線表示手段７３と、表示されたＩ−Ｖ曲線に基づき、前記パラメータの変化量と前記Ｉ−Ｖ曲線の変化量とに応じて、電気的正性プラズマ領域にあるプラズマのＩ−Ｖ曲線と、電気的負性プラズマ領域にあるプラズマのＩ−Ｖ曲線との境界を見極める手段である判定部７４とを備えている。
【００３２】
続いて本発明のプラズマ測定方法について説明する。先ずプロセス条件を設定する。ここでプロセス条件は、電気的負性ガスと電気的正性ガスとの流量比、処理室１（真空容器）内の圧力及び上部電極３へ印加される高周波電力の大きさよりなるパラメータを備えており、この例では、これらのパラメータから選ばれるパラメータを段階的に変えて、少なくとも３つ以上のプロセス条件を設定する（ステップＳ１）。
【００３３】
具体的にパラメータとして電気的正性プラズマガスと電気的負性プラズマガスの流量比を変える場合を例にして説明する。この場合プロセス条件のパラメータのうち、上部電極３へ印加される高周波電力の大きさを例えば５００Ｗ、下部電極２１へ印加される高周波電力の大きさを例えば１００Ｗ、処理室1内の圧力を例えば１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）とし、電気的負性ガスであるＣＦ４ガスと電気的正性ガスであるＡｒガスとの流量比を変えた６個のプロセス条件を設定した。このときＣＦ４ガスとＡｒガスとを合わせて２００ｓｃｃｍとし、ＣＦ４ガスとＡｒガスの流量比は次のとおりとした。
【００３４】
条件１    ＣＦ４ガス：Ａｒガス＝２００ｓｃｃｍ：    ０ｓｃｃｍ
条件２    ＣＦ４ガス：Ａｒガス＝１００ｓｃｃｍ：１００ｓｃｃｍ
条件３    ＣＦ４ガス：Ａｒガス＝  ５０ｓｃｃｍ：１５０ｓｃｃｍ
条件４    ＣＦ４ガス：Ａｒガス＝  １０ｓｃｃｍ：１９０ｓｃｃｍ
条件５    ＣＦ４ガス：Ａｒガス＝    ５ｓｃｃｍ：１９５ｓｃｃｍ
条件６    ＣＦ４ガス：Ａｒガス＝    ０ｓｃｃｍ：２００ｓｃｃｍ
そして実際に各プロセス条件１〜６にてプラズマを生成する（ステップＳ２）。例えばプロセス条件１の場合を例にして説明すると、真空排気手段１２により排気管１１を介して処理室１内の排気を行い、こうして処理室１内を１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）に維持した後、プラズマ生成ガスとしてＣＦ４ガスとＡｒガスとを夫々２００ｓｃｃｍ，０ｓｃｃｍの流量で供給する。一方周波数が６０ＭＨｚ、５００Ｗの高周波を上部電極３に供給すると共に、周波数が１３．５６ＭＨｚ、１００Ｗの高周波を下部電極２１に供給して、前記プラズマ生成ガスをプラズマ化する。
【００３５】
そして生成されたプラズマにラングミュアプローブ６を接触させ、このラングミュアプローブ６に、電源部６１からプローブ電圧を掃印しながら印加し、このときに線路６３に流れるプローブ電流を電流計６２により検出して、データ取得部７１に、前記プローブ電圧とプローブ電流とを対応づけてテーブルとして格納する（ステップＳ３）。次いでＩ−Ｖ曲線作成部７２により前記データ取得部７１に格納されているプローブ電圧とプローブ電流とに基づいてＩ−Ｖ曲線を作成する（ステップＳ４）。
【００３６】
こうして設定された全てのプロセス条件1〜６にてプラズマを生成して、そのプラズマのＩ−Ｖ曲線を作成し、Ｉ−Ｖ曲線表示部７３により全てのＩ−Ｖ曲線をコンピュータの同じ表示画面上に表示する（ステップＳ５）。そして判定部７４により、前記パラメータの変化量と前記Ｉ−Ｖ曲線の変化量とに応じて、電気的正性プラズマ領域にあるＩ−Ｖ曲線と電気的負性プラズマ領域にあるＩ−Ｖ曲線との境界を見極める（ステップＳ６）。
【００３７】
図４に、各プロセス条件1〜６にて生成されたプラズマのＩ−Ｖ曲線を示す。図中縦軸は前記プローブ電圧、横軸は前記プローブ電流の値を夫々示している。この際、電源部６１からラングミュアプローブ６に向けて流れる電流を正の電流とし、ラングミュアプローブ６から電源部６１に向けて流れる電流を負の電流としている。
【００３８】
この図より、プロセス条件１〜４のＩ−Ｖ曲線と、プロセス条件５，６のＩ−Ｖ曲線は夫々挙動がほぼ同じであると捉えることができる。またプロセス条件４〜６の間では、パラメータはＣＦ４ガスの流量が５ｓｃｃｍずつ変化しているが、プロセス条件５，６の間のＩ−Ｖ曲線はあまり変化がないのに対して、プロセス条件４，５の間では、両者のＩ−Ｖ曲線のカーブは大きく異なっている。従ってプロセス条件４のＩ−Ｖ曲線とプロセス条件５のＩ−Ｖ曲線との間では、パラメータの変化量に比べて前記電流電圧曲線の変化量が大きく、これらの間に電気的正性プラズマ領域にあるＩ−Ｖ曲線と電気的負性プラズマ領域にあるＩ−Ｖ曲線との境界が存在すると判定され、例えばその旨が前記表示画面８上に表示される。
【００３９】
ここでプロセス条件１〜４のＩ−Ｖ曲線は電気的負性プラズマ領域にあり、プロセス条件５，６のＩ−Ｖ曲線は電気的正性プラズマ領域にあると判定される。プラズマは電気的に中性であるが、ラングミュアプローブ６に電圧を印加することにより、電気的正性プラズマであるか電気的負性プラズマであるかに応じて以下の推測により異なったＩ−Ｖ曲線が得られるものと思われる。すなわち電気的負性プラズマは、既述のように負イオンが電子より多いプラズマであり、電気的負性度が大きい。従ってプラズマ中に置かれたラングミュアプローブ６に対して電源部６１から大きな負の電位を持つプローブ電圧例えばー１２０Ｖを印加しても、プラズマの方が電源部６１の電位よりも負電位の程度が大きく、このプラズマと電源部６１の電位差により、プラズマからラングミュアプローブ６（電源部６１）に向けて電子が移動する。これにより電流は、電源部６１からラングミュアプローブ６に向かうように流れるので、プローブ電流の値は正となる。そして徐々にプローブ電圧の負の程度を小さくしていくと、プラズマと電源部６１との電位差が大きくなるので、よりプローブ電流は大きくなっていく。
【００４０】
一方電気的正性プラズマは、既述のように負イオンよりも電子が多いプラズマであり、電気的負性プラズマよりも電気的負性度が小さい。従ってプラズマ中に置かれたラングミュアプローブ６に対して電源部６１から大きな負の電位を持つプローブ電圧例えばー１２０Ｖを印加したときは、プラズマの方が電源部６１の電位よりも負電位の程度が小さく、このプラズマと電源部６１の電位差により、ラングミュアプローブ６（電源部６１）からプラズマに向けて電子が移動する。これにより電流は、プラズマからラングミュアプローブ６に向かうように流れることになり、プローブ電流の値は負となる。そして徐々に電源部６１から前記プローブ６に対して印加される負の電位の程度を小さくしていくと（プローブ電圧を大きくしていくと）、プローブ電圧がある電位のときに、プローブ電流の向きが逆転する。
【００４１】
つまりプロセス条件６を見ると、−２０Ｖのプローブ電圧を印加したときは、プラズマと電源部６１の電位がほぼ同じになり、これらの間で電子が移動しないので、プローブ電流はゼロになる。次いで−２０Ｖより大きいプローブ電圧を印加すると、プラズマの方が電源部６１よりも負の程度が大きくなり、このプラズマと電源部６１の電位差により、プラズマからラングミュアプローブ６に向けて電子が移動するので、電流が電源部６１からプラズマに向けて流れ、プローブ電流の値は正となる。
【００４２】
以上のように、生成されたプラズマが電気的負性プラズマであるか電気的正性プラズマであるかは、当該プラズマのＩ−Ｖ曲線を取得し、このデータにより把握することができ、この例ではプロセス条件１〜プロセス条件４では、プローブ電圧の負電位が−１００Ｖと大きくても、プローブ電流が正であるので電気的負性プラズマであり、プロセス条件５，６では、プローブ電圧の負電位が−３０Ｖ以下のときには、プローブ電流が負の値であり、プローブ電圧が−２０Ｖ〜−１０Ｖ程度と負電位の程度が小さくなったときに、プローブ電流が正の値に逆転するので、電気的正性プラズマであると判定される。
【００４３】
このように、プラズマは電気的に中性（準中性）であるが、プラズマにラングミュアプローブ６の先端を接触させ、このプローブ６に対して電圧を負の電位から正の電位まで掃引して印加したときには、既述のようにプローブ電流が検出され、図４に示すようなＩ−Ｖ曲線を得ることができることから、電気学の側面から見ると前記プローブ６に電圧を印加したときには、電源部６１から前記プローブ６に向かう向きを正とする電流が流れることが理解される。なおプロセス条件１〜３のデータにおいてはプローブ電圧が−５０Ｖ以上になるとプローブ電流が乱れるが、これはプラズマ中の電子がプローブに衝突するためと考えられる。また負イオンがプローブに衝突している可能性もある。
【００４４】
以上において電気的正性プラズマ領域にあるＩ−Ｖ曲線と電気的負性プラズマ領域にあるＩ−Ｖ曲線との境界の見極めは、各プロセス条件１〜６のＩ−Ｖ曲線を見てオペレータが行ってもよい。
【００４５】
このように本発明は、プロセス条件のパラメータから選択される例えば一つのパラメータを段階的に変えて、少なくとも３つ以上のプロセス条件を設定して、これらプロセス条件の下で生成されたプラズマ毎にＩ−Ｖ曲線を取得し、同じ表示画面８上に表示したときに、パラメータの変化量に対してＩ−Ｖ曲線の変化量が大きくなるプロセス条件が存在することに着目して成されたものであり、パラメータの変化量に対してＩ−Ｖ曲線の変化量が大きくなるプロセス条件を、電気的正性プラズマ領域と電気的負性プラズマ領域との境界のプロセス条件として見極めることができる。
【００４６】
ここで後述の実施例から明らかなように、電気的正性プラズマと電気的負性プラズマとは互いにプラズマの性質が異なり、これらのプラズマ間ではエッチングレート分布や電子密度分布が異なっている。従って電気的正性プラズマ領域と電気的負性プラズマ領域との境界のプロセス条件を見極めることができれば、電子密度分布やエッチングレート分布が大きく変化する条件を容易に見つけることができる。これによりプロセス開発段階において、オペレータが目的とするエッチングレート分布や電子密度分布を得るためのプロセス条件を設定する際に、電気的正性プラズマと電気的負性プラズマのどちらを形成すればよいか等の指標を得ることができる。この際、上述の例のように、電気的正性プラズマ領域と電気的負性プラズマ領域との境界のプロセス条件が分かれば、これに基づいてプロセス条件のパラメータのさらに細かい条件出し作業を行えばよいので、前記パラメータの最適化作業が容易になる。
【００４７】
以上において、電気的負性ガスと電気的正性ガスとの流量比を同じにして、上部電極３に供給される高周波電力の大きさや、処理室1内の圧力を変化させた場合であっても、前記流量比を調整した場合に比べて変化の度合いは低いものの、プラズマ状態が変化する。従ってこれらのパラメータ（高周波電力の大きさ、処理室1内の圧力）を段階的に変化させた場合も、生成されるプラズマのＩ−Ｖ曲線は異なってくる。このため前記パラメータの変化量と前記Ｉ−Ｖ曲線の変化量とに応じて、電気的正性プラズマ領域と電気的負性プラズマ領域との境界のプロセス条件を見極めることができる。
【００４８】
続いて他の実施の形態について説明する。この実施の形態では、基準プラズマのＩ−Ｖ曲線である参照用の電流電圧曲線（以下「参照曲線」という）と、あるプロセス条件により生成された被測定対象のプラズマのＩ−Ｖ曲線とを比較して、当該被測定対象のプラズマが電気的正性プラズマであるか電気的負性プラズマであるかを判定するというものである。具体的に説明すると、先ず基準プラズマを生成し、このプラズマのＩ−Ｖ曲線を参照曲線として取得しておく（ステップＳ１１）。ここで基準プラズマとは、電気的正性ガス例えばＡｒガスのみを用い、プロセス条件のパラメータである処理室１内の圧力と、上部電極３に供給される高周波電力の大きさを基準値に設定し、この条件の下で生成されたプラズマである。この場合、参照曲線は予め取得しておいたものを繰り返し用いてもよいし、判定の都度取得し直してもよい。
【００４９】
この例の基準プラズマのプロセス条件は、電気的正性ガスであるＡｒガスの  流量を２００ｓｃｃｍ、上部電極３へ印加される高周波電力の大きさを５００Ｗ、下部電極２１へ印加される高周波電力の大きさを１００Ｗ、処理室1内の圧力を１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）に夫々設定したものである。
【００５０】
そして被測定対象のプラズマを生成するためのプロセス条件を設定する（ステップＳ１２）。つまり電気的負性ガスと電気的正性ガスの流量比、処理室１内の圧力及び上部電極３へ印加される高周波電力の大きさよりなるパラメータを設定する。この例では、処理室１内の圧力及び上部電極３へ印加される高周波電力の大きさは基準プラズマのパラメータと同じに設定した。具体的には、電気的負性ガスであるＣＦ４ガスと電気的正性ガスであるＡｒガスとの流量比をＣＦ４ガス：Ａｒガス＝１０ｓｃｃｍ：１９０ｓｃｃｍ、上部電極３へ印加される高周波電力の大きさを５００Ｗ、下部電極２１へ印加される高周波電力の大きさを１００Ｗ、処理室1内の圧力を１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）に夫々設定した。
【００５１】
次いでこのプロセス条件にてプラズマ生成ガスをプラズマ化し（ステップＳ１３）、このプラズマにラングミュアプローブ６を接触させて、既述のように、データ取得部７１により、プローブ６に印加したプローブ電圧と、このときに線路６３に流れるプローブ電流を対応づけて取得し（ステップＳ１４）、Ｉ−Ｖ曲線作成部７２によりＩ−Ｖ曲線を作成する（ステップＳ１５）。
【００５２】
続いてＩ−Ｖ曲線表示手段７３により、前記参照曲線と前記被測定対象のプラズマのＩ−Ｖ曲線をコンピュータの同じ表示画面８上に表示し（ステップＳ１６）、判定部７４により、前記参照曲線と前記被測定対象のプラズマのＩ−Ｖ曲線を比較して、当該被測定対象のプラズマが電気的正性プラズマであるか又は電気的負性プラズマであるかを判定し、この結果を表示する（ステップＳ１７）。この際前記プロセス条件にて生成されたプラズマが、電気的正性プラズマであるか又は電気的負性プラズマであるかの判定は、オペレータが行うようにしてもよい。なおこの例では、前記表示手段７３が、参照曲線と被測定対象のプラズマの電流電圧曲線とを前記表示部の同一画面上に表示する手段に相当し、前記判定部７４が前記参照曲線と、被測定対象のプラズマに対応する電流電圧曲線とを比較して、当該プラズマが電気的正性プラズマであるか電気的負性プラズマであるかを判定する手段に相当する。
【００５３】
ここで図６に参照曲線と被測定対象のプラズマのＩ−Ｖ曲線とを表示した特性図を示す。図中実線が参照曲線であり、一点鎖線が被測定対象のＩ−Ｖ曲線である。この図においても、図中縦軸は前記プローブ電圧、横軸は前記プローブ電流の値を夫々示している。この際、電流は電源部６１からラングミュアプローブ６に向けて流れる電流を正の電流とし、ラングミュアプローブ６から電源部６１に向けて流れる電流を負の電流としている。
【００５４】
この例では、上述の実施の形態のデータより、電気的正性プラズマ領域と電気的負性プラズマ領域の境界のプロセス条件を把握し、電気的正性ガスであるＡｒガスをプラズマ化すると、既述のように電気的正性プラズマが形成されること、また上述の実施の形態のプロセス条件５（ＣＦ４ガス：Ａｒガス＝１９５ｓｃｃｍ：５ｓｃｃｍ）のプラズマのＩ−Ｖ曲線は、Ａｒガスのみを用いたプラズマのＩ−Ｖ曲線（プロセス条件６；ＣＦ４ガス：Ａｒガス＝２００ｓｃｃｍ：０ｓｃｃｍ）よりも、プローブ電流の正負が逆転するときのプローブ電圧が正側にシフトしていることから、Ａｒガスのみを用いたプラズマのＩ−Ｖ曲線を電気的正性プラズマ領域の境界のＩ−Ｖ曲線とみなし、これを基準にして電気的正性プラズマ領域のプラズマであるか、電気的負性プラズマ領域のプラズマであるかを判定している。
【００５５】
電気的正性プラズマと電気的負性プラズマとの間の変化は、電気的負性ガスの流量の変化に対して急激に起こる。そのガス流量には閾値のようなものがあり、その閾値の前後（電気的正性プラズマ領域と電気的負性プラズマ領域との境界）でＩＶ曲線が大きく変化することが分かっている。従ってその閾値よりも電気的に正側にシフトしているか、負側にシフトしているかによって、被測定対象のプラズマが電気的正性プラズマであるか電気的負性プラズマであるかが判定される。この例では、閾値と判断されるＡｒガスのみを用いたプラズマのＩ−Ｖ曲線よりも負側にシフトしているので、当該被測定対象のプラズマは電気的負性プラズマと判定される。
【００５６】
この実施の形態では、基準プラズマのＩ−Ｖ曲線である参照曲線と、あるプロセス条件のＩ−Ｖ曲線とを比較して、当該プロセス条件により生成されるプラズマが電気的正性プラズマであるか電気的負性プラズマであるかを判定しているので、設定されたプロセス条件で生成されるプラズマが電気的正性プラズマであるか電気的負性プラズマであるかを容易に判定できる。これにより、オペレータが目的とするエッチングレート分布や電子密度分布を得るためのプロセス条件を設定する際、プロセス条件のパラメータの最適化作業が容易になる。
【００５７】
例えばエッチングレート分布の面内均一性を向上させるためには、電気的負性ガスであるＣＦ４ガスとＡｒガスを用いて電気的負性プラズマを生成し、さらに電気的負性度が大きいＳＦ６ガスを添加するなどの方策を採ることができる。このようにプラズマの電気的特性を把握することによって、目的とするエッチングレート分布や電子密度分布を確保するために、次にどのような方策をとればよいかが判断しやすくなり、結果としてプロセス条件のパラメータの最適化作業が容易になる。
【００５８】
この例においては、基準プラズマは電気的正性ガスのみを用い、これをプラズマ化して得られるものであるが、ここでは電気的正性ガスに数％例えば２〜３％の電気的負性ガスを添加した場合も含まれるものとする。上述のプロセス条件５のように、電気的正性ガスに２．５％の電気的負性ガスを添加した場合であっても、電気的正性プラズマが生成されるからである。
【実施例】
【００５９】
以下に本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
（電子密度分布の測定）
図1に示すプラズマ測定装置を用い、上述の実施の形態のプロセス条件1〜６のプラズマを生成して、各プラズマの電子密度分布を測定した。ここでプロセス条件1〜６について記載すると、上部電極３へ印加される高周波電力の大きさを５００Ｗ、下部電極２１へ印加される高周波電力の大きさを１００Ｗ、処理室1内の圧力を例えば１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）とし、プラズマ生成ガスの流量比は以下のとおりである。
【００６０】
条件１    ＣＦ４ガス：Ａｒガス＝２００ｓｃｃｍ：    ０ｓｃｃｍ
条件２    ＣＦ４ガス：Ａｒガス＝１００ｓｃｃｍ：１００ｓｃｃｍ
条件３    ＣＦ４ガス：Ａｒガス＝  ５０ｓｃｃｍ：１５０ｓｃｃｍ
条件４    ＣＦ４ガス：Ａｒガス＝  １０ｓｃｃｍ：１９０ｓｃｃｍ
条件５    ＣＦ４ガス：Ａｒガス＝    ５ｓｃｃｍ：１９５ｓｃｃｍ
条件６    ＣＦ４ガス：Ａｒガス＝    ０ｓｃｃｍ：２００ｓｃｃｍ
このときの電子密度分布を図7に示す。図中横軸はウエハ中心からの距離、縦軸は電子密度を夫々示しており、プロセス条件１は○、プロセス条件２は△、プロセス条件３は◇、プロセス条件４は□、プロセス条件５は◆、プロセス条件６は■にて夫々のデータを示している。  
この結果より、プロセス条件1〜４に比べて、プロセス条件５，６については電子密度が大きく、またプロセス条件１〜４のデータ、プロセス条件５，６のデータは夫々挙動が似ていることが認められた。ここで図３の結果より、プロセス条件１〜４は電気的負性プラズマ、プロセス条件５及びプロセス条件６は電気的正性プラズマであることが把握されており、これにより電気的正性プラズマと電気的負性プラズマとの間では、プラズマの電子密度分布が大きく変化することが確認された。
（Ｓｉのエッチングレート分布の測定）
図1に示すプラズマ測定装置を用い、上述の実施の形態のプロセス条件1〜６のプラズマを生成して、各プラズマのエッチングレート分布を測定した。ここでプロセス条件1〜６については既述の通りである。
【００６１】
このときのエッチングレート分布を図８に示す。図中横軸はウエハ面内位置、縦軸はエッチングレートを夫々示しており、プロセス条件１は○、プロセス条件２は△、プロセス条件３は◇、プロセス条件４は□、プロセス条件５は◆、プロセス条件６は■にて夫々のデータを示している。  
この結果より、プロセス条件1〜４に比べて、プロセス条件５，６についてはエッチングレート分布が小さく、またプロセス条件１〜４のデータ、プロセス条件５，６のデータは夫々挙動が似ていることが認められた。ここで既述のように、プロセス条件１〜４は電気的負性プラズマ、プロセス条件５及びプロセス条件６は電気的正性プラズマであることが把握されているので、電気的正性プラズマと電気的負性プラズマとの間では、エッチングレート分布が大きく変化することが確認された。
（参考実験：ＳｉＯ２のエッチングレート分布の測定）
図1に示すプラズマ測定装置を用い、プロセス条件１１〜１５のプラズマを生成して、各プラズマのエッチングレート分布を測定した。ここでプロセス条件１１〜１５は、上部電極３へ印加される高周波電力の大きさを１５００Ｗ、下部電極２１へ印加される高周波電力の大きさを１００Ｗ、処理室1内の圧力を例えば１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）とし、プラズマ生成ガスとしてＣＦ４ガスとＮＦ３ガスとを用いたものであり、各プロセス条件１１〜１５におけるこれらガスの流量比は次のとおりとした。
【００６２】
条件１１    ＣＦ４ガス：ＮＦ３ガス＝１００ｓｃｃｍ：  ０ｓｃｃｍ
条件１２    ＣＦ４ガス：ＮＦ３ガス＝１００ｓｃｃｍ：  ５ｓｃｃｍ
条件１３    ＣＦ４ガス：ＮＦ３ガス＝１００ｓｃｃｍ：１０ｓｃｃｍ
条件１４    ＣＦ４ガス：ＮＦ３ガス＝１００ｓｃｃｍ：２５ｓｃｃｍ
条件１５    ＣＦ４ガス：ＮＦ３ガス＝１００ｓｃｃｍ：５０ｓｃｃｍ
このときのエッチングレート分布を図９に示す。図中横軸はウエハ面内位置、縦軸はエッチングレートを夫々示しており、プロセス条件１１は×、プロセス条件１２は○、プロセス条件１３は□、プロセス条件１４は△、プロセス条件１５は◇にて夫々のデータを示している。
（参考実験：ＳｉＮのエッチングレート分布の測定）
図1に示すプラズマ測定装置を用い、プロセス条件１１〜１５のプラズマを生成して、各プラズマのエッチングレート分布を測定した。ここでプロセス条件１１〜１５は既述のとおりとした。
【００６３】
このときのエッチングレート分布を図１０に示す。図中横軸はウエハ面内位置、縦軸はエッチングレートを夫々示しており、プロセス条件１１は×、プロセス条件１２は○、プロセス条件１３は□、プロセス条件１４は△、プロセス条件１５は◇にて夫々のデータを示している。
（参考実験：フォトレジストのエッチングレート分布の測定）
図1に示すプラズマ測定装置を用い、プロセス条件１１〜１５のプラズマを生成して、各プラズマのエッチングレート分布を測定した。ここでプロセス条件１１〜１５は既述のとおりとした。
【００６４】
このときのエッチングレートを図１１に示す。図中横軸はウエハ面内位置、縦軸はエッチングレート分布を夫々示しており、プロセス条件１１は×、プロセス条件１２は○、プロセス条件１３は□、プロセス条件１４は△、プロセス条件１５は◇にて夫々のデータを示している。
【００６５】
これら参考実験（図９〜図１１）は、ＣＦ４ガスに、当該ＣＦ４ガスよりも電子付着係数が大きいガスであるＮＦ３ガスを添加したときのエッチングレート分布の変化を把握するために行ったものである。ここでＣＦ４ガスよりも電子付着係数が大きいとは、ＣＦ４ガスよりも負イオンを生じさせやすいガスをいう。
【００６６】
この結果より、ＮＦ３ガスを添加しないプロセス条件１１に比べて、ＮＦ３ガスを添加するプロセス条件１２，１３ではエッチングレートの面内均一性が向上するが、ＮＦ３ガスの添加量が多いプロセス条件１４，１５についてはエッチングレートの面内均一性が悪化することが認められた。これにより電気的負性プラズマを生成し、さらに電子付着係数が大きい電気的負性ガスを添加することによってエッチングレートの面内均一性が向上するものの、その添加量には適正範囲があることが理解される。
【００６７】
以上において本発明の測定対象のプラズマは、プラズマ生成ガスにエネルギーを供給して真空容器内にて得られたものであり、前記エネルギーは、上述のように高周波電力であってもよいし、マイクロ波を用いたものや、その他あらゆるプラズマを生成させるエネルギーであってもよい。またラングミュアプローブは予め真空容器に設けられるものであってもよいし、真空容器内にプラズマが発生してから挿入されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るプラズマ測定装置を示す断面図である。
【図２】前記プラズマ測定装置の一部を示す平面図である。
【図３】前記プラズマ測定方法を示す工程図である。
【図４】前記プラズマ測定方法において用いられるＩ−Ｖ曲線を示す特性図である。
【図５】前記プラズマ測定方法の他の例を示す工程図である。
【図６】前記プラズマ測定方法において用いられるＩ−Ｖ曲線を示す特性図である。
【図７】前記プラズマの電気的特性と電子密度分布との関係を確認するために行った実験例における特性図である。
【図８】前記プラズマの電気的特性とエッチングレート分布との関係を確認するために行った実験例における特性図である。
【図９】ＣＦ４ガスにＮＦ３ガスを添加したときのエッチングレート分布の変化を確認するために行った参考実験における特性図である。
【図１０】ＣＦ４ガスにＮＦ３ガスを添加したときのエッチングレート分布の変化を確認するために行った参考実験における特性図である。
【図１１】ＣＦ４ガスにＮＦ３ガスを添加したときのエッチングレート分布の変化を確認するために行った参考実験における特性図である。
【符号の説明】
【００６９】
１              処理室
１２            真空排気手段
２              載置台
３              上部電極
４５            高周波電源部
６              ラングミュアプローブ
６１            電源部
６２            電流計
７              制御部
７１            データ取得部
７２            Ｉ−Ｖ曲線作成部
７３            Ｉ−Ｖ曲線表示手段
７４            判定部
【図１】
2009194032.tif 000003
【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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