JP2003028777A

JP2003028777A - 回路基板の製造方法およびその装置

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Publication number: JP2003028777A
Application number: JP2001217511A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nakano; 博之中野; Toshihiko Nakada; 俊彦中田; Masayoshi Serizawa; 正芳芹澤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2003-01-29
Anticipated expiration: 2021-07-18
Also published as: JP3927780B2

Abstract

(57)【要約】【課題】処理室内に浮遊した微細粒子の検出からの微弱
な微細粒子散乱光を精度良く検出すること。【解決手段】処理室内の被処理体に所望の薄膜生成・加
工処理を施す際に、Ｐ偏光され、かつ、励起源の周波数
およびその整数倍とは異なる周波数で強度変調されたビ
ームを、Ｐ偏光である入力ビームに対してブリュースタ
ー角をなす傾斜をもつ観測用窓を通して、処理室内へ照
射するようにし、処理室内の微細粒子によって散乱され
た後方散乱光を、前記同一の観測用窓を通して、検出光
学系において受光および撮像し、受光信号の中から前記
周波数成分、および、前記強度変調したビームの波長成
分を検出し、この検出した成分および前記撮像した画像
情報を用いて、微細粒子の個数、大きさ、分布を判別す
るようにした。

Description

【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８
４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８
１、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−ｓｉ
ｔｕ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、２５６Ｍｂ
ｉｔＤＲＡＭ(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３−１
４７３１７号公報（従来技術３）、特開平６−８２３５
８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０．２５〜０．１
８μｍ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３０
００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３０
００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、Ａ
Ｏ（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、４０
０ｋＨｚおよびその高調波成分８００ｋＨｚ、１．２Ｍ
Ｈｚ…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５
３２ｎｍ、観測用窓１０のガラス材を合成石英（５３２
ｎｍ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２
５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Ｃ
ＣＤ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２
０１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３
４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１７０ｋＨ
ｚ、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１
７０ｋＨｚ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φ1
μｍ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２
７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１
１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１
０４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７
２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３
１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７
１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２
３、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１０
０６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５
３２ｎｍ)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、φ
３００ｍｍ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２０
２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ａ
３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５
３２ｎｍ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３
３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４
ｃ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３
７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６０
２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６
０５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１００
６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１
００７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ＣＭＯＳＬＳＩ
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、Ｃ_４Ｆ_８とＡｒと
Ｏ_２の混合気体が供給される。ＳＥＴＰ５では、前記Ｓ
ＴＥＰ４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ＳＴＥ
Ｐ１０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、ＣＦ_４が供給される。ＳＥＴＰ１２では、前記ＳＴ
ＥＰ９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ＳＴＥＰ
９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、ＣＣ
Ｄ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６
１・・・計算機６０１・・・被加工膜６０２・・・レジスト６
０３・・・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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者芹澤正芳神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内Ｆターム(参考） 4K030 BA44 CA04 CA12 FA03 HA12 HA17 KA36 KA39 LA15 LA18 5F004 AA14 BA04 BB32 BC06 CB09

Claims

【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個数、大きさに関す
る情報を得るステップと、該得た微細粒子の個数、大きさに関する情報を出力する
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、前記微細粒子の個数、大きさ、分布のうち少なく
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】前記レーザ光の所望の偏光はＰ偏光であ
り、該Ｐ偏光のレーザ光を、該Ｐ偏光のレーザ光に対し
てブリュースター角をなすように傾斜している前記観測
用窓を通して前記処理室内に照射す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】前記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、前記レーザ光の光軸方向と走査方
向との前記微細粒子の分布の情報を得ることを特徴とす
る請求項２記載の回路基板の製造方法。
【請求項５】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６】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検出するこ
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光を照射した領域に
存在する微細粒子に関する情報を得、該得た微細粒子に
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８】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９】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走査照射
した領域に浮遊する微細粒子の大きさと分布とに関する
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１０】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
て検出することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項１１】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１０記載の回路基板の製造方法。
【請求項１２】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光を照射した領域
に存在する微細粒子の大きさと分布とに関する情報を
得、該得た微細粒子に関する情報を出力することを特徴
とする請求項１０記載の回路基板の製造方法。
【請求項１３】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光を照射した領域
に存在する微細粒子の前記レーザ光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
１０記載の回路基板の製造方法。
【請求項１４】前記微細粒子の分布に関する情報をモニ
タ画面上に表示することを特徴とする請求項１０記載の
回路基板の製造方法。
【請求項１５】前記微細粒子からの散乱光を検出した検
出信号に基づいて、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１０記載の回路基板の製造方法。
【請求項１６】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
プと、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と、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
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１７】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１６記載の回路基板の製造方法。
【請求項１８】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光を照射した領域
に存在する微細粒子に関する情報を得、該得た微細粒子
に関する情報を出力することを特徴とする請求項１６記
載の回路基板の製造方法。
【請求項１９】前記得る微細粒子に関する情報が、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走査照射した領域に浮遊する微
細粒子の大きさと分布とに関する情報であることを特徴
とする請求項１８記載の回路基板の製造方法。
【請求項２０】前記レーザビームを走査照射した領域に
浮遊する微細粒子の大きさと分布に関する情報をモニタ
画面上に表示することを特徴とする請求項１９記載の回
路基板の製造方法。
【請求項２１】前記微細粒子からの散乱光を検出した検
出信号に基づいて、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１６記載の回路基板の製造方法。