JP2003021597A - 浮遊異物検出方法およびその装置並びに半導体デバイスの製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】処理室内に浮遊した異物の検出を、１つの観測
用窓と１つのユニットで構成された光学系によって行え
るようにすること。また、微弱な異物散乱光を精度良く
検出すること。 【解決手段】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際に、
上記処理室と、該処理室の観測用窓に搭載されたレーザ
照明・散乱光検出光学系と、上記レーザ照明・散乱光検
出光学系から分離されたレーザ光源と、該レーザ光源か
らの光を上記照明・散乱光検出光学系に導く導光部とを
有し、上記レーザ照明・散乱光検出光学系から分離され
たレーザ光源から、上記導光部により上記レーザ照明・
散乱光検出光学系に導いたレーザ光を、該レーザ照明・
散乱光検出光学系より上記観測用窓を通して上記処理室
内に照射し、該照射光により上記処理室内の異物によっ
て散乱され上記観測用窓を通過した後方散乱光を受光す
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
基板などの半導体デバイスを製造する装置の内部に浮遊
する微小な異物を検出する方法及びその装置並びに半導
体デバイスの処理装置に係り、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）
内に浮遊した異物を、ｉｎ−ｓｉｔｕ計測するのに適し
た方法およびその装置に関する。

【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２７に示すような平行平板形プラズマエッチング装置
がある。この種の装置は、図２７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８
５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】上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、剥離して浮遊異物となることが
知られている。この浮遊異物は、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】上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異物の大きさは、サブ
ミクロンから数百μｍの範囲であるが、２５６Ｍｂｉｔ
ＤＲＡＭ(Dynamic Random Access Memory)、さらには１
ＧｂｉｔＤＲＡＭ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０．２５〜０．１８
μｍ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）
内に浮遊した異物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３−１４７
３１７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（従来技術
６）に開示された技術が挙げられる。

【０００９】上記従来技術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、上記平行光の照射を
受けて上記反応空間において発生する微粒子からの散乱
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、上記従来技術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、上記２本のレーザ光を上記の測定対象
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、上記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
の中で上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、かつ上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、上記従来技術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、上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、それにより上記散乱光を解析
することで、上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、上記従来技術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上記レーザ光で走査す
るスキャナ手段と、上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、上記
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、上記従来技術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、上記従来技術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
器と上記測定体積からの散乱光を集光してその光を上記
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、微粒子に対応しそ
の微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】上記した各従来技術
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
れた上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、この観測窓は
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異物発
生状況を観測しようとした場合には、多数の観測窓と検
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、多数の観測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と
予想される。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、異物散乱光とプラズマ発光の分離が
困難であるため、比較的大きな異物の観測に適用が限定
され、サブミクロンオーダの微小異物を検出することは
困難であると考えられる。

【００１８】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、１つの観測用窓を照射光学系
と検出光学系で兼用し、処理室内に浮遊した異物の検出
を、１つのユニットで構成された光学系によって行える
ようにすることにある。また、本発明の目的とするとこ
ろは、限られた狭いスペースに取り付けができるよう
に、コンパクトな照射・検出光学系を構成する方法およ
び装置を実現することにある。また、本発明の目的とす
るところは、微弱な異物散乱光を精度良く検出できる、
信頼性の高い方法および装置を実現することにある。ま
た、本発明の目的とするところは、ウェハ等の被処理体
の全面上の異物発生状況を判定できる方法および装置を
実現することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、例えば、処理室内の被処理体に
所望の薄膜生成または加工処理を施す際に、外部のレー
ザ光源から光ファイバにより導いたレーザ光を、観測用
窓を通して、処理室内へ照射する。そして、処理室内の
異物によって散乱された後方散乱光を、上記同一の観測
用窓を通して、検出光学系において受光し、光ファイバ
で処理部へ伝送して検出した検出信号から、異物の個
数、大きさ、分布を判別して、この判別結果をディスプ
レイ上に表示する。

【００２０】また、上記観測用窓を通して上記処理室内
に照射する照射ビームを、水平方向に回転走査し、処理
室の内部で発生する後方散乱光を検出することにより、
異物の２次元分布を判定するようにした。

【００２１】また、上記観測用窓を通して上記処理室内
に照射する照射ビームを複数のビームの分割し、この複
数のビームを順次または同時に照射してその後方散乱光
を検出することにより、異物の２次元分布を判定するよ
うにした。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
１〜図２６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、平行平板形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生成、加工装置への適用が可能で
ある。

【００２３】〔第１実施形態〕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１０に
基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係
る、プラズマ中浮遊異物計測装置をもつエッチング処理
装置の構成を示す図である。

【００２４】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、プラズマ処理室８６
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）７２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。

【００２５】プラズマ中浮遊異物計測装置２は、主とし
てレーザ照明・散乱光検出光学系２０００と励起光源３
０００と制御・信号処理系６０００とにより構成され、
レーザ照明・散乱光検出光学系２０００における照射光
出口部・検出光入口部は、プラズマ処理室８６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。

【００２６】ここで、プラズマ処理室８６内にレーザ光
を照射し、該プラズマ処理室８６内の異物によって散乱
される散乱光の強度は、照射レーザ光の波長の２乗に反
比例し（異物粒径とレーザ波長が同程度の場合）、照射
レーザ光の強度に比例する。また、コンパクトなプラズ
マ中浮遊異物計測装置を実現するためには、レーザ光源
は小形であることが望まれる。現在市販されているレー
ザ光源のうち、小形と短波長の両方の条件を備えるもの
としては、例えば、図２に示すような、半導体レーザ３
０００を励起光とした固体レーザ（例えば、波長５３２
ｎｍ、出力〜５００ｍＷ）がある。しかしながら、上記
励起光源一体形の固体レーザの多くは、励起用光源（半
導体レーザ）及び構成光学素子のサイズが小さいのに対
し、励起用光源の放熱用ヒートシンクのサイズが大きく
なる場合が少なくなく、これが、上記プラズマ中浮遊異
物計測装置の小形化にとって不利となる場合が考えられ
る。

【００２７】そこで、本実施形態では、図３に示すよう
に、上記励起光源一体形の固体レーザの励起光源３００
０と波長変換部５０００を分離し、該波長変換部５００
０のみを上記プラズマ中浮遊異物計測装置２に搭載する
構成とすることで、上記プラズマ中浮遊異物計測装置の
小形化を図るものである。

【００２８】先ず、励起光源３０００（例えば、半導体
レーザ；波長８０９ｎｍ）からのレーザ光を、光ファイ
バ４０００によりレーザ照明・散乱光検出光学系２００
０に導く。ここで、最終的にプラズマ処理室８６内に照
射されるレーザ光の強度は、該励起光源３０００の強度
に比例するため、上記励起光源３０００からの出力は数
Ｗと高出力となる場合がある。該高出力のレーザ光を導
く方法としては、図４に示すように、多数の光ファイバ
を束ねたバンドルファイバを利用する方法が有効であ
る。上記光ファイバ４０００により導かれたレーザ光
は、上記レーザ照明・散乱光検出光学系２０００内に配
置された波長変換部５０００に導かれる。

【００２９】波長変換部５０００に入射したレーザ光
は、フォーカシングレンズ５００１により集光され、利
得媒体５００２（例えば、ネオジウム・バナデート（Ｎ
ｄ：ＶＯ_４）結晶やネオジウム・ヤグ（Ｎｄ：ＹＡＧ）
結晶、）に照射される。該利得媒体５００２の、例え
ば、ネオジム・バナデートは、上記波長８０９ｎｍの励
起光を吸収し、１０６４ｎｍ周辺の波長で単一方向の強
力な光を放出する。更に、ネオジム・バナデートは結晶
の軸方向によって物理的特性が異なる物質で、偏光した
レーザ光を放出する。該利得媒体５００２から発せられ
た特定波長の偏光光は、次に、共振器５００３内に配置
した非線形光学結晶５００４（例えば、第２次高調波発
生結晶）により、波長変換される。つまり、非線形光学
結晶５００４の、例えば、ＬＢＯ結晶は、波長１０６４
ｎｍのレーザ光を、波長５３２ｎｍのレーザ光に変換す
る。該非線形光学結晶５００４により、波長変換された
ビームは、共振器５００３により波長選択され、スペク
トル幅の狭いレーザ光５００８となる。次に、この特定
波長の偏光した狭線幅のレーザビーム５００８は、コリ
メーティングレンズ５００５により平行光される。

【００３０】この平行ビームは、１／２波長板２７によ
りＰ偏光ビーム１０１にした後、ＡＯ（Ａｃｏｕｓｔｏ
−Ｏｐｔｉｃａｌ）変調器２２に入射する。なお、レー
ザ光５００８の偏光方向が既にＰ偏光である場合は、１
／２波長板２７は不要である。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、Ｐ偏光ビ
ーム１０１を上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４００ｋ
Ｈｚ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…とは異なる上記周波数１７０ｋＨｚなどが良
い。理由については後で述べる。

【００３１】強度変調されたＰ偏光ビーム１０２は、フ
ォーカシングレンズ１８により、ウェハＷの中心に集光
させ、偏光ビームスプリッタ２４を低損失で透過し、１
／４波長板２６により円偏光ビーム１０３に変換した
後、ガルバノミラー２５により反射され、プラズマ処理
室８６の側面に設けられた観測用窓１０を通して処理室
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ほぼ平行な面内で走査すること
により、ウェハ直上全面での照射（異物検出）が可能と
なる。

【００３２】上記観測用窓１０は、ガルバノミラー２５
で反射し、１／４波長板２６を再び通過することでＳ偏
光となり、偏光ビームスプリッタ２４で反射され異物散
乱光検出用光ファイバ３１００に入射し、大きな雑音と
なる。そこで、上記観測窓反射光による雑音を防ぐため
に、上記観測用窓１０には傾斜が設けてあり、この面で
の反射光は、検出光軸からすれるため、検出されない。

【００３３】次に、図５および図６を用いて、異物散乱
光の検出方法について説明する。プラズマ処理室８６内
へ導かれた円偏光ビーム１０３は、プラズマ中の浮遊異
物７２により散乱される。該異物散乱光のうち円偏光ビ
ーム１０３と同一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。該後方散乱光の
うち、直接反射成分に相当する円偏光成分は、１／４波
長板２６を再び通過することでＳ偏光となり、偏光ビー
ムスプリッタ２４で低損失で反射され、結像レンズ３１
により異物散乱光検出用光ファイバ３３の入射面に集光
される。

【００３４】図６に示すように、ウェハ中央の７３ｂと
検出用光ファイバ３３の入射面とが結像関係になってい
るが、入射端面の（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異物
後方散乱光をほぼ同じ感度で検出できる。大きな受光面
を確保するために、図２に示すバンドルファイバを利用
する方法が有効である。処理室内壁５で生じる散乱光
は、異物散乱光検出用光ファイバ３３の受光面の手前で
結像するため、該結像位置に空間フィルタ３６を設置し
遮光する。異物散乱光検出用光ファイバ３３の出射端
は、波長変換された偏光レーザ光５００８のレーザ波長
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、プラズマ発光から異物散乱光の波長
成分のみを波長分離した後、光電変換素子３５で光電変
換される。

【００３５】光電変換された検出信号は、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１
７０ｋＨｚ、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、上記検出信号から周波数１７０ｋ
Ｈｚの異物散乱光成分を抽出する。

【００３６】図７に示すように、プラズマ発光の強度は
プラズマ励起用の高周波電力の変調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、上記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、分光器３４
により波長分離し、プラズマ励起周波数およびその整数
倍と異なる上記周波数１７０ｋＨｚで変調・同期検波し
て得た異物信号は、図８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。
この方法により、プラズマ発光から微弱な異物散乱光を
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。

【００３７】即ち、図８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、上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、異物からの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。

【００３８】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、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取り込んだ異物信号を、例え
ば、図９に示すような形で逐一ディスプレイ上に表示す
る。該表示例では、φ３００ｍｍのウェハ上の照射光９
ラインでの各走査毎の信号強度が示されている。プラズ
マ中の浮遊異物により散乱光が発生した場合には、上記
図９において３箇所で示した様な、パルス上の大きな信
号８０ａ，８０ｂおよび８０ｃが現れる。

【００３９】図１０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、異物信号の判定が容易となる。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と、検出さ
れた異物信号強度とを比較し異物の大きさを、また、上
記パルス状の信号の数から異物個数を、また、信号が検
出された時の走査位置から異物の発生位置を判定する。
更に、計算機６１では、判定した異物の個数と大きさと
などから処理室内の汚染状況を判断し、異物発生総数が
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、汚染状況をアラームなどでプラズマ処理装置操
作者に知らせる等の情報を出力することができる。

【００４０】以上のように本実施形態によれば、また、
後方散乱光検出とすることで、レーザ照明・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１
０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。また、照射光源のうち、発熱源で
あり大きな放熱用ヒートシンクを必要とする励起用光源
をレーザ照明・散乱光検出光学系がら分離することで、
トータルとしての光学系が更にコンパクトなものにな
る。

【００４１】また、プラズマ中浮遊異物計測装置の中
で、他の構成部品に比べて、寿命が比較的短く、最も交
換頻度の高いものの一つと推定される励起光源を、レー
ザ照明・散乱光検出光学系から分離したことで、励起光
源の交換の際に、励起光源のみを交換すれば良く、レー
ザ照明・散乱光検出光学系には一切手を加える必要がな
いため、メンテナンス効率が向上し、装置のダウンタイ
ムを短縮することが可能となる。

【００４２】また、本実施例によれば、上記変調・同期
検波方式により、波長及び周波数２つの領域において微
弱な異物散乱光をプラズマ中異物検出で問題となるプラ
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異物の検出
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φ
1μｍ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程度にまで向上で
き、ウェハ全面にわたり安定な異物検出が可能になると
いう効果が生まれる。また、本実施形態によれば、後方
散乱光検出としたため、照射ビームを水平方向に回転走
査することができ、異物の２次元分布を把握することが
容易に可能となる。

【００４３】さらに、本実施形態によれば、ウェハ上全
面で異物検出を行って、異物の個数、大きさ、分布を判
定するので、操作者は、その情報を、例えば、ディスプ
レイ上でリアルタイムで確認することもできる。

【００４４】また、本実施形態によれば、得られた異物
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、例えば、ク
リーニング時期の最適化がなされ、装置稼働率が向上す
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、
処理室内の汚染状況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、基準値以上の異物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。

【００４５】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
汚染状況判断の頻度低減が可能であるため、ダミーウェ
ハのコスト削減がなされる。

【００４６】〔第２実施形態〕次に、本発明の第２実施
形態に係るプラズマエッチング装置を、図１１〜図１３
に基づいて説明する。図１１は、本第２実施形態に係
る、プラズマ中浮遊異物計測装置をもつエッチング処理
装置の構成を示す図である。

【００４７】図１１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、プラズマ処理室８
６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。

【００４８】プラズマ中浮遊異物計測装置３は、レーザ
照明・散乱光検出光学系２００１とレーザ光源３００１
と制御・信号処理系６０００とにより主として構成さ
れ、レーザ照明・散乱光検出光学系２００１における照
射光出口部・検出光入口部は、プラズマ処理室８６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。

【００４９】上記本第１実施形態と異なるところは、励
起光源部と波長変換部の全てを含む照射レーザ光源を、
上記レーザ照明・散乱光検出光学系２００１の外部に配
置した点である。したがって、照射光を高出力にして、
レーザ光源のサイズが大きくなったとしても（それに伴
い、放熱用ヒートシンクが大きくなったとしても）、上
記レーザ照明・散乱光検出光学系２００１のサイズが大
きくなることがない。

【００５０】先ず、レーザ光源３００１（例えば、固体
レーザ、波長５３２ｎｍ、出力〜５００ｍＷ）からのレ
ーザビームを、ＡＯ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１７０ｋ
Ｈｚ、好ましくはデューティ５０％の矩形波信号を印加
し、Ｐ偏光ビーム１０１を上記周波数で強度変調する。
ここで、上記、本第１実施形態と同様に、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、４００ｋ
Ｈｚおよびその高調波成分８００ｋＨｚ、１．２ＭＨｚ
…とは異なる上記周波数１７０ｋＨｚなどが良い。上記
強度変調されたビームを、バンドルファイバ４００１に
よりレーザ照明・散乱光検出光学系２００１に導く。バ
ンドルファイバ４００１の代わりに、図１２に示すよう
な大口径ファイバを用いることもできる。該大口径ファ
イバは、コア径が大きく、比較的容易に、低損失でビー
ムを入射できるという利点がある。

【００５１】ここで、上記バンドルファイバや大口径フ
ァイバから出射されるビームは、無偏光ビームとなる。
レーザ照明・散乱光検出光学系２００１に入射したレー
ザ光は、フォーカシングレンズ１８により、ウェハＷの
中心に集光させ、該集光されたビームを通す程度の大き
さの孔が空けられたミラー２４０の孔を通過し、ガルバ
ノミラー２５により反射され、プラズマ処理室８６の側
面に設けられた観測用窓１０を通して処理室内へと導か
れる。ここで、ガルバノミラー２５を回転させ、ビーム
をウェハ面にほぼ平行な面内で走査することにより、ウ
ェハ直上全面での照射（異物検出）が可能となる。

【００５２】上記観測用窓１０は、観測窓からの反射光
が、ガルバノミラー２５で反射し、孔空きミラー２４０
で反射され異物散乱光検出用光ファイバ３１００に入射
し、大きな雑音となることを防ぐため、上記本第１の実
施例と同様に傾斜が設けてある。

【００５３】次に、図１３を用いて、異物散乱光の検出
方法について説明する。プラズマ処理室８６内へ導かれ
た無偏光照射ビームは、プラズマ中の浮遊異物７２によ
り散乱される。該異物散乱光のうち無偏光照射ビームと
同一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および孔空きミラー２４０によ
り反射され、結像レンズ３１により異物散乱光検出用光
ファイバ３３の入射面に集光される。上記第１の実施形
態と同様、図６に示すように、ウェハ中央の７３ｂと異
物散乱光検出用光ファイバ３３の入射面とが結像関係に
なっているが、入射端面の（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
での異物後方散乱光をほぼ同じ感度で検出できる。処理
室内壁５で生じる散乱光は、異物散乱光検出用光ファイ
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。その後の、信号処
理や異物発生状況の判定を行うための装置構成および機
能は、上記本第１実施形態と同様であるので、説明は省
略する。

【００５４】以上のように本実施形態によれば、また、
後方散乱光検出とすることで、レーザ照明・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１
０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。また、大きなレーザ光源を励起用
光源をレーザ照明・散乱光検出光学系から分離すること
で、トータルとしての光学系がコンパクトなものにな
る。

【００５５】また、プラズマ中浮遊異物計測装置の中
で、他の構成部品に比べて、寿命が比較的短く、最も交
換頻度の高いものの一つと推定されるレーザ光源を、レ
ーザ照明・散乱光検出光学系から分離したことで、レー
ザ光源の交換に際し、レーザ光源のみを交換すれば良
く、レーザ照明・散乱光検出光学系には一切手を加える
必要がないため、メンテナンス効率が向上し、装置のダ
ウンタイムを短縮することが可能となる。

【００５６】また、本実施例によれば、上記変調・同期
検波方式により、波長及び周波数２つの領域において微
弱な異物散乱光をプラズマ中異物検出で問題となるプラ
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異物の検出
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φ
1μｍ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程度にまで向上で
き、ウェハ全面にわたり安定な異物検出が可能になると
いう効果が生まれる。また、本実施形態によれば、後方
散乱光検出としたため、照射ビームを水平方向に回転走
査することができ、異物の２次元分布を把握することが
容易に可能となる。

【００５７】さらに、本実施形態によれば、ウェハ上全
面で異物検出を行って、異物の個数、大きさ、分布を判
定するので、操作者は、その情報を、例えば、ディスプ
レイ上でリアルタイムで確認することができる。

【００５８】また、本実施形態によれば、得られた異物
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、例えば、ク
リーニング時期の最適化がなされ、装置稼働率が向上す
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、
処理室内の汚染状況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、基準値以上の異物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。

【００５９】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
汚染状況判断の頻度低減が可能であるため、ダミーウェ
ハのコスト削減がなされる。

【００６０】〔第３実施形態〕次に、本発明の第３実施
形態に係るプラズマエッチング装置を、図１４〜図１７
に基づいて説明する。図１４は、本第３実施形態に係
る、プラズマ中浮遊異物計測装置をもつエッチング処理
装置の構成を示す図である。

【００６１】図１４に示すように、エッチング処理装置
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、プラズマ処理室８６
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。

【００６２】プラズマ中浮遊異物計測装置４は、レーザ
照明・散乱光検出光学系２００２と、レーザ光源３００
１と、ビーム分割部２４０ａと、偏波面保存ファイバ４
００２と、偏波面保存バンドルファイバ４００１と、制
御・信号処理系６０００とにより主として構成され、レ
ーザ照明・散乱光検出光学系２００２における照射光出
口部・検出光入口部は、プラズマ処理室８６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。

【００６３】上記本第１実施形態および第２実施形態と
異なるところは、照射レーザ光源からのレーザ光を、複
数に分割し、該分割した各々のビームを偏波面保存ファ
イバに結合させ、更に、該偏波面保存ファイバを、出射
面で全ての偏光方向が揃うように方向を合わせバンドル
し、該バンドルした偏波面保存ファイバからの偏光レー
ザ光を、上記レーザ照明・散乱光検出光学系２００２に
導く構成とした点である。したがって、レーザ照明・散
乱光検出光学系２００２のサイズを大きくすることな
く、高出力の偏光レーザを照射することが可能となる。

【００６４】先ず、レーザ光源３００１（例えば、固体
レーザ、波長５３２ｎｍ、出力〜５００ｍＷ）からのレ
ーザビームを、ＡＯ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１７０ｋ
Ｈｚ、好ましくはデューティ５０％の矩形波信号を印加
し、上記周波数で強度変調する。ここで、上記本第１お
よび第２の実施形態と同様、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
上記周波数１７０ｋＨｚなどが良い。

【００６５】上記強度変調されたレーザ光を、ビーム分
割器により７分割する。尚、本実施形態では、ビーム分
割数を７としたが、ビーム分割数は７に限定されるもの
ではなく、任意の分割数とすることが可能である。該分
割されたビームは、各々結合レンズにより、偏波面保存
ファイ４００２に結合される。ここで、偏波面保存ファ
イバは、一般に、図１５に示すように、コア４００２ａ
の周辺に応力付加部４００２ｂを有する構成となってい
る。該コア４００２は、通常の光ファイバに比べ小さく
（例えば、レーザ波長５３２ｎｍの時は、数μｍ程
度）、高出力のレーザビームを入射させると、入射面に
ダメージを与え、逆にビームが入射せず反射する場合が
ある。そこで、本実施形態では、ビームを分割し、各分
割したビームの強度を、偏波面保存ファイバに入射可能
な程度に減少させている。

【００６６】次に、例えば、図１６や図１７に示すよう
に、各偏波面保存ファイバを出射面で全ての偏光方向が
揃うように方向を合わせバンドルしたりアレイ状に並べ
たりする。次に、偏波面保存バンドルファイバ４００１
により、レーザ照明・散乱光検出光学系２００２に導
く。レーザ照明・散乱光検出光学系２００２に入射した
レーザ光は、コリメーティングレンズ５００５により平
行光にした後、フォーカシングレンズ１８によりウェハ
Ｗの中心に集光させる。次に、該集光されたレーザ光を
１／２波長板２７でＰ偏光にした後、偏光ビームスプリ
ッタ２４を低損失で透過し、１／４波長板２６により円
偏光ビーム１０３に変換した後、ガルバノミラー２５に
より反射され、プラズマ処理室８６の側面に設けられた
観測用窓１０を通して処理室内へと導かれる。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ほ
ぼ平行な面内で走査することにより、ウェハ直上全面で
の照射（異物検出）が可能となる。尚、偏波面保存バン
ドルファイバ４００１からの出射ビームが既にＰ偏光の
場合は、上記１／２波長板２７は必要ない。

【００６７】その後の、信号処理や異物発生状況の判定
を行うための装置構成および機能は、上記本第１実施形
態と同様であるので、説明は省略する。

【００６８】以上のように本実施形態によれば、また、
後方散乱光検出とすることで、レーザ照明・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１
０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。また、大きなレーザ光源を励起用
光源をレーザ照明・散乱光検出光学系から分離すること
で、トータルとしての光学系がコンパクトなものにな
る。

【００６９】また、プラズマ中浮遊異物計測装置の中
で、他の構成部品に比べて、寿命が比較的短く、最も交
換頻度の高いものの一つと推定されるレーザ光源を、レ
ーザ照明・散乱光検出光学系から分離したことで、励起
光源の交換の際に、レーザ光源のみを交換すれば良く、
レーザ照明・散乱光検出光学系には一切手を加える必要
がないため、メンテナンス効率が向上し、装置のダウン
タイムを短縮することが可能となる。

【００７０】また、本実施例によれば、高出力の偏光レ
ーザビームを、レーザ照明・散乱光検出光学系の外部か
ら導くことが可能となる。

【００７１】また、本実施例によれば、上記変調・同期
検波方式により、波長及び周波数２つの領域において微
弱な異物散乱光をプラズマ中異物検出で問題となるプラ
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異物の検出
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φ
1μｍ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程度にまで向上で
き、ウェハ全面にわたり安定な異物検出が可能になると
いう効果が生まれる。また、本実施形態によれば、後方
散乱光検出としたため、照射ビームを水平方向に回転走
査することができ、異物の２次元分布を把握することが
容易に可能となる。

【００７２】さらに、本実施形態によれば、ウェハ上全
面で異物検出を行って、異物の個数、大きさ、分布を判
定するので、操作者は、その情報を、例えば、ディスプ
レイ上でリアルタイムで確認できる。

【００７３】また、本実施形態によれば、得られた異物
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、例えば、ク
リーニング時期の最適化がなされ、装置稼働率が向上す
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、
処理室内の汚染状況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、基準値以上の異物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。

【００７４】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
汚染状況判断の頻度低減が可能であるため、ダミーウェ
ハのコスト削減がなされる。

【００７５】〔第４実施形態〕次に、本発明の第４実施
形態に係るプラズマ中浮遊異物計測装置のレーザ照明・
異物散乱光検出光学系にレーザ光を供給する光源システ
ムを、図１８に基づいて説明する。本実施形態は、複数
に分割したレーザビームを、複数のバンドルファイバま
たは大口径ファイバに結合させ、該各バンドルファイバ
または大口径ファイバからの出力を、各々上記本第２実
施形態に示すレーザ照明・散乱光検出光学系２００１に
導くものである。したがって、プラズマ中浮遊異物計測
装置をもつエッチング処理装置の構成および性能につい
ては、上記本第２の実施形態と同様であるので、ここで
は、図示および説明を省略する。

【００７６】レーザ光源３００１（例えば、固体レー
ザ、波長５３２ｎｍ、出力〜５００ｍＷ）からのレーザ
ビームを、ＡＯ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１７０ｋＨ
ｚ、好ましくはデューティ５０％の矩形波信号を印加
し、上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、４００ｋ
Ｈｚおよびその高調波成分８００ｋＨｚ、１．２ＭＨｚ
…とは異なる上記周波数１７０ｋＨｚなどが良い。理由
については、上記本第１の実施例で説明した通りであ
る。

【００７７】上記強度変調されたビームを、ビーム分割
器により４分割する。尚、本実施形態では、ビーム分割
数を４としたが、ビーム分割数は４に限定だれるもので
はなく、任意の分割数とすることが可能である。該分割
されたビームは、各々結合レンズ５００６により、バン
ドルファイバ４０００ａから４０００ｄに結合される。
そして、該バンドルファイバ４０００ａから４０００ｄ
を、それぞれ、上記本第２の実施例に示す、レーザ照明
・散乱光検出光学系２００１に導く。

【００７８】その後の、信号処理や異物発生状況の判定
を行うための装置構成および機能は、上記本第２実施形
態と同様であるので、図示および説明は省略する。

【００７９】以上のように本実施形態によれば、本第２
の実施形態と同様の効果を得られる他、１台のレーザ光
源で、複数のプラズマ中浮遊異物計測装置をもつエッチ
ング処理装置を構成できるため、コスト削減に効果があ
る。

【００８０】〔第５実施形態〕次に、本発明の第５実施
形態に係るプラズマエッチング装置を、図１９に基づい
て説明する。本実施形態は、複数に分割したレーザビー
ムを、各々偏波面保存バンドルファイバ結合させ、各偏
波面保存ファイバを数組に分けて、出射面で偏光方向が
揃うようにバンドルし、各偏波面保存バンドルファイ
バ、各々上記本第３の実施形態に示すレーザ照明・散乱
光検出光学系２００２に導くものである。したがって、
プラズマ中浮遊異物計測装置をもつエッチング処理装置
の構成および性能については、上記本第３の実施形態と
同様であるので、ここでは、図示および説明を省略す
る。

【００８１】レーザ光源３００１（例えば、固体レー
ザ、波長５３２ｎｍ、出力〜５００ｍＷ）からのレーザ
ビームを、ＡＯ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１７０ｋＨ
ｚ、好ましくはデューティ５０％の矩形波信号を印加
し、上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、４００ｋ
Ｈｚおよびその高調波成分８００ｋＨｚ、１．２ＭＨｚ
…とは異なる上記周波数１７０ｋＨｚなどが良い。理由
については、上記本第１の実施例で説明した通りであ
る。

【００８２】上記強度変調されたビームを、ビーム分割
器により８分割する。尚、本実施形態では、ビーム分割
数を８としたが、ビーム分割数は８に限定されるもので
はなく、任意の分割数とすることが可能である。該分割
されたビームは、各々結合レンズ５００６により、偏波
面保存ファイバ４００２ａから４００２ｄに結合する。
そして、該偏波面保存ファイバ２本ずつバンドルし、４
組の偏波面保存バンドルファイバにする。尚、本実施形
態では、８本の偏波面保存ファイバを４組のバンドルバ
ンドルファイバしたが、バンドル数はこれに限定される
ものではなく、バンドルせずに、各々プラズマ中浮遊異
物計測装置に導いても良いし、２組の偏波面保存バンド
ルファイバに分割しても良く、適宜所望の組み合わせで
の設定が可能である。次に、上記偏波面保存バンドルフ
ァイバ４００２ａから４００２ｄを、上記本第３の実施
例に示す、レーザ照明・散乱光検出光学系２００２に導
く。その後の、信号処理や異物発生状況の判定を行うた
めの装置構成および機能は、上記本第３実施形態と同様
であるので、図示および説明は省略する。

【００８３】以上のように本実施形態によれば、本第３
の実施形態と同様の効果を得られる他、１台のレーザ光
源で、複数のプラズマ中浮遊異物計測装置をもつエッチ
ング処理装置を構成できるため、コスト削減に効果があ
る。

【００８４】〔第６実施形態〕次に、本発明の第６実施
形態に係るプラズマエッチング装置を、図２０に基づい
て説明する。本実施形態は、複数に分割したレーザ光
を、それぞれＡＯ変調器により強度変調した後、各々バ
ンドルファイバまたは大口径ファイバに結合させ、各バ
ンドルファイバまたは大口径ファイバからの出力を、各
々上記本第２の実施形態に示すレーザ照明・散乱光検出
光学系２００１に導くものである。したがって、プラズ
マ中浮遊異物計測装置をもつエッチング処理装置の構成
および性能については、上記本第２の実施形態と同様で
あるので、ここでは、説明を省略する。レーザ光源３０
０１（例えば、固体レーザ、波長５３２ｎｍ、出力〜５
００ｍＷ）からのレーザビームを、ビーム分割器により
４分割する。尚、本実施形態では、ビーム分割数を４と
したが、ビーム分割数は４に限定だれるものではなく、
任意の分割数とすることが可能である。該分割されたビ
ームは、マルチチャンネルＡＯ変調器２２０に入射す
る。

【００８５】ＡＯ変調器２２０にマルチチャンネル発振
器２３０から、計算機６１ａから６１ｄにより設定され
た周波数で出力された、周波数で、好ましくはデューテ
ィ５０％の矩形波信号を印加し、上記周波数で強度変調
する。ここで、周波数の設定は、エッチング処理装置の
電極に印加する高周波電圧の周波数を考慮して、適宜任
意の周波数を設定する。上記強度変調されたビームを、
該分割されたビームは、各々結合レンズ５００６によ
り、バンドルファイバ４０００ａから４０００ｄに結合
される。そして、該バンドルファイバ４０００ａから４
０００ｄを、それぞれ、上記本第２の実施例に示す、レ
ーザ照明・散乱光検出光学系２００１に導く。その後
の、信号処理や異物発生状況の判定を行うための装置構
成および機能は、上記本第２実施形態と同様であるの
で、図示および説明は省略する。

【００８６】以上のように本実施形態によれば、本第２
および第５の実施形態と同様の効果を得られる他、１台
のレーザ光源で、複数の異なるプラズマ励起周波数を持
つ多種多様のプラズマ中浮遊異物計測装置付きエッチン
グ処理装置を構成できる。

【００８７】〔第７実施形態〕次に、本発明の第７の実
施形態を、図２１、図２２および図２３に基づいて説明
する。

【００８８】まず図１９、図２０および図２１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。

【００８９】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。上記一連の工程は、例
えば、コンタクトホールの形成に適用される。

【００９０】通常の半導体集積回路装置では、上記一連
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。

【００９１】次に、図２３を用いて、エッチング中に発
生した異物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２３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。

【００９２】異物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異物を示している。この場
合、付着異物によりエッチング反応停止するため、該異
物付着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。

【００９３】異物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異物を示している。この場合
も、付着異物によりエッチング反応停止するため、該異
物付着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。

【００９４】異物７０３および異物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、異物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。

【００９５】異物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、該付着異物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、該付着異物７０５により致命欠陥
が発生することはない。

【００９６】このように、異物が付着しても、異物の大
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、ウェハに異物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、異物７０１や異物７
０５が、洗浄により比較的除去しやすい異物であるのに
対し、異物６０２、異物７０３および異物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。

【００９７】さて、本発明では、エッチング工程１００
６において、プラズマ中浮遊異物計測装置１１００によ
り、エッチング中に処理室内に発生した異物をリアルタ
イムで検出し、該異物検出結果に基づき、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、検出異物大きさおよび個数と予め
設定した規格値（異物管理基準）とを比較することで、
次に行う処理を選択した。

【００９８】そこで、次に、本実施例における上記規格
値（異物管理基準）の算出方法の例を説明する。既に説
明したとおり、ウェハに異物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、付着する異物の大
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異物の
大きさと個数と、ウェハ付着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
グ中に検出した異物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。

【００９９】規格値（異物管理基準）は、上記手段によ
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。

【０１００】規格値１は、検出異物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、異物
粒径０．４μｍ以上１０個とする。

【０１０１】規格値２は、検出異物のうちある大きさ以
上の個数が上記規格値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、異物粒径０．４μｍ以上３０個とする。

【０１０２】検出異物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。上記規格
値に基づき、エッチング処理中に検出された異物のうち
ある大きさ以上の個数が上記規定値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。

【０１０３】エッチング処理中に検出された異物のうち
ある大きさ以上の個数が上記規定値１以上であるが、上
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、外観検査を行う。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１００
７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。上記判
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。上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。

【０１０４】エッチング処理中に検出された異物のうち
ある大きさ以上の個数が、上記規定値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。

【０１０５】プラズマ中浮遊異物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。また、処理室内異
物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、処理室内異物チェックの
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。

【０１０６】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、規定値以上の異物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異物のリアルタイム
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。

【０１０７】〔第８実施形態〕次に、本発明の第８実施
形態に係るプラズマエッチング装置を、図２４に基づい
て説明する。本実施形態は、ＡＯ変調器により強度変調
した後に複数に分割したレーザビームを、各々偏波面保
存ファイバ結合させ、出射面で偏光方向が揃うようにア
レイ状に並べた各偏波面保存ファイバからの出力をレー
ザ照明・散乱光検出光学系２００３に導くものである。
プラズマ中浮遊異物計測装置をもつエッチング処理装置
の構成および性能については、上記本第１の実施形態と
同様であるので、ここでは、説明を省略する。

【０１０８】レーザ光源３００１（例えば、固体レー
ザ、波長５３２ｎｍ、出力〜５００ｍＷ）からのレーザ
ビームを、ＡＯ変調器２２に入射する。ＡＯ変調器２２
に発振器２３から、計算機６１により設定された周波数
で出力された周波数で、好ましくはデューティ５０％の
矩形波信号を印加し、上記周波数で強度変調する。ここ
で、周波数の設定は、エッチング処理装置の電極に印加
する高周波電圧の周波数を考慮して、適宜任意の周波数
を設定する。

【０１０９】次に、ビーム分割器により該レーザビーム
を５分割する。尚、本実施形態では、ビーム分割数を５
としたが、ビーム分割数は５に限定されるものではな
く、任意の分割数とすることが可能である。

【０１１０】ここで、上記各偏波面保存ファイバは各々
途中で光ファイバスイッチ８０１に結合しており、該光
ファイバスイッチは、計算機６１に接続された光ファイ
バスイッチコントローラ８１０により制御する。該分割
されたビームは、それぞれ、レーザ照明・散乱光検出光
学系２００３に導かれる。ここで、本実施例では、各偏
波面保存ファイバから出射されるレーザビームはＰ偏光
とする。該各々の出射端面からの強度変調されたＰ偏光
ビームは、レンズ１８ａにより、それぞれウェハＷの異
なる点に照射させる。上記レンズ１８ａを透過した各々
のレーザビームは、偏光ビームスプリッタ２４を低損失
で透過し、１／４波長板２６により円偏光ビーム１０３
に変換した後、プラズマ処理室８６の側面に設けられた
観測用窓１０を通して処理室内へと導かれる。ここで、
計算機６１に接続された光ファイバスイッチコントロー
ラ８１０により、各偏波面保存ファイバから順次ビーム
を出射させることで、ウェハ面にほぼ平行な面内の多点
を照射することにより、ウェハ直上の広範囲での照射
（異物検出）が可能となる。

【０１１１】プラズマ処理室８６内へ導かれた円偏光ビ
ーム１０３は、プラズマ中の浮遊異物７２により散乱さ
れる。該異物散乱光のうち円偏光ビーム１０３と同一光
軸を伝搬する後方散乱光は、観測用窓１０を通過して偏
光ビームスプリッタ２４へと向かう。該後方散乱光のう
ち、直接反射成分に相当する円偏光成分は、１／４波長
板２６を再び通過することでＳ偏光となり、偏光ビーム
スプリッタ２４で低損失で反射され、結像レンズ３１に
より異物散乱光検出用光ファイバ３３の入射面に集光さ
れる。

【０１１２】図６に示すように、ウェハ中央の７３ｂと
検出用光ファイバ３３の入射面とが結像関係になってい
るが、入射端面の（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異物
後方散乱光をほぼ同じ感度で検出できる。大きな受光面
を確保するために、図２に示すバンドルファイバを利用
する方法が有効である。処理室内壁５で生じる散乱光
は、異物散乱光検出用光ファイバ３３の受光面の手前で
結像するため、該結像位置に空間フィルタ３６を設置し
遮光する。異物散乱光検出用光ファイバ３３の出射端
は、波長変換された偏光レーザ光５００８のレーザ波長
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、プラズマ発光から異物散乱光の波長
成分のみを波長分離した後、光電変換素子３５で光電変
換される。

【０１１３】光電変換された検出信号は、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から出力された上記強度
変調周波数、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、上記検出信号から該強度変調周波
数成分を持つの異物散乱光を抽出する。その後の、信号
処理や異物発生状況の判定を行うための装置構成および
機能は、上記本第１実施形態と同様であるので、図示お
よび説明は省略する。

【０１１４】以上のように本実施形態によれば、本第１
から第７の実施形態と同様の効果を得られる他、ガルバ
ノミラー等のビーム走査部を排除できるため、本第１か
ら第６の実施形態のプラズマ中浮遊異物計測装置よりも
更に小形のプラズマ中浮遊異物計測装置を構成できる。

【０１１５】〔第９実施形態〕次に、本発明の第９実施
形態に係るプラズマエッチング装置を、図２５に基づい
て説明する。本実施形態は、レーザビームを複数に分割
した後、マルチチャンネルＡＯ変調器２２０により各々
のビームを強度変調した後に各々偏波面保存ファイバ結
合させ、出射面で偏光方向が揃うようにアレイ状に並べ
た各偏波面保存ファイバからの出力をレーザ照明・散乱
光検出光学系２００４に導くものである。プラズマ中浮
遊異物計測装置をもつエッチング処理装置の構成および
性能については、上記本第１の実施形態と同様であるの
で、ここでは、説明を省略する。

【０１１６】レーザ光源３００１（例えば、固体レー
ザ、波長５３２ｎｍ、出力〜５００ｍＷ）からのレーザ
ビームを、ビーム分割器２４０ａにより該レーザビーム
を５分割する。尚、本実施形態では、ビーム分割数を５
としたが、ビーム分割数は５に限定されるものではな
く、任意の分割数とすることが可能である。次にマルチ
チャンネルＡＯ変調器２２０により、マルチチャンネル
発振器２３０から、計算機６１により設定された周波数
で出力された周波数で、好ましくはデューティ５０％の
矩形波信号を印加し、各々のビームを任意の周波数で強
度変調する。ここで、周波数の設定は、エッチング処理
装置の電極に印加する高周波電圧の周波数を考慮して、
適宜任意の周波数を設定する。該分割されたビームは、
それぞれ、レーザ照明・散乱光検出光学系２００３に導
かれる。

【０１１７】ここで、本実施例では、各偏波面保存ファ
イバから出射されるレーザビームはＰ偏光とする。該各
々の出射端面からの強度変調されたＰ偏光ビームは、レ
ンズ１８ａにより、それぞれウェハＷの異なる点に照射
させる。上記レンズ１８ａを透過した各々のレーザビー
ムは、偏光ビームスプリッタ２４を低損失で透過し、１
／４波長板２６により円偏光ビーム１０３に変換した
後、プラズマ処理室８６の側面に設けられた観測用窓１
０を通して処理室内へと導かれる。ここで、計算機６１
に接続された光ファイバスイッチコントローラにより、
各偏波面保存ファイバから順次ビームを出射させること
で、ウェハ面にほぼ平行な面内の多点を照射することに
より、ウェハ直上の広範囲での照射（異物検出）が可能
となる。

【０１１８】プラズマ処理室８６内へ導かれた円偏光ビ
ーム１０３は、プラズマ中の浮遊異物７２により散乱さ
れる。該異物散乱光のうち円偏光ビーム１０３と同一光
軸を伝搬する後方散乱光は、観測用窓１０を通過して偏
光ビームスプリッタ２４へと向かう。該後方散乱光のう
ち、直接反射成分に相当する円偏光成分は、１／４波長
板２６を再び通過することでＳ偏光となり、偏光ビーム
スプリッタ２４で低損失で反射され、結像レンズ３１に
より異物散乱光検出用光ファイバ３３の入射面に集光さ
れる。図６に示すように、ウェハ中央の７３ｂと検出用
光ファイバ３３の入射面とが結像関係になっているが、
入射端面の（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異物後方散
乱光をほぼ同じ感度で検出できる。

【０１１９】大きな受光面を確保するために、図２に示
すバンドルファイバを利用する方法が有効である。処理
室内壁５で生じる散乱光は、異物散乱光検出用光ファイ
バ３３の受光面の手前で結像するため、該結像位置に空
間フィルタ３６を設置し遮光する。異物散乱光検出用光
ファイバ３３の出射端は、波長変換された偏光レーザ光
５００８の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
から異物散乱光の波長成分のみを波長分離した後、光電
変換素子３５で光電変換される。光電変換された検出信
号は、アンプ５０で増幅された後、ロックインアンプ５
１により、レーザ光の強度変調に用いた発振器２３から
出力された上記強度変調周波数、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、上記検出信号
から該強度変調周波数成分を持つの異物散乱光を抽出す
る。

【０１２０】本実施形態が上記本第８の実施形態と異な
る点は、各々の偏波面保存ファイバからのレーザ光を異
なる周波数で強度変調し、異物からのレーザ散乱光を上
記強度変調に用いた各々の周波数で同期検波すること
で、上記各々の偏波面保存ファイバからのレーザ光によ
る異物散乱光を区別して検出できる点である。すなわ
ち、ウェハＷ直上の多点で同時に異物検出が行え、か
つ、発生位置の特定が可能となる。

【０１２１】その後の、信号処理や異物発生状況の判定
を行うための装置構成および機能は、上記本第８実施形
態と同様であるので、図示および説明は省略する。

【０１２２】以上のように本実施形態によれば、第８の
実施形態と同様の効果を得られる他、ウェハＷ直上の多
点で同時に異物検出が行え、かつ、発生位置の特定が可
能となる。

【０１２３】〔第１０実施形態〕次に、本発明の第１０
実施形態に係るプラズマエッチング装置を、図２６に基
づいて説明する。本実施形態は、ＡＯ偏向器により強度
変調及びビーム走査を一体化するものである。プラズマ
中浮遊異物計測装置をもつエッチング処理装置の構成お
よび性能については、上記本第１の実施形態と同様であ
るので、ここでは、説明を省略する。

【０１２４】先ず、本第８実施形態と同様に、照射レー
ザ光源からのレーザ光を、複数に分割し、該分割した各
々のビームを偏波面保存ファイバ４００１に結合させ、
更に、該偏波面保存ファイバ４００１を、出射面で全て
の偏光方向が揃うように方向を合わせバンドルし、該バ
ンドルした偏波面保存ファイバ４００１からの偏光レー
ザ光を、上記レーザ照明・散乱光検出光学系２００４に
導く。本第８実施形態と異なる点は、ＡＯ変調器により
強度変調を行わない点にある。その他の構成について
は、本第８実施形態と同じであるので説明を省略する。

【０１２５】偏波面保存バンドルファイバ４００１によ
りレーザ光をレーザ照明・散乱光検出光学系２００４に
導く。ここで、本実施例では、偏波面保存バンドルファ
イバ４００１から出射されるレーザビームはＰ偏光とす
る。レーザ照明・散乱光検出光学系２００４に入射した
レーザ光は、ビームエキスパンダ５００６により拡大し
たレーザ光を、ＡＯ偏向器２３０に導く。ＡＯ偏向器２
３０により、計算機６１により設定された周波数で出力
された周波数で、好ましくはデューティ５０％の矩形波
信号を印加し、各々のビームを任意の周波数で強度変調
する。ここで、周波数の設定は、エッチング処理装置の
電極に印加する高周波電圧の周波数を考慮して、適宜任
意の周波数を設定する。更に、ＡＯ偏向器２３０によ
り、計算機６１によりからの信号に基づき回折光の偏光
角を制御し、ビームを走査する。上記強度変調されたＰ
偏光の走査ビームは、偏光ビームスプリッタ２４を低損
失で透過し、１／４波長板２６により円偏光ビーム１０
３に変換した後、短焦点レンズレンズ１８ｂ及び凹面レ
ンズ１８ｃにより、ウェハＷ直上全面を走査するように
走査範囲を拡大プラズマ処理室８６の側面に設けられた
観測用窓１０を通して処理室内へと導かれる。

【０１２６】プラズマ処理室８６内へ導かれた円偏光ビ
ーム１０３は、プラズマ中の浮遊異物７２により散乱さ
れる。該異物散乱光のうち円偏光ビーム１０３と同一光
軸を伝搬する後方散乱光は、観測用窓１０を通過して偏
光ビームスプリッタ２４へと向かう。該後方散乱光のう
ち、直接反射成分に相当する円偏光成分は、１／４波長
板２６を再び通過することでＳ偏光となり、偏光ビーム
スプリッタ２４で低損失で反射され、結像レンズ３１に
より異物散乱光検出用光ファイバ３３の入射面に集光さ
れる。

【０１２７】図６に示すように、ウェハ中央の７３ｂと
検出用光ファイバ３３の入射面とが結像関係になってい
るが、入射端面の（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異物
後方散乱光をほぼ同じ感度で検出できる。大きな受光面
を確保するために、図２に示すバンドルファイバを利用
する方法が有効である。処理室内壁５で生じる散乱光
は、異物散乱光検出用光ファイバ３３の受光面の手前で
結像するため、該結像位置に空間フィルタ３６を設置し
遮光する。異物散乱光検出用光ファイバ３３の出射端
は、波長変換された偏光レーザ光５００８のレーザ波長
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、プラズマ発光から異物散乱光の波長
成分のみを波長分離した後、光電変換素子３５で光電変
換される。光電変換された検出信号は、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から出力された上記強度変
調周波数、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、上記検出信号から該強度変調周波数
成分を持つの異物散乱光を抽出する。

【０１２８】その後の、信号処理や異物発生状況の判定
を行うための装置構成および機能は、上記本第１実施形
態と同様であるので、説明は省略する。以上のように本
実施形態によれば、本第１から第７の実施形態と同様の
効果を得られる他、ガルバノミラー等のビーム走査部を
排除できるため、本第１から第７の実施形態のプラズマ
中浮遊異物計測装置よりも更に小形のプラズマ中浮遊異
物計測装置を構成できる。

【０１２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、また、後
方散乱光検出とすることで、レーザ照明・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。

【０１３０】また、照射光源のうち、発熱源であり大き
な放熱用ヒートシンクを必要とする励起用光源をレーザ
照明・散乱光検出光学系から分離することで、トータル
としての光学系が更にコンパクトなものになる。

【０１３１】また、本発明によれば、プラズマ中浮遊異
物計測装置の中で、他の構成部品に比べて、寿命が比較
的短く、最も交換頻度の高いものの一つと推定される励
起光源を、レーザ照明・散乱光検出光学系から分離した
ことで、励起光源の交換の際に、励起光源のみを交換す
れば良く、レーザ照明・散乱光検出光学系には一切手を
加える必要がないため、メンテナンス効率が向上し、装
置のダウンタイムを短縮することが可能となる。

【０１３２】また、本発明によれば、プラズマ中浮遊異
物計測装置の中で、励起光源と同様に、他の構成部品に
比べて、寿命が比較的短く、最も交換頻度の高いものの
一つと推定されるガルバノミラー用いずにレーザ照明に
おけるビーム走査を行うことで故障時の交換作業が不要
となり、かつ光学系の小形化が可能となる。

【０１３３】また、本発明によれば、波長及び周波数２
つの領域において微弱な異物散乱光をプラズマ中異物検
出で問題となる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
マ中浮遊異物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φ０．２μ
ｍ程度にまで向上でき、ウェハ全面にわたり安定な異物
検出が可能になるという効果が生まれる。

【０１３４】また、本発明によれば、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、異物の２次元分布を把握することが容易に可能と
なる。

【０１３５】また、本発明によれば、ウェハ上全面で異
物検出を行って、異物の個数、大きさ、分布を判定する
ので、操作者は、その情報を、例えば、ディスプレイ上
でリアルタイムに確認することもできる。

【０１３６】また、本発明によれば、得られた異物の発
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、例えば、クリー
ニング時期の最適化がなされ、装置稼働率が向上すると
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
室内の汚染状況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、基準値以上の異物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。

【０１３７】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
汚染状況判断の頻度低減が可能であるため、ダミーウェ
ハのコスト削減がなされる。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。また、ダミーウェハを用いた
異物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
マ中浮遊異物計測装置をもつエッチング処理装置の構成
を示す図である。

【図２】図２は、本発明の第１実施形態における、半導
体レーザ励起の固体レーザの一般的な構成を示す説明図
である。

【図３】図３は、本発明の第１実施形態における、励起
光源と波長変換部を分離した、外部レーザ励起の固体レ
ーザの構成を示す説明図である。

【図４】図４は、バンドルファイバの断面図である。

【図５】図５は、本発明の第１実施形態における、異物
散乱光検出のための光学系の説明図である。

【図６】図６は、本発明の第１実施形態における、異物
散乱光検出のための光学系を単純化した説明図である。

【図７】図７は、本発明の第１実施形態における、プラ
ズマ励起周波数とプラズマ発光が同期している様子を示
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、異物
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９】図９は、本発明の第１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１０】図１０は、本発明の第１実施形態における、
ウェハ上９点での異物信号強度の時間変化を示す図であ
る。

【図１１】図１１は、本発明の第２実施形態に係る、プ
ラズマ中浮遊異物計測装置をもつエッチング処理装置の
構成を示す図である。

【図１２】図１２は、本発明の第２実施形態に係る、大
口径ファイバの断面図である。

【図１３】図１３は、本発明の第２実施形態における、
異物散乱光検出のための光学系の説明図である。

【図１４】図１４は、本発明の第３実施形態に係る、プ
ラズマ中浮遊異物計測装置をもつエッチング処理装置の
構成を示す図である。

【図１５】図１５は、本発明の第３実施形態に係る、偏
波面保存ファイバの断面図である。

【図１６】図１６は、本発明の第３実施形態に係る、偏
波面保存バンドルファイバの断面図である。

【図１７】図１７は、本発明の第３実施形態に係る、偏
波面保存バンドルファイバの断面図である。

【図１８】図１８は、本発明の第４実施形態に係る、外
部レーザ光源を示す説明図である。

【図１９】図１９は、本発明の第５実施形態に係る、外
部レーザ光源を示す説明図である。

【図２０】図２０は、本発明の第６実施形態に係る、外
部レーザ光源を示す説明図である。

【図２１】図２１は、本発明の第７実施形態に係る、プ
ラズマ中浮遊異物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２２】図２２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２３】図２３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２４】図２４は、本発明の第８実施形態に係る、プ
ラズマ中浮遊異物計測装置をもつエッチング処理装置の
構成を示す図である。

【図２５】図２５は、本発明の第９実施形態に係る、プ
ラズマ中浮遊異物計測装置をもつエッチング処理装置の
構成を示す図である。

【図２６】図２６は、本発明の第１０実施形態に係る、
プラズマ中浮遊異物計測装置をもつエッチング処理装置
の構成を示す図である。

【図２７】図２７は、平行平板形プラズマエッチング装
置を示す説明図である。

【符号の説明】

１０・・・観測用窓 １７・・・フォーカシングレンズ
２１・・・レーザ光源 ２２・・・ＡＯ変調器 ２３・・・発振器 ２４・・・偏
光ビームスプリッタ ２５・・・ガルバノミラー ２６・・・１／４波長板
３１・・・結像レンズ ３３・・・バンドルファイバ ３４・・・分光器 ３５
・・・光電変換素子 ３６・・・空間フィルタ ４１・・・CCDカメラ ６１・
・・計算機 ６２・・・デイスプレイ ７０・・・ウェハ
７２・・・浮遊異物 ８１・・・上部電極 ８２・・・下部電極 ８３・・・シグナルジュネレータ
８４・・・パワーアンプ ８５・・・分配器 ８６・・・プラズマ処理室 ２
００４・・・レーザ照明・散乱光検出光学系 ６００
０・・・信号処理系 １００１・・・成膜工程 １００２・・・膜厚計測工程 １００３・・・
レジスト塗布工程 １００４・・・パターン転写工程 １００５・・・現像工
程 １００６・・・エッチング工程 １００７・・・
アッシング工程 １００８・・・洗浄工程 ６０１・・・被加工膜 ６０２・・・レジスト ６０
３・・・マスクパターン ６０４・・・レジストパターン ６０６・・・コンタクト
ホール ８０１・・・光ファイバスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G059 AA05 BB09 CC19 DD13 EE02 EE12 GG01 GG02 GG04 GG09 JJ03 JJ11 JJ15 JJ17 JJ20 JJ22 JJ25 KK01 LL02 MM01 MM20

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体デバイスを処理するプラズマ処理装
   置の内部に浮遊する異物を検出する方法であって、 前記プラズマ処理装置の内部で半導体デバイスをプラズ
   マ処理しているときに前記プラズマ処理装置の観察用窓
   から複数のレーザビームを前記プラズマ処理装置の内部
   に照射し、 該照射により前記プラズマ処理装置の内部で反射した光
   を前記観察用窓を介して前記プラズマ処理装置の内壁面
   からの反射光と分離して検出し、 該検出した信号を処理することにより前記プラズマ処理
   室の内部に浮遊する異物の情報を得ることを特徴とする
   浮遊異物検出方法。
2. 【請求項２】前記観察用窓からプラズマ処理装置の内部
   に照射する複数のレーザビームは、レーザ光源から発射
   されて光ファイバで伝送されたものであることを特徴と
   する請求項1記載の浮遊異物検出方法。
3. 【請求項３】前記観察用窓からプラズマ処理装置の内部
   に照射する複数のレーザビームは、順次切り替えて照射
   されることを特徴とする請求項1記載の浮遊異物検出方
   法。
4. 【請求項４】前記観察用窓からプラズマ処理装置の内部
   に照射する複数のレーザビームは、強度変調されている
   ことを特徴とする請求項1記載の浮遊異物検出方法。
5. 【請求項５】半導体デバイスを処理するプラズマ処理装
   置の内部に浮遊する異物を検出する装置であって、 レーザ光源と、 該レーザ光源から発射されたレーザビームを複数に分離
   する分離手段と、該分離手段で分離された複数のレーザ
   ビームを伝送する第1の光ファイバ手段と、該第1の光フ
   ァイバ手段で伝送された複数のレーザビームをプラズマ
   処理装置の観察用窓を介して該プラズマ処理装置の内部
   に照射するレーザビーム照射手段と、該レーザビーム照
   射手段により照射されて前記プラズマ処理室の内部で反
   射した光を前記観察用窓を介して集光する集光手段と、
   該集光手段で集光した反射光を伝送する第2の光ファイ
   バ手段と、該第2の光ファイバ手段で伝送された前記反射
   項を検出して前記プラズマ処理装置の内部に浮遊する異
   物の情報を得る信号処理手段とを備えたことを特徴とす
   る浮遊異物検出装置。
6. 【請求項６】前記複数のレーザビームを順次切替える切
   替え手段を更に備え、前記レーザビーム照射手段は前記
   複数のレーザビームを順次切替えて前記プラズマ処理室
   の内部に照射することを特徴とする請求項５記載の浮遊
   異物検出装置。
7. 【請求項７】前記集光手段は、前記プラズマ処理室の内
   部で反射した光のうち該プラズマ処理室の内壁面から反
   射された光を遮光して集光することを特徴とする請求項
   ５記載の浮遊異物検出装置。
8. 【請求項８】内部に被処理基板を載置するテーブルを有
   して少なくとも一つの観察用窓を備えたプラズマ処理手
   段と、複数のレーザビームを発射するレーザ光源と、 該レーザ光源で発射された複数のレーザビームを伝送す
   る第１の光ファイバ手段と、前記観察用窓に取り付けら
   れて前記第１の光ファイバ手段で伝送された複数のレー
   ザビームを前記観察用窓を介して前記プラズマ処理手段
   の内部の前記テーブルの上方を該テーブルに対して略平
   行に照射するレーザビーム照射手段と、該レーザビーム
   照射手段で照射されて前記プラズマ処理手段の内部で反
   射した光を集光する集光手段と、該集光手段で集光した
   光を伝送する第２の光ファイバ手段と、該第２の光ファ
   イバ手段で伝送した光を検出して前記プラズマ処理装置
   の内部に浮遊する異物を検出する検出手段と、 該検出手段で検出した前記プラズマ処理手段の内部に浮
   遊する異物に関する情報を出力する出力手段とを備えた
   ことを特徴とする半導体デバイスの処理装置。
9. 【請求項９】前記レーザ光源は前記複数のレーザビーム
   を順次切替えて発射する切替え部を備え、前記レーザビ
   ーム照射手段は前記レーザ光源から順次切替えて発射さ
   れた複数のレーザビームを順次前記プラズマ処理手段の
   内部に照射することを特徴とする請求項８記載の半導体
   デバイスの処理装置。
10. 【請求項１０】前記レーザ光源は前記複数のレーザビー
    ムの強度を変調する強度変調部を更に備え、前記レーザ
    ビーム照射手段は前記レーザ光源で強度変調された複数
    のレーザビームを前記プラズマ処理手段の内部に照射す
    ることを特徴とする請求項８記載の半導体デバイスの処
    理装置。