JP2003115477A - プラズマ処理装置及び試料の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プラズマ発光を計測する計測ポートの透過率を
低下させることなく、長時間にわたり安定して精度よく
処理室内のプラズマ発光を計測できるプラズマ処理装置
を提供する。 【解決手段】処理室１００内部にプラズマＰを発生して
試料Ｗを処理するプラズマ処理装置において、試料と対
向する位置に配置されたＵＨＦアンテナ１１１に設置さ
れたプレート１１５に複数の貫通孔１１５Ｂを密集して
貫通させて形成し、貫通孔１１５Ｂの背面にほぼ接する
ように光伝送体１４１を設置して、当該光伝送体１４１
の他端に光学伝送手段１５１を配置して、試料Ｗおよび
プラズマからの光学情報を光伝送体１４１と光学伝送手
段１５１を介して計測器１５２で計測する。長時間にわ
たる放電においても、貫通孔１１５Ｂで異常放電や異物
を発生することがなく、かつ光伝送体１４１の端面の光
学性能が劣化しないので、試料Ｗの表面やプラズマの状
態を精度よく長期的に安定して計測できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理装置
及び試料の処理方法、特に半導体製造工程における微細
なパターンを形成するのに好適なプラズマ処理装置及び
試料の処理方法に係る。特に、処理室内のプラズマ発光
やウエハなどの試料表面の薄膜の状態を計測する装置及
び試料の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程では、エッチング、成
膜、アッシングなどの微細加工プロセスで、プラズマ処
理装置が広く用いられている。プラズマ処理装置は、真
空処理室（リアクタ）の内部に導入されたプロセスガス
をプラズマ発生手段によりプラズマ化し、半導体ウエハ
表面で反応させて微細な孔や溝などの加工あるいは成膜
などの処理を行うとともに、揮発性の反応生成物を排気
することにより所定の処理を行うものである。

【０００３】このプラズマ処理装置においては、処理中
のプラズマからの発光を検出してエッチング処理の終点
を検出したり、プラズマ発光のウエハ表面の薄膜におけ
る反射光や干渉信号などから膜厚やエッチング・成膜の
速度（レート）をリアルタイムで測定してプラズマ処理
の精度を向上させることが行われている。たとえば、特
開平５−１３６０９８号公報には、平行平板型プラズマ
エッチング装置において、ウエハと対向する電極面に２
つ以上のプラズマ受光センサーをもうけることで、ウエ
ハ上の複数点のプラズマ発光強度からレートや膜厚の均
一性や分布に関する情報を得てプラズマ密度を均一化さ
せる方法が記載されている。

【０００４】また、特開平３−１４８１１８号公報に
は、平行平板型プラズマエッチング装置において、レー
ザ光を上部平板電極を貫いて上方からウエハに照射して
反射レーザ光からエッチング量を測定して終点を検出す
る装置について、上部電極の汚れを防止するための石英
製の電極カバーのレーザ光が通過する部分にφ１０ mm
程度の穴を形成することで、電極カバーが汚れてもレー
ザ光が減衰することなく正確にエッチング量を測定し
て、安定に終点検出を行う方法が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の方
法では、次のような課題があった。まず、ウエハ表面の
薄膜などの状態のモニタリングは、ウエハに対向する上
方、あるいは４５度程度までの斜め上方から計測するの
が望ましいが、こうした方法で計測が可能なプラズマ処
理装置は方式や構造が限定されてしまう。たとえば、マ
イクロ波ＥＣＲ方式や誘導結合方式のプラズマ処理装置
などでは、処理室内にマイクロ波を放射したり誘導電界
を導入するために石英製の透明な窓や板をウエハの上方
に設けることがあり、この場合にはウエハ表面の状態を
上方から計測することができる。しかしながら、容量結
合式のいわゆる平行平板型のプラズマ処理装置では、ウ
エハに対向する上部電極はアルミなどの導電性の金属で
あるため、ウエハ表面を直接透視できるような構造には
なっていない。このため、ウエハ表面を計測するには、
特開平５−１３６０９８公報に記されたようにウエハと
対向する電極面にプラズマ受光センサーをもうけること
になる。しかしながら、実際には放電を重ねるにつれて
プラズマ受光センサーには反応生成物が堆積していくの
で、長時間にわたって安定した計測を行うことは困難で
ある。

【０００６】この課題を解決しようとしたのが、特開平
３−１４８１１８号公報に記された方法であり、プラズ
マに直接さらされる石英製の電極カバーのレーザ光が通
過する計測部分にφ１０ mm程度の穴を形成すること
で、石英カバー表面に堆積膜が付着しても計測には影響
を及ぼさないとしたものである。しかしながら、実際に
はこの方法もまた、安定した計測は困難である。プラズ
マ処理に必要な所定のプラズマ密度を得るためには上部
電極には数ｋＷもの大電力の高周波電力が印加されるの
で、上記公報に記されているようなφ１０ mm程度の穴
を電極や電極カバーに形成すると、穴の部分で局部的な
異常放電を引き起こしたり、穴の内部にプラズマが侵入
したりして、上部電極や電極カバーが損傷を受けること
になる。また、上部電極にはバイアスが印加されるの
で、電極カバーの穴をとおして上部電極がプラズマ中の
イオンでスパッタされることになるが、上部電極はアル
ミなどの金属で形成されているために損傷したり異物発
生の要因になったりするといった問題もある。

【０００７】もちろん、ウエハに対向する上方からでな
く、処理室の側壁から浅い角度をもたせてウエハ表面を
計測することも原理的には可能ではある。しかしなが
ら、特に酸化膜エッチング装置では、プロセスガスの過
剰な解離を抑制したりプロセス再現性を向上させるため
に、試料と対向しておよそ数１０ mm程度の距離を隔て
た位置にシリコンなどの平板を対向させて設置する対向
平板型の構造をとることが多い。この場合、ウエハに対
する計測の角度は現実的には１０度程度とならざるをえ
ず、計測精度を十分にとることは困難である。このた
め、対向平板型のプラズマ処理装置においても、ウエハ
に対向する上方からウエハ表面の状態を計測できる方法
が望まれていた。

【０００８】また、先に、マイクロ波ＥＣＲ方式や誘導
結合方式のプラズマ処理装置などで、ウエハ上方の石英
製の透明窓からウエハ表面の計測が可能であると述べた
が、実際には放電を重ねるごとに石英製の窓の表面に反
応生成物が付着して透過率が低下したり、逆に表面がエ
ッチングされてあれたりするために、やはり長期にわた
る安定した計測は難しいという問題があり、実用的では
なかった。

【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、真空処理室の外部から、試料面やプ
ラズマの状態あるいは真空処理室の壁面の状態を精度よ
く、かつ異常放電や異物を発生させることなく、長期的
に安定して計測できるようなプラズマ処理装置及び試料
の処理方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題について、実用性と信頼性の観点から検討を重ねた結
果、次のような解決方法を見出すにいたった。本発明
は、真空処理室内に処理ガスを供給して、プラズマ発生
装置によりプラズマを発生させ、当該プラズマにより試
料台上に載置された試料をプラズマ処理するプラズマ処
理装置において、前記真空処理室内に配置される光学的
反射体と、前記真空処理室の、光学的反射体と対向する
位置に形成された、深さ／直径の比が５以上１００以内
の、少なくとも１個以上の貫通孔と、当該貫通孔を介し
て前記光学的反射体の表面状態を反映する光学情報を計
測する手段、とを備えたことを特徴とする。本発明の他
の特徴は、真空処理室内に処理ガスを供給して、プラズ
マ発生装置によりプラズマを発生させ、当該プラズマに
より試料台上に載置された試料をプラズマ処理するプラ
ズマ処理装置において、前記真空処理室内に配置される
光学的反射体と、前記真空処理室の光学的反射体と対向
する位置でかつ前記プラズマと接する位置の構造体に形
成された、深さ／直径の比が５以上１００以内の、少な
くとも１個以上の貫通孔と、当該貫通孔の背面に、その
一方の端面が前記構造体にほぼ接するようにして設置さ
れた光伝送体と、当該光伝送体の他の端面に配置された
光学伝送手段と、当該光伝送体と当該光学伝送手段を介
して前記光学的反射体の表面状態を反映する光学情報を
計測する手段と、を備えたことにある。

【００１１】本発明の他の特徴は、前記貫通孔の大きさ
を直径φ０.１ mm以上５ mm以下、望ましくは直径φ０.
３ mm以上２ mm以下とすることにある。

【００１２】本発明のさらに他の特徴は、前記貫通孔を
複数個形成して、該貫通孔が形成された領域の全面積に
対する該貫通孔の開口面積の総和を５％〜５０％とする
ことにある。

【００１３】本発明のさらに他の特徴は、前記光伝送体
として石英およびサファイアを用いたことにある。本発
明のさらに他の特徴は、前記真空処理室の大気開放時
に、前記光伝送体を固定する一組の保持手段と真空封止
手段のみを取外すことで、該光伝送体を容易に交換可能
な構造としたことにある。本発明のさらに他の特徴は、
真空処理室内に処理ガスを供給して、プラズマ発生装置
によりプラズマを発生させ、当該プラズマにより試料台
上に載置された試料をプラズマ処理するプラズマ処理装
置において、前記真空処理室内に配置される光学的反射
体と、前記真空処理室の、光学的反射体と対向する位置
に形成された、深さ／直径の比が５以上１００以内の、
少なくとも１個以上の貫通孔と、当該貫通孔を介して前
記光学的反射体の表面状態を反映する光学情報を計測す
る手段と、前記光学情報の変動に基づき、異物の発生状
況を判定する手段とを備えたことにある。本発明のさら
に他の特徴は、真空処理室内に処理ガスを供給して、プ
ラズマ発生装置によりプラズマを発生させ、当該プラズ
マにより試料台上に載置された試料をプラズマ処理する
プラズマ処理装置において、前記真空処理室内に配置さ
れる光学的反射体と、前記真空処理室の光学的反射体と
対向する位置でかつ前記プラズマと接する位置の構造体
に形成された、深さ／直径の比が５以上１００以内の、
少なくとも１個以上の貫通孔と、当該貫通孔を介して前
記光学的反射体の表面状態を反映する光学情報を計測す
る手段と、前記光学情報の変動に基づき、前記構造体の
消耗状況を判定する手段とを備えたことにある。本発明
のさらに他の特徴は、真空処理室内に処理ガスを供給し
て、プラズマ発生装置によりプラズマを発生させ、当該
プラズマにより試料台上に載置された試料をプラズマ処
理する試料の処理方法において、前記真空処理室の前記
試料と対向する位置の前記真空処理室の壁に形成され
た、深さ／直径の比が５以上１００以内の、少なくとも
１個以上の貫通孔を介して、前記試料の表面状態を反映
する光学情報を計測し、前記光学情報の変動に基づき、
前記試料表面の薄膜の状態を計測しなから、前記試料の
処理を行うことにある。

【００１４】本発明によれば、真空処理室内に配置され
る光学的反射体と、真空処理室の、光学的反射体と対向
する位置に形成された、深さ／直径（アスペクト比が５
以上１００以内の、少なくとも１個以上の貫通孔と、当
該貫通孔を介して前記光学的反射体の表面状態を反映す
る光学情報を計測する手段とを備えているので、長時間
の放電を重ねても、光伝送体の端面に反応生成物が付着
して光透過特性が低下することはない。

【００１５】また、貫通孔の直径が小さく、かつアスペ
クト比が大きいために、プラズマが貫通孔の内部に侵入
して異常放電を発生することがない。さらに、光伝送体
として光透過特性にすぐれ、かつ耐プラズマ性の高い石
英あるいはサファイアを用いることで、光伝送体の端面
の損傷による光学的な性能の低下を十分に小さくできる
ので、長時間にわたって安定した計測が可能となる。

【００１６】さらに、複数の貫通孔を密集して配置して
開口率を５％〜５０％とすることで、試料表面やプラズ
マ発光を十分な感度と精度をもって、計測することが可
能となる。

【００１７】さらに、光伝送体を容易に交換可能な構造
とすることで、プラズマ処理装置のウエットクリーニン
グ時のダウンタイムを最小限にできるので、プラズマ処
理装置の稼働率を低下させることがない。また、異物の
原因となるサセプタ周りや処理室の側壁に堆積した反応
生成物が反射体より剥れると反射体からの光量が変化す
るので、その変動を検出することにより、異物発生の多
発を防止する警告を出すことができる。この警告によ
り、適切な全掃時期を決定し、装置運用時の異常を未然
に防止することが可能となる。さらに、プレートに設け
られた貫通孔より計測される発光量を監視することによ
り、プレートの消耗を検知し、装置運用時の異常を未然
に防止することが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面に基づいて説明する。図１は、本発明を、有磁場Ｕ
ＨＦ帯電磁波放射放電方式のプラズマエッチング装置へ
適用した実施例を示すもので、当該プラズマエッチング
装置の断面模式図である。

【００１９】図１において、処理室１００は、１０^{ー 6} T
orr程度の真空度を達成可能な真空容器であり、その上
部にプラズマ発生手段としての電磁波を放射するアンテ
ナ１１０を、その下部にはウエハなどの試料Ｗを載置す
る下部電極１３０を、それぞれ備えている。アンテナ１
１０と下部電極１３０は、平行して対向する形で設置さ
れる。処理室１００の周囲には、たとえば電磁コイルと
ヨークからなる磁場形成手段１０１が設置されており、
所定の分布と強度をもつ磁場が形成される。そして、ア
ンテナ１１０から放射される電磁波と磁場形成手段１０
１で形成される磁場との相互作用により、処理室内部に
導入された処理ガスをプラズマ化して、プラズマＰを発
生させ、下部電極１３０上の試料Ｗを処理する。

【００２０】処理室１００は、真空室１０３に接続され
た真空排気系１０４と圧力制御手段１０５により真空排
気と圧力調整がなされて、内部の圧力がたとえば０.５
Pa以上４ Pa以下程度の所定の値に制御できる。処理室
１００および真空室１０３は、アース電位となってい
る。処理室１００の側壁１０２は、図示しない温度制御
手段により、たとえば５０ ℃程度に温調されている。

【００２１】電磁波を放射するアンテナ１１０は、円板
状導電体１１１、誘電体１１２、誘電体リング１１３か
らなり、真空容器の一部としてのハウジング１１４に保
持される。また、円板状導電体１１１のプラズマに接す
る側の面には、構造体即ちプレート１１５が設置され
る。試料のエッチング、成膜等の処理を行なう処理ガス
は、ガス供給手段１１６から所定の流量と混合比をもっ
て供給され、円板状導電体１１１の内部で均一化され
て、プレート１１５に設けられた多数の孔を通して処理
室１００に供給される。円板状導電体１１１は図示しな
い温度制御手段により、たとえば３０℃に温調されてい
る。アンテナ１１０には、アンテナ電源１２１、アンテ
ナバイアス電源１２３およびマッチング回路・フィルタ
系１２２、１２４、１２５からなるアンテナ電源系１２
０が導入端子１２６を介して接続される。アンテナ電源
１２１は、望ましくは３００ MHzから９００ MHzのUHF
帯周波数の電力を供給して、アンテナ１１０からUHF帯
の電磁波を放射する。

【００２２】アンテナバイアス電源１２３は、円板状導
電体１１１を介してプレート１１５に、たとえば１００
kHz程度あるいは数MHzから１０ MHz程度の周波数のバ
イアスを印加して、プレート１１５の表面での反応を制
御する。特にCF系のガスを用いた酸化膜エッチングにお
いては、プレート１１５の材質を高純度のシリコンやカ
ーボンなどとすることで、プレート１１５の表面でのＦ
ラジカルやCFxラジカルの反応を制御して、ラジカルの
組成比を調整することが可能である。本実施例では、プ
レート１１５には高純度のシリコンを用いている。また
円板状導電体１１１およびハウジングにはアルミ、誘電
体１１２および誘電体リング１１３には石英を用いてい
る。プレート１１５の下面とウエハＷの距離（以下、ギ
ャップと呼ぶ）は、３０ mm以上１５０ mm以下、望まし
くは５０ mm以上１２０ mm以下とする。本実施例では、
アンテナ電源１２１は、４５０ MHz、アンテナバイアス
電源１２２は１３.５６ MHzの周波数として、ギャップ
は７０ mmに設定している。

【００２３】処理室１００の下部には、アンテナ１１０
に対向して下部電極１３０が設けられている。下部電極
１３０は、静電吸着装置１３１により、その上面すなわ
ち試料載置面にウエハなどの試料Ｗを載置保持する。試
料Ｗの外周部には、たとえば高純度のシリコンで形成さ
れた試料台リング１３２が絶縁体１３３の上に設置され
ている。下部電極１３０には、望ましくは４００ kHzか
ら１３.５６ MHzの範囲のバイアス電力を供給するバイ
アス電源１３４が、マッチング回路・フィルタ系１３５
を介して接続されて、試料Ｗに印加するバイアスを制御
する。本実施例では、バイアス電源１３４は周波数を８
００ kHzとしている。

【００２４】次に、本実施例の要部である、試料Ｗの表
面の状態を計測するために設置された計測ポート１４０
Ａ、１４０Ｂについて説明する。本実施例では、計測ポ
ート１４０Ａ、１４０Ｂは試料Ｗに対向したアンテナ１
１０に取り付けられており、後述するように、プレート
１１５に形成された多数の貫通孔を通して、試料Ｗの表
面の薄膜などの状態を垂直上方から計測できる。そし
て、計測ポート１４０Ｂを試料Ｗの外周部を計測する位
置、計測ポート１４０Ａを試料Ｗの外周と中心の中間位
置に設置することで、試料Ｗの表面の面内分布に関する
情報を得るようにしている。もちろん、計測ポートの取
り付けはここで説明したように外周部と中間部の２カ所
に限られるものではなく、１カ所のみあるいは３カ所以
上としてもよく、あるいはたとえば円周上に配列するな
ど別の配置にしてもよいことはいうまでもない。

【００２５】計測ポート１４０Ａ、１４０Ｂには、たと
えば光ファイバやレンズなどの光学伝送手段１５１Ａ、
１５１Ｂが設けられており、プラズマＰからの直接光や
あるいはプラズマＰのウエハＷ表面での反射光あるいは
干渉光などのウエハＷの表面状態を反映する光学情報
が、たとえばカメラや干渉薄膜計あるいは画像処理装置
などからなる計測器１５２に伝送されて計測される。計
測器１５２は、計測器制御・演算手段１５３により制御
されるとともに、さらに上位のシステム制御手段１５４
と接続される。システム制御手段１５４は、制御インタ
フェース１５５を介して、装置システムの状態をモニタ
や制御を行う。

【００２６】本実施例によるプラズマエッチング装置は
以上のように構成されており、このプラズマエッチング
装置を用いて、たとえばシリコン酸化膜のエッチングを
行う場合の具体的なプロセスは次の通りである。

【００２７】まず、処理の対象物であるウエハＷは、図
示していない試料搬入機構から処理室１００に搬入され
た後、下部電極１３０の上に載置・吸着され、必要に応
じて下部電極の高さが調整されて所定のギャップに設定
される。ついで、処理室１００内は真空排気系１０６に
より真空排気され、一方、試料Ｗのエッチング処理に必
要なガス、たとえばC₄F₈とArとO₂が、ガス供給手段１１
６から、所定の流量と混合比、たとえばAr ４００ scc
m、C₄F₈ １５ sccm、O₂ ５ sccmをもって、アンテナ１
１０のプレート１１５から処理室１００に供給される。
同時に処理室１００の内部が所定の処理圧力、例えば２
Paになるように調整される。他方、磁場形成手段１０
１により、アンテナ電源１２１の周波数の４５０ MHzに
対する電子サイクロトロン共鳴磁場強度に相当する概略
１６０ガウスのほぼ水平な磁場がプレート１１５の下方
付近に形成される。そして、アンテナ電源１２１により
アンテナ１１０からUHF帯の電磁波が放射され、磁場と
の相互作用により処理室１００内にプラズマＰが生成さ
れる。このプラズマＰにより、処理ガスを解離させてイ
オン・ラジカルを発生させ、さらにアンテナ高周波電源
１２３、バイアス電源１３４を制御して、ウェハＷにエ
ッチング等の処理を行う。

【００２８】各電源の投入電力は、たとえばアンテナ電
源１２１は１０００ W、アンテナ高周波電源１２３は３
００ W、バイアス電源１４１は８００ W程度である。そ
して、エッチング処理の終了にともない、電力および処
理ガスの供給を停止してエッチングを終了する。

【００２９】この処理中のプラズマ発光やウエハ表面状
態を反映する光学情報が、計測ポート１４０Ａ、１４０
Ｂを通して、光学伝送手段１５１Ａ、１５１Ｂにより伝
送されて計測器１５２で計測がなされ、計測器制御・演
算手段１５３で計測結果に基づいて演算処理がなされ、
上位のシステム制御手段１５４に伝達されて、制御イン
タフェース１５５を介してプラズマ処理装置システムが
制御される。

【００３０】次に、計測ポート１４０について、その詳
細な構造を図２から図４を用いて説明する。

【００３１】図２は、図１の実施例において、アンテナ
１１０に取り付けられた計測ポート１４０の部分を拡大
した断面図である。すでに図１で説明したように、アン
テナ１１０を形成する円板状導電体１１１および誘電体
１１２はハウジング１１４に保持され、また円板状導電
体１１１にはプレート１１５が設置される。プレート１
１５には多数のガス流出孔１１５Ａが設けられており、
円板状導電体１１１においてガス流出孔１１５Ａと一致
する位置に設けられたガス流出孔１１１Ａを通して処理
ガスを処理室１００の内部に供給する。プレート１１５
に設けられたガス透過孔１１５Ａは、たとえば直径φ
０.１ mmないしφ５ mm程度、望ましくは直径φ０.３ m
mないし直径φ２ mm程度の貫通孔であり、円板状導電体
１１１に設けられたガス透過孔１１１Ａは、孔１１５Ａ
と同等かそれ以上の大きさとして、たとえば直径φ０.
５ mmないしφ５ mm程度、望ましくは直径φ２ mm程度
としている。また、プレート１１５の厚みは３ mmない
し２０ mm程度であり、本実施例では６ mmとしている。

【００３２】さて、プレート１１５には、計測ポート１
４０に相当する部分に、多数の貫通孔１１５Ｂが密集し
て形成されている。そして、プレート１１５の背面（プ
ラズマＰと反対側の面）にほぼ接するように光伝送体１
４１が設置され、ハウジング１１４に対して保持手段１
４２とたとえばＯリングなどの真空封止手段１４３によ
り真空シールされて取り付けられる。そして、光伝送体
１４１の大気側の端面に、たとえば光ファイバやレンズ
などの光学伝送手段１５１が設けられている。そして、
プラズマＰからの直接光１４５ＰやプラズマＰの試料Ｗ
の表面からの反射光や干渉光１４５Ｗが、破線で示す光
路１４４のように、プレート１１５の貫通孔１１５Ｂを
通過し、光伝送体１４１を透過して光学伝送手段１５１
に達し、さらに計測器１５２に伝送されて計測される。
後述するように、通孔１１５Ｂのアスペクト比は、およ
そ５以上１００以内とするのが良い。

【００３３】本実施例では、光伝送体１４１は石英製の
円柱状のロッドとしている。光伝送体１４１の直径はφ
５ mmからφ３０ mm程度が好適であり、本実施例では直
径はφ１０ mmとしている。貫通孔１１５Ｂは、ガス流
出孔１１５Ａと同様に、たとえば直径φ０.１ mmないし
直径φ５ mm程度、望ましくは直径φ０.３ mmないしφ
２ mm程度の大きさであり、本実施例では直径はφ０.５
mmとしている。また貫通孔１１５Ｂは、計測感度を向
上させるために複数個、好ましくは数１０個以上設ける
のが望ましい。本実施例では、次に述べるように、約４
０個の孔が配置されている。

【００３４】図３に、貫通孔１１５Ｂの配置の一実施例
を示す。本実施例では、貫通孔１１５Ｂは、お互いに等
間隔で正三角形をなすように、ピッチ１.５ mm間隔で、
光伝送体１４１の端面に対応する領域に約４０個の孔が
配置されている。貫通孔１１５Ｂの直径はすでに述べた
ように本実施例ではφ０.５ mmとしているので、開口率
（光伝送体１４１の端面の面積に対する貫通孔１１５Ｂ
の開口部の総和の割合）は約１０ ％（＝（０.５²(mm²)
×４０(個)）/（１０²）(mm²)）程度となり、十分な計
測感度をとることができる。もちろん貫通孔の配置は、
図３に限られるものではなく、たとえば図４のように、
お互いに直交するように配置してもよく、あるいは同心
円状に配置するなど様々な配置が可能である。

【００３５】なお、隣り合う貫通孔同士の間の幅をある
程度あける（たとえば１ mm以上）必要があるので、貫
通孔の直径が小さいほど開口率は減少する。たとえば、
直径φ０.３ mmの孔を１.３ mmピッチ（開口部分の間の
幅が１ mm）でφ１０ mmの領域に形成する場合には、開
口率は約５％となる。開口率が１％程度でも計測は可能
ではあるが、エッチングレートなどをin-situに計測す
るためには、開口率が少なくとも５％程度以上であるこ
とが望ましく、したがって計測感度の観点から貫通孔の
直径はφ０.３ mm程度以上であることが望ましい。一
方、後に述べるように、貫通孔１１５Ｂの直径は分子の
平均自由行程よりも十分に小さく設定することが望まし
く、また異常放電を誘起させないためにも、貫通孔の直
径はφ０.１ mm以上φ５ mm程度以下として、さらに好
適には直径φ０.３ mm以上２ mm程度以下とするのが望
ましい。

【００３６】また、貫通孔１１５Ｂの直径は、ガス流出
孔１１５Ａと同一にしておけばプレート１１５の加工工
程が増えることがなくコスト上昇を抑制できる利点があ
るが、もちろん孔径を必ずしも同一にする必要はなく、
計測の感度や安定性などから最適な値に設定すればよ
い。また、貫通孔１１５Ｂの孔径はすべて同一とする必
要もなく、たとえば外周側で孔径を大きくするなどとし
てもよい。

【００３７】また、光伝送体１４１は、「透明」である
こと、すなわち可視光領域全域に対して透過性を持つこ
とは必ずしも必要ではなく、計測する波長領域で十分な
透過率を有していればよい。たとえば可視光領域をはさ
んで２００ nmの紫外線領域から８００ nmの近赤外領域
を計測するのであれば石英やサファイアが好適である。
一方、赤外領域で計測するのであれば、シリコンやある
いは赤外領域で良好な透過特性が得られるZnSなどの光
学材料を使用してもよい。さらに、光伝送体１４１の端
面に、イオンスパッタに対する耐性を向上させたり反射
率を低減したりするなどの目的で、たとえばサファイア
のAl₂O₃などの薄膜を形成してもよい。

【００３８】計測ポート１４０は上記のような構造とな
っている。このような構成とすることにより、計測ポー
ト１４０の部分で、異常放電や異物が発生したり、ある
いは透過率などの光学的な性能が低下したりすることが
なく、長期的に安定した計測が可能となる。以下、その
理由を説明する。

【００３９】先に従来技術の課題として言及したよう
に、上部電極にφ１０ mm程度の大きな穴を形成する
と、穴の部分でホローカソードにより局部的な異常放電
が発生したり、穴の内部にプラズマが侵入して損傷を与
えたりする。これに対して本実施例では、貫通孔の直径
をφ０.５ mm程度と小さく設定しているため、貫通孔の
部分で異常放電が発生することはなく、またプラズマが
貫通孔の内部に侵入することもない。本発明者らは、実
験の結果、貫通孔１１５Ｂの直径をφ５ mm程度以下、
より望ましくはφ２ mm程度以下とすることで上記のよ
うな異常が発生することなく計測が可能なことを確認し
た。また、光伝送体１４１が貫通孔１１５Ｂの背面にほ
ぼ接するように設置されているので、貫通孔１１５Ｂと
光伝送体１４１の間に異常放電をひきおこすような空間
が存在せず、この部分でも異常放電は発生しない。

【００４０】また、本実施例では、光伝送体１４１の端
面に反応生成物が付着することがなく、放電時間を重ね
ても透過率が低下することがないので、長期的に安定し
た計測が行える。

【００４１】これは、第一に、貫通孔１１５Ｂの直径
は、分子の平均自由行程に比べて十分に小さい値に設定
されていることによる。処理室内の動作圧力は０.５ Pa
〜４ Pa程度であり、この場合の分子の平均自由行程λ
はおよそ５ mmないし３０ mm程度である（Ar分子、２５
℃の場合）。これに対して、貫通孔１１５Ｂの直径D_hは
φ０.５ mm程度であるので、分子の平均自由行程λとの
比、すなわちD_h／λの値は、およそD_h／λ＝０.０２〜
０.１である。このように貫通孔１１５Ｂの直径D_hを分
子の平均自由行程λよりも十分に小さく設定しているの
で、プラズマＰ中のガス分子が貫通孔１１５Ｂの内部に
侵入する確率は小さい。

【００４２】第二に、貫通孔１１５Ｂは、本実施例で
は、直径がφ０.５ mmであるのに対して、プレートの厚
みである奥行き方向の深さは６ mmに設定している。こ
のようにアスペクト比（＝深さ／直径）が１０以上であ
り、孔が十分に深いので、ラジカルが貫通孔１１５Ｂを
通過して光伝送体１４１の端面に付着する確率は十分小
さくおさえられる。ラジカルが光伝送体１４１の端面に
付着する確率は、端面における貫通孔１１５Ｂ（穴径：
Ｄ、長さ：Ｌ）を見込む立体角dΩに比例する。図５
に、立体角dΩのアスペクト比（ＡＲ=Ｌ/Ｄ）依存性を
示す。図より、立体角dΩはＡＲの２乗に反比例し、立
体角dΩがアスペクト比５以上であれば、立体角dΩは平
面における立体角πの１／１００以下であり、ラジカル
が光伝送体１４１の端面に到達する確率は十分小さくな
る。従って、光伝送体１４１の端面における汚れ防止効
果を得るには、貫通孔１１５Ｂのアスペクト比をおよそ
５以上１００以内とすればよい。また、プレート１１５
はプラズマにより加熱されて表面温度が１００ ℃以上
となるので、貫通孔１１５Ｂの内部への反応生成物の付
着確率は小さく、貫通孔１１５Ｂ内面に堆積物が付着・
成長して貫通孔の実効的な透過面積が減少したりするこ
とはない。

【００４３】第三に、プレート１１５には数１０ Vない
し数１００ V程度のバイアス電圧が印加されるので、プ
ラズマ中のイオンが貫通孔１１５Ｂの奥行き方向に引き
込まれることになる。このため、光伝送体１４１の端面
には、数１０ eVから数１００ eV程度のエネルギーを持
ったイオンが高い確率ではないが到達しうる。このた
め、光伝送体１４１の端面に反応生成物が付着したとし
ても、イオンのスパッタ効果によりすみやかに除去され
る。そして、光伝送体１４１を耐プラズマ性の高いたと
えば石英やサファイアで構成することにより、光伝送体
１４１の端面の損傷による光学的な性能の低下を十分に
小さくできる。

【００４４】これらの効果の総合的な結果として、光伝
送体１４１は、端面に反応生成物が付着したり表面があ
れたりすることがなく、光透過特性が放電を重ねても一
定に保たれるので、長期にわたって安定した計測が可能
となる。

【００４５】本発明者らは、上記の３つの要因について
実験的な検討を重ねた結果、試料Ｗ表面の酸化膜に対し
てエッチング処理を行う場合について、本実施例で説明
したように貫通孔の直径をφ０.５ mm、プレートの厚み
を６ mmとすることで、異常放電が発生することなく、
安定して計測が行えることを確認するに至った。図６は
本実験で得られた信号波形の模式図である。エッチング
処理の進行にともなって酸化膜表面および下地からの反
射光による干渉状態が変化することによる干渉信号が得
られており、この周期からエッチングレートがin-situ
に測定できる。また、プラズマからの直接光であるプラ
ズマ発光信号も同時に得られている。そして、エッチン
グ処理の終点において、これらの干渉信号およびプラズ
マ発光信号が同時に変化しており、エッチング処理の終
点における表面状態およびプラズマ組成の変化を検出で
きていることがわかる。これらの信号は、少なくとも放
電数１０時間以上にわたって十分な精度で検出可能であ
り、さらにこの間の異物の発生も２０個以下（０.２μm
以上）のレベルであり、安定して計測が行えることを確
認した。

【００４６】なお、図２からわかるように、光伝送体１
４１は保持手段１４２と真空封止手段１４３のみにより
固定と真空シールがなされているので、処理室の大気開
放時には、保持手段１４２をはずせば容易に交換可能な
構造となっている。このため、プロセス条件によって光
伝送体１４１の端面に堆積物が徐々に付着したり、イオ
ンでスパッタされて表面があれたりした場合には、プラ
ズマ処理装置を大気開放してウエットクリーニングを行
う際に、光伝送体１４１を交換することが容易に可能で
あり、ウエットクリーニング（全掃）の際のダウンタイ
ムを最小限にすることができる。

【００４７】次に、貫通孔１１５Ｂをとおした計測をお
こなう検出光学系について、他の実施例を図７から図８
を用いて説明する。図２の実施例においては、光学伝送
手段１５１には光ファイバを用いており、光路１４４の
途中のプラズマＰからの直接光１４５ＰやプラズマＰの
試料Ｗ表面での反射光・干渉光１４５Ｗのすべてが光フ
ァイバに入射して計測される。これは、特にエッチング
処理の進行にともなってプラズマ中のラジカル組成が変
化する場合にその変化を検出するのに好適な構成であ
る。一方、試料Ｗの薄膜の厚さなどの表面状態の変化を
敏感に検出するためには、プラズマＰからの直接光は計
測にとってはノイズ成分となるので、計測系には検出さ
れない方が望ましいこともある。この場合には、光学系
にはレンズなどを用いた結像光学系を用いるのが好適で
ある。

【００４８】図７は、このような光学系の一実施例を示
したものである。本実施例では光学伝送手段１５１に結
像手段としてのレンズ１５１Ａを用いており、試料Ｗ表
面からの光学情報をたとえばカメラや画像処理装置など
の計測器１５２の検出素子部１５２Ａに結像させてい
る。検出素子１５２Ａの直前にしぼりやピンホールなど
の空間フィルタ１５２Ｂを配置することで、プラズマＰ
からの直接光１４５Ｐを遮断して試料Ｗの表面からの光
学情報１４５Ｗのみを検出素子１５２Ａに伝送できるの
で、試料Ｗの表面状態に対する検出・計測の感度を向上
させることができる。

【００４９】本実施例においては、光学系の途中に貫通
孔１１５Ｂがあるので、光路がさえぎられて試料Ｗ表面
の計測が困難であるように思われるかもしれない。しか
しながら、貫通孔１１５Ｂのアスペクト比（＝深さ／直
径）を試料Ｗ表面からの光の拡がりとの関係で適正な値
に設定することで、貫通孔１１５Ｂが光路を遮断するこ
となく計測が可能となる。

【００５０】これを、図８を用いてより詳しく説明す
る。図８は、図７の実施例において、計測および光学系
に関する部分のみを抜き出した模式図である。図中の記
号は次のとおりである。

【００５１】D_h：貫通孔１１５Ｂの直径 L_h：貫通孔１１５Ｂの深さ （プレート１１５の厚みに等しい） L_g：試料Ｗとプレート１１５の距離 （図１の実施例で説明したギャップに相当する） L_z：試料Ｗから結像手段１５１Ａまでの距離 （L_z−L_gが図１の実施例で説明したアンテナ部分の厚み
に相当する） D_z：結像手段（本実施例ではレンズ）１５１Ａの有効径 （光伝送体１４１の直径D_rにほぼ等しい） そして、本実施例におけるおのおのの実際の値は、すで
に述べたように、 D_h＝φ０.５ mm、L_h＝６ mm、L_g＝７０ mm、D_r＝D_z＝φ
１０ mm、 としている。また、アンテナ部分の厚みはL_z−L_g＝８０
mmであるので、 L_z＝１５０ mm となっている 。

【００５２】ここで、試料Ｗ表面からの拡がり角θは、
結像手段１５１Ａの試料Ｗからの距離Lzと有効径Dzとの
比Lz/Dzをもとにθz＝tan-１（(Dz/２) / Lz）で示され
る。本実施例の場合はθh＝１.９°となる。試料Ｗ表面
からの光の拡がり角に相当するL_z／D_zは１５程度であ
り、これに対して貫通孔１１５Ｂのアスペクト比L_h／D_h
にもとづく見込み角θhをθh ＝tan-１（(Dh/２) / L
h）で定義するとθz＝２.３°とθh＝よりもやや小さい
値となっている。このように、試料Ｗ表面からの光の拡
がり角θhを貫通孔１１５Ｂの見込み角θzよりもやや小
さく設定することで、試料Ｗ表面からの光は貫通孔１１
５Ｂで遮られることなく、結像手段１５１Ａに到達し
て、検出素子１５２Ａに焦点を結ぶことになる。

【００５３】図８には、このことを実験的に確認した様
子を示している。試料Ｗの表面に数mm角の大きさの文字
の像Img１を記しておく。そして、プラズマ処理中に試
料Ｗ表面を観察したところ、検出素子１５２Ａ上に像Im
g１が光学的に伝送されて、計測器１５２の表示画面１
５２Ｃに像Img２が表示された。この像Img２は、その外
周部に貫通孔１１５Ｂによる「けられ」の影響がわずか
に認められる（図８では同心円状の破線で表現してい
る）ものの、もとの像Img１の情報を十分に保有してお
り、試料Ｗ表面の薄膜の状態を測定するのに十分な質を
有していた。そして、プラズマＰにより試料Ｗ表面の酸
化膜に対してエッチング処理を行ったところ、エッチン
グ処理の進行にともなう酸化膜の厚さの変化に対応し
て、図６で示したものと同様に酸化膜表面および下地か
らの反射光による干渉信号が得られて、エッチングレー
トがin-situに測定できることが実験的に確認できた。

【００５４】ところで、これまでの実施例では、光伝送
体１４１に石英製の棒状体（ロッド）を用いていたが、
これは一例であって、別の構成も可能であることはいう
までもない。他の実施例を、図９により説明する。図９
は、光伝送体１４１として、棒状体（ロッド）の内部を
くりぬいて中空として、そこに光学伝送手段１５１とし
て光ファイバを挿入した構成としている。また、図９に
おいては、円板状導電体１１１の、貫通孔１１５Ｂに相
当する部分にガス導入部分１１１Ｂがもうけられてい
る。このため、光伝送体１４１の端面に反応生成物が付
着しやすいようなプロセス条件であっても、プロセスガ
スがガス導入部分１１１Ｂからも供給されるので、反応
生成物の堆積を防止することができる。また図９におい
ては、光伝送体１４１を透過する光路を短くできるの
で、光学情報の損失を低減できる効果もある。次に、異
物発生の原因となるサセプタ周りや処理室の側壁に堆積
する反応生成物量の変動を検出する実施例を図１０を用
いて説明する。ここで、図１と同一部品の説明は省略す
る。光が反射する反射体１６９Ａや１９６Ｂをサセプタ
をカバーする絶縁体１３３の側壁や１処理室の側壁１０
２に設置し、その反射体と対向した位置に本発明の貫通
孔を有する計測ポート１６０Ａや１６１Ａを設置し、反
射体からの反射光あるいは干渉光の変動を光伝送手段１
６１Ａや１６１Ｂを介し、光計測器１５２に伝送し計測
する。計測器１５２は計測器制御・演算手段１６２によ
り制御されるとともに、計測される反射光あるいは干渉
光が大きく変動した場合、表示手段１６４により警告が
発せられる。本実施例によれば、異物の原因となるサセ
プタ周りや処理室の側壁に堆積した反応生成物が反射体
より剥れると反射体からの光量が変化するので、その変
動を検出することにより、異物発生の多発を防止する警
告を出すことができる。この警告により、適切な全掃時
期を決定し、装置運用時の異常を未然に防止することが
可能となる。次に、連続エッチング処理時の装置診断に
関するプレート１１５の消耗を検出する実施例を図１
１、１２を用いて説明する。プレート１１５は、ウェハ
のエッチング処理時に、アンテナ電源１２１により高周
波電力が印加されるため、エッチングされ消耗する。図
１１はプレート１１５にあるガス流出孔１１５Ａ断面の
処理時間依存性を示したものである。図に示すように、
エッチング処理時間が長くなると、プレートの厚みが減
ると共に、処理室側の穴径が広がる。更にエッチング処
理を続行すると、ガス流出孔１１５Ａは厚さ約４．５ｍ
ｍ、穴径約１．３ｍｍの貫通穴となる。このようなガス
流出孔では、穴の面積がエッチング処理初期に比べ約１
０．６倍増加しているために、エッチングガス供給状態
が大きく変化したり、ガス流出孔内での異常放電を誘発
したり、異物が発生したりする可能性が高くなり、連続
エッチング処理に重大な損傷を引き起こす。図１２に、
連続処理実験時のガス流出孔形状より換算し予想した立
体角ｄΩの変化を実線により示す。また、その時の発光
量変動を●印により重ねて示す。図より、処理時間４０
０ｈｒ以内においては、立体角ｄΩは大きく変化しない
が、処理時間５００ｈｒ以上になると、急激に増加す
る、また発光量の変化も同様の傾向を持っていることが
わかる。このことより、処理時間が５００ｈｒ以上にな
ると、連続エッチング処理に重大な損傷を引き起こす可
能性が高くなっていることがわかる。本実施例によれ
ば、本発明の貫通孔を有する計測ポートより計測される
発光量を監視することにより、プレート１１５の消耗を
検知し、装置運用時の異常を未然に防止することが可能
となる。

【００５５】なお、前記の各実施例は、いずれも有磁場
UHF帯電磁波放射放電方式のプラズマ処理装置の場合で
あったが、放射される電磁波はUHF帯以外にも、たとえ
ば２.４５ GHzのマイクロ波や、あるいは数１０ MHzか
ら３００ MHz程度までのVHF帯でもよい。また、磁場強
度は、４５０ MHzに対する電子サイクロトロン共鳴磁場
強度である１６０ガウスの場合について説明したが、必
ずしも共鳴磁場を用いる必要はなく、これよりも強い磁
場やあるいは数１０ガウス程度以上の弱い磁場を用いて
もよい。さらに電磁波放射放電方式だけでなく、容量結
合型の平行平板プラズマ処理装置やマグネトロン型のプ
ラズマ処理装置、あるいは誘導結合型のプラズマ処理装
置にも、本発明が同様に適用できることはいうまでもな
い。

【００５６】特に、下部電極に高周波を印加して上部に
アース板を設けるタイプのプラズマ処理装置では、ウエ
ハと対向する上板の構造が比較的簡便なので、本発明と
同様な計測ポートを設けることが容易に可能である。ま
た、上部電極に高周波を印加してプラズマを発生させる
いわゆる平行平板型のプラズマ処理装置では、上部電極
に数kWの大電力の高周波を印加するので上部電極に孔や
空隙などをもうけると異常放電が発生しやすいが、本発
明の構造によれば計測ポート部分で異常放電などが発生
することがない。特にいわゆる狭電極型の平行平板プラ
ズマ装置では、上下電極の間隙が小さいためにウエハ表
面の情報や上下電極間のプラズマの情報を側方から得る
ことはきわめて困難であるので、本発明による利点は大
きい。

【００５７】一方、誘導結合（ICP）型のプラズマ処理
装置では、天板に透明な石英を用いる場合にはウエハ表
面の状態計測もある程度可能ではあるが、たとえばアル
ミナ製のドームやシリコンプレートなどを用いる場合に
は、本発明による計測ポートが適用できる。具体的に
は、たとえばアルミナ製のプレートに図３で示したよう
な多数の密集した孔を形成してその裏面に真空シール用
の石英板をもうけるといった構造が当業者であれば容易
に設計できるであろう。ICP型のプラズマ処理装置で
は、プロセス特性や再現性を得るために天版をたとえば
１５０℃以上の高温に温調する必要がある場合がある
が、このような温度条件でも本発明が適用できることは
言うまでもない。

【００５８】また、前記の各実施例は、いずれも処理対
象が半導体ウエハであり、これに対するエッチング処理
の場合であったが、本発明はこれに限らず、例えば処理
対象が液晶基板の場合にも適用でき、また処理自体もエ
ッチングに限らず、たとえばスパッタリングやＣＶＤ処
理に対しても適用可能である。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
真空処理室の外部から、試料面やプラズマの状態あるい
は真空処理室の壁面の状態を精度よく、かつ異常放電や
異物を発生させることなく、長期的に安定して計測でき
る。例えば、ウエハ面に対向してアンテナや電極などが
設置された対向平板型の構造においても、試料Ｗの上方
あるいは斜め上方の位置から、プラズマや試料表面の薄
膜の状態を、異常放電や異物を発生させることなく、量
産レベルでも長期的に安定して精度よく測定できる。こ
の結果、エッチング処理の終点検出やエッチング・成膜
のレート・均一性のin-situモニタリングが可能となる
ので、より進んだプロセス制御の方法が提供できるとと
もに、処理の再現性や安定性も向上できるので装置の稼
働率や生産性の向上に寄与しうるプラズマ処理装置を提
供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である、プラズマエッチング
装置の断面模式図である。

【図２】本発明の要部である、貫通孔部分の構造を示す
図である。

【図３】本発明における貫通孔の配置の一実施例を示す
図である。

【図４】本発明における貫通孔の配置の他の実施例を示
す図である。

【図５】本発明における貫通孔の立体角に対するアスペ
クト比依存性を示す図である。

【図６】本実施例において実験的に得られた信号波形の
模式図を示す図である。

【図７】本発明の他の実施例として、結像光学系を用い
た例を説明する図である。

【図８】図６の実施例における作用を説明する図であ
る。

【図９】本発明の他の実施例として、光伝送体に中空型
の構造を用いた例を説明する図である。

【図１０】本発明の他の実施例として、反射体をサセプ
タや処理室側壁に設けることにより装置診断を行った例
を説明する図である。

【図１１】本発明の他の実施例として、ガス供給プレー
トの消耗検知に関する装置診断を行った例を説明するガ
ス流出孔の断面図である。

【図１２】図１１の実施例における発光変化と立体角変
化を説明する図である。

【符号の説明】

１００…処理室、１０１…磁場形成手段、１０２…側
壁、１０３…真空室、１１０…アンテナ、１３０…下部
電極、１１５…プレート、１１５Ｂ…貫通孔、１４１…
光伝送体、１５１…光学伝送手段、１５２…計測器、Ｗ
…試料。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末広 満 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 (72)発明者 兼清 寛 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 (72)発明者 山本 秀之 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 (72)発明者 高橋 主人 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 (72)発明者 榎並 弘充 東京都青梅市新町六丁目16番地の２ 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 Ｆターム(参考） 5F004 BA20 BB11 BB29 BB32 BD01 BD04 BD05 CB02 CB15 DA00 DA23 DA26

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空処理室内に処理ガスを供給して、プラ
   ズマ発生装置によりプラズマを発生させ、当該プラズマ
   により試料台上に載置された試料をプラズマ処理するプ
   ラズマ処理装置において、 前記真空処理室内に配置される光学的反射体と、 前記真空処理室の、光学的反射体と対向する位置に形成
   された、深さ／直径の比が５以上１００以内の、少なく
   とも１個以上の貫通孔と、 当該貫通孔を介して前記光学的反射体の表面状態を反映
   する光学情報を計測する手段、とを備えたことを特徴と
   するプラズマ処理装置。
2. 【請求項２】真空処理室内に処理ガスを供給して、プラ
   ズマ発生装置によりプラズマを発生させ、当該プラズマ
   により試料台上に載置された試料をプラズマ処理するプ
   ラズマ処理装置において、 前記真空処理室内に配置される光学的反射体と、 前記真空処理室の光学的反射体と対向する位置でかつ前
   記プラズマと接する位置の構造体に形成された、深さ／
   直径の比が５以上１００以内の、少なくとも１個以上の
   貫通孔と、 当該貫通孔の背面に、その一方の端面が前記構造体にほ
   ぼ接するようにして設置された光伝送体と、 当該光伝送体の他の端面に配置された光学伝送手段と、 当該光伝送体と当該光学伝送手段を介して前記光学的反
   射体の表面状態を反映する光学情報を計測する手段と、 を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
3. 【請求項３】請求項１または２のプラズマ処理装置にお
   いて、前記貫通孔の大きさを直径φ０.１ mm以上５ mm
   以下としたことを特徴とするプラズマ処理装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載のプラ
   ズマ処理装置において、前記光学的反射体の表面状態を
   反映する光学情報が、前記プラズマの前記光学的反射体
   表面での反射光あるいは干渉光であることを特徴とする
   プラズマ処理装置。
5. 【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載のプラ
   ズマ処理装置において、前記光学的反射体が、前記試料
   台上に載置された前記試料である、ことを特徴とするプ
   ラズマ処理装置。
6. 【請求項６】請求項１ないし４のいずれかに記載のプラ
   ズマ処理装置において、前記光学的反射体が、前記真空
   処理室の壁面に設けられた鏡体である、ことを特徴とす
   るプラズマ処理装置。
7. 【請求項７】請求項１ないし６のいずれかに記載のプラ
   ズマ処理装置において、前記貫通孔を複数個形成し、 該複数個の貫通孔が形成された領域の全面積に対する該
   貫通孔の開口面積の総和を、５％〜５０％としたことを
   特徴とするプラズマ処理装置。
8. 【請求項８】請求項１ないし７のいずれかに記載のプラ
   ズマ処理装置において、前記光伝送体として石英または
   サファイアを用いたことを特徴とするプラズマ処理装
   置。
9. 【請求項９】請求項１ないし８のいずれかに記載のプラ
   ズマ処理装置において、前記光伝送体を一組の保持手段
   と真空封止手段のみで、前記真空処理室に交換可能に固
   定したことを特徴とするプラズマ処理装置。
10. 【請求項１０】真空処理室内に処理ガスを供給して、プ
    ラズマ発生装置によりプラズマを発生させ、当該プラズ
    マにより試料台上に載置された試料をプラズマ処理する
    プラズマ処理装置において、 前記真空処理室内に配置される光学的反射体と、 前記真空処理室の、光学的反射体と対向する位置に形成
    された、深さ／直径の比が５以上１００以内の、少なく
    とも１個以上の貫通孔と、 当該貫通孔を介して前記光学的反射体の表面状態を反映
    する光学情報を計測する手段と、 前記光学情報の変動に基づき、異物の発生状況を判定す
    る手段とを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
11. 【請求項１１】請求項１０記載のプラズマ処理装置にお
    いて、前記光学情報として計測される反射光あるいは干
    渉光が大きく変動した場合に警告を発する表示手段を備
    えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
12. 【請求項１２】真空処理室内に処理ガスを供給して、プ
    ラズマ発生装置によりプラズマを発生させ、当該プラズ
    マにより試料台上に載置された試料をプラズマ処理する
    プラズマ処理装置において、 前記真空処理室内に配置される光学的反射体と、 前記真空処理室の光学的反射体と対向する位置でかつ前
    記プラズマと接する位置の構造体に形成された、深さ／
    直径の比が５以上１００以内の、少なくとも１個以上の
    貫通孔と、 当該貫通孔を介して前記光学的反射体の表面状態を反映
    する光学情報を計測する手段と、 前記光学情報の変動に基づき、前記構造体の消耗状況を
    判定する手段とを備えたことを特徴とするプラズマ処理
    装置。
13. 【請求項１３】請求項１２記載のプラズマ処理装置にお
    いて、前記構造体が高純度のシリコンもしくはカーボン
    製のプレートであることを特徴とするプラズマ処理装
    置。
14. 【請求項１４】真空処理室内に処理ガスを供給して、プ
    ラズマ発生装置によりプラズマを発生させ、当該プラズ
    マにより試料台上に載置された試料をプラズマ処理する
    試料の処理方法において、 前記真空処理室内の前記試料と対向する位置の前記真空
    処理室の壁に形成された、深さ／直径の比が５以上１０
    ０以内の、少なくとも１個以上の貫通孔を介して、前記
    試料の表面状態を反映する光学情報を計測し、 前記光学情報の変動に基づき、前記試料表面の薄膜の状
    態を計測しなから、前記試料の処理を行うことを特徴と
    する試料の処理方法。