JPH0936102A - チャンバー内の堆積物のモニター方法，プラズマ加工方法，ドライクリーニング方法及び半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドライエッチング，プラズマＣＶＤ等のプラ
ズマを利用した加工を行う際のプロセス管理及びプロセ
ス制御を改善する。 【解決手段】 例えばドライエッチング工程において、
エッチング副生成物より形成されるチャンバー１の内壁
面に付着した堆積物１１に含まれる特定原子間の結合
を、赤外線を用いて観察する。モニター用光源８で発生
した入射赤外線１２を堆積物１１に照射し、堆積物１１
を通過した通過赤外線１３の吸収スペクトルを赤外線検
出器１４で検出する。これにより、チャンバー１内の正
確な情報を得ることができ、エッチング特性のバラツキ
やパーティクル発生などによる歩留まり低下を防止でき
る。また、それぞれの赤外吸収スペクトルの特定の変化
量を基準にして、メンテナンス周期の最適化を行なうこ
とにより、装置稼働率を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを利用し
てエッチング，ＣＶＤ等の加工を行うプラズマ加工装置
内の堆積物のモニター方法，プラズマ加工方法，ドライ
クリーニング方法及びプラズマ加工装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の微細化に伴い設備投
資が増大するという問題が顕著化している。設備投資し
た費用の回収を含め、効率的に利益を上げるには、製造
プロセスに要するコストの低減と製造プロセスにおける
歩留まりの向上とが必要不可欠である。特に、半導体装
置の製造プロセスにおいては、個々のプロセス自体の複
雑化と製造装置の複雑化とが進み、そのプロセスの管理
方法及びプロセスの制御方法の改良が大きな課題となっ
ている。ここで、例えば半導体装置の製造プロセスで導
電膜や絶縁膜のパターニングに利用されるドライエッチ
ングにおけるプロセスの管理方法やプロセスの制御方法
としては、以下のような技術が用いられている。

【０００３】ドライエッチングの場合、プロセスの管理
方法としてドライエッチング装置の定期的メンテナンス
はウエハの処理枚数（ロット数）を基準として行なわれ
ている。つまり、量産プロセスでは、チャンバー内のパ
ーティクルの数が処理枚数とともに増大することを考慮
して、必要なエッチング性能を満足するために経験的に
設定された処理枚数に達するとドライエッチング装置の
定期メンテナンスを行なっている。また、プラズマＣＶ
Ｄ等の他のプラズマを利用した加工においても、同様の
プロセス制御やプロセス管理が行なわれている。

【０００４】また、ドライエッチングの場合、例えば半
導体デバイス内のある膜を除去するような時に当該膜の
除去が完了すると、被加工物質がなくなることでプラズ
マ中の特定粒子の発光強度が変化するので、この変化量
がある一定値以上になったときをドライエッチングの終
了時期と判断する制御を行なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のドライエッチングプロセスの制御方法では、下記の
問題がある。

【０００６】ある特定の粒子からの発光線をモニターし
ても、それがチャンバー内全体の状態を代表しているわ
けではない。例えば、処理枚数（処理ロット数）の増大
に伴うチャンバーの内壁面の状態の経時変化が生じる
が、プラズマパラメータも変動する。そして、プラズマ
パラメータが変動することで、エッチング特性の変動が
生じ、現実の状態に適合したプロセスの制御が行われな
くなると、工程上の歩留まりが低下する。例えば、ドラ
イエッチングにおいて、チャンバーの内壁面に付着する
堆積物の状態が変化するとプラズマ中の特定の活性種の
濃度（密度）が変化し、エッチングレートが変動した
り、エッチング選択比が低下する。このようなエッチン
グ特性の劣化のため、突発的な加工不良などが発生して
いた。

【０００７】また、上記従来のドライエッチングの管理
方法については、下記の問題がある。

【０００８】上記従来の定期メンテナンスを行うか否か
の判断は、理論的な裏付けによるものではなく、ウェハ
の処理枚数という経験的なパラメータによっているため
に、正確に所期の目的を達成することが困難であった。
例えば、しばしば不必要なメンテナンスを行うことがあ
る。また、パーティクル数のチェックやエッチング速度
のチェック等のために、モニター用ウエハについてドラ
イエッチングを行い、各種チェックを行っているが、そ
の処理時間などにより装置の稼働率が低下することにな
る。

【０００９】上述のような問題は、ドライエッチングだ
けでなく、プラズマＣＶＤ等、プラズマを利用した加工
や、プラズマを利用しないＣＶＤやスパッタリング等の
チャンバーの内壁面に堆積物を生ぜしめる加工全般に当
てはまるものである。

【００１０】また、プラズマ加工によってチャンバーの
内壁面に付着した堆積物を除去するためにクリーニング
ガスをチャンバー内に流すドライクリーニングを行う際
にも、従来は経験に基づいたクリーニング時間設定がな
されており、必ずしも最適な時間設定ではなかった。そ
のため、ドライクリーニングを行ったにもかかわらず、
クリーニング後において、パーティクル数カウントが規
格内にならず、再度クリーニングを行うなど、効率が低
く、装置稼働率の低下の一因となっている。

【００１１】さらに、ドライエッチングの終点の検出
は、一般的には観測用の窓を通して行なわれるが、この
観測用窓の内面に付着した堆積物によって観測光の強度
が低下するので、正確な判定を行なうことができないと
言う問題もあった。

【００１２】本発明の第１の目的は、チャンバーの内壁
面に堆積物を生ぜしめるような加工に使用されるチャン
バーに対し、チャンバー内を開放することなくチャンバ
ーの内壁面に付着する堆積物の状態をモニターする手段
を講ずることにある。

【００１３】本発明の第２の目的は、プラズマ状態を観
察しながらドライエッチングを行なう場合に、観察用窓
に付着した堆積物によるドライエッチングの終了時期の
誤判断を回避する手段を講ずることにある。

【００１４】本発明の第３の目的は、チャンバー内を開
放することなくチャンバーの内壁面に付着する堆積物を
除去するドライクリーニングを行なうに際し、クリーニ
ング時間の最適化と高効率のメンテナンスとを実現する
ことにある。

【００１５】本発明の第４の目的は、上述のような３つ
の目的を達成するために使用できる半導体製造装置を提
供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明では、請求項１〜１４に記載されるチ
ャンバー内の堆積物のモニター方法に関する手段を講じ
ている。

【００１７】請求項１に係るチャンバー内の堆積物のモ
ニター方法は、チャンバーの一部に、光，Ｘ線，電子線
を含む電磁波のうち少なくともいずれか１つの電磁波の
透過が可能な電磁波用窓を形成しておき、上記チャンバ
ーの外部から上記電磁波用窓を介して上記電磁波を上記
チャンバー内に入射させ、上記チャンバー内の堆積物を
通過した電磁波をチャンバーの外部に取り出し、取り出
された上記電磁波の上記堆積物による吸収を検知するこ
とにより、上記堆積物の状態をモニターする方法であ
る。

【００１８】チャンバーの内壁面に付着した堆積物を構
成する物質内には、その物質特有の原子間結合が存在す
る。そして、その結合状態は結合にあずかる電子のエネ
ルギー状態で代表される。この電子のエネルギー状態
は、振動、伸縮、変角モードなどと表現される。量子力
学的制約によりその電子状態は不連続的なエネルギー値
しか有し得ないが、各々のエネルギーレベルがそれぞれ
非常に近接しているため、大半の電子状態は一つのバン
ドとみなしうるエネルギーバンドを形成する。そして、
電磁波が堆積物を構成する化合物に入射されると、当該
化合物内の各原子間の結合エネルギー状態を規定するバ
ンドギャップに相当するフォトンが吸収される。例え
ば、堆積物内にＣ原子とＢｒ原子との結合が存在する場
合、１４５０〜１４００ｃｍ-1のエネルギーバンド間ギ
ャップがあり、その領域のフォトンが吸収されて高エネ
ルギー状態にシフトすることになる。したがって、入射
した電磁波のスペクトルと、堆積物を通過した後の電磁
波のスペクトルを比較すると、スペクトルのある範囲に
吸収が観測される。したがって、この電磁波の吸収に関
する情報を検出することで、チャンバーの内壁面に付着
した堆積物の結合状態及びその総量（膜厚）の時間変化
に関する情報が得られることになる。

【００１９】すなわち、チャンバーの内壁面に付着した
堆積物の厚み等をモニターすることにより、プラズマ加
工を行なう際などに、チャンバー内でパーティクルが発
生することに起因するトラブルや、加工条件のバラツキ
や稼働率の低下等を防止するための手段を適切なタイミ
ングで講ずることができる。

【００２０】請求項２に係るチャンバー内の堆積物のモ
ニター方法は、請求項１において、上記チャンバーの相
対向する２つの部位に第１，第２の電磁波用窓を形成
し、上記第１の電磁波用窓を介して上記チャンバー内に
入射させた電磁波を上記第２の電磁波用窓を介してチャ
ンバー外に取り出す方法である。

【００２１】この方法により、チャンバー内の２か所に
おける堆積物に関する情報が得られるので、堆積物の厚
み等の検出精度が向上する。

【００２２】請求項３に係るチャンバー内の堆積物のモ
ニター方法は、請求項２において、上記電磁波を上記第
１の電磁波用窓を通過させてチャンバー内に導入し、上
記第１，第２の電磁波用窓の間に位置する上記チャンバ
ーの内壁面上の堆積物に入射させた後、この堆積物を経
て反射される電磁波を上記第２の電磁波用窓を通過させ
てチャンバー外に取り出す方法である。

【００２３】この方法により、堆積物に関する情報が３
か所から得られるので、さらに検出精度が向上する。

【００２４】請求項４に係るチャンバー内の堆積物のモ
ニター方法は、請求項１において、上記チャンバーの一
部に、外方に突出し先端部が閉鎖された筒状観測部を設
けて、上記筒状観測部の側部の相対向する２か所に第
１，第２の電磁波用窓を形成し、上記筒状観測部の側部
の上記第１の電磁波用窓を介して電磁波をチャンバー内
に入射させ、上記筒状観測部の先端部の内面上の堆積物
を経て反射される電磁波を上記第２の電磁波用窓を介し
て上記チャンバー外に取り出す方法である。

【００２５】この方法により、チャンバー内のプラズマ
発生領域を通過していない電磁波を利用して、堆積物に
関する情報が得られる。したがって、プラズマから発生
する光等の影響を受けることなく堆積物の厚み等の検出
を行なうことができ、使用し得る電磁波の種類について
の制限が緩和され、かつ検出精度も向上する。

【００２６】請求項５に係るチャンバー内の堆積物のモ
ニター方法は、請求項１において、上記堆積物の状態の
モニターは、上記電磁波用窓の外面側から入射した電磁
波を上記電磁波用窓の内面で全反射させ、その時に上記
電磁波用窓の内面上の上記堆積物にしみだして上記堆積
物による吸収を受けた電磁波を用いて行なわれる方法で
ある。

【００２７】この方法により、堆積物を検知するための
電磁波用窓に特別の工夫を要することなく、堆積物の状
態をモニターできる。一般的に、第１の媒質を進む電磁
波が第２の媒質との境界面で全反射される際、電磁波の
一部はエバネッセント波となって第２の媒質にしみ出し
た後、第１の媒質の側に反射されることが知られてい
る。したがって、電磁波用窓の内面上の堆積物にしみ出
したエバネッセント波が堆積物との相互作用によって受
ける吸収に関する情報を検出することで、堆積物の種類
や堆積厚み等を知ることができる。

【００２８】請求項６に係るチャンバー内の堆積物のモ
ニター方法は、請求項１，２，３，４又は５において、
上記堆積物は、炭素及び珪素のうち少なくともいずれか
１つとハロゲン元素との重合物であり、上記電磁波は赤
外線であって、上記堆積物内を通過した赤外線の吸収ス
ペクトルを検出することにより、上記堆積物の状態をモ
ニターする方法である。

【００２９】この方法により、入射される赤外線のスペ
クトルと堆積物を経た赤外線の吸収スペクトルとが比較
され、得られた堆積物による吸収スペクトルの比較結果
に基づいて堆積物の厚み等が観測される。一方、半導体
装置の製造工程で多く行われるシリコン酸化膜，ポリシ
リコン膜等のエッチング，ＣＶＤ等で生じる堆積物は、
炭素及び珪素のうち少なくともいずれか１つとハロゲン
元素との重合物であることが知られている。そして、こ
の堆積物のエネルギーバンド間のエネルギギャップ値に
相当する電磁波の波長は赤外線領域である。したがっ
て、最も簡便に使用できる赤外線を利用して、プラズマ
加工によって生じた堆積物の状態を正確にモニターする
ことが可能となる。

【００３０】請求項７に係るチャンバー内の堆積物のモ
ニター方法は、請求項６において、上記赤外線の吸収ス
ペクトルのうち波数２０００ｃｍ^-1以下の吸収スペクト
ルを検出する方法である。

【００３１】請求項８に係るチャンバー内の堆積物のモ
ニター方法は、請求項７において、上記堆積物は、シリ
コンで構成される被加工物をプラズマ加工する際に生じ
るものであり、上記赤外線の吸収スペクトルのうち波数
１４５０〜１４００ｃｍ^-1の範囲の吸収スペクトルを検
出する方法である。

【００３２】請求項７又は８の方法により、シリコン単
結晶やポリシリコン膜等のプラズマ加工で生じる堆積物
のエネルギーバンド間のエネルギギャップ値に相当する
波数領域の赤外線のみを検出して、極めて迅速かつ正確
にプラズマ加工工程における堆積物の状態を把握するこ
とが可能になる。

【００３３】請求項９に係るチャンバー内の堆積物のモ
ニター方法は、請求項７において、上記堆積物は、酸化
シリコンで構成される被加工物の加工の際に生じるもの
であり、上記赤外線の吸収スペクトルのうち波数１３０
０〜８００ｃｍ^-1の範囲の吸収スペクトルを検出する方
法である。

【００３４】この方法により、シリコン酸化膜のプラズ
マ加工で生じる堆積物のエネルギーバンド間のエネルギ
ギャップ値に相当する波数領域の赤外線のみを検出し
て、極めて迅速にプラズマ加工工程における堆積物の状
態を把握することが可能になる。

【００３５】請求項１０に係るチャンバー内の堆積物の
モニター方法は、請求項１，２，３，４，５，６，７，
８又は９において、上記チャンバーは、ドライエッチン
グ，プラズマＣＶＤ，プラズマアッシング，プラズマ酸
化，不純物ドーピング及びプラズマアシステッドエピタ
キシーのうち少なくとも１つを行なうように構成されて
いる方法である。

【００３６】この方法により、半導体装置の製造工程で
行われるプラズマを利用した各種の加工に対して、上述
の作用が得られることになる。

【００３７】請求項１１に係るチャンバー内の堆積物の
モニター方法は、請求項１，２，３，４又は５におい
て、上記堆積物を経た電磁波の総量を検出することによ
り上記堆積物の状態をモニターする方法である。

【００３８】この方法により、電磁波の総量を比較する
ことで、迅速かつ正確に堆積物の厚みをモニターするこ
とが可能となる。

【００３９】請求項１２に係るチャンバー内の堆積物の
モニター方法は、請求項１，２，３，４又は５におい
て、上記チャンバーは、プラズマ加工を行なうように構
成されており、上記堆積物の状態のモニターを、チャン
バー内のプラズマからの発光強度の変化を検出して、プ
ラズマ加工の開始時における発光強度の初期値が一定値
になるように発光強度の検出感度を校正した後、この校
正された発光強度の変化からプラズマ加工のプロセスを
制御する際に、発光強度の検出感度を校正するために行
なう方法である。

【００４０】請求項１３に係るチャンバー内の堆積物の
モニター方法は、請求項１２において、上記プラズマ加
工のプロセスの制御は、ドライエッチングを終了すべき
点を判断する制御である方法である。

【００４１】請求項１２又は１３の方法により、チャン
バー内の堆積物の状態をモニターしながら、堆積物に関
する正確な情報に基づいてプラズマ加工のプロセス制御
が行なわれる。したがって、ドライエッチングの終了時
期等について、より信頼度の高いプラズマ加工のプロセ
ス制御を行なうことができる。

【００４２】請求項１４に係るチャンバー内の堆積物の
モニター方法は、請求項１，２，３，４又は５におい
て、上記堆積物の状態のモニターを、チャンバーのメン
テナンス時期を判断するために行なう方法である。

【００４３】この方法により、モニターウェハを設置し
てパーティクル数をカウントすることによる手間の繁雑
さを招くこともなく、ウェハの処理枚数でメンテナンス
時期を経験的に判断することによる誤差を招くことな
く、メンテナンス時期を正確に判断することができる。
そして、そのことにより、メンテナンス周期を延ばすこ
とができ、チャンバーの稼働率を向上させることができ
る。

【００４４】上記第２の目的を達成するために、本発明
では、請求項１５〜２１に記載されるプラズマ加工方法
に関する手段を講じている。

【００４５】請求項１５に係るプラズマ加工方法は、チ
ャンバーと、該チャンバーの一部に設けられチャンバー
内のプラズマから発光される光を検出するためのプラズ
マ用窓を有するプラズマ加工装置を用いて行なうプラズ
マ加工方法であって、上記チャンバー内に被加工物を設
置する第１のステップと、上記チャンバー内に、プラズ
マ加工の際に堆積物を生ぜしめる特性を有する加工用ガ
スを導入する第２のステップと、導入された加工用ガス
を高周波電界により電離させて、上記チャンバー内にプ
ラズマを発生させ、上記プラズマを利用して上記被加工
物の加工を行なう第３のステップと、上記加工を行ない
ながら、上記プラズマ用窓を介してチャンバー内のプラ
ズマの発光強度を検出し、プラズマ加工を行なう時の発
光強度の初期値が一定値になるよう発光強度の検出感度
を校正した後、校正された発光強度の変化に応じてプラ
ズマ加工のプロセスを制御する第４のステップとを備え
ている。

【００４６】この方法により、プラズマ加工を開始する
際の発光強度の初期値がロットごとに同じになるように
調整されるので、発光強度が変化した際にその変化後の
発光強度がある一定値となったときを基準としてプロセ
ス制御を行なうことができる。したがって、制御が簡素
化され、かつ迅速な制御を行なうことができる。

【００４７】請求項１６に係るプラズマ加工方法は、請
求項１５において、上記チャンバーの一部に、光，Ｘ
線，電子線を含む電磁波のうち少なくともいずれか１つ
の電磁波の透過が可能な電磁波用窓を形成しておき、上
記第４のステップでは、上記チャンバーの外部から上記
電磁波用窓を介して上記電磁波を上記チャンバー内に入
射させ、上記堆積物を通過した電磁波をチャンバーの外
部に取り出して、取り出された電磁波の上記堆積物によ
る吸収量を検知するとともに、この吸収量に応じて上記
発光強度の検出感度の校正を行なう方法である。

【００４８】請求項１７に係るプラズマ加工方法は、請
求項１６において、上記第４のステップにおける堆積物
の状態のモニターを、上記電磁波用窓の外面側から入射
した電磁波を上記電磁波用窓の内面で全反射させ、その
時に上記電磁波用窓の内面上の上記堆積物にしみだして
上記堆積物による吸収を受けた電磁波を用いて行なう方
法である。

【００４９】請求項１６又は１７の方法により、チャン
バー内の堆積物の状態に応じて発光強度の検出感度が校
正されるので、プラズマ加工の進行や処理ウエハの増大
に応じて変化する堆積物の状態に応じた信頼性の高いプ
ロセス制御を行なうことができる。

【００５０】請求項１８に係るプラズマ加工方法は、請
求項１５，１６又は１７において、上記第３のステップ
におけるプラズマ加工をドライエッチングとし、上記第
３のステップにおけるプラズマ加工の制御を、ドライエ
ッチングの終点を判断するための制御とする方法であ
る。

【００５１】この方法により、ドライエッチングの終了
時期の正確な判断が可能となるので、オーバーエッチン
グ量の低減による下地の損傷を緩和でき、かつ加工不良
の発生を防止することができる。

【００５２】請求項１９に係るプラズマ加工方法は、請
求項１８において、上記第３のステップにおける発光強
度の検出感度を校正する際のゲインが一定値を越えたと
きには、チャンバー内のメンテナンスを行なう時期と判
断する方法である。

【００５３】この方法により、プラズマ加工のプロセス
制御に支障をきたす前にチャンバーの堆積物を除去する
ためのメンテナンスを行なうことができる。

【００５４】請求項２０に係るプラズマ加工方法は、請
求項１６又は１７において、上記第３のステップにおけ
る発光強度の検出感度を校正する際のゲインが一定値を
越えた時か、上記電磁波の上記堆積物による吸収量が所
定値を越えた時のうちいずれか早い時にチャンバー内の
メンテナンスを行なう時期と判断する方法である。

【００５５】この方法により、プラズマ加工のプロセス
制御に支障をきたしたり、プラズマ加工の被加工物中へ
のパーティクルの混入を招く前にメンテナンスを行なう
ことが可能となるので、メンテナンス周期を最大限延ば
しながら、プラズマ加工のプロセス制御の信頼性を高め
ることができる。

【００５６】請求項２１に係るプラズマ加工方法は、請
求項１６又は１７において、上記第３のステップにおけ
るプラズマ加工をドライエッチングとし、上記被加工物
と加工用ガスとの組み合わせを、炭素及び珪素のうち少
なくともいずれか１つとハロゲン元素との重合物を生ぜ
しめるものとする方法である。

【００５７】この方法により、ＣＨ4 ガス、ＣＨＦ3 ガ
ス等を用いて行なわれるポリシリコン膜やシリコン酸化
膜のドライエッチングの際に生じる堆積物の状態をモニ
ターしながら、プラズマ加工を行なうことができる。例
えば、ポリシリコン膜をドライエッチングする場合、一
般にエッチングガスとしては、ＨＢｒガスやＣｌ2 ガス
などのエッチングガスが使用される。これらのガスを使
用したドライエッチングでは、プラズマにより生成され
たＢｒやＣｌの活性種が被加工物の表面のＳｉ原子に付
着し、同時にプラズマ中で形成されたＣｌイオンなどが
被加工物内に入射すると、その運動エネルギーが熱エネ
ルギーに変換されて、化学反応を促進するリアクティブ
イオンエッチング（ＲＩＥ）が起こる。この時、例えば
ＳｉとＢｒとが反応するとＳｉＢｒx （ｘ＝１〜４）が
生成され、レジスト膜からスパッタされたＣとＢｒとが
反応すると，ＣとＢｒとを含む化合物が生成される。Ｓ
ｉＢｒx や、ＣとＢｒとを含む化合物等はプラズマ領域
中に戻り、その後、チャンバーの内壁面に拡散して行
き、これらの化合物が重合してなるポリマーがチャンバ
ーの内壁面に付着し、堆積物となる。したがって、ドラ
イエッチングの際に生じる堆積物の状態を確実にモニタ
ーすることができる。

【００５８】上記第３の目的を達成するために、本発明
では、請求項２２，２３に記載されるドライクリーニン
グ方法に関する手段を講じている。

【００５９】請求項２２に係るドライクリーニング方法
は、光，Ｘ線，電子線を含む電磁波のうち少なくともい
ずれか１つの電磁波の透過が可能な電磁波用窓を有する
チャンバーのドライクリーニング方法であって、上記チ
ャンバー内にクリーニング用ガスを導入する第１のステ
ップと、上記チャンバーの内面上の堆積物を上記クリー
ニングガスによって除去する第２のステップと、上記第
２のステップを行ないながら、上記チャンバーの外部か
ら上記電磁波用窓を介して上記電磁波を上記チャンバー
内に入射させ、上記堆積物を通過した電磁波を上記チャ
ンバーの外部に取り出し、取り出された電磁波の上記堆
積物による吸収量を検知することにより、上記堆積物の
状態をモニターする第３のステップとを備え、上記第３
のステップで検知された上記堆積物による電磁波の吸収
量が所定値以下になると、上記第２のステップを終了す
る方法である。

【００６０】請求項２３に係るドライクリーニング方法
は、請求項２２において、上記堆積物の状態のモニター
を、上記電磁波用窓の外面側から入射した電磁波を上記
電磁波用窓の内面で全反射させ、その時に上記電磁波用
窓の内面上の上記堆積物にしみだして上記堆積物による
吸収を受けた電磁波を用いて行なう方法である。

【００６１】請求項２２又は２３の方法により、プラズ
マ加工によってチャンバーの内壁面に付着した堆積物を
クリーニングガスを使用して除去する際にも、チャンバ
ーの雰囲気をクリーニング用雰囲気に保持したままで、
堆積物の残存量の時間変化が把握される。したがって、
適切なクリーニングプロセスの終了時を検出することが
可能となり、無駄なクリーニングを行ったり、クリーニ
ング不足を生じる等の不具合を防止することができる。

【００６２】上記第４の目的を達成するために、本発明
では、請求項２４〜３５に記載される半導体製造装置に
関する手段を講じている。

【００６３】請求項２４に係る半導体製造装置は、チャ
ンバーと、上記チャンバーの一部に設けられ、光，Ｘ
線，電子線を含む電磁波のうち少なくともいずれか１つ
の電磁波の透過が可能な電磁波用窓と、上記電磁波を発
生するための電磁波発生手段と、上記チャンバー内の堆
積物を通過した電磁波の上記堆積物による吸収に関する
情報を検出する電磁波検出手段と、上記電磁波発生手段
で発生された電磁波を上記電磁波用窓を介して上記堆積
物内に導入した後堆積物内を通過させ、チャンバーの外
部に取り出して上記電磁波検出手段に入射させるように
電磁波の伝達経路を調整する伝達経路調整手段とを備え
ている。

【００６４】この構成により、伝達経路調整手段を介し
て電磁波検出手段に入射される電磁波は、堆積物との相
互作用によって、堆積物に入射する前とは特性が変化し
ている。したがって、堆積物を通過する前後の電磁波の
特性の比較によって堆積物の状態が正確に把握されるこ
とになる。そして、半導体製造装置をＣＶＤ，プラズマ
ＣＶＤ，ドライエッチング等に使用した場合に、チャン
バ内の堆積物をモニターすることで、堆積物に関する情
報をプロセス制御やメンテナンスに利用することが可能
になる。

【００６５】請求項２５に係る半導体製造装置は、請求
項２４において、上記電磁波発生手段を赤外線を発生す
るものとし、上記電磁波検出手段を赤外線の吸収スペク
トルを検出する赤外線検出装置としたものである。

【００６６】この構成により、Ｘ線や電子線に比べてよ
り安価で取扱いが容易な赤外線を利用して、プラズマ加
工中における堆積物の状態をモニターすることが可能に
なる。

【００６７】請求項２６に係る半導体製造装置は、請求
項２４又は２５において、上記電磁波用窓を上記チャン
バーの相対向する２つの部位に設けられた第１，第２の
電磁波用窓とし、上記伝達経路調整手段により、上記電
磁波発生手段で発生された電磁波を上記第１の電磁波用
窓に付着した堆積物を通過させてチャンバー内に導入
し、上記第２の電磁波用窓を介して取り出して上記電磁
波検出手段に入射させるように構成したものである。

【００６８】この構成により、入射した電磁波が２つの
窓の内壁面に付着した堆積物を通過して、堆積物との相
互作用による吸収を受けた後電磁波検出手段に到達す
る。したがって、電磁波が２か所の堆積物を通過するこ
とで検出精度が向上する。

【００６９】請求項２７に係る半導体製造装置は、請求
項２４又は２５において、上記電磁波用窓を、上記チャ
ンバーの相対向する２つの部位に設けられた第１，第２
の電磁波用窓とし、上記伝達経路調整手段により、上記
電磁波発生手段で発生された電磁波を上記第１の電磁波
用窓を通過させてチャンバー内に導入し、上記チャンバ
ーの内壁面の各電磁波用窓間の任意の部位に付着した堆
積物に照射して、この堆積物から反射される電磁波を上
記第２の電磁波用窓を介して上記筒状観測部外に取り出
して上記電磁波検出手段に到達させるように構成したも
のである。

【００７０】この構成により、チャンバー内に入射した
電磁波がチャンバー内壁面に付着した堆積物に照射され
堆積物との相互作用による吸収を受けた後反射されて、
電磁波検出手段に到達する。したがって、伝達経路調整
手段の調整によりチャンバー内壁面の任意の部位におけ
る堆積物の状態をモニターすることができる。しかも、
３か所における堆積物をモニターすることで、より確実
にチャンバー内環境を把握することが可能になる。

【００７１】請求項２８に係る半導体製造装置は、請求
項２４において、上記チャンバーの上記チャンバーの一
部に、チャンバーを構成する壁面の一部が突出し、先端
部が閉鎖されてなる筒状観測部を設け、上記電磁波用窓
を上記筒状観測部の側部の相対向する２か所に取り付け
られた第１，第２の電磁波用窓とし、上記伝達経路調整
手段により、上記筒状観測部の側部の上記第１の電磁波
用窓を介して電磁波を筒状観測部内に入射させ、先端部
の内面上の堆積物を経て反射される電磁波を上記第２の
電磁波用窓を介して上記筒状観測部外に取り出して上記
電磁波検出手段に到達させるように構成したものであ
る。

【００７２】この構成により、観測部の先端部の内壁面
に付着した堆積物に入射した電磁波が堆積物との相互作
用による吸収を受けた後、チャンバー内部のプラズマ領
域を通過することなく、電磁波検出手段に到達する。し
たがって、プラズマ領域における電磁波の吸収がない
分、堆積物による電磁波の吸収を検出する感度が向上す
る。また、チャンバーの観測部が設けられた側だけに電
磁波発生手段，電磁波検出手段，伝達経路調整手段等を
まとめることができるので、装置の占有スペースが小さ
くて済むとともに、伝達経路の調整も極めて容易とな
る。

【００７３】請求項２９に係る半導体製造装置は、請求
項２８において、上記筒状観測部を、一部位において着
脱自在に構成したものである。

【００７４】この構成により、堆積物の状態をモニター
するのに重要な観測部の一部を取り外してメンテナンス
を行うことが可能となり、検出精度をより良好に維持で
きることになる。

【００７５】請求項３０に係る半導体製造装置は、請求
項２４において、上記伝達経路調整手段は、上記電磁波
用窓の外面側から入射した電磁波を上記電磁波用窓の内
面で全反射させ、その時に上記電磁波用窓の内面上の上
記堆積物にしみだして上記堆積物による吸収を受けた電
磁波を電磁波用窓の外面側に取り出して上記電磁波検出
手段に入射させる構成としたものである。

【００７６】この構成により、電磁波の全反射の際に生
じるエバネッセント波を利用して、堆積物を検知するた
めの電磁波用窓に特別の工夫を要することなく、堆積物
の状態をモニターすることができる。

【００７７】請求項３１に係る半導体製造装置は、請求
項２４，２５，２６，２７，２８，２９又は３０におい
て、上記伝達経路調整手段に、通過する電磁波の波数を
被加工物の種類に応じて定められる所定の範囲に制限す
るためのフィルターを設けたものである。

【００７８】この構成により、被加工物の種類に応じて
検知する電磁波の波数領域が制限されるので、電磁波発
生手段，電磁波検出手段の構成が簡素となり、極めて実
用性の高い装置となる。

【００７９】請求項３２に係る半導体製造装置は、チャ
ンバーと、上記チャンバーに導入されたガスを高周波電
界により電離させプラズマを生成するプラズマ生成手段
と、上記チャンバーに設けられ、チャンバー内のプラズ
マから発光される光の透過が可能なプラズマ用窓と、上
記プラズマ用窓を介してチャンバー内のプラズマの発光
強度を検出する発光強度検出手段と、該発光強度検出手
段の出力を受け、プラズマ加工を行なう時の発光強度の
初期値が一定値になるように発光強度の検出感度を校正
した後、校正された発光強度の変化に応じてプラズマ加
工のプロセスを制御するプロセス制御手段とを備えてい
る。

【００８０】請求項３３に係る半導体装置は、請求項３
２において、上記プロセス制御手段によりドライエッチ
ングの終了時期を判断する制御を行なうように構成した
ものである。

【００８１】請求項３２又は３３の構成により、プラズ
マの発光強度の変化を利用してドライエッチングの終了
時期の判断等のプロセス制御を、簡素な制御構成で迅速
に行なうことができる。

【００８２】請求項３４に係る半導体装置は、請求項３
２又は３３において、上記チャンバーの一部に形成さ
れ、光，Ｘ線，電子線を含む電磁波のうち少なくともい
ずれか１つの電磁波の透過が可能な電磁波用窓と、上記
電磁波を発生するための電磁波発生手段と、上記電磁波
用窓の内面上の堆積物を通過した電磁波の上記堆積物に
よる吸収量を検出する電磁波検出手段と、上記電磁波発
生手段で発生された電磁波を上記電磁波用窓を介して上
記チャンバー内の堆積物内に導入した後堆積物内を通過
させ、チャンバーの外部に取り出して上記電磁波検出手
段に入射させるように電磁波の伝達経路を調整する伝達
経路調整手段と、上記電磁波検出手段で検出された上記
電磁波の上記堆積物による吸収量を上記プロセス制御手
段に入力させるデータ転送手段とをさらに備え、上記プ
ロセス制御手段を、上記データ転送手段により転送され
た上記電磁波の上記堆積物による吸収量に応じて上記発
光強度の検出感度を校正するように構成したものであ
る。

【００８３】請求項３５に係る半導体製造装置は、請求
項３４において、上記伝達経路調整手段により、上記電
磁波用窓の外方から入射した電磁波を上記電磁波用窓の
内面で全反射させた後電磁波用窓の外方に出射させるよ
うに電磁波の伝達経路を調整するように構成したもので
ある。

【００８４】請求項３４又は３５の構成により、半導体
製造装置を利用したプラズマ加工を行なっている際に、
変化するチャンバーの内壁面上の堆積物の厚みに応じて
プロセス制御が行なわれるので、制御の信頼性が高くな
る。

【００８５】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）まず、第１の実施形態について説明
する。図１は、第１の実施形態に係るドライエッチング
装置の構成を示す縦断面図である。図１において、各符
号は各々以下の要素を示す。１は縦型円筒状のチャンバ
ー、２は被加工物であるポリシリコン膜が堆積されたＬ
ＳＩ用半導体ウエハ等の試料、３は高周波電源（例えば
１３．５６ＭＨｚ工業用電源）、４はカップリングコン
デンサ、５は試料取付部としても機能するカソード電
極、６はアノード電極、７はチャンバー１の側部の相対
向する２か所に設けられたモニター用の石英板からなる
窓、８は赤外線を発生するモニター用の光源、９は光源
８からの赤外線を伝達するための光学系を示す。上記チ
ャンバー１により囲まれた閉空間が反応室Ｒreである。
また、１０は反応室Ｒre内に形成されるプラズマ発生領
域、１１はエッチング副生成物が窓７の内壁面に堆積し
て形成される堆積物、１２は光学系８を介してチャンバ
ー１内に入射される入射赤外線、１３は入射赤外線１２
が堆積物１１を通過した後チャンバー１から出射される
通過赤外線、１４は通過赤外線１３の強度やスペクトル
を検知するための検出器を示す。同図に示すように、赤
外線は、一方の窓７からチャンバー１内に入り、堆積物
を通過した後他方の窓７からチャンバー１外に出て検出
器１４に到達する伝達経路を進む設計になっており、上
記光学系９が伝達経路調整手段として機能する。また、
光源８は電磁波発生手段として機能し、検出器は電磁波
検出手段として機能し、高周波電源３，カップリングコ
ンデンサ４及び各電極５，６によりプラズマ発生手段が
構成されている。

【００８６】次に、ドライエッチング方法及び堆積物の
膜厚等の観測方法について説明する。まず、エッチング
ガスであるＨＢｒガス，Ｃｌ2 ガスをチャンバー１内に
導入し、圧力１００ｍＴorr で放電させることで、チャ
ンバー１内にプラズマ発生領域１０が形成される。この
時に印加する電力は２００Ｗである。これによりプラズ
マ発生領域１０が形成され、エッチング剤として機能す
る活性種が試料２のポリシリコン膜に入射される。この
活性種と試料２の表面にある物質とが反応してできたエ
ッチング副生成物、すなわち堆積物１１は主にＳｉとＢ
ｒとの化合物であって、これらの一部はチャンバー１か
ら排気されるが、他の部分はチャンバー１の内壁面に付
着する。したがって、モニター用の窓７にも付着する。
まだエッチングを行っていない初期の状態には、入射赤
外線１２は強度が減衰することなく窓７を通過するの
で、検出器１４で検知される通過赤外線１３のスペクト
ルは、入射赤外線１２のスペクトルとほとんど変わらな
い。

【００８７】一方、エッチングを行った回数つまりウェ
ハの処理枚数の増加に伴い、窓７に付着する堆積物１１
の膜厚は増大する。その結果、入射赤外線１２が窓７を
通過する際に、そのスペクトルに変化が生じる。すなわ
ち、堆積物１１中に存在するＳｉとＢｒとの化合物のＳ
ｉ−Ｂｒ結合等へのフォトンのエネルギー伝達が起こ
り、対応する領域で入射赤外線１２の強度が低下するの
で、観測されるスペクトルの特性が入射赤外線のスペク
トルとは変化する。その特性を図２（ａ）、（ｂ）に示
す。図２（ａ）はチャンバー１内でエッチングを開始す
る前の通過赤外線１３の初期吸収スペクトル、図２
（ｂ）はウェハを１０００枚処理した後の通過赤外線１
３の吸収スペクトルを示す。図２（ｂ）に示されるよう
に、波数１４５０〜１４００ｃｍ^-1の範囲に光の吸収が
みられる。

【００８８】また、図３（ａ）は、チャンバー１内のパ
ーティクルのカウント数の変化を示す。パーティクルの
カウント数はレーザー光の散乱を利用してサイズが０．
３ミクロン以上のものについて計測されている。また、
図３（ｂ）は、ポリシリコン膜のエッチング速度の平均
値とそのばらつきを示す。図３（ｂ）において、黒丸は
エッチング速度の平均値を、エラーバーはそのばらつき
をそれぞれ示す。測定はウエハ面内の９点に対して行っ
ている。図３（ｂ）に示されるように、ウエハ処理枚数
の増加に伴いパーティクルカウント数が増加し、エッチ
ング速度のばらつきが増大している。約１０００枚処理
後には、パーティクルカウント数は許容される３０個の
規格値を超え、また、エッチング速度のばらつきも、約
１０００枚処理後に±５％の規格を超えている。この
時、堆積物による赤外線の総吸収量は約２倍近くなって
いる。

【００８９】その後、パーティクルカウント数が規格外
になる状態が続き、吸収量が初期値の２倍を超えたとこ
ろ（約１３００枚）で、メンテナンスを行なった。その
結果、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、パーティクル
カウント数は約１０個程度に減少し、エッチング速度の
ばらつきも±３％以内まで回復した、また、観測される
吸収スペクトルの特性も初期の状態（図２（ａ）に示す
程度）に回復し、したがって、総吸収量も初期の値に回
復した。さらに、それ以降、総吸収量が初期の２倍のと
ころでメンテナンスを行なっていった結果、パーティク
ルカウント数は図３（ａ）に示す推移のうち１０００枚
までの推移を繰り返し、つねに規格内に収まった。ま
た、エッチング特性の一例を示すエッチング速度のばら
つきも±５％以内に治まり、装置の稼働率を最大限に向
上することができた。

【００９０】以上のように、ドライエッチング中におけ
る窓７への堆積物１１を赤外線を用いてモニターするこ
とで、一定のエッチング特性を維持・管理することがで
き、稼働率や工程歩留まりの向上を図ることができる。

【００９１】（第２の実施形態）次に、第２の実施形態
について説明する。図４は、第２の実施形態に係るドラ
イエッチング装置の構成を示す縦断面図である。図４に
おいて、図１と同じ符号は同じ要素等を示す。２２は例
えば被加工物であるシリコン酸化膜が堆積されたＬＳＩ
用半導体ウエハ等の試料を示す。また、３１はエッチン
グ副生成物による堆積物を示す。同図に示すように、本
実施形態のドライエッチング装置は、基本的に第１の実
施形態に係るドライエッチング装置と同じ構成となって
いる。

【００９２】以下、本実施形態におけるドライエッチン
グ方法について説明する。まず、チャンバー１内にエッ
チングガスであるＣＦ4 ガス、ＣＨＦ3 ガス、Ａｒガス
の混合ガスを導入し、圧力６０ｍＴorr の下で放電させ
る。この時の印加する電力は４００Ｗである。これによ
りプラズマ発生領域１０が形成され、エッチング剤とし
て機能する活性種が試料２２のシリコン酸化膜に入射す
る。反応してできたエッチング生成物は主にＳｉとＣの
化合物であり、これらの一部はチャンバー１から排気さ
れるが、他の部分はチャンバー１の内壁面に付着し、モ
ニター用の窓７にも堆積物３１として付着している。初
期の状態（処理を行なわない状態）では、通過赤外線１
３は、窓７を通過してもほとんど強度が減衰していない
ので、その吸収スペクトル特性は、入射する入射赤外線
１２のスペクトルの特性とほぼ同様である。

【００９３】しかし、処理枚数の増加に伴い、窓７に付
着する堆積物３１の膜厚が増加する結果、入射赤外線１
２が窓７を通過する際に、そのスペクトルの特性に変化
が生じる。すなわち、堆積物３１中に存在するＳｉとＣ
との化合物のＳｉーＣ結合、あるいはＣとＦとの化合物
中のＣ−Ｆ結合へのエネルギー伝達が起こり、対応する
領域で赤外線の強度が低下するので、観測される通過赤
外線３３のスペクトルの特性が変化する。その特性を図
５（ａ）、（ｂ）に示す。図５（ａ）は反応室Ｒre内で
エッチングを開始する前の通過赤外線３３の初期吸収ス
ペクトル、図５（ｂ）は１０００枚処理した後の通過赤
外線３３の吸収スペクトルを示す。図５（ｂ）に示され
るように、波数１３００〜８００ｃｍ^-1の範囲に光の吸
収がみられる。

【００９４】したがって、第１の実施形態と同様の方法
で、パーティクルカウント数とエッチング速度の変動を
計測し、その後、入射赤外線の総吸収量が初期値の約２
倍になったところで（約１５００枚）メンテナンスを行
うことにより、パーティクルカウント数を規格（５０
個）以上の値から２２個程度にまで低減させることがで
きる。また、シリコン酸化膜のエッチングにおいて重要
なエッチング特性であるＳｉＯ2 とＳｉの選択比のバラ
ツキも、規格外の１２％から、規格内である±１０％以
内（実際は±７％）まで回復させることができる。ま
た、赤外線の総吸収量も、初期の状態（図５（ａ））に
回復させることができる。さらに、それ以降、赤外線の
総吸収量が初期量の２倍に到達した時点でメンテナンス
を行うことにより、パーティクルカウント数は規格内に
収まり、エッチング特性の一例であるＳｉＯ2 とＳｉの
選択比のバラツキも±１０％以内に収まる。したがっ
て、一定のエッチング特性を維持・管理することがで
き、稼働率や工程歩留まりの向上を図ることができる。

【００９５】（第３の実施形態）次に、第３の実施形態
について説明する。図６は、第３の実施形態に係るドラ
イエッチング装置の構成を示す縦断面図である。図６に
おいて、図１と同じ符号は同じ要素を示す。本実施形態
の特徴として、チャンバー１には、チャンバー１を構成
する大円筒状のケーシングから突出した底付き小円筒状
の観測部５０が設けられている。この小円筒状の観測部
５０の先端部には着脱可能な石英板４３が配設されてお
り、観測部５０の相対峙する円筒部の２か所には赤外線
が通過可能な材料で構成された窓４０，４０が設けられ
ている。なお、４１はエッチング副生成物による堆積
物、４２は堆積物４１を通過した通過赤外線、４４は赤
外線の検出系及び解析システム、４８は赤外線光源及び
光学系を示す。そして、光学系４８により供給される入
射赤外線１２が一方の窓４０から入射し、堆積物４１と
相互作用を行った後反射され、他方の窓４０を介してチ
ャンバー１外に出た通過赤外線４２が赤外線の検出系及
び解析システム４４に到達する。つまり、赤外線がプラ
ズマ発生領域１０を通過しない構成になっている。

【００９６】本実施形態では、第１の実施形態で述べた
ものと同じプロセスによりエッチングを行うと、エッチ
ングによって生成されるＳｉＢｒx などの堆積物成分
は、プラズマ発生領域１０から周辺へと拡散してゆき、
石英板４３まで到達する。そして、上記各実施形態と同
様に、堆積物４１を経た通過赤外線４２の吸収スペクト
ルを観測すると、本実施形態では、赤外線とプラズマと
の相互作用がないため、赤外線の吸収スペクトルを検出
する際の感度が向上している。本実施形態では、被エッ
チング物が上記第２の実施形態と同様にシリコン酸化膜
であるため、基本的に図５（ａ），（ｂ）と同様の初期
吸収スペクトル特性及び使用後の吸収スペクトル特性が
得られるが、図５（ａ），（ｂ）に示す吸収スペクトル
における信号とノイズとのＳ／Ｎ比は、約２倍に向上す
る。また、図６に示すように、赤外線の観測系が空間的
にチャンバー本体と干渉しないため、これまで赤外線光
路の調整に要していた時間も、約１／３に低減できる。
さらに、反応室内環境を赤外線の吸収特性から観察する
ことで、一定のエッチング特性の維持・管理と稼働率や
工程歩留まりの向上を図ることができる。

【００９７】（第４の実施形態）次に、チャンバークリ
ーニングに係る第４の実施形態について説明する。本実
施形態では、図６に示すエッチング装置において、チャ
ンバー１の内壁面に付着した堆積物を以下の方法により
除去する。

【００９８】上記第１の実施形態に示す手順でエッチン
グを行うようにしたプロセスにおいて、１０００枚処理
後の状態で、反応室内壁面をドライクリーニングした。
使用したエッチングガスはＮＦ3 ガスであり、チャンバ
ー１内の圧力は２００ｍＴorr 、印加電力は２００Ｗで
ある。この印加電圧によって生じる放電において、１４
００ｃｍ^-1での赤外線の吸収強度の時間変化をモニタリ
ングした。図７は、その変化特性を示す。同図に示すよ
うに、処理時間すなわちクリーニング時間の経過ととも
に、赤外線の吸収強度は減少していく。すなわち、堆積
物の総量が減少することが分かる。そして、クリーニン
グの開始後、約１６０ｓｅｃ後には、相対的な吸収強度
が１／４まで低下している。そして、２４０時間のクリ
ーニングを行なった後モニターウェハのパーティクルカ
ウント数を計測した結果、パーティクルカウント数は、
規格（３０個）以上の値から１１個程度まで減少し、堆
積物が除去されていることが確認できた。そこで、赤外
線の吸収量が一定値以下になったときにクリーニングが
終了したと判断する。この方法により、堆積物の除去が
正確にでき、的確なクリーニング方法の実施とクリーニ
ング時間の最適化とを図ることができる。

【００９９】（第５の実施形態）次に、第５の実施形態
について説明する。本実施形態では、窓７から赤外線を
入射し、赤外線のチャンバー１の内壁面に付着する堆積
物３１により反射される赤外線の吸収スペクトルを検出
するようにしている。すなわち、図８に示すように、３
か所の堆積物３１を経た通過赤外線３３の吸収スペクト
ルを検出器１４で検知するようにしている。本実施形態
においても、上記各実施形態と同様に、チャンバー内の
環境に関する情報が得られ、良好なエッチング特性、メ
ンテナンス周期の最適化、装置の稼働率向上を図ること
ができる。特に、本実施形態では、２つの窓とチャンバ
ー１の本体の内壁面との３か所における堆積物を経た赤
外線の吸収を検知するので、検知精度が向上する。加え
て、チャンバー１の内壁面の任意の箇所における堆積物
をモニターすることが可能になるので、チャンバー１内
の環境をより確実に把握し得る利点もある。

【０１００】（第６の実施形態）次に、第６の実施形態
について、図１０（ａ），（ｂ）、図１１及び図１２を
参照しながら説明する。

【０１０１】図１０（ａ），（ｂ）は、本実施形態に係
るドライエッチング装置の横断面図及び縦断面図であ
る。図１０（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態に
係るドライエッチング装置の構成は、上記第３の実施形
態に係る図６（ａ），（ｂ）に示すドライエッチング装
置とほぼ同じであり、堆積物をモニターする部分の構造
のみが異なる。本実施形態では、チャンバー１の側壁の
１か所のみに１つの石英板からなる窓４０が設けられて
おり、赤外線光源及び光学系４８により、赤外線を窓４
０に入射させて窓４０の内面で全反射させた後、赤外線
の検出系及び解析システム４４に入射させるように構成
されている。この構造においても、赤外線がプラズマ発
生領域１０を通過することはない。

【０１０２】本実施形態において、ドライエッチングを
行なう条件は上記第２の実施形態と同じである。チャン
バー１内にエッチングガスであるＣＦ4 ガス、ＣＨＦ3
ガス、Ａｒガスの混合ガスを導入し、圧力６０ｍＴorr
の下で放電させる。この時の印加する電力は４００Ｗで
ある。これによりプラズマ発生領域１０が形成され、エ
ッチング剤として機能する活性種が試料２２のシリコン
酸化膜に入射する。反応してできたエッチング生成物は
主にＳｉとＣの化合物であり、これらの一部はチャンバ
ー１から排気されるが、他の部分はチャンバー１の内壁
面に付着し、モニター用の窓４０の内面上にも堆積物４
１として付着している。

【０１０３】図１１は、赤外線の伝達経路の詳細を示す
横断面図である。入射赤外線１２が窓４０の外面側から
窓４０内に入った後、窓４０の内面で全反射される。こ
のように、第１媒質を進行する電磁波が第２媒質との境
界面で全反射される際に、エバネッセント波が第２媒質
側にしみだすことは、基本的な光等の電磁波の性質とし
て知られている。すなわち、入射赤外線１２中のエバネ
ッセント波１２ａは堆積物４１内にしみだして堆積物４
１による吸収を受けた後、全反射される。したがって、
通過赤外線６１は、堆積物４１の膜厚に応じた吸収を受
けており、この赤外線の吸収スペクトルの波長や、吸収
量は第１の実施形態と同様の方法で検出することができ
る。すなわち、図２（ａ），（ｂ）に示すような初期吸
収スペクトルとウエハを何枚か処理した後の吸収スペク
トル、特に通過赤外線６１のうち波数１４００^-1におけ
る赤外線の吸収量を検出することにより、堆積物４１の
種類や膜厚を検知することができる。

【０１０４】図１２は、ウエハの処理枚数に対する通過
赤外線６１の強度（相対値）の変化を示し、ウエハの処
理枚数が増大するにつれて通過赤外線６１の強度が減小
し、堆積物４１の膜厚が増大していることが示されてい
る。なお、この相対強度の検出は、図９（ａ），（ｂ）
と同じ条件で行なわれている。

【０１０５】したがって、本実施形態では、第１媒質を
進行する電磁波が第２媒質との境界面で全反射される際
に、エバネッセント波が第２媒質側にしみだすという現
象に着目することにより、モニター用窓４０を１枚のみ
で済ませることができ、かつ窓４０の構造も極めて簡素
なものとすることができる。しかも、赤外線がプラズマ
発生領域１０を通過することはないので、検出精度も極
めて高い。

【０１０６】（第７の実施形態）次に、第７の実施形態
について、図１３（ａ），（ｂ）及び図１４を参照しな
がら説明する。

【０１０７】図１３（ａ），（ｂ）は、本実施形態に係
るドライエッチング装置の横断面図及び縦断面図であ
る。図１３（ａ），（ｂ）において、各符号は各々以下
の要素を示す。１は縦型円筒状のチャンバー、２２は被
加工物であるポリシリコン膜が堆積されたＬＳＩ用半導
体ウエハ等の試料、３は高周波電源（例えば１３．５６
ＭＨｚ工業用電源）、４はカップリングコンデンサ、５
は試料取付部としても機能するカソード電極、６はアノ
ード電極を示す。上記チャンバー１により囲まれた閉空
間が反応室Ｒreである。また、１０は反応室Ｒre内に形
成されるプラズマ発生領域である。高周波電源３，カッ
プリングコンデンサ４及び各電極５，６によりプラズマ
発生手段が構成されている。

【０１０８】ここで、本実施形態の特徴として、チャン
バー１内のプラズマを観察するための窓４０と、窓４０
を介してチャンバー１内のプラズマ発生領域１０の発光
強度を検出する発光強度検出器７０（フォトマル）と、
発光強度検出器７０の出力を受けてドライエッチングの
プロセスを制御するためのコントローラ７１とをさらに
備えている。さらに、４１はエッチング副生成物が窓４
０の内壁面に堆積して形成される堆積物である。

【０１０９】本実施形態においても、上記第１の実施形
態と同じ条件でドライエッチングが行なわれる。すなわ
ち、チャンバー１内にエッチングガスであるＣＦ4 ガ
ス、ＣＨＦ3 ガス、Ａｒガスの混合ガスを導入し、圧力
６０ｍＴorr の下で放電させる。この時の印加する電力
は４００Ｗである。これによりプラズマ発生領域１０が
形成され、エッチング剤として機能する活性種が試料２
２のシリコン酸化膜に入射する。反応してできたエッチ
ング生成物は主にＳｉとＣの化合物であり、これらの一
部はチャンバー１から排気されるが、他の部分はチャン
バー１の内壁面に付着し、窓４０の内面上にも堆積物４
１として付着している。

【０１１０】ここで、本実施形態では、コントローラ７
１により、発光強度検出器７０で検出されるプラズマ発
光強度の変化に応じてドライエッチングの終了時期が判
断される。その点について、詳細に説明する。

【０１１１】図１４は、ドライエッチングの終点検出方
法を示す図であり、縦軸はＣＯ分子による波長４８３．
５ｎｍの発光強度の変化を示している。半導体デバイス
中のシリコン酸化膜等の一部をＣＦ4 ガスを用いてドラ
イエッチングにより除去する際、ＳｉＦ4 ，ＣＯ2 ，Ｃ
Ｏ等の粒子のプラズマが生じる。そして、シリコン酸化
膜の除去が終了すると、これらの粒子の数が激減するは
ずであるが、下地がシリコンの場合にはＳｉＦ4 はシリ
コン酸化膜の除去が終了した後も発生し続ける。そこ
で、ＣＯ2 ，ＣＯ等による発光強度に着目すれば、シリ
コン酸化膜の除去が終了した時期を判断できる。

【０１１２】このように、ドライエッチングによって発
生する特定の粒子（本実施形態ではＣＯ粒子）のプラズ
マの発光強度が急激に減小することを利用してドライエ
ッチングの終了時期を判断することができる。例えば、
クリーニング直後のチャンバー内でドライエッチングを
行なう場合、図１４中の変化曲線Ａｏに示すように、ウ
ェハのドライエッチングを開始する前における相対的な
発光強度の初期値を「１」とする。ドライエッチングが
進行して時刻ｔｏで急激に発光強度の相対値が落ち込む
と、そのときをドライエッチングの終了時期と判断す
る。しかし、多くのウェハを処理した状態では、同図の
曲線Ａｎ′に示すように、窓４０の内面上の堆積物４１
の厚みが増大するので、堆積物による光の吸収のため
に、検出される発光強度は、クリーニング直後に比べる
とドライエッチングを開始する前においてもドライエッ
チング終了後においても低下する。

【０１１３】そこで、本実施形態では、ドライエッチン
グを開始する前における発光強度の初期値が常に「１」
となるように自動的に検出感度を校正する（オートゲイ
ン調整）ようにしている。つまり、図１４中の曲線Ａｎ
に示すように、ｎ枚のウエハを処理した後、ドライエッ
チングを行なう際には、相対的な発光強度の初期値を
「１」とするオートゲイン調整を行ない、相対的な発光
強度があるレベル（例えば０．６）以下になったとき
（図１４に示す時刻ｔｎ）がドライエッチングの終了時
期であると判断するようにしている。このように、オー
トゲイン調整を行なうことで、相対的な発光強度が一定
値（例えば０．６）以下になったときにドライエッチン
グが終了したと判断できるので、プロセス制御は非常に
簡素になる。そして、チャンバー内のパーティクルの発
生状態を検知するためにモニターウェハを設置する手間
と工程の中断とを回避でき、単に処理したウェハの枚数
だけで判断する場合のような誤判断を回避することがで
きる。

【０１１４】（第８の実施形態）次に、第８の実施形態
について、図１５，図１６及び図１７を参照しながら説
明する。

【０１１５】図１５は、本実施形態に係るドライエッチ
ング装置の横断面図である。本実施形態に係るドライエ
ッチング装置は、上記第７の実施形態におけるドライエ
ッチング装置とほぼ同じ構造を有しているが、プラズマ
状態を観察する機能とドライエッチングのプロセスを制
御する機能とを有している点のみが異なる。すなわち、
上記第６の実施形態と同じ構成を有する赤外線光源及び
光学系４８と、赤外線の検出系及び解析システム４４と
が設けられており、赤外線光源及び光学系４８により、
赤外線を窓４０に入射させて窓４０の内面で全反射させ
た後、赤外線の検出系及び解析システム４４に入射させ
るように構成されている。そして、赤外線の検出系及び
解析システム４４から上記コントローラ７１に、窓４０
の内面上の堆積物４１に関する信号Ｓdeが転送されるよ
うに構成されている。

【０１１６】本実施形態においても、上記第７の実施形
態と同じ条件でドライエッチングが行なわれる。ここ
で、本実施形態では、コントローラ７１により、発光強
度検出器７０で検出されるプラズマ発光強度の変化に応
じてドライエッチングの終了時期が判断される。その点
については、上記第７の実施形態と同じであるが、本実
施形態では、ウェハのドライエッチングを開始する前の
初期値を校正する方法は上記第７の実施形態とは異な
る。

【０１１７】図１６は、赤外線の検出系及び解析システ
ム４４で検出される赤外線の強度変化と、この強度変化
に応じて調整されるコントローラ７０のオートゲイン値
（相対値）の変化を示す図である。すなわち、赤外線の
検出系及び解析システム４４から転送される信号Ｓdeに
含まれる窓４０の内面上の堆積物４１を経た赤外線の強
度に応じ、ドライエッチングを開始する前のプラズマの
相対的な発光強度が常に一定値「１」になるようにオー
トゲイン値の調整を行なっている。

【０１１８】第７の実施形態のようなオートゲイン調整
を行なうと、窓４０に付着した堆積物４１が厚くなるに
したがって当然ゲインの増大幅が大きくなるが、ゲイン
の増大幅が大きくなると、ウェハのドライエッチングを
開始する前とエッチング終了時との差が見掛上実際より
も小さくなる傾向がある。つまり、相対的な発光強度の
初期値が「１」になるように校正すると、エッチング終
了時における相対的な発光強度の検出値は、クリーニン
グ直後に比べて上昇する傾向がある（図１４の曲線Ａｎ
参照）。また、エッチング終了後の発光強度のバラツキ
もＳ／Ｎ比の低下により増大する。そして、発光強度検
出器７０（フォトマル）の検出値は、窓４０上の堆積物
４１だけでなくチャンバー１内の塵埃等によって変動し
時間的な変動も大きい。そのため、発光強度検出器７０
の検出値に基づいて初期値の校正を行なった場合、図１
７の点線曲線Ａ1000に示すように、例えば１０００枚目
程度のウェハをドライエッチングする際には、エッチン
グ終了後の発光強度の値が大きなばらつきの幅ＥＷ１を
持つことになる。場合によっては、エッチングが終了し
ているにもかかわらずエッチング終了の時期を判断する
基準となる強度「０．６」以下にならないことが生じ得
る。つまり、オートゲイン値の増大に伴うエッチング終
了後の検出値の上昇傾向及び誤差の増大と、初期値の校
正の不正確さとが重畳して、エッチングの終了時期に誤
判定を生じる虞れがある。これを回避するためには、例
えばオートゲイン値がある値を越えると、エッチング終
了時期の誤判定を生じる虞れがあるとして、窓４０の堆
積物４１を除去すべくチャンバー１のドライクリーニン
グ（メンテナンス）を行なう必要がある。つまり、窓４
０上の堆積物４１の実際の状態からまだ余裕があるにも
かかわらず早めにチャンバー１のドライクリーニングを
行なうことになり、メンテナンス周期が短くなる。

【０１１９】それに対し、本実施形態のごとく赤外線の
検出系及び解析システム７１から転送されるデータを用
いた場合には、発光強度検出器７０の検出値を用いた場
合のような大きな検出値の変動はない。図１７の破線曲
線Ｂ1000に示すように、エッチング終了後の発光強度の
検出値のバラツキ幅ＥＷ２は極めて小さくなる。したが
って、本実施形態の方法では、現実の堆積物４１の膜厚
を検出して、この値に応じた初期値の校正を行なうの
で、オートゲイン調整に伴うエッチング終了後の相対的
な発光強度の上昇傾向はあるものの、バラツキ幅ＥＷ１
が小さいためにエッチング終了時期の判断の基準値
「０．６」以上になる虞れが生じるまでの処理枚数が増
大する。例えば、第７の実施形態では、チャンバー１の
ドライクリーニングを行なってから次のドライクリーニ
ングを行なうまでに１０００枚程度のウェハの処理が限
界であったとすると、１１００枚程度のウェハを処理す
ることができるのである。このチャンバー１のドライク
リーニングを行なうには、いったん工程を停止しなけれ
ばならず、かつチャンバー１内の雰囲気の置換と言う多
大の手間を必要とするので、このようにメンテナンス周
期を延長することで、装置の稼働率が大幅に向上するこ
とになる。

【０１２０】（その他の実施形態）なお、上記各実施形
態及び後述の各実施形態では、いずれも電磁波として赤
外線を利用し、赤外線の吸収スペクトルを観測すること
により反応室内の環境を把握する例を述べたが、本発明
はかかる実施形態に限定されるものではない。すなわ
ち、赤外線の吸収以外の光学的手法、例えばＸ線光電子
分光法によっても、反応室内情報を得ることができる。
図９（ａ）は、第１の実施形態と同じポリシリコン膜を
エッチングするプロセスにおける堆積物の解析結果を示
し、図９（ｂ）は、第２の実施形態と同じシリコン酸化
膜をエッチングするプロセスにおける堆積物の解析結果
を示し、いずれも堆積物を構成する各原子間の結合エネ
ルギースペクトルを示す。図９（ａ），（ｂ）を参照す
れば容易にわかるように、エッチングプロセスにおいて
生成される堆積膜を構成する物質の結合エネルギースペ
クトルの違いが観測され、また、その強度は堆積物の総
量を反映したものとなる。その結果、Ｘ線光電子分光法
によるチャンバー内環境の観察が可能となる。

【０１２１】さらに、上記各実施形態では、プラズマを
利用してエッチングを行う際のチャンバー内の環境を把
握する例について説明したが、本発明はかかる実施形態
に限定されるものではなく、プラズマを利用したＣＶ
Ｄ，アッシング，酸化，不純物ドーピング，プラズマア
システッドエピタキシー等のプラズマ加工全般につい
て、また、プラズマを利用しない加工であっても、スパ
ッタリング，蒸着，ＣＶＤ，イオンプレーティング等の
チャンバーの内壁面に堆積物を生ぜしめる加工全般につ
いて適用することができる。

【０１２２】

【発明の効果】請求項１〜１４によれば、チャンバ内の
堆積物のモニター方法として、チャンバー内に窓から電
磁波を入射し、チャンバー内の堆積物を通過した電磁波
の吸収を検知することにより、チャンバー内の堆積物の
状態をモニターするようにしたので、チャンバー内の環
境を正確に把握しながら、プラズマ加工中のプロセス制
御，メンテナンス，チャンバーのクリーニング等に有用
な情報を供することができる。

【０１２３】請求項１５〜２１によれば、チャンバー内
でプラズマを利用した加工を行なう際、チャンバー内の
プラズマの発光強度を観察し、プラズマ加工を行なう時
の発光強度の初期値が一定になるように発光強度を校正
して、この校正された発光強度の変化に基づいてプラズ
マ加工のプロセスを制御するようにしたので、簡素な制
御で迅速なプロセス制御を行なうことができる。

【０１２４】請求項２２，２３によれば、チャンバーの
内壁面に付着した堆積物をクリーニングガスを使用して
除去するドライクリーニング方法において、チャンバー
の内壁面に付着した堆積物の状態を電磁波を介してモニ
ターするようにしたので、クリーニングプロセスの期間
の最適化を図ることができる。

【０１２５】請求項２４〜３１によれば、半導体製造装
置として、電磁波発生手段で発生した電磁波をチャンバ
ー内に入射させ、チャンバー内の堆積物を経た電磁波を
電磁波検出手段に到達させる構成としたので、チャンバ
ー内の環境を正確に把握することができ、よって、良好
な加工特性を維持し、最適なプロセス管理および制御を
行い得る半導体製造装置の提供を図ることができる。

【０１２６】請求項３２〜３５によれば、半導体製造装
置として、プラズマを発生する手段と、利用した加工を
行なう際チャンバー内のプラズマの発光強度を観察する
手段と、プラズマ加工を行なう時の発光強度の初期値が
一定になるように発光強度を校正して、この校正された
発光強度の変化に基づいてプラズマ加工のプロセスを制
御する制御手段とを備える構成としたので、簡素な制御
で迅速なプロセス制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る半導体製造装置の構成を
概略的に示す図である。

【図２】第１の実施形態において検出された初期の赤外
線吸収スペクトル図及び１０００枚連続処理した後の赤
外線吸収スペクトル図である。

【図３】第１の実施形態におけるパーティクル数の処理
枚数増加に伴う変動及びポリシリコンエッチング速度の
変動を示す特性図である。

【図４】第２の実施形態に係る半導体製造装置の構成を
概略的に示す縦断面図である。

【図５】第２の実施形態において検出された初期の赤外
線吸収スペクトル図及び１０００枚連続処理した後の赤
外線吸収スペクトル図である。

【図６】第３の実施形態に係る半導体製造装置の構成を
概略的に示す横断面図及び縦断面図である。

【図７】第４の実施形態におけるクリーニング方法の実
施中における赤外線の相対的吸収強度の時間変化を示す
特性図である。

【図８】第５の実施形態に係る半導体製造装置の内部を
透視して示す斜視図である。

【図９】ポリシリコン膜及びシリコン酸化膜のエッチン
グの際に付着する堆積物をＸ線光電子分光法で観察して
得られたスペクトル図である。

【図１０】第６の実施形態に係る半導体製造装置の横断
面図及び縦断面図である。

【図１１】第６の実施形態における堆積物の状態をモニ
ターする際に赤外線が窓の内面で全反射されるときの状
態を示す横断面図である。

【図１２】第６の実施形態において検知される赤外線の
強度のウェハの処理枚数に対する変化に関するデータを
示す図である。

【図１３】第７の実施形態に係る半導体製造装置の横断
面図及び縦断面図である。

【図１４】第７の実施形態に係る初期値の校正によるエ
ッチング終了時期の判断方法を示す図である。

【図１５】第８の実施形態に係る半導体製造装置の横断
面図である。

【図１６】第８の実施形態における堆積物による赤外線
の強度変化と、この変化に応じて調整されるオートゲイ
ン値とを示す図である。

【図１７】第７及び第８の実施形態に係る初期値の校正
によるエッチング終了時期の判断方法の信頼性を比較す
る図である。

【符号の説明】

１ チャンバー ２、２２ 試料 ３ 高周波電源 ４ カップリングコンデンサ ５ カソード電極 ６ アノード電極 ７ プラズマモニター用の窓 ８ モニター用光源 ９ 光学系 １０ プラズマ発生領域 １１、３１、４１ 堆積物 １２ 入射赤外線 １２ａ エバネッセント波 １３ 通過赤外線 １４ 検出器 ４０ 窓 ４２ 通過赤外線 ４３ 石英板 ５０ 観測部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/205 21/304 ３４１ 21/304 ３４１Ｄ 21/31 21/31 Ｃ Ｈ０５Ｈ 1/46 9216−2Ｇ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｂ Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｃ

Claims (35)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャンバーの一部に、光，Ｘ線，電子線
   を含む電磁波のうち少なくともいずれか１つの電磁波の
   透過が可能な電磁波用窓を形成しておき、 上記チャンバーの外部から上記電磁波用窓を介して上記
   電磁波を上記チャンバー内に入射させ、 上記チャンバー内の堆積物を通過した電磁波をチャンバ
   ーの外部に取り出し、 取り出された上記電磁波の上記堆積物による吸収を検知
   することにより、上記堆積物の状態をモニターすること
   を特徴とするチャンバー内の堆積物のモニター方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のチャンバー内の堆積物の
   モニター方法において、 上記チャンバーの相対向する２つの部位に第１，第２の
   電磁波用窓を形成し、上記第１の電磁波用窓を介して上
   記チャンバー内に入射させた電磁波を上記第２の電磁波
   用窓を介してチャンバー外に取り出すことを特徴とする
   チャンバー内の堆積物のモニター方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載のチャンバー内の堆積物の
   モニター方法において、 上記電磁波を上記第１の電磁波用窓を通過させてチャン
   バー内に導入し、上記第１，第２の電磁波用窓の間に位
   置する上記チャンバーの内壁面上の堆積物に入射させた
   後、この堆積物を経て反射される電磁波を上記第２の電
   磁波用窓を通過させてチャンバー外に取り出すことを特
   徴とするチャンバー内の堆積物のモニター方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載のチャンバー内の堆積物の
   モニター方法において、 上記チャンバーの一部に、外方に突出し先端部が閉鎖さ
   れた筒状観測部を設けて、上記筒状観測部の側部の相対
   向する２か所に第１，第２の電磁波用窓を形成し、 上記筒状観測部の側部の上記第１の電磁波用窓を介して
   電磁波をチャンバー内に入射させ、上記筒状観測部の先
   端部の内面上の堆積物を経て反射される電磁波を上記第
   ２の電磁波用窓を介して上記チャンバー外に取り出すこ
   とを特徴とするチャンバー内の堆積物のモニター方法。
5. 【請求項５】 請求項１記載のチャンバー内の堆積物の
   モニター方法において、 上記堆積物の状態のモニターは、上記電磁波用窓の外面
   側から入射した電磁波を上記電磁波用窓の内面で全反射
   させ、その時に上記電磁波用窓の内面上の上記堆積物に
   しみだして上記堆積物による吸収を受けた電磁波を用い
   て行なわれることを特徴とするチャンバー内の堆積物の
   モニター方法。
6. 【請求項６】 請求項１，２，３，４又は５記載のチャ
   ンバー内の堆積物のモニター方法において、 上記堆積物は、炭素及び珪素のうち少なくともいずれか
   １つとハロゲン元素との重合物であり、 上記電磁波は赤外線であって、上記堆積物内を通過した
   赤外線の吸収スペクトルを検出することにより、上記堆
   積物の状態をモニターすることを特徴とするチャンバー
   内の堆積物のモニター方法。
7. 【請求項７】 請求項６記載のチャンバー内の堆積物の
   モニター方法において、 上記赤外線の吸収スペクトルのうち波数２０００ｃｍ^-1
   以下の吸収スペクトルを検出することを特徴とするチャ
   ンバー内の堆積物のモニター方法。
8. 【請求項８】 請求項７記載のチャンバー内の堆積物の
   モニター方法において、 上記堆積物は、シリコンで構成される被加工物をプラズ
   マ加工する際に生じるものであり、 上記赤外線の吸収スペクトルのうち波数１４５０〜１４
   ００ｃｍ^-1の範囲の吸収スペクトルを検出することを特
   徴とするチャンバー内の堆積物のモニター方法。
9. 【請求項９】 請求項７記載のチャンバー内の堆積物の
   モニター方法において、 上記堆積物は、酸化シリコンで構成される被加工物の加
   工の際に生じるものであり、 上記赤外線の吸収スペクトルのうち波数１３００〜８０
   ０ｃｍ^-1の範囲の吸収スペクトルを検出することを特徴
   とするチャンバー内の堆積物のモニター方法。
10. 【請求項１０】 請求項１，２，３，４，５，６，７，
    ８又は９記載のチャンバー内の堆積物のモニター方法に
    おいて、 上記チャンバーは、ドライエッチング，プラズマＣＶ
    Ｄ，プラズマアッシング，プラズマ酸化，不純物ドーピ
    ング及びプラズマアシステッドエピタキシーのうち少な
    くとも１つを行なうように構成されていることを特徴と
    するチャンバー内の堆積物のモニター方法。
11. 【請求項１１】 請求項１，２，３，４又は５記載のチ
    ャンバー内の堆積物のモニター方法において、 上記堆積物を経た電磁波の総量を検出することにより上
    記堆積物の状態をモニターすることを特徴とするチャン
    バー内の堆積物のモニター方法。
12. 【請求項１２】 請求項１，２，３，４又は５記載のチ
    ャンバー内の堆積物のモニター方法において、 上記チャンバーは、プラズマ加工を行なうように構成さ
    れており、 上記堆積物の状態のモニターは、チャンバー内のプラズ
    マからの発光強度の変化を検出して、プラズマ加工の開
    始時における発光強度の初期値が一定値になるように発
    光強度の検出感度を校正した後この校正された発光強度
    の変化からプラズマ加工のプロセスを制御する際に、発
    光強度の検出感度を校正するために行なわれることを特
    徴とするチャンバー内の堆積物のモニター方法。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載のチャンバー内の堆積
    物のモニター方法において、 上記プラズマ加工のプロセスの制御は、ドライエッチン
    グを終了すべき点を判断する制御であることを特徴とす
    るチャンバー内の堆積物のモニター方法。
14. 【請求項１４】 請求項１，２，３，４又は５記載のチ
    ャンバー内の堆積物のモニター方法において、 上記堆積物の状態のモニターは、チャンバーのメンテナ
    ンス時期を判断するために行なうことを特徴とするチャ
    ンバー内の堆積物のモニター方法。
15. 【請求項１５】 チャンバーと、該チャンバーの一部に
    設けられチャンバー内のプラズマから発光される光を検
    出するためのプラズマ用窓を有するプラズマ加工装置を
    用いて行なうプラズマ加工方法であって、 上記チャンバー内に被加工物を設置する第１のステップ
    と、 上記チャンバー内に、プラズマ加工の際に堆積物を生ぜ
    しめる特性を有する加工用ガスを導入する第２のステッ
    プと、 導入された加工用ガスを高周波電界により電離させて、
    上記チャンバー内にプラズマを発生させ、上記プラズマ
    を利用して上記被加工物の加工を行なう第３のステップ
    と、 上記加工を行ないながら、上記プラズマ用窓を介してチ
    ャンバー内のプラズマの発光強度を検出し、プラズマ加
    工を行なう時の発光強度の初期値が一定値になるよう発
    光強度の検出感度を校正した後、校正された発光強度の
    変化に応じてプラズマ加工のプロセスを制御する第４の
    ステップとを備えていることを特徴とするプラズマ加工
    方法。
16. 【請求項１６】 請求項１５記載のプラズマ加工方法に
    おいて、 上記チャンバーの一部に、光，Ｘ線，電子線を含む電磁
    波のうち少なくともいずれか１つの電磁波の透過が可能
    な電磁波用窓を形成しておき、 上記第４のステップでは、上記チャンバーの外部から上
    記電磁波用窓を介して上記電磁波を上記チャンバー内に
    入射させ、上記チャンバー内の堆積物を通過した電磁波
    をチャンバーの外部に取り出して、取り出された電磁波
    の上記堆積物による吸収量を検知するとともに、この吸
    収量に応じて上記発光強度の検出感度の校正を行なうこ
    とを特徴とするプラズマ加工方法。
17. 【請求項１７】 請求項１６記載のプラズマ加工方法に
    おいて、 上記第４のステップにおける堆積物の状態のモニター
    は、上記電磁波用窓の外面側から入射した電磁波を上記
    電磁波用窓の内面で全反射させ、その時に上記電磁波用
    窓の内面上の上記堆積物にしみだして上記堆積物による
    吸収を受けた電磁波を用いて行なわれることを特徴とす
    るプラズマ加工方法。
18. 【請求項１８】 請求項１５，１６又は１７記載のプラ
    ズマ加工方法において、 上記第３のステップにおけるプラズマ加工はドライエッ
    チングであり、上記第３のステップにおけるプラズマ加
    工の制御は、ドライエッチングの終点を判断するための
    制御であることを特徴とするプラズマ加工方法。
19. 【請求項１９】 請求項１８記載のプラズマ加工方法に
    おいて、 上記第３のステップにおける発光強度の検出感度を校正
    する際のゲインが一定値を越えたときには、チャンバー
    内のメンテナンスを行なう時期と判断することを特徴と
    するプラズマ加工方法。
20. 【請求項２０】 請求項１６又は１７記載のプラズマ加
    工方法において、 上記第３のステップにおける発光強度の検出感度を校正
    する際のゲインが一定値を越えた時か、上記電磁波の上
    記堆積物による吸収量が所定値を越えた時のうちいずれ
    か早い時にチャンバー内のメンテナンスを行なう時期と
    判断することを特徴とするプラズマ加工方法。
21. 【請求項２１】 請求項１６又は１７記載のプラズマ加
    工方法において、 上記第３のステップにおけるプラズマ加工はドライエッ
    チングであり、 上記被加工物と加工用ガスとの組み合わせが、炭素及び
    珪素のうち少なくともいずれか１つとハロゲン元素との
    重合物を生ぜしめるものであることを特徴とするプラズ
    マ加工方法。
22. 【請求項２２】 光，Ｘ線，電子線を含む電磁波のうち
    少なくともいずれか１つの電磁波の透過が可能な電磁波
    用窓を有するチャンバーのドライクリーニング方法であ
    って、 上記チャンバー内にクリーニング用ガスを導入する第１
    のステップと、 上記チャンバーの内面上の堆積物を上記クリーニングガ
    スによって除去する第２のステップと、 上記第２のステップを行ないながら、上記チャンバーの
    外部から上記電磁波用窓を介して上記電磁波を上記チャ
    ンバー内に入射させ、上記チャンバー内の堆積物を通過
    した電磁波を上記チャンバーの外部に取り出し、取り出
    された電磁波の上記堆積物による吸収量を検知すること
    により、上記堆積物の状態をモニターする第３のステッ
    プとを備え、 上記第３のステップで検知された上記堆積物による電磁
    波の吸収量が所定値以下になると、上記第２のステップ
    を終了することを特徴とするドライクリーニング方法。
23. 【請求項２３】 請求項２２記載のドライクリーニング
    方法において、 上記堆積物の状態のモニターは、上記電磁波用窓の外面
    側から入射した電磁波を上記電磁波用窓の内面で全反射
    させ、その時に上記電磁波用窓の内面上の上記堆積物に
    しみだして上記堆積物による吸収を受けた電磁波を用い
    て行なわれることを特徴とするドライクリーニング方
    法。
24. 【請求項２４】 チャンバーと、 上記チャンバーの一部に設けられ、光，Ｘ線，電子線を
    含む電磁波のうち少なくともいずれか１つの電磁波の透
    過が可能な電磁波用窓と、 上記電磁波を発生するための電磁波発生手段と、 上記チャンバー内の堆積物を通過した電磁波の上記堆積
    物による吸収を検出する電磁波検出手段と、 上記電磁波発生手段で発生された電磁波を上記電磁波用
    窓を介して上記堆積物内に導入した後堆積物内を通過さ
    せ、チャンバーの外部に取り出して上記電磁波検出手段
    に入射させるように電磁波の伝達経路を調整する伝達経
    路調整手段とを備えていることを特徴とする半導体製造
    装置。
25. 【請求項２５】 請求項２４記載の半導体製造装置にお
    いて、 上記電磁波発生手段は、赤外線を発生するものであり、 上記電磁波検出手段は、赤外線の吸収スペクトルを検出
    する赤外線検出装置であることを特徴とする半導体製造
    装置。
26. 【請求項２６】 請求項２４又は２５記載の半導体製造
    装置において、 上記電磁波用窓は、上記チャンバーの相対向する２つの
    部位に設けられた第１，第２の電磁波用窓であり、 上記伝達経路調整手段は、上記電磁波発生手段で発生さ
    れた電磁波を上記第１の電磁波用窓に付着した堆積物を
    通過させてチャンバー内に導入し、上記第２の電磁波用
    窓を介して取り出して上記電磁波検出手段に入射させる
    ことを特徴とする半導体製造装置。
27. 【請求項２７】 請求項２４又は２５記載の半導体製造
    装置において、 上記電磁波用窓は、上記チャンバーの相対向する２つの
    部位に設けられた第１，第２の電磁波用窓であり、 上記伝達経路調整手段は、上記電磁波発生手段で発生さ
    れた電磁波を上記第１の電磁波用窓を通過させてチャン
    バー内に導入し、上記チャンバーの内壁面の各電磁波用
    窓間の任意の部位に付着した堆積物に照射して、この堆
    積物から反射される電磁波を上記第２の電磁波用窓を介
    して上記筒状観測部外に取り出して上記電磁波検出手段
    に到達させることを特徴とする半導体製造装置。
28. 【請求項２８】 請求項２４記載の半導体製造装置にお
    いて、 上記チャンバーの上記チャンバーの一部に、チャンバー
    を構成する壁面の一部が突出し、先端部が閉鎖されてな
    る筒状観測部が設けられており、 上記電磁波用窓は上記筒状観測部の側部の相対向する２
    か所に取り付けられた第１，第２の電磁波用窓であり、 上記伝達経路調整手段は、上記筒状観測部の側部の上記
    第１の電磁波用窓を介して電磁波を筒状観測部内に入射
    させ、先端部の内面上の堆積物を経て反射される電磁波
    を上記第２の電磁波用窓を介して上記筒状観測部外に取
    り出して上記電磁波検出手段に到達させることを特徴と
    する半導体製造装置。
29. 【請求項２９】 請求項２８記載の半導体製造装置にお
    いて、 上記筒状観測部は、一部位において着脱自在に構成され
    ていることを特徴とする半導体製造装置。
30. 【請求項３０】 請求項２４記載の半導体製造装置にお
    いて、 上記伝達経路調整手段は、上記電磁波用窓の外面側から
    入射した電磁波を上記電磁波用窓の内面で全反射させ、
    その時に上記電磁波用窓の内面上の上記堆積物にしみだ
    して上記堆積物による吸収を受けた電磁波を電磁波用窓
    の外面側に取り出して上記電磁波検出手段に入射させる
    ことを特徴とする半導体製造装置。
31. 【請求項３１】 請求項２４，２５，２６，２７，２
    ８，２９又は３０記載の半導体製造装置において、 上記伝達経路調整手段は、通過する電磁波の波数を被加
    工物の種類に応じて定められる所定の範囲に制限するた
    めのフィルターを有することを特徴とする半導体製造装
    置。
32. 【請求項３２】 チャンバーと、 上記チャンバーに導入されたガスを高周波電界により電
    離させプラズマを生成するプラズマ生成手段と、 上記チャンバーに設けられ、チャンバー内のプラズマか
    ら発光される光の透過が可能なプラズマ用窓と、 上記プラズマ用窓を介してチャンバー内のプラズマの発
    光強度を検出する発光強度検出手段と、 該発光強度検出手段の出力を受け、プラズマ加工を行な
    う時の発光強度の初期値が一定値になるように発光強度
    の検出感度を校正した後、校正された発光強度の変化に
    応じてプラズマ加工のプロセスを制御するプロセス制御
    手段とを備えていることを特徴とする半導体製造装置。
33. 【請求項３３】 請求項３２記載の半導体製造装置にお
    いて、 上記プロセス制御手段は、ドライエッチングの終了時期
    を判断する制御を行なうことを特徴とする半導体製造装
    置。
34. 【請求項３４】 請求項３２又は３３記載の半導体製造
    装置において、 上記チャンバーの一部に形成され、光，Ｘ線，電子線を
    含む電磁波のうち少なくともいずれか１つの電磁波の透
    過が可能な電磁波用窓と、 上記電磁波を発生するための電磁波発生手段と、 上記チャンバー内の堆積物を通過した電磁波の上記堆積
    物による吸収量を検出する電磁波検出手段と、 上記電磁波発生手段で発生された電磁波を上記電磁波用
    窓を介して上記チャンバー内の堆積物内に導入した後堆
    積物内を通過させ、チャンバーの外部に取り出して上記
    電磁波検出手段に入射させるように電磁波の伝達経路を
    調整する伝達経路調整手段と、 上記電磁波検出手段で検出された上記電磁波の上記堆積
    物による吸収量を上記プロセス制御手段に入力させるデ
    ータ転送手段とをさらに備え、 上記プロセス制御手段は、上記データ転送手段により転
    送された上記電磁波の上記堆積物による吸収量に応じて
    上記発光強度の検出感度を校正することを特徴とする半
    導体製造装置。
35. 【請求項３５】 請求項３３又は３４記載の半導体製造
    装置において、 上記伝達経路調整手段は、上記電磁波用窓の外方から入
    射した電磁波を上記電磁波用窓の内面で全反射させた後
    電磁波用窓の外方に出射させるように電磁波の伝達経路
    を調整することを特徴とする半導体製造装置。