JPH1031039A - 計測装置および計測方法 - Google Patents

計測装置および計測方法

Info

Publication number
JPH1031039A
JPH1031039A JP6514797A JP6514797A JPH1031039A JP H1031039 A JPH1031039 A JP H1031039A JP 6514797 A JP6514797 A JP 6514797A JP 6514797 A JP6514797 A JP 6514797A JP H1031039 A JPH1031039 A JP H1031039A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
substrate
insulating film
absorption
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP6514797A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3329685B2 (ja
Inventor
Ryuta Katsumata
竜太 勝又
Nobuo Hayasaka
伸夫 早坂
Naoki Yasuda
直樹 安田
Hideshi Miyajima
秀史 宮島
Iwao Tokawa
巌 東川
Masaki Hotta
正樹 堀田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP6514797A priority Critical patent/JP3329685B2/ja
Priority to US08/857,360 priority patent/US5851842A/en
Publication of JPH1031039A publication Critical patent/JPH1031039A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3329685B2 publication Critical patent/JP3329685B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B24B37/013—Devices or means for detecting lapping completion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
    • G01B11/0683—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating measurement during deposition or removal of the layer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0003—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiant heat transfer of samples, e.g. emittance meter
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＳｉＯ2 膜の電位差をＳｉＯ2 膜に本来不要な
キャパシタなどの電荷検出用の構造体を形成することな
く計測すること。 【解決手段】赤外領域の波長を含む光２をＳｉＯ2 膜７
に照射し、このＳｉＯ2膜７に吸収される光のうち、Ｓ
ｉＯ2 膜７に固有の吸収波長領域における光の吸収量の
変化量に基づいて、ＳｉＯ2 膜７の電位差を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、計測装置および計
測方法に係り、特にプラズマ処理に有効な計測装置およ
び計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマＣＶＤ法による絶縁膜の成膜や
プラズマを用いた絶縁膜のエッチングなどのプラズマ処
理中においは、絶縁膜はプラズマに曝された状態にあ
る。プラズマが一定に保たれた状態では絶縁膜に流入す
る電荷量はトータル０となっている。
【０００３】しかし、放電開始直後では、イオンと比較
して拡散係数の大きい電子が先に絶縁膜に到達するので
絶縁膜は負に帯電する。その結果、絶縁膜とプラズマと
の間にはシース領域と呼ばれる負電位の領域が形成さ
れ、やがて電子はシース領域の電位によりはね返される
ようになるので、イオンと電子の流入量がバランスした
ところで定常状態となる。
【０００４】この種のプラズマ処理では、表面反応過程
で消費される電荷を考慮しなければならない。これは、
例えば、二酸化珪素中ではＳｉＯに一つの不対電子の付
いた状態が準安定的に存在することが可能であるため、
成膜中に過剰の電子が供給されると絶縁膜中に欠陥が生
成されるからである。
【０００５】このような問題を解決するには、絶縁膜の
帯電量を明らかにする必要がある。上記の如きの過程で
電荷が消費されると、シース電位が変動するので、絶縁
膜の帯電量は、一見、シース電位の計測から分かると思
われる。
【０００６】しかし、成膜やエッチング時に過剰供給さ
れた電子がたとえ消費されたとしても、電子は常にプラ
ズマから供給し続けられ、消費分が供給され、最終的に
はシース電位は基の状態に戻るから無理である。
【０００７】また、プラズマ処理により、絶縁膜が帯電
することにより生ずる問題として、絶縁膜に狭い溝や開
口径の小さい穴を形成するエッチング工程における、エ
ッチング形状のノッチングやショルダーリングがある。
【０００８】図２２は、シリコン基板２９１上のシリコ
ン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）２９２のプラズマエッチングに
おけるノッチングやショルダーリングの様子を示す図で
ある。これは、シリコン酸化膜２９２がプラズマに晒さ
れて帯電することにより基板表面近傍の電場が変動し、
これによりシリコン基板２９１に入射するイオンの軌道
が曲げられ、溝または穴の側壁が異常エッチングされる
ことにより起こる現象である。
【０００９】また、ゲート構造が既に形成された被処理
基体にプラズマ処理を行なう場合、プラズマに曝された
ゲート電極に電荷が蓄積され破壊されてしまう問題があ
る。特に、基板表面での電場が非一様な場合にゲート電
極の破壊は多く起こる。
【００１０】上述したプラズマに起因する種々の問題を
解決するために、絶縁膜の帯電量を計測する方法が提案
されている。
【００１１】例えば、絶縁膜中に微小なキャパシタを形
成し、この絶縁膜をプラズマ中に浸した後、キャパシタ
ンスに蓄積された電荷を放電させることにより、帯電量
を計測する方法が提案されている。
【００１２】しかし、この方法では、プラズマ放電中に
おける絶縁膜の帯電量をその場で計測することは原理的
に困難であるという問題がある。また、被処理基体であ
る絶縁膜に本来不要なキャパシタを形成することは好ま
しくない。
【００１３】また、絶縁膜に検出電極を設け、この検出
電極に流れる絶縁膜に帯電した電荷を検出するという単
純な方法も提案されているが、この場合も、被処理基体
である絶縁膜に本来不要な検出電極を設けることになる
ので好ましくない。
【００１４】一方、プラズマＣＶＤやリアクティブ・イ
オン・エッチング（ＲＩＥ）等のプラズマ処理におい
て、優れた膜質やエッチング形状を得るためのガス種の
選定、ガス流量、圧力、プラズマ生成のための高周波の
印加電力、装置形状等のプロセスパラメータの最適化は
経験的な手法に依存し、多数のプロセスパラメータの中
から最適値を見出だすために多くの時間と労力が費やさ
れている。
【００１５】さらに、真空容器壁への成膜物質や副生成
物の吸着・脱離等の現象は、プラズマパラメータ等の時
間的な変化を生じ、これにより、同じプロセス条件下に
おいても異なる膜質やエッチング形状が形成されるとい
う問題が生じる。
【００１６】このような問題を解決するために、多くの
チャンバ・クリーニング法が提案されている。また、チ
ェンバ内の洗浄度（汚染量）の計測方法も多数提案され
ている。
【００１７】これら多数の計測方法の中で比較的安価で
取り扱いも容易なものとしてプローブ計測法を利用した
ものがある。
【００１８】プローブ計測法は１９２３年にラングミュ
アによって開発されて以来、その簡便さ、有用さから現
在でもプラズマ診断の最も基本的な手法として多く用い
られている。
【００１９】しかし、プローブ計測法をプラズマＣＶＤ
法やプラズマエッチング法等のプラズマ処理装置に適応
する場合、プローブ表面に反応生成物が堆積し、プロー
ブ電流を計測できなくなるという問題がある。
【００２０】これは、プローブ電流がプローブの清浄度
に対して敏感であるのに対して、プロセスにおいて必要
とされるチャンバ内壁の清浄度はそれほど高くないこと
による。
【００２１】これらに関して、例えば、第７回専門講習
会「プロセスプラズマの基礎と応用」（社）プラズマ・
核融合学会において解説が掲載されている。すなわち、
反応生成物の堆積を回避する方法として、プローブ表面
にレーザ光を照射しプローブ温度を上昇させる方法や、
プラズマ放電をパルス化して反応生成物の堆積を遅らせ
る方法が掲載されている。
【００２２】しかし、レーザを用いてプローブを加熱す
る方法は、高出力レーザ光源として高価な炭酸ガスレー
ザ等を用いる必要があり、実際のプロセスに適用すると
コストが上昇するという問題があった。一方、パルス放
電を用いる方法は、成膜速度などのプラズマ処理速度が
遅くなるという問題があった。
【００２３】さらに、従来のプラズマ処理においては以
下のような問題がある。
【００２４】例えば、高密度プラズマを用いて薄膜堆積
を行なう場合、プラズマから被処理基体の表面に入射す
る高エネルギのイオンにより、基板表面の温度が上昇す
るという問題がある。また、このような基板温度の上昇
により、成膜速度が成膜初期と終了時で大きく異なると
いう問題が生じる。
【００２５】基板温度や成膜速度は、例えば、層間絶縁
膜やゲート酸化膜として使用されるＳｉＯ2 膜の不純物
の含有量や絶縁耐圧に大きく関係している。したがっ
て、基板温度や膜厚（成膜速度）をその場で計測する方
法が重要となる。
【００２６】また、基板温度の計測は、以下に説明する
ように、半導体基板（ウェハ）の洗浄においても必要と
なる。
【００２７】近年、半導体集積回路は高集積化が進み、
その信頼性の向上のために、半導体装置の内部に取り込
まれる重金属や軽金属等の汚染物を除去して、電気特性
を改善することが要望されている。
【００２８】これは、半導体装置の製造工程中に、半導
体基板の内部に重金属等の汚染物が導入されると、自由
電子（正孔）のトラップ中心が形成されたり、ｐｎ接合
リーク電流が生じたりして、半導体素子の電気特性の劣
化が起こり、装置性能が低下するからである。
【００２９】例えば、ＤＲＡＭにおいて、シリコン基板
の内部にＦｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｕ等の重金属が導入され
ると、基板表面に形成されたＭＯＳトランジスタのライ
フタイムが低下し、メモリ保持時間が短くなる。また、
ゲート酸化膜中に重金属が導入されると、欠陥密度が増
大し、ゲート酸化膜の絶縁耐圧やリーク電流等の電気特
性の劣化が起こる。
【００３０】ところで、半導体装置の製造工程で用いら
れる半導体基板（ウェハ）の表面の清浄化方法には、湿
式洗浄方法と乾式洗浄方法がある。
【００３１】しかしながら、従来の湿式洗浄方法は、洗
浄液の純度および半導体基板への汚染金属の逆吸着等に
より、現状では、１０9 〜１０12原子／ｃｍ2 レベルの
汚染金属が半導体基板に吸着されるという問題がある。
【００３２】また、従来の乾式洗浄方法としては、真空
中で塩素ガスまたはシリコン系ガス等を汚染金属に対す
る反応種として用いた枚様式のものが知られている。
【００３３】しかしながら、この乾式洗浄方法は、真空
中で処理する必要があることと、枚様式であることか
ら、スループットが低いという問題がある。
【００３４】また、シリコン基板の表面に清浄な酸化膜
を形成する技術として、従来から塩化水素ガス添加熱酸
化方法（塩酸酸化方法）が知られている。この塩酸酸化
方法は、基板表面の汚染金属を気相中にゲッタリングす
る作用があることが知られている。
【００３５】しかしながら、塩酸酸化方法は、熱酸化の
条件によってシリコン基板表面の汚染金属が気相中に除
去されるものと、シリコン基板中に拡散するものとがあ
り、シリコン基板から汚染金属を効果的に除去すること
が困難である。
【００３６】また、ＣＶＤ法等の気相成長法によって形
成した酸化膜または窒化膜等の絶縁膜を反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）によって加工した場合、ＲＩＥチャ
ンバ内の汚染金属がそれらの膜に付着したり、膜中に取
り込まれる。
【００３７】このように絶縁膜の表面に付着した汚染金
属は、湿式洗浄によって大部分を除去することができ
る。
【００３８】しかしながら、汚染金属を除去するための
薬液の純度や逆吸着の問題から、絶縁膜表面を十分に清
浄化することができない。また、絶縁膜中に取り込まれ
た不純物は、エッチングを伴わない湿式洗浄では除去で
きないという問題がある。
【００３９】そこで、素子形成工程中に生じた汚染金属
を容易かつ効果的に気相中にゲッタリングすることが可
能な半導体装置の乾式清浄方法として、ハロゲンまたは
ハロゲン化物を含む非酸化性雰囲気中で熱処理する方法
がある。
【００４０】上記ハロゲンとしては、例えば、Ｃｌ2 等
が用いられる。また、上記ハロゲン化物としては、例え
ば、ＨＢｒ，ＨＣｌ，ＣＣｌ4 ，Ｃ2 ＨＣｌ3 等が用い
られる。また、非酸化性雰囲気を形成するための非酸化
性ガスとしては、例えば、窒素ガス、またはアルゴンも
しくはヘリウム等の不活性ガスが用いられる。
【００４１】このとき、熱処理温度は、汚染金属とハロ
ゲンとが反応する温度以上に設定する必要がある。
【００４２】また、一方で、気相中に半導体基板の表面
または自然酸化膜が露出している状態では、６００℃以
下の温度で熱処理を行なうことが必要となる。
【００４３】これは、ハロゲンもしくはハロゲン化物を
含む非酸化性雰囲気中で、６００℃を越える温度で熱処
理を行なうと、半導体基板が例えば塩素ガスによってエ
ッチングされ、表面基板にエッチピットが多数発生する
からである。
【００４４】したがって、この種の乾式清浄方法を行な
う場合、熱処理温度は、汚染金属とハロゲンとが反応す
る温度以上、かつ６００℃以下、好ましくは５００℃以
下の範囲である必要がある。そして、これを実現するに
は基板温度の計測が必要となる。
【００４５】また、基板温度の計測は、以下に説明する
ように、フォトレジストパターンの作成においても必要
なる。
【００４６】電子ビーム露光を用いて、フォトレジスト
パターンを作成する場合、例えば、石英基板上に化学増
幅系のフォトレジストを塗布し、このフォトレジストに
電子ビームを照射し、フォトレジスト中の電子ビームの
照射部分に酸を生じさせ、その後、ベーキング処理を施
す工程がある。この種のベーキング処理は、化学増幅系
レジストの酸触媒反応を生じるＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘ
ｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）処理と呼ばれている。
【００４７】このＰＥＢ処理において、処理温度の高温
化は、酸触媒によるレジストの分解反応の速度を速める
とともに、酸触媒の拡散を助長する。酸触媒の拡散は、
電子ビームの照射部分以外のフォトレジストの分解反応
を助長し、酸触媒の拡散が大きすぎる場合、露光パター
ンの滲みを生ずる。
【００４８】したがって、フォトレジストの分解反応を
十分確保でき、かつ酸触媒の拡散を最小に抑える温度範
囲で、ＰＥＢ処理を行なうことが重要となる。このた
め、ＰＥＢ処理においても、基板温度の計測が必須とな
る。
【００４９】ところで、生産コストの低減を目的とし
て、ウェハのサイズは大口径化する傾向にある。また、
生産コストの低減を図るためには、酸化、拡散などの熱
処理を行なう工程では、一度に大量のウェハを処理する
ことが好ましい。したがって、生産コストの低減の観点
からは、バッチ式の加熱装置が有効である。
【００５０】バッチ式の加熱装置では、ウェハは加熱炉
の側面からの輻射と雰囲気ガスの熱伝導により加熱され
る。このため、高速の昇温を行なうと、ウェハの中心と
周辺とで大きな温度差が生じてしまい、昇温中にウェハ
にスリップ等が生じてしまうという問題がある。特に、
１２インチを越える大口径ウェハで、均一な温度分布を
得ることは困難である。
【００５１】このため、短時間での昇温、降温が要求さ
れる加熱プロセスでは、枚様式の加熱炉が使用されるこ
とになる。短時間での昇温、降温（高速昇温降温）が要
求されるプロセスとしては、例えば、イオン注入後の活
性化のためのアニール工程等がある。
【００５２】しかしながら、枚葉式の加熱装置を用いた
場合においても、プロセスガスの圧力、昇温時間、温
度、加熱方法等の要因により、ウェハ面内における温度
の均一性は影響を受け、そのままでは再現性のよいプロ
セスを行なうことは非常に困難となる。したがって、高
速昇温降温を行なう場合にも基板温度の計測が必須とな
る。
【００５３】このように半導体プロセスにおいては、種
々の工程で基板温度の計測が必須となる。基板温度の計
測方法には、一般に熱電対を用いた方法が用いられる。
しかし、この計測方法の場合、熱電対が被処理基体と接
触するので以下のような問題がある。
【００５４】すなわち、熱電対自身の熱容量を無視でき
ず、正確な温度測定が困難であるという問題がある。ま
た、高密度プラズマを生成するために高出力の高周波が
使用される。このような高出力の高周波中では熱電対が
加熱され、これによっても正確な温度測定が困難にな
る。したがって、非接触の基板温度の計測方法が望まれ
ている。
【００５５】非接触の計測方法として、被処理基体の温
度に依存して被処理基体の屈折率を変化することを利用
した方法が菊池等によりＳＰＩ ｖｏｌ．２３３６，ｐ
ｐ．１１１−１１９，（１９９４）に報告されている。
【００５６】しかし、この方法はレーザの干渉を利用す
るため、レーザのパルス化、位相測定などの高度の技術
を用いるため、装置が複雑になるという問題がある。
【００５７】また、この方法では、基板温度と同時に膜
厚を計測することは困難である。したがって、基板温度
と膜厚を同時に計測したい場合には、膜厚を計測するた
めの計測器を別に用意する必要があり、全体の計測系が
複雑になったり、コストが増大するという問題が生じ
る。
【００５８】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来技術
では、プラズマ処理により絶縁膜に帯電した電荷の量を
計測するために、キャパシタなど本来不要な電荷検出用
の構造体を絶縁膜に形成する必要があった。
【００５９】また、従来技術では、プラズマ処理装置内
の汚染量の計測方法としてプローブ計測法を利用したも
のがあるが、コスト上昇やプラズマ処理速度の低下を招
かずに、プローブ表面に形成された反応性生物を除去す
ることができないいう問題があった。
【００６０】また、従来技術では、プラズマに晒された
被処理基体の温度を非接触で計測することはできたが、
装置が複雑になったり、膜厚を同時に測定することが困
難であるという問題があった。
【００６１】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、特にプラズマ処理の改善に有効な計測方法および
計測装置を提供することにある。
【００６２】
【課題を解決するための手段】
［構成］上記目的を達成するために、本発明に係る計測
装置（請求項１）は、赤外領域の波長を含む光を絶縁膜
に照射する光照射手段と、前記絶縁膜で吸収される前記
光のうち、前記絶縁膜に固有の吸収波長領域の光の吸収
量を検出する光吸収量検出手段と、前記光の吸収量の変
化量に基づいて、前記絶縁膜の電位差を計測する電位差
計測手段とを備えていることを特徴とする。
【００６３】ここで、前記絶縁膜は、例えば、ＳｉＯ2
膜である。この場合、固有の吸収波長領域は、Ｓｉ−Ｏ
−Ｓｉ逆対称伸縮振動の吸収ピークが観測される波長領
域となる。また、光吸収量検出手段としては例えば赤外
分光装置を用いる。
【００６４】また、本発明に係る他の計測装置（請求項
２）は、プラズマを用いて絶縁膜に所定のプラズマ処理
を施すためのプラズマ処理手段と、前記絶縁膜を載置す
る電極と、赤外領域の波長を含む光を前記絶縁膜に照射
する光照射手段と、前記絶縁膜で吸収される前記光のう
ち、前記絶縁膜に固有の吸収波長領域における光の吸収
量の変化量を検出する光吸収量検出手段と、前記光の吸
収量の変化量に基づいて、前記プラズマと前記電極との
電位差により、前記プラズマにより前記絶縁膜が帯電す
ることにより生じる前記絶縁膜の電位差を計測する電位
差計測手段とを備えていることを特徴とする。
【００６５】また、本発明に係る計測装置（請求項２）
の具体的な形態は、前記電極が、該電極に前記赤外領域
の波長を含む光を照射した場合に、この照射した光のう
ち前記絶縁膜に固有の吸収波長領域の光が前記電極を透
過するとともに、この透過した光の強度が透過前のそれ
の１／２０以上となる材料または構造からなることを特
徴とする。
【００６６】また、本発明に係る計測装置（請求項１、
請求項２）の具体的な形態は、前記絶縁膜が、該絶縁膜
に前記赤外領域の波長を含む光を照射した場合に、前記
絶縁膜を透過した前記固有の吸収波長領域の光の強度が
透過前のそれの１／２０以上となる材料または構造から
なることを特徴とする。この場合、計測に必要な量の光
が吸収されるので、確実に正確な計測を行なえるように
なる。
【００６７】ここで、絶縁膜がＳｉＯ2 膜の場合、基本
的には上記条件を満たすが、厚すぎる場合には困難にな
る。この場合、照射する光の強度を強くすると良い。
【００６８】また、本発明に計測方法（請求項３）は、
赤外領域の波長を含む光を絶縁膜に照射し、この絶縁膜
に吸収される前記光のうち、前記絶縁膜に固有の吸収波
長領域における光の吸収量の変化量に基づいて、前記絶
縁膜の電位差を計測することを特徴とする。
【００６９】また、本発明に他の計測方法（請求項４）
は、赤外領域の波長を含む光をプラズマに晒される絶縁
膜に照射し、この絶縁膜に吸収される前記光のうち、前
記絶縁膜に固有の吸収波長領域における光の吸収量の変
化量に基づいて、前記プラズマにより前記絶縁膜が帯電
することにより生じる前記絶縁膜の電位差を計測するこ
とを特徴とする。
【００７０】ここで、前記電極は、該電極に前記赤外領
域の波長を含む光を照射した場合に、この照射した光の
うち前記絶縁膜に固有の吸収波長領域の光が前記電極を
透過するとともに、この透過した光の強度が透過前のそ
れの１／２０以上となる材料または構造からなることが
好ましい。この場合、計測に必要な量の光が吸収される
ので、確実に正確な計測を行なえるようになる。
【００７１】また、前記絶縁膜は、該絶縁膜に前記赤外
領域の波長を含む光を照射した場合に、前記絶縁膜を透
過した前記固有の吸収波長領域の光の強度が透過前のそ
れの１／２０以上となる材料からなることが好ましい。
この場合、計測に必要な量の光が吸収されるので、確実
に正確な計測を行なえるようになる。
【００７２】また、本発明に係る他の計測装置（請求項
５）は、プラズマ処理を行なうプラズマ処理室の内部と
接し、前記プラズマ処理室に対して負の電圧が印加され
た電流検出電極と、この電流検出電極を前記プラズマ処
理室と絶縁するとともに、前記プラズマ処理室内の物質
により前記電流検出電極に被着物が形成されるのを抑制
する絶縁部材と、前記電流検出電極により検出された電
流に基づいて、前記プラズマ処理室内の汚染量を計測す
る汚染量計測手段とを備えていることを特徴とする。
【００７３】また、本発明に係る計測装置（請求項５）
の具体的な形態は、前記絶縁部材が、前記プラズマ処理
室内の物質の前記電流検出電極への拡散を防止する構造
を有することを特徴とする。
【００７４】また、本発明に係る計測装置（請求項５）
の他の具体的な形態は、上記計測装置（請求項５）また
は上記形態において、前記電流検出電極および前記絶縁
部材に加熱手段が設けられていることを特徴とする。
【００７５】また、本発明に係る他の計測方法（請求項
６）は、プラズマ処理を行なうプラズマ処理室の内部と
接し、前記プラズマ処理室に対して負の電圧が印加され
た電流検出電極を用意し、前記プラズマ処理室内の物質
により前記電流検出電極に形成される被着物を、前記電
流検出電極を前記プラズマ処理室と絶縁する絶縁部材に
より抑制して、前記検出検出電極により検出された電流
に基づいて、前記プラズマ処理室内の汚染量を計測する
ことを特徴とする。
【００７６】ここで、前記絶縁部材は、具体的には、前
記プラズマ処理室内の物質の前記電流検出電極への拡散
を防止する構造を有するものである。
【００７７】また、前記電流検出電極および前記絶縁部
材には加熱手段が設けられていることが好ましい。
【００７８】また、電極および絶縁部材は駆動機構を備
え、プラズマとの距離を変化させることが可能であるこ
とが好ましい。
【００７９】また、本発明に係る他の計測装置（請求項
７）は、赤外領域の波長を含む光を被処理基体に照射す
る光照射手段と、前記被処理基体で吸収される前記光の
うち前記被処理基体に固有の吸収波長領域における光の
吸収ピークの波数の変化、およびあらかじめ用意された
前記被処理基体に対する前記光の吸収スペクトルの温度
依存性に係るデータに基づいて前記被処理基体の温度を
計測し、ならびに前記被処理基体に固有の吸収波長領域
における光の吸収量の変化、およびあらかじめ用意され
た前記被処理基体に対する前記光の吸収スペクトルの膜
厚依存性に係るデータに基づいて前記被処理基体の温度
および膜厚を計測する温度・膜厚計測手段とを備えてい
ることを特徴とする。
【００８０】また、本発明に係る計測装置（請求項７）
の具体的な形態は、被処理基体が、シリコンと酸素を含
む薄膜またはシリコンと窒素を含む薄膜からなることを
特徴とする。
【００８１】また、本発明に係る他の計測装置（請求項
８）は、二つ以上の赤外領域の波長を含む光を被処理基
体に照射する光照射手段と、前記被処理基体で吸収され
る前記光のうち前記被処理基体に固有の吸収波長領域に
おける二つ以上の光の吸収量の変化、あらかじめ用意さ
れた前記被処理基体に対する前記二つ以上の光の吸収ス
ペクトルの温度依存性に係るデータ、およびあらかじめ
用意された前記被処理基体に対する前記二つ以上の光の
吸収スペクトルの膜厚依存性に係るデータに基づいて、
前記被処理基体の温度および膜厚を計測する温度・膜厚
計測手段とを備えていることを特徴とする。
【００８２】また、本発明に係る計測装置（請求項８）
の具体的な形態は、二つ以上の赤外領域の波長を含む光
が、波数が１０８０ｃｍ-1を越える光と波数が１０８０
ｃｍ-1未満の光を含み、前記被処理基体が、シリコンと
酸素を含む薄膜からなることを特徴とする。
【００８３】また、本発明に係る計測装置（請求項８）
のより具体的な形態は、二つ以上の赤外領域の波長を含
む光が、波数が１１００ｃｍ-1の光と波数が１０８０ｃ
ｍ-1の光であり、前記被処理基体が、シリコンと酸素を
含む薄膜からなることを特徴とする。
【００８４】また、本発明に係る計測装置（請求項９）
は、赤外領域の波長を含む光を被処理基体に照射する光
照射手段と、前記被処理基体で吸収される前記光のうち
前記被処理基体に固有の吸収波長領域における光の吸収
ピークの波数の変化、およびあらかじめ用意された前記
被処理基体に対する前記光の吸収スペクトルの温度依存
性に係るデータに基づいて前記被処理基体の温度を計測
する温度計測手段とを備えたことを特徴とする。
【００８５】［作用］本発明者等は、絶縁膜に赤外領域
の波長を含む光を照射して、前記絶縁膜の赤外吸収スペ
クトルを詳細に測定した結果、以下の新事実を見出し
た。
【００８６】すなわち、前記絶縁膜に固有の吸収波長領
域における吸収ピークの波数は、前記絶縁膜に印加され
る電圧が変化するとシフトし、前記固有の吸収波長領域
の光の吸収量の変化量から前記絶縁膜の電位差を求める
ことができることが分かった（請求項１）。
【００８７】したがって、本発明（請求項２〜請求項
６）によれば、前記固有の吸収波長領域の光の吸収量の
変化量から前記絶縁膜の電位差を求めることにより、プ
ラズマにより絶縁膜に帯電する電荷の量を、絶縁膜に本
来不要なキャパシタなどの電荷検出用の構造体を形成す
ることなく計測できるようになる。
【００８８】また、光の吸収を利用しているので、非接
触でのその場測定が可能となる。その場測定が可能とな
ることにより、プラズマ処理の制御性の向上を図れるよ
うになる。また、帯電による絶縁膜のダメージさらには
被処理基板のダメージを防止でき、品質の向上を図れる
ようになる。
【００８９】また、本発明（請求項５、請求項６）によ
れば、電流検出電極をプラズマ処理室から絶縁するため
の絶縁部材の構造（形状、寸法）を工夫することによ
り、電流検出電極に形成される反応性生物を抑制してい
るので、レーザ光を用いた従来法におけるコスト上昇の
問題や、プラズマ放電をパルス化する従来法におけるプ
ラズマ処理速度の低下の問題は生じない。
【００９０】また、本発明（請求項７，請求項８）によ
れば、あらかじめ用意された吸収スペクトルの温度依存
性および吸収スペクトルの膜厚依存性に係るデータを利
用することにより、１つの温度・膜厚計測手段により被
処理基板の温度および膜厚を同時に計測できるようにな
る。
【００９１】また、光の吸収を利用しているので、非接
触でのその場測定が可能となることにより、例えば、本
発明をプラズマ処理される被処理基体に適用した場合に
は、プラズマ処理の制御性の向上を図れるようになる。
【００９２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態（以下、実施形態という）を説明する。
【００９３】（第１の実施形態）図１は、本発明者等が
実験に使用した計測システムを示す模式図である。
【００９４】光源１は赤外領域の波長を含む光２を試料
３に照射し、この試料２を透過した光は分光器４を介し
て検出器５に入力する。分光器４、検出器５は赤外分光
装置を構成している。
【００９５】試料３は、シリコン基板６と、このシリコ
ン基板６上に形成された厚さ１μｍ以下のＳｉＯ2 膜７
と、このＳｉＯ2 膜７上に形成され、高濃度にボロンが
ドープされた厚さ３８０ｎｍの電極としての多結晶シリ
コン膜８とから構成されている。
【００９６】試料３は電極を兼ねる支持台９に載置され
ている。この支持台９と多結晶シリコン膜８との間には
可変の電圧発生源１０が設けられ、これにより試料３に
バイアス電圧を印加できるようになっている。また、分
光器４、検出器５は赤外分光装置を構成している。
【００９７】図２に、バイアス電圧を印加した場合のＳ
ｉＯ2 膜７のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ逆対称伸縮振動の吸収ピー
ク（約１０７０ｃｍ-1）の変化を計測した結果を示す。
すなわち、ＳｉＯ2 膜７に固有の光吸収領域における光
の吸収量の変化を測定した。図には、ＳｉＯ2 膜７に形
成される電界が２ＭＶ／ｃｍ、１ＭＶ／ｃｍとなる二つ
のイアス電圧を印加した例が示されている。また、吸光
度の変化はバイアス電圧を印加したときの吸光度からバ
イアス電圧を印加しないときの吸光度を差し引いた量で
ある。
【００９８】この測定結果から、バイアス電圧を印加す
ることにより、ＳｉＯ2 膜７のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ逆対称伸
縮振動の吸収ピークが高波数側へシフトすることが分か
った。そして、さらなる実験の結果から、ＳｉＯ2 膜７
の吸収ピークのシフトに伴う吸収ピークの面積変化量と
電場の関係は以下の式で表せることが明らかとなった。
【００９９】Ｅ＝Ａ×Ｓ Ａ＝１〜３（係数） Ｅ：電場（ＭＶ／ｃｍ） Ｓ：吸収ピークの面積変化量 ここで、吸収ピークの面積とは１０８０ｃｍ-1のピーク
を含む領域である１０００ｃｍ-1から１４００ｃｍ-1ま
での領域について吸収波形を積分して得られる面積であ
る（図２の斜線部分）。
【０１００】図３に、この関係を利用して、ＳｉＯ2 膜
７のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ逆対称伸縮振動の吸収ピークの電場
による波数シフトを利用した電位差計測器の構成を示
す。
【０１０１】＋電極１１と−電極１２は電圧発生源１０
に接続されている。計算部１３は、検出器５の出力に基
づいて、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ逆対称伸縮振動の吸収ピークの
面積変化を計算し、その結果を上式に代入することによ
り電場Ｅを求め、さらにＳｉＯ2 膜７の膜厚からＳｉＯ
2 膜７の電位差（ＳｉＯ2 膜７の表面の電位と裏面の電
位との差）を計算する。
【０１０２】なお、本実施形態では、ＳｉＯ2 膜の場合
について説明したが、本発明は、他の絶縁膜、例えば、
窒化シリコン膜、炭化シリコン膜、酸化アルミニウム
膜、酸化ジルコニウム膜、酸化タングステン膜などにも
適用できる。特に、赤外領域の波長を含む光２の透過後
の強度が透過前のそれの１／２０以上となる絶縁膜膜に
対しては測定が容易である。
【０１０３】また、本実施形態では、電極として多結晶
シリコン膜にボロンを高濃度にドープしたものを使用し
たが、絶縁膜に特有の吸収波長域において大きな吸収帯
を持たないものであれば、他の導電膜でも良い。特に赤
外領域の波長を含む光２の透過後の強度が透過前のそれ
の１／２０以上となる電極を用いると測定が容易とな
る。
【０１０４】（第２の実施形態）図４は、本発明の第２
の実施形態に係る帯電量検出機能付きヘリコン波誘導型
プラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す模式図である。
【０１０５】このプラズマＣＶＤ装置は、大きく分け
て、絶縁膜等の膜を形成するためのＣＶＤ装置本体と、
絶縁膜等の膜に帯電した電荷の量を検出するための帯電
量検出装置とから構成されている。
【０１０６】ＣＶＤ装置本体は、大きく分けて、プラズ
マ生成のために用いられるプラズマ生成容器２１と、膜
堆積反応のために用いられる反応容器２２と、基板温度
の制御が可能で電極を兼ねる基板支持台２３と、反応容
器２２内にガスを供給するためのガス供給系２４と、ガ
ス排気系２５とから構成されている。
【０１０７】被処理基板２６を設置する基板支持台２３
には被処理基板２６を加熱するためのランプヒータ２７
および冷却剤を循環させるための冷却パイプ２８が設け
られ、ランプヒータ２７および冷却パイプ２８により、
被処理基板２６の温度を一定に保つことができるように
なっている。
【０１０８】冷却パイプ２８には液体窒素などの冷媒を
循環させる循環器３８が設けられており、瞬時に被処理
基板２６を冷却できるようになっている。さらに、ラン
プヒータ２７との組合せにより基板温度をパルス的に変
調できるようになっている。また、基板支持台２３には
被処理基板２６と基板支持台２３との熱伝導を保つため
静電力により被処理基板２６を引きつけるための図示し
ない電極が設けられている。
【０１０９】さらに、被処理基板２６と基板支持台２３
との間に気体を導入するためのガス供給パイプ３０が設
けられており、これにより、被処理基板２６と基板支持
台２３との間には気体が封入され、被処理基板２６と基
板支持台２３との間の熱伝導が保たれるようになってい
る。
【０１１０】さらに、基板支持台２３には高周波を印加
する電極３１が設置され、この電極３１に高周波電源３
９により電圧を印加することにより、プラズマと被処理
基板２６との間に生じる電場を変化させ、被処理基板２
６に入射するイオンのエネルギーを制御するようになっ
ている。なお、基板支持台２３と高周波電源３９との間
には整合器５３が設けられている。
【０１１１】ガス供給系２４は、プラズマ生成容器２１
にガスを導入するガス供給パイプ３２と、反応容器２２
内にガスを一様に導入するためリング状のパイプに多数
の穴が設けられたガス供給リング３３とから構成されて
いる。
【０１１２】ガス供給パイプ３２にはプラズマ源である
酸素（Ｏ2 ）が導入され、ガス供給リング３３にはシラ
ンガス（ＳｉＨ4 ガス）が導入される。ガス導入量の調
整は図示しないピエゾ素子により開閉制御されるバルブ
による。
【０１１３】ピエゾ素子は可能な限りガス導入口近くに
設置され、ピエゾ素子に印加する電圧を高速に時間変動
させることにより、パルス的なガス導入を行なうことが
できるようになっているガス排気系２５は、真空排気装
置４０と、コンダクタンスバルブ４１とから構成されて
いる。反応容器２２およびプラズマ生成容器２１内は、
真空排気装置４０により、０．１ｍｔｏｒｒから１００
ｍｔｏｒｒの真空度に保たれるようになっている。
【０１１４】コンダクタンスバルブ４１には自動開閉の
ための機構が設けられており、容器２１，２２内の圧力
を時間変動させることが可能となっている。
【０１１５】プラズマ生成部には、ヘリコン波励起用ア
ンテナ３４とその周囲に設けられた磁場発生用コイル３
５が設置されている。ヘリコン波励起用アンテナ３４は
整合器３６を介してＦＭ変調、ＡＭ変調、パルス変調な
どの変調が可能な高周波電力源３７に接続されている。
磁場発生用コイル３５は、ＦＭ変調およびＡＭ変調可能
な磁場電源に接続されている。
【０１１６】一方、帯電量検出装置は、大きく分けて、
赤外領域の波長を含むレーザ光を出射するレーザ光源４
３と、分光器４４と、レーザ検出器４５と、演算処理装
置４６とから構成されている。分光器４４、レーザ検出
器４５は赤外分光装置を構成している。
【０１１７】この帯電量検出装置は、プラズマと基板支
持台２３との間の電位差により、プラズマにより絶縁膜
が帯電し、これにより、絶縁膜に生じる電場を第１の実
施形態で述べた方法に従って求め、この求まった電場か
ら絶縁膜に帯電した電荷の量を検出（計測）するという
ものである。
【０１１８】レーザ光源４３から出射した赤外光４９
は、ミラー４７によりＣＶＤ装置本体の上部からＣＶＤ
装置本体内に導入され、被処理基板２６を通過し、ＣＶ
Ｄ装置本体の下部より引き出される。赤外光４９の通過
路にある光学窓は、ＫＢｒ等の赤外領域の波長の光が通
過するために適した窓材で構成されている。
【０１１９】被処理基板２６を通過した赤外光４９はミ
ラー４８により進路を変えられて分光器４４に入力され
て分光され、波長毎の被処理基板２６の赤外光４９の吸
収量はレーザ検出器４５により測定されるようになって
いる。
【０１２０】レーザ検出器４５の出力信号は随時、演算
器処理装置４６に転送され、任意の指定波長の吸収量の
時間変化をもとに、高周波電源３７、磁場電源４２、Ｍ
ＦＣ制御装置５０、ランプヒータ電源５１、冷媒の循環
器３８の制御パラメータが決定され、その結果がＡ／Ｄ
変換器５２を介して上記各デバイスに転送されることに
より、フィードバック制御が行なわれる。
【０１２１】次に上記の如きに構成された帯電量検出機
能付き誘導結合型プラズマＣＶＤ装置によるＳｉＯ2 膜
の形成方法について述べる。
【０１２２】まず、磁場発生用コイル３５に電流を印加
し、コイル中心軸上で１００Ｇの磁場を発生させる。ラ
ンプヒータ２７と循環器３８を調整して被処理基板２６
を３００℃に加熱する。原料ガスとして酸素（Ｏ2 ）を
１００ｓｃｃｍの流量でガス供給パイプ３２を通じてプ
ラズマ生成容器内２１へ、またシランガスを２０ｓｃｃ
ｍの流量でガス供給リング３３を通じて反応容器内２２
へ導入し、圧力を５ｍｔｏｒｒに設定する。
【０１２３】次にヘリコン波励起用アンテナ３４に１
３．５６ＭＨｚの高周波電力を高周波電力源３７により
７００Ｗ印加してプラズマを生成する。その結果、被処
理基板２６の表面に堆積率（堆積速度）５００ｎｍ／ｍ
ｉｎ．でＳｉＯ2 膜が形成される。
【０１２４】図５は、厚さ５００ｎｍのＳｉＯ2 膜を形
成した後、成膜圧力を変化させたときのＳｉＯ2 膜の電
場と圧力との関係を示す特性図である。
【０１２５】ＳｉＯ2 膜の電場は帯電量検出装置により
求めた。すなわち、ＳｉＯ2 膜の電場は、演算処理装置
４６が、レーザ検出器４５により得られたＳｉＯ2 膜の
Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの非対称伸縮振動の吸光度を用いて、第
１の実施形態で述べた方法に従って求めたものである。
【０１２６】吸光度は、厚さ５００ｎｍのＳｉＯ2 膜を
形成した後、プラズマをオフした状態で計測した吸収量
をバックグランドにし、再度プラズマを放電して得られ
た吸収量から算出したものである。
【０１２７】図５から、成膜圧力に逆比例してＳｉＯ2
膜を横切る電場が増大していることが分かる。これは、
ＳｉＯ2 膜の表面が帯電していることに対応している。
【０１２８】また、電子サイクロトロン共鳴法（ＥＳ
Ｒ）による計測から低圧放電と比較して高圧放電の場合
には、ＳｉＯ2 膜中にシリコンの不対電子が多く存在す
ることが明らかとなった。
【０１２９】ＳｉＯ2 膜中の不安定な電子であるＳｉの
不対電子は、ＳｉＯ2 膜の吸湿性の増大や耐電圧の低下
などを引き起こし、ＳｉＯ2 膜の信頼性を劣化させる原
因となる。
【０１３０】本発明者等は、ヘリコン波励起用アンテナ
３４に印加する高周波電力をパルス化することにより、
ＳｉＯ2 膜の帯電量を緩和することを試みた。
【０１３１】図６に、上記高周波電力とＳｉＯ2 膜を横
切る電場強度との関係を示す。
【０１３２】図から、高周波電力を印加した瞬間、Ｓｉ
Ｏ2 膜は帯電し、高周波電力の投入停止後、徐々に電界
強度、つまり、帯電量は緩和していることが分かる。
【０１３３】パルス間隔を長くしてプラズマ放電時間を
短くするに従い、時間的に平均するとトータルでの帯電
量を減少できることが分かった。しかし、一方で成膜レ
ートが著しく減少してしまうことが明らかとなった。
【０１３４】そこで、成膜レートを３００ｎｍ／ｍｉｎ
以上に保つ条件下で最も長いパルス間隔となるようにフ
ィードバック制御を行なった。その結果、Ｓｉの不対電
子の非常に少ないＳｉＯ2 膜の成膜が可能となった。
【０１３５】本実施形態は、ヘリコン波励起型プラズマ
ＣＶＤ装置に関するものであるが、他のプラズマＣＶＤ
装置、プラズマエッチング装置、プラズマスパッタ装置
等、プラズマ処理を行なう装置において同様の計測が可
能であり、放電方法もヘリコン波励起型に限定されるこ
ともない。
【０１３６】また、本実施形態では、ＳｉＯ2 膜の場合
について説明したが、本発明は、他の絶縁膜、例えば、
窒化シリコン膜、炭化シリコン膜、酸化アルミニウム
膜、酸化ジルコニウム膜、酸化タングステン膜などにも
適用できる。
【０１３７】（第３の実施形態）本発明者等は、プラズ
マＣＶＤ装置において成膜中のプローブ電流の変化を計
測する実験を行なった。図７にその計測システムの概略
図を示す。
【０１３８】平行平板プラズマ装置において、テトラエ
トキシシラン１０ｓｃｃｍ、酸素５０ｓｃｃｍ、成膜圧
力１００ｍｔｏｒｒ、高周波印加出力２００Ｗの条件下
で、ＳｉＯ2 膜７０の成膜を行なった。成膜室（プラズ
マ処理室）である真空容器７４にプローブ７１が設けら
れている。プローブ７１には電源電圧源７２により−２
００Ｖの直流電圧が印加されている。
【０１３９】ＴＥＯＳ／Ｏ2 によりプラズマを生成した
直後、プラズマとプローブ７１との電位差によりイオン
がプローブ７１に引き込まれるので、プローブ電流とし
ては負の電流（イオン電流）が流れる。このイオン電流
により抵抗体７３の両端に電圧（電圧信号）が生ずる。
【０１４０】図８に、電圧信号の時間変化をｘ−ｙレコ
ーダを用いて計測した結果を示す。ＴＥＯＳ／Ｏ2 プラ
ズマによる成膜開始直後、イオン電流（飽和イオン電
流）は一定である。しかし、５秒を経過したあたりでイ
オン電流は減少する。これは、プローブ７１の表面にＳ
ｉＯ2 、またはテトラエトキシシランの重合体が形成さ
れ、プローブ７１に電流が流れ込まなくなったことに対
応する。
【０１４１】次にプローブの表面に形成された反応生成
物をクリーニングする目的で、四フッ化炭素（ＣＦ4 ）
３０ｓｃｃｍ、酸素（Ｏ2 ）２０ｓｃｃｍ、圧力５０ｍ
ｔｏｒｒの条件でプラズマ放電を行なった。
【０１４２】クリーニング放電を開始後５秒経過したと
ころで再びイオン電流が増大する。これは、プローブ７
１の表面に形成された反応生成物がエッチングされ、プ
ローブ７１の表面が清浄化されたことに対応する。
【０１４３】以上の結果より、短時間（５秒）の間に、
つまり、プローブ７１の表面に形成される反応生成物の
量が微少であっても、プローブ電流が大きく減少するた
め、このままではプローブ電流を真空容器７４内の清浄
度の指標とすることが困難である。
【０１４４】したがって、真空容器７４内の清浄度とプ
ローブ信号とを対応させるために、プローブ７１の表面
に形成される反応生成物の量を制御することが必要とな
る。図９は、上記事情を考慮した本実施形態における真
空容器７４に設けられた汚染量計測装置を示す模式図で
ある。
【０１４５】プローブ７１は絶縁部材７５により真空容
器７４と絶縁されている。絶縁部材７５は穴構造を有
し、この穴構造内にプローブ７１が設けられている。プ
ローブ７１はこの穴構造を介して真空容器７４の内部に
接している。
【０１４６】プラズマプロセスにおいて、堆積反応はイ
オン、電子などの高エネルギーの荷電粒子によって多く
はまかなわれる。
【０１４７】そこで、本実施形態では、穴構造の穴の開
口径と深さを調整制御することにより、プローブ７１に
到達する荷電粒子等の反応種の量を制御して、プローブ
７１の表面に反応生成物が形成されるのを抑制する。
【０１４８】穴の開口径を荷電粒子等の反応種のデバイ
長以上に設定し、深さを穴内部における荷電粒子等の反
応種の平均自由行程以上に設定することにより、プロー
ブ表面における反応生成物の形成速度を押さえることが
可能となる。これにより、真空容器７４の許容の清浄度
の範囲内でイオン電流を観測できるようになる。
【０１４９】具体的には、絶縁部材７５の開口径５ｍ
ｍ、深さ３０ｍｍに設定することにより、プローブ７１
に形成される反応生成物を抑制し、絶縁部材７５の穴を
通過したプラズマ中のイオンが反応生成物により邪魔さ
れることなくプローブに流入し、プローブ電流を抵抗体
７３で生じる電圧降下から確実に計測できるようにして
いる。
【０１５０】なお、絶縁部材７５の穴の開口径および深
さは、デバイ長および平均自由行程により決定されるの
で、ガス圧、ガス流量、ガス種、プラズマ生成パワーな
どによっては異なる場合もある。これに対応するため、
電極位置を変換する駆動機構を電極および絶縁部材の少
なくとも一方に設けることは有効である。
【０１５１】本実施形態において、成膜工程および真空
容器７４内のクリーニング工程を繰り返し行なったとき
のプローブ電流の変化は以下の通りである。
【０１５２】成膜工程では、モノシランガス１０ｓｃｃ
ｍと酸素１００ｓｃｃｍを真空容器７４内に導入し、圧
力を１００ｍｔｏｒｒに設定し、高周波電力を１０分間
印加した。次にクリーニング工程では、四フッ化炭素５
０ｓｃｃｍ、酸素２０ｓｃｃｍを導入し、圧力を１０ｍ
ｔｏｒｒに設定し、高周波電力を１０分間印加した。そ
の結果、成膜工程が５分経過するとプローブ電流が減少
し、クリーニング工程が２分経過するとプローブ電流が
増大することが分かった。したがって、５分間の成膜工
程が経過する毎に２分間のクリーニング工程を行なえば
良い。
【０１５３】本実施形態によれば、成膜工程が５分経過
するまではプローブ電流は減少しないので、真空容器７
４内の汚染量が、クリーニングが必要となるレベルに達
する前に、プローブ電流が大きく減少し、プローブ電流
が検出できなり、クリーニングの開始時期が分からなく
なるという問題は生じない。したがって、短時間かつ効
率的なクリーニング工程が可能となる。
【０１５４】また、本実施形態のクリーニング技術と第
２の実施形態の帯電量の計測技術とを組み合わせること
により、従来に比べて、再現性の良いプラズマ処理が可
能となり、さらに、これまで経験的な手法に頼っていた
プロセスパラメータの最適化にかかる時間を短縮できる
ようになる。
【０１５５】（第４の実施形態）図１０に、シリコン基
板上に形成したＳｉＯ2 膜の室温での赤外吸収スペクト
ルの測定結果を示す。波数１０８０ｃｍ-1の吸収ピーク
は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ逆対称伸縮振動によるものである。
【０１５６】この波数１０８０ｃｍ-1の吸収ピークを含
む赤外領域について、波数と吸収量と温度（基板温度）
との関係（温度変化に対する赤外吸収スペクトルの変
化）、および波数と吸収量と膜厚との関係（膜厚変化に
対する赤外吸収スペクトルの変化）を調べた。
【０１５７】図１１に、温度変化に対する赤外吸収スペ
クトルの変化を示す。図中の縦軸の吸収量Ｆ（ｋ）は次
式で定義される。
【０１５８】 Ｆ（ｋ）＝ｌｏｇ10（ｆT （ｋ）／ｆ0 （ｋ）） ここで、ｆT （ｋ）は温度Ｔでの波数ｋにおけるＳｉＯ
2 膜の吸収量、ｆ0 （ｋ）は室温での波数ｋにおけるＳ
ｉＯ2 膜の吸収量を示している。
【０１５９】図から、温度が変化すると吸収ピークの波
数が変化することが分かる。この結果、室温以外の温度
では、波数１０８０ｃｍ-1の高波数側に下向きの吸収ピ
ークが観察されたり、低波数側に上向きの吸収ピークが
観察されるようになる。したがって、各温度における赤
外吸収スペクトル（吸収スペクトルの温度依存性に係る
データ）をデータベースとして用意しておけば、吸収ピ
ークの波数の変化から温度を求めることができるように
なる。
【０１６０】図１２に、室温での膜厚変化に対する赤外
吸収スペクトルの変化を示す。図中の縦軸の吸収量は上
記Ｆ（ｋ）と同様に定義されているが、ｆ0 （ｋ）とし
て、室温での波数ｋにおけるＳｉＯ2 膜が形成されてい
ないシリコン基板自身の吸収量を用いている点が異な
る。
【０１６１】図から、膜厚の増加に伴って吸収ピークの
吸収量も増加することが分かる。したがって、各膜厚に
おける赤外吸収スペクトル（吸収スペクトルの膜厚依存
性に係るデータ）をデータベースとして用意しておけ
ば、吸収ピークの吸収量の変化から膜厚を求めることが
できるようになる。
【０１６２】以上の結果から、各温度における赤外吸収
スペクトルおよび各膜厚における赤外吸収スペクトルを
データベースとして用意すれば、吸収ピークを含む赤外
領域の赤外吸収スペクトルの時間変化から温度および膜
厚を計算機により容易に求めることができるようにな
る。
【０１６３】また、上記赤外吸収スペクトルは、１台の
赤外分光装置により求めることができるので、温度およ
び膜厚は同一の計測装置により計測でき、装置構成は簡
単なものとなる。
【０１６４】（第５の実施形態）図１３は、図１１の測
定結果を基に求めた温度と波数１１００ｃｍ-1，１０３
０ｃｍ-1における吸収量との関係（温度変化に対する波
数１１００ｃｍ-1，１０３０ｃｍ-1における吸収量の変
化）を示す特性図である。
【０１６５】また、図１４は、図１２の測定結果を基に
求めた膜厚と波数１１００ｃｍ-1，１０３０ｃｍ-1にお
ける吸収量との関係（膜厚変化に対する波数１１００ｃ
ｍ-1，１０３０ｃｍ-1における吸収量の変化）を示す特
性図である。
【０１６６】ここでは、吸収ピークの波数１０８０ｃｍ
-1を挟む二つの波数として１１００ｃｍ-1，１０３０ｃ
ｍ-1を選んだが他の二つの波数を選んでも良い。１１０
０ｃｍ-1，１０３０ｃｍ-1を選んだのはこれら波数にお
ける吸収量の変化が大きく、測定が容易だからである。
【０１６７】次にこれら図１３、図１４を用いた温度と
膜厚の測定方法について説明する。今、波数１０３０ｃ
ｍ-1における吸収量の変化が０．１１、波数１１００ｃ
ｍ-1における吸収量の変化が−０．０５とする。
【０１６８】この場合、波数１０３０ｃｍ-1における吸
収量の変化（変化量０．１１）は、図１３における吸収
量が０から０．１への変化（このとき、温度は１００℃
に変化）と、図１４における吸収量が０．０４から０．
０５への変化（このとき、膜厚は１５０ｎｍに変化）と
の和に等しくなる。
【０１６９】一方、波数１１００ｃｍ-1における吸収量
の変化（変化量−０．０５）は、図１３における吸収量
が−０．１から−０．２への変化（このとき、温度は波
数１０３０ｃｍ-1の場合と同様に１００℃に変化）と、
図１４における吸収量が０．１から０．１５への変化
（このとき、膜厚は波数１０３０ｃｍ-1の場合と同様に
１５０ｎｍに変化）との和に等しくなる。
【０１７０】したがって、波数１０３０ｃｍ-1における
吸収量の変化が０．１１、波数１１００ｃｍ-1における
吸収量の変化が−０．０５の場合には、温度は１００
℃、膜厚は１５０ｎｍとなる。
【０１７１】このように各波数についての吸収量の変化
量ΔＡを、まず、温度変化による吸収量の変化量ΔＡ１
と膜厚変化による吸収量の変化量ΔＡ２との和で表す。
ΔＡ＝ΔＡ１＋ΔＡ２を満たすΔＡ１の値、ΔＡ２の値
は一般には複数存在する。次にこれら値のうち、ΔＡ１
に対応した温度、膜厚がそれぞれΔＡ２に対応した温
度、膜厚に等しくなるものを選ぶ。このΔＡ１とΔＡ２
で等しい温度、膜厚が求める温度、膜厚となる。
【０１７２】図１３、図１４のように二つの波数につい
ての温度変化に対する吸収量の変化量、膜厚変化に対す
る吸収量の変化量をデータベースとして用意すれば、温
度変化による吸収量の変化と膜厚変化による吸収量の変
化を分離することが可能となるので、二つの波数につい
ての吸収量の変化から温度および膜厚を求めることがで
きるようになる。
【０１７３】また、本実施形態によれば、二つの波数に
ついての吸収量を測定するだけで済むので、第４の実施
形態の場合とは異なり、赤外吸収スペクトルを測定する
必要がないので、より容易に温度および膜厚を求めるこ
とができるようになる。
【０１７４】なお、本実施形態では、二つの波数を利用
した場合について説明したが、三つ以上の波数を利用し
ても良い。
【０１７５】（第６の実施形態）図１５は、本発明の第
６の実施形態に係る温度・膜厚測定機能付き誘導結合型
プラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す模式図である。こ
こで、絶縁膜を形成する場合について説明するが、ポリ
シリコン膜等の半導体膜にも適用できる。
【０１７６】このプラズマＣＶＤ装置は、大きく分け
て、絶縁膜を形成するためのＣＶＤ装置本体と、絶縁膜
の温度および膜厚を計測するための温度・膜厚計測装置
とから構成されている。
【０１７７】ＣＶＤ装置本体は通常のものであり、温度
・膜厚計測装置は、大きく分けて、赤外領域の波長を含
むレーザ光を出射するレーザ光源８１と、分光器８２
と、レーザ検出器８３と、演算処理装置８４とから構成
されている。
【０１７８】レーザ光源８１から出射した赤外光８５
は、ミラー８６，８７によりＣＶＤ装置本体の上部右側
からＣＶＤ装置本体内に導入され、被処理基板８８で散
乱し、ＣＶＤ装置本体の上部左側より引き出される。赤
外光８５の通過路にある光学窓は、ＫＢｒ等の赤外領域
の波長の光が通過するために適した窓材で構成されてい
る。
【０１７９】被処理基板８８で散乱した赤外光８５は、
分光器８２により分光され、分光された波数１１００ｃ
ｍ-1，１０３０ｃｍ-1の赤外光８５の吸収量はレーザ検
出器８３により測定される。
【０１８０】なお、本実施形態では、被処理基板８８で
散乱した赤外光８５を測定する装置構成になっている
が、被処理基板８８を透過した赤外光８５を測定する装
置構成にしても良い。
【０１８１】レーザ検出器８３の出力信号は随時、演算
器処理装置８４に転送され、演算器処理装置８４は、上
記吸収量およびあらかじめ用意された図１３、図１４に
示したような波数１１００ｃｍ-1，１０３０ｃｍ-1につ
いての温度変化に対する吸収量の変化量、膜厚変化に対
する吸収量の変化量に関するデータベースを基に、温度
および膜厚を求め、そして、温度および膜厚が所定の値
になるように、被処理基板８８を加熱するためのヒータ
や、被処理基板８８を冷却するための循環器などを制御
する。
【０１８２】次に上記の如きに構成された温度・膜厚測
定機能付き誘導結合型プラズマＣＶＤ装置を用いてＳｉ
Ｏ2 膜の成膜を以下のように行なった。
【０１８３】まず、ヒータおよび循環器を調整して被処
理基板８８の温度を３００℃に設定する。
【０１８４】次に酸素原料ガスとしてＯ2 ガスを１００
ＳＣＣＭの流量でガス供給パイプ８９を介してプラズマ
生成容器内に導入し、シリコン原料ガスとしてＳｉＨ4
ガスを２０ＳＣＣＭの流量でガス供給リング９０を介し
てプラズマ生成容器内に導入し、真空排気装置８０によ
り圧力を５ｍＴｏｒｒに設定する。
【０１８５】最後に、高周波電源９１により１３．５６
ＭＨｚ、７００Ｗの高周波電力を整合器９２を介してプ
ラズマ励起アンテナ９３に印加してプラズマを生成す
る。
【０１８６】このような方法により、被処理基板８８の
表面には成膜速度（堆積率）５００ｎｍ／ｍｉｎでもっ
てＳｉＯ2 膜が形成される。
【０１８７】また、成膜時の温度および膜厚の測定結果
から、成膜が進行するに従って基板表面の温度が上昇
し、これに伴って成膜速度が徐々に速くなることを確認
した。さらに、成膜したＳｉＯ2 膜の組成と、成膜速度
と、基板温度との関係を調べたところ、成膜速度が速く
なると組成は化学量論的組成からずれるようになり、基
板温度が上昇すると組成は化学量論的組成に近づくこと
が明らかになった。
【０１８８】ここで、生産性を高めるためには成膜速度
を速くした方が良いが、この場合、化学量論的組成から
ずれたＳｉＯ2 膜が形成されることになり、また、化学
量論的組成に近づけるためには基板温度を高くした方が
良いが、この場合、ＳｉＯ2膜の下に存在するＡｌ配線
や拡散層等の下地が悪影響を受けるようになる。
【０１８９】したがって、生産性、組成および下地を考
慮して、成膜速度および基板温度を所定の値に選ぶ必要
がある。また、成膜速度は例えばプラズマ励起アンテナ
９３に印加する高周波電力により制御でき、基板温度は
例えばヒータ、循環器により制御できるので、例えば、
図１５に示した装置に、成膜速度および基板温度が所定
の値になるように高周波電力、ヒータおよび循環器をフ
ィードバック制御するフィードバック回路を付加するこ
とが好ましい。
【０１９０】（第７の実施形態）図１６は、本発明の第
７の実施形態に係る温度測定機能付き横型乾式洗浄装置
（以下、単に乾式洗浄装置という）の概略構成を示す模
式図である。
【０１９１】この乾式洗浄装置は、大きく分けて、シリ
コンウェハ（被洗浄体）を洗浄するための乾式洗浄装置
本体と、シリコンウェハの温度を計測するための温度計
測装置とから構成されている。
【０１９２】乾式洗浄装置本体は、横型反応炉１０１に
ＫＢｒ窓１０２，１０３が設けられてる点を除いて、基
本的には通常の横型乾式洗浄装置と同じである。
【０１９３】すなわち、乾式洗浄装置本体は、一端に非
酸化性ガスおよびＨＣｌガスを導入するための導入管１
０４が形成され、他端に排気管１０５を有するキャップ
１０６が取り付けられた例えば石英管からなる横型反応
炉１０１と、この横型反応炉１０１の周囲に設置された
ヒータ１０７とから構成されている。
【０１９４】図中、１０８は多数のシリコンウェハ１０
９を立て掛けることができる石英ボードを示しており、
この石英ボード１０８は、キャップ１０６側から横型反
応炉１０１内に搬入される。石英ボード１０８を搬入す
るとき、キャップ１０６は外されている。また、石英ボ
ード１０８の一部（レーザ光通過部）は、図１７に示す
ように、１μｍ以下の薄膜となっている。
【０１９５】一方、温度計測装置は、赤外領域の波長を
含むレーザ光１１０を出射するレーザ光源１１１と、Ｋ
Ｂｒ窓１０２の上方に設けれた反射鏡１１２と、ＫＢｒ
窓１０３の下方に設けれた反射鏡１１３と、レーザ光１
１０の受光面の全面に１１００ｃｍ-1または１０３０ｃ
ｍ-1の波数のレーザ光を選択的に透過するフィルタ１１
４が設けられたレーザ検出器１１５と、演算処理装置１
１６とから構成されている。ここでは、透過させるレー
ザ光１１０の波数を選択的できるフィルタ１１４を用い
たが、その代わりに、各波数に応じたフィルタをそれぞ
れ用意して、これらのフィルタを切り替えて使用しても
良い。
【０１９６】レーザ光源１１１から出射したレーザ光１
１０は、反射鏡１１２により進行方向が変えられ、ＫＢ
ｒ窓１０２を介して横型反応炉１０１内に導入される。
横型反応炉１０１内に導入されたレーザ光１１０の一部
は、石英ボード１０８の１μｍ以下の薄膜を通過して、
ＫＢｒ窓１０３を介して反射鏡１１３に入射し、その反
射光のうち、１１００ｃｍ-1または１０３０ｃｍ-1の波
数のものはレーザ検出器１１５により検出される。この
ようにして、石英ボード１０８による波数１１００ｃｍ
-1または１０３０ｃｍ-1の赤外光の吸収量が測定され
る。
【０１９７】レーザ検出器１１５の出力信号は、随時、
演算処理装置１１６に転送され、演算器処理装置１１６
は、第４の実施形態の場合と同様に、上記吸収量および
あらかじめ用意された波数１１００ｃｍ-1，１０３０ｃ
ｍ-1についての温度変化に対する吸収量の変化量に関す
るデータベースを基に石英ボード１０８の温度を求め、
この温度が所定の値になるように、シリコンウェハ１０
９を加熱するためのヒータ１０７をフィードバック制御
する。
【０１９８】次に上記の如きに構成された乾式洗浄装置
を用いて、Ｆｅで強制汚染された厚い熱酸化膜が形成さ
れたシリコン基板を、１０％ＨＣｌを含むＮ2 雰囲気中
で１時間の熱処理を行なうことで洗浄した。このとき、
石英ボート１０８の温度が５５０℃になるように、上述
したように、ヒータ１０７をフィードバック制御した。
【０１９９】このようにして洗浄されたシリコンウェハ
１０９を評価したところ、Ｆｅが効率よくゲッタリング
され、かつシリコンウェハ１０９にはピット等の欠陥も
観測されなかった。
【０２００】図１８、図１９に、本実施形態の変形例を
示す。図１８、図１９はそれぞれ図１６、図１７に相当
する図である。なお、演算器処理装置１１６は省略して
ある。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）の乾式洗浄装置を
キャップ１０６側から見た図である。なお、図１８、図
１９の乾式洗浄装置と対応する部分には図１８、図１９
と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。
【０２０１】これは透過光ではなく反射光を検出する構
成のものである。すなわち、ＫＢｒ窓１０３がＫＢｒ窓
１０２と同様に横型反応炉１０１の上壁に設けられてい
ること、石英ボード１０８に、表面が鏡面となったＡｌ
等の金属からなるレーザ光１１０を反射するための反射
板１１７が埋設され、この反射板１１７がシリコン酸化
膜等の保護絶縁膜１１８により覆われていること、レー
ザ検出器１１７がレーザ光源１１１と同様に横型反応炉
１０１の上方に設けられている点が主として異なってい
る。
【０２０２】（第８の実施形態）図２０は、本発明の第
８の実施形態に係る温度測定機能付き枚葉式高速昇温装
置（以下、単に高速昇温装置という）の概略構成を示す
模式図である。
【０２０３】この高速昇温装置は、大きく分けて、シリ
コンウェハ（被処理基体）を高速昇温でもって加熱する
高速昇温装置本体と、シリコンウェハの温度を計測する
ための温度計測装置とから構成されている。
【０２０４】高速昇温装置本体は、真空容器１２１にＣ
ａＦ2 窓１２２，１２３が設けられてる点を除いて、基
本的には通常の高速昇温装置と同じである。
【０２０５】すなわち、高速昇温装置本体は、シリコン
ウェハ１２４を収容し、高速昇温でもって加熱するとこ
ろの真空容器１２１と、この真空容器１２１内に設けら
れ、シリコンウェハ１２４を保持するウェハ保持機構１
２５と、真空容器１２１の上下に設けられ、シリコンウ
ェハ１２４を加熱し、１００℃から１３００℃まで短時
間で昇温するランプヒータ１２６とから構成されてい
る。
【０２０６】プロセスガスは真空容器１２１の上部内壁
に設けられたガス導入口１２７から真空容器１２１内に
導入され、真空容器１２１の下部内壁に設けられた排気
口１２８からの排気量を、図示しない排気系により調整
することによって、大気圧または減圧雰囲気下での処理
を行なえるようになっている。また、ウェハ保持機構１
２５にはレーザ光を通すための孔１２９が形成されてい
る。
【０２０７】一方、温度計測装置は、波長を可変でき、
かつ赤外領域の波長を含むレーザ光１３０を出射する半
導体レーザ光源１３１と、レーザ光１３０を２つに分離
するビームスプリッタ１３２と、分離された一方のレー
ザ光１３０をｐ偏光に偏光する偏光器１３３と、真空容
器１２１を通過したレーザ光１３０の光路を変える反射
鏡１３４と、この光路が変えられたレーザ光１３０を分
光する分散型分光計１３５と、この分光されたレーザ光
１３０を検出する主たる検出器１３６と、分離された他
方のレーザ光１３０の強度を検出する従たる検出器１３
７と、この検出器１３７の出力信号（基準信号）と検出
器１３６の出力信号を増幅する増幅器１３８と、この増
幅器１３８の出力信号（波数とその波数における吸収
量）およびあらかじめ与えられた温度変化に対する吸収
量のピーク位置の変化量に関するデータベースに基づい
て、シリコンウェハ１２４の温度を求める演算処理装置
１３９とから構成されている。
【０２０８】半導体レーザ光源１３１は、例えば、Ｔ
ｉ：Ａ１2 Ｏ3 レーザ光源や、ＹＡＧレーザ光を励起光
とした色素レーザ光源等である。
【０２０９】半導体レーザ光源１３１は、ＣａＦ2 窓１
２２を介してシリコンウェハ１２４に照射されるレーザ
光１３０のシリコンウェハ１２４に対する入射角が、ブ
リュースタ角となる位置に設定されている。これによ
り、シリコンウェハ１２４のレーザ光１３０の吸収効率
を高くすることができる。
【０２１０】シリコンウェハ１２４に照射されたレーザ
光１３０は、ウェハ保持機構１２５の孔１２９、ＣａＦ
2 窓１２３を通過し、反射鏡１３４で反射して分散型分
光計１３２に入射する。
【０２１１】これにより、ランプヒータ１２６から離れ
た位置で、レーザ光１３０の分光を行なえ、ランプヒー
タ１２６の大部分の輻射光を除去できる。この結果、レ
ーザ光１３０の波長帯域だけの光を主たる検出器１３６
に導入できる。検出器１３６としては、例えば、広帯域
の波長を検出できるＭＣＴ検出器を用いる。
【０２１２】高速昇温加熱時の温度の制御は以下のよう
にして行なう。
【０２１３】すなわち、半導体レーザ光源１３１のバイ
アス電圧を変化させ、レーザ光１３０の周波数、つまり
赤外光の波数範囲を１０７０ｃｍ-1から１１４０ｃｍ-1
まで掃引するとともに、主たる検出器１３６により０．
１ｃｍ-1おきに吸収量を測定する。
【０２１４】主たる検出器１３６の出力信号は増幅器１
３８を介して随時演算処理装置１３７に転送される。
【０２１５】ここで、増幅器１３８は、従たる検出器１
３４の出力信号（基準信号）の変動に基づいて検出器１
３６の出力信号を補正し、この補正された出力信号が演
算処理装置１３７に転送される。
【０２１６】なお、増幅器１３８から演算処理装置１３
７に基準信号を与え、演算処理装置１３７で出力信号の
補正を行なう構成にしても良い。
【０２１７】また、シリコンウェハ１２４とは別のシリ
コンウェハ（ＦＺ結晶）の吸収量を同様にして測定し、
差スペクトル法を用いて、検出器１３６の出力信号に含
まれる、Ｓｉ原子の格子振動による吸収と輻射成分によ
る光の影響を除去した。
【０２１８】演算処理装置１３７は、最大エントロピー
法を用いてデコンボリューションし、随時、吸収量のピ
ーク位置（波数）を求める。そして、演算処理装置１３
７は、上記吸収量のピーク位置およびあらかじめ用意さ
れた温度変化に対する吸収量のピーク位置の変化量に関
するデータベースを基にシリコンウェハ１２４の温度を
求め、この温度が所定の値になるように、ランプヒータ
１２６をフィードバック制御する。
【０２１９】なお、温度の計測点を２点以上とり、シリ
コンウェハ１２４の面内における温度分布を算出し、そ
の結果を基づいてランプヒータ１２６の出力をフィード
バック制御することにより、シリコンウェハ１２４の昇
温時間の短縮化および温度分布の面内均一性の向上をよ
り効果的に図ることが可能となる。
【０２２０】なお、本実施形態では、１０７０ｃｍ-1か
ら１１４０ｃｍ-1までの波数の光の吸収量のピーク位置
の変化から温度を算出したが、温度を算出することが可
能な波数範囲は上記範囲に限定されるものではない。
【０２２１】例えば、１６８０ｃｍ-1から１７６０ｃｍ
-1までの波数範囲における赤外光の吸収量を０．１ｃｍ
-1おきに計測し、ウイナーフィルター法を用いてデコン
ボリューションしてピーク位置を求めることでも、温度
の算出は可能である。
【０２２２】特に、この波数範囲においては、Ｓｉ原子
による吸収がないので、別のシリコンウェハ（ＦＺ結
晶）を用い、差スペクトル法により、Ｓｉ原子の格子振
動等の影響を除去する必要はない。
【０２２３】また、他の例としては、５０５ｃｍ-1から
５２５ｃｍ-1までの波数範囲における赤外光の吸収量を
０．０２ｃｍ-1おきに測定し、これをガウスディザウル
法を用いてデコンボリューションし、ピーク位置の変動
を求めることでも、温度の算出は可能である。
【０２２４】（第９の実施形態）次に本発明の第９の実
施形態について説明する。本実施形態では、第８の実施
形態と同じ高速昇温装置を用いる。
【０２２５】本実施形態では、第７の実施形態のように
連続した波数範囲において吸収量を求めるのでは無く、
５００ｃｍ-1，６００ｃｍ-1，７００ｃｍ-1，８００ｃ
ｍ-1，９００ｃｍ-1，１０００ｃｍ-1，１２００ｃ
ｍ-1，１５００ｃｍ-1，２０００ｃｍ-1の各点の吸収量
を求め、最小自乗法を用いてＣ×λ2 にカーブフィティ
ングし、Ｃの値を求める。ここで、λは慣用的に用いら
れているレーザ光の波長であり、Ｃは係数である。そし
て、このＣとシリコンウェハ１２４の温度（ウェハ温
度）との関係からウェハ温度を求める。これら（Ｃ、ウ
ェハ温度）は演算処理装置１３７により求められる。
【０２２６】本実施形態でも、このようにして得られた
ウェハ温度が一定になるように、ランプヒータ１２６の
出力をフィードバック制御することにより、第７の実施
形態と同様に、シリコンウェハ１２４の昇温時間の短縮
化および温度分布の面内均一性の向上を図ることができ
る。
【０２２７】なお、第８、第９の実施形態は以下のよう
に種々変形できる。
【０２２８】まず、光源は半導体レーザ光源に限らず、
強力な光源であれば他のものでも使用可能である。波長
可変のレーザ光源を用いる代わりに、波長の異なる複数
のレーザ光源を入れ替えながら用いても良い。この場
合、より強力なレーザ光を得ることが可能となる。
【０２２９】また、レーザ光源としては、Ｔｉ：Ａ１2
Ｏ3 レーザ光源や、ＹＡＧレーザ光を励起光とした色素
レーザ光源等ではなく、つまり、１度に発振する波長が
単一波長である波長可変のレーザ光源ではなく、様々な
波長のレーザ光を同時に発振するマルチモードのレーザ
光源を用い、分光計で必要な波長のレーザ光のみを選別
して使用することも可能である。
【０２３０】また、検出器は、ＭＣＴ検出器に限定され
るものではなく、測定範囲の波数（波長）の光を捉える
ことができるものであれば使用でき、例えば、光学フィ
ルタを備えたＣＣＤカメラ、ＩｎＳｂやＰｂＧｅＴｅや
ＰｂＳｎＴｅなどを材料とする半導体検出器の使用も可
能である。
【０２３１】また、レーザ光の揺らぎの影響を抑制する
方法としては、次のようなものも考えられる。
【０２３２】すなわち、ビームスプリッタで分割された
２つのレーザ光をそれぞれメカニカルチョッパ等で断続
的に１つの検出器に導けば、２つの検出器を用いる場合
のような検出器の固体差による影響を除去することがで
きる。
【０２３３】また、第８、第９の実施形態は、キャリア
による光吸収を用いる測定であり、高分解能を必要とし
ないので、ブリュースター角以外の入射角度でもって、
シリコンウェハにレーザ光を照射することも可能であ
る。
【０２３４】また、第８、第９の実施形態では、シリコ
ンウェハを透過したレーザ光を測定する構成になってい
るが、シリコンウェハで反射したレーザ光を測定する装
置構成にしても良い。
【０２３５】（第１０の実施形態）図２１は、本発明の
第１０の実施形態に係るレジストのＰＥＢ処理に用いる
温度測定機能付き加熱装置（以下、単に加熱装置とい
う）の概略構成を示す模式図である。ここでは、レジス
トパターンを電子ビーム露光を用いて製作する場合につ
いて説明する。
【０２３６】まず、マスク基板上に化学増幅系のレジス
トを０．５μｍの膜厚に塗布し、ホットプレートにて９
０℃、１０分のベーキングを行なう。ここでは、マスク
基板として、石英基板上にクロム、クロム酸化物をそれ
ぞれ主成分とする膜の積層膜が設けられてなり、サイズ
が６インチ角、０．２５インチ厚のものを使用する。次
に加速電圧５０ｋｅＶの可変成形ビーム露光を行なう電
子ビーム露光装置を用いて、露光量１２μＣ／ｃｍ2 の
露光処理を行なう。露光パターンは、０．５μｍのライ
ンアンドスペースである。このようなパターンを上記電
子ビーム露光装置により露光可能な領域の全面（１３５
ｍｍ×１３５ｍｍ）に描画する。
【０２３７】次に図２１に示す加熱装置のホットプレー
ト１４１上にマスク基板１４２を載せて、化学増幅系レ
ジストの酸触媒反応を生じるＰＥＢ処理を行なう。
【０２３８】このとき、ホットプレート１４１の上方に
設けられた送風機１４３から９０℃に予熱された大気１
４４をマスク基板１４２に送る。
【０２３９】また、マスク基板１４２上のレジスト１４
５に検出器１５０からの赤外線１４６をレンズ１４７，
１４８を介して照射し、その反射光１４９を検出器１５
０で検出することで得られる、酸触媒により側鎖が脱離
し減少する、ｔ−ｂｕｔｙｌ基帰属の吸収ピークおよび
あらかじめ用意された温度変化に対する吸収量のピーク
一の変化量に関するデータベースを基づいて、面内温度
分布の時間変化を測定する。ここで、面内における吸収
量の測定箇所の数は２５個である。
【０２４０】そして、この吸収ピークの強度の面内分布
の時間変化を基に３分割されたヒーターの各ヒータブロ
ック１４９ａ〜１４９ｃに投入するパワーをそれぞれ制
御する。
【０２４１】ヒーターブロック１４９ａ〜１４９ｃの制
御にあたっては、中心のヒーターブロック１４９ａに関
しては、その温度を熱電対１５１により測定し、９０℃
になるように投入パワーを制御し、残りの２つのヒータ
ーブロック１４９ｂ，ｃに関しては、これらの温度を熱
電対１５１により測定し、吸収ピークの強度の面内分布
が一様になるように投入パワーをフィードバック制御す
る。
【０２４２】ヒーターブロック１４９ａ〜１４９ｃの制
御は、ホットプレート１４１にマスク基板１４２を載せ
る４５秒前からトレースし、同一の処理を再現する制御
条件を１秒単位で記録する。
【０２４３】次にマスク基板１４２をホットプレート１
４１から直ちに冷却装置のクーリングプレートに移載
し、冷却する。クーリングプレートには、その内部に冷
却水を循環させる機構が備わっており、これによりマス
ク基板１４２を低温に保持することが可能となってい
る。
【０２４４】マスク基板１４２は、プラスチック板によ
り、クーリングプレートから０．３ｍｍの間隔で隔てら
れており、マスク基板１４２上にはクーリングプレート
と同一の温度に予冷された大気が上から吹き付られ、冷
却装置の側方から排気される。このような冷却を５分間
行なう。
【０２４５】次に５分かけて冷却が終了したマスク基板
１４２を５分間室温に放置した後、現像処理を行なう。
【０２４６】ここで、現像は、アルカリ現像液を用い、
スプレー法により行なう。その際、現像温度、現像時間
は例えば２３℃、７５秒とする。また、リンス液として
は純水を用い、リンスは、現像と同様にスプレー法によ
り行なう。その際、リンス時間は例えば３分とする。
【０２４７】最後に、マスク基板を回転乾燥し、レジス
トパターンが完成する。
【０２４８】このようにして作製されたレジストパター
ンの寸法を、測長ＳＥＭにより測定し、１３２ｍｍ角の
１４×１４点の寸法ばらつきデータを得た。その結果、
ばらつきは、２２．５ｎｍ（３σ）まで低減されてい
た。
【０２４９】これに対し、従来法、つまり、ホットプレ
ートに挿入した熱伝対により、マスク基板の温度を制御
する方法では、５０．２ｎｍ（３σ）であった。
【０２５０】また、面内には同心円状の分布は無く、し
たがって、ばらつきの原因は電子ビーム露光装置にある
と考えられる。
【０２５１】また、本実施形態で得られた同一の処理を
再現する制御条件を用いて、実際の製品のＤＲＡＭの作
製に使用する多数のマスクのうち、特にマスク合わせの
厳しい９層（クリティカルレーヤー９層）用のマスク基
板を９枚作製した。マスク基板の処理にあたっては少な
くとも５分間隔を空けた。
【０２５２】寸法の測定は、ＤＲＡＭのメモリーセルに
対応する部分で行ない、各マスク基板について６０箇所
測定した。９枚のマスク基板のうち、２８．７ｎｍ（３
σ）のものが一枚あったが、残りの８枚は２５．０ｎｍ
（３σ）を越えなかった。
【０２５３】この数値は、従来の技術で達成可能な５０
ｎｍ（３σ）に比べて著しく小さい値であり、ばらつき
を十分に小さくできることが分かった。また、残存して
いるばらつきの多くは、温度に依存しない非常に狭い領
域におけるばらつきであり、面内全域に渡るばらつきは
１／３程度まで減少していた。
【０２５４】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。
【０２５５】例えば、上記実施形態では、プラズマ処理
装置として、プラズマＣＶＤ装置の場合について説明し
たが、本発明は、他のプラズマ処理装置、例えば、プラ
ズマエッチング装置やプラズマスパッタ装置にも適用で
きる。
【０２５６】また、上記実施形態では、シリコン酸化膜
の場合について説明したが、シリコン窒化膜等の他の絶
縁膜にも適用できる。
【０２５７】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施できる。
【０２５８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、絶
縁膜に固有の吸収波長領域の光の吸収量の変化量から絶
縁膜の電位差を求めることにより、プラズマにより絶縁
膜に帯電する電荷の量を、絶縁膜に本来不要なキャパシ
タなどの電荷検出用の構造体を形成することなく計測で
きるようになる。
【０２５９】また、本発明によれば、電流検出電極をプ
ラズマ処理室から絶縁するための絶縁部材の構造を工夫
することで、電流検出電極に形成される反応性生物を抑
制しているので、レーザ光を用いた従来法におけるコス
ト上昇の問題や、プラズマ放電をパルス化する従来法に
おけるプラズマ処理速度の低下の問題は生じない。
【０２６０】また、本発明によれば、あらかじめ用意さ
れた吸収スペクトルの温度依存性および吸収スペクトル
の膜厚依存性に係るデータを利用することにより、１つ
の温度・膜厚計測手段により被処理基板の温度および膜
厚を同時に計測できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実験に使用した計測システムを示す模式図
【図２】バイアス電圧を印加した場合のＳｉＯ2 膜のＳ
ｉ−Ｏ−Ｓｉ逆対称伸縮振動の吸収ピーク（約１０７０
ｃｍ-1）の変化を計測した結果を示す図
【図３】ＳｉＯ2 膜７のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ逆対称伸縮振動
の吸収ピークの電場による波数シフトを利用した電位差
計測器の構成を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る帯電量検出機能
付きヘリコン波誘導型プラズマＣＶＤ装置の概略構成を
示す模式図
【図５】ＳｉＯ2 膜の電場と圧力との関係を示す特性図
【図６】高周波電力とＳｉＯ2 膜を横切る電場強度との
関係を示す図
【図７】プラズマＣＶＤ装置に設けたプローブの成膜中
の電流変化を計測するための計測システムを示す概略図
【図８】電圧信号の時間変化をｘ−ｙレコーダを用いて
計測した結果を示す図
【図９】本発明の第３の実施形態に係る汚染量計測装置
を示す断面図
【図１０】シリコン基板上に形成したＳｉＯ2 膜の室温
での赤外吸収スペクトル
【図１１】温度変化に対するＳｉＯ2 膜の赤外吸収スペ
クトルの変化を示す図
【図１２】室温での膜厚変化に対するＳｉＯ2 膜の赤外
吸収スペクトルの変化を示す図
【図１３】温度と波数１１００ｃｍ-1，１０３０ｃｍ-1
における吸収量との関係を示す特性図
【図１４】膜厚と波数１１００ｃｍ-1，１０３０ｃｍ-1
における吸収量との関係を示す特性図
【図１５】本発明の第６の実施形態に係る温度・膜厚測
定機能付き誘導結合型プラズマＣＶＤ装置の概略構成を
示す模式図
【図１６】本発明の第７の実施形態に係る乾式洗浄装置
の概略構成を示す模式図
【図１７】図１７の乾式洗浄装置の石英ボードの詳細を
示す図
【図１８】第７の実施形態の変形例を示す図
【図１９】第７の実施形態の変形例を示す図
【図２０】本発明の第８の実施形態に係る高速昇温装置
の概略構成を示す模式図
【図２１】本発明の第１０の実施形態に係るレジストの
ＰＥＢ処理に用いる加熱装置というの概略構成を示す模
式図
【図２２】プラズマエッチングにおけるシリコン酸化膜
のノッチングやショルダーリングを示す図
【符号の説明】
１…光源 ２…光 ３…試料 ４…分光器 ５…検出器 ６…シリコン基板 ７…ＳｉＯ2 膜 ８…多結晶シリコン膜 ９…支持台 １０…電圧発生源 １１…＋電極 １２…−電極 ２１…プラズマ生成容器 ２２…反応容器 ２３…基板支持台 ２４…ガス供給系 ２５…ガス排気系 ２６…被処理基板 ２７…ランプヒータ ２８…冷却パイプ ３０…ガス供給パイプ ３１…電極 ３２…ガス供給パイプ ３３…ガス供給リング ３４…ヘリコン波励起用アンテナ ３５…磁場発生用コイル ３６…整合器 ３７…高周波電力源 ３８…循環器 ３９…高周波電源 ４０…真空排気装置 ４１…コンダクタンスバルブ ４２…磁場電源 ４３…レーザ光源 ４４…分光器 ４５…レーザ検出器 ４６…演算処理装置 ４７…ミラー ４８…ミラー ４９…赤外光 ５０…ＭＦＣ制御装置 ５１…ランプヒータ電源 ５２…Ａ／Ｄ変換器 ５３…整合器 ７０…ＳｉＯ2 膜 ７１…プローブ ７２…電源電圧源 ７３…抵抗対 ７４…真空容器 ７５…絶縁部材 ８１…レーザ光源 ８２…分光器 ８３…レーザ検出器 ８４…演算処理装置 ８５…赤外光 ８６…ミラー ８７…ミラー ８８…被処理基板 ８９…ガス供給パイプ ９０…ガス供給リング ９１…高周波電源 ９２…整合器 ９３…プラズマ励起アンテナ １０１…横型反応炉 １０２…ＫＢｒ窓 １０３…ＫＢｒ窓 １０４…導入管 １０５…排気管 １０６…キャップ １０７…ヒータ １０８…石英ボード １０９…シリコンウェハ １１０…レーザ光 １１１…レーザ光源 １１２…反射鏡 １１３…反射鏡 １１４…フィルタ １１５…レーザ検出器 １１６…演算処理装置 １１７…反射板 １１８…保護絶縁膜 １２１…真空容器 １２２…ＣａＦ2 窓 １２３…ＣａＦ2 窓 １２４…シリコンウェハ １２５…ウェハ保持機構 １２６…ランプヒータ １２７…ガス導入口 １２８…排気口 １２９…孔 １３０…レーザ光 １３１…レーザ光源 １３２…ビームスプリッタ １３３…偏光器 １３４…反射鏡 １３５…分散型分光計 １３６…主たる検出器 １３７…従たる検出器 １３８…検出器 １３９…演算処理装置 １４１…ホットプレート １４２…マスク基板 １４３…送風機 １４４…大気 １４５…レジスト １４６…赤外線 １４７…レンズ １４８…レンズ １４９ａ〜１４９ｃ…ヒーターブロック １５０…検出器 １５１…熱電対
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/31 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｑ 21/66 Ｐ Ｌ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｚ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ (72)発明者 宮島 秀史 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 東川 巌 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎工場内 (72)発明者 堀田 正樹 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】赤外領域の波長を含む光を絶縁膜に照射す
    る光照射手段と、 前記絶縁膜で吸収される前記光のうち、前記絶縁膜に固
    有の吸収波長領域における光の吸収量を検出する光吸収
    量検出手段と、 前記光の吸収量の変化量に基づいて、前記絶縁膜の電位
    差を計測する電位差計測手段とを具備してなることを特
    徴とする計測装置。
  2. 【請求項２】プラズマを用いて絶縁膜に所定のプラズマ
    処理を施すためのプラズマ処理手段と、 前記絶縁膜を載置する電極と、 赤外領域の波長を含む光を前記絶縁膜に照射する光照射
    手段と、 前記絶縁膜で吸収される前記光のうち、前記絶縁膜に固
    有の吸収波長領域における光の吸収量の変化量を検出す
    る光吸収量検出手段と、 前記光の吸収量の変化量に基づいて、前記プラズマと前
    記電極との間に生じる電位差により、前記プラズマによ
    り前記絶縁膜が帯電することにより生じる前記絶縁膜の
    電位差を計測する電位差計測手段とを具備してなること
    を特徴とする計測装置。
  3. 【請求項３】赤外領域の波長を含む光を絶縁膜に照射
    し、この絶縁膜に吸収される前記光のうち、前記絶縁膜
    に固有の吸収波長領域における光の吸収量の変化量に基
    づいて、前記絶縁膜の電位差を計測することを特徴とす
    る計測方法。
  4. 【請求項４】赤外領域の波長を含む光をプラズマに晒さ
    れる絶縁膜に照射し、この絶縁膜に吸収される前記光の
    うち、前記絶縁膜に固有の吸収波長領域における光の吸
    収量の変化量に基づいて、前記プラズマにより前記絶縁
    膜が帯電することにより生じる前記絶縁膜の電位差を計
    測することを特徴とする計測方法。
  5. 【請求項５】プラズマ処理を行なうプラズマ処理室の内
    部と接し、前記プラズマ処理室に対して負の電圧が印加
    された電流検出電極と、 この電流検出電極を前記プラズマ処理室と絶縁するとと
    もに、前記プラズマ処理室内の物質により前記電流検出
    電極に被着物が形成されるのを抑制する絶縁部材と、 前記電流検出電極により検出された電流に基づいて、前
    記プラズマ処理室内の汚染量を計測する汚染量計測手段
    とを具備してなることを特徴とする計測装置。
  6. 【請求項６】プラズマ処理を行なうプラズマ処理室の内
    部と接し、前記プラズマ処理室に対して負の電圧が印加
    された電流検出電極を用意し、前記プラズマ処理室内の
    物質により前記電流検出電極に形成される被着物を、前
    記電流検出電極を前記プラズマ処理室と絶縁する絶縁部
    材により抑制して、前記検出電極により検出された電流
    に基づいて、前記プラズマ処理室内の汚染量を計測する
    ことを特徴とする計測方法。
  7. 【請求項７】赤外領域の波長を含む光を被処理基体に照
    射する光照射手段と、 前記被処理基体で吸収される前記光のうち前記被処理基
    体に固有の吸収波長領域における光の吸収ピークの波数
    の変化、およびあらかじめ用意された前記被処理基体に
    対する前記光の吸収スペクトルの温度依存性に係るデー
    タに基づいて前記被処理基体の温度を計測し、ならびに
    前記被処理基体に固有の吸収波長領域における光の吸収
    量の変化、およびあらかじめ用意された前記被処理基体
    に対する前記光の吸収スペクトルの膜厚依存性に係るデ
    ータに基づいて前記被処理基体の膜厚を同時に計測する
    温度・膜厚計測手段とを具備してなることを特徴とする
    計測装置。
  8. 【請求項８】二つ以上の赤外領域の波長を含む光を被処
    理基体に照射する光照射手段と、 前記被処理基体で吸収される前記光のうち前記被処理基
    体に固有の吸収波長領域における二つ以上の光の吸収量
    の変化、あらかじめ用意された前記被処理基体に対する
    前記二つ以上の光の吸収スペクトルの温度依存性に係る
    データ、およびあらかじめ用意された前記被処理基体に
    対する前記二つ以上の光の吸収スペクトルの膜厚依存性
    に係るデータに基づいて、前記被処理基体の温度および
    膜厚を計測する温度・膜厚計測手段とを具備してなるこ
    とを特徴とする計測装置。
  9. 【請求項９】赤外領域の波長を含む光を被処理基体に照
    射する光照射手段と、 前記被処理基体で吸収される前記光のうち前記被処理基
    体に固有の吸収波長領域における光の吸収ピークの波数
    の変化、およびあらかじめ用意された前記被処理基体に
    対する前記光の吸収スペクトルの温度依存性に係るデー
    タに基づいて前記被処理基体の温度を計測する温度計測
    手段とを具備してなることを特徴とする計測装置。
JP6514797A 1996-05-16 1997-03-18 計測装置および計測方法 Expired - Lifetime JP3329685B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6514797A JP3329685B2 (ja) 1996-05-16 1997-03-18 計測装置および計測方法
US08/857,360 US5851842A (en) 1996-05-16 1997-05-15 Measurement system and measurement method

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12191896 1996-05-16
JP8-121918 1996-05-16
JP6514797A JP3329685B2 (ja) 1996-05-16 1997-03-18 計測装置および計測方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1031039A true JPH1031039A (ja) 1998-02-03
JP3329685B2 JP3329685B2 (ja) 2002-09-30

Family

ID=26406275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6514797A Expired - Lifetime JP3329685B2 (ja) 1996-05-16 1997-03-18 計測装置および計測方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5851842A (ja)
JP (1) JP3329685B2 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003519380A (ja) * 2000-01-05 2003-06-17 東京エレクトロン株式会社 透過分光を用いるウェハ帯域エッジの測定方法、及びウェハの温度均一性を制御するためのプロセス
US6994750B2 (en) 2001-09-10 2006-02-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Film evaluating method, temperature measuring method, and semiconductor device manufacturing method
KR100667339B1 (ko) 2005-01-11 2007-01-12 삼성전자주식회사 바이오 센서 및 그 시스템
JP2007178265A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Yamatake Corp 温度計測方法および温度計測装置
JP2008026087A (ja) * 2006-07-20 2008-02-07 Canon Inc 電磁波を用いる検査装置及び方法
JP6547925B1 (ja) * 2017-09-29 2019-07-24 株式会社村田製作所 圧電基板の製造装置及び圧電基板の製造方法

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000091637A (ja) * 1998-09-07 2000-03-31 Rohm Co Ltd 半導体発光素子の製法
US6783643B2 (en) * 1999-06-22 2004-08-31 President And Fellows Of Harvard College Control of solid state dimensional features
US7582490B2 (en) * 1999-06-22 2009-09-01 President And Fellows Of Harvard College Controlled fabrication of gaps in electrically conducting structures
US7118657B2 (en) * 1999-06-22 2006-10-10 President And Fellows Of Harvard College Pulsed ion beam control of solid state features
US6464842B1 (en) 1999-06-22 2002-10-15 President And Fellows Of Harvard College Control of solid state dimensional features
US7258838B2 (en) 1999-06-22 2007-08-21 President And Fellows Of Harvard College Solid state molecular probe device
EP1192453B1 (en) * 1999-06-22 2012-02-15 President and Fellows of Harvard College Molecular and atomic scale evaluation of biopolymers
US6160621A (en) * 1999-09-30 2000-12-12 Lam Research Corporation Method and apparatus for in-situ monitoring of plasma etch and deposition processes using a pulsed broadband light source
US6532428B1 (en) * 1999-10-07 2003-03-11 Advanced Micro Devices, Inc. Method and apparatus for automatic calibration of critical dimension metrology tool
KR100332802B1 (ko) * 2000-02-07 2002-04-18 구자홍 Ｕｖ 스펙트로미터를 이용한 플라즈마로 중합된 고분자막성능 평가 장치
US6430934B2 (en) * 2000-02-10 2002-08-13 Light And Sound Design Ltd. Super cooler for a heat producing device
TW580735B (en) * 2000-02-21 2004-03-21 Hitachi Ltd Plasma treatment apparatus and treating method of sample material
US6653852B1 (en) 2000-03-31 2003-11-25 Lam Research Corporation Wafer integrated plasma probe assembly array
JP4757370B2 (ja) * 2000-05-30 2011-08-24 住友化学株式会社 エピタキシャル基板の製造方法
US6573999B1 (en) 2000-07-14 2003-06-03 Nanometrics Incorporated Film thickness measurements using light absorption
US7196782B2 (en) * 2000-09-20 2007-03-27 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for determining a thin film characteristic and an electrical property of a specimen
US6891627B1 (en) 2000-09-20 2005-05-10 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for determining a critical dimension and overlay of a specimen
US7563328B2 (en) * 2001-01-19 2009-07-21 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for gas injection system with minimum particulate contamination
JP4738610B2 (ja) * 2001-03-02 2011-08-03 株式会社トプコン 基板表面の汚染評価方法及び汚染評価装置と半導体装置の製造方法
WO2002084471A1 (en) * 2001-04-13 2002-10-24 Sun Microsystems, Inc. Virtual host controller interface with multipath input/output
JP3857623B2 (ja) * 2001-08-07 2006-12-13 株式会社日立国際電気 温度制御方法及び半導体装置の製造方法
US6767799B2 (en) * 2001-12-28 2004-07-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser beam irradiation method
US6582973B1 (en) * 2002-04-05 2003-06-24 Texas Instruments Incorporated Method for controlling a semiconductor manufacturing process
US6710889B2 (en) * 2002-07-02 2004-03-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Method for improved dielectric layer metrology calibration
TWI238680B (en) * 2002-09-30 2005-08-21 Tokyo Electron Ltd Plasma processing system and method
JP2004193155A (ja) * 2002-12-06 2004-07-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 帯電量評価装置、その製造方法および帯電量の評価方法
US7319942B2 (en) * 2003-11-26 2008-01-15 Raytheon Company Molecular contaminant film modeling tool
US7223706B2 (en) * 2004-06-30 2007-05-29 Intersil Americas, Inc. Method for forming plasma enhanced deposited, fully oxidized PSG film
US7735452B2 (en) * 2005-07-08 2010-06-15 Mks Instruments, Inc. Sensor for pulsed deposition monitoring and control
JP4943047B2 (ja) 2006-04-07 2012-05-30 東京エレクトロン株式会社 処理装置及び処理方法
US9074285B2 (en) * 2007-12-13 2015-07-07 Lam Research Corporation Systems for detecting unconfined-plasma events
US8310670B2 (en) * 2009-07-08 2012-11-13 Universidade De Vigo Method for removal of wax from porous stones in historical monuments
US8373427B2 (en) 2010-02-10 2013-02-12 Skyworks Solutions, Inc. Electron radiation monitoring system to prevent gold spitting and resist cross-linking during evaporation
JP6286215B2 (ja) 2014-01-28 2018-02-28 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
RU2607297C1 (ru) * 2015-07-15 2017-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Аквамодуль" Способ определения эффективной толщины диффузионного слоя
US9909926B2 (en) * 2016-05-31 2018-03-06 Ams Sensors Uk Limited Chemical sensor
US11469082B1 (en) * 2018-06-08 2022-10-11 Innoveering, LLC Plasma-based electro-optical sensing and methods
KR102421208B1 (ko) * 2020-09-10 2022-07-14 에스케이씨솔믹스 주식회사 연마 패드 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
US20230109008A1 (en) * 2021-10-05 2023-04-06 Kla Corporation Spectroscopic Reflectometry And Ellipsometry Measurements With Electroreflectance Modulation

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5290383A (en) * 1991-03-24 1994-03-01 Tokyo Electron Limited Plasma-process system with improved end-point detecting scheme
US5683538A (en) * 1994-12-23 1997-11-04 International Business Machines Corporation Control of etch selectivity
EP0735565B1 (en) * 1995-03-31 1999-06-02 International Business Machines Corporation Method and apparatus for monitoring the dry etching of a dielectric film to a given thickness

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003519380A (ja) * 2000-01-05 2003-06-17 東京エレクトロン株式会社 透過分光を用いるウェハ帯域エッジの測定方法、及びウェハの温度均一性を制御するためのプロセス
JP4808889B2 (ja) * 2000-01-05 2011-11-02 東京エレクトロン株式会社 透過分光を用いるウェハ帯域エッジの測定方法、及びウェハの温度均一性を制御するためのプロセス
US6994750B2 (en) 2001-09-10 2006-02-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Film evaluating method, temperature measuring method, and semiconductor device manufacturing method
KR100667339B1 (ko) 2005-01-11 2007-01-12 삼성전자주식회사 바이오 센서 및 그 시스템
JP2007178265A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Yamatake Corp 温度計測方法および温度計測装置
JP2008026087A (ja) * 2006-07-20 2008-02-07 Canon Inc 電磁波を用いる検査装置及び方法
JP6547925B1 (ja) * 2017-09-29 2019-07-24 株式会社村田製作所 圧電基板の製造装置及び圧電基板の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US5851842A (en) 1998-12-22
JP3329685B2 (ja) 2002-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3329685B2 (ja) 計測装置および計測方法
US6528427B2 (en) Methods for reducing contamination of semiconductor substrates
KR101010419B1 (ko) 열 프로세스에 의한 식각된 챔버로부터 할로겐 잔류물들을 제거하기 위한 통합 방법
US7989364B2 (en) Plasma oxidation processing method
KR100539845B1 (ko) 처리장치와 처리방법
KR101220073B1 (ko) 기판 상의 실리콘층을 에칭하는 방법, 기판 상의 실리콘층을 에칭하기 위한 플라즈마 처리 시스템 및 컴퓨터 판독가능한 매체
KR102227883B1 (ko) 급속 열 활성화 공정과 함께 플라즈마를 이용하는 원자층 에칭 공정
JP2009503889A (ja) 低誘電率膜エッチング後の無損傷アッシングプロセス及びシステム
JP6963097B2 (ja) プラズマ処理方法
US5543336A (en) Removing damage caused by plasma etching and high energy implantation using hydrogen
US20190287825A1 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
JP4522888B2 (ja) プラズマ処理装置におけるｆ密度測定方法とプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
US11295960B1 (en) Etching method
TW200521416A (en) Methods and apparatus for in situ substrate temperature monitoring
JP2013057660A (ja) 独立光源を用いたウェハ温度測定のための方法及び装置
US20040018647A1 (en) Method for controlling the extent of notch or undercut in an etched profile using optical reflectometry
JPH0964307A (ja) 酸化物薄膜の熱処理方法
JP3204145B2 (ja) プラズマ処理装置
US20040180269A1 (en) Method and apparatus for multilayer photoresist dry development
US20060196846A1 (en) Plasma processing method and apparatus, and method for measuring a density of fluorine in plasma
JP3563214B2 (ja) プラズマエッチング方法
JP2000150493A (ja) 半導体装置の製造装置
JP2006245234A (ja) プラズマ処理方法および装置
US8048325B2 (en) Method and apparatus for multilayer photoresist dry development
US20240047222A1 (en) Etching method

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080719

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090719

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090719

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100719

Year of fee payment: 8