KR100511816B1 - 반도체 제조 방법 및 플라즈마 처리 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

레이저광을 처리실 내에 조사하여 처리실 내의 이물질로부터의 산란광을 검출함으로써 처리실 내의 이물질의 유무를 판정할 때에, 산란광의 검출을 넓은 화각과 깊은 촛점 심도를 갖는 검출 렌즈에 의해 행함으로써, 처리실 내에 부유한 이물질의 검출을 간단한 구성의 검출 광학계에서 광범위에 걸쳐서 대략 동일한 감도로 행할 수 있도록 하였다.

Description

반도체 제조 방법 및 플라즈마 처리 방법 및 그 장치{SEMICONDUCTOR DEVICE PROCESSING METHOD AND PLASMA PROCESSING METHOD AND ITS APPARATUS}

본 발명은 반도체 기판이나 액정 기판 등의 반도체 제조 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 박막의 생성(성막)이나 에칭 등의 가공을 행하는 처리실(진공 처리실) 내에 부유한 이물질 및 처리실의 오염 상황을 제자리에서 계측하는 기능을 구비한 반도체 제조 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

에칭 장치를 비롯하여 플라즈마를 이용한 처리가 반도체 제조 공정이나 액정 표시 장치용 기판 제조 공정에 널리 적용되어 있다.

플라즈마를 이용한 처리 장치의 일예로서, 플라즈마 에칭 장치가 알려져 있다. 상기 플라즈마 에칭 장치에서는 플라즈마 처리에 의한 에칭 반응에 의해 생성된 반응 생성물이 플라즈마 처리실의 벽면 혹은 전극에 퇴적하고, 이것이 시간 경과에 수반하여 박리하여 부유 이물질이 되는 것이 알려져 있다. 이 부유 이물질은 에칭 처리가 종료되어 플라즈마 방전이 정지한 순간에 웨이퍼 상으로 낙하하여 부착 이물질이 되어, 회로의 특성 불량이나 패턴 외관 불량을 일으킨다. 그리고, 최종적으로는 수율의 저하나 소자의 신뢰성 저하의 원인이 된다.

상기 웨이퍼 표면에 부착된 이물질을 검사하는 장치는 다수 보고되어 실용화되어 있지만, 이들은 플라즈마 처리 장치로부터 일단 웨이퍼를 빼내어 검사를 행하는 것으로, 이물질이 많이 발생하고 있다고 판단된 시점에서는 이미 다른 웨이퍼의 처리가 진행되고 있어, 불량의 대량 발생에 의한 수율 저하의 문제가 있다. 또한, 처리 후의 평가에서는 처리실 내의 이물질의 발생 분포, 경시 변화 등은 알 수 없다.

따라서, 처리실 내의 오염 상황을 제자리에서 리얼 타임 모니터하는 기술이 반도체 제조나 액정 제조 등의 분야에서 요구되고 있다. 그리고, 처리실 내에서 부유하는 이물질의 크기는 서브 미크론으로부터 수백 ㎛의 범위이지만, 256 Mbit DRAM(Dynamic Random Access Memory), 또는 1 Gbit DRAM으로 고집적화가 진행하는 반도체 분야에 있어서는 회로 패턴의 최소 선폭은 0.25 내지 0.18 ㎛로 미세화의 일로를 걷고 있고, 검출해야 할 이물질의 크기도 서브 미크론 오더가 요구되고 있다.

플라즈마 처리실 등의 처리실(진공 처리실) 내에 부유한 이물질을 모니터하는 종래 기술로서는, 일본 특허 공개 평3-25355호 공보(제1 종래 기술), 일본 특허 공개 평10-213539호 공보(제2 종래 기술), 일본 특허 공개 평11-251252호 공보(제3 종래 기술) 및 일본 특허 공개 평11-330053호 공보(제4 종래 기술)에 개시된 기술을 들 수 있다.

상기 제1 종래 기술에는 반도체 장치용 기판 표면에 부착된 미세 입자 및 부유하고 있는 미세 입자를 레이저광에 의한 산란을 이용하여 측정하는 미세 입자 측정 장치에 있어서, 파장이 동일하고 상호 위상차가 있는 소정의 주파수로 변조된 2개의 레이저광을 발생시키는 레이저광 위상 변조부와, 상기 2개의 레이저광을 상기의 측정 대상인 미세 입자를 포함하는 공간에 있어서 교차시키는 광학계와, 상기 2개의 레이저광이 교차된 영역에 있어서 측정 대상인 미세 입자에 의해 산란시킨 빛을 수광하여 전기 신호로 변환하는 광검출부와, 이 산란광에 의한 전기 신호 중에서 상기 레이저광 위상 변조부에서의 위상 변조 신호와 주파수가 동일 또는 2배이고, 또한 상기 위상 변조 신호와의 위상차가 시간적으로 일정한 신호 성분을 취출하는 신호 처리부를 구비한 미세 입자 측정 장치가 개시되어 있다.

또한, 상기 제2 종래 기술에는 측정 체적을 가로지르며 조사하는 광빔을 송출하는 광송출기와, 광검출기와 상기 측정 체적으로부터의 산란광을 집광하여 그 빛을 상기 광검출기를 향하게 하는 광학계을 포함하고, 그 광검출기를 향하게 된 빛의 강도를 나타내는 신호를 그 광검출기가 발생하도록 구성한 검출기와, 상기 광검출기로부터의 신호를 분석하도록 서로 접속되어 상기 광검출기로부터의 신호 중 펄스를 검출하는 펄스 검출기와, 미립자에 대응하여 그 미립자가 상기 측정 체적 속을 움직이는 동안의 상기 빔에 의한 복수회의 조사에 수반하는 상기 미립자에 의한 산란광에 기인하는 일련의 펄스를 특정하는 사상 검출기를 포함하는 신호 처리 수단을 포함하는 미립자 센서가 기재되어 있다.

또한, 제3 및 제4 종래 기술에는 원하는 파장을 갖고, 원하는 주파수로 강도 변조한 빛을 처리실 내에 조사하고, 처리실 내로부터 얻게 되는 산란광을 상기 원하는 파장 성분으로 분리하고 수광하여 신호로 변환하고, 상기 신호로부터 상기 강도 변조한 원하는 주파수 성분을 추출함으로써 플라즈마 속 혹은 그 근방에 부유한 이물질을 나타내는 신호를 상기 플라즈마에 의한 것으로부터 분리하여 검출하는 이물질 모니터링 기술이 기재되어 있다. 특히, 제3 종래 기술의 도15 및 도16에는 간섭 필터, 결상 렌즈, 광로 길이 보정 프리즘, 복수의 핀 홀 및 병렬 출력 타입의 포토 다이오드 영역으로 이루어지는 측방 산란 광검출 광학계가 기재되어 있다.

그런데, 256 Mbit DRAM, 또는 1 Gbit DRAM으로 고집적화가 진행하는 반도체 분야에 있어서는 회로 패턴의 최소 선폭은 0.25 내지 0.18 ㎛로 미세화의 일로를 걷고 있어, 검출해야 할 이물질의 크기도 서브 미크론 오더가 요구되고 있다.

그러나, 상기 제1, 제2 종래 기술에서는 이물질 산란광과 플라즈마 발광의 분리가 곤란하므로, 비교적 큰 이물질의 관측에 적용이 한정되고, 서브 미크론 오더의 미소 이물질을 검출하는 것은 곤란하다고 생각된다.

한편, 상기 제7 및 제8 종래 기술은 원하는 파장을 갖고, 원하는 주파수로 강도 변조한 빛을 처리실 내에 조사하고, 처리실 내로부터 얻게 되는 산란광을 상기 원하는 파장 성분으로 분리하고 수광하여 신호로 변환하고, 상기 신호로부터 상기 강도 변조한 원하는 주파수 성분을 추출하도록 하였으므로, 이물질 산란광과 플라즈마 발광의 분리가 가능하지만, 검출 광학계가 복잡하고, 또한 고가라는 과제를 갖고 있었다.

본 발명의 이러한 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 양호한 실시예의 후술되는 특정 설명으로부터 명백해 질 것이다.

본 발명은 플라즈마 처리실 내에 있어서의 플라즈마 속 혹은 그 근방의 서브 미크론까지의 부유한 미소 이물질에 대해 플라즈마 발광과 분리하여 검출하는 검출 감도를 대폭으로 향상하고, 게다가 검출 광학계를 간소화하여 플라즈마 처리실 내의 오염 상황에 대해 리얼 타임 모니터링을 가능하게 하여 수율 향상을 도모한 플라즈마 처리 방법 및 그 장치이다.

또한 본 발명은 플라즈마 처리실 내에 있어서의 플라즈마 속 혹은 그 근방의 서브 미크론까지의 부유한 미소 이물질에 대해 플라즈마 발광과 분리하여 검출하는 검출 감도를 대폭으로 향상하고, 게다가 검출 광학계를 간소화하여 플라즈마 처리실 내의 오염 상황에 대해 리얼 타임 모니터링을 가능하게 하여 고수율이면서 고품질인 반도체를 제조할 수 있도록 한 반도체 제조 방법이다.

즉, 본 발명은 예를 들어 처리실 내의 피처리 기판(반도체 기판)에 원하는 박막 생성 또는 가공 처리를 실시할 때에 외부의 레이저 광원으로부터 레이저광을 관측창을 통해 처리실 내로 조사하고, 그리고 처리실 내의 이물질에 의해 산란된 산란광을 하나의 검출 렌즈에 의해 수광하여, 상기 검출 신호로부터 이물질의 갯수, 크기, 분포 및 처리실 내벽의 오염 상황을 판별하여, 이 판별 결과를 디스플레이 상에 표시하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 처리실 내에 반도체 기판을 투입하는 투입 스텝과, 상기 처리실 내에 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생 스텝과, 상기 처리실 내에 있어서 상기 발생된 플라즈마의 반응에 의해 상기 반도체 기판에 대해 처리를 실시하여 반도체 기판을 제조하는 제조 스텝과, 상기 처리실 내에 있어서 상기 발생된 플라즈마 속 혹은 그 근방에 부유하는 이물질을 검출하는 이물질 검출 스텝과, 상기 제조된 반도체 기판을 처리실로부터 취출하는 취출 스텝을 포함하고, 상기 이물질 검출 스텝은 레이저광을 주사 광학계에 의해 상기 처리실에 설치된 창을 통해 상기 처리실 내에 투입된 반도체 기판 상을 주사시켜 조사하는 조사 스텝과, 상기 조사 스텝에 있어서 반도체 기판 상을 레이저광을 주사하였을 때, 상기 반도체 기판 상의 전영역에 발생한 부유 이물질로부터의 산란광을 상기 처리실에 설치된 창을 통해 입사면으로 입사하게 하는 넓은 화각을 갖고, 상기 주사 광학계의 조사 광축과 다른 검출 광축을 갖는 검출 렌즈로 입사면에 집광시키고, 상기 입사면에 집광된 빛을 검출기로 수광하여 제1 신호로 변환하는 검출 스텝과, 상기 제1 신호로부터 상기 부유 이물질 정보를 얻는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 방법 및 플라즈마 처리 방법이다.

본 발명에 관한 플라즈마 처리실 내의 오염 상황에 대해 리얼 타임 모니터링을 가능하게 하여 수율 향상을 도모한 플라즈마 처리 방법 및 그 장치 및 이물질 부착에 의한 불량의 피처리 기판(피처리 대상물)을 저감하여 고품질의 반도체 소자 등을 제조하기 위한 반도체 제조 방법 및 그 제조 라인의 실시 형태에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 반도체 소자 등을 제조하기 위한 플라즈마 처리 장치로서는, 플라즈마 에칭 장치 및 플라즈마 성막 장치 등이 있다. 이들의 플라즈마 처리 장치는 처리실 내에 플라즈마를 발생시켜 피처리 기판에 대해 에칭을 실시하거나, CVD나 스퍼터링에 의해 성막을 실시하는 것이다.

이상, 이들의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 처리실 내의 오염 상황(이물질 등의 발생 상황)을 리얼 타임 모니터링하는 실시 형태를 도1 내지 도21을 이용하여 설명한다.

우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 플라즈마 처리 장치에 대해 도1을 이용하여 설명한다. 도1의 (a)에 도시한 바와 같이, 에칭 처리 장치(80)는 피처리 기판(W)을 적재한 전극(82) 상에 플라즈마(71)를 발생시키고, 상기 발생한 플라즈마에 의해 피처리 기판(W)에 대해 처리를 하는 것이다. 이 플라즈마 처리 장치에 있어서 피처리 기판(W)에 대해 플라즈마 처리하고 있는 시간 경과와 함께, 반응 생성물이 배기되지 않고 일부가 처리실(86) 내의 벽면이나 전극에 퇴적되어 가게 된다. 또한, 피처리 기판(W)을 다수매에 대해 플라즈마 처리해 가는 데 수반하여 퇴적한 반응 생성물이 많이 박리되어 처리실(86) 내에 다량으로 부유하고, 다음에 플라즈마(71) 내에 침입하여, 그 대부분이 피처리 기판(W)의 표면에 부착되어 많은 이물질이 부착된 불량의 피처리 기판(W)을 만들게 된다. 특히, 피처리 기판에 형성되는 회로 패턴의 고집적화가 진행하여 반도체 분야에 있어서는, 회로 패턴의 최소 선폭은 0.25 내지 0.13 ㎛, 혹은 그 이하와 미세화의 일로를 걷고 있다. 따라서, 피처리 기판의 표면에 부착되는 이물질 사이즈가 서브 미크론 오더라도 불량의 피처리 기판이 만들어지게 된다.

또한, 이하에 서술하는 본 발명에 관한 실시 형태에서는 플라즈마 드라이 에칭 장치에 이용되고 있는 평행 평판형 플라즈마 에칭 장치로의 적용예를 도시하지만, 본 발명의 적용 범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명은 스퍼터 장치나 CVD 장치 등의 박막 생성(성막) 장치, 혹은 ECR 에칭 장치나 마이크로파 에칭 장치, 또는 에싱 장치 등의 각종 박막 생성, 가공 장치로의 적용이 가능하다.

우선, 본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치의 제1 실시 형태에 대해 도1 내지 도11을 이용하여 설명한다. 도1의 (a), (b)는 본 제1 실시 형태에 관한 처리실 내 이물질 모니터(이물질 검출 장치)를 설치한 에칭 처리 장치의 구성을 도시한 도면이다.

도1의 (a)에 도시한 바와 같이, 에칭 처리 장치에서는 시그널 제너레이터(83)로부터의 고주파 신호에 의해 파워 앰프(84)의 출력 전압을 변조하고, 이 고주파 전압을 분배기(85)에 의해 분배하여 플라즈마 처리실(86) 내에 있어서 서로 평행하게 배치한 상부 전극(81)과 하부 전극(82) 사이에 인가하고, 양 전극 사이에서의 방전에 의해 공급된 에칭용 가스를 플라즈마화하여 플라즈마(71)를 발생시키고, 그 활성종으로 피처리체로서의 반도체 기판(웨이퍼)(W)을 에칭한다. 고주파 신호로서는, 예를 들어 380 내지 800 ㎑ 정도가 이용된다. 또한, 에칭 처리 장치는 에칭의 진행 상황을 감시하여 그 종점을 가능한 한 정확하게 검출함으로써 소정의 패턴 형상 및 깊이가 되도록 에칭 처리를 행한다. 즉, 종점이 검출되면 파워 앰프(6)의 출력이 정지되고, 그 후 피처리 기판(W)은 처리실(86)로부터 반출된다. 그 밖에, 플라즈마 에칭 장치(80)로서는 공진시킨 마이크로파를 도입하여 자계 혹은 전계에 의해 플라즈마화하여 에칭하는 것이 있다.

또한, 플라즈마 성막 장치로서는 예를 들어 CVD 가스를 상부 전극으로부터 공급하고, 이 공급된 CVD 가스를 고주파 전력에 의해 플라즈마화하여 반응시켜 피처리 기판 상에 성막하는 것이 있다.

다음에 본 발명에 관한 플라즈마 부유 이물질 계측 장치(이물질 검출 장치)(5000)에 대해 설명한다. 처리실 내 이물질 계측 장치(5000)는 주로 레이저 조명 광학계(2000)와, 산란광 검출 광학계(3000)와, 재생 및 신호 처리계(4000)에 의해 구성된다. 그리고, 처리실 내 이물질 계측 장치(5000)의 제1 실시예에서는 레이저 조명 광학계(2000)에 있어서의 조명광 출구부와 산란광 검출 광학계(3000)에 있어서의 검출광 입구부가 플라즈마 처리실(86)의 측면에 설치된 관측창(창유리)(20a)에 대향하도록 배치된다. 즉, 산란광 검출 광학계(3000)는 레이저광을 조사하는 관측창(창유리)(20a)을 통해 검출하므로, 부유 이물질로부터 발생하는 후방 산란광을 주로 검출하게 된다.

레이저 조명 광학계(2000)에서는 우선 레이저 광원(예를 들어, 파장 532 ㎚의 고체 레이저광, 633 ㎚의 He-Ne 레이저광, 514.5 ㎚의 Ar 레이저광, 780 ㎚의 반도체 레이저광 등을 출사하는 것)(9)으로부터 출사된 빔(101)을 강도 변조기(8)에 입사시킨다. 강도 변조기(8)로서는 AO(음향 광학) 변조기나 개구를 형성한 원판을 고속 회전하도록 구성한 기계적인 강도 변조기 등으로 구성할 수 있다. 계산기(18)로부터의 제어 신호(19)에 의거하여 발진기(11)로부터 출력된, 예를 들어 주파수 170 ㎑, 듀티 40 내지 60 ％(바람직하게는 50 ％)의 직사각형파 신호를 강도 변조기(8)를 구동하는 드라이버(10)에 인가함으로써 상기 빔(101)은 상기 강도 변조기(8)에 의해 상기 주파수로 강도 변조된다. 여기서, 에칭 처리 장치의 전극에 인가하는 고주파 전압을 400 ㎑로 한 본 실시 형태에서는, 레이저 강도 변조 주파수는 400 ㎑ 및 그 고주파 성분 800 ㎑, 1, 2 ㎒와는 다른 상기 주파수 170 ㎑ 등이 좋다. 이유에 대해서는 이후에 설명한다.

강도 변조된 빔(102)은 렌즈군(6)에 의해 피처리 기판(웨이퍼)(W)의 중심에 집광시킨다. 또한, 갈바노 미러(주사 광학계)(3)에 의해 반사되어 플라즈마 처리실(86)의 측면에 설치된 관측창(20a)을 통해 처리실(86) 내로 유도된다. 또한, 상기 렌즈군(6)으로서는 일본 특허 공개 평11-251252호 공보에 기재된 촛점 심도 약 300 ㎜에 걸쳐서, 직경 약 10 내지 30 ㎛ 정도의 스폿을 유지할 수 있는 광학계로 구성해도 좋지만 고가가 된다.

여기서, 갈바노 미러(주사 광학계)(3)를 회전시킴으로써 빔을 피처리 기판(웨이퍼)면에 평행한 면 내에서 주사함으로써, 피처리 기판(웨이퍼)(W)의 바로 위 전체면에서의 조사(이물질 검출)가 가능해진다. 주사 광학계(3)로서는 빔을 웨이퍼면에 평행한 면 내에서 주사할 수 있는 광학계이면 좋고, 갈바노 미러에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 회전되는 프리즘으로 구성할 수도 있다.

다음에, 이물질 산란광의 검출 방법에 대해 설명한다. 도2에 도시한 바와 같이, 플라즈마 처리실(86) 내로 유도된 강도 변조된 빔(102)은 처리실 내의 이물질(21a, 21b, 21c)에 의해 산란된다. 상기 이물질 산란광 중, 주로 후방 산란광이 도1 및 도5의 (a)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼면에 평행한 면에 있어서 관측창(20a)을 통해 조사 광축에 대해 기울기를 가진 검출 광축을 갖는 검출 렌즈(22)에 의해 검출된다. 이와 같이 검출 렌즈(22)의 검출 광축을 주사 광학계(3)를 포함하는 렌즈군(6)의 조사 광축을 다르게 함으로써, 검출 광축과 조사 광축의 맞춤 조정을 불필요하게 하는 것이 가능해졌다. 단, 주사 광학계(3)를 주사시켰을 때, 관측창(20a)의 입사면에서 정반사한 빔이 검출 렌즈(22)의 동공 속에 입사시키지 않도록 할 필요가 있다. 그를 위해서는 관측창(20a)의 입사면을 수직 방향에 대해 약간 기울어지게 하면 된다.

또한, 검출 렌즈(22)는 피처리 기판(웨이퍼)(W)의 바로 위 전체면에 발생한 부유 이물질로부터의 후방 산란광을 전부 검출할 필요가 있으므로, 도3에 도시한 바와 같이, 예를 들어 카메라용 광각 렌즈나 어안 렌즈와 같이 넓은 화각 및/또는 깊은 피사계 심도를 갖는 렌즈가 필요해진다. 즉, 검출 렌즈(22)는 적어도 웨이퍼면에 평행한 면에 있어서, 도3에 도시한 바와 같이 공간 상의 물체면[피처리 기판(W)의 바로 위 전체면](25)에 존재하는 물점(부유 이물질)(23a, 23b, 23c)을 각각 도4에 도시한 바와 같이, 검출 렌즈(22)의 상면[검출 영역 제한 필터(공간 필터)(2)](26) 상의 상점(24a, 24b, 24c)에 결상시킬 필요가 있다.

이 때, 상기 검출 렌즈(22)는 최단 촬상 거리보다 먼 부위에 존재하는 물점에 대해 촛점이 맞는 깊은 피사계 심도를 갖는 렌즈이고, 상기 최단 촬상 거리보다 먼 부위에서 발생한 이물질 산란광 전체를 상기 검출 렌즈(22)의 상면(26)에 결상시킨다. 이 때, 웨이퍼(W) 상에서 발생하는 이물질 산란광을 집광하기 위해, 상기 검출 렌즈(22)는 검출 렌즈(22)와 웨이퍼(W) 최근점과의 거리보다도 짧은 최단 촬상 거리를 갖고, 또한 웨이퍼(W) 상에서 발생하는 모든 이물질 산란광을 산란광 발생 위치에 따르지 않고 균일한 감도로 집광하기 위해 웨이퍼 사이즈 이상의 긴 피사계 심도를 갖고, 또한 상기 웨이퍼(W) 상에서 발생하는 모든 이물질 산란광을 검출하기 위해 넓은 화각을 갖는 렌즈일 필요가 있다. 예를 들어, 도22에 도시한 바와 같이 플라즈마 처리실(86)의 외형 치수를 600 ㎜, 웨이퍼(W) 사이즈를 직경 200 ㎜, 상기 검출 렌즈(22)와 상기 플라즈마 처리실(86)의 거리를 100 ㎜로 하면, 상기 검출 렌즈(22)와 상기 웨이퍼(W) 최근점과의 거리는 300 ㎜가 되어 필요한 최단 촬상 거리는 300 ㎜ 이하가 된다. 또한, 웨이퍼(W) 상에서 발생하는 모든 이물질 산란광을 산란광 발생 위치에 의하지 않고 균일한 감도로 집광하기 위해, 필요한 피사계 심도는 상기 웨이퍼의 직경으로 200 ㎜ 이상이 필요해진다. 또한, 상기 웨이퍼(W) 상에서 발생하는 모든 이물질 산란광을 전부 검출하기 위해 필요한 화각은 28.08도가 된다. 이 성능을 만족시키는 렌즈로서는, 예를 들어 가부시끼가이샤 니콘 제품 AF Fisheye Nikkor 16 ㎜ F2.8D가 있다. 이 렌즈의 최단 촬상 거리는 250 ㎜이고, 피사계 심도는 무한원(無限遠)으로부터 최단 촬상 거리(최단 촬상 거리 250 ㎜보다 먼 쪽의 물점에 대해서는 전체 핀트가 맞는 상이 흐림 없음)이고, 화각은 180도이다. 따라서, 상기 검출 렌즈(22)에 의해 웨이퍼(W) 상공에서 발생한 이물질 산란광을 대략 동일한 감도로 검출할 수 있다. 상기 검출 렌즈(22)로 검출된 이물질 산란광은 파이버(13)의 입사면에 집광된다. 상기 광파이버(13)의 입사 단부면(수광 영역)은 상기 검출 렌즈(22) 상면의 크기와 동일하거나, 혹은 크게 되어 있다. 예를 들어, 상기 가부시끼가이샤 니콘 제품 AF Fisheye Nikkor 16 ㎜ F2.8D의 경우, 상 사이즈는 35 ㎜ 필름의 1코마의 표준적인 화면 사이즈 24 × 36 ㎜이므로, 상기 광파이버(13)의 입사 단부면(수광 영역)은 24 × 36 ㎜ 이상이면 된다. 단, 실제로 필요해지는 상기 광파이버(13)의 입사 단부면(수광 영역)의 크기는 이물질 산란광이 발생하는 영역, 즉 웨이퍼(W) 상공의 강도 변조된 빔(102)이 조사되어 있는 영역에 대응하는 상 사이즈가 좋으므로, 필요에 따라서 상기 광파이버(13)의 입사 단부면(수광 영역)을 작게 하는 것이 가능하다. 큰 수광면을 확보하기 위해, 상기 광파이버(13)로서는 번들 파이버나 리퀴드 라이트 가이드를 이용하는 방법이 유효하다.

상기 검출 렌즈(22)는 피처리 기판(W)의 외형을 D, 검출 렌즈(22)와 피처리 기판(W) 중심과의 거리를 L이라 한 경우, 피처리 기판(W) 바로 위의 좌단부 근방인 최단 촬상 거리[L － (D/2) － β]보다 먼 부위에 존재하는 물점에 대해 촛점이 맞는 깊은 피사계 심도를 갖는 렌즈이고, 상기 최단 촬상 거리[L － (D/2) － β]보다 먼 부위[피처리 기판(W)의 바로 위의 좌단부 근방으로부터 우단부 근방까지의 전영역]에서 발생한 이물질 산란광 전체를 상기 검출 렌즈(22)의 상면(26)에 대략 결상시킨다. 또한, 광파이버(13)로의 입사면(수광 영역)을 검출 렌즈(22) 상면의 크기보다 크게 해 두면, 검출 렌즈(22)는 반드시 깊은 피사계 심도를 갖는 렌즈로 구성할 필요는 없다. 요컨대, 검출 렌즈(22)는 피처리 기판(웨이퍼)(W)의 바로 위 전체면에 발생한 부유 이물질로부터의 후방 산란광 전체를 광파이버(13)의 입사면에 입사할 수 있으면 된다. 그로 인해, 검출 렌즈(22)는 적어도 도3에 도시한 바와 같이 넓은 화각을 갖고 구성된다.

따라서, 검출 렌즈(22)는 피처리 기판(웨이퍼)(W)의 바로 위 전체면에 발생한 부유 이물질로부터의 후방 산란광을 전부 광파이버(13)의 입사면에 입사시키고, 상기 처리실(86) 내의 넓은 공간에서 발생한 이물질 산란광을 대략 동일한 감도로 검출할 수 있다. 물론, 검출 렌즈(22)는 피처리 기판(웨이퍼)(W)의 바로 위 전체면에 발생한 부유 이물질로부터의 후방 산란광을 전부 상면[공간 필터(2)](26)에 결상시켜도 좋다. 이 경우, 이후에 상세하게 설명하는 바와 같이 검출 광축의 높이와 조사 광축의 높이를 약간 다르게 하는 것만으로 벽면으로부터의 산란 반사광을 공간 필터(2)에 의해 차단하는 것이 가능해진다.

피처리 기판(W)의 외형을 D, 검출 렌즈(22)와 피처리 기판(W) 중심과의 거리를 L이라 한 경우, 검출 렌즈(22)의 넓은 화각(외관각) 2θ로서는 tan θ ＞ [(D ＋ α)/2]/L로 할 필요가 있다. 피처리 기판이 8 내지 12 인치인 경우, D가 203 내지 304 ㎜ 정도가 되므로, (D ＋ α)로서는 300 내지 400 ㎚ 정도 이상이고, L로서는 500 내지 750 ㎜ 정도 이상 필요해진다. 그 결과, 검출 렌즈(22)의 넓은 화각(외관각) 2θ로서는 대략 30 내지 34°이상 필요해진다. 또한, 검출 렌즈(22) 외관각을 2θ라 하면, 검출 렌즈(22)의 시야수를 FA, 촛점 거리를 f, 배율을 m이라 하면 다음에 나타내는 수학식 1의 관계를 갖는다.

[수학식]

tan θ ＝ (FA/2)ㆍ(1/f) ＝ FAㆍ(m/500)

이상 설명한 바와 같이, 검출 렌즈(22)로 검출된 이물질 산란광은 광파이버(13)의 입사면에 집광된다. 또한, 광파이버(13)로의 입사면(수광 영역)은 상기 검출 렌즈(22)의 상면의 크기와 동일하거나, 혹은 크게 되어 있다. 따라서, 광파이버(13)는 상기 처리실(86) 내의 넓은 공간에서 발생한 이물질 산란광을 대략 동일한 감도로 검출할 수 있다. 이와 같이, 큰 수광면(입사면)을 확보하기 위해서는 번들 파이버나 리퀴드 라이트 가이드를 이용하는 방법이 유효하다.

또한, 검출 렌즈(22)의 웨이퍼면에 수직인 높이 방향의 배치는 도5의 (b)에 도시한 바와 같이, 갈바노 미러(주사 광학계)(3)와 동일한 높이로 해도 좋다. 이 경우, 처리실(86)의 내벽(87)에 반응 생성물이 퇴적하지 않도록 하여 그 곳으로부터 레이저광 반사에 의한 산란 반사광(19)이 발생하지 않도록, 예를 들어 투과시켜 버리거나, 또는 검출 렌즈(22)에 입사하지 않도록, 예를 들어 반사시켜 버리든지의 고안이 필요해진다.

그러나, 통상은 처리실(86) 내벽(87)에 반응 생성물이 퇴적해 버리는 관계로, 이 내벽에 레이저광을 조사한 경우, 그 곳으로부터 강도가 강한 산란 반사광이 발생하게 된다. 그 결과, 검출 렌즈(22)의 검출 광축 높이와, 갈바노 미러(3)에 의해 레이저광(102)을 반사시켜 처리실(86) 내에 조사하는 조사 광축의 높이를 일치시킨 경우, 도6에 도시한 바와 같이 이물질로부터의 후방 산란광과, 처리실 내벽으로부터 생기는 강도가 강한 산란 반사광(19)이 관측창(20a)을 통해 검출 렌즈(22)에 입사하여 검출 렌즈(22)의 상면(26)에 있어서 동일한 높이 위치에 결상되므로, 공간 필터(2)에 의해 차광할 수 없어 광파이버(13)에 입사해 버리고, 그 후의 처리에서는 소거할 수 없어 큰 배경 소음이 된다.

그래서, 도7의 (b)에 도시한 바와 같이, 검출 렌즈(22)의 검출 광축을 웨이퍼면의 법선 방향에 관하여 갈바노 미러(주사 광학계)(3)에 의한 조사 광축과 다른 높이, 예를 들어 높은 위치에 배치한 경우, 도8에 도시한 바와 같이 이물질의 후방 산란광과 처리실 내벽(87)에 생기는 산란 반사광(19)이 검출 렌즈(22)의 상면(26)에 있어서 다른 높이 위치에서 결상되게 된다. 따라서, 도9에 도시한 바와 같이 검출하고 싶은 이물질 산란광이 결상하는 영역 이외를 검출 영역 제한 필터(공간 필터)(2)에 의해 차단함으로써, 처리실 내벽(87)에서 생기는 산란 반사광(19)은 검출되지 않게 된다. 또한, 검출 렌즈(22)가 깊은 피사계 심도를 갖는 렌즈인 경우에는, 이물질의 후방 산란광과 처리실 내벽(87)에서 생기는 산란 반사광(19)이 검출 렌즈(22)의 상면(26)에 있어서 다른 높이 위치에서 확실히 결상되므로, 검출 광축의 높이와 조사 광축의 높이를 크게 다르게 할 필요는 없다.

또한, 일본 특허 공개 평11-251252호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 광파이버(13)의 출사 단부는 레이저 광원(9)으로부터 출사되는 레이저광(101)의 파장으로 설정된 모노크로 미터나 간섭 필터 등의 분광기(14)에 접속되고, 플라즈마 발광으로부터 이물질 산란광의 파장 성분만을 파장 분리한 후, 광전자 증배관 등의 광전 변환 소자(광검출기)(15)로 광전 변환된다. 광전 변환된 검출 신호는 증폭 회로(16)에서 증폭된 후, 로크인 앰프(동기 검파 회로)(17)에 의해 레이저광의 강도 변조에 이용한 발진기(11)로부터 출력된 주파수 170 ㎑, 듀티 50 ％의 직사각형파 신호를 참조 신호로서 동기 검파되고, 상기 검출 신호로부터 주파수 170 ㎑의 이물질 산란광 성분을 추출한다. 플라즈마 발광의 강도는 플라즈마 여기용 고주파 전력의 변조 주파수에 동기하고 있는 것을 본원 발명자들은 실험에 의해 검증하고 있고, 예를 들어 상기 400 ㎑의 플라즈마 여기 주파수의 고주파 전력에 의해 발생한 플라즈마의 발광으로부터 분광기(14)에 의해 파장 분리하고, 플라즈마 여기 주파수 및 그 정수배와 다른 상기 주파수 170 ㎑에서 변조 및 동기 검파하여 얻은 이물질 신호는 플라즈마 발광으로부터 파장 및 주파수 2개의 영역에서 분리되어 검출된다. 이 방법에 의해, 플라즈마 발광으로부터 미약한 이물질 산란광을 감도 좋게 검출할 수 있는 것을 본원 발명자들은 실험적으로 확인하고 있다.

로크인 앰프(동기 검파 회로)(17)의 출력은 계산기(18)로 이송된다. 계산기(18)에서는 주사 광학계 드라이버(4)를 거쳐서 주사 신호를 갈바노 미러(주사 광학계)(3)로 이송하고, 빔을 주사하면서 각 주사 위치에서 도입한 이물질 신호(91a 내지 91e)를, 예를 들어 도10에 도시한 바와 같은 형태로 하나하나 디스플레이(7) 상에 표시한다. 도11에 도시한 바와 같이, 각 검출 위치에 있어서 n회째 주사시의 출력과 (n － 1)회째 주사시의 출력과의 차이분을 취하고, 어떤 값 이상의 변화만(92d 내지 92e)을 표시하면, 이물질 신호의 판정이 용이해진다.

상기 표시예에서는 ø 30O ㎜(12 인치 웨이퍼에 대응함)의 직경 방향으로 좌표를 취하고, 상기 좌표를 가로축으로 하여 웨이퍼 상의 조사광(5) 라인에서의 계측 결과가 나타내어져 있다. 처리실(86) 내의 이물질에 의해 산란광이 발생한 경우에는, 도11에 있어서 다섯 군데에서 도시한 바와 같은 펄스 상의 큰 신호(92a, 92b, 92c, 92d 및 92e)가 나타난다. 계산기(33)에서는 미리 실험에 의해 얻게 된 입경에 대한 신호 강도와 검출된 이물질 신호 강도를 비교하여 이물질의 크기를, 또한 상기 펄스형의 신호 수로부터 이물질 갯수를, 또한 신호가 검출되었을 때의 주사 위치로부터 이물질의 발생 위치를 판정한다. 또한, 계산기(18)에서는 판정된 이물질의 갯수와 크기 등으로부터 처리실 내의 오염 상황을 판단하고, 이물질 발생 총수가 미리 설정한 기준치를 초과했을 때는 에칭 처리 장치 제어기(88)로 신호를 송출하여 에칭 처리를 종료하거나, 또한 오염 상황을 알람 등으로 에칭 처리 장치의 조작자에게 알리는 등의 정보를 출력한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면 주사 광학계(3)를 갖는 레이저광의 조사 광축과 검출 렌즈(22)의 검출 광축을 다르게 함으로써, 조사 광축과 검출 광축의 맞춤 조정을 불필요하게 하고, 게다가 검출 렌즈(22)를 넓은 시야(넓은 외관각)에 의해 구성함으로써 플라즈마 처리 장치 내에 있어서 피처리 기판의 전영역에 걸쳐서 발생하는 부유 이물질을 플라즈마 발광과 분리하여 대략 동일한 감도로 검출할 수 있다.

또한, 검출 렌즈(22)의 검출 광축이 높이와, 주사 광학계(3)를 갖는 레이저광의 조사 광축의 높이를 다르게 하고, 공간 필터(검출 영역 제한 필터)에 의해 처리실 내벽 산란광을 차광함으로써, 큰 잡음광이 되는 처리실 내벽 산란광의 영향을 받는 일 없이, 플라즈마 처리 장치 내에 있어서 피처리 기판의 전영역에 걸쳐서 발생하는 부유 이물질을 플라즈마 발광과 분리하여 검출할 수 있다.

다음에, 본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치의 제2 실시 형태에 대해 도12 내지 도18을 이용하여 설명한다. 도12는 본 제2 실시 형태에 관한 처리실 내 이물질 모니터를 갖는 에칭 처리 장치의 구성을 도시한 도면이다.

본 제2 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태와 서로 다른 점은 플라즈마 처리실(86) 측벽에 관측창(창유리)(20b)을 설치하여 검출 렌즈(22)에 의해 부유 이물질로부터 발생하는 측방 산란광을 관측창(20b)을 통해 검출하는 점에 있다.

도13의 (b)에는 검출 렌즈(22)에 의한 검출 광축이 높이와 주사 광학계(3)를 갖는 레이저광의 조사 광축의 높이를 일치시킨 경우를 나타낸다. 이와 같이, 제2 실시 형태의 경우, 처리실 벽면으로부터의 산란 반사광(19)은 도14에 도시한 바와 같이 검출 렌즈(22)에는 약간밖에 입사하지 않으므로, 도15에 도시한 바와 같이 공간 필터(검출 영역 제한 필터)(2)에 의해 차광하는 것이 가능해진다. 또한, 계산기(18)는 드라이버(4)를 거친 주사 광학계(3)로의 주사 신호를 기초로, 로크인 앰프(동기 검파 회로)(17)의 출력을 캔슬함으로써도 처리실 벽면으로부터의 산란 반사광(19)이 도14에 도시한 바와 같이, 검출 렌즈(22)에는 약간만 입사하였다고 해도 그 영향을 없애는 것이 가능해진다.

물론, 도16의 (b)에 도시한 바와 같이 검출 렌즈(22)에 의한 검출 광축의 높이와 주사 광학계(3)를 갖는 레이저광의 조사 광축의 높이를 다르게 해도 좋다. 이 경우는, 처리실 벽면으로부터의 산란 반사광(19)은 도17에 도시한 바와 같이 검출 렌즈(22)에는 약간밖에 입사하지 않으므로, 도18에 도시한 바와 같이 공간 필터(검출 영역 제한 필터)(2)에 의해 확실하게 차광하는 것이 가능해진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 제2 실시 형태에 있어서도 제1 실시 형태와 마찬가지로 주사 광학계(3)를 갖는 레이저광의 조사 광축과 검출 렌즈(22)의 검출 광축이 다르므로 조사 광축과 검출 광축의 맞춤 조정을 불필요하게 하고, 게다가 검출 렌즈(22)를 넓은 시야(넓은 외관각)에 의해 구성함으로써, 플라즈마 처리 장치 내에 있어서 피처리 기판의 전영역에 걸쳐서 넓은 공간에서 발생하는 부유 이물질을 플라즈마 발광과 분리하여 대략 동일한 감도로 검출할 수 있다.

다음에, 본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치의 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 본 제3 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태와 다른 점은 플라즈마 처리실(86)에 있어서 관측창(20a)과 대향하는 위치에 관측창(창유리)을 설치하고, 상기 관측창을 통해 피처리 기판(W) 상의 부유 이물질로부터 발생하는 상기 산란광을 검출 렌즈(22)로 검출할 수 있도록 하는 점이다. 본 제3 실시 형태에 있어서도 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지로, 주사 광학계(3)를 갖는 레이저광의 조사 광축과 검출 렌즈(22)의 검출 광축이 다르므로, 조사 광축과 검출 광축의 맞춤 조정을 불필요하게 하고, 게다가 검출 렌즈(22)를 넓은 시야(넓은 외관각)에 의해 구성함으로써 플라즈마 처리 장치 내에 있어서 피처리 기판의 전영역에 걸쳐서 넓은 공간에서 발생하는 부유 이물질을 플라즈마 발광과 분리하여 대략 동일한 감도로 검출할 수 있다.

또한, 제3 실시 형태의 경우에는 플라즈마 처리실 내로의 조사 레이저광이 직진할 필요가 있고, 게다가 직진한 조사 레이저광이 검출 렌즈(22)에 입사시키지 않도록 검출 영역 제한 필터와 동일한 형상의 관측창을 형성하거나, 또는 제한 필터를 설치할 필요가 있다. 그러나, 조사 레이저광(102)은 주사 광학계(3)에서 주사되면서 관측창(20d)에 입사되고, 또한 관측창(20d)의 내측에는 반응 생성물이 부착되는 관계로, 플라즈마 처리실 내로의 조사 레이저광이 직진하지 않고 산란해 버리는 일이 생긴다. 그로 인해, 부유 이물질로부터 발생하는 전방 산란광의 강도는 측방 산란광이나 후방 산란광에 비해 크지만, 조사 레이저광을 검출 렌즈(22)에 입사시키지 않도록 하는 것이 어려우므로, 제1 및 제2 실시 형태 쪽이 우수하다.

이상 설명한 바와 같이, 제1 내지 제3 실시 형태에 따르면, 조사 광축과 검출 광축의 맞춤 조정을 불필요하게 하고, 게다가 검출 렌즈(22)를 넓은 시야(넓은 외관각)에 의해 구성하고, 게다가 변조 및 동기 검파 방식이므로, 파장 및 주파수 2개의 영역에 있어서 미약한 이물질 산란광을 간소화된 검출 광학계에 의해 플라즈마 속 이물질 검출에서 문제가 되는 플라즈마 발광으로부터 분리하여 검출하는 것이 가능해지고, 종래의 파장 분리만의 경우에 얻게 되는 최소 검출 감도는 각각 ø 1 ㎛ 정도가 한계였던 것에 반해, 최소 검출 감도를 0.2㎛ 정도로까지 대폭으로 향상할 수 있어, 웨이퍼 전체면에 걸쳐서 안정된 이물질 검출이 가능해진다는 효과와 동시에, 플라즈마 처리실 내벽의 오염 상황을 모니터링할 수 있는 효과를 얻게 된다.

또한, 제1 내지 제3 실시 형태에 따르면, 피처리 기판상 전체면에서 이물질 검출을 행하여 이물질의 갯수, 크기, 분포를 판정하므로, 조작자는 그 정보를, 예를 들어 디스플레이 상에서 리얼 타임으로 확인할 수 있다.

또한, 제1 내지 제3 실시 형태에 따르면, 얻게 된 이물질의 발생 갯수, 크기, 분포의 정보를 바탕으로 플라즈마 처리실 내의 오염 상황을 리얼 타임으로 판단할 수 있는 동시에 처리실 내벽의 오염 상황을 모니터링할 수 있으므로, 예를 들어 클리닝 시기의 최적화에 의한 장치 가동율의 향상, 돌발적 대량 이물질 발생의 조기 발견을 할 수 있어 수율이 향상된다. 또한, 플라즈마 처리실 내의 오염 상황을 항상 모니터하면서 처리를 진행하게 되므로, 이와 같이 하여 제조된 반도체 기판이나 액정 기판은 기준치 이상의 이물질을 포함하지 않는 환경에서 제조된 고품질이면서 신뢰성이 높은 제품이 된다.

또한, 제1 내지 제3 실시 형태에 따르면, 더미 웨이퍼를 이용한 처리실의 오염 상황 판단이나, 발취 검사에 의한 오염 상황 판단의 빈도 저감이 가능하므로 더미 웨이퍼의 비용 삭감이 이루어진다.

다음에, 본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치에 있어서의 부유 이물질의 모니터링 기술을 사용한 반도체 제조 방법의 실시 형태에 대해 도19, 도20 및 도21을 이용하여 설명한다.

우선, 도19 및 도20을 이용하여 본 발명에 있어서의 반도체 집적 회로 장치의 제조 방법의 개념을 설명한다.

공정 100a는 도20의 (a)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W) 상에 실리콘 산화막 등의 피가공막(601)을 형성하는 성막 공정이고, 공정 100b는 형성한 막의 두께를 검사하는 막두께 계측 공정이다. 공정 100c는 도20의 (a)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)에 레지스트(602)를 도포하는 레지스트 도포 공정이고, 공정 100d는 도20의 (b)에 도시한 바와 같이 마스크 패턴(603)을 웨이퍼 상에 전사하는 패턴 전사 공정이다. 공정 100e는 도20의 (c)에 도시한 바와 같이 피가공부의 레지스트(605)를 제거하는 현상 공정이고, 공정 100f는 도20의 (d)에 도시한 바와 같이 레지스트 패턴(604)을 마스크로 하여, 레지스트 제거부(605)의 피가공막(601)을 에칭하여 배선 홈이나 콘택트 홀(606)을 형성하는 에칭 공정이다. 공정 100h는 도20의 (e)에 도시한 바와 같이 레지스트 패턴(604)을 제거하는 에칭 공정이고, 공정 100i는 웨이퍼 표면이나 이면을 세정하는 세정 공정이다. 상기 일련의 공정은, 예를 들어 콘택트 홀의 형성에 적용된다.

다음에, 도21을 이용하여 에칭 중에 발생한 이물질이 웨이퍼에 부착함으로써 생기는 결함에 대해 설명한다. 도21은 예를 들어, 콘택트 홀 에칭에 있어서 발생하는 결함의 예를 나타낸 도면이다.

이물질(701)은 에칭이 한창일 때에 콘택트 홀 개구부에 부착된 이물질을 나타내고 있다. 이 경우, 부착 이물질에 의해 에칭 반응이 정지하므로 상기 이물질 부착 부분의 콘택트 홀은 비개구가 되어 치명 결함이 된다.

이물질(702)은 에칭이 한창일 때에 콘택트 홀 내부에 부착된 이물질을 나타내고 있다. 이 경우도, 부착 이물질에 의해 에칭 반응이 정지하므로 상기 이물질 부착 부분의 콘택트 홀은 비개구가 되어 치명 결함이 된다.

이물질(703) 및 이물질(704)은 에칭 종료 후에 콘택트 홀 내부에 부착된 이물질을 나타내고 있다. 콘택트 홀과 같은 어스펙트비가 높은 부위에 부착된 이물질은 세정해도 제거하는 것이 곤란한 경우가 많고, 이물질(703)과 같이 그 크기가 큰 경우에는 콘택트 불량이 생기므로 치명적인 결함이 된다.

이물질(705)은 에칭이 한창일 때에 레지스트 패턴(604)에 부착된 이물질을 나타내고 있다. 이 경우, 상기 부착 이물질(705)에 의해 에칭 반응은 어떠한 영향을 받는 일이 없고, 상기 부착 이물질(705)에 의해 치명적인 결함이 발생하는 일은 없다.

이와 같이, 이물질이 부착되어도 이물질의 크기가 결함을 일으킬 정도로 크지 않은 경우나, 부착 부위가 비에칭 영역인 경우에는 치명 결함이 되지 않고, 웨이퍼에 이물질이 부착되어도 그 전체가 치명적인 결함을 일으키는 것은 아니다. 또한, 이물질(701)이나 이물질(705)이 세정에 의해 비교적 제거하기 쉬운 이물질인 데 반해, 이물질(602), 이물질(703) 및 이물질(704)과 같이 고어스펙트비의 콘택트 홀로 낙하한 이물질은 세정에 의한 제거가 곤란하다.

그런데, 본 발명에서는 에칭 처리 장치(80)가 설치된 에칭 공정 100f에 있어서, 플라즈마 속 부유 이물질 계측 장치(5000)에 의해 에칭 중에 처리실 내에 발생한 이물질을 리얼 타임으로 검출하고, 계산기(18) 또는 계산기(18)를 접속한 제어기는 이물질 판정부(100fa)에 있어서 상기 이물질 검출 결과에 의거하여 처리한 웨이퍼를 다음 공정으로 이송하여 차례로 남은 웨이퍼 처리(100fb)를 진행시키거나, 다음 공정으로 이송하기 전에 외관 검사(100fc)를 행하거나, 처리를 중지하여 처리실 내의 클리닝(보수)(100fd)을 행하는지의 여부를 선택한다.

여기서는 검출 이물질 크기 및 갯수와 미리 설정한 규격치(이물질 관리 기준)를 비교함으로써 다음에 행하는 처리를 선택하였다.

그래서, 다음에 본 실시예에 있어서의 상기 규격치(이물질 관리 기준)의 산출 방법의 예를 설명한다. 이미 설명한 바와 같이, 웨이퍼에 이물질이 부착되어도 그 전체가 치명 결함을 일으키는 것은 아니다. 부착 이물질에 의해 치명 결함이 발생할 확률은 에칭 패턴의 개구율이나 패턴 밀도, 또는 배선폭 등과, 부착되는 이물질의 크기나 갯수의 관계로부터 계산에 의해 구할 수 있다. 따라서, 에칭 처리 중에 검출되는 이물질의 크기와 갯수와, 웨이퍼 부착 이물질의 크기와 갯수의 상관 관계를 미리 실험에 의해 구해 둠으로써, 에칭 중에 검출한 이물질에 의해 치명 결함이 일어나게 될 확률을 구할 수 있다.

규격치(이물질 관리 기준)는 상기 수단에 의해 구한 값에 의거하여 설정한다. 이하에, 본 실시예에 있어서의 규격치의 설정예를 나타낸다.

이물질 판정부(100fa)에 있어서, 규격치 1은 검출 이물질 중 일정 크기 이상의 갯수(N1)가 상기 규정치 1보다 적으면, 치명 결함이 발생할 확률이 매우 낮아지도록(예를 들어, 치명 결함 발생 확률 1 ％ 이하) 설정한다. 예를 들어, 규격치 1은 이물질 입경 0.4 ㎛ 이상 10개로 한다.

이물질 판정부(100fa)에 있어서, 규격치 2는 검출 이물질 중 일정 크기 이상의 갯수(N1)가 상기 규격치 1 이상이고 상기 규정치 2보다 적으면, 치명 결함의 발생이 우려되는 값이 되도록(예를 들어, 치명적 결함 발생 확률 5 ％ 이상) 설정한다. 예를 들어, 규격치 2는 이물질 입경 0.4 ㎛ 이상 30개로 한다.

이물질 판정부(100fa)에 있어서, 검출 이물질 중 일정 크기 이상의 갯수(N1)가 규정치 2 이상이면, 치명 결함이 다수 발생하게 된다(예를 들어, 치명 결함 발생 확률 5 ％ 이상).

상기 규격치에 의거하여 에칭 처리 중에 검출된 이물질 중 일정 크기 이상의 갯수(N1)가 상기 규정치 1보다 적은 경우에는, 치명 결함이 발생할 확률이 낮으므로 계속해서 다음의 웨이퍼 처리(100fb)를 행한다.

에칭 처리 중에 검출된 이물질 중 일정 크기 이상의 갯수(N1)가 상기 규정치 1 이상이지만, 상기 규정치 2보다는 적은 경우에는 에칭 처리 종료 후, 외관 검사(100fc)를 행한다. 상기 외관 검사의 결과, 스텝 100fca에 있어서 치명 결함이 확인되지 않으면, 웨이퍼는 다음 에싱 공정(100h)으로 이송한다. 상기 외관 검사의 결과, 스텝 100fca에 에서 치명 결함이 확인된 경우는, 스텝 100fcb에 있어서 상기 치명 결함이 구제 가능한 결함인지를 판정한다. 상기 판정 결과에 의거하여 구제 가능한(구제 회로의 이용 등) 결함이라 판정된 경우는, 상기 웨이퍼는 다음 에싱 공정(100h)으로 이송한다. 스텝 100fcb에 있어서의 상기 판정 결과에 의거하여 구제 불가능한 결함이라 판정된 경우는, 스텝 100fcd에 있어서 상기 결함 부위를 기록한 후, 웨이퍼를 다음의 에싱 공정(100h)으로 이송한다. 그 후, 예를 들어 다이싱에 의해 각 칩마다 잘라내었을 때에, 상기 구제 불가능한 결함을 포함하는 칩은 배제한다.

에칭 처리 중에 검출된 이물질 중 일정 크기 이상의 갯수(N1)가 상기 규정치 2보다 많은 경우에는, 그 후에 처리를 행하는 웨이퍼에도 대량의 치명 결함이 발생할 가능성이 높으므로 에칭 처리를 중단하고, 플라즈마 처리실 내의 클리닝(보수)(100fd)을 행하도록 에칭 장치의 조작자에게 모니터 화면 상에 표시하거나 알람으로 알려주거나 한다.

플라즈마 속 부유 이물질 계측 장치를 구비하지 않은 에칭 처리 장치에서는 반드시 적절한 시간으로 처리실의 클리닝이 행해지지 않는다. 따라서, 본래 클리닝하지 않아도 좋은 시기에 클리닝을 행하여, 장치 가동율을 저하시키거나, 반대로 클리닝해야 할 시기를 경과하고 있음에도 불구하고 처리를 계속하여 불량품을 대량으로 생기게 하여 수율을 저하시키는 경우도 있다.

또한, 처리실 내 이물질 체크를 위한 더미 웨이퍼에 의한 선행 작업을 행하여 그 결과로부터 클리닝 시기를 결정하는 방법도 있다. 이 경우, 일련의 공정 중에 여분의 작업이 들어가게 되므로, 처리량이 저하하여 더미 웨이퍼분의 비용이 필요하게 되었다. 그러나, 웨이퍼의 대구경화에 수반하는 더미 웨이퍼의 비용 증가는 불가피하여, 처리실 내 이물질 체크를 위한 더미 웨이퍼에 의한 선행 작업의 삭감도 큰 문제가 되고 있다.

이에 대해 본 실시 형태에 따르면, 처리실 내의 오염 상황을 리얼 타임으로 모니터하면서 피처리 기판의 처리를 행할 수 있으므로, 클리닝 시기의 최적화가 도모되고, 더미 웨이퍼에 의한 선행 작업도 필요없으므로 작업 처리량이 향상되어 더미 웨이퍼의 비용 삭감이 가능해진다. 또한, 본 실시 형태의 공정에 의해 제조된 제품은 규정치 이상의 이물질을 포함하지 않는 양질의 제품, 따라서 신뢰성이 높은 제품을 제조할 수 있다.

또한, 이상의 실시 형태에 있어서는 에칭 처리 장치로의 적용예에 대해 서술하였지만, 앞서 기재한 바와 같이 본 발명의 적용 범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 본 발명을 에싱 장치나 성막 장치에 적용함으로써, 에싱 장치 내 및 성막 장치 내의 이물질의 리얼 타임 모니터링이 가능해지고, 따라서 포토 리소그래피 공정 중의 에싱 공정 및 성막 공정 기인의 불량을 저감하는 것이 가능해져 불량품의 발생 방지와 수율의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명에 따르면, 검출 광학계를 간소화하여 플라즈마 속 부유 이물질의 검출 감도를 대폭으로 향상하여 피처리 기판 전체면에 걸쳐서 안정된 이물질 검출이 가능해진다는 효과와 동시에, 플라즈마 처리실 내벽의 오염 상황을 모니터링할 수 있다는 효과를 발휘한다.

또한, 본 발명에 따르면 얻게 된 이물질의 발생 갯수, 크기, 분포의 정보에 의거하여 처리실 내의 오염 상황을 리얼 타임으로 판단할 수 있는 동시에 처리실 내벽의 오염 상황을 모니터링할 수 있으므로, 예를 들어 클리닝 시기의 최적화에 의한 장치 가동율의 향상, 돌발적 대량 이물질 발생의 조기 발견이 가능해 수율이 향상된다. 또한, 처리실 내의 오염 상황을 항상 모니터하면서 처리를 진행하게 되므로, 이와 같이 하여 제조된 반도체 기판이나 액정 기판은 기준치 이상의 이물질을 포함하지 않는 환경에서 제조된 고품질이면서 신뢰성이 높은 제품이 된다.

본 발명은 본 발명의 기술사상 또는 필수 특성 내에서 다른 특정 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 본 실시예는 예시적인 모든 점에서 고려되어 지지만 제한되지는 않고, 따라서 본 발명의 범위는 전술된 설명에 의해서 보다는 첨부된 청구 범위에 의해 나타나고 상기 청구 범위와 동등한 범위 및 의미 내의 모든 변화가 본 발명에 포함된다.

도1은 본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치(플라즈마 속 부유 이물질 계측 장치를 갖는 에칭 처리 장치)의 제1 실시 형태를 도시한 구성도.

도2는 본 발명에 관한 조명, 이물질, 이물질 산란광 및 처리실 내벽에 의한 산란광의 발생 모습을 도시한 도면.

도3은 검출 렌즈에 의한 산란광 검출에 대한 광선 추적의 일실시예를 도시한 설명도.

도4는 검출 렌즈에 의해 검출된 이물질 산란광의 검출 렌즈의 상면 근방에서의 광선 추적의 일실시예를 도시한 설명도.

도5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 관측창과 주사 광학계와 검출 렌즈의 위치 관계를 도시한 설명도.

도6은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 검출 렌즈 상면에 있어서의 상을 도시한 설명도.

도7은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 관측창과 주사 광학계와 검출 렌즈의 위치 관계를 도시한 설명도.

도8은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 검출 렌즈 상면에 있어서의 상을 도시한 설명도.

도9는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 검출 영역 제한 필터(공간 필터)를 설치한 경우의 검출상을 도시한 설명도.

도10은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 피처리 기판(웨이퍼) 상 9점에서의 검출광 강도의 시간 변화를 도시한 도면.

도11은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 피처리 기판(웨이퍼) 상 9점에서의 이물질 신호 강도를 도시한 도면.

도12는 본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치(플라즈마 속 부유 이물질 계측 장치를 갖는 에칭 처리 장치)의 제2 실시 형태를 도시한 구성도.

도13은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 검출 렌즈 상면에 있어서의 상을 도시한 설명도.

도14는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 관측창과 주사 광학계와 검출 렌즈의 위치 관계를 도시한 설명도.

도15는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 검출 영역 제한 필터(공간 필터)를 설치한 경우의 검출상을 도시한 설명도.

도16은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 관측창과 주사 광학계와 검출 렌즈의 위치 관계를 도시한 설명도.

도17은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 검출 렌즈 상면에 있어서의 상을 도시한 설명도.

도18은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 검출 영역 제한 필터(공간 필터)를 설치한 경우의 검출상을 도시한 설명도.

도19는 본 발명에 관한 플라즈마 속 부유 이물질 계측 장치가 달린 플라즈마 처리 장치를 도입한 반도체 집적 회로 장치의 제조 공정을 처리의 흐름에 따라서 모식적으로 도시한 설명도.

도20은 본 발명에 관한 콘택트 홀의 형성 과정을 단면 구조를 이용하여 처리의 흐름에 따라서 모식적으로 도시한 설명도.

도21은 본 발명에 관한 콘택트 홀의 에칭 공정에 있어서, 부착 이물질에 의해 생기는 결함의 예를 모식적으로 도시한 설명도.

도22는 검출 렌즈와 플라즈마 처리실의 평면 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 공간 필터

3 : 주사 광학계

8 : 강도 변조기

13 : 광파이버

15 : 광전 변환 소자

17 : 로크인 앰프

18 : 계산기

19 : 산란 반사광

22 : 검출 렌즈

25 : 물체면

26 : 상면

71 : 플라즈마

80 : 에칭 처리 장치

81 : 상부 전극

82 : 하부 전극

83 : 시그널 제너레이터

84 : 파워 앰프

85 : 분배기

86 : 처리실

87 : 처리실 내벽

602 : 레지스트

603 : 마스크 패턴

604 : 레지스트 패턴

606 : 콘택트 홀

Claims (31)

1. 반도체 장치의 제조 방법이며,

   처리실 내에 반도체 기판을 투입하는 투입 스텝과,

   상기 처리실 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 스텝과,

   상기 처리실 내에 있어서 상기 발생한 플라즈마의 반응에 의해 상기 반도체 기판에 대해 처리를 실시하여 반도체 기판을 제조하는 제조 스텝과,

   상기 처리실 내에 있어서 상기 발생한 플라즈마 속 혹은 그 근방에 부유하는 이물질을 검출하는 이물질 검출 스텝과,

   상기 제조된 반도체 기판을 처리실로부터 취출하는 취출 스텝을 포함하고,

   상기 이물질 검출 스텝은,

   레이저광을 주사 광학계에 의해 상기 처리실에 설치된 창을 통해 상기 처리실 내에 투입된 반도체 기판 상을 주사시켜 조사하는 조사 스텝과,

   상기 조사 스텝에 있어서 반도체 기판 상을 레이저광을 주사하였을 때, 상기 반도체 기판 상의 전영역에 발생한 부유 이물질로부터의 산란광을, 상기 창을 통해 입사면에 입사하게 하는 넓은 화각을 갖고 상기 주사 광학계의 조사 광축과 다른 검출 광축을 갖는 검출 렌즈의 입사면에 집광시키고, 상기 집광되는 광 중 처리실의 측면으로부터의 산란 반사광을 공간 필터에 의해 차광하고 상기 입사면에 집광되는 광을 검출기로 수광하여 제1 신호로 변환하는 검출 스텝과,

   상기 제1 신호로부터 상기 부유 이물질 정보를 얻는 스텝을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 검출 스텝에 있어서의 검출 렌즈의 입사면에 집광시키는 부유 이물질로부터의 산란광은 부유 이물질로부터의 후방 산란광 및/또는 측방 산란광인 반도체 장치의 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 검출 렌즈는 상기 검출 렌즈와 상기 처리실 내에서 상기 레이저빔이 조사된 영역 중에서 가장 상기 검출 렌즈에 가까운 이물질 산란광 발생점과, 상기 검출 렌즈와 상기 레이저 빔이 조사된 영역 중에서 가장 상기 검출 렌즈로부터 먼 이물질 산란광 발생점 사이의 임의의 점에서 발생하는 상기 처리실 내의 이물질로부터의 산란광을 디포커스시키는 일 없이 상기 입사면에 결상시키는 깊은 피사계 심도를 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 검출 스텝에 있어서 상기 입사면에 집광된 광을 광파이버에 의해 검출기로 유도하는 반도체 장치의 제조 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 검출 스텝에 있어서 상기 주사 광학계의 조사 광축을 포함하는 평면의 높이와, 상기 검출 렌즈의 검출 광축을 포함하는 평면의 높이가 다른 반도체 장치의 제조 방법.
7. 반도체 장치의 제조 방법이며,

   처리실 내에 반도체 기판을 투입하는 투입 스텝과,

   상기 처리실 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 스텝과,

   상기 처리실 내에 있어서 상기 발생한 플라즈마의 반응에 의해 상기 반도체 기판에 대해 처리를 실시하여 반도체 기판을 제조하는 제조 스텝과,

   상기 처리실 내에 있어서 상기 발생한 플라즈마 속 혹은 그 근방에 부유하는 이물질을 검출하는 이물질 검출 스텝과,

   상기 제조된 반도체 기판을 처리실로부터 취출하는 취출 스텝을 포함하고,

   상기 이물질 검출 스텝은,

   강도 변조기에 의해 소정의 주파수로 강도 변조한 광을 주사 광학계에 의해 상기 처리실에 설치된 창을 통해 상기 처리실 내에 투입된 반도체 기판 상을 주사시켜 조사하는 조사 스텝과,

   상기 조사 스텝에 있어서 반도체 기판 상을 강도 변조된 광을 주사하였을 때, 상기 반도체 기판 상의 전영역에 발생한 부유 이물질로부터의 산란광을 상기 창을 통해 입사면에 입사하게 하는 넓은 화각을 가지며 주사 광학계의 조사 광축과 다른 검출 광축을 갖는 검출 렌즈의 입사면에 집광시키고, 상기 집광되는 광 중 처리실의 측면으로부터의 산란 반사광을 공간 필터에 의해 차광하고 상기 입사면에 집광되는 광을 검출기로 수광하여 제1 신호로 변환하는 검출 스텝과,

   상기 소정의 주파수로 강도 변조한 광과 동일한 주파수를 갖는 신호 성분을 상기 제1 신호로부터 추출함으로써 상기 부유 이물질 정보를 얻는 스텝을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 검출 스텝에 있어서의 검출 렌즈의 입사면에 집광시키는 부유 이물질로부터의 산란광은 부유 이물질로부터의 후방 산란광 및/또는 측방 산란광인 반도체 장치의 제조 방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 검출 스텝에 있어서 상기 검출 렌즈는 상기 검출 렌즈와 상기 처리실 내에서 상기 레이저 빔이 조사된 영역 중에서 가장 상기 검출 렌즈에 가까운 이물질 산란광 발생점과, 상기 검출 레이저와 상기 레이저 빔이 조사된 영역 중에서 가장 상기 검출 렌즈로부터 먼 이물질 산란광 발생점 사이의 임의의 점에서 발생하는 상기 처리실 내의 이물질로부터의 산란광을 디포커스시키는 일 없이 상기 입사면에 결상시킬 수 있는 깊은 피사계 심도를 갖고, 상기 검출 렌즈를 이용하여 상기 부유 이물질로부터의 산란광을 집광시키는 반도체 장치의 제조 방법.
10. 삭제
11. 제7항에 있어서, 상기 검출 스텝에 있어서 상기 입사면에 집광된 광을 광파이버에 의해 검출기로 유도하는 반도체 장치의 제조 방법.
12. 제7항에 있어서, 상기 검출 스텝에 있어서 상기 주사 광학계의 조사 광축을 포함하는 평면의 높이와, 상기 검출 렌즈의 검출 광축을 포함하는 평면의 높이가 다른 반도체 장치의 제조 방법.
13. 제7항에 있어서, 상기 이물질 검출 스텝의 상기 검출 스텝에 있어서 상기 강도 변조된 광은 소정의 파장을 갖고, 입사면에 집광되는 광으로부터 상기 소정의 파장을 갖는 광성분으로 분리하고, 상기 분리된 광성분을 검출기로 수광하여 제1 신호로 변환하는 반도체 장치의 제조 방법.
14. 제7항에 있어서, 상기 이물질 검출 스텝에 있어서 상기 강도 변조하는 소정의 주파수가, 상기 발생한 플라즈마의 여기 주파수 또는 발광 주파수 및 그 정수배에 의해 얻게 되는 주파수와는 다른 반도체 장치의 제조 방법.
15. 제7항에 있어서, 상기 이물질 검출 스텝에 있어서 또한, 상기 얻게 된 부유 이물질 정보에 의거하여 상기 처리실 내 또는 상기 반도체 기판 상의 오염 상태를 분석하는 스텝을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 오염 상태의 분석 결과에 의거하여 상기 처리실의 세정을 제어하는 스텝을 더 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
17. 플라즈마 처리 방법이며,

    처리실 내에 피처리 기판을 투입하는 투입 스텝과,

    상기 처리실 내에 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생 스텝과,

    상기 처리실 내에 상기 발생한 플라즈마의 반응에 의해 상기 피처리 기판에 대해 처리를 실시하는 처리 스텝과,

    상기 처리실 내에 발생한 플라즈마 속 혹은 그 근방에 부유하는 이물질을 검출하는 이물질 검출 스텝과,

    상기 처리가 실시된 피처리 기판을 처리실로부터 취출하는 취출 스텝을 포함하고,

    상기 이물질 검출 스텝은,

    강도 변조기에 의해 소정의 주파수로 강도 변조한 광을 주사 광학계에 의해 상기 처리실에 설치된 창을 통해 상기 처리실 내에 투입된 피처리 기판 상을 주사시켜 조사하는 조사 스텝과,

    상기 조사 스텝에 있어서 피처리 기판 상을 강도 변조된 광을 주사했을 때, 상기 피처리 기판 상의 전영역에 발생한 부유 이물질로부터의 산란광을 상기 창을 통해 입사면에 입사하게 하는 넓은 화각을 가지며 주사 광학계의 조사 광축과 다른 검출 광축을 갖는 검출 렌즈의 입사면에 집광시키고, 상기 집광된 광 중 처리실의 측면으로부터의 산란 반사광을 공간 필터에 의해 차광하고 상기 입사면에 집광되는 광을 검출기로 수광하여 제1 신호로 변환하는 검출 스텝과,

    상기 소정의 주파수로 강도 변조한 광과 동일한 주파수를 갖는 신호 성분을 상기 제1 신호로부터 추출함으로써 상기 부유 이물질 정보를 얻는 스텝을 포함하는 플라즈마 처리 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 이물질 검출 스텝의 검출 스텝에 있어서의 검출 렌즈는 상기 피처리 기판 상의 상기 강도 변조된 광을 주사하는 영역의 전영역에 발생한 부유 이물질로부터의 산란광을 상면에 결상시키는 깊은 촛점 심도를 갖는 플라즈마 처리 방법.
19. 삭제
20. 플라즈마 처리 방법이며,

    처리실 내에 피처리 기판을 투입하는 투입 스텝과,

    상기 처리실 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 스텝과,

    상기 처리실 내에 상기 발생한 플라즈마와의 반응에 의해 상기 피처리 기판에 대해 처리를 실시하는 처리 스텝과,

    상기 처리실 내에 상기 발생시킨 플라즈마 속 혹은 그 근방에 부유하는 이물질을 검출하는 이물질 검출 스텝 및

    상기 처리가 실시된 피처리 기판을 처리실로부터 취출하는 취출 스텝을 포함하고,

    상기 이물질 검출 스텝은,

    소정의 파장을 갖고, 강도 변조기에 의해 소정의 주파수로 강도 변조한 광을 주사 광학계에 의해 상기 처리실에 설치된 창을 통해 상기 처리실 내에 투입된 피처리 기판 상을 주사시켜 조사하는 조사 스텝과,

    상기 조사 스텝에 있어서 피처리 기판 상을 강도 변조된 광을 주사하였을 때, 상기 피처리 기판 상의 전영역에 발생한 부유 이물질로부터의 산란광을 상기 창을 통해 입사면에 입사하게 하는 넓은 화각을 가지며 주사 광학계의 조사 광축과 다른 검출 광축을 갖는 검출 렌즈의 입사면에 집광시키고, 상기 입사면에 집광되는 광으로부터 상기 소정의 파장을 갖는 광성분으로 분리하고, 상기 분리된 광성분을 검출기로 수광하여 제1 신호로 변환하는 검출 스텝과,

    상기 소정의 주파수로 강도 변조한 광과 동일한 주파수를 갖는 신호 성분을 상기 제1 신호로부터 추출함으로써 상기 부유 이물질 정보를 얻는 스텝을 포함하고,

    상기 검출 스텝은 상기 집광된 광 중 처리실의 측면으로부터의 산란 반사광을 공간 필터에 의해 차광하고 상기 입사면에 집광되는 광을 검출기로 수광하여 제1 신호를 변환하는 플라즈마 처리 방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 이물질 검출 스텝의 검출 스텝에 있어서의 검출 렌즈는 상기 피처리 기판 상의 전영역에 발생한 부유 이물질로부터의 산란광을 상면에 결상시키는 깊은 촛점 심도를 갖는 플라즈마 처리 방법.
22. 삭제
23. 플라즈마 처리 장치이며,

    내부를 배기하여 소정의 압력으로 유지하는 배기 수단을 구비한 처리실과,

    상기 배기 수단에 의해 내부가 진공으로 배기된 상기 처리실에 원하는 가스를 공급하는 가스 공급 수단과,

    상기 가스 공급 수단에 의해 상기 처리실 내부에 원하는 가스를 공급한 상태에서 상기 처리실 내부에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 수단과,

    상기 플라즈마 발생 수단에 의해 플라즈마가 발생하게 된 상기 처리실 내부에 상기 처리실에 설치된 창을 통해 상기 처리실의 외부로부터 레이저광을 조사하여 주사하는 조사 광학계와,

    상기 조사 광학계에 의해 레이저광을 조사하여 주사함으로써 상기 처리실 내부에 부유하는 이물질로부터 발생한 산란광을 상기 창을 통해 검출하고, 조사 광학계의 조사 광축과 다른 검출 광축을 가지며 처리실 벽면으로부터의 산란 반사광을 차광하는 공간 필터를 구비하는 검출 광학계와,

    상기 검출 광학계로 상기 부유하는 이물질로부터의 산란광을 검출하여 얻은 신호를 상기 레이저광의 주사와 동기하여 처리함으로써 상기 처리실 내부에 부유하는 이물질의 분포 상태의 정보를 얻는 처리 수단을 구비하는 플라즈마 처리 장치.
24. 제23항에 있어서, 상기 처리실 수단은 내부에 전극부를 구비하고, 상기 플라즈마 발생 수단은 상기 처리실의 전극부에 고주파 전력을 인가함으로써 상기 처리실 내부에 고주파 방전에 의한 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 처리 장치.
25. 제23항에 있어서, 상기 조사 광학계는 상기 고주파 전력의 주파수와는 다른 주파수로 강도 변조된 레이저광을 상기 처리실에 설치된 창을 통해 상기 처리실 내부에 조사하여 주사하는 플라즈마 처리 장치.
26. 제23항에 있어서, 상기 처리실 수단은 내부에 피처리 기판을 적재하는 적재부를 구비하고, 상기 조사 광학계는 상기 레이저를 상기 적재부에 적재한 피처리 기판의 상방을 상기 피처리 기판의 대략 전체면에 걸쳐서 주사하는 플라즈마 처리 장치.
27. 제23항에 있어서, 상기 처리 수단으로 처리한 결과를 표시하는 표시부를 더 구비하는 플라즈마 처리 장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 표시부는 상기 처리 수단으로 처리한 결과로서, 상기 처리실 내부의 부유 이물질의 분포 상황을 표시하는 플라즈마 처리 장치.
29. 제23항에 있어서, 상기 검출 광학계는 렌즈부를 구비하고, 상기 조사 광학계에 의해 레이저광을 조사하여 주사함으로써 상기 처리실 내부에 부유하는 이물질로부터 발생한 산란광을 상기 렌즈부를 거쳐서 검출하는 플라즈마 처리 장치.
30. 삭제
31. 제23항에 있어서, 상기 검출 광학계는 이물질로부터 발생한 산란광을 상기 창을 통해 집광하여 검출하기 위한 집광 렌즈와 검출기를 구비하고, 상기 집광 렌즈는 상기 집광 렌즈와 상기 처리실 내에서 상기 레이저 빔이 조사된 영역 중에서 가장 상기 집광 렌즈에 가까운 이물질 산란광 발생점과, 상기 집광 렌즈와 상기 레이저 빔이 조사된 영역 중에서 가장 상기 집광 렌즈로부터 먼 이물질 산란광 발생점 사이의 임의의 점에서 발생하는 상기 처리실 내 이물질로부터의 산란광을 디포커스시키는 일 없이 상기 검출기의 검출면에 결상시킬 수 있는 깊은 피사계 심도를 갖는 플라즈마 처리 장치.