JPH11214363A - 半導体製造方法とその装置、並びに半導体素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気的ノイズや微弱なプラズマ発光に影響さ
れることなく、プラズマ処理上での終点時間位置を高精
度に求めつつ、半導体を製造すること。 【解決手段】 被処理体７へのプラズマ処理中に、プラ
ズマ４中から検出された特定波長プラズマ発光が素子１
１で高感度に光電変換された後、電気的ノイズの混入が
防止されるべく、変換器１４で直ちにＡ／Ｄ変換された
状態としてディジタル伝送された上、そのディジタル信
号の時間変化からプラズマ処理の終点が検出された時点
で、被処理体７に対するプラズマ処理が停止制御される
ようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理体がプラズ
マ処理されている際に、プラズマ中から選択的に検出さ
れた、少なくとも１つの特定波長のプラズマ発光が高感
度に光電変換された後、Ａ／Ｄ変換された状態のディジ
タル信号としてディジタル伝送された上、そのディジタ
ル信号の時間変化からプラズマ処理の進行状況が監視さ
れている状態で、その進行状況よりプラズマ処理の終点
が高精度に検出された上、被処理体に対するプラズマ処
理が停止制御されるようにした半導体製造方法とその装
置、並びにその製造方法や装置により製造された半導体
素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】これまで、プラズマを用いた処理はエッ
チング装置を始めとして、半導体製造工程や液晶表示装
置用基板製造工程等に広く適用されているが、図１２に
従来技術に係るプラズマエッチング装置の一例での概要
構成を示す。図示のように、プラズマエッチング装置で
は、高周波電源６からの高電圧は処理室１内に互いに平
行配置されている上部電極２、下部電極３間に印加され
た上、それら電極２，３間での放電によりエッチング用
ガスはプラズマ４化されたものとなっている。そのプラ
ズマ４中における活性種により被処理体としての半導体
ウェハ７がエッチング処理されているわけであるが、そ
のエッチング処理に際しては、エッチング処理の進行状
況が監視される必要があるものとなっている。その監視
により、エッチング処理上での終点が可能な限り高精度
に検出された上、エッチング処理が停止されることによ
って、半導体ウェハ７に対しては、所定のパターン形状
と深さだけエッチング処理が行われているものである。

【０００３】ところで、エッチング処理上での終点検出
方法としては、従来から分光分析や質量分析等の各種手
法が知られたものとなっている。これら手法の中でも、
特に特開平７−３２１０９４号公報に示されているよう
に、装置構成簡単にして、高精度検出が可能な分光分析
が広く用いられているのが実情である。具体的には、エ
ッチング用ガス、またはその分解生成物、あるいは反応
生成物等のラジカルやイオン等の活性種のうち、特定活
性種を選択の上、その活性種の発光スペクトルの発光強
度が処理時間経過に伴い、如何に変化するかが測定され
ているものである。

【０００４】より具体的には、図１２に示すように、処
理室１内のプラズマ４からの発光は観察用窓５を介し発
光検出光学系８にて検出された上、更に光ファイバ９を
介し発光検出器１０まで導かれるものとなっている。そ
の発光検出器１０では分光器等により特定活性種による
発光スペクトルのうち、特定発光スペクトル相当の波長
成分のみが選択的に抽出された上、光電変換素子１１上
で電気信号に変換されているものである。光電変換素子
１１からは、プラズマ発光中における特定活性種の特定
発光スペクトル強度に応じたアナログ電気信号が得られ
ているわけであるが、このアナログ電気信号はその後、
アナログ伝送ケーブル１２を介し終点制御部１３に伝送
された上、所定に処理されたものとなっている。終点制
御部１３では、そのアナログ電気信号はＡ／Ｄ変換器１
４によりディジタル信号に変換されるが、このディジタ
ル信号に対しては終点判定ユニット１５上で平滑化処理
等の処理が施された後、図１３に示すように、発光強度
の時間変化５０１が観測されたものとなっている。変化
点での発光強度やその１次微分値、あるいは２次微分値
等の事前設定閾値Ｓとの比較により、エッチング処理上
での終点時間位置Ｅが決定されているものである。終点
時間位置Ｅが検出されれば、それまでのエッチング処理
が直ちに停止されるべく、終点判定ユニット１５により
終点制御信号ライン１６を介し、高周波電源６は高電圧
出力停止状態におかれているものである。

【０００５】因みに、発光検出器１０にて選択される特
定発光スペクトルについて補足説明すれば、選択される
べき特定発光スペクトルは特定活性種、したがって、エ
ッチング用ガスの種類により一般に異なるものとなって
いる。例えばＣＦ等のフルオロカーボン系のエッチング
用ガスを用いシリコン酸化膜をエッチングする場合に
は、その反応生成物であるＣＯからの特定発光スペクト
ル（波長が２１９ｎｍ、４８３．５ｎｍ等のうち、何れ
か１つの特定波長）か、または中間生成物であるＣＦか
らの特定発光スペクトル（波長が２６０ｎｍ等のうち、
何れか１つの特定波長）が測定されればよいものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、分光分
析手法による場合は、比較的簡単容易にして、エッチン
グ処理上での終点時間位置が求められるものとなってい
る。しかしながら、半導体ウェハへのエッチング処理に
具体例を採れば、回路パターンの微細化に伴いエッチン
グ処理されるべき部分の総面積が小さくなり、これがた
めに、反応生成物自体の絶対量も低下してしまう結果と
して、その際での発光強度は、図１３中に一点鎖線５０
２として示す如くに変化するというものである。即ち、
発光強度自体が全体的に低下するばかりか、終点時間位
置での発光強度の変化量も大幅に小さくなる結果とし
て、終点時間位置が高精度に求められないというもので
ある。また、そのような事情に加え、プラズマエッチン
グ装置周辺にはプラズマ発生用高周波電源等が構成要素
として配置されているが、それらから多く発生されてい
る電気ノイズに対しても配慮される必要があるものとな
っている。その電気ノイズがアナログ伝送ケーブル上を
伝送されている、アナログ電気信号としての発光強度信
号に重畳される場合には、発光強度信号自体のＳ／Ｎが
低下する結果として、終点時間位置を高精度に求めるこ
とはより一層困難となるからである。

【０００７】更に、図１４にプラズマ着工時間とプラズ
マ発光観察用窓での透過率との関係を示す。その観察用
窓５内壁がプラズマにより削られ、擦りガラス状になる
ことや、反応生成物による堆積物の観察用窓５への付着
等により、図１４中に透過率曲線４００として示すよう
に、観察用窓５での透過率が処理時間とともに徐々に低
下することが知られているが、その透過率の低下も終点
時間位置を高精度に求めることを困難にしている要因と
して挙げられるものとなっている。

【０００８】本発明の第１の目的は、電気的ノイズに影
響されることなく、しかも、特定波長のプラズマ発光強
度が微弱な場合であっても、プラズマ処理上での終点時
間位置が安定、かつ高精度に求められつつ、プラズマ処
理が行われることによって、半導体が製造され得る半導
体製造方法とその装置を供するにある。本発明の第２の
目的は、第１の目的に加え、プラズマ処理がより強く反
映されたプラズマ発光にもとづき、プラズマ処理上での
終点時間位置が安定、かつ高精度に求められつつ、プラ
ズマ処理が行われることによって、半導体が製造され得
る半導体製造方法とその装置を供するにある。本発明の
第３の目的は、第１の目的に加え、プラズマ処理がより
強く反映された状態としてプラズマ発光がＡ／Ｄ変換さ
れた上、プラズマ処理上での終点時間位置が安定、かつ
高精度に求められつつ、プラズマ処理が行われることに
よって、半導体が製造され得る半導体製造方法とその装
置を供するにある。本発明の第４の目的は、第１の目的
に加え、プラズマ発生用高周波電源の周波数の揺らぎに
伴いプラズマ発光強度が変動する場合であっても、プラ
ズマ処理上での終点時間位置が安定、かつ高精度に求め
られつつ、プラズマ処理が行われることによって、半導
体が製造され得る半導体製造方法とその装置を供するに
ある。本発明の第５の目的は、プラズマ処理により半導
体素子が製造されるに際し、安定、かつ高精度にそのプ
ラズマ処理が停止制御されつつ、製造され得た半導体素
子を供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、プラ
ズマ中から選択的に検出された、少なくとも１つの特定
波長のプラズマ発光が光電変換された後、Ａ／Ｄ変換さ
れた状態のディジタル信号としてディジタル伝送された
上、そのディジタル信号の時間変化からプラズマ処理の
終点が検出された時点で、プラズマ処理が停止制御され
ている際に、高感度に光電変換後のアナログ信号はその
伝送路長が最短に抑えられた状態としてＡ／Ｄ変換され
ることで達成され、また、装置構成としては、アナログ
信号の伝送路長最短として、高感度な光電変換手段の近
傍にＡ／Ｄ変換手段が一体不可分的に配置されることで
達成される。

【００１０】上記第２の目的は、プラズマ発光が高感度
に光電変換された上、Ａ／Ｄ変換されるに際しては、Ａ
／Ｄ変換前のアナログ信号からはプラズマ処理に同期し
た成分のみが抽出された上、Ａ／Ｄ変換されることで達
成され、また、装置構成としては、高感度な光電変換手
段とＡ／Ｄ変換手段との間に、その光電変換手段からの
アナログ信号から、プラズマ処理に同期した成分のみを
抽出する信号処理手段が介在配置されることで達成され
る。

【００１１】上記第３の目的は、プラズマ発光が高感度
に光電変換された上、Ａ／Ｄ変換されるに際しては、Ａ
／Ｄ変換前のアナログ信号はプラズマ処理に同期した状
態としてサンプリングされた上、Ａ／Ｄ変換されること
で達成され、また、装置構成としては、高感度な光電変
換手段からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換
手段として、そのアナログ信号をプラズマ処理に同期し
た状態としてサンプリングした上、Ａ／Ｄ変換変換する
Ａ／Ｄ変換手段を具備せしめることで達成される。

【００１２】上記第４の目的は、Ａ／Ｄ変換によるディ
ジタル信号はそのディジタル信号自体、あるいはそのデ
ィジタル信号が所望に平均化処理された状態として、プ
ラズマ発生用高周波電源の周波数に同期したクロック信
号に同期化せしめられた上、そのクロック信号とともに
ディジタル伝送されることで達成され、また、装置構成
としては、Ａ／Ｄ変換手段からのディジタル信号をその
ディジタル信号自体、あるいはそのディジタル信号を所
望に平均化処理した状態として、プラズマ発生用高周波
電源の周波数に同期したクロック信号に同期化せしめた
上、そのクロック信号とともに伝送する同期伝送手段を
具備せしめることで達成される。

【００１３】上記第５の目的は、被処理体へのプラズマ
処理が行われる度に、プラズマ中から選択的に検出され
た、少なくとも１つの特定波長のプラズマ発光が高感度
に光電変換された後、アナログ信号の伝送路長が最短に
抑えられた状態としてＡ／Ｄ変換された状態のディジタ
ル信号としてディジタル伝送された上、そのディジタル
信号の時間変化からプラズマ処理の終点が検出された時
点で、プラズマ処理が停止制御されるようにして製造さ
れるか、または高感度な光電変換手段からのアナログ信
号を伝送路長最短としてＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段
が少なくとも具備されてなる半導体製造装置により製造
されることで達成される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態をプラズ
マエッチング装置に具体例を採り、図１から図１１によ
り説明すれば、先ず図１は第１の実施形態でのプラズマ
エッチング装置の概要構成を示したものである。図示の
ように、既述の図１２に示したものとの実質的な相違
は、図１２に示したものでは、光電変換素子１１からの
アナログ電気信号は、アナログ伝送ケーブル１２を介し
終点制御部１３に伝送された上、終点制御部１３内でデ
ィジタル信号に変換された状態として終点判定処理され
ているが、これとは異なり、本実施形態では、光電変換
素子１１は望ましくは高感度なものとされた上、その光
電変換素子１１からのアナログ電気信号は、そのアナロ
グ電気信号の伝送路長が最短に抑えられた状態として、
直ちにＡ／Ｄ変換器１４によりＡ／Ｄ変換された上、デ
ィジタル伝送ケーブル１２ａを介し終点判定ユニット１
５上で終点判定処理されたものとなっている。これ以外
の事情は図１２に示したものと同様とされているもので
ある。

【００１５】したがって、プラズマエッチング装置が図
１に示すが如くに構成される場合は、アナログ伝送路は
不要とされ、また、プラズマ発光に対する高感度な光電
変換とその光電変換後のＡ／Ｄ変換は実効的に単一基
板、あるいは単一回路内で容易に実現され得、更に、Ａ
／Ｄ変換後のディジタル信号はそのまま終点判定ユニッ
ト１５上で終点判定処理されるものとなっている。この
結果、装置周辺で電気的ノイズが多く発生されている場
合であっても、その電気的ノイズによる影響を大きく受
けることなく、しかも、特定波長のプラズマ発光強度が
微弱な場合であっても、プラズマ処理上での終点時間位
置は安定、かつ高精度に求められるものである。これに
より、例えば微小開口パターンに対するエッチング終点
検出精度はその分、向上され得るものである。

【００１６】図２は第２の実施形態でのプラズマエッチ
ング装置の要部概要構成を示したものである。図示のよ
うに、図１に示す実施形態とは、ディジタル伝送ケーブ
ル１２ａ不要として、Ａ／Ｄ変換器１４からのディジタ
ル信号はそのまま終点判定ユニット１５上で終点判定処
理されている点が相違したものとなっている。本実施形
態での構成によれば、ディジタル信号の伝送路も不要と
された上、プラズマ発光に対する光電変換、その光電変
換後のＡ／Ｄ変換、そのＡ／Ｄ変換後の終点判定処理は
実効的に単一基板、あるいは単一回路内で容易に実現さ
れ得、図１に示す実施形態に比し、構成や効果上、望ま
しいものとなっている。

【００１７】図３は第３の実施形態でのプラズマエッチ
ング装置の要部概要構成を示したものである。図示のよ
うに、図１に示す実施形態とは、参照信号を発生する参
照信号生成器１７と、これからの参照信号にもとづき、
光電変換素子１１からのアナログ信号を処理する信号処
理回路１８とが新たに追加された上、信号処理回路１８
が光電変換素子１１、Ａ／Ｄ変換器１４間に介在配置さ
れていることのみが相違しており、他の事情はほぼ同様
となっている。この場合、光電変換素子１１が高周波電
源６の周波数以上の帯域を有するものとすれば、その光
電変換信号として、図４中に発光波形６０１として示す
ように、プラズマ発生用高周波電源６の電源周波数に同
期した波形が得られるものとなっている。一方、参照信
号生成器１７では、例えば静電誘導により高周波電源６
の交流波形が検出された上、これと同期した方形波状の
参照信号波形６０２がその内部で発生されているが、信
号処理回路１８では、その参照信号波形６０２にもとづ
き、光電変換素子１１からのアナログ信号からエッチン
グ反応と同期した成分のみが抽出されているものであ
る。

【００１８】以上の抽出処理を図４を参照しつつ、より
詳細に説明すれば、信号処理回路１８では、光電変換素
子１１からの発光波形６０１に対し、参照信号生成器１
７からの参照信号波形６０２が乗算されることによっ
て、その乗算結果として処理信号６０３が得られている
ものである。その処理信号６０３からも判るように、発
光波形６０１のうち、エッチング反応に対応したピーク
付近のみの波形成分が積極的に抽出されているものであ
る。その際に、参照信号波形６０２の位相やデューティ
比が所望に調整されることによって、エッチング反応が
強く反映された任意波形部分が容易に選択され得るもの
である。このようにして得られた処理信号６０３はその
後、平滑化された上、第１の実施形態の場合と同様にし
て、Ａ／Ｄ変換器１４で直ちにＡ／Ｄ変換されたものと
なっている。したがって、本実施形態では、第１の実施
形態での効果に加え、エッチング反応が強く反映された
発光成分のみが積極的に検出されていることから、より
精度良好にしてエッチング反応の時間変化が観測され得
る結果として、終点時間位置も高精度に捉えられるもの
である。

【００１９】図５は第４の実施形態でのプラズマエッチ
ング装置の要部概要構成を、また、図６はその場合での
光電変換信号に対するサンプリング・Ａ／Ｄ変換処理を
それぞれ示したものである。図５，図６に示すように、
図１に示す実施形態とは、参照信号生成器１７が新たに
追加された上、これからの参照信号波形６０２にもとづ
き、光電変換素子１１からのアナログ信号がＡ／Ｄ変換
器１４でサンプリング・Ａ／Ｄ変換処理されていること
が相違したものとなっている。

【００２０】図６を参照しつつ、より詳細に説明すれ
ば、第３の実施形態と同様にして、光電変換素子１１が
高周波電源６の周波数以上の帯域を有するものとすれ
ば、その光電検出信号として、図６中に発光波形６０１
として示すように、プラズマ発生用高周波電源６の電源
周波数に同期した波形が得られるものとなっている。一
方、同じく参照信号生成器１７では、例えば静電誘導に
より高周波電源６の交流波形が検出された上、これと同
期した方形波状の参照信号波形６０２がその内部で発生
されたものとなっている。さて、光電変換素子１１から
のアナログ信号としての発光波形６０１は、第１の実施
形態での場合と同様にして、直ちにＡ／Ｄ変換器１４で
ディジタル信号に変換されているわけであるが、本実施
形態では、参照信号発生器１７からの参照信号波形６０
２をサンプリングトリガ信号として、光電変換素子１１
からの発光波形６０１がサンプリングされた上、Ａ／Ｄ
変換処理されたものとなっている。参照信号波形６０２
が、例えば発光波形６０１の最大ピーク時に信号が立上
がるよう位相調整される場合には、発光波形６０１上の
エッチング反応が最も強く反映されたピーク部分がサン
プリング・Ａ／Ｄ変換されることで、それらピーク部分
各々に対応したサンプリングデータ６０４が得られるも
のである。本実施形態でも、第１の実施形態での効果に
加え、エッチング反応が強く反映された発光成分のみが
積極的に検出されていることから、より精度良好にして
エッチング反応の時間変化が観測され得る結果として、
終点時間位置も高精度に捉えられるものである。

【００２１】図７は第５の実施形態でのプラズマエッチ
ング装置の要部概要構成を示したものである。本実施形
態では、第４の実施形態におけるディジタル伝送ケーブ
ル１２ａが不要とされていることを除けば、事情は第４
の実施形態に同様であり、特にこれ以上の説明は要され
ないものとなっている。尤も、ディジタル伝送ケーブル
１２ａが不要とされている分、第２の実施形態の場合と
同様、プラズマ発光に対する光電変換、その光電変換後
のＡ／Ｄ変換、そのＡ／Ｄ変換後の終点判定処理は実効
的に単一基板、あるいは単一回路内で容易に実現され
得、電気ノイズによる影響をより受けにくいものとなっ
ている。

【００２２】更に、第６の実施形態を図５，図８にもと
づき説明すれば、図５に示す第４の実施形態では、参照
信号発生器１７からの信号をサンプリングトリガ信号と
してＡ／Ｄ変換器１４にてＡ／Ｄ変換処理が行われてい
たが、第６の実施形態では、参照信号発生器１７からの
その信号はディジタル伝送用クロック信号として使用さ
れており、サンプリング・Ａ／Ｄ変換処理は、そのディ
ジタル伝送用クロック信号か、またはそれよりも高速な
他クロック信号により行われたものとなっている。ディ
ジタル伝送用クロック信号よりも高速な他クロック信号
によりサンプリング・Ａ／Ｄ変換処理が行われる場合に
は、ディジタル伝送用クロック信号の周期毎に複数得ら
れるＡ／Ｄ変換結果としてのディジタル信号は、平均化
処理によりノイズが抑制された状態として同期伝送手段
（図示せず）でディジタル伝送用クロック信号に位相同
期化せしめられた状態として、ディジタル伝送用クロッ
ク信号とともに終点判定ユニット１５に伝送されるよう
にすればよいものである。ディジタル伝送用クロック信
号によりサンプリング・Ａ／Ｄ変換処理が行われる場合
には、ディジタル伝送用クロック信号の周期毎に１つ得
られるＡ／Ｄ変換結果としてのディジタル信号は、その
ままの状態として同期伝送手段でディジタル伝送用クロ
ック信号に位相同期化せしめられた状態として、ディジ
タル伝送用クロック信号とともに終点判定ユニット１５
に伝送されればよいものである。

【００２３】以上の処理内容を図８を参照しつつ、説明
すれば、参照信号発生器１７からはプラズマ発生用高周
波電源６の電源波形７０１に同期したクロック信号７０
２が発生されているが、これをディジタル伝送用クロッ
ク信号として用いようというものである。ここで、クロ
ック信号７０２周期毎に、Ａ／Ｄ変換器１４から直接、
または平均化処理された状態として得られるＡ／Ｄ変換
結果７０３が（ｎ＋１）ビット並列データＤ0〜Ｄnであ
るとすれば、これが並列状態のままクロック信号７０２
に位相同期化せしめられた上、ディジタル伝送ケーブル
１２ａ上をクロック信号７０２とともに終点判定ユニッ
ト１５に伝送されているものである。

【００２４】以上のようにして、Ａ／Ｄ変換結果７０３
が終点判定ユニット１５に伝送される場合での効果であ
るが、微弱な発光変化の高精度な検出が可能となってい
る。これは、例えば半導体ウェハ上の微細パターンに対
するエッチングでは、終点時間位置の前後における発光
強度の変化割合は僅か１％以下である一方では、一般
に、本例に示すようなプラズマエッチング装置に用いら
れるプラズマ発生用高周波電源６の周波数は１％程度の
変動を有しており、終点時間位置が高精度に検出される
上で微弱な信号変化が高精度に検出される必要がある
が、そのような電源周波数の揺らぎに伴う信号強度の変
動が無視され得ないからである。しかしながら、以上の
如くにＡ／Ｄ変換結果７０３が伝送される場合には、固
定クロックを用い伝送される場合に比し、安定な伝送と
微弱な発光変化の高精度な検出とが可能とされているも
のである。因みに、本実施形態に対しては、第３の実施
形態の場合と同様、エッチング反応が強く反映された成
分のみを抽出する信号処理回路が設けられてもよく、あ
るいは第４の実施形態と同様、エッチング反応が強く反
映された成分をサンプリングの上、Ａ／Ｄ変換処理が行
われるようにしてもよいものである。

【００２５】ここで、遅ればせながら、発光検出器１０
や光電変換素子１１について若干補足説明すれば、発光
検出器１０自体はそれへの入射発光中から特定波長のみ
を抽出する光学機器として機能しており、これは、例え
ばモノクロメータや干渉フィルタとして構成され得るも
のとなっている。また、光電変換素子１１としては、場
合如何によっては、高感度な光電子増倍管が用いられる
ものとなっている。既述のように、半導体ウェハ上の微
細パターンに対するエッチング等の際には、反応生成物
の発光強度の変化は微弱であることに加え、観察用窓の
汚れによる検出光量の低下等により、発光強度の正確な
検出は一般に困難となっている。しかし、このような場
合に、光電変換素子１１として、例えば陰極感度が７０
ｍＷ／ｌｍ以上、電流増倍率が１０⁶ 倍以上の光電子増
倍管を用いるようにすれば、僅かな発光量、あるいは検
出量でも高感度に発光強度の変化量が正確に検出され得
るものである。

【００２６】以上のように、本発明によれば、エッチン
グ処理上での終点時間位置が高精度に検出可能とされて
いるので、ホトリソグラフィ工程中でのエッチング起因
の不良が低減可とされ、高品質の半導体素子の製造が可
能となる。また、終点時間位置の高精度な検出により、
時間管理のための先行作業が不要とされ、エッチング工
程での生産性向上や半導体製造ライン全体での自動化も
可能となる。更に、プラズマ処理上での進行状況が高精
度にモニタリング可とされているため、例えば被処理体
の膜厚等のバラツキが把握可とされ、エッチング前工程
プロセスへのフィードバックが可能となるため、エッチ
ング工程での生産性・歩留りがその分、向上され得るも
のとなっている。

【００２７】最後に、変形に係る各種実施形態について
説明すれば、以上に述べた各種実施形態おいては、処理
室１内のプラズマ４からの発光は観察用窓５を介し発光
検出光学系８にて検出された上、光ファイバ９を介し発
光検出器１０まで導かれているが、必ずしも光ファイバ
９は要されないものとなっている。図９に発光検出光学
系８ｂとして示すように、光ファイバを不要として、観
察用窓５からのプラズマ発光が結像レンズ５１で集光さ
れた状態として、分光器等の発光検出器１０により特定
発光スペクトルが選択された後、光電変換素子１１にて
光電変換されることで、その特定発光スペクトル強度に
応じたアナログ信号が得られるものとなっている。

【００２８】また、図１０に発光検出光学系８ｃとして
示すように、プラズマ発光が結像レンズ５１で集光され
た後、中央部に孔が穿たれたミラー５０により、例えば
２方向に分岐された上、それぞれ発光検出器１０により
相異なる特定波長の発光信号として検出されるように
し、それら発光信号間で演算処理を行うようにしてもよ
い。

【００２９】更に、検出されたプラズマ発光の分割方法
としては、図１０に示した方法以外にも、図１１に示す
ように、出射端が２分岐された光ファイバ９ｂを用いる
ようにしてもよい。

【００３０】更にまた、以上の実施形態では、プラズマ
エッチング装置は平行平板形プラズマエッチング装置と
されているが、これに限定されるものではなく、その基
本構成からも明らかなように、各種のエッチング装置、
例えばマイクロ波エッチング装置にも適用可能であるこ
とは勿論である。これと同様にして、エッチング処理上
での終点時間位置検出に限定されることなく、プラズマ
処理の進行に伴い発光スペクトル強度が変化する場合で
の各種プラズマ処理上での終点検出にも適用可能となっ
ており、被処理体にしても、半導体ウェハに限定される
ものではなく、液晶表示装置用基板等、その製造工程に
おいてプラズマ処理が施される様々な素子、材料にも適
用可能となっている。

【００３１】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１〜１０
各々によれば以下のような効果が得られるものとなって
いる。 請求項１，２：電気的ノイズに影響されることなく、し
かも、特定波長のプラズマ発光強度が微弱な場合であっ
ても、プラズマ処理上での終点時間位置が安定、かつ高
精度に求められつつ、プラズマ処理が行われることによ
って、半導体が製造され得る半導体製造方法とその装置
が得られる。

【００３２】請求項３，４：プラズマ処理がより強く反
映されたプラズマ発光にもとづき、プラズマ処理上での
終点時間位置が安定、かつ高精度に求められつつ、プラ
ズマ処理が行われることによって、半導体が製造され得
る半導体製造方法とその装置が得られる。

【００３３】請求項５，６：プラズマ処理がより強く反
映された状態としてプラズマ発光がＡ／Ｄ変換された
上、プラズマ処理上での終点時間位置が安定、かつ高精
度に求められつつ、プラズマ処理が行われることによっ
て、半導体が製造され得る半導体製造方法とその装置が
得られる。

【００３４】請求項７，８：プラズマ発生用高周波電源
の周波数の揺らぎに伴いプラズマ発光強度が変動する場
合であっても、プラズマ処理上での終点時間位置が安
定、かつ高精度に求められつつ、プラズマ処理が行われ
ることによって、半導体が製造され得る半導体製造方法
とその装置が得られる。

【００３５】請求項９，１０：プラズマ処理により半導
体素子が製造されるに際し、安定、かつ高精度にそのプ
ラズマ処理が停止制御されつつ、半導体素子が製造され
得たものとなっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る第１の実施形態でのプラ
ズマエッチング装置の概要構成を示す図

【図２】図２は、同じく第２の実施形態でのプラズマエ
ッチング装置の要部概要構成を示す図

【図３】図３は、同じく第３の実施形態でのプラズマエ
ッチング装置の要部概要構成を示す図

【図４】図４は、その実施形態での光電変換信号に対す
る選択抽出処理を説明するための図

【図５】図５は、本発明に係る第４の実施形態でのプラ
ズマエッチング装置の要部概要構成を示す図

【図６】図６は、その実施形態での光電変換信号に対す
るサンプリング・Ａ／Ｄ変換処理を説明するための図

【図７】図７は、本発明に係る第５の実施形態でのプラ
ズマエッチング装置の要部概要構成を示す図

【図８】図８は、同じく第６の実施形態でのＡ／Ｄ変換
処理結果の終点判定ユニットへの同期伝送処理を説明す
るための図

【図９】図９は、同じく発光検出光学系に集光レンズが
用いられてなるプラズマエッチング装置の要部概要構成
を示す図

【図１０】図１０は、同じく発光検出光学系に集光レン
ズが用いられ、同時に２波長検出が行われてなるプラズ
マエッチング装置の要部概要構成を示す図

【図１１】本発明の第５の実施例におけるディジタル信
号の伝送タイミングの様子を示す図

【図１２】図１２は、従来技術に係るプラズマエッチン
グ装置の一例での概要構成を示す図

【図１３】図１３は、特定活性種による特定発光スペク
トル強度の時間変化からエッチング処理上での終点時間
位置が決定され得ることを説明するための図

【図１４】図１４は、プラズマエッチング装置における
プラズマ着工時間とプラズマ発光観察用窓での透過率と
の関係を示す図

【符号の説明】

１…処理室、２…上部電極、３…下部電極、４…プラズ
マ、５…石英窓、６…プラズマ発生用高周波電源、７…
半導体ウェハ、８…発光検出光学系、９…光ファイバ、
１０…発光検出器、１１…光電変換素子、１２ａ…ディ
ジタル信号伝送ケーブル、１３…終点制御部、１４…Ａ
／Ｄ変換器、１５…終点判定ユニット、１６…終点制御
信号ライン

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体がプラズマ処理されている際
   に、プラズマ中から選択的に検出された、少なくとも１
   つの特定波長のプラズマ発光が光電変換された後、Ａ／
   Ｄ変換された状態のディジタル信号としてディジタル伝
   送された上、該ディジタル信号の時間変化からプラズマ
   処理の進行状況が監視されている状態で、該進行状況よ
   りプラズマ処理の終点が検出された時点で、上記被処理
   体に対するプラズマ処理が停止制御されるようにした半
   導体製造方法であって、プラズマ発光は高感度に光電変
   換された上、該光電変換後のアナログ信号は伝送路長が
   最短に抑えられた状態としてＡ／Ｄ変換されるようにし
   た半導体製造方法。
2. 【請求項２】 被処理体をプラズマ処理するプラズマ処
   理手段と、プラズマ中から、少なくとも１つの特定波長
   のプラズマ発光を選択的に検出するプラズマ発光検出手
   段と、該プラズマ発光検出手段からの検出プラズマ発光
   を高感度光電変換によりアナログ信号に変換する光電変
   換手段と、該光電変換手段からのアナログ信号をＡ／Ｄ
   変換によりディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段
   と、該Ａ／Ｄ変換手段からのディジタル信号の時間変化
   をプラズマ処理の進行状況として監視した上、該進行状
   況よりプラズマ処理の終点を検出した時点で、上記被処
   理体に対するプラズマ処理を停止制御する終点判定手段
   とが少なくとも具備されてなる半導体製造装置であっ
   て、アナログ信号の伝送路長最短として、光電変換手段
   の近傍にＡ／Ｄ変換手段が一体不可分的に配置されてな
   る半導体製造装置。
3. 【請求項３】 被処理体がプラズマ処理されている際
   に、プラズマ中から選択的に検出された、少なくとも１
   つの特定波長のプラズマ発光が光電変換された後、アナ
   ログ信号の伝送路長が最短に抑えられた状態としてＡ／
   Ｄ変換された状態のディジタル信号としてディジタル伝
   送された上、該ディジタル信号の時間変化からプラズマ
   処理の進行状況が監視されている状態で、該進行状況よ
   りプラズマ処理の終点が検出された時点で、上記被処理
   体に対するプラズマ処理が停止制御されるようにした半
   導体製造方法であって、プラズマ発光が高感度に光電変
   換された上、Ａ／Ｄ変換されるに際しては、Ａ／Ｄ変換
   前のアナログ信号からはプラズマ処理に同期した成分の
   みが抽出された上、Ａ／Ｄ変換されるようにした半導体
   製造方法。
4. 【請求項４】 被処理体をプラズマ処理するプラズマ処
   理手段と、プラズマ中から、少なくとも１つの特定波長
   のプラズマ発光を選択的に検出するプラズマ発光検出手
   段と、該プラズマ発光検出手段からの検出プラズマ発光
   を高感度光電変換によりアナログ信号に変換する光電変
   換手段と、該光電変換手段からのアナログ信号を、該ア
   ナログ信号の伝送路長最短としてＡ／Ｄ変換によりディ
   ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換
   手段からのディジタル信号の時間変化をプラズマ処理の
   進行状況として監視した上、該進行状況よりプラズマ処
   理の終点を検出した時点で、上記被処理体に対するプラ
   ズマ処理を停止制御する終点判定手段とが少なくとも具
   備されてなる半導体製造装置であって、光電変換手段と
   Ａ／Ｄ変換手段との間に、該光電変換手段からのアナロ
   グ信号から、プラズマ処理に同期した成分のみを抽出す
   る信号処理手段が介在配置されてなる半導体製造装置。
5. 【請求項５】 被処理体がプラズマ処理されている際
   に、プラズマ中から選択的に検出された、少なくとも１
   つの特定波長のプラズマ発光が光電変換された後、アナ
   ログ信号の伝送路長が最短に抑えられた状態としてＡ／
   Ｄ変換された状態のディジタル信号としてディジタル伝
   送された上、該ディジタル信号の時間変化からプラズマ
   処理の進行状況が監視されている状態で、該進行状況よ
   りプラズマ処理の終点が検出された時点で、上記被処理
   体に対するプラズマ処理が停止制御されるようにした半
   導体製造方法であって、プラズマ発光が高感度に光電変
   換された上、Ａ／Ｄ変換されるに際しては、Ａ／Ｄ変換
   前のアナログ信号はプラズマ処理に同期した状態として
   サンプリングされた上、Ａ／Ｄ変換されるようにした半
   導体製造方法。
6. 【請求項６】 被処理体をプラズマ処理するプラズマ処
   理手段と、プラズマ中から、少なくとも１つの特定波長
   のプラズマ発光を選択的に検出するプラズマ発光検出手
   段と、該プラズマ発光検出手段からの検出プラズマ発光
   を高感度光電変換によりアナログ信号に変換する光電変
   換手段と、該光電変換手段からのアナログ信号を、該ア
   ナログ信号の伝送路長最短として、かつプラズマ処理に
   同期した状態としてサンプリングした上、Ａ／Ｄ変換に
   よりディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ
   ／Ｄ変換手段からのディジタル信号の時間変化をプラズ
   マ処理の進行状況として監視した上、該進行状況よりプ
   ラズマ処理の終点を検出した時点で、上記被処理体に対
   するプラズマ処理を停止制御する終点判定手段とが少な
   くとも具備されてなる半導体製造装置。
7. 【請求項７】 被処理体がプラズマ処理されている際
   に、プラズマ中から選択的に検出された、少なくとも１
   つの特定波長のプラズマ発光が高感度に光電変換された
   後、アナログ信号の伝送路長が最短に抑えられた状態と
   してＡ／Ｄ変換された状態のディジタル信号としてディ
   ジタル伝送された上、該ディジタル信号の時間変化から
   プラズマ処理の進行状況が監視されている状態で、該進
   行状況よりプラズマ処理の終点が検出された時点で、上
   記被処理体に対するプラズマ処理が停止制御されるよう
   にした半導体製造方法であって、Ａ／Ｄ変換によるディ
   ジタル信号は該ディジタル信号自体、あるいは該ディジ
   タル信号が所望に平均化処理された状態として、プラズ
   マ発生用高周波電源の周波数に同期したクロック信号に
   同期化せしめられた上、該クロック信号とともにディジ
   タル伝送されるようにした半導体製造方法。
8. 【請求項８】 被処理体をプラズマ処理する、プラズマ
   発生用高周波電源を含むプラズマ処理手段と、プラズマ
   中から、少なくとも１つの特定波長のプラズマ発光を選
   択的に検出するプラズマ発光検出手段と、該プラズマ発
   光検出手段からの検出プラズマ発光を高感度光電変換に
   よりアナログ信号に変換する光電変換手段と、該光電変
   換手段からのアナログ信号を、該アナログ信号の伝送路
   長最短としてＡ／Ｄ変換によりディジタル信号に変換す
   るＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段からのディジタ
   ル信号を該ディジタル信号自体、あるいは該ディジタル
   信号を所望に平均化処理した状態として、プラズマ発生
   用高周波電源の周波数に同期したクロック信号に同期化
   せしめた上、該クロック信号とともに伝送する同期伝送
   手段と、該同期伝送手段からのディジタル信号の時間変
   化をプラズマ処理の進行状況として監視した上、該進行
   状況よりプラズマ処理の終点を検出した時点で、上記被
   処理体に対するプラズマ処理を停止制御する終点判定手
   段とが少なくとも具備されてなる半導体製造装置。
9. 【請求項９】 被処理体へのプラズマ処理により製造さ
   れた半導体素子であって、被処理体へのプラズマ処理が
   行われる度に、プラズマ中から選択的に検出された、少
   なくとも１つの特定波長のプラズマ発光が高感度に光電
   変換された後、アナログ信号の伝送路長が最短に抑えら
   れた状態としてＡ／Ｄ変換された状態のディジタル信号
   としてディジタル伝送された上、該ディジタル信号の時
   間変化からプラズマ処理の進行状況が監視されている状
   態で、該進行状況よりプラズマ処理の終点が検出された
   時点で、上記プラズマ処理が停止制御されるようにして
   製造された半導体素子。
10. 【請求項１０】 被処理体へのプラズマ処理により製造
    された半導体素子であって、被処理体をプラズマ処理す
    るプラズマ処理手段と、プラズマ中から、少なくとも１
    つの特定波長のプラズマ発光を選択的に検出するプラズ
    マ発光検出手段と、該プラズマ発光検出手段からの検出
    プラズマ発光を高感度光電変換によりアナログ信号に変
    換する光電変換手段と、該光電変換手段からのアナログ
    信号を、該アナログ信号の伝送路長最短としてＡ／Ｄ変
    換によりディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
    該Ａ／Ｄ変換手段からのディジタル信号の時間変化をプ
    ラズマ処理の進行状況として監視した上、該進行状況よ
    りプラズマ処理の終点を検出した時点で、上記被処理体
    に対するプラズマ処理を停止制御する終点判定手段とが
    少なくとも具備されてなる半導体製造装置により製造さ
    れた半導体素子。