JPH1187448A - 光学的評価装置，光学的評価方法，半導体装置の製造装置，半導体装置の製造方法，半導体装置の製造装置の管理方法及び半導体装置 - Google Patents

光学的評価装置，光学的評価方法，半導体装置の製造装置，半導体装置の製造方法，半導体装置の製造装置の管理方法及び半導体装置

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JPH1187448A
JPH1187448A JP9303808A JP30380897A JPH1187448A JP H1187448 A JPH1187448 A JP H1187448A JP 9303808 A JP9303808 A JP 9303808A JP 30380897 A JP30380897 A JP 30380897A JP H1187448 A JPH1187448 A JP H1187448A
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Kouji Eriguchi
浩二 江利口
Takayuki Yamada
隆順 山田
Masanori Okuyama
雅則 奥山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インラインでの制御により、所望の特性を精
度よくかつ均一にすることができる半導体装置の製造方
法及びその製造装置を提供する。 【解決手段】 ウエハ１０３上に、ｎ型ソース領域１０
８，ｎ型ドレイン領域１０９，ｎ型半導体領域１０１を
設ける。ウエハ１０３上に堆積された層間絶縁膜１０４
にプラズマを利用したドライエッチングを施して、各領
域１０８，１０９，１０１にそれぞれ到達する開口１１
０ａ〜１１０ｃを形成した後、ダメージ層を除去するた
めのライトエッチングを行う。その際、ｎ型半導体領域
１０１に励起光４０２を間欠的に照射し、励起光４０２
の照射の有無によるプローブ光４０３の反射強度の変化
割合を監視することで、ダメージ層の除去の進行や新た
なダメージ層の発生度合いを検知し、小さくかつ均一な
コンタクト抵抗を有する半導体装置を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
工程におけるインラインでの特性の評価に適した光学的
評価装置，光学的評価方法，光学的評価を利用した半導
体装置の製造方法，半導体装置の製造装置，半導体装置
の製造装置の管理方法，光学的評価に供するための半導
体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路の高集積化が大き
く進展してきており、ＭＯＳ型半導体装置においても、
トランジスタ素子の微細化・高性能化が図られている
が、特にトランジスタ素子の微細化に伴って、信頼性の
高いＭＯＳデバイスの実現が必要となってきた。ＭＯＳ
デバイスの信頼性の向上のためには、ＭＯＳデバイスを
構成する各部が高い信頼性を有することが必要である。
【０００３】かかるＭＯＳデバイスの信頼性を左右する
重要な部分として、例えばコンタクト窓の形成方法によ
って影響を受けるコンタクト部の信頼性が挙げられる。
コンタクト窓の形成に使用されるドライエッチングによ
って生じる半導体基板のダメージ層は、ドライエッチン
グ後のウエットエッチングによって除去されるが、その
除去量を適正に判断するために、従来は、製品にはなら
ないモニターウエハ等を用いてその電気的特性を測定す
ることにより、当該ドライエッチング条件下で生じるダ
メージ層の深さ等を把握したり、この電気的特性の測定
結果からダメージ層を除去するためのウエットエッチン
グの時間や温度等の条件を設定している。このようにし
て、従来の半導体装置の製造方法では、モニターウエハ
を用いて得られた電気的特性に基づいて、半導体装置の
製造工程中の加工条件が適正になるように制御してい
る。
【０００４】また、半導体デバイスの各要素を形成する
ためのプロセスの中でも、例えば不純物導入技術は半導
体デバイスの動作特性を決定する重要な工程である。不
純物導入は、イオン注入法つまりイオンを電界により加
速して半導体基板や電極等の中に不純物イオンを入り込
ませる方法が主流である。その際、通常、数１０ｋｅＶ
のエネルギーで不純物イオンを加速して半導体基板等の
中にイオンを注入する。しかし、この不純物イオンの注
入の結果、半導体基板等の表面層には結晶性の崩れたダ
メージ層が生じており、また、不純物がキャリアとして
活性化されておらず、かつ不純物の濃度分布も所望の分
布状態にはなっていない。そこで、不純物の活性化，ダ
メージの回復，プロファイルの最適化のために、イオン
注入後に熱処理（アニール）を行っている。従来、この
アニールプロセス時間、温度などは、設計（デバイスシ
ミュレーション）や条件の最適化により決定されてお
り、基本的には、経験に基づいたアニール条件設定がな
されていた。特に、半導体基板の表面欠陥層の回復のた
めのアニール処理は、経験に基づいていた。
【０００５】次に、ＭＯＳデバイスに用いられるゲート
絶縁膜に関しては、その薄膜化が急速に進み、２１世紀
には４ｎｍ以下の非常に薄い絶縁膜が用いられることが
予想されている。このような極薄の絶縁膜を有するＭＯ
Ｓデバイスにおいては、絶縁膜の特性がＭＯＳデバイス
全体の特性さらには半導体集積回路全体の電気特性を決
定するといわれるほどであり、絶縁膜の特性がとりわけ
重要視されている。
【０００６】かかるゲート絶縁膜の特性は、従来、ＭＯ
ＳキャパシタあるいはＭＯＳトランジスタを形成し、電
気的特性の評価により管理されていた。かかる電気的特
性の評価は、ＭＯＳデバイスの製造途中あるいはＭＯＳ
デバイスの製造後に、ＭＯＳデバイスを搭載したウエハ
をチャンバから取り出して行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なＭＯＳデバイスの微細化等に伴い、以上のエッチング
工程，不純物導入工程、ゲート絶縁膜形成工程におい
て、上記従来のような評価方法では、以下のような問題
があった。
【０００８】まず、エッチング工程においては、以下の
問題がある。コンタクト窓の平面サイズ（横方向のサイ
ズ）が縮小する一方、コンタクト窓の深さは浅くはなら
ず、結果として、アスペクト比（＝深さ／横方向のサイ
ズ）は増大している。そして、このような高いアスペク
ト比を有するコンタクト窓を形成するために、例えばド
ライエッチング工程では、高真空・高密度プラズマが利
用されている。高真空・高密度プラズマプロセスでは、
高いエネルギーを有し方向性の揃ったイオンを利用し
て、深いコンタクト窓の形成を実現している。しかる
に、高いエネルギーを有するイオンの衝撃により、従来
のような比較的低真空・低密度プラズマによるドライエ
ッチングによって生じる欠陥のレベルとは異なり、コン
タクトの底において半導体結晶に生じるダメージ層の深
さやダメージの度合いが大きくなってきている。また、
マイクロ波領域の光（赤外線等）を使いダメージ層を評
価する場合には、光自身がＳｉ基板から１μｍ以上の深
さまで進入するため、実際のプラズマによる数１０ｎｍ
レベルのＳｉ基板へのダメージを正確に評価することは
できなかった。すなわち、今後のＬＳＩの微細化に伴い
薄く表層付近に形成されるダメージ層や極微小化された
領域の評価に対して、正確な結果を与えることができな
くなってきている。
【０００９】したがって、従来の評価方法を用いるだけ
では、ダメージ層を確実に除去したり、ダメージ層を制
御よく除去することが困難となっている。
【００１０】次に、不純物導入工程やアニール工程にお
いては、以下の問題がある。半導体デバイス中の各要素
が微細化され、微少領域での不純物導入とプロファイル
制御の重要性が増す中で、上記従来のような経験に基づ
いたアニール条件設定では、しばしば、最適なプロファ
イルが得られない結果や、半導体基板内に欠陥が残留し
た状態で処理を終えるトラブルが発生していた。また、
所望の半導体デバイス開発期間の短縮が切望される中
で、従来のような処理→解析→処理→解析の手順による
アニール条件の最適化を行っているのでは、開発効率が
著しく低下してしまう。そこで、最近になって、アニー
ル処理プロセスのその場観察技術によるプロセス制御技
術が切望されてきた。また、枚葉式の熱処理装置を用い
て熱処理を行う際には、従来のバッチ式とは異なり、熱
処理装置の特性のバラツキや経時変化により、ウエハ間
における熱処理量の微妙なバラツキが発生してきた。さ
らに、不純物導入時の実際のドーズ量と、熱処理後に基
板内に導入されている実効的な不純物濃度を正確に把握
することが困難であった。
【００１１】ゲート絶縁膜の形成工程においては、以下
の問題がある。上記従来のような電気的特性の評価によ
ってゲート絶縁膜の特性を管理する場合、ＭＯＳデバイ
スの製造中に、かりに絶縁膜形成プロセスでなんらかの
不具合が発生した場合であっても、プロセスが終了して
からウエハをチャンバから取りだし、電気的特性の評価
を行って初めて不具合が発見されるだけである。したが
って、それまでの間、不具合のあるゲート絶縁膜が形成
され続けることになり、生産性（効率）の低下を招いて
いた。
【００１２】本発明の第１の目的は、以上のような製造
工程中における半導体装置の特性に影響与える要因をイ
ンラインで確実に把握し、良好かつ均一な特性を実現し
うる光学的評価装置及びその方法を提供することにあ
る。
【００１３】本発明の第２の目的は、半導体領域の光学
的特性と半導体領域の状態との間に相関関係があること
に着目して、光学的特性の評価を利用して半導体装置に
対する各種処理をインラインで制御する半導体装置の製
造方法及びその製造装置を提供することにある。
【００１４】本発明の第３の目的は、光学的特性の評価
精度の変化を利用して半導体装置の製造装置のチャンバ
ーのメンテナンスを行う半導体装置の製造装置の管理方
法を提供することにある。
【００１５】本発明の第４の目的は、光学的特性の評価
に適した構造を有する半導体装置の提供を図ることにあ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明では、請求項１〜１１に記載されてい
る第１の光学的評価装置に関する手段と、請求項１２〜
２２に記載されている第２の光学的評価装置に関する手
段と、請求項３４〜４３に記載されている光学的評価方
法に関する手段とを講じている。
【００１７】上記第２の目的を達成するために、本発明
では、請求項２３〜３３に記載されている半導体装置の
製造装置に関する手段と、請求項４４〜６１、請求項６
２〜７３、請求項７４〜８４、請求項８５〜９８、請求
項９９〜１１１にそれぞれ記載されている第１，第２，
第３，第４及び第５の半導体装置の製造方法に関する手
段とを講じている。
【００１８】上記第３の目的を達成するために、本発明
では、請求項１１３〜１２３に記載されている半導体装
置の製造装置の管理方法に関する手段を講じている。
【００１９】上記第４の目的を達成するために、本発明
では、請求項１２４〜１２８に記載されている半導体装
置に関する手段を講じている。
【００２０】本発明の第１の光学的評価装置は、請求項
１に記載されているように、チャンバー内で半導体領域
を有する基板に処理を施す際に使用される光学的評価装
置であって、励起光を生成する第１の光源と、測定光を
生成する第２の光源と、上記第１の光源で生成された励
起光を、上記チャンバー内の半導体基板の半導体領域に
間欠的に照射させるための第１の光案内部材と、上記第
２の光源で生成された測定光を上記半導体領域に照射さ
せるための第２の光案内部材と、上記半導体領域に照射
された測定光の反射率を検出するための反射率検出手段
と、上記半導体領域から反射された測定光を上記反射率
検出手段に入射させるための第３の光案内部材と、上記
反射率検出手段の出力を受け、上記半導体領域に励起光
が照射されているときと励起光が照射されていないとき
との測定光の反射率の差を上記励起光が照射されていな
いときの測定光の反射率で除した値を測定光の反射率の
変化割合として演算する変化演算手段とを備えている。
【００２１】この光学的評価装置を用いることにより、
以下の作用が得られる。第１の光案内部材により導かれ
る励起光が半導体領域に照射されると半導体領域のキャ
リアが励起され、キャリアによって電界が生じる。この
電界のために、第２の光案内部材によって半導体領域に
導かれる測定光の反射率は、励起光の照射があるときと
ないときとでは変化し、この変化割合は電界強度の大小
及び測定光の波長に依存して変化する。一方、半導体領
域にキャリアの再結合中心となる欠陥などがあると、励
起されたキャリアの寿命が短くなるので、キャリアが形
成する電界強度が小さくなる。つまり、励起光の照射が
あるときとないときにおける反射率の変化割合が半導体
領域内の欠陥などの数に依存して変化するので、変化演
算手段により、反射率検出手段の検出値から半導体領域
における測定光の反射率の変化割合が演算されると、こ
の反射率の変化割合は、半導体領域の結晶状態などを反
映したものとなる。したがって、チャンバー内で行われ
る加工処理の条件をインラインでの半導体領域の評価に
基づいて制御することが可能になる。
【００２２】請求項２に記載されているように、請求項
１において、上記第２の光案内部材は、上記測定光を上
記基板の表面にほぼ垂直な方向から入射させるように構
成されていることが好ましい。
【００２３】これにより、測定光を半導体基板の表面に
ほぼ垂直な方向から照射するように構成されているの
で、微少な半導体領域に対して迅速かつ正確に反射率の
変化を評価できる。すなわち、微細化される半導体装置
の製造工程における光学的評価を行うことが可能な光学
的評価装置が得られる。
【００２４】請求項３に記載されているように、請求項
２において、上記第１の光案内部材は、上記励起光を上
記基板の表面にほぼ垂直な方向から入射させるように構
成されていることが好ましい。
【００２５】請求項４に記載されているように、請求項
３において、上記励起光と上記測定光とを同一の光軸上
に誘導して上記半導体領域に送るように構成された光軸
調整手段をさらに設け、上記第２の光案内部材を、上記
光軸調整手段で同一の光軸上に誘導された測定光及び励
起光を上記基板の表面にほぼ垂直な方向から照射し、か
つ上記半導体領域から反射される測定光と励起光とを上
方に透過させるミラーにより構成することができる。
【００２６】請求項３または４により、測定光及び励起
光が半導体領域の表面にほぼ垂直な方向から照射される
ので、半導体領域が極めて狭い場合でも、測定光の反射
率の変化割合を利用した光学的評価を行うことが可能に
なる。したがって、半導体領域における加工処理の状態
をリアルタイムで検出するのに特に適した光学的評価装
置が得られることになる。
【００２７】請求項５に記載されているように、請求項
１〜４のうちいずれか１つにおいて、上記半導体領域か
ら反射される測定光を受けて、上記測定光を分光した後
上記反射率検出手段に送る分光手段をさらに備えること
ができる。
【００２８】これにより、幅広い測定光の波長範囲に亘
って情報が得られるとともに、チャンバー内での加工処
理の種類に応じて適切な波長領域における測定光の反射
率の変化割合を利用することも可能になる。
【００２９】請求項６に記載されているように、請求項
１〜３のうちいずれか１つにおいて、上記第１の光源と
第２の光源とを、上記励起光の波長と測定光との波長を
含む波長の広スペクトル光を生成する単一の共通光源に
より構成し、上記共通光源で生成された広スペクトル光
を励起光と測定光とに分離するビームスプリッターと、
上記半導体領域から反射される測定光を受けて、上記測
定光を分光した後上記反射率検出手段に送る分光手段を
さらに設け、上記第１及び第２の光案内部材を上記スプ
リッターからの光を受ける位置に配置することができ
る。
【００３０】これにより、光源が単一化されるので、光
学的評価装置の構造が極めて簡素化される。
【００３１】請求項７に記載されているように、請求項
１において、上記変化演算手段は、上記測定光の反射率
の変化割合のスペクトルにおいてほぼ極値を与える測定
光の特定エネルギー値における測定光の反射率の変化割
合のみ演算するものとできる。
【００３２】これにより、もっとも望ましいある特定の
波長を有する測定光の反射率の変化のみを検知すること
ができる。したがって、雑音のないかつ感度の高い光学
的評価が可能になる。
【００３３】請求項８に記載されているように、請求項
１〜４のうちいずれか１つにおいて、上記半導体領域か
ら反射される測定光を受けて、そのうちの特定の波長範
囲のみを透過させて上記反射率検出手段に送るためのフ
ィルターをさらに備えることができる。
【００３４】これにより、分光手段を設けなくても、望
ましい波長範囲の光の反射率の変化を検知できるので、
光学的評価装置の構造が簡素化され、しかも雑音の少な
い感度の高い光学的評価が可能になる。
【００３５】請求項９に記載されているように、請求項
７または８において、上記測定光の特定のエネルギー値
を、３．２〜３．６ｅＶの範囲に含まれるいずれかの値
とすることが好ましい。
【００３６】請求項１０に記載されているように、請求
項１において、上記反射率検出手段は、６００ｎｍ以下
の波長範囲の光の反射率を検出することが好ましい。
【００３７】請求項１１に記載されているように、請求
項１０において、上記反射率検出手段は、３００〜６０
０ｎｍの波長範囲の光の反射率を検出することがさらに
好ましい。
【００３８】請求項１２に記載されているように、請求
項１〜１１のうちいずれか１つにおいて、上記第１の光
案内部材は、上記励起光を１ｋＨｚ以下の周波数で間欠
的に照射するように構成されていることが好ましい。
【００３９】請求項１３に記載されているように、請求
項１〜１２のうちいずれか１つにおいて、光学的評価装
置をエリプソメトリ分光器を利用して構成することがで
きる。
【００４０】これにより、半導体装置の製造装置のチャ
ンバーに付設されることが多いエリプソメトリ分光器の
部材を利用できるので、光学的評価装置を低コストで得
ることができる。
【００４１】本発明の第２の光学的評価装置は、請求項
１４に記載されているように、基板の半導体領域上に形
成された絶縁膜の電気的特性を評価するための光学的評
価装置であって、励起光を生成する第１の光源と、測定
光を生成する第２の光源と、上記第１の光源で生成され
た励起光を、上記絶縁膜を通過させてその直下の半導体
領域に間欠的に照射させるための第１の光案内部材と、
上記第２の光源で生成された測定光を、上記絶縁膜を通
過させて上記励起光が間欠的に照射されている半導体領
域に照射させるための第２の光案内部材と、上記半導体
領域に照射された測定光の反射率を検出する反射率検出
手段と、上記半導体領域から反射された測定光を上記反
射率検出手段に入射させるための第３の光案内部材と、
上記反射率検出手段の出力を受け、上記半導体領域に励
起光が照射されているときと励起光が照射されていない
ときとの測定光の反射率の差を上記励起光が照射されて
いないときの測定光の反射率で除することにより、測定
光の反射率の変化割合を演算する変化演算手段と、上記
測定光の反射率の変化割合の大小に基づき上記絶縁膜の
電気的特性を評価する評価手段とを備えている。
【００４２】これにより、絶縁膜、特にゲート絶縁膜中
の電気的な欠陥についての情報が得られる。すなわち、
半導体領域に励起光が照射されるとキャリアが励起さ
れ、このキャリア数の変化に伴い電界強度が変化するの
で、半導体領域からのある波長領域における測定光の反
射率が変化する。そのとき、半導体領域の上に絶縁膜が
形成されていると、半導体領域の表面層にキャリアのト
ラップとなる欠陥サイトが存在するので、測定光の反射
率の変化割合が小さくなる。ところが、絶縁膜中の欠陥
（トラップ電子）の数が多いと、隣接する半導体領域の
電界強度の増大量が大きくなるので、測定光の反射率の
変化割合が大きくなる。したがって、評価手段により、
測定光の反射率が所定範囲外にあるのについては不良と
判定することで、迅速かつ確実に絶縁膜の電気的特性を
管理できることになる。
【００４３】請求項１５に記載されているように、請求
項１４において、上記評価手段を、上記測定光の反射率
の変化割合のスペクトルにおいてほぼ極値を与える測定
光の特定エネルギー値における測定光の反射率の変化割
合が、絶縁膜の適正な容量値に対応する値のときのみ良
品と判定するものとできる。
【００４４】請求項１６に記載されているように、請求
項１５において、上記測定光の特定のエネルギー値を、
３．２〜３．６ｅＶの範囲に含まれるいずれかの値とす
ることができる。
【００４５】請求項１５または１６により、特徴的な形
状を示す反射率の変化割合のスペクトル中において、絶
縁膜の電気的特性の相違を検知するための感度がもっと
もよい箇所で、光学的評価が行われることになる。
【００４６】請求項１７に記載されているように、請求
項１４〜１６のうちいずれか１つにおいて、上記半導体
領域から反射される測定光を受けて、上記測定光を分光
した後上記反射率検出手段に送る分光手段をさらに備え
ることができる。
【００４７】これにより、測定光の反射率の変化割合の
スペクトルが検出されるので、スペクトル形状全体の情
報に基づいて高精度の光学的評価を行うことが可能にな
る。
【００４８】請求項１８に記載されているように、請求
項１４〜１６のうちいずれか１つにおいて、上記半導体
領域から反射される測定光を受けて、上記測定光の特定
のエネルギー値に相当する波長範囲の測定光のみを透過
させて上記反射率検出手段に送るためのフィルターをさ
らに備えることができる。
【００４９】これにより、分光手段を設けなくても、望
ましい波長範囲の反射率の変化を検知できるので、光学
的評価装置の構造が簡素化され、かつ迅速な光学的評価
が可能になる。
【００５０】請求項１９に記載されているように、請求
項１４において、上記反射率検出手段は、６００ｎｍ以
下の波長範囲の測定光の反射率を検出することが好まし
い。
【００５１】請求項２０に記載されているように、請求
項１９において、上記反射率検出手段は、３００〜６０
０ｎｍの波長範囲の測定光の反射率を検出することがさ
らに好ましい。
【００５２】請求項１９または２０により、特に可視光
領域及びそれ以下の波長領域の測定光は半導体領域の数
１００ｎｍ以上の深さには達しないことを利用して、半
導体領域内で絶縁膜内のトラップ電子の影響を受ける領
域のみからの反射率の変化割合に基づいて光学的評価を
行うことができる。
【００５３】請求項２１に記載されているように、請求
項１４〜２１のうちいずれか１つにおいて、光学的評価
装置をエリプソメトリ分光器を利用して構成することが
できる。
【００５４】これにより、ゲート酸化膜等の膜厚の測定
に用いられているエリプソメトリ分光器を利用して、安
価に光学的評価装置を構成することが可能になる。
【００５５】請求項２２に記載されているように、請求
項１４〜２１のうちいずれか１つにおいて、光学的評価
装置を半導体装置の酸化膜の形成に使用されるチャンバ
に取り付けることが好ましい。
【００５６】これにより、半導体基板を製造装置から取
り出すことなく絶縁膜の品質を評価できるので、インラ
インでの特性評価に適した評価装置となる。
【００５７】請求項２３に記載されているように、請求
項１４において、上記第２の光源をＸｅランプとするこ
とができる。
【００５８】請求項２４に記載されているように、請求
項１４において、上記第１の光源をＡｒイオンレーザあ
るいはＨｅ−Ｎｅレーザとすることができる。
【００５９】請求項２５に記載されているように、請求
項１４〜２４のうちいずれか１つにおいて、上記第１の
光案内部材は、上記励起光を１ｋＨｚ以下の周波数で間
欠的に照射するように構成されていることが好ましい。
【００６０】本発明の半導体装置の製造装置は、請求項
２３に記載されているように、半導体領域を有する基板
を収納するためのチャンバーと、上記チャンバー内で上
記基板に加工処理を施すための加工処理手段と、上記チ
ャンバー内に設置された上記基板の半導体領域に間欠的
に励起光を照射するための第１の光供給手段と、上記半
導体領域に測定光を照射するための第２の光供給手段
と、上記半導体領域に照射された測定光の反射率を検出
する反射率検出手段と、上記反射率検出手段の出力を受
け、上記半導体領域に励起光が照射されているときと励
起光が照射されていないときとの測定光の反射率の差を
上記励起光が照射されていないときの測定光の反射率で
除した値を測定光の反射率の変化割合として演算する変
化演算手段と、上記加工処理手段による加工処理の進行
中に、上記変化演算手段の出力を受け、上記反射率の変
化割合に基づき上記加工処理条件を制御する加工処理制
御手段とを備えている。
【００６１】この半導体装置の製造装置を用いることに
より、以下の作用が得られる。第１の光供給手段により
半導体領域に励起光が照射されるとキャリアが励起さ
れ、キャリアによって電界が生じる。この電界のため
に、第２の光供給手段によって供給される測定光の反射
率は、励起光の照射があるときとないときとでは変化
し、この変化割合は電界強度の大小及び測定光の波長に
依存して変化する。一方、半導体領域にキャリアの再結
合中心となる欠陥などがあると、励起されたキャリアの
寿命が短くなるので、キャリアが形成する電界強度が小
さくなる。つまり、励起光の照射があるときとないとき
における反射率の変化割合が半導体領域内の欠陥などの
数に依存して変化するので、変化演算手段により、反射
率検出手段の検出値から半導体領域における測定光の反
射率の変化割合が演算されると、この反射率の変化割合
は、半導体領域の結晶状態などを反映したものとなる。
そして、加工処理制御手段により、チャンバー内で行わ
れる加工処理の条件がインラインでの半導体領域の評価
に基づいて制御されるので、所望の特性を有する半導体
装置が再現性よく形成されることになる。
【００６２】請求項２７に記載されているように、請求
項２６において、上記加工処理手段を、上記チャンバー
内にプラズマを発生させて上記半導体領域のエッチング
を行うものとすることができる。
【００６３】これにより、エッチングによって生じるダ
メージ層の深さやダメージの程度を制御することが可能
となるので、後のダメージ層の除去を円滑に行うことが
可能になる。
【００６４】請求項２８に記載されているように、請求
項２６において、上記加工処理手段を、上記チャンバー
内にプラズマを発生させて上記半導体領域のエッチング
により生じたダメージ層を除去するためのライトドライ
エッチングを行うものとすることができる。
【００６５】これにより、エッチングによって生じたダ
メージ層の深さやダメージの程度を把握した上で、ダメ
ージ層除去のためのライトドライエッチングを行うこと
が可能になる。
【００６６】請求項２９に記載されているように、請求
項２６において、上記加工処理手段を、上記半導体領域
に不純物を導入するものとすることができる。
【００６７】これにより、不純物の導入によって生じる
欠陥の数や欠陥の程度などを制御することが可能にな
る。
【００６８】請求項３０に記載されているように、請求
項２６において、上記加工処理手段を、上記半導体領域
に不純物イオンの注入を行った後のアニールを行うもの
とすることができる。
【００６９】これにより、不純物のイオン注入によって
生じた構造の乱れを効率よくかつ確実に解消するための
アニールを行うことが可能になる。
【００７０】請求項３１に記載されているように、請求
項２６において、上記加工処理手段を、上記半導体領域
の上に薄い絶縁膜を形成するものとすることができる。
【００７１】これにより、所望の特性を有する絶縁膜例
えばゲート酸化膜を形成することが可能となる。
【００７２】請求項３２に記載されているように、請求
項２６において、上記半導体領域の上に薄い絶縁膜が形
成されている場合には、上記加工処理手段を、上記半導
体領域上の上記絶縁膜を除去するためのドライエッチン
グを行うものとすることができる。
【００７３】これにより、半導体領域からの測定光の反
射率の変化割合が絶縁膜の厚みによる影響を受けること
を利用して、インラインでの光学的評価によって絶縁膜
の除去の進行を制御することが可能となる。
【００７４】請求項３３に記載されているように、請求
項２６〜３２のうちいずれか１つにおいて、上記第１及
び第２の光供給手段を、上記基板の表面と上記測定光と
の間の角が、上記基板の表面と上記励起光との間の角よ
りも大きいように構成することが好ましい。
【００７５】これにより、測定光を狭い領域に照射する
ことが可能になり、測定光の反射率の測定のために必要
な半導体領域の面積を低減できる。
【００７６】請求項３４に記載されているように、請求
項２６〜３２のうちいずれか１つにおいて、上記第２の
光供給手段を、上記基板の表面にほぼ垂直な方向から測
定光を照射するものとすることができる。
【００７７】これにより、測定光を半導体ウエハに対し
てほぼ垂直な方向から入射させるようにしているので、
半導体領域が微少領域であっても容易に光学的測定を行
うことが可能になり、光学的モニターのための無駄なス
ペースを節減できるとともに、検出感度も向上するの
で、光学的特性の評価に要する時間を大幅に低減するこ
とが可能になる。
【００７８】請求項３５に記載されているように、請求
項３４において、上記第１の光供給手段を、上記基板の
表面にほぼ垂直な方向から励起光を照射するものとする
ことが好ましい。
【００７９】請求項３６に記載されているように、請求
項２７〜３５のうちいずれか１つにおいて、上記第１の
光供給手段は、上記励起光を１ｋＨｚ以下の周波数で間
欠的に照射することが好ましい。
【００８０】請求項３７に記載されているように、請求
項２６〜３６のうちいずれか１つにおいて、上記第２の
光供給手段及び反射率検出手段をエリプソメトリ分光器
を利用して構成することができる。
【００８１】これにより、半導体装置の製造装置のチャ
ンバーに付設されていることが多いエリプソメトリ分光
器の部材を利用することができるので、コストの増大を
抑制しながら、インラインでの光学的評価に基づく加工
処理制御が可能となる。
【００８２】本発明の光学的評価方法は、請求項３８に
記載されているように、チャンバー内で半導体領域を有
する基板に加工処理を施す際に加工処理の状態を評価す
るための光学的評価方法であって、上記チャンバー内の
上記基板の半導体領域に測定光を照射するステップと、
上記半導体領域に励起光を間欠的に照射するステップ
と、上記半導体領域に励起光が照射されているときと励
起光が照射されていないときとの測定光の反射率の差を
上記励起光が照射されていないときの測定光の反射率で
除した値を反射率の変化割合として演算するステップと
を備えている。
【００８３】この方法により、励起光が半導体領域に照
射されると半導体領域のキャリアが励起され、キャリア
によって電界が生じる。この電界のために、半導体領域
に導かれる測定光の反射率は、励起光の照射があるとき
とないときとでは変化し、この変化割合は電界強度の大
小及び測定光の波長に依存して変化する。一方、半導体
領域にキャリアの再結合中心となる欠陥などがあると、
励起されたキャリアの寿命が短くなるので、キャリアが
形成する電界強度が小さくなる。つまり、励起光の照射
があるときとないときにおける反射率の変化割合が半導
体領域内の欠陥などの数に依存して変化するので、半導
体領域における測定光の反射率の変化割合が演算される
と、この反射率の変化割合は、半導体領域の結晶状態な
どを反映したものとなる。したがって、チャンバー内で
行われる加工処理の条件をインラインでの光変調反射率
測定に基づいて制御することが可能になる。
【００８４】請求項３９に記載されているように、請求
項３８において、上記測定光を照射するステップでは、
上記測定光を上記基板の表面にほぼ垂直な方向から照射
することが好ましい。
【００８５】この方法により、面積の狭い半導体領域に
対しても光変調反射率測定を行うことが可能になる。
【００８６】請求項４０に記載されているように、請求
項３８において、上記励起光を照射するステップでは、
上記励起光を上記基板の表面にほぼ垂直な方向から照射
することが好ましい。
【００８７】請求項４１に記載されているように、請求
項３８〜４０のうちいずれか１つにおいて、上記加工処
理を、上記半導体領域のプラズマエッチング加工である
ことができる。
【００８８】これにより、エッチングによって生じるダ
メージ層の深さやダメージの程度を制御することが可能
となるので、後のダメージ層の除去を円滑に行うことが
可能になる。
【００８９】請求項４２に記載されているように、請求
項３８〜４０のうちいずれか１つにおいて、上記加工処
理を、上記半導体領域のプラズマエッチングにより生じ
たダメージ層を除去するためのライトドライエッチング
とすることができる。
【００９０】これにより、エッチングによって生じたダ
メージ層の深さやダメージの程度を把握した上で、ダメ
ージ層除去のためのライトドライエッチングを行うこと
が可能になる。
【００９１】請求項４３に記載されているように、請求
項３８〜４０のうちいずれか１つにおいて、上記加工処
理を、上記半導体領域に不純物を導入する処理とするこ
とができる。
【００９２】これにより、不純物の導入によって生じる
欠陥の数や欠陥の程度などを制御することが可能にな
る。
【００９３】請求項４４に記載されているように、請求
項３８〜４０のうちいずれか１つにおいて、上記加工処
理を、上記半導体領域に不純物イオンを注入した後のア
ニールとすることができる。
【００９４】これにより、不純物のイオン注入によって
生じた構造の乱れを効率よくかつ確実に解消するための
アニールを行うことが可能になる。
【００９５】請求項４５に記載されているように、請求
項３８〜４０のうちいずれか１つにおいて、上記加工処
理を、上記半導体領域の上における絶縁膜の形成とする
ことができる。
【００９６】これにより、所望の特性を有する絶縁膜例
えばゲート酸化膜を形成することが可能となる。
【００９７】請求項４６に記載されているように、請求
項３８〜４０のうちいずれか１つにおいて、上記加工処
理を、上記半導体領域上の絶縁膜の除去するためのドラ
イエッチングとすることができる。
【００９８】これにより、半導体領域からの測定光の反
射率の変化割合が絶縁膜の厚みによる影響を受けること
を利用して、インラインでの光変調反射率測定によって
絶縁膜の除去の進行を制御することが可能となる。
【００９９】請求項４７に記載されているように、請求
項３８〜４６のうちいずれか１つにおいて、上記半導体
領域を、ｎ型シリコンにより構成しておくことが好まし
い。
【０１００】請求項４８に記載されているように、請求
項３８〜４７のうちいずれか１つにおいて、上記励起光
を照射するステップでは、上記励起光を１ｋＨｚ以下の
周波数で間欠的に照射することが好ましい。
【０１０１】本発明の第１の半導体装置の製造方法は、
請求項４９に記載されているように、半導体領域を有す
る基板を形成する第１のステップと、上記半導体領域の
光学的特性を評価する第２のステップと、上記半導体領
域をエッチング加工する第３のステップと、上記第２の
ステップで評価された上記半導体領域の光学的特性に基
づいて上記エッチング加工の条件を制御する第４のステ
ップとを備えている。
【０１０２】この方法により、光が半導体基板内に入り
込む深さが浅いことを利用して、半導体領域の表面付近
における構造の乱れに関する情報が得られ、この情報を
利用して、半導体装置のエッチング工程中に、エッチン
グによって半導体領域に生じるダメージ層の深さやダメ
ージの度合いなどを検知することができる。したがっ
て、エッチング工程の終了後に電気的特性を検知してエ
ッチング条件にフィードバックしていた従来の製造方法
に比べ、半導体装置の特性を正確にかつ小さなばらつき
で所望の値に制御することができる。
【０１０３】請求項５０に記載されているように、請求
項４９において、上記第２のステップに、上記半導体領
域に測定光を照射するステップと、上記半導体領域に励
起光を間欠的に照射するステップと、上記半導体領域に
励起光が照射されているときと励起光が照射されていな
いときとの測定光の反射率の差を上記励起光が照射され
ていないときの測定光の反射率で除した値を測定光の反
射率の変化割合として演算するステップとを設けること
ができる。
【０１０４】この方法により、以下の作用が得られる。
半導体領域に励起光が照射されるとキャリアが励起さ
れ、キャリアによって電界が生じる。この電界のため
に、測定光の反射率は、励起光の照射があるときとない
ときとでは変化し、この変化割合は電界強度の大小及び
測定光の波長に依存して変化する。一方、半導体領域に
キャリアの再結合中心となる欠陥などがあると、励起さ
れたキャリアの寿命が短くなるので、キャリアが形成す
る電界強度が小さくなる。つまり、励起光の照射がある
ときとないときにおける反射率の変化割合が半導体領域
内の欠陥などの数に依存して変化するので、測定光の反
射率の変化割合は、半導体領域の結晶状態などを反映し
たものとなる。したがって、エッチングによって生じた
ダメージ層があると、測定光の反射率の変化割合からダ
メージ層の深さやダメージの度合いがわかるので、適正
なエッチング条件の制御が可能となる。
【０１０５】請求項５１に記載されているように、請求
項５０において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、６００ｎｍ以下の波長範囲の測定光の反射率
の変化割合を演算することが好ましい。
【０１０６】請求項５２に記載されているように、請求
項５１において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、３００〜６００ｎｍの波長範囲の測定光の反
射率の変化割合を演算することが好ましい。
【０１０７】請求項５１または５２の方法により、可視
光領域の測定光が半導体の数１００ｎｍの深さまで侵入
する性質を有する点を利用して、半導体デバイスで問題
となる領域の情報に基づいて、半導体領域のダメージ層
を除去することができる。
【０１０８】請求項５３に記載されているように、請求
項５０において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、測定光の反射率の変化割合のスペクトルのほ
ぼ極値を与える測定光の特定エネルギー値における測定
光の反射率の変化割合を演算することが好ましい。
【０１０９】請求項５４に記載されているように、請求
項５３において、上記測定光の特定エネルギー値は、
３．２〜３．６ｅＶの範囲に含まれるいずれかの値であ
ることが好ましい。
【０１１０】請求項５５に記載されているように、請求
項５０〜５４のうちいずれか１つにおいて、上記励起光
を照射するステップでは、上記励起光を１ｋＨｚ以下の
周波数で間欠的に照射することが好ましい。
【０１１１】請求項５６に記載されているように、請求
項４９〜５５のうちいずれか１つにおいて、上記第３の
ステップでは、プラズマを用いたドライエッチングを行
うことができる。
【０１１２】これにより、プラズマ加工におけるイオン
の衝撃で半導体領域に生じるダメージの度合いを半導体
領域の光学的評価から検知することができるので、半導
体装置の製造工程において汎用されるプラズマを利用し
た加工により特性のよい半導体装置が形成される。
【０１１３】請求項５７に記載されているように、請求
項５６において、上記第２のステップの前に、上記基板
の上記半導体領域の上に層間絶縁膜を堆積するステップ
と、上記層間絶縁膜をプラズマエッチングにより選択的
に除去して、上記半導体領域に到達する開口を形成する
ステップとをさらに備え、上記第２のステップでは、上
記開口の底面に露出している半導体領域における光学的
特性を評価し、上記第３のステップでは、上記開口の底
面に露出している半導体領域に上記プラズマエッチング
によって生じたダメージ層を除去するためのライトドラ
イエッチングを行い、上記第４のステップでは、上記半
導体領域における光学的特性の評価結果に基づいて、エ
ッチング加工の条件を制御することができる。
【０１１４】これにより、コンタクトホールである開口
を形成する際に、半導体領域に生じるダメージ層を確実
に除去しながら、過度のライトドライエッチングによる
新たなダメージの発生を抑制することができる。
【０１１５】請求項５８に記載されているように、請求
項５７において、上記半導体領域のうち素子が形成され
る領域がＦＥＴのソース・ドレイン領域である場合に
は、上記開口を、上記ソース・ドレインに到達するコン
タクトホールとすることができる。
【０１１６】この方法により、ソース・ドレイン領域の
構造の乱れをできるだけなくすようにできるので、特性
のよいＦＥＴを形成することが可能となる。
【０１１７】請求項５９に記載されているように、請求
項５８において、予め半導体領域の光学的特性とダメー
ジ層の深さとの関係を実験により求めておき、上記第４
のステップでは、上記第２のステップで評価された半導
体領域の光学的特性からダメージ層の深さを求め、この
深さ分の半導体領域を除去するようにライトドライエッ
チングを行うことができる。
【０１１８】この方法により、１回の光学的評価によっ
て簡易かつ迅速に半導体領域のダメージ層を除去するこ
とが可能となる。
【０１１９】請求項６０に記載されているように、請求
項５７において、上記第４のステップでは、ライトドラ
イエッチングの進行に応じて変化する上記半導体領域の
光学的特性を再評価して、この再評価結果と上記第２の
ステップにおける評価結果とを比較して、エッチング加
工の条件を制御することができる。
【０１２０】この方法により、半導体装置のコンタクト
ホールである開口を形成する際に、半導体領域に生じる
ダメージ層を確実に除去しながら、過度のライトドライ
エッチングによる新たなダメージの発生を抑制すること
ができる。
【０１２１】請求項６１に記載されているように、請求
項６０において、上記半導体領域のうち素子が形成され
る領域がＦＥＴのソース・ドレイン領域である場合に
は、上記開口を、上記ソース・ドレイン領域に到達する
コンタクトホールとすることができる。
【０１２２】請求項６２に記載されているように、請求
項５０〜５５のうちいずれか１つにおいて、上記第２の
ステップの前に、上記基板の上記半導体領域に高濃度の
不純物を導入した後半導体領域の上に層間絶縁膜を堆積
するステップと、上記層間絶縁膜をプラズマエッチング
により選択的に除去して、上記半導体領域に到達する開
口を形成するステップとをさらに備え、上記第３のステ
ップでは、上記開口の底面に露出している半導体領域に
上記プラズマエッチングによって生じたダメージ層を除
去するためのライトドライエッチングを行い、半導体領
域の電気的特性が適正となるときの上記測定光の反射率
の変化割合の適正範囲を予め求めておき、上記第４のス
テップでは、上記反射率の変化割合が上記適正範囲に入
るように上記ライトドライエッチングを行うことができ
る。
【０１２３】これによっても、ドライエッチングによっ
て生じたダメージ層を確実に除去することが可能とな
る。
【０１２４】請求項６３に記載されているように、請求
項４９〜６２のうちいずれか１つにおいて、上記第１の
ステップでは、上記半導体領域として、半導体素子の一
部となる第１の半導体領域と光学的評価を行うための第
２の半導体領域とを形成し、上記第２のステップでは、
上記第２の半導体領域の光学的特性を評価し、上記第３
のステップでは、上記第１及び第２の半導体領域を同時
にエッチング加工し、上記第４のステップでは、上記第
２の半導体領域における光学的特性の評価結果に基づい
て上記エッチング加工の条件を制御することができる。
【０１２５】この方法により、現実に半導体素子を形成
する第１の半導体領域の特性に影響を与えることなく、
光学的評価を行うための第２の半導体領域の広さや不純
物濃度などを光学的評価に適した状態とすることができ
るので、より正確な光学的評価を行うことが可能とな
る。
【０１２６】請求項６４に記載されているように、請求
項６３において、上記第１のステップでは、上記第２の
半導体領域における不純物の濃度を上記第１の半導体領
域における不純物の濃度よりも高くすることができる。
【０１２７】この方法により、光学的評価を行うための
感度を高くすることができるので、光学的評価を高精度
でかつ迅速に行うことが可能となる。
【０１２８】請求項６５に記載されているように、請求
項６３において、上記第２のステップの前に、上記基板
の上記第２の半導体領域に高濃度の不純物を導入した
後、上記第１及び第２の半導体領域の上にゲート絶縁膜
及びゲート電極用導体膜を堆積するステップをさらに備
え、上記第３のステップでは、上記ゲート電極用導体膜
及びゲート絶縁膜をプラズマエッチングによりパターニ
ングするとともに、半導体領域の電気的特性が適正とな
るときの上記測定光の反射率の変化割合の適正範囲を予
め求めておき、上記第４のステップでは、上記反射率の
変化割合が上記適正範囲に入るように上記ライトドライ
エッチングを行うことができる。
【０１２９】この方法により、ＦＥＴのゲート電極形成
時におけるソース・ドレイン領域へのダメージを解消し
ながらＦＥＴの特性を高く維持することが可能となる。
【０１３０】請求項６６に記載されているように、請求
項６５において、上記ゲート絶縁膜としてシリコン酸化
膜を形成することができる。
【０１３１】請求項６７に記載されているように、請求
項４９〜６６のうちいずれか１つにおいて、上記第１の
ステップでは、上記半導体領域のうち光学的評価を行う
ための部分をｎ型シリコンにより構成することが好まし
い。
【０１３２】請求項６８に記載されているように、請求
項５０〜５５のうちいずれか１つにおいて、上記第２の
ステップでは、エリプソメトリ分光器を利用して測定光
の反射率の変化割合を評価することができる。
【０１３３】この方法により、酸化膜の膜厚測定用など
のために半導体装置の製造装置に付設されることが多い
エリプソメトリ分光器を利用して、インラインでの光学
的評価に基づくエッチング加工の制御が可能となる。
【０１３４】本発明の第２の半導体装置の製造方法は、
請求項６９に記載されているように、構造の乱れが生じ
た半導体領域を有する半導体装置の製造方法であって、
上記半導体領域の光学的特性を評価するステップと、上
記ステップで評価された上記半導体領域の光学的特性に
基づいて条件を制御しながら上記半導体領域の構造の乱
れを回復させるための熱処理を行うステップとを備えて
いる。
【０１３５】この方法により、光が半導体基板内に入り
込む深さが浅いことを利用して、半導体領域の表面付近
における構造の乱れに関する情報が得られ、この情報を
利用した熱処理工程の制御が可能となる。したがって、
半導体領域の内部からの情報による感度の低下や雑音の
増大を招くことなく、熱処理工程における半導体領域内
の結晶学的欠陥や電子構造の正常状態からのずれ等の構
造の乱れを正確に把握しながら、半導体装置の特性に悪
影響を与えることのない適正な処理条件で半導体領域の
正常な特性を回復させることができる。
【０１３６】請求項７０に記載されているように、請求
項６９において、上記光学特性を評価するステップに、
上記半導体領域に測定光を照射するステップと、上記半
導体領域に励起光を間欠的に照射するステップと、上記
半導体領域に励起光が照射されているときと励起光が照
射されていないときとの測定光の反射率の差を上記励起
光が照射されていないときの測定光の反射率で除した値
を測定光の反射率の変化割合として演算するステップと
を設けることができる。
【０１３７】この方法により、以下の作用が得られる。
半導体領域に励起光が照射されるとキャリアが励起さ
れ、キャリアによって電界が生じる。この電界のため
に、測定光の反射率は、励起光の照射があるときとない
ときとでは変化し、この変化割合は電界強度の大小及び
測定光の波長に依存して変化する。一方、半導体領域に
キャリアの再結合中心となる欠陥などがあると、励起さ
れたキャリアの寿命が短くなるので、キャリアが形成す
る電界強度が小さくなる。つまり、励起光の照射がある
ときとないときにおける反射率の変化割合が半導体領域
内の欠陥などの数に依存して変化するので、測定光の反
射率の変化割合は、半導体領域の結晶状態などを反映し
たものとなる。したがって、測定光の反射率の変化割合
から半導体領域における構造の乱れの範囲やその度合い
がわかるので、適正な熱処理条件の制御が可能となる。
【０１３８】請求項７１に記載されているように、請求
項７０において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、６００ｎｍ以下の波長範囲の測定光の反射率
の変化割合を演算することが好ましい。
【０１３９】請求項７２に記載されているように、請求
項７１において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、３００〜６００ｎｍの波長範囲の測定光の反
射率の変化割合を演算することがさらに好ましい。
【０１４０】請求項７１または７２の方法により、可視
光領域の測定光が半導体の数１００ｎｍの深さまで侵入
する性質を有する点を利用して、半導体デバイスで問題
となる領域の情報に基づいて、半導体領域の回復状態を
制御することができる。
【０１４１】請求項７３に記載されているように、請求
項７０において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、測定光の反射率の変化割合のスペクトルのほ
ぼ極値を与える測定光の特定エネルギー値における測定
光の反射率の変化割合を演算することが好ましい。
【０１４２】この方法により、測定光の波長に依存する
反射率の変化割合の増減程度を示すスペクトルの特徴的
な形状を利用しながら、簡易，迅速かつ正確に半導体領
域の回復状態を制御することができる。
【０１４３】請求項７４に記載されているように、請求
項７１において、上記測定光の特定エネルギー値は、
３．２〜３．６ｅＶの範囲に含まれるいずれかの値であ
ることが好ましい。
【０１４４】請求項７５に記載されているように、請求
項７０〜７４のうちいずれか１つにおいて、上記励起光
を照射するステップでは、上記励起光を１ｋＨｚ以下の
周波数で間欠的に照射することが好ましい。
【０１４５】請求項７６に記載されているように、請求
項７０〜７５のうちいずれか１つにおいて、半導体領域
の電気的特性が適正となるときの上記測定光の反射率の
変化割合の適正範囲を予め求めておき、上記半導体領域
の熱処理を行うステップでは、上記測定光の反射率の変
化割合が上記適正範囲に入るように上記熱処理を行うこ
とができる。
【０１４６】この方法により、各ロット間における熱処
理後の半導体領域の特性のバラツキをできるだけ低減す
ることができる。
【０１４７】請求項７７に記載されているように、７０
〜７５のうちいずれか１つにおいて、上記半導体領域に
おける測定光の反射率の変化割合と上記半導体領域中の
不純物濃度との関係を予め求めておき、上記熱処理を行
うステップでは、上記半導体領域における測定光の反射
率の変化割合が所望の不純物濃度に相当する変化割合に
なるまで上記半導体装置の熱処理を行うことが好まし
い。
【０１４８】この方法により、各ロット間における半導
体領域の不純物濃度や不純物の拡散状態のバラツキをで
きるだけ低減することができる。したがって、不純物の
濃度分布状態が良好で、かつ各ウエハ間の特性のバラツ
キの少ない半導体装置を形成することができる。
【０１４９】請求項７８に記載されているように、請求
項６９〜７７のうちいずれか１つにおいて、上記半導体
領域として、予め半導体素子の一部となる第１の半導体
領域と光学的評価を行うための第２の半導体領域とを形
成しておき、上記光学的特性を評価するステップでは、
上記第２の半導体領域の光学的特性を評価し、上記熱処
理を行うステップでは、上記第１及び第２の半導体領域
を同時に熱処理しながら、上記第２の半導体領域におけ
る光学的特性の評価結果に基づいて上記熱処理の条件を
制御することができる。
【０１５０】この方法により、現実に半導体素子を形成
する第１の半導体領域の特性に影響を与えることなく、
光学的評価を行うための第２の半導体領域の広さや不純
物濃度などを光学的評価に適した状態とすることができ
るので、より正確な光学的評価を行うことが可能とな
る。
【０１５１】請求項７９に記載されているように、請求
項７８において、上記第１のステップでは、上記第２の
半導体領域における不純物の濃度を上記第１の半導体領
域における不純物の濃度よりも高くすることができる。
【０１５２】この方法により、光学的評価を行うための
感度を高くすることができるので、光学的評価を高精度
でかつ迅速に行うことが可能となる。
【０１５３】請求項８０に記載されているように、請求
項６９〜７９のうちいずれか１つにおいて、上記半導体
領域のうち光学的評価を行うための部分をｎ型シリコン
により構成することが好ましい。
【０１５４】請求項８１に記載されているように、請求
項６９〜８０のうちいずれか１つにおいて、上記半導体
領域のうち半導体素子を形成する領域をソース・ドレイ
ン領域とすることができる。
【０１５５】この方法により、ＦＥＴのソース・ドレイ
ン領域の構造の乱れを解消するための熱処理を行って特
性のよいＦＥＴを形成することが可能となる。
【０１５６】請求項８２に記載されているように、請求
項７０〜７７のうちいずれか１つにおいて、上記第２の
ステップでは、エリプソメトリ分光器を利用して測定光
の反射率の変化割合を評価することができる。
【０１５７】この方法により、酸化膜の膜厚測定用など
のために半導体装置の製造装置に付設されることが多い
エリプソメトリ分光器を利用して、インラインでの光学
的評価に基づくエッチング加工の制御が可能となる。
【０１５８】本発明の第３の半導体装置の製造方法は、
請求項８３に記載されているように、半導体領域を有す
る半導体装置の製造方法であって、上記半導体領域の光
学的特性を評価するステップと、上記ステップで評価さ
れた上記半導体領域の光学的特性に基づいて条件を制御
しながら上記半導体領域に不純物を導入するステップと
を備えている。
【０１５９】この方法により、光が半導体基板内に入り
込む深さが浅いことを利用して、半導体領域の表面付近
における構造の乱れに関する情報が得られ、この情報を
利用した不純物導入工程の制御が可能となる。すなわ
ち、半導体領域の内部からの情報による感度の低下や雑
音の増大を招くことなく、不純物導入によって生じる半
導体領域内の結晶学的欠陥や電子構造の正常状態からの
ずれ等の構造の乱れを正確に把握しあるいは予想するこ
とができる。
【０１６０】請求項８４に記載されているように、請求
項８３において、上記光学特性を評価するステップに、
上記半導体領域に測定光を照射するステップと、上記半
導体領域に励起光を間欠的に照射するステップと、上記
半導体領域に励起光が照射されているときと励起光が照
射されていないときとの測定光の反射率の差を上記励起
光が照射されていないときの測定光の反射率で除した値
を測定光の反射率の変化割合として演算するステップと
を設けることができる。
【０１６１】この方法により、以下の作用が得られる。
半導体領域に励起光が照射されるとキャリアが励起さ
れ、キャリアによって電界が生じる。この電界のため
に、測定光の反射率は、励起光の照射があるときとない
ときとでは変化し、この変化割合は電界強度の大小及び
測定光の波長に依存して変化する。一方、半導体領域に
キャリアの再結合中心となる欠陥などがあると、励起さ
れたキャリアの寿命が短くなるので、キャリアが形成す
る電界強度が小さくなる。つまり、励起光の照射がある
ときとないときにおける反射率の変化割合が半導体領域
内の欠陥などの数に依存して変化するので、測定光の反
射率の変化割合は、半導体領域の結晶状態などを反映し
たものとなる。したがって、測定光の反射率の変化割合
から半導体領域における構造の乱れの範囲やその度合い
がわかるので、適正な不純物導入条件の制御が可能とな
る。
【０１６２】請求項８５に記載されているように、請求
項８４において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、６００ｎｍ以下の波長範囲の測定光の反射率
の変化割合を演算することが好ましい。
【０１６３】請求項８６に記載されているように、請求
項８５において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、３００〜６００ｎｍの波長範囲の測定光の反
射率の変化割合を演算することがさらに好ましい。
【０１６４】請求項８５または８６の方法により、可視
光領域の測定光が半導体の数１００ｎｍの深さまで侵入
する性質を有する点を利用して、半導体デバイスで問題
となる領域の情報に基づいて、半導体領域への不純物の
導入を制御することができる。
【０１６５】請求項８７に記載されているように、請求
項８４において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、測定光の反射率の変化割合のスペクトルのほ
ぼ極値を与える測定光の特定エネルギー値における測定
光の反射率の変化割合を演算することができる。
【０１６６】この方法により、測定光の波長に依存する
反射率の変化割合の増減程度を示すスペクトルの特徴的
な形状を利用しながら、簡易，迅速かつ正確に半導体領
域の回復状態を制御することができる。
【０１６７】請求項８８に記載されているように、請求
項８７において、上記測定光の特定エネルギー値は、
３．２〜３．６ｅＶの範囲に含まれるいずれかの値であ
ることが好ましい。
【０１６８】請求項８９に記載されているように、請求
項８４〜８８のうちいずれか１つにおいて、上記励起光
を照射するステップでは、上記励起光を１ｋＨｚ以下の
周波数で間欠的に照射することが好ましい。
【０１６９】請求項９０に記載されているように、請求
項８４〜８９のうちいずれか１つにおいて、予め実験に
より不純物の導入量と上記測定光の反射率の変化割合と
の関係を求めておき、上記半導体領域の不純物の導入を
行うステップでは、上記測定光の反射率の変化割合が所
望の不純物の導入量に相当する値になるように上記不純
物の導入を行うことができる。
【０１７０】この方法により、各ロット間における半導
体領域の不純物濃度や不純物の拡散状態のバラツキをで
きるだけ低減することができる。したがって、不純物の
濃度分布状態が良好で、かつ各ウエハ間の特性のバラツ
キの少ない半導体装置を形成することができる。
【０１７１】請求項９１に記載されているように、請求
項８３〜９０のうちいずれか１つにおいて、上記半導体
領域として、予め半導体素子の一部となる第１の半導体
領域と光学的評価を行うための第２の半導体領域とを形
成しておき、上記光学的特性を評価するステップでは、
上記第２の半導体領域の光学的特性を評価し、上記不純
物の導入を行うステップでは、上記第１及び第２の半導
体領域に同時に不純物を導入しながら、上記第２の半導
体領域における光学的特性の評価結果に基づいて上記不
純物の導入の条件を制御することができる。
【０１７２】この方法により、現実に半導体素子を形成
する第１の半導体領域の特性に影響を与えることなく、
光学的評価を行うための第２の半導体領域の広さや不純
物濃度などを光学的評価に適した状態とすることができ
るので、より正確な光学的評価を行うことが可能とな
る。
【０１７３】請求項９２に記載されているように、請求
項８３〜９１のうちいずれか１つにおいて、上記第３の
ステップでは、上記不純物の導入をプラズマドーピング
により行うことができる。
【０１７４】この方法により、プラズマドーピングの場
合には、不純物の導入量の増加に応じて徐々に反射率の
変化割合が増減していくなどの光学的特性の変化を利用
できるので、特に、不純物導入工程の制御性が向上す
る。
【０１７５】請求項９３に記載されているように、請求
項８３〜９２のうちいずれか１つにおいて、上記不純物
をｎ型不純物とすることが好ましい。
【０１７６】請求項９４に記載されているように、請求
項８３〜９３のうちいずれか１つにおいて、上記半導体
領域のうち半導体素子を形成する領域をソース・ドレイ
ン領域とすることができる。
【０１７７】この方法により、ＦＥＴのソース・ドレイ
ン領域の不純物濃度を精度よく制御できるので、特性の
よいＦＥＴを形成することが可能となる。
【０１７８】請求項９５に記載されているように、請求
項８４〜９０のうちいずれか１つにおいて、上記第２の
ステップでは、エリプソメトリ分光器を利用して測定光
の反射率の変化割合を評価することができる。
【０１７９】この方法により、酸化膜の膜厚測定用など
のために半導体装置の製造装置に付設されることが多い
エリプソメトリ分光器を利用して、インラインでの光学
的評価に基づく不純物導入の制御が可能となる。
【０１８０】本発明の第４の半導体装置の製造方法は、
請求項９６に記載されているように、半導体領域を有す
る基板を形成する第１のステップと、上記半導体領域の
光学的特性を評価する第２のステップと、上記半導体領
域の上に薄い絶縁膜を形成する第３のステップと、上記
第２のステップで評価された上記半導体領域の光学的特
性に基づいて上記絶縁膜の形成条件を制御する第４のス
テップとを備えている。
【０１８１】この方法により、光が半導体基板内に入り
込む深さが浅いことを利用して、半導体領域上の絶縁膜
の特性に関する情報が得られ、この情報を利用した絶縁
膜形成工程の制御が可能となる。したがって、半導体領
域の内部からの情報による感度の低下や雑音の増大を招
くことなく、絶縁膜形成工程における絶縁膜の特性の良
否を正確に把握しながら、適正条件で絶縁膜の形成を行
うことができる。
【０１８２】請求項９７に記載されているように、請求
項９６において、上記第２のステップに、上記半導体領
域に測定光を照射するステップと、上記半導体領域に励
起光を間欠的に照射するステップと、上記半導体領域に
励起光が照射されているときと励起光が照射されていな
いときとの測定光の反射率の差を上記励起光が照射され
ていないときの測定光の反射率で除した値を測定光の反
射率の変化割合として演算するステップとを設けること
ができる。
【０１８３】この方法により、絶縁膜中の電気的な欠陥
についての情報が得られる。すなわち、半導体領域に励
起光が照射されるとキャリアが励起され、このキャリア
数の変化に伴い電界強度が変化するので、半導体領域か
らのある波長領域における測定光の反射率が変化する。
そのとき、半導体領域の上に絶縁膜が形成されている
と、半導体領域の表面層にキャリアのトラップとなる欠
陥サイトが存在するので、測定光の反射率の変化割合が
小さくなる。ところが、絶縁膜中の欠陥（トラップ電
子）の数が多いと、隣接する半導体領域の電界強度の増
大量が大きくなるので、測定光の反射率の変化割合が大
きくなる。したがって、この測定光の反射率の変化割合
の大小によって、迅速かつ確実に絶縁膜の良否がわかる
ことになる。
【０１８４】請求項９８に記載されているように、請求
項９７において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、６００ｎｍ以下の波長範囲の測定光の反射率
の変化割合を演算することが好ましい。
【０１８５】請求項９９に記載されているように、請求
項９８において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、３００ｎｍ〜６００ｎｍの波長範囲の測定光
の反射率の変化割合を演算することがさらに好ましい。
【０１８６】請求項９８または９９の方法により、可視
光よりも短い波長領域の測定光が使用されるので、特
に、半導体領域内への光の侵入領域を浅くでき、内部の
情報による感度の劣化を回避することが可能となる。
【０１８７】請求項１００に記載されているように、請
求項９７において、上記反射率の変化割合を演算するス
テップでは、測定光の反射率の変化割合のスペクトルの
ほぼ極値を与える測定光の特定エネルギー値における測
定光の反射率の変化割合を演算することができる。
【０１８８】この方法により、測定光の波長に依存する
反射率の変化割合の増減程度を示すスペクトルの特徴的
な形状を利用しながら、簡易，迅速かつ正確に絶縁膜の
形成状態を制御することができる。
【０１８９】請求項１０１に記載されているように、請
求項１００において、上記測定光の特定エネルギー値
は、３．２〜３．６ｅＶの範囲に含まれるいずれかの値
であることが好ましい。
【０１９０】請求項１０２に記載されているように、請
求項９７〜１０１のうちいずれか１つにおいて、上記励
起光を照射するステップでは、上記励起光を１ｋＨｚ以
下の周波数で間欠的に照射することが好ましい。
【０１９１】請求項１０３に記載されているように、請
求項９７〜１０２のうちいずれか１つにおいて、予め実
験により絶縁膜の電気的特性の適正範囲に相当する測定
光の反射率の変化割合の適正範囲を求めておき、上記第
４のステップでは、上記第２のステップで評価された測
定光の反射率の変化割合が上記適正範囲に入るように絶
縁膜の形成を行うことができる。
【０１９２】この方法により、各ロット間における絶縁
膜の電気的特性のバラツキをできるだけ低減することが
できる。
【０１９３】請求項１０４に記載されているように、請
求項９７〜１０３のうちいずれか１つにおいて、上記第
２のステップでは、上記絶縁膜が形成される前の半導体
領域における測定光の反射率の変化割合を評価してお
き、上記第４のステップでは、絶縁膜形成の進行に応じ
て変化する上記半導体領域における測定光の反射率の変
化割合を再評価して、この再評価結果と上記第２のステ
ップにおける評価結果とを比較して、絶縁膜の形成条件
を制御することができる。
【０１９４】この方法により、所望の電気的特性を有す
る絶縁膜を形成することが容易となる。
【０１９５】請求項１０５に記載されているように、請
求項９６〜１０４のうちいずれか１つにおいて、上記第
１のステップでは、上記半導体領域として、半導体素子
の一部となる第１の半導体領域と光学的評価を行うため
の第２の半導体領域とを形成し、上記第２のステップで
は、上記第２の半導体領域の光学的特性を評価し、上記
第３のステップでは、上記第１及び第２の半導体領域の
上に同時に絶縁膜を形成し、上記第４のステップでは、
上記第２の半導体領域における光学的特性の評価結果に
基づいて上記絶縁膜の形成条件を制御することができ
る。
【０１９６】この方法により、現実に半導体素子を形成
する第１の半導体領域の特性に影響を与えることなく、
光学的評価を行うための第２の半導体領域の広さや不純
物濃度などを光学的評価に適した状態とすることができ
るので、より正確な光学的評価を行うことが可能とな
る。
【０１９７】請求項１０６に記載されているように、請
求項１０５において、上記第１のステップでは、上記第
２の半導体領域における不純物の濃度を上記第１の半導
体領域における不純物の濃度よりも高くすることができ
る。
【０１９８】この方法により、光学的評価を行うための
感度を高くすることができるので、光学的評価を高精度
でかつ迅速に行うことが可能となる。
【０１９９】請求項１０７に記載されているように、請
求項９６〜１０６のうちいずれか１つにおいて、上記第
１のステップでは、上記半導体領域のうち光学的評価を
行うための部分をｎ型シリコンにより構成することが好
ましい。
【０２００】請求項１０８に記載されているように、請
求項９７〜１０４のうちいずれか１つにおいて、上記第
４のステップの後に、予め実験により求めた上記測定光
の反射率の変化割合と絶縁膜の電気的特性との関係に基
づき、形成された絶縁膜の良否を判定するステップをさ
らに備えることができる。
【０２０１】この方法により、不良の絶縁膜が形成され
た基板について、絶縁膜の形成をやり直し、あるいはそ
の後の工程を中止するなどの措置が可能となる。
【０２０２】請求項１０９に記載されているように、請
求項９６〜１０８のうちいずれか１つにおいて、上記第
３のステップでは、上記絶縁膜としてシリコン酸化膜を
形成することが好ましい。
【０２０３】請求項１１０に記載されているように、請
求項９６〜１０９のうちいずれか１つにおいて、上記第
３のステップでは、上記絶縁膜としてゲート絶縁膜を形
成することができる。
【０２０４】この方法により、ＦＥＴの性能を大きく左
右するゲート絶縁膜の電気的特性を向上させるための制
御が可能となる。
【０２０５】請求項１１１に記載されているように、請
求項９７〜１０４のうちいずれか１つにおいて、上記第
２のステップでは、エリプソメトリ分光器を利用して測
定光の反射率の変化割合を評価することができる。
【０２０６】この方法により、酸化膜の膜厚測定用など
のために半導体装置の製造装置に付設されることが多い
エリプソメトリ分光器を利用して、インラインでの光学
的評価に基づく絶縁膜形成の制御が可能となる。
【０２０７】本発明の第５の半導体装置の製造方法は、
請求項１１２に記載されているように、半導体領域とそ
の上の薄い絶縁膜とを有する基板を形成する第１のステ
ップと、上記半導体領域の光学的特性を評価する第２の
ステップと、上記絶縁膜をドライエッチングにより除去
する第３のステップと、上記第２のステップで評価され
た上記半導体領域の光学的特性に基づいて上記絶縁膜の
除去条件を制御する第４のステップとを備えている。
【０２０８】この方法により、光が半導体基板内に入り
込む深さが浅いことを利用して、半導体領域上の絶縁膜
の存否に関する情報が得られ、この情報を利用した絶縁
膜除去工程の制御が可能となる。したがって、半導体領
域の内部からの情報による感度の低下や雑音の増大を招
くことなく、半導体領域に大きなダメージを与えない適
正なタイミングで絶縁膜除去のためのエッチングを終了
することができる。
【０２０９】請求項１１３に記載されているように、請
求項１１２において、上記第２のステップは、上記半導
体領域に上記絶縁膜を通過させた測定光を照射するステ
ップと、上記半導体領域に上記絶縁膜を通過させた励起
光を間欠的に照射するステップと、上記半導体領域に励
起光が照射されているときと励起光が照射されていない
ときとの測定光の反射率の差を上記励起光が照射されて
いないときの測定光の反射率で除した値を測定光の反射
率の変化割合として演算するステップとを備えている。
【０２１０】この方法により、半導体領域に励起光が照
射されるとキャリアが励起され、このキャリア数の変化
に伴い電界強度が変化するので、半導体領域からのある
波長領域における測定光の反射率が変化する。そのと
き、半導体領域の上に絶縁膜が形成されていると、半導
体領域の表面層にキャリアのトラップとなる欠陥サイト
が存在するので、測定光の反射率の変化割合が小さくな
る。したがって、この測定光の反射率の変化割合の大小
によって、迅速かつ確実にエッチングの進行状態がわか
ることになる。
【０２１１】請求項１１４に記載されているように、請
求項１１３において、上記反射率の変化割合を演算する
ステップでは、６００ｎｍ以下の波長範囲の測定光の反
射率の変化割合を演算することが好ましい。
【０２１２】請求項１１５に記載されているように、請
求項１１４において、上記反射率の変化割合を演算する
ステップでは、３００〜６００ｎｍの波長範囲の測定光
の反射率の変化割合を演算することがさらに好ましい。
【０２１３】この方法により、可視光よりも短い波長領
域の測定光が使用されるので、特に、半導体領域内への
光の侵入領域を浅くでき、内部の情報による感度の劣化
を回避することが可能となる。
【０２１４】請求項１１６に記載されているように、請
求項１１３において、上記反射率の変化割合を演算する
ステップでは、測定光の反射率の変化割合のスペクトル
のほぼ極値を与える測定光の特定エネルギー値における
測定光の反射率の変化割合を演算することができる。
【０２１５】この方法により、測定光の波長に依存する
反射率の変化割合の増減程度を示すスペクトルの特徴的
な形状を利用しながら、簡易，迅速かつ正確に絶縁膜の
形成状態を制御することができる。
【０２１６】請求項１１７に記載されているように、請
求項１１６において、上記測定光の特定エネルギー値
を、３．２〜３．６ｅＶの範囲に含まれるいずれかの値
とすることが好ましい。
【０２１７】請求項１１８に記載されているように、請
求項１１３〜１１７のうちいずれか１つにおいて、上記
励起光を照射するステップでは、上記励起光を１ｋＨｚ
以下の周波数で間欠的に照射することが好ましい。
【０２１８】請求項１１９に記載されているように、請
求項１１３〜１１８のうちいずれか１つにおいて、予め
上記絶縁膜の除去が適正に完了したときの測定光の反射
率の変化割合の適正範囲を求めておき、上記第４のステ
ップでは、上記第２のステップで評価された測定光の反
射率の変化割合が上記適正範囲に入るように絶縁膜のド
ライエッチングを行うことができる。
【０２１９】この方法により、各ロット間における半導
体領域のダメージ層の形成状態のバラツキをできるだけ
低減することができる。
【０２２０】請求項１２０に記載されているように、請
求項１１３〜１１８のうちいずれか１つにおいて、上記
第２のステップでは、上記絶縁膜が形成されたときの半
導体領域における測定光の反射率の変化割合を評価して
おき、上記第４のステップでは、絶縁膜の除去の進行に
応じて変化する上記半導体領域における測定光の反射率
の変化割合を再評価して、この再評価結果と上記第２の
ステップにおける評価結果とを比較して、絶縁膜の除去
条件を制御することができる。
【０２２１】この方法により、半導体領域のダメージ層
をできるだけ小さく抑制することが容易となる。
【０２２２】請求項１２１に記載されているように、請
求項１１２〜１２０のうちいずれか１つにおいて、上記
第１のステップでは、上記半導体領域として、半導体素
子の一部となる第１の半導体領域と光学的評価を行うた
めの第２の半導体領域とを形成し、上記第２のステップ
では、上記第２の半導体領域の光学的特性を評価し、上
記第３のステップでは、上記第１及び第２の半導体領域
を同時にエッチング加工し、上記第４のステップでは、
上記第２の半導体領域における光学的特性の評価結果に
基づいて上記エッチング加工の条件を制御することがで
きる。
【０２２３】この方法により、現実に半導体素子を形成
する第１の半導体領域の特性に影響を与えることなく、
光学的評価を行うための第２の半導体領域の広さや不純
物濃度などを光学的評価に適した状態とすることができ
るので、より正確な光学的評価を行うことが可能とな
る。
【０２２４】請求項１２２に記載されているように、請
求項１２１において、上記第１のステップでは、上記第
２の半導体領域における不純物の濃度を上記第１の半導
体領域における不純物の濃度よりも高くすることができ
る。
【０２２５】請求項１２３に記載されているように、請
求項１１２〜１２２のうちいずれか１つにおいて、上記
第１のステップでは、上記半導体領域のうち光学的評価
を行うための部分をｎ型シリコンにより構成することが
好ましい。
【０２２６】請求項１２４に記載されているように、請
求項１１２〜１２３のうちいずれか１つにおいて、上記
第１のステップでは、上記絶縁膜としてシリコン酸化膜
を形成することが好ましい。
【０２２７】請求項１２５に記載されているように、請
求項１１２〜１２４のうちいずれか１つにおいて、上記
第１のステップでは、上記絶縁膜としてゲート絶縁膜を
形成することができる。
【０２２８】この方法により、ＦＥＴの性能を大きく左
右するソース・ドレイン領域となる半導体領域のダメー
ジ層をできるだけ小さくするための制御が可能となる。
【０２２９】請求項１２６に記載されているように、請
求項１２５において、上記第１のステップでは、上記ゲ
ート絶縁膜の上にゲート電極用導体膜を形成し、上記第
３のステップでは、上記ゲート電極用導体膜をパターニ
ングし、続いて上記ゲート絶縁膜をパターニングするこ
とができる。
【０２３０】請求項１２５または１２６の方法により、
ＦＥＴの性能を大きく左右するソース・ドレイン領域と
なる半導体領域のダメージ層をできるだけ小さくするた
めの絶縁膜除去制御が可能となる。
【０２３１】請求項１２７に記載されているように、請
求項１１３〜１２０のうちいずれか１つにおいて、上記
第２のステップでは、エリプソメトリ分光器を利用して
測定光の反射率の変化割合を評価することができる。
【０２３２】この方法により、酸化膜の膜厚測定用など
のために半導体装置の製造装置に付設されることが多い
エリプソメトリ分光器を利用して、インラインでの光学
的評価に基づく絶縁膜除去の制御が可能となる。
【０２３３】本発明の半導体装置の製造装置の管理方法
は、請求項１２８に記載されているように、半導体領域
を有する基板を収納するためのチャンバーと、上記チャ
ンバー内で上記基板に加工処理を施すための加工処理手
段と、上記チャンバー内に設置された上記基板の半導体
領域に間欠的に励起光を照射するための第１の光供給手
段と、上記半導体領域に測定光を照射するための第２の
光供給手段と、上記半導体領域に照射された測定光の反
射率を検出する反射率検出手段とを備えた半導体装置の
製造装置の管理方法であって、上記半導体領域に測定光
を照射する第１のステップと、上記半導体領域に励起光
を間欠的に照射する第２のステップと、上記半導体領域
に励起光が照射されているときと励起光が照射されてい
ないときとの測定光の反射率の差を上記励起光が照射さ
れていないときの測定光の反射率で除した値を測定光の
反射率の変化割合として演算する第３のステップと、上
記第３のステップで演算された反射率の変化割合が所定
値に達するまでの所定時間の間上記加工処理手段を作動
させるように制御する第４のステップと、上記第４のス
テップにおける上記所定時間を監視して、上記所定時間
が限界値を超えると上記半導体装置の製造装置のメンテ
ナンスを行うための信号を出力する第５のステップとを
備えている。
【０２３４】この方法により、半導体装置の製造装置を
使用していくにつれて、チャンバー内の構成部材の劣化
によって反射率の変化割合が所定値に達するまでの加工
処理時間が増大するのを監視することができる。したが
って、チャンバー内の構成部材の劣化が生じたときに
は、適正なタイミングでかつ無駄のないメンテナンスを
行うことができる。そして、メンテナンスの実施によっ
て、適正な加工処理時間を確保することができ、加工処
理時間の過大に起因する半導体領域の不良の発生を回避
することができる。請求項１２９に記載されているよう
に、請求項１２８において、上記加工処理手段は、上記
チャンバー内にプラズマを発生させて上記半導体領域の
エッチングを行うことができる。
【０２３５】この方法により、チャンバー内でプラズマ
エッチングを行いながら、例えばプラズマ加工の際に生
じるチャンバーの壁面等へのデポ物によって測定光の反
射率の変化割合の検知感度の劣化が生じたときなどに
は、チャンバー等のメンテナンスを行って、適正な制御
を維持することができる。
【０２３６】請求項１３０に記載されているように、請
求項１２８において、上記加工処理手段を、上記チャン
バー内にプラズマを発生させて上記半導体領域のエッチ
ングにより生じたダメージ層を除去するためのドライエ
ッチングを行うものとすることができる。
【０２３７】この方法により、エッチングによって生じ
たダメージ層を除去するドライエッチングを行いなが
ら、例えばプラズマ加工の際に生じるチャンバーの壁面
等へのデポ物によって測定光の反射率の変化割合の検知
感度の劣化が生じたときなどには、チャンバー等のメン
テナンスを行って、適正な制御を維持することができ
る。
【０２３８】請求項１３１に記載されているように、請
求項１２８において、上記加工処理手段を、上記半導体
領域に不純物を導入するものとすることができる。
【０２３９】この方法により、不純物導入処理を行いな
がら、例えば不純物導入の際に生じるチャンバーの壁面
等へのデポ物によって測定光の反射率の変化割合の検知
感度の劣化が生じたときなどには、チャンバー等のメン
テナンスを行って、適正な制御を維持することができ
る。
【０２４０】請求項１３２に記載されているように、請
求項１２８において、上記加工処理手段は、上記半導体
領域にイオン注入を行った後のアニールを行うものとす
ることができる。
【０２４１】この方法により、イオン注入によって生じ
た構造の乱れを回復させるためのアニールを行いなが
ら、高温状態で行われるアニール処理のためにチャンバ
ーの部材が劣化したときなどには、チャンバー等のメン
テナンスを行って、適正な制御を維持することができ
る。
【０２４２】請求項１３３に記載されているように、請
求項１２８において、上記加工処理手段は、上記半導体
領域の上に薄い絶縁膜を形成するものとすることができ
る。
【０２４３】この方法により、熱酸化，ＣＶＤなどによ
る絶縁膜の形成を行いながら、例えば熱酸化の際に生じ
るチャンバー内の部材の劣化によって測定光の反射率の
変化割合の検知感度の劣化が生じたときなどには、チャ
ンバー等のメンテナンスを行って、適正な制御を維持す
ることができる。
【０２４４】請求項１３４に記載されているように、請
求項１２８において、上記半導体領域上に薄い絶縁膜が
形成されている場合には、上記加工処理手段を、上記半
導体領域上の薄い絶縁膜を除去するためのドライエッチ
ングを行うものとすることができる。
【０２４５】この方法により、エッチングによって生じ
たダメージ層を除去するドライエッチングを行いなが
ら、例えばプラズマ加工の際に生じるチャンバーの壁面
等へのデポ物によって測定光の反射率の変化割合の検知
感度の劣化が生じたときなどには、チャンバー等のメン
テナンスを行って、適正な制御を維持することができ
る。
【０２４６】請求項１３５に記載されているように、請
求項１２８〜１３４のうちいずれか１つにおいて、上記
反射率検出手段は、６００ｎｍ以下の波長範囲の測定光
の反射率を検出することが好ましい。
【０２４７】請求項１３６に記載されているように、請
求項１３５において、上記反射率検出手段は、３００〜
６００ｎｍの波長範囲の測定光の反射率を検出すること
がさらに好ましい。
【０２４８】請求項１３７に記載されているように、請
求項１２８〜１３６のうちいずれか１つにおいて、上記
反射率の変化割合を演算するステップでは、測定光の反
射率の変化割合のスペクトルのほぼ極値を与える測定光
の特定エネルギー値における測定光の反射率の変化割合
を演算することができる。
【０２４９】請求項１３８に記載されているように、請
求項１２８〜１３７のうちいずれか１つにおいて、上記
反射率検出手段を、光フィルターを用いて特定の波長の
反射光の反射率を検出するように構成することが好まし
い。
【０２５０】請求項１３９に記載されているように、請
求項１２８〜１３８のうちいずれか１つにおいて、上記
半導体領域は、ｎ型シリコンにより構成されていること
が好ましい。
【０２５１】請求項１４０に記載されているように、請
求項１２８〜１３９のうちいずれか１つにおいて、上記
励起光を照射するステップでは、上記励起光を１ｋＨｚ
以下の周波数で間欠的に照射することが好ましい。
【０２５２】本発明の半導体装置は、請求項１４１に記
載されているように、基板と、上記基板上に設けられ、
基板に形成される半導体素子の一部となる第１の半導体
領域と、上記第１の半導体領域における加工途中におけ
る光学的特性をモニターするための第２の半導体領域と
を備えている。
【０２５３】これにより、半導体ウエハに各種の加工を
施す際に第１の半導体領域における加工の進行状態に応
じて変化する第１の半導体領域の状態を第２の半導体領
域における光学的特性を利用して監視することができ、
広い分野の加工において加工条件や加工時間等を適正に
判断することが可能な構成を有する半導体装置が得られ
る。
【０２５４】請求項１４１における第２の半導体領域
は、請求項１４２に記載されているように、上記半導体
素子を含む半導体チップが形成される領域とは異なる領
域に設けてもよいし、請求項１４３に記載されているよ
うに、上記半導体素子を含む半導体チップが形成される
領域内に設けてもよい。
【０２５５】請求項１４４に記載されているように、請
求項１４１〜１４３のうちいずれか１つにおいて、上記
第２の半導体領域を、半導体材料で構成され光変調反射
率分光法によるモニターのための領域とすることができ
る。
【０２５６】請求項１４５に記載されているように、請
求項１４１〜１４４のうちいずれか１つにおいて、上記
第２の半導体領域をｎ型シリコンで構成することが好ま
しい。
【０２５７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）以下、本発明の第１の実施形態につ
いて説明する。
【０２５８】図４は、第１の実施形態に係る反射強度Ｒ
の観測手段を備えたエッチング装置の構成を概略的に示
す断面図である。同図に示すように、反応処理室２００
内には、下部電極であるアノード電極２１３と、上部電
極であるカソード電極２１４とが配設されていて、アノ
ード電極２１３の上に被加工物であるｐ型シリコンから
なるウエハ１０３が設置されている。そして、高周波電
源２１１からカップリングコンデンサ２１２を介して高
周波電力が各電極２１３，２１４間に供給されると、反
応処理室２００内にプラズマ４０１が生成されるように
構成されている。また、反応処理室２００の壁面には、
終点検出用窓２１５と、プローブ光入射用窓２１８と、
反射光観測用窓２１９とが設けられている。
【０２５９】一方、反応処理室２００の外部には、終点
検出システム２１６が設けられているとともに、反射強
度Ｒの観測のための部材が配設されている。まず、ｎ型
半導体領域１０１に照射するプローブ光を発生するＸｅ
ランプ３０２が設けられており、Ｘｅランプ３０２で生
成されたプローブ光４０３はミラー２１７により反射さ
れた後、プローブ光入射用窓２１８を介して反応処理室
２００内に設置されたウエハ１０３のｎ型半導体領域１
０１に送られる。そして、ｎ型半導体領域１０１で反射
された反射プローブ光４０４は、反射光観測用窓２１９
から反応処理室２００の外に取り出され、反射強度観測
システム２２０によりその強度（特に、波長３７６ｎ
ｍ，エネルギー３．３ｅＶの付近）が検出される。そし
て、反射強度観測システム２２０で計測された反射強度
に関するデータは、信号経路２２１を経てエッチング制
御システム２２２に送られる。また、ｎ型半導体領域１
０１に照射する励起光を発生するＡｒイオンレーザー３
０１が設けられており、このＡｒイオンレーザー３０１
で発生された励起光４０２はチョッパ２２３によって周
波数２００Ｈｚでチョッピングされて、間欠的に送られ
る。この励起光４０２は、終点検出用窓２１５を介して
反応処理室２００内に送られ、ｎ型半導体領域１０１に
間欠的に照射される。そして、上述のように、励起光４
０２が照射されているときと照射されていないときのプ
ローブ光４０３の反射強度（つまり反射プローブ光４０
４の強度）の差ΔＲを励起光４０２の照射がないときの
反射強度Ｒで割った値（ΔＲ／Ｒ）が反射強度の変化割
合として反射強度観測システム２２０で検知される。以
上の構成により、反射強度の変化割合の変動がモニター
される。 なお、一般的には、本実施形態及び後述の各
実施形態における光学システムにおいて、プローブ光の
入射側には偏光子を反射側には検光子が配置されること
が多い。
【０２６０】ここで、このような反射強度の変化割合
（ΔＲ／Ｒ）は、以下の作用によって生じると考えられ
る。一般的に、半導体に光を照射すると、光によって励
起されてキャリア数が増大し、その後、キャリアが元の
エネルギー準位に戻る際には光を放出して消滅する。こ
のキャリア数の変化に伴い電界強度が変化する。したが
って、励起光が照射されているときと、励起光が照射さ
れていないときとでは、反射強度が異なる。ところが、
半導体内に欠陥が多く存在すると、その欠陥によってエ
ネルギー準位の低い界面準位が存在することになる。そ
して、このような界面準位を有する欠陥がキャリアの捕
獲層として機能するために、光が照射されてもキャリア
が欠陥に捕獲されて十分に高いエネルギー準位まで励起
されなかったり、高いエネルギー準位まで励起されたキ
ャリアが欠陥に捕獲されたりすると、励起されてキャリ
アが低いエネルギー準位に戻る際に発生する光の強度が
低下し、電界強度も変化することになる。したがって、
ダメージ層の深さやダメージの程度が大きいほど反射強
度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）が小さくなる。したがって、
この反射強度の変化割合をモニターすることにより、ダ
メージ層に関する情報が得られる。
【０２６１】なお、上記チョッピングの周波数は、キャ
リアが再結合して電界強度が変化する時間と関係がある
ものと思われ、実験から１ｋＨｚ以下が好ましく、より
好ましくは５００Ｈｚ以下が好ましいことがわかってい
る。また、励起光のフォトンのエネルギーが半導体領域
のバンドギャップよりも大きいことが好ましい。シリコ
ン基板を使用する場合には、フォトンのエネルギーが
１．１ｅＶ以上の波長の励起光を使用することが好まし
い。以上のことは、後述の各実施形態においても同様で
ある。
【０２６２】本実施形態では、測定光の照射強度（各波
長域における）を一定と仮定しているので、反射強度を
検出することで反射率の検出に置き換えている。すなわ
ち、反射強度の変化割合の測定は、ｎ型半導体領域１０
１にＡｒイオンレーザー光である励起光４０２を間欠的
に照射しながら、別の方向からＸｅランプ光であるプロ
ーブ光４０３を連続的に照射して、このプローブ光４０
３の反射強度の変化の検出により行われる。つまり、ｎ
型半導体領域１０１に励起光４０２が照射されていると
きの反射強度と励起光４０２が照射されていないときの
反射強度との差ΔＲを、ｎ型半導体領域１０１に励起光
４０２が照射されていないときの反射強度Ｒで割った値
（ΔＲ／Ｒ）を反射強度の差つまり反射率としている。
【０２６３】ここで、励起光の照射・非照射を繰り返し
ながらプローブ光の波長を変化させて、その波長（光の
エネルギー値）ごとに反射率の変化割合を測定して、そ
のスペクトル形状を調べることは光変調反射率分光と呼
ばれている。例えば図２２は、半導体領域である単結晶
シリコン層に入射したプローブ光の波長λの逆数に比例
するエネルギーの値と反射率の変化割合（ΔＲ／Ｒ）と
の関係を示すスペクトル線図である。ただし、同図の反
射率の変化割合（ΔＲ／Ｒ）の値は、初期の状態を０と
する相対値である。本実施形態では、反射率の変化割合
（ΔＲ／Ｒ）が変動する感度のもっとも高いエネルギー
値３．３０ｅＶ（ほぼ極値を示すエネルギー値）に相当
するプローブ光の波長３７６ｎｍを使用するようにして
いる。
【０２６４】図３は、本実施形態に係るウエハの構造を
概略的に示す上面図である。図３に示すように、ｐ型シ
リコンからなるウエハ１０３の上に、最終的にウエハか
ら切り出されて半導体チップとなるチップ領域Ｒｔｐ
と、光学的評価のためのモニター領域Ｒｍｎとが設けら
れている。
【０２６５】次に、本実施形態におけるエッチング処理
の進行と反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）の測定との関
係を、ウエハの断面構造を参照しながら説明する。図２
（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造
工程を示すウエハの断面図である。図２（ａ）に示す工
程の前に、ウエハ１０３上のモニター領域Ｒｍｎにおい
て、広さが例えば１３×１３μｍ2 のｎ型半導体領域
（比抵抗値が約０．０２Ωｃｍ）１０１が形成されてい
る。一方、チップ領域Ｒｔｐには各種の半導体素子が形
成されており、図２（ａ）には、その例として、ポリシ
リコンからなるゲート電極１０６と、厚みが例えば６ｎ
ｍのゲート酸化膜１０７と、ｎ型ソース領域１０８及び
ｎ型ドレイン領域１０９とを有するＭＯＳトランジスタ
が示されている。そして、ウエハの全面上に層間絶縁膜
１０４が堆積されている。なお、本実施形態では、ｎ型
半導体領域１０１は、ｎ型ソース領域１０８及びｎ型ド
レイン領域１０９と同じ導電型かつ同じ濃度の不純物が
ドープされているが、後述のように、モニター用領域Ｒ
ｍｎ内の半導体領域には、モニターされる半導体素子内
のソース・ドレイン領域とは異なる導電型，異なる濃度
を有する不純物をドープしておいてもよい。特に、モニ
ター領域Ｒｍｎ内における不純物濃度を高くすること
で、エッチングダメージの除去状態の検出感度をより高
めることができる。
【０２６６】次に、図２（ｂ）に示す工程において、層
間絶縁膜１０４上にコンタクトホール形成用フォトレジ
ストマスク１０５が形成され、このフォトレジストマス
ク１０５を用いて、層間絶縁膜１０４を選択的に除去す
るためのドライエッチングが行われる。このドライエッ
チングは、後述するようにプラズマを利用した加工であ
り、エッチング条件は、例えば以下の通りである。Ａｒ
ガス、ＣＨＦ3 ガス及びＣＦ4 ガスの混合ガスを用い、
ガス流量は、Ａｒガスが８０ｓｃｃｍ、ＣＨＦ3 ガスが
４５ｓｃｃｍ、ＣＦ4 ガスが２０ｓｃｃｍで、全体のガ
ス圧力を８０ｍＴｏｒｒとして、パワー４００Ｗで高周
波放電させる。このドライエッチング工程により、ＭＯ
Ｓトランジスタのｎ型ソース領域１０８，ｎ型ドレイン
領域１０９にそれぞれ到達するコンタクトホールである
開口１１０ａ，１１０ｂが形成されると同時に、ｎ型半
導体領域１０１に到達するモニター用の開口１１０ｃが
形成される。そして、プラズマ発光法による各開口１１
０ａ〜１１０ｃの形成の完了が検知された時点では、ウ
エハ上のｎ型ソース領域１０８，ｎ型ドレイン領域１０
９，ｎ型半導体領域１０１には、ダメージ層Ｒｄｍ１，
Ｒｄｍ２，Ｒｄｍ３がそれぞれ形成されている。
【０２６７】次に、図２（ｃ）に示す工程で、ドライエ
ッチングにより生じたダメージ層Ｒｄｍ１〜Ｒｄｍ３を
取り除くためのライトエッチング（ドライエッチング）
を行う。このとき、本実施形態では、ガス流量・圧力は
変化させず、パワーを２００Ｗに下げた条件を適用して
いる。
【０２６８】図１は、プラズマ処理の際の光学的モニタ
ーの一般的な手順を示すフローチャートである。
【０２６９】まず、ステップＳＴ１００でメインエッチ
ングを行い、メインエッチングが終了すると、ステップ
ＳＴ１０１で、ｎ型半導体領域１０１の初期の反射強度
の変化割合（ΔＲ／Ｒ）を測定する。本実施形態では、
メインエッチング終了後におけるｎ型半導体領域１０１
についての測定値を初期の反射強度の変化割合（ΔＲ／
Ｒ）とする。
【０２７０】次に、ステップＳＴ１０２でプラズマ処理
を行い、ステップＳＴ１０３で、プラズマ処理中におけ
る反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）をモニターする。本
実施形態では、プラズマ処理としてライトエッチングを
行い、ライトエッチング中における反射強度の変化割合
（ΔＲ／Ｒ）をモニターする。
【０２７１】さらに、ステップＳＴ１０４で、プラズマ
処理（本実施形態ではライトエッチング）中における反
射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）を初期の反射強度の変化
割合（ΔＲ／Ｒ）と比較し、予め実験により得られたプ
ラズマ処理が完了したことを判定する基準値に達したと
判定されるまでは、ステップＳＴ１０２〜ＳＴ１０４の
処理を行い、プラズマ処理が終了したと判定すると、ス
テップＳＴ１０５でプラズマ処理を終了する。本実施形
態では、ダメージ層の除去が完了したと判定すると、ス
テップＳＴ１０５でライトエッチングを終了することに
なる。
【０２７２】ここで、本実施形態における反射強度の変
化割合とダメージ層の状態との関係について説明する。
図５は、波長３７６ｎｍ（エネルギー３．３ｅＶ）にお
ける反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）の初期値に対する
比の時間的変化を示す図である。図５に示すように、ラ
イトエッチングの開始直後（０〜２０ｓｅｃ間での間）
は、メインステップのドライエッチングが終了したとき
よりも反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）が大きくなって
初期値に近づいており、ダメージ層が除去されているこ
とがわかる。しかし、ライトエッチング時間の増大とと
もに（２０ｓｅｃ経過後）、反射強度の変化割合（ΔＲ
／Ｒ）の初期値に対する比がライトエッチング開始時の
値（図５に示す例では約０．６）よりも小さくなり、過
度のライトエッチングによってＳｉ結晶（基板）への損
傷が大きくなることが分かる。
【０２７３】一方、図６に示すように、ライトエッチン
グ時間とコンタクト部の抵抗値（コンタクト抵抗）との
相関は、あらかじめ実験を行うことにより得ておくこと
ができる。図６に示すように、ライトエッチング初期の
段階では、コンタクト抵抗が大きいが、これは、メイン
エッチング発生した有機系のポリマーがコンタクトホー
ルの底面付近に堆積しているためであり、その後のライ
トエッチングによりしだいに除去されているのがわか
る。そして、図６と図５とを比べるとわかるように、コ
ンタクト抵抗と反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）との間
には相関がある。そして、この相関関係から、コンタク
ト抵抗の規格値（コンタクト窓の断面寸法が０．６μｍ
のときに５０±５Ω）にするためには、反射強度の変化
割合（ΔＲ／Ｒ）が初期値より６０％の値以上でなけれ
ばならないことがわかる。したがって、反射強度の変化
割合（ΔＲ／Ｒ）が６０％になった時点でライトエッチ
ングステップを終了することで、メインエッチングで生
じたダメージ層をほぼ除去しながらその後ライトエッチ
ングにより生じる新たなダメージの発生を抑制すること
ができ、良好な接合を有する半導体デバイスを実現する
ことができる。
【０２７４】図７は、ダメージ層に関する情報を得るた
めの光学的監視を伴って行われる本実施形態のライトエ
ッチングによって形成されたＭＯＳトランジスタのコン
タクト抵抗と、そのような光学的監視を伴わない従来の
ライトエッチングによって形成されたＭＯＳトランジス
タのコンタクト抵抗とを比較するデータである。同図に
示されるように、本実施形態の半導体製造装置の製造方
法を用いることで、従来方法にくらべ、コンタクト抵抗
バラツキを抑えることができ、品質・信頼性の高い半導
体装置を製造することができる。
【０２７５】次に、本実施形態のごとく光変調反射率分
光によりダメージ層をモニターすることにより得られる
利点について説明する。一般に、プラズマ処理を行った
際のイオンの進入深さは数１０ｎｍ程度である。ここ
で、赤外線等のマイクロ波の半導体基板内への進入深さ
は１μｍ以上であるので、反射率から得られる情報には
ダメージ層からの情報だけでなくダメージ層以外の領域
からの情報が多量に混在していて、ダメージ層のみに関
する情報を正確に取り出すことは困難である。したがっ
て、これらの方法はエッチングダメージのような微少な
領域に対する検知方法としては適当でない。それに対
し、可視光以下の領域の光を利用した光学的モニターを
行う場合、半導体基板内への進入深さはたかだか数１０
０ｎｍ程度であるので、深さが数１０ｎｍのダメージ層
に関する検知感度が極めて高くなる。しかも、エッチン
グされている半導体ウエハの表面に光を照射することに
より、直接ダメージ層に関する情報を得ることができる
ので、このような可視光以下の領域の光を利用した光学
的モニターを行うことにより、インラインでの評価及び
プロセス制御に極めて有用な情報を提供することができ
る。かかる観点から、本実施形態及び後述の各実施形態
における光変調反射率測定法においては、測定光の光源
の選定により、あるいはフィルターの取り付けにより、
６００ｎｍ以下の波長範囲の測定光を検出することが好
ましく、３００〜６００ｎｍの波長範囲の測定光を検出
することがより好ましい。
【０２７６】なお、本実施形態では、ウエハ１０３内
に、チップ領域Ｒｔｐとは別にモニター用領域Ｒｍｎを
設けたが、本発明は、斯かる実施形態に限定されるもの
ではなく、チップ領域Ｒｔｐ内に光学的評価パターンを
設けても本実施形態と同様の効果が得られる。
【０２７７】さらに、一定時間内のライトエッチング処
理による反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）の変動量を管
理することで、装置の異常を迅速に把握し、装置トラブ
ルが防止できる。
【０２７８】上記実施形態では、エッチング加工をプラ
ズマを用いたドライエッチングとしたが、本発明は斯か
る実施形態に限定されるものではなく、例えばスパッタ
リング等によるプラズマを利用しないドライエッチング
や、ウエットエッチング等に対しても適用することがで
きる。
【０２７９】また、当初に大きなダメージ層がある半導
体領域に対してそのダメージ層を除去するためのエッチ
ングだけでなく、ダメージ層がほとんどない半導体領域
をエッチングしていく際のエッチングに対しても適用で
きる。
【０２８０】さらに、上記実施形態では、チップ領域Ｒ
ｔｐ内の第１の半導体領域であるソース・ドレイン領域
１０８，１０９と第２の半導体領域であるモニター用領
域Ｒｍｎ内のｎ型半導体領域１０１との不純物濃度や深
さを同じとしているが、本発明は斯かる実施形態に限定
されるものではなく、第１の半導体領域と第２の半導体
領域の不純物濃度や不純物の導電型が異なっていてもよ
いものとする。あらかじめ実験を行っておけば、第１の
半導体領域における適正なコンタクト抵抗を得るための
第２の半導体領域における光学的特性（上記実施形態で
はコンタクト抵抗）がわかるからである。たとえば、モ
ニター領域Ｒｍｎにおける不純物濃度を特別に濃くして
おいて、反射強度の変化割合の検知感度を高くしておく
ことも可能である。
【０２８１】また、本実施形態では、図４に示すよう
に、基板表面に対するプローブ光４０３の角度が励起光
４０２の角度よりも小さくなっているが、反射強度の測
定が必要なプローブ光４０３の角度を大きくすること
が、モニターされる第２の半導体領域の面積を低減する
ためには好ましい。
【０２８２】（第２の実施形態）図８は、本実施形態に
おける光学的モニターシステムを示したものである。同
図に示すように、ｎ型半導体領域１０１に照射する測定
光であるプローブ光を発生するＸｅランプ５０２が設け
られており、Ｘｅランプ５０２で生成されたプローブ光
５０７はミラー５０６により反射された後、ウエハステ
ージ５０４上に設置されたウエハ１０３上のｎ型半導体
領域１０１に送られる。そして、ｎ型半導体領域１０１
で反射された反射プローブ光５０８は、ミラー５０６を
通過して顕微鏡システム５０５に送られ、観測システム
兼解析システム５０９によりその強度（特に、波長３７
６ｎｍの付近）が検出される。本実施形態では、プロー
ブ光５０７の観測領域への照射及びその反射プローブ光
５０８の取り出しは、顕微鏡システム５０５とミラー５
０６との併用により、試料の表面に対して垂直な方向か
ら行うことができる。この点が上記第１の実施形態と異
なる主要な点である。また、プローブ光５０７の径は、
レンズ５１０により１０μｍφまで絞ることができる。
なお、この観測システム兼解析システム５０９で計測さ
れた反射強度に関するデータは、信号線を介してエッチ
ング制御システム（図示せず）に送られる。
【０２８３】また、ｎ型半導体領域１０１に照射する励
起光を発生する強度５ＷのＡｒイオンレーザー５０３が
設けられており、このＡｒイオンレーザー５０３で生成
された励起光５１１はチョッパ５１０によって周波数１
００Ｈｚでチョッピングされて、ｎ型半導体領域１０１
に間欠的に照射される。そして、上述のように、励起光
５１１が照射されているときと照射されていないときの
プローブ光５０７の反射強度（つまり反射プローブ光５
０８の強度）の差ΔＲを励起光５１１の照射がないとき
の反射強度Ｒで割った値（ΔＲ／Ｒ）が反射強度の変化
割合として観測システム兼解析システム５０９で検知さ
れる。以上の構成により、プローブ光の反射強度の変化
割合の変動がモニターされる。なお、半導体領域１０１
からの反射励起光５１２の強度を検出する反射励起光観
測システム５１３も設けられており、この反射励起光５
１２の強度に関する情報は、信号線を介して観測システ
ム兼解析システム５０９に送られる。なお、チョッパ５
１０と、反射光の強度を検出する検出器とは同期して動
作するように構成されている。
【０２８４】そして、本実施形態においても、上記第１
の実施形態と同様に、図３に示すように、ｐ型シリコン
からなるウエハ１０３の上に、最終的にウエハから切り
出されて半導体チップとなるチップ領域Ｒｔｐと、光学
的評価のためのモニター領域Ｒｍｎとが設けられてい
る。
【０２８５】次に、本実施形態におけるプラズマエッチ
ング方法について、図９（ａ）〜（ｃ）を参照しながら
説明する。
【０２８６】図９（ａ）に示す工程の前に、ウエハ１０
３上のモニター領域Ｒｍｎにおいて、広さが例えば１３
×１３μｍ2 のｎ型半導体領域（比抵抗値が約０．０２
Ωｃｍ）１０１が形成されている。一方、チップ領域Ｒ
ｔｐには各種の半導体素子が形成されており、図９
（ａ）には、その例として、ポリシリコンからなるゲー
ト電極１０６と、厚みが例えば６ｎｍのゲート酸化膜１
０７と、ｎ型ソース領域１０８及びｎ型ドレイン領域１
０９とを有するＭＯＳトランジスタが示されている。そ
して、ウエハのほぼ全面上に層間絶縁膜１０４が堆積さ
れている。なお、本実施形態では、ｎ型半導体領域１０
１は、ｎ型ソース領域１０８及びｎ型ドレイン領域１０
９と同じ導電型かつ同じ濃度の不純物がドープされてい
るが、後述のように、モニター用領域Ｒｍｎ内の半導体
領域には、モニターされる半導体素子内のソース・ドレ
イン領域とは異なる導電型，異なる濃度を有する不純物
をドープしておいてもよい。
【０２８７】次に、図９（ｂ）に示す工程において、層
間絶縁膜１０４上にコンタクトホール形成用フォトレジ
ストマスク１０５が形成され、このフォトレジストマス
ク１０５を用いて、層間絶縁膜１０４を選択的に除去す
るためのドライエッチングが行われる。このドライエッ
チングは、プラズマを利用したエッチングであり、エッ
チング条件は、例えば、チャンバ（図示せず）内に、Ａ
ｒガス、ＣＨＦ3 ガス及びＣＦ4 ガスの混合ガスを、Ａ
ｒガスの流量が８０ｓｃｃｍ、ＣＨＦ3 ガスの流量が４
５ｓｃｃｍ、ＣＦ4 ガスの流量が２０ｓｃｃｍで、全体
のガス圧力を８０ｍＴｏｒｒとして、パワー４００Ｗで
高周波放電させる。このドライエッチング工程により、
ＭＯＳトランジスタのｎ型ソース領域１０８，ｎ型ドレ
イン領域１０９にそれぞれ到達するコンタクトホールで
ある開口１１０ａ，１１０ｂが形成されると同時に、ｎ
型半導体領域１０１に到達するモニター用の開口１１０
ｃが形成される。そして、プラズマ発光法による各開口
１１０ａ〜１１０ｃの形成の完了が検知された時点で
は、ウエハ１０３上のｎ型ソース領域１０８，ｎ型ドレ
イン領域１０９，ｎ型半導体領域１０１には、ダメージ
層Ｒｄｍ１，Ｒｄｍ２，Ｒｄｍ３がそれぞれ形成されて
いる。
【０２８８】次に、図９（ｃ）に示す工程で、ドライエ
ッチングにより生じたダメージ層Ｒｄｍ１〜Ｒｄｍ３を
取り除くためのライトエッチング（ドライエッチング）
を行う。このとき、本実施形態では、ガス流量・圧力は
変化させず、パワーを２００Ｗに下げた条件を適用して
いる。
【０２８９】図１０は、プラズマ処理を行ったサンプル
とプラズマ処理を行っていないサンプルとについて、照
射励起光の強度を変えたときのプローブ光の反射強度の
変化割合を測定したデータである。同図に示されるデー
タからわかるように、プラズマ処理を行ったサンプルの
プローブ光の反射強度の変化（ΔＲ／Ｒ）の値は、プラ
ズマ処理を行わないサンプルに比較して小さくなってい
る。
【０２９０】したがって、本実施形態においても、上記
第１の実施形態と同様に、光変調反射率分光を利用し
て、所望の量だけライトエッチングを行い、低抵抗の半
導体領域からなるソース・ドレイン領域の形成などを行
うことができる。
【０２９１】特に、本実施形態のごとく、プローブ光５
０７をウエハの表面に対して垂直方向から入射させてそ
の反射強度を検出するようにした場合、プローブ光を基
板の表面に対して傾いた方向から入射させるのに比べ
て、微小領域でのＳｉダメージ層の評価が容易に行うこ
とができるので、モニター領域Ｒｍｎという無駄なスペ
ースを低減できる利点がある。
【０２９２】また、プローブ光５０７を垂直方向から入
射させた場合には、反射強度も大きくなるつまり検知感
度が高くなる。つまり、現実に高精度の測定を行うため
には、Ｓ／Ｎ比を上げるために１カ所の測定点について
何回もチョッピングを行って得たデータを積算する必要
がある。ところが、プローブ光５０７を垂直方向から入
射させた場合には、１回のチョッピングあたりの測定で
高いＳ／Ｎ比が得られるので、チョッピング回数が低減
され評価時間が短縮される。具体的には、例えばウエハ
の表面に対して垂直方向から入射させた場合には、４５
°傾いた方向から入射させた場合に比べ、評価時間が１
枚あたり、１５分から３分で済み評価時間を大幅に低減
することができる。インラインでエッチングのダメージ
層を評価する際には、この評価時間の短縮によるメリッ
トは極めて大きいといえる。
【０２９３】なお、本実施形態では、ウエハ１０３内
に、チップ領域Ｒｔｐとは別にモニター用領域Ｒｍｎを
設けたが、本発明は、斯かる実施形態に限定されるもの
ではなく、チップ領域Ｒｔｐ内に光学的評価パターンを
設けても本実施形態と同様の効果が得られる。さらに、
基板の表面に対して垂直方向からプローブ光を照射する
場合、光学的評価パターンを別途設けなくても、コンタ
クト窓を直接観察することも可能である。
【０２９４】また、一定時間内のライトエッチング処理
による反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）の変動量を管理
することで、装置の異常を迅速に把握し、装置トラブル
が防止できる。
【０２９５】上記第１，第２の実施形態では、エッチン
グ加工をプラズマを用いたドライエッチングとしたが、
本発明は斯かる実施形態に限定されるものではなく、例
えばスパッタリング等によるプラズマを利用しないドラ
イエッチングや、ウエットエッチング等に対しても適用
することができる。
【０２９６】また、第１，第２の実施形態は、当初に大
きなダメージ層がある半導体領域に対してそのダメージ
層を除去するためのエッチングだけでなく、ダメージ層
がほとんどない半導体領域をエッチングしていく際のエ
ッチングに対しても適用できる。さらに、シリコン酸化
膜の形成あるは除去時における膜厚の検出や、半導体基
板のアニール処理の際の結晶性の回復程度の検出など、
広く半導体領域の構造に関する情報を得るために本発明
の光学的評価方法を利用することもできる。
【０２９７】さらに、第１，第２の実施形態では、チッ
プ領域Ｒｔｐ内の第１の半導体領域であるソース・ドレ
イン領域１０８，１０９と第２の半導体領域であるモニ
ター用領域Ｒｍｎ内のｎ型半導体領域１０１との不純物
濃度や深さを同じとしているが、本発明は斯かる実施形
態に限定されるものではなく、第１の半導体領域と第２
の半導体領域の不純物濃度や不純物の導電型が異なって
いてもよいものとする。あらかじめ実験を行っておけ
ば、第１の半導体領域における適正なコンタクト抵抗を
得るための第２の半導体領域における光学的特性（上記
実施形態ではコンタクト抵抗）がわかるからである。た
とえば、モニター領域Ｒｍｎにおける不純物濃度を特別
に濃くしておいて、反射強度の変化割合の検知感度を高
くしておくことも可能である。
【０２９８】（第３の実施形態）本実施形態では、光学
的モニターシステムの実施形態について説明する。な
お、半導体装置の加工方法は、上記第１，第２の実施形
態や注記した変形可能な形態と同様に行うことができ
る。
【０２９９】図１１は、本実施形態における光学的評価
装置を示す斜視図である。同図において、図８に示す構
成部品と同じ構成部品には同じ符号を付している。すな
わち、上記第２の実施形態と同様に、ウエハステージ５
０４と、Ｘｅランプ５０２と、ミラー５０６と、Ａｒイ
オンレーザー５０３と、チョッパ５１０と、観測システ
ム兼解析システム５０９とが設けられている。そして、
本実施形態の特徴は、励起光５１１とプローブ光５０７
とを同軸上に誘導するためのミラー５２３と、ウエハ１
０３のｎ型半導体領域から反射される励起光及びプロー
ブ光が混在した反射光５１８を分光するための分光器５
２１と、該分光器５２１で分光された各波長における光
の強度を検出するための検出器５２２とを備えている点
である。上記Ｘｅランプ５０２、ミラー５０６及び５２
３、Ａｒイオンレーザー５０３、チョッパ５１０、及び
分光器５２１により光学システム５３０が構成されてい
る。
【０３００】本実施形態の光学的評価装置においては、
Ｘｅランプ５０２で生成されたプローブ光５０７と、Ａ
ｒイオンレーザー５０３で生成された励起光５１１と
は、ミラー５２３により同軸上に誘導され、ミラー５０
６によって共に反射された後、ウエハステージ５０４上
に設置されたウエハ１０３上のｎ型半導体領域１０１に
送られる。そして、ｎ型半導体領域で反射された反射プ
ローブ光と反射励起光とが混在した反射光５１８は、ミ
ラー５０６を通過して分光器５２１に送られ、検出器５
２２によりその強度が検出された後、観測システム兼解
析システム５０９によりその強度の変化が解析される。
【０３０１】したがって、本実施形態の光学的評価装置
を利用して、第２の実施形態で示した方法と同様の方法
により、プラズマ処理を施したサンプルを評価すること
ができる。加えて、本実施形態では、プローブ光と励起
光とを共通の光軸に誘導してから、観測点であるウエハ
１０３上のｎ型半導体領域に入射させるように構成され
ているので、観測点へのアライメントが非常に簡便に行
うことができ、また、装置の構成が簡素になる。
【０３０２】さらに、本実施形態の構成により、第２の
実施形態で示している方法に比べて、より微小な半導体
領域でのＳｉダメージ層の評価が容易に行うことができ
る。また、励起光も鉛直方向から入射するため、ビーム
径を約３０μｍまで絞ることができ、４５°傾いた方向
から励起光を入射させる場合に比べ、さらに微少な観測
点でのサンプル評価を行うことができる。また、評価時
間も、第２の実施形態の約２０％まで短縮することがで
きる。
【０３０３】したがって、ウエハ内にモニター領域を別
途設けなくても、ウエハのＬＳＩ内に広めの半導体領域
があればそれを利用してプラズマ加工のダメージ等を測
定することが可能になる。
【０３０４】（第４の実施形態）図１２は、第４の実施
形態における光学的評価装置を示す斜視図である。同図
において、図１１に示す構成部品と同じ構成部品には同
じ符号を付している。すなわち、上記第３の実施形態と
同様に、ウエハステージ５０４と、Ｘｅランプ５０２
と、ミラー５０６及び５２３と、Ａｒイオンレーザー５
０３と、チョッパ５１０と、観測システム兼解析システ
ム５０９とが設けられている。そして、本実施形態の特
徴は、ウエハ１０３のｎ型半導体領域から反射されるプ
ローブ光と励起光とが混在した反射光５１８のうち特定
の波長範囲の光を通過させるためのフィルター５２５
（ピーク波長が３５０ｎｍ）と、このフィルター５２５
を通過した光の強度を検出するための検出器５２４とを
備えている点である。上記Ｘｅランプ５０２、ミラー５
０６及び５２３、Ａｒイオンレーザー５０３、チョッパ
５１０、及びフィルター５２５により光学システム５３
０が構成されている。
【０３０５】本実施形態の光学的評価装置では、上記各
実施形態の方法とは異なり、プローブ光の特定の波長範
囲における反射強度の変化割合を分光せずに観測するこ
とができる。この方法により、評価に要する時間を数秒
のオーダにまで短縮することができる。
【０３０６】図１３は、本実施形態の光学的評価装置を
用いて、ライトエッチングを２０秒間行った後における
プローブ光の反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）を、ＲＦ
バイアスパワーを変化させて、測定した結果を示す図で
ある。この場合、反射プローブ光を分光してスペクトル
解析するのではなく、検出器５２４によりフィルター５
２５を透過した光を観測しているので、同図に示す結果
は、フィルター特性から波長範囲３５０ｎｍから３９０
ｎｍの光の強度を積分して検出していることと考えられ
る。図１３をみると、プラズマ強度を大きくするほどプ
ローブ光の反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）が低下して
いるので、加工領域におけるダメージが大きくなってい
ることがわかる。すなわち、本実施形態の方法において
も、プラズマ処理の加工程度の相違による測定光の反射
率の変化割合の相違を明確に検出することができた。本
実施形態では、前述したように、スペクトル解析が必要
でないため、評価時間は、数秒のオーダまで短縮するこ
とができた。
【０３０７】（第５の実施形態）図１４は、第５の実施
形態における光学的評価装置を示す斜視図である。同図
において、図１１と同じ構成部品には同じ符号を記して
いる。すなわち、上記第３の実施形態と同様に、ウエハ
ステージ５０４と、Ｘｅランプ５０２と、チョッパ５１
０と、分光器５２１と、検出器５２２とが設けられてい
る。そして、本実施形態の特徴は、光学システム５３０
内に、Ｘｅランプ５０２で生成された光をプローブ５０
７と励起光５１１とに分離するビームスプリッター５２
６と、励起光５１１を反射させるためのミラー５２７
と、プローブ光５０７を反射させ、ウエハ１０３からの
反射光５１８を透過させるミラー５２８と、プローブ光
５０７を透過させかつ励起光５１１を反射させて両者を
共にウエハに導くとともに、反射光を透過させる組合せ
ミラー５２９とを備えている点である。上記Ｘｅランプ
５０２、チョッパ５２１、ビームスプリッター５２６、
ミラー５２７及び５２８、組合せミラー５２９、及び分
光器５２１により光学システム５３０が構成されてい
る。
【０３０８】すなわち、本実施形態では、上記各実施形
態とは異なり、１つの光源であるＸｅランプ５０２から
の光をプローブ光５０７と励起光５１１とに分離させて
から、上記各実施形態におけると同様の光変調反射率分
光測定を行う。したがって、本実施形態によれば、光源
が１つで済むことから光学システム５３０が図１４に示
すようにコンパクト化することができ、またレーザを用
いる必要がないために低コスト、メンテナンス効率の向
上を図ることができる。
【０３０９】図１５は、本実施形態の光学的評価装置を
用いて、ライトエッチングを２０秒間行った後における
プローブ光の反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）を、ＲＦ
バイアスパワーを変化させて、測定した結果を示す図で
ある。図１５をみると、プラズマ強度を大きくするほど
プローブ光の反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）が低下し
ているので、加工領域におけるダメージが大きくなって
いることがわかる。すなわち、本実施形態の方法におい
ても、プラズマ処理の加工程度の相違による測定光の反
射率の変化の相違を明確に検出することができる。
【０３１０】図１６は、本実施形態の光学的評価装置を
用いて、波長３７６ｎｍ（エネルギー３．３ｅＶ）にお
けるプローブ光の反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）の初
期値に対する比の時間的変化を測定した結果を示す図で
ある。同図に示すように、ライトエッチングの進行に伴
うプローブ光の反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）の変化
は、基本的に図５に示す変化とほとんど同じである。た
だし、本実施形態では、反射強度の変化割合（ΔＲ／
Ｒ）の値そのものが図５に示す値よりも大きい。これ
は、励起光も上方から入力させたことで、感度が高くな
ったことを意味している。
【０３１１】（第２〜第５の実施形態に共通のプラズマ
処理装置）図１７は、上記第２〜第５の実施形態におい
て共通に使用されるプラズマ処理装置の構造を概略的に
示す断面図である。同図に示すように、プラズマ処理装
置は、チャンバ２００と、プラズマ発生用の高周波電力
を供給するためのＲＦ電源２１１と、カップリングコン
デンサ２１２と、チャンバ２００内の底部に設置された
下部電極２１３と、チャンバ２００内の天井部に設置さ
れた上部電極２１４と、チャンバ２００の側壁に設けら
れた覗き窓２１８，２１９と、チャンバ２００の天井部
中央付近に設けられた観測用窓２２０とを備えている。
ただし、同図においてウエハステージは図示を省略され
ている。そして、ＲＦ電源２１１から供給される高周波
電力により上部電極２１４と下部電極２１３との間にプ
ラズマ領域４０１を生ぜしめて、下部電極２１３の上に
設置されたウエハ１０３内のｎ型半導体領域１０１を加
工するように構成されている。
【０３１２】そして、上記第３〜第５の実施形態におい
ては、図１７に示すように、光学システム５３０をチャ
ンバ２００の観測用窓２２０の上方にまとめて配置する
ことができる。ただし、第２の実施形態では、プローブ
光用の光学システムのみを観測用窓２２０の上方に配置
し、励起光用の光学的システムは覗き窓２１８，２１９
の側方に配置することになる。
【０３１３】このようなプラズマ処理装置の構造によ
り、ウエハ面に垂直な方向から少なくともプローブ光を
入射することが可能になり、プローブ光の反射率の変化
を観測することで、リアルタイムにプロセス観測を実現
することができるのである。また、光学的システムから
の信号５３１を利用して、加工条件へのフィードバック
等を行うことができる。
【０３１４】（第６の実施形態）図１８は、第６の実施
形態における半導体装置の熱処理装置（アニール処理装
置）の構成を概略的に示す断面図である。図１８示すよ
うに、反応容器６０７内には、石英チューブ６０３が取
り付けられており、石英チューブ６０３の内側面上には
ウエハサセプタ６０２を介してウエハ１０３が設置され
ている。石英チューブ６０３の外側面の上には赤外線を
用いたヒーター６０４が取り付けられており、このヒー
ター６０４によって石英チューブ６０３内のウエハ１０
３を加熱するようにしている。また、反応容器６０７に
は反応ガスの導入口６０９と、反応ガスの排出口６１０
とが設けられており、反応ガスの流量は流量制御計６０
８によって適宜調整できるようになされている。また、
反応容器６０７の側部には、２つの観測用石英窓６０
５，６０６が互いに相対向して設けられている。ウエハ
１０３の一部にはｎ型半導体領域１０１（比抵抗値約
０．０２Ωｃｍ）が設けられており、一方の観測用石英
窓６０５からウエハ１０３上のｎ型半導体領域１０１に
入射させた光を他方の観測用石英窓６０６から取り出せ
るように構成されている。このウエハ１０３のｎ型半導
体領域１０１には図示しないが、光学的評価のためのパ
ターン（大きさは１３×１３μｍ2 ）が設けられてい
る。
【０３１５】また、反応容器６０７の外には、反応容器
６０７内に入射する測定光であるプローブ光６１８を発
生するＸｅランプ６１１と、反応容器６０７内に励起光
６２０を発生するＡｒイオンレーザー６１２（出力１
Ｗ）と、この励起光６２０を周波数２００Ｈｚでチョッ
ピングするチョッパー６１４と、ウエハ１０３上のｎ型
半導体領域１０１から反射される反射プローブ光６１９
を受けてその強度を検出する検出器６１３とが配設され
ている。すなわち、Ｘｅランプ６１１で発生したプロー
ブ光６１８を評価パターンであるウエハ１０３上のｎ型
半導体領域１０１に照射する一方、Ａｒイオンレーザー
６１２で発生した励起光６２０も周波数２００Ｈｚでチ
ョッパー６１４によりチョッピングしながらウエハ１０
３上のｎ型半導体領域１０１に照射し、励起光６２０の
照射・非照射によるｎ型半導体領域１０１からの反射プ
ローブ光６１９の強度の変化から、反射率の変動をモニ
ターするように構成されている。そして、制御系コンピ
ュータ６１５により、ヒーター６０４，チョッパー６１
４及び流量制御計６０８の動作を制御する一方、検出器
６１３の検出信号を取り込んでｎ型半導体領域１０１の
光学的特性を監視するように構成されている。なお、チ
ョッパ６１４と、反射光の強度を検出する検出器６１３
とは同期して動作するように構成されている。
【０３１６】次に、反射率の変化を利用した光学的評価
方法の原理について説明する。
【０３１７】測定光の反射率の変化割合とは、評価対象
である半導体領域に励起光が照射されているときの測定
光の反射率と励起光が照射されていないときの反射率と
の差ΔＲを、半導体領域に励起光が照射されていないと
きの反射率Ｒで割った値（ΔＲ／Ｒ）である。このよう
な測定光の反射率の変化は、以下の作用によって生じる
と考えられる。一般的に、半導体に光を照射すると、光
によって励起されてキャリア数が増大し、その後、キャ
リアが元のエネルギー準位に戻る際には光を放出して消
滅する。このキャリア数の変化に伴い電界強度が強くな
ったり弱くなったり変化する。したがって、励起光が照
射されているときと、励起光が照射されていないときと
では、測定光の反射強度が異なる。そして、半導体領域
の構造が完全な結晶状態である場合には、反射率の変化
割合は、測定光の波長に依存して変化する。つまり、測
定光の反射率の変化割合を測定光の各波長についてプロ
ットしたスペクトルは、半導体領域を構成する半導体の
伝導帯の底と価電子帯の頂上との差であるエネルギーギ
ャップに応じた特徴的な変化特性を示す。
【０３１８】図２２は、その一例を示す。つまり、エネ
ルギーが約３．３ｅＶに相当する波長の領域では反射率
の変化割合（ΔＲ／Ｒ）が極小値（極値）を示し、エネ
ルギーが３．５ｅＶに相当する波長の領域では反射率の
変化割合（ΔＲ／Ｒ）が極大値（極値）を示す。反射率
の変化割合（ΔＲ／Ｒ）の極値のうち極小値の方が極大
値よりも絶対値が大きい。
【０３１９】ところが、半導体内に結晶学的な欠陥や電
子構造の正常状態からのずれなどの構造的な乱れが多く
存在すると、その領域にはエネルギー準位の低い捕獲準
位が存在することになる。そして、このような構造の乱
れによって生じたエネルギー準位の低い領域がキャリア
の捕獲層として機能するために、キャリア数の増加量が
減少し、電界強度の差が少なくなる。したがって、不純
物イオンの注入によって生じた半導体領域内の構造が乱
れた領域の深さや乱れの程度が大きいほど測定光の反射
率の変化割合（ΔＲ／Ｒ）が小さくなり、構造の乱れが
大きい場合には励起光の照射による測定光の反射率の変
化がほとんどなくなる。つまり、このような場合には、
測定光の反射率の変化割合を測定光の各波長についてプ
ロットしたスペクトルは、ほぼ一定の小さな値を示すだ
けとなる。
【０３２０】以上のことから、この測定光の反射率の変
化割合をモニターすることにより、不純物イオンの注入
後のアニールプロセスにおける半導体領域の回復の程度
に関する情報を得ることができるのである。
【０３２１】次に、図１９及び図２０を参照しながら、
イオン注入後のアニールプロセスにおけるプローブ光の
反射率の変化割合のスペクトルの経時変化について説明
する。
【０３２２】図１９は、プローブ光の波長λの逆数に比
例するエネルギーの値と反射率の変化割合（ΔＲ／Ｒ）
との関係を示すスペクトル線図である。ただし、図１９
の横軸は実質的には測定光の波長を連続的に変化させた
ものにほかならないので、結局、図１９は波長の変化に
対する反射率の変化割合（ΔＲ／Ｒ）のスペクトルを示
している。また、本実施形態では、照射するプローブ光
６１８の強度は一定であるので、励起光６２０の照射・
非照射時における反射プローブ光６１９の強度差ΔＲを
励起光６２０の非照射時における強度Ｒで割ることで、
反射率の変化割合（ΔＲ／Ｒ）を算出している。なお、
図１９の反射率の変化割合（ΔＲ／Ｒ）の値は、初期の
状態を０とする相対値である。
【０３２３】熱処理工程を開始する前の状態では、反応
容器６０７内に収納されているウエハ１０３上のｎ型半
導体領域１０１には、すでに不純物イオン注入プロセス
において、ドーズ量が約１×１０15ｃｍ-2、注入エネル
ギーが約３５ｋｅＶの条件で、ヒ素（Ａｓ）が導入され
ている。図１９中のスペクトル線Ｓ0 は、不純物イオン
の注入直後における反射率の変化割合（ΔＲ／Ｒ）のス
ペクトルである。
【０３２４】また、図１９中のスペクトル線Ｓ10は、こ
のウエハ１０３を図１８で示す装置によりＮ2 ガス雰囲
気中で９００℃、１０秒間アニール処理したときの反射
率の変化割合（ΔＲ／Ｒ）のスペクトルであり、図１９
中のスペクトル線Ｓ25は同じ条件で２５秒間アニールし
たときの反射率の変化割合（ΔＲ／Ｒ）のスペクトルで
ある。同図に示すように、アニール処理が進行するにつ
れて、反射率の変化割合（ΔＲ／Ｒ）のスペクトルの形
状が大きく変化していることがわかる。つまり、このス
ペクトル形状は、アニール処理によるＳｉ結晶性の回復
を示すものであり、回復が進むにつれて反射率の変化割
合（ΔＲ／Ｒ）のスペクトル線の極大側のピーク値が上
方に、極小側のピーク値が下方に移動していることがわ
かる。
【０３２５】そこで、本実施形態では、スペクトル線中
でより変化幅の大きい極小ピーク値に着目し、不純物イ
オンの注入後のアニールプロセスにおける回復程度をス
ペクトル線の極小ピーク値によって監視するようにして
いる。ただし、図１９に示すように、スペクトル線には
エネルギーが約３．３ｅＶ（波長３７６ｎｍ）の点で極
小ピーク値があるので、反射プローブ光６１９のエネル
ギー３．３ｅＶに相当する波長における反射率の変化割
合をスペクトル線の極小ピーク値と仮定する。
【０３２６】図２０は、図１８で示す装置を用い、反射
プローブ光６１９のエネルギー３．３ｅＶに相当する波
長における反射率の変化割合をスペクトル線の極小ピー
ク値と仮定して、ウエハ１０３のアニールプロセスにお
けるスペクトル線の極小ピーク値の経時変化を示す図で
ある。同図に示すように、アニールプロセスの時間の経
過とともに半導体領域の結晶性の回復が進行するので、
極小ピーク値は時間とともに増大する。極小ピーク値が
−１２．０になった時点（３５秒）でアニール処理を終
了しても、半導体領域（本実施形態ではＳｉ結晶）の結
晶性が十分回復していることがラマン分光により確認で
きた。
【０３２７】したがって、本実施形態では、ある程度の
余裕をもって定められたアニール処理の時間ではなく、
あらかじめモニターウエハーについて行った実験等よ
り、現実のアニールプロセスにおけるスペクトル線中の
極小ピーク値の変化によりアニール処理プロセスを制御
することで、安定した結晶性とともに安定した不純物プ
ロファイルを有したデバイス製造が実現できる。すなわ
ち、アニール処理中において、特定波長（エネルギー領
域）での反射率の変化割合（ΔＲ／Ｒ）をモニターする
ことにより、安定したアニール処理プロセス及び良好な
特性を有するデバイス製造を実現できる。
【０３２８】さらに、本実施形態では、極小ピーク値が
−１２．０になるまでに要する時間を管理し、その時間
が、４０秒を超えた時点で、本熱処理装置の定期メンテ
ナンスを行った。図２３は、ウエハの処理枚数に対する
スペクトル線の極小ピーク値が−１２．０になるまでの
アニール時間の変化を示す。このように、ウエハの処理
枚数に応じて極小ピーク値が−１２．０に達するまでの
時間が長くなるのは、装置構成部品の劣化によるものと
考えられる。従来の管理方法では、４０秒を越えるアニ
ールを行った場合には、半導体領域におけるコンタクト
抵抗不良などのトラブルが発生していたが、本発明の管
理手法によれば、そのようなトラブルの発生を抑制する
ことができる。すなわち、本実施形態の光学的な管理手
法とプロセス時間管理手法の融合により、従来の方法で
は困難であった熱処理工程のプロセス管理をも実現する
ことができ、よって、安定した稼動を達成することがで
きる。
【０３２９】なお、第６の実施形態において、図１８に
示す光学的モニターシステムに代えて、第２の実施形態
における図８に示す光学的モニターシステムや、第３の
実施形態における図９に示す光学的モニターシステム、
第４の実施形態における図１２に示す光学的モニターシ
ステム、第５の実施形態における図１４に示す光学的モ
ニターシステムなどを使用することができる。
【０３３０】（第７の実施形態）次に、不純物濃度の計
測方法に関する第２の実施形態について説明する。
【０３３１】本実施形態では、上記第２の実施形態で使
用した図８に示す光学的モニターシステムを用いる。
【０３３２】ただし、本実施形態では、励起光５１１は
チョッパ５１０によって周波数１００Ｈｚでチョッピン
グされて、ウエハ１０３のｎ型半導体領域１０３ａに間
欠的に照射される。そして、この観測システム兼解析シ
ステム５０９で計測された反射強度に関するデータは、
信号線を介して熱処理制御システム（図示せず）に送ら
れる。また、チョッパ５１０と、反射プローブ光の強度
を検出する検出器とは同期して動作するように構成され
ている。
【０３３３】図２１は、実際に観測して得られた反射率
の変化割合のスペクトル線における極小ピーク値と不純
物導入の際の不純物のドーズ量との関係を示す。不純物
はヒ素（Ａｓ）であり、実験を行ったドーズ量は１．０
×１０15ｃｍ-2、５．０×１０15ｃｍ-2、５．０×１０
14ｃｍ-2、１．０×１０14ｃｍ-2であり、いずれの場合
にもイオンの加速エネルギーは１５０ｋｅＶである。ま
た、熱処理は、Ｎ2 ガス雰囲気中で、８５０Ｃ、１時間
行っている。図２２には、ドーズ量が１．０×１０15ｃ
ｍ-2の場合の反射率の変化割合（ΔＲ／Ｒ）のスペクト
ルを示す。
【０３３４】図２１からわかるように、不純物が導入さ
れたサンプルの反射率の変化割合（ΔＲ／Ｒ）の極小ピ
ーク値は、ドーズ量の増加とともに負の側に大きくなっ
ていくことがわかる。すなわち、反射率の変化割合（Δ
Ｒ／Ｒ）が不純物濃度を反映したものであり、反射率の
変化割合（ΔＲ／Ｒ）をモニターすることにより、熱処
理後の最終的な基板内の不純物濃度を知ることができる
ことを意味している。したがって、この極小ピーク値が
ある値になるまで不純物のイオン注入と拡散用の熱処理
とを行うことにより、ｎ型半導体領域１０１における所
望の不純物濃度に正確に制御することが可能になる。
【０３３５】なお、上記第６，第７の実施形態では、不
純物イオンの注入により生じた欠陥等に起因する構造の
乱れを回復させるための熱処理工程について説明した
が、本発明の熱処理はかかる実施形態に限定されるもの
ではなく、エッチングによって生じた欠陥などに起因す
る構造の乱れを回復させるための熱処理工程についても
適用されるものである。
【０３３６】なお、第７の実施形態において、図８に示
す光学的モニターシステムに代えて、第３の実施形態に
おける図９に示す光学的モニターシステムや、第４の実
施形態における図１２に示す光学的モニターシステム、
第５の実施形態における図１４に示す光学的モニターシ
ステムなどを使用することができる。
【０３３７】（第８の実施形態）以下、図２４〜図２９
を参照しながら、第８の実施形態に係る半導体装置（絶
縁膜）の光学的評価装置及び評価方法について説明す
る。
【０３３８】図２４は、本実施形態に係る絶縁膜の光学
的モニターシステムの構成を概略的に示す斜視図であ
る。図２４において、７０１はシリコン酸化膜が形成さ
れたウエハ状態の半導体基板、７０２はウエハステー
ジ、７０３は出力１５０Ｗの第２の光源であるＸｅラン
プ、７０４は偏光子、７０５は検光子を備えた検出器、
７０６はＸｅランプ光であるプローブ光（測定光）、７
０７は反射プローブ光、７０８は検出器７０５からの信
号を伝達するための信号線、７０９は出力が５Ｗの第１
の光源であるＡｒイオンレーザ、７１０は励起光を変調
するためのチョッパー、７１１はチョッパー７１０によ
り変調された励起光である励起光、７１２は励起光の変
調との同期信号を伝達するための信号線、７１３は制御
システムをそれぞれ示す。そして、検出器７０５は、反
射プローブ光７０７の強度を各波長について連続的なス
ペクトルを測定するように構成されている。また、励起
光７１１は、チョッパー７１０によって周波数５００Ｈ
ｚでチョッピングされて、半導体基板７０１の表面に対
して垂直な方向から半導体基板７０１の被測定領域に間
欠的に照射されるように構成されている。さらに、チョ
ッパ７１０と、反射光の強度を検出する検出器７０５と
は同期して動作するように構成されている。
【０３３９】一方、図２５に示すように、被測定領域で
ある半導体基板７０１のｎ型半導体領域７０１ｂ上に
は、たとえば温度８５０℃下の熱酸化法によりシリコン
酸化膜７０１ｃが形成されている。プローブ光７０６は
このシリコン酸化膜７０１ｃを通過してその直下のｎ型
半導体領域７０１ｂに入射され、ｎ形半導体領域７０１
ｂの表面で反射される。そして、この反射プローブ光７
０７は、シリコン酸化膜７０１ｃを通過して外方に出射
される。
【０３４０】ただし、図２４において図示されていない
が、例えば図１８に示すような構造と類似した熱酸化を
行うためのチャンバーが配置されており、ウエハステー
ジ７０２はこのチャンバー内に設置され、チャンバーに
はプローブ光７０６、反射プローブ光７０７及び励起光
７１１を通過させるための窓が設けられている。
【０３４１】ここで、光変調反射率分光法の基本的な原
理と、本実施形態に係る反射プローブ光７０７の反射強
度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）の測定方法とについて説明す
る。
【０３４２】一般的に、半導体に光を照射すると、光に
よって励起されてキャリア数が増大し、その後、キャリ
アが元のエネルギー準位に戻る際には光を放出して消滅
する。このキャリア数の変化に伴い半導体領域の表面電
界強度が変化する。したがって、励起光が照射されてい
るときと励起光が照射されていないときとでは、測定光
が半導体領域の表面で反射される割合つまり測定光の反
射率が異なる。すなわち、励起光の照射によって生じる
べき電界強度の変化の大きさが被測定領域の何らかの特
性に依存して変わるのであれば、測定光の反射率の変化
割合を測定することにより、被測定領域の特性を評価で
きるはずである。本発明は、このような光変調反射率分
光の技術を前提としている。
【０３４３】そこで、本実施形態では、まず、被測定領
域である半導体基板７０１のシリコン酸化膜７０１ｃを
通過させてその直下のｎ型半導体領域７０１ｂに励起光
７１１を間欠的に照射しながら、別の方向からプローブ
光７０６を連続的にシリコン酸化膜７０１ｃを通過させ
てその直下のｎ型半導体領域７０１ｂに照射して、反射
プローブ光７０７の反射強度の変化を検出する。そし
て、励起光７１１が照射されているときと照射されてい
ないときの反射プローブ光７０７の反射強度の差ΔＲ
を、励起光７１１が照射されていないときの反射強度Ｒ
で割った値（ΔＲ／Ｒ）が反射強度の変化割合として解
析システム７１３で検知される。ここで、反射強度の変
化割合（ΔＲ／Ｒ）は、照射されるプローブ光７０６の
強度が一定であることを前提として、反射率の代わりに
使用されているものであり、技術的に意味があるのは反
射率の変化割合である。以上の構成により、プローブ光
の反射強度の変化割合の変動がモニターされる。そし
て、図２４に示す解析システム７１３のディスプレイ上
には、図示するような測定光の反射強度の変化割合（Δ
Ｒ／Ｒ）のスペクトルが表示される。
【０３４４】図２６は、上記検出器７０５によって測定
された反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）のスペクトルを
示す。同図において、曲線Ｓpaは正常なシリコン酸化膜
を有する半導体基板からの反射強度の変化割合（ΔＲ／
Ｒ）のスペクトルを示し、曲線Ｓpb，Ｓpcは不良のシリ
コン酸化膜を有する半導体基板からの反射強度の変化割
合（ΔＲ／Ｒ）のスペクトルを示す。これらの反射強度
の変化割合（ΔＲ／Ｒ）のスペクトルの形状の相違か
ら、良品の半導体基板の反射強度の変化割合（ΔＲ／
Ｒ）はある一定の範囲（同図の斜線で示す領域）に収ま
るのに対し、不良のシリコン酸化膜を有する半導体基板
からの反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）はこの範囲から
はみ出るほど大きいということがわかった。このような
相違が生じる原因については、以下の作用によるものと
考えられる。
【０３４５】図２７（ａ）に示すように、シリコン酸化
膜を通過させてその直下のｎ型半導体領域に励起光７１
１を照射するとｎ型半導体領域にキャリアが発生し、こ
のキャリア数の変化に伴い表面電界強度がΔΦだけ増大
する。この表面電界強度の変化ΔΦが生じることで、励
起光が照射されているときと照射されていないときとで
反射強度が異なることは、既に説明したとおりである。
ここで、ｎ型半導体領域の上にシリコン酸化膜が形成さ
れていると、ｎ型半導体領域の表面層にキャリアのトラ
ップとなる欠陥サイトが発生するので、測定光の反射率
の変化分は小さくなるはずである。
【０３４６】ところが、図２７（ｂ）に示すように、シ
リコン酸化膜中にトラップ電子が存在していると、この
電子によってｎ型半導体領域にはより大きな表面電界強
度の変化ΔΦ’が生じることになる。このために、トラ
ップ電子が多く存在するシリコン酸化膜の直下のｎ型半
導体領域から反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）は、トラ
ップ電子が少ないシリコン酸化膜の直下のｎ型半導体領
域からの反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）よりも大きく
なると考えられる。つまり、図２６に示すような反射強
度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）の大きいスペクトルＳpb，Ｓ
pcを与える半導体基板のシリコン酸化膜には多くのトラ
ップ電子が存在していることになる。このようなトラッ
プ電子は、シリコン酸化膜の欠陥が多いほど多く存在す
ることは知られている。なお、トラップ電子が多く存在
していると、絶縁破壊によるキャリアパスが発生しやす
くなり、絶縁膜の寿命が短いこともわかっている。
【０３４７】そこで、発明者は、上記推論を裏付けるた
めに、厚みが２〜４ｎｍ程度のシリコン酸化膜に電気的
ストレスをその大きさを種々に変えて印加する実験を行
って、図２８に示すデータを得た。図２８は、反射強度
の変化割合（ΔＲ／Ｒ）のスペクトル中のピーク強度
と、水銀プローバによる容量の測定より得られたおのお
のの酸化膜中のトラップ電子密度との関係を示す図であ
る。同図において、縦軸はトラップ電子密度（×１０11
ｃｍ2 ）を示し、横軸は反射強度の変化割合（ΔＲ／
Ｒ）のスペクトル中の３．３５ｅＶ付近の極小ピーク値
（波長３７５ｎｍ付近に対応する）を与えるピーク信号
強度の相対値をとっている。図２８に示すように、ピー
ク信号強度の絶対値が増大するほどトラップ電子密度も
増大しているので、反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）の
絶対値がある範囲よりも大きいときにはシリコン酸化膜
の品質がよくない（つまりトラップ電子が多く存在して
いる）と評価することができる。
【０３４８】すなわち、反射強度の変化割合（ΔＲ／
Ｒ）（絶対値）が所定値以上であればゲート酸化膜を不
良と判定することは、上述のような推論が理論的に正し
いかどうかは別にして、経験的に得られる因果関係に合
致している。したがって、反射強度の変化割合（ΔＲ／
Ｒ）をモニターすることにより、絶縁膜中の電子トラッ
プ量を特定できるため、絶縁膜の電気的特性の管理を光
学的に行うことができる。
【０３４９】次に、このような光学的評価により半導体
デバイスの製造における工程管理を行った実施例につい
て説明する。
【０３５０】図２９に示すように、反射強度の変化割合
（ΔＲ／Ｒ）のスペクトル中のピーク値が−０．２５〜
０．２５×１０-3の範囲に収まるのであれば良品とし、
逆にこの範囲に収まらないのであれば不良と設定して、
半導体基板（ウエハ）の上に熱酸化によりシリコン酸化
膜を試作する際の工程管理を行った。図２９において、
横軸は処理枚数を示し、縦軸は３．３５ｅＶ付近におけ
る反射強度の変化割合（ΔＲ／Ｒ）（ピーク値）であ
る。１２５枚ごとに１回の割合でモニターした結果、７
５０枚目のところで突如信号が大きく変化した。これ
は、突発的なトラブルであり、このときのゲート酸化膜
の特性は、ゲートへの印加電圧Ｖｇが−６．６Ｖのとき
に、信頼性を示す破壊までの時間ｔbd（寿命値）が１０
０ｓｅｃ程度であった。通常の寿命値ｔbdは１０4 ｓｅ
ｃ以上であるから、この寿命値は異常に低い値であるこ
とがわかる。この場合、迅速なトラブルへの対応によっ
てトラブルの原因を取り除くことができ、その後の不良
の発生を防止することができた。このように、本発明で
は、光学的な特性評価による製造工程の管理を行うこと
により、従来の電気的特性の評価による管理よりも迅速
な対応ができ、サンプルの試作工程や、ＭＯＳデバイス
の製造工程における歩留まりの悪化を確実に防止するこ
とができる。
【０３５１】なお、予め実験を行って、適正な電子トラ
ップ密度に対応する容量（電気的特性）の適正範囲と、
この適正範囲に相当する反射強度の変化割合（ΔＲ／
Ｒ）の適正範囲との関係を求めておけば、反射強度の変
化割合（ΔＲ／Ｒ）が適正範囲に入るように製造条件を
制御することができる。
【０３５２】なお、本実施形態において、図２４に示す
光学的モニターシステムに代えて、第２の実施形態にお
ける図８に示す光学的モニターシステムや、第３の実施
形態における図９に示す光学的モニターシステム、第４
の実施形態における図１２に示す光学的モニターシステ
ム、第５の実施形態における図１４に示す光学的モニタ
ーシステムなどを使用することができる。
【０３５３】また、本実施形態における光学的モニター
システムにおいて、測定光の光源の選定により、あるい
はフィルターの取り付けにより、６００ｎｍ以下、より
好ましくは３００〜６００ｎｍの波長範囲の測定光を半
導体領域に照射するようにすることが好ましい。かかる
波長範囲の光は、半導体領域への侵入深さが数１０ｎｍ
以上にならないので、シリコン酸化膜等の絶縁膜内のト
ラップ電子の影響を受けやすい表面領域からの反射光の
強度の差に基づき感度の高い光学的評価を行うことがで
きる。
【０３５４】（第９の実施形態）次に、第９の実施形態
について説明する。図３０（ａ）〜（ｃ）は、ゲート電
極及びゲート酸化膜のパターニング工程を示すウエハの
断面図である。ただし、本実施形態では、第１の実施形
態における図４に示すエッチング装置を使用して、ゲー
ト電極及びゲート酸化膜のパターニングを行うものとす
る。
【０３５５】まず、図３０（ａ）に示す工程の前に、ウ
エハ８０３上のチップ領域Ｒｔｐの基板領域には、しき
い値制御用の低濃度の不純物が導入された第１半導体領
域８００が設けられており、この第１半導体領域８００
に半導体素子であるＭＯＳトランジスタが形成される。
一方、ウエハ８０３上のモニター領域Ｒｍｎには、広さ
が例えば１３×１３μｍ2 のｎ型不純物が導入された第
２半導体領域８０１（比抵抗値が約０．０２Ωｃｍ）が
形成されている。そして、基板の全面上には、厚みが例
えば６ｎｍのゲート酸化膜８０７と、ポリシリコンから
なるゲート電極膜８０６とが堆積されている。さらに、
ゲート電極膜８０６の上には、ゲート電極形成用のパタ
ーン形状を有するフォトレジストマスク８０９が形成さ
れている。ただし、このフォトレジストマスク８０９
は、第２半導体領域８０１の上方にも開口領域を有して
いる。
【０３５６】次に、図３０（ｂ）に示す工程において、
フォトレジストマスク８０９を用いたドライエッチング
（プラズマエッチング）により、ゲート電極膜８０６が
除去され、ゲート電極８０６ａが形成される。このと
き、第２半導体領域８０１のゲート電極膜が除去され
て、ゲート酸化膜８０７が露出した状態となっている。
【０３５７】そして、この状態で、励起光４０２及びプ
ローブ光４０３がゲート酸化膜８０７を通って第２半導
体領域８０１に照射される。ただし、励起光４０２は間
欠的に照射される。そして、上述のように、励起光４０
２が照射されているときと照射されていないときのプロ
ーブ光４０３の反射強度の差ΔＲを励起光４０２の照射
がないときの反射強度Ｒで割った値（ΔＲ／Ｒ）が反射
強度の変化割合として図４に示す反射強度観測システム
２２０で検知される。以上の構成により、反射強度の変
化割合の変動がモニターされる。
【０３５８】次に、図３０（ｃ）に示す工程で、ゲート
酸化膜８０７のパターニングが完了して、ゲート電極８
０６ａの直下にゲート酸化膜８０７ａが残される状態に
なる。ここで、本実施形態では、このようにエッチング
が完了した時点では、第２の半導体領域８０１における
プローブ光の反射率の変化割合（ΔＲ／Ｒ）が図３０
（ｂ）に示すときの値よりも大きく変化している点に着
目する。
【０３５９】図３１は、ゲート酸化膜が除去されていく
ときのプローブ光の反射率の変化割合（ΔＲ／Ｒ）を示
すスペクトル線図である。図３０（ｂ）のようにゲート
酸化膜が存在しているときには、ゲート酸化膜中のトラ
ップ電子の存在によってピーク値の絶対値が大きいスペ
クトル線となるが、ゲート酸化膜が除去されるにつれて
ピーク値の絶対値が小さいスペクトル線（例えば図３１
に示すスペクトル線Ｓlow ）を示すように変化する。さ
らにゲート酸化膜の除去が進むと、トラップ電子数が極
めてわずかになり、しかもシリコン基板にはダメージ層
もほとんどないことから、ピーク値の絶対値が増大する
ように転ずる。そして、図３０（ｃ）に示すゲート酸化
膜の除去が完了した時点では、ピーク値が大きいスペク
トル線Ｓhighを示す。したがって、プローブ光の反射率
の変化割合（ΔＲ／Ｒ）をモニターし続けることによ
り、基板内にほとんどダメージが入らずしかもゲート酸
化膜の除去が完了した時点を検知することができる。す
なわち、ゲート酸化膜の除去が完了して時点でエッチン
グを停止するようにドライエッチング工程を制御するこ
とができ、シリコン基板へのダメージをできるだけ小さ
くすることができる。
【０３６０】ただし、本実施形態のエッチング工程の制
御方法は、ゲート酸化膜の除去だけでなく、測定感度が
有効に得られない程度に厚い絶縁膜でさえなければ、他
の絶縁膜の除去のためのエッチングにも適用することが
できる。
【０３６１】（第１０の実施形態）次に、第１０の実施
形態について説明する。本実施形態では、ウエハの図示
は省略するが、例えば上記第９の実施形態の図３０
（ｃ）に示す状態で、第１の半導体領域８００にソース
・ドレイン領域を形成するための不純物導入を行う工程
に適用できるものである。
【０３６２】図３２は、ＢＦ2 とＨｅの混合ガスを用い
圧力１０ｍＴｏｒｒで、プラズマドーピングを行って半
導体領域内に不純物を導入していく過程において、プロ
ーブ光の反射率の変化割合（ΔＲ／Ｒ）をモニターした
結果を示す図である。同図において、横軸は処理時間
を、縦軸は極小ピーク値の信号強度（相対値）の絶対値
を示す。同図に示されるように、不純物の導入につれて
信号強度が低下してきており、不純物の導入によって半
導体領域内に欠陥が生じていることがわかる。したがっ
て、プローブ光の反射率の変化割合（ΔＲ／Ｒ）が初期
値から所定値または所定割合だけ小さくなったときに不
純物の導入を停止させたり、予め実験を行って所望の不
純物濃度に対応する信号強度を求めこの信号強度に達し
たときに不純物の導入を停止するなどの制御を行うこと
により、所望の濃度の不純物を導入することができる。
【０３６３】さらに、上記プラズマドーピングやイオン
注入などによる不純物の導入後に熱処理を行い、熱処理
後に光変調反射率測定を行って測定光の反射率の変化割
合（ΔＲ／Ｒ）を評価すれば、熱処理後の不純物の濃度
がわかる。したがって、予め予備実験を行って適正な不
純物濃度を実現するための不純物導入条件（例えばイオ
ン注入量，イオン注入エネルギーやプラズマドーピング
時の高周波電力など）を決定しておくことができる。特
に、不純物導入前における半導体領域についてインライ
ンでの光変調反射率測定を行って、その工程での半導体
領域の不純物の濃度を把握しておけば、より精度のよい
不純物導入を行うことができる。
【０３６４】ただし、本実施形態においても、半導体素
子が形成される領域とは別の領域に光学的評価用のモニ
ター領域を設けておくことができる。
【０３６５】（その他の実施形態）なお、上記各実施形
態における光学的モニターシステムのうちＸｅランプ，
偏光子，検出器等は、現在酸化膜の膜厚の測定のために
使用されているエリプソメトリ分光器の部材をそのまま
利用することができる。その場合、Ａｒイオンレーザ，
チョッパー及び制御システムを新たに設けるだけで、本
発明の光学的評価を行うことができる。
【０３６６】また、上記各実施形態では、ＭＯＳトラン
ジスタを形成する場合を例にとって説明したが、バイポ
ーラトランジスタや、化合物半導体基板に形成されるＭ
ＥＳＦＥＴなどのデバイスを形成する場合にも適用する
ことができる。
【０３６７】
【発明の効果】請求項１〜１３によれば、チャンバー内
で半導体領域を有する基板に処理を施す際に使用される
光学的評価装置として、光変調反射率測定により半導体
領域からの測定光の反射率の変化割合を演算する構成と
したので、半導体領域の結晶状態などを反映した反射率
の変化割合によって得られる情報を利用して、チャンバ
ー内で行われる加工処理の条件を制御する際のインライ
ンでの評価を行うことができる。
【０３６８】請求項１４〜２５によれば、半導体領域上
の絶縁膜の電気的特性を評価するための光学的評価装置
として、光変調反射率測定により半導体領域からの測定
光の反射率の変化割合を演算して、この反射率の変化割
合の大小に基づき上記絶縁膜の電気的特性を評価する構
成としたので、ゲート酸化膜等の絶縁膜中の電気的な欠
陥についての情報が得られ、迅速かつ確実な絶縁膜の電
気的特性の管理に供することができる。
【０３６９】請求項２６〜３７によれば、チャンバー内
で半導体領域の加工処理を行う半導体装置の製造装置に
おいて、上述のような光学的評価装置の機能を付設する
構成とし、反射率の変化割合に基づき加工処理条件を制
御するようにしたので、チャンバー内で行われる加工処
理の条件をインラインでの評価に基づいて制御すること
ができ、よって、所望の特性を有する半導体装置を再現
性よく形成することができる。
【０３７０】請求項３８〜４８によれば、チャンバー内
で加工処理を施す際に加工処理の状態を評価するための
光学的評価方法として、光変調反射率測定により半導体
領域からの測定光の反射率の変化割合を演算するように
したので、半導体領域の結晶状態などを反映した測定光
の反射率の変化割合を利用して、加工処理の条件を制御
するためのインラインでの光学的評価方法の提供を図る
ことができる。
【０３７１】請求項４９〜６８によれば、半導体装置の
製造方法として、半導体領域の光学的特性を評価し、評
価された半導体領域の光学的特性に基づいてエッチング
加工の条件を制御するようにしたので、光が半導体基板
内に入り込む深さが浅いことを利用して、エッチングに
よって半導体領域に生じるダメージ層の深さやダメージ
の度合いなどを検知することができ、よって、半導体装
置の特性を正確にかつ小さなばらつきで所望の値に制御
することができる。
【０３７２】請求項６９〜８２によれば、半導体装置の
製造方法として、構造の乱れが生じた半導体領域の光学
的特性を評価し、評価された半導体領域の光学的特性に
基づいて条件を制御しながら半導体領域の構造の乱れを
回復させるための熱処理を行うようにしたので、光が半
導体基板内に入り込む深さが浅いことを利用して、半導
体領域の表面付近における構造の乱れに関する情報を得
ることができ、よって、適正な処理条件で半導体領域の
正常な特性を回復させることができる。
【０３７３】請求項８３〜９５によれば、半導体装置の
製造方法として、半導体領域の光学的特性を評価し、評
価された上記半導体領域の光学的特性に基づいて条件を
制御しながら半導体領域に不純物を導入するようにした
ので、光が半導体基板内に入り込む深さが浅いことを利
用して、所望の特性を得るための適正な不純物濃度を実
現することができる。
【０３７４】請求項９６〜１１１によれば、半導体装置
の製造方法として、半導体領域の光学的特性を評価し、
評価された上記半導体領域の光学的特性に基づいて半導
体領域上への絶縁膜の形成条件を制御するようにしたの
で、光が半導体基板内に入り込む深さが浅いことを利用
して、絶縁膜形成工程における絶縁膜の特性の良否を正
確に把握しながら、適正条件で絶縁膜の形成を行うこと
ができる。
【０３７５】請求項１１２〜１２７によれば、半導体装
置の製造方法として、表面上に絶縁膜が形成された半導
体領域の光学的特性を評価し、評価された上記半導体領
域の光学的特性に基づいて絶縁膜のエッチング条件を制
御するようにしたので、光が半導体基板内に入り込む深
さが浅いことを利用して、半導体領域に大きなダメージ
を与えないようにエッチング条件を定めることができ
る。
【０３７６】請求項１２８〜１４０によれば チャンバ
ー内で上述のような光変調反射率測定を行う半導体装置
の製造装置の管理方法として、チャンバー内で上記基板
に加工処理を施しながら、測定光の反射率の変化割合が
所定値に達するまでの所定時間を監視して、所定時間が
限界値を超えると装置のメンテナンスを行うようにした
ので、チャンバー内の構成部材の劣化を検知して適正な
タイミングでメンテナンスを行うことができ、よって、
加工処理時間の過大に起因する半導体領域の不良の発生
を回避することができる。請求項１４１〜１４５によれ
ば、半導体装置の構造として、半導体素子の一部となる
第１の半導体領域と、第１の半導体領域における加工を
光学的にモニターするための第２の半導体領域とを同じ
半導体ウエハ上に設けたので、第２の半導体領域におけ
る光学的特性を利用して第１の半導体領域における加工
の強弱や時間等の加工条件を適正に判断しうる構成を有
する半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフ
ローチャート図である。
【図２】実施形態に係る半導体装置の製造工程を示すウ
エハの断面図である。
【図３】実施形態に係るウエハの上面図である。
【図４】実施形態に係る半導体装置の製造装置であるプ
ラズマ処理装置の断面図である。
【図５】実施形態におけるエッチング時間とプローブ光
の反射強度の変化割合との関係を示す特性図である。
【図６】実施形態におけるエッチング時間とコンタクト
抵抗との関係を示す特性図である。
【図７】実施形態のライトエッチング方法と従来のライ
トエッチング方法とをそれぞれ用いて形成された半導体
装置のコンタクト抵抗値のバラツキの相違を示す図であ
る。
【図８】第２の実施形態に係る半導体装置の光学的モニ
ターシステムを概略的に示す斜視図である。
【図９】第２の実施形態に係る半導体装置の製造工程を
示すウエハの断面図である。
【図１０】第２の実施形態のプラズマ処理を行ったサン
プルとプラズマ処理を行っていないサンプルとについ
て、励起光の強度−プローブ光の反射率変化特性の相違
を示すデータである。
【図１１】第３の実施形態に係る半導体装置の光学的モ
ニターシステムを概略的に示す斜視図である。
【図１２】第４の実施形態に係る半導体装置の光学的モ
ニターシステムを概略的に示す斜視図である。
【図１３】第４の実施形態の光学的モニターシステムを
利用して、２０秒間ライトエッチングを行ったときのプ
ローブ光の反射強度の変化割合をＲＦパワーを変化させ
てプロットした図である。
【図１４】第５の実施形態に係る半導体装置の光学的モ
ニターシステムを概略的に示す斜視図である。
【図１５】第５の実施形態の光学的モニターシステムを
利用して、２０秒間ライトエッチングを行ったときのプ
ローブ光の反射強度の変化割合をＲＦパワーを変化させ
てプロットした図である。
【図１６】第５の実施形態におけるエッチング時間とプ
ローブ光の反射強度の変化割合との関係を示す特性図で
ある。
【図１７】第３〜第５の実施形態の光学的モニターシス
テムをプラズマ加工装置に取り付けた状態を概略的に示
す断面図である。
【図１８】第６の実施形態に係る半導体の熱処理装置の
構成を概略的に示す断面図である。
【図１９】第６の実施形態におけるアニール処理時間に
よる反射率の変化割合のスペクトル形状の変化を示すス
ペクトル線図である。
【図２０】第６の実施形態におけるアニール処理時間に
対する極小ピーク値の変化を示す図である。
【図２１】第７の実施形態におけるイオン注入時のドー
ズ量と極小ピーク値との関係を示す図である。
【図２２】ヒ素イオンがドーズ量１×１０15ｃｍ-2で導
入され熱処理が施された後の反射率の変化割合のスペク
トル線図である。
【図２３】第６の実施形態における熱処理中の極小ピー
ク値が所定値に達するまでの所要時間のウエハ処理枚数
に対する変化を示す図である。
【図２４】第８の実施形態に係る光学的評価装置の構成
を部分的に斜視図で示すブロック図である。
【図２５】第８の実施形態で光学的評価を行うために使
用した被測定物の構造を示す断面図である。
【図２６】第８の実施形態におけるプローブ光の半導体
領域からの反射強度の変化割合に関する信号のスペクト
ル図である。
【図２７】励起光が照射されたときのシリコン酸化膜と
ｎ型半導体領域におけるエネルギーバンド図と、励起光
が照射されないときのシリコン酸化膜及びｎ型半導体領
域におけるエネルギーバンド図である。
【図２８】プローブ光の反射強度の変化割合のスペクト
ル中のピーク強度と酸化膜中のトラップ電子の密度との
関係を示す図である。
【図２９】第８の実施形態を利用して光学的評価を試作
品の酸化工程の管理に使用した場合におけるウエハ処理
枚数と３．３５ｅＶ付近の反射強度の変化割合との関係
を示す図である。
【図３０】第９の実施形態に係る半導体装置の製造工程
を示すウエハの断面図である。
【図３１】第９の実施形態における測定光の反射率の変
化割合の変化を示すスペクトル線図である。
【図３２】第１０の実施形態におけるプラズマドーピン
グの処理時間と測定光の反射率の変化割合のピーク強度
との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０１ ｎ型半導体領域 １０３ ウエハ １０４ 層間絶縁膜 １０５ フォトレジストマスク １０６ ゲート電極 １０７ ゲート酸化膜 １０８ ｎ型ソース領域 １０９ ｎ型ドレイン領域 １１０ａ〜ｃ 開口 ２００ 反応処理室 ２１１ 高周波電源 ２１２ カップリングコンデンサ ２１３ アノード電極 ２１４ カソード電極 ２１５ 終点検出用窓 ２１６ 終点検出システム ２１７ ミラー ２１８ プローブ光入射用窓 ２１９ 反射光観測用窓 ２２０ 反射強度観測システム ２２１ 信号経路 ２２２ エッチング制御システム ２２３ チョッパ ３０１ Ａｒイオンレーザー（第１の光源） ３０２ Ｘｅランプ（第２の光源） ４０１ プラズマ ４０２ 励起光 ４０３ プローブ光 ４０４ 反射プローブ光 ５０２ Ｘｅランプ（第２の光源） ５０３ Ａｒイオンレーザー（第１の光源） ５０４ ウエハステージ ５０５ 顕微鏡システム ５０６ ミラー ５０７ プローブ光 ５０８ 反射プローブ光 ５０９ 観測システム兼解析システム ５１０ チョッパ ５１１ 励起光 ５１２ 反射励起光 ５１３ 反射励起光観測システム ５２５ フィルター ５３０ 光学システム ７０１ 半導体基板 ７０１ａ 本体部 ７０１ｂ ｎ型半導体領域 ７０１ｃ シリコン酸化膜 ７０２ ウエハステージ ７０３ Ｘｅランプ（第２の光源） ７０４ 偏光子 ７０５ 検出器 ７０６ プローブ光 ７０７ 反射プローブ光 ７０８ 信号線 ７０９ Ａｒイオンレーザ（第１の光源） ７１０ チョッパー ７１１ 励起光 ７１２ 信号線 ７１３ 制御・解析システム Ｒｔｐ チップ領域 Ｒｍｎ モニター領域 Ｒｄｍ１〜３ ダメージ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平9−189841 (32)優先日 平９(1997)７月15日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ）

Claims (145)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 チャンバー内で半導体領域を有する基板
    に処理を施す際に使用される光学的評価装置であって、 励起光を生成する第１の光源と、 測定光を生成する第２の光源と、 上記第１の光源で生成された励起光を、上記チャンバー
    内の半導体基板の半導体領域に間欠的に照射させるため
    の第１の光案内部材と、 上記第２の光源で生成された測定光を上記半導体領域に
    照射させるための第２の光案内部材と、 上記半導体領域に照射された測定光の反射率を検出する
    ための反射率検出手段と、 上記半導体領域から反射された測定光を上記反射率検出
    手段に入射させるための第３の光案内部材と、 上記反射率検出手段の出力を受け、上記半導体領域に励
    起光が照射されているときと励起光が照射されていない
    ときとの測定光の反射率の差を上記励起光が照射されて
    いないときの測定光の反射率で除した値を測定光の反射
    率の変化割合として演算する変化演算手段と、を備えて
    いる光学的評価装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の光学的評価装置におい
    て、 上記第２の光案内部材は、上記測定光を上記基板の表面
    にほぼ垂直な方向から入射させるように構成されている
    ことを特徴とする光学的評価装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の光学的評価装置におい
    て、 上記第１の光案内部材は、上記励起光を上記基板の表面
    にほぼ垂直な方向から入射させるように構成されている
    ことを特徴とする光学的評価装置。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の光学的評価装置におい
    て、 上記励起光と上記測定光とを同一の光軸上に誘導して上
    記半導体領域に送るように構成された光軸調整手段をさ
    らに備え、 上記第２の光案内部材は、上記光軸調整手段で同一の光
    軸上に誘導された測定光及び励起光を上記基板の表面に
    ほぼ垂直な方向から照射し、かつ上記半導体領域から反
    射される測定光と励起光とを上方に透過させるミラーに
    より構成されていることを特徴とする光学的評価装置。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のうちいずれか１つに記載
    の光学的評価装置において、 上記半導体領域から反射される測定光を受けて、上記測
    定光を分光した後上記反射率検出手段に送る分光手段を
    さらに備えていることを特徴とする光学的評価装置。
  6. 【請求項６】 請求項１〜３のうちいずれか１つに記載
    の光学的評価装置において、 上記第１の光源と第２の光源とは、上記励起光の波長と
    測定光との波長を含む波長の広スペクトル光を生成する
    単一の共通光源により構成されており、 上記共通光源で生成された広スペクトル光を励起光と測
    定光とに分離するビームスプリッターと、 上記半導体領域から反射される測定光を受けて、上記測
    定光を分光した後上記反射率検出手段に送る分光手段を
    さらに備え、 上記第１及び第２の光案内部材は、上記スプリッターか
    らの光を受ける位置に配置されていることを特徴とする
    光学的評価装置。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の光学的評価装置におい
    て、 上記変化演算手段は、上記測定光の反射率の変化割合の
    スペクトルにおいてほぼ極値を与える測定光の特定エネ
    ルギー値における測定光の反射率の変化割合のみ演算す
    ることを特徴とする光学的評価装置。
  8. 【請求項８】 請求項１〜４のうちいずれか１つに記載
    の光学的評価装置において、 上記半導体領域から反射される測定光を受けて、そのう
    ちの特定の波長範囲のみを透過させて上記反射率検出手
    段に送るためのフィルターをさらに備えていることを特
    徴とする光学的評価装置。
  9. 【請求項９】 請求項７または８記載の光学的評価装置
    において、 上記測定光の特定のエネルギー値は、３．２〜３．６ｅ
    Ｖの範囲に含まれるいずれかの値であることを特徴とす
    る光学的評価装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１記載の光学的評価装置におい
    て、 上記反射率検出手段は、６００ｎｍ以下の波長範囲の光
    の反射率を検出することを特徴とする光学的評価装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載の光学的評価装置にお
    いて、 上記反射率検出手段は、３００〜６００ｎｍの波長範囲
    の光の反射率を検出することを特徴とする光学的評価装
    置。
  12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のうちいずれか１つに
    記載の光学的評価装置において、 上記第１の光案内部材は、上記励起光を１ｋＨｚ以下の
    周波数で間欠的に照射するように構成されていることを
    特徴とする光学的評価装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１〜１２のうちいずれか１つに
    記載の光学的評価装置において、 エリプソメトリ分光器を利用して構成されていることを
    特徴とする光学的評価装置。
  14. 【請求項１４】 基板の半導体領域上に形成された絶縁
    膜の電気的特性を評価するための光学的評価装置であっ
    て、 励起光を生成する第１の光源と、 測定光を生成する第２の光源と、 上記第１の光源で生成された励起光を、上記絶縁膜を通
    過させてその直下の半導体領域に間欠的に照射させるた
    めの第１の光案内部材と、 上記第２の光源で生成された測定光を、上記絶縁膜を通
    過させて上記励起光が間欠的に照射されている半導体領
    域に照射させるための第２の光案内部材と、 上記半導体領域に照射された測定光の反射率を検出する
    反射率検出手段と、 上記半導体領域から反射された測定光を上記反射率検出
    手段に入射させるための第３の光案内部材と、 上記反射率検出手段の出力を受け、上記半導体領域に励
    起光が照射されているときと励起光が照射されていない
    ときとの測定光の反射率の差を上記励起光が照射されて
    いないときの測定光の反射率で除することにより、測定
    光の反射率の変化割合を演算する変化演算手段と、 上記測定光の反射率の変化割合の大小に基づき上記絶縁
    膜の電気的特性を評価する評価手段とを備えている光学
    的評価装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１４記載の光学的評価装置にお
    いて、 上記評価手段は、上記測定光の反射率の変化割合のスペ
    クトルにおいてほぼ極値を与える測定光の特定エネルギ
    ー値における測定光の反射率の変化割合が、絶縁膜の適
    正な容量値に対応する値のときのみ良品と判定すること
    を特徴とする光学的評価装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１４記載の光学的評価装置にお
    いて、 上記測定光の特定のエネルギー値は、３．２〜３．６ｅ
    Ｖの範囲に含まれるいずれかの値であることを特徴とす
    る光学的評価装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１４〜１６のうちいずれか１つ
    に記載の光学的評価装置において、 上記半導体領域から反射される測定光を受けて、上記測
    定光を分光した後上記反射率検出手段に送る分光手段を
    さらに備えていることを特徴とする光学的評価装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１４〜１６のうちいずれか１つ
    に記載の光学的評価装置において、 上記半導体領域から反射される測定光を受けて、上記測
    定光の特定のエネルギー値に相当する波長範囲の測定光
    のみを透過させて上記反射率検出手段に送るためのフィ
    ルターをさらに備えていることを特徴とする光学的評価
    装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１４記載の光学的評価装置にお
    いて、 上記反射率検出手段は、６００ｎｍ以下の波長範囲の測
    定光の反射率を検出することを特徴とする光学的評価装
    置。
  20. 【請求項２０】 請求項１９記載の光学的評価装置にお
    いて、 上記反射率検出手段は、３００〜６００ｎｍの波長範囲
    の測定光の反射率を検出することを特徴とする光学的評
    価装置。
  21. 【請求項２１】 請求項１４〜２０のうちいずれか１つ
    に記載の光学的評価装置において、 エリプソメトリ分光器を利用して構成されていることを
    特徴とする光学的評価装置。
  22. 【請求項２２】 請求項１４〜２１のうちいずれか１つ
    に記載の光学的評価装置において、 半導体装置の酸化膜の形成に使用されるチャンバに取り
    付けられていることを特徴とする光学的評価装置。
  23. 【請求項２３】） 請求項１４記載の光学的評価装置に
    おいて、 上記第２の光源はＸｅランプであることを特徴とする光
    学的評価装置。
  24. 【請求項２４】 請求項１４記載の光学的評価装置にお
    いて、 上記第１の光源はＡｒイオンレーザあるいはＨｅ−Ｎｅ
    レーザであることを特徴とする光学的評価装置。
  25. 【請求項２５】 請求項１４〜２４のうちいずれか１つ
    に記載の光学的評価装置において、 上記第１の光案内部材は、上記励起光を１ｋＨｚ以下の
    周波数で間欠的に照射するように構成されていることを
    特徴とする光学的評価装置。
  26. 【請求項２６】 半導体領域を有する基板を収納するた
    めのチャンバーと、 上記チャンバー内で上記基板に加工処理を施すための加
    工処理手段と、 上記チャンバー内に設置された上記基板の半導体領域に
    間欠的に励起光を照射するための第１の光供給手段と、 上記半導体領域に測定光を照射するための第２の光供給
    手段と、 上記半導体領域に照射された測定光の反射率を検出する
    反射率検出手段と、 上記反射率検出手段の出力を受け、上記半導体領域に励
    起光が照射されているときと励起光が照射されていない
    ときとの測定光の反射率の差を上記励起光が照射されて
    いないときの測定光の反射率で除した値を測定光の反射
    率の変化割合として演算する変化演算手段と、 上記加工処理手段による加工処理の進行中に、上記変化
    演算手段の出力を受け、上記反射率の変化割合に基づき
    上記加工処理条件を制御する加工処理制御手段とを備え
    ている半導体装置の製造装置。
  27. 【請求項２７】 請求項２６記載の半導体装置の製造装
    置において、 上記加工処理手段は、上記チャンバー内にプラズマを発
    生させて上記半導体領域のエッチングを行うことを特徴
    とする半導体装置の製造装置。
  28. 【請求項２８】 請求項２６記載の半導体装置の製造装
    置において、 上記加工処理手段は、上記チャンバー内にプラズマを発
    生させて上記半導体領域のエッチングにより生じたダメ
    ージ層を除去するためのライトドライエッチングを行う
    ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  29. 【請求項２９】 請求項２６記載の半導体装置の製造装
    置において、 上記加工処理手段は、上記半導体領域に不純物を導入す
    ることを特徴とする半導体装置の製造装置。
  30. 【請求項３０】 請求項２６記載の半導体装置の製造装
    置において、 上記加工処理手段は、上記半導体領域に不純物イオンの
    注入を行った後のアニールを行うことを特徴とする半導
    体装置の製造装置。
  31. 【請求項３１】 請求項２６記載の半導体装置の製造装
    置において、 上記加工処理手段は、上記半導体領域の上に薄い絶縁膜
    を形成することを特徴とする半導体装置の製造装置。
  32. 【請求項３２】 請求項２６記載の半導体装置の製造装
    置において、 上記半導体領域の上には薄い絶縁膜が形成されており、 上記加工処理手段は、上記半導体領域上の上記絶縁膜を
    除去するためのドライエッチングを行うことを特徴とす
    る半導体装置の製造装置。
  33. 【請求項３３】 請求項２６〜３２のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造装置において、 上記第１及び第２の光供給手段は、上記基板の表面と上
    記測定光との間の角が、上記基板の表面と上記励起光と
    の間の角よりも大きいように構成されていることを特徴
    とする半導体装置の製造装置。
  34. 【請求項３４】 請求項２６〜３２のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造装置において、 上記第２の光供給手段は、上記基板の表面にほぼ垂直な
    方向から測定光を照射することを特徴とする半導体装置
    の製造装置。
  35. 【請求項３５】 請求項３４記載の半導体装置の製造装
    置において、 上記第１の光供給手段は、上記基板の表面にほぼ垂直な
    方向から励起光を照射することを特徴とする半導体装置
    の製造装置。
  36. 【請求項３６】 請求項２７〜３５のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造装置において、 上記第１の光供給手段は、上記励起光を１ｋＨｚ以下の
    周波数で間欠的に照射することを特徴とする半導体装置
    の製造装置。
  37. 【請求項３７】 請求項２６〜３６のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造装置において、 上記第２の光供給手段及び反射率検出手段は、エリプソ
    メトリ分光器を利用して構成されていることを特徴とす
    る半導体装置の製造装置。
  38. 【請求項３８】 チャンバー内で半導体領域を有する基
    板に加工処理を施す際に加工処理の状態を評価するため
    の光学的評価方法であって、 上記チャンバー内の上記基板の半導体領域に測定光を照
    射するステップと、 上記半導体領域に励起光を間欠的に照射するステップ
    と、 上記半導体領域に励起光が照射されているときと励起光
    が照射されていないときとの測定光の反射率の差を上記
    励起光が照射されていないときの測定光の反射率で除し
    た値を反射率の変化割合として演算するステップとを備
    えている光学的評価方法。
  39. 【請求項３９】 請求項３８記載の光学的評価方法にお
    いて、 上記測定光を照射するステップでは、上記測定光を上記
    基板の表面にほぼ垂直な方向から照射することを特徴と
    する光学的評価方法。
  40. 【請求項４０】 請求項３９記載の光学的評価方法にお
    いて、 上記励起光を照射するステップでは、上記励起光を上記
    基板の表面にほぼ垂直な方向から照射することを特徴と
    する光学的評価方法。
  41. 【請求項４１】 請求項３８〜４０のうちいずれか１つ
    に記載の光学的評価方法において、 上記加工処理は、上記半導体領域のプラズマエッチング
    加工であることを特徴とする光学的評価方法。
  42. 【請求項４２】 請求項３８〜４０のうちいずれか１つ
    に記載の光学的評価方法において、 上記加工処理は、上記半導体領域のプラズマエッチング
    により生じたダメージ層を除去するためのライトドライ
    エッチングであることを特徴とする光学的評価方法。
  43. 【請求項４３】 請求項３８〜４０のうちいずれか１つ
    に記載の光学的評価方法において、 上記加工処理は、上記半導体領域に不純物を導入する処
    理であることを特徴とする光学的評価方法。
  44. 【請求項４４】 請求項３８〜４０のうちいずれか１つ
    に記載の光学的評価方法において、 上記加工処理は、上記半導体領域に不純物イオンを注入
    した後のアニールであることを特徴とする光学的評価方
    法。
  45. 【請求項４５】 請求項３８〜４０のうちいずれか１つ
    に記載の光学的評価方法において、 上記加工処理は、上記半導体領域の上における絶縁膜の
    形成であることを特徴とする光学的評価方法。
  46. 【請求項４６】 請求項３８〜４０のうちいずれか１つ
    に記載の光学的評価方法において、 上記加工処理は、上記半導体領域上の絶縁膜の除去する
    ためのドライエッチングであることを特徴とする光学的
    評価方法。
  47. 【請求項４７】 請求項３８〜４６のうちいずれか１つ
    に記載の光学的評価方法において、 上記半導体領域は、ｎ型シリコンにより構成されている
    ことを特徴とする光学的評価方法。
  48. 【請求項４８】 請求項３８〜４７のうちいずれか１つ
    に記載の光学的評価方法において、 上記励起光を照射するステップでは、上記励起光を１ｋ
    Ｈｚ以下の周波数で間欠的に照射することを特徴とする
    光学的評価方法。
  49. 【請求項４９】 半導体領域を有する基板を形成する第
    １のステップと、 上記半導体領域の光学的特性を評価する第２のステップ
    と、 上記半導体領域をエッチング加工する第３のステップ
    と、 上記第２のステップで評価された上記半導体領域の光学
    的特性に基づいて上記エッチング加工の条件を制御する
    第４のステップとを備えていることを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  50. 【請求項５０】 請求項４９記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記第２のステップは、 上記半導体領域に測定光を照射するステップと、 上記半導体領域に励起光を間欠的に照射するステップ
    と、 上記半導体領域に励起光が照射されているときと励起光
    が照射されていないときとの測定光の反射率の差を上記
    励起光が照射されていないときの測定光の反射率で除し
    た値を測定光の反射率の変化割合として演算するステッ
    プとを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  51. 【請求項５１】 請求項５０記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、６００
    ｎｍ以下の波長範囲の測定光の反射率の変化割合を演算
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  52. 【請求項５２】 請求項５１記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、３００
    〜６００ｎｍの波長範囲の測定光の反射率の変化割合を
    演算することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  53. 【請求項５３】 請求項５０記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、測定光
    の反射率の変化割合のスペクトルのほぼ極値を与える測
    定光の特定エネルギー値における測定光の反射率の変化
    割合を演算することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  54. 【請求項５４】 請求項５３記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記測定光の特定エネルギー値は、３．２〜３．６ｅＶ
    の範囲に含まれるいずれかの値であることを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  55. 【請求項５５】 請求項５０〜５４のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記励起光を照射するステップでは、上記励起光を１ｋ
    Ｈｚ以下の周波数で間欠的に照射することを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  56. 【請求項５６】 請求項４９〜５５のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第３のステップでは、プラズマを用いたドライエッ
    チングを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  57. 【請求項５７】 請求項５６に記載の半導体装置の製造
    方法において、 上記第２のステップの前に、 上記基板の上記半導体領域の上に層間絶縁膜を堆積する
    ステップと、 上記層間絶縁膜をプラズマエッチングにより選択的に除
    去して、上記半導体領域に到達する開口を形成するステ
    ップとをさらに備え、 上記第２のステップでは、上記開口の底面に露出してい
    る半導体領域における光学的特性を評価し、 上記第３のステップでは、上記開口の底面に露出してい
    る半導体領域に上記プラズマエッチングによって生じた
    ダメージ層を除去するためのライトドライエッチングを
    行い、 上記第４のステップでは、上記半導体領域における光学
    的特性の評価結果に基づいて、エッチング加工の条件を
    制御することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  58. 【請求項５８】 請求項５７記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記半導体領域のうち素子が形成される領域はＦＥＴの
    ソース・ドレイン領域であり、 上記開口は、上記ソース・ドレインに到達するコンタク
    トホールであることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  59. 【請求項５９】 請求項５８記載の半導体装置の製造方
    法において、 予め半導体領域の光学的特性とダメージ層の深さとの関
    係を実験により求めておき、 上記第４のステップでは、上記第２のステップで評価さ
    れた半導体領域の光学的特性からダメージ層の深さを求
    め、この深さ分の半導体領域を除去するようにライトド
    ライエッチングを行うことを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  60. 【請求項６０】 請求項５７記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記第４のステップでは、ライトドライエッチングの進
    行に応じて変化する上記半導体領域の光学的特性を再評
    価して、この再評価結果と上記第２のステップにおける
    評価結果とを比較して、エッチング加工の条件を制御す
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  61. 【請求項６１】 請求項６０記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記半導体領域のうち素子が形成される領域はＦＥＴの
    ソース・ドレイン領域であり、 上記開口は、上記ソース・ドレイン領域に到達するコン
    タクトホールであることを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  62. 【請求項６２】 請求項５０〜５５のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第２のステップの前に、 上記基板の上記半導体領域に高濃度の不純物を導入した
    後半導体領域の上に層間絶縁膜を堆積するステップと、 上記層間絶縁膜をプラズマエッチングにより選択的に除
    去して、上記半導体領域に到達する開口を形成するステ
    ップとをさらに備え、 上記第３のステップでは、上記開口の底面に露出してい
    る半導体領域に上記プラズマエッチングによって生じた
    ダメージ層を除去するためのライトドライエッチングを
    行い、 半導体領域の電気的特性が適正となるときの上記測定光
    の反射率の変化割合の適正範囲を予め求めておき、 上記第４のステップでは、上記反射率の変化割合が上記
    適正範囲に入るように上記ライトドライエッチングを行
    うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  63. 【請求項６３】 請求項４９〜６２のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第１のステップでは、上記半導体領域として、半導
    体素子の一部となる第１の半導体領域と光学的評価を行
    うための第２の半導体領域とを形成し、 上記第２のステップでは、上記第２の半導体領域の光学
    的特性を評価し、 上記第３のステップでは、上記第１及び第２の半導体領
    域を同時にエッチング加工し、 上記第４のステップでは、上記第２の半導体領域におけ
    る光学的特性の評価結果に基づいて上記エッチング加工
    の条件を制御することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  64. 【請求項６４】 請求項６３記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記第１のステップでは、上記第２の半導体領域におけ
    る不純物の濃度を上記第１の半導体領域における不純物
    の濃度よりも高くすることを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  65. 【請求項６５】 請求項６３記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記第２のステップの前に、 上記基板の上記第２の半導体領域に高濃度の不純物を導
    入した後、上記第１及び第２の半導体領域の上にゲート
    絶縁膜及びゲート電極用導体膜を堆積するステップをさ
    らに備え、 上記第３のステップでは、上記ゲート電極用導体膜及び
    ゲート絶縁膜をプラズマエッチングによりパターニング
    するとともに、 半導体領域の電気的特性が適正となるときの上記測定光
    の反射率の変化割合の適正範囲を予め求めておき、 上記第４のステップでは、上記反射率の変化割合が上記
    適正範囲に入るように上記ライトドライエッチングを行
    うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  66. 【請求項６６】 請求項６５記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記ゲート絶縁膜としてシリコン酸化膜を形成すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  67. 【請求項６７】 請求項４９〜６６のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第１のステップでは、上記半導体領域のうち光学的
    評価を行うための部分をｎ型シリコンにより構成するこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  68. 【請求項６８】 請求項５０〜５５のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第２のステップでは、エリプソメトリ分光器を利用
    して測定光の反射率の変化割合を評価することを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  69. 【請求項６９】 構造の乱れが生じた半導体領域を有す
    る半導体装置の製造方法であって、 上記半導体領域の光学的特性を評価するステップと、 上記ステップで評価された上記半導体領域の光学的特性
    に基づいて条件を制御しながら上記半導体領域の構造の
    乱れを回復させるための熱処理を行うステップとを備え
    ている半導体装置の製造方法。
  70. 【請求項７０】 請求項６９記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記光学特性を評価するステップは、 上記半導体領域に測定光を照射するステップと、 上記半導体領域に励起光を間欠的に照射するステップ
    と、 上記半導体領域に励起光が照射されているときと励起光
    が照射されていないときとの測定光の反射率の差を上記
    励起光が照射されていないときの測定光の反射率で除し
    た値を測定光の反射率の変化割合として演算するステッ
    プとを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  71. 【請求項７１】 請求項７０記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、６００
    ｎｍ以下の波長範囲の測定光の反射率の変化割合を演算
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  72. 【請求項７２】 請求項７１記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、３００
    〜６００ｎｍの波長範囲の測定光の反射率の変化割合を
    演算することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  73. 【請求項７３】 請求項７０記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、測定光
    の反射率の変化割合のスペクトルのほぼ極値を与える測
    定光の特定エネルギー値における測定光の反射率の変化
    割合を演算することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  74. 【請求項７４】 請求項７１記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記測定光の特定エネルギー値は、３．２〜３．６ｅＶ
    の範囲に含まれるいずれかの値であることを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  75. 【請求項７５】 請求項７０〜７４のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記励起光を照射するステップでは、上記励起光を１ｋ
    Ｈｚ以下の周波数で間欠的に照射することを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  76. 【請求項７６】 請求項７０〜７５のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 半導体領域の電気的特性が適正となるときの上記測定光
    の反射率の変化割合の適正範囲を予め求めておき、 上記半導体領域の熱処理を行うステップでは、上記測定
    光の反射率の変化割合が上記適正範囲に入るように上記
    熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  77. 【請求項７７】 請求項７０〜７５のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記半導体領域における測定光の反射率の変化割合と上
    記半導体領域中の不純物濃度との関係を予め求めてお
    き、 上記熱処理を行うステップでは、上記半導体領域におけ
    る測定光の反射率の変化割合が所望の不純物濃度に相当
    する変化割合になるまで上記半導体装置の熱処理を行う
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  78. 【請求項７８】 請求項６９〜７７のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記半導体領域として、予め半導体素子の一部となる第
    １の半導体領域と光学的評価を行うための第２の半導体
    領域とを形成しておき、 上記光学的特性を評価するステップでは、上記第２の半
    導体領域の光学的特性を評価し、 上記熱処理を行うステップでは、上記第１及び第２の半
    導体領域を同時に熱処理しながら、上記第２の半導体領
    域における光学的特性の評価結果に基づいて上記熱処理
    の条件を制御することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  79. 【請求項７９】 請求項７８記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記第１のステップでは、上記第２の半導体領域におけ
    る不純物の濃度を上記第１の半導体領域における不純物
    の濃度よりも高くすることを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  80. 【請求項８０】 請求項６９〜７９のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記半導体領域のうち光学的評価を行うための部分をｎ
    型シリコンにより構成することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  81. 【請求項８１】 請求項６９〜８０のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記半導体領域のうち半導体素子を形成する領域は、ソ
    ース・ドレイン領域であることを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  82. 【請求項８２】 請求項７０〜７７のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第２のステップでは、エリプソメトリ分光器を利用
    して測定光の反射率の変化割合を評価することを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  83. 【請求項８３】 半導体領域を有する半導体装置の製造
    方法であって、 上記半導体領域の光学的特性を評価するステップと、 上記ステップで評価された上記半導体領域の光学的特性
    に基づいて条件を制御しながら上記半導体領域に不純物
    を導入するステップとを備えている半導体装置の製造方
    法。
  84. 【請求項８４】 請求項８３記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記光学特性を評価するステップは、 上記半導体領域に測定光を照射するステップと、 上記半導体領域に励起光を間欠的に照射するステップ
    と、 上記半導体領域に励起光が照射されているときと励起光
    が照射されていないときとの測定光の反射率の差を上記
    励起光が照射されていないときの測定光の反射率で除し
    た値を測定光の反射率の変化割合として演算するステッ
    プとを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  85. 【請求項８５】 請求項８４記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、６００
    ｎｍ以下の波長範囲の測定光の反射率の変化割合を演算
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  86. 【請求項８６】 請求項８５記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、３００
    〜６００ｎｍの波長範囲の測定光の反射率の変化割合を
    演算することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  87. 【請求項８７】 請求項８４記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、測定光
    の反射率の変化割合のスペクトルのほぼ極値を与える測
    定光の特定エネルギー値における測定光の反射率の変化
    割合を演算することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  88. 【請求項８８】 請求項８７記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記測定光の特定エネルギー値は、３．２〜３．６ｅＶ
    の範囲に含まれるいずれかの値であることを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  89. 【請求項８９】 請求項８４〜８８のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記励起光を照射するステップでは、上記励起光を１ｋ
    Ｈｚ以下の周波数で間欠的に照射することを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  90. 【請求項９０】 請求項８４〜８９のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 予め実験により不純物の導入量と上記測定光の反射率の
    変化割合との関係を求めておき、 上記半導体領域の不純物の導入を行うステップでは、上
    記測定光の反射率の変化割合が所望の不純物の導入量に
    相当する値になるように上記不純物の導入を行うことを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  91. 【請求項９１】 請求項８３〜９０のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記半導体領域として、予め半導体素子の一部となる第
    １の半導体領域と光学的評価を行うための第２の半導体
    領域とを形成しておき、 上記光学的特性を評価するステップでは、上記第２の半
    導体領域の光学的特性を評価し、 上記不純物の導入を行うステップでは、上記第１及び第
    ２の半導体領域に同時に不純物を導入しながら、上記第
    ２の半導体領域における光学的特性の評価結果に基づい
    て上記不純物の導入の条件を制御することを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  92. 【請求項９２】 請求項８３〜９１のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第３のステップでは、上記不純物の導入をプラズマ
    ドーピングにより行うことを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  93. 【請求項９３】 請求項８３〜９２のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記不純物はｎ型不純物であることを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  94. 【請求項９４】 請求項８３〜９３のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記半導体領域のうち半導体素子を形成する領域は、ソ
    ース・ドレイン領域であることを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  95. 【請求項９５】 請求項８４〜９０のうちいずれか１つ
    に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第２のステップでは、エリプソメトリ分光器を利用
    して測定光の反射率の変化割合を評価することを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  96. 【請求項９６】 半導体領域を有する基板を形成する第
    １のステップと、 上記半導体領域の光学的特性を評価する第２のステップ
    と、 上記半導体領域の上に薄い絶縁膜を形成する第３のステ
    ップと、 上記第２のステップで評価された上記半導体領域の光学
    的特性に基づいて上記絶縁膜の形成条件を制御する第４
    のステップとを備えていることを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  97. 【請求項９７】 請求項９６記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記第２のステップは、 上記半導体領域に測定光を照射するステップと、 上記半導体領域に励起光を間欠的に照射するステップ
    と、 上記半導体領域に励起光が照射されているときと励起光
    が照射されていないときとの測定光の反射率の差を上記
    励起光が照射されていないときの測定光の反射率で除し
    た値を測定光の反射率の変化割合として演算するステッ
    プとを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  98. 【請求項９８】 請求項９７記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、６００
    ｎｍ以下の波長範囲の測定光の反射率の変化割合を演算
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  99. 【請求項９９】 請求項９８記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、３００
    ｎｍ〜６００ｎｍの波長範囲の測定光の反射率の変化割
    合を演算することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  100. 【請求項１００】 請求項９７記載の半導体装置の製造
    方法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、測定光
    の反射率の変化割合のスペクトルのほぼ極値を与える測
    定光の特定エネルギー値における測定光の反射率の変化
    割合を演算することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  101. 【請求項１０１】 請求項１００記載の半導体装置の製
    造方法において、 上記測定光の特定エネルギー値は、３．２〜３．６ｅＶ
    の範囲に含まれるいずれかの値であることを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  102. 【請求項１０２】 請求項９７〜１０１のうちいずれか
    １つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記励起光を照射するステップでは、上記励起光を１ｋ
    Ｈｚ以下の周波数で間欠的に照射することを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  103. 【請求項１０３】 請求項９７〜１０２のうちいずれか
    １つに記載の半導体装置の製造方法において、 予め実験により絶縁膜の電気的特性の適正範囲に相当す
    る測定光の反射率の変化割合の適正範囲を求めておき、 上記第４のステップでは、上記第２のステップで評価さ
    れた測定光の反射率の変化割合が上記適正範囲に入るよ
    うに絶縁膜の形成を行うことを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  104. 【請求項１０４】 請求項９７〜１０３のうちいずれか
    １つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第２のステップでは、上記絶縁膜が形成される前の
    半導体領域における測定光の反射率の変化割合を評価し
    ておき、 上記第４のステップでは、絶縁膜形成の進行に応じて変
    化する上記半導体領域における測定光の反射率の変化割
    合を再評価して、この再評価結果と上記第２のステップ
    における評価結果とを比較して、絶縁膜の形成条件を制
    御することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  105. 【請求項１０５】 請求項９６〜１０４のうちいずれか
    １つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第１のステップでは、上記半導体領域として、半導
    体素子の一部となる第１の半導体領域と光学的評価を行
    うための第２の半導体領域とを形成し、 上記第２のステップでは、上記第２の半導体領域の光学
    的特性を評価し、 上記第３のステップでは、上記第１及び第２の半導体領
    域の上に同時に絶縁膜を形成し、上記第４のステップで
    は、上記第２の半導体領域における光学的特性の評価結 果に基づいて上記絶縁膜の形成条件を制御することを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  106. 【請求項１０６】 請求項１０５記載の半導体装置の製
    造方法において、 上記第１のステップでは、上記第２の半導体領域におけ
    る不純物の濃度を上記第１の半導体領域における不純物
    の濃度よりも高くすることを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  107. 【請求項１０７】 請求項９６〜１０６のうちいずれか
    １つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第１のステップでは、上記半導体領域のうち光学的
    評価を行うための部分をｎ型シリコンにより構成するこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  108. 【請求項１０８】 請求項９７〜１０４のうちいずれか
    １つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第４のステップの後に、予め実験により求めた上記
    測定光の反射率の変化割合と絶縁膜の電気的特性との関
    係に基づき、形成された絶縁膜の良否を判定するステッ
    プをさらに備えていることを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  109. 【請求項１０９】 請求項９６〜１０８のうちいずれか
    １つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第３のステップでは、上記絶縁膜としてシリコン酸
    化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  110. 【請求項１１０】 請求項９６〜１０９のうちいずれか
    １つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第３のステップでは、上記絶縁膜としてゲート絶縁
    膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  111. 【請求項１１１】 請求項９７〜１０４のうちいずれか
    １つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第２のステップでは、エリプソメトリ分光器を利用
    して測定光の反射率の変化割合を評価することを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  112. 【請求項１１２】 半導体領域とその上の薄い絶縁膜と
    を有する基板を形成する第１のステップと、 上記半導体領域の光学的特性を評価する第２のステップ
    と、 上記絶縁膜をドライエッチングにより除去する第３のス
    テップと、 上記第２のステップで評価された上記半導体領域の光学
    的特性に基づいて上記絶縁膜の除去条件を制御する第４
    のステップとを備えている半導体装置の製造方法。
  113. 【請求項１１３】 請求項１１２記載の半導体装置の製
    造方法において、 上記第２のステップは、 上記半導体領域に上記絶縁膜を通過させた測定光を照射
    するステップと、 上記半導体領域に上記絶縁膜を通過させた励起光を間欠
    的に照射するステップと、 上記半導体領域に励起光が照射されているときと励起光
    が照射されていないときとの測定光の反射率の差を上記
    励起光が照射されていないときの測定光の反射率で除し
    た値を測定光の反射率の変化割合として演算するステッ
    プとを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  114. 【請求項１１４】 請求項１１３記載の半導体装置の製
    造方法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、６００
    ｎｍ以下の波長範囲の測定光の反射率の変化割合を演算
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  115. 【請求項１１５】 請求項１１４記載の半導体装置の製
    造方法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、３００
    〜６００ｎｍの波長範囲の測定光の反射率の変化割合を
    演算することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  116. 【請求項１１６】 請求項１１３に記載の半導体装置の
    製造方法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、測定光
    の反射率の変化割合のスペクトルのほぼ極値を与える測
    定光の特定エネルギー値における測定光の反射率の変化
    割合を演算することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  117. 【請求項１１７】 請求項１１６記載の半導体装置の製
    造方法において、 上記測定光の特定エネルギー値は、３．２〜３．６ｅＶ
    の範囲に含まれるいずれかの値であることを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  118. 【請求項１１８】 請求項１１３〜１１７のうちいずれ
    か１つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記励起光を照射するステップでは、上記励起光を１ｋ
    Ｈｚ以下の周波数で間欠的に照射することを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  119. 【請求項１１９】 請求項１１３〜１１８のうちいずれ
    か１つに記載の半導体装置の製造方法において、 予め上記絶縁膜の除去が適正に完了したときの測定光の
    反射率の変化割合の適正範囲を求めておき、 上記第４のステップでは、上記第２のステップで評価さ
    れた測定光の反射率の変化割合が上記適正範囲に入るよ
    うに絶縁膜のドライエッチングを行うことを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  120. 【請求項１２０】 請求項１１３〜１１８のうちいずれ
    か１つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第２のステップでは、上記絶縁膜が形成されたとき
    の半導体領域における測定光の反射率の変化割合を評価
    しておき、 上記第４のステップでは、絶縁膜の除去の進行に応じて
    変化する上記半導体領域における測定光の反射率の変化
    割合を再評価して、この再評価結果と上記第２のステッ
    プにおける評価結果とを比較して、絶縁膜の除去条件を
    制御することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  121. 【請求項１２１】 請求項１１２〜１２０のうちいずれ
    か１つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第１のステップでは、上記半導体領域として、半導
    体素子の一部となる第１の半導体領域と光学的評価を行
    うための第２の半導体領域とを形成し、 上記第２のステップでは、上記第２の半導体領域の光学
    的特性を評価し、 上記第３のステップでは、上記第１及び第２の半導体領
    域を同時にエッチング加工し、 上記第４のステップでは、上記第２の半導体領域におけ
    る光学的特性の評価結果に基づいて上記エッチング加工
    の条件を制御することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  122. 【請求項１２２】 請求項１２１記載の半導体装置の製
    造方法において、 上記第１のステップでは、上記第２の半導体領域におけ
    る不純物の濃度を上記第１の半導体領域における不純物
    の濃度よりも高くすることを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  123. 【請求項１２３】 請求項１１２〜１２２のうちいずれ
    か１つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第１のステップでは、上記半導体領域のうち光学的
    評価を行うための部分をｎ型シリコンにより構成するこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  124. 【請求項１２４】 請求項１１２〜１２３のうちいずれ
    か１つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第１のステップでは、上記絶縁膜としてシリコン酸
    化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  125. 【請求項１２５】 請求項１１２〜１２４のうちいずれ
    か１つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第１のステップでは、上記絶縁膜としてゲート絶縁
    膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  126. 【請求項１２６】 請求項１２５記載の半導体装置の製
    造方法において、 上記第１のステップでは、上記ゲート絶縁膜の上にゲー
    ト電極用導体膜を形成し、 上記第３のステップでは、上記ゲート電極用導体膜をパ
    ターニングし、続いて上記ゲート絶縁膜をパターニング
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  127. 【請求項１２７】 請求項１１３〜１２０のうちいずれ
    か１つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第２のステップでは、エリプソメトリ分光器を利用
    して測定光の反射率の変化割合を評価することを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  128. 【請求項１２８】 半導体領域を有する基板を収納する
    ためのチャンバーと、上記チャンバー内で上記基板に加
    工処理を施すための加工処理手段と、上記チャンバー内
    に設置された上記基板の半導体領域に間欠的に励起光を
    照射するための第１の光供給手段と、上記半導体領域に
    測定光を照射するための第２の光供給手段と、上記半導
    体領域に照射された測定光の反射率を検出する反射率検
    出手段とを備えた半導体装置の製造装置の管理方法であ
    って、 上記半導体領域に測定光を照射する第１のステップと、 上記半導体領域に励起光を間欠的に照射する第２のステ
    ップと、 上記半導体領域に励起光が照射されているときと励起光
    が照射されていないときとの測定光の反射率の差を上記
    励起光が照射されていないときの測定光の反射率で除し
    た値を測定光の反射率の変化割合として演算する第３の
    ステップと、 上記第３のステップで演算された反射率の変化割合が所
    定値に達するまでの所定時間の間上記加工処理手段を作
    動させるように制御する第４のステップと、 上記第４のステップにおける上記所定時間を監視して、
    上記所定時間が限界値を超えると上記半導体装置の製造
    装置のメンテナンスを行うための信号を出力する第５の
    ステップとを備えていること特徴とする半導体装置の製
    造装置の管理方法。
  129. 【請求項１２９】 請求項１２８記載の半導体装置の製
    造装置の管理方法において、 上記加工処理手段は、上記チャンバー内にプラズマを発
    生させて上記半導体領域のエッチングを行うことを特徴
    とする半導体装置の製造装置の管理方法。
  130. 【請求項１３０】 請求項１２８記載の半導体装置の製
    造装置の管理方法において、 上記加工処理手段は、上記チャンバー内にプラズマを発
    生させて上記半導体領域のエッチングにより生じたダメ
    ージ層を除去するためのドライエッチングを行うことを
    特徴とする半導体装置の製造装置の管理方法。
  131. 【請求項１３１】 請求項１２８記載の半導体装置の製
    造装置の管理方法において、 上記加工処理手段は、上記半導体領域に不純物を導入す
    ることを特徴とする半導体装置の製造装置の管理方法。
  132. 【請求項１３２】 請求項１２８記載の半導体装置の製
    造装置の管理方法において、 上記加工処理手段は、上記半導体領域にイオン注入を行
    った後のアニールを行うことを特徴とする半導体装置の
    製造装置の管理方法。
  133. 【請求項１３３】 請求項１２８記載の半導体装置の製
    造装置の管理方法において、 上記加工処理手段は、上記半導体領域の上に薄い絶縁膜
    を形成することを特徴とする半導体装置の製造装置の管
    理方法。
  134. 【請求項１３４】 請求項１２８記載の半導体装置の製
    造装置の管理方法において、 上記半導体領域上には薄い絶縁膜が形成されており、 上記加工処理手段は、上記半導体領域上の薄い絶縁膜を
    除去するためのドライエッチングを行うことを特徴とす
    る半導体装置の半導体装置の製造装置の管理方法。
  135. 【請求項１３５】 請求項１２８〜１３４のうちいずれ
    か１つに記載の半導体装置の製造装置の管理方法におい
    て、 上記反射率検出手段は、６００ｎｍ以下の波長範囲の測
    定光の反射率を検出することを特徴とする半導体装置の
    製造装置の管理方法。
  136. 【請求項１３６】 請求項１３５記載の半導体装置の製
    造装置の管理方法において、 上記反射率検出手段は、３００〜６００ｎｍの波長範囲
    の測定光の反射率を検出することを特徴とする半導体装
    置の製造装置の管理方法。
  137. 【請求項１３７】 請求項１２８〜１３６のうちいずれ
    か１つに記載の半導体装置の製造装置の管理方法におい
    て、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、測定光
    の反射率の変化割合のスペクトルのほぼ極値を与える測
    定光の特定エネルギー値における測定光の反射率の変化
    割合を演算することを特徴とする半導体装置の製造装置
    の管理方法。
  138. 【請求項１３８】 請求項１２８〜１３７のうちいずれ
    か１つに記載の半導体装置の製造装置の管理方法におい
    て、 上記反射率検出手段は、光フィルターを用いて特定の波
    長の反射光の反射率を検出するように構成されているこ
    とを特徴とする半導体装置の製造装置の管理方法。
  139. 【請求項１３９】 請求項１２８〜１３８のうちいずれ
    か１つに記載の半導体装置の製造装置の管理方法におい
    て、 上記半導体領域は、ｎ型シリコンにより構成されている
    ことを特徴とする半導体装置の製造装置の管理方法。
  140. 【請求項１４０】 請求項１２８〜１３９のうちいずれ
    か１つに記載の半導体装置の製造装置の管理方法におい
    て、 上記励起光を照射するステップでは、上記励起光を１ｋ
    Ｈｚ以下の周波数で間欠的に照射することを特徴とする
    半導体装置の製造装置の管理方法。
  141. 【請求項１４１】 基板と、 上記基板上に設けられ、基板に形成される半導体素子の
    一部となる第１の半導体領域と、 上記第１の半導体領域における加工途中における光学的
    特性をモニターするための第２の半導体領域とを備えて
    いることを特徴とする半導体装置。
  142. 【請求項１４２】 請求項１４１記載の半導体装置にお
    いて、 上記第２の半導体領域は、上記半導体素子を含む半導体
    チップが形成される領域とは異なる領域に設けられてい
    ることを特徴とする半導体装置。
  143. 【請求項１４３】 請求項１４２記載の半導体装置にお
    いて、 上記第２の半導体領域は、上記半導体素子を含む半導体
    チップが形成される領域内に設けられていることを特徴
    とする半導体装置。
  144. 【請求項１４４】 請求項１４１〜１４３のうちいずれ
    か１つに記載の半導体装置において、 上記第２の半導体領域は、半導体材料で構成され光変調
    反射率分光法によるモニターのための領域であることを
    特徴とする半導体装置。
  145. 【請求項１４５】 請求項１４１〜１４４のうちいずれ
    か１つに記載の半導体装置において、 上記第２の半導体領域は、ｎ型シリコンで構成されてい
    ることを特徴とする半導体装置。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002517915A (ja) * 1998-06-10 2002-06-18 ボクサー・クロス・インコーポレイテッド 半導体ウェーハ評価装置及び方法
KR20020092231A (ko) * 2001-06-01 2002-12-11 가부시끼가이샤 도시바 막질 검사 방법과 막질 검사 장치
WO2005031832A1 (ja) * 2003-09-24 2005-04-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 不純物導入方法、不純物導入装置およびこれらを用いて形成した電子素子
WO2005114713A1 (ja) * 2004-05-21 2005-12-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 不純物導入方法及びこれを用いた電子素子
JP2006500771A (ja) * 2002-09-23 2006-01-05 アプライド　マテリアルズ　インコーポレイテッド 拡散層の横方向拡散の測定
WO2006098109A1 (ja) * 2005-02-23 2006-09-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. プラズマドーピング方法及び装置
US8115927B2 (en) 2005-06-13 2012-02-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Production method of compound semiconductor member
US20180286643A1 (en) * 2017-03-29 2018-10-04 Tokyo Electron Limited Advanced optical sensor, system, and methodologies for etch processing monitoring
US10978278B2 (en) 2018-07-31 2021-04-13 Tokyo Electron Limited Normal-incident in-situ process monitor sensor

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002517915A (ja) * 1998-06-10 2002-06-18 ボクサー・クロス・インコーポレイテッド 半導体ウェーハ評価装置及び方法
KR20020092231A (ko) * 2001-06-01 2002-12-11 가부시끼가이샤 도시바 막질 검사 방법과 막질 검사 장치
JP2006500771A (ja) * 2002-09-23 2006-01-05 アプライド　マテリアルズ　インコーポレイテッド 拡散層の横方向拡散の測定
US8138582B2 (en) 2003-09-24 2012-03-20 Panasonic Corporation Impurity introducing apparatus having feedback mechanism using optical characteristics of impurity introducing region
WO2005031832A1 (ja) * 2003-09-24 2005-04-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 不純物導入方法、不純物導入装置およびこれらを用いて形成した電子素子
JPWO2005031832A1 (ja) * 2003-09-24 2006-12-07 松下電器産業株式会社 不純物導入方法、不純物導入装置およびこれらを用いて形成した電子素子
US7700382B2 (en) 2003-09-24 2010-04-20 Panasonic Corporation Impurity introducing method using optical characteristics to determine annealing conditions
WO2005114713A1 (ja) * 2004-05-21 2005-12-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 不純物導入方法及びこれを用いた電子素子
TWI401727B (zh) * 2004-05-21 2013-07-11 松下電器產業股份有限公司 An impurity introduction method using an electronic component thereof and a semiconductor manufacturing apparatus
US7582492B2 (en) 2004-05-21 2009-09-01 Panasonic Corporation Method of doping impurities, and electronic element using the same
JP5054973B2 (ja) * 2004-05-21 2012-10-24 パナソニック株式会社 不純物導入方法
US8129202B2 (en) 2005-02-23 2012-03-06 Panasonic Corporation Plasma doping method and apparatus
JP5116463B2 (ja) * 2005-02-23 2013-01-09 パナソニック株式会社 プラズマドーピング方法及び装置
WO2006098109A1 (ja) * 2005-02-23 2006-09-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. プラズマドーピング方法及び装置
US8115927B2 (en) 2005-06-13 2012-02-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Production method of compound semiconductor member
US20180286643A1 (en) * 2017-03-29 2018-10-04 Tokyo Electron Limited Advanced optical sensor, system, and methodologies for etch processing monitoring
CN110546749A (zh) * 2017-03-29 2019-12-06 东京毅力科创株式会社 用于蚀刻处理监测的高级光学传感器、系统和方法
JP2020517093A (ja) * 2017-03-29 2020-06-11 東京エレクトロン株式会社 エッチング処理監視のための高度先進光センサー、システム及び方法
US10978278B2 (en) 2018-07-31 2021-04-13 Tokyo Electron Limited Normal-incident in-situ process monitor sensor
US11961721B2 (en) 2018-07-31 2024-04-16 Tokyo Electron Limited Normal-incidence in-situ process monitor sensor
US12261030B2 (en) 2018-07-31 2025-03-25 Tokyo Electron Limited Normal-incidence in-situ process monitor sensor

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