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JPH1167732A - プラズマプロセスのモニタリング方法およびモニタリング装置 - Google Patents

プラズマプロセスのモニタリング方法およびモニタリング装置

Info

Publication number
JPH1167732A
JPH1167732A JP9226082A JP22608297A JPH1167732A JP H1167732 A JPH1167732 A JP H1167732A JP 9226082 A JP9226082 A JP 9226082A JP 22608297 A JP22608297 A JP 22608297A JP H1167732 A JPH1167732 A JP H1167732A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
cooling
plasma light
monitoring
detection device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9226082A
Other languages
English (en)
Inventor
Masabumi Kubota
正文 久保田
Shigenori Hayashi
重徳 林
Mitsuhiro Okuni
充弘 大國
Michinari Yamanaka
通成 山中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP9226082A priority Critical patent/JPH1167732A/ja
Publication of JPH1167732A publication Critical patent/JPH1167732A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャンバー温度がプラズマ光検出装置１０の
動作温度以上であっても適用可能で、しかも外部ノイズ
の影響を受けない高精度なプラズマプロセスのモニタリ
ング方法およびモニタリング装置を得る。 【解決手段】 窓９を有したプラズマ室１ａと、窓９に
近接して設置しリアルタイムにプラズマ光を検出するプ
ラズマ光検出装置１０と、プラズマ光検出装置１０に接
続し検出したプラズマ光のプロセスデータを処理するデ
ータ処理装置１１とを備え、プラズマ光検出装置１０を
所定温度以下に冷却する冷却機構をプラズマ光検出装置
１０に設けたことを特徴とするものである。冷却機構と
しては、ヒートパイプ，冷媒ガス流，冷却液体流，ペル
チエ効果素子が挙げられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、プラズマプロセ
スのモニタリング方法およびモニタリング装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】高周波放電を用いたプラズマプロセス
は、微細加工のためのドライエッチング，薄膜形成のた
めのスパッタリングやプラズマＣＶＤ等さまざまな分野
で用いられている。以下、プラズマプロセスの適用例と
して、微細加工に適するドライエッチングについて説明
する。
【０００３】ドライエッチングとは、プラズマ中に存在
するラジカル，イオン等による気相と固相表面における
化学的または物理的反応を利用し、薄膜または基板の不
要な部分を除去する加工技術である。ドライエッチング
技術として最も広く用いられている反応性イオンエッチ
ング（ＲＩＥ）は、適当なガスの高周波放電プラズマ中
に試料をさらすことによりエッチング反応を起こさせ、
試料表面の不要部分を除去するものである。必要な部分
つまり除去しない部分は、通常マスクとして用いたホト
レジストパターンにより保護されている。
【０００４】0.25μｍ以下のデザインルールを用いたLS
Iプロセス、例えば、ギガビット級のDRAMではアスペク
ト比（ホールの深さ／ホール直径）１０以上のコンタク
トホール形成技術が必要となってくる。また、スケーリ
ング則に従い微細化が進むため、ソース／ドレインとの
接合は０．１μｍ前後の浅いものとなる。その結果、下
地Siに対して高選択比（少なくとも、SiO2／Si＞３０）
が要求される。さらに、マスクの合わせマージン縮小等
により、垂直形状の実現が必要不可欠となってきてい
る。これらの技術的課題に加えて、高いエッチ速度，低
ダスト（パーティクル），低ダメージ（表面損傷）等の
特性を備えた高精度ドライエッチング技術が要求され
る。
【０００５】このような高精度なエッチングは、その再
現性を持続することが一般には難しい。例えば、エッチ
ング装置のチャンバーをクリーニングすると、下地Siに
対する選択比が低下することが知られている。また、同
じロット内のウェハであっても、エッチング処理の順序
によってエッチ速度や選択比が数％程度異なることはよ
く経験されることである。
【０００６】この対策として、エッチ速度をリアルタイ
ムに計測し、プロセスに異常が無いか常に監視する試み
がなされている。この一例として、ＣＣＤを用いたエッ
チ速度モニタ装置がある。この装置は、エッチャーのト
ッププレート（天板）中央付近に通常設置され、プラズ
マ光を光源として、試料表面からの反射光をバンドパス
フィルタを通してＣＣＤでモニタし、試料表面の薄膜で
の干渉現象からエッチ速度をリアルタイムで計測するも
のである。このような装置を用いて、エッチ速度の再現
性が常に監視可能となり、工程不良による歩留まり低下
を大幅に低減できる。また、従来の工程管理を大幅に簡
略化できるため、エッチング装置稼働率を数％程度向上
できる。さらに、プロセス開発や装置立上げ時のプロセ
ス条件設定に使用すると、それらの開発期間を大幅に短
縮できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
モニタリング装置で使用するＣＣＤ等の半導体デバイス
は、その原理から使用可能な温度範囲は通常−２０℃か
ら９０℃程度に限られており、チャンバー温度が２００
℃以上に設定される最新のエッチャーへの適用はできな
いという問題があった。
【０００８】また、最新の誘導結合方式(ICP:Inductive
ly Coupled Plasma)エッチャーでは、モニタ装置を設置
するトッププレート部分に誘導コイルがあるため、誘導
コイルからのＲＦノイズの影響が強く、高精度のモニタ
リングが妨げられるという問題があった。この発明は、
チャンバー温度がプラズマ光検出装置の動作温度以上で
あっても適用可能で、しかも外部ノイズの影響を受けな
い高精度なプラズマプロセスのモニタリング方法および
モニタリング装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のプラズマ
プロセスのモニタリング方法は、冷却機構にて所定温度
以下に冷却したプラズマ光検出装置をプラズマ室に開口
した窓に近接させて設置し、プラズマ光検出装置にてリ
アルタイムにプラズマ光を検出し、プラズマ光検出装置
に接続したデータ処理装置にて、検出したプラズマ光の
プロセスデータを処理することを特徴とするものであ
る。
【００１０】請求項２記載のプラズマプロセスのモニタ
リング方法は、請求項１において、プラズマ光検出装置
が、一次元以上の画像情報としてプラズマ光を検出する
ことを特徴とするものである。請求項１または請求項２
記載のプラズマプロセスのモニタリング方法によると、
プラズマ光検出装置を所定温度以下に冷却する冷却機構
を備えているため、プラズマ室が高温に保持されていて
も、プラズマ光検出装置は冷却機構にて冷却保持される
ため、プラズマ光を検出することができる。
【００１１】請求項３記載のプラズマプロセスのモニタ
リング方法は、請求項１または請求項２において、プラ
ズマ光検出装置のプラズマ室に開口した部位を除いて金
属ケースで覆い、金属ケースを一定電位に保持すること
を特徴とするものである。請求項３記載のプラズマプロ
セスのモニタリング方法によると、請求項１または請求
項２の作用に加え、プラズマ光検出装置のプラズマ室に
開口した部位を除いて金属ケースで囲い、かつ金属ケー
スを一定電位に保持したことで、誘導コイルからのＲＦ
ノイズ等の外部ノイズの影響をほとんど受けることがな
い。
【００１２】請求項４記載のプラズマプロセスのモニタ
リング方法は、請求項１または請求項２または請求項３
において、試料表面から反射される特定波長のプラズマ
光を観測し、試料表面の薄膜の膜厚変化をモニタリング
することを特徴とするものである。請求項４記載のプラ
ズマプロセスのモニタリング方法によると、請求項１ま
たは請求項２または請求項３の作用に加え、試料表面か
ら反射される特定波長のプラズマ光をＣＣＤ等のイメー
ジセンサで観測しているため、試料表面の薄膜の膜厚変
化をウェハレベル全体でモニタリングすることができ
る。
【００１３】請求項５記載のプラズマプロセスのモニタ
リング方法は、請求項１または請求項２または請求項３
または請求項４において、冷却機構が、ヒートパイプに
てプラズマ光検出装置を冷却するものであることを特徴
とするものである。請求項５記載のプラズマプロセスの
モニタリング方法によると、請求項１または請求項２ま
たは請求項３または請求項４の作用に加え、ヒートパイ
プによる冷却は、外部に新たな電源や冷却器を設置する
必要がないため、簡易設置が可能である。
【００１４】請求項６記載のプラズマプロセスのモニタ
リング方法は、請求項１または請求項２または請求項３
または請求項４において、冷却機構が、冷媒ガス流にて
プラズマ光検出装置を冷却するものであることを特徴と
するものである。請求項６記載のプラズマプロセスのモ
ニタリング方法によると、請求項１または請求項２また
は請求項３または請求項４の作用に加え、冷媒ガス流に
よる冷却は、外部に冷却器やガスソースが必要である
が、除去できる熱容量が大きく、高温度のプラズマ室へ
の取り付けが可能である。
【００１５】請求項７記載のプラズマプロセスのモニタ
リング方法は、請求項１または請求項２または請求項３
または請求項４において、冷却機構が、冷却液体流にて
プラズマ光検出装置を冷却するものであることを特徴と
するものである。請求項７記載のプラズマプロセスのモ
ニタリング方法によると、請求項１または請求項２また
は請求項３または請求項４の作用に加え、冷却液体流に
よる冷却は、外部に冷却器やチラーが必要であるが、除
去できる熱容量が大きく、高温度のプラズマ室への取り
付けが可能である。
【００１６】請求項８記載のプラズマプロセスのモニタ
リング方法は、請求項１または請求項２または請求項３
または請求項４において、冷却機構が、ペルチエ効果素
子にてプラズマ光検出装置を冷却するものであることを
特徴とするものである。請求項８記載のプラズマプロセ
スのモニタリング方法によると、請求項１または請求項
２または請求項３または請求項４の作用に加え、ペルチ
エ効果素子による冷却は、直流電源が必要であるが、半
導体素子で構成されるため小型で効率のよい冷却が可能
である。
【００１７】請求項９記載のプラズマプロセスのモニタ
リング装置は、窓を有したプラズマ室と、窓に近接して
設置しリアルタイムにプラズマ光を検出するプラズマ光
検出装置と、プラズマ光検出装置に接続し検出したプラ
ズマ光のプロセスデータを処理するデータ処理装置とを
備え、プラズマ光検出装置を所定温度以下に冷却する冷
却機構をプラズマ光検出装置に設けたことを特徴とする
ものである。
【００１８】請求項１０記載のプラズマプロセスのモニ
タリング装置は、請求項９において、プラズマ光検出装
置がイメージセンサデバイスを備えたことを特徴とする
ものである。請求項９または請求項１０記載のプラズマ
プロセスのモニタリング装置によると、プラズマ光検出
装置を所定温度以下に冷却する冷却機構を備えているた
め、プラズマ室が高温に保持されていても、プラズマ光
検出装置は冷却機構にて冷却保持されるため、プラズマ
光を検出することができる。
【００１９】請求項１１記載のプラズマプロセスのモニ
タリング装置は、請求項９または請求項１０において、
プラズマ光検出装置をプラズマ室に開口した部位を除い
て接地した金属ケースで覆ったことを特徴とするもので
ある。請求項１１記載のプラズマプロセスのモニタリン
グ装置によると、請求項９または請求項１０の作用に加
え、プラズマ光検出装置のプラズマ室に開口した部位を
除いて金属ケースで囲い、かつ金属ケースを接地したこ
とで、誘導コイルからのＲＦノイズ等の外部ノイズの影
響をほとんど受けることがない。
【００２０】請求項１２記載のプラズマプロセスのモニ
タリング装置は、請求項９または請求項１０または請求
項１１において、プラズマ光検出装置が特定波長のプラ
ズマ光を検出するバンドパスフィルタを備えたことを特
徴とするものである。請求項１２記載のプラズマプロセ
スのモニタリング装置によると、請求項９または請求項
１０または請求項１１の作用に加え、バンドパスフィル
タによって試料表面から反射される特定波長のプラズマ
光をＣＣＤ等のイメージセンサで観測しているため、試
料表面の薄膜の膜厚変化をウェハレベル全体でモニタリ
ングすることができる。
【００２１】請求項１３記載のプラズマプロセスのモニ
タリング装置は、請求項９または請求項１０または請求
項１１または請求項１２において、冷却機構が、ヒート
パイプにてプラズマ光検出装置を冷却するものであるこ
とを特徴とするものである。請求項１３記載のプラズマ
プロセスのモニタリング装置によると、請求項９または
請求項１０または請求項１１または請求項１２の作用に
加え、ヒートパイプによる冷却は、外部に新たな電源や
冷却器を設置する必要がないため、簡易設置が可能であ
る。
【００２２】請求項１４記載のプラズマプロセスのモニ
タリング装置は、請求項９または請求項１０または請求
項１１または請求項１２において、冷却機構が、冷媒ガ
ス流にてプラズマ光検出装置を冷却するものであること
を特徴とするものである。請求項１５記載のプラズマプ
ロセスのモニタリング装置は、請求項１４において、プ
ラズマ光検出装置のケースを２重管とし、２重管の間隙
に冷媒ガスを流すことを特徴とするものである。
【００２３】請求項１６記載のプラズマプロセスのモニ
タリング装置は、請求項１５において、２重管の間隙が
冷媒ガス流のリターン経路であることを特徴とするもの
である。請求項１４または請求項１５または請求項１６
記載のプラズマプロセスのモニタリング装置によると、
請求項９または請求項１０または請求項１１または請求
項１２の作用に加え、冷媒ガス流による冷却は、外部に
冷却器やガスソースが必要であるが、除去できる熱容量
が大きく、高温度のプラズマ室への取り付けが可能であ
る。
【００２４】請求項１７記載のプラズマプロセスのモニ
タリング装置は、請求項９または請求項１０または請求
項１１または請求項１２において、冷却機構が、冷却液
体流にてプラズマ光検出装置を冷却するものであること
を特徴とするものである。請求項１８記載のプラズマプ
ロセスのモニタリング装置は、請求項１７において、プ
ラズマ光検出装置のケースを２重管とし、２重管の間隙
に冷却液体を流すことを特徴とするものである。
【００２５】請求項１９記載のプラズマプロセスのモニ
タリング装置は、請求項１８において、２重管の間隙が
冷却液体流のリターン経路であることを特徴とするもの
である。請求項１７または請求項１８または請求項１９
記載のプラズマプロセスのモニタリング装置によると、
請求項９または請求項１０または請求項１１または請求
項１２の作用に加え、冷却液体流による冷却は、外部に
冷却器やチラーが必要であるが、除去できる熱容量が大
きく、高温度のプラズマ室への取り付けが可能である。
【００２６】請求項２０記載のプラズマプロセスのモニ
タリング装置は、請求項９または請求項１０または請求
項１１または請求項１２において、冷却機構が、ペルチ
エ効果素子にてプラズマ光検出装置を冷却するものであ
ることを特徴とするものである。請求項２０記載のプラ
ズマプロセスのモニタリング装置によると、請求項９ま
たは請求項１０または請求項１１または請求項１２の作
用に加え、ペルチエ効果素子による冷却は、直流電源が
必要であるが、半導体素子で構成されるため小型で効率
のよい冷却が可能である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態 この発明の第１の実施の形態であるプラズマプロセスの
モニタリング方法およびモニタリング装置について、図
１および図２を参照しながら説明する。図１は、プラズ
マプロセスのモニタリング装置を設置したドライエッチ
ング装置の構造を示す模式図である。図１において、１
は接地されかつ内壁がセラミック，テフロンまたは石英
等の絶縁物で覆われたプラズマ室１ａを構成するチャン
バー、２は高周波電力が印加される渦巻き状電極で、プ
ラズマ発生用高周波電源３に接続されている。渦巻き状
電極２は、内蔵のヒータで２４０℃程度に加熱されたセ
ラミック等でできた誘電体板４を介して、誘導電磁界に
よりチャンバー１中にプラズマを発生する。チャンバー
１は、石英等で構成されたインナーチャンバーを有する
ような二重構造であってもよい。
【００２８】５は被エッチング試料、６は金属製の試料
台で表面は絶縁性材料でコートされており、結合コンデ
ンサ７を含むインピーダンス整合回路系を介してバイア
ス用ＲＦ電源８に接続されている。チャンバー１の誘電
体板４の窓９にはプラズマ光検出装置１０がプラズマ室
に開口して設置されている。プラズマ光検出装置１０
は、リアルタイムにてプラズマ光を検出し、検出したプ
ラズマ光のプロセスデータは、プラズマ光検出装置１０
に接続したデータ処理装置１１に転送される。データ処
理装置１１では、エッチ速度や残膜厚のリアルタイムデ
ータが算出され、あらかじめ決められた手順により、終
点検出やエッチングプロセスの異常警報等が出される。
【００２９】図２は、プラズマ光検出装置１０の拡大図
である。誘電体板４の窓９に接しておかれるレンズ光学
系およびバンドパスフィルタ２０の内側に、ＣＣＤ２１
と、ＣＣＤ２１を固定するブロック２２を有し、それら
は冷却機構となるヒートパイプ２３で冷却される。ヒー
トパイプ２３は放熱器２４に接続され、外部の空気で冷
却される。ＣＣＤ２１やヒートパイプ２３等は、プラズ
マ室１ａに開口した部位を除いて、接地された金属ケー
ス２５で覆われており、外部のＲＦノイズ等がＣＣＤ２
１の信号に重畳するのを防いでいる。ヒートパイプ２３
は外部に新たな電源や冷却器を設置する必要がないた
め、設置が簡易であるが、冷却能力が小さいため、放熱
器２４をファン等で強制空冷する工夫が必要である。
【００３０】このシステムをシリコン酸化膜のエッチン
グに適用する。この際、誘電体板４は２４０℃に設定す
る。ガスは、C4F8，O2，Arの混合ガスを用いる。バンド
パスフィルタ（ＦＷＨＭ：３０ｎｍ）２０は、波長 75
0.4ｎｍのArのプラズマ光を検出するものを用いる。そ
して、ウェハ上の７００ポイントのデータを高速フーリ
エ変換により処理し、リアルタイムでエッチ速度分布を
調べる。
【００３１】このように構成されたプラズマプロセスの
モニタリング方法およびモニタリング装置によると、プ
ラズマ光検出装置１０が、ヒートパイプ２３による冷却
機構を備えているため、２００℃前後の高温にチャンバ
ー１が保持されていても、プラズマ光検出装置１０は例
えば７０℃程度に冷却保持されるため、プラズマ光を検
出することができる。
【００３２】また、プラズマ光検出装置１０のプラズマ
室１ａに開口した部位を除いて金属ケース２５で囲い、
かつ金属ケース２５を接地したことで、誘導コイルから
のＲＦノイズ等の外部ノイズの影響をほとんど受けるこ
とがない。また、バンドパスフィルタ２０により、試料
５の表面から反射される特定波長750.4ｎｍのArのプラ
ズマ光をＣＣＤ２１で観測しているため、試料５の表面
の薄膜の膜厚変化をウェハレベル全体でモニタリングす
ることができる。
【００３３】また、ヒートパイプ２３による冷却は、外
部に新たな電源や冷却器を設置する必要がないため、簡
易設置が可能である。 第２の実施の形態 図３に、この発明の第２の実施の形態におけるプラズマ
プロセスのモニタリング装置のプラズマ光検出装置１５
を示す。なお、その他の構成は図１に示した例と同様で
ある。
【００３４】プラズマ光検出装置１５は、冷却機構とし
て冷媒ガス流を使用し、さらにプラズマ光検出装置１５
の金属ケース２５を２重管とし、２重管の間隙に冷媒ガ
スを流し、また２重管の間隙を冷媒ガス流のリターン経
路とする。すなわち、HeやN2等の冷媒ガスが、内側の通
路２６を通り、ＣＣＤ２１の表面を冷やした後、リター
ン経路となる冷媒ガス通路２７を通って排出される。
【００３５】このように構成されたプラズマプロセスの
モニタリング方法およびモニタリング装置においても第
１の実施の形態と同様の効果が得られる。さらに、冷媒
ガス流による冷却は、外部に冷却器やガスソースが必要
であるが、除去できる熱容量が大きく、高温度のチャン
バー１への取り付けが可能である。また、冷媒ガスが内
側の通路２６を通って供給されることで、ＣＣＤ２１に
達する冷媒ガスはガスソースからほとんど温度上昇せ
ず、効率良く冷却できる。
【００３６】第３の実施の形態 図４に、この発明の第３の実施の形態におけるプラズマ
プロセスのモニタリング装置のプラズマ光検出装置１６
を示す。なお、その他の構成は図１に示した例と同様で
ある。プラズマ光検出装置１６は、冷却機構として冷却
液体流を使用したものである。すなわち、冷却液体流に
よりＣＣＤ２１が設置されたクーラブロック２８を冷や
している。冷却液体流はチラー（図示せず）から発し
て、断熱材で被覆されたパイプ２９からヒートブロック
２８に到達し、ヒートブロック２８から熱を奪い、断熱
材で被覆されたパイプ３０を通ってチラーに戻る。
【００３７】このように構成されたプラズマプロセスの
モニタリング方法およびモニタリング装置においても第
２の実施の形態と同様の効果が得られる。さらに、冷却
液体流による冷却は、外部に冷却器やチラーが必要であ
るが、除去できる熱容量が大きく、高温度のチャンバー
１への取り付けが可能である。 第４の実施の形態 図５に、この発明の第４の実施の形態におけるプラズマ
プロセスのモニタリング装置のプラズマ光検出装置１７
を示す。なお、その他の構成は図１に示した例と同様で
ある。
【００３８】プラズマ光検出装置１７は、冷却機構とし
て金属と半導体接合に電流を流すことで冷却を行うペル
チエ効果素子３１を使用したものである。このような冷
却を行うことで、周囲温度が３００℃程度でもイメージ
センサを使用できる。このように構成されたプラズマプ
ロセスのモニタリング方法およびモニタリング装置にお
いても第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３９】さらに、ペルチエ効果素子３１による冷却
は、直流電源が必要であるが、半導体素子で構成される
ため小型・省スペースで効率のよい冷却が行える。
【００４０】
【発明の効果】請求項１または請求項２記載のプラズマ
プロセスのモニタリング方法によると、プラズマ光検出
装置を所定温度以下に冷却する冷却機構を備えているた
め、プラズマ室が高温に保持されていても、プラズマ光
検出装置は冷却機構にて冷却保持されるため、プラズマ
光を検出することができる。
【００４１】請求項３記載のプラズマプロセスのモニタ
リング方法によると、請求項１または請求項２の作用に
加え、プラズマ光検出装置のプラズマ室に開口した部位
を除いて金属ケースで囲い、かつ金属ケースを一定電位
に保持したことで、誘導コイルからのＲＦノイズ等の外
部ノイズの影響をほとんど受けることがない。請求項４
記載のプラズマプロセスのモニタリング方法によると、
請求項１または請求項２または請求項３の作用に加え、
試料表面から反射される特定波長のプラズマ光をＣＣＤ
等のイメージセンサで観測しているため、試料表面の薄
膜の膜厚変化をウェハレベル全体でモニタリングするこ
とができる。
【００４２】請求項５記載のプラズマプロセスのモニタ
リング方法によると、請求項１または請求項２または請
求項３または請求項４の作用に加え、ヒートパイプによ
る冷却は、外部に新たな電源や冷却器を設置する必要が
ないため、簡易設置が可能である。請求項６記載のプラ
ズマプロセスのモニタリング方法によると、請求項１ま
たは請求項２または請求項３または請求項４の作用に加
え、冷媒ガス流による冷却は、外部に冷却器やガスソー
スが必要であるが、除去できる熱容量が大きく、高温度
のプラズマ室への取り付けが可能である。
【００４３】請求項７記載のプラズマプロセスのモニタ
リング方法によると、請求項１または請求項２または請
求項３または請求項４の作用に加え、冷却液体流による
冷却は、外部に冷却器やチラーが必要であるが、除去で
きる熱容量が大きく、高温度のプラズマ室への取り付け
が可能である。請求項８記載のプラズマプロセスのモニ
タリング方法によると、請求項１または請求項２または
請求項３または請求項４の作用に加え、ペルチエ効果素
子による冷却は、直流電源が必要であるが、半導体素子
で構成されるため小型で効率のよい冷却が可能である。
【００４４】請求項９または請求項１０記載のプラズマ
プロセスのモニタリング装置によると、プラズマ光検出
装置を所定温度以下に冷却する冷却機構を備えているた
め、プラズマ室が高温に保持されていても、プラズマ光
検出装置は冷却機構にて冷却保持されるため、プラズマ
光を検出することができる。請求項１１記載のプラズマ
プロセスのモニタリング装置によると、請求項９または
請求項１０の作用に加え、プラズマ光検出装置のプラズ
マ室に開口した部位を除いて金属ケースで囲い、かつ金
属ケースを接地したことで、誘導コイルからのＲＦノイ
ズ等の外部ノイズの影響をほとんど受けることがない。
【００４５】請求項１２記載のプラズマプロセスのモニ
タリング装置によると、請求項９または請求項１０また
は請求項１１の作用に加え、バンドパスフィルタによっ
て試料表面から反射される特定波長のプラズマ光をＣＣ
Ｄ等のイメージセンサで観測しているため、試料表面の
薄膜の膜厚変化をウェハレベル全体でモニタリングする
ことができる。
【００４６】請求項１３記載のプラズマプロセスのモニ
タリング装置によると、請求項９または請求項１０また
は請求項１１または請求項１２の作用に加え、ヒートパ
イプによる冷却は、外部に新たな電源や冷却器を設置す
る必要がないため、簡易設置が可能である。請求項１４
または請求項１５または請求項１６記載のプラズマプロ
セスのモニタリング装置によると、請求項９または請求
項１０または請求項１１または請求項１２の作用に加
え、冷媒ガス流による冷却は、外部に冷却器やガスソー
スが必要であるが、除去できる熱容量が大きく、高温度
のプラズマ室への取り付けが可能である。
【００４７】請求項１７または請求項１８または請求項
１９記載のプラズマプロセスのモニタリング装置による
と、請求項９または請求項１０または請求項１１または
請求項１２の作用に加え、冷却液体流による冷却は、外
部に冷却器やチラーが必要であるが、除去できる熱容量
が大きく、高温度のプラズマ室への取り付けが可能であ
る。
【００４８】請求項２０記載のプラズマプロセスのモニ
タリング装置によると、請求項９または請求項１０また
は請求項１１または請求項１２の作用に加え、ペルチエ
効果素子による冷却は、直流電源が必要であるが、半導
体素子で構成されるため小型で効率のよい冷却が可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態におけるプラズマ
プロセスのモニタリング装置の模式図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態におけるプラズマ
光検出装置の模式図である。
【図３】この発明の第２の実施の形態におけるプラズマ
光検出装置の模式図である。
【図４】この発明の第３の実施の形態におけるプラズマ
光検出装置の模式図である。
【図５】この発明の第４の実施の形態におけるプラズマ
光検出装置の模式図である。
【符号の説明】
１ チャンバー １ａ プラズマ室 ２ 渦巻き状電極 ３ プラズマ発生用高周波電源 ４ 誘電体板 ５ 被エッチング試料 ６ 金属製の試料台 ７ 結合コンデンサ ８ バイアス用ＲＦ電源 ９ 窓 １０，１５，１６，１７ プラズマ光検出装置 １１ データ処理装置 ２０ レンズ光学系およびバンドパスフィルタ ２１ ＣＣＤ ２２ ブロック ２３ ヒートパイプ ２４ 放熱器 ２５ 金属ケース ２６，２７ 冷媒ガス通路 ２８ ヒートブロック ２９，３０ パイプ ３１ ペルチエ効果素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｈ 1/00 Ｈ０５Ｈ 1/00 Ａ (72)発明者 山中 通成 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷却機構にて所定温度以下に冷却したプ
    ラズマ光検出装置をプラズマ室に開口した窓に近接させ
    て設置し、前記プラズマ光検出装置にてリアルタイムに
    プラズマ光を検出し、 前記プラズマ光検出装置に接続したデータ処理装置に
    て、前記検出したプラズマ光のプロセスデータを処理す
    ることを特徴とするプラズマプロセスのモニタリング方
    法。
  2. 【請求項２】 プラズマ光検出装置が、一次元以上の画
    像情報としてプラズマ光を検出することを特徴とする請
    求項１記載のプラズマプロセスのモニタリング方法。
  3. 【請求項３】 プラズマ光検出装置のプラズマ室に開口
    した部位を除いて金属ケースで覆い、前記金属ケースを
    一定電位に保持することを特徴とする請求項１または請
    求項２記載のプラズマプロセスのモニタリング方法。
  4. 【請求項４】 試料表面から反射される特定波長のプラ
    ズマ光を観測し、試料表面の薄膜の膜厚変化をモニタリ
    ングすることを特徴とする請求項１または請求項２また
    は請求項３記載のプラズマプロセスのモニタリング方
    法。
  5. 【請求項５】 冷却機構が、ヒートパイプにてプラズマ
    光検出装置を冷却するものであることを特徴とする請求
    項１または請求項２または請求項３または請求項４記載
    のプラズマプロセスのモニタリング方法。
  6. 【請求項６】 冷却機構が、冷媒ガス流にてプラズマ光
    検出装置を冷却するものであることを特徴とする請求項
    １または請求項２または請求項３または請求項４記載の
    プラズマプロセスのモニタリング方法。
  7. 【請求項７】 冷却機構が、冷却液体流にてプラズマ光
    検出装置を冷却するものであることを特徴とする請求項
    １または請求項２または請求項３または請求項４記載の
    プラズマプロセスのモニタリング方法。
  8. 【請求項８】 冷却機構が、ペルチエ効果素子にてプラ
    ズマ光検出装置を冷却するものであることを特徴とする
    請求項１または請求項２または請求項３または請求項４
    記載のプラズマプロセスのモニタリング方法。
  9. 【請求項９】 窓を有したプラズマ室と、前記窓に近接
    して設置しリアルタイムにプラズマ光を検出するプラズ
    マ光検出装置と、前記プラズマ光検出装置に接続し前記
    検出したプラズマ光のプロセスデータを処理するデータ
    処理装置とを備え、前記プラズマ光検出装置を所定温度
    以下に冷却する冷却機構を前記プラズマ光検出装置に設
    けたことを特徴とするプラズマプロセスのモニタリング
    装置。
  10. 【請求項１０】 プラズマ光検出装置がイメージセンサ
    デバイスを備えたことを特徴とする請求項９記載のプラ
    ズマプロセスのモニタリング装置。
  11. 【請求項１１】 プラズマ光検出装置をプラズマ室に開
    口した部位を除いて接地した金属ケースで覆ったことを
    特徴とする請求項９または請求項１０記載のプラズマプ
    ロセスのモニタリング装置。
  12. 【請求項１２】 プラズマ光検出装置が特定波長のプラ
    ズマ光を検出するバンドパスフィルタを備えたことを特
    徴とする請求項９または請求項１０または請求項１１記
    載のプラズマプロセスのモニタリング装置。
  13. 【請求項１３】 冷却機構が、ヒートパイプにてプラズ
    マ光検出装置を冷却するものであることを特徴とする請
    求項９または請求項１０または請求項１１または請求項
    １２記載のプラズマプロセスのモニタリング装置。
  14. 【請求項１４】 冷却機構が、冷媒ガス流にてプラズマ
    光検出装置を冷却するものであることを特徴とする請求
    項９または請求項１０または請求項１１または請求項１
    ２記載のプラズマプロセスのモニタリング装置。
  15. 【請求項１５】 プラズマ光検出装置のケースを２重管
    とし、前記２重管の間隙に冷媒ガスを流すことを特徴と
    する請求項１４記載のプラズマプロセスのモニタリング
    装置。
  16. 【請求項１６】 ２重管の間隙が冷媒ガス流のリターン
    経路であることを特徴とする請求項１５記載のプラズマ
    プロセスのモニタリング装置。
  17. 【請求項１７】 冷却機構が、冷却液体流にてプラズマ
    光検出装置を冷却するものであることを特徴とする請求
    項９または請求項１０または請求項１１または請求項１
    ２記載のプラズマプロセスのモニタリング装置。
  18. 【請求項１８】 プラズマ光検出装置のケースを２重管
    とし、前記２重管の間隙に冷却液体を流すことを特徴と
    する請求項１７記載のプラズマプロセスのモニタリング
    装置。
  19. 【請求項１９】 ２重管の間隙が冷却液体流のリターン
    経路であることを特徴とする請求項１８記載のプラズマ
    プロセスのモニタリング装置。
  20. 【請求項２０】 冷却機構が、ペルチエ効果素子にてプ
    ラズマ光検出装置を冷却するものであることを特徴とす
    る請求項９または請求項１０または請求項１１または請
    求項１２記載のプラズマプロセスのモニタリング装置。
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