JPH08111403A - ドライエッチング装置 - Google Patents

ドライエッチング装置

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JPH08111403A
JPH08111403A JP26819194A JP26819194A JPH08111403A JP H08111403 A JPH08111403 A JP H08111403A JP 26819194 A JP26819194 A JP 26819194A JP 26819194 A JP26819194 A JP 26819194A JP H08111403 A JPH08111403 A JP H08111403A
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JP
Japan
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etching
detection window
plasma
hollow
chamber
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Application number
JP26819194A
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English (en)
Inventor
Yoshihisa Kitahara
義久 北原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エッチングチャンバ内のプラズマの発光をチ
ャンバに設けた検出窓を通して検出し、この発光に基づ
いてエッチングの終了を判定するドライエッチング装置
において、検出窓内面への反応生成物やエッチングガス
の付着及びプラズマによる検出窓内面のエッチングを抑
制し、長期間にわたってエッチングの終了を安定に判定
する。 【構成】 外面に外方に延出する中空支持部34が形成
され、かつ中空支持部34の先端側に中空部を覆って光
透過性の検出窓18が取り付けられたエッチングチャン
バ30を用いる。そして、エッチング時におけるエッチ
ングチャンバ30内のプラズマの発光を中空支持部34
の中空部及び検出窓18を通して光検出器24で検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造等に
用いられるドライエッチング装置に関し、さらに詳しく
は、エッチングチャンバ内のプラズマの発光を検出して
エッチングの終了を判定する機能を備えたドライエッチ
ング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】LSI等の半導体装置の製造において、
フォトレジストをマスクとして基板表面に形成した配線
層や絶縁膜のエッチングを行う場合、フォトレジストの
パターンを可能な限り忠実に再現するために、プラズマ
を用いたドライエッチング装置が使用される。ドライエ
ッチング装置では、通常、配線層や絶縁膜のエッチング
で生ずる固有のプラズマの発光をモニターし、その発光
の増減によりエッチングの終了を判定してエッチングの
制御を行っている。この終了判定機能により適切なエッ
チングが行われ、正確なパターン再現性が得られる。
【0003】図5は、エッチングの終了判定機能を有す
る従来のドライエッチング装置の一例を示す概略構成図
である。図5において、2は四角容器状のエッチングチ
ャンバを示す。このチャンバ2にはエッチングガス導入
管4及び排気管6が連結され、排気管6は真空ポンプ8
に接続されている。チャンバ2内には互いに対向する一
対の電極10及び12が設置されているとともに、一方
の電極10はRF電源14に接続されている。また、チ
ャンバ2の側壁部には透孔16が形成され、この透孔1
6を覆ってチャンバ2の外面に石英ガラスからなる光透
過性の検出窓18が固定部材20によって固定されてい
る。そして、上記検出窓18に光ファイバ22が接続さ
れ、この光ファイバ22が光検出器24に連結されてい
る。
【0004】図5の装置でドライエッチングを行う場
合、表面に配線層あるいは絶縁膜を形成したウェハ26
を電極10上に載置し、真空ポンプ8によってチャンバ
2内の排気を行いつつ、エッチングガス導入管4からチ
ャンバ2内にエッチングガスを供給する。そして、電極
10、12間にRF電源14からRF電圧を印加し、エ
ッチングガスのプラズマ28を発生させ、このプラズマ
28によりウェハ26の加工を行う。
【0005】また、プラズマ28からの発光は、検出窓
18及び光ファイバー22を通って光検出器24にモニ
ターされており、このモニターされた発光に基づいてエ
ッチングの終了が判定される。すなわち、プラズマ28
からはエッチングされる材料固有の発光があり、そのた
め上記発光をモニターすることにより、エッチングされ
ている材料の状態を判別してエッチングの終点を検出す
ることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図5のドライエッチン
グ装置では、エッチングの終了判定のために検出窓を通
してエッチングチャンバ内からプラズマの発光を取り出
しているが、この従来装置には下記のような問題があっ
た。
【0007】図5の装置では、エッチングチャンバ内
で発生した反応生成物やエッチングガスの一部成分が検
出窓の内面に次第に付着し、検出窓が曇って検出窓の光
透過性が悪くなり、エッチングの終了判定が不安定にな
る。すなわち、図6に示すように、検出窓18のエッチ
ングチャンバ2側の面には、エッチング生成物、エッチ
ングガスの一部成分といった付着物30が付着する。こ
れに対し、エッチングチャンバ内にO2ガスを導入し、
2プラズマクリーニングを行うことにより、検出窓内
面の付着物を除去することが可能であるが、O2プラズ
マクリーニングを行うとドライエッチング装置の稼働率
が低下する。
【0008】図5の装置では、検出窓の内面がエッチ
ングガスのプラズマにさらされるので、検出窓の内面が
エッチングされて粗くなる。したがって、と同様に検
出窓が曇って検出窓の光透過性が悪くなり、エッチング
の終了判定が不安定になる。これを防止して終了判定を
安定させるためには、頻繁に検出窓を交換しなければな
らず、コスト及びドライエッチング装置の稼働率低下の
面で不利になる。
【0009】本発明は、上記問題点を改善するためにな
されたもので、検出窓内面への反応生成物やエッチング
ガスの付着及びプラズマによる検出窓内面のエッチング
を可及的に抑制し、長期間にわたってエッチングの終了
を安定に判定することが可能なドライエッチング装置を
提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、外面に外方に延出する中空支持部が形成さ
れ、かつ前記中空支持部の先端側に中空部を覆って光透
過性の検出窓が取り付けられたエッチングチャンバと、
前記エッチングチャンバの外部に設置された光検出器と
を備え、エッチング時におけるエッチングチャンバ内の
プラズマの発光を前記中空支持部の中空部及び検出窓を
通して前記光検出器で検出し、この検出した発光に基づ
いてエッチングの終了判定を行うことを特徴とするドラ
イエッチング装置を提供する。
【0011】本発明において、エッチングチャンバの外
面に形成する中空支持部の形状に限定はない。また、中
空支持部の大きさにも制限はなく、エッチングチャンバ
の大きさ等に応じて適宜決定できるが、通常内径1〜2
cm、長さ5〜10cm程度とすることが適当である。
【0012】本発明では、中空支持部の冷却機構を設け
ることが望ましい。すなわち、エッチング生成物やエッ
チングガスは、エネルギーが高く活性であるため、中空
支持部の温度が低ければ低いほど効率よくその内壁に付
着し、検出窓内面への反応生成物やエッチングガスの付
着及びプラズマによる検出窓内面のエッチングが効果的
に抑制される。冷却機構の構成に限定はないが、例え
ば、冷却用フィンや冷却水が流れる水冷パイプを中空支
持部の外面に取り付けた構成とすることができる。
【0013】検出窓は、エッチングチャンバ内のプラズ
マの発光が透過するものであればどのような材質であっ
てもよい。具体的には、石英ガラスからなるものを好適
に用いることができる。
【0014】本発明のエッチング装置であっても、長期
間使用した場合には、どうしても検出窓内面に反応生成
物やエッチングガスが付着し、発光の透過率が悪くな
る。この付着成分は、前述したように、エッチングガス
としてO2を流し、O2プラズマクリーニングを行うこと
により除去することができる。しかし、本発明の構造で
は、O2プラズマは中空支持部内で消費され、検出窓内
面の付着物の除去効率が低下し、O2プラズマクリーニ
ングのために長時間エッチング装置を稼働できない状態
となる。そのため、本発明では、中空支持部の検出窓取
付位置近傍にO2プラズマクリーニング時に用いる排気
路を設けることが望ましい。これにより、O2プラズマ
を強制的に検出窓の近傍に引き寄せて検出窓内面の付着
物を効率的に除去することが可能となり、O2プラズマ
クリーニングを短時間に終了してエッチング装置の稼働
時間を延ばすことが可能となる。
【0015】本発明は、プラズマを用いてエッチングを
行う全てのドライエッチング装置に適用可能である。こ
のようなドライエッチング装置としては、例えばプラズ
マエッチング装置、反応性イオンエッチング装置等が挙
げられる。
【0016】
【作用】本発明のドライエッチング装置では、発光透過
用の検出窓を中空支持部を介してチャンバ内のプラズマ
領域から隔離して設置する。プラズマ中で発生したエッ
チング生成物やエッチングガスは、エネルギーが高く活
性であるため、本発明の構造では、これらは検出窓へ到
達する前に温度の低い中空支持部の内壁へ付着して消費
される。そのため、エッチング生成物やエッチングガス
が検出窓の内面に付着しにくくなるとともに、プラズマ
による検出窓内面のエッチングが生じにくくなる。この
効果によって検出窓が曇りにくくなり、検出窓の光透過
性が低下しにくくなるので、エッチングチャンバ内のプ
ラズマの発光を安定して取り出せる期間が長くなり、エ
ッチングの終了判定を長期間にわたって再現性よく安定
して行うことが可能となる。
【0017】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に示す
が、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【0018】第1実施例 図1は、第1実施例のドライエッチング装置を示す概略
構成図である。本装置において、エッチングチャンバ3
0は、四角容器状のチャンバ本体32の側壁部外面に外
方に延出する円筒状の中空支持部34が一体に形成さ
れ、この中空支持部34の先端にその中空部を覆って石
英ガラスからなる光透過性の検出窓18が固定部材20
によって固定された構成とされている。そして、上記検
出窓18に光ファイバ22が接続され、この光ファイバ
22が光検出器24に連結されており、エッチング時に
おけるエッチングチャンバ30内のプラズマの発光を中
空支持部34の中空部、検出窓18及び光ファイバ22
を通して光検出器24で検出し、この光検出器24で検
出した発光に基づいてエッチングの終了判定を行うよう
になっている。本装置の他の部分は図5の装置と同様で
あるため、図1において図5の装置と同一構成の部分に
は同一参照符号を付してその説明を省略する。また、エ
ッチング時の操作方法も図5の装置と同様であるため説
明を省略する。
【0019】本実施例の装置は、検出窓18内面への反
応生成物やエッチングガスの付着及びプラズマによる検
出窓18内面のエッチングが抑制され、エッチングの終
了判定を長期間にわたって安定に行うことができるもの
で、チャンバ内のO2プラズマクリーニング及び検出窓
の交換の頻度を低減させることができるものであった。
【0020】第2実施例 図2は、第2実施例のドライエッチング装置の中空支持
部を示す断面図である。本装置は、図1の装置におい
て、中空支持部34の外面に冷却用フィン36を取り付
けたもので、これにより中空支持部30の温度を低く保
つようにしたものである。
【0021】第3実施例 図3は、第3実施例のドライエッチング装置の中空支持
部を示す断面図である。本装置は、図1の装置におい
て、中空支持部34の外面に冷却水が流れる水冷パイプ
38を取り付けたもので、これにより中空支持部34の
温度を低く保つようにしたものである。
【0022】第2実施例及び第3実施例の装置は、エッ
チング生成物やエッチングガスを効率よく中空支持部3
4の内壁に付着させることができ、検出窓18内面への
反応生成物やエッチングガスの付着及びプラズマによる
検出窓18内面のエッチングをより効果的に抑制できる
ものであった。
【0023】第4実施例 図4は、第4実施例のドライエッチング装置の中空支持
部を示す断面図である。本装置は、図1の装置におい
て、中空支持部34の先端側、すなわち検出窓18の近
傍に、O2プラズマクリーニング時に用いる排気路40
を設けたものである。この排気路40は、通常の半導体
材料のエッチング中にはバルブ42により閉としてある
が、O2プラズマクリーニング時にはバルブ42により
開となり、強制的にO2プラズマを検出窓18の近傍に
引き寄せて排気する。本装置は、O2プラズマクリーニ
ングによって検出窓18内面の付着物を効率的に除去す
ることができ、O2プラズマクリーニングを短時間に終
了してエッチング装置の稼働時間を延ばすことができる
ものであった。
【0024】なお、上記実施例では、チャンバ本体32
と中空支持部34とを一体に形成したが、別体としても
よい。また、その他の構成についても本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変更して差し支えない。
【0025】
【発明の効果】本発明のドライエッチング装置は、検出
窓内面への反応生成物やエッチングガスの付着及びプラ
ズマによる検出窓内面のエッチングを抑制し、長期間に
わたってエッチングの終了を安定に判定することができ
る。したがって、本発明のドライエッチング装置によれ
ば、エッチングの終了の誤検出による異常エッチングを
防止することができ、またO2プラズマクリーニングや
検出窓交換の頻度を低減してエッチング装置の稼働率を
上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、第1実施例のドライエッチング装置を
示す概略構成図である。
【図2】図2は、第2実施例のドライエッチング装置の
中空支持部を示す断面図である。
【図3】図3は、第3実施例のドライエッチング装置の
中空支持部を示す断面図である。
【図4】図4は、第4実施例のドライエッチング装置の
中空支持部を示す断面図である。
【図5】図5は、エッチングの終了判定機能を有する従
来のドライエッチング装置の一例を示す概略構成図であ
る。
【図6】図6は、図5の装置の検出窓を示す拡大断面図
である。
【符号の説明】
18 検出窓 24 光検出器 30 エッチングチャンバ 34 中空支持部 36 冷却用フィン 38 水冷パイプ 40 O2プラズマクリーニング時の排気路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外面に外方に延出する中空支持部が形成
    され、かつ前記中空支持部の先端側に中空部を覆って光
    透過性の検出窓が取り付けられたエッチングチャンバ
    と、前記エッチングチャンバの外部に設置された光検出
    器とを備え、エッチング時におけるエッチングチャンバ
    内のプラズマの発光を前記中空支持部の中空部及び検出
    窓を通して前記光検出器で検出し、この検出した発光に
    基づいてエッチングの終了判定を行うことを特徴とする
    ドライエッチング装置。
  2. 【請求項2】 中空支持部の冷却機構を設けた請求項1
    記載のドライエッチング装置。
  3. 【請求項3】 中空支持部の検出窓取付位置近傍にエッ
    チングチャンバ内のO2プラズマクリーニング時に用い
    る排気路を設けた請求項1又は2記載のドライエッチン
    グ装置。
JP26819194A 1994-10-06 1994-10-06 ドライエッチング装置 Pending JPH08111403A (ja)

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JP26819194A JPH08111403A (ja) 1994-10-06 1994-10-06 ドライエッチング装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09199476A (ja) * 1996-01-23 1997-07-31 Nec Corp ドライエッチング装置
US6503364B1 (en) * 1999-09-03 2003-01-07 Hitachi, Ltd. Plasma processing apparatus

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