JPS63211633A - プラズマエツチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はプラズマエツチング装置に係り、特にプラズマ
から発する光の発光強度によりエツチング終了点を検出
するプラズマエツチング装置に関する。

（従来の技術） 近年、超ＬＳＩ製造工程において、半導体基板等の被処
理物上に形成された配線材料としての膜をエツチングす
る場合、上記膜上に所定のレジストを施した被処理物を
、真空容器内の電極に固定し、この電極に高周波電力を
供給するとともに、プロセスガスを導入し、真空容器内
でグロー放電を生じさせることにより、上記レジスト部
分以外の膜のエツチングを行なうようにしている。

そして、上記エツチングによりガス化されたエツチング
生成物は、高周波電界中で励起され、そのエネルギに応
じた波長のエネルギの放出を行なうため、この波長を観
測することにより、ガスブラズマ中に存在するエツチン
グ生成物の増減を測定することができる。すなわち、従
来から、真空チャンバ内に発光強度を検出する発光強度
検出装置を設け、この発光強度検出装置により、エツチ
ング中の被エツチング材料からの発光波長と、被エツチ
ング材料が全て処理され下地材料が露出した場合におけ
る上記下地材料からの発光波長との違いを検出してエツ
チング処理終了時を検出するようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記従来のエツチング処理終了時の検出手段で
は、発光強度が例えば、ｌ？合金のエツチングを行なう
場合、その深さ方向の膜質変化やノイズの発生等が原因
で変動するおそれがあり、エツチング検出に誤動作が生
じ終了点を決定することが困難であった。しかも、上記
誤動作を防ぐため、ノイズフィルタ、測定アンプ等の入
念な調整が必要であり、多大な労力を要していた。

また、シリコントレンチエツチング等のように、単一材
料のエツチングを行ない他の材料のガスプラズマが発生
しない場合には、測定波長の発光強度に変化がないため
、エツチング終了時の検出を行なうことができないとい
う問題を有している。

本発明は上記した点に鑑みてなされたもので、発光強度
の変動等に影響されず高精度で被処理物のエツチング終
了時を検出することのできるプラズマエツチング装置を
提供することを目的とするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明に係るプラズマエツチン
グ装置は、真空チャンバ内に配設された電極に被処理物
を固定し、上記電極に高周波電力を印加するとともに、
真空チャンバ内にプロセスガスを導入しながらプラズマ
放電を発生させて、上記被処理物のエツチングを行なう
プラズマエツチング装置において、上記真空チャンバに
上記ガスプラズマから発生する波長の発光強度を検出す
る発光強度検出装置を配設し、上記発光強度検出装置か
ら検出される発光強度を時間により積分しその積分値に
より被処理物のエツチング量を測定する演算回路を設け
て構成されている。

（作　用） 本発明によれば、上記検出装置により発光強度を検出し
、この発光強度の時間積分値に基づいてエツチング量を
測定し、エツチングの終了時を検出するようにしている
ので、単に発光強度の差によりエツチング終了時を検出
する場合に比べて、発光強度の変動による影響を受けず
、極めて正確な検出を行なうことができるものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明を実施するためのプラズマエツチング装
置の一実施例を示したもので、真空チャンバ１の下面に
は、電極２が絶縁体３を介して配設されており、この電
極２の上面には、静電チャック用電極４が貼着されてい
る。この電極２の内部には、冷却水通路５が設けられ、
この冷却水通路５には、冷却水の導入管６および排出管
７がそれぞれ接続されている。また、上記真空チャンバ
１の」１方の上記電極２に対向する位置には、プロセス
ガスの噴出孔８が多数配設され、このガス噴出孔８には
、プロセスガスの導入管９が接続されている。上記電極
２には、マツチング回路１０を介して高周波電源１１が
接続され、上記静電チャック用電極４には、直流型［１
２が接続されており、上記真空チャンバ１は、アースさ
れている。

また、上記真空チャンバ１の側面には、真空チャンバ１
内の光波長を検出する発光強度検出装置１３がフィルタ
１４を介して取付けられ、この検出装置１３には、検出
された発光強度に基づいて積分演算を行なう演算回路１
５が接続されている。

さらに、上記真空チャンバ１の側面下方には、図示しな
い真空排気装置に接続される排気口１６が形成されてお
り、上記真空チャンバ１の周囲には、加熱ヒータ１７お
よび冷却管１８がそれぞれ巻設され、真空チャンバ１の
温度を制御できるようにしている。

本実施例においては、第２図（ａ）に示すように、Ｓｉ
基板１９上に酸化膜２０を形成し、その表面にＡｌ１−
Ｓｉ２１を１μｍ堆積させ、その上面に所定のフォトレ
ジストパターン２２が施された被処理物２３を、真空チ
ャンバ１内に搬送し、電極２の上面に載置して静電チャ
ック用電極４に直流電源１２から直流電圧を印加するこ
とにより静電的に固定する。この状態で、排気口１６か
ら真空チャンバ１内の真空排気を行ない、ガス導入管９
から送られるプロセスガスをガス噴出孔８から真空チャ
ンバ１内に所定圧力導入しながら、高周波電源１１から
高周波電力を印加してプラズマ放電を発生させ、被処理
物２３のエツチング処理を行なう。上記エツチングは、
第２図（ａ）に示すように、レジストパターン２２が施
されていない部分のＡｌ１−８Ｌ２１をエツチングする
ことにより行なわれ、第２図（ｂ）に示すように、Ａｊ
ｌ−Ｓｉ２１が全て処理され酸化膜２０が露出した時点
でエツチングが終了する。

第３図は本実施例における発光強度検出装置１３により
エツチング量を求める原理を示したもので、Ａｇの１つ
の励起状態からの発光で３９６ｎｍの波長を測定し、発
光強度を検出する場合を示している。第３図（ａ）中、
Ａは他の波長からのバックグラウンドであり、第３図（
ｂ）中、ＢはＡｇの３９６ｎｍの波長、Ｃは酸化膜から
のＳｉの発光強度である。まず、実際のエツチング量（
Ｒさ）Ｍｌを、第３図（ｂ）において検出した発光強度
の積分値１１で割った量、すなわち、単位発光強度積分
値におけるエツチング量ΔＭを求める。次いで、未知の
被処理物のエツチング量Ｍと発光強度ＩＲ１時間Ｔとの
関係を次式で求める。

Ｍ−ΣＩＲｘΔＴＲ×ΔＭ ６Ｍ−Ｍ１／、Ｅ　Ｉ、ＸΔＴ１ 上式により、被処理物をエツチングする場合、そのエツ
チングｍＭを演算回路で算出し、このエツチングｍＭに
基づいてエツチング処理の終了時を検出する。

また、トレンチ壬ツチング等で単一材料のエツチングを
行ない、発光強度に変化が生じない場合は、第３図（ｃ
）に示すように、Ａｆｌからの発光強度りの面積を演算
により求めることによりエツチング量を検出することが
できる。

第４図はエツチング量と発光強度との対応関係を示した
もので、まず、第４図（ａ）に示すように、エツチング
開始時には表面酸化物等の影響で発光強度は緩やかに立
上がり定常状態となる。そして、エツチング中は発光強
度はほとんど変化せず（第４図（ｂ））　、エツチング
が終了時点に近付き下地材料の酸化膜２０が露出してく
ると発光強度が減少し、その代りに酸化膜２０の発光強
度が上昇する（第４図（Ｃ））。完全にＡｌ１−Ｓｉ２
１が除去されると、酸化膜２０の発光強度が定常となる
（第４図（ｄ））。

したがって、本実施例においては、発光強度を検出し、
この発光強度の時間積分値に基づいてエツチング量を測
定し、エツチングの終了時を検出するようにしているの
で、単に発光強度の差によりエツチング終了時を検出す
る場合に比べて、発光強度の変動による影響を受けず、
極めて正確な検出を行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明に係るプラズマエツチング装置
は、真空チャンバにガスプラズマから発生する波長の発
光強度を検出する発光強度検出装置を配設するとともに
、上記発光強度検出装置から検出される発光強度を時間
により積分しその積分値により被処理物のエツチング量
を測定する演算回路を設けてなり、上記検出装置および
演算回路により測定された発光強度の時間積分値に基づ
いてエツチング量を測定し、エツチングの終了時を検出
するようにしているので、単に発光強度の差によりエツ
チング終了時を検出する場合に比べて、発光強度の変動
による影響を受けず、極めて正確な検出を行なうことが
できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図はそれぞれ本発明の一実施例を示した
もので、第１図はプラズマエツチング装置の構成図、第
２図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ工ッチングの説明図、第
３図（ａ）　、　（ｂ）＋　　（ｃ）はそれぞれ発光強
度と時間との関係を示す線図、第４図（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ被処理物のエツチング状態と
発光強度との関係を示す説明図である。 １・・・真空チャンバ、２・・・電極、４・・・静電チ
ャック用電極、８・・・ガス噴出孔、９・・・ガス導入
管、１３・・・発光強度検出装置、１５・・・演算回路
、２０・・・酸化膜、２１・・・Ａｌ−５ｔ、２２・・
・レジストパターン、２３・・・被処理物。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 時間 ８寺　間 ８寺　間 逃３図 時間　　　　　　１９′ （ｂ） θ （Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空チャンバ内に配設された電極に被処理物を固定し、
   上記電極に高周波電力を印加するとともに、真空チャン
   バ内にプロセスガスを導入しながらプラズマ放電を発生
   させて、上記被処理物のエッチングを行なうプラズマエ
   ッチング装置において、上記真空チャンバに上記ガスプ
   ラズマから発生する波長の発光強度を検出する発光強度
   検出装置を配設し、上記発光強度検出装置から検出され
   る発光強度を時間により積分しその積分値により被処理
   物のエッチング量を測定する演算回路を設けたことを特
   徴とするプラズマエッチング装置。