JPH03272136A - ドライエッチング装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体デバイス製造に係り、微細なパターンを
再現性よく形成するエツチング装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体デバイスの高集積化に伴い、形成するパターンの
寸法も微細化し、現在では０．８μｍ〜０．５μｍの寸
法となっている。これらの微細パターンはプラズマを用
いた物理化学反応でエツチングが進むドライエツチング
によりエツチングして形成している。

このパターン寸法を高精度化するには、プラズマ発生圧
力を低圧化することが有効であり、マイクロ波を用いた
プラズマ方式が適している。

このマイクロ波を用いた方式に関しては特開昭５６−１
３４８０号、特開昭６３−１０３０８８号公報などに示
さ九ている。

また、半導体デバイス製造では、微細なパターンを形成
するとともに、さらに、その微細パターンを再現性よく
安定して形成することも要求される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術ではこの再現性よく微細パターンを形成す
るという点に対して考慮されておらず、寸法精度が基準
をはずれるという問題があった。

本発明の目的は処理の状況をモニタし、寸法精度の劣化
を事前に検知して警報を発するなどし、常に、寸法精度
よくエツチングできる状況でだけエツチングし、半導体
デバイス製造の歩留まりを向上することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明ではエツチング処理
室にマイクロ波を供給する部分に負荷インピーダンス測
定装置を取付け、処理時の負荷インピーダンスを調べ、
これが基準範囲から外れた場合には警報を発するように
した。

〔作用〕

ドライエツチング装置ではエツチング処理を繰返すと処
理室内には反応生成物が付着する。

反応生成物がマイクロ波を導入する窓部に付着するとそ
れによりマイクロ波が反射されるなど影響され、処理室
内へのマイクロ波の入射状況が変化し、エツチング処理
の均一性などに影響が出る。

また、付着した反応生成物からはガスが放出されるため
、処理室内のガスはエツチングガスと反応生成物からの
放出ガスの混合ガスとなる。このようになるとプラズマ
により発生する反応種等も変化し、エツチング特性に影
響し、再現性のよいエツチングができなくなる。

プラズマへのマイクロ波の吸収はプラズマ化されている
ガスの種類により異なる。これはガスが異なるとイオン
化エネルギ、衝突断面積等が変化するためである。従っ
て、エツチングガスと放出ガスの混合状態になると、マ
イクロ波の吸収状況がエッチグガスのみの場合に比べ変
化する。

このように反応生成物が付着し、エツチング特性に影響
を与えるようになると、先に述べたように、マイクロ波
の反射、マイクロ波のプラズマへの吸収が変化する。こ
れらの変化は電気回路という面から見るとプラズマ発生
部という負荷のインピーダンスが変化することを意味す
る。従って負荷のインピーダンスを測定することにより
、マイクロ波のプラズマへの吸収状況の変化が検出でき
、再現性のよいエツチングができる状態であるかどうか
の判別ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

エツチング処理室１にはマイクロ波透過窓２゜°３　。

ステージ電極３．ガス供給管４．排気管５が設けられて
いる。マイクロ波透過窓２は石英でできており、真空シ
ール構造で取付けられている。エツチング処理室１はこ
のように真空シール構造に作られており、排気管５によ
り図示しない排気系で内部を真空に排気できるようにな
っている。

ステージ電極３は絶縁材６によりエツチング処理室１と
は絶縁されており、高周波電源７が接続されている。

マイクロ波透過窓２の上には空洞共振器８が取付けてあ
り、その底面に設けたスロットアンテナ面９がマイクロ
波透過窓２に接近して設けられている。空洞共振ａ８は
ＴＭｏ１モードに設定されており、ＴＥ１ｏモードであ
る導波管との結合をよくするため空洞共振器８に対し導
波管を偏心して取付けている。

マイクロ波の供給部はマイクロ波発振器１０゜アイソレ
ータ１１．ダミロード１２．スリースタブチューナ１３
．インピーダンス測定器１４よりなっている。マイクロ
波発振器１０で発振したマイクロ波はスリースタブチュ
ーナにより負荷とのインピーダンスを整合するようにな
っている。しかし、反射が発生するとマイクロ波発振器
が破損する可能性があるため、アイソレータにより反射
波がマイクロ波発振器に戻らずダミロード１２で消費さ
れるようになっている。インピーダンス測定器１４は空
洞共振器８内で共振してスロットアンテナ面９から放射
されるマイクロ波がプラズマに吸収される系のインピー
ダンスを測定する。測定データは警報盤１５に伝達され
、設定値上を越えると警報を発するようになっている。

次に本発明における動作を説明する。

エツチング処理室１内は排気管５により排気され、ガス
供給管４よりエツチングガスが供給されて一定圧力に保
たれている。ウェハ１６はステージ電極３上に設置する
。マイクロ波発振器１０よリマイクロ波を発振し、空洞
共振器８で共振させ、スロットアンテナ面９よりエツチ
ング処理室ｌ内に放射する。

このマイクロ波により、エツチングガスはプラズマ状態
となる。ステージ電＠３には高周波電源７より高周波バ
イアスが印加され、プラズマからウェハ１６に入射する
イオンのエネルギをコントロールするようになっている
。プラズマ化され励起種やイオンとなったエツチングガ
ス、加速されウェハに入射するイオン等の物理、化学反
応によりエツチングが進行する。この時、プラズマ中で
はエツチングガスやエツチングにより生じた反応生成物
などが反応し、蒸気圧の低い物質が生成され、エツチン
グ処理室１の内面やマイクロ波透過窓２に付着する。

これらの付着量が増えると、エツチング処理中にこれら
の付着物がプラズマの作用などにより再度分解され、処
理室内に放射される。

マイクロ波を用いたエツチング装置は精度よくエツチン
グするために１ｐａ＝０．１ｐａの低い圧力でエツチン
グ処理をする。そのため、供給ガス量も少なく、処理室
内における付着物から放出されるガスの分圧比は高くな
る。その結果、プラズマ中で発生する励起種も変化し、
エツチング特性にも影響する。

このように、処理室内のガス組成が変化すると、プラズ
マへのマイクロ波の吸収が変化する。この変化はマイク
ロ波の負荷インピーダンスの変化となるため、インピー
ダンス測定器１４によりインピーダンスの変化として検
出される。

また、マイクロ波放射窓２に付着した付着物の電気絶縁
性が低かったりすると、この面でマイクロ波が反射され
るため、処理室内へのマイクロ波の放射状況が異なり、
エツチングの均一性などの特性に影響する。この場合も
、マイクロ波が反射されるため、負荷のインピーダンス
が変化する。

従って、この場合にも、インピーダンス測定器１４によ
り、インピーダンスの変化として検出さ。

れる。

このインピーダンスの変化とエツチング特性への影響の
関係を調べ、エツチング精度に影響しない範囲を警報盤
１５に設定する。

これによりエツチング精度に影響する前に、処理室内の
状態変化が把握でき、事前にクリーニング処理を行うこ
とで付着物を除去し、安定に精度のよい処理を行うこと
ができる。

本実施例ではエツチングを中心に説明したが、処理を繰
返すことにより処理室内のプラズマの状態が変化する問
題であれば、エツチング以外でも適用可能であることは
明らかである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高精度のエツチングが再現性よくでき
るので半導体デバイスを歩留まりよく製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図である。 ｌ・・・エツチング処理室、 ２・・・マイクロ波透過窓、 ８・・・空洞共振器、 ９・・・スロットアンテナ面、 １０・・・マイクロ波発振器、 １４・・・インピーダンス測定器、 １６・・・ウェハ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．マイクロ波を用いてプラズマを発生し、ドライエッ
   チング処理をするドライエッチング装置において、 プラズマ発生部に供給するマイクロのインピーダンスを
   測定する手段を設けたことを特徴とするドライエッチン
   グ装置。