JPH0452288A

JPH0452288A - エッチング装置

Info

Publication number: JPH0452288A
Application number: JP16363690A
Authority: JP
Inventors: Teruhiko Takahashi; 高橋　照彦
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-06-21
Filing date: 1990-06-21
Publication date: 1992-02-20

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】〔概　要〕平行電極を備えたエツチング装置に関し、電極間のプラ
ズマ密度を一定にして均一なエツチングを行うことを目
的とし、エツチングチャンバの中に対向して配設される２つの電
極間の距離を検出する距離検出手段と、該距離検出手段
の検出データと目標値とを対照して前記電極間の距離の
補正量を設定する電極補正量設定手段と、該補正量設定
手段から出力された補正量分だけ、前記電極の少なくと
も一方を移動して電極間距離を変更する電極移動手段と
を含み構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、エツチング装！に関し、より詳しくは、一対
の平行平板電極を備えたエツチング装置に関する。

〔従来の技術〕

基板上に形成された膜をパターニングしたり除去する場
合に使用されるドライエツチング装置は、例えば第３図
に示すように、ガス導入口ａと排気口すを備えたチャン
バＣと、このチャンバＣ内に設けられた支持電極ｄとこ
れに対向する対向電極ｅと、対向電極ｅに接続する高周
波を源ＲＦとを有しており、減圧されたチャンバＣ内に
導入されたエツチングガスをｔｉｄ、ｅ間でプラズマ化
し、支持電極ｄに載置された半導体基板Ｗ表面の膜をエ
ツチングするように構成されている。

また、高周波電源ＲＦから対向電極ｅに到る送電路中に
は整合器ｇが取付けられ、この整合器ｇは、負荷の変動
に対して自己インピーダンスを変化させることにより、
２つの電極ｄ、ｅ間に印加される高周波電圧を一定にし
てエツチングレートやエツチング分布を均一に保持する
ように構成されている。

ところで、このような装置においては、支持電極ｄと対
向電ｔｌｊｉｅの間隔を例えばＬｏｗと狭くして、その
間に発生するプラズマの密度を高め、エツチングレート
を大きくすることが行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、対向電極ｅは、活性化したイオンの衝撃を受
けて消耗することがある。

例えば、炭素よりなる対向電極ｅを使用し、エンチング
ガスにＣＰ、　、ＣＨＦ、等を用イテ５ｉｏ２１１Ｉを
エツチングすると、８０時間程度使用された対向電極ｅ
の下面が数■程度削り採られるため、２つの電極ｅ、ｄ
間の距離が大きくなり、プラズマ密度が減少してエツチ
ングレートが低くなることが確認されている。

ところで、整合器ｇは、負荷変動に対応して電極ｄ、ｅ
間の電圧が常に一定になるように作動するが、電極ｅ、
ｆ間の広がりによるプラズマ密度の変化には対応できな
い。

従って、２つの電極ｄ、ｅ間に印加される高周波電圧が
一定であるにもかがわらず、電極間距離の変動によって
プラズマ密度が変化し、エツチングの精度が低下すると
いった問題が発生する。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって
、電極間のプラズマ密度を一定にして均一なエツチング
を行うことができるエツチング装置を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記した課題は、第１図に例示するように、エツチング
チャンバ１の中に対向して配設される２つの電極４．５
間の距離を検出する距離検出手段ＩＩ、１２．２１．２
２と、該距離検出手段の検出データと目標値とを対照し
て前記電極４．５間の距離の補正量を設定する電極補正
量設定手段Ｉ３．２３と、該補正量設定手段１３．２３
から出力された補正量分だけ、前記電極４．５の少な（
とも一方を移動して電極間距離を変更する電極移動手段
６．７を備えたことを特徴とするエツチング装置、また
は、エツチングチャンバ１の中に対向配設される第一及
び第二の電極４．５と、該第一の電極４と該第二の電極
５の少なくとも一方に接続される高周波電源８と、前記
第一の電極４或いは前記第二の電極５の反射波の電圧値
を検出する反射波電圧値検出手段１１．２１と、予め調
査した電極間距離に対する反射波電圧値と前記反射波の
電圧値とを対照して、前記第一及び第二の１ｔ８ｉ間の
距離を求める距離検出手段Ｉ２．２２と、該距離検出手
段ｌ２．２２の検出データに基づいて前記第一の電極４
または前記第二の電極５の補正量を設定する電極補正量
設定手段１３．２３と、該電極補正量設定手段１３．２
３により設定された補正量だけ前記第一の電極４又は前
記第二の電極５を移動させる電極移動手段６．７とを備
えたことを特徴とするエツチング装置によって達成する
。

係があり、種々の電極についてその特性を予め調査して
お（必要がある。

従って、電極４．５間に発生するプラズマによって電極
４．５が薄層化されても、ｔ＃ｆｉｒｊＩの距離を常に
一定に保つことができ、その間に発生するプラズマの密
度を変えずにエツチングが行われることになり、エツチ
ング精度が良くなる。

〔作　用〕

本発明によれば、２つの電極４．５間の距離を検出して
、その距離が目標値と相違する場合には、電極４．５の
補正量を求めてその分だけ電極４．５を移動させ、電極
間の距離を目標値と一致させるようにしている。

また、第２の発明によれば、予め調査した電極の反射波
電圧値に対する電極間距離のデータと、実測した反射波
電圧値とを対照して、電極間の距離を検出し、電極間距
離性を補正するようにしている。この場合、電極からの
反射の電圧値は、電極間の距離の増大に伴って大きくな
るといった関〔実施例〕そこで、以下に本発明の詳細を図面に基づいて説明する
。

第１図は、本発明の一実施例装置を示す構成図であって
、図中符号１は、ガス導入口２と排気口３とを備えたエ
ツチングチャンバで、その底部には、基板Ｗを載置する
ための支持電極４が設けられ、また、エツチングチャン
バｌ内の上部には、支持電極４上面に対向する対向電極
５が上下方向に移動可能に取付けられており、電極間距
離を変更し得るように構成されている。

６は、エツチングチャンバ１の上部に取付けられた電極
移動器で、この電極移動器６は、支持電極４上面に対し
て垂直方向に進退可能な支持杆７を有しており、後述す
る電極移動制御器８により指示された量だけ支持杆７を
移動し、支持杆７の先端に取付けた対向電極５の位置を
修正するように構成されている。

９は、高周波電圧を対向電極５と支持電極４の間に印加
する１ｉｓで、この１ｉｆｉ９から対向電極４に到る送
電経路中には、対向電極５から反射する電圧の大きさや
位相に基づいて自己インピーダンスを変化させることに
より印加電圧値を一定に保つ整合器１０が取り付けられ
ており、この整合器１０により負荷の変動に対応して整
合をとるように構成されている。

上記した１ｉ極移動制御ＩＢＢは、電極移動器６を駆動
して対向電極５と支持電極４との距離を一定に保持する
もので、後述される反射波電圧値検出回路１１と、電極
間距離演算回路１２と、電極補正量設定回路１３を有し
ている。

上記した反射波電圧値検出回路ＩＩは、対向電極５から
反射された反射波の電圧値を検出するもので、検出した
その電圧値を電極間距離演算回路１２に出力するように
構成されている。

また、電極間距離演算回路１２は、対向電極５と支持電
極４との距離を演算するもので、予め調査した電極間距
離と反射波電圧値の関係を示すデータと、実測した電圧
値とを照合して支持電極４と対向電極５の間の距Ｉｔ　
７！ｒを求めるように構成されている。この場合、対向
電極５と支持電極４が離れるほど反射波の電圧は大きく
なるといった外賓があり、各種の対向電極５について電
極間距離と反射波電圧値との関係を調べておく必要があ
る。

この電極間距離演算回路１２による演算は、整合器１０
による調整を終えた後、あるいは、整合器１０の調整と
交互に行うように構成しておく。

上記した電極補正量設定回路１３は、電極間距離の目標
値ｌ・と、電極間距離演算回路１２の演算データ！、と
の差を求め、演算データ１１が目標値１．より大きい場
合には電極移動器６の支持杆７をその差分だけ下降させ
、また、電極間距離の目標値１０が演算データ！！１よ
り大きい場合には支持ｒＪＩ７をその差分だけ上昇させ
ることにより、最終的に電極間路Ｈｐ、と目標値Ｅ０が
一致するように構成されている。

なお、図中符号１４は、支持電極４を取り付けるととも
にエツチングチャンバｌを載せる基台、Ｍは、基板Ｗの
上に積層された被エツチング膜をを示している。

次に、上記した実施例装置０作用について説明する。

炭素よりなる対向電極５を電極移動器６の支持杆７に取
付け、支持電極４との距離を例えば１０■程度の位１に
設定する。

そして、被エツチング膜ＭとしてＳｉＯ□膜を形成した
基板Ｗを支持電極４に載せた後、エツチングチャンバ１
を基台１４に設置して電極４．５等を覆い、ついで、そ
の中の空気を排気口３がら抜いて約１　、　８　Ｔｏｒ
ｒまで減圧する。また、周波数３８０ｋＨｚ、出力８０
０Ｗの高周波電源９から対向電極５に高周波電圧を印加
する。

このような状態で、ガス導入口２からＣＦ４　、ＣＨＦ
、及びＡｒのガスをそれぞれ６０．６０．１１０００５
ＣＣ導入して、これらを支持電極４と対向電極５と間に
供給してプラズマ化し、被エツチング膜Ｍのエツチング
を開始する。

また、エツチングを開始する直前に整合器ＩＯにより、
電極間の電圧を所定の値に保持する。

そしてこの後に、電極移動制御器８を作動させると、反
射波電圧値検出回路１１は、対向電極５から反射波を入
力してその電圧値を検出し、また、電極間距離演算回路
１２は、反射波の電圧値と予め調査したデータとを照合
して、支持電極４と対向電極５の距離１１を求め、この
距離データを電橋補正量設定回路Ｉ３に出力する。

また、電極補正量設定値回路１３は、目標となる電極間
距離１０と実際の電極間距離１．との差を求め、測定値
２Ｉが大きい場合には対向電極５をその差分だけ下降さ
せ、電極間距離を目標値！。

とする、また、実測値２１よりも目標値が大きい場合に
は、対向電極５を上昇させて電極間距離を目標値１．と
する。

例えば、対向電極５を交換した直後であって、対向電極
５が支持電極４に僅かに近づいている状態では、電極補
正量設定値回路１３は、対向電極５が支持電極４から離
れるように支持杆７を移動させるような信号を電極移動
器６に出力することになる。また、エツチングの通算時
間が増えるにつれて対向電極５が薄層化する場合には、
対向電極５を支持電極４に近づけるように支持杆７を移
動させることになる。

なお、炭素よりなる対向電極５を用いて５ｉｏＪＩｌを
エツチングする場合、電極間距離を１０−にしたところ
、その厚さは時間の経過とともに減少し、８０時間で３
閣程度薄くなり、これにともない反射波の電圧値が大き
くなることが確認されている。

このように、対向電極５に印加される電圧を調整機ＩＯ
によって＃ｉＩ整するとともに、対向ｉｉ極５と支持電
極４の距離を電極移動器６及び電極移動制御器８により
調節するようにしたエツチング装置においては、電極４
．５間に印加される電圧が一定となり、また、電極４．
５間に発生するプラズマ密度も一定となり、エツチング
の再現性が良くなり、その精度が向上する。

ところで、上記した実施例では、電極間距離を具体的に
設定して対向ｉＩｔ極５の位置を修正するようにしたが
、反射波電圧Ｖ１を基準電圧Ｖ０と比較することにより
対向電極５を移動修正することも可能である。

即ち、第２回に示すように、対向電極５と電極移動器６
との間に設けられる電極移動制’ａＨ１Ｂを、後述する
反射波電圧値検出回路２１、電極間距離判別回路２２、
電極補正量設定回路２３によって構成する。

上記した反射波電圧値検出回路２１は、対向電極５から
反射した反射波の電圧値■１を検出するように構成され
いている。

また、電極間距離判別回路２２は、対向電極５の反射波
電圧値■１の大きさが基準電圧値ｖ０前後の許容範囲外
であればその電圧値■１を電極補正量設定回路２３に出
力する一方、許容範囲内であれば出力を停止する。その
基準電圧ＭＶ０は、支持電極４と対向電極５との距離を
目標値１０に設定した場合において、対向電極５から反
射される電圧の値を予め実測して求めたものである。

上記した電極補正量設定回路２３は、電極間距離判別回
路２２を介して入力した電圧値■、と基準値■。の大小
を比較して電極移動器６に移動量を指示するもので、入
力値が基準値■。よりも大きい場合には、対向電極５を
一定量だけ支持電極４に僅かに近づかせる一方、入力値
が基準値■。

よりも小さい場合には、対向電極５を支持電極４から一
定量遠ざかせるように構成されている。この場合の移動
量は例えば０．５ｍと小さくする。

これにより、電極間距離が所望の位置となるまで対向電
極５を僅かずフ移動させるといった動作を連続的に繰り
返すことになり、対向電極５が許容誤差の範囲となった
場合にその移動を停止させることになる。

なお、上記した２つの実施例では電極間の距離を対向電
極５から反射される電圧の大きさに基づいて検出するよ
うにしたが、対向電極５の下面に沿ってレーザ光を通過
させ、その通過量を測定する等の手段によって対向電極
の位置を検出し、そのデータに基づいて電極間距離を修
正することも可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、２つの電極間の距離
を検出して、その距離が目標値と相違する場合には、電
極の補正量を求めてその分だけ電極を移動させ、電極間
の距離を目標と一致させるようにしたので、電極が薄層
化しても電極間の距離を一定にし、その間に発生するプ
ラズマの密度を変えずにエツチングを行うことができ、
エツチングの再現性を良くすることが可能になる。

また、第２の発明によれば、予め調査した電極の反射波
電圧値に対する電極間距離のデータと、実測した反射波
電圧値とを対照して、電極間の距離を検出するようにし
たので、エツチングの最中であっても容易に電極間距離
を測定できるために、常に！極を調整することができ、
エツチング精度をさらに高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の装置を示す構成図、第２図は、本発明の第２実施例の装置を示す構成図、第３図は、従来装置の一例を示す構成図である。（符号の説明）１・・・エツチングチャンバ、２・・・ガス導入口、３・・・排気口、４・・・支持電極、５・・・対向電極、６・・・電極移動器、７・・・支持間、８・・・電極移動制御器、９・・・高周波電源、１０・・・整合器、１１・・・反射波電圧値検出回路、１２・・・電極間距離演算回路、１３・・・電極補正量設定回路、２１・・・反射波電圧値検出回路、２２・・・電極間距離判別回路、２３・・・電極補正量設定回路、出　願　人　　富士通株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）エッチングチャンバ（１）の中に対向して配設さ
れる２つの電極（４、５）間の距離を検出する距離検出
手段（１１、１２、２１、２２）と、該距離検出手段の
検出データと目標値とを対照して前記電極（４、５）間
の距離の補正量を設定する電極補正量設定手段（１３、
２３）と、該補正量設定手段（１３、２３）から出力さ
れた補正量分だけ、前記電極（４、５）の少なくとも一
方を移動して電極間距離を変更する電極移動手段（６、
７）を備えたことを特徴とするエッチング装置。
（２）エッチングチャンバ（１）の中に対向配設される
第一及び第二の電極（４、５）と、該第一の電極（４）と該第二の電極（５）の少なくとも
一方に接続される高周波電源（８）と、前記第一の電極
（４）或いは前記第二の電極（５）の反射波の電圧値を
検出する反射波電圧値検出手段（１１、２１）と、予め調査した電極間距離に対する反射波電圧の値と前記
反射波の電圧値とを対照して、前記第一及び第二の電極
間の距離を求める距離検出手段（１２、２２）と、該距離検出手段（１２、２２）の検出データに基づいて
前記第一の電極（４）または前記第二の電極（５）の補
正量を設定する電極補正量設定手段（１３、２３）と、該電極補正量設定手段（１３、２３）により設定された
補正量だけ前記第一の電極（４）又は前記第二の電極（
５）を移動させる電極移動手段（６、７）とを備えたこ
とを特徴とするエッチング装置。