JPH0587943U - ドライエッチング装置の終点検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光量を自動的に調節し、光量調節時間を短縮
する。 【構成】 光量調節部Ａに回転変位に従って連続的に光
量を変化させる光通過孔１９を有する光量調節板４を設
置し、光強度−電気信号変換素子７の出力信号が設定器
１２の設定出力に合致するよう光量調節板４をモータ９
により回転制御する自動制御系８を設け、合致時に光強
度−電気信号変換素子７の出力を自動制御系８より電気
信号処理装置１６に切換スイッチ１３で切換える構成と
する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は半導体製造装置の１つであるドライエッチング装置のエッチング終了 点を検出する終点検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図４は従来の終点検出器の１例の構成説明図である。 この従来例は、図４に示すようにドライエッチング装置１のプラズマ光の光量 を光量調節部Ａで調節し、この光量調節された光のうち特定波長の光のみ光学フ ィルタ６により取出す。

【０００３】 この特定波長の光の強度を光電子増倍管７により電気信号に変換し、この電気 信号をマイクロプロセッサ１６に入力して光強度の変化分を求め、エッチング終 了点を判定するのであるが、光量調節Ａに直径の異なる光通過孔１９を有する複 数の孔あき板２０Ａ〜２０Ｄの１つを人為的に選んでセットし、光電子増倍管７ に導入する光量が適切になるようこれらの孔あき板２０Ａ〜２０Ｄを人為的に変 換していた。

【０００４】 孔あき板２０Ａ〜２０Ｄを変換する理由について述べる。 図５は光電子増倍管に入力する光の強度（光のエネルギー）と光電子増倍管の 出力電流の関係を示す図である。 図５のａの三角形で示す範囲は終点検出器のマイクロプロセッサ１６で処理で きる光の強度の変化範囲を示したもので、終点検出器の構成（使用部品の特性や それらの使用方法）で変る。直線ａ₁ の傾きは光電子増倍管７の光電面及びダイ ノートに印加する電圧の大きで決定する。

【０００５】 図５のｂで示す範囲はある条件でエッチングを行った時（終点検出時）に目的 とする光（通常、特定波長を光学フィルタ６で選択する）の強度の変化範囲であ る。 図５のｃで示す範囲は、図５のａの三角形で示す範囲に入っていないため、マ イクロプロセッサ１６で処理することができない。

【０００６】 マイクロプロセッサ１６で図５のｂで示した範囲の光の強度の変化を全て処理 できるようにするためには、図５のａで示した範囲を図５で右にずらすか図５の ｂで示す範囲を左にずらせばよい。

【０００７】 前者は光電子増倍管７の特性や構成部品の性能で一律に決められたものである ため実現が困難である。後者は光の強度を小さくすればよいので簡単である。 図４の複数枚の孔あき板２０Ａ〜２０Ｄを選択変換する理由は、図５のｂで示 す範囲を左にずらすことである。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

かくして従来はこの複数の孔あき板２０Ａ〜２０Ｄを光の強度の変化に合せて 人為的に変換していた。又、孔１９の大きさは２ｍｍ，１ｍｍ，０．５ｍｍ・・ ・などと不連続であるためその範囲もステップ状に変化し、光電子増倍管に入力 する光量を連続的に調節することができない。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案終点検出器は、上記の課題を解決するため、図１に示すようにドライエ ッチング装置１のプラズマ光の光量を光量調節部Ａで調節し、この光量調節され た光のうち特定波長の光のみ光学フィルタ６により取出し、この特定波長の光の 強度を光強度−電気信号変換素子７により電気信号に変換し、この電気信号を電 気信号処理装置１６に入力して光強度の変化を求め、エッチング終了点を判定す るドライエッチング装置の終点検出器において、前記光量調節Ａに回転変位に従 って連続的に光量を変化させる光通過孔１９を有する光量調節板４を設置し、前 記光強度−電気信号変換素子７の出力信号が設定器１２の設定出力に合致するよ う該光量調節板４をモータ９により回転制御する自動制御系８を設け、合致時に 前記光強度−電気信号変換素子７の出力を該自動制御系８より前記電気信号処理 装置１６に切換スイッチ１３で切換える構成とする。

【００１０】

【作 用】

ドライエッチング装置１のプラズマ光は光量調節部Ａの光量調節板４の光通過 孔１９を通り、その際光量が調節される。この光量調節された光のうち特定波長 の光のみが光学フィルタ６により取出され、この特定波長の光の強度が光強度− 電気信号変換素子７により電気信号に変換される。

【００１１】 この電気信号が設定器１２の設定出力に合致するよう自動制御系８によりモー タ９が駆動されて光量調節板４が回転制御され、合致した時点でモータ９が停止 され光量調節板４が停止される。この停止時の光量調節板４の光通過孔１９を通 った光量、即ちその回転変位に比例した光量の光のうち特定波長の光が光学フィ ルタ６により取出される。

【００１２】 この特定波長の光の強度が光強度−電気信号変換素子７により電気信号に変換 される。この電気信号は切換スイッチ１３により自動制御系８より電気信号処理 装置１６に切換入力されて光強度の変化が求められ、ドライエッチング装置１の エッチング終了が判定されることになる。

【００１３】

【実施例】

図１（Ａ）は本考案終点検出器の１実施例の構成を示す説明用斜視図、図１（ Ｂ）はその自動制御系の構成を示すブロック図、図２は本考案における光量調節 板の正面図である。 図１において１はドライエッチング装置、２はケース（暗箱）、３はこのケー ス２に形成した光導入口、４はケース２内の光量調節部Ａに設置された光量調節 板で、回転変位に従って連続的に光量を変化させる光通過孔１９を有する（図２ 参照）。

【００１４】 ５はこの光量調節板４の光通過孔１９を通る光量調節された光を伝達する光フ ァイバ、６はこの光ファイバ５より光のうち特定波長の光を取出す光学フィルタ 、７は特定波長の光の強度を電流に変換する光電子増倍管、８は自動制御系、９ はこの自動制御系８により駆動される直流モータ、１０はこの直流モータ９の回 転を光量調節板４の回転軸に伝達するためのベルト，プーリ等による回転伝送機 構である。

【００１５】 １１は光電子増倍管７の電気信号（電流）を電圧に変換する電流−電圧変換用 増幅器、１４はこの増幅器１１の出力電圧と設定器１２により設定された設定電 圧とを比較し、その差電圧を出力する比較器、１５はその出力差電圧を入力して 直流モータ９を駆動するモータ駆動回路、１３は電流−電圧変換用増幅器１１の 出力電圧を比較器１４側からマイクロプロセッサ１６側に切換え入力すると共に モータ駆動回路１５の直流モータ９への出力を遮断する切換スイッチである。

【００１６】 図３は本考案の自動制御系における、フィードバック制御系の説明図である。 １７は比較器１４の出力差電圧があるとき、その出力差電圧を出力するＰＩ増 幅部、１８はこのＰＩ増幅部１７の出力電圧を入力してフィードバック電圧を比 較器１４に入力する伝達関数である。 この伝達関数１８は直流モータ９の駆動，光量調節板４の回転，光電子増倍管 ７の入力光量の変化であり、伝達関数１８の出力電圧，即ちフィードバック電圧 は比較器１４の入力となる。

【００１７】 上記の構成において本実施例の作用を説明する。 設定器１２による設定値は、通常、マイクロプロセッサ１６で処理する光の強 度信号（電気信号）が変化する範囲のほぼ中心値で、例えばその範囲が０〜５Ｖ であれば２．５Ｖとする。 光電子増倍管７の光電面とダイノードに印加する電圧をその印加範囲の中央付 近に設定し、制御動作を開始する。

【００１８】 ドライエッチング装置１のプラズマ光は光導入口３から光量調節部Ａの光量調 節板４の光通過孔１９を通り、その際光量が調節される。この光量調節された光 は光ファイバ５を通り、そのうちの特定波長の光のみが光学フィルタ６より取出 され、この特定波長の光の強度が光電子増倍管７により電流に変換される。

【００１９】 この電流は自動制御系８の電流−電圧変換用増幅器１１により電圧に変換され 、この電圧と設定器１２により設定された電圧が比較器１４により比較され、そ の差電圧がモータ駆動回路１５に入力されて直流モータ９が駆動され、光量調節 板４が回転伝送機構１０を介して回転される。光量調節板４の回転により光通過 孔１９を通る光量が変えられる。

【００２０】 これによって光電子増倍管７の出力電流が変わり、電流−電圧変換用増幅器１ １の出力電圧が変わる。この出力電圧が設定電圧に合致するまで換言すれば比較 器１４の出力差電圧が零になるまで、直流モータ９により光量調節板４が回転さ れ、合致した時点で直流モータ９が停止され、光量調節板４が停止されて制御動 作が終了する。

【００２１】 制御動作が終了した時点で、光電子増倍管７に入力する光量が適切となるため 、その出力電流が電流−電圧変換用増幅器１１により電圧に変換され、この電圧 は切換スイッチ１３により自動制御系８よりマイクロプロセッサ１６に切換入力 されて光強度の変化が求められ、ドライエッチング装置１のエッチング終了が判 定されることになる。

【００２２】 又、図３を用いてフィードバック制御系の作用を詳述する。 光電子増倍管７の出力電流が電流−電圧変換用増幅器１１により電圧に変換さ れ、設定電圧とフィードバック電圧が比較器１４で比較される。差があればその 差電圧がＰＩ増幅部１７により伝達関数１８に伝えられる。この伝達関数１８の 出力電圧、即ちフィードバック電圧が比較器１４に入力され、この動作がＰＩ増 幅部１７の出力が零になる迄で続く。

【００２３】 ＰＩ増幅部１７の出力が零になり、制御動作が終了した時点で、光電子増倍管 ７に入力する光量が適切となるため、上記のように電流−電圧変換用増幅器１１ の出力電圧が切換スイッチ１３による切換えでマイクロプロセッサ１６に入力さ れてエッチング終了点検出処理に移る。

【００２４】 従来，直径の異なる光通過孔１９を有する複数の孔あき板２０Ａ〜２０Ｄを手 作業で変換し光電子増倍管７に入力する光量を人為的に調節していたのを、本実 施例においては自動的に調節することができ、部品交換作業を不要にでき、又光 電子増倍管７に入力する光量の調節時間を大幅に短縮することができる。

【００２５】 従来と本考案の光量調節時間を比較した結果を表１に示す。

【００２６】

【表１】 上記表１より明らかなように従来の光量調節時間は７５分であったのを本考案 では１５分に短縮することができた。

【００２７】

【考案の効果】

上述のように本考案によれば、光量調節部Ａに回転変位に従って連続的に光量 を変化させる光通過孔１９を有する光量調節板４を設置し、光強度−電気信号変 換素子７の出力信号が設定器１２の設定出力に合致するよう光量調節板４をモー タ９により回転制御する自動制御系８を設け、合致時に光強度−電気信号変換素 子７の出力を自動制御系８より電気信号処理装置１６に切換スイッチ１３で切換 える構成としたので、光強度−電気信号変換素子７に入力する光量を自動的に調 節することができ、部品交換作業を不要にできるばかりでなく、光強度−電気信 号変換素子７に入力する光量の調節時間を大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本考案終点検出器の１実施例の構成を
示す説明用斜視図である。（Ｂ）はその自動制御系の構
成を示すブロック図である。

【図２】本考案における光量調節板の正面図である。

【図３】本考案の自動制御系におけるフィードバック制
御系の説明図である。

【図４】従来の終点検出器の１例の構成説明図である。

【図５】光電子増倍管に入力する光の強度（光のエネル
ギー）と光電子増倍管の出力電流の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ ドライエッチング装置 ２ ケース（暗箱） ３ 光導入口 ４ 光量調節板 ５ 光ファイバ ６ 光学フィルタ ７ 光，強度−電気信号変換素子（光電子増倍管） ８ 自動制御系 ９ （直流）モータ １０ 回転伝送機構 １１ 電流−電圧変換用増幅器 １２ 設定器 １３ 切換スイッチ １４ 比較器 １５ モータ駆動回路 １６ 電気信号処理装置 １７ ＰＩ増幅部 １８ 伝達関数 １９ 光通過孔

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドライエッチング装置（１）のプラズマ
   光の光量を光量調節部（Ａ）で調節し、この光量調節さ
   れた光のうち特定波長の光のみ光学フィルタ（６）によ
   り取出し、この特定波長の光の強度を光強度−電気信号
   変換素子（７）により電気信号に変換し、この電気信号
   を電気信号処理装置（１６）に入力して光強度の変化を
   求め、エッチング終了点を判定するドライエッチング装
   置の終点検出器において、前記光量調節（Ａ）に回転変
   位に従って連続的に光量を変化させる光通過孔（１９）
   を有する光量調節板（４）を設置し、前記光強度−電気
   信号変換素子（７）の出力信号が設定器（１２）の設定
   出力に合致するよう該光量調節板（４）をモータ（９）
   により回転制御する自動制御系（８）を設け、合致時に
   前記光強度−電気信号変換素子（７）の出力を該自動制
   御系（８）より前記信号処理装置（１６）に切換スイッ
   チ（１３）で切換える構成とするドライエッチング装置
   の終点検出器。