JPS5884431A - 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】 本発ｖ４は、プラズマエツチング装置、特にプラズマエ
ツチングによるドライエツチング装置に関するものであ
る。

半導体装置等の製造分野において、金属、半導体あるい
は絶縁物等の微細加工に用いられているドライエツチン
グ技術における一つの重要な要素はエツチング終了点の
検出である。所定の層がエツチング除去され終った時、
即ち、エツチング終了点にタイ電ングよくエツチング反
応を終了させることは、エツチングにより形成すべきパ
ターンの微細化に伴ない、又、製造工程の自動化の丸め
にも益々重要となっている。

従来、ドライエツチングでのエツチング終了点の検出方
法として、エツチング部で形成される放電プラスｉから
の発光スペクトルの変化を検出する方法が知られている
。仁の方法は、エツチングされるぺ趣試料その亀のがプ
ラズーｖｌｌｃ曝されているいわゆる平行平板型のプラ
ズマエツチング装置の場合に、第１図に示す如くエツチ
ング室１１に設けられた窓１２を通じて放電プラズマ１
３からの発光を検出機構１４により検出測定することに
よシ行われてきえ。尚図において１５はガス供給管、１
６は試料、１７は排気管を示す。

しかし、試料が放電プラズマに直接−されない方式、即
ち、活性基実生用の放電部とエツチング部とが配管によ
り結合されてはいるが一体とはなりていない方式や、所
謂エッチトンネル型と称して円筒飄真空槽の周囲でのみ
放電プラズマを発生させる方式がある。

第２図は、藺者の方式のプラズマエツチング装置の一例
の断面略図を示したものである。図において２２は放電
プラスｉ発生部、２３は放電プラダ１発生のための電極
、２４は高周波電源、２５はガス供給口、２６はエツチ
ング部、２７は排気管である。

仁のような方式では放電部２２は試料１６よりもガスの
流れの上流の方に配置されるので、エツチングによって
生じた被エツチング材料の構成元素を含むガスが放電部
に拡散する割合は低く、又エツチングによるエツチング
部での活性基湯度の減少も放電部には殆ど伝わらず、従
って放電部での発光スペクトルに著しい変化が生じない
ため第１図に示すような発光スペクトル検出法は殆ど役
に立九なかった。

本発明の目的は、上述の如〈従来の放電発光スペクトル
検出法が適用困難であった方式のプラズマエツチング装
置に対しても放電発光スペクトルの検出を可能ならしめ
る新規なプラズマエツチング装置を提供するものである
。

本発明によ・るプラズマエツチング装置は、エツチング
作用を有する活性基を形成するためＯ第１の放電部と、
エツチング部と排気ポンプとの間に設けられ九第２の放
電部と、該第２の放電部で発生するプラズマからの放射
光の発光スペクトル強度を検出する機構とを具備するこ
とを特徴とするものである。

以下本発明によるプラズマエツチング装置の実施例を図
を用いて詳細に説明する。第３図（１）は本発明による
プラズマエツチング装置の一実施例の断面略図である。

即ち、第２図に示した従来のエツチングのための活性基
形成の丸めの第１の放電プラズマ発生部２２とエツチン
グ部２６とが分離されている装置の排気管部３１に第２
の放電部３２と、諌放電部３２からの発光を検出する丸
めの検出機構３３とを設けてあシ、かつ、第１の放電部
２２で放電プラズマを発生せしめるための高周波電源２
４の出力は、該第２の放電部３２からの発光スペクトル
検出機構３３からの信号によ動制御される。又、第２の
放電部３２からの放電プラズマ３７がエツチング室内に
侵入するのを紡ぐ丸め金網状のシールド、［３４を付加
しえものである。

前記ｔｇｘｏ放電部３２の詳細はｊ１３１ＥＩ（ｂ）の
斜視図に示した如く、新たな高周波電源３５に接続され
た１対の電極３６が石英製排気管３１麿の外側に接触し
ている。第２の放電部３２において形成された放電プラ
ス−ｖ３７から放射される発光は電極３６間から電極に
平行に横方向に取出され検出機構によ）検出される。・ 第３図（Ｃ）は、第２の放電部のもう一つの実施態様を
示したものである。本実施態様においては、放電プラズ
マ３７を生せしめるための高周波電力の供給を石英製排
気管３１鳳に巻きつけたコイル３８による誘導結合によ
って行りたものである。

本構造においては、発光スペクトル検出機構３３は、放
電部の石英排気管の軸方向に配置されているので放電領
域を長くすると検出機構に入射する発光強度が増加し感
度の向上に有効である。この様に広い領域で放電プラズ
マな生ぜしめる丸めに第３図（ｂ）で示した様な容量結
合を用いてもよく、その場合は放電部の長さを持つ電極
を使用すればよい。

第４図は、本発明による装置を多結晶シリコン膜のエツ
チングに用いた場合の発光スペクトル強度変化の１例を
示したものである。エツチングガスとして四フッ化炭素
（ＣＦ４）Ｋ２−酸素（００を混合させ九ガスを用いた
。光学レンズ、干渉フィルター、シリコンフォトセル等
から構成される検出機構を用いて波長７０４　ｎｆｆ１
のスペクトル強度の時間変化４１を示し九ものである。

波長７０４ａｍの発光は四７ツ化炭素（ＣＦ４）がプラ
ズマによシ解離して形成されるフッ素（Ｆ）からの発光
である。

第１の放電部において形成されたフッ素は、エツチング
中においては多結晶シリプンと反応して四フッ化ケイ素
（ＳｉＦａ）として消費されるので多結晶シリコン層の
エツチングが終了するとフッ素機度、従りてフッ素から
の発光（波長７０４　ｎｍ）が増加するはずである。第
４図の曲線４１は、エツチング終了点ｔｅにおいて波長
７０４　ｕｒｎ　Ｏ発光強度の著しい増加が観測されて
お夛、この予想通夛になっていることを示している。本
結果を用いて、エツチング終了点ｔｅに達した時に第１
の放電部への高周波電力の供給が自動的に停止される機
構を用いて再現性チェックゼ１０ロットについて行い本
発明による装置が極めて有効であることを確認した。

本実施例におりては、第２の放電部での放電プラズマ形
成のための電源を第１の放電部用のものと別個に設けた
が、第１の放電部用のものを共用してもよい。

とのようなエツチング装置においては、エツチング部よ
りガスの流れの下流に発光スペクトル強度検出用の新な
放電部が設けられているので、放電を独立に制御するこ
とができエツチングによシ発生したガスを放電せしめ固
有の発光を効率よ〈生ぜしめ得るだけでなくエツチング
による活性基機度の減少も発光スペクトル炭化に敏感に
反映せしめ得る。

更にこのようなエツチング装置においては、第２０放電
部は試料のエツチングには何の影響４与えないので発光
強度を上げるため放電強度を上げたシ（たとえば、磁場
を加えたり、マイク田波放電を利用したシして）、また
放電部の構造を発光スペクトルの検出に適した構造にす
る等、使用方法及び構造の自由度が増加するという利点
もある。

従って、本発明による構造は、従来の発光スペクトル検
出法が利用されていえ平行平板型のドライエツチング装
置にも効果的に適用することができる。

本発明によると、以上説明したように放電発光スペクト
ルの検出可能なプラズマエツチング装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は発光スペクトル強度検出機構を備えた従来の平
行平板型プラズマエツチング装置の断面略図、第２図は
活性基発生用の放電部とエツチング部とが分離され九従
来のプラズマエツチング装Ｊ−面略図、第３図（１）は
本発明プラズマエツチング装置の一実施例の断面略図、
第３＠１（ｂ）け１ｆＪ３図（、ｌ）における第２の放
電部の一実施例の斜視略図、第３図（Ｃ）は第３図（１
）における第２の放電部のもう・・・・・・放電プラズ
マ、１４．３３・・・・・・発光スペクトル検出機構、
１７，２８，３１・・・・・・排気管、１６・・・・・
・試料、２４，３５・・・・・・高周波電源。 ｖ３艶（久）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エツチング作用を有する活性基を形成するための第１の
   放電部と、エツチング部と排気ポンプとの間に設けられ
   た第２の放電部と、蚊第２の放電部で発生するプラズマ
   からの放射光の発光スペクトル強度を検出する機構とを
   具備するヒとを特徴とするプラズマエツチング装置。