JP2977054B2

JP2977054B2 - ドライエッチング方法

Info

Publication number: JP2977054B2
Application number: JP3262405A
Authority: JP
Inventors: 地塩輿水
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1991-10-09
Publication date: 1999-11-10
Anticipated expiration: 2014-11-10
Also published as: JPH05102086A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体基板等のドライ
エッチング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
製造工程において、ドライエッチングは微細なパターン
を形成するために欠くことのできない技術となってい
る。このエッチングは、真空中で反応ガスを用いてプラ
ズマを生成し、プラズマ中のイオン、中性ラジカル、原
子、分子などを用いて対象物を除去していく方法であ
る。

【０００３】ところで、エッチング対象物が完全に取り
去られた後においてもエッチングが継続されると、下地
材料が不必要に削られていったり、或いはエッチング形
状が変ってしまうため、これを防止するためにエッチン
グの終点を正確に検出することは非常に重要な事項であ
る。このため従来エッチングの終点を検出する代表的な
方法としては、エッチングによる生成物の発光強度を監
視し、この発光強度の変化を基に終点を判断していた。
例えば二酸化珪素をＣＦ系のエッチングガスによりエッ
チングする場合には、反応生成物である一酸化炭素の発
光強度を監視し、この発光強度変化を基に終点を判断す
る方法が提案されている（特開昭６３−８１９２９号公
報、特開平１−２３０２３６号公報等）。即ち、反応生
成物はエッチング中には反応容器内に存在するがエッチ
ング対象物がなくなると生成されなくなるので、反応生
成物の発光強度は急激に減少する。従って、反応生成物
に由来する特定波長の光強度の減少を捉えればエッチン
グの終点を検出することができる。

【０００４】ところで、エッチングを行なうに当って、
プラズマの安定化を図るために、或いは下地膜やレジス
トに対する選択性を大きくするために、エッチングガス
以外の添加ガスを、エッチングガスに比べて多量に加え
ることが行なわれている。例えばプラズマの安定化を図
るためにＣＦ系ガスにアルゴンを添加することがある
が、このアルゴンガス自体の発光スペクトルは帯状に広
がっており、このスペクトル中に反応生成物である一酸
化炭素のスペクトルが重なって埋れてしまうことがあ
る。

【０００５】従来、分光光度計等の検出装置の感度等の
要請から発光強度は約３００〜９００ｎｍの範囲内で監
視されており、特に一酸化炭素のスペクトルのピークが
認められる４８２．０ｎｍが好適に用いられている。し
かし、このような波長の範囲はアルゴンの強い発光波長
範囲である３００〜８００ｎｍと非常に近似しているた
め、上述のように一酸化炭素の発光スペクトルは、プラ
ズマ自体の発光スペクトル中に埋れてしまい、一酸化炭
素の発光強度を正確に検出することができない。

【０００６】しかも、近年の微細化の傾向の推進によっ
てエッチング対象領域が非常に小さくなる傾向にあり、
例えばエッチング対象物の全面積に対するエッチング対
象領域の面積の比率即ち開口率が１０％以下、場合によ
っては２、３％程度になっている。このため、発生する
一酸化炭素のガス量は導入するアルゴンガス量に比べて
微量、例えば１００分の１以下となり、一酸化炭素の発
光強度を正確に検出することできずエッチングの終点を
特定することが困難であった。一般にプラズマ反応系か
らの発光スペクトルの強度は、電源出力のわずかな変
動、質量流用コントローラの影響、処理圧力の変動、プ
ラズマに起因する基板温度の上昇等により絶えずゆらい
でおり、このゆらぎが原因でさらに生成ガス等の発光強
度の変化を監視することは困難であった。

【０００７】これに対し、エッチングガスはエッチング
中はほぼ一定であるがエッチングの終了に伴い増加する
と考えられるので、生成物の発光強度とともにエッチャ
ントの発光強度を監視し、これら発光強度の差又は比を
監視する方法（特開昭６３−９１９２９号公報）等も提
案されている。しかし、エッチングガスや生成ガスは必
ずしもエッチング中一定ではなく、エッチング装置の種
類によっては、エッチング中にその光量が減少すること
がある。この原因としては排気系の条件、温度変化等が
考えられるが定かではなく、この場合単純に２つの発光
強度と差や比の変化を監視していても正確にエッチング
終点を求めることはできない。

【０００８】特にエッチングガスの発光がエッチングの
経過に伴い徐々に減少する系において、その変化量がエ
ッチング終点に起因する変化量より大きい場合には、こ
れらの変化を判別することが困難であり、開口率が小さ
い場合には後者の変化の絶対値が小さいためさらに困難
になっている。本発明はこのような従来の問題点を解決
するためになされたもので、シリコンまたはシリコン化
合物をドライエッチングするに際し、正確にエッチング
終点を検出することができるドライエッチング方法を提
供することを目的とする。特に開口率の小さいエッチン
グにおいても、確実にエッチング終点を検出することが
でき、オーバーエッチング等のコントロール、深さが２
段の２層配線へのエッチング等にも適用できるドライエ
ッチング方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため本発明のドライエッチング方法は、被処理体をエ
ッチングガスをプラズマ化してドライエッチングするに
際し、エッチングガスの活性種の第１の発光スペクトル
の発光強度と反応生成物の第２の発光スペクトルの発光
強度の比を用いてドライエッチングの終点を判定するド
ライエッチング方法であって、終点前の所定期間におい
て第１の発光スペクトルの発光強度の第１変化曲線と第
２の発光スペクトルの発光強度の第２変化曲線とを一致
させる変換係数を求める工程と、第１の発光スペクトル
の発光強度または第２の発光スペクトルの発光強度の一
方を前記変換係数を使用して変換する工程と、変換され
た一方の発光スペクトルの発光強度と変換されなかった
他方の発光スペクトルの発光強度との比を求める工程
と、比に基づいてドライエッチングの終点を判定する工
程とを有する。

【００１０】このドライエッチング方法において、変換
係数は、所定期間における第１変化曲線の傾きと第２変
化曲線の傾きとを一致させる係数と、所定期間における
第１変化曲線と第２変化曲線とを一致させる平均値とか
らなる。このドライエッチング方法において、傾きを一
致させる係数は、第１変化曲線の近似的な傾きと第２変
化曲線の近似的な傾きの比である。

【００１１】

【作用】エッチングガスの活性種の量及び反応生成物の
量はエッチングの経過に伴い、漸次ゆらぎを生じながら
変化しており、これに伴い発光強度が変化する。所定の
波長のスペクトル強度の変化を監視することによりこれ
ら活性種及び反応生成物に対応する発光強度の変化を求
める。両者の発光強度の変化曲線は、アルゴン等添加ガ
スの寄与率、分光器の精度、その他の原因によって傾き
が異なる。

【００１２】本発明者は、これら両者の発光強度の変化
曲線の傾きを一致させる演算を行ない、一致させるため
の変換係数を求め、しかる後にこの変換係数で演算した
発光強度の比を求めた場合、比が一定の値を示しエッチ
ングの終了により、急激に変化した後また他の一定値を
取ることを見出した。従って、一定期間発光強度の変化
を監視して、これらの変化曲線から所定の変換係数を求
め、以後はその変換係数に基づき発光強度を演算して比
を求め、比の値の変化を監視することにより、エッチン
グ終点を確実に検出することができる。またエッチング
終了後も比の値は一定であるので、この値を監視してオ
ーバーエッチングの時間を制御することができる。ま
た、深さが２段の２層配線へのエッチングの場合にも、
比の値が段階的に一定値をとるので、それぞれ段階での
終点を検出できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明のドライエッチング方法につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明のドライエッ
チング方法が適用されるエッチング装置１を示す図で、
主としてエッチャントを導入してプラズマを発生させ被
処理体２例えば半導体基板をエッチングするための真空
チャンバ３と、真空チャンバ３に対向して設置された一
対の電極４、５と、真空チャンバ３内の発光スペクトル
を監視するための制御部６とから成る。エッチングは、
被処理体２例えばシリコンウェハ上に形成された二酸化
珪素膜を選択的にエッチングするものとする。

【００１４】真空チャンバ３は、ゲートバルブ７を介し
て、また必要に応じてロードロック室８を介して被処理
体２を収納する図示しないカセットチャンバに連結され
ており、ゲートバルブ７を開いて搬送機構により被処理
体２を搬送することができる。また真空チャンバ３は、
エッチャント例えばＣＨＦ₃、ＣＦ₄等のＣＦ系ガス及び
アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを導入するガス導入
管９及び余剰ガスや反応生成ガス等を排気するための排
気管１０が接続され、所定の真空度、例えば２００ｍTo
rr程度に真空チャンバ３内を保つことができる。

【００１５】電極４、５は、平行平板電極を構成してお
り、一方例えば上部電極４が接地され、他方の下部電極
５がコンデンサ１１を介して高周波電源１２に接続され
ており、両電極間に高周波電圧を印加する。また下部電
極５には被処理体２が載置され、この被処理体２を確実
に固定するために、例えばクランバ等が設けられてい
る。

【００１６】更に真空チャンバ３の側面には、電極４、
５間に発生したプラズマの発光を外部に透過させるため
に石英等から成る窓１３が形成されている。この窓１３
に近接して、窓１３を透過した光を集光するためのレン
ズ１４が設置される。レンズ１４で集光された光は光フ
ァイバ１５を通して２つに分岐されて制御部６に送付さ
れる。２００ｎｍ付近までの低い波長の発光を検出する
ために、ガラスに代って石英から成る窓１３、レンズ１
４及び光ファイバ１５を用いる。

【００１７】制御部６は光を所定範囲のスペクトルに分
光する分光器６１、６２と、分光器６１、６２によって
得られた特定波長の光を電気に変換する光電変換器６
３、６４と、増幅器６５、６６と、上記特定波長の光に
対応する電気信号の所定の演算を行なうとともに演算結
果からエッチング終点を判定する判定部６７とから成
る。

【００１８】一方の分光器６１及び光電変換器６３は、
エッチャント例えばＣＦ₁やＣＦ₂ラジカル用の系でＣＦ
₂ラジカルであれば２４０〜３５０ｎｍの範囲の波長、
例えば２５５．０６ｎｍ、２５９．５ｎｍ、２６２．８
ｎｍ、２７１．１ｎｍ等の光を監視する。ＣＦ₂の発光
波長帯の２４０ｎｍ〜３５０ｎｍでは添加ガスのアルゴ
ンの発光が特に少ない。またＣＦ₂はエッチングガスで
あるからその発光は反応生成物の発光よりはるかに強い
ので、分解能が比較的悪い安価な干渉フィルタを使って
この波長帯の光を分光することができる。特に干渉フィ
ルタの透過中心波長を２６０ｎｍ〜２７０ｎｍとし半値
幅１０ｎｍ〜２０ｎｍのものを使用すれば高感度で高価
なフォトマルを使用せずに安価なシリコンフォトダイオ
ードで光電変換することができる。

【００１９】他方の分光器６２及び光電変換器６４は、
生成ガス例えば一酸化炭素用の系で、従来のように４８
２．７ｎｍの波長でもよいが、好適には２１０ｎｍ〜２
３６ｎｍの範囲内の所望波長から選ばれた特定波長、更
に好適には２１９．０ｎｍ、２３０．０ｎｍ、２１１．
２ｎｍ、２３２．５ｎｍ及び２２４〜２２９ｎｍのいず
れかを監視する。２１０ｎｍ〜２３６ｎｍの範囲の光
は、アルゴンの発光スペクトルとエッチャントＣＦ₁と
の重なりが比較的少なく、またエッチャントＣＦ₂の発
光とは重ならないため、開口率が小さく生成ガスが少な
い場合でも正確に変化を監視することができる。

【００２０】図６にエッチング時の２００ｎｍ〜４００
ｎｍにおける発光スペクトルを示す。なお図中、太線は
ベアウェハを、細線は全面二酸化珪素膜付ウェハを、そ
れぞれ高周波電力６００Ｗ、２５０mTorr（mt）、アル
ゴン４００SCCM、ＣＨＦ₃２０SCCM、ＣＦ₄２０SCCMの条
件でエッチングした時のスペクトルを示す。また、点線
はベアウェハを用いて、高周波電力６００Ｗ、２５０mT
orr（mt）、アルゴン４００SCCMでアルゴンプラズマを
同一チャンバで行なった結果を示す。図６から２４０ｎ
ｍ〜３５０ｎｍは、ＣＦ₂の発光のピークにアルゴンの
発光がのっているのがわかる。また２００ｎｍ〜２４０
ｎｍではＣＦ₁とベタウェハからのＣＯが確認できる。

【００２１】このような範囲の波長を検出するためには
分光器６１、６２は、３００ｎｍ以下の光に対する感度
の良好なものを用いることが好ましい。判定部６７は、
例えばＡ／Ｄ変換器やＣＰＵなどから成り、発光強度を
監視してその変化を捉え、後述するような演算を行な
い、エッチングの終点を検出する。次に以上のように構
成されるエッチング装置１における本発明に係るドライ
エッチング方法について説明する。

【００２２】まず、被処理体２である半導体基板は図示
しない搬送機構によってロードロック室８から搬送され
下部電極５に載置される。この半導体基板の二酸化珪素
膜上には所定のパターン形状のマスクが露光工程を経て
形成されている。次いでバルブ７を閉じ排気管１０を介
して真空チャンバ３内を所定の真空度に真空引きした
後、ガス導入管９からエッチングガスとしてＣＦ系ガ
ス、例えばＣＦ₃ガス及びＣＦ₄系ガスとアルゴンガス等
の不活性ガスを所定の流量で導入して所定のガス圧に維
持するとともに両電極４、５間に所定周波数例えば１
３．５６ＭＨｚ、所定電力値例えば数１００ｗの高周波
電力を印加しながら、プラズマを発生させて被処理体２
表面の二酸化珪素膜部分をエッチングする。

【００２３】真空チャンバ３内に導入されたＣＦ系ガス
は、プラズマ中で解離して多種類の活性種を発生し、こ
れがエッチング反応に関与する。例えば活性種としてＣ
Ｆ₂ガスを例にとると、このＣＦ₂ラジカルによる反応は
次のように進行し、２ＣＦ₂＋ＳｉＯ₂→ＳｉＦ₄＋２Ｃ
Ｏ一酸化炭素、ＣＯ⁺イオン、水素ラジカル、フッ素ラ
ジカル等の生成物が発生する。

【００２４】これら生成ガスである一酸化炭素やＣＯ⁺
イオン、またプラズマ安定化ガスであるアルゴンガス、
エッチングガスであるＣＦガスはそれぞれ特有のスペク
トルをもって発光するが、この発光は真空チャンバ３の
窓１３及びレンズ１４を通して光ファイバ１５を介して
制御部６に送付されここで検出される。分光器６１、６
２は送付された光を分光し、スペクトルとして表示し特
定波長の光をそれぞれ光電変換器６３、６４に送付す
る。ところで得られる発光スペクトルは上記複数のガス
のそれぞれの発光スペクトルの合成されたものである
が、一酸化炭素やＣＯ⁺イオンの発光スペクトルは３５
０〜８６０ｎｍの範囲では最も多量に存在するアルゴン
ガスのスペクトルとほぼ完全に重なってしまう。しかし
２１０ｎｍ〜２３６ｎｍの範囲では、特に波長２１９．
０ｎｍ、２３０．０ｎｍ、２１１．２ｎｍ、２３２．５
ｎｍ及び２２４〜２２９ｎｍのところでは一酸化炭素又
はＣＯ⁺イオンに由来する発光が認められる。一方、活
性種であるＣＦ₂ガスは、アルゴンガスのスペクトル領
域から外れた波長２５５ｎｍ及び２５９．５ｎｍ等に発
光ピークを有している。従って、これらのいずれかの波
長における発光を追跡することによりエッチング終点に
おける生成ガスの変動を検出することができる。

【００２５】即ち、分光器６１は例えば波長２５５ｎｍ
に、また分光器６２は２１０ｎｍ〜２３６ｎｍの範囲内
の所望波長から選ばれた特定波長に設定されており、光
電変換器６３、６４はこれら分光器６１、６２からの光
をそれら光強度に対応する強さの電気に変換する。この
ようなエッチングガスの活性種及び生成ガスの変化に伴
う発光強度の変化は、光電変換器６３、６４から出る電
気信号の大きさとして増幅器６５、６６を介して判定部
６４に送出され、判定部６４はこの電気信号に基づき所
定の演算を行ない、エッチング終点を判定する。即ち両
者の発光強度の変化曲線の傾きを一致させる演算を行な
い、係数を求める。次いで得られる発光強度にこの係数
を用いて所定の演算を行なった後、発光強度の比を求
め、比の値が所定量変化したところをエッチング終点と
判定する。

【００２６】判定部６４の行なう演算の一例を次に説明
する。分光器６１、６２によって得られる光の発光強度
はエッチングの経過とともに図２に示すような変化曲線
を描いて漸次変化する。図２（ａ）は活性種に関する発
光強度の変化（光電変換器６３の出力Ｃｈ0）及び生成
ガスに関する発光強度の変化（光電変換器６４の出力Ｃ
ｈ1）を示したものである。判定部６７は、まず、 (1)このような変化曲線の指定された区間の平均値Ａｖ
ｅ0、Ａｖｅ1を計算し、 (2)指定区間内のＮ個の測定値Ｃｈ0、Ｃｈ1と平均値Ａ
ｖｅ0、Ａｖｅ1との差の絶対値を計算し指定区間平均Ａ
0、Ａ1をとる（面積計算）。

【００２７】Ａ0＝Σ｜Ｃｈ0−Ａｖｅ0｜／ＮＡ1＝Σ｜Ｃｈ1−Ａｖｅ1｜／Ｎ (3)指定区間平均Ａ0、Ａ1の比Ｒをとる。Ｒ＝Ａ0／Ａ1 以上のように指定区間につき平均値Ａｖｅ0、Ａｖｅ1及
び比Ｒを演算した後、これら変換係数である係数を基に
光電変換器６３の出力Ｃｈ0に対し、以下のような演算
を行ない、求められた計算値と光電変換器６４の出力Ｃ
ｈ1との比を計算する。

【００２８】 (4)測定値Ｃｈ0から平均値Ａｖｅ0を引く。Ｃｈ'0＝Ｃｈ0−Ａｖｅ0 Ｃｈ'0は図２（ｂ）の曲線ｅで示される。 (5)Ｃｈ'0を比Ｒで割る。これによりＣｈ0の曲線とＣｈ
1の曲線の傾きが一致する。

【００２９】Ｃｈ''0＝Ｃｈ'0／ＲＣｈ''0は図２（ｂ）の曲線ｆで示される。 (6)Ｃｈ''0にＣｈ1の平均値Ａｖｅ1を加える。これによ
りＣｈ1の曲線と一致する。Ｃｈ'''0＝Ｃｈ''0＋Ａｖｅ1 (7)計算値Ｃｈ'''0と出力Ｃｈ1との比ｒを計算する。そ
して比の値が予め設定された所定の閾値以上に変化しと
きを判定し、これをエッチング終点とする。

【００３０】なお、この演算例では出力Ｃｈ0を係数に
よって変換するようにしたが、出力Ｃｈ1を変換しても
よいことはいうまでもない。また、判定部６４の演算
は、上述した方法に限定されるものではなく、例えば両
出力の変化曲線の近似曲線を求め、これら近似曲線の傾
きを一致させて比を求めるなど適当な変更を加えること
ができる。

【００３１】以上の判定部６４の判定に基づき、自動的
に或いは手動でエッチングを終了する。また、被処理体
によってオーバーエッチングが必要な場合には判定部６
４が終点を判定したときから、所定のオーバーエッチン
グ時間の後、エッチングを終了する。実施例１エッチングガスとしてＣＨＦ₃を６０SCCM、ＣＦ₄を６０
SCCM及びアルゴンガスを８００SCCMで真空チャンバ内に
導入し、７５０mTorr（mt）、ＲＦ１３．５６ＭＨｚ、
６００Ｗ、ウェハ温度−２５℃でプラズマエッチングを
行なった。被処理体は、シリコン上に１００００オング
ストロームの酸化シリコン膜を形成したウェハ（開口率
１０％及び２．５％）である。

【００３２】エッチング経過に伴う２５５ｎｍ或いは２
７１ｎｍにおける発光強度の変化及び２１９ｎｍにおけ
る発光強度の変化率を監視した。また、エッチング経過
６０秒から１００秒の区間についてこれら発光強度を平
均値及び比Ｒを求め、以後求めた係数に基づき測定値に
所定の演算を行ない、発光強度の比ｒを求めた。図３に
結果を示す。図中、実線ａは２５５ｎｍにおける発光強
度、実線ｂは２１９ｎｍにおける発光強度、及び実線ｃ
は演算後の両者の比ｒを示す。図３からも明らかなよう
に両波長において発光強度はエッチング開始から漸次減
少し、約１２０秒経過した時点から２１９ｎｍにおける
発光強度が急速に減少し、２５５ｎｍにおける発光強度
はその減少が緩やかになる。これらの曲線ではゆらぎが
見られ、変化を捉えにくい。これに対し、所定の演算を
して両者の比をとったもの（実線ｃ）は、約１２０秒ま
ではほぼ一定であるが、この時点を過ぎると急に上昇
し、また一定になることがわかる。なお、図中光強度お
よび比の値は１００秒における値を１００として規格化
した値を示した。

【００３３】図４は、所定演算後の２つの発光強度の比
ｒの変化を示したもので、６０秒から１００秒の指定区
間における値を１００としたときの変化率を示した。図
からもわかるようにＣＦ₂に関して２７１ｎｍにおける
発光強度の変化を監視したものでは、開口率１０％のと
き５．２％（実線ｂ）、開口率２．５％のときには１．
２％（実線ｄ）の変化が得られた。また、ＣＦ₂に関し
て２５５ｎｍにおける発光強度の変化を監視したもので
は、開口率１０％のとき５．９％（実線ａ）、開口率
２．５％のときには１．７％（実線ｃ）の変化が得られ
た。これらの値はいずれも安定に終点を判定できる変化
量であった。なお、指定区間における比ｒの変動はわず
かに０．１３％以内であった。

【００３４】実施例２エッチングガスとしてＣＨＦ₃を２０SCCM、ＣＦ₄を２０
SCCM及びアルゴンガスを４００SCCMで真空チャンバ内に
導入し、２５０mTorr（mt）、ＲＦ１３．５６ＭＨｚ、
６００Ｗ、ウェハ温度−２５℃でプラズマエッチングを
行なった。被処理体は、シリコン上に１００００オング
ストロームの酸化シリコン膜を形成したウェハ（開口率
２．５％）である。

【００３５】エッチング経過に伴う２５５ｎｍにおける
発光強度の変化及び２１９ｎｍにおける発光強度の変化
率を監視するとともに、エッチング経過６０秒から１０
０秒の区間についてこれら発光強度を平均値及び比Ｒを
求め、以後求めた係数の基づき測定値に所定の演算を行
ない、発光強度の比ｒを求めた。図５に結果を示す。図
中、実線ａは２５５ｎｍにおける発光強度、実線ｂは２
１９ｎｍにおける発光強度、及び実線ｃは演算後の両者
の比ｒを示す。図５からも明らかなように、実施例１と
同様に所定の演算をして両者の比をとったもの（実線
ｃ）は、約１４０秒まではほぼ一定であるが、この時点
を過ぎると急に上昇し、また１５０秒を過ぎると一定に
なることがわかる。なお、図中光強度および比の値は１
２０秒における値を１００として規格化した値を示し
た。

【００３６】以上の実施例からも明らかなように、２つ
の発光強度を所定の演算をした後それらの比をとること
により、１つの発光強度を監視する場合に比較してエッ
チング終点が極めて明確に検出可能となる。また、エッ
チング終点を過ぎた後でも比の値が一定であるので、オ
ーバーエッチング時間の制御ができ、さらに深さが２段
の２層配線へのエッチングの場合にも、それぞれの段階
で終点を検出することが可能である。

【００３７】なお以上の実施例では二酸化珪素膜をエッ
チングする場合について説明したが、本発明はこれらの
エッチングに限定されるものではなく、ポリシリコン膜
や、アルミニウム合金膜などをエッチングする場合に適
用してもよく、また被エッチング膜の下地である材質と
しては、単結晶シリコン以外の材質、例えばポリシリコ
ンなどであってもよい。

【００３８】また本発明は、陰極側に被処理体を置いた
カソードカップリング形、陽極側に被処理体を置いたア
ノードカップリング形のいずれのエッチング装置にも適
用できるし、別途熱電子源などによって反応性ガスプラ
ズマを放電室で発生させ、これをエッチング領域に導く
といったエッチング方法にも適用できる。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように本発明
のドライエッチング方法によれば、エッチングの際にエ
ッチングガスと生成物に対応する２つの発光強度の変化
を監視するとともに、これらに所定の演算を行なって比
を求めるようにしたので、発光強度のゆらぎ等の影響を
受けることなく、また開口率が小さく検出すべき生成ガ
ス量が少ない場合でも、さらに終点における変化量がエ
ッチング進行時の全体変化より少ない場合でも、極めて
正確にエッチングの終点を検出することができる。これ
により下地材料が不必要に削られていったり、或いはエ
ッチング形状が変ってしまう等の過剰エッチングを防止
することができる。また、必要に応じオーバーエッチン
グのコントロールが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のドライエッチング方法が適用されるエ
ッチング装置の一実施例を示す図。

【図２】本発明のドライエッチング方法における演算の
一例を説明する図。

【図３】波長２５５ｎｍ及び２１９ｎｍにおける発光強
度の変化及びこれら発光強度の所定の演算後の比を示す
図。

【図４】発光強度の所定の演算後の比の変化率を示す
図。

【図５】波長２５５ｎｍ及び２１９ｎｍにおける発光強
度の変化及びこれら発光強度の所定の演算後の比を示す
図。

【図６】波長２００ｎｍ〜４００ｎｍにおける発光強度
をベアウェハ（太線）、全面二酸化珪素膜付ウェハ（細
線）をＡｒ、ＣＨＦ3、ＣＦ4で処理中に測定した場合
と、ベアウェハ（点線）をＡｒ単独で処理中の測定した
場合についての比較を示す図。

【符号の説明】

１・・・・・・エッチング装置２・・・・・・被処理体３・・・・・・真空チャンバ６・・・・・・制御装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体をエッチングガスをプラズマ化し
てドライエッチングするに際し、前記エッチングガスの
活性種の第１の発光スペクトルの発光強度と反応生成物
の第２の発光スペクトルの発光強度の比を用いてドライ
エッチングの終点を判定するドライエッチング方法であ
って、終点前の所定期間において前記第１の発光スペクトルの
発光強度の第１変化曲線と前記第２の発光スペクトルの
発光強度の第２変化曲線とを一致させる変換係数を求め
る工程と、前記第１の発光スペクトルの発光強度または前記第２の
発光スペクトルの発光強度の一方を前記変換係数を使用
して変換する工程と、変換された一方の発光スペクトルの発光強度と変換され
なかった他方の発光スペクトルの発光強度との比を求め
る工程と、前記比に基づいてドライエッチングの終点を判定する工
程とを有することを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項２】前記変換係数は、前記所定期間における前
記第１変化曲線の傾きと前記第２変化曲線の傾きとを一
致させる係数と、前記所定期間における前記第１変化曲
線と前記第２変化曲線とを一致させる平均値とからなる
ことを特徴とする請求項１記載のドライエッチング方
法。
【請求項３】前記傾きを一致させる係数は、前記第１変
化曲線の近似的な傾きと前記第２変化曲線の近似的な傾
きの比であることを特徴とする請求項２記載のドライエ
ッチング方法。