JP3358608B2 - エッチング装置およびエッチング終了検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エッチング装置お
よびエッチング終了検出方法に関し、詳しくは、試料を
載置する試料載置台を内部に有するエッチング反応室に
エッチング原料を供給して前記試料に形成されたエッチ
ング層をエッチングするエッチング装置およびエッチン
グ反応室にエッチング原料を供給して該エッチング反応
室内に配置された試料に形成されたエッチング層をエッ
チングする際の該エッチングの終了を検出するエッチン
グ終了検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のエッチング装置として
は、エッチング速度に基づいた時間管理によりエッチン
グの終了を判定するものが提案されている。図１３は従
来例のエッチング装置２２０の構成の概略を示す構成図
である。従来例のエッチング装置２２０は、図示するよ
うに、試料２２１を載置する試料載置台２２２を内部に
有するエッチング反応室２２４を備える。このエッチン
グ反応室２２４には、第１のエッチング原料としての無
水フッ酸を貯蔵する第１エッチング原料容器２４０と第
２のエッチング原料としての水を貯蔵する第２エッチン
グ原料容器２５０とが質量流量計２４２，２５２，開閉
バルブ２４４，２５４および混合バルブ２５８を介して
接続されており、所望の混合比で混合された第１のエッ
チング原料と第２のエッチング原料と供給されるように
なっている。また、エッチング反応室２２４には、バル
ブ２６２を介し真空ポンプ２６０も接続されており、エ
ッチング反応室２２４内部を減圧することができるよう
になっている。

【０００３】こうした従来例のエッチング装置２２０に
よるエッチングは、まず、真空ポンプ２６０を駆動して
エッチング反応室２２４内の圧力をバルブ２６２により
調節する。そして、開閉バルブ２４４，２５４を開成す
ると共に混合バルブ２５８を開成し、第１エッチング原
料容器２４０からの無水フッ酸と第２エッチング原料容
器２５０からの水とを所望の混合比の混合ガスとなるよ
う質量流量計２４２，２５２を調節しながらエッチング
反応室２２４に供給する。この混合ガスの供給によりエ
ッチングが開始される。

【０００４】エッチングの終了は、予め測定しておいた
エッチング層に対する混合ガスのエッチング速度と、エ
ッチングを行なう試料２２１のエッチング層とに基づい
てエッチング時間を決定し、エッチングを開始してから
エッチング時間に至ったときに混合バルブ２５８，開閉
バルブ２４４，２５４を閉成してエッチングを終了す
る。

【０００５】なお、この従来例のエッチング装置２２０
で用いた無水フッ酸と水の混合ガスは、シリコン酸化膜
をエッチングし、多結晶シリコン膜はエッチングしない
特性を有しているから、試料２２１に形成したシリコン
酸化膜の表面に多結晶シリコン膜で構造体を形成してエ
ッチングすれば、シリコン酸化膜の犠牲層エッチングに
より多結晶シリコンの構造体を分離することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来例のエッチング装置２２０では、エッチングの終
了を予め測定したエッチング速度と試料２２１のエッチ
ング層とに基づいて求められるエッチング時間によって
決定しているから、試料２２１のエッチング層の厚みの
バラツキにより必要量以上のエッチングを行なってしま
う部位が生じ、試料２２１の強度が部分的に低下してし
まう。

【０００７】本発明のエッチング装置は、適切なエッチ
ングを行なって試料の強度の部分的な低下を防止するこ
とを目的の一つとする。本発明のエッチング終了検出方
法は、適切なエッチング終了時点を検出することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明のエッチング装置およびエッチング終了検出方法
は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下
の手段を採った。

【０００９】本発明のエッチング装置は、試料を載置す
る試料載置台を内部に有するエッチング反応室にエッチ
ング原料を供給して前記試料に形成されたエッチング層
をエッチングするエッチング装置であって、前記エッチ
ング反応室内の試料載置台上に配置され、前記エッチン
グ層の上に前記エッチングによっては除去されない材料
により薄膜形成された所定形状の振動子を有する振動子
形成部材に形成された振動子の振動の状態を検出する振
動状態検出手段と、該振動子形成部材に前記振動子の固
有振動数の振動を印加する加振手段と、前記エッチング
層のエッチング中において検出された振動子の振動の状
態に基づいてエッチングの終了を判定する終了判定手段
とを備えることを要旨とする。

【００１０】この本発明のエッチング装置では、エッチ
ング層の上にエッチングによっては除去されない材料に
より薄膜形成された所定形状の振動子を有する振動子形
成部材を加振手段により所定の振動を印加している状態
で試料と共にエッチングを行なう。そして、終了判定手
段が、振動状態検出手段により検出される振動子形成部
材に形成された振動子の振動の状態に基づいてエッチン
グの終了を判定する。振動子形成部材に形成された振動
子は、エッチングにより下層のエッチング層が除去され
ると振動子形成部材に対する振動が可能な状態となる。
加振手段により印加する所定の振動をこの振動子の固有
振動数とすれば、振動子は振動子形成部材と共に振動し
ていた状態から振動子形成部材に対して振動を行なう状
態へ変化する。振動子が振動子形成部材に対して振動す
る状態になるまでの時間は、振動子の下層のエッチング
層をエッチングによって除去するのに必要な時間であ
り、振動子の形状によって異なるものとなる。即ち、振
動子の形状を考慮することにより、所望のタイミングで
振動子が振動子形成部材に対して振動するようにするこ
とができる。振動子の振動子形成部材に対する振動の開
始をエッチング終了時となるよう振動子の形状を調製す
れば、適切なエッチング終了時に振動子が振動子形成部
材に対して振動するから、これを振動状態検出手段によ
り検出して終了判定を行なうことにより、適切な時点で
エッチングを終了することができる。この結果、エッチ
ング層のバラツキや時間管理の不適切さなどに基づく試
料の部分的または全体的な強度の低下を防止することが
できる。

【００１１】こうした本発明のエッチング装置におい
て、前記所定形状の振動子は、一端が振動子形成部材に
固定されたビームと、該ビームの自由端に形成され複数
の貫通孔を有するマスとからなるものとすることもでき
る。この態様の本発明のエッチング装置において、前記
所定形状の振動子は、前記ビームの幅がエッチング量の
略２倍であり、前記マスの対角に位置する貫通孔の間隔
が前記ビームの幅以下であり、前記マスの外縁から各貫
通孔までの距離が前記ビームの幅以下であるものとする
こともできる。こうすれば、ビームの下層のエッチング
層がエッチングにより除去されたときに振動子が振動子
形成部材に対して振動するようにすることができ、エッ
チング終了時をより正確に適切に判定することができ
る。

【００１２】また、本発明のエッチング装置において、
前記加振手段は、前記振動子の固有振動数の振動を印加
する手段であるものとすることもできる。こうすれば、
振動子の振動子形成部材に対する振動を適切に行なうこ
とができ、エッチング終了時をより適切に正確に判定す
ることができる。

【００１３】さらに、本発明のエッチング装置におい
て、前記振動状態検出手段は前記エッチング層の上に形
成された振動子の振動の状態と前記エッチングにより該
エッチング層が除去された状態における該振動子の振動
の状態とを異なる状態として検出する手段であり、前記
終了判定手段は前記振動状態検出手段が前記エッチング
層が除去された状態における前記振動子の振動の状態を
検出したときにエッチングの終了を判定する手段である
ものとすることもできる。

【００１４】あるいは、本発明のエッチング装置におい
て、前記振動子形成部材は前記試料の一部に形成され、
前記加振手段は前記試料載置台に振動を印加する手段で
あるものとすることもできる。こうすれば、振動子形成
部材を試料と別個に形成する必要がなく、試料に応じた
ものとすることができる。この態様の本発明のエッチン
グ装置において、前記エッチング反応室は前記試料載置
台に対向する部位に形成された透明窓を有し、前記振動
状態検出手段は前記エッチング反応室の透過窓を介して
前記振動子の振動状態を検出する手段であるものとする
こともできる。

【００１５】本発明のエッチング終了検出方法は、エッ
チング反応室にエッチング原料を供給して該エッチング
反応室内に配置された試料に形成されたエッチング層を
エッチングする際の該エッチングの終了を検出するエッ
チング終了検出方法であって、前記エッチング層の上に
前記エッチングによっては除去されない材料により薄膜
形成された所定形状の振動子を有する振動子形成部材を
前記試料と共に前記エッチング反応室に配置すると共に
該振動子形成部材に所定の振動を印加した状態で前記エ
ッチングを行なうエッチング工程と、前記振動子の下層
のエッチング層が前記エッチングにより除去され、該振
動子が前記エッチング層から開放された状態で振動を開
始したときにエッチングの終了を検出するエッチング終
了検出工程とを備えることを要旨とする。

【００１６】この本発明のエッチング終了検出方法によ
れば、エッチングの終了をより適切に正確に検出するこ
とができる。エッチングの終了が検出できる原理につい
ては、本発明のエッチング装置におけるエッチングの終
了の判定の原理と同様である。即ち、振動子の振動子形
成部材に対する振動の開始をエッチング終了時となるよ
う振動子の形状を調製して適切なエッチング終了時に振
動子が振動子形成部材に対して振動するようにし、振動
子の振動子形成部材に対する振動を検出してエッチング
の終了を検出するのである。

【００１７】こうした本発明のエッチング終了検出方法
において、前記所定形状の振動子は、一端が振動子形成
部材に固定されたビームと、該ビームの自由端に形成さ
れ複数の貫通孔を有するマスとからなり、前記ビームの
幅はエッチング量の略２倍であり、前記マスの対角に位
置する貫通孔の間隔は前記ビームの幅以下であり、前記
マスの外縁から各貫通孔までの距離は前記ビームの幅以
下であるものとすることもできる。こうすれば、ビーム
の下層のエッチング層がエッチングにより除去されたと
きに振動子が振動子形成部材に対して振動するようにす
ることができ、エッチングの終了をより正確に適切に検
出することができる。

【００１８】また、本発明のエッチング終了検出方法に
おいて、前記振動子形成部材は前記試料の一部として形
成されてなるものとすることもできる。こうすれば、振
動子形成部材を試料と別個に形成する必要がなく、試料
に応じたものとすることができ、試料に応じたエッチン
グの終了をより適切に検出することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
エッチング装置２０の構成の概略を示す構成図である。
実施例のエッチング装置２０は、図示するように、試料
２１を載置する試料載置台２２を内部に有するエッチン
グ反応室２４を備える。このエッチング反応室２４に
は、第１のエッチング原料としての無水フッ酸を貯蔵す
る第１エッチング原料容器４０と第２のエッチング原料
としてのメチルアルコールを貯蔵する第２エッチング原
料容器５０とが質量流量計４２，５２，開閉バルブ４
４，５４および混合バルブ５８を介して接続されてお
り、所望の混合比で混合された第１のエッチング原料と
第２のエッチング原料とが供給されるようになってい
る。また、エッチング反応室２４には、バルブ６２を介
し真空ポンプ６０も接続されており、エッチング反応室
２４内部を減圧することができるようになっている。な
お、無水フッ酸とメチルアルコールとからなる混合ガス
によるエッチングは、シリコン酸化膜に対して行なわ
れ、その反応式は次式（１）および式（２）で表わされ
る。なお、式（１）および式（２）中の「Ｍ」はメチル
アルコールを表わす。

【００２０】 ２ＨＦ＋Ｍ→ＨＦ₂ ^-＋ＭＨ⁺ （１） ＳｉＯ₂＋２ＨＦ₂ ^-＋２ＭＨ⁺→ＳｉＦ₄＋２Ｈ₂Ｏ＋２Ｍ （２）

【００２１】試料載置台２２は、振動伝達棒２７を介し
てエッチング反応室２４の外部に配置された加振器２６
に接続されており、加振器２６によって水平方向に振動
が印加されるようになっている。なお、振動伝達棒２７
は封止材２８によりエッチング反応室２４に密着されて
おり、エッチング反応室２４の気密性が保たれるように
なっている。

【００２２】エッチング反応室２４の試料載置台２２と
対向する部位、即ち図１における試料載置台２２の上部
にはエッチング原料（無水フッ酸とメチルアルコールと
の混合ガス）に浸食されない材料（例えば、フッ化カル
シウムＣａＦ₂）により形成された透過窓２５が設けら
れている。そして、この透過窓２５の上部には、試料載
置台２２に載置された試料２１を透過窓２５を介して検
知可能に変位計３０が取り付けられている。変位計３０
は、波長０．６３３μｍのＨｅ−Ｎｅレーザーを用いて
試料２１に形成された部材の変位を検出する。なお、こ
の変位計３０が用いるレーザーは前述のフッ化カルシウ
ムにより形成された透過窓２５を透過率９０％以上で透
過するから、透過窓２５を介しての検出であっても十分
な検出精度を得ることができる。

【００２３】変位計３０は検出した信号を信号解析部３
２に出力するようになっており、信号解析部３２は変位
計３０により検出された信号に基づいてエッチング終了
を解析し、混合バルブ５８を制御する。信号解析部３２
の具体的なハード構成としては、ＣＰＵを中心に構成さ
れたマイクロプロセッサであり、ＣＰＵの他に処理プロ
グラムを記憶するＲＯＭやデータの一時的な記憶を行な
うＲＡＭ，入出力ポートなどを備える。

【００２４】図２は、試料２１の外観を拡大して示す拡
大斜視図である。試料２１は、シリコンウエハの基板上
に半導体製造技術を用いて複数のセンサ素子６８を形成
している最中のものであり、その一部に振動子形成部７
０が形成されている。図３は振動子形成部７０の外観を
拡大して示す拡大斜視図であり、図４は振動子形成部７
０の平面図である。また、図５は図３の振動子形成部７
０をＡ−Ｂ面で切断した際の断面図であり、図６は図３
の振動子形成部７０をＣ−Ｄ面で切断した際の断面図で
ある。図３および図４に示すように、振動子形成部７０
には、その表面にビーム７２とマス７４とからなる振動
子７１が形成されている。図５および図６に示すよう
に、振動子７１は、基板８０の表面にエッチング原料に
よりエッチングされる材料としてのシリコン酸化膜によ
り形成された犠牲層８２の上にエッチング原料によって
はエッチングされない材料としての多結晶シリコン膜に
より構造体形成層８４として形成されている。即ち、振
動子７１は、基板８０の表面に形成された犠牲層８２と
構造体形成層８４のうちの構造体形成層８４の一部（開
口部８６）を開口して形成するのである。

【００２５】振動子７１のマス７４には、規則正しく配
列された複数のエッチング孔７６が形成されており、こ
のエッチング孔７６を用いてマス７４の下層の犠牲層８
２のエッチングが可能になっている。振動子７１のビー
ム７２の幅ａは、エッチング量（横方向のエッチング
量）の２倍の幅に形成されており、マス７４の対角に位
置するエッチング孔７６間の距離ｂはこのビーム７２の
幅ａより若干短く形成されている。また、マス７４の角
に位置するエッチング孔７６とマス７４の角との距離ｃ
もビーム７２の幅ａより若干短く形成されている。この
ように振動子７１を形成する理由は次のとおりである。
このエッチング装置２０によるエッチングは等方性のド
ライエッチングであるから、エッチングが開始されると
開口部８６により表面に露出した犠牲層８２は、下方向
にエッチングされると共に横方向にもエッチングされ
る。いま、エッチングしたい量、即ちエッチングにより
除去したい犠牲層８２の長さをエッチング量ｄとすると
共にビーム７２の幅ａをエッチング量ｄの２倍に等しく
すれば、ビーム７２の下層の犠牲層８２は両サイドから
横方向にもエッチングが行なわれることから、エッチン
グ量ｄだけエッチングが行なわれたときに、ビーム７２
の下層の犠牲層８２がエッチングにより除去されてビー
ム７２が犠牲層８２から開放されるようになる。同様
に、マス７４における距離ｂと距離ｃとをエッチング量
ａの２倍に等しくすれば、エッチング量ｄだけエッチン
グが行なわれたときに、マス７４の下層の犠牲層８２が
エッチングにより除去されてマス７４が犠牲層８２から
開放される。したがって、ビーム７２の幅ａと距離ｂと
距離ｃとをエッチング量ｄの２倍に等しくすれば、エッ
チング量ｄだけエッチングが行なわれたときに、振動子
７１は、下層の犠牲層８２から完全に開放されて、振動
子形成部７０に対して横方向に振動が可能になる。な
お、振動子７１の振動のタイミングは、マス７４が開放
された後にビーム７２が開放されるように距離ｂや距離
ｃをビーム７２の幅ａより若干短く形成しても同じであ
るから、実施例では、製造誤差を考慮して距離ｂや距離
ｃをビーム７２の幅ａより若干短く形成しているのであ
る。

【００２６】次に、こうして構成された実施例のエッチ
ング装置２０の動作について説明する。図７は、実施例
のエッチング装置２０によるエッチング処理の様子を例
示す工程図である。実施例のエッチング装置２０による
エッチング処理では、まず、試料２１を試料載置台２２
に載置し（工程Ｓ１）、試料２１に形成された振動子形
成部７０の振動子７１のマス７４の変位検出面７５に変
位計３０からのレーザー光が照射されるよう変位計３０
の位置を調節する（工程Ｓ２）。続いて、振動子７１の
固有振動数で振幅が振動子７１のマス７４の変位検出面
７５の一辺の長さより小さく振動子７１の振動方向と同
方向の振動が試料載置台２２に印加されるよう加振器２
６による振動の印加と変位計３０による振動子７１の振
動の状態の検出とを開始する（工程Ｓ３，Ｓ４）。振動
の振幅をマス７４の変位検出面７５の一辺より小さくす
るのは、振動子７１が振動子形成部７０と共に振動する
ときに変位計３０からのレーザー光がマス７４の変位検
出面７５からズレないようにするためである。実施例で
は、レーザー光のスポット径が５０μｍの変位計３０を
用い、変位検出面７５の一辺を２００μｍで形成し、振
動の振幅を４０〜７０μｍ程度となるように調節した。
また、振動子７１の振動方向は、図３および図４におい
て横方向である。

【００２７】そして、真空ポンプ６０を駆動してエッチ
ング反応室２４内の圧力をバルブ６２により調節し、開
閉バルブ４４，５４を開成すると共に混合バルブ５８を
開成し、第１エッチング原料容器４０からの無水フッ酸
と第２エッチング原料容器５０からのメチルアルコール
とを所定の混合比の混合ガスとなるよう質量流量計４
２，５２を調節しながらエッチング反応室２４に供給し
てエッチングを開始する（工程Ｓ５）。エッチングが開
始されると、供給された混合ガスによりエッチング層と
しての犠牲層８２のエッチングが開始され、振動子７１
でも図８（ａ）〜（ｃ）に順次例示するように犠牲層８
２がエッチングにより除去される。

【００２８】前述したように、振動子７１のビーム７２
の幅ａはエッチング量ｄの２倍に等しく形成されてお
り、マス７４の距離ｂや距離ｃはビーム７２の幅ａより
若干短く形成されているから、マス７４はエッチング量
ｄだけエッチングされる少し前に下層の犠牲層８２から
開放され、ビーム７２はエッチング量ｄだけエッチング
されたときに下層の犠牲層８２から開放されて、振動子
７１が振動子形成部７０に対して振動するようになる。
図９はエッチングが開始された直後の振動子形成部７０
における振動子７１の状態を示す説明図であり、図１０
はエッチング終了時の振動子形成部７０における振動子
７１の状態を示す説明図である。なお、図９および図１
０における下部に記載された矢印は加振器２６による印
加される振動の振幅方向を表わす。図９に示すように、
エッチングが開始されてから振動子７１のビーム７２が
下層の犠牲層８２から開放されるまでは、加振器２６に
よる振動の印加にも拘わらず変位計３０からのレーザー
光はマス７４の変位検出面７５から外れない。しかし、
エッチング量ｄだけエッチングされたときには、振動子
７１のビーム７２が下層の犠牲層８２から開放されて振
動子７１が振動子形成部７０に対して振動するようにな
るから、図１０に示すように、変位計３０からのレーザ
ー光はマス７４の変位検出面７５から周期的にズレるよ
うになる。図１１に変位計３０により検出される変位量
の時間変化の一例を示す。図中実線Ａは振動子７１が振
動子形成部７０に対して振動していない状態（即ち図９
における振動子７１の状態）において変位計３０により
検出される変位量の時間変化であり、破線Ｂは振動子７
１が振動子形成部７０に対して振動している状態（即ち
図１０における振動子７１の状態）において変位計３０
により検出される変位量の時間変化である。

【００２９】実施例のエッチング装置２０では、図１１
における実線Ａの変位量の時間変化の状態から破線Ｂの
変位量の時間変化の状態に至ったときに信号解析部３２
によりエッチングの終了を判定し（工程Ｓ６）、信号解
析部３２から混合バルブ５８へ駆動信号を出力すること
により混合バルブ５８を閉成してエッチング原料の供給
を停止して（工程Ｓ７）、エッチングを完了する。

【００３０】以上説明した実施例のエッチング装置２０
によれば、エッチング量ｄに基づいて形成された振動子
７１の振動状態の検出によってエッチングの終了時を検
出する方法を用いることにより、より適切に正確にエッ
チングの終了時を検出することができ、エッチングを終
了することができる。この結果、試料２１を過剰にエッ
チングすることを防止することができると共に過剰なエ
ッチングによる試料２１の強度の低下を防止することが
できる。しかも、振動子７１を有する振動子形成部７０
を試料２１の一部に形成したから、振動子７１を試料２
１に応じたものとすることができ、より正確にエッチン
グの終了時を検出することができる。

【００３１】実施例のエッチング装置２０では、エッチ
ング原料として無水フッ酸とメチルアルコールとの混合
ガスを用い、連続的にエッチングしたが、他のエッチン
グ原料を用いるものとしてもよく、また、連続的でない
パルスエッチング法を用いるものとしてもよい。例えば
エッチング原料としてフッ化キセノンＸｅＦ₂を用いて
パルスエッチング法によりエッチングを行なう装置とし
ては図１２に例示する変形例としてのエッチング装置２
０Ｂがある。変形例のエッチング装置２０Ｂは、第１エ
ッチング原料容器４０や第２エッチング原料容器５０に
代えて、フッ化キセノンを貯蔵するエッチング原料容器
４０Ｂと、開閉バルブ４４Ｂを介してエッチング原料容
器４０Ｂに接続されると共に開閉バルブ５８Ｂを介して
エッチング反応室２４に接続された昇華容器５０Ｂとを
備えると共に開閉バルブ５８Ｂやバルブ６２の開閉を制
御するバルブ制御部３４を備える。変形例のエッチング
装置２０Ｂにおけるエッチング反応室２４の透過窓２５
Ｂは、エッチング原料としてのフッ化キセノンに浸食さ
れないパイレックスガラスにより形成されている。な
お、フッ化キセノンによるエッチングは、シリコン膜に
対して行なわれ、その反応式は次式（３）で表わされ
る。

【００３２】 ２ＸｅＦ₂＋Ｓｉ→２Ｘｅ＋ＳｉＦ₄ （３）

【００３３】こうした変形例のエッチング装置２０Ｂに
用いる試料２１Ｂは、エッチング層としての犠牲層８２
はエッチング可能なシリコン膜（多結晶シリコン膜を含
む）であり、構造体形成層８４はフッ化キセノンではエ
ッチングされないシリコン窒化膜である。即ち、振動子
形成部７０では、振動子７１を多結晶シリコン膜の表面
に形成されたシリコン窒化膜で形成すればよい。なお、
変形例のエッチング装置２０Ｂでは、シリコン窒化膜が
透明材料であるために、変位計３０により振動子７１の
振動子形成部７０に対する振動を検出する必要から、変
位検出面７５の表面に厚さ５０ｎｍのアルミニウム膜を
成膜した。

【００３４】変形例のエッチング装置２０Ｂにおけるエ
ッチングは次の手順で行なわれる。まず、試料２１Ｂを
試料載置台２２に載置し、試料２１Ｂに形成された振動
子形成部７０の振動子７１のマス７４の変位検出面７５
に変位計３０からのレーザー光が照射されるよう変位計
３０の位置を調節し、振動子７１の固有振動数で振幅が
振動子７１のマス７４の変位検出面７５の一辺の長さよ
り小さく振動子７１の振動方向と同方向の振動が試料載
置台２２に印加されるよう加振器２６による振動の印加
と変位計３０による振動子７１の振動の状態の検出とを
開始する。これと同時に開閉バルブ４４Ｂを開成してエ
ッチング原料容器４０Ｂに充填されているフッ化キセノ
ンを昇華させて昇華容器５０Ｂに充満させる。続いて、
真空ポンプ６０を駆動すると共にバルブ６２を開成して
エッチング反応室２４を減圧し、バルブ６２および開閉
バルブ４４Ｂを閉成する。次に、開閉バルブ５８Ｂを開
成してエッチング反応室２４にフッ化キセノンを一定量
供給したら開閉バルブ５８Ｂを閉成する。一定時間経過
したら、バルブ６２を開成して未反応のフッ化キセノン
や反応生成物を排出し、排出が終了したらバルブ６２を
閉成して開閉バルブ５８Ｂを開成し、再び一定量のフッ
化キセノンをエッチング反応室２４に供給する。こうし
た処理を振動子７１が振動子形成部７０に対して振動す
るまで繰り返す。

【００３５】こうした変形例のエッチング装置２０Ｂで
も、振動子７１が振動子形成部７０に対して振動を開始
したときにエッチングの終了を判定することができ、エ
ッチングを終了することができるから、実施例のエッチ
ング装置２０と同様の効果を奏することができる。

【００３６】実施例のエッチング装置２０や変形例のエ
ッチング装置２０Ｂでは、振動子形成部７０を試料２１
の一部に形成したが、試料２１とは別体として形成する
ものとしてもよい。この場合、加振器２６による振動の
印加は、試料２１とは別体として形成された振動子形成
部７０に対して行なえばよい。

【００３７】実施例のエッチング装置２０や変形例のエ
ッチング装置２０Ｂでは、振動子７１をビーム７２と矩
形形状のマス７４とにより構成したが、マス７４の形状
は如何なるものであっても差し支えない。もとよりエッ
チング孔７６の形状も矩形である必要はなく、如何なる
形状であっても差し支えない。

【００３８】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例であるエッチング装置２０
の構成の概略を示す構成図である。

【図２】 試料２１の外観を拡大して示す拡大斜視図で
ある。

【図３】 振動子７０の外観を拡大して示す拡大斜視図
である。

【図４】 振動子７０の平面図である。

【図５】 図３に例示する振動子形成部７０をＡ−Ｂ面
で切断した際の断面図である。

【図６】 図３に例示する振動子形成部７０をＣ−Ｄ面
で切断した際の断面図である。

【図７】 実施例のエッチング装置２０によるエッチン
グ処理の様子を例示す工程図である。

【図８】 振動子７１のマス７４の下層の犠牲層８２が
エッチングされている様子を説明する説明図である。

【図９】 エッチングが開始された直後の振動子形成部
７０における振動子７１の状態を示す説明図である。

【図１０】 エッチング終了時の振動子形成部７０にお
ける振動子７１の状態を示す説明図である。

【図１１】 変位計３０により検出される変位量の時間
変化の一例を例す説明図である。

【図１２】 変形例のエッチング装置２０Ｂの構成の概
略を示す構成図である。

【図１３】 従来例のエッチング装置２２０の構成の概
略を示す構成図である。

【符号の説明】

２０，２０Ｂ，２２０ エッチング装置、２１，２１Ｂ
試料、２２，２２２試料載置台、２４，２２４ エッ
チング反応室、２５，２５Ｂ 透過窓、３０変位計、３
２ 信号解析部、３４ バルブ制御部、４０，２４０
第１エッチング原料容器、４０Ｂ エッチング原料容
器、４２，５２，２４２，２５２ 質量流量計、４４，
４４Ｂ，５４，２４４，２５４ 開閉バルブ、５０，２
５０第２エッチング原料容器、５０Ｂ 昇華容器、５
８，２５８ 混合バルブ、５８Ｂ 開閉バルブ、６０，
２６０ 真空ポンプ、６２，２６２ バルブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥田 勝治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 鈴木 泰彦 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開2001−91262（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−274142（ＪＰ，Ａ) 特開2000−68527（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−90435（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−130531（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−188120（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B81C 1/00 H01L 21/3065

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料を載置する試料載置台を内部に有す
   るエッチング反応室にエッチング原料を供給して前記試
   料に形成されたエッチング層をエッチングするエッチン
   グ装置であって、 前記エッチング反応室内の試料載置台上に配置され、前
   記エッチング層の上に前記エッチングによっては除去さ
   れない材料により薄膜形成された所定形状の振動子を有
   する振動子形成部材に形成された振動子の振動の状態を
   検出する振動状態検出手段と、 該振動子形成部材に前記振動子の固有振動数の振動を印
   加する加振手段と、前記エッチング層のエッチング中において 検出された振
   動子の振動の状態に基づいてエッチングの終了を判定す
   る終了判定手段と、 を備えるエッチング装置。
2. 【請求項２】 試料を載置する試料載置台を内部に有す
   るエッチング反応室にエッチング原料を供給して前記試
   料に形成されたエッチング層をエッチングするエッチン
   グ装置であって、 前記エッチング反応室内の試料載置台上に配置され、前
   記エッチング層の上に前記エッチングによっては除去さ
   れない材料により薄膜形成された所定形状の振動子を有
   する振動子形成部材に形成された振動子の振動の状態を
   検出する振動状態検出手段と、 該振動子形成部材に所定の振動を印加する加振手段と、 前記エッチング層のエッチング中において検出された振
   動子の振動の状態に基づいてエッチングの終了を判定す
   る終了判定手段と、 を備え、 前記所定形状の振動子は、一端が振動子形成部材に固定
   されたビームと、該ビームの自由端に形成され複数の貫
   通孔を有するマスとを含むエッチング装置。
3. 【請求項３】 前記所定形状の振動子は、前記ビームの
   幅がエッチング量の略２倍であり、前記マスの対角に位
   置する貫通孔の間隔が前記ビームの幅以下であり、前記
   マスの外縁から各貫通孔までの距離が前記ビームの幅以
   下である請求項２記載のエッチング装置。
4. 【請求項４】 前記加振手段は、前記振動子の固有振動
   数の振動を印加する手段である請求項２または３に記載
   のエッチング装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４いずれか記載のエッチ
   ング装置であって、 前記振動状態検出手段は、前記エッチング層の上に形成
   された振動子の振動の状態と、前記エッチングにより該
   エッチング層が除去された状態における該振動子の振動
   の状態とを異なる状態として検出する手段であり、 前記終了判定手段は、前記振動状態検出手段が前記エッ
   チング層が除去された状態における前記振動子の振動の
   状態を検出したとき、エッチングの終了を判定する手段
   であるエッチング装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５いずれか記載のエッチ
   ング装置であって、 前記振動子形成部材は、前記試料の一部に形成され、 前記加振手段は、前記試料載置台に振動を印加する手段
   であるエッチング装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載のエッチング装置であっ
   て、 前記エッチング反応室は、前記試料載置台に対向する部
   位に形成された透明窓を有し、 前記振動状態検出手段は、前記エッチング反応室の透明
   窓を介して前記振動子の振動状態を検出する手段である
   エッチング装置。
8. 【請求項８】 エッチング反応室にエッチング原料を供
   給して該エッチング反応室内に配置された試料に形成さ
   れたエッチング層をエッチングする際の該エッチングの
   終了を検出するエッチング終了検出方法であって、 前記エッチング層の上に前記エッチングによっては除去
   されない材料により薄膜形成された所定形状の振動子を
   有する振動子形成部材を前記試料と共に前記エッチング
   反応室に配置すると共に該振動子形成部材に前記振動子
   の固有振動数の振動を印加した状態で前記エッチングを
   行なうエッチング工程と、 前記振動子の下層のエッチング層が前記エッチングによ
   り除去され、該振動子が前記エッチング層から開放され
   た状態で振動を開始したときにエッチングの終了を検出
   するエッチング終了検出工程と、 を備えるエッチング終了検出方法。
9. 【請求項９】 エッチング反応室にエッチング原料を供
   給して該エッチング反応室内に配置された試料に形成さ
   れたエッチング層をエッチングする際の該エッチングの
   終了を検出するエッチング終了検出方法であって、 前記エッチング層の上に前記エッチングによっては除去
   されない材料により薄膜形成された所定形状の振動子を
   有する振動子形成部材を前記試料と共に前記エッチング
   反応室に配置すると共に該振動子形成部材に所定の振動
   を印加した状態で前記エッチングを行なうエッチング工
   程と、 前記振動子の下層のエッチング層が前記エッチングによ
   り除去され、該振動子が前記エッチング層から開放され
   た状態で振動を開始したときにエッチングの終了を検出
   するエッチング終了検出工程と、 を備え、 前記所定形状の振動子は、一端が振動子形成部材に固定
   されたビームと、該ビームの自由端に形成され複数の貫
   通孔を有するマスとからなり、前記ビームの幅はエッチ
   ング量の略２倍であり、前記マスの対角に位置する貫通
   孔の間隔は前記ビームの幅以下であり、前記マスの外縁
   から各貫通孔までの距離は前記ビームの幅以下であるエ
   ッチング終了検出方法。
10. 【請求項１０】 前記振動子形成部材は前記試料の一部
    として形成されてなる請求項８または９記載のエッチン
    グ終了検出方法。