JPH02111020A - プラズマ処理装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は半導体製造工程におけるプラズマ処理で半導体
基体のエツチングやフォＩ・レジスト膜の除去処理に対
し、それらの終点の検出を改良したプラズマ処理装置に
関するものである。

（従来の技術） 従来例のプラズマ処理装置を第５図ないし第７図によっ
て説明する。

第５図（ａ）に従来例のプラズマ処理装置を縦断面で、
また、第５図（ｂ）に横断面図で示す。各図に示される
筒型になるエツチング用のチャンバ１０１内には、その
軸線に垂直に複数の被エツチング部材、例えば半導体基
体１０２が相互に離間して並設され、これら半導体基体
１０２の上方にはチャンバ１０１の軸線に平行にガスノ
ズル１０３が設けられており、このガスノズル１０３は
、チャンバ１０１の上部を貫通したガス導入管部１１３
に接続しこれから導入される所定のガスを噴出し、チャ
ンバ１０１内の雰囲気を、例えばフォトレジストの場合
には０□雰囲気にて、また、多結晶シリコンの場合には
ＣＦ４等の雰囲気に形成する。また、チャンバ１０１の
下部には排気口１０４が設けられ、上記ガス導入管部１
１３とチャンバ１０１内の雰囲気を所定に維持するよう
に構成されている。また、チャンバ１０１の外側に対に
なる放電電極１０５が設けられ、これが高周波発生装置
１０６に接続されている。そして、上記放電電極に高周
波電力を印加することにより、チャンバ内でプラズマ放
電され、このチャンバ内に配置された半導体基体１０２
にエツチングを施す。

さらに、チャンバ１０１内に発光検出器１０７が設けら
れており、この発光検出器１０７は被エツチング物質が
エツチング時に生成する物質、例えばフォトレジストの
場合のＣＯ，Ｃ１ｆ等から発せられる特定の波長の発光
スペクトルに限ってこれを検出し、かつその強度の変化
を検出する。この検出された信号を検知回路１０８で増
幅し、第６図に示すようなエツチング時間と発光強度と
の相関が得られた。

この場合の発光検出器１０７はＣＯの発光スペクトルを
検知するものが取り付けられている。すなわち、フォト
レジスト用の検出器であり、エツチングの終点が明確に
認められる。しかし、同じ装置で多結晶シリコンにエツ
チングを施した場合の信号出力は第７図で示すようにな
り、終点検出は不可能である。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の技術によれば、反応の終点の検出は、被エツ
チング物質に対するエツチング時に生成する反応生成物
の発光スペクトルを検出し、その強度によって判定され
ていた。

そのために特定の波長の発光スペクトルを検出する手段
を有し、不要な波長のスペクトルは検出しないようにな
っている。従って、被エツチング物質やエツチングガス
等が変わることにより反応生成物が変わった場合には、
その発光スペクトルも変わってしまい、終点検出が不可
能となる。

又、エツチング条件の変更、例えば圧力、プラズマ印加
電力等、に伴ないその発光強度も大きく変わり、場合に
よってはその発光スペクトルの強度が小さくなり過ぎて
検出が不能になる場合もあり、外乱光の影響を大きく受
ける場合がある。

この発明は上記従来の技術の問題点に鑑みてなされたも
ので、被エツチング物質、エツチングガスが変更され反
応生成物が変わっても、エツチングの終点検出を可能に
するとともに、外乱による検出ミス、検出不可能な状態
にならないような終点検出手段を備えたプラズマ処理装
置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明のプラズマ処理装置は、プラズマを用いて半導体
基体またはこの基板上の高分子膜にエツチングを施すプ
ラズマ処理装置において、被エツチング材のエツチング
時における反応熱の変化を検知する反応熱検知装置部と
、該反応熱検知装置部によって検知される反応熱の変化
に基づきエツチング終点を演算し決定する演算回路とを
備えたことを特徴とするものである。

また、この発明は、エツチング時の半導体基板温度を検
知し、その温度変化に基づきエツチング終点を演算し決
定する演算回路を備えたことを特徴とするものであり、
さらに、エツチング時の半導体基板周辺のガス温度を検
知し、その温度変化に基づいてエツチング終点を演算し
決定する演算回路を備えたことを特徴とする。

（作　用） 本発明にかかるプラズマ処理装置は、被エツチング物質
が異なる場合にも処理の終点検出が温度検出器を１個用
いたもので達成でき、装置とその制御が簡単になる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例につき第１図ないし第４図を参
照して説明する。なお、説明において、従来例と変わら
ない部分については、図面に従来例におけると同じ符号
を付けて示し、説明を省略する。

本発明にかかる一実施例のプラズマ処理装置を示す第１
図において、チャンバ１０１内に配置された１０２の近
傍に温度検出器１１が装着されており、エツチング時の
反応熱を測定する。上記温度検知器１１には熱電対を用
い、その出力電圧（ｍＶ）を検知回路１２に印加して増
幅し、この検知回路１２に接続された演算回路１３によ
って予め設定しておいた温度変化指数を比較し、この演
算回路１３に接続された装置制御器１４によってエツチ
ングの１１４！続、停止を行なうようになっている。

この方式による温度変化信号を第２図に実線（Ａ）にて
示し、参考のため従来の方式による発光強度信号を破線
（Ｂ）にて示す。この図からも明らかなように、発光検
知器からの信号では終点検知は不可能であるが、温度検
出器からの信号では終点検知可能である。

終点検知の方法は、検知回路からの信号を演算回路で所
定の値と比較又は、エツチング開始時の信号と比較する
ことによるか、信号値を微分し所定のシーケンス値とな
ったときに終点としている。

第２図は多結晶シリコンに対するエツチングと温度変化
を示すものであるが、フォトレジストのエツチングにお
いて、高周波電力を下げたときや。

チャンバ内圧を上げたときにも同様の結果が得られてい
る。

第３図はダウンフロー型エツチング装置における実施例
、また、第４図は別の一実施例を夫々示す。各回に示さ
れるように、ガス導入口１２３はそのチャンバ１１１に
近い部分に高周波発生装置１０６が設けられており、こ
の内部がプラズマ放電部１５になっている。この場合に
は、プラズマ放電部１５と半導体基体１０２は別の位置
になっており、発光検出器でも外乱が少なく純精度の良
い信号が得られる。しかし、被エツチング質の数だけ発
光検出器を必要とするのに対し、本実施例では、温度検
出器１１を一つだけ設けることで終点検出可能となって
いる。

本実施例では、温度検出器を半導体基板の近傍に設置し
ているが、半導体基体の温度を直接検出するようにして
も、又反応ガスの温度を測定するようにしても良い。

又、並行平板形プラズマエツチング装置等、実施例に示
されてないプラスマ処理装置への実施が可能なことはい
うまでもない。又、発光検出器との併用も可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来被エツチング物質が異なった場合
終点検出器である発光検出器を被エツチング物質の数だ
け必要としたのにかわり、温度検出器１個のみで終点検
出が可能となり、装置及びその制御が簡単となる。又、
発光検出器の選定ミスによるエツチング不良も防ぐこと
ができる。

さらに、発光検出器では検出不可能なエツチング条件、
例えば圧力、印加電力等においても検出可能な場合があ
り、より正確な半導体基板のエツチングが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる一実施例のエツチング装置の断
面図、第２図は一実施例についてエツチング中の信号強
度の変化を従来例と比較して示す線図、第３図は別の実
施例のダウンフロー型エツチング装置の断面図、第４図
はさらに別の実施例のエツチング装置の断面図、第５図
（ａ）は従来例のエツチング装置の縦断面図、第５回（
ｂ）は従来例のエツチング装置の横断面図、第６図およ
び第７図はいずれも従来例のエツチング装置におけるエ
ツチング中の発光強度の変化を示す線図である。 １１−−−−−−−−一−−−温度検出器１２−−−−
−−−−−−−一検知回路１３−−−−−−−−−−−
一演算回路１４−−−−−−−−−−−一装置制御回路
１５−−−−−−−−一−−−プラズマ放電部１０６−
−−−−−−−−−−高周波発生装置１０１、１１１−
−−−−−チャンバ 代理人　弁理士　大　胡　典　夫 ｌ３：潰Ｓ回） ｔｌ　二　Ｍ七１−１ｊ卿ｔ＝ｉＩ；望シ；１−第 図 エッチ・ジグ枡聞 第 図 １２３： ヵ゛ス４２−Ｏ 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プラズマを用いて半導体基板またはこの基板上の高分子
   膜にエッチングを施すプラズマ処理装置において、被エ
   ッチング材のエッチング時における反応熱の変化を検知
   する反応熱検知装置部と、該反応熱検知装置部によって
   検知される反応熱の変化に基づきエッチング終点を演算
   し決定する演算回路とを備えたことを特徴とするプラズ
   マ処理装置。