JPH0235723A - プラズマ・エッチング・モニター方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、プラズマ・エッチング・プローｔ＝ス（７）
安定性とプラズマ・エッチング装置の自動化をはかるた
めの終点検出法を主要とするプラズマ・エッチング・モ
ニタ一方法に関するものである。

従来の技術 従来のプラズマ・エッチング魯モニタ一方ン去は、プロ
ーブ法を用いて、プラズマ温度及びプラズマ密度を判定
し、終点の検出等の情報を得ていた。

このようなプローブ法を利用したエツチング・モニタ一
方法については、例えば、ジャーナル・エレクトロケミ
カル令ソサイアティ１２９巻（１９８２年）第２５２２
頁から第２５２７頁（Ｊ、ＥＩｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、Ｓ
ｏｃ、１２９（１９８２）ＰＰ２５２２−ＰＰ２５２７
）に発表されている。

第４図はラングミュラプロ、−ブ２２を利用した一例で
ある。第４図において、９は上部電極、１０はウェハ、
１１はマツチングボックス、１２はＲＦ発生器、１３は
メカニカルブースタポンプ、１４はガス注入口である。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来のプローブ法においてはプロー
ブの表面積を小さくしなければならず、また測定できる
プラズマ密度の範囲も比較的プローブ挿入の影響の少な
い低密度の領域に限られてく　る。

しかも、終点を検出する場合、ウェハ」二のプラズマ密
度が均一で分布していることが前提とならなければなら
ないが、実際には、プラズマ密度は均一に分布していな
いので、微細加工を進める上において、支障をきたすこ
とになる。すなわち、終点検出の信頼性が低下し、歩留
りの低下につながるのである。

本発明は、上記従来の課題を解消するものであり、簡単
な構成で検出装置部を組むことができるプラズマ・エッ
チング・モニタ一方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明のプラズマ・エッチング・モニタ一方法では、一
つの観測窓と大枚のレンズと二台のモノクロメータと二
チャンネルのミラー９０’　変換器と六角回転鏡と画像
処理装置からなる検出装置部を有している。

作用 本発明のプラズマ・エッチングやモニタ一方法は上記検
出装置部を有することによって、プラズマ光の像の時間
的変化を画像処理装置上の距離的変化に変換し、上記プ
ラズマ光の像の特定２彼長強度比からボルツマンの式を
適用してプラズマ温度を測定することができる。

また、サバの式を適用することによって、プラズマ密度
をも測定することができる。

実施例 第１図は本発明の実施例におけるプラズマＯエツチング
・モニタ一方法のブロック図である。第１図において、
１はプラズマを発生させるプラズマ発生装置部、２は発
生したプラズマ光の像を観測するプラズマ観測窓、３ａ
と３ｂは上記プラズマ光の像を集光させる集光レンズ、
４ａと４ｂは上記プラズマ光の像から特定波長をもつプ
ラズマ光の像を取り出すモノクロメータ、５゛は上記特
定波長をもつプラズマ光の像の光路を９０’　変換する
ミラー９０°変換器、６ａと６ｂと６０と６ｄは上記ミ
ラー９０゛変換器で変換されたプラズマ光の像の大きさ
を調節する調整レンズ、７は上記プラズマ光の像の時間
的変化を撮影するために、一定で、かつ高速度で回転す
る六角回転鏡、８は上記プラズマ光の像を撮影し、かつ
上記プラズマ光の像の強度を測定し、上記プラズマ光の
像の強度比からプラズマ温度及びプラズマ密度を求める
画像処理装置である。

第２図は本発明の実施例におけるプラズマ・エッチング
・モニタ一方法の動作原理図である。同図において、１
６はプラズマ光の像、１７はモノクロメータに設置され
たスリット、１８は画像処理装置に設置されたフィルム
である。

第３図は本発明の実施例におけるプラズマ・エッチング
・モニタ一方法の動作波形図である。同図において、１
９はエツチング開始前のプラズマ密度の時間的変化、２
０はエツチング時のプラズマ密度の時間的変化、２１は
エツチング終了後のプラズマ密度の時間的変化である。

以上のように構成された本実施例のプラズマΦエツチン
グ・モニタ一方法について、以下にその動作を説明する
。

プラズマ発生装置部１で発生したプラズマ光の像が観測
窓１５を通過後、集光レンズ３ａ及び集光レンズ３ｂで
集光され、それぞれ、モノクロメータ４ａとモノクロメ
ータ４ｂの入射され、特定波長をもつプラズマ光の像が
取り出される。そして、第２図に示すように、上記二本
のプラズマ光の像をミラー９０°変換器５によって、光
路を９０゛に変換し、また、上記プラズマ光の垂直方向
の像１６を水平方向の像へ変換する。そして、上記水平
方向のプラズマ光の像はレンズ６ａとレンズ６ｂによっ
て像の大きさを調節され、六角回転鏡７に入射される。

上記六角回転鏡７は、一定の回転数で回転しているので
、一定り間におけるプラ、（プ光の像の時間的変化が、
−１−記へ角回転鏡の上部にある画像処理装置８に設置
されたフィルム１８の面上の距１［豹変化として変換さ
れて撮影される。この場合に、−に記プラズマ光の像の
特定二波長の遷移確率、振動数、統計的ｑ′ｔ、価、励
起エネルギが既知であるなら、上記ボルツマンの式から
、プラズマ温度の時間的　変化を求めることができる。

ボルツマンの式 ここで、ｎ＋　　ｍ＋　　ｋ＋　　Ｊは各々ｎ準位、ｍ
準位、ｋ準位、ｊ準位であり、■はプラズマ光の像の強
度、Ａは遷移確率、νはプラズマの振動数、ｇは統計的
型価、Ｅは励起エネルギ、ｋはボルツマン定数、Ｔはプ
ラズマ温度である。

また、プラズマ温度とプラズマ密度の関係を示す上記サ
バの式に、上記プラズマ温度を代入することからプラズ
マ密度の時間的変化も求めるこ七ができる。

サバの式 ％式％ ここで、ｎｅはプラズマ電子密度、【１１とｎ　ｌ。１
は各４ｆｆｉイオンの分配関数、■はプラズマ４度、ｍ
　ｏは電子質ｆｆｉ、ｈはブランク定数である。

上記プラズマ温度の時間的変化及びプラズマ密度の時間
的変化をモニターすることによってエツチング時のプラ
ズマ温度及びプラズマ密度の時間的な均一性を判断でき
る。

また、本実施例のプラズマ・エッチング・モニタ一方法
では、プラズマ光の像をａｌｌｌ定対象としていること
から、エツチング時のプラズマ４度及びプラズマ密度の
空間的な均一性をも判断できる。

さらには、第３図に示す同実施例の動作波形図から、エ
ツチング開始前のプラズマ密度の時間的変化１９をモニ
ターしておけば、上記プラズマ密度の時間的変化をエツ
チング終了１円のプラズマ密度の時間的変化２１とする
ことより、エツチングの終点検出をもできる。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、プラズマに影響を
与えることなしに、プラズマ拳エツチングのモニターが
でき、プラズマ温度及びプラズマ密度の空間的及び時間
的分布からエツチング時のプラズマの均一性を判定する
ことができ、しかも、終点検出をもでき、その実用的効
果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるプラズマ拳エツチン
グ・モニタ一方法を説明するためのブロック図、第２図
は同実施例の動作原理図、第３図は同実施例の動作波形
図、第４図は従来のプラズマ・エッチング・モニタ一方
法を説明するためのブロック図である。 １・・・プラズマ発生装置部、２・・・検出装置部Ｎ３
ａ”３ｂ・・・集光レンズ、４ａ・・・・モノクロメー
タ、５・・・ミラー９０゜’９４’ＪＲ１６ａ・６ｂ・
６ｃ会６ｄ・命拳調整し７−・・六角回転鏡、８Φ・・
画像処理装置、・−・上部電極、１０・・Φウェハ、１
１・マツチングボックス、１２舎・・ＲＦ発生器、３会
・・メカニカルブースタポンプ、１４・ガス注入口、　
１５−−−観７１１１１窓。 代理人の氏名　弁理士　栗野重孝　はか１名ｌ゛−ブラ
スマ発主源１部 ２°−＼検出装置師 ３ｅｔ、　３ｂ　゛−＠光レンし ン、４ｂ　　　モノクロメーク ５−−−ミラー９６″斐１夾焉、 ６ａ−、６ｂ、　ｋ、　６ｔｔ　゛−調監レしン７−六
角コ転焼 、５１−一遍ヌ亀澗−！翌１ ｑ−一一上節電重 ／１）−−゛ウニへ １１−一一マ・ｌテングホソグス ４−　　ガスラヱ入口 １５−、ＩＥ、惧Ｉた、 ／ Ｚ何 １９−“エツチング開坊６の プラス′マ乞漫の吟間幻変化

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プラズマ・エッチング装置に観測窓を設置し、上記観測
   窓から出るプラズマ光の像を集光させる集光レンズと、
   上記プラズマ光の像から、特定波長をもつプラズマ光の
   像を取り出すモノクロメータと、上記モノクロメータか
   ら取り出したプラズマ光の像の光路を９０゜に変換させ
   るミラー９０゜変換器と、上記ミラー９０゜変換器で変
   換したプラズマ光の像の大きさを調整するための２つの
   レンズと、上記レンズから出るプラズマ光の像の時間的
   変化を画像処理装置上の距離的変化に変換するための六
   角回転鏡と、上記六角回転鏡から反射されたプラズマ光
   の像を撮影し、上記プラズマ光の像の強度を測定できる
   画像処理装置を用いて、上記プラズマ光の像の強度をモ
   ニターすることにより、エッチング時のプラズマ状態を
   検出することを特徴とするプラズマ・エッチング・モニ
   ター方法。