JPH0475334A - エッチング終了の検知方法 - 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） この発明は、エレクトロンサイクロトロン共鳴（以下ｒ
ＥｃＲＪと言う）放電プラズマを利用したエツチングに
おいて、エツチングの終了を検知する方法に関する。

（従来の技術） 従来、真空中に導入した反応ガスを、マイクロ波蕾界と
磁界によってＥ　ＣＲ放電させ、放７慣こよって牛する
プラズマ中の反応カスイオンやラジカルを介して半導体
基板等の表面に形成された薄膜をエツチングするＦ、　
ＣＲプラズマエ・ンチングが知られており、異方性のエ
ツチングが可能である等の利点によって、高密度に集積
された半導体デノ入イスの製造などに利用されるに至っ
ている。

このＥ　ＣＲプラズマエツチングを行う場合、真空容器
の外部からエツチングの終了を検知する手段として、エ
ツチング中に発光するイオン、ラジカル等のスペクトル
の強度変化をチエターする方法が知られている。第４図
はこの方法の実例で、真空容器に塩素ガスを２０　ｓｅ
ｃｍ導入して圧力を５Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒに保ち、マ
イクロ波パワーを］ＫＷ投入して基板−七のポリシリコ
ン膜をエツチングした時のシリコンの発光スペクトル（
２８８ｎｍ）の相対強度を示したものである。このよう
な相対強度変化を千ニターし、従来は図の８点で工・ソ
チング終了と判定していたのである。

（発明が解決しようとする課題） 前記実例の場合、実際のエツチング終了の時点は、図の
ｂ点のような位置であることが知られており、従って、
ｂ点からａ点までの時間は、無駄なエツチングをしてい
る問題点があった。特にエツチング速度の大きい枚葉処
理型のエツチング装置では、大きなスルーブツトを求め
られるか、この無駄な時間の存在でスルーブツトの向上
が妨げられていた。

前記発光スペクトルの相対強度は再現性のあるものでは
無かったので、予め前記ａ点とｂ点の関係を調べて、実
際のエツチング終了時点を予測することはできなかった
。

一方、エツチングされる膜が段差のある基板に形成され
ている場合には、段差部分に付着した膜が、前記ａ点ま
でエツチングした後も残っていることが多かった。この
ような段差部分の膜までエツチングを終了したことを、
従来の発光スペクトルの強度変化からモニターすること
はほとんどできなかった。

この発明は以上のような発光スペクトルの強度変化でエ
ツチングの終了を検知する場合の問題点を解決しようと
するもので、エツチングの終了を容易かつ正確に検知で
きる方法を提供することを目的としたものである。

（課題を解決する為の手段） 上−記の目的を達成するこの発明のエッヂジグ終了の検
知方法は、ＥＣ１＜放電プラズマを用いて基板表面のエ
ツチングを行う際に、エツチングの終了をエツチング中
の発光スペクトルの強度変化で検知する方法において、
前記発光スペクトルの強度をエツチング圧力と共に演算
処理し、該処理結果でエツチングの終了を判定すること
を特徴としている。

前記演算処理は、発光スペクトル強度、およびエツチン
グ圧力強度について相対強度化しく実際の強度は発光ス
ペクトル強度に対応して得られる出力電圧が０−１０Ｖ
、エツチング圧力強度に対応して得られる出力電圧がＩ
ＯｍＶ〜１００ｍＶのように出力レンジが異なる為）、
それらの加減乗除、−次微分、二次微分等の演算で行う
。

（作　　用） この発明のエツチング終了の検出方法によれば、スペク
トル強度の変化とエツチング圧力の変化が関連づけられ
た状態で、エツチング状況の変化情報として得ることが
できる。

（実　施　例） 以下、この発明を実施例に基づいて説明する。

第１図は実施例で使用したＥＣＲプラズマエツチング装
置であって、プラズマ室ｌとエツチング室２を連設して
構成されたもので、プラズマ室】に備えたマイクロ波導
入窓３にマイクロ波発信器（図示していない）から導波
管４でマイクロ波が導かれるようになっている。プラズ
マ室１の外側には磁場発生コイル５が設置してあり、こ
の磁場発生コイル５による磁界と、導波管４で導かれた
マイクロ波の電界によって、プラズマ室ｌ内ではＥＣＲ
放電が励起され、ガス導入系１０を通してプラズマ室１
に導入されたガスはプラズマ化される。図中９はプラズ
マ室１の冷却手段であって、矢示１１のように水が循環
できるようになっている。

エツチング室２内には、前記Ｅ　ＣＩＩ放電の其明点（
８７５ガウス）近傍に位置させるように基板ホルダー６
が設置してあり、エツチングの対象となる基板７に反応
性イオンが垂直に入射するようになっている。また、エ
ツチング室２には排気系８が接続され、エツチング室２
およびプラズマ室ｌの真空排気ができるようになってい
る。

前記導波管４の一側壁には光検出器１２が設けてあり、
マイクロ波導入窓３を通してプラズマ室ｌ内の発光スペ
クトルを検出できるようになっており、該光検出器１２
に光電変換器１３が連結しである。また、エツチング室
２の一側壁には真空計１４が設置してあり、エツチング
圧力を検出できるようにしである。

前記のようなＥＣＲプラズマエツチング装置を用いてシ
リコン酸化膜を下地として多結晶シリコン膜が形成され
た基板７（段差のあるもの）のエツチングを行なった。

エツチング前圧力を６．　ＯＸ　ｌ　Ｏ−’Ｔｏｒｒと
し、塩素ガスを２０　ｓｅｃｍ導入し、マイクＵＪ波を
ｌにＷとした。

第２図はこの時のエツチング圧力の変化を表わしている
。反応ガスの導入で圧力が−［ｙ７シた後、エツチング
開始と同時に圧力が低下し、エツチング終了時には圧力
が上”ｉニジた。

そこで、このエツチング圧力相対強度と、光検出器１２
を介して７１１られた波長２８８ｎｍの発光スペクトル
の相対強度を用いて演算処理を行なった、。

演算処理は、先ず基板７の平面部分のエツチング中はエ
ツチング圧力の相対強度をΔ、発光スペクトルの相対強
度をＢとして（Δ−Ｂ）２の演算を行った。この場合、
第３図の１の部分のように、ａ点が平面部分の実際のエ
ツチング終了と一致することが確認できた。

次に基板７の段差部分のエツチングに対しては、第３図
の１１の部分のように、ｂ点が段差部分の実際のエツチ
ング終了と一致することか確認できた。

以上の結果、基板７の表面形状に応じて、発光スペクト
ルの強度とエツチング圧力の強度を元に適宜の演算処理
を竹うことで、実際のエツチング終了を＋Ｅ確にチエタ
ーすることが可能であると言える。

尚、実施例ではシリコンの発光スペクトルとしテ波長２
８８ｎｍのスペクトルを検出したが、ＥＣＲプラズマに
おいてより顕著に検出される、短波長側の強いピークで
ある波長２５２ｎｍのスペクトルを検出するようにして
も良い。

また、基板７に形成された膜は多結晶シリコン膜に限る
ものではなく、アモルファスシリコン膜、単結晶シリコ
ン膜でも良く、また、他の薄膜のエツチングについても
同様に実施することが可能である。

（発明の効果） 以上に説明したよう（ζ、この発明によれば発光スペク
トルの強度とエツチング圧力値とを演算処理するように
したので、実際のエツチング終了を容易かつ正確に検出
できる効果がある。この結果、無駄なエツチング処理の
継続を回避できるので、処理効率を向上できると共に、
エツチング膜の下４゜ 地のダメージを少なくできるなどの効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に使用したＥ　ＣＲプラズマ
エツチング装置の構成図、第２図は同じ〈実施例のエツ
チング圧力の相対強度の変化のグラフ、第３図は同じ〈
実施例の演算処理出力の変化のグラフ、第４図は従来方
法における発光スペクトルの相対強度の変化のグラフで
ある。 ｌ・・・プラズマ室　　　　　２・・・エツチング室６
・・・基板ホルダー　　　　７・・・基板１２・・・光
検出器　　　　　１３・・・光電変換器１４・・・真空
計 特許出願人　日電アネルバ株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　エレクトロンサイクロトロン共鳴放電プラズマを用
   いて基板表面のエッチングを行う際に、エッチングの終
   了をエッチング中の発光スペクトルの強度変化で検知す
   る方法において、前記発光スペクトルの強度をエッチン
   グ圧力と共に演算処理し、該処理結果でエッチングの終
   了を判定することを特徴とするエッチング終了の検知方
   法