JPH05152253A - ドライエツチングにおけるエツチング終点検出装置 - Google Patents

ドライエツチングにおけるエツチング終点検出装置

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JPH05152253A
JPH05152253A JP31268491A JP31268491A JPH05152253A JP H05152253 A JPH05152253 A JP H05152253A JP 31268491 A JP31268491 A JP 31268491A JP 31268491 A JP31268491 A JP 31268491A JP H05152253 A JPH05152253 A JP H05152253A
Authority
JP
Japan
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electrode
etching
end point
capacitor
semiconductor substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP31268491A
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English (en)
Inventor
Hideki Sasaki
佐々木  秀樹
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】反応雰囲気に関係なくドライエッチングのエッ
チングの終点を正確に検出する。 【構成】反応容器10内に半導体基板15を載置する第
1電極13と、第1電極13に対向した第2電極14を
設ける。第1電極13にはコンデンサ25と第1電極1
3及び第2電極14間に高周波電圧を印加する高周波電
源26が接続される。コンデンサ25とグランド間には
コンデンサ25に生じる電位差を検出する直流電圧計2
7が接続され、直流電圧計27には同直流電圧計による
検出値と所定基準値とを比較し同比較結果に基づいてエ
ッチングの終点を判定するエッチング制御手段28が接
続される。半導体基板15の表面の絶縁膜15bがエッ
チングされると、電子が移動してコンデンサ25に蓄積
される。コンデンサに生じた電位差を直流電圧計により
検出し、エッチング制御装置28が検出電圧値によりエ
ッチングの終点を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ドライエッチングにお
けるエッチング終点検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の装置においては、例えば
特公平3ー54460号公報に示されているように、エ
ッチングにより発生する反応生成ガスの発光スペクトル
をモニターすることにより、発光スペクトルの強度変化
からエッチングの終点を検出する発光分光分析法が広く
用いられている。例えば、二酸化シリコン膜(SiO2)を
フロンガス(CF4) を用いてエッチングする場合、下記
数1の反応等によってエッチングが行われる。
【0003】
【数1】CF4→ CF3 ++F*, SiO2 + 4F* → SiF4 + O2 そして反応生成ガスであるSiF4 または O2の発光スペク
トルの強度変化を分光分析器により測定し、エッチング
が終了して反応生成ガスが発生しなくなり発光スペクト
ル強度が減少した時点でエッチングの終点を判定してい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ドライエッ
チングを行う場合に、エッチング速度を向上させたり反
応容器内の汚染を軽減するために、反応生成ガスと同種
のガスを反応ガスに添加することがしばしば行われる。
例えば、上記SiO2のエッチングにおいては反応ガスCF4
にO2ガスが添加される。しかし、上記した反応生成ガス
の発光スペクトルをモニターすることによりエッチング
の終点を検出する方法においては、反応生成ガスと同種
のガスが反応ガスに添加されることにより、添加ガスの
影響を受けてエッチング終点を正確に検出することが出
来なくなる。本発明は、上記した問題を解決しようとす
るもので、反応雰囲気に関係なくエッチングの終点を正
確に検出するドライエッチングの終点検出装置を提供す
ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の構成上の特徴
は、真空ポンプにより内部が所定の低圧状態にされる反
応容器と、同反応容器内に配設されてその表面に半導体
基板を載置する第1電極と、同第1電極の前記半導体基
板載置面に対向して前記反応容器内に配設される第2電
極と、一端にて前記第1電極に接続され他端にて接地さ
れて前記第1電極及び第2電極間に高周波電圧を印加す
る高周波電源と、前記第1電極と前記高周波電源間に接
続されたコンデンサとを備え、前記反応容器内に所定の
反応ガスを導入して前記高周波電源により前記第1電極
と前記第2電極間に放電を起こさせ、同放電により生成
される前記反応ガスの電離生成物により前記半導体基板
の表面に形成された絶縁膜のエッチングを行うドライエ
ッチング装置において、前記コンデンサに生じる電位差
を検出する電位差検出手段と、同電位差検出手段による
検出値と所定の基準値とを比較し同比較結果に基づいて
エッチングの終点を判定する終点判定手段とを設けたこ
とにある。
【0006】
【作用】以上のように本発明を構成したことにより、反
応容器内に反応ガスが導入され、さらに高周波電源によ
り第1電極と第2電極間に高周波電圧が印加されると、
両電極間に放電が起こり、反応ガスが電離して電子,イ
オン,ラジカル等の電離生成物が生成される。この電子
が半導体基板上に移動して半導体基板は負に帯電され、
これによりイオンが半導体基板に引き寄せられ、これに
周囲のラジカルも加わり半導体基板上に形成された絶縁
膜と反応してエッチングが行われる。このとき、半導体
基板上の電子は絶縁膜により移動することが出来ない
が、エッチングの進行により絶縁膜が除去されて半導体
基板の導電部分が露出し始めると、電子は露出した導電
部分を通って移動し第1電極と高周波電源間に設けられ
たコンデンサに電荷が徐々に蓄積され、エッチングの終
了により蓄積電荷は飽和状態になる。このような電荷の
蓄積により、コンデンサに電位差が生じ、この電位差を
電位差検出手段が検出し、終点判定手段が検出電位差と
所定の基準値を比較し、その比較結果に基づいてエッチ
ングの終点を判定する。
【0007】
【発明の効果】上記作用説明からも理解できるように、
本発明によれば、絶縁膜のドライエッチングによりコン
デンサに生じた電位差を基準値と比較し、この比較結果
に基づいてエッチングの終点を判定しているので、反応
ガスの種類に影響されることなく常に正確にエッチング
の終点を検出することが出来る。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
すると、図1はドライエッチング装置の全体を模式的に
示したものである。このドライエッチング装置は、台
(図示しない)に固定されたベースプレート11と同ベ
ースプレート11上にパッキングを介して載置されたベ
ルジャ12からなり内部に反応室Rを形成する反応容器
10を備えている。反応容器10はベルジャ12を上方
へ移動させることにより開放されるようになっており、
また、反応室R内は真空ポンプ21により超高真空に維
持されるようになっている。さらに、反応室R内には反
応容器10の外部に設けられたCF4供給源22および O2
供給源23から反応ガスCF4および O2が供給されるよう
になっている。
【0009】ベースプレート11上には、支柱11aを
介して第1電極板13が設けられており、またベルジャ
12の内側上面には支柱12aを介して第1電極板13
と平行に第2電極板14が設けられている。第1電極板
13内にはエッチング時における後述する半導体基板1
5の加熱を防止するための水冷装置(図示しない)が設
けられている。また、第1電極板13にはケーブルを介
して高周波マッチング用のブロッキングコンデンサ25
と放電用の高周波電源26が直列接続され、高周波電源
26の他端は接地されている。一方、第2電極板14は
ケーブルを介して接地されている。
【0010】第1電極板13上には、集積回路の形成さ
れた半導体基板15が載置されている。半導体基板15
は、アルミニウム(Al)からなる第1層導電膜(以下、
Al膜と記す)15aとSiO2からなる層間絶縁膜(以下、
SiO2膜と記す)15bを備えており、SiO2膜15b上に
は層間絶縁膜エッチング用開口部15c1 の設けられた
ホトレジスト膜15cが形成されている。
【0011】そして、ブロッキングコンデンサ25の電
位差を測定する直流電圧計27が一端にて第1電極板1
3とブロッキングコンデンサ25間に、他端にて接地し
て設けられている。また直流電圧計27と高周波電源2
6間には、エッチング制御装置28が設けられている。
エッチング制御装置28は直流電圧計27の測定電圧値
と予め定められたエッチング終点時におけるブロッキン
グコンデンサ25の電位差を示す基準値とを比較し、両
者が一致した時点でエッチング終点を判定すると共に、
エッチング終点判定の所定時間後に高周波電源26のス
イッチを切断して高周波放電を停止させる機能を備えて
いる。
【0012】つぎに、上記のように構成した実施例の動
作を説明する。半導体基板15を第1電極板13上に載
置し、ベースプレート11上にベルジャ12を固定した
後、真空ポンプにより反応室R内が高真空状態にされる
と共に半導体基板15の温度上昇を防ぐために水冷装置
により第1電極板13が冷却される。その後、CF4供給
源22および O2供給源23から反応室R内に所定量の
反応ガスCF4および O2を供給し、さらに高周波電源26
を通電させることにより第1電極板13と第2電極板1
4間に所定の値の高周波電圧を印加して両電極間にグロ
ー放電を起こさせる。この放電により反応ガスCF4 が電
離して電子,イオン,ラジカル等の生成物の混在するプ
ラズマ状態が形成される。このとき、イオン等に比べて
移動度の高い電子が高周波電界によって移動して半導体
基板15上に到達し、第1電極13に負の自己バイアス
電圧が発生し、半導体基板15は負に帯電する。これに
より、イオンCF3 +等が半導体基板15に引き寄せられフ
ッ素ラジカルF*とともにレジスト膜15cの開口部15
1 に露出したSiO2膜15bと反応してエッチングが開
始される。エッチング開始からエッチングの終点に至る
直流電圧計27の検出電圧値の変化を示す図3のタイム
チャートを参照すると、A点にて放電が開始されコンデ
ンサ25に高周波電源26の直流分が加えられる(図3
のB部分参照)。
【0013】この時点では、半導体基板15のAl膜15
aはSiO2膜15bに被覆されているので、半導体基板1
5上に蓄積された電子は移動することが出来ないが、エ
ッチングの進行によりSiO2膜がエッチングされて下地の
Al膜15aが露出し始めると、図2に示すように、半導
体基板15上に蓄積された電子がAl膜15aを介して流
れ始め、その電荷はブロッキングコンデンサ25に蓄積
される(図3のC点参照)。エッチングがさらに進行す
ることにより蓄積される電荷はさらに増加し(図3のD
部分参照)、エッチングの終了した時点で一定値に達す
る(図3のE点参照)。
【0014】エッチング制御装置28は、上記コンデン
サ25の電位差の変化を検出した直流電圧計27の測定
値を入力して予め規定された基準値と比較し、両者が一
致した時点でエッチングの終点を判定する。そして、エ
ッチング制御装置28はエッチングを完全に行わせるた
めに上記エッチング終点の後さらに所定時間放電を継続
させ(図3のF部分参照)、その後、高周波電源26の
スイッチを自動的に遮断して放電を停止させる(図3の
G点参照)。
【0015】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、ドライエッチングの終点をブロッキングコ
ンデンサ25の電位差が予め定められた基準値に達した
ことにより判定しているので、反応ガス及び反応生成ガ
ス等に影響されることなく常に正確にエッチングの終点
を検知することが出来る。
【0016】なお、上記実施例においては、エッチング
終点の検知後にエッチング制御装置28により自動的に
高周波放電を停止させるようにしているが、コンデンサ
25の電位差が基準値に達したことを使用者が目視によ
り判定し、高周波電源26のスイッチを手動により遮断
してもよい。また、上記実施例においては、SiO2膜のエ
ッチングに対して本発明を適用しているが、他の種類の
絶縁膜のエッチングに対して本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るドライエッチング装置
の模式図である。
【図2】半導体基板に蓄積された電荷の移動を示す模式
図である。
【図3】エッチングの進行にともなったブロッキングコ
ンデンサの直流電圧値の変化を示すタイムチャートであ
る。
【符号の説明】
10…反応容器、11…ベースプレート、12…ベルジ
ャ、13…第1電極板、14…第2電極板、15…半導
体基板、15a…Al膜、15b…SiO2膜、21…真空ポ
ンプ、22…CF4供給源、23…O2供給源、25…ブロ
ッキングコンデンサ、26…高周波電源、27…直流電
圧計、28…エッチング制御装置、R…反応室。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空ポンプにより内部が所定の低圧状態
    にされる反応容器と、同反応容器内に配設されてその表
    面に半導体基板を載置する第1電極と、同第1電極の前
    記半導体基板載置面に対向して前記反応容器内に配設さ
    れる第2電極と、一端にて前記第1電極に接続され他端
    にて接地されて前記第1電極及び第2電極間に高周波電
    圧を印加する高周波電源と、前記第1電極と前記高周波
    電源間に接続されたコンデンサとを備え、前記反応容器
    内に所定の反応ガスを導入して前記高周波電源により前
    記第1電極と前記第2電極間に放電を起こさせ、同放電
    により生成される前記反応ガスの電離生成物により前記
    半導体基板の表面に形成された絶縁膜のエッチングを行
    うドライエッチング装置において、 前記コンデンサに生じる電位差を検出する電位差検出手
    段と、 同電位差検出手段による検出値と所定の基準値とを比較
    し、同比較結果に基づいてエッチングの終点を判定する
    終点判定手段とを設けたことを特徴とするドライエッチ
    ングにおけるエッチング終点検出装置。
JP31268491A 1991-11-27 1991-11-27 ドライエツチングにおけるエツチング終点検出装置 Pending JPH05152253A (ja)

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JP (1) JPH05152253A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6372523B1 (en) 1998-07-24 2002-04-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Etching method and etching device
US7184134B2 (en) 2004-02-23 2007-02-27 Semiconductor Technology Academic Research Center Real-time monitoring apparatus for plasma process

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6372523B1 (en) 1998-07-24 2002-04-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Etching method and etching device
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