JPH056873A - エツチング終点検出方法およびエツチング装置 - Google Patents

エツチング終点検出方法およびエツチング装置

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JPH056873A
JPH056873A JP18047991A JP18047991A JPH056873A JP H056873 A JPH056873 A JP H056873A JP 18047991 A JP18047991 A JP 18047991A JP 18047991 A JP18047991 A JP 18047991A JP H056873 A JPH056873 A JP H056873A
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JP
Japan
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etching
end point
hole
chamber
light
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Pending
Application number
JP18047991A
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English (en)
Inventor
Yasuki Kimura
泰樹 木村
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 O2 RIEにおいて、レジストのエッチング
終点を正確に検出する。ウエハー上の任意の位置・範囲
における局所的な終点検出を可能とする。 【構成】 ウエハー表面でのNO* による発光強度の変
化を検出する。貫通孔を有する球状部品を使用した覗窓
構造とし、球状部品を回転させて観察位置を変更する。
貫通孔内のアパーチャーを異なる開口径のものに変えて
観察範囲を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、発光分光法によるエ
ッチング終点検出方法およびエッチング装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】IC製造工程において、エッチング終点
検出方法には多くの手法があるが、文献「半導体プラズ
マプロセス技術」菅野卓雄,産業図書,1980,P1
11〜P116に開示されるように、発光分光法が信頼
性・経済性の点で優れており、多くの使用実績がある。
【0003】発光分光法とは、プラズマ中の原子,分
子,イオンのエネルギー凖位に応じた発光を計測する手
法である。以下、ポリシリコンのエッチングの終点検出
を例にとり、説明を行う。ポリシリコンのエッチングは
以下の条件で行われる。 ガス:CF4 +O2 (5%) 圧力:0.35 Torr RFパワー:150W この条件でのポリシリコンのエッチングは以下の反応で
行われる。 Si+4F* →SiF4 ↑ このように、ポリシリコンが存在する状態では、フッ素
の励起種(F* )が消費されて減少するためにF* より
の発光強度が低下する。それに対して、ポリシリコンが
存在しない状態では、F* が消費されず減少しないため
にF* よりの発光強度は、ポリシリコンが存在する状態
に比べて増大する。この関係を利用して、F* よりの発
光(例えば704nmの発光)の強度を計測することで、
ポリシリコンのエッチングの終点を計測できる。図5
に、704nmの発光強度の変化の一例を示す。
【0004】ところで、Oを含んだプラズマによるレジ
スト(有機材料)のエッチングにおいて、発光分光法で
エッチング終点を検出するには、従来、前記文献のP21
4 〜P215 にも開示されるように、反応生成物である一
酸化炭素の励起種(CO* )よりの発光(例えば247
7Å)を計測するのが一般的である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、CO* より
の発光を計測する方法では、以下のような問題点があっ
た。 窒素(N)と酸素(O)をガス組成の一部とし
て含む反応性イオンエッチング(O2 RIE)において
は、窒素の励起種(N2 * )と一酸化窒素の励起種(N
* )からの強力な発光スペクトルにより、CO* の発
光スペクトルが妨害される。 カーボンシート・有機
樹脂製シートを電極カバーとして用いた場合は、O2
IE終了前後でのCO* の発光強度の変化が相対的に小
さくなり、正確な終点検出が困難になる。これらによ
り、CO* よりの発光を利用する従来の方法は、有機材
料のエッチング終点検出が不正確になる問題点があっ
た。
【0006】この発明は上記の点に鑑みなされたもの
で、有機材料のエッチング終点を正確に検出できるエッ
チング終点検出方法を提供することを目的とする。また
この発明は、被処理物上の任意の局所的なエッチング終
点を検出可能とする覗窓構造を有するエッチング装置を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明ではNとOをガ
ス組成の一部として含む有機材料の反応性イオンエッチ
ング(O2 RIE)において、被処理物表面でのNO*
による発光強度の変化を終点検出の手段とする。
【0008】またこの発明では、エッチング装置の覗窓
を次のような構成とする。すなわち、チェンバー壁体の
一部に貫通して設けられた截頭半球状の切欠き部と、こ
の切欠き部内に嵌合され、チェンバーの内部と外部方向
に貫通孔を有する球状部品と、前記壁体の外壁に取り付
けられ、前記球状部品を前記切欠き部内に固定する押え
部品と、前記球状部品の貫通孔内に設けられ、貫通孔の
開口径を決定するアパーチャーと、前記貫通孔のチェン
バー外部側端部に設けられ、貫通孔を密閉する透明板と
から覗窓を構成する。
【0009】
【作用】NO* の発光は被処理物の表面反応であり、レ
ジスト等の有機材料と、ウエハー等の無機材料との間で
著しい発光効率の差があるので、被処理物表面からのN
* の発光強度の変化を観測すれば、被エッチング膜で
ある有機材料のエッチング終点を正確に検出できる。
【0010】そのような終点検出法において、被処理物
上の任意の位置および範囲におけるNO* の発光を観察
できれば、任意の局所的な終点検出が可能となり、上記
この発明の覗窓構造によれば、それを実現できる。すな
わち、上記この発明の覗窓構造においては、押え部品を
緩めて球状部品を回転させ、該球状部品に開けられた貫
通孔の向きを変えることにより、観測位置を変更でき
る。また、前記貫通孔内のアパーチャーを開口径の異な
るアパーチャーと変更することで観察範囲を変更でき
る。そして、これらの変更で、被処理物上の任意の位置
および範囲におけるNO* の発光を観察することで、任
意の局所的な終点検出が可能となる。
【0011】
【実施例】以下この発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図1は、この発明の一実施例に使用する反応性
イオンエッチング装置を示す。この装置は発光スペクト
ルメーターを備えた反応性イオンエッチング装置であ
る。この装置において、1はチェンバーで、その内部に
陽極2と陰極3が設けられ、この陽極2と陰極3間にR
F電源4により高周波電力が印加される。また、陰極3
はカーボン製シート5で覆われており、その上に被処理
物、ここではレジストを塗布したウエハー6が設置され
る。また、チェンバー1は真空ポンプ7で真空に排気で
きる一方、エッチングガスとしてO2 とN2 が供給され
るようになっている。また、チェンバー1の壁体の一部
には覗窓8が設けられ、その近傍に発光スペクトルメー
ター9が配置され、この発光スペクトルメーター9と覗
窓8間は光ファイバー10で結ばれる。覗窓8と光ファ
イバー10の端部は、前記陰極3上のウエハー6の中央
部を観察できる位置に設定されている。また、発光スペ
クトルメーター9は、覗窓8と光ファイバー10を通し
てウエハー6の中央部の発光を受光し、その内の特定の
波長の発光の強度を計測している。ここでは、NO*
りの248nmの発光強度を計測している。
【0012】図2は、上記反応性イオンエッチング装置
で処理される被処理物を示し、無機材料よりなるウエハ
ー6上にレジスト11が塗布され、その上の一部にエッ
チングマスク12が設けられている。
【0013】この被処理物をエッチング処理する場合
は、上記装置において、チェンバー1内を排気しつつ、
2 とO2 を流し、RFを印加する。その際の詳細なプ
ロセスを以下に示す。 O2 流量 :20 SCCM N2 流量 :10 SCCM 圧力 :10 mTorr RFパワー:200W
【0014】すると、図2(a),(b),(c)に示
すように、マスク12で覆われた部分を除いてレジスト
11が次第にエッチングされ、最終的にレジスト11は
マスク12と同一パターンにエッチングされる。そのエ
ッチング過程において、有機材料よりなるレジスト11
でウエハー6が被覆されている状態(図2(a),
(b)の状態)では、NO* の発光効率が有機材料上で
小さいことから、図3のa部分およびb部分で示すよう
にNO* よりの発光強度は小さい。次に、エッチングが
終了し、無機材料よりなるウエハー6が露出した時点
(図2(c)の状態)においては、NO* の発光効率が
無機材料上で大きいことから、図3のc部分で示すよう
に、NO* よりの248nmの発光強度は急速に立ち上が
る。したがって、この立ち上がりを図1の覗窓8および
光ファイバー10を通して発光スペクトルメーター9で
検出することにより、O2 RIEにおけるレジスト11
(有機材料)のエッチング終点を容易に正確に検出でき
る。
【0015】上記のようなエッチング終点検出法におい
て、被処理物上の任意の位置および範囲におけるNO*
の発光を観察できれば、任意の局所的な終点検出が可能
となる。それを実現するこの発明の一実施例の覗窓構造
を図4に示す。図4において、21はチェンバーの壁体
で、一部に截頭半球状の切欠き部22が貫通して設けら
れる。この切欠き部22には球状部品23が嵌合され、
該球状部品23は、壁体21外壁にねじ止めされる押え
部品24により前記嵌合状態に固定される。前記球状部
品23には、チェンバーの内部と外部方向に貫通孔25
が形成されており、この貫通孔25内には、該貫通孔2
5の開口径を決定する黒色アルマイト処理されたアルミ
ニウム製アパーチャー26が嵌合される。また、貫通孔
25のチェンバー外部側端部(大気側端部)には石英ガ
ラス板27が設けられて該貫通孔が密閉されており、そ
の石英ガラス板27の外側面には光ファイバー取付け金
具28が設けられる。この光ファイバー取付け金具28
は前記球状部品23にねじ止めされて、前記石英ガラス
板27の押え治具も兼ねている。なお、チェンバーの壁
体21および押え部品24の球状部品との接触部には、
Oリング溝29が設けられてOリング30が嵌合され、
球状部品との間に気密性を保持している。さらにチェン
バーの壁体21には押え部品24との接触部にOリング
溝31が設けられ、Oリング32が嵌合される。さらに
球状部品23には、石英ガラス板27との接触部におい
てOリング溝33が設けられ、Oリング34が嵌合され
る。Oリング30,32,34は合製ゴム製である。一
方、チェンバーの壁体21、押え部品24、球状部品2
3、光ファイバー取付け金具28およびねじはステンレ
ス鋼製である。
【0016】このように構成された覗窓構造において
は、光ファイバー取付け金具28に光ファイバーを接続
して、球状部品23の貫通孔25(覗窓)を図1の発光
スペクトルメーター9と結合する。また、押え部品24
をチェンバーの壁体21に固定しているねじを緩めて、
球状部品23を回転させ、前記貫通孔25の向きを変え
ることにより、観察位置を変更できる。さらに前記貫通
孔25内のアパーチャー26を開口径の異なるアパーチ
ャーと変更することにより観察範囲を変更できる。そし
て、これらの変更で、被処理物上の任意の位置および範
囲におけるNO* の発光を観察することで、任意の局所
的な終点検出が可能となる。
【0017】なお、図4のような覗窓構造は、NO*
発光を観察する終点検出法以外にも利用できる。
【0018】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
被処理物上のNO* の発光強度の変化を観測するように
したので、O2 RIEにおいて有機材料のエッチング終
点を正確に検出できる。特にこの方法は、被処理物上の
材質の発光効率の差を利用する方法であるため、カーボ
ンシート等を電極カバーとして用いても、それに影響さ
れずにエッチング終点を正確に検出できる。また、貫通
孔内にアパーチャーを有する球状部品を使用した覗窓構
造とすることにより、被処理物上の任意の位置・範囲に
おける局所的な終点検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に使用する反応性イオンエ
ッチング装置を示す構成図である。
【図2】反応性イオンエッチング装置で処理される被処
理物を示す断面図である。
【図3】O2 RIE中の247nmの発光強度の変化を示
す特性図である。
【図4】この発明の一実施例の覗窓構造を示す断面図で
ある。
【図5】エッチング中の704nmの発光強度の変化を示
す特性図である。
【符号の説明】
1 チェンバー 3 陰極 4 RF電源 6 ウエハー 8 覗窓 9 発光スペクトルメーター 10 光ファイバー 11 レジスト 12 エッチングマスク 21 壁体 22 切欠き部 23 球状部品 24 押え部品 25 貫通孔 26 アパーチャー 27 石英ガラス板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒素(N)と酸素(O)をガス組成の一
    部として含む有機材料の反応性イオンエッチングにおい
    て、被処理物表面での一酸化窒素の励起種(NO* )に
    よる発光強度の変化を終点検出の手段とするエッチング
    終点検出方法。
  2. 【請求項2】 チェンバーの壁体の一部に貫通して設け
    られた截頭半球状の切欠き部と、該切欠き部内に嵌合さ
    れ、チェンバーの内部と外部方向に貫通孔を有する球状
    部品と、前記壁体の外壁に取り付けられ、前記球状部品
    を前記切欠き部内に固定する押え部品と、前記球状部品
    の貫通孔内に設けられ、貫通孔の開口径を決定するアパ
    ーチャーと、前記貫通孔のチェンバー外部側端部に設け
    られ、貫通孔を密閉する透明板とを具備してなるエッチ
    ング装置。
JP18047991A 1991-06-26 1991-06-26 エツチング終点検出方法およびエツチング装置 Pending JPH056873A (ja)

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Cited By (4)

* 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
JP2003518740A (ja) * 1999-12-21 2003-06-10 ラム リサーチ コーポレーション フォトレジスト剥離プロセスの終点を検出するための方法および装置
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