JPH06120177A - ドライエッチング方法とそれに使用する装置 - Google Patents

ドライエッチング方法とそれに使用する装置

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JPH06120177A
JPH06120177A JP27132992A JP27132992A JPH06120177A JP H06120177 A JPH06120177 A JP H06120177A JP 27132992 A JP27132992 A JP 27132992A JP 27132992 A JP27132992 A JP 27132992A JP H06120177 A JPH06120177 A JP H06120177A
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JP
Japan
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dry etching
etching
etching apparatus
treating gas
transmission window
Prior art date
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JP27132992A
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English (en)
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Masaya Kobayashi
雅哉 小林
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の構成部材であるSiO2 膜をエ
ッチングする工程に用いられるドライエッチング方法と
それに用いる装置に関し、エッチングの終点を検出する
ためにプラズマの発光スペクトルを観測するための光透
過窓の上にフロロカーボン重合膜が堆積して透過度が劣
化するのを防ぐ方法と装置を提供する。 【構成】 CF4 とH2 のような少なくともCとFとH
を含む処理ガスを用いてドライエッチする工程におい
て、この処理ガスをドライエッチング装置の観測用光透
過窓に吹きつけながらエッチングを行う。また、CF4
とH2 のような少なくともCとFとHを含む処理ガスを
用いるドライエッチング装置において、この処理ガスを
ドライエッチング装置の観測用光透過窓(12)に吹き
つけるように処理ガス導入口(10)を形成する。この
場合、処理ガス導入口を被処理基板(7)の中心に対し
て点対称に2つ以上設けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工
程、特に半導体装置の構成部材であるSiO2膜をエッ
チングする工程に用いられるドライエッチング方法とそ
れに使用する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】SiO2 膜のエッチングには、エッチン
グの形状や寸法の制御の点で有利な、CF4 ,CH
3 ,CH2 2 ,C2 6 ,C4 8 等の、CとFと
Hを含むフロロカーボン系の処理ガスを用いたドライエ
ッチングが広く採用されている。
【0003】そして、半導体装置の製造工程を量産化お
よび自動化するため、エッチング装置にも、製造工程の
自動化に対応する機能を付与することが不可欠であり、
その一環として被処理膜のエッチングの終点を自動的に
検出するいくつかの方法が提案されている。
【0004】非処理膜のエッチングの終点を検出する方
法の一つに、プラズマ中の発光スペクトルを観測する方
法が挙げられる。エッチングプラズマの発光スペクトル
は、エッチングガスの組成や比率によって異なるが、同
じエッチングガスを用いても、被処理膜がエッチングさ
れると、被処理膜を構成する元素がエッチングプラズマ
中に混入するため、その発光スペクトルは変化する。
【0005】この発光スペクトルの変化を分光分析する
ことによって、エッチングの終点を検出することができ
る。このように、エッチングプラズマの発光スペクトル
をエッチング装置の外から観測するために、ドライエッ
チング装置にプラズマ発光の波長を透過する光透過窓を
設けることが必要である。
【0006】図3は、従来のドライエッチング装置の概
略説明図である。この図において、21は容器、22は
カソード電極、23,31は絶縁体、24は静電チャッ
ク、25はHe供給口、26はHe排出口、27は直流
電源、28は高周波電源、29はウェハ、30はアノー
ド電極、32はエッチングガス供給口、33はエッチン
グガス排出口、34は石英窓、35は分光器プローブを
示している。
【0007】この従来のドライエッチング装置において
は、容器21の下側にはカソード電極22が絶縁体23
を介して設置され、このカソード電極22の上に静電チ
ャック24が設置されており、容器21の上側にはアノ
ード電極30が設置され、その表面に絶縁体31が設け
られている。
【0008】そして、カソード電極22の上の静電チャ
ック24のセグメントには直流電源27が接続されウェ
ハ29が吸着され、He供給口25からHeを供給しH
e排出口26から排出して、ウェハ29とカソード電極
22との間の熱抵抗を低減している。
【0009】また、エッチングガス供給口32からエッ
チングガスを供給し、エッチングガス排出口33から排
出しながら、カソード電極22とアノード電極30の間
に接続された高周波電源28によってプラズマ化して、
ウェハ29の表面をドライエッチングする。
【0010】また、エッチングガスの流路から離れた位
置に石英窓34が設けられ、この石英窓34を通して分
光器プローブ35によってプラズマ発光スペクトルを観
察するようになっている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のドラ
イエッチング装置によってSiO2 膜をエッチングする
と、容器内壁にフロロカーボン重合膜が堆積するが、容
器の一部であるエッチング終点観測用の光透過窓の上に
もフロロカーボン重合膜が堆積し、窓を透過するプラズ
マ発光の光の強度が次第に低下して、エッチング終点の
検出が不可能になるため、光透過窓を頻繁に洗浄し、あ
るいは交換することが不可欠であった。
【0012】本発明は、ドライエッチングの終点を検出
するためにプラズマの発光スペクトルを観測するための
光透過窓の上にフロロカーボン重合膜が堆積して透過度
が劣化するのを防ぐことを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるドライエ
ッチング方法においては、少なくともCとFとHを含む
処理ガスを用いてドライエッチングする工程において、
この処理ガスをドライエッチング装置の観測用光透過窓
に吹きつけながらエッチングを行う工程を採用した。
【0014】この場合、少なくともCとFとHを含む処
理ガスをCF4 とH2 にすることができる。
【0015】また、本発明にかかるドライエッチング装
置においては、少なくともCとFとHを含む処理ガスを
用いるドライエッチング装置において、この処理ガスを
ドライエッチング装置の観測用光透過窓に吹きつけるよ
うに処理ガス導入口が形成されている構成を採用した。
【0016】この場合、処理ガスの導入口を2つ以上形
成し、被処理基板の中心に対して、点対称に配置するこ
とができる。
【0017】また、この場合、観測用光透過窓を、石英
またはサファイアによって構成することができる。
【0018】
【作用】本発明のように、エッチングガス導入口を観測
用光透過窓近傍に設け、エッチングガスをこの透過窓に
吹きつけるようにするとフロロカーボン重合膜の堆積を
低減ないし皆無にすることができる。
【0019】図4は、フロロカーボン堆積速度の実験装
置の説明図である。この図に示されたフロロカーボン堆
積速度の実験装置の構造は、図3に示された従来のドラ
イエッチング装置と基本的に同じであるから、図3と同
符号を付して説明を省略する。図4に新たに表れた符号
36はテスト用石英基板、dはエッチングガス供給口3
2とテスト用石英基板36の間の距離を示している。
【0020】この実験装置を用い、エッチングガス供給
口32の直下に、距離d離してテスト用石英基板36を
配置して通常の条件でウェハ29をドライエッチング
し、テスト用石英基板36の上に堆積されたフロロカー
ボン堆積速度を測定した。
【0021】図5は、ガス導入口からの距離とフロロカ
ーボン堆積速度の関係図である。この図は、テスト用石
英基板に堆積するフロロカーボンの堆積速度とエッチン
グガスの導入口との距離の関係を示している。横軸がガ
ス導入口と基板との距離d(cm)を、縦軸が堆積速度
(Å/min)である。
【0022】この実験における処理条件は、 CF4 流量 50sccm H2 流量 50sccm 圧力 0.5Torr 高周波電力 300W であった。
【0023】この図に示されるように、ガス導入口近傍
の点では石英基板上にはフロロカーボンは堆積せず、ガ
ス導入口と基板との距離dが6cm程度から堆積速度が
上昇し、8cm程度から堆積速度が急激に上昇する。こ
の実験結果は、エッチングガスの流速が速いと石英基板
上にフロロカーボンが堆積しないという事実をも示して
いる。
【0024】したがって、エッチング終点観測用光透過
窓の近傍にエッチングガスであるCF4 /H2 ガスの導
入口を設け、また特に、エッチングガスをエッチング終
点監視用光透過窓に吹きつけるようにすると、フロロカ
ーボンを堆積を完全に防ぐことができる。
【0025】エッチングガス導入口を複数個設け被処理
基板の中心に対して点対称の位置に配置し、中心に向か
って吹きつけることにより、エッチングガスをエッチン
グ装置内に均一に拡散させ、エッチング速度およびエッ
チング後の形状の均一性を向上することができる。ま
た、被処理基板の中心に対して点対称の位置に配置した
複数のエッチングガス導入口から被処理基板の中心から
所定の角度だけずらした方向に吹きつけることによっ
て、エッチングガスの分布を調節することができる。
【0026】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図1は、
一実施例のドライエッチング装置の概略説明図である。
この図において、1は容器、2はカソード電極、3,9
は絶縁体、4は静電チャック、5は直流電源、6は高周
波電源、7はウェハ、8はアノード電極、10はエッチ
ングガス供給口、11はエッチングガス排出口、12は
石英窓、13は分光器プローブを示している。
【0027】この実施例のカソード結合型のドライエッ
チング装置においては、容器1の下側にはカソード電極
2が絶縁体3を介して設置され、このカソード電極2の
上に静電チャック4が設置されており、容器1の上側に
は開口を有するアノード電極8が設置され、その開口は
石英窓12によって閉鎖され、石英窓12の外側に分光
器プローブ13が配置されている。また、アノード電極
8の表面にはアノード電極8を汚染から保護する絶縁体
9が設けられている。
【0028】そして、カソード電極2の上の静電チャッ
ク4のセグメントには高圧の直流電源5が接続されてウ
ェハ7が吸着されている。また、アノード電極8の開口
の周辺には複数のエッチングガス供給口10が設けら
れ、このエッチングガス供給口10からエッチングガス
を石英窓12の中心に向かって吹き出し、エッチングガ
ス排出口11から排出し、カソード電極2とアノード電
極8の間に接続されている高周波電源6から供給される
13.56MHzの高周波電力によってエッチングガス
をプラズマ化してウェハ7をエッチングする。
【0029】図2は、一実施例のドライエッチング装置
のガス導入口の説明図であり、(A)はガス導入口の断
面図、(B)はその平面図である。また、この図におけ
る符号は図1において使用したものと同様である。
【0030】一実施例のドライエッチング装置のガス導
入口は、アノード電極8の開口の周辺に、被処理基板に
対称な位置に4か所設けられて、エッチングガスの分布
を均一にするようになっている。
【0031】この実施例の装置を用いて、エッチング条
件CF4 流量30sccm、H2 流量70sccm、圧
力0.2Torr、高周波電力500WでSiO2 をエ
ッチングした。エッチング処理を繰り返して、合計30
分間のエッチングを行ったが、光透過窓12にフロロカ
ーボンは全く堆積しなかった。
【0032】図3に示された従来のドライエッチング装
置を用いて、上記と同様に、エッチング条件CF4 流量
30sccm、H2 流量70sccm、圧力0.2To
rr、高周波電力500WでSiO2 をエッチングし
た。エッチング処理を上記と同様に合計30分間行った
ところ、光透過窓12にフロロカーボンが350Å堆積
した。
【0033】上記の第1実施例と第2実施例において
は、発光スペクトル観測用光透過窓を石英によって形成
したものとして説明したが、この光透過窓をサファイア
によって形成すると、吹きつけるエッチングガスによっ
て透過窓自体がエッチングされるのを防ぐことができ
る。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるドラ
イエッチング方法あるいはドライエッチング装置による
と、プラズマ発光によってエッチングの終点を検出する
ための光透過窓にフロロカーボンが350Å堆積しない
ため、透過光の強度が長期間にわたって弱まることがな
く、ドライエッチングの稼働率を向上することができ、
半導体装置の製造コストの低減に寄与するところが大き
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例のドライエッチング装置の概略説明図
である。
【図2】一実施例のドライエッチング装置のガス導入口
の説明図であり、(A)はガス導入口の断面図、(B)
はその平面図である。
【図3】従来のドライエッチング装置の概略説明図であ
る。
【図4】フロロカーボン堆積速度の実験装置の説明図で
ある。
【図5】ガス導入口からの距離とフロロカーボン堆積速
度の関係図である。
【符号の説明】
1 容器 2 カソード電極 3,9 絶縁体 4 静電チャック 5 直流電源 6 高周波電源 7 ウェハ 8 アノード電極 10 エッチングガス供給口 11 エッチングガス排出口 12 石英窓 13 分光器プローブ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともCとFとHを含む処理ガスを
    用いてドライエッチングする工程において、該処理ガス
    をドライエッチング装置の観測用光透過窓に吹きつけな
    がらエッチングを行うことを特徴とするドライエッチン
    グ方法。
  2. 【請求項2】 少なくともCとFとHを含む処理ガスが
    CF4 とH2 であることを特徴とする請求項1に記載さ
    れたドライエッチング方法。
  3. 【請求項3】 少なくともCとFとHを含む処理ガスを
    用いるドライエッチング装置において、該処理ガスをド
    ライエッチング装置の観測用光透過窓に吹きつけるよう
    に処理ガス導入口が形成されていることを特徴とするド
    ライエッチング装置。
  4. 【請求項4】 処理ガスの導入口を2つ以上有し、被処
    理基板の中心に対して、点対称に配置されていることを
    特徴とする請求項3に記載されたドライエッチング装
    置。
  5. 【請求項5】 観測用光透過窓が、石英またはサファイ
    アによって構成されていることを特徴とする請求項3ま
    たは請求項4に記載されたドライエッチング装置。
JP27132992A 1992-10-09 1992-10-09 ドライエッチング方法とそれに使用する装置 Withdrawn JPH06120177A (ja)

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