JPH06124922A

JPH06124922A - ドライエッチングの終点検出装置

Info

Publication number: JPH06124922A
Application number: JP30169692A
Authority: JP
Inventors: Hideshi Hamada; 秀史浜田; Hisaya Kuriyama; 尚也栗山
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1992-10-13
Filing date: 1992-10-13
Publication date: 1994-05-06

Abstract

(57)【要約】【目的】精度良く終点検出を行うことができる、ドラ
イエッチングの終点検出装置を提供する。【構成】プラズマによって反応室１内のウェハＷをエ
ッチングするドライエッチングの終点検出装置であっ
て、反応室１の内部には、ウェハＷを載置するステージ
Ｂが配置され、ステージＢの下部には、ステージＢ上に
載置されたウェハＷの質量を測定する質量測定器Ａが配
置されてる。従って、ステージＢ上に載置したウェハＷ
の質量を測定して、エッチングの進行に伴うウェハＷの
質量の変化量をしり、変化量が少なくなった時点を、エ
ッチングの終点として検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造工程に用い
られるドライエッチング装置における、ドライエッチン
グの終点検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、クリーンルームのより完全な無塵
化を達成するために、装置の自動化は必須であり、これ
はドライエッチング装置においても同様である。ドライ
エッチング装置は、反応ガスを放電させてプラズマを生
成し、そのプラズマにより、半導体ウェハの表面等をエ
ッングするものである。装置は、反応室−放電部一体型
と、反応室−放電部分離型のおおよそ２形態に分けるこ
とができる。このうち一体型は、ウェハが配置された反
応室内で、電界を発生させてプラズマを生成し、同時に
ウェハのエッチングを行う。これに対し分離型は、放電
部で発生させたプラズマを、電界の全く無い反応室に導
入し、反応室内部に配置されたウェハのエッチングを行
うものである。そして、ドライエッチング装置の自動化
には、エッチングの終了を確認する、終点検出を必要と
する。

【０００３】上記終点検出の技術は、装置の自動化だけ
ではなく、半導体製品の微細化にあたっても重要なもの
である。すなわち、半導体の微細化に伴い、ウェハの表
面状態は多層薄膜化し、このようなウェハのエッチング
においては、目的膜のみの、正確なエッチングが要求さ
れている。従って、製品の微細化と言う観点から見て
も、エッチングの終点検出が欠かすことのできないもの
となっている。

【０００４】終点検出装置としては、分光分析や電圧測
定等を用いたものが実用化されている。分光分析を用い
たものは、プラズマ中の反応種やエッチング生成物から
放出されるスペクトルの内、目的波長のスペクトルを分
光し、そのスペクトルの発光強度をモニターするもので
ある。また、電圧測定によるものは、反応室−放電部一
体型の装置において、ウェハ電極にかかる電圧をモニタ
ーするものであり、ウェハ表面の膜種及び、プラズマ中
の活性種によってウェハ電極にかかる電圧が変化するこ
とを利用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
終点検出装置は、以下に示す様な問題点があった。すな
わち、分光分析による装置においては、モニターするス
ペクトルの波長と近い波長位置に、別のスペクトルが強
い発光強度で存在する場合は、そのスペクトルの影響
で、終点検出に誤動作を引き起こしてしまう。また、イ
オンの打ち込みによって、部分的に変質したレジスト膜
をエッチングする場合は、エッチングの均一性が低下し
て発光強度が不安定となり、終点検出に誤動作を引き起
こす。さらに、スペクトル検出窓には、エッチング生成
物等が堆積するため、検出精度を保つためには、検出窓
の定期的な洗浄を必要とする。次いで、電圧測定による
装置においては、モニターする電圧の変化量が小さく、
判断しにくい。また、反応室−放電部分離型の装置に
は、使えないと言う問題があった。

【０００６】本発明は、上記の問題点を解決し、精度良
い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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために本発明は、プラズマによって反応室内のウェハを
エッチングするドライエッチングの終点検出装置であっ
て、前記反応室の内部には、ウェハを載置するステージ
が配置され、前記ステージの下部には、ステージ上に載
置されたウェハの質量を測定する質量測定器が配置され
てることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明のドライエッチングの終点検出装置によ
れば、質量測定器によってウェハの質量が測定されるの
で、その結果からウェハの質量の変化量を知り得、その
変化量が少なくなった時点を、目的膜のエッチングの終
点として検出する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の実施例を示すドライエッチング
装置の構成図である。この装置は、枚葉式の反応室−放
電部分離型のドライエッチング装置である。先ず、図中
１は、内部を気密状態に保つことができる反応室であ
り、この反応室１の内部には、上皿式の質量測定器Ａが
配置されている。この質量測定器Ａの上皿にあたる部分
は、ウェハＷを載置するステージＢとなっている。ま
た、反応室１の下面からは、内部のガスを排気する排気
管２が連通し、上面にはプラズマを反応室１に導入する
プラズマ導入口３が配置されている。このプラズマ導入
口３は、ステージＢの真上に設けられ、ステージＢに載
置したウェハＷに、プラズマが満遍なく届くように、多
数の孔を有してステージＢ上を全てカバーしている。

【００１０】プラズマ導入口３には、プラズマ輸送管４
を介して放電管５が連通している。この放電管５には、
反応ガスのガス導入管６が接続し、外部はマイクロ波を
伝える導波管７で覆われている。

【００１１】一方、質量測定器Ａには、増幅回路Ｃを介
して終点判定回路Ｄが接続されている。

【００１２】上記のように構成されたドライエッチング
装置を作動させる場合は、先ず、ガス導入管６から放電
管５に反応ガスを導入するとともに、反応室１のガスを
排気管２から排気する。次いで、放電管５に導波管７か
らマイクロ波を伝搬し、放電管５に導入した反応ガスを
プラズマ化する。そして、プラズマ化した反応ガス（以
下プラズマ）を、プラズマ輸送管４から反応室１に送り
込む。すると、プラズマにより、ステージＢ上に載置さ
れたウェハＷの露出面が、ドライエッチングされる。

【００１３】また、ウェハＷの質量は、ドライエッチン
グの開始から質量測定器Ａによって連続的に測定され、
出力されたその結果は、増幅回路Ｃを介して終点判定回
路Ｄに入力する。終点判定回路Ｄでは、入力してきたウ
ェハＷの質量データを、経時変化としてとらえ、質量の
変化量が少なくなった時点を、エッチングの終点と判定
する。そして、ドライエッチングの終了後、反応室１内
の残留ガスを排気管２から排気する。

【００１４】次に、上記判定回路Ｄにおける、入力信号
の処理を、ウェハＷ上のレジスト膜のドライエッチング
（いわゆるアッシング除去）を例に取り、以下に説明す
る。処理に際しては、レジスト膜とその下地となるウェ
ハＷの材質の、エッチング選択比の高いものを選ぶこと
は言うまでもなく、この場合反応ガスとしては、酸素ガ
スを用いる。先ず、上述で説明したようにドライエッチ
ング装置を作動させ、酸素プラズマでレジスト膜のドラ
イエッチングを開始し、同時に、ウェハＷの質量をモニ
ターする。すると、ウェハＷの質量は、図２に示すよう
に、レジスト膜のドライエッチングが開始された時点ａ
から、ほぼ一定の変化量で減少し始める。そしてレジス
ト膜のドライエッチングが終了すると、ウェハＷの質量
は殆ど減少しなくなる。終点判定回路Ｄでは、ウェハＷ
の質量が殆ど減少しなくなった時点ｂを、ドライエッチ
ングの終点と判断する。

【００１５】尚、上述においては、エッチング選択比が
非常に高い場合を例に取ったため、エッチングの終点ｂ
以後は、ウェハＷの質量は殆ど減少しなかった。しか
し、被エッチング膜とその下地膜によっては、被エッチ
ング膜のエッチング終了後にも、下地膜のエッチングが
進行し、ウェハＷの質量が減少する場合もある。このた
め、ウェハＷの質量値を終点判定回路Ｄで微分処理し、
その値を用いればウェハＷの質量の変化量の減少が判断
し易くなる。

【００１６】また、ドライエッチング装置の自動化に際
しては、プラズマを生成するマイクロ波の発振器（図示
せず）の制御部に、上記の終点判定回路Ｄを接続すれ
ば、終点検出回路の判断によって、マイクロ波の発振を
自動的に制御し、装置の自動化を図ることができる。

【００１７】次に本発明の他の実施例について説明す
る。図３は、本発明のドライエッチングの終点検出装置
を、バッチ式の反応室−放電部一体型のドライエッチン
グ装置に設置したものである。このドライエッチング装
置においては、反応室１の内部に、複数の孔を有する円
筒形のエッチングトンネル８が配置され、このエッチン
グトンネル８の内側に、上皿式の質量測定器Ａと、上皿
としてステージＢが配置されている。そして、ステージ
Ｂ上には、複数のウェハＷをセットしたウェハ支持体Ｓ
が載置される。このウェハ支持体Ｓは、例えば石英から
なるものであり、複数のウェハＷを上下方向に平行に収
納できるものである。また、反応室１の外周囲には高周
波電極９が配置され、上部には排気管２と反応ガスのガ
ス導入管６が配置されている。

【００１８】一方、質量測定器Ａには、上記実施例と同
様に、増幅回路Ｃを介して終点判定回路Ｄが接続されて
いる。

【００１９】上記のように構成されたドライエッチング
装置を作動させる場合は、先ず、ガス導入管６から反応
室１に反応ガスを導入するとともに、反応室１のガスを
排気管２から排気する。次いで、高周波電極９に高周波
を印加すると、反応室１に導入された反応ガスのうち、
エッチングトンネル８の外側の反応ガスがプラズマ化す
る。プラズマ化した反応ガス（以下プラズマ）は、エッ
チングトンネル８に設けられた孔から，エッチングトン
ネル８の内側に入り込み、ウェハＷの露出面がドライエ
ッチングされる。

【００２０】上記構造のドライエッチング装置において
は、ウェハ支持体Ｓと共に複数のウェハＷの質量を、質
量測定器Ａで測定し、上記実施例と同様に終点検出を行
うものである。このため、ウェハＷの質量測定が複数枚
同時に行われるので、質量の変化が検出し易く、従っ
て、終点検出の精度も、枚葉式のドライエッチング装置
と比較して良好と考えられる。

【００２１】また、ドライエッチング装置の自動化に際
しては、高周波電極９の電源制御部（図示せず）に、上
記の終点判定回路Ｄを接続すれば、終点検出回路の判断
によって、高周波の発振を自動的に制御し、装置の自動
化を図ることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上実施例で説明したように、本発明の
ドライエッチングの終点検出装置は、殆どの形態のドラ
イエッチング装置に設置可能である。また、被エッチン
グ膜の変質等に左右されず、精度良く終点検出を行うこ
とができる。しかも、そのための装置管理を特別に行う
必要はないので、装置の可動率の向上も期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すドライエッチング装置
図である。

【図２】ドライエッチングによるウェハ質量の経時変化
を示す図である。

【図３】本発明の他の実施例を示すドライエッチング図
である。

【符号の説明】

１反応室Ａ質量測定器ＢステージＷウェハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマによって反応室内のウェハをエ
ッチングするドライエッチングの終点検出装置であっ
て、前記反応室の内部には、ウェハを載置するステージが配
置され、前記ステージの下部には、ステージ上に載置されたウェ
ハの質量を測定する質量測定器が配置されてることを特
徴とするドライエッチングの終点検出装置。