JPH08306666A - ドライエッチング装置 - Google Patents
ドライエッチング装置Info
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- JPH08306666A JPH08306666A JP7131160A JP13116095A JPH08306666A JP H08306666 A JPH08306666 A JP H08306666A JP 7131160 A JP7131160 A JP 7131160A JP 13116095 A JP13116095 A JP 13116095A JP H08306666 A JPH08306666 A JP H08306666A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 エッチング終点検出を安定して行うことがで
きると共に、ウェハの汚染が少ないエッチングを行うこ
とができるドライエッチング装置を提供する。 【構成】 この装置は、プラズマ雰囲気を保持するチャ
ンバ１１と、チャンバ１１内に設けられた下部電極１２
および上部電極１３と、チャンバ１１の側壁に設けられ
たプラズマ発光取出窓１４と、プラズマ発光取出窓１４
の外側に取り付けられた終点検出装置１５と、下部電極
１２にコンデンサ１６を介して接続された高周波電源１
７とを備える。下部電極１２の上には半導体ウェハ１９
が載置される。プラズマ発光取出窓１４は透光性セラミ
ックスの一つである高純度の酸化アルミニウム（Ａｌ2
Ｏ3 ）で構成され、チャンバ１１内で発生したプラズマ
発光を効率よく透過させて終点検出装置１５に導く。こ
れは、エッチングされても失透することがなく、また、
不純物含有が少ないので半導体ウェハ１９を汚染するこ
とが少ない。
きると共に、ウェハの汚染が少ないエッチングを行うこ
とができるドライエッチング装置を提供する。 【構成】 この装置は、プラズマ雰囲気を保持するチャ
ンバ１１と、チャンバ１１内に設けられた下部電極１２
および上部電極１３と、チャンバ１１の側壁に設けられ
たプラズマ発光取出窓１４と、プラズマ発光取出窓１４
の外側に取り付けられた終点検出装置１５と、下部電極
１２にコンデンサ１６を介して接続された高周波電源１
７とを備える。下部電極１２の上には半導体ウェハ１９
が載置される。プラズマ発光取出窓１４は透光性セラミ
ックスの一つである高純度の酸化アルミニウム（Ａｌ2
Ｏ3 ）で構成され、チャンバ１１内で発生したプラズマ
発光を効率よく透過させて終点検出装置１５に導く。こ
れは、エッチングされても失透することがなく、また、
不純物含有が少ないので半導体ウェハ１９を汚染するこ
とが少ない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造工程に
おけるドライエッチングに用いられるドライエッチング
装置に関する。
おけるドライエッチングに用いられるドライエッチング
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のドライエッチング装置で
は、被加工物たるウェハ等を収容するチャンバ内の各構
造物にはセラミックスまたは石英が多く用いられてい
た。例えばプラズマの発光色をモニタしてエッチングの
終点を検出する終点検出装置を備えたドライエッチング
装置では、プラズマ発光を取り出すための窓に石英が多
く用いられている。
は、被加工物たるウェハ等を収容するチャンバ内の各構
造物にはセラミックスまたは石英が多く用いられてい
た。例えばプラズマの発光色をモニタしてエッチングの
終点を検出する終点検出装置を備えたドライエッチング
装置では、プラズマ発光を取り出すための窓に石英が多
く用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チャン
バ内の構造物にセラミックスを用いた装置では、セラミ
ックスの純度が低いことから、構造物自体がエッチング
されると、図５に示すような各種の重金属（Ｎａ，Ｃ
ａ，Ｋ，Ｆｅ，Ｍｇ等）が生じ、ウェハを汚染させると
いう欠点があった。
バ内の構造物にセラミックスを用いた装置では、セラミ
ックスの純度が低いことから、構造物自体がエッチング
されると、図５に示すような各種の重金属（Ｎａ，Ｃ
ａ，Ｋ，Ｆｅ，Ｍｇ等）が生じ、ウェハを汚染させると
いう欠点があった。
【０００４】また、終点検出装置のプラズマ発光取出窓
に石英を用いた場合には、次のような問題がある。第１
に、このような装置でドライエッチング処理を重ねてい
くと、プラズマによって励起したラジカルやイオンによ
りプラズマ発光取出窓（石英）自体がエッチングされ
る。このため、ウェハの基板自体のエッチングにより生
じたプラズマ発光であるか否かを特定することができ
ず、エッチングの終点が検出できなくなる。第２に、エ
ッチングされるとプラズマ発光取出窓が失透する（透明
でなくなる）ため、定期的に窓の失透修理（研磨等）や
窓自体の交換を行われなければならず、ランニングコス
トが大きい。
に石英を用いた場合には、次のような問題がある。第１
に、このような装置でドライエッチング処理を重ねてい
くと、プラズマによって励起したラジカルやイオンによ
りプラズマ発光取出窓（石英）自体がエッチングされ
る。このため、ウェハの基板自体のエッチングにより生
じたプラズマ発光であるか否かを特定することができ
ず、エッチングの終点が検出できなくなる。第２に、エ
ッチングされるとプラズマ発光取出窓が失透する（透明
でなくなる）ため、定期的に窓の失透修理（研磨等）や
窓自体の交換を行われなければならず、ランニングコス
トが大きい。
【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その課題は、エッチング終点検出を安定して行う
ことができると共に、ウェハの汚染が少ないエッチング
を行うことができるドライエッチング装置を提供するこ
とにある。
ので、その課題は、エッチング終点検出を安定して行う
ことができると共に、ウェハの汚染が少ないエッチング
を行うことができるドライエッチング装置を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のドライエ
ッチング装置は、被加工物の一部をガス化して除去する
ドライエッチングを行うための装置であって、前記被加
工物を収容するチャンバ内の構造物を不純物含有の少な
い透光性セラミックスで構成したものである。この透光
性セラミックスとしては、例えば高純度の酸化アルミニ
ウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）が用いられる。
ッチング装置は、被加工物の一部をガス化して除去する
ドライエッチングを行うための装置であって、前記被加
工物を収容するチャンバ内の構造物を不純物含有の少な
い透光性セラミックスで構成したものである。この透光
性セラミックスとしては、例えば高純度の酸化アルミニ
ウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）が用いられる。
【０００７】請求項３記載のドライエッチング装置は、
請求項１記載のドライエッチング装置において、前記構
造物として、前記チャンバの内壁を構成するベルジャー
を不純物含有の少ない透光性セラミックスで構成したも
のであり、また、請求項４記載のドライエッチング装置
は、プラズマ化した雰囲気中で発生したプラズマ発光を
前記終点検出装置に取り出すための窓として不純物含有
の少ない透光性セラミックスを用いたものである。
請求項１記載のドライエッチング装置において、前記構
造物として、前記チャンバの内壁を構成するベルジャー
を不純物含有の少ない透光性セラミックスで構成したも
のであり、また、請求項４記載のドライエッチング装置
は、プラズマ化した雰囲気中で発生したプラズマ発光を
前記終点検出装置に取り出すための窓として不純物含有
の少ない透光性セラミックスを用いたものである。
【０００８】
【作用】請求項１記載のドライエッチング装置では、チ
ャンバ内の構造物を透光性セラミックスで構成したこと
により、構造物がエッチングされたとしても、重金属の
発生が少ない。
ャンバ内の構造物を透光性セラミックスで構成したこと
により、構造物がエッチングされたとしても、重金属の
発生が少ない。
【０００９】また、請求項４記載のドライエッチング装
置では、終点検出装置へのプラズマ発光取出窓を透光性
セラミックスで構成することにより、重金属の発生の抑
制のほかに、窓の失透防止が可能となる。
置では、終点検出装置へのプラズマ発光取出窓を透光性
セラミックスで構成することにより、重金属の発生の抑
制のほかに、窓の失透防止が可能となる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１１】図１は本発明の一実施例に係るドライエッ
チング装置の一部断面構成を表すものである。ここで
は、ドライエッチング装置の一種である反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）装置について説明する。この装置
は、プラズマ雰囲気を保持するチャンバ１１と、このチ
ャンバ１１内に上下に対向して設けられた一対の平行平
板電極（下部電極１２および上部電極１３）と、チャン
バ１１の側壁に設けられたプラズマ発光取出窓１４と、
プラズマ発光取出窓１４の外側に取り付けられた終点検
出装置１５と、下部電極１２にコンデンサ１６を介して
接続された高周波電源１７と、チャンバ１１内部を減圧
するための真空ポンプ（図示せず）に接続された排気口
１８とを備えている。下部電極１２の上には、被加工物
としての半導体ウェハ１９が載置され、上部電極１３は
接地されている。
チング装置の一部断面構成を表すものである。ここで
は、ドライエッチング装置の一種である反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）装置について説明する。この装置
は、プラズマ雰囲気を保持するチャンバ１１と、このチ
ャンバ１１内に上下に対向して設けられた一対の平行平
板電極（下部電極１２および上部電極１３）と、チャン
バ１１の側壁に設けられたプラズマ発光取出窓１４と、
プラズマ発光取出窓１４の外側に取り付けられた終点検
出装置１５と、下部電極１２にコンデンサ１６を介して
接続された高周波電源１７と、チャンバ１１内部を減圧
するための真空ポンプ（図示せず）に接続された排気口
１８とを備えている。下部電極１２の上には、被加工物
としての半導体ウェハ１９が載置され、上部電極１３は
接地されている。
【００１２】プラズマ発光取出窓１４は透光性セラミッ
クスの一つである高純度の酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ
3 ）で構成され、チャンバ１１内で発生したプラズマ発
光を効率よく透過させて終点検出装置１５に導くことが
できるようになっている。このような透光性セラミック
スとしては、例えば東芝セラミックス株式会社から“Ｓ
ＡＰＰＡＬ”という名称で提供されているものが使用可
能である。この透光性セラミックスは、図２に示すよう
に、全波長域にわたって優れた全透過率および直線透過
率を有している。ここで、全透過率とは吸収のみを考慮
した場合の透過率であり、直線透過率とは吸収と散乱の
双方を考慮した場合の透過率である。
クスの一つである高純度の酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ
3 ）で構成され、チャンバ１１内で発生したプラズマ発
光を効率よく透過させて終点検出装置１５に導くことが
できるようになっている。このような透光性セラミック
スとしては、例えば東芝セラミックス株式会社から“Ｓ
ＡＰＰＡＬ”という名称で提供されているものが使用可
能である。この透光性セラミックスは、図２に示すよう
に、全波長域にわたって優れた全透過率および直線透過
率を有している。ここで、全透過率とは吸収のみを考慮
した場合の透過率であり、直線透過率とは吸収と散乱の
双方を考慮した場合の透過率である。
【００１３】次に、以上のような構成のドライエッチン
グ装置の動作を説明する。上部電極１３を接地して下部
電極１２に高周波電圧を印加すると、電極間にプラズマ
が発生すると同時に下部電極１２側に直流的な負電位が
生ずる。すると、プラズマ中の例えば反応性フッ素イオ
ンが下部電極１２の方向に加速され、半導体ウェハ１９
に垂直に衝突する。これにより、スパッタ作用による物
理的エッチングと化学的エッチングが同時に行われ、選
択性のある異方性エッチングが可能となる。
グ装置の動作を説明する。上部電極１３を接地して下部
電極１２に高周波電圧を印加すると、電極間にプラズマ
が発生すると同時に下部電極１２側に直流的な負電位が
生ずる。すると、プラズマ中の例えば反応性フッ素イオ
ンが下部電極１２の方向に加速され、半導体ウェハ１９
に垂直に衝突する。これにより、スパッタ作用による物
理的エッチングと化学的エッチングが同時に行われ、選
択性のある異方性エッチングが可能となる。
【００１４】このようにしてエッチングされた部分はプ
ラズマ化して、その原子または分子に固有の波長の光を
生ずる。このプラズマ光はプラズマ発光取出窓１４を経
由して終点検出装置１５に導かれ、ここで波長検出が行
われる。そして、エッチング対象層の下地のシリコン基
板までエッチングが進行すると、シリコン原子によるプ
ラズマ発光が検出されるので、エッチング終点に到達し
たものとしてエッチングを終了する。この場合、プラズ
マ発光取出窓１４を構成する高純度の酸化アルミニウム
もエッチングされるが、これによって生ずるプラズマ発
光の波長はシリコン基板のエッチングによるプラズマ発
光の波長と異なるため、従来の石英窓の場合のようにプ
ラズマ発光の波長が重複して終点検出不能となることは
ない。また、エッチングによってプラズマ発光取出窓１
４が失透することもなく、紫外域から赤外域までの広い
波長域にわたって十分に光を透過するため、エッチング
対象層の下地の種類に応じた様々な波長に対応すること
ができる。そして、プラズマ発光取出窓１４は半永久的
に交換する必要がなくなる等、装置のメンテナンスが容
易となる。
ラズマ化して、その原子または分子に固有の波長の光を
生ずる。このプラズマ光はプラズマ発光取出窓１４を経
由して終点検出装置１５に導かれ、ここで波長検出が行
われる。そして、エッチング対象層の下地のシリコン基
板までエッチングが進行すると、シリコン原子によるプ
ラズマ発光が検出されるので、エッチング終点に到達し
たものとしてエッチングを終了する。この場合、プラズ
マ発光取出窓１４を構成する高純度の酸化アルミニウム
もエッチングされるが、これによって生ずるプラズマ発
光の波長はシリコン基板のエッチングによるプラズマ発
光の波長と異なるため、従来の石英窓の場合のようにプ
ラズマ発光の波長が重複して終点検出不能となることは
ない。また、エッチングによってプラズマ発光取出窓１
４が失透することもなく、紫外域から赤外域までの広い
波長域にわたって十分に光を透過するため、エッチング
対象層の下地の種類に応じた様々な波長に対応すること
ができる。そして、プラズマ発光取出窓１４は半永久的
に交換する必要がなくなる等、装置のメンテナンスが容
易となる。
【００１５】図３は、本発明の他の実施例に係るドライ
エッチング装置の概略構成を表すものである。この装置
は、マイクロ波プラズマエッチャーと呼ばれるもので、
ＲＩＥ装置の一種である。この装置は、半導体ウェハ２
１が載置される平板電極２２と、この平板電極２２を収
容するベルジャー２３と、ベルジャー２３内部を減圧す
るための真空ポンプ（図示せず）に接続された排気口２
４と、ベルジャー２３内に導波管２５を介してマイクロ
波を供給するマグネトロン２６と、チャンバ２７の外側
に設けられたマグネックコイル２８と、エッチングガス
を導入するためのガス導入口２９とを備えている。平板
電極２２はコンデンサ３１を介して高周波電源３２に接
続されている。ベルジャー２３は、高純度の酸化アルミ
ニウム等の透光性セラミックスで構成されている。
エッチング装置の概略構成を表すものである。この装置
は、マイクロ波プラズマエッチャーと呼ばれるもので、
ＲＩＥ装置の一種である。この装置は、半導体ウェハ２
１が載置される平板電極２２と、この平板電極２２を収
容するベルジャー２３と、ベルジャー２３内部を減圧す
るための真空ポンプ（図示せず）に接続された排気口２
４と、ベルジャー２３内に導波管２５を介してマイクロ
波を供給するマグネトロン２６と、チャンバ２７の外側
に設けられたマグネックコイル２８と、エッチングガス
を導入するためのガス導入口２９とを備えている。平板
電極２２はコンデンサ３１を介して高周波電源３２に接
続されている。ベルジャー２３は、高純度の酸化アルミ
ニウム等の透光性セラミックスで構成されている。
【００１６】次に、以上のような構成のマイクロ波プラ
ズマエッチャーの動作を説明する。ベルジャー２３の内
部を減圧してマグネトロン２６によってマイクロ波を照
射すると、ベルジャー２３内にプラズマが発生する。こ
の場合、ベルジャー２３を構成する透光性セラミックス
（例えば、上記の“ＳＡＰＰＨＡＬ”）は、図４に示す
ように、重金属の含有量が極めて少ない。このため、ベ
ルジャー２３がエッチングされても、半導体ウェハ２１
がこれらの重金属によって汚染されることが極めて少な
くなる。
ズマエッチャーの動作を説明する。ベルジャー２３の内
部を減圧してマグネトロン２６によってマイクロ波を照
射すると、ベルジャー２３内にプラズマが発生する。こ
の場合、ベルジャー２３を構成する透光性セラミックス
（例えば、上記の“ＳＡＰＰＨＡＬ”）は、図４に示す
ように、重金属の含有量が極めて少ない。このため、ベ
ルジャー２３がエッチングされても、半導体ウェハ２１
がこれらの重金属によって汚染されることが極めて少な
くなる。
【００１７】ここで、平板電極２２に高周波電圧を印加
すると、上記実施例（図１）の場合と同様に、直流的な
電界が生じ、プラズマ中の反応性元素イオンが半導体ウ
ェハ２１に向かって垂直方向に入射し、異方性エッチン
グが進行する。なお、チャンバ２７の周囲に設けられた
マグネットコイル２８の作用によってプラズマ中に磁界
が与えられると、その中の電子が円運動し、中性気体分
子のイオン化効率が向上して、プラズマ中のイオン密度
が飛躍的に高くなる。
すると、上記実施例（図１）の場合と同様に、直流的な
電界が生じ、プラズマ中の反応性元素イオンが半導体ウ
ェハ２１に向かって垂直方向に入射し、異方性エッチン
グが進行する。なお、チャンバ２７の周囲に設けられた
マグネットコイル２８の作用によってプラズマ中に磁界
が与えられると、その中の電子が円運動し、中性気体分
子のイオン化効率が向上して、プラズマ中のイオン密度
が飛躍的に高くなる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るドラ
イエッチング装置によれば、チャンバ内の構造物を不純
物含有の少ない透光性セラミックスで構成するようにし
たので、構造物がエッチングされたとしても重金属の発
生が少なく、被加工物の汚染が少なくなる。
イエッチング装置によれば、チャンバ内の構造物を不純
物含有の少ない透光性セラミックスで構成するようにし
たので、構造物がエッチングされたとしても重金属の発
生が少なく、被加工物の汚染が少なくなる。
【００１９】特に、請求項４記載のドライエッチング装
置では、終点検出装置へのプラズマ発光取出窓を透光性
セラミックスで構成するようにしたので、重金属の発生
の抑制のほかに、プラズマ発光モニタ用の窓の失透を防
止できる。すなわち、透光性セラミックスはエッチング
されても紫外域から赤外域までの広い波長域にわたって
十分に光を透過するため、エッチング対象層の下地の種
類に応じた様々な波長に対応することができる。そし
て、プラズマ発光取出窓は半永久的に交換する必要がな
くなる等、装置のメンテナンスが容易となり、ランニン
グコストの低減が可能となる。
置では、終点検出装置へのプラズマ発光取出窓を透光性
セラミックスで構成するようにしたので、重金属の発生
の抑制のほかに、プラズマ発光モニタ用の窓の失透を防
止できる。すなわち、透光性セラミックスはエッチング
されても紫外域から赤外域までの広い波長域にわたって
十分に光を透過するため、エッチング対象層の下地の種
類に応じた様々な波長に対応することができる。そし
て、プラズマ発光取出窓は半永久的に交換する必要がな
くなる等、装置のメンテナンスが容易となり、ランニン
グコストの低減が可能となる。
【図１】本発明の一実施例に係るドライエッチング装置
の構成を表す一部断面図である。
の構成を表す一部断面図である。
【図２】透光性セラミックスの光透過特性の一例を表す
説明図である。
説明図である。
【図３】本発明の他の実施例に係るドライエッチング装
置の構成を表す概略構成図である。
置の構成を表す概略構成図である。
【図４】透光性セラミックスにおける重金属の含有率の
一例を表す説明図である。
一例を表す説明図である。
【図５】従来のセラミックスにおける重金属の含有率の
一例を表す説明図である。
一例を表す説明図である。
１１，２７ チャンバ １２ 下部電極 １３ 上部電極 １４ プラズマ発光取出窓 １５ 終点検出装置 １９，２１ 半導体ウェハ ２２ 平板電極 ２３ ベルジャー ２６ マグネトロン
Claims (4)
- 【請求項１】 被加工物の一部をガス化して除去するド
ライエッチングを行うための装置であって、 前記被加工物を収容するチャンバ内の構造物を不純物含
有の少ない透光性セラミックスで構成したことを特徴と
するドライエッチング装置。 - 【請求項２】 前記透光性セラミックスは、高純度の酸
化アルミニウムであることを特徴とする請求項１記載の
ドライエッチング装置。 - 【請求項３】 前記構造物は、前記チャンバの内壁を構
成するベルジャーであることを特徴とする請求項１記載
のドライエッチング装置。 - 【請求項４】 被加工物をプラズマ化したガス雰囲気中
に置いてエッチングを行う装置であって、 プラズマからの発光色を分析してエッチング終点検出を
行う終点検出装置を備え、 プラズマ化した雰囲気中で発生したプラズマ発光を前記
終点検出装置に取り出すための窓として不純物含有の少
ない透光性セラミックスを用いたことを特徴とするドラ
イエッチング装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7131160A JPH08306666A (ja) | 1995-05-02 | 1995-05-02 | ドライエッチング装置 |
| US08/638,470 US5718796A (en) | 1995-05-02 | 1996-04-26 | Dry etching system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7131160A JPH08306666A (ja) | 1995-05-02 | 1995-05-02 | ドライエッチング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08306666A true JPH08306666A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=15051413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7131160A Pending JPH08306666A (ja) | 1995-05-02 | 1995-05-02 | ドライエッチング装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5718796A (ja) |
| JP (1) | JPH08306666A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100448871B1 (ko) * | 2001-09-21 | 2004-09-16 | 삼성전자주식회사 | 식각 종말점 검출창 및 이를 채용하는 식각 장치 |
| KR20170016932A (ko) * | 2014-06-04 | 2017-02-14 | 위니베르시떼 덱스-마르세이유 | 반도체 기판을 랜덤하게 텍스처링하는 방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060086458A1 (en) * | 2004-10-25 | 2006-04-27 | Kim Hong J | Ceramic materials in plasma tool environments |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59147433A (ja) * | 1983-02-14 | 1984-08-23 | Hitachi Ltd | エツチング装置 |
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Also Published As
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|---|---|
| US5718796A (en) | 1998-02-17 |
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