【手続補正書】
【提出日】平成16年6月18日(2004.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】プラズマエッチャーおよびプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマエッチャーの電極間で発生したプラズマ光を集光レンズを通して分光器のスリット上に集光し、該スリットを通過したプラズマ光を分光器で測定し、そのスペクトル光強度の時間変化を検出してエッチンング終了時間を制御するプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置において、
前記集光レンズは、
前記電極間から発生した帯状プラズマ光の短辺の幅をＷ、前記電極端から集光レンズの瞳面までの距離をｌ、前記分光器が必要とするＮＡをＮＡｍ、前記分光器のスリット短辺の幅をｈとすると、
φ＝（Ｗ＋（Ｗ2−８ｈｌＮＡｍ）1/2）／２
以下の瞳径を有し、且つＮＡｍ以上のＮＡを有することを特徴とするプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置。
【請求項２】
前記集光レンズは、前記式においてφの実数解が存在しない場合でも、
φ＝８ＷｌＮＡｍ／π（Ｗ＋ｈ）
以下の瞳径を有し、且つＮＡｍ以上のＮＡを有することを特徴とする請求項１記載のプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置。
【請求項３】
プラズマエッチャーの電極間で発生したプラズマ光を集光レンズを通して分光器のスリット上に集光し、該スリットを通過したプラズマ光を分光器で測定し、そのスペクトル光強度の時間変化を検出してエッチンング終了時間を制御するプラズマエッチャーにおいて、
前記集光レンズは、
前記電極間から発生した帯状プラズマ光の短辺の幅をＷ、前記電極端から集光レンズの瞳面までの距離をｌ、前記分光器が必要とするＮＡをＮＡｍ、前記分光器のスリット短辺の幅をｈとすると、
φ＝（Ｗ＋（Ｗ2−８ｈｌＮＡｍ）1/2）／２
以下の瞳径を有し、且つＮＡｍ以上のＮＡを有することを特徴とするプラズマエッチャー。
【請求項４】
前記集光レンズは、前記式においてφの実数解が存在しない場合でも、
φ＝８ＷｌＮＡｍ／π（Ｗ＋ｈ）
以下の瞳径を有し、且つＮＡｍ以上のＮＡを有することを特徴とする請求項３記載のプラズマエッチャー。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体プロセスのプラズマエッチング（ドライエッチ）過程において発生するプラズマ光を分光測定し、そのスペクトル強度の時間変化を検出してエッチング終了時間を制御するプラズマエッチャーおよびプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
そこで、従来、ＳiＯ2の反応によって発生するガス（ここではＣＯ2 ）のプラズマ発光強度をモニタしながら反応時間を制御する方法が考えられている。ＣＯ2 ガスのスペクトル強度は、反応時間とともに、おおむね図９に示すように変化する。つまり、この時のＣＯ2 ガスのスペクトル強度の変化は、エッチングの開始からその進行とともに、徐々に減少する領域、エッチングの終了近くで急激に落ち込む領域およびオーバエッチの状態まで徐々に弱まっていく領域からなっている。従って、スペクトル強度の変化が急激に生じる時点を目安に反応時間を制御すれば、最適なエッチング状態が得られることになる。このため、従来では、さらに図７に示すようにチャンバ１内のプラズマ光をチャンバ１の側壁に設けられた石英ガラスの窓（ビューポート）１５を介して取り出すとともに、集光レンズ２０を通して光ファイバ２１の一端に集光し、この光ファイバ２１の他端に配置される分光器３０に入射スリット３２を介して取り込むことで、プラズマ光のスペクトル強度を光検出器３１により測定するようにしている。このＳi Ｏ2 のエッチングの場合は、ＣＯ2 ガスの発光スペクトル強度の変化を光検出器３１によって検出し、上述のスペクトル強度の変化が急俊に生じる時点を目安に制御回路３より制御信号を高周波電源４にフィードバックすることにより、反応時間を制御するようにしている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような集光レンズを用いたものは、面光源４０をプラズマ光の発生源として仮定して考えられているが、実際のプラズマ光の発生源は、電極１０ａ、１０ｂ間での各所で発生するものであり、従って、集光レンズ２０を通して入射スリット３２（または光ファイバ２１端面）の１点に到来する光も、図１１に示すように、電極１０ａ、１０ｂ間内の図示黒丸を付した直線上の全ての点から発した光を考慮したものでなくてはならい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、チャンバ内に発生するプラズマ光を効率よく分光器に導くことができるプラズマエッチャーおよびプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置を提供することを目的とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
請求項２記載の喫明は、請求項１記載において、前記集光レンズは、前記式においてφの実数解が存在しない場合でも、
φ＝８ＷｌＮＡｍ／π（Ｗ＋ｈ）
以下の瞳径を有し、且つＮＡｍ以上のＮＡを有している。
請求項３際の発明は、プラズマエッチャーの電極間で発生したプラズマ光を集光レンズを通して分光器のスリット上に集光し、該スリットを通過したプラズマ光を分光器で測定し、そのスペクトル光強度の時間変化を検出してエッチンング終了時間を制御するプラズマエッチャーにおいて、前記集光レンズは、前記電極間から発生した帯状プラズマ光の短辺の幅をＷ、前記電極端から集光レンズの瞳面までの距離をｌ、前記分光器が必要とするＮＡをＮＡｍ、前記分光器のスリット短辺の幅をｈとすると、
φ＝（Ｗ＋（Ｗ2−８ｈｌＮＡｍ）1/2）／２
以下の瞳径を有し、且つＮＡｍ以上のＮＡを有している。
請求項４記載の発明は、請求項３記載において、前記集光レンズは、前記式においてφの実数解が存在しない場合でも、
φ＝８ＷｌＮＡｍ／π（Ｗ＋ｈ）
以下の瞳径を有し、且つＮＡｍ以上のＮＡを有している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
しかして、このような最高効率を確保する集光レンズ２０の径φは、次のようにして求められる。この場合、図３に示すように、電極１０ａ、１０ｂ間からの帯状プラズマ光の短辺の幅をＷ、ウェハーチャック端から集光レンズ２０の瞳面までの距離をｌ、幅ｈの入射スリット３２の最外端に集束する平行光束群Ａのうちの光束Ａｎの傾きをＮＡ、集光レンズ２０の焦点距離をｆとすると、傾きＮＡは、ｈ／２ｆとなり、また、幅Ｗのチャック端から距離ｌに位置される径φの集光レンズ２０の電極１０ａ、１０ｂ間の幅Ｗに対する余裕ｄは、ＮＡｌ＝ｈｌ／２ｆとなることから、φの最大値は、
φ＝Ｗ−２ｄ＝Ｗ−（ｈｌ／ｆ）…（１）
となり、また、分光器３０が必要とするＮＡをＮＡｍとすると、
φ／２ｆ＝ＮＡｍで、ｆ＝φ／２ＮＡｍ…（２）
となることから、これら（１）（２）式から集光レンズ２０の瞳径φは、
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
φ＝（Ｗ＋（Ｗ2−８ｈｌＮＡｍ）1/2）／２…（３）
より求められることになる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
1999016890.tif 000001
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
1999016890.tif 000002