【手続補正書】
【提出日】平成16年7月23日(2004.7.23)
【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で発生したプラズマ光を回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で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のエンドポイント検出装置において、
所定の発光スペクトルを検出可能な既知の光源を設定する光源設定手段と、
前記光検出手段により検出される前記光源設定手段で設定された光源による発光スペクトルの光量値と予め設定された規定値とを比較する比較手段と、
この比較手段の比較結果により前記光検出手段の良否を判断するとともに、この結果を表示する判断手段と
を具備したことを特徴とする自己診断機能を有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】
プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で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のエンドポイント検出装置において、
前記光検出手段に光が入らないように遮光する遮光手段と、
前記光検出手段により検出される発光スペクトルの光量値と予め設定されたしきい値とを比較する比較手段と、この比較手段の比較結果により前記光検出手段の良否を判断するとともに、この結果を表示する判断手段と
を具備したことを特徴とする自己診断機能を有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３】
プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で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において、
所定の発光スペクトルを検出可能な既知の光源を設定する光源設定手段と、
前記光検出手段により検出される前記光源設定手段で設定された光源による発光スペクトルの光量値と予め設定された規定値とを比較する比較手段と、
この比較手段の比較結果により前記光検出手段の良否を判断するとともに、この結果を表示する判断手段と
を具備したことを特徴とする自己診断機能を有するプラズマエッチャー。
【請求項４】
プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で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において、
前記光検出手段に光が入らないように遮光する遮光手段と、
前記光検出手段により検出される発光スペクトルの光量値と予め設定されたしきい値とを比較する比較手段と、
この比較手段の比較結果により前記光検出手段の良否を判断するとともに、この結果を表示する判断手段と
を具備したことを特徴とする自己診断機能を有する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、自己診断機能を有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】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
このため、従来では、さらに図８に示すようにチャンバ１０１内のプラズマ光をチャンバ１０１の側壁に設けられた石英ガラスの窓（ビューポート）１０５を介して取り出すとともに、図示しない集光レンズより光ファイバ１１１を介して検出部１０６に取り込むようにしている。検出部１０６は、回折格子（光学素子）１０７と光検出器１０８を有するもので、検出部１０６に取り込まれたプラズマ光は、回折格子１０７の回折により分光し、ここではＣＯ2 ガスのスペクトルを光検出器１０８で検出し、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１０９により制御信号を高周波電源１１０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】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
ところで、このような検出部１０６の光検出器１０８での検出対象の反応ガスは、ＣＯ2 ガスの場合を述べたが、かかる反応ガスは、エッチングの対象により様々なガスが用いられており、このため、光検出器１０８は、１つの発光スペクトルを検出するだけでなく、各ガスに対応した異なる発光スペクトルを検出する必要がある。そこで、これら異なる発光スペクトルを検出するための回折格子１０７を含む光学系を、図１１に示すように、プラズマ光を入射スリット１１２を通して回折格子１０７に入射し、この回折格子１０７を回動して発光スペクトルの１次光を出射スリット１１３に出力するように構成している。この場合の１次光の波長λは、下式より
２ｃｏｓ（Ｄ／２）ｓｉｎθ＝λ／ｄ …（１）
ここで、Ｄ：回折格子１０７の頂点に対し入射スリット１１２、出射スリット１１３がなす角、１／ｄ：格子間隔の逆数、θ：０次光を出射する状態から回折格子１０７を回転した角度。
で求められる。従って、この角度θを変化させる、つまり、回折格子１０７の頂点Ｏを中心に回転させることにより、出射スリット１１３から出射される発光スペクトルの波長を変化させることが可能になり、様々な波長の光を検出できることになる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
（１）まず、駆動系のトラブルが考えられる。つまり、このようなエンドポイント検出装置では、検出する発光スペクトルを変更するため回折格子１０７を回転させる機構がある。この機構は、モータにより自動化されているため、モータや回折格子１０７の回転範囲を制限しているリミットセンサの精度の劣化などによる不良が生じると、回折格子１０７を正しい位置に設定できなくなる。これが原因で、目的とする発光スペクトルの検出ができずに、エンドポイントの検出が全く不能になるか、エンドポイント検出時間にずれを発生することがある。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、エンドポイント検出時間のずれ原因を簡単に特定できる自己診断機能を有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を提供することを目的とする。
【手続補正８】
【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】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で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、所定の発光スペクトルを検出可能な既知の光源を設定する光源設定手段と、前記光検出手段により検出される前記光源設定手段で設定された光源による発光スペクトルの光量値と予め設定された規定値とを比較する比較手段と、この比較手段の比較結果により前記光検出手段の良否を判断するとともに、この結果を表示する判断手段とにより構成している。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
請求項２記載の発明は、プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で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のエンドポイント検出装置において、
前記光検出手段に光が入らないように遮光する遮光手段と、前記光検出手段により検出される発光スペクトルの光量値と予め設定されたしきい値とを比較する比較手段と、この比較手段の比較結果により前記光検出手段の良否を判断するとともに、この結果を表示する判断手段とにより構成している。
請求項３記載の発明は、プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で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において、所定の発光スペクトルを検出可能な既知の光源を設定する光源設定手段と、前記光検出手段により検出される前記光源設定手段で設定された光源による発光スペクトルの光量値と予め設定された規定値とを比較する比較手段と、この比較手段の比較結果により前記光検出手段の良否を判断するとともに、この結果を表示する判断手段とにより構成している。
請求項４記載の発明は、プラズマエッチャーで発生したプラズマ光を回折するとともに、該回折された発光スペクトルを光検出手段で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において、前記光検出手段に光が入らないように遮光する遮光手段と、前記光検出手段により検出される発光スペクトルの光量値と予め設定されたしきい値とを比較する比較手段と、この比較手段の比較結果により前記光検出手段の良否を判断するとともに、この結果を表示する判断手段とにより構成している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
図１は、このようなプラズマエッチャーのエンドポイント検出装置の検出部の概略構成を示している。図において、２０１は検出部本体で、この検出部本体２０１内部には、回折格子１０７、光検出器１０８、パルスモータ２０２、マイクロメータ２０３、上限リミットセンサ２０４、下限リミットセンサ２０５を有している。
【手続補正１１】
【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】
一方、回折格子１０７は保持台２０７で保持され、この保持台２０７は、回折格子１０７の頂点Ｏを紙面に垂直な中心軸を中心に回転可能になっている。回折格子１０７は、検出部本体２０１の入射口２０１１より取り込まれるプラズマ光を回折し、所定の発光スペクトルを光検出器１０８に入射させるようにしている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
回折格子１０７の保持台２０７には、サイバー２０８を設けている。このサイバー２０８は、ボール２０９を介してマイクロメータ直動部２０３２先端にバネ２１０のバネ力により押し付けられていて、マイクロメータ直動部２０３２の直線方向の移動力により図示矢印方向に回転され、回折格子１０７を頂点Ｏを中心に回転駆動させるようにしている。また、サイバー２０８の図示矢印方向の回転範囲内に上限リミットセンサ２０４と下限リミットセンサ２０５を配置し、これら上限リミットセンサ２０４または下限リミットセンサ２０５によりサイバー２０８に取り付けたシャッタ２１３を検出することで、回折格子１０７を頂点Ｏを中心とした回転範囲を制限するようにしている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図２は、このように構成した検出部の回路構成を示している。図において、３０１はＣＰＵで、このＣＰＵ３０１には、ＣＰＵバス３０２を接続している。このＣＰＵバス３０２には、Ｄ／Ａ変換器３０３を介して電源３０４を接続し、この電源３０４に光検出器１０８を接続している。電源３０４は、光検出器１０８用の高電圧を出力するもので、さらにＣＰＵ３０１の制御によりＤ／Ａ変換器３０３を介してアナログ信号に変換された指示値により光検出器１０８に対するゲイン値の調整を可能にしている。光検出器１０８は、回折格子１０７を介して入射される発光スペクトルを検出するもので、その出力をＡ／Ｄ変換器３０５によりデジタル信号に変換され、ＣＰＵバス３０２を介してＲＡＭ３０６に保存するようにしている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
ＣＰＵバス３０２には、Ｉ／Ｏ３０７を介してパルスモータドライバ３０８を接続し、このパルスモータドライバ３０８にパルスモータ２０２を接続している。パルスモータドライバ３０８は、所望する波長光を検出するための回折格子１０７の回転角度の設定に必要なパルスモータ２０２に対するパルス数またはパルス周期がＣＰＵ３０１より指示されると、この指示に応じたパルスモータ２０２の駆動電圧を生成し、パルスモータ２０２を駆動するようにしている。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
ＣＰＵバス３０２には、Ｉ／Ｏ３１１を介して＃１ロータリースイッチ３１２、＃２ロータリースイッチ３１３、＃１ディップスイッチ３１４、＃２ディップスイッチ３１５を接続している。＃１ロータリースイッチ３１２、＃２ロータリースイッチ３１３は、回折格子１０７を回転させる際の回転量の補正値を設定するもので、Ｉ／Ｏ３１１を介してＣＰＵ３０１でのモータ駆動量の演算に用いられる。また、＃１ディップスイッチ３１４、＃２ディップスイッチ３１５は、補正値の符号（＋、−）を設定するものである。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
まず、図１に示すようにサイバー２０８に取り付けたシャッタ２１３を上限リミットセンサ２０４が検出している状態に設定する。この状態から、図３に示すフローが実行され、まず、ステップ４０１で、回折格子１０７を下限リミットセンサ２０５まで回転させる。この場合、パルスモータ２０２を駆動し、マイクロメータ２０３のマイクロメータ回転部２０３１を回転させ、マイクロメータ直動部２０３２を直線方向に移動させることで、サイバー２０８に取り付けたシャッタ２１３を下限リミットセンサ２０５が検出するまで回折格子１０７をその頂点Ｏを中心に回転させる。そして、ステップ４０２で、下限リミットセンサ２０５がシャッタ２１３を検出したかを判断する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
一方、下限リミットセンサ２０５がシャッタ２１３を検出できずＮＯの場合は、ステップ４０５で、回折格子１０７を回転させているサイバー２０８のシャッタ２１３の移動量が大き過ぎるかを判断する。この場合、既知の上限リミットセンサ２０４から下限リミットセンサ２０５までの移動量を基準に判断する。そして、移動量が少なくＮＯの場合は、ステップ４０１に戻り、さらにパルスモータ２０２を回転させる。また、移動量が大き過ぎＹＥＳとなった場合は、ステップ４０６で、パルスモータ２０２の回転を停止させ、ステップ４０７で、結果表示として、コントローラ３１８のモニターに下限リミットセンサ２０５が検出できず、下限リミットセンサ２０５またはモータ駆動が異常である旨の表示を行い、自己診断ソフトの実行を中止する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
次に、下限リミットセンサ２０５がシャッタ２１３を検出し、下限リミットセンサ２０５が正常に動作した状態で、図４に示すフローが実行される。まず、ステップ５０１で、回折格子１０７を上限リミットセンサ２０４まで回転させる。この場合、パルスモータ２０２を駆動し、マイクロメータ２０３のマイクロメータ回転部２０３１を回転させ、マイクロメータ直動部２０３２を直線方向に移動させることで、サイバー２０８に取り付けたシャッタ２１３を上限リミットセンサ２０４が検出するまで回折格子１０７をその頂点Ｏを中心に回転させる。そして、ステップ５０２で、上限リミットセンサ２０４がシャッタ２１３を検出したかを判断する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
そして、ステップ５１０に進む。このステップ５１０には、ステップ５０５で、１回転分を回転しておらずＮＯの場合も移行している。このステップ５１０では、回折格子１０７を回転させているサイバー２０８のシャッタ２１３の移動量が大き過ぎるかを判断する。この場合、既知の上限リミットセンサ２０４から下限リミットセンサ２０５までの移動量を基準に判断する。そして、移動量が少なくＮＯの場合は、ステップ５０１に戻り、さらにパルスモータ２０２を回転させる。また、移動量が大き過ぎＹＥＳとなった場合は、ステップ５１１で、パルスモータ２０２の回転を停止させ、ステップ５１２で、結果表示として、コントローラ３１８のモニターに上限リミットセンサ２０４が検出できず、上限リミットセンサ２０４またはモータ駆動が異常である旨の表示を行い、自己診断ソフトの実行を中止する。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
次に、上限リミットセンサ２０４がシャッタ２１３を検出し、上限リミットセンサ２０４が正常に動作した状態で、図５に示すフローが実行される。まず、ステップ６０１で、光源を設定する。この場合、コントローラ３１８のモニターに表示されるメッセージに応じて、光源として、光検出器１０８が基準の発光スペクトルを検出可能な水銀ランプなどの既知の入射光を得られるものを設定する。次に、ステップ６０２で、予め想定してある発光スペクトルの波長と、光検出器１０８のゲイン値を設定する。この場合、波長設定は、回折格子１０７の回転角度を予定の発光スペクトル検出に相当する角度に調整し、また、光検出器１０８のゲイン設定は、光検出器１０８の電源３０４にＣＰＵ３０１より所定の指示を与えることで行う。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
また、回折格子１０７の回転にともなう上限リミットセンサ２０４および下限リミットセンサ２０５の動作の良否を始め、回折格子１０７を回転駆動するパルスモータ２０２および回転センサ２１１の動作の良否についても自己診断することができるので、このような自己診断を定期的に行うことで、これら各所の劣化によるエンドポイント検出時間のずれの原因も簡単に特定することができる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
この場合、図７に示すフローが実行される。まず、ステップ８０１で、コントローラ３１８のモニターに表示されるメッセージに応じて、光検出器１０８に光が入らないように遮光する。次に、ステップ８０２で、予め想定してある発光スペクトルの波長と、光検出器１０８のゲイン値を設定する。この場合、波長設定は、回折格子１０７の回転角度を予定の発光スペクトル検出に相当する角度に調整し、また、光検出器１０８のゲイン設定は、光検出器１０８の電源３０４にＣＰＵ３０１より所定の指示を与えることで行う。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】  回折格子を用いた発光スペクトルを取り出す光学系を示す図。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【符号の説明】
１０１…チャンバ、１０２…半導体ウェハ、１０３ａ、１０３ｂ…電極、
１０４…微細孔、１０５…ビューポート、１０６…検出部、１０７…回折格子、
１０８…光検出器、１０９…制御回路、１１０…高周波電源、１１１…光ファイバ、
２０１…検出部本体、２０２…パルスモータ、２０３…マイクロメータ、
２０３１…マイクロメータ回転部、２０３２…マイクロメータ直動部、
２０４…上限リミットセンサ、２０５…下限リミットセンサ、２０６…ベルト、
２０７…保持台、２０８…サイバー、２０９…ボール、２１０…バネ、２１１…回転円板、
２１２…回転センサ、２１３…シャッタ、３０１…ＣＰＵ、３０２…ＣＰＵバス、
３０３…Ｄ／Ａ変換器、３０４…電源、３０５…Ａ／Ｄ変換器、３０６…ＲＡＭ、
３０７…Ｉ／Ｏ、３０８…パルスモータドライバ、３１０、３１１…Ｉ／Ｏ、
３１２…＃１ロータリースイッチ、３１３…＃２ロータリースイッチ、
３１４…＃１ディップスイッチ、３１５…＃２ディップスイッチ、３１６…ＲＯＭ、
３１７…インターフェース、３１８…コントローラ、３１９…ソフトウェア、
３１９１…自己診断ソフト。