(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハーを搭載してプラズマエッチングするためのチャンバと、
前記チャンバの上部を密閉するためのドームであって、該ドームは相異なる誘電率を有する２つ以上の層で形成されており、該２つ以上の層のうち、前記チャンバ内部に接する下層の誘電率は、前記チャンバ外部に接する上層の誘電率に比べて小さい、前記ドームと、
前記ドームの上部に載置されて前記チャンバの内部に電磁場を供給するコイルと、
前記ドームの所定部分を貫通して設置され、前記ウェハーに光を照射して反射された光を受けるエンドポイントユニットと、
前記エンドポイントユニットと前記ドームとの所定部分を貫通して設置され、前記チャンバ内部にガスを供給するノズルおよび前記ガスの量を調節するために前記ノズルに備わった弁とを含み、
前記チャンバ内部に向かう前記ドームの形状は中心部が縁部に比べて下方に徐々に膨らんで形成されていることを特徴とする半導体製造用プラズマエッチング装置。
【請求項２】
前記コイルは４重ないし８重の螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造用プラズマエッチング装置。
【請求項３】
前記コイルは６重の螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体製造用プラズマエッチング装置。
【請求項４】
前記チャンバ内部に向かう前記エンドポイントユニットの端部は窪んで形成され、前記ドームの外部に離脱しないように形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造用プラズマエッチング装置。
【請求項５】
前記エンドポイントユニットは前記ドームの中心部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造用プラズマエッチング装置。
【請求項６】
前記エンドポイントユニットは前記ドームの中心部および少なくとも一箇所以上の縁部に各々形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造用プラズマエッチング装置。
【請求項７】
前記チャンバの下部にバイアス電源を印加するバイアス電源部を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体製造用プラズマエッチング装置。
【請求項８】
ウェハーを搭載してプラズマエッチングするためのチャンバと、
前記チャンバの上部を密閉するためのドームと、
前記ドームの上部に載置されて前記チャンバの内部に電磁場を供給するコイルと、
前記ドームの相異なる部分を貫通して形成され、前記ウェハーに光を照射して反射される光を受ける複数のエンドポイントユニットと、
前記エンドポイントユニットと対をなして前記ドームを貫通して設けられ、前記チャンバ内部にガスを供給するノズルと、
前記ガスの量を調節するために前記各ノズルに備わった弁と、
前記各エンドポイントユニットを通じて受けた光から所定の光成分の波長強度を抽出する光成分抽出部と、前記抽出された光成分の波長強度間の比例値を算出する比例値算出部と、前記算出された比例値を基準値と比較する比較部と、前記比較部の比較結果により前記弁の動作を制御する制御部を具備した状態制御部とのうちの少なくとも１つ以上含むことを特徴とする半導体製造用プラズマエッチング装置。
【請求項９】
前記チャンバ内部に向かう前記ドームの形状は中心部が縁部に比べて下方に膨らんで形成されていることを特徴とする請求項８に記載の半導体製造用プラズマエッチング装置。
【請求項１０】
前記ドームは相異なる誘電率を有する２つ以上の層より形成されていることを特徴とする請求項８に記載の半導体製造用プラズマエッチング装置。
【請求項１１】
前記ドームを構成する層のうち、チャンバ内部に接する下層の誘電率は、チャンバ外部に接する上層の誘電率に比べて小さなことを特徴とする請求項１０に記載の半導体製造用プラズマエッチング装置。
【請求項１２】
前記コイルは４重乃至８重の螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項８乃至１１に記載の半導体製造用プラズマエッチング装置。
【請求項１３】
前記コイルは６重の螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の半導体製造用プラズマエッチング装置。
【請求項１４】
前記チャンバ内部に向かう前記エンドポイントユニットの端部は窪んで形成され、前記ドームの外部に離脱しないように形成されることを特徴とする請求項８に記載の半導体製造用プラズマエッチング装置。
【請求項１５】
前記エンドポイントユニットは前記ドームの中心部に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の半導体製造用プラズマエッチング装置。
【請求項１６】
前記エンドポイントユニットは前記ドームの中心部および少なくとも一箇所以上の縁部に各々形成されていることを特徴とする請求項８に記載の半導体製造用プラズマエッチング装置。
【請求項１７】
前記チャンバの下部にバイアス電圧を印加するバイアス電源部を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の半導体製造用プラズマエッチング装置。
【請求項１８】
半導体製造用プラズマエッチング法において、
チャンバを密閉しているドームの多数の位置から前記チャンバ内に位置するウェハーにそれぞれ光を放出し反射された光を受けて、前記多数の位置から所定の光成分の波長強度を抽出する光成分抽出段階と、
前記多数の位置で抽出された光成分の波長強度の比例値を各々算出する比例値算出段階と、
前記多数の位置で算出された比例値を比較する比較段階と、
前記比較結果により前記多数の位置のうち選ばれた位置で前記チャンバ内に供給されるガスの量を制御する制御段階とを含むことを特徴とする半導体製造用プラズマエッチング法。
【請求項１９】
前記抽出された光成分の波長強度はＩSiOxとＩCFxとであり、
前記算出された比例値はＩSiOx／ＩCFxである場合、
前記制御段階は、前記比較の結果、比例値が基準値より大きければ前記チャンバ内のＣＦ4ガス供給量が増加するように制御し、前記比較の結果、比例値が基準値より小さければ前記チャンバ内のＯ2ガス供給量が増加するように制御することを特徴とする請求項１８に記載の半導体製造用プラズマエッチング法。
【請求項２０】
ウェハーを搭載してプラズマエッチングするためのチャンバと、
前記チャンバの上部を密閉するためのドームであって、該ドームは徐々に膨らんだ形状であり、前記ドームは相異なる誘電率を有する２つ以上の層で形成されており、該２つ以上の層のうち、前記チャンバ内部に接する下層の誘電率は、前記チャンバ外部に接する上層の誘電率に比べて小さい、前記ドームと、前記ドームの上部に載置されて前記チャンバの内部に電磁場を供給する４乃至８重のコイルと、前記ドームの所定部分を貫通して設置され、前記ウェハーに光を照射して反射された光を受けるエンドポイントユニットと、前記エンドポイントユニットと前記ドームとの所定部分を貫通して設置され、前記チャンバ内部にガスを供給するノズルおよび前記ガスの量を調節するために前記ノズルに備わった弁と、前記チャンバの下部にバイアス電圧を印加するバイアス電源部とを具備し、前記チャンバ内部に向かう前記ドームの形状は中心部が縁部に比べて下方に膨らんで形成されていることを特徴とする半導体製造用プラズマエッチング装置のプラズマエッチング法において、
前記４乃至８重のコイルのうちいずれかに電力ｎのバイアス電圧を印加し、前記チャンバの下部に電力ｍのバイアス電圧を印加する電圧印加段階と、
前記印加されたバイアス電圧により電磁場を発生させてプラズマを生成するプラズマ生成段階とを含むことを特徴とする半導体製造用プラズマエッチング法。
【請求項２１】
ｍ／ｎは６以上２０以下の範囲を有することを特徴とする請求項２０に記載の半導体製造用プラズマエッチング法。
【請求項２２】
前記電力ｎは９０〜１００ワット（Ｗ）であり、前記電力ｍは９００〜１０００Ｗであることを特徴とする請求項２１に記載の半導体製造用プラズマエッチング法。
【請求項２３】
フォトレジストの選択比はｘ：１であり、ここでｘは６以上であることを特徴とする請求項２０に記載の半導体製造用プラズマエッチング法。
【請求項２４】
エッチング率は、前記チャンバ内の圧力が４０〜８０ｍＴでありバイアス電源が１６００Ｗである場合、８０００〜９０００Å／ｍｉｎであることを特徴とする請求項２０に記載の半導体製造用プラズマエッチング法。
【請求項２５】
プラズマ密度は、前記チャンバ内部の圧力が４０〜８０ｍＴでありソース電源が１０００Ｗである場合、１ｃｍ3内に４．４０×１０11〜１．０４×１０12であることを特徴とする請求項２０に記載の半導体製造用プラズマエッチング法。
【請求項２６】
電子粒子の温度は３．０ｅＶ以下であることを特徴とする請求項２０に記載の半導体製造用プラズマエッチング法。
【請求項２７】
イオン電流密度は、チャンバ内の圧力が４０〜８０ｍＴでありソース電源が１０００Ｗである場合、１０〜２０ｍＡ／ｃｍ2であることを特徴とする請求項２０に記載の半導体製造用プラズマエッチング法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造用プラズマエッチング法およびその装置に係り、より詳細には、チャンバ内部のプラズマ密度が均一になるようにドームおよびコイルの形状を改良した半導体製造用プラズマエッチング法およびその装置に関する。
【０００２】
また、本発明はチャンバ内に露出されたエンドポイントユニットの端部を膨らませて形成した半導体製造用プラズマエッチング法およびその装置に関する。
【０００３】
さらに、本発明は前記チャンバ内部のプラズマ密度が均一になるように制御する半導体製造用プラズマエッチング法およびその装置に関する。
【０００４】
さらにまた、本発明は４重ないし８重のコイルのうちいずれかを具備したプラズマエッチング装置にソース電源とバイアス電源とを１：ｘの割合で印加するが、ｘは６以上に設定した半導体製造用プラズマエッチング法およびその装置に関する。
【０００５】
【従来の技術】
半導体素子の製造工程のうちエッチング工程はシリコンウェハーに必要な部分だけを残して不要な部分を化学薬品またはガスで溶かして除去する工程をいう。そして、相異なる種類の薄膜を同じプラズマ条件下でエッチングする場合、それぞれの薄膜に対するエッチング速度の相対的な比をエッチング選択比という。
【０００６】
従来は化学薬品を使用するウェットエッチング法が主に使われたが、回路パターンの微細化・高精度化の要求によって、現在ではドライエッチング法が広く使われている。ドライエッチング法は溶液性化学物質を使用せずに活性化したガス（プラズマ）を利用するエッチング法である。
【０００７】
ウェットエッチングによれば、強酸による化学的作用で等方性エッチングが行われるためにエッチングマスクの下部（下地）もエッチングされるという短所がある。これに対し、ドライエッチングは、ハロゲン化物などの化学的活性ガスをプラズマ状態にしてプラズマ中のイオンの作用によりエッチングする反応性イオンエッチング法を利用することによって、基板面の垂直方向にのみエッチングが進む異方性エッチングを実現するので、超大規模の集積回路（Ｖｅｒｙ Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ；ＶＬＳＩ）など高精度の微細加工に適している。
【０００８】
従来のプラズマエッチング法にはプラズマを生成する方式によって誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ；ＩＣＰ）エッチング法（図１および図２）と容量結合プラズマ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ；ＣＣＰ）エッチング法（図５）とがある。
【０００９】
図１および図２は、従来のＩＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置のチャンバを示した断面図である。ここで、図１は平らな構造のドーム２ａを有するチャンバ１ａを示したものであり、図２は窪んでいる構造のドーム２ａを有するチャンバ１ｂを示したものである。
【００１０】
従来のＩＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置は図示したように、チャンバ１ａ、１ｂ、ドーム２ａ、２ｂ、ウェハー３ａ、３ｂ、コイル４ａ、４ｂおよび誘導電源部５ａ、５ｂを具備している。
【００１１】
以下、説明の便宜上図１に示したプラズマエッチング装置を例として説明する。
【００１２】
チャンバ１ａの内壁は酸化コーティングされたアルミニウム層よりなっており、その内部にウェハーを配してプラズマエッチングを行う。
【００１３】
ドーム２ａは前記チャンバ１ａを密閉するためのものであり、図１のように平らな構造を有することもあり、図２のように窪んでいる構造（または膨らんでいる構造）を有することもある。ドーム２ａは誘電率ε１が９．３〜９．８の範囲内であるＡｌ2Ｏ3よりなっている。
【００１４】
ドーム２ａの上部には螺旋状のコイル４ａが設置されており、誘導電源部（“ソース電源”という）５ａが印加されて電磁場を発生させる。
【００１５】
コイル４ａは図３および図４に示したように、単一または３重の螺旋状に形成され、単一コイルの場合には平らな形態であり、３重コイルの場合には中心部が上方または下方に膨らんでいる形態である。
【００１６】
したがって、コイル４ａにより発生した電磁場は所定の誘電率ε１を有するドーム２ａを通過してチャンバ１ａ内部に誘導される。
【００１７】
このように誘導された電磁場はチャンバ１ａ内部のガス中に放電を起こしてプラズマ化し、これより発生した中性のラジカル粒子と電荷を帯びたイオンとの化学反応によりウェハー３ａ表面のマスキングされていない部分がエッチングされる。
【００１８】
ところで、電磁場はコイル４ａの外観特性のためにウェハー３ａの縁部より中心部にさらに強く現れる。これにより、チャンバ１ａ内で発生するプラズマ密度も電磁場の強度に比例するためにエッチング速度の均一性が落ちるという問題点があった。
【００１９】
したがって、エッチング速度の均一性のためにチャンバ１ａ内部のプラズマ密度を均一にするプラズマエッチング装置が望まれた。
【００２０】
参考までに、コイル４ａに印加される誘導電源部はウェハー３ａの大きさが８インチであるポリエッチングの場合に２００〜１５００Ｗの範囲の電力を有し、ウェハー３ａの大きさが８インチである酸化物エッチングの場合に２０００Ｗ未満の範囲の電力を有する。
【００２１】
もし、誘導電源部が強電力（１５００Ｗ）であれば、図３の単一コイルに誘導される電力は１５００Ｗであり、図４の３重コイルに誘導される電力は５００Ｗである。
【００２２】
しかし、上記構成を有する従来のコイル４ａはコイルの端部、すなわち、グラウンド部分でアーク放電が発生するという問題点があった。
【００２３】
図５は、従来のＣＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置のチャンバを示した断面図である。
【００２４】
従来のＣＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置のチャンバ１ｃの下端にはウェハー３ｃが配され、内壁には酸化コーティングされたアルミニウム層が形成されている。そして、チャンバ１ｃの上端にはチャンバ１ｃを密閉するための所定の誘電率ε１を有する単一層のドーム２ｃが形成されている。また、チャンバ１ｃの下部にバイアス電源９０〜１００Ｗを供給してチャンバ１ｃ内部にイオンエネルギーを増加させるバイアス電源部５ｃを含んで構成される。
【００２５】
図６は、従来技術によるプラズマエッチング装置の構成を示す構成図である。
【００２６】
図示したように、従来のプラズマエッチング装置はチャンバ１１、電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ；以下、ＣＣＤ）、光成分抽出部３０、判断部４０およびガス供給部５０を含んでいる。
【００２７】
チャンバ１１の上部にはチャンバ１１を密閉させるためのドーム１２が形成されており、ドーム１２の中央部にはエンドポイントユニット１５がチャンバ１１の内部に向かって貫通設置されている。そして、チャンバ１１下端の内壁にはチャンバ１１の底面に位置したウェハー１３にガスを供給するためのノズル１６ａ、１６ｂが形成されており、ノズル１６ａ、１６ｂにはガス供給量を調節するための弁１７ａ、１７ｂが各々形成されている。
【００２８】
ＣＣＤ ２０はエンドポイントユニット１５を通じてチャンバ内部に光を照射し、ウェハー１３から反射される光を入力する。
【００２９】
光成分抽出部２０はＣＣＤ ２０に入力された特定の光成分のうち波長強度が最も大きい光成分を抽出する。
【００３０】
判断部４０は光成分抽出部３０から抽出された光成分の波長強度が急激に変動（減少または増加）する時をエッチング終了時点と判断し、これに応じてエッチング終了制御信号を出力する。
【００３１】
ガス供給部５０はノズル１６ａ、１６ｂを通じてチャンバ１１内にガスを各々供給し、判断部４０から出力されたエッチング終了制御信号によりガスの供給量を調節するために弁１７ａ、１７ｂの作動を制御する。
【００３２】
つまり、従来のプラズマエッチング装置はエッチング終了時点を判断してウェハー１３のエッチング動作を制御する。
【００３３】
しかし、上記構成を有する従来のプラズマエッチング装置によれば、エッチング工程後にウェハーが均一にエッチングされなかった場合には再びエッチング工程を行わねばならない。この時、エッチング工程はガス供給部５０によるガス供給量とＣＣＤ２０による光照射時間などのエッチング条件を調節することによって行われる。この際、チャンバ１１内部のプラズマ密度を均一にするためには色々なエッチング条件を調節せねばならない。もしエッチング条件が不適切な場合には誤ったエッチングによりウェハーを損なう場合もある。実際に、従来はエッチング条件が適切でないために数十ないし数百枚のウェハーを損なう場合があった。
【００３４】
また、図６に示したように、チャンバ１１内部に露出されたエンドポイントユニット１５の端部は下方に膨らんでいる形態に構成されている。したがって、エンドポイントユニット１５から照射される光はチャンバ１１内部の四方に分散されるためにウェハー１３に到達する光の量はあまり多くない。同様に、ウェハー１３から反射された光もチャンバ１１内部の四方に分散されるためにエンドポイントユニット１５に入射される光の量は多くない。
【００３５】
また、図５に示した拡大図を参照すると、エンドポイントユニット１５と接触するドーム１２の下端角部Ａが落ちることによってウェハーに不良が発生する問題点があった。
【００３６】
以下、上記構成を有する従来のプラズマエッチング装置についてより詳細に説明する。
【００３７】
ドーム１２は誘電率ε１が９．３〜９．８の範囲内であるＡｌ2Ｏ3よりなっており、誘導電源部（図示せず）により発生した電磁場は所定の誘電率ε１を有するドームを通過してチャンバ内部に誘導される。
【００３８】
この際、誘導された電磁場はチャンバ内部のガスに放電を起こしてガスをプラズマ化する。そして、この時に発生した中性のラジカル粒子は電荷を帯びたイオン（被エッチング物質）と化学反応をしてウェハー表面のマスキングされていない部分をエッチングする。
【００３９】
次に、従来のＩＣＰエッチング法およびＣＣＰエッチング法をエッチング条件について比較して説明する。
【００４０】
（１）エッチング選択比（Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ；ＳＸ）エッチング選択比は、相異なる種類の薄膜を同じプラズマの条件下でエッチングする時にそれぞれの薄膜に対するエッチング速度の相対的な比をいう。したがって、一般にエッチング選択比は大きいほど好ましい。
【００４１】
従来のＩＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置では、フォトレジスト（ＰＲ）の（エッチング対象に対する）選択比が３：１より小さい一方、ＣＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置ではＰＲの選択比が３：１〜６：１である。したがって、ＰＲの選択比においてはＣＣＰエッチング法がより望ましい。
【００４２】
（２）エッチング率（エッチングレート）
エッチング率は単位時間当りにエッチングされる量であって、通常単位としてÅ／ｍｉｎを使用する。したがって、エッチング率は大きいほど、単位時間当たりのエッチング量は多い。
【００４３】
従来のＩＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置では、エッチング率はチャンバ内の圧力が４０〜８０ｍＴである場合には４０００〜５０００Å／ｍｉｎの値を有して圧力に反比例する一方、ＣＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置では、エッチング率はチャンバ内の圧力が４０〜８０ｍＴである場合にバイアス電源を１６００Ｗまで高めれば８０００〜９０００Å／ｍｉｎの値を有しつつ圧力に比例する。
【００４４】
すなわち、ＣＣＰエッチング法はＩＣＰエッチング法に比べてチャンバ内の圧力が４０〜８０ｍＴである場合にはエッチング率が大きいだけでなく圧力に比例してエッチングされる。したがって、エッチング率においてはＣＣＰエッチング法がＩＣＰエッチング法よりさらに望ましい。
【００４５】
（３）プラズマ密度
以下、図２１を参照のこと。ウェハーはプラズマによりエッチングされるのでプラズマ密度は高いほどよい。プラズマ密度はチャンバ内部の圧力が高まるほど高くなる。したがって、チャンバ内の圧力が低いことは工程の安定性および反復可能性と再生可能性面で望ましくない。
【００４６】
従来のＩＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置は、チャンバ内部の圧力が３０ｍＴである場合に、ソース電源が１０００Ｗであればプラズマ密度が約２．４０×１０11ｃｍ-3であり、ソース電源が２８００Ｗであれば約１０12ｃｍ-3であり、圧力が高まるにつれてプラズマ密度が大幅上昇する。これに対し、ＣＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置はチャンバ内部の圧力が３０ｍＴである場合にプラズマ密度が約３．２０×１０10ｃｍ-3であり、圧力が高まるにつれてプラズマ密度が極小幅上昇する。したがって、プラズマ密度においてはＣＣＰエッチング法よりＩＣＰエッチング法がさらに望ましい。
【００４７】
（４）電子粒子の温度
以下、図２２を参照のこと。電子粒子温度はプラズマ内の電子粒子温度をいう。通常に、温度の単位としては絶対温度Ｋ（Ｋｅｌｖｉｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）が使われる。電子粒子温度は絶対温度Ｋに比べて非常に高いために（１２，４００Ｋは約１ｅＶに該当する）ｅＶを単位として使用する。
【００４８】
電子粒子の温度が低ければチャンバ内のプラズマ温度が低くなるのでプラズマによるウェハーの損傷が少なくなる一方で、電子粒子の温度が高まれば高いエネルギーを有する電子粒子がウェハー内の構造に入って接合損傷が発生する恐れがある。したがって、電子粒子の温度は低いほど望ましい。
【００４９】
チャンバ内の圧力が３０ｍＴである場合、電子粒子の温度はＩＣＰエッチング法およびＣＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置でいずれも約４．０ｅＶである。したがって、従来のＣＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置およびＩＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置のいずれも望ましい特性を有する。
【００５０】
（５）イオン電流密度
以下、図２３を参照のこと。プラズマ内のイオンの電流密度は単位がｍＡ／ｃｍ2であり、密度が大きいほどエッチング速度、すなわちエッチング率が増加するので、イオン電流密度は高いほど望ましい。
【００５１】
従来のＩＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置およびＣＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置のいずれもチャンバ内の圧力が３０ｍＴであればイオン電流密度が約１ｍＡ／ｃｍ2であり、ＩＣＰ方式がＣＣＰ方式に比べて少し高いことが分かる。しかし、これら両エッチング法のいずれもチャンバ内の圧力を高めても密度があまり増加しないことが分かる。
【００５２】
上述のように、ＣＣＰ方式によるプラズマエッチングシステムおよびＩＣＰ方式によるプラズマエッチングシステムにはそれぞれ長所と短所があって、これら両方式の長所だけをとった新しい方式の開発が要求されているのが実情である。
【００５３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、チャンバの蓋部に該当するドームのチャンバ内部に接する面を中心部が縁部に比べて下方に膨らむように形成することによって、チャンバ内部のプラズマ密度を均一にする半導体製造用プラズマエッチング法およびその装置を提供することにある。
【００５４】
本発明の他の目的は、ドームのチャンバ内部に接する面を中心部が縁部に比べて下方に膨らむように形成するが、ドームを相異なる誘電率を有する２つ以上の層で形成することによって、チャンバ内部のプラズマ密度をさらに均一にする半導体製造用プラズマエッチング法およびその装置を提供することにある。
【００５５】
本発明のさらに他の目的は、ドームに載置されるコイルを４重ないし８重に形成することによって、チャンバ内部のプラズマ密度を均一にするだけでなくグラウンド部分でコイルにアークが発生しないようにする半導体製造用プラズマエッチング法およびその装置を提供することにある。
【００５６】
本発明のさらに他の目的は、エンドポイントユニットの端部を上方に膨らませて形成することによって、チャンバ内部に注入される光の反射率を増加させ、ドームとエンドポイントユニットとの接触部がはがれ落ちてウェハーに不純物を導入することのないようにする半導体製造用プラズマエッチング法およびその装置を提供することにある。
【００５７】
本発明のさらに他の目的は、エンドポイントユニットを利用して特定の光成分の波長強度を比較し、比較結果によってチャンバ内に流入される所定ガスの量を調節することによって、チャンバ内のプラズマ密度を均一に制御する半導体製造用プラズマエッチング法およびその装置を提供することにある。
【００５８】
本発明のさらに他の目的は、エンドポイントユニットを利用して特定の光成分の波長強度を比較し、比較結果によってチャンバ内の流入される所定ガスの量を調節し、ドームの中心部と、少なくとも一箇所以上のドームの縁部とにエンドポイントユニットを各々設置して中心部と縁部とから各々抽出された特定光成分の波長強度の比例値を比較し、両比例値の差分の大きさに基づいて縁部から流入されるガスの量をさらに調節することによって、チャンバ内のプラズマ密度が中心部と縁部とで均一になるように制御する半導体製造用プラズマエッチング法およびその装置を提供することにある。
【００５９】
本発明のさらに他の目的は、４重ないし８重のコイルのうちいずれかが備わったプラズマエッチング装置のソース電源とバイアス電源との電力の比率を１：（６〜２０）に設定することによって、プラズマエッチング装置の特性のうちＰＲ選択比を改善した半導体製造用プラズマエッチング法およびその装置を提供することにある。
【００６０】
本発明のさらに他の目的は、４重ないし８重のコイルのうちいずれか一つが備わったプラズマエッチング装置のソース電源とバイアス電源との電力の比率を１：（６〜２０）に設定することによって、プラズマエッチング装置の特性のうちエッチング率を改善した半導体製造用プラズマエッチング法およびその装置を提供することにある。
【００６１】
本発明のさらに他の目的は、４重ないし８重のコイルのうちいずれか一つが備わったプラズマエッチング装置のソース電源とバイアス電源との電力の比率を１：（６〜２０）に設定することによって、プラズマエッチング装置の特性のうちプラズマ密度を改善した半導体製造用プラズマエッチング法およびその装置を提供することにある。
【００６２】
本発明のさらに他の目的は、４重ないし８重のコイルのうちいずれか一つが備わったプラズマエッチング装置のソース電源とバイアス電源との電力の比率を１：（６〜２０）に設定することによって、プラズマエッチング装置の特性のうち電子粒子の温度を改善した半導体製造用プラズマエッチング法およびその装置を提供することにある。
【００６３】
本発明のさらに他の目的は、４重ないし８重のコイルのうちいずれか一つが備わったプラズマエッチング装置のソース電源とバイアス電源との電力の比率を１：（６〜２０）に設定することによって、プラズマエッチング装置の特性のうちイオン電流密度を改善した半導体製造用プラズマエッチング法およびその装置を提供するところにある。
【００６４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様の半導体製造用プラズマエッチング装置は、ウェハーを搭載してプラズマエッチングするためのチャンバと、チャンバの上部を密閉するためのドームと、ドームの上部に載置されて前記チャンバの内部に電気を供給するコイルと、ドームの所定部分を貫通して設置され、ウェハーに光を注入して反射された光を入力するエンドポイントユニットと、エンドポイントユニットとドームとの所定部分を貫通して設置され、チャンバ内部にガスを供給するノズルおよびガスの量を調節するためにノズルに備わった弁とを含み、ここで、チャンバ内部に向かうドームの形状は中心部が縁部に比べて下方に膨らんで形成されていることを特徴とする。
【００６５】
本発明の第２の態様は、前記ドームが相異なる誘電率を有する２つ以上の層で形成されていることを特徴とする。
【００６６】
本発明の第３の態様は、前記ドームが相異なる誘電率を有する２つの層で形成され、チャンバ内部に接する下層の誘電率は、チャンバ外部に接する上層の誘電率に比べて小さいことを特徴とする。
【００６７】
本発明の第４の態様は、前記コイルが４重ないし８重の螺旋状に形成されていることを特徴とする。
【００６８】
本発明の第５の態様は、前記コイルが６重の螺旋状に形成されていることを特徴とする。
【００６９】
本発明の第６の態様は、前記チャンバ内部に向かう前記エンドポイントユニットの端部が窪んで形成され、前記ドームの外部に離脱しないように形成されることを特徴とする。
【００７０】
本発明の第７の態様は、前記エンドポイントユニットが前記ドームの中心部に形成されていることを特徴とする。
【００７１】
本発明の第８の態様は、前記エンドポイントユニットが前記ドームの中心部および少なくとも一箇所以上の縁部に各々形成されていることを特徴とする。
【００７２】
本発明の第９の態様は、前記チャンバの下部にバイアス電源を印加するバイアス電源部を更に含むことを特徴とする。
【００７３】
上記目的を達成するための、本発明の第１０の態様による半導体製造用プラズマエッチング装置は、ウェハーを搭載してプラズマエッチングするためのチャンバと、前記チャンバの上部を密閉するためのドームと、前記ドームの上部に載置されて前記チャンバの内部に電磁場を供給するコイルと、前記ドームの所定部分を貫通して設置され、前記ウェハーに光を照射して反射された光を受けるエンドポイントユニットと、前記エンドポイントユニットと前記ドームとの所定部分を貫通して設置され、前記チャンバ内部にガスを供給するノズルおよび前記ガスの量を調節するために前記ノズルに備わった弁とを含み、前記エンドポイントユニットを通じて受けた光から所定の光成分の波長強度を抽出する光成分抽出部と、前記抽出された光成分の波長強度間の比例値を算出する比例値算出部と、前記算出された比例値を基準値と比較する比較部と、前記比較部の比較結果により前記弁の動作を制御する制御部を具備した状態制御部とを少なくとも１つ以上含むことを特徴とする。
【００７４】
本発明の第１１の態様は、前記チャンバ内部に向かう前記ドームの形状が中心部が縁部に比べて下方に膨らんで形成されていることを特徴とする。
【００７５】
本発明の第１２の態様は、前記ドームが相異なる誘電率を有する２つ以上の層より形成されていることを特徴とする。
【００７６】
本発明の第１３の態様は、前記ドームは相異なる誘電率を有する２つの層で形成され、チャンバ内部に接する下層の誘電率は、チャンバ外部に接する上層の誘電率に比べて小さなことを特徴とする。
【００７７】
本発明の第１４の態様は、前記コイルが４重ないし８重の螺旋状に形成されていることを特徴とする。
【００７８】
本発明の第１５の態様は、前記コイルが６重の螺旋状に形成されていることを特徴とする。
【００７９】
本発明の第１６の態様は、前記チャンバ内部に向かう前記エンドポイントユニットの端部が窪んで形成され、前記ドームの外部に離脱しないように形成されることを特徴とする。
【００８０】
本発明の第１７の態様は、前記エンドポイントユニットが前記ドームの中心部に形成されていることを特徴とする。
【００８１】
本発明の第１８の態様は、前記エンドポイントユニットが前記ドームの中心部および少なくとも一箇所以上の縁部に各々形成されていることを特徴とする。
【００８２】
本発明の第１９の態様は、前記チャンバの下部にバイアス電源を印加するバイアス電源部を更に含むことを特徴とする。
【００８３】
上記目的を達成するための、本発明の第２０の態様による半導体製造用プラズマエッチング法は、チャンバ内に載置されたウェハーに光を発射して反射された光を多数の位置で受けて所定の光成分の波長強度を抽出する光成分抽出段階と、前記多数の位置から抽出された光成分の波長強度の比例値を各々算出する比例値算出段階と、前記多数の位置から算出された比例値を比較する比較段階と、前記比較結果により前記チャンバ内に供給されるガスの量を制御する制御段階とを含むことを特徴とする。
【００８４】
本発明の第２１の態様は、前記抽出された光成分の波長強度がＩSiOxとＩCFxとであり、前記算出された比例値がＩSiOx／ＩCFxである場合、前記制御段階は、前記比較結果、比例値が基準値より大きければ前記チャンバ内のＣＦ4ガス供給量が増加するように制御し、前記比較結果、比例値が基準値より小さければ前記チャンバ内のＯ2ガス供給量が増加するように制御することを特徴とする。
【００８５】
上記目的を達成するための、本発明の第２２の態様による半導体製造用プラズマエッチング法は、ウェハーを搭載してプラズマエッチングするためのチャンバと、前記チャンバの上部を密閉するためのドームと、前記ドームの上部に載置されて前記チャンバの内部に電気を供給する４ないし８重コイルと、前記チャンバの下部にバイアス電圧を印加するバイアス電源部とを具備した半導体製造用プラズマエッチング装置のプラズマエッチング法において、前記４ないし８重コイルのうちいずれかに電力ｎのバイアス電源を印加し、前記チャンバの下部に電力ｍのバイアス電源を印加する電源印加段階と、前記印加されたバイアス電源により電磁場を発生させてプラズマを生成するプラズマ生成段階とを含むことを特徴とする。
【００８６】
本発明の第２３の態様は、前記ｍ／ｎが６以上２０以下の範囲を有することを特徴とする。
【００８７】
本発明の第２４の態様は、前記電力ｎが９０〜１００Ｗであり、前記電力ｍは９００〜１０００Ｗであることを特徴とする。
【００８８】
本発明の第２５の態様は、前記プラズマエッチング法においてフォトレジスト選択比はｘ：１であり、前記ｘは６以上であることを特徴とする。
【００８９】
本発明の第２６の態様は、前記プラズマエッチング法においてエッチング率は、前記チャンバ内の圧力が４０〜８０ｍＴでありバイアス電源が１６００Ｗである場合、８０００〜９０００Å／ｍｉｎであることを特徴とする。
【００９０】
本発明の第２７の態様は、前記プラズマエッチング法においてプラズマ密度は、前記チャンバ内部の圧力が４０〜８０ｍＴでありソース電源が１０００Ｗである場合、１ｃｍ3内に４．４０×１０11〜１．０４×１０12であることを特徴とする。
【００９１】
本発明の第２８の態様は、前記プラズマエッチング法において電子粒子の温度は３．０ｅＶ以下であることを特徴とする。
【００９２】
本発明の第２９の態様は、前記プラズマエッチング法においてイオン電流密度が、チャンバ内の圧力が４０〜８０ｍＴでありソース電源が１０００Ｗである場合、１０〜２０ｍＡ／ｃｍ2であることを特徴とする。
【００９３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付した図面を参照して詳細に説明する。
【００９４】
図７は本発明によるプラズマエッチング装置のチャンバを示す断面図であり、図８は本発明によるプラズマエッチング装置の他のチャンバを示す断面図である。そして、図９は図７および図８のチャンバ内のプラズマ密度を示すグラフであり、図１０は本発明によるプラズマエッチング装置のコイルの形状を示す図である。
【００９５】
まず、図７に示したチャンバ６１ａのドーム６２ａの形状は正面から見る時、チャンバ内部に接する面が下方に膨らんでいる。
【００９６】
すなわち、チャンバ６１ａ内に配置されたウェハー６３ａを基準として見る時、ウェハー６３ａの中心部に対応するドーム６２ａの中心部はウェハー６３ａの縁部に対応するドーム６２ａの縁部に比べて下方に膨らんで形成されている。
【００９７】
また、前記ドーム６２ａは、誘電率ε１が９．３〜９．８の範囲内であるアルミナ成分の単一層よりなっているが、単一層でない相異なる誘電率を有する２つ以上の層で形成されることもあり、特に、２層で形成された場合に図８に示したように、チャンバ６１ａ内部に接する下層がアルミナである場合、チャンバ６１ａ外部に接する上層は下層より誘電率がさらに大きい成分で形成することが望ましい。
【００９８】
参考までに、ドーム６２ａの上端に載置される従来のコイルの特性だけを考慮する時、図９に示したように、コイルから発生してチャンバ６１ａ内部に誘導された電磁場によるプラズマの密度▲１▼はウェハーの縁部に比べて中心部でさらに高くなる。
【００９９】
また、本発明によるドーム（図７または図８に図示）の特性だけを考慮する時、ドーム６２ａ、６２ｂの中心部を通過する電磁場の強度が縁部を通過する電磁場の強度より弱くなり、これより発生するプラズマの密度▲２▼はウェハー６３ａ、６３ｂの中心部より縁部でさらに高く現れる。
【０１００】
したがって、従来のコイルに本発明によるドームを結合すれば、それぞれのプラズマ密度▲１▼、▲２▼の特性が結合されるので、従来のコイルおよび本発明によるドームによるプラズマ密度▲３▼はウェハーの中心部および縁部で均一な特性を有する。
【０１０１】
次いで、コイルを４重ないし８重に形成して、高電力の誘導電源が印加される場合に誘導電源を１／４ないし１／８に分けてそれぞれのコイルに印加することによって、コイルのグラウンド、すなわち縁部でより安定的に電磁場発生動作を行える。
【０１０２】
また、コイルに印加される誘導電源の電力範囲が８００〜１５００Ｗであることを勘案すれば、分けられて印加される誘導電源を最大限小さくしながらかつコイル間隔を稠密にしないためには図１０に示したように、６重コイルが最も望ましいといえる。
【０１０３】
図１１は本発明によるプラズマエッチング装置の構成図である。
【０１０４】
プラズマエッチング装置は図示したように、チャンバ６１ｃと状態制御部１００とにより構成される。この時、チャンバ６１ｃはドーム６２ｃ、ウェハー６３ｃ、コイル６４ｃ、エンドポイントユニット６６を具備し、状態制御部１００はＣＣＰ １０１、光成分抽出部１０２、Ｋ算出部１０３、比較部１０４、メモリ部１０５、制御部１０６、ガス供給部１０７およびタイマー部１０８を具備する。ここで、プラズマエッチング装置は図７または図８のドーム６２ａ、６２ｂと図１０に示した６重コイルとを結合して構成できる。
【０１０５】
そして、ドーム６２ｃの中心部位置に細長い管状のエンドポイントユニットと２対のノズルとを貫通させ、２対の各ノズルにはガス流出量を調節するためのそれぞれの弁が備えられるが、エンドポイントユニット６６および２対のノズルの位置がウェハー表面に投影された位置ａは図１２に示したようにウェハー６３ｃの中心部に対応する。
【０１０６】
特に、図１１に示したように、エンドポイントユニット６６の上方および下方に隣接した１対のノズルからはＯ2ガスがチャンバ内部６１ｃに供給され、エンドポイントユニット６６の左方および右方に隣接した１対のノズルからはＣＦ4ガスがチャンバ６１ｃ内部に供給される。
【０１０７】
ここで、エンドポイントユニット６６は図１８に示したように、チャンバ６１ｃ内部に露出される部位を上方に膨らませて形成しても良く、このように形成されたエンドポイントユニット６６から射出された光は、従来に比べて分散されずにウェハー６３ｃ表面に集束される確率が高く、ドーム６２ｃとエンドポイントユニット６６との接触部Ａがはがれ落ちてウェハー６３ｃ表面に蒸着されウェハー６３ｃ上に不純物を導入するという、従来の問題点を解決するのに効果的である。
【０１０８】
ＣＣＤ１０１は、エンドポイントユニット６６を通じてチャンバ６１ｃ内部のウェハー６３ｃに光を照射し、ウェハー６３ｃから反射された光を受けるする。
【０１０９】
光成分抽出部１０２は、ＣＣＤ１０１に入力された光のうちＣＦX（フルオロカーボン系列）とＳｉＯX（シリコン酸化物系列）光成分の波長強度ＩCFx、ＩSiOx（ＩはＩｎｔｅｎｓｉｔｙ）を抽出する。
【０１１０】
比例値算出部１０３は、抽出されたＣＦXとＳｉＯX光成分の波長強度ＩCFx、ＩSiOxの比例値Ｋを算出する。
【０１１１】
比較部１０４は、算出された比例値をメモリ部１０５から判読された基準値Ｋ*と比較する。
【０１１２】
制御部１０６は、比較結果によって２対のガス供給用ノズルに備わったＣＦ4とＯ2用弁のガス供給率（ｒ：ｇａｓ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ、ｒCF4とｒO2）を可変制御し、メモリ部１０５から判読された遊休時間ｔDをタイマー部１０８に更新記憶された現在時刻ｔと比較し、比較結果によって状態制御動作が始まるようにＣＣＤ１０１およびガス供給部１０７を制御する。
【０１１３】
ガス供給部１０７は、制御部１０６により可変制御されたガス供給率によりＣＦ4とＯ2ガスを供給する。
【０１１４】
タイマー部１０８は、現在時刻を更新記憶する。
【０１１５】
以下、図１３を参照して本発明のプラズマエッチング法について説明する。
【０１１６】
図１３は、図１１のプラズマエッチング装置を用いたプラズマエッチング法のフローチャートである。
【０１１７】
まず、制御部１０６はタイマー部１０８から現在時刻ｔを周期的に判読してメモリ部１０５から判読された遊休時間ｔDと比較する（段階Ｓ８０１）。
【０１１８】
通常に、遊休時間は４時間に設定されるが、遊休時間とはチャンバ内部を状態制御せねばならない最小周期を意味する。したがって、最後のエッチング動作が終わった後、遊休時間だけ経過した場合には必ずチャンバ内部を状態制御した後にエッチング動作を行うようにセットされている。
【０１１９】
したがって、比較の結果、現在時刻が遊休時間より短ければ（段階Ｓ８０１）、制御部１０６は状態制御動作を行わずに終了する。
【０１２０】
これとは違って、現在時刻が遊休時間より長いかあるいは同じであれば（段階Ｓ８０１）、制御部１０６はＣＣＤ１０１およびガス供給部１０７の動作が始まるように制御する。
【０１２１】
これにより、ＣＣＤ１０１はエンドポイントユニットを通じてチャンバ内部に光を注入し、注入された光がウェハーから反射された光が再びエンドポイントユニットを通じて受けられる。
【０１２２】
次いで、光成分抽出部１０２はＣＣＤ １０１に入力された光のうちＣＦxとＳｉＯx光成分の波長強度ＩCFx、ＩSiOxを各々抽出し、Ｋ算出部１０３は抽出されたＣＦxとＳｉＯx光成分の波長強度ＩCFx、ＩSiOxの比例値Ｋを算出する（段階Ｓ８０２）。算出される比例値ＫはＩSiOx／ＩCFxである。
【０１２３】
次いで、比較部１０４はメモリ部１０５から判読された基準値Ｋ*を前記算出された比例値Ｋと比較し（段階Ｓ８０３）、比較結果、同一であれば（段階Ｓ８０３の“はい”）状態制御動作を終了し、制御部１０６はタイマー部１０８に記憶された現在時刻ｔを０に初期化し、今後に状態制御動作が行われるまでタイマー部１０８に現在時刻を更新記憶する。
【０１２４】
これに対し、比較の結果、比例値と基準値とが同一でなく（段階Ｓ８０３）比例値が基準値より大きい場合（段階Ｓ８０４）、制御部１０６は比例値と基準値とを同一にするために比例値の分母に該当するガスＣＦ4のガス供給率ｒCF4を増加させて（段階Ｓ８０５）ガス供給部１０７に印加することによってＣＦ4用ノズルによりチャンバ内部にＣＦ4ガスがより多く供給されるように制御する。
【０１２５】
また、比例値が基準値より小さな場合（段階Ｓ８０４）、制御部１０６は比例値と基準値とを同一にするために比例値の分子に該当するガスＯ2のガス供給率ｒO2を増加させて（段階Ｓ８０６）ガス供給部１０７に印加することによって、Ｏ2用ノズルによりチャンバ内部にＯ2ガスがより多く供給されるように制御する。
【０１２６】
このように状態制御動作が終了すれば、制御部１０６は前述した場合と同じくタイマー部１０８を初期化し、今後に状態制御動作が行われるまでタイマー部１０８に現在時刻を更新記憶する。
【０１２７】
図１４は本発明によるプラズマエッチング装置の構成図である。そして、図１５および図１６は図１４のエンドポイントユニットの位置をウェハーに投影して表示した図面であり、図１７は図１４のプラズマエッチング装置を利用したプラズマエッチング法のフローチャートである。
【０１２８】
図１４に示すプラズマエッチング装置は、図７、図８のドームと図１０のコイル、そして図１８のエンドポイントユニットまで備わっていると仮定している。
【０１２９】
上述の実施例ではドームの中心部に一つのエンドポイントユニットを貫通させてドームの中心部のプラズマ密度を均一にする装置および方法を提案したが、本実施例ではドームの中心部と少なくとも一箇所以上のドームの縁部とに上述の実施例と同じエンドポイントユニットを貫通させてドームの中心部だけでなく縁部でもプラズマ密度が均一になるように各々状態制御すると同時に、ドームの中心部と縁部とでのプラズマ密度を互いに比較してドームの中心部と縁部とでのプラズマ密度がを互いに同一にするための構成要素まで含まれている。
【０１３０】
本実施例ではドームの中心部と一つ以上の縁部とにエンドポイントユニットが貫通されたものを提案するが、もちろん貫通されたエンドポイントユニットの四方には２対のノズルが上述の実施例と同一に備わり、２対の各ノズルにはガス供給量を調節するためのそれぞれの弁が備わっている。
【０１３１】
この時、エンドポイントユニットと２対のノズルとの位置がウェハー表面に投影された位置ａ、ｂは図１５に示したようにウェハーの中心部と縁部とに対応する。
【０１３２】
もちろん、本実施例とは違ってドームの中心部と４つの縁部とにエンドポイントユニットと２対のノズルとが備わった場合、これらの位置がウェハー表面に投影された位置ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは図１６に示した通りである。
【０１３３】
本発明による他の実施例に適用されるプラズマエッチング装置は、上述した実施例の状態制御部１００と同様の第１および第２状態制御部２１０、２２０と、第１および第２状態制御部２１０、２２０により算出されたそれぞれの比例値Ｋｃ、Ｋｅの差分値△Ｋを算出する△Ｋ算出部２３０とを含んで構成される。
【０１３４】
第２状態制御部２２０内の制御部（図示せず）は、△Ｋ算出部２３０から入力された差分値がメモリ部１０５から判読された基準差分値△Ｋ*の範囲内かどうかを判断し、判断結果によってドームの縁部を貫通したノズルが属する弁のガス供給率ｒCF4、ｒO2を可変制御してガス供給部（図示せず）に出力し、ガス供給部によりチャンバ内に供給されるＣＦ4またはＯ2ガスの供給量を調節する。
【０１３５】
以下、図１７を参照して本発明によるプラズマエッチング装置の動作について説明する。また、第１および第２状態制御部２１０、２２０内の構成要素を特に図示しないが、図１１の状態制御部１００内の構成要素等と同じ名称を有する構成要素について説明の便宜上、図１１の状態制御部１００内に構成要素の図面符号１０１〜１０８と区別するために各々１０１−１〜１０８−１と１０１−２〜１０８−２として後述する。
【０１３６】
まず、制御部１０６−１、１０６−２はタイマー部１０８−１、１０８−２から現在時刻ｔを周期的に判読してメモリ部１０５−１、１０５−２から判読された遊休時間ｔDと比較する（段階Ｓ８０１）。
【０１３７】
比較の結果、現在時刻が遊休時間より短ければ（段階Ｓ１０１）、制御部１０６−１、１０６−２は状態制御動作を行わずに終了し、現在時刻が遊休時間より長いかあるいは同じであれば（段階Ｓ１０１）、制御部１０６−１、１０６−２はＣＣＤ １０１−１、１０１−２およびガス供給部１０７−１、１０７−２の動作が始まるように制御する。
【０１３８】
これにより、ＣＣＤ １０１−１、１０１−２はエンドポイントユニットを通じてチャンバ内部に光を注入し、注入された光がウェハーから反射されれば反射された光を再びエンドポイントユニットを通じて入力される。
【０１３９】
次いで、光成分抽出部１０２−１、１０２−２はＣＣＤ１０１−１、１０１−２に入力された光のうちＣＦxとＳｉＯx光成分の波長強度ＩCFx、ＩSiOxを各々抽出し、Ｋ算出部１０３−１、１０３−２は抽出されたＣＦxとＳｉＯx光成分の波長強度ＩCFx、ＩSiOxの比例値Ｋｃ、Ｋｅを各々算出する（段階Ｓ１０２）。算出される比例値Ｋｃ、ＫｅはＩSiOx／ＩCFxである。
【０１４０】
このように算出された比例値Ｋｃ、Ｋｅが△Ｋ算出部２３０に入力されれば、△Ｋ算出部２３０は入力された両比例値の差分値△Ｋを算出して（段階Ｓ１０３）第２状態制御部２２０内の制御部１０６−２に印加する。この時、算出される差分値はＫｃ−Ｋｅであると仮定する。
【０１４１】
制御部１０６−２は印加された差分値が、メモリ部１０５−２から判読された基準差分値△Ｋ*の範囲内に含まれるかどうかを判断する（段階Ｓ１０４）。
【０１４２】
判断結果、前記印加された差分値が基準差分値△Ｋ*の範囲内であれば（段階Ｓ１０４）、状態制御動作を終了して制御部１０６−２はタイマー部１０８−１、１０８−２を初期化し、今後に状態制御動作が行われるまでタイマー部１０８−１、１０８−２に現在時刻を更新記憶する。
【０１４３】
これに対し、印加された差分値が基準差分値△Ｋ*の範囲内でなければ（段階Ｓ１０４の“いいえ”）、制御部１０６−２はガス供給率ｒeを変化させて（段階Ｓ１０５）差分値が基準差分値の範囲内に含まれるように制御する。
【０１４４】
すなわち、差分値が基準差分値より大きければＫｃがＫｅより大きいということを意味するので、制御部１０６−２は差分値を基準差分値の範囲内に収めるために、Ｋｅの分母に該当するガスＣＦ4のガス供給率ｒCF4を高めてガス供給部１０７−２に印加することによってＣＦ4用ノズルによりチャンバ内部にＣＦ4ガスがより多く供給されるように制御する。
【０１４５】
また、差分値が基準差分値より小さければＫｃがＫｅより小さいということを意味するので、制御部１０６−２は差分値を基準差分値の範囲内に収めるために、Ｋｅの分子に該当するガスＯ2のガス供給率ｒO2を高めてガス供給部１０７−２に印加することによってＯ2用ノズルによりチャンバ内部にＯ2ガスがより多く供給されるように制御する。
【０１４６】
このように状態制御動作が終了すれば、制御部１０６−２は上述した場合と同じくタイマー部１０８−１、１０８−２を初期化し、今後に状態制御動作が行われるまでタイマー部１０８−１、１０８−２に現在時刻を更新記憶する。
【０１４７】
従来のプラズマ生成方式がＣＣＰ、ＩＣＰであることに対して本発明によるプラズマ生成方式は便宜上適応結合プラズマ（Ａｄａｐｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ；ＡＣＰ）と命名する。
【０１４８】
図１９は、本発明によるプラズマエッチング装置のさらに他のチャンバを示す断面図である。
【０１４９】
本発明による一実施例に適用されるプラズマエッチングシステムは４重ないし８重コイルのうち６重コイル（図１０に図示）が備わり、ソース電源部およびバイアス電源部をいずれも含む。
【０１５０】
図２０は、本発明のプラズマエッチング法のうちＡＣＰ方式によるプラズマ生成方法のフローチャートであり、図２１ないし図２３は、本発明による実施例での特性値を従来の方式（ＩＣＰ方式、ＣＣＰ方式）での特性値と比較して示すグラフである。
【０１５１】
以下、本発明のプラズマエッチング法のうちＡＣＰ方式によるプラズマ生成方法を図２１ないし図２３を参照して説明する。
【０１５２】
まず、ソース電源部はドームの上部に載置されたコイルに９０〜１００Ｗのソース電源を印加し（段階Ｓ３０１）、バイアス電源部はチャンバの下部にマッチングされて９００〜１０００Ｗのバイアス電源を印加する（段階Ｓ３０２）。
【０１５３】
この時、ウェハーのサイズが２００ｍｍである場合、ソース電源は５０〜１０００Ｗ（Ｗ：Ｗａｔｔ）であり、電力ｍは１００〜２５００Ｗの範囲を有する。
【０１５４】
参考までに、ソース電源はチャンバ内に生成されるプラズマ内のイオン密度を決定し、バイアス電源はイオンのエネルギーを決定するが、本実施例ではソース電源とバイアス電源との比率を１：（６〜２０）としてプラズマエッチングシステムの特性値（１．ＰＲ選択比、２．エッチング率、３．プラズマ密度、４．電子粒子の温度、５．イオン電流密度）を最適の状態に維持する。特性値に関する説明は後述する内容でより詳細に言及する。
【０１５５】
次いで、上述のように印加されたソース電源およびバイアス電源により電磁場が発生され（段階Ｓ３０３）、発生され電磁場によりチャンバ内部にはプラズマが生成される。
【０１５６】
このようにプラズマが生成されたプラズマエッチングシステムの５つの特性値について順次説明すれば次の通りである。
【０１５７】
（１）ＰＲ選択比
ＡＣＰ方式による本実施例においてＰＲ選択比はｘ：１であり、ｘは６以上である。
【０１５８】
ＰＲ選択比は大きいほど望ましいが、ＩＣＰ方式によるプラズマエッチング装置はＰＲ選択比が３：１より小さい一方、ＣＣＰ方式によるプラズマエッチング装置はＰＲ選択比が３：１〜６：１でＰＲ選択比においてＣＣＰ方式がより望ましいが、本発明によるＡＣＰ方式はＣＣＰ方式よりさらに優秀である。
【０１５９】
（２）エッチング率
ＡＣＰ方式による本実施例において、エッチング率はチャンバ内の圧力が４０〜８０ｍＴであり、バイアス電源が１６００Ｗである場合に８０００〜９０００Å／ｍｉｎであり、前記圧力に比例する。
【０１６０】
エッチング率は大きいほど望ましいが、ＩＣＰ方式によるプラズマエッチング装置はチャンバ内の圧力が４０〜８０ｍＴである場合に４０００〜５０００Å／ｍｉｎの値を有して圧力に反比例する一方、ＣＣＰ方式によるプラズマエッチング装置は、チャンバ内の圧力が４０〜８０ｍＴである場合、バイアス電源を１６００Ｗまで増加させれば８０００〜９０００Å／ｍｉｎの値を有しながら圧力に比例して従来にはＩＣＰ方式に比べてＣＣＰ方式がさらに望ましい。
【０１６１】
そして、本発明によるＡＣＰ方式もＣＣＰ方式にさらに近接した優秀な特性を有する。
【０１６２】
（３）プラズマ密度
以下、図２１を参照のこと。ＡＣＰ方式による本実施例においてプラズマ密度はチャンバ内の圧力が４０〜８０ｍＴであり、ソース電源が１０００Ｗである場合、プラズマ密度は１ｃｍ3内に４．４０×１０11〜１．０４×１０12の値を有し、特に圧力が３０ｍＴである場合に約５．４０×１０11の値を有する。
【０１６３】
チャンバ内の圧力が高いほどプラズマ密度は高いことが望ましいが、ＩＣＰ方式によるプラズマエッチングシステムでは、チャンバ内部の圧力が３０ｍＴである場合にソース電源が１０００Ｗであればプラズマ密度が約２．４０×１０11ｃｍ-3であり、ソース電源が２８００Ｗであれば約１０12ｃｍ-3であり、圧力が高まるにつれてプラズマ密度が大幅上昇するのに対し、ＣＣＰ方式によるプラズマエッチングシステムでは、チャンバ内部の圧力が３０ｍＴである場合にプラズマ密度が約３．２０×１０10ｃｍ-3であり、圧力が高まるにつれてプラズマ密度がわずかに上昇する。
【０１６４】
したがって、プラズマ密度においてはＣＣＰ方式に比べてＩＣＰ方式がさらに望ましいが、本発明によるＡＣＰ方式はＣＣＰ方式よりはＩＣＰ方式にさらに近接した優秀な特性を有する。
【０１６５】
（４）電子粒子の温度
以下、図２２を参照のこと。ＡＣＰ方式による本実施例において電子粒子の温度はチャンバ内の圧力が４０〜８０ｍＴである場合に２．０〜２．５ｅＶの値を有し、特に圧力が３０ｍＴである場合に約２．３ｅＶの値を有する。また、チャンバ内の圧力に関係なく３．０ｅＶ以下の値を有する。
【０１６６】
電子粒子の温度は低いほど望ましいが、チャンバ内の圧力が３０ｍＴである場合に電子粒子の温度はＩＣＰ方式およびＣＣＰ方式によるプラズマエッチング装置でいずれも約４．０ｅＶとなる。
【０１６７】
したがって、電子粒子の温度においてはＩＣＰ方式とＣＣＰ方式とが類似した特性を有するに反し、本発明によるＡＣＰ方式はＩＣＰ方式やＣＣＰ方式より優秀な特性を有する。
【０１６８】
（５）イオン電流密度
以下、図２３を参照のこと。ＡＣＰ方式による本実施例においてイオン電流密度はチャンバ内の圧力が４０〜８０ｍＴであり、ソース電源が１０００Ｗである場合に１０〜２０ｍＡ／ｃｍ2の値を有し、特に圧力が３０ｍＴである場合に１１ｍＡ／ｃｍ2の値を有する。
【０１６９】
イオン電流密度は大きいほど望ましいが、ＩＣＰ方式およびＣＣＰ方式によるプラズマエッチングシステムいずれもチャンバ内の圧力が３０ｍＴである場合に約１ｍＡ／ｃｍ2であって、ＩＣＰ方式がＣＣＰ方式に比べて少し高いことが分かるが、両方式による場合にいずれも、チャンバ内の圧力を高めてもあまり増加しないことが分かる。
【０１７０】
したがって、イオン電流密度においてもＩＣＰ方式とＣＣＰ方式とが類似した特性を有するに対し、本発明によるＡＣＰ方式はＩＣＰ方式やＣＣＰ方式より優秀な特性を有することが分かる。
【０１７１】
また、本発明の実施例はウェハーのサイズおよびエッチング種類に関係なく同様に適用できるが、特にウェハーのサイズが８インチおよび１２インチである場合と、ウェハーの組成物によるエッチング種類、すなわち、酸化物エッチング、ポリエッチング、メタルエッチングにも適用できることはもちろんである。
【０１７２】
以上の本発明は上述の実施例により限定されず、当業者により多様な変形および変更ができ、これは特許請求の範囲で定義される本発明の趣旨および範囲に含まれる。
【０１７３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明はプラズマエッチング装置のうちチャンバ内のプラズマ密度を均一にする効果がある。
【０１７４】
また、本発明はプラズマエッチング装置のうちドームの上端に載置されるコイルにアーキングが発生しないようにして、より安定的に電磁場を発生させる効果がある。
【０１７５】
また、本発明はプラズマエッチング装置に結合される装置のうちエンドポイントユニットとドームとの接触部が落ちてウェハーに不純物を形成しないようにする効果がある。
【０１７６】
また、本発明はプラズマエッチング装置の特性値のうちＰＲ選択比を改善することによって高いＰＲ選択比を必要とする難解な工程にも使用できる効果がある。
【０１７７】
また、本発明はプラズマエッチング装置の特性値のうちエッチング率を改善することによって生産性を改善する効果がある。
【０１７８】
また、本発明はプラズマエッチング装置の特性値のうちプラズマ密度を改善することによって従来のＩＣＰ方式やＣＣＰ方式にはできなかった難解な工程を短時間内に効果的にエッチングする効果がある。
【０１７９】
また、本発明はプラズマエッチング装置の特性値のうち電子粒子の温度を改善することによってプラズマによるウェハー損傷を最小化して窮極的に収率を改善する効果がある。
【０１８０】
また、本発明はプラズマエッチング装置の特性値のうちイオン電流密度を改善することによって低電力で効果的なエッチングを行う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＩＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置のチャンバを示す断面図である。
【図２】従来のＩＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置のチャンバを示す断面図である。
【図３】図１および図２に示したコイルの形状を示すコイルの構成図である。
【図４】図１および図２に示したコイルの形状を示すコイルの構成図である。
【図５】従来のＣＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置のチャンバを示す断面図である。
【図６】従来のＣＣＰエッチング法によるプラズマエッチング装置の構成図である。
【図７】本発明によるプラズマエッチング装置のチャンバを示す断面図である。
【図８】本発明によるプラズマエッチング装置の他のチャンバを示す断面図である。
【図９】図７および図８のチャンバ内のプラズマ密度を示すグラフである。
【図１０】本発明によるプラズマエッチング装置のコイルの形状を示す図面である。
【図１１】本発明によるプラズマエッチング装置の構成を示す構成図である。
【図１２】図１１のエンドポイントユニットの位置をウェハーに投影して表示した図面である。
【図１３】図１１のプラズマエッチング装置を利用したプラズマエッチング法のフローチャートである。
【図１４】本発明によるプラズマエッチング装置の構成図である。
【図１５】図１４のエンドポイントユニットの位置をウェハーに投影して表示した図面である。
【図１６】図１４のエンドポイントユニットの位置をウェハーに投影して表示した図面である。
【図１７】図１４のプラズマエッチング装置を利用したプラズマエッチング法のフローチャートである。
【図１８】本発明のプラズマエッチング装置に使われたエンドポイントユニットの形状を示す断面図である。
【図１９】本発明によるプラズマエッチング装置のさらに他のチャンバを示す断面図である。
【図２０】本発明のプラズマエッチング法においてＡＣＰ方式によるプラズマ生成方法のフローチャートである。
【図２１】本発明による実施例での特性値を従来の方式（ＩＣＰ方式、ＣＣＰ方式）での特性値と比較して示すグラフである。
【図２２】本発明による実施例での特性値を従来の方式（ＩＣＰ方式、ＣＣＰ方式）での特性値と比較して示すグラフである。
【図２３】本発明による実施例での特性値を従来の方式（ＩＣＰ方式、ＣＣＰ方式）での特性値と比較して示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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