(57)【要約】【課題】エッチング対象層の厚さ寸法がパターン寸法に対して大きく、且つパターンが微細である場合であってもエッチング処理の終点検出の精度を向上させることができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することである。【解決手段】本実施の形態によれば、内部にプラズマ発生領域を有し、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、前記プラズマ発生領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、前記プラズマ発生領域に電磁エネルギーを供給することでプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、前記処理容器の内部に設けられた被処理物を載置する載置部と、前記載置部上に設けられた周辺部材と、前記周辺部材の、前記プラズマ発生領域に面する位置に設けられた終点検出板とを有することを特徴としたプラズマ処理装置が提供される。【選択図】  図５
2013207210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にプラズマ発生領域を有し、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、
前記プラズマ発生領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、
前記プラズマ発生領域に電磁エネルギーを供給することでプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、
前記処理容器の内部に設けられた、被処理物を載置する載置部と、
前記載置部上に設けられた周辺部材と、
前記周辺部材の、前記プラズマ発生領域に面する位置に設けられた終点検出板とを
有することを特徴としたプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記周辺部材は被処理物周縁を囲むフォーカスリングであることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記処理容器には、前記終点検出板のプラズマ発生領域に面する面に検出光を入射させ、前記終点検出板からの反射光に基づいてエッチング処理の終点を検出する終点検出部が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記処理容器には、前記終点検出板の載置台に面する面に検出光を入射させ、前記終点検出板から反射した検出光に基づいてエッチング処理の終点を検出する終点検出部が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記終点検出板は、前記被処理物と同一の材料であることを特徴とする請求項１〜４記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記終点検出板の主面の高さは、前記被処理物の主面と同一の高さであることを特徴とする請求項１〜５記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記終点検出板の厚み寸法Ｈと、前記被処理物の厚み寸法Ｔと、前記被処理物のエッチング深さＥと、が以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜６記載のプラズマ処理装置。
【数３】
2013207210.tif 000005
【請求項８】
大気よりも減圧された雰囲気においてプラズマを発生させ、前記プラズマに向けて供給されたプロセスガスを励起させてプラズマ生成物を生成し、前記プラズマ生成物を用いて被処理物に対するエッチング処理を行うプラズマ処理方法であって、
前記載置台上に設けられた周辺部材の、前記プラズマに面する位置に設けられた終点検出板からの干渉光を終点検出部によって検出する工程と、
前記干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出する工程と、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置、フラットパネルディスプレイ、フォトマスクなどの製造においては、エッチング処理によりパターンを形成する際に、パターン形成の終了、すなわちエッチング処理の終点検出が行われている。
【０００３】
この様なエッチング処理の終点検出においては、エッチング対象の基板に検出光を入射させ、反射する干渉光の強度をモニタすることで、エッチング終点を検出している（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されているような技術を用いるものとすれば、エッチング対象層の厚さ寸法がパターン寸法に対して大きく、且つパターンが微細である場合に、エッチング処理の終点検出の精度が著しく低下するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１９５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、エッチング対象層の厚さ寸法がパターン寸法に対して大きく、且つパターンが微細である場合であっても、エッチング処理の終点検出の精度を向上させることができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施の形態によれば、内部にプラズマ発生領域を有し、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、前記プラズマ発生領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、前記プラズマ発生領域に電磁エネルギーを供給することでプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、前記処理容器の内部に設けられた被処理物を載置する載置部と、前記載置台上に設けられた周辺部材と、前記周辺部材の、前記プラズマ発生領域に面する位置に設けられた終点検出板とを有することを特徴としたプラズマ処理装置が提供される。
【０００８】
また、本実施の他の形態によれば、大気よりも減圧された雰囲気においてプラズマを発生させ、前記プラズマに向けて供給されたプロセスガスを励起させてプラズマ生成物を生成し、前記プラズマ生成物を用いて被処理物に対するエッチング処理を行うプラズマ処理方法であって、前記載置台上に設けられた周辺部材の、前記プラズマに面する位置に設けられた終点検出板からの干渉光を終点検出部によって検出する工程と、前記干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出する工程と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、エッチング対象層の厚さ寸法がパターン寸法に対して大きく、且つエッチング対象のパターンが微細である場合であっても、エッチング処理の終点検出の精度を向上させることができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係るプラズマ処理装置を例示するための模式断面図
【図２】図１における終点検出部を示す模式図
【図３】比較例におけるエンドポイントの検出方法に係る模式図
【図４】反射光Ｌ２の強度の変化を模式的に表した図
【図５】第１の実施形態におけるエンドポイントの検出方法に係る模式断面図
【図６】第２の実施形態に係るプラズマ処理方法を例示するための模式断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。なお、本明細書においての「パターン寸法」とはエッチング対象層のエッチング深さを指す。
［第１の実施形態］
ここでは一例として、位相シフトマスクを製造する際に用いることができる基板の製造装置について説明する。
【００１２】
図１は、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置を例示するための模式断面図である。
【００１３】
プラズマ処理装置は、処理容器１と、ガス供給部２と、プラズマ発生部３と、減圧部８を備えている。
【００１４】
処理容器１は、減圧雰囲気を維持可能なように密閉された容器である。被処理物Ｗは、処理容器１内に設けられた電極４に載置され、プラズマ発生領域Ｐに発生するプラズマで生成されたプラズマ生成物によってエッチング処理が行われる。また本実施形態では、電極４が被処理物Ｗを載置する載置部となり、プッシャーピンなどの保持器具（図示せず）を備えることができる。電極４は台座４ａの上に設けられ、その周縁には絶縁リング４ｂが設けられている。
【００１５】
ガス供給部２は、処理容器１の天井または側壁に設けられたガス供給口２ａを介して、処理ガスを処理容器１内のプラズマ発生領域Ｐに導入する。処理ガスは、フッ素が含まれるガスなどとすることができる。フッ素を含むガスとしては、例えば、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６などやこれらの混合ガスを例示することができる。
【００１６】
電極４には、キャパシタ５ｃを介して高周波電源５ａが接続されている。電極４の側壁は絶縁リング４ｂで囲まれており、処理容器１の壁と同様に絶縁されている。つまり、高周波電源５ａ、電極４、処理容器１の壁とで容量結合電極を構成する。
【００１７】
処理容器１外の天井部にはコイル２０が設けられ、コイル２０にはキャパシタ５ｄを介して高周波電源５ｂが接続されている。コイル２０は、高周波電源５ｂより印加された高周波から電磁場を励起し、誘電体窓６を介して処理容器１内に電磁場を導入する。つまり、高周波電源５ｂとコイル２０とで誘導結合電極を構成する。このように、本実施形態におけるプラズマ処理装置は、容量結合電極と誘導結合電極とを有する２周波プラズマエッチング装置である。
【００１８】
また、本実施形態において、高周波電源５ａ、電極４、コイル２０、処理容器１の壁、高周波電源５ｂ、誘電体窓６は、プラズマ発生部３を構成する。
【００１９】
高周波電源５ａは、１００ＫＨｚ〜１００ＭＨｚ程度の周波数を有し、キャパシタを介して１ＫＷ程度の高周波電力を電極４に印加するものとすることができる。
【００２０】
高周波電源５ｂは、１００ＫＨｚ〜１００ＭＨｚ程度の周波数を有し、キャパシタを介して２００Ｗ程度の高周波電力をコイル２０に印加するものとすることができる。
【００２１】
処理容器１の側壁には、被処理物Ｗを処理容器１内に搬入・搬出する搬入搬出口９が設けられている。搬入搬出口９には、ゲートバルブ９ａが設けられている。ゲートバルブ９ａは扉９ｂを有し、ゲート開閉機構（図示せず）によって扉９ｂを開閉することによって、搬入搬出口９を開放・閉鎖する。扉９ｂにはＯリングなどの封止部材９ｃが備えられ、搬入搬出口９を扉９ｂで閉鎖したときに、搬入搬出口９と扉９ｂの接触面を封止することができる。
【００２２】
処理容器１内の底部付近には排気口８ａが設けられ、圧力制御部８ｂを介して減圧部８に接続されている。減圧部８は圧力制御部８ｂによって処理容器１内の圧力を制御しつつ排気を行い、処理容器１内部の圧力が所定の圧力になるまで減圧する。
【００２３】
処理容器１内には、プラズマを発生させる空間を区切るシャッター（図示せず）を設けてもよい。この場合、処理中に、プラズマを発生させる空間がシャッターで覆われることにより、処理容器１内壁へのプラズマダメージや、処理中に発生する副生成物の付着を抑制することができる。また、搬入搬出口９を開放する際に、プラズマを発生させる空間がシャッターで覆われることにより、外部からパーティクルがプラズマを発生させる空間に侵入することを抑制することができる。
【００２４】
電極４の上端周縁部には、被処理物Ｗを囲むようにフォーカスリング７が配置されている。フォーカスリング７の内周形状は、被処理物Ｗの外周形状に適合すればよく、フォーカスリング７を平面視したときの形状は、例えば環状や四角枠状などが考えられる。このフォーカスリング７は反応性イオンを引き寄せない絶縁性の材質からなり、反応性イオンを内側の被処理物Ｗに効果的に入射せしめる。また、本実施形態では、フォーカスリング７が、被処理物Ｗ周縁に設けられた周辺部材となる。また、フォーカスリング７は、終点検出板１０を保持するための保持部７ａを有する。
【００２５】
終点検出板１０は、フォーカスリング７の保持部７ａに対して着脱自在に設けられ、フォーカスリング７上のプラズマ発生領域Ｐに面する位置に設けるものとすることができる。終点検出板１０は、被処理物Ｗのエッチング対象層と同一の材料とすることができる。例えば、被処理物Ｗのエッチング対象層が透光性を有する材料のとき、終点検出板１０も透光性を有する材料とすることができる。
【００２６】
つまり、被処理物Ｗのエッチング対象層がエッチングされているとき、終点検出板１０も同様にエッチングされていることになる。終点検出板１０については後に詳述する。
【００２７】
次に終点検出部１１について、図２を用いてさらに例示する。
【００２８】
終点検出部１１は、終点検出板１０の主面（図１に例示したものの場合には、プラズマを生成させる領域に面する側の面）に対して検出光を入射させ、反射光の強度変化を測定することにより、終点検出板１０のエッチング深さを検出する。
【００２９】
終点検出部１１には、検出窓１２、光源１３、分光部１４、制御部１５が設けられている。
【００３０】
検出窓１２は透光性を有する材料で構成され、光源１３からの検出光Ｌ３と、終点検出板１０より反射した反射光Ｌ４を通過させることができる。検出窓１２は１つに限らず、検出光Ｌ３を通過させる検出窓１２と、反射光Ｌ４を通過させる検出窓１２とに分けて２つ設けるものとしてもよい。
【００３１】
光源１３は検出光Ｌ３を出射する。検出光Ｌ３は例えば波長が４００ｎｍ以下の光、例えば紫外線とすることができる。光源１３としては、紫外線領域の中でも強い光量が得られる水銀キセノンランプなどを例示することができる。
【００３２】
分光部１４は、入射した反射光Ｌ４から特定の波長の光を分離する。光源１３から出射する検出光Ｌ３の波長はノイズが入り、単一波長とすることが難しい場合がある。その様な場合には、分光部１４により特定の波長の光を分離するようにすれば、終点検出の精度を向上させることができる。なお、分光部１４は必ずしも必要ではなく、必要に応じて設けるようにすればよい。
【００３３】
制御部１５は、分光部１４を介して入射された反射光Ｌ４ａの強度変化をモニタし、モニタした反射光Ｌ４ａの強度と予め記憶された閾値と比較し、比較結果を、製造装置の動作を制御するプロセス制御部１６に送る。
【００３４】
プロセス制御部１６は、この比較結果に基づいて製造装置におけるエッチング処理を終了させる。たとえば、閾値より反射光Ｌ４ａの強度が下回れば、エッチング終点と判断し、エッチング処理を終了させる。また、プロセス制御部１６は、制御部１５を制御して、終点検出部１１における検出の開始や検出の終了などを行うようにすることもできる。なお、プロセス制御部１６は、製造装置に設けられた各要素の動作を制御するようにすることもできる。
【００３５】
また終点検出部１１には、検出光Ｌ４やＬ４ａを制御部１５に伝送する光ファイバーなどの伝送部や、検出光Ｌ３を検出点に集光するレンズなどの他の光学要素を設けることができる。
【００３６】
次に、エッチング処理の終点に関する情報（以下「エンドポイント」ともいう。）の検出について例示する。
【００３７】
図３は、比較例におけるエンドポイントの検出方法に係る模式図である。
【００３８】
被処理物Ｗには、透光部２０１、遮光部２０２、レジスト２０３が層状に重なって設けられている。透光部２０１は、例えば石英などの光を透過する材料で構成されている。また、遮光部２０２は例えば酸化クロム（ＣｒＯ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、珪素モリブデン（ＭｏＳｉ）などの光を遮光する材料から構成されている。
【００３９】
レジスト２０３、遮光部２０２には、既存のプラズマエッチング方法で開口部が形成されている。そして、透光部２０１において、遮光部２０２の開口部２０２ａに対応する部分が所望の深さになるまでエッチングされる場合を例示している。
【００４０】
ここで、透光部２０１をエッチング対象層とした場合のエンドポイントの検出方法を例示する。
【００４１】
図３に示す比較例においては、透光部２０１に対して光源１３から検出光Ｌ１を照射し、透光部２０１の表面からの反射光Ｌ２１と、透光部２０１の底面からの反射光Ｌ２２とによる干渉光である反射光Ｌ２の強度の変化とエッチング量との関係を求めることにより、エンドポイントを演算している。
【００４２】
図４は反射光Ｌ２の強度の変化を模式的に表した図である。
【００４３】
図４において、反射光Ｌ２の一周期Ｔの間にエッチングされる量Ａは以下の式で求めることができる。
【００４４】
ここで、Ｓは検出光Ｌ１の波長、ｎはエッチング対象層の屈折率である。
【００４５】
【数１】
2013207210.tif 000003
次に、反射光Ｌ２の一周期Ｔにおける処理時間と、エッチングされる量Ａとからエッチングレートを求める。そして、求められたエッチングレートと、所望のエッチング深さとからエッチング処理に要する時間、すなわち、エンドポイントを求めることができる。
【００４６】
その後プロセスを制御するプロセス制御部１６やオペレーターなどが、求められたエッチング処理の終点に基づいて、プラズマ処理装置における処理を終了させる。
【００４７】
このように、比較例においては、エッチング対象層（透光部２０１）の底部からの反射光Ｌ２２と、表面からの反射光Ｌ２１との干渉光である反射光Ｌ２を得る。そして反射光Ｌ２の強度の変化からエッチングされる量Ａを求めて、エッチングレートを演算し、さらに所望のエッチング処理に要する時間、すなわち、エンドポイントを検出している。
【００４８】
ところで、エッチング対象層は、その厚み寸法が大きく、且つパターンが微細である場合がある。例えば、石英基板をエッチング対象層として微細なパターンを形成する場合は、石英基板の厚み寸法がエッチング対象層の厚み寸法となるため、その厚み寸法は大きい反面、エッチング深さは小さいものとなる。このようなエッチング対象層のエンドポイントを検出するとき、エッチング対象層内を通過する検出光Ｌ１２の光が長くなるため、エッチング対象層の中で吸収され減衰しやすい。その結果、反射光Ｌ１２の強度が低くなり、反射光Ｌ１１と反射光Ｌ１２との干渉光である反射光Ｌ２がとりにくくなるため、精密な検出が困難となることがある。その結果、エッチング中にリアルタイムでのエンドポイントを検出することが困難となる。
【００４９】
また、エッチング対象層の中で検出光Ｌ１が吸収されないように、例えば波長の長さを考慮した場合、検出光Ｌ１の波長は、エッチング深さとエッチング対象層の厚さ寸法の差に依存して決定する必要がある。しかし、用途に応じてエッチング対象層のパターンサイズやパターンデザインを異ならせる場合、検出光Ｌ１の波長をそれぞれに応じて決定しなければならず、生産性が低下する。
【００５０】
ここで、図５を用いて、第１の実施形態におけるエンドポイントの検出方法を例示する。  
図５は第１の実施例におけるエンドポイントの検出方法に係る模式断面図である。
【００５１】
終点検出板１０は、被処理物Ｗの周辺部材上のプラズマ発生領域Ｐに面する位置に設けるものとすることができる。なお、本実施例においてはフォーカスリング７を周辺部材とする。
【００５２】
終点検出板１０は、被処理物Ｗのエッチング対象層と同一の材料とすることができる。
【００５３】
つまり、被処理物Ｗのエッチング対象層がエッチングされているとき、終点検出板１０も同様にエッチングされていることになる。換言すると、終点検出板１０のエッチング量をモニタすることで、間接的に被処理物Ｗのエッチング対象層のエッチング量を検出することができる。その結果、終点検出板１０のエッチング深さが所定の深さに達したと検出したところで、被処理物Ｗのエッチング対象層のエッチング終点とすることができる。
【００５４】
本実施例においては、終点検出板１０に対して光源１３から検出光Ｌ３を照射し、透光部２０１の表面からの反射光Ｌ４１と、透光部２０１の底面からの反射光Ｌ４２とによる干渉光である反射光Ｌ４の強度の変化をモニタすることにより、透光部２０１のエンドポイントを検出している。
【００５５】
終点検出板１０の厚み寸法はエッチング対象層の厚み寸法に対してごく小さいため、終点検出板１０の底面からの反射光Ｌ４２は光路が短くなり、減衰しにくくなる。その結果、反射光Ｌ４１と反射光Ｌ４２との干渉光である反射光Ｌ４を検出しやすくなり、精度の高いエンドポイント検出を行うことができる。その結果、比較例のように、演算によってエッチングレートからエンドポイントを求めずとも、エッチング中にリアルタイムでエンドポイントを検出することが可能となる。
【００５６】
このように、本実施例のプラズマ処理装置においては、終点検出板１０を被処理物Ｗの周辺部材上に設けることで、被処理物Ｗのエッチング終点をリアルタイムに検出することができる。
【００５７】
また、用途に応じてエッチング対象物のパターンサイズやパターンデザインを異ならせる場合でも、終点検出板１０の厚み寸法Ｈは常に一定なので、検出光Ｌ３の波長は変更する必要がない。そのため、生産性が向上する。
【００５８】
ここで、終点検出板１０の厚み寸法Ｈは、エッチング対象層のエッチング深さよりも大きい必要があるが、エッチング対象層の厚み寸法よりは小さくすることができる。
【００５９】
つまり、終点検出板１０の厚み寸法Ｈと、前記被処理物Ｗの厚み寸法Ｔと、前記被処理物Ｗのエッチング深さＥと、が以下の式を満たすことができる。
【００６０】
【数２】
2013207210.tif 000004
［数２］を満たすものであれば、終点検出板１０の厚み寸法Ｈはいかなる値も適用可能である。ただし、後述するように、終点検出板１０の厚み寸法Ｈは、終点検出板１０に対するエッチング条件に影響を及ぼさないような厚み寸法とすることができる。例えば、６ｍｍの石英基板がエッチング対象層であり、そのエッチング深さが１６８ｎｍと微細である場合、終点検出板１０は１ｍｍ以下１６８ｎｍ以上の石英板を用いることができる。さらに、メンテナンス性を考慮すると、エッチング処理によって消耗した終点検出板１０の取替えはできるだけ少なくしたほうがよく、厚み寸法Ｈは、例えばエッチング深さＥの整数倍とすることができる。
【００６１】
ここで、終点検出板１０に対するエッチング条件と、被処理物Ｗのエッチング対象層に対するエッチング条件とは、可能な限り同様の条件とすることが好ましい。
【００６２】
そのため、終点検出板１０の主面の高さは、エッチング対象層の主面の高さとほぼ同一の高さとすることができる。この場合、プラズマを生成させる領域から両者の主面上への距離をほぼ同じとすることができるので、プラズマ生成物の失活や反応速度がほぼ同じとみなすことができる。その結果、終点検出板１０に対するエッチング条件と、被処理物Ｗのエッチング対象層に対するエッチング条件とを、同等にすることができる。
【００６３】
また、終点検出板１０の温度条件と、エッチング対象層の温度条件は同様のものとすることが考えられる。例えば、終点検出板１０を設けた周辺部材に小型のヒーターや冷媒流路などの温度制御機構を配置して、エッチング対象層の温度条件と同等になるように温度制御を行うことができる。
【００６４】
また、終点検出板１０の主面におけるプラズマ密度と、エッチング対象層の主面におけるプラズマ密度とが同等になるように、終点検出板１０は可能なかぎり被処理物Ｗに近づけるように配置されることが好ましい。例えば、終点検出板１０を有する周辺部材をフォーカスリング７とした場合、フォーカスリング７を平面視したときの幅の２分の１よりも被処理物Ｗ側に終点検出板１０を配置することができる。
【００６５】
また、終点検出板１０を有する周辺部材は、被処理物Ｗが載置される電極４と同じ電極４上に載置されるものとすることができる。例えば、本実施例のように、周辺部材をフォーカスリング７とすることができる。フォーカスリング７は、被処理物Ｗが載置された電極４上と同じ電極４上に設置されているため、フォーカスリング７に設けられた終点検出板１０におけるプラズマ密度分布や温度分布などのエッチング条件は、被処理物Ｗのエッチング対象層におけるエッチング条件と同等のものとすることができる。
【００６６】
以上のように、終点検出板１０に対するエッチング条件と、被処理物Ｗのエッチング対象層に対するエッチング条件を同様のものとすれば、間接的であっても終点検出板１０をエッチング対象層のエンドポイント測定点として精度が高いエンドポイント検出を行うことができる。
【００６７】
さらに、終点検出板１０の数は一つに限らず、周辺部材上に複数配置するようにすれば、複数の終点検出板１０の各々から検出されたエッチングレートの分布に基づいて、被処理物Ｗ上のエッチング均一性を測定することができる。
【００６８】
本実施の形態によれば、エッチング対象層の厚さ寸法が大きく、且つパターンが微細である場合であってもエッチング処理の終点検出の精度を向上させることができる。
［第２の実施形態］
以下、図６を用いて第２の実施形態に係るプラズマ処理方法について例示する。
【００６９】
図６は、第２の実施形態に係るプラズマ処理方法を例示するための模式断面図である。
【００７０】
ここでは、一例として、位相シフトマスクを製造する場合について例示をする。
【００７１】
まず、透光部２０１と遮光部２０２を有する被処理物Ｗを用意する。透光部２０１は、例えば石英などの光を透過する材料で構成されている。また、遮光部２０２は例えば酸化クロム（ＣｒＯ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、珪素モリブデン（ＭｏＳｉ）などの光を遮光する材料から構成されている。
【００７２】
図６（ａ）のように、遮光部２０２の表面には、エッチングマスクとなるパターニングされたレジスト２０３が形成されている。レジストのパターニングは、既存の方法によって行われる。このとき、レジストの開口部２０３ａには遮光部２０２が露出している。
【００７３】
次に図６（ｂ）のように、第１のエッチング処理により、レジスト２０３のパターンの開口部２０３ａに対応して、遮光部２０２にパターンを形成する。第１のエッチング処理は、プラズマ処理によって行うことができる。使用する処理ガスは、遮光部２０２の材料が反応しやすいガス、例えば、Ｃｌ２、ＨＣｌ、ＣＣｌ４などの塩素系のガス、または他のガスとの混合ガスとすることができる。
【００７４】
第１のエッチング処理によって遮光部２０２にパターンが形成される。このとき、遮光部の開口部２０２ａには透光部２０１の表面が露出している。
【００７５】
そして図６（ｃ）のように、第２のエッチング処理により、遮光部の開口部２０２ａに対応して、透光部２０１にパターンを形成する。第２のエッチング処理も、プラズマエッチング処理によって行うことができる。使用する処理ガスは、透光部２０１の材料が反応しやすく、遮光部２０２の材料が反応しにくいガス、例えばＣＦ４やＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６などのフッ素系のガス、または他のガスとの混合ガスとすることができる。
【００７６】
第２のエッチング処理において、第１の実施例において例示した終点検出部１１によるエンドポイント検出を行うことができる。
【００７７】
例えば、終点検出板１０に対して光源１３から検出光Ｌ３を照射し、透光部２０１の表面からの反射光Ｌ４１と、透光部２０１の底面からの反射光Ｌ４２とによる干渉光である反射光Ｌ４の強度の変化をモニタすることにより、透光部２０１のエンドポイントを検出している。なお、透光部２０１のエンドポイントを高精度で検出するためには、前述したように、第２のエッチング処理において、透光部２０１に対する条件と同等の条件で終点検出板１０に対して処理が開始されるようにすることが好ましい。そのため、第１のエッチング処理においては、終点検出板１０がエッチング処理されないように、終点検出板１０に絶縁体のカバーを設けたり、あるいは、第１のエッチング処理中は終点検出板１０を外し、第２のエッチング処理において取り付けるようにしてもよい。
【００７８】
このように、本実施例のプラズマ処理装置においては、終点検出板１０を被処理物Ｗの周辺部材上に設けることで、被処理物Ｗのエッチング終点をリアルタイムに検出することができる。
【００７９】
また、用途に応じてエッチング対象物のパターンサイズやパターンデザインを異ならせる場合でも、終点検出板１０の厚み寸法Ｈは常に一定なので、検出光Ｌ３の波長は変更する必要がない。そのため、生産性が向上する。
【００８０】
上述のように、第２のエッチング処理のエンドポイントを検出した後、図６（ｄ）のように、レジスト２０３を既存のアッシング方法によって除去する。例えば、薬剤を用いるウェットアッシングや、プラズマを用いるドライアッシングなどの方法である。
【００８１】
以上のようにして位相マスクを製造することができる。
【００８２】
本実施の形態によれば、エッチング対象層の厚さ寸法が大きく、且つパターンが微細である場合であってもエッチング処理の終点検出の精度を向上させることができる。
【００８３】
以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるも
のではない。
【００８４】
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を
行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の特徴
を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
【００８５】
例えば、プラズマ処理装置や被処理物Ｗなどが備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００８６】
例えば、終点検出部１１は、終点検出板１０の裏面から検出光を入射させて、終点検出を行うようにしてもよい。この場合、周辺部材であるフォーカスリング７内部に入射光及び反射光の伝送路や光源１３を設け、終点検出板１０の主面から反射する反射光と、終点検出板１０の裏面から反射する反射光との干渉光である反射光を検出するようにすることができる。
【００８７】
また、終点検出板１０は被処理物Ｗのエッチング処理中常にプラズマに曝されている必要はない。例えば、エンドポイントを検出するエッチング対象層ではない他の層をエッチング処理している最中においては、終点検出板１０上に周辺部材と同じ材料の絶縁体のカバーを被せ、エッチング対象層のエッチング処理開始時にカバーを外して終点検出板１０をプラズマに曝すことができる。
【００８８】
もしくは、エンドポイントを検出するエッチング対象層ではない他の層をエッチング処理している最中においては、保持部７ａに終点検出板１０の代わりに周辺部材と同じ材料のチップを嵌めておき、エンドポイントを検出するエッチング対象層をエッチングする際に、終点検出板１０を処理容器内に搬入し、周辺部材上に設置するようにしてもよい。このようにすれば、終点検出板１０が、他の層のエッチング処理される間はプラズマによってエッチングされることなく、エッチング対象層とのエッチング条件と同条件でエッチングを開始されることができる。
【００８９】
また、周辺部材はフォーカスリング７には限られず、載置部上の被処理物Ｗの周辺に設置されているものであればよい。例えば、載置部上に設置されている整流板や載置部における被処理物Ｗの周辺領域を周辺部材としてもよい。
【００９０】
また、終点検出板１０の材料を被処理物Ｗと異なるものにしてもよい。この場合、被処理物Ｗのエッチング対象層をエッチングする際に使用する処理ガスに対してエッチングレートが高い材料にすることができる。このとき、終点検出板１０のエッチングレートはエッチング対象層のエッチングレートより高いので、終点検出板１０のエッチングレートをモニタすれば、より精密に被処理物Ｗの終点検出を行うようにすることができる。
【００９１】
また、検出光の入射角度は、終点検出板１０に対して垂直に入射するものでも、傾斜を持って入射するものでもよい。
【００９２】
また、一例として、透光部２０１のエンドポイントを本発明のエンドポイント検出方法によって行ったが、遮光部２０２やレジスト２０３など、他の層のエンドポイント検出にも適用可能である。
【００９３】
また、一例として、被処理物Ｗが位相シフトマスクである場合を例示したが、エッチング対象のパターンが微細である場合に好適に適用させることができる。例えば、フラットパネルディスプレイなどに用いられるガラス基板やナノインプリント用の基板などをエッチング処理する際にも適用させることができる。
【００９４】
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００９５】
１  処理容器
２  ガス供給部
２ａ  ガス供給口
３  プラズマ発生部
４  電極
４ａ  台座
４ｂ  絶縁リング
５ａ  高周波電源
５ｂ  高周波電源
５ｃ  キャパシタ
５ｄ  キャパシタ
６  誘電体窓
７  フォーカスリング
７ｂ  保持部
８  減圧部
８ａ  排気口
８ｂ  圧力制御部
９  搬入搬出口
９ａ  ゲートバルブ
９ｂ  扉
９ｃ  封止部材
１０  終点検出板
１１  終点検出部
１２  検出窓
１３  光源
１４  分光部
１５  制御部
１６  プロセス制御部
２０  コイル
１００  プラズマ処理装置
２０１  透光部
２０２  遮光部
２０２ａ  遮光部の開口部
２０３  レジスト
２０３ａ  レジストの開口部
Ｌ１  検出光
Ｌ２  反射光
Ｌ３  検出光
Ｌ４  反射光
Ｐ  プラズマ発生領域
Ｗ  基板
Ｈ  終点検出板の厚み寸法
Ｔ  被処理物の厚み寸法
Ｅ  被処理物のエッチング深さ
【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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