(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ発生部の噴射口を被エッチング物の所定の相対厚部に対向させ、活性種ガスを上記噴射口から噴射して、上記相対厚部を平坦にエッチングするプラズマエッチング方法において、上記相対厚部の実際のエッチング量をレーザ光で測定する第１の過程と、上記エッチング量が予め定められた所定値に達したときに、上記相対厚部のエッチングを止める第２の過程とを具備し、
上記第１の過程は、上記相対厚部を略平担化すべき所望エッチング量を予め設定する過程と、所定レーザ光を、レーザ光送受信部位と上記プラズマ発生部の噴射口との間に介設されたハーフミラーを介して上記相対厚部表面に照射すると共に、当該ハーフミラーを介してレーザ送受信部位に対向するように配設された反射板に照射し、当該反射板からの反射光と上記相対厚部表面からの反射光とによる干渉光を電気信号に変換する過程と、電気信号とエッチング量との関係を示す一定の基準関数を設定し、この基準関数を、エッチング時における電気信号の初期値に基づいて所定量シフトさせることで、予想される電気信号とエッチング量との関係を示すシフト関数を作成し、このシフト関数に漸次変換される電気信号の値を当て嵌めることで、実際のエッチング量を求める過程とを具備し、
上記第２の過程は、上記実際のエッチング量と上記所望エッチング量とが一致したときに、上記相対厚部に対するエッチングを止める過程を具備する、
ことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項２】
プラズマ励起した活性種ガスを被エッチング物の所定の相対厚部に噴射する噴射口を有したプラズマ発生部と、上記相対厚部の実際のエッチング量をレーザ光で測定する測定部と、上記測定部で測定される実際のエッチング量と予め定められた所定値とを比較し、これら実際のエッチング量と所定値とが一致したときに、上記相対厚部に対するエッチング動作をとめる制御部とを具備し、
上記測定部は、
受光レーザの干渉光を電気信号に変換する光電変換部，予め設定された電気信号とエッチング量との関係を示す一定の基準関数を格納した基準関数格納部，上記光電変換部からの電気信号の初期値に基づいて、上記基準関数を所定量シフトさせることで、以降に予想される電気信号とエッチング量との関係を示すシフト関数を作成するシフト関数作成部，及び、上記シフト関数に光電変換部からの電気信号の値を当て嵌めることで実際のエッチング量を求めるエッチング量演算部を有するレーザ変位計と、
上記レーザ変位計と上記プラズマ発生部の噴射口との間に介設され、上記レーザ光を上記噴射口を介して上記相対厚部に導くと共に、その反射光を上記噴射口を介して上記レーザ変位計に導くハーフミラーと、
上記ハーフミラーを介して上記レーザ変位計に対向するように配設された反射板と、
を具備することを特徴とするプラズマエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被エッチング物の表面の相対厚部分を局所的にエッチングするプラズマエッチング方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウエハなどの被エッチング物の表面をエッチングする技術として、被エッチング物をプラズマ励起した活性種ガス又はイオン中にさらして、その表面全体を研削又は研磨する技術や、マスクによって保護された部分以外を活性種ガスでエッチングして回路パターンを形成する技術が数多く知られている。
【０００３】
近年では、被エッチング物の表面全体をエッチングする技術に替えて、シリコンウエハやＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレータ）などの被エッチング物の表面上にある相対厚部に対して、局所的なエッチングを行い、被エッチング物を薄くしたり（シンニング）、表面を平坦化して、ＴＴＶ（Total Thickness Variation）やＬＴＶ（Local Thickness Variation）といった形状変動を改善する技術が考案されている（例えば、特開平６−５５７１号公報記載の技術）。
【０００４】
図２０は、このような従来の技術の原理を示す概略図である。
図２０において、符号１００はプラズマ発生部であり、プラズマ発生部１００で発生したプラズマ中の活性種ガスＧを、ノズル１０１から被エッチング物としてのウエハ１１０の表面に噴射する。
ウエハ１１０はステージ１２０上に載置固定されており、ステージ１２０を水平方向に移動させることで、ウエハ１１０の表面のうち規定厚さよりも相対的に厚い部分（以下、「相対厚部」という）１１１をノズル１０１の真下に導く。
これにより、活性種ガスＧをノズル１０１から凸状の相対厚部１１１に噴射し、相対厚部１１１を局所的にエッチングすることで、ウエハ１１０の表面を平坦化する。
しかしながら、ウエハ１１０上の相対厚部１１１の厚さは一様ではなく、多種多様である。
このため、相対厚部１１１の厚さに対応して、ノズル１０１の滞在時間を制御する技術が考案されている（例えば特開平５−１６００７４号公報記載の技術）。  この技術は、まずウエハ１１０の全表面にわたって、相対厚部１１１の位置と厚みとを測定して、そのデータを作る。そして、このデータを、相対厚部１１１の位置やエッチング処理後にその相対厚部１１１が所望の平坦度になるようなノズル１０１の滞在時間を示す位置ー滞在時間地図に変換する。
しかる後、この位置ー滞在時間地図に基づいて、ステージ１２０を制御し、ノズル１０１を所定の相対厚部１１１の真上まで移動させて、所定の時間だけ滞在させることで、この相対厚部１１１を所望エッチング量だけエッチングする。
すなわち、厚みが大きい相対厚部１１１の場合には、ノズル１０１の滞在時間を長くして、エッチング量を多くし、厚みが小さい相対厚部１１１の場合には、ノズル１０１の滞在時間を短くして、エッチング量を少なくすることで、ウエハ１１０全体の平坦化を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の技術では、プラズマパラメータ等の周囲環境の変動によって、期待通りの平坦化を達成することができないという問題がある。
すなわち、上記従来の技術では、ノズル１０１から噴射される活性種ガスＧによるエッチング反応の速度が一定であり、単位時間当りのエッチング量即ちエッチング速度が常に一定であるとの前提に立っている。
しかしながら、実際には、プラズマパラメータなどの周囲環境は変動することが多く、活性種ガスＧの密度やウエハ１１０の表面での反応速度が変動する。このためノズル１０１によるエッチング速度も上記周囲環境によって変動することとなり、同じ滞在時間でありながら、ある時はエッチング速度が大きく、ある時はエッチング速度が小さくなるという事態が発生する。
このことは、量産レベルにおいて、処理ウエハ１１０のＴＴＶやＬＴＶといった平坦度品質のばらつきとなって現れてきてしまう。
【０００６】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、相対厚部の実際のエッチング量を測定しながらエッチングすることで、平坦度品質のばらつきのないウエハを量産することができるプラズマエッチング方法及びその装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、プラズマ発生部の噴射口を被エッチング物の所定の相対厚部に対向させ、活性種ガスを噴射口から噴射して、相対厚部を平坦にエッチングするプラズマエッチング方法において、相対厚部の実際のエッチング量をレーザ光で測定する第１の過程と、エッチング量が予め定められた所定値に達したときに、相対厚部のエッチングを止める第２の過程とを具備し、第１の過程は、相対厚部を略平担化すべき所望エッチング量を予め設定する過程と、所定レーザ光を、レーザ光送受信部位とプラズマ発生部の噴射口との間に介設されたハーフミラーを介して相対厚部表面に照射すると共に、ハーフミラーを介してレーザ送受信部位に対向するように配設された反射板に照射し、反射板からの反射光と相対厚部表面からの反射光とによる干渉光を電気信号に変換する過程と、電気信号とエッチング量との関係を示す一定の基準関数を設定し、この基準関数を、エッチング時における電気信号の初期値に基づいて所定量シフトさせることで、予想される電気信号とエッチング量との関係を示すシフト関数を作成し、このシフト関数に漸次変換される電気信号の値を当て嵌めることで、実際のエッチング量を求める過程とを具備し、第２の過程は、実際のエッチング量と所望エッチング量とが一致したときに、相対厚部に対するエッチングを止める過程を具備する構成とした。
かかる構成により、活性種ガスをプラズマ発生部の噴射口から被エッチング物の相対厚部に噴射してエッチングしていくと、相対厚部の表面が削られて変位していく。すると、第１の過程において、相対厚部表面のエッチング量が測定され、このエッチング量が予め定められた所定値に達すると、第２の過程において、この相対厚部のエッチングが止められる。
【０００８】
この発明に係るプラズマエッチング装置は、プラズマ励起した活性種ガスを被エッチング物の所定の相対厚部に噴射する噴射口を有したプラズマ発生部と、相対厚部の実際のエッチング量をレーザ光で測定する測定部と、測定部で測定される実際のエッチング量と予め定められた所定値とを比較し、これら実際のエッチング量と所定値とが一致したときに、相対厚部に対するエッチング動作をとめる制御部とを具備し、測定部は、受光レーザの干渉光を電気信号に変換する光電変換部，予め設定された電気信号とエッチング量との関係を示す一定の基準関数を格納した基準関数格納部，光電変換部からの電気信号の初期値に基づいて、基準関数を所定量シフトさせることで、以降に予想される電気信号とエッチング量との関係を示すシフト関数を作成するシフト関数作成部，及び、シフト関数に光電変換部からの電気信号の値を当て嵌めることで実際のエッチング量を求めるエッチング量演算部を有するレーザ変位計と、レーザ変位計とプラズマ発生部の噴射口との間に介設され、レーザ光を噴射口を介して相対厚部に導くと共に、その反射光を噴射口を介してレーザ変位計に導くハーフミラーと、ハーフミラーを介してレーザ変位計に対向するように配設された反射板とを具備する構成とした。
かかる構成により、プラズマ励起した活性種ガスがプラズマ発生部の噴射口から被エッチング物の所定相対厚部に噴射されると、相対厚部がエッチングされ、その表面が変位していく。すると、このエッチング量が測定部によって測定される。そして、この測定部で測定されたエッチング量と予め定められた所定値とが制御部によって比較され、これらが一致すると、この相対厚部に対するエッチング動作が止められる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、この発明の第１の実施形態に係るプラズマエッチング装置の構成図である。
このプラズマエッチング装置は、真空ポンプ１０により内部が約１Ｔｏｒｒに保たれた処理室１内に設けられたプラズマ発生器２（プラズマ発生部）と、このプラズマ発生器２に組み付けられた測定器３（測定部）と、Ｘ−Ｙ駆動機構４（移動機構）と、制御器５（制御部）とを具備している。
【００１０】
プラズマ発生器２は、石英で形成された導管２０と、供給管２１を通じて導管２０にガスを供給するガス供給装置２２と、導管２０に取り付けられたマイクロ波発振器２３とを有している。
具体的には、導管２０が、筐体２ａ内に固定されており、その噴射口２０ａをステージ４０側に向けている。そして、ガス供給装置２２は、調整弁２２ａ−１，２２ａ−２，２２ａ−３を有したボンベ２２−１，２２−２，２２−３を備えており、各ボンベ２２−１，２２−２，２２−３内には、ＣＦ４（四ふっ化炭素），Ｏ2（酸素），Ａr（アルゴン）の各ガスが収納されている。また、マイクロ波発振器２３は、出力５００Ｗのマグネトロンであり、発生させたマイクロ波を導波管２３ａを介して導管２０内のプラズマ領域に向けて照射することができる。なお、符号２３ｂは、マイクロ波の位相を調整するためのチューナである。
これにより、所定の組成比のＣＦ４とＯ2とＡrとの混合ガスを導管２０内に供給し、マイクロ波発振器２３によって、所定パワーのマイクロ波を導管２０内のプラズマ発生領域に照射すると、活性種ガスであるＦガスＧを含んだプラズマが発生し、ＦガスＧが下流に流れる。すなわち、導管２０は、ＦガスＧを噴射口２０ａから被エッチング物であるウエハ１１０の表面に向けて噴射し、ウエハ１１０をエッチングする。
【００１１】
測定器３は、図２に示すように、上記ＦガスＧによるエッチング時に、ウエハ１１０の相対厚部１１１表面のエッチング量を測定するための機器である。
具体的には、レーザ変位計３０（第１のレーザ変位計）と、このレーザ変位計３０に対向した状態で導管２０の真上に４５度傾けられて配設されたハーフミラー３１と、このハーフミラー３１の裏側にレーザ変位計３０と対向するように配設された反射板３２とで構成されている。
【００１２】
このレーザ変位計３０は、波長λが６３０ｎｍ（ナノメータ）であるＨｅ−Ｎｅ（ヘリウム−ネオン）レーザ光を送受光し、受光したレーザ光Ｌ１，Ｌ２による干渉状態の周期的変化の回数を測定する計器である。
ここで、レーザ変位計３０の機能を詳しく述べておく。
レーザ変位計３０からレーザ光Ｌ０を発振すると、レーザ光Ｌ０がハーフミラー３１で反射されてウエハ１１０の相対厚部１１１に向かう。また、レーザ光Ｌ０の一部は、ハーフミラー３１を透過して反射板３２に向かう。
そして、相対厚部１１１に至ったレーザ光Ｌ０は、相対厚部１１１の表面で反射され、その反射光Ｌ１がハーフミラー３１を介してレーザ変位計３０に戻る。一方、反射板３２に至ったレーザ光Ｌ０は、反射板３２で反射され、その反射光Ｌ２がハーフミラー３１を通ってレーザ変位計３０に戻る。
このため、レーザ変位計３０では、反射光Ｌ１と反射光Ｌ２との干渉光が受光されることとなる。
反射光Ｌ１と反射光Ｌ２とによる干渉状態は、相対厚部１１１の表面のエッチング量に応じて変化していく。
【００１３】
図３は相対厚部１１１の変位と反射光Ｌ１，Ｌ２の干渉状態との関係を示す模式図であり、図４は干渉状態の周期的変化を示す干渉縞図である。
初期状態で、図３の（ａ）に示すように、受光された反射光Ｌ１と反射光Ｌ２との位相が完全に一致しているとすると、反射光Ｌ１と反射光Ｌ２との干渉光の明るさは最大となる。
レーザ変位計３０と反射板３２との間の光路長は常に一定であるので、上記状態から、図３の（ｂ）に示すように、相対厚部１１１の表面がエッチングによってレーザ光の半波長分だけ下方に変位したとすると、反射光Ｌ１の位相が反射光Ｌ２から半波長分シフトする。この結果、反射光Ｌ１との反射光Ｌ２との干渉光の明るさは最小となる。そして、図３の（ｃ）に示すように、相対厚部１１１表面がさらに半波長分変位すると、反射光Ｌ１と反射光Ｌ２との位相が再び一致し、干渉光の明るさが最大となる。
すなわち、反射光Ｌ１と反射光Ｌ２とによる干渉光は、半波長の周期で明と暗とを繰り返すこととなる。
【００１４】
ところで、相対厚部１１１の表面は、半波長単位ではなく、連続的に変位していくものである。すなわち、反射光Ｌ１の位相が反射光Ｌ２から漸次ずれていく。
したがって、初期状態時（図３の（ａ）参照）における反射光Ｌ１と反射光Ｌ２との干渉光が図４の（ａ）に示す最外リングＲ１を形成しているとすると、リングＲ１は、図４の（ｂ）に示すように、相対厚部１１１表面の変位に伴って漸次暗くなっていき、相対厚部１１１表面が半波長だけ変位すると、図４の（ｃ）に示すように、リングＲ１が最も暗くなり、隣のリングＲ２が最も明るくなる。そして、相対厚部１１１表面が更に変位すると、リングＲ１が再び明るくなり出し（図４の（ｂ））、一波長分変位した時点で最も明るくなる（図４の（ａ））。
レーザ変位計３０は、例えば上記リングＲ１の明るさを電圧に変換する光電変換部を有している（図示省略）。
【００１５】
図５は、光電変換部の出力電圧波形図である。
上記したように、リングＲ１の明るさは半波長周期で連続的に変化するので、図５に示すように、光電変換部の出力電圧が、「２Ｐλ／２〜（２Ｐ＋１）λ／２」の区間で減少し、「（２Ｐ＋１）λ／２〜（２Ｐ＋２）λ／２」の区間で増加することとなる。但し、Ｐは整数である。
そこでレーザ変位計３０には、光電変換部の出力電圧が有する最大電圧値Ｑ１と最小電圧値Ｑ２とを検出して、そのパルスを出力する回路（図示省略）と、カウンタ３０ａ（図２参照）とが設けられている。
カウンタ３０ａは、上記回路からのパルスをカウントして、そのカウント数ｍを出力するためのものである。
【００１６】
一方、図１において、Ｘ−Ｙ駆動機構４は、図示しないサーボモータにより、筐体２ａをＸ−Ｙ方向（図１の左右方向及び図１の紙面に垂直な方向）に移動させて、プラズマ発生器２の導管２０を所定個所に位置決めするための周知の機構であり、このＸ−Ｙ駆動機構４は、制御器５によって上記測定器３と共に制御される。
【００１７】
制御器５は、図６に示すように、ＣＰＵ５０と、ＣＰＵ５０にバス接続されたドライバ５１，ＲＯＭ５２，ＲＡＭ５３とを備え、インターフェース５４（図６中「ＩＦ」と記す）を介して測定器３のレーザ変位計３０とＸ−Ｙ駆動機構４とに接続されている（図１参照）。
【００１８】
ドライバ５１は、フロッピィディスクや光磁気ディスクなどの記録媒体５５のデータを再生可能な駆動装置であり、このドライバ５１に使用される記録媒体５５には、ウエハ１１０に存在する各相対厚部１１１のデータが予め収納されている。
図７は、記録媒体５５に収納された相対厚部１１１のデータを示す概略図である。
Ｎ個の相対厚部がウエハ１１０の表面に存在する場合には、各相対厚部１１１の位置データと高さに対応した整数値データとが記録媒体５５に収納されている。
具体的には、図７の（ａ）に示すように、ｎ（≦Ｎ）番目の相対厚部１１１については、その位置をＸ−Ｙ座標で示す位置データＰnと、一点鎖線で示す基準面Ｂからの高さΔＨｎに対応した整数値データＨnとが、一つのレコードとして記録され、このようなレコードが、図７の（ｂ）に示すように、１〜Ｎ番目の相対厚部１１１について記録媒体５５に複数記録されている。
整数値データＨｎは、図１及び図２に示したレーザ変位計３０のレーザ光の半波長λ／２で相対厚部１１１の高さΔＨｎを除して得た整数値である。
ところで、相対厚部１１１の高さΔＨｎは、必ずしもレーザ光の半波長λ／２の整数倍とはならない。このため、この実施形態では、半波長λ／２に積算したときに、高さΔＨｎに最も近くなる整数値を整数値データＨｎとして記録しておくものとする。
【００１９】
ＣＰＵ５０は、ＰＡＭ５３を介して読み出した記録媒体５５内のデータとレーザ変位計３０からのカウント数ｍとに基づいて、測定器３のレーザ変位計３０とＸ−Ｙ駆動機構４とを制御する機能を有している。
このようなＣＰＵ５０の実行プログラムはＲＯＭ５２に格納されており、ＣＰＵ５０はこの実行プログラムに基づいて種々の制御を行う。
【００２０】
ここで、制御器５の制御機能について詳しく述べる。
図８は、制御器５の制御機能を示すフローチャート図である。
制御器５のＣＰＵ５０は、記録媒体５５に記録されたｎ番目の相対厚部１１１のレコードから位置データＰnを読み込んで（ステップＳ１，Ｓ２）、図２に示す導管２０がこの相対厚部１１１の真上に来て、噴射口２２ａがこの相対厚部１１１に対向するように、Ｘ−Ｙ駆動機構４を高速に制御するＸ−Ｙ制御信号Ｃ１を出力する（ステップＳ３）。
続いて、整数値データＨｎを記録媒体５５から読み込み（ステップＳ４）、レーザ変位計３０のカウンタ３０ａをリセットさせると共にレーザ変位計３０を作動させる変位計制御信号Ｃ２をレーザ変位計３０に出力する（ステップＳ５）。
そして、カウンタ３０ａから入力されるカウント数ｍと読み込んだ整数値データＨｎとを比較し、これらが一致したか否かを判断する（ステップＳ６）。
入力されたカウント数ｍが整数値データＨｎと未だ一致していない場合には、カウント数ｍの入力と上記比較とを継続する（ステップＳ６のＮＯ）。
また、カウント数ｍが整数値データＨｎと一致した場合には、レーザ変位計３０の動作を停止させる変位計制御信号Ｃ３をレーザ変位計３０に出力する（ステップＳ６のＹＥＳ，ステップＳ７）。
しかる後、当該ｎ番目の相対厚部１１１が最後の相対厚部１１１か否か判断する（ステップＳ８）。そして、当該相対厚部１１１が最後のものでない場合には、次の相対厚部１１１を対象として、その位置データＰnを読み込み、Ｘ−Ｙ駆動機構４を高速制御して、以後、上記と同様の処理を実行する（ステップＳ８のＮＯ，Ｓ９，Ｓ２〜Ｓ８）。また、当該ｎ番目の相対厚部１１１が最後のものである場合には、処理を終了する（ステップＳ８のＹＥＳ）。
【００２１】
次に、この実施形態のプラズマエッチング装置が示す動作について説明する。
なお、この動作は、請求項１及び請求項２のプラズマエッチング方法を具体的に達成するものでもある。
ここでは、理解を容易にするため、図９に示すように、２個の相対厚部１１１−１，１１１−２を有したシリコンウエハ１１０を平坦化する動作について説明する。
このシリコンウエハ１１０を測定したところ、相対厚部１１１−１，１１１−２の位置と高さは、（Ｐ1，ΔＨ1）、（Ｐ2，ΔＨ2）であった（図７参照）。
そこで、高さΔＨ１，ΔＨ２を、図２に示すレーザ変位計３０のレーザ光の半波長λ／２で除した整数値データＨ１，Ｈ２に変換して、相対厚部１１１−１，１１１−２のレコード（Ｐ１，Ｈ１），（Ｐ２，Ｈ２）を記録媒体５５に記録しておく。
【００２２】
まず、この記録媒体５５を、図６に示す制御器５のドライバ５１にセットし、図１に示すプラズマ発生器２と制御器５とを駆動させると、ＦガスＧが噴射口２０ａから１１０側に噴射されると共に、相対厚部１１１−１のレコードから位置データＰ1がＣＰＵ５０に読み込まれて、Ｘ−Ｙ制御信号Ｃ１が制御器５からＸ−Ｙ駆動機構４に出力される。
これにより、位置データＰ1に基づいて、Ｘ−Ｙ駆動機構４が図１に示す筐体２ａを高速移動させ、図９の（ａ）に示すように、導管２０を相対厚部１１１−１の真上に位置させる。
これと同時に、制御器５において、相対厚部１１１−１の整数値データＨ１が記録媒体５５から読み込まれ、変位計制御信号Ｃ２が制御器５からレーザ変位計３０に出力される。
これにより、カウンタ３０ａがリセットされると共にレーザ変位計３０が作動される。
【００２３】
かかるレーザ変位計３０の作動によって、図２に示したように、レーザ光Ｌ０がレーザ変位計３０から発振され、相対厚部１１１−１からの反射光Ｌ１と反射板３２からの反射光Ｌ２とがレーザ変位計３０側に向い、これらの干渉光がレーザ変位計３０で受光される。
この初期状態において、相対厚部１１１−１による反射光Ｌ１と反射光Ｌ２との位相が、図３の（ａ）に示したように一致していたとすると、図５に示した最初の最大電圧値Ｑ１を示すパルスがカウンタ３０ａに入力され、「１」のカウント数ｍがカウンタ３０ａから制御器５に出力される。
そして、導管２０からの活性種ガスＧによる相対厚部１１１−１のエッチングが進み、相対厚部１１１−１の表面が半波長λ／２だけ削られると、最初の最小電圧値Ｑ２を示すパルスがカウンタ３０ａに入力され、「２」のカウント数ｍがカウンタ３０ａから制御器５に出力される。
このようにして、相対厚部１１１−１のエッチングが進むに従って、制御器５に出力されるカウント数ｍが増加する。
【００２４】
一方、制御器５では、レーザ変位計３０から漸次送られてくるカウント数ｍと整数値データＨ１とが随時比較され、これらが一致すると、変位計制御信号Ｃ３が制御器５からレーザ変位計３０に出力され、レーザ変位計３０の動作が停止される。
【００２５】
しかる後、相対厚部１１１−２が対象とされ、相対厚部１１１−２の位置データＰ2が読み込まれる。
これにより、図９の（ｂ）に示すように、導管２０が相対厚部１１１−２の真上に高速移動され、以後、上記相対厚部１１１−１と同様の処理動作が実行される。
【００２６】
このようなプラズマエッチング装置において、６インチのシリコンウエハ１１０を処理したところ、ＴＴＶやＬＴＶが、平均０．５μｍから０．１３μｍに向上し、そのバラツキも標準偏差で０．０２以下であり、ウエハ平坦化の装置として十分な性能を発揮した。
【００２７】
このように、この実施形態のプラズマエッチング装置によれば、制御器５において、レーザ変位計３０からのカウント数ｍと整数値データＨｎとを比較しながら、即ち、相対厚部１１１の実際のエッチング量をモニタリングしながら、エッチングする構成であるので、プラズマ発生器２の環境が変動し、活性種ガスＧの密度が変動した場合においても、相対厚部１１１を所望の高さだけ高精度でエッチングすることができ、この結果、平坦化品質にばらつきがない高品質のウエハ１１０を製造することができる。
【００２８】
なお、この実施形態では、光電変換部における最大電圧値Ｑ１，最小電圧値Ｑ２の発生数をカウンタ３０ａでカウントし、そのカウント数ｍと整数値データＨｎとが一致したときに、相対厚部１１１が「整数値データＨｎ×λ／２」だけエッチングされたと仮定する構成であるので、若干の誤差が発生する。
すなわち、導管２０が相対厚部１１１の真上に位置した初期状態では、反射光Ｌ１と反射光Ｌ２との位相が完全に一致しているか又は半波長λ／２以内でずれている。このため、相対厚部１１１を実際にエッチングする量は「整数値データＨｎ×λ／２」よりも半波長λ／２以内の量だけ足らず、その分誤差が発生する。
しかし、この実施形態のレーザ変位計３０から発振するレーザ光の波長λは６３０ｎｍであり、かなり短い。したがって、半波長３１５ｎｍの誤差は許容範囲と考えられる。
また、レーザ光の波長λを短くすることで、誤差を極小にすることができ、高精度なエッチングが可能となる。
【００２９】
（第２の実施形態）
この実施形態に係るプラズマエッチング装置は、相対厚部表面のエッチング量を連続的にモニタリングすることができる点が上記第１の実施形態に係るプラズマエッチング装置と異なる。
図１０は、この実施形態に適用されるレーザ変位計のブロック図であり、図１２はレーザ変位計における各関数の波形図である。
図１０に示すように、この実施形態におけるレーザ変位計６（第２のレーザ変位計）は、光電変換部６０と基準関数格納部６１とシフト関数作成部６２とエッチング量演算部６３とを具備している。
【００３０】
光電変換部６０は、上記第１の実施形態のレーザ変位計３０に適用された光電変換部と同じであり、反射光Ｌ１と反射光Ｌ２との干渉光の明るさに対応した電圧Ｖを出力する部分である。
【００３１】
基準関数格納部６１は、図１２の（ａ）に示す一定の基準関数Ｖ０を格納した部分である。
すなわち、この実施形態では、図３の（ａ）に示すように、反射光Ｌ１と反射光Ｌ２との位相が一致した場合に、光電変換部６０から出力されるであろう電圧Ｖの波形を模した波形を基準関数Ｖ０として採用している。
【００３２】
シフト関数作成部６２は、基準関数格納部６１内の基準関数Ｖ０に基づいて図１２の（ｂ）や（ｃ）に示すようなシフト関数Ｖ０′，シフト関数Ｖ０″を作成する部分である。
具体的には、光電変換部６０からの電圧Ｖを入力し、最初の電圧値Ｖ１（初期値）を基準関数格納部６１に記憶させて、最大電圧値Ｑ１又は最小電圧値Ｑ２の入力を待つ。そして、最小電圧値Ｑ２を最初に入力した場合には、基準関数格納部６１から基準関数Ｖ０と電圧値Ｖ１とを読み出し、図１２の（ａ）に示す基準関数Ｖ０の区間「０〜λ／２」内で最小電圧値Ｑ２の手前に存在する電圧値Ｖ１に対応した値αを求める。
しかる後、基準関数Ｖ０を値αだけ左にシフトさせて、図１２の（ｂ）に示すシフト関数Ｖ０′を作成する。すなわち、初期電圧値Ｖ１の入力以降に予想される電圧Ｖとエッチング量との関係を示すシフト関数Ｖ０′を作成する。
また、最大電圧値Ｑ１を入力した場合には、基準関数Ｖ０の上記区間内で最大電圧値Ｑ１の手前に存在する電圧値Ｖ１に対応した値βを求め、基準関数Ｖ０を値βだけ左にシフトさせて、図１２の（ｃ）に示すシフト関数Ｖ０″を作成する。
【００３３】
エッチング量演算部６３は、シフト関数作成部６２からのシフト関数Ｖ０′又はシフト関数Ｖ０″と光電変換部６０からの電圧Ｖとに基づいて、相対厚部１１１の実際のエッチング量ｍ（ｖ）を演算して制御器５に出力する部分である。
具体的には、シフト関数Ｖ０′がシフト関数作成部６２からエッチング量演算部６３に入力された状況では、シフト関数Ｖ０′に対応した電圧Ｖが漸次入力される。すなわち、電圧値Ｖ１を始点として、シフト関数Ｖ０′の曲線上を図１２（ｂ）の右側に進行する電圧Ｖの値がエッチング量演算部６３に入力される。したがって、現時点で入力された電圧Ｖの値をシフト関数Ｖ０′に当て嵌めることで、現時点のエッチング量ｍ（ｖ）を演算することができる。エッチング量演算部６３は、このようにして求めたエッチング量ｍ（ｖ）を制御器５に出力する。シフト関数Ｖ０″がシフト関数作成部６２からエッチング量演算部６３に入力される場合も同様である。
すなわち、相対厚部１１１のエッチング進行に伴って増加し且つ相対厚部１１１の実際の減少量を示すエッチング量ｍ（ｖ）が制御器５に出力されるわけである。
【００３４】
制御器５は、レーザ変位計６からのエッチング量ｍ（ｖ）と記録媒体内の所定データとを比較し、これらが一致したときにレーザ変位計６の作動を停止させる部分であり、上記第１の実施形態の場合と同様の機能を有する。
図１１は、記録媒体へのレコード収納状態を示す概略図である。
図１１に示すように、記録媒体５５′内には、各相対厚部１１１の位置データＰｎと基準面Ｂからの実際の高さを示す高さデータΔＨｎとを組とするレコードが相対厚部１１１の数だけ収納されている。
制御器５のＣＰＵ５０は、位置データＰｎの位置にある高さデータΔＨｎを記録媒体５５′から読み出し、この高さデータΔＨｎと入力されるエッチング量ｍ（ｖ）とを比較し、一致したときに、変位計制御信号Ｃ３をレーザ変位計６に出力するようになっている。
【００３５】
次に、この実施形態の要部の動作について説明する。
なお、この動作は、請求項１及び請求項３のプラズマエッチング方法を具体的に達成するものでもある。
図１３は、レーザ変位計６の動作を示すフローチャート図である。
制御器５のＣＰＵ５０（図６参照）において、記録媒体５５′に記録されたｎ番目の相対厚部１１１のレコードから位置データＰｎが読み込まれ、Ｘ−Ｙ制御信号Ｃ１が制御器５からＸ−Ｙ駆動機構４に出力されると、導管２０がこの相対厚部１１１の真上に位置される。
続いて、高さデータΔＨｎが記録媒体５５′から読み込まれ、変位計制御信号Ｃ２が制御器５からレーザ変位計６に出力される。
これにより、レーザ変位計６が作動され（図１３のステップＳ１）、レーザ光が上記相対厚部１１１の表面に照射される。
そして、図１０に示すように、相対厚部１１１からの反射光Ｌ１と反射光Ｌ２との干渉光がレーザ変位計６の光電変換部６０に入力されると、その明るさに対応した電圧Ｖがシフト関数作成部６２とエッチング量演算部６３とに出力される（ステップＳ２）。
【００３６】
すると、シフト関数作成部６２において、入力された電圧Ｖの最初の電圧値Ｖ１が基準関数格納部６１に記憶された後、最大電圧値Ｑ１または最小電圧値Ｑ２が入力されたか否かが判断される（ステップＳ３，Ｓ４）。
最小電圧値Ｑ２が最初に入力された場合には、基準関数格納部６１の基準関数Ｖ０と電圧値Ｖ１とに基づいて、シフト量αが決定されて、シフト関数Ｖ０′が作成され（図１２の（ａ）及び（ｂ）参照）、また、最大電圧値Ｑ１が最初に入力された場合には、シフト量βが決定されて、シフト関数Ｖ０″（図１２の（ｃ）参照）が作成される（ステップＳ４，Ｓ５又はＳ６）。
これにより、エッチング量演算部６３には、シフト関数作成部６２からのシフト関数Ｖ０′又はシフト関数Ｖ０″が入力されると共に光電変換部６０からの電圧Ｖが入力され、これらに基づいて、現時点の相対厚部１１１の減少量を示すエッチング量ｍ（ｖ）が演算され、制御器５に出力される（ステップＳ７）。
すると、制御器５のＣＰＵ５０において、読み込んでおいた高さデータΔＨｎと入力されるエッチング量ｍ（ｖ）とが一致しているか否かが判断され、これらが一致していると、変位計制御信号Ｃ３が制御器５からレーザ変位計６に出力されて、レーザ変位計６の作動が停止される（ステップＳ８，Ｓ９）。
【００３７】
このように、この実施形態のプラズマエッチング装置によれば、レーザ変位計６から連続的に出力されるエッチング量ｍ（ｖ）と読み出された高さデータΔＨｎとを制御器５で比較しながら、相対厚部１１１のエッチングを行うので、高さデータΔＨｎに完全に一致したエッチングが可能となり、極めて高精度なエッチングを達成することができる。
その他の構成，作用効果は上記第１の実施形態と同様であるので、その記載は省略する。
【００３８】
（第３の実施形態）
図１４は、この発明の第３の実施形態に係るプラズマエッチング装置の要部を示すブロック図である。
図１４に示すように、このプラズマエッチング装置は、レーザ変位計７０と演算器７１とでなる測定器７を有している。
【００３９】
レーザ変位計７０は、ウエハ１１０の相対厚部１１１表面迄の距離を測定可能な変位計であり、導管２０の近傍に取り付けられている。
具体的には、導管２０の中心軸Ａに対して角度θだけ傾けて取り付けられており、レーザ光Ｌを相対厚部１１１の傾斜面に照射することで、この傾斜面迄の距離を測定し、その距離を示す信号Ｓを演算器７１に出力するようになっている。
【００４０】
演算器７１は、レーザ変位計７０からの信号Ｓに基づいて、相対厚部１１１のエッチング量を演算する機器である。
図１５は、測定位置のエッチング量と相対厚部頂点のエッチング量を示す相対厚部の概略図である。
図１５に示すように、相対厚部１１１が実線で示す初期状態から破線で示す状態迄エッチングされると、レーザ変位計７０からのレーザ光Ｌの照射位置が点ｑ０から点ｑ１に変化するので、演算器７１はレーザ変位計７０からの信号Ｓに基づいてその間の距離ｈを求める。
このとき、点ｑ０が中心軸Ａから「δｒ」だけ離れた位置であったとすると、この位置のエッチング量Ｈ（δｒ）は下記(1)式で表される。
Ｈ（δｒ）＝ｈ／ｃｏｓθ    ・・・(1)
次に、このエッチング量Ｈ（δｒ）に基づいて、相対厚部１１１の頂点のエッチング量Ｈ（０）を求める。
図１５に示すように、一定時間内のエッチングにおいて、相対厚部１１１の頂点のＨ（０）が最も大きく、相対厚部１１１のすそ野に行くに従ってエッチング量が小さくなっているのが判る。
図１６はエッチング形状図であり、演算器７１はこのエッチング形状図に基づいて上記エッチング量Ｈ（０），Ｈ（δｒ）とを求める。
すなわち、平坦なウエハ１１０を所定時間エッチングし、中心のエッチング量Ｒ（０）とその周りのエッチング量との関係を図１６に示すエッチング形状として予め得ておく。
このエッチング形状は、図１５に示す相対厚部１１１のエッチング量の縮小版といえるものであるから、相対厚部１１１の頂点のエッチング量Ｈ（０）とエッチング形状図におけるエッチング量Ｒ（０）とが対応すると共に、相対厚部１１１の頂点からの距離δｒだけ離れたレーザ光Ｌの照射位置におけるエッチング量Ｈ（δｒ）とエッチング形状図におけるエッチング量Ｒ（δｒ）とが対応する。
したがって、下記(2)式が成立する。
Ｈ（０）／Ｈ（δｒ）＝Ｒ（０）／Ｒ（δｒ）  ・・・(2)
この結果、上記(1)及び(2)式から下記(3)式が求められる。
Ｈ（０）＝Ｒ（０）・ｈ／Ｒ（δｒ）．ｃｏｓθ  ・・・(3)
ここで、Ｒ（０）は定数であり、Ｒ（δｒ）及びθはレーザ光Ｌの照射位置及び照射角度であり、これらは予め決定されているので、上記(3)式における変数はレーザ光Ｌの照射位置の変位量ｈのみである。
したがって、演算器７１は、レーザ変位計７０からの信号Ｓに基づいて変位量ｈを求め、この変位量ｈから上記(3)式を演算して相対厚部１１１頂点のエッチング量Ｈ（０）を求め、このエッチング量Ｈ（０）を出力する。
【００４１】
この実施形態においても、第２の実施形態に用いられた記録媒体５５′が用いられており、制御器５は、演算器７１からのＨ（０）と記録媒体５５′の高さデータΔＨｎとを比較し、一致したときに、測定器７の作動を止めるようになっている。
その他の構成，作用効果は上記第１及び第２の実施形態と同様であるので、その記載は省略する。
【００４２】
（第４の実施形態）
図１７は、この発明の第４の実施形態に係るプラズマエッチング装置の要部を示すブロック図である。
図１７に示すように、このプラズマエッチング装置は、２つのレーザ変位計７０−１，７０−２と演算器７２とでなる測定器７´を有している。
すなわち、角度θ１に傾けられたレーザ変位計７０−１と角度θ２に傾けられたレーザ変位計７０−２とでウエハ１１０の点ｑ１と点ｑ２と迄の距離を測定すし、エッチング時にその距離を示す信号Ｓ１，Ｓ２を演算器７２に出力する。
そして、演算器７２では、信号Ｓ１，Ｓ２から点ｑ１，ｑ２の各エッチング量を求め、これらのエッチング量の平均値を導管２０の中心軸Ａの部分のエッチング量として、制御器５に出力する構成となっている。
その他の構成，作用効果は上記第１ないし第３の実施形態と同様であるので、その記載は省略する。
【００４３】
なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、プラズマエッチング装置の動作中は、常にＦガスＧを導管２０から噴射する構成としたが、一の相対厚部から次の相対厚部に移る間は、ＦガスＧの噴射を停止させる構成としても良い。
また、導管２０を石英で形成したがアルミナ，窒化珪素等のセラミックで形成することもできる。
また、プラズマ発生部として、所定パワーのマイクロ波を導管２０内のプラズマ発生領域に照射して、活性種ガスであるＦガスＧを含んだプラズマが発生するプラズマ発生器２を適用したが、このプラズマ発生器２の代わりに、例えば、高周波を用いた誘導結合プラズマ発生器（ＩＣＰ）、容量結合プラズマ発生器、ヘリコン波を用いたプラズマ発生器、ＥＣＲなどをも本発明のプラズマ発生部として適用することができる。
また、プラズマ発生用のガスとして、ＣＦ４，Ｏ2，Ａrの混合ガスを用いたがＣＦ４に代えて、ＳＦ6（六ふっ化硫黄）等のフルオロカーボン系ガスを用いても良い。
また、上記第２の実施形態では、基準関数Ｖ０として、図１２の（ａ）に示すように、最大電圧値Ｑ１を初期値とする関数を採用したが、これに限るものではなく、例えば、図１２の（ａ）に示す関数の位相をλ／２だけシフトさせて、最小電圧値Ｑ２を初期値とする関数を基準関数として採用することができる。
また、上記第３の実施形態では、レーザ変位計７０を傾け、相対厚部１１１の傾斜面の所定位置のエッチング量を測定する構成としたが、これは、図１８の（ａ）に示すように、レーザ変位計７０を導管２０内に配置して、相対厚部１１１の頂点のエッチング量を直接測定したり、図１８の（ｂ）に示すように、レーザ変位計７０を傾けて、相対厚部１１１の頂点のエッチング量を測定する構成とすることを除外するものではない。
また、上記実施形態では、凸状の相対厚部１１１をエッチングする場合について説明したが、基準厚さよりも厚い凹状の厚部に対するエッチングについても適用することができることは勿論である。また、ウエハだけでなくガラスなどについてもエッチングすることができる。
さらに、上記各実施形態では、プラズマ発生器２をＸ−Ｙ駆動機構４で移動させることにより、導管２０を所望の相対厚部１１１上に位置させる構成としたが、図１９に示すような構成とすることもできる。
すなわち、図１９に示すように、プラズマ発生器２を処理室１の外側に組み付けて、導管２０を処理室１に固定した状態にし、ステージ４０側をＸ−Ｙ駆動機構４によって移動させることで、ウエハ１１０の所望の相対厚部１１１を導管２０の真下に位置させる構成とすることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、この発明によれば、相対厚部に対する実際のエッチング量を測定しながらエッチングすることができる構成であるので、プラズマパラメータ等の周囲環境が変動した場合においても、相対厚部を所望の量だけエッチングすることができ、この結果被エッチング物に対してばらつきがない高品質な平坦化が可能となるという優れた効果がある。さらに、干渉光に対応した電気信号の初期値から予想される電気信号とエッチング量との関係を示すシフト関数を作成し、このシフト関数に変換された電気信号の値を当て嵌めることで、相対厚部の実際のエッチング量を測定することができる構成であるので、より高精度なエッチングが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るプラズマエッチング装置の構成図である。
【図２】測定器を示すブロック図である。
【図３】相対厚部の変位と反射の干渉状態との関係を示す模式図である。
【図４】干渉状態の周期的変化を示す干渉縞図である。
【図５】光電変換部の出力電圧波形図である。
【図６】制御器のブロック図である。
【図７】記録媒体に収納するレコードを示す概略図である。
【図８】制御器の制御機能を示すフローチャート図である。
【図９】プラズマエッチング装置の動作を示す概略図である。
【図１０】この発明の第２の実施形態に係るプラズマエッチング装置に適用されるレーザ変位計のブロック図である。
【図１１】記録媒体へのレコード収納状態を示す概略図である。
【図１２】レーザ変位計における各関数の波形図である。
【図１３】レーザ変位計の動作を示すフローチャート図である。
【図１４】この発明の第３の実施形態に係るプラズマエッチング装置の要部を示すブロック図である。
【図１５】測定位置のエッチング量と相対厚部頂点のエッチング量を示す相対厚部の概略図である。
【図１６】エッチング形状図である。
【図１７】この発明の第４の実施形態に係るプラズマエッチング装置の要部を示すブロック図である。
【図１８】発明の一変形例を示す構成図である。
【図１９】発明の他の変形例を示す構成図である。
【図２０】従来の技術を示す概略図である。
【符号の説明】
１・・・処理室、  ２・・・プラズマ発生器、  ３・・・測定器、４・・・Ｘ−Ｙ駆動機構、  ５・・・制御器、  ２０・・・導管、  ２０ａ・・・噴射口、３０・・・レーザ変位計、  ３１・・・ハーフミラー、  ３２・・・反射板、  １１０・・・ウエハ、  １１１・・・相対厚部、  Ｇ・・・Ｆガス、  Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２・・・レーザ光。
【図１】
0003917703.tif 000002
【図２】
0003917703.tif 000003
【図３】
0003917703.tif 000004
【図４】
0003917703.tif 000005
【図５】
0003917703.tif 000006
【図６】
0003917703.tif 000007
【図７】
0003917703.tif 000008
【図８】
0003917703.tif 000009
【図９】
0003917703.tif 000010
【図１０】
0003917703.tif 000011
【図１１】
0003917703.tif 000012
【図１２】
0003917703.tif 000013
【図１３】
0003917703.tif 000014
【図１４】
0003917703.tif 000015
【図１５】
0003917703.tif 000016
【図１６】
0003917703.tif 000017
【図１７】
0003917703.tif 000018
【図１８】
0003917703.tif 000019
【図１９】
0003917703.tif 000020
【図２０】
0003917703.tif 000021