(57)【要約】【課題】ドライエッチング途中の半導体基板のエッチング状態を時間をかけずに観測する手段を提供し、かつその観測結果を後のエッチング条件に反映する方法を提供すること。【解決手段】平行平板型のドライエッチング装置において、半導体基板を載置する電極とは反対の電極の内部に顕微鏡機能および膜厚測定機能を有するカメラを設置し、このカメラを用いて半導体基板のエッチング状態を観測できるようにした。カメラには上下移動機構、カメラ設置側の電極にはシャッター機構がついている。エッチング中はこのシャッターが閉じていて、エッチングガスやプラズマがカメラに接触しないようになっている。また、エッチング途中でシャッターを開き電極内部へ設置したカメラを用いて半導体基板を観測できる。さらに、シャッターは電極と同一または類似の材料から形成され、電極の一部となっていて、シャッター部がエッチング中のプラズマ状態を乱さない。【選択図】図１
2009218300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被エッチング基板である半導体基板を載置する第1電極および前記第1電極と対向する第２電極を真空容器室内に有する平行平板型ドライエッチング装置において、前記第2電極面の一部に開けられた窓を通して前記第１電極上に載置された半導体基板を観測可能であるように前記第２電極の内部にカメラが設置され、前記カメラは顕微鏡機能および膜厚測定装置機能を有しており、前記窓を開閉するシャッターが前記第２基板に備えられていることを特徴とするドライエッチング装置。
【請求項２】
前記シャッターは電極機能を有し、前記シャッターが前記窓を閉じた状態において前記第２電極の一部となっていることを特徴とする、請求項１に記載のドライエッチング装置。
【請求項３】
前記カメラは前記第２電極面と垂直方向に移動機構を有し、自動もしくは手動により前記第1電極基板上に載置された半導体基板に焦点位置合わせを行うことができることを特徴とする、請求項１または２に記載のドライエッチング装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のドライエッチング装置を用いて行うドライエッチング方法であって、半導体基板を第１電極に載置する工程と、第２電極に備えられたシャッターを閉じた状態において半導体基板をドライエッチングする工程と、エッチングを中断しドライエッチング雰囲気を排除する工程と、前記シャッターを開く工程と、カメラを用いて半導体基板のエッチング状態を観測する工程と、シャッターを再び閉じた状態において前記観測結果を利用して半導体基板を再びドライエッチングする工程を含むことを特徴とする半導体基板のドライエッチング方法。
【請求項５】
前記カメラを用いて半導体基板のエッチング状態を観測する工程において、半導体基板上の被エッチング材料の膜厚を測定することを特徴とするとともに、
シャッターを再び閉じた状態において前記観測結果を利用して半導体基板を再びドライエッチングする工程において、前記膜厚測定結果を用いて被エッチング材料をエッチングする条件を定めることを特徴とする、
請求項４に記載のドライエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造装置に関するもので、特にドライエッチング装置およびその装置を用いたドライエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板にトランジスタ等の能動素子や抵抗・容量等の受動素子である半導体装置を作成するときに、半導体基板にコンタクト、ビア、トレンチなどの孔を形成したり、半導体基板の配線層や基板そのものをパターニングしたりするが、このときにドライエッチング装置が使用される。近年の半導体装置の微細化や細密化に伴って、ドライエッチング工程において正確で細密なパターニングが要求されている。
【０００３】
たとえば、半導体デバイスが形成された半導体基板の第1の面（以下、表面と呼ぶ）とは反対側の第2の面（以下、裏面と呼ぶ）から表面のＩ／Ｏ（入出力）パッドに向けて貫通孔を形成する場合において、貫通孔の形成はドライエッチング装置を用いて行われる。貫通孔は半導体基板内に形成されるので、半導体基板材料そのものをエッチングする必要がある。半導体基板としては、シリコン、ゲルマニウム、炭素などの単元素半導体材料、ガリウム砒素、インジウムリンなどの二元系化合物半導体材料、多元素の化合物からなる多元系化合物半導体材料が挙げられる。たとえば３００ミクロンｍの厚みのシリコン半導体基板を裏面から表面側のＩ／Ｏパッドへ向けてエッチングする状態を図３に示す。図３は、フォトレジスト１０６をマスクにして半導体（シリコン）基板１０１を裏面側からエッチングし、表面側の絶縁膜１０２が露出された状態を示している。表面側の絶縁膜１０２は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などである。その上にはＩ／Ｏパッド１０３があり、貫通孔１０５はこのＩ／Ｏパッドまで達する必要がある。何故なら、この表面側のＩ／Ｏパッド１０３と裏面側に形成される再配線層（図示せず）は貫通孔１０５を通して電気的に導通させなければならないからである。Ｉ／Ｏパッド１０３は通常アルミニウムを基材としたアルミニウム系膜（窒化チタン膜などのバリアメタルを含む場合もある）から形成されている。絶縁膜１０２の厚みは通常０．５ミクロンｍ〜３ミクロンｍであり、Ｉ／Ｏパッド１０３の厚みは通常０．３ミクロンｍ〜２ミクロンｍであるので、シリコン半導体基板１０１の厚み（通常５０ミクロンｍ〜１０００ミクロンｍ）に比べ、絶縁膜１０２の厚みおよびＩ／Ｏパッド１０３の厚みは非常に薄く、貫通孔を形成するときに、絶縁膜１０２だけでなくＩ／Ｏパッド１０３までもエッチングしてしまう可能性がある。導電層であるＩ／Ｏパッド１０３がエッチングされてしまうと、完全に表面側と貫通してしまい、その後に導電体膜である貫通配線を形成しても貫通配線とＩ／Ｏパッド１０３との導電性が悪くなってしまう。さらにこのときは貫通配線とＩ／Ｏパッド１０３との導通はＩ／Ｏパッド１０３の厚み部分と取れているだけであるから、接触抵抗が高くなっているおそれもあるし、すぐに導通が切れてしまい歩留まり低下や信頼性に影響を与えるおそれもある。そこで、貫通孔１０５のエッチング時に、絶縁膜１０２が出現したときを知ることができたり、Ｉ／Ｏパッド１０３が出現した時を知ることができたりすれば、上記の問題を防止することができる。この防止策として、エッチング途中で半導体基板をエッチング装置から取り出して顕微鏡で見る方法があるが、ドライエッチング装置は真空になっているため、真空を破り大気圧状態にする必要がある。この結果、貫通孔のエッチングに多大な時間を要し生産性が非常に悪くなる。しかも１回の取り出しで済めば良いが、何回も取り出して見なければならない場合には、増々時間を要し生産性が極度に悪くなる。
【０００４】
この対策として、特許文献１では、エッチング装置にエッチングを行う部屋とエッチング状態（エッチング深さなど）を測定する部屋を別々に設けている。この場合は真空を破らずにエッチング途中でエッチング状態を知ることができるので、全体のエッチング時間が非常に長くなり生産性が極度に悪くなるということは起こらないが、エッチング室から測定室へ半導体基板を移動させなければならず、全体のエッチング処理時間が長くなるという問題がある。さらに、特許文献１のエッチング装置は、エッチング室以外に測定室を設けなければならないため、装置がかなり大きくなってしまうという問題もある。
【０００５】
特許文献２に示されたエッチング装置は、アノード電極に顕微鏡が取り付けられていて、エッチングの途中だけでなく、エッチング中においても半導体基板のエッチング状態を観測できる。しかしながら、この顕微鏡は真空容器（エッチング室）内に露出しているため、エッチング時にこの顕微鏡がエッチングガスやプラズマ等のエッチング雰囲気にさらされるため、顕微鏡本体や特に顕微鏡のレンズ部が劣化するという欠点がある。
【特許文献１】特開2003-133294
【特許文献２】特開2000-208482
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体基板のドライエッチングにおいては、ドライエッチング途中の半導体基板のエッチング状態を時間をかけずに観測し、かつその結果をエッチング条件に反映することが問題となっている。上記説明したように、平行平板型のドライエッチング装置のアノード電極に顕微鏡を設置してエッチング時またはエッチング途中で半導体基板のエッチング状態を観測できる装置においては、顕微鏡がエッチング雰囲気に常に置かれているために、顕微鏡自体もエッチングされたり、劣化したりする。特に顕微鏡のレンズは、ガラス（主成分がシリコン酸化膜などである）や透明高分子材料であるため、CF4やC2F6やC3F8等のエッチングガスにより悪影響を受けやすく、エッチングや劣化の程度が激しくなり、定期的に新品と交換する必要がある。
【０００７】
エッチング室と観測室を分離した装置においては、顕微鏡のエッチングや劣化という問題はないが、半導体基板をエッチング室と観測室で出し入れするために、処理時間が長くなるという問題がある。しかも、観測室を別に設置しなければならず、装置が大きくなり、ひいては装置コストが大きくなるという問題もある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、半導体装置を構成する材料のドライエッチング状態を都度観測し正確な半導体材料のエッチングを行うことが可能な装置を提供するものである。すなわち、平行平板型のドライエッチング装置において、半導体基板を載置する電極（第１電極）と対向する反対の電極（第２電極）の内部に顕微鏡機能および膜厚測定機能を有するカメラを設置し、このカメラを用いて半導体基板のエッチング状態を観測できるようにした。カメラには上下移動機構もついている。同時にカメラ設置側の電極（第２電極）にはシャッター機構がついている。エッチング中はこのシャッターが閉じていて、エッチングガスやプラズマがカメラに接触しないようになっている。また、エッチング途中でシャッターを開き電極（第２電極）内部へ設置したカメラを用いて半導体基板を観測できるようになっている。さらに、シャッターは電極と同一または類似の材料から形成され、電極の一部となっているため、シャッター部がエッチング中のプラズマ状態を乱さないようになっている。
【発明の効果】
【０００９】
半導体基板（半導体基板に形成された絶縁膜や金属膜を含む、以下同じ）をエッチングするときは、カメラが覗く窓部はシャッターで完全に塞がれていて、かつシャッターも電極の一部となっているので、エッチング時に電極全体が使用できる。半導体基板のエッチング面内均一性は、カメラもシャッターもない通常の平行平板電極の場合と同程度となり、良好なエッチング特性を得ることができる。図３に示すように、半導体基板１０１のエッチングが進行し貫通孔１０５が絶縁膜１０２に達したと思われるときに、エッチングを中断し、半導体基板１０１が載置されている電極（第１電極）とは反対の電極（第２電極）に備わっているシャッターを開き、その電極内部に設置されたカメラを用いて半導体基板のエッチング状態を観測する。カメラには顕微鏡機能も付いているので、必要に応じて所望の倍率に拡大または縮小可能である。このときに本発明においては膜厚測定機能もついているので、後どのくらいの厚みの半導体基板材料１０１や絶縁膜１０２をエッチングすれば、Ｉ／Ｏパッド１０３へ到達できるかを知ることができる。その後再びシャッターを閉じ、必要な残りのエッチングを行うことにより、ネライとするＩ／Ｏパッド１０３への正確な到達を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、平行平板型のドライエッチング装置の電極部にカメラを設置することにより非常に精密・正確なエッチングを可能にする装置および方法を提供するものである。
【００１１】
図１は、本発明の平行平板型のドライエッチング装置の１例を示す模式図である。図１に示す装置は反応性イオンエッチング（いわゆる、ＲＩＥ）タイプのものであり、真空容器（エッチング室）１の中に平板カソード電極４および平板アノード電極２が平行に配置されている。カソード電極４には高周波電源８がマッチングボックス７及びブロッキングコンデンサ６を介して接続されている。カソード電極４にはエッチングを行うための試料である被エッチング基板（半導体基板）５が載置されている。真空容器１およびアノード電極２は接地（アース）されていて、アノード電極２の内部には顕微鏡機能も持つカメラ９およびシャッター３が取り付けられている。シャッター３は自動または手動で開閉できるようになっている。たとえば、横方向（アノード電極２の平面方向）にスライドすることで開閉できる構造となっている。シャッター３をあけるとカメラ９はカソード電極４上に載置された半導体基板５を観測できるようになっている。カメラ９は上下方向（アノード電極２の平面方向と垂直な方向）の移動機構を持っていて、自動または手動で半導体基板５に対して焦点位置合わせを正確に行うことができる。たとえば、図３に示す貫通孔１０５の内部にも焦点を結ぶようにすることもできるので、貫通孔１０５の底部すなわち絶縁膜１０２やＩ／Ｏパッド１０３も観察可能である。さらに、カメラ９は光学式の膜厚測定機能も持っているので、エッチング途中での貫通孔１０５内の半導体基板１０１の厚みや絶縁膜１０２の厚みを測定することができる。カメラ９の出力は真空容器１外に設置されたテレビモニタ１０や記録計（図示せず）に接続されていて、カメラ９から得られる情報をモニタできるようになっている。また、シャッター３は電極機能がありアノード電極２の一部となっている。シャッター３の材料は通常アノード電極と同一材料か類似の材料であり、並行平板電極がプラズマ放電しているときに、このシャッターの存在によりプラズマ状態が不安定にならないようになっている。
【００１２】
図２は、図１に示すカメラが設置されている状態をさらに詳細に説明するためにカメラが収納されている部分の１例を拡大した図である。平行平板の上部電極（図１においてはアノード電極に相当）２２内にカメラ収納空間２９を設けその中にカメラ２６が収納されている。カメラ２６はカメラ支持柱３０によって支えられている。カメラには顕微鏡機能部分２７および２８（２７は接眼レンズ部分、２８は対物レンズ部分に相当）を有している。カメラ２６にはカメラ部を上下に移動することが可能な上下移動機構３１が備わっている。カメラ収納部２９の下部には窓２５があいていて、窓はシャッター２３で開閉できるようになっている。図２においては、窓２５はカメラ収納部２９より小さくなっているが同程度の大きさでも良い。シャッター２３が閉じているときには、シャッター２３は図２に示すように電極２２内にほぼ完全にはめ込まれるように納まっていて、シャッター２３は、電極２２と電気的に接触しているだけでなく、電極２２の下面とほぼ平坦な状態になっている。このように、シャッター２３が閉じた状態においては電極２２と一体となっているので、プラズマ放電してもシャッターの存在によってプラズマが乱されない。シャッター２３は自動または手動で開閉できる。カメラが設置されている電極とは反対側の電極（下部電極、図１においてはカソード電極４に相当）２１には、半導体基板２４が載置されている。半導体基板２４のエッチング面は当然カメラが設置された電極２２側を向いている。エッチング途中またはエッチング前後で半導体基板２４のパターンのエッチング状態を見るためには、シャッター２３をあけ、カメラ部から半導体基板２４のパターンを見る。焦点が合わず像がぼけている場合には、上下移動機構３１や顕微鏡部２７および２８に備わっている焦点合わせ機能などを用いて、３２に示す矢印方向に上下移動させて、焦点合わせを行い鮮明な画像を得ることができる。半導体基板２４のパターンが微小（たとえば、１ミクロンｍ以下）なため鮮明な像を得るにはカメラや顕微鏡を半導体基板２４にかなり接近しなければならないときでも、本発明の上下移動機構を用いることにより、カメラや顕微鏡を電極２２の下面よりさらに下方に伸ばしてカメラや顕微鏡を半導体基板２４に接近させることも可能である。尚、カメラや窓の位置、半導体基板の位置は最もエッチング状態を把握できるような効果的な場所に配置させると良い。また、カメラや顕微鏡などの制御は支持柱３０の内部を通したケーブルを用いて行うことができる。本発明のカメラには膜厚測定機能も付いているので、半導体基板２４の平坦な領域の膜厚測定だけでなく、貫通孔底部のような微小な領域における種々の材料の膜厚もカメラや顕微鏡機能と協同して測定できる。
【００１３】
尚、図１においてはカソードタイプの平行平板型ドライエッチング装置を示しているが、被エッチング基板である半導体基板が載置される電極がアノード電極側になるアノードタイプの平行平板型ドライエッチング装置においても本発明を使用できることは言うまでもない。
【００１４】
本発明のドライエッチング装置は上述のように、平行平板型の電極構造を持ち、対抗する２つの電極のうち被エッチング基板である半導体基板を載置する電極と反対側の電極の内部に顕微鏡機能および膜厚測定機能を持つカメラと電極の一部であるシャッターを有する。シャッター３の目的は、エッチング中は閉じた状態になっていて、電極の一部となっていることであり、エッチングガスやプラズマ等のエッチング雰囲気からカメラ９を隔離しエッチングによるカメラ部やレンズ部の劣化を防止することである。以下に、本発明のドライエッチング装置をどのように使用するかを図１を用いて説明する。
【００１５】
図１に示すドライエッチング装置の真空容器１内のカソード電極４上に被エッチング基板である半導体基板５を載置する。図１においては、半導体基板５はカソード電極４より小さく示されているが、半導体基板５は電極４と同じ大きさかそれ以上の大きさでも良い。また、半導体基板５の周辺をクランプで抑えて固定しても良いし、半導体基板を真空吸着または静電吸着しても良い。さらに、図１においては、真空容器１は平行平板電極を完全に包含していて平行平板電極より大きく示されているが、平行平板電極とほぼ同じ大きさであっても良い。或いは平行平板電極より小さくなり半導体基板と同じ程度の大きさとなっても良い。真空容器１を小さくするとドライエッチング装置を小さくできるだけでなく、真空引きする時間や真空を破る時間を短くできる。
【００１６】
半導体基板５が載置された後、真空容器１内を所望の圧力になるまで真空引きする。この真空引きの途中またはその前後にシャッター３を開け、カメラ９を用いて半導体基板５の表面を観測する。エッチング前の半導体基板５の状態を観察したり、エッチングするべき半導体基板のパターンにおける材料の膜厚を測定したりすることができる。エッチングガスを導入したり、プラズマをエッチング前にたてたりする前にシャッター３を閉じる。シャッター３はできるだけ電極２の面（図１においては電極２の下面）と同程度の位置（高さ）にくるようにする。このようにしないと、エッチング中のプラズマの分布が不均一になり、半導体基板５のエッチングも不均一になる可能性がある。シャッターは横からのスライド方式だけでなく、電極内のカメラ部を設置している空間からシャッターを窓の方へ押し出して窓部を塞いでも良いが、このときもシャッターと電極２の他の面とは同程度の位置（高さ）になることが好適である。
【００１７】
シャッター３が閉じられた後で、エッチングガスを導入しプラズマ発生させ、半導体基板５の所定の部分をエッチングする。このときエッチングガスは電極２の表面（電極４を向いた面）にも存在しプラズマ雰囲気にも曝されるので、電極２の表面も幾分劣化する。従って、シャッター３がなければ電極の窓（たとえば、図２における２５）からエッチングガスやプラズマも侵入していき、カメラは高分子材料等で構成されているのでエッチングされ劣化する。特にカメラ部のレンズがガラスである場合には、レンズがエッチングガス（ＣＦ系やＳＦ系のガスが多い）によって急速にエッチングされるおそれがある。これを防止するために、本発明ではシャッター３を備えエッチング中はシャッター３を閉じて窓を完全に封鎖し、エッチングガスやプラズマ雰囲気がカメラを設置している場所へ侵入しないようにしている。もちろん、エッチング中以外にもカメラを劣化させる原因となるエッチングガスなどが装置内に存在する場合にもシャッターを閉じていることが望ましい。エッチングがある程度進行しエッチング途中のエッチング形状を観測したいときには、エッチングを中断する。すなわち電極に印加する電圧等を切断してプラズマを発生させない状態にし、エッチングガスのエッチング室（真空容器１）への導入を切断しエッチング室の残留エッチングガスを排気し真空状態にするか窒素等の不活性ガスを導入し低圧状態にする。（エッチング雰囲気を排除する。）このようにエッチング不可状態にした後にシャッター３を開き、カメラを用いて対向電極に載置された半導体基板のエッチング状態を観測する。エッチング形状を観察したいときは、カメラ機能だけでなく顕微鏡機能を用いることができる。焦点がずれてきたらカメラの上下移動機構を使い所望の場所に焦点を合わせる。あるいは、レンズ部のみの移動機能を使って焦点を合わせても良い。カメラの上下移動機構やレンズ部の移動機能は自動で行うこともできるし、手動で行うこともできる。高倍率の像を得るにはカメラを半導体基板に近づける必要があるが、本発明のカメラの移動機構やレンズ部の移動機能を使用することによりこれを実現できる。このようにして、本発明を用いることにより、半導体基板の表面だけでなく、図３に示すような貫通孔の内部の状況を詳細に観察することが可能である。たとえ、貫通孔の深さが２００ミクロンｍ〜５００ミクロンｍと深くても本発明を用いて貫通孔の底部を見ることができ、エッチングが確実に行なわれているか、まだ不十分であるかを知ることができ、この後どのようなエッチングを行なえば良いか判断（エッチング時間やエッチング条件の決定）もできる。
【００１８】
本発明はさらにカメラ９に膜厚測定機能を持つ。膜厚測定機能とは主に光学式方法を利用した光学式膜厚測定機能である。この光学式膜厚測定機能とは、たとえば光（赤外線、可視光線、紫外線やＸ線を含む）やレーザー光を膜厚測定したい場所に照射しその反射光や干渉光のスペクトル分析を行うことにより膜厚測定を行なえるようにしたものである。或いはエリプソメトリ法により膜厚測定を行なう方法もある。顕微鏡と組み合わせることにより光のスポット径を１ミクロンｍ以下に絞ることもできるので、極めて微小なパターンの材料の膜厚を測定することも可能である。シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の上の半導体基板材料（たとえば、シリコン、ゲルマニウム、炭素（ダイヤモンドを含む）、炭化珪素（ＳｉＣ）、各種の化合物半導体、これらの多結晶体・非晶質体）の厚み、アルミニウムや窒化金属や半導体材料（非晶質、多結晶体を含む）上の絶縁膜の厚みを測定することもできる。図３に示すような貫通孔１０５の場合には、半導体基板材料であるシリコン等がまだ完全にエッチングされていない状態においては、絶縁膜１０２上に半導体基板材料１０１が存在するが、この半導体基板材料１０１の厚みを測定でき、残りどのくらいの厚みの半導体基板材料１０１をエッチングすれば良いか分かるので、適切なエッチングガスや装置のエッチング条件（たとえば、エッチングパワー、エッチング圧力）を選択し、正確なエッチング時間を算出可能である。この結果、絶縁膜１０２の厚みが０．５ミクロンｍ〜３ミクロンｍと薄くても（半導体基板の厚み（５０〜１０００ミクロンｍ）に比較すると非常に薄い）絶縁膜１０２を過度にエッチングすることなく残りの半導体基板１０１を完全にエッチングすることができるし、ほぼ完全に半導体基板１０１をエッチングする時間も判断できるので、途中で絶縁膜１０２を適切にエッチングする条件に変更し、半導体基板１０１をエッチングした後で連続して絶縁膜１０２をエッチングすることも可能である。
【００１９】
残りのエッチングを再開するときには、エッチングガスやプラズマ印加する前にシャッター３を再び完全に閉じる。このようにすることにより再びエッチングガスを導入しプラズマエッチングしてもカメラやカメラレンズ等が有害な雰囲気にさらされることはなく、これらがエッチングされたり劣化したりすることはないので、半永久的にカメラ９等を使用することが可能となる。
【００２０】
図３に示すような貫通孔１０５の内部の半導体基板１０１がほぼエッチングされたときにも、エッチングを中断して、エッチング雰囲気を完全に排除した後でシャッター３をあけて貫通孔内部を観察して完全に半導体基板１０１がエッチングされて絶縁膜１０２が出現したかをカメラを用いて観測できる。半導体基板１０１が完全にエッチングされて絶縁膜１０２が露出している場合には、膜厚測定機能を用いて絶縁膜１０２の厚みを正確に知ることができる。その後で前述した方法と同様にシャッターを閉じて絶縁膜のエッチングを行なうことが可能となる。この結果、絶縁膜１０２を完全にエッチングしアルミニウム等で構成されたＩ／Ｏパッド１０３を過度にエッチングをすることがなく、貫通孔の底部にＩ／Ｏパッド１０３を露出させることができる。
【００２１】
以上のようにして、顕微鏡および膜厚測定機能を有するカメラ９を平行平板電極に設置し、かつシャッター機能を備えることによって、良好なエッチング状態を有する半導体装置を形成できる。しかも、被エッチング材料の膜厚やエッチング形状等を観測するために、従来用いられていた観測室を別に設置することがないので装置の大きさを最小限に小さくすることができるとともに、真空状態または低圧状態において半導体基板を移動させる必要がないため、非常に短時間にエッチング状態を観測できる。たとえば、シャッターを開く前にエッチングをやめエッチングガスを排気し真空状態にするが、エッチング雰囲気がすでに低圧状態であるためこの処理時間は極めて短時間である。またこの後で不活性ガスを入れる場合においても低圧状態にしておくだけなので、この処理時間も極めて短時間である。シャッターを開く時間もわずかであり、エッチング状態の観測（膜厚測定、エッチング形状観察等）も自動で行なうことにより極めて短時間に行なうことができる。シャッターを閉じてその後再びエッチング雰囲気に戻すことも簡単で短時間に行なうことができる。以上から、従来の方法に比べれば、要する時間はごくわずかであり、本発明を用いても装置の生産性を下げる要因とはならず、観測結果を後のエッチング条件（たとえば、エッチング時間、エッチングパワー、エッチングガス、エッチング圧力）に適用できるので、安定した良好な品質を保持できるようになり、歩留まりの向上や歩留まりの安定化を実現できる。
【００２２】
上記の説明において、貫通孔を有する半導体基板における貫通孔部分の形状や膜厚測定等の観測を行い、本発明を適用することを述べてきたが、これは１つの実例であって、本発明は、一般に平行平板ドライエッチング装置を用いて被エッチング材料をエッチングする場合に適用できることは言うまでもない。たとえば、コンタクト孔、ビア、絶縁膜、導電体膜のエッチング等においても適用できる。尚、被エッチング材料として、上記説明した半導体基板（半導体基板に形成された絶縁膜（たとえば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、他の無機質酸化膜、他の無機質窒化膜、金属酸化膜、金属窒化膜、有機絶縁膜）や導電体膜（たとえば、シリコン膜、多結晶シリコン膜、非晶質シリコン膜、金属膜、有機系導電体膜）を含む）だけでなく、セラミックやガラスや高分子材料などの絶縁体基板（絶縁体基板に形成された絶縁膜（たとえば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、他の無機質酸化膜、他の無機質窒化膜、金属酸化膜、金属窒化膜、有機絶縁膜）や導電体膜（たとえば、シリコン膜、多結晶シリコン膜、金属膜、有機系導電体膜）を含む）や、金属や導電体（単結晶、非晶質、多結晶）シリコンや金属や導電体無機材料や有機導電体材料などの導電体基板（導電体基板に形成された絶縁膜（たとえば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、他の無機質酸化膜、他の無機質窒化膜、金属酸化膜、金属窒化膜、有機絶縁膜）や導電体膜（たとえば、シリコン膜、多結晶シリコン膜、金属膜、有機系導電体膜）を含む）などが挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、半導体産業で用いられるドライエッチングプロセスに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明のカメラ内蔵シャッター付きドライエッチング装置の構成図である。
【図２】図２は、ドライエッチング装置の平行平板電極内に設置された本発明のカメラ部の詳細を示す図である。
【図３】図３は、半導体基板に形成された貫通孔の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１・・・真空容器（エッチング室）、２・・・アノード電極（上部電極）、
３・・・シャッター、４・・・カソード電極（下部電極）、
５・・・被エッチング基板（半導体基板）、６・・・ブロッキングコンデンサ、
７・・・マッチングボックス、８・・・高周波電源、９・・・カメラ、
１０・・・テレビモニタ、２１・・・下部電極、２２・・・上部電極、
２３・・・シャッター、２４・・・半導体基板、２５・・・窓、２６・・・カメラ、
２７、２８・・・顕微鏡部、２９・・・カメラ収納部、３０・・・カメラ支持柱、
３１・・・上下移動機構、１０１・・・半導体基板、１０２・・・絶縁膜、
１０３・・・Ｉ／Ｏパッド電極、１０４・・・保護膜、１０５・・・貫通孔
【図１】
2009218300.tif 000003
【図２】
2009218300.tif 000004
【図３】
2009218300.tif 000005