JPH0723548B2 - Dry etching end point detection method - Google Patents
Dry etching end point detection methodInfo
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- JPH0723548B2 JPH0723548B2 JP63130938A JP13093888A JPH0723548B2 JP H0723548 B2 JPH0723548 B2 JP H0723548B2 JP 63130938 A JP63130938 A JP 63130938A JP 13093888 A JP13093888 A JP 13093888A JP H0723548 B2 JPH0723548 B2 JP H0723548B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はドライエッチング技術に関し、特にプラズマを
用いたドライエッチングの終点検出方法に関する。The present invention relates to a dry etching technique, and more particularly to a dry etching end point detection method using plasma.
従来、プラズマを用いたドライエッチングの終点検出方
法としては、プラズマ発光の強度変化を用いる終点検出
方法かある。Conventionally, as an endpoint detection method for dry etching using plasma, there is an endpoint detection method that uses a change in the intensity of plasma emission.
上述したプラズマ発光強度の変化を用いるエッチング終
点検出方法は、エッチング中のプラズマ状態をその発光
分析により観測しエッチング終点の検出に応用したもの
である。プラズマの発光はプラズマ中に存在する活性な
ガス種により起きる現象であり、プラズマ発光の研究は
スペクトル分析によるプラズマ診断技術として発達して
来た。プラズマ発光スペクトルは、プラズマ中の反応ガ
ス、反応生成物に依存しており、ある特定波長の発光強
度、すなわち、プラズマ中に存在する特定物質の発光強
度の時間的変化を観測することによりエッチング反応生
成物もしくは反応活性種の変化を知ることができる。こ
の技術を利用したものがプラズマ発光強度によるエッチ
ング終点検出方法である。The above-mentioned etching end point detection method using the change in plasma emission intensity is applied to detect the etching end point by observing the plasma state during etching by its emission analysis. Plasma emission is a phenomenon caused by active gas species existing in plasma, and the study of plasma emission has been developed as a plasma diagnostic technique by spectrum analysis. The plasma emission spectrum depends on the reaction gas and reaction products in the plasma, and the etching reaction is observed by observing the temporal change in the emission intensity of a specific wavelength, that is, the emission intensity of a specific substance present in the plasma. Changes in products or reactive species can be known. The method utilizing this technique is a method for detecting the etching end point based on the plasma emission intensity.
このような方法を用いエッチング終点を検出するために
は、エッチングの進行に伴い発光強度の変化する波長を
知る必要がある。すなわち、エッチングの終了により生
じるプラズマ中の活性種の変動を的確に反映する発光波
長を事前に検討しておくことが不可欠であり、簡便さに
欠ける。また適当なプラズマ発光が存在しない場合もあ
る。さらにこの方法を実行するためには、エッチング装
置に発光分光を行うための窓部を設ける必要があり、さ
らに分光装置,受光素子およびその駆動回路が必要であ
り、高価である。In order to detect the etching end point using such a method, it is necessary to know the wavelength at which the emission intensity changes with the progress of etching. That is, it is indispensable to examine in advance the emission wavelength that accurately reflects the fluctuation of the active species in the plasma caused by the end of etching, which is not convenient. Also, there may be no suitable plasma emission. Further, in order to carry out this method, it is necessary to provide the etching device with a window portion for performing emission spectroscopy, and further, a spectroscopy device, a light receiving element and a driving circuit thereof are required, which is expensive.
本発明のプラズマを用いたドライエッチングの終点検出
方法は、被エッチング試料の電位変化からエッチング終
点を検出するものである。The dry etching end point detection method using plasma according to the present invention detects the etching end point from the potential change of the sample to be etched.
この電位測定は従来のプラズマ発光法があらかじめモニ
ター用の波長を選択する必要があるのに対し、その様な
事前の準備がいらず、また通常の電圧測定となんら変る
ことなく簡便に行なえる。また、電位測定のための回路
は高周波に合成されている直流成分を分離測定できる、
例えば整流回路で良く安価である。This potential measurement can be easily performed without any preparation in advance, unlike the conventional plasma emission method, in which it is necessary to select the wavelength for monitoring in advance, and without any change from the usual voltage measurement. In addition, the circuit for measuring the electric potential can separate and measure the DC component that is synthesized at high frequency.
For example, a rectifier circuit is good and inexpensive.
次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明を平行平板型ドライエッチング装置にお
いて実施するための装置構成図である。高周波電源106
および整合回路105と陰極102の接続線に陰極電圧測定回
路101を接続し、エッチング試料の電位を測定する。こ
の陰極電圧測定回路101にはダイオードと容量、コイル
から成る整流回路を1例として示したが、高周波に含ま
れる直流電位を測定できる回路であればよい。FIG. 1 is an apparatus configuration diagram for carrying out the present invention in a parallel plate type dry etching apparatus. High frequency power supply 106
The cathode voltage measuring circuit 101 is connected to the connection line between the matching circuit 105 and the cathode 102, and the potential of the etching sample is measured. A rectifier circuit including a diode, a capacitor, and a coil is shown as an example of the cathode voltage measuring circuit 101, but any circuit capable of measuring a DC potential included in a high frequency may be used.
〔実施例1〕 上述の、陰極電位測定回路を有したドライエッチング装
置において3層レジスト下層有機膜エッチングを行った
場合のエッチング終点検出例を第2図に示す。ここで用
いた3層レジストは、上層レジスト203としては通常の
ノボラックレジスト0.5μm厚,中間層としては厚さ150
0Åの塗布酸化膜202,下層有機膜201としては厚さ2μm
の250℃90分ベークを施したノボラックレジストより成
る第2図(b)に示した3層構造を有する。上層レジス
ト203はリソグラフィ工程によりパターニングされ、中
間層の塗布酸化膜202はこの上層レジスト203をマスクと
してエッチング工程によりパターニングされている。Example 1 FIG. 2 shows an example of detecting the etching end point when the three-layer resist lower layer organic film etching is performed in the above-described dry etching apparatus having the cathode potential measuring circuit. The three-layer resist used here is a normal novolac resist having a thickness of 0.5 μm as the upper layer resist 203 and a thickness of 150 as the intermediate layer.
0 Å coated oxide film 202, lower organic film 201 has a thickness of 2 μm
It has a three-layer structure shown in FIG. 2 (b), which is composed of a novolak resist baked at 250 ° C. for 90 minutes. The upper layer resist 203 is patterned by a lithography process, and the coated oxide film 202 of the intermediate layer is patterned by an etching process using the upper layer resist 203 as a mask.
この上層レジスト203および中間層をマスクに用い、下
層有機膜201のエッチングが行なわれた。Using the upper resist 203 and the intermediate layer as a mask, the lower organic film 201 was etched.
エッチングガスとしては酸素を用い、流量20sccm圧力10
mTorr高周波電力600Wの条件においてエッチングは行な
われた。この場合の第2図(a)の0時間,1時間,2時間
エッチング後の陰極電位変化の様子をそれぞれ示したの
が第2図(b),(c),(d)である。陰極電位は高
周波電力印加後に上昇し約250Vに達する。その後、上層
レジスト203のエッチングが終了するまではほぼ一定で
あり上層レジスト203のエッチング後に約340Vまで上昇
する。下層レジストのエッチングが終了すると約400Vま
で上昇エッチング終点が検出される。Oxygen is used as etching gas, flow rate 20 sccm, pressure 10
Etching was performed under the condition of mTorr high frequency power of 600 W. FIGS. 2 (b), 2 (c) and 2 (d) show the changes in the cathode potential after etching for 0 hour, 1 hour and 2 hours in FIG. 2 (a). The cathode potential rises after applying high-frequency power and reaches about 250V. After that, it is almost constant until the etching of the upper layer resist 203 is completed, and after the etching of the upper layer resist 203, it rises to about 340V. When the etching of the lower layer resist is completed, the voltage rises to about 400 V and the etching end point is detected.
第2図には、陰極電位の測定例に加え3層レジストのエ
ッチング状態を模式的に示した図を示している。3層レ
ジストは高周波印加後に第2図(b)から、上層レジス
トエッチング終了第2図(c)、下層有機膜エッチング
終了第2図(d)と変化して行き、それに伴なって陰極
電位は約250V,340V,400Vと変化する。In addition to the measurement example of the cathode potential, FIG. 2 shows a diagram schematically showing the etching state of the three-layer resist. After applying a high frequency, the three-layer resist changes from FIG. 2 (b) to upper layer resist etching completion FIG. 2 (c) and lower organic film etching completion FIG. 2 (d), and the cathode potential changes accordingly. It changes to about 250V, 340V, 400V.
〔実施例2〕 第3図は、前述の装置を用い、ポリシリコンエッチング
を行った場合の陰極電圧測定によるエッチング終点の検
出例である。ポリシリコンはリンドープされており、厚
さ4000Åの膜についてエッチングを行った。マスクには
厚さ1.2μmのレジストを用いた。また、下地は熱酸化
膜である。エッチングガスとしては例えば六フッ化イオ
ウと二フッ化二塩化炭素の混合ガスを用い、それぞれの
流量を20sccm,30sccmとした。エッチング圧力は30mTorr
高周波電力200Wの条件においてエッチングは行なわれ
た。陰極電位は、エッチング中ほぼ170Vと一定であり終
点で160Vまで下降し、エッチング終点が検出された。[Embodiment 2] FIG. 3 is an example of detecting the etching end point by measuring the cathode voltage when polysilicon etching is performed using the above-described apparatus. Polysilicon is phosphorus-doped, and a film having a thickness of 4000 Å was etched. A 1.2 μm thick resist was used for the mask. The base is a thermal oxide film. As the etching gas, for example, a mixed gas of sulfur hexafluoride and carbon difluoride dichloride was used, and the respective flow rates were set to 20 sccm and 30 sccm. Etching pressure is 30mTorr
Etching was performed under the condition of high frequency power of 200W. The cathode potential was constant at about 170 V during etching and dropped to 160 V at the end point, and the end point of etching was detected.
以上説明したように本発明は、プラズマ中の被エッチン
グ試料の電位を測定することにより、試料の層構造変化
を知り、エッチング終点を検出できる。As described above, according to the present invention, by measuring the potential of the sample to be etched in plasma, the change in the layer structure of the sample can be known and the etching end point can be detected.
第1図は本発明を、平行平板型ドライエッチング装置に
おいて実施するための装置構成図、第2図,第3図はそ
れぞれ有機膜エッチング,ポリシリエッチングにおいて
得られたエッチング終点の検出例であり、第2図(a)
および第3図は電圧の変化を示す図、第2図(b),
(c)および(d)はそれぞれ第2図(a)の各時点の
エッチング状態を示す試料の断面図である。 101……陰極電圧測定回路、102……陰極、103……エッ
チング試料、104……陽極、105……整合回路、106……
高周波電源、107……真空排気装置、108……反応ガス導
入管、201……下層有機膜、202……塗布酸化膜、203…
…上層レジスト、204……基板。FIG. 1 is an apparatus configuration diagram for carrying out the present invention in a parallel plate type dry etching apparatus, and FIGS. 2 and 3 are examples of detection of etching end points obtained in organic film etching and polysilicon etching, respectively. , Fig. 2 (a)
And FIG. 3 is a diagram showing changes in voltage, FIG. 2 (b),
(C) and (d) are cross-sectional views of the sample showing the etching state at each time point in FIG. 2 (a). 101 ... Cathode voltage measuring circuit, 102 ... Cathode, 103 ... Etching sample, 104 ... Anode, 105 ... Matching circuit, 106 ...
High-frequency power source, 107 ... vacuum exhaust device, 108 ... reaction gas inlet tube, 201 ... lower organic film, 202 ... coating oxide film, 203 ...
… Upper layer resist, 204… Substrate.
Claims (3)
おいて、被エッチング試料が載置された陰極に印加する
高周波電圧に含まれる直流電圧を取り出し、当該直流電
圧の変化によってエッチング終了を検出することを特徴
とするドライエッチングの終点検出方法。1. A dry etching process using plasma, wherein a DC voltage included in a high frequency voltage applied to a cathode on which a sample to be etched is placed is taken out, and the end of etching is detected by a change in the DC voltage. And a method for detecting the end point of dry etching.
容量、コイル、整流器および抵抗より構成される測定回
路によって取り出されることを特徴とする請求項1記載
のドライエッチングの終点検出方法。2. The direct current voltage receives the high frequency voltage,
The end point detection method for dry etching according to claim 1, wherein the measurement is made by a measuring circuit including a capacitor, a coil, a rectifier and a resistor.
し、自動的にエッチング終点を検出する装置をエッチン
グ装置に付加しその信号により自動的にエッチング装置
を制御することを特徴とする請求項2記載のドライエッ
チングの終点検出方法。3. A device for processing an electric signal obtained from the measuring circuit and automatically detecting an etching end point is added to the etching device, and the etching device is automatically controlled by the signal. 2. The method for detecting the end point of dry etching according to 2.
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