JPH098003A - Method of detecting end point in dry etching - Google Patents

Method of detecting end point in dry etching

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JPH098003A
JPH098003A JP15570695A JP15570695A JPH098003A JP H098003 A JPH098003 A JP H098003A JP 15570695 A JP15570695 A JP 15570695A JP 15570695 A JP15570695 A JP 15570695A JP H098003 A JPH098003 A JP H098003A
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etching
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dry etching
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毅 大平
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大▲てい▼ 申
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Abstract

PURPOSE: To manufacture semiconductor devices reliably and stably by preventing false detection of the end point of dry etching. CONSTITUTION: In the dry etching of a work substrate 11, the angle of elevation of an optical fiber 17 is determined so that the extension of the optical axis of the optical fiber 17 meets and ECR point 15. Light emission generated in an etching device is detected using the optical fiber 17 and the end point of the etching is detected by the detection output.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はドライ・エッチングにお
ける終点検出方法に関するものであり、特に、半導体装
置の製造工程に用いるドライ・エッチング工程におい
て、光ファイバを用いて発光強度を観測することにより
エッチング終点を検出する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting an end point in dry etching, and in particular, in a dry etching process used in a semiconductor device manufacturing process, etching is performed by observing emission intensity using an optical fiber. The present invention relates to a method of detecting an end point.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体装置の集積度の向上に伴っ
て、配線パターンを形成する手段としてウェット・エッ
チングに代わってドライ・エッチングが用いられるよう
になってきており、このようなドライ・エッチングにお
いてはエッチング反応に伴う発光等の強度を検出してエ
ッチング終点を検出していた。
2. Description of the Related Art Conventionally, as the degree of integration of semiconductor devices has improved, dry etching has been used instead of wet etching as means for forming a wiring pattern. In the above, the end point of etching was detected by detecting the intensity of light emission or the like accompanying the etching reaction.

【0003】例えば、Al等のメタル配線材料をエッチ
ングしてパターニングする場合には、エッチング反応に
伴う反応生成物の発光スペクトルの強度の増減を分光器
を介して検出して、増から減に転じて一定の低水準に落
ちついた点をエッチング終点として検出して、さらに、
エッチング残渣を除去するために適度の追加エッチング
を行っていた。
For example, when etching a metal wiring material such as Al for patterning, an increase or decrease in the intensity of the emission spectrum of the reaction product due to the etching reaction is detected through a spectroscope, and the increase is turned to the decrease. The point settled down to a certain low level is detected as the etching end point, and
A moderate amount of additional etching was performed to remove the etching residue.

【0004】この様子を図5を参照して説明する。 図5参照 まず、層間絶縁膜を介して配線層となるAl層を堆積す
ると共に、その上に所定パターンのフォトレジストを設
けたシリコン基板からなる被処理基板11をECR(電
子サイクロトロン共鳴)型プラズマエッチング装置の反
応室2の内部に配置した試料台12上に載置する。
This situation will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 5, first, an Al layer to be a wiring layer is deposited via an interlayer insulating film, and a substrate 11 to be processed made of a silicon substrate on which a photoresist having a predetermined pattern is provided is placed on an ECR (electron cyclotron resonance) type plasma. The sample is placed on the sample table 12 arranged inside the reaction chamber 2 of the etching apparatus.

【0005】一方、ECR型プラズマエッチング装置の
プラズマ室1には、ガス供給口4を介してCCl4 から
なるエッチングガス3を導入し、試料台12に接続する
RF電源(13.56MHz)より高周波電力を供給し
てプラズマ14を生成すると共に、電磁石により875
Gaussの磁場を印加して、プラズマ14中の電子を
2.45GHzのサイクロトロン周波数で回転させる。
On the other hand, an etching gas 3 made of CCl 4 is introduced into the plasma chamber 1 of the ECR type plasma etching apparatus through a gas supply port 4, and the frequency is higher than that of an RF power source (13.56 MHz) connected to the sample stage 12. Electric power is supplied to generate plasma 14, and an electromagnet is used to generate 875
The Gauss magnetic field is applied to rotate the electrons in the plasma 14 at the cyclotron frequency of 2.45 GHz.

【0006】同時に、石英窓7を介してサイクロトロン
周波数と共鳴する2.45GHzのマイクロ波5をマイ
クロ波導波管6から供給することによって、電子を加速
してプラズマ反応を促進させ、生成されたプラズマ14
を反応室2に導入して、Al層をパターニングすること
によってAl配線パターンを形成する。なお、図におい
て、符号9,10は、夫々反応生成物を含む排気ガス及
び排気口を表すものである。
At the same time, by supplying a microwave 5 of 2.45 GHz which resonates with the cyclotron frequency from the microwave waveguide 6 through the quartz window 7, the electrons are accelerated to accelerate the plasma reaction and the plasma generated. 14
Is introduced into the reaction chamber 2 and the Al layer is patterned to form an Al wiring pattern. In the figure, reference numerals 9 and 10 respectively represent exhaust gas and exhaust port containing reaction products.

【0007】このエッチングに際しては、261.6n
mにピークを有する発光が生ずるので、この発光をのぞ
き窓19を介して水平に設置した光ファイバ17で検出
し、その検出出力を分光器18により分光して261.
6nmの出力のみを取り出し、この出力の増減を監視す
ることによって、エッチング終点を判断していた。
In this etching, 261.6n
Since a light emission having a peak at m occurs, this light emission is detected by the optical fiber 17 installed horizontally through the observation window 19, and the detection output is dispersed by the spectroscope 18 to 261.
The etching end point was judged by taking out only the output of 6 nm and monitoring the increase and decrease of this output.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ECR
型プラズマエッチング装置の反応室2の内壁部、特に、
のぞき窓19の表面に反応生成物等が付着した場合や、
或いは、エッチング量が少ない場合には、観測される発
光強度が低下するために、光ファイバ17を平行に設置
した状態で発光を検出した場合には、エッチング終点の
判断が不正確になり、過剰なエッチングがしばしば生じ
ていた。
SUMMARY OF THE INVENTION However, ECR
Type inner wall of the reaction chamber 2 of the plasma etching apparatus, in particular,
When reaction products or the like adhere to the surface of the peep window 19,
Alternatively, when the amount of etching is small, the observed emission intensity decreases, so when the emission is detected with the optical fiber 17 installed in parallel, the determination of the etching end point becomes inaccurate and excessive. Etching often occurred.

【0009】この過剰なエッチングにより、アンダーエ
ッチングによる残渣の発生や、オーバーエッチングによ
る配線パターンの細りなどが生じ、極端な場合には断線
も生じていたので、再現性や製造歩留りに問題があっ
た。
Due to this excessive etching, residues due to under-etching and thinning of the wiring pattern due to over-etching were generated, and in extreme cases, wire breakage was also caused, so that there was a problem in reproducibility and manufacturing yield. .

【0010】したがって、本発明は、エッチング終点検
出における検出異常を解消して、確実で安定した半導体
装置の製造を行うことを目的とする。
Therefore, it is an object of the present invention to eliminate a detection abnormality in detecting an etching end point and to manufacture a reliable and stable semiconductor device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図1参照 (1)本発明は、被処理基板11をドライ・エッチング
する際の終点検出方法において、光ファイバ17の光軸
の延長線がECRポイント(電子サイクロトロン共鳴ポ
イント)15に含まれるように光ファイバ17の仰角θ
を設定して、エッチング装置内で発生する発光を光ファ
イバ17で検出することを特徴とする。
FIG. 1 is an explanatory view of the principle configuration of the present invention, and means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG. See FIG. 1 (1) In the present invention, in the end point detection method when dry-etching the substrate 11, the extension line of the optical axis of the optical fiber 17 is included in the ECR point (electron cyclotron resonance point) 15. Elevation angle θ of optical fiber 17
Is set and the light emission generated in the etching apparatus is detected by the optical fiber 17.

【0012】(2)また、本発明は、上記(1)におい
て、光ファイバ17の仰角θが、エッチング装置内で発
生する発光の検出強度が最大になる角度であることを特
徴とする。
(2) Further, the present invention is characterized in that, in the above (1), the elevation angle θ of the optical fiber 17 is an angle at which the detected intensity of the light emission generated in the etching apparatus becomes maximum.

【0013】(3)また、本発明は、上記(1)におい
て、光ファイバ17をエッチング装置に設けた検出用窓
16を介して設置したことを特徴とする。
(3) Further, the present invention is characterized in that in the above (1), the optical fiber 17 is installed through the detection window 16 provided in the etching apparatus.

【0014】(4)また、本発明は、上記(1)におい
て、光ファイバ17をエッチング装置の内部に設置した
ことを特徴とする。
(4) Further, the present invention is characterized in that, in the above (1), the optical fiber 17 is installed inside the etching apparatus.

【0015】(5)また、本発明は、上記(1)乃至
(4)のいずれかにおいて、光ファイバ17の仰角θの
設定を自動的に行うことを特徴とする。
(5) Further, the present invention is characterized in that in any one of the above (1) to (4), the elevation angle θ of the optical fiber 17 is automatically set.

【0016】(6)また、本発明は、上記(1)乃至
(5)のいずれかにおいて、エッチング装置内で発生す
る発光の内の複数の発光波長を検出し、各発光波長の検
出出力の変化によりエッチング終点を検出することを特
徴とする。
(6) Further, according to the present invention, in any one of the above (1) to (5), a plurality of emission wavelengths of the emitted light generated in the etching apparatus are detected, and the detection output of each emission wavelength is detected. The feature is that the etching end point is detected by the change.

【0017】[0017]

【作用】ECR型プラズマエッチング装置における発光
強度はプラズマ室1内部のECRポイント15近傍で最
大になるので、光ファイバ17の光軸の延長線がECR
ポイント15に含まれるように光ファイバ17の仰角θ
を設定することによって、発光強度が低い場合にも十分
な検出出力を得ることができ、それによって、高い精度
でエッチング終点を検出することができる。
Since the emission intensity in the ECR type plasma etching apparatus becomes maximum near the ECR point 15 inside the plasma chamber 1, the extension line of the optical axis of the optical fiber 17 is ECR.
The elevation angle θ of the optical fiber 17 is included in the point 15.
By setting, it is possible to obtain a sufficient detection output even when the emission intensity is low, whereby the etching end point can be detected with high accuracy.

【0018】また、光ファイバ17の仰角θを、エッチ
ング装置内で発生する発光の検出強度が最大になる角度
に設定することによって、最も高い検出精度でエッチン
グ終点を検出することができる。
Further, by setting the elevation angle θ of the optical fiber 17 to an angle at which the detection intensity of the light emission generated in the etching apparatus is maximized, the etching end point can be detected with the highest detection accuracy.

【0019】また、光ファイバ17をエッチング装置に
設けたのぞき窓に用いるガラスの厚さに比べて薄いガラ
スを用いた検出用窓16を介して設置することによっ
て、エッチング終点を検出精度良く検出することができ
る。
Further, the optical fiber 17 is installed through the detection window 16 made of glass thinner than the glass used for the peep window provided in the etching apparatus, so that the etching end point can be detected with high accuracy. be able to.

【0020】また、光ファイバ17をエッチング装置内
部に設置することによって、検出用窓16を介して設置
するよりも加熱効率を高めることができ、且つ、光ファ
イバ17には検出用窓16に用いる窓用ガラスよりも高
密度の合成石英を用いているので、反応生成物の付着が
少なく、検出出力の低下が少なくなる。
By installing the optical fiber 17 inside the etching apparatus, it is possible to improve the heating efficiency as compared with the case where the optical fiber 17 is installed through the detection window 16, and the optical fiber 17 is used for the detection window 16. Since synthetic quartz having a higher density than that of the window glass is used, the reaction products are less attached and the detection output is less deteriorated.

【0021】また、光ファイバ17の仰角θの設定を自
動的に行うことにより、ドライ・エッチング工程のスル
ープットを大幅に向上することができる。
By automatically setting the elevation angle θ of the optical fiber 17, the throughput of the dry etching process can be greatly improved.

【0022】また、エッチング装置内で発生する発光の
内の複数の発光波長を検出し、各発光波長の検出出力の
比又は差の変化によりエッチング終点を検出することに
より、単一波長を用いるよりも検出精度を高めることが
できる。
Further, by detecting a plurality of emission wavelengths of the emitted light generated in the etching apparatus and detecting the etching end point by the change of the ratio or difference of the detection output of each emission wavelength, it is possible to use a single wavelength. Can also improve the detection accuracy.

【0023】[0023]

【実施例】図2は、本発明の実施例の説明図であり、図
2を参照して本発明の実施例を説明する。 図2参照 本発明の実施に用いるECR型プラズマエッチング装置
は、従来のECR型プラズマエッチング装置と実質的に
同じであるが、検出用窓16を後述するECRポイント
15を臨む位置に設けると共に、その窓用石英ガラスの
厚さを他の部分に設けているのぞき窓に用いている石英
ガラスの厚さ(12mm)より薄い5mm程度とする。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention. An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The ECR type plasma etching apparatus used for carrying out the present invention is substantially the same as the conventional ECR type plasma etching apparatus, except that a detection window 16 is provided at a position facing an ECR point 15 described later, and The thickness of the quartz glass for windows is about 5 mm, which is thinner than the thickness (12 mm) of the quartz glass used for the peep windows provided in other portions.

【0024】そして、このECR型プラズマエッチング
装置は大きく分けて、内直径R1 =200mm、高さh
1 =200mmの円筒状プラズマ室1と内直径R2 =4
30mm、高さh2 =450mmの円筒状の反応室2か
ら構成されている。
The ECR type plasma etching apparatus is roughly divided into an inner diameter R 1 = 200 mm and a height h.
1 = 200 mm cylindrical plasma chamber 1 and inner diameter R 2 = 4
It is composed of a cylindrical reaction chamber 2 having a height of 30 mm and a height of h 2 = 450 mm.

【0025】まず、SiO2 膜等の層間絶縁膜を介して
配線層となるAlを主成分とするAlCuTi層を堆積
すると共に、その上に所定パターンのフォトレジストを
設けたシリコン基板からなる被処理基板11をECR型
プラズマエッチング装置の反応室2の内部に配置した試
料台12上に載置する。
First, an AlCuTi layer containing Al as a main component, which will be a wiring layer, is deposited through an interlayer insulating film such as a SiO 2 film, and a silicon substrate on which a photoresist having a predetermined pattern is provided is processed. The substrate 11 is placed on the sample table 12 arranged inside the reaction chamber 2 of the ECR type plasma etching apparatus.

【0026】一方、ECR型プラズマエッチング装置の
プラズマ室1には、ガス供給口4を介して50〜150
sccm、好適には87sccmのCl2 と30〜10
0sccm、好適には58sccmのBCl3 からなる
エッチングガス3を導入して、プラズマ室1内の圧力を
3.0×10-3〜6.0×10-3Torr、好適は4.
5×10-3Torrにし、且つ、試料台12の温度を2
0〜50℃、好適には35℃にした状態で、試料台12
に接続したRF電源より13.56MHzの場合には7
0〜130W、好適には100W、また、400kHz
の場合には25〜45W、好適には35Wの高周波電力
を供給してプラズマ14を生成すると共に、電磁石によ
り875Gaussの磁場を印加して、プラズマ14中
の電子を2.45GHzのサイクロトロン周波数で回転
させる。
On the other hand, in the plasma chamber 1 of the ECR type plasma etching apparatus, 50 to 150 are provided through the gas supply port 4.
sccm, preferably 87 sccm of Cl 2 and 30-10
0 sccm, preferably 58 sccm of etching gas 3 made of BCl 3 was introduced to adjust the pressure in the plasma chamber 1 to 3.0 × 10 −3 to 6.0 × 10 −3 Torr, preferably 4.
5 × 10 −3 Torr and set the temperature of the sample table 12 to 2
The sample stage 12 under the condition of 0 to 50 ° C., preferably 35 ° C.
7 if the RF power source connected to is 13.56MHz
0 to 130 W, preferably 100 W, and 400 kHz
In the case of, the high-frequency power of 25 to 45 W, preferably 35 W is supplied to generate the plasma 14, and a magnetic field of 875 Gauss is applied by the electromagnet to rotate the electrons in the plasma 14 at the cyclotron frequency of 2.45 GHz. Let

【0027】同時に、石英窓7を介してサイクロトロン
周波数と共鳴する2.45GHzの周波数で700〜1
300W、好適には1000Wのマイクロ波5をマイク
ロ波導波管6から供給することによって、プラズマ14
中の電子を加速してプラズマ反応を促進させ、生成され
たプラズマ14を反応室2に導入して、700nm/分
のエッチングレートでAlCuTi層をパターニングし
てAlCuTi配線パターンを形成する。なお、反応生
成物及び未反応のエッチングガスからなる排気ガス9は
反応室2に設けた排気口10を介して反応室2から排出
される。
At the same time, 700 to 1 at a frequency of 2.45 GHz which resonates with the cyclotron frequency through the quartz window 7.
By supplying microwave 5 of 300 W, preferably 1000 W from the microwave waveguide 6, the plasma 14
The electrons inside are accelerated to accelerate the plasma reaction, the generated plasma 14 is introduced into the reaction chamber 2, and the AlCuTi layer is patterned at an etching rate of 700 nm / min to form an AlCuTi wiring pattern. The exhaust gas 9 composed of reaction products and unreacted etching gas is exhausted from the reaction chamber 2 through an exhaust port 10 provided in the reaction chamber 2.

【0028】このエッチングに際しては、プラズマ室1
内において、発光強度の強いECRポイント15が形成
され、AlCuTi層のエッチングの場合には、エッチ
ングにより分離したAl原子がプラズマ室1内で励起さ
れ396nmのAlに起因する強い発光ピークが見られ
るので、このECRポイント15を臨むように光ファイ
バ17を検出用窓16を介して設定し、検出出力が低下
して安定した時点をエッチング終点として検出する。な
お、「ECRポイント15を臨む」とは、光ファイバ1
7の光軸の延長線がECRポイント15の中に含まれる
ようにすることである。
At the time of this etching, the plasma chamber 1
In the inside, an ECR point 15 with strong emission intensity is formed, and in the case of etching the AlCuTi layer, Al atoms separated by the etching are excited in the plasma chamber 1 and a strong emission peak due to Al at 396 nm is seen. The optical fiber 17 is set through the detection window 16 so as to face the ECR point 15, and the time when the detection output is lowered and stabilized is detected as the etching end point. In addition, "to face the ECR point 15" means the optical fiber 1
The extension of the optical axis 7 is included in the ECR point 15.

【0029】この光ファイバ17の検出出力を分光器1
8によって波長毎にその強度を測定した結果を示したの
が図3であり、この測定に際しては、RF電源の周波数
を400kHzにして、396nmの発光強度が最大に
なる時点、即ち、AlCuTi層の厚さが700nmの
場合にはエッチング開始より50〜60秒後に光ファイ
バ17の仰角θを0.0°、12.8°、27.8°、
30.0°、34.5°、及び、44.4°に設定して
行った。
The detection output of the optical fiber 17 is used as the spectroscope 1
FIG. 3 shows the result of measuring the intensity for each wavelength by 8 and in this measurement, when the frequency of the RF power supply is set to 400 kHz, the time when the emission intensity of 396 nm becomes maximum, that is, the AlCuTi layer. When the thickness is 700 nm, the elevation angle θ of the optical fiber 17 is 0.0 °, 12.8 °, 27.8 ° 50 to 60 seconds after the start of etching.
The setting was performed at 30.0 °, 34.5 °, and 44.4 °.

【0030】図3参照 図3から明らかなように、396nmの波長においてA
lに起因する発光ピークが見られ、また、他の波長領域
においては配線層を構成する他の成分Cu、Tiに起因
する発光波長ピーク、励起されたエッチングガス成分に
起因する発光波長ピーク、及び、配線層の構成元素とエ
ッチングガスの反応生成物に起因する発光波長ピークが
見られ、これらの発光ピークの強度は各ピークとも同じ
傾向の仰角依存性が見られる。
See FIG. 3. As is apparent from FIG. 3, at the wavelength of 396 nm, A
The emission peak due to 1 is observed, and in other wavelength regions, the emission wavelength peak due to other components Cu and Ti constituting the wiring layer, the emission wavelength peak due to the excited etching gas component, and The emission wavelength peaks caused by the reaction products of the constituent elements of the wiring layer and the etching gas are observed, and the intensity of these emission peaks has the same tendency of elevation angle dependence.

【0031】この場合、Alに起因する396nmの発
光ピークは、他の発光ピークに比べて発光強度はそれ程
高くないものの、発光ピークが比較的孤立しているの
で、測定に用いる波長としては好適である。
In this case, the emission peak at 396 nm due to Al is not so high in intensity as the other emission peaks, but the emission peak is relatively isolated, so that it is suitable as a wavelength used for measurement. is there.

【0032】この396nmの発光ピークの強度の光フ
ァイバ17の仰角依存性を示したのが図4であり、図4
(a)はRF電源を13.56MHzにした場合の相対
強度の仰角依存性を示し、図4(b)はRF電源を40
0kHzにした場合の相対強度の仰角依存性(図3に対
応)を示したものである。
FIG. 4 shows the elevation angle dependence of the optical fiber 17 of the intensity of the emission peak at 396 nm.
FIG. 4A shows the elevation angle dependence of the relative intensity when the RF power source is set to 13.56 MHz, and FIG.
4 shows the elevation angle dependence of relative intensity when 0 kHz (corresponding to FIG. 3).

【0033】図4(a)参照 RF電源を13.56MHzにした場合には、仰角θ=
23.6°で最大強度が得られ、θ=0°、光ファイバ
17を水平に設置した従来例の場合の23.5倍の検出
出力が得られる。
See FIG. 4A. When the RF power supply is set to 13.56 MHz, the elevation angle θ =
The maximum intensity is obtained at 23.6 °, and θ = 0 °, and the detection output of 23.5 times that of the conventional example in which the optical fiber 17 is installed horizontally is obtained.

【0034】なお、仰角θが23.5°より大きくなる
と検出出力が急激に低下し、θ=30°ではθ=0°に
おける検出出力よりも小さくなるが、これは、使用して
いるECR型プラズマエッチング装置の形状・構造、特
に、検出用窓16の位置、による影響も有り、即ち、光
ファイバ17の仰角θが大きくなりすぎると、反応室2
とプラズマ室1との間の各壁に遮られて光ファイバ17
がECRポイント15に臨まなくなるからである。
When the elevation angle θ becomes larger than 23.5 °, the detection output sharply drops and becomes smaller at θ = 30 ° than the detection output at θ = 0 °. The shape and structure of the plasma etching apparatus, in particular, the position of the detection window 16, also has an influence, that is, if the elevation angle θ of the optical fiber 17 becomes too large, the reaction chamber 2
Is blocked by each wall between the plasma chamber 1 and the optical fiber 17
Will not reach the ECR point 15.

【0035】図4(b)参照 また、RF電源を400kHzにした場合には、仰角θ
=30.0°で最大強度が得られ、θ=0°の場合の3
7.5倍の検出出力が得られる。なお、この場合の発光
強度は、RF電源を13.56MHzにした場合の約4
0%である。
See FIG. 4B. When the RF power source is set to 400 kHz, the elevation angle θ
= 30.0 ° gives the maximum intensity, and θ = 0 ° gives 3
A 7.5 times higher detection output is obtained. In this case, the emission intensity is about 4 when the RF power source is 13.56 MHz.
0%.

【0036】そして、この場合にも仰角θが30.0°
より大きくなると検出出力が急激に低下し、θ=34.
5°ではθ=0°における検出出力程度となるが、これ
も使用しているECR型プラズマエッチング装置の形状
・構造の影響よるものである。
Also in this case, the elevation angle θ is 30.0 °.
When it becomes larger, the detection output sharply drops, and θ = 34.
At 5 °, the detection output is about θ = 0 °, but this is also due to the influence of the shape and structure of the ECR type plasma etching apparatus used.

【0037】したがって、光ファイバ17の仰角θを最
大強度が得られる角度に設定することによって、従来の
ように水平に設定した場合に比べて略20〜40倍の検
出出力が得られるので、エッチング終点を検出する場合
の検出精度が高まり、検出異常を大幅に低減することが
できる。
Therefore, by setting the elevation angle θ of the optical fiber 17 to an angle at which the maximum intensity can be obtained, a detection output approximately 20 to 40 times higher than that in the case where it is horizontally set as in the conventional case can be obtained. The detection accuracy in detecting the end point is improved, and the detection abnormality can be significantly reduced.

【0038】なお、仰角θは最大強度が得られる角度が
最適ではあるが、必ずしも、最大強度が得られる角度で
ある必要はなく、最大強度の50〜100%の強度が得
られる角度であれば良い。また、最大強度が得られる仰
角θは、使用するECR型プラズマエッチング装置の形
状・構造、及び、光ファイバ17の設置位置に依存する
ので、実施例における数値に絶対的な意味はない。
The elevation angle θ is optimally the angle at which the maximum intensity is obtained, but it is not necessarily the angle at which the maximum intensity is obtained, as long as it is an angle at which 50% to 100% of the maximum intensity is obtained. good. Further, since the elevation angle θ at which the maximum intensity is obtained depends on the shape / structure of the ECR type plasma etching apparatus used and the installation position of the optical fiber 17, the numerical value in the embodiment has no absolute meaning.

【0039】また、検出用窓16の石英ガラスの厚さを
薄くすることによって、石英ガラスを透過する際の光の
吸収による減衰が少なくなり、検出精度が高まる。因
に、石英ガラスの厚さが12mmの一般ののぞき窓を介
して発光を検出した場合には、光ファイバ17の仰角を
変化させても大幅な検出強度の向上が見られなかった。
Further, by reducing the thickness of the quartz glass of the detection window 16, the attenuation due to the absorption of light when passing through the quartz glass is reduced and the detection accuracy is improved. Incidentally, when light emission was detected through a general observation window having a quartz glass thickness of 12 mm, no significant improvement in detection intensity was observed even if the elevation angle of the optical fiber 17 was changed.

【0040】なお、この実施例においては、光ファイバ
17をECR型プラズマエッチング装置の外部に設置し
ているが、金属部材を用いて反応室2の内部に設置して
も良く、この場合には、検出用窓16を必要としないの
で反応室2の内部の加熱効率が高まり、また、光ファイ
バ17は窓部材よりも高密度の合成石英を用いて構成さ
れているため、光ファイバ17に反応性生成物は付着し
て汚れることがなくなる。但し、光ファイバ17を設置
するために用いる金属部材がプラズマ14を乱す可能性
があるので、設置場所に留意する必要がある。
Although the optical fiber 17 is installed outside the ECR type plasma etching apparatus in this embodiment, it may be installed inside the reaction chamber 2 using a metal member. Since the detection window 16 is not required, the heating efficiency of the inside of the reaction chamber 2 is improved, and since the optical fiber 17 is made of synthetic quartz having a higher density than that of the window member, it reacts with the optical fiber 17. The sex product does not adhere and become dirty. However, since the metal member used to install the optical fiber 17 may disturb the plasma 14, it is necessary to pay attention to the installation place.

【0041】また、上記実施例においては、仰角θを手
動で設定していたが、これを自動的に設定して、スルー
プットを向上させても良い。この場合には、モータを利
用して光ファイバ17の仰角θを自動的に変化させなが
ら発光強度を測定し、発光強度がθ=0°の場合の少な
くとも1.5倍以上で、且つ、測定強度が増加傾向から
減少傾向に転じた点を検出し、測定強度が増加傾向から
減少傾向に転じた点、或いは、その近傍の仰角θに光フ
ァイバ17を設定する。
Although the elevation angle θ is manually set in the above embodiment, it may be set automatically to improve the throughput. In this case, the emission intensity is measured while automatically changing the elevation angle θ of the optical fiber 17 by using the motor, and the emission intensity is at least 1.5 times or more that in the case of θ = 0 °, and the measurement is performed. The point where the intensity changes from the increasing tendency to the decreasing tendency is detected, and the optical fiber 17 is set to the point where the measured intensity changes from the increasing tendency to the decreasing tendency or the elevation angle θ near the point.

【0042】また、上記実施例においては、エッチング
反応によって分離したAlの発光のみを利用して終点検
出をしているが、この様な検出方法に限られるものでは
なく、エッチング反応に起因する発光ピーク(例えば、
CF4 によるSi3 4 のエッチングにおいては、Nに
起因する749nm)と、エッチングガス自体に起因す
る発光ピーク(同じく、CF4 によるSi3 4 のエッ
チングにおいては、Fに起因する686nm)等の複数
の発光ピークを測定して終点検出を行っても良い。
Further, in the above-mentioned embodiment, the end point is detected by utilizing only the light emission of Al separated by the etching reaction, but the detection method is not limited to such a detection method, and the light emission due to the etching reaction is performed. Peak (eg,
In the etching of Si 3 N 4 by CF 4 , the emission peak due to N is 749 nm), and the emission peak due to the etching gas itself (also, in the etching of Si 3 N 4 by CF 4 is 686 nm due to F), etc. Alternatively, the end point may be detected by measuring a plurality of emission peaks.

【0043】この場合には、エッチングが終点に近づく
に連れて、エッチング反応に起因する発光ピークの強度
が低下し、且つ、エッチングガス自体に起因する発光ピ
ークの強度は急激に増加するので、両者の比又は差を監
視することによって、一方の発光ピークのみを監視する
場合に比べて検出精度が高まる。
In this case, the intensity of the emission peak due to the etching reaction decreases as the etching approaches the end point, and the intensity of the emission peak due to the etching gas itself sharply increases. By monitoring the ratio or the difference between the two, the detection accuracy is higher than when only one emission peak is monitored.

【0044】また、上記実施例においては、ECR型プ
ラズマエッチング装置としてダウンストリーム型(フレ
ア型)のECR型プラズマエッチング装置を用いている
が、本発明は有磁場マイクロ波型(プラズマ内側)のE
CR型プラズマエッチング装置をも対象とするものであ
る。
Further, in the above embodiment, a downstream type (flare type) ECR type plasma etching apparatus is used as the ECR type plasma etching apparatus, but the present invention is a magnetic field microwave type (plasma inside) E.
It also applies to a CR type plasma etching apparatus.

【0045】また、本発明は、Cl2 及びBCl3 を用
いたAlCuTiのドライ・エッチング工程に限られる
ものではなく、他の配線材料、或いは、絶縁膜のパター
ニング工程にも適用し得るものであり、その場合の検出
波長としては、発光強度が高く、且つ、比較的孤立した
発光ピークを選択することが望ましい。
Further, the present invention is not limited to the dry etching process of AlCuTi using Cl 2 and BCl 3 and can be applied to the patterning process of other wiring materials or insulating films. In that case, it is desirable to select a relatively isolated emission peak with high emission intensity as the detection wavelength.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明によれば、ドライ・エッチング工
程におけるエッチング終点を検出する際に、光ファイバ
を用いると共に、光ファイバの仰角θを所定以上の強度
が得られる角度に設定することによって、一定値以上の
検出出力を確保できるので、終点検出異常をなくすこと
ができ、それによって、半導体装置を再現性良く、且
つ、高スループットで製造することができる。
According to the present invention, when the etching end point in the dry etching step is detected, the optical fiber is used and the elevation angle θ of the optical fiber is set to an angle at which the strength of a predetermined value or more can be obtained. Since the detection output of a certain value or more can be secured, the end point detection abnormality can be eliminated, whereby the semiconductor device can be manufactured with high reproducibility and high throughput.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の原理的構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a principle configuration of the present invention.

【図2】本発明の実施例の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an example of the present invention.

【図3】各発光波長の強度の光ファイバ仰角依存性の説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of optical fiber elevation angle dependence of intensity of each emission wavelength.

【図4】本発明における発光強度の光ファイバ仰角依存
性の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of optical fiber elevation angle dependence of emission intensity in the present invention.

【図5】従来のドライ・エッチングにおける終点検出方
法の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional end point detection method in dry etching.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラズマ室 2 反応室 3 エッチングガス 4 ガス供給口 5 マイクロ波 6 マイクロ波導波管 7 石英窓 8 電磁石 9 排気ガス 10 排気口 11 被処理基板 12 試料台 13 RF電源 14 プラズマ 15 ECRポイント 16 検出用窓 17 光ファイバ 18 分光器 19 のぞき窓 1 plasma chamber 2 reaction chamber 3 etching gas 4 gas supply port 5 microwave 6 microwave waveguide 7 quartz window 8 electromagnet 9 exhaust gas 10 exhaust port 11 processed substrate 12 sample stage 13 RF power supply 14 plasma 15 ECR point 16 for detection Window 17 optical fiber 18 spectroscope 19 peep window

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光ファイバの光軸の延長線が電子サイク
ロトロン共鳴ポイントに含まれるように前記光ファイバ
の仰角を設定して、エッチング装置内で発生する発光を
前記光ファイバで検出することを特徴とするドライ・エ
ッチングにおける終点検出方法。
1. An elevation angle of the optical fiber is set so that an extension line of an optical axis of the optical fiber is included in an electron cyclotron resonance point, and light emission generated in an etching apparatus is detected by the optical fiber. End point detection method in dry etching.
【請求項2】 上記光ファイバの仰角が、上記エッチン
グ装置内で発生する発光の検出強度が最大になる角度で
あることを特徴とする請求項1記載のドライ・エッチン
グにおける終点検出方法。
2. The method for detecting an end point in dry etching according to claim 1, wherein the elevation angle of the optical fiber is an angle at which the detected intensity of light emission generated in the etching apparatus is maximized.
【請求項3】 上記光ファイバを、上記エッチング装置
に設けた検出用窓を介して設置したことを特徴とする請
求項1記載のドライ・エッチングにおける終点検出方
法。
3. The method for detecting an end point in dry etching according to claim 1, wherein the optical fiber is installed through a detection window provided in the etching apparatus.
【請求項4】 上記光ファイバを、上記エッチング装置
内部に設置したことを特徴とする請求項1記載のドライ
・エッチングにおける終点検出方法。
4. The method for detecting an end point in dry etching according to claim 1, wherein the optical fiber is installed inside the etching apparatus.
【請求項5】 上記光ファイバの仰角の設定を自動的に
行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に
記載のドライ・エッチングにおける終点検出方法。
5. The end point detection method in dry etching according to claim 1, wherein the elevation angle of the optical fiber is automatically set.
【請求項6】 上記エッチング装置内で発生する発光の
内の複数の発光波長を検出し、前記各発光波長の検出出
力の変化によりエッチング終点を検出することを特徴と
する請求項1乃至5のいずれか1項に記載のドライ・エ
ッチングにおける終点検出方法。
6. The etching end point is detected by detecting a plurality of emission wavelengths of emitted light generated in the etching apparatus and detecting an etching end point based on a change in detection output of each emission wavelength. The method for detecting an end point in dry etching according to any one of items.
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