JP2001085388A - 終点検出方法 - Google Patents

終点検出方法

Info

Publication number
JP2001085388A
JP2001085388A JP26110599A JP26110599A JP2001085388A JP 2001085388 A JP2001085388 A JP 2001085388A JP 26110599 A JP26110599 A JP 26110599A JP 26110599 A JP26110599 A JP 26110599A JP 2001085388 A JP2001085388 A JP 2001085388A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
end point
light
etching
layer
interference
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP26110599A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4567828B2 (ja
Inventor
Susumu Saito
進 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP26110599A priority Critical patent/JP4567828B2/ja
Priority to TW089118702A priority patent/TW464967B/zh
Priority to US09/661,446 priority patent/US6541388B1/en
Priority to KR1020000053956A priority patent/KR100567481B1/ko
Publication of JP2001085388A publication Critical patent/JP2001085388A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4567828B2 publication Critical patent/JP4567828B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H01J37/32963—End-point detection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
    • H01L21/32137—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas of silicon-containing layers

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の発光分光分析型の終点検出方法の場合
には、被処理層のエッチングが終了し、下地層が露出し
て特定波長の発光強度が変化した時点をエッチングの終
点として検出するため、この時のオーバエッチングによ
り下地層が削られて損傷する。 【解決手段】 本発明の終点検出方法は、プラズマを用
いてゲート酸化膜Ｏ上のポリシリコン層Ｐをエッチング
する際に、ポリシリコン層Ｐに白色光を照射し、ポリシ
リコン層Ｐの表面及びゲート酸化膜Ｏとの界面からの反
射光のうち、２種類の波長を異にする反射光による２つ
の干渉光波形をそれぞれ検出した後、２つの干渉光波形
の位相差に基づいて擬似終点を検出することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマによるエッチ
ングの終点検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマを用いたエッチング方法は、従
来から半導体製造工程あるいはＬＣＤ基板製造工程に広
く適用されている。そのエッチング装置は、例えば、互
いに平行に配設された上部電極と下部電極を備え、下部
電極に半導体ウエハを載置した状態で上部電極と下部電
極間の放電によりエッチング用ガスからプラズマを発生
させ、半導体ウエハ等の被処理体を所定のパターンに即
してエッチングする。
【０００３】エッチングの終点を検出する方法としては
例えば発光分光分析を用いた終点検出方法が広く用いら
れている。この終点検出方法はエッチング用ガスとその
分解生成物や反応生成物などのラジカルやイオン等の活
性種から最も観察し易い特定の活性種を選択し、選択さ
れた特定波長の発光強度の変動に基づいて終点を検出す
る方法である。例えば、ＣＦ4等のＣＦ系のエッチング
用ガスを用いてシリコン酸化膜をエッチングする場合に
はその反応生成物であるＣＯ＊の特定波長（４８３.５
ｎｍ等）を検出し、また、ＣＦ4等のＣＦ系のエッチン
グ用ガスを用いてシリコン窒化膜をエッチングする場合
にはその反応生成物であるＮ＊の特定波長（６７４ｎｍ
等）を検出し、それぞれの検出強度の変化点に基づいて
終点を検出している。このように従来の終点検出方法は
エッチングプロセスに即して終点検出に用いる波長を変
えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発光分
光分析を利用した従来の終点検出方法の場合には、被処
理層のエッチングが終了し、下地層が露出して特定波長
の発光強度が変化した時点をエッチングの終点として検
出するため、この時のオーバエッチングにより下地層が
削られて損傷するという課題があった。特に、半導体製
品の高集積化により半導体製品が多層構造化すると各構
成層が益々薄膜化するため、薄膜化した下地層をオーバ
エッチングすると半導体製品に甚大な影響を与え、製品
不良に至る虞がある。例えば、ポリシリコン層をエッチ
ングしてゲート酸化膜上にゲート電極を形成する場合に
は、リシリコン層の下地槽であるゲート酸化膜はポリシ
リコン層と比較して格段に薄いためオーバエッチングに
よる損傷が大きい。
【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、半導体製品が多層構造化して被処理層の下
地層が薄膜化しても、下地層のオーバエッチングによる
損傷を確実に防止することができる終点検出方法を提供
することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の終点検出方法は、プラズマを用いて下地層上の被処理
層をエッチングする際に、上記被処理層に光を照射し、
その反射光を用いてエッチングの終点を検出する方法に
おいて、上記被処理層に少なくとも２種類の波長を異に
する光を照射し、上記被処理層の表面及び上記下地層と
の界面からの反射光のうち、２種類の波長を異にする反
射光による２つの干渉光波形をそれぞれ検出した後、２
つの干渉光波形の位相差に基づいて擬似終点を検出する
ことを特徴とするものである。
【０００７】また、本発明の請求項２に記載の終点検出
方法は、プラズマを用いて下地層上の被処理層をエッチ
ングする際に、上記被処理層に光を照射し、その反射光
を用いてエッチングの終点を検出する方法において、上
記被処理層に少なくとも２種類の波長を異にする光を照
射し、上記被処理層の表面及び上記下地層との界面から
の反射光のうち、２種類の波長を異にする反射光による
２つの干渉光波形をそれぞれ検出した後、２つの干渉光
波形の位相差がなくなる直前を擬似終点として検出する
ことを特徴とするものである。
【０００８】また、本発明の請求項３に記載の終点検出
方法は、請求項１または請求項２に記載の発明におい
て、上記位相差は、２つの干渉光波形の強度比から求め
られることを特徴とするものである。
【０００９】また、本発明の請求項４に記載の終点検出
方法は、請求項１または請求項２に記載の発明におい
て、上記位相差は、２つの干渉光波形の強度比の微分値
から求められることを特徴とするものである。
【００１０】また、本発明の請求項５に記載の終点検出
方法は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発
明において、上記擬似終点を検出した後、上記エッチン
グプロセスを高選択比のプロセスに切り換えることを特
徴とするものである。
【００１１】また、本発明の請求項６に記載の終点検出
方法は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発
明において、上記下地層がゲート酸化膜からなり、上記
被処理層がゲート電極用のポリシリコン層からなること
を特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図７に示す実施形態
に基づいて本発明を説明する。まず、本発明の終点検出
方法が適用されたエッチング装置の一例について図１を
参照しながら説明する。図１に示すエッチング装置１０
は、例えばアルミニウム等の導電性材料からなる処理室
１１と、この処理室１１内の底面に配設され且つ被処理
体としての半導体ウエハＷを載置する載置台を兼ねた下
部電極１２と、この下部電極１２の上方に所定の間隔を
隔てて配設された上部電極１３とを備えている。処理室
１１周面の上部にはガス供給源（図示せず）が接続され
たガス供給部１１Ａが形成され、処理室１１周面の下部
には真空排気装置（図示せず）が接続されたガス排出部
１１Ｂが形成されている。また、下部電極１２にはマッ
チングボックス１４を介して高周波電源１５が接続さ
れ、上部電極１３にはマッチングボックス１６を介して
より周波数の高い高周波電源１７が接続され、ウエハＷ
のエッチングを行う。
【００１３】従って、ガス排出部１１Ｂから真空排気装
置を介して排気して処理室１１内を所定の真空度まで減
圧した後、上下両電極１２、１３にそれぞれ高周波電力
を印加した状態で、ガス供給部１１Ａから処理室１１内
へエッチング用ガスを供給すると、両電極１２、１３間
でエッチング用ガスのプラズマを発生し、例えば図２に
示すように下部電極１２上のウエハＷ表面のレジスト層
（膜厚：１．１μｍ）Ｒの開口部からシリコン酸化膜か
らなるゲート酸化膜（膜厚：０．１μｍ）Ｏに達するま
でポリシリコン層（膜厚：０．２μｍ）Ｐを０．６〜
３．０μｍ幅でエッチングを行って所定のパターンのゲ
ート電極を形成する。
【００１４】ポリシリコン層Ｐをエッチングする段階で
は高いエッチング速度で異方性エッチングを行ってポリ
シリコン層Ｐを高速エッチングする。この段階では下地
層であるゲート酸化膜Ｏに対してポリシリコン層Ｐのエ
ッチング速度の選択比が低い低選択比のモードでエッチ
ングを行う。そして、後述の終点検出装置によってエッ
チングの擬似終点を検出した後の段階ではゲート酸化膜
Ｏに対してポリシリコン層Ｐの選択比の高い高選択比の
モードでエッチングを行う。高選択比のモードでエッチ
ングを行えば、ゲート酸化膜Ｏをオーバーエッチングし
てもゲート酸化膜Ｏは殆どエッチングされることなく、
ゲート酸化膜Ｏの削れを防止することができる。従っ
て、ウエハの場所によってエッチングの終了時点にばら
つきがあってもエッチングを早く終了する部分のゲート
酸化膜Ｏの削れを防止することができる。低選択比のモ
ードから高選択比のモードに切り換えは、エッチング用
ガスの種類を切り換えたり、下部電極１２に印加する高
周波電力を小さくすることにより行うことができる。
【００１５】また、上記処理室１１には筒状のモニター
用の窓部材１８が装着され、この窓部材１８に対して終
点検出装置１９が接続されている。窓部材１８の上端に
は石英ガラス等の透明体からなるモニター用の窓１８Ａ
が取り付けられている。そして窓部材１８の下端部は上
部電極１３の貫通孔１３Ａに嵌入している。終点検出装
置１９は、集光レンズ２０Ａを介して窓部材１８に連結
された光ファイバー２０と、光ファイバー２０に接続さ
れた光源２１及びポリクロメータ２２と、ポリクロメー
タ２２に接続された擬似終点演算装置２３とを備え、制
御装置２４の制御下で作動する。光源２１としては例え
ばキセノンランプやタングステンランプ等が用いられ
る。
【００１６】次いで、本実施形態の終点検出方法につい
て説明する。図１、図２に示すように例えばキセノンラ
ンプからなる光源２１から光ファイバー２０を介してウ
エハＷ表面に対して垂直に白色光Ｌを照射すると、白色
光Ｌの一部はポリシリコン層Ｐの表面から反射光Ｌ１と
して反射され、残余の白色光Ｌはポリシリコン層Ｐを透
過し、ポリシリコン層Ｐとゲート酸化膜Ｏの界面から反
射光Ｌ２として反射される。これらの反射光は干渉光と
なってモニター用窓部材１８及び光ファイバーを経由し
てポリクロメータ２２により検出、分光される。波長の
異なる２種類の干渉光がポリクロメータ２２から適宜選
択されて光電変換されて擬似終点演算装置２３へ送信さ
れる。擬似終点演算装置２３は２種類の反射光の干渉波
形の位相差に基づいてエッチングの擬似終点を検出する
と、制御装置２１を介してエッチングモードを低選択比
のモードから高選択比のモードに切り換え、ポリシリコ
ン層の残膜を確実に除去すると共に下地層のゲート酸化
膜膜Ｏに対するオーバエッチングを確実に防止する。こ
の際、擬似終点は２種類の干渉光の波形間の位相差が予
め設定されたしきい値より小さくなった時に検出され
る。このように干渉光をモニターしている間にポリシリ
コン層Ｐはエッチングにより膜厚（以下、「残存膜厚」
と称す。）ｄが徐々に薄くなり、残存膜厚ｄの減少に従
って干渉光の強度Ｉが変動する。
【００１７】ここで残存膜厚ｄと干渉光の関係について
説明する。ポリシリコン層Ｐからの反射光とゲート酸化
膜Ｏとの界面からの反射光との間には光路差（２ｄ）が
あり、垂直照射の場合には光路差がそのまま二つの反射
光間に位相差となって干渉光を発生する。位相差がポリ
シリコン層中の反射光の波長の整数倍の時即ち２ｄ＝ｍ
λ１の時に干渉光の強度が最も弱くなり、それより半波
長ずれた時即ち２ｄ＝ｍλ１＋λ１／２の時に干渉光の
強度は最も強くなる。ここでλ１はポリシリコン層中の
反射光の波長を表し、ｍは任意の整数を表す。また、空
気中の入射光及び反射光の波長をλ０、ポリシリコン層
Ｐの屈折率をｎとすれば、λ０、λ１との間にはλ１＝
λ０／ｎの関係がある。これらの関係から干渉光が最も
弱くなる残存膜厚ｄ及び最も強くなる残存膜厚を求める
とそれぞれ下記の式及び式になる。従って、残存膜
厚ｄが減少するに連れて下記式または式を満足する
膜厚を繰り返すため、干渉光の強度は残存膜厚ｄが減少
するに従って周期的に極大値と極小値を繰り返して変動
する。 ｄ＝（ｍλ０／２ｎ） ・・・ ｄ＝ｍλ０／２ｎ＋λ０ ／４ｎ ・・・
【００１８】また、残存膜厚ｄに対する干渉光の強度Ｉ
は下記式で表される。但し、下記式において、Ｉ１
はポリシリコン層Ｐからの反射光の強度、Ｉ２はポリシ
リコン層Ｐとゲート酸化膜Ｏの界面からの反射光の強度
を表す。 Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２−２√Ｉ１Ｉ２ｃｏｓ（２π×２ｎｄ／λ）・・・ この式からも明らかなように、干渉光の強度Ｉは残存膜
厚ｄが逓減するに従って周期的な変動を繰り返し、最終
的にはポリシリコン層Ｐがなくなる終点で一定の強度を
示すことになる。
【００１９】ところで、ポリシリコン層Ｐは光の透過率
が低いため膜厚が厚い時には光の干渉が起こり難いが、
膜厚が薄くなるに連れて光が透過し易くなって光の干渉
が強くなる。そのため、エッチングが進むに連れて干渉
光の強度が徐々に強く現れ、干渉光の強度が式に従っ
て周期的に変動する波形が得られる。この関係を図示し
たものが図３、図４である。これらの図において実線は
５００ｎｍの干渉波形を示し、一点鎖線は４００ｎｍの
干渉波形を示し、図４において二点鎖線は３５０ｎｍの
干渉波形を示す。図３、図４によれば５００ｎｍの反射
光の場合には干渉光が終始認められるが、４００ｎｍの
反射光の場合にはエッチングの途中から明瞭な干渉波形
が現れる。従って、波長が短いほど干渉が起こり難い
が、膜厚が薄くなれば確実に干渉が起こる。
【００２０】しかしながら、図３、図４からも明らかな
ように、一つの反射光を用いて終点を検出する場合には
反射光強度が一定値になった時点を終点として確実に検
出することができるが、一つの反射光ではポリシリコン
層Ｐのエッチングが終了した時点を終点として検出する
ためオーバエッチングを回避し得ない欠点がある。一つ
の反射光を用いた終点検出方法については特開平１０−
６４８８４号公報でも提案されている。
【００２１】これに対して、本実施形態では前述したよ
うにポリクロメータ２２において波長の異なる２種類の
反射光を適宜選択し、これらの反射光それぞれの干渉波
形の位相差の変動に基づいて終点直前で擬似終点を検出
するようにしている。波長の異なる２種類の反射光の干
渉波形はそれぞれ変動周期が異なり、エッチングの初期
ほど両者の波形の位相差が大きく、エッチングの終点に
近づくに従って両者の干渉波形の位相差がゼロに収斂
し、終点では２種類の反射光とも干渉がなくなり一定の
反射強度を表すようになる。
【００２２】更に云えば、２種類の反射光を用いれば、
両者の干渉波形の周期が異なるため、図３、図４に示す
ようにエッチングの途中では両者の干渉波形の位相差が
大きく、それぞれの強度が全くちぐはぐな干渉波形を示
すが、終点に近づくに従って両者の干渉波形の位相差が
徐々に縮まりエッチングの終点に至るまでには波形が揃
う傾向にある。このようにエッチングの途中では干渉波
形が不揃いで一方の波形が終点の強度に近づく波形を示
しても、他方の波形が終点からかけ離れた波形を示すた
め、終点からかけ離れた時点で終点を検出することはな
い。しかし、終点に近づくと両方の干渉波形間の位相差
が極端に縮まって小さくなり、それぞれの干渉波形の傾
斜が揃うため、位相差の小さくなった時点で終点に近づ
いたことを検出することができる。そして、例えば終点
に近づいた時点（図３、図４ではＰ、Ｐ’）を疑似終点
として検出するためのしきい値Ｔを擬似終点検出装置２
３に設定すれば、擬似終点検出装置２３においてエッチ
ング中の位相差を逐次演算し、擬似終点検出装置２３に
おいて位相差の演算値ｔとしきい値Ｔとを比較し、演算
値ｔがしきい値Ｔより小さくなった時に擬似終点として
判定し、擬似終点を自動的に検出する。このように擬似
終点検出装置２３において擬似終点を検出するようにす
れば、被処理層であるポリシリコン層Ｐが僅かに残存し
た状態でエッチングを終了することができる。擬似終点
としては、ゲート酸化膜Ｏのオーバーエッチングを防止
できるように極めて僅かにポリシリコン層Ｐが残存して
いる時点を設定する。擬似終点の設定にはサンプルウエ
ハが用いられる。
【００２３】上述のように擬似終点演算装置２３におい
て擬似終点を検出すると、制御装置２４を介してエッチ
ングモードを低選択比のモードから高選択比のモードに
切り換え、極めて僅かに残るポリシリコン層Ｐをエッチ
ングにより除去し、更に下地層であるゲート酸化膜Ｏが
現れたとしてもゲート酸化膜Ｏに対するエッチング速度
が極めて遅くなるため、ゲート酸化膜Ｏを殆ど損傷する
虞がない。
【００２４】以上説明したように本実施形態によれば、
ウエハＷのポリシリコン層Ｐに白色光を照射し、ポリシ
リコン層Ｐの表面及びゲート酸化膜Ｏとの界面からの反
射光のうち、例えば４００ｎｍ及び５００ｎｍの２種類
の反射光をそれぞれ検出した後、これらの反射光の干渉
波形間の位相差がなくなる直前で擬似終点を検出するよ
うにしたため、エッチング時に逓減するポリシリコン層
Ｐを常時監視し、擬似終点でエッチング処理を停止する
ことができる。
【００２５】また、本実施形態では擬似終点を検出した
後、エッチングモードを低選択比のモードから高選択比
のモードに切り換えるようにしたため、エッチング終了
後には極めて僅かに残るポリシリコン層Ｐを確実に除去
し、仮にゲート酸化膜Ｏをオーバーエッチングすること
になってもゲート酸化膜Ｏに対するエッチングが極めて
遅くなってゲート酸化膜Ｏのオーバーエッチングによる
損傷を確実に防止することができる。
【００２６】また、図５は例えば４５０ｎｍ（同図では
一点鎖線で示す波形）と５００ｎｍ（同図では実線で示
す波形）の２種類の干渉光の強度比あるいは強度比の微
分値を利用することにより両干渉光の位相差の大小を検
出し、擬似終点を検出する方法である。即ち、２種類の
反射光の干渉波形の強度比をエッチング時間に従って求
めると図５の破線で示すような波形になり、各強度比の
微分値を求めると図５の二点鎖線で示す波形になる。強
度比を利用する場合には強度比が一定値に近づく時点を
擬似終点として設定し、微分値を利用する場合には微分
値がゼロに近づく時点を擬似終点として設定する。図５
において楕円で囲んだ部分のいずれかの一点が擬似終点
として設定することができる。
【００２７】また、ポリシリコン層Ｐのエッチング時に
はレジスト層Ｒもエッチングされる。そのため、終点検
出用の反射光はレジスト層Ｒからの反射光の影響を受け
ることがある。しかし、レジスト層Ｒのエッチング速度
はポリシリコン層Ｐと比較して遅いため、レジスト層Ｒ
からの干渉光の強度はポリシリコン層Ｐと比較して低周
期で変動する。そこで、上述したように２種類の反射光
を用いて擬似終点を検出する場合には、低周期の干渉波
形の位相差が近い２種類の反射光を用いてレジスト層Ｒ
の低周期のドリフト波の影響をキャンセルする。例え
ば、４１７．４２ｎｍと４７９．９２ｎｍの反射光の干
渉光をポリクロメータ２２で分光すると、図６に示す干
渉波形が得られる。同図からも明らかなように各干渉光
はレジスト層Ｒの影響で全体が大きくうねった波形にな
り、うねりの中に各干渉光の強度変動が認められる。こ
の状態では両干渉波形間の位相差を検出することが難し
いため、両干渉光の強度比または強度比の微分値を取る
と、図７に示すように明瞭な波形が得られる。図７に示
す波形から強度比の擬似終点あるいはその微分値の擬似
終点を上述した場合と同様に検出することができる。
尚、図７において楕円で囲んだ部分のいずれかの一点が
擬似終点として設定することができる。
【００２８】本実施形態によれば、ウエハＷのポリシリ
コン層Ｐに白色光を照射し、ポリシリコン層Ｐの表面及
びゲート酸化膜Ｏとの界面からの反射光のうち、例えば
４５０ｎｍ及び５００ｎｍの２種類の反射光の干渉光を
それぞれ検出した後、これらの干渉光の強度比が一定値
に近づいた時点あるいは強度比の微分値がゼロに近づい
た時点を擬似終点として検出するようにしたため、上記
実施形態と同様の作用効果を期することができる。
【００２９】尚、上記各実施形態では、ゲート酸化膜Ｏ
上のポリシリコン層Ｐをエッチングする場合について説
明したが、その他の被処理層に対しても本発明を適用す
ることができる。また、上記各実施形態では複数の波長
を含む白色光を用いたため、一つの光源で終点を検出し
ているが、白色光以外の複数の波長を含む単一光源を用
いる場合であっても、あるいは単一波長を出力する複数
の光源を用いる場合であっても本発明の終点検出方法を
実施することができる。要するに本発明は、エッチング
の終点を検出するに当たり、被処理層に少なくとも２種
類の波長を異にする光を照射し、被処理層の表面及び下
地層との界面からの反射光のうち、波長を異にする少な
くとも２種類の反射光の干渉光をそれぞれ検出した後、
これらの反射光による２つの干渉波形の位相差に基づい
て擬似終点を検出してエッチングを終了させる方法であ
れば良い。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１〜
請求項４に記載の発明によれば、半導体製品が多層構造
化して被処理層の下地層が薄膜化しても、下地層のオー
バエッチングによる損傷を確実に防止することができる
終点検出方法を提供することができる。
【００３１】また、本発明の請求項５に記載の発明によ
れば、請求項１または請求項４に記載の発明において、
被処理層の下地層のオーバエッチングによる損傷をより
確実に防止することができる終点検出方法を提供するこ
とができる。
【００３２】また、本発明の請求項６に記載の発明によ
れば、請求項１または請求項５に記載の発明において、
ゲート電極用のポリシリコン層の下地層であるゲート酸
化膜のオーバエッチングによる損傷をより確実に防止す
ることができる終点検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の終点検出方法を適用するエッチング装
置の一例を示す構成図である。
【図２】ポリシリコン層をエッチングする際に終点検出
に使用する干渉光を説明するための説明図である。
【図３】ポリシリコン層のエッチング時間と２種類の干
渉光の干渉波形との模擬的に関係を示す模式波形図であ
る。
【図４】ポリシリコン層のエッチング時間と３種類の反
射光の干渉波形との関係を示す実測波形図である。
【図５】ポリシリコン層のエッチング時間と２種類の反
射光の干渉波形、各反射光の強度比及び強度比の微分値
の波形との関係を示す波形図である。
【図６】レジスト層の反射光の影響を受けた２種類の反
射光の干渉波形を示す図３に相当する図である。
【図７】図６に示す２種類の反射光の強度比及びその微
分値の関係を示す図５に相当する図である。
【符号の説明】
１０ エッチング装置 １１ 処理室 １２ 下部電極 １３ 上部電極 １９ 終点検出装置 ２１ 光源 ２２ ポリクロメータ（光検出手段） ２３ 擬似終点検出装置 Ｐ ポリシリコン層（被処理層） Ｏ ゲート酸化膜（下地層）

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プラズマを用いて下地層上の被処理層を
    エッチングする際に、上記被処理層に光を照射し、その
    反射光を用いてエッチングの終点を検出する方法におい
    て、上記被処理層に少なくとも２種類の波長を異にする
    光を照射し、上記被処理層の表面及び上記下地層との界
    面からの反射光のうち、２種類の波長を異にする反射光
    による２つの干渉光波形をそれぞれ検出した後、２つの
    干渉光波形の位相差に基づいて擬似終点を検出すること
    を特徴とする終点検出方法。
  2. 【請求項２】 プラズマを用いて下地層上の被処理層を
    エッチングする際に、上記被処理層に光を照射し、その
    反射光を用いてエッチングの終点を検出する方法におい
    て、上記被処理層に少なくとも２種類の波長を異にする
    光を照射し、上記被処理層の表面及び上記下地層との界
    面からの反射光のうち、２種類の波長を異にする反射光
    による２つの干渉光波形をそれぞれ検出した後、２つの
    干渉光波形の位相差がなくなる直前を擬似終点として検
    出することを特徴とする終点検出方法。
  3. 【請求項３】 上記位相差は、２つの干渉光波形の強度
    比から求められることを特徴とする請求項１または請求
    項２に記載の終点検出方法。
  4. 【請求項４】 上記位相差は、２つの干渉光波形の強度
    比の微分値から求められることを特徴とする請求項１ま
    たは請求項２に記載の終点検出方法。
  5. 【請求項５】 上記擬似終点を検出した後、上記エッチ
    ングプロセスを高選択比のプロセスに切り換えることを
    特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の
    終点検出方法。
  6. 【請求項６】 上記下地層がゲート酸化膜からなり、上
    記被処理層がゲート電極用のポリシリコン層からなるこ
    とを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記
    載の終点検出方法。
JP26110599A 1999-09-14 1999-09-14 終点検出方法 Expired - Fee Related JP4567828B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26110599A JP4567828B2 (ja) 1999-09-14 1999-09-14 終点検出方法
TW089118702A TW464967B (en) 1999-09-14 2000-09-13 Plasma etching termination detecting method
US09/661,446 US6541388B1 (en) 1999-09-14 2000-09-13 Plasma etching termination detecting method
KR1020000053956A KR100567481B1 (ko) 1999-09-14 2000-09-14 플라즈마 에칭 종료 검출 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26110599A JP4567828B2 (ja) 1999-09-14 1999-09-14 終点検出方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001085388A true JP2001085388A (ja) 2001-03-30
JP4567828B2 JP4567828B2 (ja) 2010-10-20

Family

ID=17357162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26110599A Expired - Fee Related JP4567828B2 (ja) 1999-09-14 1999-09-14 終点検出方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6541388B1 (ja)
JP (1) JP4567828B2 (ja)
KR (1) KR100567481B1 (ja)
TW (1) TW464967B (ja)

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003068709A (ja) * 2001-06-15 2003-03-07 Tokyo Electron Ltd ドライエッチング方法
JP2004023102A (ja) * 2002-06-12 2004-01-22 Semisysco Co Ltd 半導体乾式エッチング工程でのエッチング終了点の検出方法
KR100438379B1 (ko) * 2001-09-05 2004-07-02 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 반도체소자제조공정의 종점판정방법과 장치 및 그것을사용한 피처리재의 처리방법과 장치
JP2004273872A (ja) * 2003-03-11 2004-09-30 Hitachi High-Technologies Corp 半導体製造装置
JP2005536051A (ja) * 2002-08-14 2005-11-24 ペルキンエルメル オプトエレクトロニクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 基板表面から材料を選択的に除去する方法とウエハー用のマスキング材料およびマスキング材料を伴うウエハー
US7026173B2 (en) 2003-06-12 2006-04-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method and apparatus for detecting end point
JP2007073567A (ja) * 2005-09-05 2007-03-22 Hitachi High-Technologies Corp 半導体製造装置
US7479459B2 (en) 2004-10-08 2009-01-20 Elpida Memory, Inc. Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device manufacturing apparatus
JP2009117685A (ja) * 2007-11-08 2009-05-28 Hitachi High-Technologies Corp ｈｉｇｈ−ｋ／メタル構造を備えた半導体素子のプラズマ処理方法
US8288286B2 (en) 2001-06-15 2012-10-16 Tokyo Electron Limited Dry-etching method
CN103545228A (zh) * 2012-07-09 2014-01-29 东京毅力科创株式会社 终点检测方法和基板处理装置
US8642136B2 (en) 2008-10-08 2014-02-04 Tokyo Electron Limited Substrate processing method and substrate processing apparatus for performing a deposition process and calculating a termination time of the deposition process
WO2014058522A1 (en) * 2012-10-12 2014-04-17 Applied Materials, Inc. Dual endpoint detection for advanced phase shift and binary photomasks
US8872059B2 (en) 2010-09-06 2014-10-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Etching system and method of controlling etching process condition
KR20160115652A (ko) 2015-03-26 2016-10-06 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
JP2018088455A (ja) * 2016-11-28 2018-06-07 住友電気工業株式会社 半導体素子を作製する方法
US10020233B2 (en) 2013-03-29 2018-07-10 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing apparatus and plasma processing method
US11437289B2 (en) 2020-09-30 2022-09-06 Hitachi High-Tech Corporation Plasma processing apparatus and plasma processing method
US11875978B2 (en) 2020-06-16 2024-01-16 Hitachi High-Tech Corporation Plasma processing apparatus and plasma processing method

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10256985B4 (de) * 2001-12-12 2013-01-10 Denso Corporation Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleiterbauelements
JP4500510B2 (ja) * 2003-06-05 2010-07-14 東京エレクトロン株式会社 エッチング量検出方法，エッチング方法，およびエッチング装置
US20060012796A1 (en) * 2004-07-14 2006-01-19 Susumu Saito Plasma treatment apparatus and light detection method of a plasma treatment
US7460251B2 (en) * 2005-10-05 2008-12-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Dimension monitoring method and system
JP4640828B2 (ja) * 2006-03-17 2011-03-02 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
US7662646B2 (en) * 2006-03-17 2010-02-16 Tokyo Electron Limited Plasma processing method and plasma processing apparatus for performing accurate end point detection
GB201119598D0 (en) * 2011-11-14 2011-12-28 Spts Technologies Ltd Etching apparatus and methods
CN111446179B (zh) * 2020-03-31 2022-11-01 中国科学院微电子研究所 一种晶圆测试方法及装置
JP2021163949A (ja) * 2020-04-03 2021-10-11 東京エレクトロン株式会社 測定方法及びプラズマ処理装置
GB202109722D0 (en) * 2021-07-06 2021-08-18 Oxford Instruments Nanotechnology Tools Ltd Method of etching or depositing a thin film

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01114040A (ja) * 1987-10-28 1989-05-02 Hitachi Ltd エッチングモニタ装置
JPH0766173A (ja) * 1993-08-23 1995-03-10 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理方法
JPH0969513A (ja) * 1995-08-31 1997-03-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd ドライエッチング装置とドライエッチング方法
JPH1064884A (ja) * 1996-08-13 1998-03-06 Fujitsu Ltd エッチング装置及びエッチング方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3824017A (en) * 1973-03-26 1974-07-16 Ibm Method of determining the thickness of contiguous thin films on a substrate
US4317698A (en) * 1980-11-13 1982-03-02 Applied Process Technology, Inc. End point detection in etching wafers and the like
US4618262A (en) * 1984-04-13 1986-10-21 Applied Materials, Inc. Laser interferometer system and method for monitoring and controlling IC processing
JPS61152017A (ja) * 1984-12-26 1986-07-10 Hitachi Ltd エツチングモニタ装置
US4707611A (en) * 1986-12-08 1987-11-17 Rockwell International Corporation Incremental monitoring of thin films
US4909631A (en) * 1987-12-18 1990-03-20 Tan Raul Y Method for film thickness and refractive index determination
US5405488A (en) * 1993-09-13 1995-04-11 Vlsi Technology, Inc. System and method for plasma etching endpoint detection
DE69510032T2 (de) 1995-03-31 2000-01-27 Ibm Verfahren und Gerät zur Überwachung des Trockenätzens eines dielektrischen Films bis zu einer gegebenen Dicke
US6081334A (en) * 1998-04-17 2000-06-27 Applied Materials, Inc Endpoint detection for semiconductor processes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01114040A (ja) * 1987-10-28 1989-05-02 Hitachi Ltd エッチングモニタ装置
JPH0766173A (ja) * 1993-08-23 1995-03-10 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理方法
JPH0969513A (ja) * 1995-08-31 1997-03-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd ドライエッチング装置とドライエッチング方法
JPH1064884A (ja) * 1996-08-13 1998-03-06 Fujitsu Ltd エッチング装置及びエッチング方法

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8288286B2 (en) 2001-06-15 2012-10-16 Tokyo Electron Limited Dry-etching method
JP2003068709A (ja) * 2001-06-15 2003-03-07 Tokyo Electron Ltd ドライエッチング方法
KR100438379B1 (ko) * 2001-09-05 2004-07-02 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 반도체소자제조공정의 종점판정방법과 장치 및 그것을사용한 피처리재의 처리방법과 장치
JP2004023102A (ja) * 2002-06-12 2004-01-22 Semisysco Co Ltd 半導体乾式エッチング工程でのエッチング終了点の検出方法
JP2005536051A (ja) * 2002-08-14 2005-11-24 ペルキンエルメル オプトエレクトロニクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 基板表面から材料を選択的に除去する方法とウエハー用のマスキング材料およびマスキング材料を伴うウエハー
US8652343B2 (en) 2002-08-14 2014-02-18 Excelitas Technologies Singapore Pte. Ltd. Method for selectively removing material from the surface of a substrate, masking material for a wafer, and wafer with masking material
JP4500500B2 (ja) * 2003-03-11 2010-07-14 株式会社日立ハイテクノロジーズ 半導体製造装置
JP2004273872A (ja) * 2003-03-11 2004-09-30 Hitachi High-Technologies Corp 半導体製造装置
US7026173B2 (en) 2003-06-12 2006-04-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method and apparatus for detecting end point
US7377992B2 (en) 2003-06-12 2008-05-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method and apparatus for detecting end point
US7479459B2 (en) 2004-10-08 2009-01-20 Elpida Memory, Inc. Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device manufacturing apparatus
JP2007073567A (ja) * 2005-09-05 2007-03-22 Hitachi High-Technologies Corp 半導体製造装置
JP4654097B2 (ja) * 2005-09-05 2011-03-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ 半導体製造装置
JP2009117685A (ja) * 2007-11-08 2009-05-28 Hitachi High-Technologies Corp ｈｉｇｈ−ｋ／メタル構造を備えた半導体素子のプラズマ処理方法
US8642136B2 (en) 2008-10-08 2014-02-04 Tokyo Electron Limited Substrate processing method and substrate processing apparatus for performing a deposition process and calculating a termination time of the deposition process
US8872059B2 (en) 2010-09-06 2014-10-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Etching system and method of controlling etching process condition
JP2014017359A (ja) * 2012-07-09 2014-01-30 Tokyo Electron Ltd 終点検出方法、プログラム及び基板処理装置
KR101814230B1 (ko) * 2012-07-09 2018-01-02 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 종점 검출 방법, 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 기판 처리 장치
CN103545228A (zh) * 2012-07-09 2014-01-29 东京毅力科创株式会社 终点检测方法和基板处理装置
CN103545228B (zh) * 2012-07-09 2018-01-26 东京毅力科创株式会社 终点检测方法和基板处理装置
TWI570267B (zh) * 2012-07-09 2017-02-11 Tokyo Electron Ltd End detection method, program and substrate processing device
US9805939B2 (en) 2012-10-12 2017-10-31 Applied Materials, Inc. Dual endpoint detection for advanced phase shift and binary photomasks
WO2014058522A1 (en) * 2012-10-12 2014-04-17 Applied Materials, Inc. Dual endpoint detection for advanced phase shift and binary photomasks
US10453696B2 (en) 2012-10-12 2019-10-22 Applied Materials, Inc. Dual endpoint detection for advanced phase shift and binary photomasks
US10020233B2 (en) 2013-03-29 2018-07-10 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing apparatus and plasma processing method
US9741629B2 (en) 2015-03-26 2017-08-22 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing apparatus and plasma processing method
KR20160115652A (ko) 2015-03-26 2016-10-06 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
JP2018088455A (ja) * 2016-11-28 2018-06-07 住友電気工業株式会社 半導体素子を作製する方法
US11875978B2 (en) 2020-06-16 2024-01-16 Hitachi High-Tech Corporation Plasma processing apparatus and plasma processing method
US11437289B2 (en) 2020-09-30 2022-09-06 Hitachi High-Tech Corporation Plasma processing apparatus and plasma processing method

Also Published As

Publication number Publication date
US6541388B1 (en) 2003-04-01
TW464967B (en) 2001-11-21
KR20010030373A (ko) 2001-04-16
KR100567481B1 (ko) 2006-04-03
JP4567828B2 (ja) 2010-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4567828B2 (ja) 終点検出方法
US6297064B1 (en) End point detecting method for semiconductor plasma processing
KR101990331B1 (ko) 에칭 방법 및 플라스마 처리 장치
KR100304288B1 (ko) 플라즈마처리의종점검출방법및그장치
US8518283B2 (en) Plasma etching method capable of detecting end point and plasma etching device therefor
US20060040415A1 (en) Method and apparatus for nitride spacer etch process implementing in situ interferometry endpoint detection and non-interferometry endpoint monitoring
US20050236364A1 (en) Etching system and etching method
KR100426988B1 (ko) 반도체 제조장비의 식각 종말점 검출장치 및 그에 따른검출방법
JP4500510B2 (ja) エッチング量検出方法，エッチング方法，およびエッチング装置
US6068783A (en) In-situ and non-intrusive method for monitoring plasma etch chamber condition utilizing spectroscopic technique
JPH04355916A (ja) ドライエッチング装置
JP4387022B2 (ja) 終点検出方法
JPH11260799A (ja) 薄膜の微細加工方法
JP4068986B2 (ja) 試料のドライエッチング方法及びドライエッチング装置
JPH11288921A (ja) プラズマ処理の終点検出方法及びその装置並びにそれを用いた半導体デバイスの製造方法及びその装置
JP3217581B2 (ja) エッチング終点検出方法
JP2001007084A (ja) エッチング終点判定方法
US6930049B2 (en) Endpoint control for small open area by RF source parameter Vdc
JPH05102089A (ja) ドライエツチング方法
JP3195695B2 (ja) プラズマ処理方法
JP2001176851A (ja) ドライエッチング装置およびドライエッチングの終点検出方法
KR100478503B1 (ko) 식각종점 제어장치 및 그를 이용한 식각종점 제어방법
TWI431685B (zh) Plasma processing device and plasma processing method
JP3609241B2 (ja) プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP3144779B2 (ja) プラズマエッチング室の監視方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060807

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081107

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090714

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090908

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100525

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100703

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100803

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100806

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4567828

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130813

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees