JP2001250812A - Method and device for detecting end point of plasma treatment - Google Patents

Method and device for detecting end point of plasma treatment

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JP2001250812A
JP2001250812A JP2000063805A JP2000063805A JP2001250812A JP 2001250812 A JP2001250812 A JP 2001250812A JP 2000063805 A JP2000063805 A JP 2000063805A JP 2000063805 A JP2000063805 A JP 2000063805A JP 2001250812 A JP2001250812 A JP 2001250812A
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JP
Japan
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end point
plasma processing
emission
plasma
monitor information
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JP2000063805A
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Inventor
Teruki Kihara
輝樹 木原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and deice for detecting the end point of a plasma treatment by which the end point of the plasma treatment can be detected stably and accurately. SOLUTION: The device for detecting the end point of plasma etching is provided with a mass spectrometer 20 which monitors the change of the mass spectrum of a prescribed component of a gas in a process chamber 10, and five emission spectroscopic detectors 22 which monitor the change of the emission spectrum of a specific active species at five points on a wafer. The end point detection by means of the spectrometer 20 and detectors 22 is recognized when the difference between an end point signal obtained based on the monitored information by means of the spectrometer 20 and detectors 22 and preset reference information is <=10%. When the end point of plasma treatment is detected by means of the spectrometer 20 and detectors 22, it is comprehensively discriminated that the appropriate end point of plasma etching is detected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理の終
点検出方法及び終点検出装置に係り、特にプラズマを用
いたエッチング処理の際のエッチング終点を検出する終
点検出方法及び終点検出装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an end point detecting method and an end point detecting apparatus for plasma processing, and more particularly to an end point detecting method and an end point detecting apparatus for detecting an etching end point in an etching process using plasma. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のプラズマエッチング装置を、図3
の概略断面図を用いて説明する。図3に示されるよう
に、真空引きが可能であり、且つエッチングガスの導入
が可能なプロセスチャンバ10は接地されており、その
内部に被処理体としてのウェーハ(図示せず)を載置す
るためのウェーハ載置台12が設けられている。また、
ウェーハ載置台12には、高周波電力を出力するRF
(高周波)電源14が接続されており、このウェーハ載
置台12とプロセスチャンバ10内に挿入された対向電
極16との間で一対の平行平板電極を構成している。
2. Description of the Related Art FIG.
This will be described with reference to a schematic sectional view of FIG. As shown in FIG. 3, a process chamber 10 which can be evacuated and into which an etching gas can be introduced is grounded, and a wafer (not shown) as an object to be processed is placed therein. Mounting table 12 is provided. Also,
An RF for outputting high-frequency power is provided on the wafer mounting table 12.
A (high frequency) power supply 14 is connected, and a pair of parallel plate electrodes is formed between the wafer mounting table 12 and the counter electrode 16 inserted into the process chamber 10.

【0003】こうして、RF電源14をON(オン)に
することにより、これらウェーハ載置台12及び対向電
極16から構成される平行平板電極間にプラズマを生成
し、このプラズマを用いて、ウェーハ載置台12上のウ
ェーハ又はウェーハ表面の薄膜を全面的に又は選択的に
エッチングすることができるようになっている。
When the RF power supply 14 is turned on, plasma is generated between the parallel plate electrodes composed of the wafer mounting table 12 and the counter electrode 16, and the plasma is used to generate the plasma. The wafer or the thin film on the surface of the wafer 12 can be entirely or selectively etched.

【0004】このようなプラズマエッチング装置におい
て、ウェーハに対するエッチング終点を検出する終点検
出方法としては、従来から発光分光検出法や質量分析法
などが利用されている。一般に、発光分光検出法は、そ
の実施が簡便かつ容易であるという利点を有し、広く利
用されているが、測定対象の発光スペクトルが近接して
いるとその識別が困難になるという欠点もある。また、
質量分析法は、質量スペクトルの識別が困難になること
はないものの、装置が高価になるという欠点がある。
In such a plasma etching apparatus, as an end point detecting method for detecting an etching end point on a wafer, an emission spectral detection method, a mass spectrometry method, and the like have been conventionally used. In general, emission spectroscopy has the advantage that its implementation is simple and easy, and is widely used, but has the disadvantage that its close proximity to the emission spectrum of the measurement object makes its identification difficult. . Also,
Although mass spectrometry does not make it difficult to identify a mass spectrum, it has the disadvantage that the equipment is expensive.

【0005】ここでは、発光分光検出法を用いる場合に
ついて説明する。即ち、図3に示されるように、例えば
特定の活性種の発光スペクトルを選択するバンドパスフ
ィルタと光検出器などから構成される発光分光検出器3
0がプロセスチャンバ10に隣接して設置されており、
プロセスチャンバ10に設けられた透明なプラズマ光取
出用の窓32を介して、ウェーハ載置台12上のウェー
ハの所定の1点における特定の活性種の発光スペクトル
の変化をモニタすることができるようになっている。
Here, a description will be given of a case where the emission spectral detection method is used. That is, as shown in FIG. 3, for example, an emission spectrum detector 3 including a band-pass filter for selecting an emission spectrum of a specific active species, a photodetector, and the like.
0 is located adjacent to the process chamber 10,
Through a transparent plasma light extraction window 32 provided in the process chamber 10, a change in the emission spectrum of a specific active species at a predetermined point on the wafer on the wafer mounting table 12 can be monitored. Has become.

【0006】そして、この発光分光検出器30によるモ
ニタ情報に基づいて、ウェーハ載置台12上に載置され
たウェーハに対するプラズマエッチング処理の終点が検
出される。即ち、プラズマエッチング処理中の特定の活
性種の発光スペクトルの変化をモニタすると、その発光
スペクトルの発光強度は、例えば図4のグラフに示され
るように変化する。ここで、プラズマ定常状態における
発光スペクトルの発光強度を100%とし、その発光強
度が例えば50%に低下した時点をプラズマエッチング
処理の終点と設定すると、発光分光検出器30により特
定の活性種の発光スペクトルの発光強度が例えば50%
に低下したことを検知した時点で、ウェーハに対するプ
ラズマエッチング処理が終点に達したと判定される。そ
して、この判定に基づき、RF電源14をOFF(オ
フ)にし、プラズマエッチング処理を完了する。
[0006] Based on the monitor information from the emission spectroscopy detector 30, the end point of the plasma etching process on the wafer mounted on the wafer mounting table 12 is detected. That is, when the change in the emission spectrum of a specific active species during the plasma etching process is monitored, the emission intensity of the emission spectrum changes as shown in the graph of FIG. 4, for example. Here, when the emission intensity of the emission spectrum in the plasma steady state is set to 100%, and the time when the emission intensity decreases to, for example, 50% is set as the end point of the plasma etching process, the emission spectrum detector 30 emits light of a specific active species. The emission intensity of the spectrum is, for example, 50%
It is determined that the plasma etching process on the wafer has reached the end point at the time point when the decrease is detected. Then, based on this determination, the RF power supply 14 is turned off, and the plasma etching process is completed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の発光分光検出法を用いるプラズマエッチング終点検
出方法においては、エッチング処理数が増加するにつれ
てプラズマ光取出用の窓32に用いている石英・サファ
イヤガラスが曇るため、エッチング終点を正確に検出す
ることが困難になるという問題がある。
However, in the above-described conventional method for detecting the end point of plasma etching using the spectral emission detection method, the quartz / sapphire glass used for the window 32 for taking out plasma light as the number of etching processes increases. Is fogged, which makes it difficult to accurately detect the etching end point.

【0008】また、プラズマ光取出用の窓32は、通常
の場合、1箇所にしか設けられておらず、発光分光検出
器30はこの1箇所のプラズマ光取出用の窓32からプ
ラズマ光を取り込んで、ウェーハ上の所定の1箇所にお
ける特定の活性種の発光スペクトルの変化をモニタして
いるため、プラズマ密度の変動やバラツキに起因して発
光スペクトルの発光強度が周期的に変化したりノイズが
発生したりする場合には、ウェーハ全面におけるエッチ
ング終点を正確に検出することが困難になるという問題
がある。
In addition, the plasma light extraction window 32 is usually provided at only one location, and the emission spectral detector 30 captures plasma light from the one plasma light extraction window 32. Since the change in the emission spectrum of a specific active species at a predetermined location on the wafer is monitored, the emission intensity of the emission spectrum changes periodically due to fluctuations and variations in plasma density, and noise is reduced. In such a case, it is difficult to accurately detect the etching end point on the entire surface of the wafer.

【0009】また、ウェーハに形成されるパターンの微
細化に伴い、選択的にエッチングされる面積が小さくな
り、反応生成物の絶対量も低下することから、上記図4
に示されるような特定の活性種の発光スペクトルの発光
強度そのものや発光強度の変化量も低下するため、エッ
チング終点を正確に検出することが困難になるという問
題がある。
Further, as the pattern formed on the wafer becomes finer, the area to be selectively etched becomes smaller and the absolute amount of the reaction product also becomes smaller.
Since the emission intensity itself and the amount of change in the emission intensity of the emission spectrum of the specific active species shown in (1) also decrease, there is a problem that it is difficult to accurately detect the etching end point.

【0010】また、前述したように、発光分光検出器3
0によりモニタする特定の活性種の発光スペクトルが他
の発光スペクトルと近接している場合には、その特定の
活性種の発光スペクトルの発光強度のみを精度よく検出
することが困難になり、延いてはエッチング終点を正確
に検出することが困難になるという問題がある。
As described above, the emission spectrum detector 3
When the emission spectrum of a specific active species monitored by 0 is close to another emission spectrum, it becomes difficult to accurately detect only the emission intensity of the emission spectrum of the specific active species, and the However, there is a problem that it is difficult to accurately detect the etching end point.

【0011】そこで本発明は、以上の問題点に鑑みてな
されたものであり、プラズマ処理を施す際に、そのプラ
ズマ処理数が増加しても、プラズマ密度の変動やバラツ
キが生じても、プラズマ処理の終点を安定して正確に検
出することが可能なプラズマ処理の終点検出方法及び終
点検出装置を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and when performing the plasma processing, even if the number of the plasma processing increases or the plasma density fluctuates or varies, the plasma processing is performed. It is an object of the present invention to provide an end point detection method and an end point detection device for plasma processing capable of stably and accurately detecting an end point of processing.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係るプラズマ処理の終点検出方法及び終点検出装置
によって達成される。即ち、請求項1に係るプラズマ処
理の終点検出方法は、被処理体にプラズマ処理を施す際
に、発光分光法により、所定の活性種の発光スペクトル
の変化をモニタすると共に、質量分析法により、所定の
成分の質量スペクトルの変化をモニタし、両者のモニタ
情報に基づき、前記被処理体に対するプラズマ処理の終
点を検出することを特徴とする。
The above object is achieved by the following method and apparatus for detecting an end point of plasma processing according to the present invention. That is, the method for detecting the end point of the plasma processing according to claim 1, when performing plasma processing on the object to be processed, while monitoring a change in the emission spectrum of a predetermined active species by emission spectroscopy, and by mass spectrometry, A change in a mass spectrum of a predetermined component is monitored, and an end point of the plasma processing on the object is detected based on both pieces of monitor information.

【0013】このように請求項1に係るプラズマ処理の
終点検出方法においては、発光分光法と質量分析法とを
組合せ、所定の活性種の発光スペクトル及び所定の成分
の質量スペクトルの両方についてモニタ情報に基づき、
被処理体に対するプラズマ処理の終点を検出することに
より、一方の検出方法のみによる場合の種々の検出限界
を他方の検出方法によって補完し、これら2つの検出方
法による検出結果を総合してプラズマ処理の終点を最終
的に判定することが可能になるため、誤差の少ないプラ
ズマ処理の終点検出が実現される。
As described above, in the method for detecting the end point of the plasma processing according to the first aspect, the emission spectroscopy and the mass spectrometry are combined to monitor information on both the emission spectrum of a predetermined active species and the mass spectrum of a predetermined component. Based on
By detecting the end point of the plasma processing for the object to be processed, various detection limits in the case of using only one detection method are complemented by the other detection method, and the detection results obtained by these two detection methods are integrated to perform the plasma processing. Since the end point can be finally determined, the end point detection of the plasma processing with less error is realized.

【0014】例えば発光分光法のみによる場合、処理数
の増加に伴うプラズマ光取出用の窓における曇りの発
生、プラズマ密度の変動やバラツキによる発光スペクト
ルの発光強度の周期的な変化やノイズの発生、被処理体
のパターンの微細化に伴う反応生成物量の低下による発
光スペクトルの発光強度そのものや発光強度の変化量の
低下の発生、特定の活性種の発光スペクトルの他の発光
スペクトルとの近接などに起因して、終点検出の精度が
低下することがあるが、このような発光分光法による終
点検出の種々の検出限界は質量分析法による終点検出に
よって補完され、総合的なプラズマ処理の終点判定がな
されるため、誤差の少ないプラズマ処理の終点検出が実
現される。
For example, when only the emission spectroscopy is used, fogging occurs in a window for extracting plasma light with an increase in the number of processes, periodic changes in the emission intensity of the emission spectrum due to fluctuations and variations in plasma density, generation of noise, The emission intensity itself of the emission spectrum and the decrease in the variation of the emission intensity due to the decrease in the amount of reaction products due to the miniaturization of the pattern of the object to be processed, the emission spectrum of the specific active species, the proximity of other emission spectra to other emission spectra, etc. Due to this, the accuracy of end point detection may decrease, but the various detection limits of such end point detection by emission spectroscopy are complemented by end point detection by mass spectrometry. Therefore, the end point detection of the plasma processing with less error is realized.

【0015】また、請求項2に係るプラズマ処理の終点
検出方法は、被処理体にプラズマ処理を施す際に、発光
分光法により、所定の活性種の発光スペクトルの変化を
被処理体の複数箇所において同時にモニタし、これら被
処理体の複数箇所におけるモニタ情報に基づき、被処理
体に対するプラズマ処理の終点を検出することを特徴と
する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for detecting an end point of a plasma process, wherein when a plasma process is performed on an object to be processed, a change in the emission spectrum of a predetermined active species is detected at a plurality of locations on the object by an emission spectroscopy. , And simultaneously detects the end point of the plasma processing on the object to be processed based on the monitor information at a plurality of locations on the object to be processed.

【0016】このように請求項2に係るプラズマ処理の
終点検出方法においては、被処理体の複数箇所における
所定の活性種の発光スペクトルの変化を同時にモニタし
たモニタ情報に基づき、被処理体に対するプラズマ処理
の終点を検出することにより、プラズマ密度の変動やバ
ラツキによる発光スペクトルの発光強度の周期的な変化
やノイズの発生に起因して1箇所のみにおけるモニタ情
報に基づいては被処理体全体の正確な終点検出が困難な
場合であっても、被処理体の複数箇所における検出結果
を総合してプラズマ処理の終点を最終的に判定すること
が可能になるために、被処理体の全体に対する誤差の少
ないプラズマ処理の終点検出が実現される。
Thus, in the method for detecting the end point of the plasma processing according to the second aspect, the plasma for the object to be processed is determined based on the monitor information obtained by simultaneously monitoring the change in the emission spectrum of the predetermined active species at a plurality of locations on the object to be processed. By detecting the end point of the processing, the periodic change of the light emission intensity of the light emission spectrum due to the fluctuation or variation of the plasma density or the occurrence of noise causes the accuracy of the entire object to be processed to be determined based on the monitor information at only one place. Even if it is difficult to detect the end point, it is possible to finally determine the end point of the plasma processing by integrating the detection results at a plurality of locations on the target object, so that the error with respect to the entire target object can be determined. The end point detection of the plasma processing with less noise is realized.

【0017】また、請求項3に係るプラズマ処理の終点
検出方法は、上記の請求項1又は2に係るプラズマ処理
の終点検出方法において、モニタ情報を予め設定した基
準情報と比較して、被処理体に対するプラズマ処理の終
点を決定することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the method for detecting an end point of the plasma processing according to the first or second aspect, the monitor information is compared with predetermined reference information, and The end point of the plasma treatment on the body is determined.

【0018】このように請求項3に係るプラズマ処理の
終点検出方法においては、発光分光法及び質量分析法に
よる発光スペクトル及び質量スペクトルについてのモニ
タ情報又は被処理体の複数箇所における発光スペクトル
についてのモニタ情報を予め設定した基準情報と比較し
てプラズマ処理の終点を決定することにより、基準情報
から大きく懸け離れたモニタ情報の場合にはプラズマ処
理に異常が発生したと判定し、基準情報に対して一定の
範囲内にあるモニタ情報の場合にのみそのモニタ情報に
基づきプラズマ処理の終点を決定することが可能になる
ため、更に誤差の少ないプラズマ処理の終点検出が実現
される。
Thus, in the method for detecting the end point of the plasma processing according to the third aspect, the monitor information on the emission spectrum and the mass spectrum by the emission spectroscopy and the mass spectrometry or the monitor on the emission spectrum at a plurality of positions of the object to be processed. By determining the end point of the plasma processing by comparing the information with the preset reference information, it is determined that an abnormality has occurred in the plasma processing in the case of the monitor information that is far apart from the reference information, and is fixed with respect to the reference information. Only when the monitor information is within the range, the end point of the plasma processing can be determined based on the monitor information, so that the detection of the end point of the plasma processing with less error is realized.

【0019】また、請求項4に係るプラズマ処理の終点
検出装置は、被処理体にプラズマ処理を施す際の所定の
活性種の発光スペクトルの変化をモニタする発光分光検
出器と、被処理体にプラズマ処理を施す際の所定の成分
の質量スペクトルの変化をモニタする質量分析器と、発
光分光検出器からのモニタ情報と質量分析器からのモニ
タ情報とに基づき、被処理体に対するプラズマ処理の終
点を判定する判定処理部と、を有することを特徴とす
る。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for detecting an end point of a plasma process, comprising: an emission spectrum detector for monitoring a change in an emission spectrum of a predetermined active species when performing a plasma process on the object; A mass analyzer that monitors a change in the mass spectrum of a predetermined component when performing the plasma processing, and an end point of the plasma processing for the object to be processed based on the monitor information from the emission spectrum detector and the monitor information from the mass analyzer. And a determination processing unit that determines

【0020】このように請求項4に係るプラズマ処理の
終点検出装置においては、発光分光検出器と質量分析器
とを共に備え、両者からの所定の活性種の発光スペクト
ル及び所定の成分の質量スペクトルの両方についてのモ
ニタ情報に基づき、判定処理部において被処理体に対す
るプラズマ処理の終点を検出することにより、一方の検
出器のみを用いる場合の種々の検出限界を他方の検出器
を用いることによって補完し、これら2つの検出器によ
る検出結果を総合してプラズマ処理の終点を最終的に判
定することが可能になるため、誤差の少ないプラズマ処
理の終点検出が実現される。
As described above, the apparatus for detecting the end point of the plasma processing according to the fourth aspect includes both the emission spectrum detector and the mass spectrometer, and the emission spectrum of the predetermined active species and the mass spectrum of the predetermined component from both. The detection processing unit detects the end point of the plasma processing for the object to be processed based on the monitor information for both of them, thereby supplementing various detection limits when only one detector is used by using the other detector. However, since it is possible to finally determine the end point of the plasma processing by combining the detection results of these two detectors, the end point detection of the plasma processing with less error is realized.

【0021】例えば発光分光検出器のみを用いる場合、
処理数の増加に伴うプラズマ光取出用の窓における曇り
の発生、プラズマ密度の変動やバラツキによる発光スペ
クトルの発光強度の周期的な変化やノイズの発生、被処
理体のパターンの微細化に伴う反応生成物量の低下によ
る発光スペクトルの発光強度そのものや発光強度の変化
量の低下の発生、特定の活性種の発光スペクトルの他の
発光スペクトルとの近接などに起因して、終点検出の精
度が低下することがあるが、このような発光分光検出器
を用いる終点検出の種々の検出限界は質量分析器を用い
る終点検出によって補完され、総合的なプラズマ処理の
終点判定がなされるため、誤差の少ないプラズマ処理の
終点検出が実現される。
For example, when only the emission spectrum detector is used,
Occurrence of fogging in the plasma light extraction window due to an increase in the number of treatments, periodic changes in the emission intensity of the emission spectrum due to fluctuations and variations in plasma density, generation of noise, and reactions associated with miniaturization of the pattern of the workpiece Due to the decrease in the emission intensity itself of the emission spectrum or the change in the emission intensity due to the decrease in the amount of the product, the proximity of the emission spectrum of the specific active species to another emission spectrum, etc., the accuracy of the end point detection decreases. However, the various detection limits of end point detection using such an emission spectroscopic detector are complemented by end point detection using a mass spectrometer, and the end point of comprehensive plasma processing is determined. Processing end point detection is realized.

【0022】また、請求項5に係るプラズマ処理の終点
検出装置は、被処理体を収納するチャンバに設けられた
複数の窓と、これら複数の窓をそれぞれ介して、被処理
体にプラズマ処理を施す際の所定の活性種の発光スペク
トルの変化を被処理体の複数箇所において同時にモニタ
する複数の発光分光検出器と、これら複数の発光分光検
出器からの被処理体の複数箇所におけるモニタ情報に基
づき、被処理体に対するプラズマ処理の終点を判定する
判定処理部と、を有することを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for detecting an end point of a plasma processing, wherein a plurality of windows provided in a chamber for accommodating the processing object, and the plasma processing is performed on the processing object through the plurality of windows, respectively. A plurality of emission spectral detectors that simultaneously monitor changes in the emission spectrum of a predetermined active species at the time of application at a plurality of locations on the object, and monitor information from the plurality of emission spectrum detectors at a plurality of locations on the object. A determination processing unit that determines an end point of the plasma processing on the object to be processed based on the determination processing unit.

【0023】このように請求項5に係るプラズマ処理の
終点検出装置においては、複数の発光分光検出器を備
え、チャンバに設けられた複数の窓をそれぞれ介して、
被処理体の複数箇所における所定の活性種の発光スペク
トルの変化を同時にモニタし、このモニタ情報に基づ
き、判定処理部において被処理体に対するプラズマ処理
の終点を検出することにより、プラズマ密度の変動やバ
ラツキによる発光スペクトルの発光強度の周期的な変化
やノイズの発生に起因して1箇所のみにおけるモニタ情
報に基づいては被処理体全体の正確な終点検出が困難な
場合であっても、被処理体の複数箇所における検出結果
を総合してプラズマ処理の終点を最終的に判定すること
が可能になるため、被処理体の全体に対する誤差の少な
いプラズマ処理の終点検出が実現される。
As described above, the apparatus for detecting the end point of the plasma processing according to the fifth aspect is provided with a plurality of emission spectral detectors, and through a plurality of windows provided in the chamber, respectively.
By simultaneously monitoring changes in the emission spectrum of a predetermined active species at a plurality of locations on the workpiece, and detecting the end point of the plasma processing on the workpiece in the determination processing unit based on the monitor information, the fluctuation of the plasma density or the like can be prevented. Even if it is difficult to accurately detect the end point of the entire object to be processed based on the monitor information at only one location due to the periodic change of the emission intensity of the emission spectrum or the occurrence of noise due to the variation, Since it is possible to finally determine the end point of the plasma processing by integrating the detection results at a plurality of locations on the body, the end point detection of the plasma processing with less error for the entire object to be processed is realized.

【0024】また、請求項6に係るプラズマ処理の終点
検出装置は、上記の請求項4又は5に係るプラズマ処理
の終点検出装置において、判定処理部が、予め設定した
基準情報を記憶するメモリを有し、モニタ情報をメモリ
に記憶させた基準情報と比較して、被処理体に対するプ
ラズマ処理の終点を決定することを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the plasma processing end point detecting apparatus according to the fourth or fifth aspect, wherein the determination processing section includes a memory for storing preset reference information. And determining the end point of the plasma processing for the object to be processed by comparing the monitor information with the reference information stored in the memory.

【0025】このように請求項6に係るプラズマ処理の
終点検出装置においては、判定処理部において、発光分
光検出器及び質量分析器による発光スペクトル及び質量
スペクトルについてのモニタ情報又は複数の発光分光検
出器による被処理体の複数箇所における発光スペクトル
についてのモニタ情報をメモリに記憶させた基準情報と
比較してプラズマ処理の終点を決定することにより、基
準情報から大きく懸け離れたモニタ情報の場合にはプラ
ズマ処理に異常が発生したと判定し、基準情報に対して
一定の範囲内にあるモニタ情報の場合にのみそのモニタ
情報に基づきプラズマ処理の終点を決定することが可能
になるため、更に誤差の少ないプラズマ処理の終点検出
が実現される。
Thus, in the apparatus for detecting the end point of the plasma processing according to claim 6, in the determination processing section, monitor information on the emission spectrum and the mass spectrum by the emission spectrum detector and the mass analyzer or the plurality of emission spectrum detectors. By comparing the monitor information on the emission spectrum at a plurality of positions of the object to be processed with the reference information stored in the memory to determine the end point of the plasma processing, the plasma processing is performed in the case of the monitor information far apart from the reference information. It is determined that an abnormality has occurred, and only when the monitor information is within a certain range with respect to the reference information, the end point of the plasma processing can be determined based on the monitor information. Processing end point detection is realized.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の一実施
の形態に係るプラズマエッチング処理の終点検出装置を
具備したプラズマエッチング装置を示す概略断面図であ
り、図2は図1に示すプラズマエッチング装置における
プラズマエッチング処理の終点検出動作を説明するため
のフローチャートである。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
An embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic sectional view showing a plasma etching apparatus provided with an apparatus for detecting an end point of a plasma etching process according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an end point detection of the plasma etching processing in the plasma etching apparatus shown in FIG. It is a flowchart for explaining operation.

【0027】図1に示されるように、本実施の形態に係
るプラズマエッチング装置においては、上記図3に示し
た通常のプラズマエッチング装置と同様に、真空引きが
可能であり且つエッチングガスの導入が可能なプロセス
チャンバ10が接地されており、その内部に被処理体と
してのウェーハ(図示せず)を載置するためのウェーハ
載置台12が設けられている。また、ウェーハ載置台1
2には、高周波電力を出力するRF電源14が接続され
ており、このウェーハ載置台12とプロセスチャンバ1
0内に挿入された対向電極16との間で一対の平行平板
電極を構成している。
As shown in FIG. 1, in the plasma etching apparatus according to the present embodiment, as in the ordinary plasma etching apparatus shown in FIG. 3, it is possible to evacuate and introduce an etching gas. A possible process chamber 10 is grounded, and a wafer mounting table 12 for mounting a wafer (not shown) as an object to be processed is provided therein. Also, the wafer mounting table 1
2 is connected to an RF power source 14 for outputting high-frequency power.
A pair of parallel plate electrodes is formed with the counter electrode 16 inserted in the inside.

【0028】こうして、RF電源14をONにすること
により、これらウェーハ載置台12及び対向電極16か
ら構成される平行平板電極間にプラズマを生成し、この
プラズマを用いて、ウェーハ載置台12上のウェーハ又
はウェーハ表面の薄膜を全面的に又は選択的にエッチン
グすることができるようになっている。
By turning on the RF power source 14 in this manner, a plasma is generated between the parallel plate electrodes composed of the wafer mounting table 12 and the counter electrode 16, and this plasma is used to generate a plasma on the wafer mounting table 12. The wafer or the thin film on the surface of the wafer can be entirely or selectively etched.

【0029】なお、本実施の形態に係るプラズマエッチ
ング装置においては、通常のプラズマエッチング装置と
異なり、プロセスチャンバ10に例えば5つの透明なプ
ラズマ光取出用の窓(但し、図1においては、図示の煩
雑化を避けるため、1つのプラズマ光取出用の窓のみを
表示する)18が設けられている。
In the plasma etching apparatus according to this embodiment, unlike a normal plasma etching apparatus, for example, five transparent plasma light extraction windows (however, in FIG. In order to avoid complication, only one plasma light extraction window is displayed) 18.

【0030】また、図1に示されるように、プラズマエ
ッチング処理の終点を検出する終点検出装置(End Poin
t Detector)として、質量分析器20と例えば5台の発
光分光検出器(但し、図1においては、図示の煩雑化を
避けるため、1台の発光分光検出器のみを表示する)2
2とが設置されている。
As shown in FIG. 1, an end point detecting device (End Poin) for detecting the end point of the plasma etching process.
t Detector), for example, five mass spectrometers 20 and five emission spectrometers (only one emission spectrometer is shown in FIG. 1 to avoid complication in the drawing) 2
2 are installed.

【0031】この質量分析器20は、プロセスチャンバ
10に接続して配置され、プラズマエッチング処理中の
プロセスチャンバ10内のガスの所定の成分の質量スペ
クトルの変化をモニタすることができるようになってい
る。また、5台の発光分光検出器22は、5つのプラズ
マ光取出用の窓18にそれぞれ隣接して配置され、それ
ぞれのプラズマ光取出用の窓18を介して、プラズマエ
ッチング処理中のウェーハ載置台12上に載置されたウ
ェーハ上に分布する5箇所における特定の活性種の発光
スペクトルの変化をモニタすることができるようになっ
ている。
The mass analyzer 20 is arranged so as to be connected to the process chamber 10 and can monitor a change in the mass spectrum of a predetermined component of the gas in the process chamber 10 during the plasma etching process. I have. The five emission spectroscopy detectors 22 are respectively disposed adjacent to the five plasma light extraction windows 18, and the wafer mounting table during the plasma etching process is connected through the respective plasma light extraction windows 18. It is possible to monitor changes in the emission spectrum of a specific active species at five locations distributed on the wafer mounted on the substrate 12.

【0032】また、これら質量分析器20及び5台の発
光分光検出器22は、プラズマエッチング処理の終点を
判定する判定処理部24にそれぞれ接続されており、こ
の判定処理部24には、メモリ26とCPU(Central
Processing Unit )28とが設けられている。
The mass spectrometer 20 and the five emission spectroscopic detectors 22 are connected to a judgment processing unit 24 for judging the end point of the plasma etching processing. And CPU (Central
Processing Unit) 28 is provided.

【0033】そして、この判定処理部24のメモリ26
においては、質量分析器20と5台の発光分光検出器2
2によってモニタされたプラズマエッチング処理中のプ
ロセスチャンバ10内のガスの所定の成分の質量スペク
トルについてのモニタ情報とウェーハ上の5箇所におけ
る特定の活性種の発光スペクトルのモニタ情報を記憶す
ると共に、事前の実験やそれまでに蓄積したデータに基
づいて予め設定した基準情報を記憶するようになってい
る。
Then, the memory 26 of the determination processing unit 24
, The mass spectrometer 20 and the five emission spectroscopy detectors 2
2 stores the monitor information of the mass spectrum of the predetermined component of the gas in the process chamber 10 during the plasma etching process and the monitor information of the emission spectrum of the specific active species at five locations on the wafer. The reference information set in advance based on the experiment described above and data accumulated so far is stored.

【0034】また、判定処理部24のCPU28におい
ては、メモリ26から読み出したモニタ情報を基準情報
と比較して、モニタ情報の適否を識別し、最終的にプラ
ズマエッチング処理の終点を決定するようになってい
る。
Further, the CPU 28 of the determination processing unit 24 compares the monitor information read from the memory 26 with the reference information to determine whether the monitor information is appropriate, and finally determines the end point of the plasma etching process. Has become.

【0035】次に、図1に示すプラズマエッチング装置
におけるプラズマエッチング処理の終点検出動作を、図
2のフローチャートを用いて説明する。先ず、プラズマ
エッチング装置の高真空状態のプロセスチャンバ10内
に所定のエッチングガスを導入し、RF電源14をON
にし、ウェーハ載置台12及び対向電極16から構成さ
れる平行平板電極間にプラズマを生成し、このプラズマ
を用いて、ウェーハ載置台12上のウェーハ又はウェー
ハ表面の薄膜に対する全面的に又は選択的なエッチング
処理を開始する(ステップS1)。
Next, the operation of detecting the end point of the plasma etching process in the plasma etching apparatus shown in FIG. 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, a predetermined etching gas is introduced into the process chamber 10 in a high vacuum state of the plasma etching apparatus, and the RF power supply 14 is turned on.
A plasma is generated between the parallel plate electrodes composed of the wafer mounting table 12 and the counter electrode 16, and this plasma is used to entirely or selectively generate a thin film on the wafer or wafer surface on the wafer mounting table 12. The etching process is started (Step S1).

【0036】このプラズマエッチング処理の開始と同時
に、質量分析器20によるプロセスチャンバ10内のガ
スの所定の成分の質量スペクトルについてのモニタと5
台の発光分光検出器22によるウェーハ上の5箇所にお
ける特定の活性種の発光スペクトルについてのモニタを
それぞれ開始する(ステップS2−1、ステップS2−
2)。
Simultaneously with the start of the plasma etching process, the mass spectrometer 20 monitors the mass spectrum of a predetermined component of the gas in the process chamber 10 and sets the monitor 5.
Monitoring of emission spectra of specific active species at five locations on the wafer by the two emission spectrometers 22 is started (step S2-1, step S2-).
2).

【0037】そして、これら質量分析器20及び5台の
発光分光検出器22によってモニタされたプラズマエッ
チング処理中のガスの所定の成分の質量スペクトル及び
ウェーハ上の5箇所における特定の活性種の発光スペク
トルについてのモニタ情報は、質量分析器20及び5台
の発光分光検出器22からそれぞれ判定処理部24に送
られる。この判定処理部24のCPU28において、質
量分析器20からのモニタ情報が所定の範囲内にあり、
そのモニタ情報に基づいて終点信号が得られるか否かを
判定し(ステップS3−1)、終点信号が得られる場
合、即ちステップS3−1においてY(Yes ;肯定)の
場合には、そのモニタ情報をメモリ26にデータとして
記憶し、蓄積する(ステップS4−1)。
The mass spectrum of a predetermined component of the gas during the plasma etching process and the emission spectrum of a specific active species at five locations on the wafer are monitored by the mass analyzer 20 and the five emission spectrometers 22. Is sent from the mass analyzer 20 and the five emission spectroscopy detectors 22 to the determination processing unit 24, respectively. In the CPU 28 of the determination processing unit 24, the monitor information from the mass analyzer 20 is within a predetermined range,
It is determined whether or not an end point signal is obtained based on the monitor information (step S3-1). If the end point signal is obtained, that is, if Y (Yes; affirmative) in step S3-1, the monitor is monitored. The information is stored and stored as data in the memory 26 (step S4-1).

【0038】同様に、このCPU28において、5台の
発光分光検出器22からのモニタ情報が所定の範囲内に
あり、そのモニタ情報に基づいてウェーハ上の5箇所の
内の少なくとも4箇所において終点信号が得られるか否
かを判定し(ステップS3−2)、5箇所の内の少なく
とも4箇所における終点信号が得られる場合、即ちステ
ップS3−2においてYの場合には、そのモニタ情報を
メモリ26にデータとして記憶し、蓄積する(ステップ
S4−2)。
Similarly, in the CPU 28, monitor information from the five emission spectroscopic detectors 22 is within a predetermined range, and based on the monitor information, at least four out of five places on the wafer have an end point signal. Is determined (step S3-2), and if the end point signal is obtained in at least four of the five positions, that is, if Y is obtained in step S3-2, the monitor information is stored in the memory 26. The data is stored and stored (step S4-2).

【0039】次いで、再びCPU28において、メモリ
26に記憶した質量分析器20からのモニタ情報及びこ
のモニタ情報に基づいて得られた終点信号と予め設定し
た基準情報とを比較し、その差が例えば10%以内であ
るか否かを判定し(ステップS5−1)、その差が10
%以内であれば、即ちステップS5−1においてYの場
合には、質量分析器20からのモニタ情報に基づいて終
点を検出したと認定する。
Next, in the CPU 28 again, the monitor information from the mass analyzer 20 stored in the memory 26 and the end point signal obtained based on the monitor information are compared with predetermined reference information. % Is determined (step S5-1), and the difference is 10%.
%, That is, if Y in step S5-1, it is determined that the end point has been detected based on the monitor information from the mass analyzer 20.

【0040】同様に、CPU28において、メモリ26
に記憶した5台の発光分光検出器22からのモニタ情報
及びこのモニタ情報に基づいて得られた終点信号と予め
設定した基準情報とを比較し、その差が例えば10%以
内であるか否かを判定し(ステップS5−2)、その差
が10%以内であれば、即ちステップS5−2において
Yの場合には、5台の発光分光検出器22からのモニタ
情報に基づいて終点を検出したと認定する。
Similarly, in the CPU 28, the memory 26
Is compared with the monitor information from the five emission spectroscopic detectors 22 stored in the memory and the end point signal obtained based on the monitor information and predetermined reference information, and determines whether the difference is within 10%, for example. (Step S5-2), and if the difference is within 10%, that is, if Y in step S5-2, the end point is detected based on the monitor information from the five emission spectral detectors 22. It is recognized that it has been done.

【0041】次いで、質量分析器20と5台の発光分光
検出器22の両方の検出器によって終点が検出されたか
否かを判定し(ステップS6)、両方の検出器によって
終点が検出された場合、即ちステップS6においてYの
場合には、総合的にプラズマエッチング処理の適正な終
点が検出されたとして、CPU28から終点検出信号を
出力する(ステップS7)。この判定処理部24のCP
U28からの終点検出信号を受けて、プラズマエッチン
グ装置のRF電源14をOFFにし、正常なプラズマエ
ッチング処理を終了する(ステップS8)。
Next, it is determined whether or not the end point has been detected by both the mass spectrometer 20 and the five emission spectroscopic detectors 22 (step S6), and when the end point has been detected by both detectors. That is, in the case of Y in step S6, it is determined that an appropriate end point of the plasma etching process has been comprehensively detected, and an end point detection signal is output from the CPU 28 (step S7). CP of this determination processing unit 24
Upon receiving the end point detection signal from U28, the RF power supply 14 of the plasma etching apparatus is turned off, and the normal plasma etching processing ends (step S8).

【0042】他方、判定処理部24のCPU28におい
て、質量分析器20からのモニタ情報が所定の範囲内に
あり、そのモニタ情報に基づいて終点信号が得られるか
否かを判定する際に、終点信号が得られない場合、即ち
ステップS3−1においてN(No;否定)の場合には、
プラズマエッチング処理に異常が発生したと判定して、
CPU28から異常発生信号(エラー信号)を出力する
(ステップS9)。
On the other hand, when the CPU 28 of the determination processing section 24 determines whether or not the monitor information from the mass spectrometer 20 is within a predetermined range and the end point signal is obtained based on the monitor information, the end point is determined. If no signal is obtained, that is, if N (No; negative) in step S3-1,
It is determined that an abnormality has occurred in the plasma etching process,
An abnormality occurrence signal (error signal) is output from the CPU 28 (step S9).

【0043】同様に、このCPU28において、5台の
発光分光検出器22からのモニタ情報が所定の範囲内に
あり、そのモニタ情報に基づいてウェーハ上の5箇所の
内の少なくとも4箇所において終点信号が得られるか否
かを判定する際に、終点信号が得られない場合、即ちス
テップS3−2においてNの場合にも、プラズマエッチ
ング処理に異常が発生したと判定して、CPU28から
異常発生信号を出力する(ステップS9)。
Similarly, in the CPU 28, the monitor information from the five emission spectroscopy detectors 22 is within a predetermined range, and based on the monitor information, at least four out of five places on the wafer have an end point signal. When it is determined whether or not an error is obtained, when the end point signal is not obtained, that is, in the case of N in step S3-2, it is also determined that an abnormality has occurred in the plasma etching process, and an abnormality occurrence signal is output from the CPU 28. Is output (step S9).

【0044】また、CPU28において、メモリ26に
記憶した質量分析器20からのモニタ情報及びこのモニ
タ情報に基づいて得られた終点信号と予め設定した基準
情報とを比較し、その差が例えば10%以内であるか否
かを判定する際に、10%以内でない場合、即ちステッ
プS5−1においてNの場合には、プラズマエッチング
処理の終点が適正でないと判定して、CPU28から異
常発生信号を出力する(ステップS9)。
The CPU 28 compares the monitor information from the mass spectrometer 20 stored in the memory 26 and the end point signal obtained based on the monitor information with predetermined reference information, and the difference is, for example, 10%. If it is not within 10%, that is, if it is N in step S5-1, it is determined that the end point of the plasma etching process is not appropriate, and the CPU 28 outputs an abnormality occurrence signal. (Step S9).

【0045】同様に、CPU28において、メモリ26
に記憶した5台の発光分光検出器22からのモニタ情報
及びこのモニタ情報に基づいて得られた終点信号と予め
設定した基準情報とを比較し、その差が例えば10%以
内であるか否かを判定する際に、10%以内でない場
合、即ちステップS5−2においてNの場合にも、プラ
ズマエッチング処理の終点が適正でないと判定して、C
PU28から異常発生信号を出力する(ステップS
9)。
Similarly, in the CPU 28, the memory 26
Is compared with the monitor information from the five emission spectroscopic detectors 22 stored in the memory and the end point signal obtained based on the monitor information and predetermined reference information, and determines whether the difference is within 10%, for example. Is not within 10%, that is, also in the case of N in step S5-2, it is determined that the end point of the plasma etching process is not appropriate, and C
An abnormality occurrence signal is output from the PU 28 (step S
9).

【0046】この判定処理部24のCPU28からの異
常発生信号を受けて、プラズマエッチング装置のRF電
源14をOFFにし、プラズマエッチング処理に異常が
発生した又はプラズマエッチング処理の終点が適正でな
いとして、その異常又は不適正なプラズマエッチング処
理を終了する(ステップS10)。
Upon receiving the abnormality occurrence signal from the CPU 28 of the determination processing section 24, the RF power supply 14 of the plasma etching apparatus is turned off, and it is determined that an abnormality has occurred in the plasma etching processing or the end point of the plasma etching processing is not appropriate. The abnormal or improper plasma etching process ends (step S10).

【0047】以上のように本実施の形態によれば、プラ
ズマエッチング処理の終点検出装置として、プロセスチ
ャンバ10内のガスの所定の成分の質量スペクトルの変
化をモニタする質量分析器20とウェーハ上の5箇所に
おける特定の活性種の発光スペクトルの変化をモニタす
る5台の発光分光検出器22を具備し、一方の質量分析
器20からのモニタ情報に基づいて終点信号が得られる
か否か、更に予め設定した基準情報との差が10%以内
であるか否かを判定して質量分析器20による終点検出
を認定し、他方の5台の発光分光検出器22からのモニ
タ情報に基づいてウェーハ上の5箇所の内の少なくとも
4箇所において終点信号が得られるか否か、更に予め設
定した基準情報との差が10%以内であるか否かを判定
して5台の発光分光検出器22による終点検出を認定
し、その上で、質量分析器20及び5台の発光分光検出
器22の両方の検出器によって終点が検出された場合
に、総合的にプラズマエッチング処理の適正な終点が検
出されたとすることにより、たとえ処理数の増加に伴っ
てプラズマ光取出用の窓18における曇りが発生して
も、プラズマ密度の変動やバラツキにより発光スペクト
ルの発光強度が周期的に変化したりノイズが発生したり
しても、ウェーハに形成されるパターンの微細化に伴う
反応生成物量の低下により発光スペクトルの発光強度そ
のものや発光強度の変化量が低下しても、特定の活性種
の発光スペクトルの他の発光スペクトルとの近接する場
合であっても、これらに起因する終点検出の精度の低下
を防止し、誤差の少ないプラズマエッチング処理の終点
検出を実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, the mass analyzer 20 for monitoring the change in the mass spectrum of a predetermined component of the gas in the process chamber 10 and the mass spectrometer 20 on the wafer are used as the end point detecting device for the plasma etching process. It is provided with five emission spectroscopy detectors 22 for monitoring changes in emission spectra of specific active species at five locations, and whether or not an end point signal is obtained based on monitor information from one mass spectrometer 20. It is determined whether the difference from the reference information set in advance is within 10%, the end point detection by the mass spectrometer 20 is authorized, and the wafer is determined based on the monitor information from the other five emission spectral detectors 22. It is determined whether or not an end point signal is obtained in at least four of the above five locations, and whether or not a difference from reference information set in advance is within 10%. The end point detection by the detector 22 is recognized, and when the end point is detected by both the mass spectrometer 20 and the five emission spectroscopic detectors 22, the appropriate end point of the plasma etching process is comprehensively determined. Assuming that the end point is detected, even if fogging occurs in the plasma light extraction window 18 as the number of processes increases, the emission intensity of the emission spectrum periodically changes due to fluctuations and variations in plasma density. Or the occurrence of noise, even if the emission intensity itself of the emission spectrum or the amount of change in the emission intensity decreases due to the reduction in the amount of reaction products due to the miniaturization of the pattern formed on the wafer, the specific active species Even in the case where the emission spectrum is close to another emission spectrum, it is possible to prevent a decrease in the accuracy of end point detection due to these factors, and to reduce the error in the plasma etching. It is possible to realize the end-point detection process.

【0048】なお、上記実施の形態においては、プロセ
スチャンバ10に設けたプラズマ光取出用の窓18とこ
れに隣接する発光分光検出器22の数を5組としている
が、この数は5組に限定されるものではない。この数が
大きくなる程、プラズマ密度の変動やバラツキにより発
光スペクトルの発光強度が周期的に変化したりノイズが
発生したりする場合にも、ウェーハ全面に対するプラズ
マエッチング処理の終点検出の精度を高くすることがで
きるが、その反面、装置の複雑化を招くことにもなるた
め、両者を比較勘案して適正な数に設定すればよい。
In the above embodiment, the number of the plasma light extraction window 18 provided in the process chamber 10 and the number of the emission spectral detectors 22 adjacent to the window 18 are five, but this number is reduced to five. It is not limited. As this number increases, the accuracy of detecting the end point of the plasma etching process on the entire wafer surface increases even when the emission intensity of the emission spectrum periodically changes or noise occurs due to fluctuations or variations in the plasma density. However, on the other hand, the device may be complicated, so that an appropriate number may be set in consideration of the two.

【0049】また、ステップS4−2において、5台の
発光分光検出器22からのモニタ情報に基づいて終点信
号が得られる有効判定基準をウェーハ上の5箇所の内の
少なくとも4箇所において終点信号が得られる場合とし
ているが、この有効判定基準も任意に設定することが可
能であり、プラズマ密度の変動やバラツキにより発光ス
ペクトルの発光強度の周期的な変化やノイズの発生の程
度に応じて、適正な有効判定基準を設定すればよい。
In step S4-2, the validity criterion for obtaining the end point signal based on the monitor information from the five emission spectroscopy detectors 22 is changed to the end point signal in at least four out of five places on the wafer. Although it is assumed that it can be obtained, the validity criterion can be set arbitrarily, and appropriate values can be set according to the periodic change of the emission intensity of the emission spectrum and the degree of noise generation due to fluctuations and variations in the plasma density. What is necessary is just to set an effective criterion.

【0050】また、ステップS5−1及びステップS5
−2において、質量分析器20及び5台の発光分光検出
器22からのモニタ情報及びこのモニタ情報に基づいて
得られた終点信号と予め設定した基準情報とを比較する
際に、その差が例えば10%以内であれば、質量分析器
20及び5台の発光分光検出器22からのモニタ情報に
基づいて終点を検出したと認定しているが、この比較基
準も10%に限定されるものではなく、任意の値に設定
することが可能である。具体的には、被エッチング対象
の膜厚やプラズマエッチング速度のバラツキ等を考慮し
て、適正な値に設定すればよい。
Steps S5-1 and S5
-2, when the monitor information from the mass spectrometer 20 and the five emission spectral detectors 22 and the end point signal obtained based on the monitor information are compared with predetermined reference information, the difference is, for example, If it is within 10%, it is determined that the end point has been detected based on the monitor information from the mass spectrometer 20 and the five emission spectrometers 22. However, the comparison standard is not limited to 10%. , And can be set to any value. Specifically, an appropriate value may be set in consideration of the film thickness of the object to be etched, the variation in the plasma etching rate, and the like.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るプラズマ処理の終点検出方法及び終点検出装置によれ
ば、以下のような効果を奏することができる。即ち、請
求項1に係るプラズマ処理の終点検出方法によれば、発
光分光法と質量分析法とを組合せ、所定の活性種の発光
スペクトル及び所定の成分の質量スペクトルについての
モニタ情報に基づき、被処理体に対するプラズマ処理の
終点を検出することにより、一方の検出方法のみによる
場合の種々の検出限界を他方の検出方法によって補完
し、これら2つの検出方法による検出結果を総合してプ
ラズマ処理の終点を最終的に判定することが可能になる
ため、誤差の少ないプラズマ処理の終点検出を実現する
ことができる。
As described above in detail, according to the method and the apparatus for detecting the end point of the plasma processing according to the present invention, the following effects can be obtained. That is, according to the method for detecting the end point of the plasma processing according to the first aspect, the emission spectroscopy and the mass spectrometry are combined, and based on the monitor information on the emission spectrum of the predetermined active species and the mass spectrum of the predetermined component, the target is detected. By detecting the end point of the plasma processing for the processing object, various detection limits when only one detection method is used are complemented by the other detection method, and the detection results obtained by these two detection methods are integrated to end the plasma processing. Can be finally determined, and the end point detection of the plasma processing with less error can be realized.

【0052】また、請求項2に係るプラズマ処理の終点
検出方法によれば、被処理体の複数箇所における所定の
活性種の発光スペクトルの変化を同時にモニタしたモニ
タ情報に基づき、被処理体に対するプラズマ処理の終点
を検出することにより、プラズマ密度の変動やバラツキ
により発光スペクトルの発光強度が周期的に変化したり
ノイズが発生したりする場合であっても、被処理体の複
数箇所における検出結果を総合してプラズマ処理の終点
を最終的に判定することが可能になるため、被処理体の
全体に対する誤差の少ないプラズマ処理の終点検出を実
現することができる。
Further, according to the method for detecting the end point of the plasma processing according to the second aspect, the plasma for the object to be processed is determined based on monitor information obtained by simultaneously monitoring changes in the emission spectrum of a predetermined active species at a plurality of locations on the object. By detecting the end point of the processing, even if the emission intensity of the emission spectrum changes periodically or noise occurs due to fluctuations or variations in the plasma density, the detection results at a plurality of locations on the object to be processed can be obtained. Since the end point of the plasma processing can be finally determined as a whole, it is possible to realize the end point detection of the plasma processing with less error for the entire object to be processed.

【0053】また、請求項3に係るプラズマ処理の終点
検出方法によれば、発光分光法及び質量分析法による発
光スペクトル及び質量スペクトルについてのモニタ情報
又は被処理体の複数箇所における発光スペクトルについ
てのモニタ情報を予め設定した基準情報と比較してプラ
ズマ処理の終点を決定することにより、基準情報から大
きく懸け離れたモニタ情報の場合にはプラズマ処理に異
常が発生したと判定し、基準情報に対して一定の範囲内
にあるモニタ情報の場合にのみプラズマ処理の終点を決
定することが可能になるため、更に誤差の少ないプラズ
マ処理の終点検出を実現することができる。
According to the method for detecting the end point of the plasma processing according to the third aspect, the monitor information on the emission spectrum and the mass spectrum by the emission spectroscopy and the mass spectrometry or the monitor on the emission spectrum at a plurality of places on the object to be processed. By determining the end point of the plasma processing by comparing the information with the preset reference information, it is determined that an abnormality has occurred in the plasma processing in the case of the monitor information that is far apart from the reference information, and is fixed with respect to the reference information. Since the end point of the plasma processing can be determined only when the monitor information is within the range, the detection of the end point of the plasma processing with less error can be realized.

【0054】また、請求項4に係るプラズマ処理の終点
検出装置によれば、発光分光検出器と質量分析器とを共
に備え、両者からの所定の活性種の発光スペクトル及び
所定の成分の質量スペクトルについてのモニタ情報に基
づき、判定処理部において被処理体に対するプラズマ処
理の終点を検出することにより、一方の検出器のみを用
いる場合の種々の検出限界を他方の検出器を用いること
によって補完し、これら2つの検出器による検出結果を
総合してプラズマ処理の終点を最終的に判定することが
可能になるため、誤差の少ないプラズマ処理の終点検出
を実現することができる。
According to the apparatus for detecting the end point of the plasma processing according to the fourth aspect, both the emission spectrum detector and the mass spectrometer are provided, and the emission spectrum of the predetermined active species and the mass spectrum of the predetermined component from both are provided. Based on the monitor information about, by detecting the end point of the plasma processing on the object to be processed in the determination processing unit, various detection limits in the case of using only one detector are complemented by using the other detector, Since it is possible to finally determine the end point of the plasma processing by combining the detection results of these two detectors, it is possible to realize the end point detection of the plasma processing with less error.

【0055】また、請求項5に係るプラズマ処理の終点
検出装置によれば、複数の発光分光検出器を備え、チャ
ンバに設けられた複数の窓をそれぞれ介して、被処理体
の複数箇所における所定の活性種の発光スペクトルの変
化を同時にモニタし、このモニタ情報に基づき、判定処
理部において被処理体に対するプラズマ処理の終点を検
出することにより、プラズマ密度の変動やバラツキによ
り発光スペクトルの発光強度が周期的に変化したりノイ
ズが発生したりする場合であっても、被処理体の複数箇
所における検出結果を総合してプラズマ処理の終点を最
終的に判定することが可能になるため、被処理体の全体
に対する誤差の少ないプラズマ処理の終点検出を実現す
ることができる。
According to the apparatus for detecting the end point of the plasma processing according to the fifth aspect, a plurality of emission spectroscopy detectors are provided, and a plurality of emission spectroscopy detectors are provided at a plurality of locations on the object to be processed through a plurality of windows provided in the chamber. At the same time, the change in the emission spectrum of the active species is monitored, and based on the monitor information, the determination processing unit detects the end point of the plasma processing for the object to be processed, so that the emission intensity of the emission spectrum is changed due to fluctuation or variation in the plasma density. Even in the case of periodic changes or noise, it is possible to finally determine the end point of the plasma processing by integrating the detection results at a plurality of locations on the processing target. It is possible to realize the end point detection of the plasma processing with less error for the whole body.

【0056】また、請求項6に係るプラズマ処理の終点
検出装置によれば、判定処理部において、発光分光検出
器及び質量分析器による発光スペクトル及び質量スペク
トルについてのモニタ情報又は複数の発光分光検出器に
よる被処理体の複数箇所における発光スペクトルについ
てのモニタ情報をメモリに記憶させた基準情報と比較し
てプラズマ処理の終点を決定することにより、基準情報
から大きく懸け離れたモニタ情報の場合にはプラズマ処
理に異常が発生したと判定し、基準情報に対して一定の
範囲内にあるモニタ情報の場合にのみそのモニタ情報に
基づきプラズマ処理の終点を決定することが可能になる
ため、更に誤差の少ないプラズマ処理の終点検出を実現
することができる。
According to the apparatus for detecting the end point of the plasma processing according to the sixth aspect, in the determination processing section, monitor information on the emission spectrum and the mass spectrum by the emission spectrum detector and the mass analyzer or the plurality of emission spectrum detectors. By comparing the monitor information on the emission spectrum at a plurality of positions of the object to be processed with the reference information stored in the memory to determine the end point of the plasma processing, the plasma processing is performed in the case of the monitor information far apart from the reference information. It is determined that an abnormality has occurred, and only when the monitor information is within a certain range with respect to the reference information, the end point of the plasma processing can be determined based on the monitor information. Detection of the end point of the processing can be realized.

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

【図1】本発明の一実施の形態に係るプラズマエッチン
グ処理の終点検出装置を具備したプラズマエッチング装
置を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a plasma etching apparatus provided with an apparatus for detecting an end point of a plasma etching process according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すプラズマエッチング装置におけるプ
ラズマエッチング処理の終点検出動作を説明するための
フローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart for explaining an end point detection operation of a plasma etching process in the plasma etching apparatus shown in FIG. 1;

【図3】従来の発光分光検出器を具備したプラズマエッ
チング装置を示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a plasma etching apparatus provided with a conventional emission spectral detector.

【図4】図3に示すプラズマエッチング装置における発
光スペクトルの発光強度の変化を示すグラフである。
4 is a graph showing a change in emission intensity of an emission spectrum in the plasma etching apparatus shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10……プロセスチャンバ、12……ウェーハ載置台、
14……RF電源、16……対向電極、18……プラズ
マ光取出用の窓、20……質量分析器、22……発光分
光検出器、24……判定処理部、26……メモリ、28
……CPU、30……発光分光検出器、32……プラズ
マ光取出用の窓。
10 process chamber 12 wafer mounting table
14 RF power supply 16 Counter electrode 18 Window for plasma light extraction 20 Mass spectrometer 22 Emission spectroscopy detector 24 Judgment processing unit 26 Memory 28
... CPU, 30... Emission spectral detector, 32... Window for extracting plasma light.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被処理体にプラズマ処理を施す際に、発
光分光法により、所定の活性種の発光スペクトルの変化
をモニタすると共に、質量分析法により、所定の成分の
質量スペクトルの変化をモニタし、両者のモニタ情報に
基づき、前記被処理体に対するプラズマ処理の終点を検
出することを特徴とするプラズマ処理の終点検出方法。
When a plasma treatment is performed on an object to be processed, a change in an emission spectrum of a predetermined active species is monitored by emission spectroscopy, and a change in a mass spectrum of a predetermined component is monitored by mass spectrometry. And detecting an end point of the plasma processing for the object to be processed based on both pieces of monitor information.
【請求項2】 被処理体にプラズマ処理を施す際に、発
光分光法により、所定の活性種の発光スペクトルの変化
を前記被処理体の複数箇所において同時にモニタし、前
記被処理体の複数箇所におけるモニタ情報に基づき、前
記被処理体に対するプラズマ処理の終点を検出すること
を特徴とするプラズマ処理の終点検出方法。
2. A method according to claim 1, wherein, when performing plasma processing on the object to be processed, a change in an emission spectrum of a predetermined active species is simultaneously monitored at a plurality of positions on the object by emission spectroscopy. Detecting an end point of the plasma processing for the object to be processed based on the monitor information in the step (a).
【請求項3】 請求項1又は2に記載のプラズマ処理の
終点検出方法において、 前記モニタ情報を予め設定した基準情報と比較して、前
記被処理体に対するプラズマ処理の終点を決定すること
を特徴とするプラズマ処理の終点検出方法。
3. The end point detection method for plasma processing according to claim 1, wherein the end point of the plasma processing for the object is determined by comparing the monitor information with reference information set in advance. Method for detecting end point of plasma processing.
【請求項4】 被処理体にプラズマ処理を施す際の所定
の活性種の発光スペクトルの変化をモニタする発光分光
検出器と、 前記被処理体にプラズマ処理を施す際の所定の成分の質
量スペクトルの変化をモニタする質量分析器と、 前記発光分光検出器からのモニタ情報と前記質量分析器
からのモニタ情報とに基づき、前記被処理体に対するプ
ラズマ処理の終点を判定する判定処理部と、 を有することを特徴とするプラズマ処理の終点検出装
置。
4. An emission spectrometer for monitoring a change in an emission spectrum of a predetermined active species when performing plasma processing on the object, and a mass spectrum of a predetermined component when performing plasma processing on the object. Mass spectrometer that monitors the change of, and a determination processing unit that determines the end point of the plasma processing on the object to be processed based on the monitor information from the emission spectrometer and the monitor information from the mass spectrometer. An end point detection device for plasma processing, comprising:
【請求項5】 被処理体を収納するチャンバに設けられ
た複数の窓と、 前記複数の窓をそれぞれ介して、前記被処理体にプラズ
マ処理を施す際の所定の活性種の発光スペクトルの変化
を前記被処理体の複数箇所において同時にモニタする複
数の発光分光検出器と、 前記複数の発光分光検出器からの前記被処理体の複数箇
所におけるモニタ情報に基づき、前記被処理体に対する
プラズマ処理の終点を判定する判定処理部と、 を有することを特徴とするプラズマ処理の終点検出装
置。
5. A plurality of windows provided in a chamber accommodating an object to be processed, and a change in an emission spectrum of a predetermined active species when performing plasma processing on the object to be processed through each of the plurality of windows. A plurality of emission spectral detectors that simultaneously monitor the plurality of locations of the object, and a plasma processing for the object based on monitor information at the plurality of locations of the object from the plurality of emission spectral detectors. An end point detection apparatus for plasma processing, comprising: a determination processing unit that determines an end point.
【請求項6】 請求項4又は5に記載のプラズマ処理の
終点検出装置において、 前記判定処理部が、予め設定した基準情報を記憶するメ
モリを有し、前記モニタ情報を前記メモリに記憶させた
基準情報と比較して、前記被処理体に対するプラズマ処
理の終点を決定することを特徴とするプラズマ処理の終
点検出装置。
6. The plasma processing end point detection device according to claim 4, wherein the determination processing unit has a memory for storing preset reference information, and the monitor information is stored in the memory. An end point detection apparatus for plasma processing, wherein an end point of plasma processing for the object to be processed is determined in comparison with reference information.
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