JP2002270588A - Etching device and its method - Google Patents

Etching device and its method

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JP2002270588A
JP2002270588A JP2001066758A JP2001066758A JP2002270588A JP 2002270588 A JP2002270588 A JP 2002270588A JP 2001066758 A JP2001066758 A JP 2001066758A JP 2001066758 A JP2001066758 A JP 2001066758A JP 2002270588 A JP2002270588 A JP 2002270588A
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JP
Japan
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etching
distribution
processed
light
unit
Prior art date
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Application number
JP2001066758A
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Japanese (ja)
Inventor
Mikio Katsumata
幹生 勝俣
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an etching device and its method in which uniform etching machinability can be attained even when a plurality of substrates having different machining patterns are etched continuously while taking account of the instability of the etching system. SOLUTION: The etching device comprises an etching chamber 11 for etching an object M in gas phase under predetermined etching conditions, means 20 for observing the progressing conditions of etching of the object M, and means 40 for calculating the etching distribution of the object M based on the observation results of the observing means 20 and setting etching conditions based on the etching distribution.

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、例えば、フォトマ
スク、半導体ウェーハ等の製造工程において使用するエ
ッチング装置およびエッチング方法に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an etching apparatus and an etching method used in a manufacturing process of, for example, a photomask, a semiconductor wafer, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造方法において、ドライ
エッチング技術は、微細加工手段として、広く用いられ
ており、近年、被エッチング基板面内における均一性の
高い加工精度を得ることが求められている。
2. Description of the Related Art In a method of manufacturing a semiconductor device, a dry etching technique is widely used as a fine processing means, and in recent years, it has been required to obtain a highly uniform processing accuracy in a surface of a substrate to be etched. .

【0003】上記の半導体装置の製造工程においては、
例えば、フォトリソグラフィー技術によりレジストにパ
ターンを転写し、当該レジストを介して、例えば、反応
性イオンエッチング(RIE)やプラズマエッチングな
どのドライエッチングによりパターン加工している。
In the above-described semiconductor device manufacturing process,
For example, a pattern is transferred to a resist by photolithography, and pattern processing is performed through the resist by, for example, dry etching such as reactive ion etching (RIE) or plasma etching.

【0004】上記のフォトリソグラフィー技術により、
レジストにパターンを転写するための原盤となるフォト
マスクのパターンも、同様にフォトリソグラフィー技術
により製造されている。
[0004] By the above photolithography technology,
Similarly, a photomask pattern serving as a master for transferring a pattern to a resist is also manufactured by photolithography.

【0005】図7に、従来のエッチング装置の一例とし
てドライエッチング装置の概略構成図を示す。
FIG. 7 shows a schematic configuration diagram of a dry etching apparatus as an example of a conventional etching apparatus.

【0006】図7に示すように、エッチング装置100
は、処理室110と、処理室110内に設置され、被処
理体Mを保持可能な電極120と、処理室110内に所
定のエッチングガスを供給するエッチングガス供給部1
30と、処理室110内のガスを排気するガス排気部1
40と、処理室110の周囲に設けられた電磁コイル1
50およびRFコイル160と、電極120およびRF
コイル160に高周波電圧を印加するための高周波電源
170と、光検出器200と、終点判定部210と、装
置制御部220とを有している。
[0006] As shown in FIG.
Is a processing chamber 110, an electrode 120 installed in the processing chamber 110 and capable of holding the object M, and an etching gas supply unit 1 for supplying a predetermined etching gas into the processing chamber 110.
30 and a gas exhaust unit 1 for exhausting gas in the processing chamber 110
40 and the electromagnetic coil 1 provided around the processing chamber 110.
50 and RF coil 160, electrode 120 and RF
A high-frequency power supply 170 for applying a high-frequency voltage to the coil 160, a photodetector 200, an end point determination unit 210, and a device control unit 220 are provided.

【0007】図7に示すエッチング装置100では、エ
ッチングガス供給部130によりエッチング反応ガスが
処理室110内に供給されるとともに、高周波電源17
0によりRFコイル160に高周波電圧が印加されるこ
とでプラズマPが生成され、電磁コイル150に流れる
電流により形成される磁場により、生成されたプラズマ
Pの分布形状が制御される。
In the etching apparatus 100 shown in FIG. 7, an etching gas is supplied from an etching gas supply unit 130 into a processing chamber 110, and a high-frequency power supply
When a high-frequency voltage is applied to the RF coil 160 by 0, plasma P is generated, and the distribution shape of the generated plasma P is controlled by a magnetic field formed by a current flowing through the electromagnetic coil 150.

【0008】そして、プラズマエネルギーを制御しなが
ら、電極120に印加された高周波電圧により、プラズ
マPが処理室110内下部側へと引き込まれ、電極12
0上に設置された被処理基板Mのエッチングが行われ
る。
While controlling the plasma energy, the plasma P is drawn into the lower part of the processing chamber 110 by the high frequency voltage applied to the electrode 120, and
Etching of the substrate to be processed M placed on the substrate 0 is performed.

【0009】図7に示すエッチング装置100では、被
処理基板Mにおける被エッチング材料のエッチングが進
行して、その下層に到達したことを検出するための機構
として、光検出器200と、終点判定部210とが組み
込まれている。
In the etching apparatus 100 shown in FIG. 7, as a mechanism for detecting that the etching of the material to be etched on the substrate to be processed M has progressed and has reached the lower layer, a photodetector 200 and an end point judging unit are provided. 210 are incorporated.

【0010】すなわち、エッチングにより反応生成物が
発生する光を光検出器200で検出し、被エッチング材
料とその下層にあたる基板材料との発光量の違いを利用
して終点を検出するものである。
That is, light generated as a reaction product by etching is detected by the photodetector 200, and the end point is detected by utilizing the difference in the amount of light emitted between the material to be etched and the substrate material underlying it.

【0011】図8は、光検出器200により検出された
上記の発光強度信号の一例を示す。
FIG. 8 shows an example of the light emission intensity signal detected by the photodetector 200.

【0012】図8に示すように、発光強度信号Sは、エ
ッチング処理を開始すると時間とともに増加し、エッチ
ング途中では、発光強度信号Sはほぼ一定に保たれてい
る。そして、エッチングが終了し始めると信号強度が減
少し始め(時間T11)、時間T1 でエッチングが終了す
る。当該時間T1 を一般にエッチング終点と定義する。
ここで、時間T1 以降の発光強度信号は、被エッチング
材料の下層からの発光強度を示している。
As shown in FIG. 8, the emission intensity signal S increases with time when the etching process is started, and during the etching, the emission intensity signal S is kept almost constant. Then, etching begins to decrease when the signal strength begins to exit (time T 11), the etching is terminated at time T 1. Generally defined as the etching end point the time T 1.
Here, time T 1 after the emission intensity signal represents the intensity of emission from the underlying material to be etched.

【0013】図8に示すような発光強度信号Sが光検出
器200により出力され、終点判定部210により、あ
らかじめ設定された所定のしきい値と比較されて、発光
強度信号が所定のしきい値よりも小さくなった場合に、
エッチングの進行が被エッチング材料の下層へ到達した
ことが検出され、装置制御部220により、エッチング
処理の終了制御が行われることになる。具体的には、エ
ッチング終点検出後に、通常、プロセスの安定性を上げ
るために、それまでのエッチング時間の50%から10
0%の時間をかけてオーバーエッチングを行うことか
ら、当該エッチング終点は、オーバーエッチングの開始
時間を決定するために利用されていた。
An emission intensity signal S as shown in FIG. 8 is output from the photodetector 200, and is compared with a predetermined threshold value set in advance by an end point determining section 210, so that the emission intensity signal is converted to a predetermined threshold value. If it becomes smaller than the value,
It is detected that the progress of the etching has reached the lower layer of the material to be etched, and the device control unit 220 controls the end of the etching process. Specifically, after detecting the etching end point, usually, in order to increase the stability of the process, 50% to 10% of the etching time up to that point is used.
Since over-etching is performed over 0% of the time, the end point of the etching has been used to determine the start time of over-etching.

【0014】ここで、特に、フォトマスクへ所定のパタ
ーンを形成するためにエッチング処理を行う場合におい
ては、各々加工パターンの異なる被処理基板を連続的に
エッチング処理して、異なるデバイス工程に使用される
フォトマスクを連続的に形成する必要がある。従来、加
工パターンの異なる被処理基板を連続的にエッチング処
理する際に、共通のエッチング条件を使用しており、エ
ッチングの終点を検出することによりオーバーエッチン
グ時間のみを各被処理基板ごとに制御して、加工パター
ンや被エッチング膜の開口面積の異なる被処理基板をエ
ッチング処理していた。
Here, particularly, in the case of performing an etching process for forming a predetermined pattern on a photomask, substrates to be processed having different processing patterns are successively etched to be used in different device processes. Photomasks must be formed continuously. Conventionally, common etching conditions have been used when successively etching substrates to be processed with different processing patterns, and only the over-etching time is controlled for each substrate by detecting the end point of the etching. Thus, the substrate to be processed having a different processing pattern and an opening area of the film to be etched is etched.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フォト
マスク製造等に使用される、例えば塩素(Cl2 )等を
含むハロゲンガス、Cxy 等のフッ素系ガスを用いた
エッチングにおいては、被エッチング膜の開口面積に依
存してレジストの選択比やエッチングレートのようなエ
ッチング特性の変化する現象が顕著となる。
However, in etching using a halogen gas containing chlorine (Cl 2 ) or the like and a fluorine-based gas such as C x F y used in the manufacture of a photomask, etc. A phenomenon in which the etching characteristics such as the selectivity of the resist and the etching rate change depending on the opening area of the film becomes remarkable.

【0016】上記の現象は、一般にローディング効果と
して知られており、これによるエッチング分布への影響
としては、例えば、“A Multiparameter Uniformity St
udyUtilizing Ptterns of Various Cr Loads(Proc.SPIE
3748,153(1999))”において報告されている。
The above-mentioned phenomenon is generally known as a loading effect. The influence on the etching distribution is described in, for example, “A Multiparameter Uniformity Stability”.
udyUtilizing Ptterns of Various Cr Loads (Proc.SPIE
3748,153 (1999)) ".

【0017】従って、上記のように、全部の被処理基板
に同じエッチング条件を使用して、オーバーエッチング
時間のみを各被処理基板ごとに制御する方法では、連続
的にエッチング処理した場合に、被処理基板ごとに最適
なエッチング条件が異なることから、フォトマスクの加
工パターンについて必要とする寸法精度を得ることがで
きないという問題があった。
Therefore, as described above, in the method of controlling only the over-etching time for each substrate to be processed using the same etching conditions for all the substrates to be processed, if the etching process is performed continuously, Since the optimum etching conditions are different for each processing substrate, there is a problem that the required dimensional accuracy for the processing pattern of the photomask cannot be obtained.

【0018】また、特開平8−288258号公報にお
いては、予め処理する基板情報を入力しておき、その情
報に対応した最適なエッチング条件を取り込んでエッチ
ングを行う技術が開示されているが、エッチング装置側
に何らかの理由で、例えば、圧力、エッチングガス供給
量等の変動が生じた場合に、その変動量に対し、フィー
ドバックをかけることができないという問題がある。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-288258 discloses a technique in which information on a substrate to be processed is input in advance and etching is performed under the optimum etching conditions corresponding to the information. For some reason, for example, when fluctuations in pressure, etching gas supply amount, and the like occur on the apparatus side, there is a problem that the fluctuation amount cannot be fed back.

【0019】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、エッチング装置の不安定性を考慮
しつつ、複数の加工パターンの異なる被処理基板を連続
的にエッチング処理する場合であっても、均一なエッチ
ング加工性を得ることができるエッチング装置およびエ
ッチング方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to continuously etch a plurality of substrates to be processed having different processing patterns while considering the instability of the etching apparatus. Another object of the present invention is to provide an etching apparatus and an etching method capable of obtaining uniform etching processability.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のエッチング装置は、被処理対象物に対し気
相中において所定のエッチング処理条件によりエッチン
グ処理するエッチング処理室と、前記被処理対象物のエ
ッチング進行状況を観察する観察手段と、前記観察手段
による観察結果に基づいて前記被処理対象物におけるエ
ッチング分布を算出し、当該エッチング分布に基づくエ
ッチング処理条件を設定するエッチング処理条件設定手
段とを有する。
In order to achieve the above object, an etching apparatus according to the present invention comprises: an etching chamber for etching an object to be processed in a gas phase under predetermined etching conditions; Observation means for observing the progress of etching of the processing object, and etching processing condition setting for calculating an etching distribution in the processing object based on an observation result by the observation means and setting etching processing conditions based on the etching distribution. Means.

【0021】例えば、前記エッチング処理条件設定手段
は、前記観察結果に基づいて前記被処理対象物における
エッチング分布を算出するエッチング分布算出部と、前
記算出された前記エッチング分布に基づいて、予め記憶
されたエッチング処理条件の中から、当該エッチング分
布に対応するエッチング処理条件を選択するエッチング
処理条件選択部と、を有する。
For example, the etching processing condition setting means may include an etching distribution calculating section for calculating an etching distribution in the object to be processed based on the observation result, and may be stored in advance based on the calculated etching distribution. An etching condition selection unit for selecting an etching condition corresponding to the etching distribution from the selected etching conditions.

【0022】好適には、前記エッチング処理条件設定手
段は、前記観察結果のうち、前記被処理対象物における
少なくとも2ヵ所の位置に対応する観察結果を抽出する
抽出部をさらに有し、前記エッチング分布算出部は、前
記抽出された観察結果に基づいて前記エッチング分布を
算出する。
Preferably, the etching processing condition setting means further includes an extraction unit for extracting, from the observation results, observation results corresponding to at least two positions on the object to be processed, and The calculation unit calculates the etching distribution based on the extracted observation result.

【0023】例えば、前記エッチング分布算出部は、前
記観察結果に基づいて前記被処理対象物のエッチング処
理の終点時間を検出し、当該終点時間に基づいて前記エ
ッチング分布を算出する。
For example, the etching distribution calculating section detects an end point time of the etching processing of the object to be processed based on the observation result, and calculates the etching distribution based on the end point time.

【0024】好適には、前記観察手段は、前記エッチン
グ処理室に設置された被処理対象物に光を照射する光源
と、前記光源により照射された光の前記被処理対象物か
らの反射光を受光して、当該受光量に応じた受光信号を
出力する受光部と、を有し、前記エッチング処理条件設
定手段は、前記受光部から出力される受光信号の時間的
変化に基づいて、前記被処理対象物におけるエッチング
分布を算出する。
Preferably, the observation means includes a light source for irradiating the object to be processed, which is installed in the etching processing chamber, and a reflected light of the light emitted from the light source from the object to be processed. A light-receiving unit that receives light and outputs a light-receiving signal corresponding to the amount of received light, wherein the etching processing condition setting means is configured to detect the light-receiving signal based on a temporal change in the light-receiving signal output from the light-receiving unit. Calculate the etching distribution in the object to be processed.

【0025】例えば、前記被処理対象物に対しエッチン
グ処理するプラズマを前記反応室内に生成するプラズマ
生成部を有し、前記処理室内における前記プラズマの光
を前記光源として用いる。また、例えば、前記光源とし
て、外部光源を用いる。
For example, the plasma processing apparatus has a plasma generating unit that generates plasma for performing an etching process on the object to be processed in the reaction chamber, and uses the light of the plasma in the processing chamber as the light source. Further, for example, an external light source is used as the light source.

【0026】上記の本発明のエッチング装置によれば、
観察手段により被処理対象物のエッチング進行状況が観
察され、エッチング処理条件設定手段により当該観察結
果に基づいて、被処理対象物におけるエッチング分布が
算出され、当該エッチング分布に基づくエッチング処理
条件が設定される。これにより、エッチング処理の途中
に、そのエッチング分布に応じて、エッチング分布を均
一にできるようエッチング処理条件を設定変更すること
ができる。
According to the etching apparatus of the present invention described above,
The progress of etching of the object to be processed is observed by the observation means, the etching distribution in the object to be processed is calculated based on the observation result by the etching processing condition setting means, and the etching processing conditions based on the etching distribution are set. You. Thus, during the etching process, the etching process conditions can be changed according to the etching distribution so that the etching distribution can be made uniform.

【0027】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明のエッチング方法は、被処理対象物に対し気相中にお
いて第1のエッチング処理条件によりエッチング処理す
る工程と、前記被処理対象物のエッチング進行状況を観
察する工程と、前記観察結果に基づいて、前記被処理対
象物におけるエッチング分布を算出する工程と、前記エ
ッチング分布に基づく第2のエッチング処理条件を設定
する工程と、前記第2のエッチング処理条件によりエッ
チング処理を行う工程とを有する。
Further, in order to achieve the above object, an etching method according to the present invention comprises the steps of: etching an object to be processed in a vapor phase under a first etching condition; Observing the progress, calculating the etching distribution in the object to be processed based on the observation result, setting a second etching process condition based on the etching distribution, Performing an etching process according to the etching process conditions.

【0028】例えば、前記第2のエッチング処理条件を
設定する工程において、前記エッチング分布に基づい
て、予め記憶されたエッチング処理条件の中から、当該
エッチング分布に対応するエッチング処理条件を選択す
る。
For example, in the step of setting the second etching processing condition, an etching processing condition corresponding to the etching distribution is selected from the etching processing conditions stored in advance based on the etching distribution.

【0029】好適には、前記エッチング分布を算出する
工程において、前記観察結果のうち、前記被処理対象物
における少なくとも2ヵ所の位置に対応する観察結果に
基づいて前記エッチング分布を算出する。
Preferably, in the step of calculating the etching distribution, the etching distribution is calculated based on observation results corresponding to at least two positions on the object to be processed among the observation results.

【0030】例えば、前記エッチング分布を算出する工
程において、前記観察結果に基づいて前記被処理対象物
のエッチング処理の終点時間を検出し、当該終点時間に
基づいて前記エッチング分布を算出する。
For example, in the step of calculating the etching distribution, an end point time of the etching process of the object to be processed is detected based on the observation result, and the etching distribution is calculated based on the end point time.

【0031】好適には、前記被処理対象物のエッチング
進行状況を観察する工程において、前記被処理対象物に
光を照射して、前記被処理対象物により反射される光を
検出し、前記エッチング分布を算出する工程において、
前記検出された光の時間的変化に基づいて、前記被処理
対象物におけるエッチング分布を算出する。
Preferably, in the step of observing the progress of etching of the object to be processed, the object to be processed is irradiated with light, and the light reflected by the object to be processed is detected. In the step of calculating the distribution,
An etching distribution in the object to be processed is calculated based on a temporal change of the detected light.

【0032】例えば、前記光を検出する工程において、
前記被処理対象物における被エッチング材からの反射光
を検出する。あるいは、例えば、前記光を検出する工程
において、前記被処理対象物における被エッチング材か
らの反射光と、当該被エッチング材の下層からの反射光
との干渉光を検出する。
For example, in the step of detecting the light,
The reflected light from the material to be etched on the object to be processed is detected. Alternatively, for example, in the step of detecting the light, interference light between reflected light from the material to be etched on the object to be processed and light reflected from a lower layer of the material to be etched is detected.

【0033】上記の本発明のエッチング方法によれば、
被処理対象物に対し気相中において第1のエッチング処
理条件によりエッチング処理し、そのエッチング処理の
最中において被処理対象物のエッチング進行状況を観察
し、当該観察結果に基づいて被処理対象物におけるエッ
チング分布を算出し、エッチング速度分布に基づく第2
のエッチング処理条件を設定し、第2のエッチング処理
条件によりエッチング処理を行う。これにより、エッチ
ング処理の途中に、そのエッチング速度分布に応じて、
エッチング速度分布を均一にできるような第2のエッチ
ング処理条件を設定して、エッチング処理を行うことが
できる。
According to the above etching method of the present invention,
The object to be processed is etched in the gas phase under the first etching condition, the progress of etching of the object to be processed is observed during the etching process, and the object to be processed is determined based on the observation result. Is calculated based on the etching rate distribution.
Is set, and the etching process is performed under the second etching condition. Thereby, during the etching process, according to the etching rate distribution,
The etching process can be performed by setting the second etching process condition so as to make the etching rate distribution uniform.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下に、本発明のエッチング装置
およびエッチング方法の実施の形態について、図面を参
照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of an etching apparatus and an etching method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0035】第1実施形態 図1は、本実施形態に係るエッチング装置の概略構成図
である。図1に示すエッチング装置は、磁気中性線放電
(NLD)型プラズマドライエッチング装置である。
First Embodiment FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an etching apparatus according to this embodiment. The etching apparatus shown in FIG. 1 is a magnetic neutral discharge (NLD) type plasma dry etching apparatus.

【0036】図1に示すように、エッチング装置1は、
大別して、エッチング処理部10と、光検出器20と、
入力部30と、エッチング処理条件設定部40と、装置
制御部50とを有している。
As shown in FIG. 1, the etching apparatus 1
Broadly speaking, an etching unit 10, a photodetector 20,
An input unit 30, an etching processing condition setting unit 40, and a device control unit 50 are provided.

【0037】エッチング処理部10は、石英等からなる
処理室11を有し、処理室11内には、被処理基板Mを
保持可能な電極12が設置されている。
The etching section 10 has a processing chamber 11 made of quartz or the like, and an electrode 12 capable of holding a substrate M to be processed is provided in the processing chamber 11.

【0038】処理室11上部には、所定のエッチングガ
スを供給するエッチングガス供給部13が設置されてお
り、処理室11下部には、処理室11内のエッチングガ
ス等のガスを排気するガス排気部14が設けられてい
る。
An etching gas supply unit 13 for supplying a predetermined etching gas is provided above the processing chamber 11, and a gas exhaust for exhausting a gas such as an etching gas inside the processing chamber 11 is provided below the processing chamber 11. A part 14 is provided.

【0039】処理室11の周囲には、電力供給を受けて
処理室11内の磁界強度分布を制御する電磁コイル1
5、およびプラズマPを生成するためのRFコイル16
が周回するように設置されており、電極12およびRF
コイル16に高周波電圧を印加するための高周波電源1
7がそれぞれ設置されている。この高周波電源17は、
例えば、13.56MHzの高周波を発生し、図示しな
いが、電極12およびRFコイル16にマッチング・ボ
ックス等を介して接続されている。
An electromagnetic coil 1 is provided around the processing chamber 11 for controlling the magnetic field intensity distribution in the processing chamber 11 by receiving power supply.
5 and RF coil 16 for generating plasma P
Are installed so as to orbit, and the electrode 12 and the RF
High frequency power supply 1 for applying high frequency voltage to coil 16
7 are provided respectively. This high frequency power supply 17
For example, it generates a high frequency of 13.56 MHz and is connected to the electrode 12 and the RF coil 16 via a matching box or the like (not shown).

【0040】処理室11の上部には、覗き窓18が設置
されており、その外側には、光検出器20が設置されて
いる。
A viewing window 18 is provided above the processing chamber 11, and a photodetector 20 is provided outside the viewing window 18.

【0041】光検出器20は、プラズマ光、もしくは外
部光源からの光による被処理基板Mからの反射光から、
被処理基板Mのエッチングの進行状況をモニタするもの
であり、被処理基板M全域において同時に複数点でのモ
ニタを行えることが好ましく、例えば、CCDカメラに
より構成される。一般に入手可能なCCDカメラでは、
画素数に応じた情報を得ることができることから、所望
の被処理基板Mのエッチング領域が映る位置にCCDカ
メラを設置し、プラズマ光、もしくは外部光源を用いて
被処理基板Mからの反射光を検知信号とすることで被処
理基板Mの複数箇所からの信号を取り込む。被処理基板
M上におけるエッチングの進行状況は、この信号の時間
的変化をもとに検出される。
The photodetector 20 detects light reflected from the substrate M by plasma light or light from an external light source.
It monitors the progress of etching of the substrate to be processed M, and it is preferable that monitoring can be performed at a plurality of points simultaneously over the entire region of the substrate to be processed M. For example, it is constituted by a CCD camera. With commonly available CCD cameras,
Since information corresponding to the number of pixels can be obtained, a CCD camera is installed at a position where a desired etching area of the target substrate M is reflected, and plasma light or reflected light from the target substrate M is detected using an external light source. Signals from a plurality of locations on the substrate to be processed M are taken in as detection signals. The progress of the etching on the substrate to be processed M is detected based on the temporal change of this signal.

【0042】なお、光検出器20の構成は、その他に
も、例えば、複数のレーザ光とそれに対応した数の光検
出器を利用してもよく、より安定した信号を検出するた
めには、プラズマの種類に応じて光検出器と覗き窓18
の間に単色フィルターを挿入してもよい。なお、本実施
形態においては、被エッチング材料がエッチングされる
際の発光をモニタしないのは、当該発光をモニタする場
合には、被処理基板全体としての発光強度信号のみしか
得られず、被処理基板の各モニタ点における発光強度信
号が得られないからである。
The configuration of the photodetector 20 may be, for example, a plurality of laser beams and a number of photodetectors corresponding to the plurality of laser beams. Photodetector and viewing window 18 depending on the type of plasma
A monochromatic filter may be inserted between them. In this embodiment, the reason that the light emission when the material to be etched is not monitored is that only the light emission intensity signal of the entire substrate to be processed is obtained when the light emission is monitored. This is because the emission intensity signal at each monitor point on the substrate cannot be obtained.

【0043】入力部30は、被処理基板Mの面内におけ
る観察箇所を設定するために設置されている。具体的に
は、入力部30は、被処理基板Mの材料や被処理基板M
に形成すべきエッチングパターンとを記憶したメモリ
と、検知信号をモニターするための基板用座標の入力用
領域とが設けられている。これにより、予めメモリから
読み込んだ被処理基板Mの情報をもとにエッチング進行
状況のモニタ箇所を指定、入力しておくことで、被処理
基板、すなわち加工パターンの異なる基板ごとに、所望
の複数の座標におけるエッチング進行状況を正確に観察
することができる。
The input unit 30 is provided for setting an observation point in the plane of the substrate M to be processed. More specifically, the input unit 30 is provided with the material of the processing target substrate M and the processing target substrate M
And a memory for storing an etching pattern to be formed in the memory, and an area for inputting substrate coordinates for monitoring a detection signal. Thus, by specifying and inputting the monitoring location of the etching progress based on the information of the substrate M read from the memory in advance, a desired plurality of substrates, that is, a plurality of substrates having different processing patterns can be provided. It is possible to accurately observe the progress of etching at the coordinates of.

【0044】エッチング処理条件設定部40は、信号抽
出部41と、速度分布算出部42と、分布量算出部43
と、処理条件記憶部44と、処理条件選択部45とを有
している。
The etching processing condition setting unit 40 includes a signal extraction unit 41, a speed distribution calculation unit 42, and a distribution amount calculation unit 43.
And a processing condition storage unit 44 and a processing condition selection unit 45.

【0045】信号抽出部41は、光検出器20からの被
処理基板全域における受光信号(反射光強度信号)を入
力し、かつ、入力部30からのエッチング進行状況のモ
ニタ箇所を指定する信号を入力して、入力部30から指
定された基板座標における反射光強度信号のみを抽出し
て出力する。また、光検出器20からの反射光強度信号
にノイズ等が含まれている場合には、フィルタリング等
も行う。
The signal extracting section 41 receives a light receiving signal (reflected light intensity signal) from the photodetector 20 over the entire substrate to be processed and a signal from the input section 30 which designates a monitoring position of the etching progress. The input unit 30 extracts and outputs only the reflected light intensity signal at the designated substrate coordinates from the input unit 30. If the reflected light intensity signal from the photodetector 20 contains noise or the like, filtering or the like is also performed.

【0046】速度分布算出部22は、信号抽出部41か
ら抽出された反射光強度信号から、各基板座標ごとのエ
ッチング速度分布を算出して、算出したエッチング速度
分布に応じた信号を出力する。
The speed distribution calculating section 22 calculates an etching speed distribution for each substrate coordinate from the reflected light intensity signal extracted from the signal extracting section 41, and outputs a signal corresponding to the calculated etching speed distribution.

【0047】図2は、基板上異なる2点をモニタした場
合における、速度分布算出部22に入力される反射光強
度信号S1 ,S2 の時間的変化を示したものである。な
お、図2に示す反射光強度信号S1 ,S2 は、石英ガラ
ス基板上に金属膜を蒸着したものをエッチングした際の
ものである。
FIG. 2 shows a temporal change of the reflected light intensity signals S 1 and S 2 input to the velocity distribution calculating section 22 when two different points on the substrate are monitored. The reflected light intensity signals S 1 and S 2 shown in FIG. 2 are obtained by etching a metal film deposited on a quartz glass substrate.

【0048】図2に示すように、被処理基板Mからの反
射光をモニタした場合には、反射光強度信号S1 ,S2
は、エッチング処理を開始すると時間とともに増加し、
エッチング途中では、反射光強度信号S1 ,S2 はほぼ
一定に保たれている。
As shown in FIG. 2, when the reflected light from the substrate M is monitored, the reflected light intensity signals S 1 , S 2
Increases over time when the etching process is started,
During the etching, the reflected light intensity signals S 1 and S 2 are kept substantially constant.

【0049】そして、反射光強度信号S1 ,S2 は、エ
ッチングの進行とともに被エッチング材となる金属膜が
薄くなり、光学濃度が低下することで反射光強度信号S
1 ,S2 の減少が生じる。金属膜が完全にエッチングさ
れた後には、反射光強度信号S1 ,S2 は、金属膜下層
のガラス基板の反射率の値で飽和することになるため、
反射光強度信号S1 ,S2 の時間的変化をモニタするこ
とで、エッチング終点時間T1 ,T2 を検出することが
でき、基板上の異なるモニタ点間のエッチング終点時間
1 ,T2 を比較することによって、基板面内のエッチ
ング時間、すなわちエッチング速度分布を算出すること
ができる。
[0049] Then, the reflected light intensity signal S 1, S 2, a metal film made of a material to be etched with the progress of etching becomes thin, the reflected light intensity signal S by the optical density is reduced
1 and S 2 decrease. After the metal film is completely etched, the reflected light intensity signals S 1 and S 2 saturate at the value of the reflectance of the glass substrate under the metal film.
By monitoring the temporal change in the reflected light intensity signals S 1, S 2, it is possible to detect the etching end point time T 1, T 2, the etching end point time between different monitors points on the substrate T 1, T 2 Can be calculated, the etching time in the substrate surface, that is, the etching rate distribution can be calculated.

【0050】具体的には、速度分布算出部42は、あら
かじめ設定された所定のしきい値と反射光強度信号S
1 ,S2 とを比較し、反射光強度信号S1 ,S2 が所定
のしきい値よりも小さくなった場合に、エッチング終点
時間T1 ,T2 を検出する。そして、基板座標ごとの終
点時間を不図示のメモリに記憶しておき、モニタ箇所に
おける一番最後の終点時間Te (この場合T2 となる)
を検出すると、各基板座標ごとのエッチング速度分布を
算出し、算出したエッチング速度分布に応じた信号を分
布量算出部43へ出力する。
More specifically, the speed distribution calculating section 42 calculates a predetermined threshold value and a reflected light intensity signal S
1, compared with the S 2, when the reflected light intensity signal S 1, S 2 is smaller than a predetermined threshold value, to detect the etching end point time T 1, T 2. Then, the end point time for each substrate coordinate is stored in a memory (not shown), and the last end point time T e at the monitor location (in this case, T 2 ).
Is detected, the etching rate distribution for each substrate coordinate is calculated, and a signal corresponding to the calculated etching rate distribution is output to the distribution amount calculation unit 43.

【0051】なお、実際にエッチング速度分布を算出す
るにあたっては、少なくとも2つのモニタ点が必要であ
り、正確な検出を行うためには、より多くのモニタ点を
とることが望ましい。例えば各モニタ点座標を格子上あ
るいは同心円上に環状配置とすることで、高い精度でエ
ッチング速度の面内分布を検出することができる。
In actually calculating the etching rate distribution, at least two monitor points are required, and it is desirable to take more monitor points for accurate detection. For example, the in-plane distribution of the etching rate can be detected with high accuracy by arranging the monitor point coordinates in a ring on a lattice or concentric circles.

【0052】分布量算出部43は、被処理基板Mの各モ
ニタ点座標におけるエッチング速度を示す信号から、被
処理基板面内におけるエッチングの進行状況を示すエッ
チング分布量を算出するためのプログラムを有し、速度
分布算出部42から被処理基板Mの各モニタ点座標にお
けるエッチング速度を示す信号を入力し、エッチング分
布量を算出して、当該エッチング分布量を示す信号を出
力する。ここで、エッチング分布量には、例えば、被処
理基板の周囲や中心部等の特定の領域におけるエッチン
グ速度が速いという分布の傾向、およびその度合いの情
報が含まれる。
The distribution amount calculating section 43 has a program for calculating an etching distribution amount indicating the progress of etching in the surface of the substrate to be processed, from a signal indicating the etching speed at each monitor point coordinate of the substrate M to be processed. Then, a signal indicating an etching rate at each monitor point coordinate of the substrate M to be processed is input from the speed distribution calculating unit 42, an etching distribution amount is calculated, and a signal indicating the etching distribution amount is output. Here, the etching distribution amount includes, for example, information on the tendency of the distribution in which the etching rate is high in a specific region such as the periphery or the center of the substrate to be processed, and the degree of the tendency.

【0053】処理条件記憶部44には、予め各エッチン
グ分布量ごとに、その分布の傾向およびその度合いを打
ち消してエッチング速度分布を均一にするためのエッチ
ング条件が定義されたデータテーブルが記憶されてい
る。なお、このエッチング条件としては、エッチング処
理部10の電極12およびRFコイル16に印加するバ
イアスおよびRF電圧、電磁コイル15の各々に流すコ
イル電流、ガス排気部14による処理室11内の真空
度、エッチングガス供給部13により供給するガス流量
およびガス成分比率、エッチング時間等がある。
The processing condition storage unit 44 previously stores, for each etching distribution amount, a data table in which etching conditions for canceling the distribution tendency and the degree thereof to make the etching rate distribution uniform are defined. I have. The etching conditions include a bias and an RF voltage applied to the electrode 12 and the RF coil 16 of the etching processing unit 10, a coil current flowing through each of the electromagnetic coils 15, a degree of vacuum in the processing chamber 11 by the gas exhaust unit 14, There are a gas flow rate supplied by the etching gas supply unit 13, a gas component ratio, an etching time, and the like.

【0054】処理条件選択部45は、分布量算出部43
からエッチング分布量を示す信号を入力し、当該エッチ
ング分布量に対応するエッチング条件を処理条件記憶部
44から読み出して、適正なオーバーエッチング条件を
選択し、当該オーバーエッチング条件に応じた信号を出
力する。
The processing condition selecting section 45 includes a distribution amount calculating section 43
, A signal indicating the etching distribution amount is input, the etching condition corresponding to the etching distribution amount is read out from the processing condition storage unit 44, an appropriate over-etching condition is selected, and a signal corresponding to the over-etching condition is output. .

【0055】装置制御部50は、処理条件選択部45か
らのオーバーエッチング条件を示す信号を入力し、当該
オーバーエッチング条件をもとに、予め設定されたタイ
ミングに基づいて、エッチング処理部10における処理
にフィードバックをかける。
The apparatus control section 50 receives a signal indicating an over-etching condition from the processing condition selecting section 45, and performs processing in the etching processing section 10 based on the over-etching condition and at a preset timing. Give feedback to.

【0056】次に、上記のエッチング装置1を用いたエ
ッチング処理について、図3に示すフローチャートとと
もに説明する。なお、一例として、モニタ箇所を2点と
した場合について説明する。
Next, an etching process using the above etching apparatus 1 will be described with reference to a flowchart shown in FIG. As an example, a case where the number of monitor points is two will be described.

【0057】まず、処理室11内の電極12上に被処理
基板Mが設置されると、ガス供給部13によりエッチン
グ反応ガスが処理室11内に供給されるとともに、高周
波電源17によりRFコイル16に高周波電圧が印加さ
れることでプラズマPが生成され、電磁コイル15に電
流を流すことで形成される磁場により、生成されたプラ
ズマPの分布形状が制御される。
First, when the substrate M to be processed is set on the electrode 12 in the processing chamber 11, the etching reaction gas is supplied into the processing chamber 11 by the gas supply unit 13, and the RF coil 16 is Is applied with a high-frequency voltage to generate a plasma P, and the distribution shape of the generated plasma P is controlled by a magnetic field formed by flowing a current through the electromagnetic coil 15.

【0058】そして、ステップST1に示すように、発
生したプラズマエネルギーを制御しながら、高周波電源
17により電極12に印加された高周波電圧により、プ
ラズマPが処理室11内下部側へと引き込まれ、電極1
2上に設置された被処理基板Mのエッチングが行われ
る。
Then, as shown in step ST 1, while controlling the generated plasma energy, the plasma P is drawn into the lower part of the processing chamber 11 by the high frequency voltage applied to the electrode 12 by the high frequency power supply 17, 1
Etching of the substrate to be processed M placed on 2 is performed.

【0059】上記のエッチング処理の最中において、エ
ッチング処理に使用するプラズマの光が被処理基板Mに
より反射されて、光検出器20により、被処理基板M全
域からの反射光量(受光量)に応じた反射光強度信号が
生成され、信号抽出部41へ出力される。
During the above-described etching process, the light of the plasma used for the etching process is reflected by the substrate M to be processed, and the photodetector 20 reduces the amount of light reflected (received) from the entire region of the substrate M to be processed. A corresponding reflected light intensity signal is generated and output to the signal extraction unit 41.

【0060】被処理基板全域からの反射光強度信号が、
信号抽出部41に入力されると、予め入力部30から入
力されたエッチング進行状況のモニタ箇所を指定する信
号に基づいて、当該指定された基板座標における反射光
強度信号S1 ,S2 のみが抽出され、速度分布算出部4
2へと出力される。
The reflected light intensity signal from the entire substrate to be processed is
When input to the signal extraction unit 41, only the reflected light intensity signals S 1 and S 2 at the specified substrate coordinates are based on a signal input in advance from the input unit 30 and specifying a monitoring location of the etching progress. Extracted and velocity distribution calculator 4
2 is output.

【0061】抽出された反射光強度信号S1 ,S2 が速
度分布算出部42へ入力されると、あらかじめ設定され
た所定のしきい値と反射光強度信号S1 ,S2 とが比較
される。そして、反射光強度信号S1 が所定のしきい値
よりも小さくなった場合に、エッチング終点時間T1
検出され、不図示のメモリに各基板座標ごとにエッチン
グ終点時間T1 が記憶される。同様にして、反射光強度
信号S2 の終点時間T2 が検出されて、モニタ箇所にお
ける一番最後の終点時間Te (この場合T2 となる)が
検出されると、各基板座標ごとのエッチング速度分布が
算出され、算出されたエッチング速度分布に応じた信号
が分布量算出部43へ出力される(ステップST2)。
When the extracted reflected light intensity signals S 1 and S 2 are input to the velocity distribution calculating section 42, the reflected light intensity signals S 1 and S 2 are compared with a predetermined threshold value set in advance. You. When the reflected light intensity signals S 1 is smaller than a predetermined threshold, is detected etching end point time T 1, the etching end point time T 1 is stored for each board coordinates in a memory (not shown) . Similarly, when the end point time T 2 of the reflected light intensity signal S 2 is detected, and the last end point time T e (in this case, T 2 ) at the monitor location is detected, each of the substrate coordinates is determined. The etching rate distribution is calculated, and a signal corresponding to the calculated etching rate distribution is output to distribution amount calculating section 43 (step ST2).

【0062】エッチング速度分布に基づく信号が、分布
量算出部43に入力されると、被処理基板面内における
エッチングの進行状況をその傾向と度合いにより示すエ
ッチング分布量が算出され、当該エッチング分布量に応
じた信号が処理条件選択部45へ出力される(ステップ
ST3)。
When a signal based on the etching rate distribution is input to the distribution amount calculator 43, an etching distribution amount indicating the progress of the etching in the surface of the substrate to be processed is calculated based on its tendency and degree, and the etching distribution amount is calculated. Is output to the processing condition selection unit 45 (step ST3).

【0063】エッチング分布量に基づく信号が、処理条
件選択部45に入力されると、当該エッチング分布量に
対応するエッチング処理条件が処理条件記憶部44から
読み出され、当該エッチング処理条件を示す信号が装置
制御部50へと出力される(ステップST4)。
When a signal based on the etching distribution amount is input to the processing condition selection unit 45, the etching processing condition corresponding to the etching distribution amount is read from the processing condition storage unit 44, and a signal indicating the etching processing condition is output. Is output to the device control unit 50 (step ST4).

【0064】エッチング処理条件を示す信号が、装置制
御部50に入力されると、当該エッチング処理条件をも
とに、予め設定されたタイミングに基づいて、エッチン
グ処理部10における処理にフィードバックがかけら
れ、エッチング処理部10により当該エッチング処理条
件によるオーバーエッチングが行われることになる(ス
テップST5)。
When a signal indicating the etching processing condition is input to the apparatus control unit 50, the processing in the etching processing unit 10 is fed back based on a predetermined timing based on the etching processing condition. Then, overetching is performed by the etching processing unit 10 under the etching processing conditions (step ST5).

【0065】本実施形態に係るエッチング装置およびエ
ッチング方法では、被処理基板Mの各モニタ点における
終点から、エッチングの進行状況をモニタして、エッチ
ング進行状況が被処理基板面内においてばらついている
場合であっても、当該ばらつきを打ち消してエッチング
分布が均一となるようなオーバーエッチング条件を設定
してオーバーエッチング処理を行うことから、加工パタ
ーンの寸法精度を向上させることができる。また、本実
施形態では新たなエッチング条件の設定を、基板の各モ
ニタ点座標と、それに対応するエッチング速度を示す信
号から、基板面内におけるエッチングの進行状況を示す
エッチング分布量を算出し、あらかじめ用意したデータ
テーブルから選択することのみで行うことから、新たな
エッチング条件の設定のためのデータ構造をシンプルに
することができる。
In the etching apparatus and the etching method according to the present embodiment, the progress of the etching is monitored from the end point of each monitor point of the substrate M, and the progress of the etching varies in the surface of the substrate to be processed. However, since the over-etching process is performed by setting the over-etching condition so as to cancel out the variation and make the etching distribution uniform, the dimensional accuracy of the processed pattern can be improved. Further, in the present embodiment, a new etching condition is set by calculating the etching distribution amount indicating the progress of etching in the substrate plane from the coordinates of each monitor point of the substrate and the signal indicating the corresponding etching speed, and Since the selection is performed only by selecting from the prepared data table, the data structure for setting new etching conditions can be simplified.

【0066】第2実施形態 第1実施形態では、例えば、被処理基板Mからの反射光
をモニタする例について説明したが、本実施形態では、
被処理基板からの干渉光をモニタする例について説明す
る。
Second Embodiment In the first embodiment, for example, an example in which the reflected light from the target substrate M is monitored has been described.
An example of monitoring interference light from a substrate to be processed will be described.

【0067】本実施形態に係るエッチング装置では、反
射光をモニタすることが困難な材料、例えば、酸化シリ
コンや、レジスト樹脂などの透明性を有する被エッチン
グ材料を有する被処理基板M’を処理する場合に有効な
ものである。すなわち、被エッチング材料が透明性を有
する材料からなる場合には、エッチング処理に使用する
プラズマの光の被エッチング材料からの反射光と、被エ
ッチング材料の下層材料からの反射光との干渉光が観測
されることになる。
In the etching apparatus according to the present embodiment, the substrate to be processed M ′ having a material which is difficult to monitor the reflected light, for example, a transparent material to be etched such as silicon oxide or resist resin is processed. It is effective in the case. That is, when the material to be etched is made of a material having transparency, the interference light between the reflected light of the plasma light used for the etching process from the material to be etched and the reflected light from the lower layer material of the material to be etched is used. Will be observed.

【0068】図4は、本実施形態に係るドライエッチン
グ装置の概略構成図である。図4に示すエッチング装置
1’では、基本的構成は前述した第1実施形態と同様で
あるが、入力部30’および速度分布算出部42’の機
能が異なる。以下、説明の簡略化のため、第1実施形態
と異なる部分のみについて説明する。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a dry etching apparatus according to the present embodiment. The basic configuration of the etching apparatus 1 ′ shown in FIG. 4 is the same as that of the above-described first embodiment, but the functions of the input unit 30 ′ and the speed distribution calculation unit 42 ′ are different. Hereinafter, only portions different from the first embodiment will be described for simplification of the description.

【0069】入力部30’は、第1実施形態で説明した
ようなエッチング進行状況のモニタ箇所を指定すること
に加えて、被処理基板Mの面内におけるエッチング進行
状況からプロセス条件を変更する時期(処理条件変更時
期)T0 を指定できるようになっており、指定された当
該モニタ箇所に応じた信号および指定された処理条件変
更時期T0 に応じた信号を出力する。
The input section 30 ′ is used to specify the monitoring position of the etching progress as described in the first embodiment, and to change the process condition from the etching progress in the plane of the substrate M to be processed. (Processing condition change time) T 0 can be specified, and a signal corresponding to the specified monitor location and a signal corresponding to the specified processing condition change time T 0 are output.

【0070】速度分布算出部42’は、信号抽出部41
から抽出された受光信号(干渉光強度信号)を入力し、
かつ、入力部30’から処理条件変更時期T0 に応じた
信号を入力して、各基板座標ごとのエッチング速度分布
を算出し、算出したエッチング速度分布に応じた信号を
出力する。
The speed distribution calculating section 42 ′ includes a signal extracting section 41.
Input the received light signal (interference light intensity signal) extracted from
In addition, a signal corresponding to the processing condition change time T 0 is input from the input unit 30 ′, an etching rate distribution for each substrate coordinate is calculated, and a signal corresponding to the calculated etching rate distribution is output.

【0071】図5は、基板上異なる2点をモニタした場
合における、速度分布算出部22に入力される干渉光強
度信号S1 ’,S2 ’の時間的変化を示したものであ
る。なお、図5に示す干渉光強度信号S1 ’,S2
は、シリコン基板上にポリシリコンを成膜した被処理基
板M’をエッチングした際のものである。
FIG. 5 shows a temporal change of the interference light intensity signals S 1 ′ and S 2 ′ input to the velocity distribution calculation unit 22 when two different points on the substrate are monitored. The interference light intensity signals S 1 ′ and S 2 ′ shown in FIG.
Is obtained when a substrate to be processed M ′ in which polysilicon is formed on a silicon substrate is etched.

【0072】図5に示すように、被処理基板M’からの
干渉光をモニタした場合には、干渉光強度信号S1 ’,
2 ’は、エッチング処理を開始すると、被エッチング
材の膜減りに応じて時間とともに周期的に変化してい
る。
As shown in FIG. 5, when the interference light from the substrate to be processed M ′ is monitored, the interference light intensity signal S 1 ′,
When the etching process is started, S 2 ′ changes periodically with time according to the film thickness of the material to be etched.

【0073】従って、干渉光をモニタする場合には、反
射光をモニタする場合と異なり、エッチング途中におけ
る被処理基板M’の面内におけるエッチング進行状況を
検出することができる。
Therefore, when monitoring the interference light, unlike the case of monitoring the reflected light, it is possible to detect the progress of the etching in the plane of the substrate to be processed M ′ during the etching.

【0074】具体的には、例えば、処理条件変更時期T
0 におけるエッチング速度分布を検出する場合には、干
渉光強度信号S1 ’,S2 ’の山と谷の数をカウントし
て、被処理基板面内におけるエッチング速度分布を算出
することができる。
Specifically, for example, the processing condition change time T
When detecting the etching rate distribution at 0, the number of peaks and valleys of the interference light intensity signals S 1 ′ and S 2 ′ is counted, and the etching rate distribution in the surface of the substrate to be processed can be calculated.

【0075】また、干渉光強度信号S1 ’,S2 ’をモ
ニタする場合の終点の検出方法としては、反射光をモニ
タする場合と異なり、予め、処理する被エッチング材の
膜厚から、エッチングの終点を干渉光の山と谷のカウン
ト数により設定しておく。そして、干渉光強度信号S
1 ’,S2 ’の山と谷が、予め終点として設定されたカ
ウント数に達した時点で、エッチング終点時間T1 ’,
2 ’を検出することができ、検出した基板座標ごとの
終点時間T1 ’,T2 ’を不図示のメモリに記憶してお
く。そして、第1実施形態と同様、モニタ箇所における
一番最後の終点時間Te ’(この場合T2 ’となる)を
検出すると、基板上の異なる点間のエッチング終点時間
1 ’,T2 ’を比較することによって、各基板座標ご
とのエッチング速度分布を算出し、算出したエッチング
速度分布に応じた信号を分布量算出部43へ出力する。
As a method of detecting the end point when monitoring the interference light intensity signals S 1 ′ and S 2 ′, unlike the case of monitoring the reflected light, the etching is performed in advance based on the film thickness of the material to be processed. Is set based on the number of peaks and valleys of the interference light. Then, the interference light intensity signal S
When the peaks and valleys of 1 ′ and S 2 ′ reach the count number set as the end point in advance, the etching end point time T 1 ′,
T 2 ′ can be detected, and the end time T 1 ′, T 2 ′ for each detected substrate coordinate is stored in a memory (not shown). Then, similarly to the first embodiment, when the last end point time T e ′ (T 2 ′ in this case) at the monitoring location is detected, the etching end point times T 1 ′, T 2 between different points on the substrate are detected. By comparing ', the etching rate distribution for each substrate coordinate is calculated, and a signal corresponding to the calculated etching rate distribution is output to the distribution amount calculating unit 43.

【0076】次に、上記のエッチング装置1’を用いた
エッチング処理の動作について、図6に示すフローチャ
ートとともに説明する。なお、一例として、モニタ箇所
を2点とした場合について説明する。
Next, the operation of the etching process using the above etching apparatus 1 'will be described with reference to the flowchart shown in FIG. As an example, a case where the number of monitor points is two will be described.

【0077】まず、始めに、入力部30’により、被処
理基板Mの面内におけるモニタ箇所と、エッチング進行
状況からプロセス条件を変更する時期T0 を入力する
(ステップST11)。
First, the monitor 30 in the plane of the substrate M to be processed and the time T 0 at which process conditions are changed based on the progress of etching are input from the input unit 30 ′ (step ST 11).

【0078】そして、第1実施形態と同様に、所定のエ
ッチング処理条件の下で、被処理基板M’のエッチング
が行われる(ステップST12)。
Then, similarly to the first embodiment, the target substrate M 'is etched under predetermined etching processing conditions (step ST12).

【0079】そして、エッチング処理の最中において、
被処理基板M’からの干渉光が、光検出器20により検
出されて、被処理基板M’全域からの干渉光量(受光
量)に応じた干渉光強度信号が信号抽出部41へ出力さ
れる。
Then, during the etching process,
The interference light from the substrate to be processed M ′ is detected by the photodetector 20, and an interference light intensity signal corresponding to the amount of interference (the amount of received light) from the entire region of the substrate to be processed M ′ is output to the signal extraction unit 41. .

【0080】被処理基板全域からの干渉光強度信号が、
信号抽出部41に入力されると、予め入力部30’から
入力されたエッチング進行状況のモニタ箇所を指定する
信号に基づいて、当該指定された基板座標における干渉
光強度信号S1 ’,S2 ’のみが抽出され、速度分布算
出部42’へと出力される。
The interference light intensity signal from the entire substrate to be processed is
When input to the signal extraction unit 41, the interference light intensity signals S 1 ′ and S 2 at the designated substrate coordinates are preliminarily input from the input unit 30 ′ based on a signal designating a monitoring location of the etching progress. Is extracted and output to the velocity distribution calculation unit 42 '.

【0081】そして、抽出された干渉光強度信号S
1 ’,S2 ’が速度分布算出部42’へ入力されると、
予め入力された処理条件変更時期T0 が経過しているか
否かが判断される(ステップST13)。
Then, the extracted interference light intensity signal S
When 1 ′ and S 2 ′ are input to the speed distribution calculation unit 42 ′,
Whether previously inputted process condition changes timing T 0 has elapsed or not (step ST13).

【0082】処理条件変更時期T0 に達した場合には、
速度分布算出部42’により、処理条件変更時期T0
時点での干渉光強度信号S1 ’,S2 ’の山と谷の数が
カウントされて、被処理基板面内におけるエッチング速
度分布が算出され、分布量算出部43により、被処理基
板面内におけるエッチング速度分布をその傾向と度合い
により示すエッチング分布量が算出される(ステップS
T14)。続いて、処理条件選択部45により、当該エ
ッチング分布量に対応するエッチング処理条件が処理条
件記憶部44から読み出されて、装置制御部45へ出力
され(ステップST15)、装置制御部50により当該
エッチング処理条件をもとに、エッチング処理部10に
おける処理にフィードバックがかけられ、当該エッチン
グ処理条件によるエッチングが行われる(ステップST
16)。
When the processing condition change time T 0 has been reached,
', The interference light intensity signals S 1 at the time of processing condition change timing T 0' velocity distribution calculating unit 42, are mountains and numbers counted valley S 2 ', the etching rate distribution in the target substrate plane The distribution amount calculation unit 43 calculates the etching distribution amount indicating the etching rate distribution in the surface of the substrate to be processed by its tendency and degree (step S).
T14). Subsequently, the etching condition corresponding to the etching distribution amount is read out from the processing condition storage unit 44 by the processing condition selection unit 45 and output to the device control unit 45 (step ST15). Based on the etching processing conditions, the processing in the etching processing unit 10 is fed back, and etching is performed under the etching processing conditions (step ST).
16).

【0083】処理条件変更時期T0 に達する前に、速度
分布算出部42’により、モニタ箇所における一番最後
の終点時間Te ’(この場合T2 ’となる)が検出され
た場合には(ステップST17)、当該モニタ点ごとの
エッチング終点時間T1 ’,T2 ’からエッチング速度
分布が算出され、分布量算出部43により、被処理基板
面内におけるエッチング速度分布をその傾向と度合いに
より示すエッチング分布量が算出される(ステップST
18)。そして、処理条件選択部45により、当該エッ
チング分布量に対応するエッチング処理条件が処理条件
記憶部44から読み出されて装置制御部50へと出力さ
れ(ステップST19)、装置制御部50により、当該
エッチング処理条件をもとに、エッチング処理部10に
おける処理にフィードバックがかけられ、当該エッチン
グ処理条件によるオーバーエッチングが行われる(ステ
ップST20)。
Before reaching the processing condition change time T 0 , if the speed distribution calculation unit 42 ′ detects the last end time T e ′ (T 2 ′ in this case) at the monitor location, (Step ST17), the etching rate distribution is calculated from the etching end point times T 1 ′, T 2 ′ for each of the monitor points, and the distribution amount calculating unit 43 determines the etching rate distribution in the surface of the substrate to be processed according to its tendency and degree. Is calculated (step ST)
18). Then, the processing condition selection unit 45 reads out the etching processing condition corresponding to the etching distribution amount from the processing condition storage unit 44 and outputs it to the device control unit 50 (step ST19). Based on the etching processing conditions, feedback is given to the processing in the etching processing unit 10, and over-etching is performed under the etching processing conditions (step ST20).

【0084】本実施形態に係るエッチング装置およびエ
ッチング方法では、第1実施形態の効果に加え、エッチ
ング途中であっても被処理基板Mからの干渉光をモニタ
して、エッチング進行状況を把握することができること
から、エッチング速度分布が均一となるような新たなエ
ッチング処理条件を設定することができ、さらに加工パ
ターンの寸法精度を向上させることができる。
In the etching apparatus and the etching method according to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the progress of the etching can be grasped by monitoring the interference light from the target substrate M even during the etching. Therefore, it is possible to set new etching processing conditions that make the etching rate distribution uniform, and it is possible to further improve the dimensional accuracy of the processing pattern.

【0085】本発明のエッチング装置は、上記の実施形
態の説明に限定されない。例えば、本実施形態では、N
LD型プラズマドライエッチング装置を例に説明した
が、これに限られるものでなく、例えば、平行平板型プ
ラズマエッチング装置、有磁場マイクロ波プラズマエッ
チング装置、ECRプラズマエッチング装置等の他の形
態のプラズマドライエッチング装置であっても、プラズ
マをモニタ用光源として使用しないドライエッチング装
置であっても適用することができる。なお、プラズマを
モニタ用光源として使用しないドライエッチング装置の
場合には、被処理基板のエッチング進行状況を観察する
ために、外部光を使用すればよい。その他、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
The etching apparatus of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the present embodiment, N
Although an LD type plasma dry etching apparatus has been described as an example, the present invention is not limited to this. For example, other forms of plasma dry etching such as a parallel plate type plasma etching apparatus, a magnetic field microwave plasma etching apparatus, and an ECR plasma etching apparatus may be used. The present invention can be applied to an etching apparatus or a dry etching apparatus that does not use plasma as a light source for monitoring. Note that in the case of a dry etching apparatus that does not use plasma as a monitoring light source, external light may be used to observe the progress of etching of a substrate to be processed. In addition, various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0086】[0086]

【発明の効果】本発明によれば、複数の加工パターンの
異なる被処理体を処理する場合であっても、均一なエッ
チング加工性を得ることができる。
According to the present invention, uniform etching processability can be obtained even when processing a plurality of workpieces having different processing patterns.

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

【図1】第1実施形態に係るドライエッチング装置の概
略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a dry etching apparatus according to a first embodiment.

【図2】基板上異なる2点をモニタした場合における、
反射光強度信号の時間的変化を示したものである。
FIG. 2 shows a case where two different points on a substrate are monitored.
It shows a temporal change of a reflected light intensity signal.

【図3】第1実施形態に係るエッチング装置を用いたエ
ッチング処理を説明するためのフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart for explaining an etching process using the etching apparatus according to the first embodiment.

【図4】第2実施形態に係るドライエッチング装置の概
略構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a dry etching apparatus according to a second embodiment.

【図5】基板上異なる2点をモニタした場合における、
干渉光強度信号の時間的変化を示したものである。
FIG. 5 shows a case where two different points on a substrate are monitored.
5 shows a temporal change of the interference light intensity signal.

【図6】第2実施形態に係るエッチング装置を用いたエ
ッチング処理を説明するためのフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart for explaining an etching process using the etching apparatus according to the second embodiment.

【図7】従来例に係るドライエッチング装置の概略構成
図である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a dry etching apparatus according to a conventional example.

【図8】被処理基板からの光をモニタした場合における
発光強度信号の一例を示したものである。
FIG. 8 illustrates an example of a light emission intensity signal when light from a substrate to be processed is monitored.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1’…エッチング装置、10…エッチング処理部、
11…処理室、12…電極、13…エッチングガス供給
部、14…ガス排気部、15…電磁コイル、16…RF
コイル、17…高周波電源、18…覗き窓、20…光検
出器、30,30’…入力部、40…エッチング処理条
件設定部、41…信号抽出部、42,42’…速度分布
算出部、43…分布量算出部、44…処理条件記憶部、
45…処理条件選択部、50…装置制御部、M,M’…
被処理基板、100…エッチング装置(従来例)、11
0…処理室、120…電極、130…エッチングガス供
給部、140…ガス排気部、150…電磁コイル、16
0…RFコイル、170…高周波電源、200…光検出
器、210…終点判定部、220…装置制御部。
1, 1 ': etching apparatus, 10: etching processing unit,
11 processing chamber, 12 electrodes, 13 etching gas supply unit, 14 gas exhaust unit, 15 electromagnetic coil, 16 RF
Coil, 17 high-frequency power supply, 18 viewing window, 20 photodetector, 30 and 30 'input unit, 40 etching processing condition setting unit, 41 signal extraction unit, 42 and 42' speed distribution calculation unit, 43: distribution amount calculation unit, 44: processing condition storage unit,
45: processing condition selection unit, 50: device control unit, M, M '...
Substrate to be processed, 100: etching apparatus (conventional example), 11
0: processing chamber, 120: electrode, 130: etching gas supply unit, 140: gas exhaust unit, 150: electromagnetic coil, 16
0: RF coil, 170: high frequency power supply, 200: photodetector, 210: end point determination unit, 220: device control unit.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被処理対象物に対し気相中において所定の
エッチング処理条件によりエッチング処理するエッチン
グ処理室と、 前記被処理対象物のエッチング進行状況を観察する観察
手段と、 前記観察手段による観察結果に基づいて前記被処理対象
物におけるエッチング分布を算出し、当該エッチング分
布に基づくエッチング処理条件を設定するエッチング処
理条件設定手段とを有するエッチング装置。
1. An etching chamber for etching an object to be processed in a vapor phase under predetermined etching conditions, an observation unit for observing the progress of etching of the object to be processed, and an observation by the observation unit. An etching apparatus that calculates an etching distribution in the object to be processed based on a result and sets etching processing conditions based on the etching distribution.
【請求項2】前記エッチング処理条件設定手段は、 前記観察結果に基づいて前記被処理対象物におけるエッ
チング分布を算出するエッチング分布算出部と、 前記算出された前記エッチング分布に基づいて、予め記
憶されたエッチング処理条件の中から、当該エッチング
分布に対応するエッチング処理条件を選択するエッチン
グ処理条件選択部と、を有する請求項1記載のエッチン
グ装置。
2. An etching processing condition setting unit, comprising: an etching distribution calculating unit configured to calculate an etching distribution in the object to be processed based on the observation result; and an etching distribution calculating unit configured to store the etching distribution in advance based on the calculated etching distribution. The etching apparatus according to claim 1, further comprising: an etching condition selecting unit that selects an etching condition corresponding to the etching distribution from the etching conditions.
【請求項3】前記エッチング処理条件設定手段は、前記
観察結果のうち、前記被処理対象物における少なくとも
2ヵ所の位置に対応する観察結果を抽出する抽出部をさ
らに有し、 前記エッチング分布算出部は、前記抽出された観察結果
に基づいて前記エッチング分布を算出する請求項2記載
のエッチング装置。
3. The etching distribution calculation unit further comprises: an extraction unit for extracting, from the observation results, observation results corresponding to at least two positions on the object to be processed. 3. The etching apparatus according to claim 2, wherein the etching apparatus calculates the etching distribution based on the extracted observation result.
【請求項4】前記エッチング分布算出部は、前記観察結
果に基づいて前記被処理対象物のエッチング処理の終点
時間を検出し、当該終点時間に基づいて前記エッチング
分布を算出する請求項2記載のエッチング装置。
4. The etching distribution calculating unit according to claim 2, wherein the etching distribution calculating unit detects an end point time of the etching processing of the object to be processed based on the observation result, and calculates the etching distribution based on the end point time. Etching equipment.
【請求項5】前記観察手段は、 前記エッチング処理室に設置された被処理対象物に光を
照射する光源と、 前記光源により照射された光の前記被処理対象物からの
反射光を受光して、当該受光量に応じた受光信号を出力
する受光部と、を有し、 前記エッチング処理条件設定手段は、前記受光部から出
力される受光信号の時間的変化に基づいて、前記被処理
対象物におけるエッチング分布を算出する請求項1記載
のエッチング装置。
5. An observing means, comprising: a light source for irradiating an object to be processed set in the etching processing chamber; and a light reflected from the object to be processed irradiated by the light source. A light-receiving unit that outputs a light-receiving signal according to the amount of received light, wherein the etching processing condition setting unit is configured to set the processing target object based on a temporal change in the light-receiving signal output from the light-receiving unit 2. The etching apparatus according to claim 1, wherein an etching distribution in the object is calculated.
【請求項6】前記被処理対象物に対しエッチング処理す
るプラズマを前記反応室内に生成するプラズマ生成部を
有し、 前記処理室内における前記プラズマの光を前記光源とし
て用いる請求項5記載のエッチング装置。
6. The etching apparatus according to claim 5, further comprising: a plasma generation unit configured to generate plasma for performing an etching process on the object to be processed in the reaction chamber, and using the light of the plasma in the processing chamber as the light source. .
【請求項7】前記光源は、外部光源である請求項5記載
のエッチング装置。
7. The etching apparatus according to claim 5, wherein said light source is an external light source.
【請求項8】被処理対象物に対し気相中において第1の
エッチング処理条件によりエッチング処理する工程と、 前記被処理対象物のエッチング進行状況を観察する工程
と、 前記観察結果に基づいて、前記被処理対象物におけるエ
ッチング分布を算出する工程と、 前記エッチング分布に基づく第2のエッチング処理条件
を設定する工程と、 前記第2のエッチング処理条件によりエッチング処理を
行う工程とを有するエッチング方法。
8. A step of etching the object to be processed in a vapor phase under a first etching condition; a step of observing the progress of etching of the object to be processed; An etching method, comprising: calculating an etching distribution in the object to be processed; setting a second etching processing condition based on the etching distribution; and performing an etching process under the second etching processing condition.
【請求項9】前記第2のエッチング処理条件を設定する
工程において、前記エッチング分布に基づいて、予め記
憶されたエッチング処理条件の中から、当該エッチング
分布に対応するエッチング処理条件を選択する請求項8
記載のエッチング方法。
9. In the step of setting the second etching processing condition, an etching processing condition corresponding to the etching distribution is selected from the etching processing conditions stored in advance based on the etching distribution. 8
The described etching method.
【請求項10】前記エッチング分布を算出する工程にお
いて、前記観察結果のうち、前記被処理対象物における
少なくとも2ヵ所の位置に対応する観察結果に基づいて
前記エッチング分布を算出する請求項8記載のエッチン
グ方法。
10. The etching distribution according to claim 8, wherein in the step of calculating the etching distribution, the etching distribution is calculated based on observation results corresponding to at least two positions on the object to be processed among the observation results. Etching method.
【請求項11】前記エッチング分布を算出する工程にお
いて、前記観察結果に基づいて前記被処理対象物のエッ
チング処理の終点時間を検出し、当該終点時間に基づい
て前記エッチング分布を算出する請求項8記載のエッチ
ング方法。
11. The step of calculating the etching distribution detects an end point time of an etching process of the object to be processed based on the observation result, and calculates the etching distribution based on the end point time. The described etching method.
【請求項12】前記被処理対象物のエッチング進行状況
を観察する工程において、前記被処理対象物に光を照射
して、前記被処理対象物により反射される光を検出し、 前記エッチング分布を算出する工程において、前記検出
された光の時間的変化に基づいて、前記被処理対象物に
おけるエッチング分布を算出する請求項8記載のエッチ
ング方法。
12. In the step of observing the progress of etching of the object to be processed, the object to be processed is irradiated with light, light reflected by the object to be processed is detected, and the etching distribution is determined. 9. The etching method according to claim 8, wherein, in the calculating step, an etching distribution in the object to be processed is calculated based on a temporal change of the detected light.
【請求項13】前記光を検出する工程において、前記被
処理対象物における被エッチング材からの反射光を検出
する請求項12記載のエッチング方法。
13. The etching method according to claim 12, wherein in the step of detecting the light, reflected light from the material to be etched on the object to be processed is detected.
【請求項14】前記光を検出する工程において、前記被
処理対象物における被エッチング材からの反射光と、当
該被エッチング材の下層からの反射光との干渉光を検出
する請求項12記載のエッチング方法。
14. The method according to claim 12, wherein, in the step of detecting light, interference light between reflected light from the material to be etched on the object to be processed and light reflected from a lower layer of the material to be etched is detected. Etching method.
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