JP2013207210A - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a plasma processing apparatus and a plasma processing method.
半導体装置、フラットパネルディスプレイ、フォトマスクなどの製造においては、エッチング処理によりパターンを形成する際に、パターン形成の終了、すなわちエッチング処理の終点検出が行われている。 In the manufacture of semiconductor devices, flat panel displays, photomasks, etc., when a pattern is formed by an etching process, the end of pattern formation, that is, the end point of the etching process is detected.
この様なエッチング処理の終点検出においては、エッチング対象の基板に検出光を入射させ、反射する干渉光の強度をモニタすることで、エッチング終点を検出している(例えば、特許文献1を参照)。 In such an etching end point detection, the detection end point is detected by causing detection light to enter the substrate to be etched and monitoring the intensity of the reflected interference light (see, for example, Patent Document 1). .
しかしながら、特許文献1に開示されているような技術を用いるものとすれば、エッチング対象層の厚さ寸法がパターン寸法に対して大きく、且つパターンが微細である場合に、エッチング処理の終点検出の精度が著しく低下するおそれがある。 However, if the technique disclosed in Patent Document 1 is used, the end point of the etching process is detected when the thickness dimension of the etching target layer is larger than the pattern dimension and the pattern is fine. There is a risk that accuracy will be significantly reduced.
本発明が解決しようとする課題は、エッチング対象層の厚さ寸法がパターン寸法に対して大きく、且つパターンが微細である場合であっても、エッチング処理の終点検出の精度を向上させることができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is that it is possible to improve the accuracy of detecting the end point of the etching process even when the thickness dimension of the etching target layer is larger than the pattern dimension and the pattern is fine. A plasma processing apparatus and a plasma processing method are provided.
本実施の形態によれば、内部にプラズマ発生領域を有し、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、前記プラズマ発生領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、前記プラズマ発生領域に電磁エネルギーを供給することでプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、前記処理容器の内部に設けられた被処理物を載置する載置部と、前記載置台上に設けられた周辺部材と、前記周辺部材の、前記プラズマ発生領域に面する位置に設けられた終点検出板とを有することを特徴としたプラズマ処理装置が提供される。 According to the present embodiment, a processing vessel that has a plasma generation region inside and can maintain an atmosphere reduced in pressure from atmospheric pressure, a gas supply unit that supplies a process gas to the plasma generation region, and the plasma A plasma generation unit that generates plasma by supplying electromagnetic energy to a generation region, a decompression unit that depressurizes the inside of the processing container to a predetermined pressure, and an object to be processed provided in the processing container are placed. A plasma processing apparatus comprising: a mounting portion; a peripheral member provided on the mounting table; and an end point detection plate provided at a position of the peripheral member facing the plasma generation region. Provided.
また、本実施の他の形態によれば、大気よりも減圧された雰囲気においてプラズマを発生させ、前記プラズマに向けて供給されたプロセスガスを励起させてプラズマ生成物を生成し、前記プラズマ生成物を用いて被処理物に対するエッチング処理を行うプラズマ処理方法であって、前記載置台上に設けられた周辺部材の、前記プラズマに面する位置に設けられた終点検出板からの干渉光を終点検出部によって検出する工程と、前記干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出する工程と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理方法が提供される。 According to another embodiment of the present invention, plasma is generated in an atmosphere that is depressurized from the atmosphere, and a process gas supplied toward the plasma is excited to generate a plasma product, and the plasma product A plasma processing method for performing an etching process on an object to be processed by using the above-mentioned, and detecting the end point of interference light from the end point detection plate provided at the position facing the plasma of the peripheral member provided on the mounting table. There is provided a plasma processing method comprising: a step of detecting by a section; and a step of detecting an end point of etching based on the intensity of the interference light.
本発明の実施形態によれば、エッチング対象層の厚さ寸法がパターン寸法に対して大きく、且つエッチング対象のパターンが微細である場合であっても、エッチング処理の終点検出の精度を向上させることができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法が提供される。 According to the embodiment of the present invention, even when the thickness dimension of the etching target layer is larger than the pattern dimension and the etching target pattern is fine, the accuracy of detecting the end point of the etching process is improved. A plasma processing apparatus and a plasma processing method are provided.
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。なお、本明細書においての「パターン寸法」とはエッチング対象層のエッチング深さを指す。
[第1の実施形態]
ここでは一例として、位相シフトマスクを製造する際に用いることができる基板の製造装置について説明する。
Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably. In the present specification, “pattern dimension” refers to the etching depth of the etching target layer.
[First Embodiment]
Here, as an example, a substrate manufacturing apparatus that can be used when manufacturing a phase shift mask will be described.
図1は、第1の実施形態に係るプラズマ処理装置を例示するための模式断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for illustrating the plasma processing apparatus according to the first embodiment.
プラズマ処理装置は、処理容器1と、ガス供給部2と、プラズマ発生部3と、減圧部8を備えている。
The plasma processing apparatus includes a processing container 1, a gas supply unit 2, a plasma generation unit 3, and a
処理容器1は、減圧雰囲気を維持可能なように密閉された容器である。被処理物Wは、処理容器1内に設けられた電極4に載置され、プラズマ発生領域Pに発生するプラズマで生成されたプラズマ生成物によってエッチング処理が行われる。また本実施形態では、電極4が被処理物Wを載置する載置部となり、プッシャーピンなどの保持器具(図示せず)を備えることができる。電極4は台座4aの上に設けられ、その周縁には絶縁リング4bが設けられている。
The processing container 1 is a sealed container so that a reduced pressure atmosphere can be maintained. The workpiece W is placed on the
ガス供給部2は、処理容器1の天井または側壁に設けられたガス供給口2aを介して、処理ガスを処理容器1内のプラズマ発生領域Pに導入する。処理ガスは、フッ素が含まれるガスなどとすることができる。フッ素を含むガスとしては、例えば、CF4、CHF3、C4F8、SF6などやこれらの混合ガスを例示することができる。
The gas supply unit 2 introduces a processing gas into the plasma generation region P in the processing container 1 through a
電極4には、キャパシタ5cを介して高周波電源5aが接続されている。電極4の側壁は絶縁リング4bで囲まれており、処理容器1の壁と同様に絶縁されている。つまり、高周波電源5a、電極4、処理容器1の壁とで容量結合電極を構成する。
A high
処理容器1外の天井部にはコイル20が設けられ、コイル20にはキャパシタ5dを介して高周波電源5bが接続されている。コイル20は、高周波電源5bより印加された高周波から電磁場を励起し、誘電体窓6を介して処理容器1内に電磁場を導入する。つまり、高周波電源5bとコイル20とで誘導結合電極を構成する。このように、本実施形態におけるプラズマ処理装置は、容量結合電極と誘導結合電極とを有する2周波プラズマエッチング装置である。
A
また、本実施形態において、高周波電源5a、電極4、コイル20、処理容器1の壁、高周波電源5b、誘電体窓6は、プラズマ発生部3を構成する。
In the present embodiment, the high
高周波電源5aは、100KHz〜100MHz程度の周波数を有し、キャパシタを介して1KW程度の高周波電力を電極4に印加するものとすることができる。
The high
高周波電源5bは、100KHz〜100MHz程度の周波数を有し、キャパシタを介して200W程度の高周波電力をコイル20に印加するものとすることができる。
The high frequency power source 5b has a frequency of about 100 KHz to 100 MHz, and can apply a high frequency power of about 200 W to the
処理容器1の側壁には、被処理物Wを処理容器1内に搬入・搬出する搬入搬出口9が設けられている。搬入搬出口9には、ゲートバルブ9aが設けられている。ゲートバルブ9aは扉9bを有し、ゲート開閉機構(図示せず)によって扉9bを開閉することによって、搬入搬出口9を開放・閉鎖する。扉9bにはOリングなどの封止部材9cが備えられ、搬入搬出口9を扉9bで閉鎖したときに、搬入搬出口9と扉9bの接触面を封止することができる。
On the side wall of the processing container 1, a loading / unloading port 9 for loading / unloading the workpiece W into / from the processing container 1 is provided. A
処理容器1内の底部付近には排気口8aが設けられ、圧力制御部8bを介して減圧部8に接続されている。減圧部8は圧力制御部8bによって処理容器1内の圧力を制御しつつ排気を行い、処理容器1内部の圧力が所定の圧力になるまで減圧する。
An
処理容器1内には、プラズマを発生させる空間を区切るシャッター(図示せず)を設けてもよい。この場合、処理中に、プラズマを発生させる空間がシャッターで覆われることにより、処理容器1内壁へのプラズマダメージや、処理中に発生する副生成物の付着を抑制することができる。また、搬入搬出口9を開放する際に、プラズマを発生させる空間がシャッターで覆われることにより、外部からパーティクルがプラズマを発生させる空間に侵入することを抑制することができる。 A shutter (not shown) that divides a space for generating plasma may be provided in the processing container 1. In this case, during processing, the space for generating plasma is covered with a shutter, so that plasma damage to the inner wall of the processing container 1 and adhesion of by-products generated during processing can be suppressed. In addition, when opening the loading / unloading port 9, the space for generating plasma is covered with the shutter, so that it is possible to prevent particles from entering the space for generating plasma from the outside.
電極4の上端周縁部には、被処理物Wを囲むようにフォーカスリング7が配置されている。フォーカスリング7の内周形状は、被処理物Wの外周形状に適合すればよく、フォーカスリング7を平面視したときの形状は、例えば環状や四角枠状などが考えられる。このフォーカスリング7は反応性イオンを引き寄せない絶縁性の材質からなり、反応性イオンを内側の被処理物Wに効果的に入射せしめる。また、本実施形態では、フォーカスリング7が、被処理物W周縁に設けられた周辺部材となる。また、フォーカスリング7は、終点検出板10を保持するための保持部7aを有する。
A
終点検出板10は、フォーカスリング7の保持部7aに対して着脱自在に設けられ、フォーカスリング7上のプラズマ発生領域Pに面する位置に設けるものとすることができる。終点検出板10は、被処理物Wのエッチング対象層と同一の材料とすることができる。例えば、被処理物Wのエッチング対象層が透光性を有する材料のとき、終点検出板10も透光性を有する材料とすることができる。
The end
つまり、被処理物Wのエッチング対象層がエッチングされているとき、終点検出板10も同様にエッチングされていることになる。終点検出板10については後に詳述する。
That is, when the etching target layer of the workpiece W is being etched, the end
次に終点検出部11について、図2を用いてさらに例示する。
Next, the end
終点検出部11は、終点検出板10の主面(図1に例示したものの場合には、プラズマを生成させる領域に面する側の面)に対して検出光を入射させ、反射光の強度変化を測定することにより、終点検出板10のエッチング深さを検出する。
The end
終点検出部11には、検出窓12、光源13、分光部14、制御部15が設けられている。
The end
検出窓12は透光性を有する材料で構成され、光源13からの検出光L3と、終点検出板10より反射した反射光L4を通過させることができる。検出窓12は1つに限らず、検出光L3を通過させる検出窓12と、反射光L4を通過させる検出窓12とに分けて2つ設けるものとしてもよい。
The
光源13は検出光L3を出射する。検出光L3は例えば波長が400nm以下の光、例えば紫外線とすることができる。光源13としては、紫外線領域の中でも強い光量が得られる水銀キセノンランプなどを例示することができる。
The
分光部14は、入射した反射光L4から特定の波長の光を分離する。光源13から出射する検出光L3の波長はノイズが入り、単一波長とすることが難しい場合がある。その様な場合には、分光部14により特定の波長の光を分離するようにすれば、終点検出の精度を向上させることができる。なお、分光部14は必ずしも必要ではなく、必要に応じて設けるようにすればよい。
The
制御部15は、分光部14を介して入射された反射光L4aの強度変化をモニタし、モニタした反射光L4aの強度と予め記憶された閾値と比較し、比較結果を、製造装置の動作を制御するプロセス制御部16に送る。
The
プロセス制御部16は、この比較結果に基づいて製造装置におけるエッチング処理を終了させる。たとえば、閾値より反射光L4aの強度が下回れば、エッチング終点と判断し、エッチング処理を終了させる。また、プロセス制御部16は、制御部15を制御して、終点検出部11における検出の開始や検出の終了などを行うようにすることもできる。なお、プロセス制御部16は、製造装置に設けられた各要素の動作を制御するようにすることもできる。
The
また終点検出部11には、検出光L4やL4aを制御部15に伝送する光ファイバーなどの伝送部や、検出光L3を検出点に集光するレンズなどの他の光学要素を設けることができる。
The end
次に、エッチング処理の終点に関する情報(以下「エンドポイント」ともいう。)の検出について例示する。 Next, an example of detecting information related to the end point of the etching process (hereinafter also referred to as “end point”) will be described.
図3は、比較例におけるエンドポイントの検出方法に係る模式図である。 FIG. 3 is a schematic diagram according to the endpoint detection method in the comparative example.
被処理物Wには、透光部201、遮光部202、レジスト203が層状に重なって設けられている。透光部201は、例えば石英などの光を透過する材料で構成されている。また、遮光部202は例えば酸化クロム(CrO)、窒化クロム(CrN)、珪素モリブデン(MoSi)などの光を遮光する材料から構成されている。
The workpiece W is provided with a
レジスト203、遮光部202には、既存のプラズマエッチング方法で開口部が形成されている。そして、透光部201において、遮光部202の開口部202aに対応する部分が所望の深さになるまでエッチングされる場合を例示している。
Openings are formed in the resist 203 and the
ここで、透光部201をエッチング対象層とした場合のエンドポイントの検出方法を例示する。
Here, an endpoint detection method in the case where the
図3に示す比較例においては、透光部201に対して光源13から検出光L1を照射し、透光部201の表面からの反射光L21と、透光部201の底面からの反射光L22とによる干渉光である反射光L2の強度の変化とエッチング量との関係を求めることにより、エンドポイントを演算している。
In the comparative example shown in FIG. 3, the
図4は反射光L2の強度の変化を模式的に表した図である。 FIG. 4 is a diagram schematically showing a change in intensity of the reflected light L2.
図4において、反射光L2の一周期Tの間にエッチングされる量Aは以下の式で求めることができる。 In FIG. 4, the amount A etched during one period T of the reflected light L2 can be obtained by the following equation.
ここで、Sは検出光L1の波長、nはエッチング対象層の屈折率である。
Here, S is the wavelength of the detection light L1, and n is the refractive index of the etching target layer.
次に、反射光L2の一周期Tにおける処理時間と、エッチングされる量Aとからエッチングレートを求める。そして、求められたエッチングレートと、所望のエッチング深さとからエッチング処理に要する時間、すなわち、エンドポイントを求めることができる。
Next, an etching rate is obtained from the processing time in one cycle T of the reflected light L2 and the etching amount A. The time required for the etching process, that is, the end point can be obtained from the obtained etching rate and the desired etching depth.
その後プロセスを制御するプロセス制御部16やオペレーターなどが、求められたエッチング処理の終点に基づいて、プラズマ処理装置における処理を終了させる。
Thereafter, the
このように、比較例においては、エッチング対象層(透光部201)の底部からの反射光L22と、表面からの反射光L21との干渉光である反射光L2を得る。そして反射光L2の強度の変化からエッチングされる量Aを求めて、エッチングレートを演算し、さらに所望のエッチング処理に要する時間、すなわち、エンドポイントを検出している。 Thus, in the comparative example, the reflected light L2 that is the interference light between the reflected light L22 from the bottom of the etching target layer (translucent portion 201) and the reflected light L21 from the surface is obtained. Then, the etching amount A is calculated from the change in intensity of the reflected light L2, the etching rate is calculated, and the time required for the desired etching process, that is, the end point is detected.
ところで、エッチング対象層は、その厚み寸法が大きく、且つパターンが微細である場合がある。例えば、石英基板をエッチング対象層として微細なパターンを形成する場合は、石英基板の厚み寸法がエッチング対象層の厚み寸法となるため、その厚み寸法は大きい反面、エッチング深さは小さいものとなる。このようなエッチング対象層のエンドポイントを検出するとき、エッチング対象層内を通過する検出光L12の光が長くなるため、エッチング対象層の中で吸収され減衰しやすい。その結果、反射光L12の強度が低くなり、反射光L11と反射光L12との干渉光である反射光L2がとりにくくなるため、精密な検出が困難となることがある。その結果、エッチング中にリアルタイムでのエンドポイントを検出することが困難となる。 By the way, the etching target layer may have a large thickness dimension and a fine pattern. For example, when a fine pattern is formed using a quartz substrate as an etching target layer, the thickness dimension of the quartz substrate is the thickness dimension of the etching target layer, and thus the thickness dimension is large, but the etching depth is small. When such an end point of the etching target layer is detected, the light of the detection light L12 that passes through the etching target layer becomes long, so that it is easily absorbed and attenuated in the etching target layer. As a result, the intensity of the reflected light L12 is reduced, and the reflected light L2 that is the interference light between the reflected light L11 and the reflected light L12 is difficult to be taken, so that accurate detection may be difficult. As a result, it becomes difficult to detect endpoints in real time during etching.
また、エッチング対象層の中で検出光L1が吸収されないように、例えば波長の長さを考慮した場合、検出光L1の波長は、エッチング深さとエッチング対象層の厚さ寸法の差に依存して決定する必要がある。しかし、用途に応じてエッチング対象層のパターンサイズやパターンデザインを異ならせる場合、検出光L1の波長をそれぞれに応じて決定しなければならず、生産性が低下する。 Further, for example, when considering the wavelength length so that the detection light L1 is not absorbed in the etching target layer, the wavelength of the detection light L1 depends on the difference between the etching depth and the thickness dimension of the etching target layer. It is necessary to decide. However, when the pattern size or pattern design of the etching target layer is varied according to the application, the wavelength of the detection light L1 must be determined according to each, and productivity is reduced.
ここで、図5を用いて、第1の実施形態におけるエンドポイントの検出方法を例示する。
図5は第1の実施例におけるエンドポイントの検出方法に係る模式断面図である。
Here, an endpoint detection method in the first embodiment will be exemplified with reference to FIG.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view according to the endpoint detection method in the first embodiment.
終点検出板10は、被処理物Wの周辺部材上のプラズマ発生領域Pに面する位置に設けるものとすることができる。なお、本実施例においてはフォーカスリング7を周辺部材とする。
The end
終点検出板10は、被処理物Wのエッチング対象層と同一の材料とすることができる。
The end
つまり、被処理物Wのエッチング対象層がエッチングされているとき、終点検出板10も同様にエッチングされていることになる。換言すると、終点検出板10のエッチング量をモニタすることで、間接的に被処理物Wのエッチング対象層のエッチング量を検出することができる。その結果、終点検出板10のエッチング深さが所定の深さに達したと検出したところで、被処理物Wのエッチング対象層のエッチング終点とすることができる。
That is, when the etching target layer of the workpiece W is being etched, the end
本実施例においては、終点検出板10に対して光源13から検出光L3を照射し、透光部201の表面からの反射光L41と、透光部201の底面からの反射光L42とによる干渉光である反射光L4の強度の変化をモニタすることにより、透光部201のエンドポイントを検出している。
In this embodiment, the end
終点検出板10の厚み寸法はエッチング対象層の厚み寸法に対してごく小さいため、終点検出板10の底面からの反射光L42は光路が短くなり、減衰しにくくなる。その結果、反射光L41と反射光L42との干渉光である反射光L4を検出しやすくなり、精度の高いエンドポイント検出を行うことができる。その結果、比較例のように、演算によってエッチングレートからエンドポイントを求めずとも、エッチング中にリアルタイムでエンドポイントを検出することが可能となる。
Since the thickness dimension of the end
このように、本実施例のプラズマ処理装置においては、終点検出板10を被処理物Wの周辺部材上に設けることで、被処理物Wのエッチング終点をリアルタイムに検出することができる。
Thus, in the plasma processing apparatus of the present embodiment, the end
また、用途に応じてエッチング対象物のパターンサイズやパターンデザインを異ならせる場合でも、終点検出板10の厚み寸法Hは常に一定なので、検出光L3の波長は変更する必要がない。そのため、生産性が向上する。
Even when the pattern size or pattern design of the etching object is varied depending on the application, the thickness dimension H of the end
ここで、終点検出板10の厚み寸法Hは、エッチング対象層のエッチング深さよりも大きい必要があるが、エッチング対象層の厚み寸法よりは小さくすることができる。
Here, the thickness dimension H of the end
つまり、終点検出板10の厚み寸法Hと、前記被処理物Wの厚み寸法Tと、前記被処理物Wのエッチング深さEと、が以下の式を満たすことができる。
That is, the thickness dimension H of the end-
[数2]を満たすものであれば、終点検出板10の厚み寸法Hはいかなる値も適用可能である。ただし、後述するように、終点検出板10の厚み寸法Hは、終点検出板10に対するエッチング条件に影響を及ぼさないような厚み寸法とすることができる。例えば、6mmの石英基板がエッチング対象層であり、そのエッチング深さが168nmと微細である場合、終点検出板10は1mm以下168nm以上の石英板を用いることができる。さらに、メンテナンス性を考慮すると、エッチング処理によって消耗した終点検出板10の取替えはできるだけ少なくしたほうがよく、厚み寸法Hは、例えばエッチング深さEの整数倍とすることができる。
Any value can be applied to the thickness dimension H of the end
ここで、終点検出板10に対するエッチング条件と、被処理物Wのエッチング対象層に対するエッチング条件とは、可能な限り同様の条件とすることが好ましい。
Here, it is preferable that the etching conditions for the end
そのため、終点検出板10の主面の高さは、エッチング対象層の主面の高さとほぼ同一の高さとすることができる。この場合、プラズマを生成させる領域から両者の主面上への距離をほぼ同じとすることができるので、プラズマ生成物の失活や反応速度がほぼ同じとみなすことができる。その結果、終点検出板10に対するエッチング条件と、被処理物Wのエッチング対象層に対するエッチング条件とを、同等にすることができる。
Therefore, the height of the main surface of the end
また、終点検出板10の温度条件と、エッチング対象層の温度条件は同様のものとすることが考えられる。例えば、終点検出板10を設けた周辺部材に小型のヒーターや冷媒流路などの温度制御機構を配置して、エッチング対象層の温度条件と同等になるように温度制御を行うことができる。
Further, it is conceivable that the temperature condition of the end
また、終点検出板10の主面におけるプラズマ密度と、エッチング対象層の主面におけるプラズマ密度とが同等になるように、終点検出板10は可能なかぎり被処理物Wに近づけるように配置されることが好ましい。例えば、終点検出板10を有する周辺部材をフォーカスリング7とした場合、フォーカスリング7を平面視したときの幅の2分の1よりも被処理物W側に終点検出板10を配置することができる。
Further, the end
また、終点検出板10を有する周辺部材は、被処理物Wが載置される電極4と同じ電極4上に載置されるものとすることができる。例えば、本実施例のように、周辺部材をフォーカスリング7とすることができる。フォーカスリング7は、被処理物Wが載置された電極4上と同じ電極4上に設置されているため、フォーカスリング7に設けられた終点検出板10におけるプラズマ密度分布や温度分布などのエッチング条件は、被処理物Wのエッチング対象層におけるエッチング条件と同等のものとすることができる。
Further, the peripheral member having the end
以上のように、終点検出板10に対するエッチング条件と、被処理物Wのエッチング対象層に対するエッチング条件を同様のものとすれば、間接的であっても終点検出板10をエッチング対象層のエンドポイント測定点として精度が高いエンドポイント検出を行うことができる。
As described above, if the etching conditions for the end
さらに、終点検出板10の数は一つに限らず、周辺部材上に複数配置するようにすれば、複数の終点検出板10の各々から検出されたエッチングレートの分布に基づいて、被処理物W上のエッチング均一性を測定することができる。
Furthermore, the number of the end
本実施の形態によれば、エッチング対象層の厚さ寸法が大きく、且つパターンが微細である場合であってもエッチング処理の終点検出の精度を向上させることができる。
[第2の実施形態]
以下、図6を用いて第2の実施形態に係るプラズマ処理方法について例示する。
According to the present embodiment, even when the thickness dimension of the etching target layer is large and the pattern is fine, it is possible to improve the accuracy of detecting the end point of the etching process.
[Second Embodiment]
Hereinafter, the plasma processing method according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
図6は、第2の実施形態に係るプラズマ処理方法を例示するための模式断面図である。 FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for illustrating the plasma processing method according to the second embodiment.
ここでは、一例として、位相シフトマスクを製造する場合について例示をする。 Here, as an example, the case of manufacturing a phase shift mask is illustrated.
まず、透光部201と遮光部202を有する被処理物Wを用意する。透光部201は、例えば石英などの光を透過する材料で構成されている。また、遮光部202は例えば酸化クロム(CrO)、窒化クロム(CrN)、珪素モリブデン(MoSi)などの光を遮光する材料から構成されている。
First, a workpiece W having a
図6(a)のように、遮光部202の表面には、エッチングマスクとなるパターニングされたレジスト203が形成されている。レジストのパターニングは、既存の方法によって行われる。このとき、レジストの開口部203aには遮光部202が露出している。
As shown in FIG. 6A, a patterned resist 203 serving as an etching mask is formed on the surface of the
次に図6(b)のように、第1のエッチング処理により、レジスト203のパターンの開口部203aに対応して、遮光部202にパターンを形成する。第1のエッチング処理は、プラズマ処理によって行うことができる。使用する処理ガスは、遮光部202の材料が反応しやすいガス、例えば、Cl2、HCl、CCl4などの塩素系のガス、または他のガスとの混合ガスとすることができる。
Next, as shown in FIG. 6B, a pattern is formed in the
第1のエッチング処理によって遮光部202にパターンが形成される。このとき、遮光部の開口部202aには透光部201の表面が露出している。
A pattern is formed in the
そして図6(c)のように、第2のエッチング処理により、遮光部の開口部202aに対応して、透光部201にパターンを形成する。第2のエッチング処理も、プラズマエッチング処理によって行うことができる。使用する処理ガスは、透光部201の材料が反応しやすく、遮光部202の材料が反応しにくいガス、例えばCF4やCHF3、C4F8、SF6などのフッ素系のガス、または他のガスとの混合ガスとすることができる。
Then, as shown in FIG. 6C, a pattern is formed in the
第2のエッチング処理において、第1の実施例において例示した終点検出部11によるエンドポイント検出を行うことができる。
In the second etching process, the end point can be detected by the
例えば、終点検出板10に対して光源13から検出光L3を照射し、透光部201の表面からの反射光L41と、透光部201の底面からの反射光L42とによる干渉光である反射光L4の強度の変化をモニタすることにより、透光部201のエンドポイントを検出している。なお、透光部201のエンドポイントを高精度で検出するためには、前述したように、第2のエッチング処理において、透光部201に対する条件と同等の条件で終点検出板10に対して処理が開始されるようにすることが好ましい。そのため、第1のエッチング処理においては、終点検出板10がエッチング処理されないように、終点検出板10に絶縁体のカバーを設けたり、あるいは、第1のエッチング処理中は終点検出板10を外し、第2のエッチング処理において取り付けるようにしてもよい。
For example, the end
このように、本実施例のプラズマ処理装置においては、終点検出板10を被処理物Wの周辺部材上に設けることで、被処理物Wのエッチング終点をリアルタイムに検出することができる。
Thus, in the plasma processing apparatus of the present embodiment, the end
また、用途に応じてエッチング対象物のパターンサイズやパターンデザインを異ならせる場合でも、終点検出板10の厚み寸法Hは常に一定なので、検出光L3の波長は変更する必要がない。そのため、生産性が向上する。
Even when the pattern size or pattern design of the etching object is varied depending on the application, the thickness dimension H of the end
上述のように、第2のエッチング処理のエンドポイントを検出した後、図6(d)のように、レジスト203を既存のアッシング方法によって除去する。例えば、薬剤を用いるウェットアッシングや、プラズマを用いるドライアッシングなどの方法である。 As described above, after detecting the end point of the second etching process, the resist 203 is removed by an existing ashing method as shown in FIG. For example, there are methods such as wet ashing using chemicals and dry ashing using plasma.
以上のようにして位相マスクを製造することができる。 A phase mask can be manufactured as described above.
本実施の形態によれば、エッチング対象層の厚さ寸法が大きく、且つパターンが微細である場合であってもエッチング処理の終点検出の精度を向上させることができる。 According to the present embodiment, even when the thickness dimension of the etching target layer is large and the pattern is fine, it is possible to improve the accuracy of detecting the end point of the etching process.
以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるも
のではない。
The embodiment has been illustrated above. However, the present invention is not limited to these descriptions.
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を
行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の特徴
を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
Regarding the above-described embodiment, those in which those skilled in the art appropriately added, deleted, or changed the design, or added the process, omitted, or changed the conditions also have the features of the present invention. As long as it is within the scope of the present invention.
例えば、プラズマ処理装置や被処理物Wなどが備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。 For example, the shape, dimensions, material, arrangement, number, and the like of each element included in the plasma processing apparatus, the workpiece W, and the like are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate.
例えば、終点検出部11は、終点検出板10の裏面から検出光を入射させて、終点検出を行うようにしてもよい。この場合、周辺部材であるフォーカスリング7内部に入射光及び反射光の伝送路や光源13を設け、終点検出板10の主面から反射する反射光と、終点検出板10の裏面から反射する反射光との干渉光である反射光を検出するようにすることができる。
For example, the end
また、終点検出板10は被処理物Wのエッチング処理中常にプラズマに曝されている必要はない。例えば、エンドポイントを検出するエッチング対象層ではない他の層をエッチング処理している最中においては、終点検出板10上に周辺部材と同じ材料の絶縁体のカバーを被せ、エッチング対象層のエッチング処理開始時にカバーを外して終点検出板10をプラズマに曝すことができる。
Further, the end
もしくは、エンドポイントを検出するエッチング対象層ではない他の層をエッチング処理している最中においては、保持部7aに終点検出板10の代わりに周辺部材と同じ材料のチップを嵌めておき、エンドポイントを検出するエッチング対象層をエッチングする際に、終点検出板10を処理容器内に搬入し、周辺部材上に設置するようにしてもよい。このようにすれば、終点検出板10が、他の層のエッチング処理される間はプラズマによってエッチングされることなく、エッチング対象層とのエッチング条件と同条件でエッチングを開始されることができる。
Alternatively, during etching of another layer that is not the etching target layer for detecting the end point, a chip made of the same material as that of the peripheral member is fitted in the holding portion 7a in place of the end
また、周辺部材はフォーカスリング7には限られず、載置部上の被処理物Wの周辺に設置されているものであればよい。例えば、載置部上に設置されている整流板や載置部における被処理物Wの周辺領域を周辺部材としてもよい。
Further, the peripheral member is not limited to the
また、終点検出板10の材料を被処理物Wと異なるものにしてもよい。この場合、被処理物Wのエッチング対象層をエッチングする際に使用する処理ガスに対してエッチングレートが高い材料にすることができる。このとき、終点検出板10のエッチングレートはエッチング対象層のエッチングレートより高いので、終点検出板10のエッチングレートをモニタすれば、より精密に被処理物Wの終点検出を行うようにすることができる。
Further, the material of the end
また、検出光の入射角度は、終点検出板10に対して垂直に入射するものでも、傾斜を持って入射するものでもよい。
Further, the incident angle of the detection light may be perpendicular to the end
また、一例として、透光部201のエンドポイントを本発明のエンドポイント検出方法によって行ったが、遮光部202やレジスト203など、他の層のエンドポイント検出にも適用可能である。
Further, as an example, the end point of the
また、一例として、被処理物Wが位相シフトマスクである場合を例示したが、エッチング対象のパターンが微細である場合に好適に適用させることができる。例えば、フラットパネルディスプレイなどに用いられるガラス基板やナノインプリント用の基板などをエッチング処理する際にも適用させることができる。 Moreover, although the case where the to-be-processed object W was a phase shift mask was illustrated as an example, it can be made to apply suitably when the pattern to be etched is fine. For example, the present invention can also be applied when etching a glass substrate or a nanoimprint substrate used for a flat panel display or the like.
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is combined can be combined as much as possible, and what combined these is also included in the scope of the present invention as long as the characteristics of the present invention are included.
1 処理容器
2 ガス供給部
2a ガス供給口
3 プラズマ発生部
4 電極
4a 台座
4b 絶縁リング
5a 高周波電源
5b 高周波電源
5c キャパシタ
5d キャパシタ
6 誘電体窓
7 フォーカスリング
7b 保持部
8 減圧部
8a 排気口
8b 圧力制御部
9 搬入搬出口
9a ゲートバルブ
9b 扉
9c 封止部材
10 終点検出板
11 終点検出部
12 検出窓
13 光源
14 分光部
15 制御部
16 プロセス制御部
20 コイル
100 プラズマ処理装置
201 透光部
202 遮光部
202a 遮光部の開口部
203 レジスト
203a レジストの開口部
L1 検出光
L2 反射光
L3 検出光
L4 反射光
P プラズマ発生領域
W 基板
H 終点検出板の厚み寸法
T 被処理物の厚み寸法
E 被処理物のエッチング深さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing container 2
Claims (8)
前記プラズマ発生領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、
前記プラズマ発生領域に電磁エネルギーを供給することでプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、
前記処理容器の内部に設けられた、被処理物を載置する載置部と、
前記載置部上に設けられた周辺部材と、
前記周辺部材の、前記プラズマ発生領域に面する位置に設けられた終点検出板とを
有することを特徴としたプラズマ処理装置。 A processing vessel having a plasma generation region inside and capable of maintaining an atmosphere depressurized from atmospheric pressure;
A gas supply unit for supplying a process gas to the plasma generation region;
A plasma generator for generating plasma by supplying electromagnetic energy to the plasma generation region;
A decompression section for decompressing the inside of the processing container to a predetermined pressure;
A placement unit for placing an object to be processed provided in the processing container;
Peripheral members provided on the mounting portion;
A plasma processing apparatus, comprising: an end point detection plate provided at a position of the peripheral member facing the plasma generation region.
前記載置台上に設けられた周辺部材の、前記プラズマに面する位置に設けられた終点検出板からの干渉光を終点検出部によって検出する工程と、
前記干渉光の強度に基づいてエッチングの終点を検出する工程と、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理方法。 Plasma that generates plasma in an atmosphere depressurized from the atmosphere, excites a process gas supplied toward the plasma to generate a plasma product, and performs an etching process on the object to be processed using the plasma product A processing method,
A step of detecting interference light from an end point detection plate provided at a position facing the plasma of a peripheral member provided on the mounting table by an end point detection unit;
Detecting an end point of etching based on the intensity of the interference light;
A plasma processing method comprising:
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