JP2564312B2 - エッチング終点判定方法および装置 - Google Patents
エッチング終点判定方法および装置Info
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- JP2564312B2 JP2564312B2 JP62176976A JP17697687A JP2564312B2 JP 2564312 B2 JP2564312 B2 JP 2564312B2 JP 62176976 A JP62176976 A JP 62176976A JP 17697687 A JP17697687 A JP 17697687A JP 2564312 B2 JP2564312 B2 JP 2564312B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエッチング終点判定方法および装置に係り、
特に半導体素子基板，ディスク基板等の試料のプラズマ
エッチングに好適なエッチング終点判定方法および装置
に関するものである。
特に半導体素子基板，ディスク基板等の試料のプラズマ
エッチングに好適なエッチング終点判定方法および装置
に関するものである。
試料のプラズマエッチングにおける終点判定は、例え
ば、発光分光法を用いて実施されている。
ば、発光分光法を用いて実施されている。
尚、この種の技術として関連するものには、例えば、
特開昭54−142144号、特開昭59−94423号、実開昭57−1
54147号等が挙げられる。
特開昭54−142144号、特開昭59−94423号、実開昭57−1
54147号等が挙げられる。
試料のプラズマエッチング時に発光が生じる。本発明
者の知見によれば、試料の、例えば、パターン密度や高
段差部側壁に起因してプラズマエッチング時間に対する
発光の光量がエッチング終点に至る途中において変化す
る現象（以下、発光段差現象と略）を生じる。例えば、
パターン密度が疎、密の場合、パターン密度が密の部分
のエッチングがほぼ完了することに対応して発光段差現
象が生じ、例えば、高段差部側壁のエッチング残りを除
いた他の部分のエッチングが完了することに対応して発
光段差現象が生じる。
者の知見によれば、試料の、例えば、パターン密度や高
段差部側壁に起因してプラズマエッチング時間に対する
発光の光量がエッチング終点に至る途中において変化す
る現象（以下、発光段差現象と略）を生じる。例えば、
パターン密度が疎、密の場合、パターン密度が密の部分
のエッチングがほぼ完了することに対応して発光段差現
象が生じ、例えば、高段差部側壁のエッチング残りを除
いた他の部分のエッチングが完了することに対応して発
光段差現象が生じる。
しかしながら、上記従来技術では、発光段差現象につ
いて配慮されておらず、従って、発光段差現象を生じる
試料のプラズマエッチングの再現性が低下し試料のプラ
ズマエッチングの終点判定の自由度の拡大を図ることが
できないといった問題がある。
いて配慮されておらず、従って、発光段差現象を生じる
試料のプラズマエッチングの再現性が低下し試料のプラ
ズマエッチングの終点判定の自由度の拡大を図ることが
できないといった問題がある。
本発明の目的は、発光段差現象を考慮しエッチング残
り部分を除いた他の部分のプラズマエッチングの終点と
エッチング残り部分のプラズマエッチングの終点との区
別化を行うことで、試料のプラズマエッチングの再現性
を向上でき試料のプラズマエッチングの終点判定の自由
度の拡大を図ることができるエッチング終点判定方法お
よび装置を提供することにある。
り部分を除いた他の部分のプラズマエッチングの終点と
エッチング残り部分のプラズマエッチングの終点との区
別化を行うことで、試料のプラズマエッチングの再現性
を向上でき試料のプラズマエッチングの終点判定の自由
度の拡大を図ることができるエッチング終点判定方法お
よび装置を提供することにある。
上記目的は、試料のプラズマエッチング時の発光光量
の時間に対する変化を検知して、エッチングの終了を判
定するエッチング終点判定装置において、エッチング開
始から所定の時間経過後の発光光量の１回目の光量変化
を検知する第１の検知手段と、１回目の光量変化が終わ
ったことを検知する第２の検知手段と、第２の検知手段
による検知の後、発光光量の２回目の光量変化を検知す
る第３の検知手段とを具備した装置とし、試料のプラズ
マエッチング時の発光光量の時間に対する変化を検知し
て、エッチングの終了を判定するエッチング終点判定方
法において、エッチング開始から所定の時間経過後の発
光光量の時間の経過に伴って減少もしくは増加したこと
を検知する第１の工程と、光量が減少もしくは増加した
後に一旦略一定となったことを検知する第２の工程と、
光量が一旦略一定となった後に再び減少もしくは増加し
たことを検知する第３の工程とを有する方法とすること
により、達成される。
の時間に対する変化を検知して、エッチングの終了を判
定するエッチング終点判定装置において、エッチング開
始から所定の時間経過後の発光光量の１回目の光量変化
を検知する第１の検知手段と、１回目の光量変化が終わ
ったことを検知する第２の検知手段と、第２の検知手段
による検知の後、発光光量の２回目の光量変化を検知す
る第３の検知手段とを具備した装置とし、試料のプラズ
マエッチング時の発光光量の時間に対する変化を検知し
て、エッチングの終了を判定するエッチング終点判定方
法において、エッチング開始から所定の時間経過後の発
光光量の時間の経過に伴って減少もしくは増加したこと
を検知する第１の工程と、光量が減少もしくは増加した
後に一旦略一定となったことを検知する第２の工程と、
光量が一旦略一定となった後に再び減少もしくは増加し
たことを検知する第３の工程とを有する方法とすること
により、達成される。
試料のプラズマエッチング時に発光が生じる。この発
光の中から特定波長の発光が分光手段により分光され
る。該分光の光量（発光強度）は光電変換手段で電気信
号値に変換される。分光の光量つまり電気信号値と試料
のプラズマエッチング開始からの時間つまりプラズマエ
ッチング時間との函数は微分演算手段で微分演算、例え
ば、一次微分や二次微分される。例えば、一次微分値の
途中変化（発光段差現象）、例えば、分光の光量が、プ
ラズマエッチング時間の経過に伴って減少した後に一
旦、略一定となり、その後、再び減少するといった途中
変化を示すような場合、一次微分値が予め設定された値
より小さい。例えば、零に近い値となった時点で、検知
手段により発光段差現象が検知される。例えば、発光段
差現象検知に基づき試料のプラズマエッチング条件の制
御タイミングを知ることができる。つまり、発光段差現
象検知に基づいてこれ以降の試料のプラズマエッチング
条件の変更要否の判定、変更要との判定に対応した試料
のプラズマエッチング条件の変更を行うことができる。
発光段差現象検知以降の、例えば、一次微分値の変化が
検知され、例えば、発光段差現象検知以降の一次微分値
と予め設定された基準値との比較演算が終点判定手段で
行われ、一次微分値が基準値に達した時点で試料のプラ
ズマエッチングの終点が終点判定手段で判定される。こ
のように、発光段差現象の検知、これによるエッチング
残り部分を除いた他の部分のプラズマエッチングの終点
とエッチング残り部分のプラズマエッチングの終点との
区別化を行うことができる。
光の中から特定波長の発光が分光手段により分光され
る。該分光の光量（発光強度）は光電変換手段で電気信
号値に変換される。分光の光量つまり電気信号値と試料
のプラズマエッチング開始からの時間つまりプラズマエ
ッチング時間との函数は微分演算手段で微分演算、例え
ば、一次微分や二次微分される。例えば、一次微分値の
途中変化（発光段差現象）、例えば、分光の光量が、プ
ラズマエッチング時間の経過に伴って減少した後に一
旦、略一定となり、その後、再び減少するといった途中
変化を示すような場合、一次微分値が予め設定された値
より小さい。例えば、零に近い値となった時点で、検知
手段により発光段差現象が検知される。例えば、発光段
差現象検知に基づき試料のプラズマエッチング条件の制
御タイミングを知ることができる。つまり、発光段差現
象検知に基づいてこれ以降の試料のプラズマエッチング
条件の変更要否の判定、変更要との判定に対応した試料
のプラズマエッチング条件の変更を行うことができる。
発光段差現象検知以降の、例えば、一次微分値の変化が
検知され、例えば、発光段差現象検知以降の一次微分値
と予め設定された基準値との比較演算が終点判定手段で
行われ、一次微分値が基準値に達した時点で試料のプラ
ズマエッチングの終点が終点判定手段で判定される。こ
のように、発光段差現象の検知、これによるエッチング
残り部分を除いた他の部分のプラズマエッチングの終点
とエッチング残り部分のプラズマエッチングの終点との
区別化を行うことができる。
以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図により説明
する。
する。
第１図で、真空容器10の頂部には、放電管20が真空容
器10内と連通して気密に構設されている。放電管20の外
側には、放電管20を含み導波管30が放電管20と同心状に
設けられている。導波管30には、導波管31が導波管30内
と連通して連結されている。マイクロ波を発振する手
段、例えば、2.45GHzのマイクロ波を発振するマグネト
ロン40が、導波管31に設けられている。導波管31に替え
て他のマイクロ波伝送手段、例えば、同軸ケーブル等を
用いても良い。放電管20内に磁界を発生させる手段、例
えば、電磁石50,51が、導波管30の外側で高さ方向に２
段環装されている。マグネトロン40、電磁石50,51は、
電源装置60にそれぞれ電気的に接続されている。エッチ
ングガス源70には、エッチングガス供給用の導管80の入
口端が連結され、導管80の出口端は、真空容器10内に連
通して真空容器10側壁に連結されている。導管80の途中
には、ガス流量制御装置90が設けられている。減圧排気
装置（図示省略）の吸気口には、排気管100の出口端が
連結され、排気管100の入口端は、真空容器10内に連通
して真空容器10底壁に連結されている。排気管100の途
中には、排気抵抗可変型のバルブ110が設けられてい
る。バルブ110は、この場合、電動力によって開口率を
調節され、これによって排気抵抗可変の機能を有してい
る。エッチング制御装置120には、電源装置60、ガス流
量制御装置90及びバルブ110がそれぞれ電気的に接続さ
れている。真空容器10内には、試料台130が設けられて
いる。試料台130にイオンの入射エネルギを制御する手
段、例えば、バイアス電源装置（図示省略）が電気的に
接続されている場合、バイアス電源装置は、エッチング
制御装置120に電気的に接続される。
器10内と連通して気密に構設されている。放電管20の外
側には、放電管20を含み導波管30が放電管20と同心状に
設けられている。導波管30には、導波管31が導波管30内
と連通して連結されている。マイクロ波を発振する手
段、例えば、2.45GHzのマイクロ波を発振するマグネト
ロン40が、導波管31に設けられている。導波管31に替え
て他のマイクロ波伝送手段、例えば、同軸ケーブル等を
用いても良い。放電管20内に磁界を発生させる手段、例
えば、電磁石50,51が、導波管30の外側で高さ方向に２
段環装されている。マグネトロン40、電磁石50,51は、
電源装置60にそれぞれ電気的に接続されている。エッチ
ングガス源70には、エッチングガス供給用の導管80の入
口端が連結され、導管80の出口端は、真空容器10内に連
通して真空容器10側壁に連結されている。導管80の途中
には、ガス流量制御装置90が設けられている。減圧排気
装置（図示省略）の吸気口には、排気管100の出口端が
連結され、排気管100の入口端は、真空容器10内に連通
して真空容器10底壁に連結されている。排気管100の途
中には、排気抵抗可変型のバルブ110が設けられてい
る。バルブ110は、この場合、電動力によって開口率を
調節され、これによって排気抵抗可変の機能を有してい
る。エッチング制御装置120には、電源装置60、ガス流
量制御装置90及びバルブ110がそれぞれ電気的に接続さ
れている。真空容器10内には、試料台130が設けられて
いる。試料台130にイオンの入射エネルギを制御する手
段、例えば、バイアス電源装置（図示省略）が電気的に
接続されている場合、バイアス電源装置は、エッチング
制御装置120に電気的に接続される。
第１図で、発光採光用の窓140が、試料150のプラズマ
エッチング時に発生する発光を採光可能な位置で、この
場合、真空容器10の側壁に設けられている。分光手段、
例えば、フィルター141が窓140と対応して設けられてい
る。フィルター141は、窓140を通過した発光の中から特
定波長の発光を分光する機能を有している。光電変換手
段、例えば、光電子増信管142が分光を受光可能な位置
に設けられている。光電子増信管142は、増幅器143を介
し処理装置144に電気的に接続されている。処理装置144
とエッチング制御装置120とは、それぞれの電気信号を
受渡し可能に電気的に接続されている。
エッチング時に発生する発光を採光可能な位置で、この
場合、真空容器10の側壁に設けられている。分光手段、
例えば、フィルター141が窓140と対応して設けられてい
る。フィルター141は、窓140を通過した発光の中から特
定波長の発光を分光する機能を有している。光電変換手
段、例えば、光電子増信管142が分光を受光可能な位置
に設けられている。光電子増信管142は、増幅器143を介
し処理装置144に電気的に接続されている。処理装置144
とエッチング制御装置120とは、それぞれの電気信号を
受渡し可能に電気的に接続されている。
第１図で、真空容器10と放電管20とで形成された空間
160は、減圧排気装置の作動により減圧排気され、エッ
チング制御装置120でバルブ110の排気抵抗を調節するこ
とで、所定圧力に調節される。試料150は、公知の搬送
手段（図示省略）により真空容器10内に搬入され、試料
台130の試料設置面と対応する位置まで搬送される。そ
の後、この試料150は、搬送手段から試料台130に試料受
渡手段（図示省略）により渡されて試料台130の試料設
置面に被エッチング面を上向きとした略水平に設置され
る。その後、エッチングガス源70からは、エッチングガ
スが空間160に供給される。空間160に供給されるエッチ
ングガスの流量は、エッチング制御装置120からガス流
量制御装置90へガス流量信号が出力されることで所定流
量に制御される。空間160に供給されたエッチングガス
の一部は、作動している減圧排気装置により排気され、
空間160の圧力は、エッチング制御装置120からバルブ11
0へエッチング圧力信号が出力されることで、所定エッ
チング圧力に調節される。この状態で、エッチング制御
装置120から電源装置60へ電源出力信号が出力される。
これによりマグネトロン40からは、マイクロ波が所定パ
ワーで発振される。また、電磁石50,51の作動により磁
界が発生させられる。マグネトロン40から発振されたマ
イクロ波は、導波管31,30を伝送されて放電管20に吸収
され、これにより空間160にはマイクロ波電界が生成さ
れる。空間160のエッチングガスは、マイクロ波電界と
磁界との作用によりプラズマ化される。試料台130に設
置されている試料150の被エッチング面は、ガスプラズ
マによりエッチングされ、この時、発光が生じる。
160は、減圧排気装置の作動により減圧排気され、エッ
チング制御装置120でバルブ110の排気抵抗を調節するこ
とで、所定圧力に調節される。試料150は、公知の搬送
手段（図示省略）により真空容器10内に搬入され、試料
台130の試料設置面と対応する位置まで搬送される。そ
の後、この試料150は、搬送手段から試料台130に試料受
渡手段（図示省略）により渡されて試料台130の試料設
置面に被エッチング面を上向きとした略水平に設置され
る。その後、エッチングガス源70からは、エッチングガ
スが空間160に供給される。空間160に供給されるエッチ
ングガスの流量は、エッチング制御装置120からガス流
量制御装置90へガス流量信号が出力されることで所定流
量に制御される。空間160に供給されたエッチングガス
の一部は、作動している減圧排気装置により排気され、
空間160の圧力は、エッチング制御装置120からバルブ11
0へエッチング圧力信号が出力されることで、所定エッ
チング圧力に調節される。この状態で、エッチング制御
装置120から電源装置60へ電源出力信号が出力される。
これによりマグネトロン40からは、マイクロ波が所定パ
ワーで発振される。また、電磁石50,51の作動により磁
界が発生させられる。マグネトロン40から発振されたマ
イクロ波は、導波管31,30を伝送されて放電管20に吸収
され、これにより空間160にはマイクロ波電界が生成さ
れる。空間160のエッチングガスは、マイクロ波電界と
磁界との作用によりプラズマ化される。試料台130に設
置されている試料150の被エッチング面は、ガスプラズ
マによりエッチングされ、この時、発光が生じる。
第２図は、例えば、パターン密度が疎、密な場合の発
光の光量（特定波長の分光の光量）（発光強度）とエッ
チング時間との関係の一例を示す模式図である。
光の光量（特定波長の分光の光量）（発光強度）とエッ
チング時間との関係の一例を示す模式図である。
第２図で、エッチング開始から時間t0経過した時点で
発光強度は、徐々に減少し始める。その後、時間t1に達
した時点で発光強度は一旦、略一定強度となる。その
後、時間t2に達した時点で発光強度は、再び減少し始
め、この減少過程の時間t3でエッチングの終点となる。
このように、発光段差現象が現われ始める時間T1では、
パターン密度が疎な部分でのエッチングはほぼ完了して
いるが、しかし、パターン密度が密な部分ではエッチン
グ残りがある。その後、時間t2以降では、パターン密度
の密な部分のエッチング残りのエッチングが進行する。
尚、高段差部側壁に起因する場合、時間t1では、高段差
部側壁のエッチング残りを除いた他の部分のエッチング
が完了し、時間t1以降では、高段差部側壁のエッチング
残りのエッチングが進行する。尚、時間t1からエッチン
グ終点が判定されるまでの時間は、例えば、10秒以内と
短い。
発光強度は、徐々に減少し始める。その後、時間t1に達
した時点で発光強度は一旦、略一定強度となる。その
後、時間t2に達した時点で発光強度は、再び減少し始
め、この減少過程の時間t3でエッチングの終点となる。
このように、発光段差現象が現われ始める時間T1では、
パターン密度が疎な部分でのエッチングはほぼ完了して
いるが、しかし、パターン密度が密な部分ではエッチン
グ残りがある。その後、時間t2以降では、パターン密度
の密な部分のエッチング残りのエッチングが進行する。
尚、高段差部側壁に起因する場合、時間t1では、高段差
部側壁のエッチング残りを除いた他の部分のエッチング
が完了し、時間t1以降では、高段差部側壁のエッチング
残りのエッチングが進行する。尚、時間t1からエッチン
グ終点が判定されるまでの時間は、例えば、10秒以内と
短い。
第１図で、試料150のガスプラズマによるエッチング
時に生じる発光からの分光の発光強度とエッチング時間
との関係が、第２図に示す関係にあるものとして、以
下、説明する。
時に生じる発光からの分光の発光強度とエッチング時間
との関係が、第２図に示す関係にあるものとして、以
下、説明する。
第１図〜第４図で、空間160でのガスプラズマの発生
時点でエッチング制御装置120からは処理装置144へエッ
チング開始信号が出力される。一方、発光は窓140を通
ってフィルター141に入り、ここで、所定波長の発光が
分光される。また、処理装置144からは増幅器143へ増幅
率信号が出力され、これにより増幅器143の増幅率は増
幅率A0に予め設定される。分光は、光電子増信管142に
よりその光量を電気信号値に変換される。この電気信号
値は、増幅器143で増幅率A0で増幅される。この増幅さ
れた電気信号値は、エッチング開始から直ちに処理装置
144へは入力されず、エッチング開始後、一定時間経過
してから入力され始める。この場合、処理装置144に入
力される電気信号値の平均化処理は、例えば、２〜３回
のデータの平均化で実施される。尚、この場合の電気信
号値のサンプリング間隔は、例えば、10m秒である。ま
た、増幅器143としては、ノイズに対して強いものが使
用され、更に、電気信号値を平滑化する手段としては、
時定数が、例えば、1m秒以下のものが使用される。処理
装置144では、入力された電気信号値とエッチング時間
との函数が微分演算、例えば、一次微分される。エッチ
ング開始後、しばらくの間は一次微分値の絶対値はほぼ
零である。その後、時間t0から一次微分値の絶対値は、
増加し始め、時間t0と時間t1との間の時間から一次微分
値の絶対値は、減少し始める。つまり、時間t0と時間t1
との間で一次微分値の絶対値にピークが生じる。このピ
ークは、一次微分値の絶対値の減少を処理装置144で検
知することで検出される。時間t1に向うにつれて一次微
分値の絶対値は減少し続け、時間t1からほぼ零になる。
処理装置144には、予め値ε0が入力されて設定されてい
る。ピークを過ぎて減少し続ける一次微分値の絶対値が
値ε0より小さくなったことを処理装置144で検出するこ
とで発光段差現象が検知される。発光段差現象の検知に
より処理装置144からは、検知信号であるタイミング信
号がエッチング制御装置120へ出力される。エッチング
制御装置120では、タイミング信号の入力を受け、受光
段差現象検知以降のエッチング条件の変更の要否が判定
される。例えば、変更否と判定された場合には、このま
まエッチングが続行される。例えば、変更要と判定され
た場合、エッチング制御装置120から出力されるガス流
量信号、エッチング圧力信号、電源出力信号の設定が変
更されエッチング条件は新たな条件に変更される（バイ
アス電源装置が設けられている場合には、エッチング制
御装置120からは、更に、バイアス制御信号の設定が変
更されて出力されるようにしても良い）。また、例え
ば、発光段差現象検知以降の電気信号値の変化量を大き
くしてエッチング終点をより明瞭に判定するために、処
理装置144から増幅器143へ出力される増幅率信号の再設
定が実施される。つまり、発光段差現象発生直後の電気
信号値をV1、増幅器143の最大出力をVmaxとすると、新
たに設定される増幅率A1は、A1＜Vmax/V1の条件を満足
し、かつ、できる限り大きな値とする。時間t2から一次
微分値の絶対値は、再び増加し始めピークを生じた後に
再び減少する。このような一次微分値の絶対値を処理装
置144に予め設定されたエッチング終点判定のための基
準値ε1との比較演算が処理装置144で実施され、例え
ば、一次微分値の絶対値が基準値ε1を相次いで２回満
足した時点でエッチング終点と処理装置144で判定され
る。エッチング終点が判定された時点で、処理装置144
からはエッチング終了信号がエッチング制御装置120へ
出力される。エッチング制御装置120では、エッチング
終了信号を受け、新たにガス流量信号、圧力信号、電源
出力信号が出力される。ガス流量制御装置90へのガス流
量信号の入力によりエッチングガス源70からの空間160
へのエッチングガスの供給が停止される。電源装置60へ
の電源出力信号の入力により電源装置60からマグネトロ
ン40、電磁石50,51への電力の供給が停止される。これ
により、マイクロ波の発振つまりマイクロ波電界と磁界
の生成が停止される。このようにしてガスプラズマの生
成が停止されて試料150プラズマエッチングは停止され
る。また、バルブ110への圧力信号の入力により、バル
ブ110の排気抵抗は変更されて空間160は、所定圧力に減
圧調節される。プラズマエッチングが終了した試料150
は、試料受渡手段により試料台130から搬送手段に渡さ
れ、該搬送手段により真空容器10外へ搬出される。以上
のような操作を繰り返し実施することで、この場合、試
料150は、１個毎プラズマエッチングされる。
時点でエッチング制御装置120からは処理装置144へエッ
チング開始信号が出力される。一方、発光は窓140を通
ってフィルター141に入り、ここで、所定波長の発光が
分光される。また、処理装置144からは増幅器143へ増幅
率信号が出力され、これにより増幅器143の増幅率は増
幅率A0に予め設定される。分光は、光電子増信管142に
よりその光量を電気信号値に変換される。この電気信号
値は、増幅器143で増幅率A0で増幅される。この増幅さ
れた電気信号値は、エッチング開始から直ちに処理装置
144へは入力されず、エッチング開始後、一定時間経過
してから入力され始める。この場合、処理装置144に入
力される電気信号値の平均化処理は、例えば、２〜３回
のデータの平均化で実施される。尚、この場合の電気信
号値のサンプリング間隔は、例えば、10m秒である。ま
た、増幅器143としては、ノイズに対して強いものが使
用され、更に、電気信号値を平滑化する手段としては、
時定数が、例えば、1m秒以下のものが使用される。処理
装置144では、入力された電気信号値とエッチング時間
との函数が微分演算、例えば、一次微分される。エッチ
ング開始後、しばらくの間は一次微分値の絶対値はほぼ
零である。その後、時間t0から一次微分値の絶対値は、
増加し始め、時間t0と時間t1との間の時間から一次微分
値の絶対値は、減少し始める。つまり、時間t0と時間t1
との間で一次微分値の絶対値にピークが生じる。このピ
ークは、一次微分値の絶対値の減少を処理装置144で検
知することで検出される。時間t1に向うにつれて一次微
分値の絶対値は減少し続け、時間t1からほぼ零になる。
処理装置144には、予め値ε0が入力されて設定されてい
る。ピークを過ぎて減少し続ける一次微分値の絶対値が
値ε0より小さくなったことを処理装置144で検出するこ
とで発光段差現象が検知される。発光段差現象の検知に
より処理装置144からは、検知信号であるタイミング信
号がエッチング制御装置120へ出力される。エッチング
制御装置120では、タイミング信号の入力を受け、受光
段差現象検知以降のエッチング条件の変更の要否が判定
される。例えば、変更否と判定された場合には、このま
まエッチングが続行される。例えば、変更要と判定され
た場合、エッチング制御装置120から出力されるガス流
量信号、エッチング圧力信号、電源出力信号の設定が変
更されエッチング条件は新たな条件に変更される（バイ
アス電源装置が設けられている場合には、エッチング制
御装置120からは、更に、バイアス制御信号の設定が変
更されて出力されるようにしても良い）。また、例え
ば、発光段差現象検知以降の電気信号値の変化量を大き
くしてエッチング終点をより明瞭に判定するために、処
理装置144から増幅器143へ出力される増幅率信号の再設
定が実施される。つまり、発光段差現象発生直後の電気
信号値をV1、増幅器143の最大出力をVmaxとすると、新
たに設定される増幅率A1は、A1＜Vmax/V1の条件を満足
し、かつ、できる限り大きな値とする。時間t2から一次
微分値の絶対値は、再び増加し始めピークを生じた後に
再び減少する。このような一次微分値の絶対値を処理装
置144に予め設定されたエッチング終点判定のための基
準値ε1との比較演算が処理装置144で実施され、例え
ば、一次微分値の絶対値が基準値ε1を相次いで２回満
足した時点でエッチング終点と処理装置144で判定され
る。エッチング終点が判定された時点で、処理装置144
からはエッチング終了信号がエッチング制御装置120へ
出力される。エッチング制御装置120では、エッチング
終了信号を受け、新たにガス流量信号、圧力信号、電源
出力信号が出力される。ガス流量制御装置90へのガス流
量信号の入力によりエッチングガス源70からの空間160
へのエッチングガスの供給が停止される。電源装置60へ
の電源出力信号の入力により電源装置60からマグネトロ
ン40、電磁石50,51への電力の供給が停止される。これ
により、マイクロ波の発振つまりマイクロ波電界と磁界
の生成が停止される。このようにしてガスプラズマの生
成が停止されて試料150プラズマエッチングは停止され
る。また、バルブ110への圧力信号の入力により、バル
ブ110の排気抵抗は変更されて空間160は、所定圧力に減
圧調節される。プラズマエッチングが終了した試料150
は、試料受渡手段により試料台130から搬送手段に渡さ
れ、該搬送手段により真空容器10外へ搬出される。以上
のような操作を繰り返し実施することで、この場合、試
料150は、１個毎プラズマエッチングされる。
上記装置を用いてPoly−Si単層膜のプラズマエッチン
グを実施した。この場合のラインアンドスペースは１μ
ｍ、これが占める割合は、全面積の80％である。また、
プラズマエッチング条件としては、マイクロ波パワー:5
00W、磁場の強さ：放電管中心で900ガウス、エッチング
ガス：SF6、エッチング流量:7SCCM、エッチング圧力:10
mTorrを用い、発光段差現象検知以降のプラズマエッチ
ング条件は変更していない。また、Poly−Si単層膜のSF
6ガスプラズマエッチング時に発生する発光としては、
反応生成物であるSiFの発光を選択しモニターしてい
る。また、第１図の処理装置144に入力される電気信号
値の平均化処理は、３回のデータの平均化で実施し、電
気信号値のサンプリング間隔を10m秒としている。更
に、増幅器143としては、ノイズに対して強いものを使
用し、電気信号値を平滑化する手段としては時定数が1m
秒のものを使用している。
グを実施した。この場合のラインアンドスペースは１μ
ｍ、これが占める割合は、全面積の80％である。また、
プラズマエッチング条件としては、マイクロ波パワー:5
00W、磁場の強さ：放電管中心で900ガウス、エッチング
ガス：SF6、エッチング流量:7SCCM、エッチング圧力:10
mTorrを用い、発光段差現象検知以降のプラズマエッチ
ング条件は変更していない。また、Poly−Si単層膜のSF
6ガスプラズマエッチング時に発生する発光としては、
反応生成物であるSiFの発光を選択しモニターしてい
る。また、第１図の処理装置144に入力される電気信号
値の平均化処理は、３回のデータの平均化で実施し、電
気信号値のサンプリング間隔を10m秒としている。更
に、増幅器143としては、ノイズに対して強いものを使
用し、電気信号値を平滑化する手段としては時定数が1m
秒のものを使用している。
第４図（ａ）で、第１図のフィルター141で分光され
光電子増幅管142で変換された電気信号値υはPoly−Si
単層膜のSF6ガスプラズマエッチング開始時taより増加
し始め、その後、略一定値に達する。その後、時間tbで
電気信号値は減少し始め時間tcと時間tdとの間で一旦、
略一定値となった後に時間tdから再び減少し始め、この
傾向を持続してエッチング終了に至る。この場合、時間
tcではPoly−Si単層膜のパターン密度が疎な部分でのエ
ッチングはほぼ完了しているが、しかし、パターン密度
が密な部分ではエッチング残りがある。時間td以降で
は、パターン密度が密な部分のエッチング残りのエッチ
ングが進行してエッチング終了に至る。
光電子増幅管142で変換された電気信号値υはPoly−Si
単層膜のSF6ガスプラズマエッチング開始時taより増加
し始め、その後、略一定値に達する。その後、時間tbで
電気信号値は減少し始め時間tcと時間tdとの間で一旦、
略一定値となった後に時間tdから再び減少し始め、この
傾向を持続してエッチング終了に至る。この場合、時間
tcではPoly−Si単層膜のパターン密度が疎な部分でのエ
ッチングはほぼ完了しているが、しかし、パターン密度
が密な部分ではエッチング残りがある。時間td以降で
は、パターン密度が密な部分のエッチング残りのエッチ
ングが進行してエッチング終了に至る。
第４図（ｂ）で、第１図のフィルター141で分光され
光電子増幅管142で変換され、そして、増幅器143で増幅
（増幅率A0）された電気信号値Ｖは、Poly−Si単層膜の
SF6ガスプラズマエッチング開始時taより増加し始め、
その後、略一定値に達する。その後、時間tbで電気信号
値は減少し始め時間tcで一旦、略一定値に移行する。こ
の場合、一次微分値の絶対値が値ε0より小さくなった
ことを処理装置144で検出することで発光段差現象が検
知された時間teにおいて、増幅器143の増幅率は増幅率A
0から増幅率A1に処理装置144により設定変更される。増
幅器143の増幅率の変更により時間te以降の電気信号は
大きくなる。この電気信号値は、時間tdまで一旦、略一
定値で推移し、時間tdより減少し始める。この減少途中
において一次微分値の絶対値のピークが検知され、その
後、一次微分値の絶対値が予め設定された基準値ε1に
達し、これによりエッチング終点が判定された。
光電子増幅管142で変換され、そして、増幅器143で増幅
（増幅率A0）された電気信号値Ｖは、Poly−Si単層膜の
SF6ガスプラズマエッチング開始時taより増加し始め、
その後、略一定値に達する。その後、時間tbで電気信号
値は減少し始め時間tcで一旦、略一定値に移行する。こ
の場合、一次微分値の絶対値が値ε0より小さくなった
ことを処理装置144で検出することで発光段差現象が検
知された時間teにおいて、増幅器143の増幅率は増幅率A
0から増幅率A1に処理装置144により設定変更される。増
幅器143の増幅率の変更により時間te以降の電気信号は
大きくなる。この電気信号値は、時間tdまで一旦、略一
定値で推移し、時間tdより減少し始める。この減少途中
において一次微分値の絶対値のピークが検知され、その
後、一次微分値の絶対値が予め設定された基準値ε1に
達し、これによりエッチング終点が判定された。
以上、本実施例によれば、次のような効果が得られ
る。
る。
（１）発光段差現象を考慮しエッチング残り部分を除い
た他の部分のプラズマエッチングの終点とエッチング残
り部分のプラズマエッチングの終点との区別化を行うこ
とができるので、発光段差現象を生じる試料のプラズマ
エッチングの再現性を向上でき該試料のプラズマエッチ
ングの終点判定の自由度を拡大できる。
た他の部分のプラズマエッチングの終点とエッチング残
り部分のプラズマエッチングの終点との区別化を行うこ
とができるので、発光段差現象を生じる試料のプラズマ
エッチングの再現性を向上でき該試料のプラズマエッチ
ングの終点判定の自由度を拡大できる。
（２）エッチング残り部分を除いた他の部分のプラズマ
エッチングの終点を検知した時点で、エッチング残り部
分のプラズマエッチング条件の変更可否を判定できるの
で、エッチング残り部分のプラズマエッチングを最適な
条件にて実施することができる。
エッチングの終点を検知した時点で、エッチング残り部
分のプラズマエッチング条件の変更可否を判定できるの
で、エッチング残り部分のプラズマエッチングを最適な
条件にて実施することができる。
（３）エッチング残り部分を除いた他の部分のプラズマ
エッチングの終点を検知した時点で、増幅器の増幅率を
変更できるので、例えば、エッチング残り部分のプラズ
マエッチング時の発光の光量が小さい場合は、増幅率を
大きく変更することで一次微分値の絶対値の変化を明瞭
化できエッチング残り部分のエッチング終点を再現性良
明確に判定することができる。
エッチングの終点を検知した時点で、増幅器の増幅率を
変更できるので、例えば、エッチング残り部分のプラズ
マエッチング時の発光の光量が小さい場合は、増幅率を
大きく変更することで一次微分値の絶対値の変化を明瞭
化できエッチング残り部分のエッチング終点を再現性良
明確に判定することができる。
（４）発光段差現象を考慮しエッチング残り部分を除い
た他の部分のプラズマエッチングの終点とエッチング残
り部分のプラズマエッチングの終点との区別化を行うこ
とができるので、他の部分のプラズマエッチングの終点
を判定した後に、試料を他のプラズマエッチング装置に
移し替え、この装置でエッチング残り部分をプラズマエ
ッチングすることができる。
た他の部分のプラズマエッチングの終点とエッチング残
り部分のプラズマエッチングの終点との区別化を行うこ
とができるので、他の部分のプラズマエッチングの終点
を判定した後に、試料を他のプラズマエッチング装置に
移し替え、この装置でエッチング残り部分をプラズマエ
ッチングすることができる。
（５）発光段差現象を考慮しエッチング残り部分を除い
た他の部分のプラズマエッチングの終点とエッチング残
り部分のプラズマエッチングの終点の区別化に伴いエッ
チング残り部分のプラズマエッチング条件の変更可否の
判定や増幅器の増幅率の変更を行うことができるので、
パターン密度が疎、密である試料や高段差部を有する試
料のプラズマエッチングを良好に精度良く実施すること
ができる。
た他の部分のプラズマエッチングの終点とエッチング残
り部分のプラズマエッチングの終点の区別化に伴いエッ
チング残り部分のプラズマエッチング条件の変更可否の
判定や増幅器の増幅率の変更を行うことができるので、
パターン密度が疎、密である試料や高段差部を有する試
料のプラズマエッチングを良好に精度良く実施すること
ができる。
（６）発光段差現象の検知により、プラズマエッチング
条件をエッチング途中で変更するためのタイミングをエ
ッチング進行状況から直接検知できるので、エッチング
工程における歩留りを向上できる。
条件をエッチング途中で変更するためのタイミングをエ
ッチング進行状況から直接検知できるので、エッチング
工程における歩留りを向上できる。
以上の実施例では、プラズマ化手段として有磁場マイ
クロ波プラズマを発生させる手段を用いたエッチング装
置を取り挙げて説明したが、この他に、プラズマ化手段
として無磁場マイクロ波プラズマを発生させる手段や交
流放電によりエッチングガスをプラズマ化する手段を用
いたエッチング装置に適用しても格別の問題は生ぜず、
上記実施例での作用、効果を同様に奏することができ
る。
クロ波プラズマを発生させる手段を用いたエッチング装
置を取り挙げて説明したが、この他に、プラズマ化手段
として無磁場マイクロ波プラズマを発生させる手段や交
流放電によりエッチングガスをプラズマ化する手段を用
いたエッチング装置に適用しても格別の問題は生ぜず、
上記実施例での作用、効果を同様に奏することができ
る。
また、以上の実施例では、発光として、試料のプラズ
マエッチング時に生じる反応生成物の発光を選択してい
るが、その他に、試料のプラズマエッチング時のエッチ
ングガスの発光を選択しても良い。
マエッチング時に生じる反応生成物の発光を選択してい
るが、その他に、試料のプラズマエッチング時のエッチ
ングガスの発光を選択しても良い。
本発明によれば、発光段差現象を考慮しエッチング残
り部分を除いた他の部分のプラズマエッチングの終点と
エッチング残り部分のプラズマエッチングの終点との区
別化を行うことができるので、発光段差現象を生じる試
料のプラズマエッチングの再現性を向上でき該試料のプ
ラズマエッチングの終点判定の自由度を拡大できるとい
う効果がある。
り部分を除いた他の部分のプラズマエッチングの終点と
エッチング残り部分のプラズマエッチングの終点との区
別化を行うことができるので、発光段差現象を生じる試
料のプラズマエッチングの再現性を向上でき該試料のプ
ラズマエッチングの終点判定の自由度を拡大できるとい
う効果がある。
第１図は、本発明の一実施例のエッチング終点判定装置
を適用したエッチング装置の構成図、第２図は、パター
ン密度が疎、密な場合の発光強度とエッチング時間との
関係模式図、第３図は、第１図の装置を用いたエッチン
グ終点判定の手順図、第４図（ａ）は、パターン密度が
疎、密なPoly−Si単層膜での増幅前の電気信号値υとエ
ッチング時間との関係模式図、第４図（ｂ）は、同じく
増幅後の電気信号値Ｖとエッチング時間との関係模式図
である。 10……真空容器、20……放電管、30,31……導波管、40
……マグネトロン、50,51……電磁石、60……電源装
置、70……エッチングガス源、80……導管、90……ガス
流量制御装置、100……排気管、110……バルブ、120…
…エッチング制御装置、130……試料台、140……窓、14
1……フィルター、142……光電子増信管、143……増幅
器、144……処理装置、150……試料
を適用したエッチング装置の構成図、第２図は、パター
ン密度が疎、密な場合の発光強度とエッチング時間との
関係模式図、第３図は、第１図の装置を用いたエッチン
グ終点判定の手順図、第４図（ａ）は、パターン密度が
疎、密なPoly−Si単層膜での増幅前の電気信号値υとエ
ッチング時間との関係模式図、第４図（ｂ）は、同じく
増幅後の電気信号値Ｖとエッチング時間との関係模式図
である。 10……真空容器、20……放電管、30,31……導波管、40
……マグネトロン、50,51……電磁石、60……電源装
置、70……エッチングガス源、80……導管、90……ガス
流量制御装置、100……排気管、110……バルブ、120…
…エッチング制御装置、130……試料台、140……窓、14
1……フィルター、142……光電子増信管、143……増幅
器、144……処理装置、150……試料
Claims (8)
- 【請求項１】試料のプラズマエッチング時の発光光量の
時間に対する変化を検知して、エッチングの終了を判定
するエッチング終点判定方法において、エッチング開始
から所定の時間経過後の前記発光光量の時間の経過に伴
って減少もしくは増加したことを検知する第１の工程
と、前記光量が減少もしくは増加した後に一旦略一定と
なったことを検知する第２の工程と、前記光量が一旦略
一定となった後に再び減少もしくは増加したことを検知
する第３の工程とを有することを特徴とするエッチング
終点判定方法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記試料
が疎密のパターン密度の被エッチング部を有しているエ
ッチング終点判定方法。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、前記試料
が高段差部側壁の被エッチング部を有しているエッチン
グ終点判定方法。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項において、前記発光
光量の変化を該発光光量の電気信号の時間微分によって
検知するエッチング終点判定方法。 - 【請求項５】試料のプラズマエッチング時の発光光量の
時間に対する変化を検知して、エッチングの終了を判定
するエッチング終点判定装置において、エッチング開始
から所定の時間経過後の前記発光光量の１回目の光量変
化を検知する第１の検知手段と、前記１回目の光量変化
が終わったことを検知する第２の検知手段と、前記第２
の検知手段による検知の後、前記発光光量の２回目の光
量変化を検知する第３の検知手段とを具備したことを特
徴とするエッチング終点判定装置。 - 【請求項６】特許請求の範囲第５項において、前記プラ
ズマエッチングされる試料が疎密のパターン密度の被エ
ッチング部を有した試料であるエッチング終点判定装
置。 - 【請求項７】特許請求の範囲第５項において、前記プラ
ズマエッチングされる試料が高段差部側壁の被エッチン
グ部を有した試料であるエッチング終点判定装置。 - 【請求項８】特許請求の範囲第５項において、前記光量
変化を検知する手段が発光光量の変化を該発光光量の電
気信号の時間微分によって検知する検知手段であるエッ
チング終点判定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62176976A JP2564312B2 (ja) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | エッチング終点判定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62176976A JP2564312B2 (ja) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | エッチング終点判定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6421927A JPS6421927A (en) | 1989-01-25 |
| JP2564312B2 true JP2564312B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=16023000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62176976A Expired - Lifetime JP2564312B2 (ja) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | エッチング終点判定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2564312B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5738756A (en) * | 1995-06-30 | 1998-04-14 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for detecting optimal endpoints in plasma etch processes |
| JP2003243368A (ja) * | 2002-02-14 | 2003-08-29 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| KR100472030B1 (ko) * | 2002-05-15 | 2005-03-08 | 동부아남반도체 주식회사 | 플라즈마 발광 강도 측정을 이용한 반도체 소자의제조방법 및 이 방법을 이용한 플라즈마 처리 장치 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5759332A (en) * | 1980-09-27 | 1982-04-09 | Fujitsu Ltd | Method for detecting finishing time of dry etching reaction |
| JPS5819478A (ja) * | 1981-07-29 | 1983-02-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | エツチング量の制御方法 |
| US4493745A (en) * | 1984-01-31 | 1985-01-15 | International Business Machines Corporation | Optical emission spectroscopy end point detection in plasma etching |
| NL8601694A (nl) * | 1985-06-28 | 1987-01-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Werkwijze voor het vervaardigen van halfgeleider inrichtingen. |
| JPH0770516B2 (ja) * | 1986-01-08 | 1995-07-31 | 株式会社日立製作所 | エツチング終点判定方法 |
-
1987
- 1987-07-17 JP JP62176976A patent/JP2564312B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6421927A (en) | 1989-01-25 |
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