JP3159106B2 - エッチング終点検出装置および検出方法 - Google Patents
エッチング終点検出装置および検出方法Info
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- JP3159106B2 JP3159106B2 JP06072597A JP6072597A JP3159106B2 JP 3159106 B2 JP3159106 B2 JP 3159106B2 JP 06072597 A JP06072597 A JP 06072597A JP 6072597 A JP6072597 A JP 6072597A JP 3159106 B2 JP3159106 B2 JP 3159106B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置等の製造
において用いられるエッチング処理工程での、エッチン
グ終点を検出するための装置および方法に関する。
において用いられるエッチング処理工程での、エッチン
グ終点を検出するための装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造工程では、プラズマ等
を用いたエッチング処理が行われるが、微細かつ高集積
の半導体装置を歩留りよく製造するためには、このエッ
チング処理の終点を正確に検出することが要求される。
このエッチング終点検出の技術として、従来からレーザ
散乱光の強度変化を用いた技術が提案されている。例え
ば、特公平１−５７４９４号公報では、被エッチング面
の結晶粒に起因するレーザ光の乱反射を利用しており、
被エッチング面に投射したレーザ光の反射による散乱光
の強度が、被エッチング物質の違い、及び被エッチング
面の状態によって変わる事を利用している。例えば、シ
リコン基板の熱酸化膜、即ちＳｉＯ2 膜上の多結晶シリ
コンをエッチングする場合には、多結晶シリコンは粒状
のシリコンが堆積された構造をしているため、下層にあ
る緻密な組成のＳｉＯ2 膜に対して散乱強度が著しく大
きいものとなっている。したがって、多結晶シリコンの
エッチングが完了してＳｉＯ2 膜の表面が露出される
と、散乱光強度は急激に低下しエッチングの終点を明確
に検出することが可能となる。
を用いたエッチング処理が行われるが、微細かつ高集積
の半導体装置を歩留りよく製造するためには、このエッ
チング処理の終点を正確に検出することが要求される。
このエッチング終点検出の技術として、従来からレーザ
散乱光の強度変化を用いた技術が提案されている。例え
ば、特公平１−５７４９４号公報では、被エッチング面
の結晶粒に起因するレーザ光の乱反射を利用しており、
被エッチング面に投射したレーザ光の反射による散乱光
の強度が、被エッチング物質の違い、及び被エッチング
面の状態によって変わる事を利用している。例えば、シ
リコン基板の熱酸化膜、即ちＳｉＯ2 膜上の多結晶シリ
コンをエッチングする場合には、多結晶シリコンは粒状
のシリコンが堆積された構造をしているため、下層にあ
る緻密な組成のＳｉＯ2 膜に対して散乱強度が著しく大
きいものとなっている。したがって、多結晶シリコンの
エッチングが完了してＳｉＯ2 膜の表面が露出される
と、散乱光強度は急激に低下しエッチングの終点を明確
に検出することが可能となる。
【０００３】このようなエッチング終点検出方法を実際
にプラズマエッチング装置に適用する検出装置として、
例えば、図５に示す構成が考えられる。この構成は特開
昭６１−１７４７２４号公報に記載されているものであ
る。この検出装置はレーザ発振装置１０１、光分岐装置
１０２，全反射板１０３、半反射体（ハーフミラー）１
０４，１０５、検出器１０６，１０７より構成されてい
る。この検出装置は上部電極１１２、下部電極１１３、
高周波電源１０４を有する反応容器１１１に対して設け
られており、下部電極１１３上に載置された被処理基板
Ｗのエッチング面に向けてレーザ光を照射し、かつその
散乱光を検出するように構成される。すなわち、レーザ
発振装置１０１より放出されたレーザ光は光分岐装置１
０２で分岐され、ここで反射されたレーザ光は被処理基
板Ｗのエッチング面に投射される。また、光分岐装置１
０２を透過されたレーザ光は全反射体１０３で反射され
た後、被処理基板Ｗのエッチング面に投射される。そし
て、被処理基板Ｗで散乱されたレーザ光はそれぞれ半反
射体１０４，１０５で反射され、それぞれ検出器１０
７，１０８で検出される。なお、この検出装置は、プラ
ズマエッチング装置では、被処理基板Ｗの中心部と周辺
部とでエッチングの進行に差が生じることに鑑み、被処
理基板Ｗの複数の箇所でのエッチング状態を検出するた
めに複数のレーザ光を被処理基板Ｗに投射する構成がと
られているものである。
にプラズマエッチング装置に適用する検出装置として、
例えば、図５に示す構成が考えられる。この構成は特開
昭６１−１７４７２４号公報に記載されているものであ
る。この検出装置はレーザ発振装置１０１、光分岐装置
１０２，全反射板１０３、半反射体（ハーフミラー）１
０４，１０５、検出器１０６，１０７より構成されてい
る。この検出装置は上部電極１１２、下部電極１１３、
高周波電源１０４を有する反応容器１１１に対して設け
られており、下部電極１１３上に載置された被処理基板
Ｗのエッチング面に向けてレーザ光を照射し、かつその
散乱光を検出するように構成される。すなわち、レーザ
発振装置１０１より放出されたレーザ光は光分岐装置１
０２で分岐され、ここで反射されたレーザ光は被処理基
板Ｗのエッチング面に投射される。また、光分岐装置１
０２を透過されたレーザ光は全反射体１０３で反射され
た後、被処理基板Ｗのエッチング面に投射される。そし
て、被処理基板Ｗで散乱されたレーザ光はそれぞれ半反
射体１０４，１０５で反射され、それぞれ検出器１０
７，１０８で検出される。なお、この検出装置は、プラ
ズマエッチング装置では、被処理基板Ｗの中心部と周辺
部とでエッチングの進行に差が生じることに鑑み、被処
理基板Ｗの複数の箇所でのエッチング状態を検出するた
めに複数のレーザ光を被処理基板Ｗに投射する構成がと
られているものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のエッ
チング終点の検出方法および検出装置では、被処理基板
Ｗのエッチング面の複数箇所での終点検出を行うため
に、レーザ発振装置１０１からのレーザ光を光分岐装置
１０２や全反射体１０３によって分岐させ、かつ散乱光
を半反射体１０４，１０５によって反射させて検出器１
０７，１０８での検出を行っているため、検出箇所が増
大された場合には、これに伴って各光学要素の数が増大
され、装置の構成が複雑かつ大型化することになる。ま
た、この光学装置は反応容器１１１の外部に配設されて
いるため、反応容器１１１内、すなわちプラズマ中での
レーザ光の光路長が長くなり、レーザ光がプラズマによ
っても散乱されることになり、レーザ光強度の減衰が発
生しＳ／Ｎ比の低下が発生し、被処理基板での散乱を正
確に検出することができなくなる。図６は、Ｓ／Ｎ比の
レーザ光路長依存性であり、光路長の増大に伴いＳ／Ｎ
比が悪化している事が判る。このＳ／Ｎ仕を向上させる
ためには、例えばレーザ光照射部及び散乱光取り入れ部
を被測定部に近接配置して光路長を短くする事が考えら
れるが、前記した終点検出装置では、レーザ光を反応容
器の外部から照射し、かつ散乱光を検出しているため、
その短縮には限界がある。この場合、プラズマエッチン
グ装置の上部電極と下部電極との間隔を短くすることで
光路長を短縮する上で有効であるが、このような設計変
更ではプラズマ状態に影響してエッチング特性に好まし
くない影響を与えることになる。
チング終点の検出方法および検出装置では、被処理基板
Ｗのエッチング面の複数箇所での終点検出を行うため
に、レーザ発振装置１０１からのレーザ光を光分岐装置
１０２や全反射体１０３によって分岐させ、かつ散乱光
を半反射体１０４，１０５によって反射させて検出器１
０７，１０８での検出を行っているため、検出箇所が増
大された場合には、これに伴って各光学要素の数が増大
され、装置の構成が複雑かつ大型化することになる。ま
た、この光学装置は反応容器１１１の外部に配設されて
いるため、反応容器１１１内、すなわちプラズマ中での
レーザ光の光路長が長くなり、レーザ光がプラズマによ
っても散乱されることになり、レーザ光強度の減衰が発
生しＳ／Ｎ比の低下が発生し、被処理基板での散乱を正
確に検出することができなくなる。図６は、Ｓ／Ｎ比の
レーザ光路長依存性であり、光路長の増大に伴いＳ／Ｎ
比が悪化している事が判る。このＳ／Ｎ仕を向上させる
ためには、例えばレーザ光照射部及び散乱光取り入れ部
を被測定部に近接配置して光路長を短くする事が考えら
れるが、前記した終点検出装置では、レーザ光を反応容
器の外部から照射し、かつ散乱光を検出しているため、
その短縮には限界がある。この場合、プラズマエッチン
グ装置の上部電極と下部電極との間隔を短くすることで
光路長を短縮する上で有効であるが、このような設計変
更ではプラズマ状態に影響してエッチング特性に好まし
くない影響を与えることになる。
【０００５】本発明の目的は、構成の簡易化を図るとと
もに、Ｓ／Ｎ比を向上することが可能なエッチング終点
検出装置および検出方法を提供することにある。
もに、Ｓ／Ｎ比を向上することが可能なエッチング終点
検出装置および検出方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のエッチング終点
検出装置は、反応容器内に上部電極と下部電極が配設さ
れ、前記両電極間でプラズマを発生して前記一方の電極
に載置された被処理基板に対してエッチング処理を行う
エッチング装置に適用され、レーザ発振器と、このレー
ザ発振器で発生されたレーザ光を反応容器内でエッチン
グ処理される被処理基板のエッチング面にまで導くよう
に延設された照射用光ファイバと、前記被処理基板のエ
ッチング面で散乱された前記レーザ光を前記反応容器外
にまで導くように延設された受光用光ファイバと、前記
受光用光ファイバで導出された前記レーザ光の光強度を
検出する散乱光検出器とを備え、前記照射用光ファイバ
と受光用光ファイバはそれぞれ前記上部電極と下部電極
の間の空間にまで延長してそれぞれの先端を前記被処理
基板の表面近傍に配置している。これにより、反応容器
内での光路長を短くでき、光ファイバがプラズマによっ
て劣化されることが抑制され、Ｓ／Ｎ比が改善される。
また、この場合、複数の異なる波長のレーザ光を発生す
るレーザ発振器と、このレーザ発振器で発生された各異
なる波長のレーザ光を反応容器内でエッチング処理され
る被処理基板のエッチング面の各異なる箇所にまでそれ
ぞれ導くように延設された複数本の照射用光ファイバ
と、前記被処理基板のエッチング面でそれぞれ散乱され
た各異なる波長のレーザ光を前記反応容器外にまで導く
ように延設された複数本の受光用光ファイバと、前記各
受光用光ファイバで導出された前記各レーザ光の光強度
をそれぞれ検出する散乱光検出器とを備えることで、複
数箇所のエッチング終点を同時に検出することが可能と
なる。
検出装置は、反応容器内に上部電極と下部電極が配設さ
れ、前記両電極間でプラズマを発生して前記一方の電極
に載置された被処理基板に対してエッチング処理を行う
エッチング装置に適用され、レーザ発振器と、このレー
ザ発振器で発生されたレーザ光を反応容器内でエッチン
グ処理される被処理基板のエッチング面にまで導くよう
に延設された照射用光ファイバと、前記被処理基板のエ
ッチング面で散乱された前記レーザ光を前記反応容器外
にまで導くように延設された受光用光ファイバと、前記
受光用光ファイバで導出された前記レーザ光の光強度を
検出する散乱光検出器とを備え、前記照射用光ファイバ
と受光用光ファイバはそれぞれ前記上部電極と下部電極
の間の空間にまで延長してそれぞれの先端を前記被処理
基板の表面近傍に配置している。これにより、反応容器
内での光路長を短くでき、光ファイバがプラズマによっ
て劣化されることが抑制され、Ｓ／Ｎ比が改善される。
また、この場合、複数の異なる波長のレーザ光を発生す
るレーザ発振器と、このレーザ発振器で発生された各異
なる波長のレーザ光を反応容器内でエッチング処理され
る被処理基板のエッチング面の各異なる箇所にまでそれ
ぞれ導くように延設された複数本の照射用光ファイバ
と、前記被処理基板のエッチング面でそれぞれ散乱され
た各異なる波長のレーザ光を前記反応容器外にまで導く
ように延設された複数本の受光用光ファイバと、前記各
受光用光ファイバで導出された前記各レーザ光の光強度
をそれぞれ検出する散乱光検出器とを備えることで、複
数箇所のエッチング終点を同時に検出することが可能と
なる。
【０００７】また、本発明のエッチング終点検出方法
は、エッチング処理される被処理基板のエッチング面に
レーザ光を照射し、前記エッチング面での反射による散
乱光の強度変化を検出する事によりエッチングの終点を
検出するエッチング終点検出方法において、複数の異な
る波長のレーザ光を前記被処理基板のエッチング面の異
なる箇所に照射し、かつ各波長のレーザ光の散乱光の強
度変化を個々に検出することを特徴としている。これに
より、比処理基板の複数箇所でのエッチング終点を高精
度に検出することが可能となる。
は、エッチング処理される被処理基板のエッチング面に
レーザ光を照射し、前記エッチング面での反射による散
乱光の強度変化を検出する事によりエッチングの終点を
検出するエッチング終点検出方法において、複数の異な
る波長のレーザ光を前記被処理基板のエッチング面の異
なる箇所に照射し、かつ各波長のレーザ光の散乱光の強
度変化を個々に検出することを特徴としている。これに
より、比処理基板の複数箇所でのエッチング終点を高精
度に検出することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態を示
す模式的な構成図である。エッチング処理装置として、
平行平板型プラズマエッチング装置が用いられており、
反応容器１１内に上部電極１２と下部電極１３が対向配
置され、両電極１２，１３間に高周波電源１４が接続さ
れている。そして、前記下部電極１３上にシリコン基板
等の被処理基板Ｗが載置され、かつ反応容器１１内には
図外のガス供給源からのガスが導入され、このガス雰囲
気状態において上下の電極１２，１３間に高周波電力を
印加することでプラズマによる被処理基板Ｗのエッチン
グが行われる。そして、前記反応容器１１に隣接する位
置にレーザ発振器２１と散乱光検出器２２とが一体化さ
れた状態で配置される。前記レーザ発振器２１には照射
用光ファイバ２３が接続され、前記検出散乱光検出器２
２には受光用光ファイバ２４が接続される。なお、この
受光用光ファイバ２４には、エッチング終点の検出に用
いるレーザ光に対応する波長光を透過し、プラズマ光を
遮光するためのフィルタ２５が介挿されている。そし
て、これら照射用光ファイバ２３と受光用光ファイバ２
４の各先端部は、前記反応容器１１の内部にまで延長さ
れ、前記被処理基板Ｗの表面の近傍位置に配置されてい
る。
参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態を示
す模式的な構成図である。エッチング処理装置として、
平行平板型プラズマエッチング装置が用いられており、
反応容器１１内に上部電極１２と下部電極１３が対向配
置され、両電極１２，１３間に高周波電源１４が接続さ
れている。そして、前記下部電極１３上にシリコン基板
等の被処理基板Ｗが載置され、かつ反応容器１１内には
図外のガス供給源からのガスが導入され、このガス雰囲
気状態において上下の電極１２，１３間に高周波電力を
印加することでプラズマによる被処理基板Ｗのエッチン
グが行われる。そして、前記反応容器１１に隣接する位
置にレーザ発振器２１と散乱光検出器２２とが一体化さ
れた状態で配置される。前記レーザ発振器２１には照射
用光ファイバ２３が接続され、前記検出散乱光検出器２
２には受光用光ファイバ２４が接続される。なお、この
受光用光ファイバ２４には、エッチング終点の検出に用
いるレーザ光に対応する波長光を透過し、プラズマ光を
遮光するためのフィルタ２５が介挿されている。そし
て、これら照射用光ファイバ２３と受光用光ファイバ２
４の各先端部は、前記反応容器１１の内部にまで延長さ
れ、前記被処理基板Ｗの表面の近傍位置に配置されてい
る。
【０００９】この構成では、レーザ発振器２１において
発生されたレーザ光は照射用光ファイバ２３を通して反
応容器１１内にまで導かれ、その先端部から出射されて
被処理基板Ｗの表面に照射される。そして、この被処理
基板Ｗでの反射によって散乱されたレーザ光を受光用光
ファイバ２４の先端部に入射させ、この光ファイバ２４
を通し、かつフィルタ２５を通した上で散乱光検出器２
２において検出する。このとき、フィルタ２５によって
プラズマ光は遮断されるため、レーザ光の散乱光のみを
正確に検出することが可能である。このように、照射用
光ファイバ２３及び受光用光ファイバ２４の先端部は、
被処理基板Ｗの近傍に設置されているため、反応容器１
１内、すなわちプラズマ中におけるレーザ光の光路を極
力短くする事が可能となり、プラズマによるレーザ光の
散乱を極力防止し、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能と
なる。
発生されたレーザ光は照射用光ファイバ２３を通して反
応容器１１内にまで導かれ、その先端部から出射されて
被処理基板Ｗの表面に照射される。そして、この被処理
基板Ｗでの反射によって散乱されたレーザ光を受光用光
ファイバ２４の先端部に入射させ、この光ファイバ２４
を通し、かつフィルタ２５を通した上で散乱光検出器２
２において検出する。このとき、フィルタ２５によって
プラズマ光は遮断されるため、レーザ光の散乱光のみを
正確に検出することが可能である。このように、照射用
光ファイバ２３及び受光用光ファイバ２４の先端部は、
被処理基板Ｗの近傍に設置されているため、反応容器１
１内、すなわちプラズマ中におけるレーザ光の光路を極
力短くする事が可能となり、プラズマによるレーザ光の
散乱を極力防止し、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能と
なる。
【００１０】例えば、４８８０Åの発振波長を有するＡ
ｒ+ レーザを用いて実際に終点検出を行う場合には、反
応容器１１において被処理基板Ｗをプラズマエッチング
するときに、照射用光ファイバ２３よりＡｒ+ レーザ光
を被処理基板Ｗ上の被測定部へ照射する。レーザ光は被
処理基板Ｗにより散乱され、このレーザ散乱光は反応容
器１１内のプラズマ光と共に受光用光ファイバ２４によ
り反応容器外に尊出される。そして、この受光用光ファ
イバ２４によって導出された散乱光は、４８８０Åの波
長のみを透過するフィルタ２５によってレーザ光のみが
散乱光検出器２２に導入される。図２はこの方法で、被
処理基板ＷのＳｉＯ2 膜上の多結晶シリコンのエッチン
グ終点検出を行った際の散乱光強度を示す特性図であ
る。これから、多結晶シリコンのエッチング終了と同時
に、散乱光強度が急激に減衰し、高精度に終点検出を行
なことが可能であることが判る。
ｒ+ レーザを用いて実際に終点検出を行う場合には、反
応容器１１において被処理基板Ｗをプラズマエッチング
するときに、照射用光ファイバ２３よりＡｒ+ レーザ光
を被処理基板Ｗ上の被測定部へ照射する。レーザ光は被
処理基板Ｗにより散乱され、このレーザ散乱光は反応容
器１１内のプラズマ光と共に受光用光ファイバ２４によ
り反応容器外に尊出される。そして、この受光用光ファ
イバ２４によって導出された散乱光は、４８８０Åの波
長のみを透過するフィルタ２５によってレーザ光のみが
散乱光検出器２２に導入される。図２はこの方法で、被
処理基板ＷのＳｉＯ2 膜上の多結晶シリコンのエッチン
グ終点検出を行った際の散乱光強度を示す特性図であ
る。これから、多結晶シリコンのエッチング終了と同時
に、散乱光強度が急激に減衰し、高精度に終点検出を行
なことが可能であることが判る。
【００１１】図３は本発明の第２の実施形態を示す模式
的な構成図であり、図１と等価な部分には同一符号を付
してある。この実施形態では、複数の異なる波長のレー
ザ光発振が可能な多チャンネル型のレーザ発振器２１Ａ
と、これに対応して各レーザ光の受光が可能な多チャン
ネル型の散乱光検出器２２Ａとを備えており、これら多
チャンネル型レーザ発振器２１Ａと多チャンネル型散乱
光検出器２２Ａの各波長毎に、すなわちこの例では２チ
ャンネルであるため、照射用光ファイバ２３Ａ，２３Ｂ
と、受光用光ファイバ２４Ａ，２４Ｂをそれぞれ１本ず
つ組み合わせた上で接続し、各光ファイバ２３Ａ，２３
Ｂ，２４Ａ，２４Ｂの先端部を前記反応容器１１の内部
に配置したものである。また、各受光用光ファイバ２４
Ａ，２４Ｂには、該当する波長のレーザ光のみを透過さ
せるためのフィルタ２５Ａ，２５Ｂが介挿されている。
そして、前記各光ファイバの組のうち、一組２３Ａ，２
４Ａは被処理基板Ｗの中央領域にレーザ光を照射しかつ
これを受光し得るように配置し、他の光ファイバの組２
３Ｂ，２４Ｂは被処理基板Ｗの周辺領域にレーザ光を照
射しかつこれを受光し得るように配置を行っている。
的な構成図であり、図１と等価な部分には同一符号を付
してある。この実施形態では、複数の異なる波長のレー
ザ光発振が可能な多チャンネル型のレーザ発振器２１Ａ
と、これに対応して各レーザ光の受光が可能な多チャン
ネル型の散乱光検出器２２Ａとを備えており、これら多
チャンネル型レーザ発振器２１Ａと多チャンネル型散乱
光検出器２２Ａの各波長毎に、すなわちこの例では２チ
ャンネルであるため、照射用光ファイバ２３Ａ，２３Ｂ
と、受光用光ファイバ２４Ａ，２４Ｂをそれぞれ１本ず
つ組み合わせた上で接続し、各光ファイバ２３Ａ，２３
Ｂ，２４Ａ，２４Ｂの先端部を前記反応容器１１の内部
に配置したものである。また、各受光用光ファイバ２４
Ａ，２４Ｂには、該当する波長のレーザ光のみを透過さ
せるためのフィルタ２５Ａ，２５Ｂが介挿されている。
そして、前記各光ファイバの組のうち、一組２３Ａ，２
４Ａは被処理基板Ｗの中央領域にレーザ光を照射しかつ
これを受光し得るように配置し、他の光ファイバの組２
３Ｂ，２４Ｂは被処理基板Ｗの周辺領域にレーザ光を照
射しかつこれを受光し得るように配置を行っている。
【００１２】この構成では、多チャンネル型レーザ発振
器２１Ａからはそれぞれ異なる波長のレーザ光が発生さ
れ、それぞれは異なる照射用光ファイバ２３Ａ，２３Ｂ
を通して反応容器１１内にまで伝達され、各先端部から
被処理基板Ｗに照射される。そして、被処理基板Ｗで反
射されて散乱されたレーザ光は受光用光ファイバ２４
Ａ，２４Ｂにその先端部から導入され、光ファイバを伝
達されて反応容器１１の外にまで導出される。そして、
各光ファイバ２４Ａ，２４Ｂにおいては、フィルタ２５
Ａ，２５Ｂによって対応する波長のレーザ光のみが透過
され、他の波長のレーザ光は遮断され、当該レーザ光の
みが多チャンネル型の散乱光検出器２２Ａにおいて検出
される。このため、異なる複数の波長のレーザ光がそれ
ぞれ被処理基板Ｗに照射されて散乱されても、散乱光検
出器２２Ａでは、各波長のレーザ光の散乱光のみを個々
に検出することができ、他の波長のレーザ光の散乱を検
出することはない。これにより、被処理基板Ｗの中央部
ないし周辺部の複数箇所におけるレーザ光の散乱状態、
すなわちエッチング状態をそれぞれ独立にしかも同時に
検出することが可能となる。
器２１Ａからはそれぞれ異なる波長のレーザ光が発生さ
れ、それぞれは異なる照射用光ファイバ２３Ａ，２３Ｂ
を通して反応容器１１内にまで伝達され、各先端部から
被処理基板Ｗに照射される。そして、被処理基板Ｗで反
射されて散乱されたレーザ光は受光用光ファイバ２４
Ａ，２４Ｂにその先端部から導入され、光ファイバを伝
達されて反応容器１１の外にまで導出される。そして、
各光ファイバ２４Ａ，２４Ｂにおいては、フィルタ２５
Ａ，２５Ｂによって対応する波長のレーザ光のみが透過
され、他の波長のレーザ光は遮断され、当該レーザ光の
みが多チャンネル型の散乱光検出器２２Ａにおいて検出
される。このため、異なる複数の波長のレーザ光がそれ
ぞれ被処理基板Ｗに照射されて散乱されても、散乱光検
出器２２Ａでは、各波長のレーザ光の散乱光のみを個々
に検出することができ、他の波長のレーザ光の散乱を検
出することはない。これにより、被処理基板Ｗの中央部
ないし周辺部の複数箇所におけるレーザ光の散乱状態、
すなわちエッチング状態をそれぞれ独立にしかも同時に
検出することが可能となる。
【００１３】この実施形態においても、照射用光ファイ
バ２３Ａ，２３Ｂ及び受光用光ファイバ２４Ａ，２４Ｂ
の先端部を、反応容器１１内の被処理基板Ｗの近傍に設
置し、レーザ光の光路長を極力短くする事で、光路長に
伴うレーザ光の光強度の低下や、プラズマによるレーザ
光の散乱を抑制し、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能と
なる。また、前記したように、被処理基板Ｗの複数箇所
におけるエッチング状態を同時に、しかも互いに干渉す
ることなく検出することが可能となる。
バ２３Ａ，２３Ｂ及び受光用光ファイバ２４Ａ，２４Ｂ
の先端部を、反応容器１１内の被処理基板Ｗの近傍に設
置し、レーザ光の光路長を極力短くする事で、光路長に
伴うレーザ光の光強度の低下や、プラズマによるレーザ
光の散乱を抑制し、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能と
なる。また、前記したように、被処理基板Ｗの複数箇所
におけるエッチング状態を同時に、しかも互いに干渉す
ることなく検出することが可能となる。
【００１４】図４はこの方法で被処理基板としてのシリ
コン基板の表面のＳｉＯ2 膜上の多結晶シリコンのエッ
チング終点検出を行った例である。彼処理基板の中心部
と周辺部のそれぞれにおいて異なる波長レーザ光を照射
し、かつその散乱光を検出してその光強度を検出するこ
とでエッチング終点を検出した結果を示している。これ
から判るように、被処理基板の中心部と周辺部とで終点
検出時間が異なっており、エッチングレートに若干の差
が有る事が分かる。プラズマ処理装置は、この様に被処
理基板の中心部と周辺部とでエッチングレート差が生じ
易いため、被処理基板の多数の箇所でエッチング終点検
出を行う事で、より精度の高い終点検出が実現できる。
なお、この実施形態では被処理基板上の２箇所でのエッ
チング終点を検出する例を示しているが、多チャンネル
レーザ発振器の波長数を増やし、かつこれに対応して光
ファイバの設置本数を増やす事で、さらに多数の箇所で
のエッチング終点検出を可能とし、より精度の高いエッ
チング終点検出が可能となる。
コン基板の表面のＳｉＯ2 膜上の多結晶シリコンのエッ
チング終点検出を行った例である。彼処理基板の中心部
と周辺部のそれぞれにおいて異なる波長レーザ光を照射
し、かつその散乱光を検出してその光強度を検出するこ
とでエッチング終点を検出した結果を示している。これ
から判るように、被処理基板の中心部と周辺部とで終点
検出時間が異なっており、エッチングレートに若干の差
が有る事が分かる。プラズマ処理装置は、この様に被処
理基板の中心部と周辺部とでエッチングレート差が生じ
易いため、被処理基板の多数の箇所でエッチング終点検
出を行う事で、より精度の高い終点検出が実現できる。
なお、この実施形態では被処理基板上の２箇所でのエッ
チング終点を検出する例を示しているが、多チャンネル
レーザ発振器の波長数を増やし、かつこれに対応して光
ファイバの設置本数を増やす事で、さらに多数の箇所で
のエッチング終点検出を可能とし、より精度の高いエッ
チング終点検出が可能となる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、レーザ発
振器で発生されたレーザ光を反応容器内でエッチング処
理される被処理基板のエッチング面の近傍にまで照射用
光ファイバで導き、この被処理基板のエッチング面で散
乱されたレーザ光を当該エッチング面の近傍において受
光して受光用光ファイバにより反応容器外に導出し、し
かる上でこのレーザ光の光強度を散乱光検出器により検
出する構成とされているので、被処理基板に対する光路
長を短くでき、検出する散乱光におよぼすプラズマの影
響を緩和してＳ／Ｎ比の高いエッチング終点の検出が可
能となる。また、レーザ発振器から複数の異なる波長の
レーザ光を発生して被処理基板のエッチング面の各異な
る箇所に照射し、かつこれら異なる波長のレーザ光の光
強度をそれぞれ検出することにより、被処理基板のエッ
チング面の全体のエッチング終点を高精度に検出するこ
とが可能となる。
振器で発生されたレーザ光を反応容器内でエッチング処
理される被処理基板のエッチング面の近傍にまで照射用
光ファイバで導き、この被処理基板のエッチング面で散
乱されたレーザ光を当該エッチング面の近傍において受
光して受光用光ファイバにより反応容器外に導出し、し
かる上でこのレーザ光の光強度を散乱光検出器により検
出する構成とされているので、被処理基板に対する光路
長を短くでき、検出する散乱光におよぼすプラズマの影
響を緩和してＳ／Ｎ比の高いエッチング終点の検出が可
能となる。また、レーザ発振器から複数の異なる波長の
レーザ光を発生して被処理基板のエッチング面の各異な
る箇所に照射し、かつこれら異なる波長のレーザ光の光
強度をそれぞれ検出することにより、被処理基板のエッ
チング面の全体のエッチング終点を高精度に検出するこ
とが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施形態のエッチング終点挨出
装置を模式的に示す構成図である。
装置を模式的に示す構成図である。
【図２】第１の実施形態における散乱光強度とエッチン
グ終点の相関を示す図である。
グ終点の相関を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態のエッチング終点検出
装置を模式的に示す構成図である。
装置を模式的に示す構成図である。
【図４】第２の実施形態における散乱光強度とエッチン
グ終点の相関を示す図である。
グ終点の相関を示す図である。
【図５】従来のエッチング終点検出装置の一例を模式的
に示す構成図である。
に示す構成図である。
【図６】光路長とＳ／Ｎ比との関係を示す図である。
１１ 反応容器 １２ 上部電極 １３ 下部電極 １４ 高周波電源 ２１，２１Ａ レーザ発振器 ２２，２２Ａ 散乱光検出器 ２３，２３Ａ，２３Ｂ 照射用光ファイバ ２４，２４Ａ，２４Ｂ 受光用光ファイバ ２５，２５Ａ，２５Ｂ フィルタ Ｗ 被処理基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23F 4/00
Claims (5)
- 【請求項１】 反応容器内に上部電極と下部電極が配設
され、前記両電極間でプラズマを発生して前記一方の電
極に載置された被処理基板に対してエッチング処理を行
うエッチング装置に適用され、レーザ発振器と、このレ
ーザ発振器で発生されたレーザ光を反応容器内でエッチ
ング処理される被処理基板のエッチング面にまで導く照
射用光ファイバと、前記被処理基板のエッチング面で散
乱された前記レーザ光を前記反応容器外にまで導く受光
用光ファイバと、前記受光用光ファイバで導出された前
記レーザ光の光強度を検出する散乱光検出器とを備え、
前記照射用光ファイバと受光用光ファイバはそれぞれ前
記上部電極と下部電極の間の空間にまで延長してそれぞ
れの先端を前記被処理基板の表面近傍に配置しているこ
とを特徴とするエッチング終点検出装置。 - 【請求項２】 前記散乱光検出器の前段に、前記レーザ
光以外の光を遮断するフィルタを設けてなる請求項１記
載のエッチング終点検出装置。 - 【請求項３】 反応容器内に上部電極と下部電極が配設
され、前記両電極間でプラズマを発生して前記一方の電
極に載置された被処理基板に対してエッチング処理を行
うエッチング装置に適用され、複数の異なる波長のレー
ザ光を発生するレーザ発振器と、このレーザ発振器で発
生された各異なる波長のレーザ光を反応容器内でエッチ
ング処理される被処理基板のエッチング面の各異なる箇
所にまでそれぞれ導く複数本の照射用光ファイバと、前
記被処理基板のエッチング面でそれぞれ散乱された前記
各異なる波長のレーザ光を前記反応容器外にまで導く複
数本の受光用光ファイバと、前記各受光用光ファイバで
導出された前記各レーザ光の光強度をそれぞれ検出する
散乱光検出器とを備え、前記照射用光ファイバと受光用
光ファイバはそれぞれ前記上部電極と下部電極の間の空
間にまで延長してそれぞれの先端を前記被処理基板の表
面近傍に配置していることを特徴とするエッチング終点
検出装置。 - 【請求項４】 前記散乱光検出器の前段に、前記異なる
波長のレーザ光を導く各光ファイバに対応するレーザ光
以外の光を遮断するフィルタを設けてなる請求項３記載
のエッチング終点検出装置。 - 【請求項５】 請求項３又は請求項４に記載のエッチン
グ終点検出装置を用いてエッチングの終点を検出するエ
ッチング終点検出方法であって、複数の異なる波長のレ
ーザ光をエッチング処理される被処理基板のエッチング
面の各異なる箇所に照射し、かつ各波長のレーザ光の散
乱光の強度変化を個々に検出することを特徴とするエッ
チング終点検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06072597A JP3159106B2 (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | エッチング終点検出装置および検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06072597A JP3159106B2 (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | エッチング終点検出装置および検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10256237A JPH10256237A (ja) | 1998-09-25 |
| JP3159106B2 true JP3159106B2 (ja) | 2001-04-23 |
Family
ID=13150553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06072597A Expired - Fee Related JP3159106B2 (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | エッチング終点検出装置および検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3159106B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5559505B2 (ja) * | 2009-09-30 | 2014-07-23 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| KR102284470B1 (ko) * | 2015-05-13 | 2021-08-03 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치, 리프트 핀 정렬 상태 판단 방법 및 정전기력 인가 여부 판단 방법 |
| CN111653467B (zh) * | 2020-06-02 | 2021-05-14 | 西安交通大学 | 一种基于谐振器的刻蚀终点检测系统及方法 |
-
1997
- 1997-03-14 JP JP06072597A patent/JP3159106B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10256237A (ja) | 1998-09-25 |
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