JP3375338B2 - Endpoint detection technique using signal slope determination - Google Patents

Endpoint detection technique using signal slope determination

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JP3375338B2 JP50149994A JP50149994A JP3375338B2 JP 3375338 B2 JP3375338 B2 JP 3375338B2 JP 50149994 A JP50149994 A JP 50149994A JP 50149994 A JP50149994 A JP 50149994A JP 3375338 B2 JP3375338 B2 JP 3375338B2
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    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、一般的には条件の変化の特定の段階に達し
たことを決定する信号処理技術、あるいは自動的に条件
の変化に原因する事象を制御するものであって、たとえ
ば、半導体処理技術でホトレジストの現像またはエッチ
ング操作に関連してエンドポイントに達したことを決定
するための電気信号のモニタに関連する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention generally relates to signal processing techniques that determine when a particular stage of a condition change has been reached, or to automatically control an event that results from a condition change. For example, in semiconductor processing technology, it relates to the monitoring of electrical signals to determine that an endpoint has been reached in connection with photoresist development or etching operations.

電気信号が存在し、それが条件の変化に関連して変化
するとき、その電気信号をモニタすることが求められる
種々の状況が存在する。それらの状況のうちの1つのグ
ループは材料の処理の過程において、それが特殊な処理
を完了したことを決定したいときに、すなわち処理操作
のエンドポイントを検出することである。エンドポイン
トの決定は、プロセスの進展、またはプロセスの制御を
モニタするものであって、たとえばモニタされている特
定の処理操作を終了させることである。
There are various situations in which an electrical signal is present and it is desired to monitor the electrical signal as it changes in relation to changing conditions. One group of these situations is in the course of processing a material, when it wants to determine that it has completed a particular process, ie, detecting the endpoint of a process operation. The determination of the endpoint is to monitor the progress of the process or the control of the process, for example to terminate the particular processing operation being monitored.

半導体産業は、そのようなプロセスのモニタを必要と
する産業の1つの例である。半導体ウエハ上に回路を製
造するいくつかの段階において、ホトレジスト材料のマ
スクが形成される。製造されたマスクは、マスクによっ
て覆われた層の処理を制限して、領域をパターン化する
ために結果的に使用される。このマスクはホトレジスト
層を望ましい形で露光して形成され、それに現像液を供
給することによってホトレジスト層を現像する工程が続
く。通常のホトレジスト材料では、露出された領域は下
の層を露出するために現像の過程において除去される。
ホトレジスト材料を除去することによって、下側の層が
露出されたときが、“ブレークスルー”または“エンド
ポイント”といわれる。現像のプロセスはブレークスル
ーが最初に検出された時点からある期間だけ続けること
が許容され、その時間の終了の時点が現像処理の終了の
時点であって、それが“プロセスエンド”といわれてい
る。
The semiconductor industry is one example of an industry that requires monitoring of such processes. At some stage in the fabrication of circuits on semiconductor wafers, a mask of photoresist material is formed. The manufactured mask is used to limit the processing of the layer covered by the mask and to pattern the areas. The mask is formed by exposing the photoresist layer in the desired fashion, followed by the step of developing the photoresist layer by supplying a developer thereto. In conventional photoresist materials, the exposed areas are removed in the course of development to expose the underlying layers.
When the underlying layer is exposed by removing the photoresist material, it is said to be "breakthrough" or "endpoint." The development process is allowed to continue for a certain period from the time the breakthrough is first detected, and the end of that time is the end of the development process, which is called the "process end". .

半導体ウエハのバッチからバッチごとに存在する種々
の処理、および環境の変化に原因して、いつブレークス
ルーが起こるかを決定するための現像プロセスのモニタ
が必要となる。有限の帯域幅の光ビームが、一括処理の
ウエハのうちの1つのホトレジスト層に向けられ、そし
て反射または透過した光信号が検出され、そして結果と
して電気信号がブレークスルーが起こったかどうかを決
定するために処理される。1つの形態において、実質的
に透明なホトレジスト層の表面、および底の面から反射
されてきた光は、光検出器において干渉を起こす。現像
の過程において、ホトレジスト層の部分が除去されるに
したがって、反射光の最大から最小の間の検出された光
の強度は材料が除去されるにしたがって、相対的な2つ
の干渉するビーム間の相対的位相が変わる。しかしなが
らブレークスルーにおいては、この信号における変化が
終了し、光検出器出力信号を解析することによって、1
つの条件が検出される。現像はある決まった時間だけブ
レークスルーの検出から持続され、その時点において、
現像液を洗浄することによるか、または他の手段によっ
て現像が終了させられる。
Various processes existing from batch to batch of semiconductor wafers and monitoring of the development process to determine when breakthroughs occur due to environmental changes are needed. A finite bandwidth light beam is directed onto the photoresist layer of one of the batch wafers and the reflected or transmitted light signal is detected and the electrical signal determines whether a breakthrough has occurred. Is processed for. In one form, the light reflected from the surface of the substantially transparent photoresist layer and from the bottom surface causes interference at the photodetector. In the course of development, as a portion of the photoresist layer is removed, the detected light intensity between the maximum and the minimum of the reflected light varies as the material is removed, and the relative intensity between the two interfering beams is increased. The relative phase changes. However, in breakthrough, the change in this signal is terminated and by analyzing the photodetector output signal,
Two conditions are detected. Development is continued from breakthrough detection for a fixed amount of time, at which point
Development is terminated by washing the developer or by other means.

湿式エッチング過程においては、ホトレジスト材料が
エッチングで除去される他に実質的に透明な材料層が除
去され、同様なブレークスルー検出過程が用いられる。
乾式エッチングの過程においては、材料はプラズマ室内
におけるボンバードメント衝撃によって除去され、プラ
ズマ中の1つの成分である限られた波長帯域中の光の放
射を検出することにより、エッチングされている層から
除去されたものを検出することによってモニタされる。
そのような利用における検出された信号は通常はブレー
クスルーの際にかなり降下するので、これが電子的に検
出される。
The wet etching process uses a similar breakthrough detection process in which the photoresist material is etched away and the substantially transparent material layer is removed.
In the process of dry etching, the material is removed by bombardment bombardment in the plasma chamber and is removed from the layer being etched by detecting the emission of light in a limited wavelength band, one component of the plasma. Monitored by detecting what has been done.
This is electronically detected because the detected signal in such applications usually drops significantly during breakthrough.

本発明の1つの目的は、半導体ウエハの処理過程にお
いて、モニタされて検出された電気信号を処理するため
の改良された技術を提供することである。
One object of the present invention is to provide an improved technique for processing monitored and detected electrical signals during the processing of semiconductor wafers.

本発明のさらに一般的な目的は、電気信号が存在する
か、または電気信号がモニタされている条件の変化に関
連して存在するか、または電気信号が得られるような広
範囲の応用において、改良された信号処理技術を提供す
ることである。
A more general object of the invention is to improve in a wide range of applications where an electrical signal is present, or is present in connection with a change in the condition under which the electrical signal is being monitored, or is obtained. It is to provide a signal processing technique.

発明の要約 これらおよびさらに付加的な目的は、本発明によって
達成されるのであるが、本発明において簡単に、かつ一
般的に言うならば、電気信号の個々の変化の値が計算さ
れ、それは条件が特定の段階に達したことを決定するた
めに条件をモニタする最中に行われる。
SUMMARY OF THE INVENTION These and further objects are achieved by the present invention, but in the present invention, simply and generally speaking, the value of an individual change of an electrical signal is calculated, which Occurs during the monitoring of conditions to determine that a particular stage has been reached.

1つの形態において、信号の変化は、電気信号の傾斜と
してモニタされる。本発明のある特殊な特徴によれば、
デジタル化された電気信号が獲得され、そして連続する
デジタル信号値のグループが1つの信号の傾斜の値を計
算するために用いられる。引き続く傾斜の値は、引き続
き連続するデジタルサンプルのグループから計算され、
各々のグループは少なくとも直近の先行するグループの
値のいくつかを利用するのであるが、少なくとも直近の
先行するグループ中の最初に取得されたサンプルを除
く。条件の変化の特定の希望する段階は、計算された傾
斜の値があらかじめ定めた領域中に存在することが計算
されたときに決定される。条件の中の変化がその特定な
段階に達したときに決定に当たって、絶対的な電気振動
の値が利用されるのではなく、むしろ傾き、または他の
信号が変化する特性が用いられる。
In one form, the change in the signal is monitored as the slope of the electrical signal. According to one particular feature of the invention,
A digitized electrical signal is acquired and a group of consecutive digital signal values is used to calculate the slope value of a signal. Subsequent slope values are calculated from successive groups of digital samples,
Each group utilizes at least some of the values of the most recent preceding group, except at least the first acquired sample in the most recent preceding group. The particular desired stage of change of the condition is determined when the calculated slope value is calculated to lie in a predetermined region. Rather than relying on absolute electrical oscillation values to make decisions when changes in conditions reach their particular stage, rather slopes, or other signal varying properties are used.

添付の図面を参照して以下に説明される本発明の具体
例は、本発明による改良された信号処理技術の応用を示
すものであって、それはモニタに関連し、適宜半導体ウ
エハの処理の制御に用いられる。しかしながら、本発明
の応用は、他の種々な分野にも存在することが理解され
るであろう。他の応用は、化学的組成の中に含まれる成
分の濃度に比例する電気化学信号のモニタにおけるもの
を含み、質量分光,電子スピン共鳴(ESR),核磁気共
鳴(NMR),温度,圧力,音響信号,化学的または物理
的パラメータの変化に対応する屈折指数の変化,流量計
量,測色,ストレインゲージの信号,光分散,結晶の周
波数変化,フルオロイムノアセイ テクニーク(fluoro
−immuno−assay−techniques),および溶液のペーハ
ーのモニタリングであって、これらは多くの可能性の中
の一部にすぎない。
The embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings illustrate the application of the improved signal processing techniques according to the present invention, which relate to monitors and where appropriate control of the processing of semiconductor wafers. Used for. However, it will be appreciated that the applications of the invention also exist in various other fields. Other applications include those in monitoring electrochemical signals that are proportional to the concentration of components contained in the chemical composition, such as mass spectroscopy, electron spin resonance (ESR), nuclear magnetic resonance (NMR), temperature, pressure, Acoustic signal, refractive index change in response to changes in chemical or physical parameters, flow metering, colorimetry, strain gauge signal, light dispersion, crystal frequency change, fluoroimmunoase technology (fluoro)
-Immuno-assay-techniques), and pH monitoring of solutions, these are only some of the many possibilities.

図面の簡単な説明 図1は本発明が利用される半導体ウエハのホトレジス
ト層の現像プロセスを示し; 図2は本発明が利用される改良されたホトレジスト現
像を図示し; 図3は図1または図2のホトレジスト現像のいずれか
に関連して用いられるエンドポイント制御の電子ブロッ
クダイアグラムであり; 図4は処理されるべき電気信号に至るホトレジスト層
の光学的モニタリングを図解するものであり; 図5Aはホトレジストの現像の過程において得られる光
検出器の出力信号の例を示し; 図5Bは図5Aの光検出器出力の演算により得られた派生
波形を示し; 図6Aと図6Bはホトレジストの現像過程の2つの段階の
拡大された断面図を示し; 図7Aと図7Bはエッチング過程における2つの段階の拡
大された断面図を示し; 図8Aはモニタされるべき検出器出力のデジタルサンプ
ルの例を示し、図8Bは図8Aのサンプルから計算された傾
斜の値を示し; 図9はプラズマ放電を介して行われるドライエッチン
グ過程を遂行するための装置を一般的に図解しており; 図10Aおよび図10Bは図9のプラズマシステムでモニタ
される加工する信号のレベルとその計算された傾斜を示
し; 図11Aと図11Bはそれぞれ図9のプラズマシステムにお
いてモニタされた増大する信号とその計算された傾斜を
示し; 図12はエンドポイントを得るための信号処理技術の流
れ図を示し; 図13は本発明の1つの具体例における図12の流れ図の
方法の1つのステップを拡大した流れ図を示し;および 図14は図12の流れ図にしたがう方法の同じステップを
拡大した流れ図であって、本発明の他の実施形態を示
す。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 illustrates a process for developing a photoresist layer of a semiconductor wafer in which the present invention is utilized; FIG. 2 illustrates improved photoresist development in which the present invention is utilized; FIG. 3 is FIG. 2 is an electronic block diagram of endpoint control used in connection with any of the two photoresist developments; FIG. 4 illustrates optical monitoring of the photoresist layer to the electrical signal to be processed; FIG. 5A. 5B shows an example of the photodetector output signal obtained in the process of developing the photoresist; FIG. 5B shows a derivative waveform obtained by calculating the output of the photodetector of FIG. 5A; FIG. 6A and FIG. 6B show the process of developing the photoresist. 7A and 7B show enlarged cross-sectional views of the two stages of the etching process; and FIG. 8A shows the detector to be monitored. FIG. 8B shows an example of a digital sample of the output, FIG. 8B shows the slope values calculated from the sample of FIG. 8A; FIG. 9 generally illustrates an apparatus for performing a dry etching process through a plasma discharge. FIGS. 10A and 10B show the level of the machining signal monitored in the plasma system of FIG. 9 and its calculated slope; FIGS. 11A and 11B are the monitored increases in the plasma system of FIG. 9, respectively. FIG. 12 shows a signal and its calculated slope; FIG. 12 shows a flow chart of a signal processing technique for obtaining an endpoint; FIG. 13 shows one step of the method of the flow chart of FIG. 12 in one embodiment of the present invention. FIG. 14 shows an enlarged flow chart; and FIG. 14 is an enlarged flow chart of the same steps of the method according to the flow chart of FIG. 12, showing another embodiment of the present invention.

好適な実施例の記述 まず最初に図1を参照すると、そこには半導体ウエハ
上に電子回路を形成するためのホトレジストの現像過程
で一般的に用いられる装置が示されている。液体用の囲
い11はその中に支持体13をもっていて、その支持体13は
軸15によって支持され、囲い11の外側に設けられている
モータ17によって回転させられる。回転支持体13上に位
置されているものは、処理中の半導体ウエハ19である。
処理過程のこの時点において、ウエハ構造上にはすで
に、ホトレジスト層が設けられており、そしてホトレジ
ストの現像の後に残されるべき希望する物理的パターン
に対応する光のパターンに露出されている。この物理的
なマスクパターンがエッチングの引き続くステップにお
いて利用されるか、またはホトレジスト層のすぐ下の層
を処理するために用いられる。
Description of the Preferred Embodiments Referring initially to FIG. 1, there is shown an apparatus commonly used in the development process of photoresists for forming electronic circuits on semiconductor wafers. The liquid enclosure 11 has a support 13 in it, which is supported by a shaft 15 and is rotated by a motor 17 provided outside the enclosure 11. Positioned on the rotating support 13 is a semiconductor wafer 19 being processed.
At this point in the process, the wafer structure has already been provided with a photoresist layer and exposed to a pattern of light corresponding to the desired physical pattern to be left after development of the photoresist. This physical mask pattern is utilized in subsequent steps of etching or used to treat the layer just below the photoresist layer.

現像液は一般的には、ホトレジスト層にスプレーによ
って供給されるのであるが、他の技術も同様に利用でき
る。ノズル21はそのようなスプレーに容器23からの溶液
を電気的に制御されているバルブ25を介して供給され
る。間歇的なスプレーまたは連続的なスプレーのための
種々の特定な技術が、種々の異なる半導体製造過程にお
いて用いられる。一度、現像が終了させられると、バル
ブ25が閉じられ、それから他の電気的に制御されるバル
ブが開かれて、リンス溶液がコンテナ29から他のノズル
31に供給される。
Developer is typically applied to the photoresist layer by spraying, but other techniques are available as well. Nozzle 21 supplies such spray with solution from vessel 23 via an electrically controlled valve 25. Different specific techniques for intermittent spraying or continuous spraying are used in different semiconductor manufacturing processes. Once development is complete, valve 25 is closed and then another electrically controlled valve is opened to allow rinse solution from container 29 to another nozzle.
Supplied to 31.

現像液とリンスのスプレーは通常、ウエハ19が均一の速
度で回転されているときに行われる。電子的なプロセス
コントローラ33は、回転モータ17,バルブ25および27、
および他の処理装置を制御する。
The spray of developer and rinse is typically done when the wafer 19 is rotated at a uniform speed. The electronic process controller 33 consists of a rotary motor 17, valves 25 and 27,
And control other processing units.

現像の過程をモニタするために、電磁放射であって、
可視または可視領域に近い光源35からビーム37が現像中
のウエハ19上の現像中のホトレジスト層に向けられる。
光検出器39がウエハ19からのビーム37の反射光を受け入
れるために配置されている。
Electromagnetic radiation to monitor the development process,
A beam 37 from a light source 35 in the visible or near visible region is directed at the developing photoresist layer on the developing wafer 19.
A photodetector 39 is arranged to receive the reflected light of beam 37 from wafer 19.

電子制御システム41は、放射源35を駆動し、そして回路
40中の光検出器39から得られた信号を処理する。ブレー
クスルーの検出は、光の干渉の結果として得られるもの
であるから、以後、説明するようにある程度の光源35の
可干渉性が一般的に用いられ、光放射ダイオード(LE
D)程度が十分に用いられる。電子システム41の出力
で、回路43にあらわれたものは、発生したホトレジスト
層のブレークスルーが発見されたことを示す。この信号
は、しばしば単にオペレータにモニタ中のプロセス変化
においてブレークスルーが発生したことを知らせること
である。それとは異なって、回路43中のブレークスルー
信号は、直接にプロセス制御33にブレークスルーが検出
された後のある特定の時間経過後に現像を停止するため
にプロセス制御33に伝えられる。
The electronic control system 41 drives the radiation source 35 and
The signal obtained from the photodetector 39 in 40 is processed. Since breakthrough detection is obtained as a result of light interference, some coherence of the light source 35 is generally used, as will be explained below, and a light emitting diode (LE
D) degree is used enough. At the output of the electronic system 41, what appears in the circuit 43 indicates that a breakthrough of the photoresist layer that has occurred is found. This signal often simply informs the operator that a breakthrough has occurred in the process change being monitored. In contrast, the breakthrough signal in circuit 43 is passed directly to process control 33 to stop development after a certain amount of time after a breakthrough was detected in process control 33.

ホトレジスト層に現像液をスプレーすることとは異な
って、タンク45を用いる現像装置があり、タンク45の中
にはボート47が複数のウエハ、たとえばウエハ49を支持
した形で現像液51中に浸漬されている。ウエハ49の前面
の位置が現像の過程においてモニタされる。プロセスエ
ンドが決定され、または起こったと信じられるときに、
ボート47とそのウエハはタンク45から取り除かれて、リ
ンス用のタンクでプロセスを終了するために浸けられ
る。1つのエンドポイントコントローラはコントローラ
41と実質的に同じであり、それはユニット53と同時に使
用される。
Unlike spraying the developing solution onto the photoresist layer, there is a developing device that uses a tank 45, and in the tank 45, a boat 47 is immersed in a developing solution 51 while supporting a plurality of wafers, for example, a wafer 49. Has been done. The position of the front surface of the wafer 49 is monitored during the development process. When the process end is determined or believed to have occurred,
The boat 47 and its wafers are removed from the tank 45 and immersed in the rinse tank to finish the process. One endpoint controller is the controller
Substantially the same as 41, which is used concurrently with unit 53.

一般化されたコントローラ41のブロックダイアグラム
が図3に示されている。システムバス55に種々の要素が
一般的に、または特殊な目的のコンピュータが接続され
ている。マイクロプロセサ57はそのような要素の1つで
あって、システムダイナミックランダムアクセスメモリ
(RAM)59と、リードオンリーメモリ(ROM)61が接続さ
れている。1つの入出力回路63が制御およびディスプレ
イパネル、たとえばカソードレイチューブのディスプレ
イ、またはいくらかのキーボード入力端子をもつ回路65
にインターフェースしている。第2の入出力回路67は回
路40中の光検出器の出力アナログ信号を受け、そしてそ
れを図3のコントロールシステムによって処理するため
にデジタル化する。3番目の入出力回路69は回路43にエ
ンドポイントに到達したことを示すか、または処理のエ
ンドタイムを計算するために信号を供給する。図3のコ
ントローラを操作するためのコントロールソフトウェア
はいつブレークスルーが起きたかを決定するためのもの
を含んでおり、それはROM61に蓄積されており、そして
マイクロプロセサ57によって実行される。
A block diagram of the generalized controller 41 is shown in FIG. Various elements are connected to the system bus 55, typically or for a special purpose computer. The microprocessor 57 is one of such elements, and is connected with a system dynamic random access memory (RAM) 59 and a read only memory (ROM) 61. One input / output circuit 63 has a control and display panel, such as a cathode ray tube display, or a circuit 65 with some keyboard input terminals.
Interface to. The second input / output circuit 67 receives the output analog signal of the photodetector in circuit 40 and digitizes it for processing by the control system of FIG. The third input / output circuit 69 indicates to the circuit 43 that the end point has been reached or supplies a signal to calculate the end time of the process. The control software for operating the controller of FIG. 3 includes that for determining when a breakthrough has occurred, which is stored in ROM 61 and executed by microprocessor 57.

そのようなエンドポイントコントローラと光源、光検
出器の組立は、サンタクララのラクストロンコーポレー
ションのキシニック ディビジョンにおいて販売されて
いる。そのモデル2200,2300,2400は、湿式処理のエンド
ポイント制御装置であって、この目的のために広く利用
されている。ホトレジスト層のブレークスルーは、現
在、これらの装置において、ウィンドートリガアルゴリ
ズムによってのコンピュータプログラムによって行われ
ている。この発明は一義的にはブレークスルーを検出す
るための改良された代替技術に関連するものである。本
発明の改善された技術は現在のウィンドートリガアルゴ
リズムの代わりにキシニックコントローラメモリ中に新
しい技術のソフトウェアをロードすることによって実施
可能である。
Such an endpoint controller, light source, and photodetector assembly is sold in the Kisnik Division of Luxtron Corporation, Santa Clara. The models 2200, 2300, 2400 are wet process endpoint controllers and are widely used for this purpose. Photoresist layer breakthroughs are currently performed in these devices by computer programs through window trigger algorithms. The present invention is primarily related to an improved alternative technique for detecting breakthroughs. The improved technique of the present invention can be implemented by loading the software of the new technique into the kinematic controller memory instead of the current window trigger algorithm.

この改良されたブレークスルー信号の処理技術を説明
する前にホトレジスト現像過程についてさらに説明す
る。図4は説明的な目的で半導体構造71であって、ホト
レジスト層73をその表面にもっているものを示してい
る。照射ビーム37の光線37′(図1)が光線75′として
示されるように、層73の表面層において部分的に反射さ
れる。層73の材料は実質的に透明であるから入射光線3
7′の部分は層73に進み、そして層とその下側の構造と
の間の境77で光線79として示されているように反射され
る。
Before describing this improved breakthrough signal processing technique, the photoresist development process will be further described. FIG. 4 shows, for illustrative purposes, a semiconductor structure 71 having a photoresist layer 73 on its surface. Ray 37 '(FIG. 1) of illumination beam 37 is partially reflected at the surface layer of layer 73, shown as ray 75'. The material of layer 73 is substantially transparent so that
The 7'portion proceeds to layer 73 and is reflected as shown as ray 79 at the boundary 77 between the layer and the underlying structure.

光線75と79の経路に位置されている光検出器は入射光線
37が十分な単色性と干渉性をもっていることを条件に、
光線75と79の経路に配置されている光検出器は、干渉の
結果の強度レベルの光を検出する。その強度は光線75と
79が通過した光路の差に依存している。ホトレジストの
現像の過程において層73の厚さが減少していくと、光線
75の光路長が変化し、光検出器によって検出される干渉
ビームの強度の強さが見られる。
The photodetector located in the path of rays 75 and 79
Provided that 37 has sufficient monochromaticity and interference,
A photodetector located in the path of rays 75 and 79 detects the intensity level of light resulting from the interference. Its intensity is ray 75
It depends on the difference in the optical paths that 79 passes through. As the thickness of layer 73 decreases during the development of photoresist,
The optical path length of 75 changes, and the intensity of the interference beam detected by the photodetector can be seen.

光検出器(図1)の出力のそのような処理期間におけ
る出力の例を図5Aに示す。ホトレジスト層の領域が現像
されて、除去されている露光のレベルにおいて信号の振
動が発生している。層73のブレークスルーがあれば、し
かしながら、さらに進む現像によっては光路長の変化は
生じなくて、そして振動はおさまる。かくして89の示す
点において、光検出器の出力の振動は止まり、それがブ
レークスルーが起きたことを示唆している。
An example of the output of the photodetector (FIG. 1) during such processing is shown in FIG. 5A. Areas of the photoresist layer have been developed, causing signal oscillations at the level of exposure being removed. With the breakthrough of layer 73, however, further development does not cause a change in optical path length and vibrations subside. Thus, at 89, the oscillation of the photodetector output ceased, suggesting that a breakthrough had occurred.

本発明の技術は、そのようなブレークスルーが起こった
ことを決定するために利用される。
The techniques of the present invention are utilized to determine when such a breakthrough has occurred.

この特殊な処理は電気的な信号が非常にノイズの多い所
で行われるものであるから、しかしながら、光検出器の
出力信号は、不幸なことには図5Aに簡単に説明のために
示されているもののように純粋ではない。
However, this special processing is done where the electrical signal is very noisy, so the photodetector output signal is unfortunately shown in Figure 5A for brief illustration. It's not as pure as what you have.

本発明による信号処理技術は、分析すべき信号が雑音成
分を含んでいる可能性を十分に考慮している。
The signal processing technique according to the invention fully takes into account the possibility that the signal to be analyzed contains noise components.

ここに記述されているブレークスルーを検出する技術
は全体の材料層が除去されたときに有効なものではある
が、それは通常材料のパターン層が除去されている状況
において適用される。図6Aは図4と同様な断面図である
が、これは現像の過程においてホトレジスト層73の露出
されている領域に最初のブレークスルーが起こった状況
を示している。図5Aの反射信号は図6Aに図解されている
ブレークスルーが最初に起こった時点89を示している。
現像はさらに続けられ、通常はブレークスルーが検出さ
れてから一定の固定期間行われ、その結果、図6Bに示さ
れているように露出されたホトレジスト領域が完全に除
去するまで行われる。
Although the breakthrough detection techniques described herein are effective when the entire material layer is removed, it is typically applied in situations where the patterned layer of material is removed. FIG. 6A is a cross-sectional view similar to FIG. 4, but showing the situation where the first breakthrough occurred in the exposed areas of photoresist layer 73 during the development process. The reflected signal in FIG. 5A shows the time 89 at which the breakthrough illustrated in FIG. 6A first occurred.
Development is further continued, usually for a fixed period of time after the breakthrough is detected, resulting in complete removal of the exposed photoresist areas as shown in Figure 6B.

同様な工程がウェットエッチング操作においても行わ
れる。図7Aを参照すると基板構造91はその上に連続的な
実質的に透明な層93を連続して持っており、それは酸化
シリコンまたはそのようなものであって、それがマスク
95によって覆われている。
Similar steps are performed in wet etching operations. Referring to FIG. 7A, the substrate structure 91 has a continuous substantially transparent layer 93 thereon, which is silicon oxide or the like, which is a mask.
Covered by 95.

マスク95の開口部を介してエッチングが行われている
と、図7Aに示されているようなブレークスルーが図5Aと
同様に信号をモニタすることによって光検出器出力中の
信号の振動が無くなったかによって決定される。ホトレ
ジストの現像を以て前記エッチングはブレークスルーが
検出された後から一定の時間、図7Bに示されているよう
により大きな開口が完全に除去されるように続けられ
る。
When etching is done through the openings in the mask 95, a breakthrough as shown in Figure 7A eliminates signal oscillations in the photodetector output by monitoring the signal as in Figure 5A. It is determined by how high. With the development of the photoresist, the etching is continued for a period of time after the breakthrough is detected so that the larger opening is completely removed as shown in FIG. 7B.

本発明による改良された技術であって、光検出器の出
力信号からブレークスルーを検出することができるもの
は図5Bの曲線に一般的に示されている。
An improved technique according to the present invention capable of detecting breakthrough from the output signal of a photodetector is shown generally in the curve of FIG. 5B.

光検出器信号出力は、図3のコントローラシステムによ
って図5Bの曲線のデータを経てそれが図5Aの光検出器出
力信号から数学的に導き出されたものである。ブレーク
スルーは図5Bの導き出された信号によってのみ決定さ
れ、図5Aの絶対的な信号の値を直接的に用いることは不
必要である。特定の実施形態において正の閾値レベル97
がセットされる。現像の過程が始められたことが一度決
定されると図5Bに示す派生的な信号がモニタされ、連続
した一定の期間であって、それは信号中に発生するとこ
ろのノイズレベルの期間よりも、かつ、またはおよび前
記振動の期間よりも長い期間に設定された連続する閾値
97以下に陥ったことにより決定される。そのような固定
された期間は図5中の時点99に終わるような固定された
期間であり、その点においてブレークスルーが時間89に
起こったものと理解される。
The photodetector signal output is mathematically derived from the photodetector output signal of FIG. 5A by the controller system of FIG. 3 via the curve data of FIG. 5B. The breakthrough is determined only by the derived signal of Figure 5B, and it is unnecessary to directly use the absolute signal value of Figure 5A. Positive threshold level 97 in certain embodiments
Is set. Once it is determined that the process of development has begun, the derivative signal shown in Figure 5B is monitored for a fixed period of time, which is less than the period of noise level that occurs in the signal. And / or successive thresholds set for a period longer than the period of said oscillation
Decided by falling below 97. Such a fixed period is a fixed period such as ending at time point 99 in FIG. 5, at which point the breakthrough is understood to have occurred at time 89.

前述したように、説明されている信号処理技術がブレ
ークスルー点を捜し出すことができる前に、前記プロセ
スが現実に始まったことを決定しなければならない。そ
うするための1つの方法は振動が始まったということを
検出することである。すなわち、頂点または谷が図5Bの
派生された信号中に起こっているかということである。
プロセスが実際に始まったかということを決定する他の
方法は単に図5Bに示される派生信号が閾値97を一定の期
間超えることである。
As mentioned above, it must be determined that the process has actually begun before the signal processing techniques described can locate breakthrough points. One way to do so is to detect when the vibration has begun. That is, are vertices or valleys occurring in the derived signal of Figure 5B.
Another way to determine if the process has actually started is simply for the derived signal shown in FIG. 5B to exceed threshold 97 for a period of time.

これによって、他のいかなるノイズ等による誤りのトリ
ガーを避けることができる。
This avoids false triggers due to any other noise or the like.

単に1つの閾値97を利用する代わりに、負の閾値101
に対応するものの両方を利用することができる。この場
合においてブレークスルーは図5Bの派生信号が閾値97と
101の間にある特定の期間だけ存在したことによって決
定される。同様にして現像処理のスタートは図5Bの派生
信号が閾値97および101のある一定の決められた期間だ
け超えたことによって知られる。
Instead of just using one threshold 97, a negative threshold 101
Both of the corresponding ones can be used. In this case, the breakthrough is that the derivative signal of FIG.
Determined by the existence of only a certain period between 101. Similarly, the start of the development process is known by the fact that the derivative signal of FIG. 5B has been exceeded for a certain fixed period of time by the threshold values 97 and 101.

図8Aおよび図8Bは、図5Bに示す派生的な信号を図5Aに
示されている光検出器のアナログ出力信号から計算する
ための好ましい技術を図示している。
8A and 8B illustrate a preferred technique for calculating the derivative signal shown in FIG. 5B from the analog output signal of the photodetector shown in FIG. 5A.

すでに述べたように入出力回路67(図2)は、回路40中
の光検出器のアナログ信号をデジタル化する。そのよう
なプロセスが実行されることを説明するためにそのよう
なデジタル信号のサンプル103〜109を図8Aに示す。
As previously mentioned, the I / O circuit 67 (FIG. 2) digitizes the analog signal of the photodetector in circuit 40. Samples 103-109 of such digital signals are shown in FIG. 8A to illustrate that such a process is performed.

これらの値は、個々の信号の値111〜115であって、信号
の変化させられた特性が計算され、すなわち、その傾斜
が算出される。図8Bの点111〜115はすでに図5Bに関連し
て議論された派生信号の点である。
These values are the values 111 to 115 of the individual signal, the changed characteristics of the signal being calculated, ie its slope. Points 111-115 in FIG. 8B are derived signal points already discussed in connection with FIG. 5B.

図8Bの傾斜の値111は傾斜のモデル方程式から決定さ
れるものであり、この場合においては、線117であっ
て、それは連続するデジタルサンプル点103,104および1
05に適合するものである。
The slope value 111 in FIG. 8B is determined from the slope model equation, in this case line 117, which is a series of digital sample points 103, 104 and 1
It conforms to 05.

同様にして、次の傾斜の値112は同じモデル方程式にし
たがって算出され、この場合においては、他の直線118
であって、それは連続するデジタルサンプル104,105お
よび106に適合する。
Similarly, the next slope value 112 is calculated according to the same model equation, in this case another straight line 118.
, Which fits successive digital samples 104, 105 and 106.

同様にして、傾斜113は線119に対応するものであり、傾
斜114は線120に、および傾斜115は線121に対応する。
Similarly, slope 113 corresponds to line 119, slope 114 corresponds to line 120, and slope 115 corresponds to line 121.

最初の傾斜の値111は最初の連続するデジタルサンプ
ル103,104および105のグループから算出されるものであ
ることを記憶することができる。
It can be stored that the first slope value 111 is calculated from the first group of consecutive digital samples 103, 104 and 105.

次の傾斜である112はデジタルサンプルで、前記最初の
サンプル103を除き、それから最も新しく得られたサン
プル106を加えたデジタルサンプルの群から計算され
る。かくして、図3のコントロールシステムによって得
られた光検出器のアナログ信号の新しいデジタルサンプ
ルが得られ、新しい傾斜値は曲線を新しく得られた1つ
を含めた組合せに適合するように算出され、そしてこれ
らは次の傾斜の計算に利用されるが、最初のデジタルサ
ンプルはそのグループから除かれる。すなわち、各々の
傾斜の計算は予め定められた数の連続するデジタルのサ
ンプルであって、最も新しく得られたサンプルをグルー
プ中の最も古いサンプルに置き換えることによって得ら
れる。
The next slope, 112, is a digital sample, calculated from the group of digital samples, excluding the first sample 103, and then adding the most recently obtained sample 106. Thus, a new digital sample of the analog signal of the photodetector obtained by the control system of FIG. 3 is obtained, the new slope value is calculated to fit the curve to the combination including the newly obtained one, and These are used to calculate the next slope, but the first digital sample is removed from the group. That is, each slope calculation is obtained by replacing the most recently acquired sample with a predetermined number of consecutive digital samples with the oldest sample in the group.

図8Aに示されている各々のグループのサンプルの数は
単に3個であるが、これは説明を簡単にするためのもの
であって、このグループは一般的にもっと大きくするこ
とができる。任意の応用に用いられる正確なサンプルの
数は一義的には計算によって形成される好ましい雑音免
疫性の程度に依存されるであろう。
Although the number of samples in each group shown in FIG. 8A is only three, this is for ease of explanation and this group can generally be larger. The exact number of samples used in any application will depend primarily on the degree of favorable noise immunity formed by the calculation.

また、直線合わせが示されたがこれも説明の簡単のため
であるが、ある応用においてはもっと複雑な多次のデジ
タル信号への適合も考えられる。この技術はよく知られ
ているソビツキ−ゴレイの多次法の応用である。たとえ
ば、エイ.ソビツキおよびエム.ジェイ.イー.ゴレ
イ、アナリティカル ケミストリー、ボリューム36、16
27〜1639頁(1964年)、またはピー.エイ.ゴーリー、
アナリティカル ケミストリー、ボリューム62、570〜5
73頁(1990年)を参照されたい。現実のデータに曲線を
適合させる利点はプロセスのモデルを作ることによって
前方へのプロセスコントロールを許容することができる
からである。
Also, although linear alignment is shown, again for ease of explanation, it may be possible to adapt it to more complex multi-order digital signals in some applications. This technique is an application of the well known Sobski-Gorey multi-order method. For example, ray. Sobiki and M. Jay. E. Golay, Analytical Chemistry, Volume 36, 16
Pages 27-1639 (1964), or p. A. Gory,
Analytical Chemistry, Volume 62, 570-5
See page 73 (1990). The advantage of fitting a curve to real-world data is that modeling the process allows for forward process control.

同じような信号処理技術は多岐にわたる材料または組
成の処理操作に応用を見出すことができる。
Similar signal processing techniques may find application in processing operations on a wide variety of materials or compositions.

他の特定の半導体産業からの他の適当な応用例は図9に
略図示されている。図7に示されているように材料層を
化学用材によってエッチングにより除去するというより
は、むしろエッチングは真空室131内における乾式プラ
ズマ過程においてしばしば成される。
Another suitable application from another particular semiconductor industry is outlined in FIG. Rather than etching away the layer of material with a chemical as shown in FIG. 7, etching is often done in a dry plasma process in vacuum chamber 131.

よく知られているように半導体ウエハ133は室内のター
ゲット構造135の下に配置されている。
As is well known, the semiconductor wafer 133 is located below the target structure 135 in the chamber.

実施されるであろう特定の処理プロセスに依存するもの
ではあるが、ターゲット135には直流電流または無線周
波数電源137によってエネルギーが供給される。不活性
ガスまたは活性ガスの供給源139は選択的にこれらのガ
スを室131の内部に接続する。
Depending on the particular treatment process that will be performed, the target 135 is energized by a direct current or radio frequency power source 137. A source 139 of inert or active gas selectively connects these gases to the interior of chamber 131.

強い電界の影響下にガス分子の発生からプラズマ141が
半導体ウエハ133の上に形成される。その結果、ウエハ1
33はイオンによって衝撃され、そしてそれが材料の半導
体ウエハ133上の材料の上の層を除去するかまたはもし
そのような除去がマスクされているならば、マスクによ
って規定されている部分のみが除去される。
A plasma 141 is formed on the semiconductor wafer 133 from the generation of gas molecules under the influence of a strong electric field. As a result, wafer 1
33 is bombarded with ions and it removes a layer of material on the semiconductor wafer 133 of material or, if such removal is masked, only removes the portion defined by the mask. To be done.

このプラズマプロセスにおいても、ウエットエッチン
グプロセスと同様な目的が存在する。すなわち、いつブ
レークスルーが最初に発生したか、その結果エッチング
のプロセスが適当な時点において、長すぎないように止
められることを正確に決定するという要求がある。プラ
ズマプロセスにおいては、プラズマ141の可視または可
視に近い電磁放射を水晶の窓142を介する観察が通常成
されている。光検出器143が、図9に示されているよう
に室131の外側に近接して窓142を介して見ることができ
るプラズマ放射の経路に設けられている。1または多数
の選択された狭い波長領域または線中のプラズマ141の
放射強度が検出され、そして前記光検出器143の1つの
電気信号がそれらの強度に比例するものとなる。ある限
られた放射波長領域の検出器は通常狭い帯域幅の干渉ま
たは他のタイプのフィルタを光検出器143の前に配置す
ることによって、それがその波長領域にあるものを受信
するようにする。
This plasma process has the same purpose as the wet etching process. That is, there is a need to accurately determine when the breakthrough first occurs and, as a result, the process of etching is stopped at a suitable time and not too long. In plasma processes, the visible or near visible electromagnetic radiation of plasma 141 is usually observed through a quartz window 142. A photodetector 143 is provided in the path of the plasma radiation, which is visible through window 142 proximate the outside of chamber 131 as shown in FIG. The radiation intensity of the plasma 141 in one or a number of selected narrow wavelength regions or lines is detected, and the electrical signal of one of the photodetectors 143 is proportional to their intensity. A detector in some limited emission wavelength range usually has a narrow bandwidth interference or other type of filter placed in front of the photodetector 143 so that it receives what is in that wavelength range. .

モニタされるために選ばれる波長領域はその強度がモ
ニタされているエッチングプロセスの進行に関連してそ
の強度が変化するようなものである。
The wavelength region chosen to be monitored is such that its intensity changes in relation to the progress of the etching process whose intensity is being monitored.

図10Aはモニタすることができるそのような狭い帯域信
号を図示している。エッチングされている層のブレーク
スルーは時間tBに起こり、ここにおいて信号パターンの
変化は急激に平坦になる。
FIG. 10A illustrates such a narrow band signal that can be monitored. Breakthrough of the layer being etched occurs at time t B , where the change in the signal pattern is abruptly flattened.

同様にして図11Aにはプラズマ放射の帯域幅である一定
の状況下にモニタされるものであって、そこではその強
度がエッチングが進むにしたがって増加し、エンドポイ
ントは時点tBによって示され、そこからは増加する信号
がしだいに平坦化される。
Similarly, FIG. 11A is monitored under certain circumstances of plasma emission bandwidth, where its intensity increases as etching progresses, and the endpoint is indicated by time point t B , From there, the increasing signal is gradually flattened.

好ましい信号処理技術であって、いつ時間tBが減少ま
たは増加する信号、図10または図11に起こったかを検出
する好ましい技術は、それぞれすでに図8に関連して説
明したものと同じである。
The preferred signal processing technique for detecting when the time t B decreases or increases, which signal occurs in FIG. 10 or FIG. 11, respectively, is the same as already described in connection with FIG.

すなわち、光検出器のアナログ出力で図10Aに示されて
いるものは、デジタル化され、そして一点ごとに図10B
に示される派生信号を得るように処理される。負の傾斜
の閾値レベル145が適当なレベルにセットされる。プロ
セスはまず最初に図10Bの信号がある決められた時間だ
け閾値145を超えたかを検出し、かくして、エッチング
プロセスが始まったことが示される。プロセスの開始が
検出された後に、図10Bの信号はそれがいつ閾値レベル1
45以下に一定時間降下したかによってブレークスルーが
起こったことを示す。分けられた閾値レベルがプロセス
の開始およびブレークスルーの発生のために利用でき
る。
That is, the analog output of the photodetector shown in FIG. 10A is digitized and point by point in FIG.
Processed to obtain the derived signal shown in. The negative slope threshold level 145 is set to the appropriate level. The process first detects if the signal of FIG. 10B has crossed the threshold 145 for some predetermined time, thus indicating that the etching process has begun. After the start of the process is detected, the signal in Figure 10B shows when it is at threshold level 1
It indicates that a breakthrough occurred depending on whether or not it dropped below 45 for a certain period of time. Separated threshold levels are available for process initiation and breakthrough occurrence.

同様にして図11Bに示されている派生的な信号は図11A
の光検出器出力から得られる。閾値147が派生信号と共
に用いられる。図11Bに示されている派生信号が閾値147
を一定の時間超えたときにプロセスが開始されたことが
決定される。ブレークスルーは引き続いて、派生信号が
前記閾値147以下になったときに決定される。
Similarly, the derivative signal shown in FIG. 11B is shown in FIG. 11A.
From the photodetector output of. A threshold 147 is used with the derived signal. The derived signal shown in FIG. 11B has a threshold 147.
It is determined that the process has started when a certain time is exceeded. Breakthrough is subsequently determined when the derived signal falls below the threshold 147.

図12を参照すると、そこには図3のエンドポイントコ
ントローラにおいて、図5Aまたは10Aまたは10Bの派生信
号からブレークスルーを決定するために用いられる信号
処理技術が示されている。
Referring to FIG. 12, there is shown the signal processing technique used in the endpoint controller of FIG. 3 to determine breakthrough from the derivative signal of FIG. 5A or 10A or 10B.

各々の場合、これらのアナログ信号は最初にデジタル化
され、そしてその各々図5B,図10B,および図11Bに示され
ている派生信号は図8に示されている過程によって決定
される。
In each case, these analog signals are first digitized, and the derivative signals respectively shown in FIGS. 5B, 10B, and 11B are determined by the process shown in FIG.

図12の第1のステップ151の信号処理技術は、種々の
パラメータをセットし、そして1または多数のカウンタ
が使用される。そのようなパラメータの1つを“N"と名
付けられる。その連続するデータのポイントは1回に各
々の傾斜を決定するために用いられる。図8に示されて
いる実施例においては、N=3である。最終のユーザー
にこのNを選択させることが好ましい。その理由はその
値は特定の応用において必要とする雑音の免疫度の量に
よって一義的に決定されるからである。
The signal processing technique of the first step 151 in FIG. 12 sets various parameters and one or many counters are used. One such parameter is named "N". The consecutive data points are used once to determine each slope. In the example shown in FIG. 8, N = 3. It is preferable to let the final user select this N. The reason is that its value is uniquely determined by the amount of noise immunity required in a particular application.

前記Nのデータ点は通常重なり合う間隔をもってグル
ープ化されており、それは図8Aに示されているが、その
代わりに段階的な間隔にグループ化され、ここにおいて
は各傾斜の値は異なったデータ点から選ばれる。この技
術は重なり合うケースが段階的場合において、同様に取
り扱われるからである。
The N data points are usually grouped with overlapping intervals, which are shown in FIG. 8A, but instead are grouped in stepwise intervals, where the values of each slope are different data points. Chosen from. This technique is handled in the same way in the case where overlapping cases are stepwise.

そのような初期化の後に、次のステップ153は、N−
1個の引き続くデータ点であって、図8Aに図示されてい
るものを取得し、蓄積する。異なるデータ点が、ステッ
プ155によって取得され、示され、そこには充分なデー
タ点であって、1つの傾斜値を計算するのに充分なデー
タ点が図8に示される技術によって算出され、ステップ
157で示される。いくつかのそのような計算された傾斜
値が図8Bに示されている。
After such initialization, the next step 153 is N-
Acquire and store one subsequent data point, as illustrated in Figure 8A. Different data points are obtained and shown by step 155, where there are enough data points to calculate one slope value, which are calculated by the technique shown in FIG.
Shown at 157. Some such calculated slope values are shown in Figure 8B.

各々の計算の後で、次のステップの159が半導体プロ
セスが始まったかどうかを決定する。もちろん、このブ
レークスルーのための判断基準は、明らかにプロセスが
始まったということが確認される前は適用されない。そ
うでなければ、ブレークスルーの決定が早すぎることに
なり、そして製造プロセスは始まる前に止められて終了
させられてしまう。もしプロセスが、スタートされてい
なければ、より多くのデータ値が付加的な傾斜ポイント
を得るために使用される。
After each calculation, the next step 159 is to determine if the semiconductor process has begun. Of course, the criteria for this breakthrough do not apply until it is clearly confirmed that the process has begun. Otherwise, breakthrough decisions will be made too early, and the manufacturing process will be stopped and terminated before it begins. If the process has not been started, more data values will be used to obtain additional slope points.

プロセスが開始されたことが決定されたならば、しか
しながら次のステップ161がもっとも最近に計算された
傾斜値をターゲットエンド傾斜と比較する。もしそれが
ターゲットエンド傾斜よりも低ければ、ステップ163に
示されているように傾斜エンドカウンタが1加算され
る。これはステップ151で初期化されたカウンタのうち
の1つであって、最初の0カウントをもっている。次の
ステップ165では新しい傾斜エンドカウンタの新しいカ
ウントをターゲットエンドカウントと比較する。ターゲ
ットエンドカウントは当初151においてセットされたパ
ラメータのうちの1つとは異なるものであって、好まし
くはユーザーが選択できるものである。すなわち、この
セットは信号傾斜値がターゲット値以下にブレークスル
ーが起こる前に決定されないことに効果がある。この数
なまた、特殊な用途における信号上のノイズの量に関連
してセットされる。かくしてターゲットエンド傾斜は閾
値を超さない値として動作する。
If it is determined that the process has started, then the next step 161 compares the most recently calculated slope value to the target end slope. If it is lower than the target end slope, the slope end counter is incremented by 1, as shown in step 163. This is one of the counters initialized in step 151 and has the first 0 counts. The next step 165 compares the new count of the new ramp end counter with the target end count. The target end count is different from one of the parameters originally set in 151 and is preferably user selectable. That is, this set is effective in that the signal slope value is not determined before breakthrough occurs below the target value. This number is also set in relation to the amount of noise on the signal in a particular application. Thus, the target end slope operates as a value that does not exceed the threshold value.

一度、傾斜エンドカウンタが現在のターゲットエンド
カウントを超える値に加算されるために決定され、ブレ
ークスルーが起こったことがステップ167で示される。
プロセスエンドタイムはそれから過剰処理時間の付加だ
け計算され、そしてプロセスはそのようなより長い期間
ステップ168に示されているように行われる。もし、タ
ーゲットカウントがもっとも最近の傾斜値であって、そ
れがターゲットエンド傾斜より低いものに達しないとき
にはステップ165で決定されたようにそれから処理がス
テップ155に戻り、新しいデータ点を取得する。もし、
ステップ161に示されているように傾斜値の直近の値が
ターゲットエンド傾斜を超えるときは、傾斜エンドカウ
ンタはステップ169に示されているように0にリセット
される。
Once the ramp end counter has been determined to be added to a value above the current target end count, it is indicated at step 167 that a breakthrough has occurred.
The process end time is then calculated by the addition of excess processing time, and the process proceeds for such a longer period as shown in step 168. If the target count is the most recent slope value and it does not reach less than the target end slope, then processing returns to step 155 to determine new data points as determined at step 165. if,
If the most recent slope value exceeds the target end slope as shown in step 161, the slope end counter is reset to zero as shown in step 169.

前記特殊な手続きがステップ159で半導体プロセスが
開始されたか、または変化できないかを決定するために
用いられ、そして分析されるために対応するタイプの信
号が選ばれる。図13および図14はプロセスがスタートし
たかしないかを決定するための他の方法を示している。
The special procedure is used in step 159 to determine whether the semiconductor process has been started or cannot be changed, and the corresponding type of signal to be analyzed is selected. 13 and 14 show another method for determining whether the process has started or not.

図13に示されている技術はスロープ値が予め定められ
た閾値を超えているかを見ており、そして図5A,図10Aお
よび図11Aのアナログ信号の分析に利用できる。傾斜ス
タートカウンタは図12の傾斜エンドカウンタに付加して
用いられる。ステップ171に示されているように傾斜に
おけるスタートカウンタは、ターゲットスタートカウン
タと比較され、同様にユーザーが選択可能である。も
し、前記傾斜スタートカウンタがターゲットスタートカ
ウンタを超えるように予め加算されていれば、プロセス
は図12のステップ161に続けられる。もしそうでなけれ
ば、他のステップ173(図13)が発生する。
The technique shown in Figure 13 looks for slope values above a predetermined threshold and can be used to analyze the analog signals of Figures 5A, 10A and 11A. The tilt start counter is used in addition to the tilt end counter shown in FIG. The start counter in ramp, as shown in step 171, is compared to the target start counter and is also user selectable. If the ramp start counter has been pre-added to exceed the target start counter, the process continues at step 161 in FIG. If not, another step 173 (FIG. 13) occurs.

ステップ173において、もっとも最近の傾斜値であっ
て、図12のステップ157によって計算されたものが閾値
ターゲットスタート傾斜と比較される。
In step 173, the most recent slope value calculated in step 157 of FIG. 12 is compared to the threshold target start slope.

もし、その傾斜値が閾値を超え、傾斜スタートカウンタ
が175に示されるように1を加算される。処理はそれか
ら、(図12に示すように)ステップ155に戻り、ステッ
プ157に続き、そしてそれからステップ159からステップ
161に進む。しかしながら、もし、もっとも最新の傾斜
値がターゲット傾斜より低いときには、傾斜スタートカ
ウンタはステップ177に示されているように0にリセッ
トされ、そして図12のプロセシングはステップ155およ
び157に戻る。
If the ramp value exceeds the threshold, the ramp start counter is incremented by 1 as indicated at 175. Processing then returns to step 155 (as shown in FIG. 12), continues to step 157, and then steps 159 to 159.
Proceed to 161. However, if the most recent slope value is less than the target slope, the slope start counter is reset to 0, as shown in step 177, and the processing of Figure 12 returns to steps 155 and 157.

図5Aに示されているような形の振動信号の場合には代
わりの信号処理技術が好適に利用できる。
Alternative signal processing techniques are preferably utilized for vibration signals of the type shown in FIG. 5A.

図14を参照すると、ステップ179は新しい傾斜値が図12
の157によって計算された後に起こる。
Referring to FIG. 14, step 179 is performed with the new slope values shown in FIG.
Happens after being calculated by 157 of.

このステップ179において、信号ピークが発生したか否
かについての決定がなされる。もしそうであれば、それ
は半導体プロセスがスタートしたものであり、そして信
号処理手段は図12の次のステップ161に進む。もし、ピ
ークが見つからないことが決定されたならば、図14の次
のステップ181で信号の谷を探す。もしそのような信号
の谷が見つかればそれから次のステップである(図12
の)161に進み、もしそうでなかったならば、図12の信
号処理傾斜ステップ155と157に戻る。
In this step 179, a determination is made as to whether a signal peak has occurred. If so, it is the start of the semiconductor process and the signal processing means proceeds to the next step 161 in FIG. If it is determined that no peak is found, the next step 181 in FIG. 14 is to search for signal troughs. If such a trough is found, then the next step (Fig. 12
) 161 and, if not, return to signal processing ramp steps 155 and 157 of FIG.

図14の各々のステップ179と181において、最近に計算
された傾斜値が、最近の先行する傾斜値とピーク,また
は谷が派生信号中に起こっているかどうかを決定するた
めに用いられる。ステップ179においてナンバーPの傾
斜値が用いられる。当初は増加していたある数のひき続
く傾斜値のグループに実質的に0の傾斜値がしたがい、
それが他の減少する予め定められた値が続くかどうかが
決定される。
In each step 179 and 181 of FIG. 14, the most recently calculated slope value is used to determine whether the most recent previous slope value and peak or valley have occurred in the derived signal. In step 179, the slope value of number P is used. According to a slope value of substantially 0, a group of a certain number of successive slope values, which was initially increasing,
It is determined whether it continues with another decreasing predetermined value.

同様にしてステップ181はもっとも最近に計算された傾
斜値をナンバーV傾斜値と谷が存在しているかどうかの
ために用いられる。谷が存在し、もし最初の傾斜点が減
少させられ、他の数の実質的に0が引き続き、さらに他
の数の増加する傾斜サンプルが続く。
Similarly, step 181 uses the most recently calculated slope value for the number V slope value and whether a valley is present. There are valleys, if the first slope point is reduced, followed by another number of substantially zero, followed by another number of increasing slope samples.

信号処理技術が特定の半導体処理の例について行われ
てきたが、この技術は広い応用をもっていてアナログ信
号、図5A,図10A,図11Aまたは同じような信号が存在する
分野に広く応用できる。半導体基板以外の物品の処理に
も多分同様にモニタのために利用でき、問題の電磁エネ
ルギービームまたは同じように検出できる電磁的なエネ
ルギーであって、材料からの処理の中で放出されるもの
を観察することによって可能である。化学反応のモニタ
にもこの技術が利用できる。これに加えて数々の利用が
電気的アナログ信号ですでに存在しているもの、たとえ
ばある操作の副製品の、たとえば分光光度計としても利
用できる。
Although signal processing techniques have been implemented for particular semiconductor processing examples, the techniques have wide application and are widely applicable to areas where analog signals, FIGS. 5A, 10A, 11A or similar signals exist. Similarly, it can be used for the processing of articles other than semiconductor substrates for monitoring purposes, such as the beam of electromagnetic energy in question or similarly detectable electromagnetic energy that is released during processing from the material. It is possible by observing. This technique can also be used to monitor chemical reactions. In addition to this, a number of applications are also available for electrical analog signals that already exist, for example as a by-product of certain operations, for example as spectrophotometers.

かくして、本発明はあらゆる特定の処理または、操作だ
けではなくて、添付の請求の範囲の全範囲内において保
護されるべきものである。
Thus, the invention is to be protected within the full scope of the appended claims, not just any particular process or operation.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−17078(JP,A) 特開 昭59−208724(JP,A) 特開 平2−137852(JP,A) 実開 昭59−121656(JP,U) 特表 昭59−500892(JP,A) 米国特許5021362(US,A) 国際公開91/18322(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G01N 21/27 G01N 21/45 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-53-17078 (JP, A) JP-A-59-208724 (JP, A) JP-A-2-137852 (JP, A) Actual development Sho-59- 121656 (JP, U) Special Table Sho 59-500892 (JP, A) US Patent 5021362 (US, A) International Publication 91/18322 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) ) H01L 21/027 G01N 21/27 G01N 21/45

Claims (40)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板に形成されている層を除去するエッチ
ング処理の過程が特定の段階に入ったことを検出する方
法において: (a)前記処理によってもたらされる前記層の変化に関
連するアナログ信号を発生させるステップと、 (b)前記アナログ信号を周期的にサンプリングして一
連のデジタルサンプルを取得するステップと、 (c)前記予め定められた数の前記デジタルサンプルの
グループについて、前記個々のグループのサンプルが少
なくとも直近の先行するグループのいくつかのサンプル
のものを含んでいるが、少なくとも先行する最先に取得
されたものを外し、前のグループに属さない最近に取得
されたサンプルを含めたグループについて信号の変化の
率を順次繰り返して計算する計算ステップと、 (d)計算された信号変化の割合が、予め定められた範
囲内にいつ入ったかを決定して、前記物質の層の処理が
前記特定の段階に達したかを決定するステップと、 から構成した前記層の処理の過程が特定の段階に入った
か否かを決定する方法。
1. A method of detecting when a step of an etching process for removing a layer formed on a substrate has entered a specific stage: (a) an analog signal relating to the change of the layer caused by the process. And (b) periodically sampling the analog signal to obtain a series of digital samples, (c) for the predetermined number of groups of digital samples, the individual groups. Sample contains at least some of the samples from the most recent preceding group, but at least removes the first acquired earlier and includes recently acquired samples that do not belong to the previous group A calculation step for sequentially and repeatedly calculating the rate of change of the signal for the group; Determining when the percentage falls within a predetermined range to determine when the treatment of the layer of material has reached the particular stage; and How to determine whether you have entered the stage.
【請求項2】請求項1記載の方法において、 任意の繰り返して計算するステップが、 時間的な連続性を持つ予め定められたデジタルサンプル
のグループに曲線を合せるステップと、および 前記曲線から信号の変化の1つの値を算出するステップ
と、 を含む条件の変化の特定の段階を検出する方法。
2. The method of claim 1, wherein the step of computing iteratively any time comprises fitting the curve to a group of predetermined digital samples having temporal continuity, and of the signal from said curve. Calculating one value of the change, and detecting a particular stage of change of the condition, including:
【請求項3】請求項1記載の方法において、前記条件が
予め定められた段階に達したことの決定に応答して、前
記状態の変化を終了させる付加的なステップを含む条件
の変化の特定の段階を検出する方法。
3. The method of claim 1, wherein the identifying of a change in condition includes the additional step of terminating the change in state in response to determining that the condition has reached a predetermined stage. How to detect the stage of.
【請求項4】請求項1記載の方法において、材料が処理
の結果としてその条件が変わっていることがモニタされ
ている材料を処理する付加的なステップを含む条件の変
化の特定の段階を検出する方法。
4. The method of claim 1, wherein the particular stage of change in condition is detected including the additional step of treating the material whose condition has been monitored as a result of the treatment of the material. how to.
【請求項5】請求項4記載の方法において、前記信号の
モニタと発生のステップは検出器を電磁放射信号であっ
て、その変化が処理されている材料の特性の変化に対応
するものの経路に配置されている条件の変化の特定の段
階を検出する方法。
5. The method of claim 4 wherein the step of monitoring and generating the signal causes the detector to be in the path of an electromagnetic radiation signal, the changes of which correspond to changes in the properties of the material being processed. A method to detect a specific stage of change in the conditions being placed.
【請求項6】請求項5記載の方法において、前記信号の
モニタと発生のステップは電磁放射を材料に向け、その
結果が検出器に向けられるステップを含み、これによっ
て前記検出器は前記材料の条件変化による変更された光
ビームを受けるものである条件の変化の特定の段階を検
出する方法。
6. The method of claim 5, wherein the step of monitoring and generating the signal includes the step of directing electromagnetic radiation to a material, the result of which is directed to a detector, whereby the detector is of the material. A method of detecting a particular stage of a change in condition that is subject to a modified light beam due to the change in condition.
【請求項7】請求項5記載の方法において、前記検出器
を配置するステップは材料が処理されている部分から発
生する電磁波の経路に前記検出器を配置するステップを
含む条件の変化の特定の段階を検出する方法。
7. The method of claim 5, wherein the step of placing the detector includes the step of placing the detector in the path of electromagnetic waves emanating from the portion where the material is being treated. How to detect steps.
【請求項8】請求項1記載の方法において、前記層の表
面にわたるある材質の層の少なくとも一部の厚さを変更
する付加的なステップを含み、そしてそこにおいて前記
条件の変化は前記材料層の厚さによって発生させられる
信号をモニタすることによって前記状態の変化がモニタ
される条件の変化の特定の段階を検出する方法。
8. The method of claim 1 including the additional step of changing the thickness of at least a portion of a layer of a material over the surface of said layer, wherein said changing of said conditions is said material layer. A method of detecting a particular stage of a change of conditions in which the change of state is monitored by monitoring a signal generated by the thickness of the.
【請求項9】請求項8記載の方法において、前記厚みを
変更するステップは前記材料層の厚さを増加させるステ
ップを含むものである条件の変化の特定の段階を検出す
る方法。
9. The method of claim 8 wherein the step of altering the thickness comprises the step of increasing the thickness of the layer of material to detect a particular stage of change in conditions.
【請求項10】請求項8記載の方法において、前記厚さ
を変化させるステップは前記材料の厚さを減少させるス
テップを含むものである条件の変化の特定の段階を検出
する方法。
10. The method of claim 8 wherein the step of varying the thickness comprises the step of reducing the thickness of the material to detect a particular stage of change in conditions.
【請求項11】請求項10記載の方法において、前記材料
層の厚みを変化させるステップは、前記材料層中のパタ
ーン化された部分のみを減少させるものである条件の変
化の特定の段階を検出する方法。
11. The method of claim 10 wherein the step of varying the thickness of the material layer detects a particular stage of change in conditions that reduces only patterned portions of the material layer. how to.
【請求項12】請求項8記載の方法において、前記材料
層の厚さがモニタされる層は半導体基板を含む条件の変
化の特定の段階を検出する方法。
12. The method according to claim 8, wherein the layer whose thickness of the material layer is monitored comprises a semiconductor substrate.
【請求項13】請求項8記載の方法において、前記信号
モニタと発生のステップは電磁放射を材料層に向け、そ
してそれから検出器に向けるステップを含み、これによ
り前記検出器は前記層の厚みの条件の変化によって変更
されたビームを受けるものである条件の変化の特定の段
階を検出する方法。
13. The method of claim 8, wherein the step of monitoring and generating the signal comprises the step of directing electromagnetic radiation to a layer of material and then to a detector whereby the detector is of a thickness of the layer. A method of detecting a particular stage of a change in condition that is subject to a beam modified by the change in condition.
【請求項14】請求項8記載の方法において、前記検出
器を配置するステップは前記材料層の厚みを変化させる
過程のある部分から放出される電磁放射の経路中に配置
されるステップを含む条件の変化の特定の段階を検出す
る方法。
14. The method of claim 8 wherein the step of disposing the detector comprises disposing in a path of electromagnetic radiation emitted from a portion of the process of varying the thickness of the material layer. To detect a specific stage of change in the.
【請求項15】請求項8記載の方法において、前記厚さ
が変更される層はホトレジスト材料層である条件の変化
の特定の段階を検出する方法。
15. The method of claim 8 wherein the layer whose thickness is modified is a photoresist material layer to detect a particular stage of change in conditions.
【請求項16】請求項8記載の方法において、それはさ
らに厚さの条件の変更が前記特定のステージに達したこ
との決定に応答して前記厚さの層の変更を終了させる付
加的なステップを含む条件の変化の特定の段階を検出す
る方法。
16. The method of claim 8, further comprising the additional step of terminating the modification of the thickness layer in response to determining that the modification of the thickness condition has reached the particular stage. A method for detecting a specific stage of change in conditions, including.
【請求項17】請求項1記載の方法において、前記条件
の変化の特定の段階は前記デジタル信号サンプルの大き
さを参照信号レベルの絶対値と大きさの比較をすること
なく検出される条件の変化の特定の段階を検出する方
法。
17. The method of claim 1, wherein the particular step of changing the condition is such that the magnitude of the digital signal sample is detected without comparing magnitude with the absolute value of a reference signal level. How to detect a specific stage of change.
【請求項18】半導体基板上の層のエッチング処理の過
程が特定の段階に入ったことを検出するための方法にお
いて: 前記層の変化に関連する変化の割合を示す電磁放射信号
を1つの検出器に向けるステップと、 前記検出器から連続する周期的なデジタル値の形の電気
信号であって、それはまた変化の割合を示し、そしてそ
れは前記層の状態の変化に関連するものを発生するステ
ップと、 前記層の処理中に次のステップによって連続するグルー
プの前記デジタル信号から個々の値を次のステップによ
って計算するステップと、 時間的に連続する予め定められた数のデジタル信号の第
1のグループから曲線を作るステップと、 前記曲線から前記信号の1つの値を算出するステップ
と、および 信号の変化の値を複数の異なったグループで予め定めら
れた数のデジタル値からのものを算出し、個々のグルー
プの値は少なくとも最先に取得された直前のグループの
1つを除去して、時間的に連続して先行する曲線合わせ
を繰り返すステップと、 前記信号の変化の値から層の処理が始まったことを決定
するステップと、および 前記層の処理が始まったことを決定した後に、前記層の
状態の段階に関連する第1の予め定められた数の引き続
く信号の変化がある1つのはじめにプリセットされた限
界の時に決定し、これによって前記層の状態が前記段階
に入ったことを検出するステップと、 を含む層の状態の特定の段階を検出するための方法。
18. A method for detecting when a step of etching a layer on a semiconductor substrate has entered a specific stage: detecting one electromagnetic radiation signal indicative of a rate of change associated with the change of the layer. Directing to the detector, and generating an electrical signal from the detector in the form of a continuous periodic digital value, which also indicates a rate of change, which is associated with a change in the state of the layer. A step of calculating an individual value from the digital signal of the successive group by the next step during the processing of the layer by a next step, and a first of a predetermined number of time-continuous digital signals. Creating a curve from the groups, calculating one value of the signal from the curve, and the value of the change of the signal in a plurality of different groups beforehand. Calculated from a specified number of digital values, and the individual group values are at least one of the immediately preceding immediately preceding groups removed, and the preceding curve fitting repeated sequentially in time. Determining, from the value of the change in the signal, that processing of the layer has started, and after determining that processing of the layer has started, a first preliminary step relating to the stage of the state of the layer. Determining at the time of one initially preset limit that there is a defined number of subsequent signal changes, thereby detecting that the layer state has entered the stage; A method for detecting stages.
【請求項19】請求項18記載の方法において、前記層の
処理が始まったことを検出するステップは、ある第2の
予め定められた数の信号の連続する値の変化が前記層の
処理に関連する第2の予め定められた限界の外側に行っ
たことを決定する層の状態の特定の段階を検出するため
の方法。
19. The method of claim 18, wherein the step of detecting when processing of the layer has begun comprises the step of: A method for detecting a particular stage in the state of a layer that determines what has been done outside an associated second predetermined limit.
【請求項20】請求項19記載の方法において、前記第1
の予め定められた限界は予め定められたレベルより低い
信号の変化であり、前記第2の予め定められた限界は前
記予め定められたレベルよりも大きい信号変化値である
層の状態の特定の段階を検出するための方法。
20. The method of claim 19, wherein the first
Is a signal change below a predetermined level, and the second predetermined limit is a signal change value greater than the predetermined level. A method for detecting stages.
【請求項21】請求項18記載の方法において、前記方法
は前記層の状態が前記予め定められた段階に応答して前
記層の処理を終了する付加的なステップを含む層の状態
の特定の段階を検出するための方法。
21. The method of claim 18, wherein the method comprises the additional step of terminating the processing of the layer in response to the predetermined stage of the layer status. A method for detecting stages.
【請求項22】請求項18記載の方法において、前記層の
状態の特殊な段階は前記デジタル信号値の大きさを前記
信号レベルの絶対値と比較して決定されるものではない
層の状態の特定の段階を検出するための方法。
22. The method of claim 18, wherein the particular step of the layer state is not determined by comparing the magnitude of the digital signal value with the absolute value of the signal level. A method for detecting a particular stage.
【請求項23】基板上の層を除去するエッチング処理の
過程が特定の段階に入ったことを検出する方法であり、
実質的に透明な層から材料を除去するプロセスでブレー
クスルーを検出する方法において: 材料除去処理中に前記層に、そこから反射してきた放射
の前記層の表面および表面の下の層の表面の両方からの
放射をさせるように電磁波を向けるステップと、 1つの検出器で、前記層の露出された表面からの反射と
前記下の層の表面からの反射間の干渉の強さに比例する
電気信号でその信号の変化が前記材料が前記層から除去
されるにしたがっている前記反射された放射を受信し、
信号のデジタルサンプルを取得するステップと、 前記デジタルサンプルのグループについて、前記個々の
グループのサンプルが少なくとも直近の先行するグルー
プのいくつかのサンプルのものを含んでいるが、少なく
とも先行する最先に取得されたものを外し、前のグルー
プに属さない最近に取得されたサンプルを含めたグルー
プについて信号の変化の率を順次繰り返して計算し、前
記信号の時間的な変化を代表する傾斜関数を前記除去プ
ロセスにおいて前記電気信号から計算するステップと、 前記傾斜関数から前記除去プロセスが始まったことを決
定するステップと、および 前記材料の除去のプロセスが開始したことを決定した後
に、前記傾斜関数が予め定められた固定値に予め定めら
れた時間だけ達したことを検出し、これにより前記信号
の振動が検出されて前記ブレークスルーが起こったこと
を確認する検出ステップと、 を含む材料を除去するプロセスでブレークスルーを検出
する方法。
23. A method for detecting when a step of an etching process for removing a layer on a substrate enters a specific stage,
In a method of detecting breakthrough in the process of removing material from a substantially transparent layer: to the surface of said layer of radiation reflected from it and to the surface of the layer below it during the material removal process; Directing electromagnetic waves to cause radiation from both, with one detector an electrical charge proportional to the strength of the interference between the reflection from the exposed surface of the layer and the reflection from the surface of the underlying layer. Receiving a reflected radiation whose signal is a change in the signal as the material is removed from the layer,
Obtaining digital samples of a signal, for said group of digital samples, the samples of said individual groups include at least some of the samples of the immediately preceding group, but at least the earliest preceding sample And the slope function representative of the temporal change of the signal is sequentially removed by iteratively calculating the rate of change of the signal for a group including recently acquired samples that do not belong to the previous group. After the step of calculating from the electrical signal in the process, the step of determining from the slope function that the removal process has started, and the step of determining that the process of removal of the material has started, the slope function is predetermined. Detecting that a fixed value has been reached for a predetermined time, and Method for detecting a breakthrough in the process vibrations of issue of removing material comprising a detecting step of confirming that said breakthrough is detected has occurred.
【請求項24】請求項23記載の方法において、前記プロ
セスの処理が始まったことを検出するステップは、少な
くとも電気信号の1つの信号の部分が存在することを検
出することを含む材料を除去するプロセスでブレークス
ルーを検出する方法。
24. The method of claim 23, wherein detecting that processing of the process has begun comprises removing material that includes detecting the presence of at least one signal portion of the electrical signal. How to detect breakthroughs in a process.
【請求項25】請求項23記載の方法において、前記プロ
セスが始まったことを決定するプロセスは前記傾斜関数
が前記第2の予め定められた値を前記第2の予め定めら
れた期間だけ超えたことを検出することを含む材料を除
去するプロセスでブレークスルーを検出する方法。
25. The method of claim 23, wherein the process of determining that the process has begun has the slope function exceed the second predetermined value for the second predetermined period. A method of detecting breakthrough in a process of removing material including detecting.
【請求項26】請求項25記載の方法において、前記第1
および第2の予め定められた関数の値は1つの値として
である材料を除去するプロセスでブレークスルーを検出
する方法。
26. The method of claim 25, wherein the first
And the value of the second predetermined function is as a value of the method of detecting breakthrough in the process of removing material.
【請求項27】請求項23記載の方法において、前記傾斜
関数を算出するステップは前記光検出器によって発生さ
せられた電気信号のデジタルサンプルの周期的なサンプ
ルを取得し、時間的に連続する予め定められた数のデジ
タルサンプルのグループに曲線を当てはめるステップを
含む材料を除去するプロセスでブレークスルーを検出す
る方法。
27. The method of claim 23, wherein the step of calculating the slope function obtains periodic samples of digital samples of the electrical signal generated by the photodetector, the temporally continuous pre-samples. A method of detecting breakthroughs in a process of removing material comprising fitting a curve to a defined number of groups of digital samples.
【請求項28】請求項27記載の方法において、前記傾斜
関数が予め定められた固定値に予め定められた最初の一
定の期間だけ一致したときを検出するステップは連続す
る傾斜関数の値の数は前記第1の予め定められた値が前
記第1の予め定められた期間だけ前記予め定められた値
以下に止まっていることを決定する期間を含む材料を除
去するプロセスでブレークスルーを検出する方法。
28. The method of claim 27, wherein the step of detecting when the slope function matches a predetermined fixed value for a first predetermined period of time is the number of successive slope function values. Detects a breakthrough in a process of removing material that includes a period of time that determines that the first predetermined value remains below the predetermined value for the first predetermined time period. Method.
【請求項29】請求項23記載の方法において、前記材料
を除去するプロセスは1つのパターンにしたがって選択
的に溶解するようなホトレジスト層を現像する工程を含
む材料を除去するプロセスでブレークスルーを検出する
方法。
29. The method of claim 23, wherein the process of removing material comprises developing a photoresist layer that selectively dissolves according to a pattern to detect breakthrough in the process of removing material. how to.
【請求項30】請求項29記載の方法において、前記ホト
レジスト層現像工程は前記露出された表面に現像液を供
給する工程を含む材料を除去するプロセスでブレークス
ルーを検出する方法。
30. The method according to claim 29, wherein the step of developing the photoresist layer includes the step of supplying a developing solution to the exposed surface to detect a breakthrough in the process of removing the material.
【請求項31】請求項23記載の方法において、前記材料
除去プロセスは1つのマスクを換えて材料をエッチング
するプロセスを含む材料を除去するプロセスでブレーク
スルーを検出する方法。
31. The method of claim 23, wherein the material removal process includes a process of replacing one mask and etching the material to detect breakthrough in the process of removing material.
【請求項32】請求項31記載の方法において、前記層は
エッチング溶液に前記マスクを介して前記露出されてい
る部分がエッチされる材料を除去するプロセスでブレー
クスルーを検出する方法。
32. The method of claim 31, wherein the layer is a process for detecting breakthrough in a process of removing a material in an etching solution to etch the exposed portion through the mask.
【請求項33】請求項23記載の方法において、前記材料
除去プロセスは1つの半導体ウエハ上に設けられた前記
層から材料を除去するプロセスを含む材料を除去するプ
ロセスでブレークスルーを検出する方法。
33. The method of claim 23, wherein the material removal process includes a process of removing material from the layer provided on one semiconductor wafer, the method of detecting breakthrough in a material removal process.
【請求項34】請求項23記載の方法において、ブレーク
スルーの発生が確認されたことに応答して前記層の材料
除去を終了される付加的なステップを含む材料を除去す
るプロセスでブレークスルーを検出する方法。
34. The method of claim 23, wherein the process of removing material includes the additional step of terminating material removal of the layer in response to the occurrence of the breakthrough being identified. How to detect.
【請求項35】請求項23記載の方法において、前記ブレ
ークスルーは電気信号の大きさを参照信号レベルの絶対
値と比較することなしに確認される材料を除去するプロ
セスでブレークスルーを検出する方法。
35. The method of claim 23, wherein the breakthrough is a process of removing material that is identified without comparing the magnitude of the electrical signal to the absolute value of the reference signal level. .
【請求項36】基板上の層を除去するエッチング処理の
過程が特定の段階に入ったことを検出する方法であり、
前記層から材料を除去するプラズマ処理過程におけるブ
レークスルーの検出方法において: 前記プラズマの電磁放射の要素を検出して前記放射要素
の強度に比例する電気信号を発生させる検出ステップ
と、 前記信号の傾斜の時間変化を代表する傾斜関数の前記除
去プロセスの電気信号を算出するステップであって: (a)前記検出ステップで検出された電気信号の間隔を
持つ周期的なデジタルサンプルを取得するステップと、 (b)時間的に連続であるデジタルサンプルの予め定め
られた数のグループから1つの曲線を作るステップと、 (c)前記傾斜関数から1つの値を算出するステップ
と、 (d)前記(b)と(c)のステップを前記予め定めら
れたデジタルサンプルの数のグループの複数について繰
り返し前記個々のグループは少なくとも先行するグルー
プの直前に得られた最初のものを排除するものである繰
り返しステップを含むステップと、 前記傾斜関数から前記除去プロセスが始まったことを決
定するステップと、および 前記材料除去プロセスが始まったことが決定された後で
前記傾斜関数が予め定められた値よりも予め定められた
期間低下したことを検出することによりブレークスルー
が発生したことを確認して検出するステップと、 を含むプラズマ処理過程におけるブレークスルーの検出
方法。
36. A method of detecting when a step of an etching process for removing a layer on a substrate enters a specific stage,
In a method of detecting breakthrough in a plasma treatment process for removing material from the layer: a detecting step of detecting an element of electromagnetic radiation of the plasma to generate an electrical signal proportional to the intensity of the radiating element; and a slope of the signal. Calculating an electrical signal of the removal process of a slope function representative of the temporal change of: (a) obtaining periodic digital samples with intervals of the electrical signal detected in the detecting step; (B) creating a curve from a predetermined number of groups of time-sequential digital samples; (c) calculating a value from the slope function; (d) above (b) ) And (c) are repeated for a plurality of groups of the predetermined number of digital samples, the individual groups being small. Including an iterative step that eliminates the first one obtained immediately before the at least preceding group, determining from the slope function that the removal process has begun, and the material removal process Confirming and detecting that a breakthrough has occurred by detecting that the slope function has fallen below a predetermined value for a predetermined period after it has been determined to have begun. Breakthrough detection method in plasma processing.
【請求項37】請求項36記載の方法において、前記傾斜
関数の大きさが前記予め定められた値よりも前記予め定
められた期間だけ下にあることを検出するステップは引
き続く複数の傾斜関数の値が前記デジタル信号データが
前記予め定められた期間だけ前記予め定められた値より
も低くなったことから算出するプラズマ処理過程におけ
るブレークスルーの検出方法。
37. The method of claim 36, wherein the step of detecting that the magnitude of the slope function is below the predetermined value by the predetermined period of time comprises the step of: A method of detecting breakthrough in a plasma processing process, the value being calculated from the fact that the digital signal data has become lower than the predetermined value for the predetermined period.
【請求項38】請求項36記載の方法において、前記材料
除去プロセスは半導体ウエハによって支持された材料を
除去するプロセスを含むプラズマ処理過程におけるブレ
ークスルーの検出方法。
38. The method of claim 36, wherein the material removal process comprises a process of removing material supported by a semiconductor wafer.
【請求項39】請求項36記載の方法において、ブレーク
スルーが起こったことの確認に対応して前記層の材料除
去のプロセスを終了するステップを含むプラズマ処理過
程におけるブレークスルーの検出方法。
39. The method of claim 36, including the step of terminating the layer material removal process in response to confirming that a breakthrough has occurred.
【請求項40】請求項36記載の方法において、前記ブレ
ークスルーは前記電気信号の大きさを前記ある参照信号
の絶対値と比較して確認するものではないものであるプ
ラズマ処理過程におけるブレークスルーの検出方法。
40. The method according to claim 36, wherein the breakthrough is not for confirming the magnitude of the electric signal by comparing with the absolute value of the certain reference signal. Detection method.
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