JP4115770B2 - Method for detecting processing end point in substrate processing, substrate processing method and substrate processing apparatus - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板の表面に形成された薄膜を所望膜厚となるまで部分的にまたは全面的に除去する基板処理、例えばプラズマ雰囲気中で基板上の絶縁膜をドライエッチングする処理において、処理の終了点を検出する方法、ならびに、基板の表面に形成された薄膜を所望膜厚となるまで部分的にまたは全面的に除去する基板処理方法および基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置や液晶表示装置などの製造プロセスにおいては、基板の表面に形成された薄膜をエッチング処理して所定パターンに加工する処理が多用されている。例えば、基板上に微細配線を形成する方法の１つとして用いられている処理では、基板の表面に形成された絶縁膜を、プラズマ雰囲気中でドライエッチングして、絶縁膜に所定パターンの微細溝を形成し、その絶縁膜の微細溝内に銅などの配線用金属を埋め込んだ後、絶縁膜の表面を研削して溝外の余分な金属を除去するようにしている。このような処理によって基板上に形成される微細配線の電気抵抗は、微細溝の断面積によって決まるため、微細溝の断面形状を精度良く管理する必要がある。言い換えると、絶縁膜のエッチング量を正確に管理して、微細溝が所望形状にエッチング加工された時点でエッチング処理を終了させる必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の装置には、処理中に絶縁膜のエッチング量を管理するためのモニタが設けられていなかった。したがって、処理中にはエッチングの進行具合を把握することができず、処理を開始してから一定時間が経過した時点で処理を終了させるようにしていた。このように、絶縁膜に所望形状の微細溝が形成されているかどうかは、処理中に判断することができなかった。このため、完成品が得られた段階で初めて不良品が発見される、という問題点があった。また、エッチング量を直接に制御することができなかったため、薄膜の微細加工には十分に対応することができなかった。
【０００４】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、基板の表面に形成された薄膜を所望膜厚となるまで部分的にまたは全面的に除去する基板処理において、処理中に処理の進行具合を正確に管理して処理の終了点を検出することができる方法を提供すること、ならびに、その検出方法を用いた基板処理方法を提供すること、および、その方法を好適に実施することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、プラズマ雰囲気中で基板をドライエッチングして、基板の表面に形成された薄膜を所望膜厚となるまで部分的にまたは全面的に除去する基板処理において、その処理の終了点を検出する方法であって、プラズマ雰囲気中で基板の処理を開始した直後において、基板の表面の所定個所へ基板表面に対し斜め方向に可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、プラズマ成分含有基本分光データを得る工程と、基板の処理中に、基板の表面の所定個所へ基板表面に対し斜め方向に可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、プラズマ成分含有計測分光データを得る工程と、前記プラズマ成分含有計測分光データと前記プラズマ成分含有基本分光データとの差分から変化分光データを得る工程と、基板の処理前に、基板の表面の所定個所へ基板表面に対し斜め方向に可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、予め得ていた基本分光データに、前記変化分光データを加算して、計測分光データを得る工程と、から計測分光データを求め、得られた計測分光データを、設定された標準分光データと比較し、これらの動作を、基板の処理を開始してから時間経過に従って繰り返し行って、得られた計測分光データが標準分光データと所定範囲内で整合した時点を処理の終了点とすることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明は、プラズマ雰囲気中で基板をドライエッチングして、基板の表面に形成された薄膜を所望膜厚となるまで部分的にまたは全面的に除去する基板処理において、その処理の終了点を検出する方法であって、プラズマ雰囲気中で基板の処理を開始した直後において、基板の表面の所定個所へ可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、プラズマ成分含有基本分光データを得る工程と、基板の処理中に、基板の表面の所定個所へ可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、プラズマ成分含有計測分光データを得る工程と、前記プラズマ成分含有計測分光データと前記プラズマ成分含有基本分光データとの差分から変化分光データを得る工程と、基板の処理前に、基板の表面の所定個所へ可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、予め得ていた基本分光データに、前記変化分光データを加算して、計測分光データを得る工程と、前記計測分光データを、設定された標準分光データと比較するデータ比較工程と、を含み、前記プラズマ成分含有計測分光データを得る工程、前記変化分光データを得る工程、前記計測分光データを得る工程および前記データ比較工程を、基板の処理を開始してから時間経過に従って繰り返し行って、前記計測分光データが前記標準分光データと所定範囲内で整合した時点を処理の終了点とすることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の検出方法において、基板の表面に対し斜め方向へ光を照射することを特徴とする。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の検出方法において、前記標準分光データを求めるために、基板の処理前に、基板の表面の所定個所へ可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、基本分光データを得る工程と、一定の処理条件によりプラズマ雰囲気中で基板の処理を開始した直後において、基板の表面の所定個所へ可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、プラズマ成分含有基本分光データを得る工程と、基板の処理中に、基板の表面の所定個所へ可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、プラズマ成分含有計測分光データを得る工程と、前記プラズマ成分含有計測分光データと前記プラズマ成分含有基本分光データとの差分から変化分光データを得る工程と、前記基本分光データに前記変化分光データを加算して、標準分光データを得る工程と、を備え、前記プラズマ成分含有基本分光データを得る工程から前記標準分光データを得る工程までを、基板の処理を開始してから時間経過に従って所定回数だけ繰り返し行って、複数の標準分光データを求めておき、それらの複数の標準分光データのうちから１つの標準分光データが選択されて設定されることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に係る発明は、プラズマ雰囲気中で基板をドライエッチングして、基板の表面に形成された薄膜を所望膜厚となるまで部分的にまたは全面的に除去する基板処理方法において、プラズマ雰囲気中で基板の処理を開始した直後において、基板の表面の所定個所へ基板表面に対し斜め方向に可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、プラズマ成分含有基本分光データを得る工程と、基板の処理中に、基板の表面の所定個所へ基板表面に対し斜め方向に可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、プラズマ成分含有計測分光データを得る工程と、前記プラズマ成分含有計測分光データと前記プラズマ成分含有基本分光データとの差分から変化分光データを得る工程と、基板の処理前に、基板の表面の所定個所へ基板表面に対し斜め方向に可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、予め得ていた基本分光データに、前記変化分光データを加算して、計測分光データを得る工程と、から計測分光データを求め、得られた計測分光データを、設定された標準分光データと比較し、これらの動作を、基板の処理を開始してから時間経過に従って繰り返し行って、得られた計測分光データが標準分光データと所定範囲内で整合した時点で処理を終了することを特徴とする。
【００１０】
請求項６に係る発明は、プラズマ雰囲気中で基板をドライエッチングして、基板の表面に形成された薄膜を所望膜厚となるまで部分的にまたは全面的に除去する基板処理装置において、プラズマ雰囲気中で基板の表面の所定個所へ基板表面に対し斜め方向に可視光を照射する投光手段と、基板の表面で反射した光を、プラズマ雰囲気中で基板の処理を開始した直後において分光してプラズマ成分含有基本分光データを得るとともに、基板の表面で反射した光を、基板の処理を開始してから時間経過に従って繰り返し分光して順次プラズマ成分含有計測分光データを得る分光手段と、この分光手段により順次得られるプラズマ成分含有計測分光データと前記プラズマ成分含有基本分光データとの差分から変化分光データを順次算出し、基板の処理前に、基板の表面の所定個所へ基板表面に対し斜め方向に可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、予め得ていた基本分光データに、前記変化分光データを加算して、計測分光データを順次算出し、順次算出される計測分光データを、設定された標準分光データと順次比較し、計測分光データが標準分光データと所定範囲内で整合した時点を処理の終了点と判定する演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１に係る発明の検出方法によると、プラズマ雰囲気中で基板をドライエッチングする処理において、基板の表面の所定個所へ基板表面に対し斜め方向に可視光を照射し、基板の表面で反射した可視光を分光して、各波長成分ごとに反射光強度あるいは反射率が分解された計測分光データ（スペクトル）を得る。ここで、基板の表面で反射した可視光を分光して得られる分光データは、基板上の薄膜の膜厚（薄膜に溝が加工される場合は溝の深さ）に対応して変化する。換言すると、反射光を分光して得られる計測分光データは、処理の進行具合に応じて変化する。そこで、同じパターン、同じ膜種の薄膜が形成された基板を一定の処理条件で処理したときにおける反射光の分光データを予め求めておき、所望膜厚（薄膜に溝が加工される場合は所望の溝深さ）に達する時点、すなわち処理を終了すべき時点の分光データを標準分光データとして設定しておき、基板の処理を開始してから時間経過に従って順次得られる計測分光データを、設定された標準分光データと順次比較する。そして、計測分光データが標準分光データと所定範囲内で整合した時点を処理の終了点とすることにより、処理の終了点を検出することが可能になる。また、この場合において、基板の表面で反射した光には、基板の表面へ斜め方向に照射されて基板表面で反射した可視光の他、プラズマ光が含まれることになるが、基板の処理中に得られるプラズマ成分含有計測分光データと基板の処理を開始した直後において得られるプラズマ成分含有基本分光データとの差分から変化分光データを得て、基板の処理前に予め得ていた基本分光データに変化分光データを加算して、計測分光データを得るようにしているので、計測分光データにはプラズマ光の成分が含まれないことになる。したがって、プラズマ光による影響を排除して、上記した処理の終了点の検出を確実にかつ容易に行うことが可能になる。
【００１２】
請求項２に係る発明の検出方法によると、プラズマ雰囲気中で基板をドライエッチングする処理において、基板の表面の所定個所へ可視光を照射し、基板の表面で反射した可視光を分光して、各波長成分ごとに反射光強度あるいは反射率が分解された計測分光データ（スペクトル）を得る。ここで、基板の表面で反射した可視光を分光して得られる分光データは、基板上の薄膜の膜厚（薄膜に溝が加工される場合は溝の深さ）に対応して変化する。換言すると、反射光を分光して得られる計測分光データは、処理の進行具合に応じて変化する。そこで、同じパターン、同じ膜種の薄膜が形成された基板を一定の処理条件で処理したときにおける反射光の分光データを予め求めておき、所望膜厚（薄膜に溝が加工される場合は所望の溝深さ）に達する時点、すなわち処理を終了すべき時点の分光データを標準分光データとして設定しておき、基板の処理を開始してから時間経過に従って順次得られる計測分光データを、設定された標準分光データと順次比較する。そして、計測分光データが標準分光データと所定範囲内で整合した時点を処理の終了点とすることにより、処理の終了点を検出することが可能になる。また、この場合において、基板の表面で反射した光には、基板の表面へ照射されて基板表面で反射した可視光の他、プラズマ光が含まれることになるが、基板の処理中に得られるプラズマ成分含有計測分光データと基板の処理を開始した直後において得られるプラズマ成分含有基本分光データとの差分から変化分光データを得て、基板の処理前に予め得ていた基本分光データに変化分光データを加算して、計測分光データを得るようにしているので、計測分光データにはプラズマ光の成分が含まれないことになる。したがって、プラズマ光による影響を排除して、上記した処理の終了点の検出を確実にかつ容易に行うことが可能になる。
【００１３】
請求項３に係る発明の検出方法では、基板の表面に対し斜め方向へ光が照射されることにより、基板の表面に対し斜め方向へ反射した光を分光して、上記したように処理の終了点を検出することが可能になる。
【００１４】
請求項４に係る発明の検出方法では、プラズマ光による影響を排除して、請求項１ないし請求項３に係る各発明の検出方法で用いられる標準分光データを求めることが可能になる。
【００１５】
請求項５に係る発明の基板処理方法においては、請求項１に係る発明の検出方法を利用して、所望の処理量となった時に確実に処理を終了させることが可能になる。
【００１６】
請求項６に係る発明の基板処理装置においては、投光手段から基板の表面の所定個所へ基板表面に対し斜め方向に可視光が照射され、分光手段により、基板の表面で反射した光が、プラズマ雰囲気中で基板の処理を開始した直後において分光されてプラズマ成分含有基本分光データが得られるとともに、基板の表面で反射した光が、基板の処理を開始してから時間経過に従って繰り返し分光されて順次プラズマ成分含有計測分光データが得られる。そして、演算手段により、分光手段によって順次得られるプラズマ成分含有計測分光データとプラズマ成分含有基本分光データとの差分から変化分光データが順次算出され、予め得ていた基本分光データに、変化分光データが加算されて、計測分光データが順次算出され、順次算出される計測分光データが、設定された標準分光データと順次比較され、計測分光データが標準分光データと所定範囲内で整合した時点が処理の終了点と判定される。このような動作により、プラズマ光による影響を排除して処理の終了点を確実にかつ容易に検出し、所望の処理量となった時に確実に処理を終了させることが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、この発明に係る基板処理における処理終了点の検出方法および基板処理方法を実施するために使用される基板処理装置の構成の１例を示す概略図である。この装置は、プラズマ雰囲気中で基板をドライエッチングする処理に使用される。表面に絶縁膜が形成された基板１は、基板保持台２に水平姿勢で載置され、図示していないが密閉された処理容器内に収容されている。そして、基板１上の絶縁膜は、プラズマ雰囲気中においてドライエッチングされる。
【００１９】
処理終了点の検出を行うための装置は、可視光を出射するランプ、例えばハロゲンランプを有する光源装置３、光源装置３に光入射端が光学的に接続された光ファイバ４、および、光ファイバ４の光出射端に光学的に接続され複数枚の光学レンズを内蔵した投光装置５を備えている。投光装置５は、基板保持台２上の基板１に対し斜め方向へ光が照射されるように、基板１の上面と垂直な面に対し光軸を傾けて配置されている。この投光装置５からは、基板１の表面の所定個所へ光が照射されるようになっている。また、投光装置５から照射されて基板１の表面の所定個所で斜め方向へ反射した光が入射するように、基板１の上面と垂直な面に対し光軸を傾けて、複数枚の光学レンズを内蔵した受光装置６が配設されている。受光装置６には、光ファイバ７の光入射端が光学的に接続されており、光ファイバ７の光出射端に分光器８が光学的に接続されている。また、分光器８は、ＣＰＵ１０、メモリ１１およびタイマー１２を備えた演算・制御装置９に電気的に接続されている。この演算・制御装置９には、後述するように図２ないし図４および図６ないし図８の各フローチャートにそれぞれ示すような処理動作を実行させるためのプログラムが記憶されている。また、演算・制御装置９には、キーボード等の入力装置１３が接続されている。
【００２０】
次に、上記した構成を有する装置を使用して行われる処理終了点の検出方法の１例について、図２ないし図４および図６ないし図８にそれぞれ示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【００２１】
〔標準分光強度データの取得〕
処理終了点の検出を行おうとする基板と同じパターン、同じ膜種の絶縁膜が形成された基板を、一定の処理条件によりプラズマ雰囲気中でドライエッチング処理し、標準分光強度データを求める。
【００２２】
図２に示すように、まず、入力装置１３を操作して、演算・制御装置９にデータのサンプリング回数Ｎ（サンプリングする時間間隔Ｔ）を設定入力するとともに、エッチングレートを設定入力する（ステップＳ１）。エッチングレートを設定することにより、処理を開始してからの経過時間とその時点におけるエッチング量とを対応付けることができる。次に、投光装置５から基板１の表面の所定個所へ可視光を照射し、基板１の表面で反射した光を受光装置６で受光して分光器７へ入射させる。分光器７では、反射光を分光して、各波長成分ごとに光強度を分解して基本分光強度データを得る（ステップＳ２）。得られた基本分光強度データは、分光器７から演算・制御装置９へ電気信号として送られ、メモリ１１に記憶される。
【００２３】
基本分光強度データが得られると、プラズマ雰囲気中で基板１の処理を開始する（ステップＳ３）。その直後に、投光装置５から基板１の表面の所定個所へ可視光を照射し、基板１の表面で反射した光を受光装置６で受光して分光器７へ入射させ、分光器７において反射光のプラズマ基本分光強度データを得る（ステップＳ４）。このプラズマ基本分光強度データには、可視光成分の分光強度データの他、それに加算されるようにプラズマ光成分の分光強度データが含まれている。得られたプラズマ基本分光強度データは、分光器７から演算・制御装置９へ電気信号として送られ、メモリ１１に記憶される。
【００２４】
次に、サンプリング回数のカウント値ｎを「１」に設定し（ステップＳ５）、タイマー１２をスタートさせる（図３のステップＳ６）。そして、タイマー１２がスタートしてから時間間隔Ｔが経過すると（ステップＳ７）、投光装置５から基板１の表面の所定個所へ可視光を照射し、基板１の表面で反射した光を受光装置６で受光して分光器７へ入射させ、分光器７において反射光のプラズマ計測分光強度データを得る（ステップＳ８）。このプラズマ計測分光強度データには、可視光成分の分光強度データの他、それに加算されるようにプラズマ光成分の分光強度データが含まれている。得られたプラズマ計測分光強度データは、分光器７から演算・制御装置９へ電気信号として送られる。
【００２５】
次に、演算・制御装置９において、プラズマ計測分光強度データとプラズマ基本分光強度データとの差分を算出して変化分光強度データを得る（ステップＳ９）。この変化分光強度データは、処理開始時点における可視光成分の分光強度データからの変化分（正数または負数）を示すものであり、この変化分光強度データを基本分光強度データに加えて標準分光強度データを算出する（ステップＳ１０）。この標準分光強度データは、処理開始時点を基準にして当該時点における可視光成分のみの分光強度データ（スペクトル）を示す。以上のようにして得られた標準分光強度データを処理開始時点からの経過時間と共にメモリ１１に記憶する（図４のステップＳ１１）。
【００２６】
１つの標準分光強度データと経過時間とがメモリ１１に記憶されると、カウント値ｎがサンプリング回数Ｎであるかどうかを判定し（ステップＳ１２）、ｎ＝Ｎでないときはカウント値ｎを「１」だけインクリメントする（ステップＳ１３）。そして、カウント値ｎがサンプリング回数Ｎに達するまで（ｎ＝Ｎとなるまで）、ステップＳ６からステップＳ１１までの各動作を繰り返す。これにより、一定の時間間隔Ｔごとの標準分光強度データが複数得られる。
【００２７】
図５は、以上のようにして得られた複数の標準分光強度データの一部を分光強度曲線で表したものである。図５において、曲線Ｏは、処理前（経過時間０）における分光強度データ（上記した基本分光強度データ）を示す分光強度曲線であり、曲線IIIは、処理終了時（ｔ３）における標準分光強度データを示す分光強度曲線であり、曲線Ｉ、IIは、処理を開始してからの各経過時間ｔ１、ｔ２（ｔ１＜ｔ２＜ｔ３）における標準分光強度データをそれぞれ示す分光強度曲線である。
【００２８】
ところで、上述したように、エッチングレートが設定されることにより、処理を開始してからの経過時間とその時点におけるエッチング量とが対応付けられ、一方、処理を開始してからの経過時間とその時点における標準分光強度データとが関係付けられているので、エッチング量と標準分光強度データとが対応することになる。すなわち、同じパターン、同じ膜種の絶縁膜が形成された基板を同一の処理条件によりエッチング処理する場合においては、エッチング量を指定すれば、そのエッチング量に対応する標準分光強度データ（分光強度曲線）が一義的に決まることになる。これを利用して、次に説明するように基板処理における処理終了点の検出が行われる。
【００２９】
〔処理終了点の検出〕
図６に示すように、まず、入力装置１３を操作して、パラメータにより演算・制御装置９に所望のエッチング量を設定入力する（ステップＳ２１）。これにより、メモリ１１に記憶された複数の標準分光強度データのうちから所望のエッチング量に対応する１つの標準分光強度データが選択されて設定される。対象となる標準分光強度データ（これを「設定標準分光強度データ」と呼ぶ）が決まると、プラズマ雰囲気中で基板１の処理を開始する（ステップＳ２２）。その直後に、投光装置５から基板１の表面の所定個所へ可視光を照射し、基板１の表面で反射した光を受光装置６で受光して分光器７へ入射させ、分光器７において反射光のプラズマ基本分光強度データを得る（ステップＳ２３）。このプラズマ基本分光強度データには、可視光成分の分光強度データの他、それに加算されるようにプラズマ光成分の分光強度データが含まれている。得られたプラズマ基本分光強度データは、分光器７から演算・制御装置９へ電気信号として送られ、メモリ１１に記憶される。
【００３０】
次いで、タイマー１２をスタートさせ（図７のステップＳ２４）、タイマー１２がスタートしてから時間間隔Ｔが経過すると（ステップＳ２５）、投光装置５から基板１の表面の所定個所へ可視光を照射し、基板１の表面で反射した光を受光装置６で受光して分光器７へ入射させ、分光器７において反射光のプラズマ計測分光強度データを得る（ステップＳ２６）。このプラズマ計測分光強度データには、可視光成分の分光強度データの他、それに加算されるようにプラズマ光成分の分光強度データが含まれている。得られたプラズマ計測分光強度データは、分光器７から演算・制御装置９へ電気信号として送られる。
【００３１】
次に、演算・制御装置９において、プラズマ計測分光強度データとプラズマ基本分光強度データとの差分を算出して変化分光強度データを得る（ステップＳ２７）。この変化分光強度データは、処理開始時点における可視光成分の分光強度データからの変化分（正数または負数）を示すものであり、この変化分光強度データを基本分光強度データに加えて計測分光強度データを算出する（ステップＳ２８）。この計測分光強度データは、処理開始時点を基準にして当該時点における可視光成分のみの分光強度データを示す。
【００３２】
計測分光強度データが得られると、その計測分光強度データと設定標準分光強度データとを比較し（図８のステップＳ２９）、両者の分光強度データ間に整合性があるかどうかを判定する（ステップＳ３０）。この判定は、例えば、複数の波長成分について、各波長成分ごとに両者の光強度の一致率をそれぞれ算出し、それらの一致率の平均値を算出して、その平均値が所定値を上回っているかどうか、例えば平均値が９０％を超えているかどうかを検討することにより行うようにし、平均値が９０％を超えているときは両者の分光強度データ間に整合性があると判定する。ここで、分光強度曲線は、時間経過に従ってその波形が漸次変化していき（図５参照）、波形が急に変化することは通常ないので、上記したような判定方法でも、特に問題を生じることはないと考えられる。勿論、上記した判定方法以外の方法により、計測分光強度データと設定標準分光強度データとの整合性を判定するようにしてもよい。
【００３３】
そして、計測分光強度データと設定標準分光強度データとの間に整合性があると判定されたときは、エッチング処理を終了する（ステップＳ３１）。一方、両者の分光強度データ間に整合性が無いと判定されたときは、両者の分光強度データ間に整合性があると判定されるまで、ステップＳ２４からステップＳ２９までの各動作を繰り返す。したがって、エッチング処理を終了する時点では、計測分光強度データが設定標準分光強度データに近似することになり、所望のエッチング量が得られることになる。
【００３４】
なお、上記した実施形態では、反射光を分光して各波長成分ごとに光強度を分解したデータを用いるようにしているが、分光強度の代わりに分光反射率（反射率：ベアウエハでの反射光強度に対する反射光強度の比率）のデータを用いて、上記と同様の処理動作を行うようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の検出方法を用いると、プラズマ雰囲気中で基板をドライエッチングして、基板の表面に形成された薄膜を所望膜厚となるまで部分的にまたは全面的に除去する基板処理において、プラズマ光による影響を排除して、処理中に処理の進行具合を正確に管理して処理の終了点を確実にかつ容易に検出することができる。このため、完成品が得られる段階まで不良品を発見することができない、といった問題を解消することができ、また、エッチング量を直接に制御することができるので、薄膜の微細加工に十分に対応することが可能になる。
【００３６】
請求項２に係る発明の検出方法を用いると、プラズマ雰囲気中で基板をドライエッチングして、基板の表面に形成された薄膜を所望膜厚となるまで部分的にまたは全面的に除去する基板処理において、プラズマ光による影響を排除して、処理中に処理の進行具合を正確に管理して処理の終了点を確実にかつ容易に検出することができる。このため、完成品が得られる段階まで不良品を発見することができない、といった問題を解消することができ、また、エッチング量を直接に制御することができるので、薄膜の微細加工に十分に対応することが可能になる。
【００３７】
請求項３に係る発明の検出方法では、上記したように処理の終了点を確実に検出することができる。
【００３８】
請求項４に係る発明の検出方法では、プラズマ光による影響を排除して、請求項１ないし請求項３に係る各発明の検出方法で用いられる標準分光データを求めることができる。
【００３９】
請求項５に係る発明の基板処理方法によると、請求項１に係る発明の検出方法を利用して、所望の処理量となった時に確実に処理を終了させることができるので、完成品が得られる段階まで不良品を発見することができない、といった問題を解消することができ、また、薄膜の微細加工に十分に対応することが可能になる。
【００４０】
請求項６に係る発明の基板処理装置を使用すると、所望の処理量となった時に確実に処理を終了させることができ、請求項５に係る発明の上記効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る基板処理における処理終了点の検出方法および基板処理方法を実施するために使用される基板処理装置の構成の１例を示す概略図である。
【図２】 図１に示した装置を使用して行われる処理終了点の検出方法における処理動作を示すフローチャートであって、標準分光強度データを取得する手順の１例を示すものである。
【図３】 同じく、フローチャートである。
【図４】 同じく、フローチャートである。
【図５】 図２ないし図４のフローチャートに示す処理動作によって得られた複数の標準分光強度データの一部を分光強度曲線で表したものである。
【図６】 図１に示した装置を使用して行われる処理終了点の検出方法における処理動作を示すフローチャートであって、図２ないし図４のフローチャートに示す処理動作によって得られた標準分光強度データを用いて処理終了点を検出する手順の１例を示すものである。
【図７】 同じく、フローチャートである。
【図８】 同じく、フローチャートである。
【符号の説明】
１ 基板
２ 基板保持台
３ 光源装置
４、７ 光ファイバ
５ 投光装置
６ 受光装置
８ 分光器
９ 演算・制御装置
１０ ＣＰＵ
１１ メモリ
１２ タイマー
１３ 入力装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a substrate for partially or completely removing a thin film formed on a surface of a substrate such as a semiconductor wafer, a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a photomask, or an optical disk substrate until a desired film thickness is obtained. In a process, for example, a process of dry etching an insulating film on a substrate in a plasma atmosphere, a method for detecting an end point of the process, and a thin film formed on the surface of the substrate partially or entirely until a desired film thickness is obtained. BACKGROUND OF THE
[0002]
[Prior art]
In a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display device, a process of etching a thin film formed on the surface of a substrate to process it into a predetermined pattern is frequently used. For example, in a process used as one method for forming fine wiring on a substrate, an insulating film formed on the surface of the substrate is dry-etched in a plasma atmosphere, and a fine groove having a predetermined pattern is formed in the insulating film. After a wiring metal such as copper is embedded in the fine groove of the insulating film, the surface of the insulating film is ground to remove excess metal outside the groove. Since the electrical resistance of the fine wiring formed on the substrate by such processing is determined by the cross-sectional area of the fine groove, it is necessary to accurately manage the cross-sectional shape of the fine groove. In other words, it is necessary to accurately manage the etching amount of the insulating film and to finish the etching process when the fine groove is etched into a desired shape.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional apparatus has not been provided with a monitor for managing the etching amount of the insulating film during processing. Therefore, the progress of the etching cannot be grasped during the process, and the process is terminated when a certain time has elapsed since the process was started. As described above, it has not been possible to determine whether a fine groove having a desired shape is formed in the insulating film during the processing. For this reason, there has been a problem that defective products are discovered only when a finished product is obtained. Further, since the etching amount could not be directly controlled, it was not possible to sufficiently cope with the fine processing of the thin film.
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in the substrate processing in which the thin film formed on the surface of the substrate is partially or completely removed until the desired film thickness is obtained, the processing is performed during the processing. Providing a method capable of accurately managing the progress of the process and detecting the end point of the process, providing a substrate processing method using the detection method, and suitably implementing the method It is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus that can perform the above processing.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Claim 1In the substrate processing in which the substrate is dry-etched in a plasma atmosphere and the thin film formed on the surface of the substrate is partially or completely removed until a desired film thickness is obtained, the end point of the processing is determined. Immediately after starting the processing of the substrate in a plasma atmosphere, the detection method irradiates a predetermined portion of the surface of the substrate with visible light obliquely with respect to the surface of the substrate and separates the light reflected on the surface of the substrate. In the process of obtaining plasma component-containing basic spectroscopic data and during processing of the substrate, visible light is irradiated obliquely to the substrate surface at a predetermined location on the surface of the substrate, and the light reflected on the surface of the substrate is dispersed. A step of obtaining plasma component-containing measurement spectral data, a step of obtaining change spectral data from the difference between the plasma component-containing measurement spectral data and the plasma component-containing basic spectral data, and before processing the substrate Irradiate visible light obliquely to the substrate surface to a predetermined location on the surface of the substrate, disperse the light reflected on the surface of the substrate, add the change spectral data to the basic spectral data obtained in advance, Obtaining measurement spectroscopic data, obtaining measurement spectroscopic data, comparing the obtained measurement spectroscopic data with the set standard spectroscopic data, and repeating these operations over time after starting the processing of the substrate A process end point is a point in time when the measured spectroscopic data obtained matches the standard spectroscopic data within a predetermined range.
[0006]
Claim 2In the substrate processing in which the substrate is dry-etched in a plasma atmosphere and the thin film formed on the surface of the substrate is partially or completely removed until a desired film thickness is obtained, the end point of the processing is determined. Immediately after starting processing of a substrate in a plasma atmosphere, a visible light is irradiated onto a predetermined portion of the surface of the substrate, and the light reflected on the surface of the substrate is dispersed to detect a basic spectrum containing plasma components. A step of obtaining data, a step of irradiating a predetermined portion of the surface of the substrate with visible light during the processing of the substrate, and spectroscopic analysis of the light reflected on the surface of the substrate to obtain plasma component-containing measurement spectral data; and the plasma The step of obtaining change spectroscopic data from the difference between the component-containing measurement spectroscopic data and the plasma component-containing basic spectroscopic data, and irradiating a predetermined portion of the surface of the substrate with visible light before processing the substrate, The reflected spectral data is dispersed, and the change spectral data is added to the basic spectral data obtained in advance to obtain measured spectral data, and the measured spectral data is compared with the set standard spectral data. A step of obtaining the plasma component-containing measurement spectroscopic data, the step of obtaining the change spectroscopic data, the step of obtaining the measurement spectroscopic data and the step of comparing the data. It is repeatedly performed according to the progress, and the time when the measured spectroscopic data matches the standard spectroscopic data within a predetermined range is set as the end point of the processing.
[0007]
Claim 3The invention according toClaim 2In the described detection method, light is irradiated in an oblique direction with respect to the surface of the substrate.
[0008]
Claim 4The invention according toClaim 1OrClaim 3In the detection method according to any one of the above, in order to obtain the standard spectral data, before processing the substrate, irradiate a predetermined portion of the surface of the substrate with visible light, spectroscopically reflect the light reflected on the surface of the substrate, Immediately after starting the processing of the substrate in a plasma atmosphere under certain processing conditions and obtaining the basic spectral data, the visible light is irradiated to a predetermined portion of the surface of the substrate, and the light reflected on the surface of the substrate is dispersed. In the process of obtaining the basic spectral data containing the plasma component, and during the processing of the substrate, the visible light is irradiated onto a predetermined portion of the surface of the substrate, the light reflected by the surface of the substrate is dispersed, and the measurement spectral data containing the plasma component is obtained. Obtaining change spectral data from the difference between the plasma component-containing measurement spectral data and the plasma component-containing basic spectral data; and adding the change spectral data to the basic spectral data; A step of obtaining quasi-spectral data, and repeating the process from the step of obtaining the plasma component-containing basic spectral data to the step of obtaining the standard spectral data a predetermined number of times as time passes after starting the processing of the substrate, A plurality of standard spectroscopic data is obtained, and one standard spectroscopic data is selected and set from the plurality of standard spectroscopic data.
[0009]
Claim 5The present invention relates to a substrate processing method in which a substrate is dry-etched in a plasma atmosphere, and a thin film formed on the surface of the substrate is partially or entirely removed until a desired film thickness is obtained. Immediately after starting the process, a step of irradiating a predetermined portion of the substrate surface with visible light obliquely with respect to the substrate surface and spectrally reflecting the light reflected on the substrate surface to obtain plasma component-containing basic spectral data; , During the processing of the substrate, irradiating a predetermined portion of the surface of the substrate with visible light obliquely with respect to the surface of the substrate, spectrum the light reflected on the surface of the substrate, and obtaining plasma component-containing measurement spectral data; Obtaining change spectral data from the difference between the plasma component-containing measurement spectral data and the plasma component-containing basic spectral data; and before processing the substrate, a predetermined position on the surface of the substrate is applied to the substrate surface. Irradiating visible light in an oblique direction, spectroscopically reflecting the light reflected on the surface of the substrate, and adding the change spectral data to the previously obtained basic spectral data to obtain the measured spectral data. Data is obtained, the obtained measurement spectral data is compared with the set standard spectral data, and these operations are repeated as time passes after the substrate processing is started. The process is terminated when the spectroscopic data is matched within a predetermined range.
[0010]
Claim 6The present invention relates to a substrate processing apparatus in which a substrate is dry-etched in a plasma atmosphere and a thin film formed on the surface of the substrate is partially or completely removed until a desired film thickness is obtained. A light projection means for irradiating visible light obliquely with respect to the substrate surface to a predetermined portion of the surface of the substrate, and light reflected from the surface of the substrate is spectrally dispersed immediately after starting the processing of the substrate in a plasma atmosphere. In addition to obtaining basic spectroscopic data, the spectroscopic means for obtaining spectroscopic data containing plasma components sequentially by spectroscopically analyzing the light reflected from the surface of the substrate repeatedly over time after the processing of the substrate is started. The change spectral data is sequentially calculated from the difference between the plasma component-containing measurement spectral data and the plasma component-containing basic spectral data, and before processing the substrate, Irradiate visible light obliquely with respect to the substrate surface to a predetermined location on the surface of the plate, disperse the light reflected by the surface of the substrate, add the change spectral data to the basic spectral data obtained in advance, Measured spectroscopic data is sequentially calculated, and the sequentially calculated measured spectroscopic data is sequentially compared with the set standard spectroscopic data, and the time when the measured spectroscopic data matches the standard spectroscopic data within a predetermined range is determined as the processing end point. And an arithmetic means for performing the operation.
[0011]
Claim 1According to the detection method of the present invention, in the process of dry etching a substrate in a plasma atmosphere, visible light is irradiated obliquely with respect to the substrate surface to a predetermined portion of the substrate surface, and the visible light reflected by the substrate surface is reflected. Spectroscopically, measurement spectral data (spectrum) in which the reflected light intensity or reflectance is resolved for each wavelength component is obtained. Here, the spectral data obtained by spectrally dividing the visible light reflected on the surface of the substrate changes in accordance with the thickness of the thin film on the substrate (the depth of the groove when a groove is processed in the thin film). In other words, the measured spectral data obtained by splitting the reflected light changes according to the progress of the process. Therefore, the spectral data of the reflected light when processing a substrate on which a thin film of the same pattern and the same film type is processed under a certain processing condition is obtained in advance, and a desired film thickness (desired when a groove is processed into a thin film) The spectroscopic data at the time when the groove depth is reached, that is, when the processing should be terminated is set as the standard spectroscopic data, and the measured spectroscopic data sequentially obtained as time elapses after the processing of the substrate is set. Compare sequentially with standard spectroscopic data. Then, the end point of the process can be detected by setting the end point of the process when the measured spectroscopic data matches the standard spectroscopic data within a predetermined range. In this case, the light reflected on the surface of the substrate includes plasma light in addition to visible light that is irradiated obliquely to the surface of the substrate and reflected on the surface of the substrate. The change spectral data is obtained from the difference between the plasma component-containing measurement spectral data obtained immediately after the processing of the substrate and the plasma component-containing basic spectral data obtained immediately after the processing of the substrate is started, and the basic spectral data previously obtained before the substrate processing is obtained. Since the change spectral data is added to obtain the measured spectral data, the measured spectral data does not include the plasma light component. Therefore, it is possible to reliably and easily detect the end point of the above-described processing while eliminating the influence of the plasma light.
[0012]
Claim 2According to the detection method of the present invention, in the process of dry etching the substrate in a plasma atmosphere, visible light is irradiated to a predetermined portion of the surface of the substrate, the visible light reflected by the surface of the substrate is dispersed, and each wavelength component Measurement spectroscopic data (spectrum) in which the reflected light intensity or reflectance is resolved for each time is obtained. Here, the spectral data obtained by spectrally dividing the visible light reflected on the surface of the substrate changes in accordance with the thickness of the thin film on the substrate (the depth of the groove when a groove is processed in the thin film). In other words, the measured spectral data obtained by splitting the reflected light changes according to the progress of the process. Therefore, the spectral data of the reflected light when processing a substrate on which a thin film of the same pattern and the same film type is processed under a certain processing condition is obtained in advance, and a desired film thickness (desired when a groove is processed into a thin film) The spectroscopic data at the time when the groove depth is reached, that is, when the processing should be terminated is set as the standard spectroscopic data, and the measured spectroscopic data sequentially obtained as time elapses after the processing of the substrate is set. Compare sequentially with standard spectroscopic data. Then, the end point of the process can be detected by setting the end point of the process when the measured spectroscopic data matches the standard spectroscopic data within a predetermined range. In this case, the light reflected on the surface of the substrate includes plasma light in addition to visible light irradiated on the surface of the substrate and reflected on the surface of the substrate, but is obtained during processing of the substrate. Change spectroscopic data is obtained from the difference between the plasma component-containing measurement spectroscopic data and the plasma component-containing basic spectroscopic data obtained immediately after the processing of the substrate is started. Is added to obtain the measured spectral data, so that the measured spectral data does not include the plasma light component. Therefore, it is possible to reliably and easily detect the end point of the above-described processing while eliminating the influence of the plasma light.
[0013]
Claim 3In the detection method according to the present invention, when light is irradiated obliquely with respect to the surface of the substrate, the light reflected in the oblique direction with respect to the surface of the substrate is dispersed to detect the end point of the processing as described above. It becomes possible to do.
[0014]
Claim 4In the detection method according to the invention, the influence of the plasma light is eliminated,Claim 1OrClaim 3It becomes possible to obtain standard spectroscopic data used in the detection method according to each invention.
[0015]
Claim 5In the substrate processing method according to the invention,Claim 1By using the detection method according to the invention, it is possible to reliably end the processing when a desired processing amount is reached.
[0016]
Claim 6In the substrate processing apparatus according to the invention, visible light is irradiated obliquely with respect to the substrate surface from the light projecting means to a predetermined portion of the surface of the substrate, and the light reflected by the surface of the substrate by the spectroscopic means is in a plasma atmosphere. After the substrate processing is started, the spectral data containing the spectral component is obtained immediately after the substrate processing is started, and the light reflected on the surface of the substrate is repeatedly dispersed over time after the processing of the substrate is started. Content measurement spectroscopic data is obtained. Then, the calculation means sequentially calculates the change spectral data from the difference between the plasma component-containing measurement spectral data and the plasma component-containing basic spectral data sequentially obtained by the spectroscopic means, and the change spectral data is added to the basic spectral data obtained in advance. The measured spectroscopic data is sequentially calculated and the calculated spectroscopic data is sequentially compared with the set standard spectroscopic data, and the time when the measured spectroscopic data matches the standard spectroscopic data within a predetermined range is processed. It is determined as the end point. By such an operation, it becomes possible to reliably and easily detect the end point of the process by eliminating the influence of the plasma light, and to reliably end the process when the desired processing amount is reached.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the configuration of a substrate processing apparatus used for carrying out a processing end point detection method and a substrate processing method in substrate processing according to the present invention. This device,Used in a process of dry etching a substrate in a plasma atmosphere. The
[0019]
The apparatus for detecting the processing end point includes a
[0020]
Next, an example of a process end point detection method performed using the apparatus having the above-described configuration will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. 2 to 4 and FIGS. 6 to 8 respectively.
[0021]
[Acquisition of standard spectral intensity data]
A substrate on which an insulating film having the same pattern and the same film type as the substrate on which the processing end point is to be detected is dry-etched in a plasma atmosphere under a certain processing condition to obtain standard spectral intensity data.
[0022]
As shown in FIG. 2, first, the
[0023]
When the basic spectral intensity data is obtained, the processing of the
[0024]
Next, the count value n of the number of samplings is set to “1” (step S5), and the
[0025]
Next, the calculation /
[0026]
When one standard spectral intensity data and the elapsed time are stored in the
[0027]
FIG. 5 shows a part of a plurality of standard spectral intensity data obtained as described above by a spectral intensity curve. In FIG. 5, a curve O is a spectral intensity curve showing spectral intensity data (the above-described basic spectral intensity data) before processing (elapsed time 0), and a curve III is at the end of processing (t3) Is a spectral intensity curve showing standard spectral intensity data, and curves I and II indicate the elapsed times t from the start of processing.1, T2(T1<T2<T3) Is a spectral intensity curve respectively showing standard spectral intensity data.
[0028]
By the way, as described above, by setting the etching rate, the elapsed time from the start of processing is associated with the etching amount at that time, while the elapsed time from the start of processing and its time Since the standard spectral intensity data at the time is related, the etching amount corresponds to the standard spectral intensity data. That is, when etching a substrate having the same pattern and insulating film of the same film type under the same processing conditions, the standard spectral intensity data (spectral intensity curve) corresponding to the etching amount can be specified by specifying the etching amount. ) Is uniquely determined. Using this, the processing end point in the substrate processing is detected as described below.
[0029]
[Detection of processing end point]
As shown in FIG. 6, first, the
[0030]
Next, the
[0031]
Next, the calculation /
[0032]
When the measured spectral intensity data is obtained, the measured spectral intensity data and the set standard spectral intensity data are compared (step S29 in FIG. 8), and it is determined whether there is consistency between the two spectral intensity data (step S29). S30). For this determination, for example, for a plurality of wavelength components, the coincidence rate of both light intensities is calculated for each wavelength component, the average value of the coincidence rates is calculated, and the average value exceeds a predetermined value. For example, whether or not the average value exceeds 90%. If the average value exceeds 90%, it is determined that there is consistency between the two spectral intensity data. Here, the spectral intensity curve gradually changes with time (see FIG. 5), and the waveform does not usually change suddenly. Therefore, even the above-described determination method causes a particular problem. It is not considered. Of course, the consistency between the measured spectral intensity data and the set standard spectral intensity data may be determined by a method other than the above-described determination method.
[0033]
If it is determined that there is consistency between the measured spectral intensity data and the set standard spectral intensity data, the etching process is terminated (step S31). On the other hand, when it is determined that there is no consistency between the two spectral intensity data, each operation from step S24 to step S29 is repeated until it is determined that there is consistency between the two spectral intensity data. Therefore, when the etching process is finished, the measured spectral intensity data approximates the set standard spectral intensity data, and a desired etching amount is obtained.
[0034]
In additionIn the above-described embodiment, data obtained by splitting the reflected light and decomposing the light intensity for each wavelength component is used. However, instead of the spectral intensity, the spectral reflectance (reflectance: the reflected light intensity on the bare wafer) is used. The processing operation similar to the above may be performed using the data of the ratio of the reflected light intensity to.
[0035]
【The invention's effect】
Claim 1When the detection method of the invention according to the present invention is used, the substrate is dry-etched in a plasma atmosphere, and the thin film formed on the surface of the substrate is partially or completely removed until a desired film thickness is obtained. The influence of light can be eliminated, and the progress of the process can be accurately managed during the process, so that the end point of the process can be detected reliably and easily. For this reason, it is possible to solve the problem that defective products cannot be found until the finished product is obtained, and the etching amount can be directly controlled, so that it can sufficiently handle fine processing of thin films. It becomes possible to do.
[0036]
Claim 2When the detection method of the invention according to the present invention is used, the substrate is dry-etched in a plasma atmosphere, and the thin film formed on the surface of the substrate is partially or completely removed until a desired film thickness is obtained. The influence of light can be eliminated, and the progress of the process can be accurately managed during the process, so that the end point of the process can be detected reliably and easily. For this reason, it is possible to solve the problem that defective products cannot be found until the finished product is obtained, and the etching amount can be directly controlled, so that it can sufficiently handle fine processing of thin films. It becomes possible to do.
[0037]
Claim 3In the detection method according to the invention, the end point of the process can be reliably detected as described above.
[0038]
Claim 4In the detection method according to the invention, the influence of the plasma light is eliminated,Claim 1OrClaim 3The standard spectroscopic data used in the detection method of each invention according to the above can be obtained.
[0039]
Claim 5According to the substrate processing method of the present invention,Claim 1By using the detection method of the invention, it is possible to reliably terminate the processing when the desired processing amount is reached, thus eliminating the problem that defective products cannot be found until the finished product is obtained. In addition, it is possible to sufficiently cope with fine processing of a thin film.
[0040]
Claim 6When the substrate processing apparatus according to the invention is used, the processing can be reliably terminated when the desired processing amount is reached,Claim 5The above effects of the invention according to the invention can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the configuration of a substrate processing apparatus used for carrying out a processing end point detection method and a substrate processing method in substrate processing according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a processing operation in a method for detecting a processing end point performed using the apparatus shown in FIG. 1, and shows an example of a procedure for acquiring standard spectral intensity data.
FIG. 3 is also a flowchart.
FIG. 4 is also a flowchart.
FIG. 5 shows a part of a plurality of standard spectral intensity data obtained by the processing operation shown in the flowcharts of FIGS. 2 to 4 as a spectral intensity curve.
6 is a flowchart showing a processing operation in a method for detecting a processing end point performed using the apparatus shown in FIG. 1, and the standard spectral intensity obtained by the processing operation shown in the flowcharts of FIGS. An example of a procedure for detecting a processing end point using data is shown.
FIG. 7 is also a flowchart.
FIG. 8 is also a flowchart.
[Explanation of symbols]
1 Substrate
2 Substrate holder
3 Light source device
4, 7 Optical fiber
5 Floodlight device
6 Light receiver
8 Spectrometer
9 Arithmetic and control devices
10 CPU
11 memory
12 Timer
13 Input device
Claims (6)
プラズマ雰囲気中で基板の処理を開始した直後において、基板の表面の所定個所へ基板表面に対し斜め方向に可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、プラズマ成分含有基本分光データを得る工程と、
基板の処理中に、基板の表面の所定個所へ基板表面に対し斜め方向に可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、プラズマ成分含有計測分光データを得る工程と、
前記プラズマ成分含有計測分光データと前記プラズマ成分含有基本分光データとの差分から変化分光データを得る工程と、
基板の処理前に、基板の表面の所定個所へ基板表面に対し斜め方向に可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、予め得ていた基本分光データに、前記変化分光データを加算して、計測分光データを得る工程と、
から計測分光データを求め、得られた計測分光データを、設定された標準分光データと比較し、これらの動作を、基板の処理を開始してから時間経過に従って繰り返し行って、得られた計測分光データが標準分光データと所定範囲内で整合した時点を処理の終了点とすることを特徴とする、基板処理における処理終了点の検出方法。This is a method of detecting the end point of the processing in the substrate processing in which the substrate is dry-etched in a plasma atmosphere and the thin film formed on the surface of the substrate is partially or completely removed until a desired film thickness is obtained. And
Immediately after starting the processing of the substrate in the plasma atmosphere, a predetermined portion of the surface of the substrate is irradiated with visible light obliquely with respect to the surface of the substrate, and the light reflected by the surface of the substrate is spectrally dispersed, so that plasma component-containing basic spectroscopy is performed. Obtaining data;
During processing of the substrate, irradiating visible light obliquely to the substrate surface at a predetermined location on the surface of the substrate, spectrally reflecting the light reflected on the surface of the substrate, and obtaining plasma component-containing measurement spectral data;
Obtaining change spectral data from the difference between the plasma component-containing measurement spectral data and the plasma component-containing basic spectral data;
Before processing the substrate, visible light is irradiated obliquely to the substrate surface at a predetermined position on the surface of the substrate, the light reflected on the surface of the substrate is dispersed, and the change spectroscopy is obtained to the basic spectral data obtained in advance. Adding data to obtain measured spectroscopic data;
Measurement spectroscopic data is obtained from the measured spectroscopic data, and the obtained spectroscopic data is compared with the set standard spectroscopic data, and these operations are repeated over time after the substrate processing is started. A method for detecting a processing end point in substrate processing, characterized in that a point in time when the data matches the standard spectral data within a predetermined range is set as a processing end point.
プラズマ雰囲気中で基板の処理を開始した直後において、基板の表面の所定個所へ可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、プラズマ成分含有基本分光データを得る工程と、
基板の処理中に、基板の表面の所定個所へ可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、プラズマ成分含有計測分光データを得る工程と、
前記プラズマ成分含有計測分光データと前記プラズマ成分含有基本分光データとの差分から変化分光データを得る工程と、
基板の処理前に、基板の表面の所定個所へ可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、予め得ていた基本分光データに、前記変化分光データを加算して、計測分光データを得る工程と、
前記計測分光データを、設定された標準分光データと比較するデータ比較工程と、
を含み、
前記プラズマ成分含有計測分光データを得る工程、前記変化分光データを得る工程、前記計測分光データを得る工程および前記データ比較工程を、基板の処理を開始してから時間経過に従って繰り返し行って、前記計測分光データが前記標準分光データと所定範囲内で整合した時点を処理の終了点とすることを特徴とする、基板処理における処理終了点の検出方法。This is a method of detecting the end point of the processing in the substrate processing in which the substrate is dry-etched in a plasma atmosphere and the thin film formed on the surface of the substrate is partially or completely removed until a desired film thickness is obtained. And
Immediately after starting the processing of the substrate in the plasma atmosphere, a step of irradiating a predetermined portion of the surface of the substrate with visible light, splitting the light reflected by the surface of the substrate, and obtaining plasma component-containing basic spectral data;
During processing of the substrate, irradiating a predetermined portion of the surface of the substrate with visible light, spectrally reflecting the light reflected on the surface of the substrate, and obtaining plasma component-containing measurement spectral data;
Obtaining change spectral data from the difference between the plasma component-containing measurement spectral data and the plasma component-containing basic spectral data;
Before processing the substrate, radiate visible light to a predetermined location on the surface of the substrate, split the light reflected on the surface of the substrate, add the change spectral data to the previously obtained basic spectral data, and measure Obtaining spectroscopic data;
A data comparison step of comparing the measured spectral data with the set standard spectral data;
Including
The step of obtaining the plasma component-containing measurement spectroscopic data, the step of obtaining the change spectroscopic data, the step of obtaining the measurement spectroscopic data, and the data comparison step are repeatedly performed as time elapses after starting the processing of the substrate, A method for detecting a processing end point in substrate processing, characterized in that a point in time when spectral data is matched with the standard spectral data within a predetermined range is set as a processing end point.
基板の処理前に、基板の表面の所定個所へ可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、基本分光データを得る工程と、
一定の処理条件によりプラズマ雰囲気中で基板の処理を開始した直後において、基板の表面の所定個所へ可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、プラズマ成分含有基本分光データを得る工程と、
基板の処理中に、基板の表面の所定個所へ可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、プラズマ成分含有計測分光データを得る工程と、
前記プラズマ成分含有計測分光データと前記プラズマ成分含有基本分光データとの差分から変化分光データを得る工程と、
前記基本分光データに前記変化分光データを加算して、標準分光データを得る工程と、から求められ、
前記プラズマ成分含有基本分光データを得る工程から前記標準分光データを得る工程までを、基板の処理を開始してから時間経過に従って所定回数だけ繰り返し行って、複数の標準分光データを求めておき、それらの複数の標準分光データのうちから１つの標準分光データが選択されて設定される請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の、基板処理における処理終了点の検出方法。The standard spectroscopic data is
Before processing the substrate, irradiating a predetermined portion of the surface of the substrate with visible light, spectrally reflecting the light reflected on the surface of the substrate, and obtaining basic spectral data;
Immediately after starting the processing of the substrate in a plasma atmosphere under certain processing conditions, the visible light is irradiated onto a predetermined portion of the surface of the substrate, the light reflected on the surface of the substrate is dispersed, and the basic spectral data containing the plasma component is obtained. Obtaining a step;
During processing of the substrate, irradiating a predetermined portion of the surface of the substrate with visible light, spectrally reflecting the light reflected on the surface of the substrate, and obtaining plasma component-containing measurement spectral data;
Obtaining change spectral data from the difference between the plasma component-containing measurement spectral data and the plasma component-containing basic spectral data;
Obtaining the standard spectral data by adding the change spectral data to the basic spectral data,
From the step of obtaining the basic spectral data containing the plasma component to the step of obtaining the standard spectral data, by repeatedly performing a predetermined number of times as time elapses after starting the substrate processing, a plurality of standard spectral data are obtained. a plurality of claims 1 one standard spectroscopic data are set are selected from among the standard spectral data according to any one of claims 3, the detection method of the process end point in the substrate processing.
プラズマ雰囲気中で基板の処理を開始した直後において、基板の表面の所定個所へ基板表面に対し斜め方向に可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、プラズマ成分含有基本分光データを得る工程と、
基板の処理中に、基板の表面の所定個所へ基板表面に対し斜め方向に可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、プラズマ成分含有計測分光データを得る工程と、
前記プラズマ成分含有計測分光データと前記プラズマ成分含有基本分光データとの差分から変化分光データを得る工程と、
基板の処理前に、基板の表面の所定個所へ基板表面に対し斜め方向に可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、予め得ていた基本分光データに、前記変化分光データを加算して、計測分光データを得る工程と、
から計測分光データを求め、得られた計測分光データを、設定された標準分光データと比較し、これらの動作を、基板の処理を開始してから時間経過に従って繰り返し行って、得られた計測分光データが標準分光データと所定範囲内で整合した時点で処理を終了することを特徴とする基板処理方法。In a substrate processing method in which a substrate is dry-etched in a plasma atmosphere and a thin film formed on the surface of the substrate is partially or completely removed until a desired film thickness is obtained.
Immediately after starting the processing of the substrate in the plasma atmosphere, a predetermined portion of the surface of the substrate is irradiated with visible light obliquely with respect to the surface of the substrate, and the light reflected by the surface of the substrate is spectrally dispersed, so that plasma component-containing basic spectroscopy is performed. Obtaining data;
During processing of the substrate, irradiating visible light obliquely to the substrate surface at a predetermined location on the surface of the substrate, spectrally reflecting the light reflected on the surface of the substrate, and obtaining plasma component-containing measurement spectral data;
Obtaining change spectral data from the difference between the plasma component-containing measurement spectral data and the plasma component-containing basic spectral data;
Before processing the substrate, visible light is irradiated obliquely to the substrate surface at a predetermined position on the surface of the substrate, the light reflected on the surface of the substrate is dispersed, and the change spectroscopy is obtained to the basic spectral data obtained in advance. Adding data to obtain measured spectroscopic data;
Measurement spectroscopic data is obtained from the measured spectroscopic data, and the obtained spectroscopic data is compared with the set standard spectroscopic data, and these operations are repeated over time after the substrate processing is started. A substrate processing method characterized in that the processing is terminated when the data matches the standard spectral data within a predetermined range.
プラズマ雰囲気中で基板の表面の所定個所へ基板表面に対し斜め方向に可視光を照射する投光手段と、
基板の表面で反射した光を、プラズマ雰囲気中で基板の処理を開始した直後において分光してプラズマ成分含有基本分光データを得るとともに、基板の表面で反射した光を、基板の処理を開始してから時間経過に従って繰り返し分光して順次プラズマ成分含有計測分光データを得る分光手段と、
この分光手段により順次得られるプラズマ成分含有計測分光データと前記プラズマ成分含有基本分光データとの差分から変化分光データを順次算出し、基板の処理前に、基板の表面の所定個所へ基板表面に対し斜め方向に可視光を照射し、基板の表面で反射した光を分光して、予め得ていた基本分光データに、前記変化分光データを加算して、計測分光データを順次算出し、順次算出される計測分光データを、設定された標準分光データと順次比較し、計測分光データが標準分光データと所定範囲内で整合した時点を処理の終了点と判定する演算手段と、
を備えたことを特徴とする基板処理装置。In a substrate processing apparatus for dry etching a substrate in a plasma atmosphere to remove a thin film formed on the surface of the substrate partially or entirely until a desired film thickness is obtained,
A light projecting means for irradiating visible light obliquely with respect to the substrate surface to a predetermined portion of the surface of the substrate in a plasma atmosphere;
The light reflected from the surface of the substrate is spectrally analyzed immediately after starting the processing of the substrate in a plasma atmosphere to obtain plasma component-containing basic spectral data, and the light reflected from the surface of the substrate is started to process the substrate. Spectroscopic means for obtaining spectroscopic data containing plasma components sequentially by repeating spectroscopy over time,
The change spectroscopic data is sequentially calculated from the difference between the plasma component-containing measurement spectroscopic data sequentially obtained by the spectroscopic means and the plasma component-containing basic spectroscopic data, and before processing the substrate, the substrate surface is moved to a predetermined position on the substrate surface. Irradiate visible light in an oblique direction, split the light reflected on the surface of the substrate, add the change spectral data to the basic spectral data obtained in advance, and sequentially calculate the measured spectral data. Calculation means for sequentially comparing the measured spectral data with the set standard spectral data, and determining when the measured spectral data matches the standard spectral data within a predetermined range as an end point of processing;
A substrate processing apparatus comprising:
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