JP4155436B2 - エッチング終点検出方法及び装置並びに同装置を備えたドライエッチング装置 - Google Patents

エッチング終点検出方法及び装置並びに同装置を備えたドライエッチング装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理物表面の薄膜をドライエッチングにより除去する際のエッチングの終点を検出するためのエッチング終点検出方法及び装置並びに同装置を備えたドライエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ドライエッチング装置を用いて被処理物表面の薄膜をエッチングする際のエッチング終点の検出方法として、エッチング時に被処理物表面の全体から放出される放射光をフォトセンサーにより検出してその発光強度の変化に基づいてエッチング終点を検出する方法がある。また、その他のエッチング終点検出方法としては、エッチング処理中の被処理物の表面の局所に光を照射してその反射光により被処理物表面の局所に生じた干渉状態をフォトセンサーで検出し、干渉状態の変化により膜厚状態を検出してエッチング終点を検出する方法である
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、エッチング時の被処理物からの放射光によりエッチング終点を検出する方法では、フォトセンサーにより検出される発光強度が投入電力の変動やエッチング速度の変動により影響を受けるために、エッチングの終了に伴う発光強度の変化とその他の要因による発光強度の変化とを区別しなければならず、エッチング終点を精度よく検出することが困難であった。
【０００４】
また、被処理物表面での干渉現象を利用する方法では、被処理物の被処理面における特定の１ポイントにおいて干渉現象を検出するものであるために、被処理面全体におけるエッチング処理の均一性による影響を検出することができなかった。また、この方法は、初期膜厚が判らなければ界面に達するまでの終点の検出を行いにくいという欠点があった。
【０００５】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであって、エッチング終点を精度よく検出することができるエッチング終点検出方法及び装置並びに同装置を備えたドライエッチング装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によるエッチング終点検出方法は、プラズマ形成領域にて生成されたプラズマからの活性種を用いたドライエッチングにより被処理物表面の薄膜を除去する際のエッチングの終点を検出するエッチング終点検出方法において、前記エッチング時に被処理物表面の全体から放出される放射光の強度を検出すると共に、前記エッチング処理中の被処理物の表面の局所に光を照射してそれによる干渉状態を検出し、前記放射光の強度と前記干渉状態とが同時期に大きく変化した時点をもってエッチング終点と判定することを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明によるエッチング終点検出装置は、プラズマ形成領域にて生成されたプラズマからの活性種を用いて被処理物表面の薄膜をドライエッチングする際に被処理物表面の全体から放出される放射光の強度を検出する第１のフォトセンサーと、前記エッチング処理中の被処理物の表面の局所に光を照射するための光照射手段と、前記光照射手段からの光によって被処理物表面の局所に生じた干渉現象による干渉光の強度を検出するための第２のフォトセンサーと、前記第１のフォトセンサーにより検出された放射光の強度と前記第２のフォトセンサーにより検出された干渉光の強度とが同時期に大きく変化した時点をもってエッチング終点と判定する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明によるドライエッチング装置は、上述したエッチング終点検出装置と、被処理物のエッチング処理を行うためのエッチング室が内部に形成された真空容器と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態によるドライエッチング装置について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１に示したようにこのドライエッチング装置は、被処理物Ｓのエッチング処理を行うためのエッチング室１が内部に形成された真空容器２と、被処理物のエッチング終点を検出するためのエッチング終点検出装置３と、を備えている。真空容器２の内部には、被処理物Ｓが載置されて保持される載置台４が設けられている。また、このドライエッチング装置は、被処理物Ｓをドライエッチングするためのプラズマを生成するプラズマ生成手段（図示せず）を備えている。好ましくは、プラズマ生成手段によりプラズマが形成される領域はエッチング室１から分離されており、プラズマ形成領域にて生成されたプラズマからの活性種がエッチング室１に導入される。
【００１３】
エッチング終点検出装置３は、被処理物表面の薄膜をドライエッチングする際に被処理物Ｓ表面の全体から放出される放射光の強度を検出する第１のフォトセンサー５と、エッチング処理中の被処理物Ｓ表面の局所に光を照射するための光源（光照射手段）６と、この光源６からの光によって被処理物Ｓ表面の局所に生じた干渉現象による干渉光の強度を検出するための第２のフォトセンサー７と、第１のフォトセンサー５により検出された放射光の強度の変化及び第２のフォトセンサー７により検出された干渉光の強度の変化の両方の変化に基づいてエッチング終点を検出する制御手段８とを備えている。
【００１４】
より具体的には、制御手段８は、第１のフォトセンサー５により検出された放射光の強度と第２のフォトセンサー７により検出された干渉光の強度とがほぼ同時に大きく変化した時点をもってエッチング終点と判定する。
【００１５】
図２は、第１のフォトセンサー５及び第２のフォトセンサー７により検出された放射光及び干渉光の各発光強度の経時変化を示したグラフであり、横軸はエッチング処理時間を示している。
【００１６】
図２から分かるように、第１のフォトセンサー５により検出された発光強度、つまりエッチング時に被処理物Ｓの表面全体から放出される放射光の強度は、エッチング開始後６０秒の時点の少し手前あたりから急激に低下している。一方、第２のフォトセンサー７により検出された発光強度、つまり干渉現象による干渉光の強度はエッチング開始後６０秒の時点をピークとしてその後急激に低下している。
【００１７】
このように第１のフォトセンサー５及び第２のフォトセンサー７により検出された各発光強度がエッチング開始後６０秒付近においてほぼ同時に大きく低下しているので、制御装置８はこれをもってエッチング終点と判定する。
【００１８】
また、エッチング終点を超えてさらに所定量のエッチングを行ないたい場合には、エッチング終点を精度よく検出することが重要であり、本実施形態によるプラズマ処理装置はこのような場合に特に有効である。
【００１９】
以上述べたように本実施形態によれば、被処理物Ｓ表面の全体から放射される放射光の強度の変化、及び被処理物Ｓ表面の局所における干渉光の強度の変化の両方の変化に基づいてエッチング終点を検出するようにしたので、エッチング終点を高い精度の下で検出することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、被処理物表面の全体から放射される放射光の強度の変化、及び被処理物表面の局所における干渉光の強度の変化の両方の変化に基づいてエッチング終点を検出するようにしたので、エッチング終点を高い精度の下で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるプラズマ処理装置の概略構成を示した図。
【図２】図１に示したプラズマ処理装置の第１及び第２のフォトセンサーにより検出された放射光及び干渉光の強度の経時変化を示した図。
【符号の説明】
１ エッチング室
２ 真空容器
３ エッチング終点検出装置
４ 載置台
５ 第１のフォトセンサー
６ 光源（光照射手段）
７ 第２のフォトセンサー
８ 制御手段
Ｓ 被処理物

Claims (3)

  1. プラズマ形成領域にて生成されたプラズマからの活性種を用いたドライエッチングにより被処理物表面の薄膜を除去する際のエッチングの終点を検出するエッチング終点検出方法において、
    前記エッチング時に被処理物表面の全体から放出される放射光の強度を検出すると共に、前記エッチング処理中の被処理物の表面の局所に光を照射してそれによる干渉状態を検出し、前記放射光の強度と前記干渉状態とが同時期に大きく変化した時点をもってエッチング終点と判定することを特徴とするエッチング終点検出方法。
  2. プラズマ形成領域にて生成されたプラズマからの活性種を用いて被処理物表面の薄膜をドライエッチングする際に被処理物表面の全体から放出される放射光の強度を検出する第１のフォトセンサーと、
    前記エッチング処理中の被処理物の表面の局所に光を照射するための光照射手段と、
    前記光照射手段からの光によって被処理物表面の局所に生じた干渉現象による干渉光の強度を検出するための第２のフォトセンサーと、
    前記第１のフォトセンサーにより検出された放射光の強度と前記第２のフォトセンサーにより検出された干渉光の強度とが同時期に大きく変化した時点をもってエッチング終点と判定する制御手段と、を備えたことを特徴とするエッチング終点検出装置。
  3. 請求項２に記載のエッチング終点検出装置と、
    被処理物のエッチング処理を行うためのエッチング室が内部に形成された真空容器と、
    を備えたことを特徴とするドライエッチング装置。
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