JPH01241127A - エッチング終点判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエツチング終点判定装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のエツチング終点判定装置は、特開昭６０−６０７
２７号に記載のようにエツチング処理時光蓋を光電子増
倍管等の電気信号変換手段によって電気信号に変換し、
ＩＶ変換器等の変換器で他の電気量に変換した後、記憶
保持手段５例えば。

サンプルホールド器に入力する。記憶保持手段の出力は
直流分除去値を設定するための装置、例えば、マイクロ
コンピュータに入力すると共に、直流分除去器に入力す
る。直流分除去器ではマイクロコンピュータで設定され
た直流分除去値を入力値から除去し、直流分除去器の出
力は増幅器でマイクロコンピュータによって設定された
増幅率にしたがって増幅した後、マイクロコンピュータ
に入力してエツチング処理の終点を判定するようになっ
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は同一プロセス中においてウェハのエツチ
ング終了時の発光量変化の増幅量を一定にした終点判定
を容易にする点について配慮されておらず、増幅器によ
る増幅は一定の値で行われるので、エツチング処理の繰
り返しにともない、処理時に発生する反応生成物が検出
部に付着して検出部の汚れが進行し検出する発光量が減
少すると、エツチング終了時の発光量変化の増ｌ＃ｌｌ
蓋が減少し、終点判定が′難しくなるという問題があっ
九本発明の目的は、エツチング処理が繰り返し行われて
％発光検出部から採光する発光量が減少しても、初期の
エツチング終点判定と同じように容易に判定することの
できるエツチング終点判定装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、エツチング処理時の発光量を゛電気信号に
変換する電気信号変換手段と、電気信号変換手段によっ
て入力した電気信号値および該電気信号値の補正を行う
オフセラトイ〔、ゲイン値を記憶する記憶手段と、現処
理以面の処理時のときのエツチング中およびエツチング
終了時の電気信号と、該処理時のゲイン値と、現処理時
のエツチング中の電気信号とを基に現処理時のオフ七っ
ト値およびゲイン値を再設定する補正値算出手段と。

補正値り山手段によって再設定されたオフセット値およ
びゲイン値により処理時に入力する電気信号を補正する
入力値補正手段と、入力値補正手段によって補正された
電気信号の波形によりエツチング終点を判定する終点判
定手段とを具備することにより、達成される。

〔作　　　用〕

現処理以順に処理したときの電気信号値および該′電気
信号の波形を補正したオフセット値、ゲイン値を記憶手
段に記憶させておき、境処理によって生ずる発光を電気
信号変換手段によって１！ｚ信号に変換し、補正値算出
手段によって該電気信号と記憶させておいた現処理以餌
の処理時の電気信号およびゲイン値とを基に現処理時の
オフセット値およびゲイン値を算出して、入力値補正手
段によって該算出値に従い入力した電気信号を補正し、
終点判定手段によって該補正した電気信号を基にエツチ
ング終点を判定する。これにより、毎回の処理ごとに減
少する発生検出量の光量に関係なζ、一定した電気信号
が得られ、初期時と変わらない精度でエツチング終点判
定か行える。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例を第１図から第６図により説明
する。

第１図はエツチング終点判定装置を示す。電気信号変換
手段である光電変換器１からの電気信号はバッフ１２を
介して、一方はアナログスイッチ９およびＡ／Ｄ変換器
１０を介して記憶手段稔′および補正値算出手段１３に
入るようになっており、他方は減算器３およびゲインア
ンプ４を順次通りアナログスイッチ９およびＡ／Ｄ変換
器１０を介しておのおの終点判定手段１１および信号出
力用Ｄ／Ａ変換器１５に入る。信号出力用Ｄ／Ａ変換器
１５を出た信号は、表示装置である例えばペンレコーダ
１６に入る。

ゲイン設定用可変抵抗器７およびオフセット調整用可変
抵抗器８はそれぞれにアナログスイッチ９およびＡ／Ｄ
変換器１０を介し、一方は記憶手段１２に入力され、ゲ
イン設定用可変抵抗器７側の他方はゲインアンプ４に入
り、オフセット調整用可変抵抗器８側の他方はオフセッ
ト調整用Ｄ／Ａ変換器５を介して減算器３に入力される
。

記憶手段校は光電変換器１からの直接の信号とゲイン設
定用可変抵抗器７．オフセット調整用可変抵抗器８から
の信号および後述する補正値算出手段１３からの信号を
入力し記憶するようになっており、補正値算出手段１３
に記憶内容を出力するようになっている。

補正値算出手段１３は現処理時に光電変換器ｌから入力
される電気信号と、バｄ憶手段丘に記憶された現処理以
前のｔ％債号およびゲイン値とを基に、現処理時のオフ
セット値およびゲイン値を新たに算出し、オフセット調
整用Ｄ／Ａ変換器５およびゲインアンプ４に算出値を送
るとともに、記憶手段１２に送って記憶させておく。こ
のときに求める算出値は次のような考えによって決めら
れている。

第２図（ａ）に示すｎ−ｍ枚目の試料であるウェハの処
理によって得られる光電変換器１からの電気信号の信号
強度は、オエハのエツチング処理を繰り返すに従い、第
２図（ｂ）に示すｎ枚目のウェハの処理によって得られ
る電気信号の信号強度のように弱（なる。ここで、ｎお
よびｍは正の整数であり、ｎ＞ｍである。

すなわち、第２図（ａ）に示すｎ　−ｍ枚目、例えば１
枚目のウェハを処理したときの時間ｔｌ後のエツチング
中の信号強度Ｖｌ（ｎ−ｍ）およびエツチング終了時の
信号強度Ｖｂ（ｎ−ｍ　）は、第２図（ｂ）に示すｎ枚
目１例えば１０枚目のウェハを処理したときの時間ｔｌ
後のエツチング中の信号強度ｖａｎおよびエツチング終
了後の信号強度Ｖｂｎのように減少するとともに、ｎ−
ｍ枚目のときの信号強度の差ｖｃ（ｎ−ｍ）はｎ枚目の
ときの信号強度の差■ｃｎのように小さくなる。ここで
、 Ｖ（（ｎ−ｍ）　＝Ｖａ（ｎ−ｍ）　−Ｖｂ（ｎ−ｍ）
　　・・曲ｆｉｌｖｃｎ＝　ｖａｎ−Ｖｂｎ　　　　　
　　　　・・・・・・・・・・・・・・・　（２）であ
る。

また、これらの間には一般式として、 を仮定する。これは次のように変形できる。

さらに、（２）式は（４）より となる。

通常、光電変換器ｌによって変換された電気信号はその
ままではエツチング中とエツチング終了時との信号強度
の差が小さく終点判定しにくいので、光電変換器！から
の電気信号をオフセットし。

増幅してエツチング中とエツチング終了時との信号強度
の差を大きくして終点判定なしやすくしている。このと
きのオフセット値や増幅のためのゲイン値は最初に設定
され、これによって補正された電気信号は第３図に示す
ようになる。第３図はペンレコーダ１７に出力されたｎ
　−ｍ枚目１例えば１枚目のウェハの処理時の出力電圧
である。

第２図（ａ）に示すオフセット値Ｖｏｆｆ（ｎ−ｍ）　
（例えば、１枚目ウェハ処理時）から時間１１後のエツ
チング中の信号強度までの間を増幅率Ｇ（ｎ−ｍ）で増
幅した値が第３図の出力電圧Ｖｆ（ｎ−ｍ）であり、第
２図（ａ）に示すオフセット値Ｖｏｆｆ（ｎ−ｍ）から
エツチング終了時の信号強度までの間を増幅率Ｇ（ｎ−
ｍ）で増幅した値が第３図の出力電圧Ｖｇ（ｎ−ｍ）　
　である。このときの関係式は次のようになる。

Ｖｆ（ｎ−ｍ）　＝（Ｖａ（ｎ−ｍ）−Ｖｏｆｆ（ｎ−
ｍ））×Ｇ（ｎ−ｍ）・・・・・・・・・・・−・・　
＋６１Ｖｇ（ｎ−ｍ）＝（Ｖｂ（ｎ−ｍ）　　Ｖｏｆｆ
（ｎ−ｍ））×Ｇ（ｎ−ｍ）・・・・・・・・・・・・
・・・　（７）ここで、ｎ枚目のウェハの処理時にも、
入力される電気信号なｎ　−ｔｎ枚−目の処理時と同様
のオフセット値Ｖｏｆｆ（ｎ−ｍ）でオフセットした後
、同様の増幅率Ｇ（ｎ−ｍ）で増幅すると、増幅した値
は第４図に示す時間ｔ１に達するまでの出力電圧のよう
になり、第３図に示す１枚目のウェハのときとは減少し
てしまう。そこで第４図に示すように、時間ｔｌ後は増
幅率を変えて出力電圧Ｖｆｎが第３図の出力電圧Ｖｆ（
ｎ−ｍ）　　に近くなるように増幅する。

しかし、第２図に示すようにｎ枚目のウェハでは信号強
度の差ｖｃｎは小さくなっているので、第４図に示すよ
うにエツチング後の出力電圧ｖｇｎとエツチング中の出
力電圧Ｖｆｎとの差は第３図に示すｎ−ｍ枚目のときの
差よりも小さく、終点判定がしにくくなる。

そこで、ｎ枚目のウェハの処理時にも、第５図に示すよ
うにエツチング中の出力電圧Ｖｆｎとエツチング終了時
の出力電圧Ｖｇｎとの差が第３図に示すｎ−ｍ枚目のと
きの差と同じになるようにする必要がある。ここで、第
２図（ｂ）に示すオフセラと値ｖｏｆｆｎ　（ｎ枚目ウ
ェハの処理時）から時間ｔＩ後のエツチング中の信号強
度までの間を増幅率ＧｎＣ増幅した値が第５図の出力電
圧Ｖｆｎであり、第２図（ｂ）に示すオフセット値Ｖｏ
ｆｆｎからエツチング終了時の信号強度までの間を増幅
率Ｇｎで増幅した値が第５図の出力電圧ｖｇｎである。

このときの関係式は次のようになる。

Ｖｆｎ　＝　（Ｖａｎ　　　Ｖｏｆｆｎ　）　Ｘ　Ｇｎ
　　＝−−ｔ８１Ｖｇｎ　＝　（Ｖｂｎ　　Ｖｏｆｆｎ
　）　Ｘ　Ｇｎ　　−−−（９１また。ｎ−ｍ枚目の出
力電圧とｎ枚目の出力電圧との間には ’Ｖｆ（ｎ−ｍ）　＝Ｖｆｎ　　　　　　　・・・・・
・・・・・・・・・・・・曲　ｆｉｌＶｇ（ｎ−□）＝
■ｇｎ　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・　αＤの関係を持たせるので、この関係は０
α、ａｌ）式からＶｆ（ｎ−ｍ）−Ｖｇ（ｎ−ｍ）　＝
Ｖｆｎ−Ｖｇｎ　　−・・　　α力のように表わせる。

そこで、本発明はαＯないしく１２１式の関係が得られ
るように、ｎ枚目の処理時のオフセット値Ｖｏｆｆｎお
よびゲイン値Ｇｎを求める。

ゲイン値Ｇｎは次のようにして求まる。まず、０２式を
基に（６）ないしく９）式を代入し、まとめると（Ｖ’
、１（ｎ−ｍ）　−Ｖｂ（ｎ−ｍ）　）　０Ｇ（ｎ−ｍ
）＝（ｖａｆｌ−Ｖｂｎ）・Ｇｎ　　　　・・・・・・
・・・・・・・・・　旧となり、これをｉｌ＋、　＋２
１式で置き換えるとｖｃ（ｎ−ｍ）　　・Ｇ（１−４１
）　＝Ｖｃ１　′″Ｏｎしたがって。

となり、これにＩｌ＋、　１５１式を代入すれば。

・・・・・・・・・　σ５） が得られる。なお、ここで、関数ｆ（ｎ）　　を決定す
るには、数学的帰納法によりそれまでのウェハ処理枚数
に応じて、例えば、ｎ−２次以下の多項式にすれば良い
（ここで、ｍを変数とした場合には、ｆ（ｎ）の代わり
にｆ（ｎ、　ｍ）を用いる。）。

本実施例では関数ｆ　（ｎ）　　を実験により確認した
ところ、 ｎ　＝　２の場合、ｆ（２）”ｌ： ｎ　＝　３の場合、ｆ（３）＝ｃ となった。

よって、帰納法により ｆ（ｋ）＝Ｃ ｆ（ｋ＋１）　＝Ｃ となることが明らかで、ｆ（ｎ）＝Ｃと決定する。

なお１本実験での実際は、ｃ＝ｌであり、（３１式はｆ
（ｎ）＝１で次の関係があった。

また、０９式にｆ（ｎ）＝１　を代入するとゲイン値は
となる。

オフセット値Ｖｏｆｆｎは（９）式を変形することによ
り求まる。すなわち、 ここで、ＶｆｎはＶｆ（ｎ−ｍ）で良い。

二のようにして求めたｎ枚目の処理時のオフセット値お
よびゲイン値により、光電変換器ｌから入力される電気
信号を補正することによって、ｎ枚目の処理時にもペン
レコーダ１６に表示される時間ｔ１以後の出力電圧は第
５図に示すように、ｎ−ｍ枚目の処理時のときの出力電
圧と同じになる。

補正値算出手段１３によりて算出したオフセット値は、
オフセット調整用Ｄ／Ａ変換器５を介してアナログ値に
変換されて減算器３に入力され、光電変換器１からの電
気信号に減算される。また。

補正値算出手段１３によって算出したゲイン値は、ゲイ
ンアンプ４に入力され、減算器３から出力された電気信
号を増幅する。

なお、この場合入力値補正手段６は減算器３およびゲイ
ンアンプ３で成り、終点判定手段１１．記憶手段稔およ
び補正値算出手段１３はマイクロコンピュータ１４内に
構成されたものである。

上記構成の装置によって、第６図に示すステップによっ
てエツチング終点利足が行われる。

まず、製品となるべきウェハのエツチング処理を連続的
に行う餌に、サンプルウェハなエツチング処理し、その
ときの発光を採光して光電変換器１によりて電気信号に
変換し入力するとともに、ペンレコーダ１７に表示され
る出力電圧の波形を見ながら、オフセット調整用可変抵
抗器８およびゲイン設定用可変抵抗器７を調整して、オ
フセット値およびゲイン値を設定し、終点判定に適した
波形となるように初期設定を行う（これをステップ２０
に示す。）。

次に、この初期設定のときに入力した光電変換器ｌから
のそのままの電気信号を記憶手段化に記憶させておくと
ともに、初期設定で決められたオフセット値、ゲイン値
および該値によって補正された時間１１時の増幅信号値
を記憶手段丘に記憶させておく（これをステップ２１に
示す。）、なお、二の場合に記憶する光電変換器ｌから
のそのままの電気信号は時間１１時およびエツチング終
了時の電気信号を記憶している。

次に、これから製品となるクエへのエツチング処理を開
始しくこれをステップ２２に示す。）、処理時の発光を
採光して光電変換器ｌによって電気信号に変換して入力
する（これをステップ２３に示す。）。このとき減算器
３およびゲインアンプ４は、記憶手段１２に記憶してお
いた初期設定時のオフセット値およびゲイン値で設定さ
れ、光電変換器ｌからの電気信号を補正して、ペンレコ
ーダ１７に出力する。

ここで、放電開始からの時間がｔｌでな（、また時間ｔ
１に達していない場合はステップ２３に戻る　　　　−
（これをステウプ２４．２５に示す。）。

次に、放電開始からの時間がｔｌになったら、光電変換
器１から送られる時間１１時そのままの電気信号値を補
正値算出手段１３に取り込むとともに、記憶手段化に記
憶してあった時間１１時およびエツチング終了時の光電
変換器ｌからのそのままの電気信号値、ゲイン値および
補正された時間１１時の増幅信号値を補正ｍａ出手段１
３に読み込ませ、補正値算出手段Ｂによってゲイン値お
よびオフセット幼を算出する（これをステップ２４，２
６．２７に示す。）。

補正値算出手段１３で算出されたオフセット値およびゲ
イン値は減算器３およびゲインアンプ４に送られ、それ
ぞれの値を算出値に再設定する（これをステップ２８に
示す。）。これにより、終点判定手段１１に入力される
時間を重恩後の価は、初めのものと同じものになる。

このときに算出されたオフセット値およびゲイン値なら
びに時間１１時の光電変換器１からそのまま入力される
電気信号値は記憶手段化に記憶させておき（これをステ
ップ２９に示す。）、後の処理時の補正値算出に用いた
り、同じく後の処理時の時間ｔ１までの補正値に使用す
る。

このように、初期時の波形と同じに補正された電気信号
によって、公知の終点判定手段を用いた終点判定手段に
よりエツチング終点を判定する（これをステップ３０に
示す。）。まだ、エツチング終点に達していない場合は
ステップ２２に戻り、処理を続行する。処理時間が１１
を越しているときは補正値の算出は行なわず、ステップ
３０に進む（これをステップ２４．２５に示す。）。

終点判定が終わったら、エツチング終了時の光電変換器
ｌからのそのままの電気信号値を記憶手段に記憶させて
おき（これをステップ３１に示ス。）、後の処理時の補
正値算出に用いる。

終点判定が終わり、処理されたウェハが処理室から搬送
され、また次に新しいウェハの処理がある場合にはステ
ップ２２に戻り、ない場合には終わる（これをステップ
３２に示す。）。この場合、ウェハ処理を繰り返えすと
きには、Ｈに処理したときのデータが残り、ウェハ処理
とともに順次書き換えられるようになっている。

以上１本−実施例によれば、初期設定時に補正した電気
信号の波形と同じ波形のものを、毎回の処理時に得るこ
とができるので、エツチング終点判定が容易になるとと
もに、一定したエツチング終点判定ができ、同一プロセ
ス中のウェハの品質が均一になるという効果がある糎 なお、本−実施例ではエツチング時の光量が増加する場
合について述べたが、逆にエツチング時の光量が減少す
るものであっても良い。

また、本−実施例のｎ−ｍ枚目は、ｎ枚目の１校訂でも
良いし複数枚前でも良いことは言うまでもないが、さら
に、ｎ−ｍ枚目が最初のもので固定されていても、任意
のもので固定されていても同様の効果を得ることができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、エツチング処理が繰り返し行なわれて
、発光検出部から採光する発光量が減少しても、初期の
エツチング終点悔定と同じように容易に判定することが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発゛明の一実施例であるエツチング終点判定
装置を示すブロック図、第２図（ａ）はｎ−ｍ枚目の処
理時に光電変換器で変換された電気信号の波形を示す図
、第２図（ｂ）はｎ枚目の処理時に光電変換器で変換さ
れた電気信号の波形を示す図、第３図はｎ　−ｍ枚目の
処理時に電気信号を補正したときの波形を示す図、ｔＪ
４４図はｎ枚目の処理時に訂回補正した電気信号をその
まま増幅したときの波形を示す図、第５図はｎ枚目の処
理時に本発明によって補正したときの波形を示す図、第
６図は第１図の作用を示すフローチャート図である。 ｌ・・・・・・光電変換器、６・・・・・・入力値補正
手段、１１・・・・・・終点判定手段、１２・・・・・
・記憶手段、　１３・・相補正値算出手段 代理人　弁理士　　小　川　勝　男 （ａ）′１２図 （ｂン 第３図　　　第４図 ′Ａ５図　゛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エッチング処理時の発光量を電気信号に変換する電
   気信号変換手段と、 該電気信号変換手段によって入力した電気信号値および
   該電気信号価の補正を行うオフセット値、ゲイン値を記
   憶する記憶手段と、 現処理以前の処理時のときのエッチング中およびエッチ
   ング終了時の電気信号と、該処理時のゲイン値と、現処
   理時のエッチング中の電気信号とを基に現処理時のオフ
   セット値およびゲイン値を再設定する補正値算出手段と
   、 該補正値算出手段によって再設定されたオフセット値お
   よびゲイン値により現処理時に入力する電気信号を補正
   する入力補正手段と、 該入力値補正手段によって補正された電気信号の波形に
   よりエッチング終点を判定する終点判定手段と、 を具備することを特徴とするエッチング終点判定装置。