JPH0427120A - End-point detection method and device - Google Patents

End-point detection method and device

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Publication number
JPH0427120A
JPH0427120A JP13130490A JP13130490A JPH0427120A JP H0427120 A JPH0427120 A JP H0427120A JP 13130490 A JP13130490 A JP 13130490A JP 13130490 A JP13130490 A JP 13130490A JP H0427120 A JPH0427120 A JP H0427120A
Authority
JP
Japan
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image information
end point
etching
point detection
processed
Prior art date
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Pending
Application number
JP13130490A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Shioya
雅弘 塩屋
Atsushi Kuno
久野 厚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi ULSI Engineering Corp, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi ULSI Engineering Corp
Priority to JP13130490A priority Critical patent/JPH0427120A/en
Publication of JPH0427120A publication Critical patent/JPH0427120A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable end-point judgment such as etching treatment and thin-film formation treatment to be performed objectively and accurately by registering an image information when treatment is completed as a reference image information previously and by comparing the reference image information and an image information of an object to be treated during treatment for determining end- point of the treatment. CONSTITUTION:An image of an object to be treated 10 at an end-point in etching under same conditions of the object to be treated 10 is taken. A reference image information for a registration memory 23 is set at an image-pocessing part 22. Actual etching treatment is started. An end-point detection device 20 reads an image (observed image information) of the object to be treated 10 into the image-processing part 22. It is written into a data memory 24 and a pattern comparison part 25 compares data within the registration memory 23 and that within the data memory 24, thus calculating agreement of both. If a signal output part 7 determines that agreement of both is lower than a threshold, end-point detection operation is repeated. When the threshold is exceeded, the end-point detection signal is output and etching regarding the object to be treated 10 is completed.

Description

【発明の詳細な説明】 ゛〔産業上の利用分野〕 本発明は、終点検出技術に関し、特に、半導体集積回路
装置の製造におけるドライエツチングや薄膜形成などに
おける処理の終点検出に適用して有効な技術に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to end point detection technology, and in particular, to end point detection technology that is effective when applied to end point detection of processes such as dry etching and thin film formation in the manufacture of semiconductor integrated circuit devices. Regarding technology.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

たとえば、半導体集積回路装置の製造分野では、微細な
回路パターン等の形成工程において、ドライエツチング
技術が多用されている。
For example, in the field of manufacturing semiconductor integrated circuit devices, dry etching technology is often used in the process of forming fine circuit patterns.

すなわち、半導体基板の主面に所望の物質からなる薄膜
を全面に被着形成した後、所望のパターンのホトレジス
トでマスクし、このマスクから露出した領域を、励起さ
れた活性なエツチングガスやイオンなどのエツチング種
に曝してエツチング反応を進行させることにより選択的
に除去して、所望の回路構造を形成するものである。
That is, after a thin film made of a desired substance is deposited on the entire main surface of a semiconductor substrate, it is masked with a photoresist in a desired pattern, and the area exposed from this mask is exposed to excited active etching gas, ions, etc. The desired circuit structure is formed by selectively removing the substrate by exposing it to an etching species to allow an etching reaction to proceed.

ところで、このようなドライエツチング技術においては
、目的の薄膜に対するエツチングの完了時点(終点)を
正確に把握することが、当該薄膜の完全な除去、および
下地のパターンの損傷を防止するなどの観点から重要と
なる。
By the way, in such dry etching technology, it is important to accurately grasp the point at which the etching of the target thin film is completed (end point) in order to completely remove the thin film and prevent damage to the underlying pattern. becomes important.

このため、従来では、たとえばエツチング反応中に生じ
る、エツチング対象物質に特有の反応生成物に着目し、
当該反応生成物に固有の発光スペクトルの強度の変化を
観測することで、エツチング処理の終点を判定すること
が一般に行われている。
For this reason, conventional methods have focused on reaction products specific to the material to be etched, which occur during the etching reaction.
It is common practice to determine the end point of an etching process by observing changes in the intensity of the emission spectrum specific to the reaction product.

なお、一般のエツチング終点判定技術に関しては、たと
えば、1981年6月1日発行、「超LSI技術4JP
243〜P245のプロセス評価項目に記載されている
Regarding the general etching end point determination technology, for example, see "Very LSI Technology 4JP," published June 1, 1981.
It is described in the process evaluation items of 243-P245.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところが、上記の従来技術のように、エツチング対象物
質に固有の発光スペクトルなどを観察する方法では、た
とえば、絶縁膜に微細なスルーホールやコンタクトホー
ルなどを穿設する場合のように、エツチング領域の面積
の総和が小さく、反応生成物の発生量が少ない場合には
、発光スペクトルの検出レベルが低くなり、ノイズなど
の影響を受けやすくなって終点判定の精度が低下すると
いう問題がある。
However, with the above-mentioned conventional technology, which observes the emission spectrum specific to the material to be etched, it is difficult to detect When the total area is small and the amount of reaction products generated is small, there is a problem that the detection level of the emission spectrum becomes low and becomes susceptible to noise and the like, reducing the accuracy of end point determination.

また、試験/研究段階などにおける新規な物質に対する
エツチング処理などのように、エツチング反応の過程が
未知で、終点検出に有効な発光スペクトルが不明の場合
には、前述の方法を用いることができず、目視による判
定に頼らざるを得ないため、エツチング処理の客観的な
評価などができないという問題もある。
In addition, the above method cannot be used when the etching reaction process is unknown and the emission spectrum effective for end point detection is unknown, such as when etching a new substance at the testing/research stage. There is also the problem that it is impossible to objectively evaluate the etching process because it is necessary to rely on visual judgment.

そこで、本発明の目的は、エツチング処理や薄膜形成処
理などの終点判定を客観的に精度良く行うことが可能な
終点判定技術を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an end point determination technique that can objectively and accurately determine the end point of etching processing, thin film forming processing, etc.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に!!すすれば、下記のとおりである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application! ! If you do this, you will see the following.

すなわち、本発明になる終点検出方法は、処理完了時の
被処理物の画像情報を予め基準画像情報として登録して
おき、この登録された基準画像情報と、処理中における
被処理物の画像情報とを照合することにより、処理の終
点を判定するようにしたものである。
That is, in the end point detection method of the present invention, image information of the object to be processed at the time of completion of processing is registered in advance as reference image information, and this registered reference image information and image information of the object to be processed during processing are used. The end point of the process is determined by comparing the .

また、本発明になる終点検出装置は、処理される被処理
物の画像情報を検出するカメラと、画像情報から所望の
特徴情報を抽出する画像処理部と、基準となる第1の特
徴情報が格納される第1のメモリと、処理中の被処理物
の画像情報から抽出された第2の特徴情報が格納される
第2のメモリと、第1および第2のメモリの各々に格納
されている第1および第2の特徴情報を一照合して両者
の一致度を調べる照合部と、この照合部において得られ
た第1および第2の特徴情報の一致度の大小に基づいて
、処理の終点を判定する判定部とを備えたものである。
Further, the end point detection device according to the present invention includes a camera that detects image information of the object to be processed, an image processing unit that extracts desired feature information from the image information, and a first feature information that serves as a reference. a first memory in which feature information is stored; a second memory in which second feature information extracted from image information of the object being processed is stored; A matching unit that compares the first and second feature information in the data to determine the degree of matching between the two; and a determination section that determines the end point.

〔作用〕[Effect]

上記した本発明になる終点検出方法によれば、処理完了
時の実際の被処理物の画像情報を基準にして処理の終点
を判定するので、たとえば1.特定のエツチング反応に
固有な反応生成物の発光スペクトルの強度変化を利用す
る場合のように、エツチング面積の大小に終点検出精度
が左右されることがなく、精度良く所望の処理の終点を
検出することができるとともに、特定の処理反応に固有
な反応生成物が不明な場合でも、客観的に処理の終点を
検出することができる。
According to the above-described end point detection method of the present invention, the end point of the process is determined based on the image information of the actual object to be processed at the time of completion of the process. End point detection accuracy is not affected by the size of the etching area, unlike when using intensity changes in the emission spectrum of reaction products specific to a specific etching reaction, and the end point of a desired process can be detected with high precision. In addition, even if the reaction products specific to a particular treatment reaction are unknown, the end point of the treatment can be objectively detected.

また、薄膜形成処理などの場合には、薄膜の成長に伴う
被処理物の外観の変化などに基づいて、当該膜厚を客観
的に知ることができ、薄膜の膜厚が所望の値に達したか
否かの処理の終点検出を精度良く客観的に行うことがで
きる。
In addition, in the case of thin film formation processing, the thickness of the film can be determined objectively based on changes in the appearance of the processed object as the thin film grows, and the thickness of the thin film reaches the desired value. It is possible to accurately and objectively detect the end point of the process to determine whether or not the process has been completed.

また、本発明になる終点検出装置によれば、たとえば、
処理完了時の実際の被処理物の画像情報を基準となる第
1の特徴情報として第1のメモリに格納し、これを基準
として処理の終点を判定することにより、たとえば特定
のエツチング反応に固有な反応生成物の発光スペクトル
の強度変化を利用する場合のように、エツチング面積の
大小に終点検出精度が左右されることがなく、精度良く
所望の処理の終点を検出することができるとともに、特
定の処理反応に固有な反応生成物が不明な場合でも、客
観的に処理の終点を検出することができる。
Further, according to the end point detection device according to the present invention, for example,
By storing the image information of the actual object to be processed at the time of completion of processing in the first memory as the first feature information serving as a reference, and determining the end point of the processing based on this, for example, The end point detection accuracy is not affected by the size of the etching area, as is the case when using changes in the intensity of the emission spectrum of reaction products. Even if the reaction products specific to the treatment reaction are unknown, the end point of the treatment can be objectively detected.

また、薄膜形成処理などの場合には、薄膜の成長に伴う
被処理物の外観の変化などに基づいて、当該膜厚を客観
的に知ることができ、薄膜の膜厚が所望の値に達したか
否かの処理の終点検出を精度良く客観的に行うことがで
きる。
In addition, in the case of thin film formation processing, the thickness of the film can be determined objectively based on changes in the appearance of the processed object as the thin film grows, and the thickness of the thin film reaches the desired value. It is possible to accurately and objectively detect the end point of the process to determine whether or not the process has been completed.

〔実施例1〕 以下、図面を参照しながら、本発明の一実施例である終
点検出装置の一例を図面を参照しながら詳細に説明する
[Embodiment 1] Hereinafter, an example of an end point detection device which is an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

なお、この実施例では、−例として、終点検出装置をド
ライエツチング装置に装着した場合について説明する。
In this embodiment, as an example, a case will be described in which an end point detection device is attached to a dry etching device.

第1図は、本発明の一実施例である終点検出装置をドラ
イエツチング装置に装着した構成の一例を模式的に示す
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing an example of a configuration in which an end point detection device according to an embodiment of the present invention is mounted on a dry etching device.

本実施例におけるドライエツチング装置は、筐体1と、
たとえば略半球形状を呈する石英などからなり、フラン
ジ部2aを介して筐体1に密着することにより、反応室
Rを構成するペルジャー2とを備えている。
The dry etching apparatus in this embodiment includes a housing 1,
For example, it is made of quartz or the like and has a substantially hemispherical shape, and includes a Pelger 2 that forms a reaction chamber R by closely contacting the housing 1 via a flange portion 2a.

ペルジャー2と筐体1とで構成される反応室Rの内部に
は、筐体1に設けられた図示しない駆動機構によって内
部を上下動し、たとえば半導体ウェハなどからなる被処
理物10が載置される試料台3が設けられている。
Inside the reaction chamber R composed of the Pelger 2 and the casing 1, a workpiece 10 made of, for example, a semiconductor wafer is placed, which is moved up and down by a drive mechanism (not shown) provided in the casing 1. A sample stage 3 is provided.

また、ペルジャー2を取り囲む位置には、図示しないマ
イクロ波源から、所望の波長のマイクロ波μを反応室R
の内部に導く導波管4と、反応室Rの内部に所望の磁場
を形成するコイル5とが配置されている。
In addition, microwaves μ of a desired wavelength are applied to the reaction chamber R from a microwave source (not shown) at a position surrounding the Pelger 2.
A waveguide 4 that guides the inside of the reaction chamber R, and a coil 5 that forms a desired magnetic field inside the reaction chamber R are arranged.

さらに、筐体1の内部において、前記試料台3を取り囲
む壁面には、開閉自在なゲート機構6が設けられている
Furthermore, inside the housing 1, a gate mechanism 6 that can be opened and closed is provided on a wall surrounding the sample stage 3.

また、このゲート機構6の外側近傍には、反応室Rを挟
む位置に、ローダ7およびアンローダ8が配置されてお
り、試料台3をゲート機構6の高さに引き下げた状態で
、当該ゲート機構6を通じて被処理物10の当該反応室
Rに対する搬入および搬出操作が行われるようになって
いる。
Further, near the outside of this gate mechanism 6, a loader 7 and an unloader 8 are arranged at positions sandwiching the reaction chamber R, and when the sample stage 3 is lowered to the height of the gate mechanism 6, the gate mechanism 6, the workpiece 10 is carried into and out of the reaction chamber R.

筐体lにおけるペルジャー2の密着部位には、当該ペル
ジャー2の側壁部を貫通して穿設された複数のガス供給
孔2bの各々に連通ずる複数のガス供給管1aが設けら
れてふり、外部の図示しないガス源から得られる所望の
組成および流量の反応ガスGを反応室Rの内部に随時供
給する構造となっている。
A plurality of gas supply pipes 1a communicating with each of a plurality of gas supply holes 2b penetrated through the side wall of the Pelger 2 are provided in the part of the casing l where the Pelger 2 is in close contact with the outside. The structure is such that a reaction gas G having a desired composition and flow rate obtained from a gas source (not shown) is supplied into the reaction chamber R at any time.

また、反応室Rを構成する筐体1の底部には、図示しな
い真空ポンプなどに接続された排気口1bが設けられて
おり、当該反応室Rの内部を所望の真空度にするととも
に、後述のようなエツチング処理において発生する反応
生成物や廃ガスgなどが外部に排出される構造となって
いる。
In addition, an exhaust port 1b connected to a vacuum pump (not shown) is provided at the bottom of the casing 1 constituting the reaction chamber R. The structure is such that reaction products, waste gas, etc. generated in the etching process are discharged to the outside.

反応室Rにマイクロ波μを導く導波管4の上部には、反
応室Rの内部における被処理物10が見える位置に観察
窓4aが形成されており、後述のようなエツチング処理
中における当該被処理物10の状態が観察可能になって
いる。
An observation window 4a is formed in the upper part of the waveguide 4 that guides the microwave μ into the reaction chamber R at a position where the object to be processed 10 inside the reaction chamber R can be seen. The state of the object to be processed 10 can be observed.

この場合、観察窓4aの外側には、たとえば、工業用テ
レビカメラなどからなり、終点検出装置20の一部を構
成するカメラ21が配置されており、反応室Rの内部に
おける被処理物10の画像を取り込むようになっている
In this case, a camera 21, which is composed of, for example, an industrial television camera and constitutes a part of the end point detection device 20, is disposed outside the observation window 4a, and the camera 21 is arranged outside the observation window 4a. It is now possible to import images.

終点検出装置20は、前記カメラ21とともに、画像処
理部22と、登録メモリ23と、データ・メモリ24と
、パターン照合部25と、モニター26と、信号出力部
27とを備えている。
The end point detection device 20 includes the camera 21, an image processing section 22, a registration memory 23, a data memory 24, a pattern matching section 25, a monitor 26, and a signal output section 27.

画像処理部22は、カメラ21を介して得られた被処理
物10の画像から所望の特徴情報などを抽出し、必要に
応じて、登録メモリ23やデータ・メモリ24などに格
納する動作を行う。登録メモリ23には、たとえば、エ
ツチング終点時における被処理物10に関する所望の基
準画像情報が格納され、データ・メモリ24には、エツ
チング処理中において時々刻々変化する被処理物10の
画像を所望のサンプリング周期で取り込んで得られた観
察画像情報が格納される。
The image processing unit 22 extracts desired characteristic information from the image of the object to be processed 10 obtained through the camera 21, and stores it in the registration memory 23, data memory 24, etc. as necessary. . For example, the registration memory 23 stores desired reference image information regarding the workpiece 10 at the end point of etching, and the data memory 24 stores the image of the workpiece 10 that changes from time to time during the etching process. Observation image information obtained by capturing at a sampling period is stored.

また、パターン照合部25は、登録メモリ23と、デー
タ・メモリ24とにそれぞれ格納された基準画像情報お
よび観察画像情報を照合して、両者の一致度を信号出力
部27に送出したり、登録メモリ23やデータ・メモリ
24に格納されている画像情報などをそのまま、目視可
能な情報としてモニター26に出力するなどの動作を行
っている。
The pattern matching section 25 also matches the reference image information and observed image information stored in the registration memory 23 and the data memory 24, respectively, and sends the degree of matching between the two to the signal output section 27, and It performs operations such as outputting image information stored in the memory 23 and data memory 24 as is to the monitor 26 as visually visible information.

信号出力部27は、前述のパターン照合部25から得ら
れた基準画像情報と観察画像情報との一致度を所望の闇
値などと比較することにより、被処理物10のエツチン
グの終点判定を行う。
The signal output unit 27 determines the end point of etching of the object to be processed 10 by comparing the degree of coincidence between the reference image information obtained from the pattern matching unit 25 and the observed image information with a desired darkness value, etc. .

本実施例の被処理物10は、たとえば、半導体基板10
aの上に、酸化シリコンなどからなる絶縁層10b、配
線層10C1絶縁層10dを交互に積層した構造を呈し
ており、最上層の絶縁層10dの上には、配線層となる
べきA1などからなる金属薄膜10eが全面にわたって
被着形成され、さらにその上には、エツチング時に当該
金属薄膜10eを所定のパターンにマスクするホトレジ
スト10fが被着されている。
The workpiece 10 of this embodiment is, for example, a semiconductor substrate 10.
It has a structure in which an insulating layer 10b made of silicon oxide or the like, a wiring layer 10C, and an insulating layer 10d are alternately laminated on the uppermost insulating layer 10d. A thin metal film 10e is formed over the entire surface, and a photoresist 10f is further applied thereon to mask the thin metal film 10e into a predetermined pattern during etching.

このようなエツチング前の状態の一例を示したのが第3
図(a)〜(C)であり、同図(a)〜(C)は、それ
ぞれ被処理物10の部分断面、部分平面、および全体の
外観の一例を示している。
The third example shows an example of such a state before etching.
Figures (a) to (C) show an example of a partial cross section, a partial plane, and the overall appearance of the object 10 to be processed, respectively.

また、同様に9J4図(a)〜(C)は、被処理物10
の金属薄膜10eのエツチングが丁度完了した状態を示
している。
Similarly, Figures 9J4 (a) to (C) show the workpiece 10
This shows a state in which etching of the metal thin film 10e has just been completed.

さらに第5図(a)〜(C)は、金属薄膜10eの下地
の絶縁層10dを僅かにエツチングすることにより、当
該絶縁層10dの上に残存する不要な金属薄膜10eを
完全に除去するオーバーエツチングの状態であり、通常
、この状態が金属薄膜10eのエツチングの終点となる
Further, FIGS. 5(a) to 5(C) show an overetching process in which the unnecessary metal thin film 10e remaining on the insulating layer 10d is completely removed by slightly etching the insulating layer 10d underlying the metal thin film 10e. This is the etching state, and this state is usually the end point of etching the metal thin film 10e.

以下、本実施例のドライエツチング装置の作用の一例に
ついて、第2図の流れ図および第3図〜第5図などを参
照しながら説明する。
Hereinafter, an example of the operation of the dry etching apparatus of this embodiment will be explained with reference to the flowchart of FIG. 2 and FIGS. 3 to 5.

まず、周知の他の終点検出方法などよって被処理物10
と同じ条件のエツチングにおける終点時(第5図(a)
〜(C)に示される状態)の当該被処理物10の画像を
カメラ21を介して取り込み、画像処理部22において
、たとえば、色や干渉縞、その他の外観的な特徴情報の
抽出を行い、登録メモリ23に格納する(ステップ10
0)。
First, the workpiece 10 is
At the end point of etching under the same conditions as (Fig. 5(a))
An image of the object to be processed 10 in the states shown in ~(C)) is captured via the camera 21, and the image processing unit 22 extracts, for example, color, interference fringes, and other external characteristic information, Store in registration memory 23 (step 10
0).

なお、登録メモリ23に格納される基準画像情報として
は、前記カメラ21を介して得られた画像データをその
まま用いてもよいことは言うまでもない。
It goes without saying that the image data obtained through the camera 21 may be used as is as the reference image information stored in the registration memory 23.

こうして、登録メモリ23に対する基準画像情報の設定
を行った後、実際のエツチング処理を開始する(ステッ
プ101)。
After setting the reference image information in the registration memory 23 in this way, the actual etching process is started (step 101).

まず、試料台3を降下させ、ローダ7を試料台3に接近
させることにより、ゲート機構6を通じて当該ローダ7
に保持された未処理の被処理物10が、試料台3に載置
される。
First, by lowering the sample stage 3 and bringing the loader 7 close to the sample stage 3, the loader 7 is
The unprocessed object 10 held in the sample table 3 is placed on the sample stage 3.

その後、ローダ7を退避させるとともに、ゲート機構6
を閉じることにより、反応室Rを密閉状態にする。
After that, the loader 7 is evacuated, and the gate mechanism 6
By closing, the reaction chamber R is brought into a sealed state.

次に、排気口1bを通じて、反応室Rの内部を所望の真
空度に排気するとともに、筐体1およびペルジャー2に
形成されたガス供給管1aおよびガス供給孔2bを通じ
て、所望の組成および流量の反応ガスGを当該反応室R
の内部に導入する。
Next, the inside of the reaction chamber R is evacuated to a desired degree of vacuum through the exhaust port 1b, and the desired composition and flow rate are The reaction gas G is transferred to the reaction chamber R.
to be introduced inside.

同時に、導波管4を通じて所望の波長のマイクロ波μを
反応室Rの内部に導き、当該マイクロ波μのエネルギに
よって、試料台3に載置された被処理物10の上部空間
に、反応ガスGのプラズマを形成するとともに、ペルジ
ャー2の外部に設けられたコイル5によって反応室Rの
内部に磁場を印加する。これにより、当該磁場と、反応
ガスGのプラズマ中の電子との相互代用による電子サイ
クロトロン共鳴(ECR)によって高エネルギーの電子
を発生させ、当該反応ガスGのプラズマ中のエツチング
種を高いエネルギ状態に励起し、たとえば、当該エツチ
ング種などによる、被処理物10におけるホトレジスト
10fによるマスクバターンに忠実な非等方的な深さ方
向のエツチング反応を促進させる。
At the same time, a microwave μ of a desired wavelength is guided into the reaction chamber R through the waveguide 4, and the energy of the microwave μ causes a reaction gas to flow into the space above the object to be processed 10 placed on the sample stage 3. While forming G plasma, a magnetic field is applied inside the reaction chamber R by a coil 5 provided outside the Pelger 2. As a result, high-energy electrons are generated by electron cyclotron resonance (ECR) due to mutual substitution between the magnetic field and electrons in the plasma of the reaction gas G, and the etching species in the plasma of the reaction gas G are brought into a high-energy state. For example, the etching species promotes an anisotropic etching reaction in the depth direction that is faithful to the mask pattern of the photoresist 10f on the object 10 to be processed.

この時、被処理物10の外観などの状態は、エツチング
処理の進行とともに、第3図(a)〜(C)の状態から
第5図(a)〜(C)に示される状態へと、時々刻々変
化する。
At this time, as the etching process progresses, the state of the appearance of the object 10 changes from the state shown in FIGS. 3(a) to 3(C) to the state shown in FIGS. 5(a) to 5(C). It changes from time to time.

たとえば、エツチング前の第3図の状態では、表面に全
面にわたって被着されている金属薄膜10eに遮られて
、透明な絶縁層10dの下に位置する配線層10cなど
は見えず、全体が、当該金属薄膜10eの色である白色
を呈し、金属薄膜10eが丁度エツチング除去(ジャス
トエツチング)された第4図の状態では、露出した下地
の絶縁層10dの厚さや、その下に位置する配線層10
Cのパターンなどに応じて、たとえば青色を呈し、さら
に、たとえば周辺部と中心部とではエツチングの進行速
度にばらつきがあるため、周辺部の青色の領域が徐々に
中心部に拡がるというような状態になる。
For example, in the state shown in FIG. 3 before etching, the wiring layer 10c located under the transparent insulating layer 10d is not visible because it is blocked by the metal thin film 10e that is coated over the entire surface, and the entire surface is In the state shown in FIG. 4 in which the metal thin film 10e exhibits white color and has been just etched away (just etched), the thickness of the exposed underlying insulating layer 10d and the wiring layer located below it. 10
Depending on the pattern of C, etc., the color may appear blue, for example, and since there is a difference in the rate of progress of etching between the periphery and the center, the blue region in the periphery gradually spreads to the center. become.

また、第5図のエツチング完了状態(オーバーエツチン
グ)の状態では、下地の絶縁層10dの厚さがジャスト
エツチングの状態よりも減少するため、オーバーエツチ
ングされた領域が、エツチングの進行程度に応じて、た
とえば周辺部から中心部へと青色から赤色に徐々に変化
するような状態となる。
In addition, in the etching completion state (overetching) shown in FIG. 5, the thickness of the underlying insulating layer 10d is smaller than in the just etching state, so that the overetched area will change depending on the degree of etching progress. For example, the color gradually changes from blue to red from the periphery to the center.

そして、本実施例の終点検出装置20は、反応室Rの内
部において、このようにエツチングの進行程度に応じて
特徴的に時々刻々変化する被処理物10の画像(観察画
像情報)を所望の時間間隔でカメラ21を介して画像処
理部22に取り込む(ステップ102)。
The end point detection device 20 of this embodiment detects the desired image (observation image information) of the workpiece 10, which characteristically changes from time to time in accordance with the degree of progress of etching, inside the reaction chamber R. The image is captured into the image processing unit 22 via the camera 21 at time intervals (step 102).

そして画像処理部22は、必要に応じて観察画像情報の
特徴情報の抽出を行った結果または当該観察画像情報を
そのままデータ・メモリ24に書き込み、パターン照合
部25は、登録メモリ23とデータ・メモリ24の内容
を照合し、両者の一致度を算出し、信号出力部27に出
力する。
Then, the image processing section 22 writes the result of extracting the characteristic information of the observed image information or the observed image information as it is into the data memory 24 as needed, and the pattern matching section 25 extracts the characteristic information from the observed image information and writes it into the data memory 24. 24, the degree of coincidence between the two is calculated, and the result is output to the signal output section 27.

そして、信号出力部27において両者の一致度が未だ所
定の閾値よりも低いと判定された場合には、前記ステッ
プ102に戻って、被処理物10の画像の取り込みを行
い、前述のような以降の各ステップによる終点検出動作
を繰り返す。
If the signal output unit 27 determines that the degree of coincidence between the two is still lower than the predetermined threshold, the process returns to step 102 to capture the image of the object to be processed 10, and perform the following steps as described above. Repeat the end point detection operation in each step.

また、信号出力部27は、両者の一致度が所定の閾値を
超えていた場合には、外部の図示しない制御装置などに
終点検出信号を出力しくステップ105)、当該被処理
物10に関するエツチングを完了する(ステップ106
)。
Further, if the degree of coincidence between the two exceeds a predetermined threshold value, the signal output unit 27 outputs an end point detection signal to an external control device (not shown), etc. (step 105), and performs etching on the object to be processed 10. Complete (step 106
).

こうして、所望のエツチング処理がなされた被処理物1
0は、前記の搬入操作とは逆の手順で、アンローダ8に
よって以降の所定の工程に搬出される。
In this way, the object 1 to be processed has been subjected to the desired etching process.
0 is carried out to a subsequent predetermined process by the unloader 8 in a reverse procedure to the carrying-in operation described above.

このように、本実施例の終点検出装置20においては、
エツチング完了時における被処理物10の画像を基準画
像情報として、予め登録メモリ23に設定しておき、実
際のエツチング処理中において時々刻々変化する被処理
物10の観察画像を所定の時間間隔で取り込んでデータ
・メモリ24に設定し、両者の一致度に基づいて、エツ
チングの終点検出を行うため、たとえば、反応ガスGと
エツチング対象の被処理物10の組み合わせに固有な反
応生成物の発光スペクトルなどの変化を観察する場合に
比較して、エツチング面積の大小による反応生成物の多
少に起因する検出誤差の発生がなく、精度のよい終点検
出を行うことができる。
In this way, in the end point detection device 20 of this embodiment,
The image of the workpiece 10 at the time of completion of etching is set in the registration memory 23 in advance as reference image information, and the observed images of the workpiece 10 that change from moment to moment during the actual etching process are captured at predetermined time intervals. is set in the data memory 24, and the end point of etching is detected based on the degree of coincidence between the two. Compared to the case of observing changes in the etching area, there is no detection error caused by the amount of reaction products generated depending on the etching area, and the end point can be detected with high accuracy.

また、被処理物10が試験/研究段階にあり、エツチン
グ処理における反応生成物が未知の場合でも、目視など
による判定に比較して、客観的で正確なエツチングの終
点検出を自動的に行うことができる。
Furthermore, even if the object to be processed 10 is in the testing/research stage and the reaction products in the etching process are unknown, the end point of etching can be automatically detected more objectively and accurately than by visual inspection or the like. I can do it.

〔実施例2〕 第6図は、本発明の他の実施例である終点検出装置を薄
膜形成装置に装着した場合の一例を示す断面図である。
[Embodiment 2] FIG. 6 is a sectional view showing an example in which an end point detection device according to another embodiment of the present invention is attached to a thin film forming apparatus.

すなわち、本実施例2の場合には、薄膜形成装置の反応
室Rの内部に、被処理物10が載置される試料台を兼ね
、上下方向に平行な姿勢で対向する一対の平板電極3a
および平板電極3bが設けれ、この平板電極3aおよび
3bの間に、−高周波電源3Cから所望の高周波電力を
印加することにより、当該平板電極3aおよび3bの間
に位置する被処理物10の上部空間に反応ガスG1のプ
ラズマを形成して、被処理物10に対して、所望の物質
からなる薄膜を形成するものである。
That is, in the case of the second embodiment, inside the reaction chamber R of the thin film forming apparatus, a pair of flat electrodes 3a which also serve as a sample stage on which the object to be processed 10 is placed and which face each other in a vertically parallel posture are installed.
and a flat plate electrode 3b are provided, and by applying a desired high frequency power from a - high frequency power source 3C between the flat plate electrodes 3a and 3b, the upper part of the workpiece 10 located between the flat plate electrodes 3a and 3b is A plasma of a reactive gas G1 is formed in a space to form a thin film made of a desired substance on the object to be processed 10.

この場合、上側の平板電極3aの内部には、たとえば、
光ファイバ28が、下側の平板電極3bへの対向面に一
端が露出するように貫通して装着されており、この光フ
ァイバ28を介して下側の平板電極3bに載置された被
処理物10の画像をカメラ21に取り込むように構成さ
れている。
In this case, inside the upper flat plate electrode 3a, for example,
An optical fiber 28 is installed through the surface facing the lower flat plate electrode 3b so that one end thereof is exposed. It is configured to capture an image of the object 10 into a camera 21.

そして、予め所望の物質の薄膜が所望の厚さに被着形成
された薄膜形成処理の完了した被処理物10の画像を基
準画像情報として登録メモリ23に設定し、薄膜の形成
過程において当該薄膜の厚さの増加などとともに時々刻
々変化する当該被処理物10における干渉縞や色などの
観察画像情報を所定の時間間隔で取り込んでデータ・メ
モリ24に設定し、両者を比較することで、被処理物1
0に対する所望の物質の薄膜形成処理の終点判定を行う
ものである。
Then, an image of the object 10 on which a thin film of a desired substance has been deposited and formed to a desired thickness is set in the registration memory 23 as reference image information, and in the process of forming a thin film, the thin film is Observation image information such as interference fringes and colors on the object to be processed 10, which change from moment to moment as the thickness of the object increases, is captured at predetermined time intervals and set in the data memory 24, and by comparing the two, it is possible to Processed material 1
This is to determine the end point of the process of forming a thin film of a desired substance relative to 0.

本実施例の場合にも、実際の被処理物10の画像を基準
にして終点検を行うので、薄膜形成処理の終点検出を、
客観的かつ正確に、また自動的におこなうことができる
In the case of this embodiment as well, since the final inspection is performed based on the image of the actual object to be processed 10, the end point of the thin film forming process can be detected by
It can be done objectively, accurately, and automatically.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor.

たとえば、終点検出の対象としては、エツチング処理や
薄膜形成処理に限らず、処理の進行とともに被処理物の
外観が変化する処理などに広く適用できる。
For example, the end point detection target is not limited to etching processing or thin film forming processing, but can be widely applied to processing in which the appearance of the object to be processed changes as the processing progresses.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりで
ある。
Among the inventions disclosed in this application, the effects obtained by typical inventions are briefly described below.

すなわち、本発明になる終点検出方法によれば、処理完
了時の被処理物の画像情報を予め基準画像情報として登
録しておき、この登録された基準画像情報と、処理中に
おける被処理物の画像情報とを照合することにより、処
理の終点を判定するので、たとえば、特定のエツチング
反応などに固有な反応生成物の発光スペクトルの強度変
化を利用する場合のように、エツチング面積の大小に終
点検出精度が左右されることがなく、精度良く所望の処
理の終点を検出することができるとともに、特定の処理
反応に固有な反応生成物が不明な場合でも、客観的に処
理の終点を検出することができる。
That is, according to the end point detection method of the present invention, the image information of the object to be processed at the time of completion of processing is registered in advance as reference image information, and the registered reference image information and the object to be processed during processing are The end point of the process is determined by comparing it with image information, so the end point can be determined based on the size of the etching area, for example, when using intensity changes in the emission spectrum of reaction products specific to a specific etching reaction. The end point of the desired process can be detected with high accuracy without affecting the detection accuracy, and the end point of the process can be objectively detected even if the reaction product specific to a specific process reaction is unknown. be able to.

また、薄膜形成処理などの場合には、薄膜の成長に伴う
被処理物の外観の変化などに基づいて、当該膜厚を客観
的に知ることができ、薄膜の膜厚が所望の値に達したか
否かの処理の終点検出を精度良く客観的かつ自動的に行
うことができる。
In addition, in the case of thin film formation processing, the thickness of the film can be determined objectively based on changes in the appearance of the processed object as the thin film grows, and the thickness of the thin film reaches the desired value. It is possible to accurately, objectively and automatically detect the end point of the process to determine whether or not the process has been completed.

また、本発明になる終点検出装置によれば、処理される
被処理物の画像情報を検出するカメラと、前記画像情報
から所望の特徴情報を抽出する画像処理部と、基準とな
る第1の特徴情報が格納される第1のメモリと、処理中
の前記被処理物の前記画像情報から抽出された第2の特
徴情報が格納される第2のメモリと、前記第1および第
2のメモリの各々に格納されている前記第1および第2
の特徴情報を照合して両者の一致度を調べる照合部と、
この照合部において得られた前記第1および第2の特徴
情報の一致度の大小に基づいて、処理の終点を判定する
判定部とからなるので、たとえば、処理完了時の実際の
被処理物の画像情報を基準となる第1の特徴情報として
第1のメモリに格納し、これを基準として処理の終点を
判定することにより、たとえば特定のエツチング反応に
固有な反応生成物の発光スペクトルの強度変化を利用す
る場合のように、エツチング面積の大小に終点検出精度
が左右されることがな(、精度良く所望の処理の終点を
検出することができるとともに、特定の処理反応に固有
な反応生成物が不明な場合でも、客観的に処理の終点を
検出することができる。
Further, according to the end point detection device according to the present invention, a camera that detects image information of the object to be processed, an image processing section that extracts desired characteristic information from the image information, and a first point that serves as a reference. a first memory in which characteristic information is stored; a second memory in which second characteristic information extracted from the image information of the object to be processed is stored; and the first and second memories. said first and second stored in each of
a matching unit that checks the degree of matching between the two by matching the feature information of the two;
and a determination unit that determines the end point of the process based on the degree of coincidence of the first and second feature information obtained in the comparison unit. By storing the image information in the first memory as the first characteristic information serving as a reference and determining the end point of the process using this as a reference, for example, the intensity change of the emission spectrum of the reaction product specific to a specific etching reaction can be detected. The end point detection accuracy is not affected by the size of the etching area as is the case when using etching. Even if the end point of the process is unknown, it is possible to objectively detect the end point of the process.

また、薄膜形成処理などの場合には、薄膜の成長に伴う
被処理物の外観の変化などに基づいて、当該膜厚を客観
的に知ることができ、薄膜の膜厚が所望の値に達したか
否かの処理の終点検出を精度良く客観的に行うことがで
きる。
In addition, in the case of thin film formation processing, the thickness of the film can be determined objectively based on changes in the appearance of the processed object as the thin film grows, and the thickness of the thin film reaches the desired value. It is possible to accurately and objectively detect the end point of the process to determine whether or not the process has been completed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1t!Iは、本発明の一実施例である終点検出装置を
ドライエツチング装置に装着した場合の一例を模式的に
示す断面図、 第21!lは、本発明の一実施例である終点検出装置の
動作の一例を示す流れ図、 第3図(a)〜(C)は、被処理物の状態の一例を示す
図、 第4図(a)〜(C)は、同じく被処理物の状態の一例
を示す図、 第5図(a)〜(C)は、同じく被処理物の状態の一例
を示す図、 第6図は、本発明の他の実施例である終点検出装置を薄
膜形成装置に装着した場合の一例を示す略断面図である
。 1・・・筐体、1a・・・ガス供給管、1b・・・排気
口、2・・・ペルジャー 2a・・・フランジ部、2b
・・・ガス供給孔、3・・・試料台、3a、3b・・・
平板電極、3C・・・高周波電源、4・・・導波管、4
a・・・観察窓、5・・・コイル、6・・・ゲート機構
、7・・・ローダ、8・・・アンローダ、10・・・被
処理物、10a・・・半導体基板、10b・・・絶縁層
、10C・・・配線層、10d・・・絶縁層、10e・
・・金属薄膜、10f・・・ホトレジスト、20・・・
終点検出装置、21・・・カメラ、22・・・画像処理
部、23・・・登録メモリ、24・・・データ・メモリ
、25・・・パターン照合部、26・・・モニター 2
7・・・信号出力部、28・・・光ファイバ、100〜
106・・・終点検出動作の一例を示す処理ステップ、
G。 G1・・・反応ガス、g・・・廃ガス、R・・・反応室
、μ・・・マイクロ波。 第 図 第 図 (a) (C) ?Of n 第4 図 (a) (b) 第 図 (a) (b) 0c
1st t! I is a cross-sectional view schematically showing an example of a dry etching device equipped with an end point detection device according to an embodiment of the present invention; 21st! 1 is a flowchart showing an example of the operation of the end point detection device which is an embodiment of the present invention; FIGS. 3(a) to (C) are diagrams showing an example of the state of the object to be processed; ) to (C) are diagrams similarly showing an example of the state of the object to be processed, FIGS. 5(a) to (C) are diagrams similarly showing an example of the state of the object to be processed, and FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a case where an end point detection device according to another embodiment of the present invention is attached to a thin film forming apparatus. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Housing, 1a... Gas supply pipe, 1b... Exhaust port, 2... Perger 2a... Flange part, 2b
...Gas supply hole, 3...Sample stand, 3a, 3b...
Flat plate electrode, 3C... High frequency power supply, 4... Waveguide, 4
a... Observation window, 5... Coil, 6... Gate mechanism, 7... Loader, 8... Unloader, 10... Processing object, 10a... Semiconductor substrate, 10b...・Insulating layer, 10C...Wiring layer, 10d...Insulating layer, 10e・
...Metal thin film, 10f...Photoresist, 20...
End point detection device, 21... Camera, 22... Image processing section, 23... Registration memory, 24... Data memory, 25... Pattern matching section, 26... Monitor 2
7...Signal output section, 28...Optical fiber, 100~
106...Processing step showing an example of end point detection operation,
G. G1...Reaction gas, g...Waste gas, R...Reaction chamber, μ...Microwave. Figure Figure (a) (C)? Of n Fig. 4 (a) (b) Fig. 4 (a) (b) 0c

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、処理完了時の被処理物の画像情報を予め基準画像情
報として登録しておき、この登録された基準画像情報と
、処理中における被処理物の画像情報とを照合すること
により、処理の終点を判定することを特徴とする終点検
出方法。 2、処理される被処理物の画像情報を検出するカメラと
、前記画像情報から所望の特徴情報を抽出する画像処理
部と、基準となる第1の特徴情報が格納される第1のメ
モリと、処理中の前記被処理物の前記画像情報から抽出
された第2の特徴情報が格納される第2のメモリと、前
記第1および第2のメモリの各々に格納されている前記
第1および第2の特徴情報を照合して両者の一致度を調
べる照合部と、この照合部において得られた前記第1お
よび第2の特徴情報の一致度の大小に基づいて、処理の
終点を判定する判定部とからなることを特徴とする終点
検出装置。
[Claims] 1. Image information of the object to be processed at the time of completion of processing is registered in advance as reference image information, and this registered reference image information is compared with image information of the object to be processed during processing. An end point detection method characterized in that the end point of processing is determined by: 2. A camera that detects image information of the object to be processed, an image processing unit that extracts desired feature information from the image information, and a first memory that stores first feature information that serves as a reference. , a second memory in which second feature information extracted from the image information of the object being processed is stored; and the first and second features stored in each of the first and second memories. A collation unit that collates the second feature information to check the degree of coincidence between the two, and determines the end point of the process based on the magnitude of the degree of coincidence between the first and second characteristic information obtained in this collation unit. An end point detection device comprising: a determination section;
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001244254A (en) * 1999-12-23 2001-09-07 Applied Materials Inc Film thickness control using spectrum interference method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001244254A (en) * 1999-12-23 2001-09-07 Applied Materials Inc Film thickness control using spectrum interference method

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