JPH05102087A - Method for monitoring plasma etching end point - Google Patents

Method for monitoring plasma etching end point

Info

Publication number
JPH05102087A
JPH05102087A JP24314191A JP24314191A JPH05102087A JP H05102087 A JPH05102087 A JP H05102087A JP 24314191 A JP24314191 A JP 24314191A JP 24314191 A JP24314191 A JP 24314191A JP H05102087 A JPH05102087 A JP H05102087A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
end point
plasma etching
etching
time
discharge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP24314191A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0775230B2 (en
Inventor
Yukio Mitsui
潔夫 三井
Kiyohiko Sano
清彦 佐野
Nobuo Takeda
宣生 竹田
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.)
SHIYOUDENRIYOKU KOSOKU TSUSHIN
SHIYOUDENRIYOKU KOSOKU TSUSHIN KENKYUSHO KK
Original Assignee
SHIYOUDENRIYOKU KOSOKU TSUSHIN
SHIYOUDENRIYOKU KOSOKU TSUSHIN KENKYUSHO KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHIYOUDENRIYOKU KOSOKU TSUSHIN, SHIYOUDENRIYOKU KOSOKU TSUSHIN KENKYUSHO KK filed Critical SHIYOUDENRIYOKU KOSOKU TSUSHIN
Priority to JP24314191A priority Critical patent/JPH0775230B2/en
Publication of JPH05102087A publication Critical patent/JPH05102087A/en
Publication of JPH0775230B2 publication Critical patent/JPH0775230B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To detect the end point accurately enough to have a sufficient sensitivity for detecting the micro-etching by performing plasma radiation intermittently accompanied with a longer downtime of plasma radiation than the duration required for the radiation start to measurement. CONSTITUTION:Etching gas 6 is regulated by a mask flow meter 7 and introduced into a vacuum chamber 1. The gas in the chamber is led to a mass analyzer 12 through a turbo-molecular pump 10 and rotary pump 10, and the obtained result of mass analysis is collected to be processed arithmetically by a computer 14. Etching is performed through generating intermittent radiation, while the radiation stop time is specified to be longer than the response delay time of signal issued by the analyzer 12 and the radiation connecting time is also specified to be longer than the response raise time. Thus, since the signal change of the mass analyzer accompanied with interlayer composition change can be securely monitored during the downtime, excessive etching can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体等の電子デバイ
スの製造プロセスにおける、微細パターンの精密エッチ
ングに用いるプラズマエッチング終点モニタリング方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma etching end point monitoring method used for precision etching of fine patterns in the manufacturing process of electronic devices such as semiconductors.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体等の電子デバイスは近年、ますま
す微細化される傾向にあり、いかに微細パターンを精密
にエッチングするかがきわめて重要な問題となってきて
いる。このような微細パターンを形成する方法として、
プラズマ(主としてラジカル種)エッチング、反応性イ
オンエッチング、及びECRエッチング等の液体を用い
ないドライエッチング技術が注目されている。このよう
なエッチングは真空チャンバー内で行なわれるため、終
点を正確にモニタリングする必要がある。一般に電子デ
バイスの場合、異なる材質の積層物を層間の界面までプ
ラズマエッチングする場合がほとんどであるため、層間
の物理的性質や化学的性質の違いを観測することによっ
て終点をモニタリングすることが行なわれている。
2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices such as semiconductors have become more and more miniaturized, and how to precisely etch a fine pattern has become a very important issue. As a method of forming such a fine pattern,
Liquid-free dry etching techniques such as plasma (mainly radical species) etching, reactive ion etching, and ECR etching are drawing attention. Since such etching is performed in a vacuum chamber, it is necessary to accurately monitor the end point. In general, in the case of electronic devices, in most cases, laminates of different materials are plasma-etched to the interface between layers, so the end point is monitored by observing the difference in the physical and chemical properties between layers. ing.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前記物理的性質を利用
する方法として光の干渉法等のいくつかの光学的方法が
モニターとして用いられており、被エッチング物が大面
積の場合には実用上もほとんど問題がない。しかしなが
ら、小面積、特に微細パターンの場合にしばしば困難な
場合が発生する。
Some optical methods such as light interferometry are used as a monitor for utilizing the above-mentioned physical properties, and when the object to be etched has a large area, it is practically used. Is almost no problem. However, often difficult cases occur with small areas, especially fine patterns.

【0004】一方、前記化学的性質の違いを利用する場
合、気体の化学分析法がよく用いられる。その理由は、
層間の組成の違いによって気体生成物が異なることは勿
論のこと、プラズマエッチング速度が大きく異なる場合
が多いため、エッチングチャンバー中の気体組成が変化
する可能性が高いからである。このような気体の分析法
としては吸光分析法、発光分光分析法、質量分析法等が
ある。
On the other hand, when utilizing the difference in the chemical properties, a gas chemical analysis method is often used. The reason is,
This is because the gas products differ not only due to the difference in the composition between the layers but also because the plasma etching rate often differs greatly, so that the gas composition in the etching chamber is likely to change. Examples of such gas analysis methods include absorption spectroscopy, emission spectroscopy, mass spectrometry, and the like.

【0005】この中で吸光分析法は、大信号(明るい透
過光)の微小変化を検出しなければならないという技術
的困難さを有しているため、極微量分析に向かないとい
う欠点を有している。
Among them, the absorption spectrophotometry has a technical difficulty that it is necessary to detect a minute change of a large signal (bright transmitted light), and therefore has a drawback that it is not suitable for an ultratrace analysis. ing.

【0006】又、発光分光分析法についても、反応速度
が低い場合や極微細パターンの場合、あるいはエッチン
グガスの発光スペクトルがモニター化学種の発光スペク
トルの上に大きくかぶさっている場合にはモニターとし
ては能力不十分である。反応速度が低い場合や極微細パ
ターンの場合は、いづれも生成物質すなわちモニター物
質のチャンバー中での濃度が低く過ぎることが原因で、
要は分析計の感度が問題となっているケースである。一
方、エッチングガスの発光スペクトルがモニター化学種
の発光スペクトルの上に大きくかぶさっている場合につ
いては、たとえばCF系ガスによるSi系半導体ウエハ
ーのプラズマエッチングの場合等があげられる。この場
合CF系のガスの分解物の発光が250〜400nmと
いう広い範囲を占めていて、主なエッチング生成物であ
るSiやSiF等の発光スペクトルを隠していて発光分
光分析法が使いにくいケースである。
Also, in the case of emission spectroscopic analysis, as a monitor when the reaction rate is low, in the case of an ultrafine pattern, or when the emission spectrum of the etching gas largely covers the emission spectrum of the monitor chemical species, it is not suitable as a monitor. Inadequate ability. In the case of low reaction rate or ultrafine pattern, the concentration of the product substance, that is, the monitor substance, in the chamber is too low.
The point is that the sensitivity of the analyzer is a problem. On the other hand, the case where the emission spectrum of the etching gas largely covers the emission spectrum of the monitor chemical species is, for example, the case of plasma etching of a Si-based semiconductor wafer with a CF-based gas. In this case, the emission of the CF-based gas decomposition product occupies a wide range of 250 to 400 nm, and the emission spectrum of the main etching products such as Si and SiF is hidden, which makes it difficult to use the emission spectroscopy. is there.

【0007】一方、質量分析法の場合は分析感度は発光
分光分析法に比較して10倍以上良く本目的には最も向
いている。しかし、この方法は直接エッチング状態を測
定しているのではなく、エッチングチャンバーから質量
分析計までの配管中のモニター物質の移動に要する時間
及び信号処理時間等を必要とする。したがって、実際の
エッチングの終点とそれが測定されるまでには時間遅れ
が生じ、終点を逸してしまうという致命的欠点を有して
いた。すなわち、従来いづれの分析法も、特別に高価な
付帯設備をともなわなければ、十分な特性のものでなか
った。
On the other hand, in the case of the mass spectrometry, the analytical sensitivity is 10 times or more better than that of the emission spectroscopic method, which is most suitable for this purpose. However, this method does not directly measure the etching state, but requires the time required for the movement of the monitor substance in the pipe from the etching chamber to the mass spectrometer and the signal processing time. Therefore, there is a fatal defect that there is a time lag between the actual end point of etching and its measurement, and the end point is missed. That is, none of the conventional analysis methods has sufficient characteristics without specially expensive incidental equipment.

【0008】本発明は、上述のような従来のプラズマエ
ッチングの終点検出方法の欠点を克服し、微少な面積の
エッチングに対しても十分な検出感度を有し、かつ正確
に終点を検出できるプラズマエッチング終点モニタリン
グ方法を提供することを目的とする。
The present invention overcomes the drawbacks of the conventional plasma etching end point detection method described above, has sufficient detection sensitivity even for etching of a small area, and can detect the end point accurately. It is an object to provide an etching end point monitoring method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、本発明者らが質量分析計の分析感度の良好
なことに注目しこの分析計の上記の欠点を改良すべく鋭
意検討した結果得られたものであり、異なる材質の層状
積層物をプラズマエッチングする際に、エッチングの終
点にかかわる被エッチング物の組成変化やエッチング速
度の変化をプラズマエッチングチャンバー内の気相成分
濃度の変化として、質量分析計によって観測するプラズ
マエッチングの終点モニタリング方法において、該プラ
ズマエッチングチャンバーから質量分析計までの配管中
のモニター物質の移動に要する時間及び信号処理時間
等、放電開始から測定までに要する時間より十分長い時
間のプラズマ放電休止時間を伴う、間欠的なプラズマ放
電を行なうことを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present inventors have paid attention to the good analytical sensitivity of a mass spectrometer, and are keen to improve the above-mentioned drawbacks of this spectrometer. It was obtained as a result of the investigation, when performing plasma etching of a layered laminate of different materials, the composition change of the etching object and the change of the etching rate related to the end point of the etching change of the gas phase component concentration in the plasma etching chamber As a change, in the end point monitoring method of the plasma etching observed by the mass spectrometer, the time required for transfer of the monitor substance in the pipe from the plasma etching chamber to the mass spectrometer, the signal processing time, etc. The feature is that intermittent plasma discharge is performed with a plasma discharge pause time that is sufficiently longer than the time. It is an.

【0010】[0010]

【作用】上記手段により、該チャンバーから質量分析計
までの配管中のモニター物質の移動に要する時間及び信
号処理時間等、放電開始から測定にまで要する時間より
十分長い時間のプラズマ放電休止時間を伴う、間欠的な
プラズマ放電を行なうことにより、休止時間に必ず層間
の組成変化に伴う質量分析計の信号の変化を観測できる
ため過度なエッチングを防止できるものである。
With the above means, a plasma discharge pause time is sufficiently longer than the time required from the start of discharge to the measurement, such as the time required to move the monitor substance in the pipe from the chamber to the mass spectrometer and the signal processing time. By performing the intermittent plasma discharge, the change in the signal of the mass spectrometer accompanying the change in composition between layers can be observed without fail during the down time, and therefore excessive etching can be prevented.

【0011】[0011]

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0012】まず、本発明で使用したプラズマエッチン
グ装置の概略を図1に示す。エッチングを行なう真空チ
ャンバー1は体積が8リットルで、その中央に面積が4
0cm2 の一対の平行平板電極2及び3を有し、試料台
としても用いる下部電極2に発振周波数13.56MH
zの高周波電力を加え、上部電極3を接地電位とする、
いわゆるRIEモードのプラズマエッチングが行なえる
ようになされている。高周波電力はRF電源4により発
生させ、自動チューニングタイプのマッチングボックス
5を通してインピーダンス整合をとって下部電極2に加
える。エッチングガス6はマスクフローメーター7で流
量制御を行なって真空チャンバー1に導入する。真空チ
ャンバー1内の圧力は排気速度340リットル/分のロ
ータリーポンプ8とバタフライバルブ9によって制御す
る。又、チャンバー中のガスを長さ1m、内径1/4イ
ンチのSUSパイプを通じて、ターボ分子ポンプ10と
ロータリーポンプ11(排気量はそれぞれ300リット
ル/秒、340リットル/分)により質量分析計12に
導いた。尚、ニードルバルブ13でサンプリングガス流
量を調節し、質量分析計の動作圧力上限値2×10-5
orrを越えないように減圧した。質量分析の結果はコ
ンピュータ14にて収集、演算処理ができ、その結果は
CRT15及びプリンタ16に出力が可能である。
First, FIG. 1 shows an outline of the plasma etching apparatus used in the present invention. The vacuum chamber 1 for etching has a volume of 8 liters and has an area of 4 in the center.
0 cm 2 It has a pair of parallel plate electrodes 2 and 3, and the lower electrode 2 used also as a sample stand has an oscillation frequency of 13.56 MH.
high frequency power of z is applied to bring the upper electrode 3 to the ground potential,
The so-called RIE mode plasma etching can be performed. The high frequency power is generated by the RF power source 4, and is applied to the lower electrode 2 by impedance matching through the automatic tuning type matching box 5. The etching gas 6 is introduced into the vacuum chamber 1 with its flow rate controlled by a mask flow meter 7. The pressure in the vacuum chamber 1 is controlled by the rotary pump 8 and the butterfly valve 9 having an evacuation speed of 340 l / min. Further, the gas in the chamber is passed through a SUS pipe having a length of 1 m and an inner diameter of 1/4 inch to a mass spectrometer 12 by a turbo molecular pump 10 and a rotary pump 11 (displacements are 300 liter / sec and 340 liter / min, respectively). lead. Adjust the sampling gas flow rate with the needle valve 13, and set the operating pressure upper limit of the mass spectrometer to 2 × 10 −5 T.
The pressure was reduced so as not to exceed orr. The results of mass spectrometry can be collected and arithmetically processed by the computer 14, and the results can be output to the CRT 15 and the printer 16.

【0013】本装置を用いて次のような条件でシリコン
酸化膜(SiO2 )のエッチングを行なった。エッチン
グガス6として純度99.99%のCF4 ガスを10s
ccmの流量になるようにマスフローメーター7を用い
て流し、真空チャンバー1内の圧力が0.50 Tor
rになるようにバタフライバルブ9にて自動的に圧力コ
ントロールした。プラズマ放電中における入力電力は1
00Wで同電力の変動並びに反射電力は1%以下にコン
トロールされていた。エッチングに用いた試料は、70
0nmの厚さのシリコン酸化膜が付いた大きさが17m
m×17mmのシリコンウェハーで、フォトレジストに
よって、一部分に幅3μmのストライプ状開口部が10
00本が切られているもの(酸化膜露出総面積は約0.
004cm2 )である。 従来例1
Using this apparatus, the silicon oxide film (SiO 2 ) was etched under the following conditions. CF 4 gas having a purity of 99.99% is used as the etching gas 6 for 10 seconds.
The mass flow meter 7 is used so that the flow rate is ccm, and the pressure in the vacuum chamber 1 is 0.50 Torr.
The pressure was automatically controlled by the butterfly valve 9 so as to be r. Input power is 1 during plasma discharge
At 00 W, the fluctuation of the power and the reflected power were controlled to 1% or less. The sample used for etching is 70
17m in size with 0 nm thick silicon oxide film
A silicon wafer of mx 17 mm, a stripe-shaped opening with a width of 3 μm was partially formed on the part by a photoresist.
Those with a cut of 00 (the total exposed area of the oxide film is about 0.
004 cm 2 ). Conventional example 1

【0014】比較として、図2(a),(b)に従来行
なわれている連続的に放電したときの質量分析計出力の
時間変化チャートを示す。本図にも書かれているよう
に、放電開始から約23秒後に質量分析計の信号が増加
し始め(信号遅れ時間と呼ぶ)、増加開始から約16秒
後には一定値となった(信号立上がり時間と呼ぶ)。
又、信号が一定値になってから約3分20秒後に信号の
低下が見られたため放電を停止し、試料を取り出した。
試料のエッチング溝の断面を走差型電子顕微鏡で観察
し、エッチングの状況を調べた。その結果、15nmの
シリコン層へのオーバーエッチングが認められた。
For comparison, FIGS. 2 (a) and 2 (b) show conventional time-dependent change charts of the output of the mass spectrometer at the time of continuous discharge. As shown in this figure, the mass spectrometer signal started to increase approximately 23 seconds after the start of discharge (called signal delay time), and became a constant value approximately 16 seconds after the increase started (signal Called rise time).
In addition, the discharge was stopped and the sample was taken out because a decrease in the signal was observed about 3 minutes and 20 seconds after the signal became a constant value.
The cross section of the etching groove of the sample was observed with a scanning electron microscope to examine the etching condition. As a result, overetching of the 15 nm silicon layer was observed.

【0015】このように従来例においては、終点検出を
行なっている質量分析計の信号に変化が現れた直後にエ
ッチングを中止してもオーバーエッチングが行なわれて
しまっている。この例では少なくとも信号遅れ時間の約
23秒間はオーバーエッチングされていると考えられて
いる。 実施例1
As described above, in the conventional example, overetching is performed even if the etching is stopped immediately after the change in the signal of the mass spectrometer for detecting the end point. In this example, it is considered that at least the signal delay time of about 23 seconds is over-etched. Example 1

【0016】従来例1と同一の条件で間欠放電によるエ
ッチング実験を行なった。ただし、放電停止時間は質量
分析計の信号の応答遅れ時間より長く取って30秒と
し、放電持続時間は応答立上がり時間よりも長く取って
20秒とした。その結果、図3(a),(b),(c)
に示したように、チャートは立上がり始めて約16秒で
ほぼ一定値になり、約20秒で減少し始め、減少開始後
18秒経過して一定値となる波形の軌跡を描いた。最初
から10回の放電まではほぼ同一の波形が得られたが、
11回目の放電に関しては信号のピークの値はあまり変
わらないものの、立上がり始めてから20秒経過する以
前(約17秒後)に減少が始まった。尚、同図にはこれ
ら出力波形の面積の演算結果も併記したが、11回目の
波形の面積はそれ以前の波形に比べて小さな値となっ
た。これらのことに基づいた11回目の放電の後に放電
を停止して、試料を取り出しそのエッチングの溝の様子
を調べた。その結果、シリコン層へのオーバーエッチン
グは2nmという極小さいものであることがわかった。
An etching experiment by intermittent discharge was conducted under the same conditions as in Conventional Example 1. However, the discharge stop time was set to 30 seconds longer than the response delay time of the signal of the mass spectrometer, and the discharge duration was set to 20 seconds longer than the response rise time. As a result, FIG. 3 (a), (b), (c)
As shown in FIG. 5, the chart has a substantially constant value in about 16 seconds after starting to rise, begins to decrease in about 20 seconds, and draws a waveform locus having a constant value 18 seconds after the decrease starts. From the beginning to the 10th discharge, almost the same waveform was obtained,
Regarding the 11th discharge, the value of the peak of the signal did not change much, but the decrease started before 20 seconds (about 17 seconds) from the start of rising. Although the results of calculating the areas of these output waveforms are also shown in the same figure, the area of the 11th waveform was a smaller value than the waveforms before that. After the eleventh discharge based on these facts, the discharge was stopped, the sample was taken out, and the state of the etching groove was examined. As a result, it was found that the over-etching on the silicon layer was as small as 2 nm.

【0017】このように、1回の放電持続時間を放電遅
れ時間より短く設定することによって、オーバーエッチ
ングを減少させることができた。最悪の場合でもオーバ
ーエッチングは放電持続時間以下である。本実施例にお
けるオーバーエッチングはわずかに3秒程度だったと考
えられる。また、放電停止時間は少なくとも質量分析計
の信号遅れ時間よりも長く取る必要があるので、生産性
を上げるためにはなるべく信号遅れ時間を短くした方が
よい。本実験に用いた装置では真空チャンバーから質量
分析計までの距離が長いため信号遅れ時間が20秒以上
あったが、この信号遅れ時間は質量分析計の位置により
改善できる。 実施例2
As described above, by setting the one-time discharge duration to be shorter than the discharge delay time, overetching could be reduced. In the worst case, overetching is less than the discharge duration. It is considered that over-etching in this example was only about 3 seconds. Since the discharge stop time needs to be at least longer than the signal delay time of the mass spectrometer, it is better to shorten the signal delay time as much as possible in order to improve productivity. In the apparatus used in this experiment, the signal delay time was 20 seconds or more because the distance from the vacuum chamber to the mass spectrometer was long, but this signal delay time can be improved depending on the position of the mass spectrometer. Example 2

【0018】続いて、シリコン層のエッチング深さをも
っと小さくするために、放電時間の間隔を短くした。す
なわち、まず連続的に放電を2分30秒おこなった後、
3秒放電、30秒休止を繰り返した。その結果得られた
のが図4(a),(b),(c)である。すなわち、1
5回の間欠的放電を行なった後に、16回目にそ以前の
各回のピーク高さより低い値のピークが得られるので放
電を停止した。実施例2で得られた試料ではエッチング
はほぼシリコン酸化膜層シリコン層の間に止まっている
ことが明らかになった。
Subsequently, the discharge time interval was shortened in order to further reduce the etching depth of the silicon layer. That is, first, after continuously discharging for 2 minutes and 30 seconds,
The discharge for 3 seconds and the rest for 30 seconds were repeated. The results are shown in FIGS. 4 (a), 4 (b) and 4 (c). Ie 1
After performing intermittent discharge 5 times, the discharge was stopped at the 16th time because a peak having a value lower than the peak height of each previous cycle was obtained. In the sample obtained in Example 2, it was revealed that the etching almost stopped between the silicon oxide film layer and the silicon layer.

【0019】この実施例2においては信号立上がり時間
に比べて放電持続時間が数分の1程度に短く設定されて
いるので信号出力は一定値まで到達していないが、十分
に終点検出が行なわれている。この方法によれば信号出
力は減少するが、最悪のオーバーエッチング量を減らす
ことができる。また実施例2のようにあらかじめエッチ
ングが終了すると予想されるエッチング時間の直前まで
連続放電によってエッチングを行なって、最後に小刻み
の間欠放電を繰り返し終点を検出することは全体のエッ
チング時間を短縮するのに有効である。間欠放電の持続
時間は、適当な読み込みを行なえば必ずしも一定時間で
なくてもよいが、データ解析の簡便さのためには一定値
が好ましい。
In the second embodiment, the discharge duration is set to be a fraction of the signal rise time, so the signal output has not reached a certain value, but the end point is sufficiently detected. ing. According to this method, the signal output is reduced, but the worst overetching amount can be reduced. Further, as in Example 2, performing etching by continuous discharge until just before the etching time expected to be completed in advance, and finally repeating small intermittent discharge to detect the end point shortens the entire etching time. Is effective for. The duration of the intermittent discharge does not necessarily have to be a constant time as long as appropriate reading is performed, but a constant value is preferable for ease of data analysis.

【0020】さらに簡便に終点を判断するために、各間
欠放電による終点検出信号の平均値や標準偏差を順次算
出しておき、最新の間欠的プラズマ放電の停止時間内に
得られた信号強度が平均値−3×標準偏差値以下になっ
た点を終点と判定したところ、人為的判断ミスをなくす
ことができた。平均値や標準偏差値の精度を上げるため
には少なくとも8点程度の間欠放電を行なった後に終点
判定に至るように連続放電時間や間欠放電の持続時間等
を設定することが望ましい。尚、その場合高周波のプラ
ズマ入力が安定であることが重要で、その変動は3%以
下であることが好ましい。又、このときの終点検出信号
の数値としては、質量分析計のモニター物質に関する信
号の増加し始めから一定時間経過した後の信号強度の絶
対値を用いても良いし、その間の信号強度の面積演算結
果(積分値)を選んでも良い。例えば図3(a)〜
(c)及び図4(a)〜(c)においては信号強度の面
積演算結果に示した実線が平均値であり、破線が平均値
±3×標準偏差の範囲を示している。図3(a)〜
(c)の例のように信号強度のピーク値に大きな差がな
く僅かな時間の差を検出する必要がある場合や、図4
(a)〜(c)の例のように信号強度そのものが小さい
ためノイズの影響を取り除く必要があるときには面積演
算結果を用いるのが特に有効である。
In order to determine the end point more easily, the average value and standard deviation of the end point detection signals due to each intermittent discharge are sequentially calculated, and the signal intensity obtained during the latest stop time of the intermittent plasma discharge is calculated. When the end point was determined to be a value equal to or less than the average value−3 × standard deviation value, it was possible to eliminate an artificial judgment error. In order to improve the accuracy of the average value and the standard deviation value, it is desirable to set the continuous discharge time, the intermittent discharge duration, etc. so that the end point determination is performed after performing the intermittent discharge of at least about 8 points. In this case, it is important that the high frequency plasma input is stable, and the variation is preferably 3% or less. Further, as the numerical value of the end point detection signal at this time, the absolute value of the signal intensity after a lapse of a certain time from the start of the increase of the signal related to the monitor substance of the mass spectrometer may be used, and the area of the signal intensity during that period may be used. The calculation result (integral value) may be selected. For example, FIG.
In (c) and FIGS. 4A to 4C, the solid line shown in the area calculation result of the signal intensity is the average value, and the broken line shows the range of the average value ± 3 × standard deviation. Fig.3 (a)-
In the case where there is no large difference in the peak value of the signal strength as in the example of (c) and it is necessary to detect a slight time difference,
Since the signal strength itself is small as in the examples of (a) to (c), it is particularly effective to use the area calculation result when the influence of noise needs to be removed.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、微小
な露出面積しか有していないウェハーに対しても正確に
終点を検出することができるので、オーバーエッチング
やアンダーエッチングのない精度の良いエッチングが可
能となる。従って、本発明を用いれば半導体等の電子デ
バイスの製造精度が飛躍的に向上するため、本発明の工
業的利用価値は極めて高い。
As described above, according to the present invention, it is possible to accurately detect the end point even for a wafer having a very small exposed area. Good etching is possible. Therefore, the use of the present invention dramatically improves the manufacturing accuracy of electronic devices such as semiconductors, and thus the industrial utility value of the present invention is extremely high.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るプラズマエッチング終点検出に用
いた装置の一例を示す構成説明図である。
FIG. 1 is a structural explanatory view showing an example of an apparatus used for detecting a plasma etching end point according to the present invention.

【図2】従来の方法によるプラズマエッチングの終点検
出例を示す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing an example of detecting an end point of plasma etching by a conventional method.

【図3】本発明に係るプラズマエッチングの終点検出の
一例を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of plasma etching end point detection according to the present invention.

【図4】本発明に係るプラズマエッチングの終点検出の
他の例を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing another example of the end point detection of plasma etching according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…真空チャンバー、2,3…一対の平行平板電極、4
…RF電源、5…マッチングボックス、6…エッチング
ガス、7…マスフローメーター、8…ロータリーポン
プ、9…バタフライバルブ、10…ターボ分子ポンプ、
11…ロータリーポンプ、12…質量分析計、13…ニ
ードルバルブ,14…コンピュータ、15…CRT、1
6…プリンタ。
1 ... Vacuum chamber, 2, 3 ... Pair of parallel plate electrodes, 4
... RF power source, 5 ... Matching box, 6 ... Etching gas, 7 ... Mass flow meter, 8 ... Rotary pump, 9 ... Butterfly valve, 10 ... Turbo molecular pump,
11 ... Rotary pump, 12 ... Mass spectrometer, 13 ... Needle valve, 14 ... Computer, 15 ... CRT, 1
6 ... Printer.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 異なる材質の層状積層物をプラズマエッ
チングする際に、エッチングの終点にかかわる被エッチ
ング物の組成変化やエッチング速度の変化をプラズマエ
ッチングチャンバー内の気相成分濃度の変化として、質
量分析計によって観測するプラズマエッチングの終点モ
ニタリング方法において、該プラズマエッチングチャン
バーから質量分析計までの配管中のモニター物質の移動
に要する時間及び信号処理時間等、放電開始から測定ま
でに要する時間より十分長い時間のプラズマ放電休止時
間を伴う、間欠的なプラズマ放電を行なうことを特徴と
するプラズマエッチング終点モニタリング方法。
1. When a layered laminate of different materials is subjected to plasma etching, the composition change of the object to be etched and the change of the etching rate, which are related to the end point of the etching, are taken as the change of the gas phase component concentration in the plasma etching chamber and the mass spectrometry is performed. In the method of monitoring the end point of plasma etching observed by a meter, the time required for the movement of the monitor substance in the pipe from the plasma etching chamber to the mass spectrometer, the signal processing time, etc. A method for monitoring the end point of plasma etching, which comprises performing intermittent plasma discharge with a plasma discharge pause time.
【請求項2】 各間欠的プラズマエッチングの開始に関
係する質量分析計のモニター物質に関する信号の増加し
始めから略々間欠放電の持続時間だけ経過した後の信号
強度値を測定し、該測定値の減少を該プラズマエッチン
グの終点とすることを特徴とする請求項1記載のプラズ
マエッチング終点モニタリング方法。
2. The signal intensity value is measured after a lapse of a period of approximately intermittent discharge from the beginning of the increase in the signal related to the monitor substance of the mass spectrometer related to the start of each intermittent plasma etching, and the measured value. 2. The method for monitoring the end point of plasma etching according to claim 1, wherein the decrease of the end point is used as the end point of the plasma etching.
【請求項3】 各間欠的プラズマエッチングの停止時間
中に、質量分析計のモニター物質に関する信号強度を測
定し、かつ、該測定値の時間に対する積分値を演算し、
該演算値の減少を該プラズマエッチングの終点とするこ
とを特徴とする請求項1記載のプラズマエッチング終点
モニタリング方法。
3. The signal intensity relating to the monitor substance of the mass spectrometer is measured during each intermittent plasma etching stop time, and an integrated value of the measured value with respect to time is calculated.
2. The plasma etching end point monitoring method according to claim 1, wherein the decrease of the calculated value is set as the end point of the plasma etching.
【請求項4】 あらかじめ終点と予想される時間よりも
短い時間だけ連続放電を行なった後に、該間欠的プラズ
マ放電を行なうことを特徴とする請求項1、2又は3記
載のプラズマエッチング終点モニタリング方法。
4. The method for monitoring the plasma etching end point according to claim 1, wherein the intermittent plasma discharge is performed after the continuous discharge is performed for a time shorter than the time expected to be the end point in advance. ..
【請求項5】 各間欠的プラズマエッチングの開始に関
係する質量分析計のモニター物質に関する信号の増加し
始めから略々間欠放電の持続時間だけ経過した後の信号
強度値を連続的に8点以上測定し、最後の測定値がそれ
以前のデーターの統計的処理による3σ限界法の下部限
界値以下になったときを該プラズマエッチングの終点と
することを特徴とする請求項2記載のプラズマエッチン
グ終点モニタリング方法。
5. A signal intensity value of continuously 8 points or more after a lapse of substantially intermittent discharge duration from the beginning of the increase of the signal related to the monitor substance of the mass spectrometer related to the start of each intermittent plasma etching. 3. The plasma etching end point according to claim 2, wherein the end point of the plasma etching is measured when the last measured value becomes equal to or lower than the lower limit value of the 3σ limit method by the statistical processing of the previous data. Monitoring method.
【請求項6】 各間欠的プラズマエッチングの停止時間
中に、質量分析計のモニター物質に関する信号強度を連
続的に8点以上測定し、かつ、該測定値の時間に対する
積分値を演算し、最後の演算値がそれ以前のデーターの
統計的処理による3σ限界法の下部限界値以下になった
ときを該プラズマエッチングの終点とすることを特徴と
する請求項3記載のプラズマエッチング終点モニタリン
グ方法。
6. The signal intensity of the monitored substance of the mass spectrometer is continuously measured at 8 or more points during each intermittent plasma etching stop time, and an integrated value of the measured value with respect to time is calculated, and finally, 4. The plasma etching end point monitoring method according to claim 3, wherein the end point of the plasma etching is set when the calculated value of <3> is less than or equal to the lower limit value of the 3 [sigma] limit method by statistical processing of data before that.
【請求項7】 終点までに少なくとも8回の間欠的プラ
ズマ放電を行なうことができることが十分見込まれた時
間を残して連続放電を行なった後に、該間欠的プラズマ
放電を行なうことを特徴とする請求項5又は6記載のプ
ラズマエッチング終点モニタリング方法。
7. The intermittent plasma discharge is carried out after the continuous discharge is carried out for a time sufficient to allow the intermittent plasma discharge to be carried out at least eight times before the end point. Item 7. A plasma etching end point monitoring method according to Item 5 or 6.
JP24314191A 1991-09-24 1991-09-24 Plasma etching end point monitoring method Expired - Lifetime JPH0775230B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24314191A JPH0775230B2 (en) 1991-09-24 1991-09-24 Plasma etching end point monitoring method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24314191A JPH0775230B2 (en) 1991-09-24 1991-09-24 Plasma etching end point monitoring method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05102087A true JPH05102087A (en) 1993-04-23
JPH0775230B2 JPH0775230B2 (en) 1995-08-09

Family

ID=17099403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24314191A Expired - Lifetime JPH0775230B2 (en) 1991-09-24 1991-09-24 Plasma etching end point monitoring method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0775230B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2332881A (en) * 1997-12-30 1999-07-07 Samsung Electronics Co Ltd Plasma etching apparatus cleaning system with gas analyser
JP2002080981A (en) * 2000-06-26 2002-03-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Dry etching method
WO2003044842A1 (en) * 2001-11-19 2003-05-30 Ebara Corporation Etching method and apparatus
CN100397038C (en) * 2005-06-08 2008-06-25 Tdk株式会社 Etching volume measuring device and method, etching device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2332881A (en) * 1997-12-30 1999-07-07 Samsung Electronics Co Ltd Plasma etching apparatus cleaning system with gas analyser
DE19844882B4 (en) * 1997-12-30 2007-02-01 Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon Apparatus for plasma processing with in-situ monitoring and in situ monitoring method for such a device
JP2002080981A (en) * 2000-06-26 2002-03-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Dry etching method
WO2003044842A1 (en) * 2001-11-19 2003-05-30 Ebara Corporation Etching method and apparatus
US7144520B2 (en) 2001-11-19 2006-12-05 Ebara Corporation Etching method and apparatus
CN100397038C (en) * 2005-06-08 2008-06-25 Tdk株式会社 Etching volume measuring device and method, etching device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0775230B2 (en) 1995-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5928532A (en) Method of detecting end point of plasma processing and apparatus for the same
KR100769607B1 (en) Method and apparatus for processing semiconductor waper
US6157867A (en) Method and system for on-line monitoring plasma chamber condition by comparing intensity of certain wavelength
JP4456224B2 (en) Method and apparatus for monitoring the processing status of a semiconductor device manufacturing process
JP3429137B2 (en) Method for real-time in-situ monitoring of trench formation process
US5958258A (en) Plasma processing method in semiconductor processing system
CN100419969C (en) Method and apparatus for seasoning semiconductor apparatus of sensing plasma equipment
CN1998069A (en) Method of plasma etch endpoint detection using a V-I probe diagnostics
JPH05102087A (en) Method for monitoring plasma etching end point
US7147747B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP4068986B2 (en) Sample dry etching method and dry etching apparatus
Thomas III et al. Minimized response time of optical emission and mass spectrometric signals for optimized endpoint detection
JP2001217227A (en) Method for detecting end point
JP3217581B2 (en) Etching end point detection method
JP3415074B2 (en) X-ray mask manufacturing method and apparatus
JPH0590216A (en) Manufacture of semiconductor device
JP4007748B2 (en) End point detection method of plasma etching process
JP2001007084A (en) Method for determining termination of etching
JP4143176B2 (en) Plasma processing method
JP2906752B2 (en) Dry etching method
JP2001257197A (en) Manufacturing method and manufacturing device for semiconductor device
JP3195695B2 (en) Plasma processing method
JP2000124198A (en) Device and method for plasma etching
JP2977054B2 (en) Dry etching method
JP2913125B2 (en) Dry etching method