JPH05179467A - エッチング終点検出方法 - Google Patents

エッチング終点検出方法

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JPH05179467A
JPH05179467A JP34610291A JP34610291A JPH05179467A JP H05179467 A JPH05179467 A JP H05179467A JP 34610291 A JP34610291 A JP 34610291A JP 34610291 A JP34610291 A JP 34610291A JP H05179467 A JPH05179467 A JP H05179467A
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JP
Japan
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etching
end point
light
plasma
etched
Prior art date
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Application number
JP34610291A
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English (en)
Inventor
Masahiro Horio
正弘 堀尾
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ドライエッチング中の被エッチング膜上から
集光した干渉光およびプラズマ光を光ファイバーケーブ
ル19を用いて取り出し、この光をパラレルに赤、緑、
青の3種類のカラーフィルター20a、20b、20c
に通し、この後フォトダイオード21a、21b、21
cにより電圧変換し、これら3つの電圧値の変動により
エッチングの終点を検出するエッチング終点検出方法。 【効果】 被エッチング面積が微少な場合においても終
点を検出することができ、エッチング条件の異なる場合
においてもハードの変更を必要としない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエッチング終点検出方
法、より詳細には光ファイバーケーブルを用いたエッチ
ング終点検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】LSI(半導体素子)の高密度及び微細
化には、フォトリソグラフィ技術と並んでエッチング技
術が重要な役割を担う。そしてこのエッチング技術にお
いては、所望のエッチングが行なわれたか否かの判定、
すなわち所望のエッチングが終了したか否かを検出する
技術が重要となる。
【0003】従来のエッチング終了検出方法は、図2に
示したシステムにより行なわれている。図中31はエッ
チングチャンバーを示しており、エッチングチャンバー
31の下部には下部電極35が配設されており、下部電
極35上にはシリコンウエハ32が載置されている。ま
たエッチングチャンバー31の上部には上部電極34が
配設されており、エッチングチャンバー31の側面には
石英窓33が形成されている。石英窓33に集光レンズ
37が近設されており、集光レンズ37はモノクロメー
タ39に接続されている。さらにモノクロメータ39は
電圧計42を介してペンレコーダー43に接続されてい
る。また、モノクロメータ39にはプログラマブルコン
トローラ38も接続されており、プログラマブルコント
ローラ38はRF電源36に接続されている。このRF
電源36はシリコンウエハ32上面の電荷を正負に交互
に変化させるための高周波を下部電極35に与えるよう
に下部電極35に接続されている。
【0004】このように構成されたシステムを用いてシ
リコンウエハ32表面にエッチングを施す場合、まずエ
ッチングチャンバー31内を排気した後エッチングガス
を供給する。次にRF電源36から上部電極34又は下
部電極35に高周波電界を印加することにより、エッチ
ングチャンバー31内にプラズマを発生させる。このプ
ラズマがシリコンウエハ32の表面に達すると、プラズ
マ流中のイオン及びラジカル粒子により表面反応が生起
され、このことによってシリコンウエハ32表面がエッ
チングされる。
【0005】一方、エッチングの終点を検出するために
エッチング処理中に発生したプラズマ発光を集光し、そ
の中からエッチングガスと被エッチング物質との、もし
くは下地膜との反応生成物(例えばCO、SiF等)の
発光単一波長のみを分光して終点の検出を行なう。その
ために集光レンズ37により集光させたプラズマ発光を
モノクロメータ39で分光し、この分光したデータを電
圧計42に送り、電圧計42で測定された電圧変化をペ
ンレコーダー43によって記憶させる。このとき、モノ
クロメータ39で分光した発光単一波長の電圧変化デー
タがモノクロメータ39からプログラマブルコントロー
ラ38に入力され、この入力結果に基づいてプログラマ
ブルコントローラ38はエッチングの終点を判断し、R
F電源36のON、OFFの制御を行なう。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のエッチング終点検出方法においては、エッチン
グの際発生するプラズマ発光を集光し、目的の発光単一
波長のみを分光して、エッチングの終点検出を行なうた
め、コンタクトホール加工などの被エッチング面積が微
少な場合には十分な発光強度が得られず、終点検出がで
きないという課題があった。
【0007】またエッチングガス及び被エッチング物質
等のエッチング系が異なると、発生するプラズマ状態が
変化する。発光するプラズマ状態の変化に応じて分光す
る波長を変える必要が生じるため、モノクロメータを多
数用意するかもしくは2000から8000Åの波長を
カバーする分光器を用意する必要があるという課題があ
った。
【0008】本発明はこのような課題に鑑み発明された
方法であって、被エッチング面積が微少な場合において
も終点を検出することができ、エッチング条件が異なる
場合においてもハードの変更を必要としないエッチング
終点検出方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るエッチング終点検出方法は、ドライエッ
チング中の被エッチング膜上から集光した干渉光および
プラズマ光を光ファイバーケーブルを用いて取り出し、
この光をパラレルに赤、緑、青の3種類のカラーフィル
ターに通し、この後フォトダイオードにより電圧変換
し、これら3つの電圧値の変動によりエッチングの終点
を検出することを特徴としている。
【0010】
【作用】上記した方法によれば、ドライエッチング中の
被エッチング膜上から集光した干渉光およびプラズマ光
を光ファイバーケーブルを用いて取り出し、この光をパ
ラレルに赤、緑、青の3種類のカラーフィルターに通
し、この後フォトダイオードにより電圧変換し、これら
3つの電圧値の変動によりエッチングの終点を検出する
ので、エッチングガス及び被エッチング膜が異なって
も、またエッチング面積にかかわらず干渉光及びプラズ
マ光の集光により、確実にエッチングの終点を検出する
ことが可能となる。
【0011】
【実施例】以下、本発明に係るエッチング終点検出方法
の実施例を図面に基づいて説明する。
【0012】図1は本発明に係るエッチング終点検出方
法を示したシステム図である。図中11はエッチングチ
ャンバーを示しており、エッチングチャンバー11の下
部には下部電極15が配設されており、下部電極15上
にはシリコンウエハ12が載置されている。またエッチ
ングチャンバー11の上部には上部電極14が配設され
ており、エッチングチャンバー11の上面には直径5c
m以下の円形の石英窓13が形成されている。石英窓1
3には集光レンズ17が近設されており、集光レンズ1
7は光ファイバーケーブル19の先端部に装着されてい
る。光ファイバーケーブル19はカラーフィルター20
に接続されている。このカラーフィルタ20はカラーフ
ィルターR20a、カラーフィルターG20b、カラー
フィルターB20cの3種類に分割されており、カラー
フィルターR20a、カラーフィルターG20b、カラ
ーフィルターB20cそれぞれにフォトダイオード21
a、21b、21cが装着されている。フォトダイオー
ド21a、21b、21cには電圧計22a、22b、
22cが接続されており、電圧計22a、22b、22
cはさらにペンレコーダー23a、23b、23cに接
続されている。また、フォトダイオード21a、21
b、21cにはプログラマブルコントローラ18も接続
されており、プログラマブルコントローラ18はRF電
源16に接続されている。このRF電源16はシリコン
ウエハ12上面の電荷を正負に交互に変化させるため高
周波を下部電極15に与えるように下部電極15に接続
されている。
【0013】このように構成された装置を用いてシリコ
ンウエハ12表面にエッチングを施す場合、まずエッチ
ングチャンバー11内を排気した後エッチングガスを供
給する。次にRF電源16から上部電極14又は下部電
極15に高周波電界を印加することにより、エッチング
チャンバー11内にプラズマを発生させる。このプラズ
マがシリコンウエハ12の表面に達すると、プラズマ流
中のイオン及びラジカル粒子により表面反応が生起さ
れ、このことによってシリコンウエハ12表面がエッチ
ングされる。
【0014】一方、エッチングの終点を検出するために
エッチング処理中に発生した被エッチング膜の干渉光お
よびプラズマ光を集光レンズ17により集光し、集光し
た光を光ファイバーケーブル19を介してカラーフィル
ターR20a、カラーフィルターG20b、カラーフィ
ルターB20cに通した後フォトダイオード21a、2
1b、21cにおいて受光させ、受光した光強度を電圧
変換する。電圧変換した電圧値を電圧計22a、22
b、22cで測定し、その測定値をペンレコーダ23
a、23b、23cで記録させる。また電圧変換した電
圧値はプログラマブルコントローラ18にも入力され
る。基本的にはエッチング膜が薄くなるにつれて干渉光
が変わるため、エッチングが進むにつれてカラーフィル
タR20a、カラーフィルターG20b、カラーフィル
ターB20cの各々を通して出力される光強度が変化
し、フォトダイオード21a、21b、21cで測定さ
れる値が時間の経過とともに変化してゆく。この変化を
利用してエッチングの終点を検出する。例えば下地膜の
エッチングレートが遅いことを利用し、強度変化の変化
率が遅くなった時点で終点とすることができる。このよ
うな変化率をあらかじめプログラマブルコントローラ1
8に記憶させておき、実際のエッチング時のデータとを
比較させてエッチングの終点を検出し、プログラマブル
コントローラ18からRF電源16に終点シグナルを出
力する。この終点検出シグナルによりRF電源16をO
FFし、エッチングを終了する。
【0015】また被エッチング面積が広い場合、例えば
被エッチング面積比がシリコンウエハ12全面に対して
50%以上の場合、光ファイバーケーブル19先端に装
着する集光レンズ17を凸レンズにすることによりシリ
コンウエハ12全面より集光することができる。一方、
被エッチング面積が微少な場合、例えば被エッチング面
積比がシリコンウエハ12全面に対して50%以下の場
合、集光レンズ17を凹レンズにすることにより、スク
ライブラインにより対応させることができるダミーパタ
ーン部分を設定し、例えば10-2mm2 の大きさのシリ
コンウエハ12部分を設定し、この部分からの干渉光の
変化をモニターすることができる。従って被エッチング
面積が微少であっても、エッチングの終点を精度よく検
出することができる。
【0016】このように、上記したエッチング終点検出
方法を用いてエッチング終点を検出する場合、カラーフ
ィルター20a、20b、20cを通した干渉光及びプ
ラズマ光をフォトダイオード21a、21b、21cで
電圧に変換しているので、被エッチング面積の大きさに
かかわらず、エッチング終点の検出をすることができ
る。また、エッチングの条件の異なる場合においても同
様の装置を用いてエッチング終点の検出をすることもで
きる。
【0017】なお上記実施例ではエッチング装置として
平行平板型のRIEを例に挙げて説明しているが、エッ
チング装置としてはこの他にECR励起エッチング装
置、マグネトロンエンハンスメントエッチング装置等で
あっても良く、これらの装置を用いた場合にも同様に本
発明に係る方法を適用することができる。
【0018】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るエッチ
ング終点検出方法においては、ドライエッチング中の被
エッチング膜上から集光した干渉光およびプラズマ光を
光ファイバーケーブルを用いて取り出し、この光をパラ
レルに赤、緑、青の3種類のカラーフィルターに通し、
この後フォトダイオードにより電圧変換し、これら3つ
の電圧値の変動によりエッチングの終点を検出するの
で、エッチング面積にかかわらず干渉光及びプラズマ光
の集光により精度良くエッチング終点を検出することが
できる。従って、被エッチング面積が微少な場合におい
ても終点を検出することができ、またエッチング条件の
異なる場合においてもハードの変更を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るエッチング終点検出方法の実施例
を説明するためのシステム図である。
【図2】従来のエッチング終点検出方法を説明するため
のシステム図である。
【符号の説明】
19 光ファイバーケーブル 20a カラーフィルターR 20b カラーフィルターG 20c カラーフィルターB 21a、21b、21c フォトダイオード

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ドライエッチング中の被エッチング膜上
    から集光した干渉光およびプラズマ光を光ファイバーケ
    ーブルを用いて取り出し、この光をパラレルに赤、緑、
    青の3種類のカラーフィルターに通し、この後フォトダ
    イオードにより電圧変換し、これら3つの電圧値の変動
    によりエッチングの終点を検出するエッチング終点検出
    方法。
JP34610291A 1991-12-27 1991-12-27 エッチング終点検出方法 Pending JPH05179467A (ja)

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