JPH05206076A - Plasma processing device - Google Patents

Plasma processing device

Info

Publication number
JPH05206076A
JPH05206076A JP3850492A JP3850492A JPH05206076A JP H05206076 A JPH05206076 A JP H05206076A JP 3850492 A JP3850492 A JP 3850492A JP 3850492 A JP3850492 A JP 3850492A JP H05206076 A JPH05206076 A JP H05206076A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
emission
gas
plasma
emission intensity
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.)
Pending
Application number
JP3850492A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Chishio Koshimizu
地塩 輿水
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.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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 Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP3850492A priority Critical patent/JPH05206076A/en
Priority to US08/048,711 priority patent/US5290383A/en
Publication of JPH05206076A publication Critical patent/JPH05206076A/en
Priority to US08/107,027 priority patent/US5322590A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To surely catch the etching end point by providing optical system which monitors emission from plasma process with a moving mechanism which permits the optical system to move from the plasma processing system. CONSTITUTION:Optical system 3 which is a monitoring means 4 that monitors emission from the processing area A of a plasma processing means 2 is provided with a moving mechanism 54 which moves a lens container 42 vertically, horizontally and back and forth against the processing area A in a vacuum chamber 6. The moving mechanism 5 is composed of an X table 68 which is movable in the focal point direction of the lens 40, a Y table 40 which is movable in the Y direction and a vertically movable Z table 60. The lens container 42 is fixed on the X table so as to move each table, the focal point of the lens is positioned at the peak of the emission intensive point and even a slight plasma intensity change is detected.

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、プラズマ処理装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造工程において、例えばプラズ
マ処理装置を用いて行われるドライエッチングは微細な
パターンを形成するために欠くことができない技術とな
っている。このエッチングは、真空中で反応ガスを用い
てプラズマを生成し、プラズマ中のイオン、中性ラジカ
ル、原子、分子などを用いて対象物を除去して行く方法
である。ところで、エッチング対象物が完全に取り去ら
れた後においてもエッチングが継続されると、下地材料
が不必要に削られていったり、或いはエッチング形状が
変わってしまうため、これを防止するためにエッチング
の終点を正確に検出することは非常に重要な事項であ
る。
2. Description of the Related Art In the semiconductor manufacturing process, dry etching performed by using, for example, a plasma processing apparatus is an essential technique for forming a fine pattern. This etching is a method in which plasma is generated by using a reaction gas in a vacuum and an object is removed by using ions, neutral radicals, atoms and molecules in the plasma. By the way, if the etching is continued even after the object to be etched is completely removed, the underlying material is unnecessarily scraped or the etching shape is changed. It is very important to accurately detect the end point of.

【0003】そこで、エッチングの終点を検出するため
に従来行なわれていた代表的な方法は、エッチングによ
る反応生成物の発光強度を監視レンズ等を備えた光学系
により、この発光強度の変化を基に終点を判断してい
た。具体的には、プラズマ電極を備えた反応容器の外側
に、例えば直径数cmの石英ガラス製の観察窓を設け、
この外側にレンズを含む光学系を固定的に設置してい
る。そして、プラズマによる例えばエッチング処理時に
発生する発光を上記光学系により集光してこれを光ファ
イバにより光電変換素子等に導き、この出力を判定部等
で処理することにより例えばエッチングの終点検出等を
行っていた。例えば二酸化珪素膜をCF系のエッチング
ガスによりエッチングする場合には、反応生成物である
一酸化炭素の発光を、上記レンズを含む光学系を介して
集光して光電変換素子により電気信号へ変換し、この信
号を処理することにより発光強度を監視し、この強度変
化を基にエッチングの終点を判断していた。すなわち、
反応生成物はエッチング中には反応容器内に存在するが
エッチング対象物がなくなると生成されなくなるので、
この発光強度は減少し、従って、この減少を捉えればエ
ッチングの終点を検出することができる。
Therefore, a typical method conventionally used to detect the end point of etching is to monitor the emission intensity of the reaction product of the etching by using an optical system equipped with a lens or the like to detect the change in the emission intensity. Had decided the end point. Specifically, on the outside of the reaction vessel equipped with a plasma electrode, for example, an observation window made of quartz glass having a diameter of several cm is provided.
An optical system including a lens is fixedly installed outside this. Then, for example, the light emission generated at the time of etching processing by plasma is condensed by the above optical system and is guided to a photoelectric conversion element or the like by an optical fiber, and the output is processed by a determination unit or the like to detect the end point of etching or the like. I was going. For example, when a silicon dioxide film is etched with a CF-based etching gas, the emission of carbon monoxide, which is a reaction product, is condensed through an optical system including the lens and converted into an electric signal by a photoelectric conversion element. Then, the emission intensity was monitored by processing this signal, and the end point of etching was judged based on this intensity change. That is,
The reaction product exists in the reaction vessel during etching, but it will not be generated when the etching target is exhausted.
This emission intensity decreases, and therefore, the end point of etching can be detected by catching this decrease.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、エッチング
を行なうにあたって、プラズマの安定性を得るために、
或いは下地膜やレジストに対する選択性を大きくするた
めに、エッチングガス以外の添加ガスを、エッチングガ
スに比べて多量に加えることが行なわれている。例えば
プラズマの安定性を図るためにアルゴンを用いることが
あるが、このアルゴンガス自体の発光スペクトルは帯状
に広がっており、このスペクトル中に反応生成物である
一酸化炭素のスペクトルが重なって埋もれてしまうこと
がある。このような重なりの起こる理由は、アルゴンと
一酸化炭素の強い発光波長範囲はともに300〜800
nmであって、両範囲が非常に近似しているためであ
る。しかも、エッチングによる化学反応が生ずることに
なるエッチング対象領域は非常に小さいことから発生す
る一酸化炭素のガス量は微量であるが、これに対して導
入するアルゴンガス量はエッチングガス量の数倍〜10
倍も多く、このために、アルゴンガスの発生強度は一酸
化炭素の発光強度に比べて非常に大きくなり、結果的に
前述したように一酸化炭素の発光スペクトルは、プラズ
マ自体の発光スペクトル中に埋もれてしまい、一酸化炭
素の発光強度を正確に検出することができないので例え
ばエッチングの終点を特定することが困難であった。
By the way, in order to obtain the stability of plasma during etching,
Alternatively, in order to increase the selectivity with respect to the underlying film and the resist, a large amount of additive gas other than the etching gas is added as compared with the etching gas. For example, argon is sometimes used to stabilize the plasma, but the emission spectrum of this argon gas itself spreads in a band shape, and the spectrum of the reaction product carbon monoxide overlaps and is buried in this spectrum. It may end up. The reason why such overlap occurs is that argon and carbon monoxide have strong emission wavelength ranges of 300 to 800, respectively.
This is because both ranges are very close to each other. Moreover, the amount of carbon monoxide gas generated is very small because the etching target area where the chemical reaction due to etching occurs is very small, whereas the amount of argon gas introduced is several times the amount of etching gas. -10
As a result, the emission intensity of argon gas becomes much larger than the emission intensity of carbon monoxide, and as a result, as described above, the emission spectrum of carbon monoxide is equal to that of the plasma itself. Since it is buried and the emission intensity of carbon monoxide cannot be accurately detected, it is difficult to specify the end point of etching, for example.

【0005】そこで、本発明者は、先の出願において、
反応生成物の発光スペクトルに代えて、発光スペクトル
領域がアルゴンガスとは全く異なるエッチングガスの発
光スペクトルを監視し、エッチング対象物がなくなって
エッチングガス量が増加してこの発光量が増加したとき
をもって例えばエッチング終了点とする方法を開示し
た。しかしながら、微細化の傾向の推進によって、或い
は、コンタクトホールのみ、トレンチのみ、配線パター
ンのみのエッチングなどの特殊なエッチング工程の必要
性の増加によって、ウエハ全面積に対するエッチング対
象域の面積比を示す開口率が1%或いはそれ以下に小さ
くなる傾向にある昨今にあっては、エッチング終点前後
におけるエッチングガス量の変動すなわちエッチングガ
スの発光スペクトルの強度変化も非常に小さなものとな
り、また、発光量も非常に少ないので先に開示した方法
であっても十分なものでなくなった。
Therefore, the inventor of the present application has
Instead of the emission spectrum of the reaction product, the emission spectrum of an etching gas whose emission spectrum region is completely different from that of argon gas is monitored, and when the amount of etching gas increases and the amount of this emission increases, this emission amount increases. For example, the method of setting the etching end point is disclosed. However, due to the trend toward miniaturization or the increase in the need for a special etching process such as etching only contact holes, only trenches, or only wiring patterns, the opening showing the area ratio of the etching target area to the entire wafer area is opened. In recent years, when the rate tends to be reduced to 1% or less, the fluctuation of the etching gas amount before and after the etching end point, that is, the intensity change of the emission spectrum of the etching gas becomes very small, and the emission amount is very small. Since it is very small, even the method disclosed above is no longer sufficient.

【0006】更に、各ガスからの発光スペクトルの強度
は、電源電圧のわずかな変動、質量流量コントローラの
影響、処理圧力の変動、プラズマに起因する基板温度の
上昇等により絶えずゆらいでおり、このゆらぎが原因
で、上述のようにエッチングガスの発光スペクトルの強
度変化を監視していても例えばエッチング終点を特定す
るには比較的むずかしかった。更に、被処理体のウエハ
サイズによっも、プラズマの発生位置が異なり、プロセ
ス条件の変更に伴うプラズマの発生位置の変動を考慮し
て、その都度最適なプラズマのピーク点を観測するため
に、プラズマ強度の観測の光学系が固定されていては対
応できないという問題点があった。このような状況にお
いて、一般的には処理すべきウエハのサイズ、処理工
程、使用するガス条件等の諸条件の相異により、反応容
器内におけるプラズマの立ち方が異なり、その結果、プ
ラズマの発光強度の一番強い箇所はプラズマ電極間にお
いて前後左右或いは上下方向へと主にプロセスの諸条件
毎に上下に移動する。
Further, the intensity of the emission spectrum from each gas constantly fluctuates due to slight fluctuations in the power supply voltage, the influence of the mass flow controller, fluctuations in the processing pressure, and rises in the substrate temperature caused by plasma. Therefore, even if the intensity change of the emission spectrum of the etching gas is monitored as described above, it is relatively difficult to specify the etching end point, for example. Furthermore, the plasma generation position varies depending on the wafer size of the object to be processed, and in order to observe the optimum plasma peak point in each case in consideration of the fluctuation of the plasma generation position due to the change in the process conditions, There was a problem that it could not be handled if the optical system for observing the plasma intensity was fixed. In such a situation, in general, the plasma standing in the reaction vessel is different due to the difference in various conditions such as the size of the wafer to be processed, the processing step, and the gas conditions to be used. The strongest portion moves vertically between the plasma electrodes in the front-rear, left-right, and up-down directions, mainly depending on various process conditions.

【0007】しかしながら、従来の装置にあっては、こ
のプラズマの発光強度を捕えるレンズを含む光学系は固
定的に設置されていたので、発光強度のピーク点を常に
観測できるというものではなく、僅かな発光強度の変化
自体も検出されることが要求されている今日の状況にお
いて、エッチングの終点等の検出を更に一層困難にして
いる、という改善点があった。本発明は、以上のような
問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたも
のである。本発明の目的は、プラズマの発光を捕える光
学系に移動機構を設けたプラズマ処理装置を提供するこ
とにある。
However, in the conventional apparatus, since the optical system including the lens for catching the emission intensity of the plasma is fixedly installed, it is not always possible to observe the peak point of the emission intensity, and the peak point of the emission intensity is small. In today's situation where it is required to detect even such a change in emission intensity itself, there is an improvement point that it is more difficult to detect the end point of etching and the like. The present invention has been made to pay attention to the above problems and to solve them effectively. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus in which a moving mechanism is provided in an optical system that catches plasma emission.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するためにプラズマ処理手段からの発光を、光学系
を介してモニタするモニタ手段を有するプラズマ処理装
置において、前記光学系に、前記プラズマ処理系に対し
て移動可能とする移動機構を設けるように構成したもの
である。
In order to solve the above problems, the present invention provides a plasma processing apparatus having monitor means for monitoring light emission from the plasma processing means via an optical system, wherein the optical system comprises: It is configured to have a moving mechanism that is movable with respect to the plasma processing system.

【0009】[0009]

【作用】本発明は、以上のように構成したので、プラズ
マ処理手段における発光ピーク点が移動した場合には、
直ちに移動機構を駆動することによりレンズ等の光学系
を上下左右或いは前後方向へ移動させ、常にレンズの焦
点を発光強度の一番強い所に一致させる。これによりプ
ラズマの発光強度の僅かな変化でも十分に検知するよう
にし、例えばエッチング終点等を確実に知ることが可能
となる。
Since the present invention is configured as described above, when the emission peak point in the plasma processing means moves,
Immediately driving the moving mechanism moves the optical system such as the lens in the vertical and horizontal directions or in the front-back direction, so that the focal point of the lens always coincides with the strongest emission intensity. As a result, even a slight change in the emission intensity of plasma can be sufficiently detected, and for example, the etching end point can be surely known.

【0010】[0010]

【実施例】以下に、本発明に係るドライエッチング方法
の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図1は本発
明に係るプラズマ処理装置を示す構成図である。本実施
例にあってはプラズマ処理装置としてエッチング装置を
例にとって説明する。図示するようにこのエッチング装
置は、実際に被処理体をエッチングするプラズマ処理手
段2と、この処理手段2からの発光強度乃至発光をモニ
タするモニタ手段4とにより主に構成されている。そし
て、上記モニタ手段4は、エッチング時の発光を捕える
光学系3と、この光学系3からの電気信号を処理する処
理系5とにより主に構成されている。このプラズマ処理
手段2は反応容器を構成する、例えばアルミニウムより
なる真空チャンバ6を有しており、この真空チャンバ6
内には、平板状の電極8、10が上下に対向配置されて
おり、例えば上部電極10は接地されると共に、下部電
極8はコンデンサ12を介して高周波電源14に接続さ
れている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the dry etching method according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a plasma processing apparatus according to the present invention. In this embodiment, an etching apparatus will be described as an example of the plasma processing apparatus. As shown in the figure, this etching apparatus is mainly composed of a plasma processing means 2 for actually etching an object to be processed and a monitor means 4 for monitoring the emission intensity or light emission from the processing means 2. The monitor means 4 is mainly composed of an optical system 3 for catching light emission during etching and a processing system 5 for processing an electric signal from the optical system 3. The plasma processing means 2 has a vacuum chamber 6 which is a reaction container and is made of, for example, aluminum.
Inside, plate-shaped electrodes 8 and 10 are arranged vertically opposite to each other. For example, the upper electrode 10 is grounded and the lower electrode 8 is connected to a high frequency power source 14 via a capacitor 12.

【0011】これら電極8、10は、平行平板電極を構
成しており、これら電極8、10が真空チャンバ6を兼
用する場合もある。図示例にあっては、説明のために両
電極8、10間を広く記載しているが、実際は両電極間
は5mm前後である。そして、上記下部電極8は、その
上面に被処理体である半導体基板16が載置され、この
基板16を確実に固定するように、例えばクランパ等が
設けられている。また、真空チャンバ6の側壁には、ガ
ス導入管20が接続されており、このチャンバ内にCF
系のエッチングガスやアルゴンなどのプラズマ安定化ガ
スを導入するように構成されている。また、他の側壁に
は真空排気管22が接続されており、図示しない真空ポ
ンプ等により上記真空チャンバ6内を任意の圧力に真空
引きできるように構成されている。
The electrodes 8 and 10 constitute parallel plate electrodes, and the electrodes 8 and 10 may also serve as the vacuum chamber 6. In the illustrated example, the space between the electrodes 8 and 10 is widely described for the sake of description, but the space between the electrodes is actually about 5 mm. The lower electrode 8 is provided with a semiconductor substrate 16 which is an object to be processed on the upper surface thereof, and a clamper or the like is provided so as to securely fix the substrate 16. Further, a gas introduction pipe 20 is connected to the side wall of the vacuum chamber 6, and the CF is provided in the chamber.
It is configured to introduce a system stabilizing gas or a plasma stabilizing gas such as argon. A vacuum exhaust pipe 22 is connected to the other side wall so that the inside of the vacuum chamber 6 can be evacuated to an arbitrary pressure by a vacuum pump or the like (not shown).

【0012】更に、この真空チャンバ6の側壁には、ゲ
ートベン24を介してロードロック室26が接続されて
おり、上記真空チャンバ6内を大気開放することなくこ
の中に図示しないアームにより半導体基板16を搬出入
し得るように構成されている。また更に、この真空チャ
ンバ6の側壁には、前記電極8、10間に発生したプラ
ズマの発光を外部に透過させるために、例えば短い波長
域の光を通す石英ガス等よりなる直径約20mm程度の
観察窓28が前記電極間に臨ませて設けられている。
Further, a load lock chamber 26 is connected to the side wall of the vacuum chamber 6 via a gate ben 24, and the semiconductor substrate 16 is provided in the vacuum chamber 6 by an arm (not shown) without opening the atmosphere to the atmosphere. Is configured so that it can be carried in and out. Further, the vacuum chamber 6 has a sidewall with a diameter of about 20 mm made of, for example, quartz gas that allows light in a short wavelength range to pass therethrough in order to transmit the light emitted from the plasma generated between the electrodes 8 and 10 to the outside. An observation window 28 is provided so as to face the electrodes.

【0013】この観察窓28には、図3にも示すように
エッチング処理時等にこの観察窓28の内側に付着する
反応生成物等を除去して曇りをなくすための付着物除去
手段30が設けられている。具体的には、この付着物除
去手段30は、上記観察窓28の周辺部にその周方向に
沿って形成された加熱手段、例えばセラミックヒータ3
2を有している。このセラミックヒータ32にはこれに
加熱電力を付与するためのヒータ電源34が接続されて
いる。また、このセラミックヒータ32の近傍には、熱
検知器、例えば熱電対36が設置されており、上記ヒー
タ32及び観察窓28の加熱温度を測定し得るように構
成されている。そして、この熱電対36には、例えばマ
イクロコンピュータ等よりなる制御部38が接続されて
おり、熱電対36からの出力値に応じて上記ヒータ電源
34を制御することにより上記観察窓28を必要に応じ
て所定の温度に加熱維持するように構成されている。従
って、エッチング処理中或いはエッチング処理後にこの
付着物除去手段30を駆動することにより、観察窓28
を加熱してこれに付着物が付くことを阻止している。
As shown in FIG. 3, the observation window 28 is provided with an adhering substance removing means 30 for eliminating reaction products and the like adhering to the inside of the observation window 28 at the time of etching processing to eliminate fogging. It is provided. Specifically, the adhering substance removing means 30 is a heating means formed in the peripheral portion of the observation window 28 along the circumferential direction thereof, for example, the ceramic heater 3.
Have two. A heater power supply 34 for applying heating power to the ceramic heater 32 is connected to the ceramic heater 32. Further, a heat detector, for example, a thermocouple 36 is installed in the vicinity of the ceramic heater 32 so that the heating temperature of the heater 32 and the observation window 28 can be measured. A control unit 38 including, for example, a microcomputer is connected to the thermocouple 36, and the observation window 28 is required by controlling the heater power supply 34 according to the output value from the thermocouple 36. Accordingly, the heating is maintained at a predetermined temperature. Therefore, by driving the deposit removing means 30 during or after the etching process, the observation window 28
Is heated to prevent the deposits from adhering to it.

【0014】一方、プラズマ処理手段2の処理領域Aか
らの発光をモニタするモニタ手段4の光学系3は、上記
観察窓28に接近させて臨ませた集光レンズ40を有し
ており、上記観察窓28を透過した光を集光するように
構成されている。この集光レンズ40は円筒体状のレン
ズ容器42内の一端部に収容されると共にこの集光レン
ズ40から下流の光路には、例えば光ファイバのような
多少なりとも光吸収特性を有する光案内媒体を一切使用
しない。すなわち、レンズ容器42内の他端部側であっ
て上記集光レンズ40からの光路Lには、集光された光
を約半分に分割して2つに分岐させるために光路Lに対
して45゜に傾斜させたハーフミラー44が設けられて
おり、透過光の光路L1とこれと直角になる反射光の光
路L2とを形成するように構成される。
On the other hand, the optical system 3 of the monitor means 4 for monitoring the light emission from the processing area A of the plasma processing means 2 has a condenser lens 40 which is brought close to the observation window 28 and faces the observation window 28. It is configured to collect the light transmitted through the observation window 28. The condenser lens 40 is housed in one end of a cylindrical lens container 42, and a light guide having a light absorption characteristic such as an optical fiber is provided in an optical path downstream from the condenser lens 40. Do not use any medium. That is, in the optical path L from the condenser lens 40 on the other end side in the lens container 42, in order to divide the condensed light into about half and branch it into two, the optical path L is divided. A half mirror 44 tilted at 45 ° is provided and is configured to form an optical path L1 of transmitted light and an optical path L2 of reflected light which is perpendicular to the optical path L1.

【0015】そして、上記透過光の光路L1上であって
上記レンズ容器42の他端部には、例えばプラズマエッ
チング時の活性種であるCF2 ガスからの発光を通すた
めに特定波長、例えば波長259.5nm程度の領域の
光を選択的に透過する第1干渉フィルタ46及びこのフ
ィルタ46を通過した光を電気信号に変換するための、
例えばホトダイオードのような第1光電変換素子48が
設けられており、透過した光を電気信号に変えるように
構成されている。また、上記反射光の光路L2上であっ
て、上記レンズ容器42の他端部側の側壁には、プラズ
マエッチング時の反応生成物である例えばCOガスから
の発光を通すために特定波長、例えば波長482.7n
m程度の領域の光を選択的に透過する第2干渉フィルタ
50及びこのフィルタ50を通過した光を電気信号に変
換するための、例えばホトダイオードのような第2光電
変換素子52が連続的に設けられており、反射した光を
電気信号に変えるように構成されている。尚、上記した
比較的安価な干渉フィルタ46,50に替えて、分光精
度の良好な分光器を設けるようにしてもよい。
Then, on the optical path L1 of the transmitted light and at the other end of the lens container 42, for example, a specific wavelength, for example, a wavelength, is passed in order to allow light emission from CF 2 gas, which is an active species during plasma etching, to pass therethrough. A first interference filter 46 that selectively transmits light in the region of about 259.5 nm and light for converting the light that has passed through the filter 46 into an electrical signal,
A first photoelectric conversion element 48 such as a photodiode is provided, and is configured to convert the transmitted light into an electric signal. Further, on the optical path L2 of the reflected light and on the side wall on the other end side of the lens container 42, a specific wavelength, for example, for passing light emitted from CO gas, which is a reaction product at the time of plasma etching, is passed. Wavelength 482.7n
A second interference filter 50 that selectively transmits light in a region of about m and a second photoelectric conversion element 52, such as a photodiode, for converting the light that has passed through the filter 50 into an electrical signal are continuously provided. And is configured to convert the reflected light into an electrical signal. It should be noted that instead of the above-mentioned relatively inexpensive interference filters 46 and 50, a spectroscope having good spectral accuracy may be provided.

【0016】このようにこの光学系3には、比較的短い
波長域の光を吸収する傾向にある光案内媒体を何ら使用
していないので、発光強度の弱い光或いは僅かな強度変
化も確実に検知することが可能となる。そして、上記レ
ンズ40を収容するレンズ容器42は、図2にも示すよ
うにこれを真空チャンバ6内の処理領域Aすなわち観察
窓28に対して上下(Z)方向、左右(Y)方向及び前
後(X)方向へ移動可能とするために、本発明の特長と
する移動機構54に取り付けられている。具体的には、
この移動機構54は、基台56上にX方向レール66を
介してリニアモータ等によりX方向、すなわちレンズ4
0の焦点方向へ移動可能に設置されたXテーブル68
と、このXテーブル68上にY方向レール62を介して
リニアモータ等によりY方向へ移動可能に設置されたY
テーブル64と、このYテーブル64上にボールネジ等
の昇降手段58を介して取り付けられて上下動可能にな
されたZテーブル60とにより主に構成されており、こ
のXテーブル68上に上記レンズ容器42を取り付け固
定して各テーブルを移動することにより処理領域A内の
所望の位置、すなわち発光強度のピーク点にレンズ40
の焦点Fを位置させ得るように構成されている。
As described above, since the optical system 3 does not use any light guide medium that tends to absorb light in a relatively short wavelength range, light with weak emission intensity or slight intensity change is surely performed. It becomes possible to detect. Then, as shown in FIG. 2, the lens container 42 accommodating the lens 40 is arranged in a vertical (Z) direction, a horizontal (Y) direction, and a front-back direction with respect to the processing region A in the vacuum chamber 6, that is, the observation window 28. In order to be movable in the (X) direction, it is attached to the moving mechanism 54 which is a feature of the present invention. In particular,
The moving mechanism 54 is mounted on a base 56 via a rail 66 in the X direction by a linear motor or the like in the X direction, that is, the lens 4
X table 68 installed so as to be movable in the focus direction of 0
And a Y mounted on the X table 68 via a Y-direction rail 62 so as to be movable in the Y-direction by a linear motor or the like.
The table 64 and a Z table 60 mounted on the Y table 64 via a lifting means 58 such as a ball screw so as to be movable up and down are mainly configured. On the X table 68, the lens container 42 is mounted. The lens 40 is mounted at a desired position in the processing area A, that is, at the peak point of the emission intensity by moving each table while mounting and fixing.
Is configured so that the focal point F of can be positioned.

【0017】そして、上記各テーブルの移動は、移動機
構制御部53からの制御信号により行われる。上記レン
ズ容器42及び第1フィルタ46、第2フィルタ50の
X,Y,Zテーブル上の移動により、光路L,L1,L
2が上下、左右方向に移動することになるが、実際には
これらの移動距離は僅かであり、光路がハーフミラー面
や干渉フィルタ46,50の面から外れることはない
し、また、光路が外れないような大きさにハーフミラー
や干渉フィルタを設定しておく。また、本実施例のよう
にレンズ40、ハーフミラー44、第1及び第2干渉フ
ィルタ46,50、第1及び第2光電交換器48,52
のすべて、すなわち光学系3の全体は、テーブル上に取
り付けて一体的に動くようになされているので、上記し
たようにレンズ40を通過した光は、確実にハーフミラ
ー44に届くことになる。
The movement of each table is performed by a control signal from the movement mechanism controller 53. By moving the lens container 42, the first filter 46, and the second filter 50 on the X, Y, and Z tables, the optical paths L, L1, and L are moved.
2 moves up and down and left and right, but in reality, these moving distances are small, and the optical path is not deviated from the half mirror surface or the surfaces of the interference filters 46 and 50, and the optical path is deviated. Set a half mirror and interference filter to a size that does not exist. Further, as in this embodiment, the lens 40, the half mirror 44, the first and second interference filters 46 and 50, and the first and second photoelectric exchanges 48 and 52.
All of the above, that is, the whole of the optical system 3 is mounted on a table so as to move integrally. Therefore, as described above, the light passing through the lens 40 surely reaches the half mirror 44.

【0018】一方、上記光学系3の第1光電変換器48
から出力される出力線70は、処理系5の信号増幅用の
第1増幅器72へ接続されると共にこの第1増幅器72
の出力は、観測帯域以外の周波数成分を除去するため
に、例えば10Hz程度の第1ローパスフィルタ74に
接続されている。そして、この第1ローパスフィルタ7
4の出力はアナログ信号をデジタル化するための第1A
/D変換器76へ入力されると共にこの変換器76の出
力は、例えばマイクロコンピュータよりなる判定部78
へ入力されている。また、上記第2光電変換器52から
出力される出力線80は、処理系5の信号増幅用の第2
増幅器82へ接続されると共にこの第2増幅器82の出
力は、前記と同様に観測帯域以外の周波数成分を除去す
るために、例えば10Hz程度の第2ローパスフィルタ
84に接続される。そして、この第2ローパスフィルタ
84の出力はアナログ信号をデジタル化するための第2
A/D変換器86へ入力されると共にこの変換器86の
出力は、上記判定部78へ入力され、この変換器86か
ら入力される反応生成物の発光強度を示す信号と上記第
1A/D変換器76から入力される活性種の発光強度を
示す信号との比をとっており、この比の変化量が所定量
以上になったときにエッチングの終点を検出するように
構成されている。
On the other hand, the first photoelectric converter 48 of the above optical system 3
The output line 70 output from is connected to the first amplifier 72 for amplifying the signal of the processing system 5 and the first amplifier 72
The output of is connected to a first low-pass filter 74 of, for example, about 10 Hz in order to remove frequency components outside the observation band. Then, this first low-pass filter 7
The output of 4 is the first A for digitizing analog signals
The output of the A / D converter 76 and the output of the converter 76 is, for example, a determination unit 78 including a microcomputer.
Has been entered into. Further, the output line 80 output from the second photoelectric converter 52 is the second line for amplifying the signal of the processing system 5.
In addition to being connected to the amplifier 82, the output of the second amplifier 82 is connected to the second low-pass filter 84 of, for example, about 10 Hz in order to remove frequency components other than the observation band, as described above. The output of the second low-pass filter 84 is the second output for digitizing the analog signal.
The output of the converter 86 is input to the A / D converter 86, and the output of the converter 86 is input to the determination unit 78. The signal indicating the emission intensity of the reaction product input from the converter 86 and the first A / D signal are input. The ratio with the signal indicating the emission intensity of the active species input from the converter 76 is obtained, and the end point of etching is detected when the amount of change in this ratio exceeds a predetermined amount.

【0019】ここで上記の第1及び第2ローパスフィル
タ74,84の帯域は10Hzに限定されるものではな
く、この帯域周波数は後段のA/D変換器76,86の
サンプリング周波数との関係で設定されるものであり、
原信号を忠実に表現するためにはローパスフィルタの帯
域周波数の少なくとも4倍以上のサンプリング周波数、
例えば本実施例においては約40Hz以上のサンプリン
グ周波数でA/D変換を行う。これにより、発光強度の
変化を正確に捕らえることでき、更に平均化することで
直流成分のみを取り出すことが可能となる。一方、上記
判定部78の出力は、オーバエッチングを行う時間を設
定するためのオーバエッチングタイマ回路88へ接続さ
れており、エッチング終了後に所定時間だけオーバエッ
チングを施して例えばエッチング時のテーパ角度を適宜
調整し得るように構成されている。このように、オーバ
エッチングを施す理由は、例えば円形の半導体基板の周
辺部と中心部とではガス濃度が異なることからエッチン
グ速度に差が生じてエッチングの程度が不均一になった
り、或いは、レジストによりエッチングされない部分と
エッチングされる部分との接線にダレ等が生じたりする
ことから、これらを是正するために行うのである。
The band of the first and second low-pass filters 74 and 84 is not limited to 10 Hz, and the band frequency is related to the sampling frequency of the A / D converters 76 and 86 in the subsequent stage. Is set,
To faithfully represent the original signal, a sampling frequency that is at least four times the band frequency of the low-pass filter,
For example, in this embodiment, A / D conversion is performed at a sampling frequency of about 40 Hz or higher. As a result, it is possible to accurately capture the change in emission intensity, and it is possible to extract only the DC component by further averaging. On the other hand, the output of the determination unit 78 is connected to an overetching timer circuit 88 for setting the time for performing overetching, and overetching is performed for a predetermined time after the end of etching to appropriately set, for example, the taper angle during etching. It is configured to be adjustable. As described above, the reason for performing over-etching is that, for example, the peripheral portion and the central portion of a circular semiconductor substrate have different gas densities, so that the etching rate is different and the degree of etching becomes uneven, or As a result, sagging may occur at the tangent line between the non-etched portion and the etched portion, and this is done to correct them.

【0020】そして、このオーバエッチングタイマ回路
88の出力は、高周波電源14のオン,オフ制御等を行
うための高周波制御回路90へ接続されており、上記オ
ーバエッチングタイマ回路88からのオーバエッチング
終了信号を受けたときに、上記高周波電源14の駆動を
完全に停止し得るように構成されている。次に、以上の
ように構成された本実施例の動作について説明する。ま
ず、プラズマ処理手段2においてすでにロードロック室
26内に搬入されている半導体基板16を、ゲートベン
24を介して図示しないアームにより下部電極8上に載
置する。この半導体基板の二酸化珪素膜上には所定のパ
ターン形状になされたマスクが露光工程を経て形成され
ている。
The output of the over-etching timer circuit 88 is connected to a high-frequency control circuit 90 for controlling ON / OFF of the high-frequency power source 14, and an over-etching end signal from the over-etching timer circuit 88. Upon receiving the signal, the driving of the high frequency power source 14 can be completely stopped. Next, the operation of this embodiment configured as described above will be described. First, the semiconductor substrate 16 that has already been loaded into the load lock chamber 26 in the plasma processing means 2 is placed on the lower electrode 8 by the arm (not shown) via the gate bend 24. A mask having a predetermined pattern is formed on the silicon dioxide film of the semiconductor substrate through an exposure process.

【0021】このように半導体基板16を真空チャンバ
6内に導入したならば、この内部を真空排気管22を介
して所定の圧力まで真空引きし、ガス導入管20より、
エッチングガスとしてCF系ガス、例えばCHF3ガス
及びCF4ガスをいずれも60SCCMの流量で導入す
ると共に、プラズマ安定化ガスとして、例えばアルゴン
ガスを1000SCCMの流量で導入し、所定の真空
度、例えば1.2Torr程度に設定する。そして、高
周波電源14を駆動することにより真空チャンバ6内の
電極8、10間に周波数13.56MHz或いは380
KHz、電力値750Wの高周波電力を印加してプラズマ
を発生させ、基板16の二酸化珪素膜のエッチングを行
う。この時、基板4の温度は例えば−50〜40℃に設
定する。
After the semiconductor substrate 16 is introduced into the vacuum chamber 6 as described above, the inside of the vacuum chamber 6 is evacuated to a predetermined pressure through the vacuum exhaust pipe 22, and the gas introduction pipe 20
A CF-based gas such as CHF 3 gas or CF 4 gas is introduced as an etching gas at a flow rate of 60 SCCM, and an argon gas is introduced as a plasma stabilizing gas at a flow rate of 1000 SCCM, and a predetermined vacuum degree, for example, 1 Set to about 2 Torr. The frequency 13.56MH z or 380 between the electrodes 8 and 10 in the vacuum chamber 6 by driving the high-frequency power source 14
A high frequency power of KHz and a power value of 750 W is applied to generate plasma, and the silicon dioxide film of the substrate 16 is etched. At this time, the temperature of the substrate 4 is set to, for example, −50 to 40 ° C.

【0022】チャンバ6内へ導入されたCHF3ガスや
CF4ガスは、プラズマ中にて解離して多種類の活性種
を発生し、これがエッチング反応に関与する。例えば、
活性種としてCF2 ラジカルを例にとると、このCF2
ラジカルは下記式のように二酸化珪素と反応する。 Si2+2CF2→Si4+2CO ここで、プラズマ安定化ガスであるアルゴンガス、エッ
チングガスであるCF2ガスおよび反応生成物であるC
Oガス等はプラズマ中にてそれぞれ特有のスペクトルを
もって発光するが、観察窓28を透過した発光は、光学
系3の集光レンズ40により集められて光ファイバ等の
光案内媒体を何ら通過することなく大気中を、或いはこ
の光学系3全体が真空系になされている場合には真空中
を光路Lに沿って通過してハープミラー44に当たり、
ここで透過光と反射光の2つに分岐される。
The CHF 3 gas or CF 4 gas introduced into the chamber 6 is dissociated in plasma to generate various kinds of active species, which participate in the etching reaction. For example,
Taking CF 2 radicals Examples as active species, the CF 2
Radicals react with silicon dioxide as shown in the following formula. S i O 2 + 2CF 2 → S i F 4 + 2CO , where plasma stabilizing argon gas is a gas, a CF 2 gas and reaction products which is an etching gas C
The O gas or the like emits light with a unique spectrum in the plasma, but the light emitted through the observation window 28 is collected by the condenser lens 40 of the optical system 3 and passes through a light guide medium such as an optical fiber. Without passing through the atmosphere, or when the entire optical system 3 is a vacuum system, it passes through the vacuum along the optical path L and hits the harp mirror 44,
Here, the transmitted light and the reflected light are split into two.

【0023】透過光は、大気中或いは真空中の光路L1
を通ってCF系ガスの活性種用の第1干渉フィルタ46
に入り所定の波長の光が取り出され、その光の強度、す
なわち発光強度は第1光電変換器48により電気信号へ
変換される。そして、この活性種の発光強度を示す電気
信号は、処理系5の第1増幅器72にて増幅された後第
1ローパスフィルタ74を通過して低周波成分、例えば
周波数10Hz以下の成分のみが取り出され、この信号
は、第1A/D変換器76にて上記周波数の例えば4倍
以上の周波数でサンプリングされてデジタル化され、判
定部78へ入力される。一方、上記ハーフミラー44に
おける反射光は、大気中或いは真空中の光路L2を通っ
て反応生成物用の第2干渉フィルタ50に入り所定の波
長の光が取り出され、その光の強度、すなわち発光強度
は第2光電変換器52により電気信号へ変換される。
The transmitted light passes through the optical path L1 in the atmosphere or vacuum.
Through the first interference filter 46 for active species of CF-based gas
Light having a predetermined wavelength is extracted, and the intensity of the light, that is, the emission intensity is converted into an electric signal by the first photoelectric converter 48. The electric signal indicating the emission intensity of the active species is amplified by the first amplifier 72 of the processing system 5 and then passes through the first low-pass filter 74 to extract only low frequency components, for example, components having a frequency of 10 Hz or less. This signal is sampled by the first A / D converter 76 at a frequency of, for example, four times or more the above frequency, digitized, and input to the determination unit 78. On the other hand, the reflected light from the half mirror 44 passes through the optical path L2 in the atmosphere or vacuum and enters the second interference filter 50 for reaction products to extract the light of a predetermined wavelength, and the intensity of the light, that is, the light emission. The intensity is converted into an electric signal by the second photoelectric converter 52.

【0024】そして、反応生成物の発光強度を示す電気
信号は、処理系5の第2増幅器82にて増幅された後第
2ローパスフィルタ84を通過して前記と同様に低周波
数成分例えば10Hz以下の成分のみが取り出され、こ
の信号は第2A/D変換器86にて上記周波数の例えば
4倍以上の周波数でサンプリングされてデジタル化さ
れ、判定部78へ入力される。そして、マイクロコンピ
ュータ等よりなるこの判定部78では、入力された発光
強度の比の変動に基づいて、エッチングの終点を検出す
る。この判定部78では、上記変動値が所定値以上変動
したことに応じてエッチング操作が終了したものと見な
してエッチング終了信号を後段のオーバエッチング回路
88へ出力する。このオーバエッチング回路88は、エ
ッチング終了信号を受信すると、これをオーバエッチン
グ開始信号として認識し、このタイマ回路に予め設定さ
れた時間だけ更にオーバエッチング処理を行う。実際に
は、エッチング終了の判定は、例えば常に最新の10秒
間の変動値の平均を基準にして行われることから、エッ
チング終了の判定が出た場合にはすでに10秒間のオー
バエッチング操作を行っていることになるが、実際のオ
ーバエッチング操作は10秒間以上行うことから問題は
生じない。
The electric signal indicating the emission intensity of the reaction product is amplified by the second amplifier 82 of the processing system 5 and then passes through the second low-pass filter 84 to have a low frequency component, for example, 10 Hz or less as described above. Is extracted, and this signal is sampled by the second A / D converter 86 at a frequency of, for example, four times or more of the above frequency, digitized, and input to the determination unit 78. Then, the determination unit 78 including a microcomputer or the like detects the end point of etching based on the variation of the ratio of the emitted light intensity that has been input. The determination unit 78 considers that the etching operation has ended in response to the fluctuation value having changed by a predetermined value or more, and outputs an etching end signal to the overetching circuit 88 in the subsequent stage. Upon receiving the etching end signal, the overetching circuit 88 recognizes this as an overetching start signal, and further performs overetching processing for a time preset in this timer circuit. In practice, the determination of the end of etching is made, for example, always based on the average of the fluctuation values for the latest 10 seconds. Therefore, if the determination of the end of etching is made, the over-etching operation for 10 seconds has already been performed. However, since the actual overetching operation is performed for 10 seconds or more, no problem occurs.

【0025】そして、所定の時間オーバエッチングがな
されたならば、この回路88は、後段の高周波電源制御
回路90に向けてオーバエッチング終了信号を出力す
る。このオーバエッチング終了信号を受けると、この高
周波電源制御回路90は電周波電源14の電源を直ちに
遮断し、エッチング操作を完全に終了する。本実施例に
おいては、CF系ガスの活性種としてCF2ラジカルの
発光スペクトルを第1干渉フィルタ46にて分光し、反
応生成物としてのCOガスの発光波長のスペクトル領域
とアルゴンガスの発光波長のスペクトル領域は、ともに
300〜800nmであってほぼ完全に重なってしま
い、且つアルゴンガスは多量に流されていてその発光強
度も大きいので、COガスの発光は埋もれてしまってこ
れを取り出すことは困難であるが、ミクロ的に見れば上
記スペクトル領域中に多数の発光ピークが存在する。従
って、COガスの発光強度を検出するために、アルゴン
ガスの発光ピークの谷間で発光量が少なく、しかもCO
ガスの発光量が多くなるような特定の波長にて、COガ
スの発光強度を測定する。例えば図4は、分解能を高く
した場合のアルゴンガスの発光スペクトルを示すグラフ
であるが、ピーク波長480.6nmとピーク波長48
4.6nmとの間においてアルゴンガスの発光量が極端
に少ないところ、すなわち谷が存在し、しかもこの部
分、すなわち波長483.5nm或いは482.7nm
はCOガスの発光が存在するところである。
Then, if overetching is performed for a predetermined time, this circuit 88 outputs an overetching end signal to the high frequency power supply control circuit 90 in the subsequent stage. Upon receiving this over-etching end signal, the high-frequency power supply control circuit 90 immediately shuts off the power supply of the high-frequency power supply 14 and completes the etching operation. In the present embodiment, the emission spectrum of CF 2 radicals as the active species of CF-based gas is separated by the first interference filter 46, and the emission spectrum of the emission wavelength of CO gas as a reaction product and the emission wavelength of argon gas are separated. The spectral regions are both 300 to 800 nm and almost completely overlap each other, and since a large amount of argon gas is made to flow and the emission intensity thereof is also large, the emission of CO gas is buried and it is difficult to extract it. However, from a microscopic point of view, there are many emission peaks in the above spectral region. Therefore, in order to detect the emission intensity of CO gas, the amount of emission is small in the valley of the emission peak of argon gas, and
The emission intensity of CO gas is measured at a specific wavelength such that the emission amount of gas increases. For example, FIG. 4 is a graph showing an emission spectrum of argon gas when the resolution is increased. The peak wavelength is 480.6 nm and the peak wavelength is 480.6 nm.
There is an extremely small amount of light emission of argon gas between 4.6 nm, that is, a valley exists, and this portion, that is, a wavelength of 483.5 nm or 482.7 nm.
Is where CO gas emission is present.

【0026】従って、本実施例にあっては、第2干渉フ
ィルタ50を波長482.7nmに設定してこの波長の
光を取出し、反応生成物であるCOガスからの発光強度
を測定した。また、活性種であるCF2ガスは、アルゴ
ンガスのスペクトル領域から外れた波長259.5nm
に発光ピークを有しているので、第1干渉フィルタ46
をこの波長に設定してCF2ガスの発光強度を測定し
た。図5は、前記条件により実際のエッチングを行った
ときの各ガスの発光強度及びその比を示すグラフであ
る。尚、グラフ中においては両ガスの発光強度の変化を
パーセントに補正して記載している。図示するようにエ
ッチングが進行するに従ってCF2ガス及びCOガスの
発光強度は徐々に小さくなって行く。この発光強度の低
下の原因は、エッチングの進行に従って基板温度が上昇
するからである考えられている。そして、CF2 ガスの
発光強度は、エッチングの終点と思われるポイントを過
ぎると僅かに増加するが、この発光強度のみを監視して
いたのでは、上記増加量はCF2ガスの発光強度のゆら
ぎの大きさとそれほど差がなく、エッチング終点を正確
に把握することは困難である。また、COガスの発光強
度は、エッチング終点を思われるポイントを過ぎると、
僅かではあるが傾斜が急になってはいるが、この発光強
度単独では上記と同様にエッチング終点を正確に把握す
ることができない。
Therefore, in this example, the second interference filter 50 was set to a wavelength of 482.7 nm, light of this wavelength was extracted, and the emission intensity from the CO gas, which was a reaction product, was measured. The CF 2 gas, which is an active species, has a wavelength of 259.5 nm outside the spectral range of argon gas.
Since it has an emission peak at, the first interference filter 46
Was set to this wavelength and the emission intensity of CF 2 gas was measured. FIG. 5 is a graph showing the emission intensity of each gas and its ratio when the actual etching is performed under the above conditions. In the graph, the change in emission intensity of both gases is corrected and described as a percentage. As shown in the figure, the emission intensity of CF 2 gas and CO gas gradually decreases as the etching progresses. It is considered that the cause of this decrease in emission intensity is that the substrate temperature rises as the etching progresses. Then, the emission intensity of the CF 2 gas slightly increases after passing the point which is considered to be the end point of etching, but if only this emission intensity is monitored, the above-mentioned increase amount causes fluctuations in the emission intensity of the CF 2 gas. It is difficult to accurately grasp the etching end point because there is not much difference from the size. Further, when the emission intensity of CO gas exceeds the point where the etching end point is considered,
Although the slope is slightly steep, the emission end point alone cannot accurately grasp the etching end point as described above.

【0027】これに対して、上記COガスとCF2ガス
の発光強度の比をとった値は、エッチング過程において
は、ゆらぎつつもほぼ一定であるが、あるポイントを過
ぎると急激に上昇し、この値のゆらぎの幅以上の大きさ
の増加量を示している。その後、比の値は再度一定とな
り、エッチングが終わった事を示している。SEM(走
査型電子顕微鏡)による測定の結果、このエッチング終
点と思われるポイント、すなわちエッチング時間約12
8秒の点が、実際のエッチング終点であることが判明
し、従って、COガスとCF2 ガスの発光強度の比をと
って、この変化量を監視することにより、正確に、しか
も確実にエッチング終点を検出することが可能となる。
このように、活性種と反応生成物の発光強度の比の変化
を監視することにより、エッチングの終点を検出するよ
うにしたので、両発光強度のゆらぎが相殺されてしま
い、しかも感度を理論上2倍にすることができ、従来検
出することが困難であった開口率10%以下の半導体基
板のエッチング終点も確実に検出することが可能とな
る。
On the other hand, the value obtained by taking the ratio of the emission intensity of the CO gas and the CF 2 gas is almost constant while fluctuating in the etching process, but rises sharply after a certain point, The amount of increase is equal to or larger than the fluctuation width of this value. After that, the ratio value becomes constant again, indicating that the etching is finished. As a result of measurement with a SEM (scanning electron microscope), a point that seems to be this etching end point, that is, an etching time of about 12
It was found that the point of 8 seconds was the actual etching end point. Therefore, by taking the ratio of the emission intensities of CO gas and CF 2 gas and monitoring the amount of this change, etching was performed accurately and reliably. It becomes possible to detect the end point.
In this way, the end point of the etching is detected by monitoring the change in the ratio of the emission intensity of the active species and the reaction product, so that the fluctuations of both emission intensities are canceled out, and the sensitivity is theoretically improved. It can be doubled, and it becomes possible to reliably detect the etching end point of the semiconductor substrate having an aperture ratio of 10% or less, which has been difficult to detect conventionally.

【0028】そして、例えばオーバエッチング時間を例
えば30秒に設定していた場合には、上記したエッチン
グ終点がオーバエッチングの開始点となることからエッ
チング時間約158秒の点がオーバエッチング終点とな
る。また、スペクトルの重なりとは、完全に重なる場合
のみならず、例えば分光測定の際に一方の裾に他方のス
ペクトルが重なる場合のような一部の重なりも含まれ
る。ところで、このようなエッチング過程においては、
半導体基板16のサイズ、処理工程またはガス条件等の
相異によりチャンバ6内のプラズマの立ち方が異なり、
その結果、電極8,10間の処理領域Aにおける発光強
度のピーク点が、図2にて示すように例えばP1,P
2,P3と僅かではあるが移動する場合があり、これを
放置して集光レンズ40の焦点Fを常に点P1に設定し
ておくと、全体としてのプラズマの発光強度が弱い場合
或いは発光強度の変動が少ない場合には、発光強度の変
動を十分に捕えることができない場合がある。
When the over-etching time is set to, for example, 30 seconds, the above-mentioned etching end point becomes the over-etching start point, so that the point at which the etching time is approximately 158 seconds becomes the over-etching end point. In addition, the overlapping of spectra includes not only complete overlapping, but also partial overlapping such as overlapping of one spectrum with one hem during spectroscopic measurement. By the way, in such an etching process,
Due to the difference in the size of the semiconductor substrate 16, the processing step, the gas conditions, etc., the way the plasma in the chamber 6 stands is different,
As a result, the peak points of the emission intensity in the processing area A between the electrodes 8 and 10 are, for example, P1 and P as shown in FIG.
2 and P3 may move slightly, but if this is left and the focus F of the condenser lens 40 is always set to the point P1, the overall plasma emission intensity is weak or the emission intensity is low. If there is little variation in the above, it may not be possible to sufficiently capture the variation in the emission intensity.

【0029】このような場合には、本発明の特長とす
る、光学系3の移動機構54を移動機構制御部53から
の制御信号により或いは自動的に駆動することにより、
集光レンズ40の焦点Fを常に発光ピーク点P1,P
2,P3に位置させる。例えば、発光ピーク点が点P1
からその上方の点P2に移動した場合にはZテーブル6
0を上昇させることにより集光レンズ40の焦点Fを点
P2に移す。また、発光ピーク点が点P1から水平方向
遠方(焦点深度方向)の点P3に移動した場合にはXテ
ーブル68をチャンバ6側に水平移動させて集光レンズ
40の焦点Fを点P3に移す。同様に、発光ピーク点が
点P1から図面垂直方向に移動した場合には、Yテーブ
ル64を移動させて焦点Fを常に発光ピーク点に位置さ
せる。
In such a case, as a feature of the present invention, the moving mechanism 54 of the optical system 3 is driven by a control signal from the moving mechanism controller 53 or automatically.
The focal point F of the condenser lens 40 is always the emission peak points P1, P
2, P3. For example, the emission peak point is point P1
Z table 6 when moving from above to point P2
By raising 0, the focus F of the condenser lens 40 is moved to the point P2. Further, when the light emission peak point moves from the point P1 to the point P3 in the distance in the horizontal direction (depth of focus direction), the X table 68 is horizontally moved to the chamber 6 side and the focus F of the condenser lens 40 is moved to the point P3. .. Similarly, when the emission peak point moves from the point P1 in the vertical direction in the drawing, the Y table 64 is moved so that the focus F is always located at the emission peak point.

【0030】このように、XYZ方向へ移動可能な移動
機構54により集光レンズ40を移動させてこの焦点F
を常に処理領域Aの発光ピーク点に位置させることがで
きるので、僅かな発光強度の変化でも確実に捕えること
ができ、従って、エッチング終点等を確実に求めること
が可能となる。尚、上記実施例において、発光強度のピ
ーク点を求めるための検出器を別途設けてこの出力を上
記移動機構制御部53に入力することにより自動的に焦
点位置制御を行うことが可能となる。また、従来装置に
おいては、プラズマの発光強度を捕える光学系に、光案
内媒体として例えば光ファイバを用いていたが、この光
ファイバは光の透過率が良いといえども本実施例におい
て選択されるような短い波長域においては光の吸収率も
比較的高くなってしまい、例えば50%程度も光が吸収
されてしまって発光強度の変動を十分に捕えることがで
きない場合があった。
Thus, the focusing lens 40 is moved by moving the condenser lens 40 by the moving mechanism 54 which is movable in the XYZ directions.
Can always be positioned at the emission peak point of the processing region A, so that even a slight change in emission intensity can be reliably captured, and therefore the etching end point and the like can be reliably determined. In the above embodiment, it is possible to automatically perform the focus position control by separately providing a detector for obtaining the peak point of the emission intensity and inputting this output to the moving mechanism control unit 53. Further, in the conventional apparatus, for example, an optical fiber was used as a light guide medium for the optical system for catching the emission intensity of plasma, but this optical fiber is selected in this embodiment even though it has a good light transmittance. In such a short wavelength range, the light absorptivity becomes relatively high, and for example, about 50% of the light is absorbed, so that the variation in the emission intensity may not be sufficiently captured.

【0031】このような場合には、本実施例における光
学系3は、何ら光ファイバ等を用いることなく空気中、
或いは真空中を直進する発光をフィルタ等を介して直接
光電変換器48,52へ導入させているので光路途中に
おける光の損失がほとんどなく、従って、低い発光強度
でも感度良く検知することができるので発光強度の微小
な変動もほぼ確実に捕えることができ、エッチングの終
点等を確実に求めることが可能となる。また、更に、エ
ッチング過程においては、エッチングガスの性質上、そ
の装置の一番温度の低いところに生成物等が付着する傾
向にあるが、一般的にはチャンバ6に設けた観察窓28
は他の部分と比較して温度が低いことからこの観察窓2
8の内面に生成物が付着して曇り、十分な発光量を取り
出せないことからエッチング終点を検出できなかった
り、十分な発光強度を取り出すためにしばしば観察窓2
8のクリーニング操作をしなければならなった。
In such a case, the optical system 3 in this embodiment can be used in the air without using any optical fiber or the like.
Alternatively, since light emitted straight in a vacuum is directly introduced into the photoelectric converters 48 and 52 through a filter or the like, there is almost no loss of light in the optical path, and therefore light can be detected with high sensitivity even with low light emission intensity. It is possible to almost surely capture even minute fluctuations in the emission intensity, and it is possible to reliably determine the end point of etching and the like. Further, in the etching process, products tend to adhere to the lowest temperature of the apparatus due to the nature of the etching gas, but generally, the observation window 28 provided in the chamber 6 is used.
Is lower than other parts, so this observation window 2
Since the product adheres to the inner surface of 8 and becomes cloudy, and a sufficient amount of light emission cannot be extracted, the etching end point cannot be detected, or the observation window 2 is often used to extract a sufficient emission intensity.
I had to do the cleaning operation of 8.

【0032】このような場合には、本実施例における観
察窓28には図3にも示すような付着物除去手段30が
設けられているので、この除去手段30を駆動すること
によりヒータ電源34からセラミックヒータ32に通電
し、この観察窓28の全体を生成物等が付かないような
温度、例えば100℃前後に加熱する。この時の加熱温
度は熱電対36によりモニタされて、フィードバックが
掛けられており、この熱電対36からの信号を受けた制
御部38は観察窓28の温度が常に上記所定値を維持す
るようにヒータ電源34を制御することになる。この観
察窓28の加熱操作は、エッチング処理中常時行っても
よいし、また、エッチング処理が完全に終了してからで
もよい。このように、エッチング処理中における観察窓
28への生成物等の付着を防止することにより、プラズ
マの発光量を損失させることなく観察窓28の外方へ放
出せしめることができ、従って、発光強度の僅かな変動
でも確実に捕えることができるのでエッチング終点等を
確実に検地することができ、しかも人的な観察窓のクリ
ーニング操作も行う必要がない。
In such a case, since the observation window 28 in this embodiment is provided with the adhered matter removing means 30 as shown in FIG. 3, the heater power source 34 is driven by driving the removing means 30. From the above, the ceramic heater 32 is energized, and the entire observation window 28 is heated to a temperature at which products and the like do not adhere, for example, around 100 ° C. The heating temperature at this time is monitored by the thermocouple 36 and is fed back, and the control unit 38 receiving the signal from the thermocouple 36 ensures that the temperature of the observation window 28 always maintains the above predetermined value. The heater power supply 34 will be controlled. The heating operation of the observation window 28 may be performed constantly during the etching process, or after the etching process is completely completed. In this way, by preventing the products and the like from adhering to the observation window 28 during the etching process, it is possible to emit the plasma to the outside of the observation window 28 without loss of the light emission amount, and thus the emission intensity. Since it is possible to reliably detect even a slight fluctuation in the area, it is possible to reliably detect the etching end point and the like, and it is not necessary to manually perform the cleaning operation of the observation window.

【0033】尚、上記実施例にあっては付着物除去手段
30として、セラミックヒータ32等の加熱器を設けた
が、これに限定されず、図6に示すように局所的プラズ
マ発生機構100を設けるようにしてもよい。具体的に
は、チャンバ6の側壁に開口部102を形成し、この部
分に石英ガラス等により直径約20mm、長さ例えば約
数10mmの断面凹部状に成形された円筒体状の観察窓
104をOリング106を介して気密に取り付け固定す
る。そして、この円筒体状の観察窓104の外周に高周
波コイル108を巻回し、これにマッチング回路110
を備えたRF発生器112を接続してこの凹部状の観察
窓104内のみにクリーニング用プラズマを発生し得る
ように構成する。このRF発生器112の駆動は、RF
制御部114によって行われ、例えばエッチング処理が
完全に終了した後に、クリーニング用ガス、例えばO2
ガスをチャンバ6内へ導入し、RF発生器112を駆動
することによりこの凹部状の観察窓104内のみに局所
的にプラズマを立てる。この時の処理条件は、例えば1
3.56MHzの高周波を40Wの出力で約30秒程行
う。
Although a heater such as a ceramic heater 32 is provided as the deposit removing means 30 in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and the local plasma generating mechanism 100 as shown in FIG. 6 is used. It may be provided. Specifically, an opening 102 is formed in the side wall of the chamber 6, and a cylindrical observation window 104 formed by quartz glass or the like in a recessed cross section having a diameter of about 20 mm and a length of, for example, about several tens of mm is formed in this portion. It is airtightly attached and fixed through the O-ring 106. A high-frequency coil 108 is wound around the outer periphery of the cylindrical observation window 104, and a matching circuit 110 is wound around the high-frequency coil 108.
An RF generator 112 provided with is connected so that cleaning plasma can be generated only in the concave observation window 104. This RF generator 112 is driven by RF
Performed by the control unit 114, for example, after the etching process is completed, a cleaning gas such as O 2
By introducing the gas into the chamber 6 and driving the RF generator 112, plasma is locally generated only in the concave observation window 104. The processing condition at this time is, for example, 1
A high frequency of 3.56 MHz is output at 40 W for about 30 seconds.

【0034】これにより、エッチング処理時に観察窓1
04内に付着した生成物は局所的に発生したプラズマに
よりスパッタされて除去される。従って、前述と同時に
窓104の曇りがなくなってチャンバ内の発光量を損失
することがなく外に取り出すことができる。このような
クリーニング操作は、プロセスの終了毎、またはロット
毎に行われ、例えば窓104の外側に設けた図示しない
モニタ装置により生成物の付着具合を認識しつつ行う。
特に、このクリーニング用のプラズマは局所的にしか発
生しないのでこれがチャンバ6内をスパッタすることも
ない。また、上記したRF発生器112は、これを単独
で用いることなくプラズマ処理時に用いる高周波電源1
4を切り換え可能として共用するようにしてもよい。更
に、この種の付着物除去手段30は、本実施例にて説明
したプラズマエッチング装置に限らず、アッシャー装
置、CVD装置等の生成物等が容器内壁に付着する可能
性がある処理装置には全て適用することができる。
As a result, the observation window 1 is used during the etching process.
The product adhered in 04 is sputtered and removed by the locally generated plasma. Therefore, at the same time as the above, the cloudiness of the window 104 disappears and the light emission amount in the chamber can be taken out without being lost. Such a cleaning operation is performed every time the process is completed or every lot, and is performed while recognizing the adhesion state of the product by, for example, a monitor device (not shown) provided outside the window 104.
In particular, since the cleaning plasma is locally generated, it does not sputter the chamber 6. In addition, the RF generator 112 described above is not used alone, but is used as a high frequency power supply 1 for plasma processing.
4 may be switchable and shared. Further, the deposit removing means 30 of this type is not limited to the plasma etching apparatus described in the present embodiment, but may be applied to a processing apparatus such as an asher apparatus or a CVD apparatus that may adhere to the inner wall of the container. All can be applied.

【0035】尚、上記実施例にあっては、活性種の発光
強度と反応生成物の発光強度の比に基づいてエッチング
終点等を検出した。しかし乍ら、エッチング中に発光量
が減少し、更に2波長で減少率が異なる場合には、単な
る2波長の比をとっても終点の判定は難しい。そこで、
以下に記すようにこれらの発光強度に所定の演算処理、
すなわち両者の発光強度の変化曲線の傾きを一致させる
演算処理を施した後、これらの比をとれば非常にシンプ
ルに終点を検出できる。すなわち、光の発光強度はエッ
チングの経過とともに図7に示すような変化曲線を描い
て漸次変化する。図7(A)は活性種に関する発光強度
の変化(第1光電変換器48の出力CH0)及び生成ガ
スに関する発光強度の変化(第2光電交換器52の出力
CH1)を示したものである。判定部78は、まず
(1)このような変化曲線の指定された区間の平均値A
VE0,AVE1を計算し、(2)指定区間内のN個の
測定値CH0,CH1と平均値AVE0,AVE1との
差の絶対値を計算し指定区間平均A0,A1をとる(面
積計算)。 A0=Σ|CH0−AVE0|/N A1=Σ|CH1−AVE1|/N (3)指定区間平均A0,A1の比Rをとる。 R=A0/A1
In the above example, the etching end point and the like were detected based on the ratio of the emission intensity of the active species and the emission intensity of the reaction product. However, if the amount of light emission decreases during etching and the reduction rate is different between the two wavelengths, it is difficult to determine the end point even if the ratio of the two wavelengths is simply taken. Therefore,
Predetermined arithmetic processing for these emission intensities, as described below,
That is, the end point can be detected very simply by calculating the ratio after performing the arithmetic processing for making the slopes of the change curves of the emission intensity of the two coincide with each other. That is, the light emission intensity gradually changes with the progress of etching in a change curve as shown in FIG. FIG. 7A shows changes in the emission intensity of the active species (the output CH0 of the first photoelectric converter 48) and changes of the emission intensity of the produced gas (the output CH1 of the second photoelectric converter 52). The determination unit 78 first (1) calculates the average value A of the designated section of such a change curve.
VE0 and AVE1 are calculated, and (2) the absolute value of the difference between the N measured values CH0 and CH1 in the specified section and the average values AVE0 and AVE1 is calculated to obtain the specified section average A0 and A1 (area calculation). A0 = Σ | CH0-AVE0 | / N A1 = Σ | CH1-AVE1 | / N (3) Take the ratio R of the designated section averages A0 and A1. R = A0 / A1

【0036】以上のように指定区間につき平均値AVE
0,AVE1及び比Rを演算した後、これら係数を基に
光電変換器48の出力CH0に対し、以下のような演算
を行い、求められた計算値と光電変換器52の出力CH
1との比を計算する。 (4)測定値CH0から平均値AVE0を引く。 CH0’=CH0−AVE0 CHO’は図2(B)の曲線Eで示される。 (5)CHO’を比Rで割る。これによりCH0の曲線
とCH1の曲線の傾きが一致する。 CH0’’=CH0’/R CHO’’は図2(B)の曲線Cで示される。 (6)CH0’’にCH1の平均値AVE1を加える。
これによりCH1の曲線と一致する。 CH0’’’=CH0’’+AVE1 (7)計算値CH0’’’と出力CH1との比Rを計算
する。そして比の値が予め設定された所定の閾値以上に
変化したときを判定し、これをエッチング終点とする。
As described above, the average value AVE for the designated section
After calculating 0, AVE1 and the ratio R, the following calculation is performed on the output CH0 of the photoelectric converter 48 based on these coefficients to obtain the calculated value and the output CH of the photoelectric converter 52.
Calculate the ratio to 1. (4) Subtract the average value AVE0 from the measured value CH0. CH0 '= CH0-AVE0 CHO' is shown by the curve E in FIG. (5) Divide CHO 'by the ratio R. As a result, the slopes of the CH0 curve and the CH1 curve match. CH0 ″ = CH0 ′ / R CHO ″ is shown by the curve C in FIG. 2 (B). (6) Add the average value AVE1 of CH1 to CH0 ″.
This matches the CH1 curve. CH0 ′ ″ = CH0 ″ + AVE1 (7) The ratio R between the calculated value CH0 ′ ″ and the output CH1 is calculated. Then, it is determined when the value of the ratio has changed to a predetermined threshold value or more, which is set as the etching end point.

【0037】尚、この演算例では出力CH0を係数によ
って変換するようにしたが、出力CH1を変換してもよ
いことはいうまでもない。また、判定部78の演算は、
上述した方法に限定されるものではなく、例えば両出力
の変化曲線の近似曲線を求め、これら近似曲線の傾きを
一致させて比を求めるなど適当な変更を加えることがで
きる。以上の判定部78の判定に基づき、自動的に或い
は手動でエッチングを終了する。また、被処理体によっ
てオーバーエッチングが必要な場合には判定部78が終
点を判定したときから、オーバエッチングタイマ回路8
8で設定された所定のオーバエッチング時間の後、エッ
チングを終了する。
Although the output CH0 is converted by the coefficient in this example of operation, it goes without saying that the output CH1 may be converted. Further, the calculation of the determination unit 78 is
The method is not limited to the above-described method, and appropriate changes can be made, for example, by obtaining approximate curves of change curves of both outputs and matching the slopes of these approximate curves to obtain a ratio. Based on the above determination by the determination unit 78, the etching is finished automatically or manually. Further, when overetching is required depending on the object to be processed, the overetching timer circuit 8 starts from the time when the determination unit 78 determines the end point.
After the predetermined overetching time set in 8, the etching is finished.

【0038】尚、以上の実施例にあっては、ここの発光
強度、すなわち活性種の発光強度と反応生成物の発光強
度の比等に基づいて、エッチング終点等を検出するよう
にしたが、これに限定されず、例えば活性種の発光強度
のみに基づいてエッチング終点等を検出するようにして
もよく、その実施例について以下に説明する。この原理
は、エッチング処理中にあってはエッチング対象物があ
ることから活性種が消費され、一方エッチング対象物が
なくなると、すなわちエッチング終点になると活性種が
消費されずに急激に増加することからその発光量も増大
することになることを利用している。この場合において
は、図1における反応生成物用の発光強度検出系、すな
わち光路L2を遮断して活性種用の発光強度検出系、す
なわち光路L1を使用する。また、判定部78において
は、例えば活性種の発光強度の変動が所定値以上にあっ
たときにエッチング終点を認識するように、プログラミ
ングする。
In the above embodiments, the etching end point and the like are detected based on the emission intensity here, that is, the ratio of the emission intensity of the active species to the emission intensity of the reaction product. The present invention is not limited to this, and the etching end point or the like may be detected based on only the emission intensity of the active species, for example, which will be described below. This principle is because active species are consumed during the etching process due to the presence of the etching target, and when the etching target is exhausted, that is, when the etching end point is reached, the active species are not consumed and increase rapidly. The fact that the amount of emitted light also increases is used. In this case, the emission intensity detection system for the reaction product in FIG. 1, that is, the optical path L2 is cut off, and the emission intensity detection system for the active species, that is, the optical path L1 is used. Further, the determination unit 78 is programmed so that the etching end point is recognized when, for example, the variation of the emission intensity of the active species is equal to or more than a predetermined value.

【0039】まず、シリコン基板上に二酸化珪素膜を形
成した半導体基板16を下部電極8上に載置し、真空チ
ャンバ6内に、C−F系のガスである、例えばCHF3
ガス及びCF4 ガスをいずれも60SCCMの流量でガ
ス導入管20を介して導入すると共に、プラズマを安定
させるための添加ガスとして例えばアルゴンガスを10
00SCCMの流量でガス導入管20を介して導入し、
図示しない真空ポンプにより真空引きしてガス圧を例え
ば1.2Torrに設定する。そして電極8,10間に
周波数13.56MH、電力値750Wの高周波電力を
印加してプラズマを発生させ、基板16のSiO2 膜の
エッチングを行う。この時基板16の温度は−50〜4
0℃に設定する。ここでこの実施例では、電極8,10
間に発生したプラズマ状態の活性種の中の一つであるC
2 ラジカルに着目し、このCF2 ラジカルの発光波長
の中の例えば262.8nmの波長の光を第1干渉フィ
ルタ46を用いて取り出す。そして分光された光の強度
を(発光強度)を判定部78により監視し、プラズマが
安定した時点から例えば1.4%増加した時点をエッチ
ングの終点と判定し、更に、その後所定時間オーバエッ
チングを行って電力の印加を停止する。
First, a semiconductor substrate 16 having a silicon dioxide film formed on a silicon substrate is placed on the lower electrode 8, and a C—F type gas such as CHF 3 is placed in the vacuum chamber 6.
Both the gas and the CF 4 gas are introduced at a flow rate of 60 SCCM through the gas introduction pipe 20, and, for example, argon gas is added as an additive gas to stabilize the plasma.
Introduced through the gas introduction pipe 20 at a flow rate of 00 SCCM,
The gas pressure is set to, for example, 1.2 Torr by drawing a vacuum with a vacuum pump (not shown). Then, a high frequency power having a frequency of 13.56 MH and a power value of 750 W is applied between the electrodes 8 and 10 to generate plasma, and the SiO 2 film on the substrate 16 is etched. At this time, the temperature of the substrate 16 is -50 to 4
Set to 0 ° C. Here, in this embodiment, the electrodes 8 and 10 are
C, which is one of the active species in the plasma state generated during
Focusing on the F 2 radical, light having a wavelength of, for example, 262.8 nm in the emission wavelength of the CF 2 radical is extracted using the first interference filter 46. Then, the determination unit 78 monitors the intensity of the dispersed light (emission intensity), determines that the time point when the plasma is stable, for example, increases by 1.4%, is the end point of the etching, and then performs overetching for a predetermined time. Apply and stop applying power.

【0040】以上においてCF2 ラジカルの発光スペク
トルの波長は複数あるが、その中で波長262.8nm
の光(実施例で用いた波長)と波長259.5nmの光
とについて、上述と同様のエッチングを行った時の発光
強度を調べた結果を夫々図8に実線(1)及び点線
(2)に示す。ただしエッチング前後の発光強度の平均
を100としている。この結果からわかるようにCF2
ラジカルの発光スペクトルの波長に対応する光の強度
は、エッチング終了前後で大きく変化しており、その変
化率は、夫々約1.4%,0.85%である。上述のよ
うに発光強度の増加した時点がエッチング終点であると
いうことを確認するために、上述と全く同条件のエッチ
ングを行い、発光強度が大きく(例えば1.4%)増加
する直前の時点でプラズマ発生を停止した場合の基板1
6と、発光強度が大きく増加した直後の時点でプラズマ
発生を停止した場合の基板16とについて、その表面を
SEM(電子走査型顕微鏡)写真で確認したところ、前
者の(発光強度変化前)基板16については、二酸化珪
素膜が非常に薄くてその一部から下地の単結晶シリコン
基板表面が露出していたが、後者は全面に亙って単結晶
シリコン基板表面が露出していた。従って発光強度の測
定対象であるCF2 ラジカルは当該エッチングに関与し
ていること、即ち下記式の様に二酸化珪素膜と直接反応
して、これを除去していることが裏付けられており、 SiO2 +2CF2 →SiF4 +2CO
In the above, there are a plurality of wavelengths of the emission spectrum of the CF 2 radical. Among them, the wavelength is 262.8 nm.
Of the light (wavelength used in the example) and the light having a wavelength of 259.5 nm, the results of examining the emission intensity when the same etching as above is performed are shown in FIG. 8 as solid line (1) and dotted line (2), respectively. Shown in. However, the average of the emission intensity before and after etching is 100. As can be seen from this result, CF 2
The intensity of light corresponding to the wavelength of the emission spectrum of radicals largely changes before and after the end of etching, and the rates of change are about 1.4% and 0.85%, respectively. In order to confirm that the time point when the emission intensity increases as described above is the etching end point, etching is performed under exactly the same conditions as described above, and immediately before the time point when the emission intensity increases significantly (for example, 1.4%). Substrate 1 when plasma generation is stopped
6 and the substrate 16 in the case where the plasma generation was stopped immediately after the large increase in the emission intensity, the surface was confirmed by SEM (electron scanning microscope) photographs, and the former (before the emission intensity change) substrate With respect to No. 16, the silicon dioxide film was very thin and the surface of the underlying single crystal silicon substrate was exposed from a part thereof, but in the latter, the surface of the single crystal silicon substrate was exposed over the entire surface. Therefore, it is proved that the CF 2 radicals whose emission intensity is to be measured are involved in the etching, that is, the CF 2 radicals directly react with the silicon dioxide film as shown in the following formula to remove it. 2 + 2CF 2 → SiF 4 + 2CO

【0041】エッチング対象である二酸化珪素膜が除去
された後は、それまでエッチングで消費されていた分だ
け増加するので、この増加を捉えることによりエッチン
グの終点が検出できるのである。そして、この実施例に
おいても本発明の特長とする、光学系3を移動する移動
機構54を駆動することにより、光学系3の集光レンズ
30をX,Y,Z方向へ適宜移動し、この焦点Fを発光
ピーク点に常に維持させて、常に発光ピーク点を注視す
る。また、エッチング処理中においては、付着物除去手
段30を駆動することにより、観察窓28を所定の温度
に加熱維持し、これに反応生成物等が付着することを防
止して取り出される発光強度が低下することを防止す
る。
After the silicon dioxide film to be etched is removed, it increases by the amount consumed by the etching until then, and the end point of the etching can be detected by catching this increase. In this embodiment as well, by driving the moving mechanism 54 for moving the optical system 3, which is a feature of the present invention, the condenser lens 30 of the optical system 3 is appropriately moved in the X, Y, and Z directions. The focus F is always maintained at the emission peak point, and the emission peak point is always watched. Further, during the etching process, by driving the adhered matter removing means 30, the observation window 28 is heated and maintained at a predetermined temperature, the reaction products and the like are prevented from adhering to the observation window 28, and the emitted light intensity is controlled. Prevent it from falling.

【0042】更に、光学系3は、光吸収の原因となる光
ファイバ等を使用しないで集光レンズ40からの光を直
接検知するようにしている。従って、発光強度の僅かな
変動もほぼ確実に認識することができ、従って、エッチ
ング終了等も確実に決定することができる。上記実施例
においては、活性種の発光強度を検出するにあたり、波
長260nm近傍の発光を追跡するようにしたが、この
波長域に限定されず、例えばCF2では240〜380
nm、CF1 では202.4,208nmの発光を測定
し、反応生成物の場合、例えば210nm〜236nm
の範囲、特に、波長219.0nm,230.0nm,
211.2nm,232.5nm及び224〜229n
mのところで一酸化炭素またはCO+ イオンに起因する
発光を追跡するようにしてもよい。また、上記実施例に
あっては、エッチングガスとして使用するCF系及びC
HF系ガスとしてCF4 ,CH3 を用いた場合について
説明したが、これに限定されず、本発明は他にC2
6 ,C38 ,C48 ,CH22 ,CF3 Cl,C
25 Cl,CF2 Cl2 ,CF3 Br及びC25
r等を、または他にCCl4 を用いる場合にも適用する
ことができる。
Further, the optical system 3 directly detects the light from the condenser lens 40 without using an optical fiber or the like that causes light absorption. Therefore, even a slight change in the emission intensity can be recognized almost certainly, and thus the end of etching or the like can be surely determined. In the above-mentioned embodiment, when detecting the emission intensity of the active species, the emission around the wavelength of 260 nm is traced, but the wavelength is not limited to this range, and for example, CF 2 is 240 to 380.
nm, CF 1 , emission of 202.4, 208 nm is measured, and in the case of reaction product, for example, 210 nm to 236 nm
Range, especially wavelengths 219.0 nm, 230.0 nm,
211.2 nm, 232.5 nm and 224-229 n
At m, emission may be traced due to carbon monoxide or CO + ions. Further, in the above embodiment, CF-based and C used as etching gas are used.
Has been described using a CF 4, CH 3 as HF-based gas is not limited thereto, the present invention other C 2 F
6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , CH 2 F 2 , CF 3 Cl, C
2 F 5 Cl, CF 2 Cl 2 , CF 3 Br and C 2 F 5 B
It can also be applied to the case where r or the like is used, or CCl 4 is also used.

【0043】また、本発明は、二酸化珪素膜をエッチン
グすることに限定されるものではなく、ポリシリコン膜
や或いはアルミニウム合金膜などをエッチングする場合
にも適用でき、また、被エッチング膜の下地である材質
としては、単結晶シリコン以外の材質、例えばポリシリ
コン酸化膜などであってもよい。すなわち、被処理体と
してはSiO2 に限定されず、ポリシリコン、シリコン
ナイトライド、アモルファスシリコン、ガリウムヒ素
(GaAs)、アルミニウム(Al)等も使用でき、被
処理体としてガリウムヒ素を用いる場合には、エッチン
グガスとしてCF4 −O2 ガスが、またアルミニウムを
用いる場合には、CCl4 ,BCl4 ,SiCl4 等を
用いることができる。更に、本発明は、陰極側に基板を
置いたカソードカップリング形、陽極側に基板を置いた
アノードカップリング形のいずれのエッチング装置にも
適用することができるし、また、別途、熱電子源などに
よって反応性ガスプラズマを放電室で発生させ、これを
エッチング領域に導くようになされたエッチング方法に
も適用することができる。
The present invention is not limited to the etching of a silicon dioxide film, but can be applied to the etching of a polysilicon film or an aluminum alloy film. The certain material may be a material other than single crystal silicon, such as a polysilicon oxide film. That is, the object to be processed is not limited to SiO 2, and polysilicon, silicon nitride, amorphous silicon, gallium arsenide (GaAs), aluminum (Al), or the like can be used. When gallium arsenide is used as the object to be processed, When CF 4 —O 2 gas is used as the etching gas, and when aluminum is used, CCl 4 , BCl 4 , SiCl 4 or the like can be used. Further, the present invention can be applied to both a cathode coupling type etching apparatus having a substrate placed on the cathode side and an anode coupling type etching apparatus having a substrate placed on the anode side. It is also applicable to an etching method in which reactive gas plasma is generated in the discharge chamber by the above method and is guided to the etching region.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような優れた作用効果を発揮することができる。プラ
ズマの発光ピーク点からの発光を常に検出することがで
きるので、プラズマの立ちかたに影響されることなく、
発光強度の僅かな変動でもほぼ確実検出することができ
る。従って、従来検出が困難であった開口率の低い被処
理体のエッチングの終点も確実検出することができる。
As described above, according to the present invention, the following excellent operational effects can be exhibited. Since it is possible to always detect the light emission from the emission peak point of the plasma, without being affected by the standing of the plasma,
Even a slight change in the emission intensity can be detected almost certainly. Therefore, it is possible to reliably detect the end point of etching of the object having a low aperture ratio, which has been difficult to detect in the past.

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

【図1】本発明に係るプラズマ処理装置を示す概略構成
図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a plasma processing apparatus according to the present invention.

【図2】本発明に用いる移動機構を示す概略構成図であ
る。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a moving mechanism used in the present invention.

【図3】付着物除去手段を示す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an adhering substance removing unit.

【図4】アルゴンガスの発光スペクトルの一部を示すグ
ラフである。
FIG. 4 is a graph showing a part of an emission spectrum of argon gas.

【図5】活性種と反応生成物の発光強度とこれら発光強
度の比の時間的変化を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing luminescence intensities of active species and reaction products and a temporal change in a ratio of these luminescence intensities.

【図6】付着物除去手段の変形例を示す概略構成図であ
る。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a modified example of the adhered substance removing means.

【図7】発光強度に特定の演算を施すときの演算を説明
するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a calculation when a specific calculation is performed on the emission intensity.

【図8】CF2 ラジカルの発光強度の変化を示す特性図
である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing changes in emission intensity of CF 2 radicals.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 プラズマ処理手段 3 光学系 4 モニタ手段 5 処理系 6 真空チャンバ(反応容器) 8,10 電極 14 高周波電源 16 半導体基板(被処理体) 28 観察窓 30 付着物除去手段 32 セラミックヒータ(加熱手段) 34 ヒータ電源 36 熱電対 38 制御部 40 集光レンズ 42 レンズ容器 44 ハーフミラー 46 第1干渉フィルタ 48 第1光電変換器 50 第2干渉フィルタ 52 第2光電変換器 54 移動機構 56 基台 58 昇降手段 60 Zテーブル 64 Yテーブル 68 Xテーブル 78 判定部 88 オーバエッチングタイマ回路 90 高周波電源制御回路 100 局所的プラズマ発生機構 A 処理領域 F 焦点 P1,P2,P3 発光ピーク点 2 plasma processing means 3 optical system 4 monitoring means 5 processing system 6 vacuum chamber (reaction vessel) 8, 10 electrode 14 high frequency power supply 16 semiconductor substrate (object to be processed) 28 observation window 30 adhering matter removing means 32 ceramic heater (heating means) 34 Heater Power Supply 36 Thermocouple 38 Control Unit 40 Condenser Lens 42 Lens Container 44 Half Mirror 46 First Interference Filter 48 First Photoelectric Converter 50 Second Interference Filter 52 Second Photoelectric Converter 54 Moving Mechanism 56 Base 58 Elevating Means 60 Z table 64 Y table 68 X table 78 Judgment unit 88 Over-etching timer circuit 90 High frequency power supply control circuit 100 Local plasma generation mechanism A Processing area F Focus P1, P2, P3 Emission peak point

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマ処理手段からの発光を、光学系
を介してモニタするモニタ手段を有するプラズマ処理装
置において、前記光学系に、前記プラズマ処理系に対し
て移動可能とする移動機構を設けるように構成したこと
を特徴とするプラズマ処理装置。
1. A plasma processing apparatus having monitor means for monitoring the light emission from the plasma processing means via an optical system, wherein the optical system is provided with a moving mechanism capable of moving with respect to the plasma processing system. A plasma processing apparatus having the above configuration.
【請求項2】 前記移動機構は、X方向に移動するXテ
ーブル、Y方向に移動するYテーブル及びZ方向に移動
するZテーブルを有することを特徴とする請求項1記載
のプラズマ処理装置。
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the moving mechanism includes an X table that moves in the X direction, a Y table that moves in the Y direction, and a Z table that moves in the Z direction.
JP3850492A 1991-03-24 1992-01-29 Plasma processing device Pending JPH05206076A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3850492A JPH05206076A (en) 1992-01-29 1992-01-29 Plasma processing device
US08/048,711 US5290383A (en) 1991-03-24 1993-04-19 Plasma-process system with improved end-point detecting scheme
US08/107,027 US5322590A (en) 1991-03-24 1993-08-16 Plasma-process system with improved end-point detecting scheme

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3850492A JPH05206076A (en) 1992-01-29 1992-01-29 Plasma processing device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05206076A true JPH05206076A (en) 1993-08-13

Family

ID=12527103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3850492A Pending JPH05206076A (en) 1991-03-24 1992-01-29 Plasma processing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05206076A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006514157A (en) * 2003-09-22 2006-04-27 東京エレクトロン株式会社 View wing window cleaning equipment
USRE39895E1 (en) 1994-06-13 2007-10-23 Renesas Technology Corp. Semiconductor integrated circuit arrangement fabrication method
KR100979912B1 (en) * 2008-06-30 2010-09-06 엘아이지에이디피 주식회사 Apparatus and method for processing substrate
KR101020158B1 (en) * 2008-06-27 2011-03-08 엘아이지에이디피 주식회사 Apparatus and method for processing substrate
JP2011103387A (en) * 2009-11-11 2011-05-26 Hitachi High-Technologies Corp Semiconductor manufacturing device, and semiconductor processing method
KR101335011B1 (en) * 2012-10-09 2013-12-02 한국생산기술연구원 Optical emission spectrometer having the scanning zoom lens

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE39895E1 (en) 1994-06-13 2007-10-23 Renesas Technology Corp. Semiconductor integrated circuit arrangement fabrication method
JP2006514157A (en) * 2003-09-22 2006-04-27 東京エレクトロン株式会社 View wing window cleaning equipment
KR101020158B1 (en) * 2008-06-27 2011-03-08 엘아이지에이디피 주식회사 Apparatus and method for processing substrate
KR100979912B1 (en) * 2008-06-30 2010-09-06 엘아이지에이디피 주식회사 Apparatus and method for processing substrate
JP2011103387A (en) * 2009-11-11 2011-05-26 Hitachi High-Technologies Corp Semiconductor manufacturing device, and semiconductor processing method
KR101335011B1 (en) * 2012-10-09 2013-12-02 한국생산기술연구원 Optical emission spectrometer having the scanning zoom lens

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5290383A (en) Plasma-process system with improved end-point detecting scheme
JP4227301B2 (en) End point detection method in semiconductor plasma processing
US5846373A (en) Method for monitoring process endpoints in a plasma chamber and a process monitoring arrangement in a plasma chamber
US7201174B2 (en) Processing apparatus and cleaning method
US5928532A (en) Method of detecting end point of plasma processing and apparatus for the same
JP6033453B2 (en) Plasma endpoint detection using multivariate analysis
KR100704108B1 (en) Method for detecting an end point for an oxygen free plasma process
KR100659163B1 (en) Method and apparatus for improving accuracy of plasma etching process
JPH0546095B2 (en)
JP2011249841A (en) Method and device for detecting end point
JPH0936102A (en) Monitoring method of deposite in chamber, plasma processing method, dry-cleaning method and semiconductor manufacturing device
JPH05206076A (en) Plasma processing device
JP2936501B2 (en) Plasma processing apparatus and cleaning method therefor
JP2944802B2 (en) Dry etching method
JP3217581B2 (en) Etching end point detection method
JP2906752B2 (en) Dry etching method
JP3872879B2 (en) End point detection method and apparatus for plasma processing
JP3195695B2 (en) Plasma processing method
JP3284278B2 (en) Plasma processing equipment
KR100290750B1 (en) End point detection method and apparatus of plasma treatment
JP2913125B2 (en) Dry etching method
JP2977054B2 (en) Dry etching method
JPS627274B2 (en)
JPH05175165A (en) Plasma device
JPH0562944A (en) End point detector of plasma etcher