JPH06132251A - Etching monitor for plasma etching - Google Patents

Etching monitor for plasma etching

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JPH06132251A
JPH06132251A JP27968392A JP27968392A JPH06132251A JP H06132251 A JPH06132251 A JP H06132251A JP 27968392 A JP27968392 A JP 27968392A JP 27968392 A JP27968392 A JP 27968392A JP H06132251 A JPH06132251 A JP H06132251A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
processing
plasma
wafer
monitor
Prior art date
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Pending
Application number
JP27968392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ichiro Sasaki
一郎 佐々木
Toru Otsubo
徹 大坪
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP27968392A priority Critical patent/JPH06132251A/en
Publication of JPH06132251A publication Critical patent/JPH06132251A/en
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Abstract

PURPOSE:To maintain etching property constant so as to prevent the occurrence of inferiority by monitoring the etching processing of a wafer at all times. CONSTITUTION:Amidst the etching processing, the light emission 12 from plasma 6 is monitored with a spectroscope 15, and also the high frequency voltage applied to a wafer 7 is monitored in advance with a voltmeter 17. The power of microwaves inputted into plasma 6 and the pressure of a processing chamber 5 are monitored with a microwave output meter 2 and a pressure gauge 16 in advance. The etching condition after the end of processing is inferred, using the signals from these four pieces of monitors (microwave output meter 2, spectroscope 15, pressure gauge 16, and high frequency voltmeter 17) and data base 19, and in case that it is disqualified for the condition of inspection, the processing condition is modified so that the wafer to be processed next may pass inspection.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイスを製造す
るプラズマエッチング装置に係わり、エッチング状況を
監視してその結果により装置の処理条件を修正し、エッ
チング特性を一定に維持して不良の発生を防止するのに
好適なプラズマエッチング装置のエッチングモニタに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma etching apparatus for manufacturing a semiconductor device, and monitors the etching condition and corrects the processing conditions of the apparatus according to the result to maintain a constant etching characteristic to prevent the occurrence of defects. The present invention relates to an etching monitor of a plasma etching apparatus suitable for prevention.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIの高集積化に伴い、その加工には
高い精度が要求される。高精度の加工を行うためには各
処理装置の性能を向上させることはもちろんであるが、
生産性向上のためには各処理装置の性能を長時間安定に
維持し不良を出さないことが重要である。処理装置の中
で、真空容器内で処理ガスをプラズマ化しウェハ表面に
パターンを形成するエッチング装置についてみると、エ
ッチング処理中にパターンのマスクであるレジストが分
解して有機物が発生しこれが処理室の内壁に付着した
り、また被エッチング材である金属(アルミニュウム、
モリブデンやタングステン)が処理室内壁に膜となって
付着したりする。これらの付着物はプラズマに接すると
プラズマ中のイオンの作用や処理室壁面の温度上昇によ
りガスを発生したり、また金属膜の付着によりマイクロ
波の処理室への進入状態が変化したりして、その結果処
理室内のプラズマ状態が変化する。エッチング処理はプ
ラズマにより行われるためプラズマ状態の変化によりエ
ッチング特性も変化してくる。さらにエッチングガスに
より真空封じのためのOリングが劣化して微少なリーク
が発生しプラズマ状態が変化したりもする。すなわちエ
ッチング装置を長時間連続運転しているとエッチング特
性の経時変化が起こり、やがて検査の合格条件を満たさ
なくなり不良の発生につながる。また処理室内壁の付着
物はある厚みになると剥がれ落ちて異物となる。これは
他のプラズマ処理装置(CVD装置やスパッタ装置等)
でも同様であり、その性能を長時間安定に維持するうえ
で障害となっている。
2. Description of the Related Art With the high integration of LSI, high precision is required for its processing. In order to perform highly accurate processing, it goes without saying that the performance of each processing device should be improved.
In order to improve productivity, it is important to maintain the performance of each processing device stably for a long time and to prevent defects. Among the processing equipment, when we look at the etching equipment that forms a pattern on the wafer surface by plasmaizing the processing gas in a vacuum container, the resist that is the mask of the pattern decomposes during the etching processing to generate organic matter, which is generated in the processing chamber. Metal that adheres to the inner wall or is the material to be etched (aluminum,
Molybdenum and tungsten) adhere to the inner wall of the processing chamber as a film. When these deposits come into contact with plasma, gas is generated due to the action of ions in the plasma and the temperature rise of the wall of the processing chamber, and the state of microwaves entering the processing chamber changes due to the adhesion of the metal film. As a result, the plasma state in the processing chamber changes. Since the etching process is performed by plasma, the etching characteristics also change due to the change of the plasma state. Further, the O-ring for vacuum sealing may be deteriorated by the etching gas, and a minute leak may occur to change the plasma state. That is, when the etching apparatus is continuously operated for a long time, the etching characteristics change with time, and eventually the inspection pass condition is not satisfied, leading to the occurrence of defects. Further, the adhered matter on the inner wall of the processing chamber is peeled off and becomes a foreign matter when it reaches a certain thickness. This is another plasma processing equipment (CVD equipment, sputtering equipment, etc.)
However, the same is true, which is an obstacle to maintaining its performance stable for a long time.

【0003】これまでは、例えば特開昭63−4212
4に示されているプラズマエッチング装置のように、エ
ッチング処理中にプラズマの状態をその発光によりモニ
タしてはいるが、このモニタ結果はエッチングの終了を
監視するためにのみ利用されている。すなわち、エッチ
ング中は被エッチング材(アルミニュウム等)がエッチ
ング反応によりプラズマ中に現れるため、これが発する
光(その物質特有の波長)の強度を監視し、その光の強
度がゼロになった時点でエッチングが終了したことを検
出している。したがって1枚のウェハをエッチングする
のに必要な時間およびエッチング速度が得られるがこの
値が変化しても特に処理条件を修正するようなことは行
われていなかった。
So far, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-4212.
As in the plasma etching apparatus shown in FIG. 4, the plasma state is monitored by the light emission during the etching process, but this monitoring result is used only to monitor the end of etching. That is, during etching, the material to be etched (aluminum, etc.) appears in the plasma due to the etching reaction, so the intensity of the light (wavelength peculiar to the substance) emitted by this is monitored, and etching is performed when the intensity of that light becomes zero. Has detected that has ended. Therefore, the time and etching rate required to etch one wafer can be obtained, but even if this value changes, no particular modification of the processing conditions has been made.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、エ
ッチング処理が終了したことをモニタしているのみであ
り、エッチング処理の結果(パターン断面の寸法、形状
や処理のウェハ面内均一性等)が検査の合格条件を満た
していることを確認しているわけではない。そのために
処理装置の特性が変化し、その結果エッチング処理が検
査条件に対して不合格の場合でも同じ条件で処理が続行
され不良品を出す結果となる。上記従来技術の項に述べ
たように、エッチング処理装置の処理特性は時間と共に
変化するので、処理を行う毎にその結果を正確に検査す
ることが必要である。本発明は、エッチング処理が1枚
終了する毎にその処理状況をモニタし、その結果を処理
装置に報告する事により処理装置は適正な処理が行われ
るように処理条件を修正したり、あるいは処理条件の修
正では対処できない場合には処理を中止することでエッ
チング特性を一定に維持し、不良の発生を防止するエッ
チングモニタを提供する。
In the above-mentioned prior art, only the completion of the etching process is monitored, and the result of the etching process (pattern cross-section size, shape, wafer in-plane uniformity of the process, etc.). Does not confirm that they meet the inspection requirements. Therefore, the characteristics of the processing apparatus change, and as a result, even if the etching process fails the inspection condition, the process is continued under the same condition and a defective product is produced. As described in the above-mentioned section of the prior art, since the processing characteristics of the etching processing apparatus change with time, it is necessary to accurately inspect the result every time processing is performed. The present invention monitors the processing status every time one etching processing is completed, and reports the result to the processing apparatus so that the processing apparatus corrects the processing conditions so that an appropriate processing is performed, or (EN) Provided is an etching monitor which prevents the occurrence of defects by maintaining a constant etching characteristic by stopping the processing when a condition cannot be dealt with.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
には、まずウェハをエッチング処理した結果を正確にモ
ニタすることが必要である。この方法としては、例えば
エッチング処理を行っている間のプラズマの発光分光分
析やプロセス条件(処理圧力、バイアス電圧等)の変動
等を観察することでエッチング処理の状態を知ることが
可能である。すなわち、前もってエッチング処理の結果
とプラズマの分光分析結果やプロセス条件の変動状況等
との関係を調べておけばエッチング処理後のウェハを直
接検査すること無しに処理結果をモニタできる。また別
の方法としては、エッチング処理後のウェハを直接検査
する方法も考えられる。すなわち、光の干渉等を利用し
てパターンの深さや幅を測定すれば処理の均一性や寸法
精度、形状等も検査できる。
In order to achieve the above object, it is first necessary to accurately monitor the result of etching processing of a wafer. As a method of this, it is possible to know the state of the etching process by, for example, observing the emission spectrum analysis of plasma during the etching process and observing changes in process conditions (processing pressure, bias voltage, etc.). That is, if the relationship between the result of the etching process and the spectroscopic analysis result of the plasma or the variation of the process conditions is checked in advance, the process result can be monitored without directly inspecting the wafer after the etching process. As another method, a method of directly inspecting the wafer after the etching process can be considered. That is, if the depth or width of the pattern is measured by utilizing light interference or the like, the uniformity of processing, dimensional accuracy, shape, etc. can be inspected.

【0006】またこのような方法で得たエッチング処理
の結果が検査条件に対して不合格であった場合には、そ
の情報を処理装置に送って検査に合格するように処理の
条件を修正することが必要である。この方法としては、
プロセス条件(圧力、ガス流量、バイアス電圧等)と処
理の結果(均一性、寸法精度、形状や下地膜との選択性
等)の関係を前もって調べておけばよい。この関係を処
理装置が記憶しておけば、例えば均一性が不十分である
ために検査が不合格であるなら処理条件(プロセス条
件)のどれをどの程度修正すればよいかが決定でき、そ
のような修正を行って、次に処理するウェハからは検査
に合格させることができる。また処理条件の修正だけで
は回復できない場合には処理を中止するとともに管理者
に通報し、適切な処置を施すことができる。
When the result of the etching process obtained by such a method is unacceptable to the inspection condition, the information is sent to a processing apparatus and the processing condition is corrected so that the inspection is passed. It is necessary. For this method,
The relationship between process conditions (pressure, gas flow rate, bias voltage, etc.) and processing results (uniformity, dimensional accuracy, shape, selectivity with respect to the underlying film, etc.) may be investigated in advance. If this relationship is stored in the processing device, it is possible to determine which of the processing conditions (process conditions) should be corrected and to what extent if the inspection fails due to insufficient uniformity, for example. Various modifications can be made to pass the inspection from the next wafer to be processed. Further, when the processing cannot be recovered by only correcting the processing conditions, the processing can be stopped and the administrator can be notified to take appropriate measures.

【0007】以上の方法によって、エッチング処理の特
性を一定に維持し、不良の発生を防止できる。
By the above method, the characteristics of the etching process can be maintained constant and the occurrence of defects can be prevented.

【0008】[0008]

【作用】エッチング処理の結果を間接的にモニタする場
合、処理の方法は以下のようになる。ウェハがエッチン
グ処理室に搬送され載置台にセットされた後、エッチン
グ処理ガスが導入され、所定の圧力に調整されプラズマ
の放電が開始される。放電開始(エッチング処理開始)か
らプラズマ中の被エッチング材(アルミニュウム配線の
エッチングであればアルミニュウム)の発光強度とエッ
チングに寄与する活性種(例えば塩素ラジカル)の発光
強度を処理室に設けた採光窓を通して分光器でモニタ
し、それぞれの時間変化のデータをモニタに取り込む。
同時にプロセス条件(処理圧力、バイアス電圧等)の時間
変化のデータも取り込む。これらはエッチング処理の終
了まで行う。エッチングが終了したと同時にモニタはこ
れらのデータを演算処理し、今終了したエッチング処理
の結果を予測し、検査条件に対して合格か不合格かを判
断する。合格であれば直ちに次のウェハの処理を行い、
同様の手順でモニタする。不合格の場合、モニタは検査
条件(処理の均一性、寸法精度、形状、下地膜との選択
性)のなかでどの項目がどのような状態で不合格となっ
たのか(例えば、均一性が不十分)を調べこれを修正す
るためにはプロセス条件のどれをどの程度修正するべき
かをエッチング処理装置に指示し、処理装置はその指示
に従って処理条件を修正した後次のウェハのエッチング
処理に取りかかる。この場合先に処理したウェハは不良
となるが次のウェハからは不良とはならない。もし、不
合格の程度が甚だしく処理条件の修正が不可能な場合に
はモニタは処理装置に対して処理の中止を指示する。
When the result of the etching process is indirectly monitored, the processing method is as follows. After the wafer is transferred to the etching processing chamber and set on the mounting table, etching processing gas is introduced, the pressure is adjusted to a predetermined pressure, and plasma discharge is started. A lighting window provided in the processing chamber from the start of discharge (the start of etching processing) to the emission intensity of the material to be etched (aluminum when etching aluminum wiring) in plasma and the emission intensity of active species (eg chlorine radicals) that contribute to etching. Through a spectroscope, and the data of each time change is taken into the monitor.
At the same time, data on the time change of process conditions (processing pressure, bias voltage, etc.) is also captured. These are performed until the end of the etching process. Simultaneously with the end of etching, the monitor arithmetically processes these data, predicts the result of the etching process just finished, and judges whether the inspection condition is passed or failed. If it passes, immediately process the next wafer,
Monitor by the same procedure. If the monitor fails, which item in the inspection conditions (uniformity of processing, dimensional accuracy, shape, selectivity with the underlying film) fails and the condition (for example, if the uniformity is Insufficient) to correct this, the etching processing equipment is instructed which of the process conditions should be modified and to what extent the processing equipment should be modified in accordance with the instruction before the etching processing of the next wafer. Get started. In this case, the previously processed wafer becomes defective, but the next wafer does not become defective. If the degree of failure is too great to correct the processing conditions, the monitor instructs the processing device to stop the processing.

【0009】一方、エッチング処理の結果を直接モニタ
する場合には、モニタは処理が終了したと同時にウェハ
の検査にとりかかり、合格か不合格かを判断する。以後
の動作は先に述べたものと同様である。
On the other hand, in the case of directly monitoring the result of the etching process, the monitor starts to inspect the wafer at the same time when the process is completed and judges whether the result is a pass or a fail. The subsequent operation is the same as that described above.

【0010】[0010]

【実施例】本発明の一実施例を図1により説明する。図
1において処理室5は図示していない真空排気系により
排気管10および圧力制御バルブ9を通じて真空排気さ
れており、ガス導入管14およびガス流量調整器13を通
じて流量調整されたエッチングガスが処理室5に導入さ
れ所定の圧力に保持されている。ここへマイクロ波発振
器1からマイクロ波出力計2、導波管3及びマイクロ波
透過窓2を経て処理室5へマイクロ波を導入し、ウェハ
7を処理するためのプラズマ6を発生させ、プラズマ6
中で生成されるイオンと活性種によりウェハ7のエッチ
ング処理を行う。ウェハ7を載置している電極8にはプ
ラズマ6中で生成されたイオンをウェハ7に引き込むた
めに高周波電源18から高周波電圧を印加できるように
なっている。またこのときの印加電圧をモニタするため
に高周波の経路に電圧計17を設けてある。処理室5に
は内部のプラズマ6が発する光を外部へ取り出すための
採光窓11を設けてあり、この採光窓11を通過してき
たプラズマ6の発光12を分光器15で観察できるよう
になっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the processing chamber 5 is evacuated by a vacuum exhaust system (not shown) through the exhaust pipe 10 and the pressure control valve 9, and the etching gas whose flow rate is adjusted through the gas introduction pipe 14 and the gas flow rate controller 13 is processed in the processing chamber. Introduced in 5 and maintained at a predetermined pressure. Microwave is introduced into the processing chamber 5 from the microwave oscillator 1 through the microwave output meter 2, the waveguide 3 and the microwave transmission window 2 to generate the plasma 6 for processing the wafer 7 and the plasma 6
The wafer 7 is etched by the ions and active species generated therein. A high frequency power supply 18 can apply a high frequency voltage to the electrode 8 on which the wafer 7 is placed in order to attract ions generated in the plasma 6 to the wafer 7. Further, a voltmeter 17 is provided in the high frequency path to monitor the applied voltage at this time. The processing chamber 5 is provided with a daylighting window 11 for taking out the light emitted by the internal plasma 6 to the outside, and the light emission 12 of the plasma 6 passing through the daylighting window 11 can be observed by the spectroscope 15. There is.

【0011】エッチング処理を行っている最中にはプラ
ズマ6からの発光12を分光器15で観察するとともに
ウェハ7への高周波の印加電圧を電圧計17でモニタし
ておく。またプラズマ6へ投入されたマイクロ波のパワ
ーおよび処理室5内の圧力をそれぞれマイクロ波出力計
2および圧力計16でモニタしておく。これら4個のモ
ニタ(マイクロ波出力計2、分光器15、圧力計16、
高周波電圧計17)からの信号およびデータベース19
を用いて処理終了後のエッチング状態を推定し、検査条
件に対し合格、不合格を判定する。不合格の場合には次
に処理するウェハが合格となるように処理条件を修正
し、修正後の条件をマイクロ波発振器1、ガス流量調整
器13、圧力調整バルブ9及び高周波電源18に指示
し、以降のエッチング処理を行う。なお処理条件の修正
で対応できない場合には以降の処理を中止する。
During the etching process, the light emission 12 from the plasma 6 is observed by the spectroscope 15 and the high frequency applied voltage to the wafer 7 is monitored by the voltmeter 17. Further, the microwave power input to the plasma 6 and the pressure in the processing chamber 5 are monitored by the microwave output meter 2 and the pressure gauge 16, respectively. These four monitors (microwave output meter 2, spectroscope 15, pressure gauge 16,
Signal from high frequency voltmeter 17) and database 19
Is used to estimate the etching state after the process is completed, and pass / fail is determined for the inspection conditions. If it fails, the processing conditions are corrected so that the next wafer to be processed is passed, and the corrected conditions are instructed to the microwave oscillator 1, the gas flow rate regulator 13, the pressure regulating valve 9 and the high frequency power source 18. , And subsequent etching processing is performed. If the processing conditions cannot be corrected, the subsequent processing is stopped.

【0012】次にモニタ項目からエッチング処理の均一
性を推定する方法について図2、図3により説明する。
アルミニュウム配線のパターンをエッチングする場合に
ついて説明する。エッチング処理中は反応生成物である
アルミニュウムがプラズマ中に存在するため、分光器で
はアルミニュウムの発光を観察できる。図2はアルミニ
ュウムの発光強度を縦軸に、また時間を横軸として表し
たものである。エッチング処理が開始されると同時にア
ルミニュウムの発光強度が高くなり、エッチングが終了
すると発光強度は0となる。図2に示すように、ウェハ
全面がエッチングされている間はアルミニュウムの発光
強度はほぼ一定であるが、ウェハ上にエッチング終了の
部分が現れてくる(図2のt1)と発光強度はしだいに
低くなり全面のエッチングが終了する(図2のt2)と
0になる。したがって、エッチング処理がウェハ全面で
同時に終了すればt1とt2とは等しくなる。これに対し
てエッチング処理の均一性がよくないとこの時間のずれ
は大きくなる。そこでこの時間のずれ(t2−t1)を無次元
化したもの、すなわち(t2−t1)/(t2+t1)はエッチング
処理の均一性に比例すると考えられる。実際の処理に先
だってエッチング処理の均一性とt1,t2から求めた均一
性の相関を予備実験により調べておけば(図3)t1,t2
から均一性を推定できる。
Next, a method of estimating the uniformity of the etching process from the monitor items will be described with reference to FIGS.
The case of etching the aluminum wiring pattern will be described. Since aluminum, which is a reaction product, is present in the plasma during the etching process, the emission of aluminum can be observed with the spectroscope. FIG. 2 shows the emission intensity of aluminum on the vertical axis and the time on the horizontal axis. The emission intensity of aluminum increases at the same time when the etching process is started, and becomes 0 when the etching is completed. As shown in FIG. 2, the emission intensity of aluminum is almost constant while the entire surface of the wafer is being etched, but the emission intensity depends on when the etching end portion appears on the wafer (t 1 in FIG. 2). Becomes 0 when the etching of the entire surface is completed (t 2 in FIG. 2 ). Therefore, if the etching process is completed on the entire surface of the wafer at the same time, t 1 becomes equal to t 2 . On the other hand, if the uniformity of the etching process is not good, this time lag becomes large. Therefore, it is considered that a dimensionless version of this time shift (t 2 −t 1 ), that is, (t 2 −t 1 ) / (t 2 + t 1 ) is proportional to the uniformity of the etching process. If the correlation between the etching uniformity and the uniformity obtained from t 1 and t 2 is investigated by a preliminary experiment prior to the actual treatment (Fig. 3), t 1 and t 2
The uniformity can be estimated from

【0013】次にエッチング処理のサイドエッチ量、寸
法形状を推定する方法を図4、図5により説明する。エ
ッチング処理においてはパターンの側壁がエッチングさ
れるサイドエッチ現象があり、このサイドエッチ量は少
ないほうが好ましい。現在サイドエッチ現象を防止する
ためにパターンのマスクであるレジストの分解物を利用
している。すなわち、エッチング中にプラズマからのイ
オンによってレジストが分解されこの分解物が保護膜と
なって被エッチング材であるアルミニュウムの表面を覆
って、エッチングの進行を阻んでいる。パターンの底面
ではイオンの衝撃によって保護膜があってもエッチング
反応は進行するがパターンの側面(側壁)ではイオンの衝
突が少ないのでエッチング反応はあまり進まない。した
がってサイドエッチ量は側壁にできる保護膜の厚さとエ
ッチング反応を進行させる活性種の量で決まる。保護膜
の厚さはレジストが分解される速さで決まるがこれはウ
ェハに入射するイオンのエネルギにより決定される。ウ
ェハに入射するイオンのエネルギーは図4に示すように
バイアス電圧に比例しているため、バイアス電圧の値か
ら保護膜の厚さが計算できる。一方、エッチングに寄与
する活性種の量はこの活性種が発する特有の波長の光の
強度を分光器で調べておけばよい。エッチング反応の速
度はこの発光強度から推定できる。
Next, a method for estimating the side etching amount and the size and shape of the etching process will be described with reference to FIGS. In the etching process, there is a side etching phenomenon in which the side wall of the pattern is etched, and it is preferable that the side etching amount is small. In order to prevent the side-etch phenomenon, a resist mask decomposition product is used as a pattern mask. That is, during etching, the resist is decomposed by the ions from the plasma, and the decomposed product serves as a protective film to cover the surface of the aluminum, which is the material to be etched, to prevent the progress of etching. Although the etching reaction proceeds on the bottom surface of the pattern even if there is a protective film due to the impact of ions, the etching reaction does not proceed so much on the side surface (side wall) of the pattern because the collision of ions is small. Therefore, the side etch amount is determined by the thickness of the protective film formed on the side wall and the amount of active species that promotes the etching reaction. The thickness of the protective film is determined by the rate at which the resist is decomposed, which is determined by the energy of the ions incident on the wafer. Since the energy of ions incident on the wafer is proportional to the bias voltage as shown in FIG. 4, the thickness of the protective film can be calculated from the value of the bias voltage. On the other hand, the amount of active species that contributes to etching may be determined by examining the intensity of light having a specific wavelength emitted by the active species with a spectroscope. The rate of etching reaction can be estimated from this emission intensity.

【0014】以上からサイドエッチ量はバイアス電圧と
活性種の発光強度から推定でき、例えば、図5に示すよ
うに活性種の発光強度を一定とするならばバイアス電圧
とサイドエッチ量の間に相関が出てくる。実際の処理に
先立ち、この相関関係を予備実験により求めておけば、
サイドエッチ量すなわち寸法精度、形状を間接的にモニ
タできる。
From the above, the side etch amount can be estimated from the bias voltage and the emission intensity of the active species. For example, if the emission intensity of the active species is constant as shown in FIG. 5, there is a correlation between the bias voltage and the side etch amount. Comes out. If this correlation is obtained by preliminary experiments before the actual processing,
The side etch amount, that is, dimensional accuracy and shape can be indirectly monitored.

【0015】次にエッチングの選択比の推定方法を図6
により説明する。配線のパターンをエッチングで処理す
る場合、配線の下には必ず絶縁膜がある。この絶縁膜は
現在酸化ケイ素(SiO2)が多く用いられている。エ
ッチング処理を行うときには段差のある部分のエッチン
グ残りを取り除くために全面エッチングが終了した後も
しばらく処理を続行している(オーバーエッチと呼
ぶ)。このとき下の絶縁膜がプラズマと接するためこの
絶縁膜もエッチングされる。被エッチング材(例えばア
ルミニュウム)のエッチング速度と絶縁膜(例えば酸化
ケイ素)のエッチング速度の比を選択比と呼ぶが、この
選択比を大きくするような処理条件が必要である。この
選択比をモニタするためには、絶縁膜のエッチングが活
性種による化学的なエッチングではなく、入射イオンに
よる物理的なエッチング(スパッタエッチング)である
ことを利用する。イオンによるスパッタエッチングは入
射イオンの量とエネルギーで決定される。図4に示すよ
うにバイアス電圧をモニタすればイオンのエネルギーが
わかり、またプラズマの分光分析の結果(発光量)から
絶縁膜のエッチング速度がわかる。アルミニュウムのエ
ッチング速度はその発光強度に比例するので、選択比は
アルミニュウム発光強度をプラズマ発光強度とバイアス
電圧の積で割ったものに比例する。したがって、図6に
示すような相関関係が得られ、これにより選択比が推定
できる。
Next, a method of estimating the etching selection ratio will be described with reference to FIG.
Will be described. When the wiring pattern is processed by etching, there is always an insulating film under the wiring. At present, silicon oxide (SiO 2 ) is often used for this insulating film. When the etching process is performed, the process is continued for a while even after the entire surface etching is completed in order to remove the etching residue of the stepped portion (called overetching). At this time, since the lower insulating film is in contact with plasma, this insulating film is also etched. The ratio of the etching rate of the material to be etched (e.g. aluminum) to the etching rate of the insulating film (e.g. silicon oxide) is called the selection ratio, but processing conditions that increase this selection ratio are necessary. In order to monitor this selection ratio, it is utilized that the etching of the insulating film is not physical etching by active species but physical etching by incident ions (sputter etching). Sputter etching with ions is determined by the amount and energy of incident ions. As shown in FIG. 4, if the bias voltage is monitored, the energy of the ions can be found, and the etching rate of the insulating film can be found from the result (quantity of light emission) of the spectral analysis of plasma. Since the etching rate of aluminum is proportional to its emission intensity, the selection ratio is proportional to the aluminum emission intensity divided by the product of plasma emission intensity and bias voltage. Therefore, the correlation as shown in FIG. 6 is obtained, and thereby the selection ratio can be estimated.

【0016】以上の方法によってエッチング処理の結果
を間接的にモニタできるので、これを検査の合格条件と
比較することによって、合格、不合格を判定できる。さ
らにエッチング特性に影響するパラメータ(処理条件)
を予備実験により明確にし、これをデータベースとして
記憶しておけば、不合格の場合にも処理条件をデータベ
ースにもとずいて修正すれば、次の処理は合格とするこ
とができ、不良は一枚にとどめることができる。
Since the result of the etching process can be indirectly monitored by the above method, the pass / fail can be determined by comparing this with the pass condition of the inspection. Parameters that affect etching characteristics (processing conditions)
If it is clarified by a preliminary experiment and stored as a database, the next process can be passed if the processing condition is corrected according to the database even if it fails, and the defect is judged to be one. You can keep it in one sheet.

【0017】さらに本発明の方法で採取したエッチング
特性の時間変化を調べると、処理条件の修正では対処不
可能な(メンテナンスが必要)特性劣化がどの時期であ
るかを推定することができる。したがって、メンテナン
スを必要最小限に抑えることができる。
Further, by examining the time change of the etching characteristics collected by the method of the present invention, it is possible to estimate the time when the characteristic deterioration which cannot be coped with by the modification of the processing conditions (maintenance is required). Therefore, maintenance can be minimized.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明によれば、プラズマエッチング装
置のウェハのエッチング処理を常時監視してその処理特
性を一定に維持できるので、不良の発生を防止できる効
果がある。
According to the present invention, since the etching process of the wafer of the plasma etching apparatus can be constantly monitored and the processing characteristics thereof can be maintained constant, the occurrence of defects can be prevented.

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

【図1】本発明の第1の実施例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例における均一性推定方法
の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a uniformity estimation method according to the first embodiment of this invention.

【図3】本発明の第1の実施例における均一性推定方法
の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a uniformity estimation method according to the first embodiment of this invention.

【図4】本発明の第1の実施例における寸法精度推定方
法の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a dimension accuracy estimation method according to the first embodiment of this invention.

【図5】本発明の第1の実施例における寸法精度推定方
法の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a dimension accuracy estimation method according to the first embodiment of this invention.

【図6】本発明の第1の実施例における選択比推定方法
の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a selection ratio estimation method according to the first embodiment of this invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…マイクロ波発振器、2…マイクロ波出力計、3…導
波管、4…マイクロ波透過窓、5…処理室、6…プラズ
マ、7…ウェハ、8…ウェハ載置電極、9…圧力制御バ
ルブ、10…排気管、11…採光窓、12…プラズマ発
光光路、13…ガス流量調整器、14…ガス導入管、1
5…分光器、16…圧力計、17…高周波電圧計、18
…高周波電源、19…エッチングデータベース、20…
演算制御器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microwave oscillator, 2 ... Microwave output meter, 3 ... Waveguide, 4 ... Microwave transmission window, 5 ... Processing chamber, 6 ... Plasma, 7 ... Wafer, 8 ... Wafer mounting electrode, 9 ... Pressure control Valve, 10 ... Exhaust pipe, 11 ... Lighting window, 12 ... Plasma light emission optical path, 13 ... Gas flow rate controller, 14 ... Gas introduction pipe, 1
5 ... Spectrometer, 16 ... Pressure gauge, 17 ... High-frequency voltmeter, 18
… High frequency power supply, 19… Etching database, 20…
Arithmetic controller.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】真空を保持する構造を有する処理室と該処
理室にエッチングガスを導入する手段と該処理室内にプ
ラズマを発生維持する手段を有するプラズマエッチング
装置のエッチングモニタにおいて、ウェハのエッチング
処理特性を監視する手段を設けたことを特徴とするプラ
ズマエッチング装置のエッチングモニタ。
1. A wafer etching process in an etching monitor of a plasma etching apparatus having a processing chamber having a structure for holding a vacuum, a means for introducing an etching gas into the processing chamber, and a means for generating and maintaining plasma in the processing chamber. An etching monitor for a plasma etching apparatus, which is provided with means for monitoring characteristics.
【請求項2】請求項1において、エッチング処理の監視
結果がエッチング処理の検査条件に対して合格か不合格
かを判断する手段を有することを特徴とするプラズマエ
ッチング装置のエッチングモニタ。
2. The etching monitor for a plasma etching apparatus according to claim 1, further comprising means for judging whether the monitoring result of the etching process is acceptable or unacceptable with respect to the inspection condition of the etching process.
【請求項3】請求項1において、エッチング処理の監視
結果をもとに、処理条件の修正をプラズマエッチング装
置に対して指示する手段を有することを特徴とするプラ
ズマエッチング装置のエッチングモニタ。
3. The etching monitor for a plasma etching apparatus according to claim 1, further comprising means for instructing the plasma etching apparatus to modify the processing conditions based on the monitoring result of the etching processing.
【請求項4】請求項1において、エッチング処理の監視
結果をもとに、処理の中止をプラズマエッチング装置に
対して指示する手段を有することを特徴とするプラズマ
エッチング装置のエッチングモニタ。
4. The etching monitor of the plasma etching apparatus according to claim 1, further comprising means for instructing the plasma etching apparatus to stop the processing based on the monitoring result of the etching processing.
【請求項5】請求項1において、エッチング処理の監視
結果をもとに、その経時変化からプラズマエッチング装
置のメンテナンス時期を推定する手段を有することを特
徴とするプラズマエッチング装置のエッチングモニタ。
5. An etching monitor for a plasma etching apparatus according to claim 1, further comprising means for estimating a maintenance time of the plasma etching apparatus based on a change over time based on a monitoring result of the etching processing.
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