JPH09139377A - ドライエッチングの終点検出方法及び装置 - Google Patents
ドライエッチングの終点検出方法及び装置Info
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- JPH09139377A JPH09139377A JP29415495A JP29415495A JPH09139377A JP H09139377 A JPH09139377 A JP H09139377A JP 29415495 A JP29415495 A JP 29415495A JP 29415495 A JP29415495 A JP 29415495A JP H09139377 A JPH09139377 A JP H09139377A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被エッチング面積比率の小さな被エッチング
膜のドライエッチングにおいても、終点検出が可能なド
ライエッチング終点検出方法及び装置を提供する。 【解決手段】 エッチングにより生成されたエッチング
生成物及び／又はプラズマ化したエッチングガスから放
射される所定波長の電波の強度を検出する検出部１６、
１７、１９と、検出された所定波長の電波の強度の変化
に基づいてドライエッチングの終点を決定する終点決定
部２０、２１とを有し、プラズマ化したエッチングガス
により被エッチング膜をエッチングするドライエッチン
グの終点を検出する。
膜のドライエッチングにおいても、終点検出が可能なド
ライエッチング終点検出方法及び装置を提供する。 【解決手段】 エッチングにより生成されたエッチング
生成物及び／又はプラズマ化したエッチングガスから放
射される所定波長の電波の強度を検出する検出部１６、
１７、１９と、検出された所定波長の電波の強度の変化
に基づいてドライエッチングの終点を決定する終点決定
部２０、２１とを有し、プラズマ化したエッチングガス
により被エッチング膜をエッチングするドライエッチン
グの終点を検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
工程において、プラズマ化したエッチングガスにより被
エッチング膜をエッチングするドライエッチングの終点
を検出するドライエッチングの終点検出方法及び装置に
関する。
工程において、プラズマ化したエッチングガスにより被
エッチング膜をエッチングするドライエッチングの終点
を検出するドライエッチングの終点検出方法及び装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴い、微
細加工性に優れたドライエッチング技術も進歩してい
る。ドライエッチング技術においては、ドライエッチン
グの終点を確実に検出することがドライエッチング工程
の安定性、信頼性の鍵となる。従来、主にプラズマ化し
たイオンの発する固有の発光スペクトルの変化量をモニ
タする発光分析法を用いたドライエッチング終点検出方
法が知られている。発光分析法の場合、エッチングに寄
与するプラズマ化したイオン（エッチャント）、又はエ
ッチング生成物の発光スペクトルを、光学フィルタやモ
ノクロメータ等でモニタし、終点近傍でのエッチャント
又はエッチング生成物の増減に対応して光強度が変化す
るのを利用して終点検出を行っている。
細加工性に優れたドライエッチング技術も進歩してい
る。ドライエッチング技術においては、ドライエッチン
グの終点を確実に検出することがドライエッチング工程
の安定性、信頼性の鍵となる。従来、主にプラズマ化し
たイオンの発する固有の発光スペクトルの変化量をモニ
タする発光分析法を用いたドライエッチング終点検出方
法が知られている。発光分析法の場合、エッチングに寄
与するプラズマ化したイオン（エッチャント）、又はエ
ッチング生成物の発光スペクトルを、光学フィルタやモ
ノクロメータ等でモニタし、終点近傍でのエッチャント
又はエッチング生成物の増減に対応して光強度が変化す
るのを利用して終点検出を行っている。
【０００３】このようなドライエッチング終点検出方法
として、タンタル膜をドライエッチングする際の終点を
検出する方法が知られている（特開平２−２３４４２７
号公報参照）。タンタル（Ｔａ）膜のエッチング中に、
プラズマ中の臭素（Ｂｒ）原子から発せられる光をフォ
トダイオードや光電子増倍管等の光電変換器を用いて検
出し、検出した発光線の時間変化から、タンタル膜を過
不足なく除去することができる最適なエッチング処理時
間を得ている。
として、タンタル膜をドライエッチングする際の終点を
検出する方法が知られている（特開平２−２３４４２７
号公報参照）。タンタル（Ｔａ）膜のエッチング中に、
プラズマ中の臭素（Ｂｒ）原子から発せられる光をフォ
トダイオードや光電子増倍管等の光電変換器を用いて検
出し、検出した発光線の時間変化から、タンタル膜を過
不足なく除去することができる最適なエッチング処理時
間を得ている。
【０００４】また、近年、ウエーハにレーザ光を照射
し、ウエーハ上の被エッチング膜からの反射光をモニタ
し、被エッチング膜がエッチング除去されたことを反射
光の強度変化から直接的に検出することが試みられてい
る。
し、ウエーハ上の被エッチング膜からの反射光をモニタ
し、被エッチング膜がエッチング除去されたことを反射
光の強度変化から直接的に検出することが試みられてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
半導体装置の高集積化及び微細化に伴い、ウエーハ中の
被エッチング面積比率はより小さくなっているため、ド
ライエッチング終点近傍におけるエッチャント及びエッ
チング生成物の濃度変化による光強度の変化が相対的に
小さくなって、終点検出が困難となっている。
半導体装置の高集積化及び微細化に伴い、ウエーハ中の
被エッチング面積比率はより小さくなっているため、ド
ライエッチング終点近傍におけるエッチャント及びエッ
チング生成物の濃度変化による光強度の変化が相対的に
小さくなって、終点検出が困難となっている。
【０００６】また、光強度のモニタは、エッチング処理
室である真空チャンバに設けた透明石英等の窓を経由し
て行われるため、エッチングガスやエッチング生成物に
より窓がエッチングされたりスパッタされたりして窓の
透明度が低下し、モニタ光が大きく減衰してしまう。こ
れに加えて、被エッチング面積比率の低下により光の強
度変化が小さくなってきているので、発光分析法を用い
たドライエッチングの終点検出が殆ど不可能になってし
まう。
室である真空チャンバに設けた透明石英等の窓を経由し
て行われるため、エッチングガスやエッチング生成物に
より窓がエッチングされたりスパッタされたりして窓の
透明度が低下し、モニタ光が大きく減衰してしまう。こ
れに加えて、被エッチング面積比率の低下により光の強
度変化が小さくなってきているので、発光分析法を用い
たドライエッチングの終点検出が殆ど不可能になってし
まう。
【０００７】また、レーザ光を用いて終点検出する場合
には、レーザ光に対する透過率のよい窓を使用しなけれ
ばならず、被エッチング部分をモニタする際の微細化に
伴う光学的限界により、上述した発光分析法と同様にエ
ッチングの終点検出が困難となっている。このように、
上述した発光分析法やレーザ光を用いた終点検出法で
は、益々高集積化し、微細化する今後の半導体装置の製
造には対応でき難くなっている。
には、レーザ光に対する透過率のよい窓を使用しなけれ
ばならず、被エッチング部分をモニタする際の微細化に
伴う光学的限界により、上述した発光分析法と同様にエ
ッチングの終点検出が困難となっている。このように、
上述した発光分析法やレーザ光を用いた終点検出法で
は、益々高集積化し、微細化する今後の半導体装置の製
造には対応でき難くなっている。
【０００８】本発明の目的は、被エッチング面積比率の
小さな被エッチング膜のドライエッチングにおいても、
終点検出が可能なドライエッチング終点検出方法及び装
置を提供することにある。
小さな被エッチング膜のドライエッチングにおいても、
終点検出が可能なドライエッチング終点検出方法及び装
置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的は、プラズマ化
したエッチングガスにより被エッチング膜をエッチング
するドライエッチングの終点を検出するドライエッチン
グの終点検出方法において、エッチングにより生成され
たエッチング生成物及び／又はプラズマ化したエッチン
グガスから放射される所定波長の電波の強度を検出し、
前記所定波長の電波の強度変化に基づいてドライエッチ
ングの終点を決定することを特徴とするドライエッチン
グの終点検出方法によって達成される。
したエッチングガスにより被エッチング膜をエッチング
するドライエッチングの終点を検出するドライエッチン
グの終点検出方法において、エッチングにより生成され
たエッチング生成物及び／又はプラズマ化したエッチン
グガスから放射される所定波長の電波の強度を検出し、
前記所定波長の電波の強度変化に基づいてドライエッチ
ングの終点を決定することを特徴とするドライエッチン
グの終点検出方法によって達成される。
【００１０】上述したドライエッチングの終点検出方法
において、前記所定波長の電波は、前記エッチング生成
物から放射される電波であり、ドライエッチング中はほ
ぼ一定値であった前記所定波長の電波の強度が減少し、
その減少率が最大値を示す時点に基づいてドライエッチ
ングの終点を決定することが望ましい。上述したドライ
エッチングの終点検出方法において、前記所定波長の電
波は、前記プラズマ化したエッチングガスから放射され
る電波であり、ドライエッチング中はほぼ一定値であっ
た前記所定波長の電波の強度が増加し、その増加率が最
大値を示す時点に基づいてドライエッチングの終点を決
定することが望ましい。
において、前記所定波長の電波は、前記エッチング生成
物から放射される電波であり、ドライエッチング中はほ
ぼ一定値であった前記所定波長の電波の強度が減少し、
その減少率が最大値を示す時点に基づいてドライエッチ
ングの終点を決定することが望ましい。上述したドライ
エッチングの終点検出方法において、前記所定波長の電
波は、前記プラズマ化したエッチングガスから放射され
る電波であり、ドライエッチング中はほぼ一定値であっ
た前記所定波長の電波の強度が増加し、その増加率が最
大値を示す時点に基づいてドライエッチングの終点を決
定することが望ましい。
【００１１】上記目的は、プラズマ化したエッチングガ
スにより被エッチング膜をエッチングするドライエッチ
ングの終点を検出するドライエッチングの終点検出装置
において、エッチングにより生成されたエッチング生成
物及び／又はプラズマ化したエッチングガスから放射さ
れる所定波長の電波の強度を検出する検出部と、前記検
出部により検出された前記所定波長の電波の強度の変化
に基づいてドライエッチングの終点を決定する終点決定
部とを有することを特徴とするドライエッチングの終点
検出装置によって達成される。
スにより被エッチング膜をエッチングするドライエッチ
ングの終点を検出するドライエッチングの終点検出装置
において、エッチングにより生成されたエッチング生成
物及び／又はプラズマ化したエッチングガスから放射さ
れる所定波長の電波の強度を検出する検出部と、前記検
出部により検出された前記所定波長の電波の強度の変化
に基づいてドライエッチングの終点を決定する終点決定
部とを有することを特徴とするドライエッチングの終点
検出装置によって達成される。
【００１２】上述したドライエッチングの終点検出装置
において、前記検出部は、前記エッチング生成物から放
射される電波を検出し、前記終点決定部は、ドライエッ
チング中はほぼ一定値であった前記所定波長の電波の強
度が減少し、その減少率が最大値を示す時点に基づいて
ドライエッチングの終点を決定することが望ましい。上
述したドライエッチングの終点検出装置において、前記
検出部は、プラズマ化したエッチングガスから放射され
る電波を検出し、前記終点決定部は、ドライエッチング
中はほぼ一定値であった前記所定波長の電波の強度が増
加し、その増加率が最大値を示す時点に基づいてドライ
エッチングの終点を決定することが望ましい。
において、前記検出部は、前記エッチング生成物から放
射される電波を検出し、前記終点決定部は、ドライエッ
チング中はほぼ一定値であった前記所定波長の電波の強
度が減少し、その減少率が最大値を示す時点に基づいて
ドライエッチングの終点を決定することが望ましい。上
述したドライエッチングの終点検出装置において、前記
検出部は、プラズマ化したエッチングガスから放射され
る電波を検出し、前記終点決定部は、ドライエッチング
中はほぼ一定値であった前記所定波長の電波の強度が増
加し、その増加率が最大値を示す時点に基づいてドライ
エッチングの終点を決定することが望ましい。
【００１３】上述したドライエッチングの終点検出装置
において、前記検出部は、前記所定波長の電波を低周波
信号に変換するヘテロダイン受信部と、前記ヘテロダイ
ン受信部により変換された低周波信号を検波して電圧信
号に変換する検波部とを有することが望ましい。
において、前記検出部は、前記所定波長の電波を低周波
信号に変換するヘテロダイン受信部と、前記ヘテロダイ
ン受信部により変換された低周波信号を検波して電圧信
号に変換する検波部とを有することが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態によるドライ
エッチングの終点検出装置を図１乃至図３を用いて説明
する。図１は、ドライエッチングの終点検出装置１０を
有するドライエッチング装置を示している。このドライ
エッチング装置により、最も一般的なシリコン酸化膜
（ＳｉＯ2）のＲＩＥエッチングを行う場合を例として
説明する。
エッチングの終点検出装置を図１乃至図３を用いて説明
する。図１は、ドライエッチングの終点検出装置１０を
有するドライエッチング装置を示している。このドライ
エッチング装置により、最も一般的なシリコン酸化膜
（ＳｉＯ2）のＲＩＥエッチングを行う場合を例として
説明する。
【００１５】エッチング処理室１１は、一対の電極１２
ａ，１２ｂを有しており、一方の電極１２ａには酸化膜
（ＳｉＯ2）のウエーハ１３が置かれている。エッチン
グ処理室１１には、導入口１１ａと排気口１１ｂが設け
られている。導入口１１ａからは、エッチングガスとし
てのＣＦ4が、エッチング処理室１１に導入され、排出
口１１ｂからは、ドライエッチングによるエッチング生
成物が排出される。
ａ，１２ｂを有しており、一方の電極１２ａには酸化膜
（ＳｉＯ2）のウエーハ１３が置かれている。エッチン
グ処理室１１には、導入口１１ａと排気口１１ｂが設け
られている。導入口１１ａからは、エッチングガスとし
てのＣＦ4が、エッチング処理室１１に導入され、排出
口１１ｂからは、ドライエッチングによるエッチング生
成物が排出される。
【００１６】エッチングガスを導入して、高周波電源１
４により両電極１２ａ，１２ｂ間に高周波電力が加わる
と、エッチングガスがプラズマ化され、ウエーハ１３表
面に形成された酸化膜のエッチングが行われる。この
際、シリコン酸化膜のドライエッチングによるエッチン
グ生成物の一つとしてＣＯ分子が生成される。エッチン
グ処理室１１には、例えば、透明な石英板等により形成
された窓１５が設けられており、窓１５からエッチング
中の様子をモニタすることができる。ドライエッチング
の終点検出装置１０は、エッチング処理室１１の窓から
放射される電波をモニタしてドライエッチングの終点を
検出する。
４により両電極１２ａ，１２ｂ間に高周波電力が加わる
と、エッチングガスがプラズマ化され、ウエーハ１３表
面に形成された酸化膜のエッチングが行われる。この
際、シリコン酸化膜のドライエッチングによるエッチン
グ生成物の一つとしてＣＯ分子が生成される。エッチン
グ処理室１１には、例えば、透明な石英板等により形成
された窓１５が設けられており、窓１５からエッチング
中の様子をモニタすることができる。ドライエッチング
の終点検出装置１０は、エッチング処理室１１の窓から
放射される電波をモニタしてドライエッチングの終点を
検出する。
【００１７】ドライエッチングの終点検出装置１０は、
電磁ホーン１６を有している。電磁ホーン１６は、エッ
チング処理室１１のモニタ用の窓１５を介して、ドライ
エッチング中にＣＯ分子から放射される光より波長の長
い１１５．３ＧＨｚ（波長：２．６ｍｍ）の電波から所
定の周波数の電波を選択的に捕える。電磁ホーン１６に
より捕えられた電波は、ヘテロダイン受信部１７によっ
て低周波信号に変換される。ヘテロダイン受信部１７
は、３段構成のヘテロダイン検波回路を有しており、所
定の周波数の電波を低周波信号に変換する。各ヘテロダ
イン検波回路は、ミキサ１８ａと、局部発振器１８ｂ
と、中間周波増幅器１８ｃを有している。各ヘテロダイ
ン検波回路に入力した所定の周波数の電波は、ミキサ１
８ａにより局部発振器１８ｂの出力とのミキシングさ
れ、その中間周波信号が中間周波増幅器１８ｃにより増
幅される。
電磁ホーン１６を有している。電磁ホーン１６は、エッ
チング処理室１１のモニタ用の窓１５を介して、ドライ
エッチング中にＣＯ分子から放射される光より波長の長
い１１５．３ＧＨｚ（波長：２．６ｍｍ）の電波から所
定の周波数の電波を選択的に捕える。電磁ホーン１６に
より捕えられた電波は、ヘテロダイン受信部１７によっ
て低周波信号に変換される。ヘテロダイン受信部１７
は、３段構成のヘテロダイン検波回路を有しており、所
定の周波数の電波を低周波信号に変換する。各ヘテロダ
イン検波回路は、ミキサ１８ａと、局部発振器１８ｂ
と、中間周波増幅器１８ｃを有している。各ヘテロダイ
ン検波回路に入力した所定の周波数の電波は、ミキサ１
８ａにより局部発振器１８ｂの出力とのミキシングさ
れ、その中間周波信号が中間周波増幅器１８ｃにより増
幅される。
【００１８】電磁ホーン１６により捕らえられたＣＯ分
子からの１１５．３ＧＨｚの電波は、第１段目のヘテロ
ダイン検波回路のミキサ１８ａにより、局部発振器１８
ｂから発振された１１３．８ＧＨｚの信号とミキシング
されて１．５ＧＨｚの中間周波信号が生成され、中間周
波増幅器１８ｃにより増幅される。次に、１．５ＧＨｚ
の中間周波信号は、第２段目のヘテロダイン検波回路の
ミキサ１８ａにより、局部発振器１８ｂから発振された
１ＧＨｚの信号とミキシングされて５００ＭＨｚの中間
周波信号が生成され、中間周波増幅器１８ｃにより増幅
される。
子からの１１５．３ＧＨｚの電波は、第１段目のヘテロ
ダイン検波回路のミキサ１８ａにより、局部発振器１８
ｂから発振された１１３．８ＧＨｚの信号とミキシング
されて１．５ＧＨｚの中間周波信号が生成され、中間周
波増幅器１８ｃにより増幅される。次に、１．５ＧＨｚ
の中間周波信号は、第２段目のヘテロダイン検波回路の
ミキサ１８ａにより、局部発振器１８ｂから発振された
１ＧＨｚの信号とミキシングされて５００ＭＨｚの中間
周波信号が生成され、中間周波増幅器１８ｃにより増幅
される。
【００１９】次に、５００ＭＨｚの中間周波信号は、第
３段目のヘテロダイン検波回路のミキサ１８ａにより、
局部発振器１８ｂから発振された４５０ＭＨｚの信号と
ミキシングされて５０ＭＨｚの中間周波信号が生成さ
れ、中間周波増幅器１８ｃにより増幅される。このよう
に、電磁ホーン１６により捕えられた１１５．３ＧＨｚ
の電波が、ヘテロダイン受信部１７を経ることにより、
信号処理がしやすい５０ＭＨｚの低周波信号に変換さ
れ、ドライエッチングの終点検出のためのモニタ信号と
される。
３段目のヘテロダイン検波回路のミキサ１８ａにより、
局部発振器１８ｂから発振された４５０ＭＨｚの信号と
ミキシングされて５０ＭＨｚの中間周波信号が生成さ
れ、中間周波増幅器１８ｃにより増幅される。このよう
に、電磁ホーン１６により捕えられた１１５．３ＧＨｚ
の電波が、ヘテロダイン受信部１７を経ることにより、
信号処理がしやすい５０ＭＨｚの低周波信号に変換さ
れ、ドライエッチングの終点検出のためのモニタ信号と
される。
【００２０】ヘテロダイン受信部１７で得られた中間周
波信号は、検波部１９に送られて電圧信号に変換され
る。この電圧信号は、検波部１９からＡ−Ｄ変換部２０
に送られ、Ａ−Ｄ変換部２０でアナログ信号からデジタ
ル信号に変換される。Ａ−Ｄ変換部２０で変換されたデ
ジタル信号は、所定の周波数の電波のドライエッチング
中における強度変化を示すデータとなる。
波信号は、検波部１９に送られて電圧信号に変換され
る。この電圧信号は、検波部１９からＡ−Ｄ変換部２０
に送られ、Ａ−Ｄ変換部２０でアナログ信号からデジタ
ル信号に変換される。Ａ−Ｄ変換部２０で変換されたデ
ジタル信号は、所定の周波数の電波のドライエッチング
中における強度変化を示すデータとなる。
【００２１】このように、ヘテロダイン受信部１７、検
波部１９及びＡ−Ｄ変換部２０により、ドライエッチン
グ中に放射される光より波長の長い電波のドライエッチ
ング中における強度変化が検出される。この強度変化を
示すデータは、更にデータ処理部２１に送られる。デー
タ処理部２１は、強度変化を示すデータの蓄積による時
系列データを演算してドライエッチングの終点を決定す
る。ドライエッチングの終点では、被エッチング膜がな
くなってエッチング生成物の量が大きく変化することか
ら、次のようにしてドライエッチングの終点を検出する
ことができる。
波部１９及びＡ−Ｄ変換部２０により、ドライエッチン
グ中に放射される光より波長の長い電波のドライエッチ
ング中における強度変化が検出される。この強度変化を
示すデータは、更にデータ処理部２１に送られる。デー
タ処理部２１は、強度変化を示すデータの蓄積による時
系列データを演算してドライエッチングの終点を決定す
る。ドライエッチングの終点では、被エッチング膜がな
くなってエッチング生成物の量が大きく変化することか
ら、次のようにしてドライエッチングの終点を検出する
ことができる。
【００２２】図２は、エッチング生成物の一つであるＣ
Ｏ分子が放射する電波の強度をエッチングの経過時間に
対応して示したモニタ波形である。この電波は、電磁ホ
ーン１６により捕えられた１１５．３ＧＨｚの電波であ
る。図２に示すように、エッチング開始と同時にエッチ
ング生成物が急激に増加するので、電波強度がエッチン
グ開始と同時に急激に立ち上がる。エッチング開始後、
しばらくすると、エッチング生成物の量がほぼ最大値に
達して安定状態になるので、放射電波もほぼ最大値のま
ま経過する。
Ｏ分子が放射する電波の強度をエッチングの経過時間に
対応して示したモニタ波形である。この電波は、電磁ホ
ーン１６により捕えられた１１５．３ＧＨｚの電波であ
る。図２に示すように、エッチング開始と同時にエッチ
ング生成物が急激に増加するので、電波強度がエッチン
グ開始と同時に急激に立ち上がる。エッチング開始後、
しばらくすると、エッチング生成物の量がほぼ最大値に
達して安定状態になるので、放射電波もほぼ最大値のま
ま経過する。
【００２３】エッチング開始からエッチング生成物の発
生が安定する一定時間が経過した後、データ処理部２１
が時系列データの演算を開始する。エッチング生成物
は、エッチング終了間近になると急激に減少し、エッチ
ング終了時点で減少が止まり以後その状態が持続するの
で、図２に示すように、エッチング生成物から放射され
る電波強度もエッチング生成物の減少に応じて低下す
る。更に、エッチングが進み被エッチング膜が完全に除
去されると、エッチング生成物もなくなり、放射電波の
強度もエッチング開始以前とほぼ同一のレベルとなる。
生が安定する一定時間が経過した後、データ処理部２１
が時系列データの演算を開始する。エッチング生成物
は、エッチング終了間近になると急激に減少し、エッチ
ング終了時点で減少が止まり以後その状態が持続するの
で、図２に示すように、エッチング生成物から放射され
る電波強度もエッチング生成物の減少に応じて低下す
る。更に、エッチングが進み被エッチング膜が完全に除
去されると、エッチング生成物もなくなり、放射電波の
強度もエッチング開始以前とほぼ同一のレベルとなる。
【００２４】従って、データ処理部２１は、時系列デー
タを微分処理し、減少率が最大値を示した時点に基づい
てドライエッチングの終点を決定する。例えば、図２に
示すように、放射電波の強度の減少率が最大値を示した
後に最も変化する時点をドライエッチングの終点として
決定する。データ処理部２１は、ドライエッチングの終
点を決定すると同時に、高周波電源制御部２２にパワー
オフ信号を出力する。
タを微分処理し、減少率が最大値を示した時点に基づい
てドライエッチングの終点を決定する。例えば、図２に
示すように、放射電波の強度の減少率が最大値を示した
後に最も変化する時点をドライエッチングの終点として
決定する。データ処理部２１は、ドライエッチングの終
点を決定すると同時に、高周波電源制御部２２にパワー
オフ信号を出力する。
【００２５】このように、ドライエッチングの終点で
は、被エッチング膜がなくなってエッチング生成物の量
が大きく変化するが、同様に、エッチャントの量も大き
く変化する。したがって、エッチャントの発生量の変化
によってもドライエッチングの終点を検出することがで
きる。図３は、エッチャントであるプラズマ化されたエ
ッチングガス（ＣＦ4ガス）が放射する電波の強度をエ
ッチングの経過時間に対応して示したモニタ波形であ
る。プラズマ化されたＣＦ4ガスは１２４．８ＧＨｚ
（波長：２．４ｍｍ）の電波を放射するので、電磁ホー
ン１６はこの電波を選択的に受信するように調整され
る。
は、被エッチング膜がなくなってエッチング生成物の量
が大きく変化するが、同様に、エッチャントの量も大き
く変化する。したがって、エッチャントの発生量の変化
によってもドライエッチングの終点を検出することがで
きる。図３は、エッチャントであるプラズマ化されたエ
ッチングガス（ＣＦ4ガス）が放射する電波の強度をエ
ッチングの経過時間に対応して示したモニタ波形であ
る。プラズマ化されたＣＦ4ガスは１２４．８ＧＨｚ
（波長：２．４ｍｍ）の電波を放射するので、電磁ホー
ン１６はこの電波を選択的に受信するように調整され
る。
【００２６】電磁ホーン１６は、エッチング処理室１１
のモニタ用の窓１５を介して、ドライエッチング中にエ
ッチャントから放射される所定の周波数の電波を選択的
に捕える。電磁ホーン１６により捕えられた１２４．８
ＧＨｚの電波は、ヘテロダイン受信部１７を経ることに
より、５０ＭＨｚの周波数信号に変換される。ヘテロダ
イン受信部１７で得られた中間周波信号は、検波部１９
及びＡ−Ｄ変換部２０を経て、所定の周波数の電波のド
ライエッチング中における強度変化を示すデータとな
る。
のモニタ用の窓１５を介して、ドライエッチング中にエ
ッチャントから放射される所定の周波数の電波を選択的
に捕える。電磁ホーン１６により捕えられた１２４．８
ＧＨｚの電波は、ヘテロダイン受信部１７を経ることに
より、５０ＭＨｚの周波数信号に変換される。ヘテロダ
イン受信部１７で得られた中間周波信号は、検波部１９
及びＡ−Ｄ変換部２０を経て、所定の周波数の電波のド
ライエッチング中における強度変化を示すデータとな
る。
【００２７】データ処理部２１は、エッチャントから放
射される電波の強度変化を示す時系列データを演算し
て、ドライエッチングの終点を決定する。エッチャント
は、エッチング開始と同時に急激に増加するが、エッチ
ング中はほぼ一定値を取り、その後ほぼ一定値のまま経
過する。したがって、エッチャントから放射される電波
の強度も、図３に示すように、エッチングの増加に応じ
て強くなり、エッチング中は、ほぼ一定した安定状態と
なる。
射される電波の強度変化を示す時系列データを演算し
て、ドライエッチングの終点を決定する。エッチャント
は、エッチング開始と同時に急激に増加するが、エッチ
ング中はほぼ一定値を取り、その後ほぼ一定値のまま経
過する。したがって、エッチャントから放射される電波
の強度も、図３に示すように、エッチングの増加に応じ
て強くなり、エッチング中は、ほぼ一定した安定状態と
なる。
【００２８】エッチング開始からエッチャントの生成が
安定する一定時間が経過した後、データ処理部２１によ
る時系列データの演算を開始する。エッチャントは、エ
ッチング終了間近になると急激に増加し、エッチング終
了時点で増加が止まり以後その状態が持続するので、図
３に示すように、エッチャントから放射される電波強度
もエッチャントの増加に応じて大きくなる。更に、エッ
チングが進み被エッチング膜がなくなると、エッチャン
トの生成量と排気口１１ｂからの排気量がバランスして
エッチャントは増加せず、放射電波の強度もほぼ最大値
のままとなる。
安定する一定時間が経過した後、データ処理部２１によ
る時系列データの演算を開始する。エッチャントは、エ
ッチング終了間近になると急激に増加し、エッチング終
了時点で増加が止まり以後その状態が持続するので、図
３に示すように、エッチャントから放射される電波強度
もエッチャントの増加に応じて大きくなる。更に、エッ
チングが進み被エッチング膜がなくなると、エッチャン
トの生成量と排気口１１ｂからの排気量がバランスして
エッチャントは増加せず、放射電波の強度もほぼ最大値
のままとなる。
【００２９】従って、データ処理部２１は、時系列デー
タを微分処理し、増加率が最大値を示した時点に基づい
てドライエッチングの終点を決定する。例えば、図３に
示すように、放射電波の強度の増加率が最大値を示した
後に最も変化する時点をドライエッチングの終点として
決定する。データ処理部２１は、ドライエッチングの終
点を決定すると同時に、高周波電源制御部２２にパワー
オフ信号を出力する。
タを微分処理し、増加率が最大値を示した時点に基づい
てドライエッチングの終点を決定する。例えば、図３に
示すように、放射電波の強度の増加率が最大値を示した
後に最も変化する時点をドライエッチングの終点として
決定する。データ処理部２１は、ドライエッチングの終
点を決定すると同時に、高周波電源制御部２２にパワー
オフ信号を出力する。
【００３０】次に、ドライエッチングの終点検出装置１
０を有するドライエッチング装置の作用を説明する。ま
ず、導入口１１ａからエッチング処理室１１に、エッチ
ングガスとしてのＣＦ4ガスを導入し、高周波電源１４
により両電極１２ａ，１２ｂ間に高周波電力を加える。
高周波電力が加わり、エッチングガスがプラズマ化さ
れ、ウエーハ１３表面に形成されたシリコン酸化膜のエ
ッチングが開始される。エッチングが開始されると、シ
リコン酸化膜のエッチング生成物の一つとしてＣＯ分子
が生成される。
０を有するドライエッチング装置の作用を説明する。ま
ず、導入口１１ａからエッチング処理室１１に、エッチ
ングガスとしてのＣＦ4ガスを導入し、高周波電源１４
により両電極１２ａ，１２ｂ間に高周波電力を加える。
高周波電力が加わり、エッチングガスがプラズマ化さ
れ、ウエーハ１３表面に形成されたシリコン酸化膜のエ
ッチングが開始される。エッチングが開始されると、シ
リコン酸化膜のエッチング生成物の一つとしてＣＯ分子
が生成される。
【００３１】続いて、電磁ホーン１６により、エッチャ
ント或はエッチング生成物からの放射電波を捕え、デー
タ処理部２１に放射電波の強度変化を示すデータを蓄積
する。データ処理部２１は、強度変化を示すデータの蓄
積による時系列データを演算し、ドライエッチングの終
点を決定する。次に、ドライエッチングの終点検出と同
時に、データ処理部２１から高周波電源制御部２２にパ
ワーオフ信号が出力される。パワーオフ信号が入力する
と、高周波電源制御部２２は高周波電源１４の作動を停
止し、ドライエッチングが終了する。
ント或はエッチング生成物からの放射電波を捕え、デー
タ処理部２１に放射電波の強度変化を示すデータを蓄積
する。データ処理部２１は、強度変化を示すデータの蓄
積による時系列データを演算し、ドライエッチングの終
点を決定する。次に、ドライエッチングの終点検出と同
時に、データ処理部２１から高周波電源制御部２２にパ
ワーオフ信号が出力される。パワーオフ信号が入力する
と、高周波電源制御部２２は高周波電源１４の作動を停
止し、ドライエッチングが終了する。
【００３２】このように、本発明の一実施形態によれ
ば、ドライエッチング中に放射される電波をモニタして
電波強度を検出することにより、半導体装置の微細化に
よる被エッチング面積比率の小さな被エッチング膜のド
ライエッチングにおいても、確実に終点を検出すること
ができるため、ドライエッチング工程の安定性、信頼性
の向上に寄与することができる。
ば、ドライエッチング中に放射される電波をモニタして
電波強度を検出することにより、半導体装置の微細化に
よる被エッチング面積比率の小さな被エッチング膜のド
ライエッチングにおいても、確実に終点を検出すること
ができるため、ドライエッチング工程の安定性、信頼性
の向上に寄与することができる。
【００３３】この際、モニタするのはドライエッチング
中に放射される電波であるため、エッチングガスやエッ
チング生成物によるエッチング及びスパッタ現象でモニ
タ用の窓１５に光学的なくもりが生じても、終点検出の
ためのモニタ信号はくもりの影響を受けずに透過する。
また、モニタする電波は、光に比べて波長が長く、エッ
チング処理室１１を構成する金属材料等で十分反射、屈
折するため、プラズマやエッチング中のウエーハ１３が
窓１５から直接見える位置に電磁ホーン１６を置く必要
がない。従って、エッチング処理室１１に対するドライ
エッチングの終点検出装置１０の設置の自由度が増す。
よって、モニタ信号を得るための窓１５の位置をドライ
エッチングの終点検出装置１０に合わせるために、エッ
チングチャンバの構造を見直す必要もなくなる。
中に放射される電波であるため、エッチングガスやエッ
チング生成物によるエッチング及びスパッタ現象でモニ
タ用の窓１５に光学的なくもりが生じても、終点検出の
ためのモニタ信号はくもりの影響を受けずに透過する。
また、モニタする電波は、光に比べて波長が長く、エッ
チング処理室１１を構成する金属材料等で十分反射、屈
折するため、プラズマやエッチング中のウエーハ１３が
窓１５から直接見える位置に電磁ホーン１６を置く必要
がない。従って、エッチング処理室１１に対するドライ
エッチングの終点検出装置１０の設置の自由度が増す。
よって、モニタ信号を得るための窓１５の位置をドライ
エッチングの終点検出装置１０に合わせるために、エッ
チングチャンバの構造を見直す必要もなくなる。
【００３４】本発明は上記実施形態に限らず種々の変形
が可能である。例えば、モニタする放射電波がＣＯ分子
からのものである場合、周波数１１５．３ＧＨｚ以外の
周波数の電波、例えば、１１０．２ＧＨｚや１０９．７
ＧＨｚの電波でもよい。なお、数十ＭＨｚ程度の低い周
波数の放射電波であれば、ヘテロダイン受信部を経るこ
となくデータ処理部に取り込むことも可能となる。
が可能である。例えば、モニタする放射電波がＣＯ分子
からのものである場合、周波数１１５．３ＧＨｚ以外の
周波数の電波、例えば、１１０．２ＧＨｚや１０９．７
ＧＨｚの電波でもよい。なお、数十ＭＨｚ程度の低い周
波数の放射電波であれば、ヘテロダイン受信部を経るこ
となくデータ処理部に取り込むことも可能となる。
【００３５】また、シリコン酸化膜をエッチングする場
合、ＣＯ分子以外のエッチング生成物、例えば、Ｏ2分
子や、ＳｉＦ4分子から放射される電波によりエッチン
グの終了を検出するようにしてもよい。更に、上記実施
形態ではシリコン酸化膜のエッチングを具体例として説
明したが、他の被エッチング膜をエッチングする場合に
も本発明を適用することができる。例えば、Ｓｉ膜をＣ
Ｆ4によりエッチングする場合、エッチング生成物であ
るＳｉＦ4分子や、ＳｉＣ分子、エッチャントであるＦ
や、ＣＦ3から放射される電波によりエッチングの終了
を検出するようにしてもよい。また、Ａｌ膜をＣＣｌ4
によりエッチングする場合、エッチング生成物であるＡ
ｌＣｌ3分子や、Ｃ分子、エッチャントであるＣｌや、
ＣＣｌから放射される電波によりエッチングの終了を検
出するようにしてもよい。
合、ＣＯ分子以外のエッチング生成物、例えば、Ｏ2分
子や、ＳｉＦ4分子から放射される電波によりエッチン
グの終了を検出するようにしてもよい。更に、上記実施
形態ではシリコン酸化膜のエッチングを具体例として説
明したが、他の被エッチング膜をエッチングする場合に
も本発明を適用することができる。例えば、Ｓｉ膜をＣ
Ｆ4によりエッチングする場合、エッチング生成物であ
るＳｉＦ4分子や、ＳｉＣ分子、エッチャントであるＦ
や、ＣＦ3から放射される電波によりエッチングの終了
を検出するようにしてもよい。また、Ａｌ膜をＣＣｌ4
によりエッチングする場合、エッチング生成物であるＡ
ｌＣｌ3分子や、Ｃ分子、エッチャントであるＣｌや、
ＣＣｌから放射される電波によりエッチングの終了を検
出するようにしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、ドライエ
ッチング中に放射される光より波長の長い電波のドライ
エッチング中における強度変化を検出し、検出した強度
変化に基づきドライエッチングの終点を検出するように
しているので、半導体装置の微細化による被エッチング
面積比率の小さな被エッチング膜のドライエッチングに
おいても、確実に終点を検出することができ、ドライエ
ッチング工程の安定性、信頼性の向上に寄与することが
できる。また、エッチング及びスパッタ現象で窓に光学
的なくもりが生じても、影響を受けずに終点検出のため
のモニタ信号の検出ができる。また、エッチング処理室
に対するドライエッチングの終点検出装置の設置の自由
度が増す。
ッチング中に放射される光より波長の長い電波のドライ
エッチング中における強度変化を検出し、検出した強度
変化に基づきドライエッチングの終点を検出するように
しているので、半導体装置の微細化による被エッチング
面積比率の小さな被エッチング膜のドライエッチングに
おいても、確実に終点を検出することができ、ドライエ
ッチング工程の安定性、信頼性の向上に寄与することが
できる。また、エッチング及びスパッタ現象で窓に光学
的なくもりが生じても、影響を受けずに終点検出のため
のモニタ信号の検出ができる。また、エッチング処理室
に対するドライエッチングの終点検出装置の設置の自由
度が増す。
【００３７】また、ドライエッチング中はほぼ一定値で
あった所定波長の電波の強度が減少し、その減少率が最
大値を示す時点に基づいてドライエッチングの終点を決
定するようにすれば、エッチング生成物から放射される
電波を利用してドライエッチングの終点を検出すること
ができる。また、ドライエッチング中はほぼ一定値であ
った所定波長の電波の強度が増加し、その増加率が最大
値を示す時点に基づいてドライエッチングの終点を決定
するようにすれば、プラズマ化したエッチングガスから
放射される電波を利用してドライエッチングの終点を検
出することができる。
あった所定波長の電波の強度が減少し、その減少率が最
大値を示す時点に基づいてドライエッチングの終点を決
定するようにすれば、エッチング生成物から放射される
電波を利用してドライエッチングの終点を検出すること
ができる。また、ドライエッチング中はほぼ一定値であ
った所定波長の電波の強度が増加し、その増加率が最大
値を示す時点に基づいてドライエッチングの終点を決定
するようにすれば、プラズマ化したエッチングガスから
放射される電波を利用してドライエッチングの終点を検
出することができる。
【図１】本発明の一実施形態によるドライエッチングの
終点検出装置を用いたドライエッチング装置を示す図で
ある。
終点検出装置を用いたドライエッチング装置を示す図で
ある。
【図２】エッチング生成物の一つであるＣＯ分子が放射
する電波の強度をエッチングの経過時間に対応して示し
たモニタ波形である。
する電波の強度をエッチングの経過時間に対応して示し
たモニタ波形である。
【図３】エッチャントが放射する電波の強度をエッチン
グの経過時間に対応して示したモニタ波形である。
グの経過時間に対応して示したモニタ波形である。
１０…ドライエッチングの終点検出装置 １１…エッチング処理室 １１ａ…導入口 １１ｂ…排気口 １２ａ…電極 １２ｂ…電極 １３…ウエーハ １４…高周波電源 １５…窓 １６…電磁ホーン １７…ヘテロダイン受信部 １８ａ…ミキサ １８ｂ…局部発振器 １８ｃ…中間周波増幅器 １９…検波部 ２０…Ａ−Ｄ変換部 ２１…データ処理部 ２２…高周波電源制御部
Claims (7)
- 【請求項１】 プラズマ化したエッチングガスにより被
エッチング膜をエッチングするドライエッチングの終点
を検出するドライエッチングの終点検出方法において、 エッチングにより生成されたエッチング生成物及び／又
はプラズマ化したエッチングガスから放射される所定波
長の電波の強度を検出し、 前記所定波長の電波の強度変化に基づいてドライエッチ
ングの終点を決定することを特徴とするドライエッチン
グの終点検出方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のドライエッチングの終点
検出方法において、 前記所定波長の電波は、前記エッチング生成物から放射
される電波であり、 ドライエッチング中はほぼ一定値であった前記所定波長
の電波の強度が減少し、その減少率が最大値を示す時点
に基づいてドライエッチングの終点を決定することを特
徴とするドライエッチングの終点検出方法。 - 【請求項３】 請求項１記載のドライエッチングの終点
検出方法において、 前記所定波長の電波は、前記プラズマ化したエッチング
ガスから放射される電波であり、 ドライエッチング中はほぼ一定値であった前記所定波長
の電波の強度が増加し、その増加率が最大値を示す時点
に基づいてドライエッチングの終点を決定することを特
徴とするドライエッチングの終点検出方法。 - 【請求項４】 プラズマ化したエッチングガスにより被
エッチング膜をエッチングするドライエッチングの終点
を検出するドライエッチングの終点検出装置において、 エッチングにより生成されたエッチング生成物及び／又
はプラズマ化したエッチングガスから放射される所定波
長の電波の強度を検出する検出部と、 前記検出部により検出された前記所定波長の電波の強度
の変化に基づいてドライエッチングの終点を決定する終
点決定部とを有することを特徴とするドライエッチング
の終点検出装置。 - 【請求項５】 請求項４記載のドライエッチングの終点
検出装置において、 前記検出部は、前記エッチング生成物から放射される電
波を検出し、 前記終点決定部は、ドライエッチング中はほぼ一定値で
あった前記所定波長の電波の強度が減少し、その減少率
が最大値を示す時点に基づいてドライエッチングの終点
を決定することを特徴とするドライエッチングの終点検
出方法。 - 【請求項６】 請求項４記載のドライエッチングの終点
検出装置において、 前記検出部は、プラズマ化したエッチングガスから放射
される電波を検出し、 前記終点決定部は、ドライエッチング中はほぼ一定値で
あった前記所定波長の電波の強度が増加し、その増加率
が最大値を示す時点に基づいてドライエッチングの終点
を決定することを特徴とするドライエッチングの終点検
出方法。 - 【請求項７】 請求項４乃至６のいずれか１項に記載の
ドライエッチングの終点検出装置において、 前記検出部は、 前記所定波長の電波を低周波信号に変換するヘテロダイ
ン受信部と、 前記ヘテロダイン受信部により変換された低周波信号を
検波して電圧信号に変換する検波部とを有することを特
徴とするドライエッチングの終点検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29415495A JPH09139377A (ja) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | ドライエッチングの終点検出方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29415495A JPH09139377A (ja) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | ドライエッチングの終点検出方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09139377A true JPH09139377A (ja) | 1997-05-27 |
Family
ID=17804017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29415495A Pending JPH09139377A (ja) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | ドライエッチングの終点検出方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09139377A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003179030A (ja) * | 2001-12-10 | 2003-06-27 | Tokyo Electron Ltd | 高周波電源及びその制御方法 |
| WO2003055286A1 (fr) * | 2001-12-10 | 2003-07-03 | Tokyo Electron Limited | Source de puissance haute frequence et son procede de commande, et processeur a plasma |
| JP2003318115A (ja) * | 2002-04-24 | 2003-11-07 | Japan Science & Technology Corp | 窓型プローブ、プラズマ監視装置、及び、プラズマ処理装置 |
| JP2005233965A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Axcelis Technologies Inc | 電磁気回路を用いるプラズマ内で固体物質を検出するための方法及びシステム |
| JP2010123269A (ja) * | 2008-11-17 | 2010-06-03 | Shinmaywa Industries Ltd | プラズマ状態変化検出装置およびこれを備えるプラズマ処理装置 |
-
1995
- 1995-11-13 JP JP29415495A patent/JPH09139377A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003179030A (ja) * | 2001-12-10 | 2003-06-27 | Tokyo Electron Ltd | 高周波電源及びその制御方法 |
| WO2003055286A1 (fr) * | 2001-12-10 | 2003-07-03 | Tokyo Electron Limited | Source de puissance haute frequence et son procede de commande, et processeur a plasma |
| CN1305353C (zh) * | 2001-12-10 | 2007-03-14 | 东京毅力科创株式会社 | 高频电源及其控制方法、和等离子体处理装置 |
| US8286581B2 (en) | 2001-12-10 | 2012-10-16 | Tokyo Electron Limited | High frequency power source and its control method, and plasma processing apparatus |
| JP2003318115A (ja) * | 2002-04-24 | 2003-11-07 | Japan Science & Technology Corp | 窓型プローブ、プラズマ監視装置、及び、プラズマ処理装置 |
| JP2005233965A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Axcelis Technologies Inc | 電磁気回路を用いるプラズマ内で固体物質を検出するための方法及びシステム |
| JP2010123269A (ja) * | 2008-11-17 | 2010-06-03 | Shinmaywa Industries Ltd | プラズマ状態変化検出装置およびこれを備えるプラズマ処理装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030527 |