JPH0922900A

JPH0922900A - プラズマ処理方法

Info

Publication number: JPH0922900A
Application number: JP5284596A
Authority: JP
Inventors: Tetsujiro Kotani; 哲二郎小谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-03-11
Filing date: 1996-03-11
Publication date: 1997-01-21
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: JP2790111B2

Abstract

(57)【要約】【構成】エッチング等のプラズマ処理時に発生する光の
発光強度のサンプリングタイムを短縮する一方で、検出
した発光強度を数回前のサンプリング時の発光強度と比
較して（Ｂ）、その強度変化を求めその変化分を比較し
て終点を検出する（Ｃ）。【効果】発光強度の変化が緩やかな場合にもノイズの影
響をなくして真の終点に極めて近い終点検出を行なうこ
とができ、これによりエッチング等の処理を正確に行な
うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特にドライエッチング
等において終点の検出を必要とするプラズマ処理方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程の一つであるエッチング
技術は、例えばウェーハ上に形成した酸化膜やポリシリ
コン膜を選択的に除去する場合に利用され、近年ではプ
ラズマを利用したドライエッチング法が使用されてい
る。ところで、この種のエッチングでは、エッチングが
不足或いは過度であると所要のパターニングが行なわれ
なくなる。このため、従来では光検出法が利用され、エ
ッチング時に生じるプラズマの発光強度の変化を検出す
ることによりエッチングの終点の判定を行ない、これに
より好適なエッチングを可能にする方法がとられている
（電子材料別冊超ＬＳＩ製造・試験装置ガイドブック19
82年版工業調査会を参照）。

【０００３】例えば、図１（Ａ）、（Ｂ）は考えられる
終点検出方法を示す図であり、エッチング装置内におけ
るプラズマの発光強度は同図（Ａ）のように示される。
そこで、この発光強度を検出した上で適宜な時間間隔の
サンプリングタイムにて発光強度を取り込み、その直前
のサンプリングした強度とを比較してその都度の強度変
化を同図Ｂのように求める。そして、この強度変化が２
回続けて低下した状態（同図（Ｂ）の時点ｔ₀）を確認
した時点で終点の判定を行なう。

【０００４】なお、特開昭５６−１１４３２９号には、
連続する２点以上のサンプル値の差が予め定めた一定値
以内に達した時点で反応終了時点とすることが記載され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１
（Ａ）（Ｂ）に示した方法ではサンプリングタイムｔ_a
を小さくすると、発光強度信号に含まれる高周波のノイ
ズによってサンプリングした強度信号の強度変化が不安
定なものになり、好適な終点検出ができないという問題
がある。特に発光強度の変化が緩やかな場合には著し
い。このため、同図（Ａ）、（Ｂ）のようにサンプリン
グタイムｔ_aを比較的大きくとることにより強度変化に
対するノイズの影響の低減を図っているが、この方法で
は強度変化が２回続けて低下した時点、つまり終点検出
時と真の終点との間の誤差が大きくなり、過剰エッチン
グ状態を生ずる等、正確な終点検出を行なうことができ
ないという問題がある。

【０００６】また、特開昭５６−１１４３２９号記載の
終点検出法では、終点は予め定めた一定値以内という条
件に左右される。また、被エッチング材料やガスの流量
等によっても上記一定値は異なり、エッチングの環境ご
とに最適な一定値を導きだすのは困難である。

【０００７】本発明の目的はエッチング等の反応終点の
検出を正確に行なうことができ、これにより例えば過剰
エッチングを防止したエッチングの終点検出が可能なプ
ラズマ処理方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、上述のよう
な一定値を定めることなく、発光強度のサンプリングタ
イムを短縮する一方で検出した発光強度を数回前のサン
プリング時の発光強度と比較してその強度変化を求め、
その変化分同士を比較して終点を求めることにより達成
される。

【０００９】

【作用】上述のような一定値を定めることなく、検出し
た発光強度を複数回前のサンプリング時の発光強度と比
較することにより、発光強度の変化が緩やかな場合にも
ノイズの影響をなくして真の終点に極めて近い終点検出
を行なうことができ、これによりエッチング等の処理を
正確に行なうことが可能となる。

【００１０】

【実施例】図２は本発明の終点検出方法を行うプラズマ
を利用したドライエッチング装置である。図において、
１はドライエッチング装置本体であり、内部を気密に保
ったチャンバ２内には上、下に夫々電極３，４を対向配
置し、両電極３，４間に高周波電力源５を接続して高周
波電力を印加し得るようにしている。また、前記チャン
バ２にはガス供給口６と排気口７を設け、チャンバ２内
を負在状態の所要ガス雰囲気に設定している。そして、
この状態で下電極４上に被エッチング材であるウェーハ
８を載置して両電極３，４間に高周波電力を印加すれ
ば、両電極３，４間にプラズマが発生し、このプラズマ
によりウェーハ８表面のエッチングが進行される。この
とき、エッチングの進行に伴なってチャンバ２内におけ
る発光状態が変化されるのは言うまでもない。

【００１１】終点検出装置は、前記チャンバ２内の発光
強度を検出する手段としてのホトセル９をチャンバ２に
取着している。このホトセル９には検出回路１０を接続
すると共に所要の時間間隔で信号を発するタイマ１１を
接続しており、タイマ１１で設定された時間間隔、すな
わちサンプリングタイム間隔で順次検出信号を次段へ送
出する。本例では、このサンプリングタイムｔ_bは０.５
〜１秒程度とし、図１に示した終点検出方法の場合の６
秒に比較して極めて短いものにしている。

【００１２】前記検出回路１０には、例えばシフトレジ
スタ等を利用した記憶回路１２を接続し、検出回路１０
から送出されてくる発光強度信号を順序的に記憶する。
更に、この記憶回路１２には比較回路１３を接続し、前
記記憶回路１２に入力された最新の信号と、これよりも
複数回前に入力されて記憶されている信号とを比較して
その変化分（一次微分）とを算出する。この場合、比較
対象となる前の信号は、変化分の比較を安定に行なうの
に好ましいサンプリングタイム（図１に示す終点検出の
場合では６秒程度）を、前記サンプリングタイム（０.
５〜１秒）で除した値（６〜１２）の数だけ前の回の信
号となるように設定する。そして、前記比較回路１３に
は判定回路１４を接続し、比較回路１３で求められた発
光強度の強度変化分に基づいて終点の判定を行なう。例
えば、強度変化分が最大になった後２回続けて低下した
時点を終点とするように設定する。なお、この判定回路
１４は前記高周波電力源５の制御回路１５に信号を送出
して高周波電力の発信を停止することができる。

【００１３】次に以上の構成の終点浮検出装置の作用と
共に本発明の終点検出方法を説明する。

【００１４】チャンバ２内で行なわれるドライエッチン
グに伴なって生じる発光はホトセル９にて受光され、そ
の発光強度は図３（Ａ）のような電気信号として検出回
路１０にて検出される。この場合、一般にはエッチング
の進行に伴なって発光強度は漸増され、また信号中には
高周波のノイズが含まれている。検出回路１０にて検出
された発光強度信号は、タイマ１１の作用によって０.
５〜１秒の短かいサンプリングタイム間隔で取り込ま
れ、同図（Ｂ）のようなデジタル的な信号として検出さ
れる。そしてこの信号は記憶回路１２内に順序的に記憶
される。

【００１５】すると、比較回路１３では、記憶回路１２
内に信号が入力される毎に、その信号、つまり最新の信
号を前述のように設定された複数回前の記憶信号と比較
し、その変化分（一次微分）を算出する。この比較を信
号の入力の度、つまりタイマ１１のサンプリングタイム
間隔で行なうことにより、同図（Ｃ）のような発光強度
変化特性が得られる。この場合、検出された発光強度に
ノイズの影響が生じていても、複数回離れた検出信号間
での比較であることから、変化分として求めた値はノイ
ズの影響を解消することができる。そして、この変化分
の値を判定回路１４において順序的に比較することによ
り、新たな変化分の値が前回よりも大きくなった後に２
回続けて低下された時点ｔ₀′を検出し、これらを直ち
に終点として判定する。この終点判定が出れば、図外の
ディスプレイにエッチングの終了を表示し、更に本例の
ように制御回路１５を作動して高周波電力源５からの電
極３、４への電力供給を停止し、エッチングを自動停止
することもできる。

【００１６】したがって、この終点検出方法によれば、
発光強度信号を短かいサンプリングタイム間隔で検出し
ているのでノイズの影響を受けることになるが、この発
光強度信号を比較して求める強度変化分は複数回前の検
出強度との比較であることから、ノイズの影響を解消す
ることができ、安定した変化分信号を得ることができ
る。これにより、変化分に基づく終点検出を安定に行な
うことができると共に、この変化分信号は短かいサンプ
リングタイム間隔の発光強度の検出毎に取り出して比較
を行なっているので、検出される終点は真の終点に対し
て短かいサンプリングタイムの２倍以下の時間の誤差に
抑えることができ、図１で示した終点検出方法に比較し
て誤差を低減して終点検出の正確度を向上することがで
きる。これにより、本例の場合には好適なエッチングを
可能とし、パターン形成等の高精度化を達成できる。

【００１７】以上本発明者によってなされた発明を実施
例にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえ
ば、サンプリングタイムや比較する複数回前の対象信号
は発光強度の特性や要求される終点検出の正確度に応じ
て適宜変更することができる。

【００１８】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である半導体
装置の製造用のドライエッチングに適用した場合につい
て説明したが、それに限定されるものではなく、薄膜形
成技術やその他の技術における処理の終点検出に適用す
ることもできる。

【００１９】

【発明の効果】短かいサンプリングタイム間隔で発光強
度信号を検出する一方、この検出信号を複数回前の信号
と比較して変化分を求め、この変化分に基づいて終点の
検出を行なっているので、発光強度信号がノイズの影響
を受けても変化分はこれを解消することができ、これに
より安定した終点検出を行なうことができる。

【００２０】また、サンプリングタイムが短かいので、
検出した終点と真の終点との誤差を小さくでき、終点の
検出を正確に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）、（Ｂ）は考えられる終点検出方法を説
明するための特性図。

【図２】本発明の一実施例装置の構成図。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明方法を説明するための
特性図。

【符号の説明】

１…ドライエッチング装置本体、２…チャンバ、３，４
…電極、５…高周波電力源、８…ウェーハ、９…ホトセ
ル、１０…検出回路、１１…タイマ、１２…記憶回路、
１３…比較回路、１４…判定回路、１５…制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマ処理時に発生する光の発光強度を
所定の時間間隔毎に順次サンプリングして検出すると共
に、検出したときの発光強度をその検出の複数回前にサ
ンプリング検出したときの発光強度と比較して変化分を
求め、前記変化分同士を比較して終点を検出することを
特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】前記変化分が、少なくとも２回にわたり低
下傾向を示す時点を持って終点とすることを特徴とする
請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】前記所定の時間間隔は０．５から１秒であ
ることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理方
法。