JPH09283497A - Method for detecting termination of dry etching - Google Patents
Method for detecting termination of dry etchingInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、ドライエッチン
グにおける終点検出方法に関し、特に反応性イオンエッ
チングを用いたエッチング終点の検出方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting an end point in dry etching, and more particularly to a method for detecting an etching end point using reactive ion etching.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体製造プロセスにおいて、化学的エ
ッチングとイオン衝撃によるスパッタエッチング効果と
を共存させた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）による
ドライエッチングが広く用いられている。2. Description of the Related Art In semiconductor manufacturing processes, dry etching by reactive ion etching (RIE) in which chemical etching and sputter etching effect by ion bombardment coexist is widely used.
【０００３】このようなドライエッチングにおいては、
エッチングを正確に行うためにエッチングの終点を正確
に検出する必要がある。In such dry etching,
In order to carry out etching accurately, it is necessary to detect the end point of etching accurately.
【０００４】エッチングの終点を検出する方法として
は、例えば、特開昭６２−１７６１３１号公報に開示さ
れているように、プラズマ発光のスペクトル分光分析法
（以下、発光法という。）を用いた方法が知られてい
る。As a method for detecting the end point of etching, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-176131, a method using a plasma emission spectral analysis method (hereinafter referred to as an emission method) is used. It has been known.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の発光法を用いた終点検出方法では、エッチング
に関与する種の濃度が大きくても発光しなければ、エッ
チングの変化量をとらえられず終点を検出することはで
きない。励起状態にある種は、輻射遷移あるいは、無輻
射遷移により基底状態に失活するが、一般に励起種の輻
射遷移確率は小さく、発光する場合はまれである。実際
のエッチングではプラズマ中で複数のガス種を解離させ
発光種が多数含まれる為、エッチングに関与する発光ピ
ークがエッチングに関与しない発光種ピークと重なり、
検出感度が低下する場合がある。また、発光法では、基
底状態における種の検出は不可能である。従って、発光
法による終点検出には、かなりの制約が含まれ汎用性に
乏しいという問題がある。However, in the above-mentioned conventional end point detection method using the light emission method, the amount of change in etching cannot be detected unless the light emission occurs even if the concentration of the species involved in the etching is large. Can not be detected. The species in the excited state is deactivated to the ground state by the radiative transition or the non-radiative transition, but the radiative transition probability of the excited species is generally small, and rarely emits light. In actual etching, since multiple gas species are dissociated in plasma and a large number of luminescent species are included, the luminescence peaks involved in etching overlap with the luminescence species peaks not involved in etching,
The detection sensitivity may decrease. In addition, the luminescence method cannot detect species in the ground state. Therefore, the detection of the end point by the light emission method has a problem that it is not versatile because it includes considerable restrictions.
【０００６】また、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７６（１
０），１５ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １９９４の５９６７頁
ないし５９７４頁には、酸化膜ドライエッチングに関与
するＣＦ2 の吸収を用いて、プラズマ中のＣＦ2 濃度を
求め、エッチングパラメータと特性の関係を調べたこと
が報告されているが、この文献にはエッチングの終点検
出については、報告されていない。[0006] Also, J.I. Appl. Phys. 76 (1
0), 15 November 1994, pages 5967 to 5974, the CF 2 concentration in plasma was obtained by using the absorption of CF 2 involved in oxide film dry etching, and the relationship between etching parameters and characteristics was investigated. Although it has been reported, this document does not report the detection of the etching end point.
【０００７】この発明は、上述した従来の問題点に鑑み
なされたものにして、励起状態、基底状態に関わらず、
エッチングの終点検出ができる終点検出方法を提供する
ことを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the related art, and regardless of the excited state or the ground state,
An object of the present invention is to provide an end point detection method capable of detecting an etching end point.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明のドライエッチ
ングの終点検出方法は、チャンバー内に導入されたモニ
ター光の所定の波長の光を光検出手段で検出し、その光
の吸光度によりドライエッチングの終点を検出すること
を特徴とする。The method for detecting the end point of dry etching according to the present invention detects the light having a predetermined wavelength of the monitor light introduced into the chamber by the light detecting means, and detects the dry etching by the absorbance of the light. It is characterized by detecting the end point.
【０００９】上記モニター光として、パルス光源により
パルス発振された光を用いるとよい。Light pulsated by a pulse light source may be used as the monitor light.
【００１０】また、上記光検出手段は、シャッター機構
を備えてるとよい。The light detecting means may be provided with a shutter mechanism.
【００１１】さらに、上記パルス光源として、連続光を
用いるとよい。Further, continuous light may be used as the pulse light source.
【００１２】上記したように、この発明は、物質の光吸
収法を利用しているため、励起状態、基底状態に関わら
ず、物質が存在すれば必ず物質固有のエネルギー準位に
見合った波長の光を吸収することができるので、発光法
に比べエッチング種の検出感度が良好である。As described above, since the present invention utilizes the light absorption method for a substance, regardless of the excited state or the ground state, if the substance exists, the wavelength of the wavelength corresponding to the energy level peculiar to the substance is inevitable. Since it can absorb light, it has better detection sensitivity for etching species than the light emission method.
【００１３】また、発光法では検出できなかった基底状
態のエッチング種の挙動が検出できる。さらに、モニタ
ー光源にパルス光を用い、光受光部にゲート機構を付加
することにより、任意の時間分解における検出が行え、
且つＳ／Ｎ比が大きくできるので、高い検出感度を得る
ことができる。Further, the behavior of the etching species in the ground state, which cannot be detected by the light emission method, can be detected. Furthermore, by using pulsed light as the monitor light source and adding a gate mechanism to the light receiving part, detection with arbitrary time resolution can be performed,
Moreover, since the S / N ratio can be increased, high detection sensitivity can be obtained.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
き図面を参照して説明する。この実施の形態は、ＣＨＦ
3 ／ＣＦ4 ／Ａｒガスをエッチングガスとして用いた平
行平板型のＲＩＥエッチング装置により、酸化膜ドライ
エッチングする場合において、終点検出を行うものであ
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, CHF
The end point is detected when the oxide film is dry-etched by a parallel plate type RIE etching apparatus using 3 / CF 4 / Ar gas as an etching gas.
【００１５】図１は、この発明が適用される平行平板型
のＲＩＥエッチング装置の全体構成を示す模式図、図２
はエッチングチャンバー部分を示す上面図である。FIG. 1 is a schematic view showing the entire structure of a parallel plate type RIE etching apparatus to which the present invention is applied, and FIG.
FIG. 4 is a top view showing an etching chamber portion.
【００１６】図１及び図２に示すように、エッチングチ
ャンバー１内にウェハ５が配置される。このエッチング
チャンバー１に、エッチングガスとして、ＣＨＦ3 ／Ｃ
Ｆ4／Ａｒガスを導入し、図示しない高周波電源によ
り、プラズマを励起し、ウェハ５の酸化膜をエッチング
する。高周波電源は制御装置９により制御される。As shown in FIGS. 1 and 2, a wafer 5 is placed in the etching chamber 1. CHF 3 / C is used as an etching gas in the etching chamber 1.
F 4 / Ar gas is introduced, plasma is excited by a high-frequency power source (not shown), and the oxide film on the wafer 5 is etched. The high frequency power supply is controlled by the controller 9.
【００１７】上記エッチングチャンバー１には、石英よ
りなるモニター光入光窓３及びモニター光出口窓４が設
けられている。モニター光入口窓３は、光源側光ファイ
バー１０でモニター光源６と接続されいる。モニター光
源６は、例えば、キセノンランプで構成され、制御装置
９によりパルス発振（半値幅〜１００ｍｓ）させたモニ
ター光を出力する。このモニター光源６からのモニター
光が光源側光ファイバー１０を通して、モニター光入口
窓３よりエッチングチャンバー１に導かれる。The etching chamber 1 is provided with a monitor light entrance window 3 and a monitor light exit window 4 made of quartz. The monitor light entrance window 3 is connected to the monitor light source 6 through a light source side optical fiber 10. The monitor light source 6 is composed of, for example, a xenon lamp, and outputs the monitor light pulse-oscillated (half-value width to 100 ms) by the control device 9. The monitor light from the monitor light source 6 is guided to the etching chamber 1 through the monitor light inlet window 3 through the light source side optical fiber 10.
【００１８】また、エッチングチャンバー１内には、導
かれたモニター光の光路長を稼ぐために、紫外光を反射
する反射板２、２が設けられており、この反射板２、２
により導かれたモニター光は、多重反射されモニター光
出口窓４に至る。このモニター光出口窓４から出射され
たモニター光は受光側光ファイバー１１を通して分光器
７に取り込まれる。この分光器７にてモニター光が波長
分解される。Further, in the etching chamber 1, there are provided reflection plates 2 and 2 for reflecting the ultraviolet light in order to increase the optical path length of the guided monitor light. The reflection plates 2 and 2 are provided.
The monitor light guided by is reflected multiple times and reaches the monitor light exit window 4. The monitor light emitted from the monitor light exit window 4 is taken into the spectroscope 7 through the light receiving side optical fiber 11. The wavelength of the monitor light is decomposed by the spectroscope 7.
【００１９】分光器７で波長分解されたモニター光は、
光検出器８で検出する。この光検出器８は、パルス光源
と同期して光源のパルス半値幅以下のゲート幅だけを検
出し、Ａ／Ｄ変換して制御装置９に信号を与える。光検
出器８は、例えば、ゲート機能付のフォトダイオードア
レイとストリークカメラとＣＣＤ素子で構成される。制
御装置９は後述するように、吸光度Ａを求め、各時間に
おける吸光度をリアルタイムに読み取り、決められた閾
値を越えた時点で終点検出とし、エッチング装置にフィ
ードバックをかけ、エッチング動作を終了させる。The monitor light wavelength-resolved by the spectroscope 7 is
It is detected by the photodetector 8. The photodetector 8 detects only the gate width less than the pulse half width of the light source in synchronism with the pulse light source, performs A / D conversion, and gives a signal to the control device 9. The photodetector 8 is composed of, for example, a photodiode array with a gate function, a streak camera, and a CCD element. As will be described later, the control device 9 obtains the absorbance A, reads the absorbance at each time in real time, detects the end point when the threshold value is exceeded, feeds back to the etching device, and ends the etching operation.
【００２０】尚、制御装置９と各装置とは電気ケーブル
１２により接続されている。The control device 9 and each device are connected by an electric cable 12.
【００２１】この実施の形態においては、平行平板型Ｒ
ＩＥにおける酸化膜ドライエッチングでの終点検出を行
うものであり、エッチャントであるＣＦ2 の吸収波長
（λ＝２４５．８４ｎｍ）に着目し、この吸収波長を終
点検出に利用している。In this embodiment, a parallel plate type R
The end point is detected by dry etching of the oxide film in the IE, and attention is paid to the absorption wavelength (λ = 245.84 nm) of CF 2 which is the etchant, and this absorption wavelength is used for the end point detection.
【００２２】吸収を表す尺度として下記数式１に示すＢ
ｅｅｒ−Ｌａｍｂｅｒｔの法則に基づいて吸光度Ａを算
出し、これを終点判定に用いる。As a measure of absorption, B shown in the following equation 1
The absorbance A is calculated based on the eer-Lambert's law, and this is used for the end point determination.
【００２３】[0023]
【数１】 [Equation 1]
【００２４】この発明による終点検出方法につき、図３
のフロー図に従い説明する。まず、プラズマを励起する
に光検出器８の暗電流値（Ｉｄλ）を測定する（ステッ
プＳ１）。FIG. 3 shows an end point detecting method according to the present invention.
This will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the dark current value (Idλ) of the photodetector 8 is measured to excite the plasma (step S1).
【００２５】次に、上記式１に示すモニター光強度（Ｉ
ｏλ）をプラズマを励起する前に測定する（ステップＳ
２）。Next, the monitor light intensity (I
(oλ) is measured before exciting the plasma (step S
2).
【００２６】このモニター光強度（Ｉｏλ）は、プラズ
マを励起する前に、エッチングチャンバー１に設けられ
たモニター光入口窓２により、パルス発振（半値幅〜１
００ｍｓ）させたモニター光を光源側光ファイバー１０
を通してエッチングチャンバー１に導く。そして、エッ
チングチャンバー１内に導かれたモニター光が反射板２
で多重反射され、モニター光出口窓４から受光側光ファ
イバー１１を通して分光器７に取り込みモニター光を波
長分解する。この実施の形態は、ＣＦ2 の吸収波長（λ
＝２４５．８４ｎｍ）に着目する。波長分解されたモニ
ター光は、パルス光源と同期させて光源のパルス半値幅
以下のゲート幅だけ光検出器８で検出し、Ａ／Ｄ変換
し、制御装置９にモニター光強度（Ｉｏλ）信号が取り
込まれる。This monitor light intensity (Ioλ) is pulse-oscillated (half-value width to 1) by the monitor light entrance window 2 provided in the etching chamber 1 before exciting the plasma.
(00 ms) monitor light that has been made to light source side optical fiber 10
Through to the etching chamber 1. The monitor light guided into the etching chamber 1 is reflected by the reflection plate 2
Is multiple-reflected and is taken into the spectroscope 7 from the monitor light exit window 4 through the optical fiber 11 on the light receiving side to decompose the monitor light into wavelengths. In this embodiment, the absorption wavelength of CF 2 (λ
= 245.84 nm). The wavelength-decomposed monitor light is detected by the photodetector 8 in synchronization with the pulse light source by a gate width less than the pulse half width of the light source, A / D converted, and the monitor light intensity (Ioλ) signal is sent to the controller 9. It is captured.
【００２７】次に、高周波電源のパワーをオンにし、プ
ラズマを立てエッチングを開始する（ステップＳ３）。
エッチングを開始すると、モニター光を発振させずに、
任意の時間ｔにおけるプラズマ発光強度（Ｅλｔ）をゲ
ート幅だけ光検出器８に取り込み、制御装置９にその信
号を与える（ステップＳ４）。そして、直ちに、前述と
同様にして、モニター光源６をパルス発振させ任意の時
間ｔにおけるモニター光強度（Ｉλｔ）を取り込み、制
御装置９にその信号を与える（ステップＳ５）。Next, the power of the high frequency power source is turned on, plasma is generated, and etching is started (step S3).
When etching is started, monitor light is not oscillated,
The plasma emission intensity (Eλt) at an arbitrary time t is taken into the photodetector 8 by the gate width, and the signal is given to the control device 9 (step S4). Immediately thereafter, similarly to the above, the monitor light source 6 is pulse-oscillated to take in the monitor light intensity (Iλt) at an arbitrary time t, and the signal is given to the control device 9 (step S5).
【００２８】制御装置９では、得られた各データより、
上記数式１に従い任意の時間ｔにおける吸光度Ａを求め
る（ステップＳ６）。In the control device 9, from the obtained data,
The absorbance A at an arbitrary time t is calculated according to the above mathematical expression 1 (step S6).
【００２９】制御装置９では、各時間における吸光度Ａ
をリアルタイムに読み取り、終点判定を行い、終点と判
定するまで、ステップＳ４に戻り、上記した動作を繰り
返す（ステップＳ７）。終点検出は、図４に示すよう
に、決められた閾値を越えた時点で終点と判定し、終点
を検出すると（ステップＳ８）、エッチング装置にフィ
ールドバックをかけ（ステップＳ９）、エッチング処理
が終了させ、次の処理ステップへ移る。The control unit 9 controls the absorbance A at each time.
Is read in real time to determine the end point, and the process returns to step S4 until the end point is determined, and the above operation is repeated (step S7). As shown in FIG. 4, when the end point is detected, the end point is determined to be the end point, and when the end point is detected (step S8), the etching apparatus is field-backed (step S9), and the etching process is completed. And move to the next processing step.
【００３０】上記したこの発明においては、パルス状の
モニター光源６に連続光及び分光器を用いることによ
り、未知の材料のエッチングにおける終点検出の最適化
が可能である。また、モニター光源６及び光検出器８等
を変えることにより、エッチングに関与する物質に合わ
せ紫外線領域から赤外領域における幅広い終点検出が行
える。In the present invention described above, by using continuous light and a spectroscope as the pulsed monitor light source 6, it is possible to optimize the end point detection in etching an unknown material. Further, by changing the monitor light source 6, the photodetector 8 and the like, it is possible to detect a wide range of end points from the ultraviolet region to the infrared region according to the substances involved in etching.
【００３１】さらに、任意のエッチングにおいて、エッ
チングに関与する種の吸収波長が既知であれば、吸収波
長での単色光をモニター光源に用いることにより、分光
器７を必要としない簡便な終点検出装置が構築できる。Further, in any etching, if the absorption wavelength of the species involved in the etching is known, a simple end point detecting device which does not require the spectroscope 7 can be obtained by using monochromatic light having the absorption wavelength as the monitor light source. Can be built.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上説明したように、この発明のドライ
エッチングの終点検出方法では、物質の光吸収法を利用
しているため、励起状態、基底状態に関わらず、物質が
存在すれば必ず物質固有のエネルギー準位に見合った波
長の光を吸収するので、発光法に比べエッチング種の検
出感度が良好である。また、発光法では検出できなかっ
た基底状態のエッチング種の挙動が検出でき、汎用性の
高い終点検出が行える。As described above, since the method for detecting the end point of dry etching according to the present invention uses the light absorption method of a substance, if the substance exists regardless of the excited state and the ground state, Since it absorbs light having a wavelength corresponding to a specific energy level, it has better detection sensitivity for etching species than the light emission method. Further, the behavior of the etching species in the ground state, which could not be detected by the light emitting method, can be detected, and the end point can be detected with high versatility.
【００３３】また、モニター光にパルス状の光源を用い
ることにより、光検出のオン−オフ比が大きく、Ｓ／Ｎ
が大きく高い検出感度が得られる。さらに、パルス幅に
応じた時間分解測定が可能であり、時間軸に対する分解
能を任意に設定できる。By using a pulsed light source for the monitor light, the on-off ratio of light detection is large, and the S / N ratio is high.
Is large and high detection sensitivity can be obtained. Furthermore, time-resolved measurement can be performed according to the pulse width, and the resolution with respect to the time axis can be set arbitrarily.
【００３４】また、光検出手段にゲート機構を設けるこ
とにより、高い検出感度が得られる。Further, by providing the light detecting means with a gate mechanism, high detection sensitivity can be obtained.
【００３５】さらに、モニター光に連続スペクトルを有
する光源を用いることにより、未知のエッチングに関与
する種の吸収スペクトルを測定することができ、終点検
出波長の最適化が行える。Further, by using a light source having a continuous spectrum as the monitor light, it is possible to measure the absorption spectrum of the species involved in the unknown etching and optimize the end point detection wavelength.
【図１】この発明が適用される平行平板型のＲＩＥエッ
チング装置の全体構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a parallel plate type RIE etching apparatus to which the present invention is applied.
【図２】エッチングチャンバ部分を示す上面図である。FIG. 2 is a top view showing an etching chamber portion.
【図３】この発明の検出方法を示すフロー図である。FIG. 3 is a flow chart showing a detection method of the present invention.
【図４】終点検出波形を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an end point detection waveform.
１ エッチングチャンバー ２ 反射板 ３ モニター光入口窓 ４ モニター光出口窓 ５ ウェハ ６ モニター光源 ７ 分光器 ８ 光検出器 ９ 制御装置 1 Etching Chamber 2 Reflector 3 Monitor Light Entrance Window 4 Monitor Light Exit Window 5 Wafer 6 Monitor Light Source 7 Spectroscope 8 Photodetector 9 Control Device
Claims (4)
所定の波長の光を光検出手段で検出し、その光の吸光度
によりドライエッチングの終点を検出することを特徴と
するドライエッチングの終点検出方法。1. A method for detecting an end point of dry etching, which comprises detecting light having a predetermined wavelength of monitor light introduced into a chamber by a light detecting means and detecting the end point of dry etching by the absorbance of the light. .
ルス発振された光であることを特徴とする請求項１に記
載のドライエッチングの終点検出方法。2. The method for detecting the end point of dry etching according to claim 1, wherein the monitor light is light pulse-oscillated by a pulse light source.
えていることを特徴とする請求項１に記載のドライエッ
チングの終点検出方法。3. The dry etching end point detecting method according to claim 1, wherein the light detecting means includes a shutter mechanism.
ことを特徴とする請求項２に記載のドライエッチングの
終点検出方法。4. The dry etching endpoint detection method according to claim 2, wherein continuous light is used as the pulse light source.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9696296A JPH09283497A (en) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | Method for detecting termination of dry etching |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9696296A JPH09283497A (en) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | Method for detecting termination of dry etching |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09283497A true JPH09283497A (en) | 1997-10-31 |
Family
ID=14178879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9696296A Pending JPH09283497A (en) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | Method for detecting termination of dry etching |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09283497A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004507070A (en) * | 1999-09-30 | 2004-03-04 | ラム リサーチ コーポレーション | Method and apparatus for in-situ monitoring of plasma etching and deposition processes using a pulsed broadband light source |
-
1996
- 1996-04-18 JP JP9696296A patent/JPH09283497A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004507070A (en) * | 1999-09-30 | 2004-03-04 | ラム リサーチ コーポレーション | Method and apparatus for in-situ monitoring of plasma etching and deposition processes using a pulsed broadband light source |
| JP2011238957A (en) * | 1999-09-30 | 2011-11-24 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for in-situ monitoring of plasma etching and deposition processes using pulsed broadband light source |
| JP2011238958A (en) * | 1999-09-30 | 2011-11-24 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for in-situ monitoring of plasma etching and deposition processes using pulsed broadband light source |
| JP4938948B2 (en) * | 1999-09-30 | 2012-05-23 | ラム リサーチ コーポレーション | Process monitor and method for determining process parameters in a plasma process |
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