JPH09306894A - Optimum emission spectrum automatic detecting system - Google Patents

Optimum emission spectrum automatic detecting system

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JPH09306894A
JPH09306894A JP8148409A JP14840996A JPH09306894A JP H09306894 A JPH09306894 A JP H09306894A JP 8148409 A JP8148409 A JP 8148409A JP 14840996 A JP14840996 A JP 14840996A JP H09306894 A JPH09306894 A JP H09306894A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength
end point
optimum
emission
plasma
Prior art date
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Pending
Application number
JP8148409A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoru Niifuku
悟 新福
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH09306894A publication Critical patent/JPH09306894A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To automatically set an optimum wavelength for detecting the end point prior to the execution of a plasma treatment. SOLUTION: A monochromator 2 is capable of separating a light 18 emitted during trial of a preliminary plasma treatment to select desired wavelength. A servo motor 6 drives the monochromator 2 to automatically sweep wavelengths to be selected in a desired range. A photomultiplier 3 converts the emission received by the wavelengths selected by the sweep into electric signals according to the intensity of the emission by the wavelengths. An intensity difference detection circuit 7 processes the electric signals to detect the change quantity of the emission intensity by the wavelengths before and after the end point of the tried plasma treatment. An optimum w setting circuit 8 determines an optimum wavelength for the end point detection, based on the change quantity detected by the wavelengths and controls the servo motor 6 to lock the wavelength selected by the monochromator 2 to the determined optimum wavelength. At the plasma treatment thereafter, the circuit 5 detects the end point, based on the time change of the emission intensity at the optimum wavelength.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ装置で行
なわれる処理の終点検出に最適な発光スペクトルを自動
的に検出するシステムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system for automatically detecting an optimum emission spectrum for detecting an end point of processing performed in a plasma device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4を参照して従来のプラズマ処理シス
テムの一例を簡潔に説明する。このシステムはプラズマ
装置1を備えており、エッチング等所望のプラズマ処理
を行なう。プラズマ装置は真空排気可能なチャンバ11
を有しており、その内部には互いに対向配置した平行平
板型の電極12,13が装着されている。上側の電極1
2はチャンバ11に接地されている一方、下側の電極1
3にはコンデンサを介して高周波電源14が接続されて
いる。下側の電極13の上には処理対象となる基板15
が載置されている。チャンバ11内にプロセスガスを導
入する一方、一対の電極12,13間に高周波電力を供
給する事によりプラズマ16が発生する。このプラズマ
16を基板15の表面に照射する事によりエッチング等
所望のプラズマ処理が行なわれる。チャンバ11には石
英ガラス等からなるウインドウ17が取り付けられてお
り、プラズマ16から生じる発光18を外部に導く。プ
ラズマ16は種々の粒子を含んでおり、これらに固有の
スペクトルが発光18に含まれる。基板15に対するプ
ラズマ処理の進行に伴なってプラズマ16に含まれる粒
子の濃度分布が変化するので、これに応じて発光18に
含まれる各スペクトルの強度が経時的に変化する。この
スペクトルの中には、プラズマ処理の終了時点(終点)
で強度が急激に変化する特定のスペクトルがある。チャ
ンバ11に設けたウインドウ17に対面してモノクロメ
ーター2が配設されている。このモノクロメーター2は
プラズマ16から生じた発光18を分光して前述した特
定スペクトルのみを波長選択する。この波長選択を行な
う為に、モノクロメーター2には手動のダイヤル21が
取り付けられている。モノクロメーター2の出力部には
光電子倍増管(フォトマル)3が配置しており、モノク
ロメーター2で選択された特定の発光スペクトル19を
受光し、その強度に応じた電気信号を出力する。このフ
ォトマル3にはアンプ4を介して終点検出回路5が接続
されている。終点検出回路5はパーソナルコンピュータ
(パソコン)等からなり、アンプ4により電圧増幅され
た電気信号を処理し、特定の発光スペクトルの強度の経
時変化を分析し、その分析結果に基づいてプラズマ処理
の終点を検出する。この検出結果に応じて高周波電源1
4をOFFし、プラズマ処理を終了させる。例えばプラ
ズマ処理でエッチングを行なう場合、この終点検出を実
行する事でエッチング量を最適に制御する事が可能にな
る。
2. Description of the Related Art An example of a conventional plasma processing system will be briefly described with reference to FIG. This system includes a plasma device 1 and performs desired plasma processing such as etching. The plasma device is a chamber 11 that can be evacuated.
Parallel plate electrodes 12 and 13 which are arranged to face each other are mounted therein. Upper electrode 1
2 is grounded in the chamber 11, while the lower electrode 1
A high frequency power supply 14 is connected to 3 via a capacitor. A substrate 15 to be processed is provided on the lower electrode 13.
Is placed. A plasma 16 is generated by introducing a process gas into the chamber 11 and supplying high-frequency power between the pair of electrodes 12 and 13. By irradiating the surface of the substrate 15 with this plasma 16, a desired plasma treatment such as etching is performed. A window 17 made of quartz glass or the like is attached to the chamber 11 and guides light emission 18 generated from the plasma 16 to the outside. The plasma 16 contains various particles, and the spectrum unique to these is included in the emission 18. Since the concentration distribution of particles contained in the plasma 16 changes as the plasma processing on the substrate 15 progresses, the intensity of each spectrum contained in the light emission 18 changes with time accordingly. In this spectrum, the end point of plasma processing (end point)
There is a particular spectrum where the intensity changes abruptly. The monochromator 2 is arranged so as to face a window 17 provided in the chamber 11. The monochromator 2 disperses the light emission 18 generated from the plasma 16 and wavelength-selects only the above-mentioned specific spectrum. In order to perform this wavelength selection, a manual dial 21 is attached to the monochromator 2. A photomultiplier tube (photomultiplier) 3 is arranged at the output portion of the monochromator 2, receives a specific emission spectrum 19 selected by the monochromator 2, and outputs an electric signal corresponding to its intensity. An end point detection circuit 5 is connected to the photomultiplier 3 via an amplifier 4. The end point detection circuit 5 is composed of a personal computer (personal computer) or the like, processes the electric signal voltage-amplified by the amplifier 4, analyzes the temporal change of the intensity of a specific emission spectrum, and based on the analysis result, the end point of the plasma processing. To detect. High-frequency power supply 1 according to this detection result
4 is turned off and the plasma processing is terminated. For example, when etching is performed by plasma processing, it is possible to optimally control the etching amount by executing this end point detection.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】以上の説明から理解さ
れる様に、プラズマ処理を実行して終点検出を行なう為
には、事前に終点の前後で急激に強度が変化する発光ス
ペクトルを特定し、その波長をモノクロメーター2に設
定する必要がある。例えば、プラズマ装置でエッチング
を行なう場合、処理対象となる膜、エッチング終了後に
露出する下地の膜、その他中間に介在する膜等を構成す
る物質やプロセスガスを構成する物質等により、プラズ
マ発光に複数種のスペクトルが包含される。各物質に固
有の発光スペクトルを逐一モノクロメーター2のダイヤ
ル21を操作して選択する。各スペクトルにつき発光強
度の変化をレコーダーに記録する。記録された発光強度
の変化を計算して、終点検出に最適な発光スペクトルを
決定する。この決定に基づき、モノクロメーターの波長
を最終的に特定の発光スペクトルに固定する。しかしな
がら、この従来方法では種々の膜を構成する物質の基礎
的なデータのみに基づいて幾つかの発光スペクトルを理
論的に選択し、これらの強度変化を逐一検出して最適な
発光スペクトルを特定している。ところが、実際に半導
体デバイス等をエッチングする場合、エッチング対象と
なる膜、下地膜、その他の中間の膜、エッチングに用い
るマスクの材料、マスクされる面積、下地の段差による
膜構造等千差万別であり、様々な要因が絡み合っている
為プラズマ発光18のスペクトル分布は必ずしも理論的
に予知できるものではない。理論的に求めた幾つかの発
光スペクトルを調べて、終点検出に最適なものを特定し
ても、これが必ずしも実際には最適な波長であるとは言
えない。特に、比較的狭い波長範囲で複数の発光スペク
トルが重なり合っている場合、モノクロメーターの分解
能等の問題もあり、必ずしも理論的な発光スペクトルの
波長が終点検出の為に最適なものであるとは限らない。
従来、真の最適な波長ではないにも関わらず、特定の物
質の固有の発光スペクトルを用いて終点検出を行なって
いる。しかしながら、これでは実際の終点と検出された
終点との間に誤差が生ずる為、様々なアルゴリズムを開
発して補正演算を行なっていた。これでも、少量多品種
のプラズマ処理を行なう場合には終点検出ずれが多発
し、不良の原因になっている。
As can be understood from the above description, in order to execute the plasma treatment and detect the end point, the emission spectrum whose intensity changes rapidly before and after the end point is specified in advance. It is necessary to set the wavelength in the monochromator 2. For example, when etching is performed with a plasma device, a plurality of materials may be included in plasma emission depending on the material to be processed, the underlying film exposed after the etching, and other materials such as an intermediate film and a material forming a process gas. The spectrum of the species is included. The emission spectrum unique to each substance is selected by operating the dial 21 of the monochromator 2 one by one. Record the change in emission intensity for each spectrum on a recorder. The change in recorded emission intensity is calculated to determine the optimal emission spectrum for endpoint detection. Based on this determination, the monochromator wavelength is finally fixed to a particular emission spectrum. However, in this conventional method, some emission spectra are theoretically selected based only on the basic data of substances constituting various films, and these intensity changes are detected one by one to specify the optimum emission spectra. ing. However, in the case of actually etching a semiconductor device, etc., the film to be etched, the base film, other intermediate films, the material of the mask used for etching, the masked area, the film structure due to the step of the base, etc. Since various factors are intertwined with each other, the spectral distribution of the plasma emission 18 cannot always be theoretically predicted. Even if some of the theoretically obtained emission spectra are investigated and the optimum one for the end point detection is specified, it cannot be said that this is actually the optimum wavelength. In particular, when a plurality of emission spectra are overlapped in a relatively narrow wavelength range, there is a problem such as resolution of a monochromator, and the theoretical emission spectrum wavelength is not always the optimum one for end point detection. Absent.
Conventionally, the end point is detected by using the emission spectrum peculiar to a specific substance, although the wavelength is not the true optimum wavelength. However, this causes an error between the actual end point and the detected end point, so various algorithms have been developed to perform the correction calculation. Even in this case, when performing plasma processing for a large number of small quantities, a large amount of end point detection deviation occurs, which is a cause of defects.

【0004】[0004]

【課題を解決する為の手段】上述した従来の技術の課題
を解決する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明にか
かる最適発光スペクトル自動検出システムは、プラズマ
装置を用いて行なわれるプラズマ処理に伴なって生じる
発光を分析し特定の波長における発光強度の経時的な変
化に基づいてプラズマ処理の終点を自動的に検出する
際、プラズマ処理の実行に先立って予め終点の検出に最
適な波長を自動的に設定するものである。本システム
は、選択手段と、駆動手段と、変換手段と、検出手段
と、設定手段とを備えている。選択手段は予備的にプラ
ズマ処理を試行する間に生じた発光を分光して任意の波
長を選択可能である。駆動手段は該プラズマ処理の試行
中該選択手段を駆動して選択すべき波長を所望の範囲で
自動的に掃引する。変換手段は掃引により選択された波
長別に発光を受光し波長別の発光強度に応じた電気信号
に変換する。検出手段は、該電気信号を処理し試行され
たプラズマ処理の終点の前後における発光強度の変化量
を波長別に検出する。設定手段は波長別に検出された変
化量に基づいて終点検出に最適な波長を決定し該駆動手
段を制御して該選択手段により選択される波長を該決定
された最適波長に固定する。かかる構成により、以後該
プラズマ処理を実行する際には、該最適波長における発
光強度の経時変化に基づいて終点検出が可能になる。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the following measures have been taken. That is, the optimum emission spectrum automatic detection system according to the present invention analyzes the emission generated by the plasma processing performed using the plasma device, and determines the end point of the plasma processing based on the temporal change of the emission intensity at a specific wavelength. In the case of automatically detecting, the optimum wavelength for detecting the end point is automatically set in advance prior to the execution of the plasma processing. The present system includes a selection unit, a drive unit, a conversion unit, a detection unit, and a setting unit. The selection unit can select an arbitrary wavelength by spectrally separating the light emission generated during the preliminary plasma processing trial. The driving means drives the selecting means during the trial of the plasma treatment to automatically sweep the wavelength to be selected in a desired range. The conversion means receives the light emission for each wavelength selected by the sweep and converts it into an electric signal according to the emission intensity for each wavelength. The detecting means processes the electric signal and detects the amount of change in the emission intensity before and after the end point of the plasma processing attempted for each wavelength. The setting means determines the optimum wavelength for end point detection based on the variation detected for each wavelength, controls the driving means, and fixes the wavelength selected by the selecting means to the determined optimum wavelength. With such a configuration, when the plasma processing is executed thereafter, the end point can be detected based on the temporal change of the emission intensity at the optimum wavelength.

【0005】好ましくは、前記検出手段は、プラズマ処
理の終点より前の時点における発光強度のレベルと終点
より後の時点における発光強度のレベルとの差分を波長
別に検出して該変化量を求める。例えば、前記検出手段
は、プラズマによるエッチング処理の終点より前の時点
における発光強度の最大レベルと終点より後の時点にお
ける発光強度の最小レベルとの差分を検出する。又好ま
しくは、前記設定手段は該検出された差分が最大値を有
する波長を最適波長に決定する。
Preferably, the detecting means detects the difference between the level of emission intensity before the end point of the plasma processing and the level of emission intensity after the end point for each wavelength to obtain the change amount. For example, the detection means detects a difference between the maximum level of emission intensity before the end point of the plasma etching process and the minimum level of emission intensity after the end point. Further preferably, the setting means determines the wavelength having the maximum detected difference as the optimum wavelength.

【0006】本発明によれば、予備的にプラズマ処理を
試行する間に生じた発光を分光して任意の波長を選択可
能なモノクロメーター等からなる選択手段に、サーボモ
ーター等からなる駆動手段を取り付け、自動的に波長の
掃引及び選択を行なっている。波長の掃引後フォトマル
等からなる変換手段により各波長別の発光強度を対応す
る電気信号に変換している。このフォトマルにアンプを
介して、検出手段を接続し、波長別に発光強度の変化量
を検出している。この検出手段とサーボモーターとの間
にパーソナルコンピュータ等からなる設定手段を介在さ
せ、サーボモーターと検出手段とを連動させている。パ
ーソナルコンピュータはプラズマ処理の対象となる物品
の材質に合わせて、短時間の間に無数の波長の発光強度
差のデータを取り、その中から最も強度差の大きかった
波長を最適波長としてモノクロメーターに設定してい
る。これにより、プラズマ処理の対象となる物品の材質
に合わせて、終点検出に最適な発光の波長を、理論上か
らではなく実際の測定結果に基づいて設定する事が可能
になる。
According to the present invention, the selection means such as a monochromator or the like capable of spectrally separating the light emission generated during the preliminary plasma processing trial and selecting an arbitrary wavelength is provided with the driving means such as a servo motor. It is installed and the wavelength is automatically swept and selected. After sweeping the wavelength, the emission intensity for each wavelength is converted into a corresponding electric signal by a conversion means such as a photomultiplier. A detection means is connected to this photomultiplier through an amplifier to detect the amount of change in emission intensity for each wavelength. A setting means such as a personal computer is interposed between the detection means and the servo motor to interlock the servo motor and the detection means. The personal computer collects data of the emission intensity difference of innumerable wavelengths in a short time according to the material of the article to be plasma-treated, and selects the wavelength with the largest intensity difference among them as the optimum wavelength for the monochromator. It is set. As a result, it becomes possible to set the optimum wavelength of the light emission for detecting the end point based on the actual measurement result rather than theoretically, according to the material of the article to be plasma-processed.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の最良
な実施形態を詳細に説明する。図1は本発明にかかる最
適発光スペクトル自動検出システムの基本的な構成を示
すブロック図である。図示する様に、本システムはプラ
ズマ装置を用いて行なわれるプラズマ処理に伴なって生
じる発光18を分析し、特定の波長における発光強度の
経時的な変化に基づいてプラズマ処理の終点を自動的に
検出する際、プラズマ処理の実行に先立って予め終点の
検出に最適な波長を自動的に設定するものである。図示
する様に、本システムはモノクロメーター2を備えてお
り、予備的にプラズマ処理を試行する間に生じた発光1
8を分光して任意の波長を選択する。この波長選択を行
なう為のダイヤルとして、本実施形態ではポテンショメ
ーター22を使用している。このポテンショメーター2
2にはサーボモーター6が接続しており、プラズマ処理
の試行中モノクロメーター2を駆動して選択すべき波長
を所望の範囲で自動的に掃引する。又、モノクロメータ
ー2の出力部にはフォトマル3が配置されており、掃引
により選択された波長別に発光20を受光し、波長別の
発光強度に応じた電気信号に変換する。フォトマル3に
はアンプ4を介して強度差検出回路7が接続している。
この強度差検出回路はアンプ4により増幅された電気信
号を処理し試行されたプラズマ処理の終点の前後におけ
る発光強度の変化量を波長別に検出する。例えば、プラ
ズマ処理の終点より前の時点における発光強度のレベル
と終点より後の時点における発光強度のレベルとの差分
を波長別に検出して上述した変化量としている。さらに
具体的には、プラズマによるエッチング処理の終点より
前の時点における発光強度の最大レベルと終点より後の
時点における発光強度の最小レベルとの差分を検出して
いる。この強度差検出回路7にはパーソナルコンピュー
タ等からなる最適波長設定回路8が接続しており、波長
別に検出された変化量に基づいて終点検出に最適な波長
を決定する。具体的には、強度差検出回路7によって検
出された差分が最大値を有する波長を最適波長に決定し
ている。この最適波長設定回路8はさらにマイクロコン
ピュータ等からなる制御回路9を介してサーボモーター
6を制御しており、モノクロメーター2で選択される波
長を最適波長に固定している。以後、プラズマ処理を実
行する際には最適波長における発光強度の経時変化に基
づいて終点検出が行なわれる。具体的には、パーソナル
コンピュータ等からなる終点検出回路5がアンプ4を介
してフォトマル3に接続されており、モノクロメーター
2に設定された最適波長における発光強度の経時的な変
化に基づいてプラズマ処理の終点を自動的に検出する。
この為の検出アルゴリズムが終点検出回路5を構成する
パーソナルコンピュータにプログラムされている。な
お、図1中点線で囲まれた部分10に含まれる各構成要
素(サーボモーター6、強度差検出回路7、最適波長設
定回路8、制御回路9)が本発明にかかる最適発光スペ
クトル自動検出システムを構成する為に、付加されたも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of an optimum emission spectrum automatic detection system according to the present invention. As shown in the figure, the present system analyzes the light emission 18 generated by the plasma processing performed using the plasma device, and automatically determines the end point of the plasma processing based on the temporal change of the emission intensity at a specific wavelength. At the time of detection, the optimum wavelength for detecting the end point is automatically set in advance prior to the execution of the plasma processing. As shown in the figure, this system is equipped with a monochromator 2 and emits light 1 generated during the preliminary plasma treatment trial.
8 is dispersed and an arbitrary wavelength is selected. In this embodiment, the potentiometer 22 is used as a dial for selecting this wavelength. This potentiometer 2
A servo motor 6 is connected to 2 and drives the monochromator 2 during the trial of plasma processing to automatically sweep the wavelength to be selected within a desired range. Further, a photomultiplier 3 is arranged at the output part of the monochromator 2, receives the light emission 20 for each wavelength selected by the sweep, and converts it into an electric signal according to the emission intensity for each wavelength. An intensity difference detection circuit 7 is connected to the photomultiplier 3 via an amplifier 4.
The intensity difference detection circuit processes the electric signal amplified by the amplifier 4 and detects the amount of change in emission intensity before and after the trial end point of the plasma processing for each wavelength. For example, the difference between the level of the emission intensity before the end point of the plasma processing and the level of the emission intensity after the end point is detected for each wavelength and set as the above-described change amount. More specifically, the difference between the maximum level of emission intensity before the end point of the plasma etching process and the minimum level of emission intensity after the end point is detected. An optimum wavelength setting circuit 8 composed of a personal computer or the like is connected to the intensity difference detection circuit 7, and the optimum wavelength for end point detection is determined based on the amount of change detected for each wavelength. Specifically, the wavelength having the maximum difference detected by the intensity difference detection circuit 7 is determined as the optimum wavelength. The optimum wavelength setting circuit 8 further controls the servomotor 6 via a control circuit 9 composed of a microcomputer or the like, and fixes the wavelength selected by the monochromator 2 at the optimum wavelength. After that, when the plasma processing is executed, the end point is detected based on the change with time of the emission intensity at the optimum wavelength. Specifically, an end point detection circuit 5 composed of a personal computer or the like is connected to the photomultiplier 3 via an amplifier 4, and the plasma is generated based on the temporal change of the emission intensity at the optimum wavelength set in the monochromator 2. Automatically detect the end point of processing.
A detection algorithm for this purpose is programmed in the personal computer forming the end point detection circuit 5. Each component (servo motor 6, intensity difference detection circuit 7, optimum wavelength setting circuit 8, control circuit 9) included in a portion 10 surrounded by a dotted line in FIG. 1 is an optimum emission spectrum automatic detection system according to the present invention. It is added to configure the.

【0008】引き続き図1を参照して本発明にかかる最
適発光スペクトル自動検出システムの動作を詳細に説明
する。モノクロメーター2の波長選別用ダイヤルとして
使用されるポテンショメーター22に駆動用のサーボモ
ーター6を接続し、モノクロメーター2の波長掃引を自
動化している。なお、このサーボモーター6はマイクロ
コンピュータ等からなる制御回路9により制御されてお
り、モノクロメーター2の波長選択精度を上げる様にし
ている。モノクロメーター2を駆動しつつ、フォトマル
3に接続したアンプ4を介して電気信号を取り出す。強
度差検出回路7はこの電気信号の電圧を処理して終点の
前後における電圧差を検出する。この電圧差は発光強度
差に対応している。具体的には、発光が開始してから安
定している終点前の領域の高い電圧と、終点後の領域の
低い電圧との差を検出している。なお、終点の時間は、
サンプルテストを行なう事でおおよそ予測をつける事が
できる。このサンプルテストは実際に処理対象となる基
板等をプラズマ装置のチャンバに投入してプラズマ処理
を行ない発光の具合を調べるものである。この様にして
おおよそ予測した終点の前と後のある一定時間の電圧を
強度差検出回路7で各々検出し、その差を演算する事で
容易に終点前後における変化量を求める事ができる。最
適波長設定回路8は掃引中の波長の値とこれに対応する
発光強度差のデータを逐次取り込み、掃引範囲に含まれ
る波長毎の発光強度差をプログラムで自動的に検出す
る。最も発光強度差の大きかった波長を最適波長として
決定し、これを制御回路9及びサーボモーター6を介し
てモノクロメーター2に設定する。この様に、本発明で
はプラズマ発光18の波長選別を行なうモノクロメータ
ー2に駆動用のサーボモーター6を取り付け、パーソナ
ルコンピュータを用いて自動的に波長の掃引及び設定を
可能にしている。波長の掃引中、発光強度を電気信号に
変換するフォトマル3にアンプ4を介して強度差検出回
路7を接続し、発光強度の変化量(最大値と最小値の
差)を検出している。さらに、パーソナルコンピュータ
等からなる最適波長設定回路8によりサーボモーター6
と強度差検出回路7を互いに連動させ、プラズマ処理の
対象となる物品が変わる毎に、短時間の間に無数の波長
の発光強度差のデータを取り、その中から最も強度差の
大きかった波長を最適なものとしてモノクロメーター2
に設定する。
Next, the operation of the optimum emission spectrum automatic detection system according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. The servomotor 6 for driving is connected to the potentiometer 22 used as a wavelength selection dial of the monochromator 2 to automate the wavelength sweep of the monochromator 2. The servomotor 6 is controlled by a control circuit 9 composed of a microcomputer or the like to improve the wavelength selection accuracy of the monochromator 2. While driving the monochromator 2, an electric signal is taken out through the amplifier 4 connected to the photomultiplier 3. The intensity difference detection circuit 7 processes the voltage of this electric signal to detect the voltage difference before and after the end point. This voltage difference corresponds to the emission intensity difference. Specifically, the difference between the high voltage in the area before the end point and the low voltage in the area after the end point, which is stable after the light emission starts, is detected. The end time is
You can make a rough estimate by conducting a sample test. In this sample test, a substrate or the like to be actually processed is put into a chamber of a plasma apparatus and plasma processing is performed to check the light emission condition. In this way, the voltage for a certain period of time before and after the roughly predicted end point is detected by the intensity difference detection circuit 7, and the difference is calculated, whereby the change amount before and after the end point can be easily obtained. The optimum wavelength setting circuit 8 sequentially captures the value of the wavelength during the sweep and the data of the emission intensity difference corresponding thereto, and automatically detects the emission intensity difference for each wavelength included in the sweep range by a program. The wavelength with the largest emission intensity difference is determined as the optimum wavelength, and this is set in the monochromator 2 via the control circuit 9 and the servomotor 6. As described above, in the present invention, the driving servomotor 6 is attached to the monochromator 2 for selecting the wavelength of the plasma emission 18, and the wavelength can be automatically swept and set by using the personal computer. During the wavelength sweep, the intensity difference detection circuit 7 is connected to the photomultiplier 3 for converting the emission intensity into an electric signal via the amplifier 4 to detect the variation amount of the emission intensity (difference between the maximum value and the minimum value). . Further, the servo motor 6 is driven by the optimum wavelength setting circuit 8 including a personal computer.
And the intensity difference detection circuit 7 are interlocked with each other, and data of emission intensity difference of innumerable wavelengths is taken in a short time every time the article to be plasma-processed is changed, and the wavelength having the largest intensity difference among them is acquired. Monochromator 2 as the optimum
Set to.

【0009】図2はプラズマ発光に含まれる各種のスペ
クトルの強度変化を表わしている。この例は、絶縁基板
上に成膜された多結晶シリコン膜をエッチングした場合
である。多結晶シリコン膜をプラズマ装置でエッチング
する場合、プロセスガスとしてフッ素系を用いる。この
場合、プラズマ装置のチャンバ内にはSiF,F,O,
2 等の分子や原子が存在し、これらに固有の発光スペ
クトルが生じる。(A)はSiFに対応する発光スペク
トル(波長777.0nm)の発光強度変化を表してい
る。このスペクトルはエッチング処理の終点を境にして
発光強度が急激に減少する。グラフ上に、終点前後で予
測される強度差を表わしている。(B)はFに対応した
発光スペクトル(波長775.5nm)の強度変化を表わ
している。Fの発光スペクトルはエッチング処理の終点
を境にして強度が上昇する。(C)はOに対応した発光
スペクトル(波長777.2nm)の強度変化を表わして
いる。終点を境にしてOの発光スペクトル強度はやや上
昇する。(D)はN2 に対応した発光スペクトル(波長
775.3nm)の強度変化を表わしている。N2 の発光
スペクトルは終点を境にして殆ど強度が変化しない。図
2のグラフから明らかな様に、SiFの発光スペクトル
が終点を境にして最も顕著に強度変化する。そこで、従
来ではモノクロメーターの選択波長を777.0nmに設
定し、SiFの発光スペクトルに基づいて終点検出を行
なっている。
FIG. 2 shows intensity changes of various spectra included in plasma emission. In this example, the polycrystalline silicon film formed on the insulating substrate is etched. When etching a polycrystalline silicon film with a plasma device, a fluorine-based gas is used as a process gas. In this case, SiF, F, O,
Molecules and atoms such as N 2 exist, and an emission spectrum peculiar to these exists. (A) shows the change in the emission intensity of the emission spectrum (wavelength 777.0 nm) corresponding to SiF. In this spectrum, the emission intensity sharply decreases at the end point of the etching process. The intensity difference predicted before and after the end point is shown on the graph. (B) represents the intensity change of the emission spectrum (wavelength 775.5 nm) corresponding to F. The intensity of the emission spectrum of F increases at the end point of the etching process. (C) represents the intensity change of the emission spectrum (wavelength 777.2 nm) corresponding to O. The emission spectrum intensity of O slightly increases at the end point. (D) represents the intensity change of the emission spectrum (wavelength 775.3 nm) corresponding to N 2 . The emission spectrum of N 2 shows almost no change in intensity at the end point. As is clear from the graph of FIG. 2, the emission spectrum of SiF changes most remarkably at the end point. Therefore, conventionally, the selection wavelength of the monochromator is set to 777.0 nm, and the end point is detected based on the emission spectrum of SiF.

【0010】しかしながら、図2のグラフに示した様
に、SiFに対応する発光スペクトルの波長777.0
nmの近傍には他の粒子に対応した発光スペクトルも存在
している。モノクロメーターの波長分解能が十分であれ
ば問題ないが、現行で使用されているモノクロメーター
では777.0nm近傍の複数の発光スペクトルを完全に
分離する事は困難である。実際には、図3に示す様にS
iF,F,O,N2 等に対応した発光スペクトルが重な
り合った状態で観測される。ここでは、重なり合ったス
ペクトルを合成スペクトルと呼ぶ事にする。図3の
(A)はある波長λaにおける合成スペクトルの強度変
化を表わしている。この合成スペクトルは終点を境にし
て強度が相当程度減少する。これをグラフ上で実際の強
度差として表わしている。図2の(A)に示した「予測
される強度差」と図3の(A)に示した「実際の強度
差」にはずれが生じている。「実際の強度差」は「予測
される強度差」に比べて小さくなっている。従って、S
iFに対応した発光スペクトルに基づいて終点検出を行
なうと誤差が生じる場合があり、正確な終点検出が困難
になる。そこで、本発明では予め終点検出に最適な波長
λaを検出し、これをモノクロメーターに設定してい
る。ここで、最適波長は「実際の強度差」が最大になる
波長に定めている。(A)に示す波長λaで「実際の強
度差」が最大となっている。一方、(B)に示す別の波
長λbでは、「実際の強度差」がλaの場合に比べ小さ
い。本発明では予めプラズマ処理を試行し、終点の前後
における発光強度の変化量を波長別に検出している。波
長別に検出された変化量に基づいて終点検出に最適な波
長λaを決定する。さらにサーボモーターを制御してモ
ノクロメーターにより選択される波長をこの決定された
最適波長に固定している。この様に、工数をかける事な
く自動的に波長別の強度差を検出する事により、実際の
処理対象物やプロセスガス等に含まれる粒子から発光す
る多種多様なスペクトルが重複して存在する場合でも、
終点検出に最適な波長を容易に探知する事ができる。
However, as shown in the graph of FIG. 2, the wavelength 777.0 of the emission spectrum corresponding to SiF.
There are emission spectra corresponding to other particles near nm. There is no problem if the monochromator has sufficient wavelength resolution, but it is difficult for the monochromator currently used to completely separate a plurality of emission spectra in the vicinity of 777.0 nm. Actually, as shown in FIG.
The emission spectra corresponding to iF, F, O, N 2, etc. are observed in an overlapping state. Here, the overlapping spectra will be referred to as a synthetic spectrum. FIG. 3A shows the intensity change of the combined spectrum at a certain wavelength λa. The intensity of this synthetic spectrum decreases considerably at the end point. This is represented as an actual intensity difference on the graph. There is a deviation between the “predicted intensity difference” shown in FIG. 2A and the “actual intensity difference” shown in FIG. 3A. The “actual intensity difference” is smaller than the “predicted intensity difference”. Therefore, S
When the end point is detected based on the emission spectrum corresponding to iF, an error may occur, which makes it difficult to detect the end point accurately. Therefore, in the present invention, the optimum wavelength λa for detecting the end point is detected in advance, and this is set in the monochromator. Here, the optimum wavelength is set to a wavelength that maximizes the "actual intensity difference". The “actual intensity difference” is maximum at the wavelength λa shown in (A). On the other hand, at another wavelength λb shown in (B), the “actual intensity difference” is smaller than in the case of λa. In the present invention, the plasma treatment is tried in advance and the amount of change in the emission intensity before and after the end point is detected for each wavelength. The optimum wavelength λa for end point detection is determined based on the amount of change detected for each wavelength. Further, the servo motor is controlled to fix the wavelength selected by the monochromator to the determined optimum wavelength. In this way, by automatically detecting the difference in intensity for each wavelength without spending man-hours, when various spectra emitted from particles contained in the actual object to be processed or process gas, etc. overlap. But
The optimum wavelength for end point detection can be easily detected.

【0011】上述した実施例は、プラズマ装置を特に多
結晶シリコンのエッチング処理に適用した場合である
が、本発明はこれに限られるものではない。プラズマを
利用して所望の処理を行なうプラズマ装置であって、プ
ラズマ発光を利用して終点検出を行なうシステムであれ
ば本発明を適用する事ができる。例えば、化学気相成長
(CVD)を行なうプラズマ装置において、予め予定さ
れた膜厚の堆積が終了した時点で、合成スペクトルに何
等かの強度変化があれば、本発明を用いて化学気相成長
の終点検出も可能になる。さらに、本システムの最適波
長設定プログラムと終点検出プログラムとを組み合わせ
る事により、処理対象や処理条件に合わせて終点検出に
最適な波長を設定でき、且つこの設定された最適波長に
基づいて終点検出プログラムを実行する事が可能にな
る。
The above-described embodiment is a case where the plasma device is applied to the etching process of polycrystalline silicon, but the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to any plasma device that uses plasma to perform a desired process and is a system that uses plasma emission to detect an end point. For example, in a plasma apparatus that performs chemical vapor deposition (CVD), if there is any change in intensity in the synthetic spectrum at the time when the deposition of a predetermined film thickness is completed, the chemical vapor deposition is performed using the present invention. It is also possible to detect the end point of. Furthermore, by combining the optimum wavelength setting program of this system and the end point detection program, the optimum wavelength for end point detection can be set according to the processing target and processing conditions, and the end point detection program can be set based on this set optimum wavelength. It becomes possible to execute.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、プ
ラズマ装置においてプラズマ発光の強度変化により自動
的にプラズマ処理の終点を検出する際、処理対象や処理
条件に応じて終点検出に最適な波長を短時間で自動的に
検知する事ができる。本発明では実際の処理対象や処理
条件の下で発生したプラズマ発光を分析して最適波長を
決定しているので、終点検出の精度が向上し終点ずれに
よる不良が低減化する。また、本発明は波長掃引を行な
って最適波長を決定する為、広範囲でプラズマ発光を波
長分析でき、例えば現在まで困難とされたプラズマCV
D装置の堆積終点検出にも適した最適波長を決定する事
が可能になる。加えて、本発明ではモノクロメーターの
波長選別ダイヤルと波長別の強度差を表わす電気信号と
をパーソナルコンピュータでリンクしている為、偶発的
にダイヤル等の設定がずれた場合でも自動的にモノクロ
メーターの設定波長を最適なものに微調整する事が可能
になる。
As described above, according to the present invention, when the end point of plasma processing is automatically detected by the change in the intensity of plasma emission in the plasma device, it is most suitable for the end point detection according to the processing target and processing conditions. It can automatically detect various wavelengths in a short time. In the present invention, the plasma emission generated under the actual processing target and processing conditions is analyzed to determine the optimum wavelength, so that the accuracy of end point detection is improved and defects due to end point shift are reduced. Further, in the present invention, since the wavelength sweep is performed to determine the optimum wavelength, it is possible to analyze the wavelength of the plasma emission in a wide range, and for example, the plasma CV which has been difficult to date
It becomes possible to determine the optimum wavelength suitable for the detection of the deposition end point of the D device. In addition, in the present invention, since the wavelength selection dial of the monochromator and the electric signal representing the intensity difference for each wavelength are linked by the personal computer, even if the settings of the dial or the like are accidentally deviated, the monochromator is automatically operated. It is possible to fine-tune the setting wavelength of to the optimum one.

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

【図1】本発明にかかる最適発光スペクトル自動検出シ
ステムを示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an optimum emission spectrum automatic detection system according to the present invention.

【図2】プラズマ発光に含まれる各種の発光スペクトル
の強度変化を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing intensity changes of various emission spectra included in plasma emission.

【図3】同じく特定波長におけるプラズマ発光の強度変
化を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a change in plasma emission intensity at a specific wavelength.

【図4】従来のプラズマ処理システムの一例を示すブロ
ック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional plasma processing system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…プラズマ装置、2…モノクロメーター、3…フォト
マル、4…アンプ、5…終点検出回路、6…サーボモー
ター、7…強度差検出回路、8…最適波長設定回路、9
…制御回路
1 ... Plasma device, 2 ... Monochromator, 3 ... Photomul, 4 ... Amplifier, 5 ... End point detection circuit, 6 ... Servo motor, 7 ... Intensity difference detection circuit, 8 ... Optimal wavelength setting circuit, 9
... Control circuit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマ装置を用いて行なわれるプラズ
マ処理に伴なって生じる発光を分析し特定の波長におけ
る発光強度の経時的な変化に基づいてプラズマ処理の終
点を自動的に検出する際、プラズマ処理の実行に先立っ
て予め終点の検出に最適な波長を自動的に設定するシス
テムであって、 予備的にプラズマ処理を試行する間に生じた発光を分光
して任意の波長を選択可能な選択手段と、 該プラズマ処理の試行中、該選択手段を駆動して選択す
べき波長を所望の範囲で自動的に掃引する駆動手段と、 掃引により選択された波長別に発光を受光し波長別の発
光強度に応じた電気信号に変換する変換手段と、 該電気信号を処理し試行されたプラズマ処理の終点の前
後における発光強度の変化量を波長別に検出する検出手
段と、 波長別に検出された変化量に基づいて終点検出に最適な
波長を決定し該駆動手段を制御して該選択手段の波長を
該決定された最適手段に固定する設定手段とを備えてお
り、 以後、該プラズマ処理を実行する際には該最適波長にお
ける発光強度の経時変化に基づいて終点検出を可能にす
る事を特徴とする最適発光スペクトル自動検出システ
ム。
1. A plasma when an end point of plasma processing is automatically detected based on a change with time of emission intensity at a specific wavelength by analyzing light emission generated by plasma processing performed by using a plasma device. This is a system that automatically sets the optimum wavelength for detecting the end point in advance prior to the execution of processing, and it is possible to select any wavelength by spectrally analyzing the light emitted during the preliminary plasma processing trial. Means, driving means for automatically sweeping the wavelength to be selected in a desired range by driving the selecting means during the trial of the plasma treatment, and receiving light emission for each wavelength selected by the sweep and emitting light for each wavelength Conversion means for converting into an electric signal according to the intensity, detection means for detecting the amount of change in emission intensity before and after the trial end point of the plasma processing by processing the electric signal by wavelength, and detecting by wavelength And a setting means for controlling the driving means to fix the wavelength of the selecting means to the determined optimum means, based on the amount of change thus determined. An optimum emission spectrum automatic detection system characterized by enabling end point detection based on a change with time of emission intensity at the optimum wavelength when executing processing.
【請求項2】 前記検出手段は、プラズマ処理の終点よ
り前の時点における発光強度のレベルと終点より後の時
点における発光強度のレベルとの差分を波長別に検出し
て該変化量を求める事を特徴とする請求項1記載の最適
発光スペクトル自動検出システム。
2. The detecting means detects the difference between the emission intensity level at a time point before the plasma processing end point and the emission intensity level at a time point after the end point for each wavelength to obtain the variation amount. The optimum emission spectrum automatic detection system according to claim 1.
【請求項3】 前記設定手段は、該検出された差の内最
大値を有する波長を最適波長に決定する事を特徴とする
請求項2記載の最適発光スペクトル自動検出システム。
3. The optimum emission spectrum automatic detection system according to claim 2, wherein the setting means determines the wavelength having the maximum value of the detected differences as the optimum wavelength.
【請求項4】 前記検出手段は、プラズマによるエッチ
ング処理の終点より前の波長における発光強度の最大レ
ベルと終点より後の時点における発光強度の最小レベル
との差を検出する事を特徴とする請求項2記載の最適発
光スペクトル自動検出システム。
4. The detection means detects a difference between a maximum level of emission intensity at a wavelength before the end point of the plasma etching process and a minimum level of emission intensity at a time point after the end point. Item 2. The optimum emission spectrum automatic detection system according to Item 2.
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