JPH10335307A - 加工プロセスの終点検出方法およびそれを用いた装置 - Google Patents
加工プロセスの終点検出方法およびそれを用いた装置Info
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- JPH10335307A JPH10335307A JP13643297A JP13643297A JPH10335307A JP H10335307 A JPH10335307 A JP H10335307A JP 13643297 A JP13643297 A JP 13643297A JP 13643297 A JP13643297 A JP 13643297A JP H10335307 A JPH10335307 A JP H10335307A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】マイクロ波プラズマエッチングにおいて、生成
した化学種の発光を高精度でモニタしてエッチングの終
点を検出する方法および装置を提供する。 【解決手段】プラズマ中の化学種の発光を採光する、真
空チャンバ内に設置した採光手段，採光した光を波長で
分ける分光手段，分光した光を増幅し検出する検出手
段、および検出した信号を処理することによって終点を
判定する判定手段から構成される。
した化学種の発光を高精度でモニタしてエッチングの終
点を検出する方法および装置を提供する。 【解決手段】プラズマ中の化学種の発光を採光する、真
空チャンバ内に設置した採光手段，採光した光を波長で
分ける分光手段，分光した光を増幅し検出する検出手
段、および検出した信号を処理することによって終点を
判定する判定手段から構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロ波プラズマ
エッチングあるいはプラズマアッシング等に係り、プラ
ズマ中の化学種の発光を検出し、エッチングおよびアッ
シングにおける加工プロセスの終点を検出する方法およ
びその方法を用いた加工装置に関する。
エッチングあるいはプラズマアッシング等に係り、プラ
ズマ中の化学種の発光を検出し、エッチングおよびアッ
シングにおける加工プロセスの終点を検出する方法およ
びその方法を用いた加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、エッチングの終点検出において、
反応生成物の質量分析を行う方法と発光をモニタする方
法とがあった。質量分析を行う方法では、チャンバ内に
設置した四重極質量分析計を用いて、エッチング装置内
の気体の質量を分析し、終点検出に利用できる中性化学
種の質量数に固定して、その信号の増減，有無からエッ
チングの終点を検出する。また、発光をモニタする方法
では、主としてエッチングチャンバ側面に備えた石英窓
から大気中で発光を採光し、光ファイバ等で分光器へ導
き、分光し、反応生成物が発するある特定の波長の光を
モニタして、反応生成物の増減あるいは有無を検出し、
エッチングの終点を判断する。なお、発光分光法でも質
量分析法でも、モニタするのは反応生成物に限らず、エ
チャントの信号の増減でも終点の検出は可能であった。
アッシングにおいても、エッチングの場合と同様に、終
点の検出が可能であった。
反応生成物の質量分析を行う方法と発光をモニタする方
法とがあった。質量分析を行う方法では、チャンバ内に
設置した四重極質量分析計を用いて、エッチング装置内
の気体の質量を分析し、終点検出に利用できる中性化学
種の質量数に固定して、その信号の増減，有無からエッ
チングの終点を検出する。また、発光をモニタする方法
では、主としてエッチングチャンバ側面に備えた石英窓
から大気中で発光を採光し、光ファイバ等で分光器へ導
き、分光し、反応生成物が発するある特定の波長の光を
モニタして、反応生成物の増減あるいは有無を検出し、
エッチングの終点を判断する。なお、発光分光法でも質
量分析法でも、モニタするのは反応生成物に限らず、エ
チャントの信号の増減でも終点の検出は可能であった。
アッシングにおいても、エッチングの場合と同様に、終
点の検出が可能であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】例えば256MDRAMの製造
工程において、コンタクトホールのエッチングではウェ
ーハの全面積に対して０.１％ 程度の酸化膜をエッチン
グする。このように微細パターンのエッチングでは反応
生成物が極微量である。そのため、反応生成物を質量分
析してモニタする方法では、プラズマ中のイオンも同時
に検出してしまう点と中性ラジカルを電子衝撃で正イオ
ン化するとクラッキングによって、もとの分子の結合が
切れて低分子量のイオン（娘イオン）になってしまう点
から、精度よく終点をモニタすることは難しかった。ち
なみに、これまで、ＣＦ系等の生成物では、イオン化ポ
テンシャルの差を利用した、いわゆる、しきいイオン化
法を用いて親イオンと娘イオンを区別する例も報告され
ているが一般的ではない。
工程において、コンタクトホールのエッチングではウェ
ーハの全面積に対して０.１％ 程度の酸化膜をエッチン
グする。このように微細パターンのエッチングでは反応
生成物が極微量である。そのため、反応生成物を質量分
析してモニタする方法では、プラズマ中のイオンも同時
に検出してしまう点と中性ラジカルを電子衝撃で正イオ
ン化するとクラッキングによって、もとの分子の結合が
切れて低分子量のイオン（娘イオン）になってしまう点
から、精度よく終点をモニタすることは難しかった。ち
なみに、これまで、ＣＦ系等の生成物では、イオン化ポ
テンシャルの差を利用した、いわゆる、しきいイオン化
法を用いて親イオンと娘イオンを区別する例も報告され
ているが一般的ではない。
【０００４】一方、発光をモニタする方法では、バック
グランドとしてのプラズマからの発光と反応生成物から
の発光を同時に検出しており、たとえ分光していても、
従来の方法では微量の反応生成物からの発光を高感度で
モニタすることは難しかった。現状の量産レベルでは、
８インチウェーハの場合、ウェーハ全面積に対するエッ
チング面積が３％から５％までしか、発光を利用した方
法では終点判定ができなかった。従って、微小面積のエ
ッチングでは、ダミーウェーハを使用してあらかじめ必
要なエッチング時間を導き出し、エッチング時間で制御
していた。
グランドとしてのプラズマからの発光と反応生成物から
の発光を同時に検出しており、たとえ分光していても、
従来の方法では微量の反応生成物からの発光を高感度で
モニタすることは難しかった。現状の量産レベルでは、
８インチウェーハの場合、ウェーハ全面積に対するエッ
チング面積が３％から５％までしか、発光を利用した方
法では終点判定ができなかった。従って、微小面積のエ
ッチングでは、ダミーウェーハを使用してあらかじめ必
要なエッチング時間を導き出し、エッチング時間で制御
していた。
【０００５】本発明が解決しようとする課題は、エッチ
ングあるいはアッシングの最中に、反応生成物からの発
光を真空チャンバ内の試料であるウェーハ近傍で採光
し、分光した後、検出しモニタすることにより、上記従
来の方法の問題点を克服し、終点検出を高精度で行う方
法および装置に関する。
ングあるいはアッシングの最中に、反応生成物からの発
光を真空チャンバ内の試料であるウェーハ近傍で採光
し、分光した後、検出しモニタすることにより、上記従
来の方法の問題点を克服し、終点検出を高精度で行う方
法および装置に関する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題は、マイクロ波
プラズマエッチング装置の真空チャンバ内部に、受光手
段を試料近傍、好適には、試料表面から５mm以内にある
化学種からの発光を受光できるように配置し、エッチン
グガスによるエッチング中に反応物および反応生成物か
ら放射される発光スペクトルの特定波長光を取り出す分
光器あるいは光学フィルタと、取り出された光を検知し
て、その強度を測定し、強度が所定値になった時に終点
を判定しエッチングを停止させる制御部を備えることを
特徴とするマイクロ波プラズマエッチング装置を用いる
ことにより解決される。
プラズマエッチング装置の真空チャンバ内部に、受光手
段を試料近傍、好適には、試料表面から５mm以内にある
化学種からの発光を受光できるように配置し、エッチン
グガスによるエッチング中に反応物および反応生成物か
ら放射される発光スペクトルの特定波長光を取り出す分
光器あるいは光学フィルタと、取り出された光を検知し
て、その強度を測定し、強度が所定値になった時に終点
を判定しエッチングを停止させる制御部を備えることを
特徴とするマイクロ波プラズマエッチング装置を用いる
ことにより解決される。
【０００７】上記課題は、また、マイクロ波プラズマア
ッシング装置の真空チャンバ内部に、受光手段を試料近
傍、好適には、試料表面から５mm以内にある化学種から
の発光を受光できるように配置し、アッシングガスによ
るアッシング中に反応物および反応生成物から放射され
る発光スペクトルの特定波長光を取り出す分光器や光学
フィルタと、取り出された光を検知して、その強度を測
定し、強度が所定値になった時に終点を判定しアッシン
グを停止させる制御部を備えることを特徴とするマイク
ロ波プラズマアッシング装置を用いることにより解決さ
れる。
ッシング装置の真空チャンバ内部に、受光手段を試料近
傍、好適には、試料表面から５mm以内にある化学種から
の発光を受光できるように配置し、アッシングガスによ
るアッシング中に反応物および反応生成物から放射され
る発光スペクトルの特定波長光を取り出す分光器や光学
フィルタと、取り出された光を検知して、その強度を測
定し、強度が所定値になった時に終点を判定しアッシン
グを停止させる制御部を備えることを特徴とするマイク
ロ波プラズマアッシング装置を用いることにより解決さ
れる。
【０００８】いずれの場合でも、試料表面より５mm以内
の発光を採光できるようにする根拠は、表面で生成した
反応生成物濃度の高い領域（ニアサーフェス）でも、特
に濃度が高く、反応生成物からの発光を効率よく採光で
きるからである。
の発光を採光できるようにする根拠は、表面で生成した
反応生成物濃度の高い領域（ニアサーフェス）でも、特
に濃度が高く、反応生成物からの発光を効率よく採光で
きるからである。
【０００９】
（実施の形態１）本発明の第１の実施の形態を図１を用
いて説明する。試料１０１は、Ｓｉ基板上に１μｍのＳ
ｉＯ2 を堆積させ、その上にレジストを９８％塗布した
ものであり、中央に直径０.８mm の穴をあけておいた。
試料台１０２に試料１０１を載せ、有磁場マイクロ波プ
ラズマエッチング装置１０３を真空ポンプ１０４で排気
した。ガス導入口１０５より、エッチャントガスＣＨＦ
3を導入し全圧を２mTorrとした。マグネトロン１０６よ
り発生した２.４５ＧＨｚ ，出力５００Ｗのマイクロ波
を導波管１０７を介してエッチング装置１０３に導入し
た。また、試料には、ＲＦ発生器１０８からのＲＦ（８
００ｋＨｚ，出力２００Ｗ）を印加し、エッチングを行
った。
いて説明する。試料１０１は、Ｓｉ基板上に１μｍのＳ
ｉＯ2 を堆積させ、その上にレジストを９８％塗布した
ものであり、中央に直径０.８mm の穴をあけておいた。
試料台１０２に試料１０１を載せ、有磁場マイクロ波プ
ラズマエッチング装置１０３を真空ポンプ１０４で排気
した。ガス導入口１０５より、エッチャントガスＣＨＦ
3を導入し全圧を２mTorrとした。マグネトロン１０６よ
り発生した２.４５ＧＨｚ ，出力５００Ｗのマイクロ波
を導波管１０７を介してエッチング装置１０３に導入し
た。また、試料には、ＲＦ発生器１０８からのＲＦ（８
００ｋＨｚ，出力２００Ｗ）を印加し、エッチングを行
った。
【００１０】プラズマの発光を採光する素子（光ファイ
バ）は、次の三カ所に配置した。一つは、ウェーハの真
後ろ、試料台のなかに配置し、ウェーハ直上からの光を
採光する光ファイバ１０９、一つは、ウェーハに近接し
た側方に配置し、ウェーハ近傍の反応生成物濃度の高い
領域からの発光を効率よく採光する光ファイバ１１０、
一つは、ウェーハから離れていて反応生成物の乏しいプ
ラズマの発光を側方から採光する光ファイバ１１１であ
る。
バ）は、次の三カ所に配置した。一つは、ウェーハの真
後ろ、試料台のなかに配置し、ウェーハ直上からの光を
採光する光ファイバ１０９、一つは、ウェーハに近接し
た側方に配置し、ウェーハ近傍の反応生成物濃度の高い
領域からの発光を効率よく採光する光ファイバ１１０、
一つは、ウェーハから離れていて反応生成物の乏しいプ
ラズマの発光を側方から採光する光ファイバ１１１であ
る。
【００１１】図２に示すように、これらの光ファイバ
は、コア部分２０１が石英でできており、その周りをク
ラッド２０２が覆い、その外周は耐熱性および耐腐食性
に優れたテフロン２０３で被覆されている。このため、
プラズマエッチング中の過酷な環境にも十分に耐えるこ
とができる。気密を保つために、光ファイバの両端は石
英の窓がついたステンレス製の金具２０４が接着されて
いる。また、光ファイバ自身を真空チャンバに導入する
場合の気密の保持は次のように行う。貫通孔のあいた真
空フランジ２０５に、押さえ金具２０６を締め付けるこ
とにより、Ｏ−リング２０７をテフロン被覆の外側に密
着させた。光ファイバは電気的に絶縁されているため、
静電チャックやＲＦバイアス印加に影響を与えない。
は、コア部分２０１が石英でできており、その周りをク
ラッド２０２が覆い、その外周は耐熱性および耐腐食性
に優れたテフロン２０３で被覆されている。このため、
プラズマエッチング中の過酷な環境にも十分に耐えるこ
とができる。気密を保つために、光ファイバの両端は石
英の窓がついたステンレス製の金具２０４が接着されて
いる。また、光ファイバ自身を真空チャンバに導入する
場合の気密の保持は次のように行う。貫通孔のあいた真
空フランジ２０５に、押さえ金具２０６を締め付けるこ
とにより、Ｏ−リング２０７をテフロン被覆の外側に密
着させた。光ファイバは電気的に絶縁されているため、
静電チャックやＲＦバイアス印加に影響を与えない。
【００１２】これらの光ファイバの大気側の先には分光
器１１２があり、発光を分光し、フォトマルチプライヤ
１１３で検出する。分光器１１２の替わりに、光学フィ
ルタを用いてもよい。分光器とフォトマルチプライヤは
小型化でき、耐真空性があれば、光ファイバ同様真空中
に入れても構わない。本実施例では、波長４４０ｎｍの
ＳｉＦからの発光をモニタした。
器１１２があり、発光を分光し、フォトマルチプライヤ
１１３で検出する。分光器１１２の替わりに、光学フィ
ルタを用いてもよい。分光器とフォトマルチプライヤは
小型化でき、耐真空性があれば、光ファイバ同様真空中
に入れても構わない。本実施例では、波長４４０ｎｍの
ＳｉＦからの発光をモニタした。
【００１３】その発光強度の時間依存性を図３に示す。
それぞれ、光ファイバ１１０を用いて得られた結果が曲
線３０１，光ファイバ１０９を用いて得られた結果が曲
線３０２，光ファイバ１１１を用いて得られた結果が曲
線３０３である。
それぞれ、光ファイバ１１０を用いて得られた結果が曲
線３０１，光ファイバ１０９を用いて得られた結果が曲
線３０２，光ファイバ１１１を用いて得られた結果が曲
線３０３である。
【００１４】エッチング開始とともに、信号強度が大き
くなり、エッチングが定常的に進行している間は、一定
の強度を保つ。ＳｉＯ２のエッチングが終わり、エッチ
ング速度の遅いＳｉ面に到達した時点で強度が減少す
る。低い信号強度で安定した時点で制御装置を介してエ
ッチングを終了する。実際には、信号強度の２次差分を
とって終点を判定し、必要ならば、オーバーエッチング
を行う。最も終点検出の感度がよいのは、ウェーハ近傍
の側方に配置した光ファイバ１１０を用いた場合であっ
た（図３の３０１の曲線）。
くなり、エッチングが定常的に進行している間は、一定
の強度を保つ。ＳｉＯ２のエッチングが終わり、エッチ
ング速度の遅いＳｉ面に到達した時点で強度が減少す
る。低い信号強度で安定した時点で制御装置を介してエ
ッチングを終了する。実際には、信号強度の２次差分を
とって終点を判定し、必要ならば、オーバーエッチング
を行う。最も終点検出の感度がよいのは、ウェーハ近傍
の側方に配置した光ファイバ１１０を用いた場合であっ
た（図３の３０１の曲線）。
【００１５】好適には、ウェーハの表面から５mm以内の
光を側方から採光できるとよい。今回の試料では、Ｓｉ
Ｏ2 の面積は２％であったが、さらに微細パターンを転
写したレジストでＳｉＯ2 の面積が小さくても構わな
い。ちなみに、この光ファイバ１１０を用いた場合に
は、全表面積の９９.９％ をレジストで覆っても感度よ
く終点検出を行うことができた。これは、ウェーハ上１
０cm程度離れたビューポートからの従来方法での採光で
は全く不可能な終点検出感度に相当する。
光を側方から採光できるとよい。今回の試料では、Ｓｉ
Ｏ2 の面積は２％であったが、さらに微細パターンを転
写したレジストでＳｉＯ2 の面積が小さくても構わな
い。ちなみに、この光ファイバ１１０を用いた場合に
は、全表面積の９９.９％ をレジストで覆っても感度よ
く終点検出を行うことができた。これは、ウェーハ上１
０cm程度離れたビューポートからの従来方法での採光で
は全く不可能な終点検出感度に相当する。
【００１６】ウェーハの裏から直上の光を採光する光フ
ァイバは必ずしもウェーハ中央に設置する必要はない。
むしろ、周辺部など複数の位置に配置して、エッチング
の面内不均一性を考慮した終点判定することも可能であ
る。
ァイバは必ずしもウェーハ中央に設置する必要はない。
むしろ、周辺部など複数の位置に配置して、エッチング
の面内不均一性を考慮した終点判定することも可能であ
る。
【００１７】（実施の形態２）本発明の第２の実施の形
態を説明する。試料１０１は次のようにして作製した。
Ｓｉ基板を５００ｎｍの厚さに熱酸化した後、ポリＳｉ
を２μｍデポジションし、再び、５００ｎｍの厚さに熱
酸化した。その上にフォトレジストを塗布してパターン
を形成した後、それを、マスクとして前記実施の形態１
と同様に酸化膜をドライエッチングして直径０.１μｍ
から１.０μｍのホールパターンを形成後、フォトレジ
ストを除去し、ＳｉＯ2 マスクを形成した。
態を説明する。試料１０１は次のようにして作製した。
Ｓｉ基板を５００ｎｍの厚さに熱酸化した後、ポリＳｉ
を２μｍデポジションし、再び、５００ｎｍの厚さに熱
酸化した。その上にフォトレジストを塗布してパターン
を形成した後、それを、マスクとして前記実施の形態１
と同様に酸化膜をドライエッチングして直径０.１μｍ
から１.０μｍのホールパターンを形成後、フォトレジ
ストを除去し、ＳｉＯ2 マスクを形成した。
【００１８】そして、ダイヤモンド製のマイクロドリル
を用いて、ウェーハの中央部に直径０.８mm の穴をあけ
た。この試料を、エッチングガスとしてＣｌ2 を用い、
ガス圧力０.５ｍTorr ，マイクロ波パワー５００Ｗ，Ｒ
Ｆバイアスは、２ＭＨｚで２０Ｗ、ウェーハ温度は−３
０℃でエッチングしたところ、Ｓｉは１μｍ／minの速
さでエッチングされた。同条件で、Ｓｉの下地のＳｉＯ
2 およびマスクのＳｉＯ2 は１／５０の速さでエッチン
グされた。
を用いて、ウェーハの中央部に直径０.８mm の穴をあけ
た。この試料を、エッチングガスとしてＣｌ2 を用い、
ガス圧力０.５ｍTorr ，マイクロ波パワー５００Ｗ，Ｒ
Ｆバイアスは、２ＭＨｚで２０Ｗ、ウェーハ温度は−３
０℃でエッチングしたところ、Ｓｉは１μｍ／minの速
さでエッチングされた。同条件で、Ｓｉの下地のＳｉＯ
2 およびマスクのＳｉＯ2 は１／５０の速さでエッチン
グされた。
【００１９】本実施例では、反応生成物であるＳｉＣｌ
の発光を用い前記実施の形態１の図３の場合と同様に、
それぞれの反応生成物の発光強度の時間変化でエッチン
グの終点をうまく検出することができた。これらホール
パターンの占める総面積はウェーハ全面積の０.１％ 以
下であったが、効率よくエッチングの終点を見い出すこ
とができた。
の発光を用い前記実施の形態１の図３の場合と同様に、
それぞれの反応生成物の発光強度の時間変化でエッチン
グの終点をうまく検出することができた。これらホール
パターンの占める総面積はウェーハ全面積の０.１％ 以
下であったが、効率よくエッチングの終点を見い出すこ
とができた。
【００２０】エッチングガスとしても、Ｃｌ2 に限ら
ず、ＨＢｒなどを利用してもよい。例えば、ＨＢｒの場
合には、ＳｉＢｒの発光をモニタすることにより終点の
検出ができた。実施例では、終点検出のみに特化したが
反応生成物の高感度検出という観点から見ると、エッチ
ング反応の最適化等基礎的研究にも用いることができ
る。
ず、ＨＢｒなどを利用してもよい。例えば、ＨＢｒの場
合には、ＳｉＢｒの発光をモニタすることにより終点の
検出ができた。実施例では、終点検出のみに特化したが
反応生成物の高感度検出という観点から見ると、エッチ
ング反応の最適化等基礎的研究にも用いることができ
る。
【００２１】（実施の形態３）本発明の第３の実施の形
態を説明する。使用するエッチング装置は図１に示し
た。試料１０１は次のように作製した。Ｓｉ基板の表
面、５００ｎｍを酸化して、その上にフォトレジストを
１.５μｍ の厚さに塗布し、ベーク後、チタンシリカ等
の中間層を形成し、その上に、フォトレジストでパター
ニングを行った後、中間層をドライエッチングして、下
層フォトレジストをエッチングするためのマスクを形成
した。そして、ウェーハの中央部に直径０.８mm の穴を
あけた。
態を説明する。使用するエッチング装置は図１に示し
た。試料１０１は次のように作製した。Ｓｉ基板の表
面、５００ｎｍを酸化して、その上にフォトレジストを
１.５μｍ の厚さに塗布し、ベーク後、チタンシリカ等
の中間層を形成し、その上に、フォトレジストでパター
ニングを行った後、中間層をドライエッチングして、下
層フォトレジストをエッチングするためのマスクを形成
した。そして、ウェーハの中央部に直径０.８mm の穴を
あけた。
【００２２】エッチングガスにＯ2を用い、圧力１ｍTor
r，２.４５ＧＨｚのマイクロ波出力４００Ｗ、ＲＦは２
ＭＨｚ、出力２０Ｗで、この試料をエッチングしたとこ
ろ、フォトレジストのエッチングの速さは６０ｎｍ／mi
n、ＳｉＯ2の速さはその１／１００以下であった。この
場合、反応生成物ＣＯの発光（波長：２１９ｎｍ）と反
応物のＯの発光（波長：７７７ｎｍ）をモニタした。特
に、反応生成物であるＣＯの信号は図４に示すようにＲ
Ｆにある位相差をもって同期して強く観測されるため、
ロックインアンプを用いて励起周波数成分を選択的に抽
出することにより、検出感度を向上させた。
r，２.４５ＧＨｚのマイクロ波出力４００Ｗ、ＲＦは２
ＭＨｚ、出力２０Ｗで、この試料をエッチングしたとこ
ろ、フォトレジストのエッチングの速さは６０ｎｍ／mi
n、ＳｉＯ2の速さはその１／１００以下であった。この
場合、反応生成物ＣＯの発光（波長：２１９ｎｍ）と反
応物のＯの発光（波長：７７７ｎｍ）をモニタした。特
に、反応生成物であるＣＯの信号は図４に示すようにＲ
Ｆにある位相差をもって同期して強く観測されるため、
ロックインアンプを用いて励起周波数成分を選択的に抽
出することにより、検出感度を向上させた。
【００２３】図５ないし図７に示すように、それぞれ発
光をモニタすることによって、終点の検出は可能ではあ
るが、さらにＣＯの発光強度をＯの発光強度で割算処理
を行うと、終点付近での信号変化量が増えると同時にプ
ラズマの揺らぎによる変化も相殺されるため、終点検出
が容易になる。また、必要に応じて、信号を微分処理し
て終点の判定を行ってもよい。このようにして、前記実
施の形態１と同様にエッチング終点を感度よく検出でき
た。
光をモニタすることによって、終点の検出は可能ではあ
るが、さらにＣＯの発光強度をＯの発光強度で割算処理
を行うと、終点付近での信号変化量が増えると同時にプ
ラズマの揺らぎによる変化も相殺されるため、終点検出
が容易になる。また、必要に応じて、信号を微分処理し
て終点の判定を行ってもよい。このようにして、前記実
施の形態１と同様にエッチング終点を感度よく検出でき
た。
【００２４】以上述べた終点検出法は、反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）装置に本発明を応用しても行うこと
ができる。なお、本実施例では、エッチング装置を用い
たが、アッシング装置を用い、アッシングの終点検出を
高感度で行うことも可能であることは言うまでもない。
ただし、アッシング装置では、プラズマのダウンフロー
を用いる点がエッチング装置の場合と異なる。
ッチング（ＲＩＥ）装置に本発明を応用しても行うこと
ができる。なお、本実施例では、エッチング装置を用い
たが、アッシング装置を用い、アッシングの終点検出を
高感度で行うことも可能であることは言うまでもない。
ただし、アッシング装置では、プラズマのダウンフロー
を用いる点がエッチング装置の場合と異なる。
【００２５】
【発明の効果】本発明は、発光分光法を用いた高精度終
点検出法に関する。まず、発光を採光する受光手段を試
料台近傍に配置することにより、微量の反応生成物から
の発光を、比較的濃度の高いウェーハ近傍で効率よく採
光することができる。また、採りだした光を分光しその
強度変化を追跡することにより、従来難しかったプラズ
マエッチング中の化学種の高精度モニタが可能となり、
終点検出が容易となる。
点検出法に関する。まず、発光を採光する受光手段を試
料台近傍に配置することにより、微量の反応生成物から
の発光を、比較的濃度の高いウェーハ近傍で効率よく採
光することができる。また、採りだした光を分光しその
強度変化を追跡することにより、従来難しかったプラズ
マエッチング中の化学種の高精度モニタが可能となり、
終点検出が容易となる。
【００２６】本発明によれば、微量のラジカルなどの化
学種を検出することが可能となり、マイクロ波プラズマ
エッチングおよびプラズマアッシングにおける終点検出
の精度をはるかに向上させることができる。
学種を検出することが可能となり、マイクロ波プラズマ
エッチングおよびプラズマアッシングにおける終点検出
の精度をはるかに向上させることができる。
【図１】本発明の方法の一実施態様を示すマイクロ波プ
ラズマエッチング装置の概念図。
ラズマエッチング装置の概念図。
【図２】本発明の実施に用いる受光手段となる光ファイ
バおよび気密保持部の断面図。
バおよび気密保持部の断面図。
【図３】本発明の実施例における反応生成物ＳｉＦの発
光強度の測定図。
光強度の測定図。
【図４】本発明の他の実施例における反応生成物ＣＯの
発光信号の測定図。
発光信号の測定図。
【図５】ＣＯの発光信号のエッチング時間依存性を示す
特性図。
特性図。
【図６】Ｏの発光信号のエッチング時間依存性を示す特
性図。
性図。
【図７】ＣＯの信号強度をＯの信号強度で割った値の時
間依存性を示す特性図。
間依存性を示す特性図。
【符号の説明】 １０１…試料、１０２…試料台、１０３…有磁場マイク
ロ波プラズマエッチング装置、１０５…ガス導入口、１
０６…マグネトロン、１０７…導波管、１０８…ＲＦ発
生器、１０９…光ファイバ、１１０…光ファイバ、１１
１…光ファイバ、１１２…分光器、１１３…フォトマ
ル、２０１…石英、２０２…クラッド、テフロン、２０
４…ステンレス金具、２０５…フランジ、２０６…押さ
え金具、２０７…Ｏ−リング、３０１…光ファイバ１１
０を用いた場合に得られたＳｉＦ信号強度のエッチング
時間依存性を示す曲線、３０２…光ファイバ１０９を用
いた場合に得られたＳｉＦ信号強度のエッチング時間依
存性を示す曲線、３０１…光ファイバ１１１を用いた場
合に得られたＳｉＦ信号強度のエッチング時間依存性を
示す曲線。
ロ波プラズマエッチング装置、１０５…ガス導入口、１
０６…マグネトロン、１０７…導波管、１０８…ＲＦ発
生器、１０９…光ファイバ、１１０…光ファイバ、１１
１…光ファイバ、１１２…分光器、１１３…フォトマ
ル、２０１…石英、２０２…クラッド、テフロン、２０
４…ステンレス金具、２０５…フランジ、２０６…押さ
え金具、２０７…Ｏ−リング、３０１…光ファイバ１１
０を用いた場合に得られたＳｉＦ信号強度のエッチング
時間依存性を示す曲線、３０２…光ファイバ１０９を用
いた場合に得られたＳｉＦ信号強度のエッチング時間依
存性を示す曲線、３０１…光ファイバ１１１を用いた場
合に得られたＳｉＦ信号強度のエッチング時間依存性を
示す曲線。
Claims (13)
- 【請求項１】半導体加工プロセスにおいて、プロセス用
真空チャンバ内に受光手段を配置し、プラズマ中の化学
種の発光を採光した後、分光し、検出した信号を計算処
理して終点を判定することを特徴とする加工プロセスの
終点検出方法。 - 【請求項２】請求項１記載の受光手段として、光ファイ
バを用いることを特徴とする加工プロセスの終点検出方
法。 - 【請求項３】請求項１および請求項２記載の分光手段
は、ウェーハ表面から５mm以内のニアサーフェスにある
化学種からの発光をモニタできるように配置することを
特徴とする加工プロセスの終点検出方法。 - 【請求項４】請求項２記載の光ファイバは、コアおよび
クラッドの外皮が耐腐蝕性および耐熱性の被覆で覆われ
ていることを特徴とする加工プロセスの終点検出方法。 - 【請求項５】請求項１記載の分光手段として、光学フィ
ルタあるいは分光器を用いることを特徴とする加工プロ
セスの終点検出方法。 - 【請求項６】請求項１記載の加工プロセスが、ドライエ
ッチングあるいはアッシングであることを特徴とする加
工プロセスの終点検出方法。 - 【請求項７】請求項１記載の信号処理として、周期的に
振動変化する信号をその周期でサンプリングして、信号
対ノイズ比を向上させることを特徴とする加工プロセス
の終点検出方法。 - 【請求項８】請求項１記載の計算において、終点におい
て強度が減少する反応生成物からの信号と、終点におい
て強度が増加する反応物からの信号との比をとることを
特徴とする加工プロセスの終点検出方法。 - 【請求項９】請求項１および請求項８記載の計算におい
て、信号強度の時間微分をとり終点判定の精度を向上さ
せることを特徴とする加工プロセスの終点検出方法。 - 【請求項１０】マイクロ波プラズマエッチング装置の真
空チャンバ内部に、受光手段を有し、エッチングガスに
よるエッチング中に反応物および反応生成物から放射さ
れる発光スペクトルの特定波長光を取り出す分光器や光
学フィルタと、取り出された光を検知して、その強度を
測定し、強度が所定値になった時に請求項１から請求項
９の方法により、終点を判定しエッチングを停止させる
制御部を備えることを特徴とするマイクロ波プラズマエ
ッチング装置。 - 【請求項１１】請求項１０記載の分光手段は、被エッチ
ング試料の表面から５mm以内の発光をモニタするため、
試料近傍あるいは試料そのものに配置することを特徴と
するマイクロ波プラズマエッチング装置。 - 【請求項１２】マイクロ波プラズマアッシング装置の真
空チャンバ内部に、受光手段を有し、アッシングガスに
よるアッシング中に反応物および反応生成物から放射さ
れる発光スペクトルの特定波長光を取り出す分光器や光
学フィルタと、取り出された光を検知して、その強度を
測定し、強度が所定値になった時に請求項１から請求項
９の方法により、終点を判定しアッシングを停止させる
制御部を備えることを特徴とするマイクロ波プラズマア
ッシング装置。 - 【請求項１３】請求項１２記載の分光手段は、被エッチ
ング試料の表面から５mm以内の発光をモニタするため、
試料近傍あるいは試料そのものに配置することを特徴と
するマイクロ波プラズマアッシング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13643297A JPH10335307A (ja) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | 加工プロセスの終点検出方法およびそれを用いた装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13643297A JPH10335307A (ja) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | 加工プロセスの終点検出方法およびそれを用いた装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10335307A true JPH10335307A (ja) | 1998-12-18 |
Family
ID=15175012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13643297A Pending JPH10335307A (ja) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | 加工プロセスの終点検出方法およびそれを用いた装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10335307A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001250812A (ja) * | 2000-03-08 | 2001-09-14 | Sony Corp | プラズマ処理の終点検出方法及び終点検出装置 |
| EP1104018A3 (en) * | 1999-11-24 | 2004-05-19 | Axcelis Technologies, Inc. | Optimized optical system design for endpoint detection |
| KR100676234B1 (ko) * | 2001-11-29 | 2007-01-30 | 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 | 에칭처리방법 |
-
1997
- 1997-05-27 JP JP13643297A patent/JPH10335307A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1104018A3 (en) * | 1999-11-24 | 2004-05-19 | Axcelis Technologies, Inc. | Optimized optical system design for endpoint detection |
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| KR100676234B1 (ko) * | 2001-11-29 | 2007-01-30 | 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 | 에칭처리방법 |
| US7455790B2 (en) | 2001-11-29 | 2008-11-25 | Hitachi, Ltd. | Emission spectroscopic processing apparatus and plasma processing method using it |
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