JPH1064884A - Etching device and etching method - Google Patents

Etching device and etching method

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Publication number
JPH1064884A
JPH1064884A JP21380596A JP21380596A JPH1064884A JP H1064884 A JPH1064884 A JP H1064884A JP 21380596 A JP21380596 A JP 21380596A JP 21380596 A JP21380596 A JP 21380596A JP H1064884 A JPH1064884 A JP H1064884A
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JP
Japan
Prior art keywords
etching
light
end point
film
processing film
Prior art date
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Pending
Application number
JP21380596A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiya Yogo
鋭哉 余吾
Atsushi Okuda
敦 奥田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1064884A publication Critical patent/JPH1064884A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid the damage of a base caused by overetching by detecting the strength of the interference light between the light reflected at the surface of a treatment film out of the lights generated by plasma and the light reflected at the interface between the treatment film and the base, and detecting the etching rate, based on the ripple cycle of the detected strength. SOLUTION: A part of the light generated by plasma 7 is reflected at the surface of an SiO2 film 12, and a part of the other permeates an SiO2 film 12, and is reflected at the interface between the SiO2 film 12 and the base 11. Then, the light reflected at the surface of the SiO2 film 12 and the light reflected at the interface between the SiO2 film 12 and the base are made to interfere with each other, and this interference light is passed through a tube 5, and only the light of wavelength of about 483nm is passed through a filter 6, and it is detected with a light detector 3. The cyclic ripple of this detected light is outputted to a controller 8, and this controller 8 detects the etching rate, based on the ripple cycle. Hereby, the damage of the base by overetching can be avoided.

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、半導体装置及びL
CD(液晶表示装置)等の製造に使用されるプラズマエ
ッチング工程において、エッチングレート又はエッチン
グ終点を検出するエッチング装置及びエッチング方法に
関する。
The present invention relates to a semiconductor device and a semiconductor device.
The present invention relates to an etching apparatus and an etching method for detecting an etching rate or an etching end point in a plasma etching process used for manufacturing a CD (liquid crystal display) or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラズマエッチング装置は、半導体装置
及び液晶表示装置(LCD)等の製造に使用されてい
る。通常、プラズマエッチング装置を使用した工程で
は、アンダーエッチング及びオーバーエッチングを防止
するために、プラズマ発光分析型のエッチング終点検出
装置を使用してエッチング終点を検出している。
2. Description of the Related Art A plasma etching apparatus is used for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display (LCD), and the like. Usually, in a process using a plasma etching apparatus, an etching end point is detected using a plasma emission analysis type etching end point detecting apparatus in order to prevent under-etching and over-etching.

【0003】プラズマ発光分析型のエッチング終点検出
装置においては、エッチング装置のチャンバの一部に透
明ガラスからなる検出窓を設け、この検出窓からチャン
バの外部に放出されるプラズマ発光のうち特定の波長の
光を光検出器で検出し、下地が露出することにより前記
特定の波長の光の強度が急激に変化することを利用して
エッチング終点を検出している。
In a plasma emission analysis type etching end point detection apparatus, a detection window made of transparent glass is provided in a part of a chamber of the etching apparatus, and a specific wavelength of plasma emission emitted from the detection window to the outside of the chamber is provided. Is detected by a photodetector, and the etching end point is detected by utilizing the fact that the intensity of the light of the specific wavelength suddenly changes due to the exposure of the base.

【0004】図5は、横軸にエッチング処理時間をと
り、縦軸に光検出器から出力される信号電圧値をとっ
て、シリコン基板上のSiO2 膜のエッチング時におけ
る光検出器の出力の経時的変化を示す図である。例え
ば、この図5に示すように、SiO 2 膜をエッチングし
ている途中は光検出器から出力される信号電圧値は一定
であるが、SiO2 膜のエッチングが終了すると出力電
圧が低下する。従って、信号電圧値が低下してしきい値
Vthを横切った時点をエッチング終点として検出するこ
とができる。この場合に、エッチングレートが変化して
も、図6,7に示すように、特定波長の光の強度が変化
するまでの時間が変わるだけであるので、この特定波長
の光の強度の変化により、エッチング終点を検出するこ
とができる。
FIG. 5 shows the etching time on the horizontal axis.
The vertical axis shows the signal voltage value output from the photodetector.
And SiO on the silicon substrateTwoWhen etching the film
FIG. 5 is a diagram showing a change over time of the output of the photodetector. example
For example, as shown in FIG. TwoEtch the film
The signal voltage output from the photodetector is constant during
But SiOTwoWhen the film etching is completed,
The pressure drops. Therefore, the signal voltage decreases and the threshold
The point at which Vth is crossed is detected as the etching end point.
Can be. In this case, the etching rate changes
Also, as shown in FIGS. 6 and 7, the intensity of light of a specific wavelength changes.
This specific wavelength
The end point of etching can be detected by the change in light intensity
Can be.

【0005】また、特開平4−297028号には、エ
ッチング装置のチャンバの外側にレーザ等の光源を設
け、この光源からチャンバ内に平行ビームを入射して、
半導体ウェハ上のレジストの表面で反射された光と、エ
ッチング中のSiO2 膜で反射された光との干渉光を検
出してエッチングレートを検出するエッチング速度モニ
タが開示されている。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. H4-297028, a light source such as a laser is provided outside a chamber of an etching apparatus, and a parallel beam is incident from the light source into the chamber.
There is disclosed an etching rate monitor that detects interference light between light reflected on the surface of a resist on a semiconductor wafer and light reflected on an SiO 2 film being etched to detect an etching rate.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プラズマ発光分析型の終点検出装置においては、以下に
示す欠点がある。すなわち、エッチング装置のチャンバ
内のガスの圧力の変動及びプラズマに印加される高周波
電力の変動等により、エッチングレートが変動したり、
プラズマの発光強度が変動する。このため、処理膜をエ
ッチングしている途中であっても光検出器から出力され
る信号電圧値が変動することがある。例えば、図8に示
すように、ガスの圧力や高周波電力の変動等に起因して
信号電圧値が変化すると、図中矢印Aで示す時点で下地
が露出したものと誤検出してしまうことがある。特に、
エッチングにより発生したパーティクルが検出窓に付着
したり、検出窓がエッチングされたりすることにより信
号電圧値が低くなっている場合は、誤検出がより一層発
生しやすくなる。このため、従来のプラズマ発光分析型
のエッチング終点検出装置では、検出結果の信頼性が満
足できるものではない。
However, the conventional plasma emission analysis type end point detecting apparatus has the following drawbacks. That is, the etching rate fluctuates due to fluctuations in the gas pressure in the chamber of the etching apparatus, fluctuations in the high-frequency power applied to the plasma, and the like,
The emission intensity of the plasma fluctuates. Therefore, the signal voltage value output from the photodetector may fluctuate even while the processing film is being etched. For example, as shown in FIG. 8, when the signal voltage value changes due to a change in gas pressure, high-frequency power, or the like, it may be erroneously detected that the base is exposed at a point indicated by an arrow A in the figure. is there. Especially,
If the signal voltage value is low due to particles generated by etching adhering to the detection window or the detection window being etched, erroneous detection is more likely to occur. For this reason, the conventional plasma emission analysis type etching end point detection apparatus does not have satisfactory reliability of the detection result.

【0007】また、従来のプラズマ発光分析型の終点検
出装置では、エッチングにより下地が露出しないと光検
出器の出力が変化しないため、下地がエッチングされた
り、ダメージを受けるおそれがある。更に、従来のプラ
ズマ発光分析型の終点検出装置では、下地が露出するこ
とによる特定波長の光の強度の低下を検出するだけであ
るので、エッチング中にエッチングレートを検出するこ
とができない。
Further, in the conventional plasma emission analysis type end point detection apparatus, the output of the photodetector does not change unless the base is exposed by etching, so that the base may be etched or damaged. Furthermore, the conventional plasma emission analysis type end point detection device only detects a decrease in the intensity of light of a specific wavelength due to exposure of the base, and cannot detect the etching rate during etching.

【0008】一方、特開平4−297028号に開示さ
れたエッチング速度モニタでは、チャンバの外側にレー
ザ等のように平行ビームを出力する光源が必要であると
ともに、この光源から出力されたビームを遮らないよう
にして受光部を設ける必要があり、装置の構造が複雑で
ある。また、光源の光軸及び受光部の光軸の調整が必要
である。更に、例えばウェハの中央部と周縁部とのよう
にウェハ上の異なる部分のエッチングレートを検出しよ
うとしても、装置の構造上極めて困難である。
On the other hand, the etching rate monitor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H4-297028 requires a light source, such as a laser, for outputting a parallel beam outside the chamber. It is necessary to provide the light receiving unit in such a way as to avoid the problem, and the structure of the device is complicated. Further, it is necessary to adjust the optical axis of the light source and the optical axis of the light receiving unit. Further, it is extremely difficult to detect the etching rates of different portions on the wafer, such as the central portion and the peripheral portion of the wafer, due to the structure of the apparatus.

【0009】本発明の目的は、装置の構造が簡単である
とともに、エッチングレート又はエッチング終点を高精
度で検出することができるエッチング装置及びエッチン
グ方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide an etching apparatus and an etching method which have a simple structure and can detect an etching rate or an etching end point with high accuracy.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記した課題は、プラズ
マエッチングにより下地の上の処理膜をエッチングする
際にエッチングレート又はエッチング終点を検出するエ
ッチング装置において、プラズマにより発生した光のう
ち前記処理膜の表面で反射された光と、前記処理膜と前
記下地との界面で反射された光との干渉光の強度を検出
する光検出部と、前記光検出部の出力の周期的変動を検
出してその変動周期に基づいてエッチングレート又はエ
ッチング終点を検出する制御部とを有することを特徴と
するエッチング装置により解決する。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an etching apparatus for detecting an etching rate or an etching end point when a processing film on a base is etched by plasma etching. A light reflected on the surface of the light detection unit for detecting the intensity of interference light between the light reflected on the interface between the processing film and the base, and a periodic change in the output of the light detection unit. A control unit for detecting an etching rate or an etching end point based on the fluctuation cycle.

【0011】また、上記した課題は、プラズマエッチン
グにより下地の上の処理膜をエッチングする際にエッチ
ングレート又はエッチング終点を検出するエッチング方
法であって、プラズマにより発生した光のうち前記処理
膜の表面で反射された光と、前記下地と前記処理膜との
界面で反射された光との干渉光の強度を検出し、前記干
渉光の強度の変動の周期に基づいてエッチングレート又
はエッチング終点を検出することを特徴とするエッチン
グ方法により解決する。
Another object of the present invention is to provide an etching method for detecting an etching rate or an etching end point when a processing film on a base is etched by plasma etching. Detecting the intensity of the interference light between the light reflected by the light source and the light reflected at the interface between the base and the processing film, and detecting the etching rate or the etching end point based on the period of the fluctuation of the intensity of the interference light. The problem is solved by an etching method characterized in that

【0012】更に、上記した課題は、プラズマエッチン
グにより下地の上の処理膜をエッチングする際にエッチ
ング終点を検出するエッチング方法であって、プラズマ
により発生した光のうち前記処理膜の表面で反射された
光と、前記下地と前記処理膜との界面で反射された光と
の干渉光の強度を検出し、前記干渉光の強度の変動の周
期に基づいてエッチングレートを求め、前記処理膜の初
期膜厚と前記エッチングレートとから残りのエッチング
時間を求めることを特徴とするエッチング方法により解
決する。
Further, the above object is an etching method for detecting an etching end point when etching a processing film on an underlayer by plasma etching, wherein light generated by plasma is reflected on the surface of the processing film. And the intensity of the interference light between the reflected light and the light reflected at the interface between the base and the processing film, and the etching rate is determined based on the period of the change in the intensity of the interference light, and the initial value of the processing film is determined. The problem is solved by an etching method characterized in that the remaining etching time is obtained from the film thickness and the etching rate.

【0013】以下、本発明の作用について説明する。本
発明においては、プラズマにより発生した光のうち、処
理膜の表面で反射された光と、処理膜と下地との界面で
反射された光との干渉光を光検出部で検出する。この干
渉光の強度は処理膜の膜厚に関係し、エッチングにより
処理膜の膜厚が減少するのに伴って干渉光の強度は周期
的に変動する。従って、干渉光の強度の周期を測定する
ことにより、エッチングレートを知ることができる。ま
た、本発明においては、上述の如くエッチングレートを
知ることができるので、処理膜の膜厚が予め分かってい
れば、エッチング終点までの時間を知ることができる。
これにより、オーバーエッチングにより下地にダメージ
を与えることを回避できる。また、エッチングが終了す
る前にガスの圧力の変動、高周波電力の変動及びその他
のノイズ等の影響により光検出部の出力が一時的に変動
しても、膜厚の減少による変動と区別することができ
て、エッチング終点の誤検出を確実に回避することがで
きる。
The operation of the present invention will be described below. In the present invention, of the light generated by the plasma, the light detecting unit detects interference light between light reflected on the surface of the processing film and light reflected on the interface between the processing film and the base. The intensity of the interference light is related to the thickness of the processing film, and the intensity of the interference light periodically fluctuates as the thickness of the processing film decreases by etching. Therefore, the etching rate can be known by measuring the period of the intensity of the interference light. Further, in the present invention, since the etching rate can be known as described above, if the film thickness of the processing film is known in advance, the time until the etching end point can be known.
Thereby, it is possible to avoid damaging the base by over-etching. In addition, even if the output of the photodetector temporarily fluctuates due to fluctuations in gas pressure, fluctuations in high-frequency power, and other noises before etching is completed, it should be distinguished from fluctuations due to a decrease in film thickness. Therefore, erroneous detection of the etching end point can be reliably avoided.

【0014】更に、本発明においては、プラズマによる
発光を利用するので、プラズマエッチング装置のチャン
バ外側に光源を設ける必要がなく、装置の構造が比較的
簡単である。
Further, in the present invention, since light emission by plasma is used, there is no need to provide a light source outside the chamber of the plasma etching apparatus, and the structure of the apparatus is relatively simple.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を参照して説明する。図1は本発明の実
施例のプラズマエッチング装置を示す模式図である。プ
ラズマエッチング装置のチャンバ1内には、電極9,1
0が上下方向に対向して配置されている。電極9には高
周波電源14から高周波電力が供給されるようになって
おり、この電極9上にウェハ又はLCD基板等の処理基
板2を搭載する。一方、電極10は円板状の部材であ
り、中心部には孔10aが設けられている。この電極1
0は接地に接続される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention. Electrodes 9 and 1 are provided in chamber 1 of the plasma etching apparatus.
0 are arranged facing each other in the vertical direction. The electrode 9 is supplied with high-frequency power from a high-frequency power supply 14, and the processing substrate 2 such as a wafer or an LCD substrate is mounted on the electrode 9. On the other hand, the electrode 10 is a disk-shaped member, and has a hole 10a at the center. This electrode 1
0 is connected to ground.

【0016】なお、チャンバ1は、チャンバ1内に所定
のガスを供給するガス供給装置(図示せず)と、チャン
バ内を排気する排気ポンプ(図示せず)とに接続されて
いる。また、チャンバ1の上壁部の中央には透明ガラス
からなる検出窓4が設けられている。チャンバ1の上部
には、エッチングレート又はエッチング終点検出部が取
り付けられている。このエッチングレート又はエッチン
グ終点検出部は、チャンバ1の検出窓4に整合する位置
に立設された筒部5と、筒部5の上部に取り付けられた
光検出器3と、この光検出器3の出力に基づいてエッチ
ングレートを検出したり、エッチング終点を検出する制
御部8とにより構成されている。筒部5は、直径に比し
て長さが十分大きく設定されている。例えば、筒部5の
長さは内径の10倍程度に設定されている。また、この
筒部5の内壁面には、光の反射を低減するために、黒色
の塗料が塗布されている。更に、筒部5の内側上部に
は、波長が483nmの光を選択的に透過する光学フィ
ルタ6が設けられている。
The chamber 1 is connected to a gas supply device (not shown) for supplying a predetermined gas into the chamber 1 and an exhaust pump (not shown) for exhausting the inside of the chamber. A detection window 4 made of transparent glass is provided at the center of the upper wall of the chamber 1. An etching rate or etching end point detection unit is attached to the upper part of the chamber 1. The etching rate or etching end point detection unit includes a cylindrical portion 5 erected at a position matching the detection window 4 of the chamber 1, a photodetector 3 mounted on the upper portion of the cylindrical portion 5, and a photodetector 3 And a control unit 8 for detecting an etching rate based on the output of the controller and detecting an etching end point. The length of the cylindrical portion 5 is set to be sufficiently larger than the diameter. For example, the length of the cylindrical portion 5 is set to about 10 times the inner diameter. Further, a black paint is applied to the inner wall surface of the cylindrical portion 5 in order to reduce light reflection. Further, an optical filter 6 for selectively transmitting light having a wavelength of 483 nm is provided at an upper portion inside the cylindrical portion 5.

【0017】なお、光検出器3は、検出すべき光の波長
及び強度に応じて、フォトダイオード又は光電子増倍管
等が使用される。このように構成されたエッチングレー
ト又はエッチング終点検出部を備えたプラズマエッチン
グ装置において、チャンバ1内に処理基板2を搭載し、
排気ポンプによりチャンバ1内を排気した後、ガス供給
部からチャンバ内にC2 6 等のガスを供給して、チャ
ンバ内の圧力を約1Torrに維持する。そして、電極9に
高周波電源14から高周波電力を供給する。これによ
り、電極9,10間にプラズマ7が発生し、処理基板2
上のSiO2 膜がエッチングされる。このとき、プラズ
マ7により、波長が約350〜1100nmの光が発生
する。
As the photodetector 3, a photodiode or a photomultiplier tube is used according to the wavelength and intensity of the light to be detected. In the plasma etching apparatus provided with the etching rate or etching end point detecting unit configured as described above, the processing substrate 2 is mounted in the chamber 1,
After the inside of the chamber 1 is evacuated by the exhaust pump, a gas such as C 2 F 6 is supplied into the chamber from the gas supply unit to maintain the pressure in the chamber at about 1 Torr. Then, high frequency power is supplied to the electrode 9 from the high frequency power supply 14. As a result, plasma 7 is generated between the electrodes 9 and 10, and the processing substrate 2
The upper SiO 2 film is etched. At this time, light having a wavelength of about 350 to 1100 nm is generated by the plasma 7.

【0018】図2は、処理基板2を示す模式図である。
プラズマ7により発生した光の一部はSiO2 膜12の
表面で反射され、他の一部はSiO2 膜12を透過して
SiO2 膜12と下地11との界面で反射される。そし
て、SiO2 膜12の表面で反射された光と、SiO2
膜12と下地11との界面で反射された光とが干渉し、
この干渉光が筒部5を通り、波長が約483nmの光の
みがフィルタ6を通過して光検出器3により検出され
る。この場合に、筒部5の内径と長さとの比が十分大き
く設定されているので、図1に示すように、処理基板2
の中央部において処理基板2の表面に対し垂直に反射さ
れた光のみが光検出器3に到達し、筒部5に対し斜めに
入射した光は筒部5の内側で吸収される。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the processing substrate 2.
Some of the light generated by the plasma 7 is reflected by the surface of the SiO 2 film 12, the other part is reflected at the interface between the SiO 2 film 12 and the underlying 11 passes through the SiO 2 film 12. Then, the light reflected on the surface of the SiO 2 film 12 and the SiO 2
The light reflected at the interface between the film 12 and the base 11 interferes,
This interference light passes through the cylindrical portion 5, and only light having a wavelength of about 483 nm passes through the filter 6 and is detected by the photodetector 3. In this case, since the ratio between the inner diameter and the length of the cylindrical portion 5 is set to be sufficiently large, as shown in FIG.
Only the light that is reflected perpendicularly to the surface of the processing substrate 2 at the central portion reaches the photodetector 3, and the light that is obliquely incident on the cylindrical portion 5 is absorbed inside the cylindrical portion 5.

【0019】処理基板2上のSiO2 膜12がエッチン
グされて膜厚が減少するのに伴って、干渉光の強度が周
期的に変化する。この干渉光の強度の周期は光の波長と
エッチングレートとに関係する。すなわち、図2におい
て、入射光の波長をλ0 、SiO2 膜12の屈折率を
n、SiO2 膜12の厚さをd、SiO2 膜12中の光
の波長をλ1 (=λ0 /n)とすると、SiO2 膜12
の表面で反射された光と、SiO2 膜12と下地11と
の界面で反射された光とが干渉して光の強度が最も強く
なる条件は、下記式(1)に示すように表される。 2d=mλ1 …(1) 但し、mは任意の整数である。
As the SiO 2 film 12 on the processing substrate 2 is etched and its thickness decreases, the intensity of the interference light periodically changes. The cycle of the intensity of the interference light is related to the wavelength of the light and the etching rate. That is, in FIG. 2, the refractive index of the wavelength of incident light lambda 0, SiO 2 film 12 n, the thickness of the SiO 2 film 12 d, the wavelength of light in the SiO 2 film 12 λ 1 (= λ 0 / N), the SiO 2 film 12
The condition under which the light reflected on the surface of FIG. 2 and the light reflected on the interface between the SiO 2 film 12 and the base 11 interfere with each other and the light intensity becomes the strongest is expressed by the following equation (1). You. 2d = mλ 1 (1) where m is an arbitrary integer.

【0020】この式(1)にλ1 =λ0 /nを代入して
干渉光の強度が最も強くなるときのSiO2 膜12の厚
さdを求めると、下記式(2)に示すようになる。 d=mλ0 /2n …(2) 逆に、SiO2 膜12の表面で反射された光と、SiO
2 膜12と下地11との界面で反射された光との干渉光
の強度が最も弱くなる条件は、下記式(3)で表され
る。 2d=mλ1 +(λ1 /2) …(3) この式(3)にλ1 =λ0 /nを代入して干渉光の強度
が最も弱くなるときのSiO2 膜の厚さdを求めると、
下記式(4)に示すようになる。 d=(mλ0 /2n)+λ0 /4n …(4) 図3は横軸にエッチング処理時間をとり、縦軸に信号電
圧値をとって、検出器3から出力される信号の時間に対
する変化を示す図である。この図3に示すように、検出
器3から出力される信号電圧値は処理膜の膜厚の減少に
伴って周期的に変動し、下地が露出すると信号電圧値は
一定になる。この信号電圧値の周期T1と光の波長及び
処理膜の屈折率とからエッチングレートを知ることがで
きる。また、処理膜の初めの膜厚が一定であるとする
と、エッチングが終了するまでに発生する信号のピーク
の数はエッチングレートに関係なく一定となるので、所
定のピークの数を検出する前にガスの圧力の変動、高周
波電力の変動及びその他のノイズ等により検出器の出力
が一時的に変化しても、膜厚減少による出力の変動と区
別することができる。これにより、エッチング終点の誤
検出を確実に防止することができる。
By substituting λ 1 = λ 0 / n into this equation (1), the thickness d of the SiO 2 film 12 at the time when the intensity of the interference light becomes maximum is obtained as shown in the following equation (2). become. d = mλ 0 / 2n (2) On the contrary, the light reflected on the surface of the SiO 2 film 12 and the SiO 2
The condition under which the intensity of the interference light with the light reflected at the interface between the second film 12 and the underlayer 11 becomes the weakest is expressed by the following equation (3). The 2d = mλ 1 + (λ 1 /2) ... (3) the thickness d of the SiO 2 film when the intensity of the equation (3) to by substituting λ 1 = λ 0 / n interference light becomes weakest When asked,
Equation (4) below is obtained. d = (mλ 0 / 2n) + λ 0 / 4n (4) In FIG. 3, the horizontal axis represents the etching time, the vertical axis represents the signal voltage value, and the change of the signal output from the detector 3 with respect to time. FIG. As shown in FIG. 3, the signal voltage value output from the detector 3 periodically fluctuates as the film thickness of the processing film decreases, and the signal voltage value becomes constant when the base is exposed. The etching rate can be known from the period T1 of the signal voltage value, the wavelength of light, and the refractive index of the processing film. Further, assuming that the initial film thickness of the processing film is constant, the number of signal peaks generated until the end of etching is constant regardless of the etching rate, so before detecting the predetermined number of peaks. Even if the output of the detector temporarily changes due to a change in gas pressure, a change in high-frequency power, or other noise, it can be distinguished from a change in output due to a decrease in film thickness. Thereby, erroneous detection of the etching end point can be reliably prevented.

【0021】また、例えば、処理条件が同一であっても
チャンバ内にパーティクルが多量に付着した場合はエッ
チングレートが低下するので、エッチングレートの低下
をエッチング装置の維持管理の目安とすることもでき
る。図4は、シリコン基板上のSiO2 膜を実際にエッ
チングして、SiO2 膜の表面で反射した光と、下地と
SiO2 膜との界面で反射した光との干渉光の強度を検
出器3により経時的に測定した結果を示す波形図であ
る。但し、測定に使用したフィルタは、波長λ0 が48
3nmの光を選択的に透過させるものである。この場
合、干渉光の強度の周期Tは20秒であった。このとき
のエッチングレートは、下記式(5)で示すように、約
499.6nm/minになる。但し、λ 0 は光の波
長、nはSiO2 膜の屈折率である。
For example, even if the processing conditions are the same,
If a large amount of particles adhere to the chamber,
Since the etching rate decreases, the etching rate decreases.
Can be used as a guide for the maintenance of the etching equipment.
You. FIG.TwoActually remove the membrane
Ching, SiOTwoThe light reflected on the surface of the film
SiOTwoThe intensity of the interference light with the light reflected at the interface with the film is detected.
FIG. 9 is a waveform chart showing the result of measurement over time by the output device 3;
You. However, the filter used for the measurement is wavelength λ.0Is 48
It selectively transmits 3 nm light. This place
In this case, the period T of the intensity of the interference light was 20 seconds. At this time
The etching rate is approximately as shown in the following equation (5).
It becomes 499.6 nm / min. Where λ 0Is a wave of light
Long, n is SiOTwoThe refractive index of the film.

【0022】 RE =(λ0 /2n)×(60/T) ={483/(2×1.45)}/(60/20) =499.6 …(5) この場合、発光強度のピークの回数は5回であり、発光
強度の周期は20秒なので、制御部によりピークの回数
と周期とを監視し、ピーク回数が5回よりも前にエッチ
ング終点を検出しても、ノイズ等の影響であってエッチ
ング終点でないと判断して、エッチングを継続すればよ
い。そして、ピークの回数が5回を経過した後、信号電
圧値が一定の値となったときにエッチング終点とする。
又は、信号電圧値のピークを5回経過した後、更に一定
時間経過した時点をエッチング終点としてもよい。更
に、エッチングレートとSiO2 とから下地が露出する
までの時間を演算し、その時間が経過した時点をエッチ
ング終点としてもよい。
R E = (λ 0 /2n)×(60/T)={483/(2×1.45)}/(60/20)=499.6 (5) Since the number of peaks is 5 and the cycle of the light emission intensity is 20 seconds, the control unit monitors the number and cycle of the peaks, and even if the etching end point is detected before the number of peaks is 5 or more, noise or the like may be detected. It is determined that the etching is not the end point of the etching, and the etching may be continued. After the number of peaks has passed five times, when the signal voltage value becomes constant, the etching end point is set.
Alternatively, a point at which a certain period of time has passed after the peak of the signal voltage value has passed five times may be set as the etching end point. Further, the time until the underlayer is exposed from the etching rate and SiO 2 may be calculated, and the time when the time has elapsed may be set as the etching end point.

【0023】また、本実施の形態では、エッチングレー
トが検出できるため、処理膜の膜厚が分かっていればエ
ッチングに要する時間がわかるので、下地が露出する直
前でエッチングを停止させたり、処理膜を常に一定の厚
さで残すことも可能である。更に、処理膜の屈折率が不
明の場合でも、処理膜の厚さが分かれば以下のようにし
てエッチング終点を検出することができる。すなわち、
まず、エッチングすべき処理膜と同じ材料により処理膜
が形成されたサンプル基板を用意する。そして、サンプ
ル基板の処理膜の厚さを測定した後、このサンプル基板
の処理膜をエッチング処理して、そのときの光検出器の
出力を調べる。そして、処理膜の厚さと光検出器の出力
の周期との関係を求めておく。これにより、実際の処理
膜の厚さが分かれば、下地が露出するまでに光検出器の
出力の周期的変動の回数が分かるので、エッチング終点
を検出することができる。
Further, in this embodiment, since the etching rate can be detected, if the thickness of the processing film is known, the time required for etching can be known. Can always be left at a constant thickness. Further, even when the refractive index of the processing film is unknown, if the thickness of the processing film is known, the etching end point can be detected as follows. That is,
First, a sample substrate having a processing film formed of the same material as the processing film to be etched is prepared. Then, after measuring the thickness of the processed film of the sample substrate, the processed film of the sample substrate is subjected to an etching process, and the output of the photodetector at that time is examined. Then, the relationship between the thickness of the processing film and the output cycle of the photodetector is determined in advance. Thus, if the actual thickness of the processing film is known, the number of periodic fluctuations of the output of the photodetector until the underlayer is exposed can be determined, so that the etching end point can be detected.

【0024】なお、上述の実施の形態においては、シリ
コン基板上のSiO2 膜のエッチングに本発明を適用し
た場合について説明したが、これにより本発明がシリコ
ン基板上のSiO2 膜のエッチングにおけるエッチング
レート又はエッチング終点の検出に限定されるものでは
なく、シリコン基板又はガラス基板等の上のPSG(Ph
ospho-Silicate Glass)膜及びBPSG(Boron-doped
Silicate Glass)膜のエッチング等にも適用できる。
[0024] Incidentally, in the above embodiment has described the case of applying the present invention to the etching of the SiO 2 film on the silicon substrate, thereby etching the invention in the etching of the SiO 2 film on the silicon substrate The present invention is not limited to the detection of the rate or the end point of the etching.
ospho-Silicate Glass film and BPSG (Boron-doped)
It can also be applied to etching of (silicate glass) film.

【0025】また、上述の実施の形態においては、シリ
コン基板の中央部の上方にのみエッチングレート又はエ
ッチング終点検出部が設けられている場合について説明
したが、例えば、シリコン基板の周縁部の上方にもエッ
チングレート又はエッチング終点検出部を設け、これら
のエッチングレート又はエッチング終点検出部により、
基板中央部と周辺部とのエッチングレートの差を検出す
ることもできる。
Further, in the above-described embodiment, a case has been described where the etching rate or etching end point detecting section is provided only above the central portion of the silicon substrate, but, for example, above the peripheral portion of the silicon substrate. Also provided an etching rate or etching end point detection unit, by these etching rate or etching end point detection unit,
It is also possible to detect a difference in etching rate between the central part and the peripheral part of the substrate.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によれ
ば、プラズマにより発生した光のうち処理膜の表面で反
射した光と、処理膜と下地との界面で反射した光との干
渉光の強度の周期的変動を検出し、その干渉光の強度の
周期に基づいてエッチングレート又はエッチング終点を
検出するので、エッチング終点を高精度で検出すること
ができる。従って、エッチング終点検出の精度が向上
し、信頼性が向上する。
As described above, according to the method of the present invention, of the light generated by the plasma, the interference light between the light reflected on the surface of the processing film and the light reflected on the interface between the processing film and the base. Since the periodic variation of the intensity of the light is detected and the etching rate or the etching end point is detected based on the period of the intensity of the interference light, the etching end point can be detected with high accuracy. Therefore, the accuracy of the etching end point detection is improved, and the reliability is improved.

【0027】また、本発明装置によれば、プラズマによ
る発光を利用し、処理膜の表面で反射した光と、処理膜
と下地との界面で反射した光との干渉光の強度の周期的
変動に基づいてエッチングレート又はエッチング終点を
検出するので、レーザ等の光源が不要であり、比較的簡
単な構造でエッチングレート又はエッチング終点を高精
度に検出することができる。
Further, according to the apparatus of the present invention, the periodic fluctuation of the intensity of the interference light between the light reflected on the surface of the processing film and the light reflected on the interface between the processing film and the substrate is utilized by utilizing the light emission by the plasma. Since the etching rate or the etching end point is detected based on the above, a light source such as a laser is not required, and the etching rate or the etching end point can be detected with a relatively simple structure with high accuracy.

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

【図1】本発明の実施例のプラズマエッチング装置を示
す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】処理基板を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing a processing substrate.

【図3】検出器から出力される信号の時間に対する変化
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a change with time of a signal output from a detector.

【図4】シリコン基板上のSiO2 膜をエッチングした
ときの干渉光の強度を検出器により経時的に測定した結
果を示す波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram showing a result of temporally measuring the intensity of interference light when a SiO 2 film on a silicon substrate is etched by a detector.

【図5】従来のプラズマ発光分析型のエッチング終点検
出装置において、シリコン基板上のSiO2 膜をエッチ
ングしたときの光検出器の出力の経時的変化を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a temporal change in output of a photodetector when a SiO 2 film on a silicon substrate is etched in a conventional plasma emission analysis type etching end point detecting apparatus.

【図6】従来のプラズマ発光分析型のエッチング終点検
出装置において、エッチングレートが小さくなったとき
の光検出器の出力の経時的変化を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a temporal change in the output of a photodetector when the etching rate is reduced in a conventional plasma emission analysis type etching end point detection apparatus.

【図7】従来のプラズマ発光分析型のエッチング終点検
出装置において、エッチングレートが大きくなったとき
の光検出器の出力の経時的変化を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a change over time in the output of a photodetector when the etching rate is increased in a conventional plasma emission analysis type etching end point detection apparatus.

【図8】従来のプラズマ発光分析型のエッチング終点検
出装置の欠点を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a drawback of a conventional plasma emission analysis type etching end point detecting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 チャンバ 2 処理基板 3 光検出部 4 検出窓 5 筒部 6 フィルタ 7 プラズマ 8 制御部 9,10 電極 11 下地 12 SiO2 1 chamber 2 substrate 3 optical detection unit 4 detects the window 5 the cylindrical part 6 filter 7 Plasma 8 controller 9, 10 electrode 11 base 12 SiO 2 film

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマエッチングにより下地の上の処
理膜をエッチングする際にエッチングレート又はエッチ
ング終点を検出するエッチング装置において、 プラズマにより発生した光のうち前記処理膜の表面で反
射された光と、前記処理膜と前記下地との界面で反射さ
れた光との干渉光の強度を検出する光検出部と、 前記光検出部の出力の周期的変動を検出してその変動周
期に基づいてエッチングレート又はエッチング終点を検
出する制御部と、 を有することを特徴とするエッチング装置。
1. An etching apparatus for detecting an etching rate or an etching end point when etching a processing film on an underlayer by plasma etching, wherein, of light generated by plasma, light reflected on the surface of the processing film; A light detection unit for detecting the intensity of interference light between light reflected at the interface between the processing film and the base; detecting a periodic change in the output of the light detection unit; and etching rate based on the change cycle. Or a control unit for detecting an etching end point.
【請求項2】 前記光検出部は、 エッチングチャンバ上に立設されていて前記処理膜の表
面で反射された光及び前記処理膜と前記下地との界面で
反射された光が通る筒部と、 前記筒部の上部に取付けられた光検出器と、 前記光検出器よりも前記チャンバ側に配設され、前記筒
部を通る光のうち特定の波長の光を選択的に透過するフ
ィルタとにより構成されていることを特徴とする請求項
1に記載のエッチング装置。
2. The photodetector comprises: a tubular portion which is provided upright on an etching chamber and through which light reflected on the surface of the processing film and light reflected on an interface between the processing film and the base are passed. A photodetector attached to an upper portion of the cylindrical portion; and a filter disposed closer to the chamber than the photodetector and selectively transmitting light of a specific wavelength among light passing through the cylindrical portion. The etching apparatus according to claim 1, wherein the etching apparatus comprises:
【請求項3】 前記制御部は、前記光検出部の周期的変
動からエッチングレートを検出し、前記処理膜の初期膜
厚と前記エッチングレートとからエッチング終点を検出
するものであることを特徴とする請求項1又は2に記載
のエッチング装置。
3. The control unit detects an etching rate from a periodic change of the light detection unit, and detects an etching end point from an initial film thickness of the processing film and the etching rate. The etching apparatus according to claim 1, wherein
【請求項4】 前記制御部は、前記光検出部の出力の周
期的変動の回数が所定の回数に到達したことによりエッ
チング終点を検出するものであることを特徴とする請求
項1又は2に記載のエッチング装置。
4. The method according to claim 1, wherein the control section detects an etching end point when the number of periodic fluctuations of the output of the light detection section reaches a predetermined number. An etching apparatus as described in the above.
【請求項5】 プラズマエッチングにより下地の上の処
理膜をエッチングする際にエッチングレート又はエッチ
ング終点を検出するエッチング方法であって、 プラズマにより発生した光のうち前記処理膜の表面で反
射された光と、前記下地と前記処理膜との界面で反射さ
れた光との干渉光の強度を検出し、前記干渉光の強度の
変動の周期に基づいてエッチングレート又はエッチング
終点を検出することを特徴とするエッチング方法。
5. An etching method for detecting an etching rate or an etching end point when etching a processing film on a base by plasma etching, wherein light reflected by the surface of the processing film out of light generated by plasma. Detecting the intensity of interference light with light reflected at the interface between the underlayer and the processing film, and detecting an etching rate or an etching end point based on a cycle of a change in the intensity of the interference light. Etching method.
【請求項6】 プラズマエッチングにより下地の上の処
理膜をエッチングする際にエッチング終点を検出するエ
ッチング方法であって、 プラズマにより発生した光のうち前記処理膜の表面で反
射された光と、前記下地と前記処理膜との界面で反射さ
れた光との干渉光の強度を検出し、前記干渉光の強度の
変動の周期に基づいてエッチングレートを求め、 前記処理膜の初期膜厚と前記エッチングレートとから残
りのエッチング時間を求めることを特徴とするエッチン
グ方法。
6. An etching method for detecting an etching end point when etching a processing film on a base by plasma etching, wherein light reflected by the surface of the processing film among light generated by plasma; Detecting the intensity of the interference light between the light reflected at the interface between the base and the processing film, obtaining the etching rate based on the period of the change in the intensity of the interference light, and determining the initial film thickness of the processing film and the etching. An etching method characterized by determining a remaining etching time from a rate.
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