JPS593925A - ドライエツチングの制御および終点検出方法 - Google Patents
ドライエツチングの制御および終点検出方法Info
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- JPS593925A JPS593925A JP11077282A JP11077282A JPS593925A JP S593925 A JPS593925 A JP S593925A JP 11077282 A JP11077282 A JP 11077282A JP 11077282 A JP11077282 A JP 11077282A JP S593925 A JPS593925 A JP S593925A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はドライエツチングの制御および終点検出方法
に関するものである。
に関するものである。
従来、例えば半導体製造プロセスにおけるドライエツチ
ングにおける膜厚や終点の検出には発光分光法、原子吸
光法、電圧変化法、反射率変化法、質量分析法等が利用
されてきた。しかし試料（ウェファ）の露出面積が小さ
くなると上述のような方法ではいずれも検出量が減少す
る。またエツチング速度が遅い物質の場合も同様に検出
量が低く、そのためエツチングの終点の検出が実質的に
困難となる。例えば発光分光法によって終点を検出する
場合について考えてみると、一般にドライエツチングの
化学反応はＡｌのエツチングなどではＡｌ ＋３Ｃ１−
） ）ｄ（Ｊ５↑ となり、ｕｃ１５が揮発性であるため、ウェファ表面か
ら蒸発してプラズマ中に飛び出してゆき、そしてプラズ
マ中でｕｃｔｓは励起されてｋｌ−Ｃ１結合特有の発光
スイクトル（Ｅｘ ２６１．４ ｎｍ）を放出する。
ングにおける膜厚や終点の検出には発光分光法、原子吸
光法、電圧変化法、反射率変化法、質量分析法等が利用
されてきた。しかし試料（ウェファ）の露出面積が小さ
くなると上述のような方法ではいずれも検出量が減少す
る。またエツチング速度が遅い物質の場合も同様に検出
量が低く、そのためエツチングの終点の検出が実質的に
困難となる。例えば発光分光法によって終点を検出する
場合について考えてみると、一般にドライエツチングの
化学反応はＡｌのエツチングなどではＡｌ ＋３Ｃ１−
） ）ｄ（Ｊ５↑ となり、ｕｃ１５が揮発性であるため、ウェファ表面か
ら蒸発してプラズマ中に飛び出してゆき、そしてプラズ
マ中でｕｃｔｓは励起されてｋｌ−Ｃ１結合特有の発光
スイクトル（Ｅｘ ２６１．４ ｎｍ）を放出する。
この波長を追いかけてゆけばＡｌがウェファ面上に無く
なったときプラズマ中のＡｌｃ／３も排出されて消失す
るので、エツチング終点２６’１．４ ｎｍの発光強度
は低下する。この場合、第１図に示すように露出面積す
なわちエツチングされる面積が大であれば集線で示すよ
うに終点における変化は大きいが、露出面積が小さかっ
たり、エツチング速度が遅い場合には点線で示すように
終点における変化は少なく終点判定は困難となる。
なったときプラズマ中のＡｌｃ／３も排出されて消失す
るので、エツチング終点２６’１．４ ｎｍの発光強度
は低下する。この場合、第１図に示すように露出面積す
なわちエツチングされる面積が大であれば集線で示すよ
うに終点における変化は大きいが、露出面積が小さかっ
たり、エツチング速度が遅い場合には点線で示すように
終点における変化は少なく終点判定は困難となる。
ところで’４４ｍ質の境界面に偏光を入射したとき反射
、屈折する偏光の性質が物質によって異なることを利用
して物質の性質を考察するいわゆる偏光解析法（エリプ
ソメトリ−）によれば、偏光が試料表面で反射されると
きに生じる状態の変化を測定して＃膜の膜厚や光学定数
を精度よく決定することができることは知られている。
、屈折する偏光の性質が物質によって異なることを利用
して物質の性質を考察するいわゆる偏光解析法（エリプ
ソメトリ−）によれば、偏光が試料表面で反射されると
きに生じる状態の変化を測定して＃膜の膜厚や光学定数
を精度よく決定することができることは知られている。
そしてエリシソメトリックパラメータを求めるだめの偏
光解析装置（エリプソメータ）としては機械的に検光子
を回転する回転検光子型と圧電効果をオＵ用して位相差
を褒詞する位相変調型等の測光型、或いは消光型や回転
偏光子型等がある。
光解析装置（エリプソメータ）としては機械的に検光子
を回転する回転検光子型と圧電効果をオＵ用して位相差
を褒詞する位相変調型等の測光型、或いは消光型や回転
偏光子型等がある。
そこでこの発ＢＡは、測定が迅速で構造も簡単であるエ
リプソメータを利用してドライエツチングの制御および
終点検出をできるようにすることにある。
リプソメータを利用してドライエツチングの制御および
終点検出をできるようにすることにある。
この目的のため、この発明によるドライエツチングの制
御および終点検出方法においては、一定の偏光状態にあ
る光が被エツチング試料に入射され、試料で反射された
光は検光子を通ってフ第１・セルで受光されて電気信号
に変換され、この電気信号はコンピュータを用いて偏光
解析計算処理され、それにより試料膜厚およびエツチン
グ速度が算出され・またコンピュータに予じめ設定した
膜厚や偏光解析パラメータ尋の変化倉の設定値との比較
によシエッチングの終点が検出さ孔る。
御および終点検出方法においては、一定の偏光状態にあ
る光が被エツチング試料に入射され、試料で反射された
光は検光子を通ってフ第１・セルで受光されて電気信号
に変換され、この電気信号はコンピュータを用いて偏光
解析計算処理され、それにより試料膜厚およびエツチン
グ速度が算出され・またコンピュータに予じめ設定した
膜厚や偏光解析パラメータ尋の変化倉の設定値との比較
によシエッチングの終点が検出さ孔る。
従って、この発明によれば、自動エリプソメータとコン
ピュータ装置とを用いてドライエツチングの制御および
終点検出を行なうことにょシ、従来の方法とは異なり直
接試料上の膜厚を観測できるため、露出面積やエツチン
グ速度に影響されずに極めて精度の高い終点判定を行な
うことができる０１だエツチング中のエツチング速度や
膜厚を測定できるので、これらの測定値を、装置の各構
成要素を成す排気系、ガス導入系やＲＦ電源系等にフィ
ードバックさせることにより、圧力、流量およびＲＦ定
電力のエツチング条件を変更してエツチング状態を正常
に保つことができる。
ピュータ装置とを用いてドライエツチングの制御および
終点検出を行なうことにょシ、従来の方法とは異なり直
接試料上の膜厚を観測できるため、露出面積やエツチン
グ速度に影響されずに極めて精度の高い終点判定を行な
うことができる０１だエツチング中のエツチング速度や
膜厚を測定できるので、これらの測定値を、装置の各構
成要素を成す排気系、ガス導入系やＲＦ電源系等にフィ
ードバックさせることにより、圧力、流量およびＲＦ定
電力のエツチング条件を変更してエツチング状態を正常
に保つことができる。
以下この発明を、添附図面の第２，３図を参照してその
実施例について説明する。
実施例について説明する。
酸２２図にはこの発明による方法を実施するためエツチ
ング装置に組込んだ応用例を概略線図で示し、１けエツ
チング槽で内部にエツチング電極２および対向電極３が
向い合って配置されている。
ング装置に組込んだ応用例を概略線図で示し、１けエツ
チング槽で内部にエツチング電極２および対向電極３が
向い合って配置されている。
エツチング電極２上はエツチングすべき試料４が置かれ
ている。５Ｖｉヘリウム・ネオンレーザから成る光源、
６は偏光子、７け回転検光子であシ、これら要素によっ
て回転検光子型のエリプソメータが構盛され、偏光子６
け定角に固定され、回転検光子７はパルスモータ８によ
って回転される。
ている。５Ｖｉヘリウム・ネオンレーザから成る光源、
６は偏光子、７け回転検光子であシ、これら要素によっ
て回転検光子型のエリプソメータが構盛され、偏光子６
け定角に固定され、回転検光子７はパルスモータ８によ
って回転される。
検光子７を回転しながら光量を測定すると出力はＩ ＝
Ｉｏ （ｉ ＋ａ Ｃｏｓ ２Ａ十ｂ Ｂｉｎ ２Ａ
）の形の交流で現われ、ここでＡは検光子７０角度であ
る。セして上式の係１．ｆｆ１ａ、ｂとエリシソメトリ
ックパラメータダ、Δとの間には ａ＝−ｃｏｓ２Ｆ ｂ ＝ ｓｉｎ ２’ｊ’ ｃｏｓΔ の関係が成り立つ。−ｆ：こで係数ａ ｒ ｂはコンピ
ュータにデータを入力してフーリエ変換操作にょっ雪水
めることができる。
Ｉｏ （ｉ ＋ａ Ｃｏｓ ２Ａ十ｂ Ｂｉｎ ２Ａ
）の形の交流で現われ、ここでＡは検光子７０角度であ
る。セして上式の係１．ｆｆ１ａ、ｂとエリシソメトリ
ックパラメータダ、Δとの間には ａ＝−ｃｏｓ２Ｆ ｂ ＝ ｓｉｎ ２’ｊ’ ｃｏｓΔ の関係が成り立つ。−ｆ：こで係数ａ ｒ ｂはコンピ
ュータにデータを入力してフーリエ変換操作にょっ雪水
めることができる。
また第２図において９は試料４で反射し、回転検光子７
を通過してきた光を受け、この光信号を電気信号に変換
するフォトセルで、このフォトセル９の出力は増幅器１
ｏを介して人−り変換器１１へ供給され、ここでデ：）
クル信号に変換され、このＡ−Ｄ変換器１１からのデジ
タル信号はコンピュータ１２へ入力され、コンピュータ
１２は入力されたデジタル信号に基いて偏光解析計算を
行なって試料における膜厚およびエツチング速度を算出
し、またコンピュータ１２には予じめ希望するエツチン
グ膜厚すなわち設定膜厚値が入力されており、従って実
際の膜厚値と設定膜厚値との比較操作によってコンピュ
ータ１２はその設定膜厚までエツチングされたとき、終
点判定信号を出力することができる。ざらにコンピュー
タ１２Ｉ″ｉ・ぞルスモータ駆動回路１３を操作して回
転検光子７の駆動パルスモータ８の動作を制御するよう
に構成される。
を通過してきた光を受け、この光信号を電気信号に変換
するフォトセルで、このフォトセル９の出力は増幅器１
ｏを介して人−り変換器１１へ供給され、ここでデ：）
クル信号に変換され、このＡ−Ｄ変換器１１からのデジ
タル信号はコンピュータ１２へ入力され、コンピュータ
１２は入力されたデジタル信号に基いて偏光解析計算を
行なって試料における膜厚およびエツチング速度を算出
し、またコンピュータ１２には予じめ希望するエツチン
グ膜厚すなわち設定膜厚値が入力されており、従って実
際の膜厚値と設定膜厚値との比較操作によってコンピュ
ータ１２はその設定膜厚までエツチングされたとき、終
点判定信号を出力することができる。ざらにコンピュー
タ１２Ｉ″ｉ・ぞルスモータ駆動回路１３を操作して回
転検光子７の駆動パルスモータ８の動作を制御するよう
に構成される。
第３図には第２図の装置を用いてこの発明による方法で
試料５ｔｏ２におけるエツチングの速度および終点の測
定例を示す。この例ではエツチング槽内の雰囲気ガスは
ｃｉｔ’４を使用し、圧力は０．０３Ｔｏｒｒ Ｌ、ま
たＲＦ電力は５０Ｗを使用した。仁のグラフにおいて終
点判定の信号はＯＡで発生される。
試料５ｔｏ２におけるエツチングの速度および終点の測
定例を示す。この例ではエツチング槽内の雰囲気ガスは
ｃｉｔ’４を使用し、圧力は０．０３Ｔｏｒｒ Ｌ、ま
たＲＦ電力は５０Ｗを使用した。仁のグラフにおいて終
点判定の信号はＯＡで発生される。
第１図は従来技術による方法を説明するグラフ、第２図
はこの発明による方法を実施している装置例を示すブロ
ック線図、第６図は第２図の装置を用いて実施した測定
例を示すグラフである。 図中、 ４：試料、 ５：光源、 ６：偏光子。 ７：回転検光子、 ９：フオトセル、 １２：：ｆｆ
ンピュータ。 第１図 時間（抄〕
はこの発明による方法を実施している装置例を示すブロ
ック線図、第６図は第２図の装置を用いて実施した測定
例を示すグラフである。 図中、 ４：試料、 ５：光源、 ６：偏光子。 ７：回転検光子、 ９：フオトセル、 １２：：ｆｆ
ンピュータ。 第１図 時間（抄〕
Claims (1)
- 自動エリプソメータを用いて一定の偏光状態にある光を
被エツチング試料に入射し、反射して検光子を通過した
光をフォトセルで受けて電気信号に変換し、この電気信
号に基いてコンピュータを用いて偏、光解析計算を行な
い試料膜厚およびエツチング速度を算出すると共に設定
値との比較によりエツチングの終点を検出することを特
徴とするドライエツチングの制御および終点検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11077282A JPS593925A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | ドライエツチングの制御および終点検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11077282A JPS593925A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | ドライエツチングの制御および終点検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS593925A true JPS593925A (ja) | 1984-01-10 |
Family
ID=14544192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11077282A Pending JPS593925A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | ドライエツチングの制御および終点検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS593925A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63254733A (ja) * | 1987-04-13 | 1988-10-21 | Nec Corp | 半導体装置の製造装置 |
| US4948259A (en) * | 1989-01-14 | 1990-08-14 | Leybold Aktiengesellschaft | Method and apparatus for monitoring layer erosion in a dry-etching process |
| US5261998A (en) * | 1991-09-26 | 1993-11-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for detecting an end point of etching in semiconductor manufacture using the emission spectrum of helium |
| JPH0661187A (ja) * | 1992-06-26 | 1994-03-04 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 電子デバイスおよびその製造方法 |
| US5294289A (en) * | 1990-10-30 | 1994-03-15 | International Business Machines Corporation | Detection of interfaces with atomic resolution during material processing by optical second harmonic generation |
| US5425839A (en) * | 1992-05-14 | 1995-06-20 | Texas Instruments Incorporated | Method for rapidly etching material on a semiconductor device |
| EP0658758A1 (en) * | 1993-12-17 | 1995-06-21 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for real-time, in-situ endpoint detection and closed loop etch process control |
| DE102011014866A1 (de) * | 2011-03-24 | 2012-09-27 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Anordnung zur Prozessüberwachung und Steuerung beim Plasma-Ätzen |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53138943A (en) * | 1977-05-11 | 1978-12-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Etching method and apparatus |
-
1982
- 1982-06-29 JP JP11077282A patent/JPS593925A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53138943A (en) * | 1977-05-11 | 1978-12-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Etching method and apparatus |
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