JPS6118133A - Method and apparatus for detecting termination point in rie - Google Patents

Method and apparatus for detecting termination point in rie

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JPS6118133A
JPS6118133A JP13868284A JP13868284A JPS6118133A JP S6118133 A JPS6118133 A JP S6118133A JP 13868284 A JP13868284 A JP 13868284A JP 13868284 A JP13868284 A JP 13868284A JP S6118133 A JPS6118133 A JP S6118133A
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JP
Japan
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light
intensity
change
rate
container
Prior art date
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JP13868284A
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Japanese (ja)
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Minoru Hori
堀 稔
Jiro Ida
次郎 井田
Tadashi Kinomura
木野村 正
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6118133A publication Critical patent/JPS6118133A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917Plasma diagnostics
    • H01J37/32935Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge

Abstract

PURPOSE:To detect the termination point of reactive ion etching with high accuracy by measuring luminous intensity of plasma and determining the termination point from a value of changing rate. CONSTITUTION:An optical probe 8 is provided within a case 1 in order to detect intensity of plasma. The plasma beam enters the optical probe 8 and reaches a spectroscope 10 through an optical fiber 9. Here, two units of spectroscopes are necessary because intensities of lights of two waveformes are monitored simultaneously. The spectroscope analyzes the light transmitted through the optical fiber 9 into spectrum and sends only the light having the specified wavelength to photoelectric converters 11. The photoelectric converters 11 are provided in two units. These units generate voltage or current signals corresponding to respective intensities of light beams. Moreover, intensities of lights of two wavelengths can be obtained by amplifying such signals up to the adequate levels. A data processor 12 calculates changing rate of light intensities and judges the termination point through comparison between the absolute value of changing rate with the threshold value.

Description

【発明の詳細な説明】 (7)  技  術  分  野 この発明はりアクティブイオンエツチングにおける終点
検出方法及び装置に関する。
Detailed Description of the Invention (7) Technical Field The present invention relates to an end point detection method and apparatus in active ion etching.

リアクティブイオンエツチング(Rmctive Io
n砒chtng )は、ICを製造する工程に於て用い
られるドライエツチング法である。
Reactive ion etching (Rmctive Io)
n arsification) is a dry etching method used in the process of manufacturing ICs.

ウェットエツチング法は従来がら用いられる、エツチン
グ液にIC基板を浸漬して行う方法である。
Wet etching is a conventionally used method in which an IC substrate is immersed in an etching solution.

ドライエツチング法は、液体を用いないで、気体によっ
て、半導体ウェハ上の多様な被膜や層をエツチングする
ものである。
The dry etching method is a method of etching various films and layers on a semiconductor wafer using a gas without using a liquid.

(イ)RIE法 リアクティブイオンエツチング(以下RIE ト略記す
る)法について、第1図を用いて説明する。
(a) RIE method The reactive ion etching (hereinafter abbreviated as RIE) method will be explained with reference to FIG.

RIE法は、対象となる半導体ウェハ上の構造物と反応
するガスをプラズマ状にして、半導体ウェハ表面に衝突
させ、表面の被膜を選択的に除去してゆくものである。
In the RIE method, a gas that reacts with structures on a target semiconductor wafer is made into a plasma and collides with the surface of the semiconductor wafer to selectively remove a film on the surface.

容器1の中には、カソード2と、アノード3が上下方向
に対向するよう設けである。いずれも平板状で、カソー
ド2は台になっており、ウェハ5を戴置する事ができる
Inside the container 1, a cathode 2 and an anode 3 are provided to face each other in the vertical direction. Both have a flat plate shape, and the cathode 2 is a stand on which a wafer 5 can be placed.

アノード3は接地されている。カソード2は、RF電源
4につながっており、高周波高電圧が印加される。
Anode 3 is grounded. The cathode 2 is connected to an RF power source 4, and a high frequency high voltage is applied thereto.

一例では、この高周波電圧は、実効値が2800 Vで
、周波数は18.56 MHzである。ウェハ5は、こ
の例ではシリコンウェハである。
In one example, this high frequency voltage has an effective value of 2800 V and a frequency of 18.56 MHz. Wafer 5 is a silicon wafer in this example.

容器1には、エッチャントガスを導入し、常時少しずつ
流通させ、排出するようにしている。
Etchant gas is introduced into the container 1, and is constantly allowed to flow little by little until it is discharged.

この為、容器1にはガス導入口6と、ガス排気ロアが設
けである。シリコンウェハが対象となるこの例では、ガ
スはフレオンCF4を用いている。
For this purpose, the container 1 is provided with a gas inlet 6 and a gas exhaust lower. In this example where silicon wafers are the target, Freon CF4 is used as the gas.

エッチャントガスは、容器1の中で、高周波電界を受け
、イオンと電子に電離する。
The etchant gas is subjected to a high frequency electric field in the container 1 and is ionized into ions and electrons.

容器1は、予めI X 10  Torr以下の真空に
引いておき、不要なガスを除去してから、エッチャント
ガスを導入し、プラズマ状態とする。この時の圧力は、
例えば、8.6 X 10  Torr程度である。
The container 1 is previously evacuated to a vacuum of I.times.10 Torr or less to remove unnecessary gases, and then an etchant gas is introduced to create a plasma state. The pressure at this time is
For example, it is about 8.6×10 Torr.

(つ)  従  来  技  術 RIE法で、半導体ウェハ上の構造物や被膜をドライエ
ツチングする際、エツチングの終りを検岸する手段が必
要である。
(1) Prior Art When dry etching a structure or film on a semiconductor wafer using the RIE method, a means for checking the end of etching is required.

エツチング時間が長すぎれば、エツチングが過度に進行
し、残しておくべき構造物も削り取られてゆく。エツチ
ング時間が短かすぎるのも良くない。
If the etching time is too long, etching will proceed excessively and structures that should be left will be etched away. It is also not good if the etching time is too short.

しかし、エツチングの速さは、ガスの圧力、RF電源の
電力、ウェハの上に設ける構造物によって一様でない。
However, the speed of etching varies depending on the gas pressure, the power of the RF power supply, and the structures provided on the wafer.

エツチング時間の長さを測る事だけによって、エツチン
グの終了を規定する事ができない。
It is not possible to determine the end of etching only by measuring the length of etching time.

そこで、エツチングの終点検出は、従来、エツチング面
で生ずる光のスペクトル変化を観察して行なっていた。
Therefore, the end point of etching has conventionally been detected by observing the change in the spectrum of light that occurs on the etched surface.

エツチング面で生ずる光は、エツチングされている対象
の物質によって変わる。第2図はシリコンウェハ上の構
造物の例を示す断面図である。
The light produced at the etched surface varies depending on the material being etched. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a structure on a silicon wafer.

Siウェハ20の上に、Aβ層21、PSG (ホスフ
ォロスシリケートガラスニリンガラス)層23、レジス
ト240層が存在するとする。
Assume that an Aβ layer 21, a PSG (phosphorus silicate glass nitride glass) layer 23, and a resist 240 layer are present on the Si wafer 20.

このような場合、レジストをエツチングする時と、PS
Gをエツチングする時の発光スペクトルは異なる。
In such a case, when etching the resist and
The emission spectrum when etching G is different.

プラズマ発光の全スペクトルにわたって発光強度を測定
し、全スペクトルの変化から、現在エツチングされてい
る物質が何であるかを知る事ができる。
The emission intensity is measured over the entire spectrum of plasma emission, and the substance currently being etched can be determined from changes in the entire spectrum.

この為には、分光器を使い、選択する光の波長を変えな
がら、光の強度を測定してゆかなければならない。
To do this, we must use a spectrometer to measure the intensity of the light while changing the wavelength of the selected light.

ところが、これは簡単な事ではないので、ひとつ、又は
ふたつの波長を選択し、この波長の光の強度だけを測定
して、終点検出を行なっている。
However, this is not an easy task, so one or two wavelengths are selected and only the intensity of light at these wavelengths is measured to detect the end point.

ひとつの波長の光の強度を人とする。予め閾値Cを決め
ておき、光の強度を監視しながら、AがCの値を越えた
時に、これをRIEの終点である、と判断する。つまり
、光強度信号の絶対値によって終点検出しているのであ
る。
The intensity of light of one wavelength is considered to be human. A threshold value C is determined in advance, and when A exceeds the value of C while monitoring the light intensity, this is determined to be the end point of RIE. In other words, the end point is detected based on the absolute value of the light intensity signal.

ひとつの波長の光だけを監視するだけでは、S/N比が
上らない場合、ふたつの波長の光の強度A1Bを監視す
る。
If the S/N ratio cannot be improved by monitoring only the light of one wavelength, the intensity A1B of the light of two wavelengths is monitored.

光強度A、Bから適当な二項演算により、強度変数りを
作り、これが予め定められた閾値Cを越えるかどうかに
よって、RIEの終点を検出する。
An intensity variable is created from the light intensities A and B by a suitable binary operation, and the end point of RIE is detected depending on whether or not this exceeds a predetermined threshold value C.

ここで二項演算というのは、和、差、積、商、これらの
対数などである。もつとも適切な二項演算を選ぶ事が望
ましい。
Binary operations here include sum, difference, product, quotient, and their logarithms. However, it is desirable to choose an appropriate binary operation.

に)従来技術の問題点 プラズマ発光の強度は、反応容器内に於けるRF電源の
パワー、真空度によって変化する。又、エツチングされ
るべき試料の面積によっても、発光強度が異なる。
B) Problems with the Prior Art The intensity of plasma emission changes depending on the power of the RF power source and the degree of vacuum in the reaction vessel. Furthermore, the emission intensity varies depending on the area of the sample to be etched.

この為、光強度の絶対値を測定し、固定された閾値と比
較する方法では、必ずしも、正確にRIEの終点を検出
できるわけではない。
For this reason, the method of measuring the absolute value of the light intensity and comparing it with a fixed threshold value does not necessarily accurately detect the end point of RIE.

発光強度を安定させるためには、電源の印加パワーや真
空度などを一定にし、処理すべき半導体ウェハの枚数も
一定にしなければならない。
In order to stabilize the emission intensity, the applied power of the power supply, the degree of vacuum, etc. must be kept constant, and the number of semiconductor wafers to be processed must also be kept constant.

しかし、エツチングの進行により、反応ガスが発生する
ので、圧力を常に一定に保持するのは難しい。このよう
に、発光強度は、反応容器内の環境に強く依存するので
、光強度の絶対値の測定だけでは、終点検出に不確定性
が残る事になる。
However, as the etching progresses, reaction gas is generated, so it is difficult to keep the pressure constant. As described above, since the luminescence intensity strongly depends on the environment inside the reaction vessel, uncertainty remains in end point detection if only the absolute value of the light intensity is measured.

2つの波長の光の強度をモニタすると、この不確定性は
多少改善されるが、環境の影響を受は易い点は同じであ
る。
Monitoring the intensity of light at two wavelengths improves this uncertainty somewhat, but it is still susceptible to environmental influences.

さらに、エツチングされる試料が、多層(例えば、レジ
ス) 十PSG )になると、従来の方法で、RIEの
終点を検出するのは一層困難になる。
Furthermore, when the sample being etched becomes multilayered (eg, resist), it becomes more difficult to detect the endpoint of RIE using conventional methods.

け)本発明の方法 本発明は、第1図に示すようなRIE装置を用いて、半
導体ウェハをドライエツチングする際、エツチングの終
点を検出するために、プラズマ発光強度を測定するが、
この絶対値ではなく、変化率の大きさにより、終点を決
定する。
K) Method of the present invention In the present invention, when dry etching a semiconductor wafer using an RIE apparatus as shown in FIG. 1, plasma emission intensity is measured in order to detect the end point of etching.
The end point is determined not by this absolute value but by the magnitude of the rate of change.

発光強度Aを、一定時間τごとにサンプリングするとす
れば、ある時刻tに於ける値とそのτ時間前の値との差
は ΔA(t)= A(t)  −A(を−τ)(1)とし
て定義できる。これは、τが有限であって、ΔAは差分
である。
If the luminescence intensity A is sampled every fixed time τ, the difference between the value at a certain time t and the value τ before that value is ΔA(t) = A(t) −A(−τ)( 1). This means that τ is finite and ΔA is the difference.

サンプリング周期がτであるので、mを整数として、m
番目の差分を ΔAIIl=A((m+1)T)−A(mT)   (
2)として定義する事もできる。
Since the sampling period is τ, m is an integer, and m
The th difference is ΔAIIl=A((m+1)T)−A(mT) (
2) can also be defined.

しかし、τを無限小にして、微分λ(1)を考えても良
い。
However, it is also possible to consider the differential λ(1) by setting τ to be infinitesimal.

である。It is.

ここでは、τが有限であっても、無限小であっても差支
えない。差分、微、分をまとめて、Aの変化率と呼び、
6人で表現する事にする。
Here, it does not matter whether τ is finite or infinitesimal. The difference, differential, and minute are collectively called the rate of change of A,
It will be expressed by 6 people.

本発明は、変化率ΔAが予め定められた閾値Cと比較し
て、これより大きくなった時、これをエツチングの終点
である、と判定するのである。
In the present invention, the rate of change ΔA is compared with a predetermined threshold C, and when it becomes larger than this, it is determined that this is the end point of etching.

エツチングの終点は、 ΔA < C(4) であったものが、 ΔA≧C(5) となる事によって検出する。The end point of etching is ΔA < C (4) What was ΔA≧C (5) It is detected by

絶対値ではなく、変化率を閾値と比較して、RIEの終
点を検出する、というのが本発明の方法であるが、次に
その理由を説明する。
The method of the present invention detects the end point of RIE by comparing the rate of change with a threshold value instead of the absolute value, and the reason for this will be explained next.

エツチングされるべきウェハの上に、上から下へ順に物
質I、物質■、・・・・・・と、被膜が積層されている
とする。
Assume that films to be etched are laminated on a wafer to be etched, in order from top to bottom: material I, material 2, . . . .

物質Iがエツチングされている間、プラズマ発光のスペ
クトルは一定である筈である。スペクトルの全体が大き
くなったり、小さくなったりするが、これは、圧力、電
源印加パワーの変動による。
While material I is being etched, the spectrum of plasma emission should be constant. The entire spectrum becomes larger or smaller, and this is due to fluctuations in pressure and applied power.

次に遷移領域を経て、物質■をエツチングする場合、プ
ラズマ発光のスペクトルは、一定である筈である。スペ
クトル■は、もちろんスペクトルIと異なる。
Next, when material (1) is etched through the transition region, the spectrum of plasma emission should be constant. Spectrum (2) is of course different from spectrum (I).

すると、エツチング層がIから■へ変わる遷移領域に於
て、プラズマ発光スペクトルの大幅な変化が生ずる。
Then, in the transition region where the etching layer changes from I to ■, a significant change in the plasma emission spectrum occurs.

スペクトルIから■への急激な変化は、特徴的な波長の
光を選ぶ事により、光強度Aの変化ΔAによって捕捉す
る事ができる。
A sudden change in the spectrum from I to ■ can be captured by the change ΔA in the light intensity A by selecting light with a characteristic wavelength.

その波長の光強度Aは、スペクトルIに於て、はぼ一定
であり、スペクトル■に於てもほぼ一定である。従って
、変化率はほぼ0である。
The light intensity A of that wavelength is almost constant in spectrum I, and is also almost constant in spectrum (2). Therefore, the rate of change is approximately zero.

しかし、■から■への遷移領域に於ては、光強度の変化
が著しく起こるので、変化率は大きい。
However, in the transition region from ■ to ■, the light intensity changes significantly, so the rate of change is large.

従って、変化率ΔAが、ある定められた閾値Cより大き
い時、これは■から■への遷移領域にある、という事で
ある。
Therefore, when the rate of change ΔA is greater than a certain predetermined threshold value C, this means that it is in the transition region from ■ to ■.

ある波長の光に対する光強度Aは、環境(ガス圧力、印
加パワー)による部分Eと、環境が一定であって、プラ
ズマ発光する部分の相異によって決まる部分Fの和であ
る、と考えられる。
The light intensity A for light of a certain wavelength is considered to be the sum of a part E due to the environment (gas pressure, applied power) and a part F determined by the difference in the part emitting plasma light when the environment is constant.

従来の方法は、 E−4−F=C(閾値)(6) という等式が成立した時に、これを終点である、とする
ものである。しかし、これは、Eの変動があるから、必
ずしも常に正しく、終点に対応しない。
In the conventional method, when the equation E-4-F=C(threshold value) (6) is established, this is determined to be the end point. However, this is not always correct and does not correspond to the end point due to variations in E.

これに対して本発明の方法は、E、Fともに変化率ΔE
1ΔFが定義できたとして、 ΔE + Δp’=C(閾値)(7) によって、終点を検出する。
On the other hand, in the method of the present invention, both E and F have a rate of change ΔE
Assuming that 1ΔF can be defined, the end point is detected by ΔE + Δp'=C (threshold) (7).

ΔEは圧力、パワーの変化であって、エツチングの進行
によらない。ΔFは、物質I、又は物質11ヲエツチン
グしている間はけぼ0であって、■から■への遷移に於
て大きい値になる。ΔEを0にする事はできないが、遷
移領域でのΔFに比して小さくなる事ができる。
ΔE is a change in pressure and power, and is not dependent on the progress of etching. ΔF is zero during etching of substance I or substance 11, and becomes a large value during the transition from ■ to ■. Although ΔE cannot be reduced to 0, it can be made smaller than ΔF in the transition region.

従って、遷移領域をΔF/ΔEのオーダーの誤差内で正
しく検出する事ができる。
Therefore, the transition region can be detected correctly within an error on the order of ΔF/ΔE.

以上の説明は変化率ΔAが正としているが、負であって
も差支えない。ΔAの絶対値がCより大きくなる点を終
点とする。
Although the above description assumes that the rate of change ΔA is positive, it may be negative. The point where the absolute value of ΔA is greater than C is the end point.

モニタすべき光は、ひとつの波長の光でなくても良い。The light to be monitored does not have to be of one wavelength.

2波長の光の強度をモニタし、これをABとし、適当な
二項演算によって、Dを計算し、これの変化率の絶対値
IΔD1が閾値Cより大きくなる時に、RIEの終点が
検出される、というようにしても良い。
The intensity of light of two wavelengths is monitored, this is set as AB, and D is calculated by an appropriate binary operation. When the absolute value of the rate of change IΔD1 becomes larger than the threshold value C, the end point of RIE is detected. , etc.

二項演算というのは、 D=A+B    ’、<8) D  =  AB         (9)−人 D  −/B          (10)D  ==
  A−B      (11)D  =  Aiog
A/B(12) など任意である。
Binary operations are D=A+B', <8) D=AB (9)-Person D -/B (10) D ==
A-B (11) D = Aiog
A/B(12) is arbitrary.

第2図に示すような試料を用いて、第1図の装置により
、RIEの実験をした。モニタすべき光の波長は246
 nmと、451 nmに設定した。この光の強度A、
Bの差の絶対値D D = l A (24enm)、−B (45xnm
)  l    (ta)を、第3図に示した。横軸は
エツチング時間(分)である。縦軸はIA−Blである
が、検出器の電圧(v)で示されている。
Using the sample shown in FIG. 2, an RIE experiment was conducted using the apparatus shown in FIG. The wavelength of light to be monitored is 246
nm and 451 nm. The intensity of this light A,
Absolute value of the difference between B D D = l A (24enm), -B (45xnm
) l (ta) is shown in FIG. The horizontal axis is etching time (minutes). The vertical axis is IA-Bl, which is expressed as the voltage (v) of the detector.

0〜60分までは、レジスト24をエツチングしている
。差の絶対値IA−Blは安定し、はぼ一定値である・
From 0 to 60 minutes, the resist 24 is etched. The absolute value of the difference IA-Bl is stable and almost constant.
.

60〜80分は、レジスト24とPSG 23の界面を
エツチングしている。IA−Blの値は、ここで大きく
変化する。グラフの勾配が大きくなる。
For 60 to 80 minutes, the interface between the resist 24 and the PSG 23 is etched. The value of IA-Bl changes significantly here. The slope of the graph increases.

80分以降は、psc 23のエツチングに対応してい
る。IA−Blの値は、再びほぼ一定値となる。
After 80 minutes, psc 23 etching is supported. The value of IA-Bl becomes a substantially constant value again.

図示していないが、これ以上エツチングを進めた場合、
PSGとSiの境界で、この出力は急速に減少する。つ
まりIA−Jの変化率は大きい負の値となる。
Although not shown, if etching is continued further,
At the boundary between PSG and Si, this power decreases rapidly. In other words, the rate of change in IA-J takes a large negative value.

このように、境界で、D−IA−81の変化率は大きく
なる。これによって、境界を検出できる。
Thus, at the boundary, the rate of change of D-IA-81 increases. This allows boundaries to be detected.

エツチングの終点は、必ず物質と物質の境界であるから
、これにより、終点を正確に認識する事ができる。
Since the end point of etching is always the boundary between materials, this allows the end point to be accurately recognized.

(力)本発明の装置 第1図に示すリアクティブイオンエツチング装置を用い
るが、データ処理部12の構成が少し異なる。第1図に
於て、RIE装置は、容器1と、容器1の中に上下対向
するように設けられるカソード2及びアノード3、さら
にRF電源4などよりなる。
(Form) Apparatus of the Invention The reactive ion etching apparatus shown in FIG. 1 is used, but the configuration of the data processing section 12 is slightly different. In FIG. 1, the RIE apparatus consists of a container 1, a cathode 2 and an anode 3 provided vertically opposite each other in the container 1, an RF power source 4, and the like.

カソード2と、アノード3は水平方向の平板である。カ
ソード2の上には、数多くの半導体ウェハ5を戴置する
事ができる。
The cathode 2 and anode 3 are horizontal flat plates. A large number of semiconductor wafers 5 can be placed on the cathode 2.

容器1の側壁には、ガス導入口6と、ガス排気ロアが設
けである。
The side wall of the container 1 is provided with a gas inlet 6 and a gas exhaust lower.

アノード3は接地される。カソード2には、RF電源に
より、例えば18.6 MH2の2800Vの高周波電
圧が印加される。
Anode 3 is grounded. A high frequency voltage of 2800V of 18.6 MH2, for example, is applied to the cathode 2 by an RF power source.

適当なエッチャントガスを、ガス導入口6から導入し、
ガス排気口γから排気させてゆく。適当な真空度を保ち
ながら、高周波電界をかけると、ガスがプラズマ状態に
なり、ウェハ5に衝突する。
A suitable etchant gas is introduced from the gas inlet 6,
The gas is exhausted from the gas exhaust port γ. When a high frequency electric field is applied while maintaining an appropriate degree of vacuum, the gas becomes a plasma and collides with the wafer 5.

ウェハの構成元素とガスが化学反応を起こし、ウェハ上
の構成物が次第に除去されてゆく。
The constituent elements of the wafer and the gas cause a chemical reaction, and the constituents on the wafer are gradually removed.

一方、生じたプラズマが光を発するが、コノ光の強度を
検出するために、容器1の中にオプティカルプローブ8
を設ける。この中には適当なレンズ、ミラー等の集光光
学系がある。プラズマ発光による光は、オプティカルプ
ローブ8に入射し、光ファイバ9を通して分光器1oに
至る。
On the other hand, the generated plasma emits light, and in order to detect the intensity of the light, an optical probe 8 is placed inside the container 1.
will be established. This includes appropriate focusing optical systems such as lenses and mirrors. Light generated by the plasma emission enters the optical probe 8, passes through the optical fiber 9, and reaches the spectrometer 1o.

分光器10はモニタすべき光の波長の数だけ必要である
。ここでは、2つの波長の光の強度を同時にモニタする
・ので、2台の分光器が必要である。
The number of spectrometers 10 required is equal to the number of wavelengths of light to be monitored. Here, the intensity of light of two wavelengths is monitored simultaneously, so two spectrometers are required.

分光器は、光ファイバ9を通して伝送された光をスペク
トルに分解し、一定の波長の光のみを光電変換部11に
与える。・ 光電変換部11も2台設けられている。それぞれの光の
強度に対応した電圧、又は電流信号を発生する。さらに
、これを適当なレベルに増幅する。
The spectrometer decomposes the light transmitted through the optical fiber 9 into spectra and supplies only light with a certain wavelength to the photoelectric conversion unit 11 . - Two photoelectric conversion units 11 are also provided. A voltage or current signal corresponding to the intensity of each light is generated. Furthermore, this is amplified to an appropriate level.

こうして、27)の波長の光の強度A、Bが得られる。In this way, the intensities A and B of the light having the wavelengths 27) are obtained.

データ処理部は、従来のように、光の強度を、そのまま
閾値と比較するのではなく、変化率をまず計算する。
The data processing section does not directly compare the light intensity with a threshold value as in the past, but first calculates the rate of change.

これは、一定時間τごとにサンプリングして、τの間に
於ける強度の変化を求める事によって得られる。
This can be obtained by sampling at fixed time intervals τ and determining the change in intensity during τ.

モニタすべき光が1種類だけの場合は、単に変化率の絶
対値と閾値Cを比較して、 1ΔAt>C(14) となった時に終点である、という事を知る。ここでエツ
チングを停止する。
When there is only one type of light to be monitored, simply compare the absolute value of the rate of change with the threshold value C, and know that the end point is reached when 1ΔAt>C(14). Stop etching here.

モニタすべき光が2種類ある場合は、二項演算して、函
数りを計算する。Dは(8)〜(12)に例示されてい
る。Dの変化率の絶対値を閾値Cと比較して、 1ΔDl)C(15) となる時、これを終点である、と判定する。
If there are two types of light to be monitored, a binary operation is performed to calculate the function. D is illustrated in (8) to (12). The absolute value of the rate of change of D is compared with the threshold value C, and when it becomes 1ΔDl)C(15), this is determined to be the end point.

第1図の例では、オプティカルプローブ8と分光器10
を光ファイバ9によって結合しているが、これに限らな
い。レンズ系を使って両者を結合する事もできる。又分
光器10を容器1に直接結合しても良い。
In the example of FIG. 1, an optical probe 8 and a spectrometer 10
are coupled by the optical fiber 9, but the invention is not limited thereto. It is also possible to combine the two using a lens system. Alternatively, the spectrometer 10 may be directly coupled to the container 1.

(ト)  効     果 (1)従来のように、プラズマの発光強度だけをモニタ
して閾値と比較するのではなく、発光強度の変化率をモ
ニタし、これを閾値と比較し、RIEの終点を検出する
ようにしている。
(g) Effects (1) Instead of monitoring only the plasma emission intensity and comparing it with a threshold value as in the past, the rate of change in the emission intensity is monitored and compared with the threshold value to determine the end point of RIE. I'm trying to detect it.

真空度や電源パワーなど反応容器内の環境が変動し、こ
のため発光強度が多少変動しても、RIEの終点を安定
にモニタする事ができる。
The end point of RIE can be stably monitored even if the environment inside the reaction vessel, such as the degree of vacuum or the power of the power supply, changes and therefore the luminescence intensity changes somewhat.

(2)  同様な理由により、エツチング処理すべき半
導体ウェハの枚数が変動しても、安定に、RIEの終点
をモニタする事ができる。
(2) For the same reason, even if the number of semiconductor wafers to be etched changes, the end point of RIE can be stably monitored.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はRIE装置と終点検出装置の全体構成図。 第2図はシリコンウェハ上の構成物の一例を示す断面図
。 第3図は第2図の断面を持つシリコンウェハをリアクテ
ィブイオンエツチングした際の、246nmと、451
nmの波長の光の強度の差の絶対値を、エツチング時間
の経過に対してプロットしたグラフである。それぞれの
曲線は、同時に処理したウェハのそれぞれに対応してい
る。 1  ・・・・・・・・・  容   器2   ・・
・ ・・・ ・・・   カ   ソ   −   ド
3   ・・・ ・・・ ・・・   ア   ノ  
 −   ド4・・・・・・・・・RF電源 5 ・・・・・・・・・ 半導体ウェハ6 ・・・・・
・・・・ ガス導入口 γ ・・・・・・・・・ ガス排気口 8  ・・・・・・・・ オプティカルプローブ9 ・
・・・・・・・・ 光ファイバ 10・・・・・・・・・分光器 11  ・・・・・・・・・ 光電変換部12  ・・
・・・・・ データ処理部発  明 者     堀 
         稔井  1) 次  部 木  野  村    正
FIG. 1 is an overall configuration diagram of the RIE device and end point detection device. FIG. 2 is a sectional view showing an example of a structure on a silicon wafer. Figure 3 shows 246 nm and 451 nm when reactive ion etching was performed on a silicon wafer with the cross section shown in Figure 2.
3 is a graph plotting the absolute value of the difference in intensity of light having a wavelength of nm over the course of etching time. Each curve corresponds to each wafer processed simultaneously. 1... Container 2...
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
- Code 4...RF power supply 5... Semiconductor wafer 6...
...... Gas inlet γ ...... Gas exhaust port 8 ...... Optical probe 9 ・
...... Optical fiber 10 ...... Spectrometer 11 ...... Photoelectric conversion section 12 ...
... Data processing section inventor Hori
Minori 1) Next Tadashi Nomura

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)容器1と、容器1内に設けられたカソード2及び
アノード3とRF電源4とよりなり、カソード2の上に
半導体ウェハ5を置き、カソード2とアノード3の間に
高周波電圧を印加しながら、反応ガスを容器1内に流し
、これをプラズマ状態にし半導体ウェハ5の構造物をエ
ッチングするRIEエッチングにおいて、反応ガスプラ
ズマより生ずる光の内、1又は2種類の波長の光の強度
A、又はA、Bを測定し、単一波長光の強度Aの変化率
ΔAの絶対値|ΔA|、又は2波長の光の強度A、Bか
ら二項演算によつて得られる値Dの変化率ΔDの絶対値
|ΔD|と、予め定められた閾値Cとを比較して、エッ
チングの終点を検出する事を特徴とするRIEにおける
終点検出方法。
(1) Consists of a container 1, a cathode 2 and an anode 3 provided in the container 1, and an RF power source 4. A semiconductor wafer 5 is placed on the cathode 2, and a high frequency voltage is applied between the cathode 2 and the anode 3. In RIE etching, in which a reactive gas is flowed into the container 1 and made into a plasma state to etch the structure of the semiconductor wafer 5, the intensity A of light of one or two wavelengths among the light generated by the reactive gas plasma is , or A and B are measured, and the absolute value of the rate of change ΔA of the intensity A of single wavelength light |ΔA|, or the change in value D obtained from the intensity A and B of light of two wavelengths by binary operation An end point detection method in RIE, characterized in that the end point of etching is detected by comparing the absolute value |ΔD| of the rate ΔD with a predetermined threshold value C.
(2)容器1と、容器1内に設けられたカソード2及び
アノード3とRF電源4とよりなり、カソード2の上に
半導体ウェハ5を置き、カソード2とアノード3の間に
高周波電圧を印加しながら、反応ガスを容器1内に流し
、これをプラズマ状態にし半導体ウェハ5の構造物をエ
ッチングするRIEエッチング装置において、反応ガス
プラズマより生ずる光を光学系に入射させるオプティカ
ルプローブ8と、オプティカルプローブ8に入射した光
から1種類の波長又は2種類の波長の光を選択する1台
又は2台の分光器10と、選択された1波長又は2波長
の光の強度を電気信号に変換する1台又は2台の光電変
換部11と、電気信号に変換された1波長の光強度Aの
変化率ΔA、又は2波長の光強度A、Bから二項演算に
よつて得られる値Dの変化率ΔDを求め、変化率の絶対
値|ΔA|、|ΔD|を予め定めた閾値Cと比較し、変
化率の絶対値が閾値を越えた事によりRIEの終点を検
出するデータ処理部12とより成る事を特徴とするRI
Eにおける終点検出装置。
(2) Consisting of a container 1, a cathode 2 and an anode 3 provided in the container 1, and an RF power source 4, a semiconductor wafer 5 is placed on the cathode 2, and a high frequency voltage is applied between the cathode 2 and the anode 3. In an RIE etching apparatus that flows a reactive gas into a container 1 and turns it into a plasma state to etch a structure on a semiconductor wafer 5, an optical probe 8 that makes light generated from the reactive gas plasma enter an optical system, and an optical probe are used. 1 or 2 spectrometers 10 that select light of one or two wavelengths from the light incident on 8; and 1 that converts the intensity of the selected one or two wavelengths of light into an electrical signal. One or two photoelectric conversion units 11 and the rate of change ΔA of the light intensity A of one wavelength converted into an electrical signal, or the change in the value D obtained from the light intensity A and B of two wavelengths by binary operation. a data processing unit 12 that calculates the rate ΔD, compares the absolute values of the rate of change |ΔA|, |ΔD| with a predetermined threshold C, and detects the end point of RIE when the absolute value of the rate of change exceeds the threshold; RI characterized by consisting of
End point detection device at E.
JP13868284A 1984-07-04 1984-07-04 Method and apparatus for detecting termination point in rie Pending JPS6118133A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100361278C (en) * 2002-08-30 2008-01-09 株式会社日立高新技术 Method and device for deciding semiconductor making process state and semiconductor making device
US8679241B2 (en) 2006-10-30 2014-03-25 Novartis Ag Gas pressure monitor for pneumatic surgical machine
US9241830B2 (en) 2006-12-15 2016-01-26 Novartis Ag Pressure monitor for pneumatic vitrectomy machine

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