JPS61264728A - ドライエツチング終点検出方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野］ この発明は、半導体装置製造時のドライエツチングにお
ける終点検出方法に関する。

（従来の技術） 半導体基板もしくは半導体基板上の薄膜のドライエツチ
ングの終点検出に関して、プラズマ中の特定の励起され
た原子または分子の発光強度を監視し、その強度の変化
によってエツチングの終点を検出し、自動的にエツチン
グを終了する方法および装置が提案されている。

その−例は特開昭５８−２１５０３０号公報に開示され
ている。この装置は、Ａｔ膜のドライエツチングにおい
て、プラズマ中の特定波長の発光強度をデジタル信号に
変換し、メモリ回路および比較回路を用いて、発光強度
がプラズマ点火後の初期値から増加し、再び初期値に戻
った時点でエツチング終点信号を出力するものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、上記方法では、第３図に示すように、プラズ
マ点火後−〕、エエラチンが開始しくｂ）、発光強度が
増加しくｅ）、安定した（ｄ）後、エツチングが終了し
始め（ｅ）、・完全圧終了（ｆ）シても、発光強度が初
期レベルまで低下せず、終点検出信号が出力され−ない
ことがあシ、安定性に欠けている。エツチング終了時で
の被エツチング物の表面状態がエッチフグ前の状態と異
なっていることや、エツチング中にプラズマ状態が変化
することなどの運出により、発光強度のパックグランド
レベルが初期レベルと異なる現象はしばしば生じる。

この発明は以上述べたような従来の終点検出法の問題を
解決し、安定に終点検出全行い、かつ実際のエツチング
の終了とよく対応する終点検出方法を提供することを目
的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明は、プラズマ中の特定物質の発する発光強度を
監視してエツチングの終点を検出する方法において、発
光強度にレベルが対応する信号と、発光強度の微分信号
を得、これら両信号のレベルが同時にそれぞれ所定のレ
ベルになった時に終点検出信号を出力するものである。

（作　用） 発光強度にレベルが対応する信号（以下原信号という）
は、エツチングの終了が近づくに伴ないレベルが例えば
低下する（増大する場合もある）。

ま几、発光強度の微分信号は、実際のエツチングの終了
によく対応してレベルが小さい値となる。

しかし、微分信号は、安定したエツチング中においても
レベルが小さい値となる。そこで、エツチングの終了が
近づいたことを原信号のレベルの例えば低下によシ検出
し、さらにエツチングの終了を微分信号のレベルによシ
検出すれば、誤動作なく実際のエツチング終了を精度よ
く検出することができる。

（実施例） 以下この発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図（Ａ）はアルミニウムのドライエツチングにおいて
、波長３９６　ｎｍの発光強度の原信号（レベルが発光
強度に対応する信号）の変化金示す波形図であり、同図
の）は前記原信号（発光強度）の−次微分信号の変化を
示す波形図である。この発明の一実施例の方法では、終
点検出の第１の条件として、プラズマ点火後、所定時間
が経過し、発光強度が高いレベルで安定し＆　（ｄ）時
点から終点検出を始めて、原信号のレベルが一定しペル
Ｌｌ以下になることと設定する。また、第２の条件とし
て、−次微分信号について、レベルの絶対値が、充分零
に近い一定しベルＬｓよシ小となることと設定する。

このように終点検出条件を設定して、いまドライエツチ
ングを開始し、エツチングが終了に近づくと、第１図（
４）に示すように原信号のレベル（発光強度レベル）が
低下し始め（ｅ）、設定レベルＬ１以下になった時点イ
で第１の条件が成立するが、この時、第２の条件は、−
次微分信号レベルが設定レベルｈより大きい九め成立し
ていない。しかし、さらにエツチングが終了に近づくと
、第１図■の時点口で一次微分信号のレベルが設定レベ
ルＬ４より小さくなり第２の条件も成立することとなり
、第１および第２の両方の条件が満足される。その結果
、エツチング終点検出信号が出力される。

このように、この発明の一実施例では、第１の条件の成
立のみでは終点検出信号は出力されず、最終的には第２
の条件の成立で終点検出きれる。

そのため、第１の条件におけるレベルＬ１の設定は、エ
ツチング終了時（ｆ）のレベルに近い低い値にする必要
がなく、安定に動作する比較的高いレベルに設定できる
。また、第２の条件については、レベルＬｓ’に小さい
値に設定することにより、実際のエツチングの終了に良
く対応させることができる。

ただし、第２の条件だけでは、第１図の）よシ明らかな
ように、安定したエツチング中（ｄ）においても動作し
てしまう。第２の条件は、第１の条件と合わせて用いる
ことにより、初めて検出条件として用いることができる
のである。

以上述べたように、この発明の一実施例では、上述し次
第１および第２の条件が同時に成立した時に終点検出信
号が出力されるので、一つの条件のみにより動作させる
場合に比べて個々の設定条件を緩和でき、そのため、終
点検出の誤動作を少なくできる。また、終点検出信号を
出力する時刻を実際のエツチングの終了時刻と良く対応
させることができ、゛エツチングの精度が向上する。

第２図は、上記一実施例の方法を実現する装置−のブロ
ック図である。この装置においては、プラズマ中の特定
波長の発光１１を分光器１２を用いて抽出し、光電変換
器１３および増幅器１４を介して記録計１５に出力する
。さらに、増幅器１４からの信号（原信号）をアナログ
デジタル変換器１６によりデジタル化し、第１比較回路
１７に出力する。１次、アナログデジタル変換器１６の
出力信号を演算回路１９によシー次微分信号に変換し、
それ金弟２比較回路２０に出力する。−万、予め、終点
検出の九めの設定条件（レベルＬｌ　、Ｌｘ　）を第１
記憶回路１８および第２記憶回路２１に入力しておき、
それを第１比較回路１７と第２比較回路２０に出力する
。＃！１比較回路１７は、アナログデジタル変換器１６
出力のデジタル原信号のレベルと第１記憶回路１８から
のレベルＬｔ’ｆｒ屁較し、第１の条件の成否を判断し
、その結果を論理回路２２に出力する。第２比較回路２
０は、演算回路１９出力の一次微分信号のレベルと第２
記憶回路２１からのレベルＬｘを比較し、第２の条件の
成否を判断し、その結果を論理回路２２に出力する。論
理回路２２は、第１および第２比較回路１７．２０で判
断される第１の条件と第２の条件が同時に成立した時、
終点検出信号を出力する。

２３は制御回路で、アナログデジタル変換器１６、演算
回路１９、比較回路１７，２０、記憶回路１８．２１お
よび論理回路２２′？、制御する。

なお、以上の説明においては、発光強度の原信号と一次
微分信号を用いて終点検出を行ったが、−次微分信号の
代わシに二次微分信号またはさらに高次の微分信号を用
いてもよい。、また、−次。

二次・・・の複数の微分信号と原信号とを用いて終点検
出を行うこともできる。

また、以上は、アルミニウムのドライエツチングに欺い
て波長３９６　ｎｍの発光強度をモニターする場合であ
るが、例えばポリ・シリコンのドライエツチングにおい
てＣＯ意のラジカルをモニターした場合は、エツチング
の終了が近づくに伴ない発光強度（原信号）のレベルが
増大するので、原信号のレベルが所定の値以上となるこ
とを終点検出の第１の条件とすることになる。

（発明の効果） 以上詳細に説明し友ように、この発明の方法によれは、
発光強度にレベルが対応する信号と、発光強度の微分信
号を用いて終点検出を行うようにしたので、終点検出の
誤動作を防ぎ、同時に実際のエツチングの終了とよく対
応させることができ、エツチングの精度を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 （図　面］ 第１図はこの発明のドライエツチング終点検出方法の一
実施例を説明するための波形図、＠２図はこの発明の一
実施例の方法を実現する装置のブロック図、第３図は従
来の方法の欠点を説明するための波形図である。 １１・・・発光、１２・・・分光器、１３・・・充電変
換器、１６・・・アナログデジタル変換器、１７・・・
第１比較回路、１８・・・第１記憶回路、１９・・・演
算回路、２０・・・第２比較回路、２１・・・第２記憶
回路、２２・・・論理回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プラズマ中の特定物質の発する発光強度を監視してエッ
   チングの終点を検出するドライエッチング終点検出方法
   において、 （ａ）発光強度にレベルが対応する信号を得る第１の手
   段と、 （ｂ）発光強度の微分信号を得る第２の手段と、（ｃ）
   前記両信号のレベルが同時にそれぞれ所定のレベルにな
   つた時に終点検出信号を出力する第３の手段とを具備し
   てなるドライエッチング終点検出方法。