JPS6342124A - 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 本発明は半導体装置等の電子部品製造に使用されるドラ
イエツチングの終点検出方法に関するものであり、その
中でも特に５ｉ０２膜ドライエツチングの終点検出方法
に関するものである。

従来の技術 近年、ドライエツチングの終点検出方法は半導体集積回
路の微細化に伴ないエツチングの再現性向上の上で重要
になってきている。以下図面を参照しながら、上述した
従来の終点検出方法の一例について説明する。

第５図は従来の終点検出方法の基本構成を示すものであ
る。第６図は従来の終点検出方法における発光スペクト
ル強度の経時変化を示すものである。第６図において、
１は反応容器、２は反応ガス導入部、３，４は電極であ
シ、この間で放電と起こす。６は被エツチング物（被加
工物）、６は高周波電源、７は図示していない真空排気
系に接続される排気口、８は石英ガラスであり、プラズ
マ光を検出するための窓である。９は分光器（干渉スイ
ルタでもよい）、１０は光電変換素子、１１は増幅器、
１２は発光スペクトル強度のピークを検出する回路、１
３は発光スペクトル強度の平衡点を検出する回路、１４
はタイマーでありオーバーエンチング時間を設定すると
ともに高周波電源６等を切るためのものである。第６図
において、■は高周波電源６から電力を供給したエツチ
ング開始点、Ｉは発光スペクトル強度のピークを検出し
た時点、Ｋは発光スペクトル強度の平衡点を検出した時
点、Ｌタイマー１４で設定したオーバーエツチング時間
が経過し高周波電源６等を切ったエツチング終了点を示
す。

以上のように構成された、従来の終点検出方法としては
、特開昭５１−３５６３９号公報、特開昭５７−１６４
２２号公報に示されているように、反応容器１内に放電
プラズマを発生させ、被エツチング物６をエツチングす
るときに発生する特有の発光スペクトル強度の変化を干
渉フィルタあるいは分光器９と光電変換素子１０で検出
し、特有の発光スペクトル強度が被エツチング物に起因
する場合には第６図に示すような経時変化を起こすので
、第６図に示すに、Ｌの時点でドライエツチングの終点
検出が可能であった。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では特に半導体装置製造
のＳ　ｚ　０２膜ドライエツチングにおいては、エツチ
ング面積が非常に小さいため、ＣＯ分子等の特有の発光
スペクトル強度変化が小さく、再現性の良い終点検出が
困難でちるという間・照点を有していた。さらに上記の
理由からエツチング条件（圧力、ガス流量、高周波電力
等）がわずかに変動した場合に、正確な終点検出が不可
能になるということも問題となっていた。

本発明は上記問題点に鑑み、ドライエツチング中とドラ
イエツチング終了時の発光スペクトル強度変化が小さく
、しかもエツチング条件が変動した場合にも正確で再現
性の良い終点検出方法を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の終点検出方法はエ
ツチング中のプラズマ光から原子もしくは分子の特有発
光スペクトル強度の累乗の経時変化をモニタリングして
エツチング終点を検出するというものである。

さらにエツチング条件の変動に対しては、エツチング中
のプラズマ光から原子もしくは分子の発光スペクトル強
度のうち、５エツチング中とエツチング終了後で変化す
る特有の発光スペクトル強度と変化しない特有の発光ス
ペクトル強度の比の累乗の経時変化をモニタリングして
エツチング終点を検出するというものである。

作　　用 本発明は上記した終点検出方法によって、ドライエツチ
ング中とドライエツチング終了後で非常に小さな変化を
示す特有の発光スペクトル強度の累乗の経時変化をモニ
タリングすることにより、変化点を明瞭にし、正確で再
現性の良い終点検出が可能となる。さらにエツチング条
件の変動に対してもエツチング中とエツチング終了時で
変化する特有の発光スペクトルと変化しない特有の発光
スペクトル強度の比の累乗の経時変化をモニタリングす
ることによりエッチング条件の変動に影響されることな
く正確で再現性゛の良い終点検出が可能である。

実施例 以殿本発明の一実施例の終点検出方法について図面を参
照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における終点検出方法の
構成を示すものである。第１図において第５図と同一構
成要素については同一番号で記している。第１図におい
て、１６はアナログ／デジタル変換回路、１６は累乗等
の演算回路である。以上のように構成された終点検出方
法について、以下第１図及び第２図を用いてその動作を
説明する。

エツチング中のプラズマ光を石英窓８を通し、干渉フィ
ルターあるいは分光器９により特有の発光スペクトルの
みを透過させ、充電変換素子１０により特有の発光スペ
クトル強度を電気信号に変える。その電気信号を増幅器
１１により増大させ、アナログ／デジタル変換回路１６
により、アナログ電気信号をデジタル電気信号に変換す
る。次にそのデジタル電気信号を演算回路１ｅで累乗計
算し、その累乗計算値の経時変化をモニタリングしなが
ら、ピークを検出する回路１２．平衡点を検出する回路
１３．オーバーエツチングを設定するタイマー１４を用
いることにより、正確で再現性の良いドライエツチング
の終点を検出することができる。第２図は６インチＳ冬
つェハ上にＳ　Ｌ　０２膜を形成し、その上に開孔率的
１０％のレジストパターンを形成したものをＣ２Ｆ６と
ＣＨＦ３の混合ガスを用いてエツチングした場合のＣＯ
分子（４８３膜ｍ）の発光スペクトル強度（第２図にお
いてＡで示す）とＣＯ分子（４８３膜ｍ）の発光スペク
トル強度の２乗の計算値（第２図においてＢで示す）を
示している。第２図から明らかなように、ＣＯ分子の発
光スペクトル強度の２乗の計算値の方が変化が大きく、
エツチングの終点（第２図においてＣで示す）が正確に
検出できる。

以上のように本発明によれば、エツチング中のプラズマ
光から原子もしくは分子の特定発光スペクトル強度の累
乗の経時変化をモニタリングすることによりエツチング
面積が非常に小さく、発光スペクトル強度変化の小さい
被エツチング物においても、正確で再現性の良いドライ
エツチングの終点検出を可能とすることができる。

以下本発明の第２の実施例について図面を参照しながら
説明する。第３図は本発明の第２の実施例における終点
検出方法の構成を示すものである。

第３図において第１図と同一構成要素については同一番
号で記している。

第３図において、第１図と異なる点は９とがエツチング
中とエツチング終了後で発光スペクトル強度が変化する
特有の発光スペクトルのみを透過させる干渉フィルタあ
るいは分光器であり、９ｂはエツチング中とエツチング
終了後で発光スペクトル強度が変化しない特有の発光ス
ペクトルのみを透過させる干渉フィルタあるいは分光器
である。

以下第３図及び第４図を用いてその動作を説明する。第
１の実施例と異なるのは、エツチング中とエツチング終
了後で変化する発光スペクトル強度と変化しない発光ス
ペクトル強度を別々に検出。

増幅し、アナログ／デジタル変換した後に、演算回路１
６でその２つのデジタル電気信号の比の累乗を計算し、
その計算値の経時変化をモニタリングしながらドライエ
ツチングの終点を検出する点である。第４図は第１の実
施例と同一のものを同一のガスを用いてエツチングし、
その途中で高周波電力を変化させた時の経時変化を示す
ものである。第４図においてＤはエツチング中とエッチ
。

グ終了後で発光スペクトル強度が変化するＣＯ分子（４
ａａｎｍ）の発光スペクトル強度の２乗の計算値である
。Ｅは前記ＣＯ分子の発光スペクトル強度とエツチング
中とエツチング終了後で発光スペクトル強度が変化しな
いＨ原子（６５６膜ｍ）の発光スペクトル強度との比を
２乗した計算値である。Ｆは設定高周波電力３５０Ｗを
３６０Ｗに高めた範囲であり、Ｇは３４０Ｗに下げた範
囲である。Ｈはエツチング終点である。

以上のように本発明によればエツチング中のプラズマ光
から原子もしくは分子の発光スペクト強度のうち、エツ
チング中とエツチング終了後で変化する発光スペクトル
強度と変化しない発光スペクトル強度の比の累乗の経時
変化をモニタリングすることにより、エツチング面積が
非常に小さく、しかもエツチング条件が変動しても正確
で再現性の良いドライエツチングの終点検出を可能とす
ることができる。

なお、第１および第２の実施例において被エツチング物
６を３１０２膜としたが、被エツチング物はその他の膜
でもよい。又、第１及び第２の実施例において演算回路
１６での計算を２乗としたが、その他の累乗でもよいこ
とは勿論のことである。

発明の効果 以上のように本発明はドライエツチング中のプラズマ中
に生じる原子もしくは分子の特定発光スペクトル強度の
累乗の経時変化をモニタリングすることにより、被エツ
チング物のエツチング面積が小さい場合にも正確で再現
性の良いエツチング終点を検出することができる。さら
に、エツチング中のプラズマ中に生じる原子もしくは分
子の発光スペクトル強度のうち、エツチング中とエツチ
ング終了後で変化する発光スペクトル強度と変化しない
発光スペクトル強度の比の累乗の経時変化をモニタリン
グすることにより、被エツチング物のエツチング面積が
小さい場合にも、正確で再現性が良く、しかもエツチン
グ条件の変動にも影響されないエツチング終点を検出す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における終点検出方法の
構成図、第２図はＳｉ○２膜エツチング時のＣＯ分子の
発光スペクトル強度と前記発光スペクトル強度の２乗の
経時変化を示す図、第３図は本発明の第２の実施例にお
ける終点検出方法の構成図、第４図（ａ）はＳ　１０２
膜エツチング時に高周波電力を変化させた時のＣＯ分子
の発光スペクトル強度の２乗の経時変化を示す図、第４
図中）はＨ原子に対するＣＯ分子の発光スペクトル強度
比の２乗の経時変化を示す図、第６図は従来の終点検出
方法の構成図、第６図は第５図の構成でエツチング中の
特有の発光スペクトル強度変化からエツチング終点を検
出する概念図である。 ６・・・・・・被エツチング物、ｅ・・・・・・高周波
電源、９・・・・・・分光器、１ｏ・・・・・・光電変
換素子、１６・・・・・・演算回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 ニソナソグ詩開” −墨ｅ１とＫとさ−Ｌ→ぞ化ビ（浮ζげ飄）区　　←欠
ギイとさ誠ゐ家財（四女卸 とコ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）グロー放電プラズマ中のイオンもしくはラジカル
   により被加工物を加工するドライエッチングにおいて、
   そのプラズマ中に生じる原子もしくは分子の特定発光ス
   ペクトル強度の累乗の経時変化をモニタリングして、エ
   ッチング終点を検出することを特徴とする終点検出方法
   。
2. （２）少なくとも炭素とハロゲン原子を含むガスを用い
   たＳｉＯ＿２膜ドライエッチングにおいて、特定発光ス
   ペクトル強度がＣＯ分子の発光スペクトル強度である特
   許請求の範囲第１項記載の終点検出方法。
3. （３）グロー放電プラズマ中のイオンもしくはラジカル
   により被加工物を加工するドライエッチングにおいて、
   そのプラズマ中に生じる原子もしくは分子の発光スペク
   トル強度のうち、エッチング中とエッチング終了後で変
   化する発光スペクトル強度と変化しない発光スペクトル
   強度の比の累乗の経時変化をモニタリングして、エッチ
   ング終点を検出することを特徴とする終点検出方法。
4. （４）少なくとも炭素と水素とハロゲン原子を含むガス
   を用いたＳｉＯ＿２膜ドライエッチングにおいて、エッ
   チング中とエッチング終了時で変化する発光スペクトル
   強度がＣＯ分子の発光スペクトル強度であり、変化しな
   い発光スペクトル強度がＨ原子の発光スペクトル強度で
   ある特許請求の範囲第３項記載の終点検出方法。