JPS635529A - エツチング終点検出装置 - 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〉 本発明はエツチング工程におけるエツチング終点検出装
置に関し、特にバッチ式ＲＩＥ（リアクティブ・イオン
・エツチング）方式でのエツチング終点検出装置に関す
る。

〈従来の技術〉 半導体装置製造プロセス中のエツチング工程においては
、ウェットエツチングに比して、ドライエツチングの技
術の方が加工精度が高いため広く用いられている。

ドライエツチングの方法としては、ガスエツチング、プ
ラズマエツチング、スパッタエツチング。

イオンビームエツチングがアシ、中でもスパッタエツチ
ング方式の一種であるＲＩＥは選択比の制御や異方性エ
ツチングが可能なと七から微細加工用技術として、現在
主流となシつつある。

ところで、エッチング工程中エツチング終点を自動的に
検知することは、プロセスの安定性や装置の自動化の上
で重要なことである。エツチング終点検出方法には種々
の方法があるが、ＲＩＥのようにプラ・ズマを用いて行
うエツチングにおいては、プラズマ発光スペクトルの特
定の波長の出現または減衰をモニタする発光分光法が採
用されている。

上記ＲＩＥ装置は、チャンバ内に二枚の平行平板電極を
内蔵していて、−方の電極はマツチング回路を通して高
周波電力が印加され、他の電極はチャンバ壁と同じく接
地されており、被エツチング試料である基板は高周波電
極上に載置されているというものである。ドライエツチ
ングのスループット向上の為にＲＩＥは数枚の基板を一
括に処理するパッチ式にて行うのが一般的である。パッ
チ式ＲＩＥ装置では、通常、エツチングの均一性向上の
ため二枚の平行な関係にある電極を相対的に移動させて
いる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 エツチング終点を検知するためにプラズマ発光スペタト
ルをモニタするが、そのモニタのための窓がチャンバに
設けられている。例えば基板を載置している電極を回転
させると窓の前を被エツチング基板が通り過ぎるため、
それに対応してプラズマ発光スペクトル強度が周期的に
増減する。この増減はエツチング終点を表わすものと紛
られしいため１、しばしば終点検出失敗の原因となって
きた。

このような失敗を防ぐために、電極−回転弁の発光スペ
クトル強度を平均化して終点判断を行う４方式〉と、電
極の回転に同期して発光スベタトル強度を検出し終点判
断を行う他の方式とが開発されている。しかし、（前者
の方式ンでは、電極が一回転してからその一回転分の発
光スペタトル強度の平均を求めるため終点検出の時間分
解能が悪く、またノイズも拾ってしまうためＳ／Ｎ比が
低下するといった問題があり、（後者の方式〉では装置
のハードウェアが複雑になり実用に適さないといった問
題があった。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は上述する問題を解決するためになされタモノテ
、エツチング装置のプラズマ発光スペクトル強度をモニ
タし、イプラズマ発光スペクトルプを演算処理して得た
出力信号を元に終点を検出する際、現時刻から設定時間
だけ遡った期間の発光スペクトル強度のうちその最大値
または最小値を出力信号とし、この出力信号を微分した
信号を予め定めた基準値と比較してエツチング終点を検
知するエツチング終点検出装置を提供するものである０ 〈作　用〉 検出した発光スペクトル強度を終点判断に用いるために
上述する手段にて演算処理することにより、ノイズを拾
う確率が減少し、エツチング終点の判断を適確に行える
上、簡単な装置で発光スペクトル強度を検出することが
可能になる。

〈実施例〉 第１図はドライエツチング装置からの発光スペクトル強
度の変化を測定した図で、被エツチング基板からでた反
応生成物の発光スペクトル強度を測定しているため、エ
ツチング終点に近づくにつれて発光スペタトル強度は減
少する。また、被エツチング基板がモニタ窓の前を通過
した時にグラフは極大値を示すことになる。このような
極大値を結び第２図のととく包絡線を作成するとグラフ
は滑らかな曲線を描くものの終点での信号の変化は大き
く出現する。したがって、こうして得た出力信号を終点
判断処理に用いると終点の判断が容易になる。

上述する内容を実現するためにまず次のような演算処理
を行う。最初に極大値を算出するだめの時間間隔ΔＴを
設定する。前記ΔＴは被エツチング基板がモニタ窓を通
過する時間間隔を用いる。

そして現時刻ＴからΔＴ遡った期間の発光スペクトル強
度を一定ピッチでサンプリングしてΔＴの範囲内での最
大値を算出し、この最大値を時刻Ｔでの出力信号とする
。次に、その出力信号を終点判断回路に入力し、以下の
ように処理する。現時刻Ｔから前記ΔＴ遡った期間にお
いて前記出力信置 号を＋ｙ微分して第３図に示すグラフを作成する。

この時終点を表す比較信号の処理は予めなされて信 おり、出力メ号から得た微分値が比較信号から得た微分
値に到達した時点を終点として検知する。

第４図はドライエツチング装置からの発光スペクトル強
度の変化を測定したものであるが、被エツチング基板と
反応する反応種の発光スペクトル強度を測定しているた
め、第１図の場合と異な９、エツチング終点に近づくに
つれて発光スペクトル強度は増加する。また被エツチン
グ基板がモニタ窓の前を通過した時にグラフは極小値を
示すことになる。したがって第５図のようにグラフの極
小値を結び包路線を求めるとグラフの変化から終点判断
処理が適切に行えるのである。

この場合は極小値を利用するだめ、上述した演算回路中
発光スペクトル強度を一定ピッチでサンプリングし最大
値を算出するという部分の最大値を最小値と入れかえて
出力信号を形成する。それ以外の演算は同じであり、こ
こで述べた演算回路は、極大値利用時においても極小値
利用時においても対応できるものとする。また終点判断
回路中口 の処理に上記１グ微分ではなく２ｆ微分を行って得た第
７図のようなグラフを用いると、尚−層ノイズに対して
強くなる。

この様にして終点判断に用いる信号を形成すると、時間
が経過するに従い３１時間遡って発光スペタトル強度の
最大値または最小値を算出するためエツチング終点検出
分解能は向上し、発光スペクトル強度を一定ピッチでサ
ンプリングするため”’　／Ｎ　ｇ　　は高くなる。ま
た電極の回転に同期して信号を取り出さずに済むため、
装置のハードウェアは複雑にする必要がなくなる。

〈発明の効果〉 本発明のように終点判断を適確に行える簡単な装置を用
いることにより、被エツチング基叛を安価に信頼性高く
提供することが可能になる。加えて、パッチ式自動ＲＩ
Ｅ装置におけるエツチングの制御性およびプロセスの安
定性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は被エツチング基板からでた反応生成物の発光ス
ペクトル強度の時間変化図を示し、第２図は第１図を本
実施例により演算処理した図をポロ す。第３図は第２図を時間でｌ′ｊｆ！微分した図を示
す。また第４図は被エツチング基板と反応する反応種の
発光スペクトル強度の時間変化図を示し、第５図は第４
図を本実施例により演算処理した図を示す。第６図は第
５図を時間で１１微分した図を示す。第７図は第２図を
時間で２１微分した図を示す。 代理人　弁理士　杉　山　毅　至（他Ｉ名）第１図 第２図 ヤ２回用呻隈ト甜亡１ 第３図 第４図 第５図 ヤ５回引分聞紳曖勿図 ＄７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 チャンバ内に被エッチング基板を複数個収納して上記基
   板上に被着した薄膜を所望形状にパターニングする工程
   におけるエッチングの終点を検出する装置において、 パターニングの進行により変化する特定のプラズマ発光
   スペクトル強度を検出する検出手段と、上記検出手段よ
   り得た発光強度を演算処理して前記強度の極値の包絡線
   を出力信号とする演算回路と、 上記出力信号の時間変化を予め定めた基準値と比較して
   終点を検知する終点判断回路とを備えてなることを特徴
   とするエッチング終点検出装置。