JPH0620060B2 - Dry etching equipment - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体製造装置の微細加工に用いられるドライ
エッチング装置に関する。The present invention relates to a dry etching apparatus used for microfabrication of a semiconductor manufacturing apparatus.
LSIの高集積度化に伴い、多結晶シリコンのゲート加
工や配線金属膜のパターニング等の微細加工手段とし
て、ドライエッチング法が広く用いられている。With higher integration of LSIs, a dry etching method is widely used as a fine processing means such as gate processing of polycrystalline silicon and patterning of wiring metal film.
このドライエッチング装置の自動化やエッチングプロセ
スの安定化の為には、被加工材料のエッチングの終点を
判定するモニタが必要であるが、従来のドライエッチン
グ装置では、発光分光分析法により、これを行なってい
る。即ち、エッチング室内の発光を分光し、適当な波長
での発光強度をモニタリングすることにより、反応ガス
種や反応生成物の濃度変化を測定し、エッチングの終点
を判定している。In order to automate this dry etching device and stabilize the etching process, a monitor that determines the end point of the etching of the material to be processed is required, but in the conventional dry etching device, this is performed by optical emission spectroscopy. ing. That is, the end point of the etching is determined by dispersing the emission in the etching chamber and monitoring the emission intensity at an appropriate wavelength to measure the concentration change of the reaction gas species and the reaction product.
しかしながら、上述した従来のモニタ方法では、被加工
材料のエッチングの深さや終点を知ることできない上、
ある波長だけでのモニタゆえ、プラズマや放電の安定性
が悪いと、発光スペクトルのゆらぎが大きくなって、エ
ッチングのモニタが正確にできないという欠点がある。However, in the above-described conventional monitoring method, the etching depth and end point of the material to be processed cannot be known, and
If the stability of plasma or discharge is poor because the monitor is performed only at a certain wavelength, the fluctuation of the emission spectrum becomes large and the etching cannot be accurately monitored.
本発明の目的は、上記欠点を除去し、半導体ウエハー上
の被加工材料のエッチングの終点を正確に判定すること
のできるドライエッチング装置を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a dry etching apparatus which can eliminate the above-mentioned drawbacks and accurately determine the end point of etching of a material to be processed on a semiconductor wafer.
本発明のドライエッチング装置は、エッチング室内の半
導体ウエハーを照射するための白色光を発する光源と、
前記半導体ウエハーで反射した光を分光する分光器と、
分光された光を検出するマルチチャンネルアナライザー
と、このアナライザーからの入力信号を処理し、エッチ
ングの深さを算出するマイクロコンピューターとを含ん
で構成される。The dry etching apparatus of the present invention includes a light source that emits white light for irradiating a semiconductor wafer in an etching chamber,
A spectroscope for separating the light reflected by the semiconductor wafer;
It is configured to include a multi-channel analyzer that detects the separated light and a microcomputer that processes an input signal from the analyzer and calculates the etching depth.
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は光源
と分光器とエッチング室の位置関係を示す図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship among a light source, a spectroscope, and an etching chamber.
第1図及び第2図において、水銀ランプやハロゲンラン
プのような白光を発する光源11からの光をエッチング
室12内の半導体ウエハー(以下単にウエハーという)
23に当てた後、エッチング室12に導入された反応ガ
スを放電させ、エッチングを開始する。ウエハーからの
反射光は、出射スリットを取り去った分光器13に入射
し、分光される。In FIGS. 1 and 2, light from a light source 11 that emits white light such as a mercury lamp or a halogen lamp is used as a semiconductor wafer in an etching chamber 12 (hereinafter simply referred to as a wafer).
After applying 23, the reaction gas introduced into the etching chamber 12 is discharged to start etching. The reflected light from the wafer is incident on the spectroscope 13 from which the exit slit has been removed and is dispersed.
すなわち光源11からの光をアパーチャー21を通し、
ハーフミラー22で一部反射させ、ウエハー23に当て
る。電極24のうち、ウエハー23と対向する側の電極
は、一部に孔をあけ、光源12からの入射光とウエハー
23からの反射光が通るようにしておく。ウエハー23
で反射した光は、ハーフミラー22を一部透過する。こ
の透過光を石英レンズ25で集光し、分光器13に入射
させる。光源11からの光は、分光器13に直接漏れな
いようにしておく。That is, the light from the light source 11 passes through the aperture 21,
It is partially reflected by the half mirror 22 and applied to the wafer 23. A portion of the electrode 24 facing the wafer 23 is provided with a hole so that the incident light from the light source 12 and the reflected light from the wafer 23 can pass through. Wafer 23
The light reflected by is partially transmitted through the half mirror 22. The transmitted light is condensed by the quartz lens 25 and is incident on the spectroscope 13. The light from the light source 11 should not leak directly to the spectroscope 13.
さて、分光器13で分光された光は、マルチチャンネル
アナライザー14で検出され、D/A変換器16を介し
て、CRT17上に、反射スペクトルとしてリアルタイ
ムで表示される。測定に要する時間は1秒程度で済む。
このとき同時にエッチング室内12内の発光スペクトル
も得られるが、発光が強くて反射スペクトルが明瞭でな
い場合は、光源11の前にチョッパーを設けて、光源1
1からの光を一定周波数のパルス光にし、その周波数に
同期したゲートをマルチチャンネルアナライザー14に
かけることにより、発光スペクトルの影響を全く受けな
い反射スペクトルを得ることができる。The light dispersed by the spectroscope 13 is detected by the multi-channel analyzer 14 and displayed on the CRT 17 via the D / A converter 16 as a reflection spectrum in real time. The time required for measurement is about 1 second.
At this time, the emission spectrum in the etching chamber 12 is also obtained at the same time, but if the emission spectrum is strong and the reflection spectrum is not clear, a chopper is provided in front of the light source 11 to
By making the light from 1 a pulsed light having a constant frequency and applying a gate synchronized with the frequency to the multi-channel analyzer 14, a reflection spectrum which is not affected by the emission spectrum at all can be obtained.
ウエハー23上の被加工材料がエッチングされるにつ
れ、反射スペクトルも徐々に変化するが、被加工材料が
完全にエッチングされると、この反射スペクトルが大き
く変化する。従って、ウエハー23からの反射スペクト
ルをモニタすることにより、エッチングの終点を判定す
ることが可能である。The reflection spectrum gradually changes as the material to be processed on the wafer 23 is etched, but when the material to be processed is completely etched, the reflection spectrum changes greatly. Therefore, the end point of etching can be determined by monitoring the reflection spectrum from the wafer 23.
装置の自動化の為には、マルチチャンネルアナライザー
14の出力の変化をマイクロコンピューター15に判断
させ、被加工材料が完全にエッチングされ、反射スペク
トルが大きく変化した時に、反応制御系18を帰還し
て、反応ガスの放電を止め、エッチングを終了させるよ
うにする。In order to automate the device, the microcomputer 15 is made to judge the change of the output of the multi-channel analyzer 14, and when the material to be processed is completely etched and the reflection spectrum is greatly changed, the reaction control system 18 is fed back, The discharge of the reaction gas is stopped and the etching is completed.
一方、被加工材料のエッチングの深さの変化をモニタす
る条件として、反射スペクトルの膜厚依存性が大きいも
のであることが必要である。その例を以下に述べる。On the other hand, as a condition for monitoring the change in etching depth of the material to be processed, it is necessary that the reflection spectrum has a large film thickness dependency. An example will be described below.
第1の例は、アルミ配線上に露光時の反射防止の為につ
けられたシリコンの薄膜をドライエッチングにより除去
する場合である。シリコン膜は、反射スペクトルの膜厚
依存性が大きいので、そのデータをあらかじめマイクロ
コンピューター15に記憶させておけば、反射スペクト
ルから膜厚を算出することができ、従って、エッチング
の深さをインラインプロセスでモニタすることが可能で
ある。第3図及び第4図にシリコン薄膜の反射スペクト
ルの一例及び膜厚と吸収ピーク波長の相関の一例を示
す。The first example is a case where a silicon thin film provided on the aluminum wiring for preventing reflection during exposure is removed by dry etching. Since the silicon film has a large dependence of the reflection spectrum on the film thickness, if the data is stored in the microcomputer 15 in advance, the film thickness can be calculated from the reflection spectrum. Therefore, the etching depth is determined by the in-line process. It is possible to monitor with. 3 and 4 show an example of the reflection spectrum of the silicon thin film and an example of the correlation between the film thickness and the absorption peak wavelength.
この場合、シリコン薄膜のエッチング中は第3図のよう
な反射スペクトルを示すが、(実際には、アルミ配線の
ない部分の下地膜による干渉スペクトルも重畳する)シ
リコン薄膜が薄くなるにつれてその吸収ピークは第4図
に示すように短波長側に移る。そしてシリコン薄膜が完
全にエッチングされると、アルミによる反射率の高いス
ペクトルに急変する為、エッチングの終点が明確に判定
できる。In this case, the reflection spectrum as shown in Fig. 3 is shown during etching of the silicon thin film. Shifts to the short wavelength side as shown in FIG. When the silicon thin film is completely etched, the spectrum rapidly changes to a high reflectance spectrum of aluminum, so that the etching end point can be clearly determined.
第2の例は、DRAM等で用いられる多結晶シリコンの
ゲート加工の場合である。The second example is the case of gate processing of polycrystalline silicon used in DRAM and the like.
多結晶シリコンのエッチング中は、やはり第3図のよう
な反射スペクトルを示すが(実際には、ゲートになる部
分の上にあるレジスト膜による干渉スペクトルとも重畳
する)多結晶シリコンが完全にエッチングされると、酸
化膜等による干渉スペクトルに急変する為、エッチング
の終点が明確に判定できる。During the etching of the polycrystalline silicon, the reflection spectrum as shown in FIG. 3 is also shown (actually, it also overlaps with the interference spectrum due to the resist film on the part to be the gate). Then, since the interference spectrum due to the oxide film or the like suddenly changes, the end point of etching can be clearly determined.
以上説明したように、本発明は、白色光を発する光源と
分光器とマルチチャンネルアナライザーとマイクロコン
ピューターとを含んでドライエッチング装置を構成する
ことにより、エッチング中の半導体ウエハー上の被加工
材料からの反射スペクトルを測定し、インラインプロセ
スでエッチングの深さをモニタでき、エッチングの終点
を明確に判定できる効果がある。As described above, the present invention configures a dry etching apparatus that includes a light source that emits white light, a spectroscope, a multi-channel analyzer, and a microcomputer, so that the material to be processed on the semiconductor wafer being etched is The depth of etching can be monitored by an in-line process by measuring a reflection spectrum, and the end point of etching can be clearly determined.
第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は第1
図に示した光源と分光器とエッチング室の位置関係を示
す図、第3図はシリコン薄膜の反射スペクトルを示す
図、第4図はシリコンの膜厚と吸収ピーク波長との関連
図である。 11……光源、12……エッチング室、13……分光
器、14……マルチチャンネルアナライザー、15……
マイクロコンピューター、16……D/A変換器、17
……ディスプレイ(CRT)、18……反応制御系、2
1……アパーチャー、22……ハーフミラー、23……
ウエハー、24……電極、25……石英レンズ。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the positional relationship between the light source, the spectroscope, and the etching chamber shown in the figure, FIG. 3 is a diagram showing the reflection spectrum of a silicon thin film, and FIG. 11 ... Light source, 12 ... Etching room, 13 ... Spectrometer, 14 ... Multi-channel analyzer, 15 ...
Microcomputer, 16 ... D / A converter, 17
...... Display (CRT), 18 ... Reaction control system, 2
1 ... Aperture, 22 ... Half mirror, 23 ...
Wafer, 24 ... Electrode, 25 ... Quartz lens.
Claims (1)
るための白色光を発する光源と、前記半導体ウエハーで
反射した光を分光する分光器と、分光された光を検出す
るマルチチャンネルアナライザーと、該アナライザーか
らの入力信号を処理し、エッチングの深さを算出するマ
イクロコンピューターとを含むことを特徴とするドライ
エッチング装置。1. A light source that emits white light for irradiating a semiconductor wafer in an etching chamber, a spectroscope that disperses the light reflected by the semiconductor wafer, and a multi-channel analyzer that detects the disperse light. A dry etching apparatus comprising: a microcomputer that processes an input signal from an analyzer and calculates an etching depth.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6461287A JPH0620060B2 (en) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | Dry etching equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6461287A JPH0620060B2 (en) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | Dry etching equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63229718A JPS63229718A (en) | 1988-09-26 |
| JPH0620060B2 true JPH0620060B2 (en) | 1994-03-16 |
Family
ID=13263258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6461287A Expired - Lifetime JPH0620060B2 (en) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | Dry etching equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0620060B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013095818A1 (en) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Applied Materials, Inc. | Etch rate detection for anti-reflective coating layer and absorber layer etching |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5392124A (en) * | 1993-12-17 | 1995-02-21 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for real-time, in-situ endpoint detection and closed loop etch process control |
| US5611550A (en) * | 1995-06-15 | 1997-03-18 | The Standard Products Company | Vehicle window seal assembly adapted for robotics application |
| TW524888B (en) * | 2000-02-01 | 2003-03-21 | Winbond Electronics Corp | Optical temperature measurement as an in-situ monitor of etch rate |
-
1987
- 1987-03-18 JP JP6461287A patent/JPH0620060B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013095818A1 (en) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Applied Materials, Inc. | Etch rate detection for anti-reflective coating layer and absorber layer etching |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63229718A (en) | 1988-09-26 |
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