JPH0770520B2

JPH0770520B2 - 終点判定方法および装置

Info

Publication number: JPH0770520B2
Application number: JP7654186A
Authority: JP
Inventors: 哲徳加治; 達夫師井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-04-04
Filing date: 1986-04-04
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPS62234330A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は終点判定方法および装置に係り、特に連続して
エッチングの終点判定を行なうのに好適な終点判定方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の終点判定は、特開昭59−28340号公報に記載のよ
うに、対象物のエッチングの進行とともに順次その分光
強度波形をディジタル値に交換して記憶しうるようにし
ておき、エッチング前の低レベル平坦区間での上記分光
強度波形のディジタル値をアナログ値へ逆変換をし、そ
のアナログ値をオフセット値として以後の分光強度波形
から差し引いて同波形のオフセット補正をし、その補正
後の分光強度波形についてピークを検出し、そのピーク
値を各対象物について一定値とするような利得で以後の
上記補正後の分光強度波形の利得調整をした後、逐次、
これをディジタル値に変換して記憶しつつ、エッチング
の終点を判定し、第10図に示すようなエッチングプロセ
スの回数を重ねるごとに分光強度波形の信号波形の低下
を防ぎ、そのエッチング終点を検出していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、分光強度波形におけるエッチング開始
後の平坦部からエッチング終了時までの変化量の利得調
整については考慮されておらず、エッチングプロセスの
処理回数を重ねるごとに分光強度波形の信号振幅および
変化量の低下が進む中、信号振幅を一定値とするよう利
得調整を行なっており、これにより多少の変化量の増幅
はあるものの、その量は回数を重ねるごとに低下してい
き、精度の良い終点判定が行なえないという問題があっ
た。

本発明は、分光強度波形の信号振幅および変化量の調整
を行ない、処理回数が進んでも精度良く終点判定を行な
うことのできる終点判定方法および装置を提供すること
にある。

〔問題を解決するための手段〕

上記目的は、試料のプラズマ処理中の入射光を電気量に
交換する工程と、前記プラズマ処理の開始から該プラズ
マ処理が安定するまでの所定時間T₂が経過した後の前記
電気量にオフセット処理を施す工程と、該オフセット処
理後の前記電気量を増幅する工程と、該増幅した電気量
により前記プラズマ処理の終点を判定する工程とを有す
る終点判定方法により達成される。

上記目的はまた、エッチングの入射光を増幅した電気量
に変換する第１の増幅器と、該増幅器により増幅された
電気量にオフセット量を加算するオフセット手段と、該
オフセット量を加算された電気量を増幅する第２の増幅
器と、該第２の増幅器により増幅された電気量をディジ
タル値に変更して記憶しエッチングの終点を判定する終
点判定手段と、前記オフセット処理時に前記オフセット
手段へ前記オフセット量の信号を送る信号処理手段とを
備え、前記第１の増幅器の増幅度は、前記オフセット処
理する以前の前記第１の増幅器の出力をもとに設定さ
れ、前記第２の増幅器の増幅度は、前記オフセット処理
後の前記第２の増幅器の出力のもとに設定されることを
特徴とする終点半島装置により達成される。

〔作用〕

信号処理手段によって第１および第２の増幅器で増幅す
る倍率を処理ごとに補正し、第１の増幅器により入射光
を電気量に変換して表わした分光強度波形を所定値に増
幅し、オフセット手段により増幅した分光強度波形のエ
ッチング開始後所定時間経過したときの値を零レベルに
合わせ、第２の増幅器により、オフセット後の分光強度
波形を所定値に増幅して、信号処理手段により処理の終
点を判定することによって、処理回数が進んでも精度良
く終点判定を行なえる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図から第５図により説明
する。

第１図は終点判定装置の構成を示し、第１の増幅器であ
る光電変換増幅部10にオフセット手段であるオフセット
回路20が継ながり、さらに第２の増幅器である信号増幅
回路30と、アナログ・ディジタル変換器（以下「A/D変
換器」と呼ぶ）40とを順に介して、信号処理手段である
例えばマイクロコンピュータ50が継ながる。また、マイ
クロコンピュータ50からは、光電変換増幅器10,オフセ
ット回路20および信号増幅回路30におのおの信号線が継
ながっている。51はマイクロコンピュータ50から光電変
換増幅部10に送られる利得設定信号（ディジタル値）、
52はマイクロコンピュータ50からオフセット回路20に送
られるオフセット設定信号（ディジタル値）、53はマイ
クロコンピュータ50から信号増幅回路30に送られる利得
制定信号（ディジタル値）である。

光電変換増幅部10は、例えば第２図に示すようなものが
考えられる。マイクロコンピュータ50から指定される利
得設定信号51をディジタル・アナログ変換器（以下「D/
A変換器」と呼ぶ）15によってアナログ量に変換して電
流増幅器13bに流し、発光ダイオード14aに流れる電流を
設定する。これによりホトカプラー14によって、光学フ
ィルタ11を通過した特定波長の光を例えば、ホトダイオ
ードやホトトランジスタ等の光検知器12で受光して、電
流増幅器13aに流せば電流増幅器13aから出力される光信
号が所定の値に増幅されて出ていく。

また、光電変換増幅部10は、例えば第３図に示すような
ものが考えられる。マイクロコンピュータ50から指定さ
れる利得設定信号をD/A変換器15によってアナログ量に
変換して、直流一直流変換器18に流し高電圧にし光電子
増幅管17に印加する。これにより、分光器16を介して高
電子増倍管17に入力された特定波長の光は、所定値の信
号に調整されて電流増幅器13cに流れ、電流増幅器13cか
ら出力される光信号が所定の値に増幅されて出ていく。

オフセット回路20は、例えば第４図に示すようなものが
考えられる。マイクロコンピュータ50からのオフセット
設定信号52をD/A変換器22を介してアナログ量に変換
し、電流増幅器21に流す。これにより、電流増幅器21に
入ってきた光信号はD/A変換器22からの信号が加算され
て、オフセット量が調整される。

信号増幅回路30には、例えばマルチプライング形D/A変
換器を用い、マイクロコンピュータ50から指定される利
得指定信号53（ディジタル量）をマルチプライング形D/
A変換器に入れることにより、入力した光信号（アナロ
グ量）と利得指定信号が掛けられ、増幅された光信号が
出力される。

上記構成により、まず、自動終点判定を行なうための所
定値および測定箇所の設定を行なう。第５図に手動操作
により行なう設定の手順を示し、第６図に各段差での分
光強度波形の状態を示す。まず処理を行なおうとする試
料のエッチングを開始し、光電変換増幅部10にてエッチ
ング中の発光を採光して電気量に変換して増幅せずにそ
のまま出力し、オフセット回路20および信号増幅回路30
においても何の操作もせずにそのまま通、A/D変換器40
にてアナログ量をディジタル量に変換してマイクロコン
ピュータ50に記憶させる（これを第５図においてステッ
プ101、第６図において図（ア）に示す。）。

上記何も操作しない分光強度波形を基に、エッチングの
安定状態におけるピーク部Ａを決め、基準点この場合は
エッチング開始点からＡ点に達するまでの時間T₁を求め
る（これを第５図においてステップ102、第６図におい
て図（イ）に示す。）。

次に、光電変換増幅部10にて分光強度波形をＡ点の強度
が所定値ａに達するまで増幅して、その時の倍率ｎを求
める（これを第５図においてステップ103、第６図にお
いて図（ウ）に示す。）。

次に、増幅した分光強度波形において、エッチング中の
安定状態における点Ｂを決め、エッチング開始点からＢ
点に達するまでの時間T₂を求める（これを第５図におい
てステップ104、第６図において図（エ）に示す。）。
なお、Ａ点とＢ点とは同一でもよい。

次に、オフセット回路20にてＢ点の強度が零レベルにな
るよう分光強度波形にオフセット量を加算する（これを
第５図においてステップ105、第６図において図（オ）
に示す。）。

次に、オフセット後の分光強度波形において、エッチン
グが終了して安定した状態のところでＣ点を決め、エッ
チング開始点からＣ点に達するまでの時間T₃を求める
（これを第５図においてステップ106、第６図において
図（カ）に示す。）。

次に、信号増幅回路30にてオフセット後の分光強度波形
をＣ点の強度が所定値ｂに達するまで増幅して、その時
の倍率ｍを求める（これを第５図においてステップ10
7、第６図において図（キ）に示す。）。

次に、上記オフセット後の増幅した分光強度波形を用い
て、従来から行なわれている一次微分または二次微分等
により偏曲点を求めてエッチングの終点を検出するアル
ゴリズム必要な値を設定する（これを第５図においてス
テップ108に示す。）。

以上で自動終点判定を行なうための値の設定が終了す
る。次に自動終点判定を行なう場合の作用を説明する。
第７図に手順を示し、第８図に各段での分光強度波形の
状態を示す。

まず、試料のエッチングを開始し、光電変換増幅部10に
てエッチング中の発光を採光し、電気量に変換するとと
もに、マイクロコンピュータ50からの利得設定信号51に
より倍率ｎで入力値を増幅する（これを第７図において
ステップ201、第８図において図（ア）に示す。）。

次に、エッチング開始時点から時間T₁が経過した自転す
なわちＡ点の強度A₁をマイクロコンピュータ50に記憶し
て、増幅の所定値ａと比較し次回のエッチングのときに
増幅する倍率ｎを補正し、マイクロコンピュータ50に記
憶させておく（これを第７図においてステップ202、第
８図において図（イ）に示す。）。これは、第10図に示
すようにエッチングのプロセス回数を重ねるごとに、信
号振幅が小さくなるため倍率ｎを補正するものである。
なお、このときにはオフセット回路20および信号増幅回
路30はまだ機能を動かせず、光電変換増幅部10にて出力
した信号（アナログ値）をそのまま通し、A/D変換器40
にてディジタル値に変換してマイクロコンピュータ50に
入力している。

また、Ａ点での利得の設定は上記で述べたように前回の
データをもとに行なう方法の他に、Ａ点の値をマイクロ
コンピュータ50に読込み所定値ａと比較し、直ちに増幅
する倍率ｎを補正して所定値ａとなるようにリアルタイ
ムで制御することもできる。

次に、エッチング開始時点から時間T₂が経過した時点
で、Ｂ点の強度をマイクロコンピュータ50に記憶し、Ｂ
点が零レベルになるようにオフセット回路20にマイクロ
コンピュータ50からオフセット設定信号を送り、Ｂ点を
オフセットするとともに、信号増幅回路30にマイクロコ
ンピュータ50から利得設定信号53に送って、オフセット
後に信号増幅回路30に入力される値をｍ倍に増幅する
（これを第７図においてステップ203、第８図において
図（ウ）に示す。）。

次に、公知である一次微分または二次微分等を用いて終
点位置を検出する終点判定アルゴリズムにより終点の判
定に入る（これを第７図においてステップ204に示
す。）。終点判定が終われば次のステップに進むし、そ
うでなければ終点判定アルゴリズムを繰り返えす（これ
を第７図においてステップ205に示す。）。

次に、エッチング開始時点から時間T₃が経過した時点す
なわちＣ点の強度C₁をマイクロコンピュータ50に記憶し
て、増幅の所定値ｂと比較し次回のエッチングのときに
増幅する倍率ｍを補正し、マイクロコンピュータ50に記
憶させておく（これを第７図においてステップ206、第
８図において図（エ）に示す。）。これは、第10図に示
すようにエッチングのプロセス回数を重ねるごとに、変
化量が小さくなるため倍率ｍを補正するものである。な
お、時間T₃の経過以前にエッチングが終了する場合に
は、終了時あるいはその付近の強度をマイクロコンピュ
ータ50に記憶させて、同様の動作を行なわせる。

次に、エッチング処理をするものがまだあるかないか判
断し、あれば第７図においてステップ201の前に戻り、
なければエッチング処理を全て終了する（これを第７図
においてステップ207に示す。）。

第８図における図（オ）は、自動終点判定を行なう際の
分光強度波形を経時点に示したものである。

なお、第７図に示す自動終点判定のステップにおいて、
倍率ｎおよびｍの補正を行なうステップは、時間T₁およ
びT₃の時点の強度をマイクロコンピュータ50に記憶して
おけば、ステップ207でエッチングの繰返し処理判定を
行ない次のエッチングを開始するまでの間であればいつ
でも補正を行なうことができるので、特に第７図に示す
ステップに従う必要はない。

以上、本一実施例によれば、光電変換増幅部10にて分光
強度波形全体を増幅し、さらにオフセット回路20にて分
光強度波形のピーク部を基準にして、信号増幅回路30に
てオフセット後の波形を一定値に増幅しているので、エ
ッチング処理を何度繰り返えしても分光強度波形を一定
にでき、精度の良い終点判定を行なうことができるとい
う効果がある。

また、光電変換増幅部10の増幅倍率ｎをエッチングの処
理ごとに補正しているので、分光強度波形の増幅を信号
増幅回路30だけに依存することがなく、信号増幅回路30
の増幅度を大きくしないですむので、オフセット回路20
における調整量が多少変化してノイズ量が多少増えても
大きく増幅しないで、精度良く終点判定できる。

また、分光強度波形においてエッチング開始後の平坦部
の強度とエッチングが終了したところの強度の差があま
りないような場合のものについては、光電変換増幅部10
による増幅だけでは強度の差があまり表れないが、信号
増幅回路30を設けることで強度の差をはっきりさせるこ
とができるので、精度良く終点判定を行なうことができ
る。

さらに、信号増幅回路30の増幅倍率ｍをエッチングの処
理ごとに補正しているので、分光強度波形におけるピー
ク部であるエッチング中の強度とエッチングが終了した
ところの強度の差すなわち変化量が、毎回のエッチング
処理で徐々に減少していっても、毎回変化量を一定にで
きるので、精度の良い終点判定を行なうことができる。

次に、本発明の他の実施例を第９図により説明する。本
図において第１図と同符号は同一部材を示し、本図が第
１図と異なる点は光電変換増幅部10が複数個この場合は
２個設けられている点と、光電変換増幅部10とオフセッ
ト回路20との間に信号切換回路60を設けて、２個ある光
電変換増幅部10を選餘可能にした点である。

上記構成により、それぞれの光電変換増幅部10では波長
の異なる光を捕え、これをマイクロコンピュータ50から
の切換信号54によって信号切換回路60を切換え、それぞ
れの光電変換増幅部10から送られてくる信号を選択し、
選択された信号はオフセット回路20,信号増幅回路30,A/
D変換器40さらにマイクロコンピュータ50に順次送られ
る。それぞれの回路での働きおよび作用は前記一実施例
と同様である。

以上、本他の実施例によれば、前記一実施例と同様の効
果があるとともに、１回のプロセス中で異なる材料を対
象とした複数回の終点判定を行なう必要がある場合、例
えば何層かに重ねられた異種材料をそれぞれエッチング
するような場合でも、材料によって異なる波長を検出す
る場合に有効であり、マイクロコンピュータ50にはそれ
ぞれの設定値を記憶させておくことで、簡単に異種材料
のエッチングの終点判定を行なうことができるという効
果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、分光強度波形の信号振幅および変化量
の調整を行なうことができるので、処理回数が進んでも
終点判定を精度良く行なうことができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である終点判定装置を示す構
成図、第２図および第３図は第１図の光電変換増幅部10
の一例を示す回路面、第４図は第１図のオフセット回路
20の一例を示す回路図、第５図は設定値の決め方を示す
フローチャート、第６図は同手順における分光強度波形
を示す図、第７図は自動終点判定を行なう順を示すフロ
ーチャート、第８図は同手順における分光強度波形を示
す図、第９図は本発明の他の実施例である終点判定装置
を示す構成図、第10図は利得調整を行なわないときのプ
ロセス回数と信号強度とを示す図である。 10……光電変換増幅部、20……オフセット回路、30……
信号増幅回路、40……A/D変換器、50……マイクロコン
ピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料のプラズマ処理中の入射光を電気量に
変換する工程と、前記プラズマ処理の開始から該プラズ
マ処理が安定するまでの所定時間T₂が経過した後の前記
電気量にオフセット処理を施す工程と、該オフセット処
理後の前記プラズマ処理中の入射光の前記電気量を増幅
する工程と、該増幅した電気量により前記プラズマ処理
の終点を判定する工程とを有することを特徴とする終点
判定方法。
【請求項２】エッチング処理中の入射光を増幅した電気
量に変換する第１の増幅器と、該増幅器により増幅され
た電気量にオフセット量を加算するオフセット手段と、
該オフセット量を加算された電気量を増幅する第２の増
幅器と、該第２の増幅器により増幅された電気量をディ
ジタル値に変更して記憶しエッチングの終点を判定する
終点判定手段と、前記オフセット処理時に前記オフセッ
ト手段へ前記オフセット量の信号を送る信号処理手段と
を備え、前記第１の増幅器は増幅度は、前記オフセット処理する
以前の前記第１の増幅器の出力をもとに設定され、前記
第２の増幅器の増幅度は、前記オフセット処理後の前記
第２の増幅器の出力をもとに設定されることを特徴とす
る終点判定装置。