JPH1064884A - エッチング装置及びエッチング方法 - Google Patents
エッチング装置及びエッチング方法Info
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- JPH1064884A JPH1064884A JP21380596A JP21380596A JPH1064884A JP H1064884 A JPH1064884 A JP H1064884A JP 21380596 A JP21380596 A JP 21380596A JP 21380596 A JP21380596 A JP 21380596A JP H1064884 A JPH1064884 A JP H1064884A
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- light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 装置の構造が簡単であるとともに、エッチン
グレート又はエッチング終点を高精度で検出することが
できるエッチング装置及びエッチング方法を提供する。 【解決手段】 エッチング装置のチャンバ内のプラズマ
により発生した光のうち、ＳｉＯ2 膜（処理膜）１２の
表面で反射された光と、ＳｉＯ2 膜１２と下地１１との
界面で反射された光との干渉光の強度を検出し、前記干
渉光の強度の周期的変動に基づいてエッチングレート又
はエッチング終点を検出する。
グレート又はエッチング終点を高精度で検出することが
できるエッチング装置及びエッチング方法を提供する。 【解決手段】 エッチング装置のチャンバ内のプラズマ
により発生した光のうち、ＳｉＯ2 膜（処理膜）１２の
表面で反射された光と、ＳｉＯ2 膜１２と下地１１との
界面で反射された光との干渉光の強度を検出し、前記干
渉光の強度の周期的変動に基づいてエッチングレート又
はエッチング終点を検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びＬ
ＣＤ（液晶表示装置）等の製造に使用されるプラズマエ
ッチング工程において、エッチングレート又はエッチン
グ終点を検出するエッチング装置及びエッチング方法に
関する。
ＣＤ（液晶表示装置）等の製造に使用されるプラズマエ
ッチング工程において、エッチングレート又はエッチン
グ終点を検出するエッチング装置及びエッチング方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマエッチング装置は、半導体装置
及び液晶表示装置（ＬＣＤ）等の製造に使用されてい
る。通常、プラズマエッチング装置を使用した工程で
は、アンダーエッチング及びオーバーエッチングを防止
するために、プラズマ発光分析型のエッチング終点検出
装置を使用してエッチング終点を検出している。
及び液晶表示装置（ＬＣＤ）等の製造に使用されてい
る。通常、プラズマエッチング装置を使用した工程で
は、アンダーエッチング及びオーバーエッチングを防止
するために、プラズマ発光分析型のエッチング終点検出
装置を使用してエッチング終点を検出している。
【０００３】プラズマ発光分析型のエッチング終点検出
装置においては、エッチング装置のチャンバの一部に透
明ガラスからなる検出窓を設け、この検出窓からチャン
バの外部に放出されるプラズマ発光のうち特定の波長の
光を光検出器で検出し、下地が露出することにより前記
特定の波長の光の強度が急激に変化することを利用して
エッチング終点を検出している。
装置においては、エッチング装置のチャンバの一部に透
明ガラスからなる検出窓を設け、この検出窓からチャン
バの外部に放出されるプラズマ発光のうち特定の波長の
光を光検出器で検出し、下地が露出することにより前記
特定の波長の光の強度が急激に変化することを利用して
エッチング終点を検出している。
【０００４】図５は、横軸にエッチング処理時間をと
り、縦軸に光検出器から出力される信号電圧値をとっ
て、シリコン基板上のＳｉＯ2 膜のエッチング時におけ
る光検出器の出力の経時的変化を示す図である。例え
ば、この図５に示すように、ＳｉＯ 2 膜をエッチングし
ている途中は光検出器から出力される信号電圧値は一定
であるが、ＳｉＯ2 膜のエッチングが終了すると出力電
圧が低下する。従って、信号電圧値が低下してしきい値
Ｖthを横切った時点をエッチング終点として検出するこ
とができる。この場合に、エッチングレートが変化して
も、図６，７に示すように、特定波長の光の強度が変化
するまでの時間が変わるだけであるので、この特定波長
の光の強度の変化により、エッチング終点を検出するこ
とができる。
り、縦軸に光検出器から出力される信号電圧値をとっ
て、シリコン基板上のＳｉＯ2 膜のエッチング時におけ
る光検出器の出力の経時的変化を示す図である。例え
ば、この図５に示すように、ＳｉＯ 2 膜をエッチングし
ている途中は光検出器から出力される信号電圧値は一定
であるが、ＳｉＯ2 膜のエッチングが終了すると出力電
圧が低下する。従って、信号電圧値が低下してしきい値
Ｖthを横切った時点をエッチング終点として検出するこ
とができる。この場合に、エッチングレートが変化して
も、図６，７に示すように、特定波長の光の強度が変化
するまでの時間が変わるだけであるので、この特定波長
の光の強度の変化により、エッチング終点を検出するこ
とができる。
【０００５】また、特開平４−２９７０２８号には、エ
ッチング装置のチャンバの外側にレーザ等の光源を設
け、この光源からチャンバ内に平行ビームを入射して、
半導体ウェハ上のレジストの表面で反射された光と、エ
ッチング中のＳｉＯ2 膜で反射された光との干渉光を検
出してエッチングレートを検出するエッチング速度モニ
タが開示されている。
ッチング装置のチャンバの外側にレーザ等の光源を設
け、この光源からチャンバ内に平行ビームを入射して、
半導体ウェハ上のレジストの表面で反射された光と、エ
ッチング中のＳｉＯ2 膜で反射された光との干渉光を検
出してエッチングレートを検出するエッチング速度モニ
タが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プラズマ発光分析型の終点検出装置においては、以下に
示す欠点がある。すなわち、エッチング装置のチャンバ
内のガスの圧力の変動及びプラズマに印加される高周波
電力の変動等により、エッチングレートが変動したり、
プラズマの発光強度が変動する。このため、処理膜をエ
ッチングしている途中であっても光検出器から出力され
る信号電圧値が変動することがある。例えば、図８に示
すように、ガスの圧力や高周波電力の変動等に起因して
信号電圧値が変化すると、図中矢印Ａで示す時点で下地
が露出したものと誤検出してしまうことがある。特に、
エッチングにより発生したパーティクルが検出窓に付着
したり、検出窓がエッチングされたりすることにより信
号電圧値が低くなっている場合は、誤検出がより一層発
生しやすくなる。このため、従来のプラズマ発光分析型
のエッチング終点検出装置では、検出結果の信頼性が満
足できるものではない。
プラズマ発光分析型の終点検出装置においては、以下に
示す欠点がある。すなわち、エッチング装置のチャンバ
内のガスの圧力の変動及びプラズマに印加される高周波
電力の変動等により、エッチングレートが変動したり、
プラズマの発光強度が変動する。このため、処理膜をエ
ッチングしている途中であっても光検出器から出力され
る信号電圧値が変動することがある。例えば、図８に示
すように、ガスの圧力や高周波電力の変動等に起因して
信号電圧値が変化すると、図中矢印Ａで示す時点で下地
が露出したものと誤検出してしまうことがある。特に、
エッチングにより発生したパーティクルが検出窓に付着
したり、検出窓がエッチングされたりすることにより信
号電圧値が低くなっている場合は、誤検出がより一層発
生しやすくなる。このため、従来のプラズマ発光分析型
のエッチング終点検出装置では、検出結果の信頼性が満
足できるものではない。
【０００７】また、従来のプラズマ発光分析型の終点検
出装置では、エッチングにより下地が露出しないと光検
出器の出力が変化しないため、下地がエッチングされた
り、ダメージを受けるおそれがある。更に、従来のプラ
ズマ発光分析型の終点検出装置では、下地が露出するこ
とによる特定波長の光の強度の低下を検出するだけであ
るので、エッチング中にエッチングレートを検出するこ
とができない。
出装置では、エッチングにより下地が露出しないと光検
出器の出力が変化しないため、下地がエッチングされた
り、ダメージを受けるおそれがある。更に、従来のプラ
ズマ発光分析型の終点検出装置では、下地が露出するこ
とによる特定波長の光の強度の低下を検出するだけであ
るので、エッチング中にエッチングレートを検出するこ
とができない。
【０００８】一方、特開平４−２９７０２８号に開示さ
れたエッチング速度モニタでは、チャンバの外側にレー
ザ等のように平行ビームを出力する光源が必要であると
ともに、この光源から出力されたビームを遮らないよう
にして受光部を設ける必要があり、装置の構造が複雑で
ある。また、光源の光軸及び受光部の光軸の調整が必要
である。更に、例えばウェハの中央部と周縁部とのよう
にウェハ上の異なる部分のエッチングレートを検出しよ
うとしても、装置の構造上極めて困難である。
れたエッチング速度モニタでは、チャンバの外側にレー
ザ等のように平行ビームを出力する光源が必要であると
ともに、この光源から出力されたビームを遮らないよう
にして受光部を設ける必要があり、装置の構造が複雑で
ある。また、光源の光軸及び受光部の光軸の調整が必要
である。更に、例えばウェハの中央部と周縁部とのよう
にウェハ上の異なる部分のエッチングレートを検出しよ
うとしても、装置の構造上極めて困難である。
【０００９】本発明の目的は、装置の構造が簡単である
とともに、エッチングレート又はエッチング終点を高精
度で検出することができるエッチング装置及びエッチン
グ方法を提供することである。
とともに、エッチングレート又はエッチング終点を高精
度で検出することができるエッチング装置及びエッチン
グ方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、プラズ
マエッチングにより下地の上の処理膜をエッチングする
際にエッチングレート又はエッチング終点を検出するエ
ッチング装置において、プラズマにより発生した光のう
ち前記処理膜の表面で反射された光と、前記処理膜と前
記下地との界面で反射された光との干渉光の強度を検出
する光検出部と、前記光検出部の出力の周期的変動を検
出してその変動周期に基づいてエッチングレート又はエ
ッチング終点を検出する制御部とを有することを特徴と
するエッチング装置により解決する。
マエッチングにより下地の上の処理膜をエッチングする
際にエッチングレート又はエッチング終点を検出するエ
ッチング装置において、プラズマにより発生した光のう
ち前記処理膜の表面で反射された光と、前記処理膜と前
記下地との界面で反射された光との干渉光の強度を検出
する光検出部と、前記光検出部の出力の周期的変動を検
出してその変動周期に基づいてエッチングレート又はエ
ッチング終点を検出する制御部とを有することを特徴と
するエッチング装置により解決する。
【００１１】また、上記した課題は、プラズマエッチン
グにより下地の上の処理膜をエッチングする際にエッチ
ングレート又はエッチング終点を検出するエッチング方
法であって、プラズマにより発生した光のうち前記処理
膜の表面で反射された光と、前記下地と前記処理膜との
界面で反射された光との干渉光の強度を検出し、前記干
渉光の強度の変動の周期に基づいてエッチングレート又
はエッチング終点を検出することを特徴とするエッチン
グ方法により解決する。
グにより下地の上の処理膜をエッチングする際にエッチ
ングレート又はエッチング終点を検出するエッチング方
法であって、プラズマにより発生した光のうち前記処理
膜の表面で反射された光と、前記下地と前記処理膜との
界面で反射された光との干渉光の強度を検出し、前記干
渉光の強度の変動の周期に基づいてエッチングレート又
はエッチング終点を検出することを特徴とするエッチン
グ方法により解決する。
【００１２】更に、上記した課題は、プラズマエッチン
グにより下地の上の処理膜をエッチングする際にエッチ
ング終点を検出するエッチング方法であって、プラズマ
により発生した光のうち前記処理膜の表面で反射された
光と、前記下地と前記処理膜との界面で反射された光と
の干渉光の強度を検出し、前記干渉光の強度の変動の周
期に基づいてエッチングレートを求め、前記処理膜の初
期膜厚と前記エッチングレートとから残りのエッチング
時間を求めることを特徴とするエッチング方法により解
決する。
グにより下地の上の処理膜をエッチングする際にエッチ
ング終点を検出するエッチング方法であって、プラズマ
により発生した光のうち前記処理膜の表面で反射された
光と、前記下地と前記処理膜との界面で反射された光と
の干渉光の強度を検出し、前記干渉光の強度の変動の周
期に基づいてエッチングレートを求め、前記処理膜の初
期膜厚と前記エッチングレートとから残りのエッチング
時間を求めることを特徴とするエッチング方法により解
決する。
【００１３】以下、本発明の作用について説明する。本
発明においては、プラズマにより発生した光のうち、処
理膜の表面で反射された光と、処理膜と下地との界面で
反射された光との干渉光を光検出部で検出する。この干
渉光の強度は処理膜の膜厚に関係し、エッチングにより
処理膜の膜厚が減少するのに伴って干渉光の強度は周期
的に変動する。従って、干渉光の強度の周期を測定する
ことにより、エッチングレートを知ることができる。ま
た、本発明においては、上述の如くエッチングレートを
知ることができるので、処理膜の膜厚が予め分かってい
れば、エッチング終点までの時間を知ることができる。
これにより、オーバーエッチングにより下地にダメージ
を与えることを回避できる。また、エッチングが終了す
る前にガスの圧力の変動、高周波電力の変動及びその他
のノイズ等の影響により光検出部の出力が一時的に変動
しても、膜厚の減少による変動と区別することができ
て、エッチング終点の誤検出を確実に回避することがで
きる。
発明においては、プラズマにより発生した光のうち、処
理膜の表面で反射された光と、処理膜と下地との界面で
反射された光との干渉光を光検出部で検出する。この干
渉光の強度は処理膜の膜厚に関係し、エッチングにより
処理膜の膜厚が減少するのに伴って干渉光の強度は周期
的に変動する。従って、干渉光の強度の周期を測定する
ことにより、エッチングレートを知ることができる。ま
た、本発明においては、上述の如くエッチングレートを
知ることができるので、処理膜の膜厚が予め分かってい
れば、エッチング終点までの時間を知ることができる。
これにより、オーバーエッチングにより下地にダメージ
を与えることを回避できる。また、エッチングが終了す
る前にガスの圧力の変動、高周波電力の変動及びその他
のノイズ等の影響により光検出部の出力が一時的に変動
しても、膜厚の減少による変動と区別することができ
て、エッチング終点の誤検出を確実に回避することがで
きる。
【００１４】更に、本発明においては、プラズマによる
発光を利用するので、プラズマエッチング装置のチャン
バ外側に光源を設ける必要がなく、装置の構造が比較的
簡単である。
発光を利用するので、プラズマエッチング装置のチャン
バ外側に光源を設ける必要がなく、装置の構造が比較的
簡単である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を参照して説明する。図１は本発明の実
施例のプラズマエッチング装置を示す模式図である。プ
ラズマエッチング装置のチャンバ１内には、電極９，１
０が上下方向に対向して配置されている。電極９には高
周波電源１４から高周波電力が供給されるようになって
おり、この電極９上にウェハ又はＬＣＤ基板等の処理基
板２を搭載する。一方、電極１０は円板状の部材であ
り、中心部には孔１０ａが設けられている。この電極１
０は接地に接続される。
て、添付の図面を参照して説明する。図１は本発明の実
施例のプラズマエッチング装置を示す模式図である。プ
ラズマエッチング装置のチャンバ１内には、電極９，１
０が上下方向に対向して配置されている。電極９には高
周波電源１４から高周波電力が供給されるようになって
おり、この電極９上にウェハ又はＬＣＤ基板等の処理基
板２を搭載する。一方、電極１０は円板状の部材であ
り、中心部には孔１０ａが設けられている。この電極１
０は接地に接続される。
【００１６】なお、チャンバ１は、チャンバ１内に所定
のガスを供給するガス供給装置（図示せず）と、チャン
バ内を排気する排気ポンプ（図示せず）とに接続されて
いる。また、チャンバ１の上壁部の中央には透明ガラス
からなる検出窓４が設けられている。チャンバ１の上部
には、エッチングレート又はエッチング終点検出部が取
り付けられている。このエッチングレート又はエッチン
グ終点検出部は、チャンバ１の検出窓４に整合する位置
に立設された筒部５と、筒部５の上部に取り付けられた
光検出器３と、この光検出器３の出力に基づいてエッチ
ングレートを検出したり、エッチング終点を検出する制
御部８とにより構成されている。筒部５は、直径に比し
て長さが十分大きく設定されている。例えば、筒部５の
長さは内径の１０倍程度に設定されている。また、この
筒部５の内壁面には、光の反射を低減するために、黒色
の塗料が塗布されている。更に、筒部５の内側上部に
は、波長が４８３ｎｍの光を選択的に透過する光学フィ
ルタ６が設けられている。
のガスを供給するガス供給装置（図示せず）と、チャン
バ内を排気する排気ポンプ（図示せず）とに接続されて
いる。また、チャンバ１の上壁部の中央には透明ガラス
からなる検出窓４が設けられている。チャンバ１の上部
には、エッチングレート又はエッチング終点検出部が取
り付けられている。このエッチングレート又はエッチン
グ終点検出部は、チャンバ１の検出窓４に整合する位置
に立設された筒部５と、筒部５の上部に取り付けられた
光検出器３と、この光検出器３の出力に基づいてエッチ
ングレートを検出したり、エッチング終点を検出する制
御部８とにより構成されている。筒部５は、直径に比し
て長さが十分大きく設定されている。例えば、筒部５の
長さは内径の１０倍程度に設定されている。また、この
筒部５の内壁面には、光の反射を低減するために、黒色
の塗料が塗布されている。更に、筒部５の内側上部に
は、波長が４８３ｎｍの光を選択的に透過する光学フィ
ルタ６が設けられている。
【００１７】なお、光検出器３は、検出すべき光の波長
及び強度に応じて、フォトダイオード又は光電子増倍管
等が使用される。このように構成されたエッチングレー
ト又はエッチング終点検出部を備えたプラズマエッチン
グ装置において、チャンバ１内に処理基板２を搭載し、
排気ポンプによりチャンバ１内を排気した後、ガス供給
部からチャンバ内にＣ2 Ｆ6 等のガスを供給して、チャ
ンバ内の圧力を約１Torrに維持する。そして、電極９に
高周波電源１４から高周波電力を供給する。これによ
り、電極９，１０間にプラズマ７が発生し、処理基板２
上のＳｉＯ2 膜がエッチングされる。このとき、プラズ
マ７により、波長が約３５０〜１１００ｎｍの光が発生
する。
及び強度に応じて、フォトダイオード又は光電子増倍管
等が使用される。このように構成されたエッチングレー
ト又はエッチング終点検出部を備えたプラズマエッチン
グ装置において、チャンバ１内に処理基板２を搭載し、
排気ポンプによりチャンバ１内を排気した後、ガス供給
部からチャンバ内にＣ2 Ｆ6 等のガスを供給して、チャ
ンバ内の圧力を約１Torrに維持する。そして、電極９に
高周波電源１４から高周波電力を供給する。これによ
り、電極９，１０間にプラズマ７が発生し、処理基板２
上のＳｉＯ2 膜がエッチングされる。このとき、プラズ
マ７により、波長が約３５０〜１１００ｎｍの光が発生
する。
【００１８】図２は、処理基板２を示す模式図である。
プラズマ７により発生した光の一部はＳｉＯ2 膜１２の
表面で反射され、他の一部はＳｉＯ2 膜１２を透過して
ＳｉＯ2 膜１２と下地１１との界面で反射される。そし
て、ＳｉＯ2 膜１２の表面で反射された光と、ＳｉＯ2
膜１２と下地１１との界面で反射された光とが干渉し、
この干渉光が筒部５を通り、波長が約４８３ｎｍの光の
みがフィルタ６を通過して光検出器３により検出され
る。この場合に、筒部５の内径と長さとの比が十分大き
く設定されているので、図１に示すように、処理基板２
の中央部において処理基板２の表面に対し垂直に反射さ
れた光のみが光検出器３に到達し、筒部５に対し斜めに
入射した光は筒部５の内側で吸収される。
プラズマ７により発生した光の一部はＳｉＯ2 膜１２の
表面で反射され、他の一部はＳｉＯ2 膜１２を透過して
ＳｉＯ2 膜１２と下地１１との界面で反射される。そし
て、ＳｉＯ2 膜１２の表面で反射された光と、ＳｉＯ2
膜１２と下地１１との界面で反射された光とが干渉し、
この干渉光が筒部５を通り、波長が約４８３ｎｍの光の
みがフィルタ６を通過して光検出器３により検出され
る。この場合に、筒部５の内径と長さとの比が十分大き
く設定されているので、図１に示すように、処理基板２
の中央部において処理基板２の表面に対し垂直に反射さ
れた光のみが光検出器３に到達し、筒部５に対し斜めに
入射した光は筒部５の内側で吸収される。
【００１９】処理基板２上のＳｉＯ2 膜１２がエッチン
グされて膜厚が減少するのに伴って、干渉光の強度が周
期的に変化する。この干渉光の強度の周期は光の波長と
エッチングレートとに関係する。すなわち、図２におい
て、入射光の波長をλ0 、ＳｉＯ2 膜１２の屈折率を
ｎ、ＳｉＯ2 膜１２の厚さをｄ、ＳｉＯ2 膜１２中の光
の波長をλ1 （＝λ0 ／ｎ）とすると、ＳｉＯ2 膜１２
の表面で反射された光と、ＳｉＯ2 膜１２と下地１１と
の界面で反射された光とが干渉して光の強度が最も強く
なる条件は、下記式（１）に示すように表される。 ２ｄ＝ｍλ1 …（１） 但し、ｍは任意の整数である。
グされて膜厚が減少するのに伴って、干渉光の強度が周
期的に変化する。この干渉光の強度の周期は光の波長と
エッチングレートとに関係する。すなわち、図２におい
て、入射光の波長をλ0 、ＳｉＯ2 膜１２の屈折率を
ｎ、ＳｉＯ2 膜１２の厚さをｄ、ＳｉＯ2 膜１２中の光
の波長をλ1 （＝λ0 ／ｎ）とすると、ＳｉＯ2 膜１２
の表面で反射された光と、ＳｉＯ2 膜１２と下地１１と
の界面で反射された光とが干渉して光の強度が最も強く
なる条件は、下記式（１）に示すように表される。 ２ｄ＝ｍλ1 …（１） 但し、ｍは任意の整数である。
【００２０】この式（１）にλ1 ＝λ0 ／ｎを代入して
干渉光の強度が最も強くなるときのＳｉＯ2 膜１２の厚
さｄを求めると、下記式（２）に示すようになる。 ｄ＝ｍλ0 ／２ｎ …（２） 逆に、ＳｉＯ2 膜１２の表面で反射された光と、ＳｉＯ
2 膜１２と下地１１との界面で反射された光との干渉光
の強度が最も弱くなる条件は、下記式（３）で表され
る。 ２ｄ＝ｍλ1 ＋（λ1 ／２） …（３） この式（３）にλ1 ＝λ0 ／ｎを代入して干渉光の強度
が最も弱くなるときのＳｉＯ2 膜の厚さｄを求めると、
下記式（４）に示すようになる。 ｄ＝（ｍλ0 ／２ｎ）＋λ0 ／４ｎ …（４） 図３は横軸にエッチング処理時間をとり、縦軸に信号電
圧値をとって、検出器３から出力される信号の時間に対
する変化を示す図である。この図３に示すように、検出
器３から出力される信号電圧値は処理膜の膜厚の減少に
伴って周期的に変動し、下地が露出すると信号電圧値は
一定になる。この信号電圧値の周期Ｔ1と光の波長及び
処理膜の屈折率とからエッチングレートを知ることがで
きる。また、処理膜の初めの膜厚が一定であるとする
と、エッチングが終了するまでに発生する信号のピーク
の数はエッチングレートに関係なく一定となるので、所
定のピークの数を検出する前にガスの圧力の変動、高周
波電力の変動及びその他のノイズ等により検出器の出力
が一時的に変化しても、膜厚減少による出力の変動と区
別することができる。これにより、エッチング終点の誤
検出を確実に防止することができる。
干渉光の強度が最も強くなるときのＳｉＯ2 膜１２の厚
さｄを求めると、下記式（２）に示すようになる。 ｄ＝ｍλ0 ／２ｎ …（２） 逆に、ＳｉＯ2 膜１２の表面で反射された光と、ＳｉＯ
2 膜１２と下地１１との界面で反射された光との干渉光
の強度が最も弱くなる条件は、下記式（３）で表され
る。 ２ｄ＝ｍλ1 ＋（λ1 ／２） …（３） この式（３）にλ1 ＝λ0 ／ｎを代入して干渉光の強度
が最も弱くなるときのＳｉＯ2 膜の厚さｄを求めると、
下記式（４）に示すようになる。 ｄ＝（ｍλ0 ／２ｎ）＋λ0 ／４ｎ …（４） 図３は横軸にエッチング処理時間をとり、縦軸に信号電
圧値をとって、検出器３から出力される信号の時間に対
する変化を示す図である。この図３に示すように、検出
器３から出力される信号電圧値は処理膜の膜厚の減少に
伴って周期的に変動し、下地が露出すると信号電圧値は
一定になる。この信号電圧値の周期Ｔ1と光の波長及び
処理膜の屈折率とからエッチングレートを知ることがで
きる。また、処理膜の初めの膜厚が一定であるとする
と、エッチングが終了するまでに発生する信号のピーク
の数はエッチングレートに関係なく一定となるので、所
定のピークの数を検出する前にガスの圧力の変動、高周
波電力の変動及びその他のノイズ等により検出器の出力
が一時的に変化しても、膜厚減少による出力の変動と区
別することができる。これにより、エッチング終点の誤
検出を確実に防止することができる。
【００２１】また、例えば、処理条件が同一であっても
チャンバ内にパーティクルが多量に付着した場合はエッ
チングレートが低下するので、エッチングレートの低下
をエッチング装置の維持管理の目安とすることもでき
る。図４は、シリコン基板上のＳｉＯ2 膜を実際にエッ
チングして、ＳｉＯ2 膜の表面で反射した光と、下地と
ＳｉＯ2 膜との界面で反射した光との干渉光の強度を検
出器３により経時的に測定した結果を示す波形図であ
る。但し、測定に使用したフィルタは、波長λ0 が４８
３ｎｍの光を選択的に透過させるものである。この場
合、干渉光の強度の周期Ｔは２０秒であった。このとき
のエッチングレートは、下記式（５）で示すように、約
４９９．６ｎｍ／ｍｉｎになる。但し、λ 0 は光の波
長、ｎはＳｉＯ2 膜の屈折率である。
チャンバ内にパーティクルが多量に付着した場合はエッ
チングレートが低下するので、エッチングレートの低下
をエッチング装置の維持管理の目安とすることもでき
る。図４は、シリコン基板上のＳｉＯ2 膜を実際にエッ
チングして、ＳｉＯ2 膜の表面で反射した光と、下地と
ＳｉＯ2 膜との界面で反射した光との干渉光の強度を検
出器３により経時的に測定した結果を示す波形図であ
る。但し、測定に使用したフィルタは、波長λ0 が４８
３ｎｍの光を選択的に透過させるものである。この場
合、干渉光の強度の周期Ｔは２０秒であった。このとき
のエッチングレートは、下記式（５）で示すように、約
４９９．６ｎｍ／ｍｉｎになる。但し、λ 0 は光の波
長、ｎはＳｉＯ2 膜の屈折率である。
【００２２】 ＲE ＝（λ0 ／２ｎ）×（６０／Ｔ） ＝｛４８３／（２×１．４５）｝／（６０／２０） ＝４９９．６ …（５） この場合、発光強度のピークの回数は５回であり、発光
強度の周期は２０秒なので、制御部によりピークの回数
と周期とを監視し、ピーク回数が５回よりも前にエッチ
ング終点を検出しても、ノイズ等の影響であってエッチ
ング終点でないと判断して、エッチングを継続すればよ
い。そして、ピークの回数が５回を経過した後、信号電
圧値が一定の値となったときにエッチング終点とする。
又は、信号電圧値のピークを５回経過した後、更に一定
時間経過した時点をエッチング終点としてもよい。更
に、エッチングレートとＳｉＯ2 とから下地が露出する
までの時間を演算し、その時間が経過した時点をエッチ
ング終点としてもよい。
強度の周期は２０秒なので、制御部によりピークの回数
と周期とを監視し、ピーク回数が５回よりも前にエッチ
ング終点を検出しても、ノイズ等の影響であってエッチ
ング終点でないと判断して、エッチングを継続すればよ
い。そして、ピークの回数が５回を経過した後、信号電
圧値が一定の値となったときにエッチング終点とする。
又は、信号電圧値のピークを５回経過した後、更に一定
時間経過した時点をエッチング終点としてもよい。更
に、エッチングレートとＳｉＯ2 とから下地が露出する
までの時間を演算し、その時間が経過した時点をエッチ
ング終点としてもよい。
【００２３】また、本実施の形態では、エッチングレー
トが検出できるため、処理膜の膜厚が分かっていればエ
ッチングに要する時間がわかるので、下地が露出する直
前でエッチングを停止させたり、処理膜を常に一定の厚
さで残すことも可能である。更に、処理膜の屈折率が不
明の場合でも、処理膜の厚さが分かれば以下のようにし
てエッチング終点を検出することができる。すなわち、
まず、エッチングすべき処理膜と同じ材料により処理膜
が形成されたサンプル基板を用意する。そして、サンプ
ル基板の処理膜の厚さを測定した後、このサンプル基板
の処理膜をエッチング処理して、そのときの光検出器の
出力を調べる。そして、処理膜の厚さと光検出器の出力
の周期との関係を求めておく。これにより、実際の処理
膜の厚さが分かれば、下地が露出するまでに光検出器の
出力の周期的変動の回数が分かるので、エッチング終点
を検出することができる。
トが検出できるため、処理膜の膜厚が分かっていればエ
ッチングに要する時間がわかるので、下地が露出する直
前でエッチングを停止させたり、処理膜を常に一定の厚
さで残すことも可能である。更に、処理膜の屈折率が不
明の場合でも、処理膜の厚さが分かれば以下のようにし
てエッチング終点を検出することができる。すなわち、
まず、エッチングすべき処理膜と同じ材料により処理膜
が形成されたサンプル基板を用意する。そして、サンプ
ル基板の処理膜の厚さを測定した後、このサンプル基板
の処理膜をエッチング処理して、そのときの光検出器の
出力を調べる。そして、処理膜の厚さと光検出器の出力
の周期との関係を求めておく。これにより、実際の処理
膜の厚さが分かれば、下地が露出するまでに光検出器の
出力の周期的変動の回数が分かるので、エッチング終点
を検出することができる。
【００２４】なお、上述の実施の形態においては、シリ
コン基板上のＳｉＯ2 膜のエッチングに本発明を適用し
た場合について説明したが、これにより本発明がシリコ
ン基板上のＳｉＯ2 膜のエッチングにおけるエッチング
レート又はエッチング終点の検出に限定されるものでは
なく、シリコン基板又はガラス基板等の上のＰＳＧ（Ph
ospho-Silicate Glass）膜及びＢＰＳＧ（Boron-doped
Silicate Glass）膜のエッチング等にも適用できる。
コン基板上のＳｉＯ2 膜のエッチングに本発明を適用し
た場合について説明したが、これにより本発明がシリコ
ン基板上のＳｉＯ2 膜のエッチングにおけるエッチング
レート又はエッチング終点の検出に限定されるものでは
なく、シリコン基板又はガラス基板等の上のＰＳＧ（Ph
ospho-Silicate Glass）膜及びＢＰＳＧ（Boron-doped
Silicate Glass）膜のエッチング等にも適用できる。
【００２５】また、上述の実施の形態においては、シリ
コン基板の中央部の上方にのみエッチングレート又はエ
ッチング終点検出部が設けられている場合について説明
したが、例えば、シリコン基板の周縁部の上方にもエッ
チングレート又はエッチング終点検出部を設け、これら
のエッチングレート又はエッチング終点検出部により、
基板中央部と周辺部とのエッチングレートの差を検出す
ることもできる。
コン基板の中央部の上方にのみエッチングレート又はエ
ッチング終点検出部が設けられている場合について説明
したが、例えば、シリコン基板の周縁部の上方にもエッ
チングレート又はエッチング終点検出部を設け、これら
のエッチングレート又はエッチング終点検出部により、
基板中央部と周辺部とのエッチングレートの差を検出す
ることもできる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によれ
ば、プラズマにより発生した光のうち処理膜の表面で反
射した光と、処理膜と下地との界面で反射した光との干
渉光の強度の周期的変動を検出し、その干渉光の強度の
周期に基づいてエッチングレート又はエッチング終点を
検出するので、エッチング終点を高精度で検出すること
ができる。従って、エッチング終点検出の精度が向上
し、信頼性が向上する。
ば、プラズマにより発生した光のうち処理膜の表面で反
射した光と、処理膜と下地との界面で反射した光との干
渉光の強度の周期的変動を検出し、その干渉光の強度の
周期に基づいてエッチングレート又はエッチング終点を
検出するので、エッチング終点を高精度で検出すること
ができる。従って、エッチング終点検出の精度が向上
し、信頼性が向上する。
【００２７】また、本発明装置によれば、プラズマによ
る発光を利用し、処理膜の表面で反射した光と、処理膜
と下地との界面で反射した光との干渉光の強度の周期的
変動に基づいてエッチングレート又はエッチング終点を
検出するので、レーザ等の光源が不要であり、比較的簡
単な構造でエッチングレート又はエッチング終点を高精
度に検出することができる。
る発光を利用し、処理膜の表面で反射した光と、処理膜
と下地との界面で反射した光との干渉光の強度の周期的
変動に基づいてエッチングレート又はエッチング終点を
検出するので、レーザ等の光源が不要であり、比較的簡
単な構造でエッチングレート又はエッチング終点を高精
度に検出することができる。
【図１】本発明の実施例のプラズマエッチング装置を示
す模式図である。
す模式図である。
【図２】処理基板を示す模式図である。
【図３】検出器から出力される信号の時間に対する変化
を示す図である。
を示す図である。
【図４】シリコン基板上のＳｉＯ2 膜をエッチングした
ときの干渉光の強度を検出器により経時的に測定した結
果を示す波形図である。
ときの干渉光の強度を検出器により経時的に測定した結
果を示す波形図である。
【図５】従来のプラズマ発光分析型のエッチング終点検
出装置において、シリコン基板上のＳｉＯ2 膜をエッチ
ングしたときの光検出器の出力の経時的変化を示す図で
ある。
出装置において、シリコン基板上のＳｉＯ2 膜をエッチ
ングしたときの光検出器の出力の経時的変化を示す図で
ある。
【図６】従来のプラズマ発光分析型のエッチング終点検
出装置において、エッチングレートが小さくなったとき
の光検出器の出力の経時的変化を示す図である。
出装置において、エッチングレートが小さくなったとき
の光検出器の出力の経時的変化を示す図である。
【図７】従来のプラズマ発光分析型のエッチング終点検
出装置において、エッチングレートが大きくなったとき
の光検出器の出力の経時的変化を示す図である。
出装置において、エッチングレートが大きくなったとき
の光検出器の出力の経時的変化を示す図である。
【図８】従来のプラズマ発光分析型のエッチング終点検
出装置の欠点を示す図である。
出装置の欠点を示す図である。
１ チャンバ ２ 処理基板 ３ 光検出部 ４ 検出窓 ５ 筒部 ６ フィルタ ７ プラズマ ８ 制御部 ９，１０ 電極 １１ 下地 １２ ＳｉＯ2 膜
Claims (6)
- 【請求項１】 プラズマエッチングにより下地の上の処
理膜をエッチングする際にエッチングレート又はエッチ
ング終点を検出するエッチング装置において、 プラズマにより発生した光のうち前記処理膜の表面で反
射された光と、前記処理膜と前記下地との界面で反射さ
れた光との干渉光の強度を検出する光検出部と、 前記光検出部の出力の周期的変動を検出してその変動周
期に基づいてエッチングレート又はエッチング終点を検
出する制御部と、 を有することを特徴とするエッチング装置。 - 【請求項２】 前記光検出部は、 エッチングチャンバ上に立設されていて前記処理膜の表
面で反射された光及び前記処理膜と前記下地との界面で
反射された光が通る筒部と、 前記筒部の上部に取付けられた光検出器と、 前記光検出器よりも前記チャンバ側に配設され、前記筒
部を通る光のうち特定の波長の光を選択的に透過するフ
ィルタとにより構成されていることを特徴とする請求項
１に記載のエッチング装置。 - 【請求項３】 前記制御部は、前記光検出部の周期的変
動からエッチングレートを検出し、前記処理膜の初期膜
厚と前記エッチングレートとからエッチング終点を検出
するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載
のエッチング装置。 - 【請求項４】 前記制御部は、前記光検出部の出力の周
期的変動の回数が所定の回数に到達したことによりエッ
チング終点を検出するものであることを特徴とする請求
項１又は２に記載のエッチング装置。 - 【請求項５】 プラズマエッチングにより下地の上の処
理膜をエッチングする際にエッチングレート又はエッチ
ング終点を検出するエッチング方法であって、 プラズマにより発生した光のうち前記処理膜の表面で反
射された光と、前記下地と前記処理膜との界面で反射さ
れた光との干渉光の強度を検出し、前記干渉光の強度の
変動の周期に基づいてエッチングレート又はエッチング
終点を検出することを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項６】 プラズマエッチングにより下地の上の処
理膜をエッチングする際にエッチング終点を検出するエ
ッチング方法であって、 プラズマにより発生した光のうち前記処理膜の表面で反
射された光と、前記下地と前記処理膜との界面で反射さ
れた光との干渉光の強度を検出し、前記干渉光の強度の
変動の周期に基づいてエッチングレートを求め、 前記処理膜の初期膜厚と前記エッチングレートとから残
りのエッチング時間を求めることを特徴とするエッチン
グ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21380596A JPH1064884A (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | エッチング装置及びエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21380596A JPH1064884A (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | エッチング装置及びエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064884A true JPH1064884A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16645342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21380596A Pending JPH1064884A (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | エッチング装置及びエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1064884A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001085388A (ja) * | 1999-09-14 | 2001-03-30 | Tokyo Electron Ltd | 終点検出方法 |
| WO2001024255A3 (en) * | 1999-09-30 | 2001-12-20 | Lam Res Corp | Interferometric method for endpointing plasma etch processes |
| JP2002080981A (ja) * | 2000-06-26 | 2002-03-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ドライエッチング方法 |
| US6448094B2 (en) | 2000-01-28 | 2002-09-10 | Tokyo Electron Limited | Method of detecting etching depth |
| US6758941B1 (en) | 1999-06-02 | 2004-07-06 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing unit, window member for plasma processing unit and electrode plate for plasma processing unit |
| JP2009540561A (ja) * | 2006-06-20 | 2009-11-19 | ソスル カンパニー， リミテッド | プラズマエッチングチャンバ |
| US9612205B2 (en) | 2013-08-27 | 2017-04-04 | Shibaura Mechatronics Corporation | Etching amount measurement apparatus for dry etching apparatus |
-
1996
- 1996-08-13 JP JP21380596A patent/JPH1064884A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6758941B1 (en) | 1999-06-02 | 2004-07-06 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing unit, window member for plasma processing unit and electrode plate for plasma processing unit |
| JP2001085388A (ja) * | 1999-09-14 | 2001-03-30 | Tokyo Electron Ltd | 終点検出方法 |
| US6541388B1 (en) | 1999-09-14 | 2003-04-01 | Tokyo Electron Limited | Plasma etching termination detecting method |
| KR100567481B1 (ko) * | 1999-09-14 | 2006-04-03 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 플라즈마 에칭 종료 검출 방법 |
| WO2001024255A3 (en) * | 1999-09-30 | 2001-12-20 | Lam Res Corp | Interferometric method for endpointing plasma etch processes |
| US6400458B1 (en) | 1999-09-30 | 2002-06-04 | Lam Research Corporation | Interferometric method for endpointing plasma etch processes |
| US6448094B2 (en) | 2000-01-28 | 2002-09-10 | Tokyo Electron Limited | Method of detecting etching depth |
| JP2002080981A (ja) * | 2000-06-26 | 2002-03-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ドライエッチング方法 |
| JP2009540561A (ja) * | 2006-06-20 | 2009-11-19 | ソスル カンパニー， リミテッド | プラズマエッチングチャンバ |
| US9612205B2 (en) | 2013-08-27 | 2017-04-04 | Shibaura Mechatronics Corporation | Etching amount measurement apparatus for dry etching apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040127 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040615 |