JPS6098631A - 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】 〔技術分野〕 不発明は工、ンチング技術、さらには半導体製造工程の
一つであるエツチング技術に関し、特にフ゛ラズマ等を
使用したドライエツチングにおける終点の検出方法およ
び装置に関するもσ）である。

〔背景技術〕

半導体製造工程σ）一つであるエツチング技術シす。

例えばウェーッ・上に形成した酸化膜やポリシリコン膜
を選択的に除去する場合に利用さｈ２、近年ではプラズ
マを利用したドライエツチング法が使用さ幻−でいる。

ところで、この種σ）エツチングで＆マ。

エツチングが不足或いは過度であると所要の・くターニ
ングが行なわれな（斤る。こσ）ため、従来では光検出
法が利用され、エツチング時に生じるフ。

ラズマの発光強度の変化を検出することＶＣより工ッチ
ングの終点の判定を行ない、これにより好適なエツチン
グを可能にする方法がとられている。

（電子材料別冊超ＬＳＩ製造・試験装置ガイドブック１
９８２年版工業調査会を参照） 例えば、第１図（５）、（Ｂ）は考えられる終点検出方
法を示す図であり、エツチング装置内Ｖｃｂけるプラズ
マの発光強度は同図（Ａｌのように示される。そこで、
この発光強度を検出した上で適宜な時間間隔のサンプリ
ングタイムにて発光強度を取り込み・その直前のサンプ
リングした強度とを比較してその都度の強度変化を同図
（ＢＪσ）ようにめる。そして、この強度変化が２回続
けて低下した状態（同図ｔＢｌの時点ｔ。）を確認した
時点で終点の判定を行なう。

しかしながら、この方法ではサンプリングタイムｔａを
小さくすると、発光強度信号に含まれる高周波のノイズ
によってサンプリングした強度信号の強度変化が不安定
なものになり、好適な終点検出ができないという問題が
ある。特に発光強度の変化が緩やかな場合には著しい。

このため、同図ｔＡ）　、　ＩＢ＋のようにサンプリン
グタイムｔａ　を比較的大きくとることにより強度変化
に対するノ・ｆズの影響の低減を図っているが、こσ）
方法では強度変化が２回続けて低下した時点、つまり終
点検出時と真の終点との間の誤差が犬きくなり、過ｖ１
１エツチング状爬を生ずる等、正確な終点検出を行なう
ことができないという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的はエツチング等の反応終点の検出を正確に
行なうことができ、こｔｔ、ｌｃより例えば過剰エツチ
ングを防止して好適なエツチングを可能にした終点検出
方法を提供することにある。

昔だ、本発明の目的は反応終点の検出を正確にかつ１郵
１的に行なうことができる終点検出装置を提供すること
にある。

本発明σ）前記ならび疋そのほかの目的と新規な特９は
本明細書の記述および添付図面〃・Ｃ）あきらかになる
であろう。

〔発明の概要〕

本〃１Ｖｃおいて開示される発明のうち代表的なものの
概要ｆｙ簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち・発光強度のサンプリングタイムを短縮する一
方で検出した発光強度を数回前のサンプリング時の発光
強度と比較してその強度変化をめることにより、発光強
度の変化が緩やかな場合にもノイズの影響をなくして真
の終点に極めて近い終点検出を行なうことができ、これ
によりエツチング等の処理を正確に行なうことを可能に
するものである。

また、サンプリングした発光強度を順次記憶する記憶回
路と、この記憶回路内に記憶された発光強度信号を複数
回ずつずらせて比較しその強度変化分をめる比較回路と
を備えること九より、検出した発光強度を数回前のサン
プリング時の発光強度と比較でき、これにより前述の方
法による終点検出を可能にして正確な終点検出ないし正
確な処理を可能にするものである・ 〔実施例〕 第２図は本発明の終点検出装置をプラズマを利用したド
ライエツチング装置に適用した実施例である。図におい
て、ｌはドライエツチング装置本体であり、内部を気密
に保ったチャンバ２内には上、下に夫々電極３，４を対
向配置し、両電極３４間に高周波電力源５を接続して高
周波電力を印加し得るようにしている。また、前記チャ
ンバ２にはガス供給口６と排気ロアを設け、チャンバ２
内を負性状態の所要ガス雰囲気に設定している。

そして、この状態で下電極４上に被エツチング材である
ウェーハ８を載置して両電極３．４間に高周波電力を印
加すれば、両電極３．４間にプラズマが発生し・このプ
ラズマによりウェーッ・８表面のエツチングが進行され
る。このとき、エツチングの進行に伴なっ゛Ｃチャンバ
２内における発光状態が変化されるのは言うまでもない
。

終点検出装置は、前記チャンバ２内の発光強度を検出す
る手段としてのホトセル９をチャンバ２に取着し℃いる
。このホトセル９には検出回路１０を接続すると共に所
要の時間間隔で信号を発するタイマ１１を接続しており
、タイマ１１で設定された時間間隔、すなわちサンプリ
ングタイム間隔で順次検出信号を次段へ送出する。本例
では、このサンプリングタイムｔｂは０．５〜１秒程度
とし、第１図に示した終点検出方法の場合の６秒に比較
して極Ｍ】で短いものにしている。

前記検出回路１０には、例えばシフトレジスタ等を利月
１した記憶回路１２を接続し、検出回路１０から送出さ
幻てくる発光強度信号を順序的に記憶する。更に、この
記憶回路１２には比較回路１３を接続し、前記記憶回路
１２に入力された最新の信号と、これよりも複数回前に
入力されて記憶されている信号とを比較してその変化分
（−次微分）とを算出する。この場合、比較対象となる
前の信号は、変化分の比較を安定に行なりのに好ましい
サンプリングタイム（第１図に示す終点検出の場合では
６秒程度）を％前記サンプリングタイム（（１，５〜１
秒）で除した値（６〜１２）の数だけ前の回の信号とｈ
るように設定する。そして、前記比較回路１３には判定
回路１４を接続し、比較回路１３でめら幻た発光強度の
強度変化分に基づいて終点の判定を行なう。例えば、強
度変化分が最大になった後２回続けて低下した時点を終
点とするように設定する。なお、この判定回路１４は前
記高周波電力源５０制御回路１５Ｉ／ｃ信号を送出して
高周波電力の発信を停止することができるＯ 次に以上の構成の終点検出装置の作用と共に本発明の終
点検出方法を説明する。

チャンバ２内で行なわれるドライエツチングに伴なって
生じる発光はホトセル９にて受光され、その発光強度は
第３囚人のような電気信号として検出回路１０にて検出
される。この場合、一般にはエツチングの進行に伴なっ
て発光強度は漸増され、また信号中には高周波のノイズ
が含まれている。検出回路１０にて検出された発光強度
信号は、タイマ１１の作用によってＱ、５〜１秒の短か
いサンプリングタイム間隔で取り込まれ、同図（Ｂｌの
ようなデジタル的な信号として検出される。そして、こ
の信号は記憶回路１２内に順序的に記憶される。

すると、比較回路１３では、記憶回路１２内に信号が入
力さり、る毎に・その信号、つまり最新の信号を前述の
ように設定された複数回前の記憶信号と比較し・その変
化分（−次微分）を算出する。

この比較を信号の入力の度、つまりタイマ１１のサンプ
リングタイム間隔で行なうことにより、同図１ＣＪのよ
うな発光強度変化特性が得られる。この場合、検出され
た発光強度にノイズの影響が生じていても、複数回熱れ
た検出信号間での比較であることから、変化分としてめ
た値はノイズの影響を解消することができる。そして、
この変化分の値を判定回路１４において順序的に比較す
ることにより、新たな変化分の値が前回よりも太きくな
った後！ｃ２回続けて低下された時点ｔ。′を検出し、
こｈｌ直ちに終点として判定する。この終点判定が出れ
ば、図外のディスプレイにエツチングの終了を表示し、
更に本例のように制御回路１５を作動して高周波電力源
５からの電極３，４への電力供給を停止し、エツチング
を自動停止することもできる。

したがって、この終点検出方法によれば・発光強度信号
を短かいサンプリングタイム間隔で検出しているのでノ
イズの影響を受けることＶＣなるが。

この発光強度信号を比較してめる強度変化分は複数回前
の検出強度との比較であることから、ノイズの影響を解
消することができ、安定した変化分信号を得ることがで
きる。こ−Ｊｌにより、変化分に基づく終点検出を安定
に行なうことができろと共に・この変化分信号は短かい
サンプリングタイム間隔の発光強度の検出毎に取り出し
て比較を行なっているσ）で、検出式れる終点は真の終
点に対して短かいサンプリングタイムの２倍以下の時間
の誤差に抑えることができ、第１図で示した終点検出方
法に比較して誤差を低減して終点検出の正確度な向上す
ることができる。これにより、本例の場合には好適なエ
ツチングを可能とし・パターン形成等の高精度化を達成
できる。

〔効　果〕

（１）短かいサンプリングタイム間隔で発光強度信号を
検出する一方、この検出信号を複数回前の信号と比較し
て変化分をめ、この変化分に基づいて終点の検出を行な
っているので、発光強度信号がノイズの影響を受けても
変化分はこれを解消することができ、これＫｊり安定し
た終点検出な行なうことができる。

（２）サンプリングタイムが短かいσ）で、検出した終
点と真の終点との誤差を小さくでき、終点の検出を正確
に行なうことができる。

（３）発光強度の検出手段と・発光強度を記憶する記憶
回路と、この記憶回路に記憶された信号を比較して強度
変化分をめる比較回路とを備えているので、順序的に検
出される発光強度を・複数回前に検出された発光強度と
容易に比較することができ、これらの間における変化分
を算出して終点検出を正確に行なうことができる。

（４）比較回路に判定回路を接続し、変化分に基づいて
終点を判定する一方でこれと同時にエツチング作用を停
止し得るように構成しているσ）で、処理σ）自動化を
達成することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例忙もとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定式れる
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、サンプリン
グタイムや比較する複数回前の対象信号は発光強度の特
性や要求される終点検出の正確度に応じて適宜変更する
ことができる。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置の製造用
のドライエヴチングに適用した場合について説明したが
、それに限定されるものではなく、薄膜形成技術やその
他の技術における処理の終点検出に適用することもでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（５）、（均は考えられる終点検出方法を説明す
るための特性図・ 第２図は本発明の一実施例装置の構成図・第３図ＩＡ１
〜Ｇｌは本発明方法を説明するための特性図である。 １・・・ドライエツチング装置本体、２・・・チャンバ
、３．４・・・電極、訃・高周波電力源、８・・ウェー
ハ。 ９・・・ホトーｔａル、１０・・・検出回路、１１・・
タイマ、１２・・・記憶回路、１３・・・比較回路、１
４・・・判定回路、１５・・制御回路。 代理人　弁理士　高　橋　明　失 策　１　図 春ｊ五間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ドライエツチング等の処理時に発生する光の発光
   強度の変化を検出して処理の終点を検出する終点検出方
   法において、前記発光強度を短いサンプリングタイムに
   て／［次検出すると共に、検出した発光強度を複数回前
   にサンプリングしたときの発光強度と比較しかつその変
   化分をめて終点を検出することを特徴とする終点検出方
   法。 ２、　ドライエツチング等の処理時に発生する光の発光
   強度の変化を検出して処理の終点を検出する終点検出装
   置において、前記光の発光強度を検出する検出手段と、
   検出した発光強度を順次記憶する記憶回路と、この記憶
   回路内に記憶された発光強度信号を複数回ずつずらして
   比較しかつその強度変化分をめる比較回路とを備えるこ
   とを％徴とする終点検出装置。 ８、発光強度の検出手段は短いサンプリングタイム間隔
   で検出を行ない、比較回路は変化分を比較し得るのに充
   分な時間をこのサンプリングタイムで除した値だけ前グ
   ）回数ｆ）発光強度との比較を行ない得る特許請求の範
   囲第３項記載の終点検出装置。