JPS6323324A - ドライエツチング装置 - Google Patents
ドライエツチング装置Info
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- JPS6323324A JPS6323324A JP16857686A JP16857686A JPS6323324A JP S6323324 A JPS6323324 A JP S6323324A JP 16857686 A JP16857686 A JP 16857686A JP 16857686 A JP16857686 A JP 16857686A JP S6323324 A JPS6323324 A JP S6323324A
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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。
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〉
本発明は半導体製造の一工程であるエツチングに用いる
エツチング装置に関し、特にはプラズマを用いたドライ
エツチングにおけるモニタ機能を卜）イ 備え叢式、、チング装置に関する。
エツチング装置に関し、特にはプラズマを用いたドライ
エツチングにおけるモニタ機能を卜）イ 備え叢式、、チング装置に関する。
〈従来の技術〉
半導体装置製造プロセス中のエツチング時間においては
、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だめ広く用いられている。ドラ
イエツチングの中でもプラズマを用いたドライエツチン
グは選択比の制御や異方性エツチングが可能なことから
微細加工技術用として現在主流となりつつある。
、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だめ広く用いられている。ドラ
イエツチングの中でもプラズマを用いたドライエツチン
グは選択比の制御や異方性エツチングが可能なことから
微細加工技術用として現在主流となりつつある。
ところで、ドライエツチングを制御性良く行なうために
は、エツチングの進行状態をモニタしながらエツチング
時間等のエツチング条件を制御することが不可欠である
。エツチングの進行状態のモニタ法には種々の方法があ
るが、上述の如くプラズマを用いて行なうドライエツチ
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０ 〈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発光分光法は被エツチング膜
が完全に消失した時点を検知するにすぎないため、例え
ば被エツチング膜の一部を残してエツチングを終了する
工程や、シリコン基板へのトレンチ溝形成等の如く基板
そのものを指定量だけエツチングする工程においては使
用することができない。
は、エツチングの進行状態をモニタしながらエツチング
時間等のエツチング条件を制御することが不可欠である
。エツチングの進行状態のモニタ法には種々の方法があ
るが、上述の如くプラズマを用いて行なうドライエツチ
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０ 〈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発光分光法は被エツチング膜
が完全に消失した時点を検知するにすぎないため、例え
ば被エツチング膜の一部を残してエツチングを終了する
工程や、シリコン基板へのトレンチ溝形成等の如く基板
そのものを指定量だけエツチングする工程においては使
用することができない。
このような場合に対応するために、レーザビームを被エ
ツチング物に照射して被エツチング物のエツチング残膜
による干渉で変化する反射光強度を測定し、前記反射光
強度の時間変化を元にエツチング開始時点からの通算の
膜減り量を算出する方法が開発されている。前記の方法
はエツチングを途中で停止させる工程にも応用すること
ができる。しかし、測定して得られる信号にはエツチン
グ残膜による干渉信号に加えてマスク材料による干渉信
号も混ざっているため、エツチングモニタを適正に行な
うことができないという問題がある。
ツチング物に照射して被エツチング物のエツチング残膜
による干渉で変化する反射光強度を測定し、前記反射光
強度の時間変化を元にエツチング開始時点からの通算の
膜減り量を算出する方法が開発されている。前記の方法
はエツチングを途中で停止させる工程にも応用すること
ができる。しかし、測定して得られる信号にはエツチン
グ残膜による干渉信号に加えてマスク材料による干渉信
号も混ざっているため、エツチングモニタを適正に行な
うことができないという問題がある。
く問題点を解決するだめの手段〉
本発明は上述する問題を解決するためになされたもので
、被エツチング物に多波長の光を照射して得られる反射
光を多チヤンネル型の受光素子にて受光した後分光し、
デジタル化し、次にマイクロプロセッサにて前記デジタ
ル信号を高速演算部に基づいてエツチング条件を制御し
、エツチング終点を検知するドライエツチング装置を提
供するものである。
、被エツチング物に多波長の光を照射して得られる反射
光を多チヤンネル型の受光素子にて受光した後分光し、
デジタル化し、次にマイクロプロセッサにて前記デジタ
ル信号を高速演算部に基づいてエツチング条件を制御し
、エツチング終点を検知するドライエツチング装置を提
供するものである。
く作 用〉
被エツチング物に照射する光を多波長にし、被エツチン
グ物のエツチング量を実時間で測定することにより、エ
ツチングの制御性が向上し被エツチング物の精度を高め
ることが可能になる。
グ物のエツチング量を実時間で測定することにより、エ
ツチングの制御性が向上し被エツチング物の精度を高め
ることが可能になる。
〈実施例〉
第１図は本実施例によるドライエツチング装置の構成図
を示す。
を示す。
ドライエツチング装置は従来装置と同様に、エツチング
チャンバ３内に被エツチング物である基板１０を搭載し
且つプラズマ発生のだめの一方の電極となる支持台１１
及び該支持台１１に対向して他方の電極となる対向電極
４が設置されている。
チャンバ３内に被エツチング物である基板１０を搭載し
且つプラズマ発生のだめの一方の電極となる支持台１１
及び該支持台１１に対向して他方の電極となる対向電極
４が設置されている。
また上記ドライエツチング装置はプラズマを発生するた
めの高周波電源１３が接続されると共に、ガス供給装置
１４．真空排気装置１５等が結合されている。
めの高周波電源１３が接続されると共に、ガス供給装置
１４．真空排気装置１５等が結合されている。
上記エツチングチャンバ３には、光源１から出た多波長
の光が同軸型光ファイバ２に含まれた第１光フアイバを
通って導かれ、上記基板１ｏに照射される。第１光フア
イバの先端には光を基板上に集束させるためにレンズを
用いた光学系が取付けられ、光学窓によって、真空容器
と仕切られている。光学窓はエツチング中の反応生成物
による曇りを防ぐだめに不活性ガスによってパージされ
ている。第１光フアイバの先端と一体となった光学系は
エツチング装置の対向電極４に埋め込まれている。
の光が同軸型光ファイバ２に含まれた第１光フアイバを
通って導かれ、上記基板１ｏに照射される。第１光フア
イバの先端には光を基板上に集束させるためにレンズを
用いた光学系が取付けられ、光学窓によって、真空容器
と仕切られている。光学窓はエツチング中の反応生成物
による曇りを防ぐだめに不活性ガスによってパージされ
ている。第１光フアイバの先端と一体となった光学系は
エツチング装置の対向電極４に埋め込まれている。
基板上で反射した光は同軸型光ファイバに含まれた第２
光フアイバで検知されエツチングチャンバ３の外に設置
された分光器５に導かれる。ここでは、入射光と反射光
を同軸型の光ファイバ２で導くことで、反射光の捕集効
率の向上を図っている０ 反射光の分光は多チヤンネル型の受光素子を用いて機械
的走査なしに一度に行う。これは、従来の方法に比べて
、（１）分光時間が短い（演算を含め３秒以内）（２）
情報の利用効率が高い（明るい）、という長所を持って
いる。本実施例では、４００ｎ ｍから１ｌ１００ｎの
領域を約４００チヤンネルの直線型多チヤンネル受光素
子で分光している。受光素子で得られた信号は、デジタ
ル化した後、マイクロプロセッサ６に送られ演算処理さ
れる。マイクロプロセッサ６では、後述するように分光
器５で得られた分光スペクトル信号から光学行路差情報
を形成する。次に演算処理して得た光学行路差情報ヲコ
ントロールシステム７に送る。コントロールシステム７
は高周波電源１３．ガス供給装置１４及び真空排気装置
１５等のエツチング装置を構成する。駆動部に制御信号
を供給し、エンチング動作を制御する。
光フアイバで検知されエツチングチャンバ３の外に設置
された分光器５に導かれる。ここでは、入射光と反射光
を同軸型の光ファイバ２で導くことで、反射光の捕集効
率の向上を図っている０ 反射光の分光は多チヤンネル型の受光素子を用いて機械
的走査なしに一度に行う。これは、従来の方法に比べて
、（１）分光時間が短い（演算を含め３秒以内）（２）
情報の利用効率が高い（明るい）、という長所を持って
いる。本実施例では、４００ｎ ｍから１ｌ１００ｎの
領域を約４００チヤンネルの直線型多チヤンネル受光素
子で分光している。受光素子で得られた信号は、デジタ
ル化した後、マイクロプロセッサ６に送られ演算処理さ
れる。マイクロプロセッサ６では、後述するように分光
器５で得られた分光スペクトル信号から光学行路差情報
を形成する。次に演算処理して得た光学行路差情報ヲコ
ントロールシステム７に送る。コントロールシステム７
は高周波電源１３．ガス供給装置１４及び真空排気装置
１５等のエツチング装置を構成する。駆動部に制御信号
を供給し、エンチング動作を制御する。
尚プラズマを用いたドライエツチングにおいては、プラ
ズマ発光が測定の妨害になる時がある。
ズマ発光が測定の妨害になる時がある。
これは、入射光強度をプラズマ発光強度に比べ十分強く
することで防ぐことが可能であるが、別の手段として第
１図に示すようにプラズ′マ発光強度を第２分光器８に
てモ、ニタしてその信号をコントロールシステム７に送
り反射光の信号から差し引くことによって防ぐ方が有効
である。
することで防ぐことが可能であるが、別の手段として第
１図に示すようにプラズ′マ発光強度を第２分光器８に
てモ、ニタしてその信号をコントロールシステム７に送
り反射光の信号から差し引くことによって防ぐ方が有効
である。
第２図は表面に５ｔＯ２（キ４０００Ａ）を形成したシ
リコン基板の溝掘エツチングに本実施例のモンタ機能を
適用したサンプルの断面図であり、第３図は第２図に示
しだサンプルの反射分光スペクトル強度を波数に対して
プロットしたものである。
リコン基板の溝掘エツチングに本実施例のモンタ機能を
適用したサンプルの断面図であり、第３図は第２図に示
しだサンプルの反射分光スペクトル強度を波数に対して
プロットしたものである。
第３図では２種類以上の周期を持つ信号が観測される。
これは第２図に示すようにＳｉＯ□表面の反射光■、５
ｉ０２とＳｉ境界面からの反射光■、溝底部からの反射
光■とすると、ＳｉＯ２の膜厚とＳｉのエツチング深さ
に対応して３つの光学行路差が存在するために起こるも
ので、このままではエツチング深さの情報を得ることは
困難である。
ｉ０２とＳｉ境界面からの反射光■、溝底部からの反射
光■とすると、ＳｉＯ２の膜厚とＳｉのエツチング深さ
に対応して３つの光学行路差が存在するために起こるも
ので、このままではエツチング深さの情報を得ることは
困難である。
そこで、前記分光スペクトル信号に演算処理を施して分
離し２ソチング深さを知る。本実施例では分光スペクト
ル信号の演算処理として高速フーリエ変換を採用し、そ
れらはマイクロプロセッサ６で行なった。高速フーリエ
変換の数値演算は、パスカル言語を用いてプログラムし
８０８６系のＣＰＵ用にコンパイルしたオブジェクトプ
ログラムを用いて行った。本プログラムを用いると、波
数軸に対して５１２点の変換に要する時間は、約６秒足
らずである。これは、エツチングの進行の度合をその場
測定するのに十分なスピードである。
離し２ソチング深さを知る。本実施例では分光スペクト
ル信号の演算処理として高速フーリエ変換を採用し、そ
れらはマイクロプロセッサ６で行なった。高速フーリエ
変換の数値演算は、パスカル言語を用いてプログラムし
８０８６系のＣＰＵ用にコンパイルしたオブジェクトプ
ログラムを用いて行った。本プログラムを用いると、波
数軸に対して５１２点の変換に要する時間は、約６秒足
らずである。これは、エツチングの進行の度合をその場
測定するのに十分なスピードである。
第４図は第３図の反射分光スペクトル信号をデジタル化
した後高速フーリエ変換した結果を示す。
した後高速フーリエ変換した結果を示す。
ここで第４図の横軸は光学行路差情報に相当し、縦軸は
スペクトル強度を対数で表示している。光学行路差０を
中心として左右対称のスペクトル強度が得られる。まだ
、第４図中にて観測される３つのビークをそれぞれＡ、
Ｂ、Ｃと名付けると、ビークＡは第２図中の光■と■と
の光学行路差を示し、ビークＢは第２図中の光■と■と
の光学行路差を示し、ビークＣは第２図中の光■と■と
の光学行路差を示す。エツチングが進行してシリコン段
差が大きくなると、ビークＢやビークＣが光学行路差の
大きい方へ移動する。そこで予め得たいエツチング深さ
の光学行路差をコントロールシステム７に設定しておく
ことによってエツチング終点を自動的に検知できる。
スペクトル強度を対数で表示している。光学行路差０を
中心として左右対称のスペクトル強度が得られる。まだ
、第４図中にて観測される３つのビークをそれぞれＡ、
Ｂ、Ｃと名付けると、ビークＡは第２図中の光■と■と
の光学行路差を示し、ビークＢは第２図中の光■と■と
の光学行路差を示し、ビークＣは第２図中の光■と■と
の光学行路差を示す。エツチングが進行してシリコン段
差が大きくなると、ビークＢやビークＣが光学行路差の
大きい方へ移動する。そこで予め得たいエツチング深さ
の光学行路差をコントロールシステム７に設定しておく
ことによってエツチング終点を自動的に検知できる。
表１は本実施例を用いて得た光学行路差と段差測定から
予測される光学行路差とを比較したものである。シリコ
ン酸化膜の膜厚とシリコン段差の測定には、触針式の表
面荒さ測定装置を使用した。
予測される光学行路差とを比較したものである。シリコ
ン酸化膜の膜厚とシリコン段差の測定には、触針式の表
面荒さ測定装置を使用した。
表１゜
□」
本実施例によって得た光学行路差は、サンプルの構造か
ら予想される光学行路差と、フーリエ変換の分解能の範
囲内で一致する。ここで、フーリエ変換の分解能とは、
離散フーリエ変換の理論によって与えられる量で、変換
前のシグナルの帯域幅の逆数に相当する。
ら予想される光学行路差と、フーリエ変換の分解能の範
囲内で一致する。ここで、フーリエ変換の分解能とは、
離散フーリエ変換の理論によって与えられる量で、変換
前のシグナルの帯域幅の逆数に相当する。
本実施例を使用して、エツチング中に被エツチング物の
反射分光とフーリエ変換を繰り返すことによって、エツ
チング中の被エツチング物のエツチング量をモニタする
ことができ、エツチング条件を制御することが可能にな
る。
反射分光とフーリエ変換を繰り返すことによって、エツ
チング中の被エツチング物のエツチング量をモニタする
ことができ、エツチング条件を制御することが可能にな
る。
本実施例では、シリコン基板の溝掘の場合を述べたが、
一般の多層膜のエツチング時にも本発明が適用可能であ
るのは明白である。
一般の多層膜のエツチング時にも本発明が適用可能であ
るのは明白である。
〈発明の効果〉
本発明によってエツチング時程の、特に溝掘エツチング
時程のように材料の途中においてエツチングを終了させ
たいような場合に再現性が良くなる。したがって、高集
積メモリーに代表される半導体装置の歩留と信頼性の向
上が可能になる。
時程のように材料の途中においてエツチングを終了させ
たいような場合に再現性が良くなる。したがって、高集
積メモリーに代表される半導体装置の歩留と信頼性の向
上が可能になる。
第１図は本実施例によるドライエツチング装置の構成図
を示し、第２図は本実施例によるシリコン基板の溝掘エ
ツチングのサンプルの断面図を示し、第３図は第２図の
サンプルの反射分光スペクトル強度を波数に対してプロ
ットした図を示し、第４図は第３図の反射分光スペクト
ル信号を高速フーリエ変換した結果を表す図である。 １ 光源、２ 同軸型光ファイバ、３ エンチングチャ
ンバ、４対向電極、５ 反射スペクトル分光用多チヤン
ネル型分光器、６ マイクロプロセッサ、７ コントロ
ールシステム、８ プラズマ発光分光用多チャンネル型
分光器 代理人 弁理士 杉 山 毅 至（他１名）第１図 第２ 図
を示し、第２図は本実施例によるシリコン基板の溝掘エ
ツチングのサンプルの断面図を示し、第３図は第２図の
サンプルの反射分光スペクトル強度を波数に対してプロ
ットした図を示し、第４図は第３図の反射分光スペクト
ル信号を高速フーリエ変換した結果を表す図である。 １ 光源、２ 同軸型光ファイバ、３ エンチングチャ
ンバ、４対向電極、５ 反射スペクトル分光用多チヤン
ネル型分光器、６ マイクロプロセッサ、７ コントロ
ールシステム、８ プラズマ発光分光用多チャンネル型
分光器 代理人 弁理士 杉 山 毅 至（他１名）第１図 第２ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 被エッチング面に光を照射する多波長光源と、上記光の
被エッチング面による反射光を受光する受光素子と、 上記受光素子出力による分光スペクトル信号から光学行
路差情報を形成する演算手段と、 上記光学行路差情報に基いてエッチングの進行を制御す
る制御手段とを備えてなるドライエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16857686A JPS6323324A (ja) | 1986-07-16 | 1986-07-16 | ドライエツチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16857686A JPS6323324A (ja) | 1986-07-16 | 1986-07-16 | ドライエツチング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6323324A true JPS6323324A (ja) | 1988-01-30 |
| JPH0518454B2 JPH0518454B2 (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=15870608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16857686A Granted JPS6323324A (ja) | 1986-07-16 | 1986-07-16 | ドライエツチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6323324A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002526918A (ja) * | 1998-09-30 | 2002-08-20 | ラム リサーチ コーポレーション | プラズマ・エッチング工程の精度を改善する方法および装置 |
| JP2004006742A (ja) * | 2002-03-25 | 2004-01-08 | Adaptive Plasma Technology Corp | 半導体製造用プラズマエッチング法およびその装置 |
| JP2006518913A (ja) * | 2003-02-14 | 2006-08-17 | ユナクシス・ユーエスエイ・インコーポレーテッド | 時分割多重化エッチプロセスにおける終点検出 |
| JP2017092116A (ja) * | 2015-11-04 | 2017-05-25 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置及び処理状態検出方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57117251A (en) * | 1980-12-31 | 1982-07-21 | Ibm | Device for monitoring thickness change |
| JPS61152017A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-10 | Hitachi Ltd | エツチングモニタ装置 |
-
1986
- 1986-07-16 JP JP16857686A patent/JPS6323324A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57117251A (en) * | 1980-12-31 | 1982-07-21 | Ibm | Device for monitoring thickness change |
| JPS61152017A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-10 | Hitachi Ltd | エツチングモニタ装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002526918A (ja) * | 1998-09-30 | 2002-08-20 | ラム リサーチ コーポレーション | プラズマ・エッチング工程の精度を改善する方法および装置 |
| JP2004006742A (ja) * | 2002-03-25 | 2004-01-08 | Adaptive Plasma Technology Corp | 半導体製造用プラズマエッチング法およびその装置 |
| JP2006518913A (ja) * | 2003-02-14 | 2006-08-17 | ユナクシス・ユーエスエイ・インコーポレーテッド | 時分割多重化エッチプロセスにおける終点検出 |
| JP2017092116A (ja) * | 2015-11-04 | 2017-05-25 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置及び処理状態検出方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0518454B2 (ja) | 1993-03-12 |
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