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JPH05102089A - Dry etching method - Google Patents

Dry etching method

Info

Publication number
JPH05102089A
JPH05102089A JP26240491A JP26240491A JPH05102089A JP H05102089 A JPH05102089 A JP H05102089A JP 26240491 A JP26240491 A JP 26240491A JP 26240491 A JP26240491 A JP 26240491A JP H05102089 A JPH05102089 A JP H05102089A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
gas
dry etching
emission
end point
Prior art date
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Granted
Application number
JP26240491A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2944802B2 (en
Inventor
Chishio Koshimizu
地塩 輿水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP26240491A priority Critical patent/JP2944802B2/en
Priority to US08/048,711 priority patent/US5290383A/en
Publication of JPH05102089A publication Critical patent/JPH05102089A/en
Priority to US08/107,027 priority patent/US5322590A/en
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Publication of JP2944802B2 publication Critical patent/JP2944802B2/en
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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a dry etching method to detect the etching end point accurately by monitoring emission spectrum changes. CONSTITUTION:While the emission spectrum is monitored during etching, the desired spectrum intensity out of the range of 210nm-236nm in wavelength, especially any one of 219.0nm, 230.0nm, 211.2nm, 232.5nm and 224-229nm, is measured to determine the dry etching end point. Therefore, even if the system contains a large volume of additive gases such as argon gas, etc., or the object to be etched has a small etching area (low numerical aperture) per area, the changes of formation gas can be detected accurately.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は半導体基板等のドライ
エッチング方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method for semiconductor substrates and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
製造工程において、ドライエッチングは微細なパターン
を形成するために欠くことのできない技術となってい
る。このエッチングは、真空中で反応ガスを用いてプラ
ズマを生成し、プラズマ中のイオン、中性ラジカル、原
子、分子などを用いて対象物を除去していく方法であ
る。
2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing process, dry etching is an indispensable technique for forming a fine pattern. This etching is a method in which plasma is generated using a reactive gas in a vacuum and an object is removed by using ions, neutral radicals, atoms, molecules and the like in the plasma.

【0003】ところで、エッチング対象物が完全に取り
去られた後においてもエッチングが継続されると、下地
材料が不必要に削られていったり、或いはエッチング形
状が変ってしまうため、これを防止するためにエッチン
グの終点を正確に検出することは非常に重要な事項であ
る。このため従来エッチングの終点を検出する代表的な
方法としては、エッチングによる生成物の発光強度を監
視し、この発光強度の変化を基に終点を判断していた。
例えば二酸化珪素をCF系のエッチングガスによりエッ
チングする場合には、反応生成物である一酸化炭素の発
光強度を監視し、この発光強度変化を基に終点を判断す
る方法が提案されている(特開昭63−81929号、
特開平1−230236号等)。即ち、反応生成物はエ
ッチング中には反応容器内に存在するがエッチング対象
物がなくなると生成されなくなるので、反応生成物の発
光強度は急激に減少する。従って、反応生成物に由来す
る特定波長の光強度の減少を捉えればエッチングの終点
を検出することができる。
By the way, if the etching is continued even after the object to be etched is completely removed, the underlying material is unnecessarily scraped or the etching shape is changed, and this is prevented. Therefore, it is very important to detect the etching end point accurately. Therefore, as a typical method for detecting the end point of etching in the related art, the emission intensity of a product by etching is monitored and the end point is determined based on the change in the emission intensity.
For example, when etching silicon dioxide with a CF-based etching gas, a method has been proposed in which the emission intensity of carbon monoxide, which is a reaction product, is monitored and the end point is determined based on this emission intensity change (special feature. Kaisho 63-81929,
JP-A-1-230236). That is, the reaction product exists in the reaction container during etching, but is not generated when the etching target is exhausted, so that the emission intensity of the reaction product sharply decreases. Therefore, the end point of etching can be detected by catching the decrease in the light intensity of the specific wavelength derived from the reaction product.

【0004】ところで、エッチングを行なうに当って、
プラズマの安定化を図るために、或いは下地膜やレジス
トに対する選択性を大きくするために、エッチングガス
以外の添加ガスを、エッチングガスに比べて多量に加え
ることが行なわれている。例えばプラズマの安定化を図
るためにCF系ガスにアルゴンを添加することがある
が、このアルゴンガス自体の発光スペクトルは帯状に広
がっており、このスペクトル中に反応生成物である一酸
化炭素のスペクトルが重なって埋れてしまうことがあ
る。
By the way, in performing etching,
In order to stabilize the plasma or to increase the selectivity with respect to the underlying film and the resist, a large amount of additive gas other than the etching gas is added as compared with the etching gas. For example, argon may be added to a CF-based gas in order to stabilize plasma, but the emission spectrum of the argon gas itself spreads in a band shape, and the spectrum of carbon monoxide as a reaction product is contained in this spectrum. May be overlaid and buried.

【0005】従来分光光度計等の検出装置の感度等の要
請から発光強度は約300〜900nmの範囲内で監視
されており、特に一酸化炭素のスペクトルのピークが認
められる482.0nmが好適に用いられている。しか
し、このような波長の範囲はアルゴンの強い発光波長範
囲である350〜860nmと非常に近似しているた
め、上述のように一酸化炭素の発光スペクトルは、プラ
ズマ自体の発光スペクトル中に埋れてしまい、一酸化炭
素の発光強度を正確に検出することができない。
[0005] Conventionally, the emission intensity is monitored within the range of about 300 to 900 nm in order to meet the requirements of the sensitivity of a detection device such as a spectrophotometer, and particularly 482.0 nm where the peak of the carbon monoxide spectrum is recognized is preferable. It is used. However, such a wavelength range is very close to 350 to 860 nm, which is a strong emission wavelength range of argon, so that the emission spectrum of carbon monoxide is buried in the emission spectrum of plasma itself as described above. Therefore, the emission intensity of carbon monoxide cannot be accurately detected.

【0006】しかも、近年の微細化の傾向の推進によっ
てエッチング対象領域が非常に小さくなる傾向にあり、
例えばウェハの全面積に対するエッチング対象領域の面
積の比率即ち開口率が10%以下、さらに開口率が小さ
くなる場合には2、3%程度になっている。このため、
発生する一酸化炭素のガス量は導入するアルゴンガス量
に比べて微量、例えば100分の1以下となり、一酸化
炭素の発光強度を正確に検出することができずエッチン
グの終点を特定することが困難であった。
Moreover, with the recent trend toward miniaturization, the area to be etched tends to be extremely small.
For example, the ratio of the area of the etching target region to the entire area of the wafer, that is, the aperture ratio is 10% or less, and when the aperture ratio is smaller, it is about 2 or 3%. For this reason,
The amount of carbon monoxide gas generated is a minute amount, for example, 1/100 or less compared to the amount of argon gas introduced, and the emission intensity of carbon monoxide cannot be accurately detected, and the end point of etching can be specified. It was difficult.

【0007】このため、生成物の発光強度とともに添加
ガスの発光強度との差又は比を監視する方法(特開昭6
3−91929号)なども提案されている。しかし、一
般にプラズマ反応系からの発光スペクトルの強度は、電
源出力のわずかな変動、質量流用コントローラの影響、
処理圧力の変動、プラズマに起因する基板温度の上昇等
により絶えずゆらいでおり、このゆらぎが原因で上述の
ように生成ガス等の発光強度の変化や添加ガスの発光強
度との差の変化を監視していても正確にエッチング終点
を求めることが困難であった。
Therefore, a method of monitoring the difference or the ratio between the emission intensity of the product and the emission intensity of the added gas (Japanese Patent Laid-Open No. 6-68242)
3-91929) and the like are also proposed. However, in general, the intensity of the emission spectrum from the plasma reaction system depends on the slight fluctuations in the power output, the influence of the mass flow controller,
It constantly fluctuates due to fluctuations in processing pressure, substrate temperature rises caused by plasma, etc.As a result of this fluctuation, changes in the emission intensity of the generated gas, etc. and changes in the emission intensity of the additive gas are monitored as described above. However, it was difficult to accurately determine the etching end point.

【0008】本発明はこのような従来の問題点を解決す
るためになされたもので、半導体基板等をドライエッチ
ングするに際し、正確にエッチング終点を検出すること
ができるドライエッチング方法を提供することを目的と
する。
The present invention has been made to solve such conventional problems, and it is an object of the present invention to provide a dry etching method capable of accurately detecting the etching end point when dry etching a semiconductor substrate or the like. To aim.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明のドライエッチング方法は、210nm〜23
6nmの範囲内の所望波長から選ばれた所望スペクトル
強度を測定することにより、二酸化珪素またはシリコン
化合物のドライエッチングを制御するものであり、好適
には、219.0nm、230.0nm、211.2n
m、232.5nm及び224〜229nmのいずれか
の波長のスペクトル強度を測定してドライエッチングを
制御するものである。
The dry etching method of the present invention which achieves the above object is 210 nm to 23 nm.
It controls dry etching of silicon dioxide or a silicon compound by measuring a desired spectrum intensity selected from a desired wavelength within a range of 6 nm, and is preferably 219.0 nm, 230.0 nm, 211.2 n.
m, 232.5 nm, and any of the wavelengths of 224 to 229 nm are measured to control the dry etching.

【0010】[0010]

【作用】添加ガスの強い発光波長範囲から外れた紫外領
域の特定の範囲における生成ガスの発光強度を監視する
ことにより、添加ガスの発光スペクトルによる妨害を少
なくし、正確な発光強度の変化を測定することができ、
これによりエッチングの終点を正確に検出することがで
きる。
[Function] By monitoring the emission intensity of the produced gas in a specific range of the ultraviolet region outside the strong emission wavelength range of the added gas, interference with the emission spectrum of the added gas is reduced and accurate changes in emission intensity are measured. You can
This makes it possible to accurately detect the end point of etching.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明のドライエッチング方法につい
て図面を参照して説明する。図1は本発明のドライエッ
チング方法が適用されるエッチング装置1を示す図で、
主としてエッチャントを導入してプラズマを発生させ被
処理体2例えば半導体基板をエッチングするための真空
チャンバ3と、真空チャンバ3に対向して設置された一
対の電極4、5と、真空チャンバ3内の発光スペクトル
を監視するための制御部6とから成る。エッチングは、
被処理体2例えばシリコンウェハ上に形成された二酸化
珪素膜を選択的にエッチングするものとする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The dry etching method of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an etching apparatus 1 to which the dry etching method of the present invention is applied.
A vacuum chamber 3 for mainly introducing an etchant to generate plasma to etch the object 2 to be processed, for example, a semiconductor substrate, a pair of electrodes 4 and 5 installed to face the vacuum chamber 3, and the inside of the vacuum chamber 3 And a control unit 6 for monitoring the emission spectrum. Etching
The object 2 to be processed, for example, a silicon dioxide film formed on a silicon wafer is selectively etched.

【0012】真空チャンバ3は、ゲートバルブ7を介し
て、また必要に応じて図示しないロードロック室を介し
て被処理体2を収納する図示しないカセットチャンバに
連結されており、ゲートバルブ7を開いて搬送機構によ
り被処理体2を搬送することができる。また真空チャン
バ3は、エッチャント例えばCHF3、CF4等のCF系
ガス及びアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを導入する
ガス導入管9及び余剰ガスや反応生成ガス等を排気する
ための排気管10が接続され、所定の真空度、例えば2
00mTorr程度に真空チャンバ3内を保つことができ
る。
The vacuum chamber 3 is connected to a cassette chamber (not shown) for storing the object 2 through the gate valve 7 and, if necessary, a load lock chamber (not shown), and the gate valve 7 is opened. The workpiece 2 can be transported by the transport mechanism. Further, the vacuum chamber 3 includes a gas introduction pipe 9 for introducing an etchant such as a CF-based gas such as CHF 3 and CF 4 and an inert gas such as argon and helium, and an exhaust pipe 10 for exhausting a surplus gas and a reaction product gas. Is connected to a predetermined vacuum degree, for example 2
The inside of the vacuum chamber 3 can be maintained at about 00 mTorr.

【0013】電極4、5は、平行平板電極を構成してお
り、一方例えば上部電極4が接地され、他方の下部電極
5がコンデンサ11を介して高周波電源12に接続され
ており、両電極間に高周波電圧を印加する。また下部電
極5には被処理体2を載置され、この被処理体2を確実
に固定するために、例えばクランバ等が設けられてい
る。
The electrodes 4 and 5 form a parallel plate electrode. One electrode, for example, the upper electrode 4 is grounded, and the other lower electrode 5 is connected to a high frequency power source 12 via a capacitor 11. Apply a high frequency voltage to. The object 2 to be processed is placed on the lower electrode 5, and a clamper or the like is provided to surely fix the object 2 to be processed.

【0014】更に真空チャンバ3の側面には、電極4、
5間に発生したプラズマの発光を外部に透過させるため
に石英等の紫外光透過性材料から成る窓13が形成され
ている。この窓13に近接して、窓13を透過した光を
集光するためのレンズ14が設置される。このレンズ1
4も石英等の紫外光透過性材料から成る。このように窓
13及びレンズ14の材料として石英等の紫外光透過性
材料を用いることにより、250nm以下のスペクトル
範囲の光も集光することができる。レンズ14で集光さ
れた光は石英から成る光ファイバ15を通して制御部6
に送付される。
Further, on the side surface of the vacuum chamber 3, electrodes 4,
A window 13 made of an ultraviolet light transmissive material such as quartz is formed in order to transmit the emitted light of the plasma generated between 5 to the outside. A lens 14 for condensing the light transmitted through the window 13 is installed near the window 13. This lens 1
4 is also made of an ultraviolet light transmissive material such as quartz. By using an ultraviolet light transmissive material such as quartz as the material of the window 13 and the lens 14 as described above, light in the spectral range of 250 nm or less can be condensed. The light condensed by the lens 14 passes through the optical fiber 15 made of quartz and the control unit 6
Will be sent to.

【0015】制御部6は光を所定範囲のスペクトルに分
光する分光器61と、分光器61によって得られた特定
波長の光を電気に変換する光電変換器62と、増幅器6
3と、上記特定波長の光に対応する電圧の変化を監視し
判定部64とから成る。分光器61は、300nm以下
の光に対する感度の良好なものを用いる。監視する波長
としては、210nm〜236nmの範囲内の所望波長
から選ばれた特定波長、219.0nm、230.0n
m、211.2nm、232.5nm及び224〜22
9nmのいずれかを用いることが好ましい。判定部64
は、例えばA/D変換器やCPUなどから成り、発光強
度を監視してその変化を捉え、必要に応じ適当な演算を
行ない、エッチングの終点を検出する。
The control unit 6 disperses the light into a spectrum in a predetermined range, a spectroscope 61, a photoelectric converter 62 that converts the light of a specific wavelength obtained by the spectroscope 61 into electricity, and an amplifier 6
3 and a determination unit 64 for monitoring a change in voltage corresponding to the light of the specific wavelength. As the spectroscope 61, a spectroscope having good sensitivity to light of 300 nm or less is used. The wavelengths to be monitored are specific wavelengths selected from desired wavelengths within the range of 210 nm to 236 nm, 219.0 nm, and 230.0 n.
m, 211.2 nm, 232.5 nm and 224-22
It is preferable to use any one of 9 nm. Judgment unit 64
Is composed of, for example, an A / D converter, a CPU, and the like, and monitors the emission intensity, catches the change, performs appropriate calculation as necessary, and detects the end point of etching.

【0016】次に以上のように構成されるエッチング装
置1における本発明に係るドライエッチング方法につい
て説明する。まず、被処理体2である半導体基板は図示
しない搬送機構によってロードロック室8から搬送され
下部電極5に載置される。この半導体基板の二酸化珪素
膜上には所定のパターン形状のマスクが露光工程を経て
形成されている。
Next, the dry etching method according to the present invention in the etching apparatus 1 configured as described above will be described. First, the semiconductor substrate which is the object to be processed 2 is transferred from the load lock chamber 8 by a transfer mechanism (not shown) and placed on the lower electrode 5. A mask having a predetermined pattern is formed on the silicon dioxide film of the semiconductor substrate through an exposure process.

【0017】次いでバルブ7を閉じ排気管10を介して
真空チャンバ3内を所定の真空度に真空引きした後、ガ
ス導入管9からエッチングガスとしてCF系ガス、例え
ばCF3ガス及びCF4系ガスとアルゴンガス等の不活性
ガスを所定の流量で導入して所定のガス圧に維持すると
ともに両電極4、5間に所定周波数例えば13.56M
Hz、所定電力値例えば数100wの高周波電力を印加
しながら、プラズマを発生させて被処理体2表面の二酸
化珪素膜部分をエッチングする。
Then, the valve 7 is closed and the inside of the vacuum chamber 3 is evacuated to a predetermined degree of vacuum through the exhaust pipe 10, and then a CF type gas such as CF 3 gas and CF 4 type gas is used as an etching gas from the gas introducing pipe 9. And an inert gas such as argon gas are introduced at a predetermined flow rate to maintain a predetermined gas pressure, and a predetermined frequency between both electrodes 4 and 5, for example, 13.56M.
While applying a high frequency power of Hz and a predetermined power value of, for example, several 100 w, plasma is generated to etch the silicon dioxide film portion on the surface of the target object 2.

【0018】真空チャンバ3内に導入されたCF系ガス
は、プラズマ中で解離して多種類の活性種を発生し、こ
れがエッチング反応に関与する。例えば活性種としてC
2ガスを例にとると、このCF2ラジカルによる反応は
次のように進行し、 2CF2+SiO2→SiF4+2CO 一酸化炭素、CO+イオン、水素ラジカル、フッ素ラジ
カル等の生成物が発生する。
The CF type gas introduced into the vacuum chamber 3 is dissociated in plasma to generate various kinds of active species, which participate in the etching reaction. For example, C as an active species
Taking F 2 gas as an example, the reaction by this CF 2 radical proceeds as follows, and products such as 2CF 2 + SiO 2 → SiF 4 + 2CO carbon monoxide, CO + ions, hydrogen radicals, and fluorine radicals are generated. To do.

【0019】これら生成ガスである一酸化炭素やCO+
イオン、またプラズマ安定化ガスであるアルゴンガス、
エッチングガスであるCFガスはそれぞれ特有のスペク
トルをもって発光するが、この発光は真空チャンバ3の
窓13及びレンズ14を通して光ファイバ15を介して
制御部6に送付されここで検出される。分光器61は送
付された光を分光し、特定波長の光を光電変換器62に
送出する。分光器61で得られる発光スペクトルは上記
複数のガスのそれぞれの発光スペクトルの合成されたも
のであるが、一酸化炭素やCO+イオンの発光スペクト
ルは350〜860nmの範囲では最も多量に存在する
アルゴンガスのスペクトルとほぼ完全に重なってしま
う。しかし210nm〜236nmの範囲では、特に波
長219.0nm、230.0nm、211.2nm、
232.5nm及び224〜229nmのところでは一
酸化炭素又はCO+イオンに由来する発光が認められ
る。従って、これらのいずれかの波長における発光を追
跡することによりエッチング終点における生成ガスの変
動を検出することができる。
Carbon monoxide and CO +, which are these generated gases,
Ions, and argon gas, which is a plasma stabilizing gas,
The CF gas, which is an etching gas, emits light with a unique spectrum, and the emitted light is sent to the control unit 6 through the optical fiber 15 through the window 13 and the lens 14 of the vacuum chamber 3 and detected there. The spectroscope 61 disperses the sent light and sends the light of a specific wavelength to the photoelectric converter 62. The emission spectrum obtained by the spectroscope 61 is a combination of the emission spectra of the above-mentioned plurality of gases, and the emission spectra of carbon monoxide and CO + ions are the most abundant argon in the range of 350 to 860 nm. It almost completely overlaps with the spectrum of gas. However, in the range of 210 nm to 236 nm, especially the wavelengths 219.0 nm, 230.0 nm, 211.2 nm,
At 232.5 nm and 224-229 nm, luminescence originating from carbon monoxide or CO + ions is observed. Therefore, by tracking the light emission at any of these wavelengths, it is possible to detect the fluctuation of the generated gas at the etching end point.

【0020】即ち分光器61は分光された光のうち21
0nm〜236nmの範囲内の所望波長から選ばれた特
定波長の光を光電変換器62に送り光電変換器62はそ
の光強度に対応する強さの電気に変換する。ところで通
常CO又はCO+はエッチングが行なわれている間は、
一定量に保たれるか或いは特定の減少曲線を描いて順次
減少しながら発生しつづけるが、エッチングの終点にな
ると急激に減少する。このような生成ガスの変化は、光
電変換器62から出る電気信号の大きさとして判定部6
4に送出され、判定部64はこの電気信号に基づき所定
の演算を行ない、生成ガスの急激な変化を検出する。判
定部64の行なう演算としては例えば生成ガスの変化曲
線の近似曲線を求め、この近似曲線から所定の閾値以上
の変化があったとき、これを判定する。或いは変化が所
定の閾値以上になったときを判定し、これをエッチング
終点とする。
That is, the spectroscope 61 calculates 21 of the dispersed light.
Light of a specific wavelength selected from a desired wavelength within the range of 0 nm to 236 nm is sent to the photoelectric converter 62, and the photoelectric converter 62 converts it into electricity having an intensity corresponding to the light intensity. By the way, while CO or CO + is usually etched,
It keeps a certain amount or continues to occur while gradually decreasing by drawing a specific decrease curve, but it rapidly decreases at the end point of etching. The change in the generated gas as described above is determined as the magnitude of the electric signal output from the photoelectric converter 62.
4, the determination unit 64 performs a predetermined calculation based on this electric signal to detect a sudden change in the produced gas. As the calculation performed by the determination unit 64, for example, an approximate curve of the generated gas change curve is obtained, and when there is a change of a predetermined threshold value or more from this approximate curve, this is determined. Alternatively, it is determined when the change exceeds a predetermined threshold value, and this is set as the etching end point.

【0021】この判定部64の判定に基づき、自動的に
或いは手動でエッチングを終了する。また、被処理体に
よってオーバーエッチングが必要な場合には判定部64
が終点を判定したときから、所定のオーバーエッチング
時間の後、エッチングを終了する。 実施例1 エッチングガスとしてCHF3を20SCCM、CF4を20
SCCM及びアルゴンガスを400SCCMで真空チャンバ内に
導入し、250mTorr(mt)、RF13.56MHz、
600W、ウェハ温度−25℃でプラズマエッチングを
行なった。被処理体は、シリコン上に10000オング
ストロームの酸化シリコン膜を形成したウェハ(開口率
100%、以下ベタウェハという)である。比較例とし
て、シリコンのベアウェハ(酸化膜を形成していないも
の)を用い同様の処理を行なった。 図2にベタウェハ
及びベアウェハの発光スペクトルを示す。図中、太実線
はシリコンのベアウェハの発光スペクトルを、細実線は
開口率100%のベタウェハの発光スペクトルを示す。
ベアウェハでは、上記条件によるエッチングでは、反応
しないのでCO又はCO+は発生せず、エッチングガス
及びアルゴン(Ar)の重なったスペクトルが見られ
る。また、酸化シリコン膜を形成したウェハでは、CO
又はCO+に起因するスペクトルの変化が認められ、こ
の変化は210nm〜236nmの範囲で著しいことが
わかった。特に211.2nm、219.0nm、23
0.0nm及び232.5nmではベアウェハでは見ら
れないピークが認められ、224〜229nmではその
範囲にわたって発光強度の増加が認められた。従って、
このピーク或いは発光強度が変化する領域を監視するこ
とにより、生成ガスの変化を正確に検出できることがわ
かる。
Based on the judgment of the judging section 64, the etching is ended automatically or manually. If overetching is required depending on the object to be processed, the determination unit 64
Etching is terminated after a predetermined overetching time from when the end point is determined. Example 1 CHF 3 is 20 SCCM and CF 4 is 20 as an etching gas.
SCCM and argon gas are introduced into the vacuum chamber at 400 SCCM, 250 mTorr (mt), RF 13.56 MHz,
Plasma etching was performed at 600 W and a wafer temperature of -25 ° C. The object to be processed is a wafer in which a silicon oxide film of 10,000 angstrom is formed on silicon (aperture ratio 100%, hereinafter referred to as a solid wafer). As a comparative example, the same process was performed using a bare silicon wafer (one on which no oxide film was formed). FIG. 2 shows emission spectra of a solid wafer and a bare wafer. In the figure, the thick solid line shows the emission spectrum of a bare silicon wafer, and the thin solid line shows the emission spectrum of a solid wafer with an aperture ratio of 100%.
In the bare wafer, no CO or CO + is generated due to no reaction in the etching under the above conditions, and a spectrum in which the etching gas and argon (Ar) are overlapped is seen. Further, in the case of a wafer having a silicon oxide film formed, CO
Alternatively, a change in spectrum due to CO + was observed, and this change was found to be significant in the range of 210 nm to 236 nm. Especially 211.2 nm, 219.0 nm, 23
At 0.0 nm and 232.5 nm, peaks not found on the bare wafer were observed, and at 224 to 229 nm, an increase in emission intensity was observed over that range. Therefore,
By monitoring this peak or the region where the emission intensity changes, it can be seen that the change in the produced gas can be accurately detected.

【0022】図5に従来の終点検出波長(482nm)
付近の発光スペクトルを示す。この図は図2と同一条件
で測定したものである。図5よりベタウェハの場合40
0nm〜600nm付近まで反応生成物のCOの発光に
よる発光量の増加が確認できる。さらに従来の482n
m付近は添加ガスのArの発光の谷間であり、左右のア
ルゴンの発光ピークはCOの発光の強い400nm〜5
00nmにおいて比較的弱い方であり、またArの間隔
が最も広い波長であり、400nm以上の波長帯では終
点検出波長として最適であることがわかる。しかしベタ
ウェハでのCOの発光強度は近くのArの発光強度の約
10分の1であり、さらにArとの波長差は1.5nm
程度しかない。
FIG. 5 shows a conventional end point detection wavelength (482 nm).
The emission spectrum in the vicinity is shown. This figure is measured under the same conditions as in FIG. According to FIG. 5, in the case of a solid wafer 40
An increase in the amount of luminescence due to CO emission of the reaction product can be confirmed in the vicinity of 0 nm to 600 nm. Further conventional 482n
The vicinity of m is the valley of the emission of Ar of the added gas, and the emission peaks of the left and right argon are 400 nm to 5 at which the emission of CO is strong.
It can be seen that the wavelength is relatively weak at 00 nm and the Ar spacing is the widest wavelength, and that it is optimum as the end point detection wavelength in the wavelength band of 400 nm or more. However, the emission intensity of CO on a solid wafer is about 1/10 of the emission intensity of nearby Ar, and the wavelength difference from Ar is 1.5 nm.
There is only a degree.

【0023】一方、図2より219nm付近では、近く
のCF1(223.8nm)の発光強度とベタウェハか
らの反応生成物の発光である219nmの発光強度はほ
ぼ等しいことが判る。さらに波長差は4.8nmあり、
安価な低分解能の分光器でも充分にCOの発光を分光す
ることができる。また、逆に分解能を下げられる分光量
を増加し、ノイズに対し強くすることもできるメリット
がある。これら発光スペクトルの比較から新しい検出波
長219nmが終点検出波長としてより優れていること
がわかる。実施例2に実際のエッチング中の光量変化を
示す。 実施例2 実施例1と同様の条件で開口率10%の酸化シリコンを
エッチングし、エッチング経過に伴う219.0nmに
おける発光強度の変化(太実線)及び482.0nmに
おける発光強度の変化率(細実線)を分光器を2台用い
て同時刻に監視した結果を図3に示す。図3からも明ら
かなように発光強度はエッチング開始から漸次減少し、
約150秒経過した時点から急速に減少し約170秒後
には曲線がフラットになった。即ち、この時点でエッチ
ングが終了したことがわかる。減少曲線の近似曲線を1
70秒まで延長したときの発光強度と実際の発光強度と
の差を100秒の時の発光強度を100として換算した
値(変化率)は、3.4%であった。これに対し、従来
の測定波長である482.0nmにおける発光強度の変
化率(細実線)は、1.8%であり、本発明の方法が変
化率が大きく、優れていることがわかる。
On the other hand, from FIG. 2, it is understood that near 219 nm, the emission intensity of CF 1 (223.8 nm) in the vicinity and the emission intensity of 219 nm, which is the emission of the reaction product from the solid wafer, are almost equal. Furthermore, the wavelength difference is 4.8 nm,
Even an inexpensive low-resolution spectroscope can sufficiently disperse CO emission. On the contrary, there is a merit that the amount of spectrum that can lower the resolution can be increased to make it stronger against noise. From the comparison of these emission spectra, it can be seen that the new detection wavelength of 219 nm is more excellent as the end point detection wavelength. Example 2 shows a change in light amount during actual etching. Example 2 Silicon oxide having an aperture ratio of 10% was etched under the same conditions as in Example 1, and the change in the emission intensity at 219.0 nm (thick solid line) and the rate of change in the emission intensity at 482.0 nm (fine change) with the progress of etching. The results of monitoring the solid line) with two spectroscopes at the same time are shown in FIG. As is clear from FIG. 3, the emission intensity gradually decreases from the start of etching,
It decreased rapidly after about 150 seconds and became flat after about 170 seconds. That is, it is understood that the etching is completed at this point. Approximate curve of decrease curve 1
The value (rate of change) obtained by converting the difference between the emission intensity when extended to 70 seconds and the actual emission intensity with the emission intensity at 100 seconds being 100 was 3.4%. On the other hand, the rate of change (thin solid line) of the emission intensity at the conventional measurement wavelength of 482.0 nm is 1.8%, which shows that the method of the present invention has a large rate of change and is excellent.

【0024】図6に同一条件でベタウェハ(開口率10
0%)でのエッチング中の光量変化を示す。図6よりベ
タウェハでも本発明の方法では変化率が2倍近く大き
く、優れていることがわかる。 実施例3 実施例1と同様の条件で真空度を1.7Torr(t)に変
えてエッチングを行ない、開口率10%の場合の変化率
を求めた。この場合の、各波長における変化率を図4に
示した。併せて250mTorr(mt)の場合の変化率も示
した。なお図中、太実線は250mTorr(mt)の場合の
ベアウェハのスペクトルを、点線は同様に250mTorr
の場合のベタウェハのスペクトルを示し、細実線は1.
7Torr(t)の場合のベアウェハのスペクトルを示す。
また参考としてアルゴンガスだけを導入した場合のスペ
クトル(500mTorr)を示した。図4からも明らかな
ように、波長219.0nmのところでは5%以上の変
化率を示し、また211.2nm、230.0nm及び
232.5nmのところでも約2%の変化率を示した。
FIG. 6 shows a solid wafer (aperture ratio of 10
(0%) shows the change in the amount of light during etching. It can be seen from FIG. 6 that even in the case of a solid wafer, the rate of change is almost twice as large and excellent in the method of the present invention. Example 3 Etching was performed under the same conditions as in Example 1 except that the degree of vacuum was changed to 1.7 Torr (t) and etching was performed to obtain the rate of change when the aperture ratio was 10%. The rate of change at each wavelength in this case is shown in FIG. The rate of change in the case of 250 mTorr (mt) is also shown. In the figure, the thick solid line is the spectrum of the bare wafer in the case of 250 mTorr (mt), and the dotted line is the same as 250 mTorr (mt).
Shows the spectrum of the solid wafer in the case of, and the thin solid line is 1.
The spectrum of a bare wafer in the case of 7 Torr (t) is shown.
For reference, a spectrum (500 mTorr) when only argon gas was introduced is shown. As is clear from FIG. 4, the rate of change was 5% or more at the wavelength of 219.0 nm, and about 2% at the wavelengths of 211.2 nm, 230.0 nm and 232.5 nm.

【0025】以上の実施例から、波長210〜236の
範囲、好適には219.0nm、230.0nm、21
1.2nm、232.5nm及び224〜229nmの
発光強度を監視することにより、エッチングガスの終点
を正確に検出できることが明らかである。なお、エッチ
ングガスの終点の検出には、生成ガス(CO又はC
+)の変化だけを監視してもよいが、生成ガスの変化
とエッチングガスの変化との比を取る等の終点検出方法
と組合せてもよいことはいうまでもない。
From the above embodiment, the wavelengths of 210 to 236
Range, preferably 219.0 nm, 230.0 nm, 21
1.2 nm, 232.5 nm and 224-229 nm
End point of etching gas by monitoring emission intensity
It is clear that can be accurately detected. In addition, etch
In order to detect the end point of the ring gas, the product gas (CO or C
O +) Change may be monitored, but the change in product gas
End point detection method such as taking the ratio of the etching gas to the etching gas change
It goes without saying that it may be combined with.

【0026】また、以上の実施例ではエッチングガスと
してCF系ガスと添加ガスとしてアルゴンを用いた例に
ついて説明したが、本発明のドライエッチング方法は紫
外領域に発光ピークを有する生成ガスを生じるドライエ
ッチング方法或いは紫外領域に発光ピークを有するエッ
チャントを用いたドライエッチング方法にも適用するこ
とができる。
Further, in the above-mentioned embodiments, an example in which CF-based gas is used as an etching gas and argon is used as an additive gas has been explained, but the dry etching method of the present invention is a dry etching which produces a generated gas having an emission peak in the ultraviolet region. The method can also be applied to a dry etching method using an etchant having an emission peak in the ultraviolet region.

【0027】さらに本発明は、二酸化珪素膜をエッチン
グする場合に限定されるものではなく、ポリシリコン膜
や、アルミニウム合金膜などをエッチングする場合に適
用してもよく、また被エッチング膜の下地である材質と
しては、単結晶シリコン以外の材質、例えばポリシリコ
ンや酸化膜などであってもよい。なお本発明は、陰極側
に被処理体を置いたカソードカップリング形、陽極側に
被処理体を置いたアノードカップリング形のいずれのエ
ッチング装置にも適用できるし、別途熱電子源などによ
って反応性ガスプラズマを放電室で発生させ、これをエ
ッチング領域に導くといったエッチング方法にも適用で
きる。
Furthermore, the present invention is not limited to the case of etching a silicon dioxide film, but may be applied to the case of etching a polysilicon film, an aluminum alloy film, or the like, and may be applied to the base of the film to be etched. The certain material may be a material other than single crystal silicon, such as polysilicon or an oxide film. The present invention can be applied to both a cathode coupling type etching apparatus in which the object to be processed is placed on the cathode side and an anode coupling type etching apparatus in which the object to be processed is placed on the anode side. It can also be applied to an etching method in which a reactive gas plasma is generated in the discharge chamber and is guided to the etching region.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように本発明
のドライエッチング方法によれば、エッチングの際に紫
外領域の特定波長210nm〜236nmにおける発光
強度を監視するようにしたので、開口率が小さく検出す
べき生成ガス量が少ない場合でも、またエッチングガス
中に多量の不活性ガスが含まれていて結果として生成ガ
ス量の濃度が低い場合でも、正確に生成ガス量の変化を
追跡することができ、エッチングの終点を正確に検出す
ることができる。これにより下地材料が不必要に削られ
ていったり、或いはエッチング形状が変ってしまう等の
過剰エッチングを防止することができる。
As is apparent from the above description, according to the dry etching method of the present invention, the emission intensity at the specific wavelength of 210 nm to 236 nm in the ultraviolet region is monitored during etching. Accurately tracking changes in the amount of generated gas even when the amount of generated gas to be detected is small and when the etching gas contains a large amount of inert gas resulting in a low concentration of generated gas. Therefore, the etching end point can be accurately detected. As a result, it is possible to prevent excessive etching such as unnecessary removal of the base material or change in etching shape.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のドライエッチング方法が適用されるエ
ッチング装置の一実施例を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an etching apparatus to which a dry etching method of the present invention is applied.

【図2】波長210nm〜236nmにおけるドライエ
ッチング時の発光スペクトルを示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an emission spectrum at the time of dry etching at wavelengths of 210 nm to 236 nm.

【図3】開口率10%のウェハをエッチングした波長2
19.0nm及び482.0nmにおける発光強度の変
化を示す図。
FIG. 3 is a wavelength 2 obtained by etching a wafer having an aperture ratio of 10%.
The figure which shows the change of the light emission intensity in 19.0 nm and 482.0 nm.

【図4】ドライエッチング時の発光スペクトル及び変化
率を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing an emission spectrum and a rate of change during dry etching.

【図5】従来の終点検出波長482nmにおけるドライ
エッチング時の発光スペクトルを示す図。
FIG. 5 is a diagram showing an emission spectrum at the time of dry etching at a conventional end point detection wavelength of 482 nm.

【図6】開口率100%のウェハをエッチングした波長
219.0nm及び482.0nmにおける発光強度の
変化を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing changes in emission intensity at wavelengths 219.0 nm and 482.0 nm obtained by etching a wafer having an aperture ratio of 100%.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・・・エッチング装置 2・・・・・・被処理体 3・・・・・・真空チャンバ 6・・・・・・制御装置 1 ··· Etching device 2 ·· To-be-processed object 3 ··· Vacuum chamber 6 ··· Control device

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被処理体をエッチングガスによりドライエ
ッチングするに際し、210nm〜236nmの範囲内
の所望波長から選ばれた所望スペクトル強度を測定する
ことによりドライエッチングの終点を決定することを特
徴とするドライエッチング方法。
1. An end point of dry etching is determined by measuring a desired spectrum intensity selected from a desired wavelength within a range of 210 nm to 236 nm when dry etching an object to be processed with an etching gas. Dry etching method.
【請求項2】前記エッチングガスがCF系ガスであり、
前記波長が、219.0nm、230.0nm、21
1.2nm、232.5nm及び224〜229nmの
いずれかであることを特徴とする請求項1記載のドライ
エッチング方法。
2. The etching gas is a CF-based gas,
The wavelengths are 219.0 nm, 230.0 nm, 21
The dry etching method according to claim 1, wherein the dry etching method is any one of 1.2 nm, 232.5 nm and 224 to 229 nm.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997015074A1 (en) * 1995-10-20 1997-04-24 Hitachi, Ltd. Method and device for detecting end point of plasma treatment, method and device for manufacturing semiconductor device, and semiconductor device
WO1999040617A1 (en) * 1998-02-03 1999-08-12 Tokyo Electron Yamanashi Limited End point detecting method for semiconductor plasma processing
WO2005081302A1 (en) * 2004-02-19 2005-09-01 Tokyo Electron Limited Method for cleaning treatment chamber in substrate treating apparatus and method for detecting endpoint of cleaning
JP2006196735A (en) * 2005-01-14 2006-07-27 Yamaha Corp Side spacer formation method
KR100704108B1 (en) * 1999-11-05 2007-04-05 액셀리스 테크놀로지스, 인크. Endpoint detection method in anoxic plasma process
USRE39895E1 (en) 1994-06-13 2007-10-23 Renesas Technology Corp. Semiconductor integrated circuit arrangement fabrication method
CN113130280A (en) * 2019-12-31 2021-07-16 中微半导体设备(上海)股份有限公司 Light intensity monitoring and adjusting mechanism, light intensity monitoring and adjusting method and plasma processing device

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE39895E1 (en) 1994-06-13 2007-10-23 Renesas Technology Corp. Semiconductor integrated circuit arrangement fabrication method
WO1997015074A1 (en) * 1995-10-20 1997-04-24 Hitachi, Ltd. Method and device for detecting end point of plasma treatment, method and device for manufacturing semiconductor device, and semiconductor device
WO1999040617A1 (en) * 1998-02-03 1999-08-12 Tokyo Electron Yamanashi Limited End point detecting method for semiconductor plasma processing
US6297064B1 (en) 1998-02-03 2001-10-02 Tokyo Electron Yamanashi Limited End point detecting method for semiconductor plasma processing
KR100704108B1 (en) * 1999-11-05 2007-04-05 액셀리스 테크놀로지스, 인크. Endpoint detection method in anoxic plasma process
WO2005081302A1 (en) * 2004-02-19 2005-09-01 Tokyo Electron Limited Method for cleaning treatment chamber in substrate treating apparatus and method for detecting endpoint of cleaning
US7887637B2 (en) 2004-02-19 2011-02-15 Tokyo Electron Limited Method for cleaning treatment chamber in substrate treating apparatus and method for detecting endpoint of cleaning
JP4836780B2 (en) * 2004-02-19 2011-12-14 東京エレクトロン株式会社 Method of cleaning a processing chamber in a substrate processing apparatus and a method for detecting an end point of cleaning
JP2006196735A (en) * 2005-01-14 2006-07-27 Yamaha Corp Side spacer formation method
US7611952B2 (en) 2005-01-14 2009-11-03 Yamaha Corporation Method of manufacturing semiconductor device having side wall spacers
CN113130280A (en) * 2019-12-31 2021-07-16 中微半导体设备(上海)股份有限公司 Light intensity monitoring and adjusting mechanism, light intensity monitoring and adjusting method and plasma processing device
CN113130280B (en) * 2019-12-31 2024-03-12 中微半导体设备(上海)股份有限公司 Light intensity monitoring and adjusting mechanism, adjusting method and plasma processing device

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