JP2017027995A - Etching end point detection method and control apparatus for plasma processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エッチング終点検出方法及びプラズマ処理装置の制御装置に関する。 The present invention relates to an etching end point detection method and a plasma processing apparatus control apparatus.
堆積ガス及びエッチングガスの2種類のガスを交互に供給し、エッチング対象膜に保護膜を形成する工程とエッチング対象膜をエッチングする工程とを交互に行うプラズマプロセスが知られている(例えば、特許文献1を参照)。 A plasma process is known in which two kinds of gases, a deposition gas and an etching gas, are alternately supplied to alternately perform a step of forming a protective film on the etching target film and a step of etching the etching target film (for example, patents). Reference 1).
また、プラズマ生成用の高周波電力とイオン引き込み用の高周波電力とを同期してパルス波状に印加するプラズマプロセスが知られている(例えば、特許文献2を参照)。 In addition, a plasma process is known in which high-frequency power for plasma generation and high-frequency power for ion attraction are synchronously applied in a pulse wave shape (see, for example, Patent Document 2).
また、プラズマ中において特定波長で発光する活性種の発光強度を検出し、発光強度の変動からエッチング処理の終点を検出することが知られている(例えば、特許文献3を参照)。 It is also known to detect the emission intensity of an active species that emits light at a specific wavelength in plasma and detect the end point of the etching process from the fluctuation of the emission intensity (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、上記プラズマプロセスでは、ガス、プラズマ生成用の高周波電力及びイオン引き込み用の高周波電力を例えば数秒以下でスイッチングする。スイッチング動作を制御するソフトウェアは、レシピに設定された手順に応じたスイッチング動作を例えば100msecの分解能で行う。よって、スイッチング動作には、最大で100msecの遅れが生じる。この遅れが発生した場合、プラズマの生成にバラツキが発生する。これにより、プラズマ中の所定波長の発光強度にバラツキが生じ、正確なエッチングの終点を検出することが難しくなる。 However, in the plasma process, the gas, the high frequency power for plasma generation, and the high frequency power for ion attraction are switched in, for example, several seconds or less. The software that controls the switching operation performs the switching operation according to the procedure set in the recipe, for example, with a resolution of 100 msec. Therefore, a delay of 100 msec at the maximum occurs in the switching operation. When this delay occurs, variations occur in the generation of plasma. As a result, the emission intensity of the predetermined wavelength in the plasma varies, making it difficult to accurately detect the end point of etching.
上記課題に対して、一側面では、本発明は、プラズマ中の所定波長の発光強度から正確なエッチングの終点を検出することを目的とする。 In view of the above problem, in one aspect, an object of the present invention is to accurately detect an end point of etching from emission intensity of a predetermined wavelength in plasma.
上記課題を解決するために、一の態様によれば、高周波電力により処理容器内の処理ガスからプラズマを生成し、該プラズマにより基板に所定のエッチング処理を施すプラズマ処理装置のエッチング終点検出方法であって、プロセスレシピに設定された手順に応じて出力される同期信号に同期して、プラズマ生成用の高周波電力、イオン引き込み用の高周波電力及び処理ガスの少なくともいずれかをパルス波状に供給し、前記同期信号の出力に応じて、プラズマ中の所定波長の発光強度をサンプリングし、前記同期信号の出力毎にサンプリングした所定波長の発光強度のデータによりエッチングの終点検出を行う、エッチング終点検出方法が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to one aspect, there is provided an etching end point detection method for a plasma processing apparatus that generates a plasma from a processing gas in a processing container using high-frequency power and performs a predetermined etching process on the substrate using the plasma. In synchronism with a synchronization signal output according to the procedure set in the process recipe, at least one of high-frequency power for plasma generation, high-frequency power for ion attraction, and processing gas is supplied in a pulse waveform, An etching end point detection method that samples the emission intensity of a predetermined wavelength in plasma according to the output of the synchronization signal, and detects the end point of etching based on the data of the emission intensity of the predetermined wavelength sampled for each output of the synchronization signal. Provided.
一の側面によれば、プラズマ中の所定波長の発光強度から正確なエッチングの終点を検出することができる。 According to one aspect, it is possible to accurately detect the end point of etching from the emission intensity of a predetermined wavelength in plasma.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in this specification and drawing, about the substantially same structure, the duplicate description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
[プラズマ処理装置の全体構成]
まず、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置1の全体構成について、図1のプラズマ処理装置の縦断面の一例を参照しながら説明する。本実施形態では、プラズマ処理装置1の一例として容量結合型プラズマエッチング装置を挙げる。
[Overall configuration of plasma processing apparatus]
First, an overall configuration of a plasma processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to an example of a longitudinal section of the plasma processing apparatus in FIG. In the present embodiment, as an example of the plasma processing apparatus 1, a capacitively coupled plasma etching apparatus is exemplified.
本実施形態にかかるプラズマ処理装置1は、特に限定されないが、半導体ウェハW(以下、「ウェハW」とも呼ぶ。)に原子層エッチング(ALE:Atomic Layer Etching)処理、反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)処理、アッシング処理等のプラズマ処理を施すことができる。 The plasma processing apparatus 1 according to the present embodiment is not particularly limited, but the semiconductor wafer W (hereinafter also referred to as “wafer W”) is subjected to atomic layer etching (ALE) processing and reactive ion etching (RIE). Reactive Ion Etching) and plasma processing such as ashing can be performed.
プラズマ処理装置1は、例えばアルミニウム等の導電性材料からなる処理容器(チャンバ)10と、処理容器10内にガスを供給するガス供給源15とを有する。ガス供給源15は、保護膜を形成する堆積性のガス(以下、「堆積ガス」ともいう。)及びエッチングを促進するエッチングガスを交互に供給する。
The plasma processing apparatus 1 includes a processing container (chamber) 10 made of a conductive material such as aluminum, and a
処理容器10は電気的に接地されており、処理容器10内には下部電極20と、これに対向して平行に配置された上部電極25とが設けられている。下部電極20は、ウェハWを載置する載置台としても機能する。下部電極20及び上部電極25の少なくとも一方、図1では下部電極20には、電力供給装置30が接続されている。電力供給装置30は、第1周波数の第1高周波電力(プラズマ生成用の高周波電力HF)を供給する第1高周波電源32と、第1周波数よりも低い第2周波数の第2高周波電力(イオン引き込み用の高周波電力LF)を供給する第2高周波電源34とを備える。第1高周波電源32は、第1整合器33を介して下部電極20に接続される。第2高周波電源34は、第2整合器35を介して下部電極20に接続される。第1整合器33及び第2整合器35は、各々、第1高周波電源32及び第2高周波電源34の内部(または出力)インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるためのものである。処理容器10内にプラズマが生成されているときには、第1高周波電源32及び第2高周波電源34の各々について、内部インピーダンスと負荷インピーダンスとが見かけ上一致するように機能する。
The
上部電極25は、その周縁部を被覆するシールドリング40を介して処理容器10の天井部に取り付けられている。上部電極25には、ガス供給源15から導入されたガスを拡散する拡散室50が設けられている。拡散室50には、ガス導入口45が形成され、このガス導入口45を介して、ガス供給源15から各種ガスを拡散室50と導入することができる。上部電極25には、拡散室50からのガスを処理容器10内に供給するための、多数のガス流路55が形成されている。
The
ガス供給源15からのガスは、先ず、図1に示すガス導入口45を介して拡散室50に分配供給される。そして、拡散室50に供給されたガスは、ガス流路55を経て、処理容器10内に供給される。以上から、かかる構成の上部電極25は、ガスを供給するガスシャワーヘッドとしても機能する。
The gas from the
処理容器10の底面には排気口60が形成されており、排気口60に接続された排気装置65によって処理容器10内が排気される。これによって、処理容器10内を所定の真空度に維持することができる。
An
処理容器10の側壁には、ゲートバルブGが設けられている。ゲートバルブGは、処理容器10からウェハWの搬入及び搬出を行う際に搬出入口を開閉する。
A gate valve G is provided on the side wall of the
プラズマ処理装置1には、装置全体の動作を制御する制御部100が設けられている。制御部100は、CPU(Central Processing Unit)105、ROM(Read Only Memory)110及びRAM(Random Access Memory)115を有している。RAM115には、プロセスレシピが格納されている。プロセスレシピにはプロセス条件(エッチング条件)に対するプラズマ処理装置1の制御情報が設定されている。制御情報には、プロセス時間、スイッチング時間、圧力(ガスの排気)、高周波電力や電圧、各種ガス流量、チャンバ内温度(例えば、上部電極温度、チャンバの側壁温度、ESC温度)等が含まれる。なお、プロセスレシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されていてもよい。また、プロセスレシピは、CD−ROM、DVD等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で、記憶領域の所定位置にセットするようにしてもよい。
The plasma processing apparatus 1 is provided with a
CPU105は、RAM115に格納されたプロセスレシピの手順に従い、堆積ガス及びエッチングガスの2種類のガスを交互に供給し、エッチング対象膜に保護膜を形成する工程とエッチング対象膜をエッチングする工程とを交互に行うエッチング処理を制御する。
The
プラズマ処理1には、石英窓109を通して処理容器10内のプラズマ中の各波長の発光強度を測定可能な発光センサ108が取り付けられている。発光センサ108に検出されたプラズマ中の各波長の発光強度の検出値は、RAM115等の記憶部に蓄積される。制御部100は、RAM115に蓄積された発光強度の検出値(データ)に基づき、特定波長の発光スペクトルを測定し、エッチングの終点検出を行う。
In the plasma processing 1, a
[エッチング処理]
次に、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置1にて行われるエッチング処理の一例について、図2を参照しながら説明する。本実施形態では、原子層エッチング(ALE:Atomic Layer Etching)が実行される。しかしながら、本実施形態に係るエッチング終点検出方法が適用可能なエッチング処理は、原子層エッチングに限られない。
[Etching process]
Next, an example of the etching process performed in the plasma processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, atomic layer etching (ALE) is performed. However, the etching process to which the etching end point detection method according to this embodiment can be applied is not limited to atomic layer etching.
本実施形態にかかるエッチング処理では、堆積ガス及びエッチングガスの処理ガスを交互に数Hzでサイクリックに切り替える。堆積ガスが供給されている間、図2のデポステップが実行され、エッチングされたホール等に保護膜が形成される。エッチングガスが供給されている間、図2のエッチステップが実行され、ホール等がエッチングされる。エッチングの終点(EP:End Point)が検出されたときエッチングが終了する。
・エッチング条件は以下である。
In the etching process according to the present embodiment, the deposition gas and the etching gas are alternately switched cyclically at several Hz. While the deposition gas is supplied, the deposition step of FIG. 2 is performed, and a protective film is formed in the etched hole or the like. While the etching gas is supplied, the etching step shown in FIG. 2 is performed to etch holes and the like. Etching is completed when an end point (EP) is detected.
-Etching conditions are as follows.
デポステップ:
堆積ガスを含むガス C4F6(ヘキサフルオロ1,3ブタジエン)ガス、O2(酸素)ガス、Ar(アルゴン)ガス
処理時間 3秒
エッチステップ:
エッチングガス Ar(アルゴン)ガス
処理時間 4.5秒
前記エッチング条件において、デポステップ及びエッチステップを1サイクルとして、複数サイクル〜数十サイクル繰り返してガスを切り替えながら、酸化シリコン(SiO2)膜をエッチングしたときの発光強度の一例を図3(a)に示す。図3(a)には、前記エッチング条件におけるエッチング処理において発光センサ108が検出した検出値のうち、226nmの波長のCOの発光強度が示さている。
Depot steps:
Gas containing deposition gas C 4 F 6 (hexafluoro1,3 butadiene) gas, O 2 (oxygen) gas, Ar (argon)
Etching gas Ar (argon) gas processing time 4.5 seconds Under the above etching conditions, the deposition step and the etching step are set as one cycle, and the silicon oxide (SiO 2 ) film is etched while switching the gas by repeating a plurality of cycles to several tens of cycles. An example of the emission intensity at the time is shown in FIG. FIG. 3A shows the light emission intensity of CO having a wavelength of 226 nm among the detection values detected by the
図3(b)に示すように、制御部100は、226nmの波長のCOの発光強度から抽出したサンプリングデータに基づき、エッチングの終点(EP:End Point)を検出する。制御部100は、エッチングの終点を検出した場合、エッチング処理を終了する。
As shown in FIG. 3B, the
図4には、図3(a)に示す226nmの波長のCOの発光強度からサンプリングを行い、図3(b)に示すサンプリングデータを抽出する方法を示す。図4の点線Aは、デポステップにおいて検出された226nmのCOの発光強度を示す。図4の破線Bは、エッチステップおいて検出された226nmのCOの発光強度を示す。この方法では、点線A,Bの立ち上がり及び立ち下がりに設けられたマスク時間Tに含まれる、COの発光強度の高周波成分をローパスフィルタ(Low Pass Filter)でカットするフィルタリングが行われる。これにより、デポステップ及びエッチステップのスイッチング動作のバラツキに応じたプラズマの揺らぎをサンプリングデータから除去することができる。フィルタリング後のサンプリングデータを示す実線FC1、FC2の平均値FCAが、エッチングの終点を検出するための図3(b)に示す線の一部となる。 FIG. 4 shows a method of sampling from the emission intensity of CO having a wavelength of 226 nm shown in FIG. 3A and extracting sampling data shown in FIG. A dotted line A in FIG. 4 shows the emission intensity of CO of 226 nm detected in the depot step. A broken line B in FIG. 4 shows the emission intensity of 226 nm CO detected in the etch step. In this method, filtering is performed in which a high-frequency component of CO emission intensity included in the mask time T provided at the rising and falling edges of the dotted lines A and B is cut by a low-pass filter. As a result, plasma fluctuations corresponding to variations in the switching operation between the deposition step and the etch step can be removed from the sampling data. The average value FCA of the solid lines FC1 and FC2 indicating the sampling data after filtering becomes a part of the line shown in FIG. 3B for detecting the etching end point.
ところが、スイッチング動作を行うソフトウェア制御では、デポステップ及びエッチステップのスイッチングを例えば100msecの分解能で動作させる。その時間精度は最大で100msecの遅れが生じる可能性がある。この遅れにより、プラズマの過渡応答時間が変わり、プラズマが安定するまで正確なサンプリングデータを得ることが困難である。この結果、上記方法により抽出されたサンプリングデータでは、正確なエッチングの終点を検出することは難しい。 However, in the software control that performs the switching operation, the switching of the deposition step and the etch step is performed with a resolution of, for example, 100 msec. The time accuracy may cause a delay of up to 100 msec. Due to this delay, the transient response time of the plasma changes, and it is difficult to obtain accurate sampling data until the plasma is stabilized. As a result, it is difficult to accurately detect the end point of etching with the sampling data extracted by the above method.
[プラズマ処理装置の全体構成]
そこで、本実施形態にかかる制御部100は、プラズマ生成用の高周波電力HF、イオン引き込み用の高周波電力LF及び処理ガスの少なくともいずれかをパルス波状に供給する際に使用される同期信号を用いてサンプリングデータの抽出を行う。換言すれば、図1に示すように、制御部100は、プロセスレシピに設定された手順に応じて同期信号Sを出力する。プラズマ生成用の高周波電力をパルス波状に供給する場合、第1高周波電源32は、同期信号Sに同期してプラズマ生成用の高周波電力をパルス波状に供給する。イオン引き込み用の高周波電力をパルス波状に供給する場合、第2高周波電源34は、同期信号Sに同期してイオン引き込み用の高周波電力をパルス波状に供給する。処理ガスをパルス波状に供給する場合、ガス供給源15は、同期信号Sに同期して堆積ガス及びエッチングガスを交互に供給する。
[Overall configuration of plasma processing apparatus]
Therefore, the
制御部100は、同期信号Sの出力に応じて、プラズマ中の所定波長の発光強度をサンプリングする。制御部100は、同期信号Sの出力毎にサンプリングした所定波長の発光強度のデータによりエッチングの終点検出を行う。
The
上記に示すエッチング条件に基づき、堆積ガス及びエッチングガスを交互にパルス波状に供給し、処理する。この処理においてエッチステップの第1の波長の物質の発光強度と、デポステップの第2の波長の物質の発光強度との測定結果の一例を図6(a)に示す。 Based on the etching conditions described above, the deposition gas and the etching gas are alternately supplied in a pulse wave shape to be processed. FIG. 6A shows an example of measurement results of the emission intensity of the substance having the first wavelength in the etch step and the emission intensity of the substance having the second wavelength in the deposition step in this process.
図6(a)のグラフの横軸は時間を示し、縦軸(左側)は第1の波長の物質の発光強度を示し、縦軸(右側)は第2の波長の物質の発光強度を示す。 The horizontal axis of the graph in FIG. 6A represents time, the vertical axis (left side) represents the emission intensity of the substance having the first wavelength, and the vertical axis (right side) represents the emission intensity of the substance having the second wavelength. .
線Dは、デポステップの第2の波長の物質の発光強度を示す。線Eは、エッチステップの第1の波長の物質の発光強度を示す。図6(a)に示す堆積ガスとエッチングガスとのスイッチングは、図6(a)の同期信号Sの出力に応じて行われる。同期信号Sがオンすると、堆積ガスの供給を停止し、エッチングガスの供給を開始する。これにより、堆積ガスの処理容器10内への供給が徐々に減って、エッチングガスの処理容器10内への供給が徐々に増える。これにより、線Dは減少し、線Eは増加する。同期信号Sがオンされてから第2のマスク時間DT経過後、エッチングガスは安定して供給されている。
Line D shows the emission intensity of the second wavelength material of the deposition step. Line E shows the emission intensity of the first wavelength material of the etch step. Switching between the deposition gas and the etching gas shown in FIG. 6A is performed in accordance with the output of the synchronization signal S in FIG. When the synchronization signal S is turned on, the supply of the deposition gas is stopped and the supply of the etching gas is started. Thereby, the supply of the deposition gas into the
同期信号Sがオフすると、エッチングガスが急激に減り、堆積ガスの供給が増える。本実施形態では、エッチステップにおいて検出する第1の波長の物質の発光強度が、サンプリング対象であり、デポステップにおいて検出する第2の波長の物質の発光強度はサンプリング対象外である。 When the synchronization signal S is turned off, the etching gas rapidly decreases and the supply of deposition gas increases. In this embodiment, the emission intensity of the first wavelength substance detected in the etch step is a sampling target, and the emission intensity of the second wavelength substance detected in the depot step is out of the sampling target.
エッチステップにおいて、同期信号Sの立ち上がり(オン)のタイミングに応じてエッチングガスの供給が開始され、処理容器10内におけるエッチングガスの量は徐々に増える。これにより、第1の波長の物質の発光強度が徐々に高くなる。同期信号Sの立ち上がりから徐々にエッチングガスの供給が安定し、第1の波長の物質の発光強度が安定するC1の領域に至るまでの時間が、第2のマスク時間DTとして予め定められ、ROM110又はRAM115に記憶されている。制御部100は、同期信号Sがオンされてから第2のマスク時間DT経過後、プラズマ中の第1の波長の物質の発光強度のサンプリングを開始する。制御部100は、同期信号Sがオフするタイミングに応じて第1の波長の物質の発光強度のサンプリングを停止する。図6では、サンプリング時間FTにおいて検出された第1の波長の物質の発光強度のデータC1がサンプリングされる。
In the etch step, the supply of the etching gas is started in accordance with the rising (on) timing of the synchronization signal S, and the amount of the etching gas in the
このようにして同期信号Sがオンになる度にプラズマ中の第1の波長の物質の発光強度がサンプリングされ、RAM115に蓄積される。その結果、第1の波長の物質の発光強度のサンプリングデータC1、C2、C3、C4、C5・・・がRAM115に蓄積される。図6(b)に示すように、制御部100は、第1の波長の物質の発光強度のサンプリングデータC1、C2、C3、C4、C5・・・を繋ぎ合わせたデータに基づき、エッチングの終点検出を行う。
In this way, every time the synchronization signal S is turned on, the emission intensity of the substance having the first wavelength in the plasma is sampled and stored in the
[エッチングの終点検出処理]
以上に説明した制御部100が行うエッチングの終点検出処理を、図7のフローチャートを参照しながら説明する。図7に示すエッチングの終点検出処理が開始されると、制御部100は、同期信号Sがオンされたかを判定する(ステップS10)。制御部100は、同期信号SがオンされるまでステップS10を繰り返し、同期信号Sがオンされたと判定した場合、同期信号Sがオンされてから第2のマスク時間DTが経過したかを判定する(ステップS12)。
[Etching end point detection process]
The etching end point detection process performed by the
制御部100は、第2のマスク時間DTを経過するまでステップS12を繰り返し、第2のマスク時間DTが経過したと判定した場合、第1の波長の物質の発光強度のデータをサンプリングする(ステップS14)。このときサンプリングされる第1の波長の物質の発光強度の一例としては、エッチステップにおける226nmの波長のCOの発光波長が挙げられる。
The
次に、制御部100は、同期信号Sがオフされたかを判定し(ステップS16)、同期信号Sがオフされるまで第1の波長の物質の発光強度のデータをサンプリングする。サンプリングデータは、RAM115に蓄積される。
Next, the
制御部100は、同期信号Sがオフされたと判定した場合、RAM115に蓄積された前回サンプリングした第1の波長の物質の発光強度のデータと繋ぎ合わせる(ステップS18)。次に、制御部100は、繋ぎ合わせたサンプリングデータに基づきエッチングの終点EPが検出できたかを判定する(ステップS20)。例えば、制御部100は、サンプリングしたデータの傾きに基づきエッチングの終点EPを検出してもよい。制御部100は、サンプリングデータに基づき、他の公知の方法にてエッチングの終点EPを検出してもよい。
When the
制御部100は、エッチングの終点EPを検出したと判定した場合、エッチングの終了を制御し(ステップS22)、本処理を終了する。制御部100は、エッチングの終点EPを検出していないと判定した場合、エッチングを終了させずに、本処理を終了する。
When it is determined that the etching end point EP has been detected, the
以上のエッチングの終点検出処理は、同期信号Sが出力される毎に実行され、これにより、図6(b)に示すようにサンプリングデータC1,C2、C3・・・が時系列に繋ぎ合わされる。 The above-described etching end point detection processing is executed every time the synchronization signal S is output, whereby the sampling data C1, C2, C3... Are connected in time series as shown in FIG. .
以上に説明したように、本実施形態にかかるエッチング終点検出方法によれば、制御部100がプロセスレシピの設定手順に応じて出力する同期信号Sをトリガにして第1の波長の物質の発光強度をサンプリングするタイミングを制御する。そして、同期信号Sが出力される度にサンプリングしたデータに基づき、エッチングの終点が検出される。これによれば、遅れやバラツキが生じ難い同期信号Sがオンされてから所定のマスク時間経過後の第1の波長の物質の発光強度のデータをサンプリングすることで、第1の波長の物質の発光強度から正確なエッチングの終点を検出することができる。
As described above, according to the etching end point detection method according to the present embodiment, the emission intensity of the substance having the first wavelength triggered by the synchronization signal S output by the
また、本実施形態にかかるエッチング終点検出方法によれば、ガスを切り替えてから切り替え後のガスが処理容器10内に供給されるまでに時間を要することを考慮して、同期信号Sの立ち上がりから第2のマスク時間DTだけ経過した後の第1の波長の物質の発光強度のデータのみをサンプリングする。これにより、エッチングガスの処理容器10への供給が安定したときの第1の波長の物質の発光強度のデータをサンプリングすることができ、この結果、正確なエッチングの終点を検出することができる。
In addition, according to the etching end point detection method according to the present embodiment, in consideration of the time required from when the gas is switched to when the gas after switching is supplied into the
ただし、第2のマスク時間DTを設けずに、同期信号Sの立ち上がりから立ち下がりまでの第1の波長の物質の発光強度のデータをすべてサンプリングしてもよい。 However, all the data of the emission intensity of the substance having the first wavelength from the rising edge to the falling edge of the synchronization signal S may be sampled without providing the second mask time DT.
[RFのパルス波]
以上では堆積ガス及びエッチングガスをパルス波状に、交互に供給する例を挙げて説明した。しかし、本実施形態にかかるエッチング終点検出方法は、これに限らず、例えば、プラズマ生成用の高周波電力HF及びイオン引き込み用の高周波電力LFの少なくともいずれかをパルス波状に供給してもよい。
[RF pulse wave]
In the above description, an example in which the deposition gas and the etching gas are alternately supplied in a pulse waveform has been described. However, the etching end point detection method according to the present embodiment is not limited to this. For example, at least one of the high-frequency power HF for plasma generation and the high-frequency power LF for ion attraction may be supplied in a pulse waveform.
制御部100は、プラズマ生成用の高周波電力HFをパルス波状に供給する場合、プロセスレシピに設定された手順に基づき同期信号Sが出力されるタイミングに応じて、プラズマ中の所定の波長の発光強度をサンプリングする。同様に、イオン引き込み用の高周波電力LFをパルス波状に供給する場合、同期信号Sが出力されるタイミングに応じて、所定波長の発光強度をサンプリングする。そして、制御部100は、同期信号Sが出力される毎にサンプリングされた所定波長の発光強度のデータによりエッチングの終点検出を行う。
When the high frequency power HF for generating plasma is supplied in a pulse waveform, the
ただし、サンプリングデータとしては、同期信号Sの立ち上がりから立ち下がりまでの所定波長の発光強度のデータをすべてサンプリングしてもよい。同期信号Sの立ち上がりから立ち下がりまでの所定波長の発光強度のデータのうち、同期信号Sの立ち上がりから第1のマスク時間経過するまでのデータを除いた所定波長の発光強度のデータをサンプリングしてもよい。 However, as the sampling data, all data of emission intensity of a predetermined wavelength from the rising edge to the falling edge of the synchronization signal S may be sampled. Out of the data of the emission intensity of the predetermined wavelength from the rising edge to the falling edge of the synchronization signal S, the emission intensity data of the predetermined wavelength excluding the data from the rising edge of the synchronization signal S until the first mask time elapses is sampled. Also good.
下記にイオン引き込み用の高周波電力LFをパルス波状に供給した場合を例に示す。
本実施形態にかかるウェハWのサンプル構造は、図5に示す通り、シリコンの基材104上に、SiN(窒化シリコン)膜103、ODL(有機)膜102、Si−ARC(反射防止)膜101が順に形成され、Si−ARC膜101の直上にArFマスク106のパターンが形成されている。ODL(有機)膜102をエッチングした際に、イオン引き込み用の高周波電力LFをパルス波状に供給した場合の発光データを図8(a)に示す。
An example in which high-frequency power LF for ion attraction is supplied in the form of a pulse wave will be described below.
As shown in FIG. 5, the sample structure of the wafer W according to the present embodiment has a SiN (silicon nitride)
例えば、図8(a)は、発光センサ108が検出する387nmの波長のCNの発光強度を示す。
For example, FIG. 8A shows the light emission intensity of CN having a wavelength of 387 nm detected by the
制御部100は、同期信号Sの立ち上がりから上記波長の発光強度のサンプリングデータを取得し、RAM115等の記憶部に蓄積する。同期信号Sが出力される度に取得され、蓄積されたサンプリングデータC10、C11,C12,C13,C14・・・を繋ぎ合わせたものが、図8(b)に示される。制御部100は、図8(b)に示すサンプリングデータに基づき、エッチングの終点EPを検出する。これにより、より正確なエッチングの終点を検出することができる。
The
なお、第2のマスク時間は、第1のマスク時間よりも長い時間に設定されることが好ましい。高周波電力の印加が安定するまでの時間は瞬時であるのに対して、処理容器10内へのガスの供給が安定するまでに要する時間はそれよりも長いためである。よって、第2のマスク時間は、設けた方が好ましい。第1のマスク時間はあってもなくてもよい。
The second mask time is preferably set to be longer than the first mask time. This is because the time until the application of the high-frequency power is stabilized is instantaneous, whereas the time required until the gas supply into the
また、プラズマ生成用の高周波電力HF、イオン引き込み用の高周波電力LF及び処理ガスのすべてをパルス波状に供給する場合、同期信号Sがオンされてから第2のマスク時間が経過した後、所定波長の発光強度のサンプリングを開始する。このようにプラズマ生成用の高周波電力HF、イオン引き込み用の高周波電力LF及び処理ガスのすべてをパルス波状に供給する場合、発光強度のサンプリングを開始するタイミングを同期信号Sがオンされてから最も遅いタイミングにすることで、より正確なエッチングの終点を検出することができる。 Further, when all of the high frequency power HF for plasma generation, the high frequency power LF for ion attraction, and the processing gas are supplied in a pulse wave shape, after the second mask time has elapsed since the synchronization signal S was turned on, a predetermined wavelength The sampling of the emission intensity of is started. In this way, when all of the high frequency power HF for plasma generation, the high frequency power LF for ion attraction, and the processing gas are supplied in a pulse waveform, the timing of starting the emission intensity sampling is the latest after the synchronization signal S is turned on. By using the timing, a more accurate end point of etching can be detected.
以上、エッチング終点検出方法及びプラズマ処理装置の制御装置を上記実施形態により説明したが、本発明にかかるエッチング終点検出方法及びプラズマ処理装置の制御装置は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。 As described above, the etching end point detection method and the plasma processing apparatus control apparatus have been described in the above embodiment. However, the etching end point detection method and the plasma processing apparatus control apparatus according to the present invention are not limited to the above embodiment. Various modifications and improvements are possible within the scope of the invention. The matters described in the above embodiments can be combined within a consistent range.
例えば、本発明にかかるエッチング終点検出方法は、容量結合型プラズマ(CCP:Capacitively Coupled Plasma)装置だけでなく、その他のプラズマ処理装置に適用可能である。その他のプラズマ処理装置としては、誘導結合型プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)、ラジアルラインスロットアンテナを用いたプラズマ処理装置、ヘリコン波励起型プラズマ(HWP:Helicon Wave Plasma)装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマ(ECR:Electron Cyclotron Resonance Plasma)装置等であってもよい。 For example, the etching end point detection method according to the present invention is applicable not only to a capacitively coupled plasma (CCP) apparatus but also to other plasma processing apparatuses. Other plasma processing apparatuses include inductively coupled plasma (ICP), a plasma processing apparatus using a radial line slot antenna, a helicon wave excited plasma (HWP) apparatus, an electron cyclotron resonance plasma ( An ECR (Electron Cyclotron Resonance Plasma) apparatus or the like may be used.
本明細書では、エッチング対象として半導体ウェハWについて説明したが、LCD(Liquid Crystal Display)、FPD(Flat Panel Display)等に用いられる各種基板や、フォトマスク、CD基板、プリント基板等であっても良い。 In this specification, the semiconductor wafer W has been described as an object to be etched, but various substrates used for LCD (Liquid Crystal Display), FPD (Flat Panel Display), etc., photomasks, CD substrates, printed boards, etc. good.
1:プラズマ処理装置
10:処理容器
15:ガス供給源
20:下部電極(載置台)
25:上部電極(シャワーヘッド)
32:第1高周波電源
34:第2高周波電源
45:ガス導入口45
50:拡散室
55:ガス流路
100:制御部
108:発光センサ
1: Plasma processing apparatus 10: Processing container 15: Gas supply source 20: Lower electrode (mounting table)
25: Upper electrode (shower head)
32: First high frequency power supply 34: Second high frequency power supply 45: Gas inlet 45
50: Diffusion chamber 55: Gas flow path 100: Control unit 108: Light emission sensor
Claims (6)
プロセスレシピに設定された手順に応じて出力される同期信号に同期して、プラズマ生成用の高周波電力、イオン引き込み用の高周波電力及び処理ガスの少なくともいずれかをパルス波状に供給し、
前記同期信号の出力に応じて、プラズマ中の所定波長の発光強度をサンプリングし、
前記同期信号の出力毎にサンプリングした所定波長の発光強度のデータによりエッチングの終点検出を行う、
エッチング終点検出方法。 An etching end point detection method for a plasma processing apparatus that generates plasma from a processing gas in a processing container with high-frequency power and performs a predetermined etching process on the substrate with the plasma,
In synchronization with a synchronization signal output in accordance with the procedure set in the process recipe, at least one of high-frequency power for plasma generation, high-frequency power for ion attraction and processing gas is supplied in a pulse waveform,
According to the output of the synchronization signal, the emission intensity of a predetermined wavelength in the plasma is sampled,
Etching end point detection is performed by data of emission intensity of a predetermined wavelength sampled for each output of the synchronization signal.
Etching end point detection method.
請求項1に記載のエッチング終点検出方法。 The timing to start sampling the emission intensity of the predetermined wavelength is when the synchronization signal is turned on or when a predetermined mask time has elapsed since the synchronization signal was turned on.
The etching end point detection method according to claim 1.
請求項2に記載のエッチング終点検出方法。 When at least one of the high-frequency power for plasma generation and the high-frequency power for ion attraction is supplied in the form of a pulse wave, the time for sampling the emission intensity of the predetermined wavelength is after the synchronization signal is turned on. After the elapse of the first mask time and until the synchronization signal is turned off.
The etching end point detection method according to claim 2.
請求項3に記載のエッチング終点検出方法。 When the processing gas is supplied in a pulse waveform, the time for sampling the emission intensity of the predetermined wavelength is after the elapse of a second mask time longer than the first mask time after the synchronization signal is turned on. Until the sync signal is turned off.
The etching end point detection method according to claim 3.
サンプリングする前記所定波長の発光強度は、前記エッチングガスのプラズマ中の所定波長の発光強度である、
請求項1〜4のいずれか一項に記載のエッチング終点検出方法。 The etching process repeatedly executes a step of forming a protective film by plasma of a deposition gas of the processing gas and a step of etching by plasma of an etching gas of the processing gas,
The emission intensity of the predetermined wavelength to be sampled is the emission intensity of the predetermined wavelength in the plasma of the etching gas.
The etching end point detection method as described in any one of Claims 1-4.
プロセスレシピに設定された手順に応じて同期信号を出力し、該同期信号に同期してプラズマ生成用の高周波電力、イオン引き込み用の高周波電力及び処理ガスの少なくともいずれかをパルス波状に供給させ、
前記同期信号の出力に応じて、プラズマ中の所定波長の発光強度をサンプリングし、
前記同期信号の出力毎にサンプリングした所定波長の発光強度のデータを記憶部に蓄積し、
前記記憶部に蓄積されたデータによりエッチングの終点検出を行う、
プラズマ処理装置の制御装置。 A control device for a plasma processing apparatus that generates plasma from a processing gas in a processing container with high-frequency power and performs a predetermined etching process on the substrate with the plasma,
A synchronization signal is output according to the procedure set in the process recipe, and in synchronization with the synchronization signal, at least one of high-frequency power for plasma generation, high-frequency power for ion attraction, and processing gas is supplied in a pulse waveform,
According to the output of the synchronization signal, the emission intensity of a predetermined wavelength in the plasma is sampled,
Accumulated data of emission intensity of a predetermined wavelength sampled for each output of the synchronization signal in the storage unit,
Etching end point detection is performed based on the data stored in the storage unit.
Control device for plasma processing apparatus.
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