JP2002280368A - Method of etching insulation film - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は絶縁膜のエッチング
方法に係り、特にプラズマ放電を用いたエッチング処理
の終点を発光分光法により検出するのに好適なエッチン
グを用いた絶縁膜のエッチング方法に関するものであ
る。絶縁膜としては、シリコン酸化膜（以後、単に酸化
膜と称する。）や低誘電率材料からなるｌｏｗ−ｋ膜な
どがある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for etching an insulating film, and more particularly to a method for etching an insulating film using etching suitable for detecting the end point of an etching process using plasma discharge by emission spectroscopy. It is. Examples of the insulating film include a silicon oxide film (hereinafter, simply referred to as an oxide film) and a low-k film made of a low dielectric constant material.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体ウエハのドライエッチング処理中
において、プラズマ光における特定波長の発光強度が、
特定の膜のエッチング進行に伴って変化する。そこで、
半導体ウエハのエッチング終点検出方法の１つとして、
従来から、ドライエッチング処理中にプラズマからの特
定波長の発光強度の変化を検出し、この検出結果に基づ
いて特定の膜のエッチング終点を検出する方法がある。
その際、ノイズによる検出波形のふらつきに基づく誤検
出を防ぐ必要がある。発光強度の変化を精度良く検出す
るための方法としては、例えば、特開昭６１−５３７２
８号公報、特開昭６３−２００５３３号公報等が知られ
ている。特開昭６１−５３７２８号公報では移動平均法
により、また、特開昭６３−２００５３３号公報では１
次の最小２乗近似処理によりノイズの低減を行ってい
る。2. Description of the Related Art During a dry etching process of a semiconductor wafer, the emission intensity of a specific wavelength in plasma light is increased.
It changes as the etching of a specific film progresses. Therefore,
As one of the methods for detecting the etching end point of a semiconductor wafer,
Conventionally, there is a method of detecting a change in emission intensity of a specific wavelength from plasma during a dry etching process, and detecting an etching end point of a specific film based on the detection result.
At this time, it is necessary to prevent erroneous detection based on fluctuation of the detected waveform due to noise. As a method for accurately detecting a change in light emission intensity, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61-5372
No. 8, JP-A-63-200533, and the like are known. Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61-53728 discloses a moving average method.
Noise is reduced by the following least square approximation processing.
【０００３】ところで、プラズマ放電によりエッチング
処理されるウエハのエッチング終点判定を発光分光法に
より行うエッチング終点判定装置は、ウエハを処理する
毎に堆積物付着等により検出信号が弱まり、例えば特開
昭６３−２５４７３２号公報に記載のように、安定した
エッチング終点検出を行うため検出信号のゲイン値、オ
フセット値を変更することで検出信号を補正していた。
また、例えば特公平４−５７０９２号公報に記載のよう
に、安定したエッチング終点検出を行うため、ゲイン、
オフセット調整機能を付加することなしに、光電変換手
段に取り込まれる検出信号を設定値に調整することで補
正を行っている。In an etching end point determining apparatus for determining an etching end point of a wafer to be etched by plasma discharge by emission spectroscopy, a detection signal is weakened due to deposition or the like every time the wafer is processed. As described in JP-A-254732, the detection signal is corrected by changing the gain value and the offset value of the detection signal in order to perform stable etching end point detection.
Further, as described in Japanese Patent Publication No. 4-57092, for example, a gain,
The correction is performed by adjusting the detection signal taken into the photoelectric conversion means to a set value without adding the offset adjustment function.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】近年の半導体の微細
化、高集積化に伴い開口率(半導体ウエハの被エッチン
グ面積)が小さくなっており、光センサーから光検出器
に取り込まれる特定波長の発光強度が微弱になってい
る。その結果、光検出器からのサンプリング信号のレベ
ルが小さくなり、終点判定部は、光検出器からのサンプ
リング信号に基づいてエッチングの終点を確実に検出す
ることが困難になっている。With the recent miniaturization and high integration of semiconductors, the aperture ratio (the area to be etched of a semiconductor wafer) has been reduced, and light emission of a specific wavelength taken into a photodetector from an optical sensor has been reduced. Strength is weak. As a result, the level of the sampling signal from the photodetector becomes small, and it is difficult for the end point determination unit to reliably detect the end point of the etching based on the sampling signal from the photodetector.
【０００５】また、半導体デバイスの微細化が進むにつ
れて、配線間の電気的な絶縁を取るために使用されてき
たシリコン酸化膜では電気容量が大きく、配線間の信号
ロスが無視できなくなってきた。その解決策として、配
線間の絶縁材料に低誘電率材料を使用し、配線間の電気
容量を小さくする方法が開発されている。低誘電率材料
（以後、ｌｏｗ−ｋ材と称する）の候補として種々の材
料が開発されてきているが、たとえば、月刊Semiconduc
tor World 1998.11号の７４ページに記載のように、無
機系ｌｏｗ−ｋ膜のＦＳＧ（ｋ＝３．３〜３．６）、Ｈ
ＳＱ（ｋ＝２．９〜３．１）、Ｘｅｒｏｇｅｌ（ｋ＝
２．０以下）が知られているし、有機系ｌｏｗ−ｋ膜と
しては、ＳｉＬｋ（ｋ＝２．６）、ＢＣＢ（ｋ＝２．
６）、ＦＬＡＲＥ（ｋ＝２．８）、ＰＡＥ（ｋ＝２．
８）や有機ＳＯＧ（ｋ＝２．８〜２．９）、ＨＳＧ（ｋ
＝２．９）などがある。Further, as the miniaturization of semiconductor devices progresses, the silicon oxide film used for electrical insulation between wirings has a large electric capacity, and signal loss between wirings cannot be ignored. As a solution, a method has been developed in which a low dielectric constant material is used as an insulating material between wirings to reduce the electric capacitance between wirings. Various materials have been developed as candidates for a low dielectric constant material (hereinafter referred to as a low-k material).
As described on page 74 of tor World 1998.11, the FSG of inorganic low-k film (k = 3.3 to 3.6), H
SQ (k = 2.9-3.1), Xerogel (k =
2.0 or less), and as organic low-k films, SiLk (k = 2.6) and BCB (k = 2.
6), FLARE (k = 2.8), PAE (k = 2.
8), organic SOG (k = 2.8 to 2.9), HSG (k
= 2.9).
【０００６】さらに、ｌｏｗ−ｋ膜を用いるとともに、
化学的機械的研磨技術を用いた平坦化法（ＣＭＰ）を使
用するプロセスにより、従来の配線材料より電気抵抗の
小さい銅による配線を可能にするダマシンプロセスが開
発されつつある。Further, while using a low-k film,
A damascene process is being developed that allows copper wiring having lower electrical resistance than conventional wiring materials by a process using a planarization method (CMP) using a chemical mechanical polishing technique.
【０００７】このダマシンプロセスでは、初めに配線間
および層間の絶縁材料となるｌｏｗ−ｋ膜を形成した
後、プラズマエッチングにより配線用の溝を形成し、か
つ下層への電気的な接続を取るためのコンタクトホール
を２層間に形成するデュアルダマシン法が主流である。
デュアルダマシン法のプロセスも最初にコンタクトホー
ルをエッチングするか、あるいは溝をエッチングするか
で工程が違うし、現在種々の方法が検討されている段階
である。いずれにしても、ｌｏｗ−ｋ膜に溝やコンタク
トホールをプラズマエッチングで形成する必要がある。
このプラズマエッチングを高精度でしかも工程数の少な
いプロセスを使用することができれば、歩留まり向上お
よびコスト削減にもつながるため、プラズマエッチング
の特性（エッチング可能な工程および性能）を十分高め
ることが必要となる。In this damascene process, first, a low-k film serving as an insulating material between wirings and between layers is formed, then grooves for wirings are formed by plasma etching, and electrical connection to a lower layer is established. The dual damascene method of forming a contact hole between two layers is mainly used.
The process of the dual damascene process also differs depending on whether a contact hole is first etched or a groove is etched, and various methods are currently being studied. In any case, it is necessary to form a groove or a contact hole in the low-k film by plasma etching.
If this plasma etching process can be performed with high accuracy and a small number of processes, it leads to an improvement in yield and a reduction in cost. Therefore, it is necessary to sufficiently enhance the characteristics of plasma etching (etchable steps and performance). .
【０００８】しかし、現在実際に製作したとして報告さ
れているダマシン構造では、ｌｏｗ−ｋ膜に設けられる
溝と穴の境界に窒化シリコン膜を挿入してエッチングの
ストッパー層としている。このため、ストッパー層の形
成工程や、ストッパー層を挿入したことによる膜の誘電
率上昇が問題となる。ストッパー層の誘電率が低ければ
問題ないが、プラズマエッチングのストッパー層とする
ために、ｌｏｗ−ｋ膜とのエッチング選択比や密着性な
どの要求があり、現在では窒化シリコン層が一般的に使
用されている。However, in the damascene structure which is currently reported as actually manufactured, a silicon nitride film is inserted at a boundary between a groove and a hole provided in a low-k film to serve as a stopper layer for etching. For this reason, there is a problem in a process of forming the stopper layer and an increase in the dielectric constant of the film due to the insertion of the stopper layer. If the dielectric constant of the stopper layer is low, there is no problem. However, in order to use it as a stopper layer for plasma etching, there is a demand for the etching selectivity and low adhesion with the low-k film. Have been.
【０００９】また、ストッパー層を挿入しても膜厚を厚
くすることは誘電率増加の観点から実施できないため、
エッチングが進行してストッパー層に達したか否かを正
確に判定しなければならない。通常の終点判定システム
でも検出可能であるが、より高精度な判定が望まれる。
さらに望むらくは、ストッパー層を挿入しない構造であ
るが、現状ではエッチングが困難となっている。Also, even if a stopper layer is inserted, it is impossible to increase the film thickness from the viewpoint of increasing the dielectric constant.
It is necessary to accurately determine whether the etching has progressed to the stopper layer. Although it can be detected by a normal end point determination system, more accurate determination is desired.
More desirably, the structure does not include a stopper layer, but at present it is difficult to perform etching.
【００１０】また、絶縁膜エッチング装置では、エッチ
ングを繰り返すにつれてエッチング速度が低下するなど
の経時的な変化が知られている。場合によっては、エッ
チングが途中でストップしてしまう場合もあり、その解
決は必須である。それに加えて、エッチング速度の経時
的な変動をモニタしておくこともプロセス安定稼動のた
めには重要であるが、従来の方法では、単に終点判定の
時間モニタのみである。しかも、エッチング時間が１０
秒程度と短い場合の終点判定は、判定準備時間を短くす
る終点判定方法としなければならないことと、判定時間
の刻みも十分短くする必要があるが、必ずしも十分では
ない。さらに、絶縁膜では、被エッチング面積が１％以
下の場合が多く、エッチングにともなって発生する反応
生成物からのプラズマ発光強度変化が小さい。したがっ
て、僅かな変化も検出することのできる終点判定システ
ムが必要になるが、実用的で安価なシステムは見当たら
ない。[0010] Further, in an insulating film etching apparatus, a change with time such as a decrease in etching rate as etching is repeated is known. In some cases, etching may be stopped halfway, and its solution is essential. In addition, it is important to monitor the variation of the etching rate over time for the stable operation of the process, but in the conventional method, only the time monitoring of the end point determination is performed. Moreover, the etching time is 10
When the end point is determined as short as about seconds, it is necessary to use an end point determination method that shortens the determination preparation time, and the interval of the determination time needs to be sufficiently short, but it is not always sufficient. Further, in the insulating film, the area to be etched is often 1% or less, and a change in plasma emission intensity from a reaction product generated by etching is small. Therefore, an end point determination system capable of detecting even a small change is required, but no practical and inexpensive system has been found.
【００１１】次に、絶縁膜のコンタクトホールを形成す
るエッチングにおいて、リソグラフィの位置ズレを解消
するため、セルフアラインコンタクト技術が開発されて
いる。この技術における終点判定も最後のコンタクト部
の被エッチング面積が１％以下と少ないため、プラズマ
発光強度変化の検出感度を十分高くしたシステムが必要
であるが、安価で高精度という要求を満たした終点判定
システムとはなっていない。Next, in etching for forming a contact hole in an insulating film, a self-aligned contact technique has been developed in order to eliminate a positional shift in lithography. In the end point determination in this technique, since the area to be etched of the last contact portion is as small as 1% or less, a system with sufficiently high detection sensitivity for the change in plasma emission intensity is necessary. However, the end point satisfying the demand for low cost and high accuracy. It is not a judgment system.
【００１２】本発明の第１の目的は、低開口率の半導体
ウエハであっても、半導体ウエハのエッチング終点を安
定に検出できるエッチング終点判定方法を用いた絶縁膜
のエッチング方法を提供することにある。A first object of the present invention is to provide a method of etching an insulating film using an etching end point judging method capable of stably detecting an etching end point of a semiconductor wafer even if the semiconductor wafer has a low aperture ratio. is there.
【００１３】本発明の第２の目的は、プラズマ処理の、
特にプラズマエッチング処理において、プラズマ発光の
僅かな変化も検出可能で、しかも短時間で計測可能な終
点判定システムを用い、半導体薄膜のプラズマエッチン
グの終点を検出することで、高度なエッチング結果を得
る絶縁膜のエッチング方法を提供することにある。[0013] A second object of the present invention is to provide a plasma processing method.
In particular, in plasma etching processing, the use of an endpoint determination system that can detect small changes in plasma emission and that can measure in a short period of time, and by detecting the end point of plasma etching of a semiconductor thin film, provides high-level insulation results. An object of the present invention is to provide a method for etching a film.
【００１４】本発明の他の目的は、発光強度のサンプリ
ング信号にパルス状のノイズが乗った場合、例えば、放
電電力の瞬時停止、不安定等でプラズマ状態が急変し発
光強度に変調を来した異常時でも終点判定の誤検出を無
くすことのできるエッチング終点判定方法を用いた絶縁
膜のエッチング方法を提供することにある。Another object of the present invention is that, when a pulse-like noise is superimposed on a sampling signal of emission intensity, the plasma state changes suddenly due to, for example, an instantaneous stop or instability of discharge power, and the emission intensity is modulated. An object of the present invention is to provide a method of etching an insulating film using an etching end point determination method that can eliminate erroneous detection of an end point determination even in an abnormal situation.
【００１５】本発明の他の目的は、プラズマ放電異常が
起こったことを容易にエッチング処理の履歴として表示
することのできるエッチング終点判定方法を用いた絶縁
膜のエッチング方法を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a method of etching an insulating film using an etching end point judging method capable of easily indicating that a plasma discharge abnormality has occurred as an etching history.
【００１６】本発明の他の目的は、半導体デバイスの絶
縁膜エッチング工程の終点を高精度に計測できる方法も
しくはシステムを用い、その性能を利用してダマシンプ
ロセスおよびセルフアラインプロセスのエッチングを高
精度に実施するエッチング方法を提供することにある。Another object of the present invention is to use a method or a system capable of measuring the end point of an insulating film etching step of a semiconductor device with high accuracy, and to perform the etching of a damascene process and a self-aligned process with high accuracy by utilizing the performance. It is to provide an etching method to be performed.
【００１７】本発明の他の目的は、ダマシンプロセスの
ストッパー層までの時間やセルフアラインコンタクトプ
ロセスのゲート上の絶縁膜までのエッチング時間を計測
してエッチング速度を求め、かつその変動をモニタし、
エッチング装置の経時的な変化によるエッチング不良を
防止することにある。また、ダマシンプロセスのストッ
パー層に達した時間を正確に判定することで薄い窒化シ
リコン層の削れを抑制し、実質的な選択比を向上させる
ことにある。Another object of the present invention is to measure an etching time to a stopper layer in a damascene process and an etching time to an insulating film on a gate in a self-aligned contact process to obtain an etching rate, and monitor a variation thereof.
An object of the present invention is to prevent an etching failure due to a temporal change of an etching apparatus. Another object of the present invention is to accurately determine the time required to reach the stopper layer in the damascene process, thereby suppressing abrasion of a thin silicon nitride layer and improving a substantial selectivity.
【００１８】本発明の他の目的は、ダマシンプロセスや
セルフアラインコンタクトプロセスの下地の上に形成さ
れた窒化シリコン層を除去する工程において、エッチン
グは短時間で終了するが、終了時間を正確に判定して下
地層のエッチングが過剰に進むのを抑制し、デバイスの
性能低下を抑制することにある。Another object of the present invention is to provide a process for removing a silicon nitride layer formed on a base of a damascene process or a self-aligned contact process, in which etching is completed in a short time, but the completion time is accurately determined. Accordingly, it is to suppress the etching of the underlayer from proceeding excessively, and to suppress the performance degradation of the device.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、シリコ
ン酸化膜や低誘電率材料からなるｌｏｗ−ｋ膜を含む絶
縁膜のエッチング方法であって、エッチングの終点を判
定してエッチングを終了するものにおいて、前記エッチ
ングの終点判定の処理が、判定入力信号波形を第１デジ
タルフィルタによりノイズを低減するステップと、微分
処理により信号波形の微係数（１次または２次）を求め
るステップと、前のステップで求めた時系列微係数波形
のノイズ成分を第２デジタルフィルタにより低減して平
滑化微係数値を求めるステップと、該平滑化微係数値と
予め設定された値とを判別手段により比較しエッチング
の終点を判定するステップとを含むことにある。A feature of the present invention is a method of etching an insulating film including a silicon oxide film or a low-k film made of a low dielectric constant material, and the etching end point is determined to terminate the etching. A step of reducing the noise of the determination input signal waveform by a first digital filter; and a step of obtaining a differential coefficient (primary or secondary) of the signal waveform by differential processing. A step of obtaining a smoothed differential coefficient value by reducing the noise component of the time-series differential coefficient waveform obtained in the previous step by a second digital filter, and determining the smoothed differential coefficient value and a preset value by a discriminating means. Comparing and determining the end point of the etching.
【００２０】本発明の他の特徴は、ダマシンプロセスに
よる半導体デバイスの絶縁膜のエッチング方法であっ
て、エッチングの終点を判定してエッチングを終了する
ものにおいて、前記エッチングの終点判定の処理が、判
定入力信号波形を第１デジタルフィルタによりノイズを
低減するステップと、微分処理により信号波形の微係数
（１次または２次）を求めるステップと、前のステップ
で求めた時系列微係数波形のノイズ成分を第２デジタル
フィルタにより低減して平滑化微係数値を求めるステッ
プと、該平滑化微係数値と予め設定された値とを判別手
段により比較しエッチングの終点を判定するステップと
を含むことにある。Another feature of the present invention is a method for etching an insulating film of a semiconductor device by a damascene process, wherein the etching end point is determined and the etching is terminated. A step of reducing noise of the input signal waveform by a first digital filter; a step of obtaining a differential coefficient (first or second order) of the signal waveform by differential processing; and a noise component of the time-series differential coefficient waveform obtained in the previous step To determine a smoothed differential coefficient value by a second digital filter, and a step of comparing the smoothed differential coefficient value with a preset value by a determination unit to determine an etching end point. is there.
【００２１】本発明の他の特徴は、半導体デバイスの絶
縁膜のセルフアラインプロセスによるエッチング方法で
あって、エッチングの終点を判定してエッチングを終了
するものにおいて、前記エッチングの終点判定の処理
が、判定入力信号波形を第１デジタルフィルタによりノ
イズを低減するステップと、微分処理により信号波形の
微係数（１次または２次）を求めるステップと、前のス
テップで求めた時系列微係数波形のノイズ成分を第２デ
ジタルフィルタにより低減して平滑化微係数値を求める
ステップと、該平滑化微係数値と予め設定された値とを
判別手段により比較しエッチングの終点を判定するステ
ップとを含むことにある。Another feature of the present invention is a method of etching an insulating film of a semiconductor device by a self-alignment process, wherein the etching end point is determined and the etching is terminated. A step of reducing the noise of the judgment input signal waveform by a first digital filter; a step of obtaining a differential coefficient (primary or secondary) of the signal waveform by differentiation; and a noise of the time-series differential coefficient waveform obtained in the previous step Determining a smoothed differential coefficient value by reducing the component by a second digital filter, and determining the end point of etching by comparing the smoothed differential coefficient value with a preset value by a determination unit. It is in.
【００２２】本発明の他の特徴は、発光強度の微係数の
時系列データによりエッチングの終点を判定するものに
おいて、前記微係数の時系列データの変遷を表示手段に
表示し、異常検出時に前記微係数の時系列データの表示
上に異常を示す表示を加えるステップを含むことにあ
る。Another feature of the present invention is that in determining the end point of etching based on the time series data of the differential coefficient of the emission intensity, the change of the time series data of the differential coefficient is displayed on a display means, and the abnormality is detected when an abnormality is detected. The method includes a step of adding a display indicating an abnormality on the display of the time series data of the differential coefficient.
【００２３】本発明によれば、発光強度の変化を精度良
く算出することができるので、非常に安定性のよいエッ
チング処理終点を判定する方法を提供することができ
る。また、終点判定のための微係数算出処理を行う終点
判定において、微係数算出処理の前段と後段にデジタル
フィルタリング処理を設けることにより、効果的に光検
出器からのサンプリング信号のノイズ低減が行え、安定
性の良い終点判定が可能となる。According to the present invention, it is possible to accurately calculate the change in the light emission intensity, so that it is possible to provide a very stable method for determining the end point of the etching process. In addition, in the end point determination for performing the differential coefficient calculation processing for the end point determination, by providing digital filtering processing before and after the differential coefficient calculation processing, it is possible to effectively reduce the noise of the sampling signal from the photodetector, End point determination with good stability becomes possible.
【００２４】また、エッチング処理異常時に前段のデジ
タルフィルタリング処理と微係数算出処理及び後段のデ
ジタルフィルタリング処理において係数補正処理を設け
ることにより、より効果的に光検出器からのサンプリン
グ信号のノイズ低減が行え、安定性の良い高精度な終点
判定が可能となる。In addition, when the etching process is abnormal, the noise correction of the sampling signal from the photodetector can be more effectively performed by providing the coefficient correction process in the digital filtering process and the differential coefficient calculation process in the first stage and the digital filtering process in the second stage. This makes it possible to determine the end point with high stability and high accuracy.
【００２５】さらに、微分係数表示において、エッチン
グ処理異常時、特徴ある色彩を持った配色によりゼロま
たは、予め設定された表示位置に描画すれば、エッチン
グ処理中の異常監視を容易にする、優れた装置を提供す
ることができる。Further, in the differential coefficient display, when the etching process is abnormal, if the drawing is performed at zero or a preset display position by a color scheme having a characteristic color, it is easy to monitor the abnormality during the etching process. An apparatus can be provided.
【００２６】また、本発明によれば、終点判定を正確に
実行できるので、時間管理のエッチングに比較して、オ
ーバーエッチングを少なく設定できるという効果があ
る。その結果、過剰な下地層の削れを抑制できる。ま
た、オーバーエッチング時間を短縮できるので、その分
のスループット向上が期待できる。さらに、エッチング
時間の経時的な変化をモニタできるので、エッチング装
置の異常を早期に発見することができ、エッチング不良
の大量発生を未然に防止できるという効果がある。Further, according to the present invention, since the end point determination can be accurately performed, there is an effect that over-etching can be set smaller than in time-controlled etching. As a result, excessive shaving of the underlayer can be suppressed. Further, since the over-etching time can be reduced, an improvement in throughput can be expected. Further, since the change with time of the etching time can be monitored, an abnormality of the etching apparatus can be detected at an early stage, and there is an effect that a large amount of etching defects can be prevented.
【００２７】また、本発明によれば、目標とする光電子
増倍管の出力電圧に対しセンス電圧値を、関係式を用い
て導き使用することで、目標とする光電子増倍管の出力
電圧に対しセンス電圧値を正確に求めることができる。
従って、開口率が小さい半導体ウエハであっても、半導
体ウエハのエッチング終点を安定に検出するためのエッ
チング終点検出に用いる信号を、ウエハ間でばらつくこ
となく一定値へ再現性よく制御すことができる。Further, according to the present invention, the sense voltage value is derived from the target output voltage of the photomultiplier using a relational expression and used by using the relational expression, whereby the target output voltage of the photomultiplier is obtained. On the other hand, the sense voltage value can be obtained accurately.
Therefore, even for a semiconductor wafer having a small aperture ratio, the signal used for detecting the etching end point for stably detecting the etching end point of the semiconductor wafer can be controlled to a constant value with good reproducibility without variation between wafers. .
【００２８】さらに、本発明の終点判定システムを用い
ることにより短時間で判定準備が可能であり、しかもわ
ずかなプラズマ発光強度変化も検出できるので、被エッ
チング面積の小さい絶縁膜エッチングの終点判定に適用
できる。Further, by using the end point judging system of the present invention, judgment can be prepared in a short time, and a slight change in plasma emission intensity can be detected. it can.
【００２９】[0029]
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例を説
明する。まず、図１を用いて、半導体ウエハのエッチン
グを説明する。まず、図１を用いて、半導体ウエハのエ
ッチング装置１及びエッチング終点検出装置１０の構成
概要を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described. First, the etching of a semiconductor wafer will be described with reference to FIG. First, the outline of the configuration of the semiconductor wafer etching apparatus 1 and the etching end point detecting apparatus 10 will be described with reference to FIG.
【００３０】エッチング装置１は、エッチングチャンバ
２の内部に導入されたエッチングガスがマイクロ波電力
等により分解しプラズマとなり、このプラズマにより半
導体ウエハがエッチングされる。エッチング終点判定検
出装置１０は、半導体ウエハのエッチング処理中にエッ
チングチャンバ２内に発生するプラズマ光を検出し、そ
の状態に基づき終点判定の処理を行う。エッチング終点
判定検出装置１０は、光検出器１１、オフセット(加算
回路)１５、ゲイン(乗算回路)１６、ＡＤ変換器１７、
デジタルフィルタ回路１８、微係数演算回路１９、デジ
タルフィルタ回路２０、ＲＡＭ２１、判定回路２２、Ｄ
Ａ変換器２３およびＣＰＵ３０を備えている。ＣＰＵ３
０で実行される、オートオフセット／オートゲイン制御
処理、センス電圧設定処理、平滑化処理を含むサンプリ
ング処理及び終点判定処理に対応するプログラムは、Ｒ
ＯＭ３１に保持されている。３２は外部記憶装置、３３
は入出力装置である。In the etching apparatus 1, the etching gas introduced into the inside of the etching chamber 2 is decomposed by microwave power or the like into plasma, and the semiconductor wafer is etched by the plasma. The etching end point determination and detection device 10 detects plasma light generated in the etching chamber 2 during an etching process of a semiconductor wafer, and performs an end point determination process based on the state. The etching end point determination detection device 10 includes a photodetector 11, an offset (addition circuit) 15, a gain (multiplication circuit) 16, an AD converter 17,
Digital filter circuit 18, differential coefficient calculation circuit 19, digital filter circuit 20, RAM 21, determination circuit 22, D
An A converter 23 and a CPU 30 are provided. CPU3
The program corresponding to the auto offset / auto gain control processing, the sense voltage setting processing, the sampling processing including the smoothing processing, and the end point determination processing executed at 0
It is held in OM31. 32 is an external storage device, 33
Is an input / output device.
【００３１】光検出器１１は、エッチング処理中にエッ
チングチャンバ２内に発生したプラズマからの特定波長
の発光を分光器１２にて得た後、光ファイバを介して光
電子増倍管１３へ取り込む。取り込んだ特定波長の発光
強度は、光電子増倍管１３により発光強度に応じた電流
検出信号となり、ＩＶ変換器１４にて電圧信号へ変換さ
れる。またＩＶ変換器１４の電圧信号に対して差動回路
(オフセット)１５、増幅回路(ゲイン)１６をかける。The photodetector 11 obtains light of a specific wavelength from the plasma generated in the etching chamber 2 during the etching process by the spectroscope 12, and then takes it into the photomultiplier tube 13 via the optical fiber. The acquired light emission intensity of the specific wavelength becomes a current detection signal corresponding to the light emission intensity by the photomultiplier tube 13, and is converted into a voltage signal by the IV converter 14. Further, a differential circuit is used for the voltage signal of the IV converter 14.
(Offset) 15 and amplification circuit (gain) 16 are applied.
【００３２】ＡＤ変換器１７によりサンプリング信号と
して出力された信号は、時系列データｙｉとしてＲＡＭ
２１に収納される。時系列データｙｉはデジタルフィル
タ回路１８により平滑化処理され平滑化時系列データＹ
ｉとしてＲＡＭ２１に収納される。平滑化時系列データ
Ｙｉは、微係数演算回路１９により微係数値（１次微分
値あるいは２次微分値）の時系列データｄｉが算出さ
れ、ＲＡＭ２１に収納される。微係数値の時系列データ
ｄｉは、デジタルフィルタ回路２０により、平滑化処理
され平滑化微係数時系列データＤｉとしてＲＡＭ２１に
収納される。平滑化微係数値は、判定回路２２により予
め設定されている値と比較され、これらの生波形信号ま
たは演算波形信号を使用してエッチングの終点検出を行
う。この生波形信号および演算波形信号は、エッチング
チャンバ１でウエハを処理する毎にエッチングチャンバ
１内に堆積物付着等により検出信号が弱くなり、ウエハ
毎に終点を検出する条件が変化してしまう。そこで光電
子増倍管１３の出力電圧を制御するセンス電圧と増幅回
路１６のゲインの二つを変化させることによりウエハ毎
の検出信号を同一にし、同一条件でエッチングの終点検
出を行うことができる。本発明のエッチング終点判定検
出装置１０は、図に示すように、オートオフセット／オ
ートゲイン制御処理、センス電圧設定処理、平滑化処理
を含むサンプリング処理及び終点判定処理の各機能を有
する。これらの処理について、図２以下で説明する。The signal output as a sampling signal by the AD converter 17 is stored in the RAM as time-series data yi.
21. The time-series data yi is subjected to a smoothing process by the digital filter circuit 18, and the smoothed time-series data Yi
i is stored in the RAM 21 as i. For the smoothed time series data Yi, time series data di of a differential coefficient value (first-order differential value or second-order differential value) is calculated by the differential coefficient calculation circuit 19 and stored in the RAM 21. The time series data di of the differential coefficient value is smoothed by the digital filter circuit 20 and stored in the RAM 21 as smoothed differential coefficient time series data Di. The smoothed differential coefficient value is compared with a value set in advance by the determination circuit 22, and the end point of the etching is detected using the raw waveform signal or the calculated waveform signal. Each time the wafer is processed in the etching chamber 1, the detection signal of the raw waveform signal and the calculated waveform signal becomes weak due to deposits or the like in the etching chamber 1, and the condition for detecting the end point changes for each wafer. Therefore, by changing two of the sense voltage for controlling the output voltage of the photomultiplier tube 13 and the gain of the amplifier circuit 16, the detection signal for each wafer can be made the same, and the end point of the etching can be detected under the same conditions. As shown in the drawing, the etching end point determination detection device 10 of the present invention has functions of an auto offset / auto gain control process, a sense voltage setting process, a sampling process including a smoothing process, and an end point determination process. These processes will be described with reference to FIG.
【００３３】エッチング処理開始に伴い、サンプリング
開始命令が出される（１００）。エッチングの進行に従
って変化する特定波長の発光強度が、光検出器により発
光強度に応じた電圧の光検出信号として検出される。こ
の光検出信号は、ＡＤ変換器によりサンプリング信号Ｉ
iとしてデジタル値に変換され、ＲＡＭに収納される。
Ａ／Ｄ変換時のオートオフセット／オートゲイン制御に
おいて、次式（１）の時系列データｙiを求める（１０
１）。Along with the start of the etching process, a sampling start command is issued (100). The light emission intensity of a specific wavelength that changes as the etching progresses is detected by the photodetector as a light detection signal of a voltage corresponding to the light emission intensity. This light detection signal is converted into a sampling signal I by an AD converter.
It is converted to a digital value as i and stored in RAM.
In the auto offset / auto gain control at the time of A / D conversion, time series data yi of the following equation (1) is obtained (10
1).
【００３４】 ｙi＝Ｉi＋ｄi ……（１） 但し、Ｉiはオフセットゼロで低ゲイン、ｄiはオフセッ
トゼロで高いゲイン。次に、光検出器１１のセンス電圧
設定時間以内か判断する（１０２）。もし、電圧設定時
間の時、センス電圧設定の処理に進む（１０３）。セン
ス電圧設定時間以降の時は、時系列データｙiが予め設
定された値、例えば４Ｖ以上か否か判断する（１０
６）。時系列データｙiが４Ｖ以上のときは、センス電
圧を時系列データｙiが予め設定された、例えば０．６
Ｖ以下に変更する（１０７）。時系列データｙiが４Ｖ
未満のときは、平滑化処理に進む。Yi = Ii + di (1) where Ii is zero offset and low gain, and di is zero offset and high gain. Next, it is determined whether it is within the sense voltage set time of the photodetector 11 (102). If it is the voltage set time, the process proceeds to the sense voltage setting process (103). After the sense voltage set time, it is determined whether or not the time-series data yi is a preset value, for example, 4 V or more (10).
6). When the time-series data yi is 4 V or more, the sense voltage is set to a predetermined value, for example, 0.6.
V or less (107). Time series data yi is 4V
If less, the process proceeds to the smoothing process.
【００３５】すなわち、第１段目のデジタルフィルタに
よりノイズを低減し、平滑化時系列データｙiを求める
（１０８）。次に、微分処理（Ｓ−Ｇ法）により信号波
形の微係数（１次または２次）ｄiを求める（１０
９）。さらに、上記時系列微係数波形のノイズ成分を２
段目のデジタルフィルタにより低減した平滑化微係数時
系列データＤiを求める（１０８）。そして、予め設定
された終点判定レベルＬを用いて、（Ｄi−Ｌ）＊（Ｄ
i-1−Ｌ）を求める（１１１）。That is, noise is reduced by the first-stage digital filter, and smoothed time-series data yi is obtained (108). Next, the differential coefficient (primary or secondary) di of the signal waveform is obtained by differential processing (SG method) (10
9). Further, the noise component of the time series differential coefficient waveform is 2
The smoothed differential coefficient time series data Di reduced by the digital filter at the second stage is obtained (108). Then, using a preset end point determination level L, (D i -L) * (D
i-1 -L) is obtained (111).
【００３６】次に、（Ｄi−Ｌ）＊（Ｄi-1−Ｌ）符号の
正負判定により、エッチングプロセスの終点判定処理を
行う（１１２）。すなわち、負であれば真と判定し、サ
ンプリングを終了する（１１３）。もし、正あれば最初
のステップ１０１に戻る。Next, the end point of the etching process is determined by determining whether the sign of (D i -L) * (D i-1 -L) is positive or negative (112). That is, if negative, it is determined as true, and sampling is terminated (113). If it is correct, the process returns to the first step 101.
【００３７】次に、センス電圧設定の処理（１０３）で
は、光検出器１１のセンス電圧と出力電圧の関係式か
ら、平滑化時系列データｙiと検出器の暗電流値を用い
て、平滑化時系列データｙiが予め設定された電圧ｙsと
なるセンス電圧を算出する（１０４）。さらに、設定さ
れたセンス電圧において、平滑化時系列データｙiが、
次式（２）のように、予め設定された電圧ｙsとなって
いるかどうかをチェックし、なっていなければ、センス
電圧を変更し（１０５）、最初のステップ１０１に戻
る。Next, in the sense voltage setting process (103), the smoothing time series data yi and the dark current value of the detector are used for smoothing based on the relational expression between the sense voltage and the output voltage of the photodetector 11. A sense voltage at which the time-series data yi becomes the preset voltage ys is calculated (104). Further, in the set sense voltage, the smoothed time-series data yi is
As shown in the following equation (2), it is checked whether or not the voltage is the preset voltage ys. If not, the sense voltage is changed (105), and the process returns to the first step 101.
【００３８】 ｙi−ｙs0≦ｙs≦ｙi＋ｙs0 ｙs0＝０．１Ｖ ……（２） 本発明によれば、オートセンスすなわち、光電素子の特
性を利用し、光信号強度を最適化することができる。こ
れにより、光信号強度を高速に最適レベルに設定でき
る。このオートセンスは、ステップエッチング時に効果
が大きい。Yi−ys0 ≦ ys ≦ yi + ys0 ys0 = 0.1V (2) According to the present invention, the optical signal intensity can be optimized by utilizing the auto-sense, that is, the characteristics of the photoelectric element. As a result, the optical signal intensity can be quickly set to the optimum level. This autosense is highly effective at the time of step etching.
【００３９】サンプリング信号Ｉi の検出精度は、増幅
回路１６のゲインとＡＤ変換器１７の分解能により制限
される。例えば、ゲイン１の増幅回路と制限電圧±１０
Ｖで分解能１２ビットのＡＤ変換器を用いた場合、最小
分解電圧は４.８８ｍＶであり、光検出信号が約２.５Ｖ
の変動検出精度は、０.２％（０．０４８８ｍＶ／２.５
Ｖ）となり十分な検出精度になっていない。そこで、前
記差動回路４のオフセット値と前記増幅回路５のゲイン
値を制御することにより検出精度の高精度化を行う。The detection accuracy of the sampling signal I i is limited by the gain of the amplifier 16 and the resolution of the AD converter 17. For example, a gain of 1 and a limiting voltage of ± 10
When using an AD converter with a resolution of 12 bits at V, the minimum resolution voltage is 4.88 mV and the light detection signal is about 2.5 V
Is 0.2% (0.0488 mV / 2.5).
V), and the detection accuracy is not sufficient. Therefore, by controlling the offset value of the differential circuit 4 and the gain value of the amplifier circuit 5, the detection accuracy is improved.
【００４０】図３に、差動回路１５のオフセット値制御
および増幅回路１６のゲイン値制御のフローチャートを
示す。サンプリング開始命令１００により、まず、差動
回路１５のオフセット値をゼロに設定（１０１０）、増
幅回路１６のゲイン値は１に設定する（１０１１）。Ａ
Ｄ変換器１７により光検出信号のデジタル変換されたサ
ンプリング信号Ｉi を取得する（１０１３）。このサン
プリング信号Ｉi をＲＡＭ２１に収納する（１０１
４）。FIG. 3 shows a flowchart of the offset value control of the differential circuit 15 and the gain value control of the amplifier circuit 16. According to the sampling start command 100, first, the offset value of the differential circuit 15 is set to zero (1010), and the gain value of the amplifier circuit 16 is set to 1 (1011). A
Obtaining a digital converted sampled signal I i of the light detection signal D converter 17 (1013). Housing the sampling signal I i to the RAM 21 (101
4).
【００４１】次に、ＣＰＵ３０は前記サンプリング信号
値Ｉi を用いて、ＤＡ変換器２３より差動回路１５のオ
フセット値を設定する（１０１５）。そして、増幅回路
１６のゲイン値を予め設定された値に設定する（１０１
６）。次のステップにおいて、光検出器１１の光検出信
号は、前のステップで設定された差動回路１５、増幅回
路１６を介して、ＡＤ変換器１７によりデジタル変換さ
れ、サンプリング信号ΔＩi を取得する（１０１７）。
次のステップにおいて、ＣＰＵ３０はすでに収納したサ
ンプリング信号Ｉi とΔＩi との加算値を光検出信号の
時系列データｙ i としてＲＡＭ２１収納する（１０１
８）。ＣＰＵ３０は収納される時系列データｙi を基に
四則演算を行い、時系列データｙi の信号強度比較演算
や微分処理演算などを行う。Next, the CPU 30 outputs the sampling signal
Value Ii And the DA converter 23 turns the differential circuit 15 on and off.
The offset value is set (1015). And the amplifier circuit
The gain value of 16 is set to a preset value (101
6). In the next step, the photodetection signal of the photodetector 11 is
Is the differential circuit 15 and amplification circuit set in the previous step.
Digitally converted by the AD converter 17 through the path 16.
And the sampling signal ΔIi Is acquired (1017).
At the next step, the CPU 30
Sampling signal Ii And ΔIi Of the photodetection signal
Time series data y i Is stored in the RAM 21 (101
8). The CPU 30 stores the time series data yi Based on
Performs four arithmetic operations to obtain time-series data yi Signal strength comparison operation
And differential processing calculations.
【００４２】本発明のオートオフセット制御は、次の点
に特徴がある。The automatic offset control of the present invention has the following features.
【００４３】１）オフセット値と差動増幅値との和によ
り入力信号の絶対値を求める。1) The absolute value of the input signal is obtained from the sum of the offset value and the differential amplification value.
【００４４】２）入力信号の絶対値は毎ステップ、オフ
セット値を求め、そのオフセット値より差動増幅値を検
出する。2) The absolute value of the input signal is determined for each step by an offset value, and the differential amplification value is detected from the offset value.
【００４５】３）オフセット値はＡＤ変換のゲインを低
ゲインに設定して検出する。3) The offset value is detected by setting the gain of the AD conversion to a low gain.
【００４６】４）差動回路へのオフセット値はＤＡ変換
器の分解能より１ビット切捨て、設定する。4) The offset value to the differential circuit is set by cutting off one bit from the resolution of the DA converter.
【００４７】本発明のオートオフセット制御は、ＡＤ変
換器の差動増幅回路を利用し、ＡＤ変換器の分解能を最
大限に引き上げる方法に特徴がある。The auto offset control of the present invention is characterized by a method of using a differential amplifier circuit of an AD converter and maximizing the resolution of the AD converter.
【００４８】すなわち、最初のステップで、入力信号波
形を低ゲイン動作にてＡＤ変換し信号電圧の大まかな絶
対値を求める。そして次のステップで、ＡＤ変換器の差
動増幅回路への入力電圧を、ＤＡ変換器の分解能を考慮
して、求める（１０ｍＶ以下を切捨て）。さらに、前の
ステップで求めたＡＤ変換器への入力電圧Ｖ0を、ＤＡ
変換器より出力する。That is, in the first step, the input signal waveform is A / D-converted by a low gain operation to obtain a rough absolute value of the signal voltage. In the next step, the input voltage to the differential amplifier circuit of the AD converter is obtained in consideration of the resolution of the DA converter (10 mV or less is rounded down). Further, the input voltage V 0 to the AD converter obtained in the previous step is
Output from the converter.
【００４９】さらに、入力信号の差動波形を高ゲイン動
作にてＡＤ変換し、差動信号電圧Ｖ 1を高精度に求め
る。そして、次のステップでは、前の２つのステップで
求めた電圧値を合成する。Further, the differential waveform of the input signal
A / D conversion and differential signal voltage V 1With high accuracy
You. And in the next step, the previous two steps
The obtained voltage values are combined.
【００５０】電圧：Ｖ＝Ｖ0＋Ｖ1 本発明のオートオフセット制御によれば、信号波形の時
間変化を高精度にＡＤ変換可能となる。すなわち、ＡＤ
変換器の最大変換領域測定モードで計測することにより
入力波形強度の大きな信号に対応できる。Voltage: V = V 0 + V 1 According to the auto offset control of the present invention, the time change of the signal waveform can be AD-converted with high accuracy. That is, AD
By measuring in the maximum conversion area measurement mode of the converter, a signal having a large input waveform intensity can be handled.
【００５１】また、ＡＤにおけるビット量子化誤差を低
減できる。さらに、ＤＡ変換におけるビット量子化誤差
も低減できる。また、差動増幅の結果、出力される信号
レベルは低くなりＡＤ変換器のゲインを最大限に上げ高
精度に計測できる。さらに、入力信号波形の値を高精度
に測定できる。Further, a bit quantization error in AD can be reduced. Further, a bit quantization error in DA conversion can be reduced. In addition, as a result of the differential amplification, the output signal level decreases, and the gain of the AD converter can be increased to the maximum, thereby enabling high-accuracy measurement. Further, the value of the input signal waveform can be measured with high accuracy.
【００５２】なお、本発明のオートオフセット制御は、
ＥＰＤ等の光信号だけでなく、バイアス信号、圧力信
号、流量信号など電気信号のＡＤ変換処理に適応可能で
ある。また、ＡＤ変換器のダイナミックレンジを拡張で
きる。The auto offset control of the present invention
The present invention can be applied to AD conversion of electric signals such as bias signals, pressure signals, and flow signals as well as optical signals such as EPD. Further, the dynamic range of the AD converter can be extended.
【００５３】図４に、オフセット制御およびゲイン制御
を行わない従来例の発光変動測定結果例を示す。図５
に、本発明のオフセット制御およびゲイン制御を行った
場合の発光変動測定結果例を示す。図から本発明の適用
により発光変動検知精度が約０．５％より約０.０２％
に向上していることがわかる。そのため、終点判定に用
いる微係数時系列データを精度良く求めることができ、
エッチング処理の終点判定を安定に行えると言う効果が
ある。さらに、本発明により求められる時系列データｙ
i はプラズマ発光がない場合をゼロとし、エッチング処
理が行われている状態では、時系列データｙi は必ずゼ
ロより大きな値をもつ。そのため、得られた時系列デー
タｙi を基に四則演算する場合、ゼロ割処理の回避処理
を特別に設ける必要がなく、終点判定処理フローが簡素
になり、ソフト的な誤作動を低減するという効果があ
る。FIG. 4 shows an example of a light emission fluctuation measurement result of a conventional example in which offset control and gain control are not performed. FIG.
FIG. 7 shows an example of the light emission fluctuation measurement result when the offset control and the gain control of the present invention are performed. From the figure, it can be seen that the application of the present invention makes the light emission fluctuation detection accuracy about 0.5% to about 0.02%.
It can be seen that it has improved. Therefore, the differential coefficient time series data used for the end point determination can be obtained with high accuracy,
There is an effect that the end point of the etching process can be determined stably. Further, the time series data y obtained by the present invention
i is zero when there is no plasma emission, and the time-series data y i always has a value larger than zero when the etching process is being performed. Therefore, when the four arithmetic operations are performed based on the obtained time-series data y i , there is no need to provide special processing for avoiding the zero division processing, and the end point determination processing flow is simplified, and a software malfunction is reduced. effective.
【００５４】次に、センス電圧設定の処理について説明
する。Next, the process of setting the sense voltage will be described.
【００５５】図１において、ＤＡ変換器２３を介して光
電子増倍管１３のセンス電圧を変化させると、光電子増
倍管１３の出力電圧を制御できる。図６に、光電子増倍
管１３の増倍率特性を示す。光電子増倍管１３の高電圧
Ｈｖに対する高電圧増倍管１３の出力電圧Ｉはベキ乗の
関係にあり、その関係は次式３により求められる。In FIG. 1, when the sense voltage of the photomultiplier 13 is changed via the DA converter 23, the output voltage of the photomultiplier 13 can be controlled. FIG. 6 shows the multiplication factor characteristics of the photomultiplier 13. The output voltage I of the high voltage multiplier 13 with respect to the high voltage Hv of the photomultiplier 13 has a power-law relationship, and the relationship is obtained by the following equation 3.
【００５６】 Ｉ＝Ｈｖa (例えばａ＝７．５) ……（３） 光電子増倍管１３の高電圧Ｈｖを直接求めることが出来
ない場合、例えば、ＣＰＵによりコントロールされるセ
ンス電圧Ｖを次式４にて変換することにより光電子増倍
管１３の高電圧Ｈｖを求めることができる。I = Hv a (for example, a = 7.5) (3) When the high voltage Hv of the photomultiplier tube 13 cannot be directly obtained, for example, the sense voltage V controlled by the CPU is By performing the conversion according to Expression 4, the high voltage Hv of the photomultiplier tube 13 can be obtained.
【００５７】 Ｈｖ＝５０×Ｖ＋４００ ……（４） 従って、式３に式４の関係を利用することにより、ある
発光量に対して期待する光電子増倍管１３の出力を得る
ためのセンス電圧Ｖを求めることができる。この関係は
式３、式４より式５にて表される。Hv = 50 × V + 400 (4) Accordingly, by using the relationship of Expression 4 in Expression 3, the sense voltage V for obtaining the expected output of the photomultiplier tube 13 for a certain light emission amount is obtained. Can be requested. This relationship is expressed by Expression 5 from Expressions 3 and 4.
【００５８】 Ｖ1＝Ｈｖ0／５０＊Ｅｘｐ(１／ａ×Ｌｏｇ（Ｉ1／(Ｉ0−Ｉd))−８ （ただしＨｖ0＝５０×Ｖ0＋４００） ……（５） ここでＩ1は目標とする光電子増倍管１３の出力電圧、
Ｖ1はその時のセンス電圧、Ｉ0は初期の光電子増倍管の
出力電圧、Idは光電子増倍管の暗電流による出力電圧、
Ｖ0はその時のセンス電圧である。[0058] V 1 = Hv 0/50 * Exp (1 / a × Log (I 1 / (I 0 -I d)) - 8 ( where Hv 0 = 50 × V 0 +400 ) ...... (5) here I 1 is a target output voltage of the photomultiplier tube 13,
V 1 was a sense voltage at that time, I 0 is the initial output voltage of the photomultiplier tube, I d is the output voltage due to the dark current of the photomultiplier,
V 0 is the sense voltage at that time.
【００５９】光電子増倍管には暗電流があり、センス電
圧が小さい場合には光電子増倍管の出力電圧に暗電流が
及ぼす影響が大きい。例えば、Ｉ0は初期の光電子増倍
管の出力電圧でありこの時のセンス電圧が非常に小さい
値であるならば式５のようにＩ0から暗電流による光電
子増倍管の出力電圧Ｉ0を減算することにより、求める
センス電圧が正確に求めることができる。The photomultiplier tube has a dark current, and when the sense voltage is small, the dark current has a large effect on the output voltage of the photomultiplier tube. For example, I 0 is the initial output voltage of the photomultiplier tube, and if the sense voltage at this time is a very small value, the output voltage I 0 of the photomultiplier tube due to dark current is obtained from I 0 as shown in Expression 5. , The sense voltage to be obtained can be accurately obtained.
【００６０】この暗電流を求めるタイミングであるが、
例えばウエハがチャンバへ搬入後プラズマ発生前に測定
する、もしくはウエハがチャンバへ搬入されていない時
に暗電流を測定する方法がある。The timing for obtaining the dark current is as follows.
For example, there is a method in which measurement is performed after a wafer is carried into a chamber and before plasma generation, or a dark current is measured when a wafer is not carried into a chamber.
【００６１】以上の手法で求めたセンス電圧Ｖ1を設定
することにより目標とする光電子増倍管１３の出力電圧
が出力できる。また増幅回路１６のゲインは通常固定値
倍とする。The target output voltage of the photomultiplier tube 13 can be output by setting the sense voltage V 1 obtained by the above method. The gain of the amplifier circuit 16 is usually set to a fixed value.
【００６２】センス電圧には限界があり、センス電圧の
最大値を設定しても目標とする光電子増倍管の出力電圧
Ｉ1が出力されない場合は、通常固定値倍のゲインを調
整することで演算波形信号を増幅させる。例えば、目標
とする光電子増倍管１３の出力電圧が２Ｖであった場
合、センス電圧を最大値に設定したときの出力電圧が１
Ｖであるとしたならば、増幅回路１６のゲインは通常の
固定値×２倍のゲインを設定すること(ゲイン補正)で、
エッチング終点検出に用いる演算波形信号を同一とする
ことができる。[0062] The sense voltage is limited, when the output voltage I 1 of the photomultiplier Setting the maximum value of the sense voltage to the target is not output, by adjusting the gain of the normal fixed value multiplied Amplify the calculated waveform signal. For example, when the target output voltage of the photomultiplier tube 13 is 2V, the output voltage when the sense voltage is set to the maximum value is 1V.
Assuming that the gain is V, the gain of the amplifier circuit 16 is set to a gain that is twice the normal fixed value (gain correction).
The arithmetic waveform signal used for detecting the etching end point can be the same.
【００６３】図７に、センス電圧値、ゲイン値を求める
フローチャートの一例を示す。波形調整実施命令（１０
３１）によりセンス調整およびゲイン補正を行う。波形
調整実施命令（１０３１）により現在のセンス電圧値取
得（１０３２）および現在の生波形信号値取得（１０３
３）する。生波形信号が例えば目標電圧値２Ｖになるよ
うに上記で取得したセンス電圧値および生波形信号値と
数３を用いてセンス電圧値を求める（１０３４）。ＤＡ
変換器２３より光電子増倍管１３に求めたセンス電圧値
を出力し（１０３５）、調整の効果が現れるのに必要な
時間だけ待つ（１０３６）。その後、目標電圧値２Ｖと
現在の生波形信号値とを比較し誤差が基準以内かどうか
の判定（１０３７）を行い基準以内であればセンス調整
終了とする（１０３８）。FIG. 7 shows an example of a flowchart for obtaining the sense voltage value and the gain value. Waveform adjustment execution instruction (10
31) Sense adjustment and gain correction are performed. The current sense voltage value acquisition (1032) and the current raw waveform signal value acquisition (103) are performed by the waveform adjustment execution instruction (1031).
3) Yes. The sense voltage value is obtained using the sense voltage value and the raw waveform signal value obtained above and Equation 3 so that the raw waveform signal becomes, for example, the target voltage value of 2 V (1034). DA
The sense voltage value obtained from the converter 23 to the photomultiplier tube 13 is output (1035), and the time required for the effect of the adjustment to appear (1036). Thereafter, the target voltage value 2V is compared with the current raw waveform signal value, and it is determined whether or not the error is within the reference (1037). If the error is within the reference, the sense adjustment is terminated (1038).
【００６４】誤差が基準を外れていた場合は、以下のス
テップを踏む。まず、上記出力したセンス電圧値が最大
値以上かどうかの判定を行い（１０３９）、最大値以上
の場合は現在の生波形信号値と２Ｖを比較し比率を通常
設定しているゲイン値に乗算（ゲイン補正）し（１０４
０）、センス調整及びゲイン補正終了とする（１０４
１）。上記出力したセンス電圧値が最大値となっていな
ければ、センス電圧値を現在より０．１Ｖ増減させセン
ス電圧値を出力する（１０４２）。センス調整に要した
時間が一定基準時間以上かどうかの判定を行い一定基準
時間以上（１０４３）であればセンス調整終了（１０３
８）とし、基準時間未満であれば、目標電圧値２Ｖと現
在の生波形信号値との比較（１０３７）へ戻りループと
なる。このループは例えば０．１秒周期である。If the error is out of the standard, the following steps are taken. First, it is determined whether or not the output sense voltage value is equal to or greater than the maximum value (1039). If the sense voltage value is equal to or greater than the maximum value, the current raw waveform signal value is compared with 2V, and the ratio is multiplied by the gain value which is normally set. (Gain correction) (104
0), end the sense adjustment and the gain correction (104)
1). If the output sense voltage value is not the maximum value, the sense voltage value is increased or decreased by 0.1 V from the current value and the sense voltage value is output (1042). It is determined whether the time required for the sense adjustment is equal to or longer than a predetermined reference time. If the time is equal to or longer than the predetermined reference time (1043), the sense adjustment ends (103).
8), if it is less than the reference time, the process returns to the comparison (1037) between the target voltage value 2V and the current raw waveform signal value to form a loop. This loop has, for example, a period of 0.1 second.
【００６５】図８にセンス電圧およびゲイン補正を行う
他の実施例のフローチャートを示す。基本的な処理の流
れは図７に示したものと同様である。センス値がオーバ
ーフローした場合（１０３９）、もしくはセンス調整に
一定時間経過した場合（１０４３）は、目標とする生波
形の出力電圧、例えば２Ｖと現在の生波形信号値の比を
とり、メモリ内に記憶する。FIG. 8 is a flowchart of another embodiment for performing the sense voltage and gain correction. The basic processing flow is the same as that shown in FIG. When the sense value overflows (1039) or when a certain period of time has passed for the sense adjustment (1043), the output voltage of the target raw waveform, for example, the ratio of 2V to the current raw waveform signal value is calculated and stored in the memory. Remember.
【００６６】また、その時のセンス電圧値もメモリ内に
記憶する。センス値には求めたセンス電圧値を出力し、
ゲインは固定値のままとする。このままでは、目標の２
Ｖにはならないが、マイクロコンピュータのプログラム
内で２Ｖと現在の生波形信号値の比を踏まえた計算を行
うことによりセンス調整終了（１０３８）とする。The sense voltage value at that time is also stored in the memory. The calculated sense voltage value is output as the sense value,
The gain remains at a fixed value. In this state, the goal 2
Although the voltage does not become V, the sense adjustment is completed (1038) by performing a calculation based on the ratio between 2V and the current raw waveform signal value in the microcomputer program.
【００６７】以上本実施例のエッチング終点判定装置で
は、数３を使用することで光電子増倍管１３の目標出力
電圧に対するセンス電圧値を正確に求めることができる
ため、ゲインが通常一定値となり、ゲインによるウエハ
毎のＳ／Ｎ比及び暗電流の増幅のばらつきを抑えること
ができる。また、センス電圧値がオーバーフローした場
合でもゲイン値で補正、または目標出力電圧と現在出力
電圧との比をプログラム内部で補正することにより、目
標となる演算波形を求めることができるので、安定性の
よいエッチング終点判定を行うことができる。As described above, in the etching end point determining apparatus of the present embodiment, the sense voltage value for the target output voltage of the photomultiplier tube 13 can be accurately obtained by using the equation (3). Variations in the S / N ratio and dark current amplification for each wafer due to the gain can be suppressed. In addition, even when the sense voltage value overflows, the target operation waveform can be obtained by correcting the gain value or correcting the ratio of the target output voltage to the current output voltage within the program. A good etching end point can be determined.
【００６８】次に、図９により、本発明の平滑化微係数
時系列データＤｉの算出フローを説明する。デジタルフ
ィルタ回路１８としては、２次バタワース型のローパス
フィルタを用いる。２次バタワース型のローパスフィル
タにより平滑化時系列データＹｉは式（６）により求め
られる。Next, the flow of calculating the smoothed differential coefficient time series data Di of the present invention will be described with reference to FIG. As the digital filter circuit 18, a secondary Butterworth low-pass filter is used. The time series data Yi smoothed by the secondary Butterworth type low-pass filter is obtained by the equation (6).
【００６９】 Ｙｉ＝ｂ１ｙｉ＋ｂ２ｙｉ−１＋ｂ３ｙｉ−２ −[ａ２Ｙｉ−１＋ａ３Ｙｉ−２] ・・・・・・・（６） ここで、係数ｂ、ａは、サンプリング周波数及びカット
オフ周波数により数値が異なる。例えば、サンプリング
周波数１０Ｈｚ、カットオフ周波数１Ｈｚの時、 a２=
-1.143、a３=0.4128、b１=0.067455、b２=0.13491、b３
=0.067455となる。Yi = b1yi + b2yi−1 + b3yi−2− [a2Yi−1 + a3Yi−2] (6) Here, the numerical values of the coefficients b and a differ depending on the sampling frequency and the cutoff frequency. For example, when the sampling frequency is 10 Hz and the cutoff frequency is 1 Hz, a2 =
-1.143, a3 = 0.4128, b1 = 0.067455, b2 = 0.13491, b3
= 0.067455.
【００７０】２次微係数値の時系列データｄｉは、微係
数演算回路６により５点の時系列データＹｉの多項式適
合平滑化微分法（Ｓ−Ｇ法）を用いて式（７）から以下
のように算出される。 ここで、w−２=2、w−１=-1、w０=-2、w１=-1、w２=2、
である。Ｓ−Ｇ法の係数の算出は、参考文献：Ａ．Ｓａ
ｖｉｔｚｋｙ、Ｍ．Ｊ．Ｅ．Ｇｏｌａｙ著“Ａｎａｌｙ
ｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ”３６（１９６４）ｐ
１６２７ に示されている。The time series data di of the secondary differential coefficient value is obtained from the equation (7) by the differential coefficient arithmetic circuit 6 using the polynomial adaptive smoothing differential method (SG method) of the time series data Yi at five points. It is calculated as follows. Here, w−2 = 2, w−1 = −1, w0 = −2, w1 = −1, w2 = 2,
It is. The calculation of the coefficient of the SG method is described in Reference: A. Sa
vitzky, M .; J. E. FIG. Golay “Analy
physical Chemistry "36 (1964) p
1627.
【００７１】前記微係数値の時系列データｄｉを用い
て、平滑化微係数時系列データＤｉはデジタルフィルタ
回路７（２次バタワース型のローパスフィルタ、但し、
デジタルフィルタ回路５のａ、ｂ係数とは異なっても良
い）により式（８）により求められる。 Ｄｉ＝ｂ１ｄｉ＋ｂ２ｄｉ−１＋ｂ ３ｄｉ−２ −[ａ ２Ｄｉ−１＋ａ ３Ｄｉ−２] ・・・・・・・・（８）Using the time series data di of the differential coefficient value, the smoothed differential coefficient time series data Di is converted into a digital filter circuit 7 (second-order Butterworth type low-pass filter;
(The a and b coefficients of the digital filter circuit 5 may be different.) Di = b1di + b2di-1 + b3di-2- [a2Di-1 + a3Di-2] (8)
【００７２】図１０に、比較例として、エッチング中の
元波形及びデジタルフィルタ回路１８とデジタルフィル
タ回路２０を使用しないで求めた２次微係数時系列デー
タｄｉを示す。サンプリング時系列データより処理開始
から４．２秒でエッチングの終点を迎えていることがわ
かるが、２次微係数時系列データｄｉからは、ノイズの
ためその判定が不正確となった。FIG. 10 shows, as a comparative example, the original waveform during etching and the second-order differential coefficient time-series data di obtained without using the digital filter circuit 18 and the digital filter circuit 20. It can be seen from the sampling time-series data that the end point of the etching has reached 4.2 seconds from the start of the processing. However, the determination was inaccurate from the second-order differential coefficient time-series data di due to noise.
【００７３】図１１に、本発明によるデジタルフィルタ
回路１８とデジタルフィルタ回路２０を使用した場合の
波形変化を示す。図より、平滑化２次微係数時系列デー
タＤｉはノイズが低減され、明確なエッチング処理の終
点が求まり終点判定が安定に行われた。このように微係
数演算回路１９にデジタルフィルタ回路１８とデジタル
フィルタ回路２０を備えることにより、微係数時系列デ
ータのノイズを効果的に低減できる。そのため、終点判
定に用いる微係数時系列データを精度良く求めることが
でき、エッチング処理の終点判定を安定に行えると言う
効果がある。FIG. 11 shows waveform changes when the digital filter circuit 18 and the digital filter circuit 20 according to the present invention are used. As shown in the figure, noise was reduced in the smoothed second-order differential coefficient time series data Di, the end point of the etching process was clearly determined, and the end point determination was stably performed. As described above, by providing the digital filter circuit 18 and the digital filter circuit 20 in the differential coefficient operation circuit 19, noise of differential coefficient time series data can be effectively reduced. Therefore, the differential coefficient time series data used for the end point determination can be obtained with high accuracy, and there is an effect that the end point determination of the etching process can be performed stably.
【００７４】本発明の他の実施例を、図１２〜図１４を
用いて説明する。エッチング終点判定方法は前の実施例
と同様である。ここでは、エッチング処理中にエッチン
グ異常が起こり発光強度のサンプリング信号にパルス状
のノイズが乗った場合の処理について説明する。図１２
は、時間２．５秒〜３．５秒の間にパルス状のノイズが
乗った場合の前の実施例の処理手順に従って算出した２
次微分波形を示す。図より、平滑化時系列データＹｉに
大きな大きなアンダーシュートが現れ、その影響によ
り、平滑化２次微分値波形が不正確となることがわか
る。Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The method of determining the etching end point is the same as in the previous embodiment. Here, a description will be given of a process in a case where an abnormal etching occurs during the etching process and pulse-like noise is superimposed on the sampling signal of the emission intensity. FIG.
Is calculated according to the processing procedure of the previous embodiment when a pulse-like noise is applied during a time period of 2.5 seconds to 3.5 seconds.
The next derivative waveform is shown. From the figure, it can be seen that a large and large undershoot appears in the smoothed time-series data Yi, and due to the influence, the smoothed second derivative waveform becomes inaccurate.
【００７５】そこで、本実施例では図１３のダイアグラ
ムに示すように、平滑化２次微係数時系列データＤｉ算
出処理手順を一時中断し、異常時処理を行うものであ
る。今、ｉ＝ｍで異常が発生した場合に、デジタルフィ
ルタ回路１８により平滑化処理され、平滑化時系列デー
タはＹｍ−１＝ｙｍ、Ｙｍ＝ｙｍと代入される。また、
ｉ＝ｍ＋１ステップ目ではＹｍ＋１＝ｙｍ＋１とする。
ｉ＝ｍ＋２ステップ目のＹｍ＋３は、前記デジタルフィ
ルタ回路１８の２次バタワースローパスフィルタリング
処理により求める。ｉ＝ｍ＋３ステップ目では、Ｙｉの
５点データ列を用い、微係数演算回路１９により微係数
値の時系列データｄｍ＋１を演算し、その値をｄｍ−
１、ｄｍ、及びＤｍ−１、Ｄｍに代入する。Therefore, in the present embodiment, as shown in the diagram of FIG. 13, the process of calculating the smoothed second-order differential coefficient time-series data Di is temporarily interrupted, and the abnormal-time process is performed. Now, when an abnormality occurs at i = m, the digital filter circuit 18 performs a smoothing process, and the smoothed time-series data is substituted as Ym−1 = ym and Ym = ym. Also,
In the i = m + 1 step, Ym + 1 = ym + 1 is set.
Ym + 3 at the i = m + 2 step is obtained by the secondary Butterworth slow-pass filtering processing of the digital filter circuit 18. At the i = m + 3 step, the differential coefficient calculating circuit 19 calculates the time series data dm + 1 of the differential coefficient value using the 5-point data string of Yi, and converts the value to dm−
1, dm, and Dm-1, Dm.
【００７６】これらの値を用いて、平滑化処理され平滑
化微係数時系列データＤｍ＋１を求める。ｉ＝ｍ＋４以
降は図９に示した処理手順に従って平滑化微係数時系列
データを算出する。この異常時処理手順により過去の時
系列データ変化を無した平滑化微係数時系列データを異
常発生から３ステップ目より得ることができる。Using these values, smoothing processing is performed to obtain smoothed differential coefficient time series data Dm + 1. After i = m + 4, smoothed differential coefficient time-series data is calculated according to the processing procedure shown in FIG. With this abnormal time processing procedure, smoothed differential coefficient time-series data with no change in past time-series data can be obtained from the third step after the occurrence of the abnormality.
【００７７】図１４に、前記異常時処理を施した場合の
平滑化時系列データＹｉと平滑化２次微分値波形Ｄｉを
示す。図より２次微分値のゼロを通過する時刻（パルス
状の異常が無い場合は４．５秒であり、本処理では４．
５６秒となる）が、図１２と異なり、より正確に求まっ
ていることがわかる。この様に、異常時処理を行うこと
により、パルス状の発光強度変動がある場合でも、発光
変動の影響を短時間に低減できるため、終点判定に用い
る微係数時系列データを精度良く求めることができ、エ
ッチング処理の終点判定を安定に行えると言う効果があ
る。FIG. 14 shows the smoothed time-series data Yi and the smoothed second derivative waveform Di when the above-described abnormal time processing is performed. As shown in the figure, the time when the second differential value passes through zero (4.5 seconds when there is no pulse-like abnormality;
56), which is different from FIG. 12 and can be found more accurately. As described above, by performing the abnormal time processing, even when there is a pulse-like emission intensity variation, the influence of the emission variation can be reduced in a short time, so that the differential coefficient time series data used for the end point determination can be obtained with high accuracy. This has the effect that the end point of the etching process can be determined stably.
【００７８】本発明は、デジタルフィルタを利用し、微
分処理（Ｓ−Ｇ法）を採用しているため、光信号に含ま
れるノイズ（光受光素子のショットノイズ、プラズマ光
変動など）を低減できる。Since the present invention utilizes a digital filter and employs a differentiation process (SG method), noise (shot noise of a light receiving element, fluctuation of plasma light, etc.) contained in an optical signal can be reduced. .
【００７９】本発明の微分処理によれば、まず、入力信
号波形を第１デジタルフィルタによりノイズを低減す
る。次に、微分処理（Ｓ−Ｇ法）により信号波形の微係
数（１次または２次）を求める。さらに、前のステップ
で求めた時系列微係数波形のノイズ成分を第2デジタル
フィルタにより低減する。According to the differentiation processing of the present invention, first, the noise of the input signal waveform is reduced by the first digital filter. Next, the differential coefficient (primary or secondary) of the signal waveform is obtained by differential processing (SG method). Further, the noise component of the time-series differential coefficient waveform obtained in the previous step is reduced by the second digital filter.
【００８０】また、本発明によれば、瞬間的に（サンプ
リング間隔）、生信号レベルの変化量が設定値を超えた
場合、異常時処理がなされる。Further, according to the present invention, when the amount of change in the raw signal level exceeds the set value instantaneously (sampling interval), abnormal processing is performed.
【００８１】すなわち、微分値平滑化信号の終点判定処
理を中断し、微分値平滑化信号の表示処理を中断し、表
示画面に異常を表示する。もし、生信号レベルの変化量
が設定値以下であれば、最初のステップの平滑化信号時
系列を過去に２ステップ下がり現時点の値を代入する。
さらに、微分値信号と微分値平滑化信号に対し、Ｓ−Ｇ
法の次数ステップ過去に下がり現時点の値を代入する。That is, the end point determination processing of the differential value smoothed signal is interrupted, the display processing of the differential value smoothed signal is interrupted, and an abnormality is displayed on the display screen. If the change amount of the raw signal level is equal to or less than the set value, the smoothed signal time series of the first step is decreased by two steps in the past and the current value is substituted.
Further, the differential value signal and the differential value
Subtract the value at the current time, falling in the past in the order step of the modulus.
【００８２】本発明の異常時処理によれば、デジタルフ
ィルタのフィルタ特性を制御することにより、ノイズ低
減レベルと時間応答特性を設定できる。According to the abnormal time processing of the present invention, the noise reduction level and the time response characteristic can be set by controlling the filter characteristics of the digital filter.
【００８３】また、Ｓ−Ｇ法の微分処理により直接、１
次または２次の微係数を算出するため、数学的に精度の
高い微分値を高速処理できる。また、微分値に含まれる
ノイズ成分を除去できる。（整数処理時の効果大） さらに、異常時後の高速微分処理ができ、かつ、異常時
の履歴を容易に表示できる。また、異常後の高速微分処
理も可能である。Further, 1 is directly obtained by the differential processing of the SG method.
Since the second or second derivative is calculated, a mathematically accurate differential value can be processed at high speed. Further, a noise component included in the differential value can be removed. (Large effect at the time of integer processing) Further, high-speed differentiation processing can be performed after an abnormality, and the history of the abnormality can be easily displayed. Further, high-speed differential processing after an abnormality is also possible.
【００８４】本発明の異常時処理によれば、光信号以外
の装置信号からの異常フラグとの併用可能である。ま
た、デジタルフィルタ処理はアナログフィルタと異な
り、いつでも生信号を演算処理に組み込める。さらに、
ステップエッチング時に効果が大きい。According to the abnormal time processing of the present invention, it can be used together with an abnormal flag from a device signal other than an optical signal. Also, unlike the analog filter, the digital filter processing can incorporate the raw signal into the arithmetic processing at any time. further,
Great effect during step etching.
【００８５】本発明の他の実施例は、前の実施例におい
て異常が発生した時点ｍ及びｍ−１ステップ目を表示す
る表示方法に関するものである。通常、エッチング処理
中はエッチング処理の様子をいつでもモニタできる表示
装置のモニタ画面に微係数時系列データを描画してい
る。例えば、モニタ画面は、図１１、図１４の（ｂ）の
ようなものである。Another embodiment of the present invention relates to a display method for displaying the time point m and the (m-1) th step when an abnormality has occurred in the previous embodiment. Normally, differential coefficient time-series data is drawn on a monitor screen of a display device which can monitor the state of the etching process at any time during the etching process. For example, the monitor screen is as shown in FIG. 11 and FIG.
【００８６】異常が発生した時点ｍ及びｍ−１での平滑
化微係数時系列データＤｍ−１、ＤｍはＲＡＭ９に補正
された値が収納され、つぎのステップ平滑化微係数時系
列データを求めるために利用される。しかし、エッチン
グ処理の推移を表示するモニタ画面においては、特徴あ
る色彩を持った配色でゼロあるいは予め設定された表示
位置に描画する。これにより、エッチング異常がモニタ
画面上に記憶されるため、エッチング異常の履歴が表示
装置上に残り、異常をリアルタイムにできる監視できる
と言う効果がある。The corrected values are stored in the RAM 9 as the smoothed differential coefficient time series data Dm-1 and Dm at the time points m and m-1 when the abnormality occurs, and the next step smoothed differential coefficient time series data is obtained. Used for However, on a monitor screen that displays the transition of the etching process, a color scheme having a characteristic color is drawn at zero or at a preset display position. Thus, since the etching abnormality is stored on the monitor screen, the history of the etching abnormality remains on the display device, and there is an effect that the abnormality can be monitored in real time.
【００８７】以上、本実施例のエッチング終点判定検出
方法は、発光強度の変化を精度良く算出することができ
るので、本方法を用いたエッチング終点判定検出方法は
非常に安定性のよいエッチング処理終点を判定する方法
を提供することができる。As described above, the etching end point determination and detection method according to the present embodiment can accurately calculate the change in the light emission intensity. Therefore, the etching end point determination and detection method using this method has an extremely stable etching processing end point. Can be provided.
【００８８】図１５に、本発明の他の実施例になる終点
判定制御のフローチャートを示す。この実施例では、２
波長の比較による終点判定を行う。FIG. 15 is a flowchart of the end point determination control according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, 2
The end point is determined by comparing the wavelengths.
【００８９】エッチング処理開始に伴い、サンプリング
開始命令が出される（１００）。エッチングの進行に従
って変化する特定波長の発光を光検出信号として検出す
る。この光検出信号は、ＡＤ変換器によりサンプリング
信号Ｉiとしてデジタル値に変換され、ＲＡＭに収納さ
れる。Ａ／Ｄ変換時にオートオフセット／オートゲイン
制御がなされる（１０１、１０１’）。次に、光検出器
１１のセンス電圧設定時間以内か判断する（１０２、１
０２’）。もし、電圧設定時間の時、センス電圧設定の
処理（１０３）に進む。センス電圧設定時間以降の時
は、時系列データｙi、ｙi’が４Ｖ以上か否か判断する
（１０６、１０６’）。時系列データｙi、ｙi’が４Ｖ
以上のときは、センス電圧を０．６Ｖ以下に変更する
（１０７）。時系列データｙi、ｙi’が４Ｖ未満のとき
は、平滑化処理に進む。Along with the start of the etching process, a sampling start command is issued (100). Light emission of a specific wavelength that changes with the progress of etching is detected as a light detection signal. The optical detection signal is converted into a digital value as a sampling signal I i by an AD converter, is stored in RAM. Automatic offset / auto gain control is performed at the time of A / D conversion (101, 101 '). Next, it is determined whether it is within the sense voltage set time of the photodetector 11 (102, 1).
02 '). If it is the voltage set time, the process proceeds to the sense voltage setting process (103). After the set time of the sense voltage, it is determined whether or not the time series data yi, yi 'is 4 V or more (106, 106'). Time series data yi, yi 'is 4V
In the above case, the sense voltage is changed to 0.6 V or less (107). If the time series data yi, yi 'is less than 4V, the process proceeds to the smoothing process.
【００９０】平滑化処理では、まず、時系列データｙi
とｙi’との比を算出する（１２０）。第１段目のデジ
タルフィルによりノイズを低減し、平滑化時系列データ
ｙiを求める（１０８）。次に、微分処理（Ｓ−Ｇ法）
により信号波形の微係数（１次または２次）ｄiを求め
る（１０９）。さらに、上記時系列微係数波形のノイズ
成分を２段目のデジタルフィルタにより低減した平滑化
微係数時系列データＤiを求める（１０８）。そして、
予め設定された終点判定レベルＬを用いて、（Ｄ i−
Ｌ）＊（Ｄi-1−Ｌ）を求める（１１１）。In the smoothing process, first, the time-series data yi
Then, the ratio between yi 'and yi' is calculated (120). The first stage digital
Reduced noise by talfill and smoothed time series data
yi is obtained (108). Next, differentiation processing (SG method)
To find the differential coefficient (primary or secondary) di of the signal waveform
(109). Furthermore, the noise of the time series differential coefficient waveform
Smoothing with components reduced by the second stage digital filter
The differential coefficient time series data Di is obtained (108). And
Using the end point determination level L set in advance, (D i−
L) * (Di-1-L) (111).
【００９１】次に、（Ｄi−Ｌ）＊（Ｄi-1−Ｌ）符号の
正負判定により、エッチングプロセスの終点判定処理を
行う（１１２）。すなわち、負であれば真と判定し、サ
ンプリングを終了する（１１３）。もし、正あれば最初
のステップ１０１に戻る。Next, the end point of the etching process is determined by the sign of (D i -L) * (D i-1 -L) (112). That is, if negative, it is determined as true, and sampling is terminated (113). If it is correct, the process returns to the first step 101.
【００９２】なお、センス電圧設定の処理（１０３）
は、図２と同じなので説明を省略する。The process of setting the sense voltage (103)
Are the same as those in FIG.
【００９３】以上述べた本発明の終点判定処理システム
によれば、半導体デバイスの絶縁膜エッチング工程の終
点を高精度に計測できる。従って、このシステムを利用
して、ダマシンプロセスおよびセルフアラインプロセス
のエッチングを高精度に実施する方法を提供することが
できる。以下、このようなシステムを利用した半導体デ
バイスの製造プロセスを説明する まず、図１６から図１９は代表的なダマシンプロセスの
工程を示したものである。図１６はセルフアラインデュ
アルダマシン、図１７は溝を先に加工するプロセス、図
１８は穴を先に加工するプロセス、図１９は穴と溝の境
界層が形成されていない場合のプロセスである。図１９
に示したプロセスは最も工程数が少なく、理想的なプロ
セスであるが、穴と溝の境界面が形成されていないた
め、ウエハ面内のエッチング速度均一性やエッチング速
度の再現性など、エッチング特性への要求が厳しく、量
産プロセスで採用する上で解決しなければならない課題
が多い。According to the end point determination processing system of the present invention described above, the end point of the insulating film etching step of a semiconductor device can be measured with high accuracy. Therefore, it is possible to provide a method of performing the etching of the damascene process and the self-alignment process with high accuracy by using this system. Hereinafter, a description will be given of a semiconductor device manufacturing process using such a system. First, FIGS. 16 to 19 show typical damascene process steps. 16 shows a self-aligned dual damascene, FIG. 17 shows a process for processing a groove first, FIG. 18 shows a process for processing a hole first, and FIG. 19 shows a process when a boundary layer between the hole and the groove is not formed. FIG.
The process shown in (1) is the ideal process with the fewest number of steps.However, since the boundary surface between the hole and the groove is not formed, the etching characteristics such as the uniformity of the etching rate in the wafer surface and the reproducibility of the etching rate are obtained. Requirements are severe, and there are many issues that need to be resolved before adoption in mass production processes.
【００９４】図１６のセルフアラインデュアルダマシン
の例でダマシンプロセスの工程について説明する。先ず
穴を加工するために、レジスト２０１に露光現像により
穴があけられる。レジストの下には、窒化シリコン膜２
０２、ｌｏｗ−ｋ膜２０３、窒化シリコン膜２０４、下
層の配線となる下地２０５が形成されている。始めに、
レジスト２０１に穴の形状に対応したマスクを露光現像
により形成し、次に、プラズマエッチングでストッパー
層となる窒化シリコン膜２０２にレジスト２０１の穴に
対応した開口部を形成する。次に、レジスト２０１を除
去し、窒化シリコン膜２０２の上にｌｏｗ−ｋ膜２０
６、酸化膜２０７を形成する。このｌｏｗ−ｋ膜２０６
は上部の配線層間絶縁膜になる。The steps of the damascene process will be described with reference to the example of the self-aligned dual damascene shown in FIG. First, holes are formed in the resist 201 by exposure and development in order to process the holes. Under the resist, a silicon nitride film 2
02, a low-k film 203, a silicon nitride film 204, and a base 205 serving as a lower wiring are formed. At the beginning,
A mask corresponding to the shape of the hole is formed on the resist 201 by exposure and development, and then an opening corresponding to the hole of the resist 201 is formed in the silicon nitride film 202 serving as a stopper layer by plasma etching. Next, the resist 201 is removed, and the low-k film 20 is formed on the silicon nitride film 202.
6. An oxide film 207 is formed. This low-k film 206
Becomes an upper wiring interlayer insulating film.
【００９５】次に、酸化膜２０７の上に溝加工用のレジ
ストマスク２０９を露光現像で形成し、プラズマエッチ
ングで酸化膜２０７とｌｏｗ−ｋ膜２０６をエッチング
する。この時のエッチングは、ｌｏｗ−ｋ膜２０６の下
地に相当するストッパー層の窒化シリコン層２０２で停
止する。次に、酸化膜２０７を溝２０８のマスクとし、
窒化シリコン膜２０２を穴のマスクとしてプラズマエッ
チングすると、穴２１０が形成される。最後に下地２０
５とのコンタクトを取るため、窒化シリコン膜２０４を
エッチングする。この後、開口部（穴２１０）にアルミ
ニウムや銅などの配線材料を埋め込み、上部を平坦化し
て配線が形成される。Next, a resist mask 209 for forming a groove is formed on the oxide film 207 by exposure and development, and the oxide film 207 and the low-k film 206 are etched by plasma etching. The etching at this time stops at the silicon nitride layer 202 of the stopper layer corresponding to the base of the low-k film 206. Next, the oxide film 207 is used as a mask for the groove 208,
When plasma etching is performed using the silicon nitride film 202 as a hole mask, a hole 210 is formed. Finally, base 20
In order to make contact with the silicon nitride film 5, the silicon nitride film 204 is etched. Thereafter, a wiring material such as aluminum or copper is buried in the opening (hole 210) and the upper part is flattened to form a wiring.
【００９６】セルフアラインデュアルダマシンのプラズ
マエッチングで問題となるのは、ストッパー層の窒化シ
リコン膜２０２が厚いと全体としての誘電率が高くなっ
てしまうため、数ｎｍ程度に薄膜化されることにある。
非常に薄い膜なので、ｌｏｗ−ｋ膜との選択比を高くし
なければならない。また、エッチング速度の均一性や再
現性が悪いと、オーバーエッチを過剰に実施しなければ
ならず、これも選択比を高くしなければならない理由と
なる。The problem with the plasma etching of the self-aligned dual damascene is that if the silicon nitride film 202 of the stopper layer is thick, the dielectric constant as a whole increases, and the thickness is reduced to about several nm. .
Since it is a very thin film, the selectivity with the low-k film must be increased. If the uniformity and reproducibility of the etching rate are poor, over-etching must be performed excessively, which is another reason why the selectivity must be increased.
【００９７】本発明においては、ｌｏｗ−ｋ膜２０６、
２０３のエッチング時間を終点判定システムにより判定
し、所定のオーバーエッチングを施した後、エッチング
を終了する。この場合、短時間の時間刻み、好ましくは
０．１ｓ程度の時間刻みで終点を判定することが要求さ
れる。なぜなら、ストッパー層の窒化シリコン膜２０２
や２０４が数ｎｍと非常に薄いためである。In the present invention, the low-k film 206,
The etching time of 203 is determined by the end point determination system, and after performing predetermined over-etching, the etching is terminated. In this case, it is required to determine the end point in short time steps, preferably in time steps of about 0.1 s. This is because the silicon nitride film 202 of the stopper layer
And 204 are very thin, several nm.
【００９８】本発明の終点判定方法を用いることによ
り、ｌｏｗ−ｋ膜のエッチングが終了し窒化シリコン膜
まで達した時間を正確に判定することができるので、ス
トッパー層の窒化シリコン２０２が必要以上にエッチン
グされるのを防止することができる。By using the end point judging method of the present invention, it is possible to accurately judge the time when the etching of the low-k film is completed and reaches the silicon nitride film. Etching can be prevented.
【００９９】さらに、本発明では、下地２０５の上に形
成された窒化シリコン膜２０４をエッチングするのに終
点判定システムでエッチング終了時間を判定し、所定の
オーバーエッチングを施した後、エッチングを終了す
る。本発明の方法により、下地２０５のエッチングを少
なくすることが可能になるが、このための終点判定シス
テムには、前述の短時間で終点を判定できる機能の他
に、プラズマが点灯してエッチングが開始してから終点
判定が可能になるまでの準備時間が短くなければならな
い。この時間は好ましくは５ｓ以下が望ましい。この様
な短時間でかつ短い時間刻みで終点が判定できると、１
０ｓ程度でエッチングが終了する場合も、エッチング終
点判定によるオーバーエッチング量の設定が可能にな
り、下地２０５の削れも制御できる。Further, in the present invention, the etching end time is determined by the endpoint determination system for etching the silicon nitride film 204 formed on the base 205, and after the predetermined over-etching is performed, the etching is terminated. . According to the method of the present invention, it is possible to reduce the etching of the base 205. However, in addition to the function of determining the end point in a short time as described above, the end point determination system has a function of turning on the plasma by turning on the plasma. The preparation time from the start until the end point can be determined must be short. This time is preferably 5 s or less. If the end point can be determined in such a short time and in short time steps, 1
Even when the etching is completed in about 0 s, the amount of over-etching can be set by judging the etching end point, and the shaving of the base 205 can be controlled.
【０１００】次に、図１７、図１８は、ダマシンプロセ
スの工程の他の例を示したものである。図１７は溝を先
に加工するプロセス、図１８は穴を先に加工するプロセ
スであり、図１７と図１８は、穴を先に加工するか溝に
するかの違いであり、本発明の適用に関しては上述の内
容と同じである。いずれの場合も、酸化膜３０２、ｌｏ
ｗ−ｋ膜３０３、窒化シリコン膜３０４、ｌｏｗ−ｋ膜
３０５、窒化シリコン膜３０６及び下層の配線となる下
地３０７が形成されている。Next, FIGS. 17 and 18 show another example of the damascene process. FIG. 17 shows a process of machining a groove first, FIG. 18 shows a process of machining a hole first, and FIGS. 17 and 18 show the difference between machining a hole first or forming a groove. The application is the same as described above. In any case, the oxide film 302, lo
A wk film 303, a silicon nitride film 304, a low-k film 305, a silicon nitride film 306, and a base 307 serving as a lower wiring are formed.
【０１０１】図１７では、先ず、溝加工用のレジストマ
スク３０１を露光現像で形成し、プラズマエッチングで
酸化膜３０２とｌｏｗ−ｋ膜３０３をエッチングし、溝
３０８を形成する。この時のエッチングは、ｌｏｗ−ｋ
膜３０３の下地に相当するストッパー層の窒化シリコン
層３０４で停止する。次に、レジストマスク３０９を塗
布して露光現像し、プラズマエッチングを行い、レジス
トマスク３０９を除去すると、穴３１０が形成される。
最後に下地３０７とのコンタクトを取るため、窒化シリ
コン膜３０６をエッチングする。この後、開口部（３１
０）にアルミニウムや銅などの配線材料を埋め込み、上
部を平坦化して配線が形成される。In FIG. 17, first, a resist mask 301 for forming a groove is formed by exposure and development, and an oxide film 302 and a low-k film 303 are etched by plasma etching to form a groove 308. The etching at this time is a low-k
The film stops at the silicon nitride layer 304 of the stopper layer corresponding to the base of the film 303. Next, a resist mask 309 is applied, exposed and developed, plasma-etched, and the resist mask 309 is removed, whereby a hole 310 is formed.
Finally, the silicon nitride film 306 is etched to make contact with the base 307. Thereafter, the opening (31)
A wiring material such as aluminum or copper is buried in 0), and the wiring is formed by flattening the upper part.
【０１０２】また、図１８では、穴加工用のレジストマ
スク３０１を露光現像で形成し、プラズマエッチングで
酸化膜とｌｏｗ−ｋ膜をエッチングし、穴３１０を形成
する。この時のエッチングは、ｌｏｗ−ｋ膜３０５の下
地に相当するストッパー層の窒化シリコン膜３０６で停
止する。次に、溝加工用のレジストマスク３１１を露光
現像し、プラズマエッチングを行いレジストマスクを除
去すると、溝３０８が形成される。最後に下地３０７と
のコンタクトを取るため、窒化シリコン膜３０６をエッ
チングする。この後、開口部にアルミニウムや銅などの
配線材料を埋め込み、上部を平坦化して配線が形成され
る。In FIG. 18, a resist mask 301 for forming a hole is formed by exposure and development, and an oxide film and a low-k film are etched by plasma etching to form a hole 310. The etching at this time stops at the silicon nitride film 306 of the stopper layer corresponding to the base of the low-k film 305. Next, the resist mask 311 for groove processing is exposed and developed, and plasma etching is performed to remove the resist mask, whereby a groove 308 is formed. Finally, the silicon nitride film 306 is etched to make contact with the base 307. Thereafter, a wiring material such as aluminum or copper is buried in the opening, and the upper part is flattened to form a wiring.
【０１０３】図１７、図１８のダマシンプロセスによれ
ば、短時間で終点判定システムが立ち上がり、短時間刻
みの終点判定が可能なので、このシステムを用いて窒化
シリコン膜までのエッチング終点を判定して所定のオー
バーエッチングを実施することにより、ストッパー層な
どの薄膜の過剰エッチングを抑制し、高精度なエッチン
グ結果を得ることができる。According to the damascene process shown in FIGS. 17 and 18, the end point determination system starts up in a short time and the end point can be determined in short time steps. This system is used to determine the etching end point up to the silicon nitride film. By performing the predetermined over-etching, over-etching of a thin film such as a stopper layer can be suppressed, and a highly accurate etching result can be obtained.
【０１０４】次に、図１９を用いて、図１６のストッパ
ー層である窒化シリコン膜２０２が形成されていない場
合のデュアルダマシンプロセスを説明する。穴加工用の
マスクが形成されたレジスト４０１、酸化膜４０２、ｌ
ｏｗ−ｋ膜４０３、窒化シリコン膜４０４、下地４０５
が形成された層をエッチングする。始めに、窒化シリコ
ン膜４０４まで達する穴４０６をｌｏｗ−ｋ膜４０３に
プラズマエッチングで形成する。次にレジストを塗布し
て露光現像し、溝加工用のマスクが形成されたレジスト
４０７とする。このレジスト４０７をマスクに溝を加工
するが、ｌｏｗ−ｋ膜４０３に所定の溝深さが形成され
た時点でエッチングを停止する。このｌｏｗ−ｋ膜４０
３は一様なので、窒化シリコン膜に達した時点を終点と
するような終点判定はできない。したがって、エッチン
グ速度を予め測定しておき、エッチング時間を管理する
ことで溝深さまでエッチングを実施する。この場合のエ
ッチングは、ウエハ面内のエッチング速度均一性および
再現性が厳しく要求される。Next, a dual damascene process when the silicon nitride film 202 as the stopper layer in FIG. 16 is not formed will be described with reference to FIG. Resist 401, oxide film 402, l with mask for hole processing
ow-k film 403, silicon nitride film 404, base 405
Is etched. First, a hole 406 reaching the silicon nitride film 404 is formed in the low-k film 403 by plasma etching. Next, a resist is applied and exposed and developed to obtain a resist 407 on which a groove processing mask is formed. A groove is formed using the resist 407 as a mask, and the etching is stopped when a predetermined groove depth is formed in the low-k film 403. This low-k film 40
Since No. 3 is uniform, it is not possible to determine the end point such that the end point is reached when the silicon nitride film is reached. Therefore, the etching rate is measured in advance, and the etching is performed up to the groove depth by controlling the etching time. Etching in this case requires strict uniformity of etching rate and reproducibility within the wafer surface.
【０１０５】本発明の終点判定システムのように、短時
間で測定準備の立ち上げが可能で判定時間刻みも短いよ
うな高精度システムで、かつプラズマの僅かな変化（僅
かなエッチング特性の変動）をも判定することが可能な
システムを使用することにより、以下の方法が可能とな
り、より高精度な溝加工が可能となる。すなわち、図２
０に示したようなｌｏｗ−ｋ膜構造を導入する。酸化膜
５０１、ｌｏｗ−ｋ膜５０２、界面５０３、ｌｏｗ−ｋ
膜５０４、窒化シリコン膜５０５、下地５０６から形成
された層構造とする。この時、ｌｏｗ−ｋ膜５０２とｌ
ｏｗ−ｋ膜５０４は膜種の異なる低誘電体材料とする。
なお、同じ膜種であっても僅かに仕様が異なるものや、
ｌｏｗ−ｋ膜５０４を形成した後、一旦膜形成を中断し
て大気に晒したり、表面状態がバルクと異なるようなプ
ロセスとし、ｌｏｗ−ｋ膜５０２と５０４の間に界面５
０３が形成されることが重要である。この構造では、界
面５０３が形成されているものの、構成膜材料は全て低
誘電率材料なので、膜全体の誘電率を低く維持すること
が可能である。As in the end-point determination system of the present invention, a high-precision system in which measurement preparation can be started in a short time and the determination time interval is short, and a slight change in plasma (a slight change in etching characteristics) The following method becomes possible by using a system that can also determine the groove, and more accurate groove processing becomes possible. That is, FIG.
A low-k film structure as shown in FIG. Oxide film 501, low-k film 502, interface 503, low-k
It has a layered structure including a film 504, a silicon nitride film 505, and a base 506. At this time, the low-k film 502 and l
The ow-k film 504 is made of a low dielectric material of a different film type.
In addition, even if the specifications are slightly different even for the same film type,
After the low-k film 504 is formed, the film formation is temporarily interrupted and the film is exposed to the atmosphere, or the surface state is changed to a process different from that of the bulk, and the interface 5 between the low-k films 502 and 504 is formed.
It is important that 03 is formed. In this structure, although the interface 503 is formed, since the constituent film materials are all low dielectric constant materials, the dielectric constant of the entire film can be kept low.
【０１０６】次に、この膜をプラズマエッチングする
が、マスク材は図１９等と同様なので省略した。図１９
の溝加工工程からスタートし、界面５０３に溝深さが達
したとき、バルクと界面５０３ではエッチング特性が僅
かに変化する。本発明の終点判定システムを用いると界
面５０３に達した時間を判定できるので、この時点でエ
ッチングを終了すると、界面５０３を溝深さとしたスト
ッパー層の窒化シリコンが挿入されないデュアルダマシ
ン構造が完成する。この場合の終点判定に要求される性
能は、界面５０３のエッチングは極短時間で終了するの
で、プラズマの僅かな変化を高精度で検出することがで
きるばかりでなく、短い時間刻みでプラズマ発光を計測
して変化量を判断することができなければならない。な
お、本発明の終点判定システムは上記の要求を満足する
ことができるという特徴がある。なお、５０８は下地５
０６とのコンタクト用の穴である。Next, this film is subjected to plasma etching, but the mask material is omitted because it is the same as in FIG. FIG.
When the groove depth reaches the interface 503, the etching characteristics at the bulk and the interface 503 slightly change. Since the time to reach the interface 503 can be determined by using the end point determination system of the present invention, when etching is completed at this point, a dual damascene structure in which the silicon nitride of the stopper layer having the interface 503 having a groove depth and in which the nitride silicon is not inserted is completed. In this case, the performance required for the end point determination is that etching of the interface 503 is completed in a very short time, so that not only a small change in plasma can be detected with high accuracy, but also plasma emission can be performed in short time intervals. It must be able to measure and determine the amount of change. It should be noted that the end point determination system of the present invention is characterized in that the above requirements can be satisfied. Note that 508 is the base 5
06.
【０１０７】次に、セルフアラインコンタクト技術への
本発明の適用例を示す。図２１はセルフアラインコンタ
クトのエッチング前の断面図であり、図２２はエッチン
グ後の断面図である。従来のコンタクトホールはゲート
間の距離分より若干小さい距離に設計され、リソグラフ
ィの位置合わせのズレを解消するようにしている。これ
に対し、図２１、図２２に示したように、本発明のセル
フアラインコンタクト構造では、ゲートの上面と側面に
絶縁膜を形成するので、ゲート上にコンタクトホールが
重なっても絶縁膜で保護されるようになっている。した
がって、リソグラフィの位置ズレに対する裕度が大きく
取れるので、ゲート電極間距離を従来より狭めた設計が
可能となっている。Next, an example of application of the present invention to a self-aligned contact technique will be described. FIG. 21 is a sectional view of the self-aligned contact before etching, and FIG. 22 is a sectional view after the etching. The conventional contact hole is designed to have a distance slightly smaller than the distance between the gates so as to eliminate misalignment of lithography alignment. On the other hand, as shown in FIGS. 21 and 22, in the self-aligned contact structure of the present invention, the insulating film is formed on the upper surface and the side surface of the gate, so that even if the contact hole overlaps on the gate, it is protected by the insulating film. It is supposed to be. Therefore, a large margin for the positional deviation of the lithography can be obtained, so that the design in which the distance between the gate electrodes is narrower than the conventional one is possible.
【０１０８】図２１のセルフアラインコンタクトは、レ
ジスト６０１、ＴＥＯＳやＢＰＳＧなどの酸化膜６０
２、ＳＯＧなどの酸化膜６０３、窒化シリコン膜６０
４、下地６０５、ゲート６０６の膜構造となっている。
ゲート６０６の間が最終的なコンタクトを取る領域であ
り、本実施例の膜構造では、窒化シリコン膜６０４に穴
底６０７が形成されている。したがって、酸化膜６０２
のエッチングが終了した後、窒化シリコン膜６０７の除
去工程が必要である。セルフアラインコンタクト膜のプ
ラズマエッチングは、ＣＦ系のガスを使用したプロセス
が開発されていて、エッチング特性に関する研究例も多
数報告されているので、ここではエッチングについての
記載は省略する。The self-aligned contact shown in FIG. 21 is formed by a resist 601, an oxide film 60 such as TEOS or BPSG.
2. Oxide film 603 such as SOG, silicon nitride film 60
4, a base 605, and a gate 606.
The area between the gates 606 is a final contact area. In the film structure of this embodiment, a hole bottom 607 is formed in the silicon nitride film 604. Therefore, the oxide film 602
After the etching is completed, a step of removing the silicon nitride film 607 is required. For the plasma etching of the self-aligned contact film, a process using a CF-based gas has been developed, and a number of research examples relating to the etching characteristics have been reported. Therefore, the description of the etching is omitted here.
【０１０９】エッチングの課題は、図２２に示したよう
に、レジストの穴底（６０７に対応）の削れが顕著であ
ることや、窒化シリコン膜６０４の肩の部分６０８が削
れてしまう問題などがある。特に、酸化膜エッチングで
は、エッチングを繰り返し実施していると、エッチング
室内壁の温度が変動したり、内壁へのエッチングガスや
エッチング反応生成物の堆積特性が変動したり内壁から
のガス放出挙動が変化したりといった現象により、エッ
チング特性が変化し、場合によっては下地までエッチン
グができなくなることもある。この現象は、エッチスト
ップと呼ばれることもある。エッチストップが発生する
と、デバイス不良が多量に発生するため、絶対に防止し
なければならない。それに加えて、発生した場合に現象
を検出することも重要である。As shown in FIG. 22, the problem of etching is that the bottom of the hole (corresponding to 607) of the resist is sharply cut off, and the shoulder 608 of the silicon nitride film 604 is cut off. is there. In particular, in the case of oxide film etching, if etching is repeatedly performed, the temperature of the inner wall of the etching chamber fluctuates, the deposition characteristics of the etching gas and etching reaction products on the inner wall fluctuates, and the gas release behavior from the inner wall changes. Due to such a phenomenon as a change, the etching characteristics change, and in some cases, the etching cannot be performed up to the base. This phenomenon is sometimes called an etch stop. When an etch stop occurs, a large number of device failures occur, and it must be absolutely prevented. In addition, it is important to detect phenomena when they occur.
【０１１０】本発明の終点判定システムを用いた場合
は、短時間でプラズマ発光の変化、すなわちエッチング
特性の変化を測定することができるとともに、プラズマ
変化の測定時間刻みが短いので、僅かなエッチング特性
の変動検出の時間精度も高い。この様な特徴を利用し、
図２１の状態でエッチングを開始した時点から酸化膜６
０２のエッチングが進行し、酸化膜６０３の上面（酸化
膜６０２と酸化膜６０３の界面）に達した時間を測定す
る。このデータと予め測定してある酸化膜６０２の膜厚
からエッチング速度を求め、それを酸化膜６０２のエッ
チング速度データとして記録したり、保存したりする。
また、それまでにエッチングした場合のエッチング速度
データとこのデータを比較することで、エッチング装置
の経時的な変化を知ることができる。これを、たとえば
エッチング装置のコントロールパネルに表示し、装置の
安定性を確認しながら生産を続けることも歩留まり向上
に効果がある。When the end point determination system of the present invention is used, a change in plasma emission, that is, a change in etching characteristics can be measured in a short time, and the measurement time of the plasma change is short. The time accuracy of fluctuation detection is high. Utilizing such features,
From the time when etching is started in the state of FIG.
The time when the etching of 02 has progressed to reach the upper surface of the oxide film 603 (the interface between the oxide film 602 and the oxide film 603) is measured. An etching rate is obtained from this data and the thickness of the oxide film 602 measured in advance, and this is recorded or stored as etching rate data of the oxide film 602.
Also, by comparing this data with the etching rate data in the case where etching has been performed up to that time, it is possible to know the change with time of the etching apparatus. Displaying this on a control panel of an etching apparatus, for example, and continuing production while confirming the stability of the apparatus is also effective in improving the yield.
【０１１１】本発明の方法によれば、エッチング速度が
エッチングを実施しながら簡便に測定できるので、装置
安定稼動のモニタとしても活用できる。次に、酸化膜６
０３をエッチングしてゲート間の狭い領域をエッチング
することになるが、肩の部分６０８のエッチングを抑制
して選択比向上を図ったり、窒化シリコン膜６０４の穴
底６０７に達した後のオーバーエッチング時間を定めた
りする場合の基礎データに、上記の方法で求めたエッチ
ング速度を使用することも可能である。また、ゲート間
の酸化膜６０３のエッチング速度を同じような方法で求
め、エッチング特性の安定性確認やエッチストップの発
見に役立てることもできる。なお、膜厚が事前にわかっ
ていない場合でも、エッチング時間がウエハ毎にどの程
度変化しているかを調べることで、ロット内のエッチン
グ特性の安定性確認を行うことができる。これも、前述
したように、装置のコントローラーに表示させて常時モ
ニタすることも可能であり、これにより、プロセス条件
変更時期や全掃期間を決定できる。According to the method of the present invention, since the etching rate can be easily measured while performing the etching, it can be used as a monitor for stable operation of the apparatus. Next, the oxide film 6
03 is etched to narrow the area between the gates. However, the etching of the shoulder portion 608 is suppressed to improve the selectivity, or the over-etching after reaching the hole bottom 607 of the silicon nitride film 604 is performed. It is also possible to use the etching rate obtained by the above method as basic data for determining the time. In addition, the etching rate of the oxide film 603 between the gates can be obtained by a similar method, which can be used for confirming the stability of etching characteristics and finding an etch stop. Even if the film thickness is not known in advance, it is possible to confirm the stability of the etching characteristics in a lot by checking how much the etching time changes for each wafer. As described above, this can also be displayed on the controller of the apparatus and constantly monitored, whereby the timing for changing the process conditions and the entire cleaning period can be determined.
【０１１２】本発明のもう一つの実施例は、短時間に測
定準備が可能で短い時間刻みで終点判定できるという特
徴を活かしたものである。セルフアラインコンタクトの
エッチングが終了した状態を示した図２２において、窒
化シリコン膜６０４をエッチングにより除去し、下部
（下地６０５）と上部とのコンタクトを形成する場合
に、本発明の終点判定システムを用いた短時間高精度終
点判定を実施する。窒化シリコン膜６０４の底６０７が
非常に薄いため、エッチング終点が正確に判定できなけ
れば、下地６０５がエッチングされ過ぎてしまう。エッ
チング時間は１０数秒と短いので、従来以上にプラズマ
計測準備時間を短くしなければならないが、本発明の終
点判定システムを使用することで、問題なく終点を判定
できる。Another embodiment of the present invention makes use of the features that the measurement can be prepared in a short time and the end point can be determined at short time intervals. In FIG. 22, which shows a state in which the etching of the self-aligned contact is completed, when the silicon nitride film 604 is removed by etching to form a contact between the lower part (base 605) and the upper part, the end point determination system of the present invention is used. The short-time high-precision end point judgment is performed. Since the bottom 607 of the silicon nitride film 604 is very thin, the base 605 is excessively etched unless the etching end point can be accurately determined. Since the etching time is as short as several tens of seconds, the plasma measurement preparation time must be shorter than before, but the end point can be determined without any problem by using the end point determination system of the present invention.
【０１１３】また、図１の実施例では、チャンバ２内に
発生したプラズマからの特定波長の発光を分光器１２に
て得ているが、分光器１２の代わりに特定波長領域の光
を通過させ、その他の波長領域の光は阻止もしくは大幅
に減衰させる光学フィルタを用いても同じ効果が得られ
る。In the embodiment shown in FIG. 1, the spectroscope 12 obtains light of a specific wavelength from the plasma generated in the chamber 2. The same effect can be obtained by using an optical filter that blocks or largely attenuates light in other wavelength ranges.
【０１１４】さらに、チャンバ２内に発生したプラズマ
からの特定波長の発光量の時系列信号を得る方法とし
て、図１の実施例では分光器と光電子増倍管を用いる例
を示したが、特開昭５９−１８４２４号公報に記載され
ている様に、スリット、グレーディング及びラインセン
サを用いて多波長に対応した信号をＡＤ変調器によりデ
ジタル化し、所定周期毎に記憶装置に蓄えると共に、所
望波長に対応したデータを所定周期毎に取り出すことに
よっても行うことができる。このシステムでは、色々の
所望波長を電子的に設定できる利点がある。Further, as a method for obtaining a time-series signal of a light emission amount of a specific wavelength from the plasma generated in the chamber 2, an example using a spectroscope and a photomultiplier is shown in the embodiment of FIG. As described in JP-A-59-18424, a signal corresponding to multiple wavelengths is digitized by an AD modulator using a slit, grading and line sensor, stored in a storage device at predetermined intervals, and a desired wavelength is stored. Can be performed by extracting data corresponding to the above at every predetermined period. This system has the advantage that various desired wavelengths can be set electronically.
【０１１５】なお、スリット、グレーディング及びライ
ンセンサを用いた場合、ラインセンサの走査スタート信
号の間隔を長くすると蓄積される電荷が増大し、出力信
号が大きくなる性質があるため、ラインセンサからの出
力信号の大きさをモニタリングし、その最大値を所定の
値になる様にラインセンサの走査スタート信号の間隔を
調節することにより、自動ゲイン調節ができる。When a slit, a grading, and a line sensor are used, if the interval between the scan start signals of the line sensor is increased, the accumulated electric charge increases and the output signal increases. By monitoring the magnitude of the signal and adjusting the interval between the scan start signals of the line sensor so that the maximum value becomes a predetermined value, automatic gain adjustment can be performed.
【０１１６】また、ラインセンサの素子数が所望の波長
精度に対して不十分な場合は、内挿することにより波長
精度を向上することができる。If the number of elements of the line sensor is insufficient for the desired wavelength accuracy, the wavelength accuracy can be improved by interpolation.
【０１１７】このシステムにおけるグレーディング毎の
特性のバラツキは、リニアセンサ面に分光される光の波
長のばらつきになる。このため、スリットに入力する光
として、チャンバーからの光の外に既知の光スペクトル
を有する較正用標準光源からの光も入力可能とし（例え
ば二又ファイバの使用）、定期的に較正用標準光源をＯ
Ｎして、上記記憶装置に蓄えられるデータの対応波長の
較正を行うこともできる。Variations in characteristics for each grading in this system result in variations in the wavelength of the light split on the linear sensor surface. For this reason, the light from the calibration standard light source having a known light spectrum can also be input as the light to be input to the slit in addition to the light from the chamber (for example, use of a bifurcated fiber), and the calibration standard light source is periodically used. O
N, the corresponding wavelength of the data stored in the storage device can be calibrated.
【０１１８】なお、本実施例はプラズマを用いたエッチ
ング終点判定について述べたが、同じくプラズマを用い
たクリーニングの終点判定にも有効であり、エッチング
処理後のプラズマクリーニングやプラズマＣＶＤ後のプ
ラズマクリーニングの終点判定にも適用、すなわち、プ
ラズマ処理の終点判定に適用でき、次の特徴を有する。Although this embodiment has been described with respect to the determination of the etching end point using plasma, it is also effective for the determination of the cleaning end point using plasma, and is also effective for the plasma cleaning after the etching process and the plasma cleaning after the plasma CVD. It can be applied to the end point determination, that is, can be applied to the end point determination of the plasma processing and has the following features.
【０１１９】(1)発光分光法を用いたプラズマ処理の終
点判定において、特定波長の発光強度の時系列データを
得るＡＤ変換手段と、該時系列データを平滑化処理する
第１のデジタルフィルタリング手段と、該平滑化時系列
データの微係数を求める微分演算手段と、更に、算出さ
れた微係数の時系列データを平滑化処理する第２のデジ
タルフィルタリング手段と、該平滑化微係数値と予め設
定された値とを比較し、プラズマ処理の終点を判定する
判別手段を備えたことを特徴とするプラズマ処理終点判
定装置。(1) AD conversion means for obtaining time-series data of emission intensity of a specific wavelength in the end point determination of plasma processing using emission spectroscopy, and first digital filtering means for smoothing the time-series data A differential operation means for obtaining a differential coefficient of the smoothed time series data; a second digital filtering means for performing a smoothing process on the calculated time series data of the differential coefficient; An apparatus for determining an end point of a plasma processing, comprising: a determination unit that compares the set value with an end point of the plasma processing.
【０１２０】(2)上記のプラズマ処理終点判定装置にお
いて、プラズマ処理の異常を検出する手段と、この異常
検出時に前記平滑化時系列データと前記微係数の時系列
データと前記平滑化微係数時系列データとをそれぞれ修
正する、第１デジタルフィルタリング補正手段と、前記
微分演算補正手段と、第２デジタルフィルタリング補正
手段とを備えたことを特徴とするプラズマ処理終点判定
装置。(2) In the above-described apparatus for determining the end point of the plasma processing, means for detecting an abnormality in the plasma processing, and when the abnormality is detected, the smoothed time series data, the time series data of the differential coefficient, and the A plasma processing end point determination apparatus, comprising: first digital filtering correction means, said differential operation correction means, and second digital filtering correction means for respectively correcting series data.
【０１２１】(3)発光強度の微係数の時系列データによ
りプラズマ処理の終点を判定する方法において、前記微
係数の時系列データの変遷を示す表示手段と、異常検出
時に前記微係数の時系列データ表示上に異常を示す表示
手段を備えたことを特徴とするプラズマ処理終点判定装
置。(3) In the method of determining the end point of the plasma processing based on the time series data of the differential coefficient of the emission intensity, a display means for indicating the transition of the time series data of the differential coefficient; An apparatus for determining an end point of a plasma processing, comprising a display means for indicating an abnormality on a data display.
【０１２２】[0122]
【発明の効果】以上、本発明によれば、発光強度の変化
を精度良く算出することができるので、非常に安定性の
よいエッチング処理終点を判定できる絶縁膜のエッチン
グ方法を提供することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to accurately calculate the change in the light emission intensity, so that it is possible to provide an insulating film etching method capable of judging the end point of the etching process with very high stability. .
【０１２３】また、本発明によれば、目標とする光電子
増倍管の出力電圧に対しセンス電圧値を関係式を用いて
導き使用することで目標とする光電子増倍管の出力電圧
に対しセンス電圧値を正確に求めることができる。従っ
て、開口率が小さい半導体ウエハであっても、半導体ウ
エハのエッチング終点を安定に検出するためのエッチン
グ終点検出に用いる信号を、ウエハ間でばらつくことな
く一定値へ再現性よく制御する方法を提供できる。Further, according to the present invention, the sense voltage value is derived from the target output voltage of the photomultiplier using a relational expression and used by using the relational expression. The voltage value can be obtained accurately. Therefore, even if a semiconductor wafer has a small aperture ratio, a method for controlling the signal used for detecting the etching end point to stably detect the etching end point of the semiconductor wafer to a constant value with good reproducibility without variation among wafers is provided. it can.
【０１２４】また、本発明によれば、終点判定のための
微係数算出処理を行う終点判定において、微係数算出処
理の前段と後段にデジタルフィルタリング処理を設ける
ことにより、効果的に光検出器からのサンプリング信号
のノイズ低減が行え、安定性の良い終点判定が可能とな
る。また、エッチング処理異常時に前段のデジタルフィ
ルタリング処理と微係数算出処理及び後段のデジタルフ
ィルタリング処理において係数補正処理を設けることに
より、より効果的に光検出器からのサンプリング信号の
ノイズ低減が行え、安定性の良い高精度な終点判定が可
能となる。Further, according to the present invention, in the end point determination for performing the differential coefficient calculation processing for the end point determination, the digital filtering processing is provided at a stage before and after the differential coefficient calculation processing, so that the optical detector can be effectively removed. Of the sampling signal can be reduced, and the end point determination with good stability can be performed. In addition, when the etching process is abnormal, the noise correction of the sampling signal from the photodetector can be more effectively performed by providing the coefficient correction process in the digital filtering process and the differential coefficient calculation process in the first stage and the digital filtering process in the second stage. , And a highly accurate end point can be determined.
【０１２５】さらに、本発明によれば、終点判定を正確
に実行できるので、時間管理のエッチングに比較して、
オーバーエッチングを少なく設定できるという効果があ
る。その結果、過剰な下地層の削れを抑制できる。ま
た、オーバーエッチング時間を短縮できるので、その分
のスループット向上が期待できる。さらに、エッチング
時間の経時的な変化をモニタできるので、エッチング装
置の異常を早期に発見することができ、エッチング不良
の大量発生を未然に防止できるという効果がある。Further, according to the present invention, since the end point can be accurately determined, compared with time-controlled etching,
There is an effect that over-etching can be reduced. As a result, excessive shaving of the underlayer can be suppressed. Further, since the over-etching time can be reduced, an improvement in throughput can be expected. Further, since the change with time of the etching time can be monitored, an abnormality of the etching apparatus can be detected at an early stage, and there is an effect that a large amount of etching defects can be prevented.
【図１】本発明の実施例になるエッチング終点判定装置
のシステム系統図である。FIG. 1 is a system diagram of an etching end point determining apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１の装置における処理手順の第１の実施例を
示すダイアグラム図である。FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of a processing procedure in the apparatus of FIG. 1;
【図３】図２の処理手順の中の、オフセット制御及びゲ
イン補正のフローチャート例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a flowchart of offset control and gain correction in the processing procedure of FIG. 2;
【図４】オフセット制御およびゲイン制御を行わない従
来例の発光変動測定結果例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a light emission fluctuation measurement result of a conventional example in which offset control and gain control are not performed.
【図５】本発明のオフセット制御およびゲイン制御を行
った場合の発光変動測定結果例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a light emission fluctuation measurement result when offset control and gain control according to the present invention are performed.
【図６】光電子増倍管の増倍率特性を示すグラフであ
る。FIG. 6 is a graph showing a multiplication factor characteristic of the photomultiplier tube.
【図７】センス電圧およびゲイン補正のフローチャート
例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a flowchart of sense voltage and gain correction.
【図８】センス電圧およびゲイン補正の他の例のフロー
チャート図である。FIG. 8 is a flowchart of another example of the sense voltage and gain correction.
【図９】本発明の平滑化微係数時系列データＤｉの算出
フローを説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a flow of calculating smoothed differential coefficient time-series data Di according to the present invention.
【図１０】図１の装置のデジタルフィルタ手段を使用し
ない場合の元波形及び処理波形を示す波形図である。10 is a waveform chart showing an original waveform and a processed waveform when the digital filter means of the apparatus of FIG. 1 is not used.
【図１１】図１の装置の元波形及び処理波形を示す波形
図である。FIG. 11 is a waveform chart showing an original waveform and a processed waveform of the apparatus of FIG. 1;
【図１２】図９の処理手順に従いノイズが生じた場合の
元波形及び処理波形を示す波形図である。12 is a waveform diagram showing an original waveform and a processed waveform when noise occurs according to the processing procedure of FIG. 9;
【図１３】本発明の平滑化微係数時系列データＤｉの算
出フローの、第２の実施例における処理手順を示すダイ
アグラム図である。FIG. 13 is a diagram showing a processing procedure in a second embodiment of the flow of calculating the smoothed differential coefficient time-series data Di of the present invention.
【図１４】図１３の実施例の元波形及び処理波形を示す
波形図である。14 is a waveform chart showing an original waveform and a processed waveform of the embodiment of FIG.
【図１５】図１の装置における処理手順の第２の実施例
を示すダイアグラム図である。FIG. 15 is a diagram showing a second embodiment of the processing procedure in the apparatus of FIG. 1;
【図１６】セルフアラインデュアルダマシンプロセスの
例を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a self-aligned dual damascene process.
【図１７】溝を先に加工するダマシンプロセスの工程例
を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a process of a damascene process for processing a groove first.
【図１８】穴を先に加工するダマシンプロセスの工程例
を示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a process example of a damascene process for processing a hole first.
【図１９】穴と溝の境界層が形成されていない場合のプ
ロセスの工程例を示す図である。FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a process in a case where a boundary layer between a hole and a groove is not formed.
【図２０】ｌｏｗ−ｋ膜構造を導入したプロセスの工程
例を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a process example of a process in which a low-k film structure is introduced.
【図２１】セルフアラインコンタクト技術への本発明の
適用例を示す図であり、セルフアラインコンタクトのエ
ッチング前の断面図である。FIG. 21 is a diagram showing an application example of the present invention to a self-aligned contact technique, and is a cross-sectional view of a self-aligned contact before etching.
【図２２】セルフアラインコンタクト技術への本発明の
適用例を示す図であり、セルフアラインコンタクトのエ
ッチング後の断面図である。FIG. 22 is a diagram showing an application example of the present invention to a self-aligned contact technique, and is a cross-sectional view after etching of the self-aligned contact.
１…エッチング装置、２…エッチングチャンバ、１０…
エッチング終点判定検出装置、１１…光検出器１１、１
５…オフセット(加算回路)１５、１６…ゲイン(乗算回
路)、１７…ＡＤ変換器、１８…デジタルフィルタ回
路、１９…微係数演算回路、２０…デジタルフィルタ回
路、２１…ＲＡＭ、２２…判定回路、２３…ＤＡ変換
器、３０…ＣＰＵ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Etching apparatus, 2 ... Etching chamber, 10 ...
Etching end point detection and detection device, 11 ... photodetectors 11, 1
5 offset (addition circuit) 15, 16 gain (multiplication circuit), 17 AD converter, 18 digital filter circuit, 19 differential coefficient calculation circuit, 20 digital filter circuit, 21 RAM, 22 determination circuit , 23 ... DA converter, 30 ... CPU.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉岡 健 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 幾原 祥二 山口県下松市大字東豊井794番地 日立テ クノエンジニアリング株式会社笠戸事業所 内 (72)発明者 西畑 廣治 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 高橋 主人 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 加治 哲徳 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 中元 茂 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 Ｆターム(参考） 5F004 AA16 CB02 CB16 CB17 CB18 EB01 EB03 5F033 HH08 HH11 JJ01 JJ08 JJ11 MM01 MM02 QQ06 QQ09 QQ12 QQ25 QQ91 RR04 RR06 RR09 RR15 SS04 TT01 TT02 VV06 XX00 XX01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takeshi Yoshioka 794, Higashi Toyoi, Kazamatsu, Kamamatsu City, Yamaguchi Prefecture Inside the Kasado Plant of Hitachi, Ltd. (72) Shoji Ikuhara 794, Higashi Toyoi, Kazamatsu, Yamaguchi Prefecture Hitachi (72) Inventor Hiroji Nishihata 794 Kazato, Higashitoyoi, Kudamatsu-shi, Yamaguchi Prefecture Inventor Hiroshi Nishihata 794 Kazato, Higashitoyoi, Katsumatsu Plant, Hitachi, Ltd. Address: Kasado Plant, Hitachi, Ltd. No. 794 F term in Kasado Plant, Hitachi, Ltd. (reference) 5F004 AA16 CB02 CB16 CB17 CB18 EB01 EB03 5F033 HH08 HH11 JJ01 JJ08 JJ11 M M01 MM02 QQ06 QQ09 QQ12 QQ25 QQ91 RR04 RR06 RR09 RR15 SS04 TT01 TT02 VV06 XX00 XX01
Claims (6)
ｏｗ−ｋ膜を含む絶縁膜のエッチング方法であって、エ
ッチングの終点を判定してエッチングを終了するものに
おいて、前記エッチングの終点判定の処理が、判定入力
信号波形を第１デジタルフィルタによりノイズを低減す
るステップと、微分処理により信号波形の微係数（１次
または２次）を求めるステップと、前のステップで求め
た時系列微係数波形のノイズ成分を第２デジタルフィル
タにより低減して平滑化微係数値を求めるステップと、
該平滑化微係数値と予め設定された値とを判別手段によ
り比較しエッチングの終点を判定するステップとを含む
ことを特徴とする絶縁膜のエッチング方法。1. A semiconductor device comprising a silicon oxide film or a low dielectric constant material.
An etching method of an insulating film including an ow-k film, wherein the etching end point is determined and the etching is terminated. In the etching end point determining process, the determination input signal waveform is converted into noise by a first digital filter. A step of reducing, a step of obtaining a differential coefficient (primary or secondary) of the signal waveform by differential processing, and a step of reducing a noise component of the time-series differential coefficient waveform obtained in the previous step by a second digital filter to perform smoothing. Determining a derivative value;
Comparing the smoothed differential coefficient value with a preset value by a determination means to determine an etching end point.
法であって、エッチングの終点を判定してエッチングを
終了するものにおいて、前記エッチングの終点判定の処
理が、入力信号波形を２次以上の高次係数を持つ第１デ
ジタルフィルタ手段によりノイズを低減するステップ
と、多項式適合平滑化微分法微分処理（Ｓ−Ｇ法）によ
り前記信号波形の１次微分係数と２次微分係数の時系列
データを同時に求めるステップと、前のステップで求め
た時系列微係数波形のノイズ成分を２次以上の高次係数
を持つ第２デジタルフィルタ手段により低減して平滑化
微係数値を求めるステップと、該平滑化微係数値と予め
設定された値とを判別手段により比較しエッチングの終
点を判定するステップとを含むことを特徴とする絶縁膜
のエッチング方法。2. A method for determining an etching end point of dry etching, wherein the etching end point is determined and the etching is terminated. Reducing the noise by the first digital filter means having the following, and simultaneously obtaining the time series data of the first derivative and the second derivative of the signal waveform by the polynomial adaptive smoothing differential differentiation (SG method). A step of reducing the noise component of the time-series differential coefficient waveform determined in the previous step by a second digital filter means having a second-order or higher-order coefficient to obtain a smoothed differential coefficient value; Comparing the coefficient value with a preset value by a determination means to determine an end point of the etching.
絶縁膜のエッチング方法であって、エッチングの終点を
判定してエッチングを終了するものにおいて、前記エッ
チングの終点判定の処理が、判定入力信号波形を第１デ
ジタルフィルタによりノイズを低減するステップと、微
分処理により信号波形の微係数（１次または２次）を求
めるステップと、前のステップで求めた時系列微係数波
形のノイズ成分を第２デジタルフィルタにより低減して
平滑化微係数値を求めるステップと、該平滑化微係数値
と予め設定された値とを判別手段により比較しエッチン
グの終点を判定するステップとを含むことを特徴とする
絶縁膜のエッチング方法。3. A method of etching an insulating film of a semiconductor device by a damascene process, wherein the etching end point is determined and the etching is terminated. A step of reducing noise by a digital filter; a step of obtaining a differential coefficient (primary or secondary) of a signal waveform by differential processing; and a second digital filter using a noise component of the time-series differential coefficient waveform obtained in the previous step. Reducing the value of the smoothed differential coefficient value to obtain a smoothed differential coefficient value, and comparing the smoothed differential coefficient value with a preset value by a determination unit to determine an etching end point. Etching method.
絶縁膜のエッチング方法であって、エッチングの終点を
判定してエッチングを終了するものにおいて、前記エッ
チングの終点判定の処理が、入力信号波形を２次以上の
高次係数を持つ第１デジタルフィルタ手段によりノイズ
を低減するステップと、多項式適合平滑化微分法により
前記信号波形の１次微分係数と２次微分係数の時系列デ
ータを同時に求めるステップと、前のステップで求めた
時系列微係数波形のノイズ成分を２次以上の高次係数を
持つ第２デジタルフィルタ手段により低減して平滑化微
係数値を求めるステップと、該平滑化微係数値と予め設
定された値とを判別手段により比較しエッチングの終点
を判定するステップとを含むことを特徴とする絶縁膜の
エッチング方法。4. A method for etching an insulating film of a semiconductor device by a damascene process, wherein an etching end point is determined and the etching is terminated. Reducing the noise by first digital filter means having higher-order coefficients, and simultaneously obtaining time-series data of the first and second derivatives of the signal waveform by a polynomial adaptive smoothing differentiation method; Reducing the noise component of the time-series differential coefficient waveform determined in the step by the second digital filter means having a second-order or higher-order coefficient to obtain a smoothed differential coefficient value; Comparing the set value with a determination unit to determine an end point of the etching.
プロセスによるエッチング方法であって、エッチングの
終点を判定してエッチングを終了するものにおいて、前
記エッチングの終点判定の処理が、判定入力信号波形を
第１デジタルフィルタによりノイズを低減するステップ
と、微分処理により信号波形の微係数（１次または２
次）を求めるステップと、前のステップで求めた時系列
微係数波形のノイズ成分を第２デジタルフィルタにより
低減して平滑化微係数値を求めるステップと、該平滑化
微係数値と予め設定された値とを判別手段により比較し
エッチングの終点を判定するステップとを含むことを特
徴とする絶縁膜のエッチング方法。5. A method for etching an insulating film of a semiconductor device by a self-alignment process, wherein the etching end point is determined and the etching is terminated. (1) A step of reducing noise by a digital filter, and a differential coefficient (primary or secondary) of a signal waveform by differential processing.
Determining the next), reducing the noise component of the time-series differential coefficient waveform determined in the previous step by a second digital filter to determine a smoothed differential coefficient value, and setting the smoothed differential coefficient value in advance. And comparing the calculated values with a determination means to determine an end point of the etching.
プロセスによるエッチング方法であって、エッチングの
終点を判定してエッチングを終了するものにおいて、前
記エッチングの終点判定の処理が、入力信号波形を２次
以上の高次係数を持つ第１デジタルフィルタ手段により
ノイズを低減するステップと、多項式適合平滑化微分法
により前記信号波形の１次微分係数と２次微分係数の時
系列データを同時に求めるステップと、前のステップで
求めた時系列微係数波形のノイズ成分を２次以上の高次
係数を持つ第２デジタルフィルタ手段により低減して平
滑化微係数値を求めるステップと、該平滑化微係数値と
予め設定された値とを判別手段により比較しエッチング
の終点を判定するステップとを含むことを特徴とする絶
縁膜のエッチング方法。6. A method of etching an insulating film of a semiconductor device by a self-alignment process, wherein the etching end point is determined and the etching is terminated. A step of reducing noise by the first digital filter means having the above-mentioned high-order coefficients; and a step of simultaneously obtaining time-series data of first and second derivatives of the signal waveform by a polynomial adaptive smoothing differentiation method; Obtaining a smoothed differential coefficient value by reducing the noise component of the time-series differential coefficient waveform obtained in the previous step by second digital filter means having a second-order or higher-order coefficient; Comparing the predetermined value with a predetermined value to determine an end point of the etching. Law.
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