特許 6512975 エッチング終点検出方法及びプラズマ処理装置の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6512975

(24)【登録日】2019年4月19日

(45)【発行日】2019年5月15日

(54)【発明の名称】エッチング終点検出方法及びプラズマ処理装置の制御装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20190425BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20190425BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 103

   H05H1/46 M

   H05H1/46 A

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-142502(P2015-142502)

(22)【出願日】2015年7月16日

(65)【公開番号】特開2017-27995(P2017-27995A)

(43)【公開日】2017年2月2日

【審査請求日】2018年2月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】石澤 繁

【審査官】 佐藤 靖史

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−０４８４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０９２２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２０８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２３９０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０１００９０１４（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高周波電力により処理容器内の処理ガスからプラズマを生成し、該プラズマにより基板に所定のエッチング処理を施すプラズマ処理装置のエッチング終点検出方法であって、
プロセスレシピに設定された手順に応じて出力される同期信号に同期して、プラズマ生成用の高周波電力、イオン引き込み用の高周波電力及び処理ガスの少なくともいずれかをパルス波状に供給し、
前記同期信号の出力に応じて、プラズマ中の所定波長の発光強度をサンプリングし、
前記同期信号の出力毎にサンプリングした所定波長の発光強度のデータによりエッチングの終点検出を行い、
前記所定波長の発光強度のサンプリングを開始するタイミングは、前記同期信号がオンされたとき又は該同期信号がオンされてから所定のマスク時間が経過したときであり、
前記プラズマ生成用の高周波電力及びイオン引き込み用の高周波電力の少なくともいずれかの高周波電力がパルス波状に供給される場合、前記所定波長の発光強度をサンプリングする時間は、前記同期信号がオンされてから第１のマスク時間の経過後であって前記同期信号がオフするまでであり、
前記処理ガスがパルス波状に供給される場合、前記所定波長の発光強度をサンプリングする時間は、前記同期信号がオンされてから前記第１のマスク時間よりも長い第２のマスク時間の経過後であって前記同期信号がオフするまでである、
エッチング終点検出方法。

【請求項2】

前記エッチング処理は、前記処理ガスのうちの堆積ガスのプラズマにより保護膜を形成するステップと、該処理ガスのうちのエッチングガスのプラズマによりエッチングを行うステップとを繰り返し実行し、
サンプリングする前記所定波長の発光強度は、前記エッチングガスのプラズマ中の所定波長の発光強度である、
請求項１に記載のエッチング終点検出方法。

【請求項3】

高周波電力により処理容器内の処理ガスからプラズマを生成し、該プラズマにより基板に所定のエッチング処理を施すプラズマ処理装置の制御装置であって、
プロセスレシピに設定された手順に応じて同期信号を出力し、該同期信号に同期してプラズマ生成用の高周波電力、イオン引き込み用の高周波電力及び処理ガスの少なくともいずれかをパルス波状に供給させ、
前記同期信号の出力に応じて、プラズマ中の所定波長の発光強度をサンプリングし、
前記同期信号の出力毎にサンプリングした所定波長の発光強度のデータを記憶部に蓄積し、
前記記憶部に蓄積されたデータによりエッチングの終点検出を行い、
前記所定波長の発光強度のサンプリングを開始するタイミングは、前記同期信号がオンされたとき又は該同期信号がオンされてから所定のマスク時間が経過したときであり、
前記プラズマ生成用の高周波電力及びイオン引き込み用の高周波電力の少なくともいずれかの高周波電力がパルス波状に供給される場合、前記所定波長の発光強度をサンプリングする時間は、前記同期信号がオンされてから第１のマスク時間の経過後であって前記同期信号がオフするまでであり、
前記処理ガスがパルス波状に供給される場合、前記所定波長の発光強度をサンプリングする時間は、前記同期信号がオンされてから前記第１のマスク時間よりも長い第２のマスク時間の経過後であって前記同期信号がオフするまでである、
プラズマ処理装置の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エッチング終点検出方法及びプラズマ処理装置の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

堆積ガス及びエッチングガスの２種類のガスを交互に供給し、エッチング対象膜に保護膜を形成する工程とエッチング対象膜をエッチングする工程とを交互に行うプラズマプロセスが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【0003】

また、プラズマ生成用の高周波電力とイオン引き込み用の高周波電力とを同期してパルス波状に印加するプラズマプロセスが知られている（例えば、特許文献２を参照）。

【0004】

また、プラズマ中において特定波長で発光する活性種の発光強度を検出し、発光強度の変動からエッチング処理の終点を検出することが知られている（例えば、特許文献３を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２００６−５２３０３０号公報

【特許文献2】特開２０１５−４３４７０号公報

【特許文献3】特開平０９−１１５８８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記プラズマプロセスでは、ガス、プラズマ生成用の高周波電力及びイオン引き込み用の高周波電力を例えば数秒以下でスイッチングする。スイッチング動作を制御するソフトウェアは、レシピに設定された手順に応じたスイッチング動作を例えば１００ｍｓｅｃの分解能で行う。よって、スイッチング動作には、最大で１００ｍｓｅｃの遅れが生じる。この遅れが発生した場合、プラズマの生成にバラツキが発生する。これにより、プラズマ中の所定波長の発光強度にバラツキが生じ、正確なエッチングの終点を検出することが難しくなる。

【0007】

上記課題に対して、一側面では、本発明は、プラズマ中の所定波長の発光強度から正確なエッチングの終点を検出することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、一の態様によれば、高周波電力により処理容器内の処理ガスからプラズマを生成し、該プラズマにより基板に所定のエッチング処理を施すプラズマ処理装置のエッチング終点検出方法であって、プロセスレシピに設定された手順に応じて出力される同期信号に同期して、プラズマ生成用の高周波電力、イオン引き込み用の高周波電力及び処理ガスの少なくともいずれかをパルス波状に供給し、前記同期信号の出力に応じて、プラズマ中の所定波長の発光強度をサンプリングし、前記同期信号の出力毎にサンプリングした所定波長の発光強度のデータによりエッチングの終点検出を行う、エッチング終点検出方法が提供される。

【発明の効果】

【0009】

一の側面によれば、プラズマ中の所定波長の発光強度から正確なエッチングの終点を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態にかかるプラズマ処理装置の全体構成の一例を示す縦断面。

【図2】一実施形態にかかるエッチング工程の一例を示す図。

【図3】プラズマ中の所定波長の発光強度とエッチングの終点検出の比較例を示す図。

【図4】プラズマ中の所定波長の発光強度とエッチングの終点検出の比較例を示す図。

【図5】一実施形態にかかるエッチング対象の積層膜の一例を示す図。

【図6】一実施形態にかかるガスをスイッチングする場合の所定波長の発光強度と平滑化の一例を示す図。

【図7】一実施形態にかかるエッチングの終点検出処理の一例を示すフローチャート。

【図8】一実施形態にかかるＲＦをスイッチングする場合の所定波長の発光強度と平滑化の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

【0012】

［プラズマ処理装置の全体構成］
まず、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１の全体構成について、図１のプラズマ処理装置の縦断面の一例を参照しながら説明する。本実施形態では、プラズマ処理装置１の一例として容量結合型プラズマエッチング装置を挙げる。

【0013】

本実施形態にかかるプラズマ処理装置１は、特に限定されないが、半導体ウェハＷ（以下、「ウェハＷ」とも呼ぶ。）に原子層エッチング（ＡＬＥ：Atomic Layer Etching）処理、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）処理、アッシング処理等のプラズマ処理を施すことができる。

【0014】

プラズマ処理装置１は、例えばアルミニウム等の導電性材料からなる処理容器（チャンバ）１０と、処理容器１０内にガスを供給するガス供給源１５とを有する。ガス供給源１５は、保護膜を形成する堆積性のガス（以下、「堆積ガス」ともいう。）及びエッチングを促進するエッチングガスを交互に供給する。

【0015】

処理容器１０は電気的に接地されており、処理容器１０内には下部電極２０と、これに対向して平行に配置された上部電極２５とが設けられている。下部電極２０は、ウェハＷを載置する載置台としても機能する。下部電極２０及び上部電極２５の少なくとも一方、図１では下部電極２０には、電力供給装置３０が接続されている。電力供給装置３０は、第１周波数の第１高周波電力（プラズマ生成用の高周波電力ＨＦ）を供給する第１高周波電源３２と、第１周波数よりも低い第２周波数の第２高周波電力（イオン引き込み用の高周波電力ＬＦ）を供給する第２高周波電源３４とを備える。第１高周波電源３２は、第１整合器３３を介して下部電極２０に接続される。第２高周波電源３４は、第２整合器３５を介して下部電極２０に接続される。第１整合器３３及び第２整合器３５は、各々、第１高周波電源３２及び第２高周波電源３４の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるためのものである。処理容器１０内にプラズマが生成されているときには、第１高周波電源３２及び第２高周波電源３４の各々について、内部インピーダンスと負荷インピーダンスとが見かけ上一致するように機能する。

【0016】

上部電極２５は、その周縁部を被覆するシールドリング４０を介して処理容器１０の天井部に取り付けられている。上部電極２５には、ガス供給源１５から導入されたガスを拡散する拡散室５０が設けられている。拡散室５０には、ガス導入口４５が形成され、このガス導入口４５を介して、ガス供給源１５から各種ガスを拡散室５０と導入することができる。上部電極２５には、拡散室５０からのガスを処理容器１０内に供給するための、多数のガス流路５５が形成されている。

【0017】

ガス供給源１５からのガスは、先ず、図１に示すガス導入口４５を介して拡散室５０に分配供給される。そして、拡散室５０に供給されたガスは、ガス流路５５を経て、処理容器１０内に供給される。以上から、かかる構成の上部電極２５は、ガスを供給するガスシャワーヘッドとしても機能する。

【0018】

処理容器１０の底面には排気口６０が形成されており、排気口６０に接続された排気装置６５によって処理容器１０内が排気される。これによって、処理容器１０内を所定の真空度に維持することができる。

【0019】

処理容器１０の側壁には、ゲートバルブＧが設けられている。ゲートバルブＧは、処理容器１０からウェハＷの搬入及び搬出を行う際に搬出入口を開閉する。

【0020】

プラズマ処理装置１には、装置全体の動作を制御する制御部１００が設けられている。制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０５、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１０及びＲＡＭ（Random Access Memory）１１５を有している。ＲＡＭ１１５には、プロセスレシピが格納されている。プロセスレシピにはプロセス条件（エッチング条件）に対するプラズマ処理装置１の制御情報が設定されている。制御情報には、プロセス時間、スイッチング時間、圧力（ガスの排気）、高周波電力や電圧、各種ガス流量、チャンバ内温度（例えば、上部電極温度、チャンバの側壁温度、ＥＳＣ温度）等が含まれる。なお、プロセスレシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されていてもよい。また、プロセスレシピは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で、記憶領域の所定位置にセットするようにしてもよい。

【0021】

ＣＰＵ１０５は、ＲＡＭ１１５に格納されたプロセスレシピの手順に従い、堆積ガス及びエッチングガスの２種類のガスを交互に供給し、エッチング対象膜に保護膜を形成する工程とエッチング対象膜をエッチングする工程とを交互に行うエッチング処理を制御する。

【0022】

プラズマ処理１には、石英窓１０９を通して処理容器１０内のプラズマ中の各波長の発光強度を測定可能な発光センサ１０８が取り付けられている。発光センサ１０８に検出されたプラズマ中の各波長の発光強度の検出値は、ＲＡＭ１１５等の記憶部に蓄積される。制御部１００は、ＲＡＭ１１５に蓄積された発光強度の検出値（データ）に基づき、特定波長の発光スペクトルを測定し、エッチングの終点検出を行う。

【0023】

［エッチング処理］
次に、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１にて行われるエッチング処理の一例について、図２を参照しながら説明する。本実施形態では、原子層エッチング（ＡＬＥ：Atomic Layer Etching）が実行される。しかしながら、本実施形態に係るエッチング終点検出方法が適用可能なエッチング処理は、原子層エッチングに限られない。

【0024】

本実施形態にかかるエッチング処理では、堆積ガス及びエッチングガスの処理ガスを交互に数Ｈｚでサイクリックに切り替える。堆積ガスが供給されている間、図２のデポステップが実行され、エッチングされたホール等に保護膜が形成される。エッチングガスが供給されている間、図２のエッチステップが実行され、ホール等がエッチングされる。エッチングの終点（ＥＰ：End Point）が検出されたときエッチングが終了する。
・エッチング条件は以下である。

【0025】

デポステップ：
堆積ガスを含むガス Ｃ_４Ｆ_６（ヘキサフルオロ１，３ブタジエン）ガス、Ｏ_２（酸素）ガス、Ａｒ（アルゴン）ガス
処理時間 ３秒
エッチステップ：
エッチングガス Ａｒ（アルゴン）ガス
処理時間 ４．５秒
前記エッチング条件において、デポステップ及びエッチステップを１サイクルとして、複数サイクル〜数十サイクル繰り返してガスを切り替えながら、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜をエッチングしたときの発光強度の一例を図３（ａ）に示す。図３（ａ）には、前記エッチング条件におけるエッチング処理において発光センサ１０８が検出した検出値のうち、２２６ｎｍの波長のＣＯの発光強度が示さている。

【0026】

図３（ｂ）に示すように、制御部１００は、２２６ｎｍの波長のＣＯの発光強度から抽出したサンプリングデータに基づき、エッチングの終点（ＥＰ：End Point）を検出する。制御部１００は、エッチングの終点を検出した場合、エッチング処理を終了する。

【0027】

図４には、図３（ａ）に示す２２６ｎｍの波長のＣＯの発光強度からサンプリングを行い、図３（ｂ）に示すサンプリングデータを抽出する方法を示す。図４の点線Ａは、デポステップにおいて検出された２２６ｎｍのＣＯの発光強度を示す。図４の破線Ｂは、エッチステップおいて検出された２２６ｎｍのＣＯの発光強度を示す。この方法では、点線Ａ，Ｂの立ち上がり及び立ち下がりに設けられたマスク時間Ｔに含まれる、ＣＯの発光強度の高周波成分をローパスフィルタ（Low Pass Filter）でカットするフィルタリングが行われる。これにより、デポステップ及びエッチステップのスイッチング動作のバラツキに応じたプラズマの揺らぎをサンプリングデータから除去することができる。フィルタリング後のサンプリングデータを示す実線ＦＣ１、ＦＣ２の平均値ＦＣＡが、エッチングの終点を検出するための図３（ｂ）に示す線の一部となる。

【0028】

ところが、スイッチング動作を行うソフトウェア制御では、デポステップ及びエッチステップのスイッチングを例えば１００ｍｓｅｃの分解能で動作させる。その時間精度は最大で１００ｍｓｅｃの遅れが生じる可能性がある。この遅れにより、プラズマの過渡応答時間が変わり、プラズマが安定するまで正確なサンプリングデータを得ることが困難である。この結果、上記方法により抽出されたサンプリングデータでは、正確なエッチングの終点を検出することは難しい。

【0029】

［プラズマ処理装置の全体構成］
そこで、本実施形態にかかる制御部１００は、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦ、イオン引き込み用の高周波電力ＬＦ及び処理ガスの少なくともいずれかをパルス波状に供給する際に使用される同期信号を用いてサンプリングデータの抽出を行う。換言すれば、図１に示すように、制御部１００は、プロセスレシピに設定された手順に応じて同期信号Ｓを出力する。プラズマ生成用の高周波電力をパルス波状に供給する場合、第１高周波電源３２は、同期信号Ｓに同期してプラズマ生成用の高周波電力をパルス波状に供給する。イオン引き込み用の高周波電力をパルス波状に供給する場合、第２高周波電源３４は、同期信号Ｓに同期してイオン引き込み用の高周波電力をパルス波状に供給する。処理ガスをパルス波状に供給する場合、ガス供給源１５は、同期信号Ｓに同期して堆積ガス及びエッチングガスを交互に供給する。

【0030】

制御部１００は、同期信号Ｓの出力に応じて、プラズマ中の所定波長の発光強度をサンプリングする。制御部１００は、同期信号Ｓの出力毎にサンプリングした所定波長の発光強度のデータによりエッチングの終点検出を行う。

【0031】

上記に示すエッチング条件に基づき、堆積ガス及びエッチングガスを交互にパルス波状に供給し、処理する。この処理においてエッチステップの第１の波長の物質の発光強度と、デポステップの第２の波長の物質の発光強度との測定結果の一例を図６（ａ）に示す。

【0032】

図６（ａ）のグラフの横軸は時間を示し、縦軸（左側）は第１の波長の物質の発光強度を示し、縦軸（右側）は第２の波長の物質の発光強度を示す。

【0033】

線Ｄは、デポステップの第２の波長の物質の発光強度を示す。線Ｅは、エッチステップの第１の波長の物質の発光強度を示す。図６（ａ）に示す堆積ガスとエッチングガスとのスイッチングは、図６（ａ）の同期信号Ｓの出力に応じて行われる。同期信号Ｓがオンすると、堆積ガスの供給を停止し、エッチングガスの供給を開始する。これにより、堆積ガスの処理容器１０内への供給が徐々に減って、エッチングガスの処理容器１０内への供給が徐々に増える。これにより、線Ｄは減少し、線Ｅは増加する。同期信号Ｓがオンされてから第２のマスク時間ＤＴ経過後、エッチングガスは安定して供給されている。

【0034】

同期信号Ｓがオフすると、エッチングガスが急激に減り、堆積ガスの供給が増える。本実施形態では、エッチステップにおいて検出する第１の波長の物質の発光強度が、サンプリング対象であり、デポステップにおいて検出する第２の波長の物質の発光強度はサンプリング対象外である。

【0035】

エッチステップにおいて、同期信号Ｓの立ち上がり（オン）のタイミングに応じてエッチングガスの供給が開始され、処理容器１０内におけるエッチングガスの量は徐々に増える。これにより、第１の波長の物質の発光強度が徐々に高くなる。同期信号Ｓの立ち上がりから徐々にエッチングガスの供給が安定し、第１の波長の物質の発光強度が安定するＣ１の領域に至るまでの時間が、第２のマスク時間ＤＴとして予め定められ、ＲＯＭ１１０又はＲＡＭ１１５に記憶されている。制御部１００は、同期信号Ｓがオンされてから第２のマスク時間ＤＴ経過後、プラズマ中の第１の波長の物質の発光強度のサンプリングを開始する。制御部１００は、同期信号Ｓがオフするタイミングに応じて第１の波長の物質の発光強度のサンプリングを停止する。図６では、サンプリング時間ＦＴにおいて検出された第１の波長の物質の発光強度のデータＣ１がサンプリングされる。

【0036】

このようにして同期信号Ｓがオンになる度にプラズマ中の第１の波長の物質の発光強度がサンプリングされ、ＲＡＭ１１５に蓄積される。その結果、第１の波長の物質の発光強度のサンプリングデータＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５・・・がＲＡＭ１１５に蓄積される。図６（ｂ）に示すように、制御部１００は、第１の波長の物質の発光強度のサンプリングデータＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５・・・を繋ぎ合わせたデータに基づき、エッチングの終点検出を行う。

【0037】

［エッチングの終点検出処理］
以上に説明した制御部１００が行うエッチングの終点検出処理を、図７のフローチャートを参照しながら説明する。図７に示すエッチングの終点検出処理が開始されると、制御部１００は、同期信号Ｓがオンされたかを判定する（ステップＳ１０）。制御部１００は、同期信号ＳがオンされるまでステップＳ１０を繰り返し、同期信号Ｓがオンされたと判定した場合、同期信号Ｓがオンされてから第２のマスク時間ＤＴが経過したかを判定する（ステップＳ１２）。

【0038】

制御部１００は、第２のマスク時間ＤＴを経過するまでステップＳ１２を繰り返し、第２のマスク時間ＤＴが経過したと判定した場合、第１の波長の物質の発光強度のデータをサンプリングする（ステップＳ１４）。このときサンプリングされる第１の波長の物質の発光強度の一例としては、エッチステップにおける２２６ｎｍの波長のＣＯの発光波長が挙げられる。

【0039】

次に、制御部１００は、同期信号Ｓがオフされたかを判定し（ステップＳ１６）、同期信号Ｓがオフされるまで第１の波長の物質の発光強度のデータをサンプリングする。サンプリングデータは、ＲＡＭ１１５に蓄積される。

【0040】

制御部１００は、同期信号Ｓがオフされたと判定した場合、ＲＡＭ１１５に蓄積された前回サンプリングした第１の波長の物質の発光強度のデータと繋ぎ合わせる（ステップＳ１８）。次に、制御部１００は、繋ぎ合わせたサンプリングデータに基づきエッチングの終点ＥＰが検出できたかを判定する（ステップＳ２０）。例えば、制御部１００は、サンプリングしたデータの傾きに基づきエッチングの終点ＥＰを検出してもよい。制御部１００は、サンプリングデータに基づき、他の公知の方法にてエッチングの終点ＥＰを検出してもよい。

【0041】

制御部１００は、エッチングの終点ＥＰを検出したと判定した場合、エッチングの終了を制御し（ステップＳ２２）、本処理を終了する。制御部１００は、エッチングの終点ＥＰを検出していないと判定した場合、エッチングを終了させずに、本処理を終了する。

【0042】

以上のエッチングの終点検出処理は、同期信号Ｓが出力される毎に実行され、これにより、図６（ｂ）に示すようにサンプリングデータＣ１，Ｃ２、Ｃ３・・・が時系列に繋ぎ合わされる。

【0043】

以上に説明したように、本実施形態にかかるエッチング終点検出方法によれば、制御部１００がプロセスレシピの設定手順に応じて出力する同期信号Ｓをトリガにして第１の波長の物質の発光強度をサンプリングするタイミングを制御する。そして、同期信号Ｓが出力される度にサンプリングしたデータに基づき、エッチングの終点が検出される。これによれば、遅れやバラツキが生じ難い同期信号Ｓがオンされてから所定のマスク時間経過後の第１の波長の物質の発光強度のデータをサンプリングすることで、第１の波長の物質の発光強度から正確なエッチングの終点を検出することができる。

【0044】

また、本実施形態にかかるエッチング終点検出方法によれば、ガスを切り替えてから切り替え後のガスが処理容器１０内に供給されるまでに時間を要することを考慮して、同期信号Ｓの立ち上がりから第２のマスク時間ＤＴだけ経過した後の第１の波長の物質の発光強度のデータのみをサンプリングする。これにより、エッチングガスの処理容器１０への供給が安定したときの第１の波長の物質の発光強度のデータをサンプリングすることができ、この結果、正確なエッチングの終点を検出することができる。

【0045】

ただし、第２のマスク時間ＤＴを設けずに、同期信号Ｓの立ち上がりから立ち下がりまでの第１の波長の物質の発光強度のデータをすべてサンプリングしてもよい。

【0046】

［ＲＦのパルス波］
以上では堆積ガス及びエッチングガスをパルス波状に、交互に供給する例を挙げて説明した。しかし、本実施形態にかかるエッチング終点検出方法は、これに限らず、例えば、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦ及びイオン引き込み用の高周波電力ＬＦの少なくともいずれかをパルス波状に供給してもよい。

【0047】

制御部１００は、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦをパルス波状に供給する場合、プロセスレシピに設定された手順に基づき同期信号Ｓが出力されるタイミングに応じて、プラズマ中の所定の波長の発光強度をサンプリングする。同様に、イオン引き込み用の高周波電力ＬＦをパルス波状に供給する場合、同期信号Ｓが出力されるタイミングに応じて、所定波長の発光強度をサンプリングする。そして、制御部１００は、同期信号Ｓが出力される毎にサンプリングされた所定波長の発光強度のデータによりエッチングの終点検出を行う。

【0048】

ただし、サンプリングデータとしては、同期信号Ｓの立ち上がりから立ち下がりまでの所定波長の発光強度のデータをすべてサンプリングしてもよい。同期信号Ｓの立ち上がりから立ち下がりまでの所定波長の発光強度のデータのうち、同期信号Ｓの立ち上がりから第１のマスク時間経過するまでのデータを除いた所定波長の発光強度のデータをサンプリングしてもよい。

【0049】

下記にイオン引き込み用の高周波電力ＬＦをパルス波状に供給した場合を例に示す。
本実施形態にかかるウェハＷのサンプル構造は、図５に示す通り、シリコンの基材１０４上に、ＳｉＮ（窒化シリコン）膜１０３、ＯＤＬ（有機）膜１０２、Ｓｉ−ＡＲＣ（反射防止）膜１０１が順に形成され、Ｓｉ−ＡＲＣ膜１０１の直上にＡｒＦマスク１０６のパターンが形成されている。ＯＤＬ（有機）膜１０２をエッチングした際に、イオン引き込み用の高周波電力ＬＦをパルス波状に供給した場合の発光データを図８（ａ）に示す。

【0050】

例えば、図８（ａ）は、発光センサ１０８が検出する３８７ｎｍの波長のＣＮの発光強度を示す。

【0051】

制御部１００は、同期信号Ｓの立ち上がりから上記波長の発光強度のサンプリングデータを取得し、ＲＡＭ１１５等の記憶部に蓄積する。同期信号Ｓが出力される度に取得され、蓄積されたサンプリングデータＣ１０、Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４・・・を繋ぎ合わせたものが、図８（ｂ）に示される。制御部１００は、図８（ｂ）に示すサンプリングデータに基づき、エッチングの終点ＥＰを検出する。これにより、より正確なエッチングの終点を検出することができる。

【0052】

なお、第２のマスク時間は、第１のマスク時間よりも長い時間に設定されることが好ましい。高周波電力の印加が安定するまでの時間は瞬時であるのに対して、処理容器１０内へのガスの供給が安定するまでに要する時間はそれよりも長いためである。よって、第２のマスク時間は、設けた方が好ましい。第１のマスク時間はあってもなくてもよい。

【0053】

また、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦ、イオン引き込み用の高周波電力ＬＦ及び処理ガスのすべてをパルス波状に供給する場合、同期信号Ｓがオンされてから第２のマスク時間が経過した後、所定波長の発光強度のサンプリングを開始する。このようにプラズマ生成用の高周波電力ＨＦ、イオン引き込み用の高周波電力ＬＦ及び処理ガスのすべてをパルス波状に供給する場合、発光強度のサンプリングを開始するタイミングを同期信号Ｓがオンされてから最も遅いタイミングにすることで、より正確なエッチングの終点を検出することができる。

【0054】

以上、エッチング終点検出方法及びプラズマ処理装置の制御装置を上記実施形態により説明したが、本発明にかかるエッチング終点検出方法及びプラズマ処理装置の制御装置は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

【0055】

例えば、本発明にかかるエッチング終点検出方法は、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ:Capacitively Coupled Plasma)装置だけでなく、その他のプラズマ処理装置に適用可能である。その他のプラズマ処理装置としては、誘導結合型プラズマ(ＩＣＰ:Inductively Coupled Plasma)、ラジアルラインスロットアンテナを用いたプラズマ処理装置、ヘリコン波励起型プラズマ（ＨＷＰ：Helicon Wave Plasma）装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Ｒesonance Plasma）装置等であってもよい。

【0056】

本明細書では、エッチング対象として半導体ウェハＷについて説明したが、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＦＰＤ（Flat Panel Display）等に用いられる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。

【符号の説明】

【0057】

１：プラズマ処理装置
１０：処理容器
１５：ガス供給源
２０：下部電極（載置台）
２５：上部電極（シャワーヘッド）
３２：第１高周波電源
３４：第２高周波電源
４５：ガス導入口４５
５０：拡散室
５５：ガス流路
１００：制御部
１０８：発光センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】