JP2000003905A - エッチング装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッチングチャンバ内壁に堆積した反応生成
物の膜厚および膜質をモニタすることができ、エッチン
グ装置の稼働率が向上できるエッチング装置および半導
体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 エッチングチャンバ５の内に堆積する反
応生成物の膜厚および膜質をモニタすることができる赤
外線分光モニタ体（光線分光モニタ体）１が設置されて
いるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エッチング装置お
よび半導体装置の製造方法に関し、特に、エッチングチ
ャンバの内部に堆積した反応生成物の膜厚および膜質を
モニタすることができ、エッチング装置の稼働率が向上
できるエッチング装置およびそれを用いた半導体装置の
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明者は、半導体装置の製造技術に使
用されている酸化シリコン膜などをエッチングするエッ
チング装置について検討した。以下は、本発明者によっ
て検討された技術であり、その概要は次のとおりであ
る。

【０００３】すなわち、ドライエッチング装置を使用し
て、半導体装置の製造技術に使用されている酸化シリコ
ン膜をエッチングする際には、ＣＦ系のエッチング用ガ
スが使用されていることにより、反応生成物として、Ｃ
Ｆ系のポリマー（polymer ）がエッチングチャンバ（エ
ッチング室、反応室、エッチング反応室と称される場合
がある）の内壁に堆積する現象が発生している。

【０００４】なお、ドライエッチング装置などのエッチ
ング装置について記載されている文献としては、例えば
１９９１年９月２８日、日刊工業新聞社発行の「エッチ
ング装置用語辞典」ｐ１８４〜ｐ１９４に記載されてい
るものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述したド
ライエッチング装置について、以下に記載するような種
々の問題点があることを本発明者が見い出した。

【０００６】すなわち、前述したドライエッチング装置
におけるエッチングチャンバ内壁に堆積した反応生成物
は、温度変化、圧力変化、搬送動作などにより、エッチ
ングチャンバ内壁から剥離して、半導体装置を製造する
ためのウエハに付着し、ウエハにおいて異物となるとい
う問題点が発生している。

【０００７】したがって、ウエハにおける酸化シリコン
膜にスルーホールを形成する製造工程における酸化シリ
コン膜のエッチングを行う作業を開始する前やエッチン
グ作業中に、酸化シリコン膜に付着した異物は、スルー
ホールを形成すべく酸化シリコン膜をエッチング除去す
る場合にエッチングを阻止する物体となるので、スルー
ホールのパターンの欠陥を発生させる。したがって、半
導体装置の製造歩留りを低下させるという問題点が発生
している。

【０００８】また、ドライエッチング装置におけるエッ
チングチャンバ内壁に堆積した反応生成物などを検知す
るための手段としては、エッチングチャンバを大気に解
放した状態で、目視確認とかサンプル採取によるオフラ
イン型の確認方法に限られている。したがって、その確
認作業は、エッチング装置の稼働率を低下させている。

【０００９】本発明の目的は、エッチングチャンバ内壁
に堆積した反応生成物の膜厚および膜質をモニタするこ
とができ、エッチング装置の稼働率が向上できるエッチ
ング装置および半導体装置の製造方法を提供することに
ある。

【００１０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１２】すなわち、（１）本発明のエッチング装置
は、エッチングチャンバの内部に堆積する反応生成物の
膜厚および膜質をモニタすることができる光線分光モニ
タ体が設置されているものである。

【００１３】（２）本発明のエッチング装置は、前記
（１）に記載のエッチング装置に設置されている光線分
光モニタ体におけるモニタ信号を用いて形成されたソフ
トウエハであって、エッチングおよびクリーニングを行
うためのそのソフトウエハを備えているものである。

【００１４】（３）本発明の半導体装置の製造方法は、
前記（１）または（２）に記載のエッチング装置の操作
が行われているエッチング装置を使用して、半導体装置
を製造するためのウエハのエッチング処理を行う製造工
程を有するものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、重複説明は省略する。

【００１６】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１であるエッチング装置を一部断面化して示す概略
平面図である。

【００１７】図１に示すように、本実施の形態のエッチ
ング装置は、ドライエッチング装置としての平行平板型
ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置であり、本発明の
特徴となっている赤外線分光モニタ体（光線分光モニタ
体）１が設置されているものである。

【００１８】赤外線分光モニタ体１は、エッチングチャ
ンバ（エッチング室）５の内壁に堆積した反応生成物の
膜厚および膜質をモニタする機能を有するものであり、
ビーム状態の赤外線（光線）２を発生する光源１ａ、回
転偏光子１ｂ、ハーフミラー１ｃ、フィルタ１ｄ、検出
器１ｅ、差動増幅器１ｆを備えているものである。

【００１９】また、エッチングチャンバ５の壁に赤外線
２を通す窓３が設置されており、窓３の左側のエッチン
グチャンバ５の内壁に第１の反射鏡１ｇが設置されてお
り、第１の反射鏡１ｇの上部のエッチングチャンバ５の
内壁に第２の反射鏡１ｈが設置されている。なお、エッ
チングチャンバ５の内部には、ウエハ６をセットするサ
セプタ７などが設けられている。

【００２０】この場合、窓３は、赤外線２に対して透明
な窓材からなるものである。また、第１の反射鏡１ｇ
は、赤外線２の入力角が４５〜８５度程度となるように
設定されている。さらに、第１の反射鏡１ｇおよび第２
の反射鏡１ｈならびに窓３は、ガラスまたはシリコンあ
るいはゲルマニウムなどを材料として形成された板状体
である。

【００２１】さらに、赤外線分光モニタ体１における差
動増幅器１ｆは、エッチング装置用制御部８と電線４に
よって電気的に接続されている。なお、エッチング装置
用制御部８には、モニタ８ａ、Ａ／Ｄ（アナログ／デジ
タル）変換器８ｂ、制御ソフト８ｃなどが設けられてい
る。また、エッチング装置用制御部８とエッチングチャ
ンバ５とが、流量制御部９、圧力制御部１０、ＲＦ（Ra
dio Frequency 高周波）制御部１１が介在されている電
線１２によって電気的に接続されている。

【００２２】前述した本実施の形態の赤外線分光モニタ
体１を備えているエッチング装置における赤外線分光モ
ニタ体１の機能およびエッチング装置の操作方法を説明
する。

【００２３】赤外線分光モニタ体１における光源１ａに
よって、ビームの大きさが５〜３０mm程度の赤外線２を
発光し、回転偏光子１ｂで、Ｓ（垂直）偏光およびＰ
（平行）偏光され、しかも５〜１５０rpm 程度の周波数
に、時間的に分割される。また、ハーフミラー１ｃを通
して、反射光の光路が分けられる。

【００２４】そして、一方の赤外線２は、さらに窓２を
通して真空反応容器としてのエッチングチャンバ５内に
入力されて、第１の反射鏡１ｇにより反射されて、第２
の反射鏡１ｈに通じる。

【００２５】第２の反射鏡１ｈに堆積している反応生成
物に赤外線２が通じると、その赤外線２が下方向に反射
されて第１の反射鏡１ｇに通じて、第１の反射鏡１ｇに
よって反射されてハーフミラー１ｃ、フィルタ１ｄを通
して特定の波長のみの赤外線２が検出器１ｅに入力され
る。そして、検出器１ｅによって、電気信号に変化され
て、その電気信号が差動増幅器１ｆによって増幅され
て、電線４によって、エッチング装置用制御部８に入力
される。

【００２６】この場合、検出器１ｅに入力される特定の
波長の赤外線２としては、例えば酸化シリコン膜のエッ
チングによって第２の反射鏡１ｈに堆積したＣ−Ｆ系の
ポリマからなる反応生成物（反応生成物からなる堆積
膜）であれば、Ｃ−Ｆ結合をモニタし、１２００〜１３
００cm^-1の赤外線を通すフィルタ１ｄを選択しているこ
とにより、１２００〜１３００cm^-1の赤外線２となって
いる。

【００２７】また、第１の反射鏡１ｇでは、赤外線２の
入力角が４５〜８５度程度であり、この条件では、Ｐ
（平行）偏光のみが堆積されている反応生成物（堆積
膜）で吸収がおこり、Ｓ（垂直）偏光は吸収されない。

【００２８】また、エッチングチャンバ５の内のプラズ
マ状態での赤外線２の吸収は、等方性であるため、回転
偏光子１ｂの回転周期に同期させてＰ−Ｓの強度を測定
することにより、プラズマの影響をキャンセルし、信号
（反応生成物の膜厚および膜質を測定した赤外線２に対
応している信号）感度を向上させることができる。

【００２９】また、赤外線分光モニタ体１によって出力
化された信号（反応生成物の膜厚および膜質を測定した
赤外線２に対応している電気信号化された信号）は、電
線４を通して、エッチング装置用制御部８に送られて、
Ａ／Ｄ変換器８ｂなどによりデジタル信号に変換され
る。この信号により、エッチング装置のエッチングチャ
ンバ５の内壁に堆積している反応生成物のクリーニング
条件、クリーニング頻度を設定することができる。

【００３０】さらに、第２の反射鏡１ｈに堆積されてい
る反応生成物（反応生成物からなる堆積膜）から反射さ
れた赤外線２としての反射光の光量に対応して反応生成
物の膜厚を測定することができ、反応生成物の膜厚を知
ることができる。また、第２の反射鏡１ｈに堆積されて
いる種々の反応生成物（反応生成物からなる堆積膜）に
照射させる赤外線２の波長を反応生成物の材料に対応し
て変化させることにより、赤外線２の波長に対応して反
応生成物の膜質を測定することができ、反応生成物の膜
質を知ることができる。

【００３１】したがって、エッチング装置のエッチング
チャンバ５の内壁などに堆積している種々の材料からな
る反応生成物のクリーニング条件、クリーニング頻度を
設定することができる。また、エッチング装置のエッチ
ングチャンバ５の内で種々の材料からなるもの（例えば
ウエハの上に形成されている酸化シリコン膜などの絶縁
膜またはウエハの上に形成されている例えばアルミニウ
ム層などの配線層など）のエッチング条件を設定するこ
とができる。

【００３２】本実施の形態のエッチング装置によれば、
赤外線分光モニタ体（光線分光モニタ体）１が設置され
ていることにより、赤外線分光モニタ体１を操作する
と、エッチングチャンバ５の内壁などに堆積した反応生
成物の膜厚および膜質をモニタすることができる。

【００３３】したがって、本実施の形態のエッチング装
置によれば、エッチングチャンバ５の内壁などに堆積し
た反応生成物の膜厚および膜質を知る手段として、従来
のようにエッチングチャンバ５を大気に解放した状態
で、目視確認とかサンプル採取によるオフライン型の確
認方法を行う必要がないことにより、エッチング装置の
稼働率を向上することができる。

【００３４】また、本実施の形態のエッチング装置によ
れば、赤外線分光モニタ体１を操作すると、エッチング
チャンバ５の内壁などに堆積した反応生成物の膜厚およ
び膜質を知ることができることにより、反応生成物の膜
厚および膜質に応じたクリーニング条件を判定すること
ができるので、最適なクリーニング条件によって自動的
にクリーニングを行うことができる。

【００３５】さらに、本実施の形態のエッチング装置に
よれば、赤外線分光モニタ体１を操作すると、エッチン
グチャンバ５の内壁などに堆積した反応生成物の膜厚お
よび膜質を知ることができることにより、その情報によ
って反応生成物をクリーニングすることができるので、
反応生成物としての異物がウエハに付着されることが低
減化でき、ウエハのエッチング工程を備えている半導体
装置の製造歩留りの低減化を防止することができる。

【００３６】また、本実施の形態によれば、エッチング
チャンバ５の内部に反射鏡１ｇ，１ｈが設置され、それ
らの反射鏡１ｇ，１ｈに反応生成物が堆積しても、その
堆積物による悪影響を受けることなく、赤外線分光モニ
タ体１を用いて、正確な膜厚や膜質の測定を行うことが
できる。

【００３７】（実施の形態２）図２は、本発明の実施の
形態２であるエッチング装置を一部断面化して示す概略
平面図である。

【００３８】図２に示すように、本実施の形態２のエッ
チング装置は、前述した実施の形態１のエッチング装置
における第１の反射鏡１ｇと第２の反射鏡１ｈを取り除
いて、第１の反射鏡１ｇおよび第２の反射鏡１ｈの機能
に対応するプリズム１ｉとプリズム１ｉの下部に設定し
たミラ−１ｊを設置している態様である。

【００３９】本実施の形態のプリズム１ｉは、エッチン
グチャンバ（エッチング室）５の壁に設置されている。
また、プリズム１ｉは、光線の反射角度が２０度程度よ
り大きい角度となっており、基本的には、エッチングチ
ャンバ５の内の雰囲気との界面の全反射条件を満足され
ているものであり、ガラスまたはシリコンあるいはゲル
マニウムなどを材料として形成された三角形状体であ
る。また、ミラー１ｊは、ガラスまたはシリコンあるい
はゲルマニウムなどを材料として形成された板状体であ
る。

【００４０】したがって、本実施の形態のプリズム１ｉ
は、エッチングチャンバ５の内壁に堆積される反応生成
物と同様な膜厚と膜質をもつ反応生成物がプリズム１ｉ
の内面に堆積される態様となっている。

【００４１】本実施の形態のエッチング装置によれば、
プリズム１ｉと一体化した赤外線分光モニタ体（光線分
光モニタ体）１が設置されていることにより、エッチン
グチャンバ５の内壁などに堆積した反応生成物の膜厚お
よび膜質をモニタする際に、プリズム１ｉの内面に堆積
されている反応生成物の膜厚および膜質をモニタする態
様であるので、モニタの部分を簡易化することができ
る。

【００４２】（実施の形態３）図３は、本発明のエッチ
ング装置における反応生成物のモニタ状態を示す図であ
る。図４は、本発明者が検討した結果を示すグラフ図で
あり、エッチング時間とクリーニング時間からなる時間
と電気信号との関係を示すグラフ図である。この場合、
図３および図４は、実際のエッチング装置へのフィード
バックの一例を示している図である。

【００４３】図３および図４を用いて、本発明のエッチ
ング装置の活用性を説明する。

【００４４】電気信号Ｓは、モニタ信号に対応する電気
信号である。また、実験を行い、前述した実施の形態１
のエッチング装置における第２の反射鏡１ｈまたは実施
の形態２のエッチング装置におけるプラズマ１ｉに十分
なデポ物としての反応生成物を堆積した後、その堆積物
としての反応生成物を除去（クリーニング）することが
必要な反応生成物の膜厚に対応する電気信号Ｓの強度
を、Ｓ₁ としている。

【００４５】デポ物としての反応生成物がない状態から
エッチングを開始すると、エッチングを重ねるについ
て、電気信号Ｓの値は、増加し、Ｓ₁ に達すると、エッ
チング装置側のソフトが自動もしくは手動にて切り替わ
り、クリーニングを開始して、複数枚あるいは１枚のク
リーニングを実施する。

【００４６】また、モニタ値がＳ₀ に達すると、エッチ
ング装置側のソフトが自動もしくは手動にて切り替わ
り、エッチングを開始する。

【００４７】本発明のエッチング装置よれば、赤外線分
光モニタ体１におけるモニタ信号を用いてソフトウエハ
を形成することができ、エッチングおよびクリーニング
を行うためのソフトウエハを形成できるので、そのソフ
トウエハを備えているエッチング装置とすることができ
る。

【００４８】本発明のエッチング装置よれば、赤外線分
光モニタ体１とエッチング装置用制御部８との通信実施
を行うことにより、モニタ信号を用いてエッチングおよ
びクリーニングを行うためのソフトウエハが形成できる
ので、エッチングおよびクリーニングを自動化できる。
したがって、エッチング装置の稼働率を向上することが
できる。

【００４９】（実施の形態４）図５は、本発明のエッチ
ング装置における反応生成物のモニタ状態を示す図であ
る。図６は、本発明者が検討した結果を示すグラフ図で
あり、エッチング時間とクリーニング時間からなる時間
と電気信号との関係を示すグラフ図である。図７は、エ
ッチング時間とクリーニング時間からなる時間と図６の
電気信号Ｓを時間によって微分した電気信号d Ｓ／d ｔ
との関係を示すグラフ図である。この場合、図５〜図７
は、反応生成物の膜質に対応させてクリーニング条件を
変更しながら、クリーニングを実施する方法を示してい
る図である。

【００５０】図５〜図７を用いて、本発明のエッチング
装置の活用性を説明する。

【００５１】電気信号Ｓは、例えばＣ−Ｃ結合とＣ−Ｆ
結合の比に対応する信号であり、反応生成物の膜質の緻
密さを示すパラメータに対応している信号となってい
る。

【００５２】電気信号d Ｓ／d ｔに応じて、反応生成物
をクリーニングするためのクリーニングのパラメータ
（例えば酸素などのガスの流量、エッチングチャンバ５
の内の圧力、プラズマを発生させるためのＲＦ電力な
ど）からなるクリーニング条件を変更しながら効率良く
堆積物としての反応生成物を除去することができる。

【００５３】なお、図５において、レシピ切換の例を示
しているが、モニタ信号としての電気信号d Ｓ／d ｔの
値に応じて連続的に前記クリーニングのパラメータを変
更する態様を適用することができる。

【００５４】本発明のエッチング装置よれば、赤外線分
光モニタ体１におけるモニタ信号を用いてソフトウエハ
を形成することができ、クリーニングを行う際のクリー
ニング条件を有するソフトウエハを形成できるので、そ
のソフトウエハを備えているエッチング装置とすること
ができる。

【００５５】本発明のエッチング装置よれば、赤外線分
光モニタ体１とエッチング装置用制御部８との通信実施
を行うことにより、モニタ信号を用いてクリーニング条
件を有するソフトウエハが形成できるので、クリーニン
グ条件を自動化できる。したがって、エッチング装置の
稼働率を向上することができる。

【００５６】（実施の形態５）図８は、本発明のエッチ
ング装置における反応生成物のモニタ状態を示す図であ
る。図９は、本発明者が検討した結果を示すグラフ図で
あり、モニタ信号としての赤外線の波長と電気信号との
関係を示すグラフ図である。図１０は、自動編集したク
リーニングレシピを示す図である。この場合、図８〜図
１０は、反応生成物のプラズマクリーニングを実施する
前に、反応生成物の膜質を分析し、例えば２波長での比
率を数値化し適正なクリーニング条件を自動的にプログ
ラミングしてクリーニングを実施する方法を示している
図である。

【００５７】図８〜図１０を用いて、本発明のエッチン
グ装置の活用性を説明する。

【００５８】堆積物としての反応生成物の膜厚は、各波
長であるλ₁ , λ₂ , ・・・における電気信号Ｓの強度
の関係で決まり、堆積物としての反応生成物の膜質に応
じたクリーニング条件を半経験的に事前に調査してお
く。

【００５９】そして、反応生成物をクリーニングするた
めのクリーニングのパラメータ（例えば酸素などのガス
の流量、エッチングチャンバ５の内の圧力、プラズマを
発生させるためのＲＦ電力など）からなるクリーニング
条件をプログラミングできるようにしておき、クリーニ
ングレシピＲ₃ を自動作用している。

【００６０】本発明のエッチング装置よれば、赤外線分
光モニタ体１におけるモニタ信号を用いてソフトウエハ
を形成することができ、異なるクリーニングを行う際の
そのクリーニングに対応した異なるクリーニング条件で
生成する反応生成物の膜質に応じたクリーニング条件を
有するソフトウエハを形成できるので、そのソフトウエ
ハを備えているエッチング装置とすることができる。

【００６１】本発明のエッチング装置よれば、赤外線分
光モニタ体１とエッチング装置用制御部８との通信実施
を行うことにより、モニタ信号を用いて異なるクリーニ
ングを行う際のそのクリーニングに対応した異なるクリ
ーニング条件で生成する反応生成物の膜質に応じたクリ
ーニング条件を有するソフトウエハが形成できるので、
種々のクリーニング条件を自動化できる。したがって、
エッチング装置の稼働率を向上することができる。

【００６２】（実施の形態６）図１１は、本発明の実施
の形態６である半導体装置の製造工程を示す断面図であ
る。本実施の形態の半導体装置の製造方法は、ＭＯＳＦ
ＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Trans
istor ）を有する半導体集積回路装置の製造方法であ
る。同図を用いて、本実施の形態の半導体装置の製造方
法について説明する。

【００６３】まず、例えばｐ型のシリコン単結晶からな
る半導体基板（ウエハ）２１の素子分離領域に熱酸化処
理を用いて酸化シリコン膜からなるフィールド絶縁膜２
２を形成する。次に、半導体基板２１の素子形成領域
に、ＭＯＳＦＥＴを形成する。

【００６４】すなわち、半導体基板（ウエハ）２１の素
子分離領域に熱酸化処理を用いて酸化シリコン膜からな
るフィールド絶縁膜２２を形成した後、半導体基板２１
の上に、例えば酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜２
３を形成した後、その上にゲート電極２４としての例え
ば不純物としてリンが含まれている多結晶シリコン膜を
形成し、その上に例えば酸化シリコン膜からなる絶縁膜
２５を形成した後、リソグラフィ技術と選択エッチング
技術とを使用してゲート電極などのパターンを形成す
る。

【００６５】その後、半導体基板２１の上に、ＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition ）法を使用して、酸化シ
リコン膜（絶縁膜）を形成した後、リソグラフィ技術と
選択エッチング技術とを使用して、ゲート電極２４の側
壁にサイドウォールスペーサ２６を形成する。次にゲー
ト電極２４などからなるゲート領域をマスクとして、イ
オン注入法を使用して、例えばリンなどのｎ型の不純物
を半導体基板２１にイオン打ち込みした後、熱拡散処理
を行って、ソースおよびドレインとなる半導体領域２７
を形成する。

【００６６】次に、半導体基板２１の上に、酸化シリコ
ン膜（絶縁膜）２８をＣＶＤ法を使用して形成する。こ
の場合、半導体基板２１の上にゲート電極２４などが形
成されているので、酸化シリコン膜２８の表面には段差
部が形成されるので、研磨法を使用して、酸化シリコン
膜２８の研磨を行い、酸化シリコン膜２８の平面を平坦
化して、平坦化された酸化シリコン膜２８を形成する。

【００６７】次に、リソグラフィ技術と前述した実施の
形態１のエッチング装置を用いた選択エッチング技術と
を使用して、酸化シリコン膜２８にスルーホール（接続
孔）２９を形成する。

【００６８】この場合、酸化シリコン膜２８の選択エッ
チング技術として、前述した実施の形態１または２のエ
ッチング装置の操作が行われているエッチング装置を使
用していることにより、異物の影響を極めて低減化で
き、エッチング特性を安定化できるので、高信頼度でし
かも高性能なエッチング処理を行うことができる。した
がって、微細構造でしかも不良の発生が防止できたスル
ーホール２９を形成することができると共にＭＯＳＦＥ
Ｔなどの半導体素子の損傷を防止できる。

【００６９】次に、半導体基板２１の上に、プラグを形
成するためのタングステン層（金属層）をＣＶＤ法を使
用して形成する。この場合、酸化シリコン膜２８にスル
ーホール２９が形成されているので、タングステン層の
表面には段差部が形成されている。

【００７０】その後、研磨法を使用して、タングステン
層の研磨を行い、酸化シリコン膜２８の上のタングステ
ン層を取り除いて、スルーホール２９に埋め込まれてい
るタングステン層からなるプラグ３０を形成する。

【００７１】次に、半導体基板２１の上に、配線層とし
ての銅層（金属層）３１をスパッタリング法を使用して
形成する。この場合、配線層としての金属層は、銅層３
１とは別の態様であるアルミニウム層などを適用するこ
とができる。

【００７２】次に、リソグラフィ技術と選択エッチング
技術とを使用して、銅層３１に配線層としてのパターン
を形成して、パターン化された配線層としての銅層３１
を形成する。

【００７３】その後、前述した絶縁膜としての酸化シリ
コン膜２８の製造工程と配線層としての銅層３１の製造
工程などを使用して、半導体基板２１の上に、必要に応
じて層間絶縁膜と配線層とを積層させた後、パシベーシ
ョン膜を形成することにより、半導体集積回路装置の製
造工程を終了する。

【００７４】前述した本実施の形態の半導体装置の製造
方法によれば、酸化シリコン膜２８の選択エッチング技
術として、前述した実施の形態１または２のエッチング
装置の操作が行われているエッチング装置を使用してい
ることにより、異物の影響を極めて低減化でき、エッチ
ング特性を安定化できるので、高信頼度でしかも高性能
なエッチング処理を行うことができる。

【００７５】したがって、微細構造でしかも不良の発生
が防止できたスルーホール２９を形成することができる
と共にＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子の損傷を防止でき
ることにより、高製造歩留りをもって半導体装置を製造
することができる。

【００７６】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。

【００７７】例えば、前述した実施の形態のエッチング
装置は、赤外線分光モニタ体が設置されているものであ
ったが、可視光線分光モニタ体が設置されているエッチ
ング装置の態様とすることができる。

【００７８】また、本発明のエッチング装置は、酸化シ
リコン膜をエッチングするためのエッチング装置以外
に、窒化シリコン膜などの絶縁膜などのエッチング装置
および絶縁膜や配線層などをエッチングするためのエッ
チング装置などの種々のエッチング装置に適用できる。

【００７９】また、本発明のエッチング装置は、ドライ
エッチング装置としての平行平板型ＲＩＥ装置以外に、
ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）エッチング装
置またはプラズマエッチング装置などの種々のエッチン
グ装置に適用できる。

【００８０】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体素子を形成する半導体基板（ウエハ）をＳＯＩ
（Silicon on Insulator）基板などの基板に変更するこ
とができ、それらの基板に、ＭＯＳＦＥＴ、ＣＭＯＳＦ
ＥＴおよびバイポーラトランジスタなどの種々の半導体
素子を組み合わせた態様の半導体集積回路装置の製造方
法とすることができる。

【００８１】さらに、本発明の半導体装置の製造方法
は、ＭＯＳＦＥＴ、ＣＭＯＳＦＥＴ、ＢｉＣＭＯＳＦＥ
Ｔなどを構成要素とするＤＲＡＭ（Dynamic Random Acc
ess Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memor
y ）などのメモリ系、あるいはロジック系などを有する
種々の半導体集積回路装置の製造方法に適用できる。

【００８２】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００８３】（１）．本発明のエッチング装置によれ
ば、赤外線分光モニタ体（光線分光モニタ体）が設置さ
れていることにより、赤外線分光モニタ体を操作する
と、エッチングチャンバ（エッチング室）の内壁などに
堆積した反応生成物の膜厚および膜質をモニタすること
ができる。

【００８４】したがって、本発明のエッチング装置によ
れば、エッチングチャンバの内壁などに堆積した反応生
成物の膜厚および膜質を知る手段として、従来のように
エッチングチャンバを大気に解放した状態で、目視確認
とかサンプル採取によるオフライン型の確認方法を行う
必要がないことにより、エッチング装置の稼働率を向上
することができる。

【００８５】（２）．本発明のエッチング装置によれ
ば、赤外線分光モニタ体を操作すると、エッチングチャ
ンバの内壁などに堆積した反応生成物の膜厚および膜質
を知ることができることにより、反応生成物の膜厚およ
び膜質に応じたクリーニング条件を判定することができ
るので、最適なクリーニング条件によって自動的にクリ
ーニングを行うことができる。

【００８６】（３）．本発明のエッチング装置によれ
ば、赤外線分光モニタ体を操作すると、エッチングチャ
ンバの内壁などに堆積した反応生成物の膜厚および膜質
を知ることができることにより、その情報によって反応
生成物をクリーニングすることができるので、反応生成
物としての異物がウエハに付着されることが低減化で
き、ウエハのエッチング工程を備えている半導体装置の
製造歩留りの低減化を防止することができる。

【００８７】（４）．本発明のエッチング装置によれ
ば、プリズムと一体化した赤外線分光モニタ体が設置さ
れていることにより、エッチングチャンバの内壁などに
堆積した反応生成物の膜厚および膜質をモニタする際
に、プリズムの内面に堆積されている反応生成物の膜厚
および膜質をモニタする態様であるので、モニタの部分
を簡易化することができる。

【００８８】（５）．本発明のエッチング装置によれ
ば、赤外線分光モニタ体におけるモニタ信号を用いてソ
フトウエハを形成することができ、エッチングおよびク
リーニングを行うためのソフトウエハを形成できるの
で、そのソフトウエハを備えているエッチング装置とす
ることができる。

【００８９】本発明のエッチング装置よれば、赤外線分
光モニタ体とエッチング装置用制御部との通信実施を行
うことにより、モニタ信号を用いてエッチングおよびク
リーニングを行うためのソフトウエハが形成できるの
で、エッチングおよびクリーニングを自動化できる。し
たがって、エッチング装置の稼働率を向上することがで
きる。

【００９０】（６）．本発明のエッチング装置によれ
ば、赤外線分光モニタ体におけるモニタ信号を用いてソ
フトウエハを形成することができ、クリーニングを行う
際のクリーニング条件を有するソフトウエハを形成でき
るので、そのソフトウエハを備えているエッチング装置
とすることができる。

【００９１】本発明のエッチング装置よれば、赤外線分
光モニタ体とエッチング装置用制御部との通信実施を行
うことにより、モニタ信号を用いてクリーニング条件を
有するソフトウエハが形成できるので、クリーニング条
件を自動化できる。したがって、エッチング装置の稼働
率を向上することができる。

【００９２】（７）．本発明のエッチング装置によれ
ば、赤外線分光モニタ体におけるモニタ信号を用いてソ
フトウエハを形成することができ、異なるクリーニング
を行う際のそのクリーニングに対応した異なるクリーニ
ング条件で生成する反応生成物の膜質に応じたクリーニ
ング条件を有するソフトウエハを形成できるので、その
ソフトウエハを備えているエッチング装置とすることが
できる。

【００９３】本発明のエッチング装置よれば、赤外線分
光モニタ体とエッチング装置用制御部との通信実施を行
うことにより、モニタ信号を用いて異なるクリーニング
を行う際のそのクリーニングに対応した異なるクリーニ
ング条件で生成する反応生成物の膜質に応じたクリーニ
ング条件を有するソフトウエハが形成できるので、種々
のクリーニング条件を自動化できる。したがって、エッ
チング装置の稼働率を向上することができる。

【００９４】（８）．本発明の半導体装置の製造方法に
よれば、酸化シリコン膜の選択エッチング技術として、
前述したエッチング装置の操作が行われているエッチン
グ装置を使用していることにより、異物の影響を極めて
低減化でき、エッチング特性を安定化できるので、高信
頼度でしかも高性能なエッチング処理を行うことができ
る。

【００９５】したがって、微細構造でしかも不良の発生
が防止できたスルーホールを形成することができると共
にＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子の損傷を防止できるこ
とにより、高製造歩留りをもって半導体装置を製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１であるエッチング装置を
一部断面化して示す概略平面図である。

【図２】本発明の実施の形態２であるエッチング装置を
一部断面化して示す概略側面図である。

【図３】本発明のエッチング装置における反応生成物の
モニタ状態を示す図である。

【図４】本発明者が検討した結果を示すグラフ図であ
り、エッチング時間とクリーニング時間からなる時間と
電気信号との関係を示すグラフ図である。

【図５】本発明のエッチング装置における反応生成物の
モニタ状態を示す図である。

【図６】本発明者が検討した結果を示すグラフ図であ
り、エッチング時間とクリーニング時間からなる時間と
電気信号との関係を示すグラフ図である。

【図７】エッチング時間とクリーニング時間からなる時
間と図６の電気信号Ｓを時間によって微分した電気信号
d Ｓ／d ｔとの関係を示すグラフ図である。

【図８】本発明のエッチング装置における反応生成物の
モニタ状態を示す図である。

【図９】本発明者が検討した結果を示すグラフ図であ
り、モニタ信号としての赤外線の波長と電気信号との関
係を示すグラフ図である。

【図１０】自動編集したクリーニングレシピを示す図で
ある。

【図１１】本発明の実施の形態６である半導体装置の製
造工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 赤外線分光モニタ体（光線分光モニタ体） １ａ 光源 １ｂ 回転偏光子 １ｃ ハーフミラー １ｄ フィルタ １ｅ 検出器 １ｆ 差動増幅器 １ｇ 第１の反射鏡 １ｈ 第２の反射鏡 １ｉ プリズム １ｊ ミラー ２ 赤外線（光線） ３ 窓 ４ 電線 ５ エッチングチャンバ ６ ウエハ ７ サセプタ ８ エッチング装置用制御部 ８ａ モニタ ８ｂ Ａ／Ｄ変換器 ８ｃ 制御ソフト ９ 流量制御部 １０ 圧力制御部 １１ ＲＦ制御部 １２ 電線 ２１ 半導体基板（ウエハ） ２２ フィールド絶縁膜 ２３ ゲート絶縁膜 ２４ ゲート電極 ２５ 絶縁膜 ２６ サイドウォールスペーサ ２７ 半導体領域 ２８ 酸化シリコン膜（絶縁膜） ２９ スルーホール ３０ プラグ ３１ 銅層（金属層）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川田 洋揮 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 水谷 ▲巽▼ 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 小野 哲郎 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 妻木 伸夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Ｆターム(参考） 4K057 DA19 DB06 DB15 DB20 DD03 DE06 DM02 DM40 5F004 AA15 AA16 BB31 CA08 CB01 CB09

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エッチングチャンバの内部に堆積する反
   応生成物の膜厚および膜質をモニタすることができる光
   線分光モニタ体が設置されていることを特徴とするエッ
   チング装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエッチング装置であっ
   て、前記エッチングチャンバの壁に、光線が通じる窓が
   形成されており、前記エッチングチャンバの内壁に第１
   の反射鏡と第２の反射鏡とが設置されていることを特徴
   とするエッチング装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のエッチング装置であっ
   て、前記エッチングチャンバの壁に、光線が通じるプリ
   ズムが設置されていることを特徴とするエッチング装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載のエ
   ッチング装置であって、前記光線分光モニタ体は、ビー
   ム状態の光線を発生する光源、回転偏光子、ハーフミラ
   ー、フィルタ、検出器、差動増幅器を備えていることを
   特徴とするエッチング装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載のエッチング装置であっ
   て、前記光源は、ビーム状態の赤外線を発生する光源ま
   たはビーム状態の可視光線を発生する光源であることを
   特徴とするエッチング装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載のエッチング装置であっ
   て、前記光線分光モニタ体におけるモニタ信号を用いて
   形成されたソフトウエハであって、エッチングおよびク
   リーニングを行うための前記ソフトウエハを備えている
   ことを特徴とするエッチング装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載のエッチング装置であっ
   て、前記光線分光モニタ体におけるモニタ信号を用いて
   形成されたソフトウエハであって、クリーニング条件を
   有する前記ソフトウエハを備えていることを特徴とする
   エッチング装置。
8. 【請求項８】 請求項１記載のエッチング装置であっ
   て、前記光線分光モニタ体におけるモニタ信号を用いて
   形成されたソフトウエハであって、異なるクリーニング
   条件で生成する反応生成物の膜質に応じたクリーニング
   条件を有する前記ソフトウエハを備えていることを特徴
   とするエッチング装置。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか１項に記載のエ
   ッチング装置の操作が行われているエッチング装置を使
   用して、半導体装置を製造するためのウエハのエッチン
   グ処理を行う製造工程を有することを特徴とする半導体
   装置の製造方法。