JP2001127036A - 半導体製造装置 - Google Patents
半導体製造装置Info
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- JP2001127036A JP2001127036A JP30834499A JP30834499A JP2001127036A JP 2001127036 A JP2001127036 A JP 2001127036A JP 30834499 A JP30834499 A JP 30834499A JP 30834499 A JP30834499 A JP 30834499A JP 2001127036 A JP2001127036 A JP 2001127036A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微細なコンタクトホールを形成するためのド
ライエッチングを行う半導体製造装置において、“エッ
チストップ”が生じないようにし、また、テーパー角な
どコンタクト形状の変動を抑制し、さらに、過度のオー
バーエッチングを防ぎ、経時変化等の外乱に関わらずコ
ンタクトの抜け性を確保する。 【解決手段】 何らかの影響によりエッチングレートの
低下が生じた場合、コントローラ１３ａがコントロール
信号１４により、マスフロー８を自動的に制御し、エッ
チングレートが所定の数値になるように、例えばＯ2流
量を僅かに増やして、ガスの混合比を調整する。さら
に、規定時間内にエッジリンス部１５の残膜が０になら
ない場合は、自動的にエッチング時間を延長する。
ライエッチングを行う半導体製造装置において、“エッ
チストップ”が生じないようにし、また、テーパー角な
どコンタクト形状の変動を抑制し、さらに、過度のオー
バーエッチングを防ぎ、経時変化等の外乱に関わらずコ
ンタクトの抜け性を確保する。 【解決手段】 何らかの影響によりエッチングレートの
低下が生じた場合、コントローラ１３ａがコントロール
信号１４により、マスフロー８を自動的に制御し、エッ
チングレートが所定の数値になるように、例えばＯ2流
量を僅かに増やして、ガスの混合比を調整する。さら
に、規定時間内にエッジリンス部１５の残膜が０になら
ない場合は、自動的にエッチング時間を延長する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
関し、特に、微細なコンタクトを形成するためのドライ
エッチングを行う半導体製造装置に関する。
関し、特に、微細なコンタクトを形成するためのドライ
エッチングを行う半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、従来の半導体製造装置の一例で
ある微細なコンタクトを形成するためのドライエッチン
グを行う半導体製造装置の構成を示す図である。図５に
おいて、半導体製造装置は、ＲＦ電力が印可される下部
電極１と、下部電極1上に設置された半導体ウェハー２
と、接地もしくはＲＦ電力が印可される上部電極３と、
下部電極にＲＦ電力を印可するためのＲＦ電源４と、上
部電極にＲＦ電力を印可するためのＲＦ電源５と、チャ
ンバー６と、Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のエッチングガ
スが導入されるガス導入管７と、Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4
Ｆ 8のガスの流量を制御するマスフロー８と、チャンバ
ー６内の圧力をモニターする圧力計９と、チャンバー６
内を排気する排気ポンプ１０と、チャンバー６と排気ポ
ンプ１０の間に設けられた自動圧力制御バルブ１１とで
構成されている。
ある微細なコンタクトを形成するためのドライエッチン
グを行う半導体製造装置の構成を示す図である。図５に
おいて、半導体製造装置は、ＲＦ電力が印可される下部
電極１と、下部電極1上に設置された半導体ウェハー２
と、接地もしくはＲＦ電力が印可される上部電極３と、
下部電極にＲＦ電力を印可するためのＲＦ電源４と、上
部電極にＲＦ電力を印可するためのＲＦ電源５と、チャ
ンバー６と、Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のエッチングガ
スが導入されるガス導入管７と、Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4
Ｆ 8のガスの流量を制御するマスフロー８と、チャンバ
ー６内の圧力をモニターする圧力計９と、チャンバー６
内を排気する排気ポンプ１０と、チャンバー６と排気ポ
ンプ１０の間に設けられた自動圧力制御バルブ１１とで
構成されている。
【０００３】上記のような従来の半導体製造装置は、コ
ンタクトエッチングを行う際、例えば、時間指定をする
ことによってエッチングを行っており、日常点検のエッ
チングレート及びレート均一性が規格内であれば、時間
指定によるエッチングを行い、規格外れであれば装置不
具合と判断し装置調整を行うように動作するものであ
る。このエッチング中は残膜モニターを、常時、行って
いない。
ンタクトエッチングを行う際、例えば、時間指定をする
ことによってエッチングを行っており、日常点検のエッ
チングレート及びレート均一性が規格内であれば、時間
指定によるエッチングを行い、規格外れであれば装置不
具合と判断し装置調整を行うように動作するものであ
る。このエッチング中は残膜モニターを、常時、行って
いない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体製造装置によるエッチングでは、特にウエハ周縁
部に近い位置のコンタクトの抜け性劣化が激しい。この
ような従来の半導体装置に対する日常点検によるエッチ
ングレート管理では、よほど半導体ウエハー周縁部のエ
ッチングレートが落ち込み均一性が悪くならない限り、
異常として判断することが出来ない。
半導体製造装置によるエッチングでは、特にウエハ周縁
部に近い位置のコンタクトの抜け性劣化が激しい。この
ような従来の半導体装置に対する日常点検によるエッチ
ングレート管理では、よほど半導体ウエハー周縁部のエ
ッチングレートが落ち込み均一性が悪くならない限り、
異常として判断することが出来ない。
【０００５】また、ロット内の変動、例えば、エッチン
グ処理実行に伴う上部電極温度の変化によるレート変動
は、日常点検で確認することは出来ない。ここで、処理
実行に伴い上部電極温度が上昇すると、エッチングガス
中のデポ成分が下部電極側に行くようになり、エッチン
グレートの低下及びコンタクト抜け性の劣化を引き起こ
すという問題点がある。
グ処理実行に伴う上部電極温度の変化によるレート変動
は、日常点検で確認することは出来ない。ここで、処理
実行に伴い上部電極温度が上昇すると、エッチングガス
中のデポ成分が下部電極側に行くようになり、エッチン
グレートの低下及びコンタクト抜け性の劣化を引き起こ
すという問題点がある。
【０００６】また、ロット間の変動、例えば、成膜した
酸化膜質の変化によるレート変動は、日常点検で確認す
ることが出来ない。すなわち、ボロン（Ｂ）や燐（Ｐ）
を含んだ酸化膜において、ボロン（Ｂ）や燐（Ｐ）の濃
度変化によるエッチングレートの低下でコンタクトの抜
け性劣化を引き起こす問題点がある。
酸化膜質の変化によるレート変動は、日常点検で確認す
ることが出来ない。すなわち、ボロン（Ｂ）や燐（Ｐ）
を含んだ酸化膜において、ボロン（Ｂ）や燐（Ｐ）の濃
度変化によるエッチングレートの低下でコンタクトの抜
け性劣化を引き起こす問題点がある。
【０００７】また、エッチング中、エッチングガス混合
比、圧力、ＲＦ電力等のエッチングパラメータ（エッチ
ングレートを変化させるパラメータ）は自動的に変える
ことができない。
比、圧力、ＲＦ電力等のエッチングパラメータ（エッチ
ングレートを変化させるパラメータ）は自動的に変える
ことができない。
【０００８】以上のことにより、経時変化や外的な変動
が生じた場合、従来はエッチング中、常時、膜厚に対す
るモニターを行っていないため、上記問題点を検出出来
ず、また、エッチングパラメータに対するフィードバッ
クがかけられないため、これら問題点を回避出来ず、エ
ッチング処理が異常になる場合がある。
が生じた場合、従来はエッチング中、常時、膜厚に対す
るモニターを行っていないため、上記問題点を検出出来
ず、また、エッチングパラメータに対するフィードバッ
クがかけられないため、これら問題点を回避出来ず、エ
ッチング処理が異常になる場合がある。
【０００９】なお、エッチング時におけるエッチング終
点を検出する方法として、特開平１１−００３８８２号
公報に、スクライブライン領域上にSi3N4からなるダミ
ー層を設けて、エッチング終点検出装置（ＥＰＤ）を使
ってこのダミー層の露出を検出し、それによりエッチン
グ終点を検出する方法が開示されている。
点を検出する方法として、特開平１１−００３８８２号
公報に、スクライブライン領域上にSi3N4からなるダミ
ー層を設けて、エッチング終点検出装置（ＥＰＤ）を使
ってこのダミー層の露出を検出し、それによりエッチン
グ終点を検出する方法が開示されている。
【００１０】しかし、この方法では６４ＭＪＤＲＡＭ等
の高集積半導体装置に用いられている微細なコンタクト
に対しては、コンタクトそのものの抜け性をモニター及
び制御することは不可能である。さらに、コンタクトの
エッチングが途中で止まってしまう“エッチストップ”
と呼ばれる問題点は、上記公報のダミー層を用いたよう
な方法では、モニターできない上、エッチング時間を延
長したとしても、これ以上エッチングが進行しない。し
たがって、上記方法のようにエッチング終点を検出、確
認するだけでは、“エッチストップ”を改善することは
できない。
の高集積半導体装置に用いられている微細なコンタクト
に対しては、コンタクトそのものの抜け性をモニター及
び制御することは不可能である。さらに、コンタクトの
エッチングが途中で止まってしまう“エッチストップ”
と呼ばれる問題点は、上記公報のダミー層を用いたよう
な方法では、モニターできない上、エッチング時間を延
長したとしても、これ以上エッチングが進行しない。し
たがって、上記方法のようにエッチング終点を検出、確
認するだけでは、“エッチストップ”を改善することは
できない。
【００１１】本発明は、上記従来の問題点や事情に鑑み
てなされたものであって、微細なコンタクトホールを形
成するためのドライエッチングを行う半導体製造装置に
おいて、上記の“エッチストップ”が生じないように
し、また、テーパー角などコンタクト形状の変動を抑制
し、さらに、過度のオーバーエッチングを防ぎ、経時変
化等の外乱に関わらずコンタクトの抜け性を確保できる
半導体製造装置を提供することを目的とする。
てなされたものであって、微細なコンタクトホールを形
成するためのドライエッチングを行う半導体製造装置に
おいて、上記の“エッチストップ”が生じないように
し、また、テーパー角などコンタクト形状の変動を抑制
し、さらに、過度のオーバーエッチングを防ぎ、経時変
化等の外乱に関わらずコンタクトの抜け性を確保できる
半導体製造装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
半導体製造装置は、以下の特徴を有することにより前記
目的を達成できる。 １．微細なコンタクトホール形成のドライエッチングを
行う半導体製造装置であって、半導体ウェハーの周縁部
に設けられたエッジリンス部に対する残膜モニター手段
を有すること（請求項１）。 ２．前記エッジリンス部は２〜３ｍｍの幅を持つ領域で
あること（請求項２）。 ３．前記残膜モニター手段として、光の干渉を利用した
膜厚測定器を用いたこと（請求項３）。 ４．前記残膜モニター手段からの信号により、ドライエ
ッチングの進行を自動的に制御するように構成されたこ
と（請求項４）。 ５．前記残膜モニター手段からの信号により、エッチン
グガスの混合比を変えることにより、ドライエッチング
の進行を自動的に制御するように構成されたこと（請求
項５）。 ６．前記半導体ウェハーを載置し、ＲＦ電力が印可され
る下部電極と、接地もしくはＲＦ電力が印可される上部
電極と、下部電極にＲＦ電力を印可するための上部ＲＦ
電源と、上部電極にＲＦ電力を印可するための下部ＲＦ
電源と、チャンバーと、Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のエ
ッチングガスが導入されるそれぞれのガス導入管と、Ｏ
2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のエッチングガスの流量を制御
するマスフローと、前記チャンバー内の圧力をモニター
する圧力計と、前記チャンバー内を排気する排気ポンプ
と、前記チャンバーと前記排気ポンプの間に設けられた
自動圧力制御バルブと、前記エッジリンス部の残膜をモ
ニターする前記残膜モニター手段と、前記残膜モニター
手段からの信号により前記マスフローを自動的に制御す
るコントローラを有すること（請求項６）。 ７．前記残膜モニター手段からの信号により、チャンバ
ー内の圧力を微調整することにより、ドライエッチング
の進行を自動的に制御するように構成されたこと（請求
項７）。 ８．前記半導体ウェハーを載置し、ＲＦ電力が印可され
る下部電極と、接地もしくはＲＦ電力が印可される上部
電極と、下部電極にＲＦ電力を印可するための上部ＲＦ
電源と、上部電極にＲＦ電力を印可するための下部ＲＦ
電源と、チャンバーと、Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のエ
ッチングガスが導入されるそれぞれのガス導入管と、Ｏ
2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のエッチングガスの流量を制御
するマスフローと、前記チャンバー内の圧力をモニター
する圧力計と、前記チャンバー内を排気する排気ポンプ
と、前記チャンバーと前記排気ポンプの間に設けられた
自動圧力制御バルブと、前記エッジリンス部の残膜をモ
ニターする前記残膜モニター手段と、前記残膜モニター
手段からの信号により前記自動圧力制御バルブを自動的
に制御し圧力を微調整するコントローラを有すること
（請求項８）。 ９．前記残膜モニター手段からの信号により、電極に印
可されるＲＦ電力を微調整し、ドライエッチングの進行
を自動的に制御するように構成されたこと（請求項
９）。 １０．前記半導体ウェハーを載置し、ＲＦ電力が印可さ
れる下部電極と、接地もしくはＲＦ電力が印可される上
部電極と、下部電極にＲＦ電力を印可するための上部Ｒ
Ｆ電源と、上部電極にＲＦ電力を印可するための下部Ｒ
Ｆ電源と、チャンバーと、Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8の
エッチングガスが導入されるそれぞれのガス導入管と、
Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のエッチングガスの流量を制
御するマスフローと、前記チャンバー内の圧力をモニタ
ーする圧力計と、前記チャンバー内を排気する排気ポン
プと、前記チャンバーと前記排気ポンプの間に設けられ
た自動圧力制御バルブと、前記エッジリンス部の残膜を
モニターする前記残膜モニター手段と、前記残膜モニタ
ー手段からの信号により、前記上部ＲＦ電源及び前記下
部ＲＦ電源を自動的に制御して、前記上部電極及び前記
下部電極に印可されるＲＦ電力を微調整するコントロー
ラを有すること（請求項１０）。
半導体製造装置は、以下の特徴を有することにより前記
目的を達成できる。 １．微細なコンタクトホール形成のドライエッチングを
行う半導体製造装置であって、半導体ウェハーの周縁部
に設けられたエッジリンス部に対する残膜モニター手段
を有すること（請求項１）。 ２．前記エッジリンス部は２〜３ｍｍの幅を持つ領域で
あること（請求項２）。 ３．前記残膜モニター手段として、光の干渉を利用した
膜厚測定器を用いたこと（請求項３）。 ４．前記残膜モニター手段からの信号により、ドライエ
ッチングの進行を自動的に制御するように構成されたこ
と（請求項４）。 ５．前記残膜モニター手段からの信号により、エッチン
グガスの混合比を変えることにより、ドライエッチング
の進行を自動的に制御するように構成されたこと（請求
項５）。 ６．前記半導体ウェハーを載置し、ＲＦ電力が印可され
る下部電極と、接地もしくはＲＦ電力が印可される上部
電極と、下部電極にＲＦ電力を印可するための上部ＲＦ
電源と、上部電極にＲＦ電力を印可するための下部ＲＦ
電源と、チャンバーと、Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のエ
ッチングガスが導入されるそれぞれのガス導入管と、Ｏ
2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のエッチングガスの流量を制御
するマスフローと、前記チャンバー内の圧力をモニター
する圧力計と、前記チャンバー内を排気する排気ポンプ
と、前記チャンバーと前記排気ポンプの間に設けられた
自動圧力制御バルブと、前記エッジリンス部の残膜をモ
ニターする前記残膜モニター手段と、前記残膜モニター
手段からの信号により前記マスフローを自動的に制御す
るコントローラを有すること（請求項６）。 ７．前記残膜モニター手段からの信号により、チャンバ
ー内の圧力を微調整することにより、ドライエッチング
の進行を自動的に制御するように構成されたこと（請求
項７）。 ８．前記半導体ウェハーを載置し、ＲＦ電力が印可され
る下部電極と、接地もしくはＲＦ電力が印可される上部
電極と、下部電極にＲＦ電力を印可するための上部ＲＦ
電源と、上部電極にＲＦ電力を印可するための下部ＲＦ
電源と、チャンバーと、Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のエ
ッチングガスが導入されるそれぞれのガス導入管と、Ｏ
2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のエッチングガスの流量を制御
するマスフローと、前記チャンバー内の圧力をモニター
する圧力計と、前記チャンバー内を排気する排気ポンプ
と、前記チャンバーと前記排気ポンプの間に設けられた
自動圧力制御バルブと、前記エッジリンス部の残膜をモ
ニターする前記残膜モニター手段と、前記残膜モニター
手段からの信号により前記自動圧力制御バルブを自動的
に制御し圧力を微調整するコントローラを有すること
（請求項８）。 ９．前記残膜モニター手段からの信号により、電極に印
可されるＲＦ電力を微調整し、ドライエッチングの進行
を自動的に制御するように構成されたこと（請求項
９）。 １０．前記半導体ウェハーを載置し、ＲＦ電力が印可さ
れる下部電極と、接地もしくはＲＦ電力が印可される上
部電極と、下部電極にＲＦ電力を印可するための上部Ｒ
Ｆ電源と、上部電極にＲＦ電力を印可するための下部Ｒ
Ｆ電源と、チャンバーと、Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8の
エッチングガスが導入されるそれぞれのガス導入管と、
Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のエッチングガスの流量を制
御するマスフローと、前記チャンバー内の圧力をモニタ
ーする圧力計と、前記チャンバー内を排気する排気ポン
プと、前記チャンバーと前記排気ポンプの間に設けられ
た自動圧力制御バルブと、前記エッジリンス部の残膜を
モニターする前記残膜モニター手段と、前記残膜モニタ
ー手段からの信号により、前記上部ＲＦ電源及び前記下
部ＲＦ電源を自動的に制御して、前記上部電極及び前記
下部電極に印可されるＲＦ電力を微調整するコントロー
ラを有すること（請求項１０）。
【００１３】（作用）本発明の半導体製造装置は、半導
体ウェハー周縁部に設けられたエッジリンス部（幅２〜
３ｍｍ程度の領域）のエッチングレートを常時モニター
する残膜モニター手段を設置し、前記残膜モニター手段
からの信号により、エッチングガス混合比、圧力、ＲＦ
電力等のエッチングパラメータ（エッチングレートを変
化させるパラメータ）を変化させて、ドライエッチング
の進行を自動的に制御することにより、上記の“エッチ
ストップ”が生じないようにできる。また、テーパー角
などコンタクト形状の変動を抑制することができる。さ
らに、過度のオーバーエッチングを防ぎ、経時変化等の
外乱に関わらずコンタクトの抜け性を確保できる。
体ウェハー周縁部に設けられたエッジリンス部（幅２〜
３ｍｍ程度の領域）のエッチングレートを常時モニター
する残膜モニター手段を設置し、前記残膜モニター手段
からの信号により、エッチングガス混合比、圧力、ＲＦ
電力等のエッチングパラメータ（エッチングレートを変
化させるパラメータ）を変化させて、ドライエッチング
の進行を自動的に制御することにより、上記の“エッチ
ストップ”が生じないようにできる。また、テーパー角
などコンタクト形状の変動を抑制することができる。さ
らに、過度のオーバーエッチングを防ぎ、経時変化等の
外乱に関わらずコンタクトの抜け性を確保できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体製造装
置について、詳細に説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明に係る半導体製造
装置の一実施形態である微細なコンタクトを形成するた
めのドライエッチングを行う半導体製造装置の構成を説
明する図である。図１において、本実施形態の半導体製
造装置は、ＲＦ電力が印可される下部電極１と、下部電
極１上に載置された半導体ウェハー２と、接地もしくは
ＲＦ電力が印可される上部電極３と、下部電極にＲＦ電
力を印可するための上部ＲＦ電源４と、上部電極にＲＦ
電力を印可するための下部ＲＦ電源５と、チャンバー６
と、Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のエッチングガスが導入
されるガス導入管７と、Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のガ
スの流量を制御することにより、ガスの混合比を変える
ことができるマスフロー８と、チャンバー６内の圧力を
モニターする圧力計９と、チャンバー６内を排気する排
気ポンプ１０と、チャンバー６と排気ポンプ１０の間に
設けられた自動圧力制御バルブ１１と、半導体ウェハー
２の周縁部に設けられたエッジリンス部１５の残膜をモ
ニターするセンサー１２（残膜モニター手段）と、セン
サー１２（残膜モニター手段）からの信号１４を受け取
り、マスフロー８の制御を自動的に制御するコントロー
ラ１３ａと、によって構成されている。
置について、詳細に説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明に係る半導体製造
装置の一実施形態である微細なコンタクトを形成するた
めのドライエッチングを行う半導体製造装置の構成を説
明する図である。図１において、本実施形態の半導体製
造装置は、ＲＦ電力が印可される下部電極１と、下部電
極１上に載置された半導体ウェハー２と、接地もしくは
ＲＦ電力が印可される上部電極３と、下部電極にＲＦ電
力を印可するための上部ＲＦ電源４と、上部電極にＲＦ
電力を印可するための下部ＲＦ電源５と、チャンバー６
と、Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のエッチングガスが導入
されるガス導入管７と、Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のガ
スの流量を制御することにより、ガスの混合比を変える
ことができるマスフロー８と、チャンバー６内の圧力を
モニターする圧力計９と、チャンバー６内を排気する排
気ポンプ１０と、チャンバー６と排気ポンプ１０の間に
設けられた自動圧力制御バルブ１１と、半導体ウェハー
２の周縁部に設けられたエッジリンス部１５の残膜をモ
ニターするセンサー１２（残膜モニター手段）と、セン
サー１２（残膜モニター手段）からの信号１４を受け取
り、マスフロー８の制御を自動的に制御するコントロー
ラ１３ａと、によって構成されている。
【００１５】次に、エッジリンス部の残膜をエッチング
中、常時、モニターすることで、コンタクトホール内の
エッチング状況がわかることについて述べる。ここで
は、酸化膜の微細コンタクトのエッチングレート（熱酸
化膜エッチング速度）の特性について、エッチングガス
のＯ2流量を変化させた場合を用いて説明する。図２
は、Ｏ2流量を変化させ、チャンバ内に導入されるエッ
チングガスの混合比を変えた場合における、コンタクト
ホール内及びエッジリンス部のエッチングレート（熱酸
化膜エッチング速度）の変化を示したものである。この
図２を参照することにより、Ｏ2の減少により、コンタ
クトホール内及びエッジリンス部、それぞれのエッチン
グレート（熱酸化膜エッチング速度）が急激に低下し、
この低下の割合は、コンタクトホール内及びエッジリン
ス部において、同様の傾向であることがわかる。上記の
ように、コンタクトホール内とエッジリンス部のエッチ
ングレートの変化が同様の傾向であるので、エッチング
中、常時、エッジリンス部の残膜をモニターすること
で、コンタクトホール内のエッチング状況がわかる。
中、常時、モニターすることで、コンタクトホール内の
エッチング状況がわかることについて述べる。ここで
は、酸化膜の微細コンタクトのエッチングレート（熱酸
化膜エッチング速度）の特性について、エッチングガス
のＯ2流量を変化させた場合を用いて説明する。図２
は、Ｏ2流量を変化させ、チャンバ内に導入されるエッ
チングガスの混合比を変えた場合における、コンタクト
ホール内及びエッジリンス部のエッチングレート（熱酸
化膜エッチング速度）の変化を示したものである。この
図２を参照することにより、Ｏ2の減少により、コンタ
クトホール内及びエッジリンス部、それぞれのエッチン
グレート（熱酸化膜エッチング速度）が急激に低下し、
この低下の割合は、コンタクトホール内及びエッジリン
ス部において、同様の傾向であることがわかる。上記の
ように、コンタクトホール内とエッジリンス部のエッチ
ングレートの変化が同様の傾向であるので、エッチング
中、常時、エッジリンス部の残膜をモニターすること
で、コンタクトホール内のエッチング状況がわかる。
【００１６】（動作）次に、本実施の形態の動作を説明
する。マスフロー８により制御されたエッチングガス
は、ガス導入管７を通してチャンバー６内に導入され
る。このチャンバー６内は、圧力計９、排気ポンプ１０
及び自動圧力制御バルブ１１により一定の圧力に制御さ
れる。この一定圧力に制御されたチャンバー６内におい
て、導入されたエッチングガスは、下部電極１に印可さ
れたＲＦ電力、または下部電極１及び上部電極３に印可
されたＲＦ電力によりプラズマ状態になり、下部電極１
に載置した半導体ウェハー２をエッチングする。
する。マスフロー８により制御されたエッチングガス
は、ガス導入管７を通してチャンバー６内に導入され
る。このチャンバー６内は、圧力計９、排気ポンプ１０
及び自動圧力制御バルブ１１により一定の圧力に制御さ
れる。この一定圧力に制御されたチャンバー６内におい
て、導入されたエッチングガスは、下部電極１に印可さ
れたＲＦ電力、または下部電極１及び上部電極３に印可
されたＲＦ電力によりプラズマ状態になり、下部電極１
に載置した半導体ウェハー２をエッチングする。
【００１７】そして、何らかの影響によりエッチングレ
ートの低下が生じた場合、コントローラ１３ａがコント
ロール信号１４により、マスフロー８を自動的に制御
し、エッチングレートが所定の数値になるように、例え
ばＯ2流量を僅かに増やして、ガスの混合比を調整す
る。さらに、規定時間内にエッジリンス部１５の残膜が
０にならない場合は、自動的にエッチング時間を延長す
る。これにより、コンタクトの抜け不良を未然に防ぐこ
とが出来る。
ートの低下が生じた場合、コントローラ１３ａがコント
ロール信号１４により、マスフロー８を自動的に制御
し、エッチングレートが所定の数値になるように、例え
ばＯ2流量を僅かに増やして、ガスの混合比を調整す
る。さらに、規定時間内にエッジリンス部１５の残膜が
０にならない場合は、自動的にエッチング時間を延長す
る。これにより、コンタクトの抜け不良を未然に防ぐこ
とが出来る。
【００１８】なお、センサー１２（残膜モニター手段）
は、例えば、光の干渉を利用した膜厚測定器を使用した
ものであり、その測定スポットサイズは数十μｍである
ため、エッジリンス部１５（半導体ウェハーの周縁部に
設けられた幅２〜３ｍｍ程度の領域）の酸化物膜厚は充
分測定可能である。
は、例えば、光の干渉を利用した膜厚測定器を使用した
ものであり、その測定スポットサイズは数十μｍである
ため、エッジリンス部１５（半導体ウェハーの周縁部に
設けられた幅２〜３ｍｍ程度の領域）の酸化物膜厚は充
分測定可能である。
【００１９】（第２の実施の形態）図３は、第２の実施
の形態に係る半導体製造装置の構成を説明する図であ
り、エッチングレート変動の補正を圧力で行うことを特
徴とする微細コンタクト形成ドライエッチングを行う半
導体製造装置装置を示すものである。本実施の形態は、
コントローラ１３ｂにより、センサー１２（残膜モニタ
ー手段）からのコントロール信号１４に基づいて、自動
圧力制御バルブ１１を自動的に制御し圧力を微調整する
ように構成され、他の部分の構成は第１の実施の形態と
同様である。
の形態に係る半導体製造装置の構成を説明する図であ
り、エッチングレート変動の補正を圧力で行うことを特
徴とする微細コンタクト形成ドライエッチングを行う半
導体製造装置装置を示すものである。本実施の形態は、
コントローラ１３ｂにより、センサー１２（残膜モニタ
ー手段）からのコントロール信号１４に基づいて、自動
圧力制御バルブ１１を自動的に制御し圧力を微調整する
ように構成され、他の部分の構成は第１の実施の形態と
同様である。
【００２０】（動作）本実施形態は、何らかの影響によ
りエッチングレートの変化が生じた場合、コントローラ
１３ｂが自動圧力制御バルブ１１を自動的に制御し、エ
ッチングレートが所定の数値になるように、チャンバー
６内の圧力を微調整する。他の動作は第１の実施の形態
の動作に準ずる。
りエッチングレートの変化が生じた場合、コントローラ
１３ｂが自動圧力制御バルブ１１を自動的に制御し、エ
ッチングレートが所定の数値になるように、チャンバー
６内の圧力を微調整する。他の動作は第１の実施の形態
の動作に準ずる。
【００２１】（第３の実施の形態）図４は、第３の実施
の形態に係る半導体製造装置の構成を説明する図であ
り、エッチングレート変動の補正を電極に印可するＲＦ
電力で行うことを特徴とする微細コンタクト形成ドライ
エッチングを行う半導体製造装置装置を示すものであ
る。本実施の形態は、コントローラ１３ｃにより、セン
サー１２（残膜モニター手段）からのコントロール信号
１４に基づいて上部及び下部のＲＦ電源４、５を自動的
に制御し、上部電極及び下部電極に印可されるＲＦ電力
を微調整するようにように構成され、他の部分の構成は
第１の実施の形態と同様である。
の形態に係る半導体製造装置の構成を説明する図であ
り、エッチングレート変動の補正を電極に印可するＲＦ
電力で行うことを特徴とする微細コンタクト形成ドライ
エッチングを行う半導体製造装置装置を示すものであ
る。本実施の形態は、コントローラ１３ｃにより、セン
サー１２（残膜モニター手段）からのコントロール信号
１４に基づいて上部及び下部のＲＦ電源４、５を自動的
に制御し、上部電極及び下部電極に印可されるＲＦ電力
を微調整するようにように構成され、他の部分の構成は
第１の実施の形態と同様である。
【００２２】（動作）本実施形態は、何らかの影響によ
りエッチングレートの変化が生じた場合、コントローラ
１３ｃが上部ＲＦ電源及び下部ＲＦ電源を自動的に制御
して、上部電極及び下部電極に印可されるＲＦ電力を微
調整し、エッチングレートが所定の数値になるように調
整する。他の動作は第１の実施の形態の動作に準ずる。
りエッチングレートの変化が生じた場合、コントローラ
１３ｃが上部ＲＦ電源及び下部ＲＦ電源を自動的に制御
して、上部電極及び下部電極に印可されるＲＦ電力を微
調整し、エッチングレートが所定の数値になるように調
整する。他の動作は第１の実施の形態の動作に準ずる。
【００２３】
【発明の効果】本発明の半導体製造装置は、微細なコン
タクトホール形成のドライエッチングを行う半導体製造
装置であって、半導体ウェハーの周縁部に設けられたエ
ッジリンス部に対する残膜モニター手段を有すること、
より好ましくは、エッジリンス部は２〜３ｍｍの幅を持
つ領域であること、残膜モニター手段として、光の干渉
を利用した膜厚測定器を用いたことにより、エッジリン
ス部の残膜をエッチング中、常時、モニターすること
で、コンタクト内のエッチング状況をモニターすること
が出来る。さらに、前記残膜モニター手段からの信号に
より、ドライエッチングの進行を自動的に制御するよう
に構成されたこと、詳細には、残膜モニター手段からの
信号により、エッチングガス混合比、圧力、ＲＦ電力等
のエッチングパラメータ（エッチングレートを変化させ
るパラメータ）を変化させて、ドライエッチングの進行
を自動的に制御することにより、上記の“エッチストッ
プ”が生じないようにできる。また、テーパー角などコ
ンタクト形状の変動を抑制することができる。さらに、
過度のオーバーエッチングを防ぎ、経時変化等の外乱に
関わらずコンタクトの抜け性を確保できる。
タクトホール形成のドライエッチングを行う半導体製造
装置であって、半導体ウェハーの周縁部に設けられたエ
ッジリンス部に対する残膜モニター手段を有すること、
より好ましくは、エッジリンス部は２〜３ｍｍの幅を持
つ領域であること、残膜モニター手段として、光の干渉
を利用した膜厚測定器を用いたことにより、エッジリン
ス部の残膜をエッチング中、常時、モニターすること
で、コンタクト内のエッチング状況をモニターすること
が出来る。さらに、前記残膜モニター手段からの信号に
より、ドライエッチングの進行を自動的に制御するよう
に構成されたこと、詳細には、残膜モニター手段からの
信号により、エッチングガス混合比、圧力、ＲＦ電力等
のエッチングパラメータ（エッチングレートを変化させ
るパラメータ）を変化させて、ドライエッチングの進行
を自動的に制御することにより、上記の“エッチストッ
プ”が生じないようにできる。また、テーパー角などコ
ンタクト形状の変動を抑制することができる。さらに、
過度のオーバーエッチングを防ぎ、経時変化等の外乱に
関わらずコンタクトの抜け性を確保できる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体製造装
置の構成を説明する図である。
置の構成を説明する図である。
【図２】Ｏ2流量を変化させた場合における、コンタク
トホール内及びエッジリンス部のエッチングレート（熱
酸化膜エッチング速度）の変化を示した図である。
トホール内及びエッジリンス部のエッチングレート（熱
酸化膜エッチング速度）の変化を示した図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る半導体製造装
置の構成を説明する図である。
置の構成を説明する図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る半導体製造装
置の構成を説明する図である。
置の構成を説明する図である。
【図５】従来の半導体製造装置の構成を説明する図であ
る。
る。
１ 下部電極 ２ 半導体ウェハー ３ 上部電極 ４ 下部ＲＦ電源 ５ 上部ＲＦ電源 ６ チャンバー ７ ガス導入管 ８ マスフロー １０ 排気ポンプ １１ 自動圧力制御バルブ １２ センサー（残膜モニター手段） １３ａ、１３ｂ、１３ｃ コントローラ １４ コントロール信号 １５ エッジリンス部
Claims (10)
- 【請求項１】 微細なコンタクトホール形成のドライエ
ッチングを行う半導体製造装置であって、半導体ウェハ
ーの周縁部に設けられたエッジリンス部に対する残膜モ
ニター手段を有することを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項２】 前記エッジリンス部は２〜３ｍｍの幅を
持つ領域であることを特徴とする請求項１に記載の半導
体製造装置。 - 【請求項３】 前記残膜モニター手段として、光の干渉
を利用した膜厚測定器を用いたことを特徴とする請求項
１または２に記載の半導体製造装置。 - 【請求項４】 前記残膜モニター手段からの信号によ
り、ドライエッチングの進行を自動的に制御するように
構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
記載の半導体製造装置。 - 【請求項５】 前記残膜モニター手段からの信号によ
り、エッチングガスの混合比を変えることにより、ドラ
イエッチングの進行を自動的に制御するように構成され
たことを特徴とする請求項４に記載の半導体製造装置。 - 【請求項６】 前記半導体ウェハーを載置し、ＲＦ電力
が印可される下部電極と、 接地もしくはＲＦ電力が印可される上部電極と、 下部電極にＲＦ電力を印可するための上部ＲＦ電源と、 上部電極にＲＦ電力を印可するための下部ＲＦ電源と、 チャンバーと、 Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8の各エッチングガスが導入さ
れるそれぞれのガス導入管と、 前記Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8の各エッチングガスの流
量を制御し、ガスの混合比を変えることができるマスフ
ローと、 前記チャンバー内の圧力をモニターする圧力計と、 前記チャンバー内を排気する排気ポンプと、 前記チャンバーと前記排気ポンプの間に設けられた自動
圧力制御バルブと、 前記エッジリンス部の残膜をモニターする前記残膜モニ
ター手段と、 前記残膜モニター手段からの信号により前記マスフロー
を自動的に制御するコントローラを有することを特徴と
する請求項５に記載の半導体製造装置。 - 【請求項７】 前記残膜モニター手段からの信号によ
り、チャンバー内の圧力を微調整することにより、ドラ
イエッチングの進行を自動的に制御するように構成され
たことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半
導体製造装置。 - 【請求項８】 前記半導体ウェハーを載置し、ＲＦ電力
が印可される下部電極と、 接地もしくはＲＦ電力が印可される上部電極と、 下部電極にＲＦ電力を印可するための上部ＲＦ電源と、 上部電極にＲＦ電力を印可するための下部ＲＦ電源と、 チャンバーと、 Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のエッチングガスが導入され
るそれぞれのガス導入管と、 Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のエッチングガスの流量を制
御するマスフローと、 前記チャンバー内の圧力をモニターする圧力計と、 前記チャンバー内を排気する排気ポンプと、 前記チャンバーと前記排気ポンプの間に設けられた自動
圧力制御バルブと、 前記エッジリンス部の残膜をモニターする前記残膜モニ
ター手段と、 前記残膜モニター手段からの信号により前記自動圧力制
御バルブを自動的に制御し圧力を微調整するコントロー
ラを有することを特徴とする請求項７に記載の半導体製
造装置。 - 【請求項９】 前記残膜モニター手段からの信号によ
り、電極に印可されるＲＦ電力を微調整し、ドライエッ
チングの進行を自動的に制御するように構成されたこと
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体製
造装置。 - 【請求項１０】 前記半導体ウェハーを載置し、ＲＦ電
力が印可される下部電極と、 接地もしくはＲＦ電力が印可される上部電極と、 下部電極にＲＦ電力を印可するための上部ＲＦ電源と、 上部電極にＲＦ電力を印可するための下部ＲＦ電源と、 チャンバーと、 Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のエッチングガスが導入され
るそれぞれのガス導入管と、 Ｏ2，ＣＯ，Ａｒ，Ｃ4Ｆ8のエッチングガスの流量を制
御するマスフローと、 前記チャンバー内の圧力をモニターする圧力計と、 前記チャンバー内を排気する排気ポンプと、 前記チャンバーと前記排気ポンプの間に設けられた自動
圧力制御バルブと、 前記エッジリンス部の残膜をモニターする前記残膜モニ
ター手段と、 前記残膜モニター手段からの信号により、前記上部ＲＦ
電源及び前記下部ＲＦ電源を自動的に制御して、前記上
部電極及び前記下部電極に印可されるＲＦ電力を微調整
するコントローラを有することを特徴とする請求項９に
記載の半導体製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30834499A JP2001127036A (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 半導体製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30834499A JP2001127036A (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 半導体製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001127036A true JP2001127036A (ja) | 2001-05-11 |
Family
ID=17979942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30834499A Pending JP2001127036A (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 半導体製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001127036A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7012702B2 (en) | 2002-01-09 | 2006-03-14 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Measuring apparatus |
-
1999
- 1999-10-29 JP JP30834499A patent/JP2001127036A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7012702B2 (en) | 2002-01-09 | 2006-03-14 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Measuring apparatus |
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