JP2004228605A - Etching method - Google Patents

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Kenji Tateiwa
健二 立岩
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an etching method capable of achieving an optimum etching based on an opening area to be etched in such a way that the opening area is reflected in etching treatment conditions. <P>SOLUTION: In this method, etching is made after etching parameters or an etching time is determined based on measured values for dimensions of a resist mask. As the etching parameters or the etching time is determined based on the measured values for the dimensions of a resist mask, the measured values for the dimensions of the resist mask can be reflected in the etching treatment conditions, thereby achieving optimum etching basing on the dimensions of the resist mask. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

この発明は、高密度半導体集積回路の製造に用いるドライエッチング加工技術に係るエッチング方法に関するものである。   The present invention relates to an etching method according to a dry etching technique used for manufacturing a high-density semiconductor integrated circuit.

近年、半導体集積回路は、微細化の一途をたどり、加工技術であるドライエッチングには、ますます高精度な加工が求められている。   2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor integrated circuits have been steadily miniaturized, and dry etching, which is a processing technique, has been required to be processed with even higher precision.

以下図面を参照しながら、従来のドライエッチング方法の一例について説明する。   Hereinafter, an example of a conventional dry etching method will be described with reference to the drawings.

図10はシリコン基板(Si基板)上のシリコン酸化膜(SiO2 膜)をエッチングする従来のドライエッチング方法の一例の処理の流れを示す概略図であり、シリコン酸化膜のドライエッチング方法は、以下の工程1)〜5)からなり、各工程を図2(a)〜(c)を参照しながら説明する。 FIG. 10 is a schematic diagram showing a processing flow of an example of a conventional dry etching method for etching a silicon oxide film (SiO 2 film) on a silicon substrate (Si substrate). Steps 1) to 5) will be described with reference to FIGS. 2A to 2C.

1)レジストパターン形成:図2(a)に示すように、Si基板21上に存在するSiO2 膜22の上にエッチングマスクとなるレジスト23のパターンを形成する。 1) Formation of resist pattern: As shown in FIG. 2A, a pattern of a resist 23 serving as an etching mask is formed on the SiO 2 film 22 existing on the Si substrate 21.

2)寸法測定:1)レジストパターン形成にて形成したマスクの寸法を測定する。具体的には、図2(a)のレジスト23の寸法(線幅)の測定のことで、レジスト23の仕上がりが規定通りできているかどうかをチェックするために、寸法測定を行っている。   2) Dimension measurement: 1) The dimensions of the mask formed by forming the resist pattern are measured. More specifically, the dimension measurement (line width) of the resist 23 shown in FIG. 2A is performed to check whether the finish of the resist 23 is as specified.

3)エッチング処理:図2(b)に示すように、レジスト23をマスクとしてSi基板21上のSiO2 膜22をドライエッチングする。エッチング処理は、例えば図10に示したように、ガス流量はCHF3 :30sccm、O2 :3sccmとし、ガス圧力は300mTorr、電極間距離は30mm、基板温度は20C、高周波電力は500W、終点検出はCOの発光の2次微分係数がゼロになるところをとり、オーバーエッチングは30%施す、というものである。 3) Etching process: As shown in FIG. 2B, the SiO 2 film 22 on the Si substrate 21 is dry-etched using the resist 23 as a mask. In the etching process, for example, as shown in FIG. 10, the gas flow rate is CHF 3 : 30 sccm, O 2 : 3 sccm, the gas pressure is 300 mTorr, the distance between the electrodes is 30 mm, the substrate temperature is 20 C, the high frequency power is 500 W, and the end point detection. Means that the second derivative of CO emission becomes zero and overetching is performed by 30%.

2次微分係数がゼロになるところというのは、エッチングが終了した時点を意味する。この点は図11に示す。図11において、(a)はレジスト開口部における被エッチング物がSiO2 膜22である場合におけるCOの発光強度の時間的な変化を示し、(b)は同図(a)の2次微分係数を示し、破線を引いている時点が、エッチングが終了して2次微分係数がゼロとなる時刻である。 The point where the second derivative becomes zero means the point at which etching is completed. This is shown in FIG. 11A shows a temporal change in the CO emission intensity when the etching target at the resist opening is the SiO 2 film 22, and FIG. 11B shows the second derivative of FIG. 11A. And the time when the broken line is drawn is the time when the etching is completed and the second derivative becomes zero.

また、オーバーエッチングが30%というのは、被エッチング物であるSiO2 膜の膜厚を100%としたときに、その膜厚に対して30%分追加エッチングすることを意味する。 The term "overetching of 30%" means that when the thickness of the SiO 2 film to be etched is 100%, additional etching is performed by 30% with respect to the thickness.

4)レジスト剥離:被エッチング物であるSiO2 膜22のエッチング(メインエッチングおよびオーバーエッチング)が完了した後に、図2(c)に示すように、SiO2 膜22上のレジスト23を剥離する。 4) Stripping of resist: After the etching (main etching and over-etching) of the SiO 2 film 22 to be etched is completed, as shown in FIG. 2C, the resist 23 on the SiO 2 film 22 is stripped.

5)寸法測定:図2(c)に示すように、レジスト23の剥離後に、エッチング後のSiO2 膜22の溝の間隔xの寸法測定を行い、SiO2 膜のエッチングによる仕上がり寸法が規定通りできているかどうかをチェックする。 5) Dimension measurement: As shown in FIG. 2C, after the resist 23 is stripped, the dimension x of the groove interval of the etched SiO 2 film 22 is measured, and the finished dimension of the SiO 2 film by etching is as specified. Check if it is done.

このドライエッチング方法によれば、COの発光の2次微分係数がゼロになる点を検出するという終点検出を行うことで、いろいろな膜厚ばらつき、エッチング速度のばらつきに関係なく、一定のオーバーエッチングを施すことができる。   According to this dry etching method, the end point detection is performed by detecting the point at which the second derivative of CO emission becomes zero, so that a constant over-etching can be achieved regardless of various film thickness variations and etching speed variations. Can be applied.

これは、上記のようて終点検出を行うと、ウェハによって膜厚のばらつきがある場合においても、またエッチング速度がばらついた場合においても、エッチングが終了した時点を確実に検出することができ、この時点からオーバーエッチングを始めることができる。この際、所定の膜厚のSiO2 膜22をエッチングする場合のエッチング開始時から終点検出されるまでの所要時間を100%として、一定のオーバーエッチング処理を行うために、膜厚のばらつき、エッチング速度のばらつきに関係なく一定のエッチング処理を行うことができる。なお、一定のオーバーエッチングというのは、オーバーエッチング時間の間にエッチングされるであろうエッチング量が一定であることをいう。 This is because, when the end point is detected as described above, even when the film thickness varies from wafer to wafer, and even when the etching rate varies, it is possible to reliably detect the end point of the etching. Over-etching can be started from that point. At this time, the time required from the start of etching to the end point detection when the SiO 2 film 22 having a predetermined thickness is etched is set to 100%, so that a constant over-etching process is performed. A constant etching process can be performed irrespective of the speed variation. Note that constant over-etching means that the amount of etching that will be performed during the over-etching time is constant.

図10では、30%のオーバーエッチングであるので、オーバーエッチング時間は、SiO2 膜22の膜厚の30%をエッチングするのに要する時間であり、従来例では、エッチング速度が一定、つまりエッチングされる膜厚とエッチング時間とが比例関係にあることを前提としていて、30%のオーバーエッチングは、エッチング開始時から終点検出されるまでの所要時間を100%としたときに、その30%に相当する時間だけエッチングをさらに行うことになる。 In FIG. 10, since the over-etching is 30%, the over-etching time is the time required to etch 30% of the thickness of the SiO 2 film 22, and in the conventional example, the etching rate is constant, that is, the etching is performed. Assuming that the film thickness and the etching time are proportional to each other, 30% overetching is equivalent to 30% of the time required from the start of etching to the end point detection being 100%. The etching is further performed for the time required.

しかしながら、上述したようなドライエッチング方法では、つぎのような問題がある。   However, the dry etching method as described above has the following problems.

第1に、微細パターンでのRIE−lagと呼ばれる現象に対して、エッチング条件は、図10に示したように、レジスト23の寸法測定値に対しての反映がなされていないということである。RIE−lagというのは、開口寸法が小さくなるにつれてエッチング速度が低下していく現象をいう。   First, as for the phenomenon called RIE-lag in a fine pattern, the etching condition is not reflected on the dimension measurement value of the resist 23 as shown in FIG. RIE-lag refers to a phenomenon in which the etching rate decreases as the opening size decreases.

レジスト23の寸法測定値に対してエッチング条件の内容が反映されないと、寸法測定値の違いに関係なく、同じ条件(例えばレジストなしでSiO2 膜の前面エッチングを行う場合のエッチング速度を基にエッチング条件を作成し、終点検出も広い面でエッチングの終点検出を行う)でエッチング処理がなされることになる。 If the contents of the etching conditions are not reflected on the dimension measurement value of the resist 23, the etching is performed under the same condition (for example, based on the etching rate when the front surface of the SiO 2 film is etched without the resist) regardless of the difference in the dimension measurement value. The condition is created, and the end point is detected by performing the etching end point detection on a wide surface).

ところが、上記RIE−lagがあるために、寸法測定時にレジスト23の寸法が小さい場合には、レジスト23間の微小な開口部の場所には、十分なエッチング処理がなされず、残渣として残ることが考えられる。これが問題となる。   However, if the size of the resist 23 is small at the time of size measurement due to the presence of the RIE-lag, a sufficient etching process may not be performed at the location of the minute opening between the resists 23 and the residue may remain as a residue. Conceivable. This is a problem.

第2に、ドライエッチングにおいては、エッチング開口面積(ウェハ上のレジストに覆われていない部分の面積のウェハ全面に対する割合)の大きさにより、加工形状が変化するという現象が起こるが、このような現象に対しては処理マージンを見込む程度の方法しか採れない。   Second, in dry etching, a phenomenon occurs in which the processed shape changes depending on the size of the etching opening area (the ratio of the area of the portion of the wafer not covered with the resist to the entire surface of the wafer). For the phenomenon, only a method that allows a processing margin can be adopted.

上述のエッチング開口面積により加工形状が変化する現象というのは、例えばアルミ合金をエッチングする場合に、エッチング開口面積が大きいほどエッチング形状は逆テーパー状となり、エッチング開口面積が小さいほどエッチング形状は順テーパー状となる現象をいう。また、処理マージンを見込むというのは、小さい開口部でも所定のエッチングができるように、時間を長くするなどの処理を行うことをいうが、このような処理を行うと、処理条件が一定であるということであるから、開口寸法が大きい場合には、必要以上のエッチングを施すことになり、例えばSiO2 /Siという構成でSiO2 をエッチングする場合に、Siのエッチング時間が長くなるということになる。したがって、Siの削れ量、格子欠陥等の量も大きくなる。 The phenomenon in which the processing shape changes due to the above-described etching opening area means that, for example, when etching an aluminum alloy, the etching shape becomes reverse-tapered as the etching opening area becomes larger, and the etching shape becomes more tapered as the etching opening area becomes smaller. Refers to the phenomenon that occurs. In addition, to allow a processing margin means performing processing such as increasing the time so that predetermined etching can be performed even in a small opening. However, when such processing is performed, processing conditions are constant. it is because that, when the opening size is large, will be subjected to excessive etching, for example, when etching the SiO 2 in the configuration of SiO 2 / Si, the fact that the etching time of Si is increased Become. Therefore, the amount of Si abrasion, the amount of lattice defects, and the like also increase.

本発明の目的は、レジスト寸法測定値をエッチング処理条件に反映させ、レジスト寸法に対応した最適なエッチングを行うことができるエッチング方法を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an etching method in which a measured value of a resist dimension is reflected in an etching process condition and an optimum etching corresponding to the resist dimension can be performed.

上記課題を解決するために、第1の発明のエッチング方法は、レジストの寸法測定値を基にしてエッチングパラメータもしくはエッチング時間を決定してエッチングを行うことを特徴とする。   In order to solve the above problems, an etching method according to a first aspect of the present invention is characterized in that etching is performed by determining an etching parameter or an etching time based on a measured value of a dimension of a resist.

この方法によると、レジストの寸法測定値を基にしてエッチングパラメータもしくはエッチング時間を決定するので、レジスト寸法測定値をエッチング処理条件に反映させることができ、レジスト寸法に対応した最適なエッチングを行うことができる。   According to this method, the etching parameter or the etching time is determined based on the measured value of the resist size, so that the measured value of the resist size can be reflected in the etching processing conditions, and the optimum etching corresponding to the resist size can be performed. Can be.

また、第2の発明のエッチング方法は、レジストの寸法測定値dを基にして、寸法測定値dのレジストで次式に従って、所定のエッチング深さpにエッチングを行うことを特徴とする。   Further, the etching method of the second invention is characterized in that, based on the dimension measurement value d of the resist, the resist having the dimension measurement value d is etched to a predetermined etching depth p according to the following equation.

p=1/(1/a×d+1/p0
ただし、aは定数、p0 は広い部分でのエッチング深さである。
p = 1 / (1 / a × d + 1 / p 0 )
Here, a is a constant, and p 0 is an etching depth in a wide portion.

この方法によると、レジストの寸法測定値を基にして、所定のエッチング深さにエッチングを行うので、レジスト寸法測定値をエッチング処理条件に反映させることができ、レジスト寸法に対応した最適なエッチングを行うことができる。   According to this method, since the etching is performed to a predetermined etching depth based on the measured value of the resist dimension, the measured value of the resist dimension can be reflected in the etching process conditions, and the optimum etching corresponding to the resist dimension can be performed. It can be carried out.

さらに、第3の発明のエッチング方法は、レジストをマスクとしてエッチングしたときの前記レジストの寸法とエッチング深さの関係を示すテーブルに基づいて、レジストの寸法測定値からエッチング時間を算出してエッチングすることを特徴とする。   Further, in the etching method according to the third invention, the etching is performed by calculating an etching time from a measured value of the dimension of the resist based on a table showing a relationship between the dimension of the resist and an etching depth when the resist is used as a mask for etching. It is characterized by the following.

この方法によると、テーブルを参照してレジストの寸法測定値からエッチング時間を算出するので、レジスト寸法測定値をエッチング処理条件に反映させることができ、レジスト寸法に対応した最適なエッチングを行うことができる。   According to this method, the etching time is calculated from the measured value of the resist dimension with reference to the table, so that the measured value of the resist dimension can be reflected in the etching processing conditions, and the optimum etching corresponding to the resist dimension can be performed. it can.

以上説明したように、第1の発明のエッチング方法によれば、レジストの寸法測定値を基にしてエッチングパラメータもしくはエッチング時間を決定するので、レジスト寸法測定値をエッチング処理条件に反映させることができ、レジスト寸法に対応した最適なエッチングを行うことができる。   As described above, according to the etching method of the first invention, the etching parameter or the etching time is determined on the basis of the resist dimension measurement value, so that the resist dimension measurement value can be reflected on the etching processing conditions. In addition, it is possible to perform optimal etching corresponding to the resist dimensions.

第2の発明のエッチング方法によれば、レジストの寸法測定値を基にして、所定のエッチング深さにエッチングを行うので、レジスト寸法測定値をエッチング処理条件に反映させることができ、レジスト寸法に対応した最適なエッチングを行うことができる。   According to the etching method of the second invention, the etching is performed to a predetermined etching depth based on the measured dimension of the resist, so that the measured dimension of the resist can be reflected in the etching process conditions, and The corresponding optimal etching can be performed.

第3の発明のエッチング方法によれば、テーブルを参照してレジストの寸法測定値からエッチング時間を算出するので、レジスト寸法測定値をエッチング処理条件に反映させることができ、レジスト寸法に対応した最適なエッチングを行うことができる。   According to the etching method of the third aspect of the present invention, the etching time is calculated from the measured value of the resist dimension with reference to the table. Etching can be performed.

〔第1の実施の形態〕
以下図面を参照しながら、本発明の第1の実施の形態のドライエッチング方法について説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, the dry etching method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1はシリコン基板(Si基板)上のシリコン酸化膜(SiO2 膜)をエッチングする本発明のドライエッチング方法の第1の実施の形態における処理の流れを示す概略図であり、シリコン酸化膜のドライエッチング方法は、以下の工程1)〜5)からなり、各工程を図2(a)〜(c)を参照しながら説明する。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a process flow in a first embodiment of a dry etching method of the present invention for etching a silicon oxide film (SiO 2 film) on a silicon substrate (Si substrate). The dry etching method includes the following steps 1) to 5), and each step will be described with reference to FIGS.

1)レジストパターン形成:図2(a)に示すように、Si基板21上に存在するSiO2 膜22の上にエッチングマスクとなるレジスト23のパターンを形成する。 1) Formation of resist pattern: As shown in FIG. 2A, a pattern of a resist 23 serving as an etching mask is formed on the SiO 2 film 22 existing on the Si substrate 21.

2)寸法測定:1)レジストパターン形成にて形成したマスクの寸法を測定する。具体的には、図2(a)のレジスト23の寸法(線幅)の測定のことで、レジスト23の仕上がりが規定通りできているかどうかをチェックするために、寸法測定を行っている。この際、レジストの寸法測定値をdとする。   2) Dimension measurement: 1) The dimensions of the mask formed by forming the resist pattern are measured. More specifically, the dimension measurement (line width) of the resist 23 shown in FIG. 2A is performed to check whether the finish of the resist 23 is as specified. At this time, the dimension measurement value of the resist is d.

3)エッチング処理:図2(b)に示すように、レジスト23をマスクとしてSi基板21上のSiO2 膜22をドライエッチングする。エッチング処理は、例えば図1に示したように、ガス流量はCHF3 :30sccm、O2 :3sccmとし、ガス圧力は300mTorr、電極間距離は30mm、基板温度は20C、高周波電力は500W、終点検出はCOの発光の2次微分係数がゼロになるところをとり、オーバーエッチングは従来例と同様に30%施すが、30%の決定の仕方が従来例とは異なり、図3の関係に従ってエッチング時間を決定するというものである。 3) Etching process: As shown in FIG. 2B, the SiO 2 film 22 on the Si substrate 21 is dry-etched using the resist 23 as a mask. In the etching process, for example, as shown in FIG. 1, the gas flow rate is CHF 3 : 30 sccm, O 2 : 3 sccm, the gas pressure is 300 mTorr, the distance between the electrodes is 30 mm, the substrate temperature is 20 C, the high-frequency power is 500 W, and the end point is detected. Takes the place where the secondary differential coefficient of CO emission becomes zero, and performs over-etching by 30% as in the conventional example. However, the method of determining 30% is different from the conventional example, and the etching time is determined according to the relationship of FIG. Is determined.

図3は、エッチング深さ(Å)とエッチング時間(sec)との関係を示すグラフで、直線はエッチング時間とエッチング深さが比例する場合を示している。この直線関係は従来の考え方でのエッチング深さとエッチング時間の関係、つまりレジスト無しで全面エッチングするときのエッチング深さとエッチング時間の関係を示すことになる。また、図3の曲線は本発明でのエッチング深さとエッチング時間の関係を示す。つまり、レジスト23の寸法測定値dが所定の値のときのエッチング深さとエッチング時間の関係を示す。図3の曲線は、寸法測定値dをパラメータとして、エッチング深さをpとし、広い部分でのエッチング深さをp0 とし、aを定数としたときに、次式から求められる(Proceeding of Microprocess Conferene 1988,p138) 。 FIG. 3 is a graph showing a relationship between the etching depth (Å) and the etching time (sec), and a straight line indicates a case where the etching time is proportional to the etching depth. This linear relationship indicates the relationship between the etching depth and the etching time based on the conventional concept, that is, the relationship between the etching depth and the etching time when the entire surface is etched without a resist. The curve in FIG. 3 shows the relationship between the etching depth and the etching time in the present invention. That is, the relationship between the etching depth and the etching time when the dimension measurement value d of the resist 23 is a predetermined value is shown. Curve in Figure 3, the dimension measurement d as a parameter, and the etching depth is p, the etch depth of a wide portion and p 0, when the constant a, is determined from the following equation (Proceeding of Microprocess Conferene 1988, p138).

p=1/(1/a×d+1/p0 )
この式で表されるエッチング深さは、実際のエッチング時間とエッチング深さの関係によく合致する。そして、エッチングの時間の決定は、図3の関係に従って決定する。
p = 1 / (1 / a × d + 1 / p0)
The etching depth represented by this formula well matches the relationship between the actual etching time and the etching depth. The etching time is determined according to the relationship shown in FIG.

なお、広い部分でのエッチング深さp0 は、終点検出時間とエッチング速度(図3の直線の勾配)とから得られ、広い部分でのエッチング深さp0 をエッチング速度v×時間tの積で表すと、以下のようになる。 The etching depth p 0 in the wide portion is obtained from the end point detection time and the etching rate (the gradient of the straight line in FIG. 3), and the etching depth p 0 in the wide portion is obtained by multiplying the etching speed v × time t. When expressed as follows,

p=1/{1/a×d+1/(v×t)}
上記のように、レジスト23を設けた状態でのエッチングでは、エッチング深さとエッチング時間の関係は図3のように、リニアではなく、曲線関係であるので、従来のように直線で見積もっていたエッチング深さより浅い深さとなる。
p = 1 / {1 / a × d + 1 / (v × t)}
As described above, in the etching with the resist 23 provided, the relationship between the etching depth and the etching time is not a linear relationship as shown in FIG. The depth is shallower than the depth.

図4には、レジスト23の寸法測定値dをパラメータ(寸法小,寸法大,寸法∞)として、上式に従ったエッチング深さとエッチング時間の関係を示している。図4は、寸法測定値dが小さいほど曲率が大きくなって、エッチング深さの増加が少なくなっていることを示している。   FIG. 4 shows the relationship between the etching depth and the etching time according to the above equation, using the dimension measurement value d of the resist 23 as a parameter (small dimension, large dimension, dimension ∞). FIG. 4 shows that the smaller the dimension measurement value d, the larger the curvature, and the smaller the increase in the etching depth.

ここで、図3を参照しながら、オーバーエッチング時間の決定方法について説明する。例えば、エッチング対象であるSiO2 膜22の膜厚が10000Åであり、膜厚の30%分つまり3000Å相当のオーバーエッチングを行う場合について説明する。終点検出は図3の直線の特性でエッチングされる部分で行われるので、直線が10000Åのエッチング深さの位置と交わる点の時間が終点検出時間となり、図3では終点検出時間が250秒である。一方、実際のエッチングは、図3の曲線に従って進行するので、曲線が13000Åのエッチング深さの位置と交わる点の時間がオーバーエッチングの終了時刻となり、メインエッチングおよびオーバーエッチングを含めて450秒要するので、30%のオーバーエッチングをかけるには、終点検出時から200秒間(=450−250)オーバーエッチングを施すことになる。したがって、レジスト23の寸法測定値dに基づいて図3の曲線の関係に従ってオーバーエッチング時間が決められることになる。 Here, a method for determining the over-etching time will be described with reference to FIG. For example, a case will be described in which the thickness of the SiO 2 film 22 to be etched is 10000 ° and overetching is performed for 30% of the film thickness, that is, 3000 °. Since the end point detection is performed at the portion etched by the characteristics of the straight line in FIG. 3, the time at the point where the straight line intersects the position of the etching depth of 10000 ° is the end point detection time, and in FIG. 3, the end point detection time is 250 seconds. . On the other hand, since the actual etching proceeds according to the curve in FIG. 3, the time at the point where the curve intersects the position of the etching depth of 13000 ° is the end time of over-etching, and it takes 450 seconds including main etching and over-etching. , 30% over-etching is performed for 200 seconds (= 450-250) from the end point detection. Therefore, the over-etching time is determined according to the relationship of the curve in FIG.

4)レジスト剥離:被エッチング物であるSiO2 膜22のエッチング(メインエッチングおよびオーバーエッチング)が完了した後に、図2(c)に示すように、SiO2 膜22上のレジスト23を剥離する。 4) Stripping of resist: After the etching (main etching and over-etching) of the SiO 2 film 22 to be etched is completed, as shown in FIG. 2C, the resist 23 on the SiO 2 film 22 is stripped.

5)寸法測定:図2(c)に示すように、レジスト23の剥離後に、エッチング後のSiO2 膜22の溝の間隔xの寸法測定を行い、SiO2 膜のエッチングによる仕上がり寸法が規定通りできているかどうかをチェックする。 5) Dimension measurement: As shown in FIG. 2C, after the resist 23 is stripped, the dimension x of the groove interval of the etched SiO 2 film 22 is measured, and the finished dimension of the SiO 2 film by etching is as specified. Check if it is done.

このドライエッチング方法によれば、COの発光の2次微分係数がゼロになる点を検出するという終点検出を行い、さらにレジスト23の寸法測定値dの大きさに基づき図3に従ってエッチング時間を決めているので、いろいろな膜厚ばらつき、エッチング速度のばらつきに関係なく、さらにレジストの寸法に関係なく一定のオーバーエッチングを施すことができる。   According to this dry etching method, an end point is detected by detecting a point at which the second derivative of CO emission becomes zero, and further, an etching time is determined according to FIG. Therefore, constant over-etching can be performed irrespective of various film thickness variations and etching speed variations, and irrespective of the resist dimensions.

なお、上記のオーバーエッチング時間の決定に際して、レジストをマスクとしてエッチングしたときのレジストの寸法とエッチング深さの関係を示すテーブルに基づいて、レジストの寸法測定値からエッチング時間を算出してエッチングを行うことも可能である。このエッチング時間は以下のように算出できる。つまり、一次近似によりエッチング深さが求められるので、それをもとに、狙いのレジスト寸法の部分のエッチング深さをエッチングするのに要する時間を算出することができる。言い換えると、エッチング速度がテーブルより求められるので、それから、所定のエッチング深さをエッチングするための時間を算出できる。   In determining the over-etching time, the etching is performed by calculating the etching time from the measured value of the dimension of the resist based on a table showing the relationship between the dimension of the resist and the etching depth when etching is performed using the resist as a mask. It is also possible. This etching time can be calculated as follows. That is, since the etching depth is obtained by first-order approximation, it is possible to calculate the time required for etching the etching depth of the target resist dimension portion based on the obtained etching depth. In other words, since the etching rate is obtained from the table, it is possible to calculate the time required for etching the predetermined etching depth.

表1にレジストの寸法とエッチング深さの関係を示すテーブルの一例を示す。   Table 1 shows an example of a table showing the relationship between the resist size and the etching depth.

Figure 2004228605
また、この時間の計算をエッチング制御装置あるいはCIM(Computer-Integrated-Manufacturing )システム(コンピュータ総合生産システム)自体で自動計算してもよい。
Figure 2004228605
Further, the calculation of this time may be automatically calculated by an etching control device or a CIM (Computer-Integrated-Manufacturing) system itself.

〔第2の実施の形態〕
ここで、レジストの寸法測定値を基にエッチングパラメータを決める第2の実施の形態について、図5を参照して説明する。例えばアルミエッチングを考えた場合、AlCl* のラジカルの発光強度とエッチング面積(レジストに覆われていない面積)の関係は、図5のようになり、AlCl* のラジカルの発光強度からエッチング面積がわかる。一方、アルミエッチングでは、エッチングガスとしてBCl3 +Cl2 の混合ガスを用い、RIEによってエッチングする。この場合に、エッチング面積とCl2 流量、エッチング形状の関係はおおよそ図6のようになる。なお、図3において、(a)には、SiO2 膜上のAlを示し、(b)はAlのエッチング壁の角度θとCl2 流量、エッチング面積の関係を示している。つまり、Cl2 流量が増えるほどエッチング形状が逆テーパー形状になり、Cl2 流量が減るほどエッチング形状が順テーパー形状となる。また、エッチング面積が大きいほどエッチング形状が逆テーパー形状となり、エッチング面積が小さいほどエッチング形状が順テーパー形状となる。したがって、AlCl*のラジカルの発光強度を検出して、その値からエッチング面積を求め、Alのエッチング形状ができるだけ90度に近づくようにCl2 流量を決定する。
[Second embodiment]
Here, a second embodiment for determining an etching parameter based on a measured value of a resist dimension will be described with reference to FIG. For example, when aluminum etching is considered, the relationship between the emission intensity of AlCl * radicals and the etching area (the area not covered by the resist) is as shown in FIG. 5, and the etching area can be found from the emission intensity of AlCl * radicals. . On the other hand, in aluminum etching, a mixed gas of BCl 3 + Cl 2 is used as an etching gas, and etching is performed by RIE. In this case, the relationship between the etching area, the Cl 2 flow rate, and the etching shape is approximately as shown in FIG. In FIG. 3, (a) shows Al on the SiO 2 film, and (b) shows the relationship between the angle θ of the etching wall of Al, the flow rate of Cl 2 , and the etching area. That is, as the Cl 2 flow rate increases, the etching shape becomes an inversely tapered shape, and as the Cl 2 flow rate decreases, the etching shape becomes a forward tapered shape. Also, the etching shape becomes reverse tapered as the etching area increases, and the etching shape becomes forward tapered as the etching area decreases. Therefore, by detecting the emission intensity of AlCl * radicals, determine the etching area from that value, it determines a Cl 2 flow rate to approach the by 90 degrees can etch shape of Al.

この実施の形態によると、エッチング面積に応じてエッチングパラメータを変更しているので、エッチング形状を適正な状態にすることができる。   According to this embodiment, since the etching parameters are changed according to the etching area, the etching shape can be set to an appropriate state.

〔第3の実施の形態〕
以下、この発明の第3の実施の形態のドライエッチング方法について図面を参照しながら説明する。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a dry etching method according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図7は本発明の第3の実施の形態における多段階のエッチングステップを有するドライエッチング方法(アルミエッチング)の処理段階を示すフローである。以下、このフローについて説明する。   FIG. 7 is a flowchart showing a processing stage of a dry etching method (aluminum etching) having a multi-stage etching step according to the third embodiment of the present invention. Hereinafter, this flow will be described.

1)ブレイクスルーエッチング:ブレイクスルーエッチングを行い、このときに、特定波長、例えばAlCl* のラジカルの発光強度を測定する。 1) Breakthrough etching: Breakthrough etching is performed, and at this time, the emission intensity of a specific wavelength, for example, AlCl * radicals is measured.

2)メインエッチング:1)のブレイクスルーエッチング時に測定した発光強度をもとに、エッチングパラメータとしてガス流量比を調整した上で、メインエッチングを行う。   2) Main etching: Main etching is performed after adjusting the gas flow ratio as an etching parameter based on the emission intensity measured during the breakthrough etching of 1).

3)オーバーエッチング:2)メインエッチングと同じエッチング条件でオーバーエッチングをオーバーエッチング量に対応したエッチング時間だけ行う。つまり、AlCl* のラジカルの発光強度に基づいて設定したパラメータで、オーバーエッチングを行う。 3) Overetching: 2) Overetching is performed for the etching time corresponding to the amount of overetching under the same etching conditions as the main etching. That is, over-etching is performed with parameters set based on the emission intensity of AlCl * radicals.

ここで、多段階のエッチングステップを有するドライエッチングについてもう少し説明する。   Here, dry etching including a multi-step etching step will be described in more detail.

例えばアルミ合金のエッチングの場合、通常表面にアルミナ層ができているが、これを除去しないとエッチングが進行しない。このため、ある程度、形状は犠牲にしたアルミナをエッチングするためのプロセス条件(プラズマ処理条件)でエッチングを行う(これが第1ステップのブレイクスルーエッチング)。つぎに、アルミ合金バルク部分をエッチングする。このバルク部分のエッチングは形状に留意したエッチング条件を選択する必要性がある。こうしたエッチング条件を第2ステップとして選択する(メインエッチング)。   For example, in the case of etching an aluminum alloy, an alumina layer is usually formed on the surface, but the etching does not proceed unless this is removed. For this reason, the etching is performed to some extent under the process conditions (plasma processing conditions) for etching the alumina whose shape has been sacrificed (this is the breakthrough etching of the first step). Next, the aluminum alloy bulk portion is etched. For the etching of this bulk portion, it is necessary to select an etching condition in consideration of the shape. These etching conditions are selected as the second step (main etching).

上記の各エッチングにおけるエッチング条件は、ブレイクスルーエッチングにおけるAlCl* のラジカルの発光強度に基づいて塩素流量等の一部のパラメータの変更が行われる他、概略以下の通りであり、エッチングのフローは図1のフローと同様である。 The etching conditions in each of the above etchings are as follows, except that some parameters such as a chlorine flow rate are changed based on the emission intensity of AlCl * radicals in the breakthrough etching. This is the same as the flow of 1.

エッチング条件
CH3 Cl : 5sccm
Cl2 :45sccm
BCl3 :36sccm
2 :45sccm
ガス圧力 :250mTorr
高周波電力 :300W
ここで、ブレイクスルーエッチングにおける発光強度とウェハのエッチング面積の関係は例えば図8に示すようになる。同図(a)は発光強度と波長の関係を示し、同図(b)は発光強度および塩素流量とエッチング面積の関係を示している。同図から、発光強度が低いほどエッチング面積が小さく、発光強度が大きいほど、エッチング面積が大きいことが分かる。なお、図8には、CD−lossが0のときの塩素流量とエッチング面積との関係も示している。なお、CD−lossとは、寸法変換差のことで、レジスト寸法とエッチング寸法の差を示し、単位は横方向の距離を示す。
Etching conditions CH 3 Cl: 5 sccm
Cl 2 : 45 sccm
BCl 3 : 36sccm
N 2 : 45 sccm
Gas pressure: 250 mTorr
High frequency power: 300W
Here, the relationship between the light emission intensity in the breakthrough etching and the etching area of the wafer is, for example, as shown in FIG. FIG. 7A shows the relationship between the light emission intensity and the wavelength, and FIG. 7B shows the relationship between the light emission intensity and the chlorine flow rate and the etching area. From the figure, it can be seen that the lower the luminous intensity, the smaller the etching area, and the higher the luminous intensity, the larger the etching area. FIG. 8 also shows the relationship between the chlorine flow rate and the etching area when CD-loss is 0. The CD-loss refers to a difference in dimension conversion, which indicates a difference between a resist dimension and an etching dimension, and a unit indicates a horizontal distance.

図9にはエッチング面積とエッチング形状(CD−loss)、ガス流量の関係を示す。つまり、図9には、エッチング面積をパラメータとして、CD−lossと塩素流量の関係を示している。図9から、CD−lossをゼロにする場合、エッチング面積が大きくなるに従って塩素流量を低く抑えなくてはならない。   FIG. 9 shows the relationship between the etching area, the etching shape (CD-loss), and the gas flow rate. That is, FIG. 9 shows the relationship between the CD-loss and the chlorine flow rate using the etching area as a parameter. From FIG. 9, when the CD-loss is set to zero, the chlorine flow rate must be reduced as the etching area increases.

なお、エッチング形状については、エッチング側壁の角度を見ると、CD−lossが+側ではエッチング側壁角度>90度、−側ではエッチング側壁角度<90度となり、エッチング形状は垂直な方が望ましい。それは、設計通りに寸法が仕上がるからである。   Regarding the etching shape, when looking at the angle of the etching side wall, the etching side wall angle is greater than 90 degrees when the CD-loss is on the + side, and the etching side wall angle is less than 90 degrees when the CD-loss is on the negative side. This is because the dimensions are finished as designed.

また、CD−lossが正の値とは、寸法的にいうと、エッチング後寸法がレジスト寸法より太ることを示し、負の値とは、エッチング後寸法がレジスト寸法より細ることを意味し、0のときは、エッチング後寸法とレジスト寸法とが一致し、設計寸法通りに仕上がるので、好ましい。   A positive value of CD-loss indicates that the dimension after etching is larger than the resist dimension in terms of dimension, and a negative value indicates that the dimension after etching is smaller than the resist dimension. In this case, the post-etching dimension and the resist dimension match, and the product is finished as designed, which is preferable.

この実施の形態では、図8および図9の関係から、メインエッチング条件はブレイクスルーエッチングにおける発光強度からメインエッチングの塩素流量を変更し、CD−lossをゼロに抑えるようにする。   In this embodiment, from the relationship between FIG. 8 and FIG. 9, the main etching conditions are such that the chlorine flow rate in the main etching is changed from the emission intensity in the breakthrough etching and the CD-loss is suppressed to zero.

この実施の形態によると、ブレイクスルーエッチングステップにおける一つの発光スペクトル強度からメインエッチングおよびオーバーエッチングステップにおけるエッチングパラメータを決定し、発光スペクトル強度はエッチング開口面積に対応しているので、エッチング開口面積をエッチング処理条件に反映させることができ、エッチング開口面積に対応した最適なエッチングを行うことができる。   According to this embodiment, the etching parameters in the main etching and the over-etching steps are determined from one emission spectrum intensity in the break-through etching step, and the emission spectrum intensity corresponds to the etching opening area. This can be reflected in the processing conditions, and optimal etching corresponding to the etching opening area can be performed.

また、この実施の形態によると、プラズマエッチングの発光強度に応じてオーバーエッチング時間を決定し、プラズマエッチングの発光強度はエッチング開口面積に対応しているので、エッチング開口面積をエッチング処理条件に反映させることができ、エッチング開口面積に対応した最適なエッチングを行うことができる。   Further, according to this embodiment, the over-etching time is determined according to the emission intensity of the plasma etching, and the emission intensity of the plasma etching corresponds to the etching opening area, so that the etching opening area is reflected in the etching processing conditions. Therefore, it is possible to perform optimal etching corresponding to the etching opening area.

本発明にかかるエッチング方法は、レジスト寸法測定値をエッチング処理条件に反映させ、レジスト寸法に対応した最適なエッチングを行うことができるという効果を有し、高密度半導体集積回路の製造に用いるドライエッチング方法として有用である。   The etching method according to the present invention has an effect that the measured value of the resist dimension is reflected in the etching process conditions, and the optimum etching corresponding to the resist dimension can be performed. Useful as a method.

この発明のドライエッチング方法における第1の実施の形態のフローを示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a flow of the first embodiment in the dry etching method of the present invention. SiO2 膜のエッチングの工程を示す概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a step of etching the SiO 2 film. 第1の実施の形態におけるエッチング深さとエッチング時間の関係を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating a relationship between an etching depth and an etching time according to the first embodiment. レジスト寸法をパラメータとするエッチング深さとエッチング時間の関係を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between an etching depth and an etching time using a resist dimension as a parameter. ラジカル発光強度とエッチング面積の関係を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between radical light emission intensity and an etching area. (a)はエッチング形状を示す概略図、(b)はエッチング壁の角度と塩素流量およびエッチング面積の関係を示す特性図である。(A) is a schematic diagram showing an etching shape, and (b) is a characteristic diagram showing a relationship between an angle of an etching wall and a chlorine flow rate and an etching area. この発明のドライエッチング方法における第3の実施の形態のフローを示す概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a flow of a third embodiment in the dry etching method of the present invention. (a)はプラズマの発光強度と波長の関係を示す特性図、(b)は発光強度および塩素流量とエッチング面積の関係を示す特性図である。(A) is a characteristic diagram showing the relationship between the emission intensity of the plasma and the wavelength, and (b) is a characteristic diagram showing the relationship between the emission intensity and the chlorine flow rate and the etching area. 塩素流量とCD−lossの関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between chlorine flow rate and CD-loss. 従来のドライエッチング方法のフローを示す概略図である。It is the schematic which shows the flow of the conventional dry etching method. (a)はCOの発光強度の時間変化を示す特性図、(b)は発光強度の2次微分係数の時間変化を示す特性図である。(A) is a characteristic diagram showing a temporal change of the luminous intensity of CO, and (b) is a characteristic diagram showing a temporal change of a second derivative of the luminous intensity.

符号の説明Explanation of reference numerals

21 Si基板
22 SiO2
23 レジスト

21 Si substrate 22 SiO 2 film 23 Resist

Claims (3)

レジストの寸法測定値を基にしてエッチングパラメータもしくはエッチング時間を決定してエッチングを行うことを特徴とするエッチング方法。   An etching method characterized in that etching is performed by determining an etching parameter or an etching time based on a measured value of a resist dimension. レジストの寸法測定値dを基にして、寸法測定値dのレジストで次式に従って、所定のエッチング深さpにエッチングを行うことを特徴とするエッチング方法。
p=1/(1/a×d+1/p0
ただし、aは定数、p0 は広い部分でのエッチング深さである。
An etching method characterized by etching a resist having a dimension measurement value d to a predetermined etching depth p based on the dimension measurement value d of the resist according to the following equation.
p = 1 / (1 / a × d + 1 / p 0 )
Here, a is a constant, and p 0 is an etching depth in a wide portion.
レジストをマスクとしてエッチングしたときの前記レジストの寸法とエッチング深さの関係を示すテーブルに基づいて、レジストの寸法測定値からエッチング時間を算出してエッチングを行うことを特徴とするエッチング方法。

An etching method characterized in that etching is performed by calculating an etching time from a measured value of a dimension of a resist based on a table showing a relationship between a dimension of the resist and an etching depth when the resist is etched using the mask as a mask.

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