JP2005317772A - Method for detecting etching terminal point - Google Patents

Method for detecting etching terminal point Download PDF

Info

Publication number
JP2005317772A
JP2005317772A JP2004134054A JP2004134054A JP2005317772A JP 2005317772 A JP2005317772 A JP 2005317772A JP 2004134054 A JP2004134054 A JP 2004134054A JP 2004134054 A JP2004134054 A JP 2004134054A JP 2005317772 A JP2005317772 A JP 2005317772A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
end point
film
detecting
recess
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004134054A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hironori Nishiyama
宏典 西山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2004134054A priority Critical patent/JP2005317772A/en
Publication of JP2005317772A publication Critical patent/JP2005317772A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for detecting an etching end point capable of detecting an end point with high precision. <P>SOLUTION: At the time of working a coating formed on a semiconductor substrate by plasma etching, predetermined wavelength in the ultraviolet region of a light emission spectrum due to elements contained in reaction gas in the plasma etching is monitored so that an etching end point can be detected according to the change of the strength of the predetermined wavelength. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、エッチング終点の検出方法に係り、特に終点検出精度の向上を図ったエッチング終点の検出方法に関する。   The present invention relates to a method for detecting an etching end point, and more particularly to a method for detecting an etching end point with improved end point detection accuracy.

一般に、半導体装置の製造工程におけるエッチング終点検出技術として、発光モニタリング方法が用いられている。これはエッチングの際、生成する反応生成物の発光強度又はエッチングガスの発光強度の変化よりエッチング終点を検出するものである。(例えば特許文献1参照)。   In general, a light emission monitoring method is used as an etching end point detection technique in a manufacturing process of a semiconductor device. This is to detect the etching end point from the change in the emission intensity of the reaction product produced or the emission intensity of the etching gas during etching. (For example, refer to Patent Document 1).

図5に示すように、基板101(下地膜103)上に、被エッチング膜となるポリシリコン膜104、マスクパターン105が順次形成されており、これをエッチングしてポリシリコン膜104をパターニングする。このとき、例えばSiの反応生成物による強い発光ピーク波長である405nmをモニタすると、図6に示すように、ポリシリコン膜104がエッチングされ下地膜103が露出した時点で、図7に示すように、発光強度が低下するため、発光強度が低下した点をエッチング終点とすることができる。
特開平5−90216号公報
As shown in FIG. 5, a polysilicon film 104 to be etched and a mask pattern 105 are sequentially formed on a substrate 101 (underlying film 103), and the polysilicon film 104 is patterned by etching. At this time, for example, when 405 nm, which is a strong emission peak wavelength due to a reaction product of Si, is monitored, as shown in FIG. 6, when the polysilicon film 104 is etched and the base film 103 is exposed, as shown in FIG. Since the emission intensity decreases, the point where the emission intensity decreases can be set as the etching end point.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-90216

近年、半導体装置の微細化、高密度化に伴い、加工精度の向上が要求されている。しかしながら、例えば、図8に示すように、溝112の形成された基板111(下地膜113)上に被膜114を形成し、エッチバックして溝中に被膜を埋め込む場合、エッチング終点において溝112表面に被エッチング被膜114が残存しているため、発光強度の変化が5%程度と小さく、終点の検出が困難であった。そして、終点の誤検出から、過剰エッチング116や膜残り117等の不具合が生じるという問題があった。   In recent years, with the miniaturization and high density of semiconductor devices, improvement in processing accuracy is required. However, for example, as shown in FIG. 8, when a film 114 is formed on a substrate 111 (underlying film 113) on which a groove 112 is formed and etched back to embed the film in the groove, the surface of the groove 112 at the etching end point Since the film to be etched 114 remains, the change in emission intensity is as small as about 5%, and the end point is difficult to detect. Then, there is a problem that problems such as excessive etching 116 and film residue 117 occur due to erroneous detection of the end point.

そこで、本発明は、従来の問題を取り除き、高精度に終点を検出することの可能なエッチング終点の検出方法を提供することを目的とするものである。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for detecting an etching end point that eliminates the conventional problems and can detect the end point with high accuracy.

本発明の一態様によれば、半導体基板上に形成された被膜をプラズマエッチングにより加工する際、前記プラズマエッチングにおける反応ガスに含まれる元素に起因する発光スペクトルの紫外領域における所定波長をモニタし、前記所定波長の強度の変化よりエッチング終点を検出することを特徴とするエッチング終点の検出方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, when processing a film formed on a semiconductor substrate by plasma etching, a predetermined wavelength in an ultraviolet region of an emission spectrum caused by an element contained in a reaction gas in the plasma etching is monitored, An etching end point detection method is provided, wherein the etching end point is detected from a change in intensity of the predetermined wavelength.

本発明の一実施態様によれば、高精度に終点を検出することが可能となる。   According to one embodiment of the present invention, the end point can be detected with high accuracy.

以下本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に半導体装置の製造工程における半導体基板の断面図を示す。図に示すように、半導体基板1には凹部2(溝)が形成されており、下地膜3を介して全面に被エッチング膜であるポリシリコン膜4が形成されている。そして、さらに通常のフォトリソグラフィにより形成されたレジストマスク5が形成されている。このとき、凹部2の開口部面積は、例えばエッチング領域(レジストマスクの形成されていない領域)面積の50%以上90%未満である。   FIG. 1 shows a cross-sectional view of a semiconductor substrate in a manufacturing process of a semiconductor device. As shown in the figure, a recess 2 (groove) is formed in a semiconductor substrate 1, and a polysilicon film 4, which is a film to be etched, is formed on the entire surface via a base film 3. Further, a resist mask 5 formed by ordinary photolithography is formed. At this time, the opening area of the recess 2 is, for example, 50% or more and less than 90% of the area of the etching region (region where the resist mask is not formed).

このような半導体基板を、図2に示すエッチング装置を用いてエッチングする。図に示すように、チャンバー6下部には下部電極7が設置されており、その上部に被膜の形成された半導体基板が載置されている。チャンバー6上部には上部電極8とエッチングガス導入口9が設置されており、側面の覗き窓10を通してモノクロメータ11により発光スペクトルがモニタされる。 Such a semiconductor substrate is etched using the etching apparatus shown in FIG. As shown in the figure, a lower electrode 7 is provided at the lower part of the chamber 6, and a semiconductor substrate 1 having a film formed thereon is placed thereon. An upper electrode 8 and an etching gas introduction port 9 are installed in the upper portion of the chamber 6, and the emission spectrum is monitored by the monochromator 11 through the side observation window 10.

このようなエッチング装置において、図1に示すような半導体基板を設置し、所定の条件にてエッチング反応ガスとしてCl又はHClを含む混合ガスをエッチングガス導入口9より導入し、下部電極7、上部電極8に高周波電圧を印加し、プラズマを発生させる。そして、エッチング反応ガスであるCl又はHClのClプラズマに起因する発光スペクトルにおける例えば256±2nmの発光ピークの強度を、モノクロメータ11によりモニタするとともに、ポリシリコン膜のエッチングを進行させる。 In such an etching apparatus, a semiconductor substrate 1 as shown in FIG. 1 is installed, and a mixed gas containing Cl 2 or HCl as an etching reaction gas is introduced from an etching gas inlet 9 under a predetermined condition, so that the lower electrode 7 Then, a high frequency voltage is applied to the upper electrode 8 to generate plasma. Then, the intensity of the emission peak of, for example, 256 ± 2 nm in the emission spectrum caused by Cl plasma of Cl 2 or HCl as the etching reaction gas is monitored by the monochromator 11 and the etching of the polysilicon film is advanced.

そして、図3に示すように、凹部2中のポリシリコン膜4を残して、ポリシリコン膜4がエッチングされると、エッチング反応ガス中の未反応Clプラズマ濃度が増大するため、図4に示すように、256nmの発光強度が増大し、終点が検出され、エッチングを完了させる。   Then, as shown in FIG. 3, when the polysilicon film 4 is etched leaving the polysilicon film 4 in the recess 2, the unreacted Cl plasma concentration in the etching reaction gas increases. Thus, the emission intensity at 256 nm increases, the end point is detected, and the etching is completed.

本実施形態において、凹部面積がエッチング面積の50%以上となったとき、これまで発光強度の強い可視領域において、反応生成物由来のピーク発光波長をモニタしていた時の発光強度の変化量が5%程度しか得られなかったのに対し、紫外領域におけるエッチング反応ガス由来のピーク発光波長をモニタすることにより、発光強度は若干低下するものの、変化量を20%程度まで増大させることが可能となる。また、モニタ波長を紫外領域とすることにより、チャンバー外部からの光の影響を受けにくくなることから、高精度の終点検出が可能となる。   In the present embodiment, when the recess area is 50% or more of the etching area, the amount of change in emission intensity when monitoring the peak emission wavelength derived from the reaction product in the visible region where emission intensity is strong so far is While only about 5% was obtained, by monitoring the peak emission wavelength derived from the etching reaction gas in the ultraviolet region, the emission intensity decreased slightly, but the amount of change could be increased to about 20%. Become. In addition, by setting the monitor wavelength to the ultraviolet region, it becomes difficult to be influenced by light from outside the chamber, so that it is possible to detect the end point with high accuracy.

尚、本実施形態において、エッチング処理される被膜をポリシリコン膜としたが、これに限定されるものではなく、Al膜や、Al合金膜等他の導電性膜を用いることができる。このとき、エッチングガスとしてはCl、BClの少なくともいずれかを含む混合ガスを用いることができ、ポリシリコン膜と同様に、Clプラズマに起因する例えば波長256±2nmをモニタすることにより終点検出が可能である。そして、下地膜も酸化膜、窒化膜等、デバイス構造により適宜選択された膜を用いることができる。 In this embodiment, the film to be etched is a polysilicon film. However, the present invention is not limited to this, and other conductive films such as an Al film and an Al alloy film can be used. At this time, a mixed gas containing at least one of Cl 2 and BCl 3 can be used as the etching gas, and the end point is detected by monitoring, for example, a wavelength of 256 ± 2 nm caused by the Cl plasma, similarly to the polysilicon film. Is possible. As the base film, an oxide film, a nitride film, or the like, which is appropriately selected depending on the device structure, can be used.

また、絶縁膜のエッチング処理にも適用することができる。例えば、酸化膜、窒化膜のエッチングの際は、エッチングガスとしてはCHF、CF、C、SFの少なくともいずれか及びCO、O等を含む混合ガスを用いることができ、反応ガスのFプラズマに起因する例えば波長246±2nmをモニタすることにより終点検出が可能である。そして、下地膜もAl膜、Al合金膜や、ポリシリコン膜、Si基板(膜)等、デバイス構造により適宜選択された膜を用いることができる。 Further, the present invention can also be applied to an insulating film etching process. For example, when etching an oxide film or a nitride film, a mixed gas containing at least one of CHF 3 , CF 4 , C 4 F 8 , SF 6 and CO, O 2, etc. can be used as an etching gas. The end point can be detected by monitoring, for example, a wavelength of 246 ± 2 nm resulting from the F plasma of the reaction gas. As the base film, an Al film, an Al alloy film, a polysilicon film, a Si substrate (film), or the like can be used as appropriate depending on the device structure.

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. Various other modifications can be made without departing from the scope of the invention.

本発明の一態様における半導体装置の製造工程を示す図。4A and 4B illustrate a manufacturing process of a semiconductor device in one embodiment of the present invention. 本発明の一態様におけるエッチング装置を示す図。The figure which shows the etching apparatus in 1 aspect of this invention. 本発明の一態様における半導体装置の製造工程を示す図。4A and 4B illustrate a manufacturing process of a semiconductor device in one embodiment of the present invention. 本発明の一態様におけるプラズマ発光強度の変化を示す図。FIG. 6 shows changes in plasma emission intensity in one embodiment of the present invention. 従来の半導体装置の製造工程を示す図。The figure which shows the manufacturing process of the conventional semiconductor device. 従来の半導体装置の製造工程を示す図。The figure which shows the manufacturing process of the conventional semiconductor device. 従来のプラズマ発光強度の変化を示す図。The figure which shows the change of the conventional plasma emission intensity. 従来のエッチング終点の検出時の問題を示す図。The figure which shows the problem at the time of the detection of the conventional etching end point.

符号の説明Explanation of symbols

1、、101、111 半導体基板
2、112 凹部
3、103、113 下地膜
4、104、114 ポリシリコン膜
5、105、115 マスクパターン
6 チャンバー
7 下部電極
8 上部電極
9 エッチングガス導入口
10 覗き窓
11 モノクロメータ
116 過剰エッチング
117 膜残り
1, 1 , 101, 111 Semiconductor substrate 2 , 112 Recess 3 , 103, 113 Base film 4, 104, 114 Polysilicon film 5, 105, 115 Mask pattern 6 Chamber 7 Lower electrode 8 Upper electrode 9 Etching gas inlet 10 Peep Window 11 Monochromator 116 Overetching 117 Film remaining

Claims (4)

半導体基板上に形成された被膜をプラズマエッチングにより加工する際、前記プラズマエッチングにおける反応ガスに含まれる元素に起因する発光スペクトルの紫外領域における所定波長をモニタし、前記所定波長の強度の変化よりエッチング終点を検出することを特徴とするエッチング終点の検出方法。   When processing a film formed on a semiconductor substrate by plasma etching, a predetermined wavelength in the ultraviolet region of an emission spectrum caused by an element contained in a reaction gas in the plasma etching is monitored, and etching is performed by changing the intensity of the predetermined wavelength. A method for detecting an etching end point, wherein the end point is detected. 前記被膜は、凹部の形成された下地膜上に形成され、前記プラズマエッチングによる加工により、前記被膜を少なくとも前記凹部に残存させることを特徴とする請求項1に記載のエッチング終点の検出方法。   2. The method for detecting an etching end point according to claim 1, wherein the coating is formed on a base film in which a recess is formed, and the coating is left at least in the recess by processing by the plasma etching. 前記凹部の面積は、エッチングされる前記被膜の面積の50%以上90%未満であることを特徴とする請求項2に記載のエッチング終点の検出方法。   The method of detecting an etching end point according to claim 2, wherein the area of the recess is 50% or more and less than 90% of the area of the film to be etched. 前記被膜はポリシリコン膜、Al或いはAl合金膜、酸化膜、窒化膜の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項1乃至3に記載のエッチング終点の検出方法。   4. The method for detecting an etching end point according to claim 1, wherein the coating is at least one of a polysilicon film, an Al or Al alloy film, an oxide film, and a nitride film.
JP2004134054A 2004-04-28 2004-04-28 Method for detecting etching terminal point Pending JP2005317772A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004134054A JP2005317772A (en) 2004-04-28 2004-04-28 Method for detecting etching terminal point

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004134054A JP2005317772A (en) 2004-04-28 2004-04-28 Method for detecting etching terminal point

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005317772A true JP2005317772A (en) 2005-11-10

Family

ID=35444871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004134054A Pending JP2005317772A (en) 2004-04-28 2004-04-28 Method for detecting etching terminal point

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005317772A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100702290B1 (en) Method of in-situ ashing and processing photoresist and etch residues
KR20050000500A (en) Method for removing photoresist and etch residues
JPS61256637A (en) Monitoring of plasma etching process
JP2006518913A (en) Endpoint detection in a time-division multiplexed etch process.
JP2009152243A (en) Manufacturing method for semiconductor device
JP2008505493A (en) End point determination method and apparatus for plasma processing system
US20040077163A1 (en) Method for STI etching using endpoint detection
US20200294777A1 (en) Plasma processing method
JP2010199126A (en) Plasma treatment method and plasma treatment device
JP3873943B2 (en) Plasma monitoring method, plasma processing method, semiconductor device manufacturing method, and plasma processing apparatus
JP2005317772A (en) Method for detecting etching terminal point
KR20010007450A (en) Method for detecting an end point of etching in a plasma-enhanced etching process
US20060261036A1 (en) Method for patterning on a wafer having at least one substrate for the realization of an integrated circuit
JP4400406B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US20200203234A1 (en) Method of forming high aspect ratio features in semiconductor substrate
US6930049B2 (en) Endpoint control for small open area by RF source parameter Vdc
JP2009231718A (en) Method for detecting dry etching endpoint
JP2906752B2 (en) Dry etching method
JPH05102089A (en) Dry etching method
US7622051B1 (en) Methods for critical dimension control during plasma etching
US20040266198A1 (en) Method for determining endpoint of etch layer and etching process implementing said method in semiconductor element fabrication
JP2001059193A (en) Production of x-ray mask, and device therefor
KR0179835B1 (en) Method of end point detection of etching in semiconductor manufacturing process
JP2006083433A (en) Plasma etching system and plasma etching method
JP2005303130A (en) Manufacturing method of semiconductor device