JP2006086168A - エッチング方法およびエッチング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 エッチングガスとして、例えばCF4とArを含むガスを用いたプラズマエッチングによりシリコン窒化膜102の膜厚を監視しながらエッチングを行ない、シリコン窒化膜102の膜厚が所定膜厚に達した時点を終点として自然酸化膜103のエッチングを終了する。次に、シリコン窒化膜102をマスクとして、シリコン基板101を、エッチングガスとして例えばCl2とHBrとArを含むガスを用いてトレンチ111の深さを監視しながらプラズマエッチングし、トレンチ111の深さが所定の値に達した時点をもって終点とする。
【選択図】図1
Description
前記マスク層の膜厚を監視しながら被エッチング層のエッチングを行ない、前記マスク層の膜厚が所定の厚さになった時点でエッチングを終了することを特徴とするエッチング方法が提供される。
また、前記下地層はシリコン層であり、前記被エッチング層は、前記溝部において、前記シリコン層の表面に形成された自然酸化膜であることが好ましい。
さらに、前記自然酸化膜層のエッチング後に、前記マスク層をマスクとして、前記シリコン層のエッチング深さを監視しながら前記シリコン層をエッチングし、前記エッチング深さが所定量に達した時点で前記シリコン層のエッチングを終了する工程を含むことができる。
プラズマを発生させるプラズマ供給源と、
前記プラズマにより、被処理基板に対しエッチング処理を行なうための処理室を画成する処理容器と、
前記処理容器内で前記被処理基板を載置する基板保持台と、
前記処理容器内を減圧するための排気手段と、
前記処理容器内にガスを供給するためのガス供給手段と、
前記被処理基板の膜厚を光学的に測定しモニターする膜厚監視手段と、
前記膜厚監視手段からの膜厚情報によりエッチングプロセスを制御する制御手段と、
を備えており、
前記制御手段は、前記膜厚監視手段からの膜厚情報により、前記マスク層の膜厚が所定の厚さになった時点で、前記第1の被エッチング層のエッチングを終了させるとともに、前記第2の被エッチング層のエッチングを開始するように制御するものである、エッチング装置が提供される。
前記制御プログラムは、実行時に、前記第1の観点のエッチング方法に用いるエッチング装置を制御することを特徴とする、コンピュータ記憶媒体が提供される。
前記制御プログラムは、実行時に、前記第2の観点のエッチング装置を制御することを特徴とする、コンピュータ記憶媒体が提供される。
図1は、本発明の一実施形態を説明するため、例えばSTIなどのシリコントレンチエッチング工程におけるウエハWの縦断面の要部を拡大して模式的に示すものである。図1(a)に示すとおり、ウエハWを構成するシリコン基板101上には、ハードマスクとして例えばSi3N4などのシリコン窒化膜102が形成されている。このシリコン窒化膜102は、所定形状にパターニングされており、パターンを構成する溝部110のシリコン基板101上には、SiO2による自然酸化膜103が形成されている。
従って、シリコン窒化膜102の膜厚を監視しながら自然酸化膜103をエッチングし、次いで、トレンチ111の深さ監視しながらシリコン層101のエッチングを行なうことにより、エッチング後のマスク層(シリコン窒化膜102)の膜厚およびトレンチ深さを一定に保つことができる。また、この場合、BTステップではシリコン層101のエッチング量が少なく、メインステップではシリコン窒化膜102のエッチング量が少ない条件でエッチングが行なわれるため、誤差が生じることなく精度良くSTIを実施できる。
例えば、上記実施形態では容量結合型の平行平板エッチング装置を用いたが、本発明の範囲のガス圧力でプラズマを形成することができれば装置は問わず、誘導結合型等の種々のプラズマエッチング装置を用いることができる。また、上記実施形態ではSTIを例に挙げたが、他のエッチングにおける膜厚の測定にも適用できる。
2;チャンバー
60;プロセスコントローラ
61;ユーザーインターフェイス
62;記憶部
70;膜厚測定部
71;光源
72;分光部
73;光検出部
74;演算処理部
75;光ファイバ
76;レンズ
101;シリコン基板
102;シリコン窒化膜
103;自然酸化膜
110;溝部
111;トレンチ
Claims (10)
- 所定形状のパターンが形成されたマスク層と、前記パターンを構成する溝部に形成された被エッチング層と、前記マスク層と前記被エッチング層の下に形成された下地層と、を有する被処理基板のエッチング方法であって、
前記マスク層の膜厚を監視しながら被エッチング層のエッチングを行ない、前記マスク層の膜厚が所定の厚さになった時点でエッチングを終了することを特徴とするエッチング方法。 - 前記マスク層はシリコン窒化膜であることを特徴とする、請求項1に記載のエッチング方法。
- 前記下地層はシリコン層であり、前記被エッチング層は、前記溝部において、前記シリコン層の表面に形成された自然酸化膜であることを特徴とする、請求項1に記載のエッチング方法。
- 前記自然酸化膜層のエッチング後に、前記マスク層をマスクとして、前記シリコン層のエッチング深さを監視しながら前記シリコン層をエッチングし、前記エッチング深さが所定量に達した時点で前記シリコン層のエッチングを終了することを特徴とする、請求項3に記載のエッチング方法。
- シャロートレンチアイソレーションにおけるトレンチエッチングに適用されることを特徴とする、請求項4に記載のエッチング方法。
- 前記マスク層に光を照射し、前記マスク層の表面からの反射光および該マスク層と前記シリコン層との界面からの反射光を検出して、複数の波長の分光反射率を求め、予め作製された検量線に基づきカーブフィット法により膜厚を測定することにより、前記マスク層の膜厚の監視を行なうことを特徴とする、請求項5に記載のエッチング方法。
- 所定形状のパターンが形成されたマスク層と、前記パターンを構成する溝部に形成された第1の被エッチング層と、前記第1の被エッチング層と前記マスク層の下に形成された第2の被エッチング層と、を有する被処理基板に対してエッチングを行なうエッチング装置であって、
プラズマを発生させるプラズマ供給源と、
前記プラズマにより、被処理基板に対しエッチング処理を行なうための処理室を画成する処理容器と、
前記処理容器内で前記被処理基板を載置する基板保持台と、
前記処理容器内を減圧するための排気手段と、
前記処理容器内にガスを供給するためのガス供給手段と、
前記被処理基板の膜厚を光学的に測定しモニターする膜厚監視手段と、
前記膜厚監視手段からの膜厚情報によりエッチングプロセスを制御する制御手段と、
を備えており、
前記制御手段は、前記膜厚監視手段からの膜厚情報により、前記マスク層の膜厚が所定の厚さになった時点で、前記第1の被エッチング層のエッチングを終了させるとともに、前記第2の被エッチング層のエッチングを開始するように制御するものである、エッチング装置。 - 前記膜厚監視手段は、被処理基板へ向けて光を照射する光源と、被処理基板からの反射光を分光する分光部と、分光された複数の波長の光を検出する光検出部と、該光検出部における検出結果を予め作製された検量線に基づき演算処理する演算処理部とを備えるとともに、前記マスク層に光を照射し、該マスク層の表面からの反射光および該マスク層と前記第2の被エッチング層との界面からの反射光を検出して、複数の波長の分光反射率を求め、予め作製された検量線に基づきカーブフィット法により前記マスク層の膜厚を測定できるように構成されている、請求項7に記載のエッチング装置。
- コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載されたエッチング方法に用いるエッチング装置を制御することを特徴とする、コンピュータ記憶媒体。 - コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、請求項7または請求項8に記載されたエッチング装置を制御することを特徴とする、コンピュータ記憶媒体。
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