JP2007266641A - 半導体乾式エッチング工程でのエッチング終了点の検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エッチング終了点を正確で容易に検出できる半導体乾式エッチング工程でエッチング終了点の検出方法を提供することである。
【解決手段】半導体乾式エッチング工程でのエッチング終了点の検出方法において、工程チェンバー内に投入された半導体基板上にプラズマエッチング工程を進行し、前記プラズマエッチング工程中に発生された一つ以上の特定波を検出し、前記一つ以上の特定波を基準値で規格化し、前記一つ以上の特定波の波長、各々に対する分散共分散行列を形成し、前記分散共分散行列に対する固有値を求め、前記固有値を使用して固有ベクトルを求め、前記固有ベクトルから主要な因子を一つ以上選択し、前記一つ以上の主要因子、及び前記一つ以上の特定波の波長を公知の数式に各々代入して相関線を求め、前記相関線の中の一つを利用して、所定の乾式エッチング時間でエッチング終了点をチェックすることを含む。
【選択図】図１２

Description

本発明は、半導体乾式エッチング（食刻）工程でのエッチング終了点の検出方法に係り、更に詳しくは半導体乾式エッチング装置の工程チェンバー内でエッチング工程の中に発生される光を利用してエッチング終了点を検出する半導体乾式エッチング工程でのエッチング終了点の検出方法（Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ａｎ Ｅｎｄ Ｐｏｉｎｔ Ｉｎ Ａ Ｄｒｙ Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ）に関するものである。

最近、半導体素子が５１２メガＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及び１ギガＤＲＡＭなどで高集積化されることにより半導体基板上に線幅が小さい微細パターンを形成するために使用される乾式エッチング装置のエッチング機能に対する重要性が更に増している。

前記乾式エッチング（食刻）装置は、使用者に高密度のＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ ＲＡＭ）、超高速のＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ ＲＡＭ）及び高集積のＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ ＲＡＭ）などのように半導体基板上に多層膜が蒸着された半導体素子を乾式エッチングする間に、その膜の中で選択された膜の上で、エッチング終了点を使用者が探すことができるように検出方法を常に提示させている。前記検出方法では、主に光学フィルターまたはモノクローメーター（Ｍｏｎｏｃｈｒｏｍｅｔｅｒ）を大いに使用する。前記検出方法は、下部膜及び被エッチング膜が順に形成された半導体基板及びプラズマの反応で工程チェンバー内で発生する光を前記半導体乾式エッチング装置が感知し、スペクトラム化してエッチング終了点を探すのである。しかし、前記検出方法は、乾式エッチング装置の工程チェンバーから投射された前記光の中で、単一波長を検出して一つの特定波を利用するために、多層膜を全部エッチング、またはその膜質の中で特定の膜質までエッチングするようにするエッチング終了点は、使用者には正確にはわからない。これは、前記一つの特定波は半導体乾式エッチング装置の工程チェンバー内の状況を実時間で詳細には代弁していないからである。

また、前記検出方法は、被エッチング膜に対する主エッチング（Ｍａｉｎ ｅｔｃｈ）を進行した後に、その層の下の下部膜を過度（オーバー）エッチング（Ｏｖｅｒ ｅｔｃｈ）することで、プラズマを構成するイオンまたはラジカル（Ｒａｄｉｃａｌ）により発生された光で一つの特定波を形成して経過された所定のエッチング時間での特定波の強度を探すと共にエッチング終了点を探すことを並行する。この時にも、前記検出方法は、前記下部物質層の蒸着された薄膜の膜厚が一定でない時にはエッチング終了点を探せない。

そして、前記半導体乾式エッチング装置は、工程チェンバーの壁にビューポート（Ｖｉｅｗ ｐｏｒｔ）が設置されている。前記ビューポートはプラズマを構成するイオンまたはラジカル（Ｒａｄｉｃａｌ）により発生される光が工程チェンバー外に投射される場合に通る窓（Ｗｉｎｄｏｗ）である。前記ビューポートは、工程チェンバーの洗浄周期が生産ラインの事情で延びる場合に、繰り返される乾式エッチング工程でポリマーが蓄積することがある。従って、前記ポリマーが蓄積されたビューポートのために工程チェンバーからプラズマにより発生された光を前記半導体乾式エッチング装置が検出することが容易でないか、またはその光による特定波の大きさが微弱であるため、使用者は前記半導体乾式エッチング装置を利用してエッチング終了点を探せない。

前記プラズマにより発生された光は、半導体基板上のエッチング面積に比例するために半導体素子が高集積及び高密度化されることにより前記光の強さがさらに微弱になり、新しいエッチング終了点の検出方法の開発が求められている。

本発明が解決しようとする技術的課題は、半導体基板上に覆っている多層膜で乾式エッチングする間に、前記半導体基板上または、その基板上の選択された膜の上で、エッチング終了点を正確に、かつ容易に検出することができる半導体乾式エッチング工程でのエッチング終了点検出方法を提供することである。

前記技術的課題を達成するために、本発明は半導体乾式エッチング工程でのエッチング終了点検出方法を提供する。

前記検出方法は、工程チェンバー内に半導体基板を投入し、投入された半導体基板上にプラズマで乾式エッチング工程を遂行することを含む。続いて、前記乾式エッチング工程中にプラズマにより発生された光を工程チェンバーの外で検出し、検出された光は実時間（リアルタイム）で前記半導体乾式エッチング装置内でスペクトラム化される。そして、前記スペクトラムを利用して一つ以上の特定波を形成し、前記一つ以上の特定波を順次に規格化及び規格化以後、前記一つ以上の特定波の波長、各々に対する分散共分散行列を形成し、前記分散共分散行列に対する固有値を求め、前記固有値を使用して固有ベクトルを求め、前記固有ベクトルから主要な因子を一つ以上選択し、前記一つ以上の主要因子、及び前記一つ以上の特定波の波長を公知の数式に各々代入して相関線を求め、前記相関線の中の一つを利用して、所定の乾式エッチング時間でエッチング終了点をチェックすることを含む。

以下、添付された図面を参考として、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明による半導体基板が載置された半導体乾式エッチング装置の概略的な構成図であり、図２は、図１の半導体乾式エッチング装置を利用したエッチング終了点の検出方法を説明する工程フローチャートである。

図１及び図２を参照すると、前記半導体乾式エッチング装置５は、工程チェンバー１０、検出部３２、検出器３４、及び主制御部３６を含む。前記工程チェンバー１０は、底に半導体基板１６が載置されるようにしたステージ兼用の下部電極１２、天井に設置された上部電極１４、工程チェンバー１０の壁に配置されたビューポート３０（Ｖｉｅｗ ｐｏｒｔ）で構成される。前記下部及び上部電極１２，１４は、工程チェンバー１０内に投入された工程ガス（図面には未図示）をプラズマで造る役割をする。前記ビューポート３０は、半導体基板１６上の蒸着された膜とプラズマを構成するイオンまたはラジカルの間の反応で発生される光を工程チェンバー１０の外に投射させる窓（Ｗｉｎｄｏｗ）の役割をする。前記検出部３２は、ビューポート３０から所定の距離に離れて工程チェンバー１０から投射された光を検出、またはつかむ役割をする。そして、前記検出部３２と連結された検出器３４は、前記光をスペクトル（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）化及び前記スペクトルを利用して一つ以上の特定波を生成させる役割をする。前記一つ以上の特定波は、前記スペクトラムを前記乾式エッチングにより一つ以上の波長を持つ軌跡で細分化されたものである。前記下部及び上部電極１２，１４には、各々電源２８が入力され、前記下部及び上部電極１２，１４は同一地点に接地される。この時に、半導体乾式エッチング工程でのエッチング終了点検出方法は、図１と図２を参照し説明することができる。

前記検出方法は、まず工程チェンバー１０内の下部電極１２上に半導体基板１６を載置させる図２のＳ２段階を実施し、前記工程チェンバー１０内に工程ガスを投入とともに下部及び上部電極１２，１４に電源２８を入力させて前記半導体基板１６上に形成された膜を乾式エッチングする図２のＳ４段階を実施することを含む。前記半導体基板１６に形成された膜は、少なくても一つの膜である。この時に、前記工程チェンバー１０内には、半導体基板１６上に工程ガスによるプラズマが形成され、前記プラズマで前記半導体基板１６上の膜を乾式エッチングする。前記プラズマ及び前記半導体基板１６上の膜間の反応で工程チェンバー１０内に光が発生され、この光はチェンバー１０壁に設置されたビューポート３０（Ｖｉｅｗ ｐｏｒｔ）を通じ、工程チェンバー１０の外に投射されて検出部３２に検出される図２のＳ６段階を実施する。前記検出部３２は、ビューポート３０の前面に所定の距離に離れて配置されるとともに検出器３４に連結されている。続けて、前記検出された光は、検出器３４から乾式エッチング間に実時間でスペクトル（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）化されて、前記半導体乾式エッチング装置５に貯蔵される図２のＳ８段階を実施し、前記スペクトラムは波長帯域別で前記乾式エッチング時間による一つ以上の特定波に変更される図２のＳ１０段階が続く。また、前記一つ以上の特定波の中で選択された波長で残り波長を割って規格化する図２のＳ１２段階が続き、前記規格化された一つ以上の特定波を乾式エッチング時間により微分演算をする図２のＳ１４段階が遂行される。前記微分演算は、少なくとも一度前記規格化された一つ以上の特定波に対し遂行されることができる。使用者は規格化以後、微分された一つ以上の特定波を通じて乾式エッチング時間による変曲点を数える（カウンティング（Ｃｏｕｎｔｉｎｇ）する）図２のＳ１６段階を実施する。この時に、前記変曲点をカウンティングすると言うことは、“０”微分値を持つ変曲点値に所定の±許容範囲、すなわち０ないし０．１５の許容範囲が含まれた変曲帯域を通過する個数をカウンティングすることによって成り立つ。そして、前記変曲点をカウンティングすると言うことは、（＋）値から（−）値、（−）値から（＋）値と変動されるか、または“０”値から（＋）または（−）値に変動される個数をカウンティングすることによって成り立つ。前記規格化以後、微分された一つ以上の特定波で“０”微分値を持つ変曲点の数をカウンティングする以前に、所定の初期乾式エッチング時間を経過させた後、前記カウンティングが進行されるので、半導体基板上の選択された膜に対する乾式エッチング状況を代弁することのできない変曲点の値をカウンティングから排除する。これを通じて、前記使用者は、所定のエッチング時間を定めて前記時間以後の変曲点の個数をかぞえて満足される変曲点を求める図２のＳ１８段階を遂行する。前記カウンティングされる変曲点の個数は１ないし１，０００になるのが望ましい。前記満足される変曲点が前記検出方法の所定乾式エッチング時間でのエッチング終了点である。前記エッチング終了点は、前記変曲点をカウンティングした後、規格化以後に微分された一つ以上の特定波で選択された傾き値より大きいか、または小さい地点である。

図３は、図１の半導体基板上にフォトレジスト、及び順に覆っている多層膜を示す断面図であり、図４は図１の半導体乾式エッチング装置の工程チェンバー内で、二枚の半導体基板を乾式エッチングする間に投射された光を各々同じ特定波として変形して示すグラフである。また、図５は、図４の特定波を規格化（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ）したものを示すグラフであり、図６は、図４とは異なり、一つの特定波を規格化した特定波、規格化以後に微分された特定波として変更して示すグラフである。

図３ないし図６を参照すると、半導体基板１６上にフォトレジスト２６及び順に蒸着された第１ないし第４膜１８，２０，２２，２４で覆う。前記フォトレジスト２６は前記第４膜２４上に塗布される。前記第１ないし第４膜１８，２０，２２，２４は絶縁膜であるか、または導電膜であるのが望ましい。または、前記第１ないし第４膜１８，２０，２２，２４は半導体基板１６上に、目的とするパターンを構成するために絶縁膜及び導電膜を入れ替えながら積層させて使用することができる。前記半導体基板１６上のフォトレジスト２６の所定領域に、従来公知のフォト工程を使用して開口部２７を形成する。続いて、前記フォトレジスト２６をマスクとして前記第３膜２２をエッチングバッファー膜（Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｂｕｆｆｅｒ Ｆｉｌｍ）にして第４膜２４上にエッチング工程を遂行する。前記エッチング工程は、公知技術として図１の半導体乾式エッチング装置５で進行される。この場合に前記第３及び第４膜２２，２４は、各々が絶縁膜及び導電膜、または導電膜及び絶縁膜であることが望ましい。前記装置５は、プラズマを構成するイオンまたはラジカル（Ｒａｄｉｃａｌ）により発生された光をスペクトラム化して、乾式エッチング時間による一つの波長のみを持つ特定波を検出器３４で生成させる。

ここで、半導体基板１６上に覆われている二層の膜、すなわち前記第３及び第４膜２２，２４を乾式エッチングする時の前記第３膜２２上からエッチング終了点を検出する方法を説明することにする。図４は同じ工程チェンバー１０内の雰囲気を持ち、一洗浄周期内で、前記第３及び第４膜２２，２４を持つ半導体基板に対するエッチングされる累積枚数を変えた場合に半導体乾式エッチング装置５が示す特定波を図示化したものである。例えば、前記特定波Ｗ１，Ｗ２の中で一つＷ１は、累積枚数が９９枚であるときに１００番目の、前記半導体基板１６上に乾式エッチング工程が進行されて得られたデータであり、残りＷ２は累積枚数が９９９枚であるときに１、０００番目の、前記半導体基板１６上に乾式エッチング工程が進行されて得られたデータである。すなわち、図４は累積枚数が増加することによって同一乾式エッチング時間で前記特定波Ｗ１，Ｗ２の強さが減っていくことを示している。これは、図１の工程チェンバー１０壁のビューポート３０上に長時間の乾式エッチング工程により、ポリマーが付いて検出部３２が工程チェンバー１０から投射された光を正確に検出することができないからである。このような場合は、使用者は、まず特定波Ｗ１、Ｗ２中で一つＷ１の波長を選択すると共に、選択された波長で特定波Ｗ１、Ｗ２の残った波長を割って規格化することができる。ここで、前記選択された波長は、基準値として称され、前記基準値は特定波Ｗ１、Ｗ２の波長中で最大ピーク値であるか、またはそれより少ない値で成り立つことができる。図５は規格化された特定波Ｗ３，Ｗ４を図示したもので、図４の同一乾式エッチング時間で特定波Ｗ１，Ｗ２の波長の強度間の差は大きいが、前記規格化された特定波Ｗ３，Ｗ４を利用することにより、対応された時間で、その差はかなり低減する。前記特定波Ｗ１，Ｗ２を規格化することは、図３の第３及び第４膜２２，２４の膜厚が薄くて、前記第４膜２４を用いて微細パターンを形成する場合に特に必要である。なぜならば、使用者は前記第３膜２２の下の第２膜２０が乾式エッチング工程で、アタック（Ａｔｔａｃｋ）を受けないとともに、前記微細パターンの大きさを具現するため、半導体基板１６の累積枚数に影響があるにもかかわらず、常に一定なエッチング終了点を求めることができる前記規格化された特定波Ｗ３，Ｗ４を望まれているからである。たとえ前記ビューポート３０にポリマーが蒸着されて検出部３２で検出される光の強さが変わったとしても前記規格化された特定波Ｗ３，Ｗ４も連動して変動するため、前記使用者は前記半導体乾式エッチング装置５を利用してエッチング終了点を検出するのに不便を感じない。

次に、前記規格化された特定波Ｗ３，Ｗ４を乾式エッチング時間で微分するが、これは乾式エッチング中にプラズマと第３及び第４膜２２，２４を持つ半導体基板との間の反応で発生した光における特化された（特定）部分を使用者が容易に探すための演算である。ここで、前記特定部分を変曲点と称し、前記変曲点は微分値として“０”を持つ。この時、前記使用者は、前記規格化された特定波Ｗ３，Ｗ４から工程チェンバー１０状況及び半導体基板１６上に遂行される乾式エッチング状況を正確に予測されない場合に、前記規格化以後、微分された特定波を通じて工程チェンバー及び半導体基板上の状況を前記変曲点を利用して正確に予測することができる。何故ならば、前記規格化された特定波は、所定の乾式エッチング時間以後に特化された部分を区別することが難しい場合があるが、前記規格化以後、微分された特定波は、区別することが難しい特化された部分を乾式エッチング時間中に容易に区別することを可能にする。前記規格化以後、微分された特定波は見えない特化された部分を容易に求めるために、乾式エッチング時間でもう一度微分することもできる。すなわち、前記規格化された特定波は、乾式エッチング時間で少なくてももう一回微分することができる。図６は、図４及び図５とは違って、長時間の乾式エッチング時間中に、実時間で確保された単一波長を持つ一つ以上の特定波（図面には未図示）を規格化及びその以後、微分された特定波Ｗ５，Ｗ６を図示したグラフである。すでに、述べたように前記規格化以後、微分された特定波Ｗ６は、前記規格化された特定波Ｗ５より変曲点を確実に示している。これは、使用者に対し工程チェンバー１０状況及び半導体基板１６上のエッチング状況を素早くチェックするようにしてくれる。従って、本発明は、前記単一波長を持つ一つの特定波にも適用され、その特定波を規格化及び規格化以後、微分を通じて工程チェンバー１０状況を示す変曲点を使用者に対して容易に求めるようにさせ、また前記変曲点を乾式エッチング工程のエッチング終了点として認識させてくれる。

図７は、本発明による図１の工程チェンバーから投射された光を、一つ以上の特定波で細分して所定の乾式エッチング時間に特定波が全て現れた時を満足されるエッチング終了点として認識すると言う検出方法を説明するためのグラフである。また、図８は、図７の検出方法を利用して所定の乾式エッチング時間で一つ以上の特定波の一部が必要条件を満たした以後に、残りの特定波でエッチング終了点を探すことを示すグラフである。

そして、図９及び図１０は、各々が図７の検出方法を利用して工程チェンバーの雰囲気によりモニターされる一つ以上の特定波の中で選択された一つで、所定の乾式エッチング時間からエッチング終了点を探すことを示すグラフである。

図７及び図１０を参照すると、フォトレジスト２６及び第１ないし第４膜１８，２０，２２，２４を持つ図３の半導体基板上に、コンタクト‐ホールまたは配線（図面には未図示）を形成する。前記コンタクト‐ホールは、フォトレジスト２６の開口部２７を通じて図１の半導体乾式エッチング装置５で、第１ないし第４膜１８，２０，２２，２４を順に乾式エッチングして半導体基板１６上に形成し、前記配線はフォトレジスト２６をマスクにし前記開口部２７を通じて第１ないし第４膜１８，２０，２２，２４を順に乾式エッチングして残りの第１ないし第４膜１８，２０，２２，２４で形成させる。この時に工程チェンバー内プラズマ及び第１ないし第４膜１８，２０，２２，２４を持つ半導体基板間の反応で発生された光を利用して乾式エッチング工程間にエッチング終了点を求める検出方法を提示するものとする。まず、前記第１ないし第４膜１８，２０，２２，２４を乾式エッチングする間に発生された光は、図１の検出器３４で、一つ以上の特定波に変更される。この時に前記検出方法は、図７の指針線Ａ上に一つ以上の特定波の交差する点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４がすべて現れたら、これを半導体基板１６上を露出する満足された所定乾式エッチング時間でのエッチング終了点であるという、使用者または前記半導体乾式エッチング装置に信号を送るアルゴリズム（Ａｌｇｏｒｉｚｍ）をもつ。前記一つ以上の特定波が前記アルゴリズムを満足させなければ、前記検出方法は、使用者に乾式エッチング工程がまだ終わってないことを前記アルゴリズムにより認識させてくれる。また、前記一つ以上の特定波の強さが微弱な場合に、前記検出方法は、一つ以上の特定波を規格化された一つ以上の特定波及び規格化以後、微分された一つ以上の特定波に変更した以後にも適用させることができる。そして、前記検出方法は図４ないし図６のように前記一つ以上の特定波の中で一つを選択して規格化された特定波及び規格化以後、微分された特定波に変更した以後にも適用させることができる。前記一つの特定波は、前記一つ以上の特定波の中で半導体基板１６上の乾式状態を乾式エッチング工程中によく説明してくれる。図７を説明する前記アルゴリズムは、図４ないし図６と違うことは検出器３４に生成された一つ以上の特定波の中から一つを自由に選択することができ、より生産ラインの工程変化によく対応することができる。

次に、前記半導体乾式エッチング装置５は、上で述べた前記検出方法内に図７と違うアルゴリズムを作成して半導体基盤１６をエッチングすることができる。すなわち、前記アルゴリズムは、図３の第１ないし第４膜１８，２０，２２，２４を乾式エッチングする間に、図８に現れた一つ以上の特定波Ｗ８，Ｗ９，Ｗ１０の中で一つの特定波Ｗ８を除いた残りの特定波Ｗ９，Ｗ１０をまずモニターする。続いて、図８に示したように所定の乾式エッチング時間を持つ指針線Ｂ上に前記特定波の交差する点Ｐ９，Ｐ１０がすべて現れ、以後は他の所定の乾式エッチング時間を持つ指針線Ｂ′上に前記一つの特定波Ｗ８の交差する点Ｐ８が現れた時をエッチング終了点であることを示す信号を使用者または前記半導体乾式エッチング装置に送る。すなわち、前記検出方法は、例えば第２ないし第４膜２０，２２，２４が第１膜１８上からすべて除去される必要条件を満たした後に前記第１膜１８を乾式エッチングする手順を踏むアルゴリズムを備える。これにより、前記使用者は、前記アルゴリズムを利用して半導体基盤１６上にコンタクト‐ホールまたは配線を形成することができる。また、前記一つ以上の特定波Ｗ８，Ｗ９，Ｗ１０の強さが微弱な場合でも、前記アルゴリズムは一つ以上の特定波を規格化された一つ以上の特定波及び規格化以後、微分された一つ以上の特定波に変更した後にも適用することができる。

最後に、前記半導体乾式エッチング装置５の工程チェンバー１０が一周期の洗浄（Ｃｌｅａｎｉｎｇ）により工程チェンバー１０雰囲気が変更されるか、若しくは同一工程チェンバー１０内に注入される工程ガスの変化で、以前と違った乾式エッチング工程が遂行され工程チェンバー１０雰囲気が変更される場合に対処することができるもう一つのアルゴリズムを持つ検出方法を説明する。図９は工程チェンバー１０雰囲気が変更された後のグラフであり、図１０は工程チェンバー１０雰囲気が安定された後のグラフである。このような場合に、前記半導体乾式エッチング装置５は、工程チェンバー１０雰囲気が変更された後及び工程チェンバー１０雰囲気が安定された後に各々に対応されて現れる二つの特定波を図１の検出器３４に格納しておく。前記工程チェンバー１０雰囲気が変更された後に、前記アルゴリズムは図９の所定の乾式エッチング時間に表示された指針線Ｃ上に二つの特定波の交差する点Ｐ１１，Ｐ１２の中で選択された一つが現れた時がエッチング終了点であることを使用者に対して認識させる。また、前記工程チェンバー１０雰囲気が安定された後に、前記アルゴリズムは図１０の所定の乾式エッチング時間に表示された指針線Ｄ上に、図９とは違う波形を持つ二つの特定波の交差する点Ｐ１３，Ｐ１４の中で選択された一つが現れた時を、使用者に対しエッチング終了点であることを認識させる。各々の工程チェンバー１０雰囲気に、前記二つの特定波中の一つを選択することは半導体乾式エッチング装置のエッチング状況を考えて使用者が自由に取り扱えるようにしたものである。

これにより、本発明は一つ以上の特定波を利用して多層膜を持つ半導体基板１６の実時間のエッチング状況または工程チェンバー１０雰囲気変化に対応して前記半導体基板１６上を乾式エッチングする間に使用者がエッチング終了点を容易に探すことができる。

図１１は、図４のフォトレジストの開口部がコンタクト‐ホールを形成するパターンとして、そのパターンを複数個持つ半導体基板上にエッチング工程が遂行される間、半導体乾式エッチング装置の工程チェンバーから投射された光を一つ以上の特定波に変形して示すグラフである。また、図１２は、図１１の特定波の相互交互関係をチェックする演算を通じて確保した主要な因子及び前記特定波の波長に対し他の演算をして乾式エッチング時間による識別力が良好であることを示す相関線のグラフである。

図１１及び図１２を参照すると、フォトレジスト２６及び第１ないし第４膜１８，２０，２２，２４を持つ図３の半導体基板上にコンタクト‐ホール（図面には未図示）を形成する。前記コンタクト‐ホールは、前記フォトレジスト２６をマスクとして、公知の乾式エッチング技術で前記第１ないし第４膜１８，２０，２２，２４を順にエッチングして形成する。前記半導体基板１６はコンタクト‐ホールを通じて露出される。この時、第１ないし第４膜１８，２０，２２，２４は乾式エッチングする間にプラズマと反応しながらお互いに違う波長を持って図１のように工程チェンバー１０内に光を形成する。前記光は工程チェンバー１０の壁に設置されたビューポート３０を通り、検出部３２に検出され、前記光は、再び検出部３２に連結された検出器３４でスペクトル化されて一つ以上の特定波で分離されることができる。前記一つ以上の特定波は、前記スペクトラムを前記乾式エッチング時間により一つ以上の波長を持つ軌跡で細分したもである。図１１は前記光をスペクトラム分析して前期一つ以上の特定波Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３、Ｗ１４を半導体乾式エッチング装置５に図示したグラフである。しかし、前記グラフは半導体乾式エッチング装置５の使用者が所定の乾式エッチング時間で一つ以上の特定波Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３、Ｗ１４の軌跡からエッチング終了点を探すのに不便である。何故ならば、前記使用者は一つ以上の特定波Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３、Ｗ１４上から図７ないし図１０のように乾式エッチング時間による特化された部分を探すことができないからである。従って、前記一つ以上の特定波Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３、Ｗ１４を利用したエッチング終了点を探すためには、前記一つ以上の特定波Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３、Ｗ１４は規格化または規格化以後、微分された特定波で変更されなければならない。前期一つ以上の特定波Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３、Ｗ１４が長時間の乾式エッチング工程を通じて確保されたデータであるなら、前記使用者は規格化及び微分演算を利用して一つ以上の特定波Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３、Ｗ１４を変更するのに長時間が消費されると同時に変更された一つ以上の特定波を形成するとしてもこれを分析するのは容易ではない。

このような難しさを解決するためには、前記使用者が前記規格化及び微分演算を使用することなしで、前記一つ以上の特定波Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３、Ｗ１４を他の方式に変更させ、また、前記使用者が一つ以上の特定波Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３、Ｗ１４を通じてより容易にエッチング終了点を探せるように検出方法を説明する。図１１のように一つ以上の特定波Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３、Ｗ１４の波長が実時間で乾式エッチング時間により図１の検出器３４に貯蔵されると、前記使用者は、まず一つ以上の特定波Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３、Ｗ１４から各々基準値を選定して、前記基準値で一つ以上の特定波Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３、Ｗ１４を形成する残りの波長を割って規格化する。次に、一つ以上の特定波Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３、Ｗ１４の交互関係をチェックするために規格化させた波長で分散（Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）及び共分散（Ｃｏｖａｒｉａｔｉｏｎ）演算を遂行する。この際、前記分散及び共分散演算を通じて抽出された値は各々の分散共分散行列（Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ＆ Ｃｏｖａｒｉａｔｉｏｎ Ｍａｔｒｉｘ）の要素（Ｅｌｅｍｅｎｔ）となる。前記行列を演算して固有値を求め、前記固有値を利用して固有ベクトルを求める。前記固有ベクトルは一つ以上の特定波Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３、Ｗ１４の波長の交互関係を寄与度の順に羅列した主要な因子である。最後に、使用者は前記固有ベクトル及び前記規格化された波長を公知の数式に代入して変更された一つ以上の相関線を得る。前記一つ以上の相関線は、前記固有ベクトルの数だけ得られるが、使用者は主要因寄与度が最も大きい固有ベクトルで作成された一つの相関線を選択することができる。残りの相関線は考慮対象から除外されてもよい。

図１２は乾式エッチング時間による前記一つの相関線Ｗ１５を示す。前記一つの相関線Ｗ１５は主要因寄与度順が最も大きい固有ベクトルで作成されたために乾式エッチングの間、前記工程チェンバー１０内の雰囲気及び前記半導体基板１６のエッチング状態をよく代弁してくれる。これを持ち、前記使用者は前記一つの相関線Ｗ１５を通じて乾式エッチング時間でのエッチング終了点を容易に探すことができる。

［発明の効果］
前述したように、本発明は多層膜を持つ半導体基板を乾式エッチングする間にプラズマを構成するイオンまたはラジカル（Ｒａｄｉｃａｌ）により発生された光を利用してエッチング終了点をを探す検出方法を提供する。すなわち、前記検出方法は、半導体乾式エッチング装置の検出器で前記光をスペクトラム化及び前記スペクトラムで一つ以上の特定波を形成することにより、いろんな場合の工程チェンバー雰囲気に対応してエッチング終了点を容易に探せるようにするアルゴリズムを持っている。これにより、前記半導体乾式エッチング装置は半導体基板上の選択された膜の上で、容易にエッチング工程を終了するとともに、半導体素子の信頼性確保及び半導体基板上で半導体素子の収率を向上させることができる。

本発明による半導体基板が安着された半導体乾式エッチング装置の概略的な構成図。 図１の半導体乾式エッチング装置を利用したエッチング終了点の検出方法を説明する工程フロー‐チャート。 図１の半導体基板上にフォトレジスト及び順に覆っている多層膜を示す断面図。 図１の半導体乾式エッチング装置の工程チェンバー内で、二枚の半導体基板を乾式エッチングする間に投射された光を各々同じ特定波として変形して示すグラフ。 図４の特定波を規格化（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ）したものとして示すグラフ。 図４と異なり、一つの特定波を規格化した特定波、規格化以後に微分された特定波として変更して示すグラフ。 図１の工程チェンバーから投射された光を、一つ以上の特定波に細分して、所定の乾式エッチング時間に特定波が全て現れた時を満足されたエッチング終了点として認識する検出方法を説明するためのグラフ。 図７の検出方法を利用して、所定の乾式エッチング時間で、一つ以上の特定波の一部が必要条件を満たした以後に、残りの特定波でエッチング終了点を探すことを示すグラフ。 図７の検出方法を利用して、工程チェンバーの雰囲気によりモニターされる一つ以上の特定波の中で選択された一つで、所定の乾式エッチング時間からエッチング終了点を探すことを示すグラフ。 図７の検出方法を利用して、工程チェンバーの雰囲気によりモニターされる一つ以上の特定波の中で選択された一つで、所定の乾式エッチング時間からエッチング終了点を探すことを示すグラフ。 図４のフォトレジストの開口部がコンタクト‐ホールを形成するパターンとして、そのパターンを複数個持つ半導体基板上にエッチング工程が遂行される間に半導体乾式エッチング装置の工程チェンバーから投射された光を一つ以上の特定波に変更することを示すグラフ。 図１１の特定波の相互交互関係をチェックする演算を通じて、確保した主要因の因子及び前記特定波の波長に対して他の演算をし、乾式エッチング時間による識別力が良好である相関線を示すグラフ。

符号の説明

５ 半導体乾式エッチング装置
１０ 工程チェンバー
１２ 下部電極
１４ 上部電極
１６ 半導体基板
１８ 第１膜
２０ 第２膜
２２ 第３膜
２４ 第４膜
２６ フォトレジスト
２７ 開口部
３０ ビューポート
３２ 検出部
３４ 検出器
３６ 主制御部

Claims (4)

1. 工程チェンバー内に投入された半導体基板上にプラズマエッチング工程を進行し、
   前記プラズマエッチング工程中に発生された一つ以上の特定波を検出し、
   前記一つ以上の特定波を基準値で規格化し、
   前記一つ以上の特定波の波長、各々に対する分散共分散行列を形成し、
   前記分散共分散行列に対する固有値を求め、
   前記固有値を使用して固有ベクトルを求め、
   前記固有ベクトルから主要な因子を一つ以上選択し、
   前記一つ以上の主要因子、及び前記一つ以上の特定波の波長を公知の数式に各々代入して相関線を求め、
   前記相関線の中の一つを利用して、所定の乾式エッチング時間でエッチング終了点をチェックすることを含む半導体乾式エッチング工程でのエッチング終了点の検出方法。
2. 請求項１に記載の半導体乾式エッチング工程でのエッチング終了点の検出方法において、
   前記一つ以上の特定波を検出することは、
   前記工程チェンバーから投射された光を乾式エッチングする間に実時間でスペクトラム化し、
   前記スペクトラムを前記乾式エッチングにより、一つ以上の波長を持つ軌跡で細分することを含む半導体乾式エッチング工程でのエッチング終了点の検出方法。
3. 請求項１に記載の半導体乾式エッチング工程でのエッチング終了点の検出方法において、
   前記一つ以上の主要因子は、前記一つ以上の特定波から交互関係がある寄与度により前記固有ベクトルを順次に羅列したことを特徴とする半導体乾式エッチング工程でのエッチング終了点の検出方法。
4. 請求項１に記載の半導体乾式エッチング工程でのエッチング終了点の検出方法において、
   前記エッチング終了点をチェックすることは、前記相関線の中で交互関係が最も大きい固有ベクトルで作成された前記一つの相関線を利用して所定の乾式エッチング時間で成り立つことを特徴とする半導体乾式エッチング工程でのエッチング終了点の検出方法。

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