JP2771387B2 - プラズマドライエッチングの終点検知方法 - Google Patents
プラズマドライエッチングの終点検知方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子のドライエッ
チングの終点検知方法に関し、特に多層メタル配線層の
プラズマドライエッチングの終点検知方法に関する。
チングの終点検知方法に関し、特に多層メタル配線層の
プラズマドライエッチングの終点検知方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子の製造工程で、微細パ
ターンを高精度に形成することができる薄膜のエッチン
グ方法として、ガスプラズマ中の反応成分を利用したプ
ラズマドライエッチング法が用いられている。プラズマ
ドライエチング法には種々の方法があるが、一般的な方
法として、真空容器である反応チャンバー内に配された
電極に高周波電力を印加し、反応チャンバー内に導入し
た反応気体、例えばＣｌ2 、ＨＢｒ等をガスプラズマ化
して、このガスプラズマ中の活性成分であるラジカル等
を利用して半導体ウェハー上の多層メタル配線層などを
所望のパターンに高精度にエッチングするものである。
また近年の半導体素子におけるメタル配線膜等の微細配
線化に伴い、ストレスマイグレーション等の問題が発生
しており、この対策としてメタル配線膜の多層構造化が
進んでおり、一般的にＴｉ膜／Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜
／ＴｉＮ−Ｔｉ膜約３００オングストローム／９０００
オングストローム／１０００オングストロームの膜構成
をとっている。
ターンを高精度に形成することができる薄膜のエッチン
グ方法として、ガスプラズマ中の反応成分を利用したプ
ラズマドライエッチング法が用いられている。プラズマ
ドライエチング法には種々の方法があるが、一般的な方
法として、真空容器である反応チャンバー内に配された
電極に高周波電力を印加し、反応チャンバー内に導入し
た反応気体、例えばＣｌ2 、ＨＢｒ等をガスプラズマ化
して、このガスプラズマ中の活性成分であるラジカル等
を利用して半導体ウェハー上の多層メタル配線層などを
所望のパターンに高精度にエッチングするものである。
また近年の半導体素子におけるメタル配線膜等の微細配
線化に伴い、ストレスマイグレーション等の問題が発生
しており、この対策としてメタル配線膜の多層構造化が
進んでおり、一般的にＴｉ膜／Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜
／ＴｉＮ−Ｔｉ膜約３００オングストローム／９０００
オングストローム／１０００オングストロームの膜構成
をとっている。
【０００３】従来のドライエッチングの終点検知方法に
よる発生スペクトル強度曲線は、図２に示すように反応
チャンバー１内のガスプラズマ１１中からの発光スペク
トルを、３９６ｎｍ帯域の波長を取り込み可能なフィル
ター１０を通してフォトマルチプライア（ｐｈｏｔｏｍ
ｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）４に取り込み、感度調整回路９に
より感度を調整し、これにより電気信号に変えてアンプ
回路４により信号を増幅する。この信号にゲイン回路８
とオフセット回路７によりゲインとオフセットを加えた
あと、マイクロコンピュータ５に取り込み、図４に示す
ような発光スペクトル曲線を得ている。
よる発生スペクトル強度曲線は、図２に示すように反応
チャンバー１内のガスプラズマ１１中からの発光スペク
トルを、３９６ｎｍ帯域の波長を取り込み可能なフィル
ター１０を通してフォトマルチプライア（ｐｈｏｔｏｍ
ｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）４に取り込み、感度調整回路９に
より感度を調整し、これにより電気信号に変えてアンプ
回路４により信号を増幅する。この信号にゲイン回路８
とオフセット回路７によりゲインとオフセットを加えた
あと、マイクロコンピュータ５に取り込み、図４に示す
ような発光スペクトル曲線を得ている。
【０００４】この発光スペクトル曲線を用いて実際に終
点検知を行なう方法を説明する。プラズマドライエッチ
ングの終点検知方法は、発光スペクトル強度の変化が小
さい領域から大きな領域に移り、再び強度変化の大きい
領域に移るその変移点を見つけて終点判定としており、
発光スペクトルから得られる発光スペクトル曲線の変移
点をより明瞭にし、かつ終点検知を確実なものとするた
め、一次微分処理分又は二次微分処理の演算処理を行な
っている。Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜／ＴｉＮ−Ｔｉ膜を
実際にエッチングすると、例えば図４に示すような発光
スペクトル曲線が得られ、二次微分処理を行うと図７に
示すような微分曲線となる。あらかじめプロセス条件出
しによりシュミレーションを行い、この微分曲線に対
し、Ａｌ膜からＴｉＮ膜に移る点に一次判定レベルを、
ＴｉＮ膜から下地に移る点に二次判定レベルを設定して
おく。実際には半導体ウェハーをエッチングして発光ス
ペクトルが得られたとき、Ａｌ膜からＴｉＮ膜に移る際
に微分曲線が一次判定レベルを下向きに方向に通過し、
再びＴｉＮ膜から下地に移る際に二次判定レベルを上向
き方向に通過した時点をＴｉＮ−Ｔｉ膜エッチングの終
点として判定し、メタル配線層であるＴｉ膜／Ａｌ−Ｓ
ｉ−Ｃｕ合金膜／ＴｉＮ−Ｔｉ膜のエッチングの終点と
してガスプラズマ放電を停止しエッチングをストップし
ている。
点検知を行なう方法を説明する。プラズマドライエッチ
ングの終点検知方法は、発光スペクトル強度の変化が小
さい領域から大きな領域に移り、再び強度変化の大きい
領域に移るその変移点を見つけて終点判定としており、
発光スペクトルから得られる発光スペクトル曲線の変移
点をより明瞭にし、かつ終点検知を確実なものとするた
め、一次微分処理分又は二次微分処理の演算処理を行な
っている。Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜／ＴｉＮ−Ｔｉ膜を
実際にエッチングすると、例えば図４に示すような発光
スペクトル曲線が得られ、二次微分処理を行うと図７に
示すような微分曲線となる。あらかじめプロセス条件出
しによりシュミレーションを行い、この微分曲線に対
し、Ａｌ膜からＴｉＮ膜に移る点に一次判定レベルを、
ＴｉＮ膜から下地に移る点に二次判定レベルを設定して
おく。実際には半導体ウェハーをエッチングして発光ス
ペクトルが得られたとき、Ａｌ膜からＴｉＮ膜に移る際
に微分曲線が一次判定レベルを下向きに方向に通過し、
再びＴｉＮ膜から下地に移る際に二次判定レベルを上向
き方向に通過した時点をＴｉＮ−Ｔｉ膜エッチングの終
点として判定し、メタル配線層であるＴｉ膜／Ａｌ−Ｓ
ｉ−Ｃｕ合金膜／ＴｉＮ−Ｔｉ膜のエッチングの終点と
してガスプラズマ放電を停止しエッチングをストップし
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したような終点検
知方法に用いる発光スペクトル強度曲線は、図５に示す
発光スペクトルと波長のグラフから、Ａｌの発光スペク
トルがピークとして現われる３９６ｎｍの波長帯域の発
光スペクトルを、フィルターにより発光スペクトル強度
として取り込むことにより、Ａｌ膜のエッチングが終了
し発光スペクトル強度のピーク値が減少するとき、強度
変化がもっとも大きくなる。しかし、３９６ｎｍ帯域の
波長を取り込み可能なフィルターは、一定のハンチ幅を
持って発光スペクトルを取り込むため、Ａｌ膜とＴｉＮ
膜が混在してエッチングされるポイントにおいては、Ａ
ｌとＴｉＮの発光スペクトル量がほぼ同レベルか、Ｔｉ
Ｎの発光スペクトル量が若干少くなる。このため、３９
６ｎｍ帯域のフィルターを通して発光スペクトルをフォ
トマルチプライアに取り込んだとき、図４に示すよう
に、Ａｌ膜のエッチングからＴｉＮ−Ｔｉ膜のエッチン
グに移行しはじめたところで、発光スペクトル曲線の変
移が、いわゆる「コブ」となって現われてしまう。ガス
プラズマ放電状態が不安定なときの発光スペクトルのふ
らつきや、反応チャンバーに設けられた窓の汚れによる
発光プラズマの減衰、エッチングレートのバラツキ、メ
タル配線膜の厚みのバラツキ等によりＡｌ膜からＴｉＮ
膜にエッチングが進んだところのポイントＡからポイン
トＢにかけての発光スペクトル曲線に乱れが生じ、この
発光スペクトル曲線を微分処理したときの微分値の変化
量が極端に小さな変化となってしまう。このため、あら
かじめ設定した一次判定レベルを微分曲線が下向き方向
に通過せず、一次判定なされないために終点判定がかか
らない場合が生じていた。また、ＴｉＮ膜から下地に移
る際の発光スペクトル曲線の変移にバラツキが生じたと
き、二次判定レベルを上向き方向に通過しないときがあ
り、二次判定がなされずにＴｉＮ−Ｔｉ膜の終点判定が
かからない場合が生じていた。このために、下地のオー
バーエッチングとなり次工程のプロセスで問題が生じた
り、ＴｉＮ−Ｔｉ膜の残渣が残り、実際に半導体素子と
して動作させたときに電気的にショートとなるトラブル
が発生し、製品歩留まりを大幅に低下させていた。
知方法に用いる発光スペクトル強度曲線は、図５に示す
発光スペクトルと波長のグラフから、Ａｌの発光スペク
トルがピークとして現われる３９６ｎｍの波長帯域の発
光スペクトルを、フィルターにより発光スペクトル強度
として取り込むことにより、Ａｌ膜のエッチングが終了
し発光スペクトル強度のピーク値が減少するとき、強度
変化がもっとも大きくなる。しかし、３９６ｎｍ帯域の
波長を取り込み可能なフィルターは、一定のハンチ幅を
持って発光スペクトルを取り込むため、Ａｌ膜とＴｉＮ
膜が混在してエッチングされるポイントにおいては、Ａ
ｌとＴｉＮの発光スペクトル量がほぼ同レベルか、Ｔｉ
Ｎの発光スペクトル量が若干少くなる。このため、３９
６ｎｍ帯域のフィルターを通して発光スペクトルをフォ
トマルチプライアに取り込んだとき、図４に示すよう
に、Ａｌ膜のエッチングからＴｉＮ−Ｔｉ膜のエッチン
グに移行しはじめたところで、発光スペクトル曲線の変
移が、いわゆる「コブ」となって現われてしまう。ガス
プラズマ放電状態が不安定なときの発光スペクトルのふ
らつきや、反応チャンバーに設けられた窓の汚れによる
発光プラズマの減衰、エッチングレートのバラツキ、メ
タル配線膜の厚みのバラツキ等によりＡｌ膜からＴｉＮ
膜にエッチングが進んだところのポイントＡからポイン
トＢにかけての発光スペクトル曲線に乱れが生じ、この
発光スペクトル曲線を微分処理したときの微分値の変化
量が極端に小さな変化となってしまう。このため、あら
かじめ設定した一次判定レベルを微分曲線が下向き方向
に通過せず、一次判定なされないために終点判定がかか
らない場合が生じていた。また、ＴｉＮ膜から下地に移
る際の発光スペクトル曲線の変移にバラツキが生じたと
き、二次判定レベルを上向き方向に通過しないときがあ
り、二次判定がなされずにＴｉＮ−Ｔｉ膜の終点判定が
かからない場合が生じていた。このために、下地のオー
バーエッチングとなり次工程のプロセスで問題が生じた
り、ＴｉＮ−Ｔｉ膜の残渣が残り、実際に半導体素子と
して動作させたときに電気的にショートとなるトラブル
が発生し、製品歩留まりを大幅に低下させていた。
【０００６】 本発明は、絶縁層上に形成され、Ｔｉを
含むバリアメタル層とＡｌを主成分とする主メタル層と
を少なくとも有する積層メタル配線膜に対しプラズマド
ライエッチングを施してメタル配線を形成する際のプラ
ズマドライエッチングの終点検知方法において、ガスプ
ラズマ中からの発光スペクトルをホトマルチプライアが
有する波長帯域で全て受光することにより得られる発光
スペクトル強度を時間で二次微分して微分曲線を求め、
この微分曲線に対し前記主メタル層から前記バリアメタ
ル層に移る点及び前記バリアメタル層から前記絶縁層に
移る点にそれぞれ一次および二次判定レベルを設定し、
前記微分曲線が前記一次判定レベルを通過し、さらに前
記二次判定レベルを通過した時点をもって前記積層メタ
ル膜に対するエッチングの終点とすることを特徴として
いる。あるいは、同様にして発光スペクトル強度を求
め、当該発光スペクトル強度が所定の値から増加し始め
その後ピークに達したことを検出し、その時点から所定
時間のオーバーエッチングタイマーをスタートさせ、タ
イムオーバーした時点をもって前記積層メタル層に対す
るエッチングの終点とすることを特徴としている。
含むバリアメタル層とＡｌを主成分とする主メタル層と
を少なくとも有する積層メタル配線膜に対しプラズマド
ライエッチングを施してメタル配線を形成する際のプラ
ズマドライエッチングの終点検知方法において、ガスプ
ラズマ中からの発光スペクトルをホトマルチプライアが
有する波長帯域で全て受光することにより得られる発光
スペクトル強度を時間で二次微分して微分曲線を求め、
この微分曲線に対し前記主メタル層から前記バリアメタ
ル層に移る点及び前記バリアメタル層から前記絶縁層に
移る点にそれぞれ一次および二次判定レベルを設定し、
前記微分曲線が前記一次判定レベルを通過し、さらに前
記二次判定レベルを通過した時点をもって前記積層メタ
ル膜に対するエッチングの終点とすることを特徴として
いる。あるいは、同様にして発光スペクトル強度を求
め、当該発光スペクトル強度が所定の値から増加し始め
その後ピークに達したことを検出し、その時点から所定
時間のオーバーエッチングタイマーをスタートさせ、タ
イムオーバーした時点をもって前記積層メタル層に対す
るエッチングの終点とすることを特徴としている。
【０００７】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明によるプラズマドライエッチングの終
点検知方法における発光プラズマ曲線を得るための一実
施例の概略図である。反応チャンバー１内のガスプラズ
マ１１中からの発光スペクトルを、波長範囲３００〜６
５０ｎｍのフォトマルチプライア４に取り込み、感度調
整回路９により感度を調整し、これにより電気信号に変
えてアンプ回路４により信号を増幅する。この信号にゲ
イン回路８とオフセット回路７によりゲインとオフセッ
トを加えたあと、マイクロコンピュータ５に取り込み、
これを演算処理により処理し、図３に示すような発光ス
ペクトル強度曲線を得る。図９は、エッチングする多層
配線の一例の断面図である。多層配線の下地の絶縁膜と
して酸化膜１２があり、この上に多層配線として順に、
厚さ３００オングストロームのＴｉ膜１３、厚さ１００
０オングストロームのバリアメタルであるＴｉＮ膜１４
（ＴｉＷ膜でも良い）、厚さ９０００オングストローム
のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜１５（Ａｌ−Ｃｕ合金膜でも
良い）、厚さ２５０オングストロームの反射防止膜とし
てＴｉＮ膜１６がある。
る。図１は本発明によるプラズマドライエッチングの終
点検知方法における発光プラズマ曲線を得るための一実
施例の概略図である。反応チャンバー１内のガスプラズ
マ１１中からの発光スペクトルを、波長範囲３００〜６
５０ｎｍのフォトマルチプライア４に取り込み、感度調
整回路９により感度を調整し、これにより電気信号に変
えてアンプ回路４により信号を増幅する。この信号にゲ
イン回路８とオフセット回路７によりゲインとオフセッ
トを加えたあと、マイクロコンピュータ５に取り込み、
これを演算処理により処理し、図３に示すような発光ス
ペクトル強度曲線を得る。図９は、エッチングする多層
配線の一例の断面図である。多層配線の下地の絶縁膜と
して酸化膜１２があり、この上に多層配線として順に、
厚さ３００オングストロームのＴｉ膜１３、厚さ１００
０オングストロームのバリアメタルであるＴｉＮ膜１４
（ＴｉＷ膜でも良い）、厚さ９０００オングストローム
のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜１５（Ａｌ−Ｃｕ合金膜でも
良い）、厚さ２５０オングストロームの反射防止膜とし
てＴｉＮ膜１６がある。
【０００８】図６は、Ａｌ膜のエッチング中の発光スペ
クトル強度とＴｉ膜のエッチング中の発光スペクトル強
度及び下地の発光スペクトル強度と波長の関係をグラフ
にしたものである。Ａｌ膜とＴｉＮ膜の発光スペクトル
をホトマルチプライアの一定波長帯域である３００ｎｍ
〜６５０ｎｍの範囲で見た場合に、エッチング中のＡｌ
膜と下地の発光スペクトル量よりＴｉＮの発光スペクト
ル量が多いことがわかり、これにより、Ａｌの発光スペ
クトル量とＴｉＮの発光スペクトル量の差がより大きな
ものとなっている。ホトマルチプライアにより採光され
たＡｌ発光スペクトル量とエッチング時間の関係で見る
と図３のようなグラフとなる。初め一定の安定したＡｌ
の発光スペクトル強度曲線があり、Ａｌ膜からＴｉＮ膜
に移る時点であるポイントＡから発光スペクトル曲線の
傾きは上向き方向となり、完全にＴｉＮ膜にエッチング
がかかった時点のポイントＢでピーク値となる。なお、
ＴｉＮ膜−Ｔｉ膜は約１０００オングストロームと薄い
ために、エッチングはすぐに終了してしまうので、下地
の発光スペクトル強度レベルまでそのまま下向きに曲線
を描く。
クトル強度とＴｉ膜のエッチング中の発光スペクトル強
度及び下地の発光スペクトル強度と波長の関係をグラフ
にしたものである。Ａｌ膜とＴｉＮ膜の発光スペクトル
をホトマルチプライアの一定波長帯域である３００ｎｍ
〜６５０ｎｍの範囲で見た場合に、エッチング中のＡｌ
膜と下地の発光スペクトル量よりＴｉＮの発光スペクト
ル量が多いことがわかり、これにより、Ａｌの発光スペ
クトル量とＴｉＮの発光スペクトル量の差がより大きな
ものとなっている。ホトマルチプライアにより採光され
たＡｌ発光スペクトル量とエッチング時間の関係で見る
と図３のようなグラフとなる。初め一定の安定したＡｌ
の発光スペクトル強度曲線があり、Ａｌ膜からＴｉＮ膜
に移る時点であるポイントＡから発光スペクトル曲線の
傾きは上向き方向となり、完全にＴｉＮ膜にエッチング
がかかった時点のポイントＢでピーク値となる。なお、
ＴｉＮ膜−Ｔｉ膜は約１０００オングストロームと薄い
ために、エッチングはすぐに終了してしまうので、下地
の発光スペクトル強度レベルまでそのまま下向きに曲線
を描く。
【０００９】本発明による終点検知方法を一実施例を図
８を用いてさらに説明する。前述のようにして得られた
発光スペクトル曲線に対しさらに二次微分処理を行い微
分曲線を得る。あらかじめプロセス条件出しによりシュ
ミレーションを行い、この微分曲線に対し、Ａｌ膜から
ＴｉＮ膜に移る点に一次判定レベルを、ＴｉＮ膜から下
地に移る点に二次判定レベルを設定しておく。実際に半
導体ウェハーをエッチングして発光スペクトルが得られ
たとき、Ａｌ膜からＴｉＮ膜に移る際に微分曲線が一次
判定レベルを上向きに方向に通過し、再びＴｉＮ膜から
下地に移る際に二次判定レベルを上向き方向に通過した
時点をＴｉＮ膜−Ｔｉ膜終点として判定し、メタル配線
膜であるＴｉ膜／Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜／ＴｉＮ膜−
Ｔｉ膜のエッチング終了としてガスプラズマ放電を停止
しエッチングをストップする。
８を用いてさらに説明する。前述のようにして得られた
発光スペクトル曲線に対しさらに二次微分処理を行い微
分曲線を得る。あらかじめプロセス条件出しによりシュ
ミレーションを行い、この微分曲線に対し、Ａｌ膜から
ＴｉＮ膜に移る点に一次判定レベルを、ＴｉＮ膜から下
地に移る点に二次判定レベルを設定しておく。実際に半
導体ウェハーをエッチングして発光スペクトルが得られ
たとき、Ａｌ膜からＴｉＮ膜に移る際に微分曲線が一次
判定レベルを上向きに方向に通過し、再びＴｉＮ膜から
下地に移る際に二次判定レベルを上向き方向に通過した
時点をＴｉＮ膜−Ｔｉ膜終点として判定し、メタル配線
膜であるＴｉ膜／Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜／ＴｉＮ膜−
Ｔｉ膜のエッチング終了としてガスプラズマ放電を停止
しエッチングをストップする。
【００１０】本発明による終点検知方法の他の実施例を
図３を用いて説明する。本発明により得られた発光スペ
クトル曲線に対し、あらかじめプロセス条件出しによる
シュミレーションにより、Ａｌの発光スペクトル強度の
ポイントＡを基準にＴｉＮの発光スペクトル強度の立ち
上がりのピークポイントであるポイントＢのレベルをＡ
ｌ膜のエッチングの終点として設定しておく。また、Ｔ
ｉＮ−Ｔｉ膜の膜厚とエッチングレートからオーバーエ
ッチングタイムを計算しパラメーターとしてあらかじめ
設定しておく。これにより、実際に半導体ウェハーをエ
ッチングして発光スペクトルが得られ、発光スペクトル
強度がポイントＢに達したとき、ＴｉＮ−Ｔｉ膜のオー
バーエッチングタイマーをスタートさせ、タイムオーバ
ー時点をＴｉＮの終点と判定して、メタル配線膜である
Ｔｉ膜／Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜／ＴｉＮ膜−Ｔｉ膜の
エッチング終了として、ガスプラズマ放電を止め、エッ
チングをストップする。本実施例によると複雑な微分処
理を行なう必要がなく、簡単な終点判定機能とすること
が可能である。ホトマルチプレイアによる発光スペクト
ルの取り込み波長帯域の幅広いものを用いても、ホトマ
ルチプライアの性能である発光スペクトルを電流に変え
る効率を示す量子効率（％で示す。）があり、一定波長
帯域以上取り込んでもこれをカットしてしまうので、本
発明に合ったホトマルチプライアを選択すべきである。
図３を用いて説明する。本発明により得られた発光スペ
クトル曲線に対し、あらかじめプロセス条件出しによる
シュミレーションにより、Ａｌの発光スペクトル強度の
ポイントＡを基準にＴｉＮの発光スペクトル強度の立ち
上がりのピークポイントであるポイントＢのレベルをＡ
ｌ膜のエッチングの終点として設定しておく。また、Ｔ
ｉＮ−Ｔｉ膜の膜厚とエッチングレートからオーバーエ
ッチングタイムを計算しパラメーターとしてあらかじめ
設定しておく。これにより、実際に半導体ウェハーをエ
ッチングして発光スペクトルが得られ、発光スペクトル
強度がポイントＢに達したとき、ＴｉＮ−Ｔｉ膜のオー
バーエッチングタイマーをスタートさせ、タイムオーバ
ー時点をＴｉＮの終点と判定して、メタル配線膜である
Ｔｉ膜／Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜／ＴｉＮ膜−Ｔｉ膜の
エッチング終了として、ガスプラズマ放電を止め、エッ
チングをストップする。本実施例によると複雑な微分処
理を行なう必要がなく、簡単な終点判定機能とすること
が可能である。ホトマルチプレイアによる発光スペクト
ルの取り込み波長帯域の幅広いものを用いても、ホトマ
ルチプライアの性能である発光スペクトルを電流に変え
る効率を示す量子効率（％で示す。）があり、一定波長
帯域以上取り込んでもこれをカットしてしまうので、本
発明に合ったホトマルチプライアを選択すべきである。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ガスプラ
ズマ中からの発光スペクトルをホトマルチプライアが持
つ波長帯域で全て受光することにより、得られた発光ス
ペクトル強度曲線のＡｌの発光スペクトル量とＴｉＮの
発光スペクトル量の差がより大きなものとなり、変移点
がより明瞭になる。これにより終点検知をより確実かつ
正確なものとすることができる。これにより、被エッチ
ング物であるメタル配線膜の膜厚バラツキ、エッチング
レートのバラツキによる発光スペクトル強度曲線の傾き
の変化の影響がほとんどなくなることにより、一実施
例、他の実施例に示したような終点検知方法において、
終点が見つからない等による終点判定のバラツキがなく
なり、安定した終点判定を提供することができる。ひい
ては、プラズマドライエッチングの終点検知をより確実
なものとすることができ、従来問題となっていた下地の
オーバーエッチングによる次工程のプロセスでの問題
や、ＴｉＮ膜−Ｔｉ膜の残渣による半導体素子として動
作させたとき電気的にショートとなる問題がなくなり、
製品歩留まりを大幅に向上することができる。
ズマ中からの発光スペクトルをホトマルチプライアが持
つ波長帯域で全て受光することにより、得られた発光ス
ペクトル強度曲線のＡｌの発光スペクトル量とＴｉＮの
発光スペクトル量の差がより大きなものとなり、変移点
がより明瞭になる。これにより終点検知をより確実かつ
正確なものとすることができる。これにより、被エッチ
ング物であるメタル配線膜の膜厚バラツキ、エッチング
レートのバラツキによる発光スペクトル強度曲線の傾き
の変化の影響がほとんどなくなることにより、一実施
例、他の実施例に示したような終点検知方法において、
終点が見つからない等による終点判定のバラツキがなく
なり、安定した終点判定を提供することができる。ひい
ては、プラズマドライエッチングの終点検知をより確実
なものとすることができ、従来問題となっていた下地の
オーバーエッチングによる次工程のプロセスでの問題
や、ＴｉＮ膜−Ｔｉ膜の残渣による半導体素子として動
作させたとき電気的にショートとなる問題がなくなり、
製品歩留まりを大幅に向上することができる。
【００１２】尚、本発明はＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜の下
の膜構成がＴｉＮ膜−Ｔｉ膜構造であれば、Ａｌ−Ｓｉ
−Ｃｕ合金膜上の膜構成がＴｉ膜以外のＳｉ膜またその
他の膜構成であっても特に問題とはならない。また、Ｔ
ｉ膜／Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜／ＴｉＮ膜−Ｔｉ膜の膜
厚が変わっても同様に問題はない。
の膜構成がＴｉＮ膜−Ｔｉ膜構造であれば、Ａｌ−Ｓｉ
−Ｃｕ合金膜上の膜構成がＴｉ膜以外のＳｉ膜またその
他の膜構成であっても特に問題とはならない。また、Ｔ
ｉ膜／Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜／ＴｉＮ膜−Ｔｉ膜の膜
厚が変わっても同様に問題はない。
【００１３】Ｔｉ膜／Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金膜／ＴｉＮ
膜−Ｔｉ膜構成のＴｉＮ膜−Ｔｉ膜にその他の膜を形成
した配線でも、発光スペクトルがＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金
の発光スペクトル強度より高ければ、本発明による終点
検知方法を用いることは可能である。
膜−Ｔｉ膜構成のＴｉＮ膜−Ｔｉ膜にその他の膜を形成
した配線でも、発光スペクトルがＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金
の発光スペクトル強度より高ければ、本発明による終点
検知方法を用いることは可能である。
【図１】本発明の一実施例の概略図
【図２】従来方法による実施例の概略図
【図３】本発明による発光スペクトル強度とエッチング
時間とのグラフ
時間とのグラフ
【図４】従来方法による発光スペクトル強度とエッチン
グ時間とのグラフ
グ時間とのグラフ
【図５】従来方法による発光スペクトル強度とホトマル
チプライアによる受光波長とのグラフ
チプライアによる受光波長とのグラフ
【図６】本発明による発光スペクトル強度とホトマルチ
プライアによる受光波長とのグラフ
プライアによる受光波長とのグラフ
【図７】従来方法による発光スペクトル強度の二次微分
曲線図
曲線図
【図８】本発明による発光スペクトル強度の二次微分曲
線図
線図
【図９】一実施例の多層配線の断面図
１ 反応チャンバー ２ 高周波電源 ３ 半導体ウェハー ４ フォトマルチプライア ５ マイクロコンピューター ６ アンプ回路 ７ オフセット回路 ８ ゲイン回路 ９ 感度調整回路 １０ フィルター １１ ガスプラズマ １２ 酸化膜 １３ Ｔｉ膜 １４ ＴｉＮ膜 １５ Ａｌ・Ｓｉ・Ｃｕ膜 １６ ＴｉＮ膜
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁層上に形成され、Ｔｉを含むバリア
メタル層とＡｌを主成分とする主メタル層とを少なくと
も有する積層メタル配線膜に対しプラズマドライエッチ
ングを施してメタル配線を形成する際の当該プラズマド
ライエッチングの終点検知方法において、ガスプラズマ
中からの発光スペクトルを波長範囲３００〜６５０ｎｍ
のフォトマルチプライヤが有する波長帯域で全て受光す
ることにより得られる発光スペクトル強度を時間で二次
微分して微分曲線を求め、この微分曲線に対し前記主メ
タル層から前記バリアメタル層に移る点及び前記バリア
メタル層から前記絶縁層に移る点にそれぞれ一次および
二次判定レベルを設定し、前記微分曲線が前記一次判定
レベルを通過し、さらに前記二次判定レベルを通過した
時点をもって前記積層メタル膜に対するエッチングの終
点とすることを特徴とするプラズマドライエッチングの
終点検知方法。 - 【請求項２】 絶縁層上に形成され、Ｔｉを含むバリア
メタル層とＡｌを主成分とする主メタル層とを少なくと
も有する積層メタル配線膜に対しプラズマドライエッチ
ングを施してメタル配線を形成する際の当該プラズマド
ライエッチングの終点検知方法において、ガスプラズマ
中からの発光スペクトルを波長範囲３００〜６５０ｎｍ
のフォトマルチプライヤが有する波長帯域で全て受光し
て発光スペクトル強度を求め、当該発光スペクトル強度
が所定の値から増加し始めその後ピークに達したことを
検出し、その時点から所定時間のオーバーエッチングタ
イマーをスタートさせ、タイムオーバーした時点をもっ
て前記積層メタル層に対するエッチングの終点とするこ
とを特徴とするプラズマドライエッチングの終点検知方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4128398A JP2771387B2 (ja) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | プラズマドライエッチングの終点検知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4128398A JP2771387B2 (ja) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | プラズマドライエッチングの終点検知方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0669165A JPH0669165A (ja) | 1994-03-11 |
| JP2771387B2 true JP2771387B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=14983819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4128398A Expired - Fee Related JP2771387B2 (ja) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | プラズマドライエッチングの終点検知方法 |
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-
1992
- 1992-05-21 JP JP4128398A patent/JP2771387B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH0669165A (ja) | 1994-03-11 |
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