JP3217581B2 - エッチング終点検出方法 - Google Patents
エッチング終点検出方法Info
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- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- B81C99/0055—Manufacturing logistics
- B81C99/0065—Process control; Yield prediction
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
- B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
- B81C1/00555—Achieving a desired geometry, i.e. controlling etch rates, anisotropy or selectivity
- B81C1/00563—Avoid or control over-etching
- B81C1/00587—Processes for avoiding or controlling over-etching not provided for in B81C1/00571 - B81C1/00579
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
- B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
- B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
- B81C2201/0128—Processes for removing material
- B81C2201/013—Etching
- B81C2201/0135—Controlling etch progression
- B81C2201/0142—Processes for controlling etch progression not provided for in B81C2201/0136 - B81C2201/014
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン酸化膜をエッ
チングする際のエッチング終点検出方法に関する。
チングする際のエッチング終点検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工程において、ガスプラズマ
を用いたドライエッチングは、被処理体例えば半導体ウ
エハ上に微細のパターンを形成するため必須の技術とな
っている。この種のエッチング処理は、真空中で反応ガ
スを用いてプラズマを生成し、プラズマ中のイオン、中
性ラジカル、原子または分子などを用いてエッチング対
象物を除去していく方法である。
を用いたドライエッチングは、被処理体例えば半導体ウ
エハ上に微細のパターンを形成するため必須の技術とな
っている。この種のエッチング処理は、真空中で反応ガ
スを用いてプラズマを生成し、プラズマ中のイオン、中
性ラジカル、原子または分子などを用いてエッチング対
象物を除去していく方法である。
【0003】このプラズマエッチング処理においては、
エッチング対象物が完全に除去された後にもエッチング
処理が継続されると、下地材料が不必要に削られたり、
あるいはエッチング形状が変わってしまうため、これを
防止するためにエッチング終点の検出を正確に行うこと
が重要である。
エッチング対象物が完全に除去された後にもエッチング
処理が継続されると、下地材料が不必要に削られたり、
あるいはエッチング形状が変わってしまうため、これを
防止するためにエッチング終点の検出を正確に行うこと
が重要である。
【0004】例えば、シリコン酸化膜をCF系の処理ガ
スによりエッチングする場合には、反応生成物である一
酸化炭素(CO)の発光強度を監視し、この発光強度の
変化に基づいてエッチング終点を決定する方法が提案さ
れている(例えば、特開昭63−81929号公報,特
開平1−230236号公報)。あるいは、反応生成物
の発光強度とともに、エッチャントの発光強度を監視
し、これらの発光強度の差または比に基づいてエッチン
グの終点を決定する方法が提案されている(例えば特開
昭63−91929号公報)。
スによりエッチングする場合には、反応生成物である一
酸化炭素(CO)の発光強度を監視し、この発光強度の
変化に基づいてエッチング終点を決定する方法が提案さ
れている(例えば、特開昭63−81929号公報,特
開平1−230236号公報)。あるいは、反応生成物
の発光強度とともに、エッチャントの発光強度を監視
し、これらの発光強度の差または比に基づいてエッチン
グの終点を決定する方法が提案されている(例えば特開
昭63−91929号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の超高
集積化の要求にともない、エッチング対象領域が非常に
小さくなる傾向にあり、エッチングによるCOなどの反
応生成物の発生量も非常に微量となっている。さらに加
えて、エッチング時の圧力が低圧化する傾向にあり、こ
のことに起因してもCOなどの反応生成物の発生量が非
常に微量となる傾向である。
集積化の要求にともない、エッチング対象領域が非常に
小さくなる傾向にあり、エッチングによるCOなどの反
応生成物の発生量も非常に微量となっている。さらに加
えて、エッチング時の圧力が低圧化する傾向にあり、こ
のことに起因してもCOなどの反応生成物の発生量が非
常に微量となる傾向である。
【0006】本発明者が実験により確認したところ、エ
ッチング時のチャンバ内圧力を10-2Torr以下に設定し
て低圧エッチングを行うと、反応生成物COの発光強度
がほとんど検出できなかった。
ッチング時のチャンバ内圧力を10-2Torr以下に設定し
て低圧エッチングを行うと、反応生成物COの発光強度
がほとんど検出できなかった。
【0007】そこで、本発明の目的とするところは、低
圧エッチングの場合にもシリコン酸化膜のエッチング終
点を精度よく検出することができるエッチング終点検出
方法を提供することある。
圧エッチングの場合にもシリコン酸化膜のエッチング終
点を精度よく検出することができるエッチング終点検出
方法を提供することある。
【0008】
【課題を解決するための手段および作用】本発明の一態
様は、炭素Cを含むエッチングガスを用いてプラズマを
生成し、シリコン酸化膜をエッチングする際のエッチン
グ終点検出方法において、前記エッチングガスは炭素C
及びフッ素Fを含み、C2 のプラズマ発光強度と、Si
またはSiFX (X=1〜3)のプラズマ発光強度との
比または差に基づいて、エッチング終点を検出すること
を特徴とする。
様は、炭素Cを含むエッチングガスを用いてプラズマを
生成し、シリコン酸化膜をエッチングする際のエッチン
グ終点検出方法において、前記エッチングガスは炭素C
及びフッ素Fを含み、C2 のプラズマ発光強度と、Si
またはSiFX (X=1〜3)のプラズマ発光強度との
比または差に基づいて、エッチング終点を検出すること
を特徴とする。
【0009】炭素Cを含むエッチングガスがプラズマ化
されることで生成される中間生成物であるC2 は、基板
上にシリコン酸化膜が存在する限り、このシリコン酸化
膜に付着する特性を有する。そして、シリコン酸化膜エ
ッチングは、C2 の結合を切りながら行われる。したが
って、基板上にシリコン酸化膜が存在する限りは、C2
がシリコン酸化膜に付着する分だけその分圧が低下して
おり、C2 のプラズマ発光強度は比較的低くなる。一
方、エッチング終点に近づくと、基板上にほとんどシリ
コン酸化膜が存在しないため、このシリコン酸化膜に付
着するC2 の量が少なくなり、C2 のプラズマ発光強度
は増大する。C2 のプラズマ発光強度は、上述したよう
にエッチング終点に近づくにつれ増大するのに対して、
SiまたはSiFX のプラズマ発光強度は、図1に示す
ように、エッチング終点に近づくにつれ減少する傾向を
示す。これは、SiまたはSiFX は基板上に形成され
ていたシリコン酸化膜がエッチングされることで生成さ
れる反応生成物であり、シリコン酸化膜のエッチングが
終了に近づくにつれ、そのプラズマ発光強度は減少する
からである。このため、C2 のプラズマ発光強度と、S
iまたはSiFX のプラズマ発光強度との比または差を
算出すれば、エッチング終点をさらに感度よく検出する
ことができる。
されることで生成される中間生成物であるC2 は、基板
上にシリコン酸化膜が存在する限り、このシリコン酸化
膜に付着する特性を有する。そして、シリコン酸化膜エ
ッチングは、C2 の結合を切りながら行われる。したが
って、基板上にシリコン酸化膜が存在する限りは、C2
がシリコン酸化膜に付着する分だけその分圧が低下して
おり、C2 のプラズマ発光強度は比較的低くなる。一
方、エッチング終点に近づくと、基板上にほとんどシリ
コン酸化膜が存在しないため、このシリコン酸化膜に付
着するC2 の量が少なくなり、C2 のプラズマ発光強度
は増大する。C2 のプラズマ発光強度は、上述したよう
にエッチング終点に近づくにつれ増大するのに対して、
SiまたはSiFX のプラズマ発光強度は、図1に示す
ように、エッチング終点に近づくにつれ減少する傾向を
示す。これは、SiまたはSiFX は基板上に形成され
ていたシリコン酸化膜がエッチングされることで生成さ
れる反応生成物であり、シリコン酸化膜のエッチングが
終了に近づくにつれ、そのプラズマ発光強度は減少する
からである。このため、C2 のプラズマ発光強度と、S
iまたはSiFX のプラズマ発光強度との比または差を
算出すれば、エッチング終点をさらに感度よく検出する
ことができる。
【0010】
【0011】
【0012】このC2 の発光は、波長465〜474n
mの発光帯域、波長505〜517の発光帯域または波
長550〜564nmの発光帯域のいずれにおいても検
出できる。また、上記の各発明は、特にチャンバ内圧力
が10-2Torrよりも低圧にした状態でのエッチングに有
効である。C2 は、COなどと比較して、チャンバ内圧
力がより低圧である場合にも検出できるからである。
mの発光帯域、波長505〜517の発光帯域または波
長550〜564nmの発光帯域のいずれにおいても検
出できる。また、上記の各発明は、特にチャンバ内圧力
が10-2Torrよりも低圧にした状態でのエッチングに有
効である。C2 は、COなどと比較して、チャンバ内圧
力がより低圧である場合にも検出できるからである。
【0013】本発明の他の態様は、炭素C及びフッ素F
を含むエッチングガスを用いてプラズマを生成し、酸化
膜をエッチングする際のエッチング終点検出方法におい
て、Siのプラズマ発光強度と、CFY (Y=1または
2)のプラズマ発光強度との比または差に基づいて、エ
ッチング終点を検出することを特徴とする。
を含むエッチングガスを用いてプラズマを生成し、酸化
膜をエッチングする際のエッチング終点検出方法におい
て、Siのプラズマ発光強度と、CFY (Y=1または
2)のプラズマ発光強度との比または差に基づいて、エ
ッチング終点を検出することを特徴とする。
【0014】図2に示すように、SiまたはSiFX の
プラズマ発光強度は、エッチング終点に近づくにつれ減
少するのに対し、CFY のプラズマ発光強度は、エッチ
ング終点に近づくにつれ増大する。CFY はエッチング
に寄与する活性種であるので、エッチング終点に近づく
につれ、その発光強度が増大するからである。したがっ
て、両者の発光強度の比または差を算出することで、エ
ッチング終点を感度よく検出することができる。
プラズマ発光強度は、エッチング終点に近づくにつれ減
少するのに対し、CFY のプラズマ発光強度は、エッチ
ング終点に近づくにつれ増大する。CFY はエッチング
に寄与する活性種であるので、エッチング終点に近づく
につれ、その発光強度が増大するからである。したがっ
て、両者の発光強度の比または差を算出することで、エ
ッチング終点を感度よく検出することができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して具
体的に説明する。
体的に説明する。
【0016】第1実施例 まず、本発明方法が実施されるエッチング装置の概要に
ついて図3を参照して説明する。
ついて図3を参照して説明する。
【0017】図3に示すように、プロセスチャンバ10
は真空引きが可能な気密容器を構成し、その内部には、
被処理体である半導体ウエハWを載置するための載置電
極12と、これと対向する対向電極14とが配置されて
いる。対向電極14には、載置電極12と対向する位置
に多数のガス導入口14aが形成され、ガス導入管16
を介して導入されたプロセスガスがプロセスチャンバ1
0内に導かれるようになっている。また、プロセスチャ
ンバ10の例えば底面には、載置電極12と対称な位置
にガス排気管18が連結されている。対向電極14はプ
ロセスチャンバ10の一部として構成され、プロセスチ
ャンバ10自体が接地されている。一方、載置電極12
には、マッチング用コンデンサ20を介して高周波電源
22が接続されている。この結果、本実施例に用いるエ
ッチング装置は、反応性イオンエッチング(RIE)装
置を構成している。
は真空引きが可能な気密容器を構成し、その内部には、
被処理体である半導体ウエハWを載置するための載置電
極12と、これと対向する対向電極14とが配置されて
いる。対向電極14には、載置電極12と対向する位置
に多数のガス導入口14aが形成され、ガス導入管16
を介して導入されたプロセスガスがプロセスチャンバ1
0内に導かれるようになっている。また、プロセスチャ
ンバ10の例えば底面には、載置電極12と対称な位置
にガス排気管18が連結されている。対向電極14はプ
ロセスチャンバ10の一部として構成され、プロセスチ
ャンバ10自体が接地されている。一方、載置電極12
には、マッチング用コンデンサ20を介して高周波電源
22が接続されている。この結果、本実施例に用いるエ
ッチング装置は、反応性イオンエッチング(RIE)装
置を構成している。
【0018】このプロセスチャンバの前段には、ロード
ロックチャンバ26が設けられている。このロードロッ
クチャンバ26は、大気との間にゲートバルブ24aを
有し、プロセスチャンバ10との間にゲートバルブ24
bを有する。ゲートバルブ24aを介してロードロック
チャンバ26内に搬入されたウエハWは、ここで一旦大
気−真空置換がなされ、その後ゲートバルブ24bを介
してプロセスチャンバ10内に搬入される。
ロックチャンバ26が設けられている。このロードロッ
クチャンバ26は、大気との間にゲートバルブ24aを
有し、プロセスチャンバ10との間にゲートバルブ24
bを有する。ゲートバルブ24aを介してロードロック
チャンバ26内に搬入されたウエハWは、ここで一旦大
気−真空置換がなされ、その後ゲートバルブ24bを介
してプロセスチャンバ10内に搬入される。
【0019】プロセスチャンバ10の一部の側壁には、
プラズマ発光波長に対して透明な材質から成る窓28が
形成されている。そして、この透明窓28を介して外部
に取り出されるプラズマ発光に基づいて、エッチング終
点を検出する終点検出装置30が配置されている。
プラズマ発光波長に対して透明な材質から成る窓28が
形成されている。そして、この透明窓28を介して外部
に取り出されるプラズマ発光に基づいて、エッチング終
点を検出する終点検出装置30が配置されている。
【0020】この終点検出装置30は、透明窓28と対
向する位置に集光レンズ32を有し、この集光レンズ3
2の焦点位置に一端を有する光ファイバー34が設けら
れている。この光ファイバー34は、その途中にて2本
に分岐され、そのそれぞれの他端が、第1,第2の分光
器36,38に接続されている。第1の分光器36の後
段には、第1の光電変換器40および第1の増幅器44
が設けられている。一方、第2の分光器38の後段に
は、同様に第2の光電変換器42および第2の増幅器4
6が設けられている。そして、この第1,第2の増幅器
44,46より出力された信号が制御部48に入力する
ようになっている。
向する位置に集光レンズ32を有し、この集光レンズ3
2の焦点位置に一端を有する光ファイバー34が設けら
れている。この光ファイバー34は、その途中にて2本
に分岐され、そのそれぞれの他端が、第1,第2の分光
器36,38に接続されている。第1の分光器36の後
段には、第1の光電変換器40および第1の増幅器44
が設けられている。一方、第2の分光器38の後段に
は、同様に第2の光電変換器42および第2の増幅器4
6が設けられている。そして、この第1,第2の増幅器
44,46より出力された信号が制御部48に入力する
ようになっている。
【0021】上記のような構造のエッチング装置におい
て、半導体ウエハW上に形成されたシリコン酸化膜(S
iO2 )をエッチングするために、プロセスチャンバ1
0内を所定の高真空度に真空引きした後に、ガス導入管
16およびガス導入口14aを介してプロセスチャンバ
10内にCF系ガス、例えばCHF3 を、エッチングガ
スとして所定量導入した。そして、各電極12,14間
に、例えば13.56MHzの周波数にて、例えば数1
00Wの高周波電力を印加しながら、プロセスチャンバ
10内を10-2Torr以下の低圧に維持させて、酸化膜の
エッチングを行った。
て、半導体ウエハW上に形成されたシリコン酸化膜(S
iO2 )をエッチングするために、プロセスチャンバ1
0内を所定の高真空度に真空引きした後に、ガス導入管
16およびガス導入口14aを介してプロセスチャンバ
10内にCF系ガス、例えばCHF3 を、エッチングガ
スとして所定量導入した。そして、各電極12,14間
に、例えば13.56MHzの周波数にて、例えば数1
00Wの高周波電力を印加しながら、プロセスチャンバ
10内を10-2Torr以下の低圧に維持させて、酸化膜の
エッチングを行った。
【0022】プロセスチャンバ10内に導入されたCH
F3 は、プラズマ中で解離してCFY (Y=1または
2)などの活性種を発生し、これがシリコン酸化膜と反
応してエッチングが行われる。また、CHF3 は、プラ
ズマ中で解離することで中間生成物としてC2 をも発生
する。この中間生成物C2 は、半導体ウエハWのシリコ
ン酸化膜上に付着し、活性種CFY はこのC2 の結合を
切りながらシリコン酸化膜のエッチングを行うことにな
る。この結果、半導体ウエハW上のシリコン酸化膜は、
Si、SiFX (X=1〜3)、COなどの反応生成物
を発生させることになる。これらの活性種、中間生成物
および反応生成物の存在は、特定波長の発光強度を監視
することで検出できるが、この第1実施例では、中間生
成物C2 の発光強度と、反応生成物SiFの発光強度と
に基づいて、シリコン酸化膜のエッチング終点を検出す
るようにしている。
F3 は、プラズマ中で解離してCFY (Y=1または
2)などの活性種を発生し、これがシリコン酸化膜と反
応してエッチングが行われる。また、CHF3 は、プラ
ズマ中で解離することで中間生成物としてC2 をも発生
する。この中間生成物C2 は、半導体ウエハWのシリコ
ン酸化膜上に付着し、活性種CFY はこのC2 の結合を
切りながらシリコン酸化膜のエッチングを行うことにな
る。この結果、半導体ウエハW上のシリコン酸化膜は、
Si、SiFX (X=1〜3)、COなどの反応生成物
を発生させることになる。これらの活性種、中間生成物
および反応生成物の存在は、特定波長の発光強度を監視
することで検出できるが、この第1実施例では、中間生
成物C2 の発光強度と、反応生成物SiFの発光強度と
に基づいて、シリコン酸化膜のエッチング終点を検出す
るようにしている。
【0023】図4は、シリコン酸化膜をCHF3 ガスに
よりエッチングする際の条件として、高周波電力800
W、チャンバ内圧力10-3Torr、CHF3 供給量50sc
cmの各条件に設定した場合の、430nm〜570nm
における発光スペクトルを示したものである。図4にお
いて、C2 は、465〜474nmの第1の発光帯域に
て発光し、この第1の発光帯域中の467.9nm、4
68.5nm、469.8nm、471.5nm、47
3.7nmにてそれぞれピーク値を有する。C2 の第2
の発光帯域は、505〜517nmであり、この第2の
発光帯域中の505.2nm、509.8nm、51
2.9nm、516.5nmにてそれぞれピーク値を有
する。さらにC2 の発光は、550〜564nmの第3
の発光帯域を有し、この第3の発光帯域中の550.2
nm、554.1nm、558.6nm、563.5n
mにてそれぞれピーク値を有する。
よりエッチングする際の条件として、高周波電力800
W、チャンバ内圧力10-3Torr、CHF3 供給量50sc
cmの各条件に設定した場合の、430nm〜570nm
における発光スペクトルを示したものである。図4にお
いて、C2 は、465〜474nmの第1の発光帯域に
て発光し、この第1の発光帯域中の467.9nm、4
68.5nm、469.8nm、471.5nm、47
3.7nmにてそれぞれピーク値を有する。C2 の第2
の発光帯域は、505〜517nmであり、この第2の
発光帯域中の505.2nm、509.8nm、51
2.9nm、516.5nmにてそれぞれピーク値を有
する。さらにC2 の発光は、550〜564nmの第3
の発光帯域を有し、この第3の発光帯域中の550.2
nm、554.1nm、558.6nm、563.5n
mにてそれぞれピーク値を有する。
【0024】このため、第1の分光器36は、上述した
C2 の第1〜第3の発光帯域中のいずれかの所望帯域の
光を分光するか、あるいは第1〜第3の発光帯域中の上
述したいずれか1または複数のピーク値を有する発光波
長を分光することになる。
C2 の第1〜第3の発光帯域中のいずれかの所望帯域の
光を分光するか、あるいは第1〜第3の発光帯域中の上
述したいずれか1または複数のピーク値を有する発光波
長を分光することになる。
【0025】一方、反応生成物であるSiFは、ほぼ4
35〜445nmの発光帯域を有し、この帯域中の43
6.8nm、440.1nm、および443.0nmに
て発光強度がピーク値となる。したがって、第2の分光
器38は、上述したSiF分子の発光帯域またはその中
のいずれか1または複数のピーク値を有する発光波長を
分光することになる。
35〜445nmの発光帯域を有し、この帯域中の43
6.8nm、440.1nm、および443.0nmに
て発光強度がピーク値となる。したがって、第2の分光
器38は、上述したSiF分子の発光帯域またはその中
のいずれか1または複数のピーク値を有する発光波長を
分光することになる。
【0026】この第1,第2の分光器36,38にて分
光された波長の光は、その後段の第1,第2の光電変換
器40,42に入力される。この各光電変換器40,4
2にて、各波長の発光強度の応じた電気信号に変換さ
れ、さらにその後段の第1,第2の増幅器44,46に
て増幅された後に、制御部48に出力される。この制御
部48では、C2 の発光強度と、SiFの発光強度との
例えば比を算出する。なお、C2 またはSiFの所望発
光帯域を監視する場合、それらの各総和平均値の例えば
比を算出する。
光された波長の光は、その後段の第1,第2の光電変換
器40,42に入力される。この各光電変換器40,4
2にて、各波長の発光強度の応じた電気信号に変換さ
れ、さらにその後段の第1,第2の増幅器44,46に
て増幅された後に、制御部48に出力される。この制御
部48では、C2 の発光強度と、SiFの発光強度との
例えば比を算出する。なお、C2 またはSiFの所望発
光帯域を監視する場合、それらの各総和平均値の例えば
比を算出する。
【0027】ここで、横軸をエッチング経過時間とし、
縦軸を相対発光強度とした場合には、C2 およびSiF
の各発光強度は、図1に示す通りに時間的に推移するこ
とになる。すなわち、C2 は半導体ウエハW上にシリコ
ン酸化膜が存在する限り付着するため、エッチング進行
中は比較的低い発光強度となり、エッチング終点に近づ
くにつれ、その発光強度が増大する。一方、SiFの発
光強度は、シリコン酸化膜がエッチングされることで生
成される反応生成物の発光強度であるから、エッチング
進行中は比較的発光強度が高く、エッチング終点が近づ
くにつれ、その強度は低下する傾向を示す。この各発光
強度は、図2に示す通り、エッチング終点付近にてクロ
スする特性を有するため、両者の比を算出することで、
ノイズなどに影響されずにエッチング終点を感度よく検
出することが可能となる。
縦軸を相対発光強度とした場合には、C2 およびSiF
の各発光強度は、図1に示す通りに時間的に推移するこ
とになる。すなわち、C2 は半導体ウエハW上にシリコ
ン酸化膜が存在する限り付着するため、エッチング進行
中は比較的低い発光強度となり、エッチング終点に近づ
くにつれ、その発光強度が増大する。一方、SiFの発
光強度は、シリコン酸化膜がエッチングされることで生
成される反応生成物の発光強度であるから、エッチング
進行中は比較的発光強度が高く、エッチング終点が近づ
くにつれ、その強度は低下する傾向を示す。この各発光
強度は、図2に示す通り、エッチング終点付近にてクロ
スする特性を有するため、両者の比を算出することで、
ノイズなどに影響されずにエッチング終点を感度よく検
出することが可能となる。
【0028】特に、この第1実施例においては、プロセ
スチャンバ10内が10-2Torr以下の比較的低圧エッチ
ングの場合にも、中間生成物であるC2 の発光スペクト
ル強度を、COなどに比べて比較的高い感度にて検出さ
れるため、上述の低圧エッチングの場合にも確実に終点
検出を行うことができる。なお、図1に示す通り、制御
部48にて終点検出(E.P.D)が行われた後に、さ
らに予め定められたオーバエッチング時間Tを経過した
後にエッチングが終了される。
スチャンバ10内が10-2Torr以下の比較的低圧エッチ
ングの場合にも、中間生成物であるC2 の発光スペクト
ル強度を、COなどに比べて比較的高い感度にて検出さ
れるため、上述の低圧エッチングの場合にも確実に終点
検出を行うことができる。なお、図1に示す通り、制御
部48にて終点検出(E.P.D)が行われた後に、さ
らに予め定められたオーバエッチング時間Tを経過した
後にエッチングが終了される。
【0029】なお、図1中にて、エッチング終点付近に
てC2 またはSiFの発光強度が時間と共に徐々に増加
しまたは減少する理由は、半導体ウエハW内の全面にて
同時にシリコン酸化膜のエッチングが終了しないことに
起因している。換言すれば、例えばC2 のエッチング終
点付近での発光強度の推移の傾き(図1中の直線Aの傾
き)は、半導体ウエハWのエッチングレートの面内均一
性の指標となる。この直線Aの傾きが急であればエッチ
ングレートの面内均一性が高く、緩やかであれば均一性
は悪い。特に、半導体ウエハ表面に均一厚さで塗布され
たシリコン酸化膜をエッチングする際には、上記の傾き
からエッチングレートを評価することが可能である。
てC2 またはSiFの発光強度が時間と共に徐々に増加
しまたは減少する理由は、半導体ウエハW内の全面にて
同時にシリコン酸化膜のエッチングが終了しないことに
起因している。換言すれば、例えばC2 のエッチング終
点付近での発光強度の推移の傾き(図1中の直線Aの傾
き)は、半導体ウエハWのエッチングレートの面内均一
性の指標となる。この直線Aの傾きが急であればエッチ
ングレートの面内均一性が高く、緩やかであれば均一性
は悪い。特に、半導体ウエハ表面に均一厚さで塗布され
たシリコン酸化膜をエッチングする際には、上記の傾き
からエッチングレートを評価することが可能である。
【0030】上述した第1実施例では、C2 の発光強度
と、SiFの発光強度との差に基づいてエッチング終点
を検出したが、これに限定されるものではない。C2 の
発光強度と組み合わせられる他の波長帯域の発光強度
は、エッチング終点に近づくにつれ発光強度が増大する
ものであればよく、シリコン酸化膜と反応して生成され
る反応生成物、例えばSiなどを用いてもよい。このS
i原子の発光波長としては、221.1nm、221.
2nm、221.7nm、250.7nm、251.6
nm、252.4nm、252.9nmまたは288.
2nmの発光波長の強度を検出するとよい。
と、SiFの発光強度との差に基づいてエッチング終点
を検出したが、これに限定されるものではない。C2 の
発光強度と組み合わせられる他の波長帯域の発光強度
は、エッチング終点に近づくにつれ発光強度が増大する
ものであればよく、シリコン酸化膜と反応して生成され
る反応生成物、例えばSiなどを用いてもよい。このS
i原子の発光波長としては、221.1nm、221.
2nm、221.7nm、250.7nm、251.6
nm、252.4nm、252.9nmまたは288.
2nmの発光波長の強度を検出するとよい。
【0031】さらに、この第1実施例は2波長を用いる
終点検出方法であったが、上述した原理から明らかなよ
うに、C2 の単一の発光波長の強度を検出することで
も、エッチング終点を検出できることが明らかである。
特に、C2 は10-2Torr以下の比較的低圧エッチング時
にも検出できるため、今後主流となる10-2〜10-4To
rrの低圧エッチングの場合にも有効なエッチング終点検
出手段となり得る。
終点検出方法であったが、上述した原理から明らかなよ
うに、C2 の単一の発光波長の強度を検出することで
も、エッチング終点を検出できることが明らかである。
特に、C2 は10-2Torr以下の比較的低圧エッチング時
にも検出できるため、今後主流となる10-2〜10-4To
rrの低圧エッチングの場合にも有効なエッチング終点検
出手段となり得る。
【0032】第2実施例 この第2実施例は、第1実施例のエッチング装置および
エッチング条件を用い、エッチング終点検出を、反応生
成物であるSiまたはSiFX (X=1〜3)の発光強
度と、エッチングに寄与する活性種であるCFY (Y=
1または2)の発光強度との差または比に基づいて行う
ものである。
エッチング条件を用い、エッチング終点検出を、反応生
成物であるSiまたはSiFX (X=1〜3)の発光強
度と、エッチングに寄与する活性種であるCFY (Y=
1または2)の発光強度との差または比に基づいて行う
ものである。
【0033】図5は、第1実施例と同一条件下における
CFおよびCF2 の発光スペクトル強度を示した特性図
である。同図から明らかなように、CFの発光帯域はほ
ぼ202〜225nmであり、その中の波長としては、
202.40nm、207.57nm、207.85n
m、208.07nm、208.18nm、208.3
4nm、213.42nmまたは219.21nmにて
発光強度がピーク値となる。一方、CF2 の発光帯域は
ほぼ240〜320nmであり、その中の波長として
は、245.76nm、248.78nm、251.8
6nm、255.06nm、259.50nm、26
2.85nm、265.24nm、267.55nm、
268.81nm、または271.13nmにて発光強
度のピーク値となる。したがって、上述の発光帯域内の
所望帯域、あるいは発光強度がピーク値となる1または
複数の波長の発光強度を検出すれば良い。
CFおよびCF2 の発光スペクトル強度を示した特性図
である。同図から明らかなように、CFの発光帯域はほ
ぼ202〜225nmであり、その中の波長としては、
202.40nm、207.57nm、207.85n
m、208.07nm、208.18nm、208.3
4nm、213.42nmまたは219.21nmにて
発光強度がピーク値となる。一方、CF2 の発光帯域は
ほぼ240〜320nmであり、その中の波長として
は、245.76nm、248.78nm、251.8
6nm、255.06nm、259.50nm、26
2.85nm、265.24nm、267.55nm、
268.81nm、または271.13nmにて発光強
度のピーク値となる。したがって、上述の発光帯域内の
所望帯域、あるいは発光強度がピーク値となる1または
複数の波長の発光強度を検出すれば良い。
【0034】反応生成物SiまたはSiFX と、活性種
CFまたはCF2 との発光強度は、図2に示すようにエ
ッチング経過時間とともに推移する。反応生成物Siま
たはSiFX の発光強度は、上述した通りエッチング終
点に近づくにつれ減少するのに対し、活性種であるCF
またはCF2 の発光強度は、エッチング終点に近づくに
つれ増大している。したがって、両者の比または差を演
算することで、第1実施例と同様にエッチング終点を精
度よく検出することが可能となる。
CFまたはCF2 との発光強度は、図2に示すようにエ
ッチング経過時間とともに推移する。反応生成物Siま
たはSiFX の発光強度は、上述した通りエッチング終
点に近づくにつれ減少するのに対し、活性種であるCF
またはCF2 の発光強度は、エッチング終点に近づくに
つれ増大している。したがって、両者の比または差を演
算することで、第1実施例と同様にエッチング終点を精
度よく検出することが可能となる。
【0035】なお、本発明方法は上記実施例に限定され
るものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々変形実施
例が可能である。本発明方法が適用されるエッチング装
置としては、上述したアノードカップリング方式に限ら
ず、カソードカップリング方式にも適用でき、あるいは
平行平板電極の双方に高周波電源を接続したのも、さら
には反応性イオンビームエッチング(RIBE)装置な
ど、種々のプラズマエッチング装置を対象とすることが
できる。
るものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々変形実施
例が可能である。本発明方法が適用されるエッチング装
置としては、上述したアノードカップリング方式に限ら
ず、カソードカップリング方式にも適用でき、あるいは
平行平板電極の双方に高周波電源を接続したのも、さら
には反応性イオンビームエッチング(RIBE)装置な
ど、種々のプラズマエッチング装置を対象とすることが
できる。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エッチング終点に近づくにつれ発光強度が増大する中間
生成物であるC2 の発光強度と、酸化膜との反応により
生成される反応生成物例えばSiまたはSiFX (X=
1〜3)の発光強度との比または差に基づけば、エッチ
ング終点をより高感度で検出することが可能となる。
エッチング終点に近づくにつれ発光強度が増大する中間
生成物であるC2 の発光強度と、酸化膜との反応により
生成される反応生成物例えばSiまたはSiFX (X=
1〜3)の発光強度との比または差に基づけば、エッチ
ング終点をより高感度で検出することが可能となる。
【0037】
【0038】さらに、CF系のエッチングガスを用いた
場合の活性種であるCFY (Y=1または2)と、酸化
膜との反応により生成される反応生成物であるSiの発
光強度との差または比に基づけば、エッチング終点に近
付いた場合の各発光波長の発光強度の推移が異なってい
るため、エッチング終点を確実に検出することが可能と
なる。
場合の活性種であるCFY (Y=1または2)と、酸化
膜との反応により生成される反応生成物であるSiの発
光強度との差または比に基づけば、エッチング終点に近
付いた場合の各発光波長の発光強度の推移が異なってい
るため、エッチング終点を確実に検出することが可能と
なる。
【図1】酸化膜エッチングを行った際のC2 の発光強度
とSiまたはSiFの発光強度との時間的経緯を示す特
性図である。
とSiまたはSiFの発光強度との時間的経緯を示す特
性図である。
【図2】酸化膜エッチングを行った場合の、SiF
X (X=1〜3)の発光強度と、CFY (Y=1または
2)の発光強度との時間的経緯を示す特性図である。
X (X=1〜3)の発光強度と、CFY (Y=1または
2)の発光強度との時間的経緯を示す特性図である。
【図3】本発明方法が実施されるエッチング装置の一例
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
【図4】C2 とSiFの発光スペクトル強度を示す特性
図である。
図である。
【図5】CFとCF2 の発光スペクトル強度を示す特性
図である。
図である。
10 プロセスチャンバ 12,14 電極 16 ガス導入管 18 ガス排気管 22 高周波電源 28 透明窓 30 終点検出装置 32 集光レンズ 34 光ファイバー 36,38 分光器 40,42 光電変換器 44,46 増幅器 48 制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 C23F 4/00 G01N 21/31 610
Claims (4)
- 【請求項1】 炭素Cを含むエッチングガスを用いてプ
ラズマを生成し、シリコン酸化膜をエッチングする際の
エッチング終点検出方法において、前記エッチングガスは炭素C及びフッ素Fを含み、 C2 のプラズマ発光強度と、SiまたはSiFX (X=
1〜3)のプラズマ発光強度との比または差に基づい
て、 エッチング終点を検出することを特徴とするエッチ
ング終点検出方法。 - 【請求項2】 請求項1において、 C2 の発光強度として、波長465〜474nmの発光
帯域、波長505〜517の発光帯域または波長550
〜564nmの発光帯域の中から選ばれるいずれかの発
光帯域の発光強度あるいはいずれかの波長の発光強度を
検出することを特徴とするプラズマ終点検出方法。 - 【請求項3】 請求項1または2において、 チャンバー内圧力を10-2Torrよりも低圧にしたことを
特徴とするエッチング終点検出方法。 - 【請求項4】 C及びFを含むエッチングガスを用いて
プラズマを生成し、シリコン酸化膜をエッチングする際
のエッチング終点検出方法において、 Siのプラズマ発光強度と、CFY (Y=1または2)
のプラズマ発光強度との比または差に基づいて、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検
出方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05299194A JP3217581B2 (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | エッチング終点検出方法 |
US08/315,837 US5728253A (en) | 1993-03-04 | 1994-09-30 | Method and devices for detecting the end point of plasma process |
KR1019940025027A KR100290750B1 (ko) | 1993-09-30 | 1994-09-30 | 플라즈마처리의 종점검출 방법 및 장치 |
US08/899,864 US5980767A (en) | 1994-02-25 | 1997-07-24 | Method and devices for detecting the end point of plasma process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05299194A JP3217581B2 (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | エッチング終点検出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07240405A JPH07240405A (ja) | 1995-09-12 |
JP3217581B2 true JP3217581B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=12930399
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05299194A Expired - Fee Related JP3217581B2 (ja) | 1993-03-04 | 1994-02-25 | エッチング終点検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3217581B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW512248B (en) | 1998-07-15 | 2002-12-01 | Toshiba Corp | Manufacturing method and apparatus of semiconductor device |
US6602380B1 (en) | 1998-10-28 | 2003-08-05 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus for releasably attaching a polishing pad to a chemical-mechanical planarization machine |
KR100690144B1 (ko) * | 2005-04-11 | 2007-03-08 | 우범제 | 플라즈마를 이용한 가스분석장치 |
JP2007059759A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Victor Co Of Japan Ltd | 半導体レーザ素子の製造方法 |
JPWO2007142172A1 (ja) * | 2006-06-09 | 2009-10-22 | 日本電気株式会社 | 多層配線製造方法と多層配線構造と多層配線製造装置 |
JP2008103420A (ja) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Elpida Memory Inc | 半導体装置の製造方法 |
JP6560909B2 (ja) * | 2015-01-19 | 2019-08-14 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 |
-
1994
- 1994-02-25 JP JP05299194A patent/JP3217581B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07240405A (ja) | 1995-09-12 |
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