JP3239466B2 - エッチング方法及びエッチング装置 - Google Patents
エッチング方法及びエッチング装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エッチング方法及びエ
ッチング装置に関する。本発明は、各種の技術分野にお
けるエッチング技術として利用することができ、例え
ば、電子材料（半導体装置等）の製造の際のエッチング
技術として利用できる。
ッチング装置に関する。本発明は、各種の技術分野にお
けるエッチング技術として利用することができ、例え
ば、電子材料（半導体装置等）の製造の際のエッチング
技術として利用できる。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】例えば半導体装置製造の
分野において、微細化・集積化が進行し、ＵＬＳＩ等の
パターンルールは益々小さくなり、各膜の微細加工性は
以前より重要となってきている。それに伴い、エッチン
グの終点を判定する技術も進んできており、いくつかは
量産でも用いられている。その代表的な例はＡｌ膜エッ
チングにおける終点判定であり、気相中でＡｌ原子の発
光（３９６ｎｍ）を観測する方法は良く知られていると
ころである。また、このような終点判定方法は、絶縁膜
である二酸化シリコンのエッチングにおいても一部用い
られている。例えば、以下のような条件のガス系にて二
酸化シリコンをエッチングする際、フルオロカーボン中
の炭素（Ｃ）と二酸化シリコン中の酸素（Ｏ）が結合し
てできる一酸化炭素（ＣＯ）の発光レベルの強度変化を
観測することでエッチングの終点判定を行う技術が知ら
れている。 ガス系：ＣＦ4 ／ＣＨＦ3 ／Ａｒ＝７０／３０／４５０
ＳＣＣＭ 圧 力：２．３Ｔｏｒｒ パワー：６００Ｗ
分野において、微細化・集積化が進行し、ＵＬＳＩ等の
パターンルールは益々小さくなり、各膜の微細加工性は
以前より重要となってきている。それに伴い、エッチン
グの終点を判定する技術も進んできており、いくつかは
量産でも用いられている。その代表的な例はＡｌ膜エッ
チングにおける終点判定であり、気相中でＡｌ原子の発
光（３９６ｎｍ）を観測する方法は良く知られていると
ころである。また、このような終点判定方法は、絶縁膜
である二酸化シリコンのエッチングにおいても一部用い
られている。例えば、以下のような条件のガス系にて二
酸化シリコンをエッチングする際、フルオロカーボン中
の炭素（Ｃ）と二酸化シリコン中の酸素（Ｏ）が結合し
てできる一酸化炭素（ＣＯ）の発光レベルの強度変化を
観測することでエッチングの終点判定を行う技術が知ら
れている。 ガス系：ＣＦ4 ／ＣＨＦ3 ／Ａｒ＝７０／３０／４５０
ＳＣＣＭ 圧 力：２．３Ｔｏｒｒ パワー：６００Ｗ
【０００３】ところが、絶縁膜のエッチングにおいて、
シリコン拡散層や、配線材料とのコンタクトを取るため
のエッチングを行う際、被エッチング面積が非常に小さ
いため、発光スペクトル変動が小さいので、即ち、Ｓ／
Ｎ比が十分でないので、安定した終点判定はできない。
そこで実際には、被エッチング膜より換算されるエッチ
ング時間を設定している場合が多い。
シリコン拡散層や、配線材料とのコンタクトを取るため
のエッチングを行う際、被エッチング面積が非常に小さ
いため、発光スペクトル変動が小さいので、即ち、Ｓ／
Ｎ比が十分でないので、安定した終点判定はできない。
そこで実際には、被エッチング膜より換算されるエッチ
ング時間を設定している場合が多い。
【０００４】また、被エッチング膜が平滑化され、エッ
チングすべき絶縁膜の膜厚が開口すべきコンタクトホー
ル等で異なる場合は、終点の判定（エッチング時間の設
定）は更に困難となる。
チングすべき絶縁膜の膜厚が開口すべきコンタクトホー
ル等で異なる場合は、終点の判定（エッチング時間の設
定）は更に困難となる。
【０００５】更に、絶縁膜の膜厚は、膜を堆積する装置
自体、例えばＣＶＤ装置自体でばらつきがあり、エッチ
ングを再現性良く行ったとしても、堆積された膜厚の変
動によって、オーバーエッチング時間を一定にできない
という問題点があった。
自体、例えばＣＶＤ装置自体でばらつきがあり、エッチ
ングを再現性良く行ったとしても、堆積された膜厚の変
動によって、オーバーエッチング時間を一定にできない
という問題点があった。
【０００６】例えば、絶縁膜のエッチング工程におい
て、プラズマで形成した窒化シリコン（以下Ｐ−ＳｉＮ
と略記することもある）を厚く形成し、レジスト塗布を
行い、その後エッチバック平滑化を行う場合、エッチン
グ時間を一定にしていても、Ｐ−ＳｉＮの初期膜厚の変
動によって、平滑化後の状態が大きく異なってくる。と
りわけＰ−ＳｉＮは、この初期膜厚の変動が大きく、上
記問題が重要である。以下これについて、図２〜図５を
用いて説明すると、次のとおりである。
て、プラズマで形成した窒化シリコン（以下Ｐ−ＳｉＮ
と略記することもある）を厚く形成し、レジスト塗布を
行い、その後エッチバック平滑化を行う場合、エッチン
グ時間を一定にしていても、Ｐ−ＳｉＮの初期膜厚の変
動によって、平滑化後の状態が大きく異なってくる。と
りわけＰ−ＳｉＮは、この初期膜厚の変動が大きく、上
記問題が重要である。以下これについて、図２〜図５を
用いて説明すると、次のとおりである。
【０００７】シリコン基板１上に、絶縁膜である二酸化
シリコン２を形成し、その上部に配線、例えばアルミニ
ウム配線３を形成する。その後、上部に被エッチング膜
４としてＰ−ＳｉＮを配線の厚さ以上に形成する。その
上部に平滑化のため、有機膜５（レジスト等）を塗布す
る。これが図２に示す構造である。
シリコン２を形成し、その上部に配線、例えばアルミニ
ウム配線３を形成する。その後、上部に被エッチング膜
４としてＰ−ＳｉＮを配線の厚さ以上に形成する。その
上部に平滑化のため、有機膜５（レジスト等）を塗布す
る。これが図２に示す構造である。
【０００８】この状態で、被エッチング膜４たるＰ−Ｓ
ｉＮと有機膜５のエッチングレートが等しい状態でエッ
チバックを行うと、図３に示すように平滑化が達成可能
である。
ｉＮと有機膜５のエッチングレートが等しい状態でエッ
チバックを行うと、図３に示すように平滑化が達成可能
である。
【０００９】ところが、エッチングレートの安定性が良
好でも、Ｐ−ＳｉＮ及び有機膜の膜厚の変動により、平
滑化の状況は大きく異なる。例えば、Ｐ−ＳｉＮ及びレ
ジスト膜厚が厚い場合、所定のエッチング条件で、所定
の時間エッチバックを行うと、図５で示したように被エ
ッチング膜４であるＰ−ＳｉＮの残り膜厚が厚くなって
しまう。逆にＰ−ＳｉＮ及びレジスト膜厚が薄い場合図
４に示すように配線３の上部が露出するという問題が生
じる。
好でも、Ｐ−ＳｉＮ及び有機膜の膜厚の変動により、平
滑化の状況は大きく異なる。例えば、Ｐ−ＳｉＮ及びレ
ジスト膜厚が厚い場合、所定のエッチング条件で、所定
の時間エッチバックを行うと、図５で示したように被エ
ッチング膜４であるＰ−ＳｉＮの残り膜厚が厚くなって
しまう。逆にＰ−ＳｉＮ及びレジスト膜厚が薄い場合図
４に示すように配線３の上部が露出するという問題が生
じる。
【００１０】
【発明の目的】本発明は上述した問題点を解決して、被
エッチング膜のエッチング前の膜厚のばらつき等による
被エッチング膜のエッチング後の膜厚変動を防止して、
ばらつきのないエッチングを達成できるエッチング方法
及びそれに用いるエッチング装置を提供することを目的
とする。
エッチング膜のエッチング前の膜厚のばらつき等による
被エッチング膜のエッチング後の膜厚変動を防止して、
ばらつきのないエッチングを達成できるエッチング方法
及びそれに用いるエッチング装置を提供することを目的
とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本出願に係る各発明は、
以下の構成により上記目的を達成した。
以下の構成により上記目的を達成した。
【００１２】本出願の請求項１の発明は、被エッチング
材の被エッチング膜をエッチングするエッチング方法に
おいて、エッチング後の被エッチング膜の膜厚測定を行
い、該膜厚測定の結果から次にエッチング処理装置に導
入される被エッチング材のエッチング量を演算するとと
もに、ｎ枚目の被エッチング材のエッチング終了後、当
該エッチング後の膜厚測定を行っている時には、ｎ＋１
枚目の被エッチング材のエッチングは開始されており、
かつ前記ｎ枚目の被エッチング材のエッチング後の膜厚
測定の結果がフィードバックされ、ｎ＋１枚目のエッチ
ング条件に反映される構成としたことを特徴とするエッ
チング方法であり、これにより上記目的を達成するもの
である。
材の被エッチング膜をエッチングするエッチング方法に
おいて、エッチング後の被エッチング膜の膜厚測定を行
い、該膜厚測定の結果から次にエッチング処理装置に導
入される被エッチング材のエッチング量を演算するとと
もに、ｎ枚目の被エッチング材のエッチング終了後、当
該エッチング後の膜厚測定を行っている時には、ｎ＋１
枚目の被エッチング材のエッチングは開始されており、
かつ前記ｎ枚目の被エッチング材のエッチング後の膜厚
測定の結果がフィードバックされ、ｎ＋１枚目のエッチ
ング条件に反映される構成としたことを特徴とするエッ
チング方法であり、これにより上記目的を達成するもの
である。
【００１３】本出願の請求項２の発明は、被エッチング
材の被エッチング膜をエッチングするエッチング方法に
おいて、エッチング後の被エッチング膜の膜厚測定を行
い、該膜厚測定の結果から次のエッチング処理装置にお
けるエッチング条件を設定する演算を行うとともに、ｎ
枚目の被エッチング材のエッチング終了後、当該エッチ
ング後の膜厚測定を行っている時には、ｎ＋１枚目の被
エッチング材のエッチングは開始されており、かつ前記
ｎ枚目の被エッチング材のエッチング後の膜厚測定の結
果がフィードバックされ、ｎ＋１枚目のエッチング条件
に反映される構成としたことを特徴とするエッチング方
法であり、これにより上記目的を達成するものである。
材の被エッチング膜をエッチングするエッチング方法に
おいて、エッチング後の被エッチング膜の膜厚測定を行
い、該膜厚測定の結果から次のエッチング処理装置にお
けるエッチング条件を設定する演算を行うとともに、ｎ
枚目の被エッチング材のエッチング終了後、当該エッチ
ング後の膜厚測定を行っている時には、ｎ＋１枚目の被
エッチング材のエッチングは開始されており、かつ前記
ｎ枚目の被エッチング材のエッチング後の膜厚測定の結
果がフィードバックされ、ｎ＋１枚目のエッチング条件
に反映される構成としたことを特徴とするエッチング方
法であり、これにより上記目的を達成するものである。
【００１４】本出願の請求項３の発明は、被エッチング
材の被エッチング膜をエッチングするエッチング装置に
おいて、エッチング後の被エッチング膜の膜厚測定を行
い、該膜厚測定の結果から次に同エッチング処理装置に
導入される被エッチング材のエッチング量を演算する機
能を有するとともに、ｎ枚目の被エッチング材のエッチ
ング終了後、当該エッチング後の膜厚測定を行っている
時には、ｎ＋１枚目の被エッチング材のエッチングは開
始されており、かつ前記ｎ枚目の被エッチング材のエッ
チング後の膜厚測定の結果がフィードバックされ、ｎ＋
１枚目のエッチング条件に反映される構成としたことを
特徴とするエッチング装置であり、これにより上記目的
を達成するものである。
材の被エッチング膜をエッチングするエッチング装置に
おいて、エッチング後の被エッチング膜の膜厚測定を行
い、該膜厚測定の結果から次に同エッチング処理装置に
導入される被エッチング材のエッチング量を演算する機
能を有するとともに、ｎ枚目の被エッチング材のエッチ
ング終了後、当該エッチング後の膜厚測定を行っている
時には、ｎ＋１枚目の被エッチング材のエッチングは開
始されており、かつ前記ｎ枚目の被エッチング材のエッ
チング後の膜厚測定の結果がフィードバックされ、ｎ＋
１枚目のエッチング条件に反映される構成としたことを
特徴とするエッチング装置であり、これにより上記目的
を達成するものである。
【００１５】本出願の請求項４の発明は、被エッチング
材の被エッチング膜をエッチングするエッチング装置に
おいて、エッチング後の被エッチング膜の膜厚測定を行
い、該膜厚測定の結果から次の同エッチング処理装置の
エッチング条件を設定する演算機能を有するとともに、
ｎ枚目の被エッチング材のエッチング終了後、当該エッ
チング後の膜厚測定を行っている時には、ｎ＋１枚目の
被エッチング材のエッチングは開始されており、かつ前
記ｎ枚目の被エッチング材のエッチング後の膜厚測定の
結果がフィードバックされ、ｎ＋１枚目のエッチング条
件に反映される構成としたことを特徴とするエッチング
装置であり、これにより上記目的を達成するものであ
る。
材の被エッチング膜をエッチングするエッチング装置に
おいて、エッチング後の被エッチング膜の膜厚測定を行
い、該膜厚測定の結果から次の同エッチング処理装置の
エッチング条件を設定する演算機能を有するとともに、
ｎ枚目の被エッチング材のエッチング終了後、当該エッ
チング後の膜厚測定を行っている時には、ｎ＋１枚目の
被エッチング材のエッチングは開始されており、かつ前
記ｎ枚目の被エッチング材のエッチング後の膜厚測定の
結果がフィードバックされ、ｎ＋１枚目のエッチング条
件に反映される構成としたことを特徴とするエッチング
装置であり、これにより上記目的を達成するものであ
る。
【００１６】本出願に係る各発明は、上記構成により上
記した目的を達成するものである。
記した目的を達成するものである。
【００１７】本出願の発明において、設定するエッチン
グ条件が、エッチング時間である形態をとることができ
る。
グ条件が、エッチング時間である形態をとることができ
る。
【００１８】本出願の発明において、設定するエッチン
グ条件が、エッチングパワーである形態をとることがで
きる。
グ条件が、エッチングパワーである形態をとることがで
きる。
【００１９】本出願の発明において、設定するエッチン
グ条件が、エッチングガスの種類及び／または流量であ
る形態をとることができる。
グ条件が、エッチングガスの種類及び／または流量であ
る形態をとることができる。
【００２０】
【作用】本発明によれば、当初設定したエッチング条件
でまず最初の被エッチング材をエッチングして、エッチ
ング後の被エッチング膜の膜厚を測定し、このデータを
適正膜厚データとの比較演算等によって次の被エッチン
グ材について適正膜厚を得るエッチング条件を定め、該
条件によってその後のエッチングを行うことにより、適
正膜厚を得るエッチングを実現できる。
でまず最初の被エッチング材をエッチングして、エッチ
ング後の被エッチング膜の膜厚を測定し、このデータを
適正膜厚データとの比較演算等によって次の被エッチン
グ材について適正膜厚を得るエッチング条件を定め、該
条件によってその後のエッチングを行うことにより、適
正膜厚を得るエッチングを実現できる。
【００２１】これは例えば、ロット（例えば２５枚の被
処理ウェハーから成るロット）中の最初の１枚について
最初の処理を行って、その後そのロットの被処理ウェハ
ーについて同条件でエッチングを行うように実施でき
る。（ロット中では、エッチング前の被エッチング膜の
膜厚変動のばらつきは一般に小さいので、通常、同条件
で適正な被エッチング膜厚が得られる）。
処理ウェハーから成るロット）中の最初の１枚について
最初の処理を行って、その後そのロットの被処理ウェハ
ーについて同条件でエッチングを行うように実施でき
る。（ロット中では、エッチング前の被エッチング膜の
膜厚変動のばらつきは一般に小さいので、通常、同条件
で適正な被エッチング膜厚が得られる）。
【００２２】あるいは、被エッチング材１つ１つについ
て上記のようなフィードバックを行い、個々に条件を設
定して次々に処理を行うことにより、一層精度の高い処
理を実施できる。
て上記のようなフィードバックを行い、個々に条件を設
定して次々に処理を行うことにより、一層精度の高い処
理を実施できる。
【００２３】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。なお当然のことではあるが、本発明は実施
例により限定されるものではない。
て説明する。なお当然のことではあるが、本発明は実施
例により限定されるものではない。
【００２４】実施例１ 本実施例は、微細化・集積化された半導体装置形成の場
合について、シリコン基板上に堆積されて形成されたＰ
−ＳｉＮ膜を被エッチング膜とし、該Ｐ−ＳｉＮの膜形
成時における膜厚データを元に全エッチバック時間を変
化させ、Ｐ−ＳｉＮの残り膜厚を一定にするようにし
て、本発明を適用したものである。
合について、シリコン基板上に堆積されて形成されたＰ
−ＳｉＮ膜を被エッチング膜とし、該Ｐ−ＳｉＮの膜形
成時における膜厚データを元に全エッチバック時間を変
化させ、Ｐ−ＳｉＮの残り膜厚を一定にするようにし
て、本発明を適用したものである。
【００２５】図２で示したような被エッチング膜４（Ｐ
−ＳｉＮ）上に有機膜５が形成された状態では、被エッ
チング膜４（Ｐ−ＳｉＮ）、有機膜５の膜厚は、レジス
ト等の有機膜５が上層に存在するため、非破壊でこれを
評価する方法は無く、よって従来はあらかじめ設定され
た時間エッチバックを行うようにしていたが、このよう
にすると、Ｐ−ＳｉＮの残り膜厚は、初期膜厚の変動に
影響を受けて、変動する。そこで、変動し易いＰ−Ｓｉ
Ｎの膜厚データを測定して、これに基づいてウェハーの
ロット（例えば２５枚毎の構成）毎に次工程のエッチバ
ック時間を調整することにより、残り膜厚の変動を小さ
くするようにした。
−ＳｉＮ）上に有機膜５が形成された状態では、被エッ
チング膜４（Ｐ−ＳｉＮ）、有機膜５の膜厚は、レジス
ト等の有機膜５が上層に存在するため、非破壊でこれを
評価する方法は無く、よって従来はあらかじめ設定され
た時間エッチバックを行うようにしていたが、このよう
にすると、Ｐ−ＳｉＮの残り膜厚は、初期膜厚の変動に
影響を受けて、変動する。そこで、変動し易いＰ−Ｓｉ
Ｎの膜厚データを測定して、これに基づいてウェハーの
ロット（例えば２５枚毎の構成）毎に次工程のエッチバ
ック時間を調整することにより、残り膜厚の変動を小さ
くするようにした。
【００２６】エッチバック後であれば、シリコン基板１
上に被エッチング膜４であるＰ−ＳｉＮが形成された状
態となり、このＰ−ＳｉＮの膜厚を非破壊にて評価可能
である。このエッチバック後の膜厚測定をウェハー毎に
実施すれば、エッチバック後の膜厚ばらつきを大幅に改
善することができる。
上に被エッチング膜４であるＰ−ＳｉＮが形成された状
態となり、このＰ−ＳｉＮの膜厚を非破壊にて評価可能
である。このエッチバック後の膜厚測定をウェハー毎に
実施すれば、エッチバック後の膜厚ばらつきを大幅に改
善することができる。
【００２７】本実施例に用いたエッチング装置につい
て、図１を用いて説明する。本装置は、エッチバックを
行うエッチング処理室２０と、膜厚測定室３０より構成
されている。
て、図１を用いて説明する。本装置は、エッチバックを
行うエッチング処理室２０と、膜厚測定室３０より構成
されている。
【００２８】エッチング処理室２０には、被エッチング
材であるＳｉウェハー６を設置するカソード電極７と対
向するように接地されたアノード電極８がある。カソー
ド電極７にはブロッキングコンデンサー９を介して、１
３．５６ＭＨｚの電力を発生する高周波電源１０が接続
されている。エッチング処理室内は図示されない排気装
置により、ポート１１から図示Ａの方向に排気されてお
り、エッチングに使用するガスはポート１２より供給さ
れる。
材であるＳｉウェハー６を設置するカソード電極７と対
向するように接地されたアノード電極８がある。カソー
ド電極７にはブロッキングコンデンサー９を介して、１
３．５６ＭＨｚの電力を発生する高周波電源１０が接続
されている。エッチング処理室内は図示されない排気装
置により、ポート１１から図示Ａの方向に排気されてお
り、エッチングに使用するガスはポート１２より供給さ
れる。
【００２９】Ｓｉウェハー６はロード用のキャリア４１
に一括してセットされ、図示されない搬送アームにより
ゲートバルブ４２を介してエッチング室２０のカソード
電極７上にセットされる。排気装置にて排気した後、エ
ッチングガスをポート１２より供給し、高周波電源１０
によりカソード電極に高周波を印加し、プラズマ放電を
発生させエッチングを行う。
に一括してセットされ、図示されない搬送アームにより
ゲートバルブ４２を介してエッチング室２０のカソード
電極７上にセットされる。排気装置にて排気した後、エ
ッチングガスをポート１２より供給し、高周波電源１０
によりカソード電極に高周波を印加し、プラズマ放電を
発生させエッチングを行う。
【００３０】エッチング終了後、Ｓｉウェハー６は図示
されない搬送アームによりゲートバルブ４３を介して膜
厚測定室３０のステージ３１に設置される。膜厚測定器
３２により、ウェハー上のＰ−ＳｉＮ膜厚を測定した
後、図示されない搬送装置によって、Ｓｉウェハー６は
アンロードキャリア４２に収納される。エッチング後、
膜厚測定を行い、規格値との比較を行い、差の分だけ次
のＳｉウェハーのエッチング時間を増減する。
されない搬送アームによりゲートバルブ４３を介して膜
厚測定室３０のステージ３１に設置される。膜厚測定器
３２により、ウェハー上のＰ−ＳｉＮ膜厚を測定した
後、図示されない搬送装置によって、Ｓｉウェハー６は
アンロードキャリア４２に収納される。エッチング後、
膜厚測定を行い、規格値との比較を行い、差の分だけ次
のＳｉウェハーのエッチング時間を増減する。
【００３１】本方法によれば、ロット毎の膜厚ばらつ
き、エッチング装置のばらつきに起因したエッチングレ
ート変動を吸収することが可能で、安定したエッチバッ
クを実現可能である。
き、エッチング装置のばらつきに起因したエッチングレ
ート変動を吸収することが可能で、安定したエッチバッ
クを実現可能である。
【００３２】本実施例でエッチング処理した被エッチン
グ材は、図２に示した構造のＳｉウェハーで、これは、
シリコン基板１上に絶縁膜である二酸化シリコン２を形
成し、その上部に膜厚４００ｎｍのアルミニウム配線を
形成し、その上部にＰ−ＳｉＮ４を６２０ｎｍ形成した
後、平滑化のため、有機膜５を３５０ｎｍ塗布して、成
るものである。
グ材は、図２に示した構造のＳｉウェハーで、これは、
シリコン基板１上に絶縁膜である二酸化シリコン２を形
成し、その上部に膜厚４００ｎｍのアルミニウム配線を
形成し、その上部にＰ−ＳｉＮ４を６２０ｎｍ形成した
後、平滑化のため、有機膜５を３５０ｎｍ塗布して、成
るものである。
【００３３】この図２の状態で、以下の条件にてエッチ
ングを行った。 ガス系：ＳＦ6 ／Ｏ2 ＝１５．５／１３．５ＳＣＣＭ 圧 力：３７．９Ｐａ パワー：３２５Ｗ
ングを行った。 ガス系：ＳＦ6 ／Ｏ2 ＝１５．５／１３．５ＳＣＣＭ 圧 力：３７．９Ｐａ パワー：３２５Ｗ
【００３４】この時のエッチング時間と被エッチング膜
４であるＰ−ＳｉＮの残り膜厚との関係を、図６に示
す。
４であるＰ−ＳｉＮの残り膜厚との関係を、図６に示
す。
【００３５】図６によれば、エッチング時間に対して、
残り膜厚は直線的に減少している。ここで、平滑化とし
てはアルミニウム配線の膜厚と同じ膜厚とした方が良好
で、Ｐ−ＳｉＮの残り膜厚は４００ｎｍとした方が好適
である。
残り膜厚は直線的に減少している。ここで、平滑化とし
てはアルミニウム配線の膜厚と同じ膜厚とした方が良好
で、Ｐ−ＳｉＮの残り膜厚は４００ｎｍとした方が好適
である。
【００３６】ところが、エッチング装置の特性は日常変
動しており、エッチングレートは±５％程度は変動して
いる。また、Ｐ−ＳｉＮ形成時の成膜レートも±１０％
程度の変動がある。従って図６より６１．５ｓｅｃに設
定し、残り膜厚を４００ｎｍにしようとしても、Ｐ−Ｓ
ｉＮ膜厚、エッチングレート変動によって残り膜厚が変
動する。
動しており、エッチングレートは±５％程度は変動して
いる。また、Ｐ−ＳｉＮ形成時の成膜レートも±１０％
程度の変動がある。従って図６より６１．５ｓｅｃに設
定し、残り膜厚を４００ｎｍにしようとしても、Ｐ−Ｓ
ｉＮ膜厚、エッチングレート変動によって残り膜厚が変
動する。
【００３７】そこで、本実施例においては、エッチング
後のＰ−ＳｉＮ膜厚を測定後、設定した膜厚からずれて
いる分を次のウェハー処理にフィードバックするもので
ある。設定しているＰ−ＳｉＮの残り膜厚をＴ0 、Ｐ−
ＳｉＮのエッチングレートをＥＲ（Ｐ−ＳｉＮ）、ｎ枚
目のＰ−ＳｉＮの残り膜厚をＴn 、ｎ＋１枚目のＰ−Ｓ
ｉＮの残り膜厚をＴn+1 、時間をｔ（ｓｅｃ）とする。
後のＰ−ＳｉＮ膜厚を測定後、設定した膜厚からずれて
いる分を次のウェハー処理にフィードバックするもので
ある。設定しているＰ−ＳｉＮの残り膜厚をＴ0 、Ｐ−
ＳｉＮのエッチングレートをＥＲ（Ｐ−ＳｉＮ）、ｎ枚
目のＰ−ＳｉＮの残り膜厚をＴn 、ｎ＋１枚目のＰ−Ｓ
ｉＮの残り膜厚をＴn+1 、時間をｔ（ｓｅｃ）とする。
【００３８】ｎ枚目のエッチングで発生した設定膜厚と
のばらつきは Ｔ0 −Ｔn である。
のばらつきは Ｔ0 −Ｔn である。
【００３９】このばらつきを無くすにはエッチング時間
を以下の分だけ変動させる。 （Ｔ0 −Ｔn ）／ＥＲ（Ｐ−ＳｉＮ）
を以下の分だけ変動させる。 （Ｔ0 −Ｔn ）／ＥＲ（Ｐ−ＳｉＮ）
【００４０】設定していたエッチング時間をｔ0 とする
とｎ＋１枚目のエッチングでは ｔ0 −（Ｔ0 −Ｔn ）／ＥＲ（Ｐ−ＳｉＮ） とすることで、エッチングレート変動分を補正すること
が可能となり、Ｐ−ＳｉＮの残り膜厚の安定化が可能と
なる。この膜厚測定をインラインで実施することによ
り、装置のスループットを低下させることが無い。
とｎ＋１枚目のエッチングでは ｔ0 −（Ｔ0 −Ｔn ）／ＥＲ（Ｐ−ＳｉＮ） とすることで、エッチングレート変動分を補正すること
が可能となり、Ｐ−ＳｉＮの残り膜厚の安定化が可能と
なる。この膜厚測定をインラインで実施することによ
り、装置のスループットを低下させることが無い。
【００４１】ｎ枚目のエッチング終了後、膜厚測定装置
で膜厚測定している時には、ｎ＋１枚目のウェハーはエ
ッチングが開始されており、膜厚測定の結果がフィード
バックされ、ｎ＋１枚目のエッチング終了時間に反映さ
れる。
で膜厚測定している時には、ｎ＋１枚目のウェハーはエ
ッチングが開始されており、膜厚測定の結果がフィード
バックされ、ｎ＋１枚目のエッチング終了時間に反映さ
れる。
【００４２】本実施例では、具体的に次の条件によりエ
ッチングを行った。即ち例えば被エッチング膜４である
Ｐ−ＳｉＮが６２０ｎｍ、有機膜５であるレジストが３
５０ｎｍ形成されたサンプルを、以下の条件にてエッチ
ングを行った。 ガス系：ＳＦ6 ＝１５．５ＳＣＣＭ Ｏ2 ＝１３．５ＳＣＣＭ 圧 力：３７．９Ｐａ パワー：３２５Ｗ
ッチングを行った。即ち例えば被エッチング膜４である
Ｐ−ＳｉＮが６２０ｎｍ、有機膜５であるレジストが３
５０ｎｍ形成されたサンプルを、以下の条件にてエッチ
ングを行った。 ガス系：ＳＦ6 ＝１５．５ＳＣＣＭ Ｏ2 ＝１３．５ＳＣＣＭ 圧 力：３７．９Ｐａ パワー：３２５Ｗ
【００４３】被エッチング膜４であるＰ−ＳｉＮを４０
０ｎｍ残してエッチングをストップするには、グラフよ
り６１．５ｓｅｃとしたが、エッチングレートの変動、
Ｐ−ＳｉＮ膜厚の変動、レジスト膜厚の変動よりＰ−Ｓ
ｉＮ膜の残り膜厚は３８５．３ｎｍであった。狙い膜厚
との差は ４００−３８５．３＝１４．７ｎｍ であった。上記条件でのＰ−ＳｉＮのエッチングレート
は５７１．２ｎｍ／ｍｉｎで、前述の式より ｔ0 −（Ｔ0 −Ｔn ）／ＥＲ（Ｐ−ＳｉＮ） （４００−３８５．３）×６０ ６１．５−───────────────＝６１．５−１．５ ５７１．２ ＝６０ｓｅｃ となる。
０ｎｍ残してエッチングをストップするには、グラフよ
り６１．５ｓｅｃとしたが、エッチングレートの変動、
Ｐ−ＳｉＮ膜厚の変動、レジスト膜厚の変動よりＰ−Ｓ
ｉＮ膜の残り膜厚は３８５．３ｎｍであった。狙い膜厚
との差は ４００−３８５．３＝１４．７ｎｍ であった。上記条件でのＰ−ＳｉＮのエッチングレート
は５７１．２ｎｍ／ｍｉｎで、前述の式より ｔ0 −（Ｔ0 −Ｔn ）／ＥＲ（Ｐ−ＳｉＮ） （４００−３８５．３）×６０ ６１．５−───────────────＝６１．５−１．５ ５７１．２ ＝６０ｓｅｃ となる。
【００４４】よって次のウェハーを６０ｓｅｃで処理し
たところ、Ｐ−ＳｉＮの残り膜厚は４００ｎｍと、狙い
通りとなった。
たところ、Ｐ−ＳｉＮの残り膜厚は４００ｎｍと、狙い
通りとなった。
【００４５】本実施例によれば、エッチング装置の被エ
ッチング材であるウェハー間の変動をフィードバックで
きるため、高精度のエッチングが可能となる。また、平
滑化時の下地膜厚のウェハー間変動を抑えることが可能
となり、半導体装置の信頼性を向上させることができ
る。
ッチング材であるウェハー間の変動をフィードバックで
きるため、高精度のエッチングが可能となる。また、平
滑化時の下地膜厚のウェハー間変動を抑えることが可能
となり、半導体装置の信頼性を向上させることができ
る。
【００４６】実施例２ 実施例１においては、調整するエッチング条件をエッチ
ング時間とし、エッチング時間を変えて所期の膜厚を得
るようにしたのに対し、本実施例では、エッチングパワ
ーを３２５Ｗから、実施例１と同様な検量グラフを用い
て得た量だけパワーを落とすようにして、エッチング後
の残り膜厚を大きくするようにした。本実施例でも、被
エッチング材たるウェハー間のエッチングのばらつきが
抑制できた。
ング時間とし、エッチング時間を変えて所期の膜厚を得
るようにしたのに対し、本実施例では、エッチングパワ
ーを３２５Ｗから、実施例１と同様な検量グラフを用い
て得た量だけパワーを落とすようにして、エッチング後
の残り膜厚を大きくするようにした。本実施例でも、被
エッチング材たるウェハー間のエッチングのばらつきが
抑制できた。
【００４７】実施例３ 本実施例では、エッチングガス流量について、実施例１
と同様な検量グラフを予め得ておいて、これに基づいて
流量を落として、エッチング後の残り膜厚を大きくする
ようにした。本実施例でも、被エッチング材たるウェハ
ー間のエッチングのばらつきが抑制できた。
と同様な検量グラフを予め得ておいて、これに基づいて
流量を落として、エッチング後の残り膜厚を大きくする
ようにした。本実施例でも、被エッチング材たるウェハ
ー間のエッチングのばらつきが抑制できた。
【００４８】エッチングガスの種類（成分や組成比）を
変えることによっても、同様の作用をもたせることがで
きる。
変えることによっても、同様の作用をもたせることがで
きる。
【００４９】
【発明の効果】本発明のエッチング方法及びエッチング
装置によれば、被エッチング膜のエッチング前の膜厚の
ばらつき等がある場合でも、被エッチング膜のエッチン
グ後の膜厚変動を防止して、ばらつきのないエッチング
を達成できる。
装置によれば、被エッチング膜のエッチング前の膜厚の
ばらつき等がある場合でも、被エッチング膜のエッチン
グ後の膜厚変動を防止して、ばらつきのないエッチング
を達成できる。
【図１】本発明のエッチング装置の構成例を示すもの
で、実施例１で使用のエッチング装置の構成図である。
で、実施例１で使用のエッチング装置の構成図である。
【図２】被エッチング材のエッチングの前の構造を示す
図である。
図である。
【図３】被エッチング材のエッチングの後の構造を示す
図である（１）。
図である（１）。
【図４】被エッチング材のエッチングの後の構造を示す
図である（２）。
図である（２）。
【図５】被エッチング材のエッチングの後の構造を示す
図である（３）。
図である（３）。
【図６】Ｐ−ＳｉＮ残膜厚のエッチング時間依存性を示
すグラフである。
すグラフである。
１ 基板 ４ 被エッチング膜（Ｐ−ＳｉＮ膜） ６ 被エッチング材（Ｓｉウェハー）
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (4)
- 【請求項１】被エッチング材の被エッチング膜をエッチ
ングするエッチング方法において、 エッチング後の被エッチング膜の膜厚測定を行い、該膜
厚測定の結果から次にエッチング処理装置に導入される
被エッチング材のエッチング量を演算するとともに、ｎ
枚目の被エッチング材のエッチング終了後、当該エッチ
ング後の膜厚測定を行っている時には、ｎ＋１枚目の被
エッチング材のエッチングは開始されており、かつ前記
ｎ枚目の被エッチング材のエッチング後の膜厚測定の結
果がフィードバックされ、ｎ＋１枚目のエッチング条件
に反映される構成としたことを特徴とするエッチング方
法。 - 【請求項２】被エッチング材の被エッチング膜をエッチ
ングするエッチング方法において、 エッチング後の被エッチング膜の膜厚測定を行い、該膜
厚測定の結果から次のエッチング処理装置におけるエッ
チング条件を設定する演算を行うとともに、ｎ枚目の被
エッチング材のエッチング終了後、当該エッチング後の
膜厚測定を行っている時には、ｎ＋１枚目の被エッチン
グ材のエッチングは開始されており、かつ前記ｎ枚目の
被エッチング材のエッチング後の膜厚測定の結果がフィ
ードバックされ、ｎ＋１枚目のエッチング条件に反映さ
れる構成としたことを特徴とするエッチング方法。 - 【請求項３】被エッチング材の被エッチング膜をエッチ
ングするエッチング装置において、 エッチング後の被エッチング膜の膜厚測定を行い、該膜
厚測定の結果から次に同エッチング処理装置に導入され
る被エッチング材のエッチング量を演算する機能を有す
るとともに、ｎ枚目の被エッチング材のエッチング終了
後、当該エッチング後の膜厚測定を行っている時には、
ｎ＋１枚目の被エッチング材のエッチングは開始されて
おり、かつ前記ｎ枚目の被エッチング材のエッチング後
の膜厚測定の結果がフィードバックされ、ｎ＋１枚目の
エッチング条件に反映される構成としたことを特徴とす
るエッチング装置。 - 【請求項４】被エッチング材の被エッチング膜をエッチ
ングするエッチング装置において、 エッチング後の被エッチング膜の膜厚測定を行い、該膜
厚測定の結果から次の同エッチング処理装置のエッチン
グ条件を設定する演算機能を有するとともに、ｎ枚目の
被エッチング材のエッチング終了後、当該エッチング後
の膜厚測定を行っている時には、ｎ＋１枚目の被エッチ
ング材のエッチングは開始されており、かつ前記ｎ枚目
の被エッチング材のエッチング後の膜厚測定の結果がフ
ィードバックされ、ｎ＋１枚目のエッチング条件に反映
される構成としたことを特徴とするエッチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25578892A JP3239466B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | エッチング方法及びエッチング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25578892A JP3239466B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | エッチング方法及びエッチング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0684849A JPH0684849A (ja) | 1994-03-25 |
| JP3239466B2 true JP3239466B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=17283644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25578892A Expired - Lifetime JP3239466B2 (ja) | 1992-08-31 | 1992-08-31 | エッチング方法及びエッチング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3239466B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW492106B (en) | 2000-06-20 | 2002-06-21 | Hitachi Ltd | Inspection method for thickness of film to be processed using luminous beam-splitter and method of film processing |
| KR100438379B1 (ko) * | 2001-09-05 | 2004-07-02 | 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 | 반도체소자제조공정의 종점판정방법과 장치 및 그것을사용한 피처리재의 처리방법과 장치 |
| US6903826B2 (en) | 2001-09-06 | 2005-06-07 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for determining endpoint of semiconductor element fabricating process |
| US6716300B2 (en) | 2001-11-29 | 2004-04-06 | Hitachi, Ltd. | Emission spectroscopic processing apparatus |
| US6972848B2 (en) | 2003-03-04 | 2005-12-06 | Hitach High-Technologies Corporation | Semiconductor fabricating apparatus with function of determining etching processing state |
-
1992
- 1992-08-31 JP JP25578892A patent/JP3239466B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0684849A (ja) | 1994-03-25 |
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