JPH01158733A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は半導体装置の製造方法のうち、とくにエツチ
ング特性の向上に係るドライエツチング方法に関するも
のである。

［従来の技術］ 一般に、パターン微細化によるＬＳＩの高集積化の要請
に対応して、半導体プロセスにおけるエツチング技術は
ドライプロセスによる方法すなわぢドライエツチングが
主流を占めるようになっている。

従来から、このドライエツチングにおいては被エツチン
グ膜のエツチング終了近くになると、エツチングレート
のウェーハ面内不拘−性のため、エツチングレートの速
い部位から下地膜の部分的な露出が始まり、その露出部
位の下地膜はエツチングされ反応生成物及び反応性ガス
を放出する。

これらの放出はエツチング完了時まで引き続きおこなわ
れる。

［発明が解決しようとする問題点コ 上記のような従来のエツチング方法では、下地膜が露出
し始めてからの下地膜エツチングによる発生ガスの影響
を考慮していない。すなわち、この下地膜エツチングに
より発生する活性種は工・ソチング活性種の一つとなり
うる。この発生活性種は、種類によっては、下地膜露出
以後被エツチング材のパターン側壁をエツチングするレ
ートを高めたり、被エツチング材に対するエツチング特
性を初期設定に対し変化させ、そのため所望のパターン
加工を阻害するという問題がある。

この問題点についてや＼具体的な現象に例をとって説明
すると、下地膜として例えばＰＳＧ等の酸化膜を使用し
た時のＡΩ膜エツチングにおいてエツチング供給ガスと
してＢＣ，ｌ！　　及びＣＦ４＋５％０□を用いた場合
、下地膜が露出した時点より、下地酸化膜のエツチング
が始まり、その結果エッチャント種牛に酸素系の活性種
が付加されることになる。この付加された酸素系活性種
の作用により供給ガス系からの塩素ラジカルの著しい増
加が起こり、その過剰塩素ラジカルによりＡΩパターン
の特に側壁のエツチングが助長され、へΩパターン側壁
のエツチング荒れ及びサイドエツチング増大によるレジ
ストマスクからのパターン変換差の増加という現象が起
き、ウェハ全面における良好なパターン形成が困難であ
る。

この発明は以上述べた問題点を解決するためになされた
もので、下地露出後のエツチング特性変化を抑制しエツ
チング開始から完了まで被エツチング材に対するエツチ
ング特性を良好の状態で維持し、良好なパターン形成を
実現することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る半導体装置の製造方法は、ドライエツチ
ングにおいて下地膜が露出開始以後エツチングが完了に
至るまで、使用エツチングプロセスにより下地膜がエツ
チングされ発生するエツチング活性種（ガス）の発生量
を発光分析等を用いてモニターし、発生量に対応して種
々のエツチングガス供給量を変化させ、エツチング完了
時までエツチング特性を一定に維持し、良好なパターン
加工を実現できるようにしたものである。エツチングガ
スの供給は、もし発生活性種が設定エツチングガスに含
まれているものと同様の働きをするものならば供給ガス
中の該当するガス供給量の全体に占める割合を減少させ
、またエツチング特性を変化させるものである場合はそ
の影響量を補正させるように供給する種々のガス割合及
び総流量を変化させるという方法で行なう。

以上のような発生活性種の発生量モニター及びそれに対
応したガス供給系の制御により、エツチング特性を常に
一定のものとし、所望のパターン形成を可能とするもの
である。

［作用コ この発明においては、エツチング終点近くになったとき
下地膜から発生する活性種をモニターし、このモニター
の信号強度にもとづいて必要とするエツチング制御方法
に応じた反応ガスを選択するとともに、そのガス量を選
定してエツチング反応室に導入するから、この導入ガス
の種類と量により、エツチングが進行中のプラズマの状
態が下地膜露出前の反応性と等しい反応性をもつプラズ
マの状態に逐次復元するようになるため、被エツチング
膜のエツチング特性の変動が最小化されるプラズマの状
態を保持てきるものである。

［実施例］ この発明の一実施例として、Ｓｔ基板上に形成された下
地膜にＰＳＧ膜を使用し、このＰＳＧ膜上に形成された
配線用のＡρ膜をＢｅρ　及びＣＦ４＋５％０２の混合
ガスをエツチングガスとしてプラズマエツチングでエツ
チングする場合について説明する。

はじめにＰＳＧ下地膜からエツチング中に発生する活性
種のモニタ一方法を説明する。一般にこのようなドライ
エツチングの場合、上記のＡ、Ｑ膜の厚さのばらつきや
エツチングガスの不均一などの理由でエツチング終点近
くなると、ＡΩ膜が早くなる場所とおそくなる場所が現
れるようになる。

すなわち、下地のＰＳＧ膜がだんだん広がって行くよう
にエツチングされる。したがって、このＡΩ膜のエツチ
ング終点検出にはプラズマの光を発光分析装置などを用
いてへρスペクトルの強度をモニターし、Ａρスペクト
ルがなくなった所をもってエツチング終点とする方法が
行われている。

この終点に到達するまでの間に上記のようなＡ、ｌ）膜
のエツチングむらによって、下地のＰＳＧ膜の露出面積
が大きくなるにしたがって、酸素の供給がはじまり、下
地膜からの活性種が増加する。

すなわち、ＰＳＧにおけるＳ　ｉ　０２とＰ２Ｏ５中の
酸素が分離することによってガス中に酸素又はその化合
物が供給される。この供給はＰＳＧの面積が大きくなる
につれて増加するために、エツチング装置中の反応ガス
中の酸素は面積に依存して多くなっていく。したがって
、この酸素供給量及び／又はＣＦ４又はレジスト中のＣ
と化合して生じたＣＯの量を測定してモニターすること
により下地膜（酸化絶縁膜）からのエツチング進行中の
酸素の増加割合とその変動状態を知ることができる。こ
の発明の方法では上記ＡρとともにＣＯのスペクトル強
度をこのモニター量として使用することにより、供給す
る０２の量を制御するために用いる。

この実施例においては、プラズマ中の酸素濃度をＣ０（
−酸化炭素）の発光分析からモニターし、その信号強度
に応じてガス供給系中の０２濃度を変化させることによ
りエツチングプラズマの状態を一定に維持することが可
能となる。ＣＯのモニター及びそれに応じたガス供給方
法の一例を第１図について説明する。第１図の線図にお
いて、横軸はエツチング時間であり、縦軸はＡΩとＣＯ
の発光強度を示している。ＣＯはこの発明の方法で採用
したスペクトル変化を示すもので、Ａ、Ｑのスペクトル
変化はＡΩのエツチング状態を対比するために示したも
のである。すなわち、Ｃｏスペクトルの強度変化は供給
された下地活性種の酸素量の観測、Ａ、ＩＱのスペクト
ル強度変化はエツチング終点検出のためのへΩエツチン
グ状態を観測するものである。

第１図に示したようなこのＡ、ｌ）エツチングにおける
プラズマの発光強度のグラフにおいて、ＣＯの発光強度
がベースレベル（下地酸化膜が露出していない時のレベ
ル）よりある設定レベル上がった時（グラフ中の点線の
レベル）、ガス供給系でその上昇に応じた分の酸素供給
割合を変化させ、プラズマ中のＯ濃度を初期（ベースラ
イン）レベルに低下させる。この操作をエツチング完了
まで行ない、プラズマ中のＯ濃度を安定化し、エツチン
グ特性の変化を最小限に抑えるようになっている。

ガス供給系の調整法として上記のエツチングではＢＣρ
　とＣＰ＋５％０２の他に、ＣＦ４のみのガス供給系を
備え、モニタ信号強度処理によってＣＦ４のみのガス供
給を選定し、Ｏ濃度の増加に対してＣＰ／ＣＰ４＋５％
０゜の比率を高め供給系ガス中の０２濃度を相対的に低
下させていくことにより実現できる。ガス供給系の調整
は高精度のモニタ及びマスフローコントローラーにより
連続的な制御で達成でき、より安定なプラズマ状態が得
られる。なお、発光分析に用いる波長として、この場合
ではＡ、Ｑは３９Ｂｎｍ　、　Ｃｏは４２４ｎｍの発光
線を使用している。

上記の方法により下地酸化膜が露出した状態でも異常な
塩素ラジカルの発生が抑えられ、Ａ、Ｑパターンの仕上
り形状向上及びレジストマスクからの変換差低減に対し
て効果がある。

なお、上記の実施例においては、エツチング対象の膜と
してＡ、Ｉｌｌの場合について説明したが、これに限ら
れるものではなく、酸素を含まない膜体であれば他の物
質からなる膜てっても適用できることはいうまでもない
。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明の製造方法によるエツチング制御
方法によれば、下地膜露出開始以後のエツチングプラズ
マ状態の変化をモニターしてこの結果にもとづいて供給
ガス系の再調整を行うようにしたので、エツチング初期
の反応性をもったプラズマ状態に戻すことが可能となり
、エツチング完了まで初期設定のエツチング条件を保つ
ことができるので、形状歪みがなくマスクからの変換差
の小さい良好なパターン形成が容易に達成される効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるエツチング制御方法におけるＣ
Ｏスペクトル強度変化を示す線図である。 この死明の方プ云（：あ゛げろＣＯ虎光スペクトルとＡ
ｔ光光スペクトル第１図 １、事件の表示 特願昭６２−３１６２９８号 ２、発明の名称 半導体装置の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　東京都港区虎）門１丁目７番１２号名　
称　　　　（０２９）沖電気工業株式会社代表者　小杉
信光 ４、代理人 住　所　　　　東京都港区芝浦４丁目１０番３号５、補
正の対象 ６、補正の内容 （１）明細書の第６頁、第１５行の「ばらつきやエツチ
ングガスの不均一など」を「ばらつきやＡ、Ｑ膜のエツ
チングレートの不均一性など」と補正する。 （２）明細書の第６頁、第１７行の「なる場所とおそく
なる場所」を「なくなる場所とそれに遅れる場所」と補
正する。 （３）明細書の第９頁、第１５行の「でき、より安定」
を「でき、プラズマ中のＣＯ及びＯ濃度をある一定値内
に制御することにより、より安定」と補正する。 （４）明細書の第１０頁、第６行の「膜でってもコを「
膜であっても」と補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　半導体基板に形成された絶縁物からなる下地膜上の被
   エッチング膜をドライプロセスによりエッチング加工す
   る半導体装置の製造方法において、エッチング終点到達
   前の上記下地膜の露出開始時からこの下地膜がエッチン
   グガスと反応して放出する活性種を計測して上記下地膜
   から発生する活性種のモニターを開始し、 この下地膜からの活性種をモニターして得られるモニタ
   ー信号強度を電気的に処理し、 このモニター信号の処理強度にもとづいて必要とするエ
   ッチング制御方法に応じた反応ガスを選択するとともに
   、この選択された反応ガスのガス量を選定したのち、 この選択された反応ガスとこの反応ガスの選定ガス量を
   エッチング反応室に導入するようにしたことを特徴とす
   る半導体装置の製造方法。