JPH0157494B2 - - Google Patents
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- JPH0157494B2 JPH0157494B2 JP55103455A JP10345580A JPH0157494B2 JP H0157494 B2 JPH0157494 B2 JP H0157494B2 JP 55103455 A JP55103455 A JP 55103455A JP 10345580 A JP10345580 A JP 10345580A JP H0157494 B2 JPH0157494 B2 JP H0157494B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はエツチング方法に係り、特にエツチン
グに於ける終点検出方法に関する。
グに於ける終点検出方法に関する。
半導体装置の製造工程等に用いられるドライ・
エツチングに於て、エツチングの完了時点を判断
する手段として、エツチングの際に発生するプラ
ズマ光の中に含まれる、エツチング生成物質のプ
ラズマ光の強度変化により判断するエツチング終
点検出方法が広く用いられている。然しこの方法
に於てはプラズマ光の中に種々な波長の光が含ま
れており、その分光を完全に行うのが困難なこ
と、エツチング領域の面積が小さい場合に強度変
化が少ないことにより終点の検出感度が充分とは
いえず、又プラズマが不安定なために検出値にノ
イズが含まれ、終点の検出が不確実になるという
問題がある。
エツチングに於て、エツチングの完了時点を判断
する手段として、エツチングの際に発生するプラ
ズマ光の中に含まれる、エツチング生成物質のプ
ラズマ光の強度変化により判断するエツチング終
点検出方法が広く用いられている。然しこの方法
に於てはプラズマ光の中に種々な波長の光が含ま
れており、その分光を完全に行うのが困難なこ
と、エツチング領域の面積が小さい場合に強度変
化が少ないことにより終点の検出感度が充分とは
いえず、又プラズマが不安定なために検出値にノ
イズが含まれ、終点の検出が不確実になるという
問題がある。
又別のエツチング終点を検出する手段として、
被エツチング物の赤外線吸収率の変化により検出
する方法、或るいはエツチング廃ガスのマス・ス
ペクトル分析により検出する方法等がある。然し
前者に於いてはシリコン基板上の熱酸化膜をエツ
チングする場合のように、被エツチング物質と同
種の物質が、被エツチング面のみでなく被処理基
板の裏面にも形成されているときには、検出感度
が極めて悪くなるという問題があり、被エツチン
グ物の構造が制限される。そして又マス・スペク
トルによる方法に於てはその装置が大規模になる
ために設備費用の増大を招く。
被エツチング物の赤外線吸収率の変化により検出
する方法、或るいはエツチング廃ガスのマス・ス
ペクトル分析により検出する方法等がある。然し
前者に於いてはシリコン基板上の熱酸化膜をエツ
チングする場合のように、被エツチング物質と同
種の物質が、被エツチング面のみでなく被処理基
板の裏面にも形成されているときには、検出感度
が極めて悪くなるという問題があり、被エツチン
グ物の構造が制限される。そして又マス・スペク
トルによる方法に於てはその装置が大規模になる
ために設備費用の増大を招く。
本発明は上記従来方法の問題点に鑑み、エツチ
ング媒体の種類や、被エツチング物の構造に関係
なく、高感度でしかも正確にエツチング終点を判
定することができるエツチング終点検知方法を提
供する。
ング媒体の種類や、被エツチング物の構造に関係
なく、高感度でしかも正確にエツチング終点を判
定することができるエツチング終点検知方法を提
供する。
即ち本発明はドライエツチングの終点検知方法
に於て、被エツチング物の表面に単色光を照射し
ながらエツチングを行い、該表面の法線に対して
照射方向と対称になる方向を避けて開口を設けた
受光端にて該単色光の該表面からの散乱光を受
け、該散乱光の強度変化によりエツチングの終点
を検知することを特徴とする。
に於て、被エツチング物の表面に単色光を照射し
ながらエツチングを行い、該表面の法線に対して
照射方向と対称になる方向を避けて開口を設けた
受光端にて該単色光の該表面からの散乱光を受
け、該散乱光の強度変化によりエツチングの終点
を検知することを特徴とする。
以下本発明を図示実施例により具体的に説明す
る。
る。
第１図は本発明の実施例に用いたプラズマエツ
チング装置の模式図、第２図は二酸化シリコン
（SiO2）膜上に堆積させた多結晶Si層をエツチン
グする一実施例における終点近傍の散乱光強度プ
ロフアイル図、第３図はSiO2膜上に堆積させた
窒化シリコン（Si3N4）膜をエツチングする他の
実施例における終点近傍の散乱光強度プロフアイ
ル図である。全図を通じ同一対象物は同一符号で
示す。
チング装置の模式図、第２図は二酸化シリコン
（SiO2）膜上に堆積させた多結晶Si層をエツチン
グする一実施例における終点近傍の散乱光強度プ
ロフアイル図、第３図はSiO2膜上に堆積させた
窒化シリコン（Si3N4）膜をエツチングする他の
実施例における終点近傍の散乱光強度プロフアイ
ル図である。全図を通じ同一対象物は同一符号で
示す。
例えば本発明の方法に用いるプラズマ・エツチ
ング装置は第１図に示すように、対向する下部電
極１と上部電極２を有する平行平板型プラズマ・
エツチング装置３、下部電極１上に載置した被処
理基板４に良質の単色光であるレーザ・ビーム５
を照射するためのアルゴン（Ar+）、レーザ６、
開口面がレーザ・ビームの被照射面の法線に対し
て照射方向と対称になる方向を避けた上部電極２
の下部に上部電極２を貫いて表出しており、被処
理基板４面で散乱して来るレーザ・ビーム５の散
乱光７及びエツチングの際に生ずるプラズマ光の
一部をエツチング装置３の外部に導出する機能を
有する光フアイバ８、該光フアイバ８により導出
された光からレーザ・ビームの散乱光７のみを分
離するための干渉フイルタ９、該フイルタ９を通
過した散乱光７を電気信号に変換するフオト・ダ
イオード１０、該電気信号の強度を測定する散乱
光検出装置１１を有している。なお図に於て、１
２は高周波（RF）電源、１３はガス導入管、１
４は排気管を表わしている。
ング装置は第１図に示すように、対向する下部電
極１と上部電極２を有する平行平板型プラズマ・
エツチング装置３、下部電極１上に載置した被処
理基板４に良質の単色光であるレーザ・ビーム５
を照射するためのアルゴン（Ar+）、レーザ６、
開口面がレーザ・ビームの被照射面の法線に対し
て照射方向と対称になる方向を避けた上部電極２
の下部に上部電極２を貫いて表出しており、被処
理基板４面で散乱して来るレーザ・ビーム５の散
乱光７及びエツチングの際に生ずるプラズマ光の
一部をエツチング装置３の外部に導出する機能を
有する光フアイバ８、該光フアイバ８により導出
された光からレーザ・ビームの散乱光７のみを分
離するための干渉フイルタ９、該フイルタ９を通
過した散乱光７を電気信号に変換するフオト・ダ
イオード１０、該電気信号の強度を測定する散乱
光検出装置１１を有している。なお図に於て、１
２は高周波（RF）電源、１３はガス導入管、１
４は排気管を表わしている。
本発明の方法の一実施例に於ては、前述のよう
にSi基板上に熱酸化により形成したSiO2膜上に、
化学気相成長等の方法により多結晶Si層が形成さ
れており、該多結晶Si層上に所望の形状を有する
フオト・レジスト・マスク・パターンが形成され
た被処理基板４を用い、レーザ光源として例えば
4880〔Å〕の発振波長を有し、200〔ｍＷ〕程度の
光出力を有するAr+レーザを用い、又干渉フイル
タ９としては4880〔Å〕の波長を有する光のみを
通過せしめる干渉フイルタを使用する。
にSi基板上に熱酸化により形成したSiO2膜上に、
化学気相成長等の方法により多結晶Si層が形成さ
れており、該多結晶Si層上に所望の形状を有する
フオト・レジスト・マスク・パターンが形成され
た被処理基板４を用い、レーザ光源として例えば
4880〔Å〕の発振波長を有し、200〔ｍＷ〕程度の
光出力を有するAr+レーザを用い、又干渉フイル
タ９としては4880〔Å〕の波長を有する光のみを
通過せしめる干渉フイルタを使用する。
そして第１図に示すエツチング装置３内にガス
導入管１３を径て例えば四弗化炭素（CF4）等の
エツチング・ガスを導入し、排気管１４から所定
の流量で排気を行い、エツチング装置３内のガス
圧を0.5〔Torr〕程度とし、RF電源１２により電
極間に例えば13.56〔ＭHz〕の高周波を印加し上部
電極２と下部電極１の間にプラズマを発生せしめ
多結晶Si層のエツチングを行う。
導入管１３を径て例えば四弗化炭素（CF4）等の
エツチング・ガスを導入し、排気管１４から所定
の流量で排気を行い、エツチング装置３内のガス
圧を0.5〔Torr〕程度とし、RF電源１２により電
極間に例えば13.56〔ＭHz〕の高周波を印加し上部
電極２と下部電極１の間にプラズマを発生せしめ
多結晶Si層のエツチングを行う。
一方エツチングと平行して、前記Ar+レーザ６
で発生せしめた4880〔Å〕のレーザ・ビーム５を、
被処理基板に於ける被エツチング面の所望の領域
に照射し、該レーザ照射面から散乱して来る該レ
ーザの散乱光７及び上下電極間に発生しているプ
ラズマ光を、レーザ照射領域上に開口面を有する
光フアイバ８でエツチング装置３外へ導出し、
4880〔Å〕の透過波長を有する干渉フイルタ９に
より該レーザの散乱光７のみを分離し、該散乱光
をフオト・ダイオード１０で電気信号に変換し、
散乱光強度検出装置１１によりその強度変化を検
出する。
で発生せしめた4880〔Å〕のレーザ・ビーム５を、
被処理基板に於ける被エツチング面の所望の領域
に照射し、該レーザ照射面から散乱して来る該レ
ーザの散乱光７及び上下電極間に発生しているプ
ラズマ光を、レーザ照射領域上に開口面を有する
光フアイバ８でエツチング装置３外へ導出し、
4880〔Å〕の透過波長を有する干渉フイルタ９に
より該レーザの散乱光７のみを分離し、該散乱光
をフオト・ダイオード１０で電気信号に変換し、
散乱光強度検出装置１１によりその強度変化を検
出する。
なお、上記レーザの散乱光には、被エツチング
面の結晶粒に起因する乱反射によつて生ずる散乱
光、ブリユアン散乱光、レイリー散乱光、等が含
まれ、それら散乱光の強度は被エツチング物質の
違い、被エツチング面の状態（結晶粒の大きさ等
の違い）によつて大きく変わる。
面の結晶粒に起因する乱反射によつて生ずる散乱
光、ブリユアン散乱光、レイリー散乱光、等が含
まれ、それら散乱光の強度は被エツチング物質の
違い、被エツチング面の状態（結晶粒の大きさ等
の違い）によつて大きく変わる。
従つて粒状のSiが堆積された構造の多結晶Si層
に於ては散乱強度は大きく、該多結晶Si層の下層
にある熱酸化により形成された結晶性の優れた
SiO2膜に於ける散乱強度は前記多結晶Si層に比
べ著しく小さくなる。そのため第２図に示すよう
に、上層の多結晶Si層のエツチングが完了した時
点で散乱光の強度は数分の１程度に急激に低下す
るのでエツチングの終点が明確に検出できる。な
お第２図に於てＬは基準化した値で示す散乱光強
度、ｔはエツチング時間、Ｐは多結晶Si層の散乱
光強度、ＳはSiO2膜の散乱光強度、Ｅはエツチ
ング終点を表わしている。
に於ては散乱強度は大きく、該多結晶Si層の下層
にある熱酸化により形成された結晶性の優れた
SiO2膜に於ける散乱強度は前記多結晶Si層に比
べ著しく小さくなる。そのため第２図に示すよう
に、上層の多結晶Si層のエツチングが完了した時
点で散乱光の強度は数分の１程度に急激に低下す
るのでエツチングの終点が明確に検出できる。な
お第２図に於てＬは基準化した値で示す散乱光強
度、ｔはエツチング時間、Ｐは多結晶Si層の散乱
光強度、ＳはSiO2膜の散乱光強度、Ｅはエツチ
ング終点を表わしている。
本発明に於て単色光源として用いるAr+レーザ
等のレーザ光源は特定波長の強い光出力を有する
ので、特定波長に於ける散乱光強度は於けるプラ
ズマ光の強度に比べて著しく大きい。従つて本発
明によればプラズマ光の強度に影響されずに高感
度にしかも正確にエツチング終点の検出ができ
る。又レーザ光の強度は極めて安定して得られる
ので、この点でもより検出精度が向上する。
等のレーザ光源は特定波長の強い光出力を有する
ので、特定波長に於ける散乱光強度は於けるプラ
ズマ光の強度に比べて著しく大きい。従つて本発
明によればプラズマ光の強度に影響されずに高感
度にしかも正確にエツチング終点の検出ができ
る。又レーザ光の強度は極めて安定して得られる
ので、この点でもより検出精度が向上する。
又、上記散乱光の強度は物質の分極率の大きさ
によつて異なり、例えば分極率の大きいSi3N4の
散乱光強度は分極率の小さいSiO2に比べて著し
く大きくなる。そこで例えばSi基板上に熱酸化に
よるSiO2膜が形成され、その上に気相成長によ
つてSi3N4膜が形成された試料のSi3N4膜を、第
１図に示す装置により前記実施例と同様なエツチ
ングガスを用いて選択的にエツチングした際の終
点近傍の散乱光強度の基準化した値のプロフアイ
ルは第３図に示すようになり、Si3N4膜のエツチ
ングが完了した時点で散乱光強度はSi3N4膜の値
（Ｎ）の1/2以下のSiO2膜の散乱光強度の値（Ｓ）
に急激に低下し、エツチング終点が容易に且つ正
確に検出される。
によつて異なり、例えば分極率の大きいSi3N4の
散乱光強度は分極率の小さいSiO2に比べて著し
く大きくなる。そこで例えばSi基板上に熱酸化に
よるSiO2膜が形成され、その上に気相成長によ
つてSi3N4膜が形成された試料のSi3N4膜を、第
１図に示す装置により前記実施例と同様なエツチ
ングガスを用いて選択的にエツチングした際の終
点近傍の散乱光強度の基準化した値のプロフアイ
ルは第３図に示すようになり、Si3N4膜のエツチ
ングが完了した時点で散乱光強度はSi3N4膜の値
（Ｎ）の1/2以下のSiO2膜の散乱光強度の値（Ｓ）
に急激に低下し、エツチング終点が容易に且つ正
確に検出される。
なお、この検出に例えば反射光を用いた場合に
は、Si3N4膜とSiO2膜が共に光に対して透明な膜
であるために、反射光はSi基表面からのものが主
になるので、SiO2膜に比べてSi3N4膜の反射率が
若干高いといつてもその変化率は高々数％以下の
微小な値となり、終点の検出は極めて困難且つ不
正確なものとなる。
は、Si3N4膜とSiO2膜が共に光に対して透明な膜
であるために、反射光はSi基表面からのものが主
になるので、SiO2膜に比べてSi3N4膜の反射率が
若干高いといつてもその変化率は高々数％以下の
微小な値となり、終点の検出は極めて困難且つ不
正確なものとなる。
以上実施例に於ては単色光源としてAr+レーザ
を使用しているが、上記以外のレーザ光でも勿論
さしつかえなく、更にレーザ以外の単色性の優れ
た高出力の光源を用いても良い。
を使用しているが、上記以外のレーザ光でも勿論
さしつかえなく、更にレーザ以外の単色性の優れ
た高出力の光源を用いても良い。
また実施例に於ては被エツチング面の所望の領
域でエツチング終点の検出を行つているが、光学
素子を用いてレーザ光を分散させて被エツチング
面全面を照射し、被エツチング面全面からの散乱
光を光学素子或るいは光フアイバ開口面に形成し
たレンズ部等により光フアイバ内に集光させてフ
オト・ダイオードに導き、その散乱光強度の変化
から終点を検出することにより、被エツチング面
全域に於けるエツチング終点の検出を行うことも
できる。
域でエツチング終点の検出を行つているが、光学
素子を用いてレーザ光を分散させて被エツチング
面全面を照射し、被エツチング面全面からの散乱
光を光学素子或るいは光フアイバ開口面に形成し
たレンズ部等により光フアイバ内に集光させてフ
オト・ダイオードに導き、その散乱光強度の変化
から終点を検出することにより、被エツチング面
全域に於けるエツチング終点の検出を行うことも
できる。
又散乱光としてラマン散乱光を検出して終点検
出を行うこともできる。この場合は、ラマン散乱
光の波長が物質特有のラマンシフト量によつて物
質により異なつてくるので、終点部での散乱光強
度の変化率は一層大きくなり、より容易且つ正確
にエツチング終点の検出ができる。なお、この場
合、検出用フイルタにはラマン散乱光の波長に合
つた干渉フイルタ９を用いればよく、例えば、前
記波長のレーザ光を照射光に用いる際、Si3N4膜
に対しては5080Å、SiO2膜に対しては5150Åの
光を透過する干渉フイルタを用いて、散乱光強度
が０近傍に低下する時点を終点として検出する。
出を行うこともできる。この場合は、ラマン散乱
光の波長が物質特有のラマンシフト量によつて物
質により異なつてくるので、終点部での散乱光強
度の変化率は一層大きくなり、より容易且つ正確
にエツチング終点の検出ができる。なお、この場
合、検出用フイルタにはラマン散乱光の波長に合
つた干渉フイルタ９を用いればよく、例えば、前
記波長のレーザ光を照射光に用いる際、Si3N4膜
に対しては5080Å、SiO2膜に対しては5150Åの
光を透過する干渉フイルタを用いて、散乱光強度
が０近傍に低下する時点を終点として検出する。
そして又上記実施例に於てはSiO2膜上の多結
晶Si層及びSiO2膜上のSi3N4膜をエツチングする
例について説明したが、本発明の方法はSi基板上
のSiO2膜をエツチングする場合、SiO2膜、Si3N4
膜、PSG膜等の絶縁膜上に形成されたアルミニ
ウム等の金属層をエツチング際等にも適用するこ
とができる。
晶Si層及びSiO2膜上のSi3N4膜をエツチングする
例について説明したが、本発明の方法はSi基板上
のSiO2膜をエツチングする場合、SiO2膜、Si3N4
膜、PSG膜等の絶縁膜上に形成されたアルミニ
ウム等の金属層をエツチング際等にも適用するこ
とができる。
更に又本発明の方法は上記ドライエツチング以
外にウエツト・エツチングにも適用できる。
外にウエツト・エツチングにも適用できる。
以上説明したように本発明によればエツチング
の終点を感度よく、しかも正確に検出することが
できるので、半導体装置等の製造歩留まりの向上
が図れる。
の終点を感度よく、しかも正確に検出することが
できるので、半導体装置等の製造歩留まりの向上
が図れる。
第１図は本発明の実施例に用いたプラズマエツ
チング装置の模式図、第２図は本発明の一実施例
における終点近傍の散乱光強度プロフアイル図、
第３図は本発明の他の実施例における終点近傍の
散乱光強度プロフアイル図である。 図に於て、１は下部電極、２は上部電極、３は
プラズマ・エツチング装置、４は被処理基板、５
はレーザ・ビーム、６はアルゴン・レーザ、７は
散乱光、８は光フアイバ、９は干渉フイルタ、１
０はフオト・ダイオード、１１は散乱光強度検出
装置、１２はRF電源、１３はガス導入管、１４
は排気管、Ｌは散乱光強度の基準化値、ｔはエツ
チング時間、Ｐは多結晶シリコン層の散乱光強
度、ＳはSiO2膜の散乱光強度、Ｅはエツチング
終点、ＮはSi3N4膜の散乱光強度を表す。
チング装置の模式図、第２図は本発明の一実施例
における終点近傍の散乱光強度プロフアイル図、
第３図は本発明の他の実施例における終点近傍の
散乱光強度プロフアイル図である。 図に於て、１は下部電極、２は上部電極、３は
プラズマ・エツチング装置、４は被処理基板、５
はレーザ・ビーム、６はアルゴン・レーザ、７は
散乱光、８は光フアイバ、９は干渉フイルタ、１
０はフオト・ダイオード、１１は散乱光強度検出
装置、１２はRF電源、１３はガス導入管、１４
は排気管、Ｌは散乱光強度の基準化値、ｔはエツ
チング時間、Ｐは多結晶シリコン層の散乱光強
度、ＳはSiO2膜の散乱光強度、Ｅはエツチング
終点、ＮはSi3N4膜の散乱光強度を表す。
Claims (1)
- １ 被エツチング物の表面に単色光を照射しなが
らエツチングを行い、該表面の法線に対して照射
方向と対称になる方向を避けて開口を設けた受光
端にて該単色光の該表面からの散乱光を受け、該
散乱光の強度変化によりエツチングの終点を検知
することを特徴とするドライエツチングの終点検
知方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10345580A JPS5728334A (en) | 1980-07-28 | 1980-07-28 | Etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10345580A JPS5728334A (en) | 1980-07-28 | 1980-07-28 | Etching method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5728334A JPS5728334A (en) | 1982-02-16 |
| JPH0157494B2 true JPH0157494B2 (ja) | 1989-12-06 |
Family
ID=14354496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10345580A Granted JPS5728334A (en) | 1980-07-28 | 1980-07-28 | Etching method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5728334A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0272623A (ja) * | 1988-09-07 | 1990-03-12 | Tokyo Electron Ltd | 終点検出方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53112670A (en) * | 1977-03-14 | 1978-10-02 | Mitsubishi Electric Corp | Monitor method of ion etching |
| JPS53138943A (en) * | 1977-05-11 | 1978-12-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Etching method and apparatus |
-
1980
- 1980-07-28 JP JP10345580A patent/JPS5728334A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53112670A (en) * | 1977-03-14 | 1978-10-02 | Mitsubishi Electric Corp | Monitor method of ion etching |
| JPS53138943A (en) * | 1977-05-11 | 1978-12-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Etching method and apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5728334A (en) | 1982-02-16 |
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