JPH04206519A - ドライエッチング方法および装置 - 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〕 本発明は、ドライエツチング方法及び装置に係り、特に
プラズマを用いて２段エツチングを行なうのに好適なド
ライエツチング方法及び装置に関するものである。

〔従来の技術〕

最近の半導ドライエツチングでは下地との選択性の向上
や下地へのダメージ防止のために２段エツチングが盛ん
に行なわれるようになってきた。

例えば、マイクロエレクトロニック　マニュファクチュ
アリング　アンド　テスティング、第４０頁乃至第４２
頁（１９８４年４月）　　（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃ−ｔｒ
ｏｎｉｃ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅ
ｓｔｉｎｇ、　ＰＰ、４（１〜４２゜Ａｐｒｉｌ　１９
８４）で示されているように、１段目のエツチングは、
被エツチング膜が僅かに残存しているところで止める必
要があるが、その間のプラズマの発光には変化が無いの
で、エツチング速度より時間管理で２段目に移るように
している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術でのように、時間管理では条件設定等によ
るばらつきに対して対処できないので、被エツチング膜
の残膜に余裕を持たせる必要が有り、被エツチング膜の
残膜が厚くなると共に、２段目のエツチング時に、例え
ば、サイドエツチングが入り易い等の不都合な現象が生
じ、目的の２段エツチングが十分に達成できないという
課題がある。

本発明の目的は、１段目のエツチング終了時の被エツチ
ング膜の残膜をできるだけ少なくするドライエツチング
方法及び装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、試料の周辺部に実際の被エ
ツチング膜より僅かに薄く膜付けしたダミーパターンを
設け、このダミーパターンのエンドポイントよりプラズ
マの発光変化を捕らえて第１ステップの終了を検知する
ようにしたものである。

〔作用〕

第１ステップの終了をプラズマの発光変化により検知で
きるので、条件設定等のばらつきによりエツチング速度
が僅かに変化しても、十分これに対応して第１ステップ
を終了させることができる。

従って、１段目終了時の被エツチング膜の残膜を予めセ
ットしたダミーパターンとの膜厚差に抑制して可能な限
り小さくすることができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図により説明す
る。

−第１図は、ドライエツチング装置の構成を示すもので
、真空室１内に放電用ガス２を導入し放電用ガス２にマ
グネトロン３で発生したマイクロ波と磁場コイル４で発
生した磁界とを作用させ、プラズマ５を生成し、プラズ
マ５中のラジカル及びイオンを利用して試料６の表面を
エツチングする。

試料台７には、高周波電源８が接続され、試料台７に負
のバイアス電圧が発生する。このため、試料６には、イ
オンエネルギの作用によりエツチング形状が制御可能と
なっている。尚、真空室１内ガス圧力は、真空排気装置
９により排気口１０よりガス排気され所定の値に保持さ
れる。受光器１１は。

プラズマ５の発光を受光し増幅してコントローラ１２に
信号を送る。コントローラ１２では、プラズマ５の発光
変化によりエツチングの終点を判定する。

第２図に試料６の平面図を示し、第３図に被エツチング
パターンとダミーパターンの一例を断面図で示す。

試料６の中央部は、例えば、コンタクトホール群による
実パターン領域６１であり、周辺部はダミーパターン領
域６２となっている。それぞれのパターンは下地材料６
３上に同じ被エツチング膜６１２及び６２２が膜厚差δ
で成膜されている。

このような試料６をエツチングすると、プラズマの発光
強度は第４図に示すようになり、ダミーパターンのエツ
チングが終了するのに伴って発光変化が見られ、第１ス
テップのエツチング終了を検知することができる。この
とき、実パターンはまだδだけ残膜が残されており、δ
をできるだけ薄く設定することにより、優れた２段エツ
チングが可能となる。

このような実パターンとダミーパターンを成膜するのに
は、成膜時に試料６の周辺部をシャッタで閉鎖すること
により容易に達成できるし、同一膜厚で成膜した後、ダ
ミーパターン部分のみをライトエッチしても良い。

本発明を達成するには、上記した実施例のようにダミー
パターンと実パターンとに膜厚差δを設ける他にも方法
がある。

例えば１通常のエツチングでは微細パターンと幅広パタ
ーンではエツチング速度が異なり（マイクロ・ローディ
ング効果と呼ばれている）、微細パターンの方がエツチ
ング速度がやや小さい。

この現象を利用すれば、同一膜厚でもダミーパターンの
寸法を実パターンの寸法より幅広くすることにより、実
パターンより早くエツチングを終了させることができる
。第４図に示した発光強度の時間変化と同様の効果が得
られる。

以上説明したように、実パターンやダミーパターンはコ
ンタクトホールのように穴であってもラインであっても
良い。

つまり、コンタクトホールのエツチングでは、被エツチ
ング面積が少ないためプラズマ中の発光強度の変化より
エツチングの終点を検出する際のＳ／Ｎ比が取りづらい
。例えば、　Ｓｅ＋ｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒＩｎｔｅｒ
ｎａｔｉｏｎａｌ、　Ａｕｇｕｓｔ　１９ｇｇでは、被
エツチング面積がウェハ面積の２〜３％に対し終点判定
可能であると報告されているが、今後の微細化に伴って
増々被エツチング面積が減少する傾向に有り何等かの対
策が必要である。

そこでこの場合、試料の中央部の実パターン領域、周辺
部のダミーパターン領域そ九ぞれは、例えば、Ｓｉ基板
上にＳｉＣ２膜が同じ厚さで成膜されており、コンタク
トパターン（実パターン）ではホトレジストにより５ｉ
ｎ２膜に小さな穴が開孔されている。一方、ダミーパタ
ーンではコンタクトホール径よりも大きい穴又はライン
が開孔されている。このような試料をエツチングすると
。

コンタクトパターンとダミーパターンのＳ　ｉ　Ｏ。

膜は同時にエツチングされ、終点検出のための発光強度
の変化も大きく、Ｓ　／　Ｎ比の高い高精度の終点判定
ができる。また、エツチング条件によっては（特に圧力
の高低により）コンタクトパターンとダミーパターンと
におけるＳｉＣ２膜の間でエツチング速度に僅かな相違
がある場合がある。

この場合にはそれぞれのエツチング速度を予め測定して
おき、ダミーパターンのジャストエッチを検出した後に
、このエツチング速度の差に基づくエツチング時間差を
オーバーエツチング時間にい、れて管理することにより
、エツチング残りが無く、かつ、下地Ｓｉの残膜が大き
く取れる優れたエツチングが実施できる。

また、ダミーパターンの位置は、試料の周辺全体でも、
周辺の一部分であっても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば１段目の終了時に
被エツチング膜の残膜をできるだけ少なくすることがで
き優れた２段エツチングを実施できる効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の一実施例のドライエツチング装置の
構成図、第２図は、第１図装置でエツチングされる試料
の平面図、第３図は、同じく試料の断面図、第４図は、
エツチング時のプラズマの発光強度の時間変化を示す模
式図である。 ５・・・プラズマ、６・・・試料、６１・・・実パター
ン、６２・・・ダミーパターン、１１・・・受光器、１
２・・・コントローラ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試料内のデバイスを作る実パターン以外の部分に被
   エッチング材料と同一材料からなるダミーパターンを設
   け、該ダミーパターンのエッチングによる発光変化によ
   りエッチングの第１ステップの終了を判定するようにす
   ることを特徴とするドライエッチング方法。 ２、前記ダミーパターンの被エッチング面積を前記実パ
   ターンの被エッチング面積と同程度とする第１請求項に
   記載のドライエッチング方法。 ３、前記ダミーパターンの寸法を前記実パターンの寸法
   より大きくし、前記ダミーパターンが僅かに早くエッチ
   ングされるようにしてその際の発光変化によりエッチン
   グの第１ステップの終了を判定するようにする第１請求
   項に記載のドライエッチング方法。 ４、２段階の発光変化により第１段階および第２段階の
   エッチング終点を判定するようにし、第１段階の終点判
   定により第２段階のエッチング条件を設定するようにし
   たことを特徴とするドライエッチング装置。