JPH0430428A - ドライエツチング方法 - Google Patents

ドライエツチング方法

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JPH0430428A
JPH0430428A JP13569390A JP13569390A JPH0430428A JP H0430428 A JPH0430428 A JP H0430428A JP 13569390 A JP13569390 A JP 13569390A JP 13569390 A JP13569390 A JP 13569390A JP H0430428 A JPH0430428 A JP H0430428A
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JP
Japan
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etching
film
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same
signal value
Prior art date
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Pending
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JP13569390A
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English (en)
Inventor
Misao Sekimoto
関本 美佐雄
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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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、半導体集積回路用のゲート電極バタン及びX
線露光マスク用の吸収体バタン等を高精度に形成するた
めのドライエツチング方法に関するものである。
〔従来の技術〕
半導体デバイスやX線マスクの製造では、例えば、薄い
ゲート絶縁膜の上に堆積されたゲート電極材料や薄いマ
スク基板の上に堆積されたX線吸収体材料をエツチング
することか必要である。それらのエツチングは下地膜に
過度のオーバーエツチングを与えないようにするために
、例えば、プラズマによるエツチング現象に伴って発生
する発光の光量(特定波長の分光の光量;発光強度)の
変化をモニターしながらエツチング終点を正確に検出す
ることが要求される。
例えば、プラズマ発光現象を観測するエツチング終点検
出法には、発光強度そのものを用いる方式(第3図)と
同強度の時間微分値を用いる方式(第4図)がある。
第3図は、従来のように下地膜と異なる材料からなるエ
ツチングマスクを用いて被エツチング材料をエツチング
する場合に観測される発光強度とエツチング時間との関
係を示す模式図である。実線および破線は、エツチング
面積が異なる試料Aおよび試料Bに対する場合である。
例えば実線で示した試料Aの場合のように、発光強度と
エツチング時間の関係は、被エツチング材料のエツチン
グ開始〔時刻1+)とともに徐々に上昇し、エツチング
面積全域において被エツチング材料のエツチングが行わ
れる期間〔時刻t2〜ts〕に第1の飽和電流値(Vl
12)を示す。また、下地膜露出開始とともに発光強度
は減少し始め、下地膜露出完了後〔時刻t、以後〕に第
2の飽和電流値(VO4)を示すようになる。この傾向
はエツチング面積が異なる試料Bにおいても同様であり
、エツチング面積全域において被エツチング材料のエツ
チングが行われる時刻において第1の飽和電流値(VO
2)を示し、また、下地膜露出完了後に第2の飽和電流
値(VO4)を示すようになる。
しかし、例えば、下地膜露出完了後の第2の飽和電流値
(VO4およびV。4 )はエツチング面積条件によっ
て変化するため、下地膜露出完了後の飽和電流値を判定
条件とする従来の発光強度判定法では、下地膜とエツチ
ングマスクの面積の違いに応じて変更しなければならな
いという欠点があった。
一方第4図は、発光強度の時間微分値とエツチング時間
の関係を示す模式的である。第4図(a)は発光強度の
電気処理信号にノイズが混じらない場合の例であり、第
4図(b)はノイズが混じった場合の例である。ノイズ
の無い場合第4図(a)では、エツチング開始時に最初
の正のパルス信号SIが得られ、下地膜露出完了時(エ
ツチング完了時)に2番目の正のパルス信号S2が得ら
れるため、エツチング終了時刻判定条件を2番目の正の
パルス信号が検出された時刻と定義していた。
しかし、第4図(b)のようにノイズが混じった場合に
は、ノイズに伴う正のパルス信号N1またはN2が、真
のエツチング開始時刻及び終了時刻を示す正のパルス信
号S1と82の間で検出されることになるため、N1ま
たはN2を真のエツチング終了信号S2と誤認してしま
っていた。このように、時間微分値を判定条件として用
いる方法(2次微分値だけでな(1次微分値も同様)は
ノイズに非常に弱いという欠点を有していた。
また、第5図はノイズは無いが被エツチング材料が複合
構造膜(例えば、ポリサイドのような2層膜)である場
合の発光強度の時間微分値と・エツチング時間の関係で
ある。
上層材料のエツチングが完了し下層材料のエツチングが
開始する時刻を示す正のパルス信号Mlが、正のパルス
信号S1と82の間で検出されることになるため、Ml
を、真のエツチング終了信号S2と誤認してしまうとい
う欠点かあった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、プラズマによる発光強度をモニターしながら
そのエツチング終了時刻を判定するドライエツチング方
法において、ノイズや膜構造によってエツチング終了時
刻を誤認したりエツチング面積の違いによって判定条件
を変更しなければならないという従来の欠点を解決した
正確なエツチング終点検出を可能とするドライエツチン
グ方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、エツチングマスク材料として下地膜と同一ま
たは同一元素のほぼ同一組成からなる材料を使用して被
エツチング材料をエツチングすることを特徴とするドラ
イエツチング方法である。
従来技術とは、エツチング面積の異なる試料でも複合膜
でも瞬間的なノイズが混じる場合でも、エツチング終了
判定条件を変更することなく各種の試料のエツチング終
了時刻を正確に判定できるという点が異なる。
即ち、本発明の構成は下記に示す通りである。
本発明は、下地膜と、その上に堆積した被エツチング材
料と、さらにその上に設けたエツチングマスクから成る
試料を、プラズマ発光スペクトルによるエツチング終点
検出機能を備えたドライエツチング装置内に置き、反応
性ガスのプラズマに接触させて前記試料の被エツチング
材料をエツチングする方法において、下地膜と同一また
は同一元素のほぼ同一組成から成る材料をエツチングマ
スクとして用いてエツチングすることを特徴とするドラ
イエツチング方法としての構成を有するものであり、或
いはまた、 下地膜が熱酸化法によって形成されたシリコン酸化膜で
あり、エツチングマスクが化学気相成長法(CVD)に
よって堆積したシリコン酸化膜であることを特徴とする
ドライエツチング方法としての構成を有するものであり
、或いはまた下地膜がCVD法によって形成されたシリ
コン窒化膜であり、エツチングマスクが同様または同一
のCVD法によって堆積したシリコン窒化膜であること
を特徴とするドライエツチング方法としての構成を有す
るものである。
〔実施例〕
第1図(a)乃至(c)は本発明の第1の実施例の説明
図である。第1図(a)は本発明の第1の実施例による
ドライエツチングに用いる試料の模式的断面構造図であ
る。第1図(b)及び(C)は、プラズマ発光スペクト
ルによるエツチング終点検8機能を備えたECRエツチ
ング装置内に、第1図(a)に図示した構造、即ちポリ
Si単層膜(3000A厚)12の上にゲート下地膜(
シリコン熱酸化膜、100A厚NOとほぼ同一材料であ
るCVDシリコン酸化膜(1500A厚)14をエツチ
ングマスクとして配置した試料、を置いてエツチングし
た場合のエツチング面積の違いによる発光強度とエツチ
ング時間の関係の違いを比較した結果である。
第1図(a)はエツチング面積が大きい試料、第1図(
b)はエツチング面積が小さい試料の結果である。なお
、エツチング条件は同一(マイクロ波パワー:600W
、エツチングガス・CA 2.ガス流量: 20 se
cm、 −f−ツチング圧カニ 0.5+nTorr)
である。
例えば第1図(b)に示すように、エツチング面積が大
きい試料における発光強度の電気信号値は、エツチング
開始を示す時刻tl+より増加し始め、その後、時刻t
12で第1の飽和信号値(V I 2 = 4.0(V
))を示した。その後、信号値は下地酸化膜露出開始時
刻t、3から減少し始め、開完了時刻t14以降は次の
第2の飽和信号値(V I 4 =  0.5(V))
を示した。一方、第1図(C)に示すエツチング面積の
小さい試料Bにおいては、時刻t21から時刻t22の
間に前者の値(V12’)と異なる第1の飽和信号値(
V 22 = 1.8(V))を示し、下地酸化膜露出
完了時刻t24以後においては前者の値と等しい飽和信
号値(V z4= −0,5(”I’))を示してエツ
チングを終了した。
このように、下地酸化膜露出完了後の第2の飽和信号値
が同一値(−0,5(V))を示したのは、エツチング
面積が異なる試料でも下地膜とエツチングマスク材料を
同一材料にすれば、下地膜露出完了以後にプラズマに曝
される試料面条件(材料および面積条件)が常に一定に
保たれるためである。
従って、エツチング面積が異なる試料でもエツチング終
了時の発光強度は変化しないため、終了判定条件を変更
することなく多数の試料を精度良く連続処理することが
できる。
第2図(a)乃至(b)は本発明の第2の実施例の説明
図である。第2図(a)は本発明の第2の実施例による
ドライエツチングに用いる試料の模式的断面構造図であ
る。第2図(b)は、ゲート下地膜(熱酸化膜; 10
0A厚)10とほぼ同一材料であるCVD酸化膜(15
00A厚)14をエツチングマスクとして配置してWポ
リサイド膜(18,16)(Wシリサイド/ポリシリコ
ン= 1500A / 1500A )をエツチングし
た場合の発光強度とエツチング時間の関係を調べた結果
である。エツチング条件は実施例1と同一条件で行った
Wポリサイド膜(18,16)の上層であるWシリサイ
ド18のエツチングが開始(時刻t、1)するとともに
、発光強度の電気信号値は徐々に上昇し始め、時刻ts
!からWシリサイド18のエツチングに対応する最初の
飽和信号値(V sz= 3.5(V))を示した。そ
の後、下層のポリシリコン16のエツチングが始まる(
時刻1.)とともに飽和信号値(V。
)は上昇し4. O(■)に変化した。その後、電気信
号値は下地酸化膜露出開始時刻h3から減少し始め下地
膜露出完了(時刻t3.)とともにその値V34は実施
例1で述べた実験例と同一の飽和値−0,5(V)を示
した。
このように、Wポリサイド(18,16)のような複合
膜をエツチングした場合における下地膜露出完了以後の
飽和信号値が被エツチング材料をポリSi単層膜12と
した場合(実施例1)の値と同一となるのは、やはり下
地膜露出完了以後にプラズマにさらされる試料面条件(
材料と面積)が被エツチング材料や構造に関わらず一定
であるためである。
従って、被エツチング材料の構造か異なる試料でもエツ
チング終了時の発光強度が変化しないため、被エツチン
グ材料が複合膜である試料においてもエツチング終了判
定条件を変更することなく多数の試料を精度良く容易に
連続処理することができる。
なお、実施例1では被エツチング材料が同一であってエ
ツチング面積の異なる場合について比較したが、被エツ
チング材料の種類そのものか異なる場合においても、下
地膜とエツチングマスクを同一材料とすれば最終飽和信
号値は同一になるため、実施例■と同様の理由によって
判定条件を変更することなく連続処理が可能である。
また、実施例1および実施例2では、下地膜およびエツ
チングマスク材料がシリコン酸化膜の場合について述べ
たが、下地膜(マスク基板)としてシリコン窒化膜を用
いるX線マスクにおける吸収体パタンをドライエツチン
グする場合にも、エツチングマスク材料としてほぼ同様
のシリコン窒化膜を用いるようにすれば、例えば、エツ
チング面積が異なる多数のX線マスクを同一のエツチン
グ終了判定条件で処理することが可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、被エツチング材料の面積や被エツ
チング材料の種類や構造(複合膜)が異なる試料におい
ても、本発明のドライエツチング方法によればエツチン
グ終了判定条件を変更する必要がない。そのため、本発
明は種々の試料のエツチング終了時刻を判定条件を変更
せずに正確に横比しつつ連続処理ができるという利点が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明の第1の実施例に用いる試料の模
式的断面構造図、 第1図(b)は、本発明の第1の実施例において、ゲー
ト下地膜とほぼ同一材料であるCVDシリコン酸化膜を
エツチングマスクとして配置してポリSi単層膜をエツ
チングした場合の発光強度とエツチング時間の関係を示
した模式図、 第1図(c)は、第1図(a)と比較するために行った
エツチング面積が異なる試料における発光強度とエツチ
ング時間の関係を示した模式図である。 第2図(a)は本発明の第2の実施例に用いる試料の模
式的断面構造図、 第2図(b)は、本発明の第2の実施例であって、ゲー
ト下地膜(熱酸化膜)とほぼ同一材料であるCVD酸化
膜をエツチングマスクとして配置してWポリサイド膜(
Wシリサイド/ポリシリコン)をエツチングした場合の
発光強度とエツチング時間の関係を示す模式図である。 第3図は、エツチングマスクとして下地膜と異なる材料
を用いる従来の試料をドライエツチングした場合のエツ
チング面積の違いによる発光強度とエツチング時間の関
係の違いを示す模式図であり、 第4図(a)は、従来技術における発光強度の電気処理
信号にノイズが混じらない場合の時間微分値とエツチン
グ時間の関係を示す模式図であり、第4図(b)は、従
来技術における発光強度の電気処理信号にノイズが混じ
った場合の時間微分値とエツチング時間の関係を示す模
式図であり、第5図は、従来技術における被エツチング
材料がWポリサイドのような2層構造である場合の発光
強度の時間微分値とエツチング時間の関係を示す模式図
である。 10・・・ゲート下地膜、12・・・ポリシリコン単層
膜、14・・・CVD5 io2.16・・・ポリシリ
コン、18・・・Wシリサイド((16,18)・・・
Wポリサイド膜)特許出願人日本電信電話株式会社

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下地膜と、その上に堆積した被エッチング材料と
    、さらにその上に設けたエッチングマスクから成る試料
    を、プラズマ発光スペクトルによるエッチング終点検出
    機能を備えたドライエッチング装置内に置き、反応性ガ
    スのプラズマに接触させて前記試料の被エッチング材料
    をエッチングする方法において、下地膜と同一または同
    一元素のほぼ同一組成から成る材料をエッチングマスク
    として用いてエッチングすることを特徴とするドライエ
    ッチング方法。
  2. (2)下地膜が熱酸化法によって形成されたシリコン酸
    化膜であり、エッチングマスクが化学気相成長法(CV
    D)によって堆積したシリコン酸化膜であることを特徴
    とする請求項1記載のドライエッチング方法。
  3. (3)下地膜がCVD法によって形成されたシリコン窒
    化膜であり、エッチングマスクが同様または同一のCV
    D法によって堆積したシリコン窒化膜であることを特徴
    とする請求項2記載のドライエッチング方法。
JP13569390A 1990-05-25 1990-05-25 ドライエツチング方法 Pending JPH0430428A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7428955B2 (en) 2003-05-28 2008-09-30 Shigematsu Co. Clutch mechanism

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7428955B2 (en) 2003-05-28 2008-09-30 Shigematsu Co. Clutch mechanism
US7516825B2 (en) 2003-05-28 2009-04-14 Shigematsu Co. Clutch mechanism

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