JPH0567590A - 半導体装置のエツチングにおける終点検出方法 - Google Patents
半導体装置のエツチングにおける終点検出方法Info
- Publication number
- JPH0567590A JPH0567590A JP23033291A JP23033291A JPH0567590A JP H0567590 A JPH0567590 A JP H0567590A JP 23033291 A JP23033291 A JP 23033291A JP 23033291 A JP23033291 A JP 23033291A JP H0567590 A JPH0567590 A JP H0567590A
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- Japan
- Prior art keywords
- film
- etching
- end point
- etched
- fluorocarbon
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、半導体装置の製造におけるエッチ
ングの際のその終点検出を、より容易にかつ正確に行な
う方法を提供することを目的とするものである。 【構成】 前記目的実現のために本発明は、被エッチン
グ膜の下に、その被エッチング膜とは波長の異なる発光
を生じる材料を成膜しておき、エッチングの終点、つま
りその膜が露出した時点でその発光を計測することによ
り前記終点を検出するようにしたものである。
ングの際のその終点検出を、より容易にかつ正確に行な
う方法を提供することを目的とするものである。 【構成】 前記目的実現のために本発明は、被エッチン
グ膜の下に、その被エッチング膜とは波長の異なる発光
を生じる材料を成膜しておき、エッチングの終点、つま
りその膜が露出した時点でその発光を計測することによ
り前記終点を検出するようにしたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造に
おけるエッチング、中でも多層構造レジストリソグラフ
ィーに用いられる有機材料の反応性イオンエッチング
（Ｏ2 ＲＩＥ）の際の終点検出方法に関するものであ
る。
おけるエッチング、中でも多層構造レジストリソグラフ
ィーに用いられる有機材料の反応性イオンエッチング
（Ｏ2 ＲＩＥ）の際の終点検出方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置の製造におけるエッチ
ングの際のその終点検出方法としては種々の方法がある
が、発光分光法が信頼性、経済性の点で優れており多く
用いられている。このことは例えば文献：菅野卓雄「半
導体プラズマプロセス技術」第１版、第２刷（昭５７−
６−２７）産業図書ｐ．１１１−１１６に記載されてい
る。
ングの際のその終点検出方法としては種々の方法がある
が、発光分光法が信頼性、経済性の点で優れており多く
用いられている。このことは例えば文献：菅野卓雄「半
導体プラズマプロセス技術」第１版、第２刷（昭５７−
６−２７）産業図書ｐ．１１１−１１６に記載されてい
る。
【０００３】その文献にも説明されているように、発光
分光法とは、プラズマ中の原子、分子、イオンのエネル
ギー準位に応じた発光を計測する手法である。
分光法とは、プラズマ中の原子、分子、イオンのエネル
ギー準位に応じた発光を計測する手法である。
【０００４】以下、半導体基板上に成膜したポリシリコ
ン（以下Ｐｏｌｙ−Ｓｉと記す）膜のエッチングを例に
とり、その概要を説明する。
ン（以下Ｐｏｌｙ−Ｓｉと記す）膜のエッチングを例に
とり、その概要を説明する。
【０００５】図４はフレオンガスを用いてＰｏｌｙ−Ｓ
ｉのエッチングをモニタリングした例の発光強度変化を
示した図である。条件としては、その膜厚３５００Å、
ガス：ＣＦ4 ＋Ｏ2 （５％）、圧力：０．３５Ｔｏｒ
ｒ、ＲＦバワー：１５０Ｗ、測定波長７０４ｎｍのフィ
ルター使用である。
ｉのエッチングをモニタリングした例の発光強度変化を
示した図である。条件としては、その膜厚３５００Å、
ガス：ＣＦ4 ＋Ｏ2 （５％）、圧力：０．３５Ｔｏｒ
ｒ、ＲＦバワー：１５０Ｗ、測定波長７０４ｎｍのフィ
ルター使用である。
【０００６】そうすると、Ｐｏｌｙ−Ｓｉのエッチング
は、 Ｓｉ＋４Ｆ* →ＳｉＦ4 ↑ で表わされるように反応する。即ち、反応開始後Ｆ
* （フッ素ラジカル）はＳｉ（シリコン）と反応するた
め、Ｆ* の発光強度（スペクトル強度）は減少する。そ
して、終了（Ｐｏｌｙ−Ｓｉがエッチングの終了点）に
近づくに従い徐々に強くなり、終了とともにＳｉとの反
応がなくなり飽和する。このような現象を利用して、Ｆ
* からの発光強度（本例では７０４ｎｍの発光強度）を
計測することによってＰｏｌｙ−Ｓｉのエッチングの終
点を検出することができる。
は、 Ｓｉ＋４Ｆ* →ＳｉＦ4 ↑ で表わされるように反応する。即ち、反応開始後Ｆ
* （フッ素ラジカル）はＳｉ（シリコン）と反応するた
め、Ｆ* の発光強度（スペクトル強度）は減少する。そ
して、終了（Ｐｏｌｙ−Ｓｉがエッチングの終了点）に
近づくに従い徐々に強くなり、終了とともにＳｉとの反
応がなくなり飽和する。このような現象を利用して、Ｆ
* からの発光強度（本例では７０４ｎｍの発光強度）を
計測することによってＰｏｌｙ−Ｓｉのエッチングの終
点を検出することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
終点検出方法では以下のような欠点がある。
終点検出方法では以下のような欠点がある。
【０００８】（１）被エッチング膜の下地が段差状態で
ある場合（図１参照）、またはエッチング速度がウエハ
（半導体基板）面内で不均一な場合、エッチングの終点
が明確に定まらないため、発光強度（スエクトル）の変
化が緩慢になり正確なその終点検出が困難である。
ある場合（図１参照）、またはエッチング速度がウエハ
（半導体基板）面内で不均一な場合、エッチングの終点
が明確に定まらないため、発光強度（スエクトル）の変
化が緩慢になり正確なその終点検出が困難である。
【０００９】（２）本来エッチング終点の検出は、下地
が一部露出した時点（つまり終点の初期）を正確に知り
たいのであるが、それは発光強度の変化が小さいために
困難である。
が一部露出した時点（つまり終点の初期）を正確に知り
たいのであるが、それは発光強度の変化が小さいために
困難である。
【００１０】以上のことは、まとめて言えばエッチング
の終点即ち被エッチング膜の消滅が同時に起こらないこ
とに起因する。
の終点即ち被エッチング膜の消滅が同時に起こらないこ
とに起因する。
【００１１】本発明は、以上述べたエッチングの終点が
困難な問題点を除去するために、被エッチング膜に関す
る構造を改良し、正確な終点検出を可能とした方法を提
供することを目的とするものである。
困難な問題点を除去するために、被エッチング膜に関す
る構造を改良し、正確な終点検出を可能とした方法を提
供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の目的実現
のために、被エッチング膜の下に、その被エッチング膜
とは著しく異なる波長の発光を生じる膜で、かつエッチ
ング特性は被エッチング膜と同様の膜（例えばフロロカ
ーボン膜）を成膜しておき、その発光が発生する時点を
検出することにより終点を知るようにしたものである。
のために、被エッチング膜の下に、その被エッチング膜
とは著しく異なる波長の発光を生じる膜で、かつエッチ
ング特性は被エッチング膜と同様の膜（例えばフロロカ
ーボン膜）を成膜しておき、その発光が発生する時点を
検出することにより終点を知るようにしたものである。
【００１３】
【作用】本発明は前述のように、被エッチング膜の下に
異なる波長の発光を生じる膜を形成するようにしたの
で、エッチング終点になると、検出対象つまり被エッチ
ング膜からの発光の強度がそれまで殆ど無い状態から急
速に上昇するため、非常にその検出がし易くかつ正確に
できる。
異なる波長の発光を生じる膜を形成するようにしたの
で、エッチング終点になると、検出対象つまり被エッチ
ング膜からの発光の強度がそれまで殆ど無い状態から急
速に上昇するため、非常にその検出がし易くかつ正確に
できる。
【００１４】
【実施例】図１に本発明の第１の実施例を示し、以下に
説明する。
説明する。
【００１５】この第１の実施例は、多層レジストのエッ
チングの終点検出の例である。つまりエッチングする膜
（被エッチング膜）のはレジスト膜である。
チングの終点検出の例である。つまりエッチングする膜
（被エッチング膜）のはレジスト膜である。
【００１６】図２はそのエッチングにおける発光強度の
変化を示す図であり、図３は本実施例を実施するドライ
エッチング装置の概略図である。
変化を示す図であり、図３は本実施例を実施するドライ
エッチング装置の概略図である。
【００１７】図３のエッチング装置は公知のものである
から、多くの説明は要しないであろう。電極４，５を有
する反応室には側部に覗き窓２があり、近辺に発光スペ
クトルメータ１を設けてある。周知のように、その処理
はウエハを陰極４の上の台（図示してない）に載せ、ガ
ス（Ｏ2 ）を導入し、高周波（ＲＦ）の印加によりプラ
ズマを発生させてエッチングを行なう。発光スペクトル
メータ１には反応室内のプラズマ光のスペクトラム変化
を光ファイバーを通して導入し、それを電気変換してエ
ッチング状況をモニターするのが普通である。本実施例
では、Ｆ* からの７０４ｎｍの発光強度を計測するよう
にした。
から、多くの説明は要しないであろう。電極４，５を有
する反応室には側部に覗き窓２があり、近辺に発光スペ
クトルメータ１を設けてある。周知のように、その処理
はウエハを陰極４の上の台（図示してない）に載せ、ガ
ス（Ｏ2 ）を導入し、高周波（ＲＦ）の印加によりプラ
ズマを発生させてエッチングを行なう。発光スペクトル
メータ１には反応室内のプラズマ光のスペクトラム変化
を光ファイバーを通して導入し、それを電気変換してエ
ッチング状況をモニターするのが普通である。本実施例
では、Ｆ* からの７０４ｎｍの発光強度を計測するよう
にした。
【００１８】本実施例は図１（ａ）に示すように、例と
して段差のある基板５の上に先ず５００Å程度のフロロ
カーボン膜６を成膜する。この成膜は、ＣＨＦ3 ガスに
よるプラズマＣＶＤによって行なう。その後、フロロカ
ーボン膜６の上にレジスト７とＯ2 ＲＩＥのマスク８を
公知の技術により形成する。
して段差のある基板５の上に先ず５００Å程度のフロロ
カーボン膜６を成膜する。この成膜は、ＣＨＦ3 ガスに
よるプラズマＣＶＤによって行なう。その後、フロロカ
ーボン膜６の上にレジスト７とＯ2 ＲＩＥのマスク８を
公知の技術により形成する。
【００１９】前記フロロカーボン膜６はそれから発生す
るＦ* が７００ｎｍ付近に発光ピークをもっており、普
通のレジスト７の発光ピークである４８０ｎｍ前後とは
著しく異なる。
るＦ* が７００ｎｍ付近に発光ピークをもっており、普
通のレジスト７の発光ピークである４８０ｎｍ前後とは
著しく異なる。
【００２０】前述のように成膜した後、前述した図３の
装置内にその基板５をセットしてエッチングを行なうの
であるが、その状態を図１（ｂ）（ｃ）に示す。
装置内にその基板５をセットしてエッチングを行なうの
であるが、その状態を図１（ｂ）（ｃ）に示す。
【００２１】条件は、Ｏ2 ガス流量：２０ｓｃｃｍ、圧
力：１０ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー：２００Ｗとした。
力：１０ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー：２００Ｗとした。
【００２２】前述したようにレジスト７は７００ｎｍ付
近には大きな発光ピークを持たないので、図１（ｂ）の
ようにフロロカーボン膜６が露出しない状態では、殆ど
０に近い（図２のａ〜ｂ部分参照）。
近には大きな発光ピークを持たないので、図１（ｂ）の
ようにフロロカーボン膜６が露出しない状態では、殆ど
０に近い（図２のａ〜ｂ部分参照）。
【００２３】エッチングが進んで図１（ｃ）のようにフ
ロロカーボン膜６が露出した状態になると、前記膜６か
ら発生するＦ* からの７０４ｎｍ発光強度は急速に立ち
上がる（図２のｃ部分）。従って、この立ち上がりを計
測することによりエッチングの終点が開始した時点、つ
まり被エッチング膜であるレジスト７がエッチングさ
れ、下地のフロロカーボン膜６が露出した時点で、極め
て容易にかつ正確に検出できる。
ロロカーボン膜６が露出した状態になると、前記膜６か
ら発生するＦ* からの７０４ｎｍ発光強度は急速に立ち
上がる（図２のｃ部分）。従って、この立ち上がりを計
測することによりエッチングの終点が開始した時点、つ
まり被エッチング膜であるレジスト７がエッチングさ
れ、下地のフロロカーボン膜６が露出した時点で、極め
て容易にかつ正確に検出できる。
【００２４】次に、図示はしないが本発明の第２の実施
例を説明する。それはＯ2 ＲＩＥによるスパッタエッチ
ング速度の計測に適用した例である。エッチング装置は
無論前述した図３のものを使用する。ただし、この実施
例では計測する波長は後述するようにＣＯからの発光で
ある４８３．５ｎｍを採用している。
例を説明する。それはＯ2 ＲＩＥによるスパッタエッチ
ング速度の計測に適用した例である。エッチング装置は
無論前述した図３のものを使用する。ただし、この実施
例では計測する波長は後述するようにＣＯからの発光で
ある４８３．５ｎｍを採用している。
【００２５】この第２の実施例は、被エッチング膜はＳ
ｉＯ2 、Ｗ、Ｔｉなどの主に無機膜を約５００Åの厚さ
形成したものであり、その下に厚さ約２μｍのホトレジ
ストを設けるものである。いわば成膜の厚さは異なる
が、図１とレジストの位置が逆の構造である。つまり、
被エッチング膜の下に、それと異なる波長の膜としてホ
トレジストを形成したものである。従って、前記エッチ
ング速度の計測は前記ＳｉＯ2 、Ｗなどの被エッチング
膜である。
ｉＯ2 、Ｗ、Ｔｉなどの主に無機膜を約５００Åの厚さ
形成したものであり、その下に厚さ約２μｍのホトレジ
ストを設けるものである。いわば成膜の厚さは異なる
が、図１とレジストの位置が逆の構造である。つまり、
被エッチング膜の下に、それと異なる波長の膜としてホ
トレジストを形成したものである。従って、前記エッチ
ング速度の計測は前記ＳｉＯ2 、Ｗなどの被エッチング
膜である。
【００２６】前記計測は、まずスパッタエッチング速度
を計測する対象の被エッチング膜の厚さを、あらかじめ
計測しておく。
を計測する対象の被エッチング膜の厚さを、あらかじめ
計測しておく。
【００２７】そして、Ｏ2 ＲＩＥを行なうのであるが、
エッチングが進み、前記レジストが露出すると有機膜で
あるレジスト膜からＣＯが発生しその発光が検出でき
る。即ちエッチングの終点が検出できる。従って、それ
が検出されるまでの時間を計測し、初期膜厚をＣＯから
の発光が検出されるまでに要したＯ2 ＲＩＥの時間で除
算すれば前記エッチング速度が容易にかつ正確に求めら
れる。
エッチングが進み、前記レジストが露出すると有機膜で
あるレジスト膜からＣＯが発生しその発光が検出でき
る。即ちエッチングの終点が検出できる。従って、それ
が検出されるまでの時間を計測し、初期膜厚をＣＯから
の発光が検出されるまでに要したＯ2 ＲＩＥの時間で除
算すれば前記エッチング速度が容易にかつ正確に求めら
れる。
【００２８】なお、被エッチング膜の下に成膜する膜
は、本実施例に使用したフロロカーボンやレジストに限
るものではないことは言うまでもない。終点検出に都合
のよい発光をする材料であれば原則として何でもよい。
例えばフロロカーボンなどでも同様の効果を実現でき
る。
は、本実施例に使用したフロロカーボンやレジストに限
るものではないことは言うまでもない。終点検出に都合
のよい発光をする材料であれば原則として何でもよい。
例えばフロロカーボンなどでも同様の効果を実現でき
る。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
エッチング膜の下にその膜とは異なる波長の発光を生じ
る膜を形成したので、そのエッチングの終点をその発光
により初期の時点で検出できる。
エッチング膜の下にその膜とは異なる波長の発光を生じ
る膜を形成したので、そのエッチングの終点をその発光
により初期の時点で検出できる。
【００３０】従って、下地に段差が存在する場合でも、
またエッチング速度が不均一な場合でもエッチングの終
点を容易にかつ正確に検出でき、半導体装置の製造効率
の向上と品質の信頼性向上に寄与すること大である。
またエッチング速度が不均一な場合でもエッチングの終
点を容易にかつ正確に検出でき、半導体装置の製造効率
の向上と品質の信頼性向上に寄与すること大である。
【図１】本発明の実施例説明図
【図２】Ｏ2 ＲＩＥ中の７０４ｎｍの発光強度の変化
【図３】本発明を実施する反応性イオンエッチング装置
【図４】Ｐｏｌｙ−Ｓｉの発光強度の変化例
５ 基板 ６ フロロカーボン膜 ７ レジスト ８ Ｏ2 ＲＩＥのマスク
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体装置の製造におけるエッチングの
際のエッチングの終点を検出する方法として、 半導体基板上に形成する被エッチング膜の下に、あらか
じめ該被エッチング膜とは異なる波長の発光を発生する
材料の膜を成膜しておき、その膜からの発光を計測する
ことにより前記被エッチング膜のエッチングの終点を検
出することを特徴とする半導体装置のエッチングにおけ
る終点検出方法。 - 【請求項２】 前記被エッチング膜とは異なる波長の膜
を、フロロカーボン膜としたことを特徴する請求項１記
載の半導体装置のエッチングにおける終点検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23033291A JPH0567590A (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | 半導体装置のエツチングにおける終点検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23033291A JPH0567590A (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | 半導体装置のエツチングにおける終点検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0567590A true JPH0567590A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=16906182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23033291A Pending JPH0567590A (ja) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | 半導体装置のエツチングにおける終点検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0567590A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7922921B2 (en) * | 2003-04-17 | 2011-04-12 | Au Optronics Corp. | Method for fabricating liquid crystal display panel array |
| JP2012054615A (ja) * | 2007-01-04 | 2012-03-15 | Beijing Boe Optoelectronics Technology Co Ltd | Ｔｆｔアレイ構造及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-09-10 JP JP23033291A patent/JPH0567590A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7922921B2 (en) * | 2003-04-17 | 2011-04-12 | Au Optronics Corp. | Method for fabricating liquid crystal display panel array |
| JP2012054615A (ja) * | 2007-01-04 | 2012-03-15 | Beijing Boe Optoelectronics Technology Co Ltd | Ｔｆｔアレイ構造及びその製造方法 |
| US8816346B2 (en) | 2007-01-04 | 2014-08-26 | Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. | TFT array substrate and manufacturing method thereof |
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