JPH06104215A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH06104215A
JPH06104215A JP25262592A JP25262592A JPH06104215A JP H06104215 A JPH06104215 A JP H06104215A JP 25262592 A JP25262592 A JP 25262592A JP 25262592 A JP25262592 A JP 25262592A JP H06104215 A JPH06104215 A JP H06104215A
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JP
Japan
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etching
depth
processing depth
light
change
Prior art date
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Pending
Application number
JP25262592A
Other languages
English (en)
Inventor
Isahiro Hasegawa
功宏 長谷川
Yukimasa Yoshida
幸正 吉田
Katsuya Okumura
勝弥 奥村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】エッチング加工において、測定のみの手段では
所望の加工深さの終了が特定できない場合に、より高い
精度で所望の加工深さにエッチングを終わらせることを
目的とする。 【構成】エッチング加工時において、エッチングチャン
バ15内の電極16上に置かれる被加工物に、レ−ザ発
振器11から加工面積より広く光を入射し、その干渉さ
れた反射光を受光器13にて測定する。それにより加工
深さおよびエッチングレ−トを算出し、それらの加工深
さとエッチングレ−トの関係により所望の加工量に達す
るまでの加工時間を、CPU18にて算出し加工を制御
する機能を有することを特徴とするエッチング装置であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエッチングに関し、特に
半導体装置の製造に用いられるドライエッチングの方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】エッチング加工において、被加工物とし
てガラス基板、プラスチック基板、セラミック基板、金
属基板や半導体基板もしくはそれらの上に形成された被
膜など々のものがあるが、ここでは特に精密な加工を要
する半導体基板について説明をする。
【0003】近年、半導体装置は微細加工化が進みその
パタ−ン幅は1μm以下になっており、これらのパタ−
ンを形成するために反応性イオンエッチング法(以下R
IEと略する)が提案されている。例えば図3に示すよ
うに、シリコン基板33上に形成されたシリコン酸化膜
32をパタ−ニングする際、該シリコン酸化膜32上に
フォトレジスト31を設けパタ−ニングする。フォトレ
ジスト31をマスクとしシリコン酸化膜32をRIE法
を用いてエッチングを行う場合、エッチング量(加工深
さ)を指定する。そして被エッチング物にエッチングを
施し、所望のエッチング量が加工されたこと、即ちエッ
チングが所望の加工深さに到達したことを検出し、エッ
チングを停止させなければならない。
【0004】このような場合、種々の検出モニタ−が用
いられる。その一例を図4に示す。レ−ザ発振器41よ
り照射された入射光44は、被エッチング物であるシリ
コン酸化膜32の被加工面46及び初期表面47で反射
(0次の回折)がそれぞれなされる。それらの反射光
は、加工深さdの2倍分である2dだけ光路長が異なる
干渉が生じる。これらの反射光45をプリズム43を通
して受光器42でその受光強度を測定し、被加工面から
の反射光と初期表面からの反射光の受光強度を比較する
ことで受光強度変化が得られる。
【0005】すると、図5に示したような時間に対する
受光強度変化波形が観察される。上記の受光強度変化に
より加工深さdが測定され、所望の加工深さに到達した
時点でエッチングは停止される。加工が終了した時点
で、干渉による受光強度変化が生じなくなるため受光強
度変化はある一定値となる。
【0006】以上の方法で加工深さが測定できるのは加
工深さが2μm以下のときである。加工深さが2μm以
上になると、干渉による反射光の強度変化は図5に示す
ように、くり返し強弱はみられるが、その強弱の強度比
はエッチング加工深さが深くなるにつれ小さくなり、最
後には変化が見られなくなる。つまり、実測できる最大
加工深さは2μm程度であり、加工深さが2μm以上に
なると従来技術では所望の加工深さに到達したかどうか
の判断が困難である。
【0007】また、被加工物のエッチングを数多くする
ために、エッチングは回数を重ねるごとにエッチングに
よる反応生成物が多くなり再付着する。そのため、同一
時間エッチングをしても、初回のエッチングと回数を重
ねた後のエッチングとでは、加工深さが異なる。従っ
て、高い精度で加工をするのが困難である。
【0008】さらに、エッチングの対象が2μm以下の
シリコン酸化膜でも、図6(a)に示されるように,シ
リコン基板64上にポリシリコン層62が形成されてい
る場合には、図3に示されるような平坦ではなく、シリ
コン酸化膜63に段差が生じる。そのため,それらの膜
は上面の平坦性を良くするため、熱処理により溶融させ
平坦化がなされている。その後,図6(b)に示されよ
うに、平坦化されたシリコン酸化膜63上にフォトレジ
スト61がパタ−ニングされる。
【0009】従って,場所によりエッチングされるシリ
コン酸化膜の膜厚がd1 、d2 のように異なる。これら
のシリコン酸化膜をエッチングする場合に、図4に示し
たような検出モニタ−を用いると、その干渉により生じ
た反射光の受光強度変化は前記と同様に図5のようにな
る。加工深さd1 までをエッチングするときは受光強度
変化により加工深さが測定できるが、加工深さがd1
上になると測定は困難であり、測定により加工深さを制
御することができない。
【0010】また、トレンチを作るためシリコン基板そ
のものをエッチングする場合においても、上記と同様の
ことがいえる。図7に示すようにシリコン基板72上に
形成されたシリコン酸化膜71をマスクしてシリコン基
板のエッチングを行う。その時、図4に示した検出モニ
タ−を加工深さが2μm以下のときには使用できるが、
加工深さが2μm以上になると従来技術ではその加工が
困難になる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、エッチ
ングの終了が加工深さを直接測定する手段のみでは判ら
ない場合、つまり所望の加工深さが2μm以上の場合、
又は段差上に形成された膜をエッチングすることは困難
である。また同一チャンバ内においてエッチングを行う
ため、エッチングによる反応生成物が生じ、同一時間で
も加工深さが変化する。そのために高い精度で加工をす
るのが困難である。それ故、本発明は被エッチング物を
高い精度で加工することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板または基
板上に形成された被膜をエッチングする場合、被エッチ
ング物の加工部分と非加工部分に単一波長の光をあて
て、それぞれの部分からの回折光(0次の回折光である
反射光も含む)の干渉を測定する。その干渉強度を随時
測定することにより、その加工深さ変化すなわちエッチ
ングレ−トを算出し、所望のエッチング量(加工深さ)
がエッチングしおわるまでの加工時間を算出し、加工を
自動的に終了させる。
【0013】
【作用】被エッチング物に単一波長の光をあて、回折光
の干渉による強度変化を測定することで、随時加工深さ
及びエッチングレ−トを求める。それらの関係により所
望の総加工量のエッチングが終了するまでの加工時間を
算出し、加工を自動的に終了させる。上記の方法によ
り、加工深さを直接測定するだけではエッチングの終了
が特定できなかった場合においても、所望の加工量が精
度良くエッチングできる。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
【0015】本発明の第一実施例を図1を用いて説明す
る。図1はRIE法によるエッチング装置の構成を示す
概略図である。エッチングチャンバ15があり、エッチ
ングチャンバ15には反応性ガスが導入される機構(図
示せず)が設置され、チャンバ15内は真空排気ポンプ
(図示せず)で排気されており、減圧状態に保たれるよ
うになっている。またエッチングチャンバ15内に高周
波電源17に接続された電極16が設置されている。エ
ッチングチャンバ15の上部にはのぞき窓14が設置さ
れる。レ−ザ発振器11より単一波長のレ−ザ光が入射
される。この時チャンバ15上部に設けられたのぞき窓
14を通して被加工物に入射し、その反射光がハ−フミ
ラ−12で90゜曲げられ受光器13で受光強度変化を
測定し、そのデ−タを基にCPUにて演算し、加工を制
御する。以上のような構成となる。次にエッチング方法
を示す。第一実施例における被加工物は平坦上に形成さ
れた被膜であり、その被膜の加工深さdが2μm以上の
物とする。まず電極16上に被加工物物が載置される。
エッチングチャンバ15内に反応性ガス、例えば塩素な
どが導入される。この時チャンバ15上部に設けられた
のぞき窓14を通して、単一波長のレ−ザ光をレ−ザ発
振器11よりシリコン基板に加工穴範囲より広い範囲で
照射を行う。高周波電源17より電力が印加されること
により、チャンバ15内は塩素ガスによるプラズマが発
生し、シリコン酸化膜112はその表面をフォトレジス
ト111で被膜されている部分を除いてエッチングされ
る。入射した光は、一部は加工穴底部で反射し、一部は
非加工部分のシリコン酸化膜112表面で反射する。そ
れぞれの反射光はハ−フミラ−12で90゜曲げられ受
光器13に入射する。
【0016】この時、上記2種類の反射光はその光路差
2dにより干渉がおこり、従来と同様に図5に示すよう
な受光強度変化が時間の経過と共に観察される。図5の
受光強度変化より、加工深さが2μmまでは測定できる
が、加工深さが2μm以上になると受光強度変化波形が
乱れ、加工深さが測定できない。
【0017】そのため、エッチングが2μm以上の部分
においても、所望の加工深さまで高い精度で加工するた
めに、図5における2μmまでの受光強度変化を利用す
る。即ち、この受光強度変化波形において隣り合う極大
値a点及びb点の加工深さまでに達する時間、ta及び
tbとの時間差をtとすると、入射した光の波長λとエ
ッチングレ−トSの間には、次式に示すような関係が存
在する。 S=λ/2t
【0018】つまり、測定に用いたレ−ザ光の波長λと
図5に示したa〜b点間の時間tより、エッチングレ−
トSが求まることとなる。従って、b点での加工深さと
エッチングレ−トの関係より任意の加工深さまでの加工
時間を検出できる。以上のことを加工深さが測定できる
範囲において逐次算出する。加工深さが測定できる範囲
での最終デ−タにより、所望の加工深さ、例えば5μm
を加工し終えるまでに要する加工時間を検出できる。こ
れにより所望の加工深さに到達する時間に自動的に、C
PUにおいて高周波電源を切ることによりエッチングを
終了できる。本発明の第二実施例を説明する。エッチン
グ装置の構成は第一実施例を同様である。
【0019】次にエッチング方法を示す。第二実施例に
おける被加工物は図6(b)に示されるような段差を有
する被膜であり、最大加工深さdが2μm以上の物とす
る。尚、図2(a)及び図2(b)は図6(a)及び図
6(b)とエッチングの対象が同一であるから,同一部
分は同一番号を付している。まず、電極16上に被加工
物物を載置する。エッチングチャンバ15内に反応性ガ
ス、例えば塩素などが導入される。この時、チャンバ1
5上部に設けられたのぞき窓14を通して、単一波長の
レ−ザ光をレ−ザ発振器11より、シリコン基板に加工
穴範囲より広い範囲で照射を行う。高周波電源17より
電力が印加されることにより、エッチングチャンバ15
内は塩素ガスによるプラズマが発生し、シリコン酸化膜
63はその表面をフォトレジスト61で被膜されている
部分を除いてエッチングされる。入射した光は、一部は
加工穴底部で反射し、一部は非加工部分のシリコン酸化
膜63表面で反射する。それぞれの反射光はハ−フミラ
−12で90゜曲げられ受光器13に入射する。
【0020】この時、上記2種類の反射光はその光路差
2dにより干渉がおこり、図5に示すような受光強度変
化が時間の経過と共に観察される。エッチングの段階を
示すと、加工深さd1 までエッチングされた状態は図2
(a)であり、加工深さd2までエッチングされた状態
は図2Bである。加工深さd1 までの加工深さは図5の
受光強度変化波形で測定できるが、加工深さがd1 以上
になると受光強度変化波形が乱れ、加工深さが測定でき
ない。
【0021】そのため、所望の加工深さがd1 以上であ
っても、高い精度で加工するために、加工深さd1 まで
の受光強度変化を利用する。加工深さが測定できる範囲
の受光強度変化は図5のようになる。従って第一実施例
と同様に加工深さが測定できる範囲において、逐次エッ
チングレ−トを算出する。加工深さが測定できる範囲で
の最終デ−タにより、所望の最大加工深さをエッチング
し終えるまでに要する加工時間を検出できる。これによ
り所望の最大加工深さに到達する時間に、自動的にCP
Uにおいて高周波電源を切ることによりエッチングを終
了できる。
【0022】
【発明の効果】従来、加工深さが2μm以上のものおよ
び段差が生じた膜をエッチングする場合、高い精度で加
工するのが困難であった。しかし本発明によると、被エ
ッチング物に光をあてその反射光の干渉による強度変化
を測定する。それにより加工深さとエッチングレ−トを
求め、それらの関係により所望の加工深さをエッチング
い終えるのに要する時間を検出する。以上の算出を加工
深さの測定が可能な範囲で逐次行い、その最終デ−タを
基にエッチングする。そのためエッチングによる反応生
成物に影響されず、高い精度で加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のエッチング装置の構成を示す概略図。
【図2】段差のある被膜を有する被加工物の断面図。
【図3】平坦な被膜を有する被加工物の断面図。
【図4】従来技術におけるエッチング装置の構成を示す
概略図。
【図5】エッチングにおけるエッチング時間に対する受
光強度変化関係図。
【図6】段差のある被膜を有する被加工物の断面図。
【図7】シリコン基板自体を被加工物とする被加工物の
断面図。
【符号の説明】
11…レ−ザ発振器,13…受光器,15…エッチング
チャンバ 16…電極,18…CPU。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被エッチング物を最終加工深さd(d≧
    2μm)までドライエッチングする半導体装置の製造方
    法において、被エッチング物に光を照射し、反射光の干
    渉による強度変化を測定して0<d≦2の範囲の加工深
    さに対するエッチングレ−トを算出し、次いで、該エッ
    チングレ−トにより最終加工深さdに対するエッチング
    時間を算出して上記被エッチング物を最終加工深さdま
    でドライエッチングすることを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
JP25262592A 1992-09-22 1992-09-22 半導体装置の製造方法 Pending JPH06104215A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107452642A (zh) * 2017-08-31 2017-12-08 长江存储科技有限责任公司 一种外延结构刻蚀率的检测方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107452642A (zh) * 2017-08-31 2017-12-08 长江存储科技有限责任公司 一种外延结构刻蚀率的检测方法
CN107452642B (zh) * 2017-08-31 2019-12-03 长江存储科技有限责任公司 一种外延结构刻蚀率的检测方法

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