JPH06120173A - エッチング終点検出方法 - Google Patents
エッチング終点検出方法Info
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- JPH06120173A JPH06120173A JP27132892A JP27132892A JPH06120173A JP H06120173 A JPH06120173 A JP H06120173A JP 27132892 A JP27132892 A JP 27132892A JP 27132892 A JP27132892 A JP 27132892A JP H06120173 A JPH06120173 A JP H06120173A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体集積回路装置等の製造工程におけるド
ライエッチング終点検出方法に関し、エッチングの終点
を高い精度で検出する方法を提供する。 【構成】 導電性材料あるいはその他の材料のドライエ
ッチング工程においてプラズマのインピーダンス、ある
いは、プラズマ放電電極の電極間容量の変化によってエ
ッチングの終点を検出する。また、高周波電源２１とプ
ラズマ化電極の間に介挿されるマッチング回路中のマッ
チング条件を自動的に実現する可変容量の容量変化、あ
るいは、バリコン２２の動きによってエッチングが終了
する時点を検出する。
ライエッチング終点検出方法に関し、エッチングの終点
を高い精度で検出する方法を提供する。 【構成】 導電性材料あるいはその他の材料のドライエ
ッチング工程においてプラズマのインピーダンス、ある
いは、プラズマ放電電極の電極間容量の変化によってエ
ッチングの終点を検出する。また、高周波電源２１とプ
ラズマ化電極の間に介挿されるマッチング回路中のマッ
チング条件を自動的に実現する可変容量の容量変化、あ
るいは、バリコン２２の動きによってエッチングが終了
する時点を検出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置等
の製造工程におけるドライエッチング終点検出方法に関
するものである。近年、半導体集積回路の高集積化が進
むにつれて、より高精度のエッチング技術が要求されて
おり、そのため、より精度の高いドライエッチング終点
検出方法の開発が急務になっている。
の製造工程におけるドライエッチング終点検出方法に関
するものである。近年、半導体集積回路の高集積化が進
むにつれて、より高精度のエッチング技術が要求されて
おり、そのため、より精度の高いドライエッチング終点
検出方法の開発が急務になっている。
【０００２】
【従来の技術】図４は、パターニング後のタングステン
配線の説明図である。この図において、４１は基板、４
２はＢＰＳＧ膜、４３はＴｉ膜、４４はＴｉＮ膜、４５
はタングステン（Ｗ）膜、４６はレジスト膜である。
配線の説明図である。この図において、４１は基板、４
２はＢＰＳＧ膜、４３はＴｉ膜、４４はＴｉＮ膜、４５
はタングステン（Ｗ）膜、４６はレジスト膜である。
【０００３】この図に示されているように、従来から、
タングステン配線は、基板４１の上に形成されたＢＰＳ
Ｇ膜４２の上に、接着層として厚さ２００ÅのＴｉ膜４
３と厚さ５００ÅのＴｉＮ膜４４を形成し、その上にＣ
ＶＤ法によって厚さ３５００Åのタングステン（Ｗ）膜
４５を形成し、その上にレジスト膜４６を形成し、所望
の配線の形状にパターニングし、このレジスト膜４６を
マスクにして、低温のＳＦ6 ，ＮＦ3 等のフッ素（Ｆ）
系エッチングガスを用いたドライエッチングによってＷ
膜４５を選択エッチングし、ＴｉＮ膜４４とＴｉ膜４３
をＨＢｒ，Ｃｌ 2 等のエッチングガスを用いたドライエ
ッチングによって順次エッチング除去して形成されてい
た。
タングステン配線は、基板４１の上に形成されたＢＰＳ
Ｇ膜４２の上に、接着層として厚さ２００ÅのＴｉ膜４
３と厚さ５００ÅのＴｉＮ膜４４を形成し、その上にＣ
ＶＤ法によって厚さ３５００Åのタングステン（Ｗ）膜
４５を形成し、その上にレジスト膜４６を形成し、所望
の配線の形状にパターニングし、このレジスト膜４６を
マスクにして、低温のＳＦ6 ，ＮＦ3 等のフッ素（Ｆ）
系エッチングガスを用いたドライエッチングによってＷ
膜４５を選択エッチングし、ＴｉＮ膜４４とＴｉ膜４３
をＨＢｒ，Ｃｌ 2 等のエッチングガスを用いたドライエ
ッチングによって順次エッチング除去して形成されてい
た。
【０００４】このように、レジスト膜４６をマスクとし
て低温のＳＦ6 ，ＮＦ3 等のＦ系エッチングガスを用い
たドライエッチングを行うと、マスクとの選択比を大き
くしてＷ膜４５をエッチングすることができる。そし
て、Ｗ膜４５の下地にあたるＴｉＮ膜とＴｉ膜は低温の
Ｆ系プラズマではほとんどエッチングされないため、前
記のように、ＨＢｒかＣｌ2 等を用いて２ステップのエ
ッチングを行うことが必要であった。
て低温のＳＦ6 ，ＮＦ3 等のＦ系エッチングガスを用い
たドライエッチングを行うと、マスクとの選択比を大き
くしてＷ膜４５をエッチングすることができる。そし
て、Ｗ膜４５の下地にあたるＴｉＮ膜とＴｉ膜は低温の
Ｆ系プラズマではほとんどエッチングされないため、前
記のように、ＨＢｒかＣｌ2 等を用いて２ステップのエ
ッチングを行うことが必要であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＴｉＮ
／Ｔｉ構造の膜厚は７００Åと薄く、２０ｓｅｃ程度の
短時間でエッチングが終了してしまうため、プラズマの
発光スペクトルの変化を検出する発光式の終点検出方法
では検出しにくく、さらに、ＴｉＮ／Ｔｉ構造のエッチ
ング遅れがあるためエッチングを停止する工程の制御が
困難であるという問題があった。
／Ｔｉ構造の膜厚は７００Åと薄く、２０ｓｅｃ程度の
短時間でエッチングが終了してしまうため、プラズマの
発光スペクトルの変化を検出する発光式の終点検出方法
では検出しにくく、さらに、ＴｉＮ／Ｔｉ構造のエッチ
ング遅れがあるためエッチングを停止する工程の制御が
困難であるという問題があった。
【０００６】この問題は、表１に示されるように、下地
であるＢＰＳＧ膜との選択比が高くとれるＨＢｒを用い
たエッチングにおいて特に顕著であり、従来技術におい
てはエッチングの終点を検出することなく、エッチング
時間を目安にしてエッチングの工程制御を行っていた。
であるＢＰＳＧ膜との選択比が高くとれるＨＢｒを用い
たエッチングにおいて特に顕著であり、従来技術におい
てはエッチングの終点を検出することなく、エッチング
時間を目安にしてエッチングの工程制御を行っていた。
【０００７】
【表１】
【０００８】このようにエッチング時間を目安にしてエ
ッチングすると、エッチング時間が不足する場合はＴｉ
Ｎ／Ｔｉ構造が完全にエッチングされないままエッチン
グを終了することがあり、また、これを避けるためにエ
ッチング時間を長くすると、下地のＢＰＳＧ膜がエッチ
ングされるという問題があった。
ッチングすると、エッチング時間が不足する場合はＴｉ
Ｎ／Ｔｉ構造が完全にエッチングされないままエッチン
グを終了することがあり、また、これを避けるためにエ
ッチング時間を長くすると、下地のＢＰＳＧ膜がエッチ
ングされるという問題があった。
【０００９】そこで、従来から、被エッチング導電膜の
電気抵抗を測定しながらエッチングを行い、被エッチン
グ導電膜の電気抵抗の変化によってエッチングの終点を
検出する方法（特開昭５４−８４６５号公報、特開昭６
３−１６４２２０号公報参照）や、被エッチング体とコ
イルの相互誘導を監視することによってエッチングの終
点を検出する方法（特開昭５９−１４９０２６号公報参
照）が提案されているが、いずれの方法によっても高い
精度でエッチングの終点を検出することは困難である。
電気抵抗を測定しながらエッチングを行い、被エッチン
グ導電膜の電気抵抗の変化によってエッチングの終点を
検出する方法（特開昭５４−８４６５号公報、特開昭６
３−１６４２２０号公報参照）や、被エッチング体とコ
イルの相互誘導を監視することによってエッチングの終
点を検出する方法（特開昭５９−１４９０２６号公報参
照）が提案されているが、いずれの方法によっても高い
精度でエッチングの終点を検出することは困難である。
【００１０】本発明は、このような問題を解消するため
になされたものであって、エッチング工程、特にＴｉＮ
膜やＴｉ膜のような導電性材料の膜をエッチングする工
程において、エッチングの終点を高い精度で容易に検出
する方法を提供することを目的とする。
になされたものであって、エッチング工程、特にＴｉＮ
膜やＴｉ膜のような導電性材料の膜をエッチングする工
程において、エッチングの終点を高い精度で容易に検出
する方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるエッチン
グ終点検出方法においては、導電性材料のドライエッチ
ング工程において、プラズマのインピーダンスの変化に
よってエッチングが終了する時点を検出する工程を採用
した。
グ終点検出方法においては、導電性材料のドライエッチ
ング工程において、プラズマのインピーダンスの変化に
よってエッチングが終了する時点を検出する工程を採用
した。
【００１２】また、ドライエッチング工程において、プ
ラズマ放電電極の電極間容量の変化によってエッチング
が終了する時点を検出する工程を採用した。
ラズマ放電電極の電極間容量の変化によってエッチング
が終了する時点を検出する工程を採用した。
【００１３】また、ドライエッチング工程において、マ
ッチング回路中のマッチング条件を自動的に実現する可
変容量の変化によってエッチングが終了する時点を決定
する工程を採用した。
ッチング回路中のマッチング条件を自動的に実現する可
変容量の変化によってエッチングが終了する時点を決定
する工程を採用した。
【００１４】また、ドライエッチング工程において、マ
ッチング回路中のマッチング条件を自動的に実現するバ
リコンの動きによってエッチングが終了する時点を検出
する工程を採用した。
ッチング回路中のマッチング条件を自動的に実現するバ
リコンの動きによってエッチングが終了する時点を検出
する工程を採用した。
【００１５】これらの場合、高周波電界を用いてエッチ
ングガスをプラズマ化し、また、被処理材料をＴｉ，Ｔ
ｉＮまたはＴｉ／ＴｉＮとし、ＨＢｒを含むエッチング
ガスを用いることができる。
ングガスをプラズマ化し、また、被処理材料をＴｉ，Ｔ
ｉＮまたはＴｉ／ＴｉＮとし、ＨＢｒを含むエッチング
ガスを用いることができる。
【００１６】
【作用】本発明のように、エッチングプラズマ工程にお
ける電極間容量の変化、またはマッチング回路中のマッ
チング条件を自動的に実現するバリコン等の可変容量の
変化、または導電性材料をドライエッチングする場合の
プラズマのインピーダンスの変化によって、高精度かつ
容易にエッチングを終了する時点を検出することができ
る。
ける電極間容量の変化、またはマッチング回路中のマッ
チング条件を自動的に実現するバリコン等の可変容量の
変化、または導電性材料をドライエッチングする場合の
プラズマのインピーダンスの変化によって、高精度かつ
容易にエッチングを終了する時点を検出することができ
る。
【００１７】すなわち、被処理材料がエッチングされて
いないときは、エッチングプラズマのインピーダンス、
あるいは、エッチングガスをプラズマ化するための電極
の電極間容量が大きく、Ｔｉ，ＴｉＮ等の導電材料のエ
ッチング進行中は、エッチングプラズマのインピーダン
スが小さくなり、あるいは電極間容量が変化するから、
このインピーダンス、あるいは容量の変化によってエッ
チングの終点を検出することができる。
いないときは、エッチングプラズマのインピーダンス、
あるいは、エッチングガスをプラズマ化するための電極
の電極間容量が大きく、Ｔｉ，ＴｉＮ等の導電材料のエ
ッチング進行中は、エッチングプラズマのインピーダン
スが小さくなり、あるいは電極間容量が変化するから、
このインピーダンス、あるいは容量の変化によってエッ
チングの終点を検出することができる。
【００１８】さらに具体的にいえば、エッチングガスを
含んだプラズマによるＴｉ，ＴｉＮ等の導電材料のエッ
チングを開始すると、当初はエッチングの開始が遅れる
ためエッチングプラズマのインピーダンス、あるいは、
電極間容量は大きいままであり、マッチング回路中のマ
ッチング条件を自動的に実現する可変容量はその状態で
の共振条件を満足する位置（回転角）で静止している。
含んだプラズマによるＴｉ，ＴｉＮ等の導電材料のエッ
チングを開始すると、当初はエッチングの開始が遅れる
ためエッチングプラズマのインピーダンス、あるいは、
電極間容量は大きいままであり、マッチング回路中のマ
ッチング条件を自動的に実現する可変容量はその状態で
の共振条件を満足する位置（回転角）で静止している。
【００１９】次いで、Ｔｉ，ＴｉＮ等の導電材料のエッ
チングが進行すると、エッチングガスのプラズマのイン
ピーダンス、あるいは、電極間容量は小さくなり、マッ
チング回路中のマッチング条件を自動的に実現する可変
容量は変化した後の状態での共振条件を満足する位置
（回転角）まで動く。
チングが進行すると、エッチングガスのプラズマのイン
ピーダンス、あるいは、電極間容量は小さくなり、マッ
チング回路中のマッチング条件を自動的に実現する可変
容量は変化した後の状態での共振条件を満足する位置
（回転角）まで動く。
【００２０】エッチングがさらに進行して、Ｔｉ，Ｔｉ
Ｎ等の導電材料が完全にエッチングされて下地のＢＰＳ
Ｇの面が露出すると、エッチングプラズマのインピーダ
ンス、あるいは、電極間容量は再び初期状態と同じく大
きくなり、マッチング回路中のマッチング条件を自動的
に実現する可変容量はその状態での共振条件を満足する
初期の位置（回転角）に復帰する。
Ｎ等の導電材料が完全にエッチングされて下地のＢＰＳ
Ｇの面が露出すると、エッチングプラズマのインピーダ
ンス、あるいは、電極間容量は再び初期状態と同じく大
きくなり、マッチング回路中のマッチング条件を自動的
に実現する可変容量はその状態での共振条件を満足する
初期の位置（回転角）に復帰する。
【００２１】このようなエッチングプラズマのインピー
ダンス、または電極間容量、あるいはマッチング回路中
のマッチング条件を自動的に実現する可変容量の位置
（回転角）の変化によって、Ｔｉ，ＴｉＮ等の導電材料
のエッチングの終点を検出することができる。
ダンス、または電極間容量、あるいはマッチング回路中
のマッチング条件を自動的に実現する可変容量の位置
（回転角）の変化によって、Ｔｉ，ＴｉＮ等の導電材料
のエッチングの終点を検出することができる。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 （第１実施例）図１は、第１実施例のエッチング終点検
出方法を実施するための装置の断面図である。この図に
おいて、１は容器、２，４は電極、３，５は絶縁体、６
はガス供給口、７はガス排出口、８はウェハ、９は静電
チャック、１０は直流電源、１１はＨｅ供給口、１２は
Ｈｅ排出口、１３は高周波電源、１４は恒温槽、１５は
温度計である。
出方法を実施するための装置の断面図である。この図に
おいて、１は容器、２，４は電極、３，５は絶縁体、６
はガス供給口、７はガス排出口、８はウェハ、９は静電
チャック、１０は直流電源、１１はＨｅ供給口、１２は
Ｈｅ排出口、１３は高周波電源、１４は恒温槽、１５は
温度計である。
【００２３】第１実施例のエッチング終点検出方法を実
施するための装置は、容器１の中に、エッチングガスを
プラズマ化するための電極２，４が対向して配置され、
電極２の上には沈着物電極２に堆積するのを防いで電極
２を清浄に保つための絶縁体３が載置され、電極４の周
辺は絶縁体５によって覆われ、電極４の中央部には静電
チャック９が装備され、この静電チャック９によってウ
ェハ８が吸着保持されている。
施するための装置は、容器１の中に、エッチングガスを
プラズマ化するための電極２，４が対向して配置され、
電極２の上には沈着物電極２に堆積するのを防いで電極
２を清浄に保つための絶縁体３が載置され、電極４の周
辺は絶縁体５によって覆われ、電極４の中央部には静電
チャック９が装備され、この静電チャック９によってウ
ェハ８が吸着保持されている。
【００２４】そして、この容器１には、電極２と絶縁体
３を貫通しエッチングガスを導入するガス供給口６と、
エッチングガスを排出するガス排出口７が設けられ、電
極２と電極４の間に高周波電源１３が接続され、静電チ
ャック９には、ウェハ８を吸着するための高圧の直流電
源１０が接続され、電極４には電極４とウェハ８の間の
熱的結合を良好にするためのＨｅ供給口１１とＨｅ排出
口１２が設けられ、電極４を冷却して間接的にウェハ８
を冷却するための恒温槽１４と、電極４の温度を測定す
るための温度計１５が設けられている。
３を貫通しエッチングガスを導入するガス供給口６と、
エッチングガスを排出するガス排出口７が設けられ、電
極２と電極４の間に高周波電源１３が接続され、静電チ
ャック９には、ウェハ８を吸着するための高圧の直流電
源１０が接続され、電極４には電極４とウェハ８の間の
熱的結合を良好にするためのＨｅ供給口１１とＨｅ排出
口１２が設けられ、電極４を冷却して間接的にウェハ８
を冷却するための恒温槽１４と、電極４の温度を測定す
るための温度計１５が設けられている。
【００２５】この装置を用いて、Ｗ／ＴｉＮ／Ｔｉ構造
のエッチングを行った。まず、下記の条件で２分間Ｗの
エッチングを行った。 ＮＦ3 ２００ｓｃｃｍ 高周波電力 ２００Ｗ 圧力 ０．１ｔｏｒｒ 電極温度 −４０℃
のエッチングを行った。まず、下記の条件で２分間Ｗの
エッチングを行った。 ＮＦ3 ２００ｓｃｃｍ 高周波電力 ２００Ｗ 圧力 ０．１ｔｏｒｒ 電極温度 −４０℃
【００２６】次いで、下記の条件でＴｉＮ／Ｔｉ構造の
エッチングを行った。 ＨＢｒ １００ｓｃｃｍ 高周波電力 ５００Ｗ 圧力 ０．０５ｔｏｒｒ 電極温度 ８０℃
エッチングを行った。 ＨＢｒ １００ｓｃｃｍ 高周波電力 ５００Ｗ 圧力 ０．０５ｔｏｒｒ 電極温度 ８０℃
【００２７】この条件でＢＰＳＧの上に形成されたＴｉ
Ｎ／Ｔｉ構造をエッチングすると、先に説明したよう
に、電極２，４の間に生起されるエッチングプラズマの
インピーダンス、ひいては電極間容量がエッチングの進
行とともに変化するため、電極間の高周波電圧を監視す
ることによって、被処理材料のエッチングが完全に終了
する時点を検出することができる。
Ｎ／Ｔｉ構造をエッチングすると、先に説明したよう
に、電極２，４の間に生起されるエッチングプラズマの
インピーダンス、ひいては電極間容量がエッチングの進
行とともに変化するため、電極間の高周波電圧を監視す
ることによって、被処理材料のエッチングが完全に終了
する時点を検出することができる。
【００２８】（第２実施例）図２は、第２実施例のエッ
チング終点検出方法を実施するためのマッチング回路図
である。この図において、２１は高周波電源、２２は第
１のバリコン、２３は固定コンデンサ、２４はインダク
タンス、２５は第２のバリコン、２６はプラズマ化電極
である。
チング終点検出方法を実施するためのマッチング回路図
である。この図において、２１は高周波電源、２２は第
１のバリコン、２３は固定コンデンサ、２４はインダク
タンス、２５は第２のバリコン、２６はプラズマ化電極
である。
【００２９】このマッチング回路においては、第１のバ
リコン２２を調節して自動的に高周波電源のインピーダ
ンスとプラズマ化電極２６間のインピーダンスをマッチ
ングするように構成されている。このマッチング回路を
用いて第１実施例のエッチング条件によってＴｉＮ／Ｔ
ｉ構造のエッチングを行った。
リコン２２を調節して自動的に高周波電源のインピーダ
ンスとプラズマ化電極２６間のインピーダンスをマッチ
ングするように構成されている。このマッチング回路を
用いて第１実施例のエッチング条件によってＴｉＮ／Ｔ
ｉ構造のエッチングを行った。
【００３０】その結果、エッチングが開始されてから最
初の３０秒間は第１のバリコン２２の位置（回転角）
は、その位置で安定していたが、その後、この第１のバ
リコン２２は動き、その位置で２０秒間安定した後、再
度第１のバリコン２２は動いて最初の位置に戻った。
初の３０秒間は第１のバリコン２２の位置（回転角）
は、その位置で安定していたが、その後、この第１のバ
リコン２２は動き、その位置で２０秒間安定した後、再
度第１のバリコン２２は動いて最初の位置に戻った。
【００３１】このように、最初に第１のバリコン２２が
動いた瞬間にプラズマを停止して被処理材であるウェハ
の表面を調べたところ、ほとんどエッチングが進行して
いないことがわかった。また、次に第１のバリコン２２
が動いた瞬間にプラズマを停止して被処理材であるウェ
ハの表面を調べたところ、エッチングはほぼ完全に終了
していることがわかった。このことから、ＴｉＮ／Ｔｉ
構造がエッチングされている間は、第１のバリコン２２
が最初の位置からずれた位置にあることがわかった。
動いた瞬間にプラズマを停止して被処理材であるウェハ
の表面を調べたところ、ほとんどエッチングが進行して
いないことがわかった。また、次に第１のバリコン２２
が動いた瞬間にプラズマを停止して被処理材であるウェ
ハの表面を調べたところ、エッチングはほぼ完全に終了
していることがわかった。このことから、ＴｉＮ／Ｔｉ
構造がエッチングされている間は、第１のバリコン２２
が最初の位置からずれた位置にあることがわかった。
【００３２】したがって、マッチング回路中のマッチン
グ条件を自動的に実現する第１のバリコン２２の動きを
光電的、誘電的、機械的方法で検知することによってエ
ッチング終了時点を検出することができる。この実施例
においては、図２に示された特定のマッチング回路の第
１のバリコン２２の動きに着目してエッチングの終点を
検出したが、本発明はこの回路に限定されず、他のバリ
コンの動きに着目することができ、さらに、バリコンに
代えてバリキャップ等の半導体可変容量素子を用い、こ
の可変容量素子の容量の変化によってエッチングの終点
を検出することができる。
グ条件を自動的に実現する第１のバリコン２２の動きを
光電的、誘電的、機械的方法で検知することによってエ
ッチング終了時点を検出することができる。この実施例
においては、図２に示された特定のマッチング回路の第
１のバリコン２２の動きに着目してエッチングの終点を
検出したが、本発明はこの回路に限定されず、他のバリ
コンの動きに着目することができ、さらに、バリコンに
代えてバリキャップ等の半導体可変容量素子を用い、こ
の可変容量素子の容量の変化によってエッチングの終点
を検出することができる。
【００３３】この実施例においては、ＴｉＮ／Ｔｉ構造
をエッチングする場合について説明したが、ＴｉＮ膜ま
たはＴｉ膜を単独に用いた場合にもほぼ同様の現象が生
じることが確かめられた。
をエッチングする場合について説明したが、ＴｉＮ膜ま
たはＴｉ膜を単独に用いた場合にもほぼ同様の現象が生
じることが確かめられた。
【００３４】（第３実施例）図１の装置と図２のマッチ
ング回路を用いて第１実施例と同様にＴｉＮ／Ｔｉ構造
のエッチングを行った。図３は、第３実施例のエッチン
グ終点検出方法の工程説明図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は
各工程を示している。この図において、３１は基板、３
２はＢＰＳＧ膜、３３はＴｉ膜、３４はＴｉＮ膜、３５
はＷ（タングステン）膜、３６はレジスト膜である。こ
の工程説明図によって第３実施例のエッチング終点検出
方法を説明する。
ング回路を用いて第１実施例と同様にＴｉＮ／Ｔｉ構造
のエッチングを行った。図３は、第３実施例のエッチン
グ終点検出方法の工程説明図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は
各工程を示している。この図において、３１は基板、３
２はＢＰＳＧ膜、３３はＴｉ膜、３４はＴｉＮ膜、３５
はＷ（タングステン）膜、３６はレジスト膜である。こ
の工程説明図によって第３実施例のエッチング終点検出
方法を説明する。
【００３５】第１工程（図３（Ａ）参照） まず、基板３１の上に形成されたＢＰＳＧ膜３２の上
に、Ｔｉ膜３３、ＴｉＮ膜３４、配線になるＷ（タング
ステン）膜３５を形成し、その上に所望の配線の形状に
パターニングしたレジスト膜３６を形成する。
に、Ｔｉ膜３３、ＴｉＮ膜３４、配線になるＷ（タング
ステン）膜３５を形成し、その上に所望の配線の形状に
パターニングしたレジスト膜３６を形成する。
【００３６】第２工程（図３（Ｂ）参照） この工程ではＷ膜を下記の条件でエッチングした。 ＮＦ3 ２００ｓｃｃｍ 高周波電力 ２００Ｗ 圧力 ０．１ｔｏｒｒ 電極温度 −４０℃ このエッチング工程によってＷ膜は２分間で完全にエッ
チング除去され、ＴｉＮ膜３４の表面でエッチングが停
止した。
チング除去され、ＴｉＮ膜３４の表面でエッチングが停
止した。
【００３７】第３工程（図３（Ｃ）参照）この工程では
ＴｉＮ／Ｔｉ構造を下記の条件でエッチングした。 Ｃｌ2 １００ｓｃｃｍ 高周波電力 ４００Ｗ 圧力 ０．０５ｔｏｒｒ 電極温度 ３０℃ その結果、当初は第１のバリコンの位置は安定していた
が、５秒後に第１のバリコンは動いた。
ＴｉＮ／Ｔｉ構造を下記の条件でエッチングした。 Ｃｌ2 １００ｓｃｃｍ 高周波電力 ４００Ｗ 圧力 ０．０５ｔｏｒｒ 電極温度 ３０℃ その結果、当初は第１のバリコンの位置は安定していた
が、５秒後に第１のバリコンは動いた。
【００３８】第１のバリコンはその状態で安定していた
が、４０秒後に再度最初の位置に戻った。第１のバリコ
ンが最初動いた瞬間にプラズマを切り、被処理基板を取
り出して調べたところ、ほとんどエッチングは進んでお
らず、第１のバリコンが次に動いた瞬間に被処理基板を
調べたところエッチングがほぼ完全に終了していた。
が、４０秒後に再度最初の位置に戻った。第１のバリコ
ンが最初動いた瞬間にプラズマを切り、被処理基板を取
り出して調べたところ、ほとんどエッチングは進んでお
らず、第１のバリコンが次に動いた瞬間に被処理基板を
調べたところエッチングがほぼ完全に終了していた。
【００３９】このことから、ＴｉＮ／Ｔｉ構造のエッチ
ングが進行している間は、第１のバリコンは、エッチン
グを開始したときの位置（回転角）とは異なる位置に移
動していることがわかった。この実施例においても、Ｔ
ｉＮ／Ｔｉ構造をエッチングする場合について説明した
が、ＴｉＮ膜またはＴｉ膜を単独にエッチングする場合
にもほぼ同様の現象が生じることが確かめられた。
ングが進行している間は、第１のバリコンは、エッチン
グを開始したときの位置（回転角）とは異なる位置に移
動していることがわかった。この実施例においても、Ｔ
ｉＮ／Ｔｉ構造をエッチングする場合について説明した
が、ＴｉＮ膜またはＴｉ膜を単独にエッチングする場合
にもほぼ同様の現象が生じることが確かめられた。
【００４０】ここで、第２実施例と第３の実施例を比較
すると、第２実施例のほうが、第１のバリコンが動く幅
が大きかった。したがって、ＨＢｒでＴｉＮ膜またはＴ
ｉ膜、あるいはＴｉＮ／Ｔｉ構造のエッチングを行う場
合に、本発明は特に有効であることがわかる。
すると、第２実施例のほうが、第１のバリコンが動く幅
が大きかった。したがって、ＨＢｒでＴｉＮ膜またはＴ
ｉ膜、あるいはＴｉＮ／Ｔｉ構造のエッチングを行う場
合に、本発明は特に有効であることがわかる。
【００４１】これらの実施例では、ＴｉＮ膜とＴｉ膜あ
るいはＴｉＮ／Ｔｉ構造をエッチングする場合について
述べたが、これらの導電材料でなくても被処理膜の材料
が変わると、程度の差はあっても、エッチングプラズマ
のインピーダンスあるいは電極間容量が変化するから、
このインピーダンスあるいは電極間容量の変化を監視す
ることによってエッチングの終点を検出することができ
る。
るいはＴｉＮ／Ｔｉ構造をエッチングする場合について
述べたが、これらの導電材料でなくても被処理膜の材料
が変わると、程度の差はあっても、エッチングプラズマ
のインピーダンスあるいは電極間容量が変化するから、
このインピーダンスあるいは電極間容量の変化を監視す
ることによってエッチングの終点を検出することができ
る。
【００４２】膜厚が厚い場合には、エッチングに要する
時間が長くなるためプラズマの発光スペクトルの変化を
検出する方法によってもエッチング制御を行うことが可
能であり、被エッチング材料およびエッチングプラズマ
の種類によっては、インピーダンスや電極間容量の変化
は大きくなく、そのため、エッチング回路中のマッチン
グ状態を自動的に実現するバリコンの動きが少なく、こ
のバリコンの動きによってエッチングの終点を検出する
ことが難しい場合もある。
時間が長くなるためプラズマの発光スペクトルの変化を
検出する方法によってもエッチング制御を行うことが可
能であり、被エッチング材料およびエッチングプラズマ
の種類によっては、インピーダンスや電極間容量の変化
は大きくなく、そのため、エッチング回路中のマッチン
グ状態を自動的に実現するバリコンの動きが少なく、こ
のバリコンの動きによってエッチングの終点を検出する
ことが難しい場合もある。
【００４３】したがって、本発明は、ＴｉＮ膜やＴｉ膜
あるいはＴｉＮ／Ｔｉ構造をＣｌ2やＨＢｒによってエ
ッチングする場合に特に有効であり、特にエッチング遅
れが大きく、エッチングプラズマのインピーダンスまた
は電極間容量の変化が大きく、したがって、マッチング
回路のバリコンの動きが大きい、ＨＢｒでのＴｉＮ膜や
Ｔｉ膜あるいはＴｉＮ／Ｔｉ構造をエッチングする場合
に有効である。
あるいはＴｉＮ／Ｔｉ構造をＣｌ2やＨＢｒによってエ
ッチングする場合に特に有効であり、特にエッチング遅
れが大きく、エッチングプラズマのインピーダンスまた
は電極間容量の変化が大きく、したがって、マッチング
回路のバリコンの動きが大きい、ＨＢｒでのＴｉＮ膜や
Ｔｉ膜あるいはＴｉＮ／Ｔｉ構造をエッチングする場合
に有効である。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
エッチングする工程において、エッチングプラズマのイ
ンピーダンスや容量あるいはマッチング回路の可変容量
の変化によって、精度の高いエッチングの終点を検出す
ることができ半導体集積回路等の製造技術分野において
寄与するところが大きい。
エッチングする工程において、エッチングプラズマのイ
ンピーダンスや容量あるいはマッチング回路の可変容量
の変化によって、精度の高いエッチングの終点を検出す
ることができ半導体集積回路等の製造技術分野において
寄与するところが大きい。
【図１】第１実施例のエッチング終点検出方法を実施す
るための装置の断面図である。
るための装置の断面図である。
【図２】第２実施例のエッチング終点検出方法を実施す
るためのマッチング回路図である。
るためのマッチング回路図である。
【図３】第３実施例のエッチング終点検出方法の工程説
明図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は各工程を示している。
明図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は各工程を示している。
【図４】パターニング後のタングステン配線の説明図で
ある。
ある。
１ 容器 ２，４ 電極 ３，５ 絶縁体 ６ ガス供給口 ７ ガス排出口 ８ ウェハ ９ 静電チャック １０ 直流電源 １１ Ｈｅ供給口 １２ Ｈｅ排出口 １３ 高周波電源 １４ 恒温槽 １５ 温度計 ２１ 高周波電源 ２２ 第１のバリコン ２３ 固定コンデンサ ２４ インダクタンス ２５ 第２のバリコン ２６ プラズマ化電極 ３１，４１ 基板 ３２，４２ ＢＰＳＧ膜 ３３，４３ Ｔｉ膜 ３４，４４ ＴｉＮ膜 ３５，４５ Ｗ（タングステン）膜 ３６，４６ レジスト膜
Claims (7)
- 【請求項１】 導電性材料のドライエッチング工程にお
いて、プラズマのインピーダンスの変化によってエッチ
ングが終了する時点を検出することを特徴とするエッチ
ング終点検出方法。 - 【請求項２】 ドライエッチング工程において、プラズ
マ放電電極の電極間容量の変化によってエッチングが終
了する時点を検出することを特徴とするエッチング終点
検出方法。 - 【請求項３】 ドライエッチング工程において、マッチ
ング回路中のマッチング条件を自動的に実現する可変容
量の変化によってエッチングが終了する時点を決定する
ことを特徴とするエッチング終点検出方法。 - 【請求項４】 ドライエッチング工程において、マッチ
ング回路中のマッチング条件を自動的に実現するバリコ
ンの動きによってエッチングが終了する時点を検出する
ことを特徴とするエッチング終点検出方法。 - 【請求項５】 高周波電界を用いてエッチングガスをプ
ラズマ化することを特徴とする請求項１から請求項４ま
でのいずれか１項に記載されたエッチング終点検出方
法。 - 【請求項６】 被処理材料がＴｉ，ＴｉＮまたはＴｉ／
ＴｉＮであることを特徴とする請求項１から請求項４ま
でのいずれか１項に記載されたエッチング終点検出方
法。 - 【請求項７】 エッチングガスがＨＢｒを含むことを特
徴とする請求項６に記載されたエッチング終点検出方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27132892A JPH06120173A (ja) | 1992-10-09 | 1992-10-09 | エッチング終点検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27132892A JPH06120173A (ja) | 1992-10-09 | 1992-10-09 | エッチング終点検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06120173A true JPH06120173A (ja) | 1994-04-28 |
Family
ID=17498523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27132892A Withdrawn JPH06120173A (ja) | 1992-10-09 | 1992-10-09 | エッチング終点検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06120173A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08139036A (ja) * | 1994-11-09 | 1996-05-31 | Hitachi Electron Eng Co Ltd | プラズマｃｖｄ装置 |
| US6326794B1 (en) | 1999-01-14 | 2001-12-04 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for in-situ monitoring of ion energy distribution for endpoint detection via capacitance measurement |
| US6599759B2 (en) * | 2001-05-02 | 2003-07-29 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd | Method for detecting end point in plasma etching by impedance change |
| KR100416373B1 (ko) * | 2000-11-21 | 2004-01-31 | 삼성전자주식회사 | 알에프 매칭 유닛 |
| JP2004047581A (ja) * | 2002-07-09 | 2004-02-12 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | プラズマエッチングの終点検出方法及びプラズマエッチング装置 |
| KR20040032410A (ko) * | 2002-10-09 | 2004-04-17 | 아남반도체 주식회사 | 반도체 소자 제조 공정의 건식 식각 엔드 포인트 검출 장치 |
| JP2004253785A (ja) * | 2003-01-27 | 2004-09-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ処理方法及び装置 |
| JP2007324341A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 |
| KR101028961B1 (ko) * | 2003-01-06 | 2011-04-12 | 파나소닉 주식회사 | 플라즈마 처리 방법 및 장치 |
| JP2020502820A (ja) * | 2016-10-21 | 2020-01-23 | ヴォールト クリエーション カンパニー リミテッド | ドライエッチング装置及びその制御方法 |
-
1992
- 1992-10-09 JP JP27132892A patent/JPH06120173A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8900401B2 (en) | 2006-05-31 | 2014-12-02 | Hitachi High-Technologies Corporation | Plasma processing method and apparatus |
| US9230782B2 (en) | 2006-05-31 | 2016-01-05 | Hitachi High-Technologies Corporation | Plasma processing method and apparatus |
| JP2020502820A (ja) * | 2016-10-21 | 2020-01-23 | ヴォールト クリエーション カンパニー リミテッド | ドライエッチング装置及びその制御方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000104 |