JPH06252105A - ドライエッチングの終了時点検出方法 - Google Patents
ドライエッチングの終了時点検出方法Info
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- JPH06252105A JPH06252105A JP3874593A JP3874593A JPH06252105A JP H06252105 A JPH06252105 A JP H06252105A JP 3874593 A JP3874593 A JP 3874593A JP 3874593 A JP3874593 A JP 3874593A JP H06252105 A JPH06252105 A JP H06252105A
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- etching
- dry etching
- oxide film
- plasma
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- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ドライエッチングの際にそのプラズマ領域で発
生する光を観察することによってエッチング処理の終了
時点を確実に検出し得るようにすることを目的とする。 【構成】ドライエッチング時にプロダクト部Ｑと同等な
プラズマ発光強度が得られる擬似プロダクト部Ｄをドラ
イエッチングされる半導体基板Ｂ上に設け、ドライエッ
チング時のプラズマ発光強度の変化に基づいてドライエ
ッチングの終了時点を検出するようにした。この擬似プ
ロダクト部Ｄはスクライブライン上に設けることがで
き、また、この擬似プロダクト部Ｄはプロダクト部Ｑと
類似の構造とすることができる。
生する光を観察することによってエッチング処理の終了
時点を確実に検出し得るようにすることを目的とする。 【構成】ドライエッチング時にプロダクト部Ｑと同等な
プラズマ発光強度が得られる擬似プロダクト部Ｄをドラ
イエッチングされる半導体基板Ｂ上に設け、ドライエッ
チング時のプラズマ発光強度の変化に基づいてドライエ
ッチングの終了時点を検出するようにした。この擬似プ
ロダクト部Ｄはスクライブライン上に設けることがで
き、また、この擬似プロダクト部Ｄはプロダクト部Ｑと
類似の構造とすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマエッチング、
反応性イオンエッチングなどのドライエッチング、特に
ＬＳＩなどの半導体装置を製造する工程におけるドライ
エッチングの終了時点を検出する方法に関する。
反応性イオンエッチングなどのドライエッチング、特に
ＬＳＩなどの半導体装置を製造する工程におけるドライ
エッチングの終了時点を検出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７(a),(b) は、プラズマエッチングを
用いた半導体装置の製造工程の一例を断面図として示し
たもので、エッチング前の状態を示した(a) 図におい
て、シリコン基板１上の左方に図示した部分には、ポリ
シリコン膜２，ポリシリコン表面酸化膜３，窒化膜４が
所要の構造に合わせて集積されており、その側面にはス
ペーサ酸化膜５が設けられている。そして、この図の右
方に示したシリコン基板１が露出している部分を含め、
その全面に層間絶縁酸化膜７が設けられている。
用いた半導体装置の製造工程の一例を断面図として示し
たもので、エッチング前の状態を示した(a) 図におい
て、シリコン基板１上の左方に図示した部分には、ポリ
シリコン膜２，ポリシリコン表面酸化膜３，窒化膜４が
所要の構造に合わせて集積されており、その側面にはス
ペーサ酸化膜５が設けられている。そして、この図の右
方に示したシリコン基板１が露出している部分を含め、
その全面に層間絶縁酸化膜７が設けられている。
【０００３】同図(b) は、上記(a) 図図示の状態にある
基板をプラズマエッチングによってエッチングした後の
状態を示すものであって、マスク８によってマスクされ
ている部分以外の層間絶縁酸化膜７，上記の集積された
部分の窒化膜４，ポリシリコン表面酸化膜３およびスペ
ーサ酸化膜７の上部がこのプラズマエッチングによって
除去されている。
基板をプラズマエッチングによってエッチングした後の
状態を示すものであって、マスク８によってマスクされ
ている部分以外の層間絶縁酸化膜７，上記の集積された
部分の窒化膜４，ポリシリコン表面酸化膜３およびスペ
ーサ酸化膜７の上部がこのプラズマエッチングによって
除去されている。
【０００４】図３は、このようなプラズマエッチングを
行う装置の例を示すものであって、エッチング容器Ｖ
は、その内部の空気などが排気装置Ｘによって排気され
る一方エッチングガスがガス配管Ｇから供給されること
によって所定のエッチング雰囲気に保たれる。
行う装置の例を示すものであって、エッチング容器Ｖ
は、その内部の空気などが排気装置Ｘによって排気され
る一方エッチングガスがガス配管Ｇから供給されること
によって所定のエッチング雰囲気に保たれる。
【０００５】このエッチング容器Ｖ内にはそれぞれ高周
波電源Ｒから高周波電力が供給される一対の電極Ｅ1,Ｅ
2 が設けられており、エッチングされる基板Ｂはその一
方の電極Ｅ2 上に載置されていて、エッチング処理期間
中は、この基板Ｂと上記電極Ｅ1 との間にプラズマ領域
Ｐが形成される。
波電源Ｒから高周波電力が供給される一対の電極Ｅ1,Ｅ
2 が設けられており、エッチングされる基板Ｂはその一
方の電極Ｅ2 上に載置されていて、エッチング処理期間
中は、この基板Ｂと上記電極Ｅ1 との間にプラズマ領域
Ｐが形成される。
【０００６】このプラズマ領域における発光の特定の波
長の成分が光学フィルタＦによって選択されてからフォ
トセンサＳに入力し、このセンサＳで電気的な信号に変
換されて出力される。
長の成分が光学フィルタＦによって選択されてからフォ
トセンサＳに入力し、このセンサＳで電気的な信号に変
換されて出力される。
【０００７】図７(a) に示した基板を図３のプラズマエ
ッチング装置でプラズマエッチングした際のプラズマ発
光の状態を半導体基板の構成を含めて具体的に説明す
る。
ッチング装置でプラズマエッチングした際のプラズマ発
光の状態を半導体基板の構成を含めて具体的に説明す
る。
【０００８】半導体基板Ｂは、所望のウエル構造と素子
分離構造とを設けたシリコン基板１上に厚さ 180Åのゲ
ート酸化膜２を熱酸化法により形成し、その上に2,500
Åのポリシリコン層３を堆積した後にPH3 をドープす
る。
分離構造とを設けたシリコン基板１上に厚さ 180Åのゲ
ート酸化膜２を熱酸化法により形成し、その上に2,500
Åのポリシリコン層３を堆積した後にPH3 をドープす
る。
【０００９】そして、このポリシリコン層３の表面を60
Åの厚みになるように酸化して酸化ポリシリコン表面酸
化膜４を形成し、次いで2,000 Åの窒化膜５を堆積して
からレジスト塗布，選択露光，現像，エッチングなどの
処理を行なうことによって、上記ゲート酸化膜２，ポリ
シリコン層３，その表面酸化膜４および窒化膜５を所望
の形状に形成する。
Åの厚みになるように酸化して酸化ポリシリコン表面酸
化膜４を形成し、次いで2,000 Åの窒化膜５を堆積して
からレジスト塗布，選択露光，現像，エッチングなどの
処理を行なうことによって、上記ゲート酸化膜２，ポリ
シリコン層３，その表面酸化膜４および窒化膜５を所望
の形状に形成する。
【００１０】そして、2,500 Åの厚さで酸化膜を堆積し
た後、エッチバックすることによってスペーサ酸化膜６
を生成し、その後、基板全面に汎って1,500 Åの層間絶
縁酸化膜７を堆積することによって、図７(a) に示した
基板Ｂが得られる。
た後、エッチバックすることによってスペーサ酸化膜６
を生成し、その後、基板全面に汎って1,500 Åの層間絶
縁酸化膜７を堆積することによって、図７(a) に示した
基板Ｂが得られる。
【００１１】この基板Ｂ上にレジストを塗布してから、
マスキング，露光，現像を行うことによって、基板Ｂ上
にマスクＭを形成し、その後プラズマエッチングを行う
ことによって同図(b) に示す半導体装置が得られる。
マスキング，露光，現像を行うことによって、基板Ｂ上
にマスクＭを形成し、その後プラズマエッチングを行う
ことによって同図(b) に示す半導体装置が得られる。
【００１２】このプラズマエッチング中にプラズマ領域
Ｐ（図３参照）からはＣ−ＯあるいはＣ−Ｎの結合エネ
ルギーに関連する発光が行われ、この発光の強度はエッ
チングの処理条件や進行状態に伴って変化する。
Ｐ（図３参照）からはＣ−ＯあるいはＣ−Ｎの結合エネ
ルギーに関連する発光が行われ、この発光の強度はエッ
チングの処理条件や進行状態に伴って変化する。
【００１３】図７(c),(d) は、基板の全面積とエッチン
グされる領域の面積の比である開口率が0.3 ％の同図
(a) に示した基板について、エッチング容器内の圧力2,
200mtorr，高周波電力 200Ｗ，電極間隔 0.8mm，Arガス
流量 875sccm，CF4 ガス流量68sccm，CHF3ガス流量8 sc
cmという条件で90秒間プラズマエッチングを行ったとき
のエッチング時間と発光強度の関係を示す図であって、
このときの上部電極の温度は40℃、下部電極の温度は−
20℃であった。
グされる領域の面積の比である開口率が0.3 ％の同図
(a) に示した基板について、エッチング容器内の圧力2,
200mtorr，高周波電力 200Ｗ，電極間隔 0.8mm，Arガス
流量 875sccm，CF4 ガス流量68sccm，CHF3ガス流量8 sc
cmという条件で90秒間プラズマエッチングを行ったとき
のエッチング時間と発光強度の関係を示す図であって、
このときの上部電極の温度は40℃、下部電極の温度は−
20℃であった。
【００１４】この図７(c) はＣ−Ｏ結合エネルギーによ
る波長 520nmの光の強度とエッチング処理時間との関係
を示した図、また、同図(d) はＣ−Ｎ結合エネルギーに
よる波長 388nmの光の強度とエッチング処理時間との関
係を示した図であり、いずれも光の強度は安定しておら
ず、しかも時間的変化は小さく、エッチングの進行状態
との関連を見出すことは困難である。
る波長 520nmの光の強度とエッチング処理時間との関係
を示した図、また、同図(d) はＣ−Ｎ結合エネルギーに
よる波長 388nmの光の強度とエッチング処理時間との関
係を示した図であり、いずれも光の強度は安定しておら
ず、しかも時間的変化は小さく、エッチングの進行状態
との関連を見出すことは困難である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】プラズマエッチング、
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのドライエッチ
ング処理の際、そのプラズマ領域で発生する光、特にＣ
−Ｏ結合エネルギーによる波長 520nmの光、あるいはＣ
−Ｎ結合エネルギーによる波長 388nmの光の強度はエッ
チングの進行状態を示している。
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのドライエッチ
ング処理の際、そのプラズマ領域で発生する光、特にＣ
−Ｏ結合エネルギーによる波長 520nmの光、あるいはＣ
−Ｎ結合エネルギーによる波長 388nmの光の強度はエッ
チングの進行状態を示している。
【００１６】しかしながら、基板の全面積とエッチング
される領域の面積の比である開口率が低い場合には、上
記図７(c),(d) 図示のようにバックグラウンドノイズの
影響が大きいために、プラズマ領域中でのＣ−Ｏあるい
はＣ−Ｎの結合エネルギーに関連する発光強度からエッ
チングの状態を把握することは困難である。
される領域の面積の比である開口率が低い場合には、上
記図７(c),(d) 図示のようにバックグラウンドノイズの
影響が大きいために、プラズマ領域中でのＣ−Ｏあるい
はＣ−Ｎの結合エネルギーに関連する発光強度からエッ
チングの状態を把握することは困難である。
【００１７】そこで、本発明は、ドライエッチングの際
にそのプラズマ領域で発生する光を観察することによっ
てエッチング処理の終了時点を確実に検出し得るように
することを目的とする。
にそのプラズマ領域で発生する光を観察することによっ
てエッチング処理の終了時点を確実に検出し得るように
することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】図１(a) に示したよう
に、ドライエッチング時にプロダクト部Ｑと同等なプラ
ズマ発光強度が得られる擬似プロダクト部Ｄをドライエ
ッチングされる半導体基板Ｂ上に設け、ドライエッチン
グ時のプラズマ発光強度の変化に基づいてドライエッチ
ングの終了時点を検出するようにした。
に、ドライエッチング時にプロダクト部Ｑと同等なプラ
ズマ発光強度が得られる擬似プロダクト部Ｄをドライエ
ッチングされる半導体基板Ｂ上に設け、ドライエッチン
グ時のプラズマ発光強度の変化に基づいてドライエッチ
ングの終了時点を検出するようにした。
【００１９】この擬似プロダクト部Ｄはスクライブライ
ン上に設けることができ、また、この擬似プロダクト部
Ｄはプロダクト部Ｑと類似の構造とすることができる。
ン上に設けることができ、また、この擬似プロダクト部
Ｄはプロダクト部Ｑと類似の構造とすることができる。
【００２０】
【作用】図１は本発明の原理を示す図であって、同図
(a) は半導体基板Ｂの一部におけるプロダクト部Ｑと擬
似プロダクト部Ｄ1,Ｄ2,Ｄ3 の配置例を概念的に示した
もので、網目状のハッチングで示したプロダクト部Ｑ
は、半導体基板Ｂ上に形成されるトランジスタやコンデ
ンサなどの回路要素、配線あるいはスルーホールなどの
目的とする電気的動作を行わせるための要素である。
(a) は半導体基板Ｂの一部におけるプロダクト部Ｑと擬
似プロダクト部Ｄ1,Ｄ2,Ｄ3 の配置例を概念的に示した
もので、網目状のハッチングで示したプロダクト部Ｑ
は、半導体基板Ｂ上に形成されるトランジスタやコンデ
ンサなどの回路要素、配線あるいはスルーホールなどの
目的とする電気的動作を行わせるための要素である。
【００２１】このプロダクト部においては、上記した層
間接続のためのスルーホールなどのような微細な構造を
エッチングすることが多いためにエッチングによって除
去される面積が小さいために、基板Ｂの全面積に対する
エッチングによって除去される面積の比である開口率が
低く、通常、その開口率は 0.3％程度である。
間接続のためのスルーホールなどのような微細な構造を
エッチングすることが多いためにエッチングによって除
去される面積が小さいために、基板Ｂの全面積に対する
エッチングによって除去される面積の比である開口率が
低く、通常、その開口率は 0.3％程度である。
【００２２】また、斜線によるハッチングによって示し
た擬似プロダクト部Ｄ1,Ｄ2,Ｄ3 は本発明によって設け
られたものであり、この擬似プロダクト部Ｄ1,Ｄ2,Ｄ3
は上記プロダクト部と同等なプラズマ発光の強度変化が
得られるように、プロダクト部と類似した構造とし、あ
るいは、プラズマ発光の変化特性がプロダクト部と同等
になるような適宜の構造や材料を用いて構成することが
できる。
た擬似プロダクト部Ｄ1,Ｄ2,Ｄ3 は本発明によって設け
られたものであり、この擬似プロダクト部Ｄ1,Ｄ2,Ｄ3
は上記プロダクト部と同等なプラズマ発光の強度変化が
得られるように、プロダクト部と類似した構造とし、あ
るいは、プラズマ発光の変化特性がプロダクト部と同等
になるような適宜の構造や材料を用いて構成することが
できる。
【００２３】この擬似プロダクト部Ｄを本来開口のない
部分に適宜の位置・適宜の面積で設けることによって開
口の面積を増加させることができ、基板Ｂの開口率が上
記のプロダクト部Ｑとこの擬似プロダクト部Ｄとの開口
面積の和によって定まることから、プロダクト部Ｑの開
口率が低いことを補って基板Ｂの実効的な開口率を高め
ることができる。
部分に適宜の位置・適宜の面積で設けることによって開
口の面積を増加させることができ、基板Ｂの開口率が上
記のプロダクト部Ｑとこの擬似プロダクト部Ｄとの開口
面積の和によって定まることから、プロダクト部Ｑの開
口率が低いことを補って基板Ｂの実効的な開口率を高め
ることができる。
【００２４】なお、この擬似プロダクト部Ｄにはプロダ
クト部Ｑのような電気的な機能は要求されないので、Ｄ
2,Ｄ3 として示した擬似プロダクト部のようにウェハを
分割するためのスクライブラインＣ2 上あるいはスクラ
イブラインＣ1 内に設ければ基板Ｂ上のプロダクト部Ｑ
の配置を制約することがない。
クト部Ｑのような電気的な機能は要求されないので、Ｄ
2,Ｄ3 として示した擬似プロダクト部のようにウェハを
分割するためのスクライブラインＣ2 上あるいはスクラ
イブラインＣ1 内に設ければ基板Ｂ上のプロダクト部Ｑ
の配置を制約することがない。
【００２５】なお、上記擬似プロダクト部Ｄ3 のように
スクライブライン中に擬似プロダクト部を設ければ、完
成した半導体ウェハ上にこの擬似プロダクト部が現れる
ことはないので、従来と同一な組立処理を行うことがで
きる。
スクライブライン中に擬似プロダクト部を設ければ、完
成した半導体ウェハ上にこの擬似プロダクト部が現れる
ことはないので、従来と同一な組立処理を行うことがで
きる。
【００２６】図１(b) はプラズマ発光強度と開口率との
関係を概念的に示したもので、縦軸には、同図(c) の発
光強度とエッチング時間の関係を概念的に例示した図に
示されているように、発光強度が比較的安定している期
間における発光強度の平均値Ｉ0 とこの平均値Ｉ0 から
の変化量ΔＩの比ΔＩ／Ｉ0 を、また、横軸には開口率
をとってある。
関係を概念的に示したもので、縦軸には、同図(c) の発
光強度とエッチング時間の関係を概念的に例示した図に
示されているように、発光強度が比較的安定している期
間における発光強度の平均値Ｉ0 とこの平均値Ｉ0 から
の変化量ΔＩの比ΔＩ／Ｉ0 を、また、横軸には開口率
をとってある。
【００２７】この図１(b) に示したように、開口率が
0.5％程度になるとフォトセンサ（図３参照）からの出
力はノイズレベルを超えるようになるから、このフォト
センサからの出力を監視することによってプラズマ領域
における発光状態、したがってドライエッチングの進行
状態を検出することができる。
0.5％程度になるとフォトセンサ（図３参照）からの出
力はノイズレベルを超えるようになるから、このフォト
センサからの出力を監視することによってプラズマ領域
における発光状態、したがってドライエッチングの進行
状態を検出することができる。
【００２８】なお、このプラズマ領域中での発光状態を
検出するためには、Ｃ−Ｏ結合エネルギーに関連する波
長 520nmの光、あるいは、Ｃ−Ｎ結合エネルギーによる
波長388nmの光を光学フィルタＦで選択して用いること
ができる。
検出するためには、Ｃ−Ｏ結合エネルギーに関連する波
長 520nmの光、あるいは、Ｃ−Ｎ結合エネルギーによる
波長388nmの光を光学フィルタＦで選択して用いること
ができる。
【００２９】図１(c) の例でいえば、時刻ｔ1 までには
ほとんどの部分のエッチングが終了しており、この時刻
ｔ1 から時刻ｔ3 までは除去すべき材料の厚みの多いと
ころや除去され難い部分でのエッチングが行われてい
る。
ほとんどの部分のエッチングが終了しており、この時刻
ｔ1 から時刻ｔ3 までは除去すべき材料の厚みの多いと
ころや除去され難い部分でのエッチングが行われてい
る。
【００３０】したがって、フォトセンサの出力と平均値
Ｉ0 との差ΔＩが所定の値αになった時刻ｔ2 にエッチ
ングを終了させればよいことになる。なお、エッチング
を終了させるときの上記の差ΔＩの値αは、ドライエッ
チングによって除去する材料や厚み、また、半導体装置
の構造などに合わせて定めればよい。
Ｉ0 との差ΔＩが所定の値αになった時刻ｔ2 にエッチ
ングを終了させればよいことになる。なお、エッチング
を終了させるときの上記の差ΔＩの値αは、ドライエッ
チングによって除去する材料や厚み、また、半導体装置
の構造などに合わせて定めればよい。
【００３１】図２はマイクロローティング効果によるエ
ッチング処理の進行速度の相違を概念的に示したもの
で、はエッチング速度が小さい狭い部分でのエッチン
グの進行状態を、はエッチング速度が大きい広い部分
でのエッチングの進行状態をそれぞれ示している。
ッチング処理の進行速度の相違を概念的に示したもの
で、はエッチング速度が小さい狭い部分でのエッチン
グの進行状態を、はエッチング速度が大きい広い部分
でのエッチングの進行状態をそれぞれ示している。
【００３２】したがって、従来技術でこのような狭い部
分と広い部分とが混在している半導体基板についてエッ
チングの状態を監視すると、この狭い部分からの情報と
広い部分からの情報との和であるで示したような情報
が得られることになるので、狭い部分と広い部分とのい
ずれか一方の進行状態に合わせてエッチングを終了させ
ることは困難である。
分と広い部分とが混在している半導体基板についてエッ
チングの状態を監視すると、この狭い部分からの情報と
広い部分からの情報との和であるで示したような情報
が得られることになるので、狭い部分と広い部分とのい
ずれか一方の進行状態に合わせてエッチングを終了させ
ることは困難である。
【００３３】すなわち、で示したととが合成され
たエッチング進行状態を示す情報からエッチング終了と
判定されるｅt 点においては、広い部分でのエッチング
は既に終了しているが、狭い部分でのエッチングはｅn
点まで処理を継続して始めて終了するから、上記のｅt
点が検出されたとき直ちにエッチング処理を終了させる
と狭い部分についてのエッチングが完了しないことにな
る。
たエッチング進行状態を示す情報からエッチング終了と
判定されるｅt 点においては、広い部分でのエッチング
は既に終了しているが、狭い部分でのエッチングはｅn
点まで処理を継続して始めて終了するから、上記のｅt
点が検出されたとき直ちにエッチング処理を終了させる
と狭い部分についてのエッチングが完了しないことにな
る。
【００３４】そこで、本発明では、プラズマ発光の強度
変化から得られたエッチング終了時期からこの図２にΔ
ｔで示したｅt 点とｅn 点の間の時間だけ実際のエッチ
ング終了を遅らせることによって、狭い部分でのエッチ
ングを完了させるようにすることができる。
変化から得られたエッチング終了時期からこの図２にΔ
ｔで示したｅt 点とｅn 点の間の時間だけ実際のエッチ
ング終了を遅らせることによって、狭い部分でのエッチ
ングを完了させるようにすることができる。
【００３５】
【実施例】図４(a),(b) は先に図７を参照して説明した
と同様な半導体装置の製造に本発明を適用した第１実施
例を示すもので、同図(a) に示したエッチング処理前の
プロダクト部の構成は図７と同一であるが、本発明によ
って、このプロダクト部と材料とその厚さが同一な構造
で、面積が大きい擬似プロダクト部を基板上のスクライ
ブライン内に設けて、開口率が 0.5％になるように構成
されている。
と同様な半導体装置の製造に本発明を適用した第１実施
例を示すもので、同図(a) に示したエッチング処理前の
プロダクト部の構成は図７と同一であるが、本発明によ
って、このプロダクト部と材料とその厚さが同一な構造
で、面積が大きい擬似プロダクト部を基板上のスクライ
ブライン内に設けて、開口率が 0.5％になるように構成
されている。
【００３６】なお、半導体基板１上のプロダクト部およ
び擬似プロダクト部における各膜の厚みは、ゲート酸化
膜２が 180Å、ポリシリコン層３が 2,500Å、酸化ポリ
シリコン表面酸化膜４が60Å、窒化膜５が 2,000Åであ
って、擬似プロダクト部における各膜の厚みもこれと同
一であり、この基板全面を覆う層間絶縁酸化膜７の厚み
は 1,500Åである。
び擬似プロダクト部における各膜の厚みは、ゲート酸化
膜２が 180Å、ポリシリコン層３が 2,500Å、酸化ポリ
シリコン表面酸化膜４が60Å、窒化膜５が 2,000Åであ
って、擬似プロダクト部における各膜の厚みもこれと同
一であり、この基板全面を覆う層間絶縁酸化膜７の厚み
は 1,500Åである。
【００３７】この図４(a) 図図示の構成を有する半導体
基板を図７について説明したと同一の条件、すなわち、
エッチング容器内の圧力2,200mtorr，高周波電力 200
Ｗ，電極間隔 0.8mm，Arガス流量 875sccm，CF4 ガス流
量68sccm，CHF3ガス流量 8sccmという条件でのプラズマ
エッチングとマスクの除去によって同図(b) に示すよう
な半導体装置が得られるが、このエッチング期間中のＣ
−Ｏ結合エネルギーによる波長 520nmの発光の強度変化
は同図(c) に示すようなものであった。
基板を図７について説明したと同一の条件、すなわち、
エッチング容器内の圧力2,200mtorr，高周波電力 200
Ｗ，電極間隔 0.8mm，Arガス流量 875sccm，CF4 ガス流
量68sccm，CHF3ガス流量 8sccmという条件でのプラズマ
エッチングとマスクの除去によって同図(b) に示すよう
な半導体装置が得られるが、このエッチング期間中のＣ
−Ｏ結合エネルギーによる波長 520nmの発光の強度変化
は同図(c) に示すようなものであった。
【００３８】この図４(c) におけるプラズマエッチング
の時間が約25秒から30秒付近での光強度の低下は層間絶
縁酸化膜７のエッチング終了によるものであり、その後
の30秒付近から70秒付近までの低レベルの部分は窒化膜
５のエッチングが行われている期間であり、それ以後の
立上がりは酸化ポリシリコン表面酸化膜４およびポリシ
リコン層３のエッチングが行われていることを示してい
る。
の時間が約25秒から30秒付近での光強度の低下は層間絶
縁酸化膜７のエッチング終了によるものであり、その後
の30秒付近から70秒付近までの低レベルの部分は窒化膜
５のエッチングが行われている期間であり、それ以後の
立上がりは酸化ポリシリコン表面酸化膜４およびポリシ
リコン層３のエッチングが行われていることを示してい
る。
【００３９】これをより具体的な数値として示すと、デ
ィレイ（図１(c) 参照）時間を15秒とった後の５秒を平
均化時間とし、この平均化により得られた平均値に対し
て85％の値になった点Ｔを層間絶縁酸化膜７のエッチン
グ終了とし、また、この層間絶縁酸化膜７のエッチング
終了と判定した時点からディレイ時間を10秒とった後の
５秒を平均化時間とし、この平均化により得られた平均
値に対して 120％の値になった時点を窒化膜５のエッチ
ング終了と判定した。
ィレイ（図１(c) 参照）時間を15秒とった後の５秒を平
均化時間とし、この平均化により得られた平均値に対し
て85％の値になった点Ｔを層間絶縁酸化膜７のエッチン
グ終了とし、また、この層間絶縁酸化膜７のエッチング
終了と判定した時点からディレイ時間を10秒とった後の
５秒を平均化時間とし、この平均化により得られた平均
値に対して 120％の値になった時点を窒化膜５のエッチ
ング終了と判定した。
【００４０】そして、この実施例では擬似プロダクト部
がプロダクト部に比較して微細な構造を有していないこ
とから相対的にエッチング速度が大きく、図２について
説明したように、微細な構造を含むためにエッチング速
度の小さいプロダクト部におけるエッチングが終了して
いない状態で上記のエッチング終了の判定が行われてし
まうために、この酸化ポリシリコン表面酸化膜４のエッ
チング終了と判定した時点から25秒経過してプロダクト
部のエッチングが終了するのを待ってエッチング処理を
終了させた。
がプロダクト部に比較して微細な構造を有していないこ
とから相対的にエッチング速度が大きく、図２について
説明したように、微細な構造を含むためにエッチング速
度の小さいプロダクト部におけるエッチングが終了して
いない状態で上記のエッチング終了の判定が行われてし
まうために、この酸化ポリシリコン表面酸化膜４のエッ
チング終了と判定した時点から25秒経過してプロダクト
部のエッチングが終了するのを待ってエッチング処理を
終了させた。
【００４１】同図(d) は上記 (c)図のＣ−Ｏ結合エネル
ギーによる発光の強度変化の代わりにＣ−Ｎ結合エネル
ギーによる波長 388nmの発光の強度変化を示したもの
で、その強度変化はＣ−Ｏ結合エネルギーによる発光の
強度変化とは逆の変化特性を示している。
ギーによる発光の強度変化の代わりにＣ−Ｎ結合エネル
ギーによる波長 388nmの発光の強度変化を示したもの
で、その強度変化はＣ−Ｏ結合エネルギーによる発光の
強度変化とは逆の変化特性を示している。
【００４２】上記同様に具体的な数値として示すと、デ
ィレイ時間を15秒とった後の５秒を平均化時間とし、こ
の平均化により得られた平均値に対して 110％の値にな
った点を層間絶縁酸化膜７のエッチング終了とし、ま
た、この層間絶縁酸化膜７のエッチング終了と判定した
時点からディレイ時間を10秒とった後の５秒を平均化時
間とし、この平均化により得られた平均値に対して90％
の値になった時点を窒化膜５のエッチング終了と判定し
た。
ィレイ時間を15秒とった後の５秒を平均化時間とし、こ
の平均化により得られた平均値に対して 110％の値にな
った点を層間絶縁酸化膜７のエッチング終了とし、ま
た、この層間絶縁酸化膜７のエッチング終了と判定した
時点からディレイ時間を10秒とった後の５秒を平均化時
間とし、この平均化により得られた平均値に対して90％
の値になった時点を窒化膜５のエッチング終了と判定し
た。
【００４３】そして、この酸化ポリシリコン表面酸化膜
４のエッチング終了と判定した時点から前述したプロダ
クト部と擬似プロダクト部におけるエッチング速度の相
違を考慮して、上記の終了判定から25秒経過するのを待
ってエッチング処理を終了させた。
４のエッチング終了と判定した時点から前述したプロダ
クト部と擬似プロダクト部におけるエッチング速度の相
違を考慮して、上記の終了判定から25秒経過するのを待
ってエッチング処理を終了させた。
【００４４】このように、窒化膜５および酸化ポリシリ
コン表面酸化膜４のエッチング終了と判定されてから25
秒経過したときにドライエッチング処理を終了させるこ
とによって、図４(b) に示したような半導体装置が得ら
れるが、もし層間絶縁酸化膜７のみをエッチングするの
であれば上記の層間絶縁酸化膜７のエッチング終了と判
定された時点でドライエッチングを終了させ、また、ポ
リシリコン層３上の酸化ポリシリコン表面酸化膜４を残
しておきたければ酸化ポリシリコン表面酸化膜４のエッ
チング終了と判定された時点でドライエッチングを終了
させればよいことは明らかであろう。
コン表面酸化膜４のエッチング終了と判定されてから25
秒経過したときにドライエッチング処理を終了させるこ
とによって、図４(b) に示したような半導体装置が得ら
れるが、もし層間絶縁酸化膜７のみをエッチングするの
であれば上記の層間絶縁酸化膜７のエッチング終了と判
定された時点でドライエッチングを終了させ、また、ポ
リシリコン層３上の酸化ポリシリコン表面酸化膜４を残
しておきたければ酸化ポリシリコン表面酸化膜４のエッ
チング終了と判定された時点でドライエッチングを終了
させればよいことは明らかであろう。
【００４５】図５は第２実施例を示すもので、半導体基
板Ｂは、所望のウエル構造と素子分離構造とを設けたシ
リコン基板１上に厚さ 180Åのゲート酸化膜２を熱酸化
法により形成し、その上に 2,800Åのポリシリコン層３
を堆積した後にPH3 をドープする。
板Ｂは、所望のウエル構造と素子分離構造とを設けたシ
リコン基板１上に厚さ 180Åのゲート酸化膜２を熱酸化
法により形成し、その上に 2,800Åのポリシリコン層３
を堆積した後にPH3 をドープする。
【００４６】そして、このポリシリコン層３の表面を60
Åの厚みになるように酸化して酸化ポリシリコン表面酸
化膜４を形成し、次いで 2,000Åの窒化膜５を堆積して
からレジスト塗布，選択露光，現像，エッチングなどの
処理を行なうことによって、上記ゲート酸化膜２，ポリ
シリコン層３，その表面酸化膜４および窒化膜５をプロ
ダクト部および擬似プロダクト部のそれぞれを所望の形
状に形成する。
Åの厚みになるように酸化して酸化ポリシリコン表面酸
化膜４を形成し、次いで 2,000Åの窒化膜５を堆積して
からレジスト塗布，選択露光，現像，エッチングなどの
処理を行なうことによって、上記ゲート酸化膜２，ポリ
シリコン層３，その表面酸化膜４および窒化膜５をプロ
ダクト部および擬似プロダクト部のそれぞれを所望の形
状に形成する。
【００４７】この基板におけるプロダクト部の面積は1.
05μｍ× 2.0μｍで開口率が 0.1％であるのに対し、ス
クライブライン上に設けた擬似プロダクト部の面積は 1
00μｍ× 100μｍで開口率を 0.4％とした。これによっ
て、基板全体としての見掛け上の開口率は 0.5％になっ
た。
05μｍ× 2.0μｍで開口率が 0.1％であるのに対し、ス
クライブライン上に設けた擬似プロダクト部の面積は 1
00μｍ× 100μｍで開口率を 0.4％とした。これによっ
て、基板全体としての見掛け上の開口率は 0.5％になっ
た。
【００４８】そして、 2,500Åの厚さで酸化膜を堆積し
た後、エッチバックすることによってスペーサ酸化膜６
を生成し、その後、基板全面に汎って 1,500Åの層間絶
縁酸化膜７を堆積することによって、図５(a) に示した
基板Ｂが得られる。
た後、エッチバックすることによってスペーサ酸化膜６
を生成し、その後、基板全面に汎って 1,500Åの層間絶
縁酸化膜７を堆積することによって、図５(a) に示した
基板Ｂが得られる。
【００４９】この基板Ｂ上にレジストを塗布してからマ
スキング，露光，現像を行うことによって基板Ｂ上にマ
スクＭを形成し、その後、前述の第１実施例におけると
同一の条件でプラズマエッチングを行う。
スキング，露光，現像を行うことによって基板Ｂ上にマ
スクＭを形成し、その後、前述の第１実施例におけると
同一の条件でプラズマエッチングを行う。
【００５０】図５(c) はこのプラズマエッチング期間中
のＣ−Ｎ結合エネルギーによる波長388nmの発光の発光
強度をエッチング時間との関係で示したもので、前記し
た第１実施例におけると同様に、ディレイ時間を15秒と
った後の５秒を平均化時間とし、この平均化により得ら
れた平均値に対して 110％の値になった点を層間絶縁酸
化膜７のエッチング終了とし、また、この層間絶縁酸化
膜７のエッチング終了と判定した時点からディレイ時間
を10秒とった後の５秒を平均化時間とし、この平均化に
より得られた平均値に対して90％の値になった時点を窒
化膜５のエッチング終了と判定した。
のＣ−Ｎ結合エネルギーによる波長388nmの発光の発光
強度をエッチング時間との関係で示したもので、前記し
た第１実施例におけると同様に、ディレイ時間を15秒と
った後の５秒を平均化時間とし、この平均化により得ら
れた平均値に対して 110％の値になった点を層間絶縁酸
化膜７のエッチング終了とし、また、この層間絶縁酸化
膜７のエッチング終了と判定した時点からディレイ時間
を10秒とった後の５秒を平均化時間とし、この平均化に
より得られた平均値に対して90％の値になった時点を窒
化膜５のエッチング終了と判定した。
【００５１】そして、この窒化膜５のエッチング終了と
判定した後、35秒経過してからエッチング処理を終了さ
せた。
判定した後、35秒経過してからエッチング処理を終了さ
せた。
【００５２】なお、上記のプラズマエッチング処理によ
って得られた同図(b) の半導体装置においては、プロダ
クト部は微細な構造を有しているためにエッチング速度
が小さく、ゲート酸化膜２とポリシリコン層３を合計し
た厚みは 2,085Åであるのに対し、擬似プロダクト部は
広い構造となっているためにエッチング速度が大きくて
除去されるポリシリコン層が多くなって、そのゲート酸
化膜２とポリシリコン層３を合計した厚みは 1,640Åに
なっている。
って得られた同図(b) の半導体装置においては、プロダ
クト部は微細な構造を有しているためにエッチング速度
が小さく、ゲート酸化膜２とポリシリコン層３を合計し
た厚みは 2,085Åであるのに対し、擬似プロダクト部は
広い構造となっているためにエッチング速度が大きくて
除去されるポリシリコン層が多くなって、そのゲート酸
化膜２とポリシリコン層３を合計した厚みは 1,640Åに
なっている。
【００５３】図６(a),(b) は、埋込コンタクトホールＨ
を設けるようにした半導体装置の製造方法に本発明を適
用した第３実施例のプラズマエッチング前と後の状態を
それぞれ示すもので、半導体基板Ｂに設けられるウエル
構造と素子分離構造とが前記第２実施例と相違するだけ
で、この基板上に形成される層と層厚は第１実施例と同
一であるから、これらの説明は省略する。
を設けるようにした半導体装置の製造方法に本発明を適
用した第３実施例のプラズマエッチング前と後の状態を
それぞれ示すもので、半導体基板Ｂに設けられるウエル
構造と素子分離構造とが前記第２実施例と相違するだけ
で、この基板上に形成される層と層厚は第１実施例と同
一であるから、これらの説明は省略する。
【００５４】なお、この基板の見掛け上の開口率は 0.5
％であり、当初のエッチング条件は、エッチング容器内
の圧力1,200mtorr，高周波電力 280Ｗ，電極間隔 1.1m
m，Arガス流量 875sccm，CF4 ガス流量30sccm，CHF3ガ
ス流量50sccmである。
％であり、当初のエッチング条件は、エッチング容器内
の圧力1,200mtorr，高周波電力 280Ｗ，電極間隔 1.1m
m，Arガス流量 875sccm，CF4 ガス流量30sccm，CHF3ガ
ス流量50sccmである。
【００５５】この実施例は、埋込コンタクトホールＨを
設けるために層間絶縁酸化膜７だけをエッチングするも
ので、Ｃ−Ｎ結合エネルギーによる波長 388nmの発光強
度のエッチング時間に伴う変化は同図(c) に示すとおり
である。
設けるために層間絶縁酸化膜７だけをエッチングするも
ので、Ｃ−Ｎ結合エネルギーによる波長 388nmの発光強
度のエッチング時間に伴う変化は同図(c) に示すとおり
である。
【００５６】このエッチング処理の終了の検出は、ディ
レイ時間を25秒とった後の５秒を平均化時間とし、この
平均化により得られた平均値に対して 105％の値になっ
た点を層間絶縁酸化膜７のエッチング終了と判定した。
レイ時間を25秒とった後の５秒を平均化時間とし、この
平均化により得られた平均値に対して 105％の値になっ
た点を層間絶縁酸化膜７のエッチング終了と判定した。
【００５７】そして、CF4 ガス流量を68sccm，CHF3ガス
流量を 8sccmに変更してから７秒が経過して狭い部分な
どのエッチングが終了するのを待ってプラズマエッチン
グ処理を終了させた。
流量を 8sccmに変更してから７秒が経過して狭い部分な
どのエッチングが終了するのを待ってプラズマエッチン
グ処理を終了させた。
【００５８】以上に説明した本発明の実施例において
は、プラズマエッチングを例にとって説明したが、本発
明はこのプラズマエッチングに限られるものではなく、
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ），サイクロトロン共
鳴（ＥＣＲ）プラズマエッチング，イオンビームエッチ
ング，プラズマアッシャー，マイクロ波アッシャー，オ
ゾンアッシャーあるいは光オゾンアッシャーなどのドラ
イエッチングのすべてに適用できることはいうまでもな
い。
は、プラズマエッチングを例にとって説明したが、本発
明はこのプラズマエッチングに限られるものではなく、
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ），サイクロトロン共
鳴（ＥＣＲ）プラズマエッチング，イオンビームエッチ
ング，プラズマアッシャー，マイクロ波アッシャー，オ
ゾンアッシャーあるいは光オゾンアッシャーなどのドラ
イエッチングのすべてに適用できることはいうまでもな
い。
【００５９】
【発明の効果】本発明によれば、開口率の低いプロダク
ト部を構成している半導体基板に対しても、ドライエッ
チング中のプラズマからの発光を反応容器の外部から観
察するだけでエッチング処理の終了時期を検出できるの
で、エッチング処理の管理・制御が極めて容易かつ正確
に行なえるという格別の効果が達成される。
ト部を構成している半導体基板に対しても、ドライエッ
チング中のプラズマからの発光を反応容器の外部から観
察するだけでエッチング処理の終了時期を検出できるの
で、エッチング処理の管理・制御が極めて容易かつ正確
に行なえるという格別の効果が達成される。
【図１】本発明の原理を説明するための図である。
【図２】マイクロローティング効果の影響を説明する図
である。
である。
【図３】プラズマ発光観察手段を備えたプラズマエッチ
ング装置の概念図である。
ング装置の概念図である。
【図４】本発明の第１実施例を説明するための図であ
る。
る。
【図５】本発明の第２実施例を説明するための図であ
る。
る。
【図６】本発明の第３実施例を説明するための図であ
る。
る。
【図７】従来の半導体基板のエッチングとプラズマ発光
状態を示す図である。
状態を示す図である。
Ｂ──半導体基板 Ｑ──プロダクト部 Ｄ──擬似プロダクト部 Ｃ──スクライブライン Ｈ──埋込コンタクトホール １──半導体基板 ２──ゲート酸化膜 ３──ポリシリコン層 ４──ポリシリコン層の表面酸化膜 ５──窒化膜 ６──スペーサ酸化膜 ７──層間絶縁酸化膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大松 将彦 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 ドライエッチング時にプロダクト部と同
等なプラズマ発光強度が得られる擬似プロダクト部をド
ライエッチングされる半導体基板上に設け、ドライエッ
チング時のプラズマ発光強度の変化に基づいてドライエ
ッチングの終了時点を検出するようにしたことを特徴と
するドライエッチングの終了時点検出方法。 - 【請求項２】 上記擬似プロダクト部をスクライブライ
ン上に設けることを特徴とする請求項１記載のドライエ
ッチングの終了時点検出方法。 - 【請求項３】 上記擬似プロダクト部をプロダクト部と
類似の構造としたことを特徴とする請求項１あるいは請
求項２記載のドライエッチングの終了時点検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3874593A JPH06252105A (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | ドライエッチングの終了時点検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3874593A JPH06252105A (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | ドライエッチングの終了時点検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06252105A true JPH06252105A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=12533855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3874593A Withdrawn JPH06252105A (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | ドライエッチングの終了時点検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06252105A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002246369A (ja) * | 2001-02-15 | 2002-08-30 | Sharp Corp | 薄膜ドライエッチング方法 |
| US6716362B1 (en) * | 2000-10-24 | 2004-04-06 | International Business Machines Corporation | Method for thin film laser reflectance correlation for substrate etch endpoint |
-
1993
- 1993-02-26 JP JP3874593A patent/JPH06252105A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6716362B1 (en) * | 2000-10-24 | 2004-04-06 | International Business Machines Corporation | Method for thin film laser reflectance correlation for substrate etch endpoint |
| JP2002246369A (ja) * | 2001-02-15 | 2002-08-30 | Sharp Corp | 薄膜ドライエッチング方法 |
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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: 20000509 |