JPH07240405A - 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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- JPH07240405A JPH07240405A JP5299194A JP5299194A JPH07240405A JP H07240405 A JPH07240405 A JP H07240405A JP 5299194 A JP5299194 A JP 5299194A JP 5299194 A JP5299194 A JP 5299194A JP H07240405 A JPH07240405 A JP H07240405A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- B81C99/0055—Manufacturing logistics
- B81C99/0065—Process control; Yield prediction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
- B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
- B81C1/00555—Achieving a desired geometry, i.e. controlling etch rates, anisotropy or selectivity
- B81C1/00563—Avoid or control over-etching
- B81C1/00587—Processes for avoiding or controlling over-etching not provided for in B81C1/00571 - B81C1/00579
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
- B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
- B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
- B81C2201/0128—Processes for removing material
- B81C2201/013—Etching
- B81C2201/0135—Controlling etch progression
- B81C2201/0142—Processes for controlling etch progression not provided for in B81C2201/0136 - B81C2201/014
Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン酸化膜を比較的低圧エッチングした
場合にもエッチング終点を確実に検出できる方法を提供
すること。 【構成】 エッチングとしてＣＦ系ガスを導入した場合
に、プラズマ中で解離されることで生成される中間生成
物であるＣ2 は、半導体ウエハ上にシリコン酸化膜が存
在する限り該酸化膜に付着する傾向を示し、エッチング
進行中はこのＣ2の発光強度は比較的低い。エッチング
終点に近づくにつれ、半導体基板上の酸化膜に付着する
Ｃ2 の付着量が少なくなり、Ｃ2 の発光強度は増大す
る。一方、シリコン酸化膜との反応生成物であるＳｉま
たはＳｉＦx （Ｘ＝１〜３）は、エッチング進行中は比
較的高い発光強度として検出され、エッチング終点に近
づくにつれ酸化膜が減少するため、低い発光強度とな
る。したがって、Ｃ2 の発光強度と、ＳｉまたはＳｉＦ
X の発光強度との比または差を検出すれば、プラズマ終
点を精度よく検出することが可能となる。
場合にもエッチング終点を確実に検出できる方法を提供
すること。 【構成】 エッチングとしてＣＦ系ガスを導入した場合
に、プラズマ中で解離されることで生成される中間生成
物であるＣ2 は、半導体ウエハ上にシリコン酸化膜が存
在する限り該酸化膜に付着する傾向を示し、エッチング
進行中はこのＣ2の発光強度は比較的低い。エッチング
終点に近づくにつれ、半導体基板上の酸化膜に付着する
Ｃ2 の付着量が少なくなり、Ｃ2 の発光強度は増大す
る。一方、シリコン酸化膜との反応生成物であるＳｉま
たはＳｉＦx （Ｘ＝１〜３）は、エッチング進行中は比
較的高い発光強度として検出され、エッチング終点に近
づくにつれ酸化膜が減少するため、低い発光強度とな
る。したがって、Ｃ2 の発光強度と、ＳｉまたはＳｉＦ
X の発光強度との比または差を検出すれば、プラズマ終
点を精度よく検出することが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン酸化膜をエッ
チングする際のエッチング終点検出方法に関する。
チングする際のエッチング終点検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造工程において、ガスプラズマ
を用いたドライエッチングは、被処理体例えば半導体ウ
エハ上に微細のパターンを形成するため必須の技術とな
っている。この種のエッチング処理は、真空中で反応ガ
スを用いてプラズマを生成し、プラズマ中のイオン、中
性ラジカル、原子または分子などを用いてエッチング対
象物を除去していく方法である。
を用いたドライエッチングは、被処理体例えば半導体ウ
エハ上に微細のパターンを形成するため必須の技術とな
っている。この種のエッチング処理は、真空中で反応ガ
スを用いてプラズマを生成し、プラズマ中のイオン、中
性ラジカル、原子または分子などを用いてエッチング対
象物を除去していく方法である。
【０００３】このプラズマエッチング処理においては、
エッチング対象物が完全に除去された後にもエッチング
処理が継続されると、下地材料が不必要に削られたり、
あるいはエッチング形状が変わってしまうため、これを
防止するためにエッチング終点の検出を正確に行うこと
が重要である。
エッチング対象物が完全に除去された後にもエッチング
処理が継続されると、下地材料が不必要に削られたり、
あるいはエッチング形状が変わってしまうため、これを
防止するためにエッチング終点の検出を正確に行うこと
が重要である。
【０００４】例えば、シリコン酸化膜をＣＦ系の処理ガ
スによりエッチングする場合には、反応生成物である一
酸化炭素（ＣＯ）の発光強度を監視し、この発光強度の
変化に基づいてエッチング終点を決定する方法が提案さ
れている（例えば、特開昭６３−８１９２９号公報，特
開平１−２３０２３６号公報）。あるいは、反応生成物
の発光強度とともに、エッチャントの発光強度を監視
し、これらの発光強度の差または比に基づいてエッチン
グの終点を決定する方法が提案されている（例えば特開
昭６３−９１９２９号公報）。
スによりエッチングする場合には、反応生成物である一
酸化炭素（ＣＯ）の発光強度を監視し、この発光強度の
変化に基づいてエッチング終点を決定する方法が提案さ
れている（例えば、特開昭６３−８１９２９号公報，特
開平１−２３０２３６号公報）。あるいは、反応生成物
の発光強度とともに、エッチャントの発光強度を監視
し、これらの発光強度の差または比に基づいてエッチン
グの終点を決定する方法が提案されている（例えば特開
昭６３−９１９２９号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の超高
集積化の要求にともない、エッチング対象領域が非常に
小さくなる傾向にあり、エッチングによるＣＯなどの反
応生成物の発生量も非常に微量となっている。さらに加
えて、エッチング時の圧力が低圧化する傾向にあり、こ
のことに起因してもＣＯなどの反応生成物の発生量が非
常に微量となる傾向である。
集積化の要求にともない、エッチング対象領域が非常に
小さくなる傾向にあり、エッチングによるＣＯなどの反
応生成物の発生量も非常に微量となっている。さらに加
えて、エッチング時の圧力が低圧化する傾向にあり、こ
のことに起因してもＣＯなどの反応生成物の発生量が非
常に微量となる傾向である。
【０００６】本発明者が実験により確認したところ、エ
ッチング時のチャンバ内圧力を１０-2Torr以下に設定し
て低圧エッチングを行うと、反応生成物ＣＯの発光強度
がほとんど検出できなかった。
ッチング時のチャンバ内圧力を１０-2Torr以下に設定し
て低圧エッチングを行うと、反応生成物ＣＯの発光強度
がほとんど検出できなかった。
【０００７】そこで、本発明の目的とするところは、低
圧エッチングの場合にもシリコン酸化膜のエッチング終
点を精度よく検出することができるエッチング終点検出
方法を提供することある。
圧エッチングの場合にもシリコン酸化膜のエッチング終
点を精度よく検出することができるエッチング終点検出
方法を提供することある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】請求項１の発
明は、炭素Ｃを含むエッチングガスを用いてプラズマを
生成し、シリコン酸化膜をエッチングする際のエッチン
グ終点検出方法において、Ｃ2 のプラズマ発光強度を検
出して、この発光強度に基づいてエッチング終点を検出
することを特徴とする。
明は、炭素Ｃを含むエッチングガスを用いてプラズマを
生成し、シリコン酸化膜をエッチングする際のエッチン
グ終点検出方法において、Ｃ2 のプラズマ発光強度を検
出して、この発光強度に基づいてエッチング終点を検出
することを特徴とする。
【０００９】炭素Ｃを含むエッチングガスがプラズマ化
されることで生成される中間生成物であるＣ2 は、基板
上にシリコン酸化膜が存在する限り、このシリコン酸化
膜に付着する特性を有する。そして、シリコン酸化膜エ
ッチングは、Ｃ2 の結合を切りながら行われる。したが
って、基板上にシリコン酸化膜が存在する限りは、Ｃ2
がシリコン酸化膜に付着する分だけその分圧が低下して
おり、Ｃ2 のプラズマ発光強度は比較的低くなる。一
方、エッチング終点に近づくと、基板上にほとんどシリ
コン酸化膜が存在しないため、このシリコン酸化膜に付
着するＣ2 の量が少なくなり、Ｃ2 のプラズマ発光強度
は増大する。このため、図１に示すように、Ｃ2 のプラ
ズマ発光強度に予めしきい値Ｌ1 を設定しておき、この
しきい値Ｌ1 を越えた時にエッチング終点を検出すれば
よい。
されることで生成される中間生成物であるＣ2 は、基板
上にシリコン酸化膜が存在する限り、このシリコン酸化
膜に付着する特性を有する。そして、シリコン酸化膜エ
ッチングは、Ｃ2 の結合を切りながら行われる。したが
って、基板上にシリコン酸化膜が存在する限りは、Ｃ2
がシリコン酸化膜に付着する分だけその分圧が低下して
おり、Ｃ2 のプラズマ発光強度は比較的低くなる。一
方、エッチング終点に近づくと、基板上にほとんどシリ
コン酸化膜が存在しないため、このシリコン酸化膜に付
着するＣ2 の量が少なくなり、Ｃ2 のプラズマ発光強度
は増大する。このため、図１に示すように、Ｃ2 のプラ
ズマ発光強度に予めしきい値Ｌ1 を設定しておき、この
しきい値Ｌ1 を越えた時にエッチング終点を検出すれば
よい。
【００１０】請求項２の発明は、請求項１において、前
記エッチングガスは炭素Ｃ及びフッ素Ｆを含み、Ｃ2 の
プラズマ発光強度と、ＳｉまたはＳｉＦX （Ｘ＝１〜
３）のプラズマ発光強度との比または差に基づいて、エ
ッチング終点を検出することを特徴とする。
記エッチングガスは炭素Ｃ及びフッ素Ｆを含み、Ｃ2 の
プラズマ発光強度と、ＳｉまたはＳｉＦX （Ｘ＝１〜
３）のプラズマ発光強度との比または差に基づいて、エ
ッチング終点を検出することを特徴とする。
【００１１】Ｃ2 のプラズマ発光強度は、上述したよう
にエッチング終点に近づくにつれ増大するのに対して、
ＳｉまたはＳｉＦX のプラズマ発光強度は、図１に示す
ように、エッチング終点に近づくにつれ減少する傾向を
示す。これは、ＳｉまたはＳｉＦX は基板上に形成され
ていたシリコン酸化膜がエッチングされることで生成さ
れる反応生成物であり、シリコン酸化膜のエッチングが
終了に近づくにつれ、そのプラズマ発光強度は減少する
からである。このため、Ｃ2 のプラズマ発光強度と、Ｓ
ｉまたはＳｉＦX のプラズマ発光強度との比または差を
算出すれば、エッチング終点をさらに感度よく検出する
ことができる。
にエッチング終点に近づくにつれ増大するのに対して、
ＳｉまたはＳｉＦX のプラズマ発光強度は、図１に示す
ように、エッチング終点に近づくにつれ減少する傾向を
示す。これは、ＳｉまたはＳｉＦX は基板上に形成され
ていたシリコン酸化膜がエッチングされることで生成さ
れる反応生成物であり、シリコン酸化膜のエッチングが
終了に近づくにつれ、そのプラズマ発光強度は減少する
からである。このため、Ｃ2 のプラズマ発光強度と、Ｓ
ｉまたはＳｉＦX のプラズマ発光強度との比または差を
算出すれば、エッチング終点をさらに感度よく検出する
ことができる。
【００１２】このＣ2 の発光は、波長４６５〜４７４ｎ
ｍの発光帯域、波長５０５〜５１７の発光帯域または波
長５５０〜５６４ｎｍの発光帯域のいずれにおいても検
出できる。また、上記の各発明は、特にチャンバ内圧力
が１０-2Torrよりも低圧にした状態でのエッチングに有
効である。Ｃ2 は、ＣＯなどと比較して、チャンバ内圧
力がより低圧である場合にも検出できるからである。
ｍの発光帯域、波長５０５〜５１７の発光帯域または波
長５５０〜５６４ｎｍの発光帯域のいずれにおいても検
出できる。また、上記の各発明は、特にチャンバ内圧力
が１０-2Torrよりも低圧にした状態でのエッチングに有
効である。Ｃ2 は、ＣＯなどと比較して、チャンバ内圧
力がより低圧である場合にも検出できるからである。
【００１３】請求項５の発明は、炭素Ｃ及びフッ素Ｆを
含むエッチングガスを用いてプラズマを生成し、酸化膜
をエッチングする際のエッチング終点検出方法におい
て、ＳｉまたはＳｉＦX （Ｘ＝１〜３）のプラズマ発光
強度と、ＣＦY （Ｙ＝１または２）のプラズマ発光強度
との比または差に基づいて、エッチング終点を検出する
ことを特徴とする。
含むエッチングガスを用いてプラズマを生成し、酸化膜
をエッチングする際のエッチング終点検出方法におい
て、ＳｉまたはＳｉＦX （Ｘ＝１〜３）のプラズマ発光
強度と、ＣＦY （Ｙ＝１または２）のプラズマ発光強度
との比または差に基づいて、エッチング終点を検出する
ことを特徴とする。
【００１４】図２に示すように、ＳｉまたはＳｉＦX の
プラズマ発光強度は、エッチング終点に近づくにつれ減
少するのに対し、ＣＦY のプラズマ発光強度は、エッチ
ング終点に近づくにつれ増大する。ＣＦY はエッチング
に寄与する活性種であるので、エッチング終点に近づく
につれ、その発光強度が増大するからである。したがっ
て、両者の発光強度の比または差を算出することで、エ
ッチング終点を感度よく検出することができる。
プラズマ発光強度は、エッチング終点に近づくにつれ減
少するのに対し、ＣＦY のプラズマ発光強度は、エッチ
ング終点に近づくにつれ増大する。ＣＦY はエッチング
に寄与する活性種であるので、エッチング終点に近づく
につれ、その発光強度が増大するからである。したがっ
て、両者の発光強度の比または差を算出することで、エ
ッチング終点を感度よく検出することができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して具
体的に説明する。
体的に説明する。
【００１６】第１実施例 まず、本発明方法が実施されるエッチング装置の概要に
ついて図３を参照して説明する。
ついて図３を参照して説明する。
【００１７】図３に示すように、プロセスチャンバ１０
は真空引きが可能な気密容器を構成し、その内部には、
被処理体である半導体ウエハＷを載置するための載置電
極１２と、これと対向する対向電極１４とが配置されて
いる。対向電極１４には、載置電極１２と対向する位置
に多数のガス導入口１４ａが形成され、ガス導入管１６
を介して導入されたプロセスガスがプロセスチャンバ１
０内に導かれるようになっている。また、プロセスチャ
ンバ１０の例えば底面には、載置電極１２と対称な位置
にガス排気管１８が連結されている。対向電極１４はプ
ロセスチャンバ１０の一部として構成され、プロセスチ
ャンバ１０自体が接地されている。一方、載置電極１２
には、マッチング用コンデンサ２０を介して高周波電源
２２が接続されている。この結果、本実施例に用いるエ
ッチング装置は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装
置を構成している。
は真空引きが可能な気密容器を構成し、その内部には、
被処理体である半導体ウエハＷを載置するための載置電
極１２と、これと対向する対向電極１４とが配置されて
いる。対向電極１４には、載置電極１２と対向する位置
に多数のガス導入口１４ａが形成され、ガス導入管１６
を介して導入されたプロセスガスがプロセスチャンバ１
０内に導かれるようになっている。また、プロセスチャ
ンバ１０の例えば底面には、載置電極１２と対称な位置
にガス排気管１８が連結されている。対向電極１４はプ
ロセスチャンバ１０の一部として構成され、プロセスチ
ャンバ１０自体が接地されている。一方、載置電極１２
には、マッチング用コンデンサ２０を介して高周波電源
２２が接続されている。この結果、本実施例に用いるエ
ッチング装置は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装
置を構成している。
【００１８】このプロセスチャンバの前段には、ロード
ロックチャンバ２６が設けられている。このロードロッ
クチャンバ２６は、大気との間にゲートバルブ２４ａを
有し、プロセスチャンバ１０との間にゲートバルブ２４
ｂを有する。ゲートバルブ２４ａを介してロードロック
チャンバ２６内に搬入されたウエハＷは、ここで一旦大
気−真空置換がなされ、その後ゲートバルブ２４ｂを介
してプロセスチャンバ１０内に搬入される。
ロックチャンバ２６が設けられている。このロードロッ
クチャンバ２６は、大気との間にゲートバルブ２４ａを
有し、プロセスチャンバ１０との間にゲートバルブ２４
ｂを有する。ゲートバルブ２４ａを介してロードロック
チャンバ２６内に搬入されたウエハＷは、ここで一旦大
気−真空置換がなされ、その後ゲートバルブ２４ｂを介
してプロセスチャンバ１０内に搬入される。
【００１９】プロセスチャンバ１０の一部の側壁には、
プラズマ発光波長に対して透明な材質から成る窓２８が
形成されている。そして、この透明窓２８を介して外部
に取り出されるプラズマ発光に基づいて、エッチング終
点を検出する終点検出装置３０が配置されている。
プラズマ発光波長に対して透明な材質から成る窓２８が
形成されている。そして、この透明窓２８を介して外部
に取り出されるプラズマ発光に基づいて、エッチング終
点を検出する終点検出装置３０が配置されている。
【００２０】この終点検出装置３０は、透明窓２８と対
向する位置に集光レンズ３２を有し、この集光レンズ３
２の焦点位置に一端を有する光ファイバー３４が設けら
れている。この光ファイバー３４は、その途中にて２本
に分岐され、そのそれぞれの他端が、第１，第２の分光
器３６，３８に接続されている。第１の分光器３６の後
段には、第１の光電変換器４０および第１の増幅器４４
が設けられている。一方、第２の分光器３８の後段に
は、同様に第２の光電変換器４２および第２の増幅器４
６が設けられている。そして、この第１，第２の増幅器
４４，４６より出力された信号が制御部４８に入力する
ようになっている。
向する位置に集光レンズ３２を有し、この集光レンズ３
２の焦点位置に一端を有する光ファイバー３４が設けら
れている。この光ファイバー３４は、その途中にて２本
に分岐され、そのそれぞれの他端が、第１，第２の分光
器３６，３８に接続されている。第１の分光器３６の後
段には、第１の光電変換器４０および第１の増幅器４４
が設けられている。一方、第２の分光器３８の後段に
は、同様に第２の光電変換器４２および第２の増幅器４
６が設けられている。そして、この第１，第２の増幅器
４４，４６より出力された信号が制御部４８に入力する
ようになっている。
【００２１】上記のような構造のエッチング装置におい
て、半導体ウエハＷ上に形成されたシリコン酸化膜（Ｓ
ｉＯ2 ）をエッチングするために、プロセスチャンバ１
０内を所定の高真空度に真空引きした後に、ガス導入管
１６およびガス導入口１４ａを介してプロセスチャンバ
１０内にＣＦ系ガス、例えばＣＨＦ3 を、エッチングガ
スとして所定量導入した。そして、各電極１２，１４間
に、例えば１３．５６ＭＨｚの周波数にて、例えば数１
００Ｗの高周波電力を印加しながら、プロセスチャンバ
１０内を１０-2Torr以下の低圧に維持させて、酸化膜の
エッチングを行った。
て、半導体ウエハＷ上に形成されたシリコン酸化膜（Ｓ
ｉＯ2 ）をエッチングするために、プロセスチャンバ１
０内を所定の高真空度に真空引きした後に、ガス導入管
１６およびガス導入口１４ａを介してプロセスチャンバ
１０内にＣＦ系ガス、例えばＣＨＦ3 を、エッチングガ
スとして所定量導入した。そして、各電極１２，１４間
に、例えば１３．５６ＭＨｚの周波数にて、例えば数１
００Ｗの高周波電力を印加しながら、プロセスチャンバ
１０内を１０-2Torr以下の低圧に維持させて、酸化膜の
エッチングを行った。
【００２２】プロセスチャンバ１０内に導入されたＣＨ
Ｆ3 は、プラズマ中で解離してＣＦY （Ｙ＝１または
２）などの活性種を発生し、これがシリコン酸化膜と反
応してエッチングが行われる。また、ＣＨＦ3 は、プラ
ズマ中で解離することで中間生成物としてＣ2 をも発生
する。この中間生成物Ｃ2 は、半導体ウエハＷのシリコ
ン酸化膜上に付着し、活性種ＣＦY はこのＣ2 の結合を
切りながらシリコン酸化膜のエッチングを行うことにな
る。この結果、半導体ウエハＷ上のシリコン酸化膜は、
Ｓｉ、ＳｉＦX （Ｘ＝１〜３）、ＣＯなどの反応生成物
を発生させることになる。これらの活性種、中間生成物
および反応生成物の存在は、特定波長の発光強度を監視
することで検出できるが、この第１実施例では、中間生
成物Ｃ2 の発光強度と、反応生成物ＳｉＦの発光強度と
に基づいて、シリコン酸化膜のエッチング終点を検出す
るようにしている。
Ｆ3 は、プラズマ中で解離してＣＦY （Ｙ＝１または
２）などの活性種を発生し、これがシリコン酸化膜と反
応してエッチングが行われる。また、ＣＨＦ3 は、プラ
ズマ中で解離することで中間生成物としてＣ2 をも発生
する。この中間生成物Ｃ2 は、半導体ウエハＷのシリコ
ン酸化膜上に付着し、活性種ＣＦY はこのＣ2 の結合を
切りながらシリコン酸化膜のエッチングを行うことにな
る。この結果、半導体ウエハＷ上のシリコン酸化膜は、
Ｓｉ、ＳｉＦX （Ｘ＝１〜３）、ＣＯなどの反応生成物
を発生させることになる。これらの活性種、中間生成物
および反応生成物の存在は、特定波長の発光強度を監視
することで検出できるが、この第１実施例では、中間生
成物Ｃ2 の発光強度と、反応生成物ＳｉＦの発光強度と
に基づいて、シリコン酸化膜のエッチング終点を検出す
るようにしている。
【００２３】図４は、シリコン酸化膜をＣＨＦ3 ガスに
よりエッチングする際の条件として、高周波電力８００
Ｗ、チャンバ内圧力１０-3Torr、ＣＨＦ3 供給量５０sc
cmの各条件に設定した場合の、４３０ｎｍ〜５７０ｎｍ
における発光スペクトルを示したものである。図４にお
いて、Ｃ2 は、４６５〜４７４ｎｍの第１の発光帯域に
て発光し、この第１の発光帯域中の４６７．９ｎｍ、４
６８．５ｎｍ、４６９．８ｎｍ、４７１．５ｎｍ、４７
３．７ｎｍにてそれぞれピーク値を有する。Ｃ2 の第２
の発光帯域は、５０５〜５１７ｎｍであり、この第２の
発光帯域中の５０５．２ｎｍ、５０９．８ｎｍ、５１
２．９ｎｍ、５１６．５ｎｍにてそれぞれピーク値を有
する。さらにＣ2 の発光は、５５０〜５６４ｎｍの第３
の発光帯域を有し、この第３の発光帯域中の５５０．２
ｎｍ、５５４．１ｎｍ、５５８．６ｎｍ、５６３．５ｎ
ｍにてそれぞれピーク値を有する。
よりエッチングする際の条件として、高周波電力８００
Ｗ、チャンバ内圧力１０-3Torr、ＣＨＦ3 供給量５０sc
cmの各条件に設定した場合の、４３０ｎｍ〜５７０ｎｍ
における発光スペクトルを示したものである。図４にお
いて、Ｃ2 は、４６５〜４７４ｎｍの第１の発光帯域に
て発光し、この第１の発光帯域中の４６７．９ｎｍ、４
６８．５ｎｍ、４６９．８ｎｍ、４７１．５ｎｍ、４７
３．７ｎｍにてそれぞれピーク値を有する。Ｃ2 の第２
の発光帯域は、５０５〜５１７ｎｍであり、この第２の
発光帯域中の５０５．２ｎｍ、５０９．８ｎｍ、５１
２．９ｎｍ、５１６．５ｎｍにてそれぞれピーク値を有
する。さらにＣ2 の発光は、５５０〜５６４ｎｍの第３
の発光帯域を有し、この第３の発光帯域中の５５０．２
ｎｍ、５５４．１ｎｍ、５５８．６ｎｍ、５６３．５ｎ
ｍにてそれぞれピーク値を有する。
【００２４】このため、第１の分光器３６は、上述した
Ｃ2 の第１〜第３の発光帯域中のいずれかの所望帯域の
光を分光するか、あるいは第１〜第３の発光帯域中の上
述したいずれか１または複数のピーク値を有する発光波
長を分光することになる。
Ｃ2 の第１〜第３の発光帯域中のいずれかの所望帯域の
光を分光するか、あるいは第１〜第３の発光帯域中の上
述したいずれか１または複数のピーク値を有する発光波
長を分光することになる。
【００２５】一方、反応生成物であるＳｉＦは、ほぼ４
３５〜４４５ｎｍの発光帯域を有し、この帯域中の４３
６．８ｎｍ、４４０．１ｎｍ、および４４３．０ｎｍに
て発光強度がピーク値となる。したがって、第２の分光
器３８は、上述したＳｉＦ分子の発光帯域またはその中
のいずれか１または複数のピーク値を有する発光波長を
分光することになる。
３５〜４４５ｎｍの発光帯域を有し、この帯域中の４３
６．８ｎｍ、４４０．１ｎｍ、および４４３．０ｎｍに
て発光強度がピーク値となる。したがって、第２の分光
器３８は、上述したＳｉＦ分子の発光帯域またはその中
のいずれか１または複数のピーク値を有する発光波長を
分光することになる。
【００２６】この第１，第２の分光器３６，３８にて分
光された波長の光は、その後段の第１，第２の光電変換
器４０，４２に入力される。この各光電変換器４０，４
２にて、各波長の発光強度の応じた電気信号に変換さ
れ、さらにその後段の第１，第２の増幅器４４，４６に
て増幅された後に、制御部４８に出力される。この制御
部４８では、Ｃ2 の発光強度と、ＳｉＦの発光強度との
例えば比を算出する。なお、Ｃ2 またはＳｉＦの所望発
光帯域を監視する場合、それらの各総和平均値の例えば
比を算出する。
光された波長の光は、その後段の第１，第２の光電変換
器４０，４２に入力される。この各光電変換器４０，４
２にて、各波長の発光強度の応じた電気信号に変換さ
れ、さらにその後段の第１，第２の増幅器４４，４６に
て増幅された後に、制御部４８に出力される。この制御
部４８では、Ｃ2 の発光強度と、ＳｉＦの発光強度との
例えば比を算出する。なお、Ｃ2 またはＳｉＦの所望発
光帯域を監視する場合、それらの各総和平均値の例えば
比を算出する。
【００２７】ここで、横軸をエッチング経過時間とし、
縦軸を相対発光強度とした場合には、Ｃ2 およびＳｉＦ
の各発光強度は、図１に示す通りに時間的に推移するこ
とになる。すなわち、Ｃ2 は半導体ウエハＷ上にシリコ
ン酸化膜が存在する限り付着するため、エッチング進行
中は比較的低い発光強度となり、エッチング終点に近づ
くにつれ、その発光強度が増大する。一方、ＳｉＦの発
光強度は、シリコン酸化膜がエッチングされることで生
成される反応生成物の発光強度であるから、エッチング
進行中は比較的発光強度が高く、エッチング終点が近づ
くにつれ、その強度は低下する傾向を示す。この各発光
強度は、図２に示す通り、エッチング終点付近にてクロ
スする特性を有するため、両者の比を算出することで、
ノイズなどに影響されずにエッチング終点を感度よく検
出することが可能となる。
縦軸を相対発光強度とした場合には、Ｃ2 およびＳｉＦ
の各発光強度は、図１に示す通りに時間的に推移するこ
とになる。すなわち、Ｃ2 は半導体ウエハＷ上にシリコ
ン酸化膜が存在する限り付着するため、エッチング進行
中は比較的低い発光強度となり、エッチング終点に近づ
くにつれ、その発光強度が増大する。一方、ＳｉＦの発
光強度は、シリコン酸化膜がエッチングされることで生
成される反応生成物の発光強度であるから、エッチング
進行中は比較的発光強度が高く、エッチング終点が近づ
くにつれ、その強度は低下する傾向を示す。この各発光
強度は、図２に示す通り、エッチング終点付近にてクロ
スする特性を有するため、両者の比を算出することで、
ノイズなどに影響されずにエッチング終点を感度よく検
出することが可能となる。
【００２８】特に、この第１実施例においては、プロセ
スチャンバ１０内が１０-2Torr以下の比較的低圧エッチ
ングの場合にも、中間生成物であるＣ2 の発光スペクト
ル強度を、ＣＯなどに比べて比較的高い感度にて検出さ
れるため、上述の低圧エッチングの場合にも確実に終点
検出を行うことができる。なお、図１に示す通り、制御
部４８にて終点検出（Ｅ．Ｐ．Ｄ）が行われた後に、さ
らに予め定められたオーバエッチング時間Ｔを経過した
後にエッチングが終了される。
スチャンバ１０内が１０-2Torr以下の比較的低圧エッチ
ングの場合にも、中間生成物であるＣ2 の発光スペクト
ル強度を、ＣＯなどに比べて比較的高い感度にて検出さ
れるため、上述の低圧エッチングの場合にも確実に終点
検出を行うことができる。なお、図１に示す通り、制御
部４８にて終点検出（Ｅ．Ｐ．Ｄ）が行われた後に、さ
らに予め定められたオーバエッチング時間Ｔを経過した
後にエッチングが終了される。
【００２９】なお、図１中にて、エッチング終点付近に
てＣ2 またはＳｉＦの発光強度が時間と共に徐々に増加
しまたは減少する理由は、半導体ウエハＷ内の全面にて
同時にシリコン酸化膜のエッチングが終了しないことに
起因している。換言すれば、例えばＣ2 のエッチング終
点付近での発光強度の推移の傾き（図１中の直線Ａの傾
き）は、半導体ウエハＷのエッチングレートの面内均一
性の指標となる。この直線Ａの傾きが急であればエッチ
ングレートの面内均一性が高く、緩やかであれば均一性
は悪い。特に、半導体ウエハ表面に均一厚さで塗布され
たシリコン酸化膜をエッチングする際には、上記の傾き
からエッチングレートを評価することが可能である。
てＣ2 またはＳｉＦの発光強度が時間と共に徐々に増加
しまたは減少する理由は、半導体ウエハＷ内の全面にて
同時にシリコン酸化膜のエッチングが終了しないことに
起因している。換言すれば、例えばＣ2 のエッチング終
点付近での発光強度の推移の傾き（図１中の直線Ａの傾
き）は、半導体ウエハＷのエッチングレートの面内均一
性の指標となる。この直線Ａの傾きが急であればエッチ
ングレートの面内均一性が高く、緩やかであれば均一性
は悪い。特に、半導体ウエハ表面に均一厚さで塗布され
たシリコン酸化膜をエッチングする際には、上記の傾き
からエッチングレートを評価することが可能である。
【００３０】上述した第１実施例では、Ｃ2 の発光強度
と、ＳｉＦの発光強度との差に基づいてエッチング終点
を検出したが、これに限定されるものではない。Ｃ2 の
発光強度と組み合わせられる他の波長帯域の発光強度
は、エッチング終点に近づくにつれ発光強度が増大する
ものであればよく、シリコン酸化膜と反応して生成され
る反応生成物、例えばＳｉなどを用いてもよい。このＳ
ｉ原子の発光波長としては、２２１．１ｎｍ、２２１．
２ｎｍ、２２１．７ｎｍ、２５０．７ｎｍ、２５１．６
ｎｍ、２５２．４ｎｍ、２５２．９ｎｍまたは２８８．
２ｎｍの発光波長の強度を検出するとよい。
と、ＳｉＦの発光強度との差に基づいてエッチング終点
を検出したが、これに限定されるものではない。Ｃ2 の
発光強度と組み合わせられる他の波長帯域の発光強度
は、エッチング終点に近づくにつれ発光強度が増大する
ものであればよく、シリコン酸化膜と反応して生成され
る反応生成物、例えばＳｉなどを用いてもよい。このＳ
ｉ原子の発光波長としては、２２１．１ｎｍ、２２１．
２ｎｍ、２２１．７ｎｍ、２５０．７ｎｍ、２５１．６
ｎｍ、２５２．４ｎｍ、２５２．９ｎｍまたは２８８．
２ｎｍの発光波長の強度を検出するとよい。
【００３１】さらに、この第１実施例は２波長を用いる
終点検出方法であったが、上述した原理から明らかなよ
うに、Ｃ2 の単一の発光波長の強度を検出することで
も、エッチング終点を検出できることが明らかである。
特に、Ｃ2 は１０-2Torr以下の比較的低圧エッチング時
にも検出できるため、今後主流となる１０-2〜１０-4To
rrの低圧エッチングの場合にも有効なエッチング終点検
出手段となり得る。
終点検出方法であったが、上述した原理から明らかなよ
うに、Ｃ2 の単一の発光波長の強度を検出することで
も、エッチング終点を検出できることが明らかである。
特に、Ｃ2 は１０-2Torr以下の比較的低圧エッチング時
にも検出できるため、今後主流となる１０-2〜１０-4To
rrの低圧エッチングの場合にも有効なエッチング終点検
出手段となり得る。
【００３２】第２実施例 この第２実施例は、第１実施例のエッチング装置および
エッチング条件を用い、エッチング終点検出を、反応生
成物であるＳｉまたはＳｉＦX （Ｘ＝１〜３）の発光強
度と、エッチングに寄与する活性種であるＣＦY （Ｙ＝
１または２）の発光強度との差または比に基づいて行う
ものである。
エッチング条件を用い、エッチング終点検出を、反応生
成物であるＳｉまたはＳｉＦX （Ｘ＝１〜３）の発光強
度と、エッチングに寄与する活性種であるＣＦY （Ｙ＝
１または２）の発光強度との差または比に基づいて行う
ものである。
【００３３】図５は、第１実施例と同一条件下における
ＣＦおよびＣＦ2 の発光スペクトル強度を示した特性図
である。同図から明らかなように、ＣＦの発光帯域はほ
ぼ２０２〜２２５ｎｍであり、その中の波長としては、
２０２．４０ｎｍ、２０７．５７ｎｍ、２０７．８５ｎ
ｍ、２０８．０７ｎｍ、２０８．１８ｎｍ、２０８．３
４ｎｍ、２１３．４２ｎｍまたは２１９．２１ｎｍにて
発光強度がピーク値となる。一方、ＣＦ2 の発光帯域は
ほぼ２４０〜３２０ｎｍであり、その中の波長として
は、２４５．７６ｎｍ、２４８．７８ｎｍ、２５１．８
６ｎｍ、２５５．０６ｎｍ、２５９．５０ｎｍ、２６
２．８５ｎｍ、２６５．２４ｎｍ、２６７．５５ｎｍ、
２６８．８１ｎｍ、または２７１．１３ｎｍにて発光強
度のピーク値となる。したがって、上述の発光帯域内の
所望帯域、あるいは発光強度がピーク値となる１または
複数の波長の発光強度を検出すれば良い。
ＣＦおよびＣＦ2 の発光スペクトル強度を示した特性図
である。同図から明らかなように、ＣＦの発光帯域はほ
ぼ２０２〜２２５ｎｍであり、その中の波長としては、
２０２．４０ｎｍ、２０７．５７ｎｍ、２０７．８５ｎ
ｍ、２０８．０７ｎｍ、２０８．１８ｎｍ、２０８．３
４ｎｍ、２１３．４２ｎｍまたは２１９．２１ｎｍにて
発光強度がピーク値となる。一方、ＣＦ2 の発光帯域は
ほぼ２４０〜３２０ｎｍであり、その中の波長として
は、２４５．７６ｎｍ、２４８．７８ｎｍ、２５１．８
６ｎｍ、２５５．０６ｎｍ、２５９．５０ｎｍ、２６
２．８５ｎｍ、２６５．２４ｎｍ、２６７．５５ｎｍ、
２６８．８１ｎｍ、または２７１．１３ｎｍにて発光強
度のピーク値となる。したがって、上述の発光帯域内の
所望帯域、あるいは発光強度がピーク値となる１または
複数の波長の発光強度を検出すれば良い。
【００３４】反応生成物ＳｉまたはＳｉＦX と、活性種
ＣＦまたはＣＦ2 との発光強度は、図２に示すようにエ
ッチング経過時間とともに推移する。反応生成物Ｓｉま
たはＳｉＦX の発光強度は、上述した通りエッチング終
点に近づくにつれ減少するのに対し、活性種であるＣＦ
またはＣＦ2 の発光強度は、エッチング終点に近づくに
つれ増大している。したがって、両者の比または差を演
算することで、第１実施例と同様にエッチング終点を精
度よく検出することが可能となる。
ＣＦまたはＣＦ2 との発光強度は、図２に示すようにエ
ッチング経過時間とともに推移する。反応生成物Ｓｉま
たはＳｉＦX の発光強度は、上述した通りエッチング終
点に近づくにつれ減少するのに対し、活性種であるＣＦ
またはＣＦ2 の発光強度は、エッチング終点に近づくに
つれ増大している。したがって、両者の比または差を演
算することで、第１実施例と同様にエッチング終点を精
度よく検出することが可能となる。
【００３５】なお、本発明方法は上記実施例に限定され
るものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々変形実施
例が可能である。本発明方法が適用されるエッチング装
置としては、上述したアノードカップリング方式に限ら
ず、カソードカップリング方式にも適用でき、あるいは
平行平板電極の双方に高周波電源を接続したのも、さら
には反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）装置な
ど、種々のプラズマエッチング装置を対象とすることが
できる。
るものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々変形実施
例が可能である。本発明方法が適用されるエッチング装
置としては、上述したアノードカップリング方式に限ら
ず、カソードカップリング方式にも適用でき、あるいは
平行平板電極の双方に高周波電源を接続したのも、さら
には反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）装置な
ど、種々のプラズマエッチング装置を対象とすることが
できる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エッチング終点に近づくにつれ発光強度が増大する中間
生成物であるＣ2 の発光強度に基づいて、１０-2Torr以
下の比較的低圧エッチングの場合にも、エッチング終点
を感度よく検出することが可能となる。
エッチング終点に近づくにつれ発光強度が増大する中間
生成物であるＣ2 の発光強度に基づいて、１０-2Torr以
下の比較的低圧エッチングの場合にも、エッチング終点
を感度よく検出することが可能となる。
【００３７】さらに、このＣ2 の発光強度と、酸化膜と
の反応により生成される反応生成物例えばＳｉまたはＳ
ｉＦX （Ｘ＝１〜３）の発光強度との比または差に基づ
けば、エッチング終点をより高感度で検出することが可
能となる。
の反応により生成される反応生成物例えばＳｉまたはＳ
ｉＦX （Ｘ＝１〜３）の発光強度との比または差に基づ
けば、エッチング終点をより高感度で検出することが可
能となる。
【００３８】さらに、ＣＦ系のエッチングガスを用いた
場合の活性種であるＣＦY （Ｙ＝１または２）と、酸化
膜との反応により生成される反応生成物であるＳｉまた
はＳｉＦX （Ｘ＝１〜３）の発光強度との差または比に
基づけば、エッチング終点に近付いた場合の各発光波長
の発光強度の推移が異なっているため、エッチング終点
を確実に検出することが可能となる。
場合の活性種であるＣＦY （Ｙ＝１または２）と、酸化
膜との反応により生成される反応生成物であるＳｉまた
はＳｉＦX （Ｘ＝１〜３）の発光強度との差または比に
基づけば、エッチング終点に近付いた場合の各発光波長
の発光強度の推移が異なっているため、エッチング終点
を確実に検出することが可能となる。
【図１】酸化膜エッチングを行った際のＣ2 の発光強度
とＳｉまたはＳｉＦの発光強度との時間的経緯を示す特
性図である。
とＳｉまたはＳｉＦの発光強度との時間的経緯を示す特
性図である。
【図２】酸化膜エッチングを行った場合の、ＳｉＦ
X （Ｘ＝１〜３）の発光強度と、ＣＦY （Ｙ＝１または
２）の発光強度との時間的経緯を示す特性図である。
X （Ｘ＝１〜３）の発光強度と、ＣＦY （Ｙ＝１または
２）の発光強度との時間的経緯を示す特性図である。
【図３】本発明方法が実施されるエッチング装置の一例
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
【図４】Ｃ2 とＳｉＦの発光スペクトル強度を示す特性
図である。
図である。
【図５】ＣＦとＣＦ2 の発光スペクトル強度を示す特性
図である。
図である。
１０ プロセスチャンバ １２，１４ 電極 １６ ガス導入管 １８ ガス排気管 ２２ 高周波電源 ２８ 透明窓 ３０ 終点検出装置 ３２ 集光レンズ ３４ 光ファイバー ３６，３８ 分光器 ４０，４２ 光電変換器 ４４，４６ 増幅器 ４８ 制御部
Claims (5)
- 【請求項１】 炭素Ｃを含むエッチングガスを用いてプ
ラズマを生成し、シリコン酸化膜をエッチングする際の
エッチング終点検出方法において、 Ｃ2 のプラズマ発光強度を検出し、この発光強度に基づ
いてエッチング終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】 請求項１において、 前記エッチングガスは炭素Ｃ及びフッ素Ｆを含み、 Ｃ2 のプラズマ発光強度と、ＳｉまたはＳｉＦX （Ｘ＝
１〜３）のプラズマ発光強度との比または差に基づい
て、エッチング終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】 請求項１または２において、 Ｃ2 の発光強度として、波長４６５〜４７４ｎｍの発光
帯域、波長５０５〜５１７の発光帯域または波長５５０
〜５６４ｎｍの発光帯域の中から選ばれるいずれかの発
光帯域の発光強度あるいはいずれかの波長の発光強度を
検出することを特徴とするプラズマ終点検出方法。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかにおいて、 チャンバー内圧力を１０-2Torrよりも低圧にしたことを
特徴とするエッチング終点検出方法。 - 【請求項５】 Ｃ及びＦを含むエッチングガスを用いて
プラズマを生成し、シリコン酸化膜をエッチングする際
のエッチング終点検出方法において、 ＳｉまたはＳｉＦX （Ｘ＝１〜３）のプラズマ発光強度
と、ＣＦY （Ｙ＝１または２）のプラズマ発光強度との
比または差に基づいて、エッチング終点を検出すること
を特徴とするエッチング終点検出方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05299194A JP3217581B2 (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | エッチング終点検出方法 |
| US08/315,837 US5728253A (en) | 1993-03-04 | 1994-09-30 | Method and devices for detecting the end point of plasma process |
| KR1019940025027A KR100290750B1 (ko) | 1993-09-30 | 1994-09-30 | 플라즈마처리의 종점검출 방법 및 장치 |
| US08/899,864 US5980767A (en) | 1994-02-25 | 1997-07-24 | Method and devices for detecting the end point of plasma process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05299194A JP3217581B2 (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | エッチング終点検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07240405A true JPH07240405A (ja) | 1995-09-12 |
| JP3217581B2 JP3217581B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=12930399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05299194A Expired - Fee Related JP3217581B2 (ja) | 1993-03-04 | 1994-02-25 | エッチング終点検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3217581B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6602380B1 (en) | 1998-10-28 | 2003-08-05 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus for releasably attaching a polishing pad to a chemical-mechanical planarization machine |
| US6686287B1 (en) | 1998-07-15 | 2004-02-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device manufacturing method and apparatus |
| KR100690144B1 (ko) * | 2005-04-11 | 2007-03-08 | 우범제 | 플라즈마를 이용한 가스분석장치 |
| JP2007059759A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Victor Co Of Japan Ltd | 半導体レーザ素子の製造方法 |
| WO2007142172A1 (ja) * | 2006-06-09 | 2007-12-13 | Nec Corporation | 多層配線製造方法と多層配線構造と多層配線製造装置 |
| JP2008103420A (ja) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Elpida Memory Inc | 半導体装置の製造方法 |
| JP2016136607A (ja) * | 2015-01-19 | 2016-07-28 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 |
-
1994
- 1994-02-25 JP JP05299194A patent/JP3217581B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6686287B1 (en) | 1998-07-15 | 2004-02-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device manufacturing method and apparatus |
| US6602380B1 (en) | 1998-10-28 | 2003-08-05 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus for releasably attaching a polishing pad to a chemical-mechanical planarization machine |
| KR100690144B1 (ko) * | 2005-04-11 | 2007-03-08 | 우범제 | 플라즈마를 이용한 가스분석장치 |
| JP2007059759A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Victor Co Of Japan Ltd | 半導体レーザ素子の製造方法 |
| WO2007142172A1 (ja) * | 2006-06-09 | 2007-12-13 | Nec Corporation | 多層配線製造方法と多層配線構造と多層配線製造装置 |
| JP2008103420A (ja) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Elpida Memory Inc | 半導体装置の製造方法 |
| JP2016136607A (ja) * | 2015-01-19 | 2016-07-28 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 |
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|---|---|
| JP3217581B2 (ja) | 2001-10-09 |
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