JPH08148467A - コンタクトホールの形成方法 - Google Patents
コンタクトホールの形成方法Info
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- JPH08148467A JPH08148467A JP28028494A JP28028494A JPH08148467A JP H08148467 A JPH08148467 A JP H08148467A JP 28028494 A JP28028494 A JP 28028494A JP 28028494 A JP28028494 A JP 28028494A JP H08148467 A JPH08148467 A JP H08148467A
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- sio
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 ＳｉＯ2 膜１５の下部にこのエッチング条件
においてＳｉＯ2 膜との選択比が高く、かつ透光性を有
するＰｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａを形成しておくコンタ
クトホールの形成方法。 【効果】 パッド１２ａを測定可能な薄い膜厚ｔ1 に設
定すると共に、エッチング処理後にオーバーエッチング
に対応し得る下地膜厚ｔ2 を確保し、これらを確実に測
定することができる。このため、オーバーエッチング量
（（ｔ1 −ｔ2 ）×選択比）とＳｉＯ2 膜１５の膜厚ｔ
3 との和によりコンタクトホール１７ａのトータルエッ
チング量を求めることができる。またホール１７ａの大
きさ別エッチングレートを求めておくと、微細コンタク
トホールを開口するのに十分なホール１７ａのオーバー
エッチング量が求められ、微細コンタクトホールを確実
に形成し、半導体集積回路の品質向上と高集積化とを実
現することができる。
においてＳｉＯ2 膜との選択比が高く、かつ透光性を有
するＰｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａを形成しておくコンタ
クトホールの形成方法。 【効果】 パッド１２ａを測定可能な薄い膜厚ｔ1 に設
定すると共に、エッチング処理後にオーバーエッチング
に対応し得る下地膜厚ｔ2 を確保し、これらを確実に測
定することができる。このため、オーバーエッチング量
（（ｔ1 −ｔ2 ）×選択比）とＳｉＯ2 膜１５の膜厚ｔ
3 との和によりコンタクトホール１７ａのトータルエッ
チング量を求めることができる。またホール１７ａの大
きさ別エッチングレートを求めておくと、微細コンタク
トホールを開口するのに十分なホール１７ａのオーバー
エッチング量が求められ、微細コンタクトホールを確実
に形成し、半導体集積回路の品質向上と高集積化とを実
現することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコンタクトホールの形成
方法に関し、より詳細には、半導体集積回路の製造工程
において、ＳｉＯ2 膜をエッチングしてコンタクトホー
ルを形成する際に用いるコンタクトホ−ルの形成方法に
関する。
方法に関し、より詳細には、半導体集積回路の製造工程
において、ＳｉＯ2 膜をエッチングしてコンタクトホー
ルを形成する際に用いるコンタクトホ−ルの形成方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の製造工程においては半
導体基板の表面のＳｉＯ2 膜にコンタクトホールを形成
するため、従来からフォトリソグラフィ技術とエッチン
グ技術とが採用されている。フォトリソグラフィ技術は
レジストにマスクのパターンを転写する工程に用いら
れ、エッチング技術はパターン形成されたレジストをマ
スクとしてＳｉＯ2 膜等を加工する工程に用いられてい
る。
導体基板の表面のＳｉＯ2 膜にコンタクトホールを形成
するため、従来からフォトリソグラフィ技術とエッチン
グ技術とが採用されている。フォトリソグラフィ技術は
レジストにマスクのパターンを転写する工程に用いら
れ、エッチング技術はパターン形成されたレジストをマ
スクとしてＳｉＯ2 膜等を加工する工程に用いられてい
る。
【０００３】一般的なコンタクトホールを形成するため
のフォトリソグラフィ及びエッチング工程を、図４に基
づいて説明する。まずＳｉ基板３１上にＳｉＯ2 膜３２
を形成し、次にＳｉＯ2 膜３２上に感光性高分子から成
るレジスト層３３を形成し、この後プリベークを行なっ
てレジスト層３３中に含まれる有機溶剤を除去する（図
４（ａ））。次にマスクパターン３４をレジスト層３３
上方に設置し、光３４ａを照射してマスクパターン３４
をレジスト層３３上に転写する（図４（ｂ））。次にレ
ジスト層３３を現像してマスクパターン３４に対応する
レジストパターン３３ａを形成した後、ポストベークを
行い、レジストパタ−ン３３ａ中に含まれる水分をとば
してレジストパタ−ン３３ａを硬化させ、ＳｉＯ2 膜３
２との密着性を高める（図４（ｃ））。さらにレジスト
パタ−ン３３ａをマスクとしてＳｉＯ2 膜３２にエッチ
ング処理を施し、コンタクトホール３５を形成する（図
４（ｄ））。次に、不要となったレジストパタ−ン３３
ａを除去する（図４（ｅ））。以上のように、コンタク
トホ−ルを形成するための一般的なフォトリソグラフィ
工程及びエッチング工程は、図４（ａ）〜図４（ｅ）に
示した５つの主な工程を含んで構成されている。
のフォトリソグラフィ及びエッチング工程を、図４に基
づいて説明する。まずＳｉ基板３１上にＳｉＯ2 膜３２
を形成し、次にＳｉＯ2 膜３２上に感光性高分子から成
るレジスト層３３を形成し、この後プリベークを行なっ
てレジスト層３３中に含まれる有機溶剤を除去する（図
４（ａ））。次にマスクパターン３４をレジスト層３３
上方に設置し、光３４ａを照射してマスクパターン３４
をレジスト層３３上に転写する（図４（ｂ））。次にレ
ジスト層３３を現像してマスクパターン３４に対応する
レジストパターン３３ａを形成した後、ポストベークを
行い、レジストパタ−ン３３ａ中に含まれる水分をとば
してレジストパタ−ン３３ａを硬化させ、ＳｉＯ2 膜３
２との密着性を高める（図４（ｃ））。さらにレジスト
パタ−ン３３ａをマスクとしてＳｉＯ2 膜３２にエッチ
ング処理を施し、コンタクトホール３５を形成する（図
４（ｄ））。次に、不要となったレジストパタ−ン３３
ａを除去する（図４（ｅ））。以上のように、コンタク
トホ−ルを形成するための一般的なフォトリソグラフィ
工程及びエッチング工程は、図４（ａ）〜図４（ｅ）に
示した５つの主な工程を含んで構成されている。
【０００４】近年、ＬＳＩが高集積化されるにつれて一
層の微細加工が必要とされてきており、コンタクトホー
ル３５の形成においても例外ではなくなってきている。
このような微細コンタクトホールを形成するため、フォ
トリソグラフィ技術に関しては露光の短波長化や、集光
レンズにおける大口径化や、解像度を劣化させる回折光
のカットを目的とした変形照明の採用等の開発が行われ
ている。一方、エッチング技術に関してはパターンの微
細化及びマイクロローディング効果の緩和を図るため、
低圧で高密度プラズマを発生させることができるプラズ
マ処理装置の開発等が行われている。なおマイクロロー
ディング効果とは、コンタクトホール３５の開口面積が
小さくなるとそれに応じてエッチングレ−トに差が生じ
る現象をいい、コンタクトホールが微細になると、エッ
チヤントであるガスの流入が不十分となり、比較的大き
い開口面積のコンタクトホールに比べてエッチングレ−
トが低下する。
層の微細加工が必要とされてきており、コンタクトホー
ル３５の形成においても例外ではなくなってきている。
このような微細コンタクトホールを形成するため、フォ
トリソグラフィ技術に関しては露光の短波長化や、集光
レンズにおける大口径化や、解像度を劣化させる回折光
のカットを目的とした変形照明の採用等の開発が行われ
ている。一方、エッチング技術に関してはパターンの微
細化及びマイクロローディング効果の緩和を図るため、
低圧で高密度プラズマを発生させることができるプラズ
マ処理装置の開発等が行われている。なおマイクロロー
ディング効果とは、コンタクトホール３５の開口面積が
小さくなるとそれに応じてエッチングレ−トに差が生じ
る現象をいい、コンタクトホールが微細になると、エッ
チヤントであるガスの流入が不十分となり、比較的大き
い開口面積のコンタクトホールに比べてエッチングレ−
トが低下する。
【０００５】エッチング技術において重要な項目である
エッチング終点を確認する方法の報告の中に、配線用金
属膜上に形成された窒化けい素膜等の保護膜がエッチン
グ除去されたか否かを確認する方法が提案されている
（特開平４−１７９１４０号公報）。この方法では、ま
ず基板上に配線用金属膜を形成し、またスクラブライン
あるいはＴＥＧ（Test Element Group）上に面積が略９
０μｍ四方を有するＳｉＯ2 または窒化けい素から成る
透光性膜を形成した後、この透光性膜の厚さｔ1を光干
渉膜厚計を用いて測定する。次にこれらの上に窒化けい
素膜等の保護膜（厚さｔ3 ）を形成し、該保護膜をマス
クパターンで覆った後、前記配線用金属膜及び透光性膜
上にある前記保護膜を同一の開口面積によりエッチング
する。次に前記透光性膜の厚さｔ2 を前記光干渉膜厚計
を用いて測定する。するとｔ1 ＞ｔ2 の場合、前記配線
用金属膜にある前記保護膜を確実にエッチング除去した
ことが確認され、次の組立工程において前記保護膜が残
存した状態で前記配線金属膜上にボンディングを行って
しまうのを阻止することができ、ボンディング不良等の
トラブルを防止することができる。
エッチング終点を確認する方法の報告の中に、配線用金
属膜上に形成された窒化けい素膜等の保護膜がエッチン
グ除去されたか否かを確認する方法が提案されている
（特開平４−１７９１４０号公報）。この方法では、ま
ず基板上に配線用金属膜を形成し、またスクラブライン
あるいはＴＥＧ（Test Element Group）上に面積が略９
０μｍ四方を有するＳｉＯ2 または窒化けい素から成る
透光性膜を形成した後、この透光性膜の厚さｔ1を光干
渉膜厚計を用いて測定する。次にこれらの上に窒化けい
素膜等の保護膜（厚さｔ3 ）を形成し、該保護膜をマス
クパターンで覆った後、前記配線用金属膜及び透光性膜
上にある前記保護膜を同一の開口面積によりエッチング
する。次に前記透光性膜の厚さｔ2 を前記光干渉膜厚計
を用いて測定する。するとｔ1 ＞ｔ2 の場合、前記配線
用金属膜にある前記保護膜を確実にエッチング除去した
ことが確認され、次の組立工程において前記保護膜が残
存した状態で前記配線金属膜上にボンディングを行って
しまうのを阻止することができ、ボンディング不良等の
トラブルを防止することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図４に示した従来のコ
ンタクトホールの形成方法においては、開口面積が比較
的小さい部分（以下、微細パターン部と記す）と、比較
的大きい部分（以下、大径パターン部と記す）とがレジ
ストパターン３３ａに混在していると、前記マイクロロ
ーディング効果により、これら下方にあるＳｉＯ2 膜３
２のエッチングレートがそれぞれ異なってくる。この場
合、前記微細パターン部におけるマイクロローディング
効果を考慮し、エッチング条件としてエッチング時間を
比較的長く設定すると、前記大径パターン部下方のＳｉ
Ｏ2 膜３２がオーバーエッチングされ易い。一方、大径
パターン部に適合したエッチング時間に設定すると、微
細パターン部下方のＳｉＯ2 膜３２のエッチングが不十
分となり易く、これを確実に開口させることが難しいと
いう課題があった。
ンタクトホールの形成方法においては、開口面積が比較
的小さい部分（以下、微細パターン部と記す）と、比較
的大きい部分（以下、大径パターン部と記す）とがレジ
ストパターン３３ａに混在していると、前記マイクロロ
ーディング効果により、これら下方にあるＳｉＯ2 膜３
２のエッチングレートがそれぞれ異なってくる。この場
合、前記微細パターン部におけるマイクロローディング
効果を考慮し、エッチング条件としてエッチング時間を
比較的長く設定すると、前記大径パターン部下方のＳｉ
Ｏ2 膜３２がオーバーエッチングされ易い。一方、大径
パターン部に適合したエッチング時間に設定すると、微
細パターン部下方のＳｉＯ2 膜３２のエッチングが不十
分となり易く、これを確実に開口させることが難しいと
いう課題があった。
【０００７】また上記した窒化けい素膜等の保護膜がエ
ッチング除去されたか否かを確認する方法においては、
前記大径パターン部のコンタクトホールを形成する際に
おける開口確認には適用可能であるが、前記微細パター
ン部のコンタクトホールを形成する場合には、マイクロ
ローディング効果があるため、適用することが不可能で
あるという課題があった。また光干渉膜厚測定計の性能
上、前記透光性膜の開口面積及び厚さが規制され、オー
バーエッチング分に相当する膜厚の前記透光性膜をスク
ライブライン上に形成させることが難しいため、微細パ
ターン部におけるエッチング量を常時確実に検出するこ
とが難しいという課題があった。
ッチング除去されたか否かを確認する方法においては、
前記大径パターン部のコンタクトホールを形成する際に
おける開口確認には適用可能であるが、前記微細パター
ン部のコンタクトホールを形成する場合には、マイクロ
ローディング効果があるため、適用することが不可能で
あるという課題があった。また光干渉膜厚測定計の性能
上、前記透光性膜の開口面積及び厚さが規制され、オー
バーエッチング分に相当する膜厚の前記透光性膜をスク
ライブライン上に形成させることが難しいため、微細パ
ターン部におけるエッチング量を常時確実に検出するこ
とが難しいという課題があった。
【０００８】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、開口面積依存性の高い従来のエッチング装置
を用いてエッチング処理を施す際、微細コンタクトホー
ルが確実に開口していることを簡単に検出・確認するこ
とができ、したがって微細コンタクトホールを確実に形
成して半導体集積回路の品質向上と高集積化とを実現す
ることができるコンタクトホールの形成方法を提供する
ことを目的としている。
のであり、開口面積依存性の高い従来のエッチング装置
を用いてエッチング処理を施す際、微細コンタクトホー
ルが確実に開口していることを簡単に検出・確認するこ
とができ、したがって微細コンタクトホールを確実に形
成して半導体集積回路の品質向上と高集積化とを実現す
ることができるコンタクトホールの形成方法を提供する
ことを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るコンタクトホールの形成方法は、基板上
にＳｉＯ2 膜を形成し、該ＳｉＯ2 膜上にフォトリソグ
ラフィを施してレジストパターンを形成し、該レジスト
パタ−ンをマスクにしてＣＦ4 、ＣＨＦ3 系ガスまたは
これにＡｒ系の不活性ガスを加えた混合ガスにより、前
記ＳｉＯ2 膜をエッチングしてコンタクトホ−ルを形成
する方法であって、前記ＳｉＯ2 膜の下部に、該ＳｉＯ
2 膜のエッチング条件においてＳｉＯ2 膜との選択比が
高く、かつ透光性を有する下地膜を形成しておくことを
特徴としている。
に本発明に係るコンタクトホールの形成方法は、基板上
にＳｉＯ2 膜を形成し、該ＳｉＯ2 膜上にフォトリソグ
ラフィを施してレジストパターンを形成し、該レジスト
パタ−ンをマスクにしてＣＦ4 、ＣＨＦ3 系ガスまたは
これにＡｒ系の不活性ガスを加えた混合ガスにより、前
記ＳｉＯ2 膜をエッチングしてコンタクトホ−ルを形成
する方法であって、前記ＳｉＯ2 膜の下部に、該ＳｉＯ
2 膜のエッチング条件においてＳｉＯ2 膜との選択比が
高く、かつ透光性を有する下地膜を形成しておくことを
特徴としている。
【００１０】
【作用】上記構成のコンタクトホールの形成方法によれ
ば、ＳｉＯ2 膜の下部に、該ＳｉＯ2 膜のエッチング条
件においてＳｉＯ2 膜との選択比が高く、かつ透光性を
有する下地膜を形成しておくので、開口面積によるエッ
チング差が少なくなり、膜厚測定可能な所定の開口面積
に設定し得ることとなる。またエッチング処理前におけ
る前記下地膜を膜厚測定可能な所定の薄い膜厚に設定し
得ると共に、エッチング処理後においてもオーバーエッ
チング量に対応し得る前記下地膜の膜厚を確保し得る。
したがってエッチング処理前後における前記下地膜の膜
厚ｔ1 、ｔ2 を光干渉膜厚計等を用いてそれぞれ確実に
検出・計測し得ることとなる。この結果、エッチング処
理後における前記ＳｉＯ2 膜換算のオーバーエッチング
量（（ｔ1 −ｔ2 ）×選択比）と、エッチング処理前に
おける前記ＳｉＯ2 膜の膜厚ｔ3 との和により、前記下
地膜上におけるコンタクトホールのトータルエッチング
量（ＳｉＯ2 膜換算）を求め得る。さらに前記下地膜上
のコンタクトホールにおけるエッチングレートと、微細
コンタクトホールにおけるエッチングレートとの各開口
面積の差に基づく相関関係を予め求めておくと、前記微
細コンタクトホールを開口するのに十分な前記コンタク
トホールのオーバーエッチング量が求められ、したがっ
て前記微細コンタクトホールが確実に開口しているのを
簡単に判定し得る。この結果、微細コンタクトホールを
確実に形成し、半導体集積回路の品質向上と高集積化と
を実現し得ることとなる。
ば、ＳｉＯ2 膜の下部に、該ＳｉＯ2 膜のエッチング条
件においてＳｉＯ2 膜との選択比が高く、かつ透光性を
有する下地膜を形成しておくので、開口面積によるエッ
チング差が少なくなり、膜厚測定可能な所定の開口面積
に設定し得ることとなる。またエッチング処理前におけ
る前記下地膜を膜厚測定可能な所定の薄い膜厚に設定し
得ると共に、エッチング処理後においてもオーバーエッ
チング量に対応し得る前記下地膜の膜厚を確保し得る。
したがってエッチング処理前後における前記下地膜の膜
厚ｔ1 、ｔ2 を光干渉膜厚計等を用いてそれぞれ確実に
検出・計測し得ることとなる。この結果、エッチング処
理後における前記ＳｉＯ2 膜換算のオーバーエッチング
量（（ｔ1 −ｔ2 ）×選択比）と、エッチング処理前に
おける前記ＳｉＯ2 膜の膜厚ｔ3 との和により、前記下
地膜上におけるコンタクトホールのトータルエッチング
量（ＳｉＯ2 膜換算）を求め得る。さらに前記下地膜上
のコンタクトホールにおけるエッチングレートと、微細
コンタクトホールにおけるエッチングレートとの各開口
面積の差に基づく相関関係を予め求めておくと、前記微
細コンタクトホールを開口するのに十分な前記コンタク
トホールのオーバーエッチング量が求められ、したがっ
て前記微細コンタクトホールが確実に開口しているのを
簡単に判定し得る。この結果、微細コンタクトホールを
確実に形成し、半導体集積回路の品質向上と高集積化と
を実現し得ることとなる。
【００１１】
【実施例及び比較例】以下、本発明に係るコンタクトホ
ールの形成方法の実施例を図面に基づいて説明する。図
１（ａ）〜（ｉ）は本発明に係るコンタクトホールの形
成方法の実施例及び比較例を工程順に説明するため、模
式的に示した断面図であり、図中１１はＳｉ基板を示し
ている。この場合、まずＳｉ基板１１上に、例えば下記
の表１に示した所定の対ＳｉＯ2 膜選択比（１０．８）
と、所定の面積とを有する透明性のＰｏｌｙ−Ｓｉ膜１
２を形成し、次にＰｏｌｙ−Ｓｉ膜１２上に感光性高分
子から成るレジストを塗布してレジスト層１３を形成し
た後、プリベークを行いレジスト層１３中に含まれる有
機溶剤を除去する（図１（ａ））。
ールの形成方法の実施例を図面に基づいて説明する。図
１（ａ）〜（ｉ）は本発明に係るコンタクトホールの形
成方法の実施例及び比較例を工程順に説明するため、模
式的に示した断面図であり、図中１１はＳｉ基板を示し
ている。この場合、まずＳｉ基板１１上に、例えば下記
の表１に示した所定の対ＳｉＯ2 膜選択比（１０．８）
と、所定の面積とを有する透明性のＰｏｌｙ−Ｓｉ膜１
２を形成し、次にＰｏｌｙ−Ｓｉ膜１２上に感光性高分
子から成るレジストを塗布してレジスト層１３を形成し
た後、プリベークを行いレジスト層１３中に含まれる有
機溶剤を除去する（図１（ａ））。
【００１２】
【表１】
【００１３】次にマスクパターン１４を通してレジスト
層１３に露光処理を施す（図１（ｂ））。次にレジスト
層１３を現像してマスクパターン１４に対応するレジス
トパターン１３ａを形成した後、ポストベークを行って
レジストパターン１３ａ中に含まれる水分をとばし、Ｐ
ｏｌｙ−Ｓｉ膜１２との密着性を高める（図１
（ｃ））。次にレジストパターン１３ａをマスクにして
Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１２にエッチング処理を施すと、Ｓｉ
基板１１上に所定厚さｔ1 のＰｏｌｙ−Ｓｉパッド１２
ａが形成される（図１（ｄ））。次に光干渉膜厚計等を
用い、Ｐｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａの膜厚ｔ1 を測定し
た後、通常のコンタクトホールの形成工程に入る。
層１３に露光処理を施す（図１（ｂ））。次にレジスト
層１３を現像してマスクパターン１４に対応するレジス
トパターン１３ａを形成した後、ポストベークを行って
レジストパターン１３ａ中に含まれる水分をとばし、Ｐ
ｏｌｙ−Ｓｉ膜１２との密着性を高める（図１
（ｃ））。次にレジストパターン１３ａをマスクにして
Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜１２にエッチング処理を施すと、Ｓｉ
基板１１上に所定厚さｔ1 のＰｏｌｙ−Ｓｉパッド１２
ａが形成される（図１（ｄ））。次に光干渉膜厚計等を
用い、Ｐｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａの膜厚ｔ1 を測定し
た後、通常のコンタクトホールの形成工程に入る。
【００１４】まずＰｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａを覆うよ
うにしてＳｉ基板１１上に膜厚がｔ3 のＳｉＯ2 膜１５
を形成し（図１（ｅ））、次にＳｉＯ2 膜１５上に感光
性高分子から成るレジスト層１３を形成した後、プリベ
ークを行なってレジスト層１３中に含まれる有機溶剤を
除去する（図１（ｆ））。次にマスクパターン１６をレ
ジスト層１３上方に設置し、光１６ａを照射してマスク
パターン１６をレジスト層１３上に転写する（図１
（ｇ））。次にレジスト層１３を現像してマスクパター
ン１６に対応するレジストパターン１３ｂを形成した
後、ポストベークを行い、レジストパタ−ン１３ｂ中に
含まれる水分をとばしてレジストパタ−ン１３ｂを硬化
させ、ＳｉＯ2 膜１５との密着性を高める（図１
（ｈ））。さらにレジストパタ−ン１３ｂをマスクとし
てＳｉＯ2 膜１５にエッチング処理を施し、次いで残存
しているレジストパターン１３ｂを除去すると、Ｐｏｌ
ｙ−Ｓｉパッド１２ａ上にコンタクトホール１７ａが形
成される（図１（ｉ））。この際、光干渉膜厚計等を用
いてＰｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａの膜厚ｔ2 を測定する
と、（ｔ1 −ｔ2 ）×選択比＋ｔ3 によりコンタクトホ
ール１７ａのトータルエッチング量（ＳｉＯ2 膜換算）
が求められる。
うにしてＳｉ基板１１上に膜厚がｔ3 のＳｉＯ2 膜１５
を形成し（図１（ｅ））、次にＳｉＯ2 膜１５上に感光
性高分子から成るレジスト層１３を形成した後、プリベ
ークを行なってレジスト層１３中に含まれる有機溶剤を
除去する（図１（ｆ））。次にマスクパターン１６をレ
ジスト層１３上方に設置し、光１６ａを照射してマスク
パターン１６をレジスト層１３上に転写する（図１
（ｇ））。次にレジスト層１３を現像してマスクパター
ン１６に対応するレジストパターン１３ｂを形成した
後、ポストベークを行い、レジストパタ−ン１３ｂ中に
含まれる水分をとばしてレジストパタ−ン１３ｂを硬化
させ、ＳｉＯ2 膜１５との密着性を高める（図１
（ｈ））。さらにレジストパタ−ン１３ｂをマスクとし
てＳｉＯ2 膜１５にエッチング処理を施し、次いで残存
しているレジストパターン１３ｂを除去すると、Ｐｏｌ
ｙ−Ｓｉパッド１２ａ上にコンタクトホール１７ａが形
成される（図１（ｉ））。この際、光干渉膜厚計等を用
いてＰｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａの膜厚ｔ2 を測定する
と、（ｔ1 −ｔ2 ）×選択比＋ｔ3 によりコンタクトホ
ール１７ａのトータルエッチング量（ＳｉＯ2 膜換算）
が求められる。
【００１５】また略同様の方法により、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ
パッド１２ａを形成しないＳｉ基板１１上には比較例と
しての従来のコンタクトホール１７ｂが形成される。
パッド１２ａを形成しないＳｉ基板１１上には比較例と
しての従来のコンタクトホール１７ｂが形成される。
【００１６】なおＰｏｌｙ−Ｓｉ膜１２（図１（ｄ））
及びＳｉＯ2 膜１５（図１（ｉ））に関するエッチング
処理は、ＣＦ4 、ＣＨＦ3 系ガスまたはこれにＡｒ系の
不活性ガスから成る混合ガスを用い、図２に示した装置
を使用し、ＲＦパワーが８５０Ｗ、電極間隔が１．０ｃ
ｍ、試料温度が−３０℃の条件下で行った。図中２１は
上部電極を、２２は下部電極を、２３は高周波電源を、
２４はガス導入口を、２５はウエハをそれぞれ示してい
る。なお前記ＣＦ4 、ＣＨＦ3 系ガスとは、該ＣＦ4 及
びＣＨＦ3 の外にＣ2 Ｆ6 、Ｃ3 Ｆ8 等、Ｃ、Ｈ、Ｆに
より構成されるガスを含んでいる。
及びＳｉＯ2 膜１５（図１（ｉ））に関するエッチング
処理は、ＣＦ4 、ＣＨＦ3 系ガスまたはこれにＡｒ系の
不活性ガスから成る混合ガスを用い、図２に示した装置
を使用し、ＲＦパワーが８５０Ｗ、電極間隔が１．０ｃ
ｍ、試料温度が−３０℃の条件下で行った。図中２１は
上部電極を、２２は下部電極を、２３は高周波電源を、
２４はガス導入口を、２５はウエハをそれぞれ示してい
る。なお前記ＣＦ4 、ＣＨＦ3 系ガスとは、該ＣＦ4 及
びＣＨＦ3 の外にＣ2 Ｆ6 、Ｃ3 Ｆ8 等、Ｃ、Ｈ、Ｆに
より構成されるガスを含んでいる。
【００１７】実施例に係るコンタクトホールの形成方法
では、コンタクトホール１７ａ下部が食い込み、Ｐｏｌ
ｙ−Ｓｉパッド１２ａ上部がオーバーエッチングされて
も、ＳｉＯ2 膜のエッチング条件における選択比が高い
ため、Ｐｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａはコンタクトホール
１７ａ下部に残存する。このため、コンタクトホール１
７ａを膜厚検出用として利用すると、膜厚ｔ1 、ｔ2 を
測定することができ、したがって前記微細コンタクトホ
ールが確実に開口しているか否かを確認することができ
る。一方、微細コンタクトホールでは光干渉膜厚測定法
により膜厚測定を行なう場合に必要な開口面積が確保で
きないため、この方法は微細コンタクトホールにおける
エッチング終点検査には適応できない。
では、コンタクトホール１７ａ下部が食い込み、Ｐｏｌ
ｙ−Ｓｉパッド１２ａ上部がオーバーエッチングされて
も、ＳｉＯ2 膜のエッチング条件における選択比が高い
ため、Ｐｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａはコンタクトホール
１７ａ下部に残存する。このため、コンタクトホール１
７ａを膜厚検出用として利用すると、膜厚ｔ1 、ｔ2 を
測定することができ、したがって前記微細コンタクトホ
ールが確実に開口しているか否かを確認することができ
る。一方、微細コンタクトホールでは光干渉膜厚測定法
により膜厚測定を行なう場合に必要な開口面積が確保で
きないため、この方法は微細コンタクトホールにおける
エッチング終点検査には適応できない。
【００１８】図３は同一エッチング処理時間における相
対的エッチング量（ＳｉＯ2 膜換算）とコンタクトホー
ルの大きさとの関係、及び膜厚検出用コンタクトホール
における微細コンタクトホールを開口させるのに必要な
オーバーエッチング量の求め方を説明するために示した
図であり、（ａ）はコンタクトホールの模式的断面図、
（ｂ）は開口径が５μｍの場合、エッチング量を１００
とした際のそれぞれのコンタクトホールにおける相対的
コンタクトホールのエッチング量と、コンタクトホール
の大きさとの関係を示した曲線図である。図３（ｂ）か
ら明らかなように、深さがｄ（図３（ａ））の場合、コ
ンタクトホールの大きさが２μｍ以下になると相対的エ
ッチング量は次第に低下し、例えば大きさが０．６μｍ
のときは約８２％になっている。またコンタクトホール
の深さをｃとした場合、例えばコンタクトホールの大き
さが０．６μｍのときの相対的エッチング量は約７０％
になっている。したがってこれらの相関関係を用いる
と、例えば大きさが約２μｍ以上のコンタクトホール１
７ａを膜厚検出用として利用した場合、例えば大きさが
約０．６μｍ、深さがｃの微細コンタクトホールを開口
させるには、コンタクトホール１７ａに少なくとも４３
％（＝１００×１００／７０−１００：ＳｉＯ2 膜換
算）ほどオーバーエッチング処理を施せばよいことが分
かる。
対的エッチング量（ＳｉＯ2 膜換算）とコンタクトホー
ルの大きさとの関係、及び膜厚検出用コンタクトホール
における微細コンタクトホールを開口させるのに必要な
オーバーエッチング量の求め方を説明するために示した
図であり、（ａ）はコンタクトホールの模式的断面図、
（ｂ）は開口径が５μｍの場合、エッチング量を１００
とした際のそれぞれのコンタクトホールにおける相対的
コンタクトホールのエッチング量と、コンタクトホール
の大きさとの関係を示した曲線図である。図３（ｂ）か
ら明らかなように、深さがｄ（図３（ａ））の場合、コ
ンタクトホールの大きさが２μｍ以下になると相対的エ
ッチング量は次第に低下し、例えば大きさが０．６μｍ
のときは約８２％になっている。またコンタクトホール
の深さをｃとした場合、例えばコンタクトホールの大き
さが０．６μｍのときの相対的エッチング量は約７０％
になっている。したがってこれらの相関関係を用いる
と、例えば大きさが約２μｍ以上のコンタクトホール１
７ａを膜厚検出用として利用した場合、例えば大きさが
約０．６μｍ、深さがｃの微細コンタクトホールを開口
させるには、コンタクトホール１７ａに少なくとも４３
％（＝１００×１００／７０−１００：ＳｉＯ2 膜換
算）ほどオーバーエッチング処理を施せばよいことが分
かる。
【００１９】さらに実際上は、ウエハ面内及び各ウエハ
間にエッチング処理のバラツキがあり、開口をより確実
にするためには前記微細コンタクトホールにおける一層
のオーバーエッチング処理が必要となる。この場合にお
いても図３に示した相関関係を用いると、例えば０．６
μｍの前記微細コンタクトホールに対してＳｉＯ2 膜換
算で５０％のオーバーエッチング処理を施すには、コン
タクトホールの深さをｄとした場合、膜厚検出用として
のコンタクトホール１７ａに約６１％（（８２＋５０）
×１００／８２−１００：ＳｉＯ2 膜換算）のオーバー
エッチング処理を施せばよいことが分かる。
間にエッチング処理のバラツキがあり、開口をより確実
にするためには前記微細コンタクトホールにおける一層
のオーバーエッチング処理が必要となる。この場合にお
いても図３に示した相関関係を用いると、例えば０．６
μｍの前記微細コンタクトホールに対してＳｉＯ2 膜換
算で５０％のオーバーエッチング処理を施すには、コン
タクトホールの深さをｄとした場合、膜厚検出用として
のコンタクトホール１７ａに約６１％（（８２＋５０）
×１００／８２−１００：ＳｉＯ2 膜換算）のオーバー
エッチング処理を施せばよいことが分かる。
【００２０】以下に図１に示した実施例及び比較例に係
るコンタクトホールの形成方法により、膜厚が約８００
０ÅのＳｉＯ2 膜１５に対して約５０％のオーバーエッ
チング処理を施し、０．６μｍの微細コンタクトホール
を開口させた結果について説明する。実施例に係る方法
では、ＳｉＯ2 膜／Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜の選択比が１０．
８を有し、かつ膜厚が約１０００ÅのＰｏｌｙ−Ｓｉ膜
１２をＳｉＯ2 膜１５下部に形成している。この場合、
膜厚検出に利用するコンタクトホール１７ａ、１７ｂ
（図１）においては、それぞれ約１２８８０Å（８００
０×１．６１）のトータルエッチング量が必要となる。
るコンタクトホールの形成方法により、膜厚が約８００
０ÅのＳｉＯ2 膜１５に対して約５０％のオーバーエッ
チング処理を施し、０．６μｍの微細コンタクトホール
を開口させた結果について説明する。実施例に係る方法
では、ＳｉＯ2 膜／Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜の選択比が１０．
８を有し、かつ膜厚が約１０００ÅのＰｏｌｙ−Ｓｉ膜
１２をＳｉＯ2 膜１５下部に形成している。この場合、
膜厚検出に利用するコンタクトホール１７ａ、１７ｂ
（図１）においては、それぞれ約１２８８０Å（８００
０×１．６１）のトータルエッチング量が必要となる。
【００２１】しかしＳｉＯ2 膜１５の膜厚は約８０００
Åであるため、比較例としての従来の方法では、Ｓｉ基
板１１が約４８８０Å（＝１２８８０−８０００）ほど
オーバーエッチングされてしまい、膜厚を測定すること
ができず、したがって前記微細コンタクトホールが開口
していることを確認することはできなかった。
Åであるため、比較例としての従来の方法では、Ｓｉ基
板１１が約４８８０Å（＝１２８８０−８０００）ほど
オーバーエッチングされてしまい、膜厚を測定すること
ができず、したがって前記微細コンタクトホールが開口
していることを確認することはできなかった。
【００２２】一方、実施例に係る方法では、Ｐｏｌｙ−
Ｓｉパッド１２ａは約４５２Å（＝４８８０／１０．
８）ほどオーバーエッチングされたが、なお膜厚が約５
４８Å（＝１０００−４５２）ほど残っていた。したが
って膜厚を測定することができ、この結果前記微細コン
タクトホールが開口していることを確認することができ
た。
Ｓｉパッド１２ａは約４５２Å（＝４８８０／１０．
８）ほどオーバーエッチングされたが、なお膜厚が約５
４８Å（＝１０００−４５２）ほど残っていた。したが
って膜厚を測定することができ、この結果前記微細コン
タクトホールが開口していることを確認することができ
た。
【００２３】上記結果及び説明から明らかなように、実
施例に係るコンタクトホールの形成方法では、ＳｉＯ2
膜１５の下部に、ＳｉＯ2 膜１５のエッチング条件にお
いてＳｉＯ2 膜との選択比が高く、かつ透光性を有する
Ｐｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａを形成しておくので、開口
面積によるエッチング差が少なくなり、膜厚測定可能な
所定の開口面積に設定することができる。またエッチン
グ処理前におけるＰｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａを膜厚測
定可能な所定の薄い膜厚ｔ1 に設定することができると
共に、エッチング処理後においてもオーバーエッチング
量以上に対応し得るＰｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａの膜厚
ｔ2 を確保することができる。したがってエッチング処
理前後におけるＰｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａの膜厚ｔ
1 、ｔ2 を光干渉膜厚計等を用いてそれぞれ確実に検出
・測定することができる。この結果、エッチング処理後
におけるＳｉＯ2 膜１５換算のオーバーエッチング量
（（ｔ1 −ｔ2 ）×選択比）と、エッチング処理前にお
けるＳｉＯ2 膜１５の膜厚ｔ3との和により、Ｐｏｌｙ
−Ｓｉパッド１２ａ上におけるコンタクトホール１７ａ
のトータルエッチング量（ＳｉＯ2 膜１５換算）を求め
ることができる。さらにＰｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａ上
のコンタクトホール１７ａにおけるエッチングレート
と、微細コンタクトホールにおけるエッチングレートと
の各開口面積の差に基づく相関関係を予め求めておく
と、前記微細コンタクトホールを開口するのに十分なコ
ンタクトホール１７ａのオーバーエッチング量が求めら
れ、したがって微細コンタクトホールが確実に開口して
いるのを簡単に判定することができる。この結果、微細
コンタクトホールを確実に形成し、半導体集積回路の品
質向上と高集積化とを実現することができる。
施例に係るコンタクトホールの形成方法では、ＳｉＯ2
膜１５の下部に、ＳｉＯ2 膜１５のエッチング条件にお
いてＳｉＯ2 膜との選択比が高く、かつ透光性を有する
Ｐｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａを形成しておくので、開口
面積によるエッチング差が少なくなり、膜厚測定可能な
所定の開口面積に設定することができる。またエッチン
グ処理前におけるＰｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａを膜厚測
定可能な所定の薄い膜厚ｔ1 に設定することができると
共に、エッチング処理後においてもオーバーエッチング
量以上に対応し得るＰｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａの膜厚
ｔ2 を確保することができる。したがってエッチング処
理前後におけるＰｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａの膜厚ｔ
1 、ｔ2 を光干渉膜厚計等を用いてそれぞれ確実に検出
・測定することができる。この結果、エッチング処理後
におけるＳｉＯ2 膜１５換算のオーバーエッチング量
（（ｔ1 −ｔ2 ）×選択比）と、エッチング処理前にお
けるＳｉＯ2 膜１５の膜厚ｔ3との和により、Ｐｏｌｙ
−Ｓｉパッド１２ａ上におけるコンタクトホール１７ａ
のトータルエッチング量（ＳｉＯ2 膜１５換算）を求め
ることができる。さらにＰｏｌｙ−Ｓｉパッド１２ａ上
のコンタクトホール１７ａにおけるエッチングレート
と、微細コンタクトホールにおけるエッチングレートと
の各開口面積の差に基づく相関関係を予め求めておく
と、前記微細コンタクトホールを開口するのに十分なコ
ンタクトホール１７ａのオーバーエッチング量が求めら
れ、したがって微細コンタクトホールが確実に開口して
いるのを簡単に判定することができる。この結果、微細
コンタクトホールを確実に形成し、半導体集積回路の品
質向上と高集積化とを実現することができる。
【００２４】なお、本実施例では下地膜としてＰｏｌｙ
−Ｓｉ膜を用いたが、別の実施例ではＳｉＯ2 膜のエッ
チング条件においてＳｉＯ2 膜に対する選択比が高く、
かつ透光性を有するＳｉＮ膜等も使用可能である。
−Ｓｉ膜を用いたが、別の実施例ではＳｉＯ2 膜のエッ
チング条件においてＳｉＯ2 膜に対する選択比が高く、
かつ透光性を有するＳｉＮ膜等も使用可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るコンタ
クトホールの形成方法にあっては、ＳｉＯ2 膜の下部
に、該ＳｉＯ2 膜のエッチング条件においてＳｉＯ2 膜
との選択比が高く、かつ透光性を有する下地膜を形成し
ておくので、開口面積によるエッチング差が少なくな
り、膜厚測定可能な所定の開口面積に設定することがで
きる。またエッチング処理前における前記下地膜を膜厚
測定可能な所定の薄い膜厚に設定することができると共
に、エッチング処理後においてもオーバーエッチング量
に対応し得る前記下地膜の膜厚を確保することができ
る。したがってエッチング処理前後における前記下地膜
の膜厚ｔ1 、ｔ2 を光干渉膜厚計等を用いてそれぞれ確
実に検出・計測することができる。この結果、エッチン
グ処理後における前記ＳｉＯ2 膜換算のオーバーエッチ
ング量（（ｔ1 −ｔ2 ）×選択比）と、エッチング処理
前における前記ＳｉＯ2 膜の膜厚ｔ3 との和により、前
記下地膜上におけるコンタクトホールのトータルエッチ
ング量（ＳｉＯ2 膜換算）を求めることができる。さら
に前記下地膜上のコンタクトホールにおけるエッチング
レートと、微細コンタクトホールにおけるエッチングレ
ートとの各開口面積の差に基づく相関関係を予め求めて
おくと、前記微細コンタクトホールを開口するのに十分
な前記コンタクトホールのオーバーエッチング量が求め
られ、したがって前記微細コンタクトホールが確実に開
口しているのを簡単に判定することができる。この結
果、微細コンタクトホールを確実に形成し、半導体集積
回路の品質向上と高集積化とを実現することができる。
クトホールの形成方法にあっては、ＳｉＯ2 膜の下部
に、該ＳｉＯ2 膜のエッチング条件においてＳｉＯ2 膜
との選択比が高く、かつ透光性を有する下地膜を形成し
ておくので、開口面積によるエッチング差が少なくな
り、膜厚測定可能な所定の開口面積に設定することがで
きる。またエッチング処理前における前記下地膜を膜厚
測定可能な所定の薄い膜厚に設定することができると共
に、エッチング処理後においてもオーバーエッチング量
に対応し得る前記下地膜の膜厚を確保することができ
る。したがってエッチング処理前後における前記下地膜
の膜厚ｔ1 、ｔ2 を光干渉膜厚計等を用いてそれぞれ確
実に検出・計測することができる。この結果、エッチン
グ処理後における前記ＳｉＯ2 膜換算のオーバーエッチ
ング量（（ｔ1 −ｔ2 ）×選択比）と、エッチング処理
前における前記ＳｉＯ2 膜の膜厚ｔ3 との和により、前
記下地膜上におけるコンタクトホールのトータルエッチ
ング量（ＳｉＯ2 膜換算）を求めることができる。さら
に前記下地膜上のコンタクトホールにおけるエッチング
レートと、微細コンタクトホールにおけるエッチングレ
ートとの各開口面積の差に基づく相関関係を予め求めて
おくと、前記微細コンタクトホールを開口するのに十分
な前記コンタクトホールのオーバーエッチング量が求め
られ、したがって前記微細コンタクトホールが確実に開
口しているのを簡単に判定することができる。この結
果、微細コンタクトホールを確実に形成し、半導体集積
回路の品質向上と高集積化とを実現することができる。
【図１】（ａ）〜（ｉ）は本発明に係るコンタクトホー
ルの形成方法の実施例及び比較例を工程順に説明するた
め、模式的に示した断面図である。
ルの形成方法の実施例及び比較例を工程順に説明するた
め、模式的に示した断面図である。
【図２】実施例及び比較例に係るコンタクトホールの形
成方法におけるエッチング処理工程に使用したエッチン
グ処理装置を概略的に示した断面図である。
成方法におけるエッチング処理工程に使用したエッチン
グ処理装置を概略的に示した断面図である。
【図３】同一エッチング処理時間における相対的エッチ
ング量（ＳｉＯ2 膜換算）とコンタクトホールの大きさ
との関係、及び膜厚検出用コンタクトホールにおける微
細コンタクトホールを開口させるのに必要なオーバーエ
ッチング量の求め方を説明するために示した図であり、
（ａ）はコンタクトホールの模式的断面図、（ｂ）は開
口径が５μｍ、エッチング量を１００とした際における
それぞれのコンタクトホールの大きさでの相対的エッチ
ング量を示した曲線図である。
ング量（ＳｉＯ2 膜換算）とコンタクトホールの大きさ
との関係、及び膜厚検出用コンタクトホールにおける微
細コンタクトホールを開口させるのに必要なオーバーエ
ッチング量の求め方を説明するために示した図であり、
（ａ）はコンタクトホールの模式的断面図、（ｂ）は開
口径が５μｍ、エッチング量を１００とした際における
それぞれのコンタクトホールの大きさでの相対的エッチ
ング量を示した曲線図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は従来のコンタクトホールの形
成方法を工程順に示した模式的断面図である。
成方法を工程順に示した模式的断面図である。
１１ Ｓｉ基板 １２ａ Ｐｏｌｙ−Ｓｉパッド １３ｂ レジストパターン １５ ＳｉＯ2 膜 １７ａ コンタクトホール
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上にＳｉＯ2 膜を形成し、該ＳｉＯ
2 膜上にフォトリソグラフィを施してレジストパターン
を形成し、該レジストパタ−ンをマスクにしてＣＦ4 、
ＣＨＦ3 系ガスまたはこれにＡｒ系の不活性ガスを加え
た混合ガスにより、前記ＳｉＯ2 膜をエッチングしてコ
ンタクトホ−ルを形成する方法であって、前記ＳｉＯ2
膜の下部に、該ＳｉＯ2 膜のエッチング条件においてＳ
ｉＯ2膜との選択比が高く、かつ透光性を有する下地膜
を形成しておくことを特徴とするコンタクトホールの形
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28028494A JPH08148467A (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | コンタクトホールの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28028494A JPH08148467A (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | コンタクトホールの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08148467A true JPH08148467A (ja) | 1996-06-07 |
Family
ID=17622849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28028494A Pending JPH08148467A (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | コンタクトホールの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08148467A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002231935A (ja) * | 2001-02-06 | 2002-08-16 | Sony Corp | 固体撮像素子の製造方法 |
| KR100576517B1 (ko) * | 2004-12-31 | 2006-05-03 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 에스에이비 산화막 식각 공정 관리 방법 |
-
1994
- 1994-11-15 JP JP28028494A patent/JPH08148467A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002231935A (ja) * | 2001-02-06 | 2002-08-16 | Sony Corp | 固体撮像素子の製造方法 |
| KR100576517B1 (ko) * | 2004-12-31 | 2006-05-03 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 에스에이비 산화막 식각 공정 관리 방법 |
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