JPH09312278A - 半導体製造方法および装置 - Google Patents

半導体製造方法および装置

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JPH09312278A
JPH09312278A JP12559396A JP12559396A JPH09312278A JP H09312278 A JPH09312278 A JP H09312278A JP 12559396 A JP12559396 A JP 12559396A JP 12559396 A JP12559396 A JP 12559396A JP H09312278 A JPH09312278 A JP H09312278A
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JP
Japan
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end point
time
set value
dry etching
etching
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JP12559396A
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English (en)
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Kazusato Hara
和里 原
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理物の処理における終点誤検出を防止す
る。 【解決手段】 ベルジャ４によって覆われかつ半導体ウ
ェハ１にドライエッチングが行われるエッチング処理部
５と、マイクロ波６ａを発振してプラズマ光７を発生さ
せるマグネトロン６と、ドライエッチングを終了させる
終点検出手段３とからなり、終点検出手段３によって、
ドライエッチング時のプラズマ光７に含まれる所定波長
光７ａの発光強度を監視しかつ前記発光強度の予め設定
した第１設定値から第２設定値に変化する時間が、予め
設定した終点検出時間以上になった時点でドライエッチ
ングを終了させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造技術に
関し、特に、エッチングなどの処理における終点検出の
精度を向上させる半導体製造方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】以下に説明する技術は、本発明を研究、
完成するに際し、本発明者によって検討されたものであ
り、その概要は次のとおりである。
【０００３】被処理物の一例である半導体ウェハに対し
ての処理、例えば、ドライエッチングにおいて、その終
点検出には、形成されたプラズマに含まれる所定波長光
の発光強度を電圧に変換し、その電圧の変化を利用する
ものがある。
【０００４】前記終点検出について説明すると、まず、
ドライエッチングが進行し、被エッチング材が減少して
いくと、その被エッチング材特有の波長光（前記所定波
長光）の発光強度も減少する。
【０００５】その後、半導体ウェハ上の所望の被エッチ
ング材が全てエッチングされると、前記発光強度も所定
値（以降、ゼロレベルという）に到達し、この時点が終
点となる。
【０００６】すなわち、終点検出を行う際に予め２つの
電圧値を設定しておき、プラズマ光に含まれる所定波長
光の発光強度を変換した電圧値が、前記予め設定した２
つの電圧値のうちの一方の電圧値を経て、さらに他の一
方の電圧値（前記ゼロレベル）に到達した時点を終点と
するものである。
【０００７】なお、半導体製造方法の一例であるドライ
エッチングにおける種々の終点検出技術については、例
えば、株式会社オーム社、１９８９年６月２０日発行、
「超微細加工入門」古川静二郎、その他一名（著）、６
８〜６９頁に記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記した技
術におけるドライエッチングの終点検出技術では、ドラ
イエッチング中に異常放電や不安定なプラズマ光が形成
された際に、検出中の発光強度が変化し、瞬間的に予め
設定された２つの電圧値を示す（瞬間的に前記一方の電
圧値を経て、他の一方の電圧値に達する）ことがある。
【０００９】これにより、ドライエッチングを行ってい
る最中にドライエッチングの終点検出が行われ、終了す
べきでない時点でドライエッチングを終了してしまうと
いう問題が発生する。
【００１０】つまり、終点誤検出が行われ、その結果、
エッチング残りが発生し、不良品が形成されるという問
題が起こる。
【００１１】本発明の目的は、被処理物の処理における
終点誤検出を防止可能な半導体製造方法および装置を提
供することにある。
【００１２】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【００１４】すなわち、本発明の半導体製造方法は、被
処理物に所望の処理を行う際に、前記被処理物における
処理状態の予め設定した第１処理状態から第２処理状態
に変化する時間が、予め設定した終点検出時間以上にな
った時点で前記処理を終了するものである。
【００１５】さらに、本発明の半導体製造方法は、被処
理物である半導体ウェハにドライエッチングを行う際
に、ドライエッチング時のプラズマ光に含まれる所定波
長光の発光強度を監視し、前記発光強度の予め設定した
第１設定値から第２設定値に変化する時間が、予め設定
した終点検出時間以上になった時点でドライエッチング
を終了するものである。
【００１６】これにより、ドライエッチング中に異常放
電や不安定なプラズマ光が形成された際、所定波長光の
発光強度が予め設定した第１設定値から第２設定値に瞬
間的に変化しても、その変化した時間が予め設定した終
点検出時間以上になった時点でドライエッチングを終了
することにより、前記変化した時間が瞬間的なものでか
つ予め設定した終点検出時間よりも短ければ終点検出を
行うことはない。
【００１７】したがって、ドライエッチングを行ってい
る最中に、終了すべきでない時点でドライエッチングの
終点検出を行うというような終点誤検出を防止すること
ができる。
【００１８】その結果、半導体ウェハにエッチング残り
が発生することを防止でき、これにより、半導体ウェハ
が不良品となることを防止できる。
【００１９】また、本発明の半導体製造装置は、被処理
物に所望の処理が行われる処理部と、前記被処理物にお
ける処理状態の予め設定した第１処理状態から第２処理
状態に変化する時間が予め設定した終点検出時間以上に
なった時点で前記処理を終了させる終点検出手段とを有
するものである。
【００２０】さらに、本発明の半導体製造装置は、被処
理物である半導体ウェハにドライエッチングが行われる
エッチング処理部と、ドライエッチング時のプラズマ光
に含まれる所定波長光の発光強度を監視しかつ前記発光
強度の予め設定した第１設定値から第２設定値に変化す
る時間が予め設定した終点検出時間以上になった時点で
ドライエッチングを終了させる終点検出手段とを有する
ものである。
【００２１】なお、本発明の半導体製造装置は、前記終
点検出手段が、前記エッチング処理部で形成されたプラ
ズマ光を取り込みかつ前記プラズマ光に含まれる被エッ
チング材に応じた所定波長光を取り出す分光器と、前記
所定波長光の発光強度を電気信号に変換する光電子増倍
管と、前記発光強度の予め設定した第１設定値から第２
設定値に変化する時間が予め設定した終点検出時間以上
になった時点でドライエッチングを終了させる終点検出
制御部とを有するものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
【００２３】図１は本発明による半導体製造装置の構造
の実施の形態の一例を示す構成概念図、図２は本発明の
半導体製造装置によってドライエッチングした半導体ウ
ェハの表面の構造の実施の形態の一例を一部破断して示
す拡大部分斜視図、図３は本発明の半導体製造装置によ
ってドライエッチングを行う際の処理条件の実施の形態
の一例を示す条件図、図４は本発明による半導体製造装
置の終点検出（正常時）における原理の実施の形態の一
例を示す原理説明図、図５は本発明による半導体製造装
置の終点検出（放電異常時）における原理の実施の形態
の一例を示す原理説明図、図６は本発明の半導体製造方
法における処理手順の実施の形態の一例を示すフローチ
ャート図である。
【００２４】なお、本実施の形態で説明する半導体製造
装置は、被処理物の一例である半導体ウェハ１にドライ
エッチングを行うドライエッチング装置２（図１参照）
であり、ドライエッチングの終点を検出する終点検出手
段３を備えている。
【００２５】前記ドライエッチング装置２の構成は、石
英などからなるベルジャ４によって覆われかつ半導体ウ
ェハ１にドライエッチングが行われる処理部であるエッ
チング処理部５と、マイクロ波６ａを発振してプラズマ
光７を発生させるマグネトロン６と、ドライエッチング
時のプラズマ光７に含まれる所定波長光７ａの発光強度
を監視しかつ前記発光強度の予め設定した第１設定値Ｖ
1 から第２設定値Ｖ2に変化する時間Ｔｎが、予め設定
した終点検出時間Ｔｄ以上になった時点でドライエッチ
ングを終了させる終点検出手段３とからなる。
【００２６】さらに、ベルジャ４の外部は、マイクロ波
６ａを導く導波管６ｂによって覆われ、導波管６ｂにマ
グネトロン６が取り付けられている。
【００２７】また、導波管６ｂの外側周囲には、プラズ
マ光７の発生位置を調節するリング状コイルである電磁
石８が設置されている。
【００２８】なお、エッチング処理部５には、半導体ウ
ェハ１を支持しかつ電極でもある試料台９が設けられ、
さらに、この試料台９には、高周波電源１０が接続され
ている。
【００２９】また、ドライエッチング装置２には、エッ
チング処理部５の真空排気を行う真空ポンプ１２と、処
理ガスを供給するガス供給手段１３とが設けられてい
る。
【００３０】さらに、ドライエッチング装置２が備える
終点検出手段３は、エッチング処理部５で形成されたプ
ラズマ光７を取り込みかつプラズマ光７に含まれる被エ
ッチング材１１（図２参照）に応じた所定波長光７ａを
取り出す分光器３ａと、所定波長光７ａの発光強度を電
圧などの電気信号に変換する光電子増倍管（フォトマル
チプライヤともいう）３ｂと、前記電気信号を増幅回路
によって増幅する増幅器３ｃと、前記発光強度の予め設
定した第１設定値Ｖ1 から第２設定値Ｖ2 に変化する時
間Ｔｎが予め設定した終点検出時間Ｔｄ以上になった時
点でドライエッチングを終了させるマイクロコンピュー
タ（終点検出制御部）３ｄとから構成される。
【００３１】なお、終点検出時間Ｔｄは、ドライエッチ
ングを終了させるべく最小の時間であり、例えば、２〜
３秒程度である。
【００３２】ここで、マイクロコンピュータ３ｄは、そ
の内部に有するプログラムによってドライエッチングの
終点検出を制御するものであり、マイクロコンピュータ
３ｄには、前記発光強度から変換される電圧値（電気信
号）に対して、予め、検出すべき電圧値として第１設定
値Ｖ1 と第２設定値Ｖ2 とを設定しておき、また、終点
か否かを時間で判定するしきい値として終点検出時間Ｔ
ｄを予め設定しておく。
【００３３】これにより、マイクロコンピュータ３ｄに
よる終点検出の制御は、第１設定値Ｖ1 を検出した時点
を第１設定値検出時間Ｔ1 とし、第２設定値Ｖ2 を検出
した時点を第２設定値検出時間Ｔ2 とすると、第１設定
値Ｖ1 から第２設定値Ｖ2 に変化する時間Ｔｎが終点検
出時間Ｔｄ以上になった時点、すなわち、Ｔ2 −Ｔ1＝
Ｔｎ≧Ｔｄの関係が成立した時点でドライエッチングを
終了させるものである。
【００３４】また、分光器３ａは、光ファイバ３ｅによ
ってベルジャ４と接続され、この光ファイバ３ｅを介し
てベルジャ４内すなわちエッチング処理部５に形成され
たプラズマ光７を取り込む。
【００３５】なお、本実施の形態においては、図２に示
すように、半導体ウェハ１の表面１ａに形成された被エ
ッチング材１１が、タングステン（Ｗ）とアルミニウム
（Ａｌ）とからなる積層配線の場合について説明する。
【００３６】すなわち、図２に示す半導体ウェハ１は、
その表面１ａに、層間絶縁膜であるＳｉＯ2 膜１１ａを
介して被エッチング材１１であるタングステンとアルミ
ニウムの膜が、タングステン／アルミニウム／タングス
テンの順にそれぞれ積層して形成されたものであり、前
記各膜が、所定の配線幅を形成するようにエッチングさ
れる。
【００３７】また、図３に示すドライエッチング時の処
理条件は、半導体ウェハ１上において、図２に示すよう
なタングステンとアルミニウムとからなる積層配線膜を
形成する場合のものである。
【００３８】例えば、上層のタングステンからなる被エ
ッチング材１１をエッチングする場合には、処理ガスで
あるＢＣl3、ＳＦ6 をそれぞれ５５SCCM，４５SCCMの供
給量で同時に２５秒間供給し、さらに、アルミニウムか
らなる被エッチング材１１をエッチングする場合には、
供給するＢＣl3とＣｌ2 とをそれぞれ９０SCCM，６０SC
CMの供給量で同時に供給する。
【００３９】この方法で、図３に示す処理条件を繰り返
していくことにより、処理ガスを切り換えて、所定の配
線幅で前記積層配線を上層から順次エッチングすること
ができる。
【００４０】なお、本実施の形態の半導体ウェハ１のよ
うに、積層されかつ異なった被エッチング材１１（タン
グステンやアルミニウムなど）をエッチングする場合
は、各々の被エッチング材１１に応じて異なった処理ガ
スによってかつ連続放電でエッチングすることが放電異
物の観点からも好ましい。
【００４１】次に、図１〜図６を用いて、本実施の形態
による半導体製造方法について説明する。
【００４２】なお、前記半導体製造方法は、ドライエッ
チング装置２を用いて半導体ウェハ１にドライエッチン
グを行うものである。
【００４３】また、本実施の形態では、図２に示す半導
体ウェハ１の表面１ａに積層して形成された被エッチン
グ材１１において、上層タングステンから下層タングス
テンまでの配線膜とＳｉＯ2 膜１１ａとをエッチングす
る場合について説明する。
【００４４】まず、ドライエッチング装置２のエッチン
グ処理部５に、ガス供給手段１３によってエッチングす
べき被エッチング材１１（上層タングステン）に応じた
所定の処理ガスすなわちＢＣl3、ＳＦ6 を、図３に示す
ように、それぞれ５５SCCM、４５SCCMの供給量で供給し
ながら、真空ポンプ１２によってベルジャ４内を排気
し、所定の真空度（ここでは、８mTorr)に減圧させる。
【００４５】そこに、マグネトロン６によって、導波管
６ｂを介し、例えば、２.4５ＧＨｚ程度のマイクロ波６
ａを４００ｍＡ程度でベルジャ４に照射してベルジャ４
内すなわちエッチング処理部５にプラズマ光７を発生さ
せる。
【００４６】さらに、高周波電源１０によって電極でも
ある試料台９に高周波（ここでは、１５Ｗ）を印加す
る。
【００４７】これにより、図６に示す放電開始１４を実
行する。
【００４８】その結果、プラズマ光７中の反応性元素イ
オンが半導体ウェハ１に向かって入射し、半導体ウェハ
１における被エッチング材１１である上層タングステン
のエッチングを始める。
【００４９】なお、この時のドライエッチングの処理時
間は、図３に示すように、２５秒程度であり、ベルジャ
４内の処理温度は４０℃である。
【００５０】ここで、半導体ウェハ１にドライエッチン
グを行う際に、ドライエッチング時のプラズマ光７に含
まれる所定波長光７ａ（ここでは、上層タングステンに
応じた所定波長光７ａ）の発光強度を監視する。
【００５１】つまり、終点検出手段３において、分光器
３ａにより光ファイバ３ｅを介してプラズマ光７を取り
込み、さらに、プラズマ光７に含まれる被エッチング材
１１である上層タングステンに応じた所定波長光７ａを
取り出す。
【００５２】続いて、光電子増倍管３ｂによって所定波
長光７ａの発光強度を電圧（電気信号）に変換し、それ
を増幅器３ｃによって増幅した後、測定した電圧値の情
報をマイクロコンピュータ３ｄに転送する。
【００５３】さらに、終点検出制御部であるマイクロコ
ンピュータ３ｄにおいて、その内部に有するプログラム
によって、ドライエッチングの終点制御を行う。
【００５４】すなわち、マイクロコンピュータ３ｄによ
って、予め設定した電圧値の第１設定値Ｖ1 から第２設
定値Ｖ2 に変化する時間Ｔｎが、予め設定した終点検出
時間Ｔｄ以上になった時点でドライエッチングを終了さ
せる制御を行う。
【００５５】これにより、終点検出手段３によって常に
前記発光強度の電圧値を監視しながらドライエッチング
を進行させる。
【００５６】ただし、図４または図５に示す終点判定無
視時間Ｔｘ（図６に示す放電開始１４の直後から最小限
ドライエッチングに必要とされる時間であり、Ｄｅａｄ
Ｔｉｍｅともいう）は、終点検出の必要がないためそ
の制御を行わない。
【００５７】したがって、終点判定無視時間Ｔｘにおい
ては、発光強度を変換した電圧値が第１設定値Ｖ1 また
は第２設定値Ｖ2 を示しても終点判定１８を行わない。
【００５８】続いて、終点判定無視時間経過１５後、エ
ッチング処理の進行とともに終点検出手段３によって終
点判定１８を行う。
【００５９】ここで、図４に示すエッチング時間と発光
強度との関係は、正常に放電などが行われた場合であ
り、Ｐ点において第１設定値Ｖ1 を検出した後、Ｑ点に
おいて第２設定値Ｖ2 を検出し、さらに、終点判定１８
（図６参照）を行い、Ｔ2 −Ｔ1 ＝Ｔｎ≧Ｔｄの関係に
よって、ドライエッチングを終了する。
【００６０】すなわち、Ｑ点でドライエッチングを終了
させる。
【００６１】また、図５に示すエッチング時間と発光強
度との関係は、ドライエッチングの最中に、不安定プラ
ズマや異常放電などによって瞬間的に発光強度の電圧値
が第１設定値Ｖ1 と第２設定値Ｖ2 とを示した場合のも
のである。
【００６２】なお、図５において、Ａ部は、不安定プラ
ズマや異常放電などによって瞬間的に発光強度の電圧値
が第１設定値Ｖ1 を示し、さらに、第２設定値Ｖ2 を示
した後、再び、エッチングレベル２０に戻る現象を示し
ている。
【００６３】さらに、図５において、Ｂ部は、被エッチ
ング材１１（図２参照）の減少とともに、正常に発光強
度の電圧値が第１設定値Ｖ1 を示し、さらに、第２設定
値Ｖ2 を示した現象を示している。
【００６４】したがって、本実施の形態のドライエッチ
ング装置２では、発光強度の電圧値の第１設定値Ｖ1 か
ら第２設定値Ｖ2 に変化する時間Ｔｎが、終点検出時間
Ｔｄ以上になった時点、すなわち、Ｔ2 −Ｔ1 ＝Ｔｎ≧
Ｔｄの関係が成立した時点でドライエッチングを終了さ
せることにより、図５に示すＡ部のように、変化する時
間Ｔｎが瞬間的なもの（Ｔ2 −Ｔ1 ＝Ｔｎ＜Ｔｄの関係
のもの）に対してはドライエッチングを終了させない。
【００６５】また、図５に示すＢ部のように、被エッチ
ング材１１（図２参照）の減少とともに、正常に発光強
度の電圧値がＰ点において第１設定値Ｖ1 を示し、さら
に、Ｑ点において第２設定値Ｖ2 を示した場合、すなわ
ち、Ｔ2 −Ｔ1 ＝Ｔｎ≧Ｔｄの関係が成立した場合にド
ライエッチングを終了させる処理終了１９を実行する。
【００６６】つまり、図５および図６に示すように、終
点判定無視時間経過１５後のドライエッチングの際に、
発光強度の電圧値によって第１設定値Ｖ1 を検出する第
１設定値検出１６を行い、さらに、第１設定値検出１６
を行った後、第２設定値Ｖ2を検出する第２設定値検出
１７を行う。
【００６７】その後、第２設定値検出１７を行った場合
には、終点判定１８も行い、そこで、電圧値の変化する
時間Ｔｎと終点検出時間Ｔｄとの関係を判定する。
【００６８】その結果、Ｔ2 −Ｔ1 ＝Ｔｎ≧Ｔｄの関係
が成立した場合にドライエッチングを終了させる処理終
了１９を実行し、成立しなかった場合には、そのままド
ライエッチングを続ける。
【００６９】すなわち、半導体ウェハ１における被エッ
チング材１１である上層タングステンのドライエッチン
グにおいて、Ｔ2 −Ｔ1 ＝Ｔｎ≧Ｔｄの関係が成立した
場合にドライエッチングを終了する。
【００７０】その後、図３に示すような処理条件に設定
し直して、図２に示すように、アルミニウム、下層タン
グステン、ＳｉＯ2 膜１１ａの順に被エッチング材１１
（図２参照）のエッチングを行っていく。
【００７１】なお、図２に示す半導体ウェハ１のよう
に、異なった被エッチング材１１を順次エッチングする
場合は、タングステンやアルミニウムなどの異なった被
エッチング材１１を連続放電によってエッチングする。
【００７２】これにより、図２に示すように、半導体ウ
ェハ１の表面１ａに積層して形成された被エッチング材
１１において、上層タングステンから下層タングステン
までの配線膜とＳｉＯ2 膜１１ａとをエッチングするこ
とができる。
【００７３】本実施の形態の半導体製造方法および装置
によれば、以下のような作用効果が得られる。
【００７４】すなわち、ドライエッチング中に異常放電
や不安定なプラズマ光７が形成された際、所定波長光７
ａの発光強度が予め設定した第１設定値Ｖ1 から第２設
定値Ｖ2 に瞬間的に変化しても、その変化した時間Ｔｎ
が予め設定した終点検出時間Ｔｄ以上になった時点でド
ライエッチングを終了することにより、前記変化した時
間Ｔｎが瞬間的なもので予め設定した終点検出時間Ｔｄ
よりも短ければ終点検出を行うことはない。
【００７５】つまり、不安定なプラズマ光７や異常放電
によって発光強度が瞬間的に変化し、第１設定値Ｖ1 お
よび第２設定値Ｖ2 を検出しても、第１設定値検出時間
Ｔ1と第２設定値検出時間Ｔ2 との間隔すなわち変化す
る時間Ｔｎが短く、Ｔ2 −Ｔ1 ＝Ｔｎ＜Ｔｄとなるた
め、Ｔ2 −Ｔ1 ＝Ｔｎ≧Ｔｄの関係を満足しないため、
終点検出を行うことはない。
【００７６】これにより、ドライエッチングを行ってい
る最中に、終了すべきでない時点でドライエッチングの
終点検出を行うというような終点誤検出を防止すること
ができる。
【００７７】その結果、半導体ウェハ１にエッチング残
りが発生することを防止でき（エッチング不足を防止で
き）、これにより、半導体ウェハ１が不良品となること
を防止できる。
【００７８】なお、本実施の形態の半導体ウェハ１（図
２参照）のように、積層されかつ異なった被エッチング
材１１（タングステンやアルミニウムなど）をエッチン
グする場合は、各々の被エッチング材１１に応じた処理
ガスによってかつ連続放電でエッチングすることが好ま
しい。
【００７９】この場合、処理ガスの切り換えによってプ
ラズマ光７の状態に急激な変化が起こることがあり、そ
の際、プラズマ光７が安定するのに時間がかかる。
【００８０】本実施の形態のドライエッチング装置２に
よれば、プラズマ光７の状態に急激な変化が起こった場
合であっても、終点誤検出を行うことはなく、高精度に
ドライエッチングを続けることが可能である。
【００８１】また、ドライエッチング装置２における終
点検出手段３が終点検出制御部であるマイクロコンピュ
ータ３ｄを有することにより、所定波長光７ａの発光強
度の予め設定した第１設定値Ｖ1 から第２設定値Ｖ2 に
変化する時間Ｔｎが、予め設定した終点検出時間Ｔｄ以
上になった時だけドライエッチングを終了させることが
できる。
【００８２】これにより、マイクロコンピュータ３ｄに
おける終点検出の制御方法を変えるだけで前記ドライエ
ッチング装置２を実現することができる。
【００８３】したがって、ドライエッチング中の異常放
電や不安定なプラズマ光７に対してのマージンを増やし
た終点検出を行うことが可能なドライエッチング装置２
を簡単な構造によって実現できる。
【００８４】なお、ドライエッチング装置２の終点検出
手段３が、ドライエッチングが行われるエッチング処理
部５で形成されたプラズマ光７を取り込みかつプラズマ
光７に含まれる被エッチング材１１に応じた所定波長光
７ａを取り出す分光器３ａと、所定波長光７ａの発光強
度を電圧に変換する光電子増倍管３ｂとを有することに
より、所定波長光７ａの取り出しと電圧への変換とを正
確に行うことができる。
【００８５】その結果、ドライエッチング装置２によっ
てドライエッチングを行う際の終点検出を高精度に行う
ことができる。
【００８６】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言う
までもない。
【００８７】例えば、前記実施の形態においては、半導
体製造装置がドライエッチング装置の場合について説明
したが、前記半導体製造装置は、図７に示す他の実施の
形態のようなウェットエッチング装置２２であってもよ
い。
【００８８】ここで、図５および図７を用いて、ウェッ
トエッチング装置２２の構成について説明すると、被処
理物である半導体ウェハ２１にウェットエッチングが行
われる処理部であるエッチング処理部２５と、ウェット
エッチング時の半導体ウェハ２１における被エッチング
膜表面２１ａの光の反射率を監視しかつ前記反射率の予
め設定した第１設定値Ｖ1 から第２設定値Ｖ2 に変化す
る時間Ｔｎが、予め設定した終点検出時間Ｔｄ以上にな
った時点でウェットエッチングを終了させる終点検出手
段である終点検出モニタ２３とからなる。
【００８９】なお、エッチング処理部２５は、半導体ウ
ェハ２１を支持する回転支持台２５ａと、回転支持台２
５ａを覆いかつ処理後の処理液２４ａを回収するカバー
部材２５ｂとを備えている。
【００９０】さらに、エッチング処理部２５には、弁部
材２４ｃおよびノズル２４ｂを介して処理液２４ａを供
給する処理液供給部２４が設置されている。
【００９１】つまり、ウェットエッチング装置２２は、
半導体ウェハ２１にウェットエッチングを行う際に、ウ
ェットエッチング時の半導体ウェハ２１における被エッ
チング膜表面２１ａの光の反射率を終点検出モニタ２３
によって監視し、終点検出モニタ２３によって前記反射
率の予め設定した第１設定値Ｖ1 から第２設定値Ｖ2に
変化する時間Ｔｎが、予め設定した終点検出時間Ｔｄ以
上になった時点でウェットエッチングを終了するもので
ある。
【００９２】ここで、ウェットエッチングにおいて終点
検出を行う際にも、前記反射率を電圧などの電気信号に
変換して行う。
【００９３】なお、このウェットエッチング装置２２に
よっても、終点誤検出を防止することができ、前記実施
の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００９４】また、前記実施の形態もしくは図７に示す
他の実施の形態においては、半導体製造装置がエッチン
グ処理を行うドライエッチング装置、または、ウェット
エッチング装置の場合について説明したが、前記半導体
製造装置は、アッシング装置などであってもよく、さら
に、所望の処理において終点検出を必要とする装置であ
れば他の半導体製造装置であってもよい。
【００９５】例えば、この場合のアッシング装置などの
半導体製造装置は、被処理物である半導体ウェハに所望
の処理が行われる処理部と、前記被処理物における処理
状態の予め設定した第１処理状態から第２処理状態に変
化する時間が、予め設定した終点検出時間以上になった
時点で前記処理を終了させる終点検出手段とを有する。
【００９６】つまり、前記被処理物に所望の処理を行う
際に、前記被処理物における処理状態の予め設定した第
１処理状態から第２処理状態に変化する時間が、予め設
定した終点検出時間以上になった時点で前記処理を終了
するものである。
【００９７】なお、この半導体製造装置においては、図
５に示した第１設定値Ｖ1(Ｐ点）に相当する前記被処理
物の状態を前記第１処理状態とし、さらに、第２設定値
Ｖ2（Ｑ点）に相当する前記被処理物の状態を前記第２
処理状態とする。
【００９８】これにより、前記半導体製造装置において
も終点誤検出を防止することができ、前記実施の形態と
同様の作用効果を得ることができる。
【００９９】さらに、前記実施の形態および前記他の実
施の形態による終点検出の技術は、化学反応などを利用
して、その変化点を検出（例えば、ペーハー値の変化を
検出）することにより、被処理物の所望の処理における
終点を高精度に検出する技術（例えば、化学分野や製薬
分野など）にも活用することが可能である。
【０１００】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【０１０１】（１）．被処理物に処理を行う際に、被処
理物における処理状態の予め設定した第１処理状態から
第２処理状態に変化する時間が、予め設定した終点検出
時間以上になった時点で処理を終了することにより、終
点誤検出を防止することができる。これにより、被処理
物における処理精度を向上でき、被処理物が不良品とな
ることを防止できる。
【０１０２】（２）．ドライエッチング中に異常放電や
不安定なプラズマ光が形成された際、所定波長光の発光
強度が予め設定した第１設定値から第２設定値に瞬間的
に変化しても、その変化した時間が予め設定した終点検
出時間以上になった時点でドライエッチングを終了する
ことにより、ドライエッチング中の終点誤検出を防止す
ることができる。
【０１０３】（３）．ドライエッチング中の終点誤検出
を防止することができるため、半導体ウェハにエッチン
グ残りが発生することを防止でき、これにより、半導体
ウェハが不良品となることを防止できる。
【０１０４】（４）．半導体製造装置における終点検出
手段が終点検出制御部を有することにより、終点検出制
御部における終点検出の制御方法を変えるだけで前記半
導体製造装置を実現することができ、その結果、ドライ
エッチング中の異常放電や不安定なプラズマ光に対して
のマージンを増やした終点検出を行うことが可能な半導
体製造装置を簡単な構造によって実現できる。
【０１０５】（５）．半導体製造装置の終点検出手段
が、プラズマ光に含まれる被エッチング材料に応じた所
定波長光を取り出す分光器と、所定波長光の発光強度を
電気信号に変換する光電子増倍管とを有することによ
り、所定波長光の取り出しと電気信号への変換とを正確
に行うことができる。その結果、前記半導体製造装置に
よってドライエッチングを行う際の終点検出を高精度に
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体製造装置の構造の実施の形
態の一例を示す構成概念図である。
【図２】本発明の半導体製造装置によってドライエッチ
ングした半導体ウェハの表面の構造の実施の形態の一例
を一部破断して示す拡大部分斜視図である。
【図３】本発明の半導体製造装置によってドライエッチ
ングを行う際の処理条件の実施の形態の一例を示す条件
図である。
【図４】本発明による半導体製造装置の終点検出（正常
時）における原理の実施の形態の一例を示す原理説明図
である。
【図５】本発明による半導体製造装置の終点検出（放電
異常時）における原理の実施の形態の一例を示す原理説
明図である。
【図６】本発明の半導体製造方法における処理手順の実
施の形態の一例を示すフローチャート図である。
【図７】本発明の他の実施の形態である半導体製造装置
の構造を示す構成概念図である。
【符号の説明】
１ 半導体ウェハ（被処理物） １ａ 表面 ２ ドライエッチング装置（半導体製造装置） ３ 終点検出手段 ３ａ 分光器 ３ｂ 光電子増倍管 ３ｃ 増幅器 ３ｄ マイクロコンピュータ（終点検出制御部） ３ｅ 光ファイバ ４ ベルジャ ５ エッチング処理部（処理部） ６ マグネトロン ６ａ マイクロ波 ６ｂ 導波管 ７ プラズマ光 ７ａ 所定波長光 ８ 電磁石 ９ 試料台 １０ 高周波電源 １１ 被エッチング材 １１ａ ＳｉＯ2 膜 １２ 真空ポンプ １３ ガス供給手段 １４ 放電開始 １５ 終点判定無視時間経過 １６ 第１設定値検出 １７ 第２設定値検出 １８ 終点判定 １９ 処理終了 ２０ エッチングレベル ２１ 半導体ウェハ（被処理物） ２１ａ 被エッチング膜表面 ２２ ウェットエッチング装置（半導体製造装置） ２３ 終点検出モニタ（終点検出手段） ２４ 処理液供給部 ２４ａ 処理液 ２４ｂ ノズル ２４ｃ 弁部材 ２５ エッチング処理部（処理部） ２５ａ 回転支持台 ２５ｂ カバー部材 Ｖ1 第１設定値 Ｖ2 第２設定値 Ｔｎ 変化する時間 Ｔｄ 終点検出時間 Ｔ1 第１設定値検出時間 Ｔ2 第２設定値検出時間 Ｔｘ 終点判定無視時間

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被処理物に所望の処理を行う際に、前記
    被処理物における処理状態の予め設定した第１処理状態
    から第２処理状態に変化する時間が、予め設定した終点
    検出時間以上になった時点で前記処理を終了することを
    特徴とする半導体製造方法。
  2. 【請求項２】 被処理物である半導体ウェハにドライエ
    ッチングを行う際に、ドライエッチング時のプラズマ光
    に含まれる所定波長光の発光強度を監視し、前記発光強
    度の予め設定した第１設定値から第２設定値に変化する
    時間が、予め設定した終点検出時間以上になった時点で
    ドライエッチングを終了することを特徴とする半導体製
    造方法。
  3. 【請求項３】 被処理物である半導体ウェハにウェット
    エッチングを行う際に、ウェットエッチング時の前記半
    導体ウェハにおける被エッチング膜表面の光の反射率を
    監視し、前記反射率の予め設定した第１設定値から第２
    設定値に変化する時間が、予め設定した終点検出時間以
    上になった時点でウェットエッチングを終了することを
    特徴とする半導体製造方法。
  4. 【請求項４】 請求項２または３記載の半導体製造方法
    であって、前記発光強度または前記反射率を電気信号に
    変換することにより、前記ドライエッチングまたは前記
    ウェットエッチングにおける終点を検出することを特徴
    とする半導体製造方法。
  5. 【請求項５】 被処理物に所望の処理が行われる処理部
    と、 前記被処理物における処理状態の予め設定した第１処理
    状態から第２処理状態に変化する時間が、予め設定した
    終点検出時間以上になった時点で前記処理を終了させる
    終点検出手段とを有することを特徴とする半導体製造装
    置。
  6. 【請求項６】 被処理物である半導体ウェハにドライエ
    ッチングが行われるエッチング処理部と、 ドライエッチング時のプラズマ光に含まれる所定波長光
    の発光強度を監視し、かつ前記発光強度の予め設定した
    第１設定値から第２設定値に変化する時間が、予め設定
    した終点検出時間以上になった時点でドライエッチング
    を終了させる終点検出手段とを有することを特徴とする
    半導体製造装置。
  7. 【請求項７】 被処理物である半導体ウェハにウェット
    エッチングが行われるエッチング処理部と、 ウェットエッチング時の前記半導体ウェハにおける被エ
    ッチング膜表面の光の反射率を監視し、かつ前記反射率
    の予め設定した第１設定値から第２設定値に変化する時
    間が、予め設定した終点検出時間以上になった時点でウ
    ェットエッチングを終了させる終点検出手段とを有する
    ことを特徴とする半導体製造装置。
  8. 【請求項８】 請求項６記載の半導体製造装置であっ
    て、前記終点検出手段が、前記エッチング処理部で形成
    されたプラズマ光を取り込みかつ前記プラズマ光に含ま
    れる被エッチング材に応じた所定波長光を取り出す分光
    器と、前記所定波長光の発光強度を電気信号に変換する
    光電子増倍管と、前記発光強度の予め設定した第１設定
    値から第２設定値に変化する時間が予め設定した終点検
    出時間以上になった時点でドライエッチングを終了させ
    る終点検出制御部とを有することを特徴とする半導体製
    造装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8202394B2 (en) 2001-06-11 2012-06-19 Renesas Electronics Corporation Method of manufacturing semiconductor devices and semiconductor manufacturing apparatus

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