JPS58218121A - シリコンのドライエツチングモニタリング方法 - Google Patents
シリコンのドライエツチングモニタリング方法Info
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- JPS58218121A JPS58218121A JP57100415A JP10041582A JPS58218121A JP S58218121 A JPS58218121 A JP S58218121A JP 57100415 A JP57100415 A JP 57100415A JP 10041582 A JP10041582 A JP 10041582A JP S58218121 A JPS58218121 A JP S58218121A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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- H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
のドライエッチング法によるシリコンのエッチン]・
グ進行状態及び終点の検出を”するためのモニタリング
方法に関するものである:′.。
方法に関するものである:′.。
近年,半導体技術における集積回路技術は集積度を高め
る技術の進歩に伴って微細加工技術の進歩は目覚ましい
発展状況にあり,プラズマによるドライエツチング加工
技術もIC.LSI及び超LSI製造に欠かせぬ技術の
一つである。
る技術の進歩に伴って微細加工技術の進歩は目覚ましい
発展状況にあり,プラズマによるドライエツチング加工
技術もIC.LSI及び超LSI製造に欠かせぬ技術の
一つである。
多結晶シリコンを用いたMOS集積回路などでは。
ダート自体がマスクとなるため, Atグー) MOS
のように製造グロセス上必要なマスクアライナのマスク
合わせ精度が不要となシ,起LSI化の技術の流れの中
では主流となっている。
のように製造グロセス上必要なマスクアライナのマスク
合わせ精度が不要となシ,起LSI化の技術の流れの中
では主流となっている。
従来,多結晶シリコンをプラズマエッチンクニよシフッ
素系ガスを導入してエツチングする場合。
素系ガスを導入してエツチングする場合。
等方的エッチングが進行するためエツチング加工精度の
点で問題があり,斯る問題を解決し異方性エツチングを
行う方法の一つとして,例えば特公昭56−37306
号公報「エツチング方法」に記載されている反応性イオ
ンエツチングにより塩素を含むエラチン〉ガスを用いて
,シリコンをエツチングする方法がある。このようなド
ライエッチし フグ法による問題点にエツチング速度の再現性の・、:
、: 不安定がある。この要因には,電極に印加する高電圧に
よって発生する電極内の電界分布の不均一性,被エツチ
ング試料の表面温度の変動,被エツチング試料枚数及び
被エツチング面積の変化などが考えられる。その結果エ
ツチング速度にバラツキが生じるため,エツチングの進
行と終了をモニタリングできる方法が必要である。特に
ドライエツチングの場合は,レノスト開口部のエツチン
グが完了すると,プラズマ中の活性種濃度が急増し。
点で問題があり,斯る問題を解決し異方性エツチングを
行う方法の一つとして,例えば特公昭56−37306
号公報「エツチング方法」に記載されている反応性イオ
ンエツチングにより塩素を含むエラチン〉ガスを用いて
,シリコンをエツチングする方法がある。このようなド
ライエッチし フグ法による問題点にエツチング速度の再現性の・、:
、: 不安定がある。この要因には,電極に印加する高電圧に
よって発生する電極内の電界分布の不均一性,被エツチ
ング試料の表面温度の変動,被エツチング試料枚数及び
被エツチング面積の変化などが考えられる。その結果エ
ツチング速度にバラツキが生じるため,エツチングの進
行と終了をモニタリングできる方法が必要である。特に
ドライエツチングの場合は,レノスト開口部のエツチン
グが完了すると,プラズマ中の活性種濃度が急増し。
サイドエツチングが急激に促進され,それに伴うアンダ
カソティングは・やターン寸法の制御性を著しく 73
うため,エツチングの終了点の検出は実用上きわめて必
須の条件である。
カソティングは・やターン寸法の制御性を著しく 73
うため,エツチングの終了点の検出は実用上きわめて必
須の条件である。
しかし、現時点では反応性イオンエツチングにより塩素
を含むエツチングガスを用いた場合,多結晶シリコンエ
ツチングの終了点検出に関して最適な方法は発見されて
おらず,従来,製造現場では被エツチング試料の品種と
−とに異なるエッチング面積,処理枚数に対し,その度
ごとに時間の設定を行いエツチングの終了を推定してい
だが,高精度且つ微細加工を要求する超LSIプロセス
へ移行している現在,エツチングの終了判定は極めて重
要な解決すべき問題になっている。
を含むエツチングガスを用いた場合,多結晶シリコンエ
ツチングの終了点検出に関して最適な方法は発見されて
おらず,従来,製造現場では被エツチング試料の品種と
−とに異なるエッチング面積,処理枚数に対し,その度
ごとに時間の設定を行いエツチングの終了を推定してい
だが,高精度且つ微細加工を要求する超LSIプロセス
へ移行している現在,エツチングの終了判定は極めて重
要な解決すべき問題になっている。
本発明の目的は,上記従来技術の問題点を解決し,シリ
コンのドライエツチングの進行と終了を精度よく,且つ
容易にモニタリングする方法を提供することにある。
コンのドライエツチングの進行と終了を精度よく,且つ
容易にモニタリングする方法を提供することにある。
本発明によれば,グロー放電グラズマ雰囲気中に発生し
たイオンやラジカルによって生じるCCtあるいはOH
の発光スにクトル強度を監視することを特徴とするシリ
コンのドライエツチング方法が得られる。
たイオンやラジカルによって生じるCCtあるいはOH
の発光スにクトル強度を監視することを特徴とするシリ
コンのドライエツチング方法が得られる。
上記監視するCCtあるいはOHの発光スペクトル強度
のピーク波長が3 0 7 nm付近であJ,7’ラズ
マ雰囲気中でこれらの波長の発光強度を周知の発光分光
分析計により,測定し監視することを本発明の特徴とし
ている。
のピーク波長が3 0 7 nm付近であJ,7’ラズ
マ雰囲気中でこれらの波長の発光強度を周知の発光分光
分析計により,測定し監視することを本発明の特徴とし
ている。
、 以下に本発明に至った経過を詳細に説明する。
従来からcct4系ガスを用いて発光分光分析法により
終点検出をする試みがなされたが,波長が288、1n
mや252.8nmのSiの発光スペクトル線や,波長
が2 4 5 、nm付近のSiCtの発光スペクトル
線は, cct4自身の発光スペクトル線に妨害され。
終点検出をする試みがなされたが,波長が288、1n
mや252.8nmのSiの発光スペクトル線や,波長
が2 4 5 、nm付近のSiCtの発光スペクトル
線は, cct4自身の発光スペクトル線に妨害され。
検出するのが難かしいばかりでなく,エツチング前後の
発光スペクトル強度変化を正確に検出することもできな
かった。ところが本発明の発明者等は、 cct4系ガ
スプラズマ雰囲気中で、波長が307nm近辺のCC1
発光発光スペクトル波りトルが。
発光スペクトル強度変化を正確に検出することもできな
かった。ところが本発明の発明者等は、 cct4系ガ
スプラズマ雰囲気中で、波長が307nm近辺のCC1
発光発光スペクトル波りトルが。
Siのドライエツチング中にわずかに減少することを発
見した。さらに波長が396 nm近辺の発光スペクト
ル強度はCCt4系がスグラズマからの他の発光スにク
トル強度にほとんど影響を受けないことも発見した。
見した。さらに波長が396 nm近辺の発光スペクト
ル強度はCCt4系がスグラズマからの他の発光スにク
トル強度にほとんど影響を受けないことも発見した。
上記CCt発光スペクトル強度のわずかな減少について
は、 CCt4はプラズマ雰囲気中で分解し。
は、 CCt4はプラズマ雰囲気中で分解し。
CCt等を生成する。生成しだCCtはSiのドライエ
ツチング中に下記の化学反応を生じる。
ツチング中に下記の化学反応を生じる。
4 ccz + Si −+5tcz4 + 4にのた
め2反応容器中のCCt濃度が低下し、同時にCCtの
発光スペクトル強度カニ−減少するものと考□、□ えられる。 11 また。 cct4系ガスを用いた多結晶シリコンのドラ
イエツチングにおいて、波長が307 nm近辺のOH
発光ス波クりルのスにクトルが、エツチング中にわずか
に減少することも本発明の発明者等によって発見された
。
め2反応容器中のCCt濃度が低下し、同時にCCtの
発光スペクトル強度カニ−減少するものと考□、□ えられる。 11 また。 cct4系ガスを用いた多結晶シリコンのドラ
イエツチングにおいて、波長が307 nm近辺のOH
発光ス波クりルのスにクトルが、エツチング中にわずか
に減少することも本発明の発明者等によって発見された
。
上記OH発光ス波クりル強度のわずかな減少については
、化学吸着したCtがプラズマからの輻射によりSiと
反応してS tcz4が形成され2反応容器中に残留ガ
スとして存在しているH2Oと下記の反応を生じる。
、化学吸着したCtがプラズマからの輻射によりSiと
反応してS tcz4が形成され2反応容器中に残留ガ
スとして存在しているH2Oと下記の反応を生じる。
5iCt4 + H20→S i02 + HCl従っ
て2反応容器中に残存するH2Oの分圧が低下し、この
だめ、 OHの発光スペクトル強度が減少するものと考
えられる。
て2反応容器中に残存するH2Oの分圧が低下し、この
だめ、 OHの発光スペクトル強度が減少するものと考
えられる。
従って、多結晶シリコンのドライエツチングの進行中は
、波長が307 nm近辺の連続スペクトルのCC6あ
るいはOHの発光スペクトル強度が減少し。
、波長が307 nm近辺の連続スペクトルのCC6あ
るいはOHの発光スペクトル強度が減少し。
エソ、チングが終fすると増大する。以上述べたところ
から明らか−rlように2本発明のドライエツチングモ
ニタリング萌法によりドライエツチングを行えば、下地
へのオーバーエツチングが無視でき正確にエツチングの
進行及び終了を判定できる。
から明らか−rlように2本発明のドライエツチングモ
ニタリング萌法によりドライエツチングを行えば、下地
へのオーバーエツチングが無視でき正確にエツチングの
進行及び終了を判定できる。
以下図面を参照しながら本発明をさらに詳細に説明する
。
。
図はりアクティブドライエツチング装置に反応ガス(四
塩化炭素、ヘリウム、酸素の混合ガス)をO,l To
rrの圧力で導入させた時のポリシリコンのドライエツ
チングによる発光ス被りトルの経時変化の一例を示すグ
ラフである。尚この際、一方の波長を305nm、他方
の波長を396 nmとし。
塩化炭素、ヘリウム、酸素の混合ガス)をO,l To
rrの圧力で導入させた時のポリシリコンのドライエツ
チングによる発光ス被りトルの経時変化の一例を示すグ
ラフである。尚この際、一方の波長を305nm、他方
の波長を396 nmとし。
両者の発光スペクトル強度を測定し、その差の時間変化
を示したものである。又、ポリシリコンとして、多結晶
シリコン膜あるいはP 、 B 、 As等をドーグし
だドーグ多結晶シリコン膜を使用した。図では波長が3
05 nmの発光スペクトル強度をB。
を示したものである。又、ポリシリコンとして、多結晶
シリコン膜あるいはP 、 B 、 As等をドーグし
だドーグ多結晶シリコン膜を使用した。図では波長が3
05 nmの発光スペクトル強度をB。
波長が396 nm付近の発光スペクトル強度をAとし
た時、A−Bを出力として示している。
た時、A−Bを出力として示している。
ポリシリコンのエツチング中に、波長が305nmの発
光スにクトル強度Bは減少するのに対し。
光スにクトル強度Bは減少するのに対し。
波長が396 nmの発光スペクトル強度Aは、放電強
度によって定まるある一定の値を保つため2両者の差A
−Bはポリシリコンのエツチング中のみ出力を増し、
Stのエツチングの終了とともにポリシリコンのエツチ
ング開始直前の出力まで減少する。このため、ポリシリ
コンのエツチングの終点を明確に検出出来た。
度によって定まるある一定の値を保つため2両者の差A
−Bはポリシリコンのエツチング中のみ出力を増し、
Stのエツチングの終了とともにポリシリコンのエツチ
ング開始直前の出力まで減少する。このため、ポリシリ
コンのエツチングの終点を明確に検出出来た。
なお、エツチングの進行及び終了を監視するために、上
記の実施例では2両者の差を用いているが1両者の差の
二乗もしくは両者の比等を用いてもよい。
記の実施例では2両者の差を用いているが1両者の差の
二乗もしくは両者の比等を用いてもよい。
以上の実施例は307 nm付近に約I Q nmの半
値幅を持つCCt又は、 OHの発光ス波りトル強度の
減少を利用しているが、 CCtやOHの発光スペクト
ルは307 nm以外にも多数の発光ス波りトル帯を持
っておシ、それらもシリコンのエツチング中に同様な変
化をするだめ、実施例の波長に限定されることは無い。
値幅を持つCCt又は、 OHの発光ス波りトル強度の
減少を利用しているが、 CCtやOHの発光スペクト
ルは307 nm以外にも多数の発光ス波りトル帯を持
っておシ、それらもシリコンのエツチング中に同様な変
化をするだめ、実施例の波長に限定されることは無い。
又、検出する波長は一つの波長である必要はなく、Si
のエツチング中にその変化が検出出来れば、ある波長の
幅を持っていても良いことはいうまでもない。
のエツチング中にその変化が検出出来れば、ある波長の
幅を持っていても良いことはいうまでもない。
さらに、シリコンのエツチングに影響されない波長も3
96 nmに限定される必要は全く無くシリコンのエツ
チング中に発光強度の変化量が少ない波長領域であれば
なんでも良いことはいうまでもない。又、シリコンのエ
ツチングに用いたガスもCCt4を含んだガスに限定さ
れることがなく1例えばcc43p 、 ccz2p2
等のCtを含むガスを用いたプラズマエツチングにも適
用出来ることはいうまでもない。
96 nmに限定される必要は全く無くシリコンのエツ
チング中に発光強度の変化量が少ない波長領域であれば
なんでも良いことはいうまでもない。又、シリコンのエ
ツチングに用いたガスもCCt4を含んだガスに限定さ
れることがなく1例えばcc43p 、 ccz2p2
等のCtを含むガスを用いたプラズマエツチングにも適
用出来ることはいうまでもない。
以上の説明で明らかなように1本発明によれば。
シリコンをドライエツチング加工する工程で。
CCtあるいはOHの発光スペクトル強度を監視するこ
とにより、シリコンのドライエツチングの進行と終了を
精度よく、且つ容易にモニタリングすることができる効
果がある。
とにより、シリコンのドライエツチングの進行と終了を
精度よく、且つ容易にモニタリングすることができる効
果がある。
図は本発明を用いたポリシリ、コンのドライエノ:゛
チングによる発光スペクトル強度の経時変化の−,1
例を示すグラフである。 5
g 図
侶
ハ
十
杓間(8)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 グロー放電プラズマ雰囲気中に発生したイオンやラ
ジカルによってシリコンをドライエツチング加工する工
程で、該プラズマ雰囲気中に生じるCC4あるいはOH
の発光スペクトル強度を監視することを特徴とするシリ
コンのドライエツチングモニタリング方法。 2 上記監視するCCtの発光ス被りトルの波長を30
7 nm付近とする特許請求の範囲第1項記載のシリコ
ンのドライエツチングモニタリング方法。 3、 上記監視するOHの発光ス波りトルの波長を30
7 nm付近とする特許請求の範囲第1項記載のシリコ
ンのドライエツチングモニタリング方法。 4、上記グロー放電により生ずるプラズマは塩素原子を
有する化合物を含むガス、もしくは塩素原子を有する化
合物を含むガスに不活性ガス、酸素、窒素のうち1つ以
上を混合したガスであることを特徴とする特許請求の範
囲第1項又は第2項又は第3項記載のシリコンのドライ
エツチングモニタリング方法。 5、 上記塩素原子を有する化合物が四塩化炭素である
ことを特徴とする特許請求の範囲第4項記載のシリコン
のドライエツチングモニタリング方法0 6 上記塩素原子を有する化合物が四塩化炭素であり、
該化合物に混合したガスがヘリウムないしはヘリウムと
酸素から成ることを特徴とする特許請求の範囲第4項記
載の、シリコンのドライエツチングモニタリング方法。 7 前記シリコンが、多結晶シリコン膜あるいはP、B
、As等をドーグしたドーグ多結晶シリコン膜である特
許請求の範囲第1項又は第2項又は第3項又は第4項又
は第5項又は第6項記載のシリコンのドライエツチング
モニタリング方法。 8 上記発光スペクトルの波長の一方を特許請求の範囲
第1項又は第2項又は第3項記載の波長とし、他方の発
光スペクトルの波長をエツチング中に殆ど影響の受けな
い波長として、これら波長の発光スペクトル線度を同時
に監視し1両者の差。 両者の差の二乗もしくは両者の比により、エツチングの
進行及び終了を監視する特許請求の範囲第1項又は第2
項又は第3項又は第4項又は第5項又は第6項又は第7
項記載のシリコンのドライエツチングモニタリング方法
。 9、上記他方の発光ス梨りトルの波長を396 nmの
近傍とする特許請求の範囲第8項記載のシリコンのドラ
イエツチングモニタリング方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57100415A JPS58218121A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | シリコンのドライエツチングモニタリング方法 |
US06/502,461 US4430151A (en) | 1982-06-11 | 1983-06-09 | Method of monitoring status of a silicon layer by detecting, emission spectra variable during etching |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57100415A JPS58218121A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | シリコンのドライエツチングモニタリング方法 |
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JPS58218121A true JPS58218121A (ja) | 1983-12-19 |
Family
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JP57100415A Pending JPS58218121A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | シリコンのドライエツチングモニタリング方法 |
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1982
- 1982-06-11 JP JP57100415A patent/JPS58218121A/ja active Pending
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1983
- 1983-06-09 US US06/502,461 patent/US4430151A/en not_active Expired - Lifetime
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