JP3015540B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ドライエッチングの終
点検出方法に関する。
点検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の大部分のドライエッチング装置に
おいて、エッチング量の管理は時間制御によって行なわ
れている。エッチング速度の再現性が良い場合、エッチ
ング量の管理を時間制御で行っていても実用上問題は生
じない。しかし、エッチング速度の再現性が不十分な場
合には、時間制御を採用するとバッチ式の場合はバッチ
毎に、枚葉式の場合は基板毎にオ−バエッチング時間が
異なり、加工精度の低下を招く。そのため、目視による
エッチング量の管理を行っていたが、この方式だと基板
のエッチング加工中、常に作業者が監視する必要が生
じ、生産性の低下を招いてた。
おいて、エッチング量の管理は時間制御によって行なわ
れている。エッチング速度の再現性が良い場合、エッチ
ング量の管理を時間制御で行っていても実用上問題は生
じない。しかし、エッチング速度の再現性が不十分な場
合には、時間制御を採用するとバッチ式の場合はバッチ
毎に、枚葉式の場合は基板毎にオ−バエッチング時間が
異なり、加工精度の低下を招く。そのため、目視による
エッチング量の管理を行っていたが、この方式だと基板
のエッチング加工中、常に作業者が監視する必要が生
じ、生産性の低下を招いてた。
【０００３】そこで、エッチング量の新しい管理方法
（終点検出方法）として、一部の反応性イオンエッチン
グ装置（以下、ＲＩＥと略す）において、エッチング中
のプラズマ発光分光スペクトル強度のモニタリングが行
なわれている。
（終点検出方法）として、一部の反応性イオンエッチン
グ装置（以下、ＲＩＥと略す）において、エッチング中
のプラズマ発光分光スペクトル強度のモニタリングが行
なわれている。
【０００４】被エッチング物として、絶縁膜上に形成さ
れたＡｌ又はＡｌ合金のエッチングを例に説明する。こ
こでは、スペクトル強度の測定波長をＡｌの波長３９６
ｎｍとしている。この場合に得られる、Ａｌのスペクト
ル強度の経時変化を図５に示す。図５は、同一構造の試
料ａ，ｂを同一のエッチング条件で、枚葉式エッチング
装置により連続処理を行った際のものであり、さらにエ
ッチング終了時間は同一であるのに、異なる波形をとる
例である。ｔ0 でエッチング開始、ｔ3 でエッチング終
了である。
れたＡｌ又はＡｌ合金のエッチングを例に説明する。こ
こでは、スペクトル強度の測定波長をＡｌの波長３９６
ｎｍとしている。この場合に得られる、Ａｌのスペクト
ル強度の経時変化を図５に示す。図５は、同一構造の試
料ａ，ｂを同一のエッチング条件で、枚葉式エッチング
装置により連続処理を行った際のものであり、さらにエ
ッチング終了時間は同一であるのに、異なる波形をとる
例である。ｔ0 でエッチング開始、ｔ3 でエッチング終
了である。
【０００５】そこで、図５の波形から得られるエッチン
グの終点検出法を、試料ａを例に示す。まず、比較的強
度変化の少ないｔ1 〜ｔ2 間の発光強度Ｉの平均値（Ｉ
ｔ1 ＋Ｉｔ2 ）／（Ｉｔ2 −Ｉｔ1 ）の７０％に発光強
度Ｉが低下する時間を、事前の測定により、エッチング
終了時間としている（ｔ3a）。また、同様の方法で試料
ｂに関しては、エッチング終了時間はｔ3bである。しか
しながら、試料ａ及びｂとも、エッチング終了時間はｔ
3 であり波形から得られたｔ3a，ｔ3bは異なっている。
従って、Ａｌの波長をモニタリングしても、発光強度Ｉ
の波形は再現性に欠けるため、適切なエッチングの終点
検出方法を判定できない。
グの終点検出法を、試料ａを例に示す。まず、比較的強
度変化の少ないｔ1 〜ｔ2 間の発光強度Ｉの平均値（Ｉ
ｔ1 ＋Ｉｔ2 ）／（Ｉｔ2 −Ｉｔ1 ）の７０％に発光強
度Ｉが低下する時間を、事前の測定により、エッチング
終了時間としている（ｔ3a）。また、同様の方法で試料
ｂに関しては、エッチング終了時間はｔ3bである。しか
しながら、試料ａ及びｂとも、エッチング終了時間はｔ
3 であり波形から得られたｔ3a，ｔ3bは異なっている。
従って、Ａｌの波長をモニタリングしても、発光強度Ｉ
の波形は再現性に欠けるため、適切なエッチングの終点
検出方法を判定できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、同一構
造の基板でありかつ目視によるエッチング終了の判定が
同じであっても、エッチング速度に再現性がない。まし
てや構造の違う（エッチングパタ−ンの異なる）基板で
は、エッチング速度の再現性は望むべくもない。従っ
て、Ａｌの発光分光スペクトル強度を用いては、高精度
なエッチングの終点検出及び構造の違う基板をエッチン
グすることは困難である。
造の基板でありかつ目視によるエッチング終了の判定が
同じであっても、エッチング速度に再現性がない。まし
てや構造の違う（エッチングパタ−ンの異なる）基板で
は、エッチング速度の再現性は望むべくもない。従っ
て、Ａｌの発光分光スペクトル強度を用いては、高精度
なエッチングの終点検出及び構造の違う基板をエッチン
グすることは困難である。
【０００７】それ故に、本発明の目的は、ドライエッチ
ングにおけるエッチング終了の判定を再現性よく検出で
きる終点検出方法を提供することにより、高精度なエッ
チング処理、エッチング工程の安定化、装置の自動化を
図ることにある。
ングにおけるエッチング終了の判定を再現性よく検出で
きる終点検出方法を提供することにより、高精度なエッ
チング処理、エッチング工程の安定化、装置の自動化を
図ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、ヘリウムガス
を含むエッチングガスを採用したドライエッチングにお
いて、ヘリウムの発光分光スペクトル強度をモニタリン
グすることによりエッチング終点を再現性よく検出する
ことを特徴とする。
を含むエッチングガスを採用したドライエッチングにお
いて、ヘリウムの発光分光スペクトル強度をモニタリン
グすることによりエッチング終点を再現性よく検出する
ことを特徴とする。
【０００９】
【作用】ドライエッチングにおいて、エッチング中のヘ
リウムの発光分光スペクトル強度をモニタ−すると、エ
ッチング時間に対する発光強度の単一ピ−クが現れる。
その単一ピ−クは基板毎に異なるが、エッチングの終点
の際に著しく見られる。そのため、異なる構造の基板を
エッチングする場合でも、容易にエッチングの終点検出
が可能である。従って、高精度なエッチング処理、エッ
チング工程の安定化、エッチング装置の自動化が図れ
る。
リウムの発光分光スペクトル強度をモニタ−すると、エ
ッチング時間に対する発光強度の単一ピ−クが現れる。
その単一ピ−クは基板毎に異なるが、エッチングの終点
の際に著しく見られる。そのため、異なる構造の基板を
エッチングする場合でも、容易にエッチングの終点検出
が可能である。従って、高精度なエッチング処理、エッ
チング工程の安定化、エッチング装置の自動化が図れ
る。
【００１０】
【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。まず、図１により、平行平板電極構造を有するドラ
イエッチング装置の構成を示す。チャンバ−１の内部に
上部電極２と下部電極３が平行に設置されており、高周
波電源４に接続されている。エッチングガスは上部電極
２の孔から導入され、チャンバ−１の下部に備えられた
排気口６より、排気される。試料５は下部電極５の上に
載置される。そして、エッチングガスの発光分光スペク
トルを測定するために、チャンバ−１に発光分光スペク
トルフィルタ−７が設置されている。
る。まず、図１により、平行平板電極構造を有するドラ
イエッチング装置の構成を示す。チャンバ−１の内部に
上部電極２と下部電極３が平行に設置されており、高周
波電源４に接続されている。エッチングガスは上部電極
２の孔から導入され、チャンバ−１の下部に備えられた
排気口６より、排気される。試料５は下部電極５の上に
載置される。そして、エッチングガスの発光分光スペク
トルを測定するために、チャンバ−１に発光分光スペク
トルフィルタ−７が設置されている。
【００１１】試料５の詳細を図２により示す。シリコン
基板１１上にＳｉＯ2 膜１２が形成されている。それら
の上に配線層として、Ａｌ膜１３がスパッタリングされ
ており、所望の配線パタ−ンであるエッチングマスク１
４が、Ａｌ膜１３上にリソグラフィ法により形成されて
いる。ここで、ＳｉＯ2 膜１２上のＡｌ膜１３は、１０
０００オングストロ−ムの膜厚である。また、Ａｌ膜１
３は、例えばＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金から成っている。
基板１１上にＳｉＯ2 膜１２が形成されている。それら
の上に配線層として、Ａｌ膜１３がスパッタリングされ
ており、所望の配線パタ−ンであるエッチングマスク１
４が、Ａｌ膜１３上にリソグラフィ法により形成されて
いる。ここで、ＳｉＯ2 膜１２上のＡｌ膜１３は、１０
０００オングストロ−ムの膜厚である。また、Ａｌ膜１
３は、例えばＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金から成っている。
【００１２】試料５に示される、エッチングマスク１４
にマスクされていないＡｌ膜１３をＳｉＯ2 膜１２まで
エッチングする。プロセス条件は、 エッチングガスＳｉＣｌ4 ／Ｃｌ2 ／Ｈｅ＝５０／１０
０／４００［SCCM］ 圧力１００［Ｐａ］、出力３００［Ｗ］である。
にマスクされていないＡｌ膜１３をＳｉＯ2 膜１２まで
エッチングする。プロセス条件は、 エッチングガスＳｉＣｌ4 ／Ｃｌ2 ／Ｈｅ＝５０／１０
０／４００［SCCM］ 圧力１００［Ｐａ］、出力３００［Ｗ］である。
【００１３】そこで、エッチングの終点検出のために、
ヘリウムの波長４３９ｎｍの発光分光スペクトルをモニ
タリングをする。ヘリウムの波長は、ヘリウムの波長用
の発光分光スペクトルフィルタ７を通してモニタ−され
る。その場合の様子が、エッチング時間に対するヘリウ
ムの発光強度の変化を示した図３である。ｔ0 はエッチ
ング開始時間であり、ｔ3 はエッチング終了時間であ
る。ここで、ヘリウムはエッチング終了時において、単
一ピ−クを持つ。これは、Ａｌ膜１３をエッチング中は
Ａｌの波長が最も強いが、Ａｌ膜１３をエッチングし終
わることにより、ヘリウムの波長が極端に強くなるため
である。さらに、単一ピ−クによるエッチング終了の判
定は、目視によるエッチング終了時間と正確に一致して
いる。
ヘリウムの波長４３９ｎｍの発光分光スペクトルをモニ
タリングをする。ヘリウムの波長は、ヘリウムの波長用
の発光分光スペクトルフィルタ７を通してモニタ−され
る。その場合の様子が、エッチング時間に対するヘリウ
ムの発光強度の変化を示した図３である。ｔ0 はエッチ
ング開始時間であり、ｔ3 はエッチング終了時間であ
る。ここで、ヘリウムはエッチング終了時において、単
一ピ−クを持つ。これは、Ａｌ膜１３をエッチング中は
Ａｌの波長が最も強いが、Ａｌ膜１３をエッチングし終
わることにより、ヘリウムの波長が極端に強くなるため
である。さらに、単一ピ−クによるエッチング終了の判
定は、目視によるエッチング終了時間と正確に一致して
いる。
【００１４】また、試料５と同様の構造をもつ被エッチ
ング物ａ，ｂ，ｃを、試料５と同条件で連続してエッチ
ングする。その場合のヘリウムの発光分光スペクトル強
度のモニタリングは、図４に示される。被エッチング物
毎にエッチング終了時間は異なるが、それぞれ単一ピ−
クを持つため、容易にピ−クに対応するエッチング終了
時間ｔ3a、ｔ3b、ｔ3cが得られる。従って、再現性のあ
るエッチング終了の判定方法であるといえる。
ング物ａ，ｂ，ｃを、試料５と同条件で連続してエッチ
ングする。その場合のヘリウムの発光分光スペクトル強
度のモニタリングは、図４に示される。被エッチング物
毎にエッチング終了時間は異なるが、それぞれ単一ピ−
クを持つため、容易にピ−クに対応するエッチング終了
時間ｔ3a、ｔ3b、ｔ3cが得られる。従って、再現性のあ
るエッチング終了の判定方法であるといえる。
【００１５】尚、本例では、Ａｌ合金のエッチングに適
用した場合について説明したが、プロセスガスとしてヘ
リウムガスを採用したドライエッチング全般に適用可能
である。
用した場合について説明したが、プロセスガスとしてヘ
リウムガスを採用したドライエッチング全般に適用可能
である。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、エッチング終了時間は
ヘリウムの発光強度の単一ピ−クに達する時間と正確に
一致しており、なおかつ容易にエッチング終了判定がで
きるため、高精度なエッチングの終点検出ができる。さ
らに、再現性に優れているためにドライエッチングの自
動化が可能になる。
ヘリウムの発光強度の単一ピ−クに達する時間と正確に
一致しており、なおかつ容易にエッチング終了判定がで
きるため、高精度なエッチングの終点検出ができる。さ
らに、再現性に優れているためにドライエッチングの自
動化が可能になる。
【図１】本発明の一実施例において使用されるドライエ
ッチング装置の構成を示す概略図である。
ッチング装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施例における被エッチング物の断
面図である。
面図である。
【図３】エッチング時間に対するヘリウムの発光強度の
変化を示す図である。
変化を示す図である。
【図４】３枚の被エッチング物毎のエッチング時間に対
するヘリウムの発光強度の変化を示す図である。
するヘリウムの発光強度の変化を示す図である。
【図５】エッチング時間に対するアルミニウムの発光強
度の変化を示す図である。
度の変化を示す図である。
７…発光分光スペクトルフィルタ−，１２…ＳｉＯ
2 膜，１３…Ａｌ膜
2 膜，１３…Ａｌ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−244847（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−89774（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23F 4/00
Claims (5)
- 【請求項１】 一対の平行平板電極を備えたチャンバー
を用意し、前記一対の平行平板電極の一方にドライエッ
チングされるべき試料を載置し、前記チャンバー内にヘ
リウムガスを含むエッチングガスを導入し、前記試料を
ドライエッチングするために前記一対の平行平板電極に
高周波電圧を与え、前記ヘリウムガスにおける波長が４
３９ｎｍの発光分光スペクトル強度をモニタリングする
ことにより、ドライエッチングの終点としての前記発光
分光スペクトル強度のピークを検出することを特徴とす
るドライエッチングの終点検出方法。 - 【請求項２】 前記ヘリウムの発光分光スペクトル強度
のピークは、単一であることを特徴とする請求項１記載
のエッチング終点検出方法。 - 【請求項３】 前記ヘリウムの発光分光スペクトル強度
のピークは、前記試料のドライエッチングが完了した後
で生ずることを特徴とする請求項１または２記載のエッ
チング終点検出方法。 - 【請求項４】 前記ヘリウムの発光分光スペクトル強度
は、前記チャンバーに装着された発光分光スペクトルフ
ィルターによって検出されることを特徴とする請求項１
ないし３いずれか１つの項に記載のエッチング終点検出
方法。 - 【請求項５】 前記試料は、アルミニウム又はアルミニ
ウム合金であることを特徴とする請求項１ないし４いず
れか１つの項に記載のエッチング終点検出方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3247330A JP3015540B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 半導体装置の製造方法 |
| KR1019920017157A KR970000694B1 (ko) | 1991-01-26 | 1992-09-21 | 반도체장치의 에칭종점검출방법 |
| US07/950,140 US5261998A (en) | 1991-09-26 | 1992-09-24 | Method for detecting an end point of etching in semiconductor manufacture using the emission spectrum of helium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3247330A JP3015540B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0590216A JPH0590216A (ja) | 1993-04-09 |
| JP3015540B2 true JP3015540B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=17161801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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