JPH1041283A - エッチングの終点検出方法およびエッチングの終点検出装置 - Google Patents

エッチングの終点検出方法およびエッチングの終点検出装置

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JPH1041283A
JPH1041283A JP21211096A JP21211096A JPH1041283A JP H1041283 A JPH1041283 A JP H1041283A JP 21211096 A JP21211096 A JP 21211096A JP 21211096 A JP21211096 A JP 21211096A JP H1041283 A JPH1041283 A JP H1041283A
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JP
Japan
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etching
end point
wavelength
light emission
etching end
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Application number
JP21211096A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Yamane
徹也 山根
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッチングの終点検出を安定して行うことが
できるエッチングの終点検出方法およびエッチングの終
点検出装置を提供する。 【解決手段】 タングステンシリサイド/多結晶シリコ
ン構造や多結晶シリコン/酸化シリコン構造をドライエ
ッチングする場合に、337nmの波長の発光をモニタ
ーし、その発光強度が大きく変化するときをもってタン
グステンシリサイド膜25や多結晶シリコン膜24のエ
ッチングの終点とする。405nmの波長の発光も同時
にモニターし、337nmの波長の発光とこの405n
mの波長の発光とを併用してエッチングの終点検出を行
ってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、エッチングの終
点検出方法およびエッチングの終点検出装置に関し、特
に、高融点金属シリサイドや多結晶シリコンなどのエッ
チングに適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の高密度化に伴って配線
は益々微細化の方向に進んでおり、半導体集積回路の製
造プロセスにおける配線加工技術の占める比重は益々大
きくなりつつある。
【0003】この配線の微細化を達成するために、半導
体製造装置においては、様々な工夫が試みられている。
このうち特にドライエッチング装置におけるエッチング
の終点検出については、ゲート電極を形成するためのタ
ングステンシリサイド/多結晶シリコン構造の加工の制
御や下地ゲート酸化膜の膜厚の制御を行う上で重要であ
る。
【0004】従来、タングステンシリサイド/多結晶シ
リコン構造のゲート電極を加工するためのドライエッチ
ングの終点検出は次のようにして行っていた。すなわ
ち、上述のゲート電極を加工するためのドライエッチン
グ時には通常、ハロゲン系のエッチングガスが用いられ
る。このエッチング時には、反応室内に、主に配線材料
とエッチングガスとの反応生成物としてWClX 、WB
X 、SiClX 、SiBrX などの化合物が発生す
る。そして、これらの化合物がプラズマ中で励起される
ことによる発光のうち405nmの波長の発光(SiC
X のSi−Cl結合に起因する発光)をモニターし、
その発光強度を電圧値に変換し、その変化によりエッチ
ングの終点検出を行っていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来のエッチングの終点検出方法は、エッチング時の反
応条件、具体的には、エッチング面積、反応室内の雰囲
気(直前に行われたエッチングの雰囲気による)などに
よりSiClX の生成量が変化するため、エッチング時
の反応条件に左右されやすく、終点検出を安定して行う
ことができないという欠点があった。
【0006】したがって、この発明の目的は、上記課題
の解決を図り、エッチングの終点検出を安定して行うこ
とができるエッチングの終点検出方法およびエッチング
の終点検出装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく、タングステンシリサイド/多結晶シリコン
構造や多結晶シリコン/酸化シリコン構造などをハロゲ
ン系のエッチングガスを用いてドライエッチングする際
に観測される種々の波長の発光強度の変化を詳細に検討
した。その結果、現時点では完全には同定されていない
が、タングステンシリサイド膜、多結晶シリコン膜、酸
化シリコン膜などをエッチングする場合に観測されるほ
ぼ337nmの波長の発光は、405nmなどの他の波
長の発光に比べて各膜間で発光強度に極めて大きな差が
あり、これらの膜の積層構造をエッチングした場合、こ
れらの膜間の界面が露出したときに発光強度が大きく変
化することを見出した。そして、エッチングの終点検出
を安定して行うためには、このほぼ337nmの波長の
発光をモニターするのが最も有効であるという結論に至
り、この発明を案出するに至った。
【0008】すなわち、上記目的を達成するために、こ
の発明の第1の発明は、エッチング時の発光をモニター
することによりエッチングの終点検出を行うようにした
エッチングの終点検出方法において、ほぼ337nmの
波長の発光をモニターすることによりエッチングの終点
検出を行うようにしたことを特徴とするものである。
【0009】この発明の第2の発明は、エッチング時の
発光をモニターすることによりエッチングの終点検出を
行うようにしたエッチングの終点検出装置において、ほ
ぼ337nmの波長の発光をモニターすることによりエ
ッチングの終点検出を行うようにしたことを特徴とする
ものである。
【0010】この発明において、被エッチング材料は、
シリコンまたはシリコン化合物である。ここで、シリコ
ンは多結晶、単結晶または非晶質のいずれであってもよ
い。また、シリコン化合物は、タングステンシリサイド
などの高融点金属シリサイドのほか、シリコンゲルマニ
ウム(SiGe)や窒化シリコン(SiN)などであっ
てよい。
【0011】この発明においては、エッチングの終点検
出をより正確に行う観点から、好適には、ほぼ337n
mの波長の発光に加えて、ほぼ405nmの波長の発光
もモニターし、ほぼ337nmの波長の発光とこのほぼ
405nmの波長の発光とを併用してエッチングの終点
検出を行う。
【0012】上述のように構成されたこの発明において
は、ほぼ337nmの波長の発光をモニターすることに
よりエッチングの終点検出を行うようにしているので、
エッチングが進んで異なる膜間の界面が露出したときに
発光強度が大きく変化する。そして、この発光強度の大
きな変化は、エッチング時の反応条件などによりほとん
ど左右されない。したがって、この発光強度が大きく変
化したときをもってエッチングの終点とすることによ
り、従来に比べてエッチングの終点検出を安定して行う
ことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照しながら説明する。
【0014】まず、この一実施形態において用いられる
ドライエッチング装置について説明する。図1にこのド
ライエッチング装置を示す。
【0015】図1に示すように、このドライエッチング
装置においては、反応室1内に、処理すべき半導体基板
2が載せられる下部電極3と、この下部電極3に平行な
上部電極4とが設けられている。上部電極4にはコンデ
ンサー5を介して高周波電源6が接続され、下部電極3
にはコンデンサー7を介して高周波電源8が接続されて
いる。反応室1内は図示省略した真空排気系により排気
されるようになっている。さらに、この反応室1内には
ガスライン9を通してエッチングガスが導入されるよう
になっている。符号10、11、12は流量制御のため
のマスフローコントローラ(MFC)を示す。
【0016】このドライエッチング装置においては、反
応室1にエッチング終点検出装置13が取り付けられて
いる。このエッチング終点検出装置13は、337nm
および405nmの波長の発光をともにモニターするこ
とができる光検出器(図示せず)を備えている。
【0017】次に、この一実施形態によるエッチング方
法について説明する。ここでは、一例として、MOSL
SIの製造においてMOSFETのゲート電極を形成す
るためのエッチング方法について説明する。
【0018】すなわち、この一実施形態においては、ま
ず、図2Aに示すように、シリコン基板21の表面を選
択的に酸化することによりフィールド酸化シリコン膜2
2を形成して素子間分離を行った後、このフィールド酸
化シリコン膜22で囲まれた活性領域の表面を酸化する
ことによりゲート酸化シリコン膜23を形成する。次
に、例えば化学気相成長(Chemical Vapor Deposition,
CVD)法により全面に例えば多結晶シリコン膜24を
形成した後、この多結晶シリコン膜24にイオン注入法
または熱拡散法により不純物をドープして低抵抗化す
る。次に、この多結晶シリコン膜24上にスパッタリン
グ法などにより例えばタングステンシリサイド膜25を
形成する。その後、ゲート電極を形成するためのレジス
トパターン26をリソグラフィーによりタングステンシ
リサイド膜25上に形成する。
【0019】次に、シリコン基板21を図1に示すドラ
イエッチング装置の反応室1内の下部電極3上に載せた
後、ガスライン9より、反応室1内に例えば塩素(Cl
2 )からなるエッチングガスを例えば60sccmの流
量で供給する。同時に、反応室1内を例えば3mTor
rの圧力に保持する。そして、上部電極4と下部電極3
との間に例えば10Wの高周波電力を印加して放電を起
こさせることによりエッチングガスを励起してプラズマ
を発生させ、タングステンシリサイド膜25のエッチン
グを行う。これによって、図2Bに示すように、タング
ステンシリサイド膜25がレジストパターン26と同一
形状にエッチングされる。
【0020】このときのタングステンシリサイド膜25
のエッチングの終点検出は、このエッチング開始と同時
に337nmおよび405nmの波長の発光をモニター
し、それらの発光強度の変化を検出することにより行
う。
【0021】すなわち、図3は、上述のエッチングの進
行に伴う波長337nmおよび405nmの発光の強度
変化を示す。図3の横軸は秒を単位とするエッチング時
間、縦軸は発光強度を表す電圧値を示す。また、図3に
おいては、参考のため、400nm、410nm、43
0nm、450nmの波長の発光強度の測定結果も併せ
て載せてある。図4は、図3の各波長の発光強度のグラ
フのベースラインを一定にして(規格化して)発光強度
の変化を見やすくしたグラフである。
【0022】図3および図4に示すように、337nm
の波長の発光強度は、エッチング時間が約60秒を過ぎ
た付近から急速に増加し始め、ほぼ90秒付近でピーク
に達している。これは、タングステンシリサイド膜25
がエッチングされてその下地の多結晶シリコン膜24が
露出したためである。図3および図4からわかるよう
に、この337nmの波長の発光強度の90秒付近の変
化は、他のどの波長の発光強度に比べても、著しく大き
い。したがって、この337nmの波長の発光強度をモ
ニターし、その発光強度が大きく変化したときをもって
エッチングの終点とすることにより、タングステンシリ
サイド膜24のエッチングの終点検出を安定して正確に
行うことができる。
【0023】なお、厳密には、上述の337nmの波長
の発光強度の変化曲線のどの点をもってエッチングの終
点とするかについては、ある程度の任意性があるが、こ
れは一般には使用するプロセスに応じて任意に決めるこ
とができるものである。
【0024】一方、エッチングの終点検出に従来用いら
れている405nmの波長の発光強度は、エッチング時
間が約60秒を過ぎた付近から減少し始めている。33
7nmの波長の発光強度の変化は上昇波形であるのに対
して、この405nmの波長の発光強度の変化は下降波
形であるので、これらの二つの波長の発光強度の変化を
比較することにより、タングステンシリサイド膜25の
エッチングの終点検出をより正確に行うことができる。
【0025】以上のようにしてタングステンシリサイド
膜25のエッチングを行った後、引き続いて多結晶シリ
コン膜24のエッチングを行うが、このとき、この多結
晶シリコン膜24のエッチングによる加工形状を良好と
するために、エッチングガスをCl2 から例えばCl2
+HBrに切り換える。そして、このエッチングガスを
用いて、図2Cに示すように多結晶シリコン膜24のエ
ッチングを行う。
【0026】この多結晶シリコン膜24のエッチングの
終点検出は、タングステンシリサイド膜25のエッチン
グの終点検出と同様に、337nmの波長の発光強度の
変化を用いるか、あるいは、これにさらに405nmの
波長の発光強度の変化を併用して行う。
【0027】以上のように、この一実施形態によれば、
タングステンシリサイド膜25、多結晶シリコン膜2
4、ゲート酸化シリコン膜23の間で発光強度に大きな
差があり、これらの膜間の界面が露出したときに発光強
度が大きく変化する337nmの波長の発光をモニター
し、この発光強度が大きく変化したときをもってタング
ステンシリサイド膜25や多結晶シリコン膜24のエッ
チングの終点検出を行っているので、405nmの波長
の発光を用いる従来のエッチングの終点検出方法に比べ
てエッチングの終点検出を安定して正確に行うことがで
きる。さらに、この337nmの波長の発光に加えて、
405nmの波長の発光をもモニターし、それらを比較
することによりエッチングの終点検出を行うことによ
り、エッチングの終点検出をより正確に行うことができ
る。
【0028】以上、この発明の一実施形態について具体
的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定さ
れるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種
の変形が可能である。
【0029】例えば、上述の一実施形態において挙げた
数値やエッチングガスなどはあくまでも例に過ぎず、必
要に応じてこれらと異なる数値やエッチングガスなどを
用いてもよい。具体的には、タングステンシリサイド膜
25のエッチングガスとしては、Cl2 の代わりに、C
2 +HBr、Cl2 +HBr+O2 などを用いてよ
い。また、多結晶シリコン膜24のエッチングガスとし
ては、Cl2 +HBr+O2 や、これにさらにフッ素系
ガス(CF4 、SF6 など)を加えたものを用いてもよ
い。
【0030】また、上述の一実施形態においては、図1
に示すドライエッチング装置を用いているが、このドラ
イエッチング装置は一例に過ぎず、反応室の構成、ガス
供給方法、高周波電源の数や種類、真空排気方法などが
異なる他のドライエッチング装置を用いてもよい。
【0031】さらに、上述の一実施形態においては、こ
の発明をMOSFETのゲート電極を形成するためのエ
ッチングに適用した場合について説明したが、この発明
は、各種の半導体装置の製造においてシリコンまたはシ
リコン化合物からなるパターンを形成するためのエッチ
ングに適用することが可能である。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ほぼ337nmの波長の発光をモニターすることに
よりエッチングの終点検出を行うようにしていることに
より、エッチングの終点検出を安定して行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態において用いられるドラ
イエッチング装置を示す略線図である。
【図2】この発明の一実施形態によるエッチング方法を
説明するための断面図である。
【図3】この発明の一実施形態によるエッチング方法に
おけるエッチングの終点検出を説明するための発光強度
のエッチング時間による変化を表すグラフである。
【図4】図3に示すグラフにおけるベースラインを一定
にしたグラフである。
【符号の説明】
1・・・反応室、13・・・エッチング終点検出装置、
21・・・シリコン基板、24・・・多結晶シリコン
膜、25・・・タングステンシリサイド膜、26・・・
レジストパターン

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エッチング時の発光をモニターすること
    によりエッチングの終点検出を行うようにしたエッチン
    グの終点検出方法において、 ほぼ337nmの波長の発光をモニターすることにより
    エッチングの終点検出を行うようにしたことを特徴とす
    るエッチングの終点検出方法。
  2. 【請求項2】 被エッチング材料はシリコンまたはシリ
    コン化合物であることを特徴とする請求項1記載のエッ
    チングの終点検出方法。
  3. 【請求項3】 ほぼ405nmの波長の発光もモニター
    し、上記ほぼ337nmの波長の発光と上記ほぼ405
    nmの波長の発光とを併用してエッチングの終点検出を
    行うようにしたことを特徴とする請求項1記載のエッチ
    ングの終点検出方法。
  4. 【請求項4】 エッチング時の発光をモニターすること
    によりエッチングの終点検出を行うようにしたエッチン
    グの終点検出装置において、 ほぼ337nmの波長の発光をモニターすることにより
    エッチングの終点検出を行うようにしたことを特徴とす
    るエッチングの終点検出装置。
  5. 【請求項5】 ほぼ405nmの波長の発光もモニター
    し、上記ほぼ337nmの波長の発光と上記ほぼ405
    nmの波長の発光とを併用してエッチングの終点検出を
    行うようにしたことを特徴とする請求項4記載のエッチ
    ングの終点検出装置。
JP21211096A 1996-07-23 1996-07-23 エッチングの終点検出方法およびエッチングの終点検出装置 Pending JPH1041283A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007015938A3 (en) * 2005-07-29 2007-03-29 Advanced Micro Devices Inc Method for patterning an underbump metallizattion layer using a dry etc process
JP2020120072A (ja) * 2019-01-28 2020-08-06 株式会社デンソー 半導体装置

Cited By (3)

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