JPH11288920A - エッチング方法 - Google Patents
エッチング方法Info
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- JPH11288920A JPH11288920A JP10092115A JP9211598A JPH11288920A JP H11288920 A JPH11288920 A JP H11288920A JP 10092115 A JP10092115 A JP 10092115A JP 9211598 A JP9211598 A JP 9211598A JP H11288920 A JPH11288920 A JP H11288920A
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- H10P50/24—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エッチング残渣を生じさせないエッチング方
法を提供すること。 【解決手段】 半導体基板にガスプラズマエッチングに
より溝を形成するエッチング方法において、前記半導体
基板にエッチングのための所定の前処理を施す手段と、
所定の初期設定を持つエッチング条件下でガスプラズマ
エッチングを実施する手段と、前記実施されるガスプラ
ズマエッチングに付随して生じる発光スペクトルを検出
し、かつ分析する手段と、前記分析手段による分析結果
を監視する手段を有し、そして、前記エッチングを実施
する過程において、前記発光スペクトル分析結果の監視
結果に基づいて、前記エッチング条件の更新を含めて、
前記ガスプラズマエッチング手段を制御するエッチング
方法。この方法に使用するエッチング装置は、チャンバ
−１，発光スペクトル分析装置１１，エッチングを制御
する操作部１２より構成されている。
法を提供すること。 【解決手段】 半導体基板にガスプラズマエッチングに
より溝を形成するエッチング方法において、前記半導体
基板にエッチングのための所定の前処理を施す手段と、
所定の初期設定を持つエッチング条件下でガスプラズマ
エッチングを実施する手段と、前記実施されるガスプラ
ズマエッチングに付随して生じる発光スペクトルを検出
し、かつ分析する手段と、前記分析手段による分析結果
を監視する手段を有し、そして、前記エッチングを実施
する過程において、前記発光スペクトル分析結果の監視
結果に基づいて、前記エッチング条件の更新を含めて、
前記ガスプラズマエッチング手段を制御するエッチング
方法。この方法に使用するエッチング装置は、チャンバ
−１，発光スペクトル分析装置１１，エッチングを制御
する操作部１２より構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板にガス
プラズマエッチングにより溝を形成するエッチング方法
に関し、特に、素子分離トレンチエッチング方法に関す
る。
プラズマエッチングにより溝を形成するエッチング方法
に関し、特に、素子分離トレンチエッチング方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ガスプラズマを使用した従来のエッチン
グ技術においては、エッチング時のサンプルの状態を何
らかの手段により観測する方法が知られている。この従
来のエッチング技術として、例えば、特開平1−183124
号公報には、被処理体に溝を形成する工程において、プ
ラズマエッチングの実施に先立って、被処理体上にエッ
チング終点を検出するための酸化膜を形成し、その上
に、溝の深さに相当するポリシリコンを形成し、その
後、溝を形成する位置上部の上記酸化膜とポリシリコン
を除去して開口しておき、プラズマエッチングの実施中
に、該酸化膜とイオンガスプラズマとの反応による生成
物を発光スペクトル分析により検出するエッチング方法
が開示されている。
グ技術においては、エッチング時のサンプルの状態を何
らかの手段により観測する方法が知られている。この従
来のエッチング技術として、例えば、特開平1−183124
号公報には、被処理体に溝を形成する工程において、プ
ラズマエッチングの実施に先立って、被処理体上にエッ
チング終点を検出するための酸化膜を形成し、その上
に、溝の深さに相当するポリシリコンを形成し、その
後、溝を形成する位置上部の上記酸化膜とポリシリコン
を除去して開口しておき、プラズマエッチングの実施中
に、該酸化膜とイオンガスプラズマとの反応による生成
物を発光スペクトル分析により検出するエッチング方法
が開示されている。
【０００３】また、特開平1−278728号公報には、被処
理体に溝を形成する際、プラズマエッチングの実施に先
立って、被処理体の溝を形成する位置において、上面よ
り測って溝の深さに相当する位置に、所定のイオンをイ
オン注入しておき、プラズマエッチングの実施中に、該
イオンによる生成物を発光スペクトル分析や、マススペ
クトル分析の手段により検出するエッチング方法が開示
されている。
理体に溝を形成する際、プラズマエッチングの実施に先
立って、被処理体の溝を形成する位置において、上面よ
り測って溝の深さに相当する位置に、所定のイオンをイ
オン注入しておき、プラズマエッチングの実施中に、該
イオンによる生成物を発光スペクトル分析や、マススペ
クトル分析の手段により検出するエッチング方法が開示
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、プラズマエ
ッチングにおける課題は、上記の特開平1−183124号公
報および特開平1−278728号公報に見られるようなエッ
チング終点の検出だけではなく、エッチング中にエッチ
ング残渣やエッチストップを生じさせないようにする
“エッチング実施手段全般に関わる制御方法”も重要で
あった。また、エッチングにより形成される溝のテーパ
ー角は、エッチング面積に関わらず、一定の角度が得ら
れることが望ましい。
ッチングにおける課題は、上記の特開平1−183124号公
報および特開平1−278728号公報に見られるようなエッ
チング終点の検出だけではなく、エッチング中にエッチ
ング残渣やエッチストップを生じさせないようにする
“エッチング実施手段全般に関わる制御方法”も重要で
あった。また、エッチングにより形成される溝のテーパ
ー角は、エッチング面積に関わらず、一定の角度が得ら
れることが望ましい。
【０００５】さらに、プラズマエッチングにおける課題
は、エッチングサンプルに占めるエッチング面積の割合
等(即ちエッチングに要求される仕様)の変化に対応して
実現でき、かつ簡単に実現できることである。また、上
記課題は、プラズマエッチングの従来技術を受け継ぎ、
よって、従来の設備の範囲を逸脱しない手段により実現
することも必要であった。但し、上記課題を解決する手
段は、場合に応じて、より大規模な自動制御装置を追加
的に導入して実現することも出来るような性質、すなわ
ち将来の展望に備えた拡張性を有している必要もあっ
た。
は、エッチングサンプルに占めるエッチング面積の割合
等(即ちエッチングに要求される仕様)の変化に対応して
実現でき、かつ簡単に実現できることである。また、上
記課題は、プラズマエッチングの従来技術を受け継ぎ、
よって、従来の設備の範囲を逸脱しない手段により実現
することも必要であった。但し、上記課題を解決する手
段は、場合に応じて、より大規模な自動制御装置を追加
的に導入して実現することも出来るような性質、すなわ
ち将来の展望に備えた拡張性を有している必要もあっ
た。
【０００６】本発明は、以上のようなプラズマエッチン
グ技術の課題に鑑みてなされたものであり、その目的と
するところは、エッチング残渣を生じさせない、簡単な
エッチング方法を、エッチング面積に対応して開示し、
かつ提供することにある。
グ技術の課題に鑑みてなされたものであり、その目的と
するところは、エッチング残渣を生じさせない、簡単な
エッチング方法を、エッチング面積に対応して開示し、
かつ提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のエッチング方法は、「半導体基板にガス
プラズマエッチングにより溝を形成するエッチング方法
において、(1) 前記半導体基板にエッチングのための所
定の前処理を施す手段と、(2) 所定の初期設定を持つエ
ッチング条件下でガスプラズマエッチングを実施する手
段と、(3) 前記実施されるガスプラズマエッチングに付
随して生じる発光スペクトルを検出し、かつ分析する手
段と、(4) 前記分析手段による分析結果を監視する手段
と、を有し、前記エッチングを実施する過程で、前記発
光スペクトル分析結果の監視結果に基づいて、前記エッ
チング条件の更新を含めて、前記ガスプラズマエッチン
グ手段を制御すること」(請求項１)を特徴(発明を特定
する事項)とする。
めに、本発明のエッチング方法は、「半導体基板にガス
プラズマエッチングにより溝を形成するエッチング方法
において、(1) 前記半導体基板にエッチングのための所
定の前処理を施す手段と、(2) 所定の初期設定を持つエ
ッチング条件下でガスプラズマエッチングを実施する手
段と、(3) 前記実施されるガスプラズマエッチングに付
随して生じる発光スペクトルを検出し、かつ分析する手
段と、(4) 前記分析手段による分析結果を監視する手段
と、を有し、前記エッチングを実施する過程で、前記発
光スペクトル分析結果の監視結果に基づいて、前記エッ
チング条件の更新を含めて、前記ガスプラズマエッチン
グ手段を制御すること」(請求項１)を特徴(発明を特定
する事項)とする。
【０００８】そして、前記エッチング方法において、前
記半導体基板の材料は単結晶シリコンであってもよく
(請求項２)、また、前記エッチングを実施する手段とし
て、誘導結合型プラズマエッチング装置を使用すること
ができる(請求項３)。さらに、前記エッチング方法にお
いて、前記発光スペクトルを分析する手段として、発光
スペクトル分析装置を使用することができ(請求項４)、
また、前記発光スペクトル分析結果を監視する手段の監
視項目として、所定のエッチング生成物間のピーク強度
比を設定することができる(請求項５)。
記半導体基板の材料は単結晶シリコンであってもよく
(請求項２)、また、前記エッチングを実施する手段とし
て、誘導結合型プラズマエッチング装置を使用すること
ができる(請求項３)。さらに、前記エッチング方法にお
いて、前記発光スペクトルを分析する手段として、発光
スペクトル分析装置を使用することができ(請求項４)、
また、前記発光スペクトル分析結果を監視する手段の監
視項目として、所定のエッチング生成物間のピーク強度
比を設定することができる(請求項５)。
【０００９】また、前記エッチング方法において、前記
ガスプラズマエッチングの実施手段に、ＨＢｒ／Ｏ2系
のガスを使用することもできる(請求項６)。また、前記
エッチング方法において、前記発光スペクトル分析結果
を監視する手段の監視項目として、エッチング生成物の
ＳｉＢｒが発する所定の波長と、エッチング生成物の酸
素が発する所定の波長での、発光スペクトルのピーク強
度比を設定することができる(請求項７)。
ガスプラズマエッチングの実施手段に、ＨＢｒ／Ｏ2系
のガスを使用することもできる(請求項６)。また、前記
エッチング方法において、前記発光スペクトル分析結果
を監視する手段の監視項目として、エッチング生成物の
ＳｉＢｒが発する所定の波長と、エッチング生成物の酸
素が発する所定の波長での、発光スペクトルのピーク強
度比を設定することができる(請求項７)。
【００１０】また、前記エッチング方法において、前記
発光スペクトル分析結果を監視する手段の監視項目とし
て、エッチング生成物のＳｉＢｒが発する５０４ｎｍの
波長と、エッチング生成物の酸素が発する６１７ｎｍの
波長での、発光スペクトルのピーク強度比を設定するこ
ともできる(請求項８)。また、前記エッチング方法にお
いて、前記発光スペクトルのピーク強度比が１〜２に維
持されるように、前記エッチング条件の更新を含めて前
記ガスプラズマエッチング手段を制御することも可能で
ある(請求項９)。
発光スペクトル分析結果を監視する手段の監視項目とし
て、エッチング生成物のＳｉＢｒが発する５０４ｎｍの
波長と、エッチング生成物の酸素が発する６１７ｎｍの
波長での、発光スペクトルのピーク強度比を設定するこ
ともできる(請求項８)。また、前記エッチング方法にお
いて、前記発光スペクトルのピーク強度比が１〜２に維
持されるように、前記エッチング条件の更新を含めて前
記ガスプラズマエッチング手段を制御することも可能で
ある(請求項９)。
【００１１】なお、前記エッチング条件として、 ・ガス；ＨＢｒ／Ｏ2＝９０／１０ｓｃｃｍ、 ・圧力；５ｍＴｏｒｒ、 ・ソースパワー；６００Ｗ、 ・バイアスパワー；１５０Ｗ、 を設定することが可能である(請求項１０)。また、前記
エッチング方法において、前記ガスプラズマエッチング
の実施手段に使用する前記ＨＢｒ／Ｏ2系のガスに、少
なくともＳｉＦ4，ＳｉＣｌ4，ＳｉＢｒ4を範疇に含む
シリコンハロゲン化物系のガスを添加することも可能で
ある(請求項１１)。
エッチング方法において、前記ガスプラズマエッチング
の実施手段に使用する前記ＨＢｒ／Ｏ2系のガスに、少
なくともＳｉＦ4，ＳｉＣｌ4，ＳｉＢｒ4を範疇に含む
シリコンハロゲン化物系のガスを添加することも可能で
ある(請求項１１)。
【００１２】また、前記エッチング方法において、前記
半導体基板の上部の面積よりも大きい面積を有するＳｉ
製の部材を前記半導体基板の周囲に配することもできる
(請求項１２)。また、前記エッチング方法において、前
記半導体基板に前記所定の前処理を施す手段として、
(1) 前記半導体基板の前記溝を形成すべき面上に、少な
くともＳｉＯ2を範疇に含む酸化膜を２０ｎｍの厚みに
形成する手段と、(2) 前記形成された酸化膜上に、少な
くともＳｉ3Ｎ4を範疇に含む窒化膜を２００ｎｍの厚み
に形成する手段と、(3) 前記半導体基板上の前記形成さ
れるべき溝に相当する箇所から、上記の酸化膜と窒化膜
とを除去して、開口部を設ける手段と、を有することも
可能である(請求項１３)。
半導体基板の上部の面積よりも大きい面積を有するＳｉ
製の部材を前記半導体基板の周囲に配することもできる
(請求項１２)。また、前記エッチング方法において、前
記半導体基板に前記所定の前処理を施す手段として、
(1) 前記半導体基板の前記溝を形成すべき面上に、少な
くともＳｉＯ2を範疇に含む酸化膜を２０ｎｍの厚みに
形成する手段と、(2) 前記形成された酸化膜上に、少な
くともＳｉ3Ｎ4を範疇に含む窒化膜を２００ｎｍの厚み
に形成する手段と、(3) 前記半導体基板上の前記形成さ
れるべき溝に相当する箇所から、上記の酸化膜と窒化膜
とを除去して、開口部を設ける手段と、を有することも
可能である(請求項１３)。
【００１３】さらに、前記エッチング方法において、前
記半導体基板に前記所定の前処理を施す手段として、
(1) 前記半導体基板の前記溝を形成すべき面上に、少な
くともＳｉＯ2を範疇に含む酸化膜を２０ｎｍの厚みに
形成する手段と、(2) 前記形成された酸化膜上に、少な
くともＳｉ3Ｎ4を範疇に含む窒化膜を２００ｎｍの厚み
に形成する手段と、(3) 前記形成された窒化膜上に、エ
ッチングマスクとして、ポリシリコン層を形成する手段
と、(4) 前記半導体基板上の前記形成されるべき溝に相
当する箇所から、上記の酸化膜と窒化膜とポリシリコン
層を除去して、開口部を設ける手段と、を有することも
可能である(請求項１４)。そして、前記エッチング方法
において、前記形成するポリシリコン層を、前記プラズ
マエッチングの実施手段によって形成すべき前記溝の深
さに相当する厚みに形成することも可能である(請求項
１５)。
記半導体基板に前記所定の前処理を施す手段として、
(1) 前記半導体基板の前記溝を形成すべき面上に、少な
くともＳｉＯ2を範疇に含む酸化膜を２０ｎｍの厚みに
形成する手段と、(2) 前記形成された酸化膜上に、少な
くともＳｉ3Ｎ4を範疇に含む窒化膜を２００ｎｍの厚み
に形成する手段と、(3) 前記形成された窒化膜上に、エ
ッチングマスクとして、ポリシリコン層を形成する手段
と、(4) 前記半導体基板上の前記形成されるべき溝に相
当する箇所から、上記の酸化膜と窒化膜とポリシリコン
層を除去して、開口部を設ける手段と、を有することも
可能である(請求項１４)。そして、前記エッチング方法
において、前記形成するポリシリコン層を、前記プラズ
マエッチングの実施手段によって形成すべき前記溝の深
さに相当する厚みに形成することも可能である(請求項
１５)。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１５】（第１の実施の形態）まず、本発明の第１
の実施の形態に係るエッチング方法を説明する。図１
は、本発明の第１の実施の形態に係るエッチング方法に
使用するエッチング装置の構成を示す図である。図１に
示すエッチング装置は、低圧高密度プラズマを生成する
誘導結合型プラズマエッチング装置に発光スペクトル観
測装置を結合した構成を取る。
の実施の形態に係るエッチング方法を説明する。図１
は、本発明の第１の実施の形態に係るエッチング方法に
使用するエッチング装置の構成を示す図である。図１に
示すエッチング装置は、低圧高密度プラズマを生成する
誘導結合型プラズマエッチング装置に発光スペクトル観
測装置を結合した構成を取る。
【００１６】以下、図１を参照しつつ、上記エッチング
装置の構成を説明する。チャンバー１の上部には誘電体
プレート２を配し、チャンバー１内部の底部には下部電
極５を備え、この下部電極５の上部には、エッチングす
べきウェハ６が置かれる。チャンバー１の周囲には、コ
イル３が、誘電体プレート２の上部に相当する位置に配
され、該コイル３にはＲＦ電源８による交番電圧が印加
される。下部電極６にはＲＦ電源７による交番電圧が印
加される。
装置の構成を説明する。チャンバー１の上部には誘電体
プレート２を配し、チャンバー１内部の底部には下部電
極５を備え、この下部電極５の上部には、エッチングす
べきウェハ６が置かれる。チャンバー１の周囲には、コ
イル３が、誘電体プレート２の上部に相当する位置に配
され、該コイル３にはＲＦ電源８による交番電圧が印加
される。下部電極６にはＲＦ電源７による交番電圧が印
加される。
【００１７】また、チャンバー１の側壁には、石英製の
ビューポート４が設けられており、チャンバー１内で発
生する光線は、該ビューポート４を通して、ヘッド９に
より検出され、光ファイバー１０を介して発光スペクト
ル分析装置１１に送出される。発光スペクトル分析装置
１１の分析結果は、エッチングを制御する操作部１２に
よって監視され、エッチング条件の変化を含む、エッチ
ング全般の仕事の制御のために使用される。なお、操作
部１２がなすべき仕事は、オペレータによってなされる
が、場合に応じて、自動制御装置を導入して実行するこ
とも可能である。
ビューポート４が設けられており、チャンバー１内で発
生する光線は、該ビューポート４を通して、ヘッド９に
より検出され、光ファイバー１０を介して発光スペクト
ル分析装置１１に送出される。発光スペクトル分析装置
１１の分析結果は、エッチングを制御する操作部１２に
よって監視され、エッチング条件の変化を含む、エッチ
ング全般の仕事の制御のために使用される。なお、操作
部１２がなすべき仕事は、オペレータによってなされる
が、場合に応じて、自動制御装置を導入して実行するこ
とも可能である。
【００１８】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る
エッチング方法におけるエッチングサンプルの工程順断
面図である。以下、図１，図２を参照しつつ、本発明の
第１の実施の形態に係るエッチング方法の工程を説明す
る。
エッチング方法におけるエッチングサンプルの工程順断
面図である。以下、図１，図２を参照しつつ、本発明の
第１の実施の形態に係るエッチング方法の工程を説明す
る。
【００１９】図２(ａ)に示すように、まず、単結晶シリ
コンの基板１３上に酸化膜(SiO2)１４を２０ｎｍ程度の
厚みに形成し、その上に、シリコン窒化膜(Si3N4)１５
を２００ｎｍ程度の厚みに形成する。次に、フォトリソ
グラフィ工程およびシリコン窒化膜１５と酸化膜１４の
ドライエッチング工程により、パターニングを行い、シ
リコントレンチを形成すべき部分を表出させる。その
後、該シリコントレンチを形成すべき部分について、フ
ォトレジスト膜を剥離し、トレンチエッチングを行う際
のマスクとなるシリコン窒化膜１４を除去し、Ｓｉ基板
表出部１６を表出させる。
コンの基板１３上に酸化膜(SiO2)１４を２０ｎｍ程度の
厚みに形成し、その上に、シリコン窒化膜(Si3N4)１５
を２００ｎｍ程度の厚みに形成する。次に、フォトリソ
グラフィ工程およびシリコン窒化膜１５と酸化膜１４の
ドライエッチング工程により、パターニングを行い、シ
リコントレンチを形成すべき部分を表出させる。その
後、該シリコントレンチを形成すべき部分について、フ
ォトレジスト膜を剥離し、トレンチエッチングを行う際
のマスクとなるシリコン窒化膜１４を除去し、Ｓｉ基板
表出部１６を表出させる。
【００２０】次に、前掲の図１［低圧高密度プラズマを
生成する誘導型プラズマエッチング装置］を使用し、図
２(ｂ)に示すように、シリコントレンチエッチングを行
い、シリコントレンチ１７を形成する。このシリコント
レンチエッチングでは、ＨＢｒ／Ｏ2系ガスを使用す
る。このエッチングを行う際には、図１に示すように、
エッチングチャンバーサイドに設置された石英製のビュ
ーポート４より、ヘッド９で検出した発光スペクトルを
モニターし、特に、例えば、発光波長504ｎｍのエッチ
ング生成物ＳｉＢｒと、発光波長617ｎｍの酸素との発
光スペクトルとのピーク強度比(以下、この強度比を
“ＳｉＢｒ／Ｏ”と略記する)をモニターし、ＳｉＢｒ
／Ｏピーク強度比を１〜２となるように、エッチング条
件等を変えることにより制御する。ＳｉＢｒ／Ｏピーク
強度比を１〜２に制御することにより、エッチング残渣
を発生させることなく、分離幅0.24μｍにおいて、テー
パー角80度のサンプル形状が得られる。
生成する誘導型プラズマエッチング装置］を使用し、図
２(ｂ)に示すように、シリコントレンチエッチングを行
い、シリコントレンチ１７を形成する。このシリコント
レンチエッチングでは、ＨＢｒ／Ｏ2系ガスを使用す
る。このエッチングを行う際には、図１に示すように、
エッチングチャンバーサイドに設置された石英製のビュ
ーポート４より、ヘッド９で検出した発光スペクトルを
モニターし、特に、例えば、発光波長504ｎｍのエッチ
ング生成物ＳｉＢｒと、発光波長617ｎｍの酸素との発
光スペクトルとのピーク強度比(以下、この強度比を
“ＳｉＢｒ／Ｏ”と略記する)をモニターし、ＳｉＢｒ
／Ｏピーク強度比を１〜２となるように、エッチング条
件等を変えることにより制御する。ＳｉＢｒ／Ｏピーク
強度比を１〜２に制御することにより、エッチング残渣
を発生させることなく、分離幅0.24μｍにおいて、テー
パー角80度のサンプル形状が得られる。
【００２１】図３は、ＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比とエッ
チング残渣およびテーパー角の相関関係を調べた実験結
果のデータを纏めたグラフである。以下、ＳｉＢｒ／Ｏ
ピーク強度比とエッチング残渣およびテーパー角の相関
を図３に示す実験データにより説明する。
チング残渣およびテーパー角の相関関係を調べた実験結
果のデータを纏めたグラフである。以下、ＳｉＢｒ／Ｏ
ピーク強度比とエッチング残渣およびテーパー角の相関
を図３に示す実験データにより説明する。
【００２２】上記実験では、エッチング面積の減少に伴
いエッチング残渣が増加した。一方、テーパー角はエッ
チング面積に依存せず、ほぼ一定であった。但し、エッ
チング条件は、全て以下に示す同一条件で行った。 （エッチング条件） ・ガス；ＨＢｒ／Ｏ2＝９０／１０ｓｃｃｍ ・圧力；５ｍＴｏｒｒ ・ソースパワー；６００Ｗ ・バイアスパワー；１５０Ｗ
いエッチング残渣が増加した。一方、テーパー角はエッ
チング面積に依存せず、ほぼ一定であった。但し、エッ
チング条件は、全て以下に示す同一条件で行った。 （エッチング条件） ・ガス；ＨＢｒ／Ｏ2＝９０／１０ｓｃｃｍ ・圧力；５ｍＴｏｒｒ ・ソースパワー；６００Ｗ ・バイアスパワー；１５０Ｗ
【００２３】このときの発光スペクトルの分析結果によ
れば、エッチング面積の低下に伴いエッチング生成物で
あるＳｉＢｒ(発光波長503ｎｍ)のピーク強度が減少
し、酸素Ｏ(但し、発光波長617ｎｍ)のピーク強度が増
加し、結果として、図４に示すように、ＳｉＢｒ／Ｏピ
ーク強度比が減少している。（なお、図４は、ＳｉＢｒ
／Ｏピーク強度比のエッチング面積依存性を示す実験結
果のデータを纏めたグラフである。） さらに、このＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比が１以下の場合
に、エッチング残渣またはエッチストップが生じてい
る。
れば、エッチング面積の低下に伴いエッチング生成物で
あるＳｉＢｒ(発光波長503ｎｍ)のピーク強度が減少
し、酸素Ｏ(但し、発光波長617ｎｍ)のピーク強度が増
加し、結果として、図４に示すように、ＳｉＢｒ／Ｏピ
ーク強度比が減少している。（なお、図４は、ＳｉＢｒ
／Ｏピーク強度比のエッチング面積依存性を示す実験結
果のデータを纏めたグラフである。） さらに、このＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比が１以下の場合
に、エッチング残渣またはエッチストップが生じてい
る。
【００２４】次に、様々なエッチング面積を持つサンプ
ルを使用し、エッチングガス中の酸素混合比を変えるこ
とにより、ＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比を変化させ、残渣
の有無を評価した［図５の“ＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比
の酸素混合比依存性を示す実験結果のデータを纏めたグ
ラフ”参照］。この場合、どのエッチング面積のサンプ
ルにおいてもＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比が１以下の場合
に残渣が生じた。つまり、残渣発生の有無は、ＳｉＢｒ
／Ｏピーク強度比で決定されることが認められた。
ルを使用し、エッチングガス中の酸素混合比を変えるこ
とにより、ＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比を変化させ、残渣
の有無を評価した［図５の“ＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比
の酸素混合比依存性を示す実験結果のデータを纏めたグ
ラフ”参照］。この場合、どのエッチング面積のサンプ
ルにおいてもＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比が１以下の場合
に残渣が生じた。つまり、残渣発生の有無は、ＳｉＢｒ
／Ｏピーク強度比で決定されることが認められた。
【００２５】一方、図６に示すように、テーパー角は、
酸素混合比のみに依存し、エッチング面積にはほとんど
依存しなかった。［なお、図６は、テーパー角の酸素混
合比依存性を示す実験結果のデータを纏めたグラフであ
る。］ テーパーを形成する要因であるトレンチ側壁でのデポジ
ション量は、酸素の量で決定され、分離幅0.22μｍにお
いてテーパー角８０度程度の形状を得るためには、酸素
混合比を８％以上とする必要があることが認められた。
酸素混合比のみに依存し、エッチング面積にはほとんど
依存しなかった。［なお、図６は、テーパー角の酸素混
合比依存性を示す実験結果のデータを纏めたグラフであ
る。］ テーパーを形成する要因であるトレンチ側壁でのデポジ
ション量は、酸素の量で決定され、分離幅0.22μｍにお
いてテーパー角８０度程度の形状を得るためには、酸素
混合比を８％以上とする必要があることが認められた。
【００２６】エッチング面積が減少したときの残渣の原
因として、酸素Ｏの発光ピーク強度が増加することか
ら、シリコン酸化物(SiOX)からなるマイクロマスクが形
成されやすいことが考えられる。この他にＳｉＢｒのピ
ーク強度が減少することから、エッチング生成物ＳｉＢ
ｒXのマイクロマスク(酸化物)除去への影響が考えられ
る。以上の理由により、ＳｉＢｒXのＳｉＯ2エッチング
レートへの影響を調べた。
因として、酸素Ｏの発光ピーク強度が増加することか
ら、シリコン酸化物(SiOX)からなるマイクロマスクが形
成されやすいことが考えられる。この他にＳｉＢｒのピ
ーク強度が減少することから、エッチング生成物ＳｉＢ
ｒXのマイクロマスク(酸化物)除去への影響が考えられ
る。以上の理由により、ＳｉＢｒXのＳｉＯ2エッチング
レートへの影響を調べた。
【００２７】図７は、エッチング生成物ＳｉＢｒXのＳ
ｉＯ2エッチング量への影響を評価するための実験に使
用したエッチングサンプルである。図７に示すサンプル
を使用し、ＳｉＯ2エッチング量のエッチング時間依存
性を評価した。このサンプルを使用することにより、ポ
リシリコンが存在する間はエッチング生成物ＳｉＢｒX
が供給されるが、ポリシリコンエッチング終了後は、Ｓ
ｉＢｒXの供給が無くなり、ＳｉＯ2エッチング量へのＳ
ｉＢｒXの影響を確認できた。
ｉＯ2エッチング量への影響を評価するための実験に使
用したエッチングサンプルである。図７に示すサンプル
を使用し、ＳｉＯ2エッチング量のエッチング時間依存
性を評価した。このサンプルを使用することにより、ポ
リシリコンが存在する間はエッチング生成物ＳｉＢｒX
が供給されるが、ポリシリコンエッチング終了後は、Ｓ
ｉＢｒXの供給が無くなり、ＳｉＯ2エッチング量へのＳ
ｉＢｒXの影響を確認できた。
【００２８】図８に示すように、ポリシリコンエッチン
グ中とポリシリコンエッチング後とではグラフの傾きが
異なり、ＳｉＢｒXがチャンバー内に存在する場合Ｓｉ
Ｏ2のエッチングレートが高くなった。このことから、
ＳｉＢｒXには酸化物除去能力があると判断できる。
［なお、図８は、ＳｉＯ2エッチング量、ＳｉＢｒ／Ｏ
ピーク強度比のエッチング時間依存性を示す実験結果の
データを纏めたグラフである。］
グ中とポリシリコンエッチング後とではグラフの傾きが
異なり、ＳｉＢｒXがチャンバー内に存在する場合Ｓｉ
Ｏ2のエッチングレートが高くなった。このことから、
ＳｉＢｒXには酸化物除去能力があると判断できる。
［なお、図８は、ＳｉＯ2エッチング量、ＳｉＢｒ／Ｏ
ピーク強度比のエッチング時間依存性を示す実験結果の
データを纏めたグラフである。］
【００２９】以上の事柄により、酸素添加量一定の条件
下では、エッチング面積の減少に伴い、プラズマ中に放
出されるＳｉＢｒの量が減少する。この時、プラズマ中
のガス雰囲気は、ＳｉＢｒとＯの比率により酸化性雰囲
気と還元性雰囲気に区別される。ＳｉＢｒ放出量が少な
いサンプル、すなわちエッチング面積の少ないサンプル
においては、酸化性雰囲気によりマイクロマスクが形成
され、残渣の原因となる。他方、エッチング面積の大き
なサンプルでは、多量のＳｉＢｒの存在により、還元性
雰囲気となるため、マイクロマスクが形成されず、残渣
が発生しないと考えられる。つまりＳｉＢｒ／Ｏピーク
強度比をモニターすることによって、酸化性雰囲気と還
元性雰囲気とを区別することができる。特に、ＳｉＢｒ
／Ｏピーク強度比を１以上とすることで、還元性雰囲気
となり、残渣発生の無いエッチングが可能となる。
下では、エッチング面積の減少に伴い、プラズマ中に放
出されるＳｉＢｒの量が減少する。この時、プラズマ中
のガス雰囲気は、ＳｉＢｒとＯの比率により酸化性雰囲
気と還元性雰囲気に区別される。ＳｉＢｒ放出量が少な
いサンプル、すなわちエッチング面積の少ないサンプル
においては、酸化性雰囲気によりマイクロマスクが形成
され、残渣の原因となる。他方、エッチング面積の大き
なサンプルでは、多量のＳｉＢｒの存在により、還元性
雰囲気となるため、マイクロマスクが形成されず、残渣
が発生しないと考えられる。つまりＳｉＢｒ／Ｏピーク
強度比をモニターすることによって、酸化性雰囲気と還
元性雰囲気とを区別することができる。特に、ＳｉＢｒ
／Ｏピーク強度比を１以上とすることで、還元性雰囲気
となり、残渣発生の無いエッチングが可能となる。
【００３０】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態に係るエッチング方法を説明する。この第
２の実施の形態に係るエッチング方法で使用するエッチ
ング装置の構成は、本発明の前記第１の実施の形態に係
るエッチング方法で使用するエッチング装置の構成と同
じである。以下、上記の事柄を踏まえて、本第２の実施
の形態に係るエッチング方法の過程を説明する。
の実施の形態に係るエッチング方法を説明する。この第
２の実施の形態に係るエッチング方法で使用するエッチ
ング装置の構成は、本発明の前記第１の実施の形態に係
るエッチング方法で使用するエッチング装置の構成と同
じである。以下、上記の事柄を踏まえて、本第２の実施
の形態に係るエッチング方法の過程を説明する。
【００３１】前述のように、テーパー角は、エッチング
ガス中の酸素混合比のみに依存し、分離幅0.22μｍにお
いて、テーパー角８０度程度の形状を得るためには、酸
素混合比８％以上が必要である。この条件下では、低エ
ッチング面積の場合、ＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比が１以
下、つまり酸化性雰囲気となり、残渣が発生する。低エ
ッチング面積の場合、ＳｉＢｒのピーク強度を増加し、
ＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比を１以上とする必要がある。
そこで、本発明の第２の実施の形態は、低エッチング面
積の場合に適用され、エッチングガスＨＢｒ／Ｏ2(８％
以上混合)に、ＳｉＦ4，ＳｉＣｌ4，ＳｉＢｒ4等シリコ
ンハロゲン化物系のガスを添加し、ＳｉＢｒ／Ｏピーク
強度比を１以上とする。
ガス中の酸素混合比のみに依存し、分離幅0.22μｍにお
いて、テーパー角８０度程度の形状を得るためには、酸
素混合比８％以上が必要である。この条件下では、低エ
ッチング面積の場合、ＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比が１以
下、つまり酸化性雰囲気となり、残渣が発生する。低エ
ッチング面積の場合、ＳｉＢｒのピーク強度を増加し、
ＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比を１以上とする必要がある。
そこで、本発明の第２の実施の形態は、低エッチング面
積の場合に適用され、エッチングガスＨＢｒ／Ｏ2(８％
以上混合)に、ＳｉＦ4，ＳｉＣｌ4，ＳｉＢｒ4等シリコ
ンハロゲン化物系のガスを添加し、ＳｉＢｒ／Ｏピーク
強度比を１以上とする。
【００３２】図９は、ＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比テーパ
ー角のＳｉＦ4ガス添加量依存性を示す実験結果のデー
タを纏めたグラフである。ＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比
は、ＳｉＦ4ガス添加量と共に増加し、１以上となった
時に残渣は無くなった。また、テーパー角は緩やかに増
加した。ここで、図１０に示すように、ＳｉＦ4ガスを
添加した場合には、ＳｉＯ2のエッチングレートが増加
することから、トレンチ側壁に付着したＳｉＯXからな
るデポジションが減少するために、テーパー角が減少す
ると考えられる。［なお、図１０は、ＳｉＯ2エッチン
グレートのＳｉＦ4ガス添加量依存性を示す実験結果の
データを纏めたグラフである。］
ー角のＳｉＦ4ガス添加量依存性を示す実験結果のデー
タを纏めたグラフである。ＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比
は、ＳｉＦ4ガス添加量と共に増加し、１以上となった
時に残渣は無くなった。また、テーパー角は緩やかに増
加した。ここで、図１０に示すように、ＳｉＦ4ガスを
添加した場合には、ＳｉＯ2のエッチングレートが増加
することから、トレンチ側壁に付着したＳｉＯXからな
るデポジションが減少するために、テーパー角が減少す
ると考えられる。［なお、図１０は、ＳｉＯ2エッチン
グレートのＳｉＦ4ガス添加量依存性を示す実験結果の
データを纏めたグラフである。］
【００３３】つまり、ＳｉＦ4ガスには還元性があり、
酸素を引き抜く。このように低エッチング面積の場合に
は、エッチングガスＨＢｒ／Ｏ2(８％以上混合)に、Ｓ
ｉＦ4ガスを添加し、ＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比を増加
させ、かつテーパー角を制御する手段が有効である。
尚、ここではＳｉＦ4添加のみのデータを示したが、Ｓ
ｉＣｌ4，ＳｉＢｒ4等のガス添加でも同様の効果があ
る。
酸素を引き抜く。このように低エッチング面積の場合に
は、エッチングガスＨＢｒ／Ｏ2(８％以上混合)に、Ｓ
ｉＦ4ガスを添加し、ＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比を増加
させ、かつテーパー角を制御する手段が有効である。
尚、ここではＳｉＦ4添加のみのデータを示したが、Ｓ
ｉＣｌ4，ＳｉＢｒ4等のガス添加でも同様の効果があ
る。
【００３４】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態に係るエッチング方法を説明する。図１１
は、本発明の第３の実施の形態に係るエッチング方法に
使用するエッチング装置の構成を示す。この第３の実施
の形態で使用するエッチング装置は、下部電極５の上に
置かれるウェハ６６を除いては、本発明の前記第１の実
施の形態に係るエッチング方法に使用するエッチング装
置と同じ構成からなる。
の実施の形態に係るエッチング方法を説明する。図１１
は、本発明の第３の実施の形態に係るエッチング方法に
使用するエッチング装置の構成を示す。この第３の実施
の形態で使用するエッチング装置は、下部電極５の上に
置かれるウェハ６６を除いては、本発明の前記第１の実
施の形態に係るエッチング方法に使用するエッチング装
置と同じ構成からなる。
【００３５】以下、上記の事柄を踏まえて、本第３の実
施の形態に係るエッチング方法の過程を説明する。前述
の第２の実施の形態では、低エッチング面積の場合に、
エッチングガスとして、エッチングガスＨＢｒ／Ｏ2(８
％以上混合)に、ＳｉＦ4等のシリコンハロゲン化物ガス
を添加したが、本実施の形態では、図１１に示すよう
に、チャンバー１内にウェハ６６の面積よりも大きな面
積を有するＳｉ製の部材４２を配置し、ＳｉＢｒ／Ｏピ
ーク強度比がエッチング面積に依存しないように工夫し
た。特に、ウェハ６６の周辺部に配置され、かつ下部電
極５の上部に存在するエッジリング上に、ドーナツ状の
Ｓｉ製部材４２を配置することにより、エッチング面積
に依存しないプロセスが可能となった。すなわち、ドー
ナツ状のＳｉ製部材４２を下部電極５の上部に配置する
ことにより、Ｓｉ製部材４２がエッチングされ易くな
り、従って、ＳｉＢｒが供給され易くなっている。
施の形態に係るエッチング方法の過程を説明する。前述
の第２の実施の形態では、低エッチング面積の場合に、
エッチングガスとして、エッチングガスＨＢｒ／Ｏ2(８
％以上混合)に、ＳｉＦ4等のシリコンハロゲン化物ガス
を添加したが、本実施の形態では、図１１に示すよう
に、チャンバー１内にウェハ６６の面積よりも大きな面
積を有するＳｉ製の部材４２を配置し、ＳｉＢｒ／Ｏピ
ーク強度比がエッチング面積に依存しないように工夫し
た。特に、ウェハ６６の周辺部に配置され、かつ下部電
極５の上部に存在するエッジリング上に、ドーナツ状の
Ｓｉ製部材４２を配置することにより、エッチング面積
に依存しないプロセスが可能となった。すなわち、ドー
ナツ状のＳｉ製部材４２を下部電極５の上部に配置する
ことにより、Ｓｉ製部材４２がエッチングされ易くな
り、従って、ＳｉＢｒが供給され易くなっている。
【００３６】本第３の実施の形態は、前述の第２の実施
の形態と同じく、エッチングガスとして、エッチングガ
スＨＢｒ／Ｏ2(８％以上混合)に、ＳｉＦ4等のシリコン
ハロゲン化物ガスを添加して使用してもよい。
の形態と同じく、エッチングガスとして、エッチングガ
スＨＢｒ／Ｏ2(８％以上混合)に、ＳｉＦ4等のシリコン
ハロゲン化物ガスを添加して使用してもよい。
【００３７】（第４の実施の形態）次に、本発明の第４
の実施の形態に係るエッチング方法を説明する。本実施
の形態に係るエッチング方法に使用するエッチング装置
の構成は、本発明の前述の第１の実施の形態に係るエッ
チング方法に使用するエッチング装置(前掲の図１参照)
の構成と同じである。
の実施の形態に係るエッチング方法を説明する。本実施
の形態に係るエッチング方法に使用するエッチング装置
の構成は、本発明の前述の第１の実施の形態に係るエッ
チング方法に使用するエッチング装置(前掲の図１参照)
の構成と同じである。
【００３８】以下、上記の事柄を踏まえて、本第４の実
施の形態に係るエッチング方法の過程を説明する。（な
お、前記の第３の実施の形態では、ウェハ外にＳｉ製部
材を配置したが、本第４の実施の形態では、エッチング
マスクにポリシリコンを用いることにより、ＳｉＢｒ／
Ｏピーク強度比がエッチング面積に依存しないエッチン
グを可能とするものである。）
施の形態に係るエッチング方法の過程を説明する。（な
お、前記の第３の実施の形態では、ウェハ外にＳｉ製部
材を配置したが、本第４の実施の形態では、エッチング
マスクにポリシリコンを用いることにより、ＳｉＢｒ／
Ｏピーク強度比がエッチング面積に依存しないエッチン
グを可能とするものである。）
【００３９】図１２は、本発明の第４の実施の形態に係
るエッチング方法におけるエッチングサンプルの工程順
断面図である。以下、図１，図１２を参照しつつ、本発
明の第４の実施の形態に係るエッチング方法の工程を説
明する。
るエッチング方法におけるエッチングサンプルの工程順
断面図である。以下、図１，図１２を参照しつつ、本発
明の第４の実施の形態に係るエッチング方法の工程を説
明する。
【００４０】本第４の実施の形態に係るエッチング方法
では、図１２(ａ)に示すように、まず、単結晶シリコン
基板６３上に酸化膜(SiO2)４５を２０ｎｍ程度の厚みに
形成し、次に、シリコン窒化膜(Si3N4)４７を２００ｎ
ｍの厚みに形成し、さらに、ポリシリコン膜４３を、エ
ッチングすべき所望のトレンチ深さに相当する膜厚だけ
形成する。 その後、フォトリソグラフィ工程およびポ
リシリコン膜４３、シリコン窒化膜４７、酸化膜４５の
ドライエッチング工程により、パターニングを行い、シ
リコントレンチ形成部を表出させる。次に、該シリコン
トレンチ４４［図１２(ｂ)参照］を形成すべき部分につ
いて、フォトレジスト膜を剥離し、トレンチエッチング
を行う際のマスクとなるシリコン窒化膜４７を除去し、
酸化膜(SiO2)４５も除去し、Ｓｉ基板表出部４８を表出
させる。
では、図１２(ａ)に示すように、まず、単結晶シリコン
基板６３上に酸化膜(SiO2)４５を２０ｎｍ程度の厚みに
形成し、次に、シリコン窒化膜(Si3N4)４７を２００ｎ
ｍの厚みに形成し、さらに、ポリシリコン膜４３を、エ
ッチングすべき所望のトレンチ深さに相当する膜厚だけ
形成する。 その後、フォトリソグラフィ工程およびポ
リシリコン膜４３、シリコン窒化膜４７、酸化膜４５の
ドライエッチング工程により、パターニングを行い、シ
リコントレンチ形成部を表出させる。次に、該シリコン
トレンチ４４［図１２(ｂ)参照］を形成すべき部分につ
いて、フォトレジスト膜を剥離し、トレンチエッチング
を行う際のマスクとなるシリコン窒化膜４７を除去し、
酸化膜(SiO2)４５も除去し、Ｓｉ基板表出部４８を表出
させる。
【００４１】図１２(ａ)の工程では、図１に示すエッチ
ング装置を使用し、前記第１の実施の形態で開示した制
御方法と同様の制御方法により、シリコントレンチエッ
チングを行い、そして、図１２(ｂ)に示すように、シリ
コントレンチ４４を形成する。
ング装置を使用し、前記第１の実施の形態で開示した制
御方法と同様の制御方法により、シリコントレンチエッ
チングを行い、そして、図１２(ｂ)に示すように、シリ
コントレンチ４４を形成する。
【００４２】本第４の実施の形態では、サンプルのエッ
チング面積に依存しないプロセスが可能となる。また、
エッチングの前処理として、所望のトレンチ深さに相当
する膜厚のポリシリコン膜４３を形成しておくことによ
り、トレンチエッチングの際のエンドポイントが検出さ
れ易くなる利点を有する。
チング面積に依存しないプロセスが可能となる。また、
エッチングの前処理として、所望のトレンチ深さに相当
する膜厚のポリシリコン膜４３を形成しておくことによ
り、トレンチエッチングの際のエンドポイントが検出さ
れ易くなる利点を有する。
【００４３】
【発明の効果】以上に説明した通り、本発明のエッチン
グ方法によれば、ガスプラズマエッチング中において、
チャンバー内部の発光をスペクトル分析し、その結果を
エッチング条件等にフィードバックし続けることによ
り、エッチング中にエッチング残渣やエッチストップを
生じさせないようにするエッチング実施手段全般に関わ
る制御方法が可能となる効果が生じる。また、エッチン
グにより形成される溝のテーパー角は、エッチング面積
に関わらず、一定の角度が得られる効果が生じる。
グ方法によれば、ガスプラズマエッチング中において、
チャンバー内部の発光をスペクトル分析し、その結果を
エッチング条件等にフィードバックし続けることによ
り、エッチング中にエッチング残渣やエッチストップを
生じさせないようにするエッチング実施手段全般に関わ
る制御方法が可能となる効果が生じる。また、エッチン
グにより形成される溝のテーパー角は、エッチング面積
に関わらず、一定の角度が得られる効果が生じる。
【００４４】また、上記の効果は、エッチングサンプル
に占めるエッチング面積の割合等の、すなわちエッチン
グに要求される仕様の変化に対応した手段により、該仕
様の変化に係わらずに得ることができる。さらに、プラ
ズマエッチングに関する従来技術を受け継ぎ、よって、
当面の実施手段として、従来の設備を逸脱しない範囲で
実現することが可能であるし、場合に応じて、より大規
模な自動制御装置を追加的に導入して実現することも可
能である。従って、将来の展望に備えた、拡張性を有す
る手段となっている。
に占めるエッチング面積の割合等の、すなわちエッチン
グに要求される仕様の変化に対応した手段により、該仕
様の変化に係わらずに得ることができる。さらに、プラ
ズマエッチングに関する従来技術を受け継ぎ、よって、
当面の実施手段として、従来の設備を逸脱しない範囲で
実現することが可能であるし、場合に応じて、より大規
模な自動制御装置を追加的に導入して実現することも可
能である。従って、将来の展望に備えた、拡張性を有す
る手段となっている。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るエッチング方
法に使用するエッチング装置の構成を示す図である。
法に使用するエッチング装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るエッチング方
法におけるエッチングサンプルの工程順断面図である。
法におけるエッチングサンプルの工程順断面図である。
【図３】ＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比とエッチング残渣お
よびテーパー角の相関関係を調べた実験結果のデータを
纏めたグラフである。
よびテーパー角の相関関係を調べた実験結果のデータを
纏めたグラフである。
【図４】ＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比のエッチング面積依
存性を示す実験結果のデータを纏めたグラフである。
存性を示す実験結果のデータを纏めたグラフである。
【図５】ＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比の酸素混合比依存性
を示す実験結果のデータを纏めたグラフである。
を示す実験結果のデータを纏めたグラフである。
【図６】テーパー角の酸素混合比依存性を示す実験結果
のデータを纏めたグラフである。
のデータを纏めたグラフである。
【図７】 エッチング生成物ＳｉＢｒXのＳｉＯ2エッチ
ング量への影響を評価するための実験に使用したエッチ
ングサンプルである。
ング量への影響を評価するための実験に使用したエッチ
ングサンプルである。
【図８】ＳｉＯ2エッチング量、ＳｉＢｒ／Ｏピーク強
度比のエッチング時間依存性を示す実験結果のデータを
纏めたグラフである。
度比のエッチング時間依存性を示す実験結果のデータを
纏めたグラフである。
【図９】ＳｉＢｒ／Ｏピーク強度比テーパー角のＳｉＦ
4ガス添加量依存性を示す実験結果のデータを纏めたグ
ラフである。
4ガス添加量依存性を示す実験結果のデータを纏めたグ
ラフである。
【図１０】ＳｉＯ2エッチングレートのＳｉＦ4ガス添加
量依存性を示す実験結果のデータを纏めたグラフであ
る。
量依存性を示す実験結果のデータを纏めたグラフであ
る。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係るエッチング
方法に使用するエッチング装置の構成を示す。
方法に使用するエッチング装置の構成を示す。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係るエッチング
方法におけるエッチングサンプルの工程順断面図であ
る。
方法におけるエッチングサンプルの工程順断面図であ
る。
１ チャンバー ２ 誘電体プレート ３ コイル ４ 石英製のビューポート ５ 下部電極 ６ ウェハ ７，８ ＲＦ電源 ９ ヘッド １０ 光ファイバー １１ 発光スペクトル分析装置 １２ 操作部 １３，６３ Si基板 １４，４５ SiO2膜 １５，４７ Si3N4 層 １６，４８ Si基板表出部 ４３ ポリシリコン層
Claims (15)
- 【請求項１】 半導体基板にガスプラズマエッチングに
より溝を形成するエッチング方法において、(1) 前記半
導体基板にエッチングのための所定の前処理を施す手段
と、(2) 所定の初期設定を持つエッチング条件下でガス
プラズマエッチングを実施する手段と、(3) 前記実施さ
れるガスプラズマエッチングに付随して生じる発光スペ
クトルを検出し、かつ分析する手段と、(4) 前記分析手
段による分析結果を監視する手段と、を有し、前記エッ
チングを実施する過程で、前記発光スペクトル分析結果
の監視結果に基づいて、前記エッチング条件の更新を含
めて、前記ガスプラズマエッチング手段を制御するこ
と、を特徴とするエッチング方法。 - 【請求項２】 前記半導体基板の材料が単結晶シリコン
であることを特徴とする請求項１記載のエッチング方
法。 - 【請求項３】 前記エッチングを実施する手段として、
誘導結合型プラズマエッチング装置を使用することを特
徴とする請求項１又は請求項２記載のエッチング方法。 - 【請求項４】 前記発光スペクトルを分析する手段とし
て、発光スペクトル分析装置を使用することを特徴とす
る請求項１〜３のいずれか１項に記載のエッチング方
法。 - 【請求項５】 前記発光スペクトル分析結果を監視する
手段の監視項目として、所定のエッチング生成物間のピ
ーク強度比を設定することを特徴とする請求項１〜４の
いずれか１項に記載のエッチング方法。 - 【請求項６】 前記ガスプラズマエッチングの実施手段
に、ＨＢｒ／Ｏ2系のガスを使用することを特徴とする
請求項１〜５のいずれか１項に記載のエッチング方法。 - 【請求項７】 前記発光スペクトル分析結果を監視する
手段の監視項目として、エッチング生成物のＳｉＢｒが
発する所定の波長と、エッチング生成物の酸素が発する
所定の波長での、発光スペクトルのピーク強度比を設定
することを特徴とする請求項６に記載のエッチング方
法。 - 【請求項８】 前記発光スペクトル分析結果を監視する
手段の監視項目として、エッチング生成物のＳｉＢｒが
発する５０４ｎｍの波長と、エッチング生成物の酸素が
発する６１７ｎｍの波長での、発光スペクトルのピーク
強度比を設定することを特徴とする請求項７記載のエッ
チング方法。 - 【請求項９】 前記発光スペクトルのピーク強度比が１
〜２に維持されるように、前記エッチング条件の更新を
含めて、前記ガスプラズマエッチング手段を制御するこ
とを特徴とする請求項８記載のエッチング方法。 - 【請求項１０】 前記エッチング条件として、 ・ガス；ＨＢｒ／Ｏ2＝９０／１０ｓｃｃｍ、 ・圧力；５ｍＴｏｒｒ、 ・ソースパワー；６００Ｗ、 ・バイアスパワー；１５０Ｗ、 と設定することを特徴とする請求項９記載のエッチング
方法。 - 【請求項１１】 前記ガスプラズマエッチングの実施手
段に使用する前記ＨＢｒ／Ｏ2系のガスに、少なくとも
ＳｉＦ4，ＳｉＣｌ4，ＳｉＢｒ4を範疇に含むシリコン
ハロゲン化物系のガスを添加することを特徴とする請求
項６〜１０のいずれか１項に記載のエッチング方法。 - 【請求項１２】 前記半導体基板の上部の面積よりも大
きい面積を有するＳｉ製の部材を前記半導体基板の周囲
に配することを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１
項に記載のエッチング方法。 - 【請求項１３】 前記半導体基板に前記所定の前処理を
施す手段として、(1) 前記半導体基板の前記溝を形成す
べき面上に、少なくともＳｉＯ2を範疇に含む酸化膜を
２０ｎｍの厚みに形成する手段と、(2) 前記形成された
酸化膜上に、少なくともＳｉ3Ｎ4を範疇に含む窒化膜を
２００ｎｍの厚みに形成する手段と、(3) 前記半導体基
板上の前記形成されるべき溝に相当する箇所から、上記
の酸化膜と窒化膜とを除去して、開口部を設ける手段
と、を有することを特徴とする請求項６〜１２のいずれ
か１項に記載のエッチング方法。 - 【請求項１４】 前記半導体基板に前記所定の前処理を
施す手段として、(1) 前記半導体基板の前記溝を形成す
べき面上に、少なくともＳｉＯ2を範疇に含む酸化膜を
２０ｎｍの厚みに形成する手段と、(2) 前記形成された
酸化膜上に、少なくともＳｉ3Ｎ4を範疇に含む窒化膜を
２００ｎｍの厚みに形成する手段と、(3) 前記形成され
た窒化膜上に、エッチングマスクとして、ポリシリコン
層を形成する手段と、(4) 前記半導体基板上の前記形成
されるべき溝に相当する箇所から、上記の酸化膜と窒化
膜とポリシリコン層を除去して、開口部を設ける手段
と、を有することを特徴とする請求項６〜１２のいずれ
か１項に記載のエッチング方法。 - 【請求項１５】 前記形成するポリシリコン層を、前記
プラズマエッチングの実施手段によって形成すべき前記
溝の深さに相当する厚みに形成することを特徴とする請
求項１４記載のエッチング方法。
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|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
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| US5877032A (en) * | 1995-10-12 | 1999-03-02 | Lucent Technologies Inc. | Process for device fabrication in which the plasma etch is controlled by monitoring optical emission |
| JP2734915B2 (ja) | 1992-11-18 | 1998-04-02 | 株式会社デンソー | 半導体のドライエッチング方法 |
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| JPH07245291A (ja) | 1994-03-03 | 1995-09-19 | Sony Corp | シリコン系基板のエッチング方法及びエッチング装置 |
| KR0152355B1 (ko) * | 1994-03-24 | 1998-12-01 | 가나이 쓰토무 | 플라즈마 처리장치 및 처리방법 |
| JP3258852B2 (ja) | 1995-04-27 | 2002-02-18 | シャープ株式会社 | ドライエッチング装置の異常検出方法 |
| JP3418045B2 (ja) | 1995-12-28 | 2003-06-16 | シャープ株式会社 | ドライエッチング方法 |
| JPH08316200A (ja) | 1995-05-18 | 1996-11-29 | Toshiba Corp | ドライエッチング方法及びドライエッチング装置 |
| US5686345A (en) * | 1996-01-30 | 1997-11-11 | International Business Machines Corporation | Trench mask for forming deep trenches in a semiconductor substrate, and method of using same |
| US5843226A (en) * | 1996-07-16 | 1998-12-01 | Applied Materials, Inc. | Etch process for single crystal silicon |
| US5807789A (en) * | 1997-03-20 | 1998-09-15 | Taiwan Semiconductor Manufacturing, Co., Ltd. | Method for forming a shallow trench with tapered profile and round corners for the application of shallow trench isolation (STI) |
| US6127278A (en) * | 1997-06-02 | 2000-10-03 | Applied Materials, Inc. | Etch process for forming high aspect ratio trenched in silicon |
| US5891807A (en) * | 1997-09-25 | 1999-04-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Formation of a bottle shaped trench |
-
1998
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7354525B2 (en) | 2003-02-28 | 2008-04-08 | Hitachi High-Technologies Corporation | Specimen surface processing apparatus and surface processing method |
| KR101045194B1 (ko) | 2003-09-30 | 2011-06-30 | 에이저 시스템즈 인크 | 산소 모니터링에 의한 실시간 게이트 에칭 임계 치수제어방법 |
| JP2013045814A (ja) * | 2011-08-22 | 2013-03-04 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | プラズマエッチング装置およびプラズマエッチング方法 |
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| US6265316B1 (en) | 2001-07-24 |
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