(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチングチャンバー内にエッチングガスを充填して該エッチングガスの雰囲気中に所定の電圧を印加することにより、シリコンナイトライド膜を所定形状にドライエッチングするためのプラズマ空間を形成して、前記エッチングチャンバー内において前記シリコンナイトライド膜をドライエッチングするドライエッチング方法において、
前記シリコンナイトライド膜をドライエッチングする前に、ＣＨＦ３／Ａｒ／Ｏ２の雰囲気下において前記エッチングチャンバー内のプラズマ発光の発光強度を測定して、前記エッチングチャンバー内のＣＦ系化合物により、Ａｒの発光強度に対するＣＦ２の発光強度が所定の値になるように前記チャンバー内を初期化した後に、前記ドライエッチング用のエッチングガスを用いて前記シリコンナイトライド膜のエッチングを行うことを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項２】
前記ドライエッチング用のエッチングガスが、ＣＨＦ３／ＣＦ４／Ａｒ／Ｏ２である、請求項１に記載のドライエッチング方法。
【請求項３】
前記初期化状態は、波長３５２ｎｍの前記ＣＦ２の発光強度と、波長４５１ｎｍの前記Ａｒの発光強度との相対比が１以下になることに基づいて決定される、請求項１または２に記載のドライエッチング方法。
【請求項４】
反応性エッチングガスを充填してエッチングガスの雰囲気を形成するエッチングチャンバーと、
前記エッチングチャンバー内にて被処理物が載置されるように設けられたカソード電極と、
前記エッチングチャンバー内にて前記カソード電極に対向して設けられたアノード電極と、
前記カソード電極と前記アノード電極との間にプラズマを発生させる手段と、
前記エッチングチャンバー内に磁界を発生させる手段と、
前記エッチングチャンバーの側壁における前記カソード電極の側方に設けられた石英窓と、
前記エッチングチャンバー内のプラズマ発光の発光強度を測定するために前記石英窓の外部に設けられた発光分光器とを備え、
前記カソード電極上に配置されたシリコンナイトライド膜を所定形状にドライエッチングする場合において、前記シリコンナイトライド膜をドライエッチングする前に、ＣＨＦ３／Ａｒ／Ｏ２の雰囲気下において前記エッチングチャンバー内のプラズマ発光の発光強度を前記発光分光器に基づいて測定して、前記エッチングチャンバー内のＣＦ系化合物により、Ａｒの発光強度に対するＣＦ２の発光強度が所定の値になった後に、前記ドライエッチング用のガスを該チャンバー内に導入する構成になっていることを特徴とするドライエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドライエッチング方法及びこのドライエッチング方法を用いて製造される半導体装置の製造方法に関し、詳しくは、半導体基板上の半導体層を素子分離するために用いられるシリコンナイトライド膜をドライエッチングしてパターン形成するドライエッチング方法及びこのドライエッチング方法を用いた半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＯＣＯＳ法、ＳＴＩ法等を用いて半導体基板上に形成された半導体膜の素子分離を行う際には、パターニングされたシリコンナイトライド膜が用いられる。すなわち、ＬＯＣＯＳ法では、熱酸化による素子分離領域を形成する際に、素子分離領域以外の領域が酸化されることを防止する酸化防止膜としてシリコンナイトライド膜が用いられ、また、ＳＴＩ法では、ＣＶＤ法により半導体基板の全面に堆積された絶縁膜に対して、ＣＭＰ法を用いて素子分離領域以外の領域の絶縁膜を除去する際に、素子分離領域の絶縁膜が除去されることを防止するためのストッパー膜としてシリコンナイトライド膜が用いられる。
【０００３】
シリコンナイトライド膜は、縮小投影露光を用いたフォトリソグラフィ技術によって、レジストパターンをシリコンナイトライド膜上に形成した後、このレジストパターンをマスクとして、反応性イオンエッチング等のドライエッチングによって加工することによりパターン形成される。シリコンナイトライド膜をドライエッチングするには、一般に、平行平板型の反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：以下、ＲＩＥと記載する）装置、マグネトロン型のＲＩＥ装置等が用いられ、ＣＨＦ3ガス、ＣＦ4ガス、Ａｒガス、Ｏ2等のガスの混合物による反応性プラズマによって精度良くパターン形成される。
【０００４】
しかし、半導体装置の高集積化に伴って、素子分離幅の微細化及び寸法精度のさらなる向上が求められており、エッチングレート、エッチングにおけるレジストパターンからの寸法シフト等が変動する要因を除くために、ドライエッチング装置のエッチングチャンバー内の初期化（コンディショニング）を行って、可能な限りエッチングチャンバー内の状態を一定に維持することが強く求められている。
【０００５】
エッチングチャンバー内を一定の状態とするために、エッチング中におけるチャンバー内のプラズマガスの状態を常時監視すること、シリコンナイトライド膜をパターニングする前にドライエッチング装置のチャンバーを初期化（コンディショニング）すること等が考えられるが、半導体装置の高集積化に伴う素子分離層の微細化に対応できるほどパターン形成を高精細化できるまでには至っていない。
【０００６】
特開平１０−６４８８６号公報には、ドライエッチング装置のチャンバー内におけるコンディション変化の要因となるＣＦ系重合物の量を連続的に監視するドライエッチング装置が開示されている。
【０００７】
図８は、この公報に記載されたドライエッチング装置１を示す概略図である。
【０００８】
このドライエッチング装置１は、所望のエッチングガスを充填してエッチングガス雰囲気を形成するチャンバー１０を有している。このチャンバー１０の内部には、エッチング処理がなされる被エッチング処理物であるウエハー４０を載置するステージ１１が設けられている。ステージ１１は、下部電極を兼ねており、チャンバー１０の外部に設けられたＲＦ電源１２に接続されている。チャンバー１０内の上部には、ステージ１１に対向して上部電極１３が設けられており、上部電極１３とＲＦ電極１２に接続されたステージ１１との間でＲＦ電圧がチャンバー１０内に印加される。
【０００９】
チャンバー１０の側壁には、石英により形成された石英窓１４が設けられている。チャンバー１０の外部には、チャンバー１０内にプラズマを発生させるための電界を発生させる電界供給源１７が石英窓１４に対向して設けられており、この電界供給源１７には、高周波電力を電界供給源１７に供給するソース電源１８が接続されている。
【００１０】
また、チャンバー１０内において、ウエハー４０が載置されるステージ１１の近傍となる位置には、補助電極１５が設けられており、補助電極１５上には、チャンバー１０内で生成されるプラズマによってスパッタされた生成物が堆積される。チャンバー１０の上部でかつ補助電極１５に対向する位置には、補助電極１５に堆積された生成物の厚さを測定する膜厚測定手段１６が設けられている。チャンバー１０内にプラズマを発生させる電界供給源１７及び膜厚測定手段１６は、フィードバック手段２０に接続されており、このフィードバック手段２０は、膜厚測定手段１６による測定結果に基づいて、ソース電源１８を制御して電界供給源１７に供給される高周波電力を変位させる。
【００１１】
このドライエッチング装置１では、酸化シリコン系材料である石英窓１４がスパッタされて生成する生成物がウエハー４０上に堆積する堆積速度を、補助電極１５上に堆積する生成物の厚さを膜厚測定手段１６にて測定することにより、間接的に測定することができ、この膜厚測定手段１６にて測定されたＣＦ系重合化合物の堆積量の測定結果に基づいて、フィードバック手段２０が、ドライエッチング時の電界供給手段１７から供給される電力を制御することによって、チャンバー１０内のプラズマ状態が安定に維持される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１０−６４８８６号公報に記載されたドライエッチング装置１は、ステージ１１上に載置されたウエハー４０のドライエッチング処理を進める際に、石英窓１４から生成されて補助電極１５上に堆積したＣＦ系重合物の堆積物量を測定することにより、チャンバー１０内のコンディションが一定に維持されるが、同種のＣＦ系重合物間においても、その結合状態によってプラズマに対する影響が異なることから、上記のように補助電極１５に堆積した堆積物量を測定することによる間接的な監視方法では、ウエハー４０上に堆積した堆積物の膜質まで正確に把握することは困難である。このため、今後、ますます求められる素子分離の微細化、寸法精度のさらなる向上に対応することができず、また、コスト低減のためのスループットの向上にも対応することができないという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ドライエッチング工程におけるチャンバー内のコンディションの変化を正確に把握することができ、寸法精度の向上に対応することができるドライエッチング方法及びこのドライエッチング方法を用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のドライエッチング方法は、エッチングチャンバー内にエッチングガスを充填して該エッチングガスの雰囲気中に所定の電圧を印加することにより、シリコンナイトライド膜を所定形状にドライエッチングするためのプラズマ空間を形成して、前記エッチングチャンバー内において前記シリコンナイトライド膜をドライエッチングするドライエッチング方法において、前記シリコンナイトライド膜をドライエッチングする前に、ＣＨＦ３／Ａｒ／Ｏ２の雰囲気下において前記エッチングチャンバー内のプラズマ発光の発光強度を測定して、前記エッチングチャンバー内のＣＦ系化合物により、Ａｒの発光強度に対するＣＦ２の発光強度が所定の値になるように前記チャンバー内を初期化した後に、前記ドライエッチング用のエッチングガスを用いて前記シリコンナイトライド膜のエッチングを行うことを特徴とするものである。
【００１５】
前記ドライエッチング用のエッチングガスが、ＣＨＦ３／ＣＦ４／Ａｒ／Ｏ２であることが好ましい。
【００１６】
前記初期化状態は、波長３５２ｎｍの前記ＣＦ２の発光強度と、波長４５１ｎｍの前記Ａｒの発光強度との相対比が１以下になることに基づいて決定されることが好ましい。
【００１７】
また、本発明のドライエッチング装置は、反応性エッチングガスを充填してエッチングガスの雰囲気を形成するエッチングチャンバーと、前記エッチングチャンバー内にて被処理物が載置されるように設けられたカソード電極と、前記エッチングチャンバー内にて前記カソード電極に対向して設けられたアノード電極と、前記カソード電極と前記アノード電極との間にプラズマを発生させる手段と、前記エッチングチャンバー内に磁界を発生させる手段と、前記エッチングチャンバーの側壁における前記カソード電極の側方に設けられた石英窓と、前記エッチングチャンバー内のプラズマ発光の発光強度を測定するために前記石英窓の外部に設けられた発光分光器とを備え、前記カソード電極上に配置されたシリコンナイトライド膜を所定形状にドライエッチングする場合において、前記シリコンナイトライド膜をドライエッチングする前に、ＣＨＦ３／Ａｒ／Ｏ２の雰囲気下において前記エッチングチャンバー内のプラズマ発光の発光強度を前記発光分光器に基づいて測定して、前記エッチングチャンバー内のＣＦ系化合物により、Ａｒの発光強度に対するＣＦ２の発光強度が所定の値になった後に、前記ドライエッチング用のガスを該チャンバー内に導入する構成になっていることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るドライエッチング方法及びこのドライエッチング方法を用いて製造される半導体装置の製造方法について図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係るドライエッチング方法に使用されるマグネトロン型ＲＩＥ装置を示す概略図である。
【００２０】
このマグネトロン型ＲＩＥ装置は、反応性のエッチングガスを充填して、エッチングガスの雰囲気を形成する中空のエッチングチャンバー２１を有している。エッチングチャンバー２１の内部には、エッチング対象となる半導体基板２８を載置するカソード電極２２が設けられている。エッチングチャンバー２１の内部には、カソード電極２２に対向して、アノード電極２３が設けられている。カソード電極２２は、エッチングチャンバー２１の外部に設けられたＲＦ電源２９に接続され、アノード電極２３は、エッチングチャンバー２１の外部において接地されている。エッチングチャンバー２１の側面には、マグネットコイル２４が嵌合されており、図示しない駆動電源から電圧がマグネットコイル２４に印加されることによりエッチングチャンバー２１内に磁界が発生する。
【００２１】
また、エッチングチャンバー２１の側壁におけるカソード電極２２の側方となる部分には、石英からなる石英窓２５が設けられており、この石英窓２５の外部には、エッチングチャンバー２１内のプラズマ発光の発光強度を測定する発光分光器２６が設けられている。発光分光器２６は、マグネットコイル２４に印加する電圧を制御するフィードバックシステム２７に接続されている。なお、このフィードバックシステム２７は、ドライエッチング装置における被エッチング膜のドライエッチングの終了を検出するために、すでに市販されているフィードバックシステムをそのまま使用することができる。
【００２２】
上記構成のマグネトロン型ＲＩＥ装置を用いて、エッチングチャンバー２１内のカソード電極２２上に載置された半導体基板２８をエッチングする場合には、エッチングチャンバー２１の内部に、図示しないエッチングガス供給手段によりエッチングガスを充填した状態で、ＲＦ電源２９から交流電圧を印加することによりエッチングチャンバー２１内のカソード電極２２とアノード電極２３との間にプラズマを発生させる。このＲＦ電源２９からの交流電圧の印加によるプラズマの発生と同時に、マグネットコイル２４に図示しない駆動回路から電圧を印加することにより、エッチングチャンバー２１内に磁界を発生させる。
【００２３】
この磁界によって、エッチングチャンバー２１内に発生されたプラズマ中の電子がサイクロイド運動して、プラズマ空間中のガスのイオン化が促進されて、エッチングパターンの微細化に必須となる低圧力下における高密度プラズマが形成される。
【００２４】
なお、通常のマグネトロン型ＲＩＥ装置において、半導体基板２８上におけるプラズマが、プラズマ中の荷電粒子のＥ×Ｂドリフトに起因して不均一になるという問題については、マグネットコイル２４に印加する電圧を適宜変化させて、プラズマ中の磁界を回転させることにより解消される。
【００２５】
発光分光器２６は、エッチングチャンバー２１の側壁に設けられた石英窓２５を介してエッチングチャンバー２１内のプラズマ発光を測定する。フィードバックシステム２７は、測定された分光データを演算処理し、その演算結果に基づいて、マグネットコイル２４に印加される電圧を制御する。
【００２６】
次に、マグネトロン型ＲＩＥ装置を用いて、半導体基板の素子分離工程に用いられるシリコンナイトライド膜をドライエッチングする一般的な手順について説明する。
【００２７】
図２（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、ドライエッチングにより半導体基板上に所定のパターンに形成されたシリコンナイトライド膜を形成する手順について、工程毎に説明する断面図である。
【００２８】
まず、図２（ａ）に示すように、熱酸化法を用いることにより、シリコン基板３１上の全面にわたってシリコン酸化膜３２を形成する。本実施の形態では、シリコン酸化膜３２の膜厚を１４ｎｍとした。続いて、ＬＰ−ＣＶＤ装置により、シリコン酸化膜３２上にその全面にわたってシリコンナイトライド膜３３を堆積する。本実施の形態では、シリコンナイトライド膜３３の膜厚を１６０ｎｍとした。
【００２９】
次に、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いることにより、シリコンナイトライド膜３３の加工用マスクとなるレジストパターン３４を、シリコンナイトライド膜３３上に形成する。本実施の形態では、シリコンナイトライド膜３３上にエキシマ用レジストを７００ｎｍの厚さに塗布した後、エキシマステッパ装置を用いた縮小投影露光を行い、さらに、現像工程を経て、所望のレジストパターン３４を形成した。
【００３０】
その後、図２（ｃ）に示すように、レジストパターン３４をマスクとして、本発明のマグネトロンＲＩＥ装置を用いて、シリコンナイトライド膜３３を所定のパターンに加工する。
【００３１】
次に、図２（ｄ）に示すように、シリコンナイトライド膜３３のエッチングの後に残留したレジストパターン３４の残留物をプラズマエッチング技術によって除去する。本実施の形態では、この工程に誘電結合プラズマを用いたダウンフロー型のアッシング装置を用いている。
【００３２】
以上の工程が、シリコンナイトライド膜３３を所望のパターンに加工する工程であり、これらの工程を経ることによって、素子分離工程におけるシリコンナイトライド膜３３のパターンが形成される。
【００３３】
これらの工程を行うにあたって、レジストパターン３４に対して、ドライエッチングによりシリコンナイトライド膜３３を正確にパターン形成する工程（図２（ｃ））が、形成されるパターンの寸法シフト等の低減を図る上で最も重要である。
【００３４】
次に、シリコンナイトライド膜のドライエッチングについて説明する。
【００３５】
シリコンナイトライド膜のドライエッチングは、ＣＨＦ3及びＣＦ4のフロロカーボンガスに、ＡｒとＯ2等を添加したガス雰囲気下で行われる。
【００３６】
本発明に用いられる代表的なドライエッチングの条件を示す。
【００３７】
CHF3/CF4/Ar/O2=5/25/100/8sccm
Pressure 50mTorr RF-Power 600W
Magnetic-field 300Gauss
ここで、本発明のドライエッチング方法において、レジストパターンに基づいて形成されるパターンの寸法シフトに関して、Ｏ2ガス流量に対する依存性について検討した結果を図３に示す。なお、図３中に示した寸法シフトは、フォト後のレジストパターンとしては、幅０．２２μｍのラインを０．２２μｍの間隔をあけて形成する密集（密）パターンと、幅が０．２２μｍのラインを、２２．０μｍの間隔をあけて形成する孤立（疎）パターンとについて、それぞれ評価している。
【００３８】
図３を参照すると、Ｏ2ガス流量を増加させることにより、レジストパターンに対して形成されたパターンの寸法シフトを抑制することが明らかである。特に、孤立（疎）パターンでは、寸法シフトが顕著に抑制されている。
【００３９】
ドライエッチング工程において、エッチングによって生成するプラズマ中のＣＦ系反応生成物が、シリコンナイトライド膜の側面に重合物として付着することに起因してエッチングパターンの寸法シフトが低下することが既に知られており、Ｏ2ガスが、このようにシリコンナイトライド膜に付着した重合物を排除していると考えられる。したがって、エッチングガスに含まれるＯ2ガス流量を増加させることにより、シリコンナイトライド膜の側面に付着した重合物の分解及び除去が促進され、シリコンナイトライド膜をエッチングして形成されるパターンの寸法シフト量が低減される。
【００４０】
図４は、４種類の異なる集積回路パターンをそれぞれ有するＡサンプル、Ｂサンプル、Ｃサンプルの半導体基板のそれぞれについて、上記のマグネトロン型ＲＩＥ装置を用いてシリコンナイトライド膜をエッチングして、形成されたパターンの寸法シフトを計測して集計した結果を示すグラフである。なお、パターンの寸法シフトは、前述と同様に規定される密パターンと疎パターンとによって測定した。
【００４１】
また、上記のＡ〜Ｃの各サンプルをエッチングする直前に、エッチングチャンバー内の初期化を下記の条件によって実施している。
【００４２】
CHF3/Ar/O2=45/15/150sccm
Pressure 200mTorr RF-Power 800W
Magnetic-field 300Gauss
Time 300sec
Ａ〜Ｃの各サンプルにおいては、半導体基板上のレジストパターンの被覆率がそれぞれ異なっており、エッチング中にプラズマによって生成される重合物量、レジストから放出されるカーボン、フッ素の重合物、ＣＦ系重合物のエッチングチャンバーへの付着量がそれぞれ異なることとなるため、Ａ〜Ｃの各サンプルのシリコンナイトライド膜のエッチングは、それぞれ、以下に示す異なる条件にて処理することにより行った。
［Ａサンプルのドライエッチング条件］
CHF3/CF4/Ar/O2=5/25/100/8sccm
Pressure 50mTorr RF-Power 600W
Magnetic-field 30Gauss
［Ｂサンプルのドライエッチング条件］
CHF3/CF4/Ar/O2=10/22/100/10sccm
Pressure 50mTorr RF-Power 600W
Magnetic-field 30Gauss
［Ｃサンプルのドライエッチング条件］
CHF3/CF4/Ar=50/5/150/8sccm
Pressure 50mTorr RF-Power 600W
Magnetic-field 30Gauss
図４に示すように、Ａ〜Ｃの各サンプルに対して、上記の各条件によりエッチング処理を行った結果、形成されるパターンの寸法シフトの値が、正側または負側にそれぞればらつきが生じており、同じＡサンプルに対しても、エッチング処理を行う都度、異なる寸法シフトとなることとなり、寸法シフトの値を一定に制御することができない。
【００４３】
このように、半導体基板上に形成されるパターンの寸法をコントロールできず、ばらつきが生じると、半導体基板の活性領域の幅の変動に伴うトランジスタ特性の劣化、製造歩留まりの低下が引き起こされることになる。特に、多種にわたる半導体基板を製造する必要がある半導体装置の製造工場においては、シリコンナイトライド膜のドライエッチングにおける寸法シフトの制御が困難であることは、重大な問題になっている。
【００４４】
図５（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、上記の各サンプルのエッチング処理工程前における初期化において、エッチングチャンバー内のプラズマの発光状態を発光分光器にて測定した結果を示すグラフであり、初期化を実施する時間を変動した場合の発光スペクトル強度の変動を示している。
【００４５】
図５（ａ）〜（ｄ）を比較すると、初期化するためのプラズマ処理時間が増加するに従って、ＣＦ2の発光強度（３２１ｎｍ）は、５ｍｉｎで５５程度、１０ｍｉｎで４６程度、１５ｍｉｎで４３程度、３０ｍｉｎで４２程度に徐々に低減していることが分かった。また、これに対して、不活性ガスであるＡｒの発光強度（４５１ｎｍ）は、各処理時間にわたって、４４程度のほぼ一定の値になっている。
【００４６】
この結果は、初期化に費やす時間を増加させることにより、エッチングチャンバー内に発生するシリコンナイトライド膜の側面に付着するＣＦ系重合物の原料となるＣＦ系化合物が、時間の経過により、エッチングガス中に含まれるＯ2ガスにより徐々に分解されて、均一化されていくことによって説明される。
【００４７】
このように、初期化のための時間を増加させることにより、エッチングチャンバー内に生成するＣＦ系化合物の影響を解消することができるが、初期化のための時間を、例えば、常に、１５分〜３０分として一律に処理すると、半導体基板を製造する際のスループットを向上させることができないという問題がある。
【００４８】
本発明においては、エッチングチャンバー内の初期化工程において、図５（ａ）〜（ｄ）のそれぞれに示すように、処理時間の経過により変動する「ＣＦ2発光（３２１ｎｍ）強度」と、処理時間にかかわらず変動しない「Ａｒ発光（４５１ｎｍ）強度」との相対比を比較することにより、エッチングチャンバー内の初期化状態を制御する。
【００４９】
このようにエッチングチャンバー内を監視してエッチングチャンバーの初期化工程を行うことによって、ＣＦ2の発光強度が、時間の経過に従って徐々に低下していくことが把握でき、エッチングチャンバー内のプラズマ状態を安定した状態にするための最小限の処理時間によって、エッチングチャンバー内を初期化することができる。また、本発明の方法では、発光分光器によって測定される発光強度が石英窓に付着する重合物により、見かけ上低下してしまうという問題に対しても、Ａｒの発光強度とＣＦ2の発光強度との相対比を求めることによって解消される。
【００５０】
図６は、上記の初期化工程によって、ＣＦ2の発光強度とＡｒの発光強度との強度比が１以下に低下するまでの処理時間について、Ａ〜Ｃの各サンプルについて検討した結果を示すグラフである。
【００５１】
図６を参照すると、Ａサンプルでは２７７秒、Ｂサンプルでは７２０秒、Ｃサンプルでは８９５秒の初期化工程の処理時間によって、ＣＦ2の発光強度とＡｒの発光強度との強度比が１以下に達することが分かった。
【００５２】
図７は、上記により得られたＡ〜Ｃの各サンプルについてのそれぞれの初期化工程に要する処理時間によってエッチングチャンバー内を初期化した後、Ａ〜Ｃの各サンプルをエッチングして形成したときのパターンの寸法シフト値を求めた結果を示すグラフである。
【００５３】
図４に示す結果と比較すると、図７では、Ａ〜Ｃのどのサンプルについても、エッチング処理後の寸法シフト値が一定に制御されて、所望の線幅とすることができることが明らかである。さらに、Ａサンプルについてエッチングした２回の処理結果を比較しても同程度の寸法シフトとなっており、エッチング処理を行う都度寸法シフトが変動することが解消されている。
【００５４】
このことにより、半導体装置の活性領域の変動に伴うトランジスタ特性の劣化を防止することができ、製品の歩留まりの安定と向上とを図ることができる。
【００５５】
このように、本発明の半導体装置の製造方法では、シリコンナイトライド膜のドライエッチング工程によってラインを形成する際に生じる線幅の寸法シフトのばらつきを飛躍的に低減することができ、しかも、初期化のために費やされる処理時間を最小限度に抑えることができるために、多種で、且つ大量の半導体装置を製造する半導体製造工場において、半導体装置を製造する場合に特に有用である。
【００５６】
【発明の効果】
本発明では、エッチングチャンバー内のプラズマの発光状態を測定し、測定されたプラズマの発光状態に基づいてエッチングチャンバー内の初期化状態を決定するため、従来の方法で問題となっていたエッチングチャンバー内のプラズマ状態の変化によるドライエッチング時に形成される線幅の寸法シフトのばらつきを低減することができ、半導体基板の高集積化に対応することができる。
【００５７】
この初期化のための時間は、ＣＦ2の発光強度とＡｒの発光強度との相対比かが一定になることによって判断するため、初期化のための時間を最小限にすることができ、スループットを向上させることができ、生産コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るドライエッチング装置を示す概略図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、半導体基板上に設けられたシリコンナイトライド膜を加工する手順を工程毎に説明する断面図である。
【図３】シリコンナイトライド膜のドライエッチングにおけるＯ2流量と寸法シフトとの関係を表すグラフである。
【図４】初期化工程を一定の条件とした場合の、シリコンナイトライド膜のドライエッチング工程後の各サンプルの寸法シフトのばらつきを示す表すグラフである。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、エッチングチャンバーの初期化に費やす時間を異ならせた場合のプラズマの発光スペクトル強度の変化を示すグラフである。
【図６】Ａ〜Ｃの各サンプルについて、ＣＦ2の発光強度とＡｒの発光強度との強度比の経時変化を示すグラフである。
【図７】ＣＦ2の発光強度とＡｒの発光強度との強度比が１以下となる時間だけ初期化した場合の、シリコンナイトライド膜のドライエッチング工程後の各サンプルの寸法シフトのばらつきを示す表すグラフである。
【図８】従来のドライエッチング装置を示す概略図である。
【符号の説明】
２１  エッチングチャンバー
２２  カソード電極
２３  アノード電極
２４  マグネットコイル
２５  石英窓
２６  発光分光器
２７  フィードバックシステム
２８  ウエハー
２９  ＲＦ電源
【図１】
0003661851.tif 000002
【図２】
0003661851.tif 000003
【図３】
0003661851.tif 000004
【図４】
0003661851.tif 000005
【図５】
0003661851.tif 000006
【図６】
0003661851.tif 000007
【図７】
0003661851.tif 000008
【図８】
0003661851.tif 000009