(57)【要約】【課題】  予備実験を伴うことなくエッチングの終了確認を容易にし、サイドエッチングに起因するマイクロローディング効果、異形化を抑制もしくは防止することのできるエッチング方法を提供する。【解決手段】  半導体基板１をエッチングしてパターンを形成するエッチング方法において、半導体基板１に形成する所望のパターンの領域以外に疑似パターン３を設け、エッチングと同時に疑似パターン３のエッチングの終点を監視し、この終点が所定の深さＤになったときに、エッチングを終了させることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板をエッチングしてパターンを形成するエッチング方法において、前記半導体基板上の前記パターンの領域以外に疑似パターンを設け、エッチングと同時に前記疑似パターンのエッチングの終点を監視し、前記終点が所定の深さになったときに、エッチングを終了させることを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
前記半導体基板は少なくとも二層の多層構造基板であって、最上層の下の層のエッチングレートが、最上層のエッチングレートよりも
小さい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】
前記疑似パターンの形状は、円形もしくは長方形であ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板において所望のパターンを得るためのエッチング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの微細加工技術が発達し、例えば、シリコン基板の微細加工に関しては、融合プラズマエッチング（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）が用いられることが多い。ＩＣＰは高アスペクト比の加工に適しており、微細なパターンに対しても深堀り加工が可能であるが、同時に側面へのサイドエッチングが生じている。特にパターン面積の大きい部分あるいは疎の部分の側面にサイドエッチングが顕著にあらわれる。ここで、反応性ガスに酸素やＣＦ系ガスを加えることにより、酸化膜やフッ化物で側面を保護しながらエッチングすることも実現されているが、完全にサイドエッチングをなくすことは困難である。
【０００３】
例えば、図３に示すように、所望の半導体構造をエッチングにより作成するために、その基となる半導体基板１の表面にマスク２を形成しエッチングを行う。尚、図３は半導体基板１の断面を示し、同図（ａ）はエッチングの初期状態、同図（ｂ）はエッチング終了の状態を示す。ここで所望の半導体構造のパターンには疎な領域と密な領域があり、それに合わせて、疎な領域２２と密な領域２１があるマスクパターンを形成することになる。図３（ａ）のようにパターンに疎な領域２２と密な領域２１がある場合、また、パターンサイズの大きい領域や小さい領域がある場合、その疎密の相違、サイズの相違によってエッチング状態に差が生じる（マイクロローディング効果と呼ばれる）。つまり、パターンが密な領域２１に比べ、疎な領域２２ではエッチングレートが高く、同じエッチング時間でもエッチングの深さに大きな差が生じる（図３（ｂ））。そのため、密な領域２１でのエッチングの終点を正確に確認しないと、所定のエッチング深さＤを越えた余分なエッチングにより、疎な領域２２でのエッチングはそれ以上に進行し、また同時にサイドエッチング１ａも進行する。
【０００４】
また、図４のようにＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板１０を用いれば、ＳＯＩ基板１０の上層のシリコン層１１をエッチングする際、その下層の酸化層１２がエッチストップ層の役割を果たすので、全ての領域において、パターンのエッチング深さは上層のシリコン層１１の厚みに統一できる。しかし、疎な領域２２は先に酸化層１２に達し、その後もエッチングガスに曝されるためサイドエッチング１１ａが生じ、さらにはパターンの底部で異形化１１ｂ（ノッチと呼ばれる）が生じることがある。この異形化によりエッチング後の構造は脆弱になり、特にこの構造が微細構造である場合は、重大な欠損となり得る。
【０００５】
上述のような疎な領域２２での構造の異形化を防止するためには、密な領域２１すなわちエッチング速度の遅い領域でのエッチング終点（底面）を正確に確認し、所定の深さになったときに基板のエッチングを停止する必要がある。そして、この方法としてダミー基板を用いた予備実験によるデータに基づいてエッチング時間を決定するものがある（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２０００−２２３４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、予備実験による方法は別の工程を必要とし、また、エッチングの終点を監視することも可能であるが、パターンが複雑で微細な形状である場合は、エッチング終点へ観察光が到達し難いため、エッチングの終了確認を金属顕微鏡などで確認することが困難で、他の高性能な測定装置による観察、もしくは基板を破壊しての断面観察に頼らざるを得ない。
【０００７】
本発明は、予備実験を伴うことなくエッチングの終了確認を容易にし、サイドエッチングに起因するマイクロローディング効果、異形化を抑制もしくは防止することのできるエッチング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、半導体基板をエッチングしてパターンを形成するエッチング方法において、前記半導体基板上の前記パターンの領域以外に疑似パターンを設け、エッチングと同時に前記疑似パターンのエッチングの終点を監視し、前記終点が所定の深さになったときに、エッチングを終了させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のエッチング方法においては、半導体基板に形成するパターンの領域以外に疑似パターンを設け、エッチングと同時に疑似パターンのエッチングの終点を監視し、終点が所定の深さになったときにエッチングを終了するので、過剰なエッチングを抑え、サイドエッチングに起因するマイクロローディング効果、ノッチを抑制もしくは防止し、所定のパターン構造を精度良く得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、本発明のエッチング方法の実施形態を示す半導体基板１の断面図であり、（ａ）はエッチングの初期状態、（ｂ）はエッチング終了直前の状態を示す。
【００１２】
図１（ａ）に示すように、所望の半導体構造をエッチングにより作成するために、その基となる半導体基板１の表面にマスク２を形成しエッチングを行う。ここで所望の半導体構造のパターンには疎な領域２２と密な領域２１があり、それに合わせて、疎な領域２２と密な領域２１があるマスクパターンを形成することになる。そしてその際、所望の半導体構造を形成する領域以外に、所望の半導体構造パターンとは別の疑似パターン３を生成するためのマスクパターンをマスク２に設ける。
【００１３】
そして、半導体基板１をエッチングすると同時に、疑似パターン３のエッチング終点を監視する。監視する方法としては、疑似パターン３のエッチング終点に光が当たるように観察光を照射し金属顕微鏡などで確認する。そして、エッチングが進行し疑似パターン３が所望の深さＤに達したときにエッチングを終了させるようにする。
【００１４】
ここで、疑似パターン３は、エッチング終点の確認の困難なパターン（例えばパターンの密な領域）とエッチング速度が等しく、また観察光が導入しやすく終点観察が容易にできる円形や長方形が望ましい。
【００１５】
このようにすることにより、必要以上のエッチングを抑え、特にパターンの疎な領域２２でのサイドエッチング１ａの進行を抑制することができる。
【００１６】
図２は、本発明のエッチング方法の別の実施形態を示すもので、半導体基板にＳＯＩ基板（多層構造基板）１０を用いたものの断面図であり、（ａ）はエッチングの初期状態、（ｂ）はエッチング終了直前の状態を示す。エッチングの内容および疑似パターン３を設け疑似パターン３の終点を監視する点については図１で示した実施形態と同様であるが、ここでは特にＳＯＩ基板１０を用いている。このＳＯＩ基板１０は、最上層（第１層）の下の層（第２層）の酸化層１２のエッチングレートが、最上層のシリコン層１１のエッチングレートよりも小さいため、エッチングの所望の深さは（Ｄ）はＳＯＩ基板のシリコン層１１の厚さ、つまり、その下層（第２層）の酸化層１２に達することによって決定される。本実施形態では、疑似パターン３の終点を監視する際、酸化層１２に達したかどうかを見る。そして、酸化層１２に達した時点でエッチングを終了させる。
【００１７】
このようにすることにより、酸化層１２に達した後の必要以上のエッチングを抑え、特にパターンの疎な領域２２でのサイドエッチング１１ａによる異形化（１１ｂ）を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のエッチング方法の実施形態を示す半導体基板の断面図である。
【図２】本発明のエッチング方法の実施形態を示す半導体基板（ＳＯＩ基板）の断面図である。
【図３】従来のエッチング方法を示す半導体基板の断面図である。
【図４】従来のエッチング方法を示す半導体基板（ＳＯＩ基板）の断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１    半導体基板
２    マスク
３    ダミーパターン
１０  ＳＯＩ基板
【図１】
2006156850.tif 000003
【図２】
2006156850.tif 000004
【図３】
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【図４】
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