(57)【要約】【課題】  高精度に終点を検出することの可能なエッチング終点の検出方法を提供する。【解決手段】  半導体基板上に形成された被膜をプラズマエッチングにより加工する際、前記プラズマエッチングにおける反応ガスに含まれる元素に起因する発光スペクトルの紫外領域における所定波長をモニタし、前記所定波長の強度の変化よりエッチング終点を検出する。【選択図】  図３
2005317772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された被膜をプラズマエッチングにより加工する際、前記プラズマエッチングにおける反応ガスに含まれる元素に起因する発光スペクトルの紫外領域における所定波長をモニタし、前記所定波長の強度の変化よりエッチング終点を検出することを特徴とするエッチング終点の検出方法。
【請求項２】
前記被膜は、凹部の形成された下地膜上に形成され、前記プラズマエッチングによる加工により、前記被膜を少なくとも前記凹部に残存させることを特徴とする請求項１に記載のエッチング終点の検出方法。
【請求項３】
前記凹部の面積は、エッチングされる前記被膜の面積の５０％以上９０％未満であることを特徴とする請求項２に記載のエッチング終点の検出方法。
【請求項４】
前記被膜はポリシリコン膜、Ａｌ或いはＡｌ合金膜、酸化膜、窒化膜の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１乃至３に記載のエッチング終点の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング終点の検出方法に係り、特に終点検出精度の向上を図ったエッチング終点の検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置の製造工程におけるエッチング終点検出技術として、発光モニタリング方法が用いられている。これはエッチングの際、生成する反応生成物の発光強度又はエッチングガスの発光強度の変化よりエッチング終点を検出するものである。（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図５に示すように、基板１０１（下地膜１０３）上に、被エッチング膜となるポリシリコン膜１０４、マスクパターン１０５が順次形成されており、これをエッチングしてポリシリコン膜１０４をパターニングする。このとき、例えばＳｉの反応生成物による強い発光ピーク波長である４０５ｎｍをモニタすると、図６に示すように、ポリシリコン膜１０４がエッチングされ下地膜１０３が露出した時点で、図７に示すように、発光強度が低下するため、発光強度が低下した点をエッチング終点とすることができる。
【特許文献１】特開平５−９０２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、半導体装置の微細化、高密度化に伴い、加工精度の向上が要求されている。しかしながら、例えば、図８に示すように、溝１１２の形成された基板１１１（下地膜１１３）上に被膜１１４を形成し、エッチバックして溝中に被膜を埋め込む場合、エッチング終点において溝１１２表面に被エッチング被膜１１４が残存しているため、発光強度の変化が５％程度と小さく、終点の検出が困難であった。そして、終点の誤検出から、過剰エッチング１１６や膜残り１１７等の不具合が生じるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、従来の問題を取り除き、高精度に終点を検出することの可能なエッチング終点の検出方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、半導体基板上に形成された被膜をプラズマエッチングにより加工する際、前記プラズマエッチングにおける反応ガスに含まれる元素に起因する発光スペクトルの紫外領域における所定波長をモニタし、前記所定波長の強度の変化よりエッチング終点を検出することを特徴とするエッチング終点の検出方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一実施態様によれば、高精度に終点を検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。
【０００９】
図１に半導体装置の製造工程における半導体基板の断面図を示す。図に示すように、半導体基板１には凹部２（溝）が形成されており、下地膜３を介して全面に被エッチング膜であるポリシリコン膜４が形成されている。そして、さらに通常のフォトリソグラフィにより形成されたレジストマスク５が形成されている。このとき、凹部２の開口部面積は、例えばエッチング領域（レジストマスクの形成されていない領域）面積の５０％以上９０％未満である。
【００１０】
このような半導体基板を、図２に示すエッチング装置を用いてエッチングする。図に示すように、チャンバー６下部には下部電極７が設置されており、その上部に被膜の形成された半導体基板１が載置されている。チャンバー６上部には上部電極８とエッチングガス導入口９が設置されており、側面の覗き窓１０を通してモノクロメータ１１により発光スペクトルがモニタされる。
【００１１】
このようなエッチング装置において、図１に示すような半導体基板１を設置し、所定の条件にてエッチング反応ガスとしてＣｌ２又はＨＣｌを含む混合ガスをエッチングガス導入口９より導入し、下部電極７、上部電極８に高周波電圧を印加し、プラズマを発生させる。そして、エッチング反応ガスであるＣｌ２又はＨＣｌのＣｌプラズマに起因する発光スペクトルにおける例えば２５６±２ｎｍの発光ピークの強度を、モノクロメータ１１によりモニタするとともに、ポリシリコン膜のエッチングを進行させる。
【００１２】
そして、図３に示すように、凹部２中のポリシリコン膜４を残して、ポリシリコン膜４がエッチングされると、エッチング反応ガス中の未反応Ｃｌプラズマ濃度が増大するため、図４に示すように、２５６ｎｍの発光強度が増大し、終点が検出され、エッチングを完了させる。
【００１３】
本実施形態において、凹部面積がエッチング面積の５０％以上となったとき、これまで発光強度の強い可視領域において、反応生成物由来のピーク発光波長をモニタしていた時の発光強度の変化量が５％程度しか得られなかったのに対し、紫外領域におけるエッチング反応ガス由来のピーク発光波長をモニタすることにより、発光強度は若干低下するものの、変化量を２０％程度まで増大させることが可能となる。また、モニタ波長を紫外領域とすることにより、チャンバー外部からの光の影響を受けにくくなることから、高精度の終点検出が可能となる。
【００１４】
尚、本実施形態において、エッチング処理される被膜をポリシリコン膜としたが、これに限定されるものではなく、Ａｌ膜や、Ａｌ合金膜等他の導電性膜を用いることができる。このとき、エッチングガスとしてはＣｌ２、ＢＣｌ３の少なくともいずれかを含む混合ガスを用いることができ、ポリシリコン膜と同様に、Ｃｌプラズマに起因する例えば波長２５６±２ｎｍをモニタすることにより終点検出が可能である。そして、下地膜も酸化膜、窒化膜等、デバイス構造により適宜選択された膜を用いることができる。
【００１５】
また、絶縁膜のエッチング処理にも適用することができる。例えば、酸化膜、窒化膜のエッチングの際は、エッチングガスとしてはＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６の少なくともいずれか及びＣＯ、Ｏ２等を含む混合ガスを用いることができ、反応ガスのＦプラズマに起因する例えば波長２４６±２ｎｍをモニタすることにより終点検出が可能である。そして、下地膜もＡｌ膜、Ａｌ合金膜や、ポリシリコン膜、Ｓｉ基板（膜）等、デバイス構造により適宜選択された膜を用いることができる。
【００１６】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。    
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一態様における半導体装置の製造工程を示す図。
【図２】本発明の一態様におけるエッチング装置を示す図。
【図３】本発明の一態様における半導体装置の製造工程を示す図。
【図４】本発明の一態様におけるプラズマ発光強度の変化を示す図。
【図５】従来の半導体装置の製造工程を示す図。
【図６】従来の半導体装置の製造工程を示す図。
【図７】従来のプラズマ発光強度の変化を示す図。
【図８】従来のエッチング終点の検出時の問題を示す図。
【符号の説明】
【００１８】
１、１、１０１、１１１  半導体基板
２、１１２  凹部
３、１０３、１１３  下地膜
４、１０４、１１４  ポリシリコン膜
５、１０５、１１５  マスクパターン
６  チャンバー
７  下部電極
８  上部電極
９  エッチングガス導入口
１０  覗き窓
１１  モノクロメータ
１１６  過剰エッチング
１１７  膜残り
【図１】
2005317772.tif 000003
【図２】
2005317772.tif 000004
【図３】
2005317772.tif 000005
【図４】
2005317772.tif 000006
【図５】
2005317772.tif 000007
【図６】
2005317772.tif 000008
【図７】
2005317772.tif 000009
【図８】
2005317772.tif 000010