[go: up one dir, main page]

JP2003243368A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

Info

Publication number
JP2003243368A
JP2003243368A JP2002036199A JP2002036199A JP2003243368A JP 2003243368 A JP2003243368 A JP 2003243368A JP 2002036199 A JP2002036199 A JP 2002036199A JP 2002036199 A JP2002036199 A JP 2002036199A JP 2003243368 A JP2003243368 A JP 2003243368A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
conductor film
wafer
film
pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002036199A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003243368A5 (en
Inventor
Kazuhide Fukaya
和秀 深谷
Yasuharu Iijima
康晴 飯島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2002036199A priority Critical patent/JP2003243368A/en
Publication of JP2003243368A publication Critical patent/JP2003243368A/en
Publication of JP2003243368A5 publication Critical patent/JP2003243368A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドライエッチングの信頼性を向上させる。 【解決手段】 ウエハ上に堆積された導体膜に対して、
その導体膜上に形成されたフォトレジストパターンをエ
ッチングマスクとしてプラズマドライエッチング処理を
施す工程において、ドライエッチング処理中にプラズマ
から検出される所望の波長の発光波形の変化開始点Aか
ら変化終了点Bまでを連続的に監視することにより被エ
ッチング面内における被エッチング膜のエッチング速度
の均一性を測定し、それを基に被エッチング膜のエッチ
ング量の最適値を把握する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To improve the reliability of dry etching. SOLUTION: For a conductive film deposited on a wafer,
In a step of performing a plasma dry etching process using the photoresist pattern formed on the conductive film as an etching mask, a change start point A to a change end point B of a light emission waveform of a desired wavelength detected from plasma during the dry etching process. By monitoring continuously, the uniformity of the etching rate of the film to be etched in the surface to be etched is measured, and the optimum value of the etching amount of the film to be etched is determined based on the uniformity.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
技術に関し、特に、半導体装置の製造工程におけるエッ
チング技術に適用して有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique, and more particularly to a technique effectively applied to an etching technique in a semiconductor device manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】ドライエッチング処理では、ウエットエ
ッチング処理に比べて選択性に乏しいことからエッチン
グ量の最適値を把握することが大切である。このエッチ
ング量の最適値を把握する方法として、例えばエッチン
グ処理室内のプラズマからの所定の発光スペクトルを検
出する方法がある。例えばアルミニウム系の導体膜を塩
素系のガスを用いたドライエッチング法によってエッチ
ングする場合、プラズマからの発光の中にアルミニウム
の原子スペクトルに対応する396.1nmの波長の鋭
い発光が認められる。この発光を分光器を通してモニタ
することでアルミニウム系の導体膜が無くなった時点を
検知し、エッチング量の最適値を把握することができ
る。この種の技術について本発明者が検討した方法とし
ては、例えば次のような方法がある。すなわち、第1番
目の技術は、上記プラズマからの発光波形の変化開始時
間または変化終了時間のポイントのみを監視してエッチ
ング量の最適値を求める。また、第2番目の技術は、製
品毎に所定のパターンの断面形状を実際に確認し、エッ
チング量の最適値を求める。さらに、第3番目の技術
は、エッチング速度を測定してエッチング量の最適値を
求める。
2. Description of the Related Art In a dry etching process, it is important to know the optimum value of the etching amount because the selectivity is poor as compared with the wet etching process. As a method of grasping the optimum value of the etching amount, there is a method of detecting a predetermined emission spectrum from plasma in the etching processing chamber, for example. For example, when an aluminum-based conductor film is etched by a dry etching method using a chlorine-based gas, sharp light emission with a wavelength of 396.1 nm corresponding to the atomic spectrum of aluminum is recognized in the light emission from plasma. By monitoring this light emission through a spectroscope, it is possible to detect the time when the aluminum-based conductor film disappears and grasp the optimum value of the etching amount. As a method that the present inventor has examined for this type of technology, there is, for example, the following method. That is, in the first technique, only the point of the change start time or the change end time of the emission waveform from the plasma is monitored to obtain the optimum value of the etching amount. In the second technique, the cross-sectional shape of a predetermined pattern is actually confirmed for each product, and the optimum etching amount is obtained. Further, the third technique measures the etching rate to obtain the optimum value of the etching amount.

【0003】なお、エッチング終点検出技術について
は、例えば株式会社オーム社、昭和59年11月30日
発行、「LSIハンドブック」p432〜p433に記
載があり、分光分析法およびレーザビーム干渉法が開示
されている。
The technique for detecting the etching end point is described, for example, in "LSI Handbook" p432-p433, published by Ohmsha Co., Ltd., November 30, 1984, and a spectroscopic analysis method and a laser beam interference method are disclosed. ing.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記最適エ
ッチング量の把握技術においては、ウエハの主面内での
エッチング速度が、ウエハの面内位置やパターンの状況
あるいはウエハの平坦度に応じて不均一になっているこ
とについて充分な考慮がなされていない課題がある。例
えばウエハの中心と外周とではエッチング速度が異な
り、ウエハの外周の方がウエハの中心よりもエッチング
速度が速い。また、パターンが疎らなパターン疎領域
と、パターンが密集するパターン密領域とでは、パター
ン疎領域の方がエッチング速度が速い。このため、エッ
チング速度が遅いところではエッチング不足が生じ、エ
ッチング速度が速いところではエッチング過多が生じる
という問題がある。上記発明者が検討した第1番目の技
術では、変化の開始時間または終了時間のポイントのみ
を監視しているので、ウエハ面内のエッチング速度の均
一性を把握することはできない。また、第2番目の技術
では、パターン疎領域およびパターン密領域のエッチン
グ後の実際のパターン断面を観測したとしても、その観
測したパターンのみの結果からの判断しかできず、広い
視野での確認ができないために見落としが生じる場合が
ある。また、第3番目のエッチング速度の測定では、パ
ターン疎領域とパターン密領域とではエッチング速度が
変化するので正確な判断をすることができない。
However, in the above technique for grasping the optimum etching amount, the etching rate in the main surface of the wafer is not dependent on the in-plane position of the wafer, the pattern condition or the flatness of the wafer. There is a problem that the uniformity is not fully considered. For example, the etching rate differs between the center and the outer periphery of the wafer, and the outer periphery of the wafer has a higher etching rate than the center of the wafer. Further, in the pattern sparse region where the patterns are sparse and the pattern dense region where the patterns are dense, the pattern sparse region has a higher etching rate. Therefore, there is a problem that insufficient etching occurs at a low etching rate and excessive etching occurs at a high etching rate. In the first technique examined by the inventor, since only the point of the change start time or the change end time is monitored, it is not possible to grasp the uniformity of the etching rate within the wafer surface. Further, in the second technique, even if the actual pattern cross section after etching of the pattern sparse region and the pattern dense region is observed, it is possible to make a judgment only from the result of the observed pattern, and it is possible to confirm in a wide field of view. It may not be possible to overlook it. In addition, in the third measurement of the etching rate, the etching rate changes between the pattern sparse region and the pattern dense region, and therefore an accurate determination cannot be made.

【0005】本発明の目的は、エッチングの信頼性を向
上させることのできる技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the reliability of etching.

【0006】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.

【0008】すなわち、本発明は、エッチング中にプラ
ズマから検出される所望の波長の発光波形の変化開始時
間から変化終了時間までを連続的に監視することにより
被エッチング面内における被エッチング膜のエッチング
速度の均一性を測定し、それを基に被エッチング膜のエ
ッチング量の最適値を把握する工程を有するものであ
る。
That is, according to the present invention, the film to be etched in the surface to be etched is etched by continuously monitoring the change start time to the change end time of the emission waveform of the desired wavelength detected from the plasma during etching. It has a step of measuring the uniformity of the speed and grasping the optimum value of the etching amount of the film to be etched based on the measurement.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下の実施の形態においては便宜
上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施
の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除
き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他
方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係
にある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the following embodiments, when there is a need for convenience, description will be made by dividing into a plurality of sections or embodiments, but unless otherwise specified, they are unrelated to each other. However, one of them is in a relationship of a modification, details, supplementary explanation, etc. of a part or all of the other.

【0010】また、以下の実施の形態において、要素の
数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場
合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数
に限定される場合等を除き、その特定の数に限定される
ものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, amount, range, etc.) of elements, it is clearly limited to a specific number when explicitly stated and in principle. The number is not limited to the specific number except the case, and may be a specific number or more or less.

【0011】さらに、以下の実施の形態において、その
構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場
合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合
等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまで
もない。
Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps, etc.) are not necessarily essential unless explicitly stated or in principle considered to be essential. Needless to say

【0012】同様に、以下の実施の形態において、構成
要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示
した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられ
る場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似
するもの等を含むものとする。このことは、上記数値お
よび範囲についても同様である。
Similarly, in the following embodiments, when referring to shapes, positional relationships, etc. of constituent elements, etc., except when explicitly stated and when it is considered that the principle is not clear, it is substantially the same. In addition, the shape and the like are included or similar. This also applies to the above numerical values and ranges.

【0013】また、本実施の形態を説明するための全図
において同一機能を有するものは同一の符号を付し、そ
の繰り返しの説明は省略する。
In all the drawings for explaining the present embodiment, those having the same function are designated by the same reference numeral, and the repeated description thereof will be omitted.

【0014】また、本実施の形態においては、電界効果
トランジスタを代表するMIS・FET(Metal Insula
tor Semiconductor Field Effect Transistor)をMI
Sと略し、pチャネル型のMIS・FETをpMISと
略し、nチャネル型のMIS・FETをnMISと略
す。
Further, in this embodiment, a MIS • FET (Metal Insula) representing a field effect transistor is used.
tor Semiconductor Field Effect Transistor) MI
Abbreviated as S, p-channel type MIS • FET is abbreviated as pMIS, and n-channel type MIS • FET is abbreviated as nMIS.

【0015】以下、本発明の実施の形態を図面に基づい
て詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0016】(実施の形態1)本発明者は、例えば被エ
ッチング面内における配線パターンの疎密差が大きい製
品について、配線パターンをプラズマドライエッチング
(以下、単にエッチングとも言う)処理によって形成す
る際のエッチング条件出しを行った際、パターン密領域
でのエッチング不足による短絡不良が発生した。これ
は、パターン疎領域とパターン密領域とのエッチング速
度差に起因してエッチング速度の遅いパターン密領域で
エッチング量が不足したためであると判明した。この
時、プラズマ中から観測された発光波形には、被エッチ
ング膜がエッチングされて無くなることによる発光の変
化時間が長く、なだらかに減衰する形になることを本発
明者は確認した。このことからエッチング速度の均一性
は、発光波形の変化開始から変化終了までの時間から求
めることができ、エッチング量の最適値を正確に求めら
れることを本発明者は見出した。
(Embodiment 1) The present inventor, for example, when forming a wiring pattern by plasma dry etching (hereinafter, also simply referred to as etching) for a product having a large difference in the density of the wiring pattern in the surface to be etched. When the etching conditions were set, a short circuit failure occurred due to insufficient etching in the pattern dense region. It was found that this is because the etching amount was insufficient in the pattern dense region having a slow etching rate due to the difference in etching rate between the pattern sparse region and the pattern dense region. At this time, the present inventor has confirmed that the emission waveform observed from the plasma has a long change time of emission due to the film to be etched and disappears and is gradually attenuated. From this, the present inventor has found that the uniformity of the etching rate can be obtained from the time from the start of the change of the emission waveform to the end of the change, and the optimum value of the etching amount can be accurately obtained.

【0017】図1は、導体膜(被エッチング膜)をプラ
ズマドライエッチング処理によってパターニングした際
にプラズマ中から選択的に得られた所望の波長の発光波
形を示している。横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示し
ている。符号Aは、変化開始点を示している。変化開始
点Aを境に波形はなだらかに減衰(右に傾斜)しエッチ
ングが徐々に終了する方向に進む。符号Bは、変化終了
点を示している。変化終了点は、エッチングが完全に終
了した時点(被加工パターン間が完全に絶縁された段
階)を示している。符号Cは、変化開始点Aから変化終
了点Bまでの時間帯を示している。
FIG. 1 shows an emission waveform of a desired wavelength selectively obtained from plasma when a conductor film (film to be etched) is patterned by a plasma dry etching process. The horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage. The symbol A indicates the change start point. The waveform gradually attenuates (tilts to the right) at the boundary of the change start point A, and progresses in a direction in which etching is gradually finished. The symbol B indicates a change end point. The change end point indicates the time point when etching is completely completed (the stage where the patterns to be processed are completely insulated). The symbol C indicates the time zone from the change start point A to the change end point B.

【0018】本実施の形態1においては、このような所
望の波長の発光波形を連続的にモニタする。特に、この
発光波形における変化開始点から変化終了点までを連続
的にモニタし、その時間帯Cでの傾きから、導体膜の最
大エッチング速度と最小エッチング速度とのエッチング
速度差を測定し、そのエッチング速度差から導体膜のエ
ッチング速度の均一性を測定し、さらにそれを基に導体
膜のエッチング量の最適値を把握する。
In the first embodiment, the emission waveform of such a desired wavelength is continuously monitored. In particular, the change start point to the change end point in this light emission waveform are continuously monitored, the difference in etching rate between the maximum etching rate and the minimum etching rate of the conductor film is measured from the slope in the time period C, and The uniformity of the etching rate of the conductor film is measured from the etching rate difference, and the optimum value of the etching amount of the conductor film is grasped based on the measured uniformity.

【0019】図2は、図1の詳細な説明図を示してい
る。発光波形が減衰している時間帯Cは、エッチングが
終了した時間(エッチング終了時間)の集合(時間t
1,t2,t3・・・tnの集合)と考える。例えば発
光波形の出力電圧がΔV(V)変化した場合の時間をデ
ータとして集計する。ここで、エッチング速度(ER)
は、ER=被エッチング膜の厚さ(T)/処理時間
(t)で求められるので、発光波形の変化開始から変化
終了までのエッチング速度は、それぞれ時間t1におけ
るエッチング速度(ER1)=T/t1(すなわち、最
大エッチング速度(ERmax)=波形変化開始時間のエ
ッチング速度)、時間t2におけるエッチング速度(E
R2)=T/t2、・・・tnにおけるエッチング速度
(ERn)=T/tn(すなわち、最小エッチング速度
(ERmin)=波形変化終了時間のエッチング速度)と
される。そして、エッチング速度の平均値(ERave)
は、ERave=(ER1+ER2+・・・+ERn)/
n=((T/t1)+(T/t2)+・・・+(T/t
n))/n=T/tave(tave:エッチング速度の平均
における時間)とされる。ここで、tave=n/((1
/t1)+(1/t2)+・・・+(1/tn))とさ
れる。
FIG. 2 shows a detailed explanatory view of FIG. The time period C in which the light emission waveform is attenuated is a set (time t) at which etching is completed (etching completion time).
1, t2, t3 ... tn). For example, the time when the output voltage of the light emission waveform changes by ΔV (V) is aggregated as data. Where etching rate (ER)
Is calculated by ER = thickness of film to be etched (T) / processing time (t), the etching rate from the start of change of the emission waveform to the end of change is the etching rate at time t1 (ER1) = T / t1 (that is, maximum etching rate (ERmax) = etching rate at waveform change start time), etching rate at time t2 (E
R2) = T / t2, ... Etching rate (ERn) at tn = T / tn (that is, minimum etching rate (ERmin) = etching rate at waveform change end time). And the average value of etching rate (ERave)
Is ERave = (ER1 + ER2 + ... + ERn) /
n = ((T / t1) + (T / t2) + ... + (T / t
n)) / n = T / tave (tave: time at average etching rate). Where tave = n / ((1
/T1)+(1/t2)+...+(1/tn)).

【0020】また、ここで、被エッチング膜の厚さ
(T)はウエハ面内均一で定数であるとすると、エッチ
ング速度の均一性(Uni)は、Uni=((ERmax
−ERmin)/(ERave×2))×100=(((1/
t1)−(1/tn))/((1/tave)×2))×
100=(((1/t1)−(1/tn))/
((((1/t1)+(1/t2)+・・・+(1/t
n))/n)×2))×100で求める。この式を用い
てウエハ処理中における枚葉のエッチング速度の均一性
を監視することができる。図3は、発光波形の変化開始
点から変化終了点では波形がなだらかに減衰し、波形終
了時間100秒においてエッチング速度の均一性が±1
0%以上になると警告メッセージを発生させる場合を例
示している。
Further, assuming that the thickness (T) of the film to be etched is uniform and constant in the wafer surface, the uniformity (Uni) of the etching rate is Uni = ((ERmax
−ERmin) / (ERave × 2)) × 100 = (((1 /
t1)-(1 / tn)) / ((1 / tave) × 2)) ×
100 = (((1 / t1)-(1 / tn)) /
((((1 / t1) + (1 / t2) + ... + (1 / t
n)) / n) × 2)) × 100. This equation can be used to monitor the uniformity of the wafer etch rate during wafer processing. In FIG. 3, the waveform gradually attenuates from the change start point to the change end point of the emission waveform, and the uniformity of the etching rate is ± 1 at the waveform end time of 100 seconds.
The case where a warning message is generated when it becomes 0% or more is illustrated.

【0021】このように本実施の形態1によれば、実際
にエッチングしている際に検出される所望波長の発光波
形を測定することで得られるデータを用いてエッチング
量を求めるので、被エッチング面内に大きなエッチング
速度差が生じるような場合であっても、被エッチング対
象に対してより最適なエッチング量を得ることができ
る。また、パターンの疎密差やウエハ面内平坦度等は製
品毎に異なるが、本実施の形態1によれば、製品毎に最
適なエッチング量を求めることができるので、製品毎に
信頼性の高いエッチング処理が可能となる。また、エッ
チング均一性の異常を検出することで、エッチング特性
の変動を検出することができ、不良発生の警告メッセー
ジを発生させることもできる。さらに、その不良発生原
因の解析も容易にすることができる。例えばエッチング
装置のみが異なり他の条件は同じにしたにもかかわらず
不良が発生した場合にはエッチング装置側に問題がある
と判定することができる。このように本実施の形態1に
よれば、エッチング処理での信頼性を向上させることが
できる。特に、半導体装置においては、パターンの微細
化とともにエッチング速度の均一性がパターン寸法や開
口均一性に、ひいてはデバイス性能や歩留まりに与える
影響が大きくなりつつあるので、本実施の形態1の方法
を半導体装置の製造工程に用いることにより半導体装置
の歩留まり、性能および信頼性を向上させることが可能
となる。
As described above, according to the first embodiment, the etching amount is obtained by using the data obtained by measuring the emission waveform of the desired wavelength detected during the actual etching. Even in the case where a large etching rate difference occurs in the surface, a more optimal etching amount for the object to be etched can be obtained. Further, although the difference in pattern density and the in-plane flatness of the wafer are different for each product, according to the first embodiment, since the optimum etching amount can be obtained for each product, the reliability is high for each product. The etching process becomes possible. Further, by detecting the abnormality of the etching uniformity, it is possible to detect the fluctuation of the etching characteristics and also to generate the warning message of the defect occurrence. Further, it is possible to easily analyze the cause of the defect occurrence. For example, if a defect occurs even though only the etching apparatus is different and the other conditions are the same, it can be determined that there is a problem on the etching apparatus side. As described above, according to the first embodiment, the reliability of the etching process can be improved. In particular, in a semiconductor device, as the pattern becomes finer, the uniformity of the etching rate has an increasing influence on the pattern size and the opening uniformity, and further on the device performance and the yield. By using it in the device manufacturing process, it becomes possible to improve the yield, performance and reliability of the semiconductor device.

【0022】次に、本実施の形態1の半導体装置の製造
方法の具体的な一例を説明する。
Next, a specific example of the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described.

【0023】本実施の形態1では、例えば製品ウエハと
同じパターン形状を形成するようにされたダミーウエハ
を用いて上記した被エッチング膜のウエハ面内における
エッチング速度の均一性を測定し、その測定結果を基に
製品用のウエハのエッチング処理時のエッチング条件を
設定して、製品用のウエハの被エッチング膜に対してエ
ッチング処理を施す場合について説明する。
In the first embodiment, for example, the uniformity of the etching rate in the wafer surface of the film to be etched is measured by using a dummy wafer formed to have the same pattern shape as the product wafer, and the measurement result is obtained. A case will be described in which the etching conditions for the etching process of the product wafer are set on the basis of the above, and the etching process is performed on the film to be etched of the product wafer.

【0024】図4は、ダミーウエハ1DWの要部断面図
を示している。図4の左側は、ダミーウエハ1DWのパ
ターン疎領域を例示し、図4の右側は、図4の左側と同
一のダミーウエハ1DWのパターン密領域を例示してい
る。また、図5は、図4のダミーウエハの要部拡大断面
図を示している。ダミーウエハ1DWの半導体基板(以
下、単に基板という)1DSは、例えば単結晶シリコン
(Si)からなり、その主面上には絶縁膜2aを介して
導体膜3が堆積されている。導体膜3は、例えば窒化チ
タン等のような金属窒化膜からなる導体膜3a上に、例
えばアルミニウムまたはアルミニウム合金(例えばアル
ミニウム−シリコン−銅合金)等のような金属膜からな
る導体膜3bを介して、さらにその上に、例えば窒化チ
タン等のような金属窒化膜からなる導体膜3cが積層さ
れた構造を有する積層導体膜とされている。この導体膜
3上には、所望の平面形状のフォトレジストパターン
(以下、単にレジストパターンという)4aが形成され
ている。
FIG. 4 shows a sectional view of the main part of the dummy wafer 1DW. The left side of FIG. 4 illustrates the pattern sparse region of the dummy wafer 1DW, and the right side of FIG. 4 illustrates the same pattern dense region of the dummy wafer 1DW as the left side of FIG. Further, FIG. 5 shows an enlarged cross-sectional view of a main part of the dummy wafer of FIG. A semiconductor substrate (hereinafter, simply referred to as a substrate) 1DS of the dummy wafer 1DW is made of, for example, single crystal silicon (Si), and a conductor film 3 is deposited on its main surface via an insulating film 2a. The conductor film 3 includes, for example, a conductor film 3a made of a metal nitride film such as titanium nitride and a conductor film 3b made of a metal film such as aluminum or an aluminum alloy (for example, aluminum-silicon-copper alloy) on the conductor film 3a. Further, a laminated conductor film having a structure in which a conductor film 3c made of a metal nitride film such as titanium nitride is further laminated thereon. A photoresist pattern 4a having a desired planar shape (hereinafter, simply referred to as a resist pattern) 4a is formed on the conductor film 3.

【0025】続いて、このレジストパターン4aをエッ
チングマスクとして、例えばCl2またはBCl3等のよ
うな塩素(Cl)系のガスを用いたプラズマドライエッ
チング処理を施すことにより、レジストパターン4aか
ら露出する導体膜3(3c〜3a)をエッチング除去す
る。ドライエッチング装置としては、例えばマイクロ波
プラズマドライエッチング装置を用いた。ただし、これ
に限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば
平行平板型のプラズマドライエッチング装置を用いても
良い。
Subsequently, using the resist pattern 4a as an etching mask, a plasma dry etching process using a chlorine (Cl) -based gas such as Cl 2 or BCl 3 is performed to expose the resist pattern 4a. The conductor film 3 (3c to 3a) is removed by etching. As the dry etching device, for example, a microwave plasma dry etching device was used. However, the present invention is not limited to this, and various changes can be made. For example, a parallel plate type plasma dry etching apparatus may be used.

【0026】図6は、このドライエッチング処理後のダ
ミーウエハ1DWの要部断面図を示している。図6の左
側は図4の左側と同じ領域であり、図6の右側は図4の
右側と同じ領域を示している。また、図7は、図6のダ
ミーウエハ1DWの要部拡大断面図を示している。上記
エッチング処理によって、導体膜3からなるダミー配線
パターン5daを形成する。また、このドライエッチン
グ処理時に得られた光学波形を図8および図9に示す。
図8は、窒化チタン等からなる導体膜3a,3cのエッ
チング量を検出すべく、例えばTiClの発光スペクト
ルに対応する419.0nmの波長の光をモニタして得
られた光学波形を示している。図9は、アルミニウム等
からなる導体膜3bのエッチング量を検出すべく、例え
ばAlClの発光スペクトルに対応する396.1nm
の波長の光をモニタして得られた光学波形を示してい
る。いずれの場合も発光波形の全体、特に変化開始点A
1〜A3から変化終了点B1〜B3までを連続的にモニ
タする。これらの検出結果から導体膜3a〜3cの各々
において、時間帯C1〜C3の傾きから最大エッチング
速度と最小エッチング速度とのエッチング速度差を測定
し、そのエッチング速度差から導体膜導体膜3a〜3c
の各々においてウエハ面内におけるエッチング速度の均
一性を測定し、さらにそれを基に導体膜導体膜3a〜3
cの各々におけるエッチング量の最適値を把握する。こ
れら発光波形は、次のようにモニタされる。すなわち、
ドライエッチング中にドライエッチング装置の処理室内
で発生した光は、上記ドライエッチング装置に取り付け
られた光ファイバケーブルを通じてモノクロメータに送
られ所望の波長の光のみが選択的に検出される。モノク
ロメータを介して選択された所望の波長の光は光電変換
装置を介して電気信号に変化され、上記発光波形を得る
ことが可能となっている。本実施の形態1では、ウエハ
の主面全体を撮影するような状態で処理室内の光を検出
するので、光ファイバーケーブルの光検出部を1箇所に
設ければ良く、検出部の構成を容易にでき、ドライエッ
チング装置のコストを低減できる。
FIG. 6 shows a cross-sectional view of the main part of the dummy wafer 1DW after this dry etching process. The left side of FIG. 6 is the same area as the left side of FIG. 4, and the right side of FIG. 6 is the same area as the right side of FIG. Further, FIG. 7 shows an enlarged cross-sectional view of a main part of the dummy wafer 1DW of FIG. A dummy wiring pattern 5da made of the conductor film 3 is formed by the etching process. The optical waveforms obtained during this dry etching process are shown in FIGS. 8 and 9.
FIG. 8 shows an optical waveform obtained by monitoring light with a wavelength of 419.0 nm corresponding to, for example, the emission spectrum of TiCl in order to detect the etching amount of the conductor films 3a and 3c made of titanium nitride or the like. . FIG. 9 shows, for detecting the etching amount of the conductor film 3b made of aluminum or the like, for example, 396.1 nm corresponding to the emission spectrum of AlCl.
The optical waveform obtained by monitoring the light of the wavelength is shown. In either case, the entire emission waveform, especially the change starting point A
The change points B1 to B3 are continuously monitored from 1 to A3. From these detection results, in each of the conductor films 3a to 3c, the etching rate difference between the maximum etching rate and the minimum etching rate is measured from the slopes of the time zones C1 to C3, and the conductor film conductor films 3a to 3c are determined from the etching rate difference.
In each of the above, the uniformity of the etching rate in the wafer surface was measured, and based on that, the conductor film conductor films 3a to 3
The optimum value of the etching amount in each of c is grasped. These emission waveforms are monitored as follows. That is,
The light generated in the processing chamber of the dry etching apparatus during the dry etching is sent to the monochromator through the optical fiber cable attached to the dry etching apparatus, and only the light having a desired wavelength is selectively detected. The light of the desired wavelength selected through the monochromator is converted into an electric signal through the photoelectric conversion device, and the above emission waveform can be obtained. In the first embodiment, since the light in the processing chamber is detected in a state in which the entire main surface of the wafer is photographed, the light detecting section of the optical fiber cable may be provided at one place, and the structure of the detecting section can be simplified. Therefore, the cost of the dry etching apparatus can be reduced.

【0027】次に、図10は、製品用のウエハ1Wの要
部断面図を示している。図10の左側は、製品用のウエ
ハ1Wのパターン疎領域を例示し、図10の右側は、図
10の左側と同一の製品用のウエハ1Wのパターン密領
域を例示している。この時の図10の要部拡大断面図は
前記図5と同一である。
Next, FIG. 10 shows a sectional view of a main part of the product wafer 1W. The left side of FIG. 10 illustrates a pattern sparse region of the product wafer 1W, and the right side of FIG. 10 illustrates a pattern dense region of the same product wafer 1W as the left side of FIG. The enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 10 at this time is the same as FIG.

【0028】この製品用のウエハ1Wの基板1Sは、例
えば単結晶シリコン(Si)からなり、その基板1Sの
主面(デバイス面)には溝型の分離部(SGI(Shallo
w Groove Isolation)またはSTI(Shallow Trench I
solation))6が選択的に形成されている。この溝型の
分離部6は、基板1Sの主面に形成された溝内に、例え
ば酸化シリコン膜が埋め込まれることで形成されてい
る。ここには、溝形の分離部が例示されているが、例え
ばLOCOS(Local Oxidization of Silicon)法等に
よって酸化シリコン(SiO2等)膜からなる分離部を
形成しても良い。
The substrate 1S of the wafer 1W for this product is made of, for example, single crystal silicon (Si), and the main surface (device surface) of the substrate 1S has a groove-type isolation portion (SGI (Shallo).
w Groove Isolation) or STI (Shallow Trench I
solation)) 6 is selectively formed. The groove-type separation portion 6 is formed by, for example, embedding a silicon oxide film in the groove formed on the main surface of the substrate 1S. Although a groove-shaped separation portion is illustrated here, the separation portion may be formed of a silicon oxide (SiO 2 or the like) film by, for example, a LOCOS (Local Oxidization of Silicon) method.

【0029】また、基板1Sには、その主面から基板1
Sの所定の深さに渡ってp型ウエルPWLおよびn型ウ
エルNWLが選択的に形成されている。p型ウエルPW
Lには、例えばホウ素が導入され、n型ウエルNWLに
は、例えばリンが導入されている。そして、このp型ウ
エルPWLおよびn型ウエルNWLの領域において上記
分離部6に囲まれた活性領域には、nMISQnおよび
pMISQpが形成され、そのnMISQnおよびpM
ISQpによりCMIS回路が形成されている。
In addition, the substrate 1S has the main surface from the main surface thereof.
A p-type well PWL and an n-type well NWL are selectively formed over a predetermined depth of S. p-type well PW
For example, boron is introduced into L, and phosphorus is introduced into the n-type well NWL. Then, nMISQn and pMISQp are formed in the active region surrounded by the isolation portion 6 in the regions of the p-type well PWL and the n-type well NWL, and the nMISQn and pMISQn and pMISQn thereof are formed.
A CMIS circuit is formed by ISQp.

【0030】nMISQnおよびpMISQpのゲート
絶縁膜7は、例えば厚さ6nm程度の酸化シリコン膜か
らなる。ここでいうゲート絶縁膜7の膜厚とは、二酸化
シリコン換算膜厚であり、実際の膜厚と一致しない場合
もある。ゲート絶縁膜7は、酸化シリコン膜に代えて酸
窒化シリコン膜で構成しても良い。すなわち、ゲート絶
縁膜7と基板1Sとの界面に窒素を偏析させる構造とし
ても良い。酸窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜に比べ
て膜中における界面準位の発生を抑制したり、電子トラ
ップを低減したりする効果が高いので、ゲート絶縁膜7
のホットキャリア耐性を向上でき、絶縁耐性を向上でき
る。また、酸窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜に比べ
て不純物が貫通し難いので、酸窒化シリコン膜を用いる
ことで、ゲート電極材料中の不純物が基板1S側に拡散
することに起因する、しきい値電圧の変動を抑制でき
る。酸窒化シリコン膜を形成するには、例えば基板1S
をNO、NO2またはNH3といった含窒素ガス雰囲気中
で熱処理すれば良い。
The gate insulating film 7 of nMISQn and pMISQp is made of, for example, a silicon oxide film having a thickness of about 6 nm. The film thickness of the gate insulating film 7 here is a silicon dioxide equivalent film thickness, and may not match the actual film thickness. The gate insulating film 7 may be composed of a silicon oxynitride film instead of the silicon oxide film. That is, a structure may be adopted in which nitrogen is segregated at the interface between the gate insulating film 7 and the substrate 1S. The silicon oxynitride film is more effective than the silicon oxide film in suppressing the generation of interface states in the film and reducing electron traps.
The hot carrier resistance can be improved and the insulation resistance can be improved. Further, since the silicon oxynitride film is less likely to be penetrated by impurities than the silicon oxide film, the use of the silicon oxynitride film results in diffusion of impurities in the gate electrode material to the substrate 1S side. The fluctuation of the value voltage can be suppressed. To form a silicon oxynitride film, for example, the substrate 1S
May be heat-treated in a nitrogen-containing gas atmosphere such as NO, NO 2 or NH 3 .

【0031】nMISQnおよびpMISQpのゲート
電極8は、例えば低抵抗多結晶シリコン膜上に、例えば
窒化タングステン(WN)膜等のようなバリアメタル膜
を介してタングステン(W)膜等のようなメタル膜を積
層した構造を有する、いわゆるポリメタルゲート構造と
されている。ただし、ゲート電極構造は、これに限定さ
れるものではなく、例えば低抵抗多結晶シリコン膜の単
体膜構造としても良し、例えば低抵抗多結晶シリコン膜
上に、例えばチタンシリサイド(TiSix)膜または
コバルトシリサイド(CoSix)膜を積層した構造を
有する、いわゆるポリサイド構造としても良い。このよ
うなゲート電極8の側面には、例えば酸化シリコン膜か
らなるサイドウォール9が形成されている。また、ゲー
ト電極8の上面には、例えば酸化シリコン膜または窒化
シリコン(Si34等)膜等からなるキャップ膜10が
形成されている。nMISQnおよびpMISQpのチ
ャネルは、ゲート電極8の直下の基板1S部分に形成さ
れる。
The gate electrodes 8 of the nMISQn and the pMISQp are made of, for example, a low resistance polycrystalline silicon film, and a metal film such as a tungsten (W) film via a barrier metal film such as a tungsten nitride (WN) film. It is a so-called polymetal gate structure having a laminated structure of. However, the gate electrode structure is not limited to this, and may be, for example, a single film structure of a low-resistance polycrystalline silicon film, for example, a titanium silicide (TiSi x ) film or a low-resistance polycrystalline silicon film. having a cobalt silicide (CoSi x) film is laminated structure may be a so-called polycide structure. A side wall 9 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the side surface of such a gate electrode 8. A cap film 10 made of, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride (Si 3 N 4 etc.) film is formed on the upper surface of the gate electrode 8. The channels of nMISQn and pMISQp are formed in the portion of the substrate 1S immediately below the gate electrode 8.

【0032】nMISQnのソースおよびドレイン用の
半導体領域11は、n-型の半導体領域およびn+型の半
導体領域を有する、いわゆるLDD(Lightly Doped Dr
ain)構造とされている。n-型の半導体領域およびn+
型の半導体領域には、共に、例えばリン(P)またはヒ
素(As)が導入されているが、n-型の方がn+型より
も不純物濃度が低くされている。一方、pMISQpの
ソースおよびドレイン用の半導体領域12は、p-型の
半導体領域およびp+型の半導体領域を有する、いわゆ
るLDD構造とされている。p-型の半導体領域および
+型の半導体領域には、共に、例えばホウ素が導入さ
れているが、p-型の方がp+型よりも不純物濃度が低く
されている。
The semiconductor region 11 for the source and drain of the nMISQn has a so-called LDD (Lightly Doped Drone) having an n type semiconductor region and an n + type semiconductor region.
ain) structure. n type semiconductor region and n +
For example, phosphorus (P) or arsenic (As) is introduced into both of the n - type semiconductor regions, but the impurity concentration of the n type is lower than that of the n + type. On the other hand, the semiconductor region 12 for the source and the drain of the pMISQp has a so-called LDD structure having a p type semiconductor region and ap + type semiconductor region. Boron, for example, is introduced into both the p type semiconductor region and the p + type semiconductor region, but the impurity concentration of the p type is lower than that of the p + type.

【0033】このような製品用のウエハ1Wの基板1S
主面上には絶縁膜2aを介して導体膜3が堆積されてい
る。導体膜3は、上記と同様に導体膜3a〜3cの積層
導体膜とされている。ここではパターン密領域において
導体膜3は、絶縁膜2aに穿孔されたコンタクトホール
CNTを通じてnMISQnおよびpMISQpのソー
スおよびドレイン用の半導体領域11,12と電気的に
接続されている。なお、コンタクトホールCNT内に
は、導体膜3aとその上に積み重ねられたタングステン
等のような導体膜13とが埋め込まれている。この導体
膜3上には、前記図4と同様の所望の平面形状のレジス
トパターン4aが形成されている。
Substrate 1S of wafer 1W for such a product
A conductor film 3 is deposited on the main surface via an insulating film 2a. The conductor film 3 is a laminated conductor film of the conductor films 3a to 3c similarly to the above. Here, in the pattern dense region, the conductor film 3 is electrically connected to the semiconductor regions 11 and 12 for the source and drain of the nMISQn and pMISQp through the contact holes CNT formed in the insulating film 2a. In the contact hole CNT, the conductor film 3a and the conductor film 13 such as tungsten stacked on the conductor film 3a are embedded. On this conductor film 3, a resist pattern 4a having a desired planar shape similar to that shown in FIG. 4 is formed.

【0034】続いて、上記と同様のドライエッチング装
置を用いて、このレジストパターン4aをエッチングマ
スクとして、上記と同様に塩素(Cl)系のガスを用い
たプラズマドライエッチング処理を施すことにより、レ
ジストパターン4aから露出する導体膜3(3c〜3
a)をエッチング除去する。図11は、このドライエッ
チング処理後の製品用のウエハ1Wの要部断面図を示し
ている。図11の左側は図10の左側と同じ領域であ
り、図11の右側は図10の右側と同じ領域を示してい
る。この時の図11の要部拡大断面図は前記図7と同一
である。上記エッチング処理によって、導体膜3からな
る第1層目の配線パターン5aを形成する。このエッチ
ング処理においては、上記ダミーウエハ1DWのダミー
配線パターン5daを形成した時に得られたエッチング
量の最適値の情報に基づいて、例えばエッチング時間、
ガス圧力、高周波(RF)電力等のようなエッチング条
件を、その製品において最適な値に設定する。これによ
り、ウエハ1Wの面内において過不足のないエッチング
処理が可能となる。したがって、半導体装置の歩留ま
り、性能および信頼性を向上させることが可能となる。
また、このエッチング処理時にも上記と同様にプラズマ
中の発光波形(図8および図9参照)を連続的にモニタ
する。そして、ウエハ面内におけるエッチング速度の均
一性を上記と同様に測定する。この時に測定されたエッ
チング速度の均一性がダミーウエハで測定されたエッチ
ング速度の均一性の範囲内にあるか否かで、そのエッチ
ング処理の良否を判定することができる。また、製品用
のウエハ1Wでのエッチング速度の均一性が、ダミーウ
エハ1DWでのエッチング速度の均一性の範囲を超える
ものであれば、ドライエッチング装置側に問題があると
判定することもできる。
Subsequently, by using the same dry etching apparatus as described above and using the resist pattern 4a as an etching mask, a plasma dry etching process using a chlorine (Cl) -based gas is carried out in the same manner as described above. The conductor film 3 (3c to 3c) exposed from the pattern 4a
a) is removed by etching. FIG. 11 shows a cross-sectional view of an essential part of the product wafer 1W after the dry etching process. The left side of FIG. 11 is the same area as the left side of FIG. 10, and the right side of FIG. 11 is the same area as the right side of FIG. The enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 11 at this time is the same as FIG. By the above etching process, the first layer wiring pattern 5a made of the conductor film 3 is formed. In this etching process, based on the information of the optimum value of the etching amount obtained when the dummy wiring pattern 5da of the dummy wafer 1DW is formed, for example, the etching time,
Etching conditions such as gas pressure, radio frequency (RF) power, etc. are set to optimum values for the product. As a result, it is possible to perform an etching process without excess or deficiency within the surface of the wafer 1W. Therefore, the yield, performance and reliability of the semiconductor device can be improved.
Also during this etching process, the emission waveform in the plasma (see FIGS. 8 and 9) is continuously monitored in the same manner as above. Then, the uniformity of the etching rate within the wafer surface is measured in the same manner as above. Whether or not the etching process is good can be determined by whether or not the uniformity of the etching rate measured at this time is within the range of the uniformity of the etching rate measured on the dummy wafer. Further, if the uniformity of the etching rate in the product wafer 1W exceeds the range of the uniformity of the etching rate in the dummy wafer 1DW, it can be determined that there is a problem on the dry etching apparatus side.

【0035】続いて、レジストパターン4aをプラズマ
を用いたアッシング処理によって除去した後、同様に配
線形成工程を経て半導体装置を製造する。図12は、図
11に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図を示し
ている。図12の左側は図11の左側と同じ領域であ
り、図12の右側は図11の右側と同じ領域を示してい
る。ここには、第2層目の配線パターン5bが形成され
た段階を示している。第1層目と第2層目の配線パター
ン5a,5b間には、例えば酸化シリコン膜からなる絶
縁膜2b〜2dが介在されている。また、絶縁膜2d上
には、例えば酸化シリコン膜からなる絶縁膜2e,2f
が堆積され、第2層目の配線パターン5bが被覆されて
いる。この第2層目の配線パターン5bの構造も、上記
第1層目の配線パターン5aと同様の導体膜3a〜3c
の積層構造とされている。そして、この配線パターン5
bのドライエッチング形成時にも配線パターン5aと同
様の手法を採用する。したがって、本実施の形態1によ
れば、ドライエッチング処理による配線形成において、
製品毎のみならず、同一製品中の異なる配線層毎におい
ても最適なエッチング処理が可能となっている。
Subsequently, the resist pattern 4a is removed by an ashing process using plasma, and then a wiring forming process is similarly performed to manufacture a semiconductor device. FIG. 12 is a cross-sectional view of essential parts in the process of manufacturing a semiconductor device, following FIG. 11. The left side of FIG. 12 is the same area as the left side of FIG. 11, and the right side of FIG. 12 is the same area as the right side of FIG. Here, the stage in which the second layer wiring pattern 5b is formed is shown. Insulating films 2b to 2d made of, for example, a silicon oxide film are interposed between the wiring patterns 5a and 5b of the first and second layers. Further, on the insulating film 2d, insulating films 2e and 2f made of, for example, a silicon oxide film are formed.
Is deposited and covers the second layer wiring pattern 5b. The structure of the wiring pattern 5b of the second layer also has the same conductor films 3a to 3c as the wiring pattern 5a of the first layer.
It has a laminated structure of. And this wiring pattern 5
A method similar to that for the wiring pattern 5a is adopted also in the dry etching formation of b. Therefore, according to the first embodiment, in the wiring formation by the dry etching process,
Optimal etching processing is possible not only for each product but also for each different wiring layer in the same product.

【0036】(実施の形態2)本実施の形態2において
は、例えばフォトレジスト膜のアッシング処理工程に適
用した場合について説明する。
(Second Embodiment) In the second embodiment, a case will be described in which the present invention is applied to, for example, an ashing process of a photoresist film.

【0037】前記した配線形成工程では、配線形成時に
エッチングマスクとして用いたレジストパターン(レジ
スト膜)4aを、例えば酸素ガス(O2)に微量のCF4
等のようなCF系ガスを添加した混合ガスを用いてプラ
ズマアッシング処理を施すことによって除去している
が、このレジストパターン4aのアッシング処理におい
ても導体膜のエッチング処理の場合と同様の理由からウ
エハの面内でアッシング速度がばらつく場合がある。ア
ッシング速度がウエハ面内でばらつくと、例えばウエハ
の外周やパターン疎領域のようにレジスト膜のアッシン
グ速度が相対的に速い領域では、配線パターン5a,5
bのエッチング処理時に配線の側壁に形成された有機系
の側壁膜が硬化してしまい除去できなくなる場合があ
る。これは、アッシング効率の向上を図るために添加し
たCF系のガスによるフッ素(F)によるとされてい
る。しかし、この側壁膜が残されていると配線パターン
5a,5bの腐蝕を誘発し、断線不良や短絡不良等を生
じさせ、半導体装置の歩留まりおよび信頼性を低下させ
る。
In the above-mentioned wiring forming step, the resist pattern (resist film) 4a used as an etching mask at the time of forming the wiring is treated with, for example, oxygen gas (O 2 ) and a small amount of CF 4
Although it is removed by performing a plasma ashing process using a mixed gas to which a CF-based gas such as the above is added, the ashing process of the resist pattern 4a is performed for the same reason as the etching process of the conductor film. The ashing speed may vary within the plane. When the ashing speed varies within the wafer surface, the wiring patterns 5a, 5 are formed in a region where the ashing speed of the resist film is relatively high, such as the outer periphery of the wafer or a pattern sparse region.
In some cases, the organic side wall film formed on the side wall of the wiring during the etching treatment of b is hardened and cannot be removed. It is said that this is due to fluorine (F) from a CF-based gas added to improve the ashing efficiency. However, if this side wall film is left, corrosion of the wiring patterns 5a and 5b is induced, causing disconnection failure, short circuit failure, etc., and lowering the yield and reliability of the semiconductor device.

【0038】そこで、本実施の形態2においては、ダミ
ーウエハ1DW上のレジストパターン(レジスト膜)4
aを、例えば酸素ガス(O2)中にCF4等のようなCF
系のガスを微量添加した混合ガスを用いてプラズマアッ
シング処理を施すことによって除去する最中にプラズマ
から検出されるCOxの発光波形の変化開始時間から変
化終了時間までを連続的に監視することによりダミーウ
エハ1DW面内のレジストパターン4aのアッシング速
度の均一性を測定し、それを基に前記レジストパターン
4aのアッシング量の最適値を把握する。そして、製品
用のウエハ1W上のレジストパターン4aをプラズマア
ッシング処理によって除去する際に、そのアッシング条
件を、ダミーウエハ1DW得られたアッシング量の最適
値の情報を基に調整する。これにより、製品用のウエハ
1W面内のレジストパターン4aを最適な状態でアッシ
ング除去できる。すなわち、配線パターン5a,5bの
側壁に側壁膜を残すことなくレジストパターン4aをア
ッシング除去できる。したがって、半導体装置の歩留ま
りおよび信頼性を向上させることが可能となる。
Therefore, in the second embodiment, the resist pattern (resist film) 4 on the dummy wafer 1DW is used.
a is a CF such as CF 4 in oxygen gas (O 2 ).
Continuously monitoring from the change start time to the change end time of the emission waveform of CO x detected from the plasma during the removal by performing the plasma ashing treatment using the mixed gas to which a small amount of the system gas is added. Thus, the uniformity of the ashing rate of the resist pattern 4a on the surface of the dummy wafer 1DW is measured, and the optimum value of the ashing amount of the resist pattern 4a is grasped based on the measured uniformity. Then, when the resist pattern 4a on the product wafer 1W is removed by the plasma ashing process, the ashing condition is adjusted based on the information of the optimum value of the ashing amount obtained in the dummy wafer 1DW. As a result, the resist pattern 4a in the surface of the product wafer 1W can be removed by ashing in an optimum state. That is, the resist pattern 4a can be removed by ashing without leaving a sidewall film on the sidewalls of the wiring patterns 5a and 5b. Therefore, the yield and reliability of the semiconductor device can be improved.

【0039】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

【0040】例えば前記実施の形態1,2においては、
エッチング量の最適値を把握するのにダミーウエハを用
いたが、これに限定されるものではなく、製品用のウエ
ハでエッチング量の最適値を把握しても良い。また、例
えば半導体装置の製造ラインで先行して処理が行われる
ウエハを用いてエッチング量の最適値を把握し、その情
報を用いて続くウエハのエッチング処理を施すようにし
ても良い。
For example, in the first and second embodiments,
Although the dummy wafer is used to grasp the optimum value of the etching amount, the present invention is not limited to this, and the optimum value of the etching amount may be grasped with a product wafer. Alternatively, for example, the optimum value of the etching amount may be grasped by using the wafer which is processed in advance in the semiconductor device manufacturing line, and the etching process of the subsequent wafer may be performed by using the information.

【0041】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるCMI
S回路を有する半導体装置の製造方法に適用した場合に
ついて説明したが、それに限定されるものではなく、例
えばDRAM(Dynamic Random Access Memory)、SR
AM(Static Random Access Memory)またはフラッシ
ュメモリ(EEPROM;Electric Erasable Programm
able Read Only Memory)等のようなメモリ回路を有す
る半導体装置、マイクロプロセッサ等のような論理回路
を有する半導体装置あるいは上記メモリ回路と論理回路
とを同一半導体基板に設けている混載型の半導体装置等
のような他の半導体装置の製造方法にも適用できる。
In the above description, the invention made by the present inventor is the field of application which is the background of the invention.
The case where the present invention is applied to the method of manufacturing a semiconductor device having an S circuit has been described, but the present invention is not limited to this. For example, a DRAM (Dynamic Random Access Memory), SR
AM (Static Random Access Memory) or flash memory (EEPROM; Electric Erasable Programm)
device having a memory circuit such as able read only memory), a semiconductor device having a logic circuit such as a microprocessor, or a mixed-type semiconductor device in which the memory circuit and the logic circuit are provided on the same semiconductor substrate. It can also be applied to other semiconductor device manufacturing methods such as.

【0042】[0042]

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in this application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0043】すなわち、エッチング中にプラズマから検
出される所望の波長の発光波形の変化開始時間から変化
終了時間までを連続的に監視することにより被エッチン
グ面内における被エッチング膜のエッチング速度の均一
性を測定し、それを基に被エッチング膜のエッチング量
の最適値を把握する工程を有することにより、各エッチ
ング処理における最適なエッチング量を把握できるの
で、各エッチング処理での信頼性を向上させることが可
能となる。
That is, by continuously monitoring the change start time to the change end time of the emission waveform of a desired wavelength detected from the plasma during etching, the uniformity of the etching rate of the film to be etched within the surface to be etched is improved. By improving the reliability of each etching process, it is possible to grasp the optimum etching amount in each etching process by having the step of measuring the Is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
工程において、被エッチング膜をプラズマドライエッチ
ング処理によってパターニングした際にプラズマ中から
選択的に得られた所望の波長の発光波形の説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanation of an emission waveform of a desired wavelength selectively obtained from plasma when a film to be etched is patterned by plasma dry etching in a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. It is a figure.

【図2】図1の詳細図であってエッチング速度の均一性
を算出する方法の説明図である。
FIG. 2 is a detailed diagram of FIG. 1 and is an explanatory diagram of a method for calculating the uniformity of the etching rate.

【図3】発光波形終了時間100秒において均一性が±
10%以上になると警告メッセージを発生させる場合の
説明図である。
FIG. 3 shows the uniformity of ± at the light emission waveform end time of 100 seconds.
It is explanatory drawing in case a warning message is generated when it becomes 10% or more.

【図4】ダミーウエハの要部断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of a dummy wafer.

【図5】図4のダミーウエハの要部拡大断面図である。5 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the dummy wafer of FIG.

【図6】図4に続く半導体装置の製造工程中におけるダ
ミーウエハの要部断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of essential parts of the dummy wafer during the manufacturing process of the semiconductor device, following FIG. 4;

【図7】図6のダミーウエハの要部拡大断面図である。7 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the dummy wafer of FIG.

【図8】ダミーウエハ上の導体膜をエッチング中に得ら
れた発光波形の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a light emission waveform obtained during etching of a conductor film on a dummy wafer.

【図9】ダミーウエハ上の導体膜をエッチング中に得ら
れた発光波形の説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a light emission waveform obtained during etching of a conductor film on a dummy wafer.

【図10】製品用のウエハの要部断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of essential parts of a product wafer.

【図11】図10に続く製品用のウエハの要部断面図で
ある。
11 is a cross-sectional view of essential parts of the product wafer following FIG.

【図12】図11に続く製品用のウエハの要部断面図で
ある。
FIG. 12 is a cross-sectional view of essential parts of the product wafer following FIG. 11.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1DW ダミーウエハ 1DS 半導体基板 1W ウエハ 1S 半導体基板 2a〜2f 絶縁膜 3,3a〜3c 導体膜 4a フォトレジストパターン 5da ダミー配線パターン 5a,5b 配線パターン 6 分離部 7 ゲート絶縁膜 8 ゲート電極 9 サイドウォール 10 キャップ膜 11 半導体領域 12 半導体領域 13 導体膜 PWL p型ウエル NWL n型ウエル Qp pチャネル型のMIS・FET Qn nチャネル型のMIS・FET CNT コンタクトホール 1DW dummy wafer 1DS semiconductor substrate 1W wafer 1S semiconductor substrate 2a to 2f insulating film 3,3a-3c Conductor film 4a Photoresist pattern 5da dummy wiring pattern 5a, 5b wiring pattern 6 Separation section 7 Gate insulation film 8 gate electrode 9 Sidewall 10 Cap film 11 Semiconductor area 12 Semiconductor area 13 Conductor film PWL p-type well NWL n-type well Qp p-channel type MIS • FET Qn n-channel type MIS • FET CNT contact hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 AA01 BB01 BB30 BB40 CC01 CC05 DD04 DD65 FF14 FF18 FF22 GG16 HH14 5F004 AA01 CB09 DB08 DB26 EB02 5F033 HH04 HH08 HH09 HH19 HH25 HH27 HH33 HH34 JJ19 JJ33 KK01 LL04 MM07 MM08 MM13 MM15 NN06 NN07 QQ08 QQ09 QQ10 QQ12 QQ37 RR04 RR06 TT08 VV16 XX03 5F048 AC03 BA01 BB05 BB08 BB09 BB11 BC06 BE03 BF02 BF11 BF16 BG12 BG14 DA25    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 4M104 AA01 BB01 BB30 BB40 CC01                       CC05 DD04 DD65 FF14 FF18                       FF22 GG16 HH14                 5F004 AA01 CB09 DB08 DB26 EB02                 5F033 HH04 HH08 HH09 HH19 HH25                       HH27 HH33 HH34 JJ19 JJ33                       KK01 LL04 MM07 MM08 MM13                       MM15 NN06 NN07 QQ08 QQ09                       QQ10 QQ12 QQ37 RR04 RR06                       TT08 VV16 XX03                 5F048 AC03 BA01 BB05 BB08 BB09                       BB11 BC06 BE03 BF02 BF11                       BF16 BG12 BG14 DA25

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ドライエッチング中にプラズマから検出
される所望の波長の発光波形の変化開始時間から変化終
了時間までを連続的に監視することによりウエハ面内に
おける被エッチング膜のエッチング速度の均一性を測定
し、それを基に前記被エッチング膜のエッチング量の最
適値を把握する工程を有することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
1. Uniformity of etching rate of a film to be etched in a wafer surface by continuously monitoring a change start time to a change end time of a light emission waveform of a desired wavelength detected from plasma during dry etching. Is measured and the optimum value of the etching amount of the film to be etched is grasped based on the measured value.
【請求項2】 ウエハ上に導体膜を堆積する工程、前記
導体膜上にマスキングパターンを形成する工程、前記マ
スキングパターンをマスクとしてそこから露出する前記
導体膜をドライエッチング法によってエッチングするこ
とで所定の導体膜パターンを形成する工程を有し、前記
ドライエッチング処理において、エッチング中にプラズ
マから検出される所望の波長の発光波形の変化開始時間
から変化終了時間までを連続的に監視することによりウ
エハ面内における前記導体膜のエッチング速度の均一性
を測定し、それを基に前記導体膜のエッチング量の最適
値を把握する工程を有することを特徴とする半導体装置
の製造方法。
2. A predetermined process is performed by depositing a conductor film on a wafer, forming a masking pattern on the conductor film, and etching the conductor film exposed from the masking pattern using the masking pattern as a mask by a dry etching method. In the dry etching process, the wafer is formed by continuously monitoring a change start time to a change end time of an emission waveform of a desired wavelength detected from plasma during the etching. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of measuring the uniformity of the etching rate of the conductor film in a plane and grasping the optimum value of the etching amount of the conductor film based on the uniformity.
【請求項3】 ウエハ上に第1導体膜と第2導体膜との
積層構造を有する積層導体膜を堆積する工程、前記積層
導体膜上にマスキングパターンを形成する工程、前記マ
スキングパターンをマスクとしてそこから露出する前記
積層導体膜をドライエッチング法によってエッチングす
ることで所定の積層導体膜パターンを形成する工程を有
し、前記ドライエッチング処理において、エッチング中
にプラズマから検出される所望の波長の発光波形の変化
開始時間から変化終了時間までを連続的に監視すること
によりウエハ面内における前記積層導体膜のエッチング
速度の均一性を測定し、それを基に前記積層導体膜のエ
ッチング量の最適値を把握する工程を有することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
3. A step of depositing a laminated conductor film having a laminated structure of a first conductor film and a second conductor film on a wafer, a step of forming a masking pattern on the laminated conductor film, and using the masking pattern as a mask. There is a step of forming a predetermined laminated conductor film pattern by etching the laminated conductor film exposed therefrom by a dry etching method, and in the dry etching treatment, light emission of a desired wavelength detected from plasma during etching. The uniformity of the etching rate of the laminated conductor film in the wafer plane is measured by continuously monitoring the change start time to the change end time of the waveform, and the optimum value of the etching amount of the laminated conductor film is measured based on the uniformity. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項4】 ウエハ上に導体膜を堆積する工程、前記
導体膜上にマスキングパターンを形成する工程、前記マ
スキングパターンをマスクとしてそこから露出する前記
導体膜をドライエッチング法によってエッチングするこ
とで所定の導体膜パターンを形成する工程を有し、前記
エッチング処理する面内には、前記所定の導体膜パター
ンが疎らなパターン疎領域と、前記所定の導体膜パター
ンが密集するパターン密領域とが配置されており、前記
ドライエッチング処理においては、エッチング中にプラ
ズマから検出される所望の波長の発光波形の変化開始時
間から変化終了時間までを連続的に監視することにより
ウエハ面内における前記導体膜のエッチング速度の均一
性を測定し、それを基に前記導体膜のエッチング量の最
適値を把握する工程を有することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
4. A predetermined process is performed by depositing a conductor film on a wafer, forming a masking pattern on the conductor film, and etching the conductor film exposed from the masking pattern using the masking pattern as a mask by a dry etching method. And a pattern dense region in which the predetermined conductor film patterns are densely arranged, and a pattern dense region in which the predetermined conductor film patterns are densely arranged in the surface to be etched. In the dry etching process, by continuously monitoring from the change start time to the change end time of the emission waveform of the desired wavelength detected from the plasma during the etching, the conductor film in the wafer surface is changed. A process of measuring the uniformity of the etching rate and grasping the optimum value of the etching amount of the conductor film based on the measurement A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項5】 ダミーウエハ上に導体膜を堆積する工
程、前記導体膜上にマスキングパターンを形成する工
程、前記マスキングパターンをマスクとしてそこから露
出する前記導体膜をドライエッチング法によってエッチ
ングすることで所定の導体膜パターンを形成する工程に
おいて、エッチング中にプラズマから検出される所望の
波長の発光波形の変化開始時間から変化終了時間までを
連続的に監視することによりウエハ面内における前記導
体膜のエッチング速度の均一性を測定し、それを基に前
記導体膜のエッチング量の最適値を把握する工程、製品
用のウエハ上に前記導体膜を堆積する工程、前記導体膜
上に前記マスキングパターンを形成する工程、前記マス
キングパターンをマスクとしてそこから露出する前記導
体膜をドライエッチング法によってエッチングすること
で所定の導体膜パターンを形成する工程において、前記
ダミーウエハを用いて把握した導体膜のエッチング量の
最適値情報に基づいてエッチング処理条件を設定した状
態でエッチング処理を行うことを特徴とする半導体装置
の製造方法。
5. A predetermined process is performed by depositing a conductor film on a dummy wafer, forming a masking pattern on the conductor film, and etching the conductor film exposed therefrom using the masking pattern as a mask by a dry etching method. In the step of forming the conductor film pattern, the etching of the conductor film in the wafer surface is performed by continuously monitoring the change start time to the change end time of the emission waveform of the desired wavelength detected from the plasma during etching. A step of measuring the uniformity of the speed and grasping the optimum value of the etching amount of the conductor film based on the uniformity, a step of depositing the conductor film on a product wafer, and a step of forming the masking pattern on the conductor film. Step, dry etching the conductor film exposed from the masking pattern as a mask In the step of forming a predetermined conductor film pattern by etching by the method, it is possible to perform the etching process while setting the etching condition based on the optimum value information of the etching amount of the conductor film grasped using the dummy wafer. A method for manufacturing a characteristic semiconductor device.
JP2002036199A 2002-02-14 2002-02-14 Method for manufacturing semiconductor device Pending JP2003243368A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002036199A JP2003243368A (en) 2002-02-14 2002-02-14 Method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002036199A JP2003243368A (en) 2002-02-14 2002-02-14 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003243368A true JP2003243368A (en) 2003-08-29
JP2003243368A5 JP2003243368A5 (en) 2005-07-21

Family

ID=27778148

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002036199A Pending JP2003243368A (en) 2002-02-14 2002-02-14 Method for manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003243368A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9673217B1 (en) 2016-02-25 2017-06-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method for manufacturing same
KR20220038583A (en) 2020-09-17 2022-03-29 주식회사 히타치하이테크 Plasma treatment apparatus and plasma treatment method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6421927A (en) * 1987-07-17 1989-01-25 Hitachi Ltd Method and apparatus for judging end point of etching and usage thereof
JPH04100227A (en) * 1990-08-18 1992-04-02 Seiko Instr Inc Etching process of thin film
JPH06132251A (en) * 1992-10-19 1994-05-13 Hitachi Ltd Etching monitor for plasma etching equipment
JP2000357679A (en) * 1999-06-14 2000-12-26 Yamaha Corp Method of detecting etching end point

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6421927A (en) * 1987-07-17 1989-01-25 Hitachi Ltd Method and apparatus for judging end point of etching and usage thereof
JPH04100227A (en) * 1990-08-18 1992-04-02 Seiko Instr Inc Etching process of thin film
JPH06132251A (en) * 1992-10-19 1994-05-13 Hitachi Ltd Etching monitor for plasma etching equipment
JP2000357679A (en) * 1999-06-14 2000-12-26 Yamaha Corp Method of detecting etching end point

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9673217B1 (en) 2016-02-25 2017-06-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method for manufacturing same
KR20220038583A (en) 2020-09-17 2022-03-29 주식회사 히타치하이테크 Plasma treatment apparatus and plasma treatment method
US12381071B2 (en) 2020-09-17 2025-08-05 Hitachi High-Tech Corporation Plasma processing method and plasma processing apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6307226B1 (en) Contact openings to electronic components having recessed sidewall structures
KR100689916B1 (en) Manufacturing Method of Semiconductor Integrated Circuit Device
JPH11251293A (en) Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device
US6352870B1 (en) Method of endpointing plasma strip process by measuring wafer temperature
JP2003243368A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3846016B2 (en) Electronic shading damage measurement method
US6859023B2 (en) Evaluation method for evaluating insulating film, evaluation device therefor and method for manufacturing evaluation device
CN1819126B (en) Method of manufacturing semiconductor device having side wall spacers
JP4400406B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP4769568B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device evaluation method
JP3872069B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US6613683B2 (en) Method of manufacturing a contact hole of a semiconductor device
JP3563446B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US20060214300A1 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2010050419A (en) Method for measuring resistance value of contact hole sidewall
JP3777093B2 (en) Insulated interconnect stud and method of forming the stud
US6271126B2 (en) Method of forming contact openings
KR20000002719A (en) Semiconductor device production method to improve contact resistance of silicide
KR0172047B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP2005079422A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2003133383A (en) Method for evaluating insulating film, apparatus for evaluating the same, and method for manufacturing the same
KR100562317B1 (en) Trench Profile Monitoring Method for Semiconductor Devices
JP2003100829A (en) Method for evaluating semiconductor wafer
KR20080011541A (en) Method for monitoring the etching process
US6195873B1 (en) Method for decreasing contact resistance

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041202

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041202

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060118

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060124

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060829