JPH0217634B2 - - Google Patents
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- JPH0217634B2 JPH0217634B2 JP56115833A JP11583381A JPH0217634B2 JP H0217634 B2 JPH0217634 B2 JP H0217634B2 JP 56115833 A JP56115833 A JP 56115833A JP 11583381 A JP11583381 A JP 11583381A JP H0217634 B2 JPH0217634 B2 JP H0217634B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- pressure
- plateau
- layer
- container
- 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.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
- H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
- H10P50/24—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials
- H10P50/242—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials of Group IV materials
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Manufacturing Of Printed Circuit Boards (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、薄層プラズマエツチングの方法及び
装置、特に、前記の如きエツチングの終了を検出
する方法及び装置に係る。
装置、特に、前記の如きエツチングの終了を検出
する方法及び装置に係る。
より詳細には本発明は、所望形状
（configuration）に食刻された複数の薄層が基板
上に付着又は順次成長している個別又は集積半導
体デバイスの製造に使用される方法及び装置に係
る。固体基板又は別の層に重なつた薄層のエツチ
ングは通常、所望形状のマスクを使用し化学エツ
チング又はプラズマエツチングにより実施され
る。
（configuration）に食刻された複数の薄層が基板
上に付着又は順次成長している個別又は集積半導
体デバイスの製造に使用される方法及び装置に係
る。固体基板又は別の層に重なつた薄層のエツチ
ングは通常、所望形状のマスクを使用し化学エツ
チング又はプラズマエツチングにより実施され
る。
プラズマエツチングを使用する場合、エツチン
グ終了の検出が問題であり、本発明では特にこの
問題を取扱う。実際、薄層と基板との界面に於い
てエツチングを正確に中止し得ることが重要であ
るが、このような中止は下記の理由から事実上難
しい。
グ終了の検出が問題であり、本発明では特にこの
問題を取扱う。実際、薄層と基板との界面に於い
てエツチングを正確に中止し得ることが重要であ
るが、このような中止は下記の理由から事実上難
しい。
−所与のサンプルで及び複数サンプル間でエツチ
ングが完全に均質でない、即ち或る領域は別の
領域より急速に腐食され、薄層と下地層との界
面の露出は、１個の領域から隣接領域に徐々に
移行する。
ングが完全に均質でない、即ち或る領域は別の
領域より急速に腐食され、薄層と下地層との界
面の露出は、１個の領域から隣接領域に徐々に
移行する。
−食刻したい薄層のエツチング速度と下地層又は
基板のエツチング速度との間のエツチング選択
性がかなり低い。通常、これらの速度の比は、
場合によつて１乃至10の間の値である。
基板のエツチング速度との間のエツチング選択
性がかなり低い。通常、これらの速度の比は、
場合によつて１乃至10の間の値である。
従つて、エツチング時間が余りにも短いと薄層
の所望以外の部分が残存する恐れがあり、エツチ
ング時間が余りにも長いと、一方で下地層のエツ
チングが生起され他方でマスキング層下方で不確
定値のオーバーエツチングが生起される恐れがあ
る。
の所望以外の部分が残存する恐れがあり、エツチ
ング時間が余りにも長いと、一方で下地層のエツ
チングが生起され他方でマスキング層下方で不確
定値のオーバーエツチングが生起される恐れがあ
る。
前記の如き薄層のエツチング終了の判定に関す
る問題を解決するために、従来から種々の方法が
提案されている。
る問題を解決するために、従来から種々の方法が
提案されている。
１つの方法では、分光測光法を用いて測定を実
施する。所与の性質を持つ層のエツチング中のプ
ラズマの放電スペクトルの特性たるスペクトル線
の出現又は消滅を検出する。しかし乍らこの方法
は操作が難しく、応答時間の長さを無視出来ない
のでエツチングの終了を正確に選択することがで
きない。
施する。所与の性質を持つ層のエツチング中のプ
ラズマの放電スペクトルの特性たるスペクトル線
の出現又は消滅を検出する。しかし乍らこの方法
は操作が難しく、応答時間の長さを無視出来ない
のでエツチングの終了を正確に選択することがで
きない。
別の方法では、質量分光測定法を用いて測定を
実施する。エツチング中にプラズマの特性イオン
又は分子を検出する。この方法も操作が難しく応
答時間が長い。
実施する。エツチング中にプラズマの特性イオン
又は分子を検出する。この方法も操作が難しく応
答時間が長い。
更に別の方法では、反射光測定法又は光学エリ
プソメトリーを使用する。この方法では、エツチ
ング中の薄層に光ビームを当てその間の薄層の厚
み変化を測定する。このピンポイント方法は、一
方で比較的精密な操作が必要であり、他方でエツ
チングの均質性の欠如が考慮されず、更に基板が
固定されていると想定している。
プソメトリーを使用する。この方法では、エツチ
ング中の薄層に光ビームを当てその間の薄層の厚
み変化を測定する。このピンポイント方法は、一
方で比較的精密な操作が必要であり、他方でエツ
チングの均質性の欠如が考慮されず、更に基板が
固定されていると想定している。
従つて、本発明の目的は、薄層のプラズマエツ
チングの終了を検出する新規な方法及び装置を提
供することである。本発明により、エツチングの
終了を迅速に検出し得る安価で実施容易な方法が
提供される。
チングの終了を検出する新規な方法及び装置を提
供することである。本発明により、エツチングの
終了を迅速に検出し得る安価で実施容易な方法が
提供される。
前記の目的及び別の目的を達成するために本発
明は、異なる物理的又は化学的性質を持つ基板上
に付着した薄層のプラズマエツチング方法に於い
て、エツチングが実施される容器内の圧力を測定
する段階と容器内の圧力が平坦値に到達し次にこ
のような平坦値即ちプラトーから偏移した後にエ
ツチングを中止する段階とを含む。
明は、異なる物理的又は化学的性質を持つ基板上
に付着した薄層のプラズマエツチング方法に於い
て、エツチングが実施される容器内の圧力を測定
する段階と容器内の圧力が平坦値に到達し次にこ
のような平坦値即ちプラトーから偏移した後にエ
ツチングを中止する段階とを含む。
本発明方法実施装置は、エツチングが実施され
る容器内の圧力センサと、この圧力の変化を検出
する手段と、圧力がプラトーに到達しプラトーか
ら偏移後間もなくエツチング処理を中止せしめる
制御信号を供給する手段とを含む。
る容器内の圧力センサと、この圧力の変化を検出
する手段と、圧力がプラトーに到達しプラトーか
ら偏移後間もなくエツチング処理を中止せしめる
制御信号を供給する手段とを含む。
圧力デテクタは、分光光度計、分光計、又は光
学反射光測定アセンブリの如き従来技術で使用し
たセンサに比較して特に簡単なセンサであること
に注目されたい。
学反射光測定アセンブリの如き従来技術で使用し
たセンサに比較して特に簡単なセンサであること
に注目されたい。
本発明の前記及び別の目的、特徴及び利点は、
添付図面に示す特定具体例に関する下記の詳細な
記載より明らかにされるであろう。
添付図面に示す特定具体例に関する下記の詳細な
記載より明らかにされるであろう。
第１図は、マスキング層３の下方に薄層２の１
領域が形成された基板１を示す。基板１は例え
ば、（図示しない）シリカ層で被覆されたシリコ
ン基板である。薄層２は例えば多結晶シリコン層
であり、マスク３は例えばレジマスクである。
領域が形成された基板１を示す。基板１は例え
ば、（図示しない）シリカ層で被覆されたシリコ
ン基板である。薄層２は例えば多結晶シリコン層
であり、マスク３は例えばレジマスクである。
従来のプラズマエツチング法ではエツチングの
終了を特に検出することはなく、経験から割出し
た平均時間の間エツチングを継続する。従つて、
エツチング条件又は層の性質が少し違つていると
エツチングのむらが生じる。この方法の欠点のう
ちで特に指摘したいのは、マスク３の下方の層２
のサイドエツチング領域が極めて不定であり例え
ば実際には、食刻層に0.5乃至1.5倍のオーダの厚
みむらが生じることである。維持したい層２の基
本パターンの寸法がミクロンのオーダであり得る
ことを考慮すると、前記の如き厚みむらは相対値
として比較的大きい。
終了を特に検出することはなく、経験から割出し
た平均時間の間エツチングを継続する。従つて、
エツチング条件又は層の性質が少し違つていると
エツチングのむらが生じる。この方法の欠点のう
ちで特に指摘したいのは、マスク３の下方の層２
のサイドエツチング領域が極めて不定であり例え
ば実際には、食刻層に0.5乃至1.5倍のオーダの厚
みむらが生じることである。維持したい層２の基
本パターンの寸法がミクロンのオーダであり得る
ことを考慮すると、前記の如き厚みむらは相対値
として比較的大きい。
出願人は、エツチング中のプラズマエツチング
容器内の圧力変化過程の詳細な分析によつて本発
明に到達した。
容器内の圧力変化過程の詳細な分析によつて本発
明に到達した。
第２図は、圧力変化曲線の１例を示す。縦座標
に圧力をミリトール（ｍTorr）で示す。この値
は参考として示しただけであり、圧力は、実際に
は、エツチングのために選択された特定条件、食
刻される層及び容器内に存在するガス等に左右さ
れる。時点t0とt1との間の第１ステツプで容器は
排気状態である。次に時点t1とt2との間の第２ス
テツプでエツチング用ガス例えばSF6とO2又は
CF4との混合物が容器に導入される。ガス導入に
よる圧力の変動が時点t2で安定し、圧力はプラト
ーに到達する。次に時点t2とt3との間でガス内で
放電が生起されエツチングが実施される。第１ス
テツプに於いて圧力は比較的急速に上昇し次に下
降してプラトーに到達する。
に圧力をミリトール（ｍTorr）で示す。この値
は参考として示しただけであり、圧力は、実際に
は、エツチングのために選択された特定条件、食
刻される層及び容器内に存在するガス等に左右さ
れる。時点t0とt1との間の第１ステツプで容器は
排気状態である。次に時点t1とt2との間の第２ス
テツプでエツチング用ガス例えばSF6とO2又は
CF4との混合物が容器に導入される。ガス導入に
よる圧力の変動が時点t2で安定し、圧力はプラト
ーに到達する。次に時点t2とt3との間でガス内で
放電が生起されエツチングが実施される。第１ス
テツプに於いて圧力は比較的急速に上昇し次に下
降してプラトーに到達する。
本発明の基盤となる実験的な知見は、食刻され
る薄層（第１図の層２）の除去が終了し下地基板
に対してエツチングが開始されると容器内で圧力
変化が生じるという知見である。この変化は、圧
力増加の方向及び圧力減少の方向のいずれの変化
でもよい。例えば、シリカ上の多結晶シリコン層
の場合圧力増加が生起され、コランダム上の多結
晶シリコン層の場合圧力減少が生起される。
る薄層（第１図の層２）の除去が終了し下地基板
に対してエツチングが開始されると容器内で圧力
変化が生じるという知見である。この変化は、圧
力増加の方向及び圧力減少の方向のいずれの変化
でもよい。例えば、シリカ上の多結晶シリコン層
の場合圧力増加が生起され、コランダム上の多結
晶シリコン層の場合圧力減少が生起される。
圧力変化の開始点たる時点t3が検出されると、
時点t3からt4までエツチングを継続する。これ
は、一方でエツチングが緩徐であつたかも知れな
い場所に於いても除去すべき薄層の完全な除去を
確保し、他方でマスク下方のサイドエツチングの
寸法の一定性を確保するためである。
時点t3からt4までエツチングを継続する。これ
は、一方でエツチングが緩徐であつたかも知れな
い場所に於いても除去すべき薄層の完全な除去を
確保し、他方でマスク下方のサイドエツチングの
寸法の一定性を確保するためである。
本発明により得られるオーバーエツチングの値
の精度の改良は容易に理解されるであろう。実
際、検出デバイスを使用しない従来技術に於いて
は、時点t3とt4との間の期間は概算の値であり、
プラズマエツチング中に条件が変化することがあ
つても、１回のエツチングから次回のエツチング
まで一定に維持されていた。他方、本発明によれ
ば、時点t3を測定し、時点t3とt4との間の期間を
一定にする。従つて、時点t2とt3との間のエツチ
ング時間内に生じ得る確率的な変化を克服し得
る。
の精度の改良は容易に理解されるであろう。実
際、検出デバイスを使用しない従来技術に於いて
は、時点t3とt4との間の期間は概算の値であり、
プラズマエツチング中に条件が変化することがあ
つても、１回のエツチングから次回のエツチング
まで一定に維持されていた。他方、本発明によれ
ば、時点t3を測定し、時点t3とt4との間の期間を
一定にする。従つて、時点t2とt3との間のエツチ
ング時間内に生じ得る確率的な変化を克服し得
る。
寸法に基いて考えると、いくつかの実際例に於
いて、ミクロンのオーダの厚みの多結晶シリコン
層の場合、エツチング時間は数分間例えば２乃至
３分間のオーダであり、時点t3とt4との間のエツ
チング時間の延長は数十秒間のオーダ例えば10乃
至30秒間のオーダであることが理解される。
いて、ミクロンのオーダの厚みの多結晶シリコン
層の場合、エツチング時間は数分間例えば２乃至
３分間のオーダであり、時点t3とt4との間のエツ
チング時間の延長は数十秒間のオーダ例えば10乃
至30秒間のオーダであることが理解される。
本発明を実施するために、当業者は従来の圧力
変化測定検出装置を容易に使用し得る。例えば、
容器内に配置された圧力センサの出力で瞬時圧デ
テクタと比較的短時間の範囲の平均圧デテクタと
を使用し、瞬時圧を平均圧と比較する。従つて、
時点t3以前に圧力プラトーの存在を検出し、次に
平均値と瞬時値との差を測定して時点t3を決定し
得る。勿論、別の従来方法を使用して圧力変化の
測定検出を行なうことも可能である。
変化測定検出装置を容易に使用し得る。例えば、
容器内に配置された圧力センサの出力で瞬時圧デ
テクタと比較的短時間の範囲の平均圧デテクタと
を使用し、瞬時圧を平均圧と比較する。従つて、
時点t3以前に圧力プラトーの存在を検出し、次に
平均値と瞬時値との差を測定して時点t3を決定し
得る。勿論、別の従来方法を使用して圧力変化の
測定検出を行なうことも可能である。
本発明は、記載の具体例及び特定用途に限定さ
れない。逆に、特許請求の範囲に含まれる変形及
び一般形を包含する。
れない。逆に、特許請求の範囲に含まれる変形及
び一般形を包含する。
第１図はプラズマエツチングにより形成される
構造の説明図、第２図はプラズマエツチング容器
内の圧力変化の説明図である。 １……基板、２……薄層、３……マスキング
層。
構造の説明図、第２図はプラズマエツチング容器
内の圧力変化の説明図である。 １……基板、２……薄層、３……マスキング
層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ −エツチングを実施する容器内の圧力を測定
する段階と、 −圧力がプラトーに到達し次に前記プラトーに相
当する値から偏移後にエツチングを中止する段
階と を含むことを特徴とする異なる物理的又は化学
的性質を持つ基板上に付着した薄層のプラズマ
エツチング方法。 ２ −エツチングを実施する容器内の圧力を測定
する手段と、 −前記圧力の変化を検出する手段と、 −圧力がプラトーに到達し前記プラトーから偏位
後間もなくエツチング処理の中止を生起するた
めの制御信号を供給する手段とを含むことを特
徴とする異なる物理的又は化学的性質を持つ基
板に付着した薄層のプラズマエツチング装置。 ３ 前記圧力変化検出手段が、圧力平均値のデテ
クタと圧力瞬時値のデテクタとを含んでおり、こ
れらのデテクタの出力が比較器に供給されること
を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の装
置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8016329A FR2487574A1 (fr) | 1980-07-24 | 1980-07-24 | Procede et dispositif d'attaque sous plasma d'une couche mince |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5741373A JPS5741373A (en) | 1982-03-08 |
| JPH0217634B2 true JPH0217634B2 (ja) | 1990-04-23 |
Family
ID=9244487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56115833A Granted JPS5741373A (en) | 1980-07-24 | 1981-07-23 | Plasma etching method and apparatus of wafer |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4356055A (ja) |
| EP (1) | EP0045674B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5741373A (ja) |
| DE (1) | DE3164715D1 (ja) |
| FR (1) | FR2487574A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0722151B2 (ja) * | 1984-05-23 | 1995-03-08 | 株式会社日立製作所 | エツチングモニタ−方法 |
| US4616215A (en) * | 1984-07-31 | 1986-10-07 | Maddalena's, Inc. | Vacuum monitoring and signaling apparatus |
| GB2257507B (en) * | 1991-06-26 | 1995-03-01 | Digital Equipment Corp | Semiconductor wafer processing with across-wafer critical dimension monitoring using optical endpoint detection |
| US5372673A (en) * | 1993-01-25 | 1994-12-13 | Motorola, Inc. | Method for processing a layer of material while using insitu monitoring and control |
| US5591300A (en) * | 1995-06-07 | 1997-01-07 | Vtc Inc. | Single crystal silicon dry-etch endpoint based on dopant-dependent and thermally-assisted etch rates |
| US5868896A (en) * | 1996-11-06 | 1999-02-09 | Micron Technology, Inc. | Chemical-mechanical planarization machine and method for uniformly planarizing semiconductor wafers |
| US5854135A (en) * | 1997-04-09 | 1998-12-29 | Vanguard International Semiconductor Corporation | Optimized dry etching procedure, using an oxygen containing ambient, for small diameter contact holes |
| US6885466B1 (en) * | 1999-07-16 | 2005-04-26 | Denso Corporation | Method for measuring thickness of oxide film |
| WO2014176405A1 (en) * | 2013-04-26 | 2014-10-30 | Stc. Unm | Determination of etching parameters for pulsed xenon difluoride (xef2) etching of silicon using chamber pressure data |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1071579A (en) * | 1976-09-13 | 1980-02-12 | Northern Telecom Limited | End point control in plasma etching |
| US4198261A (en) * | 1977-12-05 | 1980-04-15 | Gould Inc. | Method for end point detection during plasma etching |
| US4246060A (en) * | 1979-01-02 | 1981-01-20 | Motorola, Inc. | Plasma development process controller |
| US4208240A (en) * | 1979-01-26 | 1980-06-17 | Gould Inc. | Method and apparatus for controlling plasma etching |
| US4263088A (en) * | 1979-06-25 | 1981-04-21 | Motorola, Inc. | Method for process control of a plasma reaction |
-
1980
- 1980-07-24 FR FR8016329A patent/FR2487574A1/fr active Granted
-
1981
- 1981-07-21 DE DE8181401154T patent/DE3164715D1/de not_active Expired
- 1981-07-21 EP EP81401154A patent/EP0045674B1/fr not_active Expired
- 1981-07-22 US US06/285,332 patent/US4356055A/en not_active Expired - Lifetime
- 1981-07-23 JP JP56115833A patent/JPS5741373A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4356055A (en) | 1982-10-26 |
| FR2487574A1 (fr) | 1982-01-29 |
| JPS5741373A (en) | 1982-03-08 |
| EP0045674A1 (fr) | 1982-02-10 |
| FR2487574B1 (ja) | 1983-01-28 |
| DE3164715D1 (en) | 1984-08-16 |
| EP0045674B1 (fr) | 1984-07-11 |
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