JPH0343772B2 - - Google Patents
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- JPH0343772B2 JPH0343772B2 JP55096918A JP9691880A JPH0343772B2 JP H0343772 B2 JPH0343772 B2 JP H0343772B2 JP 55096918 A JP55096918 A JP 55096918A JP 9691880 A JP9691880 A JP 9691880A JP H0343772 B2 JPH0343772 B2 JP H0343772B2
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- Japan
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- sample
- etched
- etching
- electrode
- plasma
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32917—Plasma diagnostics
- H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体素子の製造に使用されるプラ
ズマエツチング装置に関し、特に被エツチング試
料のエツチング速度をエツチング中に制御し、エ
ツチング工程での信頼性を高め、半導体素子の製
造歩留りを大幅に向上させ得るようにしたプラズ
マエツチング装置に関するものである。
ズマエツチング装置に関し、特に被エツチング試
料のエツチング速度をエツチング中に制御し、エ
ツチング工程での信頼性を高め、半導体素子の製
造歩留りを大幅に向上させ得るようにしたプラズ
マエツチング装置に関するものである。
半導体素子の製造においては、素子パタンの微
細化が急速に進んでいる。そのため、素子パタン
を形成するエツチング工程での精度向上を図るこ
とが重要である。エツチング法として従来使用さ
れてきた酸などの溶液を用いる湿式エツチング法
では、原理的に精度向上は望めない。そこで、湿
式エツチング法に代わり、最近では乾式エツチン
グ法が浸透しはじめている。乾式エツチング法の
代表的なものとしてはプラズマエツチング法があ
る。そのためのプラズマエツチング装置の一般的
構成を第１図に示す。ここで、エツチング室１の
内部に反応ガス流入口５より反応ガスを流しつつ
排気口６より真空ポンプで排気してエツチング室
１内の圧力を所定圧力に保つ。この圧力の範囲は
10-2〜10-1Torrが一般的である。試料電極３上
に被エツチング試料４を載置し、対向電極２と試
料電極３との間に高周波電源７より高周波電圧を
印加すると、両電極間にグロー放電が起こりプラ
ズマが発生する。このプラズマ中の活性な原子や
イオンによつて被エツチング試料４がエツチング
される。なお、試料電極３もしくは対向電極２の
いずれかをアース電位にして使用する場合が多
い。
細化が急速に進んでいる。そのため、素子パタン
を形成するエツチング工程での精度向上を図るこ
とが重要である。エツチング法として従来使用さ
れてきた酸などの溶液を用いる湿式エツチング法
では、原理的に精度向上は望めない。そこで、湿
式エツチング法に代わり、最近では乾式エツチン
グ法が浸透しはじめている。乾式エツチング法の
代表的なものとしてはプラズマエツチング法があ
る。そのためのプラズマエツチング装置の一般的
構成を第１図に示す。ここで、エツチング室１の
内部に反応ガス流入口５より反応ガスを流しつつ
排気口６より真空ポンプで排気してエツチング室
１内の圧力を所定圧力に保つ。この圧力の範囲は
10-2〜10-1Torrが一般的である。試料電極３上
に被エツチング試料４を載置し、対向電極２と試
料電極３との間に高周波電源７より高周波電圧を
印加すると、両電極間にグロー放電が起こりプラ
ズマが発生する。このプラズマ中の活性な原子や
イオンによつて被エツチング試料４がエツチング
される。なお、試料電極３もしくは対向電極２の
いずれかをアース電位にして使用する場合が多
い。
このような従来装置にはいくつかの欠点がある
が、そのうちのひとつとしてエツチング速度の不
安定性が挙げられる。エツチング速度が不安定で
あるとエツチングに要する処理時間が定まらず、
エツチング不足やエツチング過剰を引き起こす。
他の欠点としては、複数個の被エツチング試料を
一括してプラズマエツチングした場合に、個々の
被エツチング試料ごとにエツチング速度が異な
り、ある被エツチング試料はエツチング不足であ
るにもかかわらず他の被エツチング試料はエツチ
ング過剰になるというような問題点、すなわち、
エツチング速度の均一性がよくないという欠点が
ある。第１図においては被エツチング試料４が３
個の場合を例示しているが、１個の場合でも同様
の問題が生ずる。すなわち、１個の被エツチング
試料内においてもエツチング速度が均一でないた
め、例えば、被エツチング試料の中央部はエツチ
ング不足であるにもかかわらず、周辺部はエツチ
ング過剰になつてしまうという欠点もある。
が、そのうちのひとつとしてエツチング速度の不
安定性が挙げられる。エツチング速度が不安定で
あるとエツチングに要する処理時間が定まらず、
エツチング不足やエツチング過剰を引き起こす。
他の欠点としては、複数個の被エツチング試料を
一括してプラズマエツチングした場合に、個々の
被エツチング試料ごとにエツチング速度が異な
り、ある被エツチング試料はエツチング不足であ
るにもかかわらず他の被エツチング試料はエツチ
ング過剰になるというような問題点、すなわち、
エツチング速度の均一性がよくないという欠点が
ある。第１図においては被エツチング試料４が３
個の場合を例示しているが、１個の場合でも同様
の問題が生ずる。すなわち、１個の被エツチング
試料内においてもエツチング速度が均一でないた
め、例えば、被エツチング試料の中央部はエツチ
ング不足であるにもかかわらず、周辺部はエツチ
ング過剰になつてしまうという欠点もある。
エツチング不足は素子パタン間の短絡の原因と
なり、エツチング過剰は素子パタンの断線や下地
基板への損傷を引き起こす原因となり、いずれも
半導体素子の製造歩留りを大幅に低下させてしま
う。
なり、エツチング過剰は素子パタンの断線や下地
基板への損傷を引き起こす原因となり、いずれも
半導体素子の製造歩留りを大幅に低下させてしま
う。
本発明の目的は、上述した欠点を除去し、被エ
ツチング試料のエツチング速度をエツチング中に
制御し、以てエツチング工程での信頼性を高め、
半導体素子の製造歩留りを大幅に向上させ得るよ
うにしたプラズマエツチング装置を提供すること
にある。
ツチング試料のエツチング速度をエツチング中に
制御し、以てエツチング工程での信頼性を高め、
半導体素子の製造歩留りを大幅に向上させ得るよ
うにしたプラズマエツチング装置を提供すること
にある。
そのために、本発明では、被エツチング試料の
エツチング中に、そのエツチング速度もしくはエ
ツチング速度に対応する量を電気信号に変換し、
この電気信号に基づいて被エツチング試料のエツ
チング速度をそのエツチング中に制御し得るよう
にする。
エツチング中に、そのエツチング速度もしくはエ
ツチング速度に対応する量を電気信号に変換し、
この電気信号に基づいて被エツチング試料のエツ
チング速度をそのエツチング中に制御し得るよう
にする。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。第２図は、被エツチング試料１４，１５及び
１６に対応して対向電極１７，１８及び１９を配
置し、各々の対向電極１７，１８及び１９にセン
サ２０，２１及び２２を設置する。センサ２０，
２１及び２２からの信号はそれぞれ駆動機構２
３，２４及び２５に伝送される。駆動機構２３，
２４及び２５はセンサ２０，２１及び２２からの
各センサ信号を増幅して基準電圧信号と比較して
帰還信号を発生させるとともに、対向電極１７，
１８及び１９に連結された支持棒２６，２７及び
２８をセンサ２０，２１及び２２からの各信号に
応じて個別に上向又は下向に移動させる。対向電
極１７，１８及び１９を各々独立に上向又は下向
に移動させて試料電極３との間隔を変化させるこ
とにより、高周波電源７の電界強度を調節して各
被エツチング試料１４，１５及び１６の表面での
プラズマ密度を変え、各被エツチング試料１４，
１５及び１６のエツチング速度を同一にかつ所定
の値に保ち均一性を向上させることができる。こ
れらセンサ２０，２１及び２２はエツチング速度
もしくはエツチング速度に対応する量を電気信号
に変換する機能を持つ。
る。第２図は、被エツチング試料１４，１５及び
１６に対応して対向電極１７，１８及び１９を配
置し、各々の対向電極１７，１８及び１９にセン
サ２０，２１及び２２を設置する。センサ２０，
２１及び２２からの信号はそれぞれ駆動機構２
３，２４及び２５に伝送される。駆動機構２３，
２４及び２５はセンサ２０，２１及び２２からの
各センサ信号を増幅して基準電圧信号と比較して
帰還信号を発生させるとともに、対向電極１７，
１８及び１９に連結された支持棒２６，２７及び
２８をセンサ２０，２１及び２２からの各信号に
応じて個別に上向又は下向に移動させる。対向電
極１７，１８及び１９を各々独立に上向又は下向
に移動させて試料電極３との間隔を変化させるこ
とにより、高周波電源７の電界強度を調節して各
被エツチング試料１４，１５及び１６の表面での
プラズマ密度を変え、各被エツチング試料１４，
１５及び１６のエツチング速度を同一にかつ所定
の値に保ち均一性を向上させることができる。こ
れらセンサ２０，２１及び２２はエツチング速度
もしくはエツチング速度に対応する量を電気信号
に変換する機能を持つ。
センサとしては公知のものを用いることができ
る。以下にその例を示す。まず、プラズマ発光中
のある特定波長を検出するセンサがある。例えば
CCl4を反応ガスとしてAlをエツチングする場合
にはAlClに起因する261.1nｍの波長を検出できる
センサが、B.J.Curtis、H.J.Brunner：J.
Electrochem.Soc.、125829（1978）に報告されて
いる。この波長261.4nｍの発光強度はプラズマ中
のAlCl濃度、つまりエツチング速度と対応する
量である。このような特定波長を検出するセンサ
はCCl4によるAlのエツチングだけでなく、CF4系
の反応ガスによるSiやSi3N4のエツチングにおい
ても有効である。センサの構成としては分光器を
用いてもよいし、あるいはまた、特定波長のみを
透過する光学フイルタとフオトダイオードのよう
な簡便な組合わせでも十分である。
る。以下にその例を示す。まず、プラズマ発光中
のある特定波長を検出するセンサがある。例えば
CCl4を反応ガスとしてAlをエツチングする場合
にはAlClに起因する261.1nｍの波長を検出できる
センサが、B.J.Curtis、H.J.Brunner：J.
Electrochem.Soc.、125829（1978）に報告されて
いる。この波長261.4nｍの発光強度はプラズマ中
のAlCl濃度、つまりエツチング速度と対応する
量である。このような特定波長を検出するセンサ
はCCl4によるAlのエツチングだけでなく、CF4系
の反応ガスによるSiやSi3N4のエツチングにおい
ても有効である。センサの構成としては分光器を
用いてもよいし、あるいはまた、特定波長のみを
透過する光学フイルタとフオトダイオードのよう
な簡便な組合わせでも十分である。
他のセンサとしては、質量分析器やこれをイオ
ンエネルギ分析器と組合せたものがある。質量分
析器と用いたセンサとしては、例えば、CF4系の
反応ガスによつてSiO2をエツチングしたときに
生ずるSiF3 +（Ｍ／ｌ＝85）のピーク速度を検出す
るものがある。（M.Oshima：Japan.J.Appl.
Phys.、17579（1978））。このピーク強度を検出す
ることによりエツチング速度を知ることができ
る。さらにレーザ干渉を利用したものが挙げられ
る（J.A.Bondur、W.R.Case、H.A.Clark；
Electrochemical.Society. Spring Meeting
Abstract、No.303（1978））。これは、SiO2、Si3N4
多結晶Siなどの膜厚をレーザ干渉法によつて計測
するセンサであり、膜厚の時間変化からエツチン
グ速度を検知することができる。
ンエネルギ分析器と組合せたものがある。質量分
析器と用いたセンサとしては、例えば、CF4系の
反応ガスによつてSiO2をエツチングしたときに
生ずるSiF3 +（Ｍ／ｌ＝85）のピーク速度を検出す
るものがある。（M.Oshima：Japan.J.Appl.
Phys.、17579（1978））。このピーク強度を検出す
ることによりエツチング速度を知ることができ
る。さらにレーザ干渉を利用したものが挙げられ
る（J.A.Bondur、W.R.Case、H.A.Clark；
Electrochemical.Society. Spring Meeting
Abstract、No.303（1978））。これは、SiO2、Si3N4
多結晶Siなどの膜厚をレーザ干渉法によつて計測
するセンサであり、膜厚の時間変化からエツチン
グ速度を検知することができる。
以上の他に、センサとしてはエリプソメトリー
法、試料温度計測法などを用いたものがある。
法、試料温度計測法などを用いたものがある。
第３図は１個の被エツチング試料５０内でのエ
ツチング速度を局部的に制御し得るように構成し
た実施例を示し、ここでは、対向電極を４１，４
２及び４３の３個のリング状に分割し、各々のリ
ング状電極４１，４２及び円形電極４３に支持棒
４４，４５及び４６とセンサ４７，４８及び４９
をそれぞれ設ける。このような構成とした場合に
も、第２図の例と同様にして、被エツチング試料
５０と対向電極４１，４２及び４３との間隔を
各々独立に制御することによつて被エツチング試
料５０の全面にわたつて所定の均一なエツチング
速度を保つことができる。
ツチング速度を局部的に制御し得るように構成し
た実施例を示し、ここでは、対向電極を４１，４
２及び４３の３個のリング状に分割し、各々のリ
ング状電極４１，４２及び円形電極４３に支持棒
４４，４５及び４６とセンサ４７，４８及び４９
をそれぞれ設ける。このような構成とした場合に
も、第２図の例と同様にして、被エツチング試料
５０と対向電極４１，４２及び４３との間隔を
各々独立に制御することによつて被エツチング試
料５０の全面にわたつて所定の均一なエツチング
速度を保つことができる。
本発明は以上説明した例にのみに限られず、例
えば、第２図と第３図の例を組合わせ、複数個の
被エツチング試料間のエツチング速度だけでな
く、各々の被エツチング試料内でのエツチング速
度を同時に均一に、しかも所定の大きさに制御す
ることができる。また、センサや帰還回路の個数
は対向電極と同数である必要はなく、例えば、１
本のレーザ光により複数個の被エツチング試料面
上を走査することにより、センサの個数を１個と
することもできる。この他にも、エツチング速度
を均一化するだけでなく、複数個の被エツチング
試料間において、エツチング速度を任意所望値に
独立に制御したり、１個の被エツチング試料面内
の各部位におけるエツチング速度を任意に制御し
たりすることもできる。また、エツチング速度を
エツチング時間に応じてプログラミングし、例え
ば、エツチング初期とエツチング終了間近かでの
エツチング速度を任意所望の値に制御することも
可能である。なお、本発明で使用するセンサはエ
ツチング終了点の判定にも使用できることはもち
ろんである。
えば、第２図と第３図の例を組合わせ、複数個の
被エツチング試料間のエツチング速度だけでな
く、各々の被エツチング試料内でのエツチング速
度を同時に均一に、しかも所定の大きさに制御す
ることができる。また、センサや帰還回路の個数
は対向電極と同数である必要はなく、例えば、１
本のレーザ光により複数個の被エツチング試料面
上を走査することにより、センサの個数を１個と
することもできる。この他にも、エツチング速度
を均一化するだけでなく、複数個の被エツチング
試料間において、エツチング速度を任意所望値に
独立に制御したり、１個の被エツチング試料面内
の各部位におけるエツチング速度を任意に制御し
たりすることもできる。また、エツチング速度を
エツチング時間に応じてプログラミングし、例え
ば、エツチング初期とエツチング終了間近かでの
エツチング速度を任意所望の値に制御することも
可能である。なお、本発明で使用するセンサはエ
ツチング終了点の判定にも使用できることはもち
ろんである。
以上説明したように、本発明によれば、プラズ
マエツチングにおいて、複数個の被エツチング試
料間や１個の被エツチング試料の各部位において
被エツチング試料のエツチング中にエツチング速
度を制御することができるので、高品質な素子パ
タンを得ることができ、従つて、半導体素子の製
造歩留りを大幅に向上させることができる。
マエツチングにおいて、複数個の被エツチング試
料間や１個の被エツチング試料の各部位において
被エツチング試料のエツチング中にエツチング速
度を制御することができるので、高品質な素子パ
タンを得ることができ、従つて、半導体素子の製
造歩留りを大幅に向上させることができる。
第１図は従来のプラズマエツチング装置の断面
図、第２図は本発明プラズマエツチング装置の実
施例を示す断面図、第３図は本発明プラズマエツ
チング装置における電極構造の１例を示す斜視図
である。 １……エツチング室、２……対向電極、３……
試料電極、４……被エツチング試料、５……反応
ガス流入口、６……排気口、７……高周波電源、
１４，１５，１６……被エツチング試料、１７，
１８，１９……対向電極、２０，２１，２２……
センサ、２３，２４，２５……駆動機構、２６，
２７，２８……支持棒、４１，４２，４３……対
向電極、４４，４５，４６……支持棒、４７，４
８，４９……センサ、５０……被エツチング試
料。
図、第２図は本発明プラズマエツチング装置の実
施例を示す断面図、第３図は本発明プラズマエツ
チング装置における電極構造の１例を示す斜視図
である。 １……エツチング室、２……対向電極、３……
試料電極、４……被エツチング試料、５……反応
ガス流入口、６……排気口、７……高周波電源、
１４，１５，１６……被エツチング試料、１７，
１８，１９……対向電極、２０，２１，２２……
センサ、２３，２４，２５……駆動機構、２６，
２７，２８……支持棒、４１，４２，４３……対
向電極、４４，４５，４６……支持棒、４７，４
８，４９……センサ、５０……被エツチング試
料。
Claims (1)
- １ 一つまたは複数の被エツチング試料を載置す
る試料電極と、該試料電極の被エツチング試料毎
に対向する対向電極とを有するエツチング室内に
反応ガスを流入させつつ排気して前記エツチング
室内を一定範囲内の真空度に保ちつつ、前記試料
電極と前記対向電極との間に高周波電圧を印加し
て発生させたガスプラズマを利用して、前記被エ
ツチング試料をエツチングするプラズマエツチン
グ装置であつて、被エツチング試料に対向する前
記対向電極を複数個に分割された同心状の電極に
より構成し、前記被エツチング試料のエツチング
中に、当該被エツチング試料のエツチング速度も
しくはエツチング速度に対応する量を検出手段に
より電気信号に変換し、該電気信号に基づいて前
記試料電極と前記複数個に分割された同心状の電
極の各電極との間隔を独立に変化させることによ
り、前記被エツチング試料の面内各部におけるエ
ツチング速度を当該被エツチング試料のエツチン
グ中に制御するようにしたことを特徴とするプラ
ズマエツチング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9691880A JPS5723226A (en) | 1980-07-17 | 1980-07-17 | Plasma etching device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9691880A JPS5723226A (en) | 1980-07-17 | 1980-07-17 | Plasma etching device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5723226A JPS5723226A (en) | 1982-02-06 |
| JPH0343772B2 true JPH0343772B2 (ja) | 1991-07-03 |
Family
ID=14177732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9691880A Granted JPS5723226A (en) | 1980-07-17 | 1980-07-17 | Plasma etching device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5723226A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0280074B1 (en) * | 1987-02-24 | 1995-12-20 | International Business Machines Corporation | Plasma reactor |
| US5167748A (en) * | 1990-09-06 | 1992-12-01 | Charles Evans And Associates | Plasma etching method and apparatus |
| JP2830978B2 (ja) * | 1990-09-21 | 1998-12-02 | 忠弘 大見 | リアクティブイオンエッチング装置及びプラズマプロセス装置 |
| JPH04142734A (ja) * | 1990-10-03 | 1992-05-15 | Mitsubishi Electric Corp | 微細加工装置及び方法 |
| US7878145B2 (en) * | 2004-06-02 | 2011-02-01 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Monitoring plasma ion implantation systems for fault detection and process control |
| FR3022070B1 (fr) * | 2014-06-04 | 2016-06-24 | Univ Aix Marseille | Procede de texturation aleatoire d'un substrat semiconducteur |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5347277A (en) * | 1976-10-13 | 1978-04-27 | Toshiba Corp | Etching method |
| JPS53108286A (en) * | 1977-03-03 | 1978-09-20 | Nichiden Varian Kk | Etching control device |
| JPS53136967A (en) * | 1977-05-04 | 1978-11-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Dry etching method for silicon oxide film on silicon substrate |
| JPS5572039A (en) * | 1978-11-25 | 1980-05-30 | Mitsubishi Electric Corp | Plasma etching device |
-
1980
- 1980-07-17 JP JP9691880A patent/JPS5723226A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5723226A (en) | 1982-02-06 |
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