JPS58140125A - ドライエツチング方法 - Google Patents
ドライエツチング方法Info
- Publication number
- JPS58140125A JPS58140125A JP57023821A JP2382182A JPS58140125A JP S58140125 A JPS58140125 A JP S58140125A JP 57023821 A JP57023821 A JP 57023821A JP 2382182 A JP2382182 A JP 2382182A JP S58140125 A JPS58140125 A JP S58140125A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- frequency power
- high frequency
- power source
- etched
- 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
Links
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
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体素子等の製造に用いられるドライエツ
チング方法に関するもので、特に再現性、安定性が求め
られる自動化装置のエツチング方法に関するものである
。
チング方法に関するもので、特に再現性、安定性が求め
られる自動化装置のエツチング方法に関するものである
。
半導体素子の高密度化、高集積度化に伴い、これまで用
いられてきた湿式のエツチング方法からドライエツチン
グと呼ばれるエツチング活性種ン用されるようになって
きた。このドライエツチング法のうちで多用されるのは
、減圧下で二枚の平行電極に加えられる高周波放電によ
り、プラズマやイオンを生成し、それら活性粒子によっ
て、物理的、化学的にエツチングを行なうものである。
いられてきた湿式のエツチング方法からドライエツチン
グと呼ばれるエツチング活性種ン用されるようになって
きた。このドライエツチング法のうちで多用されるのは
、減圧下で二枚の平行電極に加えられる高周波放電によ
り、プラズマやイオンを生成し、それら活性粒子によっ
て、物理的、化学的にエツチングを行なうものである。
このリアクティブ・イオン・エツチング（あるいはりア
クティブ・スパッタエツチング）方法によって、湿式エ
ツチングで限界とされていた２〜３μｍ以下の微細パタ
ーンの形成ができるようになったＯ しかしながら、このリアクティブイオンエツチング方法
はプラズマやイオンといった複数の活性種によって物理
的、化学的反応によりエツチングが進行するため、工、
チング速度、エツチング形状、対レジストあるいは対下
地との選択比（エツチング速度比）が、真空度、ガス流
量ガス中の不純物、電力等によって複雑に変化し、再現
性のあるエツチングが困難になっている。
クティブ・スパッタエツチング）方法によって、湿式エ
ツチングで限界とされていた２〜３μｍ以下の微細パタ
ーンの形成ができるようになったＯ しかしながら、このリアクティブイオンエツチング方法
はプラズマやイオンといった複数の活性種によって物理
的、化学的反応によりエツチングが進行するため、工、
チング速度、エツチング形状、対レジストあるいは対下
地との選択比（エツチング速度比）が、真空度、ガス流
量ガス中の不純物、電力等によって複雑に変化し、再現
性のあるエツチングが困難になっている。
例えば、フロン系のガスであるｃ、ｙ８ を用いて半
導体基板上のシリコン酸化膜のエツチングをする場合に
は、プラズマやイオンから重合が起こり。
導体基板上のシリコン酸化膜のエツチングをする場合に
は、プラズマやイオンから重合が起こり。
ウェハーおよび装置にフッ化炭素の薄膜が堆積され、一
種のマスクとなるためエツチング速度に非常に大きな差
となって再現性を低下させている。
種のマスクとなるためエツチング速度に非常に大きな差
となって再現性を低下させている。
次に、四塩化炭素（以下ＣＣ，Ｑ、 ）と略記する）を
用いて、アルミニウム（以下ムａと略記する）合金膜を
エツチングする場合には、難エツチング性の自然酸化膜
がムα表面に生成しているためエツチング開始までに時
間を要し、再現性、制御性を低下させている。また、エ
ツチング中にも、ＣＣＱ４から生成する重合膜の堆積や
ムＱ合金膜のエツチングされたばかりの表面に酸化膜が
生成し、マスクとなってエツチング速度に大きなばらつ
きを生じる。
用いて、アルミニウム（以下ムａと略記する）合金膜を
エツチングする場合には、難エツチング性の自然酸化膜
がムα表面に生成しているためエツチング開始までに時
間を要し、再現性、制御性を低下させている。また、エ
ツチング中にも、ＣＣＱ４から生成する重合膜の堆積や
ムＱ合金膜のエツチングされたばかりの表面に酸化膜が
生成し、マスクとなってエツチング速度に大きなばらつ
きを生じる。
上記の現象はシリコン（以下８ｉ と略記する）等のエ
ツチングの場合にもまったく同様である。
ツチングの場合にもまったく同様である。
また、イオンによって分解、切断したレジストが被エツ
チング面上に堆積し、柱状のエツチング残りを生ずる場
合もある。
チング面上に堆積し、柱状のエツチング残りを生ずる場
合もある。
次に詳しい説明をＣＣＱ４を反応ガスとして用いたム臭
合金のドライエツチングを例に、図を用いて説明する。
合金のドライエツチングを例に、図を用いて説明する。
用いた装置はりアクティブイオンエツチング装置である
。第１図は紅合金エツチングの際のムα原子の発光強度
（３９４，４ｎＨの波長）とエツチング装置の電極電圧
の変化を示したものである。第１図に示すように、ムａ
合金のエツチングはある時間遅れを伴っている。この原
因としては、■ムα合金表面上の自然酸化膜、■エツチ
ング室内の不純物としての残留水分および酸素が原因と
いわれている。０ＣＱ４を反応ガスとして用いる場合、
ムＱ合金表面に生成するアルミナ（以下ムＱ ２０５と
略記する）は、ふつうの条件ではムａ合金にくらべ約１
００分の１のエツチング速度しかないため、ムＱ２０５
エツチングに大きな影響を与える。
。第１図は紅合金エツチングの際のムα原子の発光強度
（３９４，４ｎＨの波長）とエツチング装置の電極電圧
の変化を示したものである。第１図に示すように、ムａ
合金のエツチングはある時間遅れを伴っている。この原
因としては、■ムα合金表面上の自然酸化膜、■エツチ
ング室内の不純物としての残留水分および酸素が原因と
いわれている。０ＣＱ４を反応ガスとして用いる場合、
ムＱ合金表面に生成するアルミナ（以下ムＱ ２０５と
略記する）は、ふつうの条件ではムａ合金にくらべ約１
００分の１のエツチング速度しかないため、ムＱ２０５
エツチングに大きな影響を与える。
第２図は、ムＱ、ムＱ２０５ ｔ レジストのエツチン
グ速度を高周波電源出力に対して示したものである。こ
のように、ムＱ２０５のエツチング速度は高電力にする
ことで大きくすることができ、ムａのエツチング速度に
近くなる。このような条件下ではムＱ２０５の影響は小
さくすることができるが。
グ速度を高周波電源出力に対して示したものである。こ
のように、ムＱ２０５のエツチング速度は高電力にする
ことで大きくすることができ、ムａのエツチング速度に
近くなる。このような条件下ではムＱ２０５の影響は小
さくすることができるが。
ムＱ２０３のエツチング速度の上昇に伴いレジストのエ
ツチング速度も大きくなるため、マスクとしての機能が
十分でなくなり、精度良いエツチングは不可能である。
ツチング速度も大きくなるため、マスクとしての機能が
十分でなくなり、精度良いエツチングは不可能である。
一方、第１図に示した発光強度の変化からはムＱ原子に
起因すると思われる発光量の積分量（第１図斜線部分）
が、被エツチング重量によく対応することが知られてい
る。この様子を第３図に示す。したがって、ムＣ原子の
エツチング速度とムｉ原子の発光強度とがある程度対応
しているものと考えられるので１発光強度からエツチン
グ速度を推測することができる。
起因すると思われる発光量の積分量（第１図斜線部分）
が、被エツチング重量によく対応することが知られてい
る。この様子を第３図に示す。したがって、ムＣ原子の
エツチング速度とムｉ原子の発光強度とがある程度対応
しているものと考えられるので１発光強度からエツチン
グ速度を推測することができる。
第４図に示したのは、ムα合金エツチング途中で電力を
低下させたときの例である。紅合金エツチング開始後電
力を低下させてしまうと発光強度の減少がみられ、ひど
い場合には、ムａ原子に起因すると思われる発光量がま
ったくなくなることもある。同様の現象は放電を一時停
止したときにも観察され、一定時間以上放電を停止させ
ると、再びエツチング開始までに待ち時間を要するよう
になる。
低下させたときの例である。紅合金エツチング開始後電
力を低下させてしまうと発光強度の減少がみられ、ひど
い場合には、ムａ原子に起因すると思われる発光量がま
ったくなくなることもある。同様の現象は放電を一時停
止したときにも観察され、一定時間以上放電を停止させ
ると、再びエツチング開始までに待ち時間を要するよう
になる。
実際のエツチングにおいても、第６図のように−たん発
光強度が低下し、再び上昇するといった現象が起こって
いる。
光強度が低下し、再び上昇するといった現象が起こって
いる。
これらのことから、いずれもエツチング中に難エツチン
グ性のムａ２０５やレジス） 、 ＯＣＱ＆に由来する
有機物が生成していることが予想される。それらがマス
クとなってエツチング速度のばらつきやエツチング残り
を生じ、再現性をなくしているものと判断される。また
、高電力にすることによりて、ムＱ２０５や不用の有機
膜の除去が可能であることも示されている。
グ性のムａ２０５やレジス） 、 ＯＣＱ＆に由来する
有機物が生成していることが予想される。それらがマス
クとなってエツチング速度のばらつきやエツチング残り
を生じ、再現性をなくしているものと判断される。また
、高電力にすることによりて、ムＱ２０５や不用の有機
膜の除去が可能であることも示されている。
しかしながら、通常のエツチングで゛は、有機系のレジ
ストをマスクとして用いるので、第２図に示したように
電力を大きくすることによってレジストは急激にエツチ
ングされてしまう。レジストのエツチングはイオン入射
、エツチング反応により生成する熱で熱分解するものと
、イオンによるスバ、タリングによるものとが考えられ
るので、基板を冷却することによっである程度エツチン
グ速度を小さくできるが、被エツチング物のエッチング
速度も低下する。あるいは間接的に冷却するので、十分
に冷却できない、さらには冷却した部分に堆積物が付着
しやすいといった問題が生ずる。
ストをマスクとして用いるので、第２図に示したように
電力を大きくすることによってレジストは急激にエツチ
ングされてしまう。レジストのエツチングはイオン入射
、エツチング反応により生成する熱で熱分解するものと
、イオンによるスバ、タリングによるものとが考えられ
るので、基板を冷却することによっである程度エツチン
グ速度を小さくできるが、被エツチング物のエッチング
速度も低下する。あるいは間接的に冷却するので、十分
に冷却できない、さらには冷却した部分に堆積物が付着
しやすいといった問題が生ずる。
本発明は上述した検討に鑑み、被エツチング膜表面に生
成する酸化膜、レジストのスパッタリングされた残査１
反応ガスの重合物等の影響を高周波電源出力を増減する
ことで少なくし、再現性のあるエツチングを可能にする
ことを目的とする。
成する酸化膜、レジストのスパッタリングされた残査１
反応ガスの重合物等の影響を高周波電源出力を増減する
ことで少なくし、再現性のあるエツチングを可能にする
ことを目的とする。
今まで述べたように、エツチングレートＲと高周波出力
Ｐｗとには、近似的に Ｒｃｃ （ｚ ｘ Ｐｗ の関係がある。αはデポジション等による不確定要素を
あられしている。
Ｐｗとには、近似的に Ｒｃｃ （ｚ ｘ Ｐｗ の関係がある。αはデポジション等による不確定要素を
あられしている。
一方１発光強度変化量Ｖは、はぼ単位時間あたりの被エ
ツチング原子数Ｎに対応しているので被エツチング面積
Ｓとエラチングレー）Ｒ［よりｙ −ｃ Ｎｏｃ
Ｓ ・Ｒ とあられすことができる。以上“のことよりＭａｃα・
Ｓ−Ｐｗ という関係式が得られる。
ツチング原子数Ｎに対応しているので被エツチング面積
Ｓとエラチングレー）Ｒ［よりｙ −ｃ Ｎｏｃ
Ｓ ・Ｒ とあられすことができる。以上“のことよりＭａｃα・
Ｓ−Ｐｗ という関係式が得られる。
本発明では、被エツチング面積Ｓが一定であるという条
件下（すなわち、たとえば半導体基板上全域でエツチン
グが行われている状態）で、不確定要素αの変化を高周
波出力Ｐｗの増減で補い。
件下（すなわち、たとえば半導体基板上全域でエツチン
グが行われている状態）で、不確定要素αの変化を高周
波出力Ｐｗの増減で補い。
エツチングレートを一定に保つものである。発光強度変
化量Ｖは単位時間あたりの被エツチング原子数に対応し
た量として、被制御値になる。
化量Ｖは単位時間あたりの被エツチング原子数に対応し
た量として、被制御値になる。
以下１本発明の一実施例を図を用いて説明する。
第６図は被エツチング膜のドライエツチングにおいて、
エツチングモニターとしての分光分析法による発光強度
の変化とそれに対応する高周波電源出力の変化を示した
ものである。あるエツチング速度に対応する発光強度を
、基準発光強度Ｉｎと定め、この基準発光強度と実際の
発光強度の差が高周波電源出力の制御部にフィードバッ
クされる。
エツチングモニターとしての分光分析法による発光強度
の変化とそれに対応する高周波電源出力の変化を示した
ものである。あるエツチング速度に対応する発光強度を
、基準発光強度Ｉｎと定め、この基準発光強度と実際の
発光強度の差が高周波電源出力の制御部にフィードバッ
クされる。
高周波電源出力が１発光強度から制御される範囲は無制
限ではなく、・あらかじめ定められる上限高周波出力Ｐ
ｋｎａＸから下限高周波出力Ｐｍ１ｎの範囲内である。
限ではなく、・あらかじめ定められる上限高周波出力Ｐ
ｋｎａＸから下限高周波出力Ｐｍ１ｎの範囲内である。
これは高周波電源出力によってエツチング形状、下地あ
るいはレジストとの選択比に違いが起こるので問題とな
らない範囲に限定しているものである。Ｔは制御時間で
ある。
るいはレジストとの選択比に違いが起こるので問題とな
らない範囲に限定しているものである。Ｔは制御時間で
ある。
フィードバックは、常に作用させるものではなく、少な
くともエツチング開始後、エツチング終了前でなければ
ならない。第６図では、２分すぎから７分すぎの範囲で
フィードバックされている。
くともエツチング開始後、エツチング終了前でなければ
ならない。第６図では、２分すぎから７分すぎの範囲で
フィードバックされている。
この範囲外では基準高周波電源出力Ｐｎに固定される。
発光強度が基準発光強度Ｉｎより弱いとき高周波電源出
力は上限高周波電源出力Ｐｍａ！を限度として一定のス
テップ毎に増加される。−万全光強度が基準発光強度Ｉ
ｎより強い場合は下限高周波電源出力Ｐｍ１ｎを限度と
して一定のステップで減少される。
力は上限高周波電源出力Ｐｍａ！を限度として一定のス
テップ毎に増加される。−万全光強度が基準発光強度Ｉ
ｎより強い場合は下限高周波電源出力Ｐｍ１ｎを限度と
して一定のステップで減少される。
発光強度と基準発光強度との比較のサイクルは高速であ
る必要はない。１０〜１０Ｈ５程度で十分である。増減
される高周波電源出力のステップは総出力の１６１〜１
０％の範囲が最適である。
る必要はない。１０〜１０Ｈ５程度で十分である。増減
される高周波電源出力のステップは総出力の１６１〜１
０％の範囲が最適である。
第７図に１本発明に用いるドライエツチング装置の構成
の一例を示す。第７図において１反応室１に各種検出器
、ガス流量計２、真空計３．エツチングモニター４、温
度計６などが取り付けられていていずれも制御部６に信
号を伝達している０制御部６ではあらかじめ入力部７か
ら入力されたプログラムにしたがい、流量コントローラ
８．排気系のスロットルバルブ９．高周波電源出力１０
゜冷却、加熱装置１１等を制御する。なお制御部６には
各種データを出力する出力部１２が付属している。
の一例を示す。第７図において１反応室１に各種検出器
、ガス流量計２、真空計３．エツチングモニター４、温
度計６などが取り付けられていていずれも制御部６に信
号を伝達している０制御部６ではあらかじめ入力部７か
ら入力されたプログラムにしたがい、流量コントローラ
８．排気系のスロットルバルブ９．高周波電源出力１０
゜冷却、加熱装置１１等を制御する。なお制御部６には
各種データを出力する出力部１２が付属している。
なお、本発明の実施例では５分光分析法によるエツチン
グモニターを例に説明したが、他のモニタリング方法例
えば電極電圧法、質量分析法、圧力変化法（反応室内の
圧力変化によりエツチングをモニタリングする）などを
利用することももちろん可能である。
グモニターを例に説明したが、他のモニタリング方法例
えば電極電圧法、質量分析法、圧力変化法（反応室内の
圧力変化によりエツチングをモニタリングする）などを
利用することももちろん可能である。
以上のように１本発明はたとえば単にエツチングのエン
ドポイントとしてのみ用いられていたエツチングモニタ
リング装置を一歩進めて、エツチング速度のモニターと
して用いることによって。
ドポイントとしてのみ用いられていたエツチングモニタ
リング装置を一歩進めて、エツチング速度のモニターと
して用いることによって。
反応室内の不純物の種類や量により変化するエッチング
速度を一定に保つよう、高周波電源出力を増減させるの
で、再現性のあるエツチングが可能である。また１本発
明は、従来の装置に高周波電源出力の増減のためステッ
ピングモーターとその制御部を追加するだけで実施可能
であり、工業的に大なる価値を有するものである。
速度を一定に保つよう、高周波電源出力を増減させるの
で、再現性のあるエツチングが可能である。また１本発
明は、従来の装置に高周波電源出力の増減のためステッ
ピングモーターとその制御部を追加するだけで実施可能
であり、工業的に大なる価値を有するものである。
第１図はエツチング中の発光強度と電極電圧の変化の様
子を示す図、第２図はエツチングレートと電力の関係を
示す図、第３図は発光強度積分量と被エツチング重量の
関係を示す図、第４図は発光強度と高周波電源出力の時
間変化の様子を示す図、第６図は実際のムｐエツチング
における発光強度の変化の様子を示す図、第６図は本発
明の一実施例の方法を示す図、第７図は本発明に用いる
エツチング装置の概略構成例を示す図である。 １・・・・・・反応室、６・・・・・・制御部、１０・
・・・・・電源。 代理人の氏名 弁理士 東屋 敏 男 ほか１名嫁解式
都 斬慶酬（４）Ｅ 第２図 貫カ ＷＡ３図 ネ良エツチング’ｔ−ｔ
子を示す図、第２図はエツチングレートと電力の関係を
示す図、第３図は発光強度積分量と被エツチング重量の
関係を示す図、第４図は発光強度と高周波電源出力の時
間変化の様子を示す図、第６図は実際のムｐエツチング
における発光強度の変化の様子を示す図、第６図は本発
明の一実施例の方法を示す図、第７図は本発明に用いる
エツチング装置の概略構成例を示す図である。 １・・・・・・反応室、６・・・・・・制御部、１０・
・・・・・電源。 代理人の氏名 弁理士 東屋 敏 男 ほか１名嫁解式
都 斬慶酬（４）Ｅ 第２図 貫カ ＷＡ３図 ネ良エツチング’ｔ−ｔ
Claims (1)
- 高周波電源により、エツチング活性種を生成させ、被エ
ツチング膜をドライエツチングするに際し、被エツチジ
グ面積が一定の間において、単位時間あたりの総エツチ
ング原子数に対応した検出量に応じて、前記高周波電源
の電力を増減させることを特徴とするドライエツチング
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57023821A JPS58140125A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | ドライエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57023821A JPS58140125A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | ドライエツチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58140125A true JPS58140125A (ja) | 1983-08-19 |
Family
ID=12121015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57023821A Pending JPS58140125A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | ドライエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58140125A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6062124A (ja) * | 1983-09-14 | 1985-04-10 | Toshiba Corp | 反応性イオンエッチング装置の制御方法 |
| JPS6167227A (ja) * | 1984-09-07 | 1986-04-07 | Fujitsu Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP2017518646A (ja) * | 2014-06-04 | 2017-07-06 | ユニバーシティ ド エクス‐マルセイユ | 半導体基板をランダムにテクスチャリングするための方法 |
-
1982
- 1982-02-16 JP JP57023821A patent/JPS58140125A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6062124A (ja) * | 1983-09-14 | 1985-04-10 | Toshiba Corp | 反応性イオンエッチング装置の制御方法 |
| JPS6167227A (ja) * | 1984-09-07 | 1986-04-07 | Fujitsu Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP2017518646A (ja) * | 2014-06-04 | 2017-07-06 | ユニバーシティ ド エクス‐マルセイユ | 半導体基板をランダムにテクスチャリングするための方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0151947B1 (en) | Method of plasma etching | |
| US8114244B2 (en) | Method for etching a sample | |
| US5989929A (en) | Apparatus and method for manufacturing semiconductor device | |
| JPH04130723A (ja) | 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 | |
| EP0473344A2 (en) | Process for etching a conductive bi-layer structure | |
| TWI343474B (en) | Methods and apparatus for determining the temperature of a substrate | |
| Contolini | The temperature dependence of the etch rates of GaAs, AlGaAs, InP, and masking materials in a boron trichloride: chlorine plasma | |
| US6553335B2 (en) | Method and apparatus for determining end-point in a chamber cleaning process | |
| JPS58140125A (ja) | ドライエツチング方法 | |
| Klimecky et al. | Compensation for transient chamber wall condition using real-time plasma density feedback control in an inductively coupled plasma etcher | |
| JP6670791B2 (ja) | 流量制御器を検査する方法及び被処理体を処理する方法 | |
| US6754552B2 (en) | Control apparatus for plasma utilizing equipment | |
| JP3015540B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS6358913B2 (ja) | ||
| JPS58175831A (ja) | ドライエツチング方法 | |
| JP2000124198A (ja) | プラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法 | |
| JPS58171822A (ja) | ドライエツチング方法 | |
| JP3657872B2 (ja) | プラズマ利用機器の制御装置 | |
| Collingham et al. | Effect of recycling on the axial distribution of coating thickness in a Low Pressure CVD reactor | |
| JP2756126B2 (ja) | スパッタ装置 | |
| JPH0855838A (ja) | 微細加工装置のクリーニング方法 | |
| JPH10199817A (ja) | 成膜装置 | |
| JP3166152B2 (ja) | 不純物測定方法 | |
| JP2005019763A (ja) | ドライエッチング装置 | |
| JPS58182217A (ja) | 薄膜形成方法 |