JPS6195528A

JPS6195528A - ドライ処理装置

Info

Publication number: JPS6195528A
Application number: JP59216191A
Authority: JP
Inventors: Kenji Jinguu; 神宮　健次
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-10-17
Filing date: 1984-10-17
Publication date: 1986-05-14

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明はプラズマエツチング装置、プラズマ被膜形成装
置等のドライ処理装置に関する。

〔背景技術〕

半導体装置の製造において、半導体薄板（ウェハ）の表
面に形成したホトレジスト膜や各種の被膜をエツチング
する技術の一つとして、プラズマエツチング技術が用い
られている。たとえば、工業調査会発行「電子材料Ｊ　
１９８０年１１月号、昭和５５年１１月１日発行、Ｐ５
２〜Ｐ５６に記載されているように、ウェハの表面に設
けられたアルミニウム膜（Ａｌ）やＳｉＯ□膜は、高周
波電源の印加によって発生したプラズマによってエツチ
ングされている。また、エツチングプロセスのモニタは
前記文献にも記載されているが、一般には発光分光法が
多用されている。

ところで、ランニングコストが安くなるように、必要に
して最小限の高周波電源出力を選び、ウェハの表面に形
成されたアルミニウム膜をドライエツチングした場合、
ウェハの周辺部と中心部とではエツチング時間に差が生
じ、これが原因でエツチングのバラツキが生じることが
本発明者によって明らかとされた。

すなわち、アルミニウムは酸化され易い物質であること
から、大気に触れると容易にその表面は酸化されてしま
う。このため、エツチング処理が開始されても、アルミ
ニウム膜の表面の酸化膜がプラズマによって除去されな
い限り、アルミニウム膜のエツチングは開始されない。

また、高周波電源が印加された初期の時点ではプラズマ
状態が不安定である。さらに、プラズマエツチングはウ
ェハの周辺部分がウェハの中央部分に比較して早い傾向
にあることから、ウェハの表面を被うアルミ酸化膜（ア
ルミナ）の除去にもウェハの中央部分と周辺部分とでは
時間的な違いがある。このようなことから、アルミニウ
ム膜のエツチングのバラツキが生じるということがわか
った。

〔発明の目的］本発明の目的は処理特性が良好なドライ処理装置を提供
することにある。

本発明の他の目的は被処理物を損傷することのないドラ
イ処理装置を提供することにある。

本発明の他の目的は高歩留り処理が可能なドライ処理装
置を提供することにある。

本発明の他の目的はエツチング特性が良好でかつ歩留り
を高くすることができるドライエツチング装置を提供す
ることにある。

本発明の前記ならびにそのほか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あきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

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、下記のとおりである。

すなわち、本発明のドライエツチング装置は、被エツチ
ング物の表面の酸化物を除去するエツチング初期にあっ
ては、高周波電源の出力を高出力として極めて短時間で
酸化物を除去し、その後、高周波電源の出力を低出力と
して被エツチング物をエツチングすることから、被エツ
チング物は時を同しくしてエツチングが開始されるため
、エツチングが均一に行われ、エツチング特性が向上す
るとともに、エツチングの終点はウェハの全域で一１ｌ
となることから、被エツチング物の下の素地の損傷は起
き難くなり、前記効果と相俟って歩留りの向上が達成で
きるものである。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例によるプラズマエッチング装
置の処理工程を示すフローチャート、第２図は同じくプ
ラズマエツチング装置の要部を示す断面図、第３図は同
じく発光スペクトルの変化を示すグラフである。

この実施例では、ウェハの表面に設けられたアルミニウ
ム膜をエツチングする例について説明する。プラズマエ
ツチング装置は、原理的には、第２図で示されるような
構造となっている。すなわち、エツチング室ｌの内部に
は一対の平行平板からなる電極２が配設されている。そ
して、これら一対の電極２には高周波電源３が印加され
るようになっている。また、このエツチング室１は排気
装置４によって所望の真空度となるようになっている。

真空度の測定はエツチング室１に接続された圧力測定装
置５によって行われる。また、エツチング室１にはエツ
チングガス供給装置６が接続され、たとえば、アルミニ
ウム膜エツチング用ガスとして、三塩化ホウ素（ＢＣｌ
２）を主体としたガスが供給されるようになっている。

また、前記高周波電＃３の出力は制御装置７によって制
御Ｊｇされ、たとえば、７０Ｗ（高出力）および５０Ｗ
（低出力）と変動するようになっている。

一方、前記エツチング室１の図示しない窓にｅむ位置に
は、プラズマ状態において発光される発光スペクトル量
を検出する光電子倍増管（ｈｏ−ｔｏ　　ｍｕｌｔｉｐ
ｌｉｅｒ）のような検知装置８が配設されている。この
実施例ではアルミニウム膜をエツチングすることから、
アルミニウムの原子スペクトルである３９６．１ｎｍの
波長をモニターする。前記検知装置８によって検出され
た発光スペクトル量は光電変換装置９によって電圧（Ｖ
）に変換される。そして、光電変換装置９によって得ら
れた電圧は前記制御装置７に送られ、制御装置７に内蔵
されている微分演算回路によって電圧の微分値（Δ■／
Δｔ：第３図のグラフ参照）が求められる。この微分値
は制御装置７に内蔵されている比較回路によってあらか
じめ設定記憶させておいた基準値（第３図のグラフにお
けるｔｌのような状態、すなわち、ΔＶ／Δｔが零に近
い値）と比較判定されるようになっている。そして、前
記微分値が基準値に一致した場合は、制御装置７によっ
て高周波電源３の出力を制御して、高出力から低出力に
切り換えるようになっている。

したがって、エツチング開始から１．までの間は高周波
電源の出力は７０Ｗと高出力の状態に有り、ｔ、以降は
高周波電源の出力は５０Ｗと低出力にシ制御される。

なお、光電変換装置９におけるデータは記録計１０に記
録されるようになっている。

つぎに、第１図で示されるフローチャートを参照しなが
ら、被処理物であるウェハ１１の表面のアルミニウム膜
のエツチングによる電極形成について説明する。

最初にエツチング室１の一方の電極２の上に被処理物で
あるウェハ１１が載置される。ウェハ１１は図示しない
がその表面（上面）にはアルミニウム膜が設けられ、か
つこのアルミニウム膜はホトレジスト等からなるエツチ
ング用マスクで部分的に被われている。

そこで、前記エツチング室１内を排気装置４によって所
望の真空度とするとともに、エツチングガス供給装置６
によりエツチング室１内に処理ガス（ＢＣｌ２を主体と
したガス）を供給し、かつ一対の電極２に高周波電源を
印加して、アルミニウム膜のエツチングを行う。エツチ
ングの初期は、高周波電源は高出力、たとえば、７０Ｗ
に維持される。これは、アルミニウム膜の表面に形成さ
れてしまっている酸化膜を単時間にかつウェハ１１の表
面全域で同時に除去できるようにするためである。

一方、エツチング状況は検知装置８によって常時モニタ
ーされる。すなわち、検知装置８によって検知されたア
ルミニウムの発光スペクトル量は、光電変換装置９によ
って電圧に変換される。この電圧は検出情報として制御
装置７に送られる。制御装置７では微分演算回路によっ
て前記電圧値から微分値（Δ■／ΔＬ）が求められる。

また、この微分値は制御装置７の比較回路によって基準
値と比較判定され、−敗しない場合はＮＯの信号が出て
、さらに高出力状態でエツチングが続けられる。また、
−敗した場合は、ＹＥＳの信号が出て高周波電源３の出
力は低出力（５０Ｗ）に切り換えられる。この時点は、
第３図で示されるｔ、の時間に相当する。

低出力状態のエツチングによって、ウェハ１１の表面の
アルミニウム膜が徐々にエツチングされる。このエツチ
ング状態は前記同様に検知装置８によってモニターされ
る。そして、アルミニウム膜がエツチング除去され、発
光スペクトル量の急激な低下が起きる時点（エツチング
終点：ｔｌ、第３図参照）をモニターする。エツチング
終点判定処理時、エツチング終点でない場合はＮＯの信
号が出て、低出力処理が続行される。また、エッチング
終点が検出された場合はＹＥＳの信号が出て追加エツチ
ング処理に移る。追加エツチング処理はウェハ１１の表
面に残存するアルミニウムを除去するために行われる。

追加エツチング処理時間はあらかじめ設定されているこ
とから、所定時間経過すると自動的にエツチングが終了
（終了時間ｔ３、第３図参照）する。

〔効果〕

（１１本発明のプラズマエツチング装置によれば、プラ
ズマ初期は高出力でエツチングが行われることから、ア
ルミニウム膜の表面の酸化膜全体が同一時間で除去され
、アルミニウム膜のエツチング開始がアルミニウム膜各
部で時を同しくして行われるため、アルミニウム膜各部
のエツチングは均一に行われ、エツチング終点もアルミ
ニウム膜各部で略−祐となり、高精度のエノチングを達
成できるという効果が得られる。

（２）上記（１）から、本発明のプラズマエツチング装
置によれば、アルミニウム膜各部の同一エツチング過多
は、アルミニウム膜各部の略同−のエツチング終点とな
り、追加エツチング時間の短縮が図れ、作業性の向上が
達成できるという効果が得られる。

（３）上記ｉｌｌから、本発明のプラズマエツチング装
置によれば、エツチング終点のバラツキが極めて小さく
できることから、追加エツチングによるエツチング過多
によるウェハ素地のエツチング損傷を最小限とすること
ができることとなり、歩留りの向上が達成できるという
効果が得られる。

（４）本発明のプラズマエツチング装置は、アルミニウ
ム膜表面の酸化膜の除去は高周波電源を高出力とし、ア
ルミニウム膜をエツチングする時は高周波電源を低出力
としてエツチングを行うことから、使用電力に無駄がな
いという効果が得られる。

（５）上記（１）〜（４）により、本発明のプラズマエ
ツチング装置によれば、半導体装置の製造における微細
パターン製造が可能となるとともに、微細パターン製造
のコストの低減も可能となり、半導体装置の製造コスト
の軽減が達成できるという相乗効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
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、たとえば、エツチングは
、シリコン、ポリシリコン、ナイトライド膜、ＳｉＯ２
膜等各種の物質が対象となる。また、本発明を他のドラ
イエツチング技術であるイオンエツチング装置あるいは
りアクティブイオンエツチング装置に通用すれば、前記
実施例同様な効果が得られる。

〔利用分野〕

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エツチング技術に適
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、たとえば、プラズマ処理による被膜形成技術
などに適用でき、高精度の被膜形成が可能となる。

本発明は少なくともプラズマ等のドライプロセスには適
用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるプラズマエツチング装
置の処理工程を示すフローチャート、第２図は同じくプ
ラズマエツチング装置の要部を示す断面図、第３図は同じく発光スペクトルの変化を示すグラフであ
る。１・・・エツチング室、２・・・電極、３・・・高周波
電源、４・・・排気装置、５・・・圧力測定装置、６・
・・エツチングガス供給装置、７・・・制御装置、８・
・・検知装置、９・・・光電変換装置、１０・・・記録
計、１１・・・ウニ”’　　　　　＋１２．、、−、、
、、、−、、　（第　　１　　図

Claims

【特許請求の範囲】１、高周波電源の印加によって発生したプラズマによっ
て被処理物が処理加工されるドライ処理装置であって、
前記被処理物の処理時に発光された発光スペクトル量を
検出する検知装置と、この検知装置による発光スペクト
ル量を電圧変換する光電変換装置と、前記電圧の微分値
を求める微分演算回路および前記微分値とあらかじめ設
定された基準値とを比較判定する比較回路を有する制御
装置と、を有し、前記制御装置は前記微分値が基準値と
一致した時点で高周波電源出力を変動させるように構成
されていることを特徴とするドライ処理装置。２、プラズマによって被処理物がエッチングされる装置
であって、プラズマエッチングの開始時には高周波電源
を高出力とし、前記微分値が基準値と一致した時点で高
周波電源を低出力に切り換えてエッチングを行うように
構成されてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のドライ処理装置。