JPS6358833A - ドライエツチング装置におけるエツチング圧力の制御方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体製造装置に関し、特にドライエツチング
のプラズマ放電を利用した半導体素子形成１漠のエツチ
ング装置におけるエツチング圧力の制御方法に関するも
のである。

〔従来の技術〕

近年ＩＣ，ＬＳＩの高性能化、高集積化に伴い、半導体
ウェハ上に形成された酸化シリコン膜、多結晶シリコン
膜、アルミニウム膜等の微細加工が要求されている。こ
のためドライエツチング装置の中で加工精度及び安定性
の高い反応性イオンエツチング装置が多く使用されてい
る。

反応性イオンエツチング装置は、真空容器内を高真空（
例えば１〜５０Ｐａ）にした後、反応性ガスを導入し、
真空容器内に相対向して設けられた電極に高周波電圧（
例えば１３．５６ＭＩＩｚ）を印加して電極間にグロー
放電によるガスプラズマを発生させ、被エツチング膜を
エツチングするようになっており、反応性ガスを真空容
器内に導入し、エツチングの設定圧力まで反応性ガス圧
力を到達させ安定化させる際には、真空容器に取り付け
られた真空ゲージの示す圧力値に基づいて、反応性ガス
排気口に設置される可変スロットルバルブの開閉度をリ
アルタイムで調整し、設定圧力への到達、安定化をはか
っていた０反応性ガスが真空容器内に導入されるまでは
可変スロットルバルブは全開の状態となっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の反応性イオンエツチング装置は、真空容
器内に反応性ガスをガス導入管より導き、あるエツチン
グ設定圧に到達させて安定化させる場合、真空容器に取
り付けられた真空ゲージ（例えばバラトロンゲージ）に
てモニタしつつリアルタイムで可変スロットルバルブの
開閉度を調整して真空容器内圧力を制御している。従っ
て、真空容器内圧力がある設定圧力に到達し、安定化す
る場合、可変スロットルバルブが全開の状態からコント
ロールされるため、２分〜３分のガス安定化時間が必要
となる欠点がある。近年エツチングのマルチステップ化
が進んでいるため、−度のエツチングで費やされるガス
安定化時間がマルチステップ分増すことになるという問
題もある。また、高周波電源がＯＮするまでのガス安定
化時間内に真空容器内圧力が設定圧に到達しない場合は
、エツチングが始まってからも圧力が安定せず、プラズ
マが不安定となり、その結果エツチング不足やオーバー
エッチ等を引き起こし、製品の著しい歩留りの低下及び
信頼性の低下をもたらす欠点があった・ 本発明の目的は真空容器内の圧力を設定圧力に安定化さ
せる時間を短縮するエツチング圧力の制御方法を提供す
ることにある。

（発明の従来技術に対する相違点） 上述した従来の反応性イオンエツチング装置に対し、本
発明は反応性ガスを真空容器内に導入し、エツチングの
設定圧力まで反応性ガス圧力を到達させ安定化させる際
に、真空容器のガス排気口部に設置される可変スロット
ルバルブの開閉度を一定値に保ち（開閉度は任意に設定
可能）、その後真空容器内の圧力を前記容器に取り付け
られる真空ゲージにてモニタし、その値に基づいて前記
スロットルバルブの開閉度をリアルタイムでコントロー
ルする２ステツプ圧力制御方法という独創的内容を有す
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は真空容器内の圧力を該容器の排気口部に設置さ
れる可変スロットルバルブの開閉度にて制御するドライ
エツチング装置において、可変スロットルバルブの開閉
度を一定値にセットして真空容器内の圧力を所望の圧力
に制御し、その後真空容器内の圧力値をモニタしてリア
ルタイムで前記可変スロットルバルブの開閉度を調整し
、真空容器内の圧力をコントロールすることを特徴とす
るドライエツチング装置におけるエツチング圧力の制御
方法である。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

（実施例１） 第１図は本発明の実施例１の断面図である。真空容器１
には絶縁部材４で電気的に絶縁された状態で１対の電極
アノード２、カソード３が相対向して設けられている。

カソード３には整合器１２を介して高周波電源１１が接
続されている。又、アノード２は接地されている。真空
容器１にはその内部に反応性ガスを導入するガス導入管
５と、真空容器１内の反応性ガスを排気する排気口６が
ある。

排気口６には真空容器１内の圧力を制御する可変スロッ
トルバルブ９が設置されている。さらに可変スロットル
バルブ９には真空ゲージ７からの信号を受ける圧力制御
装置８が接続されている。１０は温調器、１３はステッ
プモーター、１４はメカニカルブースターポンプ、１５
は液体窒素トラップ、１６はロータリーポンプである。

また１７はガスバルブ、１８はマスフロー、１９は反応
性ガス、ｚｌはメインバルブである。

このように構成された平行平板型反応性イオンエツチン
グ装置によれば、真空容器１内にガス導入管５より反応
性ガスを導入し、所望のエツチング圧力を得ようとする
場合、可変スロットルバルブ９の開閉度を圧力制御装置
８より任意に設定し、反応ガスを真空容器内へ導入する
。この時、スロットルバルブ９の開閉度は一定を保って
いる。その後、真空ゲージ７にてモニタする真空容器１
内の圧力が設定圧力の例えば±２０％（任意に設定筒）
以内にはいると、真空ゲージ７にてモニタする真空容器
１内の圧力値を圧力制御装置８に入力してリアルタイム
に可変スロットルバルブ９の開閉度を調整し半導体基板
２０のエツチング圧力を制御する。

（実施例２） 第２図は本発明の実施例２の縦断面図である。

前述の実施例同様に所望のエツチング圧力を得ようとす
る場合、前記、所望のエツチング圧力値を計算器２５に
与えることにより、その計算器２５が真空容器１内への
反応性ガス導入流量とポンプ１４゜１６の排気流量から
可変スロットルバルブ９の開閉度を計算し、真空容器１
内へ反応性ガスが導入される前から、バルブ９の開閉度
が自動で設定される。その後、前述実施例と同様に真空
ゲージ７がリアルタイムにモニタする圧力を圧力制御袋
Ｍ８が可変スロットルバルブ９にフィードバックしガス
圧をコントロールする方法に切り替わる。この実施例で
は、設定圧力を入力するだけで、計算器２５が自動的に
開閉度を計算し、設定するため、あらかじめ人間がマニ
ュアルで所望圧力の開閉度を調査しなければならないと
いう手間を省略できる利点がある。２３は上部電極、２
４は下部電極、２６は磁石である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明はドライエツチングを行う真
空容器内のガス圧力をガス排気口部に設置される可変ス
ロットルバルブの開閉度にて制御する場合、可変スロッ
トルバルブの開閉度を一定にセットして真空容器内圧力
をコントロールした後、真空容器内圧力をリアルタイム
で可変スロットルバルブにフィードバックさせてコント
ロールするという２ステツプ圧力制御方法を採用するこ
とにより、真空容器内圧力が所望の設定圧力に到達し、
安定する時間を短縮することができる効果がある。近年
、エツチングにおいて、マルチステップ化が進んでいる
ため、前記時間の短縮は１回　　′のエツチングにつき
、マルチステップの回数分短縮され、その効果は大きく
なる。また、高周波電源がＯＮするまでに真空容器内圧
力が確実にエツチング設定圧に制御されることから、エ
ツチング圧力のふらつきによるエツチング不足、オーバ
ーエッチ等を防止でき、製品の歩留り向上及び信頼性の
向上が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１の縦断面図、第２図は本発明
の実施例２の縦断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器内の圧力を該容器の排気口部に設置され
   る可変スロットルバルブの開閉度にて制御するドライエ
   ッチング装置において、可変スロットルバルブの開閉度
   を一定値にセットして真空容器内の圧力を所望の圧力に
   制御し、その後真空容器内の圧力値をモニタしてリアル
   タイムで前記可変スロットルバルブの開閉度を調整し、
   真空容器内の圧力をコントロールすることを特徴とする
   ドライエッチング装置におけるエッチング圧力の制御方
   法。