JP2000091326A - ガス供給時間選択方法 - Google Patents

ガス供給時間選択方法

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JP2000091326A
JP2000091326A JP25904398A JP25904398A JP2000091326A JP 2000091326 A JP2000091326 A JP 2000091326A JP 25904398 A JP25904398 A JP 25904398A JP 25904398 A JP25904398 A JP 25904398A JP 2000091326 A JP2000091326 A JP 2000091326A
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JP
Japan
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gas
pressure
time
vacuum vessel
transition process
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JP25904398A
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English (en)
Inventor
Ryoichi Sugiyama
了一 杉山
Takayuki Kai
隆行 甲斐
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空容器内の圧力を一定することによりエッ
チング側壁の荒れや成膜の荒れが殆ど発生しないように
する。 【解決手段】 遷移工程実行時に真空容器内の圧力を真
空計により測定し、それを次の遷移工程時間にフィード
バックして真空容器内の圧力変動が±10%以下になる
ように遷移工程時間を(b)に示すように延長、あるい
は(c)に示すように短縮し、これを繰り返すことによ
って、最適な遷移工程時間を選択して、真空容器内の圧
力を一定にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体を製造するた
めに使用されるエッチングや薄膜形成に使用される装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ドライエッチング技術において、アスペ
クト比の高い深い溝あるいは穴の加工を行う際に用いら
れる方法として、ガス組成、圧力、高周波電力などの制
御パラメータをエッチング中に複数回変化させる時間変
調エッチングが用いられている。図3にエッチング装置
の構成を示す。
【0003】図3に示すように、真空容器1の上部に誘
電板5を介して誘導結合コイル4が設置されており、真
空容器1内の電極7上に被処理物としての基板6を載置
し、ガス導入口14から真空容器1内にガスを導入しつ
つ、排気手段としてのターボ分子ポンプ11にて排気す
るとともに圧力コントローラ10で所定の圧力に制御
し、真空容器1内にプラズマを発生させることにより、
電極7上に載置された基板6または基板6上の膜がエッ
チングされる。
【0004】プラズマ発生には、プラズマ発生用高周波
電源2にて高周波ケーブル15を通して誘導結合コイル
4に高周波電力を印加するとともに、マッチングコント
ローラ3によって誘導結合コイル4のインピーダンスを
高周波ケーブル15の特性インピーダンスに整合させ
る。また、電極7にはバイアス用高周波電源9にて高周
波電力を印加できるように構成されている。
【0005】真空容器1内には、エッチングガスボンベ
12aからガス流量調節器であるマスフローコントロー
ラ13aを介してエッチングガスが、またデポジション
ガスボンベ12bからマスフローコントローラ13bを
介してデポジションガスが選択的に導入される。
【0006】時間変調エッチングにおいては、エッチン
グが主体のエッチングガスとデポジションが主体のデポ
ジションガスの切り換えの際に、一般にマスフローコン
トローラ13a、13bの応答は圧力コントローラ10
の応答に比べて十分速いために真空容器内の圧力が大き
く変動して、プラズマのインピーダンスが急激に変化
し、誘導結合コイル4のインピーダンスを高周波ケーブ
ル15の特性インピーダンスに整合させるためのマッチ
ングコントローラ3が追従できず、プラズマが一旦消滅
した後に再びプラズマを発生させることになり、図4に
示すようにエッチング形状に荒れ8が生じてしまう。
【0007】ここで、真空容器1内の圧力を一定に保つ
方法としては、図5(a)に示すようにエッチング主体
の工程17からデポジション主体の工程18に切り換え
る際に、真空容器内に供給するガスがエッチングガスと
デポジションガスをともに含む遷移工程19aを経由す
るとともに、デポジションガス主体の工程18からエッ
チング主体の工程17に切り換える際に、エッチングガ
スとデポジションガスをともに含む遷移工程19bを経
由するものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、遷移工程19a,19bの時間は固定値であ
り、0.5〜2秒間という基準が示されているものの、
実験的手法により遷移工程時間を導き出す必要がある。
【0009】また、マスフローコントローラ13a,1
3bの追従性能により遷移工程時間が異なったり、また
はエッチングプロセスによって、エッチングガスの流量
とデポジションガスの流量が大きく異なる場合について
は図5(b)に示すように遷移工程19a,19bにお
いて真空容器内の圧力が大きく変動する場合があって、
エッチング形状の荒れを完全に解消することができない
のが現状である。
【0010】また、上記の説明はドライエッチングの場
合であるが、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内
を排気し、真空容器内にプラズマを発生させ、ガス組
成、圧力、高周波電力などの制御パラメーターを成膜中
に複数回変化させて真空容器内の電極に載置された被処
理物に薄膜形成する場合には、第1のデポジションガス
の流量と次にこの第1のデポジションガスと入れ替わる
第2のデポジションガスの流量が大きく異なる場合につ
いては遷移工程において真空容器内の圧力が大きく変動
して薄膜の表面の荒れが発生し、これを完全に解消する
ことができないのが現状である。
【0011】本発明はエッチング形状の荒れや成膜され
た薄膜の表面の荒れを改善できるガス供給時間選択方法
を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明のガス供給時間選
択方法は、遷移工程内の真空容器内の圧力変動が小さく
なるように遷移工程時間長を決定することを特徴とす
る。
【0013】この構成によると、エッチング形状の荒れ
や成膜された薄膜の表面の荒れを改善できる。
【0014】
【発明の実施の形態】請求項1記載のガス供給時間選択
方法は、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排
気し、真空容器内にプラズマを発生させ、ガス組成、圧
力、高周波電力などの制御パラメーターをエッチング中
に複数回変化させて真空容器内の電極に載置された被処
理物をエッチングするに際し、ガス供給切り換えの際の
供給するガスが重なり合う遷移工程時間について、その
遷移工程内の真空容器内の圧力を測定し、その圧力変動
の結果をフィードバックして次遷移工程時の真空容器内
の圧力が小さくなるように遷移工程時間長を変化させる
ことを特徴とする。
【0015】請求項2記載のガス供給時間選択方法は、
請求項1において、遷移工程時間を決定するためには、
遷移工程時間をある値からガス供給を重ねながら真空容
器内の圧力を監視し、真空容器内の圧力変動が少ない遷
移工程時間に収束していくよう遷移工程時間長を制御す
ることを特徴とする。
【0016】請求項3記載のガス供給時間選択方法は、
請求項2において、真空容器の容積とエッチングガス流
量とデポジションガス流量とに基づいて遷移工程内の真
空容器内の圧力変動が少なくなるように計算して運転を
開始することを特徴とする。
【0017】請求項4記載のガス供給時間選択方法は、
真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真
空容器内にプラズマを発生させ、ガス組成、圧力、高周
波電力などの制御パラメーターを成膜中に複数回変化さ
せて真空容器内の電極に載置された被処理物に薄膜形成
するに際し、ガス供給切り換えの際の供給するガスが重
なり合う遷移工程時間について、その遷移工程内の真空
容器内の圧力を測定し、その圧力変動の結果をフィード
バックすることにより、次遷移工程時の真空容器内の圧
力が小さくなるように遷移工程時間長を変化させること
を特徴とする。
【0018】以下、本発明のガス供給時間選択方法を具
体的な実施の形態に基づいて説明する。なお、従来のエ
ッチング装置と同様の作用を成すものには同一の符号を
付けて説明する。
【0019】図1は本発明のガス供給時間選択方法を実
行するエッチング装置を示し、マスフローコントローラ
13a,13bを自動制御する制御装置16が設けられ
ている点が図3に示した従来例とは異なっている。20
は真空容器1の内部圧力を検出する真空計である。
【0020】エッチング形状に荒れが生じないために
は、デポジションガスからエッチングガスへの切り換
え、またはエッチングガスからデポジションガスへの切
り換えの際に、真空容器1内の圧力変動が±10%以下
であることが望ましい。
【0021】そのためには、ガス切り換えの際に圧力コ
ントローラーが追従できるように真空容器内に流入する
ガス流量の変動を少なくする遷移工程時間を決定するこ
とが必要となる。
【0022】制御装置16は真空計20の検出値に基づ
いてマスフローコントローラ13a,13bを図2に示
すように制御するように構成されている。図2(a)に
示すように、まず真空容器内にガスA(エッチングガ
ス)を供給し、ガスB(デポジションガス)との供給の
切り換え時に真空容器内の圧力の変化を真空計で監視す
る。この時に、圧力が低くなる方向で、かつ圧力変動が
ガスAのみ供給の際に比べて±10%以上変動したこと
を検出した場合には、エッチング主体の工程17からデ
ポジション主体の工程18に次回に切り換える際には、
標準の遷移工程時間長19aを規定時間(具体的には、
0.2秒程度で、以下の説明では規定時間を0.2秒と
して説明する。)延長して遷移時間19a′とするよう
にガスBの供給開始のタイミングを0.2秒だけ早く開
始させて、エッチング主体の工程17からデポジション
主体の工程18への遷移工程における真空容器の圧力変
動を低減する。
【0023】圧力が高くなる方向で、かつ圧力変動がガ
スAのみ供給の際に比べて±10%以上変動したことを
検出した場合には、図2(c)に示すようにガスBの供
給開始のタイミングを0.2秒だけ遅く開始させて、遷
移工程時間を短縮して遷移時間19a′としてエッチン
グ主体の工程17からデポジション主体の工程18への
遷移工程における真空容器の圧力変動を低減する。
【0024】なお、エッチング主体の工程17からデポ
ジション主体の工程18への遷移工程を例に挙げて説明
しているが、デポジション主体の工程18からエッチン
グ主体の工程17への遷移工程においても同様に制御装
置16がマスフローコントローラ13a,13bを制御
する。
【0025】以上を繰り返すことにより、最適なガス供
給切り換えタイミング(遷移工程時間)を導き出すこと
ができる。上記実施の形態において制御装置16は、前
回の遷移工程の運転履歴に基づいて遷移工程を通過する
際の真空容器の圧力変動を低減したが、蓄積した過去の
複数回の履歴に基づいて制御するように構成することも
できる。
【0026】また、運転開始時の遷移時間長の決定の具
体例としては、制御装置16は真空容器の容積とエッチ
ングガス流量とデポジションガス流量とに基づいて遷移
工程内の真空容器内の圧力変動が少なくなるように計算
して運転を開始するように構成されている。
【0027】上記の実施の形態はドライエッチング装置
を例に挙げて説明したが、真空容器内にガスを供給しつ
つ真空容器内を排気し、真空容器内にプラズマを発生さ
せ、ガス組成、圧力、高周波電力などの制御パラメータ
ーを成膜中に複数回変化させて真空容器内の電極に載置
された被処理物に薄膜形成する装置の場合にも同様に実
施することができ、第1のデポジションガスと次にこの
第1のデポジションガスと入れ替わる第2のデポジショ
ンガスのガスが重なり合う遷移工程時間について、その
遷移工程内の真空容器内の圧力を測定し、その圧力変動
の結果をフィードバックすることにより、次遷移工程時
の真空容器内の圧力が小さくなるように遷移工程時間長
を変化させることによって、薄膜の表面の荒れを改善で
きる。
【0028】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、最適な遷
移工程時間で時間変動エッチングを行うことができ、エ
ッチング側壁の荒れのない良好なエッチング形状を得る
ことができる。
【0029】また、薄膜形成においてもこのガス供給時
間選択方法を実行することによって、荒れのない良好な
薄膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガス供給時間選択方法を実施するエッ
チング装置の構成図
【図2】同実施の形態の制御装置の構成の説明図
【図3】従来のエッチング装置の構成図
【図4】遷移工程で圧力変動がある従来のエッチング装
置でのエッチング結果を示す拡大断面図
【図5】従来の遷移工程とその工程で発生する圧力変動
の説明図
【符号の説明】
1 真空容器 2 プラズマ発生用高周波電源 4 誘導結合コイル 6 基板(被処理物) 7 電極 9 電極印加用高周波電源 12a エッチングガスボンベ 12b デポジションガスボンベ 14 ガス導入口 16 制御装置 20 真空計

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内
    を排気し、真空容器内にプラズマを発生させ、ガス組
    成、圧力、高周波電力などの制御パラメーターをエッチ
    ング中に複数回変化させて真空容器内の電極に載置され
    た被処理物をエッチングするに際し、 ガス供給切り換えの際の供給するガスが重なり合う遷移
    工程時間について、その遷移工程内の真空容器内の圧力
    を測定し、その圧力変動の結果をフィードバックするこ
    とにより、次遷移工程時の真空容器内の圧力が小さくな
    るように遷移工程時間長を変化させるガス供給時間選択
    方法。
  2. 【請求項2】遷移工程時間を決定するためには、遷移工
    程時間をある値からガス供給を重ねながら真空容器内の
    圧力を監視し、真空容器内の圧力変動が少ない遷移工程
    時間に収束していくように最適値を導き出す請求項1記
    載のガス供給時間選択方法。
  3. 【請求項3】ガス供給切り換えの際の供給するガスが重
    なり合う遷移工程時間長を、真空容器の容積とエッチン
    グガス流量とデポジションガス流量とに基づいて遷移工
    程内の真空容器内の圧力変動が少なくなるように計算し
    て運転を開始する請求項2記載のガス供給時間選択方
    法。
  4. 【請求項4】真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内
    を排気し、真空容器内にプラズマを発生させ、ガス組
    成、圧力、高周波電力などの制御パラメーターを成膜中
    に複数回変化させて真空容器内の電極に載置された被処
    理物に薄膜形成するに際し、 ガス供給切り換えの際の供給するガスが重なり合う遷移
    工程時間について、その遷移工程内の真空容器内の圧力
    を測定し、その圧力変動の結果をフィードバックするこ
    とにより、次遷移工程時の真空容器内の圧力が小さくな
    るように遷移工程時間長を変化させるガス供給時間選択
    方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003282547A (ja) * 2002-03-26 2003-10-03 Ulvac Japan Ltd 高選択比かつ大面積高均一プラズマ処理方法及び装置
JP2012039048A (ja) * 2010-08-12 2012-02-23 Tokyo Electron Ltd エッチングガスの供給方法及びエッチング装置

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Effective date: 20040113

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