JP2000208486A - 表面処理方法 - Google Patents
表面処理方法Info
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- JP2000208486A JP2000208486A JP11004205A JP420599A JP2000208486A JP 2000208486 A JP2000208486 A JP 2000208486A JP 11004205 A JP11004205 A JP 11004205A JP 420599 A JP420599 A JP 420599A JP 2000208486 A JP2000208486 A JP 2000208486A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】プラズマを用いた半導体の微細パタンのエッチ
ングで問題となるチャージングダメージを低減する。 【構成】プラズマエッチングによる微細パタンの加工に
おいて、イオンを加速するための高周波電源をオフオフ
し、試料に入射するイオンのエネルギーを十分高くす
る、あるいはエッチングガス圧力やイオン電流密度を最
適化する。
ングで問題となるチャージングダメージを低減する。 【構成】プラズマエッチングによる微細パタンの加工に
おいて、イオンを加速するための高周波電源をオフオフ
し、試料に入射するイオンのエネルギーを十分高くす
る、あるいはエッチングガス圧力やイオン電流密度を最
適化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子の表面処
理方法に係り、特にプラズマを用いて半導体表面のエッ
チング処理を行なうのに好適な表面処理方法に関するも
のである。
理方法に係り、特にプラズマを用いて半導体表面のエッ
チング処理を行なうのに好適な表面処理方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体素子をプラズマ中でエッチ
ングする装置として、ここではＥＣＲ（電子サイクロト
ロン共鳴）方式と呼ばれる装置を例に説明する。この方
式では、外部より磁場を印加した真空容器中でマイクロ
波によりプラズマを発生する。磁場により電子はサイク
ロトロン運動し、この周波数とマイクロ波の周波数を共
鳴させることで効率良くプラズマを発生できる。試料に
入射するイオンを加速するために、試料には高周波電圧
が印加される。プラズマとなるガスには塩素やフッ素な
どのハロゲンガスが用いられる。
ングする装置として、ここではＥＣＲ（電子サイクロト
ロン共鳴）方式と呼ばれる装置を例に説明する。この方
式では、外部より磁場を印加した真空容器中でマイクロ
波によりプラズマを発生する。磁場により電子はサイク
ロトロン運動し、この周波数とマイクロ波の周波数を共
鳴させることで効率良くプラズマを発生できる。試料に
入射するイオンを加速するために、試料には高周波電圧
が印加される。プラズマとなるガスには塩素やフッ素な
どのハロゲンガスが用いられる。
【０００３】このような装置での高精度化を図る目的で
特開平６−１５１３６０号公報が知られている。本公報
には、試料に印加する高周波電圧をオンオフし間欠的に
制御することにより、エッチングしたい物質であるＳｉ
と下地酸化膜との選択比を高くでき、かつエッチング速
度のパタン依存性を低減できることが開示されている。
また、特開平８−３３９９８９号公報には、金属のエッ
チングで高周波電圧をオンオフと間欠的に制御すること
により、エッチ残りを低減できることが記載されてい
る。
特開平６−１５１３６０号公報が知られている。本公報
には、試料に印加する高周波電圧をオンオフし間欠的に
制御することにより、エッチングしたい物質であるＳｉ
と下地酸化膜との選択比を高くでき、かつエッチング速
度のパタン依存性を低減できることが開示されている。
また、特開平８−３３９９８９号公報には、金属のエッ
チングで高周波電圧をオンオフと間欠的に制御すること
により、エッチ残りを低減できることが記載されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】半導体素子の微細化に
伴い、配線や電極に相当するラインとスペースの加工の
アスペクト比が大きくなり、プラズマ中の荷電粒子によ
るチャージングダメージの問題が顕在化している。この
中でも、特に電子シェーディングと呼ばれる現象で生じ
るダメージが問題となる。電子は質量がイオンに比べて
１０００分の１以下と小さいために、プラズマ中ではラ
ンダムな熱運動成分が大きい。このため、ウエハ基板表
面の微細なパタンの溝の底には入りにくい性質がある。
一方、イオンは加工の異方性を出すために基板に垂直に
加速されて、微細溝の底に到達する。このために、アス
ペクトが大きい溝の底は相対的に正に帯電して、配線な
どの加工中に配線と接続しているＭＯＳ(metal oxide s
emiconductor)トランジスタのゲート酸化膜に電圧がか
かり、絶縁破壊を起す。
伴い、配線や電極に相当するラインとスペースの加工の
アスペクト比が大きくなり、プラズマ中の荷電粒子によ
るチャージングダメージの問題が顕在化している。この
中でも、特に電子シェーディングと呼ばれる現象で生じ
るダメージが問題となる。電子は質量がイオンに比べて
１０００分の１以下と小さいために、プラズマ中ではラ
ンダムな熱運動成分が大きい。このため、ウエハ基板表
面の微細なパタンの溝の底には入りにくい性質がある。
一方、イオンは加工の異方性を出すために基板に垂直に
加速されて、微細溝の底に到達する。このために、アス
ペクトが大きい溝の底は相対的に正に帯電して、配線な
どの加工中に配線と接続しているＭＯＳ(metal oxide s
emiconductor)トランジスタのゲート酸化膜に電圧がか
かり、絶縁破壊を起す。
【０００５】本発明の目的は、チャージングダメージを
低減することのできる表面処理方法を提供することにあ
る。
低減することのできる表面処理方法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】微細パタンの加工におい
て、パタン面積が広い疎な部分とパタン面積が狭い密な
部分のエッチング速度の差（以後マイクロローディング
と呼ぶ）を少なくすることにより、チャージングダメー
ジを低減する。すなわち、試料に印加する高周波電圧を
繰返しオンオフ制御して、かつ電圧の振幅を十分高く設
定することで、マイクロローディングを低減する。ま
た、エッチングガスの圧力あるいはプラズマの密度を制
御することでマイクロローディングを低減する。
て、パタン面積が広い疎な部分とパタン面積が狭い密な
部分のエッチング速度の差（以後マイクロローディング
と呼ぶ）を少なくすることにより、チャージングダメー
ジを低減する。すなわち、試料に印加する高周波電圧を
繰返しオンオフ制御して、かつ電圧の振幅を十分高く設
定することで、マイクロローディングを低減する。ま
た、エッチングガスの圧力あるいはプラズマの密度を制
御することでマイクロローディングを低減する。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図によ
り説明する。図１(１）は本発明を適用するプラズマエ
ッチング装置の全体構成図である。マイクロ波電源１０
１から導波管１０２と導入窓１０３を介して真空容器１
０４内にマイクロ波が導入され、プラズマ１０６が発生
する。導入窓１０３の材質は石英、セラミックなど電磁
波を透過する物質である。真空容器１０４の回りには電
磁石１０５が設置されており、磁場強度はマイクロ波の
周波数と共鳴を起こすように設定されて、たとえば周波
数が２.４５ＧＨｚならば磁場強度は８７５Ｇａｕｓｓ
である。試料１０７は試料台１０８の上に設置される。
試料に入射するイオンを加速するために、高周波電源１
０９が試料台１０８に接続されている。高周波の周波数
に特に制限はないが、通常では２００ｋＨｚから２０Ｍ
Ｈｚの範囲が実用的である。１２０は終点判定装置であ
り、プラズマの発光強度の変化を検出してエッチングの
終点を判定する。図１（２）は高周波電源１０９の電圧
波形１１０を示す。本実施例に従い、バイアス電圧がオ
ンオフできるようになっている。
り説明する。図１(１）は本発明を適用するプラズマエ
ッチング装置の全体構成図である。マイクロ波電源１０
１から導波管１０２と導入窓１０３を介して真空容器１
０４内にマイクロ波が導入され、プラズマ１０６が発生
する。導入窓１０３の材質は石英、セラミックなど電磁
波を透過する物質である。真空容器１０４の回りには電
磁石１０５が設置されており、磁場強度はマイクロ波の
周波数と共鳴を起こすように設定されて、たとえば周波
数が２.４５ＧＨｚならば磁場強度は８７５Ｇａｕｓｓ
である。試料１０７は試料台１０８の上に設置される。
試料に入射するイオンを加速するために、高周波電源１
０９が試料台１０８に接続されている。高周波の周波数
に特に制限はないが、通常では２００ｋＨｚから２０Ｍ
Ｈｚの範囲が実用的である。１２０は終点判定装置であ
り、プラズマの発光強度の変化を検出してエッチングの
終点を判定する。図１（２）は高周波電源１０９の電圧
波形１１０を示す。本実施例に従い、バイアス電圧がオ
ンオフできるようになっている。
【０００８】次に、チャージングダメージを測定するた
めの素子の構造を図２に示す。図２(１)はエッチング装
置内のプラズマにさらされている半導体ウエハの断面図
である。図２(２)は(１)のレジストパタンを上から見た
図である。図中の試料は損傷評価用の素子であるが、実
デバイスでは主にトランジスタのゲート部分に相当す
る。Ｓｉ基板２０５の上に素子分離酸化膜２０４、ゲー
ト酸化膜２０３が形成その上にｐｏｌｙ Ｓｉ層２０２
とレジスト２０１が櫛状に形成されている。プラズマエ
ッチング中には、電子２０６とイオン２０７が試料に入
射する。図２（１）に示すように電子シェーディングの
ために、アスペクト比の高い溝の加工ではイオンは溝底
２０８まで到達できるが、電子は主にレジスト２０１の
側壁に捕獲される。するとゲート酸化膜２０３にはｐｏ
ｌｙ Ｓｉ層２０２を介して正の電荷が蓄積され、この
量がある値を超えるとゲート酸化膜２０３が絶縁破壊を
起こし、素子不良となる。
めの素子の構造を図２に示す。図２(１)はエッチング装
置内のプラズマにさらされている半導体ウエハの断面図
である。図２(２)は(１)のレジストパタンを上から見た
図である。図中の試料は損傷評価用の素子であるが、実
デバイスでは主にトランジスタのゲート部分に相当す
る。Ｓｉ基板２０５の上に素子分離酸化膜２０４、ゲー
ト酸化膜２０３が形成その上にｐｏｌｙ Ｓｉ層２０２
とレジスト２０１が櫛状に形成されている。プラズマエ
ッチング中には、電子２０６とイオン２０７が試料に入
射する。図２（１）に示すように電子シェーディングの
ために、アスペクト比の高い溝の加工ではイオンは溝底
２０８まで到達できるが、電子は主にレジスト２０１の
側壁に捕獲される。するとゲート酸化膜２０３にはｐｏ
ｌｙ Ｓｉ層２０２を介して正の電荷が蓄積され、この
量がある値を超えるとゲート酸化膜２０３が絶縁破壊を
起こし、素子不良となる。
【０００９】この電子シェーディングによるダメージを
低減するためには、マイクロローディングを低減すれば
よいことを以下に説明する。図２に示すｐｏｌｙ Ｓｉ
層２０２が、ウエハ上の他の部分と部分と電気的につな
がっていると、電荷はそこを通じて流れて、電位差は生
じない。電位差が生じるのは、エッチングが進行してｐ
ｏｌｙ Ｓｉ層２０２が分離した時点からである。さら
に、この構造では溝底２０８が電荷を集めるアンテナ部
分になる。溝底にはマイクロローディングのために、周
囲の広い部分のエッチングが終了してｐｏｌｙ Ｓｉ層
２０２が分離しても、まだｐｏｌｙ Ｓｉが残ってい
る。この部分にイオンが入射してゲート酸化膜２０３に
電圧がかかる。さらにエッチングが進行して溝底のｐｏ
ｌｙ Ｓｉが無くなると、アンテナ部分が無くなるため
に、ゲートに流れる電流は減少する。以上から、電子シ
ェーディングダメージを低減するためには、マイクロロ
ーディングを低減し溝底のｐｏｌｙ Ｓｉがアンテナと
して働く時間を短縮すればよい。
低減するためには、マイクロローディングを低減すれば
よいことを以下に説明する。図２に示すｐｏｌｙ Ｓｉ
層２０２が、ウエハ上の他の部分と部分と電気的につな
がっていると、電荷はそこを通じて流れて、電位差は生
じない。電位差が生じるのは、エッチングが進行してｐ
ｏｌｙ Ｓｉ層２０２が分離した時点からである。さら
に、この構造では溝底２０８が電荷を集めるアンテナ部
分になる。溝底にはマイクロローディングのために、周
囲の広い部分のエッチングが終了してｐｏｌｙ Ｓｉ層
２０２が分離しても、まだｐｏｌｙ Ｓｉが残ってい
る。この部分にイオンが入射してゲート酸化膜２０３に
電圧がかかる。さらにエッチングが進行して溝底のｐｏ
ｌｙ Ｓｉが無くなると、アンテナ部分が無くなるため
に、ゲートに流れる電流は減少する。以上から、電子シ
ェーディングダメージを低減するためには、マイクロロ
ーディングを低減し溝底のｐｏｌｙ Ｓｉがアンテナと
して働く時間を短縮すればよい。
【００１０】図２の素子を用いて測定したゲート酸化膜
の破壊の分布を図３に示す。図３のウエハ内で灰色の部
分が、破壊したゲートを示す。この測定では８インチの
ウエハ面内で１２１個のゲート酸化膜の測定を行った。
このうち破壊を起したゲートの割合を破壊率と呼び図３
中に％で示した。図４には、この素子をエッチングした
ときのプラズマからのＳｉの発光強度の時間変化を示
す。この発光波形は、通常のエッチングではエッチング
の終点に判定にもちいる。エッチングのガスには塩素
（７２ｓｃｃｍ）と酸素（８ｓｃｃｍ）の混合ガスを用
い、真空容器１４内部の圧力を０．４Ｐａとした。マイ
クロ波電源１０１の出力を４００Ｗとした。バイアス電
源１０９の周波数は８００ＫＨｚで、電力は連続バイア
スで３０Ｗ、オンオフバイアスでは１５０Ｗでデューテ
ィー比２０％繰返し周波数１ｋＨｚとした。これらはｐ
ｏｌｙ Ｓｉのエッチング速度が等しくなるように調整
してある。図３からわかるように、試料に印加する高周
波電圧をオンオフ制御するとゲートの破壊率を低減で
き、例えば櫛１００本アンテナ比１４８５の素子では、
破壊率が３９％から６％になる。また図４からわかるよ
うに、オンオフバイアスではエッチング終点時Ｓｉの発
光強度が急峻に低下する。終点時の発光強度の低下かな
だらかになるのは、マイクロローディングとウエハ面内
のエッチング速度の不均一によるもので、発光が急峻に
落ちることはマイクロローディングおよび均一性が改善
されていることを意味する。すなわち、オンオフバイア
スによりマイクロローディングが低減された結果、チャ
ージングダメージが改善される。図５に別条件でエッチ
ングした場合のゲート破壊の分布を示す。エッチングガ
スは塩素（８０ｓｃｃｍ）とＢＣｌ３（２０ｓｃｃｍ）
の混合で、圧力を１Ｐａとした。マイクロ波電源１０１
の出力を７００Ｗとし、電極温度は４０℃とした。高周
波電圧電源１０９の周波数は８００ＫＨｚとし、オンオ
フの繰返し周波数は２ｋＨｚとした。バイアス電力は連
続バイアスで７０Ｗ、オンオフバイアスでピーク電力３
５０Ｗでデューティー比２０％とした。この条件でも、
オンオフバイアスでダメージが低減され、櫛１００本ア
ンテナ比７４２５の素子では破壊率が１００％から０％
になる。図６には矩形のアンテナ素子でチャージングダ
メージを評価した結果を示す。矩形のアンテナとは櫛形
とは異なり、広い四角形のｐｏｌｙＳｉのアンテナがゲ
ート酸化膜に接続された構造で、このアンテナでは電子
シェーディングではなくて、プラズマの不均一など巨視
的な現象に起因するダメージが測定できる。エッチング
条件は図５の測定と同じである。図６から巨視的な損傷
は無く、従って図５に見られるダメージは電子シェーデ
ィングに起因していることがわかる。
の破壊の分布を図３に示す。図３のウエハ内で灰色の部
分が、破壊したゲートを示す。この測定では８インチの
ウエハ面内で１２１個のゲート酸化膜の測定を行った。
このうち破壊を起したゲートの割合を破壊率と呼び図３
中に％で示した。図４には、この素子をエッチングした
ときのプラズマからのＳｉの発光強度の時間変化を示
す。この発光波形は、通常のエッチングではエッチング
の終点に判定にもちいる。エッチングのガスには塩素
（７２ｓｃｃｍ）と酸素（８ｓｃｃｍ）の混合ガスを用
い、真空容器１４内部の圧力を０．４Ｐａとした。マイ
クロ波電源１０１の出力を４００Ｗとした。バイアス電
源１０９の周波数は８００ＫＨｚで、電力は連続バイア
スで３０Ｗ、オンオフバイアスでは１５０Ｗでデューテ
ィー比２０％繰返し周波数１ｋＨｚとした。これらはｐ
ｏｌｙ Ｓｉのエッチング速度が等しくなるように調整
してある。図３からわかるように、試料に印加する高周
波電圧をオンオフ制御するとゲートの破壊率を低減で
き、例えば櫛１００本アンテナ比１４８５の素子では、
破壊率が３９％から６％になる。また図４からわかるよ
うに、オンオフバイアスではエッチング終点時Ｓｉの発
光強度が急峻に低下する。終点時の発光強度の低下かな
だらかになるのは、マイクロローディングとウエハ面内
のエッチング速度の不均一によるもので、発光が急峻に
落ちることはマイクロローディングおよび均一性が改善
されていることを意味する。すなわち、オンオフバイア
スによりマイクロローディングが低減された結果、チャ
ージングダメージが改善される。図５に別条件でエッチ
ングした場合のゲート破壊の分布を示す。エッチングガ
スは塩素（８０ｓｃｃｍ）とＢＣｌ３（２０ｓｃｃｍ）
の混合で、圧力を１Ｐａとした。マイクロ波電源１０１
の出力を７００Ｗとし、電極温度は４０℃とした。高周
波電圧電源１０９の周波数は８００ＫＨｚとし、オンオ
フの繰返し周波数は２ｋＨｚとした。バイアス電力は連
続バイアスで７０Ｗ、オンオフバイアスでピーク電力３
５０Ｗでデューティー比２０％とした。この条件でも、
オンオフバイアスでダメージが低減され、櫛１００本ア
ンテナ比７４２５の素子では破壊率が１００％から０％
になる。図６には矩形のアンテナ素子でチャージングダ
メージを評価した結果を示す。矩形のアンテナとは櫛形
とは異なり、広い四角形のｐｏｌｙＳｉのアンテナがゲ
ート酸化膜に接続された構造で、このアンテナでは電子
シェーディングではなくて、プラズマの不均一など巨視
的な現象に起因するダメージが測定できる。エッチング
条件は図５の測定と同じである。図６から巨視的な損傷
は無く、従って図５に見られるダメージは電子シェーデ
ィングに起因していることがわかる。
【００１１】次に試料に印加する高周波電圧の振幅とマ
イクロローディングの関係を述べる。マイクロローディ
ングはイオンのエネルギーが大きいほど改善されて、従
ってダメージも低減される。イオンのエネルギーは高周
波電圧の振幅が大きいほど大きくなり、実験の結果イオ
ンエネルギー４００ｅＶ以上でダメージ低減効果が大き
くなることがわかった。イオンエネルギーを４００ｅＶ
以上にするための高周波電圧の振幅は高周波の周波数に
より異なり、高周波電圧の周波数が１５ＭＨｚ以下の場
合は、高周波電圧オン時の振幅を５００Ｖ以上とし、１
５ＭＨｚ以上の場合は８００Ｖ以上とすればよい。
イクロローディングの関係を述べる。マイクロローディ
ングはイオンのエネルギーが大きいほど改善されて、従
ってダメージも低減される。イオンのエネルギーは高周
波電圧の振幅が大きいほど大きくなり、実験の結果イオ
ンエネルギー４００ｅＶ以上でダメージ低減効果が大き
くなることがわかった。イオンエネルギーを４００ｅＶ
以上にするための高周波電圧の振幅は高周波の周波数に
より異なり、高周波電圧の周波数が１５ＭＨｚ以下の場
合は、高周波電圧オン時の振幅を５００Ｖ以上とし、１
５ＭＨｚ以上の場合は８００Ｖ以上とすればよい。
【００１２】次に、マイクロローディングを低減するそ
の他の条件を述べる。マイクロローディングはエッチン
グガスの圧力に依存して、０.１Ｐａから５Ｐａの間に
設定することが望ましい。これ以下では、反応性ラジカ
ル量が不足することで、またこれ以上ではイオンのガス
との衝突が大きくなり方向性が悪くなることで、マイク
ロローディングは大きくなり、従って電子シェーディン
グダメージも大きくなる。また、試料に入射するイオン
の密度は２ｍＡ／ｃｍ2以下になるようにすると、ダメ
ージはより低減できる。以上のプロセス条件は単独で用
いても効果があるが、バイアスをオンオフすることと併
用すれば、より効果がある。
の他の条件を述べる。マイクロローディングはエッチン
グガスの圧力に依存して、０.１Ｐａから５Ｐａの間に
設定することが望ましい。これ以下では、反応性ラジカ
ル量が不足することで、またこれ以上ではイオンのガス
との衝突が大きくなり方向性が悪くなることで、マイク
ロローディングは大きくなり、従って電子シェーディン
グダメージも大きくなる。また、試料に入射するイオン
の密度は２ｍＡ／ｃｍ2以下になるようにすると、ダメ
ージはより低減できる。以上のプロセス条件は単独で用
いても効果があるが、バイアスをオンオフすることと併
用すれば、より効果がある。
【００１３】なお、本実施例の効果がある装置は図１に
示すＥＣＲ型の装置に限らず、プラズマを利用したエッ
チング装置ならば同様に効果がある。装置の例として
は、平行平板型の電極を用いた容量結合でプラズマを発
生させる装置、またコイルを用いて誘導結合によりプラ
ズマを発生させる装置、あるいはＥＣＲ型でも数百ＭＨ
ｚの低い周波数でプラズマを発生する装置などがある。
また、本実施例のバイアスをオンオフにおいて、オフは
０Ｖでなく、小さい電圧をかけた状態であっても良い。
示すＥＣＲ型の装置に限らず、プラズマを利用したエッ
チング装置ならば同様に効果がある。装置の例として
は、平行平板型の電極を用いた容量結合でプラズマを発
生させる装置、またコイルを用いて誘導結合によりプラ
ズマを発生させる装置、あるいはＥＣＲ型でも数百ＭＨ
ｚの低い周波数でプラズマを発生する装置などがある。
また、本実施例のバイアスをオンオフにおいて、オフは
０Ｖでなく、小さい電圧をかけた状態であっても良い。
【００１４】以上、本実施例によれば、マイクロローデ
ィングを低減することにより、電子シェーディングダメ
ージを低減することができる、すなわち、バイアスをオ
ンオフし、言い替えれば、イオンを加速するための高周
波電源をオフオフし、試料に入射するイオンのエネルギ
ーを十分高くする、あるいはエッチングガス圧力やイオ
ン電流密度を最適化するすることで、マイクロローディ
ングを低減でき、これにより、電子シェーディングが影
響を及す時間を短くして、チャージングダメージを低減
できるという効果がある。
ィングを低減することにより、電子シェーディングダメ
ージを低減することができる、すなわち、バイアスをオ
ンオフし、言い替えれば、イオンを加速するための高周
波電源をオフオフし、試料に入射するイオンのエネルギ
ーを十分高くする、あるいはエッチングガス圧力やイオ
ン電流密度を最適化するすることで、マイクロローディ
ングを低減でき、これにより、電子シェーディングが影
響を及す時間を短くして、チャージングダメージを低減
できるという効果がある。
【００１５】また、本実施例には次の特徴がある。 (１)試料のエッチング処理を発行分光法を用いてエッチ
ング終点判定する際に、試料へのイオンの入射エネルギ
を制御するバイアス電圧をオンオフ制御して終点判定す
るエッチング終点判定方法。これによりエッチング中の
発光波形の変化がはっきりし、発光の変化を検出し易く
なる。 (２)試料のエッチング処理を発行分光法を用いてエッチ
ング終点判定する際に、試料へのイオンの入射エネルギ
を制御するバイアス電圧をオンオフ制御し、オンオフ制
御の周波数を１００Ｈｚ以上にして終点判定するエッチ
ング終点判定方法。これによりエッチング中の発光に強
弱のムラがなくなるとともに波形の変化がはっきりし、
発光の変化を検出し易くなる。 (３)パターンに疎密を有する試料のエッチング処理にお
いて、試料へのイオンの入射エネルギを制御するバイア
ス電圧をオンオフ制御し、試料のエッチング処理を発行
分光法を用いてエッチング終点判定するエッチング終点
判定方法。これによりエッチング終了時の発光波形の変
化がはっきりし、発光の変化を検出し易くなる。
ング終点判定する際に、試料へのイオンの入射エネルギ
を制御するバイアス電圧をオンオフ制御して終点判定す
るエッチング終点判定方法。これによりエッチング中の
発光波形の変化がはっきりし、発光の変化を検出し易く
なる。 (２)試料のエッチング処理を発行分光法を用いてエッチ
ング終点判定する際に、試料へのイオンの入射エネルギ
を制御するバイアス電圧をオンオフ制御し、オンオフ制
御の周波数を１００Ｈｚ以上にして終点判定するエッチ
ング終点判定方法。これによりエッチング中の発光に強
弱のムラがなくなるとともに波形の変化がはっきりし、
発光の変化を検出し易くなる。 (３)パターンに疎密を有する試料のエッチング処理にお
いて、試料へのイオンの入射エネルギを制御するバイア
ス電圧をオンオフ制御し、試料のエッチング処理を発行
分光法を用いてエッチング終点判定するエッチング終点
判定方法。これによりエッチング終了時の発光波形の変
化がはっきりし、発光の変化を検出し易くなる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、マイクロローディング
を低減することにより、電子シェーディングダメージを
低減することができるという効果がある。
を低減することにより、電子シェーディングダメージを
低減することができるという効果がある。
【図１】本発明を適用する装置の全体構成図である。
【図２】ゲート酸化膜破壊評価素子の構造である。
【図３】ゲート酸化膜のウエハ面内の破壊分布図であ
る。
る。
【図４】エッチング中のプラズマからのSiの発光強度で
ある。
ある。
【図５】ゲート酸化膜のウエハ面内の破壊分布図であ
る。
る。
【図６】ゲート酸化膜のウエハ面内の破壊分布図であ
る。
る。
１０１…マイクロ波電源、１０２…導波管、１０３…導
入窓、１０４…真空容器、１０５…磁石、１０６…プラ
ズマ、１０７…試料、１０８…試料台、１０９…高周波
電源、１１０…電圧波形、１２０…終点判定装置、２０
１…レジスト、２０２…ｐｏｌｙ Ｓｉ層、２０３…ゲ
ート酸化膜、２０４…素子分離酸化膜、２０５…Ｓｉ基
板、２０６…電子、２０７…イオン、２０８…溝底。
入窓、１０４…真空容器、１０５…磁石、１０６…プラ
ズマ、１０７…試料、１０８…試料台、１０９…高周波
電源、１１０…電圧波形、１２０…終点判定装置、２０
１…レジスト、２０２…ｐｏｌｙ Ｓｉ層、２０３…ゲ
ート酸化膜、２０４…素子分離酸化膜、２０５…Ｓｉ基
板、２０６…電子、２０７…イオン、２０８…溝底。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉開 元彦 山口県下松市大字東豊井794番地 日立テ クノエンジニアリング株式会社笠戸事業所 内 (72)発明者 佐藤 孝 山口県下松市大字東豊井794番地 日立テ クノエンジニアリング株式会社笠戸事業所 内 Ｆターム(参考） 4K057 DA02 DA14 DB06 DB12 DD01 DE01 DE04 DG08 DG20 DJ02 DM18 DM20 DM29 DN01 5F004 AA06 BB14 BD03 CA02 CA03 CB15 DA04 DA11 DB02 EB02
Claims (10)
- 【請求項１】真空容器と、該真空容器内にプラズマを発
生させるプラズマ発生手段と、前記プラズマにより表面
処理される試料を設置する試料台と、前記試料に高周波
電圧を印加するための高周波電源とからなる装置による
微細パタンのエッチング処理を行う方法において、パタ
ン面積が広い疎な部分とパタン面積が狭い密な部分のエ
ッチング速度の差を少なくし、素子に発生する帯電によ
る損傷を低減することを特徴とする表面処理方法。 - 【請求項２】請求項１記載の表面処理方法において、前
記試料に印加する高周波電圧を周期的にオンオフし、パ
タン面積が広い疎な部分とパタン面積が狭い密な部分の
エッチング速度の差を少なくする表面処理方法。 - 【請求項３】請求項２記載の表面処理方法において、前
記高周波電圧のオン時の試料に入射するイオンエネルギ
ーが４００ｅＶ以上になるように、高周波電圧の振幅を
設定する表面処理方法。 - 【請求項４】請求項３記載の表面処理方法において、高
周波電圧の周波数が１５ＭＨｚ以下の場合は高周波電圧
オン時の振幅を５００Ｖ以上とし、１５ＭＨｚ以上の場
合は８００Ｖ以上とする表面処理方法。 - 【請求項５】請求項１ないし４記載の表面処理方法にお
いて、エッチングガスの圧力を０.１Ｐａから５Ｐａの
間に設定し、パタン面積が広い疎な部分とパタン面積が
狭い密な部分のエッチング速度の差を少なくする表面処
理方法。 - 【請求項６】請求項１ないし５記載の表面処理方法にお
いて、前記試料上で測定したイオンの飽和電流密度を２
ｍＡ／ｃｍ2以下にし、パタン面積が広い疎な部分とパ
タン面積が狭い密な部分のエッチング速度の差を少なく
する方法は、することである表面処理方法。 - 【請求項７】請求項２記載の表面処理方法において、発
光分光法を用いてエッチングの終点を判定する表面処理
方法。 - 【請求項８】試料をプラズマによりエッチング処理する
表面処理方法において、前記試料に印加する高周波電圧
を周期的にオンオフし、発光分光法によりエッチングの
終点を検出することを特徴とする表面処理方法。 - 【請求項９】請求項８記載の表面処理方法において、前
記オンオフ周期を１００Ｈｚ以上とする表面処理方法。 - 【請求項１０】請求項８記載の表面処理方法において、
パタン面積が広い疎な部分とパタン面積が狭い密な部分
を有する試料のエッチング終点判定を行う表面処理方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00420599A JP4167768B2 (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | 表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00420599A JP4167768B2 (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | 表面処理方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000208486A true JP2000208486A (ja) | 2000-07-28 |
| JP2000208486A5 JP2000208486A5 (ja) | 2006-03-09 |
| JP4167768B2 JP4167768B2 (ja) | 2008-10-22 |
Family
ID=11578154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00420599A Expired - Fee Related JP4167768B2 (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | 表面処理方法 |
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| JP (1) | JP4167768B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009059991A (ja) * | 2007-09-03 | 2009-03-19 | Oki Electric Ind Co Ltd | プラズマプロセス検出用センサ、そのセンサの製造方法、及びそれを用いた半導体装置の製造方法 |
-
1999
- 1999-01-11 JP JP00420599A patent/JP4167768B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009059991A (ja) * | 2007-09-03 | 2009-03-19 | Oki Electric Ind Co Ltd | プラズマプロセス検出用センサ、そのセンサの製造方法、及びそれを用いた半導体装置の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4167768B2 (ja) | 2008-10-22 |
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