JP4177192B2 - プラズマエッチング装置およびプラズマエッチング方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハなど被処理体の処理を行なうプラズマエッチング装置もしくはそれを用いたプラズマエッチング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、半導体チップの製造工程において、半導体ウェハなどの被処理体を処理するために、反応性プラズマを利用したプラズマエッチング装置が使用されている。
【0003】
ここで、図13に示した被処理体の断面図を用いてプラズマエッチングの一例として、MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタのポリシリコン(Poly-Si)ゲート電極形成のためのエッチング(以下、ゲートエッチングと記す)について説明する。図13(a)に示すように、エッチング前の被処理体1は、シリコン(Si)基板2の表面から上方に向かって順に、二酸化ケイ素(SiO2)膜3、ポリシリコン膜4、およびフォトレジストマスク5によって形成されている。なお、このフォトレジストマスク5は、フォトリソグラフィ工程においてフォトレジストを塗布した後に、レティクルと呼ばれるマスクを用いて縮小投影露光装置によって1チップあるいは複数チップごとに同じパターンを露光し、現像した後に形成される。このフォトレジストマスク5の寸法、つまりフォトレジストマスク幅7は、後に説明するゲート電極の幅に大きく関わるため、厳しく管理されている。
【0004】
ゲートエッチングとは、被処理体1を反応性プラズマに曝すことによって、フォトレジストマスク5に覆われていない領域のポリシリコン膜4を除去する工程であり、これによって図13(b)に示すようにゲート電極6が形成される。ゲート電極6の底辺のゲート幅8は、電子デバイスの性能に強く影響するため、最重要寸法CD(Critical Dimensions)として厳密に管理されている。そのためゲート幅8には予め目標完成寸法が設定されている。
【0005】
また、エッチング前のフォトレジストマスク幅7からエッチング後のゲート幅8を引いた値は、CDシフトと呼ばれ、ゲートエッチングの良否を表す重要な指標となっている。
【0006】
以上のようなゲートエッチングを行なうプラズマエッチング装置の従来の例を、図14を用いて説明する。略円筒形状の処理室側壁11の上に処理室蓋12を設置し、これにより構成される処理室13内に基板保持台14を設けている。
【0007】
処理室蓋12の中心部に設置された導入口22から処理ガス21を処理室13内に導入し、プラズマ25を生成する。このプラズマ25に被処理体1を曝すことによってプラズマエッチング処理が行われる。処理ガス21およびプラズマエッチング処理における反応で生成した揮発性物質は排気口30から排出される。排気口30の先には真空ポンプ(ここでは図示しない)が接続されており、これによって処理室13内の圧力を1Pa(パスカル)程度の減圧にしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したようなプラズマエッチング装置によってゲートエッチングが行なわれているが、昨今の被処理体1の大口径化に伴って、被処理体1の広い領域にわたるエッチングレートの面内均一性や、前記のゲート幅8の面内均一性を確保することが難しくなってきている。また同様に、昨今の半導体デバイスの微細化に伴ってゲート幅8の寸法管理に対する要求が厳しくなってきている。
【0009】
次に、ゲート幅8の寸法に対する影響の1つであるゲート電極側面への反応生成物の付着および堆積について説明する。以前よりゲートエッチングにおいては塩素(Cl2)、臭化水素(HBr)、酸素(O2)など複数のガスが処理に用いられている。エッチング中は、これらのガスがプラズマ状態になってポリシリコン膜4に対してエッチングを行なうが、その際に処理ガス21に含まれる塩素、臭化水素、酸素が解離して生成したCl(塩素)、H(水素)、Br(臭素)、O(酸素)のイオンやラジカルと、ポリシリコン膜4に由来するシリコンとが反応し、反応生成物が生じる。これらの反応生成物のうち、揮発性のものは排気口30から排出されるが、不揮発性のものは処理室側壁11や処理室蓋12の内側(真空側)やポリシリコン膜4やフォトレジストマスク5の側面に付着・堆積する。これらのうちポリシリコン膜4やフォトレジストマスク5の側面に反応生成物が堆積すると、それがエッチングに対するマスクとなり、ゲート幅8が大きくなる場合が多い。
【0010】
特にシリコンと臭素との化合物SiBrx(x=1,2,3)もしくはシリコンと塩素との化合物SiClx(x=1,2,3)と酸素(O)が化合すると、不揮発性で堆積性が強いSixBryOz(x,y,z:自然数)もしくはSixClyOz(x,y,z:自然数)になり、これらがポリシリコン膜4やフォトレジスト膜5に付着・堆積するとゲート幅8が大きくなる原因となる。
【0011】
このゲート幅8の増大は、被処理体1の面内で不均一に起こる場合がある。つまりCDシフトが被処理体1の面内で不均一になる場合がある。例えば、エッチングレートが速い領域では、遅い領域よりもポリシリコン膜4に由来するシリコンを含む反応生成物の濃度が高くなり、CDシフトの面内不均一の原因となり得る。
【0012】
また、被処理体1の中心部においては、その周囲が全て被エッチング領域であるのに対し、ウェハの最外周部においては、その外周側には被エッチング領域が無い。そのため、エッチングレートが被処理体1の面内で均一だったとしてもポリシリコン膜4に由来するシリコンを含む反応生成物の濃度が中心部で高く、外周部で低くなる。これもCDシフトの面内不均一の原因となり得る。
【0013】
また、前述したようにプラズマエッチング処理によって反応生成物が処理室側壁11や処理室蓋12の内側(真空側)に堆積するが、プラズマエッチング中に塩素、水素、臭素、酸素やこれらの化合物のラジカルやイオンがこの堆積物から解離し、プラズマ25中に放出される場合がある。この場合は、反応生成物から放出されるラジカルやイオンの濃度が、被処理体1の外周部で高くなりやすい。なぜなら、図14に示したように処理室蓋12は被処理体1と平行に位置するため、そこに堆積していた反応生成物から放出されるラジカルやイオンは被処理体1の全体に拡散しやすいのに対し、処理室側壁11は被処理体1の外側に位置しているため、そこに堆積していた反応生成物から放出されるラジカルやイオンは被処理体1の外周部での濃度上昇を招きやすいからである。以上説明したような反応生成物から放出されるラジカルやイオンは、被処理体1の表面におけるCDシフトの面内均一性を悪化させる原因となり得る。
【0014】
以上説明したように、被処理体1面内の場所によって反応生成物の濃度に不均一が生じるが、この不均一は処理室13内の状態によって時々刻々と変化する。すなわちプラズマエッチングを行なう場合の処理ガス21の総流量や組成、処理室13内の圧力などプロセス入力条件が同じであっても、CDシフトが変動する。これは前述したような処理室蓋12および処理室側壁11に堆積した反応生成物の付着状態がプラズマエッチング処理の進行によって時々刻々と変化するからである。
【0015】
以上のようなプラズマエッチング処理の進行の他に、クリーニングと呼ばれる処理によっても処理室内の状態は変化する。前述したようにプラズマエッチング処理を行なうごとに、処理室側壁11や処理室蓋12の内側(真空側)に堆積する反応生成物の量は増大する。この堆積物が剥離し被処理体1の表面に付着すると、半導体デバイス量産の歩留まりの低下を引き起こす。それを防ぐために反応性プラズマを用いたプラズマクリーニングを定期的に行なって、前述の堆積物の除去を行なっている。さらに、プラズマクリーニングで除去しきれない堆積物は、処理室13を大気開放して作業者が手作業で行なうウェットクリーニングまたはマニュアルクリーニングと呼ばれる作業によって除去している。これら2種類のクリーニングによって処理室蓋12および処理室側壁11に付着している堆積物の量は減少する。以上の様に処理室13内の状態は時々刻々と変化するため、被処理体1表面のラジカルやイオンの分布もそれに応じて変化する。
【0016】
図14に示した従来例のプラズマエッチング装置では、被処理体1の中心部の上方に設けられた導入口22からのみ処理ガスを導入しているため、処理ガスに含まれているガス成分のラジカルや、解離して生成したイオンの濃度が、被処理体1の中心部で高く、外周部で低くなることが多い。
【0017】
このようなプラズマ中のイオンやラジカルの面内均一性の改善を目的とした技術として、処理室の複数箇所から処理ガスを導入する技術がある。この技術は、複数の導入孔から処理ガスを処理室へ導入し、その処理ガスの流量を各導入孔ごとに独立に制御できる流量制御器を有した反応性イオンエッチング装置に関するものである(例えば、特許文献1参照)。これによってエッチングレートの面内均一性は変えられるものの、各導入孔から導入する処理ガスの組成は同一のものであり、イオンやラジカルの面内均一性を調節するには不十分である。
【0018】
次に被処理体1表面における反応生成物の濃度分布の改善を目的として、処理室内に反応生成ガスを導入する技術がある。この技術は、ガスの導入箇所を2つ設け、被処理体におけるエッチング速度を均一化するために、1つの導入箇所からは反応ガスを、他方の導入箇所からはエッチング反応により生成される反応生成ガスを、反応抑制ガスとして導入するドライエッチング方法に関するものである(例えば、特許文献2参照)。この技術を用いることによってイオンやラジカルの面内均一性を調節し、エッチングレートの面内均一性を向上させることは可能である。
【0019】
しかし、この構成では、反応抑制ガスとして反応生成ガスを導入する位置が1つの導入個所に固定されているため、エッチング速度の面内均一性の改善には制約がある。例えば、被処理体の中心部におけるエッチング速度が、外周部におけるエッチング速度よりも速いならば、中心部に反応抑制ガスとして反応生成ガスを導入することによってエッチング速度の面内均一性を向上させられる。しかし、逆に被処理体の外周部におけるエッチング速度が、中心部におけるエッチング速度よりも速くなった場合には、同構成においてはガスの配管をそれぞれ入れ替えなけれならず、迅速な対応が出来ないという欠点がある。さらに、通常エッチングに使用されるガスの他に反応生成ガスの供給源および配管系を付加する必要があるという欠点がある。
【0020】
上記問題に鑑み、本発明は、大口径の被処理体に対して、面内で均一性の良い処理を行うことができるプラズマエッチング装置およびプラズマエッチング処理方法を提供することを目的とする。
【0021】
【特許文献1】
特開昭62−290885号公報
【特許文献2】
特開平5−190506号公報
【特許文献3】
米国特許第6418954号明細書
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するために、処理室13へ処理ガス21を導入する導入口22を複数設け、それぞれの導入口22によって処理ガス21の流量または組成を調節するものである。そのとき共通ガス系からの処理ガス(第1の処理ガス)を複数に分配し、分配した後のそれぞれの配管系に添加ガス系からのガス(第2の処理ガス)を混合させ、処理室13に設けられた複数の導入口から導入する処理ガスの組成および/または流量を調節するものである。
【0023】
さらに、本発明は、フォトリソグラフィ工程で形成されたフォトレジストマスク幅7の寸法測定をプラズマエッチング前に行ない、その測定結果を用いて分析を行ない、複数の導入口から導入する処理ガス21の組成および/または流量を調節するものである。
【0024】
さらに、本発明は、ゲート幅8の測定をエッチング後に行い、その測定結果を用いて分析を行い、複数の導入口から導入する処理ガス21の組成および/または流量を調節するものである。
【0025】
さらに、本発明は、プラズマ発光の受光結果から処理室13内の堆積物の量を算出し、その算出結果をもとに堆積物からのイオンやラジカルの生成量を推算し、複数の導入口から導入する処理ガス21の組成および/または流量を調節するものである。
【0026】
さらに、本発明は、プラズマ発光の受光部を被処理体1の上方に複数設置し、プラズマ受光結果からイオンやラジカルの分布を算出し、その結果を用いて複数の導入口から導入する処理ガス21の組成および/または流量を調節するものである。
【0027】
【発明の実施の形態】
[第1実施例]
以下、本発明の第1の実施例について図1〜図6を用いて詳しく説明する。図1は、本発明の第1の実施例を適用したプラズマエッチング装置のガス配管系を示す図である。
【0028】
また、本実施例における処理室蓋12を上方から見た図を図2に示す。図2に示すように処理室蓋12の中心部に第1のガス導入口65−1を、そしてその外周に円形状に8つの第2のガス導入口65−2をそれぞれ設置している。
【0029】
図1に示すように、このプラズマエッチング装置は、処理室蓋12を有する処理室13と、処理室内に設けた基板保持台14と、処理室蓋12に設けた第1のガス導入口65−1および第2のガス導入口65−2と、第1の処理ガス供給源である共通ガス系40と、第2の処理ガス供給源である添加ガス系50と、共通ガス系40からの第1の処理ガスを複数に分流する分流器60と、分流器60の第1の分流出口62−1と第1のガス導入口65−1との間の配管に設けた第2の処理ガスを合流させる合流部63−1と、分流器60の第2の分流出口62−2と第2のガス導入口65−2との間の配管に設けた第2の処理ガスを合流させる合流部63−2とを有して構成される。
【0030】
共通ガス系40は、ガス供給源としてガスボンベ41−1および41−2と、各ガスの流量を調節する流量調節器42−1および42−2と、各ガスを流したり止めたりするためのバルブ43−1および43−2と、共通ガス系40の各ガスが合流する合流部44とから構成されている。
【0031】
本実施例においては、共通ガスとして、ガスボンベ41−1に臭化水素(HBr)、ガスボンベ41−2に塩素(Cl2)がそれぞれ充填されている。
【0032】
合流部44において合流した共通ガスは、その下流に設けられたガス分流器60に導入される。ガス分流器60は、ガス分流入口61に入ってきた任意のガスを、任意の流量比において複数の分流出口に分流させる機能を有する機器である。このガス分流器60は、処理ガスを2つの分流出口に分流させるものであり、1つの分流出口には処理ガスの流量を測定するフローメータと、処理ガスの流動を制限あるいは調節するレストリクターとを有し、他方の分流出口には設定された流量の処理ガスを流すことができるマスフローコントローラを有する構成になっている。このフローメータからは、マスフローコントローラへ流量設定値が送られ、これにより入口に入ってきた処理ガスを任意の流量比で2つの分流出口に分流させることができる(例えば、特許文献3参照)。
【0033】
本実施例では、臭化水素と塩素との混合ガスを、このガス分流器60によって分流出口62−1および分流出口62−2の2箇所に、8:2の流量比で分流させる。
【0034】
添加ガス系50はガス供給源としてガスボンベ51と、ガスを複数(ここでは2つ)に分岐するための分岐52と、ガスのそれぞれの流量を調節する流量調節器53−1および53−2と、ガスを流したり止めたりするためのバルブ54−1および54−2とから構成されている。本実施例では添加ガスとして酸素(O2)がガスボンベ51に充填されている。
【0035】
分流出口62−1から出た共通ガス(ここでは臭化水素と塩素との混合ガス)は、バルブ54−1を経由した添加ガス(ここでは酸素)と合流部63−1において合流し、共通ガスと添加ガスとの混合ガスが処理室蓋12の中心に設けられた第1のガス導入口65−1に導かれる。
【0036】
同様に分流出口62−2から出た共通ガス(ここでは臭化水素と塩素との混合ガス)は、バルブ54−2を経由した添加ガス(ここでは酸素)と合流部63−2において合流し、共通ガスと添加ガスとの混合ガスが処理室蓋12の外周部に設けられた第2のガス導入口65−2に導かれる。
【0037】
以上説明した構成を用い、流量調節器42−1、42−2、53−1、53−2の設定流量および分流器60の分流出口62−1と分流出口62−2の流量比を調節することにより、第1のガス導入口65−1と第2のガス導入口65−2からは、それぞれ流量および組成が異なる処理ガスが導入される。
【0038】
次に本実施例におけるプラズマエッチング装置について、図3を用いて説明する。処理室側壁11の上に処理室蓋12を設置し、これにより構成される処理室13内に基板保持台14を設けている。処理室側壁11の上端面には円形状に溝が形成されており、この溝にOリング15が埋設されている。このOリング15によって処理室13内の気密が保持されている。
【0039】
基板保持台14の内部には吸着用電極16が埋設され、それに接続された直流電源17によって吸着用電極16と被処理体1との間に静電気力を発生させ、被処理体1を基板保持台14に対して吸着させる。また、吸着用電極16と直流電源17との間にはスイッチ18が設けられ、直流電圧の印加のオン・オフを行なう。
【0040】
合流部63−1を経由した処理ガス21−1は第1の導入口65−1から、合流部63−2を経由した処理ガス21−2は第2の導入口65−2から、それぞれ処理室13内に導入される。これら第1の導入口65−1および第2の導入口65−2は、処理室蓋12を貫通するパイプによってそれぞれ形成されている。処理室蓋12の上には高周波コイル23が設置されており、高周波電源24によって高周波コイル23に高周波を印加することによって、処理ガス21をプラズマ25にする。高周波コイル23と高周波電源24との間にはスイッチ26が設けられ、高周波電圧の印加のオン・オフを行なう。
【0041】
被処理体1をプラズマ25にさらすことによってプラズマエッチング処理を行うが、基板保持台14の内部には高周波電圧を印加するための高周波印加電極27が埋設されており、そこに接続された高周波電源28によって高周波電圧を印加することによってバイアス電位を生じさせプラズマ25中に生成したイオンを被処理体1に引き込み、異方性エッチングを行なう。高周波印加電極27と高周波電源28との間にはスイッチ29が設けられ、高周波電圧の印加のオン・オフを行なう。
【0042】
処理ガス21およびプラズマエッチング処理における反応で生成した揮発性物質は、排気口30から排出される。排気口30の先には真空ポンプ(ここでは図示しない)が接続されており、これによって処理室13内の圧力を1Pa(パスカル)程度の減圧にしている。さらに排気口30と真空ポンプとの間には圧力調節バルブ31が設置されており、その圧力調節バルブ31の開度を調節することによって処理室13内の圧力を調節している。
【0043】
ここで従来例および本実施例において使用する各処理ガスの設定流量および流量を調節する流量調節器の番号を図4(a)に、ガス分流器60の設定流量比および第1の導入口65−1および第2の導入口65−2から導入される処理ガスの流量を図4(b)にそれぞれ示す。なお、図4(b)においてガス分流器60の分流比、つまり分流出口62−1からの流量と分流出口62−2からの流量との比が100:0で、流量調節器53−2の設定流量が0sccmの場合は、処理室蓋12の中心に設置されているガス導入口65−1からのみ処理ガスが導入されることになり、従来例での処理に相当するため従来例と記した。
【0044】
図4に示した条件の場合、従来例および本実施例における第1の導入口65−1から導入される処理ガスの臭化水素と塩素と酸素の流量比が20:10:1であるのに対し、本実施例における第2の導入口65−2から導入される処理ガスの臭化水素と塩素と酸素の流量比は20:10:2となる。つまり、本実施例においては、第1の導入口65−1よりも第2の導入口65−2からの方が、酸素の濃度がより高い処理ガスが導入される。
【0045】
次に、図5(a)に、直径300mmの被処理体1の表面における酸素濃度分布の従来例と本実施例との比較を示す。従来例では被処理体の中央部よりも外周部での酸素濃度が低くなっているのに対し、本実施例では外周部での酸素濃度低下が抑えられ、面内均一性が向上していることがわかる。また、次に図5(b)に、被処理体1のゲート幅8の測定結果を示す。この図に示すように従来例では中心部と外周部とでゲート幅8の差が大きかったが、本実施例においてはその差が小さくなっている。これは、中心部よりも外周部に酸素濃度が高い処理ガスを導入することにより、不揮発性の反応生成物SixBryOz(x,y,z:自然数)もしくはSixClyOz(x,y,z:自然数)を、外周部におけるポリシリコン膜4やフォトレジスト膜5の側面に中心部と比較してより多く堆積させ、従来例よりもゲート幅8を大きくしたことによるものである。そのため複数のガス導入口65から混合比が異なる処理ガスを導入することによって、被処理体1のCDシフトの面内均一性を向上させることができ、ゲート幅8が面内でより均一となるゲートエッチングを実現できたことがわかる。
【0046】
さらに本実施例において、図1に示すように複数のガス導入口65に処理ガスを導入する際に、複数のガス導入口65に共通して導入する共通ガス(本実施例では臭化水素および塩素)をガス分流器60によって任意の流量比に分流し、そのそれぞれの分流出口62−1および62−2の下流において、それぞれ流量が異なる添加ガス(本実施例では酸素)を導入した。これによって、単純な構造で複数のガス導入口65から、流量および組成が異なる処理ガスを導入することが可能になる。
【0047】
なお、本実施例においては、共通ガスとして臭化水素および塩素を使用したが、それに限るものではなく、他のガスを用いることもできる。
【0048】
また、本実施例においては、添加ガスとして酸素を使用した。しかし、添加ガスは酸素に限るものではなく、堆積性反応生成物を生成させるための他のガスを添加ガスとして用いても構わない。また、逆に堆積性反応生成物の生成を阻害するためのガスを添加ガスとして用い、その濃度分布を被処理体1面内で調節することによって、ゲート幅8の面内均一性を向上させてもよい。
【0049】
また、本実施例においては、共通ガスとして臭化水素および塩素の2種類のガスを用いたがそれに限るものではない。1種類あるいは3種類以上のガスを共通ガスとして用いることもできる。
【0050】
また、本実施例においては、添加ガスとして酸素のみを用いたが、添加ガスは1種類に限るものではなく、複数のガスを用いることもできる。複数の添加ガスを用いる場合の例を図6に示す。この場合は、第1の添加ガスが充填されているガスボンベ51−1と、分岐52−1と、流量調節器53−1および53−2と、バルブ54−1と54−2とからなる第1の添加ガス系50−1と、第2の添加ガスが充填されているガスボンベ51−2と、分岐52−2と、流量調節器53−3および53−4と、バルブ54−3と54−4とからなる第2の添加ガス系50−2とを設け、ガス分流出口62−1および62−2から流出した共通ガスと第1の添加ガスと第2の添加ガスとをそれぞれ混合部63−1および63−2において混合させ、ガス導入口65−1と65−2とにそれぞれ流量および組成が異なる処理ガスを導入すればよい。
【0051】
また、本実施例においては、処理室蓋12の外周部に設置されたガス導入部65−2から導入する処理ガス21−2の総流量を、中心部に設置されたガス導入部65−1から導入する処理ガス21−1の総流量よりも少なくしたがそれに限るものではない。本発明の実施者は、最適なプラズマエッチングを行なうために各導入口から導入する処理ガスの流量を自由に決定できる。そのため、ガス導入部65−2から導入する処理ガス21−2の総流量を、ガス導入部65−1から導入する処理ガス21−1の総流量よりも多くする方が、より良好なエッチング結果を得られるならば、そのようにしても構わない。
【0052】
また、本実施例においては、ガス導入部65−2から導入する処理ガス21−2の総流量に対する酸素流量の割合を、ガス導入部65−1から導入する処理ガス21−1の総流量に対する酸素流量の割合よりも多くしたが、それに限るものではない。例えば、外周部でのゲート幅8が目標完成寸法よりも大きく、中心部でのゲート幅8が目標完成寸法よりも小さくなる場合には、ガス導入部65−2から導入する処理ガス21−2の総流量に対する酸素流量の割合を減らし、ガス導入部65−1から導入する処理ガス21−1の総流量に対する酸素流量の割合を増やすことによって、それぞれの位置におけるゲート幅8を目標完成寸法に近づけることができる。
【0053】
また、本実施例においては、ガス分流器60として特許文献3に記載のものを用いたが、それに限るものではない。他の構成により処理ガスを複数に分流させる機器を用いても構わない。さらに、本実施例においては、共通ガス系40からの第1の処理ガスを複数に分流する分流器60の第1の分流出口62−1と第1のガス導入口65−1との間の配管に設けた第2の処理ガスを合流させる合流部63−1と、分流器60の第2の分流出口62−2と第2のガス導入口65−2との間の配管に設けた第2の処理ガスを合流させる合流部63−2とをもうけたが、第2の処理ガスを合流させる合流部63−1,63−2は、少なくともいずれか1つ有する構成として良い。
【0054】
[第2実施例]
次に、図7および図8を用いて、本発明の第2の実施例を説明する。第1実施例においては処理室蓋12に複数の穴を貫通させ第2のガス導入口65−2を設置したのに対し、本実施例においては図7に示すように、穴が複数形成されているシャワープレートと呼ばれるプレートを処理室蓋12の下に設置し、そのシャワープレート19を貫通する穴によって第2のガス導入口65−2を形成するものである。また、処理室13に処理ガスを導入するためのガス配管系については第1実施例で説明したものと同様なものを使用する。
【0055】
合流部63−1を経由した処理ガス21−1は、処理室蓋12およびシャワープレート19を貫通するパイプによって形成された第1のガス導入口65−1を通して処理室13内に導入される。また、合流部63−2を経由した処理ガス21−2は、ガス導入パイプ22を通して処理室蓋12とシャワープレート19との間に導入され、その後シャワープレートに形成された第2の導入口65−2を通して処理室13内に導入される。また、第1の導入口65−1を通して導入される処理ガス21−1とガス導入パイプ22を通して導入される処理ガス21−2とは、処理室蓋12とシャワープレート19との間の空間においては混合しないようになっている。また、シャワープレート19の下に設置されたOリング15’によって気密が保たれている。
【0056】
図8にシャワープレート19を上方から見た図を示す。シャワープレート19の中心に第1の導入口65−1を形成するパイプを通す穴が形成されており、その外周に円形状に第2のガス導入口65−2を形成している。
【0057】
処理室蓋12とシャワープレート19との間におけるコンダクタンスは、第2のガス導入口65−2のそれぞれのコンダクタンスに比べて充分大きくなっており、ガス導入パイプ22を通して導入された処理ガス21−2は、それぞれの第2のガス導入口65−2から等しい流量で処理室13内に導入される。
【0058】
本実施例により、図2および図3に示した第1実施例よりも簡便な構造によって第2のガス導入口65−2を形成できる。さらに第1実施例で説明した構成を用いることにより、第1実施例と同様の効果を得ることができる。
【0059】
[第3実施例]
次に、図9を用いて本発明の第3の実施例を説明する。本実施例は第1実施例で説明した複数のガス導入口65に異なる流量および組成の処理ガスの導入を可能にする構成に、測定器70とデータベース72と分析部74と制御部76とを加えたものである。
【0060】
測定器70は、エッチング前あるいはエッチング後の被処理体1の測定を行なうものであり、例として測長SEM(Scanning Electron Microscope:走査型電子顕微鏡)あるいはCD−SEMと呼ばれる測定器が挙げられる。これは被処理体1の表面に電子ビームを照射し、照射された場所より放出される2次電子を用いて被処理体1の表面の凹凸に関する情報を得るものであり、これによりエッチング前のフォトレジストマスク幅7やエッチング後のゲート幅8を測定することができる。また、この他に測定器70として、被処理体1の表面に光線を照射し、その反射光により被処理体1の表面の凹凸に関する情報を得るOCD(Optical-CD)測定器と呼ばれるものも挙げられる。さらに、これらの他に測定器70として、カンチレバーと呼ばれる先端に小さなプローブが付いたレバーを用いて被処理体1の表面を走査し、被処理体1の表面の凹凸の情報を得るAFM(AtomicForce Microscope:原子間力顕微鏡)と呼ばれるものも挙げられる。このOCD測定器やAFMによってもエッチング前のフォトレジストマスク幅7やエッチング後のゲート幅8を測定することができる。
【0061】
これら測定器70によって得られた、被処理体1の複数の位置における測定データ71は、データベース72に送られ、そこに蓄えられる。
【0062】
データベース72に蓄えられたデータ73は分析部74に送られる。分析部74においてはデータ73をもとに分析が行われ、制御部76に制御命令75が送られる。制御部76からは制御命令75をもとに流量調節器42−1、42−2、53−1、53−2およびバルブ43−1、43−2、54−1、54−2およびガス分流器60および圧力調節バルブ31に制御信号77が送られる。これらの機器類は受信した制御信号77をもとに制御を行う。
【0063】
以上のように、本実施例においては、第1実施例に測定機器70とデータベース72と分析部74と制御部76とを加えることによって、被処理体1の中心部および外周部におけるフォトレジストマスク幅7の違いに対応することができる。さらに、エッチング処理ごとに変化するエッチング結果の変動に対応することができる。以下、この構成を用いた処理方法の例を具体的に説明する。
【0064】
まず、エッチング処理前に被処理体1のフォトレジストマスク幅7の測定を行う場合について説明する。まず、CD−SEMもしくはOCD測定器もしくはAFMなどの測定器70によって、被処理体1表面のフォトレジストマスク幅7の測定を行い、データベース72に測定データ71が送られる。この測定データ71には、被処理体1内の測定した場所を示すデータと、エッチング前のフォトレジストマスク幅7のデータが含まれている。また、量産において複数の被処理体が連続的に処理される場合には、複数の被処理体のうち、どの被処理体のデータを示すのかを区別するデータも測定データ71には含まれている。
【0065】
なお、被処理体1の面内で複数箇所のフォトレジストマスク幅7の測定を行い、その面内分布を求める際には、被処理体1表面に形成される複数のチップの中の同じ位置において測定を行うことが重要である。なぜならチップ内には複雑なパターンが形成されており、そのチップ内の全てのパターンでフォトレジストマスク幅7が同一とは限らないからである。また、被処理体1に形成されるチップ間の性能のばらつきを抑えるためには、チップ内の同じ位置におけるフォトレジストマスク幅7のばらつきをチップ間で抑えることが重要となる。
【0066】
データベース72に蓄えられていたデータ73は、適時分析部74に送信される。分析部74ではデータ73をもとに被処理体1の表面のフォトレジストマスク幅7の面内分布が分析される。例えば、図10に示すように、被処理体1の中心部のチップでフォトレジストマスク幅7−1が大きく、外周部のチップでフォトレジストマスク幅7−2が小さければ、外周部よりも中心部でCDシフトが大きくなるようにガス条件を調節することによって、中心部のチップにおけるゲート幅8−1と外周部のチップにおけるゲート幅8−2とを近づけることができる。この場合は処理室蓋12の中心に設置された第1のガス導入口65−1よりも、外周部に設置された第2のガス導入口65−2から、より酸素の濃度が高い処理ガスを導入すれば良いことになる。これを実現するために必要な第1および第2のガス導入口65から導入されるそれぞれの処理ガスの流量比や流量および処理圧力が分析部74で算出される。つまり流量調節機42−1、42−2、53−1、53−2の流量設定値、ガス分流器60の分流比の設定値、設定された処理圧力を実現するための圧力調節バルブ31の開度の設定値が算出される。
【0067】
以上のような分析を分析部74で行い、分析結果を反映した制御命令75が制御部76に送られ、制御部76からはガス配管系を構成する機器類に制御信号77が送られる。すなわち、それぞれの流量調節機42−1、42−2、53−1、53−2には流量設定値を含む制御信号77が、それぞれのバルブ43−1、43−2、54−1、54−2にはバルブ開閉の制御信号77が、ガス分流器60には分流比の設定値を含む制御信号77が、圧力調節バルブ31には設定された処理圧力を実現するためのバルブ開度の設定値を含む制御信号77がそれぞれ送られる。
【0068】
以上により、測定器70によって得られたフォトレジストマスク幅7の測定結果をもとに、被処理体1の中心部のチップにおけるゲート幅8−1と外周部のチップにおけるゲート幅8−2とを近づけることが可能となる。
【0069】
次に、エッチング処理後に被処理体1のゲート幅8の測定を行う場合について説明する。まず、CD−SEMもしくはOCD測定器もしくはAFMなどの測定器70によって、被処理体1表面の複数箇所におけるゲート幅8の測定を行い、データベース72に測定データ71が送られる。この測定データ71には、被処理体1内の測定した場所を示すデータと、エッチング後のゲート幅8のデータが含まれている。また、量産において複数の被処理体が連続的に処理される場合には、複数の被処理体のうち、どの被処理体のデータを示すのかを区別するデータも測定データ71には含まれている。なおフォトレジストマスク幅7の測定と同様に、被処理体1表面に形成される複数のチップの中の同じ位置においてゲート幅8は測定され、ゲート幅8の被処理体1の面内分布が求められる。
【0070】
データベース72に蓄えられていたデータ73は、適時分析部74に送信される。分析部74ではデータ73をもとに被処理体1の表面のゲート幅8の面内分布が分析される。例えば、被処理体1の中心部のチップでゲート幅8−1が目標完成寸法よりも大きく、外周部のチップでゲート幅8−2が目標完成寸法よりも小さければ、中心部のチップでゲート幅8−1が小さくなるように、また外周部のチップでゲート幅8−2が大きくなるようにガス条件を調節することによって、中心部のチップにおけるゲート幅8−1と外周部のチップにおけるゲート幅8−2とをそれぞれゲート幅8の目標完成寸法に近づけることができる。この場合は、処理室蓋12の中心に設置された第1のガス導入口65−1から導入する処理ガス21−1の酸素濃度を下げ、外周部に設置された第2のガス導入口65−2から導入する処理ガス21−2の酸素濃度を上げれば良いことになる。これを実現するために必要な第1および第2のガス導入口65から導入されるそれぞれの処理ガスの流量比や流量および処理圧力が分析部74で算出される。つまり流量調節機42−1、42−2、53−1、53−2の流量設定値、ガス分流器60の分流比の設定値、設定された処理圧力を実現するための圧力調節バルブ31の開度の設定値が算出される。
【0071】
以上のような分析を分析部74で行い、分析結果を反映した制御命令75が制御部76に送られ、制御部76からはガス配管系を構成する機器類に制御信号77が送られる。すなわち、それぞれの流量調節機42−1、42−2、53−1、53−2には流量設定値を含む制御信号77が、それぞれのバルブ43−1、43−2、54−1、54−2にはバルブ開閉の制御信号77が、ガス分流器60には分流比の設定値を含む制御信号77が、圧力調節バルブ31には設定された処理圧力を実現するためのバルブ開度の設定値を含む制御信号77が、それぞれ送られる。
【0072】
以上により、測定器70によって得られたゲート幅8の測定結果をもとにエッチング処理条件をフィードバック制御することによって、被処理体1の中心部のチップにおけるゲート幅8−1と外周部のチップにおけるゲート幅8−2とを目標完成寸法に近づけることが可能となる。
【0073】
なお、ゲート幅8の測定結果をもとにエッチング処理条件にフィードバック制御を行う対象は、被処理体の測定の直後に行う別の被処理体の処理であって良いし、2枚以上後に行う被処理体の処理であっても良い。また、量産においてはロットと呼ばれる単位で、ひとまとまりの被処理体を扱っているが、前述したフィードバック制御を行う対象は、測定した被処理体の処理の1ロット以上後に行う処理であっても良い。測定器70による測定には長時間を要する場合があるため、測定した被処理体の処理の1ロット以上後に行う処理に対して、測定結果をもとにフィードバック制御を行っても構わない。また、多品種の電子デバイス製造のための処理を同一のプラズマエッチング装置で行う場合は、品種によって異なる処理条件が用いられることが多い。そのため、フィードバック制御を行う対象は、同じ品種の電子デバイスの処理であることが望ましい。
【0074】
また、本実施例では、第1実施例に示されるように処理室蓋12に形成されたガス導入口65を用いた処理室13を使用したが、それに限るものではない。第2実施例に示されるように、シャワープレート19を用いた処理室13を使用しても構わない。
【0075】
[第4実施例]
次に、図11を用いて本発明の第4の実施例を説明する。本実施例は、第1実施例で説明した複数のガス導入口65に異なる流量および組成の処理ガスの導入を可能にする構成に、受光窓80と光ファイバ81と分光部82とデータベース72と分析部74と制御部76とを加えたものである。
【0076】
処理室壁11には、プラズマ25の発光を受光できるように受光窓80が設置されており、受光窓80で採光されたプラズマ発光は、光ファイバ81を介して分光部82に導かれる。分光部82でプラズマ光は分光され、さらに分光部82に内蔵されたCCD(Charge-Coupled Devices)によって、あるサンプリング間隔(例えば1秒)で定期的にある波長ごとの多チャンネルの信号(例えば、本実施例では200nmから800nmの波長域で1024チャンネルの信号)に変換される。多チャンネルの信号からなるプラズマ発光データ83は、データベース72に送られる。データベース72に蓄えられたデータ73は、適時分析部74に送られ、分析部74においてデータ73からプラズマ25の分析が行われる。
【0077】
前述したように、エッチング処理を行うと処理室側壁11や処理室蓋12の内側に反応生成物が堆積する。この堆積物は、受光窓80の内側にも堆積し、光ファイバ81によるプラズマ25の受光量の低下を引き起こす。受光窓80の内側の堆積物の組成や膜質が同じならば、堆積物の厚さが厚いほど受光量の低下量は大きくなる。また、各波長における受光量の低下量は、波長によって異なる。一方、前述したように、処理室側壁11や処理室蓋12の内側に堆積した反応生成物は、プラズマ25によって解離し、シリコン、臭素などのイオンが生成され、被処理体1のエッチング処理に影響を与え、ゲート幅8の変動を引き起こす原因となる。そのため、各波長におけるプラズマ25の受光量とゲート幅8の変動とは相関がある。
【0078】
本実施例は、プラズマ発光を表わすデータ73とゲート幅8との関係を示す多項式を予め求めておき、これを用いて分析部74で分析を行うものである。ここで被処理体1の中心部のチップにおけるゲート幅8をGc、分光部82で得られた多チャンネルの信号のうち、iチャンネル目のものをIiとすると、Gcと各チャンネルの信号Iとは下記(1)式で表される。ここでは、f1はGcがIの関数であることを表わしている。
【0079】
【数1】
【0080】
同様に、被処理体1の外周部のチップにおけるゲート幅8をGe、分光部82で得られた多チャンネルの信号のうち、iチャンネル目のものをIiとすると、Geと各チャンネルに信号Iとは、下記(2)式で表される。ここでf2は、GeがIの関数であることを表わしている。
【0081】
【数2】
【0082】
これらの多項式によって、被処理体1の中心部と外周部のチップにおけるゲート幅8を算出し、その面内分布が分析される。例えば、被処理体1の中心部のチップでゲート幅8が目標完成寸法よりも大きく、外周部のチップでゲート幅8が目標完成寸法よりも小さいと分析されれば、中心部のチップにおけるゲート幅8が小さく、外周部のチップにおけるゲート幅8が大きくなるようにガス条件を調節することによって、中心部および外周部のチップにおけるゲート幅8をそれぞれ目標完成寸法に近づけることができる。この場合は、処理室蓋12の中心に設置された第1のガス導入口65−1から導入する処理ガス21−1の酸素濃度を下げ、外周部に設置された第2のガス導入口65−2から導入する処理ガス21−2の酸素濃度を上げれば良いことになる。これらの分析結果を用いて、第3実施例と同様な制御を行うことで、被処理体1のゲート幅8の面内分布を向上させ、目標完成寸法に近づけることができる。
【0083】
以上により、分光部82によって得られたプラズマ25の発光測定結果をもとに、エッチング処理条件をリアルタイム制御することによって、被処理体1の中心部におけるゲート幅8−1と外周部のチップにおけるゲート幅8−2とをそれぞれ目標完成寸法に近づけることが可能となる。
【0084】
なお、ゲート幅8を算出するために使用するf1もしくはf2の関数を構成する変数として、分光部82で得られた多チャンネルの信号を用いるが、そのチャンネル数は特に限定しない。本実施例では、1024チャンネル全ての信号Iを用いたが、得られた多チャンネル信号のうち数チャンネルあるいは1チャンネルの信号Iを用いても構わない。
【0085】
[実施例5]
次に、図12を用いて本発明の第5の実施例を説明する。本実施例は第4実施例で説明した構成に、受光窓80と光ファイバ81とをさらにもう1組追加した構成からなる。また2つの受光窓80を処理室蓋12の中心部と外周部とに設置し、処理室13内の中心部と外周部におけるラジカルやイオンの濃度をそれぞれ分析することによって、複数箇所から導入する処理ガス21の流量や組成を調節するものである。以下その具体的な実施の方法について説明する。
【0086】
プラズマ25の発光を受光できるように処理室蓋12の中心部に第1の受光窓80−1が、外周部には、第2の受光窓80−2が設置されており、それぞれの受光窓80で採光されたプラズマ25の発光は光ファイバ81−1および光ファイバ81−2を介して分光部82に導かれる。分光部82でそれぞれのプラズマ発光は分光され、さらに分光部82に内蔵されたCCDによって、あるサンプリング間隔(例えば1秒)で定期的にある波長ごとの多チャンネルの信号(例えば、本実施例では200nmから800nmの波長で1024チャンネルの信号)に変換される。多チャンネルの信号からなるプラズマ発光データ83は、データベース72に送られる。データベース72に蓄えられたデータ73は、適時分析部74に送られ、分析部74においてデータ73をもとにプラズマ25の分析が行われる。
【0087】
なお、プラズマ25中のイオンやラジカルは成分ごとに固有の波長の光を放出する。たとえばSiなら288nmなど、Brなら827nmなど、Oなら617nmなど、SiBrなら503.5nmなどである。そのため処理室蓋12の中心部に設置された第1の受光窓80−1および外周部に設置された第2の受光窓80−2から得られたプラズマ発光データ83を分析することによって、被処理体1の中心部および外周部におけるイオンやラジカルの濃度を比較することができる。
【0088】
そのため、例えばSiBrの濃度が中心部と外周部とで比較的近く、Oの濃度が中心部よりも外周部で低いという分析結果が得られれば、処理室蓋12の中心部に設置した第1のガス導入口65−1から導入する処理ガス21−1よりも外周部に設置した第2のガス導入部65−2から、より酸素濃度が高い処理ガス21−2を導入すれば良い。その結果、処理室13内における酸素の濃度分布を均一に制御でき、被処理体1の中心部のチップにおけるゲート幅8と外周部におけるチップにおけるゲート幅8とを近づけることができる。これを実現するために必要な第1および第2のガス導入口65から導入されるそれぞれの処理ガスの流量比や流量および処理圧力が分析部74で算出される。つまり、流量調節器42−1、42−2、53−1、53−2の流量設定値、ガス分流器60の分流比の設定値、設定された処理圧力を実現するための圧力調節バルブ31の開度の設定値が算出される。
【0089】
以上のような分析を分析部74で行い、分析結果を反映した制御命令75が制御部76に送られ、制御部76からはガス配管系を構成する機器類に制御信号77が送られる。すなわち、それぞれの流量調節機42−1、42−2、53−1、53−2には流量設定値を含む制御信号77が、それぞれのバルブ43−1,43−2,54−1,54−2にはバルブ開閉の制御信号77が、ガス分流器60には分流比の設定値を含む制御信号77が、圧力調節バルブ31には設定された処理圧力を実現するためのバルブ開度の設定値を含む制御信号77がそれぞれ送られる。
【0090】
以上により処理室蓋12の中心部に設置された第1の受光窓80−1および外周部に設置された第2の受光窓80−2から採光されたそれぞれのプラズマ25の発光をもとに、エッチング処理条件をリアルタイムに制御することによって、被処理体1の中心部のチップにおけるゲート幅8と外周部のチップにおけるゲート幅8とを近づけ、ゲート幅8の面内均一性を向上させることが可能となる。
【0091】
以上ゲートエッチングを例に本発明の実施例について説明したが、本発明の適用はゲートエッチングに限るものではない。アルミニウム(Al)などのメタルや、二酸化珪素(SiO2)や、強誘電材料などを対象としたプラズマエッチング装置およびプラズマエッチング方法に適用が可能なのは言うまでもない。
【0092】
以上説明したように、本発明によれば、大口径の被処理体に対して、面内で均一性のよい処理を行うプラズマエッチング処理装置およびプラズマエッチング処理方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例のガス配管系を表す図。
【図2】本発明の第1実施例に用いられる処理室蓋を上方から見た図。
【図3】本発明の第1実施例に用いられる処理室の側断面図。
【図4】本発明の第1実施例に用いられる処理ガスの設定流量やそれぞれのガスの流量を示す図表。
【図5】酸素濃度分布を示すグラフおよびゲート幅を示す表であり、本発明の第1実施例によって得られた結果と従来例による結果との比較を表わすものである。
【図6】本発明の第1実施例のガス系を表わすものであり、図1とは別構成のものを表わす図。
【図7】本発明の第2実施例に用いられる処理室の側断面図。
【図8】本発明の第2実施例に用いられるシャワープレートを上方から見た図。
【図9】本発明の第3実施例のガス配管系および制御系を表わす図。
【図10】本発明の第3実施例のエッチング前後における被処理体の側断面図。
【図11】本発明の第4実施例のガス配管系および制御系を表わす図。
【図12】本発明の第5実施例のガス配管系および制御系を表わす図。
【図13】ゲートエッチングの処理前後における被処理体の側断面図。
【図14】プラズマエッチング装置の従来例を示す処理室の側断面図。
【符号の説明】
1…被処理体、2…シリコン基板、3…二酸化ケイ素膜、5…フォトレジストマスク、6…ゲート電極、7…フォトレジストマスク幅、8…ゲート幅、11…処理室側壁、12…処理室蓋、13…処理室、14…基盤保持台、15…Oリング、17…直流電源、18…スイッチ、19…シャワープレート、20…ガス導入口、21…処理ガス、22…ガス導入パイプ、23…高周波コイル、24…高周波電源、25…プラズマ、26…スイッチ、27…高周波印加電源、28…高周波電源、29…スイッチ、30…排気口、31…圧力調節バルブ、40…共通ガス系、41…ガスボンベ、42…流量調節器、43…バルブ、44…合流部、50…添加ガス系、52…分岐、53…流量調節器、60…ガス分流器、61…ガス分流入口、62…分流出口、65…ガス導入口、70…測定器、71…測定データ、72…データベース、73…データ、74…分析部、75…制御命令、76…制御部、77…制御信号、80…受光窓、81…光ファイバ、82…分光部、83…プラズマ発光データ
Claims (5)
- 被処理体にプラズマエッチング処理を行う処理室と、
該処理室に処理ガスを供給するためのガス供給源と、
前記ガス供給源から供給される処理ガスを分岐させるガス分岐手段と、
該ガス分岐手段で分流された第1の処理ガスを前記処理室の上方の中心部から前記被処理体に向け導入する第1のガス導入口と、
前記第1のガス導入口とは別に設けられ前記ガス分岐手段で分岐された第2の処理ガスを前記処理室の上方から前記被処理体に向け導入するように前記処理室の上方かつ前記第 1 のガス導入口の外側に設けられた第2のガス導入口と、
前記分流された第1の処理ガスまたは第2の処理ガスの少なくとも1つのガス経路に第3の処理ガスを供給する第3の処理ガス供給手段と、
前記処理ガスの流量を調節する流量調節器と、
前記処理室の上方に設置され該処理室の中心部の前記プラズマの発光の受光を行う第1の受光部と、
前記第1の受光部とは別に前記処理室の上方の外側に配置され、前記第1の受光部とは別の場所において該処理室内のプラズマの発光の受光を行う第2の受光部と、
前記第1の受光部および第2の受光部で受光した前記処理室内のプラズマの発光を複数の波長成分に分解する分光部と、
前記分光部で分解した波長成分により前記プラズマ中に生成する複数種のラジカルのそれぞれの濃度の分布を分析する分析部と、
前記分析部における分析結果をもとに、前記第1の処理ガスまたは第2の処理ガスの少なくとも1つのガス経路に第3の処理ガスを供給し、前記第1のガス導入口と前記第2のガス導入口とから、堆積性反応生成物の分布を制御するために組成の異なる処理ガスを導入するように制御する制御部と
を有することを特徴とするプラズマエッチング装置。 - 被処理体にプラズマエッチング処理を行う処理室と、
該処理室に処理ガスを供給するための第1のガス供給源と、
前記第1のガス供給源とは別に設けられ前記処理室に処理ガスを供給するための第2のガス供給源と、
前記第1のガス供給源および第2のガス供給源から供給される処理ガスを合流後分岐させるガス分岐手段と、
該ガス分岐手段で分岐された第1の処理ガスを前記処理室の上方の中心部から前記被処理体に向け導入する第1のガス導入口と、
前記第1のガス導入口とは別に設けられ前記ガス分岐手段で分岐された第2の処理ガスを前記処理室の上方から前記被処理体に向け導入するように前記処理室の上方かつ前記第1のガス導入口の外側に設けられた第2のガス導入口と、
前記分流された第1の処理ガスまたは第2の処理ガスの少なくとも1つのガス経路に第3の処理ガスを供給する第3の処理ガス供給手段と、
前記第1および第2ならびに第3の処理ガスの流量をそれぞれ調節する複数の流量調節器と、
前記処理室の上方に設置され該処理室の中心部の前記プラズマの発光の受光を行う第1の受光部と、
前記第1の受光部とは別に前記処理室の上方の外側に配置され、前記第1の受光部とは別の場所において該処理室内のプラズマの発光の受光を行う第2の受光部と、
前記第1の受光部および第2の受光部で受光した前記処理室内のプラズマの発光を複数の波長成分に分解する分光部と、
該分光部での分光結果を蓄えるデータベースと、
前記分光部で分解した波長成分と前記データベースに蓄えられたデータをもとに前記プラズマ中に生成する複数種のラジカルのそれぞれの濃度の分布を分析する分析部と、
前記分析部での分析結果と制御命令をもとに制御信号を生成し、該制御信号をもとに前記ガス分岐手段と前記第1の処理ガスまたは第2の処理ガスの少なくとも一つのガス導入口との間のガス経路に第3の処理ガスを供給し、かつ前記第1のガス導入口と前記第2のガス導入口とから、堆積性反応生成物の分布を制御するために組成の異なる処理ガスを導入するように制御する制御部と
を有することを特徴とするプラズマエッチング装置。 - 前記第3の処理ガスが堆積性反応生成物を生成させるガスであり、第1のガス導入口と前記第2のガス導入口とから供給される夫々の処理ガス中の酸素の割合を異ならせることを特徴とする請求項1もしくは請求項2に記載のプラズマエッチング装置。
- 被処理体にプラズマエッチング処理を行う処理室と、
該処理室に処理ガスを供給するためのガス供給源と、
前記ガス供給源から供給される処理ガスを分岐させるガス分岐手段と、
該ガス分岐手段で分流された第1の処理ガスを前記処理室の上方の中心部から前記被処理体に向け導入する第1のガス導入口と、
前記第1のガス導入口とは別に設けられ前記ガス分岐手段で分岐された第2の処理ガスを前記処理室の上方から前記被処理体に向け導入するように前記処理室の上方かつ前記第 1 のガス導入口の外側に設けられた第2のガス導入口と、
前記分流された第1の処理ガスまたは第2の処理ガスの少なくとも1つのガス経路に第3の処理ガスを供給する第3の処理ガス供給手段と、
前記処理ガスの流量を調節する流量調節器と、
前記処理室の上方に設置され該処理室の中心部の前記プラズマの発光の受光を行う第1の受光部と、
前記第1の受光部とは別に前記処理室の上方の外側に配置され、前記第1の受光部とは別の場所において該処理室内のプラズマの発光の受光を行う第2の受光部と、
前記第1の受光部および第2の受光部で受光した前記処理室内のプラズマの発光を複数の波長成分に分解する分光部と、
前記分光部で分解した波長成分により前記プラズマ中に生成する複数種のラジカルのそれぞれの濃度の分布を分析する分析部と、
前記分析部における分析結果をもとに、前記第1の処理ガスまたは第2の処理ガスの少なくとも1つのガス経路に第3の処理ガスを供給し、前記第1のガス導入口と前記第2のガス導入口とから、堆積性反応生成物の分布を制御するために組成の異なる処理ガスを導入するように制御する制御部とを有するプラズマエッチング装置におけるプラズマエッチング方法であって、
前記処理室の中心部の受光を行う第1の受光工程と、
前記処理室の中心部の受光を行う第1の受光工程とは別の場所の該処理室の受光を行う第2の受光工程と、
前記プラズマの発光を複数の波長成分に分解する分光工程と、
該分光工程で得られたデータをもとに分析を行い前記流量調節器の流量制御、前記ガス分流器の分流比の制御、第3の処理ガス供給手段の処理ガス供給量制御の制御命令を生成する工程と、
前記制御命令をもとに制御信号を生成する制御工程と、
を有し、前記第1の処理ガスまたは第2の処理ガスの少なくとも1つのガス経路に第3の処理ガスを供給して前記第1のガス導入口と前記第2のガス導入口から組成の異なる処理ガスを導入して堆積性反応生成物の分布を制御することを特徴とするプラズマエッチング方法。 - 被処理体にプラズマエッチング処理を行う処理室と、
該処理室に処理ガスを供給するための第1のガス供給源と、
前記第1のガス供給源とは別に設けられ前記処理室に処理ガスを供給するための第2のガス供給源と、
前記第1のガス供給源および第2のガス供給源から供給される処理ガスを合流後分岐させるガス分岐手段と、
該ガス分岐手段で分岐された第1の処理ガスを前記処理室の上方の中心部から前記被処理体に向け導入する第1のガス導入口と、
前記第1のガス導入口とは別に設けられ前記ガス分岐手段で分岐された第2の処理ガスを前記処理室の上方から前記被処理体に向け導入するように前記処理室の上方かつ前記第1のガス導入口の外側に設けられた第2のガス導入口と、
前記分流された第1の処理ガスまたは第2の処理ガスの少なくとも1つのガス経路に第3の処理ガスを供給する第3の処理ガス供給手段と、
前記第1および第2ならびに第3の処理ガスの流量をそれぞれ調節する複数の流量調節器と、
前記処理室の上方に設置され該処理室の中心部の前記プラズマの発光の受光を行う第1の受光部と、
前記第1の受光部とは別に前記処理室の上方の外側に配置され、前記第1の受光部とは別の場所において該処理室内のプラズマの発光の受光を行う第2の受光部と、
前記第1の受光部および第2の受光部で受光した前記処理室内のプラズマの発光を複数の波長成分に分解する分光部と、
該分光部での分光結果を蓄えるデータベースと、
前記分光部で分解した波長成分と前記データベースに蓄えられたデータをもとに前記プラズマ中に生成する複数種のラジカルのそれぞれの濃度の分布を分析する分析部と、
前記分析部での分析結果と制御命令をもとに制御信号を生成し、該制御信号をもとに前記ガス分岐手段と前記第1の処理ガスまたは第2の処理ガスの少なくとも一つのガス導入口との間のガス経路に第3の処理ガスを供給し、かつ前記第1のガス導入口と前記第2のガス導入口とから、堆積性反応生成物の分布を制御するために組成の異なる処理ガスを導入するように制御する制御部とを有するプラズマエッチング装置におけるプラズマエッチング方法であって、
前記処理室の中心部の受光を行う第1の受光工程と、
前記処理室の中心部の受光を行う第1の受光工程とは別の場所の該処理室の受光を行う第2の受光工程と、
前記プラズマの発光を複数の波長成分に分解する分光工程と、
該分光工程で得られた結果を蓄える工程と、
該工程で蓄えられたデータと前記データベースに蓄えられたデータをもとに前記プラズマ中に生成する複数種のラジカルのそれぞれの濃度の分布を分析して制御命令を生成する分析工程と、
前記制御命令をもとに制御信号を生成する制御工程と
を有し、前記第1の処理ガスまたは第2の処理ガスの少なくとも1つのガス経路に第3の処理ガスを供給して前記第1のガス導入口と前記第2のガス導入口から組成の異なる処理ガスを導入して堆積性反応生成物の分布を制御することを特徴とするプラズマエッチング方法。
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