JPH0312453B2 - - Google Patents
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- JPH0312453B2 JPH0312453B2 JP2381982A JP2381982A JPH0312453B2 JP H0312453 B2 JPH0312453 B2 JP H0312453B2 JP 2381982 A JP2381982 A JP 2381982A JP 2381982 A JP2381982 A JP 2381982A JP H0312453 B2 JPH0312453 B2 JP H0312453B2
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- chamber pressure
- pressure
- etching chamber
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体素子等の微細加工に用いられる
ドライエツチング技術に関し、エツチング前、
中、後の圧力の変化からエツチング終了を判定す
る方法を提供するものである。すなわち、本発明
は、エツチング中の圧力変化の様子から終点を推
定する場合に適した判定方法を提供する事を目的
とする。
ドライエツチング技術に関し、エツチング前、
中、後の圧力の変化からエツチング終了を判定す
る方法を提供するものである。すなわち、本発明
は、エツチング中の圧力変化の様子から終点を推
定する場合に適した判定方法を提供する事を目的
とする。
近年、半導体素子の微細化、高集積度化のた
め、従来用いられていた湿式のエツチング方法か
ら、高周波放電によるプラズマやイオンをエツチ
ング種として用いるドライエツチングが使われる
ようになつた。このドライエツチング技術によつ
て、1μｍの程度のパターン形成が可能になつた
が、湿式方法に比べ、下地とのエツチング速度比
があまり大きく取れない事や被エツチング膜の所
定量のエツチング後急激にサイド方向にエツチン
グされる事などの問題があり、精度良い終点検出
法が必要になつている。
め、従来用いられていた湿式のエツチング方法か
ら、高周波放電によるプラズマやイオンをエツチ
ング種として用いるドライエツチングが使われる
ようになつた。このドライエツチング技術によつ
て、1μｍの程度のパターン形成が可能になつた
が、湿式方法に比べ、下地とのエツチング速度比
があまり大きく取れない事や被エツチング膜の所
定量のエツチング後急激にサイド方向にエツチン
グされる事などの問題があり、精度良い終点検出
法が必要になつている。
特に、Al合金のエツチングにおいては、Al合
金膜表面の自然酸化膜、エツチング装置内の水分
や残留酸素によつてエツチング開始時間の遅れや
エツチング速度の低下があり、SiやSiO2の様に
時間によるエツチング量の制御が困難である。エ
ツチングの終点検出方法としては、質量分析法、
分光分析法は被エツチング物の発光を検出する事
により、Al、Si等の最終検出に用いられている。
金膜表面の自然酸化膜、エツチング装置内の水分
や残留酸素によつてエツチング開始時間の遅れや
エツチング速度の低下があり、SiやSiO2の様に
時間によるエツチング量の制御が困難である。エ
ツチングの終点検出方法としては、質量分析法、
分光分析法は被エツチング物の発光を検出する事
により、Al、Si等の最終検出に用いられている。
一方、CCl4をエツチングガスとしてAlをエツ
チングする場合には、真空度がエツチング前、後
で変化し、かつその変化はエツチングの進行に対
応している事が知られている。以下この例を図を
用いて説明する。第１図はR.I.E（リアクテイブイ
オンエツチング）装置を用いて、CCl4によりAl
をエツチングしたときの圧力の変化を記録したも
のである。
チングする場合には、真空度がエツチング前、後
で変化し、かつその変化はエツチングの進行に対
応している事が知られている。以下この例を図を
用いて説明する。第１図はR.I.E（リアクテイブイ
オンエツチング）装置を用いて、CCl4によりAl
をエツチングしたときの圧力の変化を記録したも
のである。
エツチング条件は、CCl4、20SCCM、0.2W／
cm2である。第１図において、t1時間で高周波電源
を印加し、放電が開始されている。圧力は、上昇
して一定値（L1）になるAlのエツチングの場合
は時間遅れを伴つてエツチングが進行するので、
このときは、まだエツチングされてはいない。t2
時間になると、圧力は急激に低下しL2のレベル
になる。この時点でAlのエツチングが開始され、
分光分析によつてもAl原子の発光が確認される。
t3になるとエツチングは終了に近づき、圧力もL2
のレベルから上昇し、L3のレベルに達する。そ
して、エツチング後のエツチング室圧力L4は一
様でなく、L0よりも低い適当な値をとり、L0と
L4の差はバラツいた値となる。
cm2である。第１図において、t1時間で高周波電源
を印加し、放電が開始されている。圧力は、上昇
して一定値（L1）になるAlのエツチングの場合
は時間遅れを伴つてエツチングが進行するので、
このときは、まだエツチングされてはいない。t2
時間になると、圧力は急激に低下しL2のレベル
になる。この時点でAlのエツチングが開始され、
分光分析によつてもAl原子の発光が確認される。
t3になるとエツチングは終了に近づき、圧力もL2
のレベルから上昇し、L3のレベルに達する。そ
して、エツチング後のエツチング室圧力L4は一
様でなく、L0よりも低い適当な値をとり、L0と
L4の差はバラツいた値となる。
これまで一般に用いられている他の終点検出法
の問題点を説明する。電極電圧法では、チユーニ
ングのわずかな変化によつて大きく電圧値が変わ
り、またその変わり方は予測がつかない。従つ
て、終点での電圧値の予想はもちろん積分によつ
て終点を推定する事も困難である。質量分析方法
では、腐食性雰囲気のため、フオトマルチアンプ
リフアイヤーの感度が次第に低下する事やシグナ
ルのＳ／Ｎ比が悪い事から終点判定が難しい。分
光分析法は、電極電圧法の様にチユーニングによ
つてあまり影響されないし質量分析法の様に腐食
されて感度が変化する事もないので優れた方法で
あるが、エツチングに関係した発光（例えばAl
のエツチングの場合はAl原子の394、396nｍの発
光）は、エツチング反応と１対１に対応している
とは言えず、反応装置内の微量の不純物によつて
用意に消光されてしまう。また、Ｓ／Ｎ比が圧力
を測定する場合より悪いため、被エツチング面積
が小さいと発光強度が弱くなり判定が困難とな
る。
の問題点を説明する。電極電圧法では、チユーニ
ングのわずかな変化によつて大きく電圧値が変わ
り、またその変わり方は予測がつかない。従つ
て、終点での電圧値の予想はもちろん積分によつ
て終点を推定する事も困難である。質量分析方法
では、腐食性雰囲気のため、フオトマルチアンプ
リフアイヤーの感度が次第に低下する事やシグナ
ルのＳ／Ｎ比が悪い事から終点判定が難しい。分
光分析法は、電極電圧法の様にチユーニングによ
つてあまり影響されないし質量分析法の様に腐食
されて感度が変化する事もないので優れた方法で
あるが、エツチングに関係した発光（例えばAl
のエツチングの場合はAl原子の394、396nｍの発
光）は、エツチング反応と１対１に対応している
とは言えず、反応装置内の微量の不純物によつて
用意に消光されてしまう。また、Ｓ／Ｎ比が圧力
を測定する場合より悪いため、被エツチング面積
が小さいと発光強度が弱くなり判定が困難とな
る。
本発明は、エツチング中の圧力変化によりエツ
チング終点検出する場合に適した判定方法を提供
するものである。
チング終点検出する場合に適した判定方法を提供
するものである。
従来知られていた圧力変化を終点検出に利用す
るにあたつては、エツチング開始前のエツチング
室圧力（第１図のL0）とエツチング終点後のエ
ツチング室圧力（第１図L4）が一致する必要が
ある。第１図のL0とL4は、エツチング前後のリ
ーク量およびエツチング室内からのガス発生量が
排気量につりあつていなければならない。
るにあたつては、エツチング開始前のエツチング
室圧力（第１図のL0）とエツチング終点後のエ
ツチング室圧力（第１図L4）が一致する必要が
ある。第１図のL0とL4は、エツチング前後のリ
ーク量およびエツチング室内からのガス発生量が
排気量につりあつていなければならない。
本発明者は、エツチング開始前十分な予備排気
（例えば５×10-5Torr）をする事および反応ガス
導入後、十分安定にするために、15〜20分待つ
事、排気量調整のためのバタフライバルブは最も
精度のよい中間部を用い、主導操作（反応室圧
力）から、バタフライバルブを制御する事はしな
い。）とする事によつて、エツチング前後のエツ
チング室圧力を一定に保つ事ができた。この様子
を第２図に示す。
（例えば５×10-5Torr）をする事および反応ガス
導入後、十分安定にするために、15〜20分待つ
事、排気量調整のためのバタフライバルブは最も
精度のよい中間部を用い、主導操作（反応室圧
力）から、バタフライバルブを制御する事はしな
い。）とする事によつて、エツチング前後のエツ
チング室圧力を一定に保つ事ができた。この様子
を第２図に示す。
第２図の変化の様子は、第１図とほとんど同様
であるが、エツチング前と後において、圧力値が
一定になつている事によつて、次の事が明らかに
なつた。すなわち、エツチングの放電直後のエツ
チング室圧力値（L1）とエツチング途中定常状
態のエツチング室圧力値（L2）とから、エツチ
ング終了時のエツチング室圧力値（L3）を推定
できる。この一例を第３図に示す。
であるが、エツチング前と後において、圧力値が
一定になつている事によつて、次の事が明らかに
なつた。すなわち、エツチングの放電直後のエツ
チング室圧力値（L1）とエツチング途中定常状
態のエツチング室圧力値（L2）とから、エツチ
ング終了時のエツチング室圧力値（L3）を推定
できる。この一例を第３図に示す。
第３図では、
L3L1＋L2／２＋0.5（ｍTorr）
の関係が成立している。ただし、この例は、偶然
L1とL2の係数が一致したもので、一般の場合に
は、 L3αL1＋βL2＋γ （α、β、γは、装置、圧力測定位置、エツチン
グガス等によつて決まる定数）とする事ができ
る。
L1とL2の係数が一致したもので、一般の場合に
は、 L3αL1＋βL2＋γ （α、β、γは、装置、圧力測定位置、エツチン
グガス等によつて決まる定数）とする事ができ
る。
本発明では、第２図の様にエツチングの進行に
従つて変化する圧力を予想する事により、人手を
介さずに終点の判定をするものである。第３図の
L1、L2とL3の関係よりエツチング途中ですでに、
L1とL2は既知であるから、この時点でL3を推測
する事ができる。この推測されるL3の値に圧力
が近づき、定常状態になつたとき、終点としての
判定を下す。
従つて変化する圧力を予想する事により、人手を
介さずに終点の判定をするものである。第３図の
L1、L2とL3の関係よりエツチング途中ですでに、
L1とL2は既知であるから、この時点でL3を推測
する事ができる。この推測されるL3の値に圧力
が近づき、定常状態になつたとき、終点としての
判定を下す。
以下、本発明を実施するにあたつての装置の構
成を第４図に示す。
成を第４図に示す。
第４図において、１はエツチング室である。エ
ツチング室にはエツチングガス導入量を制御する
マスフローコントローラ２、排気量を制御するバ
タフライバルブ３および圧力を測定する手段たと
えばキヤパシタンスマノメータ（バキユームジエ
ネラル、U.S.A製CMT−01）４が設けられてい
る。エツチング途中のキヤパシタンスマノメータ
の値から、演算部５でエツチング終了時の圧力を
予想し、刻々の圧力値と比較していく。もし30秒
間予想値の±１ｍTorrの範囲内に、圧力値が入
る様であれば終点であると判定し、出力部６でブ
ザーないしリレーを作動させる。なお、演算部５
にはあらかじめ、L1、L2からL3を計算する式お
よび判定条件を入力する入力部７と圧力値の記録
を取るためのペンレコーダ８が接続されている。
ツチング室にはエツチングガス導入量を制御する
マスフローコントローラ２、排気量を制御するバ
タフライバルブ３および圧力を測定する手段たと
えばキヤパシタンスマノメータ（バキユームジエ
ネラル、U.S.A製CMT−01）４が設けられてい
る。エツチング途中のキヤパシタンスマノメータ
の値から、演算部５でエツチング終了時の圧力を
予想し、刻々の圧力値と比較していく。もし30秒
間予想値の±１ｍTorrの範囲内に、圧力値が入
る様であれば終点であると判定し、出力部６でブ
ザーないしリレーを作動させる。なお、演算部５
にはあらかじめ、L1、L2からL3を計算する式お
よび判定条件を入力する入力部７と圧力値の記録
を取るためのペンレコーダ８が接続されている。
本発明に使用する圧力計は、エツチング装置に
不可欠な装置であり、単にその変化を出力として
記録すれば良いのであるから、終点判定装置とし
ては、非常に簡単であり、また安価でもある。ま
た、本発明によれば、従来人間の判断にたよつて
いた終点判定は、これまで述べた本発明にかかる
終点判定方法により改善され、人間が終点を判定
する場合に起こる個人差はなくなる上に、半自動
ないし全自動化できる。このように、本発明で
は、人手をあまり必要としないでエツチングを行
なえる様になり、かつクリーンルーム内の低ダス
ト化、低コスト化に効果をもたらすものである。
不可欠な装置であり、単にその変化を出力として
記録すれば良いのであるから、終点判定装置とし
ては、非常に簡単であり、また安価でもある。ま
た、本発明によれば、従来人間の判断にたよつて
いた終点判定は、これまで述べた本発明にかかる
終点判定方法により改善され、人間が終点を判定
する場合に起こる個人差はなくなる上に、半自動
ないし全自動化できる。このように、本発明で
は、人手をあまり必要としないでエツチングを行
なえる様になり、かつクリーンルーム内の低ダス
ト化、低コスト化に効果をもたらすものである。
第１図は従来知られていたエツチングの進行に
対応した圧力の変化の様子を示す図、第２図は本
発明のエツチング終了判定に用いた圧力変化の一
例を示す図、第３図はエツチング開始直後の圧力
値およびエツチング途中定常状態の圧力値のエツ
チング終了時の圧力値の関係を示す図、第４図は
本発明の実施に用いた装置の概略構成図である。 １……エツチング室、４……圧力測定手段、５
……演算部。
対応した圧力の変化の様子を示す図、第２図は本
発明のエツチング終了判定に用いた圧力変化の一
例を示す図、第３図はエツチング開始直後の圧力
値およびエツチング途中定常状態の圧力値のエツ
チング終了時の圧力値の関係を示す図、第４図は
本発明の実施に用いた装置の概略構成図である。 １……エツチング室、４……圧力測定手段、５
……演算部。
Claims (1)
- １ 一定流量のCCl4エツチングガスを平行平板
型エツチング装置に導入、排気して高周波放電に
より生成する活性種によりAlをエツチングする
に際し、導入エツチングガス流量、装置のリーク
量、発生ガス量と排気量を平衡状態に保つことに
より、エツチング開始前のエツチング室圧力とエ
ツチング終了後の前記エツチング室圧力を一致さ
せ、あらかじめ圧力センサーを用いて求めた、エ
ツチングの放電開始直後の前記エツチング室圧力
値、エツチング途中の定常状態の前記エツチング
室圧力値とエツチング終了時の前記エツチング室
圧力値の統計的関係を用いて、エツチングの放電
開始直後の前記エツチング室圧力値とエツチング
途中の定常状態の前記エツチング室圧力値からエ
ツチング終了時の前記エツチング室圧力を予想
し、エツチング終点を検知することを特徴とする
ドライエツチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2381982A JPS58140123A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | ドライエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2381982A JPS58140123A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | ドライエツチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58140123A JPS58140123A (ja) | 1983-08-19 |
| JPH0312453B2 true JPH0312453B2 (ja) | 1991-02-20 |
Family
ID=12120958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2381982A Granted JPS58140123A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | ドライエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58140123A (ja) |
-
1982
- 1982-02-16 JP JP2381982A patent/JPS58140123A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58140123A (ja) | 1983-08-19 |
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