JPH0337733B2 - - Google Patents
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- JPH0337733B2 JPH0337733B2 JP57023823A JP2382382A JPH0337733B2 JP H0337733 B2 JPH0337733 B2 JP H0337733B2 JP 57023823 A JP57023823 A JP 57023823A JP 2382382 A JP2382382 A JP 2382382A JP H0337733 B2 JPH0337733 B2 JP H0337733B2
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- Japan
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- pressure
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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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- Drying Of Semiconductors (AREA)
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
ドライエツチング方法に関するもので、特に、エ
ツチング前の圧力から、エツチング終点を判定す
る方法を提供するものである。
ドライエツチング方法に関するもので、特に、エ
ツチング前の圧力から、エツチング終点を判定す
る方法を提供するものである。
近年、半導体素子の微細化、高集積化のため、
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程度のパターン形成が可能になつたが、湿
式方式に比べ、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。
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程度のパターン形成が可能になつたが、湿
式方式に比べ、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や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の存在やエツチング
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。
Al合金膜表面の自然酸化膜の存在やエツチング
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。
終点検出方法としては、質量分析法、分光分析
法等があり、発光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等の終点検出
に用いられている。
法等があり、発光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等の終点検出
に用いられている。
しかしながら、これらの検出法は、必ずしも十
分な成果を上げているわけではなく、いくつかの
問題点がある。以下この問題点について述べる。
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。発光分光分析法は、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消光されると、終
点検出が不可能となる。また被エツチング面積に
大きく依存するため、被エツチング面積が小さい
場合にはＳ／Ｎ比が低下する。といつた問題点が
ある。
分な成果を上げているわけではなく、いくつかの
問題点がある。以下この問題点について述べる。
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。発光分光分析法は、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消光されると、終
点検出が不可能となる。また被エツチング面積に
大きく依存するため、被エツチング面積が小さい
場合にはＳ／Ｎ比が低下する。といつた問題点が
ある。
従つて、現在、ドライエツチングにおける良好
な数点検出方法の確立される事が要望されてい
る。
な数点検出方法の確立される事が要望されてい
る。
ところで、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。
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。
エツチング条件は、CCl4、20SCCM、
60mTorr0.2W／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Al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。
60mTorr0.2W／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Al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。
この様に第１図をみると、圧力の変化からエツ
チング終点を推定できる可能性は示されている
が、半自動化あるいは全自動化の際に必要となる
定量的データは何ら得られていない。と言うの
は、エツチング前とエツチング後のエツチング室
圧力が第１図の様にくい違つていたのでは、再現
性が乏しく、信頼できるデータとはならないため
である。
チング終点を推定できる可能性は示されている
が、半自動化あるいは全自動化の際に必要となる
定量的データは何ら得られていない。と言うの
は、エツチング前とエツチング後のエツチング室
圧力が第１図の様にくい違つていたのでは、再現
性が乏しく、信頼できるデータとはならないため
である。
本発明は、上記の様な欠点に対してなされたも
ので、エツチング前のエツチング室圧力値から、
エツチング終点を判断する終点検出方法を提供す
る事を目的とする。
ので、エツチング前のエツチング室圧力値から、
エツチング終点を判断する終点検出方法を提供す
る事を目的とする。
本発明者は、エツチング開始前に十分な予備排
気（例えば５×10-5Torr程度）をし、エツチン
グガス流量に対し、十分精度を有するスロツトル
バルブを用いて圧力を調整した後に、エツチング
中はスロツトルバルブを固定し、エツチング時の
エツチング室付着物を少なくし、また付着したと
してもできるだけ除去し、エツチングガス導入か
らエツチング開始までに十分（たとえば３〜15
分）時間をかけて安定させる事により、エツチン
グ前後のエツチング室圧力を一致させる事ができ
た。
気（例えば５×10-5Torr程度）をし、エツチン
グガス流量に対し、十分精度を有するスロツトル
バルブを用いて圧力を調整した後に、エツチング
中はスロツトルバルブを固定し、エツチング時の
エツチング室付着物を少なくし、また付着したと
してもできるだけ除去し、エツチングガス導入か
らエツチング開始までに十分（たとえば３〜15
分）時間をかけて安定させる事により、エツチン
グ前後のエツチング室圧力を一致させる事ができ
た。
エツチング前後のエツチング室圧力を一定に保
つ事により、次の事があきらかになつた。すなわ
ちエツチング開始（放電）前のエツチング室圧力
L0とエツチング終了時のエツチング室圧力L3と
が１：１の対応関係にある事である。この事によ
り、本発明者はエツチング終点時の圧力を、エツ
チング開始前に予想する事ができる事を見い出し
た。つまり本発明では、L0とL3はリニアな関係
にあに、L0の値からL3の値を予想して、エツチ
ングの終点を判断するものである。
つ事により、次の事があきらかになつた。すなわ
ちエツチング開始（放電）前のエツチング室圧力
L0とエツチング終了時のエツチング室圧力L3と
が１：１の対応関係にある事である。この事によ
り、本発明者はエツチング終点時の圧力を、エツ
チング開始前に予想する事ができる事を見い出し
た。つまり本発明では、L0とL3はリニアな関係
にあに、L0の値からL3の値を予想して、エツチ
ングの終点を判断するものである。
したがつて、本発明のドライエツチング方法
は、一定流量のCCl4エツチングガスをリアクテ
イブイオン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、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、あらかじめ求めた、放電前前記エ
ツチング室圧力値とエツチング終了時の前記エツ
チング室圧力値との統計的開係を用いて、測定さ
れた放電前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値を予測し、前
記Alのエツチング終点の判定を行う方法である。
は、一定流量のCCl4エツチングガスをリアクテ
イブイオン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、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、あらかじめ求めた、放電前前記エ
ツチング室圧力値とエツチング終了時の前記エツ
チング室圧力値との統計的開係を用いて、測定さ
れた放電前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値を予測し、前
記Alのエツチング終点の判定を行う方法である。
以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。
第２図は、本発明の一実施例に用いるドライエ
ツチング装置を示すものである。第２図におい
て、１はエツチングガス流量を制御するマスフロ
ーコントローラで、２はエツチング室、３は圧力
計でバキユームジエネラル社製キヤパシタンスマ
ノメータを用いている。４はガス排気量を制御す
るスロツトルバルブである。５は終点検出をする
制御部である。６は制御部の入力、７は制御部の
出力、８はレコーダである。
ツチング装置を示すものである。第２図におい
て、１はエツチングガス流量を制御するマスフロ
ーコントローラで、２はエツチング室、３は圧力
計でバキユームジエネラル社製キヤパシタンスマ
ノメータを用いている。４はガス排気量を制御す
るスロツトルバルブである。５は終点検出をする
制御部である。６は制御部の入力、７は制御部の
出力、８はレコーダである。
第２図の動作を説明する。エツチングガス流量
は、マスフローコントローラ１により独立に設定
される。エツチング室２の圧力が所定の値になる
様にスロツトルバルブ４を調整し固定する。次に
圧力計３の信号を制御部５に読み込み演算してエ
ツチング終点の予想圧力値を求める。エツチング
が開始されれば、刻々の圧力値と、エツチング終
点の予想圧力値を比較し、一定範囲（±
0.2mTorr〜10mTorr）内に一定時間（１〜
500sec）入つていれば終点と判定する。なお、制
御部での演算、判定は、あらかじめ作られたハー
ドウエアのプログラムと、入力部６よりなされる
設定により行なわれる。出力部７では、ブザーお
よびリレーにより、次の段階へと移行する。なお
レコーダ８は圧力の変化を記録するためのもので
ある。
は、マスフローコントローラ１により独立に設定
される。エツチング室２の圧力が所定の値になる
様にスロツトルバルブ４を調整し固定する。次に
圧力計３の信号を制御部５に読み込み演算してエ
ツチング終点の予想圧力値を求める。エツチング
が開始されれば、刻々の圧力値と、エツチング終
点の予想圧力値を比較し、一定範囲（±
0.2mTorr〜10mTorr）内に一定時間（１〜
500sec）入つていれば終点と判定する。なお、制
御部での演算、判定は、あらかじめ作られたハー
ドウエアのプログラムと、入力部６よりなされる
設定により行なわれる。出力部７では、ブザーお
よびリレーにより、次の段階へと移行する。なお
レコーダ８は圧力の変化を記録するためのもので
ある。
レコーダ８により得られたチヤートを第３図に
示す。L0はエツチング（放電）前圧力である。
L1は放電開始直後の圧力である。L2はエツチン
グ中の定常状態の圧力である。L3はエツチング
終了時の圧力である。L4はエツチング後の圧力
である。t1は放電開始時刻を示し、t2は被エツチ
ング膜がエツチングされ始めた時刻である。t3は
エツチング終了時刻であり、t4は放電停止時刻で
ある。
示す。L0はエツチング（放電）前圧力である。
L1は放電開始直後の圧力である。L2はエツチン
グ中の定常状態の圧力である。L3はエツチング
終了時の圧力である。L4はエツチング後の圧力
である。t1は放電開始時刻を示し、t2は被エツチ
ング膜がエツチングされ始めた時刻である。t3は
エツチング終了時刻であり、t4は放電停止時刻で
ある。
第３図の変化の様子は、第１図とよく似ている
が、エツチング前後で圧力値が一定になつている
ので、定量的なデータが得られる。この結果を第
４図に示す。第４図は、エツチング（放電）前圧
力L0とエツチング終了時圧力L3の関係を示した
ものである。
が、エツチング前後で圧力値が一定になつている
ので、定量的なデータが得られる。この結果を第
４図に示す。第４図は、エツチング（放電）前圧
力L0とエツチング終了時圧力L3の関係を示した
ものである。
L0とL3は、第４図の場合、
L3≒0.7L1＋10（mTorr）
の関係にある。
以上のように、本発明は、エツチング前にあら
かじめエツチング終点を精度良く推定する事によ
り、簡単な構成により正確なエツチング終点を検
出する事ができるので、従来人間の判断にたよつ
ていた終点判定が、以上の様な終点判定方法によ
り、人間が判定する場合に起こりがちな個人差は
なくなる上に、半自動ないし全自動化する事が可
能になる。また、本発明では人手を必要としない
でエツチングが可能になり、将来考えられる半導
体製造装置の集中管理にも対応する事ができる。
また、クリーンルームの低ダスト化や低コスト化
にあたつて人手を省く事ができるのは、大きな経
費節減である。さらに、本発明ではセンサーとし
ては、圧力計を用いるのみでよく、簡単に高精度
なエツチングを行うことができる。
かじめエツチング終点を精度良く推定する事によ
り、簡単な構成により正確なエツチング終点を検
出する事ができるので、従来人間の判断にたよつ
ていた終点判定が、以上の様な終点判定方法によ
り、人間が判定する場合に起こりがちな個人差は
なくなる上に、半自動ないし全自動化する事が可
能になる。また、本発明では人手を必要としない
でエツチングが可能になり、将来考えられる半導
体製造装置の集中管理にも対応する事ができる。
また、クリーンルームの低ダスト化や低コスト化
にあたつて人手を省く事ができるのは、大きな経
費節減である。さらに、本発明ではセンサーとし
ては、圧力計を用いるのみでよく、簡単に高精度
なエツチングを行うことができる。
第１図はエツチング時の圧力変化の特性図、第
２図は本発明の方法を実施するのに必要な装置の
概略構成図、第３図は本発明におけるエツチング
時の圧力変化の様子を示す図、第４図はエツチン
グ前の圧力とエツチング終了時の圧力の関係図で
ある。 ２……エツチング室、３……圧力計。
２図は本発明の方法を実施するのに必要な装置の
概略構成図、第３図は本発明におけるエツチング
時の圧力変化の様子を示す図、第４図はエツチン
グ前の圧力とエツチング終了時の圧力の関係図で
ある。 ２……エツチング室、３……圧力計。
Claims (1)
- １ 一定流量のCCl4エツチングガスをリアクテ
イブイオン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、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、あらかじめ求めた、放電前前記エ
ツチング室圧力値とエツチング終了時の前記エツ
チング室圧力値との統計的関係を用いて、測定さ
れた放電前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値を予測し、前
記Alのエツチング終点の判定を行うことを特徴
とするドライエツチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2382382A JPS58140127A (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 |
|---|---|---|---|
| JP2382382A JPS58140127A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | ドライエツチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58140127A JPS58140127A (ja) | 1983-08-19 |
| JPH0337733B2 true JPH0337733B2 (ja) | 1991-06-06 |
Family
ID=12121073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2382382A Granted JPS58140127A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | ドライエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58140127A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0722151B2 (ja) * | 1984-05-23 | 1995-03-08 | 株式会社日立製作所 | エツチングモニタ−方法 |
| JP2892980B2 (ja) * | 1995-12-18 | 1999-05-17 | 株式会社日立製作所 | ドライプロセス処理方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56116532A (en) * | 1980-02-15 | 1981-09-12 | Stanley Electric Co Ltd | Room-lamp controlling apparatus for cars |
-
1982
- 1982-02-16 JP JP2382382A patent/JPS58140127A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56116532A (en) * | 1980-02-15 | 1981-09-12 | Stanley Electric Co Ltd | Room-lamp controlling apparatus for cars |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58140127A (ja) | 1983-08-19 |
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