JPH08165585A - プラズマエッチング方法 - Google Patents
プラズマエッチング方法Info
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- JPH08165585A JPH08165585A JP33176694A JP33176694A JPH08165585A JP H08165585 A JPH08165585 A JP H08165585A JP 33176694 A JP33176694 A JP 33176694A JP 33176694 A JP33176694 A JP 33176694A JP H08165585 A JPH08165585 A JP H08165585A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 エッチング量が多い圧力センサ用素子の加工
においても、反応容器内の汚れの影響を受けることな
く、各バッチの平均エッチレートを一定とする。 【構成】 高周波電極２に対向して配した接地電極５上
に被エッチング材となる基板６を配し、これら電極２、
５間に高周波電力を印加して反応ガスにプラズマＰを発
生させてプラズマエッチングを行なう。この時、上記高
周波電極２の自己バイアス電圧ＶDCを測定する自己バイ
アスモニタ７を設け、その測定値に基づいて上記高周波
電極２に印加する高周波電力を調整して、プラズマ状態
が各バッチ毎に一定となるように制御する。
においても、反応容器内の汚れの影響を受けることな
く、各バッチの平均エッチレートを一定とする。 【構成】 高周波電極２に対向して配した接地電極５上
に被エッチング材となる基板６を配し、これら電極２、
５間に高周波電力を印加して反応ガスにプラズマＰを発
生させてプラズマエッチングを行なう。この時、上記高
周波電極２の自己バイアス電圧ＶDCを測定する自己バイ
アスモニタ７を設け、その測定値に基づいて上記高周波
電極２に印加する高周波電力を調整して、プラズマ状態
が各バッチ毎に一定となるように制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマエッチング方法
に関する。詳しくは半導体基板や圧力センサ等のシリコ
ンマイクロ加工型センサの加工工程において、基板表面
に凹部または開口部を形成するために、高周波放電によ
り発生したプラズマによってエッチングを行なうプラズ
マエッチング方法に関する。
に関する。詳しくは半導体基板や圧力センサ等のシリコ
ンマイクロ加工型センサの加工工程において、基板表面
に凹部または開口部を形成するために、高周波放電によ
り発生したプラズマによってエッチングを行なうプラズ
マエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一対の電極間に、高周波電圧を印加して
発生するプラズマを利用してシリコンウエハ等をエッチ
ングすることが行なわれている（例えば特開平６−５２
９９６号公報等）。反応性ガスプラズマを用いてプラズ
マエッチングを行なう場合、被エッチング材表面におけ
るエッチング量を各バッチ毎に均一とするために、反応
容器内の真空度、電極間隔、ガス組成等のパラメータ調
整が行なわれる。これらパラメータは、エッチング開始
前に設定されるとエッチング終了まで一定に保持され、
エッチング終了後、前バッチと比べてエッチング特性に
変化がある場合には、次バッチ実施前に反応容器内のク
リーニングを実施したり、上記各パラメータの再調整を
行なっている。
発生するプラズマを利用してシリコンウエハ等をエッチ
ングすることが行なわれている（例えば特開平６−５２
９９６号公報等）。反応性ガスプラズマを用いてプラズ
マエッチングを行なう場合、被エッチング材表面におけ
るエッチング量を各バッチ毎に均一とするために、反応
容器内の真空度、電極間隔、ガス組成等のパラメータ調
整が行なわれる。これらパラメータは、エッチング開始
前に設定されるとエッチング終了まで一定に保持され、
エッチング終了後、前バッチと比べてエッチング特性に
変化がある場合には、次バッチ実施前に反応容器内のク
リーニングを実施したり、上記各パラメータの再調整を
行なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、シリコンマ
イクロ加工型センサの１つである圧力センサのダイヤフ
ラム部をエッチング加工する場合には、エッチング量が
数１００μm と多くなる。このため、エッチング中に多
量の反応生成物が発生し、これが電極等反応容器内部に
付着することで、放電状態の経時変化が大きくなる。そ
の上、汚れの付着状態はバッチ毎に異なり、エッチング
ガス組成やガス圧、放電電力等の各パラメータをバッチ
毎に同じにしても、平均エッチレートがバッチ毎に変化
するという不具合があった。また、バッチ毎に反応容器
内のクリーニングを実施するのは、生産性の低下につな
がり、経済的ではなかった。
イクロ加工型センサの１つである圧力センサのダイヤフ
ラム部をエッチング加工する場合には、エッチング量が
数１００μm と多くなる。このため、エッチング中に多
量の反応生成物が発生し、これが電極等反応容器内部に
付着することで、放電状態の経時変化が大きくなる。そ
の上、汚れの付着状態はバッチ毎に異なり、エッチング
ガス組成やガス圧、放電電力等の各パラメータをバッチ
毎に同じにしても、平均エッチレートがバッチ毎に変化
するという不具合があった。また、バッチ毎に反応容器
内のクリーニングを実施するのは、生産性の低下につな
がり、経済的ではなかった。
【０００４】本発明は、エッチング量が多い場合におい
ても、反応容器内の汚れの影響を受けることなく、各バ
ッチの平均エッチレートを一定とすることのできるプラ
ズマエッチング方法を提供することを目的とする。
ても、反応容器内の汚れの影響を受けることなく、各バ
ッチの平均エッチレートを一定とすることのできるプラ
ズマエッチング方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨を図１を参
照して説明すると、高周波電極２に対向して配した接地
電極５上に被エッチング材となる基板６を配し、これら
電極２、５間に高周波電力を印加することにより、反応
ガスにプラズマＰを発生させてエッチングを行なうプラ
ズマエッチング方法であって、上記高周波電極２の自己
バイアス電圧ＶDCを検出し、その検出値に基づいて上記
高周波電極２に印加する高周波電力を調整して、上記電
極２、５間のプラズマ状態を制御しつつエッチングを行
なうものである（請求項１）。具体的には、エッチング
開始後の任意の時間における、上記高周波電極２の自己
バイアス電圧ＶDC値が各バッチ間で等しくなるように、
投入する高周波電力を制御するのがよい（請求項２）。
照して説明すると、高周波電極２に対向して配した接地
電極５上に被エッチング材となる基板６を配し、これら
電極２、５間に高周波電力を印加することにより、反応
ガスにプラズマＰを発生させてエッチングを行なうプラ
ズマエッチング方法であって、上記高周波電極２の自己
バイアス電圧ＶDCを検出し、その検出値に基づいて上記
高周波電極２に印加する高周波電力を調整して、上記電
極２、５間のプラズマ状態を制御しつつエッチングを行
なうものである（請求項１）。具体的には、エッチング
開始後の任意の時間における、上記高周波電極２の自己
バイアス電圧ＶDC値が各バッチ間で等しくなるように、
投入する高周波電力を制御するのがよい（請求項２）。
【０００６】
【作用】プラズマは、その特性から、プラズマ空間内で
はどこでも同電位となり、従って、プラズマを囲う電極
電位によってその状態が左右される。今、一方の電極５
は接地電位であり、高周波放電によってその電位が変化
することがないため、他方の高周波電極２の自己バイア
ス電圧ＶDCを測定し、これをバッチ毎に等しくするよう
に調整を行なうことで、プラズマ状態をバッチ毎に揃え
ることができる。かくして、プラズマ中で発生するラジ
カルやイオン等のエッチングに直接関与する粒子の発生
や、その粒子の基板への入射頻度、エネルギーがバッチ
毎に再現性よく行なえる結果、バッチ間の平均エッチレ
ートを同じにすることができる。
はどこでも同電位となり、従って、プラズマを囲う電極
電位によってその状態が左右される。今、一方の電極５
は接地電位であり、高周波放電によってその電位が変化
することがないため、他方の高周波電極２の自己バイア
ス電圧ＶDCを測定し、これをバッチ毎に等しくするよう
に調整を行なうことで、プラズマ状態をバッチ毎に揃え
ることができる。かくして、プラズマ中で発生するラジ
カルやイオン等のエッチングに直接関与する粒子の発生
や、その粒子の基板への入射頻度、エネルギーがバッチ
毎に再現性よく行なえる結果、バッチ間の平均エッチレ
ートを同じにすることができる。
【０００７】
【実施例】図１に本実施例で使用した陽極結合方式の平
行平板型ドライエッチング装置の概略図を示す。反応容
器１内には中央部付近に高周波印加電極である電極２
（陰極）が配され、該電極２には高周波電源３より高周
波が印加されるようになしてある。上記電極２の上端部
には反応ガス導入口４が接続されており、該導入口４を
経て反応容器１内に導入された反応ガスＧは、上記電極
２の底面に設けたガス吹き出し口よりシャワー状に吹き
出すようになしてある。
行平板型ドライエッチング装置の概略図を示す。反応容
器１内には中央部付近に高周波印加電極である電極２
（陰極）が配され、該電極２には高周波電源３より高周
波が印加されるようになしてある。上記電極２の上端部
には反応ガス導入口４が接続されており、該導入口４を
経て反応容器１内に導入された反応ガスＧは、上記電極
２の底面に設けたガス吹き出し口よりシャワー状に吹き
出すようになしてある。
【０００８】反応容器１底面には、上記電極２に対向し
て接地電極５（陽極）が配してある。上記接地電極５上
面にはエッチング対象である基板６が配され、該基板６
の上面には、凹部または開口部を形成する箇所を除き、
エッチングマスク６１が形成してある。
て接地電極５（陽極）が配してある。上記接地電極５上
面にはエッチング対象である基板６が配され、該基板６
の上面には、凹部または開口部を形成する箇所を除き、
エッチングマスク６１が形成してある。
【０００９】上記高周波電源３には高周波電極２の自己
バイアス電圧ＶDCを測定するための自己バイアスモニタ
７が接続してあり、自己バイアスモニタ７の測定結果に
基づいて、上記高周波電源３により高周波電極２に印加
される高周波電力を調節可能としてある。
バイアス電圧ＶDCを測定するための自己バイアスモニタ
７が接続してあり、自己バイアスモニタ７の測定結果に
基づいて、上記高周波電源３により高周波電極２に印加
される高周波電力を調節可能としてある。
【００１０】上記装置によりプラズマエッチングを行な
う場合には、図示されない流量制御装置によって反応ガ
スを反応容器１内に導入し、高周波電源３により上記電
極２に高周波電力を印加してプラズマＰを発生させる。
上記反応容器１には底部に反応ガス搬出口１２が設けて
あり、ゲートバルブ１１を調整し、図示されない真空排
気系によって反応容器１内を一定圧に保っている。な
お、上記電極５は図示されない温度コントローラによっ
て温度調節することが可能で、基板６の温度を一定に保
っている。
う場合には、図示されない流量制御装置によって反応ガ
スを反応容器１内に導入し、高周波電源３により上記電
極２に高周波電力を印加してプラズマＰを発生させる。
上記反応容器１には底部に反応ガス搬出口１２が設けて
あり、ゲートバルブ１１を調整し、図示されない真空排
気系によって反応容器１内を一定圧に保っている。な
お、上記電極５は図示されない温度コントローラによっ
て温度調節することが可能で、基板６の温度を一定に保
っている。
【００１１】プラズマＰは極めて反応性に富み、エッチ
ングマスク６１を形成していない基板６表面は、プラズ
マＰ中のラジカルやイオンとの間で生ずる物理化学的反
応等によりエッチング除去される。反応ガスとしては、
例えば、六フッ化イオウ（ＳＦ6 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）
ガスの混合ガスが用いられる。
ングマスク６１を形成していない基板６表面は、プラズ
マＰ中のラジカルやイオンとの間で生ずる物理化学的反
応等によりエッチング除去される。反応ガスとしては、
例えば、六フッ化イオウ（ＳＦ6 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）
ガスの混合ガスが用いられる。
【００１２】この時、高周波電源３に接続した自己バイ
アスモニタ７により、高周波電極３の自己バイアス電圧
ＶDCを測定し、プラズマ状態を制御する方法を図２に基
づいて説明する。自己バイアス電圧ＶDCの値は、エッチ
ングガス圧やガス組成、投入パワー等のエッチングパラ
メータを固定しておいてもバッチ毎に変化し、また、同
一バッチ時でもエッチング中に経時変化する。そこで、
１バッチ目は、各エッチングパラメータをある値に設定
して実際にエッチングを行ない、その時の高周波電極３
の自己バイアス電圧ＶDCを測定して（工程（１））、一
定時間間隔で記録する（工程（２））。２バッチ目以降
は、エッチング開始後、各経過時間における自己バイア
ス電圧ＶDCを測定して（工程（３））、その値が１バッ
チ目と一致するように、高周波電源３の出力を随時操作
する（工程（４））。その結果、バッチ毎のエッチング
開始後、各経過時間での自己バイアスＶDCの値を等しく
することができ、同一のプラズマ状態を得ることで、バ
ッチ毎の平均エッチレートを等しくすることができる。
アスモニタ７により、高周波電極３の自己バイアス電圧
ＶDCを測定し、プラズマ状態を制御する方法を図２に基
づいて説明する。自己バイアス電圧ＶDCの値は、エッチ
ングガス圧やガス組成、投入パワー等のエッチングパラ
メータを固定しておいてもバッチ毎に変化し、また、同
一バッチ時でもエッチング中に経時変化する。そこで、
１バッチ目は、各エッチングパラメータをある値に設定
して実際にエッチングを行ない、その時の高周波電極３
の自己バイアス電圧ＶDCを測定して（工程（１））、一
定時間間隔で記録する（工程（２））。２バッチ目以降
は、エッチング開始後、各経過時間における自己バイア
ス電圧ＶDCを測定して（工程（３））、その値が１バッ
チ目と一致するように、高周波電源３の出力を随時操作
する（工程（４））。その結果、バッチ毎のエッチング
開始後、各経過時間での自己バイアスＶDCの値を等しく
することができ、同一のプラズマ状態を得ることで、バ
ッチ毎の平均エッチレートを等しくすることができる。
【００１３】一般にプラズマ状態に簡易に測るには、基
板設置電極の自己バイアス電圧ＶDCを調べることが行な
われている。ただし、本発明で用いる陽極結合方式の装
置では、基板設置電極５は接地電位となっており、高周
波放電によってその電位が変化することはない。そこ
で、本発明では、高周波電極２で測定される自己バイア
ス電圧ＶDCのエッチング中の経時変化およびバッチ毎の
差が大きいことに注目し、基板を設置していない陰極
側、すなわち高周波電極２の自己バイアス電圧ＶDCをバ
ッチ毎に揃える。これにより、バッチ毎のプラズマ状態
の差を小さくし、陽極側、すなわち基板設置側でのエッ
チングにおけるバッチ毎のばらつきを小さくすることを
可能としたものである。
板設置電極の自己バイアス電圧ＶDCを調べることが行な
われている。ただし、本発明で用いる陽極結合方式の装
置では、基板設置電極５は接地電位となっており、高周
波放電によってその電位が変化することはない。そこ
で、本発明では、高周波電極２で測定される自己バイア
ス電圧ＶDCのエッチング中の経時変化およびバッチ毎の
差が大きいことに注目し、基板を設置していない陰極
側、すなわち高周波電極２の自己バイアス電圧ＶDCをバ
ッチ毎に揃える。これにより、バッチ毎のプラズマ状態
の差を小さくし、陽極側、すなわち基板設置側でのエッ
チングにおけるバッチ毎のばらつきを小さくすることを
可能としたものである。
【００１４】なお、上記の制御方法は、手動によること
も可能であるが、必要とされる自己バイアス電圧ＶDCの
測定時間間隔はエッチングプロセスによって異なり、一
概には決まらない。従って、短い時間間隔で制御する必
要がある時には、コンピュータを用いて自動制御するこ
とが好ましい。
も可能であるが、必要とされる自己バイアス電圧ＶDCの
測定時間間隔はエッチングプロセスによって異なり、一
概には決まらない。従って、短い時間間隔で制御する必
要がある時には、コンピュータを用いて自動制御するこ
とが好ましい。
【００１５】次に上記した装置を用いてプラズマエッチ
ングを行ない、本発明の効果を確認した。エッチング基
板６には直径４インチのシリコンウエハを用い、エッチ
ングマスク６１にはスパッタ成膜したクロム膜を用い
て、ウエハ面内に等間隔で約８００個の開口部を形成し
た。反応ガスとして六フッ化イオウガスと酸素ガスの混
合ガス（混合比６５：３５）を用い、ガス流量を反応容
器１ｌ当たり１０sccm、ガス圧０．３Torr、投入電力の
初期値を電極単位面積当たり１．８Ｗ／cm2 、エッチン
グ時間２５分の条件でエッチングを行なった。図２のフ
ローチャートに示した自己バイアス電圧ＶDCの測定によ
る高周波出力制御を、エッチング開始後５分間隔で行な
った場合のバッチ毎の平均エッチレートの変化を図３に
示す。また、上記制御を行なわずにエッチングを行なっ
た場合の平均エッチレートの変化を図３に併記した。平
均エッチレートはウエハ内から規則的に１８８点を測定
し、加算平均をとったものであり、１バッチ目のエッチ
レートを基準値１．００として表した。
ングを行ない、本発明の効果を確認した。エッチング基
板６には直径４インチのシリコンウエハを用い、エッチ
ングマスク６１にはスパッタ成膜したクロム膜を用い
て、ウエハ面内に等間隔で約８００個の開口部を形成し
た。反応ガスとして六フッ化イオウガスと酸素ガスの混
合ガス（混合比６５：３５）を用い、ガス流量を反応容
器１ｌ当たり１０sccm、ガス圧０．３Torr、投入電力の
初期値を電極単位面積当たり１．８Ｗ／cm2 、エッチン
グ時間２５分の条件でエッチングを行なった。図２のフ
ローチャートに示した自己バイアス電圧ＶDCの測定によ
る高周波出力制御を、エッチング開始後５分間隔で行な
った場合のバッチ毎の平均エッチレートの変化を図３に
示す。また、上記制御を行なわずにエッチングを行なっ
た場合の平均エッチレートの変化を図３に併記した。平
均エッチレートはウエハ内から規則的に１８８点を測定
し、加算平均をとったものであり、１バッチ目のエッチ
レートを基準値１．００として表した。
【００１６】図に明らかなように、本発明方法による制
御を行なった場合には、行なわない場合に比べて平均エ
ッチレートのばらつきが著しく小さくなっていることが
わかる。
御を行なった場合には、行なわない場合に比べて平均エ
ッチレートのばらつきが著しく小さくなっていることが
わかる。
【００１７】
【発明の効果】以上のように、本発明方法によれば、陽
極結合方式のプラズマエッチングにおいて、陰極側の高
周波電極の自己バイアス電圧ＶDCを測定し、これに基づ
いて高周波出力を制御することにより、エッチング中の
プラズマ状態をバッチ毎に等しくし、バッチ間の平均エ
ッチレートの変化を小さくすることができるという優れ
た効果を有する。
極結合方式のプラズマエッチングにおいて、陰極側の高
周波電極の自己バイアス電圧ＶDCを測定し、これに基づ
いて高周波出力を制御することにより、エッチング中の
プラズマ状態をバッチ毎に等しくし、バッチ間の平均エ
ッチレートの変化を小さくすることができるという優れ
た効果を有する。
【図１】本発明の実施例において使用したエッチング装
置の概略図である。
置の概略図である。
【図２】本発明に基づきエッチレートを制御する工程を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例におけるバッチ毎の平均エッチ
レートの変化を表すグラフである。
レートの変化を表すグラフである。
Ｐ プラズマ Ｇ 反応ガス １ 反応容器 １１ ゲートバルブ １２ 反応ガス搬出口 ２ 高周波電極 ３ 高周波電源 ４ 反応ガス導入口 ５ 接地電極 ６ 基板 ６１ エッチングマスク ７ 自己バイアスモニタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 頼永 宗男 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 杉戸 泰成 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 高周波電極に対向して配した接地電極上
に被エッチング材となる基板を配し、これら電極間に高
周波電力を印加することにより、反応ガスにプラズマを
発生させてエッチングを行なうプラズマエッチング方法
において、上記高周波電極の自己バイアス電圧ＶDCを測
定し、その測定値に基づいて上記高周波電極に印加する
高周波電力を調整して、上記電極間のプラズマ状態を制
御しつつエッチングを行なうことを特徴とするプラズマ
エッチング方法。 - 【請求項２】 エッチング開始後の任意の時間におけ
る、上記高周波電極の自己バイアス電圧ＶDC値が各バッ
チ間で等しくなるように、投入する高周波電力を制御す
る請求項１記載のプラズマエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33176694A JPH08165585A (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | プラズマエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33176694A JPH08165585A (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | プラズマエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08165585A true JPH08165585A (ja) | 1996-06-25 |
Family
ID=18247388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33176694A Withdrawn JPH08165585A (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | プラズマエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08165585A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002095087A1 (fr) * | 2001-05-18 | 2002-11-28 | Tokyo Electron Limited | Procede et dispositif de traitement sous vide |
| US6624582B2 (en) | 2000-03-16 | 2003-09-23 | Nec Electronics Corporation | Method of an apparatus for performing circuit-processing, method of and apparatus for controlling the motion of the circuit-processing performance apparatus, and information storage medium |
| JP2008515198A (ja) * | 2004-09-27 | 2008-05-08 | ラム リサーチ コーポレーション | 自己バイアス電圧測定によるプラズマ加工システムの加工工程モニター方法並びに装置 |
| JP2015018876A (ja) * | 2013-07-09 | 2015-01-29 | 株式会社アルバック | 反応装置のコンディショニング方法 |
-
1994
- 1994-12-09 JP JP33176694A patent/JPH08165585A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6624582B2 (en) | 2000-03-16 | 2003-09-23 | Nec Electronics Corporation | Method of an apparatus for performing circuit-processing, method of and apparatus for controlling the motion of the circuit-processing performance apparatus, and information storage medium |
| WO2002095087A1 (fr) * | 2001-05-18 | 2002-11-28 | Tokyo Electron Limited | Procede et dispositif de traitement sous vide |
| JP2002343726A (ja) * | 2001-05-18 | 2002-11-29 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置及び成膜方法 |
| US6977359B2 (en) | 2001-05-18 | 2005-12-20 | Tokyo Electron Limited | Method and device for vacuum treatment |
| JP4506030B2 (ja) * | 2001-05-18 | 2010-07-21 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱処理装置及び成膜方法 |
| JP2008515198A (ja) * | 2004-09-27 | 2008-05-08 | ラム リサーチ コーポレーション | 自己バイアス電圧測定によるプラズマ加工システムの加工工程モニター方法並びに装置 |
| JP2015018876A (ja) * | 2013-07-09 | 2015-01-29 | 株式会社アルバック | 反応装置のコンディショニング方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020305 |