JPS58171822A - ドライエツチング方法 - Google Patents
ドライエツチング方法Info
- Publication number
- JPS58171822A JPS58171822A JP5428782A JP5428782A JPS58171822A JP S58171822 A JPS58171822 A JP S58171822A JP 5428782 A JP5428782 A JP 5428782A JP 5428782 A JP5428782 A JP 5428782A JP S58171822 A JPS58171822 A JP S58171822A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- probe
- etched
- high frequency
- gas plasma
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32917—Plasma diagnostics
- H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はガスプラズマを利用したドライエツチング方
法に関する。
法に関する。
半導体装置などの製造においてガスプラズマを用いたド
ライエツチングは、平行平板電極のいずれか一方の電極
に被エツチング物を設置し、いずれか一方の電極に高周
波パワーを印加し、ガスプラズマを発生させエツチング
を行なうが、放電の電気系統の制御パラメーターとして
は、電極に印加する高周波パワーだけである。この高周
波パワーは、放電を持続させるために、どの部分で消費
されるパワーが不明であり、高周波パワーだけではエッ
チレートの再現性が得られないことがある。
ライエツチングは、平行平板電極のいずれか一方の電極
に被エツチング物を設置し、いずれか一方の電極に高周
波パワーを印加し、ガスプラズマを発生させエツチング
を行なうが、放電の電気系統の制御パラメーターとして
は、電極に印加する高周波パワーだけである。この高周
波パワーは、放電を持続させるために、どの部分で消費
されるパワーが不明であり、高周波パワーだけではエッ
チレートの再現性が得られないことがある。
まだ、たとえばＳ ｉ０２のエツチングでは、同一高周
波パワーを印加しても第１図に示すように被エツチング
面積が小さくなるにつれエッチレートも小さくなるよう
々現象があり、実際の製造工程でドライエツチングを行
なう前に先行して、被エツチング面積によって変化した
エッチレートを測定しなければならないという欠点があ
った。また、前記の現象によるエッチレートの減少が原
因となるエツチング不足（アンダーエツチング）を防止
するためにオーバーエツチングを行なうことも試みられ
ているが、この方法ではＳ １０２膜の下地材料である
Ｓ ｉ ’ｐ Ｍｏなどにラジエーションダメージやド
ライエツチング装置の電極材料、反応器材料からの重金
属汚染が発生し、良好な素子特性が得られないという欠
点があった。また、従来、放電プラズマ中に探針を投入
し、プラズマの空間電位分布、イオン密度、電子温度な
どプラズマ諸量を測定する方法があったが、この方法で
はドライエツチングにおけるエッチレートは求められな
かったＯ この発明は、従来から行なわれているドライエツチング
において、前記のような欠点を改良する目的でなされた
ものである。たとえばこの発明はドライエツチング装置
のガスプラズマ発生部に探針を取り付け、探針電流値を
測定し、その電流値などから被エツチ物のエッチレート
をモニターおよび制御する方法を提供し、これにより、
ドライエツチング時間の最適化が可能となり、スループ
ットの低下もなく、まだ、過渡のオーバーエツチングも
不必要となり良好な素子特性が得られる。
波パワーを印加しても第１図に示すように被エツチング
面積が小さくなるにつれエッチレートも小さくなるよう
々現象があり、実際の製造工程でドライエツチングを行
なう前に先行して、被エツチング面積によって変化した
エッチレートを測定しなければならないという欠点があ
った。また、前記の現象によるエッチレートの減少が原
因となるエツチング不足（アンダーエツチング）を防止
するためにオーバーエツチングを行なうことも試みられ
ているが、この方法ではＳ １０２膜の下地材料である
Ｓ ｉ ’ｐ Ｍｏなどにラジエーションダメージやド
ライエツチング装置の電極材料、反応器材料からの重金
属汚染が発生し、良好な素子特性が得られないという欠
点があった。また、従来、放電プラズマ中に探針を投入
し、プラズマの空間電位分布、イオン密度、電子温度な
どプラズマ諸量を測定する方法があったが、この方法で
はドライエツチングにおけるエッチレートは求められな
かったＯ この発明は、従来から行なわれているドライエツチング
において、前記のような欠点を改良する目的でなされた
ものである。たとえばこの発明はドライエツチング装置
のガスプラズマ発生部に探針を取り付け、探針電流値を
測定し、その電流値などから被エツチ物のエッチレート
をモニターおよび制御する方法を提供し、これにより、
ドライエツチング時間の最適化が可能となり、スループ
ットの低下もなく、まだ、過渡のオーバーエツチングも
不必要となり良好な素子特性が得られる。
以下、この発明の実施例を図面を用いて説明する。Ｓ
１０２膜のドライエツチングにおけるＳ １０２膜のエ
ッチレートのモニターおよび制御方法を例にとり第２図
から第４図に基づいて説明する。第２図はこの発明にか
かるドライエツチング方法の一実施例で、被エツチング
物１は下部電極２上に設置され、エツチングガスは上部
電極３から導入され、排気口４から排気される。ガスプ
ラズマは下部電極２に高周波電源５からマツチングボッ
クス６を介して高周波パワーを加えることにより発生さ
れ、下部電極２に自己バイアスされる電圧の直流成分電
圧Ｖｄｃは高周波フィルタ７を通して電圧計８で測定さ
れる０ガスプラズマ中に設置された探針９には高周波フ
ィルタ１ｏを介して可変電源１１により電圧を印加し、
ガスプラズマから探針に流れ込む電流は高周波フィルタ
１ｏを介して可変電源１１に直列に連結された電流計１
２により測定される。この時、探針９に印加された電圧
は電圧計１３で測定される。
１０２膜のドライエツチングにおけるＳ １０２膜のエ
ッチレートのモニターおよび制御方法を例にとり第２図
から第４図に基づいて説明する。第２図はこの発明にか
かるドライエツチング方法の一実施例で、被エツチング
物１は下部電極２上に設置され、エツチングガスは上部
電極３から導入され、排気口４から排気される。ガスプ
ラズマは下部電極２に高周波電源５からマツチングボッ
クス６を介して高周波パワーを加えることにより発生さ
れ、下部電極２に自己バイアスされる電圧の直流成分電
圧Ｖｄｃは高周波フィルタ７を通して電圧計８で測定さ
れる０ガスプラズマ中に設置された探針９には高周波フ
ィルタ１ｏを介して可変電源１１により電圧を印加し、
ガスプラズマから探針に流れ込む電流は高周波フィルタ
１ｏを介して可変電源１１に直列に連結された電流計１
２により測定される。この時、探針９に印加された電圧
は電圧計１３で測定される。
第３図は、エツチングガスとしてＣＨＦ３を用い流量４
０ ＳＣＣＭ 、高周波印加パワー ｏ 、 ｓ ３ｗ
／ｃ−、（。
０ ＳＣＣＭ 、高周波印加パワー ｏ 、 ｓ ３ｗ
／ｃ−、（。
でＳ １０２膜をエツチングした場合の３１０２膜のエ
ッチレートとガスプラズマの探針印加電圧Ｖｐｒｏｂｅ
＝−１００Ｖでの探針電流値Ｉｐ との関係であり、
エッチレートと探針電流値Ｉｐ とは比例している。第
３図でのＳ ｚ０２膜のエッチレートの変化は第１図で
３１０２膜の被エツチング面積が変化した時のエッチレ
ートの変化に対応しており、この時はＶｄｃ＝−３６５
Ｖで一定である。第４図はエツチングガスとしてＣ）（
Ｆ３を用い、流量４０ＳＣＣＭ、高周波印加パ’７ ０
．０４Ｗ／’ｃａ−０，７１Ｗ／ｃｒｌでＦ３−＋０２
膜をエツチングした場合に、第２図における探針９を用
いて求められるプラズマ空間電位Ｖｐ 、 Ｖｐｒｏｂ
ｅ ＝−１００Ｖ テ（７）探針電流値Ｉｐ電圧計８を
用いて求められる電極２に発生する自己バイアス電圧ｖ
ｄＣカら得らｈル値Ｉｐ （Ｖｐ−Ｖｄｃ−Ｃ）（但し
ＣＨＦ３ガスノ場合Ｃ＝１ｏｓ ）と５１０２膜のエッ
チレートとの関係を示すものであり、ＩＰ（ｖｐ ’
ｖａｃ ’ ） トＳ ’０２ 膜ノエッｆ Ｌ’
） （！ｌ： ハ比例関係にある。一般に同一ガスで
は高周波印加パワーによらずプラズマ空間電位Ｖｐは一
定であり、同一印加パワーでは自己バイアス電圧Ｖｄｃ
は一定である。このことから、第３図は第４図で印加パ
ワーが一定である場合に相等する。
ッチレートとガスプラズマの探針印加電圧Ｖｐｒｏｂｅ
＝−１００Ｖでの探針電流値Ｉｐ との関係であり、
エッチレートと探針電流値Ｉｐ とは比例している。第
３図でのＳ ｚ０２膜のエッチレートの変化は第１図で
３１０２膜の被エツチング面積が変化した時のエッチレ
ートの変化に対応しており、この時はＶｄｃ＝−３６５
Ｖで一定である。第４図はエツチングガスとしてＣ）（
Ｆ３を用い、流量４０ＳＣＣＭ、高周波印加パ’７ ０
．０４Ｗ／’ｃａ−０，７１Ｗ／ｃｒｌでＦ３−＋０２
膜をエツチングした場合に、第２図における探針９を用
いて求められるプラズマ空間電位Ｖｐ 、 Ｖｐｒｏｂ
ｅ ＝−１００Ｖ テ（７）探針電流値Ｉｐ電圧計８を
用いて求められる電極２に発生する自己バイアス電圧ｖ
ｄＣカら得らｈル値Ｉｐ （Ｖｐ−Ｖｄｃ−Ｃ）（但し
ＣＨＦ３ガスノ場合Ｃ＝１ｏｓ ）と５１０２膜のエッ
チレートとの関係を示すものであり、ＩＰ（ｖｐ ’
ｖａｃ ’ ） トＳ ’０２ 膜ノエッｆ Ｌ’
） （！ｌ： ハ比例関係にある。一般に同一ガスで
は高周波印加パワーによらずプラズマ空間電位Ｖｐは一
定であり、同一印加パワーでは自己バイアス電圧Ｖｄｃ
は一定である。このことから、第３図は第４図で印加パ
ワーが一定である場合に相等する。
こ（７）よ’５に予メ”ｐ（Ｖｐ Ｖｄｃ Ｃ）
（！： Ｓ １０２ ｐ４１Ｊのエッチレートとの関係
を求めておき、実際の５１０２膜をドライエツチング中
のＶｐｒｏｂ −−１ｏｏｖでの探針電流値Ｉｐ、プラ
ズマ空間電位Ｖｐ、自己バイアス電圧ｖｄＣヲ測定し、
Ｉｐ（Ｖｐ−Ｖｄｃ −Ｃ） を求め、これからＳｉｏ
２膜のエッチレートが求められる。また、エッチレート
が求められれば所望の膜厚をＳｉｏ２膜をエツチングす
る時間も求められる。
（！： Ｓ １０２ ｐ４１Ｊのエッチレートとの関係
を求めておき、実際の５１０２膜をドライエツチング中
のＶｐｒｏｂ −−１ｏｏｖでの探針電流値Ｉｐ、プラ
ズマ空間電位Ｖｐ、自己バイアス電圧ｖｄＣヲ測定し、
Ｉｐ（Ｖｐ−Ｖｄｃ −Ｃ） を求め、これからＳｉｏ
２膜のエッチレートが求められる。また、エッチレート
が求められれば所望の膜厚をＳｉｏ２膜をエツチングす
る時間も求められる。
なお、本実施例では、被エツチング物にＳｉｏ２膜、エ
ツチングガスにＣＨＦ３を用いたが、他のＳｉ膜、 Ｍ
ｏ膜、Ｓｉ３Ｎ４膜などでも良く、またエツチングガス
として他のフレオンガスや活性ガス、アルゴンガスなど
の不活性ガスを用いても充分に適用できる。
ツチングガスにＣＨＦ３を用いたが、他のＳｉ膜、 Ｍ
ｏ膜、Ｓｉ３Ｎ４膜などでも良く、またエツチングガス
として他のフレオンガスや活性ガス、アルゴンガスなど
の不活性ガスを用いても充分に適用できる。
この発明にかかる方法を半導体装置の製造におけるＳ
１０２膜のドライエツチングのエッチレートモニターお
よびエツチング時間の制御に適用したところ、エツチン
グ不足でエツチングすべきＳｉｏ２膜が残るということ
もなく、また過渡のオーバーエツチングにより下地材料
にダメージを与えることなく良好な素子特性が得られる
ことがわかった。
１０２膜のドライエツチングのエッチレートモニターお
よびエツチング時間の制御に適用したところ、エツチン
グ不足でエツチングすべきＳｉｏ２膜が残るということ
もなく、また過渡のオーバーエツチングにより下地材料
にダメージを与えることなく良好な素子特性が得られる
ことがわかった。
この発明は、以上説明したように、被エツチング物のエ
ッチレートを正確に検知でき、たとえば半導体装置の製
造などにおけるドライエツチングの信頼性の向上、ドラ
イエツチング装置の自動化推進などに大きく寄与するも
のである。
ッチレートを正確に検知でき、たとえば半導体装置の製
造などにおけるドライエツチングの信頼性の向上、ドラ
イエツチング装置の自動化推進などに大きく寄与するも
のである。
第１図はＳｉｏ２膜の被エツチング面積によるエッチレ
ートの変化を示す図、第２図は本発明の一実施例にかか
るエッチレートをモニターする探針を備えだドライエツ
チング装置の概略構成図、第３図はＳ ＊ ０２膜のエ
ッチレートと探針飽和イオン電流値との関係を示す図、
第４図はＩｐ（Ｖｐ−Ｖｄｃ−Ｃ）（Ｃ＝１０５＞とＳ
ｉｏ２膜のエッチレートとの関係を示す図である。 １・・・・・・被エツチング物、２・・・・・・下部電
極、３・・・・・・上部電極、４・・・・・・排気口、
５・・・・・・高周波電源、６・・・・・・マツチング
ボックス、７．１０・・・・・・高周波フィルター、８
，１３・・・・・・電圧計、９・・・・・・探針、１１
・・・・・・可変電源、１２・・・・・・電流計。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名＠１
ｌｌ ｔ２６４５．３ ｓｉｏｔｖＬのキ良１ツ÷ンゲ預ｌ牧（。ｍｌ）第 ２
６１ ＩＩ ３ 図 ５ｉ（ｈ Ｉｌｊ ｔｔ＞ １’７÷ｌ、−） （
ＡＡｎｂｎ）第４図 ｒＰＣＶｐ−Ｖｄｃ −Ｃ） （ｃ＝ｔｏｓ）
ートの変化を示す図、第２図は本発明の一実施例にかか
るエッチレートをモニターする探針を備えだドライエツ
チング装置の概略構成図、第３図はＳ ＊ ０２膜のエ
ッチレートと探針飽和イオン電流値との関係を示す図、
第４図はＩｐ（Ｖｐ−Ｖｄｃ−Ｃ）（Ｃ＝１０５＞とＳ
ｉｏ２膜のエッチレートとの関係を示す図である。 １・・・・・・被エツチング物、２・・・・・・下部電
極、３・・・・・・上部電極、４・・・・・・排気口、
５・・・・・・高周波電源、６・・・・・・マツチング
ボックス、７．１０・・・・・・高周波フィルター、８
，１３・・・・・・電圧計、９・・・・・・探針、１１
・・・・・・可変電源、１２・・・・・・電流計。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名＠１
ｌｌ ｔ２６４５．３ ｓｉｏｔｖＬのキ良１ツ÷ンゲ預ｌ牧（。ｍｌ）第 ２
６１ ＩＩ ３ 図 ５ｉ（ｈ Ｉｌｊ ｔｔ＞ １’７÷ｌ、−） （
ＡＡｎｂｎ）第４図 ｒＰＣＶｐ−Ｖｄｃ −Ｃ） （ｃ＝ｔｏｓ）
Claims (2)
- （１）被エッチング物をガスプラズマ雰囲気中にてドラ
イエツチングを行なうとともに、前記エツチング１囲気
中に探針を設置し、前記探針にてガスプラズマからの電
流値を測定し、前記電流値にて前記被エツチング物のエ
ッチレートを求め、前記被エツチング物のエツチング制
御を行なうことを特徴とするドライエツチング方法。 - （２）被エツチング物をガスプラズマ雰囲気中にてドラ
イエツチングを行なうとともに、前記エツチング雰囲気
中に探針を設置し、前記探針にて測定したガスプラズマ
からの電流値と、前記被エツチング試料を設置した電極
の電位と前記電極近傍のプラズマ空間電位にもとづく電
位差との積にて前記被エツチング物のエッチレートを求
め、前記被エツチング物のエツチング制御を行なうこと
を特徴とするドライエツチング方法０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5428782A JPS58171822A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | ドライエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5428782A JPS58171822A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | ドライエツチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58171822A true JPS58171822A (ja) | 1983-10-08 |
Family
ID=12966343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5428782A Pending JPS58171822A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | ドライエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58171822A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4902631A (en) * | 1988-10-28 | 1990-02-20 | At&T Bell Laboratories | Monitoring the fabrication of semiconductor devices by photon induced electron emission |
| JPH02232923A (ja) * | 1989-03-07 | 1990-09-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ処理方法 |
| US5273610A (en) * | 1992-06-23 | 1993-12-28 | Association Institutions For Material Sciences, Inc. | Apparatus and method for determining power in plasma processing |
| EP0841683A2 (en) * | 1996-10-08 | 1998-05-13 | Applied Materials, Inc. | Active shield for generating a plasma for sputtering |
| US6190513B1 (en) | 1997-05-14 | 2001-02-20 | Applied Materials, Inc. | Darkspace shield for improved RF transmission in inductively coupled plasma sources for sputter deposition |
-
1982
- 1982-03-31 JP JP5428782A patent/JPS58171822A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4902631A (en) * | 1988-10-28 | 1990-02-20 | At&T Bell Laboratories | Monitoring the fabrication of semiconductor devices by photon induced electron emission |
| JPH02232923A (ja) * | 1989-03-07 | 1990-09-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ処理方法 |
| US5273610A (en) * | 1992-06-23 | 1993-12-28 | Association Institutions For Material Sciences, Inc. | Apparatus and method for determining power in plasma processing |
| EP0841683A2 (en) * | 1996-10-08 | 1998-05-13 | Applied Materials, Inc. | Active shield for generating a plasma for sputtering |
| EP0841683A3 (en) * | 1996-10-08 | 1999-12-01 | Applied Materials, Inc. | Active shield for generating a plasma for sputtering |
| US6190513B1 (en) | 1997-05-14 | 2001-02-20 | Applied Materials, Inc. | Darkspace shield for improved RF transmission in inductively coupled plasma sources for sputter deposition |
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