JPS60241226A - ドライエツチング方法 - Google Patents
ドライエツチング方法Info
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- JPS60241226A JPS60241226A JP9644884A JP9644884A JPS60241226A JP S60241226 A JPS60241226 A JP S60241226A JP 9644884 A JP9644884 A JP 9644884A JP 9644884 A JP9644884 A JP 9644884A JP S60241226 A JPS60241226 A JP S60241226A
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- etching
- plasma
- spectrum
- microwave
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- Pending
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-
- 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
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- Plasma & Fusion (AREA)
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- Analytical Chemistry (AREA)
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明はドライエツチングの制御方法に係シ、特にｗｔ
たけＷを含む各種化合物をドライエツチングするに好適
な、終点やエツチング深さを検知する方法に関する。
たけＷを含む各種化合物をドライエツチングするに好適
な、終点やエツチング深さを検知する方法に関する。
従来のドライエツチングにおけるエツチングの終点ある
いはエツチングの深さの検知は、ＳｉまたはＳＭｔ−含
む各種化合物、ＡｔまたはＡｔ合金において、発光スペ
クトルの特定波長を測定する方法で行なわれていた。し
かしＷまたはＷを含む化合物のエツチングにおける有力
な検知方法は知られていなかった。特に最も多く用いら
れている反応性イオン（またはスパッタ）エツチング法
においては、ＷまたはＷを含む化合物に帰因する発光ス
ペクトルは発見されていなかったので、正確なエツチン
グ終点の検知ができない欠点があった、〔発明の目的〕 本発明の目的はＷまたはＷを含む化合物をドライエツチ
ングする場合において、エツチングの終点あるいはエツ
チング深さを正確に検知する方法を提供することにある
。
いはエツチングの深さの検知は、ＳｉまたはＳＭｔ−含
む各種化合物、ＡｔまたはＡｔ合金において、発光スペ
クトルの特定波長を測定する方法で行なわれていた。し
かしＷまたはＷを含む化合物のエツチングにおける有力
な検知方法は知られていなかった。特に最も多く用いら
れている反応性イオン（またはスパッタ）エツチング法
においては、ＷまたはＷを含む化合物に帰因する発光ス
ペクトルは発見されていなかったので、正確なエツチン
グ終点の検知ができない欠点があった、〔発明の目的〕 本発明の目的はＷまたはＷを含む化合物をドライエツチ
ングする場合において、エツチングの終点あるいはエツ
チング深さを正確に検知する方法を提供することにある
。
ＷまたはＷを含む化合物はフッ素化合物ガス、たとえば
ＳＦｓ 、 ＮＦｓ 、 ＣＰａ 、 ＣＣｔＦｓなど
を用いたプラズマによってエツチングされる、ＷはＦと
反応しＷＦａ 、ＷＦ４などの化合物となって気化し、
プラズマ中で励起または解離励起されるはずであるが、
従来の反応性イオンエッチにおいては、ＷあるいはＷ化
合物の励起に基づく発光スペクトルは得られていなかっ
た。反応性イオンエツチングでは通常１０Ｐａ台のガス
圧力でエツチングされるため、プラズマ中での粒子間の
衝突回数が多く、Ｗなどの原子励起スペクトルおよび分
子スペクトルが観測されにくいものと推測し、低いガス
圧力でエラキングできるマイクロ波プラズマエツチング
装置を用いて、Ｗに関連する発光スペクトルを調べた。
ＳＦｓ 、 ＮＦｓ 、 ＣＰａ 、 ＣＣｔＦｓなど
を用いたプラズマによってエツチングされる、ＷはＦと
反応しＷＦａ 、ＷＦ４などの化合物となって気化し、
プラズマ中で励起または解離励起されるはずであるが、
従来の反応性イオンエッチにおいては、ＷあるいはＷ化
合物の励起に基づく発光スペクトルは得られていなかっ
た。反応性イオンエツチングでは通常１０Ｐａ台のガス
圧力でエツチングされるため、プラズマ中での粒子間の
衝突回数が多く、Ｗなどの原子励起スペクトルおよび分
子スペクトルが観測されにくいものと推測し、低いガス
圧力でエラキングできるマイクロ波プラズマエツチング
装置を用いて、Ｗに関連する発光スペクトルを調べた。
マイクロ波プラズマエツチング装置においては、ＳＦ６
ガスを用い、そのガス圧力がＩＰａ近傍以下においてＷ
の原子スペクトルおよびＷに関連するスペクトルが検出
されることが確認できた。またマイクロ波プラズマにお
いても、反応性イオンエツチングにおけるガス圧力（〜
１０Ｐａ）では、Ｗに基づく発光スペクトルが検出しに
くいことが判明した。
ガスを用い、そのガス圧力がＩＰａ近傍以下においてＷ
の原子スペクトルおよびＷに関連するスペクトルが検出
されることが確認できた。またマイクロ波プラズマにお
いても、反応性イオンエツチングにおけるガス圧力（〜
１０Ｐａ）では、Ｗに基づく発光スペクトルが検出しに
くいことが判明した。
以下本発明の詳細な説明する。第１図は本発明に用いた
マイクロ波ドライエツチング装置の概略である。プラズ
マ発生室１、ノ（ソファ室２はあらかじめ高真空排気ポ
ンプ３および油回転ポンプ４で構成される排気系によシ
高真空排されておシ、その後エツチング用ガスが流量制
御器５によって導入される。一定のガス圧力が保持され
ると、マグネトロン６で発生したマイクロ波がマイクロ
波回路７を経て、放電部１に供給され、プラズマが発生
する。プラズマの発生効率を向上させたり、より低ガス
圧力で放電開始を可能とするため放電部１の周囲の電磁
コイル８により、磁場が供給される。磁場がある場合に
は、８Ｆｓガス圧力が１０−” Ｐａ台でも、プラズマ
を発生させることができる。プラズマが発生すると一般
にはガス圧力が多少変動することがあるが、再び安定な
ガス圧力に落ちつく。ここでプラズマ中の活性粒子と試
料物質９が反応し、蒸気圧の高い化合物（反応生成物）
となって気化する。反応生成物はプラズマ中に拡散し、
排気方向に流れ出ることになるが、プラズマ中で反応生
成物自体も励起したり、解離励起しｇイオン化する。エ
ツチング中にはプラズマ発光スペクトルが変化し、特定
波長スペクト＼ ル強度が増大あるいは減衰する。増大
する波長はエツチング反応によって新たに発生した反応
生成物による場合が多い。減衰する波長はエツチング反
応に寄与したことによって発光源が減少したことによる
場合が多い。プラズマからの発光は、放電部ｌの一部の
採光窓工０を透過して、発光スペクトル検知器１１によ
って測定される。発光スペクトル検知器としては分光器
あるいは特定波長範囲のみ透過する光学フィルタが用い
られる。
マイクロ波ドライエツチング装置の概略である。プラズ
マ発生室１、ノ（ソファ室２はあらかじめ高真空排気ポ
ンプ３および油回転ポンプ４で構成される排気系によシ
高真空排されておシ、その後エツチング用ガスが流量制
御器５によって導入される。一定のガス圧力が保持され
ると、マグネトロン６で発生したマイクロ波がマイクロ
波回路７を経て、放電部１に供給され、プラズマが発生
する。プラズマの発生効率を向上させたり、より低ガス
圧力で放電開始を可能とするため放電部１の周囲の電磁
コイル８により、磁場が供給される。磁場がある場合に
は、８Ｆｓガス圧力が１０−” Ｐａ台でも、プラズマ
を発生させることができる。プラズマが発生すると一般
にはガス圧力が多少変動することがあるが、再び安定な
ガス圧力に落ちつく。ここでプラズマ中の活性粒子と試
料物質９が反応し、蒸気圧の高い化合物（反応生成物）
となって気化する。反応生成物はプラズマ中に拡散し、
排気方向に流れ出ることになるが、プラズマ中で反応生
成物自体も励起したり、解離励起しｇイオン化する。エ
ツチング中にはプラズマ発光スペクトルが変化し、特定
波長スペクト＼ ル強度が増大あるいは減衰する。増大
する波長はエツチング反応によって新たに発生した反応
生成物による場合が多い。減衰する波長はエツチング反
応に寄与したことによって発光源が減少したことによる
場合が多い。プラズマからの発光は、放電部ｌの一部の
採光窓工０を透過して、発光スペクトル検知器１１によ
って測定される。発光スペクトル検知器としては分光器
あるいは特定波長範囲のみ透過する光学フィルタが用い
られる。
第２図に、上記マイクロ波プラズマエツチング装置で、
試料を入れず（第１図の試料テーブル１２のみの場合）
、８Ｆｓガス圧力８Ｘ１０−２Ｐａで放電したときの発
光スペクトルを示す。第２図のスペクトルでは全体に発
光強度の強いスペクトルはなく、わずかに強い４４Ｑｎ
ｍ近傍に現われているスペクトルは放電部の壁に用いら
れている石英と反応したことによると思われるＳｉＦ分
子スペクトルやＳｉ原子スペクトルである。第３図は第
２図と同一の粂件で５ｉｆｔ上にＷ膜を形成した試料を
入れた場合のスペクトルである。Ｗ原子のスペクトルは
文献が少く、波長２３９．７０９゜２５８．９１７，２
９４゜４４０，２９４．６９８，３６１．３７９゜４０
０．８７５，４２９．４６１，４３０．２１１０ｍだけ
が知られている。第３図では上記波長およびそれ以外の
波長も検出されておシ、それらの波長金弟３図に明示し
た。用いた分光器は日本光学製Ｐ−２５０、受光部は浜
松テレビ製光電子増倍管６１９９型でめり、特に光電子
増倍管の型式により波長感度が異なり、本笑施例におい
ては３００ｎｍ以下の波長測定例は示していないが、光
電子増倍管８１５０８゜Ｒ１５０９型、あるいはそれら
に相当する受光部にすることによ’）、３００ｎｍ以下
でもＷのスペクトルは得られる。また第３図に示した波
長値は分光器の分解能が悪く、±１ｎｍの誤差が見込ま
れる。特に４６５．７〜５０６．７ｎｍの波長範囲に検
出される複数のスペクトル値は、文献にはないが、Ｗに
関連した波長スペクトルである。これらのどのスペクト
ルを用いても、Ｗエツチングにおけるエツチングモニタ
が可能となる。第４図はＷ原子スペクトル４００．９ｎ
ｍ に波長を固定したときのエツチングおよびエツチン
グ終点後の光強度の変化を示した。エツチング開始時点
ＳからＷがエツチング終了時点Ｅの間は４００．９ｎｍ
のスペクトル強度が強く、終了時点Ｅ以後は減衰してい
る。急激な減衰が起らないのはＷ反応生成物が、終点後
ｌζだちに放電室外へ排気されないためでアシ、徐々に
排気されている様子を示している。
試料を入れず（第１図の試料テーブル１２のみの場合）
、８Ｆｓガス圧力８Ｘ１０−２Ｐａで放電したときの発
光スペクトルを示す。第２図のスペクトルでは全体に発
光強度の強いスペクトルはなく、わずかに強い４４Ｑｎ
ｍ近傍に現われているスペクトルは放電部の壁に用いら
れている石英と反応したことによると思われるＳｉＦ分
子スペクトルやＳｉ原子スペクトルである。第３図は第
２図と同一の粂件で５ｉｆｔ上にＷ膜を形成した試料を
入れた場合のスペクトルである。Ｗ原子のスペクトルは
文献が少く、波長２３９．７０９゜２５８．９１７，２
９４゜４４０，２９４．６９８，３６１．３７９゜４０
０．８７５，４２９．４６１，４３０．２１１０ｍだけ
が知られている。第３図では上記波長およびそれ以外の
波長も検出されておシ、それらの波長金弟３図に明示し
た。用いた分光器は日本光学製Ｐ−２５０、受光部は浜
松テレビ製光電子増倍管６１９９型でめり、特に光電子
増倍管の型式により波長感度が異なり、本笑施例におい
ては３００ｎｍ以下の波長測定例は示していないが、光
電子増倍管８１５０８゜Ｒ１５０９型、あるいはそれら
に相当する受光部にすることによ’）、３００ｎｍ以下
でもＷのスペクトルは得られる。また第３図に示した波
長値は分光器の分解能が悪く、±１ｎｍの誤差が見込ま
れる。特に４６５．７〜５０６．７ｎｍの波長範囲に検
出される複数のスペクトル値は、文献にはないが、Ｗに
関連した波長スペクトルである。これらのどのスペクト
ルを用いても、Ｗエツチングにおけるエツチングモニタ
が可能となる。第４図はＷ原子スペクトル４００．９ｎ
ｍ に波長を固定したときのエツチングおよびエツチン
グ終点後の光強度の変化を示した。エツチング開始時点
ＳからＷがエツチング終了時点Ｅの間は４００．９ｎｍ
のスペクトル強度が強く、終了時点Ｅ以後は減衰してい
る。急激な減衰が起らないのはＷ反応生成物が、終点後
ｌζだちに放電室外へ排気されないためでアシ、徐々に
排気されている様子を示している。
第５図、第６図はそれぞれＳＦ、ガス圧力をＩＰａ、２
０Ｐａとしたときのスペクトルであろう第５図のＩＰａ
のときには まだわずかにＷのスペクトルが見られるが
、第６図の２０ＰａのときにはＷの原子スペクトルは判
定できないｅヨど小さくなっている。しかしながら第２
図のＷ試料のない場合に比べて波長帯域の広い発光があ
るので、同じ４００．９ｎｍの波長における光強度を測
定していても、エツチングモニタは可能である。Ｗのエ
ツチング終了後は帯域の広い発光も減衰する。
０Ｐａとしたときのスペクトルであろう第５図のＩＰａ
のときには まだわずかにＷのスペクトルが見られるが
、第６図の２０ＰａのときにはＷの原子スペクトルは判
定できないｅヨど小さくなっている。しかしながら第２
図のＷ試料のない場合に比べて波長帯域の広い発光があ
るので、同じ４００．９ｎｍの波長における光強度を測
定していても、エツチングモニタは可能である。Ｗのエ
ツチング終了後は帯域の広い発光も減衰する。
以上の実施例以外にＳＦ、ガスに、Ｈｘ 、０□。
Ｎ２ 、ＮＨａ 、ＣＯ，Ｃｏｘ 、Ａｒ、）（ｅなど
各種ガスを混合して、Ｗエツチングを行ったが、スペク
トルのガス圧力に対する特性はほとんど変らず、混合ガ
ス成分によるスペクトルがわずかに見られるだけであシ
、モニタリングに何ら悪影響は与えなかった。またマイ
クロ波プラズマエツチング装置に限らず、反応性イオン
エツチング装置に′おいても、低ガス圧力でプラズマを
発生させる工夫をすれば同様の発光スペクトルが得られ
るので、装置依存性は特にない。
各種ガスを混合して、Ｗエツチングを行ったが、スペク
トルのガス圧力に対する特性はほとんど変らず、混合ガ
ス成分によるスペクトルがわずかに見られるだけであシ
、モニタリングに何ら悪影響は与えなかった。またマイ
クロ波プラズマエツチング装置に限らず、反応性イオン
エツチング装置に′おいても、低ガス圧力でプラズマを
発生させる工夫をすれば同様の発光スペクトルが得られ
るので、装置依存性は特にない。
本発明にもとすいて、第３図に示した波長のうち特に発
光強度の強いもの、例えば波長３８７．４ 。
光強度の強いもの、例えば波長３８７．４ 。
４００．９．４０７．６．４２４．５．４２７３．４６
５．７．４８４．５゜４９８．３．５０１．３．５０５
．３．５０６．７ｒ１ｍ（Ｄ各波長によってＷのエツチ
ング終点モニタ、およびＷのエツチング状況モニタが可
能となる。
５．７．４８４．５゜４９８．３．５０１．３．５０５
．３．５０６．７ｒ１ｍ（Ｄ各波長によってＷのエツチ
ング終点モニタ、およびＷのエツチング状況モニタが可
能となる。
本発明によれば、Ｗのエツチングにおいて、エツチング
モニタリングができるので、エツチングの制御が容易と
なり、製品の歩留りが向上する。
モニタリングができるので、エツチングの制御が容易と
なり、製品の歩留りが向上する。
試料にエツチング終点となるべき下地材料がある場合（
本実施例ではＳ’０１１）、これは一般のＬＳＩ製造の
エツチング工程のほとんどがこの場合であるが、終点検
知には第４図のＥ点を検知すればよい。すなわちＷと８
ｊ０２ 、５ｔ３Ｎ４． Ｓ ｉとの選択エツチングが
必要な場合で、Ｗがエツチングされているときに強かっ
たスペクトル強度が、ＳｉＯ２，Ｓ’ｓ Ｎ４． Ｓ
ｉが現われると減衰する。この減衰は記録計に示された
第４図に示した曲線の変化を見ていれば明確にわかるが
、計算機あるいは簡単な微分回路を設けた電気回路によ
って検出することができる。本発明によりエツチングの
制御性を著しく向上させることができた。
本実施例ではＳ’０１１）、これは一般のＬＳＩ製造の
エツチング工程のほとんどがこの場合であるが、終点検
知には第４図のＥ点を検知すればよい。すなわちＷと８
ｊ０２ 、５ｔ３Ｎ４． Ｓ ｉとの選択エツチングが
必要な場合で、Ｗがエツチングされているときに強かっ
たスペクトル強度が、ＳｉＯ２，Ｓ’ｓ Ｎ４． Ｓ
ｉが現われると減衰する。この減衰は記録計に示された
第４図に示した曲線の変化を見ていれば明確にわかるが
、計算機あるいは簡単な微分回路を設けた電気回路によ
って検出することができる。本発明によりエツチングの
制御性を著しく向上させることができた。
第１図はマイクロ波ドライエツチング装置の概略図、第
２図は試料がない場合の発光スペクトル、第３図はタン
グステン試料を入れたときの発光スペクトル、第４図は
エツチングモニタ波形、第５図はＳＦｍ ガス圧力ＩＰ
ａの場合の発光スペクトル、第６図は８Ｆ８ガス圧力２
０Ｐａの場合の発光スペクトルである。 １・・・プラズマ発生室、２・・・バッファ室、３・・
・高真空排気ポンプ、４・・・油回転ポンプ、５・・・
ガス流量制御器、６・・・マグネトロン、７・・・マイ
クロ波回路、８・・・電磁コイル、９・・・試料物質、
１０・・・採光窓、１１・・・発光スペクトル検知器。 Ｚ １ 図 ２ ：′ＳＦｔ Ｉｘｌｏ−’ｆ’ｌＬ 〜 ５１１ ４ （？？りＮ） 右 ３ 国 渫４ （−
２図は試料がない場合の発光スペクトル、第３図はタン
グステン試料を入れたときの発光スペクトル、第４図は
エツチングモニタ波形、第５図はＳＦｍ ガス圧力ＩＰ
ａの場合の発光スペクトル、第６図は８Ｆ８ガス圧力２
０Ｐａの場合の発光スペクトルである。 １・・・プラズマ発生室、２・・・バッファ室、３・・
・高真空排気ポンプ、４・・・油回転ポンプ、５・・・
ガス流量制御器、６・・・マグネトロン、７・・・マイ
クロ波回路、８・・・電磁コイル、９・・・試料物質、
１０・・・採光窓、１１・・・発光スペクトル検知器。 Ｚ １ 図 ２ ：′ＳＦｔ Ｉｘｌｏ−’ｆ’ｌＬ 〜 ５１１ ４ （？？りＮ） 右 ３ 国 渫４ （−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、プラズマを用いるタングステンのエツチング装置に
おいて、プラズマの発光スペクトルのうちＷの原子スペ
クトルを検知することによシ、タングステンまたはタン
グステン化合物のドライエツチングを制御することを特
徴とするドライエツチング方法。 ２、上記原子スペクトルとして波長３Ｂ７４．４００．
９゜４０７．６．４２４．５．４２７Ｊ、 ４６５．７
．４８４．５．４９８．３゜５０１．３．５０５．３．
５０６．７ｒ１ｍのうちいずれかのスペクトル強度を測
定することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のド
ライエツチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9644884A JPS60241226A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | ドライエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9644884A JPS60241226A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | ドライエツチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60241226A true JPS60241226A (ja) | 1985-11-30 |
Family
ID=14165299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9644884A Pending JPS60241226A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | ドライエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60241226A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63241933A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-07 | Sony Corp | エツチング方法 |
| JPH03241830A (ja) * | 1990-02-20 | 1991-10-29 | Mitsubishi Electric Corp | プラズマエッチングの方法 |
| US6232209B1 (en) | 1999-06-11 | 2001-05-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
-
1984
- 1984-05-16 JP JP9644884A patent/JPS60241226A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63241933A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-07 | Sony Corp | エツチング方法 |
| JPH03241830A (ja) * | 1990-02-20 | 1991-10-29 | Mitsubishi Electric Corp | プラズマエッチングの方法 |
| US6232209B1 (en) | 1999-06-11 | 2001-05-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
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