JPS6161421A - Control system in etching device - Google Patents

Control system in etching device

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Publication number
JPS6161421A
JPS6161421A JP18262784A JP18262784A JPS6161421A JP S6161421 A JPS6161421 A JP S6161421A JP 18262784 A JP18262784 A JP 18262784A JP 18262784 A JP18262784 A JP 18262784A JP S6161421 A JPS6161421 A JP S6161421A
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JP
Japan
Prior art keywords
etching
change pattern
etched
layer
setting conditions
Prior art date
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Pending
Application number
JP18262784A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Takeuchi
洋一 竹内
Mikihiko Onari
大成 幹彦
Ikuo Yoshihara
郁夫 吉原
Seiju Funabashi
舩橋 誠壽
Atsuyoshi Koike
淳義 小池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP18262784A priority Critical patent/JPS6161421A/en
Publication of JPS6161421A publication Critical patent/JPS6161421A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment 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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Abstract

PURPOSE:To enable to get the sectional configuration of a layer to be etched nearer the desired configuration by a method wherein the secular change pattern in the anisotropic degree of an etching rate is found out according to the desired sectional configuration and the secular change pattern in the anisotropic degree is converted into the secular change pattern of the setting conditions for the etching device. CONSTITUTION:The control program and the conditional table for on etching device are incorporated in a CPU 701. An experiment is conducted in advance on the device setting conditions at a gas flow rate, a high-frequency power and a stage temperature and the conditional table is made out. The operator inputs data on the desired sectional configuration of a layer to be etched and the position of the mask at the starting time of etching onto a tablet 703 and the CPU reads in the coordinate data. Moreover, the initial value of the ratio of selectivity and the absolute value of the etching rate are keyed in by a keyboard 702 and the CPU 701 finds out the secular change pattern PX of the setting conditions for the etching device and the evaluation value thereof and makes the etching device 706 operate while the CPU changes hourly the setting conditions according to the PX through a microcomputer 705.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はエツチング装置の制御方式に係り、特に設定条
件を時間的に変化させる場合の条件決定方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a control system for an etching apparatus, and particularly to a method for determining conditions when setting conditions are changed over time.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

エツチング層の断面形状を所望のものに近づけるために
は、エツチング装置の設定条件を時間的に変化させる必
要がある。ところが、設定条件の時間的な変化のあたえ
方(以後、時間変化パターンと記す)は自由度が大きい
ため、被エツチング層の所望の断面形状に応じて、これ
を適切に決定することは従来、困蔑であった。
In order to approximate the cross-sectional shape of the etching layer to a desired shape, it is necessary to change the setting conditions of the etching device over time. However, since there is a large degree of freedom in how to change the setting conditions over time (hereinafter referred to as the "time change pattern"), it has traditionally been difficult to appropriately determine this according to the desired cross-sectional shape of the layer to be etched. It was embarrassing.

現在までに提案されている時間的変化を伴なうエツチン
グ装置の条件設定方法は、エツチングの途中でエツチン
グガスを切り換えるというものである0本例を第1図に
示す(A、S、Bergendahl etal、、“
0ptiLIlization of Plasma 
Processing forSilicon−Gat
e FET Manufacturing Appli
cations”。
The method of setting conditions for etching equipment that has been proposed to date that involves temporal changes is to switch the etching gas in the middle of etching.An example is shown in Figure 1 (A, S, Bergendahl et al. ,,“
0ptiLIlization of Plasma
Processing for Silicon-Gat
e FET Manufacturing Application
cations”.

IBM J、RES、DEVELOP、 ・VOL26
 ・Ha 5 (1983年9月)〕。
IBM J, RES, DEVELOP, ・VOL26
・Ha 5 (September 1983)].

第1図において、101は被エツチング層(ポリシリコ
ン層)、102は下地(酸化シリコン層)、103はマ
スク(ホ1−レジ層)である、第1図(a)は所望の断
面形状図、(b)はエツチング開始前、(C)はエツチ
ングガスの切り換え時点、(d)はエツチング終了後の
断面図である。ガスの切り換えにより、(b)から(c
)の間は異方度の小さいエツチング、(c)から(d)
は異方度の大きいエツチングを行なっている。
In FIG. 1, 101 is a layer to be etched (polysilicon layer), 102 is a base (silicon oxide layer), and 103 is a mask (hole resist layer). FIG. 1(a) is a diagram of the desired cross-sectional shape. , (b) is a sectional view before the start of etching, (C) is a cross-sectional view at the time of switching the etching gas, and (d) is a cross-sectional view after etching is completed. By switching the gas, from (b) to (c
) is etching with a small degree of anisotropy, (c) to (d)
performs etching with a large degree of anisotropy.

このようなエツチングのガス切り換えによる方法は単純
な操作であるため、例えば(a)の断面の代わりに(a
′)の断面を得るというような微細な制御のためには精
度が低いという欠点があった。
Since this method of etching gas switching is a simple operation, for example, instead of the cross section of (a),
It has the disadvantage of low accuracy for fine control such as obtaining the cross section of ′).

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、エツチング終了後の被エツチング層の
断面形状が所望の形状に近づくように、エツチングの条
件を時間的に変化させる方式を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for temporally changing etching conditions so that the cross-sectional shape of the layer to be etched approaches a desired shape after etching is completed.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するため1本発明では所望の断面形状に
応じたエツチング装置の設定条件の時間変化パターンを
2段階に分けて求める。すなわち。
In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is to obtain a time-varying pattern of setting conditions of an etching device in two stages according to a desired cross-sectional shape. Namely.

第一段階では被エツチング層の所望の断面形状に応じて
、エツチング速度の異方液の時間変化パターンを求める
。第二段階では異方液の時間変化パターンをエッチジグ
装置の設定条件の時間変化パターンに変換する。
In the first step, a time-varying pattern of the etching rate of the anisotropic liquid is determined depending on the desired cross-sectional shape of the layer to be etched. In the second step, the time change pattern of the anisotropic liquid is converted into a time change pattern of the setting conditions of the etching jig apparatus.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

まず本発明の原理について説明する。 First, the principle of the present invention will be explained.

〔異方液時間変化パターンの定義〕[Definition of anisotropic liquid time change pattern]

エツチング速度vtと等方性エツチング速度■、と異方
性エツチング速度V、のベクトル和として表わすことが
できる(第2図)、等方性エツチング速度viはエツチ
ング断面の法線方向のエツチング速度、異方性エツチン
グ速度V、はエツチング断面の向きには依存しない一定
方向のエツチング速度である。
It can be expressed as a vector sum of the etching rate vt, the isotropic etching rate 2, and the anisotropic etching rate V (Fig. 2), where the isotropic etching rate vi is the etching rate in the normal direction of the etched cross section, The anisotropic etching rate V is an etching rate in a constant direction that does not depend on the orientation of the etched cross section.

異方液Aは次のように定義される。Anisotropic liquid A is defined as follows.

゛エツチング断面形状の時間的な変化はエツチング速度
vtの絶対値I Vtlと異方液Aの時間変化パターン
により定まる。
The temporal change in the etched cross-sectional shape is determined by the absolute value IVtl of the etching rate vt and the temporal change pattern of the anisotropic liquid A.

被エツチング層の所望の断面を得るためのこれらの時間
変化パターンを求める場合、絶対値の変化は時間軸上で
の伸縮のみに影響を与えるものであるので絶対値を時間
的に一定として、異方液の時間変化パターンのみを定め
れば良い、ここで異方液の時間変化パターンは次式のよ
うに表わす。
When determining these time-varying patterns to obtain a desired cross section of the layer to be etched, changes in absolute values affect only expansion and contraction on the time axis, so the absolute values are assumed to be constant over time, and changes in It is only necessary to determine the time change pattern of the anisotropic liquid. Here, the time change pattern of the anisotropic liquid is expressed as in the following equation.

ここで、エツチング速度の絶対値I V、、 1上式は
、異方液A1のエツチングをt8秒間、次いで異方液A
、のエツチングをt2秒間・・・最後に異方液A、のエ
ツチングをt1秒間行なうことを表わす。
Here, the absolute value of the etching rate I V,, 1 The above equation shows that the etching of the anisotropic liquid A1 is performed for t8 seconds, then the etching rate of the anisotropic liquid A is
, etching is performed for t2 seconds...Finally, etching of anisotropic liquid A is performed for t1 seconds.

絶対値の変化は時間の変化に置き換えることができるの
で、上記の異方液の時間変化パターンにおいてAは変え
ずにtを変化させて、任意の絶対値の時間変化パターン
を得ることができる。すなわち異方液の時間変化パター
ン(2)は(3)に変換することができる。
Since a change in absolute value can be replaced by a change in time, in the above-mentioned time change pattern of the anisotropic liquid, by changing t without changing A, a time change pattern of arbitrary absolute values can be obtained. That is, the time change pattern (2) of the anisotropic liquid can be converted to (3).

l vtt l s i番目の時刻におけるエツチング
速度の絶対値 〔マスクのエツチングが影響しない場合の異方液時間変
化パターンの水元法〕 マスクがエツチングされないと仮定できる場合について
、所望の断面形状を得るための異方液時間変化パターン
の求め方を第3図により説明する。
l vtt l s Absolute value of etching rate at i-th time [Mizumoto method of anisotropic liquid time change pattern when mask etching has no effect] Obtain the desired cross-sectional shape when it can be assumed that the mask is not etched The method of determining the anisotropic liquid time change pattern for this purpose will be explained with reference to FIG.

第3図(a)はエツチング開始前の断面図である。FIG. 3(a) is a sectional view before starting etching.

301はマスク、302は被エツチング層、303は下
地である。
301 is a mask, 302 is a layer to be etched, and 303 is a base.

同図(b)はエツチング進行中のエツチング速度V、の
説明図である。ここでは異方性エツチング速度v1は被
エツチング層302に垂直に向いているとする。マスク
に覆われていない面(露出面)304では異方性エツチ
ング速度V、と等方性エツチング速度V、は同じ方向を
向いており、エツチング速度V、の大きさは両者の大き
さの和である。
FIG. 5B is an explanatory diagram of the etching speed V during the etching process. Here, it is assumed that the anisotropic etching rate v1 is perpendicular to the layer 302 to be etched. On the surface not covered by the mask (exposed surface) 304, the anisotropic etching speed V and the isotropic etching speed V point in the same direction, and the magnitude of the etching speed V is the sum of the magnitudes of both. It is.

マスクの陰になる而(防護面)305では異方性のエツ
チングは進行せず、等方性のエツチングだけが進行する
。従ってエツチング速度V、は等方性エツチング速度v
1に等しい。
In the area (protective surface) 305 that is in the shadow of the mask, anisotropic etching does not proceed, but only isotropic etching proceeds. Therefore, the etching rate V is the isotropic etching rate v
Equal to 1.

同図(c)はジャストエツチングの時点の断面図である
。この時点で、露出面304では被エツチング層が完全
にエツチングされ、下地303が現われる。マスクの端
点Sと被エツチング層の喘息Tt−結ぶ線分STは下地
と垂直になる。
Figure (c) is a sectional view at the time of just etching. At this point, the layer to be etched has been completely etched on the exposed surface 304 and the underlying layer 303 is exposed. A line segment ST connecting the end point S of the mask and the thickness Tt of the layer to be etched is perpendicular to the underlying layer.

同図(d)はジャストエッチ時点以後のエツチング速度
の説明図である。この場合には防護面306で等方性の
エツチングが進行する。
FIG. 4(d) is an explanatory diagram of the etching speed after the just-etch time. In this case, isotropic etching progresses on the protective surface 306.

同図(e)は所望の被エツチング層の断面形状を示す図
である。
FIG. 5(e) shows the cross-sectional shape of the desired layer to be etched.

同図(e)に示す所望の断面形状に応じたエツチング速
度の異方度時間変化パターンの求め方を以下に示す、こ
こでは第3図(e)に示す状態から(c)(a)に示す
状態へとエツチングの進行方向とは逆に形状を戻すこと
(逆シミュレーション)を想定している。
The method for determining the time-varying pattern of anisotropy of etching rate according to the desired cross-sectional shape shown in FIG. 3(e) is shown below. Here, from the state shown in FIG. It is assumed that the shape is returned to the state shown in the opposite direction of the etching progress (reverse simulation).

■ (a)の状態から(C)の状態への逆シミュレーシ
ョン(e)の状態から(C)の状態へは被エツチング層
表面をその表面の法線方向に戻す。この間は異方性のエ
ツチング速度は関係しなし)ので、異方度は1未満の任
意の値で良い。この際の法線方向の移動距離を21.、
とする(同図(f))。
(2) Inverse simulation from the state (a) to the state (C) From the state (e) to the state (C), the surface of the layer to be etched is returned to the normal direction of the surface. During this period, the anisotropic etching rate is irrelevant), so the degree of anisotropy may be any value less than 1. The moving distance in the normal direction at this time is 21. ,
((f) in the same figure).

■ (C)の状態から(a)の状態への逆シミュレーシ
ョン線分ST(長さh)をn等分し、各点をs、、 s
□、・・・S、1.s、とする(第3図(g)) −ま
ず最初に点S、−4から被エツチング層表面に下した垂
線の長さa、を求める。被エツチング層の露出面をS、
−1の高さにまで戻す、被エツチング層の防護面を法線
方向にQ、たけ戻す(第3図(h))、とれにより一時
点前の被エツチングの表面が求まる。この際の異方度は
A、である。
■ Divide the inverse simulation line segment ST (length h) from state (C) to state (a) into n equal parts, and define each point as s,, s
□,...S, 1. s (FIG. 3(g)) - First, find the length a of the perpendicular line drawn from point S, -4 to the surface of the layer to be etched. The exposed surface of the layer to be etched is S,
The protective surface of the layer to be etched is returned to the height of -1 by Q in the normal direction (FIG. 3(h)), and the surface of the layer to be etched at one point before is determined by the removal. The degree of anisotropy at this time is A.

A、=1−Q*・−(4) この操作を点5a−19・・・p st+ s、につい
て繰り返すとエツチング開始時の状M (a )に戻る
。この際に求まる異方度をAm−1g・・・g A41
 A1 とする。
A,=1-Q*.-(4) When this operation is repeated for points 5a-19...p st+s, the state M (a) at the start of etching is returned. The anisotropy obtained at this time is Am-1g...g A41
Let it be A1.

上記■、■の処理により異方度の時間変化パターンP、
は次式となる。
By the processing of ■ and ■ above, the time change pattern of anisotropy P,
is the following formula.

ここで、A1〜A、二〇で求まった異方度A、−□  
:0以上1未満の実数 IV、I:エツチング速度の絶対値 〔マスクのエツチングが影響する場合の異方度時間変化
パターンの求解法〕 マスクがエツチングされないと仮定できない場合につい
て、所望の断面形状を得るための異方度時間変化パター
ンの求め方を第4図により説明する。
Here, the anisotropy A obtained from A1~A, 20, -□
: Real number between 0 and less than 1 IV, I: Absolute value of etching rate [Method for solving anisotropy time change pattern when mask etching is affected] When it cannot be assumed that the mask is not etched, the desired cross-sectional shape can be determined. The method of determining the anisotropy time change pattern to obtain the above will be explained with reference to FIG.

第4図(a)はエツチング開始前、(b)はジャストエ
ッチの時点のエツチングの断面図、(’c)はエツチン
グ終了後の所望の断面形状を表わす図である。401は
マスク、402は被エツチング層。
FIG. 4(a) is a cross-sectional view of the etching before the start of etching, FIG. 4(b) is a cross-sectional view of the etching at the time of just etching, and FIG. 4('c) is a view showing the desired cross-sectional shape after the etching is completed. 401 is a mask, and 402 is a layer to be etched.

403は下地である。403 is a base.

ここでは原理説明2項における逆シミュレーションの、
■を■′、■′に変形する6 ■′(C)の状態から(b)の状態への逆シミュレーシ
ョン 被エツチング層表面をその表面の法線方向に戻す、この
間はマスクの横方向の移動速度V。
Here, we will explain the inverse simulation in Section 2 of the principle explanation.
Transform ■ into ■′ and ■′ 6 ■ Reverse simulation from state (C) to state (b) Return the surface of the layer to be etched to the normal direction of the surface; during this time, move the mask in the lateral direction Speed V.

が被エツチング層の横方向の移動速度より小さいという
条件を満たす範囲内で異方度は任意の値で良い、この際
の法線方向の移動距離を2・・1とする(同図(d))
The degree of anisotropy can be any value as long as it satisfies the condition that the speed of movement of the layer to be etched is smaller than the movement speed of the layer to be etched in the lateral direction.In this case, the movement distance in the normal direction is set to 2... ))
.

■′(b)の状態から(a)の状態への逆シミュレーシ
ョン 第4図(a)におけるマスク401の端点をS。
■ Inverse simulation from the state of (b) to the state of (a) The end point of the mask 401 in FIG. 4 (a) is S.

Sから下地403に下した垂線の足をCとする。Let C be the foot of the perpendicular line drawn from S to the base 403.

同図(b)における被エツチングM402の端点をTと
する。同図(e)に示すように、1sc+=h、ITC
1=bとし、線分STをn等分し各点をs、、sl・・
・S、とする。
Let T be the end point of the etching target M402 in FIG. 4(b). As shown in the same figure (e), 1sc+=h, ITC
1=b, divide the line segment ST into n equal parts, and divide each point into s, sl...
・Let it be S.

同図(f)において、まず最初に点51−2から被エツ
チング層の防護面405あるいはその延長線上に下した
垂線の長さ2.。1を求める。被エツチング層の露出面
404をS、−1の高さにまで戻す、被エツチング層の
防護面405を法線方向にα、たけ戻す、この際の異方
底はA。
In the same figure (f), first, the length of the perpendicular line drawn from the point 51-2 to the protective surface 405 of the layer to be etched or its extension is 2. . Find 1. The exposed surface 404 of the layer to be etched is returned to a height of S, -1. The protective surface 405 of the layer to be etched is returned by α in the normal direction. In this case, the anisotropic bottom is A.

である。It is.

A、=1−1.・−(5) に の操作を点5s−zt・・・l s1+ SQ につい
て繰り返すとエツチング開始時の状態(a)に戻る。
A,=1-1. - When the operation in (5) is repeated for the points 5s-zt...l s1+ SQ, the state returns to the state (a) at the start of etching.

この際に求まる異方底をA * −11・・・、 A、
、 A工とする。
The anisotropic base found at this time is A * -11..., A,
, shall be A-engineer.

■′、■′より異方底の時間変化パターンPAは次式と
なる。
From ■' and ■', the anisotropic base time change pattern PA is given by the following equation.

ここで、A□〜A、:■で求まった異方底A、、1  
:0以上1未満の実数 (但し、■′に示した条件を満たす) t1〜t、: n・Iv%I Q7.1 ””  ”(1−A、*t)lvtl lv、I : IV、、I=h: c lVtI  :エッチング速度の絶対値1V=1:マス
クの横方向移動速度の 絶対値 〔その他の場合への求解法の拡張〕 以上原理説明2,3項ではエツチング進行時しこエツチ
ング速度の絶対値1 v、+とマスク先端の横方向移動
速度V、が一定であることを仮定した。
Here, the anisotropic base A, , 1 found by A□~A,:■
: Real number greater than or equal to 0 and less than 1 (however, the conditions shown in ■' are satisfied) t1~t, : n・Iv%I Q7.1 """(1-A, *t) lvtl lv, I : IV, , I=h: c lVtI: Absolute value of etching speed 1V=1: Absolute value of lateral movement speed of the mask [Expansion of solution method to other cases] In the above principle explanation, Sections 2 and 3 explain what happens when etching progresses. It is assumed that the absolute value of the etching speed, 1 v,+, and the lateral movement speed, V, of the tip of the mask are constant.

それらが変化する場合にも第4図(f)中の線分STを
折線に変更することにより本求解法を適用できる。
Even when these change, the present solution method can be applied by changing the line segment ST in FIG. 4(f) to a broken line.

また、エツチング速度vtが被エツチング層の傾斜、曲
率、マスク端点からの距離等により変化する場合にも本
求解法を拡張し適用することしよ容易である。
Furthermore, it is easy to extend and apply the present solution method even when the etching speed vt changes depending on the inclination, curvature of the layer to be etched, the distance from the end point of the mask, etc.

〔エツチング装置の制御方法〕[How to control etching equipment]

異方底時間変化パターンの求解法を組み込んだエツチン
グ装置の制御手順のブロック線図を第5図に示す。
FIG. 5 shows a block diagram of the control procedure of the etching apparatus incorporating the method of solving the anisotropic base time-varying pattern.

各変数の意味を以下に示す。The meaning of each variable is shown below.

P、  :エッチング終了後の所望の断面形状を表わす
曲線の座標データ SQ  :エッチング開始前のマスク端点の座標データ 1Vtol:被エツチング層のエツチング速度の絶対値
1v、1の基準値 ここでl V、l :マスク層の横方向移動速度の絶対
値 r、。 :r、の初期値 PA  :異方底時間変化パターン r、。 :r、の計算値 P、  :エッチング装置の設定条件の時間変化パター
ン J  :Pヮの評価値 E  :変換収束フラグ 本ブロック線図で人力データはPFISIIIIVtO
If r*。であり出力データはP、とJである。
P: Coordinate data of a curve representing the desired cross-sectional shape after etching is completed SQ: Coordinate data of mask end points before etching starts 1Vtol: Absolute value of etching rate of the layer to be etched 1v, reference value of 1 where lV, l: Absolute value r of the lateral movement speed of the mask layer. : initial value PA of r, : anisotropic base time change pattern r,. : Calculated value of r, P, : Temporal change pattern of etching equipment setting conditions J : Evaluation value of P, E : Conversion convergence flag In this block diagram, manual data is PFISIIIVtO
If r*. and the output data are P and J.

次に、各ブロックの機能について説明する。Next, the functions of each block will be explained.

ブロック501は異方底時間変化パターン求解ブロック
である0本ブロックはP、、S、、lVt、l。
Block 501 is an anisotropic base time-varying pattern solving block.The zero blocks are P,,S,,lVt,l.

rl (1回目はr6゜)を入力し、PAを出力する。Input rl (r6° for the first time) and output PA.

本ブロックの処理内容は原理説明4に示した様である。The processing contents of this block are as shown in Principle Explanation 4.

ブロック502は設定条件時間変化パターン求解ブロッ
クである0本ブロックはpA、Iv、。1を入力し、P
、、J、R,、を出力する。
Block 502 is a setting condition time change pattern solving block. The zero blocks are pA, Iv,. Enter 1 and press P
, , J, R, .

ブロック503は変換収束判定ブロックである6本ブロ
ックはr8゜とrl (1回目はrea)を入力し、こ
の差の大きさがある値よりも大ならば、E(=1)を出
力する。
Block 503 is a conversion convergence determination block. The six blocks input r8° and rl (rea for the first time), and if the magnitude of the difference is greater than a certain value, outputs E (=1).

ブロック504は設定条件時間変化パターン出力ブロッ
クである3本ブロックはPイ、J、Eを入力し、E=1
ならばP8とJを出力する。
Block 504 is a setting condition time change pattern output block. Three blocks input P, J, and E, and E=1.
If so, output P8 and J.

ブロック全体の動作は以下の様である。The operation of the entire block is as follows.

(1)ブロック501,502がP、をpA、p、へ変
換し、評価値Jを算出する。
(1) Blocks 501 and 502 convert P into pA and p, and calculate an evaluation value J.

(2)ブロック503がr、6とr、(1回目はr−a
)との差を判定し、小ならばブロック504がP8を出
力する。大ならばr、を更新して(1)へ戻る。
(2) Block 503 is r, 6 and r, (first time is r-a
), and if it is small, block 504 outputs P8. If it is larger, update r and return to (1).

次に、ブロック502の処理フローを第6図により説明
する。処理フローを同図(a)に示す。
Next, the processing flow of block 502 will be explained with reference to FIG. The processing flow is shown in FIG.

601 : P−−IV−olを入力する。601: Input P--IV-ol.

602: 条件テーブル621を参照して、Pl。602: Refer to the condition table 621 and select Pl.

r、の時間変化パターンP□を作成する。Create a time change pattern P□ of r.

条件テーブル621は概念図を同図 (b)に示す0本テーブルは1v11、異方1    
     度A、選択比r、を軸とする三次元の構成と
し、各格子点には各軸の値を実現するエツチング装置の
設定条件とその指標Zzを記憶する6例えば、平行平板
型プラズマエツチング装置の場合、設定条件の項目とし
ては高周波電力、圧力、エツチングガス化分比、直流バ
イアス電圧、電極間距離、ステージ温度等が挙げられる
。これらの項目をZユ・・・Zkとする。指標Zzはこ
れらの設定条件の好ましさを表わす数値があり、0に近
い程、好ましさの程度が高いことを表わす。
The condition table 621 has 0 tables whose conceptual diagram is shown in FIG.
It has a three-dimensional configuration with the axes of degree A and selectivity r, and each lattice point stores the setting conditions of the etching apparatus that realizes the values of each axis and its index Zz.6For example, a parallel plate plasma etching apparatus is used. In this case, items of setting conditions include high frequency power, pressure, etching gasification ratio, DC bias voltage, distance between electrodes, stage temperature, etc. Let these items be Zyu...Zk. The index Zz has a numerical value representing the desirability of these setting conditions, and the closer it is to 0, the higher the degree of desirability.

次式とする。The following formula is used.

P、の要素(Z、□・・・Zl、)・・・(Za+tt
・・・zl、□、)は1番目・・・n+1番目の設定条
件であり、シ、′・・・t met′はそれらの設定時
間を表わす。P、の各要素は次の条件を満たすように定
める。
Elements of P (Z, □...Zl,)...(Za+tt
. . zl, □, ) are the 1st . Each element of P is determined to satisfy the following conditions.

ここで、A 1 ’  : 1番目の設定時の異方度A VttSi番目の設定時の t ZZz:1番目の設定時の Z a1Na4=定数 式(8)の左辺は設定条件を定めるための評価値Jであ
る。第1項は異方度の求解値との誤差の大きさ、第2項
はエツチング速度の絶対値の基準値との誤差、第3項は
設定条件の好ましさの程度、fJS4項は設定条件の時
間的な変化の大きさを示す、Jは小さい程、設定条件が
roの時間変化パターンP、は次式で表わせるここでe
l’g1m1番目の設定時の選択比’ a t P F
ILはP8を定める際に同時に定まる。
Here, A 1 ': Anisotropy degree A at the first setting Vtt t at the Si-th setting ZZZz: Z at the first setting a1Na4 = constant The left side of formula (8) is the evaluation for determining the setting conditions The value is J. The first term is the magnitude of the error between the calculated value of the degree of anisotropy, the second term is the error between the absolute value of the etching rate and the reference value, the third term is the degree of desirability of the setting conditions, and the fJS4 term is the setting The smaller J, which indicates the magnitude of the change in conditions over time, is the time change pattern P for which the setting condition is ro, which can be expressed by the following equation.Here, e
l'g1m Selection ratio at 1st setting' a t P F
IL is determined at the same time as P8 is determined.

603:r、、を求める。r、、は次式のように定義す
る。
603: Find r, . r, is defined as the following equation.

604:Pm # J* ”@11を出力する。604: Output Pm #J*”@11.

以下1本発明の一実施例を第7図により説明する。同図
(a)は半導体素子の製造プロセスにおけるエツチング
装置制御システムのハードウェアブロック構成図である
0本システムはCPU701、キーボード702、タブ
レット703、CPU701、エツチング装置コントロ
ール用マイクロプロセッサ(以後、マイコンと記す)7
05、平行平板型プラズマエツチング装ff1706よ
り成る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. Figure (a) is a hardware block diagram of an etching equipment control system used in the semiconductor device manufacturing process. )7
05, parallel plate type plasma etching equipment ff1706.

エツチング装置706のガス流量、高周波電力、ステー
ジ温度は可変となっており、マイコン705より自動調
節できる。
The gas flow rate, high frequency power, and stage temperature of the etching device 706 are variable and can be automatically adjusted by the microcomputer 705.

CPU701には原理説明5項で説明した制御手順のエ
ツチング装置の制御プログラムと条件テーブルが組込ま
れている1条件テーブルに記憶する装置設定条件はガス
流量、高周波電力、ステージ温度である0作業者はあら
がじめ実験を行ない条件テーブルを作成しておく。
The CPU 701 has a built-in etching device control program and condition table for the control procedure explained in section 5 of the principle explanation. 1. The device setting conditions stored in the condition table are gas flow rate, high frequency power, and stage temperature. 0. Conduct experiments in advance and create a condition table.

本システムで処理する素子の断面図を同図(b)。Figure (b) is a cross-sectional view of the element processed by this system.

(c)に示す、(b)はエツチング開始前の断面形状、
(c)はエツチング終了時の所望の断面形状を表わす、
721はマスク(フォトレジスト層) 、722は被エ
ツチングM(ポリシリコン層)、723は下地(酸化シ
リコン層)である。
Shown in (c), (b) is the cross-sectional shape before the start of etching,
(c) represents the desired cross-sectional shape at the end of etching.
721 is a mask (photoresist layer), 722 is an etching target M (polysilicon layer), and 723 is a base (silicon oxide layer).

製造時における処理は以下の通りである。The processing during manufacturing is as follows.

1)作業者はタブレット703上へ所望のエツチング断
面形状、エツチング開始時のマスクの位置を入力し、C
PU701がその座標データを読み込む。
1) The operator inputs the desired etching cross-sectional shape and the mask position at the start of etching on the tablet 703, and
The PU 701 reads the coordinate data.

2)作業者はキーボードから選択比の初期値r、。2) The operator inputs the initial value r of the selection ratio from the keyboard.

をキーボード702によりキーインする。is keyed in using the keyboard 702.

3)作業者はエツチング速度の絶対値1vtalをキー
ボード702によりキーインする。
3) The operator keys in the absolute value 1vtal of the etching speed using the keyboard 702.

4)CPU801はエツチング装置の設定条件の時間変
化パターンP、とその評価値Jを求め、CPU701に
表示する。
4) The CPU 801 determines the time change pattern P of the setting conditions of the etching apparatus and its evaluation value J, and displays them on the CPU 701.

5)作業者は4)の結果を見て、不満足なら3)または
2)へ戻る。満足なら6)へ進む。
5) The worker looks at the results of 4) and returns to 3) or 2) if unsatisfied. If you are satisfied, proceed to 6).

6)作業者はキーボードよりエツチング開始を指示する
6) The operator instructs the start of etching using the keyboard.

7)CPU701はマイコン705を介してPオに従い
設定条件を時間的に変えながら、エツチング装(170
6を動作させる。
7) The CPU 701 uses the etching device (170
Operate 6.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したごとく本発明によればエツチング速度の異
方度を中間変数に用いることにより、所望のエツチング
断面形状があたえられた場合、それを得るためのエツチ
ング装置の設定条件の時間的な変化の方法が容易に定量
的に求められ、これによりエツチング装置の緻密な運転
、制御が可能になる。
As explained above, according to the present invention, by using the degree of anisotropy of the etching rate as an intermediate variable, when a desired etching cross-sectional shape is given, it is possible to control temporal changes in the setting conditions of the etching apparatus to obtain the desired etching cross-sectional shape. The method can be easily determined quantitatively, which enables precise operation and control of the etching apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来技術の一例における素子のエツチング断面
図、第2図は原理説明1項において異方度を説明するた
めのエツチング断面図、第3.4図は原理説明2,3項
において異方度時間変化パターンの求解法を説明するた
めのエツチング断面図、@5図はgprt説明5項にお
けるエツチング装置の制御手順のブロック線図、第6図
は上記制御手順のブロック502に関し、(a)は処理
のフローチャート、(b)はそれが参照する条件テーブ
ルの概念図、第7図は実施例に関し、(a)はエツチン
グ装置制御システムのハードウェアブロック構(、、λ
   ’1 t tia   、、。 (し)(c)ccl、) (Cン                      
  (cL)(e)                
        (チノ¥5B 琴4目
Fig. 1 is an etched cross-sectional view of an element in an example of the prior art, Fig. 2 is an etched cross-sectional view for explaining the degree of anisotropy in the principle explanation section 1, and Fig. 3.4 is an etching cross-sectional view for explaining the degree of anisotropy in the principle explanation section 2 and 3. An etching cross-sectional view for explaining the method of solving the direction time change pattern, Figure @5 is a block diagram of the control procedure of the etching device in section 5 of the gprt explanation, and Figure 6 is a ) is a flowchart of the process, (b) is a conceptual diagram of the condition table that it refers to, FIG.
'1 t tia... (shi) (c) ccl, ) (Cn
(cL) (e)
(Chino ¥5B Koto 4 eyes

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  エッチング速度の異方度の時間的変化を算出し、これ
に応じてエッチング条件を経時的に変更することによつ
て、エッチング終了後の被エッチング層の断面形状を所
望の形状に近づけることを特徴とするエッチング装置に
おける制御方式。
By calculating the temporal change in the degree of anisotropy of the etching rate and changing the etching conditions over time accordingly, the cross-sectional shape of the etched layer after etching is brought closer to the desired shape. Control method for etching equipment.
JP18262784A 1984-09-03 1984-09-03 Control system in etching device Pending JPS6161421A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02271525A (en) * 1989-04-12 1990-11-06 Nec Corp Simulation of etching process
US6712903B2 (en) * 2001-04-30 2004-03-30 Hynix Semiconductor, Inc. Mask for evaluating selective epitaxial growth process
JP2005074605A (en) * 2003-09-03 2005-03-24 Hitachi Ltd Nano/micro machine designing/machining method and system

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