JPS6245120A - Etching device - Google Patents

Etching device

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JPS6245120A
JPS6245120A JP18422385A JP18422385A JPS6245120A JP S6245120 A JPS6245120 A JP S6245120A JP 18422385 A JP18422385 A JP 18422385A JP 18422385 A JP18422385 A JP 18422385A JP S6245120 A JPS6245120 A JP S6245120A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
film
substrate
end point
substance
Prior art date
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Pending
Application number
JP18422385A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Sakamoto
坂本 裕彰
Ryoichi Ono
小野 良一
Seiichi Yamada
精一 山田
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
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Priority to JP18422385A priority Critical patent/JPS6245120A/en
Publication of JPS6245120A publication Critical patent/JPS6245120A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent excess etching by detecting a substance peculiar to a thin-film formed on the etching of the thin-film by an end-point detecting unit consisting of a spectroscope, etc. on the etching of the thin-film on a compound semiconductor substrate. CONSTITUTION:A substance peculiar to a film generated by etching a substrate (a wafer) 6 and the film is monitored by an end-point detecting unit 13 and the damping point of the substance peculiar to the film 7 is detected on the dry etching of the substrate 6 and the film 7. The presence of a substance peculiar to the substrate 6 generated on the etching of the substrate 6 is also detected by an end-point detecting unit 14. Accordingly, the end point of etching is decided by the detection of the damping point of the substance peculiar to the substrate 6 and the film 7 and the first detection of the substance peculiar to the substrate 6, thus generating no insufficient and excess etching, then allowing etching with high precision.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野] 本発明はエツチング装置、特に高精度にエツチング終点
検出が可能となるトライエツチング装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to an etching device, and particularly to a try etching device that can detect the end point of etching with high accuracy.

〔背景波(ネi〕[Background wave (nei)]

エツチングにはエッヂヤントに液体を使用する湿式法と
気体を用いる乾式法とがある。乾式法のエツチング装置
として、プラズマ中の中性ラジカル物質およびイオンに
よって半導体基板上の熱酸化膜(SiOx膜)、CVD
−5i O2,ポリシリコン、モリブデン、A旦等の膜
(以下、薄膜とも称する。)を選択的にエツチングする
装置があり、たとえば、工業調査会発行「電子材料」1
978年11月号、昭和53年11月1日発行、PL2
8〜P132に記載されているように各種のドライエツ
チング装置が知られている。たとえば、反応性イオンド
ライエツチング装置は、一対の平行平板電極間に被処理
物である半導体基板を配設するとともに、高周波電源に
よって高周波を印加し、所望真空下でのガス供給によっ
て高周波プラズー7を発生させ、半導体基板の主面に設
けられた薄膜のマスクで被われていない露出部分を選択
的にエツチングするものである。
There are two types of etching: a wet method that uses a liquid as an edger, and a dry method that uses a gas. As a dry method etching device, thermal oxidation film (SiOx film) on a semiconductor substrate, CVD
-5i There is a device that selectively etches films (hereinafter also referred to as thin films) of O2, polysilicon, molybdenum, aluminum, etc.
November 1978 issue, published November 1, 1978, PL2
Various dry etching apparatuses are known as described in 8 to 132. For example, in a reactive ion dry etching device, a semiconductor substrate to be processed is disposed between a pair of parallel plate electrodes, a high frequency is applied by a high frequency power supply, and a high frequency plasma 7 is generated by supplying gas under a desired vacuum. This method selectively etches the exposed portions of the semiconductor substrate that are not covered by the thin film mask provided on the main surface of the semiconductor substrate.

ところで、エツチング終点を検出する方法の−・つとし
て、前記文献にも記載されているように、発光分光法が
知られている。この発光分光法は前記薄膜のエツチング
において生じる反応生成物のうち、薄膜固有の物質(反
応生成物)が生成された際の光を分光器でモニタし、こ
の薄膜固有の物質が存在しなくなる時点、すなわち、前
記光の変位点を検出した時点をエツチング終点とする方
法である。
Incidentally, as described in the above-mentioned literature, emission spectroscopy is known as one method for detecting the end point of etching. This emission spectroscopy uses a spectrometer to monitor the light emitted when a substance (reaction product) unique to the thin film is produced among the reaction products generated during etching of the thin film, and the point at which the substance unique to the thin film ceases to exist is monitored. That is, this is a method in which the etching end point is set at the time when the displacement point of the light is detected.

しかし、この方法にあっては、光となって現れる前記薄
膜固有の反応生成物は、半導体基板上の薄膜の均一性ま
たは生成条件ならびにホトレジストの処理条件等によっ
て変化するため、単に薄膜固有の反応生成物をモニタし
、かつこの反応生成物がなくなった状態を再現性よ(判
定することは難しく、前記反応生成物が無くなったにも
係わらず、エツチングを継続してしまい、半導体j!−
板をもエツチングすることになり、製造する素子特性の
劣化の原因となるということが本発明者によってあきら
かとされた。
However, in this method, the reaction products specific to the thin film that appear as light vary depending on the uniformity of the thin film on the semiconductor substrate, the formation conditions, the processing conditions of the photoresist, etc. It is difficult to monitor the product and reproducibly determine when the reaction product has disappeared, and etching may continue even though the reaction product has disappeared, resulting in the semiconductor being damaged.
The inventor has found that the plate is also etched, which causes deterioration of the characteristics of the manufactured device.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的はエツチング終点を高精度にかつ再現性良
く判定することができるエツチング装置を提供すること
にある。
An object of the present invention is to provide an etching apparatus that can determine the end point of etching with high precision and good reproducibility.

本発明の他の目的は半導体装置の製造歩留りの向上によ
るコスト低減が達成できるエツチング装置を提供するこ
とにある。
Another object of the present invention is to provide an etching apparatus that can reduce costs by improving the manufacturing yield of semiconductor devices.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of the present invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、本発明のエツチング装置は、化合物半導体基
板上の薄膜のエツチング時において、薄膜のエツチング
時に生成される薄膜固有の物質を分光器等からなる終点
検出ユニットで検出するとともに、薄膜の下地となる基
板のエツチングによって生成される基板固有の物質を分
析計等からなる終点検出ユニットで検出し、前記分光器
等による薄膜固有の物質の検出時に、前記分析計等によ
る薄膜の下地となる基板固有の物質の検出があった最初
の時点をエツチング終点と判定することから、エツチン
グ過多が起きず、高精度なエツチングが達成できる。
That is, in the etching apparatus of the present invention, when etching a thin film on a compound semiconductor substrate, an end point detection unit consisting of a spectrometer or the like detects a substance unique to the thin film generated during etching of the thin film, and also detects a substance that forms the base of the thin film. Substances specific to the substrate generated by etching the substrate are detected by an end point detection unit consisting of an analyzer, etc., and when the spectrometer etc. detects substances specific to the thin film, the spectrometer etc. detects substances specific to the substrate forming the base of the thin film. Since the first point at which a substance is detected is determined as the end point of etching, excessive etching does not occur and highly accurate etching can be achieved.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例によるドライエツチング装置
の概要を示す模式図、第2図は同じく薄膜がエツチング
されている状態の基板の一部を示す拡大断面図、第3図
は同じくエツチング終点段階の基板の一部を示す拡大断
面図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a dry etching apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a part of a substrate on which a thin film is being etched, and FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the substrate at the end point stage.

この実施例では、反応性ドライエツチング装置に本発明
を適用した例について説明する。ドライエツチング装置
は第1図に示されるように、反応室1内に一対の平行平
板からなる電極2.3が配設されていて、この電極2.
3には高周波型14が印加されるようになっている。
In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a reactive dry etching apparatus will be explained. As shown in FIG. 1, the dry etching apparatus includes an electrode 2.3 consisting of a pair of parallel flat plates arranged in a reaction chamber 1.
3, a high frequency type 14 is applied.

前記電極2.3のうち一方の電極3は被処理物5を載置
するステージをも兼用している。前記被処理物5は、た
とえば、GaAsの基板(ウェハとも称する。)6から
なるとともに、その主面(上面)にはSiO□膜からな
る薄膜(膜)7が被着されている。また、この薄膜7は
ホトレジスト膜8からなるマスクで被われている。この
ホトレジスト膜8は、第2図に示されるように、前記薄
膜7を部分的に被っている。そこで、この実施例ではホ
トレジスト膜8に被われていない薄膜7の露出した領域
がエツチングされる。
One of the electrodes 2.3 also serves as a stage on which the object 5 to be processed is placed. The object to be processed 5 is composed of, for example, a GaAs substrate (also referred to as a wafer) 6, and a thin film (film) 7 made of a SiO□ film is adhered to its main surface (upper surface). Further, this thin film 7 is covered with a mask made of a photoresist film 8. This photoresist film 8 partially covers the thin film 7, as shown in FIG. Therefore, in this embodiment, the exposed areas of the thin film 7 not covered by the photoresist film 8 are etched.

一方、ガス供給部9によって反応室1の被処理物5上に
処理ガス10、たとえば、フロンガスCHF3が供給さ
れるようになっている。また、反応室1の内部は真空排
気系11によって常時所望の真空度が維持されるように
なっている。また、この真空排気系11には有害ガス処
理ユニット12が配設され、有害ガス、この場合はAS
F3゜AsF3等の砒素のぶつ化物が処理される。
On the other hand, a processing gas 10, for example, a fluorocarbon gas CHF3, is supplied onto the object to be processed 5 in the reaction chamber 1 by the gas supply section 9. Furthermore, a desired degree of vacuum is always maintained inside the reaction chamber 1 by an evacuation system 11. Further, a harmful gas processing unit 12 is disposed in this vacuum exhaust system 11, and a harmful gas treatment unit 12 is installed in the vacuum exhaust system 11.
Arsenic fragments such as F3°AsF3 are treated.

他方、このドライエツチング装置にあっては、第2図に
示されるように、前記薄膜7の反応性ドライエツチング
時に生成される固有の物質、たとえば、COによる発光
スペクトル(以下単にスペクトルともいう。)15 (
波長514.8nm)を検出する分光器等からなる柊点
検出ユニット13が配設されるとともに、第3図に示さ
れるように、前記薄膜7の下地物質、すなわち、GaA
sの基板6が反応性ドライエツチングされた際派生ずる
GaAs固有の物質、たとえば、スペクトルが404〜
807nmにおよふASF3.ASF、等の砒素ぶつ化
物によるスペクトル16を検出する分析計等からなる終
点検出ユニット14が配設されている。
On the other hand, in this dry etching apparatus, as shown in FIG. 2, an emission spectrum (hereinafter also simply referred to as spectrum) due to a unique substance such as CO generated during the reactive dry etching of the thin film 7 is used. 15 (
As shown in FIG.
When the substrate 6 of
ASF3. up to 807nm. An end point detection unit 14 is provided, which includes an analyzer or the like that detects a spectrum 16 caused by arsenic fragments such as ASF.

このようなドライエツチング装置にあって、前述のよう
なG a A s基板1上の3i02膜からなる薄膜7
を反応性ドライエツチング法でエツチングする際、被処
理物5をステージとなる電極3上に載置した後、反応室
1の気密化を図り、ガス供給部9から処理ガス10を送
り込むとともに、前記真空排気系11で反応室1内を常
時所望の真空度に維持し、かつ前記高周波電源4に高周
波を印加して、一対の電極2.3間にプラズマを発生さ
せ、基板6の主面のホトレジスト膜8で被われていない
露出した薄膜7領域をエツチングする。この反応性ドラ
イエツチングによって、SiO□膜は次式で示されるよ
うな化学反応を起こす。
In such a dry etching apparatus, the thin film 7 made of the 3i02 film on the GaAs substrate 1 as described above is used.
When etching by the reactive dry etching method, after the object to be processed 5 is placed on the electrode 3 serving as a stage, the reaction chamber 1 is made airtight, and the processing gas 10 is fed from the gas supply section 9. The interior of the reaction chamber 1 is always maintained at a desired degree of vacuum by the vacuum evacuation system 11, and high frequency is applied to the high frequency power source 4 to generate plasma between the pair of electrodes 2.3, and the main surface of the substrate 6 is The exposed areas of the thin film 7 not covered by the photoresist film 8 are etched. This reactive dry etching causes the SiO□ film to undergo a chemical reaction as shown by the following formula.

3SiO□+4CHF3→3slF’4 →2H20+
C○↑ そこで、前記終点検出ユニット13はこのCOによるス
ペクトル<514. 8 nm)を検出する。
3SiO□+4CHF3→3slF'4 →2H20+
C○↑ Therefore, the end point detection unit 13 detects the spectrum due to this CO<514. 8 nm).

他方、エツチングが進み、薄膜7がなくなると当然にし
て下地のGaAs基板1がエツチングされ始める。Ga
Asの反応性ドライエツチングはその一つとして次式で
示されるような化学反応を起こす。
On the other hand, as the etching progresses and the thin film 7 disappears, the underlying GaAs substrate 1 naturally begins to be etched. Ga
Reactive dry etching of As causes a chemical reaction as shown by the following formula.

GaAs+CHF:+−Ga+CI+AsFa ↑そこ
で、前記終点検出ユニット14はこのAs1’+  (
404〜807 nmにおよふスペクトル)の所望スペ
クトルを検出する。そして、前記終点検出ユニット13
のCOの検出中に、前記終点検出ユニット14がAsF
3を検出した最初の時点をエツチング終点と判定する。
GaAs+CHF:+-Ga+CI+AsFa ↑Therefore, the end point detection unit 14 detects this As1'+ (
A desired spectrum (spectrum spanning from 404 to 807 nm) is detected. And the end point detection unit 13
During the detection of CO, the end point detection unit 14
The first point in time when 3 is detected is determined to be the etching end point.

この結果、前記終点検出ユニット13のCOの減衰傾向
、すなわち、エツチング終点が間近かに迫っていること
を検出できるに加えて、下地のGaAsのエツチングが
開始される時点を検出することができるため、GaAs
のエツチング開始時点をエツチング終点と決定するため
、エツチング不足やエツチング過多は起きず、高精度の
エツチングが行える。このようにエンチング終点が高精
度に検出できることは、エツチングパターンの微細化も
可能となり、素子形成におけるファインパターン化も可
能となる。
As a result, in addition to being able to detect the attenuation tendency of CO in the end point detection unit 13, that is, the fact that the etching end point is approaching, it is also possible to detect the point in time when etching of the underlying GaAs starts. , GaAs
Since the etching start point is determined as the etching end point, there will be no under-etching or over-etching, and highly accurate etching can be performed. The fact that the end point of etching can be detected with high precision in this way makes it possible to miniaturize the etching pattern and to form fine patterns in device formation.

〔効果〕 (1)本発明のプラズマエツチング装置は、基板上の膜
のドライエツチングにおいて、膜のエツチングによって
派生する膜固有の物質を終点検出ユニットでモニタして
膜固有の物質の減衰点を検出するとともに、基板がエツ
チングされる際派生ずる基板固有の物質の有無をも終点
検出ユニットで検出し、前記膜固有の物質の減衰点の検
出と、基板固有の物質の最初の検出とによって、エツチ
ング終点を判定するため、エツチング不足やエツチング
過多は起きず、高精度なエツチングが行なえるという効
果が得られる。
[Effects] (1) During dry etching of a film on a substrate, the plasma etching apparatus of the present invention detects the attenuation point of the film-specific substance by monitoring the film-specific substance derived by film etching with the end point detection unit. At the same time, the end point detection unit detects the presence or absence of a substance specific to the substrate that is generated when the substrate is etched, and the etching process is performed by detecting the attenuation point of the substance specific to the film and the first detection of the substance specific to the substrate. Since the end point is determined, insufficient etching or excessive etching does not occur, and the effect of highly accurate etching can be achieved.

(2)上記(1)から、本発明のプラズマエツチング装
置は、エノチング不足、エツチング過多が起きないこと
から、再現性よくかつ高歩留りでエツチングができると
いう効果が得られる。
(2) From the above (1), the plasma etching apparatus of the present invention has the effect of being able to perform etching with good reproducibility and high yield, since insufficient etching and excessive etching do not occur.

(3)上記(1)から本発明のプラズマエツチング装置
によれば、高精度のエツチングができることから、超高
周波トランジスタ(GaAsFE’r)等微細パターン
処理が必要な半導体装置の製造において充分な効果を発
揮するという効果が得られる。
(3) From the above (1), the plasma etching apparatus of the present invention can perform highly accurate etching, and therefore has sufficient effects in manufacturing semiconductor devices that require fine pattern processing, such as ultra-high frequency transistors (GaAsFE'r). You can get the effect of demonstrating.

(4)上記(1)〜(3)により、本発明のドライエツ
チング装置によれば、エツチング精度向上から、半導体
装置の製造における微細パターン製造が可能となるとと
もに、微細パターン製造の歩留り向上から、半導体装置
の製造コストの軽減が達成できるという相乗効果が得ら
れる。
(4) According to (1) to (3) above, according to the dry etching apparatus of the present invention, it becomes possible to manufacture fine patterns in the manufacture of semiconductor devices due to improved etching accuracy, and also improves the yield of fine pattern manufacturing. A synergistic effect can be obtained in that the manufacturing cost of semiconductor devices can be reduced.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない、たとえば、終点検出ユニ
ットをさらに多く配すれば、エツチング終点検出精度を
さらに高(することができる。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, if more end point detection units are disposed, the etching end point detection accuracy can be further increased.

〔利用分野〕[Application field]

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である反応性ドライエツチ
ング技術に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではなく、すべてのドライエツチング技術
に適用できる。
In the above explanation, the invention made by the present inventor was mainly applied to reactive dry etching technology, which is the background field of application, but it is not limited to this, and can be applied to all dry etching technologies. Applicable.

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

第1図は本発明の一実施例によるドライエツチング装置
の概要を示す模式図、 第2図は同じく薄膜がエツチングされている状態の基板
の一部を示す拡大断面図、 第3図は同じくエツチング終点段階の基板の一部を示す
拡大断面図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a dry etching apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a part of a substrate where a thin film is being etched, and FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the substrate at the end point stage.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、基板とこの基板上に被着された膜とからなる被処理
物における前記膜をエッチングするエッチング装置であ
って、この装置には前記膜のエッチング終点を検出する
終点検出ユニットが複数設けられていることを特徴とす
るエッチング装置。 2、前記膜のエッチングによって派生する膜固有の物質
を検出する終点検出ユニットと、前記基板のエッチング
によって派生する基板固有の物質を検出する終点検出ユ
ニットを有することを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のエッチング装置。
[Claims] 1. An etching device for etching a film in a workpiece consisting of a substrate and a film deposited on the substrate, the device including an end point for detecting the etching end point of the film. An etching apparatus characterized in that a plurality of detection units are provided. 2. The present invention has an end point detection unit that detects a film-specific substance derived from etching of the film, and an end point detection unit that detects a substrate-specific substance derived from etching of the substrate. Etching apparatus according to item 1.
JP18422385A 1985-08-23 1985-08-23 Etching device Pending JPS6245120A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02166747A (en) * 1988-12-20 1990-06-27 Nec Corp Manufacture of semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02166747A (en) * 1988-12-20 1990-06-27 Nec Corp Manufacture of semiconductor device

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