JPH104081A - ドライエッチング装置およびドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング装置およびドライエッチング方法Info
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- JPH104081A JPH104081A JP8154685A JP15468596A JPH104081A JP H104081 A JPH104081 A JP H104081A JP 8154685 A JP8154685 A JP 8154685A JP 15468596 A JP15468596 A JP 15468596A JP H104081 A JPH104081 A JP H104081A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture 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
- H01L21/18—Manufacture 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 連続したエッチング処理中のエッチングパタ
ーンに付着するデポジションの量を制御して、連続した
処理におけるいずれの対象物においても、そのエッチン
グ形状を設計値とすることのできるドライエッチング装
置およびエッチング方法を提供する。 【解決手段】 例えば、ＲＦコイル２と誘電体プレート
５との間隔調整手段であるコイル駆動機構１０と、反応
容器内のプラズマの発光スペクトル強度の検知手段であ
る発光分析器１１と、発光分析器１１と連動して間隔調
整手段１０を作動させる連動手段１２とを備え、連続し
て処理ウェーハ８にエッチング処理するにあたって、プ
ラズマ中の反応生成物の量を一定に制御して行うことに
より解決する。
ーンに付着するデポジションの量を制御して、連続した
処理におけるいずれの対象物においても、そのエッチン
グ形状を設計値とすることのできるドライエッチング装
置およびエッチング方法を提供する。 【解決手段】 例えば、ＲＦコイル２と誘電体プレート
５との間隔調整手段であるコイル駆動機構１０と、反応
容器内のプラズマの発光スペクトル強度の検知手段であ
る発光分析器１１と、発光分析器１１と連動して間隔調
整手段１０を作動させる連動手段１２とを備え、連続し
て処理ウェーハ８にエッチング処理するにあたって、プ
ラズマ中の反応生成物の量を一定に制御して行うことに
より解決する。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
に使用するドライエッチング装置およびドライエッチン
グ方法に関する。
に使用するドライエッチング装置およびドライエッチン
グ方法に関する。
【０００１】
【従来の技術】半導体デバイスの高集積化に伴い、マス
クパターンに対して異方性エッチングを行うことのでき
るプラズマを用いたエッチング装置が広く使用されてい
る。このプラズマを用いたドライエッチング装置にあっ
ては、反応容器内で生成されたプラズマ中の中性ラジカ
ルとイオンとの複合的な作用によりエッチングを行って
いる。中性ラジカルは、被エッチング膜と反応してエッ
チングの主体的役割を演じ、イオンは、対象物の表面に
イオン衝撃によりエネルギーを与え、このエネルギーに
よりエッチングを進行させることができる。
クパターンに対して異方性エッチングを行うことのでき
るプラズマを用いたエッチング装置が広く使用されてい
る。このプラズマを用いたドライエッチング装置にあっ
ては、反応容器内で生成されたプラズマ中の中性ラジカ
ルとイオンとの複合的な作用によりエッチングを行って
いる。中性ラジカルは、被エッチング膜と反応してエッ
チングの主体的役割を演じ、イオンは、対象物の表面に
イオン衝撃によりエネルギーを与え、このエネルギーに
よりエッチングを進行させることができる。
【０００２】異方性を高めるためには、ウェーハに対し
てイオンを垂直に入射させる必要があるが、イオンは中
性ガス分子との気相中における衝突により散乱し、この
運動方向を揃えることが難しい。そこで、反応容器内の
圧力を下げることにより中性分子数を減少させ、イオン
と中性ガス分子との衝突を低減することが考えられる
が、この場合生成されるプラズマ自体の密度も低下して
しまう。この問題を解決するものとして、低圧力領域に
おいても十分なプラズマ密度が得られるドライエッチン
グ装置が提案されている（例えば、特開平６−８４８１
１号公報）。図７に示されるこの装置は、誘電体プレー
ト２５上に配置された高周波コイル２２に高周波電流を
流すことにより、反応器２１内部に誘電体プレート２５
を通して誘電体プレート２５に平行の磁界を発生させ、
この誘導磁界により低圧領域でも高密度プラズマを生成
することができるものである。この誘電体プレート２５
に対向する下部電極２９に対象物となる処理ウェーハ２
８を配置して、下部電極２９に自己バイアス電圧を生じ
させることで、処理ウェーハ２８にプラズマ中のイオン
が垂直に入射して異方性の高いエッチングを行うことが
できる。
てイオンを垂直に入射させる必要があるが、イオンは中
性ガス分子との気相中における衝突により散乱し、この
運動方向を揃えることが難しい。そこで、反応容器内の
圧力を下げることにより中性分子数を減少させ、イオン
と中性ガス分子との衝突を低減することが考えられる
が、この場合生成されるプラズマ自体の密度も低下して
しまう。この問題を解決するものとして、低圧力領域に
おいても十分なプラズマ密度が得られるドライエッチン
グ装置が提案されている（例えば、特開平６−８４８１
１号公報）。図７に示されるこの装置は、誘電体プレー
ト２５上に配置された高周波コイル２２に高周波電流を
流すことにより、反応器２１内部に誘電体プレート２５
を通して誘電体プレート２５に平行の磁界を発生させ、
この誘導磁界により低圧領域でも高密度プラズマを生成
することができるものである。この誘電体プレート２５
に対向する下部電極２９に対象物となる処理ウェーハ２
８を配置して、下部電極２９に自己バイアス電圧を生じ
させることで、処理ウェーハ２８にプラズマ中のイオン
が垂直に入射して異方性の高いエッチングを行うことが
できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】プラズマを用いたプラ
ズマエッチングは、被エッチング膜と中性ラジカルの化
学反応とイオン衝撃によるイオンアシスト効果により行
われる。より異方性の高い・高精度のエッチングを行う
には、エッチングにより被エッチング膜から放出された
物質が反応してできた反応生成物が側壁に形成されてで
きる側壁保護膜を利用してサイドエッチングを防止する
ことが有効である。この反応生成物はパターン側壁部以
外にも形成されるが、異方性エッチングのエッチング方
向の面であるレジスト表面や被エッチング面では、イオ
ン衝撃の効果により反応生成物の成長速度よりもエッチ
ング速度のほうが速いので反応生成物は成長せず、パタ
ーン側壁部のみ成長する。このため、保護膜となるべき
反応生成物は誘電体プレートにも付着する。図７に示さ
れる従来の装置では、高周波コイル２２の下にある誘電
体プレート２５にかかるイオンエネルギーの制御ができ
ないので、誘電体プレート２５に付着した反応生成物
が、エッチングの進行とともにイオン衝撃によりスパッ
タされ気相中に放出された後、被エッチング膜の側壁に
堆積するなどしてエッチングパターンに付着する。した
がって、エッチング形状に大きな影響を与え、特に、連
続したエッチング処理中には、次第に気相中の反応生成
物の量が増加して、エッチングパターンに付着するデポ
ジションの量も増加するので、処理枚数の増加とともに
エッチング形状が次第に変化してしまうという問題点が
ある。
ズマエッチングは、被エッチング膜と中性ラジカルの化
学反応とイオン衝撃によるイオンアシスト効果により行
われる。より異方性の高い・高精度のエッチングを行う
には、エッチングにより被エッチング膜から放出された
物質が反応してできた反応生成物が側壁に形成されてで
きる側壁保護膜を利用してサイドエッチングを防止する
ことが有効である。この反応生成物はパターン側壁部以
外にも形成されるが、異方性エッチングのエッチング方
向の面であるレジスト表面や被エッチング面では、イオ
ン衝撃の効果により反応生成物の成長速度よりもエッチ
ング速度のほうが速いので反応生成物は成長せず、パタ
ーン側壁部のみ成長する。このため、保護膜となるべき
反応生成物は誘電体プレートにも付着する。図７に示さ
れる従来の装置では、高周波コイル２２の下にある誘電
体プレート２５にかかるイオンエネルギーの制御ができ
ないので、誘電体プレート２５に付着した反応生成物
が、エッチングの進行とともにイオン衝撃によりスパッ
タされ気相中に放出された後、被エッチング膜の側壁に
堆積するなどしてエッチングパターンに付着する。した
がって、エッチング形状に大きな影響を与え、特に、連
続したエッチング処理中には、次第に気相中の反応生成
物の量が増加して、エッチングパターンに付着するデポ
ジションの量も増加するので、処理枚数の増加とともに
エッチング形状が次第に変化してしまうという問題点が
ある。
【０００４】本発明は、連続したエッチング処理中のエ
ッチングパターンに付着するデポジションの量を制御し
て、連続した処理におけるいずれの対象物においても、
そのエッチング形状を設計値とすることのできるドライ
エッチング装置およびエッチング方法を提供することを
目的とする。
ッチングパターンに付着するデポジションの量を制御し
て、連続した処理におけるいずれの対象物においても、
そのエッチング形状を設計値とすることのできるドライ
エッチング装置および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】課題を解決するための本
発明請求項１に記載のドライエッチング装置は、プラズ
マ中の反応生成物の量の制御手段を備えることを特徴と
する。
発明請求項１に記載のドライエッチング装置は、プラズ
マ中の反応生成物の量の制御手段を備えることを特徴と
する。
【０００６】請求項２に記載のドライエッチング装置
は、プラズマ中の反応生成物の量の検知手段と、検知手
段と連動してプラズマ中の反応生成物の量を制御する制
御手段を備えることを特徴とする。
は、プラズマ中の反応生成物の量の検知手段と、検知手
段と連動してプラズマ中の反応生成物の量を制御する制
御手段を備えることを特徴とする。
【０００７】請求項３に記載のドライエッチング装置
は、請求項１に記載のドライエッチング装置において、
制御手段が、高周波コイルと誘電体プレートとの間隔調
整手段と、反応容器内のプラズマの発光スペクトル強度
の検知手段と、検知手段と連動して間隔調整手段を作動
させる連動手段とからなることを特徴とする。
は、請求項１に記載のドライエッチング装置において、
制御手段が、高周波コイルと誘電体プレートとの間隔調
整手段と、反応容器内のプラズマの発光スペクトル強度
の検知手段と、検知手段と連動して間隔調整手段を作動
させる連動手段とからなることを特徴とする。
【０００８】なお、本発明のドライエッチング装置は、
電気的に接地された反応容器と、その上部に配置された
誘電体プレートと、反応容器の外部で誘電体プレートの
上部に配置される高周波コイルと、第１のチューニング
機構を備えて高周波コイルに接続する第１の高周波電源
と、反応容器内で誘電体プレートに対向して配置された
下部電極と、第２のチューニング機構を備えて下部電極
に接続する第２の高周波電源と、高周波コイルと誘電体
プレートとの間隔調整手段であるコイル駆動機構と、プ
ラズマ中の反応生成物の発光スペクトル強度の検知手段
である発光分析器と、発光分析器からの検知データか
ら、高周波コイルと誘電体プレートとの間隔の調整量を
計算してコイル駆動機構を作動させる連動手段とから構
成される誘導結合型のドライエッチング装置とすること
もできる。
電気的に接地された反応容器と、その上部に配置された
誘電体プレートと、反応容器の外部で誘電体プレートの
上部に配置される高周波コイルと、第１のチューニング
機構を備えて高周波コイルに接続する第１の高周波電源
と、反応容器内で誘電体プレートに対向して配置された
下部電極と、第２のチューニング機構を備えて下部電極
に接続する第２の高周波電源と、高周波コイルと誘電体
プレートとの間隔調整手段であるコイル駆動機構と、プ
ラズマ中の反応生成物の発光スペクトル強度の検知手段
である発光分析器と、発光分析器からの検知データか
ら、高周波コイルと誘電体プレートとの間隔の調整量を
計算してコイル駆動機構を作動させる連動手段とから構
成される誘導結合型のドライエッチング装置とすること
もできる。
【０００９】請求項４に記載のドライエッチング方法
は、連続して対象物にエッチング処理するにあたって、
プラズマ中の反応生成物の量を制御して行うことを特徴
とする。
は、連続して対象物にエッチング処理するにあたって、
プラズマ中の反応生成物の量を制御して行うことを特徴
とする。
【００１０】請求項５に記載のドライエッチング方法
は、連続して対象物にエッチング処理するにあたって、
誘電体プレートからスパッタされる反応生成物の量を制
御して行うことを特徴とする。
は、連続して対象物にエッチング処理するにあたって、
誘電体プレートからスパッタされる反応生成物の量を制
御して行うことを特徴とする。
【００１１】請求項６に記載のドライエッチング方法
は、請求項４または請求項５に記載のドライエッチング
方法において、連続してエッチング処理される対象物に
対して、少なくともある一定時間内の反応生成物の量が
一定となるように制御して行うことを特徴とする。
は、請求項４または請求項５に記載のドライエッチング
方法において、連続してエッチング処理される対象物に
対して、少なくともある一定時間内の反応生成物の量が
一定となるように制御して行うことを特徴とする。
【００１２】請求項７に記載のドライエッチング方法
は、請求項４ないし請求項６のいずれか一に記載のドラ
イエッチング方法において、反応生成物の量の制御を、
その発光スペクトル強度を指標として、高周波コイルと
誘電体プレートとの間隔の調整によって行うことを特徴
とする。
は、請求項４ないし請求項６のいずれか一に記載のドラ
イエッチング方法において、反応生成物の量の制御を、
その発光スペクトル強度を指標として、高周波コイルと
誘電体プレートとの間隔の調整によって行うことを特徴
とする。
【００１３】請求項８に記載のドライエッチング方法
は、請求項４ないし請求項７のいずれか一に記載のドラ
イエッチング方法において、反応容器、誘電体プレー
ト、エッチング処理される対象物に温度勾配を付けて行
うことを特徴とする。
は、請求項４ないし請求項７のいずれか一に記載のドラ
イエッチング方法において、反応容器、誘電体プレー
ト、エッチング処理される対象物に温度勾配を付けて行
うことを特徴とする。
【００１４】
【作用】プラズマ中の反応生成物の量を制御すること
で、あるいは、誘電体プレートからスパッタされる反応
生成物の量を制御することで、被エッチング膜の側壁に
堆積するなどしてエッチングパターンに付着するデポジ
ションの量が抑制される。特に、連続した処理における
いずれの対象物においても、プラズマ中の反応生成物の
量を一定に制御することで、そのエッチング形状が均一
となる。
で、あるいは、誘電体プレートからスパッタされる反応
生成物の量を制御することで、被エッチング膜の側壁に
堆積するなどしてエッチングパターンに付着するデポジ
ションの量が抑制される。特に、連続した処理における
いずれの対象物においても、プラズマ中の反応生成物の
量を一定に制御することで、そのエッチング形状が均一
となる。
【００１５】さらに、エッチング形状が設計値となるよ
うに条件設定された最初のエッチング処理中のプラズマ
中の反応生成物の量を基準値とすることで、連続処理に
おけるいずれの対象物にも設計値となる形状のエッチン
グがなされる。
うに条件設定された最初のエッチング処理中のプラズマ
中の反応生成物の量を基準値とすることで、連続処理に
おけるいずれの対象物にも設計値となる形状のエッチン
グがなされる。
【００１６】また、例えば、ポリシリコンゲート形成の
ためのポリシリコン膜エッチングなどにおいて、エッチ
ング形状を決定するメインエッチングの段階では、プラ
ズマ中の反応生成物の量を制御し、エッチングパターン
に付着するデポジションの量を抑制して異方性を向上さ
せ、終点検出による被エッチング膜の終点を検出した後
のオーバーエッチングの段階では、プラズマ中の反応生
成物の量を増加させれば、エッチングパターンに付着し
た反応生成物によって、残渣として残っている被エッチ
ング膜の除去を下地ゲート酸化膜をエッチングすること
なく行え、エッチングの選択性が向上する。
ためのポリシリコン膜エッチングなどにおいて、エッチ
ング形状を決定するメインエッチングの段階では、プラ
ズマ中の反応生成物の量を制御し、エッチングパターン
に付着するデポジションの量を抑制して異方性を向上さ
せ、終点検出による被エッチング膜の終点を検出した後
のオーバーエッチングの段階では、プラズマ中の反応生
成物の量を増加させれば、エッチングパターンに付着し
た反応生成物によって、残渣として残っている被エッチ
ング膜の除去を下地ゲート酸化膜をエッチングすること
なく行え、エッチングの選択性が向上する。
【００１７】また、高周波コイルと誘電体プレートとの
間隔を調整して広げれば、プラズマと誘電体プレート間
の誘導結合成分に対する容量結合成分の比率が低下す
る。これにより、誘電体プレートに加わるシース電圧が
低下して、プラズマ中のイオンエネルギーが抑制され、
誘電体プレートからイオン衝撃によりスパッタされる反
応生成物の量が抑制され、プラズマ中の反応生成物の量
を減少させる。また、この状態から高周波コイルと誘電
体プレートとの間隔を狭めれば、逆に、プラズマ中の反
応生成物の量が増加する。したがって、高周波コイルと
誘電体プレートとの間隔の調整によって、プラズマ中の
反応生成物の量が制御される。
間隔を調整して広げれば、プラズマと誘電体プレート間
の誘導結合成分に対する容量結合成分の比率が低下す
る。これにより、誘電体プレートに加わるシース電圧が
低下して、プラズマ中のイオンエネルギーが抑制され、
誘電体プレートからイオン衝撃によりスパッタされる反
応生成物の量が抑制され、プラズマ中の反応生成物の量
を減少させる。また、この状態から高周波コイルと誘電
体プレートとの間隔を狭めれば、逆に、プラズマ中の反
応生成物の量が増加する。したがって、高周波コイルと
誘電体プレートとの間隔の調整によって、プラズマ中の
反応生成物の量が制御される。
【００１８】また、プラズマ中の反応生成物の量は、そ
の特定波長の発光スペクトル強度を指標として検知さ
れ、連動手段によってその検知データから高周波コイル
と誘電体プレートとの間隔の調整量が計算されて、間隔
調整手段によって高周波コイルと誘電体プレートとの間
隔が調整される。
の特定波長の発光スペクトル強度を指標として検知さ
れ、連動手段によってその検知データから高周波コイル
と誘電体プレートとの間隔の調整量が計算されて、間隔
調整手段によって高周波コイルと誘電体プレートとの間
隔が調整される。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明によるドライエッチング装
置の一実施の形態について説明する。
置の一実施の形態について説明する。
【００２０】図１に示される誘導結合型のドライエッチ
ング装置は、電気的に接地された反応容器１と、その上
部に配置された誘電体プレート５と、反応容器１の外部
で誘電体プレート５の上部に配置される高周波コイルで
あるＲＦコイル２と、第１のチューニング機構（図示せ
ず）を備えてＲＦコイル２に接続する第１の高周波電源
３と、反応容器１内で誘電体プレート５に対向して配置
された下部電極９と、第２のチューニング機構（図示せ
ず）を備えて下部電極９に接続する第２の高周波電源４
と、ＲＦコイル２と誘電体プレート５との間隔調整手段
であるコイル駆動機構１０と、プラズマ中の反応生成物
の発光スペクトル強度の検知手段である発光分析器１１
と、発光分析器１１からの検知データから、ＲＦコイル
２と誘電体プレート５との間隔の調整量を計算してコイ
ル駆動機構１０を作動させる連動手段１２とからなる。
ング装置は、電気的に接地された反応容器１と、その上
部に配置された誘電体プレート５と、反応容器１の外部
で誘電体プレート５の上部に配置される高周波コイルで
あるＲＦコイル２と、第１のチューニング機構（図示せ
ず）を備えてＲＦコイル２に接続する第１の高周波電源
３と、反応容器１内で誘電体プレート５に対向して配置
された下部電極９と、第２のチューニング機構（図示せ
ず）を備えて下部電極９に接続する第２の高周波電源４
と、ＲＦコイル２と誘電体プレート５との間隔調整手段
であるコイル駆動機構１０と、プラズマ中の反応生成物
の発光スペクトル強度の検知手段である発光分析器１１
と、発光分析器１１からの検知データから、ＲＦコイル
２と誘電体プレート５との間隔の調整量を計算してコイ
ル駆動機構１０を作動させる連動手段１２とからなる。
【００２１】この反応容器１内にガス導入リング（図示
せず）から処理ガスを導入して圧力を調整してから、Ｒ
Ｆコイル２にマッチング回路（図示せず）を通して高周
波電源３からの高周波電流を流すことで、誘電体プレー
ト５を通して誘電体プレート５に平行な磁界を発生させ
て、反応容器１内にプラズマを生成することができる。
エッチングは処理ウェーハ８を下部電極９上に配置し
て、下部電極９上に自己バイアス電圧を生じさせること
で行われる。
せず）から処理ガスを導入して圧力を調整してから、Ｒ
Ｆコイル２にマッチング回路（図示せず）を通して高周
波電源３からの高周波電流を流すことで、誘電体プレー
ト５を通して誘電体プレート５に平行な磁界を発生させ
て、反応容器１内にプラズマを生成することができる。
エッチングは処理ウェーハ８を下部電極９上に配置し
て、下部電極９上に自己バイアス電圧を生じさせること
で行われる。
【００２２】発光分析器１１は、反応容器１内のプラズ
マ中の反応生成物の特定波長の発光強度を検知する。発
光分析器１１に接続する連動手段１２では、その検知デ
ータをコンピュータ処理して、ＲＦコイル２と誘電体プ
レート５との間隔の調整量を計算して、コイル駆動機構
１０を作動させる。そして、コイル駆動機構１０によっ
て、ＲＦコイル２と誘電体プレート５との間隔が調整さ
れる。
マ中の反応生成物の特定波長の発光強度を検知する。発
光分析器１１に接続する連動手段１２では、その検知デ
ータをコンピュータ処理して、ＲＦコイル２と誘電体プ
レート５との間隔の調整量を計算して、コイル駆動機構
１０を作動させる。そして、コイル駆動機構１０によっ
て、ＲＦコイル２と誘電体プレート５との間隔が調整さ
れる。
【００２３】ＲＦコイル２は、この場合、断面矩形の導
線が巻かれたコイルが平面渦巻き状に固定板６の下面に
配置されている。ＲＦコイル２の中心２ａが渦巻きの始
点で、端部２ｂが渦巻きの終点となっている。この固定
板６に連結するコイル駆動機構１０からの支持部１０ａ
が、コイル駆動機構１０によって、この場合、上方向に
引き上げられることによって、図２に示されるように、
ＲＦコイル２と誘電体プレート５との間隔を広げること
ができる。
線が巻かれたコイルが平面渦巻き状に固定板６の下面に
配置されている。ＲＦコイル２の中心２ａが渦巻きの始
点で、端部２ｂが渦巻きの終点となっている。この固定
板６に連結するコイル駆動機構１０からの支持部１０ａ
が、コイル駆動機構１０によって、この場合、上方向に
引き上げられることによって、図２に示されるように、
ＲＦコイル２と誘電体プレート５との間隔を広げること
ができる。
【００２４】本発明によるドライエッチング方法の一実
施の形態について説明する。
施の形態について説明する。
【００２５】まず、前述のドライエッチング装置によっ
て、連続したエッチング処理がなされた場合の手順を図
３に示されるフローチャートによって説明する。
て、連続したエッチング処理がなされた場合の手順を図
３に示されるフローチャートによって説明する。
【００２６】まず始めに、エッチング開始後、処理ウェ
ーハ８の処理枚数１枚目のプラズマ中の反応生成物の特
定波長の発光スペクトル強度を発光分析器１１で検知し
て、連動手段１２に基準値として記録する。
ーハ８の処理枚数１枚目のプラズマ中の反応生成物の特
定波長の発光スペクトル強度を発光分析器１１で検知し
て、連動手段１２に基準値として記録する。
【００２７】次いで、処理枚数２枚目のエッチング開始
直後、発光スペクトル強度を検知して基準値と比較す
る。処理枚数２枚目の発光スペクトル強度が、基準値に
対して大きい場合、エッチングを継続しながらコイル駆
動機構１０を駆動させてＲＦコイル２と誘電体プレート
５との間隔を調整する。調整後、再度発光スペクトル強
度を検知して基準値との比較を行う。比較の結果、基準
値に対して発光スペクトル強度が大きい場合、エッチン
グを継続しながら再度ＲＦコイル２と誘電体プレート５
との間隔の調整を行う。基準値と発光スペクトル強度が
同じであるときは、ＲＦコイル２と誘電体プレート５の
間をそのままの距離でエッチングを継続する。エッチン
グ終了後、次に処理を行う処理ウェーハ８がある場合は
エッチング開始後、発光スペクトル強度の検知を行うと
ころから同様の処理を繰り返す。処理終了後、エッチン
グを行う処理ウェーハ８が無い場合は、ＲＦコイル２と
誘電体プレート５との間隔を０に戻し、エッチング作業
を終了する。
直後、発光スペクトル強度を検知して基準値と比較す
る。処理枚数２枚目の発光スペクトル強度が、基準値に
対して大きい場合、エッチングを継続しながらコイル駆
動機構１０を駆動させてＲＦコイル２と誘電体プレート
５との間隔を調整する。調整後、再度発光スペクトル強
度を検知して基準値との比較を行う。比較の結果、基準
値に対して発光スペクトル強度が大きい場合、エッチン
グを継続しながら再度ＲＦコイル２と誘電体プレート５
との間隔の調整を行う。基準値と発光スペクトル強度が
同じであるときは、ＲＦコイル２と誘電体プレート５の
間をそのままの距離でエッチングを継続する。エッチン
グ終了後、次に処理を行う処理ウェーハ８がある場合は
エッチング開始後、発光スペクトル強度の検知を行うと
ころから同様の処理を繰り返す。処理終了後、エッチン
グを行う処理ウェーハ８が無い場合は、ＲＦコイル２と
誘電体プレート５との間隔を０に戻し、エッチング作業
を終了する。
【００２８】本発明によるドライエッチング方法の他の
実施の形態として、エッチングプロセスのうちメインエ
ッチングステップでは、プラズマ中の反応生成物の特定
波長の発光スペクトル強度を一定に制御しながらエッチ
ングを行い、被エッチング膜の終点検出を行った後、オ
ーバーエッチングステップでは、メインエッチングステ
ップで調整したＲＦコイル２と誘電体プレート５との間
隔を０に戻してエッチングを行った場合について説明す
る。
実施の形態として、エッチングプロセスのうちメインエ
ッチングステップでは、プラズマ中の反応生成物の特定
波長の発光スペクトル強度を一定に制御しながらエッチ
ングを行い、被エッチング膜の終点検出を行った後、オ
ーバーエッチングステップでは、メインエッチングステ
ップで調整したＲＦコイル２と誘電体プレート５との間
隔を０に戻してエッチングを行った場合について説明す
る。
【００２９】例えば、ポリシリコンゲート形成のためポ
リシリコン膜エッチングなどにおいて、オーバーエッチ
ングステップでは、メインエッチングステップでエッチ
ングを行った後、残渣として残っている被エッチング膜
の除去を、下地ゲート酸化膜をエッチングすることなく
選択的に行わなければならない。しかし、ＲＦコイル２
と誘電体プレート５との間隔を広げるとプラズマ中に放
出される反応生成物の量が減少しエッチング形状の異方
性が向上する反面、反応生成物は下地ゲート酸化膜をイ
オン衝撃から守る保護膜としても利用されているので、
反応生成物の量が減少すると保護膜が十分形成されなく
なり、エッチングの選択性が低下してしまう。したがっ
て、オーバーエッチングステップでは、メインエッチン
グステップで調整を行ったＲＦコイル２と誘電体プレー
ト５との間隔を０に戻してからエッチングを行う。ＲＦ
コイル２と誘電体プレート５との間隔を０に戻すことに
より、誘電体プレート５に加わるシース電圧が増加する
ので、誘電体プレート５からイオン衝撃によりスパッタ
される反応生成物の放出量が増加する。放出された反応
生成物は、真空排気されるか処理ウェーハ８に再付着
し、再付着した反応生成物は保護膜となって、処理ウェ
ーハ８の下地ゲート酸化膜をイオン衝撃によるエッチン
グから防止することができる。
リシリコン膜エッチングなどにおいて、オーバーエッチ
ングステップでは、メインエッチングステップでエッチ
ングを行った後、残渣として残っている被エッチング膜
の除去を、下地ゲート酸化膜をエッチングすることなく
選択的に行わなければならない。しかし、ＲＦコイル２
と誘電体プレート５との間隔を広げるとプラズマ中に放
出される反応生成物の量が減少しエッチング形状の異方
性が向上する反面、反応生成物は下地ゲート酸化膜をイ
オン衝撃から守る保護膜としても利用されているので、
反応生成物の量が減少すると保護膜が十分形成されなく
なり、エッチングの選択性が低下してしまう。したがっ
て、オーバーエッチングステップでは、メインエッチン
グステップで調整を行ったＲＦコイル２と誘電体プレー
ト５との間隔を０に戻してからエッチングを行う。ＲＦ
コイル２と誘電体プレート５との間隔を０に戻すことに
より、誘電体プレート５に加わるシース電圧が増加する
ので、誘電体プレート５からイオン衝撃によりスパッタ
される反応生成物の放出量が増加する。放出された反応
生成物は、真空排気されるか処理ウェーハ８に再付着
し、再付着した反応生成物は保護膜となって、処理ウェ
ーハ８の下地ゲート酸化膜をイオン衝撃によるエッチン
グから防止することができる。
【００３０】このとき、反応生成物の処理ウェーハ８へ
の付着確率を効果的とするためには、温度勾配をつける
ことがより有効となる。ドライエッチング装置の温度調
整機構（図示せず）により、反応容器１＞誘電体プレー
ト５＞処理ウェーハ８の順で温度勾配をつけることによ
って、処理ウェーハ８上への反応生成物の体積を増大さ
せて付着確率を向上させることができる。例えば、反応
容器１、誘電体プレート５、処理ウェーハ８の順で、そ
れぞれ６０℃、４０℃、２０℃の温度勾配をつけて行
う。この温度勾配を大きくするほど、処理ウェーハ８上
への反応生成物の堆積が増大する傾向にある。
の付着確率を効果的とするためには、温度勾配をつける
ことがより有効となる。ドライエッチング装置の温度調
整機構（図示せず）により、反応容器１＞誘電体プレー
ト５＞処理ウェーハ８の順で温度勾配をつけることによ
って、処理ウェーハ８上への反応生成物の体積を増大さ
せて付着確率を向上させることができる。例えば、反応
容器１、誘電体プレート５、処理ウェーハ８の順で、そ
れぞれ６０℃、４０℃、２０℃の温度勾配をつけて行
う。この温度勾配を大きくするほど、処理ウェーハ８上
への反応生成物の堆積が増大する傾向にある。
【００３１】以上のように、エッチング形状が決まるメ
インエッチングステップでは、ＲＦコイル２と誘電体プ
レート５との間隔を調整してプラズマ中に放出される反
応生成物の量を制御して、エッチング形状の異方性を向
上させ、オーバーエッチングステップでは、ＲＦコイル
２と誘電体プレート５との間隔を０にして誘電体プレー
ト５からイオン衝撃によりスパッタされる反応生成物を
増加させることにより、残渣と下地ゲート酸化膜との選
択性を向上させることが可能となる。
インエッチングステップでは、ＲＦコイル２と誘電体プ
レート５との間隔を調整してプラズマ中に放出される反
応生成物の量を制御して、エッチング形状の異方性を向
上させ、オーバーエッチングステップでは、ＲＦコイル
２と誘電体プレート５との間隔を０にして誘電体プレー
ト５からイオン衝撃によりスパッタされる反応生成物を
増加させることにより、残渣と下地ゲート酸化膜との選
択性を向上させることが可能となる。
【００３２】この方法により連続したエッチング処理が
なされた場合の手順を図４に示されるフローチャートに
よって説明する。
なされた場合の手順を図４に示されるフローチャートに
よって説明する。
【００３３】まず始めに、エッチング開始後、処理枚数
１枚目の発光スペクトル強度を検知し、連動手段１２に
基準値として記録する。次いで、処理枚数２枚目のエッ
チング開始直後、発光スペクトル強度を検知して基準値
と比較する。処理枚数２枚目の発光スペクトル強度が、
基準値に対して大きい場合、エッチングを継続しながら
コイル駆動機構１０を駆動させＲＦコイル２と誘電体プ
レート５との間隔を調整する。調整後、再度発光スペク
トル強度を検知し、基準値との比較を行う。比較の結
果、基準値に対して発光スペクトル強度が大きい場合、
エッチングを継続しながら再度ＲＦコイル２と誘電体プ
レート５との間隔の調整を行う。基準値と発光スペクト
ル強度が同じであるときは、そのままの間隔でエッチン
グを継続する。エッチングの終点検出後、発光スペクト
ル強度を基準値と同じにするために調整したＲＦコイル
２と誘電体プレート５との間隔を０に戻す。ＲＦコイル
２と誘電体プレート５との間隔が０に戻ったら、オーバ
ーエッチング処理を施す。オーバーエッチング処理終了
後、次に処理を行う処理ウェーハ８がある場合はエッチ
ング開始後、発光スペクトル強度の検知を行うところか
ら同様の処理を繰り返す。エッチングを行う処理ウェー
ハ８が無い場合は、エッチング作業を終了する。
１枚目の発光スペクトル強度を検知し、連動手段１２に
基準値として記録する。次いで、処理枚数２枚目のエッ
チング開始直後、発光スペクトル強度を検知して基準値
と比較する。処理枚数２枚目の発光スペクトル強度が、
基準値に対して大きい場合、エッチングを継続しながら
コイル駆動機構１０を駆動させＲＦコイル２と誘電体プ
レート５との間隔を調整する。調整後、再度発光スペク
トル強度を検知し、基準値との比較を行う。比較の結
果、基準値に対して発光スペクトル強度が大きい場合、
エッチングを継続しながら再度ＲＦコイル２と誘電体プ
レート５との間隔の調整を行う。基準値と発光スペクト
ル強度が同じであるときは、そのままの間隔でエッチン
グを継続する。エッチングの終点検出後、発光スペクト
ル強度を基準値と同じにするために調整したＲＦコイル
２と誘電体プレート５との間隔を０に戻す。ＲＦコイル
２と誘電体プレート５との間隔が０に戻ったら、オーバ
ーエッチング処理を施す。オーバーエッチング処理終了
後、次に処理を行う処理ウェーハ８がある場合はエッチ
ング開始後、発光スペクトル強度の検知を行うところか
ら同様の処理を繰り返す。エッチングを行う処理ウェー
ハ８が無い場合は、エッチング作業を終了する。
【００３４】
【実施例】本発明によるドライエッチング方法の一実施
例として、ポリシリコンゲート形成のためのポリシリコ
ン膜エッチングを図１に示されるドライエッチング装置
によって行った場合について説明する。
例として、ポリシリコンゲート形成のためのポリシリコ
ン膜エッチングを図１に示されるドライエッチング装置
によって行った場合について説明する。
【００３５】図１に示される反応容器１に、例えば、直
径６インチの処理ウェーハ８を導入後、処理ウェーハ８
と誘電体プレート５との間隔を５cmに調整し、処理ガス
として、例えば、Ｃｌ2 ＋ＨＢｒ＋Ｏ2 ガスを反応容器
１内に導入し、反応容器１内の圧力を例えば数ｍＴｏｒ
ｒに調整する。処理ガスは、エッチング対象によって異
なるが、この場合、Ｃｌ2 やＨＢｒまたはその混合ガス
とすればよい。この状態で、例えば、高周波電源３に１
３．５６ＭＨｚの高周波を印加することによって、ＲＦ
コイル２に高周波電流を流して反応容器１内にプラズマ
を生成する。プラズマを生成しエッチングを行うには、
処理ウェーハ８を反応容器１内の下部電極９上に配置し
た後、処理ウェーハ８と誘電体プレート５との間隔の
調整、処理ガス圧力の調整、ブレイクスルー、メ
インエッチング、オーバーエッチング、処理ガスの
排気の６つのステップが必要である。実際のエッチング
を行っているのは、ブレイクスルーとメインエッチング
とオーバーエッチングステップとである。このうち、エ
ッチング形状を決定しているのはメインエッチングステ
ップでありオーバーエッチングステップでは、メインエ
ッチングステップで残った被エッチング膜のエッチング
を選択的に行っている。また、これより前のブレークス
ルーでは、ポリシリコンの表面にできた酸化膜の除去を
行っている。この場合、例えば、下部電極９の自己バイ
アスをここまでの２０Ｗから１００Ｗに上げることによ
って実現している。
径６インチの処理ウェーハ８を導入後、処理ウェーハ８
と誘電体プレート５との間隔を５cmに調整し、処理ガス
として、例えば、Ｃｌ2 ＋ＨＢｒ＋Ｏ2 ガスを反応容器
１内に導入し、反応容器１内の圧力を例えば数ｍＴｏｒ
ｒに調整する。処理ガスは、エッチング対象によって異
なるが、この場合、Ｃｌ2 やＨＢｒまたはその混合ガス
とすればよい。この状態で、例えば、高周波電源３に１
３．５６ＭＨｚの高周波を印加することによって、ＲＦ
コイル２に高周波電流を流して反応容器１内にプラズマ
を生成する。プラズマを生成しエッチングを行うには、
処理ウェーハ８を反応容器１内の下部電極９上に配置し
た後、処理ウェーハ８と誘電体プレート５との間隔の
調整、処理ガス圧力の調整、ブレイクスルー、メ
インエッチング、オーバーエッチング、処理ガスの
排気の６つのステップが必要である。実際のエッチング
を行っているのは、ブレイクスルーとメインエッチング
とオーバーエッチングステップとである。このうち、エ
ッチング形状を決定しているのはメインエッチングステ
ップでありオーバーエッチングステップでは、メインエ
ッチングステップで残った被エッチング膜のエッチング
を選択的に行っている。また、これより前のブレークス
ルーでは、ポリシリコンの表面にできた酸化膜の除去を
行っている。この場合、例えば、下部電極９の自己バイ
アスをここまでの２０Ｗから１００Ｗに上げることによ
って実現している。
【００３６】発光分析器１１では、この場合、反応生成
物であるＳｉＣｌx系の分子の特定波長（例えば、２８
２ｎｍおよび２８８ｎｍ）の発光強度を検知する。反応
生成物はエッチング対象および処理ガスなどによって異
なるので、それぞれに応じた反応生成物の特定波長の発
光強度を検知すればよい。発光分析器１１から得られた
特定波長の発光強度は、コンピュータによる連動手段１
２に送られる。連動手段１２には、エッチング開始直後
即ち反応容器１内にセットされた処理ウェーハ８の最初
の１枚目のエッチング中のプラズマの特定波長の発光強
度を、これから連続して処理を行う発光スペクトル強度
の基準値となるようにプログラムされている。以後、連
動手段１２では、発光分析器１１から送られた発光スペ
クトル強度がドライエッチング開始時強度に比べて増加
しているか否かを判定する。発光スペクトル強度が基準
値と同程度である場合は、エッチングはそのまま継続さ
れる。しかし判定の結果、プラズマ中の特定波長の発光
スペクトル強度が増加している場合は、ＲＦコイル２と
誘電体プレート５との間隔をコイル駆動機構１０により
調整し、特定波長の発光スペクトル強度が基準値と同じ
になるよう制御する。この際のＲＦコイル２と誘電体プ
レート５との可動距離は、初期値０ｍｍから１０ｍｍま
でが望ましいが、最大１５ｍｍまで間隔を広げることが
できる。
物であるＳｉＣｌx系の分子の特定波長（例えば、２８
２ｎｍおよび２８８ｎｍ）の発光強度を検知する。反応
生成物はエッチング対象および処理ガスなどによって異
なるので、それぞれに応じた反応生成物の特定波長の発
光強度を検知すればよい。発光分析器１１から得られた
特定波長の発光強度は、コンピュータによる連動手段１
２に送られる。連動手段１２には、エッチング開始直後
即ち反応容器１内にセットされた処理ウェーハ８の最初
の１枚目のエッチング中のプラズマの特定波長の発光強
度を、これから連続して処理を行う発光スペクトル強度
の基準値となるようにプログラムされている。以後、連
動手段１２では、発光分析器１１から送られた発光スペ
クトル強度がドライエッチング開始時強度に比べて増加
しているか否かを判定する。発光スペクトル強度が基準
値と同程度である場合は、エッチングはそのまま継続さ
れる。しかし判定の結果、プラズマ中の特定波長の発光
スペクトル強度が増加している場合は、ＲＦコイル２と
誘電体プレート５との間隔をコイル駆動機構１０により
調整し、特定波長の発光スペクトル強度が基準値と同じ
になるよう制御する。この際のＲＦコイル２と誘電体プ
レート５との可動距離は、初期値０ｍｍから１０ｍｍま
でが望ましいが、最大１５ｍｍまで間隔を広げることが
できる。
【００３７】このようにして、処理ウェーハ８を連続し
て３０枚処理した場合の、ウェーハ枚数と発光強度との
関係を図５（ａ）に示し、ウェーハ枚数とエッチング形
状のテーパ角θとの関係を図５（ｂ）に示す。また、比
較のため、従来技術の場合即ち発光スペクトル強度の制
御を行わずに連続してウェーハを処理した場合の、それ
ぞれを図６（ａ）、図６（ｂ）に示す。
て３０枚処理した場合の、ウェーハ枚数と発光強度との
関係を図５（ａ）に示し、ウェーハ枚数とエッチング形
状のテーパ角θとの関係を図５（ｂ）に示す。また、比
較のため、従来技術の場合即ち発光スペクトル強度の制
御を行わずに連続してウェーハを処理した場合の、それ
ぞれを図６（ａ）、図６（ｂ）に示す。
【００３８】図６に示される従来技術の場合には、処理
枚数の増加とともに発光スペクトル強度が増加し、それ
とともに、エッチング形状のテーパ角θは小さくなって
いる。特に、処理枚数が３０枚付近では、当初９０°で
あったテーパ角θが８２〜８３°程度にまでなってしま
っている。これに対して、図５に示される本発明による
場合は、プラズマ中の特定波長の発光強度をほぼ一定に
制御することによって、連続したウェーハ処理を行って
もテーパ角θが小さくなることなくほぼ一定である。
枚数の増加とともに発光スペクトル強度が増加し、それ
とともに、エッチング形状のテーパ角θは小さくなって
いる。特に、処理枚数が３０枚付近では、当初９０°で
あったテーパ角θが８２〜８３°程度にまでなってしま
っている。これに対して、図５に示される本発明による
場合は、プラズマ中の特定波長の発光強度をほぼ一定に
制御することによって、連続したウェーハ処理を行って
もテーパ角θが小さくなることなくほぼ一定である。
【００３９】したがって、プラズマ中の反応生成物の特
定波長の発光スペクトル強度を検知して、プラズマ中の
反応生成物の量が一定となるようＲＦコイル２と誘電体
プレート５との間隔を制御することで、エッチング形状
をほぼ一定にできることがわかる。
定波長の発光スペクトル強度を検知して、プラズマ中の
反応生成物の量が一定となるようＲＦコイル２と誘電体
プレート５との間隔を制御することで、エッチング形状
をほぼ一定にできることがわかる。
【００４０】ここで、ＲＦコイル２と誘電体プレート５
との間隔を調整することで、反応生成物の量を一定にす
ることができるのは、例えば、プラズマ中の反応生成物
が増加した状態でＲＦコイル２と誘電体プレート５との
間隔を広げると、プラズマと誘電体プレート５間の誘導
結合成分に対する容量結合成分の比率が低下する。これ
により、誘電体プレート５に加わるシース電圧が低下し
て、プラズマ中のイオンエネルギーが抑制され、誘電体
プレート５からイオン衝撃によりスパッタされる反応生
成物の量が抑制されるのでプラズマ中の反応生成物の量
を減少させることができるからである。
との間隔を調整することで、反応生成物の量を一定にす
ることができるのは、例えば、プラズマ中の反応生成物
が増加した状態でＲＦコイル２と誘電体プレート５との
間隔を広げると、プラズマと誘電体プレート５間の誘導
結合成分に対する容量結合成分の比率が低下する。これ
により、誘電体プレート５に加わるシース電圧が低下し
て、プラズマ中のイオンエネルギーが抑制され、誘電体
プレート５からイオン衝撃によりスパッタされる反応生
成物の量が抑制されるのでプラズマ中の反応生成物の量
を減少させることができるからである。
【００４１】以上において、誘導結合型のドライエッチ
ング装置を例にして説明したが、ＥＣＲエッチング装
置、平行平板型ＲＩＥ装置など他のドライエッチング装
置においても適用できることはいうまでもない。
ング装置を例にして説明したが、ＥＣＲエッチング装
置、平行平板型ＲＩＥ装置など他のドライエッチング装
置においても適用できることはいうまでもない。
【００４２】また、実施例では、ＲＦコイル２と誘電体
プレート５との間隔を調整することでプラズマ中の反応
生成物の量を制御したが、ＲＦコイル２と誘電体プレー
ト５との間にシールド板を挟むことによって、または、
誘電体プレート５の温度を変化させることによっても、
ＲＦコイル２と誘電体プレート５との間隔を調整したこ
とと同様な効果を得ることができる。
プレート５との間隔を調整することでプラズマ中の反応
生成物の量を制御したが、ＲＦコイル２と誘電体プレー
ト５との間にシールド板を挟むことによって、または、
誘電体プレート５の温度を変化させることによっても、
ＲＦコイル２と誘電体プレート５との間隔を調整したこ
とと同様な効果を得ることができる。
【００４３】また、実施例では、ポリシリコン膜エッチ
ングについて述べたが、シリコン膜エッチング、高融点
金属シリサイドなど他のエッチングについても適用でき
ることはいうまでもない。
ングについて述べたが、シリコン膜エッチング、高融点
金属シリサイドなど他のエッチングについても適用でき
ることはいうまでもない。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、プラズマ中の反応生成
物の量を制御できるので、連続してエッチング処理を行
う場合に、エッチング形状が設計値となるように設定さ
れた処理枚数１枚目のプラズマ中の反応生成物の量を基
準値として、プラズマ中の反応生成物の量を一定にする
ことで、処理枚数が増加しても設計値となるエッチング
形状を得ることができる。
物の量を制御できるので、連続してエッチング処理を行
う場合に、エッチング形状が設計値となるように設定さ
れた処理枚数１枚目のプラズマ中の反応生成物の量を基
準値として、プラズマ中の反応生成物の量を一定にする
ことで、処理枚数が増加しても設計値となるエッチング
形状を得ることができる。
【００４５】さらに、例えば、ポリシリコンゲート形成
のためのポリシリコン膜エッチングなどにおいて、メイ
ンエッチング段階では、プラズマ中の反応生成物の量を
基準値となるように制御し、オーバーエッチングの段階
ではその量を増加させて残渣と下地ゲート酸化膜とのエ
ッチングの選択性を向上させて行えば、設計値となるエ
ッチング形状を安定して得ることができる。
のためのポリシリコン膜エッチングなどにおいて、メイ
ンエッチング段階では、プラズマ中の反応生成物の量を
基準値となるように制御し、オーバーエッチングの段階
ではその量を増加させて残渣と下地ゲート酸化膜とのエ
ッチングの選択性を向上させて行えば、設計値となるエ
ッチング形状を安定して得ることができる。
【００４６】さらに、プラズマ中の反応生成物の量の制
御を、その発光スペクトル強度を指標として、高周波コ
イルと誘電体プレートとの間隔の調整によって自動的に
行えば、簡単な装置で、設計通りのエッチング処理を連
続して行うことができる。
御を、その発光スペクトル強度を指標として、高周波コ
イルと誘電体プレートとの間隔の調整によって自動的に
行えば、簡単な装置で、設計通りのエッチング処理を連
続して行うことができる。
【図１】本発明によるドライエッチング装置の模式断面
図
図
【図２】図１のドライエッチング装置において、ＲＦコ
イルと誘電体プレートとの間隔を広げた状態の模式断面
図
イルと誘電体プレートとの間隔を広げた状態の模式断面
図
【図３】本発明によるエッチング方法の一実施の形態を
説明するフローチャート
説明するフローチャート
【図４】本発明によるエッチング方法の他の実施の形態
を説明するフローチャート
を説明するフローチャート
【図５】本発明によるエッチング方法の実施例を説明す
る図で、本発明による方法で連続処理した場合の、ウェ
ーハの枚数と、発光強度およびエッチング形状のテーパ
角θとの関係を表すグラフ
る図で、本発明による方法で連続処理した場合の、ウェ
ーハの枚数と、発光強度およびエッチング形状のテーパ
角θとの関係を表すグラフ
【図６】本発明によるエッチング方法の実施例を説明す
る図で、従来の方法で連続処理した場合の、ウェーハの
枚数と、発光強度およびエッチング形状のテーパ角θと
の関係を表すグラフ
る図で、従来の方法で連続処理した場合の、ウェーハの
枚数と、発光強度およびエッチング形状のテーパ角θと
の関係を表すグラフ
【図７】従来のドライエッチング装置の模式断面図
１ 反応容器 ２ ＲＦコイル ３、４ 高周波電源 ５ 誘電体プレート ８ 処理ウェーハ ９ 下部電極 １０ コイル駆動機構 １１ 発光分析器 １２ 連動手段
Claims (8)
- 【請求項１】プラズマ中の反応生成物の量の制御手段を
備えることを特徴とするドライエッチング装置。 - 【請求項２】プラズマ中の反応生成物の量の検知手段
と、検知手段と連動してプラズマ中の反応生成物の量を
制御する制御手段を備えることを特徴とするドライエッ
チング装置。 - 【請求項３】制御手段が、高周波コイルと誘電体プレー
トとの間隔調整手段と、反応容器内のプラズマの発光ス
ペクトル強度の検知手段と、検知手段と連動して間隔調
整手段を作動させる連動手段とからなることを特徴とす
る請求項１に記載のドライエッチング装置。 - 【請求項４】連続して対象物にエッチング処理するにあ
たって、プラズマ中の反応生成物の量を制御して行うこ
とを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項５】連続して対象物にエッチング処理するにあ
たって、誘電体プレートからスパッタされる反応生成物
の量を制御して行うことを特徴とするドライエッチング
方法。 - 【請求項６】連続してエッチング処理される対象物に対
して、少なくともある一定時間内の反応生成物の量が一
定となるように制御して行うことを特徴とする請求項４
または請求項５に記載のドライエッチング方法。 - 【請求項７】反応生成物の量の制御を、その発光スペク
トル強度を指標として、高周波コイルと誘電体プレート
との間隔の調整によって行うことを特徴とする請求項４
ないし請求項６いずれか一に記載のドライエッチング方
法。 - 【請求項８】反応容器、誘電体プレート、エッチング処
理される対象物に温度勾配を付けて行うことを特徴とす
る請求項４ないし請求項７いずれか一に記載のドライエ
ッチング方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8154685A JP2845199B2 (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | ドライエッチング装置およびドライエッチング方法 |
| US08/874,722 US6096232A (en) | 1996-06-14 | 1997-06-13 | Dry etching system and dry etching method using plasma |
| KR1019970024728A KR100245105B1 (ko) | 1996-06-14 | 1997-06-14 | 플라즈마를 사용한 건식 에칭 시스템과 건식 에칭 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8154685A JP2845199B2 (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | ドライエッチング装置およびドライエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH104081A true JPH104081A (ja) | 1998-01-06 |
| JP2845199B2 JP2845199B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=15589691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8154685A Expired - Lifetime JP2845199B2 (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | ドライエッチング装置およびドライエッチング方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6096232A (ja) |
| JP (1) | JP2845199B2 (ja) |
| KR (1) | KR100245105B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008516426A (ja) * | 2004-10-04 | 2008-05-15 | エリコン ユーエスエイ、インコーポレイテッド | プラズマ・エッチング均一性を改良するための方法および装置 |
| JP2011175977A (ja) * | 1999-11-15 | 2011-09-08 | Lam Research Corp | 均一なプロセス速度を生成するためのプラズマ処理装置及び結合窓構成 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6267121B1 (en) * | 1999-02-11 | 2001-07-31 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Process to season and determine condition of a high density plasma etcher |
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| US6492186B1 (en) * | 1999-08-05 | 2002-12-10 | Eaton Corporation | Method for detecting an endpoint for an oxygen free plasma process |
| DE10310524A1 (de) * | 2003-03-11 | 2004-09-23 | Micronas Gmbh | Verfahren zum Ätzen einer Probe sowie Ätzanlage |
| EP1480250A1 (en) * | 2003-05-22 | 2004-11-24 | HELYSSEN S.à.r.l. | A high density plasma reactor and RF-antenna therefor |
| CN100513632C (zh) * | 2003-06-02 | 2009-07-15 | 株式会社新柯隆 | 薄膜形成装置 |
| US8223470B2 (en) * | 2006-10-10 | 2012-07-17 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Apparatus and method to improve uniformity and reduce local effect of process chamber |
| US8257503B2 (en) | 2008-05-02 | 2012-09-04 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for detecting plasma unconfinement |
| US10685815B2 (en) * | 2009-08-25 | 2020-06-16 | Canon Anelva Corporation | Plasma processing apparatus and device manufacturing method |
| CN111415854B (zh) * | 2019-01-04 | 2023-12-22 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 半导体工艺的控制方法及控制装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5474650A (en) * | 1991-04-04 | 1995-12-12 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for dry etching |
| US5277751A (en) * | 1992-06-18 | 1994-01-11 | Ogle John S | Method and apparatus for producing low pressure planar plasma using a coil with its axis parallel to the surface of a coupling window |
| US5308414A (en) * | 1992-12-23 | 1994-05-03 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for optical emission end point detection in plasma etching processes |
| JP3193815B2 (ja) * | 1993-10-20 | 2001-07-30 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置およびその制御方法 |
| JPH0855835A (ja) * | 1994-08-15 | 1996-02-27 | Sony Corp | プラズマエッチング装置およびプラズマエッチング方法 |
| JP2770753B2 (ja) * | 1994-09-16 | 1998-07-02 | 日本電気株式会社 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
| JP2666768B2 (ja) * | 1995-04-27 | 1997-10-22 | 日本電気株式会社 | ドライエッチング方法及び装置 |
-
1996
- 1996-06-14 JP JP8154685A patent/JP2845199B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-06-13 US US08/874,722 patent/US6096232A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-06-14 KR KR1019970024728A patent/KR100245105B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011175977A (ja) * | 1999-11-15 | 2011-09-08 | Lam Research Corp | 均一なプロセス速度を生成するためのプラズマ処理装置及び結合窓構成 |
| JP2008516426A (ja) * | 2004-10-04 | 2008-05-15 | エリコン ユーエスエイ、インコーポレイテッド | プラズマ・エッチング均一性を改良するための方法および装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6096232A (en) | 2000-08-01 |
| JP2845199B2 (ja) | 1999-01-13 |
| KR100245105B1 (ko) | 2000-02-15 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980929 |