JPH0831446B2 - エツチング過程の制御調節方法 - Google Patents

エツチング過程の制御調節方法

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JPH0831446B2
JPH0831446B2 JP62311815A JP31181587A JPH0831446B2 JP H0831446 B2 JPH0831446 B2 JP H0831446B2 JP 62311815 A JP62311815 A JP 62311815A JP 31181587 A JP31181587 A JP 31181587A JP H0831446 B2 JPH0831446 B2 JP H0831446B2
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    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F4/00—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、排気可能の仕切室を備える排気鐘をエッ
チング用の反応器として使用し、その可動支持台にとり
つけられた基板上のエッチングを行う層からプラズマの
作用により物質を除去中にそのエッチング速度とエッチ
ングの終点を決定することによりプラズマ内で活性化さ
れたイオン、基および／又は中性粒子の作用によるエッ
チング過程を制御調節する方法に関するものである。こ
のエッチング過程としては特に超高密度集積半導体回路
に使用される導電性の薄膜のフォトレジストマスクを使
用する構造化が考えられている。
プラズマ中で活性化されたイオン、基および／又は中
性粒子の作用に基く乾式エッチング過程による薄膜の精
確な寸法の構造化は超高密度集積半導体回路製作のクリ
ティカルな工程段階であって、その詳細は文献スズエ
（S.M.Sze）著「VLSI テクノロジー（VLSI−Technolog
y）」Mc−Graw−Hill.Int.Book Comp.1984年、305〜307
頁によって知ることができる。
乾式エッチングと呼ばれている方法では構造化される
層又は基板の上に予め構造化されたフォトレジスト層が
置かれる。この場合問題になるのはフォトレジスト構造
をその下の層又は基板（例えば単結晶シリコン基板）に
精確な寸法をもって移すことである。そのためには局部
的にフォトレジスト層で覆われた基板を適当なイオンで
照射するかあるいはプラズマ中に入れる。化学的に活性
化された粒子（イオンと中性粒子）は露出した層又は基
板の材料と反応して揮発性の化合物を作り局部的に物質
を除去する。この局部的な物質除去は原子、イオン又は
分子の衝突過程（噴霧又はスパッタリング）によってバ
ックアップすることができる。
エッチング過程の開発に当っては、プラズマの反応性
が出発ガスの適当な選定によってフォトレジスト又は構
造化層の下の材料の除去速度ができるだけ低くなるよう
に選ばれることに注意しなければならない。これはそれ
ぞれの層材料に対して適当なエッチング過程を開発しな
ければならないことを意味している。更に僅かな寸法許
容差（例えば±0.1μｍ）において高い再現性が要求さ
れるから過程は絶えず監視されなければならない。
従来エッチングの速度と終点の決定には主としてプラ
ズマの物質を確認する分光法が採用された（前掲文献33
4頁参照）。この方法ではプラズマ中にそれぞれのエッ
チング過程に特性的な分子の放出スペクトル線又は吸収
スペクトル線を見出すことが重要である。エッチング除
去する物質が完全に除去されるとこれらの線の強度が急
に低下する。層の厚さが分っているとスペクトル線の強
度が低下する時間からエッチンク速度が計算される。こ
の方法では処理室内の総ての基板のエッチング特性の平
均値が求められることは明白である。エッチング速度を
個別に決定するためには個々の試料を取り出して例えば
走査電子顕微鏡により物質除去量を決定しなければなら
ない。プラズマの局部的な特性調整は、それに必要なブ
ロープ例えばラングミュアプローブによりプラズマ自体
が強い影響を受けるため極めて困難である（この詳細は
文献「ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・テ
クノロジー（J.Vac Sci Technol.）」15〔２〕、1978年
4/5月、193−198頁参照）。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この発明は乾式エッチング過程を再現性良く調節する
問題を別の方策によって解決し、同時にエッチング過程
に直接制御の手を加える問題をも解決するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明の方法は、低オーム抵抗の接触を持つ特定形
態の基準基板を使用し、層の厚さに関係して電気抵抗を
測定することによって物質除去のエッチング速度と終点
が決定され、測定データは無接触に電磁放射を使用して
パルス符号変調法により伝送され、それに対して独立し
たユニットとして可動支持台に取り付けられている遠隔
測定系が使用されることを特徴とする。
面積抵抗を測定し、抵抗上昇の時間経過から層の厚さ
の低下を調節し、それによってエッチングの終点を決定
することもこの発明の枠内にある。
現場測定ではあるが蒸着又はスパッタリングによる層
形成に対するものが欧州特許第0067432号明細書に記載
されている。
欧州特許出願第0154696号明細書には金属伝導性の合
金層の成分組成と厚さを調整する方法が記載されている
が、この方法においても層の形成中電気抵抗が測定され
る。個々の合金成分層の層抵抗の測定値を予め定められ
た標準値と比較することによりその合金成分層の析出速
度が制御される。
この発明はこの知見を利用して導電層のエッチング速
度又はその時間関係ならびにエッチングの終点を制御し
調節する。その際エッチング速度が次の影響を受けるこ
とが制御にとって重要である。
（ａ） エッチング系の全圧力 （ｂ） プラズマ形成時の高周波電力 （ｃ） イオンエネルギー （ｄ） ガスの成分組成 （ｅ） 装置内における残留ガスの存在 （ｆ） 構造化区域の大きさ 構造化区域の大きさに対するエッチング速度の関係
は、この発明の実施例で行われているように基準基板表
面に大きさの異るフォトレジストマスク被覆区域を作り
乾式エッチングを施し電気的に計測することによって調
節することができる。
〔実施例〕
実施例と図面についてこの発明を更に詳細に説明す
る。
アルミニウム・シリコン合金層のエッチングに際して
残留厚さｄ（μｍ）と面積抵抗RF（ｍΩ）の関係を第１
図に示す。面積抵抗RFは抵抗率と層の厚さの比として計
算される。シリコン１％のアルミニウム・シリコン合金
の抵抗率を例えば４μΩcmとしてRFとｄの両対数表示は
第１図のように直線となる。
この測定は次のようにして行われた。
第２図から第５図までに示す基準基板の表面に構造化
する層が集積回路製作用の半導体板と同様に設けられ、
この基板の全体又はその一部が第６図に示すように遠隔
測定系に組み込まれ電気接触が形成される。測定系によ
り一定の面積抵抗RFが示される。例えば厚さ１μｍのア
ルミニウム・シリコン（１％）層の場合この値は約40m
Ωである。エッチング処理が開始されると層は次第に薄
くなり面積抵抗は著しく上昇する。
第１図から分るように関心が持たれる領域、即ち層が
完全に除去される直前において最大の抵抗変化が達成さ
れる。遠隔測定系は装置内で処理される半導体結晶板と
完全に同じ運動をするから、抵抗増加の時間経過から時
間的ならびに空間的変動についての情報も得られる。
第２図乃至第５図は測定に使用された基準基板を示す
もので各番号は次のものを示す。
1:エッチするアルミニウム・シリコン（１％）合金層 2:電気絶縁された基板 3:微細構造化されたフォトレジスト層 4:測定用の低抵抗接触電極 13:粗大構造化されたフォトジスト層 エッチング速度と構造化する区域の大きさとの関係を
求めるため基準基板上に大きさの異る塗料構造を作り、
これをエッチして電気的に計測した。第２図と第３図の
細いアルミニウム路１の幅の総和が第４図、第５図の広
いアルミニウム路11の幅に等しいと、エッチングに際し
て抵抗増大の異る経過から直ちにエッチング速度の差異
を推定することができる。
第６図は欧州特許第0067432号明細書の装置に対応す
る測定系とエッチング装置の機能的な配置を示す。二重
パレット7,17に組み込まれた測定系18は送信機27と共に
１つの独立系を構成する。回転するパレット7,17からの
測定データの伝送は遠隔測定系を通して行われ、層1,2
で測定された測定電圧を伝送可能なPCM信号に変換する
変換器はパレットの下に置かれている。測定器18は送信
機27を含めて電池28で駆動される。受信アンテナ21は測
定データ伝送に高周波技術が採用される場合排気鐘22内
に置かれ、絶縁された真空ブッシング23を通して外部に
導かれる。受信した遠隔測定データの処理ユニットとし
ての受信器29は装置22の外に置かれる。従って測定デー
タはディジタル信号又はアナログ信号として計測され
る。測定データがディジタル形であれば直接計算機30に
導いて直ちに評価し、個々のエッチングパラメータに対
する補正を計算し、それに応じてエッチングパラメータ
を変えることができる。
第６図の測定過程ブロック図において各番号は次のも
のを示す。
1,2:絶縁物基板上のエッチング対象層 25:抵抗測定 26:変換器（PCM変調器） 27:送信機 28:給電源 21:受信アンテナ 23:アンテナの真空引込 29:受信器 30:計算機 第６図の矢印31は排気鐘22の排気管を、二重矢印32は
付設された仕切室を示す。
【図面の簡単な説明】
第１図はエッチングを行う金属層の厚さｄと面積抵抗RF
の関係を示すダイアグラムであり、第２図と第４図は２
種類の測定用基準基板、第３図と第５図は第２図と第４
図に対する断面図であり、第６図は測定系とその装置の
エッチング装置に対する機能的関係を示すブロック図で
ある。 第２図乃至第５図において、１……エッチングを行うア
ルミニウム・シリコン合金層、２……基板、３と13……
構造化するフォトレジスト層、４……測定用接触電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｚ 7735−4Ｍ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】排気可能の仕切室（32）を備える排気鐘
    （22）をエッチング反応器として使用し、その可動支持
    台（7,17）にとりつけられた基板（２）上のエッチング
    を行う層（１）からプラズマの作用により物質を除去中
    にそのエッチング速度とエッチング終点を決定すること
    によりプラズマ内で活性化されたイオン、基および／又
    は中性粒子の作用によるエッチング過程を制御調節する
    方法において、低オーム抵抗の接触（４）を持つ特定形
    態の基準基板（1,2）を使用し層の厚さに関係して電気
    抵抗を測定することによって物質除去のエッチング速度
    と終点が決定され、測定データは無接触に電磁放射を使
    用してパルス符号変調法により伝送され、それに対して
    独立したユニットとして可動支持台（7,17）に取り付け
    られている遠隔測定系（18）が使用されることを特徴と
    するエッチング過程の制御調節方法。
  2. 【請求項２】面積抵抗（RF）が測定され、抵抗上昇の時
    間経過から層の厚さの減少（ｄ）が調節され、それによ
    ってエッチングの終点も決定されることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項記載の方法。
  3. 【請求項３】場合によって生ずる金属伝導層（1,11）中
    の構造化する区域の大きさとエッチング速度の関係が基
    準基板上の大きさの異るフォトレジストマスク区域（3,
    13）によって求められることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項又は第２項記載の方法。
  4. 【請求項４】測定値がプロセス制御計算機（30）に入れ
    られ計算されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    乃至第３項の１つに記載の方法。
JP62311815A 1986-12-11 1987-12-08 エツチング過程の制御調節方法 Expired - Lifetime JPH0831446B2 (ja)

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