JPS61102740A - 反応性イオンエツチング装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の技術分野〉 本発明はエツチングを行なった基板の表面観察及び表面
元素分析が可能な反応性イオンエツチング装置に関する
ものでろる０ 〈発明の技術背景とその問題点〉 従来のドライエツチング技術も現在においてはサブミク
ロンの加工精度にまで至っておりほぼ確立された技術だ
といえる０ また、エツチングの方向性と選択性を同時に満たした化
学的性質とイオン方向性を兼備した方式の反応性イオン
エツチング（ＲＩＥ）が開発され、最近では１〜３μｍ
のパターン寸法に対してはとんどの材料に用いられてい
る。

このような反応性イオンエツチングにおいて、エツチン
グを被エツチ薄膜で止める制御が重要となって来るが、
従来より、エツチングのエンドモニタとして発光分析法
、原子吸光法、レーザ元干渉法等数々の方法があるが、
発光分析法、原子吸光法では反応壁に付着していた重合
物の再放出の点や検出端に工夫が必要であり、レーザ干
渉法でも光吸収係数の大きい半導体膜や金属膜でけ工、
ンドモニタが困難という問題点があり、確実にエンドモ
ニタすることができない等の欠点を有していた０ 〈発明の目的〉 本発明は上記の点に鑑みて成されたものであり、反応性
イオンエツチングによってエツチングしたウニ・・表面
あるいは断面を反応性イオンエツチング装置内で二次電
子像にて観察し、更にごく表面（２０Ａ〜）の元素分析
を行うことにより加工状態を確実にモニタし得る反応性
イオンエツチング装置を提供することを目的としたもの
である〇〈発明の構成〉 上記目的全達成するため、本発明は基板上の絶縁膜ある
いは導電膜等を異方的に加工する反応性イオンエツチン
グ装置において、反応性イオンエツチングを行なった後
超高真空まで排気する排気手段と、細く集束した電子を
ウェハ表面あるいは断面に照射する手段と、上記のウェ
ハのごく表面から出て来る少くとも二次電子及びオージ
ェ電子を検出して二次電子像の観察及び表面分析を行な
う手段とを付加して成るように構成している。

〈発明の概要〉 本発明の詳細な説明に先立って、本発明の詳細な説明す
ると、本発明の反応性イオンエツチング装置においては
、反応性イオンエツチング中に発光分析法等のエンドモ
ニタを行なった後、反応性イオンエツチング装置の真空
排気系を一部併用し、超高真空状態のもと、オージェ二
次電子像分析を行なう。ここでウェハ表面ろるいは傾斜
面を非破壊にて分析することができ、その結果表面残存
物の有無を同じ真空中において迅速に知ることができる
。この結果前記したエンドモニタ法の信頼性をチェ７り
することができ、また迅速かつ確実なエンドポイントの
設定が可能となる。

〈発明の実施例〉 以下、図面を参照して本発明を実施例を挙げて詳細に説
明する。

図は本発明の一実施例装置の構成図である。

図において、１は電子銃、２はウェーネルト、３は集束
レンズ、５け走査レンズ、６は対物レンズ、７はエネル
ギー分析器、８は二次電子検出器であり、これらの構成
要素１〜８によって、細く集束した電子をウェハ表面あ
るいは断面に照射して、そのごく表面から出て来る２次
電子、特性Ｘ線、オージェ電子を検出して二次電子像Ｃ
５ＥＭ像）の観察及び表面分析を行なう、オージェＳＥ
Ｍ機能部が構成され、従来公知の反応性イオンエツチン
グ装置に付加されている。即ち、本発明による反応性イ
オンエツチング装置は装置本体に走査型電子顕微鏡を付
加し、エツチング反応室内の試料の二次電子像の観察及
び表面分析が出来る構成となっている。

また９及びｌＯは、それぞれ反応性イオンエツチング時
に被エツチング物が付着するのを防止するために開閉自
在にエネルギー分析器７及び二次電子検出器８に設けら
れた保護キャップである。

また１１は回転・傾斜可能に設けられたウニ・・台、１
２は回転可能に設けられ、上記ウェハ台１１の複数が載
置される陰極、１３は陽極であり、この陽極１３の上記
電子銃１と対向する位置には電子を通過せしめるための
開孔部１４が形成されている。

また１５は絶縁体、１６はガス導入口、１７は真空ポン
プ、１８は排気口、１９はマツチングボックス、２０は
ＲＦ電源、２１はエツチング反応室である。

上記の如き構成において、ガス導入口１６からＣＦ４１
　ＣＣｔ４　＋　Ｓ　Ｆ６　＋　０２等の不活性ガス全
エツチング反応室２１内にｌ／Ｉ　０００〜ｌ／１００
気圧で流入し、ＲＦ７［源２０及びマツチングボックス
１９によって陰極１２、陽極１３間でプラズマ放電を励
起し、この励起されたプラズマ中のイオン及びラジカル
が陽極１３から陰極１２に向かって加速され、陰極面に
置かれたウェハ台１１上にあるウェハをエツチングする
。この反応性イオンエツチングを行なった後、排気口１
８から真空ポンプ１７を用いた排気を行ない高真空状態
を得る。

次に陰極１２ｉ回転させ任意のウニ・・台１１上のウェ
ハを所定のオージェＳＥＭ分析位置に移動させ、オージ
ェＳＥＭ機能部を作動せしめる。この時電子銃１から発
生した電子はウェーネルト２および陽極３を通って加速
され集束レンズ４と対物レンズ５によって集束される。

レンズ５は一定領域金面走査する為の走査レンズでらる
。そして集束された電子を陽極１３に設けられた開孔部
１４を介してウニ・・の表面あるいは傾斜面に照射する
。

入射電子はウェハ表面の原子によって弾性的あるいは非
弾性的に散乱され二次電子やオージェ電子を発生する。

二次電子は検出器８を用いて検出して二次電子像として
表面観察を行ない、オージェ電子はエネルギー分析器７
で検出して、ごく表面の元素分析を行なう。また、図示
していないが特性Ｘ線分析器を設けて特性Ｘ線の分析を
も行なってもよい。

尚、二次電子検出器８、エネルギー分析器７には反応性
イオンエツチング時、被エツチング物が付着するのを防
ぐため保護キャップ１０及び９ｔ−開閉可能に設けてエ
ツチング時には閉成し、オージェＳＥＭ分析時に開成す
るように成している。

陰極１２は電界分布等によるウエノ・間、ウエノ・内の
エツチングバラツキ全抑制するために回転機構を有して
おりウエノ・台１１も同様に二次電子像観察のために回
転および傾斜が可能なように構成している。

このように製造装置である反応性イオンエツチング装置
に分析装置でｂるオー９１８５Ｍ機能を付加することに
よって反応性イオンエツチング後所望のウエノ・の二次
電子像を観察し、エツチング後のパターン形状−２一段
差および寸法等を測定することができ、被エツチング膜
の残存の有無も観察できる。その結果エツチングの終点
を目視にて確認することが可能となる。

更にオージェ電子を併用すると目では見えない表面数原
子層の元素分析が可能となりより確実なエツチングを行
なうことができる。

また、共通排気系は〜ＩＱ−４Ｐａ　　の真空度のため
、エツチング後短時間で二次電子像観察ができる。また
オージェ分析を行なう際には超高真空用排気ポンプで〜
Ｉ　０−８Ｐａ　　に排気して分析を行なうように成せ
ば良い。

また、ウエノ・間、ウニ・・内はもとよりバッチ間の分
析も能率よく行なうことができ加工精度、およびスルー
ブツトの向上を図ることができる０尚、電子を照したウ
エノ・表面にはオージェ分析中にポンプオイル中の）−
イドロカーボンが付着するが、これは反応性イオンエツ
チング装置による０２プラズマで容易に除去することが
出来る０〈発明の効果〉 以上のように本発明によれば、反応性イオンエツチング
後所望のウェハの二次電子像を観察し、エツチング後の
パターン形状１段差及び寸法等を測定することが出来、
被エツチング膜の残存の有無も観察することが出来る。

その結果、ウェハがエツチング反応室に存在する状態で
エツチングの終点を目視にて確認することが出来る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例装置の構成を示す図である０ １・・・電子銃、　　　　　２・・・ウェーネルト、３
・・・陽　極、　　　　４・・・集束レンズ、５・・・
走査レンズ、　　　６・・・対物レンズ、７・・・エネ
ルギー分析器、　８・・・二次電子検出器、９．１０・
・・保護キャップ、　　１１・・・ウニノ一台、１２・
・・陰　極、　　　　　１３・・・陽　極、１４・・・
開孔部、　　　　　　１５・・・絶縁体、１６・・・ガ
ス導入口、　　　　１７・・・真空ポンプ、１８・・・
排気口、　　　１９・・・マツチングボックス、２０・
・・ＲＦ電源、　　２１・・・エツチング反応室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上の絶縁膜あるいは導電膜等を異方的に加工す
   る反応性イオンエッチング装置において、反応性イオン
   エッチングを行なった後超高真空まで排気する排気手段
   と、 細く集束した電子をウェハ表面あるいは断面に照射する
   手段と、 上記ウェハのごく表面から出てくる少くとも二次電子及
   びオージェ電子を検出して二次電子像の観察及び表面分
   析を行なう手段とを付加して成ることを特徴とする反応
   性イオンエッチング装置。 ２、前記ウェハを載置する台を回転、傾斜可能に設け、
   反応性イオンエッチングを行なったあと、上記ウェハを
   前記電子照射手段に対向せしめるように成し、二次電子
   像観察及びオージェ分析を可能に成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の反応性イオンエッチング
   装置。 ３、前記二次電子及びオージェ電子を検出する手段はオ
   ージェ電子のエネルギー分析器及び二次電子検出器を有
   し、該エネルギー分析器及び二次電子検出器は反応性イ
   オンエッチング時に被エッチング物が付着するのを防ぐ
   ために保護キャップを備えてなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の反応性イオンエッチング装置。