JPS6145378B2 - - Google Patents
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- JPS6145378B2 JPS6145378B2 JP52158751A JP15875177A JPS6145378B2 JP S6145378 B2 JPS6145378 B2 JP S6145378B2 JP 52158751 A JP52158751 A JP 52158751A JP 15875177 A JP15875177 A JP 15875177A JP S6145378 B2 JPS6145378 B2 JP S6145378B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は透明または半透明基板上の膜をイオン
ミリング装置でエツチングする時エツチングの終
了を高精度に検知するイオンミリングエツチング
センサに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ion milling etching sensor that detects with high precision the end of etching when etching a film on a transparent or translucent substrate using an ion milling device.
一般にイオンミリングエツチングは乾式エツチ
ングであることや、純粋に物理的エツチングであ
るため被エツチング材料の制限が少ない等の理由
から、真空操作等の厄介な手順が必要であるにも
拘らず湿式エツチングに代り使用される場合があ
る。 In general, ion milling etching is a dry etching method, and since it is a purely physical etching method, there are few restrictions on the material to be etched. May be used instead.
イオンミリング装置でエツチングを行なう場
合、従来はベルジヤの窓を通して目視でエツチン
グの終了を判断していた。しかし目視のため、個
人差があり精度と再現性が悪かつた。 When etching is performed using an ion milling device, the completion of etching has conventionally been determined by visually observing the material through a bell jar window. However, because it was a visual inspection, there were individual differences and the accuracy and reproducibility were poor.
本発明の目的は透明または半透明基板上の膜を
イオンミリング装置でエツチングする時エツチン
グの終了を高精度に検知するイオンミリングエツ
チングセンサを提供することである。 An object of the present invention is to provide an ion milling etching sensor that can detect the end of etching with high precision when etching a film on a transparent or semitransparent substrate using an ion milling apparatus.
前記目的を達成するため、本発明のイオンミリ
ングエツチングセンサは熱電子発生用のニユート
ラライザを有するイオンミリング装置において、
透明または半透明基板上に被着した膜をエツチン
グする時前記ニユートラライザからの光またはプ
ラズマ放電光を受光するように基板ホルダに取付
けた光電変換素子と、該光電変換素子の検出信号
レベルの定常値到達を検知しエツチングの終了を
検知する検知手段を具えたことを特徴とするもの
である。 In order to achieve the above object, the ion milling etching sensor of the present invention is used in an ion milling apparatus having a neutralizer for generating thermionic electrons.
When etching a film deposited on a transparent or translucent substrate, a photoelectric conversion element is attached to the substrate holder so as to receive light from the neutralizer or plasma discharge light, and a detection signal level of the photoelectric conversion element is adjusted. The present invention is characterized in that it includes a detection means for detecting the arrival of a steady-state value and detecting the end of etching.
以下本発明を実施例につき詳述する。 The present invention will be described in detail below with reference to examples.
第１図は本発明の実施例の構成を示す説明図で
ある。同図において、真空容器１内のアルゴン
（Ar）ガス分圧が２×10-4torrとなるように排気
管２を通して真空排気系で調圧される。この真空
容器１の上部に設けたフイラメントカソード３か
ら電子が放出され、マグネツト４の中心磁場中
でアルゴン原子〓をイオン化してアルゴンイオン
〓を発生させ、負電圧を印加した格子電極５の間
を通過して基板ホルダ１０上に載置した試料基板
７に投射される。試料基板７は第２図ａに示すよ
うに透明または半透明の基板１１上に金属膜１２
を被着しその上にイオンミリング用のレジスト１
３で所望のパターンが形成されている。この表面
に前述のアルゴンイオン〓を衝突させることによ
り、同図ｂに示すように、レジストパターン１３
の間の金属膜１２の部分がエツチングされる。第
１図に戻りこのエツチングの進行過程でアルゴン
イオン〓がエツチング部分近傍に存在すると後か
ら進行してくるアルゴンイオン〓が反撥されてエ
ツチング効果がなくなる。そこで試料基板７の上
部に熱電子用のニユートラライザ６が配置され熱
電子を供給することによりアルゴンイオン〓を
中性化処理してエツチングを進行させるように構
成されている。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. In the figure, the partial pressure of argon (Ar) gas in a vacuum container 1 is regulated by an evacuation system through an exhaust pipe 2 so that it becomes 2×10 −4 torr. Electrons are emitted from the filament cathode 3 provided at the top of the vacuum vessel 1, ionize argon atoms in the central magnetic field of the magnet 4, and generate argon ions, which pass between the grid electrodes 5 to which a negative voltage is applied. The light passes through and is projected onto the sample substrate 7 placed on the substrate holder 10. The sample substrate 7 has a metal film 12 on a transparent or semi-transparent substrate 11 as shown in FIG. 2a.
and resist 1 for ion milling on top of it.
3, the desired pattern is formed. By bombarding this surface with the aforementioned argon ions, a resist pattern 13 is formed as shown in FIG.
The portions of the metal film 12 in between are etched. Returning to FIG. 1, if argon ions are present in the vicinity of the etched area during this etching process, the argon ions that advance later are repelled and the etching effect is lost. Therefore, a neutralizer 6 for thermoelectrons is arranged above the sample substrate 7, and is configured to supply thermoelectrons to neutralize the argon ions and advance etching.
本発明ではこのニユートラライザ６が熱電子発
生に伴ない発光することを利用し、これを光源と
して基板ホルダ８の裏面に光電変換素子９を設け
ることにより、第２図ｂのように試料７の金属膜
１２がエツチング終了により除去されると、透明
または半透明基板を透し受光するようにしたもの
である。すなわち光電変換素子９の受光による検
出信号のレベルの変化を検知し、その定常値到達
を検知する回路１０の出力により金属１２が透明
または半透明基板１１から完全に除去されたこ
と、つまりエツチングの終了を知りイオンミリン
グ装置のエツチング動作が停止される。 In the present invention, the neutralizer 6 emits light due to the generation of thermoelectrons, and by using this as a light source and providing a photoelectric conversion element 9 on the back surface of the substrate holder 8, the sample 7 is When the metal film 12 is removed upon completion of etching, light is transmitted through the transparent or semi-transparent substrate and is received. That is, the output of the circuit 10 which detects the change in the level of the detection signal due to the light received by the photoelectric conversion element 9 and detects when it reaches a steady value indicates that the metal 12 has been completely removed from the transparent or semi-transparent substrate 11, that is, the etching has occurred. Once the end of etching is known, the etching operation of the ion milling device is stopped.
次に金属膜をイオンミリングエツチングした場
合の膜厚と透過率の関係および検出回路の具体的
実施例について述べる。 Next, the relationship between film thickness and transmittance when a metal film is etched by ion milling and a specific example of a detection circuit will be described.
第３図はパイレツクスガラスに蒸着されたAl
−0.6％Cu膜をイオンエツチングした時の残渣膜
厚と透過率の関係を示すグラフである。Al−Cu
は基板温度150℃、蒸着レート20Å/secで抵抗加
熱法により蒸着したものである。イオンエツチン
グの条件は電流密度0.83ｍＡ、加速電圧500V、
Arガス圧２×10-4Torr、エツチング速度〜275
Å/minである。 Figure 3 shows Al deposited on Pyrex glass.
It is a graph showing the relationship between residual film thickness and transmittance when a -0.6% Cu film is ion-etched. Al−Cu
was deposited by resistance heating at a substrate temperature of 150°C and a deposition rate of 20 Å/sec. The conditions for ion etching are a current density of 0.83mA, an acceleration voltage of 500V,
Ar gas pressure 2×10 -4 Torr, etching speed ~275
Å/min.
通常、目視では膜厚残渣が100〜150Åより薄く
なるとエツチングの終了点の決定がむずかしくな
り、作業者の判断によつていた。 Normally, when the film thickness becomes thinner than 100 to 150 Å by visual inspection, it becomes difficult to determine the end point of etching, and it depends on the judgment of the operator.
又、エツチング時間で制御する方法は電流密度
の変化等により±20sec（±80Å）程度ばらつき
実用的でない。 Further, the method of controlling the etching time is not practical because it varies by about ±20 sec (±80 Å) due to changes in current density, etc.
しかし、膜厚残渣を透過光によつて判断し、エ
ツチングの終点を検出する本方法では膜厚が薄く
なると透過率の変化が大きくなつている。例えば
残渣が50Åでは透過率60％、25Åでは93％と従来
の手段では判定出来ない膜厚を検出する事ができ
る。従つて本発明によればエツチング条件やその
他のバラツキの要因が加わつても、透過率（即ち
フオトダイオード出力電圧）のモニターにより膜
厚残渣を20〜30Åの精度で正確に検出でき、エツ
チングの終点検出に極めて有効である。 However, in this method of determining the film thickness residue by transmitted light and detecting the end point of etching, the change in transmittance increases as the film thickness becomes thinner. For example, when the residue is 50 Å, the transmittance is 60%, and when the residue is 25 Å, the transmittance is 93%, making it possible to detect film thicknesses that cannot be determined by conventional means. Therefore, according to the present invention, even if etching conditions and other factors of variation are added, the film thickness residue can be accurately detected with an accuracy of 20 to 30 Å by monitoring the transmittance (i.e., photodiode output voltage), and the end point of etching can be detected. Extremely effective for detection.
第４図は、エツチング終了を検知する回路例で
あり、光電変換素子９としてPINフオトダイオー
ドを用いた場合の回路図であつて、１０−１は増
巾器である。 FIG. 4 is an example of a circuit for detecting the end of etching, and is a circuit diagram when a PIN photodiode is used as the photoelectric conversion element 9, and 10-1 is an amplifier.
バイアス電圧（E1）は５〜20V、出力抵抗R1、
R2は50Ω〜1KΩである。 Bias voltage (E 1 ) is 5 to 20V, output resistance R 1 ,
R2 is 50Ω to 1KΩ.
透過率はフオトダイオードの出力電圧に比例す
るので透過率100％に相当する出力電圧（例えば
100ｍＶ）をエツチング終了時とする。 Since the transmittance is proportional to the output voltage of the photodiode, the output voltage corresponding to 100% transmittance (e.g.
100mV) at the end of etching.
以上説明したように、本発明により、イオンミ
リング装置のニユートラライザの熱電子発生用の
光源を利用して透明または半透明基板上に被着し
た膜のエツチングの終了を精度よく検知すること
ができる。 As explained above, according to the present invention, it is possible to accurately detect the end of etching of a film deposited on a transparent or semitransparent substrate by using a light source for generating thermionic electrons in a neutralizer of an ion milling device. can.
この場合、情報を含まない外乱光が入射する
と、エツチング終了時を明確に判定できないの
で、ニユートラライザ６の直流に適当な交流成分
を重量させ、すなわち所定の周波数の電流を供給
するようにし、その周波数の成分を含んだ光の情
報だけを、光電変換素子９で検出される信号をフ
イルタを通して抽出することにより高精度にエツ
チング終了を判定しうるものである。 In this case, if disturbance light that does not contain information is incident, it is not possible to clearly determine when etching has finished, so an appropriate alternating current component is added to the direct current of the neutralizer 6, that is, a current of a predetermined frequency is supplied. By extracting only the light information containing the frequency component from the signal detected by the photoelectric conversion element 9 through a filter, it is possible to determine the end of etching with high precision.
第１図は本発明の実施例の構成を示す説明図、
第２図ａ，ｂは本発明を適用する試料のエツチン
グ工程の説明図、第３図はパイレツクスガラスに
蒸着されたAl−0.6％Cu膜をイオンエツチングし
た時の残渣膜厚と透過率の関係を示すグラフ、第
４図はエツチング終了を検出する回路１０の詳細
回路図例であり、図中、１は真空容器、３はフイ
ラメントカソード、４はマグネツト、５は格子電
極、６はニユートラライザ、７は試料、８は基板
ホルダ、９は光電変換素子、１０はエツチング終
了を検知する回路、１１は基板、１２は金属膜、
１３はレジストを示す。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention,
Figures 2a and b are explanatory diagrams of the etching process of a sample to which the present invention is applied, and Figure 3 shows the residual film thickness and transmittance when an Al-0.6% Cu film deposited on Pyrex glass was ion-etched. A graph showing the relationship, and FIG. 4 is an example of a detailed circuit diagram of the circuit 10 for detecting the end of etching. In the figure, 1 is a vacuum vessel, 3 is a filament cathode, 4 is a magnet, 5 is a grid electrode, and 6 is a neutral riser, 7 is a sample, 8 is a substrate holder, 9 is a photoelectric conversion element, 10 is a circuit for detecting the end of etching, 11 is a substrate, 12 is a metal film,
13 indicates a resist.
Claims (1)
オンミリング装置において、透明または半透明基
板上に被着した膜をエツチングする時、前記ニユ
ートラライザからの光またはプラズマ放電光を受
光するように基板ホルダに取付けた光電変換素子
と、該光電変換素子の検出信号レベルの定常値到
達を検知しエツチングの終了を検知する検知手段
を具えたことを特徴とするイオンミリングエツチ
ングセンサ。 ２ 前記ニユートラライザは所定周波数で駆動さ
れるとともに、前記検知手段は該所定周波数の信
号を抽出する手段を有するものであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のイオンミリン
グエツチングセンサ。[Claims] 1. In an ion milling apparatus having a neutralizer for generating thermionic electrons, when etching a film deposited on a transparent or semitransparent substrate, light from the neutralizer or plasma discharge light is used. An ion milling etching sensor comprising: a photoelectric conversion element attached to a substrate holder so as to receive light; and a detection means for detecting when the detection signal level of the photoelectric conversion element reaches a steady value and detects the end of etching. 2. The ion milling etching sensor according to claim 1, wherein the neutralizer is driven at a predetermined frequency, and the detection means has means for extracting a signal of the predetermined frequency. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15875177A JPS5490033A (en) | 1977-12-28 | 1977-12-28 | Ion milling etching sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15875177A JPS5490033A (en) | 1977-12-28 | 1977-12-28 | Ion milling etching sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5490033A JPS5490033A (en) | 1979-07-17 |
| JPS6145378B2 true JPS6145378B2 (en) | 1986-10-07 |
Family
ID=15678526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15875177A Granted JPS5490033A (en) | 1977-12-28 | 1977-12-28 | Ion milling etching sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5490033A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH088234B2 (en) * | 1986-01-31 | 1996-01-29 | 株式会社日立製作所 | Surface treatment method |
-
1977
- 1977-12-28 JP JP15875177A patent/JPS5490033A/en active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN=1974 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5490033A (en) | 1979-07-17 |
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