JPS63164220A - 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Info
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- JPS63164220A JPS63164220A JP62311815A JP31181587A JPS63164220A JP S63164220 A JPS63164220 A JP S63164220A JP 62311815 A JP62311815 A JP 62311815A JP 31181587 A JP31181587 A JP 31181587A JP S63164220 A JPS63164220 A JP S63164220A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- 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)
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。
め要約のデータは記録されません。
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ツチ
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ツ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ツチング速度とエツチン
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、店および／又は中性粒子の作用によるエツチ
ング過程を制御調節する方法に関するものである。この
エツチング過程としては特に超ρ１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。
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ツ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ツチング速度とエツチン
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、店および／又は中性粒子の作用によるエツチ
ング過程を制御調節する方法に関するものである。この
エツチング過程としては特に超ρ１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ツ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、５ｚｅ）著１’ＶＬＳＩ テクノロジー（ＶＬ
ＳＩ−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ） Ｊ Ｍｃ−Ｇｒａｗ−
１１ｔ１１． Ｉｎｔ。
粒子の作用に基く乾式エツ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、５ｚｅ）著１’ＶＬＳＩ テクノロジー（ＶＬ
ＳＩ−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ） Ｊ Ｍｃ−Ｇｒａｗ−
１１ｔ１１． Ｉｎｔ。
Ｂｏｏｋ Ｃｏｎ＋ｐ、 １９８４年、３０５〜３０７
頁によって知ることができる。
頁によって知ることができる。
乾式エツ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裁板）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。
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裁板）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。
エツ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ツ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。
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ツ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。
従来エツ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ツ
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。エツチング除
去する物質が完全に除去されるとこれらの線の強度がゑ
、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ツチング速度が計算される。
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ツ
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。エツチング除
去する物質が完全に除去されるとこれらの線の強度がゑ
、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ツチング速度が計算される。
この方法では処理室内の総゛この基板のエツチング特性
の平均値が求められることは明白である。
の平均値が求められることは明白である。
エツ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
、それに必要なプローブ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 Ｔ
ｅｃｈｎｏｌ、） 」１５〔２〕、１９７８年４１５月
、１９３−１９８頁参照）。
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
、それに必要なプローブ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 Ｔ
ｅｃｈｎｏｌ、） 」１５〔２〕、１９７８年４１５月
、１９３−１９８頁参照）。
この発明は乾式エツ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、同時にエツチング過程に
直接制御の手を加える問題をも解決するものである。
題を別の方策によって解決し、同時にエツチング過程に
直接制御の手を加える問題をも解決するものである。
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
定するごとによって物質除去のエツ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。
の基準基板を使用し、層の厚さに関係して電気抵抗を測
定するごとによって物質除去のエツ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、それによってエツチングの終点を決定す
ることもこの発明の枠内にある。
低下を調節し、それによってエツ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。
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：１１５ｉ！する方法が記
載されているが、この方法におい°ζ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。
の合金層の成分組成と厚さを：１１５ｉ！する方法が記
載されているが、この方法におい°ζ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ツチング速度
又はその時間関係ならびにエツチングの終点を制御し調
節する。その際エツ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。
又はその時間関係ならびにエツチングの終点を制御し調
節する。その際エツ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） エツチング系の全圧力
（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ツ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
エツ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。
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ツ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
エツ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ツチングに際して残
留厚さｄ（μ―）と面積抵抗Ｒｖ（ｍΩ）の関係を第１
図に示す０面積抵抗Ｒｒ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４μΩ１としてＲｖとｄの両対数表
示は第１図のように直線となる。
留厚さｄ（μ―）と面積抵抗Ｒｖ（ｍΩ）の関係を第１
図に示す０面積抵抗Ｒｒ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４μΩ１としてＲｖ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０例えば厚さ１μ−のア
ルミニウム・シリコン（１％）層の場合この値は約４０
ｍΩである。エツ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。
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０例えば厚さ１μ−のア
ルミニウム・シリコン（１％）層の場合この値は約４０
ｍΩである。エツ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。
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。
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シスト層エツチング速度
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。
抵抗接触電極 １３：粗大構造化されたフォトシスト層エツチング速度
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
、エツチングに際して抵抗増大の異る経過から直ちにエ
ツチング速度の差異を推定することができる。
４図、第５図の広いアルミニウム路１１の幅に等しいと
、エツチングに際して抵抗増大の異る経過から直ちにエ
ツ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
応する測定系とエツチング装置の機能的な配置を示す、
二重パレッ）７．１７に組み込まれた測定系１８は送信
ａ２７と共に１つの独立系を構成する０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［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１９Ｈ１ｔｌｌ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。
応する測定系とエツチング装置の機能的な配置を示す、
二重パレッ）７．１７に組み込まれた測定系１８は送信
ａ２７と共に１つの独立系を構成する０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［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１９Ｈ１ｔｌｌ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、個々のエツチングパラメータに対す
る補正を計算し、それに応じてエツチングパラメータを
変えることができる。
いて直ちに評価し、個々のエツチングパラメータに対す
る補正を計算し、それに応じてエツ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。
を示す。
ｌ、２：絶縁物基板上のエツチング対象層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３
２は付設された仕切室を示す。
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３
２は付設された仕切室を示す。
第１図はエツチングを行う金属層の厚さｄと面積抵抗Ｒ
７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
のエツ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・・・エツチングを行う
アルミニウム・シリコン合金層、２・・・基板、３と１
３・・・構造化するフォトレジスト層、４・・・測定用
接触電極。
７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
のエツ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・・・エツチングを行う
アルミニウム・シリコン合金層、２・・・基板、３と１
３・・・構造化するフォトレジスト層、４・・・測定用
接触電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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）面積抵抗（Ｒ＿Ｆ）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）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、１
３）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）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。
Applications Claiming Priority (2)
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