JPH01166525A - スパッタリング工程等の制御方法 - Google Patents
スパッタリング工程等の制御方法Info
- Publication number
- JPH01166525A JPH01166525A JP32383187A JP32383187A JPH01166525A JP H01166525 A JPH01166525 A JP H01166525A JP 32383187 A JP32383187 A JP 32383187A JP 32383187 A JP32383187 A JP 32383187A JP H01166525 A JPH01166525 A JP H01166525A
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- JP
- Japan
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- atoms
- plasma
- specific wavelength
- substrate
- fabry
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- Pending
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (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】
〔概 要］
半導体の製造の際にプラズマを応用して金属の薄膜を形
成するのに使用されるスパッタリング装置等における工
程条件をコントロールする技術に関し、 スパッタリング装置等を精度よく、且つ再現性よく制御
することを目的とし、 プラズマを利用して、基板上に金属薄膜を形成したり又
はエツチングを行う工程において、プラズマ中の薄膜形
成用原子、ガス分子及び／又は原子の発光スペクトルの
うち、特定の波長域の離散スペクトルをファブリペロ干
渉分光計（７）に導入し、その超微細構造を解析して、
対応する励起状態の原子又は分子の速度を計測し、これ
を工程にフィードバックして工程条件を制御することを
特徴とする方法を構成する。
成するのに使用されるスパッタリング装置等における工
程条件をコントロールする技術に関し、 スパッタリング装置等を精度よく、且つ再現性よく制御
することを目的とし、 プラズマを利用して、基板上に金属薄膜を形成したり又
はエツチングを行う工程において、プラズマ中の薄膜形
成用原子、ガス分子及び／又は原子の発光スペクトルの
うち、特定の波長域の離散スペクトルをファブリペロ干
渉分光計（７）に導入し、その超微細構造を解析して、
対応する励起状態の原子又は分子の速度を計測し、これ
を工程にフィードバックして工程条件を制御することを
特徴とする方法を構成する。
本発明は、半導体の製造の際にプラズマを応用して金属
の薄膜を形成するのに使用されるスパッタリング装置に
関し、特に金属薄膜形成の際の工程条件をコントロール
する技術に関する。
の薄膜を形成するのに使用されるスパッタリング装置に
関し、特に金属薄膜形成の際の工程条件をコントロール
する技術に関する。
スパッタリング装置においては、ターゲットと基板との
間にアルゴン等の不活性ガスを導入し、これに高電圧を
かけてプラズマを形成し、該プラズマ中に発生した不活
性ガスの正イオンをターゲットに衝突させ、該ターゲッ
トから叩き出されたターゲット原子を基板上に堆積させ
て、金属薄膜を形成している。
間にアルゴン等の不活性ガスを導入し、これに高電圧を
かけてプラズマを形成し、該プラズマ中に発生した不活
性ガスの正イオンをターゲットに衝突させ、該ターゲッ
トから叩き出されたターゲット原子を基板上に堆積させ
て、金属薄膜を形成している。
従来、スパッタリング装置における薄膜形成の際の工程
条件の制御因子は、スパッタリングのパワー、基板温度
、並びにスパッタリング時に流入するガス（例えばアル
ゴンや酸素等）の圧力の三つが選ばれていた。これらの
因子の制御によって、薄膜の形成条件のかなりの部分が
うまくコントロール可能であるが、膜の磁気特性１機械
特性又は構造特性に関してはばらつきが多く、例えば小
さな実験装置から大型の生産設備にスケールアップする
場合には、すっかり製造条件が違ってしまい、再現性の
ないことがあった。
条件の制御因子は、スパッタリングのパワー、基板温度
、並びにスパッタリング時に流入するガス（例えばアル
ゴンや酸素等）の圧力の三つが選ばれていた。これらの
因子の制御によって、薄膜の形成条件のかなりの部分が
うまくコントロール可能であるが、膜の磁気特性１機械
特性又は構造特性に関してはばらつきが多く、例えば小
さな実験装置から大型の生産設備にスケールアップする
場合には、すっかり製造条件が違ってしまい、再現性の
ないことがあった。
この問題点を解決するために、スパッタリング時におい
て発生するプラズマ自身の特性の計測により、薄膜形成
条件の制御を行う試みもなされ、プラズマ温度、電子温
度、電子密度の測定、及びプラズマから発する発光スペ
クトルの分光分析による観測等が行われている。
て発生するプラズマ自身の特性の計測により、薄膜形成
条件の制御を行う試みもなされ、プラズマ温度、電子温
度、電子密度の測定、及びプラズマから発する発光スペ
クトルの分光分析による観測等が行われている。
しかし、これらの方法によっても、因子と形成された薄
膜の特性との関係が判然とせず、工程の管理に使用する
には不充分であった。
膜の特性との関係が判然とせず、工程の管理に使用する
には不充分であった。
本発明者等は、上述の問題を解決するために、鋭意研究
した結果、ファブリペロ干渉分光計を用いて、プラズマ
から発生する発光スペクトル線の微細構造の計測を行い
、そこから得られた結果を薄膜形成の際の条件に反映さ
せれば、精度の高い工程制御が可能なことを見出して本
発明を完成した。
した結果、ファブリペロ干渉分光計を用いて、プラズマ
から発生する発光スペクトル線の微細構造の計測を行い
、そこから得られた結果を薄膜形成の際の条件に反映さ
せれば、精度の高い工程制御が可能なことを見出して本
発明を完成した。
即ち、本発明は、プラズマを利用して、基板上に金属薄
膜を形成したり又はエツチングを行う工程において、プ
ラズマ中の薄膜形成用原子、ガス分子及び／又は原子の
発光スペクトルのうち、特定波長を有する離散スペクト
ルをファブリペロ干渉分光計に導入し、その超微細構造
を解析して、対応する励起状態の原子又は分子の速度を
計測し、これを工程にフィードバックして工程条件を制
御することを特徴とすることを特徴とする方法を提供す
るものである。
膜を形成したり又はエツチングを行う工程において、プ
ラズマ中の薄膜形成用原子、ガス分子及び／又は原子の
発光スペクトルのうち、特定波長を有する離散スペクト
ルをファブリペロ干渉分光計に導入し、その超微細構造
を解析して、対応する励起状態の原子又は分子の速度を
計測し、これを工程にフィードバックして工程条件を制
御することを特徴とすることを特徴とする方法を提供す
るものである。
前記特定の波長域の離散スペクトルとしては、その波長
域の近傍にこれとオーバラップする他の離散スペクトル
が存在しないものが選定されることが望ましい。
域の近傍にこれとオーバラップする他の離散スペクトル
が存在しないものが選定されることが望ましい。
本発明は、半導体の製造に使用される金属薄膜を形成す
るための所謂スパッタリング装置や、金属表面に線を刻
むエツチング装置等の制御に好適に応用可能である。
るための所謂スパッタリング装置や、金属表面に線を刻
むエツチング装置等の制御に好適に応用可能である。
本発明の特徴とする所は、従来の発光スペクトルの分析
のように、第１図に示すようなスペクトル全体の観察に
よってどの波長域に励起状態の発光線が存在するかを観
察して判断するのと異なり、公知のファブリペロ干渉分
光計を利用して、発光スペクトル線の中の特定波長域の
一本、例えば図のＡの発光線に着目して、その線の微細
形状から原子の速度等のパラメータの値を求める点にあ
る。
のように、第１図に示すようなスペクトル全体の観察に
よってどの波長域に励起状態の発光線が存在するかを観
察して判断するのと異なり、公知のファブリペロ干渉分
光計を利用して、発光スペクトル線の中の特定波長域の
一本、例えば図のＡの発光線に着目して、その線の微細
形状から原子の速度等のパラメータの値を求める点にあ
る。
このようなファブリペロ干渉分光計によってパラメータ
を求める原理は、例えばマックス・ホルン。
を求める原理は、例えばマックス・ホルン。
エミール・ウォルフ著、「光学の原理ＩＩＪ （草用
徹、横田英嗣訳、東海大学出版会）、４５５頁〜に記載
されている。
徹、横田英嗣訳、東海大学出版会）、４５５頁〜に記載
されている。
第１図は、上述の本発明の詳細な説明するための図であ
り、コバルト・クローム垂直磁化記録媒体やコバルト・
ニッケル水平磁化記録媒体の製造に使用されるコバルト
からなるターゲットｌと基板２との間に、不活性ガスと
してアルゴンを導入し、１０−”〜ｌ Ｏ−’Ｔｏｒｒ
の真空雰囲気中で両者１゜２の間に高周波電圧をかけて
プラズマを形成させ、該プラズマ中に発生した不活性ガ
スの正イオンをターゲット１に衝突させ、これから叩き
出されたターゲット原子（コバルト原子）を基板２に堆
積させてコバルトの薄膜を形成するスパッタリング装置
３を示す。放出されたターゲット原子のかなりの部分は
イオン化したり、又は励起状態となっており、その原子
特有の発光スペクトルを放出している。この装置を更に
具体的に示したものが第３図であり、プラズマの発する
光は装置の密閉されたハウジング５の所定個所に設けら
れた窓６Ａ〜６Ｄを通じて外に取り出されてファブリペ
ロ干渉分光計に導入されるように構成されている。
り、コバルト・クローム垂直磁化記録媒体やコバルト・
ニッケル水平磁化記録媒体の製造に使用されるコバルト
からなるターゲットｌと基板２との間に、不活性ガスと
してアルゴンを導入し、１０−”〜ｌ Ｏ−’Ｔｏｒｒ
の真空雰囲気中で両者１゜２の間に高周波電圧をかけて
プラズマを形成させ、該プラズマ中に発生した不活性ガ
スの正イオンをターゲット１に衝突させ、これから叩き
出されたターゲット原子（コバルト原子）を基板２に堆
積させてコバルトの薄膜を形成するスパッタリング装置
３を示す。放出されたターゲット原子のかなりの部分は
イオン化したり、又は励起状態となっており、その原子
特有の発光スペクトルを放出している。この装置を更に
具体的に示したものが第３図であり、プラズマの発する
光は装置の密閉されたハウジング５の所定個所に設けら
れた窓６Ａ〜６Ｄを通じて外に取り出されてファブリペ
ロ干渉分光計に導入されるように構成されている。
本発明においては、観測されたコバルト原子の発光線（
波長域λ＝３６０．２０８ｎｍ、３５１．８３ｎｍ、３
４５．３５ｎｍ、３４１．２３４ｎｍ、−）の中の、特
定の波長域に存在する１本又は数本の離散スペクトル線
に着目し、フィルタ４を通すことによって、選択された
波長域のスペクトルのみをファブリペロ干渉分光計７に
導入する。この分光計７は、エタロン板８と称する平面
度の良好な（λ／３００）２枚のガラス板を対向させた
配置した面に反射膜を設けたものであり、この２面間で
光を多重反射させて相互に反射光と透過光同士で干渉を
起こさせ、ドツプラ効果による干渉縞の線幅から、公知
の手法に従って該スペクトルを生じた原子の速度、即ち
運動エネルギを計測するものである。
波長域λ＝３６０．２０８ｎｍ、３５１．８３ｎｍ、３
４５．３５ｎｍ、３４１．２３４ｎｍ、−）の中の、特
定の波長域に存在する１本又は数本の離散スペクトル線
に着目し、フィルタ４を通すことによって、選択された
波長域のスペクトルのみをファブリペロ干渉分光計７に
導入する。この分光計７は、エタロン板８と称する平面
度の良好な（λ／３００）２枚のガラス板を対向させた
配置した面に反射膜を設けたものであり、この２面間で
光を多重反射させて相互に反射光と透過光同士で干渉を
起こさせ、ドツプラ効果による干渉縞の線幅から、公知
の手法に従って該スペクトルを生じた原子の速度、即ち
運動エネルギを計測するものである。
この例の場合には、ターゲットｌがら叩き出されたコバ
ルト原子の保持するエネルギの量は、該原子の基板２上
への堆積状態と明確な因果関係があり、これによってス
パッタリング装置における基板上への薄膜の形成状況、
に重大な影響を与えることが予測される。従って、この
求められた原子の速度を公知の制御手法によって工程に
フィードバックすれば、最適な製造条件を維持すること
ができる。勿論、計測される発光スペクトルは、コバル
ト原子を叩き出した原因となった不活性ガス原子又は分
子によるものであってもよい。これによる制御は、基板
上へのエツチング効果を利用するエツチング装置の工程
制御に利用可能である。
ルト原子の保持するエネルギの量は、該原子の基板２上
への堆積状態と明確な因果関係があり、これによってス
パッタリング装置における基板上への薄膜の形成状況、
に重大な影響を与えることが予測される。従って、この
求められた原子の速度を公知の制御手法によって工程に
フィードバックすれば、最適な製造条件を維持すること
ができる。勿論、計測される発光スペクトルは、コバル
ト原子を叩き出した原因となった不活性ガス原子又は分
子によるものであってもよい。これによる制御は、基板
上へのエツチング効果を利用するエツチング装置の工程
制御に利用可能である。
計測の対象となるＭ敗スペクトルの選択規準としては、
その近傍に接して他の離散スペクトルが存在しないこと
である。このようなスペクトルが存在すると両方のスペ
クトルがオーバラップして干渉分光計に導入される確率
が高くなり、測定精度が低下する場合がある。
その近傍に接して他の離散スペクトルが存在しないこと
である。このようなスペクトルが存在すると両方のスペ
クトルがオーバラップして干渉分光計に導入される確率
が高くなり、測定精度が低下する場合がある。
第４図には、本発明方法をエツチング装置に応用した場
合が示されている。エツチング装置１０は、一方の電極
板１１の上に、エツチング加工を行うべきアルミニウム
等の基板１２を載置し、他方の電極板１３との間にアル
ゴンガス等の不活性ガスを導入し、画電極板１１．１３
に高周波電圧をかけてアルゴンガスのプラズマを発生さ
せるもので、励起状態にあるガス原子又は分子を基板１
２に衝突させて、その表面に予めパターニングしである
線に沿って基板１２の表面を削り取り、以て所望の画像
を得ようとするものである。この場合には、アルゴンガ
スの原子又は分子から発するスペクトルの中の特定の波
長域のものを前述のスパッタリング装置の場合と同様の
やり方で取り出し、ファブリペロ干渉分光計（図示しな
り）に導入して、干渉縞を生じさせ、不活性ガスの原子
又は分子の速度を計測する。エツチングの程度並びに速
度は励起状態にあるこれらのガス原子又は分子の有する
エネルギに直接対応することは明らかであるので、これ
をエツチング装置にフィードバックして、常に最適状態
に工程を制御することが可能である。
合が示されている。エツチング装置１０は、一方の電極
板１１の上に、エツチング加工を行うべきアルミニウム
等の基板１２を載置し、他方の電極板１３との間にアル
ゴンガス等の不活性ガスを導入し、画電極板１１．１３
に高周波電圧をかけてアルゴンガスのプラズマを発生さ
せるもので、励起状態にあるガス原子又は分子を基板１
２に衝突させて、その表面に予めパターニングしである
線に沿って基板１２の表面を削り取り、以て所望の画像
を得ようとするものである。この場合には、アルゴンガ
スの原子又は分子から発するスペクトルの中の特定の波
長域のものを前述のスパッタリング装置の場合と同様の
やり方で取り出し、ファブリペロ干渉分光計（図示しな
り）に導入して、干渉縞を生じさせ、不活性ガスの原子
又は分子の速度を計測する。エツチングの程度並びに速
度は励起状態にあるこれらのガス原子又は分子の有する
エネルギに直接対応することは明らかであるので、これ
をエツチング装置にフィードバックして、常に最適状態
に工程を制御することが可能である。
以上、詳述したように、本発明はプラズマ状態の原子又
は分子から発する光スペクトルのうち、特定の波長域に
あるものを選択してファブリペロ干渉分光計に導入し、
これの干渉縞の分析から励起状態にある原子（分子）の
速度（運動エネルギ）を計測し、これに基づいてプラズ
マを利用するスパッタリング装置やエツチング装置の工
程条件を制御するようになしたので、従来の手探りに等
しい工程条件の制御に比して、より精度の高い再現性に
優れたコントロールが可能となる。
は分子から発する光スペクトルのうち、特定の波長域に
あるものを選択してファブリペロ干渉分光計に導入し、
これの干渉縞の分析から励起状態にある原子（分子）の
速度（運動エネルギ）を計測し、これに基づいてプラズ
マを利用するスパッタリング装置やエツチング装置の工
程条件を制御するようになしたので、従来の手探りに等
しい工程条件の制御に比して、より精度の高い再現性に
優れたコントロールが可能となる。
第１図は、本発明方法を適用したスパッタリング装置の
原理図、 第２図は、本発明の適用される発光スペクトルの一例、 第３図は、本発明方法を通用したスパッタリング装置の
具体例の概略側面図、 第４図は、同じ（エツチング装置の具体例の概略側面図
である。 １−・ターゲット ２一基板 ３−スパッタリング装置 ４・−フィルタ ５−ハウジング ６−窓 ７−ファブリペロ干渉分光計 ８〜・エタロン板 本発明を適用したスパッタリング装置の具体例の概略側
面図 第３図
原理図、 第２図は、本発明の適用される発光スペクトルの一例、 第３図は、本発明方法を通用したスパッタリング装置の
具体例の概略側面図、 第４図は、同じ（エツチング装置の具体例の概略側面図
である。 １−・ターゲット ２一基板 ３−スパッタリング装置 ４・−フィルタ ５−ハウジング ６−窓 ７−ファブリペロ干渉分光計 ８〜・エタロン板 本発明を適用したスパッタリング装置の具体例の概略側
面図 第３図
Claims (2)
- （１）プラズマを利用して、基板（２、１１）上に金属
薄膜を形成したり又はエッチングを行う工程において、
プラズマ中の薄膜形成用原子、ガス分子及び／又は原子
の発光スペクトルのうち、特定の波長域の離散スペクト
ルをファブリペロ干渉分光計（７）に導入し、その超微
細構造を解析して、対応する励起状態の原子又は分子の
速度を計測し、これを工程にフィードバックして工程条
件を制御することを特徴とする方法。 - （２）前記特定の波長域の離散スペクトルは、その波長
域の近傍にこれとオーバラップする他の離散スペクトル
が存在しないものが選定される特許請求の範囲第１項に
記載された方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32383187A JPH01166525A (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | スパッタリング工程等の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32383187A JPH01166525A (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | スパッタリング工程等の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01166525A true JPH01166525A (ja) | 1989-06-30 |
Family
ID=18159082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32383187A Pending JPH01166525A (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | スパッタリング工程等の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01166525A (ja) |
-
1987
- 1987-12-23 JP JP32383187A patent/JPH01166525A/ja active Pending
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