JPH03239326A - エッチング処理方法及びその装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエツチング処理方法及びその装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来、半導体基板等に於いて、基板上に適宜に絶縁膜を
形成した後、該絶縁膜に必要なパターンの配線を形成さ
せたり、他の導電体層を積層させるため、該絶縁膜に適
宜の方法によりエツチングを施し該絶縁膜の必要な部分
を除去する事が一般的に行われている。

処で、従来、エツチング方法としては、例えばドライエ
ツチング方法とかウェットエツチング方法が知られてい
るが、それらのエツチング条件は通常時間で管理されて
いる為、エツチングの終了時点を正確に判断することが
困難であった。

（１） （２） つまり、従来のエツチング方法に於いては、予め決めら
れた時間が経過すればエツチングが終了したものと判断
してエツチング処理を終了している。

然しなから、係る方法では確実にエツチングの終了時点
を判別することが出来ず、又、エツチング処理はエツチ
ング処理液の濃度、温度更には該絶縁膜の厚さ斑等によ
ってかなり変化するため、上記の様な一定時間を基準と
してエツチングを管理するのみでは、該絶縁膜が基板上
に一部残った状態でエツチング処理を終了してしまった
り、場合によってはエツチング処理をやり過ぎる状態に
なることもあった。

その為の対策として、従来においてはエツチング処理さ
れた基板を適当な時間間隔で抜取り検査を実施して、そ
れを電子顕微鏡やオージェ電子分光装置などを用いてエ
ツチングの状態を判断していた。

然しなから、係る方法にあっては、サンプリングされた
基板は、蒸着処理される為廃棄される事になる為、生産
コストが上昇する事になったり、エツチング処理の終了
時点を判断する作業にかなりの時間が掛かることなどか
ら、能率的な方法とは言いえなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、係る従来技術に於ける欠点を改良し、
エツチング処理を実施している間においてもエツチング
の状況を容易にモニター出来、エツチングの終了時点を
容易に且つ正確に又生産コストを上昇させることなく判
断しうるエツチング処理方法及びエツチング装置を提供
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記した目的を達成するため、以下に示す様な
技術構成を採用するものである。

即ち、本発明の基本的技術態様は、基板のエツチング表
面にＸ線回折処理を行い、予め定められた所定の回折角
度位置に於ける回折ピーク値の存（３） （４） 在有無を検出してエツチングの進行状態を判別するエツ
チング処理方法であり、更に係る技術思想を実行するた
めの装置として、基板のエツチング表面にＸ線を照射す
る手段、該基板のエツチング面からのＸ線回折強度を所
定の角度範囲に亘って測定する手段、該Ｘ線回折強度測
定手段からの情報にもとずいて予め定められた所定の角
度に於いて回折ピーク値が存在するか否かを判別する手
段及び該回折ピーク値存在有無判別手段からの情報に応
答して駆動若しくは停止されるエツチング処理制御手段
とから構成されているエツチング処理装置が提供される
のである。

〔作　　用〕

本発明に於いては、Ｘ線回折手段を利用してエツチング
処理されている基板表面を随時、非破壊方法により検査
を行い、エツチングされる膜部分の残存状態をＸ線回折
による回折ピーク値からエツチングの進行状況を判別し
てエツチング作業を継続するか終了するかを判断するも
のである。

〔実施例〕

以下に本発明に係るエツチング処理方法及びエツチング
処理装置の具体例を図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明に係るエツチング処理方法を説明する為
の原理説明図であり又本発明の１具体例を示すものであ
る。

即ち、基板１のエツチング表面２にＸ線を照射する手段
７からＸ線を照射してＸ線回折強度測定手段１１により
Ｘ線回折処理を行い、予め定められた所定の回折角度位
置に於ける回折ピーク値が存在しているか否かを検出し
てその結果をモニター等の表示手段１２に表示してエツ
チングの進行状態を判別するものである。

第１図に於ける本発明の具体例に於いては、ウェットエ
ツチング処理方法の例をしめしており、成る時点でエツ
チングの進行状況を確認するため基板１をエツチング液
層３から取り出した状態を示している。

この時、先ずＸ線発生源９と該Ｘ線を所定の細（５） （６） さを有するビームに絞るコリメータ８とから構成された
Ｘ線を照射する手段７から所定のＸ線ビームを基板１上
のエツチングを施された膜２、例えばシリコン酸化膜（
Ｓｉｎ２）の所定の部分Ｐに照射し、Ｘ線回折強度測定
１１により回折処理を行うものである。

係るＸ線回折強度測定手段１１は例えば、シリコン酸化
膜の表面で回折されたＸ線強度を光電子倍増管等を用い
てカウントし、その結果をＸ線回折強度として所定の回
折角度に付いて記録する。

ここで、上記のＸ線回折処理方法に付いて説明すると、
該Ｘ線回折処理方法は先ず第１図に示すＸ線照射手段７
から照射されるＸ線の方向とＸ線回折強度測定手段１１
の受光方向とのなす角度を２０とし、該２θを回折時に
Ｘ線回折強度のピーク値が得られる条件である下記のブ
ラッグ条件を満たす様に設定する。

２　ｄｓｉｎ　θ＝ｎλ ここで、ｄは膜物質に固有の格子定数であり、λはＸ線
波長である。

例えばターゲットに銅（Ｃｕ）を使用し、Ｋα線を用い
る場合にはλは１．５４１７８人となる。

ｎは膜の配向面指数により定められる 定数である。

本発明に於いては、この様な条件に設定した後、Ｘ線ビ
ームを予め定められた角度、例えば１乃至２度走査しな
がら、基板１上のシリコン酸化膜（ＳｉＯ□）の所定の
部分ＰのＸ線回折強度を連続的に測定していく。

本発明における、係るＸ線回折方法によれば、Ｘ線が照
射される表面の物質の結晶構造に応じて特定の２θ角度
位置に於いてＸ線回折強度の回折ピーク値が現れる。

従って、予め、幾つかの物質例えばシリコン酸化膜（Ｓ
ｉｎ２）とシリコン（Ｓｌ）に付いてＸ線回折強度のピ
ーク値が現れる角度位置を求めておけば、それと検出結
果と比較することによってＸ線回折が行われた表面に存
在している物質が何であるかが直ちに判別しえるのであ
る。

具体的には、第２図に示す様に、エツチングが（７） （８） 未だ充分進行しておらず、基板表面２はシリコン酸化膜
がかなり存在している場合には、Ｘ線ビームを走査する
ことによって、第２図（Ａ）に示す様に、シリコン酸化
膜特有の角度θ、においてＸ線回折強度のピーク値が現
れる。このピーク値は膜の厚さによりＸ線回折強度が低
下するため、エツチングが進行して、鉄膜の厚さが減少
すると該ピーク値の高さは第２図（Ｂ）の様に減少する
。

更に、エツチング処理が進行して鉄膜が極薄くなるか一
部の膜しか残っていない場合には第２図（Ｃ）に示す様
にそのピーク値は小さくなり、それに代わって他の角度
位置に、シリコン特有のＸ線回折強度のピーク値が現れ
て来る。

そして、エツチング処理が完全に終了し、当該所定の部
分Ｐは完全にシリコン基板の表面が顕出していれば第２
図（Ｄ）に示す様に角度θ１におけるシリコン酸化膜特
有のＸ線回折強度のピーク値は完全に消滅する。

従って、本発明に於いては、この時点をエツチング処理
の終了時点と判断しエツチング処理を中止するように構
成されている。

これに反し、Ｘ線回折強度のピーク値の状態が未だ第２
図（Ｄ）に示す様な状態に迄到達していないと判断され
れば、基板１を再びエツチング処理液中に戻し一定の時
間エツチングを施した後、基板をエツチング処理液から
取り出し、上記の判断作業を繰り返すものである。

この場合、エツチング処理を繰り返す周期は上記のＸ線
回折強度のピーク値のレベルに応じて変化させることが
好ましく、該ピーク値のレベルが低い程エツチング処理
時間を短くする事が望ましい。

本発明に於いては、エツチングの進行状況を基板１の特
定の位置、例えば１か所において上記の判別処理を実行
し、その他の部分に於けるエツチングの進行状況はその
結果で全体を代表させることが可能であるが、必要によ
り、基板１上の複数の地点に付いて上記の判定作業を繰
り返しても良い。

次に、本発明に使用されるエツチング処理装置（９） （１０〉 の具体例に付いて説明する。

本発明におけるエツチング処理装置は第１図に示すよう
に、基板１のエツチング表面２にＸ線を照射する手段７
、該基板のエツチング面からのＸ線回折強度を所定の角
度範囲に亘って測定する手段１１、該Ｘ線回折強度測定
手段からの情報にもとずいて予め定められた所定の角度
に於いて回折ピーク値が存在するか否かを判別する手段
１４及び該回折ピーク値存在有無判別手段からの情報に
応答して駆動若しくは停止されるエツチング処理制御手
段５とから構成されているものである。

第１図に於いては、ウェットエツチング装置の例を示し
たものであって、カバーハウジング６内にエツチング液
４を包含したエツチング槽３が設けられている。

又、エツチング処理される基板１は適宜の支持手段（図
示せず）により固定的に固定支持されており、該エツチ
ングＩｆ　３がエツチング処理制御手段５によって−Ｌ
下に移動して基板１を該エツチング液４と接触させたり
離反させたりする構成となっている。

勿論、本発明に於いては該エツチング槽３を固定して、
該基板の方を上下に移動させ、エツチング液４に浸漬さ
せたり、エツチング液から取り出したりするものであっ
ても良い。

該カバーハウジング６の上方部には前記したＸ線照射手
段７とＸ線回折強度測定手段１１とが基板１の所定の部
分Ｐを通る垂直線Ｙに対し対称的に配置されており、各
手段の中心線のなす角度が２θとなるように構成されて
いる。

該Ｘ線照射手段７はＸ線発生源９とコリメータ８とから
構成され、該Ｘ線照射手段７から所定のＸ線ビームが基
板１上のエツチングを施された膜２所定の部分Ｐに照射
される。

一方、該Ｘ線回折強度測定手段１１は例えば、シリコン
酸化膜２の表面で回折された２θにおけるＸ線強度を測
定する光電子倍増管等からなるカウンター１０と、該カ
ウンター１０の計数結果か回折角度に関してＸ線回折強
度を検出し、それを記録する信号処理手段１３とから構
成されている。

〈１１〉 （１２） 即ち、本発明に於いては、基板上の所定の位置Ｐにおけ
るＸ線回折を実行するものであるが、その際の角度を変
化させる為に該コリメータとカウンターとを同期させて
移動走査させる様に構成されている。

本発明に於いて、上記に示すＸ線回折処理を行い、その
結果をモニター等の表示手段１２に表示すると共に、予
め特定の物質に付いての所定の回折角度におけるＸ線回
折ピーク値を記録しておく記憶手段と測定結果より回折
角度とＸ線回折ピーク値とを計算する演算処理回路と、
該記憶手段に記憶された回折角度とＸ線回折ピーク値と
該計算処理されて得られた回折角度とＸ線回折ピーク値
とを比較判断する手段とを有する回折ピーク値存在有無
判別手段１４を有している。

勿論、本発明に於いて係る判定手段を人手でやることも
可能である。

更に、本発明に於いては該回折ピーク値存在有無判別手
段１４の判別情報にもとすいて駆動若しくは停止を実行
するエツチング処理制御手段５が設けられており、該回
折ピーク値存在有無判別手段１４の判断情報が未だシリ
コン酸化膜の存在を示している時は該エツチング処理制
御手段５を駆動させてエツチング処理槽３を上昇させ、
基板１をエツチング液に再び浸漬させ、適当な時間、エ
ツチング処理を再度行った後、該基板１を該エツチング
槽から取り出して上記の判断を繰り返すものである。

反対に該回折ピーク値存在有無判別手段１４の判断情報
がシリコンそのものの存在を示している時はエツチング
処理が終了したと判断し該エツチング処理制御手段５の
駆動を停止させ基板１を該エツチング処理装置から取り
出す。

更に、本発明に於いては、該回折ピーク値存在有無判別
手段１４に於いてＸ線回折ピーク値の高さを判定する機
能を付加し、該Ｘ線回折ピーク値の高さに応じて上記の
再エツチング処理時の時間を変更する事が好ましく、係
る処理は適宜のプログラムを組む事によって自動化する
ことが可能である。

（１３） （１４〉 本発明に於けるエツチング処理方法の作動を第３図のフ
ローチャートに従って説明する。

先ず基板１のエツチング表面にＸ線を照射して（ステッ
プａ）該基板１のエツチング表面で回折されたＸ線強度
をカウンター１０で検出する（ステップｃ）、係る検出
操作をピーク値のでる上記の２θの前後で２０を変化さ
せながら連続的に検出を実行するため該ステップＣと２
θ変化機構（ステップｄ）との間を繰り返し処理を実行
する。

その結果よりＸ線回折強度のサンプリングを行いピーク
値が存在するか否かの情報を収集する。

（ステップｅ）このステップでは、第２図（Ａ）に示す
様に、連続する測定角度θ。２．θ。１．θ１゜θ目、
θ１２の様に少なくとも連続する３か所の角度における
Ｘ線回折強度を測定して且つこれを繰り返して最大値が
存在するか否かによってピーク値が存在するか否かを判
断することが出来る。

次に、ピーク値が存在するか否かを判断を行い〈ステッ
プｆ〉、第２図（Ｄ）に示す様にピーク値が存在しない
状態となったら、エツチング処理力＜２＆了したものと
判断してエツチングの処理を終了する（ステップｇ）。

又、ピーク値が存在する場合には該ピーク値のレベルの
大きさを判断しくステップｈ）例えば該ピーク値が所定
の基準値より大きい場合には該基板１をエツチング液に
浸漬しておく時間を長くするように制御プログラムを選
択しくステップ１）該エツチング処理制御手段を操作し
て該エツチング槽を上下させ、逆に該ピーク値が所定の
基準値より小さい場合には該基板ｌをエツチング液に浸
漬しておく時間を短くするように制御プログラムを選択
しくステップＪ）該エツチング処理制御手段を操作して
該エツチング槽を上下させるものである（ステップｋ〉
。

本発明に於ける上記の具体例においては、ピーク値のレ
ベルの判断を２値レベルで実行するものを示したが、本
発明は係る態様に限定されるものではなく、該ピーク値
のレベルを無段階に検出してそれに応じたエツチング処
理時間を自動的に設定するものでもよいことは言うまで
もない。上記く１５） （１６） のステップ力＜ｇ了し、該エツチング処理槽が下降して
再び該基板１が該エツチング処理槽から取り出された後
（ステップｌ）ステップａに戻って同様の処理がくりか
えされる。

〔効　　果〕

本発明に於いては、エツチング処理を実施している間に
おいて随時にエツチングの状況をしかも容易にモニター
出来るばかりでなく、エツチングの終了時点を容易に且
つ正確に判断しろるものである。又本発明に於いては生
産コストを上昇させることなくエツチング処理の進行状
況を判断することが可能である為、エツチング処理を効
率良く実行しえるばかりでな（、エツチング製品の品質
の向上に大いに寄与しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るエツチング処理方法の原理及び本
発明にかかるエツチング処理装置の具体例を示す図であ
る。 第２図は本発明においてＸ線回折のピーク値の変化を示
す図である。 第３図は本発明に於けるエツチング処理方法を実行する
場合のフローチャートを示す図である。 １・・・基板、 ２・・・エツチング処理表面、 ３・・・エツチング槽、 ４・・・エツチング液、 ５・・・エツチング処理制御手段、 ６・・・カバーハウジング、 ７・・・Ｘ線照射手段７． ８・・・コリメータ、 ９・・・Ｘ線発生源、 １０・・・カウンタ、 １１・・・Ｘ線回折強度測定手段１１．１２・・・表示
手段、 １４・・・回折ピーク値存在有無判別手段。 （１７） （１８） 介 旬τｓｕ、ａ↓ｕ１ １４６−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板のエッチング表面にＸ線回折処理を行い、予め
   定められた所定の回折角度位置に於ける回折ピーク値の
   存在有無を検出してエッチングの進行状態を判別する事
   を特徴とするエッチング処理方法。 ２、予め定められた所定の回折角度位置に於ける回折ピ
   ーク値の存在有無及び該回折ピーク値の高さとを検出し
   てエッチングの進行状態を判別する事を特徴とする請求
   項１記載のエッチング処理方法。 ３、基板のエッチング表面にＸ線を照射する手段、該基
   板のエッチング面からのＸ線回折強度を所定の角度範囲
   に亘って測定する手段、該Ｘ線回折強度測定手段からの
   情報にもとづいて予め定められた所定の角度に於いて回
   折ピーク値が存在するか否かを判別する手段及び該回折
   ピーク値存在有無判別手段からの情報に応答して駆動若
   しくは停止されるエッチング処理制御手段とから構成さ
   れている事を特徴とするエッチング処理装置。