JPH0697051A - デバイス作製方法および導電膜の共鳴周波数測定装置 - Google Patents
デバイス作製方法および導電膜の共鳴周波数測定装置Info
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- JPH0697051A JPH0697051A JP7750293A JP7750293A JPH0697051A JP H0697051 A JPH0697051 A JP H0697051A JP 7750293 A JP7750293 A JP 7750293A JP 7750293 A JP7750293 A JP 7750293A JP H0697051 A JPH0697051 A JP H0697051A
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- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/22—Masks or mask blanks for imaging by radiation of 100nm or shorter wavelength, e.g. X-ray masks, extreme ultraviolet [EUV] masks; Preparation thereof
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- 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
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属膜堆積プロセスにおいて、膜の共鳴周波
数を高速に決定する。 【構成】 高速測定は、単一電極監視システムを使用す
ることによる共鳴周波数技術によって実現される。優れ
た応力特性を有するタングステン薄膜は、連続動作で容
量ベースの測定技術を使用し、堆積中の薄膜の応力の変
化に高速に応答して堆積条件を調整することによって作
製される。測定は、その測定に基づく調整が少なくとも
毎分６回可能であるように十分頻繁に実行される。
数を高速に決定する。 【構成】 高速測定は、単一電極監視システムを使用す
ることによる共鳴周波数技術によって実現される。優れ
た応力特性を有するタングステン薄膜は、連続動作で容
量ベースの測定技術を使用し、堆積中の薄膜の応力の変
化に高速に応答して堆積条件を調整することによって作
製される。測定は、その測定に基づく調整が少なくとも
毎分６回可能であるように十分頻繁に実行される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線マスクの作製に関
し、特に、膜上にパターン形成された金属を含むマスク
に関する。
し、特に、膜上にパターン形成された金属を含むマスク
に関する。
【０００２】
【従来の技術】デバイス（例えば、集積回路光電子デバ
イス、および微小機械構造体）の製造における設計規則
はますます小さくなり、そのため、リソグラフィに使用
される光線は対応して短波長でなければならない。従っ
て、例えば、設計規則が０．５μｍ以下である場合、Ｘ
線（一般的に４〜１５０オングストロームの範囲の波長
を有する光線）のような短波長光線の使用が提案されて
いる。
イス、および微小機械構造体）の製造における設計規則
はますます小さくなり、そのため、リソグラフィに使用
される光線は対応して短波長でなければならない。従っ
て、例えば、設計規則が０．５μｍ以下である場合、Ｘ
線（一般的に４〜１５０オングストロームの範囲の波長
を有する光線）のような短波長光線の使用が提案されて
いる。
【０００３】露光中に、パターンを画成するマスク上に
入射するエネルギーがこのパターンを透過し、下部感光
材料を露光する。この露光後に、感光材料は現像によっ
てパターンに区画され、所望のデバイスの製造に使用さ
れる。Ｘ線露光では、マスクは一般に支持構造体（例え
ば、膜表面を被覆する金属にパターン形成された領域を
有するリング）上に延ばされた膜である。
入射するエネルギーがこのパターンを透過し、下部感光
材料を露光する。この露光後に、感光材料は現像によっ
てパターンに区画され、所望のデバイスの製造に使用さ
れる。Ｘ線露光では、マスクは一般に支持構造体（例え
ば、膜表面を被覆する金属にパターン形成された領域を
有するリング）上に延ばされた膜である。
【０００４】一般的に、膜はＳｉ、ＳｉＮx（ｘは一般
的に１〜１．３）またはＳｉＣのような材料であり、一
般に０．１〜４μｍの範囲の厚さを有する。膜は、入射
エネルギーの角の減衰を避けるために非常に薄くなけれ
ばならないため、大きい応力（すなわち、５０ＭＰａ以
上の応力）が上部金属パターンから膜にかかることは、
パターンが受容できないほど歪むため、受容できない。
従って、制限された応力の要求は、上部金属パターンを
形成するプロセスに大きな制限を課す。
的に１〜１．３）またはＳｉＣのような材料であり、一
般に０．１〜４μｍの範囲の厚さを有する。膜は、入射
エネルギーの角の減衰を避けるために非常に薄くなけれ
ばならないため、大きい応力（すなわち、５０ＭＰａ以
上の応力）が上部金属パターンから膜にかかることは、
パターンが受容できないほど歪むため、受容できない。
従って、制限された応力の要求は、上部金属パターンを
形成するプロセスに大きな制限を課す。
【０００５】一般的なマスク作製手順では、金属層がス
パッタリングなどによって膜上に堆積される。高分子材
料のパターンがその金属層上に形成され、高分子材料に
よって被覆されない金属領域がエッチングによって除去
される。その後、上部高分子材料を除去すると、膜上に
パターン形成された金属が残る。
パッタリングなどによって膜上に堆積される。高分子材
料のパターンがその金属層上に形成され、高分子材料に
よって被覆されない金属領域がエッチングによって除去
される。その後、上部高分子材料を除去すると、膜上に
パターン形成された金属が残る。
【０００６】金属層に使用するためのさまざまな材料が
提案されている。金は比較的堆積しやすいが、それがデ
バイス製造環境（特に集積回路製造環境）に存在するこ
とは望ましくない。金不純物は、非常に少量であって
も、集積回路に導入されると、デバイスの性質および信
頼性を大きく劣化させることが多い。また、金薄膜の応
力が、室温においても時間とともに変化することも知ら
れている。最近の研究では、約７０℃以上の温度では、
応力が急速に増大することが示されている。従って、金
以外の材料が検討されている。
提案されている。金は比較的堆積しやすいが、それがデ
バイス製造環境（特に集積回路製造環境）に存在するこ
とは望ましくない。金不純物は、非常に少量であって
も、集積回路に導入されると、デバイスの性質および信
頼性を大きく劣化させることが多い。また、金薄膜の応
力が、室温においても時間とともに変化することも知ら
れている。最近の研究では、約７０℃以上の温度では、
応力が急速に増大することが示されている。従って、金
以外の材料が検討されている。
【０００７】金の代替物の１つはタングステンである。
タングステンは、集積回路製造環境と両立すると考えら
れているが、膜上に堆積されたタングステン薄膜は一般
に大きな圧縮応力または引張応力を引き起こす。これら
の応力は、要求されるパターンを最終的に変形し、膜破
損を生じることもある。タングステンの堆積に付随する
応力を減少させるさまざまな試みがなされている。
タングステンは、集積回路製造環境と両立すると考えら
れているが、膜上に堆積されたタングステン薄膜は一般
に大きな圧縮応力または引張応力を引き起こす。これら
の応力は、要求されるパターンを最終的に変形し、膜破
損を生じることもある。タングステンの堆積に付随する
応力を減少させるさまざまな試みがなされている。
【０００８】例えば、Ｙ．Ｃ．クー他、ジャーナル・オ
ヴ・ヴァキューム・サイエンス・アンド・テクノロジ
ー、Ｂ９巻３２９７ページ（１９９１年）では、堆積中
のタングステンの応力を決定するために監視方法が使用
されている。この監視方法は、複合構造の円形隔膜の共
鳴周波数ｆが次式によって応力と関係することに基づ
く。
ヴ・ヴァキューム・サイエンス・アンド・テクノロジ
ー、Ｂ９巻３２９７ページ（１９９１年）では、堆積中
のタングステンの応力を決定するために監視方法が使用
されている。この監視方法は、複合構造の円形隔膜の共
鳴周波数ｆが次式によって応力と関係することに基づ
く。
【数１】 ただし、ｒは膜の半径、σm、ρm、およびｔmはそれぞ
れ膜の応力、密度および厚さであり、σfのような対応
する記号はそれぞれ薄膜の応力、密度および厚さであ
る。薄膜および膜の密度は一般に既知であるため、共鳴
周波数および薄膜の厚さが測定されれば、この式によっ
て、応力が計算できる。
れ膜の応力、密度および厚さであり、σfのような対応
する記号はそれぞれ薄膜の応力、密度および厚さであ
る。薄膜および膜の密度は一般に既知であるため、共鳴
周波数および薄膜の厚さが測定されれば、この式によっ
て、応力が計算できる。
【０００９】クーらは、隔膜位置を監視するために市販
の光学距離測定装置を使用した。隔膜の移動は、電子発
振器駆動の容量的に結合された電極から隔膜に加えられ
る静電気力によって引き起こされる。発振器周波数は、
隔膜の機械的共鳴の探索ができるようにゆっくりと掃引
され、この値から、応力が決定された。
の光学距離測定装置を使用した。隔膜の移動は、電子発
振器駆動の容量的に結合された電極から隔膜に加えられ
る静電気力によって引き起こされる。発振器周波数は、
隔膜の機械的共鳴の探索ができるようにゆっくりと掃引
され、この値から、応力が決定された。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】堆積されるタングステ
ンの応力を顕著に減少させるためには、タングステン堆
積システムの調整には頻繁で急速な応力の測定が要求さ
れる。少なくとも毎分６回のこのような調整を可能にす
る共鳴周波数決定が、応力特性を大きく改善するために
要求される。この測定性能は、単一電極監視システムを
使用することによる共鳴周波数技術において実現され
る。
ンの応力を顕著に減少させるためには、タングステン堆
積システムの調整には頻繁で急速な応力の測定が要求さ
れる。少なくとも毎分６回のこのような調整を可能にす
る共鳴周波数決定が、応力特性を大きく改善するために
要求される。この測定性能は、単一電極監視システムを
使用することによる共鳴周波数技術において実現され
る。
【００１１】このシステムは、隔膜を容量的に駆動し、
同時に、共鳴周波数における機械的振動に隔膜を維持す
ることによってその周波数を決定する。システムは、測
定機能と駆動機能の間で無視し得る混線しか示してはな
らないため、このように単一の多機能電極を使用するこ
とは非常に困難である。また、システムは、スパッタリ
ング堆積手順自体で一般的に使用される非常に高パワー
のｒｆ周波数にも耐性がなければならない。さらに、バ
ックプレートから隔膜までの容量は非常に小さい（例え
ば２０ｐＦ以下）であるが、大地までの付随する並列迷
容量は一般に非常に大きく、困難を増大する。
同時に、共鳴周波数における機械的振動に隔膜を維持す
ることによってその周波数を決定する。システムは、測
定機能と駆動機能の間で無視し得る混線しか示してはな
らないため、このように単一の多機能電極を使用するこ
とは非常に困難である。また、システムは、スパッタリ
ング堆積手順自体で一般的に使用される非常に高パワー
のｒｆ周波数にも耐性がなければならない。さらに、バ
ックプレートから隔膜までの容量は非常に小さい（例え
ば２０ｐＦ以下）であるが、大地までの付随する並列迷
容量は一般に非常に大きく、困難を増大する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図１の装置を利用して、
これらの問題点は克服され、高速測定が実現される。こ
れらのさまざまな問題点を回避し、隔膜を連続発振に維
持するために、二重変圧器１、高圧エミッタフォロア
２、およびシールドケーブル３が使用される。さらに、
隔膜が共鳴周波数に維持されるため、薄膜の厚さが連続
的に変化しても、応力の連続的決定が可能となる。この
ようにして、応力測定に応答してプロセスパラメータ
（例えば、スパッタリングガス圧力、ｒｆパワー）を調
整することによって応力が減少可能となる。
これらの問題点は克服され、高速測定が実現される。こ
れらのさまざまな問題点を回避し、隔膜を連続発振に維
持するために、二重変圧器１、高圧エミッタフォロア
２、およびシールドケーブル３が使用される。さらに、
隔膜が共鳴周波数に維持されるため、薄膜の厚さが連続
的に変化しても、応力の連続的決定が可能となる。この
ようにして、応力測定に応答してプロセスパラメータ
（例えば、スパッタリングガス圧力、ｒｆパワー）を調
整することによって応力が減少可能となる。
【００１３】
【実施例】上記のように、本発明は、膜上に金属を堆積
中に応力を制御するため、堆積中のこの応力を頻繁に測
定し、それに応じて調整することが必要であることの認
識にかかわっている。一般的に、ＳｉおよびＳｉＮxの
ような材料で形成された０．１〜４μｍの範囲の厚さを
有し、タングステンのような金属の堆積を有する膜で
は、少なくとも毎分６回の測定が必要である。成長中の
金属薄膜の応力は、スパッタリングガス圧力やｒｆパワ
ーのようなパラメータを補正することによって調整され
る。全応力はこれらのパラメータに複雑に依存するが、
一般的に、圧縮応力は、スパッタリングガス圧力の増大
または対応するｒｆパワーの減少とともに減少する。
中に応力を制御するため、堆積中のこの応力を頻繁に測
定し、それに応じて調整することが必要であることの認
識にかかわっている。一般的に、ＳｉおよびＳｉＮxの
ような材料で形成された０．１〜４μｍの範囲の厚さを
有し、タングステンのような金属の堆積を有する膜で
は、少なくとも毎分６回の測定が必要である。成長中の
金属薄膜の応力は、スパッタリングガス圧力やｒｆパワ
ーのようなパラメータを補正することによって調整され
る。全応力はこれらのパラメータに複雑に依存するが、
一般的に、圧縮応力は、スパッタリングガス圧力の増大
または対応するｒｆパワーの減少とともに減少する。
【００１４】応力の必要な測定をするのに使用される特
定の方法は重要ではないが、従来の技術（膜共鳴周波数
を確定するために比較的低い周波数で走査する）は明ら
かに不十分である。一方、単一の駆動・測定電極を利用
しながら膜を共鳴周波数に維持する技術がこの方面では
特に有効であることが分かっている。
定の方法は重要ではないが、従来の技術（膜共鳴周波数
を確定するために比較的低い周波数で走査する）は明ら
かに不十分である。一方、単一の駆動・測定電極を利用
しながら膜を共鳴周波数に維持する技術がこの方面では
特に有効であることが分かっている。
【００１５】一電極技術では、膜４と電極５の間の容量
が測定され、出力が電極と膜の間の距離の１次関数にな
るように電子処理される。（米国特許第４，８９３，０
７１号（発明者：Ｇ．Ｌ．ミラー、発行日：１９９０年
１月９日）参照。特に、図８および９ならびに第６欄第
４６行〜第７欄第６０行の文章参照。）この測定から、
膜の位置（すなわち、バックプレートからの距離）を示
す電圧が利用可能となる。続いてこの電圧が固定高電圧
（一般的に約１５０ボルト）に適切に加えられ、エミッ
タフォロア２および変圧器１を通じて電極５に再び加え
られる。このループ全体の動作は、隔膜を共鳴周波数に
おける機械的振動に連続的に維持するようなものであ
る。数１の使用とともに、この周波数の測定によって、
応力が決定される。
が測定され、出力が電極と膜の間の距離の１次関数にな
るように電子処理される。（米国特許第４，８９３，０
７１号（発明者：Ｇ．Ｌ．ミラー、発行日：１９９０年
１月９日）参照。特に、図８および９ならびに第６欄第
４６行〜第７欄第６０行の文章参照。）この測定から、
膜の位置（すなわち、バックプレートからの距離）を示
す電圧が利用可能となる。続いてこの電圧が固定高電圧
（一般的に約１５０ボルト）に適切に加えられ、エミッ
タフォロア２および変圧器１を通じて電極５に再び加え
られる。このループ全体の動作は、隔膜を共鳴周波数に
おける機械的振動に連続的に維持するようなものであ
る。数１の使用とともに、この周波数の測定によって、
応力が決定される。
【００１６】この結果を実現するシステムを図１に示
す。金属層６を堆積中の隔膜４が、電極５とともに示さ
れている。この電極は、ｒｆ発振器７によって、二重１
対１変圧器１を通じて駆動される。発振器のｒｆ出力
は、この変圧器を通じて電極に結合され、駆動シールド
３にも加えられる。シールドおよび電極へのリードは同
一のＲＦ電位に維持されるため、シールドと、ケーブル
の中心リードの間の容量によるエラーは導入されない。
す。金属層６を堆積中の隔膜４が、電極５とともに示さ
れている。この電極は、ｒｆ発振器７によって、二重１
対１変圧器１を通じて駆動される。発振器のｒｆ出力
は、この変圧器を通じて電極に結合され、駆動シールド
３にも加えられる。シールドおよび電極へのリードは同
一のＲＦ電位に維持されるため、シールドと、ケーブル
の中心リードの間の容量によるエラーは導入されない。
【００１７】ｒｆ整流器８を通じてのフィードバックル
ープ、および基準入力９との比較を使用する距離の容量
性測定は、前掲米国特許（特に図８および９参照）に記
載されている。さらに、容量に基づく関連する距離測定
が、Ｇ．Ｌ．ミラー、ＩＥＥＥトランザクションズ・オ
ン・エレクトロン・デバイシズ、ＥＤ−１９巻１１０３
〜１１０８ページ（１９７２年１０月）にも記載されて
いる。
ープ、および基準入力９との比較を使用する距離の容量
性測定は、前掲米国特許（特に図８および９参照）に記
載されている。さらに、容量に基づく関連する距離測定
が、Ｇ．Ｌ．ミラー、ＩＥＥＥトランザクションズ・オ
ン・エレクトロン・デバイシズ、ＥＤ−１９巻１１０３
〜１１０８ページ（１９７２年１０月）にも記載されて
いる。
【００１８】円板電極５は、トロイダル二重変圧器１を
通じてＲＦ（一般的に３ＭＨｚで約１Ｖｐ−ｐ）で駆動
される。この変圧器の２次側の遠端は、高圧トランジス
タエミッタフォロア２のエミッタに接続される（すべて
の電源およびバイアス装置は簡単のために省略する）。
従って、本質的に、円板５から隔膜４に流れるＲＦ３Ｍ
Ｈｚ変位電流はすべて高圧エミッタフォロア２のコレク
タから流出する。（円板自体のリードには、無効容量効
果を除去するために正確に駆動されたシールド３が備え
られている。）
通じてＲＦ（一般的に３ＭＨｚで約１Ｖｐ−ｐ）で駆動
される。この変圧器の２次側の遠端は、高圧トランジス
タエミッタフォロア２のエミッタに接続される（すべて
の電源およびバイアス装置は簡単のために省略する）。
従って、本質的に、円板５から隔膜４に流れるＲＦ３Ｍ
Ｈｚ変位電流はすべて高圧エミッタフォロア２のコレク
タから流出する。（円板自体のリードには、無効容量効
果を除去するために正確に駆動されたシールド３が備え
られている。）
【００１９】エミッタフォロア２のコレクタからのＲＦ
電流は、同調された増幅器（図示せず）を通って整流器
に送られる。従って、その整流器の出力は、円板と隔膜
の間隔の測度である。次に、整流器出力は一定（要求）
値９と比較され、続いてその２つの間の誤差信号が発振
器７（一般的に３ＭＨｚ）の振幅をサーボ制御するため
に使用される。このようにして、発振器７の出力自体
が、隔膜の位置に正確かつ線形に比例する。すなわち、
隔膜４からバックプレート５までの間隔の線形測度とな
る。これは必然的である。その理由は、実際、この電子
ループ全体の動作が、バックプレート５および膜４によ
って形成される容量を通るＲＦ変位電流を一定の大きさ
にするものであるためである。システム出力電圧は、単
に、この目的を達成するために必要なＲＦ電圧の大きさ
の線形測度である。従って、隔膜とバックプレートの間
の間隔に比例する。
電流は、同調された増幅器（図示せず）を通って整流器
に送られる。従って、その整流器の出力は、円板と隔膜
の間隔の測度である。次に、整流器出力は一定（要求）
値９と比較され、続いてその２つの間の誤差信号が発振
器７（一般的に３ＭＨｚ）の振幅をサーボ制御するため
に使用される。このようにして、発振器７の出力自体
が、隔膜の位置に正確かつ線形に比例する。すなわち、
隔膜４からバックプレート５までの間隔の線形測度とな
る。これは必然的である。その理由は、実際、この電子
ループ全体の動作が、バックプレート５および膜４によ
って形成される容量を通るＲＦ変位電流を一定の大きさ
にするものであるためである。システム出力電圧は、単
に、この目的を達成するために必要なＲＦ電圧の大きさ
の線形測度である。従って、隔膜とバックプレートの間
の間隔に比例する。
【００２０】このような位置信号が与えられれば、あと
は、隔膜が共鳴周波数で一定に振動するように、その信
号をエミッタフォロア２を通じてＤＣレベルとして適切
にフィードバックすることのみが必要である。理解を助
けるために、このプロセスを物理的に視覚化することが
可能である。隔膜がバックプレートに向かって移動する
間、そのギャップの両端のＤＣ電圧は、約１５０ボルト
の静止値よりも増大する。隔膜がバックプレートから離
れる方向に移動する間は対応してこの電圧は減少する。
付随する静電気力によって、隔膜は、共鳴周波数で振動
する。分離したループは、フィードバック電圧振幅をサ
ーボ制御することによって、隔膜の振動の大きさを安定
化する。また、この副次ループは減衰（すなわちＱ）情
報も与える。
は、隔膜が共鳴周波数で一定に振動するように、その信
号をエミッタフォロア２を通じてＤＣレベルとして適切
にフィードバックすることのみが必要である。理解を助
けるために、このプロセスを物理的に視覚化することが
可能である。隔膜がバックプレートに向かって移動する
間、そのギャップの両端のＤＣ電圧は、約１５０ボルト
の静止値よりも増大する。隔膜がバックプレートから離
れる方向に移動する間は対応してこの電圧は減少する。
付随する静電気力によって、隔膜は、共鳴周波数で振動
する。分離したループは、フィードバック電圧振幅をサ
ーボ制御することによって、隔膜の振動の大きさを安定
化する。また、この副次ループは減衰（すなわちＱ）情
報も与える。
【００２１】応力レベルを比較的低い値（例えば５０Ｍ
Ｐａ以下、望ましくは１０ＭＰａ以下）に維持すること
が望ましい。従って、上記の堆積プロセスパラメータ
は、出力が応力レベルの適当な低減を示すまで調整され
る。
Ｐａ以下、望ましくは１０ＭＰａ以下）に維持すること
が望ましい。従って、上記の堆積プロセスパラメータ
は、出力が応力レベルの適当な低減を示すまで調整され
る。
【００２２】次の例は、本発明にかかわる技術を説明す
る。
る。
【００２３】［例１］約１００ＭＰａの応力を有する１
μｍのシリコン膜が、Ｌ．Ｅ．トリンブル他、ＳＰＩ
Ｅ、第１２６３巻「電子線、Ｘ線、およびイオン線技
術：マイクロメートル以下のリソグラフィＩＸ」（１９
９０年）２５１〜２５８ページ、に記載されるように調
製された。この膜が、米国特許出願第０７／８５０，６
３７号に記載される従来のスパッタリング装置のサンプ
ルホルダに置かれた。
μｍのシリコン膜が、Ｌ．Ｅ．トリンブル他、ＳＰＩ
Ｅ、第１２６３巻「電子線、Ｘ線、およびイオン線技
術：マイクロメートル以下のリソグラフィＩＸ」（１９
９０年）２５１〜２５８ページ、に記載されるように調
製された。この膜が、米国特許出願第０７／８５０，６
３７号に記載される従来のスパッタリング装置のサンプ
ルホルダに置かれた。
【００２４】この装置は、測定電極（直径約２ｃｍ）と
膜の間のギャップが２５０μｍとなるように設定され
た。（測定回路は図１のものであった。）容器が約１×
１０-7Ｔｏｒｒの基礎圧力まで排気された。アルゴンガ
ス流速度が、容器圧力を約２０ｍＴｏｒｒに維持するよ
うに設定された。（この圧力は、堆積中に実行される必
要のある調整が過大にならないように、圧縮から引張へ
の転移圧力である１８ｍＴｏｒｒ付近に選択された。）
この転移圧力の決定は、Ｒ．Ｒ．コラ他、ジャーナル・
オヴ・ヴァキューム・サイエンス・アンド・テクノロジ
ー、Ｂ９巻３３０１ページ（１９９１年）に記載されて
いるように行われた。
膜の間のギャップが２５０μｍとなるように設定され
た。（測定回路は図１のものであった。）容器が約１×
１０-7Ｔｏｒｒの基礎圧力まで排気された。アルゴンガ
ス流速度が、容器圧力を約２０ｍＴｏｒｒに維持するよ
うに設定された。（この圧力は、堆積中に実行される必
要のある調整が過大にならないように、圧縮から引張へ
の転移圧力である１８ｍＴｏｒｒ付近に選択された。）
この転移圧力の決定は、Ｒ．Ｒ．コラ他、ジャーナル・
オヴ・ヴァキューム・サイエンス・アンド・テクノロジ
ー、Ｂ９巻３３０１ページ（１９９１年）に記載されて
いるように行われた。
【００２５】プラズマが１３．５６ＭＨｚで１．６Ｗ／
ｃｍ2のパワー密度でアルゴン中に点火され、９９．９
９９％の純度を有する８インチ（２０．３２ｃｍ）のタ
ングステンターゲットからのスパッタリングが誘導され
た。約５分後、ターゲットとサンプルの間にあるシャッ
タが開かれた。電子回路からの測定電圧および数１から
決定された共鳴周波数が、直ちに、薄い膜と厚いシリコ
ン基板の温度差のために約２．５ｋＨｚ降下した。
ｃｍ2のパワー密度でアルゴン中に点火され、９９．９
９９％の純度を有する８インチ（２０．３２ｃｍ）のタ
ングステンターゲットからのスパッタリングが誘導され
た。約５分後、ターゲットとサンプルの間にあるシャッ
タが開かれた。電子回路からの測定電圧および数１から
決定された共鳴周波数が、直ちに、薄い膜と厚いシリコ
ン基板の温度差のために約２．５ｋＨｚ降下した。
【００２６】温度は約５分で平衡に達した。（平衡時の
この温度降下は、図２の曲線の左側部分に示されてい
る。この例では、膜が引張応力を受けるようにし、膜の
分裂の可能性を避けるために、測定は、初期シャッタ開
口からわずかに遅延された。）続いて、共鳴周波数が連
続的に監視され、この測定される共鳴周波数が、堆積さ
れる厚さが増大するにつれて、０応力に対して数１によ
って予測される周波数傾向に追従するように、圧力が調
整された。
この温度降下は、図２の曲線の左側部分に示されてい
る。この例では、膜が引張応力を受けるようにし、膜の
分裂の可能性を避けるために、測定は、初期シャッタ開
口からわずかに遅延された。）続いて、共鳴周波数が連
続的に監視され、この測定される共鳴周波数が、堆積さ
れる厚さが増大するにつれて、０応力に対して数１によ
って予測される周波数傾向に追従するように、圧力が調
整された。
【００２７】しかし、数１の予測共鳴周波数は、温度効
果を予定していない。温度効果を補正するため、最終的
に所望される堆積厚さの複合膜の共鳴周波数が、一連の
対照サンプルを使用して同一の堆積条件下で経験的に決
定された。このサンプルでは、この例で説明した堆積手
順が、０．５μｍの最終堆積厚さになるまで実行され
た。堆積されたタングステンは膜の半分から除去され、
生じたタングステン端面における膜偏位がＷＹＫＯ光学
干渉計を使用して測定された。この干渉計測定に対して
０偏位を示す（図３）サンプルの最終共鳴周波数は、温
度補正された、０応力周波数である。使用された条件下
で、決定された０応力共鳴周波数は、３．８５ｋＨｚで
ある。
果を予定していない。温度効果を補正するため、最終的
に所望される堆積厚さの複合膜の共鳴周波数が、一連の
対照サンプルを使用して同一の堆積条件下で経験的に決
定された。このサンプルでは、この例で説明した堆積手
順が、０．５μｍの最終堆積厚さになるまで実行され
た。堆積されたタングステンは膜の半分から除去され、
生じたタングステン端面における膜偏位がＷＹＫＯ光学
干渉計を使用して測定された。この干渉計測定に対して
０偏位を示す（図３）サンプルの最終共鳴周波数は、温
度補正された、０応力周波数である。使用された条件下
で、決定された０応力共鳴周波数は、３．８５ｋＨｚで
ある。
【００２８】堆積中の調整は、最終厚さで共鳴周波数が
１．１ｋＨｚと測定されるように継続された。（応力を
制御するための圧力調整の結果としての、運転中の共鳴
周波数を図２に示す。）続いてシャッタが閉じられ、そ
れによって、膜が基板よりもかなり速く冷却されるた
め、共鳴周波数は約２．７ｋＨｚ増大した。（この増大
は、膜の最終室温周波数が３．８５ｋＨｚとなるように
補償された。）次に、サンプルがアルゴン流中で約１０
分間冷却された。サンプルはウェハの半分からタングス
テン薄膜を除去することによって評価された。生じたタ
ングステン端面を横切る直線的な干渉縞は、応力が非常
に０に近いことを示した。
１．１ｋＨｚと測定されるように継続された。（応力を
制御するための圧力調整の結果としての、運転中の共鳴
周波数を図２に示す。）続いてシャッタが閉じられ、そ
れによって、膜が基板よりもかなり速く冷却されるた
め、共鳴周波数は約２．７ｋＨｚ増大した。（この増大
は、膜の最終室温周波数が３．８５ｋＨｚとなるように
補償された。）次に、サンプルがアルゴン流中で約１０
分間冷却された。サンプルはウェハの半分からタングス
テン薄膜を除去することによって評価された。生じたタ
ングステン端面を横切る直線的な干渉縞は、応力が非常
に０に近いことを示した。
【００２９】同一の手順が、シリコン基板上の窒化シリ
コン膜、およびガラス基板上の窒化シリコン膜に対して
反復された。いずれの場合にも、１０ＭＰａ以下の最終
タングステン応力が達成された。
コン膜、およびガラス基板上の窒化シリコン膜に対して
反復された。いずれの場合にも、１０ＭＰａ以下の最終
タングステン応力が達成された。
【００３０】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、金
属膜堆積プロセスにおいて、少なくとも毎分６回の高速
調整が可能な、膜の共鳴周波数決定が実現される。
属膜堆積プロセスにおいて、少なくとも毎分６回の高速
調整が可能な、膜の共鳴周波数決定が実現される。
【図１】本発明による、金属膜の高速応力測定・制御装
置の図である。
置の図である。
【図２】本発明の実施例において、スパッタリング開始
からの共鳴周波数の時間変化を示す図である。
からの共鳴周波数の時間変化を示す図である。
【図３】本発明によって作製されたタングステン膜の膜
偏位の測定結果を示す図である。
偏位の測定結果を示す図である。
１ 変圧器 ２ 高圧エミッタフォロア ３ シールドケーブル ４ 膜 ５ 電極 ６ 金属層 ７ ｒｆ発振器 ８ ｒｆ整流器 ９ 基準入力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラナジ ラオ コラ アメリカ合衆国 07922 ニュージャージ ー バークレー ハイツ、ワシントン ス トリート 214 (72)発明者 ガブリエル エル．ミラー アメリカ合衆国 07090 ニュージャージ ー ウエストフィールド、ブルヴァード 614 (72)発明者 エリック アール．ワグナー アメリカ合衆国 07080 ニュージャージ ー サウス プレインフィールド、ラーウ ェイ アヴェニュー 400
Claims (5)
- 【請求項１】 膜上にタングステンを堆積するステップ
と、 タングステンをパターン形成するステップとからなるデ
バイスの作製方法において、 前記堆積中に、前記堆積中に生成される応力が前記応力
に関連する性質の測定によって監視され、 前記堆積プロセスの調整が、 前記測定が、前記測定に基づく前記調整が少なくとも毎
分６回可能であるように十分頻繁に実行されることを特
徴とする前記測定に従って実行されることを特徴とする
デバイス作製方法。 - 【請求項２】 前記測定が容量的に実行されることを特
徴とする請求項１の方法。 - 【請求項３】 前記測定が、前記膜の振動を誘導し、そ
の振動を共鳴に維持する電極を使用して実行されること
を特徴とする請求項２の方法。 - 【請求項４】 前記堆積がスパッタリングからなること
を特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項５】 導電性領域を有する膜の共鳴周波数を高
速に測定する装置において、 単一の電極およびその電極に対抗するサンプルホルダ
と、 前記電極に振動信号を加える手段と、 前記電極と前記膜の間の距離を容量的に測定する手段
と、 前記測定に基づいて前記膜を共鳴周波数に維持し、一定
振幅で振動させるフィードバックループとからなること
を特徴とする、導電膜の共鳴周波数測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US850639 | 1986-04-11 | ||
| US85063992A | 1992-03-13 | 1992-03-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697051A true JPH0697051A (ja) | 1994-04-08 |
| JP2509067B2 JP2509067B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=25308725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5077502A Expired - Lifetime JP2509067B2 (ja) | 1992-03-13 | 1993-03-12 | デバイス作製方法および導電膜の共鳴周波数測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5382340A (ja) |
| JP (1) | JP2509067B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5620573A (en) * | 1995-04-28 | 1997-04-15 | Lucent Technologies Inc. | Reduced stress tungsten deposition |
| US6373088B2 (en) | 1997-06-16 | 2002-04-16 | Texas Instruments Incorporated | Edge stress reduction by noncoincident layers |
| US8833217B2 (en) * | 2007-06-15 | 2014-09-16 | The Bradbury Company, Inc. | Methods and systems to drive rotary presses |
| US20110169520A1 (en) * | 2010-01-14 | 2011-07-14 | Mks Instruments, Inc. | Apparatus for measuring minority carrier lifetime and method for using the same |
| US12297529B1 (en) | 2010-05-19 | 2025-05-13 | Corporation For National Research Initiatives | Method and system for controlling the state of stress in deposited thin films |
| US20140117509A1 (en) * | 2012-10-26 | 2014-05-01 | Infineon Technologies Ag | Metal Deposition with Reduced Stress |
| KR102778496B1 (ko) * | 2019-10-25 | 2025-03-06 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 고품질 pvd 막들을 증착하기 위한 방법 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0334312A (ja) * | 1989-03-18 | 1991-02-14 | Toshiba Corp | Ｘ線マスクの製造方法および薄膜の内部応力制御装置 |
| JPH03101217A (ja) * | 1989-09-14 | 1991-04-26 | Dainippon Printing Co Ltd | Ｘ線露光用マスクの製造方法 |
| JPH03116716A (ja) * | 1989-09-28 | 1991-05-17 | Matsushita Electron Corp | Ｘ線マスクおよびその製造方法 |
| JPH03142915A (ja) * | 1989-10-30 | 1991-06-18 | Matsushita Electron Corp | Ｘ線マスクおよびその製造方法 |
| JPH03173116A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-26 | Toshiba Corp | Ｘ線マスクおよびその製造方法 |
| JPH03265857A (ja) * | 1990-03-16 | 1991-11-26 | Hitachi Ltd | Ｘ線リソグラフイ用マスク及びその製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4166784A (en) * | 1978-04-28 | 1979-09-04 | Applied Films Lab, Inc. | Feedback control for vacuum deposition apparatus |
| US4500408A (en) * | 1983-07-19 | 1985-02-19 | Varian Associates, Inc. | Apparatus for and method of controlling sputter coating |
| US4893071A (en) * | 1988-05-24 | 1990-01-09 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Capacitive incremental position measurement and motion control |
-
1993
- 1993-03-12 JP JP5077502A patent/JP2509067B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-14 US US08/166,672 patent/US5382340A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-11-16 US US08/340,515 patent/US5480529A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0334312A (ja) * | 1989-03-18 | 1991-02-14 | Toshiba Corp | Ｘ線マスクの製造方法および薄膜の内部応力制御装置 |
| JPH03101217A (ja) * | 1989-09-14 | 1991-04-26 | Dainippon Printing Co Ltd | Ｘ線露光用マスクの製造方法 |
| JPH03116716A (ja) * | 1989-09-28 | 1991-05-17 | Matsushita Electron Corp | Ｘ線マスクおよびその製造方法 |
| JPH03142915A (ja) * | 1989-10-30 | 1991-06-18 | Matsushita Electron Corp | Ｘ線マスクおよびその製造方法 |
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| JPH03265857A (ja) * | 1990-03-16 | 1991-11-26 | Hitachi Ltd | Ｘ線リソグラフイ用マスク及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5480529A (en) | 1996-01-02 |
| US5382340A (en) | 1995-01-17 |
| JP2509067B2 (ja) | 1996-06-19 |
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