JPS63193528A - エツチング過程の制御方法 - Google Patents
エツチング過程の制御方法Info
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- JPS63193528A JPS63193528A JP63007387A JP738788A JPS63193528A JP S63193528 A JPS63193528 A JP S63193528A JP 63007387 A JP63007387 A JP 63007387A JP 738788 A JP738788 A JP 738788A JP S63193528 A JPS63193528 A JP S63193528A
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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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
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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、例えば超高密度集積回路に使用される金属
導電層上に設けられた電気絶縁層のフォトレジスト・マ
スクエツチングによる構造化に際して基板上のエッチン
グする層からの物質除去の終点を決定することによりプ
ラズマ中で活性化されたイオン、基および中性粒子の作
用によるエツチング過程を制御する方法に関するもので
ある。
導電層上に設けられた電気絶縁層のフォトレジスト・マ
スクエツチングによる構造化に際して基板上のエッチン
グする層からの物質除去の終点を決定することによりプ
ラズマ中で活性化されたイオン、基および中性粒子の作
用によるエツチング過程を制御する方法に関するもので
ある。
このエツチング過程に際してはエツチング反応器として
排気可能の堰室を備える排気容器が使用され、エツチン
グする基板を取り付ける基板支持体は移動可能に構成さ
れている。
排気可能の堰室を備える排気容器が使用され、エツチン
グする基板を取り付ける基板支持体は移動可能に構成さ
れている。
プラズマ中で活性化されたイオン、基、中性粒子の作用
によるエッチング過程（ドライエツチングと呼ばれてい
る）による絶縁性薄膜の所定形状と精確な寸法をもつ構
造化は超高密度集積半導体デバイス製作のクリチカルな
工程段階である（文献スセ（Ｓ、Ｍ、Ｓｚｅ ）著「ヴ
イ・エル・ニス・アイ・テクノロジー（ＶＬＳＩ−Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ）ＪＭｃ−Ｇｒａｗ−旧１１、 Ｉｎ
ｔ、 Ｂｏｏｋ Ｃｏｍｐ、 １９８４年、第３０５
〜３０７頁参照）。
によるエッチング過程（ドライエツチングと呼ばれてい
る）による絶縁性薄膜の所定形状と精確な寸法をもつ構
造化は超高密度集積半導体デバイス製作のクリチカルな
工程段階である（文献スセ（Ｓ、Ｍ、Ｓｚｅ ）著「ヴ
イ・エル・ニス・アイ・テクノロジー（ＶＬＳＩ−Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ）ＪＭｃ−Ｇｒａｗ−旧１１、 Ｉｎ
ｔ、 Ｂｏｏｋ Ｃｏｍｐ、 １９８４年、第３０５
〜３０７頁参照）。
、 ドライエツチングの場合構造化する層又は基板の
上には始めから構造化されたフォトレジスト層が置かれ
ているから、このフォトレジスト構造をその下に置かれ
ている絶縁材料の層に精確な寸法をもって移すことが問
題となる。そのためにはフォトレジスト層を設けた基板
を適当なイオンで照射するかあるいはプラズマ内に置く
。プラズマ中で化学的に活性化された粒子°（イオンと
中性粒子）は露出した屓又は基板の材料と反応し、揮発
性の化合物を形成して局部的な物質除去が行われる。
上には始めから構造化されたフォトレジスト層が置かれ
ているから、このフォトレジスト構造をその下に置かれ
ている絶縁材料の層に精確な寸法をもって移すことが問
題となる。そのためにはフォトレジスト層を設けた基板
を適当なイオンで照射するかあるいはプラズマ内に置く
。プラズマ中で化学的に活性化された粒子°（イオンと
中性粒子）は露出した屓又は基板の材料と反応し、揮発
性の化合物を形成して局部的な物質除去が行われる。
局部的な物質除去は原子、イオン又は分子の単純な衝突
過程（スパッタリング）によっても促進することができ
る。
過程（スパッタリング）によっても促進することができ
る。
エツチング過程の展開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りフォトレジスト又はその下の
構造化する層に対する除去速度をできるだけ低くするよ
うに注意しなければならない。このことはそれぞれの層
材料に対して特定のエツチング過程を間発しなければな
らないことを意味している。更に極めて高度の再現性が
小さい寸法許容差（例えば±０．１μｍ）をもって要求
されるから、処理過程を常時監視する必要がある。
発ガスの適当な選定によりフォトレジスト又はその下の
構造化する層に対する除去速度をできるだけ低くするよ
うに注意しなければならない。このことはそれぞれの層
材料に対して特定のエツチング過程を間発しなければな
らないことを意味している。更に極めて高度の再現性が
小さい寸法許容差（例えば±０．１μｍ）をもって要求
されるから、処理過程を常時監視する必要がある。
特にエツチングの終点は精確に決定されなければならな
い。
い。
（発明が解決しようとする課題〕
この発明の目的は、上記の条件を満たすことを可能にす
る制御方法を提供することである。
る制御方法を提供することである。
従来エツチングの終点の決定はプラズマの特徴を湘べる
分光法によって行われた（前記文献（Ｖｌ。
分光法によって行われた（前記文献（Ｖｌ。
Ｓｌ−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 、 門ｃ−Ｇｒａｗ
−旧１１．Ｉｎｔ、Ｂｏｏｋ Ｃｏｍｐ。
−旧１１．Ｉｎｔ、Ｂｏｏｋ Ｃｏｍｐ。
１９８４年、第３３４頁参照）。この場合それぞれのエ
ツチング過程に特徴的な分子の放出又は吸収スペクトル
線を見出すことが主要事である。これらのスペクトル線
の強度はエツチングする物質が完全に除かれると急激に
低下する。層の厚さが分っていると強度低下までの時間
からエツチング速度を計算できる。ただしこの方法では
処理設備内の処理板の全体に亘って平均したものとなる
ことは明らかである。エツチング速度の局所的な決定に
対しては標本を取り出し、例えば走査電子顕＠鏡を使用
して物質除去量を決定しなければならない。プラズマの
局所的な特徴決定はそれに必要なプローブ例えばラング
ミュア・プローブによってプラズマ自体が強い影響を受
けるので極めて困難である。この詳細は文献「ジャーナ
ル・オブ・ヴアキューム・サイエンス・テクノロジー（
Ｊ、Ｖａｃ、ｓｃｉ、 Ｔｅｃｈｎｏｌ、 ） Ｊ １
５ （２） １９７８年、第１９３−１９８頁に記載さ
れている。
ツチング過程に特徴的な分子の放出又は吸収スペクトル
線を見出すことが主要事である。これらのスペクトル線
の強度はエツチングする物質が完全に除かれると急激に
低下する。層の厚さが分っていると強度低下までの時間
からエツチング速度を計算できる。ただしこの方法では
処理設備内の処理板の全体に亘って平均したものとなる
ことは明らかである。エツチング速度の局所的な決定に
対しては標本を取り出し、例えば走査電子顕＠鏡を使用
して物質除去量を決定しなければならない。プラズマの
局所的な特徴決定はそれに必要なプローブ例えばラング
ミュア・プローブによってプラズマ自体が強い影響を受
けるので極めて困難である。この詳細は文献「ジャーナ
ル・オブ・ヴアキューム・サイエンス・テクノロジー（
Ｊ、Ｖａｃ、ｓｃｉ、 Ｔｅｃｈｎｏｌ、 ） Ｊ １
５ （２） １９７８年、第１９３−１９８頁に記載さ
れている。
この発明は電気絶縁層のドライエツチングの終点の決定
に全く別の方法を提案するものであって、冒頭に挙げた
方法において低オーム抵抗の接触を備える特定の寸法と
形態の基準基板を使用し、一定時間間隔毎にその金属導
電層に一定の既知測定電流■１を流したときの電圧降下
ＵＮＩを測定し、この測定をプラズマのイオンと電子に
より導Ｔ１．Ｈに付加注入された電流１１ｎｊが電圧降
下ＵＮＩを変化させるまで続けることにより物質除去の
終点を決定することを特徴とするものである。測定デー
タは無接触に１ａＥｆｆ放射のパルス符号変調（ＰＣＭ
）法によって伝送され、その際独立したユニットとして
可動基板支持体に取り付けられた遠隔測定系が使用され
る。
に全く別の方法を提案するものであって、冒頭に挙げた
方法において低オーム抵抗の接触を備える特定の寸法と
形態の基準基板を使用し、一定時間間隔毎にその金属導
電層に一定の既知測定電流■１を流したときの電圧降下
ＵＮＩを測定し、この測定をプラズマのイオンと電子に
より導Ｔ１．Ｈに付加注入された電流１１ｎｊが電圧降
下ＵＮＩを変化させるまで続けることにより物質除去の
終点を決定することを特徴とするものである。測定デー
タは無接触に１ａＥｆｆ放射のパルス符号変調（ＰＣＭ
）法によって伝送され、その際独立したユニットとして
可動基板支持体に取り付けられた遠隔測定系が使用され
る。
この発明は、金属層を層上に連続した緻密電気絶縁層が
存在する限りプラズマから金属導電層に電荷が注入され
ることはないという知見に基くものである（イオン又は
電子の侵入深さは層材料の単一層程度である）、このこ
とは電圧降下Ｕ５の測定値と短時間流される一定電流■
＋＜ｔの比によって決定される層抵抗Ｒ８，が真の層抵
抗Ｒ１に対応ることを意味している。エツチングする電
気絶縁層が除去されると直ちにエツチング・プラズマか
らの荷電粒子が金属導電層内に電流１１７ｊを流し、こ
の電流が測定電流■、に重ねられて電圧降下Ｕゎの測定
値に誤差を与える。この場合層抵抗Ｒ，は次式で計算さ
れる。
存在する限りプラズマから金属導電層に電荷が注入され
ることはないという知見に基くものである（イオン又は
電子の侵入深さは層材料の単一層程度である）、このこ
とは電圧降下Ｕ５の測定値と短時間流される一定電流■
＋＜ｔの比によって決定される層抵抗Ｒ８，が真の層抵
抗Ｒ１に対応ることを意味している。エツチングする電
気絶縁層が除去されると直ちにエツチング・プラズマか
らの荷電粒子が金属導電層内に電流１１７ｊを流し、こ
の電流が測定電流■、に重ねられて電圧降下Ｕゎの測定
値に誤差を与える。この場合層抵抗Ｒ，は次式で計算さ
れる。
ＩＭＬ・ ＩＩＩＩｊ
このことは一定の測定ｔｍｌｓＬの場合、突然の抵抗変
化はエツチングする電気絶縁層が完全に除去されたこと
を一義的に示している。金属層の層構成に対して行われ
た類似測定はヨーロッパ特許出願公開第０１４６７２０
号明細書に記載されている。
化はエツチングする電気絶縁層が完全に除去されたこと
を一義的に示している。金属層の層構成に対して行われ
た類似測定はヨーロッパ特許出願公開第０１４６７２０
号明細書に記載されている。
構造化区域の大きさと物質除去の終点との関係は、例え
ば基準基板に大きさの異るフォトレジスト・マスキング
区域を作り、ドライエツチングして電気測定することに
より制御することができる。
ば基準基板に大きさの異るフォトレジスト・マスキング
区域を作り、ドライエツチングして電気測定することに
より制御することができる。
誘電層の局所的なエツチング速度を決定することもこの
発明の枠内にあるが、この場合層の厚さを予め決定して
おくことが必要である。
発明の枠内にあるが、この場合層の厚さを予め決定して
おくことが必要である。
図面を参照し、実施例と測定結果によってこの発明を更
に詳細に説明する。
に詳細に説明する。
測定は次のように行われた。
第１図乃至第４図に示した基準基板の表面に例えばＳｉ
Ｏオから成る構造化層が設けられる。これは集積回路製
作用として例えばドープされたシリコン、金属シリサイ
ド又はアルミニウム合金から成る金属電導層上に置かれ
た半導体結晶板の完全なＲｍ物であってフォトレジスト
・マスクを備えている。この基準基板の全体又はその部
分区域が第５図に示されている遠隔測定系に組み込まれ
電気接触が形成される。
Ｏオから成る構造化層が設けられる。これは集積回路製
作用として例えばドープされたシリコン、金属シリサイ
ド又はアルミニウム合金から成る金属電導層上に置かれ
た半導体結晶板の完全なＲｍ物であってフォトレジスト
・マスクを備えている。この基準基板の全体又はその部
分区域が第５図に示されている遠隔測定系に組み込まれ
電気接触が形成される。
この設備の遠隔測定系は処理される半導体結晶板と同様
に動かされるから、電気伝導層に対する抵抗（Ｒ４）又
は電圧（ＵＮ、）の測定値の時間経過から電気絶縁層の
エツチングの終点に関する情報が得られる。
に動かされるから、電気伝導層に対する抵抗（Ｒ４）又
は電圧（ＵＮ、）の測定値の時間経過から電気絶縁層の
エツチングの終点に関する情報が得られる。
第１図乃至第４図は測定に使用された基準基板を示しそ
この数字記号は次の物を表わす。
この数字記号は次の物を表わす。
１：エツチングするＳｉ０ｇ層
２：基板上の金属導電層
３：微細構造化されたフォトレジスト層４：測定用の低
オーム抵抗接触電極 １３：粗大構造化されたフォトレジスト層エツチング速
度が構造化区域の大きさに関係することがあるかどうか
を調べるため、基準基板に大きさの異るフォトレジスト
構造を作り、これにエツチングを行って電気的に測定し
た。第１図、第２図の基準基板において露出した細いＳ
ｉ Ｏ２ブリツジ１の幅の総和が第３図、第４図の広
いＳｉＯアブリッジ１１の幅に等しいとき、導電層２又
は１２の抵抗測定値の時間経過の差異を直接エツチング
速度の差異によるものとすることができる。
オーム抵抗接触電極 １３：粗大構造化されたフォトレジスト層エツチング速
度が構造化区域の大きさに関係することがあるかどうか
を調べるため、基準基板に大きさの異るフォトレジスト
構造を作り、これにエツチングを行って電気的に測定し
た。第１図、第２図の基準基板において露出した細いＳ
ｉ Ｏ２ブリツジ１の幅の総和が第３図、第４図の広
いＳｉＯアブリッジ１１の幅に等しいとき、導電層２又
は１２の抵抗測定値の時間経過の差異を直接エツチング
速度の差異によるものとすることができる。
第５図にエツチング装置における測定系のＮ能的関係と
配置を示す。二重パレッ）７．１７として構成された測
定系１８は送信器２７を含み１つの独立系となっている
。回転するパレ７）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
電圧を伝送可能なパルス符号変調信号に変換する変換器
はパレットの下に置かれている。送信器２７を含む測定
器１８は電池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使用される場合容器２２
内に置かれ、絶縁された真空ブッシング２３を通して引
き出される。受信した遠隔測定データの調整ユニットと
しての受信器２９は容器２２の外に置かれる。測定デー
タはディジタル信号又はアナログ信号として処理するこ
とができる。
配置を示す。二重パレッ）７．１７として構成された測
定系１８は送信器２７を含み１つの独立系となっている
。回転するパレ７）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
電圧を伝送可能なパルス符号変調信号に変換する変換器
はパレットの下に置かれている。送信器２７を含む測定
器１８は電池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使用される場合容器２２
内に置かれ、絶縁された真空ブッシング２３を通して引
き出される。受信した遠隔測定データの調整ユニットと
しての受信器２９は容器２２の外に置かれる。測定デー
タはディジタル信号又はアナログ信号として処理するこ
とができる。
測定データがディジクルであれば直接コンピュータ３０
に入れる。コンピュータは直ちにこの信号を処理してエ
ツチング過程を所望の時点で停止させる。
に入れる。コンピュータは直ちにこの信号を処理してエ
ツチング過程を所望の時点で停止させる。
第５図の各ブロックに記入されている数字記号は次の部
分又は機能を指す。
分又は機能を指す。
１．２＝金属導電基板上に置かれたエッチングする層
２５：抵抗測定又は電圧測定
２６：変換器（ＰＣＭ変調器）
２７：送信器
２８：電源
２１：受信アンテナ
２３：アンテナ用の絶縁された真空ブッシング２９：受
信器 ３０：コンピュータ ／−第５図
の矢印３１は容器の排気管を表わし、二重矢印３２は組
み込まれたロック室を表わす。
信器 ３０：コンピュータ ／−第５図
の矢印３１は容器の排気管を表わし、二重矢印３２は組
み込まれたロック室を表わす。
皿定炭
２１Ｉ電層は抵抗率ｒｈｏ−８００μΩ口のドープされ
たポリシリコンから成り、厚さはｄ −０，４μｍであ
る。
たポリシリコンから成り、厚さはｄ −０，４μｍであ
る。
口＝Ｒｗ、測定′＠流Ｉ ＭＬ −１０ｍ Ａ、 ＴＫ
、圧Ｕｓｔ ＝２００ｍＶであり、絶縁層は厚さ０．８
μｍの酸化シリコン層である。
、圧Ｕｓｔ ＝２００ｍＶであり、絶縁層は厚さ０．８
μｍの酸化シリコン層である。
個々の板のエツチング速度は、
１１ｎｊ ＝−３ｍＡから計算して０．４ ａｍ ／ｍ
ｉｎ となる。
ｉｎ となる。
第１図と第３図は測定に使用される基準基板の２例を示
し、第２図と第４図はこれらの基板の断面図であり、第
５図は測定系とエツチング装置の機能的関係と配置を示
し、第６図は導電層のエツチングの終点を示す電圧降下
Ｕ４が特定の時点に生じたことを表わす電圧測定曲線で
ある。第１図、第２図において、１・・・エツチングす
る３４０ｇ層、２・・・基板上の金属導電層、３・・・
フォトレジスト層、４・・・測定用接触電極。
し、第２図と第４図はこれらの基板の断面図であり、第
５図は測定系とエツチング装置の機能的関係と配置を示
し、第６図は導電層のエツチングの終点を示す電圧降下
Ｕ４が特定の時点に生じたことを表わす電圧測定曲線で
ある。第１図、第２図において、１・・・エツチングす
る３４０ｇ層、２・・・基板上の金属導電層、３・・・
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）金属導電層（２）上の電気絶縁層（１，１１）をフ
ォトレジスト・マスク（３，１３）を使用しプラズマ活
性化されたイオン、基、中性粒子の作用によるエッチン
グによって構造化する際、エッチングする層（１，１１
）からの物質除去の終点を決定することによりエッチン
グ過程を制御する方法において、エッチング反応器とし
て排気可能の堰室（３２）を備える排気容器（２２）が
使用され、エッチングする基板（１，２）を取付ける基
板支持体（７，１７）は移動可能に構成され、低オーム
抵抗接触（４）を備える特定の寸法と形態の基準基板（
１，２）を使用し、一定時間間隔毎に金属導電層に一定
の既知測定電流（Ｉ＿Ｍ＿■）を流したときの電圧降下
（Ｕ＿Ｍ＿■）を測定し、この測定をプラズマのイオン
と電子により導電層（２）に付加注入された電流（Ｉ＿
ｉ＿ｎ＿ｊ）が電圧降下（Ｕ＿Ｍ＿■）を変化させるま
で続けることによって物質除去の終点が決定されること
を特徴とするプラズマ活性化イオン、基、中性粒子の作
用によるエッチング過程の制御方法。 ２）電圧降下の測定時間間隔が０．０１乃至１ｓ、特に
０．２ｓであ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）測定データが電磁放射のパルス符号変調により無接
触に伝送され、その際独立ユニットとして可動基板支持
体（７，１７）に取付けられた遠隔測定系（１８）が使
用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。 ４）時間に関係する測定データから局部エッチング速度
が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項の一つに記載の方法。 ５）測定データがプロセス制御計算機（３０）に導かれ
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４項の一つに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3701472.2 | 1987-01-20 | ||
| DE3701472 | 1987-01-20 |
Publications (1)
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