顕微干渉分光法による超微細構造内のプロセス診断法の開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555022
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 橘 邦英 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40027925)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 敏浩 京都大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90293886) ; 八坂 保能 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30109037) ; 斧 高一 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30311731)
• Keywords: プラズマプロセス / 微細構造エッチング / 顕微干渉分光法 / インプロセス・モニタリング / 二次元加工形状診断 / 二次元加工速度診断

Research Abstract

本研究では、超LSIのプロセスにおいて、高アスペクト比のデバイスパターンの加工形状をin situ(その場で)モニターするために、マイケルソン干渉計と顕微光学系を組み合わせた新しい方法として、サブミクロンの空間分解能を有する実用的な顕微干渉分光法を提案し、その設計・製作並びに特性評価を行うことを目的としている。初年度では、基本構成として単色レーザー光源、マイケルソン干渉計並びに高感度CCD撮像システムから成る二次元顕微干渉装置の光学系の設計と製作を行った。今年度は、その動作特性の評価を進めてきたが、機械的な振動等の外乱への対策が必要であることが判明し、剛性の高い構造に設計変更するとともに、ソフトウエア的に補正を行う対策についても検討した。
一方、ミクロンオーダーの微細パターンのエッチングに対して本測定法を適用して、二次元的な形状の加工が時間的に進化していく過程を計測するために、現有の誘導結合型プラズマ装置に対して、本顕微干渉装置を取り付けた。それによって、フロロカーボンガスのプラズマを用いたSiO_2のエッチングにおけるエッチングレートの測定や、Si_3N_4やフォトレジストに対するエッチングの選択性について診断を行った。また、電子顕微鏡等を用いたex situ測定との比較によってその性能の評価を行った。

Research Products

• [Publications] Kunihide Tashibana: "Behavior of F Atoms and CF_2 Radicals in Fluorocarbon Plasmas for SiO_2/Si Etching"Jpn. J. Appl. Phys.. 38.7B. 4367-4372 (1999)
• [Publications] Shin-ichi Imai: "Analysis of Product Species in Capacitively Coupled C_5F_8 Plasma by Electron Attachment Mass Spectroscopy"Jpn. J. Appl. Phys.. 38.8A. L888-L891 (1999)
• [Publications] Kunihide Tachibana: "Reactions of Perfluoro-Compound Alternatives in SiO_2 Plasma Etching Studied by Laser Spectroscopic and Mass Spectrometric Techniques"Proc.14^<th> International Symposium on Plasma Chemistry. Vol.3. 1149-1153 (1999)
• [Publications] Hideki Motomura: "Analysis for Chemical Bonds Formed on SiO_2 and Si_3N_4 Surfaces in C_4F_8 and C_5F_8 Plasmas for Selective Etching Processes"Extended Abstracts of International Workshop on Basic Aspects of Non-equilibrium Plasmas Interacting with Surfaces (BANPIS-2000). 43 (2000)