JP2000100797A - 素子の製造方法及び製造装置 - Google Patents
素子の製造方法及び製造装置Info
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- JP2000100797A JP2000100797A JP28344398A JP28344398A JP2000100797A JP 2000100797 A JP2000100797 A JP 2000100797A JP 28344398 A JP28344398 A JP 28344398A JP 28344398 A JP28344398 A JP 28344398A JP 2000100797 A JP2000100797 A JP 2000100797A
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- light
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- etched
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微細加工パターンをその場でリアルタイムに
測定し、その測定値から微細加工状態を算出して所望の
加工形状を形成する 【解決手段】 初期条件を設定してエッチング加工に入
り、所定時間経過後に、レーザー光源２４からの光束を
ポーラライザ２５で直線偏光にして基板Ｓに照射し、反
射された楕円偏光をコンペンセータ２６とアナライザ２
７を通してディテクタ２８で検出し、その回転方位角か
らそのときの偏光状態を検出する。そして、このときの
加工状態が目標値範囲内に入るように加工条件を変更し
て所望の素子を形成する。
測定し、その測定値から微細加工状態を算出して所望の
加工形状を形成する 【解決手段】 初期条件を設定してエッチング加工に入
り、所定時間経過後に、レーザー光源２４からの光束を
ポーラライザ２５で直線偏光にして基板Ｓに照射し、反
射された楕円偏光をコンペンセータ２６とアナライザ２
７を通してディテクタ２８で検出し、その回転方位角か
らそのときの偏光状態を検出する。そして、このときの
加工状態が目標値範囲内に入るように加工条件を変更し
て所望の素子を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被加工物の加工状
態をリアルタイムに計測して、所望の加工形状を得る回
折光学素子等の素子の製造方法及び製造装置に関するも
のである。
態をリアルタイムに計測して、所望の加工形状を得る回
折光学素子等の素子の製造方法及び製造装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、集積回路や回折光学素子、マ
イクロマシンなどを製造する微細加工分野の加工装置で
は、パターンの微細化が進み、加工すべきパターンの線
幅や深さがμｍ以下の領域になっているために、高精度
の加工技術が要求されている。例えば、シリコンウェハ
上のＳｉＯ2 膜をイオンエッチングする際には、本番の
工程の前に加工条件出し工程を行い、レジストパターン
現像後の基板に対して、例えばガス種、加圧電圧周波数
や強度、ガス流量や圧力等の各種パラメータをそれぞれ
独立に変更し、その条件でパターンの線幅や深さを走査
型電子顕微鏡で計測し、その結果を基に最適な加工条件
を決定している。
イクロマシンなどを製造する微細加工分野の加工装置で
は、パターンの微細化が進み、加工すべきパターンの線
幅や深さがμｍ以下の領域になっているために、高精度
の加工技術が要求されている。例えば、シリコンウェハ
上のＳｉＯ2 膜をイオンエッチングする際には、本番の
工程の前に加工条件出し工程を行い、レジストパターン
現像後の基板に対して、例えばガス種、加圧電圧周波数
や強度、ガス流量や圧力等の各種パラメータをそれぞれ
独立に変更し、その条件でパターンの線幅や深さを走査
型電子顕微鏡で計測し、その結果を基に最適な加工条件
を決定している。
【０００３】例えば、リアクティブイオンエッチング装
置においては、ガス種としてはアルゴンを主体としてフ
ロン系ガスを混合し、この混合比や圧力をパラメータと
して、石英基板上にＳｉＯ2 酸化膜のエッチングを行
い、所望の形状からの差を走査型電子顕微鏡で測定し、
この差が零になるように各種のパラメータを決定してい
る。
置においては、ガス種としてはアルゴンを主体としてフ
ロン系ガスを混合し、この混合比や圧力をパラメータと
して、石英基板上にＳｉＯ2 酸化膜のエッチングを行
い、所望の形状からの差を走査型電子顕微鏡で測定し、
この差が零になるように各種のパラメータを決定してい
る。
【０００４】特開平７−７２３１９号公報には、レジス
トをエッチングマスクとして階段構造を形成する方法が
開示されており、図１６〜図２２はマスクを用いて４段
の階段形状の周期的構造を有する回折光学素子を作成す
る場合の工程図を示している。
トをエッチングマスクとして階段構造を形成する方法が
開示されており、図１６〜図２２はマスクを用いて４段
の階段形状の周期的構造を有する回折光学素子を作成す
る場合の工程図を示している。
【０００５】図１６において、基板１にフォトレジスト
を滴下し、スピンコートによりｌμｍ程度の薄膜とし、
プリベーク処理を行ってレジスト膜２を形成する。次
に、図１７において所望の最も微細なパターンを有する
光学マスク（レクチル）３を介して光ビームＬを照射
し、レジスト膜２に転写露光する。ポジタイプのフォト
レジストを用いた場合には、図１８に示すように露光さ
れた領域は現像液に可溶となり、レチクル３がレジスト
膜２に転写されてパターン化され、所望のレジストパタ
ーン４が形成される。
を滴下し、スピンコートによりｌμｍ程度の薄膜とし、
プリベーク処理を行ってレジスト膜２を形成する。次
に、図１７において所望の最も微細なパターンを有する
光学マスク（レクチル）３を介して光ビームＬを照射
し、レジスト膜２に転写露光する。ポジタイプのフォト
レジストを用いた場合には、図１８に示すように露光さ
れた領域は現像液に可溶となり、レチクル３がレジスト
膜２に転写されてパターン化され、所望のレジストパタ
ーン４が形成される。
【０００６】図１９において、基板１を異方性エッチン
グが可能な反応性イオンエッチング又はイオンビームエ
ッチング装置に装着し、レジストパターン４をエッチン
グマスクとして、基板１に所定の時間エッチングを行
い、所望の深さをエッチングする。その後にレジストパ
ターン４を除去すると、図２０に示すようように基板１
に２段の段差を有するパターンが形成される。
グが可能な反応性イオンエッチング又はイオンビームエ
ッチング装置に装着し、レジストパターン４をエッチン
グマスクとして、基板１に所定の時間エッチングを行
い、所望の深さをエッチングする。その後にレジストパ
ターン４を除去すると、図２０に示すようように基板１
に２段の段差を有するパターンが形成される。
【０００７】更に、図２１において再び図１６の工程と
同様に基板１にレジスト膜５を形成する。図２２におい
て、レクチルの２倍のピッチの光学マスク６を用いて、
基板１上のパターンに対し位置合わせを行った後に、レ
ジスト膜５を露光して現像すると、パターン化されたレ
ジスト膜７が形成される。
同様に基板１にレジスト膜５を形成する。図２２におい
て、レクチルの２倍のピッチの光学マスク６を用いて、
基板１上のパターンに対し位置合わせを行った後に、レ
ジスト膜５を露光して現像すると、パターン化されたレ
ジスト膜７が形成される。
【０００８】その後に、図１９の工程と同様にドライエ
ッチングを行い、図２０の工程と同様にレジストパター
ン８を除去すると、基板１に図２３に示すような４段の
段差を有するパターンが形成され、構造周期ピッチ幅
ｐ、構造横線幅ｗ、段差深さｄを有する回折光学素子が
得られる。
ッチングを行い、図２０の工程と同様にレジストパター
ン８を除去すると、基板１に図２３に示すような４段の
段差を有するパターンが形成され、構造周期ピッチ幅
ｐ、構造横線幅ｗ、段差深さｄを有する回折光学素子が
得られる。
【０００９】次に、４倍ピッチのマスクを使用し同様の
工程を繰り返すことにより、８段の段差を有するパター
ンの回折光学素子を作成することができ、更に８倍ピッ
チのマスクで工程を繰り返せば、１６段の段差を有する
回折光学素子を作成することができる。
工程を繰り返すことにより、８段の段差を有するパター
ンの回折光学素子を作成することができ、更に８倍ピッ
チのマスクで工程を繰り返せば、１６段の段差を有する
回折光学素子を作成することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例においては、微細加工後に被加工基板１を取り出し
て線幅ｗや深さｄを走査型電子顕微鏡等で計測するため
に時間が掛かり、その間に加工条件が変化してしまうの
で、加工の再現性が悪いという問題点がある。
来例においては、微細加工後に被加工基板１を取り出し
て線幅ｗや深さｄを走査型電子顕微鏡等で計測するため
に時間が掛かり、その間に加工条件が変化してしまうの
で、加工の再現性が悪いという問題点がある。
【００１１】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
微細加工パターンをその場でリアルタイムに測定し、そ
の測定値から微細加工状態を算出して所望の加工形状を
形成する素子の製造方法及び製造装置を提供することに
ある。
微細加工パターンをその場でリアルタイムに測定し、そ
の測定値から微細加工状態を算出して所望の加工形状を
形成する素子の製造方法及び製造装置を提供することに
ある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る素子の製造方法は、光透過性又は光反射
性を有する被エッチング物に、周期的パターンを選択的
に任意の深さ及び幅にエッチングする素子の製造方法に
おいて、光源部から前記被エッチング物の周期的構造に
所定の偏光状態の光束を照射する工程と、前記周期的構
造からの反射光の偏光状態の変化を光検出部により検出
する工程と、前記光源部及び前記光検出部を相対関係を
保持したまま移動台を移動する工程と、前記被エッチン
グ物上の基板の照射位置を検出手段により検出しエッチ
ングをモニタする工程とを有することを特微とする。
の本発明に係る素子の製造方法は、光透過性又は光反射
性を有する被エッチング物に、周期的パターンを選択的
に任意の深さ及び幅にエッチングする素子の製造方法に
おいて、光源部から前記被エッチング物の周期的構造に
所定の偏光状態の光束を照射する工程と、前記周期的構
造からの反射光の偏光状態の変化を光検出部により検出
する工程と、前記光源部及び前記光検出部を相対関係を
保持したまま移動台を移動する工程と、前記被エッチン
グ物上の基板の照射位置を検出手段により検出しエッチ
ングをモニタする工程とを有することを特微とする。
【００１３】また、本発明に係る素子の製造装置は、光
透過性又は光反射性を有する被エッチング物に、周期的
パターンを選択的に任意の深さ及び幅にエッチングする
素子の製造装置において、前記被エッチング物の周期的
構造に所定の偏光状態の光束を照射する光源部と、前記
周期的構造からの反射光の偏光状態の変化を検出する光
検出部と、前記光源部及び前記光検出部を相対関係を保
持したまま移動する移動台と、前記被エッチング物上の
基板の照射位置を検出する検出手段とから成るエッチン
グモニタを有し、該エッチングモニタにより検出した偏
光状態に基づいて加工条件を変更し、所定の偏光状態に
なったときにエッチングの終了を判断することを特徴と
する。
透過性又は光反射性を有する被エッチング物に、周期的
パターンを選択的に任意の深さ及び幅にエッチングする
素子の製造装置において、前記被エッチング物の周期的
構造に所定の偏光状態の光束を照射する光源部と、前記
周期的構造からの反射光の偏光状態の変化を検出する光
検出部と、前記光源部及び前記光検出部を相対関係を保
持したまま移動する移動台と、前記被エッチング物上の
基板の照射位置を検出する検出手段とから成るエッチン
グモニタを有し、該エッチングモニタにより検出した偏
光状態に基づいて加工条件を変更し、所定の偏光状態に
なったときにエッチングの終了を判断することを特徴と
する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明を図１〜図１５に図示の実
施例に基づいて詳細に説明する。図１は反応性イオンエ
ッチング装置の側面図、図２は平面図を示し、真空容器
１１内に平板カソード１２及びアノード１３が平行に配
置され、カソード１２上には被加工物であるイオンエッ
チングを行う例えばＳｉＯ2 基板Ｓが載置されるように
なっており、カソード１２には高周波電源１４が接続さ
れている。また、真空容器１１及びアノード１３は接地
されており、真空容器１１には反応性エッチングガスを
注入する注入口１６及び排出する排出口１７が設けられ
ている。
施例に基づいて詳細に説明する。図１は反応性イオンエ
ッチング装置の側面図、図２は平面図を示し、真空容器
１１内に平板カソード１２及びアノード１３が平行に配
置され、カソード１２上には被加工物であるイオンエッ
チングを行う例えばＳｉＯ2 基板Ｓが載置されるように
なっており、カソード１２には高周波電源１４が接続さ
れている。また、真空容器１１及びアノード１３は接地
されており、真空容器１１には反応性エッチングガスを
注入する注入口１６及び排出する排出口１７が設けられ
ている。
【００１５】また、真空容器１１の側面には光透過性の
ガラス窓１８、１９が設けられ、真空容器１１の外側に
は加工状態を検出するための光源部２０及び受光部２１
から成るエリプソメータが配置されている。このエリプ
ソメータは測長機能を有するＸ−Ｙステージ２２、２３
上に搭載されており、被加工物上の任意の位置に光束を
照射することができるようになっている。
ガラス窓１８、１９が設けられ、真空容器１１の外側に
は加工状態を検出するための光源部２０及び受光部２１
から成るエリプソメータが配置されている。このエリプ
ソメータは測長機能を有するＸ−Ｙステージ２２、２３
上に搭載されており、被加工物上の任意の位置に光束を
照射することができるようになっている。
【００１６】エリプソメータにおいて、光源部２０は単
色の例えばＨｅ−Ｎｅレーザー光源２４、偏光板である
ポーラライザ２５から構成され、受光部２１は１／４波
長板であるコンペンセータ２６、他方の偏光板であるア
ナライザ２７、ディテクタ２８から構成されている。
色の例えばＨｅ−Ｎｅレーザー光源２４、偏光板である
ポーラライザ２５から構成され、受光部２１は１／４波
長板であるコンペンセータ２６、他方の偏光板であるア
ナライザ２７、ディテクタ２８から構成されている。
【００１７】図３はエッチング加工の自動制御のブロッ
ク回路の構成図を示し、光源部２０と受光部２１から成
るエリプソメータを含むエッチングモニタ部３０と、光
束照射位置と加工すべき基板Ｓの相対位置を検出するＸ
−Ｙステージ２２、２３を含む位置検出部３１の出力
は、検出位置における構造横線幅ｗと深さｄを算出する
処理系３２、処理系３２の情報を基に制御を行う中央制
御部３３、カソード１２の電圧を制御するカソード電源
ドライバ３４、高周波電源１４に順次に接続されてい
る。真空容器１１の注入口１６には、弗素等の反応性ガ
ス用ガスボンベ３５と不活性ガス用のガスボンベ３６が
配管されており、配管の途中にガスの混合割合を調節す
る混合比制御弁３７、混合されたガスの圧力制御弁３
８、流量制御弁３９が配設されている。そして、この３
つの制御弁３７、３８、３９には中央制御部３３の出力
が接続されている。
ク回路の構成図を示し、光源部２０と受光部２１から成
るエリプソメータを含むエッチングモニタ部３０と、光
束照射位置と加工すべき基板Ｓの相対位置を検出するＸ
−Ｙステージ２２、２３を含む位置検出部３１の出力
は、検出位置における構造横線幅ｗと深さｄを算出する
処理系３２、処理系３２の情報を基に制御を行う中央制
御部３３、カソード１２の電圧を制御するカソード電源
ドライバ３４、高周波電源１４に順次に接続されてい
る。真空容器１１の注入口１６には、弗素等の反応性ガ
ス用ガスボンベ３５と不活性ガス用のガスボンベ３６が
配管されており、配管の途中にガスの混合割合を調節す
る混合比制御弁３７、混合されたガスの圧力制御弁３
８、流量制御弁３９が配設されている。そして、この３
つの制御弁３７、３８、３９には中央制御部３３の出力
が接続されている。
【００１８】図４は基板Ｓの平面図を示し、基板Ｓ上の
加工領域Ａ、モニタ光束の照射位置の原点位置出しのた
めの回折散乱光発生用マークＭが用意されている。加工
パターンがフレネルゾーンプレートのように連続的に構
造周期ピッチ幅ｐが変る場合は、基準位置となるマーク
Ｍからの距離の設計値から構造周期ピッチｐを求める。
ここで、モニタ光束の径は数１００μｍ以下であり、こ
の径の中では構造周期ピッチ幅ｐは一定と見做なしてよ
い。なお、試料中のパターンがマークＭとして使える場
合はそれを使用してもよい。
加工領域Ａ、モニタ光束の照射位置の原点位置出しのた
めの回折散乱光発生用マークＭが用意されている。加工
パターンがフレネルゾーンプレートのように連続的に構
造周期ピッチ幅ｐが変る場合は、基準位置となるマーク
Ｍからの距離の設計値から構造周期ピッチｐを求める。
ここで、モニタ光束の径は数１００μｍ以下であり、こ
の径の中では構造周期ピッチ幅ｐは一定と見做なしてよ
い。なお、試料中のパターンがマークＭとして使える場
合はそれを使用してもよい。
【００１９】回折光学素子の検出波長オーダの周期的立
体構造をしたパターンは構造複屈折性を示し、構造屈折
率は回折格子の段差深さｄ、構造横線幅ｗ、構造周期ピ
ッチ幅ｐ等の形状と対応関係がある。この対応関係を利
用して構造屈折率を非破壊かつリアルタイムな光束で検
出し、段差深さｄや構造横線幅ｗ、更には斜面の傾斜を
エリプソメータを使ってモニタリングする。なお、原理
的には干渉式の膜厚計でも実施可能である。
体構造をしたパターンは構造複屈折性を示し、構造屈折
率は回折格子の段差深さｄ、構造横線幅ｗ、構造周期ピ
ッチ幅ｐ等の形状と対応関係がある。この対応関係を利
用して構造屈折率を非破壊かつリアルタイムな光束で検
出し、段差深さｄや構造横線幅ｗ、更には斜面の傾斜を
エリプソメータを使ってモニタリングする。なお、原理
的には干渉式の膜厚計でも実施可能である。
【００２０】エリプソメータは偏光状態の楕円率と主軸
の傾きを検出して、周期的構造物における深さｄと構造
横幅ｗという２つの未知数を同時に求めることができる
ので、エッチングモニタ３０として大変有効である。
の傾きを検出して、周期的構造物における深さｄと構造
横幅ｗという２つの未知数を同時に求めることができる
ので、エッチングモニタ３０として大変有効である。
【００２１】本実施例では、微細加工装置の側面に検出
光の入射用ガラス窓１８と出射用ガラス窓１９を設け、
所定の波長の所定の偏光状態の検出用レーザー光を入射
用ガラス窓１８から入射して、その被加工面の周期的構
造パターンに所定の角度で照射する。このとき、周期パ
ターンのピッチが波長よりも大きいと回折光が発生する
ので、その反射光を出射用ガラス窓１９から出射して、
この０次反射光又は０次光でない回折光の偏光状態を検
出する。この偏光状態の変化を解析することによって、
パターンの形成状態を検出することができる。
光の入射用ガラス窓１８と出射用ガラス窓１９を設け、
所定の波長の所定の偏光状態の検出用レーザー光を入射
用ガラス窓１８から入射して、その被加工面の周期的構
造パターンに所定の角度で照射する。このとき、周期パ
ターンのピッチが波長よりも大きいと回折光が発生する
ので、その反射光を出射用ガラス窓１９から出射して、
この０次反射光又は０次光でない回折光の偏光状態を検
出する。この偏光状態の変化を解析することによって、
パターンの形成状態を検出することができる。
【００２２】即ち、図１において最初にＨｅ−Ｎｅレー
ザー光源２４からの光束をポーラライザ２５で４５度方
位の直線偏光にして基板Ｓに照射し、反射された楕円偏
光をコンペンセータ２６とアナライザ２７を通してディ
テクタ２８で検出する。このとき、コンペンセータ２６
とアナライザ２７を回転させて消光し、このときのコン
ペンセータ２６とアナライザ２７の回転方位角から偏光
状態を検出する。これから偏光解析を行って、周期的構
造の物質の詰まり具合を表す構造横幅ｗと周期ピッチ幅
ｐとの比であるフィリングファクタ（Filling factor）
Ｆと段差深さｄを求めることができる。
ザー光源２４からの光束をポーラライザ２５で４５度方
位の直線偏光にして基板Ｓに照射し、反射された楕円偏
光をコンペンセータ２６とアナライザ２７を通してディ
テクタ２８で検出する。このとき、コンペンセータ２６
とアナライザ２７を回転させて消光し、このときのコン
ペンセータ２６とアナライザ２７の回転方位角から偏光
状態を検出する。これから偏光解析を行って、周期的構
造の物質の詰まり具合を表す構造横幅ｗと周期ピッチ幅
ｐとの比であるフィリングファクタ（Filling factor）
Ｆと段差深さｄを求めることができる。
【００２３】図５は２段回折格子の断面図、図６はフィ
リングファクタＦのグラフ図を示し、検出波長がその周
期に比べて充分大きいとし、パターンに対してレーザー
光が垂直に入射すると仮定すると、入射光の偏光状態が
格子の溝に平行であるか垂直であるかにより、複屈折素
子の周期構造部分での屈折率np、nsはそれぞれ次式で与
えられる。 np＝｛Ｆ・n12 ＋（１−Ｆ）・n22}1/2 ・・・(1) ns＝[(Ｆ／n12)＋{(１ーＦ）／n22}］-1/2 ・・・(2)
リングファクタＦのグラフ図を示し、検出波長がその周
期に比べて充分大きいとし、パターンに対してレーザー
光が垂直に入射すると仮定すると、入射光の偏光状態が
格子の溝に平行であるか垂直であるかにより、複屈折素
子の周期構造部分での屈折率np、nsはそれぞれ次式で与
えられる。 np＝｛Ｆ・n12 ＋（１−Ｆ）・n22}1/2 ・・・(1) ns＝[(Ｆ／n12)＋{(１ーＦ）／n22}］-1/2 ・・・(2)
【００２４】ここで、例えばＳｉＯ2 基板の場合には、
n1はＳｉＯ2 の屈折率、n2は空気の屈折率である。
n1はＳｉＯ2 の屈折率、n2は空気の屈折率である。
【００２５】偏光解析のモデルは、ウェハ基板Ｓ上の所
定の厚みの複屈折媒質の複屈折率を測定することに相当
する。即ち、偏光解析法とは、このウェハ基板Ｓ上に位
相差０、振幅比１の直線偏光光を所定の角度θで入射
し、その反射光の位相差Δと振幅比ψを測定して屈折率
np、nsと深さｄを求めるものである。
定の厚みの複屈折媒質の複屈折率を測定することに相当
する。即ち、偏光解析法とは、このウェハ基板Ｓ上に位
相差０、振幅比１の直線偏光光を所定の角度θで入射
し、その反射光の位相差Δと振幅比ψを測定して屈折率
np、nsと深さｄを求めるものである。
【００２６】この偏光解析法により求まった屈折率np、
nsの値と予め分っているn1、n2から、式(1) 、(2) を変
形した次式によりフィリングファクタＦを求めることが
できる。 Fp＝(np2−n22)／（n12 −n22) ・・・(3) Fs＝{n12・(n22−ns2)} ／｛ns2 ・(n22 −n12)｝ ・・・(4)
nsの値と予め分っているn1、n2から、式(1) 、(2) を変
形した次式によりフィリングファクタＦを求めることが
できる。 Fp＝(np2−n22)／（n12 −n22) ・・・(3) Fs＝{n12・(n22−ns2)} ／｛ns2 ・(n22 −n12)｝ ・・・(4)
【００２７】このFpとFsの２値は同じ値なので、これを
次のように平均化すると精度を高めることができる。 Ｆ＝（Fp＋Fs）／２ ・・・(5)
次のように平均化すると精度を高めることができる。 Ｆ＝（Fp＋Fs）／２ ・・・(5)
【００２８】このように、偏光解析により構造複屈折率
を求めることによって、加工パターンのフィリングファ
クタＦと深さｄを同時に検出することができ、フィリン
グファクタＦが求まると構造周期ピッチ幅ｐから構造横
線幅ｗを求めることができる。
を求めることによって、加工パターンのフィリングファ
クタＦと深さｄを同時に検出することができ、フィリン
グファクタＦが求まると構造周期ピッチ幅ｐから構造横
線幅ｗを求めることができる。
【００２９】なお、以上の構造複屈折の式はモニタ波長
に比べて構造周期ピッチ幅ｐが充分小さい場合である
が、一般にモニタ波長と構造周期が近い場合でも、所定
の関係を有する構造複屈折性を示すことが知られてい
る。また、以上のように２段の回折光学素子ではなく、
図７、図８に示すように４段以上の回折光学素子の場合
も、基本的に２段回折格子の拡張なので、本質的に同様
に取り扱うことができる。
に比べて構造周期ピッチ幅ｐが充分小さい場合である
が、一般にモニタ波長と構造周期が近い場合でも、所定
の関係を有する構造複屈折性を示すことが知られてい
る。また、以上のように２段の回折光学素子ではなく、
図７、図８に示すように４段以上の回折光学素子の場合
も、基本的に２段回折格子の拡張なので、本質的に同様
に取り扱うことができる。
【００３０】図９は基板Ｓの断面図を示し、フレネルゾ
ーンプレートのような結像機能を有する回折光学素子で
は、周期ピッチ幅ｐは原点位置と回折光学素子の設計
値、更にステージ２２、２３の測長位置から決めること
ができる。また、エッチング中はフォトレジストをマス
クとしているために、凸部は基板Ｓを加工した深さと残
ったレジストの厚みを加えた深さがｄとして測定され
る。レジストの厚みは周期構造のない例えば図４の領域
Ａの周辺部分を使って別途求め、これを後で差し引くこ
とにより基板Ｓの加工深さを求めることができる。
ーンプレートのような結像機能を有する回折光学素子で
は、周期ピッチ幅ｐは原点位置と回折光学素子の設計
値、更にステージ２２、２３の測長位置から決めること
ができる。また、エッチング中はフォトレジストをマス
クとしているために、凸部は基板Ｓを加工した深さと残
ったレジストの厚みを加えた深さがｄとして測定され
る。レジストの厚みは周期構造のない例えば図４の領域
Ａの周辺部分を使って別途求め、これを後で差し引くこ
とにより基板Ｓの加工深さを求めることができる。
【００３１】図１０は基板Ｓからの反射光の状態を示す
位相差Δと振幅比ψを複素平面上に極座標表示したグラ
フ図であり、所望のフィリングファクタＦを示す偏光状
態を曲線F0で示し、同様に所望の深さｄを示す偏光状態
は曲線d0で表すことができる。曲線F0とd0が交差した点
Ｃが所望のエンドポイントであるから、許される加工誤
差範囲が点Ｃを中心とした所定の領域Ａ内に入るまで加
工し、領域Ａ内に入った時点で加工を終了する。
位相差Δと振幅比ψを複素平面上に極座標表示したグラ
フ図であり、所望のフィリングファクタＦを示す偏光状
態を曲線F0で示し、同様に所望の深さｄを示す偏光状態
は曲線d0で表すことができる。曲線F0とd0が交差した点
Ｃが所望のエンドポイントであるから、許される加工誤
差範囲が点Ｃを中心とした所定の領域Ａ内に入るまで加
工し、領域Ａ内に入った時点で加工を終了する。
【００３２】なお、所望の深さd0とフィリングファクタ
F0は計算で求めてもよいが、実際に所望の形状を走査型
電子顕微鏡の断面写真を撮りながらトライ・アンド・エ
ラーにより加工し、同時にエリプソメータでデータを求
めながら形状と偏光状態との対応付けを行って点Ｃを求
めてもよい。
F0は計算で求めてもよいが、実際に所望の形状を走査型
電子顕微鏡の断面写真を撮りながらトライ・アンド・エ
ラーにより加工し、同時にエリプソメータでデータを求
めながら形状と偏光状態との対応付けを行って点Ｃを求
めてもよい。
【００３３】図１１は制御系３３のフローのチャート図
を示し、先ずステップS1で加工の初期条件を設定し、ス
テップS2でエッチング加工に入る。所定の時間経過後
に、ステップS3でモニタにより加工状態を検出する。ス
テップS4でこの状態で目標値に入っているかどうかを判
断し、この状態が所定の範囲に入っていなければ、ステ
ップS5でで加工条件を設定し直し、ステップS2での加工
に戻る。ステップS4で目標範囲に入っていれは加工を終
了する。
を示し、先ずステップS1で加工の初期条件を設定し、ス
テップS2でエッチング加工に入る。所定の時間経過後
に、ステップS3でモニタにより加工状態を検出する。ス
テップS4でこの状態で目標値に入っているかどうかを判
断し、この状態が所定の範囲に入っていなければ、ステ
ップS5でで加工条件を設定し直し、ステップS2での加工
に戻る。ステップS4で目標範囲に入っていれは加工を終
了する。
【００３４】図１２はそのときの基板Ｓの加工制御のグ
ラフ図を示し、加工のスタート点で処理系３２により偏
光状態が点C1になっている。目標の偏光状態は点Ｃであ
り、そこまでに至る加工状態を示している。中央制御部
３３で加工条件を所定のガスの混合比、圧力、流量及び
所定のカソード電圧に設定し、或る程度の加工時間が経
過した時に、処理系３２により基板Ｓをモニタした偏光
状態が点C2で示してある。ここでは、線幅ｗは変らず、
深さｄが目標値に近付いたことを示している。
ラフ図を示し、加工のスタート点で処理系３２により偏
光状態が点C1になっている。目標の偏光状態は点Ｃであ
り、そこまでに至る加工状態を示している。中央制御部
３３で加工条件を所定のガスの混合比、圧力、流量及び
所定のカソード電圧に設定し、或る程度の加工時間が経
過した時に、処理系３２により基板Ｓをモニタした偏光
状態が点C2で示してある。ここでは、線幅ｗは変らず、
深さｄが目標値に近付いたことを示している。
【００３５】次に、目標値に近付けるために線幅ｗを変
える必要があるので、目標値との差を処理系３２で算出
して中央制御部３３に伝え、加工条件の内の線幅加工に
寄与する条件を設定する。例えば、ここではガス混合比
制御弁３７とカソード電圧制御部３４に指示を出して所
定の制御を行い、深さｄを変えずに線幅ｗを変えるよう
に加工する。再び、処理系３２により基板Ｓの状態をモ
ニタしたときの偏光状態がC3で示されている。今度は深
さ方向を加工する条件で加工を繰り返し、処理系３２で
状態を観察しながら、C4、C5、Ｃと加工状態を目標値に
近付くように加工する。
える必要があるので、目標値との差を処理系３２で算出
して中央制御部３３に伝え、加工条件の内の線幅加工に
寄与する条件を設定する。例えば、ここではガス混合比
制御弁３７とカソード電圧制御部３４に指示を出して所
定の制御を行い、深さｄを変えずに線幅ｗを変えるよう
に加工する。再び、処理系３２により基板Ｓの状態をモ
ニタしたときの偏光状態がC3で示されている。今度は深
さ方向を加工する条件で加工を繰り返し、処理系３２で
状態を観察しながら、C4、C5、Ｃと加工状態を目標値に
近付くように加工する。
【００３６】図１３はｉ線又はエキシマ（ＫｒＦ：２４
８ｎｍ、ＡｒＦ：１９３ｎｍ、Ｆ2：１５７ｎｍ）を光
源とする半導体露光装置に、本実施例の回折光学素子を
適用したときの構成図を示している。半導体露光装置は
照明光学系４１、所定のパターンを有するレチクル４
２、所定の縮小倍率で設計された投影結像光学系４３、
レチクル像が転写される半導体基板４４を転載するウェ
ハステージ４５から構成されている。投影結像光学系４
３には、例えば図１４の斜視図及び図１５の断面図に示
すような、色収差低減と非球面効果機能を有する４段形
状の回折光学素子４６が組み込まれている。
８ｎｍ、ＡｒＦ：１９３ｎｍ、Ｆ2：１５７ｎｍ）を光
源とする半導体露光装置に、本実施例の回折光学素子を
適用したときの構成図を示している。半導体露光装置は
照明光学系４１、所定のパターンを有するレチクル４
２、所定の縮小倍率で設計された投影結像光学系４３、
レチクル像が転写される半導体基板４４を転載するウェ
ハステージ４５から構成されている。投影結像光学系４
３には、例えば図１４の斜視図及び図１５の断面図に示
すような、色収差低減と非球面効果機能を有する４段形
状の回折光学素子４６が組み込まれている。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る素子の
製造方法は、エッチング中に被エッチングである基板の
任意の場所に所定の偏向状態の光束を照射し、その反射
光の偏向状態を検出してモニタすることにより、所望の
形状に最適制御で加工することができ、加工精度が向上
し、加工時間の短縮化やコストの低減化を図ることがで
きる。更に、基板面内のエッチングむらを検出すること
ができるので、制御系により一様な分布に均一加工する
ことができる。
製造方法は、エッチング中に被エッチングである基板の
任意の場所に所定の偏向状態の光束を照射し、その反射
光の偏向状態を検出してモニタすることにより、所望の
形状に最適制御で加工することができ、加工精度が向上
し、加工時間の短縮化やコストの低減化を図ることがで
きる。更に、基板面内のエッチングむらを検出すること
ができるので、制御系により一様な分布に均一加工する
ことができる。
【００３８】また、本発明に係る素子の製造装置は、エ
ッチング中に光源部により被エッチング物である基板の
任意の場所に所定の偏向状態の光束を照射し、その反射
光の偏向状態を光検出部により検出し、検出した偏向状
態に基づいて加工条件を変更して所定の偏向状態となっ
たときにエッチングを終了するので、所望の形状に最適
制御で加工することができ、加工精度が向上し、加工時
間の短縮化やコストの低減化を図ることができる。更
に、基板面内のエッチングむらを検出することができる
ので、制御系により一様な分布に均一加工することがで
きる。
ッチング中に光源部により被エッチング物である基板の
任意の場所に所定の偏向状態の光束を照射し、その反射
光の偏向状態を光検出部により検出し、検出した偏向状
態に基づいて加工条件を変更して所定の偏向状態となっ
たときにエッチングを終了するので、所望の形状に最適
制御で加工することができ、加工精度が向上し、加工時
間の短縮化やコストの低減化を図ることができる。更
に、基板面内のエッチングむらを検出することができる
ので、制御系により一様な分布に均一加工することがで
きる。
【図１】第１の実施例の正面図である。
【図２】平面図である。
【図３】加工システムのブロック構成図である。
【図４】基板上の平面図である。
【図５】２段回折格子の断面図である。
【図６】構造複屈折のグラフ図である。
【図７】４段回折格子の断面図である。
【図８】構造複屈折のグラフ図である。
【図９】基板の断面図である。
【図１０】加工状態のグラフ図である。
【図１１】加工制御のフローチャート図である。
【図１２】加工状態のグラフ図である。
【図１３】半導体露光装置の構成図である。
【図１４】回折光学素子の斜視図である。
【図１５】断面図である。
【図１６】従来例の回折光学素子の製造工程の断面図で
ある。
ある。
【図１７】従来例の回折光学素子の製造工程の断面図で
ある。
ある。
【図１８】従来例の回折光学素子の製造工程の断面図で
ある。
ある。
【図１９】従来例の回折光学素子の製造工程の断面図で
ある。
ある。
【図２０】従来例の回折光学素子の製造工程の断面図で
ある。
ある。
【図２１】従来例の回折光学素子の製造工程の断面図で
ある。
ある。
【図２２】従来例の回折光学素子の製造工程の断面図で
ある。
ある。
【図２３】４段の回折光学素子の断面図である。
１１ 真空容器 １２ カソード １３ アノード １４ 高周波電源 １５、４４ 基板 ２０ 光源部 ２１ 受光部 ２４ レーザー光源 ２５ ポーラライザ ２６ コンペンセータ ２７ アナライザ ２８ ディテクタ ３０ エッチングモニタ部 ３１ 位置検出部 ３３ 中央制御部 ３４ カソード電源ドライバ ３７、３８、３９ ガス制御弁 ４１ 照明光学系 ４２ レチクル ４３ 投影結像光学系 ４６ 回折光学素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 AA03 AA04 AA31 AA37 AA63 BA02 BC23 5F004 BA04 BB02 BB13 CA05 CA08 CB09 CB10 CB15 DB00 EA28 EA33 EA37 EB06 EB08
Claims (13)
- 【請求項１】 光透過性又は光反射性を有する被エッチ
ング物に、周期的パターンを選択的に任意の深さ及び幅
にエッチングする素子の製造方法において、光源部から
前記被エッチング物の周期的構造に所定の偏光状態の光
束を照射する工程と、前記周期的構造からの反射光の偏
光状態の変化を光検出部により検出する工程と、前記光
源部及び前記光検出部を相対関係を保持したまま移動台
を移動する工程と、前記被エッチング物上の基板の照射
位置を検出手段により検出しエッチングをモニタする工
程とを有することを特徴とする素子の製造方法。 - 【請求項２】 前記モニタにより検出した偏光状態に基
づいて加工条件を変更し、所定の偏光状態になったとき
にエッチングの終了を判断する請求項１に記載の素子の
製造方法。 - 【請求項３】 前記被エッチング物は石英とし、前記エ
ッチングする方法は反応性イオンエッチング法とした請
求項１に記載の素子の製造方法。 - 【請求項４】 前記被エッチング物をエッチングする途
中で放電を一時停止し、この間にエッチング量の検出を
複数回繰り返す請求頃１に記載の素子の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４に記載の何れかの方法によ
って製造した光学素子。 - 【請求項６】 請求項５に記載の光学素子を投影レンズ
として使用した露光装置。 - 【請求項７】 請求項６に記載の露光装置による露光工
程を含むデバイス製造方法。 - 【請求項８】 光透過性又は光反射性を有する被エッチ
ング物に、周期的パターンを選択的に任意の深さ及び幅
にエッチングする回折光学素子の製造装置において、前
記被エッチング物の周期的構造に所定の偏光状態の光束
を照射する光源部と、前記周期的構造からの反射光の偏
光状態の変化を検出する光検出部と、前記光源部及び前
記光検出部を相対関係を保持したまま移動する移動台
と、前記被エッチング物上の基板の照射位置を検出する
検出手段とから成るエッチングモニタを有し、該エッチ
ングモニタにより検出した偏光状態に基づいて加工条件
を変更し、所定の偏光状態になったときにエッチングの
終了を判断することを特徴とする素子の製造装置。 - 【請求項９】 前記被エッチング物のエッチングの開始
又は途中において放電を一時停止し、該放電停止中に基
板上のパターンが無い領域のフォトレジストの残存膜厚
を前記エッチングモニタで検出し、該エッチングモニタ
の検出結果に基づいてエッチング量を検出する請求項８
に記載の素子の製造装置。 - 【請求項１０】 前記被エッチング物のエッチング途中
において放電を一時停止し、該放電停止中にパターンの
異なる複数の領域においてエッチング量を検出して被加
工基板面内のエッチングむらを検知し、該検知結果に基
づいて加工条件を変更する請求項８に記載の素子の製造
装置。 - 【請求項１１】 請求項８〜１０に記載の何れかの装置
によって製造した光学素子。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の光学素子を投影レ
ンズとして使用した露光装置。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載の露光装置による露
光工程を含むデバイス製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28344398A JP2000100797A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 素子の製造方法及び製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28344398A JP2000100797A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 素子の製造方法及び製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000100797A true JP2000100797A (ja) | 2000-04-07 |
Family
ID=17665619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28344398A Pending JP2000100797A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 素子の製造方法及び製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000100797A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006113550A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-04-27 | Carl Zeiss Ag | 偏光選択的ブレーズド回折光学素子 |
| US7045462B2 (en) | 2002-09-24 | 2006-05-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for fabricating a pattern and method for manufacturing a semiconductor device |
| JP2007003777A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Dainippon Printing Co Ltd | 回折光学素子の作製方法 |
| JP2008281765A (ja) * | 2007-05-10 | 2008-11-20 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | 凹凸構造物品の製造方法 |
| JP2015188025A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-10-29 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理方法 |
-
1998
- 1998-09-18 JP JP28344398A patent/JP2000100797A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7045462B2 (en) | 2002-09-24 | 2006-05-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for fabricating a pattern and method for manufacturing a semiconductor device |
| JP2006113550A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-04-27 | Carl Zeiss Ag | 偏光選択的ブレーズド回折光学素子 |
| JP4704849B2 (ja) * | 2004-08-20 | 2011-06-22 | カールツァイス アーゲー | 偏光選択的ブレーズド回折光学素子 |
| JP2007003777A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Dainippon Printing Co Ltd | 回折光学素子の作製方法 |
| JP4593385B2 (ja) * | 2005-06-23 | 2010-12-08 | 大日本印刷株式会社 | 回折光学素子の作製方法 |
| JP2008281765A (ja) * | 2007-05-10 | 2008-11-20 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | 凹凸構造物品の製造方法 |
| JP2015188025A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-10-29 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理方法 |
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