JP2001093885A - エッチング監視装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】エッチングの終点を正確に検出することのでき
るエッチング監視装置を提供することである。 【解決手段】光源２０からの光束が光ファイバ束を通っ
てウェハに１７導かれ、該ウェハ１７からの反射光の分
光強度が分光器２３で測定される。上記分光器２３で測
定された分光強度データは、波数等間隔のデータに変換
される。また、上記変換された上記波数等間隔の分光強
度データは、高速フーリエ変換される。ここでフーリエ
変換されたデータは、そのピーク位置が検出器２４で検
出され、該検出器２４で検出されたピーク位置に従って
ＲＦ電源１８が調整されて、求められたエッチング量が
得られる。
るエッチング監視装置を提供することである。 【解決手段】光源２０からの光束が光ファイバ束を通っ
てウェハに１７導かれ、該ウェハ１７からの反射光の分
光強度が分光器２３で測定される。上記分光器２３で測
定された分光強度データは、波数等間隔のデータに変換
される。また、上記変換された上記波数等間隔の分光強
度データは、高速フーリエ変換される。ここでフーリエ
変換されたデータは、そのピーク位置が検出器２４で検
出され、該検出器２４で検出されたピーク位置に従って
ＲＦ電源１８が調整されて、求められたエッチング量が
得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウェハ或
いは液晶ガラス基板等の製造プロセスに於いて、エッチ
ングを監視し、同プロセスの終点を検出する技術に関す
るものである。
いは液晶ガラス基板等の製造プロセスに於いて、エッチ
ングを監視し、同プロセスの終点を検出する技術に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体ウェハ或いは液晶ガラス
基板等の製造プロセスに於いて、エッチングを監視して
その終点を検出する方法の１つに、光干渉法がある。
基板等の製造プロセスに於いて、エッチングを監視して
その終点を検出する方法の１つに、光干渉法がある。
【０００３】ドライエッチング（反応性イオンエッチン
グ）装置は、例えば、エッチングチャンバ内に対向する
上部電極、下部電極を有しており、上部電極にはエッチ
ング監視の光束を通すための開口が設けられ、下部電極
上にはウェハが載置される。また、ドライエッチングの
反応ガスが、導入管を通してチャンバ内に導入される。
グ）装置は、例えば、エッチングチャンバ内に対向する
上部電極、下部電極を有しており、上部電極にはエッチ
ング監視の光束を通すための開口が設けられ、下部電極
上にはウェハが載置される。また、ドライエッチングの
反応ガスが、導入管を通してチャンバ内に導入される。
【０００４】そして、ＲＦ電源から上記上部電極、下部
電極に高周波電力が供給されると、電極間に反応ガスの
ラジカルから成るプラズマが発生し、このラジカルとウ
ェハ表面の物質の化学反応と、ラジカルがウェハ表面に
衝突することによる物理的な衝撃により、ウェハ表面の
エッチングが進行する。
電極に高周波電力が供給されると、電極間に反応ガスの
ラジカルから成るプラズマが発生し、このラジカルとウ
ェハ表面の物質の化学反応と、ラジカルがウェハ表面に
衝突することによる物理的な衝撃により、ウェハ表面の
エッチングが進行する。
【０００５】一方、エッチングの終点を検出するドライ
エッチング監視装置は、光源からの照明光を光ファイバ
束でコリメートレンズに導き、コリメートレンズで略平
行光にしてから、監視用の開口を通して上記ウェハ表面
に垂直入射する。そして、ウェハ表面で反射した光束
は、監視用開口を通り、コリメートレンズで集光され
て、光ファイバ束に入射する。
エッチング監視装置は、光源からの照明光を光ファイバ
束でコリメートレンズに導き、コリメートレンズで略平
行光にしてから、監視用の開口を通して上記ウェハ表面
に垂直入射する。そして、ウェハ表面で反射した光束
は、監視用開口を通り、コリメートレンズで集光され
て、光ファイバ束に入射する。
【０００６】更に、光ファイバ束から分光器に導かれる
と、ここでウェハ反射光から１波長が分離されてその強
度が光電変換される。この光電変換された電気信号を基
に、検出器でエッチングの終点が検出されると、ＲＦ電
源から上記上部電極、下部電極電極への電力供給を停止
してエッチングを終了するようになっている。
と、ここでウェハ反射光から１波長が分離されてその強
度が光電変換される。この光電変換された電気信号を基
に、検出器でエッチングの終点が検出されると、ＲＦ電
源から上記上部電極、下部電極電極への電力供給を停止
してエッチングを終了するようになっている。
【０００７】次に、こうしたエッチング監視装置で測定
される信号とエッチング終点の求め方を説明する。
される信号とエッチング終点の求め方を説明する。
【０００８】図７は、エッチング中のウェハ断面の一例
を示した図である。
を示した図である。
【０００９】この例では、Ｓｉ基板１に於いてＳｉＯ2
マスク２に覆われていない開口部がエッチングされてい
る。このウェハを照明すると、マスク表面３、マスク底
面４、開口表面５の３つの界面から、それぞれ反射光が
戻ってきて互いに干渉する。各界面からの反射光の強度
をＩ1 （３）、Ｉ2 （４）、Ｉ3 （５）とし、各界面間
の往復の光路長差をΔＳ12（３と４）、ΔＳ23（４と
５）、ΔＳ31（５と３）とすれば、反射光の強度Ｉは、 Ｉ＝Ｉ1 ＋Ｉ2 ＋Ｉ3 ＋Ｊ12＋Ｊ23＋Ｊ31 …（１）
マスク２に覆われていない開口部がエッチングされてい
る。このウェハを照明すると、マスク表面３、マスク底
面４、開口表面５の３つの界面から、それぞれ反射光が
戻ってきて互いに干渉する。各界面からの反射光の強度
をＩ1 （３）、Ｉ2 （４）、Ｉ3 （５）とし、各界面間
の往復の光路長差をΔＳ12（３と４）、ΔＳ23（４と
５）、ΔＳ31（５と３）とすれば、反射光の強度Ｉは、 Ｉ＝Ｉ1 ＋Ｉ2 ＋Ｉ3 ＋Ｊ12＋Ｊ23＋Ｊ31 …（１）
【００１０】
【数１】
【００１１】となる。但し、φは各界面に於ける反射で
生じる位相変化に起因する定数である。
生じる位相変化に起因する定数である。
【００１２】各光路長差は、 ΔＳ12＝２ｎ1 ｄ1 …（５） ΔＳ23＝２（ｄ1 ＋ｄ2 ）−２ｎ1 ｄ1 ＝２ｄ2 −２（ｎ1 −１）ｄ1 …（６） ΔＳ31＝−２（ｄ1 ＋ｄ2 ） …（７） である。（ｎ1 ：マスクＳｉＯ2 の屈折率） 各界面からの反射光の強度は、界面の反射率と測定範囲
内に占める各界面の面積率等によって決定される。界面
（マスク底面）４、界面（開口表面）５の反射率は界面
（マスク表面）３の反射率に比べて十分大きいので、開
口の面積率（＝開口率）が数１０％程度に大きければ、
界面４と５の干渉成分が支配的になる。したがって、エ
ッチング監視装置で測定される信号は、図８に示される
ようになる。
内に占める各界面の面積率等によって決定される。界面
（マスク底面）４、界面（開口表面）５の反射率は界面
（マスク表面）３の反射率に比べて十分大きいので、開
口の面積率（＝開口率）が数１０％程度に大きければ、
界面４と５の干渉成分が支配的になる。したがって、エ
ッチング監視装置で測定される信号は、図８に示される
ようになる。
【００１３】信号波形７の１周期は、光路長差ΔＳ
23（上記（６）式）の変化量Δ（ΔＳ23） Δ（ΔＳ23）＝２Δｄ2 −２（ｎ1 −１）Δｄ1 …（８） が波長λに等しいことに相当する。したがって、マスク
の屈折率ｎ1 とエッチング選択比Ｒ（＝マスクと開口部
のエッチング速度の比） Ｒ＝Δｄ2 ／Δｄ1 …（９） 既知ならば、信号波形７の周期Ｔより開口部のエッチン
グ深さの変化量Δｄ2 が
23（上記（６）式）の変化量Δ（ΔＳ23） Δ（ΔＳ23）＝２Δｄ2 −２（ｎ1 −１）Δｄ1 …（８） が波長λに等しいことに相当する。したがって、マスク
の屈折率ｎ1 とエッチング選択比Ｒ（＝マスクと開口部
のエッチング速度の比） Ｒ＝Δｄ2 ／Δｄ1 …（９） 既知ならば、信号波形７の周期Ｔより開口部のエッチン
グ深さの変化量Δｄ2 が
【００１４】
【数２】
【００１５】と求められることになる。
【００１６】つまり、上述した検出器は、信号波形７の
ピーク時刻ｔ1 〜ｔ4 を逐次検出してその平均間隔（＝
半周期の時間）を求める。更に、エッチング開始から現
在までの経過時間と上記平均間隔より周期Ｔを求め、上
記（１０）式より、エッチング深さの変化量Δｄ2 を得
る。それが規定の値に達した時刻を終点として検出する
ものである。
ピーク時刻ｔ1 〜ｔ4 を逐次検出してその平均間隔（＝
半周期の時間）を求める。更に、エッチング開始から現
在までの経過時間と上記平均間隔より周期Ｔを求め、上
記（１０）式より、エッチング深さの変化量Δｄ2 を得
る。それが規定の値に達した時刻を終点として検出する
ものである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の終点検出の方法には２つの課題がある。
来の終点検出の方法には２つの課題がある。
【００１８】第１に、ウェハの開口率が小さい場合、マ
スク部の干渉成分Ｊ12（上記（２）式）が大きくなる。
そのため、信号波形は、上記開口部の干渉成分とマスク
部の干渉成分が重畳した波形となる。
スク部の干渉成分Ｊ12（上記（２）式）が大きくなる。
そのため、信号波形は、上記開口部の干渉成分とマスク
部の干渉成分が重畳した波形となる。
【００１９】両者の周期が近い場合、開口部の干渉成分
だけを抽出することは極めて困難になり、上記のような
ピーク時刻を使う方法では正確な終点を検出することが
できなくなる。
だけを抽出することは極めて困難になり、上記のような
ピーク時刻を使う方法では正確な終点を検出することが
できなくなる。
【００２０】第２に、図７に示されるような、ウェハの
パターン幅（ｗ1 、ｗ2 ）が測定光の波長λと同等以下
になると、信号波形の周期から上記（１０）式が用いら
れて計算されたエッチング深さの変化量が、実際の値と
一致しないことがある。それは、以下の電磁場解析より
裏付けられる。
パターン幅（ｗ1 、ｗ2 ）が測定光の波長λと同等以下
になると、信号波形の周期から上記（１０）式が用いら
れて計算されたエッチング深さの変化量が、実際の値と
一致しないことがある。それは、以下の電磁場解析より
裏付けられる。
【００２１】計算に用いられたモデルは、図９に示され
るように、シリコンＳｉ基板上に厚さ１００ｎｍの二酸
化シリコン（ＳｉＯ2 ）から成るマスクパターンが形成
され、プラズマエッチングで開口部のＳｉがエッチング
されている状態である。
るように、シリコンＳｉ基板上に厚さ１００ｎｍの二酸
化シリコン（ＳｉＯ2 ）から成るマスクパターンが形成
され、プラズマエッチングで開口部のＳｉがエッチング
されている状態である。
【００２２】マスクパターンは、線幅と間隔が等間隔な
単純繰り返し矩形型格子である。プラズマエッチングに
よって、Ｓｉは表面から垂直方向にエッチングされる
が、ここでは説明の便宜上、ＳｉＯ2 は全くエッチング
されないものとし、Ｓｉの複素屈折率を４．０９−０．
０４４1ｊ、ＳｉＯ2 の屈折率を１．５として考える。
単純繰り返し矩形型格子である。プラズマエッチングに
よって、Ｓｉは表面から垂直方向にエッチングされる
が、ここでは説明の便宜上、ＳｉＯ2 は全くエッチング
されないものとし、Ｓｉの複素屈折率を４．０９−０．
０４４1ｊ、ＳｉＯ2 の屈折率を１．５として考える。
【００２３】このウェハの上方から波長４５０ｎｍの平
面波が垂直入射されたとき、ウェハによって正反射する
成分の強度反射率を、いわゆるモード整合法と称される
手法を用いて計算した。このモード整合法については、
例えば山下榮吉監修「電磁波問題の基礎解析法」（電子
情報通信学会編、昭和６２年１０月３０日発行）にその
方法が説明されている。Ｓｉ基板に形成された溝深さと
強度反射率との関係を求めた。
面波が垂直入射されたとき、ウェハによって正反射する
成分の強度反射率を、いわゆるモード整合法と称される
手法を用いて計算した。このモード整合法については、
例えば山下榮吉監修「電磁波問題の基礎解析法」（電子
情報通信学会編、昭和６２年１０月３０日発行）にその
方法が説明されている。Ｓｉ基板に形成された溝深さと
強度反射率との関係を求めた。
【００２４】線幅及び間隔が３μｍの場合と０．６μｍ
の場合の計算結果は、それぞれ図１０（ａ）、（ｂ）に
示されるように、強度反射率の信号波形の周期が異なる
ものとなった。
の場合の計算結果は、それぞれ図１０（ａ）、（ｂ）に
示されるように、強度反射率の信号波形の周期が異なる
ものとなった。
【００２５】線幅及び間隔が３μｍの場合は、強度反射
率１周期当たりの溝深さはほぼ０．２２５μｍと一定な
のに対し、線幅及び間隔が０．６μｍの場合は、第１ピ
ークと第２ピークの間隔が０．２３μｍ、第２ピークと
第３ピークの間隔が０．２４μｍ、第３ピークと第４ピ
ークの間隔が０．２６μｍと、一定していない。
率１周期当たりの溝深さはほぼ０．２２５μｍと一定な
のに対し、線幅及び間隔が０．６μｍの場合は、第１ピ
ークと第２ピークの間隔が０．２３μｍ、第２ピークと
第３ピークの間隔が０．２４μｍ、第３ピークと第４ピ
ークの間隔が０．２６μｍと、一定していない。
【００２６】一方、上記（３）式と（６）式から予想さ
れる強度反射率の周期は、波長の半分である０．２２５
μｍである。
れる強度反射率の周期は、波長の半分である０．２２５
μｍである。
【００２７】したがって、ウェハのパターン幅が波長λ
と同等以下の場合、上記（１０）式を用いて計算された
エッチング深さの変化量と実際の値との間に、ある偏差
が生じることになる。
と同等以下の場合、上記（１０）式を用いて計算された
エッチング深さの変化量と実際の値との間に、ある偏差
が生じることになる。
【００２８】この発明は上記課題に鑑みてなされたもの
であり、エッチングの終点を正確に検出することができ
るエッチング監視装置を提供することを目的とする。
であり、エッチングの終点を正確に検出することができ
るエッチング監視装置を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、白
色光源と、この白色光源からの光束をウェハに導く第１
の導入手段と、上記ウェハからの反射光の分光強度を測
定する分光器と、上記ウェハからの反射光を上記分光器
へ導く第２の導入手段と、上記分光器で測定された分光
強度データを波数等間隔のデータに変換する第１の変換
手段と、上記第１の変換手段で変換された上記波数等間
隔の分光強度データを高速フーリエ変換する第２の変換
手段と、上記第２の変換手段で変換されたデータのピー
ク位置を検出する検出手段と、上記検出手段で検出され
たピーク位置からエッチング量を求める手段と、を具備
したことを特徴とする。
色光源と、この白色光源からの光束をウェハに導く第１
の導入手段と、上記ウェハからの反射光の分光強度を測
定する分光器と、上記ウェハからの反射光を上記分光器
へ導く第２の導入手段と、上記分光器で測定された分光
強度データを波数等間隔のデータに変換する第１の変換
手段と、上記第１の変換手段で変換された上記波数等間
隔の分光強度データを高速フーリエ変換する第２の変換
手段と、上記第２の変換手段で変換されたデータのピー
ク位置を検出する検出手段と、上記検出手段で検出され
たピーク位置からエッチング量を求める手段と、を具備
したことを特徴とする。
【００３０】またこの発明は、光源と、この光源からの
光束をウェハに導く第１の導入手段と、上記ウェハから
の反射光に含まれる指定波長の強度を測定する分光器
と、上記ウェハからの反射光を上記分光器へ導く第２の
導入手段と、上記分光器で測定された強度データからエ
ッチング量を求める手段と、上記エッチング量を求める
手段に於いて上記ウェハのパターン幅に依存する上記エ
ッチング量の偏差を補正する手段と、を備えたことを特
徴とする。
光束をウェハに導く第１の導入手段と、上記ウェハから
の反射光に含まれる指定波長の強度を測定する分光器
と、上記ウェハからの反射光を上記分光器へ導く第２の
導入手段と、上記分光器で測定された強度データからエ
ッチング量を求める手段と、上記エッチング量を求める
手段に於いて上記ウェハのパターン幅に依存する上記エ
ッチング量の偏差を補正する手段と、を備えたことを特
徴とする。
【００３１】この発明のエッチング監視装置にあって
は、白色光源からの光束がウェハに導かれて、該ウェハ
からの反射光の分光強度が分光器で測定される。上記分
光器で測定された分光強度データは、第１の変換手段に
よって波数等間隔のデータに変換される。また、上記第
１の変換手段で変換された上記波数等間隔の分光強度デ
ータは、第２の変換手段により高速フーリエ変換され
る。第２の変換手段で変換されたデータは、そのピーク
位置が検出手段で検出され、該検出手段で検出されたピ
ーク位置からエッチング量が求められる。
は、白色光源からの光束がウェハに導かれて、該ウェハ
からの反射光の分光強度が分光器で測定される。上記分
光器で測定された分光強度データは、第１の変換手段に
よって波数等間隔のデータに変換される。また、上記第
１の変換手段で変換された上記波数等間隔の分光強度デ
ータは、第２の変換手段により高速フーリエ変換され
る。第２の変換手段で変換されたデータは、そのピーク
位置が検出手段で検出され、該検出手段で検出されたピ
ーク位置からエッチング量が求められる。
【００３２】またこの発明のエッチング監視装置にあっ
ては、光源からの光束がウェハに導かれ、該ウェハから
の反射光に含まれる指定波長の強度が分光器で測定され
る。上記分光器で測定された強度データからエッチング
量を求められ、上記ウェハのパターン幅に依存する上記
エッチング量の偏差が補正される。
ては、光源からの光束がウェハに導かれ、該ウェハから
の反射光に含まれる指定波長の強度が分光器で測定され
る。上記分光器で測定された強度データからエッチング
量を求められ、上記ウェハのパターン幅に依存する上記
エッチング量の偏差が補正される。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態を説明する。
実施の形態を説明する。
【００３４】先ず、図１乃至図５及び図７を参照して、
この発明の第１の実施の形態について説明する。
この発明の第１の実施の形態について説明する。
【００３５】この第１の実施の形態は、多波長測定及び
高速フーリエ変換（ＦＦＴ）で膜厚絶対値を測定するも
のである。
高速フーリエ変換（ＦＦＴ）で膜厚絶対値を測定するも
のである。
【００３６】図１は、この発明のエッチング監視装置の
第１の実施の形態の構成を示したもので、光干渉法によ
りドライエッチング（反応性イオンエッチング）の終点
を検出する監視装置の一例を示した図である。
第１の実施の形態の構成を示したもので、光干渉法によ
りドライエッチング（反応性イオンエッチング）の終点
を検出する監視装置の一例を示した図である。
【００３７】図１に於いて、エッチングチャンバ１１内
には、対向する上部電極１２及び下部電極１３を有して
おり、該下部電極１３上にはウェハ１７が載置されてい
る。一方、上部電極１２には、エッチング監視の光束を
通すための監視用の開口１４が設けられている。更に、
エッチングチャンバ１１内には、ドライエッチングの反
応ガスを導入するための導入管１５が配設されている。
には、対向する上部電極１２及び下部電極１３を有して
おり、該下部電極１３上にはウェハ１７が載置されてい
る。一方、上部電極１２には、エッチング監視の光束を
通すための監視用の開口１４が設けられている。更に、
エッチングチャンバ１１内には、ドライエッチングの反
応ガスを導入するための導入管１５が配設されている。
【００３８】上記対向する上部電極１２及び下部電極１
３には、ＲＦ電源１８が接続されている。このＲＦ電源
１８によって上部電極１２、下部電極１３に高周波電力
を供給すると、電極間に反応ガスのラジカルから成るプ
ラズマが発生する。このラジカルとウェハ１７表面の物
質の化学反応と、ラジカルがウェハ１７表面に衝突する
ことによる物理的な衝撃により、該ウェハ１７表面のエ
ッチングが進行する。
３には、ＲＦ電源１８が接続されている。このＲＦ電源
１８によって上部電極１２、下部電極１３に高周波電力
を供給すると、電極間に反応ガスのラジカルから成るプ
ラズマが発生する。このラジカルとウェハ１７表面の物
質の化学反応と、ラジカルがウェハ１７表面に衝突する
ことによる物理的な衝撃により、該ウェハ１７表面のエ
ッチングが進行する。
【００３９】上記エッチングチャンバ１１内を監視する
エッチング監視装置は、以下のように構成されている。
エッチング監視装置は、以下のように構成されている。
【００４０】光源２０として、紫外域から赤外域までの
白色光を放射するＸｅランプを用い、この光源２０から
の照明光は石英製の光ファイバ束２１を通して、上記開
口１４の上方に設けられたコリメートレンズ２２に導か
れ、ここで略平行光にされ、該開口１４を通してウェハ
１７表面に垂直入射される。
白色光を放射するＸｅランプを用い、この光源２０から
の照明光は石英製の光ファイバ束２１を通して、上記開
口１４の上方に設けられたコリメートレンズ２２に導か
れ、ここで略平行光にされ、該開口１４を通してウェハ
１７表面に垂直入射される。
【００４１】ウェハ１７表面で反射された光束は、開口
１４を通ってコリメートレンズ２２で集光されて、再び
光ファイバ束２１を通して分光器２３に導かれる。この
分光器２３には、ポリクロメータが用いられ、紫外域か
ら赤外域の各波長の強度を多チャンネルの光電変換素子
で一括測定し、それを電気信号として出力するものであ
る。
１４を通ってコリメートレンズ２２で集光されて、再び
光ファイバ束２１を通して分光器２３に導かれる。この
分光器２３には、ポリクロメータが用いられ、紫外域か
ら赤外域の各波長の強度を多チャンネルの光電変換素子
で一括測定し、それを電気信号として出力するものであ
る。
【００４２】上記分光器２３には、その電気信号を基に
エッチングの終点を検出する検出器２４が接続されてお
り、この検出器２４には、上記上部電極１２及び下部電
極１３に高周波電力を供給するＲＦ電源１８が接続され
ている。ＲＦ電源１８は、上記検出器２４でエッチング
の終点が検出されると、上部電極１２、下部１３への電
力供給を停止してエッチングを終了する。
エッチングの終点を検出する検出器２４が接続されてお
り、この検出器２４には、上記上部電極１２及び下部電
極１３に高周波電力を供給するＲＦ電源１８が接続され
ている。ＲＦ電源１８は、上記検出器２４でエッチング
の終点が検出されると、上部電極１２、下部１３への電
力供給を停止してエッチングを終了する。
【００４３】次に、このように構成された第１の実施の
形態のエッチング監視装置によるエッチングの終点検出
方法について、図７に示されるエッチング中のウェハ断
面図を参照して、ＳｉＯ2 マスク２によるＳｉ基板１の
エッチングを説明する。
形態のエッチング監視装置によるエッチングの終点検出
方法について、図７に示されるエッチング中のウェハ断
面図を参照して、ＳｉＯ2 マスク２によるＳｉ基板１の
エッチングを説明する。
【００４４】図２は、エッチング中のウェハの分光反射
率の一例を示した図である。
率の一例を示した図である。
【００４５】分光反射率２７は、上記（１）〜（７）式
に示されたとおり、ウェハ表面の光路長差を反映して波
長により変化している。各干渉成分Ｊ12、Ｊ23、Ｊ
31は、波長λの逆数に対して周期的に変化する。したが
って、分光反射率２７を波長λの逆数に関してフーリエ
変換すると、各干渉成分の光路長差ΔＳ12、ΔＳ23、Δ
Ｓ 31が、図３に示されるように求められる。
に示されたとおり、ウェハ表面の光路長差を反映して波
長により変化している。各干渉成分Ｊ12、Ｊ23、Ｊ
31は、波長λの逆数に対して周期的に変化する。したが
って、分光反射率２７を波長λの逆数に関してフーリエ
変換すると、各干渉成分の光路長差ΔＳ12、ΔＳ23、Δ
Ｓ 31が、図３に示されるように求められる。
【００４６】各ピークの高さは、各干渉成分の振幅を反
映している。この例では、ΔＳ23、ΔＳ12の順に振幅が
大きく、ΔＳ31は振幅が小さいため現れていない。マス
クＳｉＯ2 の屈折率ｎ1 が既知であれば、上記（５）式
及び（６）式が使用されて、光路長差ΔＳ12、ΔＳ23の
値よりウェハ開口部のエッチング深さｄ2 が得られる。
映している。この例では、ΔＳ23、ΔＳ12の順に振幅が
大きく、ΔＳ31は振幅が小さいため現れていない。マス
クＳｉＯ2 の屈折率ｎ1 が既知であれば、上記（５）式
及び（６）式が使用されて、光路長差ΔＳ12、ΔＳ23の
値よりウェハ開口部のエッチング深さｄ2 が得られる。
【００４７】エッチング中のウェハの分光反射率を定期
的に測定して、上記のように光路長差を求めていくと、
その特性は図４に示されるようになる。
的に測定して、上記のように光路長差を求めていくと、
その特性は図４に示されるようになる。
【００４８】図４は、縦軸に時間、横軸に光路長差をと
り、光路長差のピーク位置をプロットしたものである。
尚、上記した図３は、図４の時間ｔに対応したものであ
る。
り、光路長差のピーク位置をプロットしたものである。
尚、上記した図３は、図４の時間ｔに対応したものであ
る。
【００４９】エッチング速度が一定であれば、光路長差
は、図４に示されるように直線的に変化する。この直線
の傾きは、ウェハ開口部とマスク部のエッチング速度に
より決定される。
は、図４に示されるように直線的に変化する。この直線
の傾きは、ウェハ開口部とマスク部のエッチング速度に
より決定される。
【００５０】上述した従来技術で課題となっていた、開
口部の干渉成分Ｊ23とマスク部の干渉成分Ｊ12の周期が
近い場合というのは、両者の光路長差２９、３０の傾き
がほぼ等しい場合に相当する。しかしながら、この発明
では、両者の絶対値が求められているので、図４に示さ
れるように、開口部とマスク部の成分を明確に分離する
ことができる。これにより、開口部のエッチング深さを
正確に監視することができるのである。
口部の干渉成分Ｊ23とマスク部の干渉成分Ｊ12の周期が
近い場合というのは、両者の光路長差２９、３０の傾き
がほぼ等しい場合に相当する。しかしながら、この発明
では、両者の絶対値が求められているので、図４に示さ
れるように、開口部とマスク部の成分を明確に分離する
ことができる。これにより、開口部のエッチング深さを
正確に監視することができるのである。
【００５１】次に、上述した検出器２４によるエッチン
グの監視動作について、図５のフローチャートを参照し
て説明する。
グの監視動作について、図５のフローチャートを参照し
て説明する。
【００５２】エッチング開始と共に監視が開始される
と、先ずステップＳ１にて、分光器２３より分光強度デ
ータが取得される。ここで得られる分光強度データに
は、ウェハの分光反射率だけでなく、光源の分光強度や
光ファイバ束の分光透過率等が反映されている。そこ
で、被処理ウェハ１７の代わりにベアウェハを下部電極
１３上に載置して、同監視装置で予め較正用の分光強度
データを測定しておく。そして、ステップＳ２にて、上
記ステップＳ１で取得された分光強度データを、その較
正データで割り算することにより、ウェハの表面構造以
外からの影響が除去される。
と、先ずステップＳ１にて、分光器２３より分光強度デ
ータが取得される。ここで得られる分光強度データに
は、ウェハの分光反射率だけでなく、光源の分光強度や
光ファイバ束の分光透過率等が反映されている。そこ
で、被処理ウェハ１７の代わりにベアウェハを下部電極
１３上に載置して、同監視装置で予め較正用の分光強度
データを測定しておく。そして、ステップＳ２にて、上
記ステップＳ１で取得された分光強度データを、その較
正データで割り算することにより、ウェハの表面構造以
外からの影響が除去される。
【００５３】ステップＳ３では、上記分光強度データが
補間されて、波数（＝波長の逆数）に関して等間隔にな
るように変換される。ここで、補間法は直線補間程度で
十分である。
補間されて、波数（＝波長の逆数）に関して等間隔にな
るように変換される。ここで、補間法は直線補間程度で
十分である。
【００５４】次いで、ステップＳ４にて、ＤＣ成分の除
去（＝データの平均値を差し引く）、時間窓（ハニング
窓等）、０点追加等の一般的な前処理が等間隔波数で並
んだ分光強度データに施された後、高速フーリエ変換さ
れる。
去（＝データの平均値を差し引く）、時間窓（ハニング
窓等）、０点追加等の一般的な前処理が等間隔波数で並
んだ分光強度データに施された後、高速フーリエ変換さ
れる。
【００５５】ステップＳ５では、光路長差に変換された
データのピーク位置ΔＳ23、ΔＳ12が検出される。デー
タの間隔が広い場合は、補間法を併用して、より正確な
ピーク位置が求められるようにする。尚、エッチング前
のマスク膜厚の概略値がわかっていれば、各ピークの初
期位置が予測可能である。そこで、ピーク位置の検出範
囲を、その近傍に限定することにより、検出時間の短縮
や誤ピーク検出の防止を図ることができる。エッチング
進行中には、前回のピーク位置の近傍でピークを探すよ
うにする。
データのピーク位置ΔＳ23、ΔＳ12が検出される。デー
タの間隔が広い場合は、補間法を併用して、より正確な
ピーク位置が求められるようにする。尚、エッチング前
のマスク膜厚の概略値がわかっていれば、各ピークの初
期位置が予測可能である。そこで、ピーク位置の検出範
囲を、その近傍に限定することにより、検出時間の短縮
や誤ピーク検出の防止を図ることができる。エッチング
進行中には、前回のピーク位置の近傍でピークを探すよ
うにする。
【００５６】次に、ステップＳ６にて、上述したよう
に、測定されるエッチング深さにはパターン幅に依存し
た偏差があるので、それが補正される。すなわち、偏差
の割合を予め実測或いはシミュレーションで求めてお
き、それを補正する係数を光路長差ΔＳ23、ΔＳ12に掛
ける。尚、この補正は次項で求めるエッチング深さに対
して行っても良い。
に、測定されるエッチング深さにはパターン幅に依存し
た偏差があるので、それが補正される。すなわち、偏差
の割合を予め実測或いはシミュレーションで求めてお
き、それを補正する係数を光路長差ΔＳ23、ΔＳ12に掛
ける。尚、この補正は次項で求めるエッチング深さに対
して行っても良い。
【００５７】そして、ステップＳ７に於いて、上記光路
長差ΔＳ23、ΔＳ12から、上記（５）式及び（６）式に
より、下記（１１）式の如く、エッチング深さｄ2 が求
められる。
長差ΔＳ23、ΔＳ12から、上記（５）式及び（６）式に
より、下記（１１）式の如く、エッチング深さｄ2 が求
められる。
【００５８】
【数３】
【００５９】ここで、エッチング深さｄ2 が目的値に到
達したならば、エッチングを終了する。一方、到達して
いなければ上記ステップＳ１へ戻り、監視が継続され
る。
達したならば、エッチングを終了する。一方、到達して
いなければ上記ステップＳ１へ戻り、監視が継続され
る。
【００６０】このように、第１の実施の形態によれば、
開口部とマスク部の光路長差の変化速度が近接していて
も、開口部のエッチング深さを正確に監視することがで
きる。
開口部とマスク部の光路長差の変化速度が近接していて
も、開口部のエッチング深さを正確に監視することがで
きる。
【００６１】更に、パターン幅がサブミクロンオーダの
ウェハであっても、エッチング深さを正確に監視し、エ
ッチング終点を正確に検出することができる。
ウェハであっても、エッチング深さを正確に監視し、エ
ッチング終点を正確に検出することができる。
【００６２】次に、この発明の第２の実施の形態につい
て説明する。
て説明する。
【００６３】この第２の実施の形態は、１波長測定及び
周期補正によるものである。
周期補正によるものである。
【００６４】第２の実施の形態のエッチング監視装置の
構成は、図１に示される上述した第１の実施の形態と同
様である。但し、分光器２３はモノクロメータで構成さ
れ、指定された１波長の光強度を光電変換し、それをデ
ジタルデータとして出力するものである。この場合、エ
ッチング中に測定されるデータは、図８に示されるよう
な特性になる。
構成は、図１に示される上述した第１の実施の形態と同
様である。但し、分光器２３はモノクロメータで構成さ
れ、指定された１波長の光強度を光電変換し、それをデ
ジタルデータとして出力するものである。この場合、エ
ッチング中に測定されるデータは、図８に示されるよう
な特性になる。
【００６５】次に、第２の実施の形態に於けるエッチン
グ監視装置のエッチング終点検出方法について、図６の
フローチャートを参照して説明する。
グ監視装置のエッチング終点検出方法について、図６の
フローチャートを参照して説明する。
【００６６】エッチング開始と共に監視が開始される
と、ステップＳ１１に於いて、分光器２３より光強度デ
ータが取得される。次いで、ステップＳ１２にて、指定
された過去何点かの光強度データが参照され、ピーク
（極大及び極小）位置が検出される。
と、ステップＳ１１に於いて、分光器２３より光強度デ
ータが取得される。次いで、ステップＳ１２にて、指定
された過去何点かの光強度データが参照され、ピーク
（極大及び極小）位置が検出される。
【００６７】ここで、新たなピークが現れたらステップ
Ｓ１３へ移行してピーク間隔が更新される。それ以外
は、ステップＳ１４へ移行する。
Ｓ１３へ移行してピーク間隔が更新される。それ以外
は、ステップＳ１４へ移行する。
【００６８】ステップＳ１３では、ピーク時刻の平均間
隔（＝半周期の時間）が求められる。このピーク間隔に
は、上述したように、パターン幅に依存した偏差がある
ので、それが補正される。すなわち、偏差の割合を、予
め上記の計算によるシミュレーション、或いは基準とな
るサンプルでの実測から求めておき、それを補正する係
数をピーク間隔に掛ける。尚、この補正は次項で求める
エッチング深さの変化量に対して行っても良い。
隔（＝半周期の時間）が求められる。このピーク間隔に
は、上述したように、パターン幅に依存した偏差がある
ので、それが補正される。すなわち、偏差の割合を、予
め上記の計算によるシミュレーション、或いは基準とな
るサンプルでの実測から求めておき、それを補正する係
数をピーク間隔に掛ける。尚、この補正は次項で求める
エッチング深さの変化量に対して行っても良い。
【００６９】そして、ステップＳ１４に於いて、エッチ
ング開始から現在までの経過時間と上記ピーク間隔よ
り、エッチング開始から現在までのデータの周期Ｔが求
められる。それが上記（１０）式に代入されて、エッチ
ング深さの変化量Δｄ2 が得られる。それが規定の値に
達していたら、エッチングを終了する。一方、達してい
なければ上記ステップＳ１１へ移行して、監視が継続さ
れる。
ング開始から現在までの経過時間と上記ピーク間隔よ
り、エッチング開始から現在までのデータの周期Ｔが求
められる。それが上記（１０）式に代入されて、エッチ
ング深さの変化量Δｄ2 が得られる。それが規定の値に
達していたら、エッチングを終了する。一方、達してい
なければ上記ステップＳ１１へ移行して、監視が継続さ
れる。
【００７０】このように、第２の実施の形態によれば、
ウェハのパターン幅が測定光の波長λと同等以下になっ
ている場合でも、エッチング深さの変化量を正確に監視
することができる。
ウェハのパターン幅が測定光の波長λと同等以下になっ
ている場合でも、エッチング深さの変化量を正確に監視
することができる。
【００７１】更に、パターン幅がサブミクロンオーダの
ウェハであっても、エッチング深さを正確に監視し、終
点を検出することができる。
ウェハであっても、エッチング深さを正確に監視し、終
点を検出することができる。
【００７２】
【発明の効果】以上のように、この発明によればエッチ
ングの終点を正確に検出することのできるエッチング監
視装置を提供することができる。
ングの終点を正確に検出することのできるエッチング監
視装置を提供することができる。
【図１】この発明のエッチング監視装置の第１の実施の
形態の構成を示したもので、光干渉法によりドライエッ
チング（反応性イオンエッチング）の終点を検出する監
視装置の一例を示した図である。
形態の構成を示したもので、光干渉法によりドライエッ
チング（反応性イオンエッチング）の終点を検出する監
視装置の一例を示した図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態を説明するもの
で、エッチング中のウェハの分光反射率の一例を示した
図である。
で、エッチング中のウェハの分光反射率の一例を示した
図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態を説明するもの
で、ウェハ表面の干渉成分の光路長差を示した図であ
る。
で、ウェハ表面の干渉成分の光路長差を示した図であ
る。
【図４】この発明の第１の実施の形態を説明するもの
で、上記光路長差のピーク位置を示した図である。
で、上記光路長差のピーク位置を示した図である。
【図５】この発明の第１の実施の形態の検出器によるエ
ッチングの監視動作について説明するフローチャートで
ある。
ッチングの監視動作について説明するフローチャートで
ある。
【図６】この発明の第２の実施の形態の検出器によるエ
ッチングの監視動作について説明するフローチャートで
ある。
ッチングの監視動作について説明するフローチャートで
ある。
【図７】従来の一般的なエッチング中のウェハ断面図で
ある。
ある。
【図８】エッチング監視装置で測定される信号の強度を
示した特性図である。
示した特性図である。
【図９】電磁場解析の計算モデルを説明する図である。
【図１０】電磁場解析の計算結果を説明する図である。
１１ エッチングチャンバ、 １２ 上部電極、 １３ 下部電極、 １４ 開口、 １５ 導入管、 １７ ウェハ、 １８ ＲＦ電源、 ２０ 光源、 ２１ 光ファイバ束、 ２２ コリメートレンズ、 ２３ 分光器、 ２４ 検出器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F064 AA01 AA09 FF03 GG02 HH01 JJ15 2F065 AA25 BB02 CC19 DD00 EE00 FF31 FF51 FF61 GG03 GG24 HH03 HH13 JJ02 JJ09 JJ25 LL03 LL04 LL67 LL68 PP01 PP11 QQ00 QQ03 QQ16 QQ25 QQ26 QQ29 QQ42 4M106 AA10 CA48 DH12 DH31 DH38 DH40 DH55 DJ11 DJ19 DJ20 5F004 BA04 BB05 BB13 CA08 CB02 CB16 DB01 EA06
Claims (3)
- 【請求項１】 白色光源と、 この白色光源からの光束をウェハに導く第１の導入手段
と、 上記ウェハからの反射光の分光強度を測定する分光器
と、 上記ウェハからの反射光を上記分光器へ導く第２の導入
手段と、 上記分光器で測定された分光強度データを波数等間隔の
データに変換する第１の変換手段と、 上記第１の変換手段で変換された上記波数等間隔の分光
強度データを高速フーリエ変換する第２の変換手段と、 上記第２の変換手段で変換されたデータのピーク位置を
検出する検出手段と、 上記検出手段で検出されたピーク位置からエッチング量
を求める手段と、 を具備したことを特徴とするエッチング監視装置。 - 【請求項２】 上記エッチング量を求める手段は、上記
ウェハのパターン幅に依存する偏差を補正する手段を含
んでいることを特徴とする請求項１に記載のエッチング
監視装置。 - 【請求項３】 光源と、 この光源からの光束をウェハに導く第１の導入手段と、 上記ウェハからの反射光に含まれる指定波長の強度を測
定する分光器と、 上記ウェハからの反射光を上記分光器へ導く第２の導入
手段と、 上記分光器で測定された強度データからエッチング量を
求める手段と、 上記エッチング量を求める手段に於いて上記ウェハのパ
ターン幅に依存する上記エッチング量の偏差を補正する
手段と、 を備えたことを特徴とするエッチング監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26876699A JP2001093885A (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | エッチング監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26876699A JP2001093885A (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | エッチング監視装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001093885A true JP2001093885A (ja) | 2001-04-06 |
Family
ID=17463022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26876699A Withdrawn JP2001093885A (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | エッチング監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001093885A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002310621A (ja) * | 2001-04-12 | 2002-10-23 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 膜厚モニタ |
| JP2006518913A (ja) * | 2003-02-14 | 2006-08-17 | ユナクシス・ユーエスエイ・インコーポレーテッド | 時分割多重化エッチプロセスにおける終点検出 |
| JP2008091673A (ja) * | 2006-10-03 | 2008-04-17 | Tokyo Electron Ltd | 処理終点検出方法及び処理終点検出装置 |
| JP2010121977A (ja) * | 2008-11-17 | 2010-06-03 | Keyence Corp | 光学式変位計 |
| JP2013077859A (ja) * | 2003-02-27 | 2013-04-25 | Lam Research Corporation | エッチング・システム及びエッチング方法 |
| JP2015111074A (ja) * | 2013-12-06 | 2015-06-18 | 東京エレクトロン株式会社 | 距離を求める方法、静電チャックを除電する方法、及び、処理装置 |
| JP2018088455A (ja) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | 住友電気工業株式会社 | 半導体素子を作製する方法 |
| JP2019528475A (ja) * | 2016-08-22 | 2019-10-10 | マジック リープ， インコーポレイテッドＭａｇｉｃ Ｌｅａｐ，Ｉｎｃ． | ナノ格子方法および装置 |
| WO2022103586A1 (en) * | 2020-11-12 | 2022-05-19 | Applied Materials, Inc. | Optical cable for interferometric endpoint detection |
| US11733456B2 (en) | 2017-01-23 | 2023-08-22 | Magic Leap, Inc. | Eyepiece for virtual, augmented, or mixed reality systems |
-
1999
- 1999-09-22 JP JP26876699A patent/JP2001093885A/ja not_active Withdrawn
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4724795B2 (ja) * | 2003-02-14 | 2011-07-13 | ユナクシス・ユーエスエイ・インコーポレーテッド | 時分割多重化エッチプロセスにおける終点検出方法 |
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| US11428859B2 (en) | 2016-08-22 | 2022-08-30 | Magic Leap, Inc. | Projector architecture incorporating artifact mitigation |
| JP2019528475A (ja) * | 2016-08-22 | 2019-10-10 | マジック リープ， インコーポレイテッドＭａｇｉｃ Ｌｅａｐ，Ｉｎｃ． | ナノ格子方法および装置 |
| JP7035019B2 (ja) | 2016-08-22 | 2022-03-14 | マジック リープ， インコーポレイテッド | ナノ格子方法および装置 |
| US11604310B2 (en) | 2016-08-22 | 2023-03-14 | Magic Leap, Inc. | Multi-layer diffractive eyepiece with front cover plate and wavelength-selective reflector |
| US11822112B2 (en) | 2016-08-22 | 2023-11-21 | Magic Leap, Inc. | Projector architecture incorporating artifact mitigation |
| US10234628B2 (en) * | 2016-11-28 | 2019-03-19 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for producing semiconductor device |
| JP2018088455A (ja) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | 住友電気工業株式会社 | 半導体素子を作製する方法 |
| US11733456B2 (en) | 2017-01-23 | 2023-08-22 | Magic Leap, Inc. | Eyepiece for virtual, augmented, or mixed reality systems |
| WO2022103586A1 (en) * | 2020-11-12 | 2022-05-19 | Applied Materials, Inc. | Optical cable for interferometric endpoint detection |
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