JP2002050617A - エッチング深さ計測方法、半導体装置の製造方法、エッチング深さ計測装置、エッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多層構造を有する構造物をエッチングする際
に、エッチング深さを精度良く計測すること。 【解決手段】 表面に周期的なパターンのレジスト膜が
形成されている被エッチング層およびこの被エッチング
層の下層に形成されており構造物が周期的に形成されて
いる下地層を備える被計測物Ｗに光を照射してその反射
光強度の時間変化に基づいてエッチング深さを計測する
エッチング深さ計測方法において、前記照射工程におい
て照射する光の波長は、前記パターンの周期と前記配線
の周期との間の波長を含むこととし、前記受光工程にお
いて受光する光の波長は、前記パターンの周期と前記配
線の周期との間の波長を含むこととし、前記計測工程は
前記パターンの周期と前記配線の周期との間の波長の反
射光に基づいて行うことを特徴とするエッチング深さ計
測方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エッチング深さ計
測方法、エッチング深さ計測装置、エッチング装置、半
導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程において、シリコ
ンウエハ等の基板に穴や溝等を形成させるエッチング工
程が通常行われる。このエッチングの際、加工される穴
や溝が所定の深さとなるように、エッチング中に加工深
さを検出することが行われている。加工深さの検出は、
レジスト表面での反射光と被エッチング面での反射光と
の干渉光を受光することにより行われる。干渉光の強度
は、加工が進行し被エッチング部が深くなるにつれて周
期的に変化する。この干渉光の強度が１周期変化する間
のエッチング量は、照射した光の波長の１／２である。
従って、加工中に被加工部分に光を照射して、干渉光を
光検出器で検出し、干渉光信号が何周期変化したかを数
えることによって、被加工部分の深さを検出することが
できる。そして、所定の深さまで加工が進行したときに
エッチングを停止することで、所望の深さに加工を行う
ことが可能となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多層膜
構造を有する半導体ウエハに光を照射してそのエッチン
グ深さを計測する場合以下のような問題点が生じる。そ
の問題点とは、マスク表面や被エッチング面からの反射
光以外の下地層からの反射光の影響が大きくなるため、
精度良い深さ計測を行うことが困難になるという問題点
である。こうした問題点を解決しようとして、下地層か
らの影響を理論的に計算しようとしても、一般に多層膜
構造を有する半導体ウエハは層方向、深さ方向に渡って
複雑な構造をしており莫大な計算量を必要とするため、
処理速度の点で現実的ではない。このため、多層膜構造
を有する半導体ウエハのエッチング深さ計測は計測精度
が悪かった。本願発明はこのような問題点を解決するた
めになされたものであり、下地層からの影響を軽減する
ことが可能なエッチング深さ計測方法、装置を提供する
ことである。また、この方法を用いて精度良いエッチン
グが可能となるエッチング装置を提供することである。
また、この方法を用いて歩留まり良く半導体装置を製造
することが可能となる半導体装置の製造方法を提供する
ことである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によれば、表面に周期的なパターンでレジス
ト膜が形成されている被エッチング層およびこの被エッ
チング層の下層に形成されており構造物が周期的に形成
されている下地層を備える被計測物に光を照射する照射
工程と、前記照射された光の反射光を受光する受光工程
と、前記反射光の強度の時間変化に基づいてエッチング
深さを計測する計測工程と、を備えるエッチング深さ計
測方法において、前記受光工程において受光する光の波
長は、前記パターンの周期と前記構造物の周期との間の
波長を含むこととし、前記計測工程は、前記パターンの
周期と前記配線の周期との間の波長を含む反射光の時間
変化に基づいてエッチング深さを計測することを特徴と
するエッチング深さ計測方法である。また、前記受光工
程は、前記反射光のうち高次回折光を遮光して受光する
ようにしたことを特徴とする前記１記載のエッチング深
さ計測方法である。また、前記構造物は配線であること
を特徴とする前記記載のエッチング深さ計測方法であ
る。また、表面に周期的に配線が形成されている半導体
ウエハの前記表面に絶縁層を成膜する工程と前記絶縁層
の表面にレジストを塗布し、周期的なパターンを形成さ
せるパターニング工程と、深さ計測をしながら前記絶縁
層のエッチングを行う加工工程と、を備える半導体装置
の製造方法において前記加工工程は、前記絶縁層をエッ
チングするエッチング工程と、前記エッチングを行いな
がら、前記表面にレジストのパターンが形成された前記
絶縁層に前記レジストのパターンの周期と前記配線の周
期との間の波長の光を照射する照射工程と、前記照射さ
れた光の反射光を受光する受光工程と前記反射光の強度
の時間変化に基づいてエッチング深さの計測を行いその
情報に基づいて前記エッチングを制御する計測工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法であ
る。

【０００５】また、表面に周期的なパターンでレジスト
膜が形成されている被エッチング層およびこの被エッチ
ング層の下層に形成されており構造物が周期的に形成さ
れている配線層を備える被計測物に光を照射するための
照射手段と、前記照射した光の反射光を受光するための
受光手段と、前記受光された光の強度の時間変化に基づ
いてエッチング深さを計測するための計測手段と、を備
えるエッチング深さ計測装置において、前記受光手段
は、前記パターンの周期と前記配線の周期との間の波長
の前記反射光を受光するように構成されていることと
し、前記計測手段は、前期パターンの周期と前記配線の
周期との間の波長の前記反射光強度に基づいてエッチン
グ深さを計測するように構成されていることを特徴とす
るエッチング深さ計測装置である。また、前記照射した
光の反射光のうち、高次回折光を遮光するための遮光手
段を付加し、前記受光手段は前記高次回折光を遮光され
た前記反射光を受光するように構成されていることを特
徴とする前記５記載のエッチング深さ計測装置である。
また、前記受光手段は前記光が照射される位置が前焦点
位置となるよう配置されているフーリエ変換レンズと、
前記フーリエ変換レンズによりフィルタ処理された光を
受光する受光素子とを備え、前記遮光手段は前記フーリ
エ変換レンズの後ろ焦点位置に配置されているピンホー
ルを備えていることを特徴とする前記６記載のエッチン
グ深さ計測装置である。

【０００６】また、前記記載のエッチング深さ計測装置
と、前記被エッチング層をエッチングするためのエッチ
ング手段と、を備え、前記エッチング深さ計測装置によ
り計測されたエッチング深さの情報に基づいて前記エッ
チング手段はエッチングを行うように構成されているこ
とを特徴とするエッチング装置である。

【０００７】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）第１の実施
の形態に係るエッチング深さ計測装置を図１に示す。こ
のエッチング深さ計測装置１０は、チャンバ２１内に載
置されている被加工物Ｗに光を照射するための光源１１
と、この光源１１から出射された光をコリメートするた
めのコリメータレンズ１２と、被加工物Ｗに照射された
光の反射光を光検出器１６の方向に反射するためのビー
ムスプリッタ１３と、この反射光のうち特定波長の光の
み通過させ、かつ反射光のうち高次回折光を遮光するた
めのフーリエ変換レンズ１４およびピンホール１５と、
反射光を検出し干渉信号を得るための光検出器１６と、
干渉信号に対して信号処理を行ってエッチング深さを計
測する深さ計測部１７と、から構成される。以下各構成
要素について説明する。光源１１であるハロゲンランプ
から出射された光は、コリメータレンズ１２により平行
にされた後、観察窓２０を透過して被加工物Ｗを照射す
る。ビームスプリッタ１３は、被加工物Ｗに照射された
光の反射光を光検出器１６の方向に反射させる。フーリ
エ変換レンズ１４は、ピンホール１５と組み合わせて用
いることにより、この反射光に対してフーリエ変換面で
フィルタ処理を施し、特定波長の反射光のみを通過さ
せ、ピンホール１５に集光させる機能を有する。後述す
るように、被加工物Ｗに形成されているレジストパター
ンの周期は４５０ｎｍであり、被加工物Ｗの下地構造の
周期は６００ｎｍであるため、この周期の中間の長さと
して例えば５００ｎｍ程度の波長の光を通過させるよう
に予め設定されている。また、この機能を満足するため
にフーリエ変換レンズ１４の前焦点位置と被加工物Ｗへ
光が照射される位置がほぼ一致するように配置され、後
ろ焦点位置近傍にはピンホール１５が配置されている。

【０００８】ピンホール１５は穴の中心軸が、この反射
光の光軸とほぼ一致するように配置されており、反射光
のうち０次回折光を通過させる。光検出器１６により、
この０次回折光は電気信号に変換され、干渉信号として
深さ計測部１７に出力される。深さ計測部１７は、入力
された干渉信号の時間ごとの強度変化に基づいてエッチ
ング深さを計測する機能を有する。以上の構成要素のも
と、このエッチング深さ計測の作用について説明する。
まず、エッチング装置のチャンバ２１内の加工ステージ
上に被加工物Ｗがセットされる。この被加工物Ｗの斜視
断面図を図２に示す。図２に示されるように、この被加
工物Ｗの表面にはフォトレジストからなるレジスト膜３
１が形成されている。このレジスト膜３１は、幅１５０
ｎｍのラインが４５０ｎｍのピッチで平行に形成される
ラインアンドスペースパターンを形成している。レジス
ト膜３１の下には、被エッチング層３２が形成されてい
る。この被エッチング層３２の材質は酸化シリコンであ
る。被エッチング層３２の下の下地層３４には幅４５０
ｎｍのアルミ配線３３が６００ｎｍのピッチで形成され
ている。アルミ配線３３以外の部分は絶縁物である酸化
シリコンから構成される。

【０００９】下地層３４のさらに下は、トランジスタ等
の複雑な構造を有する多層膜構造となっている。このよ
うな被加工物Ｗを加工ステージにセットしたのち、チャ
ンバ２１内にガスを導入し、図示しないエッチング手段
によりプラズマエッチングが行われる。同時に、光源１
１から出射された光が被加工物Ｗに照射される。ハロゲ
ンランプは連続的な波長の光が出射されるため、反射光
には連続的な波長の光が含まれるが、フーリエ変換レン
ズ１４およびピンホール１５により波長がほぼ５００ｎ
ｍ前後の光のみが選択的に光検出器１６に検出される。
したがって以下では、波長がほぼ５００ｎｍの光の振る
舞いについて述べる。一般に光の波長以下の周期構造を
有する構造物に光が照射されても回折光は生じない。例
えば図３（ａ）に示されるようなピッチ４００ｎｍのラ
インアンドスペースパターンに波長５００ｎｍの光が照
射されても回折光は生じない。この場合、ライン部の屈
折率をｎ１、スペース部の屈折率をｎ２とすると、この
構造は図３（ｂ）に示されるように屈折率ｎを有する単
一層として扱われる（ｎ＝（ａ×ｎ１＋ｂ×ｎ２）／
（ａ＋ｂ）、ａはライン幅、ｂはスペース幅）。そして
反射は、この単一層の表面と単一層の下面で生じるもの
とみなされる。

【００１０】さて、いま照射される光の波長５００ｎｍ
に対し、レジスト膜３１のピッチは４５０ｎｍなので回
折は生じず、本来図４（ａ）に示されるような構造は、
図４（ｂ）に示されるように被エッチング層３２上に２
つの単一層が形成されているものとみなされる。これら
２つの単一層のうち上側にある単一層の屈折率ｎａはレ
ジスト膜３１の屈折率ｎｒ、雰囲気の屈折率ｎｂを用い
てｎａ＝（１５０×ｎｒ＋３００×ｎｂ）／（１５０＋
３００）で表現される。下側にある単一層の屈折率ｎｂ
は酸化シリコンの屈折率ｎｏ、雰囲気の屈折率ｎｔを用
いてｎｂ＝（１５０×ｎｏ＋３００×ｎｔ）／（１５０
＋３００）で表現される。上側の単一層の厚さは、レジ
スト膜３１の厚さを表現しており、エッチングの進行に
かかわらずほぼ一定である。下側の単一層の厚さＤはエ
ッチング深さを表しており、エッチングの進行とともに
だんだん大きい値を有する。反射光の強度変化は、エッ
チング深さを反映したものなので、この反射光を計測す
ることによってエッチング深さを計測することができ
る。次にこれらの単一層を透過し下地層３４に入射した
光について説明する。下地層３４にはピッチ６００ｎｍ
のアルミ配線３３が形成されている。一方光の波長は約
５００ｎｍである。したがって入射した光は通常の振る
舞いと同様に回折を起こし、四方に散乱する。散乱した
光の一部はビームスプリッタ１３で反射して光検出器１
６方面に進行する場合もある。しかしながら、ピンホー
ル１５を用いて１次以上の高次回折光は光検出器１６に
入射されない構成となっているため、殆どの散乱光が検
出されない。

【００１１】エッチング深さの計測は以下のように行わ
れる。図５のグラフは、縦軸が光検出器により検出され
た光の強度を示し、横軸が時間を示している。一つ目の
極点Ｓ１が計測される時間Ｔ１から３つめの極点Ｓ３が
計測される時間Ｔ３までの時間に加工される距離は、光
の半波長分の長さとなる。従って、光の半波長である２
５０ｎｍを時間（Ｔ３−Ｔ１）で割ってエッチング速度
Ｅが求められる。また、極点が計測されるまでの時間に
加工される距離は、光の４分の１波長となる。従って、
たとえば図５に示されるように４つの極点が計測され、
４つ目の極点が計測された時間Ｔ４から、Δｔだけ加工
が進行しているとすると、このときの加工距離Ｄは、Ｄ
＝Ｔ１×Ｅ＋３×λ／４＋Δｔ×Ｅ（λは５００ｎｍ）
として計算される。以上のようにして所定時間ごとにエ
ッチング深さを計算し、所定のエッチング深さになる
と、エッチングが終了する。以上はレジスト膜３１のパ
ターンの周期が計測光の波長よりも短い場合について述
べた。以下ではレジスト膜３１のパターンの周期が計測
光の波長よりも長い場合について述べる。この被加工物
Ｗの斜視断面図を図６に示す。図６に示されるように、
この被加工物Ｗの表面にはフォトレジストからなるレジ
スト膜３１が形成される。このレジスト膜３１は、幅３
００ｎｍのラインが６００ｎｍのピッチで平行に形成さ
れるラインアンドスペースパターンである。

【００１２】レジスト膜３１の下には、被エッチング層
３２が形成されている。この被エッチング層３２の材質
は酸化シリコンである。レジスト膜３１で覆われていな
い部分のみ選択的にエッチングされる。被エッチング層
３２の下の下地層３４には幅２００ｎｍのアルミ配線３
３が４００ｎｍのピッチで形成されている。アルミ配線
３３以外の部分は絶縁物である酸化シリコンから構成さ
れる。下地層３４のさらに下は、トランジスタ等の半導
体素子を形成するための多層膜構造となっている。すな
わち上述した被加工物Ｗと逆に、レジスト膜３１のピッ
チの方が下地層３４に形成されるアルミ配線３３のピッ
チよりも大きい場合である。この場合照射された光は、
レジスト膜３１で回折を起こすが、下地層３４では回折
は起こさず上述したように一様の屈折率を有する単一層
が存在するものとみなされる。フーリエ変換レンズ１４
およびピンホール１５により波長５００ｎｍ以外の光は
遮光されるため、以下波長がほぼ５００ｎｍの光の振る
舞いについて述べる。レジスト膜３１を照射した光は、
回折を起こし１次以上の回折光が生じる。しかしながら
これら高次回折光はピンホール１５により遮光されるた
め、光検出器１６にほぼ検出されない。したがって０次
回折光のみが光検出器１６に計測される。また、被エッ
チング層３２を透過した光の一部は下地層３４で反射す
る。いま下地層３４の周期４００ｎｍは、光の波長５０
０ｎｍよりも小さいため回折は生じず、上述したように
一様の屈折率を有する単一層とみなされる。以上より光
検出器１６に計測されるおもな反射光は、レジスト膜３
１表面における反射光と、被エッチング表面で反射する
反射光と、単一層とみなされた下地層３４からの反射光
などが含まれる。このうち単一層とみなされた下地層３
４からの反射光は、エッチングの進行にかかわらずにほ
ぼ一定のエネルギを有する。このため、反射光の強度は
一定のバイアスを受けた周期的な変化をすることとな
り、所定量のオフセット補正をすることによりその影響
を除去することができる。

【００１３】エッチング深さ計測装置１０では、上述し
たのと同様にエッチング深さが計測されることになり、
所望の深さまでエッチングが進行したときにエッチング
が終了する。以上によりエッチング深さの計測が行われ
た。エッチング深さの計測に用いる光の波長をレジスト
膜３１の周期と下地層３４の周期との間の長さのものを
用いるため、構造の周期に対して適切な波長を選択して
いなかった従来に比べて精度良くエッチング深さ計測を
行うことが可能となった。すなわち、レジスト膜３１の
周期および下地層３４の周期よりも短い波長の光を用い
る場合、照射された光は、レジスト膜３１表面において
も下地層３４においても回折を起こしてしまうため、エ
ッチング深さ計測に有用な反射光の割合は減少する。ま
た、レジスト膜３１の周期および下地層３４の周期より
も長い波長の光を用いる場合、照射された光は、下地層
３４のさらに下にある複雑な構造層からの影響が大きく
なるためやはり精度良いエッチング深さ計測を行うこと
ができない。本発明にかかるエッチング深さ計測の場
合、下地層のさらに下に存在する複雑な構造層からの影
響を軽減することおよび回折の影響を軽減するために波
長をレジスト膜３１の周期と下地層３４の周期との間で
選択したものである。

【００１４】なお、本実施の形態においては光源１１と
して連続的な波長の光を出射するハロゲンランプを用
い、フーリエ変換レンズ１４を用いて所定波長以外の光
は遮光したが、本発明はこの場合に限られない。例えば
光源１１としてレジスト膜３１の周期と下地層３４の周
期との間の波長のレーザ装置を用いても良い。また、放
電管等を用いることも可能である。なお、配線の物質は
アルミに限られず、銅、タングステン、その他の金属ま
たは合金であっても良い。なお、本実施の形態に記載さ
れている金属配線の幅やピッチ、レジストパターン等の
サイズは例示に過ぎず、他の値でも当然適用可能であ
る。また、光源１１からの光を整えるコリメータについ
ては、レンズを使用した屈折型、ミラーを使用した反射
型、および両者の複合型でも良い。また、フーリエ変換
レンズ１４を用いて特定波長の光を透過させる代わり
に、分光器を用いて特定波長の光の信号に基づいて深さ
計測を行っても良い。また、回折光の分離方法について
は、ピンホール１５を用いる代わりに、十分な距離をお
いて０次光と高次回折光を空間的に分離する方法でも良
い。また、被測定物は一面に周期構造が形成されている
場合に限られず、一部に周期構造が形成去れている場合
にも適用可能である。その他同様の趣旨において本実施
の形態は種々変形可能である。

【００１５】（第２の実施の形態）図７に本発明にかか
るマイクロ波プラズマエッチング装置３０を示す。な
お、第１の実施の形態と同じ構成、機能を有するものは
同じ番号を付し、説明を省略する。このマイクロ波プラ
ズマエッチング装置３０は、チャンバ２１と、このチャ
ンバ２１に反応ガスを供給するためのガス供給手段３１
と、チャンバ２１内を減圧するための真空ポンプ３２
と、プラズマを発生させるためのマイクロ波発生部３３
と、エッチング深さを計測するためのエッチング深さ計
測装置１０から構成される。エッチング深さ計測装置１
０は、チャンバ２１内に載置されている被加工物Ｗに光
を照射するための光源１１と、この光源１１から出射さ
れた光をコリメートするためのコリメータレンズ１２
と、被加工物Ｗに照射された光の反射光を光検出器１６
の方向に反射するためのビームスプリッタ１３と、この
反射光のうち特定波長の光のみ通過させるフーリエ変換
レンズ１４と、反射光のうち高次回折光を遮光するため
のピンホール１５と、反射光を計測し干渉信号を得るた
めの光検出器１６と、干渉信号に対して信号処理を行
い、エッチング深さを計測する深さ計測部１７と、から
構成される。

【００１６】反応ガスは、チャンバ２１側壁に設けられ
たガス供給管から供給される。チャンバ２１と真空ポン
プ３２とは排気管により接続されている。マイクロ発生
部３３から出力されたマイクロ波は、チャンバ２１内に
導入される。また、チャンバ２１天井部には石英ガラス
製の観察窓２０が設けられており、この観察窓２０越し
にエッチング深さ計測用の光が照射される。上記構成に
おける作用について説明する。まず、チャンバ２１内の
加工テーブル２２に、被加工物Ｗである半導体基板がセ
ットされる。この半導体基板は図８に示されるように、
表面にはフォトレジストからなるレジスト膜４１が形成
されている。このレジスト膜４１は、幅２００ｎｍのラ
インが５００ｎｍのピッチのラインアンドスペースパタ
ーンで形成されている。レジスト膜４１の下には、酸化
シリコンからなる被エッチング層４２が形成されてい
る。被エッチング層４２の下の下地層４４には幅１μｍ
のアルミ配線４３が２μｍピッチで周期的に形成されて
いる。アルミ配線４３以外に部分は絶縁物である酸化シ
リコンから構成される。下地層４４のさらに下は、配線
の多層膜構造となっており、さらにその下層にトランジ
スタ等の複雑な構造物が形成されている。

【００１７】基板４３をセット後、真空ポンプ３２を起
動して、チャンバ２１内を１０−３パスカル程度のガス
圧に保つ。この状態で、反応ガスが供給され、エッチン
グが開始される。チャンバ２１内に導波管で導かれた所
定波長のマイクロ波を導入し、チャンバ２１内の反応ガ
スをイオン化して活性粒子を生成する。これら活性粒子
により被加工物Ｗの開口部はエッチングされる。一方、
光源１１から直径約３ｍｍ程度の深さ計測用の光が基板
に照射される。その反射光はフーリエ変換レンズ１４で
フィルタリング処理され約５００ｎｍの波長の光以外は
遮光される。さらにピンホール１５により高次回折光は
遮光され結果的には、約５００ｎｍの０次回折光が選択
的に光検出器１６に計測される。光検出器１６は、光電
変換により計測した光の強度を反映した電気信号を深さ
計測部１７に出力する。深さ計測部１７は第１の実施の
形態で示されたのと同様に、光の強度の周期的変化から
計算したエッチング速度および極値の数に基づいてエッ
チング深さを所定時間（たとえば１秒）ごとに計測す
る。そしてエッチング深さが所望深さに達すると、エッ
チング深さ計測装置１０からガス供給手段およびマイク
ロ波発生部３３に制御信号が送信され、エッチングが終
了する。以上の作用によりエッチングが行われた。

【００１８】エッチング後は、たとえばスパッタリング
を用いて基板表面に銅を成膜した後、ＣＭＰ研磨を行っ
て、銅配線を形成させることが可能になる。そして保護
膜を形成したのち、コンタクトホールから配線を引き出
して半導体装置を製造することが可能になる。以上述べ
たように、周期的に構造物が形成されている層が多層的
に備わっている被エッチング物のエッチングに際して、
照射する光の波長を適宜に選択することにより精度良い
エッチング深さを計測することが可能となるエッチング
装置を提供することが出来る。また、精度良い深さ計測
により、配線形成を歩留まり良く行うことが可能になる
ため、多層からなる半導体装置の製造において歩留まり
向上が可能となる。なお、エッチング装置はマイクロ波
エッチング装置に限られず、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ
Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）等のドライエッチング装置
に用いることも当然可能である。また、被加工物は、本
実施の形態で示されたような構造の物に限られず、周期
的な構造物が形成されている下地層に周期的なパターン
を有するレジスト膜を形成させてエッチングを行う場合
に適用可能である。こうしたエッチングの際本発明に係
るエッチング深さ計測方法を用いることにより、精度良
いエッチングが可能となりひいては半導体装置の歩留ま
り向上に寄与する。その他本実施の形態は第１の実施の
形態で示されたのと同様に種々変形可能である。

【００１９】

【発明の効果】 エッチング深さの計測に際して、レジ
スト膜の周期と被エッチング層の下層に形成されている
構造物の周期との間の波長の光を照射し、その波長の光
の反射光に基づいてエッチング深さを計測することによ
り従来よりも精度の高いエッチング深さを計測すること
が可能になった。また、このエッチング深さ計測方法を
用いることにより精度良いエッチングが可能となるエッ
チング装置を提供することが出来た。またこのエッチン
グ深さ計測方法を用いることにより歩留まり良い半導体
装置の製造方法を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るエッチング深
さ計測装置の構成図。

【図２】本発明の第１の実施の形態において被計測物の
斜視断面を模式的に示した図。

【図３】本発明の第１の実施の形態において被計測物の
構造層を単一層とみなした図。

【図４】本発明の第１の実施の形態において被計測物の
構造層を単一層とみなした図。

【図５】本発明の第１の実施の形態において光検出器に
検出される光強度の時間変化を示した図。

【図６】本発明の第１の実施の形態において被計測物の
斜視断面図を模式的に示した図。

【図７】本発明の第２の実施の形態にかかるエッチング
装置の構成図。

【図８】本発明の第２の実施の形態における被加工物を
模式的に示した図。

【符号の説明】

１０エッチング深さ計測装置、１１光源、１４フーリエ
変換レンズ１４ピンホール１５光検出器、１７エッチン
グ深さ計測部、３０マイクロ波プラズマエッチング装
置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA25 BB02 CC17 EE00 FF51 GG02 HH13 JJ09 JJ11 LL04 LL10 LL28 LL46 QQ28 4M106 AA01 AA10 CA48 DB02 DB03 DB07 DB12 DB13 DH08 DH12 DH31 DH32 DH55 DJ17 DJ20 5F004 BA20 BB14 CB09 CB10 CB16 DB03 EB04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に周期的なパターンでレジスト膜が
   形成されている被エッチング層およびこの被エッチング
   層の下層に形成されており構造物が周期的に形成されて
   いる下地層を備える被計測物に光を照射する照射工程
   と、 前記照射された光の反射光を受光する受光工程と、 前記反射光の強度の時間変化に基づいてエッチング深さ
   を計測する計測工程と、 を備えるエッチング深さ計測方法において、 前記受光工程において受光する前記反射光の波長は、前
   記パターンの周期と前記構造物の周期との間の波長を含
   み、 前記計測工程は、前記パターンの周期と前記構造物の周
   期との間の波長の反射光強度に基づいてエッチング深さ
   を計測することを特徴とするエッチング深さ計測方法。
2. 【請求項２】 前記受光工程は、前記反射光のうち高次
   回折光を遮光して受光するようにしたことを特徴とする
   請求項１記載のエッチング深さ計測方法。
3. 【請求項３】 前記構造物は配線であることを特徴とす
   る請求項１記載のエッチング深さ計測方法。
4. 【請求項４】 表面に周期的に配線が形成されている半
   導体ウエハの前記表面に絶縁層を成膜する工程と、 前記絶縁層の表面にレジストを塗布し、周期的なパター
   ンを形成させるパターニング工程と、 深さ計測をしながら前記絶縁層のエッチングを行う加工
   工程と、 を備える半導体装置の製造方法において、 前記加工工程は、 前記絶縁層をエッチングするエッチング工程と、 前記エッチングを行いながら、前記表面にレジストのパ
   ターンが形成された前記絶縁層に前記レジストのパター
   ンの周期と前記配線の周期との間の波長の光を照射する
   照射工程と、 前記照射された光の反射光を受光する受光工程と、 前記反射光の強度の時間変化に基づいてエッチング深さ
   の計測を行いその情報に基づいて前記エッチングを制御
   する計測工程と、 を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 表面に周期的なパターンでレジスト膜が
   形成されている被エッチング層およびこの被エッチング
   層の下層に形成されており構造物が周期的に形成されて
   いる下地層を備える被計測物に光を照射するための照射
   手段と、 前記照射した光の反射光を受光するための受光手段と、 前記受光された光の強度の時間変化に基づいてエッチン
   グ深さを計測するための計測手段と、 を備えるエッチング深さ計測装置において、 前記受光手段は、前記パターンの周期と前記構造物の周
   期との間の波長の前記反射光を受光するように構成され
   ており、 前記計測手段は、前期パターンの周期と前記構造物の周
   期との間の波長の前記反射光強度に基づいてエッチング
   深さを計測するように構成されていることを特徴とする
   エッチング深さ計測装置。
6. 【請求項６】 前記照射した光の反射光のうち、高次回
   折光を遮光するための遮光手段を付加し、前記受光手段
   は前記高次回折光を遮光された前記反射光を受光するよ
   うに構成されていることを特徴とする請求項５記載のエ
   ッチング深さ計測装置。
7. 【請求項７】 前記受光手段は前記光が照射される位置
   が前焦点位置となるよう配置されているフーリエ変換レ
   ンズと、前記フーリエ変換レンズによりフィルタ処理さ
   れた光を受光する受光素子とを備え、 前記遮光手段は前記フーリエ変換レンズの後ろ焦点位置
   に配置されているピンホールを備えていることを特徴と
   する請求項６記載のエッチング深さ計測装置。
8. 【請求項８】 請求項５記載のエッチング深さ計測装置
   と、 前記被エッチング層をエッチングするためのエッチング
   手段と、 を備え、前記エッチング深さ計測装置により計測された
   エッチング深さの情報に基づいて前記エッチング手段は
   エッチングを行うように構成されていることを特徴とす
   るエッチング装置。