JP2653017B2 - ドライエッチング深さ測定方法および装置 - Google Patents

ドライエッチング深さ測定方法および装置

Info

Publication number
JP2653017B2
JP2653017B2 JP5198171A JP19817193A JP2653017B2 JP 2653017 B2 JP2653017 B2 JP 2653017B2 JP 5198171 A JP5198171 A JP 5198171A JP 19817193 A JP19817193 A JP 19817193A JP 2653017 B2 JP2653017 B2 JP 2653017B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
light
substrate
light source
etching depth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP5198171A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0758081A (ja
Inventor
隆士 吉川
一郎 小倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP5198171A priority Critical patent/JP2653017B2/ja
Publication of JPH0758081A publication Critical patent/JPH0758081A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2653017B2 publication Critical patent/JP2653017B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はドライエッチング工程に
おいて、エッチング深さを測定する方法及び装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ドライエッチングにおいて、エッチング
深さの制御は重要であるが、多くの場合は数回の予備実
験からエッチング速度を算出し、それを用いたエッチン
グ時間制御によりエッチング停止深さを定めている。し
かし、エッチング速度は厳密な再現性をもたないためこ
の方法では所望のエッチング深さとの間に誤差を生じ
る。
【0003】これに対してMullerらが提唱したエ
ッチング深さの“その場”測定方法がある(Appl.
Phys.Lett.,Vol.57,1020,19
90)。これはエッチング中の基板にレーザ光を照射
し、表面での反射光と基板の層構造の境界での反射光が
干渉し、エッチング進行とともに反射光強度が振動する
ことを利用したエッチング深さ測定方法である。
【0004】また、回折光を用いたエッチング深さ測定
方法と装置が特開昭60−86833号公報に記載され
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のエッチング深さ
モニターの場合、基板での吸収が大きい波長の測定光を
用いることはできないため、InP系材料等では測定光
に長波長光を用いる必要がある。この場合、光は肉眼で
見えないので、基板が真空中にあることとあわせて光軸
合わせが非常に困難である。
【0006】またいわゆるレーザ励起エッチングと同じ
で、レーザ光にはエッチングを促進する効果があるの
で、測定光を照射した部分のエッチングが深くなる、あ
るいは同時にエッチングした他の基板より測定光を照射
した基板のエッチングが深くなる。
【0007】ドライエッチングでは、エッチング深さの
均一性を良くする目的でエッチング中に基板回転を行う
ことがしばしばある。この場合、回転にともない基板が
振動するだけでなく、エッチングパターンに対しての入
射方向が変化するために反射光も不規則な振動をもち、
エッチング深さに応じた振動が見えなくなる。
【0008】またエッチング深さ測定時には振動ピーク
は分かりやすいが、振動波形の途中までが所望のエッチ
ング深さに相当する場合には、エッチング停止位置の判
定が困難である。
【0009】多層構造でない基板は干渉が起こらないた
め反射光の強度振動が得らず、また測定用光源の光を吸
収してしまう基板では反射光が検出でず、さらにまた屈
折率の低い材料では振動周期が大きく深さ測定精度が悪
い。
【0010】回折格子のエッチングを行う場合、回折強
度はエッチング深さに大きく影響され、例えばGaAs
系で回折角30度の場合、回折強度は格子深さが7nm
ずれると10%減少する。ところが回折格子のエッチン
グ深さ測定方法では振動周期dは基板の屈折率nと測定
波長λで定まり、入射角θの時d=λ/2ncosθな
る関係がある。これは屈折率3.4のGaAs基板に波
長650nmのレーザを垂直に入射した場合に96nm
にあたる。これでは格子深さのずれ7nmの制御は非常
に困難である。
【0011】本発明の目的は、以上のような欠点を解消
し、ドライエッチングにおいてエッチング中にエッチン
グ深さを測定することを可能とするドライエッチング深
さ測定方法を提供することにある。
【0012】本発明の他の目的は、このような測定方法
を実施する測定装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、ドライエッチ
ング時にエッチングする基板に光を照射し、その反射光
の強度振動からエッチング深さを測定するエッチング深
さ測定方法において、共通の出射端を有する可視光波長
可変光源長波長可変光源を設け、光軸合せには前記
視光波長可変光源を用いて、前記可視光波長可変光源
らの光を共通の出射端から基板へ向けて出射し、エッチ
ングには前記可視光波長可変光源または前記長波長可変
光源を用いて、前記可視光波長可変光源からの光または
前記長波長可変光源からの光を共通の出射端から基板へ
向けて出射し、所望のエッチング深さの時に強度振動の
ピークがくるように波長を可変して測定を行うことを特
徴とする。
【0014】また本発明は、エッチングの際に、前記可
視光波長可変光源または前記長波長可変光源として、パ
ルス光を用いることを特徴とする。
【0015】また本発明は、エッチングの際に、前記基
板から反射光を検出する検出系に、ロックイン検出系を
用いることを特徴とする
【0016】また本発明は、ドライエッチング時にエッ
チング装置内のエッチングする基板に光を照射し、その
反射光の強度振動からエッチング深さを測定するエッチ
ング深さ測定装置において、光軸合せ用および測定用の
可視光波長可変光源と、可視光を吸収する基板のエッチ
ングの場合に測定に用いられる吸収されない波長の長波
長可変光源と、これらの波長可変光源からの光を共通の
出射端へ導く光ファイバーと、エッチングの際に、前記
基板からの反射光を検出する検出系とを備え、所望のエ
ッチング深さの時に強度振動のピークがくるように波長
を選択することができることを特徴とする。
【0017】
【作用】光軸合わせ用可視波長光源からの光と測定用光
源からの光とを同じ出射端から基板へ向けて出射するこ
とで、測定用光源が長波長光源などの目に見えない場合
でも可視光を用いて光軸合わせを容易に行うことが可能
となる。
【0018】測定用光源にパルス光源を用いることで、
エッチングに対するレーザ励起効果を十分低減すること
が可能となる。
【0019】検出系にロックイン検出系を用いること
で、反射強度が弱い場合でもS/N比を高められるだけ
でなく、基板回転をした場合でも、回転速度に同期して
検出を行えば基板回転に影響されない反射光検出が可能
となる。
【0020】測定用光源に波長可変光源を用いると、強
度振動の周期は測定用光源の波長に比例するので、所望
の深さに対してちょうど反射光振動のピークがくるよう
な波長を選択することができ、エッチング停止位置の判
定が容易になる。
【0021】所望の基板が層構造の無い基板、吸収の大
きい基板または屈折率の低い基板などであり、反射光の
振動がエッチング深さ測定に使用できない場合、エッチ
ング深さ測定が容易な基板を同時にエッチングし、その
測定深さから所望の基板のエッチング深さを算出するこ
とで間接的なエッチング深さ測定が可能となる。
【0022】回折格子に対して、所定の偏向角で回折光
を直接モニターし、その回折光強度が最大になった時に
エッチングを停止することで、最大回折効率を有する深
さのエッチングが可能となる。
【0023】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。
【0024】(実施例1)図1は、本発明の1実施例で
あるエッチング深さ測定装置を示す。光源として光軸合
わせ用可視光波長半導体レーザ1と測定用長波長半導体
レーザ2を使用する。但し、可視光があまり吸収されな
い基板の測定では、可視光を用いた方が振動周期が短く
深さ制御性が上がるので、測定用半導体レーザに光軸合
わせ用可視光波長半導体レーザを測定用に用いる。これ
らの二つの光源からの光は、カプラー3を有する光ファ
イバーによりエッチング装置5内の基板11へ照射され
る。レーザ駆動には自動出力制御系を有するレーザ駆動
系4を用いる。エッチングを行う前に、可視光波長半導
体レーザ1を発振させ、可視光により光軸合せを行う。
次に、基板11をエッチングする際に、用途に応じたど
ちらか一方の半導体レーザをパルス発振または連続発振
させる。ファイバーから出射された光はエッチングされ
る基板11に照射され、反射光がフォトダイオード8で
検出され、検出系9を経てレコーダー10に記録され
る。光源をパルス光源にすれば、エッチングに対するレ
ーザ励起効果を十分低減することが可能となる。
【0025】SN比が悪いときや、基板回転を行う時に
は、ファイバーの出射端とエッチング装置との間の光路
をチョッパー6により周期的に遮断し、チョッパー駆動
系7からチョッピングの周期をフォトダイオード8の検
出系9にフィードバックしてロックイン検出を行う。レ
ーザ駆動系4のパルス駆動を用いてロックイン検出を行
うことも可能であるが、チャーピングにより波長が安定
しないのでチョッパーを用いた系の方が良い。
【0026】AlGaInP/GaAs基板をエッチン
グした時のレコーダー10に記録される波長633nm
反射光の強度振動は図2のようになる。ここで0.53
μmのエッチングを行う場合、5周期目の反射率が低い
ピークと次の反射率が高いピークの間にくるため停止の
判断が難しいが、波長可変光源を用いて波長664.5
nmの光で測定を行うとちょうど5周期目の反射率が低
いピークに相当し、エッチング停止位置の判断が容易に
なる。
【0027】(実施例2)回折格子はピッチにより回折
角が定まり、格子の溝深さにより回折効率が定まる。図
3は、面発光レーザの出射面に出射光を偏向させる回折
格子を作製するためのエッチングを、反応性イオンビー
ムエッチング装置12により行うところを示す図であ
る。測定光を装置の横から入射し角度調整ミラー13に
より回折格子作製基板15に照射する。基板は透過窓付
き基板ホルダー14に装着されており、裏側から光が入
射する。入射光波長を面発光レーザの発振波長に一致さ
せておき、透過光をフォトダイオード8で測定し、透過
強度が最大になったところでエッチングを停止すると、
最大回折効率を有する回折格子が作製される。
【0028】(実施例3)層構造の無いバルク基板では
反射強度は変化しない。また測定光を吸収する基板では
反射光が得られない。図4は反射強度振動の無いGaA
sバルク基板16をエッチングする際にエッチング深さ
測定用GaAs/AlAs周期多層膜基板17を同時に
エッチングし、そのエッチング深さを測定することでG
aAsバルク基板のエッチング深さを制御する様子を示
した図である。エッチング深さのばらつきは主にプラズ
マの状態や、エッチング条件のばらつきに起因するた
め、同時にエッチングした異種の基板のエッチング速度
の比を求めれば、この場合のように所望の基板が深さ測
定できなくても、同時に別の深さ測定可能な基板をエッ
チングしそのエッチング深さを測定すれば、所望の基板
のエッチング深さが算出される。温度は室温、電圧は4
00V、圧力は8×10-4Torrのエッチング条件に
おいて、GaAsとAlAsは等速エッチングされるの
で、図4の場合はGaAs/AlAs周期多層膜基板1
7のエッチング深さを測定すれば、それがそのままGa
Asバルク基板16のエッチング深さとなり、バルク基
板においてもエッチング深さ制御が可能となる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、以下のような効果が得
られる。
【0030】測定用光源が目に見えない場合、光軸合せ
用可視光波長光源からの光により容易に光軸合せが可能
となる。
【0031】また測定用光源にパルス光を用いることに
より、エッチングに対してレーザ励起効果が十分に低減
可能となる。
【0032】またロックイン検出系を用いることで、S
/N比が悪い場合及び基板回転に影響されず、反射光検
出が可能となる。
【0033】また更に、測定用光源に波長可変光源を用
いると、反射光振動のピークがくるような波長の選択可
能となりエッチング停止位置の判定が容易になる。
【0034】また更に、反射光の振動がエッチング深さ
の測定に使用できない場合、エッチング深さが容易な基
板を同時にエッチングし、間接的にエッチング深さ測定
を行える。
【0035】また更に、回折格子について、所定の偏向
角で回折光を直接測定することにより回折光強度が最大
の時エッチング停止をし、最大回折効率を有するエッチ
ングを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるエッチング深さ測定系を備えたエ
ッチング装置を示す図である。
【図2】本発明を用いてAlGaInP/GaAs基板
をエッチングしたときの反射強度の振動を示す図であ
る。
【図3】本発明による回折光を直接測定することでエッ
チング深さを制御する系を備えたエッチング装置を示す
図である。
【図4】本発明によるエッチング深さモニタ用GaAl
/AlAs基板とGaAs基板の配置を示す図である。
【符号の説明】
1 光軸合わせ用可視光波長半導体レーザ 2 測定用長波長半導体レーザ 3 フォトカプラー 4 レーザ駆動系 5 反応性イオンビームエッチング装置 6 チョッパー 7 チョッパー駆動系 8 フォトダイオード 9 検出系 10 レコーダー 11 基板 12 反応性イオンビームエッチング装置 13 角度調整ミラー 14 透過窓付き基板ホルダー 15 回折格子作製基板 16 GaAsバルク基板 17 GaAs/AlAs周期多層膜基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−123102(JP,A) 特開 平2−307003(JP,A) 特開 昭62−16515(JP,A) 特開 昭63−124942(JP,A) 特開 昭56−50515(JP,A) 特開 昭64−3503(JP,A)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ドライエッチング時にエッチングする基板
    に光を照射し、その反射光の強度振動からエッチング深
    さを測定するエッチング深さ測定方法において、 共通の出射端を有する可視光波長可変光源と長波長可変
    光源を設け、 光軸合せには前記可視光波長可変光源を用いて、前記可
    視光波長可変光源からの光を共通の出射端から基板へ向
    けて出射し、 エッチングには前記可視光波長可変光源または前記長波
    長可変光源を用いて、前記可視光波長可変光源からの光
    または前記長波長可変光源からの光を共通の出射端から
    基板へ向けて出射し、 所望のエッチング深さの時に強度振動のピークがくるよ
    うに波長を可変して測定を行うことを特徴とするエッチ
    ング深さ測定方法。
  2. 【請求項2】エッチングの際に、前記可視光波長可変光
    源または前記長波長可変光源として、パルス光を用いる
    ことを特徴とする請求項1記載のエッチング深さ測定方
    法。
  3. 【請求項3】エッチングの際に、前記基板から反射光を
    検出する検出系に、ロックイン検出系を用いることを特
    徴とする請求項1記載のエッチング深さ測定方法。
  4. 【請求項4】ドライエッチング時にエッチング装置内の
    エッチングする基板に光を照射し、その反射光の強度振
    動からエッチング深さを測定するエッチング深さ測定装
    置において、 光軸合せ用および測定用の可視光波長可変光源と、 可視光を吸収する基板のエッチングの場合に測定に用い
    られる吸収されない波長の長波長可変光源と、 これらの波長可変光源からの光を共通の出射端へ導く光
    ファイバーと、 エッチングの際に、前記基板からの反射光を検出する検
    出系とを備え、 所望のエッチング深さの時に強度振動のピークがくるよ
    うに波長を選択することができることを特徴とするエッ
    チング深さ測定装置。
  5. 【請求項5】前記出射端と前記エッチング装置との間に
    は、光路を周期的に遮断するチョッパーが設けられてい
    ることを特徴とする請求項4記載のエッチング深さ測定
    装置。
  6. 【請求項6】前記検出系は、前記チョッパーの駆動系か
    らのチョッピング周期がフィードバックされて、ロック
    イン検出を行うロックイン検出系であることを特徴とす
    る請求項5記載のエッチング深さ測定装置。
JP5198171A 1993-08-10 1993-08-10 ドライエッチング深さ測定方法および装置 Expired - Lifetime JP2653017B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5198171A JP2653017B2 (ja) 1993-08-10 1993-08-10 ドライエッチング深さ測定方法および装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5198171A JP2653017B2 (ja) 1993-08-10 1993-08-10 ドライエッチング深さ測定方法および装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0758081A JPH0758081A (ja) 1995-03-03
JP2653017B2 true JP2653017B2 (ja) 1997-09-10

Family

ID=16386657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5198171A Expired - Lifetime JP2653017B2 (ja) 1993-08-10 1993-08-10 ドライエッチング深さ測定方法および装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2653017B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103438822B (zh) * 2013-09-11 2017-01-25 无锡信大气象传感网科技有限公司 一种基于可控光源的积雪深度监测系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5650515A (en) * 1979-10-01 1981-05-07 Mitsubishi Electric Corp Endpoint detecting method
JPS6216515A (ja) * 1985-07-16 1987-01-24 Ulvac Corp プラズマ装置用監視装置
DE3637477A1 (de) * 1986-11-04 1988-05-11 Wacker Chemitronic Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der qualitaet von oberflaechen, insbesondere von halbleiterscheiben
JPS643503A (en) * 1987-06-25 1989-01-09 Fujitsu Ltd Method for measuring thickness of crystal layer
JPH01123102A (ja) * 1987-11-06 1989-05-16 Oki Electric Ind Co Ltd トレンチ深さ測定装置
EP0396010A3 (en) * 1989-05-05 1991-03-27 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for monitoring growth and etch rates of materials

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0758081A (ja) 1995-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5739909A (en) Measurement and control of linewidths in periodic structures using spectroscopic ellipsometry
KR100293608B1 (ko) 광센싱장치
EP0670618B1 (en) Light-sensing device using a semiconductor laser
JP3257413B2 (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP2653017B2 (ja) ドライエッチング深さ測定方法および装置
KR900006478B1 (ko) 에칭 깊이 측정장치
Hayes et al. Maskless laser interferometric monitoring of InP/InGaAsP heterostructure reactive ion etching
US6954474B2 (en) Method and apparatus for backside monitoring of VCSELs
US5956146A (en) Birefringence measuring apparatus for optical disc substrate
KR100227788B1 (ko) 브래그 반사막 제작 방법
JPH0370915B2 (ja)
EP1410475B1 (en) Optical feedback system
JP7116568B2 (ja) レーザ媒質の選別方法及び照射位置検出装置
JP7116567B2 (ja) 照射位置検出装置
EP0723321A1 (en) Laser oscillator
JP2003124552A (ja) レーザビーム分岐装置及びレーザ加工方法
KR100266839B1 (ko) 반도체레이저와 그 제법
CN113412561A (zh) 表征激光增益芯片的方法和装置
JPS59192904A (ja) 膜厚測定装置
JP4057464B2 (ja) エッチングモニタリング装置およびエッチングモニタリング方法
JPH0478191B2 (ja)
KR100900477B1 (ko) 두께변화 측정장치 및 그를 이용한 측정방법
US4823353A (en) Semiconductor laser array apparatus
JPH1062129A (ja) 膜厚測定方法
JPH0518454B2 (ja)