JP3647148B2 - 微細光測定装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微細光測定装置及び方法に係り、特に反応チャンバ内から発生される微細光を測定する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程中蝕刻による半導体装置の不良率は蝕刻終末点を正確に検出することにより減らせる。
【０００３】
一般的に反応チャンバ内の様々の条件等、例えば反応チャンバに注入されるガスの種類、圧力等は若干の誤差を有する。従って蝕刻率は変わるので過度或は過少蝕刻による半導体装置の損傷を防ぐために可変性のある終末点の正確な検出が必要である。
【０００４】
これを克服するために一般的に使用される方法の１つが反応チャンバ内から放出される光を測定する蝕刻終末点の検出方法である。これをさらに詳しく説明するために図１に示された図面を参照する。
【０００５】
図１は従来の技術による反応チャンバ内の光測定装置図である。
【０００６】
図１を参照すれば、従来の技術による光測定装置はＲＦサセプター１２と透明窓１６を具備する反応チャンバ１０と透明窓１６から放出される光を測定するための検出器１４を具備する。反応チャンバ１０の内ではＲＦサセプター１２によりプラズマが形成されそのプラズマから光１８が放出される。
【０００７】
このような構成要素等を具備する反応チャンバ１０の内で乾式蝕刻を進行する際、反応チャンバ１０の内のプラズマに含まれている蝕刻種と蝕刻されている膜を形成する物質との反応に因して反応残留物が形成される。
【０００８】
蝕刻種や反応残留物はその種類により各々別の波長の光１８を放出する。この際、放出される光は反応チャンバ１０の内で指向性を有しない。即ち、全ての方向へ光を放出する。限定された部分に形成された１つの透明窓１６を通して放出される光の量は非常に少ない。
【０００９】
反応チャンバ１０の内で生成される反応残留物の量は蝕刻種と反応する膜を構成する物質が涸れることにより徐々に減少される。従って蝕刻を進行するとともに蝕刻種や反応残留物により発生される光を反応チャンバ１０に具備された透明窓１６を通して検出器１４で検出することにより、蝕刻種と反応残留物が反応チャンバ１０にどのぐらいあるかがわかる。例えば、シリコンを塩素系ガスのプラズマを使用して蝕刻する場合、蝕刻が進行される間には反応残留物のシリコンの固有波長である２８８nmの光が一定の照度以上で放出される。しかし蝕刻が終わると、シリコンの反応残留物の量は反応チャンバ内で急激に減る。従ってシリコンの固有波長である２８８nmの照度は急激に減少される。このように反応残留物により発生される固有波長を有する光を検出することにより、蝕刻の終了の可否を易しく把握しうる。
【００１０】
しかし検出しようとする蝕刻種や反応残留物により放出される光の照度が非常に弱い場合には光の検出が困る。従って蝕刻の終了を判断しにくい。特に、コンタクトホールのようなオープン率が少ないパターンを形成する時は蝕刻終末点を検出することがさらに難しくなる。
【００１１】
前述のように従来の技術による反応チャンバ内から放出される光を測定する装置及び方法においては光の照度が弱くて蝕刻終末点を検出することが難しい。従って蝕刻に因する半導体装置の損傷が発生する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は前述した従来の問題点を解決することであって、反応チャンバ内から放出される光を反射率の異なる２枚のミラーを使用して増幅させ反応チャンバ内で発生される微細光を測定することにより、蝕刻に起因する半導体装置の損傷を防止しうる微細光測定装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は前記微細光測定装置を利用して反応チャンバ内から放出される微細光を測定する方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の微細光測定装置は、対向する二つの面のそれぞれに透過窓を有する反応チャンバと、該反応チャンバを挟んで前記透過窓同士を結ぶ直線の延長線上に位置する反射率の異なる２枚のミラーを含む共振器と、前記２枚のミラーのうち反射率の低いミラーの後側に備えられ前記共振器から放出される光を検出する検出器とを具備することを特徴とする。
【００１６】
前記透明窓は前記ミラーと一直線上に形成される。また前記２つのミラーの中１つはミラーに入射する光を１００％反射させる反射率が１００％のミラーである。そしてまた１つのミラーは入射する光を一部は反射させ、一部は透過させる部分光透過ミラーである。前記部分光透過ミラーの反射率は０．７〜０．９ほどである。
【００１８】
前記検出器は前記部分光透過ミラーの後に設置し、前記反応チャンバの透明窓を通して放出される光を検出する。
【００１９】
前記他の目的を達成するために、本発明の微細光測定方法は、対向する二つの面に透過窓を備え、内部で微細光が発生される反応チャンバを挟んで前記透明窓同士を結ぶ直線の延長線上に反射率の異なる２枚のミラーを配置して前記反応チャンバで発生された微細光を増幅させる段階、前記増幅された光を検出する段階及び前記検出された光を分析する段階を含むことを特徴とする。
【００２０】
前記光発生部としては本発明では半導体製造装置で使用される反応チャンバを利用する。しかし前記光発生部を前記反応チャンバにのみ限定しない。前記反応チャンバ内で放出される微細光はプラズマ状態の粒子等により放出される。前記反応チャンバから放出された微細光は前記反応チャンバを１つの構成要素とする共振器を使用して増幅される。
【００２１】
前記共振器による光増幅の基本原理はレーザーを発生させる原理と同じである。前記共振器により本発明では反応チャンバで放出される非常に微細な放出光までも増幅出来る。
【００２２】
前記共振器により増幅された光の検出は前記共振器の部分光透過ミラーの後に位置する検出器により行われる。この段階までは唯検出器に入る光を検出する段階である。最終的に前記検出された光を分析することにより、微細な放出光がどんな波長よりなり、この波長はどんな蝕刻液またはどんな反応残留物の固有波長かがわかる。
【００２３】
この結果として前記反応チャンバ内に蝕刻液や反応残留物の存在有無を易しく把握しうる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による微細光測定装置及びその測定方法を添付の図面に基づき詳しく説明する。まず、微細光測定装置を説明してから前記微細光測定装置を利用して微細光を測定する方法を説明する。
【００２５】
図２は本発明による反応チャンバ内から放出される微細光を測定する装置図である。図２を参照すれば、本発明による微細光測定装置は大きく光増幅装置と光検出器４６で構成される。
【００２６】
前記光増幅装置はレーザーの一般的な原理を利用した共振器であって前記反応チャンバ４０と２つのミラー４４ａ、４４ｂで構成される。前記反応チャンバ４０はＲＦサセプター４２と相互面している光学的に透明な２つの透明窓４５ａ、４５ｂを具備している。前記ＲＦサセプター４２により前記反応チャンバ４０内で反応物質のプラズマが形成される。前記光学的に透明な２つの透明窓４５ａ、４５ｂは前記反応チャンバ４０から光が放出される通路となる。
【００２７】
前記共振器を構成する１つの要素である２つのミラー４４ａ、４４ｂは反射率１００％のミラー４４ａと部分光透過ミラー４４ｂで構成される。前記部分光透過ミラー４４ｂは０．７〜０．９の間で反射率を調節しうる。
【００２８】
このように構成された前記微細光増幅装置により微細な放出光が増幅される動作を図２に基づき続けて説明する。
【００２９】
まず、前記反応チャンバ４０内の前記ＲＦサセプター４２上に蝕刻対象物（図示せず）をローディングする。前記対象物を蝕刻するために前記反応チャンバ４０内にプラズマを形成する。プラズマを使用して前記対象物を蝕刻する間に前記プラズマ内の蝕刻種と前記対象物との反応による反応残留物が前記反応チャンバ４０に生成される。前記蝕刻種と反応残留物は各々物質固有の光を放出する。前記蝕刻種と反応残留物により放出される光は従来のように無指向的に放出される。しかし前記反応チャンバ４０に具備された２つの透明窓４５ａ、４５ｂを通して放出される光は前記２つのミラー４４ａ、４４ｂの間を往復しながら一定の照度になるまでに増幅される。図２の部材番号５０は誘導放出により光が増幅される部分である。この部分５０を放出された光が通りながら続けて光放出を誘導する。
【００３０】
即ち、前記光は前記２つのミラー４４ａ、４４ｂの間を往復しながらその経路にある前記反応チャンバ４０内の他の蝕刻種や反応残留物と衝突して光放出を誘導する。このように誘導放出された光と最初誘導を起こした光は共に前記一直線上に設置された非常に平行の前記２つのミラー４４ａ、４４ｂの間を往復することになる。
【００３１】
前記２つのミラー４４ａ、４４ｂの間で誘導放出された光の照度が所定以上になると、前記部分光透過ミラー４４ｂを通して前記誘導放出された光の一部が抜ける。このように抜出た光４８は前記部分光透過ミラー４４ｂの後方にある検出器４６により検出される。前記検出された光４８を分析することにより、前記反応チャンバ４０内の蝕刻種と反応残留物の存否がわかる。
【００３２】
本発明は前記実施例に限定されなく、多くの変更が本発明の技術的思想内で当分野の通常の知識を有する者により可能であることは明白である。
【００３３】
【発明の効果】
以上、本発明による微細光測定装置は前記反応チャンバ内で放出される微細光を増幅するために、反射率の異なる平行な２つのミラーを前記反応チャンバを挟んで具備している。そしてこのような装置を使用して微細光を検出することにより本発明は従来の技術で明確に克服できなかった蝕刻終末点の検出問題を易く克服しうる。特に、従来のコンタクトホールの形成工程に本発明を適用することにより、コンタクトホールの蝕刻終末点を容易に検出しうる。従って半導体装置の蝕刻による損傷を防止しうる。
【００３４】
本発明は蝕刻終末点と関連して記述したが、前記反応チャンバ内で光が発生される工程には制限なく本発明による装置と方法を適用しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の技術による反応チャンバ内の光測定装置図である。
【図２】 本発明による反応チャンバ内の微細光測定装置図である。
【符号の説明】
１０，４０…反応チャンバ、
１２，４２…ＲＦサセプター、
１４，４６…検出器、
１６，４５ａ，４５ｂ…透過窓、
１８，４８…光、
４４ａ，４４ｂ…ミラー。
【発明の属する技術分野】
本発明は微細光測定装置及び方法に係り、特に反応チャンバ内から発生される微細光を測定する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程中蝕刻による半導体装置の不良率は蝕刻終末点を正確に検出することにより減らせる。
【０００３】
一般的に反応チャンバ内の様々の条件等、例えば反応チャンバに注入されるガスの種類、圧力等は若干の誤差を有する。従って蝕刻率は変わるので過度或は過少蝕刻による半導体装置の損傷を防ぐために可変性のある終末点の正確な検出が必要である。
【０００４】
これを克服するために一般的に使用される方法の１つが反応チャンバ内から放出される光を測定する蝕刻終末点の検出方法である。これをさらに詳しく説明するために図１に示された図面を参照する。
【０００５】
図１は従来の技術による反応チャンバ内の光測定装置図である。
【０００６】
図１を参照すれば、従来の技術による光測定装置はＲＦサセプター１２と透明窓１６を具備する反応チャンバ１０と透明窓１６から放出される光を測定するための検出器１４を具備する。反応チャンバ１０の内ではＲＦサセプター１２によりプラズマが形成されそのプラズマから光１８が放出される。
【０００７】
このような構成要素等を具備する反応チャンバ１０の内で乾式蝕刻を進行する際、反応チャンバ１０の内のプラズマに含まれている蝕刻種と蝕刻されている膜を形成する物質との反応に因して反応残留物が形成される。
【０００８】
蝕刻種や反応残留物はその種類により各々別の波長の光１８を放出する。この際、放出される光は反応チャンバ１０の内で指向性を有しない。即ち、全ての方向へ光を放出する。限定された部分に形成された１つの透明窓１６を通して放出される光の量は非常に少ない。
【０００９】
反応チャンバ１０の内で生成される反応残留物の量は蝕刻種と反応する膜を構成する物質が涸れることにより徐々に減少される。従って蝕刻を進行するとともに蝕刻種や反応残留物により発生される光を反応チャンバ１０に具備された透明窓１６を通して検出器１４で検出することにより、蝕刻種と反応残留物が反応チャンバ１０にどのぐらいあるかがわかる。例えば、シリコンを塩素系ガスのプラズマを使用して蝕刻する場合、蝕刻が進行される間には反応残留物のシリコンの固有波長である２８８nmの光が一定の照度以上で放出される。しかし蝕刻が終わると、シリコンの反応残留物の量は反応チャンバ内で急激に減る。従ってシリコンの固有波長である２８８nmの照度は急激に減少される。このように反応残留物により発生される固有波長を有する光を検出することにより、蝕刻の終了の可否を易しく把握しうる。
【００１０】
しかし検出しようとする蝕刻種や反応残留物により放出される光の照度が非常に弱い場合には光の検出が困る。従って蝕刻の終了を判断しにくい。特に、コンタクトホールのようなオープン率が少ないパターンを形成する時は蝕刻終末点を検出することがさらに難しくなる。
【００１１】
前述のように従来の技術による反応チャンバ内から放出される光を測定する装置及び方法においては光の照度が弱くて蝕刻終末点を検出することが難しい。従って蝕刻に因する半導体装置の損傷が発生する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は前述した従来の問題点を解決することであって、反応チャンバ内から放出される光を反射率の異なる２枚のミラーを使用して増幅させ反応チャンバ内で発生される微細光を測定することにより、蝕刻に起因する半導体装置の損傷を防止しうる微細光測定装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は前記微細光測定装置を利用して反応チャンバ内から放出される微細光を測定する方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の微細光測定装置は、対向する二つの面のそれぞれに透過窓を有する反応チャンバと、該反応チャンバを挟んで前記透過窓同士を結ぶ直線の延長線上に位置する反射率の異なる２枚のミラーを含む共振器と、前記２枚のミラーのうち反射率の低いミラーの後側に備えられ前記共振器から放出される光を検出する検出器とを具備することを特徴とする。
【００１６】
前記透明窓は前記ミラーと一直線上に形成される。また前記２つのミラーの中１つはミラーに入射する光を１００％反射させる反射率が１００％のミラーである。そしてまた１つのミラーは入射する光を一部は反射させ、一部は透過させる部分光透過ミラーである。前記部分光透過ミラーの反射率は０．７〜０．９ほどである。
【００１８】
前記検出器は前記部分光透過ミラーの後に設置し、前記反応チャンバの透明窓を通して放出される光を検出する。
【００１９】
前記他の目的を達成するために、本発明の微細光測定方法は、対向する二つの面に透過窓を備え、内部で微細光が発生される反応チャンバを挟んで前記透明窓同士を結ぶ直線の延長線上に反射率の異なる２枚のミラーを配置して前記反応チャンバで発生された微細光を増幅させる段階、前記増幅された光を検出する段階及び前記検出された光を分析する段階を含むことを特徴とする。
【００２０】
前記光発生部としては本発明では半導体製造装置で使用される反応チャンバを利用する。しかし前記光発生部を前記反応チャンバにのみ限定しない。前記反応チャンバ内で放出される微細光はプラズマ状態の粒子等により放出される。前記反応チャンバから放出された微細光は前記反応チャンバを１つの構成要素とする共振器を使用して増幅される。
【００２１】
前記共振器による光増幅の基本原理はレーザーを発生させる原理と同じである。前記共振器により本発明では反応チャンバで放出される非常に微細な放出光までも増幅出来る。
【００２２】
前記共振器により増幅された光の検出は前記共振器の部分光透過ミラーの後に位置する検出器により行われる。この段階までは唯検出器に入る光を検出する段階である。最終的に前記検出された光を分析することにより、微細な放出光がどんな波長よりなり、この波長はどんな蝕刻液またはどんな反応残留物の固有波長かがわかる。
【００２３】
この結果として前記反応チャンバ内に蝕刻液や反応残留物の存在有無を易しく把握しうる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による微細光測定装置及びその測定方法を添付の図面に基づき詳しく説明する。まず、微細光測定装置を説明してから前記微細光測定装置を利用して微細光を測定する方法を説明する。
【００２５】
図２は本発明による反応チャンバ内から放出される微細光を測定する装置図である。図２を参照すれば、本発明による微細光測定装置は大きく光増幅装置と光検出器４６で構成される。
【００２６】
前記光増幅装置はレーザーの一般的な原理を利用した共振器であって前記反応チャンバ４０と２つのミラー４４ａ、４４ｂで構成される。前記反応チャンバ４０はＲＦサセプター４２と相互面している光学的に透明な２つの透明窓４５ａ、４５ｂを具備している。前記ＲＦサセプター４２により前記反応チャンバ４０内で反応物質のプラズマが形成される。前記光学的に透明な２つの透明窓４５ａ、４５ｂは前記反応チャンバ４０から光が放出される通路となる。
【００２７】
前記共振器を構成する１つの要素である２つのミラー４４ａ、４４ｂは反射率１００％のミラー４４ａと部分光透過ミラー４４ｂで構成される。前記部分光透過ミラー４４ｂは０．７〜０．９の間で反射率を調節しうる。
【００２８】
このように構成された前記微細光増幅装置により微細な放出光が増幅される動作を図２に基づき続けて説明する。
【００２９】
まず、前記反応チャンバ４０内の前記ＲＦサセプター４２上に蝕刻対象物（図示せず）をローディングする。前記対象物を蝕刻するために前記反応チャンバ４０内にプラズマを形成する。プラズマを使用して前記対象物を蝕刻する間に前記プラズマ内の蝕刻種と前記対象物との反応による反応残留物が前記反応チャンバ４０に生成される。前記蝕刻種と反応残留物は各々物質固有の光を放出する。前記蝕刻種と反応残留物により放出される光は従来のように無指向的に放出される。しかし前記反応チャンバ４０に具備された２つの透明窓４５ａ、４５ｂを通して放出される光は前記２つのミラー４４ａ、４４ｂの間を往復しながら一定の照度になるまでに増幅される。図２の部材番号５０は誘導放出により光が増幅される部分である。この部分５０を放出された光が通りながら続けて光放出を誘導する。
【００３０】
即ち、前記光は前記２つのミラー４４ａ、４４ｂの間を往復しながらその経路にある前記反応チャンバ４０内の他の蝕刻種や反応残留物と衝突して光放出を誘導する。このように誘導放出された光と最初誘導を起こした光は共に前記一直線上に設置された非常に平行の前記２つのミラー４４ａ、４４ｂの間を往復することになる。
【００３１】
前記２つのミラー４４ａ、４４ｂの間で誘導放出された光の照度が所定以上になると、前記部分光透過ミラー４４ｂを通して前記誘導放出された光の一部が抜ける。このように抜出た光４８は前記部分光透過ミラー４４ｂの後方にある検出器４６により検出される。前記検出された光４８を分析することにより、前記反応チャンバ４０内の蝕刻種と反応残留物の存否がわかる。
【００３２】
本発明は前記実施例に限定されなく、多くの変更が本発明の技術的思想内で当分野の通常の知識を有する者により可能であることは明白である。
【００３３】
【発明の効果】
以上、本発明による微細光測定装置は前記反応チャンバ内で放出される微細光を増幅するために、反射率の異なる平行な２つのミラーを前記反応チャンバを挟んで具備している。そしてこのような装置を使用して微細光を検出することにより本発明は従来の技術で明確に克服できなかった蝕刻終末点の検出問題を易く克服しうる。特に、従来のコンタクトホールの形成工程に本発明を適用することにより、コンタクトホールの蝕刻終末点を容易に検出しうる。従って半導体装置の蝕刻による損傷を防止しうる。
【００３４】
本発明は蝕刻終末点と関連して記述したが、前記反応チャンバ内で光が発生される工程には制限なく本発明による装置と方法を適用しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の技術による反応チャンバ内の光測定装置図である。
【図２】 本発明による反応チャンバ内の微細光測定装置図である。
【符号の説明】
１０，４０…反応チャンバ、
１２，４２…ＲＦサセプター、
１４，４６…検出器、
１６，４５ａ，４５ｂ…透過窓、
１８，４８…光、
４４ａ，４４ｂ…ミラー。
Claims (6)
- 対向する二つの面のそれぞれに透過窓を有する反応チャンバと、
該反応チャンバを挟んで前記透過窓同士を結ぶ直線の延長線上に位置する反射率の異なる２枚のミラーを含む共振器と、
前記２枚のミラーのうち反射率の低いミラーの後側に備えられ前記共振器から放出される光を検出する検出器とを具備する微細光測定装置。 - 前記２枚のミラーのうち１つは反射率１００％のミラーであり、もう１つは部分光透過ミラーであることを特徴とする請求項1に記載の微細光測定装置。
- 対向する二つの面に透過窓を備え、内部で微細光が発生される反応チャンバを挟んで前記透明窓同士を結ぶ直線の延長線上に反射率の異なる２枚のミラーを配置して前記反応チャンバで発生された微細光を増幅させる段階と、
前記増幅された光を検出する段階と、
前記検出された光を分析する段階とを含むことを特徴とする微細光測定方法。 - 前記２枚のミラーのうち１つは反射率１００％のミラーを使用しもう１つは部分光透過ミラーを使用することを特徴とする請求項３に記載の微細光測定方法。
- 前記部分光透過ミラーは入射光の７０〜９０％を反射させることを特徴とする請求項４に記載の微細光測定方法。
- 前記光の検出は前記部分光透過ミラーの後方に設置された検出器を利用することを特徴とする請求項４に記載の微細光測定方法。
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