JP3713426B2 - Etching depth measuring method and apparatus, etching method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドライエッチング工程における、エッチング深さを測定する方法および装置に係り、特に、配線構造の上部に配置された絶縁膜層の内部に配線溝を形成する際に、その絶縁膜層の厚さおよび形成された配線溝の深さを測定することができる方法および装置、並びに、そのエッチング深さ測定方法を用いたエッチング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程では従来より、配線構造を次のような方法で形成している。まず最初に、半導体基板の全面に、後に加工されて配線を構成する金属膜層を堆積する。金属膜層堆積後、リソグラフィー技術によってレジストパターンを金属膜層の上部に形成する。そして、そのレジストパターンをエッチングマスクとして用いて、金属膜層を反応性イオンエッチングすることで、配線構造を形成する。
【0003】
しかしながら、近年の半導体装置の高集積化、高密度化に伴い、上述した、反応性イオンエッチングによる配線構造の形成は、技術的に困難になる一方である。このため、絶縁膜層の内部にあらかじめ配線溝を形成し、その配線溝の内部に配線を構成する金属膜層を埋め込む、ダマシン加工を採用する傾向が大きくなって来ている。ところが、このダマシン加工では、絶縁膜層の内部に形成される配線溝の深さは、通常、そのエッチング時間を管理することで制御されている。具体的には、たとえば、数回の予備実験からエッチング速度をあらかじめ算出し、その速度を用いたエッチング時間制御によってエッチング深さを定めている。したがって、配線溝加工時のエッチング状態の予期せぬ変動等によって、その制御性、再現性が低下し、配線溝の深さ、すなわち、配線断面積にバラツキが生じてしまうという問題点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のダマシン加工では、エッチング時間の管理によって配線溝の深さを制御している。このため、配線溝の深さの制御性を向上させることが困難であるという問題があった。
【0005】
本発明は、このような課題を解決し、ダマシン加工における配線溝の深さを高精度に測定することができるエッチング深さ測定方法および装置を提供することを目的とする。
【0006】
本発明の他の目的は、ダマシン加工における配線溝の深さを、そのエッチング中に測定することで、その深さの制御性を向上させることができるエッチング方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、配線構造の上部に配置された絶縁膜層の内部に形成されたエッチング溝を有する基板に対して光を照射する光源と、その基板からの反射光のうち、配線構造の配線間隔の2倍よりも大きい波長を有する光を検出する検出器と、その検出された光の強度に基づいて、絶縁膜層の膜厚およびエッチング溝の深さのうちの少なくとも一方を算出する算出部と、を具備するエッチング深さ測定装置であることを特徴とする。
【0008】
本発明によれば、入射光の波長の1/2よりも配線構造の配線間隔が短いため、配線層よりも下層には入射光が到達しない。このため、得られる反射光強度には配線層よりも下の構造は影響を与えない。したがって、配線層よりも下に複雑な構造が存在しても、それらは無視でき、反射強度分布から、配線層よりも上層に位置するエッチング深さを求める際に、配線層よりも上の単純な膜構造による反射光のみを考慮すれば良く、精度良く膜厚およびエッチング深さを算出することが可能となる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。
【0010】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るエッチング深さ測定装置の概略構成図である。この第1の実施の形態に係るエッチング深さ測定装置10は、可視光領域から赤外領域にかけて連続スペクトル分布を有するタングステンランプを光源12として備えている。そして、図1に示すように、光源12からの光を、レンズ14を用いた縮小光学系によって、半導体基板16上に照射する。半導体基板16からの反射光は、ビームスプリッター18および光ファイバー20を通って、分光器22に入力される。分光器22は入力した反射光を分光した後、検出器24に出力する。そして、検出器24は、波長ごとの反射強度を検出し、その検出結果を算出部26に出力する。算出部26は、検出結果に基づいて、半導体基板16上の所定の箇所のエッチング深さを算出する。
【0011】
次に、本発明の第1の実施の形態に係るエッチング深さ測定装置の被測定対象である半導体基板16について説明する。図2は、図1の半導体基板16の一例を示す断面図である。図2に示すように、この半導体基板16の主面上には、第1の層間絶縁膜層28、および、配線構造を有する第1の配線層30が順次配置されている。第1の配線層30の配線構造は、周期的なものであっても、非周期的なものであっても構わない。そして、第1の配線層30の上部には、第2の層間絶縁膜層32が配置されており、この第1の実施の形態は、この第2の層間絶縁膜層32の内部に形成され、後に第2の配線層が埋め込まれる配線溝の深さを測定するものである。第2の層間絶縁膜層32上には、レジストパターン34が形成されており、このレジストパターン34がエッチングマスクの役目を果たすことになる。ここで、レジストパターン34と第1の配線層30の配線パターンとの位置関係を図3に示す。図3は、図2のレジストパターン34と第1の配線層30の配線パターンとの位置関係を示す平面図である。図3に示すように、本発明の第1の実施の形態では、レジストパターン34と第1の配線層30の配線パターンとは、直交しているものとする。もちろん、本発明は、この位置関係に限るものではない。
【0012】
次に、本発明の第1の実施の形態に係るエッチング深さ測定装置10の動作について説明する。ここでは、図2の第1の配線層30として、幅175nm、厚さ250nm、線間175nmのタングステンを用いている。また、第1の層間絶縁膜層28および第2の層間絶縁膜層32は共にシリコン酸化膜で構成し、第1の層間絶縁膜層28の厚さを450,550,650nmの3種類、第2の層間絶縁膜層30の厚さを850,900,950,1000,1050nmの5種類としている。さらに、レジストパターン34は、幅175nm、ピッチ350nm(間隔175nm)、厚さ450nmとした。
【0013】
図4および図5は、図1のエッチング深さ測定装置10を用いて得られた、上記の半導体基板16の反射光の波長スペクトルを示す図である。図4は、図2の第1の層間絶縁膜層28の厚さを550nmに固定し、第2の層間絶縁膜層32の厚さを850,900,950,1000,1050nmと振ったときのスペクトルを重ねて示している。一方、図5は、図2の第2の層間絶縁膜層32の厚さを950nmに固定し、第1の層間絶縁膜層28の厚さを450,550,650nmと振ったときのスペクトルを重ねて示している。なお、図4および図5では、図1の検出器24によって検出される反射光の波長領域は、900nmから1600nmの赤外領域である。
【0014】
本発明の第1の実施の形態に係るエッチング深さ測定装置10の最大の特徴は、検出器24が検出する反射光の波長領域を、図2に示した半導体基板16上の第1の配線層30の間隔の2倍よりも大きい値とする点にある。このような値の波長領域を有する光は、第1の配線層30を透過することができず、このため、エッチング深さ測定装置10に得られる反射干渉波形に寄与する層は、第1の配線層30よりも上方の層のみとなる。一方、第1の配線層30よりも下方の層は、何ら反射干渉波形に影響を及ぼすことはない。
【0015】
上記のことは、図4および図5から明らかである。図4から明らかなように、第1の配線層30より上方に位置する第2の層間絶縁膜層32の厚さを850nmから1050nmまで変化させた場合、その変化に伴って、波長スペクトルも変化していく。一方、図5から明らかなように、第1の配線層30よりも下方に位置する第1の層間絶縁膜層28の厚さを450nmから650nmまで変化させても、得られる波長スペクトルはほとんど変化しない。すなわち、第1の配線層30より下方の第1の層間絶縁膜層28の厚さは、得られる波長スペクトルの形状に影響を及ぼすことはない。
【0016】
次に、本発明の第1の実施の形態に係るエッチング深さ測定装置10のエッチング深さの算出方法について説明する。上記の半導体基板16の場合、レジストパターン34の幅、間隔は、共に175nmであり、これらは検出される波長よりも十分短いものである。したがって、このレジストパターン34は、レジストと真空の平均的な屈折率を有する均一な混合層であるとみなすことができる。すなわち、このレジストパターン34は、等価屈折率領域とみなすことができる(たとえば、菊田久雄、Vol25, No.5, p543, O Plus E.参照)。したがって、上記の半導体基板16の場合、第1の配線層30よりも上層を、第2の層間絶縁膜32と混合層(レジストパターン34)との多層膜とみなすことができる。そして、この多層膜に対して、分光干渉反射率の理論(たとえば、G. R. Fowles, Introduction to Modern Optics, Dover Publications, Inc., New York (1975)参照)を用いて、膜厚をパラメータとして測定値をフィッティングすることにより、各層の厚さを算出することができる。以上の算出方法は、図1の算出部26によって実行され、この算出部26は、たとえば、ソフトウェアや、ハードウェア化されたプログラム等によって実現可能である。
【0017】
図6は、図1の半導体基板16の他の一例を示す断面図である。図6に示すように、この半導体基板の主面上には、ゲート電極36が配置されている。ゲート電極36を含む半導体基板16上には、図2の例と同様に、第1の層間絶縁膜層38、および、配線構造を有する第1の配線層40が順次配置されている。そして、第1の配線層40の上部には、第2の層間絶縁膜42が配置されており、この第2の層間絶縁膜層42の内部に、後に第2の配線層が埋め込まれる配線溝が形成される。第2の層間絶縁膜層42上には、レジストパターン44が形成されており、このレジストパターン44がエッチングマスクの役目を果たすことになる。ここでも、図2の例の場合と同様、レジストパターン44と第1の配線層40の配線パターンとは、直交しているものとする。もちろん、本発明は、この位置関係に限るものではない。
【0018】
図6の場合、図2の例と同様、第1の配線層40よりも下方の層は、反射スペクトルに影響を与えることはない。この場合、第1の配線層40の上方の層を、図6に示すように、第1の層Aと第2の層Bとから成る多層膜とみなすことができる。ここで、第1の層Aは第2の層間絶縁膜層42に相当し、第2の層Bはレジスト44と真空とから成る混合層に相当する。そして、第1の層Aの厚さを、上述した分光干渉反射率の理論に基づいて算出することで、第2の層間絶縁膜層42の厚さを求めることができる。
【0019】
次に、図2に示した半導体基板16を反応性イオンエッチングすることで、第2の層間絶縁膜層32の内部に複数の配線溝46を形成した場合について説明する。図7は、図2の半導体基板16を反応性イオンエッチングした後の断面図である。図7の場合、第1の配線層30よりも上方の層は、第1の層C、第2の層Dおよび第3の層Eから成る多層膜とみなすことができる。ここで、第1の層Cは第1の層間絶縁膜層32aに相当し、第2の層Dは層間絶縁膜層32bと真空とから成る第1の混合層に相当し、第3の層Eはレジスト34と真空とから成る第2の混合層に相当する。そして、第2の層Dの厚さを算出することで、配線溝の深さを求めることができる。
【0020】
以上説明したように、本発明の第1の実施の形態によれば、ドライエッチング工程における、エッチング深さを容易に、かつ、高精度に測定することが可能となる。特に、本発明の第1の実施の形態によれば、ダマシン加工によって多層配線構造を実現する場合、下層の配線層より下層の構造からの影響を受けることなく、上層の配線層を構成する配線溝の深さを高精度に測定することが可能となる。したがって、多層配線構造を実現する上で、本発明の工業的価値は非常に大である。
【0021】
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図8は、本発明の第2の実施の形態に係るエッチング深さ測定装置の概略構成図である。この第2の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態において、光源12とビームスプリッター18との間に偏光板48を配置し、半導体基板16への入射光を偏光させるようにした例である。この第2の実施の形態によれば、この入射光の偏光によって、より一層精度良く、エッチング深さの測定が可能となる。
【0022】
以下、具体的に、本発明の第2の実施の形態の動作について説明する。図9は、図8のエッチング深さ測定装置10aを用いて得られた、半導体基板16の反射光の波長スペクトルを示す図である。ここで、測定に用いた半導体基板16は、上記の第1の実施の形態と同様の条件のものを用いている。図8の検出器24によって検出される反射光の波長領域は、350nmから1000nmの可視光の領域である。また、図9において、「偏光方向:平行」とは、半導体基板16への入射光の電場方向が第1の配線層30の配線方向と平行である場合を示し、「偏光方向:垂直」とは、半導体基板16への入射光の電場方向が第1の配線層30の配線方向と直角である場合を示している。
【0023】
図9から明らかなように、偏光方向を変化させれば、反射スペクトルも変化することがわかる。この変化は、以下に述べる理由によるものである。すなわち、入射光の電場方向が第1の配線層30の配線方向に直交する場合、入射光は第1の配線層30を透過してしまう。このため、第1の配線層30の下部の第1の層間絶縁膜層28の厚さが反射スペクトルに影響を及ぼしてしまう。一方、入射光の電場方向が第1の配線層30の配線方向に平行である場合、入射光は第1の配線層30を透過することができず、第1の配線層30で反射してしまう。したがって、この場合、反射スペクトルは第1の層間絶縁膜層28の厚さに影響されることはない。
【0024】
本発明の第2の実施の形態のエッチング深さ測定装置10aは、上記の点に着目して構成されたものである。すなわち、多層配線構造を実現する場合において、既に形成済みの下層の配線方向に電場方向が平行となるように、入射光の偏光状態を調節し、その電場方向が調節された入射光を用いて、上層の配線溝の深さを測定する。このため、下層配線より下の層の構造は、何ら測定に影響を及ぼすことはなく、それにより、より一層高精度に測定することが可能となる。
【0025】
本発明の第2の実施の形態では、半導体基板16からの反射光が偏光板48を通過することを避けるために、偏光板48を光源12とビームスプリッター18との間に配置しているが、本発明はこの配置に限るものではない。たとえば、反射光が偏光板48を通過するようにしてももちろん構わない。具体的には、ビームスプリッター18とレンズ14との間、レンズ14と半導体基板16との間に配置しても良い。
【0026】
(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。図10は、本発明の第3の実施の形態に係るエッチング装置の概略構成図である。この第3の実施の形態は、周知のドライエッチング装置に、上記の第1の実施の形態に係るエッチング深さ測定装置10を設けた例を示すものである。図10に示すように、この第3の実施の形態に係るエッチング装置は、第1の実施の形態のエッチング深さ測定装置10を備えることにより、ドライエッチング工程における、エッチング深さを“in-situ”で測定し、さらに、その測定結果をフィードバックすることで、エッチング深さを高精度に制御して形成することを可能とする。図10では、第1の実施の形態に係るエチング深さ測定装置10を備えた例を示しているが、第1の実施の形態に係るエッチング装置10に替えて、上記の第2の実施の形態に係るエッチング深さ測定装置10aを備え付けても良いことはもちろんである。
【0027】
本発明の第3の実施の形態のエッチング装置では、エッチングチャンバー50内に下部電極52が配置する。この下部電極52の上面には、エッチングされる半導体基板16が載置される。また、下部電極52は、マッチングネットワーク(図示しない)を介して、高周波電源(図示しない)に接続する。
【0028】
エッチングチャンバー50には、反応性ガスをチャンバー50内に導入するためのガス供給管(図示しない)、およびチャンバー50内のガスを排気する排気管(図示しない)が設けられている。さらに、エッチングチャンバー50の上部には、たとえば石英ガラスから成る計測窓54が配置されている。この計測窓54を介して、半導体基板16への入射光チャンバー50内に導入され、半導体基板16からの反射光がチャンバー50内から取り出されることになる。
【0029】
本発明の第3の実施の形態のエッチング装置では、エッチングチャンバー50内の下部電極52上に半導体基板16が載置された後、反応性ガスがガス供給管を介してチャンバー50内に導入される。そして、この反応性ガスがプラズマ化されると、半導体基板16に対するエッチング処理が実行される。このエッチング処理中に、光源12から光が出力されると、この光は、計測窓54を通過して半導体基板16に対して照射される。そして、半導体基板16上で反射した反射光は、計測窓54を通過してチャンバー50の外に取り出される。この反射光は、ビームスプリッター18および光ファイバー20を介して分光器22に導かれ、分光された後、検出器24によって所定の波長領域の光が検出される。算出部26は、検出結果を受け取り、その検出結果に基づいて、所定の位置のエッチング深さを算出する。算出された結果は、エッチングチャンバー50内のエッチング状態を制御するエッチング制御部(図示しない)に出力される。エッチング制御部は、その算出されたエッチング深さをモニターし、エッチング状態の制御によって、所望のエッチング深さを実現する。
【0030】
本発明の第3の実施の形態によれば、エッチング処理中であっても、チャンバー50内の半導体基板16上に形成される溝の深さをリアルタイムに測定することができる。このため、所望のエッチング深さが達成できるように、エッチング時間の調整等を行なうことが可能となる。それにより、従来の時間管理のようにエッチング状態の変動等に何ら影響を受けることなく、エッチング深さを測定することができる。
【0031】
【発明の効果】
本発明によれば、ダマシン加工における配線溝の深さを高精度に測定することができるエッチング深さ測定方法および装置を実現できる。
【0032】
本発明によれば、ダマシン加工における配線溝の深さを、そのエッチング中に測定することで、その深さの制御性を向上させることができるエッチング方法を実現できる。
【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測定装置の概略構成図である。
【図2】図1の半導体基板16の一例を示す断面図である。
【図3】図2のレジストパターン34と第1の配線層30の配線パターンとの位置関係を示す平面図である。
【図4】図1のエッチング深さ測定装置10によって得られる、半導体基板16の反射光の波長スペクトルの一例を示す図である。
【図5】図1のエッチング深さ測定装置10によって得られる、半導体基板16の反射光の波長スペクトルの他の一例を示す図である。
【図6】図1の半導体基板16の他の一例を示す断面図である。
【図7】図1の半導体基板16の他の一例を示す断面図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態に係るエッチング深さ測定装置の概略構成図である。
【図9】図8のエッチング深さ測定装置10aによって得られる、半導体基板16の反射光の波長スペクトルの一例を示す図である。
【図10】本発明の第3の実施の形態に係るエッチング装置の概略構成図である。
【符号の説明】
10 エッチング深さ測定装置
12 光源
14 レンズ
16 半導体基板
18 ビームスプリッター
20 光ファイバー
22 分光器
24 検出器
26 算出部
28,38 第1の層間絶縁膜
30,40 第1の配線層
32,42 第2の層間絶縁膜
34,44 レジストパターン
36 ゲート電極
46 配線溝
48 偏光板
50 エッチングチャンバー
52 下部電極
54 計測窓[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for measuring an etching depth in a dry etching process, and in particular, when forming a wiring groove inside an insulating film layer disposed on an upper part of a wiring structure, the insulating film layer The present invention relates to a method and apparatus capable of measuring the thickness and the depth of a formed wiring groove, and an etching method using the etching depth measuring method.
[0002]
[Prior art]
In the manufacturing process of a semiconductor device, a wiring structure is conventionally formed by the following method. First, a metal film layer that is processed later and forms wiring is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate. After the metal film layer is deposited, a resist pattern is formed on the metal film layer by lithography. Then, using the resist pattern as an etching mask, the metal film layer is subjected to reactive ion etching to form a wiring structure.
[0003]
However, with the recent high integration and high density of semiconductor devices, the formation of the above-described wiring structure by reactive ion etching is becoming technically difficult. For this reason, there is an increasing tendency to adopt damascene processing in which a wiring groove is formed in advance in the insulating film layer and a metal film layer constituting the wiring is embedded in the wiring groove. However, in this damascene processing, the depth of the wiring trench formed inside the insulating film layer is usually controlled by managing the etching time. Specifically, for example, the etching rate is calculated in advance from several preliminary experiments, and the etching depth is determined by controlling the etching time using the rate. Therefore, there is a problem in that the controllability and reproducibility are reduced due to unexpected fluctuations in the etching state during the processing of the wiring groove, and the wiring groove depth, that is, the wiring cross-sectional area varies.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional damascene processing, the depth of the wiring trench is controlled by managing the etching time. For this reason, there is a problem that it is difficult to improve the controllability of the depth of the wiring groove.
[0005]
An object of the present invention is to solve such problems and to provide an etching depth measuring method and apparatus capable of measuring the depth of a wiring groove in damascene processing with high accuracy.
[0006]
Another object of the present invention is to provide an etching method capable of improving the controllability of the depth by measuring the depth of the wiring groove in the damascene process during the etching.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a light source for irradiating light to a substrate having an etching groove formed in an insulating film layer disposed on an upper part of a wiring structure, Of these, a detector that detects light having a wavelength greater than twice the wiring interval of the wiring structure, and based on the detected light intensity, out of the film thickness of the insulating film layer and the depth of the etching groove An etching depth measuring apparatus comprising: a calculating unit that calculates at least one.
[0008]
According to the present invention, since the wiring interval of the wiring structure is shorter than ½ of the wavelength of the incident light, the incident light does not reach the lower layer than the wiring layer. For this reason, the structure below the wiring layer does not affect the obtained reflected light intensity. Therefore, even if there are complicated structures below the wiring layer, they can be ignored, and when the etching depth located above the wiring layer is determined from the reflection intensity distribution, a simple structure above the wiring layer is obtained. It is only necessary to consider the reflected light with a simple film structure, and the film thickness and the etching depth can be calculated with high accuracy.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.
[0010]
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an etching depth measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. The etching depth measuring apparatus 10 according to the first embodiment includes a tungsten lamp having a continuous spectral distribution from the visible light region to the infrared region as the light source 12. Then, as shown in FIG. 1, the light from the light source 12 is irradiated onto the
[0011]
Next, the
[0012]
Next, the operation of the etching depth measuring apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention will be described. Here, tungsten having a width of 175 nm, a thickness of 250 nm, and a line spacing of 175 nm is used as the
[0013]
4 and 5 are diagrams showing the wavelength spectrum of the reflected light of the
[0014]
The greatest feature of the etching depth measuring apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention is that the wavelength region of the reflected light detected by the
[0015]
The above is apparent from FIG. 4 and FIG. As is clear from FIG. 4, when the thickness of the second interlayer insulating
[0016]
Next, a method for calculating the etching depth of the etching depth measuring apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention will be described. In the case of the
[0017]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example of the
[0018]
In the case of FIG. 6, as in the example of FIG. 2, the layer below the
[0019]
Next, a case where a plurality of
[0020]
As described above, according to the first embodiment of the present invention, it is possible to easily and accurately measure the etching depth in the dry etching process. In particular, according to the first embodiment of the present invention, when a multilayer wiring structure is realized by damascene processing, the wiring constituting the upper wiring layer is not affected by the lower layer structure than the lower wiring layer. It becomes possible to measure the depth of the groove with high accuracy. Therefore, the industrial value of the present invention is very large in realizing a multilayer wiring structure.
[0021]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an etching depth measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, in the first embodiment shown in FIG. 1, a polarizing plate 48 is disposed between the light source 12 and the beam splitter 18 so that the incident light to the
[0022]
The operation of the second embodiment of the present invention will be specifically described below. FIG. 9 is a diagram showing the wavelength spectrum of the reflected light of the
[0023]
As is apparent from FIG. 9, it can be seen that if the polarization direction is changed, the reflection spectrum also changes. This change is due to the reason described below. That is, when the electric field direction of incident light is orthogonal to the wiring direction of the
[0024]
The etching depth measuring apparatus 10a according to the second embodiment of the present invention is configured by paying attention to the above points. That is, in the case of realizing a multilayer wiring structure, the polarization state of incident light is adjusted so that the electric field direction is parallel to the already formed lower layer wiring direction, and the incident light whose electric field direction is adjusted is used. The depth of the upper wiring groove is measured. For this reason, the structure of the layer below the lower layer wiring does not affect the measurement at all, thereby enabling measurement with higher accuracy.
[0025]
In the second embodiment of the present invention, the polarizing plate 48 is disposed between the light source 12 and the beam splitter 18 in order to prevent the reflected light from the
[0026]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an etching apparatus according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment shows an example in which the etching depth measuring apparatus 10 according to the first embodiment is provided in a known dry etching apparatus. As shown in FIG. 10, the etching apparatus according to the third embodiment includes the etching depth measuring apparatus 10 according to the first embodiment, so that the etching depth in the dry etching process can be set to “in- By measuring in situ, and feeding back the measurement results, the etching depth can be controlled with high accuracy. In FIG. 10, although the example provided with the etching depth measuring apparatus 10 which concerns on 1st Embodiment is shown, it replaces with the etching apparatus 10 which concerns on 1st Embodiment, and said 2nd Embodiment is carried out. Of course, the etching depth measuring apparatus 10a according to the embodiment may be provided.
[0027]
In the etching apparatus according to the third embodiment of the present invention, the lower electrode 52 is disposed in the etching chamber 50. The
[0028]
The etching chamber 50 is provided with a gas supply pipe (not shown) for introducing a reactive gas into the chamber 50 and an exhaust pipe (not shown) for exhausting the gas in the chamber 50. Further, a measurement window 54 made of, for example, quartz glass is disposed on the etching chamber 50. Through this measurement window 54, the light is introduced into the light chamber 50 incident on the
[0029]
In the etching apparatus according to the third embodiment of the present invention, after the
[0030]
According to the third embodiment of the present invention, the depth of the groove formed on the
[0031]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the etching depth measuring method and apparatus which can measure the depth of the wiring groove | channel in damascene processing with high precision are realizable.
[0032]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the etching method which can improve the controllability of the depth by measuring the depth of the wiring groove in damascene processing during the etching is realizable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an etching depth measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing an example of a
3 is a plan view showing the positional relationship between the resist
4 is a diagram illustrating an example of a wavelength spectrum of reflected light of a
5 is a view showing another example of the wavelength spectrum of the reflected light of the
6 is a cross-sectional view showing another example of the
7 is a cross-sectional view showing another example of the
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an etching depth measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention.
9 is a diagram showing an example of a wavelength spectrum of reflected light of a
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an etching apparatus according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Etch depth measuring apparatus 12 Light source 14
Claims (6)
該基板からの反射光のうち、前記配線構造の配線間隔の2倍よりも大きい波長を有する光を検出する工程と、
該検出された光の強度に基づいて、前記絶縁膜層の膜厚およびエッチング溝の深さのうちの少なくとも一方を算出する工程と
を少なくとも含むことを特徴とするエッチング深さ測定方法。Irradiating light to a substrate having an etching groove formed inside an insulating film layer disposed on the upper part of the wiring structure;
Detecting light having a wavelength larger than twice the wiring interval of the wiring structure among the reflected light from the substrate;
And a step of calculating at least one of the thickness of the insulating film layer and the depth of the etching groove based on the detected light intensity.
該基板からの反射光のうち、前記配線構造の配線間隔の2倍よりも大きい波長を有する光を検出する検出器と、
該検出器によって検出された光の強度に基づいて、前記絶縁膜層の膜厚およびエッチング溝の深さのうちの少なくとも一方を算出する算出部と
を具備することを特徴とするエッチング深さ測定装置。A light source for irradiating light to a substrate having an etching groove formed in an insulating film layer disposed on an upper portion of the wiring structure;
A detector for detecting light having a wavelength larger than twice the wiring interval of the wiring structure among the reflected light from the substrate;
Etching depth measurement comprising: a calculating unit that calculates at least one of the film thickness of the insulating film layer and the depth of the etching groove based on the intensity of light detected by the detector apparatus.
エッチングにより前記絶縁膜層の内部にエッチング溝を形成する工程と、
該エッチング中に、前記エッチング溝の深さを一定時間ごとに測定する工程と
を少なくとも含み、
前記エッチング深さ測定工程は、さらに、
前記基板に対して光を照射するステップと、
前記基板からの反射光のうち、前記配線構造の配線間隔の2倍よりも大きい波長を有する光を検出するステップと、
該検出された光の強度に基づいて、前記絶縁膜層の膜厚およびエッチング溝の深さのうちの少なくとも一方を算出するステップと
を少なくとも含むことを特徴とするエッチング方法。Carrying a substrate having an insulating film layer disposed on top of the wiring structure into an etching chamber;
Forming an etching groove inside the insulating film layer by etching; and
Measuring the depth of the etching groove at regular intervals during the etching,
The etching depth measurement step further includes:
Irradiating the substrate with light;
Detecting light having a wavelength larger than twice the wiring interval of the wiring structure among the reflected light from the substrate;
And a step of calculating at least one of the thickness of the insulating film layer and the depth of the etching groove based on the detected light intensity.
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