JP5199981B2 - エッチング深さの検出方法並びにエッチングモニター装置及びエッチング装置 - Google Patents
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Description
まず、本発明のエッチング深さの検出方法を実現できる本発明のエッチング装置の一実施形態について図1を参照しながら説明する。図1に示すエッチング装置10は、例えばアルミニウム等の導電性材料からなる処理室11と、この処理室11内の底面に配設され且つ被処理体としての半導体ウエハWを載置する載置台を兼ねた下部電極12と、この下部電極12の上方に所定の間隔を隔てて配設された上部電極13とを備えている。処理室11周面の上部にはガス供給源(図示せず)が接続されたガス供給部11Aが形成され、処理室11周面の下部には真空排気装置(図示せず)が接続されたガス排出部11Bが形成されている。また、下部電極12にはマッチングボックス14を介して高周波電源15が接続され、上部電極13にはマッチングボックス16を介してより周波数の高い高周波電源17が接続され、半導体ウエハWのエッチングを行う。
I=Idc+Ippsin(ωt)・・・(1)
ω=2πd(nδ/λ)/dt・・・(2)
E(t)=dδ(t)/dt=ω(t)λ/(2πn)・・・(3)
Eave(t)=〔ΣEi(t)cos2(pi(t))〕/Σcos2(pi(t))・・(4)
δ(t)=∫Eave(t)dt・・・(5)
本実施形態のエッチング装置10Aは、図9に示すように、半導体ウエハWの処理室11と、この処理室11内の半導体ウエハWのエッチング状況をモニターするエッチングモニター装置30とを備え、エッチングモニター装置30以外は上記実施形態のエッチング装置10に準じて構成されている。そこで、以下ではエッチングモニター装置30を中心に説明する。
I=Idc+Ippexp(γt)sin(ωt)・・・(6)
p(t)=Arcsin〔(I(t)−Idc)/(Ippexp(γt))〕・・・(7)
δ(t)=p(t)λ/(2πn)・・・(8)
Δp=dp/df*Δf=1/cos(p)*Δf・・・(9)
δ(t)=Σδ(t)cos2(p(t))/Σcos2(p(t))・・・(10)
11 処理室
12 下部電極
13 上部電極
20、30 エッチングモニター装置
21、31 光源
22、32 光ファイバー(導光手段)
26、36 解析・演算手段
26A 周波数解析手段
26B エッチング速度算出手段
26C エッチング速度補完手段
26D エッチング深さ算出手段
36A 極値検出手段
36B 振幅予測手段
36C 位相算出手段
36D エッチング深さ算出手段
E 被エッチング部
E’被エッチング層
Db、Da 対照デバイス
Claims (11)
- 被処理体に光を照射し、その反射光を用いてエッチング深さを検出する方法において、
上記被処理体に光を照射する工程と、
被エッチング層の上面及び被エッチング部の表面からの反射光により周期変動する複数の干渉光を検出する工程と、
上記複数の干渉光それぞれの干渉波形の時刻tから(t+Δt)の時間毎の検出データに対して周波数解析を行うことによりそれぞれの周波数ω(t)を求める周波数解析工程と、
上記複数の干渉波形それぞれの周波数ω(t)を用いてそれぞれのエッチング速度E(t)を算出するエッチング速度算出工程と、
上記複数のエッチング速度E(t)に基づいてエッチング深さを求める工程と、を備え、
上記エッチング速度算出工程では、上記複数の干渉波形それぞれの周波数ω(t)を用いて上記エッチング速度を算出してそれぞれの算出エッチング速度E(t)を求め、更に、
上記複数の算出エッチング速度E(t)を互いに補完して平均エッチング速度Eave(t)を算出するエッチング速度補完工程を設け、
上記エッチング速度補完工程では、上記複数の干渉波形の歪みの大きさに応じてそれぞれの上記算出エッチング速度E(t)を加重平均して、いずれかの上記干渉波形の歪みに基づく算出エッチング速度E(t)のずれを他の歪みのない干渉波形に基づく算出エッチング速度E(t)で補完して上記平均エッチング速度Eave(t)を求め、
上記エッチング深さを求める工程では、上記平均エッチング速度Eave(t)を時間積分する
ことを特徴とするエッチング深さの検出方法。 - 上記周波数解析工程で上記各干渉波形それぞれの位相も求め、上記エッチング速度補完工程でこれらの干渉波形の位相に応じてそれぞれの算出エッチング速度を加重平均することを特徴とする請求項1に記載のエッチング深さの検出方法。
- 上記周波数解析工程において、上記干渉波形の時刻tから(t+Δt)の時間毎の検出データは一定時間幅Δtのデータであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のエッチング深さの検出方法。
- 上記周波数解析工程において、上記周波数解析として最大エントロピー法を用いることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のエッチング深さの検出方法。
- 上記周波数解析工程において、上記周波数解析として高速フーリエ変換を用いることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のエッチング深さの検出方法。
- 被処理体に光を照射し、その反射光を用いてエッチング深さを監視するエッチングモニター装置であって、
上記被処理体に光を照射する光源と、
被エッチング層の上面及び被エッチング部の表面からの反射光により周期変動する複数の干渉光を検出する光検出器と、
上記光検出器からの信号に基づいて上記複数の干渉光をそれぞれ解析して上記エッチング深さを求める解析・演算手段と、
上記解析・演算手段と連携する制御装置と、を備え、
上記解析・演算手段は、
上記複数の干渉光それぞれの干渉波形の時刻tから(t+Δt)毎の検出データに対して周波数解析を行うことによりそれぞれの周波数ω(t)を求める周波数解析手段と、
上記複数の干渉波形それぞれの周波数ω(t)を用いてそれぞれのエッチング速度E(t)を算出するエッチング速度算出手段と、
上記複数のエッチング速度E(t)に基づいてエッチング深さを求める深さ算出手段と、を備え、
上記エッチング速度算出手段は、上記複数の干渉波形それぞれの周波数ω(t)に基づいて上記エッチング速度を算出してそれぞれの算出エッチング速度E(t)を求め、更に、
上記複数の算出エッチング速度E(t)を互いに補完して平均エッチング速度Eave(t)を算出するエッチング速度補完手段を設け、
上記エッチング速度補完手段は、上記複数の干渉波形の歪みの大きさに応じてそれぞれの上記算出エッチング速度E(t)を加重平均して、いずれかの上記干渉波形の歪みに基づく算出エッチング速度E(t)のずれを他の歪みのない干渉波形に基づく算出エッチング速度E(t)で補完して上記平均エッチング速度Eave(t)を求め、
上記深さ算出手段は、上記平均エッチング速度Eave(t)を時間積分する
ことを特徴とするエッチングモニター装置。 - 上記周波数解析手段は、上記干渉波形の時刻tから(t+Δt)毎の検出データとして一定時間幅Δtのデータを用いることを特徴とする請求項6に記載のエッチングモニター装置。
- 上記周波数解析手段は、上記周波数解析として最大エントロピー法を用いることを特徴とする請求項6または請求項7に記載のエッチングモニター装置。
- 上記周波数解析手段は、上記周波数解析として高速フーリエ変換を用いることを特徴とする請求項6または請求項7に記載のエッチングモニター装置。
- 上記周波数解析手段は、上記各干渉波形それぞれの位相も求め、上記エッチング速度補完手段は、これらの干渉波形の位相に応じてそれぞれの算出エッチング速度を加重平均することを特徴とする請求項6〜請求項9のいずれか1項に記載のエッチングモニター装置。
- 請求項6〜請求項10のいずれか1項に記載のエッチングモニター装置を備えたことを特徴とするエッチング装置。
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