JPH04107840A - Etching depth measuring instrument - Google Patents

Etching depth measuring instrument

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JPH04107840A
JPH04107840A JP22419790A JP22419790A JPH04107840A JP H04107840 A JPH04107840 A JP H04107840A JP 22419790 A JP22419790 A JP 22419790A JP 22419790 A JP22419790 A JP 22419790A JP H04107840 A JPH04107840 A JP H04107840A
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JP
Japan
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etching
substrate
etching depth
etched
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP22419790A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Tsumura
明 津村
Masakazu Hayashi
正和 林
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH04107840A publication Critical patent/JPH04107840A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a measuring instrument by which the etching depth can be measured accurately by a method wherein a luminous intensity of the reflected and diffracted light from a substrate which is to be etched is detected and the spaces between peaks of the detected signals are corrected for measurement of the etching depth. CONSTITUTION:An electrode 2, having a substrate to be etched 3 on its upper surface, is connected to a high-frequency source. On a part of a wall of an etching chamber 1 which faces the upper surface of the electrode 2, an observation window 4 is installed. A laser oscillator 5 is located outside and above the etching chamber 1 whereas a reflection mirror 6 is located to cast the laser light Q on the substrate 3. A luminous intensity of the light Q' which is reflected and diffracted from the substrate 3 is detected by a detector 7 and the detected signals are sent to a correction arithmetic processing section 8.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、エツチングチャンバ内に収納された被エツ
チング基板のエツチング深さをリアルタイムで測定する
機構を備えたエツチング深さ測定装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention provides an etching depth measuring device having a mechanism for measuring the etching depth of a substrate to be etched housed in an etching chamber in real time. Regarding equipment.

(従来の技術) 一般に、半導体の製造過程におけるエツチングにはウェ
ットエツチングとドライエツチングがあるが、超精密半
導体の微細加工には微細なフォトレジストパターンをシ
リコン基板からなる被エツチング基板上に忠実に転写で
きるドライエツチングが広ぐ用いられている。超微細加
工を行うドライエツチング装置においては、単にフォト
レジストパターンを被エツチング基板上に転写するだけ
ではなく、エツチング深さをリアルタイムで測定しなが
ら正確にエツチングを行うことが要求される。
(Conventional technology) In general, etching in the semiconductor manufacturing process includes wet etching and dry etching, but for microfabrication of ultra-precision semiconductors, a fine photoresist pattern is faithfully transferred onto a silicon substrate to be etched. Dry etching is widely used. In a dry etching apparatus that performs ultrafine processing, it is required not only to simply transfer a photoresist pattern onto a substrate to be etched, but also to perform accurate etching while measuring the etching depth in real time.

この様な、被エツチング基板のエツチング深さをリアル
タイムで測定するエツチング深さ測定装置としては、従
来より特開昭61−290308号公報に開示された構
造のものが知られている。
As such an etching depth measuring device for measuring the etching depth of a substrate to be etched in real time, one having a structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-290308 is known.

このエツチング深さ測定装置は、石英製の窓部材を有し
接地された真空容器と、この真空容器内に配置され、試
料を保持するための高周波電極と、この電極に高周波電
力を通電して前記真空容器との間にプラズマを発生させ
るための高周波電源と、前記真空容器の外部に設けられ
、反応性イオンエツチング中の試料表面に前記観察窓を
通して633nmより短い波長のコヒーレント光を照射
する手段と、前記試料からの反射回折光の強度を検出す
る手段と、検出した信号を電気信号に変換して処理演算
により該試料のエツチング深さを測定する手段とを具備
した構造になっている。
This etching depth measuring device consists of a grounded vacuum container with a quartz window member, a high-frequency electrode placed inside the vacuum container for holding a sample, and a high-frequency power applied to this electrode. a high frequency power source for generating plasma between the vacuum container and a means provided outside the vacuum container for irradiating the surface of the sample undergoing reactive ion etching with coherent light having a wavelength shorter than 633 nm through the observation window; It has a structure comprising: a means for detecting the intensity of the reflected diffracted light from the sample; and a means for converting the detected signal into an electric signal and measuring the etching depth of the sample through processing calculations.

上記構成のエツチング深さ測定装置は、上記反射回折光
の強度信号における極大点から極大点までの時間tに、
上記コヒーレント光の波長λの1/2に相当する量だけ
エツチングが進むということを利用してエツチング深さ
を求めている。
The etching depth measuring device having the above configuration is configured to:
The etching depth is determined by utilizing the fact that etching progresses by an amount corresponding to 1/2 of the wavelength λ of the coherent light.

ところが、実際にはエツチング基板とともにエツチング
マスクもエツチングされることや、エツチング深さが深
くなるにつれてトレンチ底面からの反射回折光の強度が
減衰することにより、上記極大点から極大点までの時間
tがエツチングがλ/2進んだ時間に相当しない場合が
生じる。仮に上記時間tをエツチング深さλ/2に相当
する時間として採用すると、最終的に得られるエツチン
グ深さにはかなりの誤差が含まれてしまう。
However, in reality, the etching mask is etched along with the etching substrate, and the intensity of the reflected and diffracted light from the bottom of the trench decreases as the etching depth increases, so the time t from the maximum point to the maximum point increases. There may be cases where the etching progress time does not correspond to λ/2. If the above-mentioned time t is adopted as the time corresponding to the etching depth λ/2, the etching depth finally obtained will include a considerable error.

(発明が解決しようとする課題) この様に、従来のエツチング深さ測定装置は、被エツチ
ング基板からの反射回折光の強度の極大点と極大点の時
間間隔とレーザ光の波長のみを利用してエツチング深さ
を求めていた。この様な測定方法であるとマスク厚さの
減少や信号の減衰により得られるエツチング深さに誤差
が含まれてしまう。
(Problem to be Solved by the Invention) In this way, the conventional etching depth measuring device uses only the maximum points of the intensity of the reflected diffracted light from the substrate to be etched, the time interval between the maximum points, and the wavelength of the laser beam. I was looking for etching depth. With such a measurement method, errors will be included in the etching depth obtained due to reduction in mask thickness and signal attenuation.

この発明は上記課題を解決するために成されたもので、
被エツチング基板の反射回折光におけるマスク厚さの影
響や信号の減衰を補正して、正確なエツチング深さが得
られるようなエツチング深さ測定機を提供することを目
的とする。
This invention was made to solve the above problems,
It is an object of the present invention to provide an etching depth measuring device which can obtain accurate etching depth by correcting the influence of mask thickness and signal attenuation in reflected diffraction light of a substrate to be etched.

[発明の構成コ (問題点を解決するための手段) この発明は、内部に被エツチング基板を収容するエツチ
ングチャンバと、前記エツチングチャンバの壁部に設け
られた光透過性の窓部材と、前記エツチングチャンバの
外部に配置され、測定光を前記窓部材を通過させて前記
被エツチング基板に照射するための測定光照射手段と、
前記被エツチング基板からの反射回折光の強度を検出す
る検出手段と、この検出手段からの検出信号におけるピ
ーク間隔を補正してエツチング深さを測定する補正演算
処理部とを有することを特徴とする。
[Structure of the Invention (Means for Solving Problems)] The present invention includes an etching chamber that accommodates a substrate to be etched therein, a light-transmissive window member provided on a wall of the etching chamber, and a measurement light irradiation means disposed outside the etching chamber for passing the measurement light through the window member and irradiating the substrate to be etched;
The method is characterized by comprising a detection means for detecting the intensity of reflected diffracted light from the substrate to be etched, and a correction arithmetic processing section for measuring the etching depth by correcting the peak interval in the detection signal from the detection means. .

この様な構成によれば、被エツチング基板からの反射回
折光のマスクの厚さによる影響を補正してエツチング深
さを求めることができる。
With this configuration, the etching depth can be determined by correcting the influence of the thickness of the mask on the reflected diffracted light from the substrate to be etched.

(実施例) 以下、この発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明
する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実施例を示すエツチング深さ測定
装置の概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an etching depth measuring device showing an embodiment of the present invention.

図中1はエツチングチャンバである。このエツチングチ
ャンバ1内には、図示しない一方の電極と下方に他方の
電極2が配置されている。他方の電極2は上面に被エツ
チング基板3が載置されるとともに、図示しない高周波
電源に接続されている。他方の電極2に対応するエツチ
ングチャンバ1の壁(土壁)には石英製の光透過性窓部
材からなる観測窓4が配置されている。なお、前記エツ
チングチャンバ1には反応性ガスをエツチングチャンバ
1内に供給するための図示しないガス供給管およびエツ
チングチャンバ1内のガスを排気するための図示しない
排気管がそれぞれ設けられている。
In the figure, 1 is an etching chamber. In this etching chamber 1, one electrode (not shown) and the other electrode 2 are arranged below. The substrate to be etched 3 is placed on the upper surface of the other electrode 2, and is connected to a high frequency power source (not shown). On the wall (soil wall) of the etching chamber 1 corresponding to the other electrode 2, an observation window 4 made of a light-transmitting window member made of quartz is arranged. The etching chamber 1 is provided with a gas supply pipe (not shown) for supplying a reactive gas into the etching chamber 1 and an exhaust pipe (not shown) for exhausting the gas inside the etching chamber 1.

また、エツチングチャンバ1の外部上方にはレーザ発振
器5が配置されている。レーザ発振器5から放出される
レーザ光Qの光路には、レーザ光Qを前記観mJ窓4を
通して、前記他方の電極2上の被エツチング基板3に対
してほぼ垂直に照射するための反射ミラー6が配置され
ている。前記被エツチング基板3からの得られる複数の
反射回折光Q′のうちの一部の反射回折光Q′の強度は
検出器7によって検出され、その検出信号は補正演算処
理部8に送られる。
Further, a laser oscillator 5 is arranged outside and above the etching chamber 1. In the optical path of the laser beam Q emitted from the laser oscillator 5, there is a reflection mirror 6 for irradiating the laser beam Q through the observation window 4 almost perpendicularly to the substrate 3 to be etched on the other electrode 2. is located. The intensity of some of the reflected diffraction lights Q' out of the plurality of reflected diffraction lights Q' obtained from the substrate 3 to be etched is detected by a detector 7, and the detection signal is sent to a correction calculation processing section 8.

補正演算処理部8は、補正部9とエツチング深さ演算部
10゛とからなる。検出器7からの検出信号はまず補正
部9において後述する補正方法によって補正された後エ
ツチング深さ演算部101;おいてエツチング深さが求
められる。
The correction calculation processing section 8 consists of a correction section 9 and an etching depth calculation section 10'. The detection signal from the detector 7 is first corrected by a correction method described later in a correction section 9, and then the etching depth is determined in an etching depth calculation section 101.

次ぎに、上記補正演算処理部8において行われる補正方
法を第2図乃至第4図を参照して説明する。
Next, the correction method performed in the correction calculation processing section 8 will be explained with reference to FIGS. 2 to 4.

第2図は被エツチング基板3のエツチング部分の断面を
示したものである。上記エツチング基板3はシリコンウ
ェハ11と、その上面に一定のパターンを持つエツチン
グマスク13とから形成されている。そして上記シリコ
ンウェハ11はエツチングマスク13のパターンにした
がってエツチングされ、シリコンウェハ11表面から略
垂直方向にエツチング孔であるトレンチ12が形成され
ている。ここで後述の補正方法説明の便宜のため、Tを
マスク厚さ、Dをエツチング深さ(トレンチ深さ)とす
る。
FIG. 2 shows a cross section of the etched portion of the substrate 3 to be etched. The etching substrate 3 is formed from a silicon wafer 11 and an etching mask 13 having a certain pattern on its upper surface. The silicon wafer 11 is etched according to the pattern of the etching mask 13, and a trench 12, which is an etching hole, is formed substantially perpendicularly from the surface of the silicon wafer 11. Here, for convenience in explaining the correction method described later, T is the mask thickness and D is the etching depth (trench depth).

第1の仮定として、エツチングにおいてマスクの影響、
信号の減衰を考慮しない場合を考える。
The first assumption is that the influence of the mask on etching,
Consider the case where signal attenuation is not considered.

この場合には検出信号の時間による光強度■の変化は(
1)式のようにあられせる。
In this case, the change in light intensity ■ of the detection signal over time is (
1) Make it appear like the formula.

1−C0+cos  (4yr ・D(t) /λ)・
 (1)弐〇、は定数、πは円周率、λは測定用レーザ
光の波長である。第3図(a)は縦軸を光強度1とし、
横軸を時間tとしたグラフである。この光強度lの信号
は一定の極大値および極小値をとる波長λ/2のコサイ
ンカーブである。
1-C0+cos (4yr ・D(t)/λ)・
(1) 2〇 is a constant, π is pi, and λ is the wavelength of the measurement laser beam. In Fig. 3(a), the vertical axis is the light intensity of 1,
It is a graph in which the horizontal axis is time t. This signal of light intensity l is a cosine curve of wavelength λ/2 that takes constant maximum and minimum values.

このコサインカーブにおいて、任意の第1の極大点A1
とその次の第2の極大点A2をとると、上記極大点A1
、A2間の時間であるピーク間隔tAはこの検出信号の
周期に相当し、上記検出信号の波長λ/2に対応する。
In this cosine curve, any first maximum point A1
If we take the second maximum point A2, we get the maximum point A1.
, A2 corresponds to the period of this detection signal, and corresponds to the wavelength λ/2 of the detection signal.

このことは時間tAでλ/2だけエツチングが深くなっ
た事を示す。
This indicates that the etching became deeper by λ/2 at time tA.

一方上記極大点A、  A2に対応する極小点81B2
のピーク間隔tBも同様にλ/2のエツチング深さに相
当し、極大点A、  A2より求めたエツチングレート
ERA (単位時間当たりのエツチング量)と、極小点
より求めたエツチングレートERBは共に(2)式、(
3)式であられせる。
On the other hand, the minimum point 81B2 corresponding to the maximum point A and A2 is
Similarly, the peak interval tB corresponds to the etching depth of λ/2, and the etching rate ERA (etching amount per unit time) obtained from the maximum points A and A2 and the etching rate ERB obtained from the minimum point are both ( 2) Equation, (
3) Make it rain with formula.

ER八−(λ/ 2 ) / t A  ・・・・・・
・・・(2)式ERB−(λ/ 2 ) / t a 
 ・・・・・・・・・(3)式極大点で求めたピーク間
隔tAと極小点で求めたピーク間隔tBの変化を、縦軸
にピーク間隔、横軸に第3図(a)と同様に時間tをと
ってグラフにしたものが第3図(b)である。極大点に
おけるピーク間itAの変化を実線A1極小点における
ピーク間隔tBの変化を鎖線Bであられしている。この
グラフよりマスクの影響、信号の減衰の影響を考えない
ときにはピーク間隔は極大点で求める場合も極小点で求
める場合も共に変わらず1A!1.で、かつ全エツチン
グ時間にわたって一定であることがわかる。すなわち(
2)式、(3)式より第1の仮定の場合にはエツチング
レートERは(ERA=ERB)で、極大点で求める場
合も極小点で求める場合も同一値をとる。この場合エツ
チング深さDは、D−ERX (エツチング時間)であ
られせる。
ER8-(λ/2)/tA...
...(2) Formula ERB-(λ/2)/ta
・・・・・・・・・The changes in the peak interval tA obtained at the maximum point of equation (3) and the peak interval tB obtained at the minimum point are plotted as shown in Figure 3(a), with the vertical axis representing the peak interval and the horizontal axis representing the peak interval tB. Similarly, a graph of time t is shown in FIG. 3(b). The change in the peak-to-peak distance itA at the maximum point is shown by a solid line A, and the change in the peak-to-peak interval tB at the minimum point is shown by a chain line B. From this graph, if we do not consider the influence of the mask and the influence of signal attenuation, the peak interval remains 1A regardless of whether we calculate it from the maximum point or the minimum point! 1. , and is constant over the entire etching time. That is, (
According to equations 2) and 3, in the case of the first assumption, the etching rate ER is (ERA=ERB), which takes the same value whether it is determined from the maximum point or the minimum point. In this case, the etching depth D is increased by D-ERX (etching time).

次に、第2の仮定として、エツチングによるマスク厚の
変化を考慮し、信号の減衰を考慮しない場合を考える。
Next, as a second assumption, consider a case in which changes in mask thickness due to etching are taken into account, but signal attenuation is not taken into account.

この場合、検出信号の時間による光強度■の変化は(4
)式であられせる。
In this case, the change in the light intensity ■ of the detection signal over time is (4
) expression.

1−C,十c2cos2(4πn、T(t)/λ)−e
os(4yr (D (t) + T (t)) lλ
)・・・・・・(4)式 C,C2は定数であり、n+はマスクの屈折率である。
1-C, 10c2cos2(4πn, T(t)/λ)-e
os(4yr (D (t) + T (t)) lλ
) (4) Equations C and C2 are constants, and n+ is the refractive index of the mask.

(4)式において、マスク厚Tはエツチング深さDの1
/100の速さで減少する時間tの関数T (t)と仮
定すると、光強度Iは時間tの関数としてあられせる。
In equation (4), the mask thickness T is 1 of the etching depth D.
Assuming a function T (t) of time t decreasing at a rate of /100, the light intensity I will appear as a function of time t.

光強度Iを第3図(a)と同様に時間tとの関係におい
てグラフにしたものを第4図(a)に示す。短い波長の
振動はトレンチ12底面からの反射回折光の強度変化に
よるもので、長い波長の振動はマスク13表面からの反
射回折光の強度変化によるものである。この場合におい
て、極大点により求めたピーク間隔tAと極小点により
求めたピーク間隔1.の変化を第3図(b)と同様に時
間によりあられしたものが第4図(b)である。第2の
仮定の場合には第1の仮定の場合と異なり、極大点のピ
ーク間隔tAの変化を表す実線Aと極小点のピーク間隔
tBの変化を表す鎖線Bは一致しない。この場合どのピ
ーク間隔を採用するかでエツチングレートが異なるので
、゛正確なエツチング深さを求めることができない。
FIG. 4(a) shows a graph of the light intensity I in relation to time t, similar to FIG. 3(a). The vibrations at short wavelengths are due to changes in the intensity of the reflected diffracted light from the bottom surface of the trench 12, and the vibrations at long wavelengths are due to changes in the intensity of the diffracted light reflected from the surface of the mask 13. In this case, the peak interval tA obtained from the maximum point and the peak interval 1.A obtained from the minimum point. FIG. 4(b) shows the change over time in the same way as FIG. 3(b). In the case of the second assumption, unlike the case of the first assumption, the solid line A representing the change in the peak interval tA between the maximum points and the dashed line B representing the change in the peak interval tB between the minimum points do not match. In this case, since the etching rate differs depending on which peak interval is used, it is not possible to determine the exact etching depth.

次に、第3の仮定として、実際に得られる信号と同様に
、マスク13による影響、エツチングが深くなることに
よって生じる信号の減少を考慮した場合を考える。この
場合、検出信号の光強度Iは(5)式であられされる。
Next, as a third assumption, a case will be considered in which the influence of the mask 13 and the reduction in signal caused by deeper etching are taken into consideration, similar to the signals actually obtained. In this case, the optical intensity I of the detection signal is expressed by equation (5).

1− C、+C2cos2(4πn IT (t)/λ
)−7(D、  λ、 d) ・cos(4yr (D
(t) + T (t))/λ)・・・(5)式 (5)式中C,、C2は定数であり、γ(D。
1- C, +C2cos2(4πn IT (t)/λ
)−7(D, λ, d) ・cos(4yr (D
(t) + T (t))/λ)...(5) In formula (5), C, C2 are constants, and γ(D.

λ、d)は減衰係数である。γ(D、  λ、d)はエ
ツチング深さDル−ザの波長λ、トレンチ径dによって
定まる関数であるが、ここでは(6)式であられされる
エツチング深さDの関数であると仮定する。
λ, d) is the attenuation coefficient. γ(D, λ, d) is a function determined by the etching depth D, laser wavelength λ, and trench diameter d, but here it is assumed that it is a function of the etching depth D given by equation (6). do.

r  (D、  λ、  d)−7(D)−exp(−
aD)・・・(αは定数)(6)式 この様にすると、強度は時間の関数として表せるから第
1の仮定、第2の仮定と同様に、検出信号の光強度■の
グラフ、ピーク間隔のグラフをそれぞれ、第5図(a)
、(b)に示す。第5図(a)において短い波長の振動
はトレンチ12底面からの反射回折光の強度変化による
もので、長い波長の振動はマスク13表面からの反射回
折光の強度変化によるものである。また上記短い波長の
信号は時間と共に減衰している。この場合、第5図(b
)に示すように、検出信号の極大点から得られるピーク
間隔tAの変化を示す実線Aと極小点から得られるピー
ク間隔tBの変化をあられす鎖線Bのずれは第2の仮定
と比べるとかなり大きくなっている。また、上記ずれは
エツチング時間tが経過して、トレンチ12が深くなる
につれて大きくなる。
r (D, λ, d)−7(D)−exp(−
aD) ... (α is a constant) Equation (6) In this way, the intensity can be expressed as a function of time, so as with the first and second assumptions, the graph of the light intensity ■ of the detected signal, the peak The interval graphs are shown in Figure 5(a).
, shown in (b). In FIG. 5(a), the vibrations at short wavelengths are due to changes in the intensity of the reflected diffracted light from the bottom surface of the trench 12, and the vibrations at long wavelengths are due to changes in the intensity of the reflected diffracted light from the surface of the mask 13. Furthermore, the short wavelength signals are attenuated over time. In this case, Fig. 5 (b
), the deviation between the solid line A showing the change in the peak interval tA obtained from the maximum point of the detection signal and the dashed line B showing the change in the peak interval tB obtained from the minimum point is quite large compared to the second assumption. It's getting bigger. Moreover, the above-mentioned deviation becomes larger as the etching time t elapses and the trench 12 becomes deeper.

第1の仮定は理想的な状態であり、この場合は極大点A
から得られるピーク間隔tAあるいは極小点から得られ
るピーク間隔tBだけで正確なエツチング深さDを求め
ることができるが、実際には第2の仮定、第3の仮定の
様にマスク厚さの変化や信号の減衰等の要素によって検
出信号の極大点により求めたピーク間隔tAと極小点に
より求めたピーク間隔tBは一致しない。このことは(
2)式、(3)式より求まるエツチングレートERA、
ERRが同じ値にならないことを示す。
The first assumption is an ideal situation, in which case the local maximum point A
Accurate etching depth D can be determined only by the peak interval tA obtained from the minimum point or the peak interval tB obtained from the minimum point, but in reality, as in the second and third assumptions, changes in the mask thickness The peak interval tA determined from the maximum point of the detection signal and the peak interval tB determined from the minimum point of the detection signal do not match due to factors such as signal attenuation. This means (
Etching rate ERA determined from equation 2) and equation (3),
Indicates that the ERRs do not have the same value.

つまり、同じ時刻におけるエツチングレートにもかかわ
らず違った値になるという事になるから正確なエツチン
グ深さを求めることができない。
In other words, even though the etching rate is the same at the same time, the values are different, so it is not possible to determine the exact etching depth.

本来エツチングレートはエツチング装置の仕様や被エツ
チング基板の表面の状態によって定まり、エツチング深
さDには関係のない略一定の値である。また、測定用の
レーザ光の波長λもレザ発振装置の性能によって定まる
一定の値である。
Originally, the etching rate is determined by the specifications of the etching apparatus and the surface condition of the substrate to be etched, and is a substantially constant value unrelated to the etching depth D. Furthermore, the wavelength λ of the laser beam for measurement is also a constant value determined by the performance of the laser oscillation device.

つまり、(2)式あるいは(3)式により一定のエツチ
ングレートERを求めるには、検出信号の極大点による
ピーク間隔1Aおよび極小点によるピーク間隔tBを補
正しなければならないことになる。
In other words, in order to obtain a constant etching rate ER using equation (2) or (3), it is necessary to correct the peak interval 1A due to the maximum point and the peak interval tB due to the minimum point of the detection signal.

第4図(b)、第5図(b)から実線Aと鎖線Bは互い
に略反転した形状となっていることが分かる。そこで第
4図(b)、第5図(b)において極大点により求めた
ピーク間隔1Aと極小点により求めたピーク間隔toの
平均値をとってやると、第5図(b)に−点鎖線Cで示
すような略一定の値をとるピーク間隔tcとなり、この
−点鎖線Cは第3図(b)に示す第1の仮定における実
線Aおよび鎖線Bに一致する。すなわち、この様にピー
ク間隔を補正してやれば、第1の仮定と同じ状態、つま
りマスク厚さの変化および信号の減衰の影響を除去した
ことになる。そしてこの様にして求められたピーク間隔
tcを(2)式あるいは(3)式に代入すれば第1の仮
定と同様に一定のエツチングレートを得ることができる
。つまり正確なエツチングレートをERcとおくと、こ
のエツチングレートERcは、 ERc=(λ/ 2) / t c    −(7)式
で求めることができる。そして、このエッチングレート
E Rc用いれば検出信号の極大点、極小点のずれにか
かわ′らず正確なエツチング深さDを求めることができ
るのである。
It can be seen from FIG. 4(b) and FIG. 5(b) that the solid line A and the chain line B have shapes that are substantially inverted from each other. Therefore, if we take the average value of the peak interval 1A obtained from the maximum point in Fig. 4(b) and Fig. 5(b) and the peak interval to obtained from the minimum point, the - point in Fig. 5(b) The peak interval tc takes a substantially constant value as shown by the dashed line C, and this dashed-dotted line C coincides with the solid line A and the dashed line B in the first assumption shown in FIG. 3(b). That is, by correcting the peak interval in this way, the same condition as the first assumption, that is, the effects of changes in mask thickness and signal attenuation are removed. Then, by substituting the peak interval tc obtained in this way into equation (2) or (3), a constant etching rate can be obtained as in the first assumption. That is, if the accurate etching rate is set as ERc, then this etching rate ERc can be determined by the following formula: ERc=(λ/2)/tc-(7). By using this etching rate E Rc, it is possible to obtain an accurate etching depth D regardless of the deviation between the maximum and minimum points of the detection signal.

上記補正方法は一実施例にすぎず他の補正方法も考えら
れる。
The above correction method is only one example, and other correction methods are also possible.

まず(5)式を直接用いて極大点あるいは極小点のずれ
を直接求める方法がある。すなわち、(5)式において
定数01、C2は測定値より求められる。またマスク厚
さD Ct)は第5図の長い波長の振動のピーク間隔か
らエツチングレートと同様にして求められ、減衰係数γ
(D、  λ、d)はトレンチ径dル−ザ光の波長λは
既知の値であるのであらかじめ計算することができる。
First, there is a method of directly using equation (5) to directly determine the deviation of the maximum point or minimum point. That is, in equation (5), the constants 01 and C2 are determined from the measured values. In addition, the mask thickness D Ct) is obtained in the same way as the etching rate from the peak interval of long wavelength vibrations in Fig. 5, and the attenuation coefficient γ
(D, λ, d) can be calculated in advance since the trench diameter d and the wavelength λ of the laser light are known values.

この場合に、エツチング深さD (t)は時間に比例す
る関数であるので、(5)式を微分による解析等をして
極大点あるいは極小点のずれを直接求めることができる
In this case, since the etching depth D (t) is a function proportional to time, the deviation of the maximum point or minimum point can be directly determined by analyzing equation (5) by differential analysis.

また、実際に得られた信号を周波数解析してマスク厚さ
の変化による成分を除去することによって極大点および
極小点のずれを補正する方法がある。すなわち、実際に
得られた信号をフーリエ解析し、これによって得られた
フーリエスペクトルからマスク厚の変化による信号の周
波数成分をバンドパスフィルタ、等で除去した後、この
フーリエスペクトルを逆フーリエ変換してやる。すると
第3図(a)に示すようなマスクの影響が除去された信
号が得られる。この信号は減衰成分のみを持つ信号であ
るから、あらかじめ減衰係数γを計算により求めておけ
ば容易にエツチングレートを求めることができる。
There is also a method of correcting the deviation of the maximum point and minimum point by frequency-analyzing the actually obtained signal and removing components due to changes in mask thickness. That is, the actually obtained signal is subjected to Fourier analysis, and the frequency components of the signal due to changes in mask thickness are removed from the Fourier spectrum obtained by this using a band pass filter, and then this Fourier spectrum is subjected to inverse Fourier transform. Then, a signal as shown in FIG. 3(a) from which the influence of the mask has been removed is obtained. Since this signal has only an attenuation component, the etching rate can be easily determined by calculating the attenuation coefficient γ in advance.

なお、エツチングを深くほどこすときには、トレンチ1
2底面から反射回折する光は強度が減衰して検知できな
くなることが考えられる。この状態を第6図に示す。第
6図は横軸をエツチング時間t1縦軸を光強度Iとして
検出信号を表したものである。時刻t1以後はトレンチ
12底面からの反射回折光は減衰してピーク位置が確認
できなくなっている。
Note that when etching deeply, trench 1
It is conceivable that the intensity of the light reflected and diffracted from the two bottom surfaces is attenuated and cannot be detected. This state is shown in FIG. FIG. 6 shows the detection signal with the horizontal axis representing the etching time t1 and the vertical axis representing the light intensity I. After time t1, the reflected and diffracted light from the bottom of the trench 12 is attenuated and the peak position cannot be confirmed.

この様な場合は上記補正方法により時間t。In such a case, the time t is adjusted using the above correction method.

までに決定されたピーク間隔tcとそれまでの測定によ
り計算したトレンチ12とマスク13のエツチング量の
比mを用いてエラチングレー)ERを算出し、これによ
ってt1以後のエツチング深さを求める。エツチングレ
ートERは(7)式によって求まる。
The etching gray (ER) is calculated using the peak interval tc determined up to now and the ratio m of the etching amounts of the trench 12 and the mask 13 calculated from the measurements up to that point, and the etching depth after t1 is determined from this. The etching rate ER is determined by equation (7).

ER−((λ/2)/ (11/m))/lc・・・・
・・(7)式 すなわち、時刻t、以後の時刻t2におけるエツチング
深さDは、(7)式によって求められたエツチングレー
トERを用いて、(8)式によって求めることができる
ER-((λ/2)/(11/m))/lc...
(7) In other words, the etching depth D at time t and subsequent time t2 can be determined by equation (8) using the etching rate ER determined by equation (7).

D−(時刻t1までのエツチング深さ) 十ERx (
t2t+ )     ・・・(8)式[発明の効果] この発明はエツチング深さを反射回折光の強度信号の極
大点の間隔と極小点の間隔とを補正し、その補正値に基
づいてエツチング深さを測定する。
D- (etching depth up to time t1) 1ERx (
t2t+ )...Equation (8) [Effect of the Invention] This invention corrects the etching depth by the interval between the maximum points and the interval between the minimum points of the intensity signal of the reflected diffracted light, and adjusts the etching depth based on the correction value. Measure the quality.

上記のような構成によれば、マスク厚さの変化が上記強
度信号に与える誤差を除去できるので、正確なエツチン
グ深さを測定することができる。
According to the above configuration, it is possible to eliminate the error caused to the intensity signal due to a change in the mask thickness, so that it is possible to accurately measure the etching depth.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例の概略構成図、第2図はゝ
(エツチング基板のエツチング部の従断面図、第3図(
a)、(b)は第1の仮定における検出信号の強度およ
びピーク間隔を時間との関係であられしたグラフ、第4
図(a)、(b)は同じく第2の仮定の場合のグラフ、
第5図(a)、(b)は同じく第3の仮定の場合のグラ
フ、第6図はエツチングが深い場合の検出信号の強度を
時間との関係であられしたグラフである。 1・・・エツチングチャンバ、3・・・被エツチング基
板、4・・・観測窓、5・・・レーザ発振器、8・・・
補正演算処理部 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 図 (b) A (a) 第 図 (b) (a) 第4図 (b)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of an etched portion of an etching substrate, and FIG.
a) and (b) are graphs showing the intensity and peak interval of the detected signal in relation to time under the first assumption;
Figures (a) and (b) are graphs for the second assumption,
FIGS. 5(a) and 5(b) are graphs for the third assumption, and FIG. 6 is a graph showing the strength of the detection signal as a function of time when etching is deep. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Etching chamber, 3... Substrate to be etched, 4... Observation window, 5... Laser oscillator, 8...
Correction Calculation Processing Department Applicant's Representative Patent Attorney Takehiko Suzue Figure (b) A (a) Figure (b) (a) Figure 4 (b)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 内部に被エッチング基板を収容するエッチングチャンバ
と、前記エッチングチャンバの壁部に設けられた光透過
性の窓部材と、前記エッチングチャンバの外部に配置さ
れ、測定光を前記窓部材を通過させて前記被エッチング
基板に照射するための測定光照射手段と、前記被エッチ
ング基板からの反射回折光の強度を検出する検出手段と
、この検出手段からの検出信号におけるピーク間隔を補
正してエッチング深さを測定する補正演算処理部とを有
することを特徴とするエッチング深さ測定装置。
an etching chamber that accommodates a substrate to be etched therein; a light-transmissive window member provided on a wall of the etching chamber; and a light-transmitting window member disposed outside the etching chamber, the measurement light passing through the window member. A measurement light irradiation means for irradiating the substrate to be etched, a detection means for detecting the intensity of the reflected diffracted light from the substrate to be etched, and a peak interval in the detection signal from the detection means is corrected to determine the etching depth. An etching depth measuring device characterized by having a correction calculation processing section for measuring.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101288131B1 (en) * 2011-03-29 2013-07-19 주식회사 에스에프에이 Glass deposition apparatus

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