JPH0482214A - 半導体製造装置 - Google Patents
半導体製造装置Info
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- JPH0482214A JPH0482214A JP19826690A JP19826690A JPH0482214A JP H0482214 A JPH0482214 A JP H0482214A JP 19826690 A JP19826690 A JP 19826690A JP 19826690 A JP19826690 A JP 19826690A JP H0482214 A JPH0482214 A JP H0482214A
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、薄膜誘電体を所望の膜厚で形成するための
レーザー光干渉を利用した終点検出機構と、終点検出の
ためのレーザー光を回折格子パターンからの回折光にて
適当な位置にアライメントする機構と、半導体基板上に
形成するアライメント用の回折格子パターンに関するも
のであろう［従来の技術］ 第３図は例えば、従来の減圧ＣＶＤ装置を示す断面図で
あり、図において（１）はチャンバー内を減圧に保持す
るための石英チャンバー （２）はＣＶＤのゲス導入孔
、（３）は排気孔、（４）はウェハ（５）を保持するた
めのウェハ保持台、（６）は石英チャンバー（１）内の
圧力を制御するための圧力制御弁で、圧力制御装置に接
続されているっ（７）は石英チャンバー（１）内を減圧
状［Ｉに保持するための排気装置であるっ次に動作につ
いて説明する。排気装置（７）により石英チャンバー（
１）内の圧力をがス導入孔（２）からのＮ２？／ス雰囲
気で１ ［Ｔｏｒｒｌ程度まで減圧した後、ゲス導入孔
（２）よりＣＶＤのゲスを導入し、圧力制御弁（６）で
石英チャンバー（１１内の圧力を１ ｒＴｏｒｒ］に制
御する。ウェハ（５）はあらかじめウェハ保持台（４）
に搬送されており、ウェハ保持台（４）のヒーターによ
り６００ ［’Ｃ］程度に加熱されているので、ＣＶＤ
がヌの導入と共に成膜が始まる５次いである時間Ｔ１［
ｍｉｎ ３だけデポジションを行った後、成膜されたウ
ェハ（５） ヲ装ｆ外に搬出して、デポジション膜厚Ｄ
ＩＣＸ〕を測定しく１１にてデポジションレー）Ｒ（１
７７ｍ１ｎｌ を測定する。
レーザー光干渉を利用した終点検出機構と、終点検出の
ためのレーザー光を回折格子パターンからの回折光にて
適当な位置にアライメントする機構と、半導体基板上に
形成するアライメント用の回折格子パターンに関するも
のであろう［従来の技術］ 第３図は例えば、従来の減圧ＣＶＤ装置を示す断面図で
あり、図において（１）はチャンバー内を減圧に保持す
るための石英チャンバー （２）はＣＶＤのゲス導入孔
、（３）は排気孔、（４）はウェハ（５）を保持するた
めのウェハ保持台、（６）は石英チャンバー（１）内の
圧力を制御するための圧力制御弁で、圧力制御装置に接
続されているっ（７）は石英チャンバー（１）内を減圧
状［Ｉに保持するための排気装置であるっ次に動作につ
いて説明する。排気装置（７）により石英チャンバー（
１）内の圧力をがス導入孔（２）からのＮ２？／ス雰囲
気で１ ［Ｔｏｒｒｌ程度まで減圧した後、ゲス導入孔
（２）よりＣＶＤのゲスを導入し、圧力制御弁（６）で
石英チャンバー（１１内の圧力を１ ｒＴｏｒｒ］に制
御する。ウェハ（５）はあらかじめウェハ保持台（４）
に搬送されており、ウェハ保持台（４）のヒーターによ
り６００ ［’Ｃ］程度に加熱されているので、ＣＶＤ
がヌの導入と共に成膜が始まる５次いである時間Ｔ１［
ｍｉｎ ３だけデポジションを行った後、成膜されたウ
ェハ（５） ヲ装ｆ外に搬出して、デポジション膜厚Ｄ
ＩＣＸ〕を測定しく１１にてデポジションレー）Ｒ（１
７７ｍ１ｎｌ を測定する。
Ｒ＝ Ｄ＋／ Ｔ＋ （１）
次いで成膜したい膜厚Ｄ２を成膜するためのデポジショ
ン時間Ｔ２を、式（１）で算出したエツチングレートＲ
Ｋより式（２）を用いて算出する。
次いで成膜したい膜厚Ｄ２を成膜するためのデポジショ
ン時間Ｔ２を、式（１）で算出したエツチングレートＲ
Ｋより式（２）を用いて算出する。
Ｔ２＝Ｄ２／Ｒ（２）
次いで上記手順で再びウェハ（５）上にデポジションを
開始して、式（２）の時間Ｔ２デポジションを行うこと
により所望の膜厚Ｄ２を得る。
開始して、式（２）の時間Ｔ２デポジションを行うこと
により所望の膜厚Ｄ２を得る。
１発明が解決しようとする課題１
従来の半導体製造装置は以上のように構成されているの
でｉｒ＋−５ｉｔｎで膜厚をモニターできず、所望の膜
厚Ｄ２を得るために、あらかじめ先行評価を行イ、デポ
ジションレートＲ［Ａ７／Ｉｎ１ｒｌ］を求める必要か
あね、また成膜後も所望の膜厚Ｄ２が得られたかを確認
するために、膜厚検査を行う必要があった。また、この
ような方法で所望の膜厚Ｄ２の膜を形成しているため所
望の膜厚Ｄ２の仕上り精度が悪く、Ｄ２±（Ｄ２Ｘ０．
１）程度の膜厚誤差を含んでおり、例えば１２０００
［λ］のデポジションを行った後、平坦化のためエッチ
バック（８０ｏＯ［Ｘ］）行う工程においては、±１２
００ ［０Ａ±１０％の成膜時の誤差が、エッチバック
（８０００［わ）した後の膜厚４０００ ［λ］に対し
て含まれるとすると、この工程の仕上り膜厚は４０００
［局＋ １２００［Ａ］ 、すなわち、２８００ （
わ〜５２００（０Ａ）ト大＊＜バラツキ、後工程のドラ
イエツチングによるコンタクトの開口に対して開ロ不艮
（膜厚が厚くなる場合）と対基板、対ＰＯＩＹ Ｓｉに
対する損傷（膜厚が薄くなる場合）等のマージン低下の
大きな要因となる等の問題があった。
でｉｒ＋−５ｉｔｎで膜厚をモニターできず、所望の膜
厚Ｄ２を得るために、あらかじめ先行評価を行イ、デポ
ジションレートＲ［Ａ７／Ｉｎ１ｒｌ］を求める必要か
あね、また成膜後も所望の膜厚Ｄ２が得られたかを確認
するために、膜厚検査を行う必要があった。また、この
ような方法で所望の膜厚Ｄ２の膜を形成しているため所
望の膜厚Ｄ２の仕上り精度が悪く、Ｄ２±（Ｄ２Ｘ０．
１）程度の膜厚誤差を含んでおり、例えば１２０００
［λ］のデポジションを行った後、平坦化のためエッチ
バック（８０ｏＯ［Ｘ］）行う工程においては、±１２
００ ［０Ａ±１０％の成膜時の誤差が、エッチバック
（８０００［わ）した後の膜厚４０００ ［λ］に対し
て含まれるとすると、この工程の仕上り膜厚は４０００
［局＋ １２００［Ａ］ 、すなわち、２８００ （
わ〜５２００（０Ａ）ト大＊＜バラツキ、後工程のドラ
イエツチングによるコンタクトの開口に対して開ロ不艮
（膜厚が厚くなる場合）と対基板、対ＰＯＩＹ Ｓｉに
対する損傷（膜厚が薄くなる場合）等のマージン低下の
大きな要因となる等の問題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、第１の発明は、成膜中の膜厚を１ｎ−ｓｉｔ
ｕでモニターできるとともに、所望の膜厚が形成された
時点で成膜を終わらせる終点検出機構持つ半導体製造装
置を得ることを目的とするうさらに第２の発明は、第１
の発明の終点検出装置に使用されるレーザー光をウェハ
上に照射する位置を検出するためのアライメント機構持
つ半導体製造装置を得ることを目的とするう第３の発明
は第２の発明のアライメント機構の仕様に合った回折格
上パターンをあらかじめウェハ上に形成しておくように
した半導体製造装置を得ることを目的とする。
たもので、第１の発明は、成膜中の膜厚を１ｎ−ｓｉｔ
ｕでモニターできるとともに、所望の膜厚が形成された
時点で成膜を終わらせる終点検出機構持つ半導体製造装
置を得ることを目的とするうさらに第２の発明は、第１
の発明の終点検出装置に使用されるレーザー光をウェハ
上に照射する位置を検出するためのアライメント機構持
つ半導体製造装置を得ることを目的とするう第３の発明
は第２の発明のアライメント機構の仕様に合った回折格
上パターンをあらかじめウェハ上に形成しておくように
した半導体製造装置を得ることを目的とする。
［課−を解決するための手段］
第１の発明に係る半導体製造装置は、成膜中のウェハに
垂直方向のレーザー光を照射し、薄膜内の光干渉による
反射強度の正弦波的変化の周期数をカウントする。さら
に第２の発明は、第１の発明で説明した膜厚モニターの
レーザー光を照射する位置をアフィメントするために、
該位置にあらかじめ形成しておいた回折格子パターンか
らの反射回折光を検出するようにしたものである。さら
に第３の発明は、第２の発明で説明した回折格子パター
ンを該成膜工程以前に、光リノグヲフイー技術とドライ
エツチング技術にて形成するものである。
垂直方向のレーザー光を照射し、薄膜内の光干渉による
反射強度の正弦波的変化の周期数をカウントする。さら
に第２の発明は、第１の発明で説明した膜厚モニターの
レーザー光を照射する位置をアフィメントするために、
該位置にあらかじめ形成しておいた回折格子パターンか
らの反射回折光を検出するようにしたものである。さら
に第３の発明は、第２の発明で説明した回折格子パター
ンを該成膜工程以前に、光リノグヲフイー技術とドライ
エツチング技術にて形成するものである。
［作用］
この発明の第１の発明に係る半導体製造装置は、成膜中
の薄膜内のレーザー光干渉を利用することにより成膜レ
ート及び膜厚をモニターし、所望の膜厚を得た時点で成
膜を停止する。第２の発明は回折格子パターンからの反
射回折光により、終点検出位置のレーザー光をスポット
する位置をアフィメントする。第３の発明は上記フフィ
メントをする機構に合つた回折格子パターンを半導体基
板上に形成する。
の薄膜内のレーザー光干渉を利用することにより成膜レ
ート及び膜厚をモニターし、所望の膜厚を得た時点で成
膜を停止する。第２の発明は回折格子パターンからの反
射回折光により、終点検出位置のレーザー光をスポット
する位置をアフィメントする。第３の発明は上記フフィ
メントをする機構に合つた回折格子パターンを半導体基
板上に形成する。
［実施例１
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、（１）〜（７）は第３図の従来例に示した
ものと同等であるので説明を省略するっ（８）はウェハ
（５）に垂直に照射するだめの［１ｅ−Ｎｅのレーザー
導入孔、（１０）はレーザー人射光、（１１）はレーザ
ー反射光で、ハーフミラ−（１２）を介して膜厚モニタ
ー用光デイテクタ−（１３）で検出される。（１４）Ｕ
’７エハ（５）上の膜厚をモニターするのに適邑な場所
にあらかじめ形成しておいたピッチ間隔Ｐの回折格子パ
ターンで、レーザー光がこの上をスキャンしたときに、
入射角度に対してｒの角度に設置されたアフィメント用
回折光検出用ディテクター（１５，３）、（１５ｂ）・
・・で回折Ｗ次光を検出する。レーザー導入孔（１８）
、終点検出ユニットスキャナー（１９）、レーザー人射
光（１０）、′＼−フミフー（１２）、膜厚モ二タ月光
ディテクター（１３）、アライメント用回折光検出用デ
ィテクタ（１５ｆ１） 、 （１５ｂ）はワンピーヌで
構成され、終点検出ユニットスキャナー（９）により縦
横にスキャンできる。
図において、（１）〜（７）は第３図の従来例に示した
ものと同等であるので説明を省略するっ（８）はウェハ
（５）に垂直に照射するだめの［１ｅ−Ｎｅのレーザー
導入孔、（１０）はレーザー人射光、（１１）はレーザ
ー反射光で、ハーフミラ−（１２）を介して膜厚モニタ
ー用光デイテクタ−（１３）で検出される。（１４）Ｕ
’７エハ（５）上の膜厚をモニターするのに適邑な場所
にあらかじめ形成しておいたピッチ間隔Ｐの回折格子パ
ターンで、レーザー光がこの上をスキャンしたときに、
入射角度に対してｒの角度に設置されたアフィメント用
回折光検出用ディテクター（１５，３）、（１５ｂ）・
・・で回折Ｗ次光を検出する。レーザー導入孔（１８）
、終点検出ユニットスキャナー（１９）、レーザー人射
光（１０）、′＼−フミフー（１２）、膜厚モ二タ月光
ディテクター（１３）、アライメント用回折光検出用デ
ィテクタ（１５ｆ１） 、 （１５ｂ）はワンピーヌで
構成され、終点検出ユニットスキャナー（９）により縦
横にスキャンできる。
次に動作について説明するっ
第１の発明における成膜中の膜厚を１ｎ−ｓｉｔｕでモ
ニターするとともに、所望の膜厚が得られた時ぐで成膜
を終わらせる終点検出装置は、成膜中のウェハ（５）に
垂直方向のレーザー人射光（１０）を照射するため、成
膜中の薄膜誘電膜内における干渉によって反射強度が、
第２図に示すごと〈成膜時の膜厚変化量Δｄと式（３）
に示すような関係を持つ周期で正弦波的に変動する。
ニターするとともに、所望の膜厚が得られた時ぐで成膜
を終わらせる終点検出装置は、成膜中のウェハ（５）に
垂直方向のレーザー人射光（１０）を照射するため、成
膜中の薄膜誘電膜内における干渉によって反射強度が、
第２図に示すごと〈成膜時の膜厚変化量Δｄと式（３）
に示すような関係を持つ周期で正弦波的に変動する。
λ
Δｄ ＝ −＝ Ｃｏ ｎ ａ ｔ、
（３）ｒｌ ここでｒは該成膜誘電膜の屈折率、λはレーザーの波長
である。よって、このような光強度の受動をモニターし
ておき光強度の正弦波的変動が前周期あるかをモニター
する。
（３）ｒｌ ここでｒは該成膜誘電膜の屈折率、λはレーザーの波長
である。よって、このような光強度の受動をモニターし
ておき光強度の正弦波的変動が前周期あるかをモニター
する。
例えば、第２図においては、点Ａから成膜が始まり、点
りで終了しているが、この間、光強度は２１周期変動し
ている。よってこのときの膜厚りは式（４）で求められ
る。
りで終了しているが、この間、光強度は２１周期変動し
ている。よってこのときの膜厚りは式（４）で求められ
る。
以上から、所望の膜厚りを得た時点で成膜を終わらせる
ためには式（５）で与えられる周期の数Ｘをカウントし
ておけば良い。
ためには式（５）で与えられる周期の数Ｘをカウントし
ておけば良い。
Ｘ＝狗且 （５）ス
第２の発明における終点検出用レーザー光を照射する位
置をアライメントするＳ＊け、該位置にあらかじめ設置
しておいた回折格子パターン（１４）からの回折り次光
（！ｌＩ＝ ０．１．２．−、 ｎ）のレーザー人射光
（８）に対して角度口で反射する特性に着目したもので
ある。角度コと回折格子のピッチ間隔Ｐとには式（６）
のような関係がある。
置をアライメントするＳ＊け、該位置にあらかじめ設置
しておいた回折格子パターン（１４）からの回折り次光
（！ｌＩ＝ ０．１．２．−、 ｎ）のレーザー人射光
（８）に対して角度口で反射する特性に着目したもので
ある。角度コと回折格子のピッチ間隔Ｐとには式（６）
のような関係がある。
Ｐｓｉｏｒｌ＝ｎλ（ｎ＝０＋ １＋ ２＋ ”’ ＋
Ｄ ） （６）λ：レーザー波長 この関係；う）ら 角度りにアフィメント用回折光検畠用ディテクター （
１５ａ） （１５ｈ） ＝−（Ｅｌ ： ０．１．２．
・・、 ｎ）を設置しておけば回折格子パターン（１４
）上をレーザー光が７キヤンするときに、ｎ次光を検出
することができこの場所にレーザー光を照射すれば、第
１の発明の終点検出を行うことができる。
Ｄ ） （６）λ：レーザー波長 この関係；う）ら 角度りにアフィメント用回折光検畠用ディテクター （
１５ａ） （１５ｈ） ＝−（Ｅｌ ： ０．１．２．
・・、 ｎ）を設置しておけば回折格子パターン（１４
）上をレーザー光が７キヤンするときに、ｎ次光を検出
することができこの場所にレーザー光を照射すれば、第
１の発明の終点検出を行うことができる。
第３の発明け、第２の発明における、ｎ次光を検出する
アライメント用回折光検出用ディテクター （１５ａ）
ｒ１５ｂ）・・・の角度コから式（６）で決まるピッ
チ間隔Ｐの回折格子パターン（１４）を 成膜工程以前
の工程にて、写真製版技術とドライエツチング技術によ
りあらかじめ形成しておくっなお、この実施例ではダイ
シングライ？上に回折格上パターン（１４）を形成した
。
アライメント用回折光検出用ディテクター （１５ａ）
ｒ１５ｂ）・・・の角度コから式（６）で決まるピッ
チ間隔Ｐの回折格子パターン（１４）を 成膜工程以前
の工程にて、写真製版技術とドライエツチング技術によ
りあらかじめ形成しておくっなお、この実施例ではダイ
シングライ？上に回折格上パターン（１４）を形成した
。
なお、上記実施例では、終点検出ユニットをスキャンす
る方式の場合を説明したが、該ユニットを固定しておき
、内エバ保持台（４）をスキャンさせる方式でも同様の
効果を得ることができる。また、上記実施例では、枚葉
ＣＶＤ装置について説明したが、バッチ式ＣＶＤ装置で
も上記実施例と同様の効果を得ることができる。
る方式の場合を説明したが、該ユニットを固定しておき
、内エバ保持台（４）をスキャンさせる方式でも同様の
効果を得ることができる。また、上記実施例では、枚葉
ＣＶＤ装置について説明したが、バッチ式ＣＶＤ装置で
も上記実施例と同様の効果を得ることができる。
［発明の効果１
以上のように、この発明によれば、薄膜誘電膜成膜時に
おいて１ｎ−ｓｉｔｒ３で膜厚をモニターしながら所望
の膜厚が形成された時点で自動的に成膜が終わるように
構成したので、先行評価でデポジションレートを測定す
る時間かはふけるとともに、成膜後の膜厚検査もはふけ
る。また、所望する膜厚に対する誤差が著しく小さくな
るため、コンタクトホールを形成するドライエツチング
工程のマシンが高くなり歩留り向上、信頼性向上等に効
果がある。さらにレーザー光の散乱を防ぐことができる
ダイシングフィン上等の広域パターンに回折格上パター
ンを形成することにより、上記におけるレーザー光を照
射する位置を適当な位置ヘアフィメントすることができ
るため、終点検出の信号を常に安定に検出できるように
なり、終点検出の信頼性を向上できる効果があるっ
おいて１ｎ−ｓｉｔｒ３で膜厚をモニターしながら所望
の膜厚が形成された時点で自動的に成膜が終わるように
構成したので、先行評価でデポジションレートを測定す
る時間かはふけるとともに、成膜後の膜厚検査もはふけ
る。また、所望する膜厚に対する誤差が著しく小さくな
るため、コンタクトホールを形成するドライエツチング
工程のマシンが高くなり歩留り向上、信頼性向上等に効
果がある。さらにレーザー光の散乱を防ぐことができる
ダイシングフィン上等の広域パターンに回折格上パター
ンを形成することにより、上記におけるレーザー光を照
射する位置を適当な位置ヘアフィメントすることができ
るため、終点検出の信号を常に安定に検出できるように
なり、終点検出の信頼性を向上できる効果があるっ
第１図はこの発明の一実施例による半導体製造装置を示
す断面図、第２図は第１図の装置において終点検出を行
うためのレーザー反射光強度の成膜時間に対する正弦波
的変化を示すグラフ図、第３図は従来の半導体製造装置
を示す断面図である。 図において、（１）は石英チャンバー、（２）はがス導
入孔、（３）は排気孔、（４）はウェハ保持台、（５）
はウェハ、（６）は圧力制御弁、（７）は排気装置、（
８）はレーザー導入孔、（９）は終点検出ユニットスキ
ャナー （１０）はレーザー人射光、（１１）はレーザ
ー反射光、（１２）Ｒハーフミラ−（１３）は膜圧モニ
タ月光テイテクタ、（１４）は回折格子パターン、（１
５ａ） （１５ｂ）はアライメント用回折光検出用ディ
テクタである。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
す断面図、第２図は第１図の装置において終点検出を行
うためのレーザー反射光強度の成膜時間に対する正弦波
的変化を示すグラフ図、第３図は従来の半導体製造装置
を示す断面図である。 図において、（１）は石英チャンバー、（２）はがス導
入孔、（３）は排気孔、（４）はウェハ保持台、（５）
はウェハ、（６）は圧力制御弁、（７）は排気装置、（
８）はレーザー導入孔、（９）は終点検出ユニットスキ
ャナー （１０）はレーザー人射光、（１１）はレーザ
ー反射光、（１２）Ｒハーフミラ−（１３）は膜圧モニ
タ月光テイテクタ、（１４）は回折格子パターン、（１
５ａ） （１５ｂ）はアライメント用回折光検出用ディ
テクタである。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- （１）薄膜誘電体を成膜する半導体製造装置において、
成膜中の半導体基板にレーザー光を照射し、薄膜内のレ
ーザー光干渉を利用して、成膜レート及び膜厚をモニタ
ーすることを特徴とする半導体製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19826690A JPH0482214A (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 半導体製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19826690A JPH0482214A (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 半導体製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0482214A true JPH0482214A (ja) | 1992-03-16 |
Family
ID=16388281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19826690A Pending JPH0482214A (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 半導体製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0482214A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5584933A (en) * | 1993-08-31 | 1996-12-17 | Sony Corporation | Process for plasma deposition and plasma CVD apparatus |
| US5824158A (en) * | 1993-06-30 | 1998-10-20 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Chemical vapor deposition using inductively coupled plasma and system therefor |
| US6989281B2 (en) | 2001-08-31 | 2006-01-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Cleaning method for a semiconductor device manufacturing apparatus |
-
1990
- 1990-07-24 JP JP19826690A patent/JPH0482214A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5824158A (en) * | 1993-06-30 | 1998-10-20 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Chemical vapor deposition using inductively coupled plasma and system therefor |
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| US7145667B2 (en) | 2001-08-31 | 2006-12-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device manufacturing apparatus, semiconductor device manufacturing system, and cleaning method for semiconductor device manufacturing apparatus |
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