JPH0737958A - 半導体処理工程監視装置 - Google Patents
半導体処理工程監視装置Info
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- JPH0737958A JPH0737958A JP17638193A JP17638193A JPH0737958A JP H0737958 A JPH0737958 A JP H0737958A JP 17638193 A JP17638193 A JP 17638193A JP 17638193 A JP17638193 A JP 17638193A JP H0737958 A JPH0737958 A JP H0737958A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】プラズマ発光による反射光測定の影響を低減し
た、ＰＲ法に基づく半導体処理工程監視装置を得る。 【構成】半導体試料２を設置したプラズマ装置１と、参
照光出射光源３と、励起光光源４と、試料２からの反射
光が入射する分光器６および光検出器７とを備える。
た、ＰＲ法に基づく半導体処理工程監視装置を得る。 【構成】半導体試料２を設置したプラズマ装置１と、参
照光出射光源３と、励起光光源４と、試料２からの反射
光が入射する分光器６および光検出器７とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】半導体は、電子デバイスおよび光
デバイスの作製に不可欠な、微細構造形成の半導体処理
工程監視装置に関するものである。
デバイスの作製に不可欠な、微細構造形成の半導体処理
工程監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＧａＡｓ系化合物半導体ＬＳＩや
光電子素子を集積一体化した光電子集積回路（ＯＥＩ
Ｃ）の研究開発が活発化している。これに伴い、素子の
微細化・集積化のために、ドライエッチングまたは絶縁
膜の堆積技術が素子作製に際し、従前にも増して不可欠
になってきた。上記技術はガスの放電プラズマにより発
生したイオン等による、物理的スパッタリングや膜堆積
作用を利用したものであるが、一般にこれらプラズマが
半導体試料に照射されると半導体表面に点欠陥のダメー
ジが発生し、その結果、半導体特性を著しく劣化させる
という問題がある。このため、上記処理工程を監視し上
記ダメージの導入状態をモニターすることにより、ダメ
ージが入りにくい条件を効率的に探し出し、その上で処
理を行うことが望まれる。
光電子素子を集積一体化した光電子集積回路（ＯＥＩ
Ｃ）の研究開発が活発化している。これに伴い、素子の
微細化・集積化のために、ドライエッチングまたは絶縁
膜の堆積技術が素子作製に際し、従前にも増して不可欠
になってきた。上記技術はガスの放電プラズマにより発
生したイオン等による、物理的スパッタリングや膜堆積
作用を利用したものであるが、一般にこれらプラズマが
半導体試料に照射されると半導体表面に点欠陥のダメー
ジが発生し、その結果、半導体特性を著しく劣化させる
という問題がある。このため、上記処理工程を監視し上
記ダメージの導入状態をモニターすることにより、ダメ
ージが入りにくい条件を効率的に探し出し、その上で処
理を行うことが望まれる。
【０００３】しかしながら、従来はダメージの非破壊・
非接触測定方法としてホトルミネッセンス（ＰＬ）法が
有力と考えられていたが、室温以上の温度では発光が微
弱であることと、プラズマ自体の発光による測定の外乱
があることから、信号／ノイズ比が低く抑えられるため
有為な測定が難しく、このため処理状態を監視する有効
な実際的方法は提案されていなかった。上記測定法にお
いて、ＰＬ励起用のレーザ強度を上昇することにより信
号／ノイズ比を向上させる可能性は残されているが、こ
の場合にはレーザによる試料の変質が問題になるため、
現実的な方法にはなりにくい。上記のように、素子の微
細化・集積化には、処理工程で導入されるダメージの監
視装置の開発が強く望まれるのにかかわらず、具体的な
方法については見通しが立っていなかった。
非接触測定方法としてホトルミネッセンス（ＰＬ）法が
有力と考えられていたが、室温以上の温度では発光が微
弱であることと、プラズマ自体の発光による測定の外乱
があることから、信号／ノイズ比が低く抑えられるため
有為な測定が難しく、このため処理状態を監視する有効
な実際的方法は提案されていなかった。上記測定法にお
いて、ＰＬ励起用のレーザ強度を上昇することにより信
号／ノイズ比を向上させる可能性は残されているが、こ
の場合にはレーザによる試料の変質が問題になるため、
現実的な方法にはなりにくい。上記のように、素子の微
細化・集積化には、処理工程で導入されるダメージの監
視装置の開発が強く望まれるのにかかわらず、具体的な
方法については見通しが立っていなかった。
【０００４】最近、発明者らは上記ダメージの測定法と
して、光反射を用いることにより試料表面近傍の電界を
測定するホトレフレクタンス（ＰＲ）法を適用し、非破
壊・非接触の特徴をもつ新しい手法を開発した（１９９
２年秋季応用物理学会予稿集、１１５１頁）。上記ＰＲ
法は図４に示すように、基本的には試料２の表面に分光
光源３からの参照光１１を照射し、その反射光１３の強
度を波長に対して測定し、得たスペクトルの強度および
ピーク波長から、非発光中心と電荷補償中心として作用
するダメージを共に測定できる特徴を持つものである。
具体的には、反射光１３を光検出器７で検出し電流増幅
器８により増幅し、反射光強度Ｒ１４を測定する。つぎ
にこれと並行して、Ａｒレーザ４からの励起光１２をチ
ョッパ５によりパルス化し、上記試料２上の参照光１１
が照射されている領域に照射することによって上記反射
光１３の強度を変調し、上記レーザパルスの励起光１２
に基づく反射光１３における強度の変化分ΔＲ１５をロ
ックイン増幅器９で測定し、計算機１０によってΔＲ／
ＲのＰＲ信号を得る。上記手法をプラズマエッチング後
の試料に適用し、ダメージの高感度測定が可能であるこ
とを明らかにした。上記測定系では、最も強度が高い光
源であるＡｒであっても１ｍＷ／ｃｍ2程度の弱い強度
であり、通常の半導体のＰＬ評価の際のレーザ強度に比
べても１桁以上低く抑えられている。したがって上記Ｐ
Ｒ法では、ＰＬ法において室温以上の温度で発光が微弱
であるという問題を解決するとともに、レーザによる試
料表面の変質を完全に避けることができた。
して、光反射を用いることにより試料表面近傍の電界を
測定するホトレフレクタンス（ＰＲ）法を適用し、非破
壊・非接触の特徴をもつ新しい手法を開発した（１９９
２年秋季応用物理学会予稿集、１１５１頁）。上記ＰＲ
法は図４に示すように、基本的には試料２の表面に分光
光源３からの参照光１１を照射し、その反射光１３の強
度を波長に対して測定し、得たスペクトルの強度および
ピーク波長から、非発光中心と電荷補償中心として作用
するダメージを共に測定できる特徴を持つものである。
具体的には、反射光１３を光検出器７で検出し電流増幅
器８により増幅し、反射光強度Ｒ１４を測定する。つぎ
にこれと並行して、Ａｒレーザ４からの励起光１２をチ
ョッパ５によりパルス化し、上記試料２上の参照光１１
が照射されている領域に照射することによって上記反射
光１３の強度を変調し、上記レーザパルスの励起光１２
に基づく反射光１３における強度の変化分ΔＲ１５をロ
ックイン増幅器９で測定し、計算機１０によってΔＲ／
ＲのＰＲ信号を得る。上記手法をプラズマエッチング後
の試料に適用し、ダメージの高感度測定が可能であるこ
とを明らかにした。上記測定系では、最も強度が高い光
源であるＡｒであっても１ｍＷ／ｃｍ2程度の弱い強度
であり、通常の半導体のＰＬ評価の際のレーザ強度に比
べても１桁以上低く抑えられている。したがって上記Ｐ
Ｒ法では、ＰＬ法において室温以上の温度で発光が微弱
であるという問題を解決するとともに、レーザによる試
料表面の変質を完全に避けることができた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｐ
Ｒ法はプラズマエッチング後の試料に対してダメージの
高感度測定を可能にしたが、この方法をプラズマ処理中
の試料表面におけるダメージ導入監視に適用した結果、
つぎに示すような問題があることが判った。図５はＧａ
ＡｓのＡｒプラズマエッチング時に測定したＰＲスペク
トルである。図において、Ａｒプラズマがない状態で測
定したものに比べ、プラズマエッチング時に測定したＰ
Ｒスペクトルでは殆ど信号が検出されていない。この原
因はプラズマ自体の発光による測定の外乱があるからで
ある。すなわち、プラズマエッチング時にＰＲ測定を行
うと、試料２からの反射光１３と試料付近からの強いプ
ラズマ発光とが同時に光検出器７に入射することにな
る。上記プラズマ発光はスペクトル幅が極めて広い高強
度の発光であり、このため反射光１３を上記プラズマ発
光から分離して測定することが困難になり、ＰＲ信号で
あるΔＲ／Ｒは極端に小さくなってしまう。上記実験か
ら、プラズマ処理工程中にはＰＲ測定を行っても、意味
がある信号を得られないことが明らかになった。したが
って、ＰＲ法を半導体処理工程のダメージ導入の監視装
置として活用するためには、上記プラズマ自体の発光に
よる測定の外乱に対する解決が不可欠である。
Ｒ法はプラズマエッチング後の試料に対してダメージの
高感度測定を可能にしたが、この方法をプラズマ処理中
の試料表面におけるダメージ導入監視に適用した結果、
つぎに示すような問題があることが判った。図５はＧａ
ＡｓのＡｒプラズマエッチング時に測定したＰＲスペク
トルである。図において、Ａｒプラズマがない状態で測
定したものに比べ、プラズマエッチング時に測定したＰ
Ｒスペクトルでは殆ど信号が検出されていない。この原
因はプラズマ自体の発光による測定の外乱があるからで
ある。すなわち、プラズマエッチング時にＰＲ測定を行
うと、試料２からの反射光１３と試料付近からの強いプ
ラズマ発光とが同時に光検出器７に入射することにな
る。上記プラズマ発光はスペクトル幅が極めて広い高強
度の発光であり、このため反射光１３を上記プラズマ発
光から分離して測定することが困難になり、ＰＲ信号で
あるΔＲ／Ｒは極端に小さくなってしまう。上記実験か
ら、プラズマ処理工程中にはＰＲ測定を行っても、意味
がある信号を得られないことが明らかになった。したが
って、ＰＲ法を半導体処理工程のダメージ導入の監視装
置として活用するためには、上記プラズマ自体の発光に
よる測定の外乱に対する解決が不可欠である。
【０００６】本発明は、プラズマ発光による反射光測定
の影響を低減した、ＰＲ法に基づく半導体処理工程監視
装置を得ることを目的とする。
の影響を低減した、ＰＲ法に基づく半導体処理工程監視
装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、半導体のプ
ラズマエッチングまたは半導体上に行う絶縁膜のプラズ
マデポジション処理工程中に、上記半導体表面に照射し
た光の反射光を測定することにより、上記処理工程を監
視する半導体処理工程監視装置において、上記半導体表
面に参照光を照射する光源と、上記参照光照射領域に励
起光を照射する光源と、上記半導体表面からの反射光を
分光する分光器および光検出器とを備えることにより、
また、上記半導体表面からの反射光の検出を、変調装置
により変調した励起光を用いるホトレフレクタンス法に
より行うことにより達成される。
ラズマエッチングまたは半導体上に行う絶縁膜のプラズ
マデポジション処理工程中に、上記半導体表面に照射し
た光の反射光を測定することにより、上記処理工程を監
視する半導体処理工程監視装置において、上記半導体表
面に参照光を照射する光源と、上記参照光照射領域に励
起光を照射する光源と、上記半導体表面からの反射光を
分光する分光器および光検出器とを備えることにより、
また、上記半導体表面からの反射光の検出を、変調装置
により変調した励起光を用いるホトレフレクタンス法に
より行うことにより達成される。
【０００８】
【作用】プラズマを用いた半導体処理工程を監視するた
めには、プラズマ発光を除去することが重要な課題であ
る。発明者らは上記プラズマ発光が除去可能か否かを明
らかにするため、まずプラズマ発光のスペクトル測定を
行った。図６は実際に１００ＷのＡｒプラズマによりＧ
ａＡｓをドライエッチングした状態で、発生するプラズ
マ発光のスペクトル測定結果の一例を示す図である。対
向電極の電圧は１００Ｖであるが、８００ｎｍ以下の波
長全域に幅広いスペクトルが測定された。また、プラズ
マデポジションの際に用いられる水素プラズマによる発
光スペクトルの測定も行った結果、図６に類似したスペ
クトルが得られることを見出した。上記測定結果からプ
ラズマ発光の除去は、８００ｎｍ以下の波長の光をカッ
トすることにより可能であることが明らかになった。
めには、プラズマ発光を除去することが重要な課題であ
る。発明者らは上記プラズマ発光が除去可能か否かを明
らかにするため、まずプラズマ発光のスペクトル測定を
行った。図６は実際に１００ＷのＡｒプラズマによりＧ
ａＡｓをドライエッチングした状態で、発生するプラズ
マ発光のスペクトル測定結果の一例を示す図である。対
向電極の電圧は１００Ｖであるが、８００ｎｍ以下の波
長全域に幅広いスペクトルが測定された。また、プラズ
マデポジションの際に用いられる水素プラズマによる発
光スペクトルの測定も行った結果、図６に類似したスペ
クトルが得られることを見出した。上記測定結果からプ
ラズマ発光の除去は、８００ｎｍ以下の波長の光をカッ
トすることにより可能であることが明らかになった。
【０００９】本発明では図４に示した通常のＰＲ法によ
る監視装置の場合と異なり、試料に照射する参照光に単
色光以外の光を使用し、その反射光における８００ｎｍ
をこえる波長の成分光だけを光検出器に入射させること
によって、反射光とともに入射したプラズマ発光の除去
を行い、ＰＲスペクトルの測定を可能にした。具体的に
は、図１に示す本発明装置のブロック図に示すように、
従来例における分光光源の代りに、広い波長範囲に発光
強度をもつ単色光以外の光源３としてキセノンランプを
用い、参照光１１を半導体試料２の表面に照射した。つ
いで、上記試料面上の参照光１１の照射領域に、励起光
光源４からの出射光をチョッパ５によりパルス励起光１
２に変調して照射した。上記試料２の表面からの反射光
１３の強度を波長に対して測定するため、分光器６を測
定光学系に組み込み、分光された波長８００ｎｍをこえ
る波長の光だけを光検出器７で検出し、波長８００ｎｍ
以下のプラズマ発光による影響を除くようにしている。
なお、上記以降の作用については、従来のＰＲ法と同一
の信号の流れになる。
る監視装置の場合と異なり、試料に照射する参照光に単
色光以外の光を使用し、その反射光における８００ｎｍ
をこえる波長の成分光だけを光検出器に入射させること
によって、反射光とともに入射したプラズマ発光の除去
を行い、ＰＲスペクトルの測定を可能にした。具体的に
は、図１に示す本発明装置のブロック図に示すように、
従来例における分光光源の代りに、広い波長範囲に発光
強度をもつ単色光以外の光源３としてキセノンランプを
用い、参照光１１を半導体試料２の表面に照射した。つ
いで、上記試料面上の参照光１１の照射領域に、励起光
光源４からの出射光をチョッパ５によりパルス励起光１
２に変調して照射した。上記試料２の表面からの反射光
１３の強度を波長に対して測定するため、分光器６を測
定光学系に組み込み、分光された波長８００ｎｍをこえ
る波長の光だけを光検出器７で検出し、波長８００ｎｍ
以下のプラズマ発光による影響を除くようにしている。
なお、上記以降の作用については、従来のＰＲ法と同一
の信号の流れになる。
【００１０】ＧａＡｓにおいては、ＰＲスペクトルの主
ピーク（Ｅ０ギャップ）は８７０ｎｍ付近に現われるた
め、上記手段を用いることにより、プラズマ工程中にお
けるプラズマダメージ導入過程での、非接触および非破
壊による監視の見通しを得ることができた。いいかえる
と、波長に換算したバンドギャップが８００ｎｍより小
さい半導体、例えばＡｌＧａＡｓを除けば、少なくとも
ＰＲスペクトルのＥ０ギャップの観察は、プラズマ中に
おいても十分に可能である。
ピーク（Ｅ０ギャップ）は８７０ｎｍ付近に現われるた
め、上記手段を用いることにより、プラズマ工程中にお
けるプラズマダメージ導入過程での、非接触および非破
壊による監視の見通しを得ることができた。いいかえる
と、波長に換算したバンドギャップが８００ｎｍより小
さい半導体、例えばＡｌＧａＡｓを除けば、少なくとも
ＰＲスペクトルのＥ０ギャップの観察は、プラズマ中に
おいても十分に可能である。
【００１１】
【実施例】つぎに本発明の実施例を図面とともに説明す
る。図１は本発明による半導体処理工程監視装置の一実
施例を示す図、図２は上記実施例によるＧａＡｓドライ
エッチング工程におけるダメージ導入量の時間変化を示
す図、図３は本発明の他の実施例の監視装置によるＧａ
Ａｓドライエッチング工程におけるダメージ導入量の時
間変化を示す図である。
る。図１は本発明による半導体処理工程監視装置の一実
施例を示す図、図２は上記実施例によるＧａＡｓドライ
エッチング工程におけるダメージ導入量の時間変化を示
す図、図３は本発明の他の実施例の監視装置によるＧａ
Ａｓドライエッチング工程におけるダメージ導入量の時
間変化を示す図である。
【００１２】図１に示す本発明による半導体処理工程監
視装置は、従来のＰＲ法によるダメージ測定装置と類似
の構成をなしているが、光源３からは単色光以外の光を
参照光１１として出射し、プラズマ装置１内に設置した
半導体試料２の表面に照射し、上記半導体試料２からの
反射光１３を分光器６に入射する。上記参照光１１とし
て、分光光源ではなく単色光以外の光を用いることと、
試料２からの反射光１３を直接光検出器７に入射させる
のでなく、分光器６に入射する点が従来の構成とは異な
っている。上記分光器に対する入射光には、上記試料２
からの反射光１３とともに、上記試料２の付近のプラズ
マから発するプラズマ発光１７が含まれているが、上記
分光器６を介することによって８００ｎｍ以下の波長の
光を除き、８００ｎｍをこえる波長の成分の光だけを得
ることができるため、測定に対して好ましくない上記プ
ラズマ発光１７が排除された上で、光検出器７により検
出されることになる。光検出器７の検出値は電流増幅器
８によって増幅し、反射光強度Ｒ１４が測定される。上
記測定に並行して、励起光光源４のＡｒレーザから出射
した励起レーザ光をチョッパ５によりパルス化し、この
パルス励起光１２を上記試料２の表面における参照光１
１の照射領域に照射することにより、上記反射光１３の
強度を変調し、上記レーザのパルス励起光１２によって
生じる反射光１３の強度変化分ΔＲ１５を、ロックイン
増幅器９で測定し計算器１０を用いてΔＲ／ＲのＰＲ信
号１６を得る。すなわち、単色光以外の光を参照光１１
として用い、試料２の近傍から発するプラズマ発光１７
を伴う反射光１３を分光器６に入射して、上記プラズマ
発光１７に関する波長分の光を取り除いて反射光１３を
測定することに本発明の特徴がある。
視装置は、従来のＰＲ法によるダメージ測定装置と類似
の構成をなしているが、光源３からは単色光以外の光を
参照光１１として出射し、プラズマ装置１内に設置した
半導体試料２の表面に照射し、上記半導体試料２からの
反射光１３を分光器６に入射する。上記参照光１１とし
て、分光光源ではなく単色光以外の光を用いることと、
試料２からの反射光１３を直接光検出器７に入射させる
のでなく、分光器６に入射する点が従来の構成とは異な
っている。上記分光器に対する入射光には、上記試料２
からの反射光１３とともに、上記試料２の付近のプラズ
マから発するプラズマ発光１７が含まれているが、上記
分光器６を介することによって８００ｎｍ以下の波長の
光を除き、８００ｎｍをこえる波長の成分の光だけを得
ることができるため、測定に対して好ましくない上記プ
ラズマ発光１７が排除された上で、光検出器７により検
出されることになる。光検出器７の検出値は電流増幅器
８によって増幅し、反射光強度Ｒ１４が測定される。上
記測定に並行して、励起光光源４のＡｒレーザから出射
した励起レーザ光をチョッパ５によりパルス化し、この
パルス励起光１２を上記試料２の表面における参照光１
１の照射領域に照射することにより、上記反射光１３の
強度を変調し、上記レーザのパルス励起光１２によって
生じる反射光１３の強度変化分ΔＲ１５を、ロックイン
増幅器９で測定し計算器１０を用いてΔＲ／ＲのＰＲ信
号１６を得る。すなわち、単色光以外の光を参照光１１
として用い、試料２の近傍から発するプラズマ発光１７
を伴う反射光１３を分光器６に入射して、上記プラズマ
発光１７に関する波長分の光を取り除いて反射光１３を
測定することに本発明の特徴がある。
【００１３】つぎに上記半導体処理工程監視装置の効果
を、ＧａＡｓを例とした図を用いて説明する。ＧａＡｓ
のＡｒプラズマエッチングにおけるＰＲ信号強度の変化
を図２に示す。ＧａＡｓではバンド幅が８７０ｎｍ付近
にあるため、反射光１３の光検出器７にはＳｉホトダイ
オードの検出器を用い、プラズマエッチング中にΔＲ／
ＲのＰＲ信号１６のスペクトルを８００から９００ｎｍ
の波長範囲で、その場測定した結果である。図２におけ
る（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれプラズマエ
ッチング前、ならびにエッチング工程開始後３０秒およ
び１分経過した段階でのスペクトルを示している。ただ
し、上記波長範囲における波長掃引には〜１０秒の時間
がかかるため、ここでは例えば３０秒後のスペクトル
を、ドライエッチング開始後２５秒から３５秒にかけて
測定したものである。上記図２に示す結果により、目的
としたプラズマ発光による影響の除去が達成されて、Ｐ
Ｒスペクトルが測定されていることが判る。
を、ＧａＡｓを例とした図を用いて説明する。ＧａＡｓ
のＡｒプラズマエッチングにおけるＰＲ信号強度の変化
を図２に示す。ＧａＡｓではバンド幅が８７０ｎｍ付近
にあるため、反射光１３の光検出器７にはＳｉホトダイ
オードの検出器を用い、プラズマエッチング中にΔＲ／
ＲのＰＲ信号１６のスペクトルを８００から９００ｎｍ
の波長範囲で、その場測定した結果である。図２におけ
る（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれプラズマエ
ッチング前、ならびにエッチング工程開始後３０秒およ
び１分経過した段階でのスペクトルを示している。ただ
し、上記波長範囲における波長掃引には〜１０秒の時間
がかかるため、ここでは例えば３０秒後のスペクトル
を、ドライエッチング開始後２５秒から３５秒にかけて
測定したものである。上記図２に示す結果により、目的
としたプラズマ発光による影響の除去が達成されて、Ｐ
Ｒスペクトルが測定されていることが判る。
【００１４】なお、図２において、エッチング前のスペ
クトルを示す（ａ）の縦軸は、エッチング後のスペクト
ルを示す（ｂ）および（ｃ）における縦軸を３／２０倍
にしたものであるから、僅か３０秒間のプラズマエッチ
ングによってＰＲスペクトルの強度は激減し、その後回
復することを明らかに示している。このため、プラズマ
を照射することによって試料の表面近傍にダメージ（欠
陥）が発生することが判る。さらに、ピークの間隔がエ
ッチング時間の増加につれて狭くなることから、表面近
傍の電界強度が減少していくこと（キャリア濃度を減少
させる欠陥の発生）を定量的に把握することができる。
クトルを示す（ａ）の縦軸は、エッチング後のスペクト
ルを示す（ｂ）および（ｃ）における縦軸を３／２０倍
にしたものであるから、僅か３０秒間のプラズマエッチ
ングによってＰＲスペクトルの強度は激減し、その後回
復することを明らかに示している。このため、プラズマ
を照射することによって試料の表面近傍にダメージ（欠
陥）が発生することが判る。さらに、ピークの間隔がエ
ッチング時間の増加につれて狭くなることから、表面近
傍の電界強度が減少していくこと（キャリア濃度を減少
させる欠陥の発生）を定量的に把握することができる。
【００１５】上記のように、ＰＲ法による測定に参照光
として単色光以外の光を用い、かつ、半導体試料からの
反射光を分光することにより、プラズマ処理工程中にＰ
Ｒスペクトルを得ることが、その場でできるということ
が明らかになった。これにより、プラズマエッチング時
におけるダメージの導入過程が詳細に観察できるように
なり、エッチング条件の最適化を容易に実施できるよう
になった。
として単色光以外の光を用い、かつ、半導体試料からの
反射光を分光することにより、プラズマ処理工程中にＰ
Ｒスペクトルを得ることが、その場でできるということ
が明らかになった。これにより、プラズマエッチング時
におけるダメージの導入過程が詳細に観察できるように
なり、エッチング条件の最適化を容易に実施できるよう
になった。
【００１６】図３は上記実施例に示した半導体処理工程
監視装置において、図１に示した光検出器７として、マ
ルチチャンネルプレート型の光検出器を備えた他の実施
例の半導体処理工程監視装置を使用して、プラズマエッ
チング時に行ったダメージ測定結果を示す図である。上
記マルチチャンネルプレートは、多数のホトダイオード
を一次元状に密に並べたものであり、上記マルチチャン
ネルプレート型光検出器を図１における分光器６の光検
出器７として取り付けることにより、時間的にほぼ連続
したスペクトル測定を行うことが可能になる。図３の
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、上記他の実施例に示す監視
装置によって測定した、プラズマ処理工程開始後、５秒
後、１０秒後および３０秒後におけるそれぞれのスペク
トルを示す図である。図２に示した前実施例の結果と同
様に、プラズマ発光の影響が除去されていることが判る
が、それとともに、図２に示す測定結果においては波長
掃引時間が１０秒程度かかるために、測定することがで
きなかったドライエッチング開始後３０秒未満のスペク
トルを、明瞭に測定できるということが確認できた。こ
れにより、プラズマエッチング工程中におけるダメージ
導入の過程を、さらに詳細に観察できることが明らかに
なった。
監視装置において、図１に示した光検出器７として、マ
ルチチャンネルプレート型の光検出器を備えた他の実施
例の半導体処理工程監視装置を使用して、プラズマエッ
チング時に行ったダメージ測定結果を示す図である。上
記マルチチャンネルプレートは、多数のホトダイオード
を一次元状に密に並べたものであり、上記マルチチャン
ネルプレート型光検出器を図１における分光器６の光検
出器７として取り付けることにより、時間的にほぼ連続
したスペクトル測定を行うことが可能になる。図３の
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、上記他の実施例に示す監視
装置によって測定した、プラズマ処理工程開始後、５秒
後、１０秒後および３０秒後におけるそれぞれのスペク
トルを示す図である。図２に示した前実施例の結果と同
様に、プラズマ発光の影響が除去されていることが判る
が、それとともに、図２に示す測定結果においては波長
掃引時間が１０秒程度かかるために、測定することがで
きなかったドライエッチング開始後３０秒未満のスペク
トルを、明瞭に測定できるということが確認できた。こ
れにより、プラズマエッチング工程中におけるダメージ
導入の過程を、さらに詳細に観察できることが明らかに
なった。
【００１７】なお、上記各実施例ではＧａＡｓを例にと
り、本発明による半導体処理工程監視装置におけるスペ
クトル測定の効果をそれぞれ説明したが、本発明の上記
監視装置がＳｉやＩｎＰ等の他の半導体全般に対して
も、広く適用が期待できることはいうまでもない。ま
た、プラズマ処理工程中におけるプラズマ発光の除去を
可能にできる本発明は、上記ＰＲ法以外の方法に対して
も、例えば反射率測定を行いながらプラズマ中の半導体
試料の状態監視を行うような目的の場合などに、極めて
有効であることはいうまでもない。
り、本発明による半導体処理工程監視装置におけるスペ
クトル測定の効果をそれぞれ説明したが、本発明の上記
監視装置がＳｉやＩｎＰ等の他の半導体全般に対して
も、広く適用が期待できることはいうまでもない。ま
た、プラズマ処理工程中におけるプラズマ発光の除去を
可能にできる本発明は、上記ＰＲ法以外の方法に対して
も、例えば反射率測定を行いながらプラズマ中の半導体
試料の状態監視を行うような目的の場合などに、極めて
有効であることはいうまでもない。
【００１８】
【発明の効果】上記のように本発明による半導体処理工
程監視装置は、半導体プラズマエッチングまたは半導体
上に行う絶縁膜のプラズマデポジション処理工程中に、
上記半導体表面に照射した光の反射光を測定することに
より、上記処理工程を監視する半導体処理工程監視装置
において、上記半導体表面に参照光を照射する光源と、
上記参照光照射領域に励起光を照射する光源と、上記半
導体表面からの反射光を分光する分光器および光検出器
とを備えたことにより、半導体加工や絶縁膜堆積などの
処理工程で発生するダメージを、上記処理工程中に測定
することが可能であり、そのため、デバイスの性能や信
頼性の低下要因になるダメージを抑制したプロセスの設
計を、効率的に進めることができるという効果がある。
程監視装置は、半導体プラズマエッチングまたは半導体
上に行う絶縁膜のプラズマデポジション処理工程中に、
上記半導体表面に照射した光の反射光を測定することに
より、上記処理工程を監視する半導体処理工程監視装置
において、上記半導体表面に参照光を照射する光源と、
上記参照光照射領域に励起光を照射する光源と、上記半
導体表面からの反射光を分光する分光器および光検出器
とを備えたことにより、半導体加工や絶縁膜堆積などの
処理工程で発生するダメージを、上記処理工程中に測定
することが可能であり、そのため、デバイスの性能や信
頼性の低下要因になるダメージを抑制したプロセスの設
計を、効率的に進めることができるという効果がある。
【図１】本発明による半導体処理工程監視装置の一実施
例を示す構成図である。
例を示す構成図である。
【図２】上記実施例によるＧａＡｓのドライエッチング
工程におけるダメージ導入量の時間変化を示す図であ
る。
工程におけるダメージ導入量の時間変化を示す図であ
る。
【図３】本発明の他の実施例によるＧａＡｓのドライエ
ッチング工程におけるダメージ導入量の時間変化を示す
図である。
ッチング工程におけるダメージ導入量の時間変化を示す
図である。
【図４】従来のＰＲ法によるダメージ測定装置を示す構
成図である。
成図である。
【図５】プラズマエッチング時におけるＰＲスペクトル
の測定結果を示す図である。
の測定結果を示す図である。
【図６】プラズマ発光におけるスペクトルの測定結果を
示す図である。
示す図である。
１ プラズマ装置 ２ 半導体試料 ３ 光源（参照光） ４ 励起光光源 ５ チョッパ（励起光変調装置） ６ 分光器 ７ 光検出器 １１ 参照光 １２ 励起光 １３ 反射光
Claims (2)
- 【請求項１】半導体のプラズマエッチングまたは半導体
上に行う絶縁膜のプラズマデポジション処理工程中に、
上記半導体表面に照射した光の反射光を測定することに
より、上記処理工程を監視する半導体処理工程監視装置
において、上記半導体表面に参照光を照射する光源と、
上記参照光照射領域に励起光を照射する光源と、上記半
導体表面からの反射光を分光する分光器および光検出器
とを備えたことを特徴とする半導体処理工程監視装置。 - 【請求項２】上記半導体表面からの反射光の検出は、励
起光変調装置により変調した励起光を用いた、ホトレフ
レクタンス法（ＰＲ法）によることを特徴とする請求項
１記載の半導体処理工程監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17638193A JPH0737958A (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | 半導体処理工程監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17638193A JPH0737958A (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | 半導体処理工程監視装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0737958A true JPH0737958A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=16012649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17638193A Pending JPH0737958A (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | 半導体処理工程監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0737958A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002517915A (ja) * | 1998-06-10 | 2002-06-18 | ボクサー・クロス・インコーポレイテッド | 半導体ウェーハ評価装置及び方法 |
| US6806726B2 (en) | 1998-08-24 | 2004-10-19 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor integrated circuit |
| CN100405567C (zh) * | 2005-03-18 | 2008-07-23 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 蚀刻监测装置及方法 |
| JP2010526435A (ja) * | 2007-05-03 | 2010-07-29 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | イメージセンサ、イメージ検出方法、及びコンピュータプログラム |
| JP2013239534A (ja) * | 2012-05-14 | 2013-11-28 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体製品の製造方法、半導体製造装置 |
-
1993
- 1993-07-16 JP JP17638193A patent/JPH0737958A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002517915A (ja) * | 1998-06-10 | 2002-06-18 | ボクサー・クロス・インコーポレイテッド | 半導体ウェーハ評価装置及び方法 |
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| TWI418924B (zh) * | 2007-05-03 | 2013-12-11 | Asml Netherlands Bv | 影像感測器、微影曝光裝置、影像偵測方法、電腦程式產品及圖案化設備 |
| US8975599B2 (en) | 2007-05-03 | 2015-03-10 | Asml Netherlands B.V. | Image sensor, lithographic apparatus comprising an image sensor and use of an image sensor in a lithographic apparatus |
| US9329500B2 (en) | 2007-05-03 | 2016-05-03 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus configured to reconstruct an aerial pattern and to compare the reconstructed aerial pattern with an aerial pattern detected by an image sensor |
| JP2013239534A (ja) * | 2012-05-14 | 2013-11-28 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体製品の製造方法、半導体製造装置 |
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