JPH10239028A - エッチング深さ測定方法及びその装置 - Google Patents
エッチング深さ測定方法及びその装置Info
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- JPH10239028A JPH10239028A JP4357197A JP4357197A JPH10239028A JP H10239028 A JPH10239028 A JP H10239028A JP 4357197 A JP4357197 A JP 4357197A JP 4357197 A JP4357197 A JP 4357197A JP H10239028 A JPH10239028 A JP H10239028A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、長方形状の微細化された穴形状で
も、穴内部の光の減衰を小さくして正確にエッチング深
さを測定する。 【解決手段】半導体ウエハ４に形成される穴の長径の２
分の１から長径の範囲の波長λのレーザ光を偏光子１０
により直線偏光とし、かつその偏光方向を偏光回転子１
２により半導体ウエハ４の穴の短径方向に略一致させて
半導体ウエハ４に照射し、このときの反射回折光Ｑ”を
光検出器１３により検出し、この反射回折光Ｑ”の強度
に対応した電気信号を演算処理部１４に送って、半導体
ウエハ４に形成されている穴のエッチング深さを求め
る。
も、穴内部の光の減衰を小さくして正確にエッチング深
さを測定する。 【解決手段】半導体ウエハ４に形成される穴の長径の２
分の１から長径の範囲の波長λのレーザ光を偏光子１０
により直線偏光とし、かつその偏光方向を偏光回転子１
２により半導体ウエハ４の穴の短径方向に略一致させて
半導体ウエハ４に照射し、このときの反射回折光Ｑ”を
光検出器１３により検出し、この反射回折光Ｑ”の強度
に対応した電気信号を演算処理部１４に送って、半導体
ウエハ４に形成されている穴のエッチング深さを求め
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばエッチング
中の半導体基板に形成されるエッチング深さをリアルタ
イムに測定するエッチング深さ測定方法及びその装置に
関する。
中の半導体基板に形成されるエッチング深さをリアルタ
イムに測定するエッチング深さ測定方法及びその装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】このようなエッチング深さ測定の技術と
しては、例えばH.P.Kleinknecht,J.Electroc hem.Soc.M
AY1978,P798,803 、特開昭６０−８６８３３号公報、特
開昭６１−２９０３０８号公報がある。
しては、例えばH.P.Kleinknecht,J.Electroc hem.Soc.M
AY1978,P798,803 、特開昭６０−８６８３３号公報、特
開昭６１−２９０３０８号公報がある。
【０００３】このうち特開昭６０−８６８３３号公報
は、半導体装置に光を照射したときの反射して得られる
回折パターンのうち、被食刻部からの回折光と非食刻部
からの回折光との各光強度が同程度になる部分を検出し
て食刻深さを測定する技術である。
は、半導体装置に光を照射したときの反射して得られる
回折パターンのうち、被食刻部からの回折光と非食刻部
からの回折光との各光強度が同程度になる部分を検出し
て食刻深さを測定する技術である。
【０００４】又、特開昭６１−２９０３０８号公報は、
エッチング中の被試料面にコヒーレント光を照射したと
きの反射回折光を検出してエッチング深さを測定するも
ので、照射光の波長を６３３ｎｍよりも短い波長のレー
ザ光とする技術である。
エッチング中の被試料面にコヒーレント光を照射したと
きの反射回折光を検出してエッチング深さを測定するも
ので、照射光の波長を６３３ｎｍよりも短い波長のレー
ザ光とする技術である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
技術では、いずれも半導体基板として４ＭＤＲＡＭ（穴
径：１μｍ前後）を測定ターゲットとするものであり、
その後、半導体の微細化は進んでおり、現在は０．５μ
ｍ以下の穴径となっている。
技術では、いずれも半導体基板として４ＭＤＲＡＭ（穴
径：１μｍ前後）を測定ターゲットとするものであり、
その後、半導体の微細化は進んでおり、現在は０．５μ
ｍ以下の穴径となっている。
【０００６】又、半導体基板に形成される穴は、半導体
の微細化に伴って、その径が小さくなるばかりでなく、
その穴形状も丸形状から長方形状になってきている。こ
のような長方形状の微細化された穴径に対しての上記エ
ッチング深さ測定では、穴内部での光の減衰が大きく、
穴底から反射してくる光の強度が著しく低下し、エッチ
ング深さが測定できない。
の微細化に伴って、その径が小さくなるばかりでなく、
その穴形状も丸形状から長方形状になってきている。こ
のような長方形状の微細化された穴径に対しての上記エ
ッチング深さ測定では、穴内部での光の減衰が大きく、
穴底から反射してくる光の強度が著しく低下し、エッチ
ング深さが測定できない。
【０００７】又、半導体基板に照射するレーザ光の波長
を短くし、穴内部の光の減衰を小さくする方法がある
が、この方法では、紫外線レーザ光を使用するために、
その取扱い、安全性に問題がある。さらに、穴径が小さ
くなった場合には、対応するレーザ光がない。
を短くし、穴内部の光の減衰を小さくする方法がある
が、この方法では、紫外線レーザ光を使用するために、
その取扱い、安全性に問題がある。さらに、穴径が小さ
くなった場合には、対応するレーザ光がない。
【０００８】そこで本発明は、長方形状の微細化された
穴形状でも、穴内部の光の減衰を小さくして正確にエッ
チング深さを測定できるエッチング深さ測定方法及びそ
の装置を提供することを目的とする。
穴形状でも、穴内部の光の減衰を小さくして正確にエッ
チング深さを測定できるエッチング深さ測定方法及びそ
の装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１によれば、被処
理体に光を照射したときの反射光の強度を検出して、被
処理体に形成されている穴のエッチング深さを測定する
エッチング深さ測定方法において、被処理体に照射する
光の偏光方向を穴の長径方向と交わる方向に位置合わせ
して光を被処理体に照射するエッチング深さ測定方法で
ある。
理体に光を照射したときの反射光の強度を検出して、被
処理体に形成されている穴のエッチング深さを測定する
エッチング深さ測定方法において、被処理体に照射する
光の偏光方向を穴の長径方向と交わる方向に位置合わせ
して光を被処理体に照射するエッチング深さ測定方法で
ある。
【００１０】請求項２によれば、請求項１記載のエッチ
ング深さ測定方法において、光の偏光方向を穴の短径方
向に略一致させる。請求項３によれば、請求項１記載の
エッチング深さ測定方法において、直線偏光した光を被
処理体に照射する。
ング深さ測定方法において、光の偏光方向を穴の短径方
向に略一致させる。請求項３によれば、請求項１記載の
エッチング深さ測定方法において、直線偏光した光を被
処理体に照射する。
【００１１】請求項４によれば、請求項１記載のエッチ
ング深さ測定方法において、被処理体に照射する光の波
長を穴の長径の２分の１から穴の長径の範囲とする。請
求項５によれば、被処理体に光を照射したときの反射光
の強度を検出して、被処理体に形成されている穴のエッ
チング深さを測定するエッチング深さ測定装置におい
て、被処理体に照射するための光を出力する光源と、被
処理体に照射する光の偏光方向を穴の長径方向と交わる
方向に位置合わせして光を被処理体に照射する偏光光学
系と、被処理体からの反射光を検出してその光強度に応
じた電気信号に変換出力する光検出器と、この光検出器
から出力された電気信号に基づいて穴のエッチング深さ
を求める演算処理手段と、を具備したエッチング深さ測
定装置である。
ング深さ測定方法において、被処理体に照射する光の波
長を穴の長径の２分の１から穴の長径の範囲とする。請
求項５によれば、被処理体に光を照射したときの反射光
の強度を検出して、被処理体に形成されている穴のエッ
チング深さを測定するエッチング深さ測定装置におい
て、被処理体に照射するための光を出力する光源と、被
処理体に照射する光の偏光方向を穴の長径方向と交わる
方向に位置合わせして光を被処理体に照射する偏光光学
系と、被処理体からの反射光を検出してその光強度に応
じた電気信号に変換出力する光検出器と、この光検出器
から出力された電気信号に基づいて穴のエッチング深さ
を求める演算処理手段と、を具備したエッチング深さ測
定装置である。
【００１２】請求項６によれば、請求項５記載のエッチ
ング深さ測定装置において、偏光光学系は、光の偏光方
向を穴の短径方向に略一致させる。請求項７によれば、
請求項５記載のエッチング深さ測定装置において、偏光
光学系は、直線偏光した光を被処理体に照射する。請求
項８によれば、請求項５記載のエッチング深さ測定装置
において、光源は、穴の長径の２分の１から穴の長径の
範囲とする波長の光を出力する。
ング深さ測定装置において、偏光光学系は、光の偏光方
向を穴の短径方向に略一致させる。請求項７によれば、
請求項５記載のエッチング深さ測定装置において、偏光
光学系は、直線偏光した光を被処理体に照射する。請求
項８によれば、請求項５記載のエッチング深さ測定装置
において、光源は、穴の長径の２分の１から穴の長径の
範囲とする波長の光を出力する。
【００１３】
(1) 以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参
照して説明する。本発明のエッチング深さ測定方法は、
被処理体として半導体ウエハにレーザ光を照射したとき
の反射光の強度を検出して、半導体ウエハに形成されて
いる穴のエッチング深さを測定するもので、半導体ウエ
ハに照射するレーザ光の偏光方向を穴の長径方向と交わ
る方向に位置合わせしてレーザ光を半導体ウエハに照射
するものである。
照して説明する。本発明のエッチング深さ測定方法は、
被処理体として半導体ウエハにレーザ光を照射したとき
の反射光の強度を検出して、半導体ウエハに形成されて
いる穴のエッチング深さを測定するもので、半導体ウエ
ハに照射するレーザ光の偏光方向を穴の長径方向と交わ
る方向に位置合わせしてレーザ光を半導体ウエハに照射
するものである。
【００１４】このとき、レーザ光は、その偏光方向を穴
の短径方向に略一致させ、かつその偏光は直線偏光とし
て半導体ウエハに照射し、さらに波長を半導体ウエハに
形成される穴の長径の２分の１から長径の範囲とする。
の短径方向に略一致させ、かつその偏光は直線偏光とし
て半導体ウエハに照射し、さらに波長を半導体ウエハに
形成される穴の長径の２分の１から長径の範囲とする。
【００１５】図１はかかる方法を適用したエッチング深
さ測定装置の構成図である。エッチングチャンバ１内に
は、反応ガスが封入されており、かつその底部にはステ
ージ２が設けられるとともに上部には観察窓３が設けら
れている。
さ測定装置の構成図である。エッチングチャンバ１内に
は、反応ガスが封入されており、かつその底部にはステ
ージ２が設けられるとともに上部には観察窓３が設けら
れている。
【００１６】このエッチングチャンバ１内のステージ２
上には、半導体ウエハ４が載置され、この半導体ウエハ
４に対するエッチング処理が行われるようになってい
る。この半導体ウエハ４には、図２に示すようにこの半
導体ウエハ４の上方から見て長方形状の複数の穴５が羅
列して形成されている。又、図３はこれら穴５の断面図
であり、エッチングのためのマスク６が半導体ウエハ４
の表面上に形成されている。
上には、半導体ウエハ４が載置され、この半導体ウエハ
４に対するエッチング処理が行われるようになってい
る。この半導体ウエハ４には、図２に示すようにこの半
導体ウエハ４の上方から見て長方形状の複数の穴５が羅
列して形成されている。又、図３はこれら穴５の断面図
であり、エッチングのためのマスク６が半導体ウエハ４
の表面上に形成されている。
【００１７】これら穴５は、それぞれ短径がｄ1 、長径
がｄ2 に形成され、かつ穴５のエッチング深さをＤとし
ている。なお、Ｔはマスク６の厚さである。一方、レー
ザ発振器７は、半導体ウエハ４に形成される穴の長径ｄ
2 の２分の１から穴の長径ｄ2 の範囲の波長λ、すなわ
ち ｄ2 ／２＜λ＜ｄ2 …(1) のレーザ光を出力するものである。
がｄ2 に形成され、かつ穴５のエッチング深さをＤとし
ている。なお、Ｔはマスク６の厚さである。一方、レー
ザ発振器７は、半導体ウエハ４に形成される穴の長径ｄ
2 の２分の１から穴の長径ｄ2 の範囲の波長λ、すなわ
ち ｄ2 ／２＜λ＜ｄ2 …(1) のレーザ光を出力するものである。
【００１８】このレーザ発振器７から出力されるレーザ
光の光路上には、半導体ウエハ４に照射するレーザ光の
偏光方向を半導体ウエハ４に形成される穴５の長径方向
と交わる方向に位置合わせしてレーザ光を半導体ウエハ
４に照射する偏光光学系８が配置されている。
光の光路上には、半導体ウエハ４に照射するレーザ光の
偏光方向を半導体ウエハ４に形成される穴５の長径方向
と交わる方向に位置合わせしてレーザ光を半導体ウエハ
４に照射する偏光光学系８が配置されている。
【００１９】又、この偏光光学系８は、レーザ光の偏光
方向を穴５の短径方向に略一致させ、かつレーザ光を直
線偏光して半導体ウエハ４に対してほぼ垂直方向から照
射するものとなっている。
方向を穴５の短径方向に略一致させ、かつレーザ光を直
線偏光して半導体ウエハ４に対してほぼ垂直方向から照
射するものとなっている。
【００２０】具体的に偏光光学系８は、レーザ光の光路
上にビーム可変器９、偏光子１０、反射ミラー１１を配
置され、かつこの反射ミラー１１の反射光路上に偏光回
転子１２を配置した構成となっている。
上にビーム可変器９、偏光子１０、反射ミラー１１を配
置され、かつこの反射ミラー１１の反射光路上に偏光回
転子１２を配置した構成となっている。
【００２１】このうちビーム可変器９は、レーザ発振器
７から出力されたレーザ光のビーム径を所定のサイズに
可変し、ほぼ平行光束にして出射するものである。偏光
子１０は、ビーム可変器９からのレーザ光を入射し、こ
のレーザ光の所定の方向の偏光成分のみを取り出し、直
線偏光として出射するものである。
７から出力されたレーザ光のビーム径を所定のサイズに
可変し、ほぼ平行光束にして出射するものである。偏光
子１０は、ビーム可変器９からのレーザ光を入射し、こ
のレーザ光の所定の方向の偏光成分のみを取り出し、直
線偏光として出射するものである。
【００２２】反射ミラー１１は、偏光子１０から出射さ
れたレーザ光を反射し、半導体ウエハ４の表面に対して
ほぼ垂直方向に照射する角度で配置されている。偏光回
転子１２は、反射ミラー１１で反射した直線偏光のレー
ザ光を、その偏光方向を穴５の短径方向に略一致させる
ように所定の回転角に偏光して出射するものである。
れたレーザ光を反射し、半導体ウエハ４の表面に対して
ほぼ垂直方向に照射する角度で配置されている。偏光回
転子１２は、反射ミラー１１で反射した直線偏光のレー
ザ光を、その偏光方向を穴５の短径方向に略一致させる
ように所定の回転角に偏光して出射するものである。
【００２３】又、光検出器１３がエッチングチャンバ１
の上方に配置されている。この光検出器１３は、半導体
ウエハ４にレーザ光を照射したときに発生する多数の反
射回折光Ｑ´（０次〜ｎ次回折光：ｎ＝１，２，３，
…）のうち、その一部の反射回折光Ｑ”を検出してその
光強度に応じた電気信号に変換出力する機能を有してい
る。
の上方に配置されている。この光検出器１３は、半導体
ウエハ４にレーザ光を照射したときに発生する多数の反
射回折光Ｑ´（０次〜ｎ次回折光：ｎ＝１，２，３，
…）のうち、その一部の反射回折光Ｑ”を検出してその
光強度に応じた電気信号に変換出力する機能を有してい
る。
【００２４】演算処理部１４は、光検出器１３から出力
される電気信号を入力し、この電気信号の強度変化に基
づいて演算処理し、半導体ウエハ４に形成される穴５の
エッチング深さＤを求める機能を有している。
される電気信号を入力し、この電気信号の強度変化に基
づいて演算処理し、半導体ウエハ４に形成される穴５の
エッチング深さＤを求める機能を有している。
【００２５】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。エッチングチャンバ１内において半導体
ウエハ４に対するエッチング中に、レーザ発振器７から
レーザ光が出力されると、このレーザ光は、ビーム可変
器９によりビーム径が所定のサイズに可変され、ほぼ平
行光束にして出射される。
いて説明する。エッチングチャンバ１内において半導体
ウエハ４に対するエッチング中に、レーザ発振器７から
レーザ光が出力されると、このレーザ光は、ビーム可変
器９によりビーム径が所定のサイズに可変され、ほぼ平
行光束にして出射される。
【００２６】次に、レーザ光は、偏光子１０により所定
の方向の偏光成分のみが取り出され、直線偏光として出
射される。この直線偏光のレーザ光は、反射ミラー１１
において半導体ウエハ４の表面に対してほぼ垂直方向に
反射される。
の方向の偏光成分のみが取り出され、直線偏光として出
射される。この直線偏光のレーザ光は、反射ミラー１１
において半導体ウエハ４の表面に対してほぼ垂直方向に
反射される。
【００２７】そして、この直線偏光のレーザ光は、偏光
回転子１２によりその偏光方向を半導体ウエハ４に形成
される穴５の短径方向に略一致させるように所定の回転
角に偏光されて出射される。
回転子１２によりその偏光方向を半導体ウエハ４に形成
される穴５の短径方向に略一致させるように所定の回転
角に偏光されて出射される。
【００２８】このようにして半導体ウエハ４に形成され
る穴５の短径方向に略一致させるように所定の回転角に
偏光された直線偏光のレーザ光は、観察窓３を透過して
エッチング中の半導体ウエハ４に照射される。
る穴５の短径方向に略一致させるように所定の回転角に
偏光された直線偏光のレーザ光は、観察窓３を透過して
エッチング中の半導体ウエハ４に照射される。
【００２９】このように直線偏光のレーザ光が半導体ウ
エハ４に照射されると、このとき半導体ウエハ４からは
多数の反射回折光Ｑ´が発生する。ところで、エッチン
グにより半導体ウエハ４に形成される穴５が深くなる
と、反射回折光Ｑ´の強度Ｉは、 Ｉ＝Ｃ−γ・ cos｛４π（Ｄ＋Ｔ）／λ＋φ） (2) と変化する。ここで、Ｃは定数、γは減衰定数、Ｄは穴
５の深さ、Ｔはマスク厚さ、λはレーザ光の波長であ
る。
エハ４に照射されると、このとき半導体ウエハ４からは
多数の反射回折光Ｑ´が発生する。ところで、エッチン
グにより半導体ウエハ４に形成される穴５が深くなる
と、反射回折光Ｑ´の強度Ｉは、 Ｉ＝Ｃ−γ・ cos｛４π（Ｄ＋Ｔ）／λ＋φ） (2) と変化する。ここで、Ｃは定数、γは減衰定数、Ｄは穴
５の深さ、Ｔはマスク厚さ、λはレーザ光の波長であ
る。
【００３０】この式(1) からマスク厚さＴが不変とする
と、反射回折光Ｑ´の強度Ｉは、図４(a) に示すように
エッチング深さＤがλ／４変化する毎に半周期変化する
ことが分かる。なお、同図は反射回折光Ｑ´の強度Ｉに
対応した電気信号の強度を示している。
と、反射回折光Ｑ´の強度Ｉは、図４(a) に示すように
エッチング深さＤがλ／４変化する毎に半周期変化する
ことが分かる。なお、同図は反射回折光Ｑ´の強度Ｉに
対応した電気信号の強度を示している。
【００３１】この現象を用いると、エッチング深さＤの
変化は、図４(b) に示すように上記電気信号の周期をカ
ウントし、λ／４づつ積算すれば求められる。従って、
光検出器１３は、これら反射回折光Ｑ´のうち、その一
部の反射回折光Ｑ”を検出してその光強度に応じた電気
信号に変換出力する。
変化は、図４(b) に示すように上記電気信号の周期をカ
ウントし、λ／４づつ積算すれば求められる。従って、
光検出器１３は、これら反射回折光Ｑ´のうち、その一
部の反射回折光Ｑ”を検出してその光強度に応じた電気
信号に変換出力する。
【００３２】演算処理部１４は、光検出器１３から出力
される電気信号を入力し、この電気信号のレベルに基づ
いてこの電気信号の周期をカウントし、λ／４づつ深さ
の値を積算することにより半導体ウエハ４に形成される
穴５のエッチング深さＤを求める。
される電気信号を入力し、この電気信号のレベルに基づ
いてこの電気信号の周期をカウントし、λ／４づつ深さ
の値を積算することにより半導体ウエハ４に形成される
穴５のエッチング深さＤを求める。
【００３３】このようにしてエッチング深さＤを求める
ものであり、上記の如く直線偏光のレーザ光を半導体ウ
エハ４に形成される穴５の短径方向に略一致させるよう
に所定の回転角に偏光させて照射するのは、次の理由に
よる。
ものであり、上記の如く直線偏光のレーザ光を半導体ウ
エハ４に形成される穴５の短径方向に略一致させるよう
に所定の回転角に偏光させて照射するのは、次の理由に
よる。
【００３４】上記式(2) の減衰定数γは、穴径の関数と
なり、穴径が小さくなると大きくなり（減衰が大きくな
り）、光検出器１３により反射回折光Ｑ´の検出ができ
なくなる。
なり、穴径が小さくなると大きくなり（減衰が大きくな
り）、光検出器１３により反射回折光Ｑ´の検出ができ
なくなる。
【００３５】ところが、穴５を導波管として考えると、
穴５の方向すなわち図２に示すように穴５の開口が長形
であれば、長辺方向又は短辺方向の方向とレーザ光の偏
光方向とによってレーザ光の減衰率は異なる。
穴５の方向すなわち図２に示すように穴５の開口が長形
であれば、長辺方向又は短辺方向の方向とレーザ光の偏
光方向とによってレーザ光の減衰率は異なる。
【００３６】そこで、半導体ウエハ４に形成される穴５
を方形導波管と考えると、直線偏光のレーザ光を穴５の
短径方向に合わせたとき、この穴内部での減衰率が最も
小さくなる。
を方形導波管と考えると、直線偏光のレーザ光を穴５の
短径方向に合わせたとき、この穴内部での減衰率が最も
小さくなる。
【００３７】図５にかかるレーザ偏光方向と穴５の方向
とを変化させたときの光検出器１３から出力される電気
信号の強度の例を示し、同図(a) がレーザ偏光方向を穴
５の短径方向に合わせた場合、同図(b) がレーザ偏光方
向を穴５の長径方向に合わせた場合である。
とを変化させたときの光検出器１３から出力される電気
信号の強度の例を示し、同図(a) がレーザ偏光方向を穴
５の短径方向に合わせた場合、同図(b) がレーザ偏光方
向を穴５の長径方向に合わせた場合である。
【００３８】同図からレーザ偏光方向を穴５の短径方向
に合わせた方が減衰率が小さくなり、穴５の深くまで電
気信号が現れていることが分かる。従って、偏光回転子
１２により直線偏光のレーザ光の偏光方向を穴５の短径
方向に合わせ、半導体ウエハ４に照射する。
に合わせた方が減衰率が小さくなり、穴５の深くまで電
気信号が現れていることが分かる。従って、偏光回転子
１２により直線偏光のレーザ光の偏光方向を穴５の短径
方向に合わせ、半導体ウエハ４に照射する。
【００３９】又、このように直線偏光のレーザ光の偏光
方向を穴５の短径方向に合わせたときに光の減衰率が小
さくなる関係は、レーザ光の波長λが、穴５の径に比べ
て、十分小さいときは顕著に現れず、穴５の径が小さく
なってきたときに顕著に現れてくる。そして、導波管の
理論から波長が穴径（長径）／２よりも大きい場合、レ
ーザ光は穴内部にほとんど入っていかない。
方向を穴５の短径方向に合わせたときに光の減衰率が小
さくなる関係は、レーザ光の波長λが、穴５の径に比べ
て、十分小さいときは顕著に現れず、穴５の径が小さく
なってきたときに顕著に現れてくる。そして、導波管の
理論から波長が穴径（長径）／２よりも大きい場合、レ
ーザ光は穴内部にほとんど入っていかない。
【００４０】従って、レーザ光の波長λは、上記式(1)
に示す通り穴５の長径をｄ2 とすると、上記の通りｄ2
／２＜λ＜ｄ2 の範囲となる。かくして、演算処理部１
４は、光検出器１３から出力される電気信号の周期をカ
ウントし、λ／４づつ深さの値を積算することにより半
導体ウエハ４に形成される例えば０．５μｍ以下の穴径
のエッチング深さＤを求めることができる。
に示す通り穴５の長径をｄ2 とすると、上記の通りｄ2
／２＜λ＜ｄ2 の範囲となる。かくして、演算処理部１
４は、光検出器１３から出力される電気信号の周期をカ
ウントし、λ／４づつ深さの値を積算することにより半
導体ウエハ４に形成される例えば０．５μｍ以下の穴径
のエッチング深さＤを求めることができる。
【００４１】このように上記第１の実施の形態において
は、半導体ウエハに形成される穴５の長径ｄ2 の２分の
１から長径ｄ2 の範囲の波長λのレーザ光を直線偏光と
し、かつその偏光方向を穴５の短径方向に略一致させて
半導体ウエハ４に照射し、このときの反射回折光Ｑ”の
強度を検出して、半導体ウエハ４に形成されている穴５
のエッチング深さを測定するので、半導体ウエハ４の微
細化が進み、例えば穴径が０．５μｍ以下のエッチング
深さＤであっても、この穴５の内部でレーザ光が減衰す
ることなく、正確にエッチング深さを測定できる。
は、半導体ウエハに形成される穴５の長径ｄ2 の２分の
１から長径ｄ2 の範囲の波長λのレーザ光を直線偏光と
し、かつその偏光方向を穴５の短径方向に略一致させて
半導体ウエハ４に照射し、このときの反射回折光Ｑ”の
強度を検出して、半導体ウエハ４に形成されている穴５
のエッチング深さを測定するので、半導体ウエハ４の微
細化が進み、例えば穴径が０．５μｍ以下のエッチング
深さＤであっても、この穴５の内部でレーザ光が減衰す
ることなく、正確にエッチング深さを測定できる。
【００４２】又、０．５μｍ以下の穴径でも紫外線レー
ザを使用せずに可視光レーザ光でも測定可能となり、取
扱い、安全性が向上し、コストもダウンできる。さら
に、紫外レーザ又は紫外ランプを光源とすることによ
り、今後の半導体の微細化による０．３μｍ以下の穴で
も測定可能となる。 (2) 次に本発明の第２の実施の形態について説明する。
なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。
ザを使用せずに可視光レーザ光でも測定可能となり、取
扱い、安全性が向上し、コストもダウンできる。さら
に、紫外レーザ又は紫外ランプを光源とすることによ
り、今後の半導体の微細化による０．３μｍ以下の穴で
も測定可能となる。 (2) 次に本発明の第２の実施の形態について説明する。
なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。
【００４３】図２はエッチング深さ測定装置の構成図で
ある。反射ミラー１１の反射光路上には、偏光回転子１
２及びハーフミラー１５が配置されている。
ある。反射ミラー１１の反射光路上には、偏光回転子１
２及びハーフミラー１５が配置されている。
【００４４】このうちハーフミラー１５は、レーザ光を
透過差せてエッチングチャンバ１内の半導体ウエハ４に
照射し、かつ半導体ウエハ４に発生した反射回折光のう
ち正反射光（０次回折光）を分岐して光検出器１３に向
かって出射するものとなっている。
透過差せてエッチングチャンバ１内の半導体ウエハ４に
照射し、かつ半導体ウエハ４に発生した反射回折光のう
ち正反射光（０次回折光）を分岐して光検出器１３に向
かって出射するものとなっている。
【００４５】このような構成であれば、エッチングチャ
ンバ１内において半導体ウエハ４に対するエッチング中
に、レーザ発振器７からレーザ光が出力されると、この
レーザ光は、ビーム可変器９によりビーム径が所定のサ
イズに可変され、ほぼ平行光束にして出射され、次に偏
光子１０により所定の方向の偏光成分のみが取り出され
て直線偏光として出射され、さらに反射ミラー１１で反
射し、偏光回転子１２によりその偏光方向を半導体ウエ
ハ４に形成される穴５の短径方向に略一致させるように
所定の回転角に偏光される。
ンバ１内において半導体ウエハ４に対するエッチング中
に、レーザ発振器７からレーザ光が出力されると、この
レーザ光は、ビーム可変器９によりビーム径が所定のサ
イズに可変され、ほぼ平行光束にして出射され、次に偏
光子１０により所定の方向の偏光成分のみが取り出され
て直線偏光として出射され、さらに反射ミラー１１で反
射し、偏光回転子１２によりその偏光方向を半導体ウエ
ハ４に形成される穴５の短径方向に略一致させるように
所定の回転角に偏光される。
【００４６】そして、このレーザ光は、ハーフミラー１
５、観察窓３を透過してエッチング中の半導体ウエハ４
の表面に対してほぼ垂直方向に照射される。すなわち、
半導体ウエハ４に形成される穴５の長径をｄ2 とする
と、ｄ2 ／２＜λ＜ｄ2 の範囲となる波長λのレーザ光
が、直線偏光に偏光され、かつその偏光方向を穴５の短
径方向に合わせ、半導体ウエハ４に照射される。
５、観察窓３を透過してエッチング中の半導体ウエハ４
の表面に対してほぼ垂直方向に照射される。すなわち、
半導体ウエハ４に形成される穴５の長径をｄ2 とする
と、ｄ2 ／２＜λ＜ｄ2 の範囲となる波長λのレーザ光
が、直線偏光に偏光され、かつその偏光方向を穴５の短
径方向に合わせ、半導体ウエハ４に照射される。
【００４７】このように直線偏光のレーザ光が半導体ウ
エハ４に照射されると、このとき半導体ウエハ４からは
多数の反射回折光Ｑ´が発生する。これら反射回折光Ｑ
´のうち正反射光は、ハーフミラー１５によって分岐さ
れ、光検出器１３に入射する。
エハ４に照射されると、このとき半導体ウエハ４からは
多数の反射回折光Ｑ´が発生する。これら反射回折光Ｑ
´のうち正反射光は、ハーフミラー１５によって分岐さ
れ、光検出器１３に入射する。
【００４８】この光検出器１３は、正反射光を検出して
その光強度に応じた電気信号に変換出力する。演算処理
部１４は、光検出器１３から出力される電気信号の周期
をカウントし、λ／４づつ深さの値を積算することによ
り半導体ウエハ４に形成される例えば０．５μｍ以下の
穴径のエッチング深さＤを求めることができる。
その光強度に応じた電気信号に変換出力する。演算処理
部１４は、光検出器１３から出力される電気信号の周期
をカウントし、λ／４づつ深さの値を積算することによ
り半導体ウエハ４に形成される例えば０．５μｍ以下の
穴径のエッチング深さＤを求めることができる。
【００４９】このように上記第２の実施の形態において
は、正反射光を検出してその光強度からエッチング深さ
Ｄを測定するようにしても、上記第１の実施の形態と同
様に、半導体ウエハ４の微細化が進み、例えば穴径が
０．５μｍ以下のエッチング深さＤであっても、この穴
５の内部でレーザ光が減衰することなく、正確にエッチ
ング深さを測定できる。
は、正反射光を検出してその光強度からエッチング深さ
Ｄを測定するようにしても、上記第１の実施の形態と同
様に、半導体ウエハ４の微細化が進み、例えば穴径が
０．５μｍ以下のエッチング深さＤであっても、この穴
５の内部でレーザ光が減衰することなく、正確にエッチ
ング深さを測定できる。
【００５０】又、０．５μｍ以下の穴径でも紫外線レー
ザを使用せずに可視光レーザ光でも測定可能となり、取
扱い、安全性が向上し、コストもダウンできる。さら
に、紫外レーザ又は紫外ランプを光源とすることによ
り、今後の半導体の微細化による０．３μｍ以下の穴で
も測定可能となる。
ザを使用せずに可視光レーザ光でも測定可能となり、取
扱い、安全性が向上し、コストもダウンできる。さら
に、紫外レーザ又は紫外ランプを光源とすることによ
り、今後の半導体の微細化による０．３μｍ以下の穴で
も測定可能となる。
【００５１】なお、本発明は、上記第１及び第２の実施
の形態に限定されるものでなく、次の通り変形してもよ
い。例えば、レーザ発振器７の代わりにランプと単色光
のみを取り出すフィルタ（干渉フィルタ）とを組み合わ
せて使用してもよい。
の形態に限定されるものでなく、次の通り変形してもよ
い。例えば、レーザ発振器７の代わりにランプと単色光
のみを取り出すフィルタ（干渉フィルタ）とを組み合わ
せて使用してもよい。
【００５２】又、半導体ウエハ４に形成される穴５の深
さ測定に限らず、溝や凹部の深さ測定にも適用できる。
さらに、深さ測定する対象の穴形状は、長方形状に限ら
ず、楕円形状の穴にも適用できる。
さ測定に限らず、溝や凹部の深さ測定にも適用できる。
さらに、深さ測定する対象の穴形状は、長方形状に限ら
ず、楕円形状の穴にも適用できる。
【００５３】又、直線偏光のレーザ光の偏光方向を穴５
の短径方向に合わせて半導体ウエハ４に照射している
が、このレーザ光の偏光方向は、図７に示すように穴５
の長径方向に対して任意の角度θで交わるように回転偏
光してもよい。
の短径方向に合わせて半導体ウエハ４に照射している
が、このレーザ光の偏光方向は、図７に示すように穴５
の長径方向に対して任意の角度θで交わるように回転偏
光してもよい。
【００５４】この場合、レーザ光の偏光方向は、穴５の
短径方向に合わせたときに最も穴内部での減衰率が少な
くなる。ところで、完全な直線偏光のレーザ光を得るの
は難しく、実際には僅かに楕円偏光がかかったレーザ光
となっている。しかし、上記図７に示すようにレーザ光
の偏光方向を任意の角度θで穴５の長径方向に交わるよ
うに回転偏光してもよいことから、僅かに楕円偏光がか
かったレーザ光を半導体ウエハ４に照射しても、上記各
実施の形態と同様な効果を奏することは言うまでもな
い。
短径方向に合わせたときに最も穴内部での減衰率が少な
くなる。ところで、完全な直線偏光のレーザ光を得るの
は難しく、実際には僅かに楕円偏光がかかったレーザ光
となっている。しかし、上記図７に示すようにレーザ光
の偏光方向を任意の角度θで穴５の長径方向に交わるよ
うに回転偏光してもよいことから、僅かに楕円偏光がか
かったレーザ光を半導体ウエハ４に照射しても、上記各
実施の形態と同様な効果を奏することは言うまでもな
い。
【００５５】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、長
方形状の微細化された穴形状でも、穴内部の光の減衰を
小さくして正確にエッチング深さを測定できるエッチン
グ深さ測定方法及びその装置を提供できる。
方形状の微細化された穴形状でも、穴内部の光の減衰を
小さくして正確にエッチング深さを測定できるエッチン
グ深さ測定方法及びその装置を提供できる。
【図１】本発明に係わるエッチング深さ測定装置の第１
の実施の形態を示す構成図。
の実施の形態を示す構成図。
【図２】半導体ウエハの上方から見て羅列して形成され
た複数の穴を示す図。
た複数の穴を示す図。
【図３】半導体ウエハに形成された穴の断面図。
【図４】反射回折光の光強度に応じた電気信号からエッ
チング深さを求める作用を示す図。
チング深さを求める作用を示す図。
【図５】レーザ偏光方向と穴の方向とを変化させたとき
の電気信号の強度例を示す図。
の電気信号の強度例を示す図。
【図６】本発明に係わるエッチング深さ測定装置の第２
の実施の形態を示す構成図。
の実施の形態を示す構成図。
【図７】半導体ウエハに照射するレーザ光の偏光方向の
向きを示す図。
向きを示す図。
１…エッチングチャンバ、 ４…半導体ウエハ、 ５…穴、 ７…レーザ発振器、 ８…偏光光学系、 ９…ビーム可変器、 １０…偏光子、 １１…反射ミラー、 １２…偏光回転子、 １３…光検出器、 １４…演算処理部、 １５…ハーフミラー。
Claims (8)
- 【請求項１】 被処理体に光を照射したときの反射光の
強度を検出して、前記被処理体に形成されている穴のエ
ッチング深さを測定するエッチング深さ測定方法におい
て、 前記被処理体に照射する光の偏光方向を前記穴の長径方
向と交わる方向に位置合わせして前記光を前記被処理体
に照射することを特徴とするエッチング深さ測定方法。 - 【請求項２】 前記光の偏光方向を前記穴の短径方向に
略一致させることを特徴とする請求項１記載のエッチン
グ深さ測定方法。 - 【請求項３】 直線偏光した光を前記被処理体に照射す
ることを特徴とする請求項１記載のエッチング深さ測定
方法。 - 【請求項４】 前記被処理体に照射する光の波長を前記
穴の長径の２分の１から前記穴の長径の範囲とすること
を特徴とする請求項１記載のエッチング深さ測定方法。 - 【請求項５】 被処理体に光を照射したときの反射光の
強度を検出して、前記被処理体に形成されている穴のエ
ッチング深さを測定するエッチング深さ測定装置におい
て、 前記被処理体に照射するための光を出力する光源と、 前記被処理体に照射する光の偏光方向を前記穴の長径方
向と交わる方向に位置合わせして前記光を前記被処理体
に照射する偏光光学系と、 前記被処理体からの反射光を検出してその光強度に応じ
た電気信号に変換出力する光検出器と、 この光検出器から出力された電気信号に基づいて前記穴
のエッチング深さを求める演算処理手段と、を具備した
ことを特徴とするエッチング深さ測定装置。 - 【請求項６】 前記偏光光学系は、前記光の偏光方向を
前記穴の短径方向に略一致させることを特徴とする請求
項５記載のエッチング深さ測定装置。 - 【請求項７】 前記偏光光学系は、直線偏光した光を前
記被処理体に照射することを特徴とする請求項５記載の
エッチング深さ測定装置。 - 【請求項８】 前記光源は、前記穴の長径の２分の１か
ら前記穴の長径の範囲とする波長の光を出力することを
特徴とする請求項５記載のエッチング深さ測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4357197A JPH10239028A (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | エッチング深さ測定方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4357197A JPH10239028A (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | エッチング深さ測定方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10239028A true JPH10239028A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12667446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4357197A Pending JPH10239028A (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | エッチング深さ測定方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10239028A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002035586A3 (en) * | 2000-10-23 | 2003-08-07 | Applied Materials Inc | Monitoring substrate processing using reflected radiation |
| US6831742B1 (en) | 2000-10-23 | 2004-12-14 | Applied Materials, Inc | Monitoring substrate processing using reflected radiation |
| TWI452644B (zh) * | 2011-05-17 | 2014-09-11 | Univ Nat Yunlin Sci & Tech | 蝕刻深度量測方法及其裝置 |
-
1997
- 1997-02-27 JP JP4357197A patent/JPH10239028A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002035586A3 (en) * | 2000-10-23 | 2003-08-07 | Applied Materials Inc | Monitoring substrate processing using reflected radiation |
| US6831742B1 (en) | 2000-10-23 | 2004-12-14 | Applied Materials, Inc | Monitoring substrate processing using reflected radiation |
| CN100459027C (zh) * | 2000-10-23 | 2009-02-04 | 应用材料有限公司 | 采用反射辐射监控衬底处理 |
| KR100918932B1 (ko) * | 2000-10-23 | 2009-09-28 | 어플라이드 머티어리얼즈 인코포레이티드 | 반사된 방사를 이용하여 기판 프로세싱을 모니터링하는방법 |
| KR100918933B1 (ko) * | 2000-10-23 | 2009-09-28 | 어플라이드 머티어리얼즈 인코포레이티드 | 반사된 방사를 이용하여 기판 프로세싱을 모니터링하는방법 |
| KR100927557B1 (ko) * | 2000-10-23 | 2009-11-23 | 어플라이드 머티어리얼즈 인코포레이티드 | 반사된 방사를 이용하여 기판 프로세싱을 모니터링하는 방법 |
| TWI452644B (zh) * | 2011-05-17 | 2014-09-11 | Univ Nat Yunlin Sci & Tech | 蝕刻深度量測方法及其裝置 |
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