JPS61131455A - ドライエツチング装置のエツチング量検出方法 - Google Patents

ドライエツチング装置のエツチング量検出方法

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JPS61131455A
JPS61131455A JP25191484A JP25191484A JPS61131455A JP S61131455 A JPS61131455 A JP S61131455A JP 25191484 A JP25191484 A JP 25191484A JP 25191484 A JP25191484 A JP 25191484A JP S61131455 A JPS61131455 A JP S61131455A
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JP
Japan
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etching
reflection
etched
depth
laser beam
Prior art date
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Pending
Application number
JP25191484A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Yamamoto
仁 山本
Tetsuo Hirohashi
広橋 徹郎
Katsufumi Kawamura
河村 勝文
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Canon Inc
Canon Marketing Japan Inc
Original Assignee
Canon Inc
Canon Hanbai KK
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Publication date
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Publication of JPS61131455A publication Critical patent/JPS61131455A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting

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  • ing And Chemical Polishing (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の利用分野] 本発明は、半導体デバイス製造用のドライエツチング装
置におけるエツチング量の検出方法、特にエツチング中
にエツチング量を連続的に監視するためのエツチングm
の検出方法に関する。
[従来技術l LSI等のシリコン半導体デバイスのりソグラフィ技術
の超微細加工化に伴い、エツチング工程のドライプロセ
スにおいてそのエツチング量(深さ)の制御がますます
重要になってきている。
従来のドライエツチング装置においては、ウェハ上のエ
ツチング対象材料層を完全に終了までエツチングし、そ
のエツチング終了を判定することを目標に制御していた
ため、終了判定の正確性さえあれば目的を達成できるも
のであった。
このような従来のシステムでは、エツチング終了判定の
手法として例えば反応ガスの発光スペクトル分析などが
用いられているが、これらの手法ではエツチング終了点
は検出できても、エツチング途中のエツチング深さを直
ちに計測することはできず、所定の途中深さでエツチン
グを停止させ、エツチング条件を変更して再びエツチン
グを開始する場合などのエツチング深さのMillには
利用することはできなかった。
[発明の目的と概要] 本発明は、ドライプロセスでのエツチング深さの制御に
応用するためにエツチング中にエツチング中を連続的に
監視し計測することのできる方法を提供しようとするも
ので、エツチング中の対象物のエツチング表面にレーザ
ービームを照射してその反射光中の干渉波形の波数カウ
ントを行なうことにより、エツチング量(深さ)の高精
度の検出モニタを達成できるようにしたものである。−
半導体製造用シリコンウェハ上にある多結晶シリコンを
ドライプロセスでエツチングする場合、 −エツチング
する形状または断面形状を途中で変化させるように制御
したり、エツチング材料と下地材料のエツチング速度比
を大きくしたり、或いは比較的速めのエツチング速度で
エツチングを行なう場合に下地材料の損傷を防止するた
めに下地材料近くまでエツチングが進んだときにエツチ
ング速度を遅<シまたは下地選択性のあるエツチング条
件に変更したりすることは、エツチング際中で ゛のエ
ツチング深さの計測モニタが必須の事柄となる。例えば
エツチング材状の変更は、放電用の高周波電力、エツチ
ング圧力、反応用ガスの種類や流速、電極間隔、温度等
、各種の条件の変更で変化可能であり、エツチングマス
クに忠実な形状で垂直なエツチング断面形状が得られる
異方性エツチングとエツチングマスク面から内部へくい
込んだエツチング断面形状が得られる等方性エツチング
とに条件切換により変更可能である。
本発明はこのような場合の制御情報としてのエツチング
母検出値をエツチング中に連続的に得ることのできる方
法を提供する一 本発明の一実施一を図面と共に詳述にすれば以下の通り
である。
[実施例1 第1図はドライエツチング装置における本発明の実施例
を示す概念図で、枠プレート5内に絶縁物4を介して保
持された下部電極3上に石英ガラスなどからなるウェハ
ホルダ17を介してエツチング対象物としての半導体製
造用ウェハ16が載置固定されており、このウェハ16
を内部に収容するようにプレート5上に反応室本体1が
かぶせられ、内部の反応室10を排気通路18を介して
図示しない真空ポンプにより減圧するようにしである。
反応室本体1には上部電極2が高さ位置調整可能に取付
けられており、上部電極2と下部電極3とがあらかじめ
設定された間隔距離で対面するよう、にりつている。上
部電極2は反応用ガスGの導入手段を兼ねており、絞り
弁9、流量計8、および開閉パルプ7を介し−C上部電
極2内を通り、反応雫10内にCF4などの反応用がス
が尋人される。上部電極2と下部電極3との間・に高周
波電力を与える電源Gが接続され、下部電極3上のウェ
ハホルダ17にセットされたウェハ16に対し高周波電
力による放電条件下での反応用ガスQを作用させること
により、ウェハ上の例えば多結晶シリコン層のエツチン
グを行なうようになっている。
本発明に従って、反応室本体1にはその上蓋の一部に石
英ガラス窓15が設けられると共にその直下の上部電極
2の一部に貫通孔2aが設けられ、窓15から貫通孔2
aを介してウェハ16上のエツチング対象面が光学的に
のぞけるようになっている。この窓15上にはミラー1
2およびハーフミラ−13を含む鏡筒19が取付けられ
゛【おり、ミラー12によりレーザ光源11からのレー
ザビームを窓15および目通孔2aを介して垂直にウェ
ハ16のエツチング表面に照射し、その反応光を逆の経
路を経てハーフミラ−13により光電検出器14に導び
くようになっている。該検出器14の出力は整流器20
で全波整流したのちに微分器21で微分処理し、さらに
もう一度整流器22で全波整流したのちに外部設定した
基準レベル信号24との比較をレベル判定器23で行な
って、得られた矩形波のマイナススロープをカウンタ2
5でカウントし、エツチング量出力としてとり出1.す
今、第2図に拡大して示すように、ウェハ16のサブス
トレート161上に5fOz層162を介して設けられ
た多結晶シリコン層163のマスクレジスト164で被
覆されていない部分をエツチングしている場合を想定す
ると、窓15を通してエツチング表面166に光源11
からのレーザビーム110が垂直に当ると、その反射光
中には、エツチング表面116での反射光成分111と
、層163中を透過して5iOz層162の表面で反射
した反射光成分112どの間の干渉の結果、両表面間の
厚さtdに対応した波数をもつ干渉波形が含まれること
になる。
従って反射光の強度を光電検出器14で検出すると、レ
ーザビーム1110基準レベル信号24のレベル324
と比較し、このスレッシホルトレベル324をトリガレ
ベルとして矩形波にすれば、レベル判定器23からは第
3図の波形323のような矩形波信号が生じ、そのマイ
ナススロープ(立下り)でトリガ信号(波形325)を
作ってカウンタ25を動作させ、カウンタ25からカウ
ント出力26を得るものである。このカウント出力26
は、成る定められた一定時間内のカウント値としてエツ
チング量(深ざ)を与え、従って種々のエツチングur
nに利用可能である。
例えば、半導体製造用シリコンウェハ上に形成されてい
る多結晶シリコン層をエツチングする場合、エツチング
形状または断面形状を途中で変更するように制御したり
、エツチング材料と下地材料のエツチング速度を例えば
大きくするように変化させることなどは実際上必要性が
大きい。
この必要性を満たずために本発明の方法が利用される。
一例として、第4図に示す如くシリコンサブストレート
411上に3 i 0215412を介して形成されて
いる多結晶シリコン11413にレジストのマスク41
4を施し、最初に厚さtlにつき第1ステップエツチン
グ条件で深さ制御のちとに等方性断面形状のエツチング
を行なう(第4図のA−8)。
カウンタ25の出力がtlに相当する出力を生じた時点
でエツチング案件を第2ステップ条件に変更し、今度は
異方性・のエツチング条件で垂直性のあるエツチングを
厚さtlの終了まで行なう(第4図C)。尚、この場合
のエツチング終了の検出は従来のガス分析手法或いは上
下電極間のりアクタンス変化によって行なってもよい、
その後レジストの除去を行って、例えば第4図のDに示
すようなメサ形のエツチングが正確な寸法形状で達成さ
れるものである。
この他の例としては、例えば第1ステツプで処理能力を
高めるために高速エツチングを行ない、設定量までエツ
チングがすすんだら第2ステツプに切換えて、下地材料
に対するエツチング選択性の大きいエツチング条件で終
了点までエツチングし、このようにして下地材料を傷め
ることのないエツチングを達成することもできる。
[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、ドライエツチング
装置でのエツチングの際中に、エツチング表面にレーザ
ービームを照射してその反射光中の干渉波形の波数から
エツチング深さを検知するので、エツチング中にエツチ
ング量を連続的に監視することができ、ドライプロセス
でのエツチング深さのIIJvIJに応用して、エツチ
ング形状、断面形状の正確な制御およびエツチングの高
速化と下地の損傷防止などの精密な制御が実現できるも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図はドライエツチング装置における本発明の実施例
を示す概念図、第2図はエツチング部分でのレーザービ
ームの反射の様子を説明するための拡大模式図、第3図
は本発明の検出系の各部波形を示す線図、第4図はエツ
チング形状制御の工程の一例による半導体断面形状の変
化を示す模式%式% 6:高周波電源、10:反応窟、11:レーザ光源、1
4:光検出器、15:石英ガラス窓、16:半導体製造
用ウェハ、19:鏡筒、20.22:整流器、21:微
分器、 23ニレベル判定器、25:カウンタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  半導体デバイス製造用のドライエッチング装置におけ
    るエッチングに際し、エッチング対象物のエッチング表
    面にレーザビームを照射してその反射光中の干渉波形の
    波数からエッチング深さを知るドライエッチング装置の
    エッチング量検出方法。
JP25191484A 1984-11-30 1984-11-30 ドライエツチング装置のエツチング量検出方法 Pending JPS61131455A (ja)

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