JPS6221224A - エンドポイントモニタ - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明はエンドポイントモニタに関し、一層詳細には、
リアクティブイオンエツチング（ＲＩＢ）等におけるエ
ツチングの終点をモニターするエンドポイントモニタに
関するものである。

（従来の技術とその問題点） 半導体産業において、集積回路のパターン生成は、プラ
ズマエツチング等のエツチングによって一般的に行われ
ている。

このエツチングは、ＣｖＤ等で成形された５ｔＱＪ臭等
をフォトレジストのマスクパターンに従ってエツチング
するものであるが、下地上の被エツチング膜が除去され
た時点、すなわち終点を知ることが、精度の高いパター
ン加工を行う上で、極めて重要なこととなる。

すなわち、所要個所の被エツチング膜が除去された後な
おちエツチングを継続すると、下地を不必要にエツチン
グしたり、水平方向のエツチングがなされ、所望の精度
が得られないからである。

従来において上記の終点（エンドポイント）を１１　別
するには、光エミ・ノション分析による終点判別方法力
あるが、Ｓ　−Ｎ比が劣ることからあまり精度のよいも
のは開発されていない。

マタレーザ光によるエンドポイント検出方法も一般的゛
に行われており、多数の報告がなされている。

このレーザ光によるエンドポイント検出方法は、被エツ
チング膜（透明膜）にレーザ光を垂直に照射し、被エツ
チング膜表面で反射する反射光と、被エツチング膜を透
過し、下地表面で反射する反射光との間に生じる干渉光
の強度をモニターすることによってエンドポイントを検
出するものである。

すなわち、被エツチング膜が完全に除去されるともはや
干渉が生じなくなるから、この点をエンドポイントとす
る。

ところで、通常のウェハにあっては、ウェハ上の被エツ
チング膜の全面積はウェハ面積の数％程度しかないもの
も多く、残りはフォトレジストのマスクパターンで占め
られる。しかも被エツチング膜の部位は数ミクロンの細
線の連続であるから、該部位に選択的にレーザ光を照射
することは困難である。

そこで従来においては、ウェハ表面に照射されるレーザ
スポットが直径５ｎｏ＋位のスポットとなるように拡大
して照射し、該スポットに含まれる被エツチング膜の部
位からの干渉光と、フォトレジストパターンからの干渉
光（フォトレジストパターンの部位も若干エツチングさ
れる）との合成波を解析して、確率的に該スポ）ト内の
被エツチング膜からの干渉光を取り出して、エンドポイ
ントを決定するようにしている。

しかしながら、上記の方法では、合成波のパターンによ
っては解析が容易でなく、正確なエンドポイントを知る
ことができない。特にウェハのパターンの種類が異なる
と解析パターンを変えざるを得す、解析が困難となる。

（発明の概要） 本発明は上記レーザ光を用いるエンドポイントモニタの
改良に係るものであり、その目的とするところは、正確
にエンドポイントを検出することができ、ディバイスウ
ェハの生産ラインで安定して使用することのできるエン
ドポイントモニタを提供するにあり、その特徴は、レー
ザ光を射出するレーザ装置と、このレーザ光をウェハ上
の被エツチング膜の所要部位に集光すべく、反射ミラー
と集光レンズとを備えるレンズユニットと、レーザ光を
ウェハ上に走査さすべく、前記レンズユニットをウェハ
前方でウェハ面と平行に走行させるレンズユニットの駆
動機構と、前記ウェハに至る間のレーザ光の光学系中に
介設されたハーフミラ−プリズムを介して、ウェハから
反射される干渉光を受光する干渉光受光部とを具備して
成り、該干渉光受光部からの信号を別途コンピュータに
入力し、該コンビエータでその入力された干渉光データ
に基づいてエンドポイントを判別しうるようにしたこと
を具備するところにある。

（実施例） 以下本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図は本発明にかかるエンドポイントモニタの原理図
である。

図において１０はレーザ装置であり、レーザ光を照射す
る。

このレーザ装置１０から照射されたレーザ光は、反射ミ
ラー１２と焦光レンズ１４とを具備するレンズユニッ）
１６を経てウェハ１８表面に垂直に照射される。

２０はレンズユニット１６をウェハ１８面と平行に往復
動される、レンズユニット１６の往復駆動機構である。

図においては、ステッピングモータ２２でボールねじ２
４を回転駆動して、レンズユニット１６を正確に往復動
させる往復動機構を採用している。

２６はハーフミラ−プリズムであり、レーザ光のウェハ
１８に至る光学系に介設され、ウェハ１８面からのレー
ザ光の反射光（干渉光）を側方に取り出し、フォトダイ
オードを内蔵する干渉先受、光部２８に入光する。

干渉光受光部２８からの信号はコンピュータ３０に入力
され、後記するように干渉光の解析が行われる。

なお３２は干渉光の波形を記録するレコーダ、３４はレ
ーザ装置１０の電源部である。

本発明は以上のように構成されている。

続いてその動作を第２図に示すフローチャートに基づい
て説明する。

まずエツチャー（図示せず）がチャンバー（図示せず）
内を真空に排気している間を利用して、往復駆動機構２
０によってレンズユニット１６をウェハ１８面と平行に
走行させ、レーザ光をウェハ１８面に走査させ、レーザ
光をウェハ１８からの反射光を干渉光受光部２８に入光
し、干渉光受光部２８からの信号をコンピュータ３０に
入力する。コンピュータ３０ではその干渉光の解析をし
てウェハ１８の表面状態（凹凸）を把握し、記憶する。

ウェハ１８の表面状態は、例えば第３図のごとくなる。

３６はシリコン基板、３８はＳｉＯ□膜、４０はフォト
レジストのマスクパターンである。４２はウェハ１８上
のチップ境界部となるスクライブラインであり、チップ
内の被エツチング部よりは幅広で、通常約１００μｍ程
度に形成されている・前記したようにコンピュータ３０
では上記のウェハ１８の表面状態を記憶するとともに、
スクライブライン４２位置を選択し、次いでステッピン
グモータ２２に指令を与えて、レンズユニット１６を走
行させ、レーザ光が上述のスクライブライン４２上にの
った位置で停止するようにする。

前記の集光レンズ１４は、ろエバ１８上に照射されるレ
ーザ光のスポットが、レンズユニット１６が所定位置に
停止した際に、幅１００μｍ程度のスクラブライン４２
の幅内に納まるようにその集光度が設定されている。

次にエツチングが開始されたら、干渉光強度をモニター
して、その変化の速度から、レーザ光がスクライブライ
ン４２上にあるかどうかを判断し、スクライブライン４
２上にあればそのままモニターし続ける。

レーザ光が正確にスクライブライン４２上にスポットさ
れていない場合には、ステッピングモータ２２に指令を
与えて再度レンズユニット１６を走行させてレーザ光を
走査させ、前回の表面状態と比較する。

エツチングによってその干渉光強度が大きく変化してい
る所が被エツチング膜のパターンであるから、そのスク
ライブライン４２上にレーザ光を移動する。

レーザ光の位置が決まったら、エツチングによる干渉デ
ータを解析し、エッチレート（工・ノチング速度）を計
算する。

エンドポイントは、基本的には、干渉光強度の変化が連
続して小さな値を示し、それが一定時間継続したことを
判定して行う。

この時点でエツチャーを停止し、エツチングを終了する
。

なお、レーザを補助エツチング膜に停止させるだけでな
く、それを連続的にスキャンし続けることにより、数点
のパターンの中から被エツチング膜のエツチングデータ
を選択して終点を見つけることもできる。

なお、エンドポイントは、上記のようにウェハ１８上の
一点を抽出して行うものであるため、エフチャーの精度
によっては、他の被エツチング膜の部位のエツチングが
終了していない場合もある。

この状態をあらかじめ経験によって見越して、必要に応
じて所定の時間のオーバーエツチングを行うとよい。

またエンドポイントは、上述の計算されるエッチレート
と被エツチング膜の膜厚とから必要エツチング時間を算
出すること等によって行うこともｌできる。

なお以上の説明においては、レーザ光がウェハ上のスク
ライブライン上にスポットされるように設定したが、他
の被エツチング膜上にスポットされるように設定しても
よい。

なおまた、レーザ光を被エツチング膜に停止させるので
なく、連続的に走査し続けて、数点の一パターンの中か
ら被エツチング膜のエッチングデー夕を選択してエンド
ポイントを見つけるようにしてもよい。

（考案の効果） 以上のように本考案に係るエンドポイントモニタによれ
ば、レーザ光を集光して、被工・２チング膜上のみばス
ポットするようにしたから、従来のごとく、フォトレジ
ストからの干渉光が入光されることがなく、被エツチン
グ膜からの干渉光のみを解析すればよく、エンドポイン
トを正確に判別しうる。

また反射ミラー、集光レンズを含むレンズユニットを駆
動するだけで足りるから、装置も小型に構成しうるとい
う著効を奏する。

以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明
の精神を逸説しない範囲内で多くの改変を施し得るのは
もちろんのことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るエンドポイントモニタの一例を示
す原理図、第２図はその動作を示すフローチャートであ
る。第３図はウェハの表面状態を示す断面説明図である
。 １０・・・レーザ装置、 １２・・・反射ミラー、　　１４・・・集光レンズ、１
６・・・レンズユニット、１８．・・・ウェハ、２０・
・・往復駆動機構、　２２・・・ステッピングモータ、
　２４・・・ねじ、　２６・・・ハーフミラ−プリズム
、　２８・・・干渉光受光部、３０・・・コンピュータ
、　　３２・・・レコーダ、３４・・・電源部、　３６
・・・シリコン基板、３８・・・ＳｉＯ□Ｍｍ、４０・
−・・マスクパターン、４２・・・スクライブライン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光を射出するレーザ装置と、 このレーザ光をウェハ上の被エッチング膜 の所要部位に集光すべく、反射ミラーと集光レンズとを
   備えるレンズユニットと、 レーザ光をウェハ上に走査さすべく、前記 レンズユニットをウェハ前方でウェハ面と平行に走行さ
   せるレンズユニットの駆動機構と、前記ウェハに至る間
   のレーザ光の光学系中 に介設されたハーフミラープリズムを介して、ウェハか
   ら反射される干渉光を受光する干渉光受光部とを具備し
   て成り、 該干渉光受光部からの信号を別途コンピュ ータに入力し、該コンピュータでその入力された干渉光
   データに基づいてエンドポイントを判別しうるようにし
   たことを特徴とするエンドポイントモニタ。