JPS63116429A - ドライエツチング装置 - 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】 （技術分野） 本発明は、半導体装置の製造プロセスで使用されるドラ
イエツチング装置に関するものである。

（従来技術） ドライエツチング装置では、半導体ウェハ上の特定の膜
をエツチングする際、その膜のエツチングが終了する時
点を検出するためにその被エツチング膜の残存膜厚を測
定することが行なわれている。

被エツチング膜の残存膜厚の測定は半導体ウェハの全面
について一箇所でのみで行なわれるのが普通である。そ
のため、半導体ウェハ内でのエツチング速度の不均一性
を修正することができず、また、被エツチング膜の膜厚
にばらつきがあることもあって、半導体ウェハ内でエツ
チングが早く終了する領域と遅れて終了する領域が発生
する。

エツチングが早く終了する領域では下地がオーバエツチ
ングされ、損傷を受けるという問題がある。

半導体ウェハ内でのエツチングの不均一性の問題は、半
導体装置が微細化するにつれて益々大きな問題となって
いる。

（目的） 本発明は、半導体ウェハ内でのエツチングの不均一性を
改善し、オーバエツチングを防いで下地の損傷を少なく
することによって、エツチング特性の優れたドライエツ
チング装置を提供することを目的とするものである。

（構成） 本発明のドライエツチング装置は、チャンバ内の試料に
エツチング用のビームを局部的に照射する照射源と、前
記エツチング用ビームによる照射領域を試料の面内で走
査する走査手段と、前記エツチング用ビームによる照射
領域内を照射するレーザと、このレーザによる前記試料
からの反射光を受光する検出器と、この検出器の出力に
より前記試料の膜厚を測定するとともに、この膜厚測定
結果に基づいて前記照射源の照射ビーム強度又は前記走
査手段の走査を制御するコントローラとを備えている。

以下、実施例について具体的に説明する。

図は本発明を光エツチング装置に適用した例を表わすも
のである。

２は半導体ウェハであり、半導体ウェハ２の表面にはエ
ツチングを行なおうとする被エツチング膜が形成されて
いる。４は半導体ウェハ２が載置されている試料ステー
ジであり、Ｘ方向及びＹ方向に移動することのできる移
動機構を備えている。

半導体ウェハ２は反応性ガス、例えば塩素、で置換され
たチャンバ内に置かれる。

６はエツチング用の光ビームを半導体ウェハ２に局部的
に照射する照射源としてのレーザであり、８はレーザ６
により照射される半導体ウェハ２の表面上の照射領域で
ある。照射領域８は試料ステージ４をＸ方向及びＹ方向
に移動させることによって軌跡１０のように半導体ウェ
ハ２上を移動し、エツチングが行なわれていく。

１２は被エツチング膜の残存膜厚を測定するためのレー
ザであり、レーザ１２からの照射光は半導体ウェハ２の
エツチング用の照射領域８内に照射され、レーザ１２か
らの照射光の反射光は検出器１４によって検出される。

検出器１４よる検出強度は、被エツチング膜の残存膜厚
の干渉によって変化する。

１６はコントローラであり、検出器１４の出力から被エ
ツチング膜の残存膜厚を測定する。コントローラ１６は
また、被エツチング膜の残存膜厚に従ってレーザ６の照
射ビームの強度を制御したり、又は試料ステージ制御部
１８を通じて試料ステージ４の移動速度を制御すること
ができる。

試料ステージ４と試料ステージ制御部１８は走査手段を
構成する。

本実施例でレーザ６によって半導体ウェハ２の表面の一
部の領域８を照射しつつ、試料ステージ４によって半導
体ウェハ２を移動させてエツチング領域８を軌跡１０に
従って走査していく。このとき、レーザ１２からの照射
光の反射による被エツチング膜の残存膜厚を検出器１４
によってモニタすることによって、コントローラ１６か
らの信号によりレーザ６からの照射ビーム強度を制御し
て残存膜厚が一定になるようにする。試料ステージ４に
よる走査速度は一定としておく。

これによってレーザ６によって半導体ウェハ２上を何回
も操作しながら複数回に渡って繰り返しエツチングし、
半導体ウェハ２上の各領域で均一にエツチングが終了す
るようになる。

コントローラ１６からの残存膜厚のモニタ信号によって
ステージ制御部１８を通じて試料ステージ４による走査
速度を制御するようにしてもよい。

この場合、レーザ６からの照射ビーム強度を一定として
おく。これによっても半導体ウェハ２上の各領域での残
存膜厚が均一となり、半導体ウェハ２上の各領域のエツ
チング終了が一定となる。

本実施例の他の使用方法としては、試料ステージ４を止
め、レーザ６による照射によって領域８のエツチングが
終了したことをレーザ１２からの照射光によってモニタ
した後、コントローラ１６によってステージ制御部１８
を介して試料ステージ４によりレーザ６による照射領域
８を次の領域に移動させる。このようにして、半導体ウ
ェハ２上の所定の領域のエツチングが終了した後火の領
域のエツチングに移ることによっても、半導体ウェハ２
上の被エツチング膜を均一にエツチングすることができ
る。この場合、レーザ６による照射領域８はチップの整
数倍としておくのが好都合である。

上記の実施例では、レーザ６による照射領域８を試料２
上で走査するのに、試料ステージ４を移動させているが
、試料ステージ４を固定しておき。

レーザ６のビームとレーザ１２のビームを同時に移動さ
せることによっても照射領域８を試料２上で走査するこ
とができる。

他の実施例として、エツチング用のレーザ６によるレー
ザ光照射に代えて、反応性イオンビーム照射を利用する
こともできる。その場合、チャンバ内を真空とし、反応
性イオンとしては通常使用されているＣａ“イオンやＣ
Ｆ３＋イオンを用いることができる。この場合、残存膜
厚をモニタするためにレーザ１２からの照射光による反
射光を検出器１４で検出し、前の実施例と同様にしてコ
ントローラ１４によって反応性イオンビームの照射ビー
ム強度を制御し、又は試料ステージ４の移動を制御し、
又は反応性イオンビームの照射ビームを移動させるとき
にはその移動を制御する。

他の方法として、図においてレーザ６によって半導体ウ
ェハ２の全面を照射し、かつ、レーザ６と半導体ウェハ
２の間に複数領域に分割されたシャッタを設けておく。

試料ステージ４は固定しておく。膜厚測定用のレーザ１
２による照射点を軌跡１０のように走査して行き、エツ
チングが終了した領域に対応するシャッタを順次閉じて
いく。この方法によってもオーバエツチングを防止する
ことができる。

（効果） 本発明のドライエツチング装置では、半導体ウェハ上を
局部的に照射してエツチングを行なっていくとともに、
その照射領域の残存膜厚を測定することによって、エツ
チング速度又はエツチング終了を局部的に制御していく
。そのため、半導体ウェハ全体について均一にエツチン
グを行なうことができ、オーバエツチングが防止されて
下地の損傷が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を表わす概略図である。 ２・・・・・・半導体ウェハ、 ４・・・・・・試料ステージ、 ６・・・・・・エツチング用レーザ、 ８・・・・・・照射領域、 １２・・・・・・膜厚測定用レーザ、 １４・・・・・検出器、 １６・・・・・・コントローラ、 １８・・・・・・ステージ制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）チャンバ内の試料にエッチング用のビームを局部
   的に照射する照射源と、前記エッチング用ビームによる
   照射領域を試料の面内で走査する走査手段と、前記エッ
   チング用ビームによる照射領域内を照射するレーザと、
   このレーザによる前記試料からの反射光を受光する検出
   器と、この検出器の出力により前記試料の膜厚を測定す
   るとともに、この膜厚測定結果に基づいて前記照射源の
   照射ビーム強度又は前記走査手段の走査を制御するコン
   トローラとを備えたドライエッチング装置。