WO2004036639A1

WO2004036639A1 - エッチング装置及びそれを用いた半導体装置の製造方法

Info

Publication number: WO2004036639A1
Application number: PCT/JP2002/010845
Authority: WO
Inventors: Kenetsu Yokogawa; Nobuyuki Negishi; Masaru Izawa
Original assignee: Hitachi, Ltd.
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2004-04-29
Also published as: JPWO2004036639A1

Description

JP2002/010845

エッチング装置及びそれを用いた半導体装置の製造方法

技術分野

明

本発明は、各種半導体記憶素子、 MPU およびシステム LSI に代表される半導体装置を製造するための半導体製造装置およびその装書

置を用いた半導体装置の製造方法に関する。特に、半導体基板表面の各種材料をリソグフィ一技術により描画されたパターンに従いェツチング処理を行うェツチング装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法に関するものである。

背景技術

エツチング処理では、パターユングされた寸法に忠実に従い加工しなければならない。また絶縁膜層のコンタクトホール加工では、ァスぺクト比 15以上で開口径 φ 0.13 マイクロメ一トル以下の深孔を確実かつ安定に開口（下地材料の確実な露出および下地開ロ部寸法の確保）する必要がある。しかし、要求される寸法精度や加工の難易度は年々高まっており、従来の抜き取り検査による評価およびその評価結果に伴うエッチング条件の修正では、歩留まり向上や装置稼働率向上が困難となりつつある。また近年では半導体装置の製造も、少量多品種化してきており、従来の少品種大量生産時に比べ無駄にするウェハ数を極端に少なくすることが求められる。

従来のエッチングでは、ェツチング装置にェツチング結果の良否を判定する手段は付属しておらず、例えば H.Nishiyama et.al., Proc. SPIE Vol.4344, p l2, 2001に記載されているような走査電子顕微鏡式評価装置等、別な装置にてェツチング処理後の一部のゥェハを抜取りにて評価をしていた。

また、特開 2000- 174077号公報に記載のように、照射する電子線のスポットを大きくすることで複数めコンタクトホールに一括照射し、エッチングによる平均的な開口具合を評価する方法が知られている。

前述した走査電子顕微鏡式評価装置では、コンタクトホールの開口不良は評価できる力形状に関する情報を得ることは困難であり、形状不良に伴う不良発生を検知できない。

H.Nishiyama et.al., Proc. SPIE Vol.4344, pl2, 2001に記載の技術によれば、例えば、コンタクトホールの評価等ではウェハ基板全面の個々のコンタクトホールを全数評価し、開口不良の発生を評価するため評価時間が数時間もかかり、また評価装置も非常に高額である。さらに評価時間が長いことから不良が発見されてもその時点で既に複数のウェハが同一な処理にてエッチングされており、大量の不良ウェハを発生させてしまう。

特開 2000- 174077号公報に記載された方法では、検査時間が短縮され、また装置も比較的安価とできる特徴を有する。しかし、開口具合のみの評価で形状情報が得られない。また、電子線照射に伴う基板電流評価のみのため、コンタクトホールの下地状態（絶縁性、多層配線時の上層部など）によっては測定困難な場合があった。発明の開示

本発明の目的は半導体装置の製造歩留まり向上を図るのに適したェツチング装置を提供することにある。

本発明の他の目的は半導体装置の製造歩留まり向上を図る半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明では、ドライエッチングを行うためのエッチング装置に、ドライエッチング処理後のウェハ基板の被エッチング部にウェハ基板上部からウェハ基板表面の法線方向より電子線を照射する手段と、該電子線照射手段による電子線の電子線密度または電子線エネルギ一のいずれか一方を時間的に変調する手段と、該電子線照射により該シリコン基板に誘起する電流または音波を検出する手段と、該電子線'照射手段と該シリコン基板面上の相対位置を制御する手段と、電子線照射手段から照射される電子線とウェハ基板面の相対角度を制御する手段と、エッチング後に該電子線照射による基板電流量または音波を測定し、正常なエッチング時の基板電流値または音波と比較することでェツチング処理の良否を判定し、後に続く他のゥェハ基板のエッチング処理に対して、警告またはェツチング処理の停止またはェツチング条件の修正指示を与える手段とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、大幅に検査機能の小型化と簡略化が図れ、コンタクトホールエッチングの評価を高速に行うことが可能となり、検查に関わるコストの大幅低減と後続するウェハ処理に対して瞬時にェツチング処理の停止または処理条件の修正指示を与えることが可能となり、不良ウェハの大幅低減が可能となる。

また、変調電子線を用いること、および電子線とウェハ基板面の角度制御機構による基板電流または音波の該角度依存性評価を行うことにより、常に安定し、再現性の良い評価が得られる。

さらに、形状異状に対する情報も得ることができ、コンタクトホ一ルの開口性不良だけでなく形状不良に関してもエッチング処理の停止または処理条件の修正、さらにはエッチング処理条件の自動修正を行うことができ、より高い歩留まりと装置稼働率を得ることが可能となる。

そしてさらに、本発明はェツチング結果の評価手段をエッチング装置のロードロック室または搬装室または専用に設けられた真空評価室に設置することを特徴とする。

かかる発明によれば、ウェハ基板の真空中での搬装途中で評価を行うことが可能となり、ェツチング装置および評価装置からのゥェハの大気開放、真空排気を含む出し入れの時間を短縮することが可能となる。したがって、評価を含むエッチング処理時間を大幅に短縮することが可能となる。

さらに、大気開放なしで評価まで終了するため、次世代の真空一貫処理によるプロセスのモジュール処理化への適用も可能となる。図面の簡単な説明

図 1は本発明におけるエッチング結果を評価するための装置の基本構成図である。

図 2は本発明の原理説明図である。

図 3は本発明の他の原理説明図である。

図 4は電子線照射に伴うウェハ基板電流または音波の電子線とゥェハ基板面相対角度依存性における正常エッチング時、開口不良時の比較を示す特性図である。

図 5は本発明の第 2の検出原理説明図である。

図 6は本発明の他の第 2の検出原理説明図である。

図 7は本発明におけるエッチング結果の形状異常検出原理説明図である。 1084S

5 図 8は電子線照射に伴うウェハ基板電流または音波の電子線とゥェハ基板面相対角度依存性における正常エッチング時、開口不良時および形状異常時の比較を示す特性図である。

図 9はウェハ面内における評価点の説明図である。

図 10 は本発明におけるエッチング装置内でのエッチング結果の検査部の平面図である。

図 11は本発明における自動修正の説明図である。

図 12 は本発明が適用される半導体装置の製造過程を示す断面図である。

図 13 は本発明が適用される半導体装置の他の製造過程を示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態

(実施例 1 )

本発明の実施の形態を図 1に示す。図 1は本発明の実施の形態におけるエッチング処理後のウェハ基板のェツチング結果を評価する部分を特に説明する図である。ここでのエッチング処理はプラズマを用いたドライエッチング処理を言う。

本実施の形態では、ウェハ基板設置機構 1上にウェハ基板 2が設置されており、該ウェハ基板 2上部に電子線照射機構 3が配置されている。電子線照射機構 3は加速電極 4、電子銃 5、アパーチャ一 6、偏向電極 7で構成される。また電子銃 5および加速電極 4間には加速電圧変調機構 9 および加速電源 10 が接続されており、加速電源 10により印加される電圧で電子線 8が放出され、かつ加速電圧変調機構 9により電子線のエネルギーが時間的に変調される構造となつている。さらに電子線 8 は偏向電圧電源 11 により偏向電極 7 に印加される電圧により偏向され、ウェハ基板面垂直方向に対して電子線の入射角度を制御できる構造となっている。ウェハ基板設置機構には、電流検出機構（または音波検出機構） 13 が設置されており、電子線照射に伴うウェハ基板に誘起される基板電流（または音波）をウェハ基板 2の裏面より検出する構造となっている。電流検出機構（または音波検出機構） 13により検出されたウェハ基板電流（または音波）は検査結果解析機構 14 にて解析され、その結果^伴いェツチング結果の良否が判定され後続するエッチングの停止指示、ェツチング処理条件の修正指示、またはェツチング処理条件の自動修正が行われる。また、電子線照射機構 3 には移動機構 12 が設置されており、電子線 8 をウェハ基板 2 面の任意の位置に照射でき、ウェハ基板全面にて検査が可能な構造となっている。

次に、図 1の実施の形態における実際の具体的動作を説明する。図 1の実施の形態では、電子銃 5から放出する電子線のエネルギ一は加速電源 10の電圧を 51cVとし、さらに加速電圧変調機構 9 により電子線 8のエネルギーを 1kHzの周期で変調した。電子線 8のウェハ基板 2への照射スポット径はアパーチャ一 6により制御される。本実施の形態では照射径 0.5mni(照射面積： 0.00196cm²)とした。電子線照射に伴う基板電流を検出する場合における、電子線がウェハ基板上に形成されたコンタクトホールに照射された場合の状態説明図を図 2及び図 3に示す。図 2は正常なエッチングが行われた場合のコンタクトホールに電子線照射が行われた状態を示す概略図である。図 3は開口不良を起こしたエッチング結果に電子線照射が行われた状態を示す概略図である。まず、正常なエッチング状態に電子線を照射した場合について説明する。

図 2に示すように、ウェハ基板 16上の絶縁膜 15にエッチング処理により形成させたコンタクトホール 17に電子線 18を照射するとコンタクトホール底に到達した電子線によりキャリア 19 が誘起される。この誘起されたキャリアの量に対応する基板電流 20 が基板 16の裏面に到達する。基板裏面に到達した電流はウェハ基板 16の電流検出機構により検出される。図 4に示すように、正常なエッチングの場合には、電流検出機構により検出された基板電流の角度依存性は "A" となる。図 4では偏向電極 7に電圧を印加し、電子線 8 のウェハ基板面への入射角度を変えた場合における測定結果を示している。また、基板電流の測定は加速電圧変調機構 9により変調された電子線 8のエネルギーの変化に同調させて検出することで感度を向上させている。

次に、同様にして開口不良の場合におけるコンタクトホールに電子線を照射した場合の状態を図 3に示す。

図 3 では、コンタクトホール 25 の一部が孔底部において開口不良 28 を引き起こしており、その状態で電子線 26の照射を受けることでウェハ基板に励起するキヤリア 27 の濃度が図 2 の場合に比べ低くなつている様子を示している。開口不良 28 部では孔底の基板面に電子線が到達できないため、キャリア 27 の誘起が起こりにくくなり図 3に示した状態となる。

図 3 に示した開口不良の場合、電流検出機構 30 で検出される基板電流 29 は図 4 に示すようになる。すなわち、電流検出機構により検出された基板電流の角度依存性は "B" となる。図 2 の状態の場合に比べ、角度依存性が相似形のまま強度が開口率に対応して減衰した結果となる。図 4に示したように、正常なエッチング状態における基板電流と開口不良時の基板電流値を比較することでェツチング結果の良否を判定できる。

また、図 4に示すように、基板電流の電子線とウェハ基板面の角度依存性を得て、基板電流のピークを検出することで、常にコンタクトホールに対して垂直方向からの電子線照射を補償することができ、安定した基板電流評価を実施することが可能となる。

(実施例 2 )

次に、図 5及び図 6に電子線照射に伴う音波検出によるエツチング結果の良否判定の説明を示す。

図 2及び図 3 のウェハ基板電流を測定する場合には、コンタクトホール底面部とウェハ基板が導通状態である必要があり、また電流検出を行うウェハ基板裏面が導電性の状態（絶縁性の膜が形成されていない状態）である必要がある等の制約がある。この問題を解決する手段が図 5及び図 6を参照し、説明する音波による検出方法である。図 5は図 2 と同様に正常なエッチング状態に電子線を照射した場合における音波検出の概略図である。図 6は図 3 と同様に開口不良が生じた状態に電子線を照射した場合における音波検出の概略図である。

まず、図 5に示すように、電子線照射により、コンタクトホール 35の底部に電子線 36が到達すると、到達部の温度上昇が生じる。電子線 36 は図 1 の説明で記したように、エネルギーが時間的に変調されている。よって、電子線 36 の到達による温度上昇はこの変調に対応して周期的に起り、コンタクトホール底部の電子線到達部では極微小な膨張と収縮を繰り返すこととなる。この膨張と収縮により音波 37が発生し、ウェハ基板 34の裏面に到達する。この音波 37を音波検出機構 38で検出する。

次に、図 6 の開口不良時の状態を説明する。開口不良 44 が発生しているコンタクトホール 42 底には、絶縁膜およびエッチング時に堆積するカーボン系の膜が残留する。電子線照射により発生する音波の根源である熱膨張量は材料により異なるため、開口不良を引き起こしたコンタクトホール底と、正常に開口しているコンタクトホール低では音波の発生量が異なる。結果として、電子線照射に伴う音波検発生量は開口不良時には減少し、図 3で示したのと同様な結果が、音波検機構 47 で検出される。また、図 4 に示した基板電流の電子線とウェハ基板面の相対角度依存性においても、コンタクトホール底面に到達する電子線による効果という共通のメ力ニズムのため同様な角度依存性が音波を用いた場合でも得られる。

以上の如くコンタクトホールの開口不良の検出が行われる。

(実施例 3 )

次に、図 7を参照し、コンタクトホールの形状異状の検出方法を説明する。

図 7 ( a) は、正常にエッチングが行えたコンタクトホールに電子線を種々の照射角度を入射させた場合の様子を示す。また、図 7(b) はテーパ状に形状異状となったコンタクトホールに図 7(a)と同様の電子線照射を行った場合の様子を示す。

図 7(a)の場合、電子線照射の角度依存に伴うコンタクトホール底でのキャリア誘起（あるいは音波誘起）は、図 8に示すように正常なエッチング時における基板電流の角度依存性 " A" となる。開口不良の場合には、正常時の角度依存性 " A" とは相似な依存性で強度のみが開口率に従い、減衰した依存性 " B" となる。

一方、図 7(b)に示す形状異常（テーパ）状態では、個々のコンタクトホール低部の面積が小さくなつていることから、照射する電子線の角度を変化させた場合、コンタクトホール低部に電子線が到達できる角度範囲が小さくなる。その結果、図 8に示すように、形状異常時における基板電流の角度依存性 " C" に示す結果となる。電子線照射に伴う基板電流または音波の強度変化のみでは開口不良と形状異状とを区別することはできないが、図 7、図 8 より照射する電子線の角度依存性を得ることで開口不良と形状異状区別して検出することが可能となる。図 7では説明のため単一なコンタクトホールへの電子線の入射状態を表しているが、実際には図 2及び図 3あるいは図 5及び図 6示した説明図と同様に、電子線の照射領域を図 1 の実施の形態における 0.196cm² とすることで複数のコンタクトホールに照射し、平均的な情報として得ている。

(実施例 4 )

次に、図 9 を参照し、図 1 における移動機構 12 によるウェハ基板面の評価方法を示す。本実施の形態は実施例 1の移動機構 12 を詳しく説明するものである。

図 9に示すようにウェハ全面を全て評価するのでなく、例えばゥェハ中心部 1点とウェハエツジ部 1点おょぴ中心とエツジの中間部 1点の計 3点程度を評価し、該 3点で不良が検出されなければ良品と判断することで必要十分な評価が行える。

図 9では 3点のみの評価を示しているが、評価点をウェハ面全域における 25 点程度に増加することで不良検出精度がさらに向上する。しかしながら、 25点より多い測定になると評価時間が長くなり、量産性が低下する。このため、 25点以下の評価にて良否を判定することで、不良検出精度と量産性の両立が図れる。

本発明では、個々の微細なエッチング構造を評価するのでなく、それら連続する微細構造の平均的でかつ必要最小限な情報からエツチングの結果の良否を判定し、さらにウェハ面内の 25 点以下の評価で判断することで、評価機構の小型化低コスト化および評価時間の短縮を図ることを特徴としている。

図 1乃至図 8を参照して説明した実施の形態では、照射する電子線の照射領域を 0.196cm²としたが、照射領域を 0.0000 lcm²~ lcm² の範囲でも同様の効果があることは言うまでもない。照射領域が 0.00001cm²より小さい場合には、エッチング結果における微細構造の平均的情報を得るのには不十分となり、そして感度も不足する。また、照射領域を 0.00001cm² より小さくし、測定に十分な強度の電子線を照射するには、電子線を収束させる電子レンズ系が必要となり装置の大型化、高コスト化をまねく。一方、照射領域を lcm² より大きくすると、デバイスの連続する構造より照射領域が大きくなる場合が多くなり、正確な情報が得にくくなる。従って、前記した照射領域 0.00001cm²~ lcm²が最適な範囲となる。

図 1乃至図 8を参照して説明した実施の形態では、照射する電子線の加速電圧 5 k V (電子線のエネルギー 5keV) としたが、 100V 〜30 k V (電子線のエネルギー 100eV〜30keV) としも同様の効果がることは言うまでもない。 100V より小さい場合には、基板電流の励起や音波発生が不十分な場合がある。また、コンタクトホールの深さによっては十分孔底に到達できない場合がある。一方、 30 k V より大きい場合は、電子線の照射によるウェハのダメージや、電子線の透過力が強すぎることによる開口不良の検出感度低下などが生じる。

図 1乃至図 8を参照して説明した実施の形態では、電子線のエネルギーを時間的に変調する方法である。しかしながら、電子線の強度を変調しても同様の効果がある。電子線の強度を変調する手段としては、チヨツバによる電子線の間欠的遮断や、図 1の実施の形態におけるアパーチャ一 6 の上部に電子線偏向用の電極を設け、該電子線の偏向によりアパーチャ一を通過する電子線強度を変調させる手段がある。

図 1乃至図 8を参照して説明した実施の形態では、電子線とゥェハ基板面の相対角度を制御する手段を図 1における偏向電極 7 としたが、図 1 における電子線照射機構 3 またはウェハ基板設置機構 1 のいずれかを機械的に可動し、電子線とウェハ基板の相対角度を制御しても同様な効果がある。

(実施例 5 )

図 1で示したエツチング結果の評価機構が搭載されたエツチング装置（エッチング室を 2室有備えた 2 チャンバ方式）を図 10 に示す。

図 10 において、ウェハ基板、例えば直径が 3 O O m m ( ± 0. 2 m m ) のウェハ基板は、ウェハカセット室 66 より、真空排気されたロードロック室（ウェハ投入側） 65 を介して、搬送室 64中の口ボットアーム 67にてエッチング室 62 またはエッチング室 63 に搬装される。そして、ウェハ基板の主面は所定パターンのプラズマェツチング処理がなされる。エッチング後のウェハ基板は再びロボッ 3 トアーム 67にてロードロック室（ウェハァゥト側） 68に運ばれる。そして、大気開放後、そのウェハ基板はウェハカセット室 66 内のウェハカセットに戻される。

この一連のエッチング装置シーケンスの中で、図 10 に示した口ードロック室（ウェハァゥト側） 68において図 1に示した評価機構を配置し、エッチング結果の良否を判定することで、無駄時間を最小限にできる。エッチング結果の良否により、後に続く他のウェハ基板のェツチング処理に対して、警告またはェツチング処理の停止がェツチング処理あるいは搬送室へフィドバックされる。

なお、図 1 に示した評価機構は、点線図示したように搬送室 64 内のウェハ出口付近に評価処理部 69 あるいは専用評価室（評価専用チャンバ） 71を配置させてもよい。評価機構を備えたエッチング装置の小型化のためには、その評価機構はロードロック室（ウェハアウト側） 68に設置するのがよい。

半導体装置の製造歩留まりを向上及びエッチング装置の稼働率向上を図るためには、エッチングの評価結果は迅速に後続のウェハへフィードバックし、適切なレシピ調整を行うことが重要である。図 11は、図 10に示したエッチング装置においてフィ一ドバック機能を付加して図示したエッチング装置の全体構成図である。図 1 1 に示したエッチング装置は、図 1乃至図 9を参照し説明したエッチング結果の評価手段および評価方法にて、後続するウェハへの処理停止指示またはェツチング処理条件の修正指示またはェツチング処理条件の自動修正を行う。図 11 の実施の形態では、エッチング結果の評価を口ードロック室（ウェハァゥト側） 77で行う構成となつている。エッチング室は 2室有する 2チャンバ方式である。エッチ 4 ング室 72， 73 にはエッチング処理中のプラズマを観測する発光分光測定器 81、 82が接続されている。図 1乃至図 9 で説明したエツチング結果の評価結果で不良（開口不良、形状不良）が判定された場合、制御部 79 にて後続するエッチング処理の停止を指示する。また、制御部 79 ではエッチング不良発生時のプラズマ発光解析を行い不良の種類（開口不良または形状不良）とを総合的に判断し、後続するウェハ処理の処理条件の修正を指示あるいは自動修正することで、歩留まりおよびエッチング装置の稼働率向上が可能となる。さらに処理条件修正の精度を高める場合には、エッチングシユミレータまたはデータベース 80 を付加し、エッチング結果の評価結果および発光分光測定器（81、 82) による発光分光結果をエッチングシュミレータまたはデータベースと照らし合わせることで高精度な処理条件修正を自動で行う。

処理条件の修正例としては、エッチングガスに Ar、 C₄F₆、 0₂の混合ガスを用いてシリコン酸化膜のコンタクトホールェツチングを行う場合には、開口不良および形状不良ともに 0₂の添加量を増加、 Ar流量の増加あるいは C₄F₆流量の低減等があり、これらの修正を他のエッチング結果（選択比、エッチング速度、エッチング均一性）を損なわないように高精度に行うためにエッチングシュミレータまたはデータベース 80が必要となる。

(実施例 6 )

本実施の形態は、前記実施例 5で述べたェツチング装置を用いた半導体装置の製造過程を説明するものである。

図 12及び図 13に本発明による半導体装置の製造過程の具体例をそれぞれ示す。図 12は絶縁膜（具体的には TEOS膜）に対する HARC 5

(High Aspect Ratio Contact hole) と呼ばれるコンタクトホーノレ形成工程の断面図を示す。 HARC形成は孔径 0.13 μ mから将来的には Ο. ΐ μ in以下で深さ 2 μ m と非常に深い孔を形成する必要がある。この時のドライエツチング加工では孔底での蘭口不良、テーパ形状等による形状不良によりコンタクト不良が発生し、歩留まり低下を引き起こしゃすい。また、図 13 は SAC (セルファラインコンタクト）と呼ばれるコンタクトホール形成工程の断面図を示す。 SAC形成は、グート電極 89を保護するシリコン窒化膜 88をエッチングせずにシリコン酸化膜 87をドライエッチングし、シリコン基板 86にコンタクトを取る工程である。シリコン窒化膜とシリコン酸化膜の選択性を得るには高度な堆積制御が必要であり、ェツチング条件が微妙に変化することでコンタクト部の開口不良あるいはテーパ形状等の形状不良を引き起こす。

しかしながら、このような図 12あるいは図 13に示したコンタクトホール形成工程に、実施例 1 あるいは実施例 2で述べたエツチング結果の評価方法が適用される。これにより、大幅な歩留まり向上とエッチング装置稼働率向上が可能となる。また、エッチング結果を評価し、補償することからエッチング条件の実質的マージンが拡大、超高精度な加工条件が適用できるようになり、エッチング精度の大幅向上も可能となる。

産業上の利用可能性

本発明によれば、半導体装置の製造過程、特に絶縁膜のホール形成工程において有効であり、高速かつ比較的簡便な構成にてエツチング直後にエッチング結果の良否が判定でき、さらに後続するゥェハ処理を停止または条件の自動修正が可能となる。これにより半導 6 体装置製造の歩留まり向上とエッチング装置の稼働率向上が可能となり、大幅な製造コスト削減が可能となる。

さらに、本発明によれば、エッチング処理条件のマージンを大幅に拡大できるため、通常では不安定で用いることが出来ない極高精度なエッチング処理条件でも量産に適用できるようになり、半導体装置の性能向上が可能となる。

Claims

7 請求の範囲

1 . ドライエッチング工程を行うためのエッチング装置に、エッチング処理後のウェハ基板の被ェツチング部にウェハ基板上部からゥェハ基板表面の法線方向より電子線照射手段と、該電子線照射手段による電子線の電子線密度または電子線エネルギーのいずれか一方を時間的に変調する手段と、電子線照射により該シリコン基板に誘起する電流を検出する手段と、該電子線照射手段と該シリコン基板面上の相対位置を制御する手段と、電子線照射手段から照射される電子線とウェハ基板面の相対角度を制御する手段とを備え、エッチング後に該電子線照射による基板電流量を測定し、正常なエツチング時の基板電流値と比較することでェツチング処理の良否を判定し、後に続く他のウェハ基板のエッチング処理に対してフイードバックすることを特徴とするエッチング装置。

2 . 請求の範囲第 1項記載のエッチング装置において、前記フィードバックは警告またはェツチング処理の停止またはェツチング条件の修正指示またはェツチング条件の自動修正いずれかを行うことを特徴とするエッチング装置。

3 . 請求の範囲第 1項記載のエッチング装置において、前記電子線照射手段による電子線の照射面積 0.00001cm²以上で 1cm²以下であることを特徴とするエッチング装置。

4 . ドライエッチングを行うためのエッチング装置に、エッチング室、ロードロック室、搬送室を有し、該ロードロック室または該搬送室のいずれか 1ケ所にエッチング処理後のウェハ基板の被ェツチング部にウェハ基板上部からウェハ基板表面の法線方向より電子線を照射する手段と、該電子線照射手段による電子線の電子線密度ま 8 たは電子線エネルギーのいずれか一方を時間的に変調する手段と、該電子線照射により該シリコン基板に誘起する電流を検出する手段と、該電子線照射手段と該シリコン基板の相対位置を制御する手段と、電子線照射手段から照射される電子線とウェハ基板面の相対角度を制御する手段とを備え、エッチング後のウェハ基板を大気に出す前に電子線照射を行い該電子線照射によるウェハ基板電流量を測定し、正常なェツチング時の基板電流値と比較することでエツチング処理の良否を判定し、後に続く他のウェハ基板のェツチング処理に対してフィードバックすることを特徴とするエッチング装置。

5 . 請求の範囲第 4項記載のエッチング装置において、前記フィードバックは警告またはェツチング処理の停止またはェツチング条件の修正指示またはエッチング条件の自動修正いずれかを行うことを特徴とするエッチング装置。

6 . 請求の範囲第 4項記載のエッチング装置において、前記電子線照射手段による電子線の照射面積 0.00001cm²以上で 1cm²以下であることを特徴とするエッチング装置。

7 . ドライエッチングを行うためのエッチング装匱に、エッチング室、ロードロック室、搬送室を有し、エッチング処理後のウェハ基板の被ェツチング部にウェハ基板上部からウェハ基板表面の法線方向より電子線を照射する手段、該電子線照射手段による電子線の電子線密度または電子線エネルギーのいずれか一方を時間的に変調する手段、該電子線照射により該シリコン基板に誘起する電流を検出する手段、該電子線照射手段と該シリコン基板の相対位置を制御する手段、および電子線照射手段から照射される電子線とウェハ基板面の相対角度を制御する手段とから成る評価室を備え、エッチング後のウェハ基板を大気に出す前に電子線照射を行い該電子線照射によるウェハ基板電流量を測定し、正常なエッチング時の基板電流値と比較することでェツチング処理の良否を判定し、後に続く他のゥェハ基板のエッチング処理に対してフィードバックすることを特徴とするエッチング装置。

8 . 請求の範囲第 7項記載のエッチング装置において、前記フィードバックは警告またはェツチング処理の停止またはェツチング条件の修正指示またはェツチング条件の自動修正いずれかを行うことを特徴とするエッチング装置。

9 . 請求の範囲第 7項記載のエッチング装置において、前記電子線照射手段による電子線の照射面積 0.00001cm²以上で 1cm²以下であることを特徴とするエッチング装置。

1 0 . ドライエッチングを行うためのエッチング装置に、エツチング処理後のウェハ基板の被ェツチング部にウェハ基板上部からゥェハ基板表面の法線方向より時間的に強度が変調された電子線を照射する手段と、該電子線照射手段による電子線の電子線密度または電子線エネルギーのいずれか一方を時間的に変調する手段と、該時間的に強度が変調された電子線照射により該シリコン基板に誘起する音波を検出する手段と、該電子線照射手段と該シリコン基板の相対位置を制御する手段と、電子線照射手段から照射される電子線とゥェハ基板面の相対角度を制御する手段とを備え、ェツチング後に該電子線照射による音波を測定し、正常なエッチング時の音波と比較することでエッチング処理の良否を判定し、後に続く他のウェハ基板のエッチング処理に対してフィードバックすることを特徴とするエッチング装置。

1 1 . 請求の範囲第 1 0項記載のエッチング装置において、前記フィ一ドバックは警告またはェツチング処理の停止またはエッチング条件の修正指示またはェツチング条件の自動修正いずれかを行うことを特徴とするエッチング装置。

1 2 . 請求の範囲第 1 0項記載のエッチング装置において、前記電子線照射手段による電子線の照射面積 0.00001cm²以上で 1cm²以下であることを特徴とするエッチング装置。

1 3 . 請求の範囲第 1項記載のエッチング装置において、前記電子線照射手段による電子線と前記ウェハ基板面の相対角度制御手段により、電子線照射に伴うウェハ基板電流または音波の角度依存性を取得し、該角度依存による基板電流の最大値あるいは最低値を検出することによりウェハ毎あるいはウェハ上の各任意位置での電子線とウェハ基板表面の相対角度が等しい状態でのウェハ基板電流測定を補償することを特徴とするエッチング装置。

1 4 . 請求の範囲第 1項記載のエッチング装置において、プラズマの発光観測手段を付加し、電子線照射に伴うウェハ基板電流値評価または音波評価からエツチング結果に異状が示された場合に前記発光観測手段からの被測定ウェハ基板のエッチング処理中におけるプラズマの発光変化を参照して、あらかじめ取得してある発光データとェツチング結果のデータベースあるいは発光データの変化に対応させたェツチングモデルシュミレーション結果に従い、自動的に後に続くウェハ基板に対しての処理条件修正案提示または自動修正を行うことを特徴とするエッチング装置。

1 5 . 請求の範囲第 1 0項記載のエッチング装置において、電子線照射手段から放出される電子線とウェハ基板面の相対角度制御手段 2 により、電子線照射に伴う音波の照射電子線とウェハ基板表面の角度依存性を得ることでェツチング結果の形状情報を抽出し、エッチング形状の良否を判定することを特徴とするエッチング装置。

1 6 . 請求の範囲第 1項記載のエッチング装置において、電子線照射によるエッチング結果の良否判定をウェハ面內の 25 点以下の測定にて行うことを特徴とするエッチング装置

1 7 . 請求の範囲第 1記載のエッチング装置において、電子線照射手段による電子線のエネルギーが 100eVから 30 k eVであることを特徴とするエッチング装置。

1 8 . 請求の範囲第 1項記載のエッチング装置において、電子線照射手段による電子線の照射面積を制御する手段が、必要な電子線照射面積に対応して開口したアパーチャ一電極であることを特徴とするエッチング装置。

1 9 . 請求の範囲第 1項記載のエッチング装置において、電子線とウェハ基板表面の相対角度を変化させる手段が、電子線照射手段、ウェハ基板設置手段のいずれか一方に設置された可動機構である.事を特長とするエツチング装置。

2 0 . 請求の範囲第 1項記載のエッチング装置において、電子線とウェハ基板表面の相対角度を変化させる手段が、電子線の軌道部に設置された電圧印加電極であることを特長とするエッチング装置。

2 1 . ドライエッチング工程を含む半導体装置の製造方法であって、該ドライエツチング工程を行うエツチング装置に、エツチング処理後のウェハ基板の被ェツチング部にウェハ基板上部からウェハ基板表面の法線方向より電子線を照射する手段と、該電子線照射手段による電子線の電子線密度または電子線エネルギーのいずれか一方を時間的に変調する手段と、該電子線照射により該シリコン基板に誘起する電流を検出する手段と、該電子線照射手段と該シリコン基板面上の相対位置を制御する手段と、電子線照射手段から照射される電子線とウェハ基板面の相対角度を制御する手段とを備え、エッチング後に該電子線照射による基板電流量を測定し、正常なエツチング時の基板電流値と比較することでェツチング処理の良否を判定し、後に続く他のシリコン基板のエッチング処理に対してフィ一ドバックすることを特徴とするエッチング装置。

2 2 . 請求の範囲第 2 1項記載のエッチング装置において、前記フィードバックは警告またはェツチング処理の停止またはェツチング条件の修正指示またはェツチング条件の自動修正いずれかを行うことを特徴とするエッチング装置。

2 3 . 請求の範囲第 2 1項記載のエッチング装置において、前記電子線照射手段による電子線の照射面積 0.00001cm²以上で 1cm²以下であることを特徴とするエッチング装置。

2 4 . エッチング工程を含む半導体装置の製造方法であって、ドライエツチング工程を行うためのエツチング装置に、エッチング処理後のウェハ基板の被ェツチング部にウェハ基板上部からウェハ基板表面の法線方向より電子線照射手段と、該電子線照射手段による電子線の電子線密度または電子線エネルギーのいずれか一方を時間的に変調する手段と、電子線照射により該ウェハ基板に誘起する電流を検出する手段と、該電子線照射手段と該ウェハ基板面上の相対位置を制御する手段と、電子線照射手段から照射される電子線とゥェハ基板面の相対角度を制御する手段とを備え、エッチング後に該電子線照射による基板電流量を測定し、正常なエッチング時の基板電流値と比較することでェツチング処理の良否を判定し、後に続く他のウェハ基板のエッチング処理に対してフィードバックすることを特徴とする半導体装置の製造方法。

2 5 . 請求の範囲第 2 4項記載の半導体装置の製造方法において、前記フィ一ドバックは警告またはェツチング処理の停止またはェッチング条件の修正指示またはェツチング条件の自動修正いずれかを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。

2 6 . 請求の範囲第 2 4項記載の半導体装置の製造方法において、前記電子線照射手段による電子線の照射面積 0.00001cm² 以上で 1cm²以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。

2 7 . エッチング工程を含む半導体装置の製造方法であって、ドラィエッチングを行うためのエッチング装置に、エッチング室、ロードロック室、搬送室を有し、該ロードロック室または該搬送室のいずれか 1 ケ所にェツチング処理後のウェハ基板の被ェツチング部にウェハ基板上部からウェハ基板表面の法線方向より電子線を照射する手段と、該電子線照射手段による電子線の電子線密度または電子線エネルギーのいずれか一方を時間的に変調する手段と、該電子線照射により該シリコン基板に誘起する電流を検出する手段と、該電子線照射手段と該シリコン基板の相対位置を制御する手段と、電子線照射手段から照射される電子線とウェハ基板面の相対角度を制御する手段とを備え、ェツチング後のウェハ基板を大気に出す前に電子線照射を行い該電子線照射によるウェハ基板電流量を測定し、正常なエッチング時の基板電流値と比較することでエッチング処理の良否を判定し、後に続く他のウェハ基板のエッチング処理に対してフィードバックすることを特徴とする半導体装置の製造方法。

2 8 . 請求の範囲第 2 7項記載のエッチング装置において、前記フィ一ドバックは警告またはェツチング処理の停止またはェツチング条件の修正指示またはェツチング条件の自動修正いずれかを行うことを特徴とするエッチング装置。

2 9 . 請求の範囲第 2 7項記載のエッチング装置において、前記電子線照射手段による電子線の照射面積 0.00001cm²以上で lcm²以下であることを特徴とするエッチング装置。

3 0 . エッチング工程を含む半導体装置の製造方法であって、ドラィエッチングを行うためのエッチング装置に、エッチング室、ロードロック室、搬送室を有し、エッチング処理後のウェハ基板の被ェツチング部にウェハ基板上部からウェハ基板表面の法線方向より電子線を照射する手段、該電子線照射手段による電子線の電子線密度または電子線エネルギーのいずれか一方を時間的に変調する手段、該電子線照射により該シリコン基板に誘起する電流を検出する手段、該電子線照射手段と該シリコン基板の相対位置を制御する手段、および電子線照射手段から照射される電子線とウェハ基板面の相対角度を制御する手段とから成る評価室を備え、エッチング後のウェハ基板を大気に出す前に電子線照射を行い該電子線照射によるウエノヽ基板電流量を測定し、正常なェツチング時の基板電流値と比較することでエッチング処理の良否を判定し、後に続く他のウェハ基板のェツチング処理に対してフイードバックすることを特徴とする半導体装置の製造方法。

3 1 . 請求の範囲第 3 0項記載の半導体装置の製造方法において、前記フィードバックは警告またはエツチング処理の停止またはェッチング条件の修正指示またはェツチング条件の自動修正いずれかを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。

3 2 . 請求の範囲第 3 0項記載の半導体装置の製造方法において、前記電子線照射手段による電子線の照射面積 0.00001cm² 以上で lcm²以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。

3 3 . エッチング工程を含む半導体装置の製造方法であって、ドラィエッチングを行うためのエッチング装置に、エツチング処理後のウェハ基板の被ェツチング部にウェハ基板上部からウェハ基板表面の法線方向より時間的に強度が変調された電子線を照射する手段と、該電子線照射手段による電子線の電子線密度または電子線エネルギ一のいずれか一方を時間的に変調する手段と、該時間的に強度が変調された電子線照射により該シリコン基板に誘起する音波を検出する手段と、該電子線照射手段と該シリコン基板の相対位置を制御する手段と、電子線照射手段から照射される電子線とウェハ基板面の相対角度を制御する手段とを備え、ェツチング後に該電子線照射による音波を測定し、正常なエッチング時の音波と比較することでェツチング処理の良否を判定し、後に続く他のウェハ基板のエツチング処理に対してフィードバックすることを特徴とする半導体装置の製造方法。

3 4 . 請求の範囲第 3 3項記載の半導体装置の製造方法において、前記フィードバックは警告またはエッチング処理の停止またはエツチング条件の修正指示またはェツチング条件の自動修正いずれかを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。

3 5 . 請求の範囲第 3 3項記載の半導体装置の製造方法において、前記電子線照射手段による電子線の照射面積 0.00001cm² 以上で lcm²以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。

3 6 . 請求の範囲第 3 0項記載の半導体装置の製造方法において、前記エッチング工程はウェハ基板表面の絶縁膜にコンタクトホールを複数形成するためのエッチングであり、コンタクトホール形成部への電子線照射に伴うウェハ基板電流値からコンタクトホールの開口具合の良否を判定することを特徴とする半導体装置の製造方法。

3 7 . 請求の範囲第 3 0項記載の半導体装置の製造方法において、電子線照射によるエッチング結果の良否判定をウェハ面内の 25 点以下の測定にて行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。