JPH0449643B2 - - Google Patents
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- JPH0449643B2 JPH0449643B2 JP14382283A JP14382283A JPH0449643B2 JP H0449643 B2 JPH0449643 B2 JP H0449643B2 JP 14382283 A JP14382283 A JP 14382283A JP 14382283 A JP14382283 A JP 14382283A JP H0449643 B2 JPH0449643 B2 JP H0449643B2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は半導体製造装置における薄膜を高精度
に形成、エツチングする場合に用いて好適なレー
ザ干渉方式を利用した膜厚モニター装置に関する
ものである。
に形成、エツチングする場合に用いて好適なレー
ザ干渉方式を利用した膜厚モニター装置に関する
ものである。
半導体製造工程の一つであつて、形成された薄
膜を選択的に除去するエツチング工程では、エツ
チングの終点を判定することが重要である。この
ため、発光分光法を利用して、エツチング時に生
じるガスの発光スペクトルからエツチング終点の
判定を行なうことが考えられる。しかし、パター
ンの微細化に伴なつて更に高精度のエツチングが
要求されるようになると、前述した発光分光法で
はこれに応答できるような高精度の判定ができ
ず、適用が不可能になる。
膜を選択的に除去するエツチング工程では、エツ
チングの終点を判定することが重要である。この
ため、発光分光法を利用して、エツチング時に生
じるガスの発光スペクトルからエツチング終点の
判定を行なうことが考えられる。しかし、パター
ンの微細化に伴なつて更に高精度のエツチングが
要求されるようになると、前述した発光分光法で
はこれに応答できるような高精度の判定ができ
ず、適用が不可能になる。
したがつて、最近では原理的にも高精度の膜厚
モニタ、つまりエツチング終点判定が可能なレー
ザ干渉法を利用することが考えられてきている。
このレーザ干渉法は被エツチング部材としての半
導体ウエーハ表面にレーザ光を投射し、その反射
光と入射光の干渉を利用してユエーハ表面の膜厚
を求める方法である。しかしながら、通常のエツ
チングでは被エツチング膜の上にホトレジスト膜
等のマスク膜を選択的に形成しており、しかもこ
のパターンに対して投射されるレーザ光のビーム
径が大きいため、被エツチング膜のみならずマス
ク膜上にもレーザ光が投射されてしまうことにな
り、被エツチング膜の干渉信号に加えてマスク膜
の干渉信号が膜厚モニター装置に入力されてしま
う。このため被エツチング膜の膜厚を正確にモニ
ターすることは困難であり、これがレーザ干渉法
の実用化を阻害する原因になつていることが本発
明者により明らかにされた。
モニタ、つまりエツチング終点判定が可能なレー
ザ干渉法を利用することが考えられてきている。
このレーザ干渉法は被エツチング部材としての半
導体ウエーハ表面にレーザ光を投射し、その反射
光と入射光の干渉を利用してユエーハ表面の膜厚
を求める方法である。しかしながら、通常のエツ
チングでは被エツチング膜の上にホトレジスト膜
等のマスク膜を選択的に形成しており、しかもこ
のパターンに対して投射されるレーザ光のビーム
径が大きいため、被エツチング膜のみならずマス
ク膜上にもレーザ光が投射されてしまうことにな
り、被エツチング膜の干渉信号に加えてマスク膜
の干渉信号が膜厚モニター装置に入力されてしま
う。このため被エツチング膜の膜厚を正確にモニ
ターすることは困難であり、これがレーザ干渉法
の実用化を阻害する原因になつていることが本発
明者により明らかにされた。
本発明の目的はレーザ干渉法による膜厚モニタ
ーの実用化を図ると共に、モニターの高精度化を
実現した膜厚モニター装置を提供することにあ
る。
ーの実用化を図ると共に、モニターの高精度化を
実現した膜厚モニター装置を提供することにあ
る。
また、本発明の目的はエツチング時における被
エツチング膜の膜厚を測定してエツチング終点を
正確に検出することができる膜厚モニター装置を
提供することにある。
エツチング膜の膜厚を測定してエツチング終点を
正確に検出することができる膜厚モニター装置を
提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な
特徴は、本明細書の記述および添付図面からあき
らかになるであろう。
特徴は、本明細書の記述および添付図面からあき
らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち代表的なも
のの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
のの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
すなわち、複数本のレーザビームの中、１本を
第１の膜としての被エツチング膜と第２の膜とし
てのマスク膜にわたつて投射して信号を得ると共
に、他１本を第２の膜にのみ投射して信号を得、
これら両信号の差を取ることにより第１の膜の信
号を得ることができ、これにより第１の膜厚を高
精度にモニターすることができるものである。
第１の膜としての被エツチング膜と第２の膜とし
てのマスク膜にわたつて投射して信号を得ると共
に、他１本を第２の膜にのみ投射して信号を得、
これら両信号の差を取ることにより第１の膜の信
号を得ることができ、これにより第１の膜厚を高
精度にモニターすることができるものである。
第１図は本発明の一実施例である膜厚モニター
装置の全体構成図であり、半導体ウエーハ１の主
面に形成したシリコン酸化膜（SiO2）等の薄膜
２をエツチングする際の膜厚モニター装置として
構成した実施例を示している。この場合、SiO2
薄膜２は被エツチング膜ないし被測定膜であり第
１の膜として構成される。また、この第１の膜と
してのSiO2薄膜２上にはエツチングマスクとし
てのホトレジスト膜３が第２の膜として微細パタ
ーンで形成される。なお、ウエーハ１の周辺部に
はホトレジスト膜３のみが形成される部分３Ａを
必要により設けておく。
装置の全体構成図であり、半導体ウエーハ１の主
面に形成したシリコン酸化膜（SiO2）等の薄膜
２をエツチングする際の膜厚モニター装置として
構成した実施例を示している。この場合、SiO2
薄膜２は被エツチング膜ないし被測定膜であり第
１の膜として構成される。また、この第１の膜と
してのSiO2薄膜２上にはエツチングマスクとし
てのホトレジスト膜３が第２の膜として微細パタ
ーンで形成される。なお、ウエーハ１の周辺部に
はホトレジスト膜３のみが形成される部分３Ａを
必要により設けておく。
前記ウエーハ１はチヤンバ４内の支持台５上に
略水平に載置され、ドライエツチングが行なわれ
る。前記膜厚モニター装置は、単一のレーザ光源
６を有し、このレーザ光源６から射出されるレー
ザビーム７をハーフミラー８，９を通して前記ウ
エーハ１の表面に投射している。前記ハーフミラ
ーの中、一方のハーフミラー８はビームスプリツ
タとして構成され、前記レーザ光源６からのレー
ザビーム７の一部を並設したハーフミラー１０に
向けて反射させ、かつこのハーフミラー１０の反
射によつてレーザビーム１１をウエーハ１の異な
る表面位置に投射する。
略水平に載置され、ドライエツチングが行なわれ
る。前記膜厚モニター装置は、単一のレーザ光源
６を有し、このレーザ光源６から射出されるレー
ザビーム７をハーフミラー８，９を通して前記ウ
エーハ１の表面に投射している。前記ハーフミラ
ーの中、一方のハーフミラー８はビームスプリツ
タとして構成され、前記レーザ光源６からのレー
ザビーム７の一部を並設したハーフミラー１０に
向けて反射させ、かつこのハーフミラー１０の反
射によつてレーザビーム１１をウエーハ１の異な
る表面位置に投射する。
前記ハーフミラー９にはウエーハ１表面からの
レーザビーム７の反射光を受けてこれを電気信号
とするデイテクタ１２を対向配置し、またハーフ
ミラー１０の後方にも別のデイテクタ１３を設け
このハーフミラー１０を透過したレーザビーム１
１のウエーハ反射光を受信できるようにする。な
お、ハーフミラー１０とデイテクタ１３はレーザ
ビーム７，１１の光軸と直角（図示の左右）方向
に移動できる可動テーブル１４上に一体的に支持
されている。
レーザビーム７の反射光を受けてこれを電気信号
とするデイテクタ１２を対向配置し、またハーフ
ミラー１０の後方にも別のデイテクタ１３を設け
このハーフミラー１０を透過したレーザビーム１
１のウエーハ反射光を受信できるようにする。な
お、ハーフミラー１０とデイテクタ１３はレーザ
ビーム７，１１の光軸と直角（図示の左右）方向
に移動できる可動テーブル１４上に一体的に支持
されている。
そして、前記一方のデイテクタ１２は演算処理
部１５に接続し、他方のデイテクタ１３はアンプ
１６を介して演算処理部１５に接続している。こ
の演算処理部１５の演算出力は図外のエツチング
制御部に送出するように構成している。
部１５に接続し、他方のデイテクタ１３はアンプ
１６を介して演算処理部１５に接続している。こ
の演算処理部１５の演算出力は図外のエツチング
制御部に送出するように構成している。
次に以上の構成の膜厚モニター装置の作用を説
明する。レーザ光源６からレーザ光を射出すれ
ば、ビームスプリツタとしてのハーフミラー８を
通過したレーザビーム７はウエーハ１の表面のエ
ツチングされる部位に投射される。そして、ここ
ではSiO2膜（第１の膜）２とマスク膜（第２の
膜）３の夫々において表裏面からの反射ビームの
干渉が生じ、第１、第２の膜の干渉光が混ざつた
状態でハーフミラー９に反射されてデイテクタ１
２で受光される。したがつて、デイテクタ１２の
出力は第２図Ａのように第１、第２の膜の干渉信
号が混ざつた波形となる。
明する。レーザ光源６からレーザ光を射出すれ
ば、ビームスプリツタとしてのハーフミラー８を
通過したレーザビーム７はウエーハ１の表面のエ
ツチングされる部位に投射される。そして、ここ
ではSiO2膜（第１の膜）２とマスク膜（第２の
膜）３の夫々において表裏面からの反射ビームの
干渉が生じ、第１、第２の膜の干渉光が混ざつた
状態でハーフミラー９に反射されてデイテクタ１
２で受光される。したがつて、デイテクタ１２の
出力は第２図Ａのように第１、第２の膜の干渉信
号が混ざつた波形となる。
一方、ビームスプリツタ８およびハーフミラー
１０にて反射されたレーザビーム１１はウエーハ
１周辺部のマスク膜（第２の膜）３のみが存在す
る部位３Ａに投射される。この投射に際しては可
動テーブル１４を移動させることによりレーザビ
ーム７に対するレーザビーム１１の相対位置を変
化調整できる。そして、ここで第２の膜３の表裏
面からの反射ビームの干渉光をハーフミラー１０
を通してデイテクタ１３で受光すれば、第２図Ｂ
のようにマスク膜３のみの干渉信号を得ることが
できる。
１０にて反射されたレーザビーム１１はウエーハ
１周辺部のマスク膜（第２の膜）３のみが存在す
る部位３Ａに投射される。この投射に際しては可
動テーブル１４を移動させることによりレーザビ
ーム７に対するレーザビーム１１の相対位置を変
化調整できる。そして、ここで第２の膜３の表裏
面からの反射ビームの干渉光をハーフミラー１０
を通してデイテクタ１３で受光すれば、第２図Ｂ
のようにマスク膜３のみの干渉信号を得ることが
できる。
次いで、デイテクタ１３の信号レベルをアンプ
１６によつて増幅し、一方のデイテクタ１２の信
号と同一レベルに調整した上で両信号を演算処理
部１５に入力させる。すると演算処理部１５では
両信号の差分をとり、これにより第２図Ｃのよう
に第１の膜、つまりSiO2膜２の信号のみが取り
出され、この信号に基づいてSiO2膜２の膜厚を
算出することができる。したがつて、この算出値
をエツチング制御部に送出すれば、所定の膜厚、
通常では「０」になつたときにエツチングが終了
され、オーバエツチングのない良好なエツチング
が完成されることになる。
１６によつて増幅し、一方のデイテクタ１２の信
号と同一レベルに調整した上で両信号を演算処理
部１５に入力させる。すると演算処理部１５では
両信号の差分をとり、これにより第２図Ｃのよう
に第１の膜、つまりSiO2膜２の信号のみが取り
出され、この信号に基づいてSiO2膜２の膜厚を
算出することができる。したがつて、この算出値
をエツチング制御部に送出すれば、所定の膜厚、
通常では「０」になつたときにエツチングが終了
され、オーバエツチングのない良好なエツチング
が完成されることになる。
なお、レーザビーム７，１１はウエーハ１に対
する投射位置を反対の関係になるようにしてもよ
く、またアンプ１６は両方のデイテクタ１２，１
３に接続してもよい。また、レーザスプリツタに
よりレーザビームを多数本にするかわりにレーザ
光源を複数設けてもよい。
する投射位置を反対の関係になるようにしてもよ
く、またアンプ１６は両方のデイテクタ１２，１
３に接続してもよい。また、レーザスプリツタに
よりレーザビームを多数本にするかわりにレーザ
光源を複数設けてもよい。
(1) １本のレーザビームで第１、第２の膜の干渉
信号を形成し、他の１本のレーザビームで第２
の膜のみの干渉信号を形成し、両信号の差分か
ら第１の膜の干渉信号のみを得ることができる
ので、レーザビーム径が微細パターンに対して
大きい場合にも第１の膜厚を正確に求めること
ができ高精度の膜厚モニターを行なうことがで
きる。
信号を形成し、他の１本のレーザビームで第２
の膜のみの干渉信号を形成し、両信号の差分か
ら第１の膜の干渉信号のみを得ることができる
ので、レーザビーム径が微細パターンに対して
大きい場合にも第１の膜厚を正確に求めること
ができ高精度の膜厚モニターを行なうことがで
きる。
(2) 単一のレーザ光源からのレーザビームをビー
ムスプリツタにて複数本のレーザビームに形成
しているので、高価なレーザ光源を複数個設け
る必要はなく経済性の点で有利である。
ムスプリツタにて複数本のレーザビームに形成
しているので、高価なレーザ光源を複数個設け
る必要はなく経済性の点で有利である。
(3) 被測定膜に非接触で膜厚モニターできるの
で、被測定膜を気密に保持した状態でもモニタ
ーを可能とし、エツチング装置等への組込みを
不要にして構成の簡易化を達成できる。
で、被測定膜を気密に保持した状態でもモニタ
ーを可能とし、エツチング装置等への組込みを
不要にして構成の簡易化を達成できる。
以上本発明者によつてなされた発明を実施例に
もとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。たとえば、３層以上の膜から１層の膜厚を
モニターする場合には多数個のビームスプリツタ
によりレーザビームを多数本にし、これらの出力
信号から演算によつて求めるようにしてもよい。
また、各レーザビームは夫々独立したレーザ光源
から得るようにしてもよい。
もとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。たとえば、３層以上の膜から１層の膜厚を
モニターする場合には多数個のビームスプリツタ
によりレーザビームを多数本にし、これらの出力
信号から演算によつて求めるようにしてもよい。
また、各レーザビームは夫々独立したレーザ光源
から得るようにしてもよい。
以上の説明では主として本発明者によつてなさ
れた発明をその背景となつた利用分野である半導
体ウエーハの表面薄膜のエツチング終点検出技術
に適用した場合について説明したがそれに限定さ
れるものではなく、たとえば薄膜の形成技術或い
はウエーハ以外の薄膜に対しても同様に適用でき
る。
れた発明をその背景となつた利用分野である半導
体ウエーハの表面薄膜のエツチング終点検出技術
に適用した場合について説明したがそれに限定さ
れるものではなく、たとえば薄膜の形成技術或い
はウエーハ以外の薄膜に対しても同様に適用でき
る。
第１図は本発明の一実施例の全体構成図、第２
図Ａ〜Ｃは信号の波形図である。 １……ウエーハ、２……第１の膜（SiO2膜、
被測定膜）、３……第２の膜（マスク膜）、６……
レーザ光源、７……レーザビーム、８……ハーフ
ミラー（ビームスプリツタ）、９，１０……ハー
フミラー、１１……レーザビーム、１２，１３…
…デイテクタ、１５……演算処理部、１６……ア
ンプ。
図Ａ〜Ｃは信号の波形図である。 １……ウエーハ、２……第１の膜（SiO2膜、
被測定膜）、３……第２の膜（マスク膜）、６……
レーザ光源、７……レーザビーム、８……ハーフ
ミラー（ビームスプリツタ）、９，１０……ハー
フミラー、１１……レーザビーム、１２，１３…
…デイテクタ、１５……演算処理部、１６……ア
ンプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数本のレーザビームを発生させる手段と、
これら各レーザビームに対応して設け、各レーザ
ビームの干渉信号を受信する複数個のデイテクタ
と、これらのデイテクタの信号の差分を取る演算
処理部とを備え、前記複数本のレーザビームのう
ち、１本のレーザビームは、被測定膜等の第１の
膜とこれに重なる第２の膜部位に投射され、他の
１本のレーザビームは、前記第２の膜にのみ投射
されるように構成してなることを特徴とする膜厚
モニター装置。 ２ 複数本のレーザビームを発生させる手段は、
単一のレーザ光源と、ビームスプリツタとで構成
される特許請求の範囲第１項記載の膜厚モニター
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14382283A JPS6035519A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 膜厚モニタ−装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14382283A JPS6035519A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 膜厚モニタ−装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6035519A JPS6035519A (ja) | 1985-02-23 |
| JPH0449643B2 true JPH0449643B2 (ja) | 1992-08-12 |
Family
ID=15347760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14382283A Granted JPS6035519A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 膜厚モニタ−装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6035519A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01145508A (ja) * | 1987-12-01 | 1989-06-07 | Canon Inc | 測定装置 |
| JPH01145507A (ja) * | 1987-12-01 | 1989-06-07 | Canon Inc | 測定方法 |
| JPH04355916A (ja) * | 1990-10-12 | 1992-12-09 | Seiko Epson Corp | ドライエッチング装置 |
| GB2257507B (en) * | 1991-06-26 | 1995-03-01 | Digital Equipment Corp | Semiconductor wafer processing with across-wafer critical dimension monitoring using optical endpoint detection |
| US5308447A (en) * | 1992-06-09 | 1994-05-03 | Luxtron Corporation | Endpoint and uniformity determinations in material layer processing through monitoring multiple surface regions across the layer |
| JP4500510B2 (ja) * | 2003-06-05 | 2010-07-14 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング量検出方法，エッチング方法，およびエッチング装置 |
| US11022877B2 (en) * | 2017-03-13 | 2021-06-01 | Applied Materials, Inc. | Etch processing system having reflective endpoint detection |
-
1983
- 1983-08-08 JP JP14382283A patent/JPS6035519A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6035519A (ja) | 1985-02-23 |
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