JP2000292129A - エッチング深さ測定方法および装置 - Google Patents
エッチング深さ測定方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体ウエハに形成される孔や溝の深さを、
孔（溝）形成層とマスクのエッチング速度比がばらつい
ても、正確に孔や溝の深さ測定できる方法と装置。 【解決手段】 マスク１５のエッチング速度をプロセス
中に測定し、その値から孔あるいは溝とマスク１５のエ
ッチング速度の比であるエッチング選択比を算出し、そ
のエッチング選択比から、周期的に変化する信号の一周
期に応じた深さを補正する方法と装置。
孔（溝）形成層とマスクのエッチング速度比がばらつい
ても、正確に孔や溝の深さ測定できる方法と装置。 【解決手段】 マスク１５のエッチング速度をプロセス
中に測定し、その値から孔あるいは溝とマスク１５のエ
ッチング速度の比であるエッチング選択比を算出し、そ
のエッチング選択比から、周期的に変化する信号の一周
期に応じた深さを補正する方法と装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハのエッ
チング深さの測定に係り、特にエッチング中の半導体ウ
エハに形成される孔あるいは溝の深さをリアルタイムで
測定するエッチング深さ測定方法に関する。
チング深さの測定に係り、特にエッチング中の半導体ウ
エハに形成される孔あるいは溝の深さをリアルタイムで
測定するエッチング深さ測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造のプロセスでは、例えば素子
分離工程等では、シリコンウエハに孔あるいは溝をエッ
チングで形成することが行なわれている。これらの工程
での孔や溝は、図８（ａ）に示すようにシリコンウエハ
Ｗ１の孔あるいは溝３１を形成しない部分をマスク３２
によりマスキングしてエッチングを行い、図８（ｂ）に
示すようにシリコンウエハＷ１に所定の深さの孔や溝３
１をエッチングにより形成する。
分離工程等では、シリコンウエハに孔あるいは溝をエッ
チングで形成することが行なわれている。これらの工程
での孔や溝は、図８（ａ）に示すようにシリコンウエハ
Ｗ１の孔あるいは溝３１を形成しない部分をマスク３２
によりマスキングしてエッチングを行い、図８（ｂ）に
示すようにシリコンウエハＷ１に所定の深さの孔や溝３
１をエッチングにより形成する。
【０００３】また、エッチング工程では形成する孔や溝
３１が所定の深さになるように、工程中は深さを測定し
て監視し、エッチング工程の終端を制御している。エッ
チング加工中の孔や溝３１の深さの測定原理は図９
（ａ）に示すように、エッチング加工中のシリコンウエ
ハＷ１を照射して、シリコンウエハＷ１からの２つの反
射光Ｒ１、Ｒ２を検出することにより行っている。
３１が所定の深さになるように、工程中は深さを測定し
て監視し、エッチング工程の終端を制御している。エッ
チング加工中の孔や溝３１の深さの測定原理は図９
（ａ）に示すように、エッチング加工中のシリコンウエ
ハＷ１を照射して、シリコンウエハＷ１からの２つの反
射光Ｒ１、Ｒ２を検出することにより行っている。
【０００４】すなわち、この２つの反射光Ｒ１、Ｒ２は
エッチング加工中の孔底からの反射光Ｒ１とシリコンウ
エハの表面のマスク３２からの反射光Ｒ２で形成されて
おり、２つの反射光Ｒ１、Ｒ２の干渉現象により干渉光
を発生させ光センサ３３で検出する。この干渉光は加工
中の溝３１が深くなるにつれて周期的な強弱の変化が生
じる。しかも、その干渉光が極点間の半周期（あるいは
一周期）変化したときの深さの変化量は物理的に決ま
り、溝３１が形成された層のエッチング速度とマスク３
２のエッチング速度の比であるエッチング選択比が無限
大の場合は、照射した単波長の光の１／４深くなったこ
とになる。それにより溝３１の深さを測定することがで
きる。
エッチング加工中の孔底からの反射光Ｒ１とシリコンウ
エハの表面のマスク３２からの反射光Ｒ２で形成されて
おり、２つの反射光Ｒ１、Ｒ２の干渉現象により干渉光
を発生させ光センサ３３で検出する。この干渉光は加工
中の溝３１が深くなるにつれて周期的な強弱の変化が生
じる。しかも、その干渉光が極点間の半周期（あるいは
一周期）変化したときの深さの変化量は物理的に決ま
り、溝３１が形成された層のエッチング速度とマスク３
２のエッチング速度の比であるエッチング選択比が無限
大の場合は、照射した単波長の光の１／４深くなったこ
とになる。それにより溝３１の深さを測定することがで
きる。
【０００５】このように、加工中の溝の深さを測定し、
図９（ｂ）に示すように、エッチング深さを算出基準値
と比較して確認し、エッチングのプロセスの終点を制御
している。なお、この確認は、干渉光の強度波形の周期
時間と周期時間毎のエッチング深さが判っているため、
単位時間毎のエッチング深さも算出できるので、それに
よりエッチングの所定深さを制御することができる。
図９（ｂ）に示すように、エッチング深さを算出基準値
と比較して確認し、エッチングのプロセスの終点を制御
している。なお、この確認は、干渉光の強度波形の周期
時間と周期時間毎のエッチング深さが判っているため、
単位時間毎のエッチング深さも算出できるので、それに
よりエッチングの所定深さを制御することができる。
【０００６】なお、マスク３２のエッチングは、マスク
３２に孔あるいは溝が形成される層に比べて、エッチン
グされにくい材料を選定して、エッチングが進行しない
ようにしているが、エッチングの際に孔あるいは溝が形
成される層の材料によっては、マスク３２もかなりエッ
チングされる場合がある。マスク３２のエッチング速度
とはその際のエッチングの速度である。
３２に孔あるいは溝が形成される層に比べて、エッチン
グされにくい材料を選定して、エッチングが進行しない
ようにしているが、エッチングの際に孔あるいは溝が形
成される層の材料によっては、マスク３２もかなりエッ
チングされる場合がある。マスク３２のエッチング速度
とはその際のエッチングの速度である。
【０００７】なお、これらに関連する公知資料として
は、（１）特開昭６０−８６８３３号公報、（２）特開
昭６１−２９０３０８号公報が存在する。（１）には、
エッチング加工中に、被食刻部からの回折光と非食刻部
からの回折光の光強度が同程度になる部分の光強度を変
化を検出して食刻深さを測定する技術が開示されてい
る。また、（２）には、エッチング中の試料表面に垂直
にコヒーレント光を照射する手段として、６５３ｎμよ
り短い波長を発するレーザ光を用いる技術が開示されて
いる。
は、（１）特開昭６０−８６８３３号公報、（２）特開
昭６１−２９０３０８号公報が存在する。（１）には、
エッチング加工中に、被食刻部からの回折光と非食刻部
からの回折光の光強度が同程度になる部分の光強度を変
化を検出して食刻深さを測定する技術が開示されてい
る。また、（２）には、エッチング中の試料表面に垂直
にコヒーレント光を照射する手段として、６５３ｎμよ
り短い波長を発するレーザ光を用いる技術が開示されて
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにエッチングの際に、プロセス的には孔あるいは溝
が形成される層に比べて、マスクにはエッチングされに
くい材料を選定するにも拘わらず、孔あるいは溝が形成
される層の材料によってはマスクもかなりエッチングさ
れる場合がある。
ようにエッチングの際に、プロセス的には孔あるいは溝
が形成される層に比べて、マスクにはエッチングされに
くい材料を選定するにも拘わらず、孔あるいは溝が形成
される層の材料によってはマスクもかなりエッチングさ
れる場合がある。
【０００９】この孔あるいは溝が形成される層のエッチ
ング速度とマスクのエッチング速度の比（孔／マスク）
であるエッチング選択比は、主として、マスクのエッチ
ング速度が変化するために、シリコンウエハ毎に変化し
てしまう。
ング速度とマスクのエッチング速度の比（孔／マスク）
であるエッチング選択比は、主として、マスクのエッチ
ング速度が変化するために、シリコンウエハ毎に変化し
てしまう。
【００１０】そのため、エッチング選択比が変化する
と、図１０に示すように反射光からの信号が半周期（あ
るいは一周期）変化したときの、孔や溝の深さの変化量
は変化してしまう。特に、エッチング選択比の小さい場
合には、少しの変化でも半周期の深さ変化量は大きく変
化してしまう。
と、図１０に示すように反射光からの信号が半周期（あ
るいは一周期）変化したときの、孔や溝の深さの変化量
は変化してしまう。特に、エッチング選択比の小さい場
合には、少しの変化でも半周期の深さ変化量は大きく変
化してしまう。
【００１１】エッチング選択比は、エッチングのプロセ
スで固定して設定しているため、シリコンウエハ毎にエ
ッチング選択比がばらつくと、孔や溝の深さ算出基準と
なる信号半周期に応じた深さの変化量にもばらつきが生
じ、算出した深さにも誤差が生じて高精度な深さ測定が
不可能になる本発明はこれらの事情に基づいて成された
もので、その目的は半導体ウエハに形成される孔や溝の
深さを、孔（溝）形成層とマスクのエッチング速度比が
ばらついても、マスクのエッチング速度を測定してエッ
チング速度比を算出し、孔や溝の深さの算出にフィード
バックすることで、正確に孔や溝の深さ測定できる方法
と装置を提供することにある。
スで固定して設定しているため、シリコンウエハ毎にエ
ッチング選択比がばらつくと、孔や溝の深さ算出基準と
なる信号半周期に応じた深さの変化量にもばらつきが生
じ、算出した深さにも誤差が生じて高精度な深さ測定が
不可能になる本発明はこれらの事情に基づいて成された
もので、その目的は半導体ウエハに形成される孔や溝の
深さを、孔（溝）形成層とマスクのエッチング速度比が
ばらついても、マスクのエッチング速度を測定してエッ
チング速度比を算出し、孔や溝の深さの算出にフィード
バックすることで、正確に孔や溝の深さ測定できる方法
と装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明による手
段によれば、マスクで覆われていないエッチング被加工
部を有する半導体ウエハに単色光を照射し、前記エッチ
ング被加工部と前記マスク表面からの２つの反射光によ
る干渉光によって前記エッチング被加工部のエッチング
深さを測定するエッチング深さ方法において、前記マス
クのエッチング速度をエッチング加工中に測定し、その
値から前記エッチング被加工部と前記マスクのエッチン
グ速度の比をであるエッチング選択比を算出し、そのエ
ッチング選択比を用いてエッチング深さ測定値を補正す
ることを特徴とするエッチング深さ測定方法である。
段によれば、マスクで覆われていないエッチング被加工
部を有する半導体ウエハに単色光を照射し、前記エッチ
ング被加工部と前記マスク表面からの２つの反射光によ
る干渉光によって前記エッチング被加工部のエッチング
深さを測定するエッチング深さ方法において、前記マス
クのエッチング速度をエッチング加工中に測定し、その
値から前記エッチング被加工部と前記マスクのエッチン
グ速度の比をであるエッチング選択比を算出し、そのエ
ッチング選択比を用いてエッチング深さ測定値を補正す
ることを特徴とするエッチング深さ測定方法である。
【００１３】また請求項２の発明による手段によれば、
前記エッチング深さ測定値は、予めデータベースに収納
されているデータと比較して算出されることを特徴とす
るエッチング深さ測定方法である。
前記エッチング深さ測定値は、予めデータベースに収納
されているデータと比較して算出されることを特徴とす
るエッチング深さ測定方法である。
【００１４】また請求項３の発明による手段によれば、
前記予めデータベースに収納されているデータは、前記
干渉光の強度と波長との相関を示すデータであることを
特徴とするエッチング深さ測定方法である。
前記予めデータベースに収納されているデータは、前記
干渉光の強度と波長との相関を示すデータであることを
特徴とするエッチング深さ測定方法である。
【００１５】また請求項４の発明による手段によれば、
エッチングチャンバに観察窓を介して接続している測定
部を有する測定ヘッドと、この測定ヘッドからの測定結
果が入力されそれに基づいてマスクの膜厚を算出するる
マスク膜厚算出部と、このマスク膜厚算出部からの信号
が入力されそれによって前記マスクのエッチング速度を
算出するるマスクエッチング速度算出部と、このマスク
エッチング速度算出部からの信号が入力され深さ算出基
準値補正値を算出する深さ算出基準値補正部と、この深
さ算出基準値補正部と接続した深さ算出制御部とを有す
ることを特徴とするエッチング深さ測定装置である。
エッチングチャンバに観察窓を介して接続している測定
部を有する測定ヘッドと、この測定ヘッドからの測定結
果が入力されそれに基づいてマスクの膜厚を算出するる
マスク膜厚算出部と、このマスク膜厚算出部からの信号
が入力されそれによって前記マスクのエッチング速度を
算出するるマスクエッチング速度算出部と、このマスク
エッチング速度算出部からの信号が入力され深さ算出基
準値補正値を算出する深さ算出基準値補正部と、この深
さ算出基準値補正部と接続した深さ算出制御部とを有す
ることを特徴とするエッチング深さ測定装置である。
【００１６】また請求項５の発明による手段によれば、
前記測定ヘッドの測定部は、膜厚測定部と深さ測定部と
を具備していることを特徴とするエッチング深さ測定装
置である。
前記測定ヘッドの測定部は、膜厚測定部と深さ測定部と
を具備していることを特徴とするエッチング深さ測定装
置である。
【００１７】また請求項６の発明による手段によれば、
前記膜厚測定部と深さ測定部とは、それぞれ独立して自
動ＸＹステージを備えていることを特徴とするエッチン
グ深さ測定装置である。
前記膜厚測定部と深さ測定部とは、それぞれ独立して自
動ＸＹステージを備えていることを特徴とするエッチン
グ深さ測定装置である。
【００１８】また請求項７の発明による手段によれば、
前記膜厚測定部の光学系は、共焦点型の光学系であるこ
とを特徴とするエッチング深さ測定装置である。
前記膜厚測定部の光学系は、共焦点型の光学系であるこ
とを特徴とするエッチング深さ測定装置である。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面を参照して説明する。
を図面を参照して説明する。
【００２０】図１は本発明の実施の形態を示す測定装置
の模式図である。
の模式図である。
【００２１】測定装置の構成は、大別すると図示しない
エッチング装置のチャンバ１の上部に固定された測定ヘ
ッド２にマスク膜厚算出部３が接続され、マスク膜厚算
出部３にはマスクエッチング速度算出部４が接続され、
マスクエッチング速度算出部４には深さ算出基準値補正
部５が接続され、深さ算出基準値補正部５には深さ算出
制御部６が接続されている。
エッチング装置のチャンバ１の上部に固定された測定ヘ
ッド２にマスク膜厚算出部３が接続され、マスク膜厚算
出部３にはマスクエッチング速度算出部４が接続され、
マスクエッチング速度算出部４には深さ算出基準値補正
部５が接続され、深さ算出基準値補正部５には深さ算出
制御部６が接続されている。
【００２２】チャンバ１内にはエッチングにより孔や溝
が形成されるシリコンウエハＷがセットされている。ま
たチャンバ１上部には石英ガラス製の観察窓７が設置さ
れ、この観察窓７の上面に測定ヘッド２が接続されてい
る。
が形成されるシリコンウエハＷがセットされている。ま
たチャンバ１上部には石英ガラス製の観察窓７が設置さ
れ、この観察窓７の上面に測定ヘッド２が接続されてい
る。
【００２３】測定ヘッド２は図２に示すように、深さ測
定部８と膜厚測定部９とを備えており、それぞれが具備
している自動ＸＹステージ１０ａ、１０ｂにより、深さ
測定部８と膜厚測定部９とは独立してシリコンウエハＷ
上の測定プローブ光の照射位置を変えることができる。
定部８と膜厚測定部９とを備えており、それぞれが具備
している自動ＸＹステージ１０ａ、１０ｂにより、深さ
測定部８と膜厚測定部９とは独立してシリコンウエハＷ
上の測定プローブ光の照射位置を変えることができる。
【００２４】また、膜厚測定部９はタングステンランプ
１１、光ファイバ１２、レンズ１３、分光器１４で構成
されている。タングステンランプ１１から出力された光
は光ファイバ１２を通り、さらにレンズ１３によりシリ
コンウエハＷの表面上に集束する集光光束になり、観察
窓７を通って垂直にシリコンウエハＷの表面を照射す
る。この照射によるシリコンウエハＷからの反射光は照
射光と同じ光路を逆方向に順次進行して分光器１４に入
力する。分光器１４では入力した光を分光スペクトルに
変えて電気信号として出力する。
１１、光ファイバ１２、レンズ１３、分光器１４で構成
されている。タングステンランプ１１から出力された光
は光ファイバ１２を通り、さらにレンズ１３によりシリ
コンウエハＷの表面上に集束する集光光束になり、観察
窓７を通って垂直にシリコンウエハＷの表面を照射す
る。この照射によるシリコンウエハＷからの反射光は照
射光と同じ光路を逆方向に順次進行して分光器１４に入
力する。分光器１４では入力した光を分光スペクトルに
変えて電気信号として出力する。
【００２５】なお、この光学系は図３（ａ）に示すよう
に、プロセス中の膜厚測定で、最もノイズの原因となる
プラズマが発する光の影響を少なくするため、光ファイ
バ１２、レンズ１３、観察窓７を経由したチャンバ１内
のシリコンウエハＷへの照射光路と、その反射光路を共
焦点形光学系にして、プラズマ光が光ファイバ１２に入
らないような光学的構造にしている。また、測定スポッ
トｐは図３（ｂ）に示すようにセルｓの中央部を測定す
る。
に、プロセス中の膜厚測定で、最もノイズの原因となる
プラズマが発する光の影響を少なくするため、光ファイ
バ１２、レンズ１３、観察窓７を経由したチャンバ１内
のシリコンウエハＷへの照射光路と、その反射光路を共
焦点形光学系にして、プラズマ光が光ファイバ１２に入
らないような光学的構造にしている。また、測定スポッ
トｐは図３（ｂ）に示すようにセルｓの中央部を測定す
る。
【００２６】一方、深さ測定部８は光の進行方向に従っ
て、水銀ランプ１６、光ファイバ１７、レンズ１８、干
渉フィルタ１９、光検出器２０で構成されている。水銀
ランプ１６から出力した紫外光は光ファイバ１７を通
り、さらにレンズ１８により平行光にコリメートされ、
観察窓７を経由して垂直にシリコンウエハＷの表面を照
射する。シリコンウエハＷからの反射光は照射光と同じ
光路を逆方向に進み、光ファイバ１７を通って干渉フィ
ルタ１９に入射する。
て、水銀ランプ１６、光ファイバ１７、レンズ１８、干
渉フィルタ１９、光検出器２０で構成されている。水銀
ランプ１６から出力した紫外光は光ファイバ１７を通
り、さらにレンズ１８により平行光にコリメートされ、
観察窓７を経由して垂直にシリコンウエハＷの表面を照
射する。シリコンウエハＷからの反射光は照射光と同じ
光路を逆方向に進み、光ファイバ１７を通って干渉フィ
ルタ１９に入射する。
【００２７】干渉フィルタ１９では特定の波長の光のみ
透過し、その透過した反射光を光検出器２０に入力す
る。光検出器２０は受光した反射光の強度に応じた電気
信号を出力する構成になっている。
透過し、その透過した反射光を光検出器２０に入力す
る。光検出器２０は受光した反射光の強度に応じた電気
信号を出力する構成になっている。
【００２８】次に、これらの構成による作用について説
明する。図４は上述の構成による溝（孔）深さの測定の
フローチャートである。
明する。図４は上述の構成による溝（孔）深さの測定の
フローチャートである。
【００２９】まず、図５に示すように、エッチング装置
でのエッチング開始前に、深さ測定装置の深さ測定用の
プローブ光がシリコンウエハＷの溝が形成される部分
（セル）を照射し、光検出器２０に入射するよするよう
に自動ＸＹステージ１０ａを測定位置に移動する（Ｓ
１）。一方、膜厚測定部９の膜厚測定用のプローブ光も
マスク１５のみの部分を照射するように自動ＸＹステー
ジ１０ｂを測定位置に移動する（Ｓ２）。
でのエッチング開始前に、深さ測定装置の深さ測定用の
プローブ光がシリコンウエハＷの溝が形成される部分
（セル）を照射し、光検出器２０に入射するよするよう
に自動ＸＹステージ１０ａを測定位置に移動する（Ｓ
１）。一方、膜厚測定部９の膜厚測定用のプローブ光も
マスク１５のみの部分を照射するように自動ＸＹステー
ジ１０ｂを測定位置に移動する（Ｓ２）。
【００３０】次に、図６に示すようにマスク膜厚測定部
９でタングステンランプ１１の光をマスク１５に照射し
て、反射光を分光器１４に入射させ、分光器１４から電
気信号となった分光スぺクトルをマスク膜厚算出部３で
演算してマスク１５の初期膜厚を算出する（Ｓ３）。
９でタングステンランプ１１の光をマスク１５に照射し
て、反射光を分光器１４に入射させ、分光器１４から電
気信号となった分光スぺクトルをマスク膜厚算出部３で
演算してマスク１５の初期膜厚を算出する（Ｓ３）。
【００３１】膜厚測定原理は図６（ｂ）に示すように、
分光器１４で検出した分光スペクトル信号波形ｆ（干渉
光強度ｄ０、波長λ）と、予めデータベースに収納され
ている理論波形ｆ（ｄ０ ′、λ）とのカーブを比較する
カーブフィッティングを行い、双方のカーブの差が最小
となるような理論波形カーブを選定して、それにより膜
厚を求める。
分光器１４で検出した分光スペクトル信号波形ｆ（干渉
光強度ｄ０、波長λ）と、予めデータベースに収納され
ている理論波形ｆ（ｄ０ ′、λ）とのカーブを比較する
カーブフィッティングを行い、双方のカーブの差が最小
となるような理論波形カーブを選定して、それにより膜
厚を求める。
【００３２】次にエツチングが開始すると、深さ測定部
８は光検出器２０の信号を深さ算出制御部６に入力する
（Ｓ４）。深さ算出制御部６は周期信号となる深さ信号
の極点を検出する（Ｓ５）。
８は光検出器２０の信号を深さ算出制御部６に入力する
（Ｓ４）。深さ算出制御部６は周期信号となる深さ信号
の極点を検出する（Ｓ５）。
【００３３】深さ算出は、従来の技術と同様にで述べた
ように信号が半周期（あるいは一周期）変化したとき、
深さ算出基準値だけ深さが変化したとして深さを求め
る。深さ算出基準値は、深さ算出基準値補正部５からの
出力値を用いる。
ように信号が半周期（あるいは一周期）変化したとき、
深さ算出基準値だけ深さが変化したとして深さを求め
る。深さ算出基準値は、深さ算出基準値補正部５からの
出力値を用いる。
【００３４】一方、膜厚測定部９は膜厚を、単位時間
（例えば１ｓｅｃ）ごとに分光器１４からの分光スペク
トルを膜厚算出部で算出し（Ｓ６）、つぎにマスクエッ
チング速度算出部４で１単位時間前の膜厚値と比較して
その差から、１単位時間あたりの膜厚変化量、つまりマ
スク１５のエッチング速度を算出する（Ｓ７）。
（例えば１ｓｅｃ）ごとに分光器１４からの分光スペク
トルを膜厚算出部で算出し（Ｓ６）、つぎにマスクエッ
チング速度算出部４で１単位時間前の膜厚値と比較して
その差から、１単位時間あたりの膜厚変化量、つまりマ
スク１５のエッチング速度を算出する（Ｓ７）。
【００３５】さらに深さ算出基準値補正部５では、算出
したマスク１５のエッチング速度と、予め判っているシ
リコンウエハＷのエッチング速度の比であるエッチング
選択比を算出する（Ｓ８）。
したマスク１５のエッチング速度と、予め判っているシ
リコンウエハＷのエッチング速度の比であるエッチング
選択比を算出する（Ｓ８）。
【００３６】そのエッチング選択比から、図１０に示し
たような予め求めてあるエッチング選択比と深さ算出基
準値となる信号半周期の深さの関係を用いて深さ算出基
準値（補正値）を算出する（Ｓ９）。
たような予め求めてあるエッチング選択比と深さ算出基
準値となる信号半周期の深さの関係を用いて深さ算出基
準値（補正値）を算出する（Ｓ９）。
【００３７】なお、深さ算出制御部６で極点が検出され
深さを算出する場合の基準値は、深さ信号が極点から極
点まで変化した間に求まった基準値の平均値を算出して
（Ｓ１０）用いる。
深さを算出する場合の基準値は、深さ信号が極点から極
点まで変化した間に求まった基準値の平均値を算出して
（Ｓ１０）用いる。
【００３８】さらに、従来例と同様に深さ信号の極点を
検出（Ｓ１１）し、それにより、図９（ｂ）に示すよう
に、エッチイング深さを平均基準値から算出（Ｓ１２）
し、エッチングのプロセスの終点を制御している。
検出（Ｓ１１）し、それにより、図９（ｂ）に示すよう
に、エッチイング深さを平均基準値から算出（Ｓ１２）
し、エッチングのプロセスの終点を制御している。
【００３９】また、上述の実施の形態では、シリコンウ
エハＷへの溝の作成プロセスでの溝深さの測定について
説明したが、図７に示したような多層膜の場合も同様に
行うことができる。、例えば、シリコン基板の表面にＳ
ｉＯ２膜が形成されている多層膜で、ＳｉＯ２膜に所定
の溝をエッチングで形成する場合、膜厚測定部９と深さ
測定部８とにより同様に溝の深さを測定することがで
き、溝作成のエッチングプロセスに対しても同様に適用
可能することができる。
エハＷへの溝の作成プロセスでの溝深さの測定について
説明したが、図７に示したような多層膜の場合も同様に
行うことができる。、例えば、シリコン基板の表面にＳ
ｉＯ２膜が形成されている多層膜で、ＳｉＯ２膜に所定
の溝をエッチングで形成する場合、膜厚測定部９と深さ
測定部８とにより同様に溝の深さを測定することがで
き、溝作成のエッチングプロセスに対しても同様に適用
可能することができる。
【００４０】なお、従来技術では、エツチング選択比は
プロセスで固定していたため、ウエハ間で選択比がばら
つくと、算出した深さにも誤差が生じ、高精度な深さ測
定が不可能であったが、上述の構成によればエツチング
選択比を測定装置自体で算出できるため、ウエハが変更
しても誤差がなく、高精度な溝深さ測定ができる。
プロセスで固定していたため、ウエハ間で選択比がばら
つくと、算出した深さにも誤差が生じ、高精度な深さ測
定が不可能であったが、上述の構成によればエツチング
選択比を測定装置自体で算出できるため、ウエハが変更
しても誤差がなく、高精度な溝深さ測定ができる。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、被測定体のウエハ毎の
エツチング選択比を測定装置自体で算出できるため、ウ
エハが変更しても誤差がなく、高精度な溝深さ測定が可
能になった。
エツチング選択比を測定装置自体で算出できるため、ウ
エハが変更しても誤差がなく、高精度な溝深さ測定が可
能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す測定装置の模式図。
【図２】本発明の実施の形態を示す測定ヘッドの構成
図。
図。
【図３】本発明の実施の形態を示す膜厚測定部の光学系
の構成図。
の構成図。
【図４】本発明の実施の形態を示す膜厚測定のフローチ
ャート。
ャート。
【図５】本発明の実施の形態を示す膜厚測定の測定開始
状態の説明図。
状態の説明図。
【図６】本発明の実施の形態を示す膜厚測定の測定原理
の説明図。
の説明図。
【図７】本発明の実施の形態の変形例を示す説明図。
【図８】シリコンウエハのエッチング工程の説明図で、
（ａ）は加工前、。（ｂ）は加工後を示している。
（ａ）は加工前、。（ｂ）は加工後を示している。
【図９】従来のエッチング溝の深さの測定原理の説明図
で、（ａ）は光学的な光路の説明図で、（ｂ）はエッチ
ング深さの算出原理の説明図。
で、（ａ）は光学的な光路の説明図で、（ｂ）はエッチ
ング深さの算出原理の説明図。
【図１０】エッチング選択比と出力信号の半周期の深さ
との関係を示すグラフ。
との関係を示すグラフ。
１…チャンバ、２…測定ヘッド、３…マスク膜厚算出
部、４…マスクエッチング速度算出部、５…深さ算出基
準値補正部、６…深さ算出制御部、７…観察窓、８…深
さ測定部、９…膜厚測定部、１４…分光器、１５、３２
…マスク、１９…干渉フィルタ、２０…光検出器、３１
…溝、３３…光センサ
部、４…マスクエッチング速度算出部、５…深さ算出基
準値補正部、６…深さ算出制御部、７…観察窓、８…深
さ測定部、９…膜厚測定部、１４…分光器、１５、３２
…マスク、１９…干渉フィルタ、２０…光検出器、３１
…溝、３３…光センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井ノ本 実 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 Ｆターム(参考） 2F065 AA25 BB13 CC19 DD03 FF51 GG02 GG03 GG22 HH13 JJ01 LL02 LL22 LL46 MM03 4M106 AA01 BA04 CA48 CA57 CA70 DH12 DH60 DJ04 DJ18 DJ19
Claims (7)
- 【請求項１】 マスクで覆われていないエッチング被加
工部を有する半導体ウエハに単色光を照射し、前記エッ
チング被加工部と前記マスク表面からの２つの反射光に
よる干渉光によって前記エッチング被加工部のエッチン
グ深さを測定するエッチング深さ方法において、 前記マスクのエッチング速度をエッチング加工中に測定
し、その値から前記エッチング被加工部と前記マスクの
エッチング速度の比をであるエッチング選択比を算出
し、そのエッチング選択比を用いてエッチング深さ測定
値を補正することを特徴とするエッチング深さ測定方
法。 - 【請求項２】 前記エッチング深さ測定値は、予めデー
タベースに収納されているデータと比較して算出される
ことを特徴とする請求項１記載のエッチング深さ測定方
法。 - 【請求項３】 前記予めデータベースに収納されている
データは、前記干渉光の強度と波長との相関を示すデー
タであることを特徴とする請求項２記載のエッチング深
さ測定方法。 - 【請求項４】 エッチングチャンバに観察窓を介して接
続している測定部を有する測定ヘッドと、この測定ヘッ
ドからの測定結果が入力されそれに基づいてマスクの膜
厚を算出するるマスク膜厚算出部と、このマスク膜厚算
出部からの信号が入力されそれによって前記マスクのエ
ッチング速度を算出するるマスクエッチング速度算出部
と、このマスクエッチング速度算出部からの信号が入力
され深さ算出基準値補正値を算出する深さ算出基準値補
正部と、この深さ算出基準値補正部と接続した深さ算出
制御部とを有することを特徴とするエッチング深さ測定
装置。 - 【請求項５】 前記測定ヘッドの測定部は、膜厚測定部
と深さ測定部とを具備していることを特徴とする請求項
４記載のエッチング深さ測定装置。 - 【請求項６】 前記膜厚測定部と深さ測定部とは、それ
ぞれ独立して自動ＸＹステージを備えていることを特徴
とする請求項５記載のエッチング深さ測定装置。 - 【請求項７】 前記膜厚測定部の光学系は、共焦点型の
光学系であることを特徴とする請求項５又は６記載のエ
ッチング深さ測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11102527A JP2000292129A (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | エッチング深さ測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11102527A JP2000292129A (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | エッチング深さ測定方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000292129A true JP2000292129A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14329802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11102527A Pending JP2000292129A (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | エッチング深さ測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000292129A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-04-09 JP JP11102527A patent/JP2000292129A/ja active Pending
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