JPS6168506A - エツチング深さ測定装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は平行平板型のエツチング装置を用いて半導体ウ
ェハーのドライエツチングを施す際に、エツチング中に
エツチング深さを測定し得る装置に関する。

（従来の技術） ＬＳＩ、超ＬＳＩを製造するには、半導体材料或いは半
導体素子の製作に用いる半導体膜、絶縁膜及び金属膜等
を微細なパターンに忠実にエツチングする必要がある。

このエツチング方法として最近ではプラズマエツチング
、リアクティブイオンエツチング、スパッタエッチンク
或いはイオンビームエツチング等のドライエツチングが
従来の薬品を用いたウェトエッチングに代わって利用さ
れている。

このドライエツチングはいずれも真空中における電極間
の放電を利用したものであり、その１つに平行平板型電
極を用いたエツチング装置がある。

斯る平行平板型電極を用いたエツチング装置は石英から
なる処理チャンバー内に平板状をなす上部電極と下部電
極を−Ｌ下に離間して平行に配設し、下部電極上に半導
体ウェハーを載置し、チャンバー内に所定の気体を封入
して減圧下にした状態で、」一部電極と下部電極間に高
周波電圧を印加し放電をなさしめ、ウェハー表面のホト
レジストから裸出した部分をエツチングするようにした
ものである。

（発明が解決しようとする問題点） 」−述した平行平板型電極を用いたエツチング装置を含
め、従来のドライエツチング装置にあっては、エツチン
グ深さく通常４ＩＬ程度）を測定するには、エツチング
処理終了後にチャンバーからウェハーを取り出して行わ
なければならなかった。

即ち、エツチング前に電極間の距離、印加する高周波電
圧の強ｙ或いは処理時間等を設定し、この設定に基づい
て経験的にエツチング深さを予ＩＩＩＩｌ、エツチング
終了時を求めていた。

その結果、処理途中において処理条件が変化しエツチン
グ深さが予測値からずれることがあっても、後に検査し
なければ分らない不利があり、これが製品の歩留低下に
もつながっている。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決すべく本発明は、平行平板型電極を用
いたドライエツチング装置のチャンバー上方にレーザ光
発振器を設け、このレーザ先発振器トチャンバーとの間
にハーフミラ−を配回し、このハーフミラ−の−側方に
反射鏡を、他側方にレーザ光測定器をそれぞれ配し、更
に上部電極には前記ハーフミラ−を透過したレーザ光が
通る上下方向の貫通孔を穿設し、レーザ光発振器からの
レーザ光をハーフミラ−にて下部電極」−のウェハーに
当たるレーザ光と、反射鏡に当たるレーザ光とに分け、
ウェハーにて反射したレーザ光と反射鏡にて反射したレ
ーザ光を前記ハーフミラ−を介してレーザ光測定器に合
成光として入射せしめ、この合成光の位相の変化を干渉
しまとして測定することで経時的にエツチング深さを知
り得るようにした。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係るエツチング深さ測定装置を旧設し
たドライエツチング装置の断面図であり、ドライエツチ
ング装置（１）は基板（２）上に石英からなる処理チャ
ンバー（３）を固定している。処理チャンバー（３）は
下方を開放した吊り鐘状をなし、また基板（２）を介し
てチャンバー（３）内は真空引き装置及び所定のガス供
給装置とつながっている。

また、処理チャンバー（３）内には上部電極（０及び下
部電極（５）が設けられている。上部電極（４）及び下
部電極（５）はともに平板状をなし、上下方向に離間し
目一つ平行となっている。そして上部電極（４）の中央
部からは上方に向って軸部（８）が一体重に設けられ、
この軸部（６）上端が処理チャンバー（３）上面に嵌着
した保持体（７）に保持され、」二部電極（４）は処理
チャンバー（３）内にてつり下げ支持される。また上部
電極の軸部（６）及び保持体（７）には上下方向に共通
して貫通孔（８）が穿設されている。尚、上部電極（４
）は高周波電源に接続し、下部電極（５）はアースされ
る。

一方、処理チャンバー（３）の近傍には支柱（９）が垂
直方向に立設され、この支柱（９）の中間部には水平方
向の支柱（ｌＯ）が一体重又はナツト等を介して別体と
して固着されている。そして支柱（９）の上部にはレー
ザ光発振器（１１）を取り付け、このレーザ光発振器（
１１）と前記処理チャンバー（３）との中間部、具体的
には支柱（９）　、　（ｔｏ）の交叉部にハーフミラ−
（１２）をその傾斜角が約４５″　となるように取り付
け、このハーフミラ−（１２）の−側方の支柱（１０）
の一端部には反射鏡（１３）を垂直となるように取り付
け、更にハーフミラ−（１２）の他側方の支柱（１０）
の他端部にはレーザ光測定器（１４）を取り付けている
。これらレーザ光発振器（１１）、ハーフミラ−（１２
）、反射鏡（１３）及びレーザ光測定器（１４）はその
取り付は角度を微調整可能とされる。

以上において、下部電極（５）上面に半導体ウェハー（
−）を載置した状態でレーザー光発振器（１１）から下
方にレーザ光（立）を発すると、レーザ光（旦）の一部
（立１）はハーフミラ−（１２）を透過し、ロー通孔（
８）を通ってウェハー（Ｗ）表面に当たり、レーザ光（
文）の他の一部（立２）はハーフミラ−（１２）にて反
射され反射鏡（１３）に当たる。そしてレーザ光（立１
）はウェハー（−）表面にて反射し再びハーフミラ−（
１２）に向い、レーザ光（文２）は反射鏡（１３）にて
反射し、同様にＩ＼−フミラー（１２）に向う。更にハ
ーフミラ−（１２）で反射したレーザ光（ｆＬ　＋）　
（７）　一部とハーフミラ−（１２）を透過したレーザ
光（立２）の一部とが合成されて干渉光（立３）となリ
レーザ光測定器（１４）に向う。

レーザ光測定器（１４）に入射した干渉光（旦３）はそ
の位相の変化を干渉じまとして測定され、この測定値と
基準となる測定値を図示しない制御装置にて比較し、エ
ツチング深さとして表示装置等に表示する。

次に−１−記装置の測定原理、すなわち２光線干渉にお
ける干渉しま計数法を説明する。先ず、レーザ光発振器
（１１）、ハーフミラ−（１２）、反射鏡（１３）及び
レーザ光測定器（１４）は固定されているため、レーザ
光（ｆＬ）、（ｕ２）の位相は変化しない。しかしなが
ら、エツチング処理が進行するにつれて、レーザ光（ｉ
ｔ）のウェハー（誓）表面における反射位置が徐々に変
化するため、レーザ光（見１）の位相が変化し、このレ
ーザ光（文１）とレーザ光（文２）の合成光である干渉
光（旦３）の位相もエツチング深さに応じて変化する。

したがって、干渉光（立３）の位相の変化を干渉しまの
変化数として積算計数することによって、レーザ光（立
１）のウェハー（Ｗ）表面における反射位置の変化計を
とらえることができる。

そこで、予めエツチング深さが分っているウェハーを」
二記装置で測定し、干渉光（文３）による干渉しまの変
化数とエツチング深さとの関係を知り、これを基準値と
して制御装置に記憶させ、この基準値と比較することで
実際の被測定物（ウェハー）のエツチング深さを知る。

したがって予め多数の基準値を記憶させておけば、ウェ
ハー（Ｗ）をエツチングしている時に同時にエツチング
深さを正確に知ることが可能となる。

第２図はエツチング深さ測定装置の別実施例を示すもの
であり、第３図はこの実施例を適用したドライエツチン
グ装置の全体図である。

この実施例と第１図に示した実施例との相違は第１図に
示した実施例は支柱（８）、（１０）にレーザ光発振器
（１１）等を取り付けるようにしているが、第２図、第
３図に示す実施例にあってはレーザ光発振器（１１）等
を１つの支持体内に組み込み、ユニット化した点にある
。

即ち、支持体（１５）は上部ブロック（１６）及び下部
ブロック（１７）からなり、これらブロー２り（１Ｂ）
　。

（１７）にはネジ孔（１８）・・・が穿設され、ネジ等
を用いてブロック（ＩＥＩ）　、（１７）は一体化され
る。そして上部ブロック（１６）には上方に開口するレ
ーザ光発振器の取り付は孔（１９）が穿設され、下部に
はハーフミラ−（１２）を取り付ける傾斜面（２０）が
形成され、この傾斜面（２０）に下端が開口し上端が前
記取り付は孔（１８）に開口するレーザ光の通過孔（２
１）、一端がブロック（１６）の−側面に他端が前記傾
斜面（２０）に開口するレーザ光の通過孔（２２）、一
端がブロック（１Ｂ）の他側面に他端が傾斜面（２０）
と対向する垂直面（２３）に開口する干渉光の通過孔（
２４）がそれぞれ穿設され、通過孔（２２）が開［ｌす
る側面は反射鏡（１３）の取り付は面とし、また通過孔
（２４）はレーザ光測定器（１４）の取り付は孔とする
。

一方、下部ブロック（１７）には保持体（７）に外嵌す
る貫通孔（２５）が形成される。

このようにレーザ光発振器（１１）、ハーフミラ−（１
２）、反射鏡（１３）及びレーザ光測定器（１４）を一
体重に支持体（１５）に組み込むようにすれば、各部材
の位置関係に狂いが発生することがなく、したがって測
定中に微調整をなす必要がなくなる。

（発明の効果） 以上に述べた如く本発明によれば、エツチングを行って
いる時にエツチングの深さを測定できるため、エツチン
グの深ｙを自由にコントロールでき、且つ正確な深さで
エツチングすることができる。またエツチング深さを測
定する装置の各構成部材を１つの支持体内に一体的に組
み込むようにすれば、測定中に各部材の取り付は角度を
微調整する必要がなく極めて使い易いという効果も発揮
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るエツチング深さ測定装置を細膜し
たドライエツチング装置の断面図、第２図は別実施例に
係るエツチング深さ測定装置の分解斜視図、第３図は第
２図に示したエツチング深さ測定装置を細膜したドライ
エツチング装置の全体図である。 尚、図面中（１）はドライエツチング装置、（３）は処
理チャンバー、（４）は−ヒ部電極、（５）は下部電極
、（８）は貫通孔、（９）、（１０）は支柱、（１１）
はレーザ光発振器、（１２）はハーフミラー、（１３）
は反射鏡、（１４）はレーザ光測定器、（１５）は支持
体、（ｔｅ）、（１７）はブロック、（見）、（立１）
、（見？）はレーザ光、　（Ｌ；Ｌ３）は干渉光である
。 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）処理チャンバー内に平板状をなす上部電極と下部
   電極を離間して配設してなるドライエッチング装置にお
   いて、前記処理チャンバー上方にはレーザ光発振器を設
   け、このレーザ光発振器と処理チャンバーとの中間位置
   にハーフミラーを設け、このハーフミラー側方には反射
   鏡を、他側方にはレーザ光測定器をそれぞれ設け、更に
   前記上部電極にはハーフミラーを透過したレーザ光が通
   る貫通孔を上下方向に穿設したことを特徴とするエッチ
   ング深さ測定装置。
2. （２）前記レーザ光発振器、ハーフミラー、反射鏡及び
   レーザ光測定器は、複数のブロックを一体化してなる支
   持体に組み込まれていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のエッチング深さ測定装置。