JPS5845643B2 - 不透明層の食刻速度を決定する方法 - Google Patents
不透明層の食刻速度を決定する方法Info
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- JPS5845643B2 JPS5845643B2 JP53059032A JP5903278A JPS5845643B2 JP S5845643 B2 JPS5845643 B2 JP S5845643B2 JP 53059032 A JP53059032 A JP 53059032A JP 5903278 A JP5903278 A JP 5903278A JP S5845643 B2 JPS5845643 B2 JP S5845643B2
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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
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- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は不透明材料の食刻速度を決定し得る方法並びに
この方法を実施する干渉計装置に係る。
この方法を実施する干渉計装置に係る。
従来に於て、光の干渉を用いて透明層の厚さの変化する
速度をモニタするための検出装置は既に知られている。
速度をモニタするための検出装置は既に知られている。
例えば、反応性ガス・プラズマを用いてレジスト層中の
開孔を経てシリコン基板上の２酸化シリコン層を食刻す
るとき、単色光のビームが上記２酸化シリコン層の表面
上に方向付けられる。
開孔を経てシリコン基板上の２酸化シリコン層を食刻す
るとき、単色光のビームが上記２酸化シリコン層の表面
上に方向付けられる。
簡便にはレーザの源から発生された光のビームが上記２
酸化シリコン層の表面及びその下の不透明なシリコンの
表面の両方から反射される。
酸化シリコン層の表面及びその下の不透明なシリコンの
表面の両方から反射される。
これらの反射光は相互に干渉し、上記２酸化シリコン層
の厚さが変化するに従って光強度が変化する。
の厚さが変化するに従って光強度が変化する。
その光強度に於ける変化が検出装置により感知されて、
波形として記録される。
波形として記録される。
波形が１回の振動を経たとき、上記２酸化シリコン層の
厚さはλ／ ２ ｎだけ変化している。
厚さはλ／ ２ ｎだけ変化している。
この場合、λは光の波長を示し、ｎは２酸化シリコンの
屈折率を示す。
屈折率を示す。
この装置は、本質的には、高精度に平行な２本のビーム
を用いた干渉計である。
を用いた干渉計である。
２ビ一ム間の小さな角度は干渉縞の幅が実際に於て検出
装置上に於けるレーザ・ビームの幅と同一になるという
結果を生じる。
装置上に於けるレーザ・ビームの幅と同一になるという
結果を生じる。
この装置はシリコン又は金属の如き不透明材料の厚さに
於ける変化の速度を決定する場合には有用でない。
於ける変化の速度を決定する場合には有用でない。
本発明の目的は不透明材料の食刻速度を決定し得る方法
並びにこの方法を実施する干渉計装置を提供することで
ある。
並びにこの方法を実施する干渉計装置を提供することで
ある。
次に本発明について概略的に説明すると、本発明は透明
層により部分的にマスクされている不透明層の食刻速度
を検出するための干渉計装置を達成する。
層により部分的にマスクされている不透明層の食刻速度
を検出するための干渉計装置を達成する。
この場合、上記透明層も又食刻される。２本の平行な単
色光のビームが形成され、第１のビームは食刻されるべ
き不透明層上に入射され、第２のビームは透明層上に入
射される。
色光のビームが形成され、第１のビームは食刻されるべ
き不透明層上に入射され、第２のビームは透明層上に入
射される。
透明層の食刻速度は、該透明層の表面及び該透明層で覆
われている不透明層の表面からの第２ビームの反射光の
間の干渉による光強度に於ける変化を検出及び記録する
ことによって決定される。
われている不透明層の表面からの第２ビームの反射光の
間の干渉による光強度に於ける変化を検出及び記録する
ことによって決定される。
その光強度の１回の振動は透明層の厚さに於ける変化λ
／２ｎに対応する。
／２ｎに対応する。
この場合、λは光の波長を示し、ｎは透明層の屈折率を
示す。
示す。
不透明層の食刻速度は、透明層で覆われていない不透明
層の表面から反射された第１ビームと透明層で覆われて
いる不透明層の表面から反射された第２ビームとの間の
干渉による光強度に於ける変化を検出及び記録すること
によって決定される。
層の表面から反射された第１ビームと透明層で覆われて
いる不透明層の表面から反射された第２ビームとの間の
干渉による光強度に於ける変化を検出及び記録すること
によって決定される。
この場合、その光強度の１回の振動は不透明層の除去さ
れた厚さλ／２−△Ｘ（ｎ−１）に対応する。
れた厚さλ／２−△Ｘ（ｎ−１）に対応する。
この場合、λは光の波長を示し、ｎは透明層の屈折率を
示し、△Ｘは同一時間中に除去された透明層の厚さを示
す。
示し、△Ｘは同一時間中に除去された透明層の厚さを示
す。
次に、図面を参照して、本発明をその好実施例について
更に詳細に説明する。
更に詳細に説明する。
第１図に於て、アルミニウムで被覆された裏面１３を有
しそして数秒の弧の精度に平行な平面を有する鏡である
窓１１が４５°の角度に装着されており、その窓１１は
ＨｅＮｅレーザの光源からの単一ビーム１９から２本の
別個の平行なビーム１５及び１７を生じる。
しそして数秒の弧の精度に平行な平面を有する鏡である
窓１１が４５°の角度に装着されており、その窓１１は
ＨｅＮｅレーザの光源からの単一ビーム１９から２本の
別個の平行なビーム１５及び１７を生じる。
窓１１の厚さは変えられ得るが、ビーム１５が不透明層
２３上に方向付けられそしてビーム１７が透明層２５上
に方向付けられ得る様に充分にビームを分離させるよう
選択されている。
２３上に方向付けられそしてビーム１７が透明層２５上
に方向付けられ得る様に充分にビームを分離させるよう
選択されている。
記載の実施例に於ては、約０．６４ｃｍの厚さが用いら
れている。
れている。
窓１１の装着される角度は、ビーム１５及び１７が食刻
されている材料の表面に直角に方向付けられる様に光源
及び窓が配置されるならば、任意に変えられ得る。
されている材料の表面に直角に方向付けられる様に光源
及び窓が配置されるならば、任意に変えられ得る。
従って、反射ビーム３０及び３７は入射ビーム１５及び
１７と同一線上を進む。
１７と同一線上を進む。
レーザの源が簡便に用いられ得るが、タングステン又は
水銀ランプの如き他の単色光の源を狭帯域フィルタとと
もに用いることも出来る。
水銀ランプの如き他の単色光の源を狭帯域フィルタとと
もに用いることも出来る。
ビーム１７は透明層２５の表面２７及び透明層で覆われ
ている不透明層２３の表面２９の両方から反射されて、
表面２７及び２９から反射された干渉する反射ビーム３
０を形成する。
ている不透明層２３の表面２９の両方から反射されて、
表面２７及び２９から反射された干渉する反射ビーム３
０を形成する。
反射ビーム３０はビーム１７の径路を逆方向に窓１１の
前面３１のＡ点へと進む。
前面３１のＡ点へと進む。
前面３１のＡ点からの結合された干渉する反射ビーム３
３は例えば光電子増倍管、太陽電池、又はダイオードで
あり得る検出装置３５に方向付けられる。
３は例えば光電子増倍管、太陽電池、又はダイオードで
あり得る検出装置３５に方向付けられる。
表面２７及び２９からの反射ビーム３０の部分３２は前
面３１を通過してから裏面１３のＢ点及び０点に於て２
回反射されそして部分的に前面３１のＤ点に於て１回反
射される。
面３１を通過してから裏面１３のＢ点及び０点に於て２
回反射されそして部分的に前面３１のＤ点に於て１回反
射される。
それから、検出装置３５と同一の型の装置であり得る検
出装置３９に方向付けられる。
出装置３９に方向付けられる。
透明層で覆われていない不透明層２３の表面４１に入射
したビーム１５の反射ビーム３７は窓１１の前面３１の
Ｄ点を通り、窓１１の裏面１３の０点に於て１回反射さ
れ、それから検出装置３９に方向付けられる。
したビーム１５の反射ビーム３７は窓１１の前面３１の
Ｄ点を通り、窓１１の裏面１３の０点に於て１回反射さ
れ、それから検出装置３９に方向付けられる。
ビーム３７はＤ点からビーム３０の部分３２と同一線上
に進み、相互に干渉する。
に進み、相互に干渉する。
検出装置３９に方向付けられる最も強度の大きい２本の
ビーム、即ち透明層で覆われていない不透明層の表面４
１からの反射ビーム３７及び透明層で覆われている不透
明層の表面２９からの反射ビーム３０、の光路を等しく
するために光路差補償板４３が用いられている。
ビーム、即ち透明層で覆われていない不透明層の表面４
１からの反射ビーム３７及び透明層で覆われている不透
明層の表面２９からの反射ビーム３０、の光路を等しく
するために光路差補償板４３が用いられている。
光路差補償板４３が用いられない場合には、レーザの源
２１が光路差を光速度で割った値に等しい短かい期間以
内のスイッチング・モードを有し得るので、検出装置３
９上に雑音の多い信号を生じることになり得る。
２１が光路差を光速度で割った値に等しい短かい期間以
内のスイッチング・モードを有し得るので、検出装置３
９上に雑音の多い信号を生じることになり得る。
実際に於ては、光路差は数ミリメートルの精度に等しく
されていればよい。
されていればよい。
光路差補償板が、２本のビームを平行に維持するために
厳密な許容範囲の角度で設けられる必要はなく、反射ビ
ームが入射ビームと正確に同一の角度になる様に、それ
らの光学素子が平坦な表面を有していればよい。
厳密な許容範囲の角度で設けられる必要はなく、反射ビ
ームが入射ビームと正確に同一の角度になる様に、それ
らの光学素子が平坦な表面を有していればよい。
検出装置３９から所望の出力信号を得るために、ビーム
の強度の比率が第１図に示される如く調整される。
の強度の比率が第１図に示される如く調整される。
■はレーザの源２１からの光の強度である。
検出装置３９に加えられている値０．０１８Ｉ及び０．
０２８Ｉは各々表面２９及び４１からの反射光の値であ
る。
０２８Ｉは各々表面２９及び４１からの反射光の値であ
る。
これは、窓１１の屈折率を約１．５に選択するか又は裏
面１３の透過度を調整することによって得られる。
面１３の透過度を調整することによって得られる。
ビーム１９の偏光は第１図の平面に対して垂直に行われ
るべきである。
るべきである。
窓１１は、検出装置３９上に方向付けられる最も強度の
大きい２本のビームの間に１ミリラジアンよりも大きい
角度が生じることを防ぐために、数秒の弧の精度に平行
な２つの平面を有しているべきである。
大きい２本のビームの間に１ミリラジアンよりも大きい
角度が生じることを防ぐために、数秒の弧の精度に平行
な２つの平面を有しているべきである。
２本のビーム間の角度が大きければ大きい程、検出装置
３９上へのそれらの２本のビームの間の角度による干渉
縞の間隔はそれだけ狭くなる。
３９上へのそれらの２本のビームの間の角度による干渉
縞の間隔はそれだけ狭くなる。
この干渉縞の間隔は、振動又は低レベルの信号に関連す
る問題を最小限にするために出来る限り広い幅に維持さ
れるべきである。
る問題を最小限にするために出来る限り広い幅に維持さ
れるべきである。
検出装置４５はビーム１９をサンプルし、検出装置４５
の出力が第２図の検出回路に示されている如く検出装置
３５及び３９のための基準として用いられる。
の出力が第２図の検出回路に示されている如く検出装置
３５及び３９のための基準として用いられる。
例えばパターン状の透明なレジスト材料の層で部分的に
覆われているシリコン・ウェハである食刻されるべき基
板上にビーム１５及び１７が方向付けられ、ビーム１５
は基板のシリコン上にそしてビーム１７はレジスト上に
入射される。
覆われているシリコン・ウェハである食刻されるべき基
板上にビーム１５及び１７が方向付けられ、ビーム１５
は基板のシリコン上にそしてビーム１７はレジスト上に
入射される。
反射ビームが検出装置の中心に方向付けられる様に、窓
１１が調整される。
１１が調整される。
ビーム１５及び１７は相互に比較的近接しているので、
両ビームは本質的に同一の媒体を経て方向付けられ、従
って検出装置の出力は窓の設置、真空状態及び／若しく
は雰囲気に於ける変化によって最小限の影響しか受けな
い。
両ビームは本質的に同一の媒体を経て方向付けられ、従
って検出装置の出力は窓の設置、真空状態及び／若しく
は雰囲気に於ける変化によって最小限の影響しか受けな
い。
食刻処理が例えば反応性ガス・プラズマを用いて開始さ
れ、検出装置３５及び３９からの出力が第２図に示され
ている如く２本のペンを有する２ペン式記録装置のチャ
ンネルＡ及びＢを駆動させる。
れ、検出装置３５及び３９からの出力が第２図に示され
ている如く２本のペンを有する２ペン式記録装置のチャ
ンネルＡ及びＢを駆動させる。
食刻が開始される前に、出力４０上に於ける電位差計３
６及び３Ｂが、検出装置３５及び３９から零の出力が得
られる様に調整される。
６及び３Ｂが、検出装置３５及び３９から零の出力が得
られる様に調整される。
この様にして、記録された波形に於ける光源の振幅の変
動が極めて最小限にされる。
動が極めて最小限にされる。
典型的な記録された波形が第３Ａ図及び第３Ｂ図に示さ
れている。
れている。
検出装置３５から得られたチャンネルＡの波形は、食刻
処理により透明層２５の厚さが変化するに従って変化す
る表面２７及び２９からの反射ビーム間の干渉によって
生じた光強度に於ける周期的変化を表わしている。
処理により透明層２５の厚さが変化するに従って変化す
る表面２７及び２９からの反射ビーム間の干渉によって
生じた光強度に於ける周期的変化を表わしている。
チャンネルＡの波形が１回の振動を経たとき、透明層２
５の厚さがλ／ ２ ｎだけ変化している。
５の厚さがλ／ ２ ｎだけ変化している。
この場合、λは光の波長を示し、ｎはレジスト層の屈折
率を示す。
率を示す。
チャンネルＢの波形に於ける最大振幅の振動は、食刻処
理が進行するに従って変化する、透明層で覆われていな
い不透明層の表面４１からの反射ビームと透明層で覆わ
れている不透明層の表面２９からの反射ビームとの間の
干渉によって生じた光強度に於ける周期的変化を表わし
ている。
理が進行するに従って変化する、透明層で覆われていな
い不透明層の表面４１からの反射ビームと透明層で覆わ
れている不透明層の表面２９からの反射ビームとの間の
干渉によって生じた光強度に於ける周期的変化を表わし
ている。
これらの振動はレジストが食刻される結果として振幅変
調されている。
調されている。
チャンネルＢの波形の１回の振動はシリコンの除去され
た厚さλ／２−△Ｘ（ｎ−１）に対応する。
た厚さλ／２−△Ｘ（ｎ−１）に対応する。
この場合、λは光の波長を示し、ｎはレジストの屈折率
を示し、モして△ＸはチャンネルＡの波形の場合と同一
時間内に除去されたレジストの厚さを示す。
を示し、モして△ＸはチャンネルＡの波形の場合と同一
時間内に除去されたレジストの厚さを示す。
この様にして、レジスト及びシリコンの食刻速度が本発
明の装置により同時に決定される。
明の装置により同時に決定される。
第３Ａ図及び第３Ｂ図に示されている例に於ては、時間
Ｔに於て、チャンネルＡの波形１．２回の振動を経てお
り、従って除去されたレジストの厚さ△Ｘは１．２λ／
２ ｎに等しい。
Ｔに於て、チャンネルＡの波形１．２回の振動を経てお
り、従って除去されたレジストの厚さ△Ｘは１．２λ／
２ ｎに等しい。
同一時間内に於て、チャンネルＢの波形は３．７回の振
動を経ており、従って時間Ｔの間に除去された不透明層
の厚さは３．７λ／２−１．２λ（ｎ−１）／２ｎによ
って与えられる。
動を経ており、従って時間Ｔの間に除去された不透明層
の厚さは３．７λ／２−１．２λ（ｎ−１）／２ｎによ
って与えられる。
所望の厚さの不透明層が除去されたとき、食刻処理が停
止される。
止される。
第１図は本発明による装置を示す概略図であり、第２図
は本発明による装置に於て用いられ得る検出回路を示す
図であり、第３Ａ図及び第３Ｂ図は典型的な記録された
波形を示す図である。 １１・・・・・・窓、１５，１７・・・・・・平行な入
射ビーム、１９・・・・・・単一のビーム、２１・・・
・・・レーザの源、２３・・・・・・不透明層、２５・
・・・・・透明層、２７・・・・・・透明層の表面、２
９・・・・・・透明層で覆われている不透明層の表面、
３０，３７・・・・・・反射ビーム、３５゜３９．４５
・・・・・・検出装置、３６，３８・・・・・・電位差
計、４１・・・・・・透明層で覆われていない不透明層
の表面、４３・・・・・・光路差補償板。
は本発明による装置に於て用いられ得る検出回路を示す
図であり、第３Ａ図及び第３Ｂ図は典型的な記録された
波形を示す図である。 １１・・・・・・窓、１５，１７・・・・・・平行な入
射ビーム、１９・・・・・・単一のビーム、２１・・・
・・・レーザの源、２３・・・・・・不透明層、２５・
・・・・・透明層、２７・・・・・・透明層の表面、２
９・・・・・・透明層で覆われている不透明層の表面、
３０，３７・・・・・・反射ビーム、３５゜３９．４５
・・・・・・検出装置、３６，３８・・・・・・電位差
計、４１・・・・・・透明層で覆われていない不透明層
の表面、４３・・・・・・光路差補償板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 耐食刻性でない透明層で部分的にマスクされた不透
明層の食刻速度を決定する方法であって、波長λの光を
分割して、前記不透明層の露出表面に第１ビームを垂直
に当てるとともに、前記透明層の表面に第２ビームを垂
直に当て、 前記透明層の表面で反射された第２ビームと該透明層を
透過して前記不透明層の表面で反射された第２ビームと
が干渉した第１の干渉反射ビームの一部分を第１検出手
段に与えて、光強度の時間変化を検出するとともに、前
記不透明層の露出表面で反射された第１ビームと前記第
１の干渉反射ビームの残りの部分とを干渉させた第２の
干渉反射ビームを第２検出手段に与えて、光強度の時間
変化を検出し、 前記第１及び第２の検出手段の検出結果から、所定時間
における前記第１及び第２の干渉反射ビームの光強度の
振動回数ａ及びｂを求め、ｂλ／２− ａλ（ｎ−１）
／ ２ ｎ （ｎは前記透明層の屈折率）から、前記所
定時間における前記不透明層の食刻により除去された厚
さを求めて、前記食刻速度を決定することを特徴とする
前記の方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/811,741 US4147435A (en) | 1977-06-30 | 1977-06-30 | Interferometric process and apparatus for the measurement of the etch rate of opaque surfaces |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5413365A JPS5413365A (en) | 1979-01-31 |
| JPS5845643B2 true JPS5845643B2 (ja) | 1983-10-12 |
Family
ID=25207435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53059032A Expired JPS5845643B2 (ja) | 1977-06-30 | 1978-05-19 | 不透明層の食刻速度を決定する方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4147435A (ja) |
| JP (1) | JPS5845643B2 (ja) |
| DE (1) | DE2828507C2 (ja) |
| FR (1) | FR2396286A1 (ja) |
| GB (1) | GB1570872A (ja) |
| IT (1) | IT1109832B (ja) |
Families Citing this family (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2758149C2 (de) * | 1977-12-27 | 1979-10-04 | Ibm Deutschland Gmbh, 7000 Stuttgart | Interferometrisches Verfahren mit λ /4-Auflösung zur Abstands-, Dicken- und/oder Ebenheitsmessung |
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