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公開番号2024122469
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-09
出願番号2023030028
出願日2023-02-28
発明の名称半導体装置の製造方法、膜厚測定方法、及び温度測定方法
出願人キオクシア株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H01L 21/3065 20060101AFI20240902BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】基板に関する各種情報を高精度に取得すること。
【解決手段】実施形態の半導体装置の製造方法は、被加工膜と、被加工膜の上方に形成されたマスクパターンと、を有する基板を用意し、マスクパターンから露出する被加工膜をエッチングする、ことを含み、被加工膜のエッチングは、予め基板の裏面に光を照射し、基板の裏面で反射された第1の反射光と、基板を透過して被加工膜の下面で反射された第2の反射光とが干渉して生じた第1の干渉光を観測し、第1の反射光と、基板および被加工膜を透過して被加工膜の上面を透過することなく反射された第3の反射光とが干渉して生じた第2の干渉光を観測し、第1及び第2の干渉光に基づいて、被加工膜の厚さを算出し、第1及び第2の干渉光から算出した被加工膜の厚さに基づくエッチング条件で行う。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
被加工膜と、
前記被加工膜の上方に形成されたマスクパターンと、を有する基板を用意し、
前記マスクパターンから露出する前記被加工膜をエッチングする、ことを含み、
前記被加工膜のエッチングは、
予め前記基板の裏面に光を照射し、
前記基板の裏面で反射された第１の反射光と、前記基板を透過して前記被加工膜の下面で反射された第２の反射光とが干渉して生じた第１の干渉光を観測し、
前記第１の反射光と、前記基板および前記被加工膜を透過して前記被加工膜の上面を透過することなく反射された第３の反射光とが干渉して生じた第２の干渉光を観測し、
前記第１及び第２の干渉光に基づいて、前記被加工膜の厚さを算出し、
前記第１及び第２の干渉光から算出した前記被加工膜の厚さに基づくエッチング条件で行う、
半導体装置の製造方法。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記マスクパターンは、
前記基板に照射される前記光を遮光する遮光層であり、
前記被加工膜のエッチングは、
前記基板および前記被加工膜を透過して前記遮光層の下面で反射された反射光を前記第３の反射光として前記被加工膜の厚さを算出して行う、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記被加工膜は、
複数の第１の絶縁層と複数の第２の絶縁層とが１層ずつ交互に積層された膜である、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記被加工膜を形成する前の前記基板の裏面に前記光を照射し、前記基板の裏面で反射された第４の反射光と、前記基板中を透過して前記基板のおもて面を透過することなく反射された第５の反射光とが干渉して生じた第３の干渉光を観測する、ことをさらに含み、
前記被加工膜のエッチングは、
前記第１及び第２の干渉光に加えて、前記第３の干渉光にも基づいて、前記被加工膜の厚さを算出して行う、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
所定の間隔を空けて配され、所定波長の光を遮光する複数の遮光層と、
前記複数の遮光層の上方に位置し、複数の第１の絶縁層と複数の第２の絶縁層とが１層ずつ交互に積層された被加工膜と、
前記被加工膜の上方に位置し、複数の開口を有するマスクパターンと、を有する基板を用意し、
前記複数の開口から露出する前記被加工膜をエッチングする、ことを含み、
前記被加工膜のエッチングは、
前記被加工膜をエッチングしつつ前記基板の裏面に前記光を照射し、
前記基板の裏面で反射された第１の反射光と、前記基板を透過して前記複数の遮光層の下面で反射された第２の反射光とが干渉して生じた干渉光を観測し、
前記干渉光に基づいて、エッチング処理中の前記基板の温度を算出し、
前記干渉光から算出した前記基板の温度に基づいて、エッチング処理中の前記基板の温度を調整して行う、
半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記複数の遮光層は、
前記基板に照射される前記光の波長未満の間隔で前記基板のおもて面に形成される、
請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記複数の遮光層における前記光の透過率であって、次式で表される透過率Ｔは２０％未満である、
TIFF
2024122469000005.tif
54
170
請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記複数の遮光層は、
カーボン、チタン、及びタングステン、並びにこれらの窒化物の少なくともいずれかを主成分とする層である、
請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
被加工膜が形成された基板を用意し、
前記基板の裏面に光を照射し、
前記基板の裏面で反射された第１の反射光と、前記基板を透過して前記被加工膜の下面で反射された第２の反射光とが干渉して生じた第１の干渉光を観測し、
前記第１の反射光と、前記基板および前記被加工膜を透過して前記被加工膜の上面を透過することなく反射された第３の反射光とが干渉して生じた第２の干渉光を観測し、
前記第１及び第２の干渉光に基づいて、前記被加工膜の厚さを算出する、
膜厚測定方法。
【請求項１０】
おもて面に、所定波長の光を遮光する複数の遮光層が所定の間隔を空けて形成され、複数の第１の絶縁層と複数の第２の絶縁層とが１層ずつ交互に積層された被加工膜が形成され、さらに、前記被加工膜の上方に複数の開口を有するマスクパターンが形成された基板を用意し、
前記複数の開口から露出する前記被加工膜をエッチングしつつ前記基板の裏面に前記光を照射し、
前記基板の裏面で反射された第１の反射光と、前記基板を透過して前記複数の遮光層の下面で反射された第２の反射光とが干渉して生じた干渉光を観測し、
前記干渉光に基づいて、エッチング処理中の前記基板の温度を算出する、
温度測定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法、膜厚測定方法、及び温度測定方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、プラズマにより基板の被加工膜をエッチングする処理が行われる場合がある。プラズマを用いたエッチング処理においては、各種エッチング条件を高精度に制御して、所望の加工形状を得ることが望ましい。このため、基板上の被加工膜の膜厚およびエッチング処理中の基板温度等の各種情報を如何に精度よく取得するかが課題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平８－３１６２７９号公報
特開平７－００４９２１号公報
特開２００１－１６０５７６号公報
特表２０１７－５０７３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１つの実施形態は、基板に関する各種情報を高精度に取得することが可能な半導体装置の製造方法、膜厚測定方法、及び温度測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の半導体装置の製造方法は、被加工膜と、前記被加工膜の上方に形成されたマスクパターンと、を有する基板を用意し、前記マスクパターンから露出する前記被加工膜をエッチングする、ことを含み、前記被加工膜のエッチングは、予め前記基板の裏面に光を照射し、前記基板の裏面で反射された第１の反射光と、前記基板を透過して前記被加工膜の下面で反射された第２の反射光とが干渉して生じた第１の干渉光を観測し、前記第１の反射光と、前記基板および前記被加工膜を透過して前記被加工膜の上面を透過することなく反射された第３の反射光とが干渉して生じた第２の干渉光を観測し、前記第１及び第２の干渉光に基づいて、前記被加工膜の厚さを算出し、前記第１及び第２の干渉光から算出した前記被加工膜の厚さに基づくエッチング条件で行う。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
実施形態１にかかるプラズマ処理装置の構成の一例を模式的に示す断面図。
実施形態１にかかる干渉計の構成の一例を示す模式図。
実施形態１にかかる半導体装置の製造方法の手順の一部を順に例示する断面図。
実施形態１にかかる半導体装置の製造方法の手順の一部を順に例示する断面図。
実施形態１にかかる干渉計により得られるデータの説明図。
実施形態１にかかる半導体装置の構成の一例を示す断面図。
実施形態１にかかるウェハのプラズマ処理の手順の一例を示すフロー図。
実施形態２にかかるプラズマ処理装置の構成の一例を模式的に示す断面図。
実施形態２にかかるプラズマ処理装置が備える静電チャックの温度調整機構の一例を示す模式図。
実施形態２にかかる半導体装置の製造方法の手順の一部を順に例示する断面図。
実施形態２にかかる半導体装置の製造方法の手順の一部を順に例示する断面図。
実施形態２にかかる半導体装置の製造方法の手順の一部を順に例示する断面図。
実施形態２にかかる遮光層およびその上下の構成を示す模式図。
実施形態２にかかるプラズマ処理中のウェハの状態を示す模式図。
実施形態２にかかるウェハのプラズマ処理の手順の一例を示すフロー図。
実施形態２の変形例にかかる遮光層の候補となり得る材質の光学特性を示すグラフ。
実施形態２の変形例にかかる遮光層の透過率を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【０００８】
［実施形態１］
以下、図面を参照して実施形態１について詳細に説明する。
【０００９】
（プラズマ処理装置の構成例）
図１は、実施形態１にかかるプラズマ処理装置１の構成の一例を模式的に示す断面図である。プラズマ処理装置１は、例えばウェハ１００上に形成された被加工膜をプラズマによりエッチング処理するプラズマエッチング装置として構成されている。
【００１０】
図１に示すように、プラズマ処理装置１は、ウェハ１００を処理する処理容器であるチャンバ１１を備える。チャンバ１１は例えばアルミニウム製であり、気密に封止することが可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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