專利名稱：蝕刻方法及蝕刻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對在基板上結(jié)晶成長的多層膜進(jìn)行蝕刻的蝕刻方法及蝕刻裝置。
背景技術(shù)：
對半導(dǎo)體元件的特性的要求正在逐年提高，與此同時(shí)要求更高的加工精度。例如，在蝕刻被蝕刻層的情況下，對蝕刻深度也要求高的加工精度。
作為用于改善蝕刻深度的加工精度的第一現(xiàn)有技術(shù)，有使用蝕刻終點(diǎn)檢測層、即蝕刻截止層的蝕刻方法。該蝕刻方法中，首先，在半導(dǎo)體基板上以高于半導(dǎo)體基板的折射率層積規(guī)定層厚的蝕刻終點(diǎn)檢測層以及折射率低于蝕刻終點(diǎn)檢測層的半導(dǎo)體層，形成掩模。然后，入射規(guī)定波長的激光，監(jiān)視其反射光，在檢測到蝕刻終點(diǎn)檢測層時(shí)，停止蝕刻(例如參照特開平8-181387號(hào)公報(bào))。在干式蝕刻的情況下，具有形成被稱為標(biāo)識(shí)層的組成比不同的層，通過檢測標(biāo)識(shí)層來停止蝕刻的蝕刻方法。
作為第二現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的蝕刻裝置，其基于通過使用有最大熵(エントロピ一)法的頻率解析得到的頻率分布，計(jì)算蝕刻深度。該蝕刻裝置中，將激光等具有可干涉性的光向被蝕刻物照射，對由在被蝕刻物的表面反射的反射光產(chǎn)生的干涉光得到的信號(hào)進(jìn)行頻率解析。進(jìn)而由頻率解析求取蝕刻速度，并基于求得的蝕刻速度和進(jìn)行蝕刻的時(shí)間來計(jì)算蝕刻深度。即使在被蝕刻物中不存在基板等基底的情況下，也可以監(jiān)視蝕刻深度，可在蝕刻到希望的深度時(shí)停止蝕刻(例如參照專利第2545948號(hào)公報(bào))。
第二現(xiàn)有技術(shù)中，由于干涉光在特定的相位周期性地畸變，故存在不能準(zhǔn)確計(jì)算蝕刻深度的情況這樣的問題。作為用于解決該問題的第三現(xiàn)有技術(shù)，具有將以波長不同的多個(gè)光向被蝕刻物照射，求取蝕刻深度的蝕刻深度檢測方法。通過將波長不同的多個(gè)光向被蝕刻物照射，可檢測到多個(gè)干涉光，因此，即使一個(gè)干涉光在特定的相位產(chǎn)生畸變，也可以由其它干涉光補(bǔ)充，可準(zhǔn)確地檢測蝕刻深度(例如參照特開2001-210625號(hào)公報(bào))。
第二及第三現(xiàn)有技術(shù)中，在被蝕刻層中不存在基板等基底的情況下，如下地計(jì)算被蝕刻了的被蝕刻層的蝕刻深度，即，由在被掩模覆蓋的區(qū)域即未被蝕刻的區(qū)域反射的反射光和在未被掩模覆蓋的區(qū)域即被蝕刻的區(qū)域反射的反射光的干涉光的頻率求取蝕刻速度，基于求得的蝕刻速度和進(jìn)行蝕刻的時(shí)間來計(jì)算蝕刻深度。
在對折射率不同的多層膜即多層被蝕刻層進(jìn)行蝕刻的情況下，也有使用由在被蝕刻層間的界面反射的反射光產(chǎn)生的干涉光來測定蝕刻深度，進(jìn)行蝕刻的方法。圖7及圖8是用于說明使用由在被蝕刻層間的界面反射的反射光產(chǎn)生的干涉光來測定蝕刻深度的例子的圖。
圖7是表示現(xiàn)有技術(shù)的蝕刻裝置3的概略結(jié)構(gòu)的圖。蝕刻裝置3具有光源探測部14、干式蝕刻腔20、控制部(未圖示)。光源探測部14具有射出激光等光的光源、接收從光源射出的光的在作為蝕刻對象的被蝕刻基板30反射的反射光50的探測器。干式蝕刻腔20是用于對內(nèi)部載置的被蝕刻基板30進(jìn)行干式蝕刻的腔室?？刂撇炕谟晒庠刺綔y部14中含有的探測器接收的反射光50中所含有的干涉光的頻率，測定蝕刻深度。干式蝕刻腔20具有用于使從光源探測部14所含有的光源射出的入射光40及由被蝕刻基板30反射的反射光50透過的透過窗21。
從光源探測部14射出的入射光40通過透過窗21向干式蝕刻腔20內(nèi)載置的被蝕刻基板30照射。照射到被蝕刻基板30的入射光40在被蝕刻基板30反射，反射了的反射光50通過透過窗21到達(dá)光源探測部14，由光源探測部14中含有的探測器接收。
圖8是表示圖7所示的被蝕刻基板30的剖面的圖。被蝕刻基板30中，在基板31上形成有被蝕刻層32。入射光40是從圖7所示的光源探測部14射出的光，其向被蝕刻層32照射。照射到被蝕刻層32的入射光40的一部分成為向被蝕刻層入射的入射光40a，剩余的部分由蝕刻面33反射。向被蝕刻層入射的入射光40a的一部分成為向基板31入射的入射光40b，剩余的部分成為在與基板31的界面34反射的反射光50a。圖8中，僅表示了一個(gè)被蝕刻層，但也可以將與基板31的界面34作為被蝕刻層間的界面處理。
反射光50是在由蝕刻面33反射的反射光上重疊有干涉光的反射光，該干涉光是向被蝕刻層入射的入射光40a和界面34的反射光50a干涉而得到的干涉光。光源探測部14中含有的探測器接收反射光50，向控制部輸出用于對接收到的反射光50進(jìn)行轉(zhuǎn)換的電信號(hào)。控制部觀測即監(jiān)視從探測器射出的電信號(hào)，通過由反射光50中含有的干涉光的頻率求取蝕刻速度，測定蝕刻深度。
但是，第一現(xiàn)有技術(shù)雖然是使用蝕刻截止層的蝕刻方法，但由于使用蝕刻截止層，故存在如下缺點(diǎn)對使用的藥液或蝕刻氣體及蝕刻條件有限制；工藝復(fù)雜；深度以外的蝕刻量產(chǎn)生誤差等。另外，蝕刻截止層的導(dǎo)入也對設(shè)備的設(shè)計(jì)帶來限制，給設(shè)備的特性造成不良影響。
第二及第三現(xiàn)有技術(shù)由于從干涉光的頻率求取蝕刻速度，并基于蝕刻速度計(jì)算蝕刻深度，故具有蝕刻深度的計(jì)算精度優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。但是，這些現(xiàn)有技術(shù)中由于使用掩模覆蓋的區(qū)域即掩模圖案上的反射光，故存在當(dāng)掩模圖案的面積小時(shí)，掩模圖案上的反射光強(qiáng)度變小，干涉光也不能得到充分的強(qiáng)度的問題。
例如圖7及圖8所示，對于折射率不同的多層蝕刻層使用由在被蝕刻層間的界面反射的反射光產(chǎn)生的干涉光，測量蝕刻深度，進(jìn)行蝕刻，上述這樣的方法不依賴于掩模的有無。但是，在基板上使被蝕刻層多層結(jié)晶成長時(shí)，由于結(jié)晶成長的誤差，被蝕刻層的層厚發(fā)生變動(dòng)。當(dāng)被蝕刻層的層厚相對入射光的波長成為由特定的關(guān)系式規(guī)定的層厚時(shí)，入射到被蝕刻層的入射光與在入射光入射的面相反一側(cè)的面反射的反射光相互抵消，不會(huì)產(chǎn)生干涉光。此時(shí)，由于不能監(jiān)視干涉光，故不能求出蝕刻速度，存在有不能測量蝕刻深度的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種蝕刻方法及蝕刻裝置，不依賴于掩模的有無，即使被蝕刻層的層厚由于結(jié)晶成長時(shí)的偏差等而發(fā)生變動(dòng)，也可以測量蝕刻深度。
本發(fā)明的蝕刻方法，對折射率不同的多層被蝕刻層進(jìn)行蝕刻，其特征在于，將具有可干涉性的兩個(gè)不同波長的光向多層被蝕刻層照射，觀測通過進(jìn)行照射并且在被蝕刻層間的界面反射了的兩個(gè)不同波長的光分別生成的兩個(gè)干涉光，基于觀測到的兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定的條件的干涉光的頻率，測定蝕刻深度。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)對折射率不同的多層被蝕刻層進(jìn)行蝕刻時(shí)，將具有可干涉光的兩個(gè)不同波長的光向多層被蝕刻層照射，觀測通過進(jìn)行照射并且在被蝕刻層間的界面反射的兩個(gè)不同波長的光分別產(chǎn)生的兩個(gè)干涉光，基于觀測到的兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定的條件的干涉光的頻率，測定蝕刻深度。
這樣，將兩個(gè)不同波長的光向被蝕刻層照射，觀測通過由被蝕刻層間的界面反射的反射光產(chǎn)生的兩個(gè)干涉光，基于兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定的條件的干涉光的頻率來測定蝕刻深度，因此，即使一個(gè)干涉光未被觀測到，也可以通過觀測另一個(gè)干涉光，基于該干涉光的頻率來測定蝕刻深度。
根據(jù)本發(fā)明，即使一個(gè)干涉光未被觀測到，也可以通過觀測另一個(gè)干涉光，基于該干涉光的頻率來測定蝕刻深度。因此，不依賴于掩模的有無，即使被蝕刻層的層厚由于結(jié)晶成長時(shí)的偏差而產(chǎn)生變動(dòng)，也可以測量蝕刻深度。
另外，本發(fā)明的特征在于，在所述蝕刻深度的測定中，由符合所述預(yù)定的條件的干涉光的頻率求取蝕刻速度，基于求得的蝕刻速度和進(jìn)行蝕刻的時(shí)間測定蝕刻深度。
根據(jù)本發(fā)明，由干涉光的頻率求取蝕刻速度，基于求得的蝕刻速度和進(jìn)行蝕刻的時(shí)間測定蝕刻深度，因此可高精度地測定蝕刻深度。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于可高精度地測定蝕刻深度，故可提高蝕刻深度的加工精度。
另外，本發(fā)明的特征在于，在處于照射光一側(cè)的被蝕刻層的折射率小于另一側(cè)的蝕刻層的折射率的相鄰的被蝕刻層、即相鄰的被蝕刻層的界面的反射率最大的相鄰的被蝕刻層中，設(shè)處于照射光一側(cè)的被蝕刻層的層厚及折射率分別為L及n，m為自然數(shù)，設(shè)N1為“1”或“3”，所述具有可干涉性的兩個(gè)不同波長的光中的一側(cè)的光的波長λ為不滿足L÷(λ/n)＝N1/4+m的波長。
根據(jù)本發(fā)明，由于使兩個(gè)不同波長的光中一側(cè)的光的波長為如下的波長以外的波長，該如下的波長為由被蝕刻層內(nèi)的光的波長λ/n除被蝕刻層的層厚L的值為m加上1/4或3/4的值的波長，故在層厚L未變化期間，入射光和反射光不會(huì)相互抵消。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于在層厚L未變化期間入射光和反射光不會(huì)相互抵消，故可時(shí)常觀測至少一個(gè)干涉光，可測定蝕刻深度。
另外，本發(fā)明的特征在于，所述具有可干涉性的兩個(gè)不同的波長為相當(dāng)于進(jìn)行蝕刻的被蝕刻層的帶隙能量的波長或該波長附近的波長。
根據(jù)本發(fā)明，由于使所述具有可干涉性的兩個(gè)不同的波長為相當(dāng)于進(jìn)行蝕刻的被蝕刻層的帶隙能量的波長或該波長附近的波長，故反射光的光強(qiáng)度不會(huì)降低，不會(huì)產(chǎn)生光的吸收。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于反射光的光強(qiáng)度不會(huì)降低并且不會(huì)產(chǎn)生光的吸收，故可進(jìn)行干涉光的觀測，可由干涉光的頻率來測定蝕刻深度。
另外，本發(fā)明的蝕刻方法，對折射率不同的多層被蝕刻層進(jìn)行蝕刻，其特征在于，將具有可干涉性的一個(gè)波長的光從兩個(gè)不同的方向向多層被蝕刻層照射，觀測通過進(jìn)行照射并在被蝕刻層間的界面反射的來自兩個(gè)不同方向的光分別生成的兩個(gè)干涉光，基于觀測到的兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定的條件的干涉光的頻率測定蝕刻深度。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)對折射率不同的多層被蝕刻層進(jìn)行蝕刻時(shí)，將具有可干涉性的一個(gè)波長的光從兩個(gè)不同的方向向多層被蝕刻層照射，觀測通過進(jìn)行照射并在被蝕刻層間的界面反射的來自兩個(gè)不同方向的光分別生成的兩個(gè)干涉光，基于觀測到的兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定的條件的干涉光的頻率測定蝕刻深度。
這樣，將一個(gè)波長的光從兩個(gè)不同的方向向被蝕刻層照射，觀測通過在被蝕刻層間的界面反射的反射光產(chǎn)生的兩個(gè)干涉光，基于觀測到的兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定條件的干涉光的頻率測定蝕刻深度，因此，即使一個(gè)干涉光未被觀測到，也可以通過觀測另一個(gè)干涉光，基于該干涉光的頻率來測定蝕刻深度。
另外，根據(jù)本發(fā)明，即使一個(gè)干涉光未被觀測到，也可以通過觀測另一個(gè)干涉光，基于該干涉光的頻率測定蝕刻深度。因此，不依賴于掩模的有無，即使被蝕刻層的層厚由于結(jié)晶成長時(shí)的偏差而產(chǎn)生變動(dòng)，也可以測量蝕刻深度。
本發(fā)明的特征在于，所述兩個(gè)不同方向中的第一方向?yàn)榕c所述多層被蝕刻層的表面垂直的方向，在處于照射光一側(cè)的被蝕刻層的折射率小于另一側(cè)的蝕刻層的折射率的相鄰的被蝕刻層、即相鄰的被蝕刻層的界面的反射率最大的相鄰的被蝕刻層中，設(shè)處于照射光一側(cè)的被蝕刻層的層厚及折射率分別為L及n、具有所述可干涉性的光的波長為λ、N2為奇數(shù)自然數(shù)，在處于所述照射光一側(cè)的被蝕刻層內(nèi)，與所述多層被蝕刻層的表面垂直的方向與所述不同的兩個(gè)方向中的第二方向的角度θ為不滿足式cosθ＝2nL/(2nL+λN2)的角度。
根據(jù)本發(fā)明，由于使兩個(gè)不同的方向中的一個(gè)方向?yàn)榕c多層被蝕刻層的表面垂直的方向，使另一個(gè)方向相對于垂直多層被蝕刻層的表面的方向?yàn)椴粷M足cosθ＝2nL/(2nL+λN2)的角度θ，故由兩個(gè)反射光分別生成的兩個(gè)干涉光不會(huì)構(gòu)成同時(shí)抵消的狀態(tài)。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于由兩個(gè)反射光分別生成的兩個(gè)干涉光不會(huì)構(gòu)成同時(shí)抵消的狀態(tài)，故可時(shí)常觀測干涉光，且可由干涉光的頻率測量蝕刻深度。
另外，本發(fā)明的特征在于，所述預(yù)定的條件為觀測到的兩個(gè)干涉光中振幅大的干涉光這樣的條件。
根據(jù)本發(fā)明，基于符合預(yù)定的條件，例如兩個(gè)干涉光中振幅大的干涉光這樣的條件的干涉光的頻率，測定蝕刻深度，因此不使用入射光和反射光相互抵消的干涉光。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于不使用入射光和反射光相互抵消的干涉光，故可時(shí)常觀測干涉光，可由干涉光的頻率測量蝕刻深度。
另外，本發(fā)明的蝕刻裝置，對折射率不同的多層被蝕刻層進(jìn)行蝕刻，其特征在于，具有光射出部，其射出具有可干涉性的兩個(gè)不同波長的光；光學(xué)系統(tǒng)，其用于將從光射出部射出的兩個(gè)不同波長的光向多層被蝕刻層照射；探測器，其接收通過由光學(xué)系統(tǒng)照射并且在被蝕刻層間的界面反射的兩個(gè)不同波長的光分別生成的兩個(gè)干涉光；測量部，其基于探測器接收到的兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定的條件的干涉光的頻率來測量蝕刻深度。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)對折射率不同的多層被蝕刻層進(jìn)行蝕刻時(shí)，通過光射出部射出具有可干涉性的兩個(gè)不同波長的光。利用光學(xué)系統(tǒng)將從光射出部射出的兩個(gè)不同波長的光向多層被蝕刻層照射。利用探測器接收通過由光學(xué)系統(tǒng)照射并在被蝕刻層間的界面反射的兩個(gè)不同波長的光分別生成的兩個(gè)干涉光。利用測量部，基于探測器接收到的兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定的條件的干涉光的頻率來測量蝕刻深度。
這樣，將兩個(gè)不同波長的光向被蝕刻層照射，觀測由在被蝕刻層間的界面反射的反射光產(chǎn)生的兩個(gè)干涉光，基于兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定的條件的干涉光的頻率來測定蝕刻深度，因此，即使一個(gè)干涉光未被觀測到，也可以通過觀測另一個(gè)干涉光，并基于該干涉光的頻率測定蝕刻深度。
另外，根據(jù)本發(fā)明，即使一個(gè)干涉光未被觀測到，也可以通過觀測另一個(gè)干涉光，并基于該干涉光的頻率測定蝕刻深度。因此，不依賴于掩模的有無，即使被蝕刻層的層厚由于結(jié)晶成長時(shí)的偏差而產(chǎn)生變動(dòng)，也可以測量蝕刻深度。
另外，本發(fā)明的蝕刻裝置，對折射率不同的多層被蝕刻層進(jìn)行蝕刻，其特征在于，具有光射出部，其射出具有可干涉性的一個(gè)波長的光；光學(xué)系統(tǒng)，其用于將從光射出部射出的光從兩個(gè)不同的方向向多層被蝕刻層照射；探測器，其接收通過由光學(xué)系統(tǒng)照射并在被蝕刻層間的界面反射的來自兩個(gè)不同方向的光分別生成的兩個(gè)干涉光；測量部，其基于探測器接收到的兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定的條件的干涉光的頻率測量蝕刻深度。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)對折射率不同的多層被蝕刻層進(jìn)行蝕刻時(shí)，通過光射出部射出具有可干涉性的一個(gè)波長的光。通過光學(xué)系統(tǒng)將從光射出部射出的光從兩個(gè)不同的方向向多層被蝕刻層照射。利用探測器接收由光學(xué)系統(tǒng)照射并在被蝕刻層間的界面反射的來自兩個(gè)不同方向的光分別生成的兩個(gè)干涉光。利用測量部基于探測器接收到的兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定的條件的干涉光的頻率來測量蝕刻深度。
這樣，將一個(gè)波長的光從兩個(gè)不同的方向向被蝕刻層照射，觀測通過在被蝕刻層間的界面反射的反射光產(chǎn)生的兩個(gè)干涉光，基于兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定的條件的干涉光的頻率，測定蝕刻深度，因此，即使一個(gè)干涉光未被觀測到，也可以通過觀測另一個(gè)干涉光，基于該干涉光的頻率測定蝕刻深度。
另外，根據(jù)本發(fā)明，即使一個(gè)干涉光未被觀測到，也可以通過觀測另一個(gè)干涉光，基于該干涉光的頻率測定蝕刻深度。因此，不依賴于掩模的有無，即使被蝕刻層的層厚由于結(jié)晶成長時(shí)的偏差而發(fā)生變動(dòng)，也可以測量蝕刻深度。
另外，本發(fā)明的特征在于，所述光射出機(jī)構(gòu)具有用于將光分光為不同波長的光的分光器。
根據(jù)本發(fā)明，由于使用分光器將兩個(gè)不同波長的光向被蝕刻層照射，故可以設(shè)置一個(gè)光源。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于可設(shè)置一個(gè)光源，故可將光射出裝置小型化。
另外，本發(fā)明的特征在于，所述光射出機(jī)構(gòu)具有射出激光的光源。
根據(jù)本發(fā)明，由于在光射出機(jī)構(gòu)的光源中使用射出激光的光源，故可射出相位一致的光。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于可射出相位一致的光，故可容易地生成干涉光。
另外，本發(fā)明的特征在于，還具有判定機(jī)構(gòu)，其判定所述測量機(jī)構(gòu)測量到的蝕刻深度是否到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度；顯示機(jī)構(gòu)，其在判定機(jī)構(gòu)判定蝕刻深度到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度時(shí)，顯示蝕刻深度到達(dá)了預(yù)定的蝕刻深度。
根據(jù)本發(fā)明，由于在測定到的蝕刻深度到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度時(shí)，顯示蝕刻深度到達(dá)了預(yù)定的蝕刻深度，故蝕刻裝置的操作者可識(shí)別蝕刻深度到達(dá)了所希望的蝕刻深度。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于蝕刻裝置的操作者可識(shí)別蝕刻深度到達(dá)了所希望的蝕刻深度，故可在所希望的蝕刻深度停止蝕刻。
另外，本發(fā)明的特征在于，還具有判定機(jī)構(gòu)，其判定所述測量機(jī)構(gòu)測量到的蝕刻深度是否到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度；停止機(jī)構(gòu)，其在判定機(jī)構(gòu)判定蝕刻深度到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度時(shí)，將向被蝕刻層的蝕刻停止。
根據(jù)本發(fā)明，由于在蝕刻深度到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度時(shí)停止蝕刻，故可在所希望的蝕刻深度停止蝕刻。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于可在所希望的蝕刻深度停止蝕刻，故可提高蝕刻深度的加工精度。


圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的蝕刻裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖；圖2A及圖2B是用于說明被蝕刻層內(nèi)的入射光和反射光的干涉的圖；圖3A及圖3B是表示圖1所示的光源探測部觀測的波形的圖；圖4是表示本發(fā)明的其它實(shí)施方式的蝕刻裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖；圖5是用于說明圖4所示的入射光的方向的圖；圖6是表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的蝕刻方法進(jìn)行的處理工序的流程圖；圖7是表示現(xiàn)有技術(shù)的蝕刻裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖；圖8是表示圖7所示的被蝕刻基板的剖面的圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的目的、特征、優(yōu)點(diǎn)可從以下的詳細(xì)說明和附圖中得出。
下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式。
圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的蝕刻裝置1的概略結(jié)構(gòu)的圖。蝕刻裝置1具有光源探測部10、干式蝕刻腔20、光學(xué)系統(tǒng)15、控制部16。光源探測部10具有射出光的光源、接收從光源射出的光中被作為蝕刻對象的被蝕刻基板30反射的反射光的探測器。干式蝕刻腔20是用于對內(nèi)部載置的被蝕刻基板30進(jìn)行干式蝕刻的腔室。光學(xué)系統(tǒng)15將從光源射出的光導(dǎo)向被蝕刻基板30?？刂撇?6與光源探測部10電連接，接收來自探測器的信號(hào)，基于由光源探測部10中的探測器接收到的反射光中包含的干涉光的頻率，算出蝕刻深度，在算出的蝕刻深度到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度時(shí)，停止蝕刻。
光源探測部10所包含的光源例如由射出不同波長的激光的兩個(gè)光源構(gòu)成，構(gòu)成光射出部，射出兩個(gè)不同波長的光。光學(xué)系統(tǒng)15例如由透鏡、反射鏡以及棱鏡構(gòu)成。干式蝕刻腔20是用于對內(nèi)部載置的被蝕刻基板30進(jìn)行干式蝕刻的處理室，具有使從光源射出的光通過并將通過的光照射向被蝕刻基板30的透過窗21。
從光源探測部10中的光源射出的兩個(gè)不同波長的入射光41及入射光42經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)15通過干式蝕刻腔20的透過窗21，照射到被蝕刻基板30上。照射到被蝕刻基板30上的兩個(gè)不同波長的入射光41及入射光42由被蝕刻基板30反射。由被蝕刻基板30反射的兩個(gè)反射光51及反射光52通過透過窗31，向光源探測部10的方向前進(jìn)。
被蝕刻基板30具有在基板上形成有多個(gè)被蝕刻層的多層被蝕刻層。由被蝕刻基板30反射的兩個(gè)反射光51及反射光52含有干涉光，該干涉光分別通過在被蝕刻層的表面及被蝕刻層間的界面反射的反射光而產(chǎn)生。光源探測部10中的探測器例如具有光接收元件，將分別由光接收元件接收的兩個(gè)反射光51及反射光52的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，向控制部16輸出。
控制部16具有測量部16a、判定部16b、停止部16c。控制部16由計(jì)算機(jī)及控制該計(jì)算機(jī)的控制程序?qū)崿F(xiàn)。測量部16a基于探測器接收到的兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定條件的干涉光的頻率，測量蝕刻深度。判定部16b判定測量部16a測量到的蝕刻深度是否達(dá)到預(yù)定的蝕刻深度。停止部16c在判定部16b判定蝕刻深度達(dá)到預(yù)定的蝕刻深度時(shí)，停止向被蝕刻層的蝕刻。測量部16a、判定部16b及停止部16c通過計(jì)算機(jī)及用于執(zhí)行對應(yīng)的功能的控制程序而實(shí)現(xiàn)。
因此，控制部16通過測量部16a觀測從探測器輸出的電信號(hào)，由反射光51及反射光52中含有的兩個(gè)干涉光中與預(yù)定的條件符合的干涉光，例如由振幅大的干涉光的頻率求取蝕刻速度。在振幅為相同的大小時(shí)，也可以使用任一干涉光。控制部16進(jìn)而通過測量部16a由求得的蝕刻速度和進(jìn)行蝕刻的時(shí)間算出蝕刻深度?？刂撇?6利用判定部16b判定算出的蝕刻深度是否達(dá)到預(yù)定的蝕刻深度。控制部16在判定部16b判定達(dá)到預(yù)定的蝕刻深度時(shí)，通過停止部16c停止蝕刻。
圖2A及圖2B是用于說明被蝕刻層內(nèi)的入射光和反射光的干涉的圖。圖2A及圖2B是將圖1所示的被蝕刻基板30放大表示的圖，關(guān)于一個(gè)波長的光，表示被蝕刻層32內(nèi)的入射光、反射光及干涉光的波形。圖2A及圖2B表示被蝕刻層32的折射率比基板31的折射率小的情況。透過被蝕刻層32而由基板31的界面34反射的反射光，由于基板31的折射率比被蝕刻層32的折射率大，故其相位發(fā)生π變化。此時(shí)，將基板31的界面34作為被蝕刻層間的界面處理。
圖2A表示入射光和反射光相互增強(qiáng)情況的干涉波形。在被蝕刻層32的層厚L1與被蝕刻層內(nèi)的入射光的波長的1/2的倍數(shù)相等時(shí)，入射光和反射光相互增強(qiáng)。即，由于透過被蝕刻層32內(nèi)的入射光在界面34反射時(shí)，其相位移動(dòng)π，故入射波形的相位和反射波形的相位為相同相位。因此，干涉波形構(gòu)成入射波形和反射波形相互增強(qiáng)的波形。由于入射光的一部分通過界面34，故反射波形的振幅變得比入射波形稍小。圖2A中，被蝕刻層32的層厚L1為被蝕刻層32內(nèi)的入射光的波長的三倍的厚度。
圖2B表示入射光和反射光相互抵消情況的干涉波形。在被蝕刻層32的層厚L2等于被蝕刻層32內(nèi)的入射光的波長的倍數(shù)加上1/4波長或3/4波長的厚度時(shí)，入射光和反射光相互抵消。即，由于透過被蝕刻層32內(nèi)的入射光在被界面34反射時(shí)，其相位移動(dòng)π，故反射波形的相位構(gòu)成與入射波形的相位相反的相位。因此，干涉波形構(gòu)成入射波形和反射波形相互抵消的波形。由于入射光的一部分通過界面34，故反射波形的振幅變得比入射波形稍小，干涉波形也多少具有振幅，但不是用于觀測的足夠的振幅。例如，圖2B表示相對被蝕刻層32的蝕刻進(jìn)行相當(dāng)于1/4波形的厚度量，被蝕刻層32的層厚L2從層厚L1減薄相當(dāng)于1/4波長的厚度量的情況。
圖3A及圖3B是表示圖1所示的光源探測部10觀測的波形的圖。圖3A中，縱軸是光強(qiáng)度，橫軸是時(shí)間，是觀測即監(jiān)視圖2A所示的入射光和反射光相互增強(qiáng)時(shí)的反射光的波形。觀測在蝕刻面33的反射光上重疊有在被蝕刻層32內(nèi)部產(chǎn)生的干涉光的波形?？捎稍摳缮婀獾牟ㄐ沃栏缮婀獾念l率，且可由頻率求取蝕刻速度。
圖3B中，縱軸是光強(qiáng)度，橫軸是時(shí)間，是監(jiān)視圖2B所示的入射光和反射光相互抵消時(shí)的反射光的波形。幾乎觀測不到反射光中含有的干涉光的振幅，僅觀測到蝕刻面33的反射光的強(qiáng)度。此時(shí)，由于不能觀測干涉光的頻率，故不能求取蝕刻速度。
即，由于被蝕刻層32的層厚在每次以相當(dāng)于被蝕刻層內(nèi)的入射光的1/4波長的厚度量變化時(shí)，入射光和反射光相互增強(qiáng)或相互抵消，故干涉光的振幅反復(fù)增大或減小。
圖2A、圖2B、圖3A及圖3B表示一個(gè)波長的干涉光。圖1所示的蝕刻裝置1由于將兩個(gè)不同波長的光向被蝕刻層32照射，故即使觀測不到一個(gè)波長的光的干涉波形，也可以觀測其它波長的光的干涉波形。因此，可由其它波長的光的干涉波形求取蝕刻速度，可測定蝕刻深度。
這樣，將兩個(gè)不同波長的光向被蝕刻層照射，觀測由在被蝕刻層間的界面反射的反射光產(chǎn)生的兩個(gè)干涉光，基于兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定條件的干涉光的頻率測定蝕刻深度，因此，即使觀測不到一個(gè)干涉光，也可以觀測另一個(gè)干涉光，基于該干涉光的頻率測定蝕刻深度。因此，不依賴于掩模的有無，即使被蝕刻層的層厚由于結(jié)晶成長時(shí)的偏差而發(fā)生變動(dòng)，也可以測量蝕刻深度。
當(dāng)用于測定蝕刻深度的光的波長大大地偏離相當(dāng)于被蝕刻層的帶隙能量的波長時(shí)，反射光的光強(qiáng)度降低，或產(chǎn)生光吸收。因此，期望從光源探測部10的光源射出的兩個(gè)光的波長為相當(dāng)于帶隙能量的波長或其附近的波長。例如，附近的范圍相對于與帶隙能量相當(dāng)?shù)牟ㄩL為±100nm左右。
這樣，由于使具有可干涉性的兩個(gè)不同波長為相當(dāng)于進(jìn)行蝕刻的被蝕刻層的帶隙能量的波長或該波長附近的波長，故反射光的光強(qiáng)度不會(huì)降低，不會(huì)產(chǎn)生光的吸收。因此，可進(jìn)行干涉光的觀測，且可從干涉光的頻率測定蝕刻深度。
另外，由于兩個(gè)不同波長光中的一個(gè)光的波長必須避免相對被蝕刻層的層厚入射光和反射光相互抵消的波長，故從光源探測部10射出的兩個(gè)光中的一個(gè)光的波長λ需要為不滿足L÷(λ/n)＝N1/4+m的波長。在此，L是處于照射光一側(cè)的被蝕刻層的折射率小于另一側(cè)的蝕刻層的折射率的相鄰的被蝕刻層、即相鄰的被蝕刻層的界面的反射率最大的相鄰的被蝕刻層中，處于照射光一側(cè)的被蝕刻層的層厚，n為該被蝕刻層的折射率，m為自然數(shù)，N1為“1”或“3”。即，被蝕刻層的層厚L需要為不滿足在被蝕刻層內(nèi)的光的波長λ/n的m倍上加上1/4波長或3/4波長的值的波長。界面的反射率為表示反射光相對入射光的比例的值，例如，為由入射光的量除在界面反射的反射光的量的值。
這樣，由于使兩個(gè)不同波長光中的一個(gè)光的波長為由被蝕刻層內(nèi)的光的波長λ/n除被蝕刻層的層厚L的值為m加上1/4或3/4的值的波長以外的波長，故在波長L未變化期間，入射光和反射光不會(huì)相互抵消。因此，至少可時(shí)常觀測一個(gè)干涉光，可測定蝕刻深度。
例如，對在GaAs(砷化鎵)半導(dǎo)體基板上，組成比不同的兩層AlGaInP(磷化鋁銦鎵)層結(jié)晶成長的晶圓即被蝕刻基板適用圖1所示的實(shí)施方式的例子進(jìn)行說明。下面，將形成于GaAs半導(dǎo)體基板上的AlGaInP層稱作AlGaInP層1，將形成于AlGaInP層1上的AlGaInP層稱作AlGaInP層2。
設(shè)AlGaInP層1的層厚的設(shè)計(jì)值為1.000μm，AlGaInP層1的折射率為3.2，將波長670nm的激光1及波長637nm的激光2向被蝕刻基板進(jìn)行照射，干式蝕刻AlGaInP層。AlGaInP層1內(nèi)的激光1的波長，由折射率除激光1的波長670nm，為209.4nm，同樣，AlGaInP層1內(nèi)的激光2的波長為199.1nm。此時(shí)的1/4波長分別為52.35nm及49.77nm。基板31的折射率比AlGaInP層1的折射率大。
在AlGaInP層1中，AlGaInP層1內(nèi)的入射光與由AlGaInP層1和GaAs半導(dǎo)體基板的界面反射的反射光相互增強(qiáng)的干涉光是在AlGaInP層1的層厚為1.047μm時(shí)產(chǎn)生的。即，AlGaInP層1的層厚為AlGaInP層1內(nèi)的激光1的1/2波長的倍數(shù)時(shí)。在該例中，AlGaInP層1的層厚為AlGaInP層1內(nèi)的激光1的波長的5倍的值。另外，入射光和反射光相互抵消是在AlGaInP層1的層厚為0.995μm時(shí)發(fā)生的。即，層厚為AlGaInP層1內(nèi)的激光1的波長的倍數(shù)加上1/4波長或3/4波長的值時(shí)。在該例中，AlGaInP層1的層厚是AlGaInP層1內(nèi)的激光1的波長的4倍的值加上3/4波長的值。
考慮到結(jié)晶成長的偏差時(shí)，這些層厚，即1.047μm及0.995μm相對設(shè)計(jì)值1.000μm，可以說是足夠的范圍。在AlGaInP層1的層厚為0.995μm時(shí)，激光1產(chǎn)生的干涉光振幅減小，不能被觀測到。但是，激光2產(chǎn)生的干涉光為入射光和反射光相互增強(qiáng)的層厚，可進(jìn)行觀測。在該例中，AlGaInP層1的層厚為AlGaInP層1內(nèi)的激光2的波長的5倍值。
這樣，通過適當(dāng)選擇兩個(gè)激光的波長，在一個(gè)激光產(chǎn)生的干涉光的振幅變小時(shí)，另一個(gè)激光產(chǎn)生的干涉光的振幅不會(huì)變小，可使用振幅大的干涉光測定蝕刻深度。
在上述的實(shí)施方式中，使用射出不同波長光的兩個(gè)光源對被蝕刻基板30照射兩個(gè)不同波長的光，但也可以在光學(xué)系統(tǒng)中追加使用有半反半透鏡等的分光器，通過分光器將來自一個(gè)光源的光分光成波長不同的兩個(gè)光，將這些光向被蝕刻基板30照射。此時(shí)，一個(gè)光源及分光器構(gòu)成光射出部。
這樣，由于使用分光器將兩個(gè)不同波長的光向被蝕刻基板30、特別是被蝕刻層進(jìn)行照射，故可設(shè)置一個(gè)光源。因此，可將光射出部小型化。
圖4是表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式的蝕刻裝置2的概略結(jié)構(gòu)的圖。蝕刻裝置2具有光源探測部11、光源部12、探測部13、干式蝕刻腔20、光學(xué)系統(tǒng)18a、18b、控制部19。光源探測部11具有射出光的光源及接收從光源射出的入射光43中被作為蝕刻對象的被蝕刻基板30反射的反射光53的探測器。光源部12具有射出與從光源探測部11中含有的光源射出的光相同的波長的光的光源。探測部13具有接收從光源部12的光源射出的入射光44中由被蝕刻基板30反射的反射光54的探測器。干式蝕刻腔20是用于對內(nèi)部載置的被蝕刻基板30進(jìn)行干式蝕刻的腔室。光學(xué)系統(tǒng)18a、18b將從光源探測部11中的光源射出的入射光43及從光源部12中的光源射出的入射光44導(dǎo)向被蝕刻基板30。控制部19與光源探測部11及探測部13電連接，接收各個(gè)來自探測器的信號(hào)，基于由光源探測部11所含有的探測器接收到的反射光53或由探測部13中含有的探測器接收到的反射光54中的干涉光的頻率，算出蝕刻深度，基于算出的蝕刻深度，停止蝕刻。
光源探測部11中含有的光源及光源部12中含有的光源例如由射出激光等的光源構(gòu)成，構(gòu)成光射出部。從光源探測部11中的光源射出的入射光43的波長、和從光源部12中的光源射出的入射光44的波長為相同的波長。光學(xué)系統(tǒng)18a、18b例如由透鏡、反射鏡及棱鏡構(gòu)成。
干式蝕刻腔20是對內(nèi)部載置的被蝕刻裝置30進(jìn)行干式蝕刻的處理室。另外，干式蝕刻室20具有第一透過窗21、第二透過窗22、第三透過窗23。第一透過窗口21是使從光源探測部11中含有的光源射出的入射光43通過，并將通過的入射光43向被蝕刻基板30照射的透過窗。第二透過窗22是使從光源部12中含有的光源射出的入射光44通過，并將通過的入射光44向被蝕刻基板30照射的透過窗。第三透過窗23是使從光源部12射出的入射光44由被蝕刻基板30反射后的反射光54通過，直至探測部13的透過窗。
從光源探測部11中含有的光源射出的入射光43經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)18a，通過干式蝕刻腔20的第一透過窗21，向被蝕刻基板30進(jìn)行照射。照射到被蝕刻基板30上的入射光43由被蝕刻基板30反射，被反射了的反射光53通過第一透過窗21，向光源探測部11的方向前進(jìn)。即，從光源探測部11中含有的光源射出的入射光43從與被蝕刻基板30表面垂直的方向向被蝕刻基板30照射。
從光源部12中含有的光源射出的入射光44經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)18b通過第二透過窗22，向被蝕刻基板30照射。照射到被蝕刻基板30上的入射光44由被蝕刻基板30反射。由被蝕刻基板30反射的反射光54通過第三透過窗23，向探測部13的方向前進(jìn)。從光源部12中含有的光源射出的入射光44相對與被蝕刻基板30的表面垂直的方向，從預(yù)定的角度例如θ1的角度的方向向被蝕刻基板30照射。
被蝕刻基板30具有在基板上形成有多個(gè)被蝕刻層的多層被蝕刻層。由被蝕刻基板30反射的兩個(gè)反射光53及反射光54含有干涉光，該干涉光分別通過在被蝕刻層的表面及被蝕刻層間的界面反射的反射光而產(chǎn)生。光源探測部11中含有的探測器及探測部13中含有的探測器例如含有光接收元件，將由光接收元件接收的反射光的強(qiáng)度分別轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，向控制部輸出。
控制部19具有測量部19a、判定部19b、停止部19c?？刂撇?9由計(jì)算機(jī)及控制該計(jì)算機(jī)的控制程序?qū)崿F(xiàn)。測量部19a基于光源探測部11及探測部13的探測器接收到的兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定條件的干涉光的頻率，測量蝕刻深度。判定部19b判定測量部19a測量到的蝕刻深度是否達(dá)到預(yù)定的蝕刻深度。停止部19c在判定部19b判定蝕刻深度達(dá)到預(yù)定的蝕刻深度時(shí)，停止向被蝕刻層的蝕刻。測量部19a、判定部19b及停止部19c通過計(jì)算機(jī)及用于執(zhí)行對應(yīng)的功能的控制程序而實(shí)現(xiàn)。
因此，控制部19利用測量部19a觀測從光源探測部11中含有的探測器及探測部13中含有的探測器輸出的電信號(hào)，由反射光53及反射光54中各自含有的兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定條件的干涉光、例如振幅大的干涉光的頻率求取蝕刻速度。在振幅為相同的大小時(shí)，也可以使用任一干涉光?？刂撇?9進(jìn)而利用測量部19a從求得的蝕刻速度和進(jìn)行蝕刻的時(shí)間算出蝕刻深度?？刂撇?9利用判定部19b判定算出的蝕刻深度是否達(dá)到預(yù)定的蝕刻深度?？刂撇?9在利用判定部19b判定達(dá)到預(yù)定的蝕刻深度時(shí)，利用停止部19c停止蝕刻。
圖5是用于說明圖4所示的入射光44的方向的圖。入射光44相對與被蝕刻層32的表面即蝕刻面33垂直的方向，以入射角θ1射入。反射光54a是將入射光44的一部分由蝕刻面33反射的反射光。入射光44剩下的部分是通過蝕刻面33，向被蝕刻層入射的入射光44a。
向被蝕刻層入射的入射光44a的大部分由被蝕刻層32和基板32的界面34反射，成為反射光54b。入射光44a的剩下的部分通過界面34而成為向基板射入的入射光44b。當(dāng)設(shè)被蝕刻層32的折射率為n時(shí)，相對與入射光44a的界面34垂直的方向即與蝕刻面33垂直的方向的角度θ和入射光44的入射角θ1具有下式的關(guān)系sinθ1＝n×sinθ。
為了與由入射光43得到的反射光53中含有的干涉光和由入射光44得到的反射光54中含有的干涉光一同，使在被蝕刻層內(nèi)入射光和反射光不會(huì)相互抵消，將向被蝕刻層射入的入射光44a相對與被蝕刻面33垂直的方向的角度θ設(shè)定為不滿足cosθ＝2nL/(2nL+λN2)關(guān)系式的角度。在此，L為處于照射光一側(cè)的被蝕刻層的折射率小于另一側(cè)的蝕刻層的折射率的相鄰的被蝕刻層、即相鄰的被蝕刻層的界面的反射率最大的相鄰的被蝕刻層中，處于照射光一側(cè)的被蝕刻層的層厚，例如圖5中被蝕刻層32的層厚，n為被蝕刻層32的折射率，λ為入射光43及入射光44的波長，N2為奇數(shù)自然數(shù)。即，向被蝕刻層32射入的入射光44a通過被蝕刻層32的距離L/cosθ與被蝕刻層32的層厚L之差不為向被蝕刻層射入的入射光44a的波長λ/n的1/2的波長乘以奇數(shù)自然數(shù)的值。
這樣，將一個(gè)波長的光從兩個(gè)不同方向向被蝕刻層照射，觀測通過在被蝕刻層的界面反射的反射光產(chǎn)生的兩個(gè)干涉光，基于兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定條件的干涉光的頻率來測定蝕刻深度，因此，即使一個(gè)干涉光未被觀測到，也可以觀測另一個(gè)干涉光，能夠基于該干涉光的頻率測定蝕刻深度。因此，不依賴于掩模的有無，即使被蝕刻層的層厚由于結(jié)晶成長時(shí)的偏差而發(fā)生變動(dòng)，也可以測量蝕刻深度。
另外，由于使兩個(gè)不同方向中的一個(gè)方向?yàn)榕c多層被蝕刻層的表面垂直的方向，使另一個(gè)方向相對與多層被蝕刻層的表面垂直的方向?yàn)椴粷M足cosθ＝2nL/(2nL+λN2)關(guān)系式的角度θ，故不會(huì)構(gòu)成由兩個(gè)反射光分別生成的兩個(gè)干涉光同時(shí)相互抵消的狀態(tài)。因此，可時(shí)常觀測干涉光，且可由干涉光的頻率測量蝕刻深度。
例如對在GaAs半導(dǎo)體基板上結(jié)晶成長有組成比不同的兩層AlGaInP層的晶圓即被蝕刻基板適用圖4所示的實(shí)施方式的例子進(jìn)行說明。下面，將形成于GaAs半導(dǎo)體基板上的AlGaInP層稱作AlGaInP層1，將形成于AlGaInP層1上的AlGaInP層稱作AlGaInP層2。
設(shè)AlGaInP層1的層厚的設(shè)計(jì)值為1.000μm，設(shè)AlGaInP層1的折射率為3.2，使用半反半透鏡及光纖將來自光源的波長670nm的激光分光成兩個(gè)光，將一個(gè)光從與被蝕刻基板的表面垂直的方向照射，將另一個(gè)光在AlGaInP層1內(nèi)從相對與被蝕刻基板的表面垂直的方向傾斜18度的方向照射，對兩個(gè)AlGaInP層進(jìn)行干式蝕刻?；?1的折射率比AlGaInP層1的折射率大。此時(shí)，光源、半反半透鏡及光纖構(gòu)成光射出部。該光源與光源探測部11的光源相對應(yīng)，半反半透鏡及光纖與光源部12相對應(yīng)。
從相對被蝕刻基板的表面垂直的方向照射的激光在AlGaInP層1內(nèi)，AlGaInP層1內(nèi)的入射光和在AlGaInP層1與GaAs半導(dǎo)體基板的界面反射的反射光相互增強(qiáng)的干涉光是在AlGaInP層1的層厚為1.047μm時(shí)產(chǎn)生的。即，AlGaInP層1的層厚是在AlGaInP層1內(nèi)的激光的1/2波長的倍數(shù)時(shí)產(chǎn)生的。另外，入射光和反射光相互抵消是在AlGaInP層1的層厚為0.995μm時(shí)產(chǎn)生的。即，層厚是在AlGaInP層1內(nèi)的激光1的波長的倍數(shù)加上1/4波長或3/4波長的值時(shí)產(chǎn)生的。
在AlGaInP層1的層厚為0.995μm時(shí)，從與被蝕刻基板的表面垂直的方向照射的激光產(chǎn)生的干涉光的振幅變小，不能進(jìn)行觀測。但是，由于來自其它方向的激光產(chǎn)生的干涉光在AlGaInP層1內(nèi)從相對與被蝕刻基板的表面垂直的方向傾斜18.2度的方向照射，故向AlGaInP層1射入的入射光從蝕刻表面33前進(jìn)到界面34的距離比AlGaInP層1的層厚長52.6nm。即，在AlGaInP層1上，從蝕刻表面33到界面34，從傾斜18.2度的方向照射的激光前進(jìn)的距離比從與被蝕刻基板垂直的方向照射的激光前進(jìn)的距離大約長1/4波長，因此，入射光和反射光相互增強(qiáng)。
這樣，通過使照射從不同的方向照射的兩個(gè)激光的角度差為適當(dāng)?shù)慕嵌龋词挂粋€(gè)激光產(chǎn)生的干涉光的強(qiáng)度減小，也可以大大確保另一個(gè)激光產(chǎn)生的干涉光的強(qiáng)度，因此，必然可使用任一干涉光來測定蝕刻深度。
在上述的實(shí)施方式中，使用兩個(gè)光源從不同的方向?qū)Ρ晃g刻基板30照射相同波長的光，但也可以在光學(xué)系統(tǒng)中追加使用了半反半透鏡等的分光器，由分光器將來自一個(gè)光源的光分光，將分光了的光從不同的方向向被蝕刻基板30照射。此時(shí)，一個(gè)光源及分光器構(gòu)成光射出部。
這樣，由于使用分光器將一個(gè)波長的光從兩個(gè)不同的方向向被蝕刻基板30、特別是被蝕刻層照射，故可設(shè)置一個(gè)光源。因此，可將光射出部小型化。
在上述任一實(shí)施方式中，由于在光射出部中含有的光源中使用射出激光的光源，故可以射出相位一致的光。因此，可容易地生成干涉光。
另外，由于通過測量部16a、19a由干涉光的頻率求取蝕刻速度，從求得的蝕刻速度和進(jìn)行蝕刻的時(shí)間測定蝕刻深度，故可高精度地測定蝕刻深度。因此，可提高蝕刻深度的加工精度。
另外，由于通過測量部16a、19a，基于符合預(yù)定條件、例如兩個(gè)干涉光中振幅大的干涉光的條件的干涉光的頻率來測定蝕刻深度，故不使用入射光和反射光相互抵消的干涉光。因此，可時(shí)常觀測干涉光，可由干涉光的頻率測量蝕刻深度。
另外，由于在判定部16b、19b判定蝕刻深度達(dá)到預(yù)定的蝕刻深度時(shí)，由停止部16c、19c停止蝕刻，故可在所希望的蝕刻深度停止蝕刻。因此，可提高蝕刻深度的加工精度。
圖6是表示本發(fā)明實(shí)施的其它方式的蝕刻方法進(jìn)行的處理工序的流程圖。該流程圖表示圖1所示的蝕刻處理裝置1處理的工序。當(dāng)蝕刻裝置1開始對被蝕刻基板30進(jìn)行蝕刻時(shí)，移至步驟S1。
在步驟S1中，將兩個(gè)不同波長的光向被蝕刻層照射。照射到被蝕刻層的兩個(gè)不同波長的光分別由被蝕刻層的表面及被蝕刻層間的界面反射。被反射了的兩個(gè)反射光分別含有干涉光，該干涉光通過向被蝕刻層射入的入射光和在與被蝕刻層相鄰的折射率高的被蝕刻層或基板的界面反射的反射光而產(chǎn)生。
在步驟S2中，觀測兩個(gè)干涉光。在步驟S3中，由兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定條件的干涉光，例如振幅大的干涉光的頻率求取蝕刻速度。在步驟S4中，從求得的蝕刻速度和進(jìn)行蝕刻的時(shí)間算出蝕刻深度，結(jié)束蝕刻。
這樣，將兩個(gè)不同波長的光向被蝕刻層照射，觀測通過在被蝕刻層間的界面反射的反射光產(chǎn)生的兩個(gè)干涉光，基于兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定條件的干涉光的頻率來測定蝕刻深度，因此，即使一個(gè)干涉光未被觀測到，也可以觀測另一個(gè)干涉光，基于該干涉光的頻率測定蝕刻深度。因此，不依賴于掩模的有無，即使被蝕刻層的層厚由于結(jié)晶成長時(shí)的偏差而發(fā)生變動(dòng)，也可以測量蝕刻深度。
另外，由干涉光的頻率求取蝕刻速度，并從求得的蝕刻速度和進(jìn)行蝕刻的時(shí)間測定蝕刻深度，故可高精度地測定蝕刻深度。因此，可提高蝕刻的加工精度。
在圖6所示的蝕刻方法的流程圖中，在步驟S1中，將兩個(gè)不同波長的光向被蝕刻基板進(jìn)行照射，但也可以適用于例如圖4所示的蝕刻裝置2中，在步驟S1中，也可以變?yōu)閮蓚€(gè)不同波長的光，將一個(gè)波長的光從兩個(gè)不同方向向被蝕刻基板照射。
這樣，將一個(gè)波長的光從兩個(gè)不同方向向被蝕刻層照射，觀測通過在被蝕刻層間的界面反射的反射光產(chǎn)生的兩個(gè)干涉光，基于兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定條件的干涉光的頻率測定蝕刻深度，因此，即使一個(gè)干涉光未被觀測到，也可以觀測另一個(gè)干涉光，基于該干涉光的頻率測定蝕刻深度。因此，不依賴于掩模的有無，即使被蝕刻層的層厚由于結(jié)晶成長時(shí)的偏差而發(fā)生變動(dòng)，也可以測量蝕刻深度。
在圖6所示的蝕刻方法的流程圖中，測定蝕刻深度后結(jié)束蝕刻，但蝕刻裝置1或蝕刻裝置2也可以在進(jìn)一步判定測定到的蝕刻深度是否到達(dá)了預(yù)定的蝕刻深度，在判定為到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度時(shí)，將蝕刻停止。
這樣，由于在蝕刻深度到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度時(shí)將蝕刻停止，故可以在所希望的蝕刻深度停止蝕刻。因此，可提高蝕刻深度的加工精度。
另外，在上述任一實(shí)施方式中，都是在算出的蝕刻深度到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度時(shí)，將蝕刻停止，但也可以不停止蝕刻，而將表示蝕刻深度到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度的信息顯示在蝕刻裝置1或蝕刻裝置2中含有的由液晶顯示器等構(gòu)成的顯示部17中。此時(shí)，蝕刻裝置1或蝕刻裝置2的操作者看到顯示于顯示部17上的信息，進(jìn)行蝕刻的停止。
這樣，由于在測定的蝕刻深度到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度時(shí)，顯示蝕刻深度到達(dá)了預(yù)定的蝕刻深度，故蝕刻裝置的操作者可識(shí)別蝕刻深度到達(dá)了所希望的蝕刻深度。因此，操作者可在所希望的蝕刻深度停止蝕刻。
本發(fā)明在不脫離其發(fā)明主旨或主要特征的條件下可由其它各種方式實(shí)施。因此，上述實(shí)施方式只不過是以全部的點(diǎn)簡單地示例，本發(fā)明的范圍表示在權(quán)利要求書中，在說明書中沒有任何限制。另外，屬于權(quán)利要求書的變形及變更全部在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種蝕刻方法，對折射率不同的多層被蝕刻層進(jìn)行蝕刻，其特征在于，將具有可干涉性的兩個(gè)不同波長的光向多層被蝕刻層照射，觀測通過進(jìn)行照射并在被蝕刻層間的界面反射的兩個(gè)不同波長的光分別生成的兩個(gè)干涉光，基于觀測到的兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定條件的干涉光的頻率測定蝕刻深度。
2.如權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，其特征在于，在所述蝕刻深度的測定中，由所述符合預(yù)定條件的干涉光的頻率求取蝕刻速度，基于求得的蝕刻速度和進(jìn)行蝕刻的時(shí)間測定蝕刻深度。
3.如權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，其特征在于，在處于照射光一側(cè)的被蝕刻層的折射率小于另一側(cè)的蝕刻層的折射率的相鄰的被蝕刻層、即相鄰的被蝕刻層的界面的反射率最大的相鄰的被蝕刻層中，設(shè)處于照射光一側(cè)的被蝕刻層的層厚及折射率分別為L及n，設(shè)m為自然數(shù)、N1為“1”或“3”，使所述具有可干涉性的兩個(gè)不同波長光中的一個(gè)光的波長λ為不滿足L÷(λ/n)＝N1/4+m的波長。
4.如權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，其特征在于，所述具有可干涉性的兩個(gè)不同波長為相當(dāng)于進(jìn)行蝕刻的被蝕刻層的帶隙能量的波長或該波長附近的波長。
5.如權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，其特征在于，所述預(yù)定條件為觀測到的兩個(gè)干涉光中振幅大的干涉光的條件。
6.一種蝕刻方法，對折射率不同的多層被蝕刻層進(jìn)行蝕刻，其特征在于，將具有可干涉性的一個(gè)波長的光從兩個(gè)不同方向向多層被蝕刻層照射，觀測通過進(jìn)行照射并在被蝕刻層間的界面反射的來自兩個(gè)不同方向的光分別生成的兩個(gè)干涉光，基于觀測到的兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定條件的干涉光的頻率測定蝕刻深度。
7.如權(quán)利要求6所述的蝕刻方法，其特征在于，所述兩個(gè)不同方向中的第一方向?yàn)榕c所述多層被蝕刻層的表面垂直的方向，在處于照射光一側(cè)的被蝕刻層的折射率小于另一側(cè)的蝕刻層的折射率的相鄰的被蝕刻層、即相鄰的被蝕刻層的界面的反射率最大的相鄰的被蝕刻層中，設(shè)處于照射光一側(cè)的被蝕刻層的層厚及折射率分別為L及n，設(shè)所述具有可干涉性的光的波長為λ、N2為奇數(shù)自然數(shù)，在處于照射所述光一側(cè)的被蝕刻層內(nèi)，垂直于所述多層被蝕刻層的表面的方向與所述兩個(gè)不同方向中的第二方向的角度θ為不滿足cosθ＝2nL/(2nL+λN2)的角度。
8.如權(quán)利要求6所述的蝕刻方法，其特征在于，所述預(yù)定條件為觀測到的兩個(gè)干涉光中振幅大的干涉光的條件。
9.一種蝕刻裝置(1)，對折射率不同的多層被蝕刻層進(jìn)行蝕刻，其特征在于，具有光射出部，其射出具有可干涉性的兩個(gè)不同波長的光；光學(xué)系統(tǒng)，其用于將從光射出部射出的兩個(gè)不同波長的光向多層被蝕刻層照射；探測器，其接收通過由光學(xué)系統(tǒng)照射并在被蝕刻層間的界面反射的兩個(gè)不同波長的光分別生成的兩個(gè)干涉光；測量部，其基于探測器接收到的兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定條件的干涉光的頻率測量蝕刻深度。
10.如權(quán)利要求9所述的蝕刻裝置(1)，其特征在于，所述光射出部含有用于將光分光為不同波長的光的分光器。
11.如權(quán)利要求9所述的蝕刻裝置(1)，其特征在于，所述光射出部含有射出激光的光源。
12.如權(quán)利要求9所述的蝕刻裝置(1)，其特征在于，還具有判定部，其判定所述測量部測量到的蝕刻深度是否到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度；顯示部，其在判定部判定蝕刻深度到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度時(shí)，顯示蝕刻深度到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度。
13.如權(quán)利要求9所述的蝕刻裝置(1)，其特征在于，還具有判定部，其判定所述測量部測量到的蝕刻深度是否到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度；停止部，其在判定部判定蝕刻深度到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度時(shí)，將向被蝕刻層的蝕刻停止。
14.一種蝕刻裝置(2)，對折射率不同的多層被蝕刻層進(jìn)行蝕刻，其特征在于，具有光射出部，其射出具有可干涉性的一個(gè)波長的光；光學(xué)系統(tǒng)，其用于將從光射出部射出的光從兩個(gè)不同的方向向多層被蝕刻層照射；探測器，其接收通過由光學(xué)系統(tǒng)照射并在被蝕刻層間的界面反射的來自兩個(gè)不同方向的光分別生成的兩個(gè)干涉光；測量部，其基于探測器接收到的兩個(gè)干涉光中符合預(yù)定條件的干涉光的頻率測量蝕刻深度。
15.如權(quán)利要求14所述的蝕刻裝置(2)，其特征在于，所述光射出部含有射出激光的光源。
16.如權(quán)利要求14所述的蝕刻裝置(2)，其特征在于，還具有判定部，其判定所述測量部測量到的蝕刻深度是否到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度；顯示部，其在判定部判定蝕刻深度到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度時(shí)，顯示蝕刻深度到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度。
17.如權(quán)利要求14所述的蝕刻裝置(2)，其特征在于，還具有判定部，其判定所述測量部測量到的蝕刻深度是否到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度；停止部，其在判定部判定蝕刻深度到達(dá)預(yù)定的蝕刻深度時(shí)，將向被蝕刻層的蝕刻停止。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蝕刻方法及蝕刻裝置，從光源探測部(10)中含有的光源射出的兩個(gè)不同波長的光向被蝕刻基板(30)照射，由被蝕刻基板(30)反射。由被蝕刻基板(30)反射的兩個(gè)反射光含有通過在被蝕刻層的表面及被蝕刻層間的界面反射的反射光產(chǎn)生的干涉光。光源探測部(10)中含有的探測器將接收到的兩個(gè)干涉光的強(qiáng)度分別轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，向控制部(16)輸出?？刂撇?16)由兩個(gè)干涉光中振幅大的干涉光的頻率求取蝕刻速度，并由求得的蝕刻速度和進(jìn)行蝕刻的時(shí)間算出蝕刻深度。
文檔編號(hào)C30B33/08GK1901152SQ20061010595
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月19日
發(fā)明者大渕修三 申請人:夏普株式會(huì)社