JP2002151472A - Method and apparatus for measuring side etching amount of semiconductor device - Google Patents

Method and apparatus for measuring side etching amount of semiconductor device

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JP2002151472A
JP2002151472A JP2000344750A JP2000344750A JP2002151472A JP 2002151472 A JP2002151472 A JP 2002151472A JP 2000344750 A JP2000344750 A JP 2000344750A JP 2000344750 A JP2000344750 A JP 2000344750A JP 2002151472 A JP2002151472 A JP 2002151472A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for measuring the side etching amount wherein the side etching amount in a semiconductor device can be measured. SOLUTION: The apparatus for measuring the side etching amount comprises a section 21 for irradiating the surface of a semiconductor device W being etched with laser light from a direction inclining against a direction perpendicular to the surface of the semiconductor device W; a section 23 for scanning the surface of the semiconductor device W with the laser light; a section 22 for measuring the laser light reflected on the surface of the semiconductor device W; and an operating section 24 for measuring the side etching amount in the semiconductor device, by comparing the correlation characteristics of the scanning position of laser light and the quantity of measured laser light, with the correlation characteristics of the scanning position of laser light and the quantity of measured laser light at that time for a preset known side etching amount in the semiconductor device. Side etching amount in the semiconductor device can thereby be measured with high accuracy and a suitable failure analysis of the semiconductor device can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の故障解
析を行うための技術に関し、特に半導体基板に対するド
ライエッチング工程において、半導体基板におけるサイ
ドエッチング量を測定するための方法及び装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for analyzing a failure of a semiconductor device, and more particularly to a method and an apparatus for measuring a side etching amount in a semiconductor substrate in a dry etching process for the semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年における半導体装置技術分野の技術
進歩によりLSIの構造の複雑化が進み、同時に多層配
線構造等による高層化が進んでいる。このようなLSI
に対し、特に高層化したLSIの故障解析を行う際に、
下層部の故障箇所を特定する為には絶縁膜をエッチング
する必要がある。このような絶縁膜のエッチングに際し
ては、上層部のアルミ配線を損なってしまうとLSIの
不良を再現できなくなり、故障箇所を特定できなくなる
おそれがあるため、アルミ配線を損なわずに絶縁膜をエ
ッチングすることが重要である。このため、このような
エッチングに際しては、上層部のアルミ配線の直下の絶
縁膜をエッチングすることがないように、異方性の高い
ドライエッチングを用いている。すなわち、上層部のア
ルミ配線を利用した自己整合法によって絶縁膜をドライ
エッチングすることにより、上層部のアルミ配線とその
直下の絶縁膜をエッチングすることなく、前記アルミ配
線以外の領域の絶縁膜をエッチングし、下層部のアルミ
配線や素子電極等を露出させて故障解析を行っている。
2. Description of the Related Art Recent advances in the field of semiconductor device technology have made the structure of LSIs more complicated, and at the same time, are increasing the number of layers by a multilayer wiring structure and the like. Such LSI
In particular, when performing a failure analysis of a multi-layer LSI,
It is necessary to etch the insulating film in order to specify the failure location in the lower layer. In the etching of such an insulating film, if the aluminum wiring in the upper layer is damaged, it is impossible to reproduce the defect of the LSI, and there is a possibility that a failure location cannot be specified. Therefore, the insulating film is etched without damaging the aluminum wiring. This is very important. Therefore, in such etching, dry etching with high anisotropy is used so as not to etch the insulating film immediately below the aluminum wiring in the upper layer. That is, by dry-etching the insulating film by a self-alignment method using the aluminum wiring in the upper layer, the insulating film in a region other than the aluminum wiring can be etched without etching the aluminum wiring in the upper layer and the insulating film immediately thereunder. Etching is performed to analyze the failure by exposing the underlying aluminum wiring and device electrodes.

【0003】しかしながら、ドライエッチングでも異方
性を100%にすることは困難であり、上層部のアルミ
配線の直下の絶縁膜が半導体基板の表面に対して水平な
方向にエッチングされること、すなわちサイドエッチン
グされることを完全に防止することは困難である。そこ
で、上層部のアルミ配線の直下における絶縁膜のサイド
エッチング量を測定し、サイドエッチング量が予め設定
したエッチング量を越えないように管理することが要求
されることになる。
However, it is difficult to make the anisotropy 100% even by dry etching, and the insulating film immediately below the upper aluminum wiring is etched in a direction horizontal to the surface of the semiconductor substrate, that is, It is difficult to completely prevent side etching. Therefore, it is required to measure the side etching amount of the insulating film immediately below the aluminum wiring in the upper layer portion and manage the side etching amount so as not to exceed a preset etching amount.

【0004】ところが、従来ではこのようなサイドエッ
チング量を測定する技術は提案されておらず、このよう
な要求を満たすことは困難である。エッチング量を監視
する技術としては、例えば、特開昭62−299032
号公報において、ドライエッチング量の深さを検知する
技術が記載されており、半導体基板の表面に対して斜め
方向からレーザ光を照射し、当該レーザ光の反射光を受
光する位置がエッチング深さに応じて変化することを利
用してエッチング深さを検知している。また、特許第2
653017号公報の技術では、エッチングする基板に
光を照射し、エッチングの進行に伴う基板表面とエッチ
ング面の各反射光の干渉変化によって生じる強度振動に
基づいてエッチング深さを測定する技術が記載されてい
る。
However, a technique for measuring the amount of side etching has not been proposed so far, and it is difficult to satisfy such requirements. As a technique for monitoring the etching amount, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-299032
In Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-157, a technique for detecting the depth of the dry etching amount is described, and the surface of a semiconductor substrate is irradiated with laser light from an oblique direction, and the position where the reflected light of the laser light is received is the etching depth. Is used to detect the etching depth. Patent No. 2
Japanese Patent No. 6553017 discloses a technique of irradiating a substrate to be etched with light and measuring an etching depth based on an intensity vibration generated by a change in interference between each reflected light between the substrate surface and the etched surface as the etching proceeds. ing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
の技術においても、半導体基板の表面に対して垂直な方
向のエッチング深さの測定は可能であるが、この技術を
半導体基板の表面と水平なサイドエッチング量を測定す
ることは理論的にも困難であり、前記したサイドエッチ
ング量を測定するという要求を満たすことができず、半
導体装置の故障解析を実現する上での問題となってい
る。
However, in any of the techniques, it is possible to measure the etching depth in a direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. Measuring the etching amount is theoretically difficult, and cannot satisfy the above-described requirement of measuring the side etching amount, which is a problem in realizing failure analysis of a semiconductor device.

【0006】本発明の目的は、半導体装置におけるサイ
ドエッチング量の測定を可能にしたサイドエッチング量
の測定方法及び測定装置を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method and a device for measuring a side etching amount capable of measuring a side etching amount in a semiconductor device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のサイドエッチン
グ量の測定方法は、エッチング処理される半導体装置の
表面と垂直な方向に対して傾斜した方向から前記半導体
装置の表面にレーザ光を照射するとともに、前記レーザ
光を前記半導体基板の表面に沿って走査し、前記半導体
装置の表面で反射されたレーザ光を測光し、前記レーザ
光の走査位置とそのときの測光量との相関特性を得ると
ともに、前記得られた相関特性を、あらかじめ設定され
た半導体装置における既知のサイドエッチング量に対す
るレーザ光の走査位置とそのときの測光量との相関特性
に対比させることにより前記半導体装置におけるサイド
エッチング量を演算することを特徴とする。
According to the method of measuring the amount of side etching of the present invention, a surface of a semiconductor device is irradiated with laser light from a direction inclined with respect to a direction perpendicular to the surface of the semiconductor device to be etched. At the same time, the laser light is scanned along the surface of the semiconductor substrate, the laser light reflected on the surface of the semiconductor device is measured, and a correlation characteristic between the scanning position of the laser light and the measured light amount at that time is obtained. In addition, the obtained correlation characteristic is compared with a correlation characteristic between a scanning position of a laser beam with respect to a known side etching amount set in advance in the semiconductor device and a measured light amount at that time, thereby obtaining a side etching amount in the semiconductor device. Is calculated.

【0008】また、本発明のサイドエッチング量の測定
装置は、エッチング処理される半導体装置の表面と垂直
な方向に対して傾斜した方向から前記半導体装置の表面
にレーザ光を照射する手段と、前記半導体基板の表面に
照射されるレーザ光を前記表面に沿って走査する手段
と、前記半導体装置の表面で反射されたレーザ光を測光
する手段と、前記走査する手段によるレーザ光の走査位
置とそのときの前記レーザ光を測光する手段で測光され
た測光量との相関特性を、あらかじめ設定された半導体
装置における既知のサイドエッチング量に対するレーザ
光の走査位置とそのときの測光量との相関特性に対比さ
せて前記半導体装置におけるサイドエッチング量を測定
する演算手段とを備えることを特徴とする。
The side-etching amount measuring apparatus according to the present invention further comprises: means for irradiating the surface of the semiconductor device with laser light from a direction inclined with respect to a direction perpendicular to the surface of the semiconductor device to be etched; A means for scanning the surface of the semiconductor substrate with laser light irradiated along the surface, a means for measuring the laser light reflected on the surface of the semiconductor device, a scanning position of the laser light by the scanning means, The correlation characteristic between the light amount measured by the means for measuring the laser light at that time and the correlation characteristic between the scanning position of the laser light with respect to a known side etching amount in the semiconductor device set in advance and the light measurement amount at that time is calculated. Computing means for measuring the amount of side etching in the semiconductor device by comparison.

【0009】ここで、本発明においては、前記傾斜した
方向をそれぞれ異なる角度に設定した複数の角度方向か
らレーザ光を照射して得られた測光量に基づいて前記相
関特性を得るとともに、当該複数の角度のそれぞれに対
応してあらかじめ得られた相関特性に基づいて前記サイ
ドエッチング量を測定するようにしてもよい。
Here, in the present invention, the correlation characteristic is obtained based on the measured light amount obtained by irradiating the laser beam from a plurality of angle directions in which the inclined directions are set to different angles, and The side etching amount may be measured based on a correlation characteristic obtained in advance corresponding to each of the angles.

【0010】本発明によれば、半導体装置におけるサイ
ドエッチング量を高い精度で測定することが可能にな
り、特に半導体装置におけるアルミ配線の直下の絶縁膜
におけるサイドエッチング量を測定し、半導体装置のサ
イドエッチング量が予め設定したエッチング量を越えな
いように管理し、当該半導体装置の好適な故障解析を実
現することが可能になる。
According to the present invention, the amount of side etching in a semiconductor device can be measured with high accuracy. In particular, the amount of side etching in an insulating film immediately below aluminum wiring in a semiconductor device can be measured, and the side etching amount of the semiconductor device can be measured. By managing the etching amount so as not to exceed the preset etching amount, it becomes possible to realize a suitable failure analysis of the semiconductor device.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明のサイドエッチング量
の測定を行うための装置の概略構成図であり、ドライエ
ッチング装置10は、チャンバ11と、前記チャンバ内
に配置されて反応性ガスのプラズマを形成する上下一対
の電極12,13と、被エッチング物としての半導体基
板、すなわちLSIを構成する半導体ウェハWをエッチ
ングするための反応性ガスを供給するガス供給管14お
よびガスの排気を行う排気管15とを備えている。前記
被エッチング物としての半導体ウェハWは、前記電極の
うち下側の電極13上に載置されており、また、前記チ
ャンバ11内の前記半導体ウェハWの表面上の位置に
は、本発明にかかるサイドエッチング量測定装置20が
配置されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for measuring the amount of side etching according to the present invention. The dry etching apparatus 10 includes a chamber 11 and a pair of upper and lower units arranged in the chamber and forming a plasma of a reactive gas. And a gas supply pipe 14 for supplying a reactive gas for etching a semiconductor substrate as an object to be etched, ie, a semiconductor wafer W constituting an LSI, and an exhaust pipe 15 for exhausting the gas. ing. The semiconductor wafer W as the object to be etched is placed on the lower electrode 13 of the electrodes, and at a position on the surface of the semiconductor wafer W in the chamber 11 according to the present invention. The side etching amount measuring device 20 is provided.

【0012】前記サイドエッチング量測定装置20は、
図2に示すように、前記半導体ウェハWの表面と垂直な
方向に対して所要の角度方向からレーザ光を照射すると
ともに、当該レーザ光を前記半導体ウェハWの表面上で
走査するレーザ光照射部21と、前記半導体ウェハWの
表面ないしエッチング面で反射された前記レーザ光の光
量を測光するレーザ光測光部22と、前記レーザ光照射
部21と前記レーザ光測光部22を一体として前記半導
体ウェハWの表面に沿って移動しながら前記レーザ光を
前記半導体ウェハWの表面上で走査するための移動機構
からなる走査部23と、前記レーザ光測光部22で測光
したレーザ光量に基づいてサイドエッチング量を演算す
る演算部24とで構成されている。ここで、前記レーザ
光照射部21はレーザ光を出射するレーザダイオードで
構成され、前記レーザ光測光部22はフォトダイオード
で構成されており、前記レーザダイオード21とフォト
ダイオード22の間には、前記レーザダイオード21の
光軸に沿って反射されたレーザ光を直角方向に反射する
ビームスプリッタ25が配置され、これにより、前記フ
ォトダイオード22は前記レーザダイオード21と光学
的に同一光軸上に配置される。また、前記レーザダイオ
ード21とフォトダイオード22は、ケーシング26内
に一体的に内蔵されており、当該ケーシング26と共に
図外の角度調整機構により傾動前記半導体ウェハWの表
面と垂直な方向に対する角度方向を異なる複数の角度に
変化調整することができるように構成されている。ま
た、前記演算部24は、後述するように、前記レーザダ
イオード、すなわちレーザ光照射部21でのレーザ光の
走査位置と、当該走査位置において前記フォトダイオー
ド、すなわちレーザ光測光部22において測光されたレ
ーザ光量との相関特性を、予め基準となるサイドエッチ
ング量に基づいて得られる基準相関特性と対照して前記
半導体ウェハWのサイドエッチング量を演算する構成と
されている。
The side etching amount measuring device 20 includes:
As shown in FIG. 2, a laser beam irradiator that irradiates a laser beam from a required angle direction with respect to a direction perpendicular to the surface of the semiconductor wafer W and scans the laser beam on the surface of the semiconductor wafer W 21; a laser light metering unit 22 for measuring the amount of the laser light reflected on the surface or the etched surface of the semiconductor wafer W; and the laser beam irradiating unit 21 and the laser light metering unit 22 integrated with the semiconductor wafer. A scanning unit 23 including a moving mechanism for scanning the laser light on the surface of the semiconductor wafer W while moving along the surface of W, and side etching based on the amount of laser light measured by the laser light metering unit 22 And an arithmetic unit 24 for calculating the quantity. Here, the laser beam irradiating unit 21 is configured by a laser diode that emits a laser beam, and the laser beam metering unit 22 is configured by a photodiode. A beam splitter 25 that reflects the laser light reflected along the optical axis of the laser diode 21 in a direction perpendicular to the laser diode 21 is arranged, whereby the photodiode 22 is optically arranged on the same optical axis as the laser diode 21. You. Further, the laser diode 21 and the photodiode 22 are integrally built in a casing 26, and are tilted together with the casing 26 by an angle adjusting mechanism (not shown) to change an angle direction with respect to a direction perpendicular to the surface of the semiconductor wafer W. It is configured such that it can be changed and adjusted to a plurality of different angles. In addition, as will be described later, the arithmetic unit 24 scans the laser diode, that is, the scanning position of the laser light in the laser light irradiation unit 21, and measures the light at the scanning position by the photodiode, that is, the laser light measuring unit 22. The configuration is such that the side etching amount of the semiconductor wafer W is calculated by comparing the correlation characteristic with the laser light amount with a reference correlation characteristic obtained in advance based on a reference side etching amount.

【0013】次に、前記サイドエッチング量測定装置に
おけるサイドエッチング量の測定方法について説明す
る。図3及び図5はそれぞれ、エッチングの進行に伴う
半導体ウェハWの断面状態と、当該半導体ウェハWに対
してレーザ光照射部21からレーザ光を照射しながら走
査する状態を示す図(a)と、照射されたレーザ光をレ
ーザ光測光部22において測光して得られるレーザ光の
測光量の特性図(b)を示している。なお、本実施形態
では、説明を簡略化するために、前記半導体ウェハWの
構造として、半導体基板31上に下層絶縁膜32が形成
され、その上に下層アルミ配線33が所要のパターンに
形成されている。また、その上に上層絶縁膜34が形成
され、その上に上層アルミ配線35が所要のパターンに
形成されているものとする。
Next, a method of measuring the side etching amount in the side etching amount measuring apparatus will be described. FIGS. 3 and 5 show a cross-sectional state of the semiconductor wafer W as the etching progresses, and a state (a) illustrating a state in which the semiconductor wafer W is scanned while being irradiated with laser light from the laser light irradiation unit 21. FIG. 4B shows a characteristic diagram (b) of the measured light amount of the laser light obtained by measuring the irradiated laser light in the laser light measuring unit 22. In this embodiment, in order to simplify the description, as a structure of the semiconductor wafer W, a lower insulating film 32 is formed on a semiconductor substrate 31, and a lower aluminum wiring 33 is formed thereon in a required pattern. ing. It is also assumed that an upper insulating film 34 is formed thereon, and an upper aluminum wiring 35 is formed thereon in a required pattern.

【0014】先ず、図3はエッチングが行われていない
状態を示すものであり、図3(a)のように、前記半導
体ウェハWの表面に対し、レーザ光照射部21から所要
の角度θ1(LSI表面と垂直な方向に対する角度、以
下同様)で、走査位置t1からt6まで一方向に走査す
るとともに、半導体ウェハWの表面で反射されたレーザ
光の光量をレーザ光測光部22で測光する。このとき、
図3(b)の横軸に走査位置、縦軸に測光量をとって、
前記レーザ光測光部22で測光されたレーザ光の測光量
を表す。ここでは、半導体ウェハWの表面の上層絶縁膜
34と上層アルミ配線35の表面はほぼ水平方向に平坦
であり、レーザ光はθ1の角度で照射されるため、反射
されてレーザ光測光部22にで測光されるレーザ光の光
量は極めて少なくなる。なお、上層アルミ配線35の境
界部t6において、反射光の一部がレーザ光測光部22
で受光され程度である。
First, FIG. 3 shows a state in which etching is not performed. As shown in FIG. 3A, a required angle θ1 ( Scanning is performed in one direction from a scanning position t1 to t6 at an angle with respect to a direction perpendicular to the LSI surface (the same applies hereinafter), and the amount of laser light reflected on the surface of the semiconductor wafer W is measured by the laser light measuring unit 22. At this time,
In FIG. 3B, the horizontal axis represents the scanning position, and the vertical axis represents the light intensity,
The light intensity of the laser beam measured by the laser beam meter 22 is shown. Here, the surface of the upper insulating film 34 and the surface of the upper aluminum wiring 35 of the surface of the semiconductor wafer W are substantially flat in the horizontal direction, and the laser light is irradiated at an angle of θ1, so that the laser light is reflected to the laser light measuring unit 22. The light amount of the laser light measured by the above becomes extremely small. At the boundary portion t6 of the upper aluminum wiring 35, a part of the reflected light is
Is the degree of light reception.

【0015】次に、図4(a)は、半導体ウェハWの上
層絶縁膜34のほぼ中間厚さまでエッチングした状態を
示しており、図3の場合と同様にθ1の角度でレーザ光
を照射しながら走査する。この時のレーザ光測光部22
で測光した測光量の特性を図4(b)に示す。この場合
には、上層絶縁膜34のエッチングにより、上層アルミ
配線35の直下においてサイドエッチングが生じてお
り、このサイドエッチングによって上層絶縁膜34の側
面は幾分水平方向に曲面状に凹んだ形状とされるため、
サイドエッチングされた面がθ1に対して直交する面領
域にレーザ光が照射された走査位置t5よりも若干後の
時点の走査位置においてレーザ光照射部22の光軸方向
に向けて反射される光量、すなわちレーザ光測光部22
で測光される測光量が最大となる。前記測光量が最大と
なる走査位置t5近傍位置の前後ではレーザ光の測光量
は極めて少ない状態から徐々に増加し、あるいは減少さ
れる。また、レーザ光が上層アルミ配線35に照射され
る走査位置t6になるとレーザ光の光量は極端に低下さ
れることになる。
Next, FIG. 4A shows a state where the upper insulating film 34 of the semiconductor wafer W has been etched to a substantially intermediate thickness. Similarly to FIG. 3, a laser beam is irradiated at an angle of θ1. Scan while scanning. The laser light metering unit 22 at this time
FIG. 4 (b) shows the characteristics of the light intensity measured by the method described in FIG. In this case, due to the etching of the upper insulating film 34, side etching occurs immediately below the upper aluminum wiring 35, and the side surface of the upper insulating film 34 has a shape that is slightly concave in a horizontal direction due to the side etching. To be
The amount of light reflected toward the optical axis direction of the laser beam irradiating unit 22 at a scanning position slightly later than the scanning position t5 at which the side-etched surface is perpendicular to θ1 at a scanning position at which the laser beam is irradiated. That is, the laser light metering unit 22
, The photometric light intensity measured at the maximum is obtained. Before and after the position near the scanning position t5 where the measured light amount becomes the maximum, the measured light amount of the laser beam gradually increases or decreases from an extremely small state. When the laser beam reaches the scanning position t6 at which the upper aluminum wiring 35 is irradiated with the laser beam, the amount of the laser beam is extremely reduced.

【0016】また、図5(a)は、半導体ウェハWの下
層絶縁膜32のほぼ中間厚さまでエッチングした状態を
示しており、同様にθ1の角度でレーザ光を照射しなが
ら走査する。この時のレーザ光測光部22での測光量の
特性を図5(b)に示す。この場合には、上層絶縁膜3
4及び下層絶縁膜33のエッチングにより、上層アルミ
配線35の直下及び下層アルミ配線33の直下において
それぞれサイドエッチングが生じており、これらのサイ
ドエッチングによって上層絶縁膜34及び下層絶縁膜3
2の各側面は幾分水平方向に曲面状に凹んだ形状とされ
ているため、サイドエッチングされた面がθ1に対して
直交する面領域にレーザ光が照射された走査位置t2近
傍の領域、及び走査位置t5よりも若干前時点の走査位
置の各領域において、レーザ光測光部22で測光される
測光量が最大となる。ここで、上層絶縁膜34における
測光量が最大になる走査位置は、図4の場合とは若干異
なる位置となっている。そして、前記測光量が最大とな
る走査位置t2,t5の各近傍領域の前後ではレーザ光
の測光量は極めて少ない状態から徐々に増加し、あるい
は減少される。また、レーザ光が下層アルミ配線33、
あるいは上層アルミ配線35に照射される走査位置にな
るとレーザ光の光量は極端に低下されることになる。
FIG. 5A shows a state where the lower insulating film 32 of the semiconductor wafer W has been etched to a substantially intermediate thickness. Similarly, scanning is performed while irradiating a laser beam at an angle of θ1. FIG. 5B shows the characteristic of the light amount measured by the laser light metering unit 22 at this time. In this case, the upper insulating film 3
4 and the lower insulating film 33, side etching occurs immediately below the upper aluminum wiring 35 and immediately below the lower aluminum wiring 33, respectively. The side etching causes the upper insulating film 34 and the lower insulating film 3 to be etched.
2 has a shape that is slightly concave in a horizontal curved surface, the side-etched surface has a surface region orthogonal to θ1 near the scanning position t2 where the laser beam is irradiated, In each area of the scanning position slightly before the scanning position t5, the light measurement amount measured by the laser light measurement unit 22 becomes the maximum. Here, the scanning position of the upper insulating film 34 at which the light intensity is maximized is a position slightly different from the case of FIG. Then, before and after each of the regions near the scanning positions t2 and t5 where the light intensity is maximum, the light intensity of the laser beam is gradually increased or decreased from an extremely small state. Further, the laser light is applied to the lower aluminum wiring 33,
Alternatively, at the scanning position where the upper aluminum wiring 35 is irradiated, the light amount of the laser light is extremely reduced.

【0017】ここで、前記図4と図5に示したエッチン
グ時での測光量が最大となる走査位置が異なる理由を図
6を参照して説明する。図6(a)のAは図4のエッチ
ング時におけるサイドエッチング状態を示し、Bはさら
にサイドエッチングが進行された図5のエッチング時に
おけるサイドエッチング状態を示している。同図から判
るように、サイドエッチングが進行すると、レーザ光の
照射角度θ1に直交するエッチング面の領域、すなわち
照射されたレーザ光がレーザ光測光部22の光軸方向に
向けて反射される状態となる領域が徐々に同図の左側に
移動し、これに伴いレーザ光の測光量が最大になる走査
位置が徐々に早い走査位置側に移動することが判る。そ
のときのレーザ光の測光量を比較すると、図6(b)の
ようになり、各サイドエッチング状態において最大の測
光量となる走査位置が相違されることになる。
Here, the reason why the scanning position at which the measured light amount at the time of etching shown in FIG. 4 and FIG. 5 becomes maximum is different will be described with reference to FIG. A of FIG. 6A shows a side etching state at the time of etching of FIG. 4, and B shows a side etching state at the time of etching of FIG. As can be seen from the figure, when the side etching progresses, an area of the etching surface orthogonal to the irradiation angle θ1 of the laser light, that is, a state where the irradiated laser light is reflected toward the optical axis direction of the laser light measuring unit 22. It can be seen that the scanning position where the measured light amount of the laser beam is maximized gradually moves toward the scanning position side. FIG. 6B shows a comparison between the measured light amounts of the laser light at that time, and the scanning position at which the maximum measured light amount is different in each side etching state.

【0018】したがって、演算部24では、あらかじめ
半導体ウェハ、すなわちLSIの製品ごとあるいはLS
Iのプロセスごとにサイドエッチング量とそのときの最
大測光量となる走査位置との相関特性を求めておき、実
際にレーザ光測光部22で測光した測光量に基づいて最
大測光量となる走査位置を検出し、この走査位置を前記
相関特性に当てはめることで、サイドエッチング量を測
定することが可能になる。なお、あらかじめ前記した相
関特性を得る方法としては、資料として種々のサイドエ
ッチング量の半導体装置を形成し、各半導体装置に対し
て照射角度θ1のレーザ光照射を行って測光量のデータ
を得るとともに、その後に当該半導体装置のサイドエッ
チング量を光学顕微鏡等を用いて寸法測定を行うこと等
の手法によって得ることが可能である。そして、図1に
示したエッチング装置10でのエッチングに際しては、
上層絶縁膜34あるいは下層絶縁膜32のサイドエッチ
ングによって上層または下層の各アルミ配線33,35
が損なわれるおそれのあるサイドエッチング量を求めて
おき、そのサイドエッチング量を越える状態となる前に
エッチング処理を終了させることで、LSIの故障解析
を適切に行うことが可能になる。
Therefore, in the arithmetic unit 24, the semiconductor wafer, that is, the LSI product or the LS
The correlation characteristic between the side etching amount and the scanning position at which the maximum light intensity is obtained for each process I is determined, and the scanning position at which the maximum light intensity is actually determined based on the light intensity measured by the laser light metering unit 22 Is detected, and the scanning position is applied to the correlation characteristic, whereby the amount of side etching can be measured. In addition, as a method of obtaining the above-described correlation characteristics, a semiconductor device having various side etching amounts is formed as a material, and laser light irradiation at an irradiation angle θ1 is performed on each semiconductor device to obtain data of a light measurement amount. Thereafter, the amount of side etching of the semiconductor device can be obtained by a technique such as performing dimension measurement using an optical microscope or the like. Then, at the time of etching with the etching apparatus 10 shown in FIG.
The upper or lower aluminum wirings 33 and 35 are formed by side etching of the upper insulating film 34 or the lower insulating film 32.
If the amount of side etching that may cause damage to the side etching is obtained, and the etching process is terminated before the side etching amount is exceeded, the failure analysis of the LSI can be appropriately performed.

【0019】ここで、前記実施形態では、LSIに照射
するレーザ光の照射角度をθ1としているが、より詳細
なエッチング量を測定することが要求される場合には、
異なる照射角度での測定を加えることが好ましい。例え
ば、図6に示すように、照射角度θ1よりも大きな照射
角度θ2でのレーザ光の照射及び走査を行うことによ
り、図6(c)のようなエッチング量に対する走査位置
の相関特性が得られる。この場合、照射角度θ2がθ1
と相違されると、レーザ光の照射角度θ2に直交するエ
ッチング面の領域が照射角度θ1の場合と相違し、これ
に伴ってレーザ光の測光量が最大になる走査位置も相違
される。したがって、演算部24では、照射角度θ2に
ついても、あらかじめLSIの製品ごとあるいはLSI
のプロセスごとにサイドエッチング量とそのときの最大
測光量となる走査位置との相関特性を求めておき、この
相関特性に実際の測定値を当てはめることで、当該LS
Iのサイドエッチング量を測定することが可能になる。
そして、照射角度θ1及びθ2でそれぞれ得られるサイ
ドエッチング量を用いて、例えば両者の平均をとる等の
処理を行うことで、より精度の高いサイドエッチング量
の測定が可能になる。
Here, in the above embodiment, the irradiation angle of the laser beam for irradiating the LSI is θ1, but when it is required to measure the etching amount in more detail,
It is preferable to add measurements at different irradiation angles. For example, as shown in FIG. 6, by performing laser beam irradiation and scanning at an irradiation angle θ2 larger than the irradiation angle θ1, a correlation characteristic of a scanning position with respect to an etching amount as shown in FIG. 6C can be obtained. . In this case, the irradiation angle θ2 is θ1
Is different from the case where the area of the etching surface orthogonal to the irradiation angle θ2 of the laser light is the irradiation angle θ1, and accordingly, the scanning position at which the measured light amount of the laser light becomes maximum is also different. Therefore, the calculation unit 24 also determines the irradiation angle θ2 in advance for each LSI product or LSI.
The correlation characteristic between the side etching amount and the scanning position at which the maximum light intensity is measured at each process is determined in advance, and the actual measurement value is applied to the correlation characteristic to obtain the LS.
It becomes possible to measure the side etching amount of I.
Then, using the side etching amounts obtained at the irradiation angles θ1 and θ2, for example, by performing a process such as averaging the two, a more accurate measurement of the side etching amount becomes possible.

【0020】なお、前記実施形態では、照射角度を一定
にした状態でレーザ光を走査してその反射レーザ光を測
光しているが、レーザ光を走査しないで照射角度を連続
的に変化させながら、その反射したレーザ光を測光し、
得られた測光量からサイドエッチング量を求めるように
してもよい。
In the above embodiment, the reflected laser light is measured by scanning the laser beam with the irradiation angle kept constant. However, the irradiation angle is continuously changed without scanning the laser light. , Measuring the reflected laser light,
The side etching amount may be obtained from the obtained light intensity.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、エッチン
グ処理される半導体装置の表面と垂直な方向に対して傾
斜した方向からレーザ光を走査しながら照射し、半導体
装置の表面で反射されたレーザ光を測光し、当該レーザ
光の走査位置とそのときの測光量との相関特性を得ると
ともに、この得られた相関特性を、あらかじめ設定され
た半導体装置における既知のサイドエッチング量に対す
るレーザ光の走査位置とそのときの測光量との相関特性
に対比させることにより前記半導体装置におけるサイド
エッチング量を演算して測定を行うことにより、半導体
装置におけるサイドエッチング量を高い精度で測定する
ことが可能になり、特に半導体装置におけるアルミ配線
の直下の絶縁膜におけるサイドエッチング量を測定し、
半導体装置のサイドエッチング量が予め設定したエッチ
ング量を越えないように管理し、当該半導体装置の好適
な故障解析を実現することが可能になる。
As described above, the present invention irradiates a laser beam while scanning it from a direction inclined with respect to a direction perpendicular to the surface of the semiconductor device to be etched, and reflects the laser light on the surface of the semiconductor device. The laser light is measured, and a correlation characteristic between the scanning position of the laser light and the measured light amount at that time is obtained, and the obtained correlation characteristic is converted to a predetermined side etching amount of the laser light with respect to a known side etching amount in the semiconductor device. By performing the measurement by calculating the side etching amount in the semiconductor device by comparing the correlation characteristic between the scanning position and the measured light amount at that time, the side etching amount in the semiconductor device can be measured with high accuracy. In particular, by measuring the side etching amount in the insulating film immediately below the aluminum wiring in the semiconductor device,
By managing the amount of side etching of the semiconductor device so as not to exceed the preset etching amount, it becomes possible to realize a suitable failure analysis of the semiconductor device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のサイドエッチング量の測定装置を備え
たエッチング装置の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an etching apparatus provided with a side etching amount measuring apparatus of the present invention.

【図2】本発明のサイドエッチング量の測定装置の概略
構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an apparatus for measuring a side etching amount according to the present invention.

【図3】エッチングを行う前のサイドエッチング量の測
定方法を説明する図であり、(a)はLSIの断面図、
(b)は測光量と走査位置の相関特性図である。
3A and 3B are diagrams illustrating a method of measuring a side etching amount before performing etching, wherein FIG. 3A is a cross-sectional view of an LSI,
(B) is a correlation characteristic diagram between the measured light amount and the scanning position.

【図4】上層絶縁膜の中間位置までエッチングを行った
状態でのサイドエッチング量の測定方法を説明する図で
あり、(a)はLSIの断面図、(b)は測光量と走査
位置の相関特性図である。
4A and 4B are diagrams illustrating a method of measuring a side etching amount in a state where etching is performed to an intermediate position of an upper insulating film, where FIG. 4A is a cross-sectional view of an LSI, and FIG. It is a correlation characteristic figure.

【図5】下層絶縁膜の中間位置までエッチングを行った
状態でのサイドエッチング量の測定方法を説明する図で
あり、(a)はLSIの断面図、(b)は測光量と走査
位置の相関特性図である。
5A and 5B are diagrams illustrating a method of measuring a side etching amount in a state where etching is performed to an intermediate position of a lower insulating film, wherein FIG. 5A is a cross-sectional view of an LSI, and FIG. It is a correlation characteristic figure.

【図6】サイドエッチング量の進行程度による測光量と
走査位置の相関特性の違い、及び照射角度の違いによる
測光量と走査位置の相関特性の違いを説明するための図
である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a difference in the correlation characteristic between the measured light amount and the scanning position according to the degree of progress of the side etching amount, and a difference in the correlation characteristic between the measured light amount and the scanning position due to the difference in the irradiation angle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ドライエッチング装置 11 チャンバ 12,13 電極 14 ガス供給管 15 ガス排気管 20 サイドエッチング量測定装置 21 レーザ光照射部 22 レーザ光測光部 23 走査部 24 演算部 25 ビームスプリッタ 31 半導体基板 32 下層絶縁膜 33 下層アルミ配線 34 上層絶縁膜 35 上層アルミ配線 W 半導体ウェハ(LSI) DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Dry etching apparatus 11 Chamber 12, 13 electrode 14 Gas supply pipe 15 Gas exhaust pipe 20 Side etching amount measuring apparatus 21 Laser light irradiation part 22 Laser light measurement part 23 Scanning part 24 Operation part 25 Beam splitter 31 Semiconductor substrate 32 Lower insulating film 33 Lower aluminum wiring 34 Upper insulating film 35 Upper aluminum wiring W Semiconductor wafer (LSI)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エッチング処理される半導体装置の表面
と垂直な方向に対して傾斜した方向から前記半導体装置
の表面にレーザ光を照射するとともに、前記レーザ光を
前記半導体基板の表面に沿って走査し、前記半導体装置
の表面で反射されたレーザ光を測光し、前記レーザ光の
走査位置とそのときの測光量との相関特性を得るととも
に、前記得られた相関特性を、あらかじめ設定された半
導体装置における既知のサイドエッチング量に対するレ
ーザ光の走査位置とそのときの測光量との相関特性に対
比させることにより前記半導体装置におけるサイドエッ
チング量を演算することを特徴とする半導体装置のサイ
ドエッチング量の測定方法。
1. A method for irradiating a surface of a semiconductor device with laser light from a direction inclined with respect to a direction perpendicular to a surface of the semiconductor device to be etched, and scanning the laser light along the surface of the semiconductor substrate. Measuring the laser light reflected by the surface of the semiconductor device to obtain a correlation characteristic between the scanning position of the laser light and the measured light amount at that time, and converting the obtained correlation characteristic to a preset semiconductor Calculating a side etching amount in the semiconductor device by comparing a correlation characteristic between a scanning position of the laser beam with respect to a known side etching amount in the device and a measured light amount at that time; Measuring method.
【請求項2】 前記傾斜した方向をそれぞれ異なる角度
方向に設定し、当該複数の角度方向からレーザ光を照射
して得られた測光量に基づいて前記相関特性を得るとと
もに、当該複数の角度のそれぞれに対応してあらかじめ
得られた相関特性に基づいて前記サイドエッチング量を
測定することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置
のサイドエッチング量の測定方法。
2. The method according to claim 1, wherein the inclination directions are set to different angle directions, and the correlation characteristic is obtained based on a measured light amount obtained by irradiating the laser light from the plurality of angle directions. 2. The method of measuring a side etching amount of a semiconductor device according to claim 1, wherein the side etching amount is measured based on a correlation characteristic obtained in advance for each of them.
【請求項3】 エッチング処理される半導体装置の表面
と垂直な方向に対して傾斜した方向から前記半導体装置
の表面にレーザ光を照射する手段と、前記半導体基板の
表面に照射されるレーザ光を前記表面に沿って走査する
手段と、前記半導体装置の表面で反射されたレーザ光を
測光する手段と、前記走査する手段によるレーザ光の走
査位置とそのときの前記レーザ光を測光する手段で測光
された測光量との相関特性を、あらかじめ設定された半
導体装置における既知のサイドエッチング量に対するレ
ーザ光の走査位置とそのときの測光量との相関特性に対
比させて前記半導体装置におけるサイドエッチング量を
測定する演算手段とを備えることを特徴とする半導体装
置のサイドエッチング量の測定装置。
Means for irradiating the surface of the semiconductor device with laser light from a direction inclined with respect to a direction perpendicular to the surface of the semiconductor device to be etched; A means for scanning along the surface, a means for measuring the laser light reflected on the surface of the semiconductor device, a scanning position of the laser light by the scanning means, and a means for measuring the laser light at that time. The amount of side etching in the semiconductor device is compared with the correlation characteristic between the measured light intensity and the correlation between the scanning position of the laser beam with respect to a predetermined side etching amount in the semiconductor device and a predetermined amount of light measurement at that time. An apparatus for measuring a side etching amount of a semiconductor device, comprising: an arithmetic unit for measuring.
【請求項4】 前記レーザ光照射部及び前記レーザ光測
光部は、前記半導体装置に対して照射する前記レーザ光
の前記傾斜した方向の角度をそれぞれ異なる角度に設定
する構成を備え、前記演算部は、前記異なる角度に対応
してあらかじめ得られた測光量と走査位置との相関特性
に基づいて前記サイドエッチング量を測定する構成であ
ることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置のサイ
ドエッチング量の測定装置。
4. The laser beam irradiating unit and the laser beam metering unit are configured to set the angles of the inclined directions of the laser beam irradiating the semiconductor device to different angles, respectively, and the arithmetic unit 4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the side etching amount is measured based on a correlation characteristic between a measured light amount and a scanning position obtained in advance corresponding to the different angles. Equipment for measuring the amount of etching.
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