JP2008235461A - Thin-film-removal sensing apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、母材上の薄膜を除去する際に該薄膜が除去されたか否かを検出する薄膜除去検出装置および薄膜除去検出方法に係り、特に、より簡易な構成でより簡単に薄膜が除去できたか否かの判断を行うことができ、より低コストの薄膜除去検出装置および薄膜除去検出方法に関する。 The present invention relates to a thin film removal detection apparatus and a thin film removal detection method for detecting whether or not a thin film has been removed when removing the thin film on a base material, and in particular, the thin film can be removed more easily with a simpler configuration. The present invention relates to a low-cost thin film removal detection apparatus and a thin film removal detection method that can determine whether or not they have been made.
半導体の製造工程において、半導体ウェーハ上の薄膜をエッチング等により除去する工程があるが、係る除去工程では、確実に所定の薄膜を除去するためには、該除去工程中に薄膜の膜厚を正確に測定する必要がある。ここで、非破壊的膜厚測定方法としては、干渉法や偏光解析法等を用いて光学的に膜厚を測定する方法が一般的である。 In a semiconductor manufacturing process, there is a process of removing a thin film on a semiconductor wafer by etching or the like. In such a removal process, in order to reliably remove a predetermined thin film, the film thickness of the thin film is accurately determined during the removal process. Need to be measured. Here, as a nondestructive film thickness measurement method, a method of optically measuring the film thickness using an interference method, ellipsometry, or the like is common.
図6(a)には従来の薄膜除去検出装置の概略構成図を、また図6(b)には従来の薄膜除去検出方法におけるスペクトル分析結果を例示する説明図をそれぞれ示す。図6(a)において、10はシリコンウェーハ、20は光をシリコンウェーハ10に照射する光源、52はシリコンウェーハ10からの反射光を受光して光強度を測定する受光センサ、50は反射光のスペクトル分析を行うスペクトル分析機である。
FIG. 6A is a schematic configuration diagram of a conventional thin film removal detection apparatus, and FIG. 6B is an explanatory diagram illustrating a spectrum analysis result in the conventional thin film removal detection method. In FIG. 6A, 10 is a silicon wafer, 20 is a light source that irradiates the
光源20からシリコンウェーハ10上に光を照射して、その反射光のスペクトルをスペクトル分析機により分析すると、例えば図6(b)に示すようなスペクトル分析結果が得られる。スペクトル分析結果は、周波数と反射または吸収光強度の相関、即ち一定領域の周波数に対する反射または吸収光強度の分布であり、該スペクトル分析結果からどの周波数に反射または吸収光強度のピークがあるかにより、シリコンウェーハ10上の薄膜の膜厚を検出する。
When light is irradiated onto the
また、膜厚測定の分解能をより高めた技術として、例えば特開平9−113229号公報に開示の「膜厚管理装置及び膜厚検出方法」がある。
しかしながら、上述した従来の技術においては、高額なスペクトル分析機を常時備えておく必要があり、また、一定領域の周波数を全て測定する必要があることから分析処理に時間を要し、処理時間を短縮するためにはより高額なスペクトル分析機を用意する必要がある。 However, in the conventional technology described above, it is necessary to always provide an expensive spectrum analyzer, and since it is necessary to measure all the frequencies in a certain region, it takes time for analysis processing, and processing time is reduced. In order to shorten it, it is necessary to prepare a more expensive spectrum analyzer.
また、繰り返しプロセスによりプロセス条件を連続的に変化させる必要があるなど、プロセス条件を厳しく管理する必要がある用途では、上述した従来の薄膜除去検出装置および薄膜除去検出方法は有効なものであるが、例えば、膜厚を管理しなくても薄膜が除去できたか否かを見極めるといった判断手段としてだけの用途では、オーバースペックであり、費用対効果が悪いという事情があった。 In addition, the above-described conventional thin film removal detection apparatus and thin film removal detection method described above are effective in applications that require strict management of process conditions such as the need to continuously change the process conditions through repeated processes. For example, in the use only as a determination means for determining whether or not the thin film can be removed without managing the film thickness, there is a circumstance that it is over spec and is not cost effective.
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、より簡易な構成でより簡単に薄膜が除去できたか否かの判断を行うことができ、より低コストの薄膜除去検出装置および薄膜除去検出方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and can determine whether or not a thin film can be more easily removed with a simpler configuration, and a low-cost thin film removal detection apparatus and It aims at providing the thin film removal detection method.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の薄膜除去検出装置は、母材上の薄膜を除去する際に該薄膜が除去されたか否かを検出する薄膜除去検出装置であって、前記母材に光を照射する光源と、前記母材からの反射光のうち特定波長光のみを透過するフィルタと、前記フィルタからの透過光を受光して該透過光の光強度を測定するセンサと、前記特定波長光の反射または吸収光強度が所定強度若しくは該所定強度の所定割合に達したか否かに基づき前記母材上の薄膜が除去されたか否かを判断する判断手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the thin film removal detection apparatus according to claim 1 is a thin film removal detection apparatus that detects whether or not the thin film has been removed when removing the thin film on the base material. A light source for irradiating a base material with light; a filter that transmits only light of a specific wavelength out of reflected light from the base material; and a sensor that receives the transmitted light from the filter and measures the light intensity of the transmitted light; Determining means for determining whether or not the thin film on the base material has been removed based on whether the reflected or absorbed light intensity of the specific wavelength light has reached a predetermined intensity or a predetermined ratio of the predetermined intensity. It is characterized by that.
また、請求項2に記載の薄膜除去検出装置は、前記フィルタは、それぞれ前記母材からの反射光のうち特定波長光のみを透過する数個のフィルタを有し、前記判断手段は、前記数個のフィルタからの透過光の全てについて、それぞれの特定波長光の反射または吸収光強度が所定強度若しくは該所定強度の所定割合に達した時に、前記母材上の薄膜が除去されたと判断することを特徴とする。 The thin film removal detection apparatus according to claim 2, wherein each of the filters includes several filters that transmit only specific wavelength light among the reflected light from the base material. For all of the transmitted light from the individual filters, it is determined that the thin film on the base material has been removed when the reflected or absorbed light intensity of each specific wavelength reaches a predetermined intensity or a predetermined ratio of the predetermined intensity. It is characterized by.
また、請求項3に記載の薄膜除去検出装置は、前記フィルタの特定波長は、前記母材および前記薄膜の材質に応じて定まることを特徴とする。 The thin film removal detection apparatus according to claim 3 is characterized in that a specific wavelength of the filter is determined according to a material of the base material and the thin film.
また、請求項4に記載の薄膜除去検出装置は、前記フィルタの特定波長は、予め、前記薄膜除去前と前記薄膜除去後の母材に光を照射したときの該反射光の反射または吸収スペクトル分析の結果から、両者の反射または吸収光強度の差が最大となる波長として定められ、前記判断手段で判断に用いる所定強度若しくは該所定強度の所定割合は、反射光の反射または吸収スペクトル分析の結果から定められることを特徴とする。 The thin film removal detection apparatus according to claim 4, wherein the specific wavelength of the filter is a reflection or absorption spectrum of the reflected light when the base material before and after the thin film removal is irradiated with light in advance. Based on the result of the analysis, the wavelength at which the difference between the reflected or absorbed light intensities of the two becomes the maximum is determined, and the predetermined intensity used for the determination by the determining means or the predetermined ratio of the predetermined intensity is the reflection or absorption spectrum analysis of the reflected light. It is determined from the result.
また、請求項5に記載の薄膜除去検出装置は、前記数個のフィルタのそれぞれの特定波長は、予め、前記薄膜除去前と前記薄膜除去後の母材に光を照射したときの該反射光の反射または吸収スペクトル分析の結果から、両者の反射または吸収光強度の差が大となる波長について大きい方から数点を選んで定められ、前記判断手段で判断に用いるそれぞれの所定強度若しくは該所定強度の所定割合は、反射光の反射または吸収スペクトル分析の結果から定められることを特徴とする。 Further, in the thin film removal detection apparatus according to claim 5, the specific wavelength of each of the several filters is the reflected light when the base material before and after the thin film removal is irradiated with light in advance. From the result of the reflection or absorption spectrum analysis, it is determined by selecting several points from the larger one for the wavelength at which the difference between the reflected or absorbed light intensities becomes large. The predetermined ratio of the intensity is determined from the result of reflection or absorption spectrum analysis of the reflected light.
また、請求項6に記載の薄膜除去検出装置は、前記判断手段により前記母材上の薄膜が除去されたと判断してから所定時間経過後に、母材上の薄膜を除去する作業を終了させることを特徴とする。 The thin film removal detection apparatus according to claim 6 terminates the operation of removing the thin film on the base material after a predetermined time has elapsed after the determination unit determines that the thin film on the base material has been removed. It is characterized by.
また、請求項7に記載の薄膜除去検出方法は、母材上の薄膜を除去する際に該薄膜が除去されたか否かを検出する薄膜除去検出方法であって、前記母材に光源から光を照射し、該母材からの反射光のうち特定波長光のみをフィルタを介して透過させ、該透過光の光強度を測定する測定ステップと、前記特定波長光の反射または吸収光強度が所定強度若しくは該所定強度の所定割合に達したか否かに基づき前記母材上の薄膜が除去されたか否かを判断する判断ステップと、を有することを特徴とする。 The thin film removal detection method according to claim 7 is a thin film removal detection method for detecting whether or not the thin film has been removed when removing the thin film on the base material. A measuring step of transmitting only a specific wavelength light of the reflected light from the base material through a filter and measuring the light intensity of the transmitted light, and the reflected or absorbed light intensity of the specific wavelength light is predetermined. And determining whether or not the thin film on the base material has been removed based on whether the strength or a predetermined ratio of the predetermined strength has been reached.
また、請求項8に記載の薄膜除去検出方法は、前記フィルタは、それぞれ前記母材からの反射光のうち特定波長光のみを透過する数個のフィルタであり、前記判断ステップは、前記数個のフィルタからの透過光の全てについて、それぞれの特定波長光の反射または吸収光強度が所定強度若しくは該所定強度の所定割合に達した時に、前記母材上の薄膜が除去されたと判断することを特徴とする。 Further, in the thin film removal detection method according to claim 8, each of the filters is several filters that transmit only a specific wavelength light among the reflected light from the base material, and the determination step includes the several filters. Determining that the thin film on the base material has been removed when the reflected or absorbed light intensity of each specific wavelength light reaches a predetermined intensity or a predetermined ratio of the predetermined intensity for all of the transmitted light from the filter Features.
また、請求項9に記載の薄膜除去検出方法は、前記フィルタの特定波長は、前記母材および前記薄膜の材質に応じて定まることを特徴とする。 The thin film removal detection method according to claim 9 is characterized in that a specific wavelength of the filter is determined according to a material of the base material and the thin film.
また、請求項10に記載の薄膜除去検出方法は、前記フィルタの特定波長は、予め、前記薄膜除去前と前記薄膜除去後の母材に光を照射したときの該反射光の反射または吸収スペクトル分析の結果から、両者の反射または吸収光強度の差が最大となる波長として定められ、前記判断ステップで判断に用いる所定強度若しくは該所定強度の所定割合は、反射光の反射または吸収スペクトル分析の結果から定められることを特徴とする。
The thin film removal detection method according to
また、請求項11に記載の薄膜除去検出方法は、前記数個のフィルタのそれぞれの特定波長は、予め、前記薄膜除去前と前記薄膜除去後の母材に光を照射したときの該反射光の反射または吸収スペクトル分析の結果から、両者の反射または吸収光強度の差が大となる波長について大きい方から数点を選んで定められ、前記判断ステップで判断に用いるそれぞれの所定強度若しくは該所定強度の所定割合は、反射光の反射または吸収スペクトル分析の結果から定められることを特徴とする。 Further, in the thin film removal detection method according to claim 11, the specific wavelength of each of the several filters is the reflected light when the base material before and after the thin film removal is irradiated with light in advance. From the result of the reflection or absorption spectrum analysis, a plurality of points having a larger difference between the reflected or absorbed light intensities are selected from the larger one, and the predetermined intensity used for the determination in the determination step or the predetermined The predetermined ratio of the intensity is determined from the result of reflection or absorption spectrum analysis of the reflected light.
さらに、請求項12に記載の薄膜除去検出方法は、前記判断ステップにより前記母材上の薄膜が除去されたと判断してから所定時間経過後に、母材上の薄膜を除去する作業を終了させることを特徴とする。 Furthermore, the thin film removal detection method according to claim 12 terminates the operation of removing the thin film on the base material after a predetermined time has elapsed since it was determined that the thin film on the base material was removed in the determination step. It is characterized by.
上記特徴の本発明の薄膜除去検出装置および薄膜除去検出方法によれば、安価な光源、特定波長のフィルタ、センサおよび判断手段(例えばPC等)という簡易な構成で、しかも、予め母材および薄膜の材質に応じて設定した特定波長光の反射または吸収光強度が所定強度若しくは該所定強度の所定割合に達したか否かに基づき母材上の薄膜が除去されたか否かを判断するという簡単な手順で薄膜除去検出を行うことができ、より低コストの薄膜除去検出装置および薄膜除去検出方法を実現することができる。 According to the thin film removal detection apparatus and thin film removal detection method of the present invention having the above characteristics, a simple structure including an inexpensive light source, a filter of a specific wavelength, a sensor, and a determination means (for example, PC), and a base material and a thin film in advance. It is easy to determine whether or not the thin film on the base material has been removed based on whether the reflected or absorbed light intensity of the specific wavelength set according to the material reaches a predetermined intensity or a predetermined ratio of the predetermined intensity. The thin film removal detection can be performed with a simple procedure, and a lower cost thin film removal detection apparatus and thin film removal detection method can be realized.
以下、本発明の薄膜除去検出装置および薄膜除去検出方法の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施例は、本発明の薄膜除去検出装置および薄膜除去検出方法を、母材(半導体ウェーハ)上の薄膜(窒化膜等)を除去し、母材を露出させた時点で加工が完了する薄膜除去処理装置に適用したものである。 Hereinafter, embodiments of the thin film removal detection apparatus and the thin film removal detection method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this example, the thin film removal detection apparatus and thin film removal detection method of the present invention is completed when the thin film (nitride film, etc.) on the base material (semiconductor wafer) is removed and the base material is exposed. This is applied to a thin film removal processing apparatus.
〔実施例〕
図1は本発明の一実施例に係る薄膜除去検出装置の構成図である。同図において、本実施例の薄膜除去検出装置は、シリコンウェーハ(特許請求の範囲にいう母材)10上の薄膜(例えば窒化膜)を除去する際に、該薄膜が除去されたか否かを検出する薄膜除去検出装置であって、光をシリコンウェーハ10上に照射する光源20と、シリコンウェーハ10からの反射光のうち特定波長光のみを透過する透過干渉フィルタ22と、透過干渉フィルタ22からの透過光を受光して該透過光の光強度を測定する受光センサ24と、特定波長光の反射または吸収光強度が所定強度若しくは該所定強度の所定割合に達したか否かに基づきシリコンウェーハ10上の薄膜が除去されたか否かを判断する情報処理装置(特許請求の範囲にいう判断手段)30と、を備えて構成されている。
〔Example〕
FIG. 1 is a configuration diagram of a thin film removal detecting apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, the thin film removal detection apparatus of this embodiment determines whether or not the thin film has been removed when removing the thin film (for example, a nitride film) on the silicon wafer (base material in the claims) 10. A thin film removal detection device for detecting, from a
なお、シリコンウェーハ10、光源20、透過干渉フィルタ22および受光センサ24は、薄膜除去処理装置等の装置内にあって、シリコンウェーハ10上の薄膜除去の作業中は、シリコンウェーハ10は軸中心に回転しているものとし、光源20、透過干渉フィルタ22および受光センサ24の測定器具は、図示しない可動機構によりシリコンウェーハ10の半径方向に走査して随時測定を行っているものとする。
The silicon wafer 10, the
また、情報処理装置30は、少なくとも、受光センサ24からの光強度信号を入力し、光源20、透過干渉フィルタ22および受光センサ24の測定器具の可動機構に対して走査指示を出力し、薄膜除去処理装置に対して薄膜除去作業の開始/終了指示を出力する入出力部32と、薄膜除去か否かを判断するための透過干渉フィルタ22の特定波長における所定光強度を記憶する記憶部34と、使用者の操作指示や受光センサ24から入力した光強度信号に基づき上記判断処理を行い、また測定器具の可動機構や薄膜除去処理装置に対する制御指示を行う処理部36と、を備える構成であり、例えば、表示出力や音声出力機能を備えた(FA用の)PC(パーソナルコンピュータ)等で実現される。
Further, the
また、透過干渉フィルタ22の特定波長は、母材および薄膜の材質(シリコンウェーハ10および窒化膜)に応じて定まる。つまり、透過干渉フィルタ22の特定波長は、予め、別途用意されるスペクトル分析機により、薄膜除去前と薄膜除去後のシリコンウェーハ10に光を照射したときの該反射光の反射または吸収スペクトル分析を行い、該スペクトル分析結果から、両者の反射または吸収光強度の差が最大となる波長として定められる。
The specific wavelength of the
窒化膜付きシリコンウェーハ10の膜除去前と膜除去後の近赤外光の吸収スペクトルを測定したところ、図5に示すような結果が得られた。図5によれば、両者の吸収光強度の差が最大となる波長は1034[nm]であり、そこで本実施例では、透過干渉フィルタ22の特定波長を1034[nm]とし、透過波長幅1034±1[nm]の透過干渉フィルタを使用することとした。
When the absorption spectrum of near-infrared light before and after film removal of the
また、情報処理装置30の処理部36において、薄膜除去か否かを判断するための透過干渉フィルタ22の特定波長における所定光強度は、反射光の反射または吸収スペクトル分析結果から定められる。ここでは、具体的数値を例示しないが、図5の吸収スペクトル分布において、波長1034[nm]における膜除去後の吸収光強度の値、或いは該値の80〜90[%]程度の値を薄膜除去か否かを判断するための閾値として、記憶部34に設定した。なお、ここでは、吸収スペクトル分布に基づき透過干渉フィルタ22の特定波長および判断閾値を設定したが、反射スペクトル分布により定められることはいうまでもない。
Further, in the
さらに、情報処理装置30の処理部36において、受光センサ24からの吸収光強度の信号値が記憶部34に設定した閾値に達したときにシリコンウェーハ10上の窒化膜が除去されたと判断されるが、処理部36では、その閾値に達した時点から所定時間経過後に、シリコンウェーハ10上の窒化膜を除去する作業を終了させる。
Further, in the
例えば、直径300[mm]のシリコンウェーハ10の場合、除去処理開始から閾値に達した時点までに7[分]を要しており、この場合、上記所定時間を3[分]として、閾値に達した時点から3[分]経過後に膜除去作業を終了させることとした。
For example, in the case of the
なお、薄膜除去か否かを判断するための閾値を膜除去後の吸収光強度の何パーセントとするか、並びに、閾値に達した時点からどの位時間が経過してから後に膜除去作業を終了させるかについては、経験的に設定するのが望ましい。つまり、これら組み合わせの柔軟な設定により、薄膜の除去量に余裕を持たせることができ、プロセス条件の変化やロットばらつきに対しても柔軟に対処することが可能となる。 It should be noted that the threshold for determining whether or not the thin film is removed is what percentage of the absorbed light intensity after the film removal, and how long after the threshold is reached, the film removal operation is finished. It is desirable to set it empirically. In other words, the flexible setting of these combinations can provide a margin for the removal amount of the thin film, and can flexibly cope with changes in process conditions and lot variations.
次に、以上説明した構成を備える薄膜除去検出装置を用いてシリコンウェーハ10上の薄膜(窒化膜)が除去されたか否かを判断する本実施例の薄膜除去検出方法について、図2および図3のフローチャートを参照しながら説明する。ここで、図2は薄膜除去作業に入る前に予め行う反射(吸収)スペクトル測定処理を説明するフローチャートであり、図3は薄膜除去作業中に薄膜除去か否かを判断する判断処理を説明するフローチャートである。
Next, the thin film removal detection method of this embodiment for determining whether or not the thin film (nitride film) on the
図2を参照して薄膜除去作業に入る前に予め行う反射(吸収)スペクトル測定処理を説明する。まず、窒化膜付きシリコンウェーハ10について膜除去処理前と膜除去処理後のウェーハを用意し、それぞれについて、光源20からシリコンウェーハ10上に光を照射して、その反射光の反射または吸収スペクトルをスペクトル分析機により分析する(ステップS101)。
With reference to FIG. 2, the reflection (absorption) spectrum measurement process performed in advance before starting the thin film removal operation will be described. First, a
次に、反射光の反射または吸収スペクトル分布から、膜除去処理前と膜除去処理後の両者の反射(吸収)光強度の差が最大となる波長を透過干渉フィルタ22の特定波長とし、膜除去処理後のウェーハについて、該特定波長の反射(吸収)光強度の値を、後に情報処理装置30の処理部36において薄膜除去か否かを判断するための閾値として記憶部34に記憶する(ステップS102)。
Next, from the reflection or absorption spectrum distribution of the reflected light, the wavelength at which the difference between the reflected (absorbed) light intensities before and after the film removal process is maximized is set as the specific wavelength of the
具体的には、窒化膜付きシリコンウェーハ10の膜除去前と膜除去後の近赤外光の吸収スペクトルを測定したところ、図5に示すような結果が得られ、本実施例では、透過干渉フィルタ22の特定波長を1034[nm]とし、透過波長幅1034±1[nm]の透過干渉フィルタを使用して薄膜除去検出装置を構成することとした。さらに、図5の吸収スペクトル分布において、波長1034[nm]における膜除去後の吸収光強度の値、或いは該値の80〜90[%]程度の値を薄膜除去か否かを判断するための閾値として、記憶部34に設定した。なお、ここでは、吸収スペクトル分布に基づき透過干渉フィルタ22の特定波長および判断閾値を設定したが、反射スペクトル分布により定められることはいうまでもない。
Specifically, when the absorption spectrum of near-infrared light before and after film removal of the
次に、図3を参照して、薄膜除去処理装置による薄膜除去作業中に本実施例の薄膜除去検出装置により薄膜除去が完了したか否かを判断する判断処理を説明する。 まず、光源20からシリコンウェーハ10上に光を照射して、シリコンウェーハ10からの反射光のうち特定波長光のみを透過干渉フィルタ22を介して透過させ、受光センサ24により該透過光の反射または吸収光強度を測定する(特許請求の範囲にいう測定ステップ:ステップS201)。
Next, a determination process for determining whether or not thin film removal is completed by the thin film removal detection apparatus of this embodiment during the thin film removal operation by the thin film removal processing apparatus will be described with reference to FIG. First, light is emitted from the
次に、情報処理装置30は、受光センサ24からの光強度信号を入力し、処理部36により、透過干渉フィルタ22を透過した特定波長光の反射または吸収光強度が所定強度若しくは該所定強度の所定割合(ステップS102で記憶部34に設定した閾値)に達したか否かを判断する(ステップS202)。反射または吸収光強度が閾値に達していればステップS203に進み、反射または吸収光強度が閾値に達していなければステップS201による測定を継続する。
Next, the
さらに、反射または吸収光強度が記憶部34に設定した閾値に達した時点から所定時間を経過したか否かを判定する(ステップS203)。すなわち、情報処理装置30の処理部36において、反射または吸収光強度が記憶部34に設定した閾値に達したときにシリコンウェーハ10上の窒化膜が除去されたと一応判断されるが、その閾値に達した時点から所定時間経過後に、シリコンウェーハ10上の窒化膜除去が完了したとして作業を終了させる。
Further, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the reflected or absorbed light intensity reached the threshold set in the storage unit 34 (step S203). That is, in the
このとき、受光センサ24からの光強度信号は加工時間の経過と共に、図4に示すような経過をたどる。薄膜除去か否かを判断するための閾値として、波長1034[nm]における膜除去後の吸収光強度の値αが設定された場合には、受光センサ24からの光強度信号は時間Xに閾値αに達し、時間Xから所定時間経過後に膜除去作業を終了させることになる。なお、上記ステップS202およびステップS203の処理が特許請求の範囲にいう判断ステップに該当する。
At this time, the light intensity signal from the
以上説明したように、本実施例の薄膜除去検出装置では、シリコンウェーハ10上の薄膜を除去する際に該薄膜が除去されたか否かを検出する薄膜除去検出装置であって、光源20からシリコンウェーハ10に光を照射して、シリコンウェーハ10からの反射光のうち特定波長光のみを干渉透過フィルタ22を介して透過させ、受光センサ24により干渉透過フィルタ22からの透過光を受光して該透過光の光強度を測定し、情報処理装置30の処理部36(判断手段)により、特定波長光の反射または吸収光強度が所定強度若しくは該所定強度の所定割合に達したか否かに基づきシリコンウェーハ10上の薄膜が除去されたか否かを判断する。
As described above, the thin film removal detection apparatus according to the present embodiment is a thin film removal detection apparatus that detects whether or not the thin film has been removed when the thin film on the
また、本実施例の薄膜除去検出方法では、シリコンウェーハ10上の薄膜を除去する際に該薄膜が除去されたか否かを検出する薄膜除去検出方法であって、測定ステップにより、シリコンウェーハ10に光源から光を照射し、シリコンウェーハ10からの反射光のうち特定波長光のみを干渉透過フィルタ22を介して透過させ、該透過光の光強度を測定し、次に判断ステップにより、特定波長光の反射または吸収光強度が所定強度若しくは該所定強度の所定割合に達したか否かに基づきシリコンウェーハ10の薄膜が除去されたか否かを判断する。
The thin film removal detection method of the present embodiment is a thin film removal detection method for detecting whether or not the thin film has been removed when the thin film on the
なお、干渉透過フィルタ22の特定波長は、シリコンウェーハ10および薄膜の材質に応じて定まり、予め、薄膜除去前と薄膜除去後のシリコンウェーハ10に光を照射したときの該反射光の反射または吸収スペクトル分析の結果から、両者の反射または吸収光強度の差が最大となる波長として定められ、判断手段または判断ステップにおける判断に用いる所定強度若しくは該所定強度の所定割合は、反射光の反射または吸収スペクトル分析の結果から定められるのが望ましい。
The specific wavelength of the
このように、安価な光源20、特定波長の干渉透過フィルタ22、受光センサ24および情報処理装置(PC等)30という簡易な構成で、しかも、予め母材および薄膜の材質に応じて設定した特定波長光の反射または吸収光強度が所定強度若しくは該所定強度の所定割合に達したか否かに基づき母材上の薄膜が除去されたか否かを判断するという簡単な手順で薄膜除去検出を行うことができ、より低コストの薄膜除去検出装置および薄膜除去検出方法を実現することができる。
In this way, a simple configuration including an inexpensive
なお、従来のように、光源20側で特定の周波数を制御する必要がなく、受光側で一定領域全ての波長について光強度の分析をする必要もない。また、干渉透過フィルタ22の特定波長、並びに判断手段または判断ステップにおける判断に用いる所定強度若しくは該所定強度の所定割合を設定するために、スペクトル分析機を別途用意する必要があるが、1つの作業所に少なくとも1台あれば十分であり、また、薄膜除去処理装置等の個々の装置に常備する必要もない。
Note that unlike the prior art, it is not necessary to control a specific frequency on the
〔変形例〕
以上説明した実施例の薄膜除去検出装置および薄膜除去検出方法では、薄膜除去前と薄膜除去後のシリコンウェーハ10に光を照射したときの該反射光の反射または吸収スペクトル分析結果から、両者の反射または吸収光強度の差が最大となる波長をフィルタの特定波長として、1個の透過干渉フィルタ22による構成としたが、それぞれ特定波長の異なる数個の透過干渉フィルタを用いる構成としても良い。
[Modification]
In the thin film removal detection apparatus and the thin film removal detection method of the embodiment described above, the reflection of the reflected light or the absorption spectrum analysis result when the
この場合、判断手段(情報処理装置30の処理部36)は、判断ステップ(図3中ステップS202)において、数個の透過干渉フィルタからの透過光の全てについて、それぞれの特定波長光の反射または吸収光強度が所定強度若しくは該所定強度の所定割合に達した時に、前記母材上の薄膜が除去されたと判断することとなる。
In this case, the determining means (the
なお、数個の透過干渉フィルタの特定波長は、実施例と同様に、それぞれ母材および薄膜の材質(シリコンウェーハ10および窒化膜)に応じて定まる。つまり、数個の透過干渉フィルタのそれぞれの特定波長は、予め、別途用意されるスペクトル分析機により、薄膜除去前と薄膜除去後のシリコンウェーハ10に光を照射したときの該反射光のスペクトル分析を行い、該スペクトル分析の結果から、両者の反射または吸収光強度の差が大となる波長について大きい方から数点を選んで定められる。
The specific wavelengths of several transmission interference filters are determined according to the base material and the material of the thin film (
また、判断手段(情報処理装置30の処理部36)において、薄膜除去か否かを判断するための閾値(数個の透過干渉フィルタのそれぞれの特定波長における所定光強度若しくは該所定強度の所定割合)は、実施例と同様に反射光の反射または吸収スペクトル分析結果から定められる。なお、強度の割合については、閾値を数個の特定波長について一律の強度割合(80〜100[%])とする手法や、或いは、反射または吸収光強度の差が最大となる波長の強度割合をそれ以外の選択波長の強度割合よりも高く設定し、差が最大となる波長については相対的に判断にかかり難くなるよう設定して、差が最大となる波長の重みをより高めて判断を行う手法など、種々の設定が考えられる。
In addition, a threshold (a predetermined light intensity at each specific wavelength of several transmission interference filters or a predetermined ratio of the predetermined intensity) for determining whether or not to remove a thin film in the determination means (the
本変形例の薄膜除去検出装置および薄膜除去検出方法によれば、実施例と比較して、数個の透過干渉フィルタ分のコスト上昇を伴い、また判断ステップにおける処理も少し増えることとなるが、従来の薄膜除去検出装置および薄膜除去検出方法に比べればその増分は微々たるものであり、低コストの薄膜除去検出装置および薄膜除去検出方法を実現することができる。また、本変形例の薄膜除去検出装置および薄膜除去検出方法では、実施例と比較して検出精度および確実性が向上するので、多少のコスト上昇を伴っても検出精度ならびに確実性が優先される装置に適用されることが望ましい。 According to the thin film removal detection device and the thin film removal detection method of the present modification, the cost for several transmission interference filters is increased as compared with the embodiment, and the processing in the determination step is slightly increased. Compared with the conventional thin film removal detection apparatus and thin film removal detection method, the increment is slight, and a low-cost thin film removal detection apparatus and thin film removal detection method can be realized. Further, in the thin film removal detection apparatus and thin film removal detection method of this modification, detection accuracy and certainty are improved as compared with the embodiment, and therefore detection accuracy and certainty are given priority even if there is a slight increase in cost. Desirably applied to the device.
なお、以上説明した実施例および変形例では、本発明の薄膜除去検出装置および薄膜除去検出方法を。母材(半導体ウェーハ)上の薄膜(窒化膜)を除去し、母材を露出させた時点で加工が完了する薄膜除去処理装置に適用した形態として説明したが、これに限定されることなく、例えば塗装等の薄膜を除去したか否かの判断など、他の種々の用途に適用可能である。 In the embodiment and the modification described above, the thin film removal detection apparatus and the thin film removal detection method of the present invention are used. Although the thin film (nitride film) on the base material (semiconductor wafer) is removed and described as a form applied to the thin film removal processing apparatus that completes processing when the base material is exposed, it is not limited to this, For example, the present invention can be applied to various other uses such as determining whether or not a thin film such as paint has been removed.
10 シリコンウェーハ(母材)
20 光源
22 透過干渉フィルタ(フィルタ)
24,52 受光センサ(センサ)
30 情報処理装置(判断手段)
32 入出力部
34 記憶部
36 処理部
50 スペクトル分析機
10 Silicon wafer (base material)
20
24,52 Light receiving sensor (sensor)
30 Information processing device (judgment means)
32 Input /
Claims (12)
前記母材に光を照射する光源と、
前記母材からの反射光のうち特定波長光のみを透過するフィルタと、
前記フィルタからの透過光を受光して該透過光の光強度を測定するセンサと、
前記特定波長光の反射または吸収光強度が所定強度若しくは該所定強度の所定割合に達したか否かに基づき前記母材上の薄膜が除去されたか否かを判断する判断手段と、
を有することを特徴とする薄膜除去検出装置。 A thin film removal detecting device for detecting whether or not the thin film is removed when removing the thin film on the base material,
A light source for irradiating the base material with light;
A filter that transmits only a specific wavelength of the reflected light from the base material;
A sensor that receives the transmitted light from the filter and measures the light intensity of the transmitted light;
Determining means for determining whether the thin film on the base material has been removed based on whether the reflected or absorbed light intensity of the specific wavelength light has reached a predetermined intensity or a predetermined ratio of the predetermined intensity;
A thin film removal detecting device comprising:
前記判断手段は、前記数個のフィルタからの透過光の全てについて、それぞれの特定波長光の反射または吸収光強度が所定強度若しくは該所定強度の所定割合に達した時に、前記母材上の薄膜が除去されたと判断することを特徴とする請求項1に記載の薄膜除去検出装置。 Each of the filters has several filters that transmit only specific wavelength light among the reflected light from the base material,
The determination means includes a thin film on the base material when the reflected or absorbed light intensity of each specific wavelength light reaches a predetermined intensity or a predetermined ratio of the predetermined intensity for all of the transmitted light from the several filters. The thin film removal detection apparatus according to claim 1, wherein the film removal is determined to be removed.
前記判断手段で判断に用いる所定強度若しくは該所定強度の所定割合は、反射光の反射または吸収スペクトル分析の結果から定められることを特徴とする請求項1または請求項3の何れか1項に記載の薄膜除去検出装置。 The specific wavelength of the filter is determined in advance from the result of reflection or absorption spectrum analysis of the reflected light when the base material before and after removal of the thin film is irradiated with light. Is defined as the maximum wavelength,
The predetermined intensity used for determination by the determination means or the predetermined ratio of the predetermined intensity is determined from the result of reflection or absorption spectrum analysis of reflected light. Thin film removal detector.
前記判断手段で判断に用いるそれぞれの所定強度若しくは該所定強度の所定割合は、反射光の反射または吸収スペクトル分析の結果から定められることを特徴とする請求項1または請求項4の何れか1項に記載の薄膜除去検出装置。 The specific wavelength of each of the several filters is determined based on the reflection or absorption spectrum analysis of the reflected light when the base material before and after the thin film removal is irradiated with light. For the wavelength where the difference in absorbed light intensity is large, several points are selected from the larger one, and are determined.
5. Each predetermined intensity used for determination by the determination means or a predetermined ratio of the predetermined intensity is determined from the result of reflected light reflection or absorption spectrum analysis. The thin film removal detection apparatus according to 1.
前記母材に光源から光を照射し、該母材からの反射光のうち特定波長光のみをフィルタを介して透過させ、該透過光の光強度を測定する測定ステップと、
前記特定波長光の反射または吸収光強度が所定強度若しくは該所定強度の所定割合に達したか否かに基づき前記母材上の薄膜が除去されたか否かを判断する判断ステップと、
を有することを特徴とする薄膜除去検出方法。 A thin film removal detection method for detecting whether or not the thin film has been removed when removing the thin film on the base material,
A measurement step of irradiating the base material with light from a light source, allowing only a specific wavelength light of the reflected light from the base material to pass through a filter, and measuring the light intensity of the transmitted light;
A determination step of determining whether the thin film on the base material has been removed based on whether the reflected or absorbed light intensity of the specific wavelength light has reached a predetermined intensity or a predetermined ratio of the predetermined intensity;
A thin film removal detection method characterized by comprising:
前記判断ステップは、前記数個のフィルタからの透過光の全てについて、それぞれの特定波長光の反射または吸収光強度が所定強度若しくは該所定強度の所定割合に達した時に、前記母材上の薄膜が除去されたと判断することを特徴とする請求項7に記載の薄膜除去検出方法。 Each of the filters is several filters that transmit only specific wavelength light among the reflected light from the base material,
In the determination step, for all of the transmitted light from the several filters, when the reflected or absorbed light intensity of each specific wavelength reaches a predetermined intensity or a predetermined ratio of the predetermined intensity, the thin film on the base material The thin film removal detection method according to claim 7, wherein it is determined that the film has been removed.
前記判断ステップで判断に用いる所定強度若しくは該所定強度の所定割合は、反射光の反射または吸収スペクトル分析の結果から定められることを特徴とする請求項7または請求項9の何れか1項に記載の薄膜除去検出方法。 The specific wavelength of the filter is determined in advance from the result of reflection or absorption spectrum analysis of the reflected light when the base material before and after removal of the thin film is irradiated with light. Is defined as the maximum wavelength,
10. The predetermined intensity used for the determination in the determination step or the predetermined ratio of the predetermined intensity is determined from the result of reflection of reflected light or an absorption spectrum analysis. Thin film removal detection method.
前記判断ステップで判断に用いるそれぞれの所定強度若しくは該所定強度の所定割合は、反射光の反射または吸収スペクトル分析の結果から定められることを特徴とする請求項7または請求項10の何れか1項に記載の薄膜除去検出方法。 The specific wavelength of each of the several filters is determined based on the reflection or absorption spectrum analysis of the reflected light when the base material before and after the thin film removal is irradiated with light. For the wavelength where the difference in absorbed light intensity is large, several points are selected from the larger one, and are determined.
11. The method according to claim 7, wherein each predetermined intensity or a predetermined ratio of the predetermined intensity used for the determination in the determination step is determined from a result of reflected light reflection or absorption spectrum analysis. The thin film removal detection method according to 1.
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