JPH1187448A - Optical evaluator, optical evaluating method, method and apparatus for fabricating semiconductor device, method for managing semiconductor fabrication system and semiconductor device - Google Patents

Optical evaluator, optical evaluating method, method and apparatus for fabricating semiconductor device, method for managing semiconductor fabrication system and semiconductor device

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JPH1187448A
JPH1187448A JP30380897A JP30380897A JPH1187448A JP H1187448 A JPH1187448 A JP H1187448A JP 30380897 A JP30380897 A JP 30380897A JP 30380897 A JP30380897 A JP 30380897A JP H1187448 A JPH1187448 A JP H1187448A
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reflectance
light
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浩二 江利口
Takayuki Yamada
隆順 山田
Masanori Okuyama
雅則 奥山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for fabricating a semiconductor having desired characteristics accurately and uniformly through in-line control. SOLUTION: An n-type source region 108, an n-type drain region 109, and an n-type semiconductor region 101 are provided on a wafer 103. An interlayer insulation film 104 deposited on the wafer 103 is subjected to dry etching using plasma thus make openings 110a-110c reaching respective regions 108, 109 and 101 and then light etching for removing a damage layer is conducted. In this regard, the n-type semiconductor region 101 is irradiated intermittently with an exciting light 402 and the variation rate of the reflection intensity of a probe light 403 due to irradiation with the exciting light 402 is monitored in order to detect progress of removal of the damage layer or the extent of generation of new damage layer thus forming a small semiconductor device having uniform contact resistance.

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、半導体装置の製造
工程におけるインラインでの特性の評価に適した光学的
評価装置,光学的評価方法,光学的評価を利用した半導
体装置の製造方法,半導体装置の製造装置,半導体装置
の製造装置の管理方法,光学的評価に供するための半導
体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical evaluation apparatus, an optical evaluation method, a semiconductor device manufacturing method using optical evaluation, and a semiconductor device, which are suitable for in-line evaluation of characteristics in a semiconductor device manufacturing process. The present invention relates to a manufacturing apparatus, a method for managing a semiconductor device manufacturing apparatus, and a semiconductor device for use in optical evaluation.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路の高集積化が大き
く進展してきており、MOS型半導体装置においても、
トランジスタ素子の微細化・高性能化が図られている
が、特にトランジスタ素子の微細化に伴って、信頼性の
高いMOSデバイスの実現が必要となってきた。MOS
デバイスの信頼性の向上のためには、MOSデバイスを
構成する各部が高い信頼性を有することが必要である。
2. Description of the Related Art In recent years, high integration of semiconductor integrated circuits has been greatly advanced.
Although miniaturization and high performance of transistor elements have been attempted, particularly with the miniaturization of transistor elements, it has become necessary to realize highly reliable MOS devices. MOS
In order to improve the reliability of the device, it is necessary that each part constituting the MOS device has high reliability.

【0003】かかるMOSデバイスの信頼性を左右する
重要な部分として、例えばコンタクト窓の形成方法によ
って影響を受けるコンタクト部の信頼性が挙げられる。
コンタクト窓の形成に使用されるドライエッチングによ
って生じる半導体基板のダメージ層は、ドライエッチン
グ後のウエットエッチングによって除去されるが、その
除去量を適正に判断するために、従来は、製品にはなら
ないモニターウエハ等を用いてその電気的特性を測定す
ることにより、当該ドライエッチング条件下で生じるダ
メージ層の深さ等を把握したり、この電気的特性の測定
結果からダメージ層を除去するためのウエットエッチン
グの時間や温度等の条件を設定している。このようにし
て、従来の半導体装置の製造方法では、モニターウエハ
を用いて得られた電気的特性に基づいて、半導体装置の
製造工程中の加工条件が適正になるように制御してい
る。
An important part that affects the reliability of such a MOS device is, for example, the reliability of a contact portion affected by a method of forming a contact window.
Damaged layers of the semiconductor substrate caused by dry etching used to form contact windows are removed by wet etching after dry etching. However, in order to properly judge the amount of removal, a monitor that is not conventionally used as a product is By measuring the electrical characteristics using a wafer or the like, the depth or the like of the damaged layer generated under the dry etching conditions can be grasped, and the wet etching for removing the damaged layer from the measurement result of the electrical characteristics can be performed. Conditions such as time and temperature are set. As described above, in the conventional method of manufacturing a semiconductor device, the processing conditions during the manufacturing process of the semiconductor device are controlled to be appropriate based on the electric characteristics obtained using the monitor wafer.

【0004】また、半導体デバイスの各要素を形成する
ためのプロセスの中でも、例えば不純物導入技術は半導
体デバイスの動作特性を決定する重要な工程である。不
純物導入は、イオン注入法つまりイオンを電界により加
速して半導体基板や電極等の中に不純物イオンを入り込
ませる方法が主流である。その際、通常、数10keV
のエネルギーで不純物イオンを加速して半導体基板等の
中にイオンを注入する。しかし、この不純物イオンの注
入の結果、半導体基板等の表面層には結晶性の崩れたダ
メージ層が生じており、また、不純物がキャリアとして
活性化されておらず、かつ不純物の濃度分布も所望の分
布状態にはなっていない。そこで、不純物の活性化,ダ
メージの回復,プロファイルの最適化のために、イオン
注入後に熱処理(アニール)を行っている。従来、この
アニールプロセス時間、温度などは、設計(デバイスシ
ミュレーション)や条件の最適化により決定されてお
り、基本的には、経験に基づいたアニール条件設定がな
されていた。特に、半導体基板の表面欠陥層の回復のた
めのアニール処理は、経験に基づいていた。
[0004] Among processes for forming each element of a semiconductor device, for example, an impurity introduction technique is an important step for determining the operating characteristics of the semiconductor device. The mainstream of impurity introduction is an ion implantation method, that is, a method in which ions are accelerated by an electric field and impurity ions enter a semiconductor substrate, an electrode, or the like. At that time, usually several tens keV
Impurity ions are accelerated by the energy of the ions to implant ions into a semiconductor substrate or the like. However, as a result of the implantation of the impurity ions, a damaged layer in which the crystallinity is lost is generated in the surface layer of the semiconductor substrate or the like. Further, the impurity is not activated as a carrier and the impurity concentration distribution is not desired. Is not distributed. Therefore, heat treatment (annealing) is performed after ion implantation in order to activate impurities, recover damage, and optimize the profile. Conventionally, the annealing process time, temperature, and the like have been determined by design (device simulation) and optimization of conditions, and annealing conditions have been basically set based on experience. In particular, an annealing process for recovering a surface defect layer of a semiconductor substrate has been based on experience.

【0005】次に、MOSデバイスに用いられるゲート
絶縁膜に関しては、その薄膜化が急速に進み、21世紀
には4nm以下の非常に薄い絶縁膜が用いられることが
予想されている。このような極薄の絶縁膜を有するMO
Sデバイスにおいては、絶縁膜の特性がMOSデバイス
全体の特性さらには半導体集積回路全体の電気特性を決
定するといわれるほどであり、絶縁膜の特性がとりわけ
重要視されている。
[0005] Next, as for the gate insulating film used for the MOS device, the thickness of the gate insulating film is rapidly reduced, and it is expected that a very thin insulating film having a thickness of 4 nm or less will be used in the 21st century. MO having such an extremely thin insulating film
In the S device, the characteristics of the insulating film are said to determine the characteristics of the entire MOS device and the electric characteristics of the entire semiconductor integrated circuit, and the characteristics of the insulating film are particularly important.

【0006】かかるゲート絶縁膜の特性は、従来、MO
SキャパシタあるいはMOSトランジスタを形成し、電
気的特性の評価により管理されていた。かかる電気的特
性の評価は、MOSデバイスの製造途中あるいはMOS
デバイスの製造後に、MOSデバイスを搭載したウエハ
をチャンバから取り出して行われる。
The characteristics of such a gate insulating film have been
An S-capacitor or a MOS transistor was formed and managed by evaluating the electrical characteristics. The evaluation of the electric characteristics is performed during the manufacture of the MOS device or in the MOS device.
After the manufacture of the device, the wafer on which the MOS device is mounted is taken out of the chamber.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なMOSデバイスの微細化等に伴い、以上のエッチング
工程,不純物導入工程、ゲート絶縁膜形成工程におい
て、上記従来のような評価方法では、以下のような問題
があった。
However, with the above-mentioned miniaturization of MOS devices, etc., in the above-described etching step, impurity introduction step, and gate insulating film forming step, the above-described conventional evaluation methods use the following methods. There was such a problem.

【0008】まず、エッチング工程においては、以下の
問題がある。コンタクト窓の平面サイズ(横方向のサイ
ズ)が縮小する一方、コンタクト窓の深さは浅くはなら
ず、結果として、アスペクト比(=深さ/横方向のサイ
ズ)は増大している。そして、このような高いアスペク
ト比を有するコンタクト窓を形成するために、例えばド
ライエッチング工程では、高真空・高密度プラズマが利
用されている。高真空・高密度プラズマプロセスでは、
高いエネルギーを有し方向性の揃ったイオンを利用し
て、深いコンタクト窓の形成を実現している。しかる
に、高いエネルギーを有するイオンの衝撃により、従来
のような比較的低真空・低密度プラズマによるドライエ
ッチングによって生じる欠陥のレベルとは異なり、コン
タクトの底において半導体結晶に生じるダメージ層の深
さやダメージの度合いが大きくなってきている。また、
マイクロ波領域の光(赤外線等)を使いダメージ層を評
価する場合には、光自身がSi基板から1μm以上の深
さまで進入するため、実際のプラズマによる数10nm
レベルのSi基板へのダメージを正確に評価することは
できなかった。すなわち、今後のLSIの微細化に伴い
薄く表層付近に形成されるダメージ層や極微小化された
領域の評価に対して、正確な結果を与えることができな
くなってきている。
First, there are the following problems in the etching step. While the planar size (lateral size) of the contact window is decreasing, the depth of the contact window is not reduced, and as a result, the aspect ratio (= depth / lateral size) is increasing. Then, in order to form a contact window having such a high aspect ratio, for example, in a dry etching process, high-vacuum, high-density plasma is used. In high vacuum and high density plasma processes,
The formation of a deep contact window is realized by using ions having high energy and uniform direction. However, due to the impact of ions having high energy, unlike the conventional level of defects caused by dry etching with relatively low vacuum and low density plasma, the depth and damage of the damage layer generated in the semiconductor crystal at the bottom of the contact are different. The degree is getting bigger. Also,
When the damage layer is evaluated using light in the microwave region (such as infrared light), since the light itself penetrates to a depth of 1 μm or more from the Si substrate, several tens of nanometers of actual plasma are used.
The level of damage to the Si substrate could not be accurately evaluated. In other words, accurate results cannot be given to the evaluation of a damaged layer or an extremely miniaturized region formed near the surface layer thinly with the miniaturization of the LSI in the future.

【0009】したがって、従来の評価方法を用いるだけ
では、ダメージ層を確実に除去したり、ダメージ層を制
御よく除去することが困難となっている。
Therefore, it is difficult to reliably remove the damaged layer or to remove the damaged layer with good control only by using the conventional evaluation method.

【0010】次に、不純物導入工程やアニール工程にお
いては、以下の問題がある。半導体デバイス中の各要素
が微細化され、微少領域での不純物導入とプロファイル
制御の重要性が増す中で、上記従来のような経験に基づ
いたアニール条件設定では、しばしば、最適なプロファ
イルが得られない結果や、半導体基板内に欠陥が残留し
た状態で処理を終えるトラブルが発生していた。また、
所望の半導体デバイス開発期間の短縮が切望される中
で、従来のような処理→解析→処理→解析の手順による
アニール条件の最適化を行っているのでは、開発効率が
著しく低下してしまう。そこで、最近になって、アニー
ル処理プロセスのその場観察技術によるプロセス制御技
術が切望されてきた。また、枚葉式の熱処理装置を用い
て熱処理を行う際には、従来のバッチ式とは異なり、熱
処理装置の特性のバラツキや経時変化により、ウエハ間
における熱処理量の微妙なバラツキが発生してきた。さ
らに、不純物導入時の実際のドーズ量と、熱処理後に基
板内に導入されている実効的な不純物濃度を正確に把握
することが困難であった。
Next, there are the following problems in the impurity introduction step and the annealing step. With the miniaturization of each element in a semiconductor device and the increasing importance of impurity introduction and profile control in microscopic regions, the setting of annealing conditions based on experience as described above often results in an optimum profile. There was a problem that the processing was terminated with no result or a defect remaining in the semiconductor substrate. Also,
In a situation where it is desired to shorten a desired semiconductor device development period, if the annealing conditions are optimized by a conventional process → analysis → process → analysis procedure, the development efficiency is significantly reduced. Therefore, recently, a process control technique based on an in-situ observation technique of an annealing process has been desired. Further, when heat treatment is performed using a single-wafer heat treatment apparatus, unlike conventional batch methods, slight variations in the amount of heat treatment between wafers have occurred due to variations in characteristics of the heat treatment apparatus and changes over time. . Furthermore, it was difficult to accurately grasp the actual dose at the time of impurity introduction and the effective impurity concentration introduced into the substrate after the heat treatment.

【0011】ゲート絶縁膜の形成工程においては、以下
の問題がある。上記従来のような電気的特性の評価によ
ってゲート絶縁膜の特性を管理する場合、MOSデバイ
スの製造中に、かりに絶縁膜形成プロセスでなんらかの
不具合が発生した場合であっても、プロセスが終了して
からウエハをチャンバから取りだし、電気的特性の評価
を行って初めて不具合が発見されるだけである。したが
って、それまでの間、不具合のあるゲート絶縁膜が形成
され続けることになり、生産性(効率)の低下を招いて
いた。
In the step of forming the gate insulating film, there are the following problems. In the case where the characteristics of the gate insulating film are managed by the above-described conventional evaluation of the electric characteristics, even if some trouble occurs in the insulating film forming process during the manufacture of the MOS device, the process is completed. Only when the wafer is taken out of the chamber and the electrical characteristics are evaluated, a defect is found only. Therefore, during that time, a defective gate insulating film is continuously formed, leading to a decrease in productivity (efficiency).

【0012】本発明の第1の目的は、以上のような製造
工程中における半導体装置の特性に影響与える要因をイ
ンラインで確実に把握し、良好かつ均一な特性を実現し
うる光学的評価装置及びその方法を提供することにあ
る。
A first object of the present invention is to provide an in-line optical evaluation apparatus capable of surely grasping the factors affecting the characteristics of a semiconductor device during the above-mentioned manufacturing process in line and realizing good and uniform characteristics. It is to provide the method.

【0013】本発明の第2の目的は、半導体領域の光学
的特性と半導体領域の状態との間に相関関係があること
に着目して、光学的特性の評価を利用して半導体装置に
対する各種処理をインラインで制御する半導体装置の製
造方法及びその製造装置を提供することにある。
A second object of the present invention is to focus on the fact that there is a correlation between the optical characteristics of the semiconductor region and the state of the semiconductor region, and to evaluate various characteristics of the semiconductor device by utilizing the evaluation of the optical characteristics. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device and a manufacturing apparatus for controlling the processing in-line.

【0014】本発明の第3の目的は、光学的特性の評価
精度の変化を利用して半導体装置の製造装置のチャンバ
ーのメンテナンスを行う半導体装置の製造装置の管理方
法を提供することにある。
A third object of the present invention is to provide a method of managing a semiconductor device manufacturing apparatus for performing maintenance of a chamber of the semiconductor device manufacturing apparatus by using a change in evaluation accuracy of optical characteristics.

【0015】本発明の第4の目的は、光学的特性の評価
に適した構造を有する半導体装置の提供を図ることにあ
る。
A fourth object of the present invention is to provide a semiconductor device having a structure suitable for evaluating optical characteristics.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、本発明では、請求項1〜11に記載されてい
る第1の光学的評価装置に関する手段と、請求項12〜
22に記載されている第2の光学的評価装置に関する手
段と、請求項34〜43に記載されている光学的評価方
法に関する手段とを講じている。
In order to achieve the first object, according to the present invention, there are provided means relating to a first optical evaluation device described in claims 1 to 11, and claims 12 to
A means relating to the second optical evaluation device described in Item 22 and a means relating to the optical evaluation method described in Claims 34 to 43 are provided.

【0017】上記第2の目的を達成するために、本発明
では、請求項23〜33に記載されている半導体装置の
製造装置に関する手段と、請求項44〜61、請求項6
2〜73、請求項74〜84、請求項85〜98、請求
項99〜111にそれぞれ記載されている第1,第2,
第3,第4及び第5の半導体装置の製造方法に関する手
段とを講じている。
In order to achieve the second object, according to the present invention, means relating to an apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claims 23 to 33, and means according to claims 44 to 61 and claim 6 are provided.
2 to 73, 74 to 84, 85 to 98, and 99 to 111, respectively.
Means relating to the third, fourth, and fifth semiconductor device manufacturing methods are taken.

【0018】上記第3の目的を達成するために、本発明
では、請求項113〜123に記載されている半導体装
置の製造装置の管理方法に関する手段を講じている。
In order to achieve the third object, the present invention provides means for managing a semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention.

【0019】上記第4の目的を達成するために、本発明
では、請求項124〜128に記載されている半導体装
置に関する手段を講じている。
In order to achieve the fourth object, in the present invention, means relating to a semiconductor device according to claims 124 to 128 are provided.

【0020】本発明の第1の光学的評価装置は、請求項
1に記載されているように、チャンバー内で半導体領域
を有する基板に処理を施す際に使用される光学的評価装
置であって、励起光を生成する第1の光源と、測定光を
生成する第2の光源と、上記第1の光源で生成された励
起光を、上記チャンバー内の半導体基板の半導体領域に
間欠的に照射させるための第1の光案内部材と、上記第
2の光源で生成された測定光を上記半導体領域に照射さ
せるための第2の光案内部材と、上記半導体領域に照射
された測定光の反射率を検出するための反射率検出手段
と、上記半導体領域から反射された測定光を上記反射率
検出手段に入射させるための第3の光案内部材と、上記
反射率検出手段の出力を受け、上記半導体領域に励起光
が照射されているときと励起光が照射されていないとき
との測定光の反射率の差を上記励起光が照射されていな
いときの測定光の反射率で除した値を測定光の反射率の
変化割合として演算する変化演算手段とを備えている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical evaluation apparatus used when processing a substrate having a semiconductor region in a chamber. A first light source for generating excitation light, a second light source for generating measurement light, and intermittently irradiating the semiconductor region of the semiconductor substrate in the chamber with the excitation light generated by the first light source. A first light guide member for causing the semiconductor region to be irradiated with measurement light generated by the second light source, and a reflection of the measurement light applied to the semiconductor region. Reflectance detection means for detecting the reflectance, a third light guide member for causing the measurement light reflected from the semiconductor region to enter the reflectance detection means, and receiving an output of the reflectance detection means, The semiconductor region is irradiated with excitation light The difference between the reflectance of the measurement light when the excitation light is not irradiated and the difference between the reflectance of the measurement light when the excitation light is not irradiated is calculated as the change rate of the reflectance of the measurement light. And a change calculating means.

【0021】この光学的評価装置を用いることにより、
以下の作用が得られる。第1の光案内部材により導かれ
る励起光が半導体領域に照射されると半導体領域のキャ
リアが励起され、キャリアによって電界が生じる。この
電界のために、第2の光案内部材によって半導体領域に
導かれる測定光の反射率は、励起光の照射があるときと
ないときとでは変化し、この変化割合は電界強度の大小
及び測定光の波長に依存して変化する。一方、半導体領
域にキャリアの再結合中心となる欠陥などがあると、励
起されたキャリアの寿命が短くなるので、キャリアが形
成する電界強度が小さくなる。つまり、励起光の照射が
あるときとないときにおける反射率の変化割合が半導体
領域内の欠陥などの数に依存して変化するので、変化演
算手段により、反射率検出手段の検出値から半導体領域
における測定光の反射率の変化割合が演算されると、こ
の反射率の変化割合は、半導体領域の結晶状態などを反
映したものとなる。したがって、チャンバー内で行われ
る加工処理の条件をインラインでの半導体領域の評価に
基づいて制御することが可能になる。
By using this optical evaluation device,
The following effects are obtained. When the semiconductor region is irradiated with excitation light guided by the first light guide member, carriers in the semiconductor region are excited, and an electric field is generated by the carriers. Due to this electric field, the reflectivity of the measurement light guided to the semiconductor region by the second light guide member changes depending on whether or not the excitation light is irradiated. It changes depending on the wavelength of light. On the other hand, if a defect serving as a recombination center of carriers is present in the semiconductor region, the life of the excited carriers is shortened, and the electric field intensity formed by the carriers is reduced. In other words, the change ratio of the reflectance with and without the excitation light irradiation changes depending on the number of defects and the like in the semiconductor region. Is calculated, the change rate of the reflectivity reflects the crystal state of the semiconductor region and the like. Therefore, the conditions of the processing performed in the chamber can be controlled based on the evaluation of the semiconductor region in-line.

【0022】請求項2に記載されているように、請求項
1において、上記第2の光案内部材は、上記測定光を上
記基板の表面にほぼ垂直な方向から入射させるように構
成されていることが好ましい。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the second light guide member is configured to cause the measurement light to enter the surface of the substrate from a direction substantially perpendicular to the surface. Is preferred.

【0023】これにより、測定光を半導体基板の表面に
ほぼ垂直な方向から照射するように構成されているの
で、微少な半導体領域に対して迅速かつ正確に反射率の
変化を評価できる。すなわち、微細化される半導体装置
の製造工程における光学的評価を行うことが可能な光学
的評価装置が得られる。
Thus, the configuration is such that the measurement light is applied to the surface of the semiconductor substrate from a direction substantially perpendicular to the surface, so that a change in reflectance can be quickly and accurately evaluated for a small semiconductor region. That is, an optical evaluation device capable of performing an optical evaluation in a manufacturing process of a semiconductor device to be miniaturized is obtained.

【0024】請求項3に記載されているように、請求項
2において、上記第1の光案内部材は、上記励起光を上
記基板の表面にほぼ垂直な方向から入射させるように構
成されていることが好ましい。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the first light guide member is configured to cause the excitation light to enter the surface of the substrate from a direction substantially perpendicular thereto. Is preferred.

【0025】請求項4に記載されているように、請求項
3において、上記励起光と上記測定光とを同一の光軸上
に誘導して上記半導体領域に送るように構成された光軸
調整手段をさらに設け、上記第2の光案内部材を、上記
光軸調整手段で同一の光軸上に誘導された測定光及び励
起光を上記基板の表面にほぼ垂直な方向から照射し、か
つ上記半導体領域から反射される測定光と励起光とを上
方に透過させるミラーにより構成することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the optical axis adjustment is such that the excitation light and the measurement light are guided on the same optical axis and sent to the semiconductor region. Means for irradiating the second light guide member with the measuring light and the excitation light guided on the same optical axis by the optical axis adjusting means from a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate, and It can be configured by a mirror that transmits the measurement light and the excitation light reflected from the semiconductor region upward.

【0026】請求項3または4により、測定光及び励起
光が半導体領域の表面にほぼ垂直な方向から照射される
ので、半導体領域が極めて狭い場合でも、測定光の反射
率の変化割合を利用した光学的評価を行うことが可能に
なる。したがって、半導体領域における加工処理の状態
をリアルタイムで検出するのに特に適した光学的評価装
置が得られることになる。
According to the third or fourth aspect, the measurement light and the excitation light are irradiated from the direction substantially perpendicular to the surface of the semiconductor region. Therefore, even when the semiconductor region is extremely narrow, the change rate of the reflectance of the measurement light is used. Optical evaluation can be performed. Therefore, an optical evaluation device particularly suitable for detecting the state of the processing in the semiconductor region in real time can be obtained.

【0027】請求項5に記載されているように、請求項
1〜4のうちいずれか1つにおいて、上記半導体領域か
ら反射される測定光を受けて、上記測定光を分光した後
上記反射率検出手段に送る分光手段をさらに備えること
ができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the measurement light reflected from the semiconductor region is received, the measurement light is separated, and then the reflectance is measured. The apparatus may further include a spectroscopy unit for sending the light to the detection unit.

【0028】これにより、幅広い測定光の波長範囲に亘
って情報が得られるとともに、チャンバー内での加工処
理の種類に応じて適切な波長領域における測定光の反射
率の変化割合を利用することも可能になる。
Thus, information can be obtained over a wide range of wavelengths of the measurement light, and the rate of change of the reflectance of the measurement light in an appropriate wavelength range can be used according to the type of processing in the chamber. Will be possible.

【0029】請求項6に記載されているように、請求項
1〜3のうちいずれか1つにおいて、上記第1の光源と
第2の光源とを、上記励起光の波長と測定光との波長を
含む波長の広スペクトル光を生成する単一の共通光源に
より構成し、上記共通光源で生成された広スペクトル光
を励起光と測定光とに分離するビームスプリッターと、
上記半導体領域から反射される測定光を受けて、上記測
定光を分光した後上記反射率検出手段に送る分光手段を
さらに設け、上記第1及び第2の光案内部材を上記スプ
リッターからの光を受ける位置に配置することができ
る。
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the first light source and the second light source are arranged so that the wavelength of the excitation light and the wavelength of the measurement light are different from each other. A beam splitter configured by a single common light source that generates a wide-spectrum light having a wavelength including a wavelength, and separating the broad-spectrum light generated by the common light source into excitation light and measurement light,
Further provided is a spectroscopic unit that receives the measurement light reflected from the semiconductor region, splits the measurement light, and then sends the split light to the reflectance detection unit. The first and second light guide members are configured to transmit the light from the splitter. It can be placed at the receiving position.

【0030】これにより、光源が単一化されるので、光
学的評価装置の構造が極めて簡素化される。
As a result, since the light source is unified, the structure of the optical evaluation device is extremely simplified.

【0031】請求項7に記載されているように、請求項
1において、上記変化演算手段は、上記測定光の反射率
の変化割合のスペクトルにおいてほぼ極値を与える測定
光の特定エネルギー値における測定光の反射率の変化割
合のみ演算するものとできる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect, the change calculating means is configured to measure a specific energy value of the measurement light which gives an extreme value in a spectrum of a change ratio of the reflectance of the measurement light. Only the change ratio of the light reflectance can be calculated.

【0032】これにより、もっとも望ましいある特定の
波長を有する測定光の反射率の変化のみを検知すること
ができる。したがって、雑音のないかつ感度の高い光学
的評価が可能になる。
Thus, it is possible to detect only a change in the reflectance of the measuring light having the most desirable specific wavelength. Therefore, high-sensitivity optical evaluation without noise is possible.

【0033】請求項8に記載されているように、請求項
1〜4のうちいずれか1つにおいて、上記半導体領域か
ら反射される測定光を受けて、そのうちの特定の波長範
囲のみを透過させて上記反射率検出手段に送るためのフ
ィルターをさらに備えることができる。
According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, receiving the measurement light reflected from the semiconductor region and transmitting only a specific wavelength range of the measurement light. And a filter for sending to the reflectance detecting means.

【0034】これにより、分光手段を設けなくても、望
ましい波長範囲の光の反射率の変化を検知できるので、
光学的評価装置の構造が簡素化され、しかも雑音の少な
い感度の高い光学的評価が可能になる。
Thus, a change in the reflectance of light in a desired wavelength range can be detected without providing any spectral means.
The structure of the optical evaluation device is simplified, and high-sensitivity optical evaluation with little noise can be performed.

【0035】請求項9に記載されているように、請求項
7または8において、上記測定光の特定のエネルギー値
を、3.2〜3.6eVの範囲に含まれるいずれかの値
とすることが好ましい。
According to a ninth aspect, in the seventh or eighth aspect, the specific energy value of the measurement light is any value included in a range of 3.2 to 3.6 eV. Is preferred.

【0036】請求項10に記載されているように、請求
項1において、上記反射率検出手段は、600nm以下
の波長範囲の光の反射率を検出することが好ましい。
According to a tenth aspect, in the first aspect, it is preferable that the reflectance detecting means detects the reflectance of light in a wavelength range of 600 nm or less.

【0037】請求項11に記載されているように、請求
項10において、上記反射率検出手段は、300〜60
0nmの波長範囲の光の反射率を検出することがさらに
好ましい。
According to a tenth aspect of the present invention, in the tenth aspect, the reflectivity detecting means is 300 to 60.
More preferably, the reflectance of light in the wavelength range of 0 nm is detected.

【0038】請求項12に記載されているように、請求
項1〜11のうちいずれか1つにおいて、上記第1の光
案内部材は、上記励起光を1kHz以下の周波数で間欠
的に照射するように構成されていることが好ましい。
According to a twelfth aspect, in any one of the first to eleventh aspects, the first light guide member irradiates the excitation light intermittently at a frequency of 1 kHz or less. It is preferable that it is comprised as follows.

【0039】請求項13に記載されているように、請求
項1〜12のうちいずれか1つにおいて、光学的評価装
置をエリプソメトリ分光器を利用して構成することがで
きる。
As described in claim 13, in any one of claims 1 to 12, the optical evaluation device can be configured using an ellipsometry spectrometer.

【0040】これにより、半導体装置の製造装置のチャ
ンバーに付設されることが多いエリプソメトリ分光器の
部材を利用できるので、光学的評価装置を低コストで得
ることができる。
This makes it possible to use an ellipsometry spectrometer member often provided in a chamber of a semiconductor device manufacturing apparatus, so that an optical evaluation apparatus can be obtained at low cost.

【0041】本発明の第2の光学的評価装置は、請求項
14に記載されているように、基板の半導体領域上に形
成された絶縁膜の電気的特性を評価するための光学的評
価装置であって、励起光を生成する第1の光源と、測定
光を生成する第2の光源と、上記第1の光源で生成され
た励起光を、上記絶縁膜を通過させてその直下の半導体
領域に間欠的に照射させるための第1の光案内部材と、
上記第2の光源で生成された測定光を、上記絶縁膜を通
過させて上記励起光が間欠的に照射されている半導体領
域に照射させるための第2の光案内部材と、上記半導体
領域に照射された測定光の反射率を検出する反射率検出
手段と、上記半導体領域から反射された測定光を上記反
射率検出手段に入射させるための第3の光案内部材と、
上記反射率検出手段の出力を受け、上記半導体領域に励
起光が照射されているときと励起光が照射されていない
ときとの測定光の反射率の差を上記励起光が照射されて
いないときの測定光の反射率で除することにより、測定
光の反射率の変化割合を演算する変化演算手段と、上記
測定光の反射率の変化割合の大小に基づき上記絶縁膜の
電気的特性を評価する評価手段とを備えている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical evaluation apparatus for evaluating electrical characteristics of an insulating film formed on a semiconductor region of a substrate. A first light source for generating excitation light, a second light source for generating measurement light, and a semiconductor directly under the excitation light generated by the first light source after passing through the insulating film. A first light guide member for intermittently irradiating the area;
A second light guide member for passing the measurement light generated by the second light source through the insulating film to irradiate the semiconductor region to which the excitation light is intermittently radiated; A reflectance detector for detecting the reflectance of the irradiated measurement light, and a third light guide member for causing the measurement light reflected from the semiconductor region to enter the reflectance detector.
Receiving the output of the reflectance detection means, when the semiconductor region is irradiated with the excitation light and the difference between the reflectance of the measurement light when the excitation light is not irradiated when the excitation light is not irradiated A change calculating means for calculating a change rate of the reflectance of the measurement light by dividing by the reflectance of the measurement light; and evaluating an electrical characteristic of the insulating film based on a magnitude of the change rate of the reflectance of the measurement light. Evaluation means.

【0042】これにより、絶縁膜、特にゲート絶縁膜中
の電気的な欠陥についての情報が得られる。すなわち、
半導体領域に励起光が照射されるとキャリアが励起さ
れ、このキャリア数の変化に伴い電界強度が変化するの
で、半導体領域からのある波長領域における測定光の反
射率が変化する。そのとき、半導体領域の上に絶縁膜が
形成されていると、半導体領域の表面層にキャリアのト
ラップとなる欠陥サイトが存在するので、測定光の反射
率の変化割合が小さくなる。ところが、絶縁膜中の欠陥
(トラップ電子)の数が多いと、隣接する半導体領域の
電界強度の増大量が大きくなるので、測定光の反射率の
変化割合が大きくなる。したがって、評価手段により、
測定光の反射率が所定範囲外にあるのについては不良と
判定することで、迅速かつ確実に絶縁膜の電気的特性を
管理できることになる。
As a result, information on electrical defects in the insulating film, particularly in the gate insulating film, can be obtained. That is,
When the semiconductor region is irradiated with the excitation light, the carriers are excited, and the electric field intensity changes with the change in the number of carriers, so that the reflectance of the measurement light in a certain wavelength region from the semiconductor region changes. At this time, if an insulating film is formed on the semiconductor region, a defect site serving as a carrier trap exists in the surface layer of the semiconductor region, so that the rate of change in the reflectance of the measurement light decreases. However, when the number of defects (trap electrons) in the insulating film is large, the amount of increase in the electric field strength in the adjacent semiconductor region increases, and the rate of change in the reflectance of the measurement light increases. Therefore, by the evaluation means,
By determining that the reflectance of the measurement light is out of the predetermined range, the electrical characteristics of the insulating film can be quickly and reliably managed.

【0043】請求項15に記載されているように、請求
項14において、上記評価手段を、上記測定光の反射率
の変化割合のスペクトルにおいてほぼ極値を与える測定
光の特定エネルギー値における測定光の反射率の変化割
合が、絶縁膜の適正な容量値に対応する値のときのみ良
品と判定するものとできる。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the fourteenth aspect, the evaluation means includes the step of measuring the measurement light at a specific energy value of the measurement light that gives an extreme value in a spectrum of a change rate of the reflectance of the measurement light. Is determined to be non-defective only when the change ratio of the reflectance of the sample is a value corresponding to an appropriate capacitance value of the insulating film.

【0044】請求項16に記載されているように、請求
項15において、上記測定光の特定のエネルギー値を、
3.2〜3.6eVの範囲に含まれるいずれかの値とす
ることができる。
As described in claim 16, in claim 15, the specific energy value of the measurement light is
It can be any value within the range of 3.2 to 3.6 eV.

【0045】請求項15または16により、特徴的な形
状を示す反射率の変化割合のスペクトル中において、絶
縁膜の電気的特性の相違を検知するための感度がもっと
もよい箇所で、光学的評価が行われることになる。
According to the fifteenth or sixteenth aspect, the optical evaluation is performed at the position where the sensitivity for detecting the difference in the electrical characteristics of the insulating film is the best in the spectrum of the change ratio of the reflectance showing the characteristic shape. Will be done.

【0046】請求項17に記載されているように、請求
項14〜16のうちいずれか1つにおいて、上記半導体
領域から反射される測定光を受けて、上記測定光を分光
した後上記反射率検出手段に送る分光手段をさらに備え
ることができる。
According to a seventeenth aspect, in any one of the fourteenth to sixteenth aspects, receiving the measurement light reflected from the semiconductor region, dispersing the measurement light, and then measuring the reflectance. The apparatus may further include a spectroscopy unit for sending the light to the detection unit.

【0047】これにより、測定光の反射率の変化割合の
スペクトルが検出されるので、スペクトル形状全体の情
報に基づいて高精度の光学的評価を行うことが可能にな
る。
As a result, since the spectrum of the change rate of the reflectance of the measurement light is detected, it is possible to perform a highly accurate optical evaluation based on information on the entire spectrum shape.

【0048】請求項18に記載されているように、請求
項14〜16のうちいずれか1つにおいて、上記半導体
領域から反射される測定光を受けて、上記測定光の特定
のエネルギー値に相当する波長範囲の測定光のみを透過
させて上記反射率検出手段に送るためのフィルターをさ
らに備えることができる。
[0048] As described in claim 18, according to any one of claims 14 to 16, receiving the measurement light reflected from the semiconductor region and corresponding to a specific energy value of the measurement light. And a filter for transmitting only the measurement light in the wavelength range to be transmitted to the reflectance detection means.

【0049】これにより、分光手段を設けなくても、望
ましい波長範囲の反射率の変化を検知できるので、光学
的評価装置の構造が簡素化され、かつ迅速な光学的評価
が可能になる。
Thus, a change in reflectance in a desired wavelength range can be detected without providing a spectroscopic means, so that the structure of the optical evaluation device is simplified and quick optical evaluation becomes possible.

【0050】請求項19に記載されているように、請求
項14において、上記反射率検出手段は、600nm以
下の波長範囲の測定光の反射率を検出することが好まし
い。
According to a nineteenth aspect, in the fourteenth aspect, it is preferable that the reflectivity detecting means detects the reflectivity of the measurement light in a wavelength range of 600 nm or less.

【0051】請求項20に記載されているように、請求
項19において、上記反射率検出手段は、300〜60
0nmの波長範囲の測定光の反射率を検出することがさ
らに好ましい。
According to a twentieth aspect of the present invention, in the nineteenth aspect, the reflectivity detecting means may be 300 to 60.
More preferably, the reflectance of the measurement light in the wavelength range of 0 nm is detected.

【0052】請求項19または20により、特に可視光
領域及びそれ以下の波長領域の測定光は半導体領域の数
100nm以上の深さには達しないことを利用して、半
導体領域内で絶縁膜内のトラップ電子の影響を受ける領
域のみからの反射率の変化割合に基づいて光学的評価を
行うことができる。
According to claim 19 or 20, in particular, the fact that the measuring light in the visible light region and the wavelength region below it does not reach the depth of several hundred nm or more in the semiconductor region. The optical evaluation can be performed based on the change ratio of the reflectance from only the region affected by the trapped electrons.

【0053】請求項21に記載されているように、請求
項14〜21のうちいずれか1つにおいて、光学的評価
装置をエリプソメトリ分光器を利用して構成することが
できる。
As described in claim 21, in any one of claims 14 to 21, the optical evaluation device can be configured using an ellipsometry spectroscope.

【0054】これにより、ゲート酸化膜等の膜厚の測定
に用いられているエリプソメトリ分光器を利用して、安
価に光学的評価装置を構成することが可能になる。
This makes it possible to configure an optical evaluation device at low cost by using an ellipsometry spectrometer used for measuring the thickness of a gate oxide film or the like.

【0055】請求項22に記載されているように、請求
項14〜21のうちいずれか1つにおいて、光学的評価
装置を半導体装置の酸化膜の形成に使用されるチャンバ
に取り付けることが好ましい。
As described in claim 22, in any one of claims 14 to 21, it is preferable that the optical evaluation device is attached to a chamber used for forming an oxide film of a semiconductor device.

【0056】これにより、半導体基板を製造装置から取
り出すことなく絶縁膜の品質を評価できるので、インラ
インでの特性評価に適した評価装置となる。
As a result, the quality of the insulating film can be evaluated without taking the semiconductor substrate out of the manufacturing apparatus, so that the evaluation apparatus is suitable for in-line characteristic evaluation.

【0057】請求項23に記載されているように、請求
項14において、上記第2の光源をXeランプとするこ
とができる。
According to a twenty-third aspect, in the fourteenth aspect, the second light source can be a Xe lamp.

【0058】請求項24に記載されているように、請求
項14において、上記第1の光源をArイオンレーザあ
るいはHe−Neレーザとすることができる。
According to a twenty-fourth aspect, in the fourteenth aspect, the first light source can be an Ar ion laser or a He—Ne laser.

【0059】請求項25に記載されているように、請求
項14〜24のうちいずれか1つにおいて、上記第1の
光案内部材は、上記励起光を1kHz以下の周波数で間
欠的に照射するように構成されていることが好ましい。
According to a twenty-fifth aspect, in any one of the fourteenth to twenty-fourth aspects, the first light guide member irradiates the excitation light intermittently at a frequency of 1 kHz or less. It is preferable that it is comprised as follows.

【0060】本発明の半導体装置の製造装置は、請求項
23に記載されているように、半導体領域を有する基板
を収納するためのチャンバーと、上記チャンバー内で上
記基板に加工処理を施すための加工処理手段と、上記チ
ャンバー内に設置された上記基板の半導体領域に間欠的
に励起光を照射するための第1の光供給手段と、上記半
導体領域に測定光を照射するための第2の光供給手段
と、上記半導体領域に照射された測定光の反射率を検出
する反射率検出手段と、上記反射率検出手段の出力を受
け、上記半導体領域に励起光が照射されているときと励
起光が照射されていないときとの測定光の反射率の差を
上記励起光が照射されていないときの測定光の反射率で
除した値を測定光の反射率の変化割合として演算する変
化演算手段と、上記加工処理手段による加工処理の進行
中に、上記変化演算手段の出力を受け、上記反射率の変
化割合に基づき上記加工処理条件を制御する加工処理制
御手段とを備えている。
According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising: a chamber for accommodating a substrate having a semiconductor region; and a chamber for processing the substrate in the chamber. Processing means; first light supply means for intermittently irradiating excitation light to a semiconductor region of the substrate provided in the chamber; and second light supply means for irradiating measurement light to the semiconductor region. A light supply unit, a reflectance detection unit that detects a reflectance of the measurement light applied to the semiconductor region, and an output when the semiconductor region is irradiated with excitation light by receiving an output of the reflectance detection unit. A change calculation that calculates a value obtained by dividing a difference between the reflectance of the measurement light when the light is not irradiated and the reflectance of the measurement light when the excitation light is not irradiated as a change ratio of the reflectance of the measurement light. Means and above During the course of processing by the Engineering processing unit, and a processing control means for receiving the output of the change computing means, for controlling the processing conditions on the basis of the change rate of the reflectance.

【0061】この半導体装置の製造装置を用いることに
より、以下の作用が得られる。第1の光供給手段により
半導体領域に励起光が照射されるとキャリアが励起さ
れ、キャリアによって電界が生じる。この電界のため
に、第2の光供給手段によって供給される測定光の反射
率は、励起光の照射があるときとないときとでは変化
し、この変化割合は電界強度の大小及び測定光の波長に
依存して変化する。一方、半導体領域にキャリアの再結
合中心となる欠陥などがあると、励起されたキャリアの
寿命が短くなるので、キャリアが形成する電界強度が小
さくなる。つまり、励起光の照射があるときとないとき
における反射率の変化割合が半導体領域内の欠陥などの
数に依存して変化するので、変化演算手段により、反射
率検出手段の検出値から半導体領域における測定光の反
射率の変化割合が演算されると、この反射率の変化割合
は、半導体領域の結晶状態などを反映したものとなる。
そして、加工処理制御手段により、チャンバー内で行わ
れる加工処理の条件がインラインでの半導体領域の評価
に基づいて制御されるので、所望の特性を有する半導体
装置が再現性よく形成されることになる。
The following effects can be obtained by using this semiconductor device manufacturing apparatus. When the semiconductor region is irradiated with excitation light by the first light supply means, carriers are excited, and an electric field is generated by the carriers. Due to this electric field, the reflectivity of the measurement light supplied by the second light supply means changes between when the excitation light is irradiated and when it is not irradiated, and the rate of change depends on the magnitude of the electric field intensity and the measurement light. It changes depending on the wavelength. On the other hand, if a defect serving as a recombination center of carriers is present in the semiconductor region, the life of the excited carriers is shortened, and the electric field intensity formed by the carriers is reduced. In other words, the change ratio of the reflectance with and without the excitation light irradiation changes depending on the number of defects and the like in the semiconductor region. Is calculated, the change rate of the reflectivity reflects the crystal state of the semiconductor region and the like.
Then, the condition of the processing performed in the chamber is controlled by the processing control means based on the in-line evaluation of the semiconductor region, so that a semiconductor device having desired characteristics is formed with good reproducibility. .

【0062】請求項27に記載されているように、請求
項26において、上記加工処理手段を、上記チャンバー
内にプラズマを発生させて上記半導体領域のエッチング
を行うものとすることができる。
According to a twenty-seventh aspect, in the twenty-sixth aspect, the processing means can generate plasma in the chamber to etch the semiconductor region.

【0063】これにより、エッチングによって生じるダ
メージ層の深さやダメージの程度を制御することが可能
となるので、後のダメージ層の除去を円滑に行うことが
可能になる。
This makes it possible to control the depth and the degree of damage of the damaged layer caused by the etching, so that the later damaged layer can be removed smoothly.

【0064】請求項28に記載されているように、請求
項26において、上記加工処理手段を、上記チャンバー
内にプラズマを発生させて上記半導体領域のエッチング
により生じたダメージ層を除去するためのライトドライ
エッチングを行うものとすることができる。
According to a twenty-eighth aspect of the present invention, in the twenty-sixth aspect, the processing means includes a light for generating a plasma in the chamber to remove a damaged layer generated by etching the semiconductor region. Dry etching may be performed.

【0065】これにより、エッチングによって生じたダ
メージ層の深さやダメージの程度を把握した上で、ダメ
ージ層除去のためのライトドライエッチングを行うこと
が可能になる。
Thus, it is possible to perform the light dry etching for removing the damaged layer after grasping the depth and the degree of damage of the damaged layer caused by the etching.

【0066】請求項29に記載されているように、請求
項26において、上記加工処理手段を、上記半導体領域
に不純物を導入するものとすることができる。
As set forth in claim 29, in claim 26, the processing means may introduce impurities into the semiconductor region.

【0067】これにより、不純物の導入によって生じる
欠陥の数や欠陥の程度などを制御することが可能にな
る。
This makes it possible to control the number of defects and the degree of defects caused by the introduction of impurities.

【0068】請求項30に記載されているように、請求
項26において、上記加工処理手段を、上記半導体領域
に不純物イオンの注入を行った後のアニールを行うもの
とすることができる。
According to a thirty-seventh aspect, in the twenty-sixth aspect, the processing means may perform annealing after implanting impurity ions into the semiconductor region.

【0069】これにより、不純物のイオン注入によって
生じた構造の乱れを効率よくかつ確実に解消するための
アニールを行うことが可能になる。
Thus, it is possible to perform annealing for efficiently and surely eliminating the disorder of the structure caused by the ion implantation of impurities.

【0070】請求項31に記載されているように、請求
項26において、上記加工処理手段を、上記半導体領域
の上に薄い絶縁膜を形成するものとすることができる。
According to a thirty-first aspect, in the twenty-sixth aspect, the processing means may form a thin insulating film on the semiconductor region.

【0071】これにより、所望の特性を有する絶縁膜例
えばゲート酸化膜を形成することが可能となる。
Thus, an insulating film having desired characteristics, for example, a gate oxide film can be formed.

【0072】請求項32に記載されているように、請求
項26において、上記半導体領域の上に薄い絶縁膜が形
成されている場合には、上記加工処理手段を、上記半導
体領域上の上記絶縁膜を除去するためのドライエッチン
グを行うものとすることができる。
According to a thirty-second aspect, in the twenty-sixth aspect, when a thin insulating film is formed on the semiconductor region, the processing means is replaced with the insulating film on the semiconductor region. Dry etching for removing the film can be performed.

【0073】これにより、半導体領域からの測定光の反
射率の変化割合が絶縁膜の厚みによる影響を受けること
を利用して、インラインでの光学的評価によって絶縁膜
の除去の進行を制御することが可能となる。
Thus, by utilizing the fact that the rate of change of the reflectance of the measurement light from the semiconductor region is affected by the thickness of the insulating film, the progress of removal of the insulating film is controlled by in-line optical evaluation. Becomes possible.

【0074】請求項33に記載されているように、請求
項26〜32のうちいずれか1つにおいて、上記第1及
び第2の光供給手段を、上記基板の表面と上記測定光と
の間の角が、上記基板の表面と上記励起光との間の角よ
りも大きいように構成することが好ましい。
According to a thirty-third aspect, in any one of the twenty-sixth to thirty-second aspects, the first and second light supply means are provided between the surface of the substrate and the measurement light. Is preferably larger than the angle between the surface of the substrate and the excitation light.

【0075】これにより、測定光を狭い領域に照射する
ことが可能になり、測定光の反射率の測定のために必要
な半導体領域の面積を低減できる。
As a result, it is possible to irradiate the measurement light to a narrow area, and it is possible to reduce the area of the semiconductor region required for measuring the reflectance of the measurement light.

【0076】請求項34に記載されているように、請求
項26〜32のうちいずれか1つにおいて、上記第2の
光供給手段を、上記基板の表面にほぼ垂直な方向から測
定光を照射するものとすることができる。
According to a thirty-fourth aspect, in any one of the twenty-sixth to thirty-second aspects, the second light supply means irradiates measurement light from a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate. You can do it.

【0077】これにより、測定光を半導体ウエハに対し
てほぼ垂直な方向から入射させるようにしているので、
半導体領域が微少領域であっても容易に光学的測定を行
うことが可能になり、光学的モニターのための無駄なス
ペースを節減できるとともに、検出感度も向上するの
で、光学的特性の評価に要する時間を大幅に低減するこ
とが可能になる。
Since the measuring beam is made to enter the semiconductor wafer from a direction substantially perpendicular thereto,
Optical measurement can be easily performed even when the semiconductor region is a very small region, and unnecessary space for optical monitoring can be saved, and detection sensitivity is improved, which is necessary for evaluation of optical characteristics. Time can be significantly reduced.

【0078】請求項35に記載されているように、請求
項34において、上記第1の光供給手段を、上記基板の
表面にほぼ垂直な方向から励起光を照射するものとする
ことが好ましい。
According to a thirty-fifth aspect, in the thirty-fourth aspect, it is preferable that the first light supply means irradiates excitation light from a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate.

【0079】請求項36に記載されているように、請求
項27〜35のうちいずれか1つにおいて、上記第1の
光供給手段は、上記励起光を1kHz以下の周波数で間
欠的に照射することが好ましい。
According to a thirty-sixth aspect, in any one of the twenty-seventh to thirty-fifth aspects, the first light supply means intermittently irradiates the excitation light with a frequency of 1 kHz or less. Is preferred.

【0080】請求項37に記載されているように、請求
項26〜36のうちいずれか1つにおいて、上記第2の
光供給手段及び反射率検出手段をエリプソメトリ分光器
を利用して構成することができる。
According to a thirty-seventh aspect of the present invention, in any one of the twenty-sixth to thirty-sixth aspects, the second light supply means and the reflectance detection means are configured using an ellipsometry spectroscope. be able to.

【0081】これにより、半導体装置の製造装置のチャ
ンバーに付設されていることが多いエリプソメトリ分光
器の部材を利用することができるので、コストの増大を
抑制しながら、インラインでの光学的評価に基づく加工
処理制御が可能となる。
As a result, it is possible to use the members of the ellipsometry spectrometer, which are often attached to the chamber of the semiconductor device manufacturing apparatus, so that the optical evaluation can be performed in-line while suppressing an increase in cost. Based on this, processing control can be performed.

【0082】本発明の光学的評価方法は、請求項38に
記載されているように、チャンバー内で半導体領域を有
する基板に加工処理を施す際に加工処理の状態を評価す
るための光学的評価方法であって、上記チャンバー内の
上記基板の半導体領域に測定光を照射するステップと、
上記半導体領域に励起光を間欠的に照射するステップ
と、上記半導体領域に励起光が照射されているときと励
起光が照射されていないときとの測定光の反射率の差を
上記励起光が照射されていないときの測定光の反射率で
除した値を反射率の変化割合として演算するステップと
を備えている。
According to the optical evaluation method of the present invention, an optical evaluation for evaluating a processing state when processing a substrate having a semiconductor region in a chamber is performed. Irradiating measurement light to a semiconductor region of the substrate in the chamber,
The step of intermittently irradiating the semiconductor region with excitation light, and the step of irradiating the semiconductor region with a difference in reflectance of measurement light between when the semiconductor region is irradiated with excitation light and when it is not irradiated with excitation light. Calculating a value obtained by dividing by a reflectance of the measuring light when it is not irradiated as a change ratio of the reflectance.

【0083】この方法により、励起光が半導体領域に照
射されると半導体領域のキャリアが励起され、キャリア
によって電界が生じる。この電界のために、半導体領域
に導かれる測定光の反射率は、励起光の照射があるとき
とないときとでは変化し、この変化割合は電界強度の大
小及び測定光の波長に依存して変化する。一方、半導体
領域にキャリアの再結合中心となる欠陥などがあると、
励起されたキャリアの寿命が短くなるので、キャリアが
形成する電界強度が小さくなる。つまり、励起光の照射
があるときとないときにおける反射率の変化割合が半導
体領域内の欠陥などの数に依存して変化するので、半導
体領域における測定光の反射率の変化割合が演算される
と、この反射率の変化割合は、半導体領域の結晶状態な
どを反映したものとなる。したがって、チャンバー内で
行われる加工処理の条件をインラインでの光変調反射率
測定に基づいて制御することが可能になる。
According to this method, when the semiconductor region is irradiated with the excitation light, the carriers in the semiconductor region are excited, and an electric field is generated by the carriers. Due to this electric field, the reflectance of the measurement light guided to the semiconductor region changes depending on whether or not there is excitation light irradiation, and the rate of change depends on the magnitude of the electric field intensity and the wavelength of the measurement light. Change. On the other hand, if the semiconductor region has a defect that becomes a recombination center of carriers,
Since the life of the excited carriers is shortened, the electric field intensity formed by the carriers is reduced. That is, since the change ratio of the reflectance with and without the irradiation of the excitation light changes depending on the number of defects and the like in the semiconductor region, the change ratio of the reflectance of the measurement light in the semiconductor region is calculated. Then, the rate of change of the reflectivity reflects the crystal state and the like of the semiconductor region. Therefore, it becomes possible to control the conditions of the processing performed in the chamber based on the in-line light modulation reflectance measurement.

【0084】請求項39に記載されているように、請求
項38において、上記測定光を照射するステップでは、
上記測定光を上記基板の表面にほぼ垂直な方向から照射
することが好ましい。
According to a thirty-ninth aspect, in the thirty-eighth aspect, the step of irradiating the measurement light includes:
It is preferable that the measurement light is applied to the surface of the substrate from a direction substantially perpendicular to the surface.

【0085】この方法により、面積の狭い半導体領域に
対しても光変調反射率測定を行うことが可能になる。
According to this method, the light modulation reflectance can be measured even for a semiconductor region having a small area.

【0086】請求項40に記載されているように、請求
項38において、上記励起光を照射するステップでは、
上記励起光を上記基板の表面にほぼ垂直な方向から照射
することが好ましい。
According to a forty-third aspect, in the thirty-eighth aspect, the step of irradiating the excitation light comprises:
Preferably, the excitation light is applied to the surface of the substrate from a direction substantially perpendicular to the surface.

【0087】請求項41に記載されているように、請求
項38〜40のうちいずれか1つにおいて、上記加工処
理を、上記半導体領域のプラズマエッチング加工である
ことができる。
According to claim 41, in any one of claims 38 to 40, the processing may be plasma etching of the semiconductor region.

【0088】これにより、エッチングによって生じるダ
メージ層の深さやダメージの程度を制御することが可能
となるので、後のダメージ層の除去を円滑に行うことが
可能になる。
As a result, it is possible to control the depth and the degree of damage of the damaged layer caused by the etching, so that the later damaged layer can be removed smoothly.

【0089】請求項42に記載されているように、請求
項38〜40のうちいずれか1つにおいて、上記加工処
理を、上記半導体領域のプラズマエッチングにより生じ
たダメージ層を除去するためのライトドライエッチング
とすることができる。
According to a twenty-second aspect, in any one of the thirty-eighth to thirty-fourth aspects, the processing is performed by a light dry process for removing a damaged layer caused by plasma etching of the semiconductor region. Etching can be used.

【0090】これにより、エッチングによって生じたダ
メージ層の深さやダメージの程度を把握した上で、ダメ
ージ層除去のためのライトドライエッチングを行うこと
が可能になる。
Thus, it is possible to perform the light dry etching for removing the damaged layer after grasping the depth and the degree of the damage of the damaged layer caused by the etching.

【0091】請求項43に記載されているように、請求
項38〜40のうちいずれか1つにおいて、上記加工処
理を、上記半導体領域に不純物を導入する処理とするこ
とができる。
[0091] As described in claim 43, in any one of claims 38 to 40, the processing may be a process of introducing an impurity into the semiconductor region.

【0092】これにより、不純物の導入によって生じる
欠陥の数や欠陥の程度などを制御することが可能にな
る。
Thus, it is possible to control the number of defects and the degree of defects caused by the introduction of impurities.

【0093】請求項44に記載されているように、請求
項38〜40のうちいずれか1つにおいて、上記加工処
理を、上記半導体領域に不純物イオンを注入した後のア
ニールとすることができる。
[0093] As described in Item 44, in any one of Items 38 to 40, the processing may be annealing after implanting impurity ions into the semiconductor region.

【0094】これにより、不純物のイオン注入によって
生じた構造の乱れを効率よくかつ確実に解消するための
アニールを行うことが可能になる。
As a result, it is possible to perform annealing for efficiently and surely eliminating structural disorder caused by impurity ion implantation.

【0095】請求項45に記載されているように、請求
項38〜40のうちいずれか1つにおいて、上記加工処
理を、上記半導体領域の上における絶縁膜の形成とする
ことができる。
[0095] As described in Item 45, in any one of Items 38 to 40, the processing may be to form an insulating film on the semiconductor region.

【0096】これにより、所望の特性を有する絶縁膜例
えばゲート酸化膜を形成することが可能となる。
Thus, an insulating film having desired characteristics, for example, a gate oxide film can be formed.

【0097】請求項46に記載されているように、請求
項38〜40のうちいずれか1つにおいて、上記加工処
理を、上記半導体領域上の絶縁膜の除去するためのドラ
イエッチングとすることができる。
[0097] As set forth in claim 46, in any one of claims 38 to 40, the processing is dry etching for removing an insulating film on the semiconductor region. it can.

【0098】これにより、半導体領域からの測定光の反
射率の変化割合が絶縁膜の厚みによる影響を受けること
を利用して、インラインでの光変調反射率測定によって
絶縁膜の除去の進行を制御することが可能となる。
Thus, utilizing the fact that the rate of change of the reflectance of the measurement light from the semiconductor region is affected by the thickness of the insulating film, the progress of removal of the insulating film is controlled by in-line light modulation reflectance measurement. It is possible to do.

【0099】請求項47に記載されているように、請求
項38〜46のうちいずれか1つにおいて、上記半導体
領域を、n型シリコンにより構成しておくことが好まし
い。
As described in claim 47, in any one of claims 38 to 46, it is preferable that the semiconductor region is made of n-type silicon.

【0100】請求項48に記載されているように、請求
項38〜47のうちいずれか1つにおいて、上記励起光
を照射するステップでは、上記励起光を1kHz以下の
周波数で間欠的に照射することが好ましい。
[0100] As described in Item 48, in any one of Items 38 to 47, in the step of irradiating the excitation light, the step of irradiating the excitation light intermittently at a frequency of 1 kHz or less. Is preferred.

【0101】本発明の第1の半導体装置の製造方法は、
請求項49に記載されているように、半導体領域を有す
る基板を形成する第1のステップと、上記半導体領域の
光学的特性を評価する第2のステップと、上記半導体領
域をエッチング加工する第3のステップと、上記第2の
ステップで評価された上記半導体領域の光学的特性に基
づいて上記エッチング加工の条件を制御する第4のステ
ップとを備えている。
The first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
50. A first step of forming a substrate having a semiconductor region, a second step of evaluating optical characteristics of the semiconductor region, and a third step of etching the semiconductor region. And a fourth step of controlling the conditions of the etching process based on the optical characteristics of the semiconductor region evaluated in the second step.

【0102】この方法により、光が半導体基板内に入り
込む深さが浅いことを利用して、半導体領域の表面付近
における構造の乱れに関する情報が得られ、この情報を
利用して、半導体装置のエッチング工程中に、エッチン
グによって半導体領域に生じるダメージ層の深さやダメ
ージの度合いなどを検知することができる。したがっ
て、エッチング工程の終了後に電気的特性を検知してエ
ッチング条件にフィードバックしていた従来の製造方法
に比べ、半導体装置の特性を正確にかつ小さなばらつき
で所望の値に制御することができる。
According to this method, information relating to structural disorder near the surface of the semiconductor region can be obtained by utilizing the fact that the depth of light entering the semiconductor substrate is shallow, and this information can be used to etch the semiconductor device. During the process, the depth and the degree of damage of the damaged layer generated in the semiconductor region by the etching can be detected. Therefore, the characteristics of the semiconductor device can be controlled to a desired value accurately and with a small variation as compared with the conventional manufacturing method in which the electrical characteristics are detected after the etching step is completed, and the electrical characteristics are fed back to the etching conditions.

【0103】請求項50に記載されているように、請求
項49において、上記第2のステップに、上記半導体領
域に測定光を照射するステップと、上記半導体領域に励
起光を間欠的に照射するステップと、上記半導体領域に
励起光が照射されているときと励起光が照射されていな
いときとの測定光の反射率の差を上記励起光が照射され
ていないときの測定光の反射率で除した値を測定光の反
射率の変化割合として演算するステップとを設けること
ができる。
According to a fiftyth aspect of the present invention, in the fifty-ninth aspect, the second step includes irradiating the semiconductor region with measurement light, and irradiating the semiconductor region with excitation light intermittently. Step, the difference between the reflectance of the measurement light when the semiconductor region is irradiated with the excitation light and the time when the excitation light is not irradiated is the reflectance of the measurement light when the excitation light is not irradiated. Calculating the divided value as a change ratio of the reflectance of the measurement light.

【0104】この方法により、以下の作用が得られる。
半導体領域に励起光が照射されるとキャリアが励起さ
れ、キャリアによって電界が生じる。この電界のため
に、測定光の反射率は、励起光の照射があるときとない
ときとでは変化し、この変化割合は電界強度の大小及び
測定光の波長に依存して変化する。一方、半導体領域に
キャリアの再結合中心となる欠陥などがあると、励起さ
れたキャリアの寿命が短くなるので、キャリアが形成す
る電界強度が小さくなる。つまり、励起光の照射がある
ときとないときにおける反射率の変化割合が半導体領域
内の欠陥などの数に依存して変化するので、測定光の反
射率の変化割合は、半導体領域の結晶状態などを反映し
たものとなる。したがって、エッチングによって生じた
ダメージ層があると、測定光の反射率の変化割合からダ
メージ層の深さやダメージの度合いがわかるので、適正
なエッチング条件の制御が可能となる。
The following effects can be obtained by this method.
When the semiconductor region is irradiated with the excitation light, carriers are excited, and an electric field is generated by the carriers. Because of this electric field, the reflectance of the measurement light changes depending on whether or not the excitation light is irradiated, and the rate of change changes depending on the magnitude of the electric field intensity and the wavelength of the measurement light. On the other hand, if a defect serving as a recombination center of carriers is present in the semiconductor region, the life of the excited carriers is shortened, and the electric field intensity formed by the carriers is reduced. In other words, the rate of change of the reflectance with and without the excitation light changes depending on the number of defects and the like in the semiconductor region. And so on. Therefore, if there is a damaged layer caused by etching, the depth of the damaged layer and the degree of damage can be known from the change ratio of the reflectance of the measurement light, so that appropriate etching conditions can be controlled.

【0105】請求項51に記載されているように、請求
項50において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、600nm以下の波長範囲の測定光の反射率
の変化割合を演算することが好ましい。
According to a fifty-first aspect, in the fifty-fifth aspect, the step of calculating the change rate of the reflectance may include calculating the change rate of the reflectance of the measurement light in a wavelength range of 600 nm or less. preferable.

【0106】請求項52に記載されているように、請求
項51において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、300〜600nmの波長範囲の測定光の反
射率の変化割合を演算することが好ましい。
According to a fifty-second aspect, in the fifty-first aspect, in the step of calculating the change rate of the reflectance, the change rate of the reflectance of the measurement light in the wavelength range of 300 to 600 nm is calculated. Is preferred.

【0107】請求項51または52の方法により、可視
光領域の測定光が半導体の数100nmの深さまで侵入
する性質を有する点を利用して、半導体デバイスで問題
となる領域の情報に基づいて、半導体領域のダメージ層
を除去することができる。
According to the method of claim 51 or 52, by utilizing the point that the measuring light in the visible light region penetrates to a depth of several 100 nm of the semiconductor, based on the information on the problematic region in the semiconductor device, The damaged layer in the semiconductor region can be removed.

【0108】請求項53に記載されているように、請求
項50において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、測定光の反射率の変化割合のスペクトルのほ
ぼ極値を与える測定光の特定エネルギー値における測定
光の反射率の変化割合を演算することが好ましい。
According to a fifty-third aspect, in the fifty-fifth aspect, in the step of calculating the change rate of the reflectance, the step of calculating the change rate of the reflectance of the measurement light which gives an extreme value of the spectrum of the change rate of the reflectance of the measurement light It is preferable to calculate the rate of change of the reflectance of the measurement light at the specific energy value.

【0109】請求項54に記載されているように、請求
項53において、上記測定光の特定エネルギー値は、
3.2〜3.6eVの範囲に含まれるいずれかの値であ
ることが好ましい。
[0109] As described in Item 54, in Item 53, the specific energy value of the measurement light is:
It is preferable that the value be any value included in the range of 3.2 to 3.6 eV.

【0110】請求項55に記載されているように、請求
項50〜54のうちいずれか1つにおいて、上記励起光
を照射するステップでは、上記励起光を1kHz以下の
周波数で間欠的に照射することが好ましい。
As set forth in claim 55, in any one of claims 50 to 54, in the step of irradiating the excitation light, the step of irradiating the excitation light intermittently at a frequency of 1 kHz or less. Is preferred.

【0111】請求項56に記載されているように、請求
項49〜55のうちいずれか1つにおいて、上記第3の
ステップでは、プラズマを用いたドライエッチングを行
うことができる。
[0111] As described in Item 56, in any one of Items 49 to 55, in the third step, dry etching using plasma can be performed.

【0112】これにより、プラズマ加工におけるイオン
の衝撃で半導体領域に生じるダメージの度合いを半導体
領域の光学的評価から検知することができるので、半導
体装置の製造工程において汎用されるプラズマを利用し
た加工により特性のよい半導体装置が形成される。
Thus, the degree of damage to the semiconductor region caused by ion bombardment in plasma processing can be detected from the optical evaluation of the semiconductor region. A semiconductor device having good characteristics is formed.

【0113】請求項57に記載されているように、請求
項56において、上記第2のステップの前に、上記基板
の上記半導体領域の上に層間絶縁膜を堆積するステップ
と、上記層間絶縁膜をプラズマエッチングにより選択的
に除去して、上記半導体領域に到達する開口を形成する
ステップとをさらに備え、上記第2のステップでは、上
記開口の底面に露出している半導体領域における光学的
特性を評価し、上記第3のステップでは、上記開口の底
面に露出している半導体領域に上記プラズマエッチング
によって生じたダメージ層を除去するためのライトドラ
イエッチングを行い、上記第4のステップでは、上記半
導体領域における光学的特性の評価結果に基づいて、エ
ッチング加工の条件を制御することができる。
According to a fifty-seventh aspect, in the fifty-sixth aspect, before the second step, a step of depositing an interlayer insulating film on the semiconductor region of the substrate; Selectively removing by plasma etching to form an opening reaching the semiconductor region. In the second step, the optical characteristic of the semiconductor region exposed at the bottom surface of the opening is changed. In the third step, the semiconductor region exposed at the bottom of the opening is subjected to light dry etching for removing a damaged layer caused by the plasma etching. In the fourth step, the semiconductor region is exposed. The conditions for the etching process can be controlled based on the evaluation results of the optical characteristics in the region.

【0114】これにより、コンタクトホールである開口
を形成する際に、半導体領域に生じるダメージ層を確実
に除去しながら、過度のライトドライエッチングによる
新たなダメージの発生を抑制することができる。
Thus, when forming an opening serving as a contact hole, it is possible to suppress the occurrence of new damage due to excessive light dry etching while reliably removing the damage layer generated in the semiconductor region.

【0115】請求項58に記載されているように、請求
項57において、上記半導体領域のうち素子が形成され
る領域がFETのソース・ドレイン領域である場合に
は、上記開口を、上記ソース・ドレインに到達するコン
タクトホールとすることができる。
According to a fifty-eighth aspect of the present invention, in the fifty-seventh aspect, when a region where an element is formed in the semiconductor region is a source / drain region of an FET, the opening is formed in the source / drain region. It can be a contact hole reaching the drain.

【0116】この方法により、ソース・ドレイン領域の
構造の乱れをできるだけなくすようにできるので、特性
のよいFETを形成することが可能となる。
According to this method, disturbance of the structure of the source / drain region can be minimized, so that an FET having good characteristics can be formed.

【0117】請求項59に記載されているように、請求
項58において、予め半導体領域の光学的特性とダメー
ジ層の深さとの関係を実験により求めておき、上記第4
のステップでは、上記第2のステップで評価された半導
体領域の光学的特性からダメージ層の深さを求め、この
深さ分の半導体領域を除去するようにライトドライエッ
チングを行うことができる。
According to claim 59, in claim 58, the relationship between the optical characteristics of the semiconductor region and the depth of the damaged layer is determined in advance by an experiment, and
In the step, the depth of the damaged layer is obtained from the optical characteristics of the semiconductor region evaluated in the second step, and light dry etching can be performed so as to remove the semiconductor region corresponding to this depth.

【0118】この方法により、1回の光学的評価によっ
て簡易かつ迅速に半導体領域のダメージ層を除去するこ
とが可能となる。
According to this method, the damaged layer in the semiconductor region can be easily and quickly removed by one optical evaluation.

【0119】請求項60に記載されているように、請求
項57において、上記第4のステップでは、ライトドラ
イエッチングの進行に応じて変化する上記半導体領域の
光学的特性を再評価して、この再評価結果と上記第2の
ステップにおける評価結果とを比較して、エッチング加
工の条件を制御することができる。
[0119] As described in Item 60, in the Item 57, in the fourth step, the optical characteristics of the semiconductor region, which change with the progress of the light dry etching, are re-evaluated. By comparing the re-evaluation result with the evaluation result in the second step, it is possible to control the condition of the etching process.

【0120】この方法により、半導体装置のコンタクト
ホールである開口を形成する際に、半導体領域に生じる
ダメージ層を確実に除去しながら、過度のライトドライ
エッチングによる新たなダメージの発生を抑制すること
ができる。
According to this method, when forming an opening which is a contact hole of a semiconductor device, it is possible to suppress the occurrence of new damage due to excessive light dry etching while reliably removing a damage layer generated in a semiconductor region. it can.

【0121】請求項61に記載されているように、請求
項60において、上記半導体領域のうち素子が形成され
る領域がFETのソース・ドレイン領域である場合に
は、上記開口を、上記ソース・ドレイン領域に到達する
コンタクトホールとすることができる。
According to claim 61, in claim 60, when the region in which an element is formed in the semiconductor region is a source / drain region of an FET, the opening is formed in the source / drain region. It can be a contact hole reaching the drain region.

【0122】請求項62に記載されているように、請求
項50〜55のうちいずれか1つにおいて、上記第2の
ステップの前に、上記基板の上記半導体領域に高濃度の
不純物を導入した後半導体領域の上に層間絶縁膜を堆積
するステップと、上記層間絶縁膜をプラズマエッチング
により選択的に除去して、上記半導体領域に到達する開
口を形成するステップとをさらに備え、上記第3のステ
ップでは、上記開口の底面に露出している半導体領域に
上記プラズマエッチングによって生じたダメージ層を除
去するためのライトドライエッチングを行い、半導体領
域の電気的特性が適正となるときの上記測定光の反射率
の変化割合の適正範囲を予め求めておき、上記第4のス
テップでは、上記反射率の変化割合が上記適正範囲に入
るように上記ライトドライエッチングを行うことができ
る。
According to claim 62, in any one of claims 50 to 55, prior to the second step, a high concentration impurity is introduced into the semiconductor region of the substrate. Depositing an interlayer insulating film on the post-semiconductor region; and selectively removing the interlayer insulating film by plasma etching to form an opening reaching the semiconductor region. In the step, light dry etching is performed on the semiconductor region exposed at the bottom surface of the opening to remove a damaged layer caused by the plasma etching, and the measurement light when the electrical characteristics of the semiconductor region becomes appropriate. An appropriate range of the change ratio of the reflectance is obtained in advance, and in the fourth step, the license is set so that the change ratio of the reflectance falls within the appropriate range. It is possible to perform the dry etching.

【0123】これによっても、ドライエッチングによっ
て生じたダメージ層を確実に除去することが可能とな
る。
This also makes it possible to reliably remove the damaged layer caused by dry etching.

【0124】請求項63に記載されているように、請求
項49〜62のうちいずれか1つにおいて、上記第1の
ステップでは、上記半導体領域として、半導体素子の一
部となる第1の半導体領域と光学的評価を行うための第
2の半導体領域とを形成し、上記第2のステップでは、
上記第2の半導体領域の光学的特性を評価し、上記第3
のステップでは、上記第1及び第2の半導体領域を同時
にエッチング加工し、上記第4のステップでは、上記第
2の半導体領域における光学的特性の評価結果に基づい
て上記エッチング加工の条件を制御することができる。
[0124] As described in Item 63, in any one of Items 49 to 62, in the first step, the first semiconductor which is a part of a semiconductor element as the semiconductor region is provided. Forming a region and a second semiconductor region for performing an optical evaluation, in the second step,
The optical characteristics of the second semiconductor region are evaluated, and the third semiconductor region is evaluated.
In the step, the first and second semiconductor regions are etched at the same time, and in the fourth step, the conditions of the etching process are controlled based on the evaluation result of the optical characteristics in the second semiconductor region. be able to.

【0125】この方法により、現実に半導体素子を形成
する第1の半導体領域の特性に影響を与えることなく、
光学的評価を行うための第2の半導体領域の広さや不純
物濃度などを光学的評価に適した状態とすることができ
るので、より正確な光学的評価を行うことが可能とな
る。
According to this method, the characteristics of the first semiconductor region where the semiconductor element is actually formed are not affected.
Since the size, impurity concentration, and the like of the second semiconductor region for performing the optical evaluation can be set to a state suitable for the optical evaluation, more accurate optical evaluation can be performed.

【0126】請求項64に記載されているように、請求
項63において、上記第1のステップでは、上記第2の
半導体領域における不純物の濃度を上記第1の半導体領
域における不純物の濃度よりも高くすることができる。
According to a sixty-fourth aspect, in the thirty-sixth aspect, in the first step, an impurity concentration in the second semiconductor region is higher than an impurity concentration in the first semiconductor region. can do.

【0127】この方法により、光学的評価を行うための
感度を高くすることができるので、光学的評価を高精度
でかつ迅速に行うことが可能となる。
According to this method, the sensitivity for performing the optical evaluation can be increased, so that the optical evaluation can be performed with high accuracy and speed.

【0128】請求項65に記載されているように、請求
項63において、上記第2のステップの前に、上記基板
の上記第2の半導体領域に高濃度の不純物を導入した
後、上記第1及び第2の半導体領域の上にゲート絶縁膜
及びゲート電極用導体膜を堆積するステップをさらに備
え、上記第3のステップでは、上記ゲート電極用導体膜
及びゲート絶縁膜をプラズマエッチングによりパターニ
ングするとともに、半導体領域の電気的特性が適正とな
るときの上記測定光の反射率の変化割合の適正範囲を予
め求めておき、上記第4のステップでは、上記反射率の
変化割合が上記適正範囲に入るように上記ライトドライ
エッチングを行うことができる。
According to a sixty-fifth aspect, in the thirty-sixth aspect, prior to the second step, after introducing a high-concentration impurity into the second semiconductor region of the substrate, the first And a step of depositing a gate insulating film and a gate electrode conductor film on the second semiconductor region. In the third step, the gate electrode conductor film and the gate insulating film are patterned by plasma etching. An appropriate range of the change rate of the reflectance of the measurement light when the electrical characteristics of the semiconductor region is appropriate is obtained in advance, and in the fourth step, the change rate of the reflectance falls within the appropriate range. The light dry etching can be performed as described above.

【0129】この方法により、FETのゲート電極形成
時におけるソース・ドレイン領域へのダメージを解消し
ながらFETの特性を高く維持することが可能となる。
According to this method, it is possible to maintain the characteristics of the FET high while eliminating damage to the source / drain regions when forming the gate electrode of the FET.

【0130】請求項66に記載されているように、請求
項65において、上記ゲート絶縁膜としてシリコン酸化
膜を形成することができる。
As described in claim 66, in claim 65, a silicon oxide film can be formed as the gate insulating film.

【0131】請求項67に記載されているように、請求
項49〜66のうちいずれか1つにおいて、上記第1の
ステップでは、上記半導体領域のうち光学的評価を行う
ための部分をn型シリコンにより構成することが好まし
い。
According to claim 67, in any one of claims 49 to 66, in the first step, a portion of the semiconductor region for performing an optical evaluation is an n-type portion. It is preferred to be made of silicon.

【0132】請求項68に記載されているように、請求
項50〜55のうちいずれか1つにおいて、上記第2の
ステップでは、エリプソメトリ分光器を利用して測定光
の反射率の変化割合を評価することができる。
As set forth in claim 68, in any one of claims 50 to 55, in the second step, the change rate of the reflectance of the measurement light using an ellipsometry spectrometer. Can be evaluated.

【0133】この方法により、酸化膜の膜厚測定用など
のために半導体装置の製造装置に付設されることが多い
エリプソメトリ分光器を利用して、インラインでの光学
的評価に基づくエッチング加工の制御が可能となる。
According to this method, an ellipsometry spectrometer, which is often attached to a semiconductor device manufacturing apparatus for measuring the thickness of an oxide film, is used to perform etching processing based on in-line optical evaluation. Control becomes possible.

【0134】本発明の第2の半導体装置の製造方法は、
請求項69に記載されているように、構造の乱れが生じ
た半導体領域を有する半導体装置の製造方法であって、
上記半導体領域の光学的特性を評価するステップと、上
記ステップで評価された上記半導体領域の光学的特性に
基づいて条件を制御しながら上記半導体領域の構造の乱
れを回復させるための熱処理を行うステップとを備えて
いる。
The second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
A method of manufacturing a semiconductor device having a semiconductor region in which a structural disorder has occurred, as described in claim 69,
Evaluating the optical characteristics of the semiconductor region; and performing a heat treatment for recovering the disorder of the structure of the semiconductor region while controlling conditions based on the optical characteristics of the semiconductor region evaluated in the step. And

【0135】この方法により、光が半導体基板内に入り
込む深さが浅いことを利用して、半導体領域の表面付近
における構造の乱れに関する情報が得られ、この情報を
利用した熱処理工程の制御が可能となる。したがって、
半導体領域の内部からの情報による感度の低下や雑音の
増大を招くことなく、熱処理工程における半導体領域内
の結晶学的欠陥や電子構造の正常状態からのずれ等の構
造の乱れを正確に把握しながら、半導体装置の特性に悪
影響を与えることのない適正な処理条件で半導体領域の
正常な特性を回復させることができる。
According to this method, information relating to structural disorder near the surface of the semiconductor region can be obtained by utilizing the fact that light enters the semiconductor substrate at a shallow depth, and the heat treatment step can be controlled using this information. Becomes Therefore,
Accurately grasps structural disturbances such as crystallographic defects in the semiconductor region and deviations of the electronic structure from the normal state during the heat treatment process without causing a decrease in sensitivity or an increase in noise due to information from inside the semiconductor region. However, the normal characteristics of the semiconductor region can be restored under appropriate processing conditions without adversely affecting the characteristics of the semiconductor device.

【0136】請求項70に記載されているように、請求
項69において、上記光学特性を評価するステップに、
上記半導体領域に測定光を照射するステップと、上記半
導体領域に励起光を間欠的に照射するステップと、上記
半導体領域に励起光が照射されているときと励起光が照
射されていないときとの測定光の反射率の差を上記励起
光が照射されていないときの測定光の反射率で除した値
を測定光の反射率の変化割合として演算するステップと
を設けることができる。
As set forth in claim 70, in claim 69, the step of evaluating the optical characteristics includes:
Irradiating the semiconductor region with measurement light, irradiating the semiconductor region with excitation light intermittently, and when the semiconductor region is irradiated with excitation light and not irradiated with excitation light. Calculating a value obtained by dividing the difference in reflectance of the measurement light by the reflectance of the measurement light when the excitation light is not irradiated as a change ratio of the reflectance of the measurement light.

【0137】この方法により、以下の作用が得られる。
半導体領域に励起光が照射されるとキャリアが励起さ
れ、キャリアによって電界が生じる。この電界のため
に、測定光の反射率は、励起光の照射があるときとない
ときとでは変化し、この変化割合は電界強度の大小及び
測定光の波長に依存して変化する。一方、半導体領域に
キャリアの再結合中心となる欠陥などがあると、励起さ
れたキャリアの寿命が短くなるので、キャリアが形成す
る電界強度が小さくなる。つまり、励起光の照射がある
ときとないときにおける反射率の変化割合が半導体領域
内の欠陥などの数に依存して変化するので、測定光の反
射率の変化割合は、半導体領域の結晶状態などを反映し
たものとなる。したがって、測定光の反射率の変化割合
から半導体領域における構造の乱れの範囲やその度合い
がわかるので、適正な熱処理条件の制御が可能となる。
The following effects can be obtained by this method.
When the semiconductor region is irradiated with the excitation light, carriers are excited, and an electric field is generated by the carriers. Because of this electric field, the reflectance of the measurement light changes depending on whether or not the excitation light is irradiated, and the rate of change changes depending on the magnitude of the electric field intensity and the wavelength of the measurement light. On the other hand, if a defect serving as a recombination center of carriers is present in the semiconductor region, the life of the excited carriers is shortened, and the electric field intensity formed by the carriers is reduced. In other words, the rate of change of the reflectance with and without the excitation light changes depending on the number of defects and the like in the semiconductor region. And so on. Therefore, since the range and the degree of the disorder of the structure in the semiconductor region can be known from the change rate of the reflectance of the measurement light, it is possible to appropriately control the heat treatment conditions.

【0138】請求項71に記載されているように、請求
項70において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、600nm以下の波長範囲の測定光の反射率
の変化割合を演算することが好ましい。
According to a seventy-first aspect of the present invention, in the step of calculating the change rate of the reflectance, the change rate of the reflectance of the measurement light in the wavelength range of 600 nm or less is calculated. preferable.

【0139】請求項72に記載されているように、請求
項71において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、300〜600nmの波長範囲の測定光の反
射率の変化割合を演算することがさらに好ましい。
[0139] According to a seventy-second aspect, in the step of calculating the reflectance change ratio, the reflectance change ratio of the measurement light in the wavelength range of 300 to 600 nm is calculated. Is more preferred.

【0140】請求項71または72の方法により、可視
光領域の測定光が半導体の数100nmの深さまで侵入
する性質を有する点を利用して、半導体デバイスで問題
となる領域の情報に基づいて、半導体領域の回復状態を
制御することができる。
According to the method of claim 71 or 72, by utilizing the fact that the measuring light in the visible light region penetrates to a depth of several hundred nm of the semiconductor, based on the information on the problematic region in the semiconductor device, The recovery state of the semiconductor region can be controlled.

【0141】請求項73に記載されているように、請求
項70において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、測定光の反射率の変化割合のスペクトルのほ
ぼ極値を与える測定光の特定エネルギー値における測定
光の反射率の変化割合を演算することが好ましい。
According to a thirty-seventh aspect of the present invention, in the seventy-seventh aspect, in the step of calculating the change rate of the reflectance, the step of calculating the change rate of the reflectance of the measurement light gives an extreme value of the spectrum of the change rate of the reflectance of the measurement light. It is preferable to calculate the rate of change of the reflectance of the measurement light at the specific energy value.

【0142】この方法により、測定光の波長に依存する
反射率の変化割合の増減程度を示すスペクトルの特徴的
な形状を利用しながら、簡易,迅速かつ正確に半導体領
域の回復状態を制御することができる。
According to this method, the recovery state of the semiconductor region can be controlled simply, quickly, and accurately using the characteristic shape of the spectrum indicating the degree of change in the rate of change of the reflectance depending on the wavelength of the measuring light. Can be.

【0143】請求項74に記載されているように、請求
項71において、上記測定光の特定エネルギー値は、
3.2〜3.6eVの範囲に含まれるいずれかの値であ
ることが好ましい。
As set forth in claim 74, in claim 71, the specific energy value of the measuring light is:
It is preferable that the value be any value included in the range of 3.2 to 3.6 eV.

【0144】請求項75に記載されているように、請求
項70〜74のうちいずれか1つにおいて、上記励起光
を照射するステップでは、上記励起光を1kHz以下の
周波数で間欠的に照射することが好ましい。
[0144] As described in Item 75, in any one of Items 70 to 74, in the step of irradiating the excitation light, the step of irradiating the excitation light intermittently at a frequency of 1 kHz or less. Is preferred.

【0145】請求項76に記載されているように、請求
項70〜75のうちいずれか1つにおいて、半導体領域
の電気的特性が適正となるときの上記測定光の反射率の
変化割合の適正範囲を予め求めておき、上記半導体領域
の熱処理を行うステップでは、上記測定光の反射率の変
化割合が上記適正範囲に入るように上記熱処理を行うこ
とができる。
As set forth in claim 76, in any one of claims 70 to 75, the change rate of the reflectance of the measurement light when the electrical characteristics of the semiconductor region are appropriate. In the step of determining the range in advance and performing the heat treatment on the semiconductor region, the heat treatment can be performed such that the change ratio of the reflectance of the measurement light falls within the appropriate range.

【0146】この方法により、各ロット間における熱処
理後の半導体領域の特性のバラツキをできるだけ低減す
ることができる。
According to this method, variation in the characteristics of the semiconductor region after heat treatment between lots can be reduced as much as possible.

【0147】請求項77に記載されているように、70
〜75のうちいずれか1つにおいて、上記半導体領域に
おける測定光の反射率の変化割合と上記半導体領域中の
不純物濃度との関係を予め求めておき、上記熱処理を行
うステップでは、上記半導体領域における測定光の反射
率の変化割合が所望の不純物濃度に相当する変化割合に
なるまで上記半導体装置の熱処理を行うことが好まし
い。
As described in claim 77, 70
75, the relationship between the change ratio of the reflectance of the measurement light in the semiconductor region and the impurity concentration in the semiconductor region is determined in advance, and the step of performing the heat treatment includes: The heat treatment of the semiconductor device is preferably performed until the change rate of the reflectance of the measurement light becomes a change rate corresponding to a desired impurity concentration.

【0148】この方法により、各ロット間における半導
体領域の不純物濃度や不純物の拡散状態のバラツキをで
きるだけ低減することができる。したがって、不純物の
濃度分布状態が良好で、かつ各ウエハ間の特性のバラツ
キの少ない半導体装置を形成することができる。
According to this method, variations in the impurity concentration and impurity diffusion state of the semiconductor region between lots can be reduced as much as possible. Therefore, it is possible to form a semiconductor device having a good impurity concentration distribution state and a small variation in characteristics between wafers.

【0149】請求項78に記載されているように、請求
項69〜77のうちいずれか1つにおいて、上記半導体
領域として、予め半導体素子の一部となる第1の半導体
領域と光学的評価を行うための第2の半導体領域とを形
成しておき、上記光学的特性を評価するステップでは、
上記第2の半導体領域の光学的特性を評価し、上記熱処
理を行うステップでは、上記第1及び第2の半導体領域
を同時に熱処理しながら、上記第2の半導体領域におけ
る光学的特性の評価結果に基づいて上記熱処理の条件を
制御することができる。
[0149] As described in Item 78, in any one of Items 69 to 77, the first semiconductor region, which is a part of a semiconductor element, is optically evaluated in advance as the semiconductor region. In the step of forming a second semiconductor region to be performed and evaluating the optical characteristics,
In the step of evaluating the optical characteristics of the second semiconductor region and performing the heat treatment, the heat treatment of the first and second semiconductor regions may be performed while simultaneously evaluating the optical characteristics of the second semiconductor region. Based on this, the conditions of the heat treatment can be controlled.

【0150】この方法により、現実に半導体素子を形成
する第1の半導体領域の特性に影響を与えることなく、
光学的評価を行うための第2の半導体領域の広さや不純
物濃度などを光学的評価に適した状態とすることができ
るので、より正確な光学的評価を行うことが可能とな
る。
According to this method, without affecting the characteristics of the first semiconductor region where the semiconductor element is actually formed,
Since the size, impurity concentration, and the like of the second semiconductor region for performing the optical evaluation can be set to a state suitable for the optical evaluation, more accurate optical evaluation can be performed.

【0151】請求項79に記載されているように、請求
項78において、上記第1のステップでは、上記第2の
半導体領域における不純物の濃度を上記第1の半導体領
域における不純物の濃度よりも高くすることができる。
As set forth in claim 79, in claim 78, in the first step, the impurity concentration in the second semiconductor region is higher than the impurity concentration in the first semiconductor region. can do.

【0152】この方法により、光学的評価を行うための
感度を高くすることができるので、光学的評価を高精度
でかつ迅速に行うことが可能となる。
According to this method, the sensitivity for performing the optical evaluation can be increased, so that the optical evaluation can be performed with high accuracy and quickly.

【0153】請求項80に記載されているように、請求
項69〜79のうちいずれか1つにおいて、上記半導体
領域のうち光学的評価を行うための部分をn型シリコン
により構成することが好ましい。
As described in Item 80, in any one of Items 69 to 79, it is preferable that a portion for performing an optical evaluation in the semiconductor region is made of n-type silicon. .

【0154】請求項81に記載されているように、請求
項69〜80のうちいずれか1つにおいて、上記半導体
領域のうち半導体素子を形成する領域をソース・ドレイ
ン領域とすることができる。
[0154] As described in Item 81, in any one of Items 69 to 80, a region for forming a semiconductor element in the semiconductor region may be a source / drain region.

【0155】この方法により、FETのソース・ドレイ
ン領域の構造の乱れを解消するための熱処理を行って特
性のよいFETを形成することが可能となる。
According to this method, it is possible to form a FET having good characteristics by performing a heat treatment for eliminating disorder in the structure of the source / drain regions of the FET.

【0156】請求項82に記載されているように、請求
項70〜77のうちいずれか1つにおいて、上記第2の
ステップでは、エリプソメトリ分光器を利用して測定光
の反射率の変化割合を評価することができる。
[0156] As described in Item 82, in any one of Items 70 to 77, in the second step, the change ratio of the reflectance of the measurement light using an ellipsometry spectrometer is used. Can be evaluated.

【0157】この方法により、酸化膜の膜厚測定用など
のために半導体装置の製造装置に付設されることが多い
エリプソメトリ分光器を利用して、インラインでの光学
的評価に基づくエッチング加工の制御が可能となる。
According to this method, an ellipsometry spectroscope, which is often provided in a semiconductor device manufacturing apparatus for measuring the thickness of an oxide film, is used to perform etching processing based on in-line optical evaluation. Control becomes possible.

【0158】本発明の第3の半導体装置の製造方法は、
請求項83に記載されているように、半導体領域を有す
る半導体装置の製造方法であって、上記半導体領域の光
学的特性を評価するステップと、上記ステップで評価さ
れた上記半導体領域の光学的特性に基づいて条件を制御
しながら上記半導体領域に不純物を導入するステップと
を備えている。
The third method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
84. A method of manufacturing a semiconductor device having a semiconductor region as set forth in claim 83, wherein a step of evaluating optical characteristics of the semiconductor region, and a step of evaluating optical characteristics of the semiconductor region evaluated in the step. And introducing an impurity into the semiconductor region while controlling the conditions based on the conditions.

【0159】この方法により、光が半導体基板内に入り
込む深さが浅いことを利用して、半導体領域の表面付近
における構造の乱れに関する情報が得られ、この情報を
利用した不純物導入工程の制御が可能となる。すなわ
ち、半導体領域の内部からの情報による感度の低下や雑
音の増大を招くことなく、不純物導入によって生じる半
導体領域内の結晶学的欠陥や電子構造の正常状態からの
ずれ等の構造の乱れを正確に把握しあるいは予想するこ
とができる。
According to this method, information relating to the disorder of the structure near the surface of the semiconductor region can be obtained by utilizing the fact that the depth at which light enters the semiconductor substrate is shallow, and control of the impurity introduction step using this information can be performed. It becomes possible. In other words, it is possible to accurately detect structural disturbances such as crystallographic defects and electronic structure deviations from a normal state caused by impurity introduction without causing a decrease in sensitivity and an increase in noise due to information from inside the semiconductor region. Can be grasped or predicted.

【0160】請求項84に記載されているように、請求
項83において、上記光学特性を評価するステップに、
上記半導体領域に測定光を照射するステップと、上記半
導体領域に励起光を間欠的に照射するステップと、上記
半導体領域に励起光が照射されているときと励起光が照
射されていないときとの測定光の反射率の差を上記励起
光が照射されていないときの測定光の反射率で除した値
を測定光の反射率の変化割合として演算するステップと
を設けることができる。
[0160] As described in Item 84, in the Item 83, the step of evaluating the optical characteristics includes:
Irradiating the semiconductor region with measurement light, irradiating the semiconductor region with excitation light intermittently, and when the semiconductor region is irradiated with excitation light and not irradiated with excitation light. Calculating a value obtained by dividing the difference in reflectance of the measurement light by the reflectance of the measurement light when the excitation light is not irradiated as a change ratio of the reflectance of the measurement light.

【0161】この方法により、以下の作用が得られる。
半導体領域に励起光が照射されるとキャリアが励起さ
れ、キャリアによって電界が生じる。この電界のため
に、測定光の反射率は、励起光の照射があるときとない
ときとでは変化し、この変化割合は電界強度の大小及び
測定光の波長に依存して変化する。一方、半導体領域に
キャリアの再結合中心となる欠陥などがあると、励起さ
れたキャリアの寿命が短くなるので、キャリアが形成す
る電界強度が小さくなる。つまり、励起光の照射がある
ときとないときにおける反射率の変化割合が半導体領域
内の欠陥などの数に依存して変化するので、測定光の反
射率の変化割合は、半導体領域の結晶状態などを反映し
たものとなる。したがって、測定光の反射率の変化割合
から半導体領域における構造の乱れの範囲やその度合い
がわかるので、適正な不純物導入条件の制御が可能とな
る。
The following effects are obtained by this method.
When the semiconductor region is irradiated with the excitation light, carriers are excited, and an electric field is generated by the carriers. Because of this electric field, the reflectance of the measurement light changes depending on whether or not the excitation light is irradiated, and the rate of change changes depending on the magnitude of the electric field intensity and the wavelength of the measurement light. On the other hand, if a defect serving as a recombination center of carriers is present in the semiconductor region, the life of the excited carriers is shortened, and the electric field intensity formed by the carriers is reduced. In other words, the rate of change of the reflectance with and without the excitation light changes depending on the number of defects and the like in the semiconductor region. And so on. Therefore, since the range and the degree of the structural disorder in the semiconductor region can be known from the change ratio of the reflectance of the measurement light, it is possible to appropriately control the impurity introduction condition.

【0162】請求項85に記載されているように、請求
項84において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、600nm以下の波長範囲の測定光の反射率
の変化割合を演算することが好ましい。
As set forth in Claim 85, in the calculating step of calculating the change rate of the reflectance, the change rate of the reflectance of the measurement light in the wavelength range of 600 nm or less may be calculated. preferable.

【0163】請求項86に記載されているように、請求
項85において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、300〜600nmの波長範囲の測定光の反
射率の変化割合を演算することがさらに好ましい。
According to the 86th aspect of the present invention, in the 85th aspect, the step of calculating the change rate of the reflectivity includes calculating the change rate of the reflectivity of the measurement light in the wavelength range of 300 to 600 nm. Is more preferred.

【0164】請求項85または86の方法により、可視
光領域の測定光が半導体の数100nmの深さまで侵入
する性質を有する点を利用して、半導体デバイスで問題
となる領域の情報に基づいて、半導体領域への不純物の
導入を制御することができる。
According to the method of claim 85 or 86, based on the fact that the measuring light in the visible light region has the property of penetrating to a depth of several 100 nm of the semiconductor, based on the information on the region that is problematic in the semiconductor device, The introduction of impurities into the semiconductor region can be controlled.

【0165】請求項87に記載されているように、請求
項84において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、測定光の反射率の変化割合のスペクトルのほ
ぼ極値を与える測定光の特定エネルギー値における測定
光の反射率の変化割合を演算することができる。
[0165] As described in Item 87, in Step 84, in the step of calculating the change rate of the reflectivity, the step of calculating the change rate of the reflectivity of the measurement light that gives an almost extreme value of the spectrum of the change rate of the reflectivity of the measurement light. The change rate of the reflectance of the measurement light at the specific energy value can be calculated.

【0166】この方法により、測定光の波長に依存する
反射率の変化割合の増減程度を示すスペクトルの特徴的
な形状を利用しながら、簡易,迅速かつ正確に半導体領
域の回復状態を制御することができる。
According to this method, the recovery state of the semiconductor region can be simply, quickly and accurately controlled while utilizing the characteristic shape of the spectrum indicating the degree of change in the rate of change of the reflectance depending on the wavelength of the measuring light. Can be.

【0167】請求項88に記載されているように、請求
項87において、上記測定光の特定エネルギー値は、
3.2〜3.6eVの範囲に含まれるいずれかの値であ
ることが好ましい。
As described in claim 88, in claim 87, the specific energy value of the measuring light is:
It is preferable that the value be any value included in the range of 3.2 to 3.6 eV.

【0168】請求項89に記載されているように、請求
項84〜88のうちいずれか1つにおいて、上記励起光
を照射するステップでは、上記励起光を1kHz以下の
周波数で間欠的に照射することが好ましい。
[0168] As described in Item 89, in any one of Items 84 to 88, in the step of irradiating the excitation light, the step of irradiating the excitation light intermittently at a frequency of 1 kHz or less. Is preferred.

【0169】請求項90に記載されているように、請求
項84〜89のうちいずれか1つにおいて、予め実験に
より不純物の導入量と上記測定光の反射率の変化割合と
の関係を求めておき、上記半導体領域の不純物の導入を
行うステップでは、上記測定光の反射率の変化割合が所
望の不純物の導入量に相当する値になるように上記不純
物の導入を行うことができる。
As set forth in claim 90, in any one of claims 84 to 89, the relationship between the amount of impurity introduced and the change rate of the reflectance of the measurement light is determined in advance by an experiment. In addition, in the step of introducing an impurity into the semiconductor region, the impurity can be introduced such that the change rate of the reflectance of the measurement light becomes a value corresponding to a desired amount of the introduced impurity.

【0170】この方法により、各ロット間における半導
体領域の不純物濃度や不純物の拡散状態のバラツキをで
きるだけ低減することができる。したがって、不純物の
濃度分布状態が良好で、かつ各ウエハ間の特性のバラツ
キの少ない半導体装置を形成することができる。
According to this method, variations in the impurity concentration and impurity diffusion state of the semiconductor region between lots can be reduced as much as possible. Therefore, it is possible to form a semiconductor device having a good impurity concentration distribution state and a small variation in characteristics between wafers.

【0171】請求項91に記載されているように、請求
項83〜90のうちいずれか1つにおいて、上記半導体
領域として、予め半導体素子の一部となる第1の半導体
領域と光学的評価を行うための第2の半導体領域とを形
成しておき、上記光学的特性を評価するステップでは、
上記第2の半導体領域の光学的特性を評価し、上記不純
物の導入を行うステップでは、上記第1及び第2の半導
体領域に同時に不純物を導入しながら、上記第2の半導
体領域における光学的特性の評価結果に基づいて上記不
純物の導入の条件を制御することができる。
As set forth in claim 91, in any one of claims 83 to 90, the first semiconductor region, which is to be a part of a semiconductor element, is optically evaluated in advance as the semiconductor region. In the step of forming a second semiconductor region to be performed and evaluating the optical characteristics,
In the step of evaluating the optical characteristics of the second semiconductor region and introducing the impurity, the step of introducing the impurity into the first and second semiconductor regions simultaneously may be performed while simultaneously introducing the impurity into the first and second semiconductor regions. The conditions for the introduction of the impurities can be controlled based on the evaluation results of the above.

【0172】この方法により、現実に半導体素子を形成
する第1の半導体領域の特性に影響を与えることなく、
光学的評価を行うための第2の半導体領域の広さや不純
物濃度などを光学的評価に適した状態とすることができ
るので、より正確な光学的評価を行うことが可能とな
る。
According to this method, the characteristics of the first semiconductor region where the semiconductor element is actually formed are not affected.
Since the size, impurity concentration, and the like of the second semiconductor region for performing the optical evaluation can be set to a state suitable for the optical evaluation, more accurate optical evaluation can be performed.

【0173】請求項92に記載されているように、請求
項83〜91のうちいずれか1つにおいて、上記第3の
ステップでは、上記不純物の導入をプラズマドーピング
により行うことができる。
As described in Item 92, in any one of Items 83 to 91, in the third step, the introduction of the impurity can be performed by plasma doping.

【0174】この方法により、プラズマドーピングの場
合には、不純物の導入量の増加に応じて徐々に反射率の
変化割合が増減していくなどの光学的特性の変化を利用
できるので、特に、不純物導入工程の制御性が向上す
る。
According to this method, in the case of plasma doping, a change in optical characteristics such as a rate of change in reflectance gradually increasing or decreasing according to an increase in the amount of impurity introduced can be used. The controllability of the introduction process is improved.

【0175】請求項93に記載されているように、請求
項83〜92のうちいずれか1つにおいて、上記不純物
をn型不純物とすることが好ましい。
As set forth in claim 93, in any one of claims 83 to 92, the impurity is preferably an n-type impurity.

【0176】請求項94に記載されているように、請求
項83〜93のうちいずれか1つにおいて、上記半導体
領域のうち半導体素子を形成する領域をソース・ドレイ
ン領域とすることができる。
As set forth in claim 94, in any one of claims 83 to 93, a region of the semiconductor region where a semiconductor element is formed can be a source / drain region.

【0177】この方法により、FETのソース・ドレイ
ン領域の不純物濃度を精度よく制御できるので、特性の
よいFETを形成することが可能となる。
According to this method, the impurity concentration in the source / drain regions of the FET can be controlled with high precision, and thus it is possible to form an FET having good characteristics.

【0178】請求項95に記載されているように、請求
項84〜90のうちいずれか1つにおいて、上記第2の
ステップでは、エリプソメトリ分光器を利用して測定光
の反射率の変化割合を評価することができる。
[0178] As described in Item 95, in any one of Items 84 to 90, in the second step, the change ratio of the reflectance of the measurement light using an ellipsometry spectrometer is used. Can be evaluated.

【0179】この方法により、酸化膜の膜厚測定用など
のために半導体装置の製造装置に付設されることが多い
エリプソメトリ分光器を利用して、インラインでの光学
的評価に基づく不純物導入の制御が可能となる。
According to this method, an ellipsometry spectrometer, which is often attached to a semiconductor device manufacturing apparatus for measuring the thickness of an oxide film, etc., is used to introduce impurities based on in-line optical evaluation. Control becomes possible.

【0180】本発明の第4の半導体装置の製造方法は、
請求項96に記載されているように、半導体領域を有す
る基板を形成する第1のステップと、上記半導体領域の
光学的特性を評価する第2のステップと、上記半導体領
域の上に薄い絶縁膜を形成する第3のステップと、上記
第2のステップで評価された上記半導体領域の光学的特
性に基づいて上記絶縁膜の形成条件を制御する第4のス
テップとを備えている。
The fourth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
97. A first step for forming a substrate having a semiconductor region, a second step for evaluating optical characteristics of the semiconductor region, and a thin insulating film on the semiconductor region as set forth in claim 96. And a fourth step of controlling the conditions for forming the insulating film based on the optical characteristics of the semiconductor region evaluated in the second step.

【0181】この方法により、光が半導体基板内に入り
込む深さが浅いことを利用して、半導体領域上の絶縁膜
の特性に関する情報が得られ、この情報を利用した絶縁
膜形成工程の制御が可能となる。したがって、半導体領
域の内部からの情報による感度の低下や雑音の増大を招
くことなく、絶縁膜形成工程における絶縁膜の特性の良
否を正確に把握しながら、適正条件で絶縁膜の形成を行
うことができる。
According to this method, information relating to the characteristics of the insulating film on the semiconductor region can be obtained by utilizing the fact that the depth at which light enters the semiconductor substrate is shallow, and the control of the insulating film forming process using this information can be performed. It becomes possible. Therefore, it is necessary to form the insulating film under appropriate conditions while accurately grasping the quality of the insulating film in the insulating film forming process without causing a decrease in sensitivity or an increase in noise due to information from inside the semiconductor region. Can be.

【0182】請求項97に記載されているように、請求
項96において、上記第2のステップに、上記半導体領
域に測定光を照射するステップと、上記半導体領域に励
起光を間欠的に照射するステップと、上記半導体領域に
励起光が照射されているときと励起光が照射されていな
いときとの測定光の反射率の差を上記励起光が照射され
ていないときの測定光の反射率で除した値を測定光の反
射率の変化割合として演算するステップとを設けること
ができる。
As described in claim 97, in claim 96, in the second step, the semiconductor region is irradiated with measurement light, and the semiconductor region is irradiated intermittently with excitation light. Step, the difference between the reflectance of the measurement light when the semiconductor region is irradiated with excitation light and the time when the excitation light is not irradiated with the reflectance of the measurement light when the excitation light is not irradiated. Calculating the divided value as a change ratio of the reflectance of the measurement light.

【0183】この方法により、絶縁膜中の電気的な欠陥
についての情報が得られる。すなわち、半導体領域に励
起光が照射されるとキャリアが励起され、このキャリア
数の変化に伴い電界強度が変化するので、半導体領域か
らのある波長領域における測定光の反射率が変化する。
そのとき、半導体領域の上に絶縁膜が形成されている
と、半導体領域の表面層にキャリアのトラップとなる欠
陥サイトが存在するので、測定光の反射率の変化割合が
小さくなる。ところが、絶縁膜中の欠陥(トラップ電
子)の数が多いと、隣接する半導体領域の電界強度の増
大量が大きくなるので、測定光の反射率の変化割合が大
きくなる。したがって、この測定光の反射率の変化割合
の大小によって、迅速かつ確実に絶縁膜の良否がわかる
ことになる。
According to this method, information on an electrical defect in the insulating film can be obtained. That is, when the semiconductor region is irradiated with the excitation light, the carriers are excited, and the electric field intensity changes with the change in the number of carriers, so that the reflectance of the measurement light in a certain wavelength region from the semiconductor region changes.
At this time, if an insulating film is formed on the semiconductor region, a defect site serving as a carrier trap exists in the surface layer of the semiconductor region, so that the rate of change in the reflectance of the measurement light decreases. However, when the number of defects (trap electrons) in the insulating film is large, the amount of increase in the electric field strength in the adjacent semiconductor region increases, and the rate of change in the reflectance of the measurement light increases. Therefore, the quality of the insulating film can be quickly and reliably determined based on the magnitude of the change rate of the reflectance of the measurement light.

【0184】請求項98に記載されているように、請求
項97において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、600nm以下の波長範囲の測定光の反射率
の変化割合を演算することが好ましい。
As set forth in claim 98, in the step of calculating the change rate of the reflectance, the change rate of the reflectance of the measurement light in the wavelength range of 600 nm or less may be calculated. preferable.

【0185】請求項99に記載されているように、請求
項98において、上記反射率の変化割合を演算するステ
ップでは、300nm〜600nmの波長範囲の測定光
の反射率の変化割合を演算することがさらに好ましい。
As set forth in claim 99, in the step 98, the step of calculating the change rate of the reflectivity includes calculating the change rate of the reflectivity of the measuring light in the wavelength range of 300 nm to 600 nm. Is more preferred.

【0186】請求項98または99の方法により、可視
光よりも短い波長領域の測定光が使用されるので、特
に、半導体領域内への光の侵入領域を浅くでき、内部の
情報による感度の劣化を回避することが可能となる。
According to the method of claim 98 or 99, since the measuring light in the wavelength region shorter than the visible light is used, particularly, the region where light enters the semiconductor region can be made shallow, and the sensitivity is degraded due to the internal information. Can be avoided.

【0187】請求項100に記載されているように、請
求項97において、上記反射率の変化割合を演算するス
テップでは、測定光の反射率の変化割合のスペクトルの
ほぼ極値を与える測定光の特定エネルギー値における測
定光の反射率の変化割合を演算することができる。
[0187] As described in Item 100, in the method of Item 97, the step of calculating the change rate of the reflectance may include the step of calculating the change rate of the reflectance of the measurement light, which gives an extreme value of the spectrum of the change rate of the reflectance of the measurement light. The change rate of the reflectance of the measurement light at the specific energy value can be calculated.

【0188】この方法により、測定光の波長に依存する
反射率の変化割合の増減程度を示すスペクトルの特徴的
な形状を利用しながら、簡易,迅速かつ正確に絶縁膜の
形成状態を制御することができる。
According to this method, it is possible to easily, quickly and accurately control the state of formation of the insulating film while utilizing the characteristic shape of the spectrum indicating the degree of change in the reflectance change rate depending on the wavelength of the measuring light. Can be.

【0189】請求項101に記載されているように、請
求項100において、上記測定光の特定エネルギー値
は、3.2〜3.6eVの範囲に含まれるいずれかの値
であることが好ましい。
[0189] As described in Item 101, in Item 100, the specific energy value of the measurement light is preferably any value included in a range of 3.2 to 3.6 eV.

【0190】請求項102に記載されているように、請
求項97〜101のうちいずれか1つにおいて、上記励
起光を照射するステップでは、上記励起光を1kHz以
下の周波数で間欠的に照射することが好ましい。
According to the present invention, in the step of irradiating the excitation light, the excitation light is intermittently radiated at a frequency of 1 kHz or less. Is preferred.

【0191】請求項103に記載されているように、請
求項97〜102のうちいずれか1つにおいて、予め実
験により絶縁膜の電気的特性の適正範囲に相当する測定
光の反射率の変化割合の適正範囲を求めておき、上記第
4のステップでは、上記第2のステップで評価された測
定光の反射率の変化割合が上記適正範囲に入るように絶
縁膜の形成を行うことができる。
[0191] As described in claim 103, in any one of claims 97 to 102, the change rate of the reflectance of the measurement light corresponding to the appropriate range of the electrical characteristics of the insulating film is previously determined by an experiment. In the fourth step, the insulating film can be formed such that the rate of change of the reflectance of the measurement light evaluated in the second step falls within the appropriate range.

【0192】この方法により、各ロット間における絶縁
膜の電気的特性のバラツキをできるだけ低減することが
できる。
According to this method, variations in the electrical characteristics of the insulating film between lots can be reduced as much as possible.

【0193】請求項104に記載されているように、請
求項97〜103のうちいずれか1つにおいて、上記第
2のステップでは、上記絶縁膜が形成される前の半導体
領域における測定光の反射率の変化割合を評価してお
き、上記第4のステップでは、絶縁膜形成の進行に応じ
て変化する上記半導体領域における測定光の反射率の変
化割合を再評価して、この再評価結果と上記第2のステ
ップにおける評価結果とを比較して、絶縁膜の形成条件
を制御することができる。
[0193] As described in Item 104, in any one of Items 97 to 103, in the second step, the reflection of the measurement light in the semiconductor region before the formation of the insulating film is performed. In the fourth step, the rate of change of the reflectance of the measurement light in the semiconductor region, which changes in accordance with the progress of the formation of the insulating film, is reevaluated. The conditions for forming the insulating film can be controlled by comparing the results of the evaluation in the second step.

【0194】この方法により、所望の電気的特性を有す
る絶縁膜を形成することが容易となる。
According to this method, an insulating film having desired electric characteristics can be easily formed.

【0195】請求項105に記載されているように、請
求項96〜104のうちいずれか1つにおいて、上記第
1のステップでは、上記半導体領域として、半導体素子
の一部となる第1の半導体領域と光学的評価を行うため
の第2の半導体領域とを形成し、上記第2のステップで
は、上記第2の半導体領域の光学的特性を評価し、上記
第3のステップでは、上記第1及び第2の半導体領域の
上に同時に絶縁膜を形成し、上記第4のステップでは、
上記第2の半導体領域における光学的特性の評価結果に
基づいて上記絶縁膜の形成条件を制御することができ
る。
[0196] As described in Item 105, in any one of Items 96 to 104, in the first step, the first semiconductor which is a part of a semiconductor element as the semiconductor region is provided. Forming a region and a second semiconductor region for performing an optical evaluation; in the second step, evaluating the optical characteristics of the second semiconductor region; in the third step, the first semiconductor region; And simultaneously forming an insulating film on the second semiconductor region, and in the fourth step,
The formation condition of the insulating film can be controlled based on the evaluation result of the optical characteristics in the second semiconductor region.

【0196】この方法により、現実に半導体素子を形成
する第1の半導体領域の特性に影響を与えることなく、
光学的評価を行うための第2の半導体領域の広さや不純
物濃度などを光学的評価に適した状態とすることができ
るので、より正確な光学的評価を行うことが可能とな
る。
According to this method, the characteristics of the first semiconductor region where the semiconductor element is actually formed are not affected.
Since the size, impurity concentration, and the like of the second semiconductor region for performing the optical evaluation can be set to a state suitable for the optical evaluation, more accurate optical evaluation can be performed.

【0197】請求項106に記載されているように、請
求項105において、上記第1のステップでは、上記第
2の半導体領域における不純物の濃度を上記第1の半導
体領域における不純物の濃度よりも高くすることができ
る。
According to a tenth aspect, in the first aspect, in the first step, the impurity concentration in the second semiconductor region is higher than the impurity concentration in the first semiconductor region. can do.

【0198】この方法により、光学的評価を行うための
感度を高くすることができるので、光学的評価を高精度
でかつ迅速に行うことが可能となる。
According to this method, the sensitivity for performing the optical evaluation can be increased, so that the optical evaluation can be performed with high accuracy and quickly.

【0199】請求項107に記載されているように、請
求項96〜106のうちいずれか1つにおいて、上記第
1のステップでは、上記半導体領域のうち光学的評価を
行うための部分をn型シリコンにより構成することが好
ましい。
As described in Item 107, in any one of Items 96 to 106, in the first step, a portion for performing an optical evaluation in the semiconductor region is an n-type portion. It is preferred to be made of silicon.

【0200】請求項108に記載されているように、請
求項97〜104のうちいずれか1つにおいて、上記第
4のステップの後に、予め実験により求めた上記測定光
の反射率の変化割合と絶縁膜の電気的特性との関係に基
づき、形成された絶縁膜の良否を判定するステップをさ
らに備えることができる。
[0200] As described in Item 108, in any one of Items 97 to 104, after the fourth step, the change ratio of the reflectance of the measurement light, which is obtained in advance by an experiment, can be determined. The method may further include determining whether the formed insulating film is good or bad based on the relationship with the electrical characteristics of the insulating film.

【0201】この方法により、不良の絶縁膜が形成され
た基板について、絶縁膜の形成をやり直し、あるいはそ
の後の工程を中止するなどの措置が可能となる。
According to this method, it is possible to take measures such as re-forming the insulating film on the substrate on which the defective insulating film is formed, or stopping the subsequent steps.

【0202】請求項109に記載されているように、請
求項96〜108のうちいずれか1つにおいて、上記第
3のステップでは、上記絶縁膜としてシリコン酸化膜を
形成することが好ましい。
[0202] As described in Item 109, in any one of Items 96 to 108, it is preferable that in the third step, a silicon oxide film is formed as the insulating film.

【0203】請求項110に記載されているように、請
求項96〜109のうちいずれか1つにおいて、上記第
3のステップでは、上記絶縁膜としてゲート絶縁膜を形
成することができる。
[0203] As described in Item 110, in any one of Items 96 to 109, in the third step, a gate insulating film can be formed as the insulating film.

【0204】この方法により、FETの性能を大きく左
右するゲート絶縁膜の電気的特性を向上させるための制
御が可能となる。
According to this method, control for improving the electric characteristics of the gate insulating film, which largely affects the performance of the FET, can be performed.

【0205】請求項111に記載されているように、請
求項97〜104のうちいずれか1つにおいて、上記第
2のステップでは、エリプソメトリ分光器を利用して測
定光の反射率の変化割合を評価することができる。
[0205] As described in Item 111, in any one of Items 97 to 104, in the second step, the change ratio of the reflectance of the measurement light using an ellipsometry spectrometer is used. Can be evaluated.

【0206】この方法により、酸化膜の膜厚測定用など
のために半導体装置の製造装置に付設されることが多い
エリプソメトリ分光器を利用して、インラインでの光学
的評価に基づく絶縁膜形成の制御が可能となる。
According to this method, an insulating film is formed based on an in-line optical evaluation using an ellipsometry spectrometer which is often attached to a semiconductor device manufacturing apparatus for measuring the thickness of an oxide film. Can be controlled.

【0207】本発明の第5の半導体装置の製造方法は、
請求項112に記載されているように、半導体領域とそ
の上の薄い絶縁膜とを有する基板を形成する第1のステ
ップと、上記半導体領域の光学的特性を評価する第2の
ステップと、上記絶縁膜をドライエッチングにより除去
する第3のステップと、上記第2のステップで評価され
た上記半導体領域の光学的特性に基づいて上記絶縁膜の
除去条件を制御する第4のステップとを備えている。
The fifth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
112. A first step of forming a substrate having a semiconductor region and a thin insulating film thereon, a second step of evaluating an optical characteristic of the semiconductor region, A third step of removing the insulating film by dry etching; and a fourth step of controlling a removing condition of the insulating film based on the optical characteristics of the semiconductor region evaluated in the second step. I have.

【0208】この方法により、光が半導体基板内に入り
込む深さが浅いことを利用して、半導体領域上の絶縁膜
の存否に関する情報が得られ、この情報を利用した絶縁
膜除去工程の制御が可能となる。したがって、半導体領
域の内部からの情報による感度の低下や雑音の増大を招
くことなく、半導体領域に大きなダメージを与えない適
正なタイミングで絶縁膜除去のためのエッチングを終了
することができる。
According to this method, information regarding the presence or absence of an insulating film on a semiconductor region can be obtained by utilizing the fact that the depth of light entering the semiconductor substrate is shallow, and control of the insulating film removing step using this information can be performed. It becomes possible. Therefore, the etching for removing the insulating film can be completed at an appropriate timing without causing a large damage to the semiconductor region without causing a decrease in sensitivity or an increase in noise due to information from inside the semiconductor region.

【0209】請求項113に記載されているように、請
求項112において、上記第2のステップは、上記半導
体領域に上記絶縁膜を通過させた測定光を照射するステ
ップと、上記半導体領域に上記絶縁膜を通過させた励起
光を間欠的に照射するステップと、上記半導体領域に励
起光が照射されているときと励起光が照射されていない
ときとの測定光の反射率の差を上記励起光が照射されて
いないときの測定光の反射率で除した値を測定光の反射
率の変化割合として演算するステップとを備えている。
[0209] As set forth in claim 113, in the claim 112, the second step is a step of irradiating the semiconductor region with a measurement light passed through the insulating film, and the step of irradiating the semiconductor region with the measurement light. Intermittently irradiating excitation light that has passed through the insulating film; and determining the difference in reflectivity of measurement light between when the semiconductor region is irradiated with excitation light and when the excitation light is not irradiated. Calculating a value divided by the reflectance of the measurement light when the light is not irradiated as a change rate of the reflectance of the measurement light.

【0210】この方法により、半導体領域に励起光が照
射されるとキャリアが励起され、このキャリア数の変化
に伴い電界強度が変化するので、半導体領域からのある
波長領域における測定光の反射率が変化する。そのと
き、半導体領域の上に絶縁膜が形成されていると、半導
体領域の表面層にキャリアのトラップとなる欠陥サイト
が存在するので、測定光の反射率の変化割合が小さくな
る。したがって、この測定光の反射率の変化割合の大小
によって、迅速かつ確実にエッチングの進行状態がわか
ることになる。
According to this method, the carrier is excited when the semiconductor region is irradiated with the excitation light, and the electric field intensity changes in accordance with the change in the number of carriers. Therefore, the reflectance of the measurement light in a certain wavelength region from the semiconductor region is reduced. Change. At this time, if an insulating film is formed on the semiconductor region, a defect site serving as a carrier trap exists in the surface layer of the semiconductor region, so that the rate of change in the reflectance of the measurement light decreases. Therefore, the progress of the etching can be quickly and reliably determined by the magnitude of the change rate of the reflectance of the measurement light.

【0211】請求項114に記載されているように、請
求項113において、上記反射率の変化割合を演算する
ステップでは、600nm以下の波長範囲の測定光の反
射率の変化割合を演算することが好ましい。
[0211] As set forth in claim 114, in the step of calculating the change rate of the reflectance, the change rate of the reflectance of the measurement light in the wavelength range of 600 nm or less may be calculated. preferable.

【0212】請求項115に記載されているように、請
求項114において、上記反射率の変化割合を演算する
ステップでは、300〜600nmの波長範囲の測定光
の反射率の変化割合を演算することがさらに好ましい。
[0212] As set forth in claim 115, in the step of calculating the change rate of the reflectance, the change rate of the reflectance of the measurement light in the wavelength range of 300 to 600 nm is calculated. Is more preferred.

【0213】この方法により、可視光よりも短い波長領
域の測定光が使用されるので、特に、半導体領域内への
光の侵入領域を浅くでき、内部の情報による感度の劣化
を回避することが可能となる。
According to this method, the measurement light in the wavelength region shorter than the visible light is used. Therefore, in particular, the region where light enters the semiconductor region can be made shallower, and the deterioration of sensitivity due to internal information can be avoided. It becomes possible.

【0214】請求項116に記載されているように、請
求項113において、上記反射率の変化割合を演算する
ステップでは、測定光の反射率の変化割合のスペクトル
のほぼ極値を与える測定光の特定エネルギー値における
測定光の反射率の変化割合を演算することができる。
[0214] As described in Item 116, in the step 113, the step of calculating the change rate of the reflectivity may include the step of calculating the change rate of the reflectivity of the measurement light. The change rate of the reflectance of the measurement light at the specific energy value can be calculated.

【0215】この方法により、測定光の波長に依存する
反射率の変化割合の増減程度を示すスペクトルの特徴的
な形状を利用しながら、簡易,迅速かつ正確に絶縁膜の
形成状態を制御することができる。
According to this method, the state of formation of the insulating film can be easily, quickly, and accurately controlled while utilizing the characteristic shape of the spectrum indicating the degree of change in the rate of change of the reflectance depending on the wavelength of the measuring light. Can be.

【0216】請求項117に記載されているように、請
求項116において、上記測定光の特定エネルギー値
を、3.2〜3.6eVの範囲に含まれるいずれかの値
とすることが好ましい。
As set forth in claim 117, in claim 116, it is preferable that the specific energy value of the measuring light be any value within a range of 3.2 to 3.6 eV.

【0217】請求項118に記載されているように、請
求項113〜117のうちいずれか1つにおいて、上記
励起光を照射するステップでは、上記励起光を1kHz
以下の周波数で間欠的に照射することが好ましい。
As set forth in claim 118, in any one of claims 113 to 117, in the step of irradiating the excitation light, the excitation light is supplied at 1 kHz.
It is preferable to irradiate intermittently at the following frequencies.

【0218】請求項119に記載されているように、請
求項113〜118のうちいずれか1つにおいて、予め
上記絶縁膜の除去が適正に完了したときの測定光の反射
率の変化割合の適正範囲を求めておき、上記第4のステ
ップでは、上記第2のステップで評価された測定光の反
射率の変化割合が上記適正範囲に入るように絶縁膜のド
ライエッチングを行うことができる。
[0218] As described in Item 119, in any one of Items 113 to 118, the change rate of the reflectance of the measurement light when the removal of the insulating film is properly completed in advance can be adjusted. A range is determined, and in the fourth step, the dry etching of the insulating film can be performed so that the change rate of the reflectance of the measurement light evaluated in the second step falls within the appropriate range.

【0219】この方法により、各ロット間における半導
体領域のダメージ層の形成状態のバラツキをできるだけ
低減することができる。
According to this method, the variation in the formation state of the damaged layer in the semiconductor region between lots can be reduced as much as possible.

【0220】請求項120に記載されているように、請
求項113〜118のうちいずれか1つにおいて、上記
第2のステップでは、上記絶縁膜が形成されたときの半
導体領域における測定光の反射率の変化割合を評価して
おき、上記第4のステップでは、絶縁膜の除去の進行に
応じて変化する上記半導体領域における測定光の反射率
の変化割合を再評価して、この再評価結果と上記第2の
ステップにおける評価結果とを比較して、絶縁膜の除去
条件を制御することができる。
[0220] As described in Item 120, in any one of Items 113 to 118, in the second step, the reflection of the measurement light on the semiconductor region when the insulating film is formed is provided. In the fourth step, the rate of change of the reflectance of the measurement light in the semiconductor region, which changes with the progress of the removal of the insulating film, is re-evaluated. By comparing the result with the evaluation result in the second step, the condition for removing the insulating film can be controlled.

【0221】この方法により、半導体領域のダメージ層
をできるだけ小さく抑制することが容易となる。
According to this method, it is easy to suppress the damage layer in the semiconductor region as small as possible.

【0222】請求項121に記載されているように、請
求項112〜120のうちいずれか1つにおいて、上記
第1のステップでは、上記半導体領域として、半導体素
子の一部となる第1の半導体領域と光学的評価を行うた
めの第2の半導体領域とを形成し、上記第2のステップ
では、上記第2の半導体領域の光学的特性を評価し、上
記第3のステップでは、上記第1及び第2の半導体領域
を同時にエッチング加工し、上記第4のステップでは、
上記第2の半導体領域における光学的特性の評価結果に
基づいて上記エッチング加工の条件を制御することがで
きる。
[0222] As described in Item 121, in any one of Items 112 to 120, in the first step, the first semiconductor, which is a part of a semiconductor element, is used as the semiconductor region. Forming a region and a second semiconductor region for performing an optical evaluation; in the second step, evaluating the optical characteristics of the second semiconductor region; in the third step, the first semiconductor region; And the second semiconductor region are simultaneously etched, and in the fourth step,
The conditions for the etching process can be controlled based on the evaluation results of the optical characteristics in the second semiconductor region.

【0223】この方法により、現実に半導体素子を形成
する第1の半導体領域の特性に影響を与えることなく、
光学的評価を行うための第2の半導体領域の広さや不純
物濃度などを光学的評価に適した状態とすることができ
るので、より正確な光学的評価を行うことが可能とな
る。
According to this method, without affecting the characteristics of the first semiconductor region where the semiconductor element is actually formed,
Since the size, impurity concentration, and the like of the second semiconductor region for performing the optical evaluation can be set to a state suitable for the optical evaluation, more accurate optical evaluation can be performed.

【0224】請求項122に記載されているように、請
求項121において、上記第1のステップでは、上記第
2の半導体領域における不純物の濃度を上記第1の半導
体領域における不純物の濃度よりも高くすることができ
る。
[0224] As described in Item 122, in Item 121, in the first step, the impurity concentration in the second semiconductor region is higher than the impurity concentration in the first semiconductor region. can do.

【0225】請求項123に記載されているように、請
求項112〜122のうちいずれか1つにおいて、上記
第1のステップでは、上記半導体領域のうち光学的評価
を行うための部分をn型シリコンにより構成することが
好ましい。
[0225] As described in Item 123, in any one of Items 112 to 122, in the first step, a portion for performing optical evaluation in the semiconductor region is an n-type portion. It is preferred to be made of silicon.

【0226】請求項124に記載されているように、請
求項112〜123のうちいずれか1つにおいて、上記
第1のステップでは、上記絶縁膜としてシリコン酸化膜
を形成することが好ましい。
As described in Item 124, in any one of Items 112 to 123, it is preferable that in the first step, a silicon oxide film is formed as the insulating film.

【0227】請求項125に記載されているように、請
求項112〜124のうちいずれか1つにおいて、上記
第1のステップでは、上記絶縁膜としてゲート絶縁膜を
形成することができる。
[0227] As described in Item 125, in any one of Items 112 to 124, in the first step, a gate insulating film can be formed as the insulating film.

【0228】この方法により、FETの性能を大きく左
右するソース・ドレイン領域となる半導体領域のダメー
ジ層をできるだけ小さくするための制御が可能となる。
According to this method, control for minimizing the damage layer in the semiconductor region serving as the source / drain region, which greatly affects the performance of the FET, becomes possible.

【0229】請求項126に記載されているように、請
求項125において、上記第1のステップでは、上記ゲ
ート絶縁膜の上にゲート電極用導体膜を形成し、上記第
3のステップでは、上記ゲート電極用導体膜をパターニ
ングし、続いて上記ゲート絶縁膜をパターニングするこ
とができる。
[0229] As described in Item 126, in Item 125, in the first step, a conductor film for a gate electrode is formed on the gate insulating film, and in the third step, the conductive film for a gate electrode is formed. The conductor film for the gate electrode can be patterned, and subsequently, the gate insulating film can be patterned.

【0230】請求項125または126の方法により、
FETの性能を大きく左右するソース・ドレイン領域と
なる半導体領域のダメージ層をできるだけ小さくするた
めの絶縁膜除去制御が可能となる。
According to the method of claim 125 or 126,
It is possible to control the removal of the insulating film so as to minimize the damage layer in the semiconductor region serving as the source / drain region that greatly affects the performance of the FET.

【0231】請求項127に記載されているように、請
求項113〜120のうちいずれか1つにおいて、上記
第2のステップでは、エリプソメトリ分光器を利用して
測定光の反射率の変化割合を評価することができる。
As set forth in claim 127, in any one of claims 113 to 120, in the second step, the change ratio of the reflectance of the measurement light using an ellipsometry spectrometer is used. Can be evaluated.

【0232】この方法により、酸化膜の膜厚測定用など
のために半導体装置の製造装置に付設されることが多い
エリプソメトリ分光器を利用して、インラインでの光学
的評価に基づく絶縁膜除去の制御が可能となる。
According to this method, an insulating film is removed based on an in-line optical evaluation using an ellipsometry spectrometer which is often attached to a semiconductor device manufacturing apparatus for measuring the thickness of an oxide film. Can be controlled.

【0233】本発明の半導体装置の製造装置の管理方法
は、請求項128に記載されているように、半導体領域
を有する基板を収納するためのチャンバーと、上記チャ
ンバー内で上記基板に加工処理を施すための加工処理手
段と、上記チャンバー内に設置された上記基板の半導体
領域に間欠的に励起光を照射するための第1の光供給手
段と、上記半導体領域に測定光を照射するための第2の
光供給手段と、上記半導体領域に照射された測定光の反
射率を検出する反射率検出手段とを備えた半導体装置の
製造装置の管理方法であって、上記半導体領域に測定光
を照射する第1のステップと、上記半導体領域に励起光
を間欠的に照射する第2のステップと、上記半導体領域
に励起光が照射されているときと励起光が照射されてい
ないときとの測定光の反射率の差を上記励起光が照射さ
れていないときの測定光の反射率で除した値を測定光の
反射率の変化割合として演算する第3のステップと、上
記第3のステップで演算された反射率の変化割合が所定
値に達するまでの所定時間の間上記加工処理手段を作動
させるように制御する第4のステップと、上記第4のス
テップにおける上記所定時間を監視して、上記所定時間
が限界値を超えると上記半導体装置の製造装置のメンテ
ナンスを行うための信号を出力する第5のステップとを
備えている。
According to the present invention, there is provided a method for managing a semiconductor device manufacturing apparatus, comprising: a chamber for accommodating a substrate having a semiconductor region; and processing the substrate in the chamber. Processing means for applying, a first light supply means for intermittently irradiating excitation light to a semiconductor region of the substrate provided in the chamber, and a first light supply means for irradiating measurement light to the semiconductor region. A method for managing an apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising: a second light supply unit; and a reflectance detection unit configured to detect a reflectance of measurement light applied to the semiconductor region. A first step of irradiating, a second step of intermittently irradiating the semiconductor region with the excitation light, and a measurement of when the semiconductor region is irradiated with the excitation light and when the excitation light is not irradiated. A third step of calculating a value obtained by dividing the difference in reflectance of the measurement light by the reflectance of the measurement light when the excitation light is not irradiated, as a change rate of the reflectance of the measurement light, and the third step. A fourth step of controlling the processing means to operate for a predetermined time until the change ratio of the obtained reflectance reaches a predetermined value, and monitoring the predetermined time in the fourth step. A fifth step of outputting a signal for performing maintenance of the semiconductor device manufacturing apparatus when the predetermined time exceeds the limit value.

【0234】この方法により、半導体装置の製造装置を
使用していくにつれて、チャンバー内の構成部材の劣化
によって反射率の変化割合が所定値に達するまでの加工
処理時間が増大するのを監視することができる。したが
って、チャンバー内の構成部材の劣化が生じたときに
は、適正なタイミングでかつ無駄のないメンテナンスを
行うことができる。そして、メンテナンスの実施によっ
て、適正な加工処理時間を確保することができ、加工処
理時間の過大に起因する半導体領域の不良の発生を回避
することができる。請求項129に記載されているよう
に、請求項128において、上記加工処理手段は、上記
チャンバー内にプラズマを発生させて上記半導体領域の
エッチングを行うことができる。
According to this method, as the semiconductor device manufacturing apparatus is used, it is monitored that the processing time until the change rate of the reflectance reaches a predetermined value due to deterioration of the constituent members in the chamber increases. Can be. Therefore, when the constituent members in the chamber are deteriorated, maintenance can be performed at appropriate timing and without waste. By performing the maintenance, an appropriate processing time can be secured, and the occurrence of a defect in the semiconductor region due to an excessive processing time can be avoided. As described in claim 129, in claim 128, the processing means can generate plasma in the chamber to etch the semiconductor region.

【0235】この方法により、チャンバー内でプラズマ
エッチングを行いながら、例えばプラズマ加工の際に生
じるチャンバーの壁面等へのデポ物によって測定光の反
射率の変化割合の検知感度の劣化が生じたときなどに
は、チャンバー等のメンテナンスを行って、適正な制御
を維持することができる。
According to this method, while performing plasma etching in the chamber, for example, when the detection sensitivity of the change rate of the reflectance of the measurement light is deteriorated due to a deposit on the wall surface of the chamber generated during the plasma processing. Then, maintenance of the chamber and the like can be performed to maintain proper control.

【0236】請求項130に記載されているように、請
求項128において、上記加工処理手段を、上記チャン
バー内にプラズマを発生させて上記半導体領域のエッチ
ングにより生じたダメージ層を除去するためのドライエ
ッチングを行うものとすることができる。
[0236] As described in Item 130, in Item 128, the processing means is a dry processing device for generating plasma in the chamber to remove a damaged layer generated by etching the semiconductor region. Etching may be performed.

【0237】この方法により、エッチングによって生じ
たダメージ層を除去するドライエッチングを行いなが
ら、例えばプラズマ加工の際に生じるチャンバーの壁面
等へのデポ物によって測定光の反射率の変化割合の検知
感度の劣化が生じたときなどには、チャンバー等のメン
テナンスを行って、適正な制御を維持することができ
る。
According to this method, while performing dry etching for removing a damaged layer caused by etching, for example, the detection sensitivity of the change ratio of the reflectance of the measurement light by the deposit on the wall surface of the chamber generated during plasma processing. When deterioration occurs, maintenance of the chamber and the like can be performed, and appropriate control can be maintained.

【0238】請求項131に記載されているように、請
求項128において、上記加工処理手段を、上記半導体
領域に不純物を導入するものとすることができる。
As set forth in claim 131, in claim 128, the processing means can introduce impurities into the semiconductor region.

【0239】この方法により、不純物導入処理を行いな
がら、例えば不純物導入の際に生じるチャンバーの壁面
等へのデポ物によって測定光の反射率の変化割合の検知
感度の劣化が生じたときなどには、チャンバー等のメン
テナンスを行って、適正な制御を維持することができ
る。
According to this method, for example, when the detection sensitivity of the change rate of the reflectance of the measurement light is deteriorated due to a deposit on the wall surface of the chamber or the like generated during the impurity introduction process while the impurity introduction process is being performed. , And maintenance of the chamber and the like can be performed to maintain proper control.

【0240】請求項132に記載されているように、請
求項128において、上記加工処理手段は、上記半導体
領域にイオン注入を行った後のアニールを行うものとす
ることができる。
As set forth in claim 132, in claim 128, the processing means can perform annealing after ion implantation into the semiconductor region.

【0241】この方法により、イオン注入によって生じ
た構造の乱れを回復させるためのアニールを行いなが
ら、高温状態で行われるアニール処理のためにチャンバ
ーの部材が劣化したときなどには、チャンバー等のメン
テナンスを行って、適正な制御を維持することができ
る。
According to this method, while performing annealing for recovering the disorder of the structure caused by the ion implantation, when the members of the chamber are deteriorated due to the annealing performed at a high temperature, the maintenance of the chamber and the like is performed. To maintain proper control.

【0242】請求項133に記載されているように、請
求項128において、上記加工処理手段は、上記半導体
領域の上に薄い絶縁膜を形成するものとすることができ
る。
As set forth in claim 133, in claim 128, the processing means can form a thin insulating film on the semiconductor region.

【0243】この方法により、熱酸化,CVDなどによ
る絶縁膜の形成を行いながら、例えば熱酸化の際に生じ
るチャンバー内の部材の劣化によって測定光の反射率の
変化割合の検知感度の劣化が生じたときなどには、チャ
ンバー等のメンテナンスを行って、適正な制御を維持す
ることができる。
According to this method, while the insulating film is formed by thermal oxidation, CVD, or the like, the detection sensitivity of the change rate of the reflectance of the measurement light is deteriorated due to deterioration of the members in the chamber caused by, for example, thermal oxidation. In such a case, maintenance of the chamber and the like can be performed to maintain proper control.

【0244】請求項134に記載されているように、請
求項128において、上記半導体領域上に薄い絶縁膜が
形成されている場合には、上記加工処理手段を、上記半
導体領域上の薄い絶縁膜を除去するためのドライエッチ
ングを行うものとすることができる。
[0244] In Claim 128, when a thin insulating film is formed on the semiconductor region, the processing means is replaced by a thin insulating film on the semiconductor region. May be performed by dry etching.

【0245】この方法により、エッチングによって生じ
たダメージ層を除去するドライエッチングを行いなが
ら、例えばプラズマ加工の際に生じるチャンバーの壁面
等へのデポ物によって測定光の反射率の変化割合の検知
感度の劣化が生じたときなどには、チャンバー等のメン
テナンスを行って、適正な制御を維持することができ
る。
According to this method, while performing dry etching for removing a damaged layer caused by etching, for example, the detection sensitivity of the change ratio of the reflectance of the measurement light due to a deposit on the wall surface of the chamber generated during plasma processing. When deterioration occurs, maintenance of the chamber and the like can be performed, and appropriate control can be maintained.

【0246】請求項135に記載されているように、請
求項128〜134のうちいずれか1つにおいて、上記
反射率検出手段は、600nm以下の波長範囲の測定光
の反射率を検出することが好ましい。
[0246] As described in Item 135, in any one of Items 128 to 134, the reflectance detecting means may detect the reflectance of the measurement light in a wavelength range of 600 nm or less. preferable.

【0247】請求項136に記載されているように、請
求項135において、上記反射率検出手段は、300〜
600nmの波長範囲の測定光の反射率を検出すること
がさらに好ましい。
[0247] As described in Item 136, in Item 135, the reflectance detecting means may be 300 to 300.
More preferably, the reflectance of the measurement light in the wavelength range of 600 nm is detected.

【0248】請求項137に記載されているように、請
求項128〜136のうちいずれか1つにおいて、上記
反射率の変化割合を演算するステップでは、測定光の反
射率の変化割合のスペクトルのほぼ極値を与える測定光
の特定エネルギー値における測定光の反射率の変化割合
を演算することができる。
[0248] As described in Item 137, in any one of Items 128 to 136, the step of calculating the change rate of the reflectivity includes the step of calculating the spectrum of the change rate of the reflectivity of the measurement light. The change rate of the reflectance of the measurement light at the specific energy value of the measurement light that gives an almost extreme value can be calculated.

【0249】請求項138に記載されているように、請
求項128〜137のうちいずれか1つにおいて、上記
反射率検出手段を、光フィルターを用いて特定の波長の
反射光の反射率を検出するように構成することが好まし
い。
[0249] As described in Item 138, in any one of Items 128 to 137, the reflectance detecting means detects the reflectance of reflected light of a specific wavelength using an optical filter. It is preferable to configure so that

【0250】請求項139に記載されているように、請
求項128〜138のうちいずれか1つにおいて、上記
半導体領域は、n型シリコンにより構成されていること
が好ましい。
As described in Item 139, in any one of Items 128 to 138, it is preferable that the semiconductor region is made of n-type silicon.

【0251】請求項140に記載されているように、請
求項128〜139のうちいずれか1つにおいて、上記
励起光を照射するステップでは、上記励起光を1kHz
以下の周波数で間欠的に照射することが好ましい。
As set forth in claim 140, in any one of claims 128 to 139, in the step of irradiating the excitation light, the excitation light is supplied at 1 kHz.
It is preferable to irradiate intermittently at the following frequencies.

【0252】本発明の半導体装置は、請求項141に記
載されているように、基板と、上記基板上に設けられ、
基板に形成される半導体素子の一部となる第1の半導体
領域と、上記第1の半導体領域における加工途中におけ
る光学的特性をモニターするための第2の半導体領域と
を備えている。
A semiconductor device according to the present invention is provided on a substrate and the substrate,
The semiconductor device includes a first semiconductor region serving as a part of a semiconductor element formed on a substrate, and a second semiconductor region for monitoring optical characteristics of the first semiconductor region during processing.

【0253】これにより、半導体ウエハに各種の加工を
施す際に第1の半導体領域における加工の進行状態に応
じて変化する第1の半導体領域の状態を第2の半導体領
域における光学的特性を利用して監視することができ、
広い分野の加工において加工条件や加工時間等を適正に
判断することが可能な構成を有する半導体装置が得られ
る。
Thus, when various processes are performed on a semiconductor wafer, the state of the first semiconductor region, which changes in accordance with the progress of the processing in the first semiconductor region, is changed by utilizing the optical characteristics of the second semiconductor region. Can be monitored
A semiconductor device having a configuration capable of appropriately determining processing conditions, processing time, and the like in processing in a wide field can be obtained.

【0254】請求項141における第2の半導体領域
は、請求項142に記載されているように、上記半導体
素子を含む半導体チップが形成される領域とは異なる領
域に設けてもよいし、請求項143に記載されているよ
うに、上記半導体素子を含む半導体チップが形成される
領域内に設けてもよい。
The second semiconductor region according to claim 141 may be provided in a region different from the region where the semiconductor chip including the semiconductor element is formed, as described in claim 142. As described in 143, it may be provided in a region where a semiconductor chip including the semiconductor element is formed.

【0255】請求項144に記載されているように、請
求項141〜143のうちいずれか1つにおいて、上記
第2の半導体領域を、半導体材料で構成され光変調反射
率分光法によるモニターのための領域とすることができ
る。
[0255] As described in Item 144, in any one of Items 141 to 143, the second semiconductor region is formed of a semiconductor material for monitoring by light modulation reflectance spectroscopy. Area.

【0256】請求項145に記載されているように、請
求項141〜144のうちいずれか1つにおいて、上記
第2の半導体領域をn型シリコンで構成することが好ま
しい。
As described in Item 145, in any one of Items 141 to 144, it is preferable that the second semiconductor region is made of n-type silicon.

【0257】[0257]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施形態)以下、本発明の第1の実施形態につ
いて説明する。
(First Embodiment) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described.

【0258】図4は、第1の実施形態に係る反射強度R
の観測手段を備えたエッチング装置の構成を概略的に示
す断面図である。同図に示すように、反応処理室200
内には、下部電極であるアノード電極213と、上部電
極であるカソード電極214とが配設されていて、アノ
ード電極213の上に被加工物であるp型シリコンから
なるウエハ103が設置されている。そして、高周波電
源211からカップリングコンデンサ212を介して高
周波電力が各電極213,214間に供給されると、反
応処理室200内にプラズマ401が生成されるように
構成されている。また、反応処理室200の壁面には、
終点検出用窓215と、プローブ光入射用窓218と、
反射光観測用窓219とが設けられている。
FIG. 4 shows the reflection intensity R according to the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an etching apparatus provided with the observation means of FIG. As shown in FIG.
Inside, an anode electrode 213 as a lower electrode and a cathode electrode 214 as an upper electrode are disposed, and a wafer 103 made of p-type silicon as a workpiece is set on the anode electrode 213. I have. Then, when high-frequency power is supplied between the electrodes 213 and 214 from the high-frequency power supply 211 via the coupling capacitor 212, the plasma 401 is generated in the reaction processing chamber 200. In addition, on the wall surface of the reaction processing chamber 200,
An end point detection window 215, a probe light incidence window 218,
A reflected light observation window 219 is provided.

【0259】一方、反応処理室200の外部には、終点
検出システム216が設けられているとともに、反射強
度Rの観測のための部材が配設されている。まず、n型
半導体領域101に照射するプローブ光を発生するXe
ランプ302が設けられており、Xeランプ302で生
成されたプローブ光403はミラー217により反射さ
れた後、プローブ光入射用窓218を介して反応処理室
200内に設置されたウエハ103のn型半導体領域1
01に送られる。そして、n型半導体領域101で反射
された反射プローブ光404は、反射光観測用窓219
から反応処理室200の外に取り出され、反射強度観測
システム220によりその強度(特に、波長376n
m,エネルギー3.3eVの付近)が検出される。そし
て、反射強度観測システム220で計測された反射強度
に関するデータは、信号経路221を経てエッチング制
御システム222に送られる。また、n型半導体領域1
01に照射する励起光を発生するArイオンレーザー3
01が設けられており、このArイオンレーザー301
で発生された励起光402はチョッパ223によって周
波数200Hzでチョッピングされて、間欠的に送られ
る。この励起光402は、終点検出用窓215を介して
反応処理室200内に送られ、n型半導体領域101に
間欠的に照射される。そして、上述のように、励起光4
02が照射されているときと照射されていないときのプ
ローブ光403の反射強度(つまり反射プローブ光40
4の強度)の差ΔRを励起光402の照射がないときの
反射強度Rで割った値(ΔR/R)が反射強度の変化割
合として反射強度観測システム220で検知される。以
上の構成により、反射強度の変化割合の変動がモニター
される。 なお、一般的には、本実施形態及び後述の各
実施形態における光学システムにおいて、プローブ光の
入射側には偏光子を反射側には検光子が配置されること
が多い。
On the other hand, an end point detection system 216 is provided outside the reaction processing chamber 200, and a member for observing the reflection intensity R is provided. First, Xe which generates probe light for irradiating the n-type semiconductor region 101
A lamp 302 is provided. The probe light 403 generated by the Xe lamp 302 is reflected by a mirror 217 and then n-type of the wafer 103 installed in the reaction processing chamber 200 via a probe light incident window 218. Semiconductor region 1
01 is sent. Then, the reflected probe light 404 reflected by the n-type semiconductor region 101 is reflected by the reflected light observation window 219.
From the reaction processing chamber 200, and the intensity (in particular, the wavelength 376 n
m, the energy is around 3.3 eV). The data on the reflection intensity measured by the reflection intensity observation system 220 is sent to the etching control system 222 via the signal path 221. Further, the n-type semiconductor region 1
Ar ion laser 3 that generates excitation light to irradiate 01
01 is provided, and this Ar ion laser 301 is provided.
The excitation light 402 generated in the above is chopped by the chopper 223 at a frequency of 200 Hz, and is intermittently transmitted. The excitation light 402 is sent into the reaction processing chamber 200 via the end point detection window 215, and is applied to the n-type semiconductor region 101 intermittently. Then, as described above, the excitation light 4
02 when the probe light 403 is irradiated and when the probe light 403 is not irradiated (that is, when the reflected probe light 40
4) is divided by the reflection intensity R when the excitation light 402 is not irradiated (ΔR / R) and detected by the reflection intensity observation system 220 as a change ratio of the reflection intensity. With the above configuration, the change in the change rate of the reflection intensity is monitored. In general, in the optical system according to the present embodiment and each of the following embodiments, a polarizer is often arranged on the incident side of the probe light and an analyzer is arranged on the reflection side in many cases.

【0260】ここで、このような反射強度の変化割合
(ΔR/R)は、以下の作用によって生じると考えられ
る。一般的に、半導体に光を照射すると、光によって励
起されてキャリア数が増大し、その後、キャリアが元の
エネルギー準位に戻る際には光を放出して消滅する。こ
のキャリア数の変化に伴い電界強度が変化する。したが
って、励起光が照射されているときと、励起光が照射さ
れていないときとでは、反射強度が異なる。ところが、
半導体内に欠陥が多く存在すると、その欠陥によってエ
ネルギー準位の低い界面準位が存在することになる。そ
して、このような界面準位を有する欠陥がキャリアの捕
獲層として機能するために、光が照射されてもキャリア
が欠陥に捕獲されて十分に高いエネルギー準位まで励起
されなかったり、高いエネルギー準位まで励起されたキ
ャリアが欠陥に捕獲されたりすると、励起されてキャリ
アが低いエネルギー準位に戻る際に発生する光の強度が
低下し、電界強度も変化することになる。したがって、
ダメージ層の深さやダメージの程度が大きいほど反射強
度の変化割合(ΔR/R)が小さくなる。したがって、
この反射強度の変化割合をモニターすることにより、ダ
メージ層に関する情報が得られる。
Here, it is considered that such a change ratio of the reflection intensity (ΔR / R) is caused by the following action. In general, when a semiconductor is irradiated with light, the semiconductor is excited by the light to increase the number of carriers, and then emits and disappears when the carriers return to the original energy level. The electric field intensity changes with the change in the number of carriers. Therefore, the reflection intensity differs between when the excitation light is irradiated and when the excitation light is not irradiated. However,
When there are many defects in a semiconductor, an interface state having a low energy level exists due to the defect. Since defects having such an interface level function as a carrier trapping layer, even when irradiated with light, carriers are trapped by the defects and are not excited to a sufficiently high energy level, or a high energy level is not excited. If carriers excited to the level are captured by defects, the intensity of light generated when the carriers are excited and return to a low energy level decreases, and the electric field intensity also changes. Therefore,
As the depth of the damage layer and the degree of damage increase, the change ratio (ΔR / R) of the reflection intensity decreases. Therefore,
By monitoring the rate of change of the reflection intensity, information on the damaged layer can be obtained.

【0261】なお、上記チョッピングの周波数は、キャ
リアが再結合して電界強度が変化する時間と関係がある
ものと思われ、実験から1kHz以下が好ましく、より
好ましくは500Hz以下が好ましいことがわかってい
る。また、励起光のフォトンのエネルギーが半導体領域
のバンドギャップよりも大きいことが好ましい。シリコ
ン基板を使用する場合には、フォトンのエネルギーが
1.1eV以上の波長の励起光を使用することが好まし
い。以上のことは、後述の各実施形態においても同様で
ある。
The frequency of the chopping is considered to be related to the time when the electric field strength changes due to the recombination of the carriers. From experiments, it has been found that the frequency is preferably 1 kHz or less, more preferably 500 Hz or less. I have. Further, it is preferable that the energy of the photon of the excitation light be larger than the band gap of the semiconductor region. When a silicon substrate is used, it is preferable to use excitation light having a wavelength of photon energy of 1.1 eV or more. The above is the same in each embodiment described later.

【0262】本実施形態では、測定光の照射強度(各波
長域における)を一定と仮定しているので、反射強度を
検出することで反射率の検出に置き換えている。すなわ
ち、反射強度の変化割合の測定は、n型半導体領域10
1にArイオンレーザー光である励起光402を間欠的
に照射しながら、別の方向からXeランプ光であるプロ
ーブ光403を連続的に照射して、このプローブ光40
3の反射強度の変化の検出により行われる。つまり、n
型半導体領域101に励起光402が照射されていると
きの反射強度と励起光402が照射されていないときの
反射強度との差ΔRを、n型半導体領域101に励起光
402が照射されていないときの反射強度Rで割った値
(ΔR/R)を反射強度の差つまり反射率としている。
In the present embodiment, since the irradiation intensity of the measurement light (in each wavelength range) is assumed to be constant, the detection of the reflection intensity is replaced by the detection of the reflectance. That is, the measurement of the change ratio of the reflection intensity is performed by using the n-type semiconductor region 10.
1 is intermittently irradiated with an excitation light 402 as an Ar ion laser light, and is continuously irradiated with a probe light 403 as a Xe lamp light from another direction.
3 is performed by detecting a change in the reflection intensity. That is, n
The difference ΔR between the reflection intensity when the excitation light 402 is applied to the n-type semiconductor region 101 and the reflection intensity when the excitation light 402 is not applied to the n-type semiconductor region 101 is not irradiated with the excitation light 402 The value (ΔR / R) divided by the reflection intensity R at that time is defined as the difference in reflection intensity, that is, the reflectance.

【0263】ここで、励起光の照射・非照射を繰り返し
ながらプローブ光の波長を変化させて、その波長(光の
エネルギー値)ごとに反射率の変化割合を測定して、そ
のスペクトル形状を調べることは光変調反射率分光と呼
ばれている。例えば図22は、半導体領域である単結晶
シリコン層に入射したプローブ光の波長λの逆数に比例
するエネルギーの値と反射率の変化割合(ΔR/R)と
の関係を示すスペクトル線図である。ただし、同図の反
射率の変化割合(ΔR/R)の値は、初期の状態を0と
する相対値である。本実施形態では、反射率の変化割合
(ΔR/R)が変動する感度のもっとも高いエネルギー
値3.30eV(ほぼ極値を示すエネルギー値)に相当
するプローブ光の波長376nmを使用するようにして
いる。
Here, the wavelength of the probe light is changed while the irradiation and non-irradiation of the excitation light are repeated, the rate of change of the reflectance is measured for each wavelength (light energy value), and the spectrum shape is examined. This is called light modulation reflectance spectroscopy. For example, FIG. 22 is a spectrum diagram showing the relationship between the energy value proportional to the reciprocal of the wavelength λ of the probe light incident on the single crystal silicon layer which is the semiconductor region and the rate of change in reflectance (ΔR / R). . However, the value of the change ratio (ΔR / R) of the reflectance in FIG. 6 is a relative value with the initial state being 0. In the present embodiment, the wavelength 376 nm of the probe light corresponding to the energy value 3.30 eV (the energy value showing an extreme value) of the highest sensitivity at which the change rate of the reflectance (ΔR / R) fluctuates is used. I have.

【0264】図3は、本実施形態に係るウエハの構造を
概略的に示す上面図である。図3に示すように、p型シ
リコンからなるウエハ103の上に、最終的にウエハか
ら切り出されて半導体チップとなるチップ領域Rtp
と、光学的評価のためのモニター領域Rmnとが設けら
れている。
FIG. 3 is a top view schematically showing the structure of a wafer according to this embodiment. As shown in FIG. 3, on a wafer 103 made of p-type silicon, a chip region Rtp which is finally cut out from the wafer and becomes a semiconductor chip is formed.
And a monitor area Rmn for optical evaluation.

【0265】次に、本実施形態におけるエッチング処理
の進行と反射強度の変化割合(ΔR/R)の測定との関
係を、ウエハの断面構造を参照しながら説明する。図2
(a)〜(c)は、本実施形態に係る半導体装置の製造
工程を示すウエハの断面図である。図2(a)に示す工
程の前に、ウエハ103上のモニター領域Rmnにおい
て、広さが例えば13×13μm2 のn型半導体領域
(比抵抗値が約0.02Ωcm)101が形成されてい
る。一方、チップ領域Rtpには各種の半導体素子が形
成されており、図2(a)には、その例として、ポリシ
リコンからなるゲート電極106と、厚みが例えば6n
mのゲート酸化膜107と、n型ソース領域108及び
n型ドレイン領域109とを有するMOSトランジスタ
が示されている。そして、ウエハの全面上に層間絶縁膜
104が堆積されている。なお、本実施形態では、n型
半導体領域101は、n型ソース領域108及びn型ド
レイン領域109と同じ導電型かつ同じ濃度の不純物が
ドープされているが、後述のように、モニター用領域R
mn内の半導体領域には、モニターされる半導体素子内
のソース・ドレイン領域とは異なる導電型,異なる濃度
を有する不純物をドープしておいてもよい。特に、モニ
ター領域Rmn内における不純物濃度を高くすること
で、エッチングダメージの除去状態の検出感度をより高
めることができる。
Next, the relationship between the progress of the etching process and the measurement of the rate of change in reflection intensity (ΔR / R) in this embodiment will be described with reference to the cross-sectional structure of the wafer. FIG.
4A to 4C are cross-sectional views of a wafer illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment. Before the step shown in FIG. 2A, an n-type semiconductor region 101 (having a specific resistance of about 0.02 Ωcm) having a size of, for example, 13 × 13 μm 2 is formed in the monitor region Rmn on the wafer 103. . On the other hand, various semiconductor elements are formed in the chip region Rtp. FIG. 2A shows, as an example, a gate electrode 106 made of polysilicon and a thickness of, for example, 6 n.
A MOS transistor having an m gate oxide film 107 and an n-type source region 108 and an n-type drain region 109 is shown. Then, an interlayer insulating film 104 is deposited on the entire surface of the wafer. In the present embodiment, the n-type semiconductor region 101 is doped with the same conductivity type and the same concentration of impurities as those of the n-type source region 108 and the n-type drain region 109.
The semiconductor region in mn may be doped with an impurity having a different conductivity type and a different concentration from those of the source / drain regions in the semiconductor device to be monitored. In particular, by increasing the impurity concentration in the monitor region Rmn, it is possible to further increase the detection sensitivity in the state where the etching damage is removed.

【0266】次に、図2(b)に示す工程において、層
間絶縁膜104上にコンタクトホール形成用フォトレジ
ストマスク105が形成され、このフォトレジストマス
ク105を用いて、層間絶縁膜104を選択的に除去す
るためのドライエッチングが行われる。このドライエッ
チングは、後述するようにプラズマを利用した加工であ
り、エッチング条件は、例えば以下の通りである。Ar
ガス、CHF3 ガス及びCF4 ガスの混合ガスを用い、
ガス流量は、Arガスが80sccm、CHF3 ガスが
45sccm、CF4 ガスが20sccmで、全体のガ
ス圧力を80mTorrとして、パワー400Wで高周
波放電させる。このドライエッチング工程により、MO
Sトランジスタのn型ソース領域108,n型ドレイン
領域109にそれぞれ到達するコンタクトホールである
開口110a,110bが形成されると同時に、n型半
導体領域101に到達するモニター用の開口110cが
形成される。そして、プラズマ発光法による各開口11
0a〜110cの形成の完了が検知された時点では、ウ
エハ上のn型ソース領域108,n型ドレイン領域10
9,n型半導体領域101には、ダメージ層Rdm1,
Rdm2,Rdm3がそれぞれ形成されている。
Next, in a step shown in FIG. 2B, a photoresist mask 105 for forming a contact hole is formed on the interlayer insulating film 104, and the interlayer insulating film 104 is selectively formed using the photoresist mask 105. Dry etching is performed for removal. This dry etching is processing using plasma as described later, and the etching conditions are, for example, as follows. Ar
Gas, mixed gas of CHF3 gas and CF4 gas,
The gas flow rate is 80 sccm for Ar gas, 45 sccm for CHF3 gas, and 20 sccm for CF4 gas. The whole gas pressure is 80 mTorr, and high-frequency discharge is performed at a power of 400 W. By this dry etching process, MO
Openings 110a and 110b, which are contact holes that reach the n-type source region 108 and n-type drain region 109 of the S transistor, respectively, are formed at the same time as a monitoring opening 110c that reaches the n-type semiconductor region 101. . Then, each opening 11 is formed by a plasma emission method.
At the time when the completion of the formation of the n-type source region 108 and the n-type drain region 10 on the wafer is detected.
9, the n-type semiconductor region 101 has a damaged layer Rdm1,
Rdm2 and Rdm3 are formed respectively.

【0267】次に、図2(c)に示す工程で、ドライエ
ッチングにより生じたダメージ層Rdm1〜Rdm3を
取り除くためのライトエッチング(ドライエッチング)
を行う。このとき、本実施形態では、ガス流量・圧力は
変化させず、パワーを200Wに下げた条件を適用して
いる。
Next, in the step shown in FIG. 2C, light etching (dry etching) for removing damaged layers Rdm1 to Rdm3 caused by dry etching.
I do. At this time, in the present embodiment, a condition in which the power is reduced to 200 W is applied without changing the gas flow rate and pressure.

【0268】図1は、プラズマ処理の際の光学的モニタ
ーの一般的な手順を示すフローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart showing a general procedure of an optical monitor during plasma processing.

【0269】まず、ステップST100でメインエッチ
ングを行い、メインエッチングが終了すると、ステップ
ST101で、n型半導体領域101の初期の反射強度
の変化割合(ΔR/R)を測定する。本実施形態では、
メインエッチング終了後におけるn型半導体領域101
についての測定値を初期の反射強度の変化割合(ΔR/
R)とする。
First, main etching is performed in step ST100. When the main etching is completed, in step ST101, the initial reflection intensity change rate (ΔR / R) of the n-type semiconductor region 101 is measured. In this embodiment,
N-type semiconductor region 101 after completion of main etching
Of the initial reflection intensity (ΔR /
R).

【0270】次に、ステップST102でプラズマ処理
を行い、ステップST103で、プラズマ処理中におけ
る反射強度の変化割合(ΔR/R)をモニターする。本
実施形態では、プラズマ処理としてライトエッチングを
行い、ライトエッチング中における反射強度の変化割合
(ΔR/R)をモニターする。
Next, in step ST102, plasma processing is performed, and in step ST103, the change ratio (ΔR / R) of the reflection intensity during the plasma processing is monitored. In the present embodiment, light etching is performed as plasma processing, and the rate of change (ΔR / R) in reflection intensity during light etching is monitored.

【0271】さらに、ステップST104で、プラズマ
処理(本実施形態ではライトエッチング)中における反
射強度の変化割合(ΔR/R)を初期の反射強度の変化
割合(ΔR/R)と比較し、予め実験により得られたプ
ラズマ処理が完了したことを判定する基準値に達したと
判定されるまでは、ステップST102〜ST104の
処理を行い、プラズマ処理が終了したと判定すると、ス
テップST105でプラズマ処理を終了する。本実施形
態では、ダメージ層の除去が完了したと判定すると、ス
テップST105でライトエッチングを終了することに
なる。
Further, in step ST104, the rate of change of the reflection intensity (ΔR / R) during the plasma processing (light etching in this embodiment) is compared with the rate of change of the initial reflection intensity (ΔR / R), and an experiment is performed in advance. Steps ST102 to ST104 are performed until it is determined that the reference value for judging the completion of the plasma processing is obtained. If it is determined that the plasma processing is ended, the plasma processing is ended in step ST105. I do. In the present embodiment, if it is determined that the removal of the damaged layer has been completed, the light etching ends in step ST105.

【0272】ここで、本実施形態における反射強度の変
化割合とダメージ層の状態との関係について説明する。
図5は、波長376nm(エネルギー3.3eV)にお
ける反射強度の変化割合(ΔR/R)の初期値に対する
比の時間的変化を示す図である。図5に示すように、ラ
イトエッチングの開始直後(0〜20sec間での間)
は、メインステップのドライエッチングが終了したとき
よりも反射強度の変化割合(ΔR/R)が大きくなって
初期値に近づいており、ダメージ層が除去されているこ
とがわかる。しかし、ライトエッチング時間の増大とと
もに(20sec経過後)、反射強度の変化割合(ΔR
/R)の初期値に対する比がライトエッチング開始時の
値(図5に示す例では約0.6)よりも小さくなり、過
度のライトエッチングによってSi結晶(基板)への損
傷が大きくなることが分かる。
Here, the relationship between the change ratio of the reflection intensity and the state of the damaged layer in this embodiment will be described.
FIG. 5 is a diagram showing a temporal change in the ratio of the change rate of the reflection intensity (ΔR / R) to the initial value at a wavelength of 376 nm (energy 3.3 eV). As shown in FIG. 5, immediately after the start of light etching (between 0 and 20 seconds)
Indicates that the change ratio (ΔR / R) of the reflection intensity is larger than when the dry etching in the main step is completed and approaches the initial value, indicating that the damaged layer has been removed. However, as the light etching time increases (after 20 seconds), the change rate of the reflection intensity (ΔR
/ R) to the initial value is smaller than the value at the start of light etching (about 0.6 in the example shown in FIG. 5), and excessive light etching may increase the damage to the Si crystal (substrate). I understand.

【0273】一方、図6に示すように、ライトエッチン
グ時間とコンタクト部の抵抗値(コンタクト抵抗)との
相関は、あらかじめ実験を行うことにより得ておくこと
ができる。図6に示すように、ライトエッチング初期の
段階では、コンタクト抵抗が大きいが、これは、メイン
エッチング発生した有機系のポリマーがコンタクトホー
ルの底面付近に堆積しているためであり、その後のライ
トエッチングによりしだいに除去されているのがわか
る。そして、図6と図5とを比べるとわかるように、コ
ンタクト抵抗と反射強度の変化割合(ΔR/R)との間
には相関がある。そして、この相関関係から、コンタク
ト抵抗の規格値(コンタクト窓の断面寸法が0.6μm
のときに50±5Ω)にするためには、反射強度の変化
割合(ΔR/R)が初期値より60%の値以上でなけれ
ばならないことがわかる。したがって、反射強度の変化
割合(ΔR/R)が60%になった時点でライトエッチ
ングステップを終了することで、メインエッチングで生
じたダメージ層をほぼ除去しながらその後ライトエッチ
ングにより生じる新たなダメージの発生を抑制すること
ができ、良好な接合を有する半導体デバイスを実現する
ことができる。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the correlation between the light etching time and the resistance value of the contact portion (contact resistance) can be obtained by conducting an experiment in advance. As shown in FIG. 6, the contact resistance is large at the initial stage of the light etching. This is because the organic polymer generated by the main etching is deposited near the bottom of the contact hole. Shows that it is gradually removed. As can be seen by comparing FIGS. 6 and 5, there is a correlation between the contact resistance and the rate of change of the reflection intensity (ΔR / R). From this correlation, the standard value of the contact resistance (the cross-sectional dimension of the contact window is 0.6 μm
It can be seen that, in order to obtain 50 ± 5Ω at the time of (1), the rate of change of the reflection intensity (ΔR / R) must be 60% or more of the initial value. Therefore, by terminating the light etching step when the change ratio (ΔR / R) of the reflection intensity reaches 60%, the damage layer generated by the main etching is almost completely removed, and new damage caused by the light etching thereafter is removed. Generation can be suppressed, and a semiconductor device having good junction can be realized.

【0274】図7は、ダメージ層に関する情報を得るた
めの光学的監視を伴って行われる本実施形態のライトエ
ッチングによって形成されたMOSトランジスタのコン
タクト抵抗と、そのような光学的監視を伴わない従来の
ライトエッチングによって形成されたMOSトランジス
タのコンタクト抵抗とを比較するデータである。同図に
示されるように、本実施形態の半導体製造装置の製造方
法を用いることで、従来方法にくらべ、コンタクト抵抗
バラツキを抑えることができ、品質・信頼性の高い半導
体装置を製造することができる。
FIG. 7 shows the contact resistance of a MOS transistor formed by light etching according to the present embodiment, which is performed with optical monitoring for obtaining information on a damaged layer, and a conventional method without such optical monitoring. Is data for comparing with the contact resistance of the MOS transistor formed by the light etching of FIG. As shown in the figure, by using the method for manufacturing a semiconductor manufacturing apparatus of the present embodiment, it is possible to suppress variations in contact resistance as compared with the conventional method, and to manufacture a semiconductor device with high quality and reliability. it can.

【0275】次に、本実施形態のごとく光変調反射率分
光によりダメージ層をモニターすることにより得られる
利点について説明する。一般に、プラズマ処理を行った
際のイオンの進入深さは数10nm程度である。ここ
で、赤外線等のマイクロ波の半導体基板内への進入深さ
は1μm以上であるので、反射率から得られる情報には
ダメージ層からの情報だけでなくダメージ層以外の領域
からの情報が多量に混在していて、ダメージ層のみに関
する情報を正確に取り出すことは困難である。したがっ
て、これらの方法はエッチングダメージのような微少な
領域に対する検知方法としては適当でない。それに対
し、可視光以下の領域の光を利用した光学的モニターを
行う場合、半導体基板内への進入深さはたかだか数10
0nm程度であるので、深さが数10nmのダメージ層
に関する検知感度が極めて高くなる。しかも、エッチン
グされている半導体ウエハの表面に光を照射することに
より、直接ダメージ層に関する情報を得ることができる
ので、このような可視光以下の領域の光を利用した光学
的モニターを行うことにより、インラインでの評価及び
プロセス制御に極めて有用な情報を提供することができ
る。かかる観点から、本実施形態及び後述の各実施形態
における光変調反射率測定法においては、測定光の光源
の選定により、あるいはフィルターの取り付けにより、
600nm以下の波長範囲の測定光を検出することが好
ましく、300〜600nmの波長範囲の測定光を検出
することがより好ましい。
Next, advantages obtained by monitoring the damaged layer by light modulation reflectance spectroscopy as in the present embodiment will be described. Generally, the penetration depth of ions when performing the plasma processing is about several tens of nm. Here, since the penetration depth of microwaves such as infrared rays into the semiconductor substrate is 1 μm or more, the information obtained from the reflectance includes not only information from the damaged layer but also a large amount of information from a region other than the damaged layer. It is difficult to accurately extract information on only the damaged layer. Therefore, these methods are not suitable as a method for detecting a minute area such as etching damage. On the other hand, when performing an optical monitor using light in a region below visible light, the depth of penetration into the semiconductor substrate is at most several tens.
Since it is about 0 nm, the detection sensitivity for a damaged layer having a depth of several tens of nm is extremely high. In addition, by irradiating the surface of the etched semiconductor wafer with light, it is possible to directly obtain information on the damaged layer. Thus, by performing such an optical monitor using light in a region below visible light, , Can provide very useful information for in-line evaluation and process control. From this viewpoint, in the light modulation reflectance measurement method in the present embodiment and each of the embodiments described below, by selecting the light source of the measurement light, or by attaching a filter,
It is preferable to detect the measurement light in the wavelength range of 600 nm or less, and it is more preferable to detect the measurement light in the wavelength range of 300 to 600 nm.

【0276】なお、本実施形態では、ウエハ103内
に、チップ領域Rtpとは別にモニター用領域Rmnを
設けたが、本発明は、斯かる実施形態に限定されるもの
ではなく、チップ領域Rtp内に光学的評価パターンを
設けても本実施形態と同様の効果が得られる。
In the present embodiment, the monitoring region Rmn is provided in the wafer 103 separately from the chip region Rtp. However, the present invention is not limited to this embodiment, and the monitoring region Rmn is not limited to the chip region Rtp. Even if an optical evaluation pattern is provided, the same effect as in the present embodiment can be obtained.

【0277】さらに、一定時間内のライトエッチング処
理による反射強度の変化割合(ΔR/R)の変動量を管
理することで、装置の異常を迅速に把握し、装置トラブ
ルが防止できる。
Further, by managing the amount of change in the change ratio (ΔR / R) of the reflection intensity due to the light etching process within a certain period of time, it is possible to quickly grasp the abnormality of the device and prevent the trouble of the device.

【0278】上記実施形態では、エッチング加工をプラ
ズマを用いたドライエッチングとしたが、本発明は斯か
る実施形態に限定されるものではなく、例えばスパッタ
リング等によるプラズマを利用しないドライエッチング
や、ウエットエッチング等に対しても適用することがで
きる。
In the above embodiment, the etching process is dry etching using plasma. However, the present invention is not limited to this embodiment. For example, dry etching without using plasma by sputtering or the like, or wet etching is used. And so on.

【0279】また、当初に大きなダメージ層がある半導
体領域に対してそのダメージ層を除去するためのエッチ
ングだけでなく、ダメージ層がほとんどない半導体領域
をエッチングしていく際のエッチングに対しても適用で
きる。
The present invention is applicable not only to etching for removing a semiconductor region having a large damaged layer at the beginning but also to etching for a semiconductor region having almost no damaged layer. it can.

【0280】さらに、上記実施形態では、チップ領域R
tp内の第1の半導体領域であるソース・ドレイン領域
108,109と第2の半導体領域であるモニター用領
域Rmn内のn型半導体領域101との不純物濃度や深
さを同じとしているが、本発明は斯かる実施形態に限定
されるものではなく、第1の半導体領域と第2の半導体
領域の不純物濃度や不純物の導電型が異なっていてもよ
いものとする。あらかじめ実験を行っておけば、第1の
半導体領域における適正なコンタクト抵抗を得るための
第2の半導体領域における光学的特性(上記実施形態で
はコンタクト抵抗)がわかるからである。たとえば、モ
ニター領域Rmnにおける不純物濃度を特別に濃くして
おいて、反射強度の変化割合の検知感度を高くしておく
ことも可能である。
Further, in the above embodiment, the chip region R
Although the source / drain regions 108 and 109 which are the first semiconductor regions within tp and the n-type semiconductor region 101 within the monitoring region Rmn which is the second semiconductor region have the same impurity concentration and the same depth, The invention is not limited to such an embodiment, and the first semiconductor region and the second semiconductor region may have different impurity concentrations and different impurity conductivity types. This is because if an experiment is performed in advance, the optical characteristics (contact resistance in the above embodiment) in the second semiconductor region for obtaining an appropriate contact resistance in the first semiconductor region can be found. For example, it is possible to make the impurity concentration in the monitor region Rmn particularly high so as to increase the detection sensitivity of the change ratio of the reflection intensity.

【0281】また、本実施形態では、図4に示すよう
に、基板表面に対するプローブ光403の角度が励起光
402の角度よりも小さくなっているが、反射強度の測
定が必要なプローブ光403の角度を大きくすること
が、モニターされる第2の半導体領域の面積を低減する
ためには好ましい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the angle of the probe light 403 with respect to the substrate surface is smaller than the angle of the excitation light 402, Increasing the angle is preferable for reducing the area of the second semiconductor region to be monitored.

【0282】(第2の実施形態)図8は、本実施形態に
おける光学的モニターシステムを示したものである。同
図に示すように、n型半導体領域101に照射する測定
光であるプローブ光を発生するXeランプ502が設け
られており、Xeランプ502で生成されたプローブ光
507はミラー506により反射された後、ウエハステ
ージ504上に設置されたウエハ103上のn型半導体
領域101に送られる。そして、n型半導体領域101
で反射された反射プローブ光508は、ミラー506を
通過して顕微鏡システム505に送られ、観測システム
兼解析システム509によりその強度(特に、波長37
6nmの付近)が検出される。本実施形態では、プロー
ブ光507の観測領域への照射及びその反射プローブ光
508の取り出しは、顕微鏡システム505とミラー5
06との併用により、試料の表面に対して垂直な方向か
ら行うことができる。この点が上記第1の実施形態と異
なる主要な点である。また、プローブ光507の径は、
レンズ510により10μmφまで絞ることができる。
なお、この観測システム兼解析システム509で計測さ
れた反射強度に関するデータは、信号線を介してエッチ
ング制御システム(図示せず)に送られる。
(Second Embodiment) FIG. 8 shows an optical monitor system according to the present embodiment. As shown in the figure, an Xe lamp 502 for generating a probe light as a measurement light for irradiating the n-type semiconductor region 101 is provided, and a probe light 507 generated by the Xe lamp 502 is reflected by a mirror 506. Thereafter, the wafer is sent to the n-type semiconductor region 101 on the wafer 103 set on the wafer stage 504. Then, the n-type semiconductor region 101
The reflected probe light 508 is transmitted to the microscope system 505 after passing through the mirror 506, and its intensity (particularly, the wavelength 37) is observed by the observation and analysis system 509.
(Around 6 nm) is detected. In the present embodiment, the irradiation of the probe light 507 to the observation area and the extraction of the reflected probe light 508 are performed by the microscope system 505 and the mirror 5.
By using in combination with 06, it can be performed from a direction perpendicular to the surface of the sample. This is a main point different from the first embodiment. The diameter of the probe light 507 is
The aperture can be reduced to 10 μmφ by the lens 510.
The data on the reflection intensity measured by the observation / analysis system 509 is sent to an etching control system (not shown) via a signal line.

【0283】また、n型半導体領域101に照射する励
起光を発生する強度5WのArイオンレーザー503が
設けられており、このArイオンレーザー503で生成
された励起光511はチョッパ510によって周波数1
00Hzでチョッピングされて、n型半導体領域101
に間欠的に照射される。そして、上述のように、励起光
511が照射されているときと照射されていないときの
プローブ光507の反射強度(つまり反射プローブ光5
08の強度)の差ΔRを励起光511の照射がないとき
の反射強度Rで割った値(ΔR/R)が反射強度の変化
割合として観測システム兼解析システム509で検知さ
れる。以上の構成により、プローブ光の反射強度の変化
割合の変動がモニターされる。なお、半導体領域101
からの反射励起光512の強度を検出する反射励起光観
測システム513も設けられており、この反射励起光5
12の強度に関する情報は、信号線を介して観測システ
ム兼解析システム509に送られる。なお、チョッパ5
10と、反射光の強度を検出する検出器とは同期して動
作するように構成されている。
An Ar ion laser 503 of 5 W intensity for generating excitation light for irradiating the n-type semiconductor region 101 is provided. The excitation light 511 generated by the Ar ion laser
N-type semiconductor region 101
Irradiated intermittently. Then, as described above, the reflection intensity of the probe light 507 when the excitation light 511 is irradiated and when it is not irradiated (that is, the reflection probe light 5
A value (ΔR / R) obtained by dividing the difference ΔR of the intensity (08 intensity) by the reflection intensity R when the excitation light 511 is not irradiated is detected by the observation / analysis system 509 as a change ratio of the reflection intensity. With the above configuration, the change in the change rate of the reflection intensity of the probe light is monitored. Note that the semiconductor region 101
A reflection excitation light observation system 513 for detecting the intensity of the reflection excitation light 512 from
The information on the intensity of No. 12 is sent to the observation and analysis system 509 via a signal line. In addition, chopper 5
10 and a detector for detecting the intensity of the reflected light are configured to operate in synchronization.

【0284】そして、本実施形態においても、上記第1
の実施形態と同様に、図3に示すように、p型シリコン
からなるウエハ103の上に、最終的にウエハから切り
出されて半導体チップとなるチップ領域Rtpと、光学
的評価のためのモニター領域Rmnとが設けられてい
る。
[0284] Also in this embodiment, the first
As shown in FIG. 3, as shown in FIG. 3, on a wafer 103 made of p-type silicon, a chip region Rtp finally cut out from the wafer to become a semiconductor chip, and a monitor region for optical evaluation Rmn.

【0285】次に、本実施形態におけるプラズマエッチ
ング方法について、図9(a)〜(c)を参照しながら
説明する。
Next, the plasma etching method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 (a) to 9 (c).

【0286】図9(a)に示す工程の前に、ウエハ10
3上のモニター領域Rmnにおいて、広さが例えば13
×13μm2 のn型半導体領域(比抵抗値が約0.02
Ωcm)101が形成されている。一方、チップ領域R
tpには各種の半導体素子が形成されており、図9
(a)には、その例として、ポリシリコンからなるゲー
ト電極106と、厚みが例えば6nmのゲート酸化膜1
07と、n型ソース領域108及びn型ドレイン領域1
09とを有するMOSトランジスタが示されている。そ
して、ウエハのほぼ全面上に層間絶縁膜104が堆積さ
れている。なお、本実施形態では、n型半導体領域10
1は、n型ソース領域108及びn型ドレイン領域10
9と同じ導電型かつ同じ濃度の不純物がドープされてい
るが、後述のように、モニター用領域Rmn内の半導体
領域には、モニターされる半導体素子内のソース・ドレ
イン領域とは異なる導電型,異なる濃度を有する不純物
をドープしておいてもよい。
Before the step shown in FIG.
3, the monitor area Rmn has a size of, for example, 13
× 13 μm 2 n-type semiconductor region (resistivity of about 0.02
Ωcm) 101 is formed. On the other hand, the chip region R
At tp, various semiconductor elements are formed.
3A shows, as an example, a gate electrode 106 made of polysilicon and a gate oxide film 1 having a thickness of, for example, 6 nm.
07, the n-type source region 108 and the n-type drain region 1
9 is shown. An interlayer insulating film 104 is deposited on almost the entire surface of the wafer. In this embodiment, the n-type semiconductor region 10
1 denotes an n-type source region 108 and an n-type drain region 10
9 is doped with the same conductivity type and the same concentration of impurities. As described later, the semiconductor region in the monitoring region Rmn has a conductivity type different from that of the source / drain region in the monitored semiconductor element. Impurities having different concentrations may be doped.

【0287】次に、図9(b)に示す工程において、層
間絶縁膜104上にコンタクトホール形成用フォトレジ
ストマスク105が形成され、このフォトレジストマス
ク105を用いて、層間絶縁膜104を選択的に除去す
るためのドライエッチングが行われる。このドライエッ
チングは、プラズマを利用したエッチングであり、エッ
チング条件は、例えば、チャンバ(図示せず)内に、A
rガス、CHF3 ガス及びCF4 ガスの混合ガスを、A
rガスの流量が80sccm、CHF3 ガスの流量が4
5sccm、CF4 ガスの流量が20sccmで、全体
のガス圧力を80mTorrとして、パワー400Wで
高周波放電させる。このドライエッチング工程により、
MOSトランジスタのn型ソース領域108,n型ドレ
イン領域109にそれぞれ到達するコンタクトホールで
ある開口110a,110bが形成されると同時に、n
型半導体領域101に到達するモニター用の開口110
cが形成される。そして、プラズマ発光法による各開口
110a〜110cの形成の完了が検知された時点で
は、ウエハ103上のn型ソース領域108,n型ドレ
イン領域109,n型半導体領域101には、ダメージ
層Rdm1,Rdm2,Rdm3がそれぞれ形成されて
いる。
Next, in a step shown in FIG. 9B, a photoresist mask 105 for forming a contact hole is formed on the interlayer insulating film 104, and the interlayer insulating film 104 is selectively formed using the photoresist mask 105. Dry etching is performed for removal. This dry etching is etching using plasma, and the etching condition is, for example, A A in a chamber (not shown).
r gas, a mixed gas of CHF3 gas and CF4 gas
The flow rate of the r gas is 80 sccm and the flow rate of the CHF3 gas is 4
High-frequency discharge is performed at a power of 400 W at a flow rate of 5 sccm, a flow rate of CF4 gas of 20 sccm, and an overall gas pressure of 80 mTorr. By this dry etching process,
Openings 110a and 110b, which are contact holes reaching the n-type source region 108 and the n-type drain region 109 of the MOS transistor, respectively, are formed at the same time as n
Opening 110 for monitoring reaching semiconductor region 101
c is formed. When the completion of the formation of each of the openings 110a to 110c by the plasma emission method is detected, the damage layers Rdm1 and Rdm1 are provided in the n-type source region 108, the n-type drain region 109 and the n-type semiconductor region 101 on the wafer 103. Rdm2 and Rdm3 are formed respectively.

【0288】次に、図9(c)に示す工程で、ドライエ
ッチングにより生じたダメージ層Rdm1〜Rdm3を
取り除くためのライトエッチング(ドライエッチング)
を行う。このとき、本実施形態では、ガス流量・圧力は
変化させず、パワーを200Wに下げた条件を適用して
いる。
Next, in the step shown in FIG. 9C, light etching (dry etching) for removing the damaged layers Rdm1 to Rdm3 caused by dry etching.
I do. At this time, in the present embodiment, a condition in which the power is reduced to 200 W is applied without changing the gas flow rate and pressure.

【0289】図10は、プラズマ処理を行ったサンプル
とプラズマ処理を行っていないサンプルとについて、照
射励起光の強度を変えたときのプローブ光の反射強度の
変化割合を測定したデータである。同図に示されるデー
タからわかるように、プラズマ処理を行ったサンプルの
プローブ光の反射強度の変化(ΔR/R)の値は、プラ
ズマ処理を行わないサンプルに比較して小さくなってい
る。
FIG. 10 shows data obtained by measuring the change ratio of the reflection intensity of the probe light when the intensity of the irradiation excitation light is changed for the sample subjected to the plasma treatment and the sample not subjected to the plasma treatment. As can be seen from the data shown in the figure, the value of the change (ΔR / R) in the reflection intensity of the probe light of the sample subjected to the plasma treatment is smaller than that of the sample not subjected to the plasma treatment.

【0290】したがって、本実施形態においても、上記
第1の実施形態と同様に、光変調反射率分光を利用し
て、所望の量だけライトエッチングを行い、低抵抗の半
導体領域からなるソース・ドレイン領域の形成などを行
うことができる。
Therefore, in this embodiment, similarly to the first embodiment, light etching is performed by a desired amount using light modulation reflectance spectroscopy, and the source / drain made of a low-resistance semiconductor region is formed. For example, formation of a region can be performed.

【0291】特に、本実施形態のごとく、プローブ光5
07をウエハの表面に対して垂直方向から入射させてそ
の反射強度を検出するようにした場合、プローブ光を基
板の表面に対して傾いた方向から入射させるのに比べ
て、微小領域でのSiダメージ層の評価が容易に行うこ
とができるので、モニター領域Rmnという無駄なスペ
ースを低減できる利点がある。
In particular, as in the present embodiment, the probe light 5
07 is incident on the surface of the wafer in a perpendicular direction and the reflection intensity is detected, compared to the case where the probe light is incident on the surface of the substrate in a direction inclined to the surface of the wafer, Since the evaluation of the damaged layer can be easily performed, there is an advantage that a useless space such as the monitor region Rmn can be reduced.

【0292】また、プローブ光507を垂直方向から入
射させた場合には、反射強度も大きくなるつまり検知感
度が高くなる。つまり、現実に高精度の測定を行うため
には、S/N比を上げるために1カ所の測定点について
何回もチョッピングを行って得たデータを積算する必要
がある。ところが、プローブ光507を垂直方向から入
射させた場合には、1回のチョッピングあたりの測定で
高いS/N比が得られるので、チョッピング回数が低減
され評価時間が短縮される。具体的には、例えばウエハ
の表面に対して垂直方向から入射させた場合には、45
°傾いた方向から入射させた場合に比べ、評価時間が1
枚あたり、15分から3分で済み評価時間を大幅に低減
することができる。インラインでエッチングのダメージ
層を評価する際には、この評価時間の短縮によるメリッ
トは極めて大きいといえる。
When the probe light 507 is incident from the vertical direction, the reflection intensity increases, that is, the detection sensitivity increases. That is, in order to actually perform high-accuracy measurement, it is necessary to integrate data obtained by repeatedly performing chopping at one measurement point in order to increase the S / N ratio. However, when the probe light 507 is incident from the vertical direction, a high S / N ratio can be obtained by one measurement per chopping, so that the number of times of chopping is reduced and the evaluation time is shortened. Specifically, for example, when the light is incident on the surface of the wafer in a vertical direction, 45
° Evaluation time is 1 compared to the case of incidence from an inclined direction.
The evaluation time can be greatly reduced in 15 to 3 minutes per sheet. When evaluating a damaged layer in etching in-line, it can be said that the merit of shortening the evaluation time is extremely large.

【0293】なお、本実施形態では、ウエハ103内
に、チップ領域Rtpとは別にモニター用領域Rmnを
設けたが、本発明は、斯かる実施形態に限定されるもの
ではなく、チップ領域Rtp内に光学的評価パターンを
設けても本実施形態と同様の効果が得られる。さらに、
基板の表面に対して垂直方向からプローブ光を照射する
場合、光学的評価パターンを別途設けなくても、コンタ
クト窓を直接観察することも可能である。
In the present embodiment, the monitoring region Rmn is provided in the wafer 103 separately from the chip region Rtp. However, the present invention is not limited to this embodiment, and the present invention is not limited to this. Even if an optical evaluation pattern is provided, the same effect as in the present embodiment can be obtained. further,
When irradiating the surface of the substrate with probe light from a vertical direction, it is possible to directly observe the contact window without separately providing an optical evaluation pattern.

【0294】また、一定時間内のライトエッチング処理
による反射強度の変化割合(ΔR/R)の変動量を管理
することで、装置の異常を迅速に把握し、装置トラブル
が防止できる。
Further, by managing the amount of change in the change ratio (ΔR / R) of the reflection intensity due to the light etching process within a certain period of time, abnormality of the device can be quickly grasped, and trouble of the device can be prevented.

【0295】上記第1,第2の実施形態では、エッチン
グ加工をプラズマを用いたドライエッチングとしたが、
本発明は斯かる実施形態に限定されるものではなく、例
えばスパッタリング等によるプラズマを利用しないドラ
イエッチングや、ウエットエッチング等に対しても適用
することができる。
In the first and second embodiments, the etching process is dry etching using plasma.
The present invention is not limited to this embodiment, and can be applied to, for example, dry etching without using plasma by sputtering or the like, or wet etching.

【0296】また、第1,第2の実施形態は、当初に大
きなダメージ層がある半導体領域に対してそのダメージ
層を除去するためのエッチングだけでなく、ダメージ層
がほとんどない半導体領域をエッチングしていく際のエ
ッチングに対しても適用できる。さらに、シリコン酸化
膜の形成あるは除去時における膜厚の検出や、半導体基
板のアニール処理の際の結晶性の回復程度の検出など、
広く半導体領域の構造に関する情報を得るために本発明
の光学的評価方法を利用することもできる。
Further, in the first and second embodiments, not only the etching for removing the damaged region from the semiconductor region where the large damaged layer is initially formed, but also the semiconductor region having almost no damaged layer is etched. It can also be applied to etching when going. Furthermore, detection of the film thickness when forming or removing the silicon oxide film, detection of the degree of recovery of the crystallinity during the annealing process of the semiconductor substrate, etc.
The optical evaluation method of the present invention can also be used to obtain information on the structure of a semiconductor region widely.

【0297】さらに、第1,第2の実施形態では、チッ
プ領域Rtp内の第1の半導体領域であるソース・ドレ
イン領域108,109と第2の半導体領域であるモニ
ター用領域Rmn内のn型半導体領域101との不純物
濃度や深さを同じとしているが、本発明は斯かる実施形
態に限定されるものではなく、第1の半導体領域と第2
の半導体領域の不純物濃度や不純物の導電型が異なって
いてもよいものとする。あらかじめ実験を行っておけ
ば、第1の半導体領域における適正なコンタクト抵抗を
得るための第2の半導体領域における光学的特性(上記
実施形態ではコンタクト抵抗)がわかるからである。た
とえば、モニター領域Rmnにおける不純物濃度を特別
に濃くしておいて、反射強度の変化割合の検知感度を高
くしておくことも可能である。
In the first and second embodiments, the source / drain regions 108 and 109 which are the first semiconductor regions in the chip region Rtp and the n-type regions in the monitor region Rmn which is the second semiconductor region are provided. Although the impurity concentration and the depth of the semiconductor region 101 are the same, the present invention is not limited to this embodiment, and the first semiconductor region and the second
The semiconductor regions may have different impurity concentrations or different impurity conductivity types. This is because if an experiment is performed in advance, the optical characteristics (contact resistance in the above embodiment) in the second semiconductor region for obtaining an appropriate contact resistance in the first semiconductor region can be found. For example, it is possible to make the impurity concentration in the monitor region Rmn particularly high so as to increase the detection sensitivity of the change ratio of the reflection intensity.

【0298】(第3の実施形態)本実施形態では、光学
的モニターシステムの実施形態について説明する。な
お、半導体装置の加工方法は、上記第1,第2の実施形
態や注記した変形可能な形態と同様に行うことができ
る。
(Third Embodiment) In this embodiment, an embodiment of an optical monitor system will be described. The method for processing the semiconductor device can be performed in the same manner as in the first and second embodiments and the noted deformable modes.

【0299】図11は、本実施形態における光学的評価
装置を示す斜視図である。同図において、図8に示す構
成部品と同じ構成部品には同じ符号を付している。すな
わち、上記第2の実施形態と同様に、ウエハステージ5
04と、Xeランプ502と、ミラー506と、Arイ
オンレーザー503と、チョッパ510と、観測システ
ム兼解析システム509とが設けられている。そして、
本実施形態の特徴は、励起光511とプローブ光507
とを同軸上に誘導するためのミラー523と、ウエハ1
03のn型半導体領域から反射される励起光及びプロー
ブ光が混在した反射光518を分光するための分光器5
21と、該分光器521で分光された各波長における光
の強度を検出するための検出器522とを備えている点
である。上記Xeランプ502、ミラー506及び52
3、Arイオンレーザー503、チョッパ510、及び
分光器521により光学システム530が構成されてい
る。
FIG. 11 is a perspective view showing an optical evaluation device according to the present embodiment. 8, the same components as those shown in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals. That is, similarly to the second embodiment, the wafer stage 5
04, a Xe lamp 502, a mirror 506, an Ar ion laser 503, a chopper 510, and an observation / analysis system 509. And
The feature of this embodiment is that the excitation light 511 and the probe light 507
523 for coaxially guiding the wafer 1 and the wafer 1
The spectroscope 5 for dispersing the reflected light 518 in which the excitation light and the probe light reflected from the n-type semiconductor region 03 are mixed.
21 and a detector 522 for detecting the intensity of light at each wavelength separated by the spectroscope 521. Xe lamp 502, mirrors 506 and 52
3. An optical system 530 includes an Ar ion laser 503, a chopper 510, and a spectroscope 521.

【0300】本実施形態の光学的評価装置においては、
Xeランプ502で生成されたプローブ光507と、A
rイオンレーザー503で生成された励起光511と
は、ミラー523により同軸上に誘導され、ミラー50
6によって共に反射された後、ウエハステージ504上
に設置されたウエハ103上のn型半導体領域101に
送られる。そして、n型半導体領域で反射された反射プ
ローブ光と反射励起光とが混在した反射光518は、ミ
ラー506を通過して分光器521に送られ、検出器5
22によりその強度が検出された後、観測システム兼解
析システム509によりその強度の変化が解析される。
In the optical evaluation device of this embodiment,
A probe light 507 generated by the Xe lamp 502 and A
The excitation light 511 generated by the r ion laser 503 is guided coaxially by the mirror 523 and
After being reflected together by the laser beam 6, it is sent to the n-type semiconductor region 101 on the wafer 103 set on the wafer stage 504. The reflected light 518 in which the reflected probe light and the reflected excitation light reflected by the n-type semiconductor region are mixed passes through the mirror 506 and is sent to the spectroscope 521, where the light is detected.
After the intensity is detected by 22, the change in the intensity is analyzed by the observation and analysis system 509.

【0301】したがって、本実施形態の光学的評価装置
を利用して、第2の実施形態で示した方法と同様の方法
により、プラズマ処理を施したサンプルを評価すること
ができる。加えて、本実施形態では、プローブ光と励起
光とを共通の光軸に誘導してから、観測点であるウエハ
103上のn型半導体領域に入射させるように構成され
ているので、観測点へのアライメントが非常に簡便に行
うことができ、また、装置の構成が簡素になる。
Therefore, by using the optical evaluation apparatus of the present embodiment, it is possible to evaluate the sample subjected to the plasma processing by the same method as the method described in the second embodiment. In addition, the present embodiment is configured such that the probe light and the excitation light are guided to a common optical axis and then incident on the n-type semiconductor region on the wafer 103 which is the observation point. Alignment can be performed very easily, and the configuration of the apparatus can be simplified.

【0302】さらに、本実施形態の構成により、第2の
実施形態で示している方法に比べて、より微小な半導体
領域でのSiダメージ層の評価が容易に行うことができ
る。また、励起光も鉛直方向から入射するため、ビーム
径を約30μmまで絞ることができ、45°傾いた方向
から励起光を入射させる場合に比べ、さらに微少な観測
点でのサンプル評価を行うことができる。また、評価時
間も、第2の実施形態の約20%まで短縮することがで
きる。
Further, according to the structure of the present embodiment, the evaluation of the Si damage layer in a finer semiconductor region can be easily performed as compared with the method shown in the second embodiment. In addition, since the excitation light is also incident from the vertical direction, the beam diameter can be reduced to about 30 μm, and the sample evaluation should be performed at a smaller observation point than when the excitation light is incident from a direction inclined at 45 °. Can be. In addition, the evaluation time can be reduced to about 20% of the second embodiment.

【0303】したがって、ウエハ内にモニター領域を別
途設けなくても、ウエハのLSI内に広めの半導体領域
があればそれを利用してプラズマ加工のダメージ等を測
定することが可能になる。
Therefore, even if a monitor area is not separately provided in the wafer, if there is a wide semiconductor area in the LSI of the wafer, it is possible to measure the damage of plasma processing or the like by using the wide semiconductor area.

【0304】(第4の実施形態)図12は、第4の実施
形態における光学的評価装置を示す斜視図である。同図
において、図11に示す構成部品と同じ構成部品には同
じ符号を付している。すなわち、上記第3の実施形態と
同様に、ウエハステージ504と、Xeランプ502
と、ミラー506及び523と、Arイオンレーザー5
03と、チョッパ510と、観測システム兼解析システ
ム509とが設けられている。そして、本実施形態の特
徴は、ウエハ103のn型半導体領域から反射されるプ
ローブ光と励起光とが混在した反射光518のうち特定
の波長範囲の光を通過させるためのフィルター525
(ピーク波長が350nm)と、このフィルター525
を通過した光の強度を検出するための検出器524とを
備えている点である。上記Xeランプ502、ミラー5
06及び523、Arイオンレーザー503、チョッパ
510、及びフィルター525により光学システム53
0が構成されている。
(Fourth Embodiment) FIG. 12 is a perspective view showing an optical evaluation device according to a fourth embodiment. In the figure, the same components as those shown in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals. That is, similarly to the third embodiment, the wafer stage 504 and the Xe lamp 502
, Mirrors 506 and 523, and Ar ion laser 5
03, a chopper 510, and an observation / analysis system 509 are provided. The present embodiment is characterized in that a filter 525 for passing light in a specific wavelength range among reflected light 518 in which probe light and excitation light reflected from the n-type semiconductor region of the wafer 103 are mixed.
(The peak wavelength is 350 nm) and this filter 525
And a detector 524 for detecting the intensity of light that has passed through. Xe lamp 502, mirror 5
06 and 523, an Ar ion laser 503, a chopper 510, and a filter 525 to form an optical system 53.
0 is configured.

【0305】本実施形態の光学的評価装置では、上記各
実施形態の方法とは異なり、プローブ光の特定の波長範
囲における反射強度の変化割合を分光せずに観測するこ
とができる。この方法により、評価に要する時間を数秒
のオーダにまで短縮することができる。
In the optical evaluation apparatus of this embodiment, unlike the method of each of the above embodiments, it is possible to observe the change ratio of the reflection intensity in a specific wavelength range of the probe light without spectroscopy. With this method, the time required for evaluation can be reduced to the order of several seconds.

【0306】図13は、本実施形態の光学的評価装置を
用いて、ライトエッチングを20秒間行った後における
プローブ光の反射強度の変化割合(ΔR/R)を、RF
バイアスパワーを変化させて、測定した結果を示す図で
ある。この場合、反射プローブ光を分光してスペクトル
解析するのではなく、検出器524によりフィルター5
25を透過した光を観測しているので、同図に示す結果
は、フィルター特性から波長範囲350nmから390
nmの光の強度を積分して検出していることと考えられ
る。図13をみると、プラズマ強度を大きくするほどプ
ローブ光の反射強度の変化割合(ΔR/R)が低下して
いるので、加工領域におけるダメージが大きくなってい
ることがわかる。すなわち、本実施形態の方法において
も、プラズマ処理の加工程度の相違による測定光の反射
率の変化割合の相違を明確に検出することができた。本
実施形態では、前述したように、スペクトル解析が必要
でないため、評価時間は、数秒のオーダまで短縮するこ
とができた。
FIG. 13 shows the change ratio (ΔR / R) of the reflection intensity of the probe light after performing light etching for 20 seconds using the optical evaluation apparatus of the present embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a measurement result obtained by changing a bias power. In this case, instead of spectrally analyzing the reflected probe light and analyzing the spectrum, the detector 524 filters the filter 5.
Since the light transmitted through 25 was observed, the result shown in FIG.
It is considered that the intensity of the light of nm was integrated and detected. FIG. 13 shows that as the plasma intensity increases, the rate of change (ΔR / R) in the reflection intensity of the probe light decreases, so that the damage in the processing region increases. That is, also in the method of the present embodiment, it was possible to clearly detect the difference in the change rate of the reflectance of the measurement light due to the difference in the processing degree of the plasma processing. In the present embodiment, as described above, since the spectrum analysis is not necessary, the evaluation time can be reduced to the order of several seconds.

【0307】(第5の実施形態)図14は、第5の実施
形態における光学的評価装置を示す斜視図である。同図
において、図11と同じ構成部品には同じ符号を記して
いる。すなわち、上記第3の実施形態と同様に、ウエハ
ステージ504と、Xeランプ502と、チョッパ51
0と、分光器521と、検出器522とが設けられてい
る。そして、本実施形態の特徴は、光学システム530
内に、Xeランプ502で生成された光をプローブ50
7と励起光511とに分離するビームスプリッター52
6と、励起光511を反射させるためのミラー527
と、プローブ光507を反射させ、ウエハ103からの
反射光518を透過させるミラー528と、プローブ光
507を透過させかつ励起光511を反射させて両者を
共にウエハに導くとともに、反射光を透過させる組合せ
ミラー529とを備えている点である。上記Xeランプ
502、チョッパ521、ビームスプリッター526、
ミラー527及び528、組合せミラー529、及び分
光器521により光学システム530が構成されてい
る。
(Fifth Embodiment) FIG. 14 is a perspective view showing an optical evaluation device according to a fifth embodiment. In the figure, the same components as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals. That is, similarly to the third embodiment, the wafer stage 504, the Xe lamp 502, and the chopper 51
0, a spectroscope 521, and a detector 522. The feature of this embodiment is that the optical system 530
The light generated by the Xe lamp 502 is
Beam splitter 52 for separating light into light 7 and excitation light 511
6 and a mirror 527 for reflecting the excitation light 511
And a mirror 528 that reflects the probe light 507 and transmits the reflected light 518 from the wafer 103, and transmits the probe light 507 and reflects the excitation light 511 to guide both to the wafer and transmit the reflected light. The point is that a combination mirror 529 is provided. The Xe lamp 502, the chopper 521, the beam splitter 526,
The mirrors 527 and 528, the combination mirror 529, and the spectroscope 521 constitute an optical system 530.

【0308】すなわち、本実施形態では、上記各実施形
態とは異なり、1つの光源であるXeランプ502から
の光をプローブ光507と励起光511とに分離させて
から、上記各実施形態におけると同様の光変調反射率分
光測定を行う。したがって、本実施形態によれば、光源
が1つで済むことから光学システム530が図14に示
すようにコンパクト化することができ、またレーザを用
いる必要がないために低コスト、メンテナンス効率の向
上を図ることができる。
That is, in the present embodiment, unlike the above embodiments, the light from the Xe lamp 502, which is one light source, is separated into the probe light 507 and the excitation light 511. The same light modulation reflectance spectroscopy is performed. Therefore, according to the present embodiment, the optical system 530 can be made compact as shown in FIG. 14 because only one light source is required, and the cost is reduced and the maintenance efficiency is improved because there is no need to use a laser. Can be achieved.

【0309】図15は、本実施形態の光学的評価装置を
用いて、ライトエッチングを20秒間行った後における
プローブ光の反射強度の変化割合(ΔR/R)を、RF
バイアスパワーを変化させて、測定した結果を示す図で
ある。図15をみると、プラズマ強度を大きくするほど
プローブ光の反射強度の変化割合(ΔR/R)が低下し
ているので、加工領域におけるダメージが大きくなって
いることがわかる。すなわち、本実施形態の方法におい
ても、プラズマ処理の加工程度の相違による測定光の反
射率の変化の相違を明確に検出することができる。
FIG. 15 shows the change ratio (ΔR / R) of the reflection intensity of the probe light after performing the light etching for 20 seconds using the optical evaluation apparatus of the present embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a measurement result obtained by changing a bias power. FIG. 15 shows that as the plasma intensity increases, the rate of change (ΔR / R) in the reflection intensity of the probe light decreases, so that the damage in the processing region increases. That is, also in the method of the present embodiment, it is possible to clearly detect the difference in the change in the reflectance of the measurement light due to the difference in the processing degree of the plasma processing.

【0310】図16は、本実施形態の光学的評価装置を
用いて、波長376nm(エネルギー3.3eV)にお
けるプローブ光の反射強度の変化割合(ΔR/R)の初
期値に対する比の時間的変化を測定した結果を示す図で
ある。同図に示すように、ライトエッチングの進行に伴
うプローブ光の反射強度の変化割合(ΔR/R)の変化
は、基本的に図5に示す変化とほとんど同じである。た
だし、本実施形態では、反射強度の変化割合(ΔR/
R)の値そのものが図5に示す値よりも大きい。これ
は、励起光も上方から入力させたことで、感度が高くな
ったことを意味している。
FIG. 16 shows a temporal change in the ratio of the change rate (ΔR / R) of the reflection intensity of the probe light to the initial value at a wavelength of 376 nm (energy 3.3 eV) using the optical evaluation apparatus of this embodiment. It is a figure which shows the result of having measured. As shown in the figure, the change in the change rate (ΔR / R) of the reflection intensity of the probe light accompanying the progress of the light etching is basically almost the same as the change shown in FIG. However, in the present embodiment, the change ratio of the reflection intensity (ΔR /
The value of R) itself is larger than the value shown in FIG. This means that the sensitivity was increased by inputting the excitation light also from above.

【0311】(第2〜第5の実施形態に共通のプラズマ
処理装置)図17は、上記第2〜第5の実施形態におい
て共通に使用されるプラズマ処理装置の構造を概略的に
示す断面図である。同図に示すように、プラズマ処理装
置は、チャンバ200と、プラズマ発生用の高周波電力
を供給するためのRF電源211と、カップリングコン
デンサ212と、チャンバ200内の底部に設置された
下部電極213と、チャンバ200内の天井部に設置さ
れた上部電極214と、チャンバ200の側壁に設けら
れた覗き窓218,219と、チャンバ200の天井部
中央付近に設けられた観測用窓220とを備えている。
ただし、同図においてウエハステージは図示を省略され
ている。そして、RF電源211から供給される高周波
電力により上部電極214と下部電極213との間にプ
ラズマ領域401を生ぜしめて、下部電極213の上に
設置されたウエハ103内のn型半導体領域101を加
工するように構成されている。
(Plasma Processing Apparatus Common to Second to Fifth Embodiments) FIG. 17 is a sectional view schematically showing the structure of a plasma processing apparatus commonly used in the second to fifth embodiments. It is. As shown in the figure, the plasma processing apparatus includes a chamber 200, an RF power supply 211 for supplying high-frequency power for plasma generation, a coupling capacitor 212, and a lower electrode 213 installed at the bottom in the chamber 200. An upper electrode 214 installed on the ceiling of the chamber 200, viewing windows 218 and 219 provided on the side wall of the chamber 200, and an observation window 220 provided near the center of the ceiling of the chamber 200. ing.
However, the wafer stage is not shown in FIG. Then, a plasma region 401 is generated between the upper electrode 214 and the lower electrode 213 by the high-frequency power supplied from the RF power source 211, and the n-type semiconductor region 101 in the wafer 103 placed on the lower electrode 213 is processed. It is configured to be.

【0312】そして、上記第3〜第5の実施形態におい
ては、図17に示すように、光学システム530をチャ
ンバ200の観測用窓220の上方にまとめて配置する
ことができる。ただし、第2の実施形態では、プローブ
光用の光学システムのみを観測用窓220の上方に配置
し、励起光用の光学的システムは覗き窓218,219
の側方に配置することになる。
In the third to fifth embodiments, as shown in FIG. 17, the optical system 530 can be collectively arranged above the observation window 220 of the chamber 200. However, in the second embodiment, only the optical system for the probe light is arranged above the observation window 220, and the optical system for the excitation light is the viewing windows 218 and 219.
Will be arranged on the side.

【0313】このようなプラズマ処理装置の構造によ
り、ウエハ面に垂直な方向から少なくともプローブ光を
入射することが可能になり、プローブ光の反射率の変化
を観測することで、リアルタイムにプロセス観測を実現
することができるのである。また、光学的システムから
の信号531を利用して、加工条件へのフィードバック
等を行うことができる。
With the structure of such a plasma processing apparatus, at least probe light can be incident from a direction perpendicular to the wafer surface. By observing a change in the reflectivity of the probe light, process observation can be performed in real time. It can be achieved. In addition, feedback to processing conditions and the like can be performed using the signal 531 from the optical system.

【0314】(第6の実施形態)図18は、第6の実施
形態における半導体装置の熱処理装置(アニール処理装
置)の構成を概略的に示す断面図である。図18示すよ
うに、反応容器607内には、石英チューブ603が取
り付けられており、石英チューブ603の内側面上には
ウエハサセプタ602を介してウエハ103が設置され
ている。石英チューブ603の外側面の上には赤外線を
用いたヒーター604が取り付けられており、このヒー
ター604によって石英チューブ603内のウエハ10
3を加熱するようにしている。また、反応容器607に
は反応ガスの導入口609と、反応ガスの排出口610
とが設けられており、反応ガスの流量は流量制御計60
8によって適宜調整できるようになされている。また、
反応容器607の側部には、2つの観測用石英窓60
5,606が互いに相対向して設けられている。ウエハ
103の一部にはn型半導体領域101(比抵抗値約
0.02Ωcm)が設けられており、一方の観測用石英
窓605からウエハ103上のn型半導体領域101に
入射させた光を他方の観測用石英窓606から取り出せ
るように構成されている。このウエハ103のn型半導
体領域101には図示しないが、光学的評価のためのパ
ターン(大きさは13×13μm2 )が設けられてい
る。
(Sixth Embodiment) FIG. 18 is a sectional view schematically showing a configuration of a heat treatment apparatus (annealing apparatus) for a semiconductor device according to a sixth embodiment. As shown in FIG. 18, a quartz tube 603 is mounted in a reaction vessel 607, and a wafer 103 is placed on an inner surface of the quartz tube 603 via a wafer susceptor 602. A heater 604 using infrared light is mounted on the outer surface of the quartz tube 603, and the heater 604 is used for the wafer 10 in the quartz tube 603.
3 is heated. The reaction vessel 607 has a reaction gas inlet 609 and a reaction gas outlet 610.
Is provided, and the flow rate of the reaction gas is controlled by a flow controller 60.
8, so that it can be adjusted appropriately. Also,
Two observation quartz windows 60 are provided on the side of the reaction vessel 607.
5,606 are provided facing each other. An n-type semiconductor region 101 (specific resistance value of about 0.02 Ωcm) is provided in a part of the wafer 103, and light incident on the n-type semiconductor region 101 on the wafer 103 from one observation quartz window 605 is provided. It is configured so that it can be taken out from the other observation quartz window 606. Although not shown, a pattern (having a size of 13 × 13 μm 2 ) for optical evaluation is provided in the n-type semiconductor region 101 of the wafer 103.

【0315】また、反応容器607の外には、反応容器
607内に入射する測定光であるプローブ光618を発
生するXeランプ611と、反応容器607内に励起光
620を発生するArイオンレーザー612(出力1
W)と、この励起光620を周波数200Hzでチョッ
ピングするチョッパー614と、ウエハ103上のn型
半導体領域101から反射される反射プローブ光619
を受けてその強度を検出する検出器613とが配設され
ている。すなわち、Xeランプ611で発生したプロー
ブ光618を評価パターンであるウエハ103上のn型
半導体領域101に照射する一方、Arイオンレーザー
612で発生した励起光620も周波数200Hzでチ
ョッパー614によりチョッピングしながらウエハ10
3上のn型半導体領域101に照射し、励起光620の
照射・非照射によるn型半導体領域101からの反射プ
ローブ光619の強度の変化から、反射率の変動をモニ
ターするように構成されている。そして、制御系コンピ
ュータ615により、ヒーター604,チョッパー61
4及び流量制御計608の動作を制御する一方、検出器
613の検出信号を取り込んでn型半導体領域101の
光学的特性を監視するように構成されている。なお、チ
ョッパ614と、反射光の強度を検出する検出器613
とは同期して動作するように構成されている。
Further, outside the reaction vessel 607, a Xe lamp 611 for generating a probe light 618, which is measurement light, which enters the reaction vessel 607, and an Ar ion laser 612 for generating an excitation light 620 in the reaction vessel 607. (Output 1
W), a chopper 614 for chopping the excitation light 620 at a frequency of 200 Hz, and a reflected probe light 619 reflected from the n-type semiconductor region 101 on the wafer 103.
And a detector 613 for receiving the intensity and detecting the intensity. That is, while the probe light 618 generated by the Xe lamp 611 is irradiated on the n-type semiconductor region 101 on the wafer 103 as the evaluation pattern, the excitation light 620 generated by the Ar ion laser 612 is also chopped by the chopper 614 at a frequency of 200 Hz. Wafer 10
3 is configured to irradiate the n-type semiconductor region 101 on the substrate 3 and monitor a change in reflectance from a change in intensity of the reflected probe light 619 from the n-type semiconductor region 101 due to irradiation / non-irradiation of the excitation light 620. I have. Then, the heater 604 and the chopper 61 are controlled by the control system computer 615.
4 and the operation of the flow controller 608, while detecting the detection signal of the detector 613 and monitoring the optical characteristics of the n-type semiconductor region 101. The chopper 614 and a detector 613 for detecting the intensity of the reflected light
And is configured to operate in synchronization with.

【0316】次に、反射率の変化を利用した光学的評価
方法の原理について説明する。
Next, the principle of an optical evaluation method using a change in reflectance will be described.

【0317】測定光の反射率の変化割合とは、評価対象
である半導体領域に励起光が照射されているときの測定
光の反射率と励起光が照射されていないときの反射率と
の差ΔRを、半導体領域に励起光が照射されていないと
きの反射率Rで割った値(ΔR/R)である。このよう
な測定光の反射率の変化は、以下の作用によって生じる
と考えられる。一般的に、半導体に光を照射すると、光
によって励起されてキャリア数が増大し、その後、キャ
リアが元のエネルギー準位に戻る際には光を放出して消
滅する。このキャリア数の変化に伴い電界強度が強くな
ったり弱くなったり変化する。したがって、励起光が照
射されているときと、励起光が照射されていないときと
では、測定光の反射強度が異なる。そして、半導体領域
の構造が完全な結晶状態である場合には、反射率の変化
割合は、測定光の波長に依存して変化する。つまり、測
定光の反射率の変化割合を測定光の各波長についてプロ
ットしたスペクトルは、半導体領域を構成する半導体の
伝導帯の底と価電子帯の頂上との差であるエネルギーギ
ャップに応じた特徴的な変化特性を示す。
The rate of change of the reflectance of the measurement light is the difference between the reflectance of the measurement light when the semiconductor region to be evaluated is irradiated with the excitation light and the reflectance when the excitation light is not irradiated. This is a value (ΔR / R) obtained by dividing ΔR by the reflectance R when the semiconductor region is not irradiated with the excitation light. It is considered that such a change in the reflectance of the measurement light is caused by the following operation. In general, when a semiconductor is irradiated with light, the semiconductor is excited by the light to increase the number of carriers, and then emits and disappears when the carriers return to the original energy level. The electric field intensity increases or decreases with the change in the number of carriers. Therefore, the reflection intensity of the measurement light differs between when the excitation light is irradiated and when the excitation light is not irradiated. When the structure of the semiconductor region is in a perfect crystalline state, the rate of change of the reflectance changes depending on the wavelength of the measurement light. In other words, the spectrum in which the change rate of the reflectance of the measurement light is plotted for each wavelength of the measurement light has a characteristic according to the energy gap which is the difference between the bottom of the conduction band and the top of the valence band of the semiconductor constituting the semiconductor region. Characteristic change characteristics.

【0318】図22は、その一例を示す。つまり、エネ
ルギーが約3.3eVに相当する波長の領域では反射率
の変化割合(ΔR/R)が極小値(極値)を示し、エネ
ルギーが3.5eVに相当する波長の領域では反射率の
変化割合(ΔR/R)が極大値(極値)を示す。反射率
の変化割合(ΔR/R)の極値のうち極小値の方が極大
値よりも絶対値が大きい。
FIG. 22 shows an example. In other words, the reflectance change rate (ΔR / R) shows a minimum value (extreme value) in the wavelength region where the energy is about 3.3 eV, and the reflectance ratio in the wavelength region where the energy is 3.5 eV. The rate of change (ΔR / R) indicates the maximum value (extreme value). Of the extreme values of the reflectance change rate (ΔR / R), the absolute value of the minimum value is larger than the maximum value.

【0319】ところが、半導体内に結晶学的な欠陥や電
子構造の正常状態からのずれなどの構造的な乱れが多く
存在すると、その領域にはエネルギー準位の低い捕獲準
位が存在することになる。そして、このような構造の乱
れによって生じたエネルギー準位の低い領域がキャリア
の捕獲層として機能するために、キャリア数の増加量が
減少し、電界強度の差が少なくなる。したがって、不純
物イオンの注入によって生じた半導体領域内の構造が乱
れた領域の深さや乱れの程度が大きいほど測定光の反射
率の変化割合(ΔR/R)が小さくなり、構造の乱れが
大きい場合には励起光の照射による測定光の反射率の変
化がほとんどなくなる。つまり、このような場合には、
測定光の反射率の変化割合を測定光の各波長についてプ
ロットしたスペクトルは、ほぼ一定の小さな値を示すだ
けとなる。
However, if there are many structural disturbances such as crystallographic defects and electronic structure deviation from a normal state in a semiconductor, a trap level having a low energy level exists in that region. Become. Since a region having a low energy level generated by such a disorder of the structure functions as a carrier trapping layer, the amount of increase in the number of carriers decreases, and the difference in electric field intensity decreases. Therefore, the greater the depth and the degree of the disorder in the region in which the structure in the semiconductor region is disordered due to the implantation of the impurity ions, the smaller the rate of change (ΔR / R) in the reflectivity of the measurement light, and The change in the reflectance of the measurement light due to the irradiation of the excitation light hardly occurs. In other words, in such a case,
A spectrum in which the change ratio of the reflectance of the measurement light is plotted for each wavelength of the measurement light shows only a substantially constant small value.

【0320】以上のことから、この測定光の反射率の変
化割合をモニターすることにより、不純物イオンの注入
後のアニールプロセスにおける半導体領域の回復の程度
に関する情報を得ることができるのである。
As described above, by monitoring the rate of change of the reflectance of the measurement light, information on the degree of recovery of the semiconductor region in the annealing process after the implantation of the impurity ions can be obtained.

【0321】次に、図19及び図20を参照しながら、
イオン注入後のアニールプロセスにおけるプローブ光の
反射率の変化割合のスペクトルの経時変化について説明
する。
Next, referring to FIGS. 19 and 20,
The following describes the change over time in the spectrum of the rate of change of the reflectance of the probe light in the annealing process after ion implantation.

【0322】図19は、プローブ光の波長λの逆数に比
例するエネルギーの値と反射率の変化割合(ΔR/R)
との関係を示すスペクトル線図である。ただし、図19
の横軸は実質的には測定光の波長を連続的に変化させた
ものにほかならないので、結局、図19は波長の変化に
対する反射率の変化割合(ΔR/R)のスペクトルを示
している。また、本実施形態では、照射するプローブ光
618の強度は一定であるので、励起光620の照射・
非照射時における反射プローブ光619の強度差ΔRを
励起光620の非照射時における強度Rで割ることで、
反射率の変化割合(ΔR/R)を算出している。なお、
図19の反射率の変化割合(ΔR/R)の値は、初期の
状態を0とする相対値である。
FIG. 19 shows an energy value proportional to the reciprocal of the wavelength λ of the probe light and a change ratio of the reflectance (ΔR / R).
FIG. 9 is a spectrum diagram showing the relationship between However, FIG.
Since the horizontal axis is substantially the same as the one in which the wavelength of the measurement light is continuously changed, FIG. 19 shows the spectrum of the change ratio (ΔR / R) of the reflectance with respect to the change of the wavelength. . In this embodiment, since the intensity of the probe light 618 to be irradiated is constant, the irradiation of the excitation light 620
By dividing the intensity difference ΔR of the reflected probe light 619 during non-irradiation by the intensity R of non-irradiation of the excitation light 620,
The change ratio (ΔR / R) of the reflectance is calculated. In addition,
The value of the change ratio (ΔR / R) of the reflectance in FIG. 19 is a relative value with the initial state being 0.

【0323】熱処理工程を開始する前の状態では、反応
容器607内に収納されているウエハ103上のn型半
導体領域101には、すでに不純物イオン注入プロセス
において、ドーズ量が約1×1015cm-2、注入エネル
ギーが約35keVの条件で、ヒ素(As)が導入され
ている。図19中のスペクトル線S0 は、不純物イオン
の注入直後における反射率の変化割合(ΔR/R)のス
ペクトルである。
Before the start of the heat treatment step, the dose amount of the n-type semiconductor region 101 on the wafer 103 housed in the reaction vessel 607 is about 1 × 10 15 cm in the impurity ion implantation process. -2 , arsenic (As) is introduced under the condition that the implantation energy is about 35 keV. A spectrum line S 0 in FIG. 19 is a spectrum of a change ratio (ΔR / R) of the reflectance immediately after the impurity ions are implanted.

【0324】また、図19中のスペクトル線S10は、こ
のウエハ103を図18で示す装置によりN2 ガス雰囲
気中で900℃、10秒間アニール処理したときの反射
率の変化割合(ΔR/R)のスペクトルであり、図19
中のスペクトル線S25は同じ条件で25秒間アニールし
たときの反射率の変化割合(ΔR/R)のスペクトルで
ある。同図に示すように、アニール処理が進行するにつ
れて、反射率の変化割合(ΔR/R)のスペクトルの形
状が大きく変化していることがわかる。つまり、このス
ペクトル形状は、アニール処理によるSi結晶性の回復
を示すものであり、回復が進むにつれて反射率の変化割
合(ΔR/R)のスペクトル線の極大側のピーク値が上
方に、極小側のピーク値が下方に移動していることがわ
かる。
The spectral line S 10 in FIG. 19 indicates the rate of change in reflectance (ΔR / R) when the wafer 103 was annealed at 900 ° C. for 10 seconds in an N 2 gas atmosphere using the apparatus shown in FIG. ) And FIG.
The middle spectral line S 25 is the spectrum of the rate of change in reflectance (ΔR / R) when annealed for 25 seconds under the same conditions. As shown in the figure, it can be seen that the shape of the spectrum of the reflectance change rate (ΔR / R) greatly changes as the annealing process proceeds. In other words, this spectrum shape indicates the recovery of the Si crystallinity due to the annealing treatment. As the recovery progresses, the peak value of the spectral line of the reflectance change ratio (ΔR / R) on the maximum side increases upward and decreases on the minimum side. It can be seen that the peak value of has moved downward.

【0325】そこで、本実施形態では、スペクトル線中
でより変化幅の大きい極小ピーク値に着目し、不純物イ
オンの注入後のアニールプロセスにおける回復程度をス
ペクトル線の極小ピーク値によって監視するようにして
いる。ただし、図19に示すように、スペクトル線には
エネルギーが約3.3eV(波長376nm)の点で極
小ピーク値があるので、反射プローブ光619のエネル
ギー3.3eVに相当する波長における反射率の変化割
合をスペクトル線の極小ピーク値と仮定する。
Therefore, in the present embodiment, attention is paid to the minimum peak value having a larger variation width in the spectrum line, and the degree of recovery in the annealing process after the implantation of impurity ions is monitored by the minimum peak value of the spectrum line. I have. However, as shown in FIG. 19, since the spectral line has a minimum peak value at the point where the energy is about 3.3 eV (wavelength 376 nm), the reflectance of the reflected probe light 619 at a wavelength corresponding to the energy 3.3 eV is obtained. The rate of change is assumed to be the minimum peak value of the spectral line.

【0326】図20は、図18で示す装置を用い、反射
プローブ光619のエネルギー3.3eVに相当する波
長における反射率の変化割合をスペクトル線の極小ピー
ク値と仮定して、ウエハ103のアニールプロセスにお
けるスペクトル線の極小ピーク値の経時変化を示す図で
ある。同図に示すように、アニールプロセスの時間の経
過とともに半導体領域の結晶性の回復が進行するので、
極小ピーク値は時間とともに増大する。極小ピーク値が
−12.0になった時点(35秒)でアニール処理を終
了しても、半導体領域(本実施形態ではSi結晶)の結
晶性が十分回復していることがラマン分光により確認で
きた。
FIG. 20 shows the annealing of the wafer 103 using the apparatus shown in FIG. 18 and assuming that the change rate of the reflectance at a wavelength corresponding to the energy of 3.3 eV of the reflected probe light 619 is the minimum peak value of the spectrum line. It is a figure which shows the time-dependent change of the minimum peak value of the spectral line in a process. As shown in the figure, the recovery of the crystallinity of the semiconductor region progresses with the lapse of time of the annealing process.
The minimum peak value increases with time. It is confirmed by Raman spectroscopy that the crystallinity of the semiconductor region (Si crystal in this embodiment) is sufficiently recovered even when the annealing process is completed when the minimum peak value becomes -12.0 (35 seconds). did it.

【0327】したがって、本実施形態では、ある程度の
余裕をもって定められたアニール処理の時間ではなく、
あらかじめモニターウエハーについて行った実験等よ
り、現実のアニールプロセスにおけるスペクトル線中の
極小ピーク値の変化によりアニール処理プロセスを制御
することで、安定した結晶性とともに安定した不純物プ
ロファイルを有したデバイス製造が実現できる。すなわ
ち、アニール処理中において、特定波長(エネルギー領
域)での反射率の変化割合(ΔR/R)をモニターする
ことにより、安定したアニール処理プロセス及び良好な
特性を有するデバイス製造を実現できる。
Therefore, in the present embodiment, the annealing time is not a predetermined time with a certain margin, but
Based on experiments conducted on monitor wafers in advance, realizing device manufacturing with stable crystallinity and a stable impurity profile by controlling the annealing process by changing the minimum peak value in the spectrum line in the actual annealing process it can. That is, during the annealing process, by monitoring the rate of change (ΔR / R) of the reflectance at a specific wavelength (energy region), it is possible to realize a stable annealing process and the manufacture of a device having good characteristics.

【0328】さらに、本実施形態では、極小ピーク値が
−12.0になるまでに要する時間を管理し、その時間
が、40秒を超えた時点で、本熱処理装置の定期メンテ
ナンスを行った。図23は、ウエハの処理枚数に対する
スペクトル線の極小ピーク値が−12.0になるまでの
アニール時間の変化を示す。このように、ウエハの処理
枚数に応じて極小ピーク値が−12.0に達するまでの
時間が長くなるのは、装置構成部品の劣化によるものと
考えられる。従来の管理方法では、40秒を越えるアニ
ールを行った場合には、半導体領域におけるコンタクト
抵抗不良などのトラブルが発生していたが、本発明の管
理手法によれば、そのようなトラブルの発生を抑制する
ことができる。すなわち、本実施形態の光学的な管理手
法とプロセス時間管理手法の融合により、従来の方法で
は困難であった熱処理工程のプロセス管理をも実現する
ことができ、よって、安定した稼動を達成することがで
きる。
Further, in this embodiment, the time required until the minimum peak value becomes -12.0 is managed, and when the time exceeds 40 seconds, the heat treatment apparatus is periodically maintained. FIG. 23 shows a change in annealing time until the minimum peak value of the spectral line becomes -12.0 with respect to the number of processed wafers. The reason why the time required for the minimum peak value to reach -12.0 in accordance with the number of processed wafers is prolonged is considered to be due to deterioration of the components of the apparatus. According to the conventional management method, when annealing for more than 40 seconds is performed, a trouble such as a contact resistance failure in the semiconductor region occurs. However, according to the management method of the present invention, such a trouble occurs. Can be suppressed. That is, by combining the optical management method and the process time management method of the present embodiment, it is possible to realize the process management of the heat treatment process, which was difficult with the conventional method, and thus achieve stable operation. Can be.

【0329】なお、第6の実施形態において、図18に
示す光学的モニターシステムに代えて、第2の実施形態
における図8に示す光学的モニターシステムや、第3の
実施形態における図9に示す光学的モニターシステム、
第4の実施形態における図12に示す光学的モニターシ
ステム、第5の実施形態における図14に示す光学的モ
ニターシステムなどを使用することができる。
Note that in the sixth embodiment, the optical monitor system shown in FIG. 8 in the second embodiment and the optical monitor system shown in FIG. Optical monitoring system,
The optical monitor system shown in FIG. 12 in the fourth embodiment, the optical monitor system shown in FIG. 14 in the fifth embodiment, and the like can be used.

【0330】(第7の実施形態)次に、不純物濃度の計
測方法に関する第2の実施形態について説明する。
(Seventh Embodiment) Next, a description will be given of a second embodiment relating to a method of measuring an impurity concentration.

【0331】本実施形態では、上記第2の実施形態で使
用した図8に示す光学的モニターシステムを用いる。
In this embodiment, the optical monitor system shown in FIG. 8 used in the second embodiment is used.

【0332】ただし、本実施形態では、励起光511は
チョッパ510によって周波数100Hzでチョッピン
グされて、ウエハ103のn型半導体領域103aに間
欠的に照射される。そして、この観測システム兼解析シ
ステム509で計測された反射強度に関するデータは、
信号線を介して熱処理制御システム(図示せず)に送ら
れる。また、チョッパ510と、反射プローブ光の強度
を検出する検出器とは同期して動作するように構成され
ている。
However, in the present embodiment, the excitation light 511 is chopped by the chopper 510 at a frequency of 100 Hz, and is applied intermittently to the n-type semiconductor region 103a of the wafer 103. Then, the data regarding the reflection intensity measured by the observation system / analysis system 509 is:
It is sent to a heat treatment control system (not shown) via a signal line. Further, the chopper 510 and the detector for detecting the intensity of the reflected probe light are configured to operate in synchronization.

【0333】図21は、実際に観測して得られた反射率
の変化割合のスペクトル線における極小ピーク値と不純
物導入の際の不純物のドーズ量との関係を示す。不純物
はヒ素(As)であり、実験を行ったドーズ量は1.0
×1015cm-2、5.0×1015cm-2、5.0×10
14cm-2、1.0×1014cm-2であり、いずれの場合
にもイオンの加速エネルギーは150keVである。ま
た、熱処理は、N2 ガス雰囲気中で、850C、1時間
行っている。図22には、ドーズ量が1.0×1015
-2の場合の反射率の変化割合(ΔR/R)のスペクト
ルを示す。
FIG. 21 shows the relationship between the minimum peak value in the spectral line of the rate of change of the reflectance obtained by actually observing and the dose of the impurity when introducing the impurity. The impurity was arsenic (As), and the dose of the experiment was 1.0.
× 10 15 cm -2 , 5.0 × 10 15 cm -2 , 5.0 × 10
14 cm −2 and 1.0 × 10 14 cm −2 , and in each case, the acceleration energy of the ions is 150 keV. The heat treatment is performed at 850 C for one hour in an N 2 gas atmosphere. FIG. 22 shows that the dose amount is 1.0 × 10 15 c
4 shows a spectrum of a change ratio (ΔR / R) of the reflectance when m −2 .

【0334】図21からわかるように、不純物が導入さ
れたサンプルの反射率の変化割合(ΔR/R)の極小ピ
ーク値は、ドーズ量の増加とともに負の側に大きくなっ
ていくことがわかる。すなわち、反射率の変化割合(Δ
R/R)が不純物濃度を反映したものであり、反射率の
変化割合(ΔR/R)をモニターすることにより、熱処
理後の最終的な基板内の不純物濃度を知ることができる
ことを意味している。したがって、この極小ピーク値が
ある値になるまで不純物のイオン注入と拡散用の熱処理
とを行うことにより、n型半導体領域101における所
望の不純物濃度に正確に制御することが可能になる。
As can be seen from FIG. 21, the minimum peak value of the reflectance change ratio (ΔR / R) of the sample into which the impurities are introduced increases toward the negative side as the dose increases. That is, the change rate of the reflectance (Δ
R / R) reflects the impurity concentration, meaning that the final impurity concentration in the substrate after the heat treatment can be known by monitoring the rate of change of the reflectance (ΔR / R). I have. Therefore, by performing ion implantation of impurities and heat treatment for diffusion until the minimum peak value reaches a certain value, it becomes possible to accurately control the impurity concentration in the n-type semiconductor region 101 to a desired impurity concentration.

【0335】なお、上記第6,第7の実施形態では、不
純物イオンの注入により生じた欠陥等に起因する構造の
乱れを回復させるための熱処理工程について説明した
が、本発明の熱処理はかかる実施形態に限定されるもの
ではなく、エッチングによって生じた欠陥などに起因す
る構造の乱れを回復させるための熱処理工程についても
適用されるものである。
In the sixth and seventh embodiments, the heat treatment process for recovering the structural disorder caused by the defects and the like caused by the implantation of the impurity ions has been described. The present invention is not limited to the embodiment, and may be applied to a heat treatment step for recovering a disorder of a structure due to a defect or the like caused by etching.

【0336】なお、第7の実施形態において、図8に示
す光学的モニターシステムに代えて、第3の実施形態に
おける図9に示す光学的モニターシステムや、第4の実
施形態における図12に示す光学的モニターシステム、
第5の実施形態における図14に示す光学的モニターシ
ステムなどを使用することができる。
In the seventh embodiment, the optical monitor system shown in FIG. 9 in the third embodiment or the optical monitor system shown in FIG. 12 in the fourth embodiment is used instead of the optical monitor system shown in FIG. Optical monitoring system,
The optical monitor system shown in FIG. 14 in the fifth embodiment or the like can be used.

【0337】(第8の実施形態)以下、図24〜図29
を参照しながら、第8の実施形態に係る半導体装置(絶
縁膜)の光学的評価装置及び評価方法について説明す
る。
(Eighth Embodiment) Hereinafter, FIGS. 24 to 29 will be described.
An optical evaluation device and an evaluation method for a semiconductor device (insulating film) according to the eighth embodiment will be described with reference to FIG.

【0338】図24は、本実施形態に係る絶縁膜の光学
的モニターシステムの構成を概略的に示す斜視図であ
る。図24において、701はシリコン酸化膜が形成さ
れたウエハ状態の半導体基板、702はウエハステー
ジ、703は出力150Wの第2の光源であるXeラン
プ、704は偏光子、705は検光子を備えた検出器、
706はXeランプ光であるプローブ光(測定光)、7
07は反射プローブ光、708は検出器705からの信
号を伝達するための信号線、709は出力が5Wの第1
の光源であるArイオンレーザ、710は励起光を変調
するためのチョッパー、711はチョッパー710によ
り変調された励起光である励起光、712は励起光の変
調との同期信号を伝達するための信号線、713は制御
システムをそれぞれ示す。そして、検出器705は、反
射プローブ光707の強度を各波長について連続的なス
ペクトルを測定するように構成されている。また、励起
光711は、チョッパー710によって周波数500H
zでチョッピングされて、半導体基板701の表面に対
して垂直な方向から半導体基板701の被測定領域に間
欠的に照射されるように構成されている。さらに、チョ
ッパ710と、反射光の強度を検出する検出器705と
は同期して動作するように構成されている。
FIG. 24 is a perspective view schematically showing a configuration of an optical system for monitoring an insulating film according to the present embodiment. In FIG. 24, 701 is a semiconductor substrate in a wafer state on which a silicon oxide film is formed, 702 is a wafer stage, 703 is a Xe lamp as a second light source of 150 W output, 704 is a polarizer, and 705 is provided with an analyzer. Detector,
Reference numeral 706 denotes a probe light (measurement light) which is Xe lamp light;
07 is a reflection probe light, 708 is a signal line for transmitting a signal from the detector 705, and 709 is the first 5 W output.
710, a chopper for modulating the excitation light, 711, an excitation light that is the excitation light modulated by the chopper 710, and 712, a signal for transmitting a synchronization signal with the modulation of the excitation light. Lines 713 indicate control systems, respectively. The detector 705 is configured to measure a continuous spectrum of the intensity of the reflected probe light 707 for each wavelength. The excitation light 711 is supplied to the chopper 710 at a frequency of 500H.
It is configured to be chopped by z and to intermittently irradiate a measurement region of the semiconductor substrate 701 from a direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate 701. Further, the chopper 710 and the detector 705 for detecting the intensity of the reflected light are configured to operate in synchronization.

【0339】一方、図25に示すように、被測定領域で
ある半導体基板701のn型半導体領域701b上に
は、たとえば温度850℃下の熱酸化法によりシリコン
酸化膜701cが形成されている。プローブ光706は
このシリコン酸化膜701cを通過してその直下のn型
半導体領域701bに入射され、n形半導体領域701
bの表面で反射される。そして、この反射プローブ光7
07は、シリコン酸化膜701cを通過して外方に出射
される。
On the other hand, as shown in FIG. 25, a silicon oxide film 701c is formed on the n-type semiconductor region 701b of the semiconductor substrate 701 as a measured region by, for example, a thermal oxidation method at a temperature of 850 ° C. The probe light 706 passes through the silicon oxide film 701c and is incident on the n-type semiconductor region 701b immediately below the silicon oxide film 701c.
b. Then, the reflection probe light 7
07 is emitted outward through the silicon oxide film 701c.

【0340】ただし、図24において図示されていない
が、例えば図18に示すような構造と類似した熱酸化を
行うためのチャンバーが配置されており、ウエハステー
ジ702はこのチャンバー内に設置され、チャンバーに
はプローブ光706、反射プローブ光707及び励起光
711を通過させるための窓が設けられている。
Although not shown in FIG. 24, for example, a chamber for performing thermal oxidation similar to the structure shown in FIG. 18 is provided, and the wafer stage 702 is set in this chamber. Is provided with a window through which the probe light 706, the reflected probe light 707, and the excitation light 711 pass.

【0341】ここで、光変調反射率分光法の基本的な原
理と、本実施形態に係る反射プローブ光707の反射強
度の変化割合(ΔR/R)の測定方法とについて説明す
る。
Here, the basic principle of the light modulation reflectance spectroscopy and the method of measuring the change rate (ΔR / R) of the reflection intensity of the reflection probe light 707 according to the present embodiment will be described.

【0342】一般的に、半導体に光を照射すると、光に
よって励起されてキャリア数が増大し、その後、キャリ
アが元のエネルギー準位に戻る際には光を放出して消滅
する。このキャリア数の変化に伴い半導体領域の表面電
界強度が変化する。したがって、励起光が照射されてい
るときと励起光が照射されていないときとでは、測定光
が半導体領域の表面で反射される割合つまり測定光の反
射率が異なる。すなわち、励起光の照射によって生じる
べき電界強度の変化の大きさが被測定領域の何らかの特
性に依存して変わるのであれば、測定光の反射率の変化
割合を測定することにより、被測定領域の特性を評価で
きるはずである。本発明は、このような光変調反射率分
光の技術を前提としている。
In general, when a semiconductor is irradiated with light, the semiconductor is excited by the light to increase the number of carriers. Thereafter, when the carriers return to the original energy level, the semiconductor emits light and disappears. The surface electric field intensity of the semiconductor region changes with the change in the number of carriers. Therefore, the rate at which the measurement light is reflected on the surface of the semiconductor region, that is, the reflectance of the measurement light, differs between when the excitation light is irradiated and when the excitation light is not irradiated. In other words, if the magnitude of the change in the electric field strength to be caused by the irradiation of the excitation light changes depending on some characteristic of the measurement area, the change rate of the reflectance of the measurement light is measured to measure the change rate of the measurement light. The properties should be able to be evaluated. The present invention is based on such a technique of light modulation reflectance spectroscopy.

【0343】そこで、本実施形態では、まず、被測定領
域である半導体基板701のシリコン酸化膜701cを
通過させてその直下のn型半導体領域701bに励起光
711を間欠的に照射しながら、別の方向からプローブ
光706を連続的にシリコン酸化膜701cを通過させ
てその直下のn型半導体領域701bに照射して、反射
プローブ光707の反射強度の変化を検出する。そし
て、励起光711が照射されているときと照射されてい
ないときの反射プローブ光707の反射強度の差ΔR
を、励起光711が照射されていないときの反射強度R
で割った値(ΔR/R)が反射強度の変化割合として解
析システム713で検知される。ここで、反射強度の変
化割合(ΔR/R)は、照射されるプローブ光706の
強度が一定であることを前提として、反射率の代わりに
使用されているものであり、技術的に意味があるのは反
射率の変化割合である。以上の構成により、プローブ光
の反射強度の変化割合の変動がモニターされる。そし
て、図24に示す解析システム713のディスプレイ上
には、図示するような測定光の反射強度の変化割合(Δ
R/R)のスペクトルが表示される。
Therefore, in the present embodiment, first, while passing through the silicon oxide film 701c of the semiconductor substrate 701, which is the region to be measured, and the n-type semiconductor region 701b immediately thereunder intermittently, the excitation light 711 is intermittently irradiated. , The probe light 706 is continuously passed through the silicon oxide film 701c and irradiated on the n-type semiconductor region 701b immediately therebelow to detect a change in the reflection intensity of the reflected probe light 707. The difference ΔR between the reflection intensity of the reflection probe light 707 when the excitation light 711 is irradiated and the reflection intensity when the excitation light 711 is not irradiated
Is the reflection intensity R when the excitation light 711 is not irradiated.
The value (ΔR / R) divided by is detected by the analysis system 713 as a change ratio of the reflection intensity. Here, the rate of change of the reflection intensity (ΔR / R) is used instead of the reflectance, assuming that the intensity of the probe light 706 to be irradiated is constant, and is technically meaningful. There is a change rate of the reflectance. With the above configuration, the change in the change rate of the reflection intensity of the probe light is monitored. Then, on the display of the analysis system 713 shown in FIG. 24, the change rate (Δ
(R / R) spectrum is displayed.

【0344】図26は、上記検出器705によって測定
された反射強度の変化割合(ΔR/R)のスペクトルを
示す。同図において、曲線Spaは正常なシリコン酸化膜
を有する半導体基板からの反射強度の変化割合(ΔR/
R)のスペクトルを示し、曲線Spb,Spcは不良のシリ
コン酸化膜を有する半導体基板からの反射強度の変化割
合(ΔR/R)のスペクトルを示す。これらの反射強度
の変化割合(ΔR/R)のスペクトルの形状の相違か
ら、良品の半導体基板の反射強度の変化割合(ΔR/
R)はある一定の範囲(同図の斜線で示す領域)に収ま
るのに対し、不良のシリコン酸化膜を有する半導体基板
からの反射強度の変化割合(ΔR/R)はこの範囲から
はみ出るほど大きいということがわかった。このような
相違が生じる原因については、以下の作用によるものと
考えられる。
FIG. 26 shows a spectrum of a change ratio (ΔR / R) of the reflection intensity measured by the detector 705. In the figure, a curve Spa represents a rate of change of the reflection intensity from a semiconductor substrate having a normal silicon oxide film (ΔR /
R), and the curves Spb and Spc show the spectrum of the change ratio (ΔR / R) of the reflection intensity from the semiconductor substrate having the defective silicon oxide film. From the difference in the spectrum shape of the change ratio of the reflection intensity (ΔR / R), the change ratio (ΔR / R
R) falls within a certain range (the area indicated by oblique lines in the figure), whereas the rate of change (ΔR / R) of the reflection intensity from the semiconductor substrate having the defective silicon oxide film is so large that it goes out of this range. I understood that. The cause of such a difference is considered to be due to the following operation.

【0345】図27(a)に示すように、シリコン酸化
膜を通過させてその直下のn型半導体領域に励起光71
1を照射するとn型半導体領域にキャリアが発生し、こ
のキャリア数の変化に伴い表面電界強度がΔΦだけ増大
する。この表面電界強度の変化ΔΦが生じることで、励
起光が照射されているときと照射されていないときとで
反射強度が異なることは、既に説明したとおりである。
ここで、n型半導体領域の上にシリコン酸化膜が形成さ
れていると、n型半導体領域の表面層にキャリアのトラ
ップとなる欠陥サイトが発生するので、測定光の反射率
の変化分は小さくなるはずである。
As shown in FIG. 27A, the excitation light 71 is passed through the silicon oxide film and applied to the n-type semiconductor region immediately below the silicon oxide film.
Irradiation with 1 generates carriers in the n-type semiconductor region, and the surface electric field intensity increases by ΔΦ with the change in the number of carriers. As described above, the change ΔΦ in the surface electric field intensity causes the reflection intensity to be different between when the excitation light is irradiated and when the excitation light is not irradiated.
Here, when a silicon oxide film is formed on the n-type semiconductor region, a defect site serving as a trap of carriers occurs in the surface layer of the n-type semiconductor region, so that the change in the reflectance of the measurement light is small. Should be.

【0346】ところが、図27(b)に示すように、シ
リコン酸化膜中にトラップ電子が存在していると、この
電子によってn型半導体領域にはより大きな表面電界強
度の変化ΔΦ’が生じることになる。このために、トラ
ップ電子が多く存在するシリコン酸化膜の直下のn型半
導体領域から反射強度の変化割合(ΔR/R)は、トラ
ップ電子が少ないシリコン酸化膜の直下のn型半導体領
域からの反射強度の変化割合(ΔR/R)よりも大きく
なると考えられる。つまり、図26に示すような反射強
度の変化割合(ΔR/R)の大きいスペクトルSpb,S
pcを与える半導体基板のシリコン酸化膜には多くのトラ
ップ電子が存在していることになる。このようなトラッ
プ電子は、シリコン酸化膜の欠陥が多いほど多く存在す
ることは知られている。なお、トラップ電子が多く存在
していると、絶縁破壊によるキャリアパスが発生しやす
くなり、絶縁膜の寿命が短いこともわかっている。
However, as shown in FIG. 27B, when trapped electrons are present in the silicon oxide film, these electrons cause a larger change in surface electric field intensity ΔΦ ′ in the n-type semiconductor region. become. For this reason, the change ratio (ΔR / R) of the reflection intensity from the n-type semiconductor region immediately below the silicon oxide film where many trapped electrons are present depends on the reflection from the n-type semiconductor region directly below the silicon oxide film where few trapped electrons are present. It is considered that the rate of change becomes larger than the rate of change of the intensity (ΔR / R). That is, the spectra Spb, Sb having a large change ratio (ΔR / R) of the reflection intensity as shown in FIG.
Many trapped electrons are present in the silicon oxide film of the semiconductor substrate that gives pc. It is known that such trapped electrons are more present as the number of defects in the silicon oxide film increases. It is also known that when a large number of trapped electrons are present, a carrier path due to dielectric breakdown easily occurs, and the life of the insulating film is short.

【0347】そこで、発明者は、上記推論を裏付けるた
めに、厚みが2〜4nm程度のシリコン酸化膜に電気的
ストレスをその大きさを種々に変えて印加する実験を行
って、図28に示すデータを得た。図28は、反射強度
の変化割合(ΔR/R)のスペクトル中のピーク強度
と、水銀プローバによる容量の測定より得られたおのお
のの酸化膜中のトラップ電子密度との関係を示す図であ
る。同図において、縦軸はトラップ電子密度(×1011
cm2 )を示し、横軸は反射強度の変化割合(ΔR/
R)のスペクトル中の3.35eV付近の極小ピーク値
(波長375nm付近に対応する)を与えるピーク信号
強度の相対値をとっている。図28に示すように、ピー
ク信号強度の絶対値が増大するほどトラップ電子密度も
増大しているので、反射強度の変化割合(ΔR/R)の
絶対値がある範囲よりも大きいときにはシリコン酸化膜
の品質がよくない(つまりトラップ電子が多く存在して
いる)と評価することができる。
To support the above inference, the inventor conducted an experiment in which electrical stress was applied to a silicon oxide film having a thickness of about 2 to 4 nm while changing its magnitude variously, and the results are shown in FIG. Data obtained. FIG. 28 is a diagram showing the relationship between the peak intensity in the spectrum of the rate of change of the reflection intensity (ΔR / R) and the trapped electron density in each oxide film obtained from the measurement of the capacitance by the mercury prober. In the figure, the vertical axis represents the trap electron density (× 10 11
cm 2 ), and the horizontal axis represents the rate of change of the reflection intensity (ΔR /
The relative value of the peak signal intensity giving the minimum peak value around 3.35 eV (corresponding to the wavelength around 375 nm) in the spectrum of R) is taken. As shown in FIG. 28, the trapping electron density increases as the absolute value of the peak signal intensity increases. Therefore, when the absolute value of the change ratio (ΔR / R) of the reflection intensity is larger than a certain range, the silicon oxide film Can be evaluated as having poor quality (that is, many trapped electrons are present).

【0348】すなわち、反射強度の変化割合(ΔR/
R)(絶対値)が所定値以上であればゲート酸化膜を不
良と判定することは、上述のような推論が理論的に正し
いかどうかは別にして、経験的に得られる因果関係に合
致している。したがって、反射強度の変化割合(ΔR/
R)をモニターすることにより、絶縁膜中の電子トラッ
プ量を特定できるため、絶縁膜の電気的特性の管理を光
学的に行うことができる。
That is, the change rate of the reflection intensity (ΔR /
If R) (absolute value) is equal to or more than a predetermined value, determining that the gate oxide film is defective depends on the causal relationship obtained empirically, whether or not the above inference is theoretically correct. I do. Therefore, the change rate of the reflection intensity (ΔR /
By monitoring R), the amount of electron traps in the insulating film can be specified, so that the electrical characteristics of the insulating film can be managed optically.

【0349】次に、このような光学的評価により半導体
デバイスの製造における工程管理を行った実施例につい
て説明する。
Next, an embodiment in which the process management in the manufacture of a semiconductor device is performed by such an optical evaluation will be described.

【0350】図29に示すように、反射強度の変化割合
(ΔR/R)のスペクトル中のピーク値が−0.25〜
0.25×10-3の範囲に収まるのであれば良品とし、
逆にこの範囲に収まらないのであれば不良と設定して、
半導体基板(ウエハ)の上に熱酸化によりシリコン酸化
膜を試作する際の工程管理を行った。図29において、
横軸は処理枚数を示し、縦軸は3.35eV付近におけ
る反射強度の変化割合(ΔR/R)(ピーク値)であ
る。125枚ごとに1回の割合でモニターした結果、7
50枚目のところで突如信号が大きく変化した。これ
は、突発的なトラブルであり、このときのゲート酸化膜
の特性は、ゲートへの印加電圧Vgが−6.6Vのとき
に、信頼性を示す破壊までの時間tbd(寿命値)が10
0sec程度であった。通常の寿命値tbdは104 se
c以上であるから、この寿命値は異常に低い値であるこ
とがわかる。この場合、迅速なトラブルへの対応によっ
てトラブルの原因を取り除くことができ、その後の不良
の発生を防止することができた。このように、本発明で
は、光学的な特性評価による製造工程の管理を行うこと
により、従来の電気的特性の評価による管理よりも迅速
な対応ができ、サンプルの試作工程や、MOSデバイス
の製造工程における歩留まりの悪化を確実に防止するこ
とができる。
As shown in FIG. 29, the peak value in the spectrum of the change ratio (ΔR / R) of the reflection intensity was −0.25 to
If it falls within the range of 0.25 × 10 -3 , it is considered a good product.
Conversely, if it does not fall within this range, set it as bad,
Process control was performed when a silicon oxide film was prototyped on a semiconductor substrate (wafer) by thermal oxidation. In FIG. 29,
The horizontal axis indicates the number of processed sheets, and the vertical axis indicates the change rate (ΔR / R) (peak value) of the reflection intensity around 3.35 eV. As a result of monitoring once every 125 sheets, 7
The signal suddenly changed greatly at the 50th sheet. This is a sudden trouble, and the characteristics of the gate oxide film at this time are as follows. When the voltage Vg applied to the gate is -6.6 V, the time tbd (lifetime value) until destruction indicating reliability is 10%.
It was about 0 sec. Normal life value tbd is 10 4 sec
Since it is equal to or longer than c, it can be seen that this life value is abnormally low. In this case, the cause of the trouble can be eliminated by quickly responding to the trouble, and the occurrence of a subsequent failure can be prevented. As described above, according to the present invention, the management of the manufacturing process by the evaluation of the optical characteristics enables quicker response than the management by the conventional evaluation of the electrical characteristics. Deterioration of the yield in the process can be reliably prevented.

【0351】なお、予め実験を行って、適正な電子トラ
ップ密度に対応する容量(電気的特性)の適正範囲と、
この適正範囲に相当する反射強度の変化割合(ΔR/
R)の適正範囲との関係を求めておけば、反射強度の変
化割合(ΔR/R)が適正範囲に入るように製造条件を
制御することができる。
It should be noted that an experiment was conducted in advance to determine the appropriate range of the capacity (electrical characteristics) corresponding to the appropriate electron trap density,
The change rate of the reflection intensity corresponding to this appropriate range (ΔR /
If the relationship between R) and the appropriate range is determined, the manufacturing conditions can be controlled so that the change ratio (ΔR / R) of the reflection intensity falls within the appropriate range.

【0352】なお、本実施形態において、図24に示す
光学的モニターシステムに代えて、第2の実施形態にお
ける図8に示す光学的モニターシステムや、第3の実施
形態における図9に示す光学的モニターシステム、第4
の実施形態における図12に示す光学的モニターシステ
ム、第5の実施形態における図14に示す光学的モニタ
ーシステムなどを使用することができる。
In this embodiment, the optical monitor system shown in FIG. 8 in the second embodiment and the optical monitor system shown in FIG. 9 in the third embodiment are replaced with the optical monitor system shown in FIG. Monitor system, fourth
The optical monitor system shown in FIG. 12 in the embodiment, the optical monitor system shown in FIG. 14 in the fifth embodiment, and the like can be used.

【0353】また、本実施形態における光学的モニター
システムにおいて、測定光の光源の選定により、あるい
はフィルターの取り付けにより、600nm以下、より
好ましくは300〜600nmの波長範囲の測定光を半
導体領域に照射するようにすることが好ましい。かかる
波長範囲の光は、半導体領域への侵入深さが数10nm
以上にならないので、シリコン酸化膜等の絶縁膜内のト
ラップ電子の影響を受けやすい表面領域からの反射光の
強度の差に基づき感度の高い光学的評価を行うことがで
きる。
In the optical monitoring system according to the present embodiment, the semiconductor region is irradiated with measurement light having a wavelength of 600 nm or less, more preferably 300 to 600 nm, by selecting a light source of the measurement light or attaching a filter. It is preferable to do so. Light having such a wavelength range has a penetration depth of several tens of nm into the semiconductor region.
Since this is not the case, highly sensitive optical evaluation can be performed based on the difference in the intensity of light reflected from a surface region that is easily affected by trapped electrons in an insulating film such as a silicon oxide film.

【0354】(第9の実施形態)次に、第9の実施形態
について説明する。図30(a)〜(c)は、ゲート電
極及びゲート酸化膜のパターニング工程を示すウエハの
断面図である。ただし、本実施形態では、第1の実施形
態における図4に示すエッチング装置を使用して、ゲー
ト電極及びゲート酸化膜のパターニングを行うものとす
る。
(Ninth Embodiment) Next, a ninth embodiment will be described. FIGS. 30A to 30C are cross-sectional views of a wafer showing a step of patterning a gate electrode and a gate oxide film. However, in this embodiment, the gate electrode and the gate oxide film are patterned using the etching apparatus shown in FIG. 4 in the first embodiment.

【0355】まず、図30(a)に示す工程の前に、ウ
エハ803上のチップ領域Rtpの基板領域には、しき
い値制御用の低濃度の不純物が導入された第1半導体領
域800が設けられており、この第1半導体領域800
に半導体素子であるMOSトランジスタが形成される。
一方、ウエハ803上のモニター領域Rmnには、広さ
が例えば13×13μm2 のn型不純物が導入された第
2半導体領域801(比抵抗値が約0.02Ωcm)が
形成されている。そして、基板の全面上には、厚みが例
えば6nmのゲート酸化膜807と、ポリシリコンから
なるゲート電極膜806とが堆積されている。さらに、
ゲート電極膜806の上には、ゲート電極形成用のパタ
ーン形状を有するフォトレジストマスク809が形成さ
れている。ただし、このフォトレジストマスク809
は、第2半導体領域801の上方にも開口領域を有して
いる。
First, before the step shown in FIG. 30A, a first semiconductor region 800 into which a low-concentration impurity for controlling a threshold value is introduced is formed in a substrate region of a chip region Rtp on a wafer 803. Provided in the first semiconductor region 800
Then, a MOS transistor as a semiconductor element is formed.
On the other hand, in the monitor region Rmn on the wafer 803, a second semiconductor region 801 (having a specific resistance of about 0.02 Ωcm) having a size of, for example, 13 × 13 μm 2 and doped with an n-type impurity is formed. On the entire surface of the substrate, a gate oxide film 807 having a thickness of, for example, 6 nm and a gate electrode film 806 made of polysilicon are deposited. further,
On the gate electrode film 806, a photoresist mask 809 having a pattern shape for forming a gate electrode is formed. However, this photoresist mask 809
Also has an opening region above the second semiconductor region 801.

【0356】次に、図30(b)に示す工程において、
フォトレジストマスク809を用いたドライエッチング
(プラズマエッチング)により、ゲート電極膜806が
除去され、ゲート電極806aが形成される。このと
き、第2半導体領域801のゲート電極膜が除去され
て、ゲート酸化膜807が露出した状態となっている。
Next, in the step shown in FIG.
The gate electrode film 806 is removed by dry etching (plasma etching) using the photoresist mask 809, and a gate electrode 806a is formed. At this time, the gate electrode film in the second semiconductor region 801 has been removed, and the gate oxide film 807 has been exposed.

【0357】そして、この状態で、励起光402及びプ
ローブ光403がゲート酸化膜807を通って第2半導
体領域801に照射される。ただし、励起光402は間
欠的に照射される。そして、上述のように、励起光40
2が照射されているときと照射されていないときのプロ
ーブ光403の反射強度の差ΔRを励起光402の照射
がないときの反射強度Rで割った値(ΔR/R)が反射
強度の変化割合として図4に示す反射強度観測システム
220で検知される。以上の構成により、反射強度の変
化割合の変動がモニターされる。
Then, in this state, the excitation light 402 and the probe light 403 are irradiated on the second semiconductor region 801 through the gate oxide film 807. However, the excitation light 402 is applied intermittently. Then, as described above, the excitation light 40
The difference (ΔR / R) obtained by dividing the difference ΔR between the reflection intensities of the probe light 403 when irradiation with No. 2 is not irradiated and the reflection intensity R without irradiation with the excitation light 402 (ΔR / R) is the change in reflection intensity. The ratio is detected by the reflection intensity observation system 220 shown in FIG. With the above configuration, the change in the change rate of the reflection intensity is monitored.

【0358】次に、図30(c)に示す工程で、ゲート
酸化膜807のパターニングが完了して、ゲート電極8
06aの直下にゲート酸化膜807aが残される状態に
なる。ここで、本実施形態では、このようにエッチング
が完了した時点では、第2の半導体領域801における
プローブ光の反射率の変化割合(ΔR/R)が図30
(b)に示すときの値よりも大きく変化している点に着
目する。
Next, in the step shown in FIG. 30C, the patterning of the gate oxide film 807 is completed, and the gate electrode 8
The gate oxide film 807a is left directly below the gate oxide film 06a. Here, in the present embodiment, when the etching is completed in this manner, the change rate (ΔR / R) of the reflectance of the probe light in the second semiconductor region 801 is as shown in FIG.
Attention is paid to the fact that the value changes more than the value shown in FIG.

【0359】図31は、ゲート酸化膜が除去されていく
ときのプローブ光の反射率の変化割合(ΔR/R)を示
すスペクトル線図である。図30(b)のようにゲート
酸化膜が存在しているときには、ゲート酸化膜中のトラ
ップ電子の存在によってピーク値の絶対値が大きいスペ
クトル線となるが、ゲート酸化膜が除去されるにつれて
ピーク値の絶対値が小さいスペクトル線(例えば図31
に示すスペクトル線Slow )を示すように変化する。さ
らにゲート酸化膜の除去が進むと、トラップ電子数が極
めてわずかになり、しかもシリコン基板にはダメージ層
もほとんどないことから、ピーク値の絶対値が増大する
ように転ずる。そして、図30(c)に示すゲート酸化
膜の除去が完了した時点では、ピーク値が大きいスペク
トル線Shighを示す。したがって、プローブ光の反射率
の変化割合(ΔR/R)をモニターし続けることによ
り、基板内にほとんどダメージが入らずしかもゲート酸
化膜の除去が完了した時点を検知することができる。す
なわち、ゲート酸化膜の除去が完了して時点でエッチン
グを停止するようにドライエッチング工程を制御するこ
とができ、シリコン基板へのダメージをできるだけ小さ
くすることができる。
FIG. 31 is a spectrum diagram showing a change ratio (ΔR / R) of the reflectance of the probe light when the gate oxide film is removed. When a gate oxide film is present as shown in FIG. 30B, a spectrum line having a large absolute value of the peak value is obtained due to the presence of trapped electrons in the gate oxide film. A spectral line having a small absolute value (for example, FIG. 31)
(Slow) shown in FIG. As the removal of the gate oxide film further proceeds, the number of trapped electrons becomes extremely small, and since the silicon substrate has almost no damage layer, the absolute value of the peak value starts to increase. Then, when the removal of the gate oxide film shown in FIG. 30C is completed, a spectrum line Shigh having a large peak value is shown. Therefore, by continuing to monitor the rate of change (ΔR / R) of the reflectance of the probe light, it is possible to detect the point at which the substrate is hardly damaged and the gate oxide film is completely removed. That is, the dry etching process can be controlled so that the etching is stopped at the time when the removal of the gate oxide film is completed, and the damage to the silicon substrate can be minimized.

【0360】ただし、本実施形態のエッチング工程の制
御方法は、ゲート酸化膜の除去だけでなく、測定感度が
有効に得られない程度に厚い絶縁膜でさえなければ、他
の絶縁膜の除去のためのエッチングにも適用することが
できる。
However, the method of controlling the etching step according to the present embodiment is not limited to the removal of the gate oxide film, but is not limited to the removal of other insulation films unless the insulation film is thick enough to not effectively obtain measurement sensitivity. Can also be applied to the etching.

【0361】(第10の実施形態)次に、第10の実施
形態について説明する。本実施形態では、ウエハの図示
は省略するが、例えば上記第9の実施形態の図30
(c)に示す状態で、第1の半導体領域800にソース
・ドレイン領域を形成するための不純物導入を行う工程
に適用できるものである。
(Tenth Embodiment) Next, a tenth embodiment will be described. Although the illustration of the wafer is omitted in the present embodiment, for example, FIG.
In the state shown in (c), the method can be applied to the step of introducing impurities for forming source / drain regions in the first semiconductor region 800.

【0362】図32は、BF2 とHeの混合ガスを用い
圧力10mTorrで、プラズマドーピングを行って半
導体領域内に不純物を導入していく過程において、プロ
ーブ光の反射率の変化割合(ΔR/R)をモニターした
結果を示す図である。同図において、横軸は処理時間
を、縦軸は極小ピーク値の信号強度(相対値)の絶対値
を示す。同図に示されるように、不純物の導入につれて
信号強度が低下してきており、不純物の導入によって半
導体領域内に欠陥が生じていることがわかる。したがっ
て、プローブ光の反射率の変化割合(ΔR/R)が初期
値から所定値または所定割合だけ小さくなったときに不
純物の導入を停止させたり、予め実験を行って所望の不
純物濃度に対応する信号強度を求めこの信号強度に達し
たときに不純物の導入を停止するなどの制御を行うこと
により、所望の濃度の不純物を導入することができる。
FIG. 32 shows the change rate of the probe light reflectance (ΔR / R) in the process of introducing impurities into the semiconductor region by performing plasma doping at a pressure of 10 mTorr using a mixed gas of BF 2 and He. It is a figure which shows the result of having monitored. In the figure, the horizontal axis represents the processing time, and the vertical axis represents the absolute value of the signal intensity (relative value) of the minimum peak value. As shown in the figure, the signal intensity decreases with the introduction of the impurity, and it can be seen that a defect occurs in the semiconductor region due to the introduction of the impurity. Therefore, when the change ratio (ΔR / R) of the reflectance of the probe light becomes smaller than the initial value by a predetermined value or a predetermined ratio, the introduction of the impurity is stopped or an experiment is performed in advance to meet the desired impurity concentration. By obtaining the signal intensity and performing control such as stopping the introduction of the impurity when the signal intensity is reached, it is possible to introduce the impurity of a desired concentration.

【0363】さらに、上記プラズマドーピングやイオン
注入などによる不純物の導入後に熱処理を行い、熱処理
後に光変調反射率測定を行って測定光の反射率の変化割
合(ΔR/R)を評価すれば、熱処理後の不純物の濃度
がわかる。したがって、予め予備実験を行って適正な不
純物濃度を実現するための不純物導入条件(例えばイオ
ン注入量,イオン注入エネルギーやプラズマドーピング
時の高周波電力など)を決定しておくことができる。特
に、不純物導入前における半導体領域についてインライ
ンでの光変調反射率測定を行って、その工程での半導体
領域の不純物の濃度を把握しておけば、より精度のよい
不純物導入を行うことができる。
Further, a heat treatment is performed after the impurity is introduced by the above-described plasma doping or ion implantation, and a light modulation reflectance measurement is performed after the heat treatment to evaluate the change ratio (ΔR / R) of the reflectance of the measurement light. The later concentration of the impurity is known. Therefore, preliminary experiments can be performed in advance to determine impurity introduction conditions (for example, ion implantation amount, ion implantation energy, high-frequency power during plasma doping, etc.) for achieving an appropriate impurity concentration. In particular, if the in-line light modulation reflectance measurement is performed on the semiconductor region before the impurity introduction and the impurity concentration of the semiconductor region in the process is grasped, more accurate impurity introduction can be performed.

【0364】ただし、本実施形態においても、半導体素
子が形成される領域とは別の領域に光学的評価用のモニ
ター領域を設けておくことができる。
However, also in the present embodiment, a monitor area for optical evaluation can be provided in an area different from the area where the semiconductor element is formed.

【0365】(その他の実施形態)なお、上記各実施形
態における光学的モニターシステムのうちXeランプ,
偏光子,検出器等は、現在酸化膜の膜厚の測定のために
使用されているエリプソメトリ分光器の部材をそのまま
利用することができる。その場合、Arイオンレーザ,
チョッパー及び制御システムを新たに設けるだけで、本
発明の光学的評価を行うことができる。
(Other Embodiments) The Xe lamp, the Xe lamp,
As a polarizer, a detector, and the like, a member of an ellipsometry spectrometer currently used for measuring the thickness of an oxide film can be used as it is. In that case, an Ar ion laser,
The optical evaluation of the present invention can be performed simply by newly providing a chopper and a control system.

【0366】また、上記各実施形態では、MOSトラン
ジスタを形成する場合を例にとって説明したが、バイポ
ーラトランジスタや、化合物半導体基板に形成されるM
ESFETなどのデバイスを形成する場合にも適用する
ことができる。
In each of the above embodiments, the case where a MOS transistor is formed has been described as an example. However, a bipolar transistor or a MOS transistor formed on a compound semiconductor substrate may be used.
The present invention can be applied to the case of forming a device such as an ESFET.

【0367】[0367]

【発明の効果】請求項1〜13によれば、チャンバー内
で半導体領域を有する基板に処理を施す際に使用される
光学的評価装置として、光変調反射率測定により半導体
領域からの測定光の反射率の変化割合を演算する構成と
したので、半導体領域の結晶状態などを反映した反射率
の変化割合によって得られる情報を利用して、チャンバ
ー内で行われる加工処理の条件を制御する際のインライ
ンでの評価を行うことができる。
According to the first to thirteenth aspects of the present invention, as an optical evaluation apparatus used for processing a substrate having a semiconductor region in a chamber, the optical evaluation device measures the light emitted from the semiconductor region by measuring the light modulation reflectance. Since the configuration is such that the change rate of the reflectance is calculated, the information obtained by the change rate of the reflectance reflecting the crystal state of the semiconductor region and the like is used to control the conditions of the processing performed in the chamber. Inline evaluation can be performed.

【0368】請求項14〜25によれば、半導体領域上
の絶縁膜の電気的特性を評価するための光学的評価装置
として、光変調反射率測定により半導体領域からの測定
光の反射率の変化割合を演算して、この反射率の変化割
合の大小に基づき上記絶縁膜の電気的特性を評価する構
成としたので、ゲート酸化膜等の絶縁膜中の電気的な欠
陥についての情報が得られ、迅速かつ確実な絶縁膜の電
気的特性の管理に供することができる。
According to the fourteenth to twenty-fifth aspects, as an optical evaluation device for evaluating the electrical characteristics of the insulating film on the semiconductor region, a change in the reflectance of the measurement light from the semiconductor region by light modulation reflectance measurement is measured. Since the ratio is calculated and the electrical characteristics of the insulating film are evaluated based on the magnitude of the change rate of the reflectance, information on electrical defects in the insulating film such as the gate oxide film can be obtained. It is possible to quickly and surely manage the electrical characteristics of the insulating film.

【0369】請求項26〜37によれば、チャンバー内
で半導体領域の加工処理を行う半導体装置の製造装置に
おいて、上述のような光学的評価装置の機能を付設する
構成とし、反射率の変化割合に基づき加工処理条件を制
御するようにしたので、チャンバー内で行われる加工処
理の条件をインラインでの評価に基づいて制御すること
ができ、よって、所望の特性を有する半導体装置を再現
性よく形成することができる。
According to the twenty-sixth to thirty-seventh aspects, in a semiconductor device manufacturing apparatus for processing a semiconductor region in a chamber, the function of the above-described optical evaluation device is additionally provided, and the change rate of the reflectance is changed. The processing conditions are controlled on the basis of the conditions described above, so that the conditions of the processing performed in the chamber can be controlled based on the in-line evaluation, thereby forming a semiconductor device having desired characteristics with good reproducibility. can do.

【0370】請求項38〜48によれば、チャンバー内
で加工処理を施す際に加工処理の状態を評価するための
光学的評価方法として、光変調反射率測定により半導体
領域からの測定光の反射率の変化割合を演算するように
したので、半導体領域の結晶状態などを反映した測定光
の反射率の変化割合を利用して、加工処理の条件を制御
するためのインラインでの光学的評価方法の提供を図る
ことができる。
According to Claims 38 to 48, as an optical evaluation method for evaluating the state of the processing when the processing is performed in the chamber, the method of measuring the reflection of the measurement light from the semiconductor region by measuring the light modulation reflectance. The in-line optical evaluation method for controlling the processing conditions by using the rate of change of the reflectance of the measurement light, which reflects the crystal state of the semiconductor region, etc. Can be provided.

【0371】請求項49〜68によれば、半導体装置の
製造方法として、半導体領域の光学的特性を評価し、評
価された半導体領域の光学的特性に基づいてエッチング
加工の条件を制御するようにしたので、光が半導体基板
内に入り込む深さが浅いことを利用して、エッチングに
よって半導体領域に生じるダメージ層の深さやダメージ
の度合いなどを検知することができ、よって、半導体装
置の特性を正確にかつ小さなばらつきで所望の値に制御
することができる。
According to Claims 49 to 68, as a method of manufacturing a semiconductor device, the optical characteristics of a semiconductor region are evaluated, and the etching conditions are controlled based on the evaluated optical characteristics of the semiconductor region. By utilizing the fact that light enters the semiconductor substrate at a shallow depth, it is possible to detect the depth and the degree of damage of the damage layer generated in the semiconductor region by etching, and thus to accurately determine the characteristics of the semiconductor device. It can be controlled to a desired value with a small variation.

【0372】請求項69〜82によれば、半導体装置の
製造方法として、構造の乱れが生じた半導体領域の光学
的特性を評価し、評価された半導体領域の光学的特性に
基づいて条件を制御しながら半導体領域の構造の乱れを
回復させるための熱処理を行うようにしたので、光が半
導体基板内に入り込む深さが浅いことを利用して、半導
体領域の表面付近における構造の乱れに関する情報を得
ることができ、よって、適正な処理条件で半導体領域の
正常な特性を回復させることができる。
According to Claims 69 to 82, as a method of manufacturing a semiconductor device, the optical characteristics of a semiconductor region having a disordered structure are evaluated, and conditions are controlled based on the evaluated optical characteristics of the semiconductor region. While performing heat treatment to recover the disorder of the structure of the semiconductor region, information on the disorder of the structure near the surface of the semiconductor region can be obtained by utilizing the shallow depth of light entering the semiconductor substrate. Thus, normal characteristics of the semiconductor region can be restored under appropriate processing conditions.

【0373】請求項83〜95によれば、半導体装置の
製造方法として、半導体領域の光学的特性を評価し、評
価された上記半導体領域の光学的特性に基づいて条件を
制御しながら半導体領域に不純物を導入するようにした
ので、光が半導体基板内に入り込む深さが浅いことを利
用して、所望の特性を得るための適正な不純物濃度を実
現することができる。
According to Claims 83 to 95, as a method of manufacturing a semiconductor device, an optical characteristic of a semiconductor region is evaluated, and a condition is controlled based on the evaluated optical characteristic of the semiconductor region. Since the impurities are introduced, it is possible to realize an appropriate impurity concentration for obtaining desired characteristics by utilizing the fact that the depth at which light enters the semiconductor substrate is shallow.

【0374】請求項96〜111によれば、半導体装置
の製造方法として、半導体領域の光学的特性を評価し、
評価された上記半導体領域の光学的特性に基づいて半導
体領域上への絶縁膜の形成条件を制御するようにしたの
で、光が半導体基板内に入り込む深さが浅いことを利用
して、絶縁膜形成工程における絶縁膜の特性の良否を正
確に把握しながら、適正条件で絶縁膜の形成を行うこと
ができる。
According to Claims 96 to 111, as a method of manufacturing a semiconductor device, the optical characteristics of a semiconductor region are evaluated.
Since the formation conditions of the insulating film on the semiconductor region are controlled based on the evaluated optical characteristics of the semiconductor region, the insulating film is formed by utilizing the fact that light enters the semiconductor substrate at a shallow depth. The insulating film can be formed under appropriate conditions while accurately grasping the quality of the characteristics of the insulating film in the formation process.

【0375】請求項112〜127によれば、半導体装
置の製造方法として、表面上に絶縁膜が形成された半導
体領域の光学的特性を評価し、評価された上記半導体領
域の光学的特性に基づいて絶縁膜のエッチング条件を制
御するようにしたので、光が半導体基板内に入り込む深
さが浅いことを利用して、半導体領域に大きなダメージ
を与えないようにエッチング条件を定めることができ
る。
According to Claims 112 to 127, as a method of manufacturing a semiconductor device, the optical characteristics of a semiconductor region having an insulating film formed on a surface are evaluated, and the semiconductor device is evaluated based on the evaluated optical characteristics of the semiconductor region. Since the etching condition of the insulating film is controlled by utilizing the small depth at which light enters the semiconductor substrate, the etching condition can be determined so as not to damage the semiconductor region significantly.

【0376】請求項128〜140によれば チャンバ
ー内で上述のような光変調反射率測定を行う半導体装置
の製造装置の管理方法として、チャンバー内で上記基板
に加工処理を施しながら、測定光の反射率の変化割合が
所定値に達するまでの所定時間を監視して、所定時間が
限界値を超えると装置のメンテナンスを行うようにした
ので、チャンバー内の構成部材の劣化を検知して適正な
タイミングでメンテナンスを行うことができ、よって、
加工処理時間の過大に起因する半導体領域の不良の発生
を回避することができる。請求項141〜145によれ
ば、半導体装置の構造として、半導体素子の一部となる
第1の半導体領域と、第1の半導体領域における加工を
光学的にモニターするための第2の半導体領域とを同じ
半導体ウエハ上に設けたので、第2の半導体領域におけ
る光学的特性を利用して第1の半導体領域における加工
の強弱や時間等の加工条件を適正に判断しうる構成を有
する半導体装置を提供することができる。
According to Claims 128 to 140, as a method for managing a semiconductor device manufacturing apparatus for performing the above-described light modulation reflectance measurement in a chamber, a method of processing light on a measurement light while performing processing on the substrate in the chamber. A predetermined time until the reflectance change rate reaches a predetermined value is monitored, and when the predetermined time exceeds the limit value, maintenance of the apparatus is performed, so that deterioration of components in the chamber is detected and appropriate Maintenance can be performed at the timing,
It is possible to avoid occurrence of a defect in the semiconductor region due to an excessively long processing time. According to Claims 141 to 145, as the structure of the semiconductor device, a first semiconductor region which is a part of a semiconductor element, and a second semiconductor region for optically monitoring processing in the first semiconductor region. Are provided on the same semiconductor wafer, a semiconductor device having a configuration capable of appropriately determining processing conditions such as strength and time of processing in the first semiconductor region using optical characteristics in the second semiconductor region. Can be provided.

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

【図1】実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフ
ローチャート図である。
FIG. 1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment.

【図2】実施形態に係る半導体装置の製造工程を示すウ
エハの断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a wafer illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment.

【図3】実施形態に係るウエハの上面図である。FIG. 3 is a top view of the wafer according to the embodiment.

【図4】実施形態に係る半導体装置の製造装置であるプ
ラズマ処理装置の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus which is a semiconductor device manufacturing apparatus according to the embodiment.

【図5】実施形態におけるエッチング時間とプローブ光
の反射強度の変化割合との関係を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between an etching time and a change ratio of a reflection intensity of probe light in the embodiment.

【図6】実施形態におけるエッチング時間とコンタクト
抵抗との関係を示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between an etching time and a contact resistance in the embodiment.

【図7】実施形態のライトエッチング方法と従来のライ
トエッチング方法とをそれぞれ用いて形成された半導体
装置のコンタクト抵抗値のバラツキの相違を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a difference in a variation in contact resistance value of a semiconductor device formed by using the light etching method of the embodiment and a conventional light etching method.

【図8】第2の実施形態に係る半導体装置の光学的モニ
ターシステムを概略的に示す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view schematically showing an optical monitoring system for a semiconductor device according to a second embodiment.

【図9】第2の実施形態に係る半導体装置の製造工程を
示すウエハの断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a wafer showing a manufacturing step of the semiconductor device according to the second embodiment.

【図10】第2の実施形態のプラズマ処理を行ったサン
プルとプラズマ処理を行っていないサンプルとについ
て、励起光の強度−プローブ光の反射率変化特性の相違
を示すデータである。
FIG. 10 is data showing a difference between the intensity of excitation light and the reflectance change characteristic of probe light between a sample subjected to plasma processing and a sample not subjected to plasma processing according to the second embodiment.

【図11】第3の実施形態に係る半導体装置の光学的モ
ニターシステムを概略的に示す斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view schematically showing an optical monitoring system of a semiconductor device according to a third embodiment.

【図12】第4の実施形態に係る半導体装置の光学的モ
ニターシステムを概略的に示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view schematically showing an optical monitoring system of a semiconductor device according to a fourth embodiment.

【図13】第4の実施形態の光学的モニターシステムを
利用して、20秒間ライトエッチングを行ったときのプ
ローブ光の反射強度の変化割合をRFパワーを変化させ
てプロットした図である。
FIG. 13 is a diagram in which the change ratio of the reflection intensity of the probe light when light etching is performed for 20 seconds using the optical monitoring system of the fourth embodiment is plotted by changing the RF power.

【図14】第5の実施形態に係る半導体装置の光学的モ
ニターシステムを概略的に示す斜視図である。
FIG. 14 is a perspective view schematically showing an optical monitoring system of a semiconductor device according to a fifth embodiment.

【図15】第5の実施形態の光学的モニターシステムを
利用して、20秒間ライトエッチングを行ったときのプ
ローブ光の反射強度の変化割合をRFパワーを変化させ
てプロットした図である。
FIG. 15 is a diagram in which the change ratio of the reflection intensity of the probe light when light etching is performed for 20 seconds using the optical monitoring system of the fifth embodiment is plotted by changing the RF power.

【図16】第5の実施形態におけるエッチング時間とプ
ローブ光の反射強度の変化割合との関係を示す特性図で
ある。
FIG. 16 is a characteristic diagram showing a relationship between an etching time and a change ratio of a reflection intensity of probe light in the fifth embodiment.

【図17】第3〜第5の実施形態の光学的モニターシス
テムをプラズマ加工装置に取り付けた状態を概略的に示
す断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a state where the optical monitoring systems of the third to fifth embodiments are mounted on a plasma processing apparatus.

【図18】第6の実施形態に係る半導体の熱処理装置の
構成を概略的に示す断面図である。
FIG. 18 is a sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor heat treatment apparatus according to a sixth embodiment.

【図19】第6の実施形態におけるアニール処理時間に
よる反射率の変化割合のスペクトル形状の変化を示すス
ペクトル線図である。
FIG. 19 is a spectral diagram showing a change in the spectral shape of a change ratio of the reflectance with the annealing time in the sixth embodiment.

【図20】第6の実施形態におけるアニール処理時間に
対する極小ピーク値の変化を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a change in a minimum peak value with respect to an annealing process time in a sixth embodiment.

【図21】第7の実施形態におけるイオン注入時のドー
ズ量と極小ピーク値との関係を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a relationship between a dose at the time of ion implantation and a minimum peak value in the seventh embodiment.

【図22】ヒ素イオンがドーズ量1×1015cm-2で導
入され熱処理が施された後の反射率の変化割合のスペク
トル線図である。
FIG. 22 is a spectral diagram showing the rate of change in reflectance after arsenic ions are introduced at a dose of 1 × 10 15 cm −2 and subjected to heat treatment.

【図23】第6の実施形態における熱処理中の極小ピー
ク値が所定値に達するまでの所要時間のウエハ処理枚数
に対する変化を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing a change in a required time until a minimum peak value during a heat treatment reaches a predetermined value in the sixth embodiment with respect to the number of processed wafers.

【図24】第8の実施形態に係る光学的評価装置の構成
を部分的に斜視図で示すブロック図である。
FIG. 24 is a block diagram partially showing a configuration of an optical evaluation device according to an eighth embodiment in a perspective view.

【図25】第8の実施形態で光学的評価を行うために使
用した被測定物の構造を示す断面図である。
FIG. 25 is a cross-sectional view illustrating a structure of a device under test used for performing an optical evaluation in the eighth embodiment.

【図26】第8の実施形態におけるプローブ光の半導体
領域からの反射強度の変化割合に関する信号のスペクト
ル図である。
FIG. 26 is a spectrum diagram of a signal relating to a change ratio of the reflection intensity of the probe light from the semiconductor region in the eighth embodiment.

【図27】励起光が照射されたときのシリコン酸化膜と
n型半導体領域におけるエネルギーバンド図と、励起光
が照射されないときのシリコン酸化膜及びn型半導体領
域におけるエネルギーバンド図である。
FIG. 27 is an energy band diagram of the silicon oxide film and the n-type semiconductor region when the excitation light is irradiated, and an energy band diagram of the silicon oxide film and the n-type semiconductor region when the excitation light is not irradiated.

【図28】プローブ光の反射強度の変化割合のスペクト
ル中のピーク強度と酸化膜中のトラップ電子の密度との
関係を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing the relationship between the peak intensity in the spectrum of the change ratio of the reflection intensity of the probe light and the density of trapped electrons in the oxide film.

【図29】第8の実施形態を利用して光学的評価を試作
品の酸化工程の管理に使用した場合におけるウエハ処理
枚数と3.35eV付近の反射強度の変化割合との関係
を示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing the relationship between the number of processed wafers and the rate of change of the reflection intensity around 3.35 eV when optical evaluation is used to control the oxidation process of a prototype using the eighth embodiment. is there.

【図30】第9の実施形態に係る半導体装置の製造工程
を示すウエハの断面図である。
FIG. 30 is a cross-sectional view of a wafer showing a manufacturing step of the semiconductor device according to the ninth embodiment.

【図31】第9の実施形態における測定光の反射率の変
化割合の変化を示すスペクトル線図である。
FIG. 31 is a spectral diagram showing a change in a change ratio of the reflectance of the measurement light in the ninth embodiment.

【図32】第10の実施形態におけるプラズマドーピン
グの処理時間と測定光の反射率の変化割合のピーク強度
との関係を示す図である。
FIG. 32 is a diagram showing the relationship between the processing time of plasma doping and the peak intensity of the change rate of the reflectance of the measurement light in the tenth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 n型半導体領域 103 ウエハ 104 層間絶縁膜 105 フォトレジストマスク 106 ゲート電極 107 ゲート酸化膜 108 n型ソース領域 109 n型ドレイン領域 110a〜c 開口 200 反応処理室 211 高周波電源 212 カップリングコンデンサ 213 アノード電極 214 カソード電極 215 終点検出用窓 216 終点検出システム 217 ミラー 218 プローブ光入射用窓 219 反射光観測用窓 220 反射強度観測システム 221 信号経路 222 エッチング制御システム 223 チョッパ 301 Arイオンレーザー(第1の光源) 302 Xeランプ(第2の光源) 401 プラズマ 402 励起光 403 プローブ光 404 反射プローブ光 502 Xeランプ(第2の光源) 503 Arイオンレーザー(第1の光源) 504 ウエハステージ 505 顕微鏡システム 506 ミラー 507 プローブ光 508 反射プローブ光 509 観測システム兼解析システム 510 チョッパ 511 励起光 512 反射励起光 513 反射励起光観測システム 525 フィルター 530 光学システム 701 半導体基板 701a 本体部 701b n型半導体領域 701c シリコン酸化膜 702 ウエハステージ 703 Xeランプ(第2の光源) 704 偏光子 705 検出器 706 プローブ光 707 反射プローブ光 708 信号線 709 Arイオンレーザ(第1の光源) 710 チョッパー 711 励起光 712 信号線 713 制御・解析システム Rtp チップ領域 Rmn モニター領域 Rdm1〜3 ダメージ層 Reference Signs List 101 n-type semiconductor region 103 wafer 104 interlayer insulating film 105 photoresist mask 106 gate electrode 107 gate oxide film 108 n-type source region 109 n-type drain region 110a-c opening 200 reaction processing chamber 211 high frequency power supply 212 coupling capacitor 213 anode electrode 214 Cathode electrode 215 End point detection window 216 End point detection system 217 Mirror 218 Probe light input window 219 Reflected light observation window 220 Reflected intensity observation system 221 Signal path 222 Etching control system 223 Chopper 301 Ar ion laser (first light source) 302 Xe lamp (second light source) 401 plasma 402 excitation light 403 probe light 404 reflected probe light 502 Xe lamp (second light source) 503 Ar ion laser ( 504 Wafer stage 505 Microscope system 506 Mirror 507 Probe light 508 Reflected probe light 509 Observation and analysis system 510 Chopper 511 Excitation light 512 Reflection excitation light 513 Reflection excitation light observation system 525 Filter 530 Optical system 701 Semiconductor substrate 701a Main unit 701b n-type semiconductor region 701c silicon oxide film 702 wafer stage 703 Xe lamp (second light source) 704 polarizer 705 detector 706 probe light 707 reflected probe light 708 signal line 709 Ar ion laser (first light source) 710 Chopper 711 Excitation light 712 Signal line 713 Control / analysis system Rtp Chip area Rmn Monitor area Rdm1-3 Damage layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平9−189841 (32)優先日 平9(1997)7月15日 (33)優先権主張国 日本(JP) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 9-189841 (32) Priority date Hei 9 (1997) July 15, (33) Priority claim country Japan (JP)

Claims (145)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チャンバー内で半導体領域を有する基板
に処理を施す際に使用される光学的評価装置であって、 励起光を生成する第1の光源と、 測定光を生成する第2の光源と、 上記第1の光源で生成された励起光を、上記チャンバー
内の半導体基板の半導体領域に間欠的に照射させるため
の第1の光案内部材と、 上記第2の光源で生成された測定光を上記半導体領域に
照射させるための第2の光案内部材と、 上記半導体領域に照射された測定光の反射率を検出する
ための反射率検出手段と、 上記半導体領域から反射された測定光を上記反射率検出
手段に入射させるための第3の光案内部材と、 上記反射率検出手段の出力を受け、上記半導体領域に励
起光が照射されているときと励起光が照射されていない
ときとの測定光の反射率の差を上記励起光が照射されて
いないときの測定光の反射率で除した値を測定光の反射
率の変化割合として演算する変化演算手段と、を備えて
いる光学的評価装置。
1. An optical evaluation device used when performing processing on a substrate having a semiconductor region in a chamber, wherein the first light source generates excitation light and the second light source generates measurement light. A first light guide member for intermittently irradiating the semiconductor region of the semiconductor substrate in the chamber with the excitation light generated by the first light source; and a measurement generated by the second light source. A second light guide member for irradiating the semiconductor region with light; a reflectance detecting unit for detecting a reflectance of the measurement light radiated to the semiconductor region; and a measurement light reflected from the semiconductor region A third light guide member for causing the semiconductor region to be irradiated with excitation light, and when the excitation light is not irradiated to the semiconductor region, And the difference in the reflectance of the measurement light Serial and change computing means for excitation light is calculated as the change rate of the reflectance of the measuring light divided by the reflectance of the measurement light when not illuminated, optical evaluation apparatus comprising a.
【請求項2】 請求項1記載の光学的評価装置におい
て、 上記第2の光案内部材は、上記測定光を上記基板の表面
にほぼ垂直な方向から入射させるように構成されている
ことを特徴とする光学的評価装置。
2. The optical evaluation device according to claim 1, wherein the second light guide member is configured to make the measurement light incident on the surface of the substrate from a direction substantially perpendicular to the surface. Optical evaluation device.
【請求項3】 請求項2記載の光学的評価装置におい
て、 上記第1の光案内部材は、上記励起光を上記基板の表面
にほぼ垂直な方向から入射させるように構成されている
ことを特徴とする光学的評価装置。
3. The optical evaluation device according to claim 2, wherein the first light guide member is configured to make the excitation light incident on the surface of the substrate from a direction substantially perpendicular to the surface. Optical evaluation device.
【請求項4】 請求項3記載の光学的評価装置におい
て、 上記励起光と上記測定光とを同一の光軸上に誘導して上
記半導体領域に送るように構成された光軸調整手段をさ
らに備え、 上記第2の光案内部材は、上記光軸調整手段で同一の光
軸上に誘導された測定光及び励起光を上記基板の表面に
ほぼ垂直な方向から照射し、かつ上記半導体領域から反
射される測定光と励起光とを上方に透過させるミラーに
より構成されていることを特徴とする光学的評価装置。
4. The optical evaluation device according to claim 3, further comprising an optical axis adjusting means configured to guide the excitation light and the measurement light on the same optical axis and send the same to the semiconductor region. The second light guide member irradiates the measurement light and the excitation light guided on the same optical axis by the optical axis adjusting means from a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate, and from the semiconductor region. An optical evaluation device comprising a mirror that transmits reflected measurement light and excitation light upward.
【請求項5】 請求項1〜4のうちいずれか1つに記載
の光学的評価装置において、 上記半導体領域から反射される測定光を受けて、上記測
定光を分光した後上記反射率検出手段に送る分光手段を
さらに備えていることを特徴とする光学的評価装置。
5. The optical evaluation device according to claim 1, wherein the reflectance is detected after receiving the measurement light reflected from the semiconductor region and dispersing the measurement light. An optical evaluation device, further comprising a spectroscopy unit for sending the light to a light source.
【請求項6】 請求項1〜3のうちいずれか1つに記載
の光学的評価装置において、 上記第1の光源と第2の光源とは、上記励起光の波長と
測定光との波長を含む波長の広スペクトル光を生成する
単一の共通光源により構成されており、 上記共通光源で生成された広スペクトル光を励起光と測
定光とに分離するビームスプリッターと、 上記半導体領域から反射される測定光を受けて、上記測
定光を分光した後上記反射率検出手段に送る分光手段を
さらに備え、 上記第1及び第2の光案内部材は、上記スプリッターか
らの光を受ける位置に配置されていることを特徴とする
光学的評価装置。
6. The optical evaluation device according to claim 1, wherein the first light source and the second light source determine a wavelength of the excitation light and a wavelength of the measurement light. A beam splitter that separates the broad-spectrum light generated by the common light source into excitation light and measurement light, and is reflected from the semiconductor region. And a spectroscopic unit that receives the measurement light, splits the measurement light, and sends the split light to the reflectance detection unit. The first and second light guide members are arranged at positions that receive light from the splitter. An optical evaluation device, comprising:
【請求項7】 請求項1記載の光学的評価装置におい
て、 上記変化演算手段は、上記測定光の反射率の変化割合の
スペクトルにおいてほぼ極値を与える測定光の特定エネ
ルギー値における測定光の反射率の変化割合のみ演算す
ることを特徴とする光学的評価装置。
7. The optical evaluation apparatus according to claim 1, wherein the change calculating means reflects the measurement light at a specific energy value of the measurement light that gives an extreme value in a spectrum of a change ratio of the reflectance of the measurement light. An optical evaluation device which calculates only the rate of change of the rate.
【請求項8】 請求項1〜4のうちいずれか1つに記載
の光学的評価装置において、 上記半導体領域から反射される測定光を受けて、そのう
ちの特定の波長範囲のみを透過させて上記反射率検出手
段に送るためのフィルターをさらに備えていることを特
徴とする光学的評価装置。
8. The optical evaluation device according to claim 1, wherein the measurement light reflected from the semiconductor region is received, and only a specific wavelength range is transmitted therethrough. An optical evaluation device, further comprising a filter for sending to a reflectance detecting means.
【請求項9】 請求項7または8記載の光学的評価装置
において、 上記測定光の特定のエネルギー値は、3.2〜3.6e
Vの範囲に含まれるいずれかの値であることを特徴とす
る光学的評価装置。
9. The optical evaluation device according to claim 7, wherein the specific energy value of the measurement light is 3.2 to 3.6 e.
An optical evaluation device, which is any one of values included in a range of V.
【請求項10】 請求項1記載の光学的評価装置におい
て、 上記反射率検出手段は、600nm以下の波長範囲の光
の反射率を検出することを特徴とする光学的評価装置。
10. The optical evaluation device according to claim 1, wherein the reflectance detection means detects a reflectance of light in a wavelength range of 600 nm or less.
【請求項11】 請求項10記載の光学的評価装置にお
いて、 上記反射率検出手段は、300〜600nmの波長範囲
の光の反射率を検出することを特徴とする光学的評価装
置。
11. The optical evaluation device according to claim 10, wherein said reflectance detection means detects a reflectance of light in a wavelength range of 300 to 600 nm.
【請求項12】 請求項1〜11のうちいずれか1つに
記載の光学的評価装置において、 上記第1の光案内部材は、上記励起光を1kHz以下の
周波数で間欠的に照射するように構成されていることを
特徴とする光学的評価装置。
12. The optical evaluation device according to claim 1, wherein the first light guide member irradiates the excitation light intermittently at a frequency of 1 kHz or less. An optical evaluation device, comprising:
【請求項13】 請求項1〜12のうちいずれか1つに
記載の光学的評価装置において、 エリプソメトリ分光器を利用して構成されていることを
特徴とする光学的評価装置。
13. The optical evaluation device according to claim 1, wherein the optical evaluation device is configured using an ellipsometry spectrometer.
【請求項14】 基板の半導体領域上に形成された絶縁
膜の電気的特性を評価するための光学的評価装置であっ
て、 励起光を生成する第1の光源と、 測定光を生成する第2の光源と、 上記第1の光源で生成された励起光を、上記絶縁膜を通
過させてその直下の半導体領域に間欠的に照射させるた
めの第1の光案内部材と、 上記第2の光源で生成された測定光を、上記絶縁膜を通
過させて上記励起光が間欠的に照射されている半導体領
域に照射させるための第2の光案内部材と、 上記半導体領域に照射された測定光の反射率を検出する
反射率検出手段と、 上記半導体領域から反射された測定光を上記反射率検出
手段に入射させるための第3の光案内部材と、 上記反射率検出手段の出力を受け、上記半導体領域に励
起光が照射されているときと励起光が照射されていない
ときとの測定光の反射率の差を上記励起光が照射されて
いないときの測定光の反射率で除することにより、測定
光の反射率の変化割合を演算する変化演算手段と、 上記測定光の反射率の変化割合の大小に基づき上記絶縁
膜の電気的特性を評価する評価手段とを備えている光学
的評価装置。
14. An optical evaluation device for evaluating electrical characteristics of an insulating film formed on a semiconductor region of a substrate, comprising: a first light source for generating excitation light; and a second light source for generating measurement light. A second light source; a first light guide member for intermittently irradiating the semiconductor region immediately below the excitation light generated by the first light source through the insulating film; and the second light guide member. A second light guide member for passing the measurement light generated by the light source through the insulating film to irradiate the semiconductor region to which the excitation light is intermittently radiated, and a measurement irradiating the semiconductor region. A reflectance detector for detecting the reflectance of light, a third light guide member for causing the measurement light reflected from the semiconductor region to enter the reflectance detector, and an output of the reflectance detector. When the semiconductor region is irradiated with excitation light By dividing the difference between the reflectance of the measurement light when the excitation light is not irradiated and the reflectance of the measurement light when the excitation light is not irradiated, the change rate of the reflectance of the measurement light is calculated. An optical evaluation device, comprising: a change calculating unit; and an evaluation unit configured to evaluate an electrical characteristic of the insulating film based on a magnitude of a change ratio of the reflectance of the measurement light.
【請求項15】 請求項14記載の光学的評価装置にお
いて、 上記評価手段は、上記測定光の反射率の変化割合のスペ
クトルにおいてほぼ極値を与える測定光の特定エネルギ
ー値における測定光の反射率の変化割合が、絶縁膜の適
正な容量値に対応する値のときのみ良品と判定すること
を特徴とする光学的評価装置。
15. The optical evaluation device according to claim 14, wherein the evaluation unit is configured to reflect the reflectance of the measurement light at a specific energy value of the measurement light that gives an almost extreme value in a spectrum of a change ratio of the reflectance of the measurement light. An optical evaluation device characterized in that a non-defective product is determined only when the change rate of the value is a value corresponding to an appropriate capacitance value of the insulating film.
【請求項16】 請求項14記載の光学的評価装置にお
いて、 上記測定光の特定のエネルギー値は、3.2〜3.6e
Vの範囲に含まれるいずれかの値であることを特徴とす
る光学的評価装置。
16. The optical evaluation device according to claim 14, wherein the specific energy value of the measurement light is 3.2 to 3.6 e.
An optical evaluation device, which is any one of values included in a range of V.
【請求項17】 請求項14〜16のうちいずれか1つ
に記載の光学的評価装置において、 上記半導体領域から反射される測定光を受けて、上記測
定光を分光した後上記反射率検出手段に送る分光手段を
さらに備えていることを特徴とする光学的評価装置。
17. The optical evaluation device according to claim 14, wherein the reflectance detection unit receives the measurement light reflected from the semiconductor region, and splits the measurement light. An optical evaluation device, further comprising a spectroscopy unit for sending the light to a light source.
【請求項18】 請求項14〜16のうちいずれか1つ
に記載の光学的評価装置において、 上記半導体領域から反射される測定光を受けて、上記測
定光の特定のエネルギー値に相当する波長範囲の測定光
のみを透過させて上記反射率検出手段に送るためのフィ
ルターをさらに備えていることを特徴とする光学的評価
装置。
18. The optical evaluation apparatus according to claim 14, wherein a wavelength corresponding to a specific energy value of the measurement light is received by receiving the measurement light reflected from the semiconductor region. An optical evaluation device, further comprising a filter for transmitting only measurement light in a range and sending the measurement light to the reflectance detecting means.
【請求項19】 請求項14記載の光学的評価装置にお
いて、 上記反射率検出手段は、600nm以下の波長範囲の測
定光の反射率を検出することを特徴とする光学的評価装
置。
19. The optical evaluation device according to claim 14, wherein said reflectance detection means detects the reflectance of the measurement light in a wavelength range of 600 nm or less.
【請求項20】 請求項19記載の光学的評価装置にお
いて、 上記反射率検出手段は、300〜600nmの波長範囲
の測定光の反射率を検出することを特徴とする光学的評
価装置。
20. The optical evaluation device according to claim 19, wherein said reflectance detection means detects a reflectance of the measurement light in a wavelength range of 300 to 600 nm.
【請求項21】 請求項14〜20のうちいずれか1つ
に記載の光学的評価装置において、 エリプソメトリ分光器を利用して構成されていることを
特徴とする光学的評価装置。
21. The optical evaluation device according to claim 14, wherein the optical evaluation device is configured using an ellipsometry spectrometer.
【請求項22】 請求項14〜21のうちいずれか1つ
に記載の光学的評価装置において、 半導体装置の酸化膜の形成に使用されるチャンバに取り
付けられていることを特徴とする光学的評価装置。
22. The optical evaluation device according to claim 14, wherein the optical evaluation device is attached to a chamber used for forming an oxide film of a semiconductor device. apparatus.
【請求項23】) 請求項14記載の光学的評価装置に
おいて、 上記第2の光源はXeランプであることを特徴とする光
学的評価装置。
23. The optical evaluation device according to claim 14, wherein the second light source is a Xe lamp.
【請求項24】 請求項14記載の光学的評価装置にお
いて、 上記第1の光源はArイオンレーザあるいはHe−Ne
レーザであることを特徴とする光学的評価装置。
24. The optical evaluation device according to claim 14, wherein the first light source is an Ar ion laser or a He—Ne laser.
An optical evaluation device characterized by being a laser.
【請求項25】 請求項14〜24のうちいずれか1つ
に記載の光学的評価装置において、 上記第1の光案内部材は、上記励起光を1kHz以下の
周波数で間欠的に照射するように構成されていることを
特徴とする光学的評価装置。
25. The optical evaluation device according to claim 14, wherein the first light guide member irradiates the excitation light intermittently at a frequency of 1 kHz or less. An optical evaluation device, comprising:
【請求項26】 半導体領域を有する基板を収納するた
めのチャンバーと、 上記チャンバー内で上記基板に加工処理を施すための加
工処理手段と、 上記チャンバー内に設置された上記基板の半導体領域に
間欠的に励起光を照射するための第1の光供給手段と、 上記半導体領域に測定光を照射するための第2の光供給
手段と、 上記半導体領域に照射された測定光の反射率を検出する
反射率検出手段と、 上記反射率検出手段の出力を受け、上記半導体領域に励
起光が照射されているときと励起光が照射されていない
ときとの測定光の反射率の差を上記励起光が照射されて
いないときの測定光の反射率で除した値を測定光の反射
率の変化割合として演算する変化演算手段と、 上記加工処理手段による加工処理の進行中に、上記変化
演算手段の出力を受け、上記反射率の変化割合に基づき
上記加工処理条件を制御する加工処理制御手段とを備え
ている半導体装置の製造装置。
26. A chamber for accommodating a substrate having a semiconductor region, processing means for performing processing on the substrate in the chamber, and intermittently provided in a semiconductor region of the substrate provided in the chamber. A first light supply unit for irradiating the semiconductor region with the measurement light; a second light supply unit for irradiating the semiconductor region with the measurement light; and detecting a reflectance of the measurement light irradiated to the semiconductor region. The reflectance detection means to receive the output of the reflectance detection means, and the excitation of the difference between the reflectance of the measurement light when the semiconductor region is irradiated with excitation light and when the excitation light is not irradiated A change calculating means for calculating a value obtained by dividing the reflectance of the measurement light when the light is not irradiated as a change rate of the reflectance of the measurement light; and the change calculating means during the processing by the processing means. Output And a processing control means for controlling the processing conditions based on the change ratio of the reflectance.
【請求項27】 請求項26記載の半導体装置の製造装
置において、 上記加工処理手段は、上記チャンバー内にプラズマを発
生させて上記半導体領域のエッチングを行うことを特徴
とする半導体装置の製造装置。
27. The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 26, wherein said processing means generates plasma in said chamber to etch said semiconductor region.
【請求項28】 請求項26記載の半導体装置の製造装
置において、 上記加工処理手段は、上記チャンバー内にプラズマを発
生させて上記半導体領域のエッチングにより生じたダメ
ージ層を除去するためのライトドライエッチングを行う
ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
28. The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 26, wherein the processing means generates plasma in the chamber to remove a damaged layer generated by etching the semiconductor region. A semiconductor device manufacturing apparatus.
【請求項29】 請求項26記載の半導体装置の製造装
置において、 上記加工処理手段は、上記半導体領域に不純物を導入す
ることを特徴とする半導体装置の製造装置。
29. The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 26, wherein said processing means introduces impurities into said semiconductor region.
【請求項30】 請求項26記載の半導体装置の製造装
置において、 上記加工処理手段は、上記半導体領域に不純物イオンの
注入を行った後のアニールを行うことを特徴とする半導
体装置の製造装置。
30. The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 26, wherein said processing means performs annealing after implanting impurity ions into said semiconductor region.
【請求項31】 請求項26記載の半導体装置の製造装
置において、 上記加工処理手段は、上記半導体領域の上に薄い絶縁膜
を形成することを特徴とする半導体装置の製造装置。
31. The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 26, wherein said processing means forms a thin insulating film on said semiconductor region.
【請求項32】 請求項26記載の半導体装置の製造装
置において、 上記半導体領域の上には薄い絶縁膜が形成されており、 上記加工処理手段は、上記半導体領域上の上記絶縁膜を
除去するためのドライエッチングを行うことを特徴とす
る半導体装置の製造装置。
32. The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 26, wherein a thin insulating film is formed on said semiconductor region, and said processing means removes said insulating film on said semiconductor region. For manufacturing a semiconductor device, performing dry etching for the purpose.
【請求項33】 請求項26〜32のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造装置において、 上記第1及び第2の光供給手段は、上記基板の表面と上
記測定光との間の角が、上記基板の表面と上記励起光と
の間の角よりも大きいように構成されていることを特徴
とする半導体装置の製造装置。
33. The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 26, wherein the first and second light supply means are provided between a surface of the substrate and the measurement light. An apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein an angle is larger than an angle between a surface of the substrate and the excitation light.
【請求項34】 請求項26〜32のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造装置において、 上記第2の光供給手段は、上記基板の表面にほぼ垂直な
方向から測定光を照射することを特徴とする半導体装置
の製造装置。
34. An apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 26, wherein said second light supply means irradiates a measurement light from a direction substantially perpendicular to a surface of said substrate. An apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項35】 請求項34記載の半導体装置の製造装
置において、 上記第1の光供給手段は、上記基板の表面にほぼ垂直な
方向から励起光を照射することを特徴とする半導体装置
の製造装置。
35. The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 34, wherein said first light supply means irradiates excitation light from a direction substantially perpendicular to a surface of said substrate. apparatus.
【請求項36】 請求項27〜35のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造装置において、 上記第1の光供給手段は、上記励起光を1kHz以下の
周波数で間欠的に照射することを特徴とする半導体装置
の製造装置。
36. The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 27, wherein said first light supply means intermittently irradiates said excitation light at a frequency of 1 kHz or less. An apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項37】 請求項26〜36のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造装置において、 上記第2の光供給手段及び反射率検出手段は、エリプソ
メトリ分光器を利用して構成されていることを特徴とす
る半導体装置の製造装置。
37. The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 26, wherein the second light supply unit and the reflectance detection unit are configured using an ellipsometry spectroscope. An apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項38】 チャンバー内で半導体領域を有する基
板に加工処理を施す際に加工処理の状態を評価するため
の光学的評価方法であって、 上記チャンバー内の上記基板の半導体領域に測定光を照
射するステップと、 上記半導体領域に励起光を間欠的に照射するステップ
と、 上記半導体領域に励起光が照射されているときと励起光
が照射されていないときとの測定光の反射率の差を上記
励起光が照射されていないときの測定光の反射率で除し
た値を反射率の変化割合として演算するステップとを備
えている光学的評価方法。
38. An optical evaluation method for evaluating a state of processing when a processing is performed on a substrate having a semiconductor region in a chamber, the measurement light being applied to the semiconductor region of the substrate in the chamber. Irradiating the semiconductor region with the excitation light intermittently; and a difference in reflectance of the measurement light between when the semiconductor region is irradiated with the excitation light and when the excitation light is not irradiated. And calculating a value obtained by dividing the value by the reflectance of the measurement light when the excitation light is not irradiated as a change rate of the reflectance.
【請求項39】 請求項38記載の光学的評価方法にお
いて、 上記測定光を照射するステップでは、上記測定光を上記
基板の表面にほぼ垂直な方向から照射することを特徴と
する光学的評価方法。
39. The optical evaluation method according to claim 38, wherein, in the step of irradiating the measurement light, the measurement light is applied to a surface of the substrate from a direction substantially perpendicular to the surface. .
【請求項40】 請求項39記載の光学的評価方法にお
いて、 上記励起光を照射するステップでは、上記励起光を上記
基板の表面にほぼ垂直な方向から照射することを特徴と
する光学的評価方法。
40. The optical evaluation method according to claim 39, wherein the step of irradiating the excitation light includes irradiating the excitation light from a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate. .
【請求項41】 請求項38〜40のうちいずれか1つ
に記載の光学的評価方法において、 上記加工処理は、上記半導体領域のプラズマエッチング
加工であることを特徴とする光学的評価方法。
41. The optical evaluation method according to claim 38, wherein the processing is plasma etching of the semiconductor region.
【請求項42】 請求項38〜40のうちいずれか1つ
に記載の光学的評価方法において、 上記加工処理は、上記半導体領域のプラズマエッチング
により生じたダメージ層を除去するためのライトドライ
エッチングであることを特徴とする光学的評価方法。
42. The optical evaluation method according to claim 38, wherein the processing is light dry etching for removing a damaged layer caused by plasma etching of the semiconductor region. An optical evaluation method characterized in that:
【請求項43】 請求項38〜40のうちいずれか1つ
に記載の光学的評価方法において、 上記加工処理は、上記半導体領域に不純物を導入する処
理であることを特徴とする光学的評価方法。
43. The optical evaluation method according to claim 38, wherein the processing is a process of introducing an impurity into the semiconductor region. .
【請求項44】 請求項38〜40のうちいずれか1つ
に記載の光学的評価方法において、 上記加工処理は、上記半導体領域に不純物イオンを注入
した後のアニールであることを特徴とする光学的評価方
法。
44. The optical evaluation method according to claim 38, wherein the processing is annealing after implanting impurity ions into the semiconductor region. Evaluation method.
【請求項45】 請求項38〜40のうちいずれか1つ
に記載の光学的評価方法において、 上記加工処理は、上記半導体領域の上における絶縁膜の
形成であることを特徴とする光学的評価方法。
45. The optical evaluation method according to claim 38, wherein the processing is a formation of an insulating film on the semiconductor region. Method.
【請求項46】 請求項38〜40のうちいずれか1つ
に記載の光学的評価方法において、 上記加工処理は、上記半導体領域上の絶縁膜の除去する
ためのドライエッチングであることを特徴とする光学的
評価方法。
46. The optical evaluation method according to claim 38, wherein the processing is dry etching for removing an insulating film on the semiconductor region. Optical evaluation method.
【請求項47】 請求項38〜46のうちいずれか1つ
に記載の光学的評価方法において、 上記半導体領域は、n型シリコンにより構成されている
ことを特徴とする光学的評価方法。
47. The optical evaluation method according to claim 38, wherein the semiconductor region is made of n-type silicon.
【請求項48】 請求項38〜47のうちいずれか1つ
に記載の光学的評価方法において、 上記励起光を照射するステップでは、上記励起光を1k
Hz以下の周波数で間欠的に照射することを特徴とする
光学的評価方法。
48. The optical evaluation method according to claim 38, wherein, in the step of irradiating the excitation light, the excitation light is irradiated with 1 k of the excitation light.
An optical evaluation method characterized by intermittently irradiating at a frequency of less than or equal to Hz.
【請求項49】 半導体領域を有する基板を形成する第
1のステップと、 上記半導体領域の光学的特性を評価する第2のステップ
と、 上記半導体領域をエッチング加工する第3のステップ
と、 上記第2のステップで評価された上記半導体領域の光学
的特性に基づいて上記エッチング加工の条件を制御する
第4のステップとを備えていることを特徴とする半導体
装置の製造方法。
49. A first step of forming a substrate having a semiconductor region, a second step of evaluating optical characteristics of the semiconductor region, a third step of etching the semiconductor region, A fourth step of controlling conditions of the etching process based on the optical characteristics of the semiconductor region evaluated in the two steps.
【請求項50】 請求項49記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第2のステップは、 上記半導体領域に測定光を照射するステップと、 上記半導体領域に励起光を間欠的に照射するステップ
と、 上記半導体領域に励起光が照射されているときと励起光
が照射されていないときとの測定光の反射率の差を上記
励起光が照射されていないときの測定光の反射率で除し
た値を測定光の反射率の変化割合として演算するステッ
プとを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
50. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 49, wherein the second step includes: irradiating the semiconductor region with measurement light; and irradiating the semiconductor region with excitation light intermittently. The difference between the reflectance of the measurement light when the semiconductor region is irradiated with the excitation light and the reflectance when the excitation light is not irradiated is divided by the reflectance of the measurement light when the excitation light is not irradiated. Calculating the value as a change ratio of the reflectance of the measurement light.
【請求項51】 請求項50記載の半導体装置の製造方
法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、600
nm以下の波長範囲の測定光の反射率の変化割合を演算
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
51. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 50, wherein the step of calculating the change ratio of the reflectance is performed by the step of:
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating a rate of change in reflectance of measurement light in a wavelength range of not more than nm.
【請求項52】 請求項51記載の半導体装置の製造方
法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、300
〜600nmの波長範囲の測定光の反射率の変化割合を
演算することを特徴とする半導体装置の製造方法。
52. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 51, wherein the step of calculating the change ratio of the reflectance is performed by using
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating a change ratio of a reflectance of a measurement light in a wavelength range of up to 600 nm.
【請求項53】 請求項50記載の半導体装置の製造方
法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、測定光
の反射率の変化割合のスペクトルのほぼ極値を与える測
定光の特定エネルギー値における測定光の反射率の変化
割合を演算することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
53. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 50, wherein in the step of calculating the change rate of the reflectance, the specific energy of the measurement light giving an extreme value of the spectrum of the change rate of the reflectance of the measurement light. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating a rate of change in reflectance of measurement light in a value.
【請求項54】 請求項53記載の半導体装置の製造方
法において、 上記測定光の特定エネルギー値は、3.2〜3.6eV
の範囲に含まれるいずれかの値であることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
54. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 53, wherein the specific energy value of the measurement light is 3.2 to 3.6 eV.
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the value is any of the values included in the range.
【請求項55】 請求項50〜54のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記励起光を照射するステップでは、上記励起光を1k
Hz以下の周波数で間欠的に照射することを特徴とする
半導体装置の製造方法。
55. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 50, wherein, in the step of irradiating the excitation light, the excitation light is irradiated with 1 k
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is irradiated intermittently at a frequency of less than or equal to Hz.
【請求項56】 請求項49〜55のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第3のステップでは、プラズマを用いたドライエッ
チングを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
56. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 49, wherein in the third step, dry etching using plasma is performed. Method.
【請求項57】 請求項56に記載の半導体装置の製造
方法において、 上記第2のステップの前に、 上記基板の上記半導体領域の上に層間絶縁膜を堆積する
ステップと、 上記層間絶縁膜をプラズマエッチングにより選択的に除
去して、上記半導体領域に到達する開口を形成するステ
ップとをさらに備え、 上記第2のステップでは、上記開口の底面に露出してい
る半導体領域における光学的特性を評価し、 上記第3のステップでは、上記開口の底面に露出してい
る半導体領域に上記プラズマエッチングによって生じた
ダメージ層を除去するためのライトドライエッチングを
行い、 上記第4のステップでは、上記半導体領域における光学
的特性の評価結果に基づいて、エッチング加工の条件を
制御することを特徴とする半導体装置の製造方法。
57. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 56, wherein before the second step, a step of depositing an interlayer insulating film on the semiconductor region of the substrate; Forming an opening reaching the semiconductor region by selectively removing the opening by plasma etching. In the second step, the optical characteristics of the semiconductor region exposed at the bottom surface of the opening are evaluated. In the third step, the semiconductor region exposed on the bottom surface of the opening is subjected to light dry etching for removing a damaged layer caused by the plasma etching. In the fourth step, the semiconductor region is exposed. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: controlling etching conditions based on an evaluation result of optical characteristics in (1).
【請求項58】 請求項57記載の半導体装置の製造方
法において、 上記半導体領域のうち素子が形成される領域はFETの
ソース・ドレイン領域であり、 上記開口は、上記ソース・ドレインに到達するコンタク
トホールであることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
58. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 57, wherein a region of the semiconductor region where an element is formed is a source / drain region of an FET, and the opening is a contact reaching the source / drain. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the method is a hole.
【請求項59】 請求項58記載の半導体装置の製造方
法において、 予め半導体領域の光学的特性とダメージ層の深さとの関
係を実験により求めておき、 上記第4のステップでは、上記第2のステップで評価さ
れた半導体領域の光学的特性からダメージ層の深さを求
め、この深さ分の半導体領域を除去するようにライトド
ライエッチングを行うことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
59. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 58, wherein the relationship between the optical characteristics of the semiconductor region and the depth of the damaged layer is determined in advance by an experiment, and in the fourth step, the second A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: determining a depth of a damaged layer from optical characteristics of a semiconductor region evaluated in a step; and performing light dry etching to remove the semiconductor region corresponding to the depth.
【請求項60】 請求項57記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第4のステップでは、ライトドライエッチングの進
行に応じて変化する上記半導体領域の光学的特性を再評
価して、この再評価結果と上記第2のステップにおける
評価結果とを比較して、エッチング加工の条件を制御す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
60. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 57, wherein in the fourth step, optical characteristics of the semiconductor region, which change according to progress of light dry etching, are reevaluated. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: comparing a result with an evaluation result in the second step to control etching conditions.
【請求項61】 請求項60記載の半導体装置の製造方
法において、 上記半導体領域のうち素子が形成される領域はFETの
ソース・ドレイン領域であり、 上記開口は、上記ソース・ドレイン領域に到達するコン
タクトホールであることを特徴とする半導体装置の製造
方法。
61. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 60, wherein a region of the semiconductor region where an element is formed is a source / drain region of an FET, and the opening reaches the source / drain region. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a contact hole.
【請求項62】 請求項50〜55のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第2のステップの前に、 上記基板の上記半導体領域に高濃度の不純物を導入した
後半導体領域の上に層間絶縁膜を堆積するステップと、 上記層間絶縁膜をプラズマエッチングにより選択的に除
去して、上記半導体領域に到達する開口を形成するステ
ップとをさらに備え、 上記第3のステップでは、上記開口の底面に露出してい
る半導体領域に上記プラズマエッチングによって生じた
ダメージ層を除去するためのライトドライエッチングを
行い、 半導体領域の電気的特性が適正となるときの上記測定光
の反射率の変化割合の適正範囲を予め求めておき、 上記第4のステップでは、上記反射率の変化割合が上記
適正範囲に入るように上記ライトドライエッチングを行
うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
62. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 50, wherein a high-concentration impurity is introduced into the semiconductor region of the substrate before the second step. Depositing an interlayer insulating film on the semiconductor region; and selectively removing the interlayer insulating film by plasma etching to form an opening reaching the semiconductor region, wherein the third step Then, light dry etching is performed on the semiconductor region exposed at the bottom surface of the opening to remove a damaged layer caused by the plasma etching, and reflection of the measurement light when the electrical characteristics of the semiconductor region becomes appropriate. An appropriate range of the rate of change of the reflectance is obtained in advance, and in the fourth step, the line is set so that the rate of change of the reflectance falls within the appropriate range. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising performing dry etching.
【請求項63】 請求項49〜62のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第1のステップでは、上記半導体領域として、半導
体素子の一部となる第1の半導体領域と光学的評価を行
うための第2の半導体領域とを形成し、 上記第2のステップでは、上記第2の半導体領域の光学
的特性を評価し、 上記第3のステップでは、上記第1及び第2の半導体領
域を同時にエッチング加工し、 上記第4のステップでは、上記第2の半導体領域におけ
る光学的特性の評価結果に基づいて上記エッチング加工
の条件を制御することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
63. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 49, wherein in the first step, the first semiconductor region serving as a part of a semiconductor element is used as the semiconductor region. And a second semiconductor region for performing an optical evaluation. In the second step, an optical characteristic of the second semiconductor region is evaluated. In the third step, the first and the second semiconductor regions are evaluated. The second semiconductor region is etched at the same time, and in the fourth step, the condition of the etching process is controlled based on an evaluation result of the optical characteristics in the second semiconductor region. Production method.
【請求項64】 請求項63記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第1のステップでは、上記第2の半導体領域におけ
る不純物の濃度を上記第1の半導体領域における不純物
の濃度よりも高くすることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
64. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 63, wherein in the first step, an impurity concentration in the second semiconductor region is higher than an impurity concentration in the first semiconductor region. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項65】 請求項63記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第2のステップの前に、 上記基板の上記第2の半導体領域に高濃度の不純物を導
入した後、上記第1及び第2の半導体領域の上にゲート
絶縁膜及びゲート電極用導体膜を堆積するステップをさ
らに備え、 上記第3のステップでは、上記ゲート電極用導体膜及び
ゲート絶縁膜をプラズマエッチングによりパターニング
するとともに、 半導体領域の電気的特性が適正となるときの上記測定光
の反射率の変化割合の適正範囲を予め求めておき、 上記第4のステップでは、上記反射率の変化割合が上記
適正範囲に入るように上記ライトドライエッチングを行
うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
65. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 63, wherein a high concentration impurity is introduced into the second semiconductor region of the substrate before the second step. And a step of depositing a gate insulating film and a gate electrode conductive film on the second semiconductor region. In the third step, the gate electrode conductive film and the gate insulating film are patterned by plasma etching. An appropriate range of the change rate of the reflectance of the measurement light when the electrical characteristics of the region is appropriate is obtained in advance, and in the fourth step, the change rate of the reflectance is set to fall within the appropriate range. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising performing the light dry etching.
【請求項66】 請求項65記載の半導体装置の製造方
法において、 上記ゲート絶縁膜としてシリコン酸化膜を形成すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
66. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 65, wherein a silicon oxide film is formed as the gate insulating film.
【請求項67】 請求項49〜66のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第1のステップでは、上記半導体領域のうち光学的
評価を行うための部分をn型シリコンにより構成するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
67. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 49, wherein, in the first step, a portion of the semiconductor region for performing an optical evaluation is made of n-type silicon. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項68】 請求項50〜55のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第2のステップでは、エリプソメトリ分光器を利用
して測定光の反射率の変化割合を評価することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
68. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 50 to 55, wherein in the second step, the change ratio of the reflectance of the measurement light is measured using an ellipsometry spectrometer. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by evaluating.
【請求項69】 構造の乱れが生じた半導体領域を有す
る半導体装置の製造方法であって、 上記半導体領域の光学的特性を評価するステップと、 上記ステップで評価された上記半導体領域の光学的特性
に基づいて条件を制御しながら上記半導体領域の構造の
乱れを回復させるための熱処理を行うステップとを備え
ている半導体装置の製造方法。
69. A method of manufacturing a semiconductor device having a semiconductor region in which a structural disorder has occurred, comprising the steps of: evaluating optical characteristics of the semiconductor region; and optical characteristics of the semiconductor region evaluated in the step. Performing a heat treatment for restoring the disorder of the structure of the semiconductor region while controlling the conditions based on the conditions.
【請求項70】 請求項69記載の半導体装置の製造方
法において、 上記光学特性を評価するステップは、 上記半導体領域に測定光を照射するステップと、 上記半導体領域に励起光を間欠的に照射するステップ
と、 上記半導体領域に励起光が照射されているときと励起光
が照射されていないときとの測定光の反射率の差を上記
励起光が照射されていないときの測定光の反射率で除し
た値を測定光の反射率の変化割合として演算するステッ
プとを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
70. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 69, wherein the step of evaluating the optical characteristics includes the step of irradiating the semiconductor region with measurement light and the step of irradiating the semiconductor region with excitation light intermittently. Step, the difference between the reflectance of the measurement light when the semiconductor region is irradiated with excitation light and the time when the excitation light is not irradiated with the reflectance of the measurement light when the excitation light is not irradiated. Calculating the divided value as a change ratio of the reflectance of the measurement light.
【請求項71】 請求項70記載の半導体装置の製造方
法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、600
nm以下の波長範囲の測定光の反射率の変化割合を演算
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
71. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 70, wherein the step of calculating the change rate of the reflectance is performed by
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating a rate of change in reflectance of measurement light in a wavelength range of not more than nm.
【請求項72】 請求項71記載の半導体装置の製造方
法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、300
〜600nmの波長範囲の測定光の反射率の変化割合を
演算することを特徴とする半導体装置の製造方法。
72. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 71, wherein the step of calculating the rate of change of the reflectivity includes the step of:
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating a change ratio of a reflectance of a measurement light in a wavelength range of up to 600 nm.
【請求項73】 請求項70記載の半導体装置の製造方
法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、測定光
の反射率の変化割合のスペクトルのほぼ極値を与える測
定光の特定エネルギー値における測定光の反射率の変化
割合を演算することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
73. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 70, wherein the step of calculating the rate of change of the reflectance includes the step of calculating the specific energy of the measurement light that gives an extreme value of the spectrum of the rate of change of the reflectance of the measurement light. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating a rate of change in reflectance of measurement light in a value.
【請求項74】 請求項71記載の半導体装置の製造方
法において、 上記測定光の特定エネルギー値は、3.2〜3.6eV
の範囲に含まれるいずれかの値であることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
74. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 71, wherein the specific energy value of the measurement light is 3.2 to 3.6 eV.
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the value is any of the values included in the range.
【請求項75】 請求項70〜74のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記励起光を照射するステップでは、上記励起光を1k
Hz以下の周波数で間欠的に照射することを特徴とする
半導体装置の製造方法。
75. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 70, wherein, in the step of irradiating the excitation light, the excitation light is irradiated with 1 k of the excitation light.
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is irradiated intermittently at a frequency of less than or equal to Hz.
【請求項76】 請求項70〜75のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 半導体領域の電気的特性が適正となるときの上記測定光
の反射率の変化割合の適正範囲を予め求めておき、 上記半導体領域の熱処理を行うステップでは、上記測定
光の反射率の変化割合が上記適正範囲に入るように上記
熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
76. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 70, wherein the change rate of the reflectance of the measurement light when the electrical characteristics of the semiconductor region are appropriate is appropriate. Wherein the heat treatment is performed so that the rate of change of the reflectance of the measurement light falls within the appropriate range.
【請求項77】 請求項70〜75のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記半導体領域における測定光の反射率の変化割合と上
記半導体領域中の不純物濃度との関係を予め求めてお
き、 上記熱処理を行うステップでは、上記半導体領域におけ
る測定光の反射率の変化割合が所望の不純物濃度に相当
する変化割合になるまで上記半導体装置の熱処理を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
77. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 70, wherein a relationship between a change rate of a reflectance of the measurement light in the semiconductor region and an impurity concentration in the semiconductor region is determined. In the step of performing the heat treatment, the heat treatment of the semiconductor device is performed until the change rate of the reflectance of the measurement light in the semiconductor region reaches a change rate corresponding to a desired impurity concentration. Device manufacturing method.
【請求項78】 請求項69〜77のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記半導体領域として、予め半導体素子の一部となる第
1の半導体領域と光学的評価を行うための第2の半導体
領域とを形成しておき、 上記光学的特性を評価するステップでは、上記第2の半
導体領域の光学的特性を評価し、 上記熱処理を行うステップでは、上記第1及び第2の半
導体領域を同時に熱処理しながら、上記第2の半導体領
域における光学的特性の評価結果に基づいて上記熱処理
の条件を制御することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
78. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 69, wherein the semiconductor region is optically evaluated in advance with a first semiconductor region that is a part of a semiconductor element. Forming a second semiconductor region for the second semiconductor region, evaluating the optical characteristics of the second semiconductor region, evaluating the optical characteristics of the second semiconductor region, and performing the heat treatment in the first and second semiconductor regions. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: controlling a condition of the heat treatment based on an evaluation result of optical characteristics in the second semiconductor region while simultaneously heat treating the second semiconductor region.
【請求項79】 請求項78記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第1のステップでは、上記第2の半導体領域におけ
る不純物の濃度を上記第1の半導体領域における不純物
の濃度よりも高くすることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
79. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 78, wherein, in said first step, an impurity concentration in said second semiconductor region is made higher than an impurity concentration in said first semiconductor region. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項80】 請求項69〜79のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記半導体領域のうち光学的評価を行うための部分をn
型シリコンにより構成することを特徴とする半導体装置
の製造方法。
80. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 69, wherein a portion for performing an optical evaluation in the semiconductor region is n.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a silicon substrate.
【請求項81】 請求項69〜80のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記半導体領域のうち半導体素子を形成する領域は、ソ
ース・ドレイン領域であることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
81. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 69, wherein a region of the semiconductor region where a semiconductor element is formed is a source / drain region. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項82】 請求項70〜77のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第2のステップでは、エリプソメトリ分光器を利用
して測定光の反射率の変化割合を評価することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
82. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 70, wherein, in the second step, a change ratio of the reflectance of the measurement light is measured by using an ellipsometry spectroscope. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by evaluating.
【請求項83】 半導体領域を有する半導体装置の製造
方法であって、 上記半導体領域の光学的特性を評価するステップと、 上記ステップで評価された上記半導体領域の光学的特性
に基づいて条件を制御しながら上記半導体領域に不純物
を導入するステップとを備えている半導体装置の製造方
法。
83. A method of manufacturing a semiconductor device having a semiconductor region, comprising: a step of evaluating optical characteristics of the semiconductor region; and controlling a condition based on the optical characteristics of the semiconductor region evaluated in the step. And introducing an impurity into the semiconductor region.
【請求項84】 請求項83記載の半導体装置の製造方
法において、 上記光学特性を評価するステップは、 上記半導体領域に測定光を照射するステップと、 上記半導体領域に励起光を間欠的に照射するステップ
と、 上記半導体領域に励起光が照射されているときと励起光
が照射されていないときとの測定光の反射率の差を上記
励起光が照射されていないときの測定光の反射率で除し
た値を測定光の反射率の変化割合として演算するステッ
プとを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
84. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 83, wherein the step of evaluating the optical characteristics includes: irradiating the semiconductor region with measurement light; and irradiating the semiconductor region with excitation light intermittently. Step, the difference between the reflectance of the measurement light when the semiconductor region is irradiated with excitation light and the time when the excitation light is not irradiated with the reflectance of the measurement light when the excitation light is not irradiated. Calculating the divided value as a change ratio of the reflectance of the measurement light.
【請求項85】 請求項84記載の半導体装置の製造方
法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、600
nm以下の波長範囲の測定光の反射率の変化割合を演算
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
85. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 84, wherein the step of calculating the rate of change of the reflectivity includes the step of:
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating a rate of change in reflectance of measurement light in a wavelength range of not more than nm.
【請求項86】 請求項85記載の半導体装置の製造方
法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、300
〜600nmの波長範囲の測定光の反射率の変化割合を
演算することを特徴とする半導体装置の製造方法。
86. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 85, wherein the step of calculating the change ratio of the reflectivity includes the step of:
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating a change ratio of a reflectance of a measurement light in a wavelength range of up to 600 nm.
【請求項87】 請求項84記載の半導体装置の製造方
法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、測定光
の反射率の変化割合のスペクトルのほぼ極値を与える測
定光の特定エネルギー値における測定光の反射率の変化
割合を演算することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
87. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 84, wherein in the step of calculating the change rate of the reflectance, the specific energy of the measurement light that gives an almost extreme value of the spectrum of the change rate of the reflectance of the measurement light. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating a rate of change in reflectance of measurement light in a value.
【請求項88】 請求項87記載の半導体装置の製造方
法において、 上記測定光の特定エネルギー値は、3.2〜3.6eV
の範囲に含まれるいずれかの値であることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
88. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 87, wherein the specific energy value of the measurement light is 3.2 to 3.6 eV.
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the value is any of the values included in the range.
【請求項89】 請求項84〜88のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記励起光を照射するステップでは、上記励起光を1k
Hz以下の周波数で間欠的に照射することを特徴とする
半導体装置の製造方法。
89. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 84, wherein, in the step of irradiating the excitation light, the excitation light is irradiated with 1 k
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is irradiated intermittently at a frequency of less than or equal to Hz.
【請求項90】 請求項84〜89のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 予め実験により不純物の導入量と上記測定光の反射率の
変化割合との関係を求めておき、 上記半導体領域の不純物の導入を行うステップでは、上
記測定光の反射率の変化割合が所望の不純物の導入量に
相当する値になるように上記不純物の導入を行うことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
90. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 84, wherein the relationship between the amount of impurity introduced and the rate of change of the reflectance of the measurement light is determined in advance by an experiment. In the step of introducing an impurity in the semiconductor region, the impurity is introduced such that a change ratio of the reflectance of the measurement light becomes a value corresponding to a desired amount of the introduced impurity. Manufacturing method.
【請求項91】 請求項83〜90のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記半導体領域として、予め半導体素子の一部となる第
1の半導体領域と光学的評価を行うための第2の半導体
領域とを形成しておき、 上記光学的特性を評価するステップでは、上記第2の半
導体領域の光学的特性を評価し、 上記不純物の導入を行うステップでは、上記第1及び第
2の半導体領域に同時に不純物を導入しながら、上記第
2の半導体領域における光学的特性の評価結果に基づい
て上記不純物の導入の条件を制御することを特徴とする
半導体装置の製造方法。
91. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 83, wherein the semiconductor region is optically evaluated in advance with a first semiconductor region that is a part of a semiconductor element. Forming a second semiconductor region, and evaluating the optical characteristics in the step of evaluating the optical characteristics of the second semiconductor region, and introducing the impurities in the step of introducing the impurity. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: simultaneously introducing an impurity into a second semiconductor region; and controlling conditions for introducing the impurity based on an evaluation result of optical characteristics in the second semiconductor region.
【請求項92】 請求項83〜91のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第3のステップでは、上記不純物の導入をプラズマ
ドーピングにより行うことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
92. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 83, wherein in the third step, the impurity is introduced by plasma doping. Production method.
【請求項93】 請求項83〜92のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記不純物はn型不純物であることを特徴とする半導体
装置の製造方法。
93. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 83, wherein the impurity is an n-type impurity.
【請求項94】 請求項83〜93のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記半導体領域のうち半導体素子を形成する領域は、ソ
ース・ドレイン領域であることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
94. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 83, wherein a region of the semiconductor region where a semiconductor element is formed is a source / drain region. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項95】 請求項84〜90のうちいずれか1つ
に記載の半導体装置の製造方法において、 上記第2のステップでは、エリプソメトリ分光器を利用
して測定光の反射率の変化割合を評価することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
95. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 84 to 90, wherein in the second step, the change ratio of the reflectance of the measurement light is measured using an ellipsometry spectrometer. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by evaluating.
【請求項96】 半導体領域を有する基板を形成する第
1のステップと、 上記半導体領域の光学的特性を評価する第2のステップ
と、 上記半導体領域の上に薄い絶縁膜を形成する第3のステ
ップと、 上記第2のステップで評価された上記半導体領域の光学
的特性に基づいて上記絶縁膜の形成条件を制御する第4
のステップとを備えていることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
96. A first step of forming a substrate having a semiconductor region; a second step of evaluating optical characteristics of the semiconductor region; and a third step of forming a thin insulating film on the semiconductor region. And a fourth step of controlling conditions for forming the insulating film based on the optical characteristics of the semiconductor region evaluated in the second step.
And a method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項97】 請求項96記載の半導体装置の製造方
法において、 上記第2のステップは、 上記半導体領域に測定光を照射するステップと、 上記半導体領域に励起光を間欠的に照射するステップ
と、 上記半導体領域に励起光が照射されているときと励起光
が照射されていないときとの測定光の反射率の差を上記
励起光が照射されていないときの測定光の反射率で除し
た値を測定光の反射率の変化割合として演算するステッ
プとを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
97. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 96, wherein the second step includes: irradiating the semiconductor region with measurement light; and irradiating the semiconductor region with excitation light intermittently. The difference between the reflectance of the measurement light when the semiconductor region is irradiated with the excitation light and the reflectance when the excitation light is not irradiated is divided by the reflectance of the measurement light when the excitation light is not irradiated. Calculating the value as a change ratio of the reflectance of the measurement light.
【請求項98】 請求項97記載の半導体装置の製造方
法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、600
nm以下の波長範囲の測定光の反射率の変化割合を演算
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
98. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 97, wherein the step of calculating the change ratio of the reflectance is performed by using
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating a rate of change in reflectance of measurement light in a wavelength range of not more than nm.
【請求項99】 請求項98記載の半導体装置の製造方
法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、300
nm〜600nmの波長範囲の測定光の反射率の変化割
合を演算することを特徴とする半導体装置の製造方法。
99. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 98, wherein the step of calculating the rate of change of the reflectance comprises the step of:
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating a change ratio of a reflectance of measurement light in a wavelength range of nm to 600 nm.
【請求項100】 請求項97記載の半導体装置の製造
方法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、測定光
の反射率の変化割合のスペクトルのほぼ極値を与える測
定光の特定エネルギー値における測定光の反射率の変化
割合を演算することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
100. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 97, wherein the step of calculating the rate of change of the reflectance includes the step of calculating the specific energy of the measurement light that gives an almost extreme value of the spectrum of the rate of change of the reflectance of the measurement light. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating a rate of change in reflectance of measurement light in a value.
【請求項101】 請求項100記載の半導体装置の製
造方法において、 上記測定光の特定エネルギー値は、3.2〜3.6eV
の範囲に含まれるいずれかの値であることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
101. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 100, wherein the specific energy value of the measurement light is 3.2 to 3.6 eV.
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the value is any of the values included in the range.
【請求項102】 請求項97〜101のうちいずれか
1つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記励起光を照射するステップでは、上記励起光を1k
Hz以下の周波数で間欠的に照射することを特徴とする
半導体装置の製造方法。
102. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 97 to 101, wherein the step of irradiating the excitation light is performed by applying 1 k
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is irradiated intermittently at a frequency of less than or equal to Hz.
【請求項103】 請求項97〜102のうちいずれか
1つに記載の半導体装置の製造方法において、 予め実験により絶縁膜の電気的特性の適正範囲に相当す
る測定光の反射率の変化割合の適正範囲を求めておき、 上記第4のステップでは、上記第2のステップで評価さ
れた測定光の反射率の変化割合が上記適正範囲に入るよ
うに絶縁膜の形成を行うことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
103. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 97, wherein the rate of change of the reflectance of the measurement light corresponding to an appropriate range of the electrical characteristics of the insulating film is determined in advance by an experiment. An appropriate range is obtained in advance, and in the fourth step, the insulating film is formed such that the change rate of the reflectance of the measurement light evaluated in the second step falls within the appropriate range. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項104】 請求項97〜103のうちいずれか
1つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第2のステップでは、上記絶縁膜が形成される前の
半導体領域における測定光の反射率の変化割合を評価し
ておき、 上記第4のステップでは、絶縁膜形成の進行に応じて変
化する上記半導体領域における測定光の反射率の変化割
合を再評価して、この再評価結果と上記第2のステップ
における評価結果とを比較して、絶縁膜の形成条件を制
御することを特徴とする半導体装置の製造方法。
104. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 97, wherein in the second step, the reflectance of the measurement light in the semiconductor region before the insulating film is formed. In the fourth step, the rate of change of the reflectance of the measurement light in the semiconductor region, which changes in accordance with the progress of the formation of the insulating film, is re-evaluated. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: controlling a condition for forming an insulating film by comparing an evaluation result in a second step.
【請求項105】 請求項96〜104のうちいずれか
1つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第1のステップでは、上記半導体領域として、半導
体素子の一部となる第1の半導体領域と光学的評価を行
うための第2の半導体領域とを形成し、 上記第2のステップでは、上記第2の半導体領域の光学
的特性を評価し、 上記第3のステップでは、上記第1及び第2の半導体領
域の上に同時に絶縁膜を形成し、上記第4のステップで
は、上記第2の半導体領域における光学的特性の評価結 果に基づいて上記絶縁膜の形成条件を制御することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
105. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 96, wherein in the first step, the first semiconductor region serving as a part of a semiconductor element is used as the semiconductor region. And a second semiconductor region for performing an optical evaluation. In the second step, an optical characteristic of the second semiconductor region is evaluated. In the third step, the first and the second semiconductor regions are evaluated. Forming an insulating film on the second semiconductor region at the same time; and in the fourth step, controlling the formation conditions of the insulating film based on the result of evaluating the optical characteristics in the second semiconductor region. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項106】 請求項105記載の半導体装置の製
造方法において、 上記第1のステップでは、上記第2の半導体領域におけ
る不純物の濃度を上記第1の半導体領域における不純物
の濃度よりも高くすることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
106. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 105, wherein, in the first step, an impurity concentration in the second semiconductor region is higher than an impurity concentration in the first semiconductor region. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項107】 請求項96〜106のうちいずれか
1つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第1のステップでは、上記半導体領域のうち光学的
評価を行うための部分をn型シリコンにより構成するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
107. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 96, wherein, in said first step, a portion of said semiconductor region for performing an optical evaluation is made of n-type silicon. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項108】 請求項97〜104のうちいずれか
1つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第4のステップの後に、予め実験により求めた上記
測定光の反射率の変化割合と絶縁膜の電気的特性との関
係に基づき、形成された絶縁膜の良否を判定するステッ
プをさらに備えていることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
108. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 97, wherein after the fourth step, the change ratio of the reflectance of the measurement light obtained in advance by an experiment and the insulation A method for manufacturing a semiconductor device, further comprising the step of determining the quality of a formed insulating film based on a relationship with electrical characteristics of the film.
【請求項109】 請求項96〜108のうちいずれか
1つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第3のステップでは、上記絶縁膜としてシリコン酸
化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
109. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 96, wherein in the third step, a silicon oxide film is formed as the insulating film. Manufacturing method.
【請求項110】 請求項96〜109のうちいずれか
1つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第3のステップでは、上記絶縁膜としてゲート絶縁
膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
110. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 96, wherein in the third step, a gate insulating film is formed as the insulating film. Manufacturing method.
【請求項111】 請求項97〜104のうちいずれか
1つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第2のステップでは、エリプソメトリ分光器を利用
して測定光の反射率の変化割合を評価することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
111. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 97, wherein in the second step, the change rate of the reflectance of the measurement light is changed using an ellipsometry spectrometer. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by evaluating.
【請求項112】 半導体領域とその上の薄い絶縁膜と
を有する基板を形成する第1のステップと、 上記半導体領域の光学的特性を評価する第2のステップ
と、 上記絶縁膜をドライエッチングにより除去する第3のス
テップと、 上記第2のステップで評価された上記半導体領域の光学
的特性に基づいて上記絶縁膜の除去条件を制御する第4
のステップとを備えている半導体装置の製造方法。
112. A first step of forming a substrate having a semiconductor region and a thin insulating film thereon, a second step of evaluating optical characteristics of the semiconductor region, and dry etching of the insulating film A third step of removing, and a fourth step of controlling a removing condition of the insulating film based on the optical characteristics of the semiconductor region evaluated in the second step.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項113】 請求項112記載の半導体装置の製
造方法において、 上記第2のステップは、 上記半導体領域に上記絶縁膜を通過させた測定光を照射
するステップと、 上記半導体領域に上記絶縁膜を通過させた励起光を間欠
的に照射するステップと、 上記半導体領域に励起光が照射されているときと励起光
が照射されていないときとの測定光の反射率の差を上記
励起光が照射されていないときの測定光の反射率で除し
た値を測定光の反射率の変化割合として演算するステッ
プとを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
113. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 112, wherein the second step is a step of irradiating the semiconductor region with a measuring beam having passed through the insulating film, and the step of irradiating the semiconductor region with the insulating film. Intermittently irradiating the excitation light that has passed through, and the excitation light determines the difference in the reflectance of the measurement light when the semiconductor region is irradiated with the excitation light and when the excitation light is not irradiated. Calculating a value obtained by dividing the reflectance of the measurement light when it is not irradiated as a change rate of the reflectance of the measurement light.
【請求項114】 請求項113記載の半導体装置の製
造方法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、600
nm以下の波長範囲の測定光の反射率の変化割合を演算
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
114. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 113, wherein the step of calculating the change rate of the reflectance is performed by the step of:
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating a rate of change in reflectance of measurement light in a wavelength range of not more than nm.
【請求項115】 請求項114記載の半導体装置の製
造方法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、300
〜600nmの波長範囲の測定光の反射率の変化割合を
演算することを特徴とする半導体装置の製造方法。
115. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 114, wherein the step of calculating the change rate of the reflectance is performed by using
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating a change ratio of a reflectance of a measurement light in a wavelength range of up to 600 nm.
【請求項116】 請求項113に記載の半導体装置の
製造方法において、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、測定光
の反射率の変化割合のスペクトルのほぼ極値を与える測
定光の特定エネルギー値における測定光の反射率の変化
割合を演算することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
116. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 113, wherein, in the step of calculating the change rate of the reflectance, the measurement light which gives an extreme value of the spectrum of the change rate of the reflectance of the measurement light is specified. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating a rate of change in reflectance of measurement light in an energy value.
【請求項117】 請求項116記載の半導体装置の製
造方法において、 上記測定光の特定エネルギー値は、3.2〜3.6eV
の範囲に含まれるいずれかの値であることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
117. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 116, wherein the specific energy value of the measurement light is 3.2 to 3.6 eV.
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the value is any of the values included in the range.
【請求項118】 請求項113〜117のうちいずれ
か1つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記励起光を照射するステップでは、上記励起光を1k
Hz以下の周波数で間欠的に照射することを特徴とする
半導体装置の製造方法。
118. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 113, wherein, in the step of irradiating the excitation light, the excitation light is irradiated with 1 k of the excitation light.
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is irradiated intermittently at a frequency of less than or equal to Hz.
【請求項119】 請求項113〜118のうちいずれ
か1つに記載の半導体装置の製造方法において、 予め上記絶縁膜の除去が適正に完了したときの測定光の
反射率の変化割合の適正範囲を求めておき、 上記第4のステップでは、上記第2のステップで評価さ
れた測定光の反射率の変化割合が上記適正範囲に入るよ
うに絶縁膜のドライエッチングを行うことを特徴とする
半導体装置の製造方法。
119. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 113, wherein the change rate of the reflectance of the measurement light when the removal of the insulating film is properly completed in advance. In the fourth step, the dry etching of the insulating film is performed so that the change rate of the reflectance of the measurement light evaluated in the second step falls within the appropriate range. Device manufacturing method.
【請求項120】 請求項113〜118のうちいずれ
か1つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第2のステップでは、上記絶縁膜が形成されたとき
の半導体領域における測定光の反射率の変化割合を評価
しておき、 上記第4のステップでは、絶縁膜の除去の進行に応じて
変化する上記半導体領域における測定光の反射率の変化
割合を再評価して、この再評価結果と上記第2のステッ
プにおける評価結果とを比較して、絶縁膜の除去条件を
制御することを特徴とする半導体装置の製造方法。
120. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 113, wherein, in the second step, a reflectance of the measurement light in the semiconductor region when the insulating film is formed. In the fourth step, the rate of change of the reflectance of the measurement light in the semiconductor region, which changes with the progress of the removal of the insulating film, is reevaluated. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: controlling a condition for removing an insulating film by comparing an evaluation result in the second step.
【請求項121】 請求項112〜120のうちいずれ
か1つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第1のステップでは、上記半導体領域として、半導
体素子の一部となる第1の半導体領域と光学的評価を行
うための第2の半導体領域とを形成し、 上記第2のステップでは、上記第2の半導体領域の光学
的特性を評価し、 上記第3のステップでは、上記第1及び第2の半導体領
域を同時にエッチング加工し、 上記第4のステップでは、上記第2の半導体領域におけ
る光学的特性の評価結果に基づいて上記エッチング加工
の条件を制御することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
121. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 112, wherein, in the first step, a first semiconductor region which is a part of a semiconductor element as the semiconductor region And a second semiconductor region for performing an optical evaluation. In the second step, an optical characteristic of the second semiconductor region is evaluated. In the third step, the first and the second semiconductor regions are evaluated. The second semiconductor region is etched at the same time, and in the fourth step, the condition of the etching process is controlled based on an evaluation result of the optical characteristics in the second semiconductor region. Production method.
【請求項122】 請求項121記載の半導体装置の製
造方法において、 上記第1のステップでは、上記第2の半導体領域におけ
る不純物の濃度を上記第1の半導体領域における不純物
の濃度よりも高くすることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
122. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 121, wherein in the first step, an impurity concentration in the second semiconductor region is higher than an impurity concentration in the first semiconductor region. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項123】 請求項112〜122のうちいずれ
か1つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第1のステップでは、上記半導体領域のうち光学的
評価を行うための部分をn型シリコンにより構成するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
123. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 112, wherein, in the first step, a portion of the semiconductor region for performing an optical evaluation is made of n-type silicon. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項124】 請求項112〜123のうちいずれ
か1つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第1のステップでは、上記絶縁膜としてシリコン酸
化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
124. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 112, wherein in the first step, a silicon oxide film is formed as the insulating film. Manufacturing method.
【請求項125】 請求項112〜124のうちいずれ
か1つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第1のステップでは、上記絶縁膜としてゲート絶縁
膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
125. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 112, wherein in the first step, a gate insulating film is formed as the insulating film. Manufacturing method.
【請求項126】 請求項125記載の半導体装置の製
造方法において、 上記第1のステップでは、上記ゲート絶縁膜の上にゲー
ト電極用導体膜を形成し、 上記第3のステップでは、上記ゲート電極用導体膜をパ
ターニングし、続いて上記ゲート絶縁膜をパターニング
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
126. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 125, wherein in the first step, a conductive film for a gate electrode is formed on the gate insulating film, and in the third step, the gate electrode is formed. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: patterning a conductive film for use, and then patterning the gate insulating film.
【請求項127】 請求項113〜120のうちいずれ
か1つに記載の半導体装置の製造方法において、 上記第2のステップでは、エリプソメトリ分光器を利用
して測定光の反射率の変化割合を評価することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
127. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 113 to 120, wherein in the second step, the change ratio of the reflectance of the measurement light is changed by using an ellipsometry spectroscope. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by evaluating.
【請求項128】 半導体領域を有する基板を収納する
ためのチャンバーと、上記チャンバー内で上記基板に加
工処理を施すための加工処理手段と、上記チャンバー内
に設置された上記基板の半導体領域に間欠的に励起光を
照射するための第1の光供給手段と、上記半導体領域に
測定光を照射するための第2の光供給手段と、上記半導
体領域に照射された測定光の反射率を検出する反射率検
出手段とを備えた半導体装置の製造装置の管理方法であ
って、 上記半導体領域に測定光を照射する第1のステップと、 上記半導体領域に励起光を間欠的に照射する第2のステ
ップと、 上記半導体領域に励起光が照射されているときと励起光
が照射されていないときとの測定光の反射率の差を上記
励起光が照射されていないときの測定光の反射率で除し
た値を測定光の反射率の変化割合として演算する第3の
ステップと、 上記第3のステップで演算された反射率の変化割合が所
定値に達するまでの所定時間の間上記加工処理手段を作
動させるように制御する第4のステップと、 上記第4のステップにおける上記所定時間を監視して、
上記所定時間が限界値を超えると上記半導体装置の製造
装置のメンテナンスを行うための信号を出力する第5の
ステップとを備えていること特徴とする半導体装置の製
造装置の管理方法。
128. A chamber for accommodating a substrate having a semiconductor region, processing means for performing processing on the substrate in the chamber, and an intermittently disposed semiconductor region of the substrate provided in the chamber. A first light supply unit for irradiating the semiconductor region with the excitation light, a second light supply unit for irradiating the semiconductor region with the measurement light, and detecting a reflectance of the measurement light irradiated on the semiconductor region. A method for managing a semiconductor device manufacturing apparatus, comprising: a first step of irradiating the semiconductor region with measurement light; and a second step of intermittently irradiating the semiconductor region with excitation light. And the difference between the reflectance of the measurement light when the semiconductor region is irradiated with the excitation light and the reflectance of the measurement light when the excitation light is not irradiated. The reflectance of the measurement light when the excitation light is not irradiated Divided by A third step of calculating the value as a change rate of the reflectance of the measuring light; and operating the processing means for a predetermined time until the change rate of the reflectance calculated in the third step reaches a predetermined value. Monitoring the predetermined time in the fourth step, and
And a fifth step of outputting a signal for performing maintenance of the semiconductor device manufacturing apparatus when the predetermined time exceeds a limit value.
【請求項129】 請求項128記載の半導体装置の製
造装置の管理方法において、 上記加工処理手段は、上記チャンバー内にプラズマを発
生させて上記半導体領域のエッチングを行うことを特徴
とする半導体装置の製造装置の管理方法。
129. The method according to claim 128, wherein said processing means generates plasma in said chamber to etch said semiconductor region. Manufacturing equipment management method.
【請求項130】 請求項128記載の半導体装置の製
造装置の管理方法において、 上記加工処理手段は、上記チャンバー内にプラズマを発
生させて上記半導体領域のエッチングにより生じたダメ
ージ層を除去するためのドライエッチングを行うことを
特徴とする半導体装置の製造装置の管理方法。
130. The method for managing a semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 128, wherein said processing means generates plasma in said chamber and removes a damaged layer generated by etching of said semiconductor region. A method for managing a semiconductor device manufacturing apparatus, comprising performing dry etching.
【請求項131】 請求項128記載の半導体装置の製
造装置の管理方法において、 上記加工処理手段は、上記半導体領域に不純物を導入す
ることを特徴とする半導体装置の製造装置の管理方法。
131. The method of managing a semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 128, wherein said processing means introduces impurities into said semiconductor region.
【請求項132】 請求項128記載の半導体装置の製
造装置の管理方法において、 上記加工処理手段は、上記半導体領域にイオン注入を行
った後のアニールを行うことを特徴とする半導体装置の
製造装置の管理方法。
132. The method of managing a semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 128, wherein said processing means performs annealing after ion implantation into said semiconductor region. Management method.
【請求項133】 請求項128記載の半導体装置の製
造装置の管理方法において、 上記加工処理手段は、上記半導体領域の上に薄い絶縁膜
を形成することを特徴とする半導体装置の製造装置の管
理方法。
133. The method for managing a semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 128, wherein said processing means forms a thin insulating film on said semiconductor region. Method.
【請求項134】 請求項128記載の半導体装置の製
造装置の管理方法において、 上記半導体領域上には薄い絶縁膜が形成されており、 上記加工処理手段は、上記半導体領域上の薄い絶縁膜を
除去するためのドライエッチングを行うことを特徴とす
る半導体装置の半導体装置の製造装置の管理方法。
134. The method for managing a semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 128, wherein a thin insulating film is formed on said semiconductor region, and said processing means removes said thin insulating film on said semiconductor region. A method for managing a semiconductor device manufacturing apparatus for a semiconductor device, comprising performing dry etching for removal.
【請求項135】 請求項128〜134のうちいずれ
か1つに記載の半導体装置の製造装置の管理方法におい
て、 上記反射率検出手段は、600nm以下の波長範囲の測
定光の反射率を検出することを特徴とする半導体装置の
製造装置の管理方法。
135. The method for managing a semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 128, wherein the reflectance detecting means detects a reflectance of the measurement light in a wavelength range of 600 nm or less. A method for managing an apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項136】 請求項135記載の半導体装置の製
造装置の管理方法において、 上記反射率検出手段は、300〜600nmの波長範囲
の測定光の反射率を検出することを特徴とする半導体装
置の製造装置の管理方法。
136. The method for managing a semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 135, wherein said reflectivity detecting means detects a reflectivity of measurement light in a wavelength range of 300 to 600 nm. Manufacturing equipment management method.
【請求項137】 請求項128〜136のうちいずれ
か1つに記載の半導体装置の製造装置の管理方法におい
て、 上記反射率の変化割合を演算するステップでは、測定光
の反射率の変化割合のスペクトルのほぼ極値を与える測
定光の特定エネルギー値における測定光の反射率の変化
割合を演算することを特徴とする半導体装置の製造装置
の管理方法。
137. The method of managing a semiconductor device manufacturing apparatus according to any one of claims 128 to 136, wherein the step of calculating the change rate of the reflectivity includes calculating the change rate of the reflectivity of the measurement light. A method of managing a semiconductor device manufacturing apparatus, comprising: calculating a change rate of a reflectance of a measurement light at a specific energy value of the measurement light that gives an almost extreme value of a spectrum.
【請求項138】 請求項128〜137のうちいずれ
か1つに記載の半導体装置の製造装置の管理方法におい
て、 上記反射率検出手段は、光フィルターを用いて特定の波
長の反射光の反射率を検出するように構成されているこ
とを特徴とする半導体装置の製造装置の管理方法。
138. The method of managing a semiconductor device manufacturing apparatus according to any one of claims 128 to 137, wherein the reflectance detecting means uses an optical filter to reflect a specific wavelength of reflected light. A method for managing an apparatus for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the apparatus is configured to detect the following.
【請求項139】 請求項128〜138のうちいずれ
か1つに記載の半導体装置の製造装置の管理方法におい
て、 上記半導体領域は、n型シリコンにより構成されている
ことを特徴とする半導体装置の製造装置の管理方法。
139. The method for managing a semiconductor device manufacturing apparatus according to any one of claims 128 to 138, wherein the semiconductor region is made of n-type silicon. Manufacturing equipment management method.
【請求項140】 請求項128〜139のうちいずれ
か1つに記載の半導体装置の製造装置の管理方法におい
て、 上記励起光を照射するステップでは、上記励起光を1k
Hz以下の周波数で間欠的に照射することを特徴とする
半導体装置の製造装置の管理方法。
140. The method of managing a semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 128, wherein the step of irradiating the excitation light is performed by reducing the excitation light by 1 k.
A method for managing a semiconductor device manufacturing apparatus, comprising: intermittently irradiating a semiconductor device at a frequency of not more than Hz.
【請求項141】 基板と、 上記基板上に設けられ、基板に形成される半導体素子の
一部となる第1の半導体領域と、 上記第1の半導体領域における加工途中における光学的
特性をモニターするための第2の半導体領域とを備えて
いることを特徴とする半導体装置。
141. A substrate, a first semiconductor region provided on the substrate and being a part of a semiconductor element formed on the substrate, and optical characteristics of the first semiconductor region during processing are monitored. And a second semiconductor region for the semiconductor device.
【請求項142】 請求項141記載の半導体装置にお
いて、 上記第2の半導体領域は、上記半導体素子を含む半導体
チップが形成される領域とは異なる領域に設けられてい
ることを特徴とする半導体装置。
142. The semiconductor device according to claim 141, wherein the second semiconductor region is provided in a region different from a region where a semiconductor chip including the semiconductor element is formed. .
【請求項143】 請求項142記載の半導体装置にお
いて、 上記第2の半導体領域は、上記半導体素子を含む半導体
チップが形成される領域内に設けられていることを特徴
とする半導体装置。
143. The semiconductor device according to claim 142, wherein the second semiconductor region is provided in a region where a semiconductor chip including the semiconductor element is formed.
【請求項144】 請求項141〜143のうちいずれ
か1つに記載の半導体装置において、 上記第2の半導体領域は、半導体材料で構成され光変調
反射率分光法によるモニターのための領域であることを
特徴とする半導体装置。
144. The semiconductor device according to claim 141, wherein the second semiconductor region is a region made of a semiconductor material for monitoring by light modulation reflectance spectroscopy. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
【請求項145】 請求項141〜144のうちいずれ
か1つに記載の半導体装置において、 上記第2の半導体領域は、n型シリコンで構成されてい
ることを特徴とする半導体装置。
145. The semiconductor device according to any one of claims 141 to 144, wherein said second semiconductor region is made of n-type silicon.
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