JPS61158144A - Detecting method for endpoint of etching - Google Patents
Detecting method for endpoint of etchingInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置の製造における半導体ウェハのエ
ツチング終点の検出法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for detecting the end point of etching a semiconductor wafer in the manufacture of semiconductor devices.
半導体装置の製造忙おいて、半導体ウェハをドライエツ
チング例えば反応性イオンエツチングでエツチングする
際、厳しい加工精度が要求されるため、正確なエツチン
グ終点の検出が必要となる。During the production of semiconductor devices, when semiconductor wafers are etched by dry etching, such as reactive ion etching, strict processing accuracy is required, so accurate detection of the end point of etching is required.
従来、半導体ウェハのエツチングの終点を検出する方法
として、発光スペクトル法、インピーダンスモニター法
、圧力モニター法、質量分析法などがあるが、これらは
いずれも間接的な測定方法であるため、終点の判定は、
半導体ウェハ全部の平均的な値によるものとなり、また
エツチングされるウェハ毎に正確にエツチング量をモニ
ターできないという欠点を有する。これに対して、半導
体ウェハのエツチング状態を直接的にモニターすること
ができる方法とし【、単色光を使用した光モニター法が
ある。この方法において、半導体ウェハがモニター光に
対して不透明゛な場合は反射率の変化により、またモニ
ター光(対して透明な場合はエツチングすべき層の表面
と下地層からの反射光の干渉により、それぞれエツチン
グ終点を検出する。特に後者の場合、エツチングされる
ウェハ毎に正確にエツチング量をモニターすることがで
きるという利点を有する。Conventionally, methods for detecting the end point of semiconductor wafer etching include emission spectroscopy, impedance monitoring, pressure monitoring, and mass spectrometry, but since these are all indirect measurement methods, it is difficult to determine the end point. teeth,
This method is based on the average value of all semiconductor wafers, and has the disadvantage that the etching amount cannot be accurately monitored for each wafer being etched. On the other hand, there is an optical monitoring method that uses monochromatic light as a method that can directly monitor the etching state of a semiconductor wafer. In this method, if the semiconductor wafer is opaque to the monitor light, the change in reflectance occurs, or if the semiconductor wafer is transparent, the monitor light (on the other hand, if it is transparent, the interference of the reflected light from the surface of the layer to be etched and the underlying layer) In particular, the latter method has the advantage that the amount of etching can be accurately monitored for each wafer being etched.
第5図に半導体ウェハ(2)の各チップ部分(4)上罠
形成された5i02層にコンタクトホールな形成するた
め、単色光であるレーザ光を照射しながら、エツチング
終点□を検出している状態を示す。(1)は被エツチン
グパターン、A、B及びCはレーザのビームスポットで
ある。人のビームスポットのよ5JC,モニター光が被
エツチングパターン(1)の存在しない場所を照射して
いる場合、第6図に示すよう光度射光の強度は一定して
おり、干渉波形は生じない。また、Bのビームスポット
のように、ビームスポット内に被エツチングパターン(
1)が多少存在している場合には、第7図に示すように
明瞭ではないが、干渉波形が観察できる。しかし、いず
れくしても、エツチング終点(3)の正確な判定は不可
能である。これに対して、Cのビームスポットのように
、ビームスポット内に被エツチングパターン(11が充
分存在している場合には、第8図に示すように明瞭な干
渉波形が観察され、エツチング終点(3)の正確な判定
が可能になる。このように明瞭な干渉波形を観察するた
めには、ビームスポット内に被エツチングパターンが大
きな面積な占めるような場所にモニター光を照射する必
要があるが、これを従来のように目視で行うことは困難
である。このような問題点は、従来のモニター光のビー
ムスポットが、被エツチングパターンの面積と比較して
大きすぎることに原因する。このような問題点の解決手
段として、ビームスポットの大きさを被エツチングパタ
ーンの大きさと略同じにして、その被エツチングパター
ンにモニター光の照射位置を合わせる手段も考えられる
が、これは目視では無理であり、また機械的にも実現は
難しい。一方、一つのチップ部分(4)の全部又はその
大部分を被エツチングパターンとすれば、モニター光が
チップ部分(4)のどこを照射しても明瞭な干渉波形が
観察される。しかし、この場合にはローディング効果(
エツチングされる部分の面積が大きくなるとエツチング
レートが低下するという効果)の影響を受けて終点の判
定が不正確になる 、という問題点が生じる。Figure 5 shows that in order to form contact holes in the 5i02 layer formed on each chip portion (4) of the semiconductor wafer (2), the etching end point □ is detected while irradiating monochromatic laser light. Indicates the condition. (1) is a pattern to be etched, and A, B, and C are laser beam spots. When the monitor light, similar to the human beam spot, illuminates a place where the pattern to be etched (1) does not exist, the intensity of the luminous intensity is constant as shown in FIG. 6, and no interference waveform occurs. Also, like beam spot B, there is an etched pattern (
If 1) is present to some extent, an interference waveform can be observed, although it is not clear as shown in FIG. However, in any case, it is impossible to accurately determine the etching end point (3). On the other hand, when the etched pattern (11) is sufficiently present in the beam spot as in beam spot C, a clear interference waveform is observed as shown in FIG. 8, and the etching end point ( 3) can be accurately determined.In order to observe such a clear interference waveform, it is necessary to irradiate the monitor light to a place where the pattern to be etched occupies a large area within the beam spot. , it is difficult to do this visually as in the past. This problem is caused by the fact that the beam spot of the conventional monitor light is too large compared to the area of the pattern to be etched. One possible solution to this problem is to make the size of the beam spot approximately the same as the size of the pattern to be etched and to match the irradiation position of the monitor light to the pattern to be etched, but this is impossible by visual inspection. , it is also difficult to realize mechanically.On the other hand, if all or most of one chip part (4) is made into an etched pattern, no matter where on the chip part (4) the monitor light is irradiated, it will be clear. Interference waveforms are observed. However, in this case loading effects (
A problem arises in that the end point determination becomes inaccurate due to the effect that the etching rate decreases as the area of the etched portion increases.
また、ビームスポット内に被エツチングパターンが大き
な面積で含まれていても、被エツチングパターンの形状
に差異がある場合、乱反射により干渉波形が乱れるとい
う欠点も生じる。Further, even if the beam spot includes a large area of the pattern to be etched, if the shape of the pattern to be etched is different, the interference waveform will be disturbed due to diffuse reflection.
本発明は、モニター光が照射されるビームスポット内の
被エツチングパターンの面積の大小及び形状に拘わらず
、エツチング終点の正確な検出を可能とする検出法を提
供するものである。The present invention provides a detection method that enables accurate detection of the end point of etching, regardless of the size and shape of the pattern to be etched within the beam spot irradiated with monitor light.
本発明は、半導体ウェハをエツチングする際のエツチン
グ終点の検出法において、半導体ウェハの一部に被エツ
チングパターンが均一に分布するように形成されたモニ
ター用領域を設け、このモニター用領域に単色光を照射
し、干渉光の強度又は反射率の変化を測定することによ
り、半導体ウェハの所定深さの終点を検出するようにし
たことを特徴とするエツチング終点の検出法である。The present invention is a method for detecting the end point of etching when etching a semiconductor wafer, in which a monitoring area is provided in a part of the semiconductor wafer so that a pattern to be etched is uniformly distributed, and monochromatic light is applied to the monitoring area. This is a method for detecting an etching end point, characterized in that the end point of a predetermined depth of a semiconductor wafer is detected by irradiating the etching light and measuring changes in the intensity or reflectance of the interference light.
この場合、モニター用領域における被エツチングパター
ンの総面積とその他の部分の面積との比率(所絹被エツ
チングパターン面積比率)が半導体ウェハの各チップ部
分における被エツチングパターン面積の比率と等しく又
は略等しくなるよ5にする。In this case, the ratio between the total area of the pattern to be etched and the area of other parts in the monitoring area (the area ratio of the pattern to be etched) is equal or approximately equal to the ratio of the area of the pattern to be etched in each chip part of the semiconductor wafer. I'll give it a 5.
モニター用領域に形成される被エツチングパターンの形
状は任意で良いが、例えばストライプ状、ドツト状等が
挙げられる。The shape of the pattern to be etched formed in the monitoring area may be arbitrary, and examples thereof include a stripe shape and a dot shape.
モニター用領域としては、例えば半導体ウェハ内の任意
の1つのチップ部分の全部によって構成することができ
る。その他生導体ウェハ内のチップ部分以外のウェハの
隅を利用して構成してもよく、或は可能であればチップ
部分の一部を利用して構成してもよい。The monitoring area can be configured, for example, by the entirety of any one chip within a semiconductor wafer. Alternatively, a corner of the wafer other than the chip portion within the raw conductor wafer may be used, or if possible, a part of the chip portion may be used.
そして本発明では、複数枚の同種の半導体ウェハに対し
て同時にエツチングするような場合には各半導体ウェハ
にモニター用領域を設ける必要はなく、そのうち1枚の
ウェハだけにモニター用領域を設ければよい。According to the present invention, when etching a plurality of semiconductor wafers of the same type at the same time, it is not necessary to provide a monitoring area on each semiconductor wafer, and it is only necessary to provide a monitoring area on one of the wafers. good.
本発明においては、被エツチングパターンが均一に分布
するように形成されたモニター用領域を使用することに
より、被エツチングパターンが異なり、且つ不均一に分
布している半導体ウェハ自体をモニターしていた従来法
に基づく諸問題の解決が可能になる。即ち、モニター用
領域内のどこをモニター光で照射しても明瞭で同じ干渉
波形又は反射率変化が得られる。従って、従来のよう釦
ビームスホット内に被エッチングパターンカ全りないか
、少面積であるた“め九干渉波形又は反射率変化が不明
瞭になグたり、明瞭な干渉波形又は反射率変化は得られ
てもビームスポット内に平均以上の面積の被エツチング
パターンが含まれているためにローディング効果の影響
を受けるという問題点が回避される。In the present invention, by using a monitoring area formed so that the pattern to be etched is uniformly distributed, it is possible to monitor the semiconductor wafer itself in which the pattern to be etched is different and unevenly distributed. It becomes possible to resolve various problems based on the law. That is, the same clear interference waveform or change in reflectance can be obtained no matter where in the monitoring area is irradiated with the monitoring light. Therefore, because there is no pattern to be etched in the button beam spot or the area is small, the interference waveform or change in reflectance may become unclear, or the interference waveform or change in reflectance may not be clear. Even if the etched pattern is obtained, the problem of being affected by the loading effect because the beam spot contains an etched pattern with an area larger than the average can be avoided.
本発明に係るモニター用領域の一実施例をfiX1図に
示す。本例においては半導体ウェハ(2)内の1つのチ
ップ部分の全部をモニタ、−用領域として利用した場合
である。An example of the monitor area according to the present invention is shown in fiX1 diagram. In this example, the entirety of one chip portion within the semiconductor wafer (2) is used as a monitor area.
このモニター用領域(Illでは、形成されるべき被エ
ツチングパターンの面積比を半導体ウェハ(2)の各チ
ップ部分の被エツチングパターンの面積比と同じにして
ストライプ状の被エツチングパターン(121を規則的
に、即ち等間隔に形成する。このようなモニター用領域
(Inは、例えば第10図に示すようにウェハ(2)内
の1チップ部分α滲を残して他のチップ部分(151に
所要の被エツチングパターン(1)を形成した後、当該
チップ部分Q4に:モニター用のストライプ状被エツチ
ングパターンα2を形成することにより得られる。In this monitor area (Ill), stripe-shaped etched patterns (121) are formed regularly by making the area ratio of the etched patterns to be formed the same as the area ratio of the etched patterns of each chip portion of the semiconductor wafer (2). For example, as shown in FIG. After forming the pattern to be etched (1), a striped pattern to be etched for monitoring α2 is formed on the chip portion Q4.
この第1θ図に係る半導体ウェハ(2)を第9図に示す
よ5に反応5(Le内に配置して、本発明に基づくエツ
チング終点の検出を行う。即ち、半導体ウェハ(2)の
エツチング中、単色光であるHe −Neレーザ(17
)からのレーザ元側をモニター用領域(Illの任意の
場所に照射し、エツチングされるべき層の表面と下地層
からの反射に基づく干渉光α9をフォトダイオード■に
より検出してレコーダT211に記録する。第9図で、
r23は鏡、(社)はハーフミラ−である。The semiconductor wafer (2) according to FIG. 1θ is placed in reaction 5 (Le) as shown in FIG. Middle, monochromatic He-Ne laser (17
The laser source side from ) is irradiated to any location in the monitoring area (Ill), and the interference light α9 based on the reflection from the surface of the layer to be etched and the underlying layer is detected by the photodiode ■ and recorded on the recorder T211. In Figure 9,
R23 is a mirror, and the company's is a half mirror.
第2図、第3図及び第4図は、それぞれ第1図に示すD
のビームスポット、Eのビームスポット及びFのビーム
スポットから得られた干渉波形を7示す。即ち、本発明
に基づけば、モニター光の照射位置を選ばなくても明瞭
で同じ干渉波形を観察することができ、従ってエツチン
グ終点(3)を正確忙判定することができることがわか
る。Figures 2, 3 and 4 each represent the D shown in Figure 1.
7 shows interference waveforms obtained from beam spot E, beam spot F, and beam spot F. That is, it can be seen that according to the present invention, a clear and identical interference waveform can be observed without selecting the irradiation position of the monitor light, and therefore, the etching end point (3) can be accurately determined.
第11図に示す実施例は、半導体ウェハの被エツチング
パターンとして夫々面積の異なる被エツチングパターン
が混在した場合に適用され得るものである。この実施例
では最小面積のドツト状の被エツチングパターンのをそ
れぞれ等間隔となるように規則的に形成し、且つドツト
状被エツチングパターンのり面積比が半導体ウェハ(2
)の被エツチングパターン(1)の面積比と略等しくな
るようにしたモニター用領域(Illを構成したもので
ある。従って、この例においては、モニター用領域01
1の被エツチングパターン(ハ)は半導体ウェハに1お
ける被エツチングパターンのうちの最小面積のものに合
せであるので最小面積の孔に対するエツチングも確実に
モニタできる。The embodiment shown in FIG. 11 can be applied when patterns to be etched on a semiconductor wafer include patterns to be etched having different areas. In this embodiment, the dot-shaped etched patterns with the minimum area are formed regularly so as to be equally spaced from each other, and the area ratio of the dot-shaped etched patterns is set on the semiconductor wafer (2).
) The monitor area (Ill) is configured to be approximately equal to the area ratio of the pattern to be etched (1). Therefore, in this example, the monitor area 01
Since the first etched pattern (c) is matched to the smallest area of the first etched patterns on the semiconductor wafer, etching for holes with the smallest area can also be reliably monitored.
尚、上側では光モニター法として光干渉法を利用したが
、その他人Qのエツチング等不透明膜のエツチングの場
合には光反射率の変化を利用した方法を用いることもで
きる。Although the optical interference method was used as the optical monitoring method in the upper case, in the case of etching an opaque film such as the etching of Person Q, a method using a change in light reflectance may also be used.
本発明忙よれば、エツチングされる半導体ウェハ内にモ
ニター用領域を設け、このモニター用領域にモニター光
を照射するようにしたので、モニター領域内のモニター
光の照射位置に拘わらず明瞭で同じ干渉波形又は戊射率
変化が得られ、正確なエツチング終点の判定が可能にな
る。従って、従来のように種々のエツチングパターンか
らの乱反射に基づく干渉波形の乱れ、被エツチングパタ
ーンの分布の不均一さく基づく不明瞭な干渉波形、ロー
ディング効果の影響等の問題点が解決される。According to the present invention, a monitoring area is provided in the semiconductor wafer to be etched, and the monitoring area is irradiated with the monitoring light, so that the interference is clear and the same regardless of the irradiation position of the monitoring light within the monitoring area. A waveform or emissivity change is obtained, making it possible to accurately determine the end point of etching. Therefore, conventional problems such as disturbance of interference waveforms due to diffuse reflection from various etching patterns, unclear interference waveforms due to uneven distribution of etched patterns, and influence of loading effects are solved.
第1図は本発明に係るモニター用領域を示す平面図、第
2図〜第41図はモニター領域へのモニター光の照射に
より得られた干渉波形を示すグラフ、第5図はチップ部
分の平面図、第6図〜g8図はチップ部分へのモニター
光の照射により得られた干渉波形を示すグラフ、第9図
はエツチング終点の検出法を示す概略図、第10図はウ
ェハにモ二ター用領域が形成された状態を示す平面図、
第11図はモニター用領域の他の実施例を示す平面図で
ある。
(1) 、 (121は被エツチングパターン、(2)
は半導体ウェハ、(3)はエツチング終点、旧;はモニ
ター用領域、α秒はレーザ光である。
第9図FIG. 1 is a plan view showing the monitoring area according to the present invention, FIGS. 2 to 41 are graphs showing interference waveforms obtained by irradiating the monitoring area with monitor light, and FIG. 5 is a plan view of the chip portion. Figures 6 to g8 are graphs showing the interference waveforms obtained by irradiating the chip portion with monitor light. A plan view showing a state in which a storage area is formed;
FIG. 11 is a plan view showing another embodiment of the monitor area. (1), (121 is the pattern to be etched, (2)
is a semiconductor wafer, (3) is an etching end point, old is a monitoring area, and α second is a laser beam. Figure 9
Claims (1)
検出法において、上記半導体ウェハの一部に被エッチン
グパターンが均一に分布するように形成されたモニター
用領域を設け、該モニター用領域に単色光を照射し、干
渉光の強度又は反射率の変化を測定することにより、エ
ッチング終点を検出するようにしたことを特徴とするエ
ッチング終点の検出法。In a method for detecting an etching end point when etching a semiconductor wafer, a monitoring area is provided in a part of the semiconductor wafer so that the pattern to be etched is uniformly distributed, and monochromatic light is irradiated onto the monitoring area. A method for detecting an etching end point, characterized in that the etching end point is detected by measuring changes in the intensity or reflectance of interference light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28007684A JPS61158144A (en) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | Detecting method for endpoint of etching |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28007684A JPS61158144A (en) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | Detecting method for endpoint of etching |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61158144A true JPS61158144A (en) | 1986-07-17 |
Family
ID=17619967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28007684A Pending JPS61158144A (en) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | Detecting method for endpoint of etching |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61158144A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01189924A (en) * | 1988-01-26 | 1989-07-31 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPH0223617A (en) * | 1988-07-13 | 1990-01-25 | Mitsubishi Electric Corp | Forming method for trench of semiconductor substrate wafer |
JP2002540625A (en) * | 1999-03-31 | 2002-11-26 | ラム・リサーチ・コーポレーション | Processing chamber with optical window that is cleaned using process gas |
-
1984
- 1984-12-28 JP JP28007684A patent/JPS61158144A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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