KR100438379B1 - 반도체소자제조공정의 종점판정방법과 장치 및 그것을사용한 피처리재의 처리방법과 장치 - Google Patents

반도체소자제조공정의 종점판정방법과 장치 및 그것을사용한 피처리재의 처리방법과 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 제 1 피처리재의 소정 단차에 대한 간섭광의 미분치의 파장을 파라미터로 하는 표준패턴과 피처리재의 소정 마스크 잔류막두께에 대한 간섭광의 미분치의 파장을 파라미터로 하는 표준패턴을 설정한다. 이어서 상기 제 1 피처리재와 동일구성의 제 2 피처리재에 대한 간섭광의 강도를 복수파장에 대하여 각각 측정하고, 그 측정된 간섭광 강도의 미분치의 파장을 파라미터로 하는 실패턴을 구한다. 상기 표준패턴과 상기 미분치의 실패턴에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 단차와 마스크 잔류막두께를 구한다.

Description

반도체소자제조공정의 종점판정방법과 장치 및 그것을 사용한 피처리재의 처리방법과 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING ENDPOINT OF SEMICONDUCTOR ELEMENT FABRICATING PROCESS AND METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING MEMBER TO BE PROCESSED}
본 발명은 반도체소자제조공정의 종점판정방법과 장치 및 그것을 사용한 피처리재의 처리방법과 장치에 관한 것으로, 특히 반도체집적회로의 제조 등에 있어서의 피처리재의 에칭량 또는 피처리재에의 성막량을 발광분광법에 의하여 검출하여 공정의 종점을 판정하는 반도체소자제조공정 종점판정방법과 장치 및 그것을 사용한 피처리재의 처리방법에 관한 것이다. 특히 플라즈마방전을 사용한 에칭처리에 의하여 기판 위에 설치되는 각 종류층의 에칭량을 정확하게 측정하여 소망의 에칭깊이 및 막두께로 하는 데 적합한 피처리재의 깊이 및 막두께 측정방법 및 장치와 그것을 사용한 피처리재의 처리방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체웨이퍼의 제조에서는 웨이퍼의 표면 위에 형성된 다양한 재료의 층 및 특히 유전재료의 층의 제거 또는 패턴형성에 드라이에칭이 널리 사용되고 있다. 공정·파라미터의 제어에 있어서 가장 중요한 것은, 이와 같은 층의 가공 중에 소망의 에칭깊이 및 막두께로 에칭을 정지하기 위한 에칭종점을 정확하게 결정하는 것이다.
반도체웨이퍼의 드라이에칭처리 중에 있어서, 플라즈마광에 있어서의 특정파장의 발광강도가 특정한 막의 에칭진행에 따라 변화된다. 따라서 반도체웨이퍼의 에칭종점 검출방법의 하나로서 종래부터 드라이에칭처리 중에 플라즈마로부터의 특정파장의 발광강도의 변화를 검출하고, 이 검출결과에 의거하여 특정한 막의 에칭종점을 검출하는 방법이 있다. 그 때 노이즈에 의한 검출파형의 흔들림에 의거하는 오검출을 방지할 필요가 있다. 발광강도의 변화를 정밀도 좋게 검출하기 위한 방법으로서는 예를 들면 일본국 특개소61-53728호 공보, 특개소63-200533호 공보 등이 알려져 있다. 특개소61-53728호 공보에서는 이동평균법에 의해, 또 특개소 63-200533호 공보에서는 1차의 최소 2승법에 의한 근사처리에 의해 노이즈의 저감을 행하고 있다.
최근의 반도체의 미세화, 고집적화에 따라 개구율(반도체웨이퍼의 피에칭면적)이 작아지고 있어 광센서로부터 광검출기에 도입되는 반응생성물의 특정파장의 발광강도가 미약하게 되고 있다. 그 결과, 광검출기로부터의 샘플링신호의 레벨이 작아져 종점판정부는 광검출기로부터의 샘플링신호에 의거하여 에칭의 종점을 확실하게 검출하는 것이 곤란하게 되고 있다.
또 에칭의 종점을 검출하여 처리를 정지시킬 때, 실제로는 유전층의 나머지두께가 소정치와 같을 것이 중요하다. 종래의 공정에서는 각각의 층의 에칭속도가 일정하다는 전제에 의거하는 시간 두께제어기법을 사용하여 전체의 공정을 감시하고 있다. 에칭속도의 값은 예를 들면 미리 샘플웨이퍼를 처리하여 구한다. 이 방법에서는 시간 감시법에 의하여 소정의 에칭막두께에 대응하는 시간이 경과함과 동시에 에칭·공정이 정지한다.
그러나 실제의 막, 예를 들면 LPCVD(low pressure chemical vapor deposition)기법에 의해 형성된 SiO2층은 두께의 재현성이 낮은 것이 알려져 있다. LPCVD 중의 공정변동에 의한 두께의 허용오차는 SiO2층의 초기막의 약 10%에 상당한다. 따라서 시간감시에 의한 방법은 실리콘기판 위에 남는 SiO2층의 실제의 최종 두께를 정확하게 측정할 수는 없다. 그리고 남아 있는 층의 실제의 두께는 최종적으로 표준분광 간섭계를 사용한 기법에 의해 측정되어 과잉 에칭되어 있다고 판명한 경우는 그 웨이퍼를 불합격으로 하여 폐기하게 된다.
또 절연막 에칭장치에서는 에칭을 반복함에 따라 에칭속도가 저하하는 등의 경시적인 변화가 알려져 있다. 경우에 따라서는 에칭이 도중에서 정지해 버리는 경우도 있어 그 해결은 필수이다. 그것에 더하여 에칭속도의 경시적인 변동을 모니터하여 두는 것도 공정 안전가동을 위해서는 중요하나, 종래의 방법에서는 단지 종점판정의 시간모니터만이며, 에칭속도의 경시적인 변화나 변동에 대처하는 적절한 방법이 없었다. 또한 에칭시간이 10초 정도로 짧은 경우의 종점판정은 판정준비시간을 짧게 하는 종점판정방법으로 하지 않으면 안되는 것과, 판정시간의 피치도 충분히 짧게 할 필요가 있으나, 반드시 충분하지는 않다. 또한 절연막에서는 피에칭면적이 1% 이하인 경우가 많고, 에칭에 수반하여 발생하는 반응생성물로부터의 플라즈마발광강도 변화가 작다. 따라서 약간의 변화도 검출할 수 있는 종점판정시스템이 필요하게 되나, 실용적이고 저렴한 시스템은 발견되지 않는다.
한편, 반도체웨이퍼의 에칭종점 검출방법의 다른 방법으로서 일본국 특개평5-179467호 공보, 특개평8-274082호 공보, 특개2000-97648호 공보, 특개2000 -106356호 공보 등에 개시된 간섭계를 사용하는 방법도 알려져 있다. 이 간섭계 사용법에서는 레이저로부터 방출된 단색 방사선이 이종재의 적층구조를 포함하는 웨이퍼에 수직입사각으로 쪼여진다. 예를 들면 Si3N4층의 위에 SiO2층 적층이 적층되어 있는 것에 있어서 SiO2층의 상면에서 반사한 방사광과, SiO2층과 Si3N4층 사이에 형성된 경계면에서 반사한 방사광에 의해 간섭 줄무늬가 형성된다. 반사한 방사광은 적당한 검출기에 조사되고, 이것이 에칭 중의 SiO2층의 두께에 의해 강도가변화하는 신호를 생성한다. 에칭공정 중, SiO2층의 상면이 노출되면 즉시 에칭속도와 현행 에칭두께를 연속하여 정확하게 감시할 수 있다. 레이저 대신에 플라즈마에 의해 방출되는 소정의 방사광을 분광계에 의해 계측하는 방법도 알려져 있다.
상기한 각 종래문헌의 내용을 요약하면 이하와 같이 된다.
일본국 특개평5-179467호 공보에 있어서는, 적, 녹, 청의 3종류의 컬러필터를 사용하여 간섭광(플라즈마광)을 검출하여 에칭의 종점검출을 행한다.
또 일본국 특개평8-274082호 공보(USP 5658418)에서는 2개의 파장의 간섭파형의 시간변화와 그 미분파형을 사용하여 간섭파형의 극치(파형의 최대, 최소 : 미분파형의 영 통과점)를 카운트한다. 카운트가 소정치에 도달하기까지의 시간을 계측함으로써 에칭속도를 산출하고, 산출한 에칭속도에 의거하여 소정의 막두께에 도달하기 까지의 나머지 에칭시간을 구하고, 그것에 의거하여 에칭공정의 정지를 행한다.
또 일본국 특개2000-97648호 공보에서는 처리전의 간섭광의 광강도패턴(파장을 파라미터로 한다)과 처리 후 또는 처리 중의 간섭광의 광강도패턴과의 차의 파형(파장을 파라미터로 한다)을 구하고, 그 차파형과 데이터베이스화되어 있는 차파형과의 비교에 의하여 단차(막두께)를 측정한다.
또 특개2000-106356호 공보는 회전도포장치에 관한 것으로, 다파장에 걸친 간섭광의 시간변화를 측정하여 막두께를 구한다.
또 USP 6081334에서는 간섭광의 시간변화의 특징적인 거동을 측정에 의해 구하여 데이터베이스화하고, 그 데이터베이스와 측정되는 간섭파형과의 비교에 의해 에칭의 종료판정을 행한다. 이 판정에 의하여 에칭공정조건의 변경을 촉진한다.
이상의 공지예에서는 이하의 문제점이 생긴다.
① 마스크재(예를 들면, 레지스트, 질화막, 산화막)를 사용한 에칭을 행하면 에칭되는 재료로부터의 간섭광에 마스크재로부터의 간섭광이 중첩된다.
② 공정처리되는 피처리재인 재료(예를 들면 실리콘 및 그 위에 설치된 마스크재)의 에칭처리에서는 실리콘과 함께 마스크재도 에칭되기 때문에 피처리재의 에칭량(에칭깊이)을 도모한 것만으로는 정확하게 실리콘의 에칭량을 측정할 수 없을 염려가 있다.
③ 양산공정의 가공용 웨이퍼는 디바이스구조에 기인하여 마스크재의 초기두께가 웨이퍼면 내에서 분포를 가지기 때문에 다른 막두께로부터의 간섭광이 중첩된다.
이상의 점으로부터 피처리층(반도체공정처리의 대상이 되는 층), 특히 플라즈마에칭처리에 있어서의 피처리층의 에칭깊이나 잔류막량을 요구되는 측정정밀도로 정확하게 측정, 제어하는 것은 곤란하였다.
본 발명의 목적은 상기 종래기술의 문제점을 해소할 수 있는 반도체소자제조공정의 종점판정방법과 장치 및 그것을 사용한 피처리재의 처리방법과 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 플라즈마처리의, 특히 플라즈마에칭처리에 있어서 피처리층의 실제의 에칭깊이나 잔류막량을 온라인으로 정확하게 측정하여 공정의 종점을 판정할 수 있는 반도체소자제조공정의 종점판정방법과 장치 및 그것을 사용한 피처리재의 처리방법과 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 반도체디바이스의 각 층을 온라인으로 소정의 에칭깊이 및 막두께로 높은 정밀도로 제어할 수 있는 에칭·공정을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 피처리층의 실제의 에칭깊이 및 막두께를 온라인으로 정확하게 측정할 수 있는 피처리재의 에칭깊이나 막두께 측정장치를 제공하는 데에 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 에칭량 측정장치를 구비한 반도체웨이퍼의 에칭장치의 전체 구성을 나타내는 블록도,
도 2a는 에칭처리도중의 피처리재의 종단면 형상을 나타내는 도,
도 2b, 도 2c는 각각 다른 파장의 간섭광의 파형 실패턴의 예를 나타내는 도,
도 3a, 도 3b는 도 2a, 도 2b의 A, B, C에 나타내는 실리콘 웨이퍼의 각 에칭표면 및 a, b, c에 나타내는 마스크의 각 에칭 표면에 대응하는 간섭광의 미계수치 시계열 데이터의 파장을 파라미터로 하는 도,
도 4는 도 1의 에칭량 측정장치로 에칭처리를 행할 때에 피처리재의 단차 및 마스크 잔류막두께를 구하는 순서를 나타내는 플로우차트,
도 5는 본 발명의 제 1 실시예의 변형예에 의한 에칭깊이 측정장치를 구비한 반도체웨이퍼의 에칭장치의 전체구성을 나타내는 블록도,
도 6은 도 5의 실시예의 동작을 나타내는 플로우차트,
도 7은 도 5의 실시예의 에칭깊이 측정결과를 나타내는 도,
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 잔류막두께 측정장치를 구비한 반도체웨이퍼의 에칭장치의 전체구성을 나타내는 블록도,
도 9는 에칭처리 도중의 피처리재의 종단면 형상을 나타내는 도,
도 10은 도 8의 실시예의 동작을 나타내는 플로으차트,
도 11은 도 8의 실시예의 폴리실리콘 잔류막두께의 측정결과 및 회귀직선을 나타내는 도,
도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 에칭깊이 측정장치를 구비한 반도체웨이퍼의 에칭장치의 전체구성을 나타내는 블록도,
도 13은 에칭처리 도중의 피처리재의 종단면 형상을 나타내는 도,
도 14는 도 12의 실시예의 동작을 나타내는 플로우차트,
도 15는 본 발명의 제 4 실시예에 의한 에칭잔류막 측정장치를 구비한 반도체웨이퍼의 에칭장치의 전체구성을 나타내는 블록도,
도 16은 에칭처리 도중의 피처리재의 종단면 형상을 나타내는 도,
도 17은 도 15의 실시예의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
본원 발명자들은 상기한 종래기술의 문제점을 해소하도록, 또 상기 본원 발명의 목적을 달성하도록 일례로서 복수의 파장의 각각에 대하여 그 간섭파형의 시간미분의 파형을 구하고, 그것에 의거하여 간섭파형의 미분치의 파장 의존성을 나타내는 패턴, (즉, 파장을 파라미터로 하는 간섭파형의 미분치의 패턴)을 구하고, 그 패턴을 사용하여 막두께의 측정을 행하도록 한 것이다.
본원 발명에 있어서, 간섭파형의 시간미분치의 파장 의존성을 나타내는 패턴을 사용하는 이유는 이하와 같다.
에칭 중의 in-situ(실시간) 측정을 전제로 한 계측이기 때문에 피처리막의 막두께는 시시각각으로 변화하고 있다. 따라서 간섭파형의 시간미분처리가 가능하다. 또한 이 미분처리에 의해 간섭파형의 노이즈의 제거를 행할 수 있다.
또 에칭되는 재료(예를 들면, 실리콘과 마스크재의 질화막)의 굴절율이 파장에 대하여 다르다. 따라서 다파장에 걸치는 간섭광 계측에 의해 각각의 물질의 특징적인 변화(막두께 의존)를 검출 가능하게 된다.
본원 발명의 일면에 의하면 피처리재의 에칭량을 측정하는 에칭깊이 및 막두께 측정방법은,
a) 마스크재를 포함하는 제 1 피처리재의 소정 에칭량에 대한 간섭광의 미분치의 파장을 파라미터로 하는 제 1 피처리재의 표준패턴을 설정하는 단계와;
b) 상기 제 1 피처리재의 상기 마스크재의 소정 에칭량에 대한 간섭광의 미분치의 파장을 파라미터로 하는 마스크재의 표준패턴을 설정하는 단계와;
c) 상기 제 1 피처리재와 동일구성의 제 2 피처리재에 대한 간섭광의 강도를 복수파장에 대하여 각각 측정하고, 그 측정된 간섭광 강도의 미분치의 파장을 파라미터로 하는 실패턴을 구하는 단계와;
d) 상기 제 1 피처리재의 표준패턴과 상기 마스크재의 표준패턴과 상기 실패턴과 의거하여 상기 제 2 피처리재의 에칭량을 구하는 단계를 구비한다.
본 발명에 의하면 플라즈마처리의 특히 플라즈마 에칭처리에 있어서, 피처리층의 실제의 에칭량을 온라인으로 정확하게 측정할 수 있는 피처리재의 에칭깊이 및 막두께 측정방법과 그것을 사용한 피처리재의 시료의 처리방법을 제공할 수 있다.
또 반도체디바이스의 각 층을 온라인으로 소정의 에칭량이 되도록 높은 정밀도로 제어할 수 있는 에칭·공정을 제공할 수 있다. 또한 피처리층의 실제의 에칭량을 온라인으로 정확하게 측정할 수 있는 피처리재의 에칭깊이 및 막두께 측정장치를 제공할 수 있다.
이하에 본원 발명의 각 실시예를 설명한다. 또한 이하의 각 실시예에 있어서 제 1 실시예와 동일한 기능을 가지는 것은 제 1 실시예와 동일한 부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다. 이하의 실시예에서는 본 발명에 의한 반도책소자제조공정의 종점판정방법으로서, 피처리재의 에칭공정에 있어서의 에칭량(에칭깊이 및 막두께)을 측정하는 방법에 대하여 설명한다. 그러나 본 발명은 이것에 한정하지 않고 플라즈마CVD, 스패터링 등의 성막처리에 있어서의 성막량(성막두께) 등을 측정하는 방법에도 적용가능하다.
이하, 도 1 내지 도 4에서 본 발명의 제 1 실시예를 설명한다.
이 실시예에 있어서는 반도체웨이퍼 등의 피처리재를 플라즈마에칭할 때에 샘플용 피처리재(샘플용 웨이퍼)와 그 처리재가 가지는 마스크재의 각 에칭량에 대한 간섭광의 미분치의 파장 의존성을 나타내는(파장을 파라미터로 한다) 표준패턴 (PS와 PM)을 각각 설정한다. 다음에 샘플용 피처리재와 동일구성의 실제의 피처리재(실제의 웨이퍼)에 대한 실제의 처리에 있어서의 간섭광의 복수파장의 강도를 각각 측정하고, 그 측정된 간섭광 강도의 미분치의 파장 의존성을 나타내는(파장을 파라미터로 한다) 실제패턴을 구하고, 미분치의 표준패턴과 실패턴을 비교하여 실제의 피처리재의 에칭량(공정의 종점)을 구하는 것이다.
먼저, 도 1을 사용하여 본 발명의 에칭량(여기서는 실제의 처리재의 에칭깊이 및 막두께) 측정장치를 구비한 반도체웨이퍼의 에칭장치의 전체 구성을 설명한다. 에칭장치(1)는 진공용기(2)를 구비하고 있고, 그 내부에 도입된 에칭가스가 마이크로파 전력 등에 의해 분해되어 플라즈마가 되고, 이 플라즈마(3)에 의해 시료대(5) 위의 반도체웨이퍼 등의 피처리재(4)가 에칭된다. 에칭량(예를 들면 에칭깊이 및 막두께) 측정장치(10)의 분광기(11)가 가지는 측정용 광원(예를 들면 할로겐광원)으로부터의 다파장의 방사광이 광섬유(8)에 의하여 진공용기(2) 내로 유도되고, 피처리재(4)에 수직인 입사각으로 조사된다. 피처리재(4)로서는 도 2a에 나타내는 바와 같이 여기서는 피에칭재의 실리콘(40)과, 마스크재로서의 질화막(41)을 가지고 있고, 방사광은 마스크재에 의하여 반사하는 반사광(9a)과, 마스크재가 없는 실리콘 표면에서 반사하는반사광에 의하여 간섭광이 형성된다. 즉, 이 간섭광은 마스크재와 실리콘의 단차에 의한 간섭성분이다. 상기 마스크재로부터의 반사광(94)은 질화막 표면에서 반사하는 방사광(9a)과 질화막과 실리콘의 경계면에서 반사하는 방사광(9b)이고, 이들 방사광에 의하여 간섭광이 형성된다. 즉 이 간섭광은 마스크재의 깍임에 의한 간섭성분이다. 이들 간섭광은 광섬유(8)를 거쳐 에칭량 측정장치(10)의 분광기(11)에 유도되어 그 상태에 의거하여 실리콘의 에칭깊이 및 마스크재의 막두께 측정이나 공정(여기서는 에칭)의 종점판정의 처리를 행한다.
에칭량 측정장치(10)는 분광기(11), 제 1 디지털필터회로(12, 22), 미분기 (13, 23), 제 2 디지털필터회로(14, 24), 미분파형 패턴 데이터베이스(16, 26), 미분파형 비교기(15, 25), 이들 비교기의 결과에 의거하여 에칭의 종점을 판정하는종점판정기(30) 및 종점판정기(30)의 판정결과를 표시하는 표시기(17)를 구비하고 있다.
또한 도 1은 에칭량 측정장치(10)의 기능적인 구성을 나타낸 것으로, 표시기 (17)와 분광기(11)를 제외한 에칭량 측정장치(10)의 실제의 구성은 CPU나 에칭깊이 및 막두께 측정처리 프로그램이나 간섭광의 미분파형 패턴 데이터베이스 등의 각종 데이터를 유지한 ROM이나 측정데이터유지용 RAM 및 외부기억장치 등으로 이루어지는 기억장치, 데이터의 입출력장치 및 통신제어장 치에 의하여 구성할 수 있다. 이것은 도 5 등의 다른 실시예에 대해서도 마찬가지다.
분광기(11)가 조립된 피처리재에 관한 다파장의 발광강도는 각각 발광강도에 따른 전류검출신호가 되어 전압신호로 변환된다. 분광기(11)에 의하여 샘플링신호로서 출력된 복수의 특정파장의 신호는 시계열 데이터(yij, y'ij)로서 도시 생략한 RAM 등의 기억장치에 수납된다. 이 시계열 데이터(yij, y'ij)의 제 1, 제 2 파장대역은 각각 다음에 제 1 디지털필터회로(12, 22)에 의하여 평활화처리되어 평활화 시계열 데이터(yij, y'ij)로서 RAM 등의 기억장치에 수납된다. 이 평활화 시계열 데이터(yij, y'ij)를 기초로 미분기(13, 23)에 의하여 각각 미계수치(1차 미분치 또는 2차 미분치)의 시계열 데이터(dij, d'ij)가 산출되어 RAM 등의 기억장치에 수납된다. 미계수치의 시계열 데이터(dij, d'ij)는 제 2 디지털필터회로(14, 24)에 의해 각각 평활화처리되어 평활화 미계수 시계열 데이터(Dij, D'ij)로서 RAM 등의 기억장치에 수납된다. 그리고 이 평활화 미계수 시계열 데이터(Dij, D'ij)로부터 간섭광 강도의 미분치의 파장 의존성을 나타내는(파장을 파라미터로 한다) 실패턴이 구해진다.
제 1, 제 2 파장대역에 대하여 다른 실패턴을 얻기 위하여 도 1의 장치는 이하와 같이 구성된다. 즉 제 1, 제 2의 파장대가 동일한 경우에는 제 1 디지털필터회로(12, 22)의 미계수를 다른 값으로 하고, 그 경우에는 미분기(13, 23)의 값을 동일 또는 다르게 하여 제 2 디지털필터회로(14, 24)의 미계수도 동일 또는 다르도록 하여도 좋다. 한편 제 1, 제 2 파장대가 다른 경우에는 제 1 디지털필터회로 (12, 22)의 미계수를 동일 또는 다른 값으로 하고, 미분기(13, 23)의 값도 동일 또는 다르게 하여 제 2 디지털필터회로(14, 24)의 미계수도 동일 또는 다르게 하여도 좋다.
또한 도 1의 구성에서는 제 1 디지털필터회로, 미분기, 제 2 디지털필터회로, 미분파형 패턴 데이터베이스, 미분파형 비교기로 이루어지는 구성을 각각 제 1, 제 2 파장대역에 대하여 따로따로 설치하였다. 그러나 그와 같은 구성을 제 1, 제 2 파장대역에 대하여 공통으로 1개만 설치하고, 소정시간마다 미계수 등을 전환하여 교대로 제 1, 제 2 파장대역에 대하여 실패턴을 얻도록 하여도 좋다.
한편, 미분파형 패턴 데이터베이스(16)에는 에칭량 측정의 대상이 되는 피처리재인 실리콘과 마스크재의 단차에 대응한 상기 제 1 파장대역에 대한 간섭광 강도의 미분파형 패턴 데이터치(Psj)가 미리 설정된다. 또 미분파형 패턴 데이터베이스(26)에는 피처리재의 마스크재의 막두께에 대응한 상기 제 2 파장대역에 대한 간섭광 강도의 미분파형 패턴 데이터치(PMj)가 미리 설정되어 있다. 미분파형 비교기 (15)에 있어서는 단차에 대응한 실패턴과 미분파형 패턴 데이터치(Psj)가 비교되어 단차(마스크재의 표면으로부터 실리콘이 에칭가공된 홈의 바닥부까지의 깊이)가 구해진다. 미분파형 비교기(25)에 있어서는 마스크재의 막두께에 대응한 실패턴과 미분파형 패턴 데이터치(PMj)가 비교되어 마스크재의 막두께(잔류막 두께)가 구해진다. 그 결과 피처리재의 에칭량, 즉 에칭깊이가 구해져 표시기(17)에 의하여 표시된다.
또한 본 실시예 및 이하의 각 실시예에서는 분광기(11)가 1개뿐인 경우를 나타내고 있으나, 피처리재의 면 내를 넓게 측정하여 제어하고 싶은 경우에는 복수의 분광기(11)를 설치하면 좋다.
도 2a에 에칭처리도중의 피처리재(4)의 종단면형상 및 도 2b, 도 2c에 간섭광의 파장 실패턴의 예를 나타낸다. 도 2a에 있어서 피처리재(웨이퍼)(4)는 실리콘기판(40)의 위에 마스크재(41)가 적층되어 있다. 이 에칭공정에서는 실리콘 기판이 피에칭재료이고, 이와 같은 가공처리는 예를 들면 소자분리를 행하기 위한 STI(Shal1ow Trench Isolation)에칭이라 불리우고 있다.
분광기(11)로부터 방출된 다파장의 광은 피에칭재와 마스크재의 적층구조를 포함하는 피처리재(4)에 수직인 입사각으로 조사된다. 마스크재(41)에 유도된 방사광(9)은 마스크재(41)의 상면에서 반사한 방사광(9a)과, 마스크재(41)와 실리콘 기판(40) 사이에 형성된 경계면에서 반사한 방사광(9b)에 의해 간섭광이 형성된다. 마스크재(41)가 없이 에칭처리된 부분에 유도된 방사강(9)은 피에칭재(40)의 상면에서 반사한 방사광(9B)과, 상기한 마스크재(41)로부터의 반사하는 방사광[9A(9a와 9b에 의해 형성된다)]에 의해 간섭광이 형성된다. 방사광(9B와 9a)은 각각 에칭처리의 진행에 따라 반사하는 위치가 A(a), B(b), C(c)와 같이 변화한다. 반사한 광은 분광기(11)에 유도되어 에칭 중의 피에칭재(40)와 마스크재의 층의 두께에 의해강도가 변화하는 신호를 생성한다.
도 2b에 나타내는 바와 같이 장파장영역(제 2 파장대역 : 예를 들면 700nm)의 간섭광의 생파형은 에칭처리가 진행됨에 따라 천천히 변화한다. 한편 도 2c에 나타내는 바와 같이 단파장영역(제 1 파장대역 : 예를 들면 300nm)의 간섭광의 생파형은 주기가 긴 파에 주기가 짧은 파가 중첩되어 변화한다. 이것은 장파장영역의 간섭광이 마스크재의 깍임(도 2a의 a, b, c면)에 의한 간섭성분의 변화를 나타내고, 단파장영역(예를 들면 300nm)의 간섭광에는 피에칭재인 실리콘기판과 마스크재와의 단차(44)(도 2A의 a, b, c면과 A, B, C면의 각각의 차)에 의한 간섭성분의 변화가 나타나고 있기 때문이다. 이들 다파장에 걸친 간섭광의 평활화 시계열 데이터(Yij, Y'ij)를 기초로 각각 1차 미분치 또는 2차 미분치의 미계수치 시계열 데이터(dij, d'ij)가 산출된다. 도 2b에는 파장 700nm의 간섭광의 1차 미분치 및 2차 미분치를 나타내고, 도 2c에는 파장 300nm의 간섭광의 1차 미분치 및 2차 미분치를 나타내고 있다.
도 2b, 도 2c로부터 분명한 바와 같이 이들 미분처리에 의하여 마스크재의 깍임에 의한 간섭성분의 변화 및 실리콘기판과 마스크재와의 단차에 의한 간섭성분의 변화가 명확해진다. 이는 에칭되는 재료의 굴절율(예를 들면 실리콘과 마스크재의 질화막의 굴절율 및 홈 부분의 진공 굴절율)이 파장에 대하여 다르기 때문이다. 본 발명은 이 사실에 착안하여 단파장 영역의 간섭광에 의해 실리콘기판과 마스크재의 단차(44)를 구하여 장파장 영역의 간섭광에 의해 마스크재의 깍임[마스크재의 잔막두께(41)]를 정확하게 측정할 수 있도록 한 데에 특징이 있다.
도 3a는 간섭광의 1차 미분파형 패턴 데이터를 나타내고, 도 3b는 마찬가지로 2차 미분파형 패턴 데이터를 나타낸다.
도 3a, 도 3b 중의 PA, PB, PC는 도 2a의 A(단차 44 = 300nm), B(단차 = 400 nm), C(단차 = 500 nm)의 각 에칭량에 있어서의 미분파형 패턴 데이터를 나타내고 있다. 마찬가지로 도 3a, 도 3b 중의 Pa, Pb, Pc는 도 2a의 a(마스크재의 잔류막두께 42 = 95 nm), b(마스크재 잔류막두께 = 65 nm), c(마스크재 잔류막두께 = 35 nm)의 각 에칭량에 있어서의 미분파형 패턴 데이터를 나타내고 있다. 또한 이 때의 실리콘의 에칭깊이(43)는 도 2a의 A의 위치에서 205nm, B의 위치에서 335nm, 그리고 C의 위치에서 465nm 이다.
도 3a, 도 3b로부터 분명한 바와 같이 간섭광의 1차 미분파형 패턴이나 2차 미분파형 패턴은 피처리재의 에칭량별로 특유의 패턴으로 되어 있는 것을 알 수 있다. 피처리재의 재료가 다르면 이들 패턴도 변하기 때문에 처리에 필요한 다양한 재료 및 에칭량의 범위에 대하여 미리 실험 등에 의하여 데이터를 구하여 1차 미분파형 패턴이나 2차 미분파형 패턴을 표준패턴으로서 기록장치(16, 26)에 유지하여 두는 것이 좋다.
다음으로 도 4의 플로우차트에 의해 도 1의 에칭량 측정장치(10)로 에칭처리를 행할 때에 피처리재의 에칭량을 구하는 순서에 대하여 설명한다.
제일먼저 목표에칭량(즉, 목표단차와 목표마스크 잔류막두께)의 설정과, 패턴 데이터베이스(16, 26)로부터 목표단차와 목표마스크 잔류막두께에 대응하는 미분 패턴(Psj, PMj)과, 판정치(σso, σM0)의 설정을 행한다(단계 400과 420). 즉 미리 미분파형 패턴 데이터베이스(16)에 유지되어 있는 도 3a, 도 3b에 나타내는 바와 같은 복수파장에 대한 미분치의 표준패턴(PA, PB, PC) 중으로부터 목표단차에 대응한 하나의 미분패턴을 설정한다. 마찬가지로 미리 미분파형 패턴 데이터베이스(26)에 유지되어 있는 도 3a, 도 3b에 나타내는 바와 같은 복수파장에 대한 미분치의 표준 패턴(Pa, Pb, Pc) 중으로부터 목표마스크 잔류막두께에 대응한 하나의 미분패턴을 설정한다.
다음단계에 있어서 간섭광의 샘플링(예를 들면 0.25 내지 0.4초마다)을 개시한다(단계 402). 즉 에칭처리개시에 따라 샘플링개시명령이 나온다. 에칭의 진행에 따라 변화되는 다파장의 발광강도가 분광기(11) 중의 광검출기에 의해 발광강도에 따른 전압의 광검출신호로서 검출된다. 분광기(11)의 광검출신호는 디지털변환되어 샘플링신호(yi, j, y'i, j)를 취득한다.
다음에 분광기로부터의 다파장 출력신호(yi, j, y'ij)를 제 1단째의 디지털필터(12, 22)에 의하여 평활화(filtering)하고, 시계열 데이터((yi, j, y'i, j)를 각각 산출한다(단계 404, 424). 즉 제 1 단째의 디지털필터에 의하여 노이즈를 저감하고 평활화 시계열 데이터(yi)를 구한다.
다음에 미분기(13 23)에 의하여 S-G법(Savitzky-Golay method)에 의해 각각 미계수(di, j, d'i, j)를 산출한다(단계 406, 426). 즉 미분처리(S-G법)에 의해 신호파형의 계수(1차 또는 2차)(di)를 구한다. 다시 제 2 단째의 디지털필터(14, 24)에 의해 평활화(smootting) 미계수 시계열 데이터(Di, j, D'i, j)를 각각 산출한다(단계 408, 428). 다음에 미분파형 비교기(15)에 있어서 단차에 관하여 σ= Σ(Di, j-Psj)2값의 산출을 행한다(단계 410).
마찬가지로 미분파형 비교기(25)에 있어서 마스크재의 깍임(잔류막두께)에 관해서도 σ'= Σ(D'i, j-PMj)2값의 산출을 행한다(단계 430). 다시 종점판정기 (320)에 있어서 σ≤σS0과 σ'≤σM0의 판정을 각각 행한다(단계 412). σ≤σS0과 σ'≤σM0인 경우, 단차와 마스크재의 잔류막두께가 각각 소정치가 된 것으로 판정하여 에칭처리를 종료하도록 함과 동시에 그 결과를 표시기(17)에 표시한다. σ≤σS0, σ'≤σM0의 어느 하나가 만족되지 않은 경우, 단계 (404, 424)로 되돌아간다. 마지막으로 샘플링종료의 설정을 행한다(단계 414).
여기서 평활화 미계수 시계열 데이터(Di, D'i)의 산출에 대하여 설명한다. 디지털필터회로(12, 22, 14, 24)로서는 예를 들면 2차 바타워스(Secondary Bataworth)형의 저대역 통과필터를 사용한다. 디지털필터회로(12, 22)는 동일구성이고, 계수(b, a)가 디지털필터회로(12, 22) 사이에서 동일 또는 달라도 좋다. 여기서는 디지털필터회로(12)에 대해서만 설명한다. 2차 바타워스형의 저대역 통과필터에 의해 평활화 시계열 데이터(Yi)는 수학식(1)에 의하여 구해진다.
여기서 계수(b, a)는 샘플링 주파수 및 차단주파수에 의해 수치가 다르다. 또 이 디지털필터의 계수치는 단차에 관한 파장대역(제 1 파장대역), 예를 들면 275nm 내지 500nm과 마스크재의 깍임(잔류막두께)에 관한 파장대역(제 2 파장대역), 예를 들면 525nm 내지 750nm에서 달라도 좋다. 예를 들면 단차에 관한 파장대역의 경우, a2 = -1.143, a3 = 0.4128, b1 = 0.067455, b2 = 0.13491, b3 = 0.067455(샘플링주파수 10HZ, 차단주파수 1Hz)이고, 마스크재의 잔류막두께에 관한 파장대역의 경우, a2 = -0.00073612, a3 = 0.17157, b1 = 0.29271, b2 = 0.58542, b3 = 0.29271(차단주파수 0.25Hz )이다.
2차 미계수치의 시계열 데이터(di, d'i)는 미분기(13, 23) 각각에 의하여 5점의 시계열 데이터(Yi)의 다항식 적합평활화 미분법을 사용하여 수학식(2)로부터 이하와 같이 산출된다.
여기서 무게(w)에 관하여 w-2=2, w-1=-1, w0=-2, w1=-1, w2=2 이다.
또한 미분기(13, 23)의 사이에서 j는 동일 또는 달라도 좋다.
상기 미계수치의 시계열 데이터(di, d'i)를 사용하여 평활화 미계수 시계열 데이터(Di, D'i)는 디지털필터회로(14, 24)(2차 바타워스형의 저대역 통과필터)에 의해 수학식(3), (4)에 의해 구해진다. 단, 디지털필터회로(14, 24) 사이에서 계수(a, b)의 값은 달라도 좋다.
이와 같이 하여 도 1의 에칭량 측정장치에 의하면 도 3a, 도 3b에 PA, PB, PC, Pa, Pb, Pc로서 나타낸 바와 같은 복수파장에 대한 미분치의 표준패턴을 적어도 하나 설정하고, 피처리재의 간섭광의 복수파장의 강도를 각각 측정하고 그 측정된 간섭광 강도의 각 파장의 미분치의 실패턴을 구하여 표준패턴과 미분치의 실패턴을 비교함으로써 단차와 마스크재의 잔류막두께를 구할 수 있다. 예를 들면 실리콘 에칭깊이 335nm 즉 도 2b의 위치를 검출하고 싶은 경우에는 미리 에칭량 (단차, 마스크재의 잔류막두께)(B), b에 대응하는 복수파장에 대한 미분치의 표준 패턴(PB, Pb)을 설정하고, 복수의 파장에 있어서 실패턴의 이들 표준패턴에 대한 일치율이 각각 판정치(σs0, σm0) 이내에 도달한 것에 의하여 마스크재 표면으로부터의 단차(44)가 400nm이고, 마스크재의 잔류막두께(42)가 65nm[피처리재의 실리콘깊이 (43)가 335nm]가 된 것을 검출할 수 있다. 표준패턴으로서는 1차 미분치 패턴, 2차 미분치 패턴의 어느 한쪽 또는 양쪽을 사용하면 좋다. 이 실시예에 의하면 피처리재의 에칭량(단차, 마스크재잔류막두께)을 구함으로써 실리콘 에칭깊이가 예를 들면 335nm인 것을 정확하게 측정할 수 있다.
다음에 계측되는 간섭광 강도에 노이즈성분을 많이 포함하는 경우에 측정하는 에칭량의 정밀도를 향상하도록 한 제 1 실시예의 변형예를 그 변형예의 구성을 나타내는 도 5의 블록도와 도 6의 플로우차트에 의해 설명한다. 이 변형예는 예를 들면 웨이퍼별로 그 패턴이 다르고, 따라서 웨이퍼별로 에칭조건(예를 들면 방전조건)이 다름으로써 간섭파가 웨이퍼별로 다른 경우에 적용된다. 제일 먼저 피처리재(실리콘, 마스크재)의 목표가공깊이(여기서는 목표에칭깊이 : 도 2a의 43)를 설정한다(단계 550). 다음에 미리 보존되어 있는 단차, 마스크잔류막두께에 관한 미분파형 패턴과 수속(收束)판정치(단차 : Psj, σs0, 마스크잔류막두께 : PMj, σM0)를 미분파형 패턴 데이터베이스(16, 26)로부터 판독하여 미분파형 비교기(15, 25)에 각각 설정한다. 에칭처리개시에 따라 간섭광의 샘플링을 개시한다(단계 502). 이어서 도 4의 단계(404, 410, 424-430)와 마찬가지로 하여 단계(504-510, 524-530)를 실행한다. 분광기(11)로부터의 단파장대역과 장파장대역의 광은 각각 제 1 디지털필터(12, 22)와 미분기(13, 23)와, 제 2 디지털필터(14, 24)를 거쳐 평활화미계수 시계열 데이터(Di, j, D'i, j)를 구한다. 이들 평활화 미계수 시계열 데이터(Di, j, D'i, j)와 미리 미분파형 비교기(15, 25)에 설정된 미분패턴(Psj, PMj)을 각각 비교하여 그 시각에서의 단차치(Si)와 마스크재 깍임량(잔류막두께)(Mi)을 산출한다(단계 515, 535). 여기서 σ> σs0(또는 σ> σM0)일 때는 단계(515)[또는 단계 (535)]의 시각에서 얻어진 Si(또는 Mi)는 수납하지 않고 회귀분석기(19)에서의 처리에서는 이 시각에서의 잔류막두께 데이터는 제외한다.
단계(515, 535)에서 얻어진 단차치와 마스크재 깍임량(잔막두께)은 시계열 데이터(Si, Mi)로 하여 각각 데이터기록기(18, 28)에 수납된다. 수납된 과거의 시계열 데이터(Sj, Mj)를 사용하여 회귀분석기(19, 29)에 의하여 1차 회귀직선 Y = Xa* t + Xb[Y : 에칭량(단차치, 마스크재 잔류막두께), t : 에칭시간, Xa : 절대치가 에칭속도, Xb : 초기막두께]를 구하여 이 회귀직선보다 현시점의 에칭량(단차 : S, 마스크재 잔류막두께 : M)을 산출한다(단계 516, 536). 여기서 에칭시간, 에칭속도, 초기막두께, 잔류막두께 등은 공정량(여기서는 에칭량)이다.
다음에 종점판정기(30)에 있어서, 이들 에칭량(S, M)에 의해 가공깊이( = S-M)(도 2a의 43)를 구하고 이 값과 목표가공깊이를 비교하여 가공깊이가 목표가공깊이 이상이면 피처리재의 에칭량이 소정값이 된 것으로 하여 에칭처리를 종료하고 그 결과를 표시기(17)에 표시한다. 가공깊이가 목표가공깊이 이하인 경우, 단계(504, 524)로 되돌아간다. 마지막으로 샘플링종료의 설정을 행한다(단계 514).
도 7에 상기 실시예에 의하여 행한 실리콘깊이의 측정결과(단계 516, 536에서의 산출치)를 나타낸다. 도면에는 실리콘가공깊이 및 마스크재로부터의 단차의 시간적 변화를 나타내고 있고, STI 가공시에 있어서의 에칭의 모양을 명확하게 말 수 있다. 또한 이 실시예에서는 실리콘깊이 506nm(단차 529nm)까지 에칭처리를 행하였다.
이상 설명한 본 실시예의 에칭량 측정장치에 의하면 반도체디바이스의 제조공정 등에 있어서의 피처리재의 에칭량을 정확하게 측정할 수 있다. 따라서 이 시스템을 이용하여 피처리재의 에칭을 높은 정밀도로 실시하는 방법을 제공할 수 있다. 또 변형예에 의하면 제 1 실시예와 달리 표준패턴에서 설정한 피처리재의 에칭량 이외의 임의의 에칭량을 측정할 수 있다.
또한 도 5의 구성에서는 제 1 디지털필터회로, 미분기, 제 2 디지털필터회로, 미분파형 패턴 데이터베이스, 미분파형 비교기, 회귀분석기로 이루어지는 구성을 각각 제 1, 제 2 파장대역에 대하여 따로따로 설치하였다. 그러나 그와 같은 구성을 제 1, 제 2 파장대역에 대하여 공통으로 1개만 설치하여 소정시간마다 미계수 등을 바꾸어 교대로 제 1, 제 2 파장대역에 대하여 실제패턴을 얻도록 하여도 좋다.
다음에 본 발명의 제 2 실시예를 도 8, 도 9, 도 10, 도 11을 사용하여 설명한다. 도 8에 나타내는 본 실시예의 구성은 도 5의 한쪽의 파장대역에 대한 구성 (11-19)과 동일하고, 종점판정기(130)의 동작이 도 5의 종점판정기(30)의 동작과 다르다. 에칭가공하는 피처리재의 구조를 도 9에 나타낸다. 이 에칭처리에 있어서 가공되는 폴리실리콘(50)의 영역은 마스크재(51)(예를 들면 질화막이나 포토레지스트)가 없는 부분이고, 관측되는 간섭광은 폴리실리콘(50) 표면의 반사광(90A)과 밑바탕 산화막(52)으로부터의 반사광(90B)의 간섭에 의해 일어난다. 이 간섭광의 계측에 의해 폴리실리콘(50)의 에칭량[잔류막두께(53) : 밑바탕 산화막으로부터의 폴리실리콘의 두께)을 측정하는 방법을 도 10의 플로우차트에 따라 설명한다.
제일 먼저 피처리재(폴리실리콘)의 목표잔류막치와, 미분파형 패턴 데이터베이스(16)에 미리 보존되어 있는 폴리실리콘의 막두께에 관한 모든 표준미분패턴 (Pzj)과 수속판정치(σz0)를 미분파형 비교기(15)에 설정한다(단계 600). 에칭처리개시에 따라 간섭광의 샘플링을 개시한다(단계 602). 분광기(11)로부터의 다파장의 광은 각각 제 1 디지털필터(12)와 미분기(13)와 제 2 디지털필터(14)를 거쳐 제 1 실시예의 단계(404-410)와 마찬가지로 하여 평활화 미계수 시계열 데이터(Di, j)를 구한다. 이들 평활화 미계수 시계열 데이터(Di, j)와 미리 미분파형 비교기 (15)에 설정된 미분패턴(Pzj)을 비교하고 그 시각에서의 잔류막치(Zi)를 산출한다 (단계 615). 여기서 σ〉σz0일때는 단계(615)에서 이 시각에서 얻어진 Zi치는 수납하지 않고 회귀분석기(19)에서의 처리에서는 이 시각에서의 잔류막두께 데이터는 제외한다.
단계(615)에서 얻어진 잔류막치는 시계열 데이터(Zi)로서 데이터기록기(18)에 수납된다. 수납된 과거의 시계열 데이터(Zi)를 사용하여 회귀분석기(19)에 의해 1차 회귀직선 Y = Xa* t + Xb (Y : 잔막량, t : 에칭시간, Xa : Xa의 절대치가 에칭속도, Xb : 초기막두께)를 구하여 이 회귀직선으로부터 현시점의 잔류막량(Z)을 산출한다(단계 616).
다음에 종점판정기(130)에 있어서 잔류막량(Z)과 목표잔류막치를 비교하고 목표잔류막 이하이면 피처리재의 에칭량이 소정치가 된 것으로 하여 그 결과를 표시기(17)에 표시한다. 목표잔류막 이상인 경우, 단계(604)로 되돌아간다. 마지막으로 샘플링종료의 설정을 행한다(단계 614)
그런데 목표잔류막치가 미리 보존되어 있는 폴리실리콘의 막두께에 관한 미분파형 패턴 데이터베이스(Pzj)보다 적으면 단계(618)에서 판정된 경우는 이하와 같은 처리를 행하여 에칭처리를 종료한다. 잔류막량(Z)이 보존되어 있는 폴리실리콘의 막두께에 관한 미분파형 패턴 데이터베이스의 최소막 두께(Ym)와 같아졌을 때에 상기 1차 회귀직선 Y = Xa*t + Xb로부터 목표잔류막치(YT)가 되는 에칭시각(tT=[YT-Xb]/Xa)을 산출하고, 이 시각(tT)까지 에칭처리를 계속하여 행한다.
도 11에 본 실시예에 의하여 행한 폴리실리콘의 잔류막 측정결과를 나타낸다. 이것은 폴리실리콘막두께에 관한 미분파형 패턴 데이터베이스에는 최소막두께 Ym = 45nm까지의 데이터베이스를 사용하여 목표잔류막치 Yt = 20nm을 예측한 것으로, 1차 회귀직선에 의해 목표잔류막치가 20nm이 되는 에칭시각 96초를 명확하게 알 수 있다. 이에 의하여 미분파형 패턴 데이터베이스가 없는 잔류막량의 종점판정이 가능하게 된다.
또 1차 회귀직선의 기울기의 절대치(= ｜Xa｜)는 에칭속도를 나타내고 있고, 이 에칭속도를 양산관리함으로써 에칭장치의 상태관리가 행하여진다. 즉 에칭속도가 소정의 허용치 이내이면 에칭장치가 정상가동하고 있는 것을, 또 허용치 이외 인 경우는 이상임을 감시할 수 있다.
또한 1차 회귀직선의 절편(= Xb)은 피처리재의 초기막두께를 나타내고 있고, 이 초기막두께를 양산관리함으로써 에칭처리 전의 성막상태의 관리가 행하여진다. 즉 초기막두께가 소정의 허용치 이내이면 성막장치가 정상가동하고 있는 것을, 또 허용치 이외인 경우는 이상인 것을 감시하여 피드백할 수 있다.
다음에 본 발명의 제 3 실시예를 도 12, 도 13을 사용하여 설명한다. 본 실시예는 에칭깊이를 관리할 때, 웨이퍼마다 유기막의 막두께에 오차가 있기 때문에 초기막두께와 측정한 잔류막두께로부터 에칭깊이를 측정하도록 하는 것이다. 도 12에 나타내는 본 실시예의 구성은 도 8의 구성(11-19)과 동일하며, 종점판정기 (230)의 동작이 도 8의 종점판정기(130)의 동작과 다르다. 에칭가공하는 피처리재의 구조를 도 13에 나타낸다. 이 에칭처리에 있어서 가공되는 유기막(60)의 영역(홈구조)은 마스크재(61)(예를 들면 질화막이나 포토레지스트)가 없는 부분이고, 관측되는 간섭광은 유기막(60) 표면의 반사광과 배선재(62)(예를 들면 Cu)로부터의 반사광과의 간섭에 의하여 발생한다.
이 간섭광의 계측에 의하여 유기막(60)의 에칭량[홈깊이 : D와 E의 거리 (65)]을 측정하는 방법을 도 14의 플로우차트에 따라 설명한다. 제일 먼저 피처리재(유기막)의 목포깊이치와 미분파형 패턴 데이터베이스(16)가 미리 보존되어 있는 유기막의 막두께에 관한 모든 표준미분 패턴(PFj)과 수속판정치(σF0)를 미분파형 비교기(15)에 설정한다(단계 700). 에칭처리개시에 따라 간섭광의 샘플링을 개시한다(단계 702). 분광기(11)로부터의 다파장의 광은 각각 제 1 디지털필터(12)와 미분기(13)와 제 2 디지털필터(14)를 거쳐 제 2 실시예의 단계(604-610)와 마찬가지로 하여 평활화 미계수 시계열 데이터(Di, j)를 구한다. 이들 평활화 미계수 시계열 데이터(Di, j)와 미리 미분파형 비교기(15)에 설정된 미분패턴(PFj)을 비교하고 그 시각에서의 잔류막치(Fi)를 산출한다(단계 715). 여기서 σ〉σF0일 때는 이 시각에서의 잔류막두께치는 수납하지 않고 회귀분석기(19)에서의 처리에서는 이 시각에서의 잔류막두께 데이터는 제외한다.
단계(715)에서 얻어진 잔류막치는 시계열 데이터(Fi)로서 데이터기록부(18)에 수납된다. 수납된 과거의 시계열 데이터(Fj)를 사용하여 회귀분석기(19)에 의하여 1차 회귀직선 Y=Xa*t+Xb(Y : 잔류막량, t : 에칭시간, Xa : 절대치가 에칭속도, Xb : 초기막두께)를 구하고, 이 회귀직선으로부터 현시점의 잔류막량(F)와 초기막두께(Xb)를 산출한다(단계 716).
다음에 종점판정기(230)에 있어서, 현시점의 홈깊이(=Xb-F)(도 13의 65)를 잔류막량(F)(도 13의 64)과 초기막두께(Xb)(도 13의 63)로부터 구하여 이 홈깊이와 목표깊이치와 비교하여 목표깊이 이상이면 피처리재의 에칭량이 소정치가 된 것으로 하여 그 결과를 표시기(17)에 표시한다. 목표깊이 이하인 경우, 단계(704)로 되돌아간다. 마지막으로 샘플링종료의 설정을 행한다(단계 714). 이와 같이 홈가공시의 에칭깊이는 잔류막량(F)과 초기막두께(Xb)를 회귀분석에 의하여 구함으로써 측정이 가능하다.
다음에 본 발명의 제 4 실시예를 도 15, 도 16, 도 17을 사용하여 설명한다. 도 15에 나타내는 실시예의 구성은 도 12의 구성(11-19)과 동일하고, 종점판정기 (330)의 동작이 도 12의 종점판정기(230)의 동작과 다르고, 또한 제어장치(1000)가 설치되어 있다. 동일한 에칭장치(1)를 사용하여 다양한 막질이 다른 피에칭재를 에칭처리하는 일이 종종 있다. 이 경우 제어장치(1000)에 미리 설정된 에칭조건(예를 들면 에칭가스조건이나 플라즈마발생전력조건이나 바이어스조건 등)에 의거하여 제어장치(1000)에 의하여 가스공급장치(1001)나 플라즈마발생장치(1002)나 웨이퍼바이어스전원(1003)을 시간제어하여 에칭처리가 행하여진다. 따라서 에칭가공하는 피처리재가 반도체소자구조에 의하여 도 16에 나타내는 바와 같은 적층구조로 되어 있는 경우, 에칭처리가 복잡하게 되어 단순한 시간제어에 의한 에칭처리로서는 손상이 없는 소자가공이 곤란하게 된다. 도 16을 사용하여 이와 같은 적층구조소자의 에칭가공에 대하여 설명한다. 이 에칭처리에 있어서 가공되는 폴리실리콘막(70) 위에는 BARC73(Back Anti-Reflection Coating)이나 마스크재(71)(예를 들면 질화막이나 포토레지스트)가, 또 폴리실리콘막(70)의 밑에는 밑바탕 산화막(72)이형성되어 있다. 또한 밑바탕 산화막(72)은 트랜지스터의 게이트전극부(78)의 두께 (예를 들면 약 2nm)와 트랜지스터소자를 분리하기 위한 홈부(79)(STI)의 두께(예를 들면 약 300nm)가 크게 다른 구조로 되어 있다. 이 구조의 가공에 있어서는 먼저 BARC(73)의 에칭처리를 행하고, 이어서 폴리실리콘막(70)의 에칭처리를 동일한 에칭장치로 일관처리한다. 이와 같은 에칭처리에서는 각각의 막을 적절하게 에칭할수 없으면 게이트전극부(78)의 밑바탕 산화막(72)을 지나치게 깍아버려 소자에 손상을 준다. 그 때문에 먼저 BARC(73) 에칭처리에 있어서 폴리실리콘(70)을 가능한 한 깎지 않도록 에칭을 제어할 필요가 있다. 이것은 BARC(73) 에칭처리에 있어서 BARC의 잔류막량을 측정하고, 약간의 잔류막량(75)(예를 들면 20 nm)이 된 시점에서 에칭조건을 폴리실리콘이 깍이기 어려운 조건으로 변경되어 남아 있는 BARC재를 에칭하는 것이 중요하다. 다음에 폴리실리콘(70)의 에칭처리에 있어서는 폴리실리콘의 잔류막량(잔류막두께)을 측정하여 약간의 잔류막량(잔류막두께)(77)(예를 들면 20nm)이 된 시점에서 에칭조건을 밑바탕 산화막이 깍이기 어려운 조건으로 변경하여 남아 있는 폴리실리콘재를 에칭하는 것이 중요하다.
BARC의 잔류막두께량 측정에 사용하는 광은 BARC 표면으로부터의 반사광과 폴리실리콘 경계면으로부터의 반사광의 간섭광(96)을 이용한다. 또 폴리실리콘의 잔류막두께량 측정에 사용하는 광은 폴리실리콘 표면으로부터의 반사광과 밑바탕 산화막 경계면으로부터의 반사광의 간섭광(95A 또는 95B)을 이용한다. 이 때 밑바탕 산화막의 두께가 게이트전극부(78)의 두께(77)와 트랜지스터소자를 분리하기 위한 홈부(79)의 두께(76)가 다르기 때문에 각각의 부분으로부터의 간섭광 강도(95A, 95B)는 달라져 있어 소자분리부(79)로부터의 간섭광 강도(95B)의 쪽이 게이트전극부 (78)로부터의 간섭광 강도(95A)에 비하여 크다. 따라서 폴리실리콘의 잔류막두께 측정에 있어서는 소자분리부(79) 위의 폴리실리콘을 대상으로 하여 행한다. 즉 폴리실리콘의 에칭처리에서는 이점을 고려하여 간섭광 강도(95B)를 사용하여 폴리실리콘을 잔류막두께가 두께(76)가 될 때까지 에칭처리를 행하고, 그 후 밑바탕 산화막이 깍이기 어려운 에칭조건에서의 폴리실리콘재의 에칭처리를 행한다.
이 에칭처리를 행하는 순서를 도 17의 플로우차트에 따라 설명한다. 제일먼저 제어장치(1000)에 적층막[예를 들면, BARC(73)와 폴리실리콘(70)]에 대한 에칭조건(예를 들면 가스조건, 방전조건, 압력조건 등)과, 각 막(73, 70)의 목표잔류막두께치(75, 76)와 수속판정치가 설정된다(단계 800). 다음에 각각의 막종류에 따라 미분파형 패턴 데이터베이스(16)에 미리 보존되어 있는 각 막(73, 70)의 막두께에 관한 모든 표준 미분패턴(Pzj)과, 수속판정치(σZ0)를 미분파형 비교기(15)에 설정된다(단계 801). 다음 단계에 있어서 에칭처리의 개시와 간섭광의 샘플링을 개시한다(단계 802). 다음에 제어장치(1000)로부터의 지시에 의해 제 1로 처리되는 피에칭재(예를 들면 BARC재)에 관한 표준미분 패턴(PZj)과 수속판정치(σZ0)가 미분파형 패턴 데이터베이스(16)로부터 미분파형 비교기(15)에 설정된다(단계 803). 분광기(11)로부터의 다파장의 광은 각각 제 1 디지털필터(12)로부터 평활화 시계열 데이터(Yi, j)를 구한다(단계 804). 다시 미분기(13)와 제 2 디지털필터(14)를 거쳐 제 3 실시예의 단계(704-710)와 마찬가지로 하여 평활화 미계수 시계열 데이터 (Di, j)를 구한다(단계 806, 808). 이들 평활화 미계수 시계열 데이터(Di, j)와 미리 미분파형 비교기(15)에 설정된 미분패턴(PFj)을 비교하여 수속치 σ=Σ(Di, j-Pzj)2가 가장 작은 수속치에 대한 잔류막두께를 구한다. 이 때 σ≤σZ0인 경우는 구한 잔류막두께를 이 시각에서의 잔류막두께치(Zi)로 하여 데이터기록기(18)에 수납한다(단계 810, 815). σ〉σZ0인 경우, 이 시각에서의 잔류막두께치는 수납하지 않고 회귀분석기(19)에서의 처리에서는 이 시각에서의 잔류막두께 데이터는 제외한다(단계 815). 수납된 과거의 시계열 데이터(Zi)를 사용하여 회귀분석기(19)에 의해 1차 회귀직선 Y= Xa*t+Xb을 구하여 이 회귀직선으로부터 현시점의 잔류막두께량 (Z)을 산출한다(단계 816).
다음에 종점판정기(330)에 있어서 현시점의 잔류막두께량(Z)과 제어장치 (1000)로부터의 목표잔류막두께치(75)와 비교하여(예를 들면, BARC 잔류막두께 20nm) 목표잔류막치(75) 이하이면 피처리재의 에칭량이 소정치가 된 것으로 하여 그 결과를 표시기(17)에 표시하면, 동시에 에칭조건을 전환하여 다음의 에칭처리(폴리실리콘이 깍이기 어려운 BARC 에칭조건)를 행한다(단계 818). 목표잔류막치 이상인 경우, 단계(804)로 되돌아간다. 전환된 다음의 에칭처리(폴리실리콘이 깍이기 어려운 BARC 에칭조건)는 예를 들면 제어장치(1000)에 의해 웨이퍼바이어스전원(1003)을 제어하고, 잔류막부를 에칭하여 미리 설정된 시간이 경과된 후에 에칭조건의 전환을 행한다(단계 819).
다음의 막종류[예를 들면, 폴리실리콘(70)]의 에칭에서는 미리 설정된 에칭조건에 가스공급장치(1001)나 플라즈마발생장치(1002)나 웨이퍼바이어스전원(1003)을 제어함과 동시에 다음의 막종류(예를 들면 폴리실리콘)의 잔류막두께(76)에 관한 표준미분 패턴(PZj, σZ0)을 미분파형 비교기(15)에 설정하고(단계 803), 다시 단계(804 내지 818)를 실행한다. 종점판정기(330)에 있어서 폴리실리콘의 잔류막두께량(Z)이 목표잔류막두께치(76)가 된(예를 들면 폴리 실리콘 잔류막두께 20nm)것을 판정하고(단계 818), 그 결과를 표시기(17)에 표시함과 동시에 에칭조건을 전환하여 다음의 에칭처리(밑바탕 산화막이 깍이기 어려운 폴리실리콘의 에칭조건)를 행한다(단계 818). 이 에칭처리(밑바탕 산화막이 깍이기 어려운 폴리실리콘의 에칭조건)은 시간제어에 의해 폴리실리콘의 잔류막부를 에칭하고, 미리 설정된 시간이 경과 후에 에칭조건 전환의 판정을 행한다(단계 819). 다음의 에칭처리가 없는 경우는 에칭처리의 종료 및 샘플링종료의 설정을 행한다(단계 814).
이상과 같이 제 2 실시예에 의한 상기한 방법에서는 피처리재의 잔류막두께에 관한 미분패턴 데이터베이스가 충분치 않아도 잔류막두께를 예측할 수 있다. 또한 잔류막두께에 관한 미분패턴 데이터베이스의 작성에 있어서 샘플웨이퍼를 완전하게 에칭할 필요가 없어져 샘플웨이퍼를 삭감할 수 있다.
또 본 발명의 회귀분석에 의해 에칭속도가 구해지므로 에칭속도의 웨이퍼마다의 감시에 의해 양산관리가 행하여져 제품웨이퍼의 불량발생을 미연에 방지할 수 있다.
또 본 발명의 회귀분석에 의해 피처리재의 초기막두께를 산출할 수 있으므로 그 결과를 성막장치에 피드백함으로써 성막장치와 에칭장치의 일관처리의 양산관리가 행하여진다.
제 3 실시예에 의한 방법에 의하면 피처리재의 초기막두께에 불균일이 있어도 정밀도 좋게 에칭깊이를 산출할 수 있어 목표로 하는 에칭깊이를 정확하게 판정하는 에칭처리를 행할 수 있다.
또 제 4 실시예의 방법에 의하면 적층막구조를 가진 피처리재의 에칭처리에 있어서, 각각의 막을 에칭할 때에 잔류막두께측정을 행하여 소정의 잔류막두께에 있어서 에칭조건을 전환함으로써 밑바탕막의 에칭깍임을 약간으로 할 수 있다.
또 게이트전극의 폴리실리콘 에칭에 있어서는, 소자분리부로부터의 간섭광에 의해 폴리실리콘 잔류막두께를 측정함으로써 정확하게 소정 잔류막두께를 판정할 수 있어 게이트전극부의 밑바탕 산화막을 과잉으로 에칭하는 일이 없어 웨이퍼의 불량처리매수를 최소한으로 억제할 수 있다.
또한 상기한 각 실시예에 있어서는 광원을 가지는 분광기로부터 다파장의 방사광을 방출하여 피처리재로부터의 반사광의 간섭광을 이용하여 측정을 행한다. 한편 광원을 가지지 않은 분광기를 사용하여 플라즈마에 의하여 방출되는 다파장의 방사광을 광원으로서 이용하도록 하여도 좋다.
또한 본 발명은 다음의 특징을 더욱 가진다.
(1) 시료의 에칭도중에 측정한 데이터를 축적하고, 그 축적된 과거 데이터를 사용하여 상기 에칭에 있어서의 에칭깊이를 예측하고, 소정의 에칭깊이에서 상기 에칭을 정지하는 것을 특징으로 하는 에칭방법.
(2) 밑바탕막을 가지지 않은 피에칭재의 에칭방법에 있어서, 상기 피에칭재의 위에 형성된 마스크의 깍임량과 상기 마스크 상면으로부터의 상기 피에칭재의 에칭바닥면까지의 에칭단차를 측정하여 상기 피에칭재의 에칭깊이를 관리하는 것을 특징으로 하는 에칭방법.
(3) 시료의 에칭 도중의 간섭광 데이터를 사용하여 상기 시료의 피에칭부의 잔류막두께를 예측하고, 소정의 잔류막두께에서 상기 에칭을 정지하는 것을 특징으로 하는 에칭방법.
(4) 더머신에칭(damascene etching)에 있어서, 상기 에칭 도중의 간섭광 데이터를 사용하여 초기막두께를 예측하여 홈깊이를 결정하고, 소정의 홈깊이에서 상기 에칭을 정지하는 것을 특징으로 하는 에칭방법.
(5) 면 내 두께가 다른 밑바탕막 위에 형성된 게이트재를 에칭하는 방법에 있어서, 상기 밑바탕막의 두께의 두꺼운 부분에서 간섭광을 측정하고, 상기 두께가 두꺼운 밑바탕막의 위에 형성된 게이트재의 잔류막두께를 측정하여 상기 게이트재의 막두께를 관리하는 것을 특징으로 하는 에칭방법.
(6) 복수의 막이 적층된 피에칭재의 에칭에 있어서, 상기 피에칭재로부터의 간섭광을 측정하고, 상기 막마다 디지털필터를 전환하여 간섭광의 데이터를 처리하고, 상기 막별로 막두께를 관리하는 것을 특징으로 하는 에칭방법.
(7) BARC 에칭에 있어서, 에칭 중의 피처리재로부터 측정한 간섭광을 사용하여 상기 BARC의 막두께를 관리하고, 밑바탕의 피에칭재의 깍임을 방지하는 것을 특징으로 하는 에칭방법.
(8) STI부를 가지는 반도체소자의 제조에 있어서, 상기 반도체소자의 일부를 형성하는 Poly-Si의 에칭을 행할 때에 상기 STI부 위에 형성된 Poly-Si의 잔류막두께로 상기 Poly-Si의 에칭을 관리하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.

Claims (26)

  1. a) 제 1 피처리재(4, 5 등)의 막의 소정처리에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 제 1 피처리재의 표준패턴을 설정하는 단계와;
    b) 상기 제 1 피처리재와 동일 구성의 제 2 피처리재(4, 5 등)에 대한 처리중인 간섭광의 강도를 복수파장에 대하여 각각 측정하고, 그 측정된 간섭광 강도의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 실패턴을 구하는 단계와;
    c) 상기 시간미분치의 표준패턴과 상기 시간미분치의 실패턴에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 막의 처리량(43)을 구하는 단계를 구비하는, 반도체소자제조공정에 있어서의 막의 처리량 측정방법.
  2. a) 제 1 피처리재(4, 5 등)의 막의 소정처리에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 제 1 피처리재의 표준패턴을 설정하는 단계와;
    b) 상기 제 1 피처리재와 동일 구성의 제 2 피처리재(4, 5 등)에 대한 처리중인 간섭광의 강도를 복수파장에 대하여 각각 측정하고, 그 측정된 간섭광 강도의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 실패턴을 구하는 단계와;
    c) 상기 시간미분치의 표준패턴과 상기 시간미분치의 실패턴에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 막의 처리량(43)을 구하는 단계와;
    d) 상기 제 2 피처리재의 막의 처리량이 소정치가 되면 공정조건을 바꾸어 처리를 행하는 단계를 구비하는, 반도체소자제조공정에 있어서의 막의 처리량 측정방법.
  3. a) 마스크재(41)를 포함하는 제 1 피처리재(4)의 소정 에칭량에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 제 1 피처리재의 표준 패턴(PS)을 설정하는 단계(400)와;
    b) 상기 제 1 피처리재의 상기 마스크재의 소정 에칭량에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 마스크재의 표준패턴(PM)을 설정하는 단계(420)와;
    c) 상기 제 1 피처리재와 동일구성의 제 2 피처리재(4)에 대한 처리중인 간섭광의 강도를 복수파장에 대하여 각각 측정하고, 그 측정된 간섭광 강도의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 실패턴을 구하는 단계(402-408, 424-428)와 ;
    d) 상기 제 1 피처리재의 시간미분치의 표준패턴과 상기 마스크재의 시간미분치의 표준패턴(PS와 PM)과 상기 시간미분치의 실패턴에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 에칭량(44)을 구하는 단계(410, 430, 412)를 구비하는 피처리재의 에칭량을 측정하는 에칭량 측정방법.
  4. a) 마스크재(41)를 포함하는 제 1 피처리재(4)의 복수의 소정 에칭량의 각각에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 제 1 피처리재의 표준 패턴 (PS)을 설정하는 단계(500)와;
    b) 상기 제 1 피처리재의 상기 마스크재의 복수의 소정 에칭량의 각각에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 마스크재의 표준패턴(PM)을 설정하는 단계(520)와;
    c) 상기 제 1 피처리재와 동일구성의 제 2 피처리재(4)에 대한 처리중인 간섭광의 강도를 복수파장에 대하여 각각 측정하고, 그 측정된 간섭광 강도의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 실패턴을 구하는 단계(502-508, 524-528)와;
    d) 상기 제 1 피처리재의 시간미분치의 표준패턴과 상기 마스크재의 시간미분치의 표준패턴(PS와 PM)과 상기 시간미분치의 실패턴에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 에칭량(44)을 구하는 단계(510, 530, 512)와;
    e) 단계 d)에서 구한 과거의 상기 제 2 피처리재의 에칭량을 사용한 회귀분석에 의하여 현시점에서의 상기 제 2 피처리재의 에칭량(S, M)을 구하는 단계(516, 536)를 구비하는, 피처리재의 에칭량을 측정하는 에칭량 측정방법.
  5. a) 제 1 피처리재(5)의 복수의 소정 에칭량의 각각에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 제 1 피처리재의 표준패턴(PZ)을 설정하는 단계(600)와;
    b) 상기 제 1 피처리재와 동일구성의 제 2 피처리재(5)에 대한 처리중인 간섭광의 강도를 복수파장에 대하여 각각 측정하고, 그 측정된 간섭광 강도의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 실패턴을 구하는 단계(602-608)와;
    c) 상기 시간미분치의 표준패턴과 상기 시간미분치의 실패턴에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 에칭량을 구하는 단계(610-615)와;
    d) 단계 c)에서 구한 과거의 상기 제 2 피처리재의 에칭량을 사용한 회귀분석에 의하여 상기 제 2 피처리재의 에칭량이 목표치가 되는 시각을 예측하는 단계(616, 618)를 구비하는 피처리재의 에칭량을 측정하는 에칭량 측정방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 단계 c)에서 구한 과거의 상기 제 2 피처리재의 에칭량을 사용한 상기 회귀분석에 의하여 에칭속도를 구하는 단계를 더욱 구비하는 피처리재의 에칭량을 측정하는 에칭량 측정방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 단계 c)에서 구한 과거의 상기 제 2 피처리재의 에칭량을 사용한 상기 회귀분석에 의하여 상기 제 2 피처리재의 초기막두께를 구하는 단계를 더욱 구비하는 피처리재의 에칭량을 측정하는 에칭량 측정방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 단계 c)에서 구한 과거의 상기 제 2 피처리재의 에칭량을 사용한 상기 회귀분석에 의하여 상기 제 2 피처리재의 초기막두께와 잔류막두께를 구하는 단계와;
    상기 구한 상기 제 2 피처리재의 초기막두께와 잔류막두께에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 에칭깊이를 구하는 단계를 더욱 구비하는 피처리재의 에칭량을 측정하는 에칭량 측정방법.
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  11. 삭제
  12. a) 제 1 피처리재(7)의 복수의 소정 에칭량의 각각에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 제 1 피처리재의 표준패턴(PZ)을 설정하는 단계(800-801)와;
    b) 상기 제 1 피처리재와 동일구성의 제 2 피처리재(7)에 대한 처리중인 간섭광의 강도를 복수파장에 대하여 각각 측정하고, 그 측정된 간섭광 강도의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 실패턴을 구하는 단계(802-808)와;
    c) 상기 시간미분치의 표준패턴과 상기 시간미분치의 실패턴에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 에칭량을 구하는 단계(810-815)와;
    d) 단계 c)에서 구한 과거의 상기 제 2 피처리재의 에칭량을 사용한 회귀분석에 의하여 상기 제 2 피처리재의 잔류막두께를 구하는 단계(816, 618)와;
    e) 상기 구한 상기 피처리재의 잔류막두께가 소정치가 되면 에칭조건을 바꾸어 에칭처리를 행하는 단계를 구비하는, 복수의 막이 적층된 반도체소자에 있어서의 피처리재의 에칭방법.
  13. 제 1 피처리재(4, 5 등)의 막의 소정처리량에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의 파장을 파라미터로 하는 제 1 피처리재의 표준패턴을 설정하는 유닛과;
    상기 제 1 피처리재와 동일 구성의 제 2 피처리재(4, 5 등)에 대한 처리중인 간섭광의 강도를 복수파장에 대하여 각각 측정하고, 그 측정된 간섭광 강도의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 실패턴을 구하는 유닛과;
    상기 시간미분치의 표준패턴과 상기 시간미분치의 실패턴에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 막의 처리량(43)을 구하는 유닛을 구비하는 반도체소자제조공정에 있어서의 막의 처리량 측정장치.
  14. 제 1 피처리재(4, 5 등)의 막의 소정 처리에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의 파장을 파라미터로 하는 제 1 피처리재의 표준패턴을 설정하는 유닛과;
    상기 제 1 피처리재와 동일 구성의 제 2 피처리재(4, 5 등)에 대한 처리중인 간섭광의 강도를 복수파장에 대하여 각각 측정하고, 그 측정된 간섭광 강도의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 실패턴을 구하는 유닛과;
    상기 시간미분치의 표준패턴과 상기 시간미분치의 실패턴에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 막의 처리량(43)을 구하는 유닛과;
    상기 제 2 피처리재의 막의 처리량이 소정치가 되면 공정조건을 바꾸어 처리를 행하는 유닛을 구비하는 반도체소자제조공정에 있어서의 막의 처리량 측정장치.
  15. 마스크재(41)를 포함하는 제 1 피처리재(4)의 소정 에칭량에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 제 1 피처리재의 표준 패턴(PS)을 설정하는 유닛과;
    상기 제 1 피처리재의 상기 마스크재의 소정 에칭량에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 마스크재의 표준패턴(PM)을 설정하는 유닛과;
    상기 제 1 피처리재와 동일구성의 제 2 피처리재(4)에 대한 처리중인 간섭광의 강도를 복수파장에 대하여 각각 측정하고, 그 측정된 간섭광 강도의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 실패턴을 구하는 유닛과;
    상기 제 1 피처리재의 시간미분치의 표준패턴과 상기 마스크재의 시간미분치의 표준패턴(PS와 PM)과 상기 시간미분치의 실패턴에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 에칭량(44)을 구하는 유닛을 구비하는, 피처리재의 에칭량을 측정하는 에칭량 측정장치.
  16. 마스크재(41)를 포함하는 제 1 피처리재(4)의 복수의 소정 에칭량의 각각에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 제 1 피처리재의 표준 패턴(PS)을 설정하는 유닛과;
    상기 제 1 피처리재의 상기 마스크재의 복수의 소정 에칭량의 각각에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 마스크재의 표준패턴(PM)을 설정하는 유닛과;
    상기 제 1 피처리재와 동일구성의 제 2 피처리재(4)에 대한 처리중인 간섭광의 강도를 복수파장에 대하여 각각 측정하고, 그 측정된 간섭광 강도의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 실패턴을 구하는 유닛과;
    상기 제 1 피처리재의 시간미분치의 표준패턴과 상기 마스크재의 시간미분치의 표준패턴(PS와 PM)과 상기 시간미분치의 실패턴에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 에칭량을 구하는 유닛과;
    상기 구한 과거의 상기 제 2 피처리재의 에칭량을 사용한 회귀분석에 의하여 현시점에서의 상기 제 2 피처리재의 에칭량(S, M)을 구하는 유닛을 구비하는, 피처리재의 에칭량을 측정하는 에칭량 측정장치.
  17. 제 1 피처리재(5)의 복수의 소정 에칭량의 각각에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 제 1 피처리재의 표준패턴(PZ)을 설정하는 유닛과;
    상기 제 1 피처리재와 동일구성의 제 2 피처리재(5)에 대한 처리중인 간섭광의 강도를 복수파장에 대하여 각각 측정하고, 그 측정된 간섭광 강도의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 실패턴을 구하는 유닛과;
    상기 시간미분치의 표준패턴과 상기 시간미분치의 실패턴에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 에칭량을 구하는 유닛과;
    상기 구한 과거의 상기 제 2 피처리재의 에칭량을 사용한 회귀분석에 의하여 상기 제 2 피처리재의 에칭량이 목표치가 되는 시각을 예측하는 유닛을 구비하는 피처리재의 에칭량을 측정하는 에칭량 측정장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 구한 과거의 상기 제 2 피처리재의 에칭량을 사용한 상기 회귀분석에 의하여 상기 제 2 피처리재의 초기막두께와 잔류막두께를 구하는 유닛과;
    상기 구한 상기 제 2 피처리재의 초기막두께와 잔류막두께에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 에칭깊이를 구하는 유닛을 더욱 구비하는 피처리재의 에칭량을 측정하는 에칭량 측정장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 제 1 피처리재(7)의 복수의 소정 에칭량의 각각에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 제 1 피처리재의 표준패턴(PZ)을 설정하는 유닛과;
    상기 제 1 피처리재와 동일구성의 제 2 피처리재(7)에 대한 처리중인 간섭광의 강도를 복수파장에 대하여 각각 측정하고, 그 측정된 간섭광 강도의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 실패턴을 구하는 유닛과;
    상기 시간미분치의 표준패턴과 상기 시간미분치의 실패턴에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 에칭량을 구하는 유닛과;
    상기 구한 과거의 상기 제 2 피처리재의 에칭량을 사용한 회귀분석에 의하여 상기 제 2 피처리재의 잔류막두께를 구하는 유닛과;
    상기 구한 상기 피처리재의 잔류막두께가 소정치가 되면 에칭조건을 바꾸어 에칭처리를 행하는 유닛을 구비하는 복수의 막이 적층된 반도체소자에 있어서의 피처리재의 에칭장치.
  23. 반도체소자 제조공정의 종료점 판정방법으로서,
    a) 마스크재를 포함하는 제 1 피처리재의 소정 에칭량에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 제 1 피처리재의 표준패턴을 설정하는 단계와;
    b) 상기 제 1 피처리재의 상기 마스크재의 소정 에칭량에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 마스크재의 표준패턴을 설정하는 단계와;
    c) 상기 제 1 피처리재와 동일한 구성의 제 2 피처리재에 대한 처리중인 간섭광의 강도를 복수 파장에 대하여 각각 측정하여, 이 측정된 간섭광 강도의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 실패턴을 구하는 단계와;
    d) 상기 제 1 피처리재의 시간미분치의 표준패턴과 상기 마스크재의 시간미분치의 표준패턴과 상기 시간미분치의 실패턴에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 에칭량을 구하는 단계와;
    e) 상기 구해진 제 2 피처리재의 에칭량에 의하여 공정의 종료점을 판정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 종료점 판정방법.
  24. 제 1 피처리재의 소정 단차에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 표준패턴과, 피처리재의 소정 마스크 잔류막 두께에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 표준패턴을 설정하는 단계와;
    상기 제 1 피처리재와 동일한 구성의 제 2 피처리재에 대한 처리중인 간섭광의 강도를 복수 파장에 대하여 각각 측정하여, 이 측정된 간섭광 강도의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 실패턴을 구하는 단계와;
    상기 시간미분치의 표준패턴과 상기 시간미분치의 실패턴에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 단차와 마스크 잔류막 두께를 구하는 단계와;
    상기 구해진 제 2 피처리재의 단차 및 마스크 잔류막 두께에 의하여 공정의 종료점을 판정하는 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 공정의 종료점 판정방법.
  25. 반도체소자 제조공정의 종료점 판정장치으로서,
    a) 마스크재를 포함하는 제 1 피처리재의 소정 에칭량에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 제 1 피처리재의 표준패턴을 설정하는 유닛과;
    b) 상기 제 1 피처리재의 상기 마스크재의 소정 에칭량에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 마스크재의 표준패턴을 설정하는 유닛과;
    c) 상기 제 1 피처리재와 동일한 구성의 제 2 피처리재에 대한 처리중인 간섭광의 강도를 복수 파장에 대하여 각각 측정하여, 이 측정된 간섭광 강도의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 실패턴을 구하는 유닛과;
    d) 상기 제 1 피처리재의 시간미분치의 표준패턴과 상기 마스크재의 시간미분치의 표준패턴과 상기 시간미분치의 실패턴에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 에칭량을 구하는 유닛과;
    e) 상기 구해진 제 2 피처리재의 에칭량에 의하여 공정의 종료점을 판정하는 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 종료점 판정장치.
  26. 제 1 피처리재의 소정 단차에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 표준패턴과, 피처리재의 소정 마스크 잔류막 두께에 대한 복수 파장의 간섭광의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 표준패턴을 설정하는 유닛과;
    상기 제 1 피처리재와 동일한 구성의 제 2 피처리재에 대한 처리중인 간섭광의 강도를 복수 파장에 대하여 각각 측정하여, 이 측정된 간섭광 강도의 시간미분치의, 파장을 파라미터로 하는 실패턴을 구하는 유닛과;
    상기 시간미분치의 표준패턴과 상기 시간미분치의 실패턴에 의거하여 상기 제 2 피처리재의 단차와 마스크 잔류막 두께를 구하는 유닛과;
    상기 구해진 제 2 피처리재의 단차 및 마스크 잔류막 두께에 의하여 공정의 종료점을 판정하는 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 공정의 종료점 판정장치.
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