KR20010029983A - 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법 - Google Patents

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KR20010029983A
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Abstract

웨이퍼의 에칭 상태 계측방법에 관해 개시된다. 웨이퍼 에칭 상태 계측방법은: 플라즈마 오버 에칭 공정을 거친 웨이퍼에 소정 파장 대역의 광을 조사하는 단계; 상기 웨이퍼에서 반사된 광에 대응하는 전기적 신호로 부터 소정의 광학적 임피던스 1과 2를 얻는 단계; 상기 광학적 임피던스 1을 기 설정된 기준 임피던스 1과 비교하여 상기 웨이퍼에 대한 오버 에칭 완료 여부를 판단하는 단계; 오버 에칭이 완료된 것으로 판단된 경우, 기설정된 오버 에칭 완료 필름 스택을 적용한 레서피로 웨이퍼 필름을 계측하는 단계; 오버 에칭이 완료되지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 광학적 임피던스 2를 기 설정된 기준 임피던스 2와 비교하여 상기 웨이퍼에 대한 오버 에칭 완료 여부를 판단하는 단계;오버 에칭이 완료된 것으로 판단된 경우, 기설정된 오버 에칭 완료 필름 스택을 적용한 레서피로 웨이퍼 필름을 계측하는 단계;오버 에칭이 완료되지 않은 것으로 판단된 경우, 기설정된 오버 에칭 미완료 필름 스택을 적용한 레서피로 웨이퍼 필름을 계측하는 단계;를 포함한다. 이상과 같은 본 발명에 의하면, 오버 에칭 완료 여부와 그 정도를 보다 정밀하고 확실하게 측정할 수 있고, 측정 오류에 따른 공정 사고를 미연에 방지할 수 있다. 또한, 오버에칭 완료 여부를 보다 확실히 측정함으로써 반도체 수율을 제고할 수 있고, 오버에칭이 진행된 웨이퍼에 대해 오버에칭 정도를 모니터링할 수 있게 한다.

Description

반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측 방법{Measuring method of etched state of semiconductor wafer}
본 발명의 반도체 제조 공정 중 오버 에칭 모니터링시 오버 에칭의 계측하는 방법에 관한 것으로서, 상세히는 오버 에칭 과정을 거친 웨이퍼의 오버 에칭 완료 여부를 판단하는 계측방법에 관한 것이다.
반도체 소자 제조 공정 중, 건식 에칭(dry etching) 공정에서 DC(direct contact), BC(burried contact)를 위한 콘택트 에칭(contact etching) 공정에는 에칭 전 옥사이드(oxide)의 균일성(uniformity) 및 에칭 공정 자체의 균일성 등을 고려하여 옥사이드를 충분히 에칭하기 위한 오버 에칭(over etching) 공정이 적용된다.
에칭 공정 중에는 실제 단결정 실리콘 기판(single crystalline silicon substrate, wafer)이 오버 에칭되는 경우도 있지만 BC(burried contact)를 위한 에칭 공정에서와 같이 실리콘 기판이 아니라 다결정 실리콘(poly crystalline silicon)이 오버 에칭되는 공정도 있고, MC(Metal Contact) 형성 공정에서 처럼 금속이 오버 에칭되는 경우도 있다.
오버 에칭 공정 후, 오버 에칭이 정상적으로 이루어 졌는지에 대한 판단은 종래에는 옥사이드 사이트(oxide site)에서의 잔류 옥사이드(remain oxide)의 존재 유무 및 그 두께 등의 계측에 의해 이루어 진다. 이는, 오버 에칭 공정 후, 옥사이드 사이트의 필름 구조를 보면 모두 실리콘 기판에 이르기 까지 오버 에칭되기 때문이며, 따라서, 오버 에칭이 같이 이루어 진 옥사이드 사이트의 잔류 옥사이드를 계측에 의해 오버 에칭의 성공여부를 가늠하고 있다.
그러나, 대부분의 종래 계측 설비는 오버 에칭 공정 모니터링용으로 사용하기에 부적합한 것으로 인식되어 왔다. 그 이유는 계측 설비에서 측정된 값으로 필름의 언더에치(unetch) 상태와 오버 에치(over etch)상태를 정확히 구별할 수 없기 때문인 것이다.
오버 에칭 모니터링 시 작업자는 필름의 제거 유무, 즉, 실리콘 기판에 까지 충분히 오버 에칭이 되었는지를 쉽게 인식할 수 있어야 한다.
도 1은 64M DRAM 제작 공정 중, 활성 SiN을 건식 식각한 후, 광학적 계측장치에 의해 잔류 옥사이드의 두께(Tox, Thickness of remain OXide)를 일(date) 단위로 웨이퍼를 샘플링하여 측정한 결과를 보인 그래프이다. 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 SiN 건식 식각 후 옥사이드 사이트에서의 잔류 옥사이드 측정 결과를 보면 측정값이 모두 0 ~ 5Å 범위 내를 지속적으로 유지하고 있고, 이와같이 극히 작은 범위 내에서의 측정값에 따라서 기 작업자는 정상적으로 오버 에칭이 성공적으로 이루어지고 있음을 쉽게 판단할 수 있다.
도 2는 64M DRAM의 제작 공정 중, DC를 위해 옥사이드를 오버 에칭 한 후 일단위로 5개의 웨이퍼를 샘플링하여 잔류 옥사이드의 두께를 측정한 결과를 보이는 그래프로서, 실측에 의해 오버에칭이 완료된 웨이퍼에 대한 계측 결과를 보인다.
도 2에 도시된 바와 같이, DC를 위한 옥사이드 에칭 공정과 같이 실제 오버 에칭이 성공적으로 이루어 졌는데도 불구하고 계측된 결과에 의해 작업자가 쉽게 오버 에칭이 성공적으로 이루어 졌는지의 여부를 판단할 수 없다. 그 이유는 도 2에 도시된 바와 같이, 실제 오버 에칭이 완료된 웨이퍼에서도 측정된 잔류 옥사이드의 두께가 0 내지 100Å 까지의 넓은 범위로 큰 산포를 보이기 때문이다.
따라서, 측정값이 90Å 정도로 나올 경우, 즉 90Å 정도의 두께의 옥사이드가 잔류하는 것으로 나올 경우, 이 수치에 의해 오버 에칭의 성공여부를 가늠하기 쉽지 않다.
이러한 기존의 계측 설비의 부정확한 측정 결과에 의해 DC와 MC를 위한 오버 에칭 공정과 같은 경우, 오버 에칭이 성공했을 때의 잔류 옥사이드 검출 두께를 각각 0~400Å 및 0~1000Å 상당한 큰 범위로 설정해 놓고 있고, 따라서 이로 인하여 실제로 옥사이드가 실제로 에칭되지 않을 경우에도 모니터링되지 않아 공정 사고가 발생하고 다발로 일어 나고 있는 실정이다.
본 발명의 제1의 목적은 오버 에칭 완료 여부와 그 정도를 보다 정밀하고 확실하게 측정할 수 있는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2의 목적은 오버 에칭 완료 여부를 보다 확실히 측정하여 공정 사고를 미연에 방지할 수 있는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제3의 목적은 오버 에칭 완료 여부를 보다 확실히 측정하여 반도체 수율을 제고할 수 있는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제4의 목적은 오버 에칭이 진행된 웨이퍼에 대해 오버 에칭 정도를 계측할 수 있는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법을 제공하는 것이다.
도 1은 64M DRAM 제작 공정 중, 활성 SiN을 건식 식각한 후, 종래의 광학적 계측장치에 의해 잔류 옥사이드의 두께(Tox, Thickness of remain OXide)를 일(date) 단위로 웨이퍼를 샘플링하여 측정한 결과를 보인 그래프이다.
도 2는 64M DRAM의 제작 공정 중, DC를 위해 옥사이드를 오버 에칭 한 후 일단위로 5개의 웨이퍼를 샘플링하여 잔류 옥사이드의 두께를 측정한 결과를 보이는 그래프이다.
도 3은 BPR(Beam Profile Reflectometry)을 이용한 종래의 오버 에칭 계측방법에 의해 5개의 웨이퍼에 대한 에칭 시간별 잔류 옥사이드의 두께를 측정한 결과를 보인 그래프이다.
도 4는 오버 에칭 처리된 웨이퍼에 대한 시뮬레이션 결과로서 에칭 시간별 광학적 임피던스로서 정규화된 반사도의 변화를 보인다.
도 5는 6개의 샘플에 대해 가시영역의 파장을 사용하는 스펙트로메트리 방식에 의해 얻어진 광학적 임피던스의 변화를 보이는 그래프이다.
도 6은 샘플 별로 500~530nm 파장 대역의 광을 오버에칭이 진행된 웨이퍼에 대해 광을 수직으로 입사시킨 상태에서, 반사광의 출력 신호를 적분한 값을 도시한 막대 그래프이다.
도 7은 웨이퍼 샘플과 베어 실리콘에 대해 광을 사입사시킨 후, 반사된 광의 s편광의 반사도(Rs)와 p 편광의 반사도(Rp)의 비율(TanΨ, Rs/Rp)의 변화를 보인 선도이다.
도 8은 시뮬레이션에 의해 옥사이드의 두께의 변화에 따른 480-820nm 파장 대역의 광의 평균 반사도 변화를 보인다.
도 9은 본 발명에 따른 실시예2의 플로우 챠트이다.
도 10은 본 발명에 따른 실시예3의 플로우 챠트이다.
도 11은 본 발명에 따른 실시예4의 플로우 챠트이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1유형에 따르면,
베어 실리콘에 광을 조사하여 이로 부터 반사된 광 중, 소정 파장 대역의 광의 전기적 신호로 부터 기준값을 얻는 단계;
측정 타겟인 오버 에칭 공정을 거친 웨이퍼에 상기 파장 대역을 포함하는 광을 조사하는 단계;
상기 웨이퍼로 부터 반사된 광 중, 상기 파장 대역의 광의 전기적 신호로 부터 상기 기준값에 대응하는 출력값을 얻는 단계;
상기 기준값에 대해 상기 출력값의 비율을 구하는 단계;
상기 비율이 소정의 기준비율에 비교하여 상기 웨이퍼가 언더에치 상태인지는 판단하는 단계;를 포함하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법이 제공된다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제2유형에 따르면,
베어 실리콘에 광을 조사하여 이로 부터 반사된 광의 소정 파장 대역의 전기적 신호를 적분하여 기준값을 얻는 단계;
측정 타겟인 오버 에칭 공정을 거친 웨이퍼에 상기 파장 대역을 포함하는 광을 조사하는 단계;
상기 웨이퍼로 부터 반사된 광의 상기 파장 대역의 전기적 신호를 적분하여 출력값을 얻는 단계;
상기 기준값에 대해 상기 출력값의 비율을 구하는 단계;
상기 비율이 소정의 기준비율에 비교하여 상기 웨이퍼가 언더에치 상태인지는 판단하는 단계;를 포함하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법이 제공된다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제3유형에 따르면,
제1단계: 플라즈마 오버 에칭 공정을 거친 웨이퍼에 소정 파장 대역의 광을 조사하는 단계;
제2단계: 상기 웨이퍼에서 반사된 광에 대응하는 전기적 신호로 부터 소정의 출력값을 얻는 단계;
제3단계: 상기 출력값으로 부터 상기 웨이퍼로 부터 반사된 광의 광학적 임피던스의 변화 유무를 판단하는 단계;
제4단계: 상기 판단 단계에서 광학적 임피던스의 변화에 의해 오버 에칭 완료 여부를 판단하는 단계;
제5단계: 오버 에칭이 완료된 것으로 판단된 경우, 기설정된 오버 에칭 완료 필름 스택을 적용한 레서피로 웨이퍼 필름을 계측하는 단계;
제6단계: 오버 에칭이 미완료된 것으로 판단된 경우, 기설정된 오버 에칭 미완료 필름 스택을 적용한 레서피로 웨이퍼 필름을 계측하는 단계;를 구비하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법이 제공된다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제4유형에 따르면,
제1단계: 베어 실리콘에 광을 조사하여 이로 부터 반사된 광 중 소정 파장 대역의 광의 전기적 신호로 부터 기준값 1을 얻는 단계;
제2단계: 측정 타겟인 오버 에칭 공정을 거친 웨이퍼에 상기 파장 대역을 포함하는 광을 조사하는 단계;
제3단계: 상기 웨이퍼로 부터 반사된 광 중, 상기 파장 대역의 광의 전기적 신호로 부터 상기 기준값 1에 대응하는 출력값 1을 얻는 단계;
제4단계: 상기 기준값 1에 대해 상기 출력값 1의 비율을 구하는 단계;
제5단계: 상기 비율이 소정의 기준비율에 비교하여 상기 웨이퍼가 언더에치 상태인지는 판단하는 단계;
제6단계: 상기 웨이퍼가 언더에치 상태로 판단된 경우, 기설정된 언더에치 레서피를 적용해 잔류 옥사이드를 계측하는 단계;
제7단계: 상기 웨이퍼가 언더에치 상태가 아닌 것으로 판단된 경우, 상기 웨이퍼에서 반사된 광에 대응하는 전기적 신호로 부터 소정의 출력값 2을 얻는 단계;
제8단계: 상기 출력값 2으로 부터 상기 웨이퍼로 부터 반사된 광의 광학적 임피던스의 변화 유무를 판단하는 단계;
제94단계: 상기 판단 단계에서 광학적 임피던스의 변화에 의해 오버 에칭 완료 여부를 판단하는 단계;
제10단계: 오버 에칭이 완료된 것으로 판단된 경우, 기설정된 오버 에칭 완료 필름 스택을 적용한 레서피로 웨이퍼 필름을 계측하는 단계;
제11단계: 오버 에칭이 미완료된 것으로 판단된 경우, 기설정된 오버 에칭 미완료 필름 스택을 적용한 레서피로 웨이퍼 필름을 계측하는 단계;를 구비하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법이 제공된다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제5유형에 따르면,
제1단계: 플라즈마 오버 에칭 공정을 거친 웨이퍼에 소정 파장 대역의 광을 조사하는 단계;
제2단계: 상기 웨이퍼에서 반사된 광에 대응하는 전기적 신호로 부터 소정의 광학적 임피던스 1과 2를 얻는 단계;
제3단계: 상기 광학적 임피던스 1을 기 설정된 기준 임피던스 1과 비교하여 상기 웨이퍼에 대한 오버 에칭 완료 여부를 판단하는 단계;
제4단계: 상기 제3단계에서 오버 에칭이 완료된 것으로 판단된 경우, 기설정된 오버 에칭 완료 필름 스택을 적용한 레서피로 웨이퍼 필름을 계측하는 단계;
제5단계: 상기 제3단계에서 오버 에칭이 완료되지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 광학적 임피던스 2를 기 설정된 기준 임피던스 2와 비교하여 상기 웨이퍼에 대한 오버 에칭 완료 여부를 판단하는 단계;
제6단계: 상기 제5단계에서 오버 에칭이 완료된 것으로 판단된 경우, 기설정된 오버 에칭 완료 필름 스택을 적용한 레서피로 웨이퍼 필름을 계측하는 단계;
제7단계: 상기 제5단계에서 오버 에칭이 완료되지 않은 것을 판단된 경우, 기설정된 오버 에칭 미완료 필름 스택을 적용한 레서피로 웨이퍼 필름을 계측하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법이 제공된다.
상기 본 발명의 제1유형과 제2유형에 있어서, 상기 기준비율을 92%로 설정하는 것이 바람직하며, 나아가서는 상기 파장대역은 190nm 내지 826nm 범위로 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 기준값은 베어 실리콘으로 부터의 반사된 상기 광 중 상기 파장 대역의 정규화된 출력값으로 부터 얻고, 상기 출력값은 상기 웨이퍼로 부터 반사된 광 중, 상기 파장 대역의 광의 정규화된 출력값으로 부터 얻는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 측정방법에 있어서, 오버 에칭 미완료 필름 스택은 [옥사이드/실리콘]으로 설정하고, 오버 에칭 완료 필름 스택은 [실리콘 옥사이드/폴리머/손상층/실리콘] 으로 설정하되, 옥사이드는 0의 두께를 가지도록 설정한다. 이 필름 스택을 적용한 계측단계에서는 옥사이드의 두께를 계측하지 않고 폴리머, 손상층의 두께를 계측하도록 한다. 그 이유는 옥사이드와 폴리머의 광학적 물성이 비슷하고, 그리고 옥사이드는 존재하지 않고 폴리머만 존재하기 때문이다. 여기에서 손상층은 에칭시 플라즈마에 의해 웨이퍼의 표면에 발생된 손상된 실리콘층을 의미한다.
필름 스택이 [옥사이드/실리콘]로 설정된 상기 레서피에 의해 상기 전기적 신호로 부터 실리콘 상에 잔류하는 잔류 옥사이드의 두께를 계산하게 되며, 필름 스택이 [옥사이드/손상층/실리콘] 또는 [옥사이드/폴리머/손상층/실리콘]로 설정된 레서피에 의해서는 상기 전기적 신호로 부터 실리콘 상의 손상층의 두께, 폴리머의 두께를 계산한다.
상기의 본 발명의 방법은 상기 전기적 신호로 부터 최대반사도(Rmax)와 최소반사도(Rmin)의 차이값(△R)을 구하고, 상기△R 을 소정의 기준차이값에 비교하여 측정 타겟의 오버에치여부를 판단하는 단계;를 더 구비하며, 상기 기준차이값은 0.01 로 설정될 수 있다.
상기 본 발명의 방법에 있어서, 상기 웨이퍼에서 반사된 빛에 의한 전기적 출력 신호를 베어 실리콘(bare silicon)에서의 특정의 출력신호 "1"로 하여 정규화 (normalization)하여 기준치로 삼는다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
일반적으로 플라즈마에 의한 오버 에칭이 수행되는 동안, 높은 에너지를 가진 원자나 이온들이 웨이퍼의 막질 표면에 충돌함으로써 여러 형태의 에칭 손상이 발생된다. 이러한 에칭 손상은 일반적으로 3가지 유형으로 나뉜다. 첫째는 플라즈마 에칭이 진행되는 동안 반응 부산물로서 실리콘 기판의 표면에 폴리머가 남는 경우, 둘째는 에칭이 진행되는 플라즈마 챔버 내부의 불순물이 유전막이나 활성영역(activce device region)으로 확산(diffusion)되어 디바이스 회로의 수행 능력이 저하되는 경우, 실제의 본딩 손상(bonding demage)이 높은 에너지의 이온과 광속(light flux)에 의해 야기되는 경우이다. 전술한 DC 공정과 MC 공정은 이러한 실리콘 기판의 손상을 야기하는 플라즈마 에칭 공정 하에 진행된다.
따라서, 오버 에칭 공정에서 잔류 옥사이드를 정확히 측정하기 위해서는 실리콘 기판의 손상의 정도도 동시에 측정하는 것이 필요하다. 그러나, 종래의 계측 장비는 오버 에칭 공정 모니터링을 위한 잔류 옥사이드의 측정 레서피는 단순히 [옥사이드/실리콘] 형태로 필름 스택이 구성되어 있다. 이와 같은 단순한 레서피를 오버 에칭인 경우에 대해서는 필름 스택을 [옥사이드/폴리머/손상층/실리콘] 으로 설정하는 것이 본 발명의 한 특징이 된다.
종래 오버 에칭 측정 방법의 문제점을 파악하고 이를 개선하기 위하여 여러가지 측정 조건하에서 실험을 실시하였다.
도 3은 BPR(Beam Profile Reflectometry)을 이용한 기존의 오버 에칭 계측방법에 의해 5개의 웨이퍼에 대한 에칭 시간별 잔류 옥사이드의 두께를 측정한 결과를 보인 그래프이다. 여기에서 종래방법에서 사용한 그대로 측정 레서피의 필름 스택을 [옥사이드/실리콘]으로 적용하였다.
샘플 1 내지 샘플 6에 대해 오버 에칭시간을 55초, 75초, 98초, 120초, 143초로 조절하여, 각 에칭시간별 샘플에서 얻어진 잔류옥사이드를 측정하였다.
55초동안 오버 에칭된 모든 샘플의 경우, 잔류 옥사이드의 평균 두께가 600Å으로 나타나, 오버 에칭이 성공적으로 이루어 지지 않았음을 알수 있다.
그리고 75초 및 98초 동안 에칭된 모든 샘플의 경우, 잔류 옥사이드의 평균 두께가 0Å로 나타남으로써 오버 에칭이 성공적으로 이루어 졌음을 알수 있다.
그러나, 120초 및 143초 동안 오버 에칭된 샘플의 경우, 오히려 잔류 옥사이드가 증가한 상태를 보인다. 따라서, 이러한 결과에 따르면, 실제는 오버 에칭이 완료되었음에도 불구하고, 상기와 같은 종래 계측방법에 의해 오버 에칭의 성공 여부를 판단하기 불가능함을 알 수 있다.
이러한 결과는 BPR, 스펙트로메트리(spectrometry), BPE(Beam Profile Ellipsometry)를 복합적으로 또는 단독적으로 이용한 다른 실험을 통해서도 유사한 결과를 얻었다.
본 발명은 전술한 바와 같이 광학적 임피던스 변화를 이용하여 오버 에칭의 성공 여부를 판단한다. 먼저, 본 발명자는 플라즈마에 의한 오버 에칭 후, 광학적 임피던스의 변화가 어떻게 일어나는가를 알아 보기 위하여 아래의 표 -1과 같은 조건으로 시뮬레이션을 실시하였다. 이 시뮬레이션에서는 광학적 임피던스로서 반사도가 적용되었다. 이하의 설명에서 웨이퍼에서 반사된 광으로부터 웨이퍼의 광학적 임피던스를 얻기 위한 광학적 방법은 BPR, 스펙트로메트리, BPE, SE(Spectroscopic Ellipsometry)들 중 어는 하나를 단독적으로 또는 이들로 부터 선택된 적어도 두가지의 방식을 적용한다. 광학적 임피던스를 구함에 있어서는 광을 조사하고 이로 부터 반사된 광의 스펙트럼 분석에 의해 얻어진다. 그리고 조사되는 광은 깊은 자외선(deep Ultra Violet)영역에서 적외선(Infrared)영역까지의 범위 내에서 한 파장 또는 특정 대역 범위의 파장을 가질수 있고, 웨이퍼에 대한 광의 조사각도는 임의로 변경될 수 있다. 이를 위하여 광원을 램프 또는 레이져 장치를 적용할 수 있다.
물성 두께 Refractive Index(N) Extincton Coefficient(K)
LAYER 1 공기 1 0
LAYER 2 손상 SI 0 ~ 1000Å 4.40 0.01
기판 Silicon 3.822 0.02
이 시뮬레이션에서 오버 에칭에 의한 실리콘의 손상 정도(두께)를 나타내기 위하여 손상층(damaged layer)을 비정질 실리콘(amorphous silicon)으로 정하였으며, 입사광의 파장은 632.8nm, 광의 입사각 0도로 웨이퍼에 대해 수직으로 입사시켰다. 이 시뮬레이션을 통해 비정질 실리콘의 두께 증가에 따라 출력신호인 정규화된 반사도(Normalized Reflectivity), 즉 광학적 임피던스가 어떻게 변화하는가를 분석함으로써, 손상 정도, 즉 손상층의 두께가 광학적 임피던스에 미치는 영향을 알아 보고자 하였다.
도 4는 상기와 같은 시뮬레이션 조건에 따른 결과로서 광학적 임피던스(rImp)로서 정규화된 반사도의 변화를 보인다. 도 4를 참조하면, 오버 에칭의 정도가 심할수록, 즉 손상층의 두께가 증가함에 따라, 반사도에 의한 광학적 임피던스(rImp) 즉, 1 이상을 유지하고 사인곡선(sine curve)의 형태로 나타남을 알수 있다.
샘플 번호 상태 에칭시간(sec) 잔류 옥사이드 두께(Å)
1 오버 에칭 완료 75 0
2 오버 에칭 완료 98 0
3 오버 에칭 완료 120 0
4 오버 에칭 완료 143 0
5 옥사이드 잔류 0 50
6 옥사이드 잔류 55 600
위의 샘플 중 1에서 4는 옥사이드가 완전히 제거된 상태이며, 샘플 5는 베어 실리콘(웨이퍼)에 50Å 정도의 옥사이드 실리콘을 증착한 것이며, 그리고 샘플 6은 옥사이드가 약 600Å정도가 남을 정도로 에칭한 것이다.
상기와 같은 6개의 샘플을 준비한 후, 가시영역의 파장을 사용하는 스펙트로메트리 방식을 적용하여, 광학적 임피던스(rImp)의 변화를 측정하여 도 5에 도시된 바와 같은 결과를 얻었다.
도 5에서 x 축은 파장이며, y 축은 정규화된 광학적 임피던스(rImp)를 나타내 보인다. 도 5에 도시된 바와 같이, 잔류 옥사이드의 두께가 600Å인 샘플 6의 경우, 1 보다 매우 낮은 0.7 전후의 광학적 임피던스를 보이고, 50Å인 샘플 5의 경우, 낮은 수준이지만 1보다는 약간 낮은 광학적 임피던스를 전 파장대역에서 나타내 보인다. 그리고, 오버 에치 상태의 샘플 1에서 4의 경우는 약 600nm 파장 대역 이하에서 모두 1 보다 큰 광학적 임피던스를 보인다.
이러한 실험결과에 따라, 특정 파장 대역, 예를 들어 600nm 이하의 대역에서 광학적 임피던스를 계측함으로써 오버 에칭의 성공 여부를 판단할 수 있음을 알수 있다. 즉, 오버 에칭 공정에 의해 웨이퍼에 발생되는 실리콘 손상의 변화가 광학적 임피던스의 변화로 나타나며, 특히 실리콘 손상층이 발생하는 경우, 즉 오버 에칭이 이루어진 경우 광학적 임피던스가 1 보다 큰 값을 나타낸다.
도 6은 샘플 별로 500~530nm 파장 대역의 광을 오버에칭이 진행된 웨이퍼의 광을 수직으로 입사시킨 상태에서, 반사광의 출력 신호를 적분한 값을 도시한 막대 그래프로서, 75, 98, 120, 143초 동안 오버 에칭된 샘플들은 1 이상의 값을 나타내어 오버 에칭이 완료된 것을 파악할 수 있으며, 샘플 5, 6은 1보다 작은 값을 가짐으로써 오버 에칭이 완료되지 않은 것임을 알수 있다. 이러한 판단은 실제 공정에 적용되는 것으로서 반사된 광의 전기적 신호로 부터의 적분값을 얻도록 하는 프로그램에 의해 성취될 수 있다.
위의 경우는 소정 대역의 파장으로 부터 얻어진 값들의 적분값에 의해 오버 에칭 완료 여부를 판단하는 것이며, 다르게는 특정한 한 파장을 선택하여 그로 부터 얻어진 전기적 신호에 의해 에칭완료 여부를 판단할 수 있다.
도 7은 상기 샘플 들 중 1,2,3,4,6과 베어 실리콘에 대해 광을 사입사시킨 후, 반사된 광의 s 편광의 반사도(Rs)와 p 편광의 반사도(Rp)의 비율(TanΨ, Rs/Rp)의 변화를 보인 선도이다.
상기 도 7에 있어서는 600Å의 옥사이드가 존재하는 샘플 6으로 부터의 신호는 베어 실리콘으로 부터의 신호보다 전대역에 걸쳐 크고, 그 나머지로 부터의 신호는 베어 실리콘으로 부터의 신호 보다 220 ~ 280nm의 파장대역 및 700nm 이상의 파장 대역에서 작은 것으로 나타낸다. 이 경우에 있어서는 베어 실리콘으로 부터의 신호에 비해 작은 값으로 나타나는 샘플이 오버 에칭이 완료된 것에 해당한다. 따라서, 측정 대상 웨이퍼로 부터 반사된 s 편광의 반사도(tRs)와 p 편광의 반사도(tRp)의 비율을 광학적 임피던스로 사용할 경우, 정규화된 측정 대상 웨이퍼로 부터의 광학적 임피던스(tImp)는 다음의 식으로 표현된다.
tImp = (Rs/Rp) / (tRs/tRp)
위의 수학식 1에 의하면, 오버 에칭이 완료된 웨이퍼의 광학적 임피던스(tImp)는 1 보다 크고, 오버 에칭이 완료되지 않은 웨이퍼의 광학적 임피던스는 1 보다 작다.
도 8은 시뮬레이션에 얻은 것으로서, 옥사이드의 두께의 변화에 따른 480-820nm 파장 대역의 광의 평균 반사도 변화를 보인다.
도 8을 참조하면, 옥사이드의 두께가 증가할수록 정규화된 반사도는 1 이하를 유지하며, 1000Å까지는 계속 하강하다가 그 이상부터는 0.5와 0.8 사이의 범위를 유지한다. 특히, 옥사이드가 300Å 이상일 때에는 항상 0.8 이하를 유지하다. 이러한 경향은, 실험에 의하면, 광의 파장이 480nm 내지 820nm의 범위일 때 발생한다. 따라서, 480nm 내지 820nm 대역에서 베어 실리콘으로 부터 얻은 기준값 또는 정규화된 기준값 1에 대해 웨이퍼로 부터 반사된 광의 반사도 또는 정규화된 반사도, 특히 450nm 내지 800nm 대역에서의 반사도 적분값이 80% 이하로 나오는 경우, 실제 오버에칭이 이루어지지 않은 언더에치 상태를 나타낸다. 여기에서 상기 기준비율이 80%로 기술되어 있으나, 시행착오적인 방법에 의해 92% 로 설정할 수 있음을 확인하였다..
따라서, 상기와 같이 반사도에 의한광학적 임피던스(rImp, tImp)에 의해 오버 에칭 여부를 판단하기 이전에 450nm 내지 800nm 대역에서의 광학적 임피던스에 의해 언더에치된 상태를 먼저 판단하는 것이 바람직하다. 이와 같은 언더에치 상태를 판단한 후, 상기와 같이 주어진 대역에서 소정의 광학적 임피던스에 의해 오버 에칭 완료여부를 판단하는 것이 바람직하다. 여기에서 상기 파장대역이 450nm 내지 800nm 범위에서 더욱 확장되어 최대 190nm 내지 826nm 까지 확장될 수 있음을 시행착오적인 방법에 의해 확인하였다.
이하 본 발명의 실시예들을 설명한다.
실시예 1
1) 베어 실리콘으로 부터 반사된 파장별 광학적 임피던스를 기준치, 예를 들어 1로 정규화한다.
2) 측정 타겟인 오버 에칭 공정을 거친 웨이퍼에 190nm 내지 826nm 대역을 파장을 포함하는 광을 조사한다.
3) 상기 웨이퍼에서 반사된 광 중 상기 대역의 광으로 부터의 정규화된 전기적 신호를 적분한다.
4. 상기 적분값이 상기 기준치의 적분값에 대해 92%를 넘는가를 판단한다.
5. 상기 적분값이 상기 기준치에 92%를 넘지 않으면, 웨이퍼가 오버에칭이 완료되지 않은 것으로 판단하여 오버에칭 미완료 레서피를 적용하여 잔류 옥사이드를 계측한다.
상기 실시예 1에서, 상기 기준치와 적분값은 정규화되지 않은 전기적 신호의 평균값으로 대체될 수 있다.
상기와 같은 실시예에 의해 언더에치된 웨이퍼를 선별할 수 있게 되는데, 위의 과정에서 상기 적분값이 92%를 넘는 경우에 있어서는 기존의 방법 또는 후술하는 본 발명의 실시예 2의 방법에 선행될 수 있다.
실시예 2
1. 베어 실리콘으로 부터 반사되는 광의 파장별 광학적 임피던스 얻는다.
2. 측정 타겟인 오버 에칭 공정을 거친 웨이퍼에 소정 파장 대역의 광을 조사한다.
3. 상기 웨이퍼에서 반사된 광으로 부터 전기적 신호를 얻는다.
4. 상기의 전기적 신호로 부터 기설정된 임의의 파장 대역의 전기적 신호로 부터 정규화된 광학적 임피던스의 산출값을 얻는다.
5. 상기 산출값을 상기 기준치에 비교하여 오버 에칭의 완료 여부를 판단한다.
6. 오버 에칭이 완료된 경우, 기설정된 오버 에칭 레서피를 적용하여, 웨이퍼 상에 형성된 손상층의 두께를 측정한다.
7. 오버 에칭이 완료되지 않은 경우, 기설정된 언더에치 레서피를 적용하여, 잔류 옥사이드의 두께를 측정한다.
상기 오버 에칭 레서피에서의 필름 스택은 예를 들어 [손상층/실리콘] 또는 [폴리머/손상층/실리콘] 등의 형태로 설정될 수 있는데, 이 레서피는 동일한 오버 에칭 조건에서 실제 오버 에칭이 완료되었을 때 나타나는 필름층 구조에 의해 미리 결정된 것이다.
또한, 상기 언더에치 레서피에서의 필름 스택은 예를 들어 [옥사이드/실리콘] 또는 [폴리머/옥사이드/실리콘] 등의 형태로 설정될 수 있는데, 이 레서피는 동일한 오버 에칭 조건에서 실제 오버 에칭이 완료되지 않았을 때 나타나는 필름층 구조에 의해 미리 결정된 것이다.
도 9은 전술한 본 발명의 실시예2의 블록도이다.
제1단계: 오버 에칭 공정이 진행된 웨이퍼를 로딩한다(1).
제2단계: 로딩된 웨이퍼의 패턴을 인식한다(2).
제3단계: 상기 패턴에 빛을 조사한다(3).
제4단계: 상기 패턴으로 부터 반사된 광을 전기적 신호로 검출한다(4).
제5단계: 상기 전기적 신호로 부터 광학적 임피던스값을 얻어 이를 기 설정된 기준치에 비교하여 오버에칭완료 여부를 판단한다.
제6단계: 오버에칭이 완료된 경우, 오버에치용 레서피를 선택한다.
제7단계: 오버에칭이 완료되지 않은 경우, 언더에치용 레서피를 선택한다.
제8단계: 오버에치용 레서피가 선택된 경우, 상기 오버에치용 레서피를 적용하여, 손상층 및 기타 물질층의 두께를 계산한다.
제9단계: 언더에치용 레서피가 선택된 경우, 상기 언더에치용 레서피를 적용하여 잔류 옥사이드의 두께를 계산한다.
이러한 본 발명은 광학적 임피던스의 변화, 예를 들어 반사도 또는 편광반사도 비율의 변화 또는 반사도와 편광 반사도 비율의 복합적인 변화에 의해 손상층 발생여부를 파악함으로써 오버 에칭 완료 여부 및 손상층 등의 두께를 확실하게 계측할 수 있게 된다.
다음의 실시예 3은 상기 실시예 1과 2를 복합한 단계를 가진다.
실시예 3
1. 베어 실리콘으로 부터 반사되는 광의 파장별 광학적 임피던스를 얻는다.
2. 측정 타겟인 오버 에칭 공정을 거친 웨이퍼에 190nm 내지 826nm 범위의 제1대역의 파장을 포함하는 광을 조사한다.
3. 상기 웨이퍼에서 반사된 광으로 부터 전기적 신호를 얻는다.
4. 상기 전기적 신호 중, 상기 대역에 대응하는 신호를 정규화하여 적분한다.
5. 상기 적분값이 상기 기준치의 적분값에 92%를 넘는가를 판단한다.
6. 상기 적분값이 상기 기준치에 92%를 넘지 않으면, 웨이퍼가 오버에칭이 완료되지 않은 것으로 판단하여 오버에칭 미완료 레서피를 적용하여 잔류 옥사이드를 계측한다.
7. 상기의 전기적 신호로 부터 기설정된 임의의 파장 대역의 전기적 신호에 대해 정규화된 광학적 임피던스의 산출값을 얻는다.
8. 상기 산출값을 상기 기준치에 비교하여 오버 에칭의 완료 여부를 판단한다.
9. 오버 에칭이 완료된 경우, 기설정된 오버 에칭 레서피를 적용하여, 웨이퍼 상에 형성된 손상층의 두께를 측정한다.
10. 오버 에칭이 완료되지 않은 경우, 기설정된 언더에치 레서피를 적용하여, 잔류 옥사이드의 두께를 측정한다.
상기 실시예 1에서는 한 단계의 판단에 의해 언더에치 상태의 웨이퍼를 분별하고, 제2실시예는 오버 에칭 완료 여부를 판단하였다.
본 발명에 따르면, 전술한 제3실시예에서 처럼, 2 단계 또는 후술하는 실시예에서 처럼 그 이상 단계 이상 판단할 수 있다. 이러한 다단계의 판단은 오버 에칭이 완료되지 않은 것으로 판단된 웨이퍼들에 대하여 실시될 수 있다. 이는 전술한 바와 같이, 오버에칭이 완료되었는데도 불구하고, 오버에칭이 완료되지 않은 것으로 나타나는 웨이퍼를 보다 확실하게 에칭완료 여부를 판단하기 위한 것이다. 역시 이러한 추가적인 판단은 광학적 임피던스 변화에 따른다.
도 10은 전술한 실시예 3의 플로우 챠트이다.
제1단계: 상기 패턴으로 부터 반사된 광을 전기적 신호로 검출한다(4).
제2단계: 소정 파장 대역, 예를 들어 190nm ~ 826nm 파장대역의 광의 상기 전기적 신호의 적분값이 기준값의 80%를 넘는지 판단하여, 80% 이하이면 언더에치 상태로 판단한다.
제3단계: 제2단계에서 언더에치 상태로 판단되면, 언더에치용 레서피를 선택(41)한다.
제4단계: 언더에치용 레서피가 선택되었으면, 언더에치용 레서피를 적용해 옥사이트 두께를 계측한다.
제5단계: 상기 전기적 신호로 부터 특정 대역의 정규화된 광학적 임피던스값을 얻어 이를 기 설정된 기준치에 비교하여 오버에칭완료 여부를 판단한다.
제6단계: 오버에칭이 완료된 경우, 오버에치용 레서피를 선택한다.
제7단계: 오버에칭이 완료되지 않은 경우, 언더에치용 레서피를 선택한다.
제8단계: 오버에치용 레서피가 선택된 경우, 상기 오버에치용 레서피를 적용하여, 손상층 및 기타 물질층의 두께를 계산한다.
제9단계: 언더에치용 레서피가 선택된 경우, 상기 언더에치용 레서피를 적용하여 잔류 옥사이드의 두께를 계산한다.
실시예 4
도 11의 플로우 챠트를 참조하면서, 실시예 4를 설명한다.
제1단계: 오버 에칭 공정이 진행된 웨이퍼를 로딩한다(1).
제2단계: 로딩된 웨이퍼의 패턴을 인식한다(2).
제3단계: 상기 패턴에 빛을 조사한다(3).
제4단계: 상기 패턴으로 부터 반사된 광을 전기적 신호로 검출하여 이로 부터 정규화된 광학적 임피던스 1 과 2를 얻는다(4). 이 단계에서 광학적 임피던스 1로 반사도 변화에 따른 임피던스(rImp), 그리고, 광학적 임피던스 2로는 편광비율 변화에 따른 임피던스 (tImp)가 적용될 수 있다.
제5단계: 상기 광학적 임피던스 1을 기 설정된 기준치 1에 비교하여 오버에칭완료 여부를 판단한다(11).
제6단계: 오버에칭이 완료된 경우, 오버에치용 레서피를 선택한다(8).
제7단계: 제5단계에서 오버에칭이 완료되지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 광학적 임피던스 2를 기 설정된 기준치 2에 비교하여 오버에칭 완료 여부를 판단한다(12).
제8단계: 제7단계에서 오버에칭이 완료되지 않은 것으로 판단되는 경우, 언더에치용 레서피를 선택한다(7).
제9단계: 오버에치용 레서피가 선택된 경우, 상기 오버에치용 레서피를 적용하여, 손상층 및 기타 물질층의 두께를 계산한다(10).
제10단계: 언더에치용 레서피가 선택된 경우, 상기 언더에치용 레서피를 적용하여 잔류 옥사이드의 두께를 계산한다(9).
이상과 같은 본 발명은 광학적 임피던스 1에 의한 제5단계의 첫번째 판단 단계에서 오버 에칭이 완료되지 않은 것으로 판단된 웨이퍼의 대해 광학적 임피던스 2에 의해 다시 한번 오버 에칭이 완료되었는지를 판단함으로써, 보다 정밀하게 오버 에칭이 완료된 웨이퍼를 선별할 수 있게 된다.
한편, 상기 실시예 4의 제3단계와 제4단계 사이에 제1실시예을 도입할 수 있다. 이와 같은 경우, 맨 먼저 언더에치 상태의 웨이퍼 선별이 이루어 지고, 후속하여 두 광학적 임피던스(rImp, sImp)에 의한 두 단계의 판단단계를 거치게 됨으로서, 어는 실시예에서 보다 확실하게 오버 에칭 완료된 웨이퍼와 언더에치 상태의 웨이퍼를 분별하고, 특히 각 상태의 웨이퍼로 부터 소망하는 계측이 가능하게 된다.
위에서 설명된 실시예들은 본 발명의 실시가능한 예들로서, 전술한 바와 같은 광학적 임피던스 등의 조건에 의해 그 회수에 제한 없이 웨이퍼의 상태의 판단이 가능하다.
실시예 5
본 실시예는 보다 확실하게 샘플의 에칭 상태를 판단하기 위한 것이다. 특히, 상기와 같은 실시예들에 따라 오버에치된 것으로 판단된 어떤 샘플의 경우 실제적으로는 언더에치된 것이 나타나는 실험결과에 따른 것으로서, 보다 확실하게 샘플의 에칭상태를 판단하기 위한 단계가 설명된다.
먼저, 소정 갯수, 예를 들어 256 픽셀의 이미지 어레이로 부터 얻어진 스펙트로 미터 반사율 커브로 부터, 720 내지 826nm 의 파장 범위 내에서 최소반사도(minimum reflectivity, Rmim)을 계산하며, 550 내지 720nm 범위의 파장 대역에서 최대 반사도(maxmum reflectivity, Rmax)를 구한다.
여기에서, 최대반사도와 최소반사도의 차이값(△R)은 아래의 수학식 2로 표현될 수 있다.
△R = Rmax- Rmin
1) 여기에서 △R 〈 0.01 이면, 샘플은 언더에치된 것으로 판단한다. 이러한 조건에 의해 샘플이 언더에치로 판단되는 경우 더 이상의 평가가 없이 곧 바로 언더 에치용 레서피를 적용하여 계측을 실시한다. 여기에서 비교기준치인 0.01 은 시행착오적인 방법에 얻어진 값으로서, 샘플의 에치상태를 판단하는데 매우 큰 의미를 가진다.
2) 그리고, △R ≥ 0.01 이면, 550 내지 826 nm 파장 범위에서 스펙트로 미터 반사율 커브로 부터 얻어진 평균반사도(RAVG)에 의해 아래와 같은 조건에 의해 샘플의 오버에치 또는 언더에치가 판단되어야 한다.
△R ≥ 0.01 이면서 RAVG≥ 0.9 이면, 샘플은 오버에치된 것으로 판단하며, 반면에 △R ≥0.01 이나, RAVG〈 0.9 이면 샘플은 언더에치된 것으로 판단하여 더 이상의 판단이 없이 곧 바로 언더에치용 레서피를 적용하여 계측을 실시한다.
전술한 제 1 실시예에서 3) 단계와 4) 단계의 사이에서 또는 4) 단계와 5) 단계의 사이 또는 5) 단계에 이어서 실시될 수 있다.
여기에서, 3)단계와 4)단계에서 실시되는 경우, 상기 △R 이 0.01 보다 작은 경우, 샘플이 언더 에치된 것으로 최종 판단하여 곧 바로 언더에치 레서피에 의한 잔류 옥사이드를 계측하게 된다. 그리고, △R 이 0.01 과 같거나 크면, 상기 4) 단계 및 제 5 단계를 연속적으로 실시하여 최종적으로 샘플의 오버에칭 여부를 판단한다.
그리고, 4) 단계와 5) 단계 사이 또는 5) 단계에 후속하여 실시되는 경우, 선행된 기준비율 92%를 기준으로한 오버에칭 여부 판단 단계에 의해 오버에칭된 것으로 평가된 샘플에 대해서만 △R 이 0.01 보다 작으면 최종적으로 언더 에치된 것으로 판단하며, △R 이 0.01 과 같거나 크면 최종적으로 오버에치된 것으로 판단한다.
그리고, 제 2 실시예 내지 제 4 실시예에도 상기과 같은 제 5 실시예가 적용될 수 있다.
이들 실시예들에 있어서도 평가기준이 제 1 실시예 내지 제 4 실시예에서 설명된 바와 같이 기준비율(92%) 또는 임피던스 변화등에 의해 오버에치여부를 판단하는 제 1의 판단 단계 및 상기 제 5 실시예에서 설명된 바와 같이 △R 에 의한 오버에치여부 판단하는 제 2의 판단단계가 적용되는데, 이들 두 판단 단계에서 언더에치된 것으로 판단된 샘플은 최종적으로 언더에치된 것으로 판단하여 언에칭 레서피를 적용한 옥사이드 두께의 계측이 이루며 지며, 상기 제 1, 제 2 판단 단계에서 어느 하나의 판단단계, 예를 들어 제 1 판단단계 또는 제 2 판단 단계에서 오버에치된 것으로 판단된 샘플에 대해서만, 제 2 판단단계 또는 제 1 판단 단계에 의해 재차 오버에칭 여부를 판단하게 된다. 이는 본 실시예에서와 같은 조건에 의해 언더에치로 판단된 샘플은, 전술한 실시예에서와 같이 기준값에 대한 출력값의 비율을 기준비율(92%)에 비교하여 평가될 가치가 없는 것으로 실험적으로 얻었고, 제 1 실시예 내재 제 4 실시예에서의 판단에 의해 언더에칭된 것으로 판단된 샘플도 역시 △R 에 근거하여 오버에치여부가 평가될 가치가 없는 것으로 실험적으로 얻었기 때문이다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 오버 에칭 완료 여부와 그 정도를 보다 정밀하고 확실하게 측정할 수 있고, 측정 오류에 따른 공정 사고를 미연에 방지할 수 있다. 또한, 오버 에칭 완료 여부를 보다 확실히 측정함으로써 반도체 수율을 제고할 수 있고, 오버 에칭이 진행된 웨이퍼에 대해 오버 에칭 정도를 모니터링할 수 있게 한다.
전술한 실시예들을 통해 본 발명의 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법이 충분히 이해되었으며, 그리고, 본 발명의 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법은 위에서 설명된 실시예에 국한되지 않는다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims (46)

  1. 베어 실리콘에 광을 조사하여 이로 부터 반사된 광 중 소정 파장 대역의 광의 전기적 신호로 부터 기준값을 얻는 단계;
    측정 타겟인 오버 에칭 공정을 거친 웨이퍼에 상기 파장 대역을 포함하는 광을 조사하는 단계;
    상기 웨이퍼로 부터 반사된 광 중, 상기 파장 대역의 광의 전기적 신호로 부터 상기 기준값에 대응하는 출력값을 얻는 단계;
    상기 기준값에 대해 상기 출력값의 비율을 구하는 단계;
    상기 비율이 소정의 기준비율에 비교하여 상기 웨이퍼가 언더에치 상태인지는 판단하는 단계;를 포함하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기준값 및 출력값은 각각에 대응하는 전기적 신호의 평균값으로 부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기준값 및 출력값은 각각에 대응하는 전기적 신호의 정규화된 평균값으로 부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 기준값 및 출력값은 각각에 대응하는 전기적 신호의 정규화된 평균값으로 부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 기준비율을 92%로 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 파장대역은 190nm 내지 826nm 범위로 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 파장대역은 190nm 내지 826nm 범위로 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기적 신호로 부터 최대반사도(Rmax)와 최소반사도(Rmin)의 차이값(△R)을 구하고,
    상기 △R 을 소정의 기준차이값에 비교하여 측정 타겟의 오버에치여부를 판단하는 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기준차이값은 0.01 인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 전기적 신호로 부터 최대반사도(Rmax)와 최소반사도(Rmin)의 차이값(△R)을 구하고,
    상기 △R 을 소정의 기준차이값에 비교하여 측정 타겟의 오버에치여부를 판단하는 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기준차이값은 0.01 인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  12. 베어 실리콘에 광을 조사하여 이로 부터 반사된 광의 소정 파장 대역의 전기적 신호를 적분하여 기준값을 얻는 단계;
    측정 타겟인 오버 에칭 공정을 거친 웨이퍼에 상기 파장 대역을 포함하는 광을 조사하는 단계;
    상기 웨이퍼로 부터 반사된 광의 상기 파장 대역의 전기적 신호를 적분하여 출력값을 얻는 단계;
    상기 기준값에 대해 상기 출력값의 비율을 구하는 단계;
    상기 비율이 소정의 기준비율에 비교하여 상기 웨이퍼가 언더에치 상태인지는 판단하는 단계;를 포함하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 기준값 및 출력값은 정규화된 대응 전기적 출력으로 부터 얻는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 기준비율을 92%로 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 기준비율을 92%로 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  16. 제12항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 파장대역은 190nm 내지 826nm 범위로 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  17. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기적 신호로 부터 최대반사도(Rmax)와 최소반사도(Rmin)의 차이값(△R)을 구하고,
    상기 △R 을 소정의 기준차이값에 비교하여 측정 타겟의 오버에치 여부를 판단하는 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 기준차이값은 0.01 인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  19. 제1단계: 플라즈마 오버 에칭 공정을 거친 웨이퍼에 소정 파장 대역의 광을 조사하는 단계;
    제2단계: 상기 웨이퍼에서 반사된 광에 대응하는 전기적 신호로 부터 소정의 출력값을 얻는 단계;
    제3단계: 상기 출력값으로 부터 상기 웨이퍼로 부터 반사된 광의 광학적 임피던스의 변화 유무를 판단하는 단계;
    제4단계: 상기 판단 단계에서 광학적 임피던스의 변화에 의해 오버 에칭 완료 여부를 판단하는 단계;
    제5단계: 오버 에칭이 완료된 것으로 판단된 경우, 기설정된 오버 에칭 완료 필름 스택을 적용한 레서피로 웨이퍼 필름을 계측하는 단계;
    제6단계: 오버 에칭이 미완료된 것으로 판단된 경우, 기설정된 오버 에칭 미완료 필름 스택을 적용한 레서피로 웨이퍼 필름을 계측하는 단계;를 구비하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2단계에서, 상기 출력값은 정규화된 전기적 신호로 부터 얻고,
    상기 제3단계에 있어서, 베어 실리콘으로 부터 반사된 광의 정규화된 전기적 신호로 부터 얻어진 기준값에 상기 출력값을 비교하여 광학적 임피던스의 변화를 판단하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 전기적 신호는 웨이퍼로 부터 반사된 광의 반사도로 부터 얻는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  22. 제19항에 있어서, 상기 전기적 신호는 대응 웨이퍼로 부터 반사된 광의 편광비율로 부터 얻는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 편광비율은 반사된 광의 p 편광의 반사도에 대한 s 편광의 반사도의 비율인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  24. 제19항 내지 제23항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 오버 에칭 완료 필름 스택은 [폴리머/옥사이드/손상층/실리콘]으로 설정하며,
    상기 오버 에칭 미완료 필름 스택은 [옥사이드/실리콘]으로 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  25. 제 19 항 내지 제 23 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기적 신호로 부터 최대반사도(Rmax)와 최소반사도(Rmin)의 차이값(△R)을 구하고,
    상기△R 을 소정의 기준차이값에 비교하여 측정 타겟의 오버에치여부를 판단하는 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 기준차이값은 0.01 인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  27. 제1단계: 베어 실리콘에 광을 조사하여 이로 부터 반사된 광 중 소정 파장 대역의 광의 전기적 신호로 부터 기준값 1을 얻는 단계;
    제2단계: 측정 타겟인 오버 에칭 공정을 거친 웨이퍼에 상기 파장 대역을 포함하는 광을 조사하는 단계;
    제3단계: 상기 웨이퍼로 부터 반사된 광 중, 상기 파장 대역의 광의 전기적 신호로 부터 상기 기준값 1에 대응하는 출력값 1을 얻는 단계;
    제4단계: 상기 기준값 1에 대해 상기 출력값 1의 비율을 구하는 단계;
    제5단계: 상기 비율이 소정의 기준비율에 비교하여 상기 웨이퍼가 언더에치 상태인지는 판단하는 단계;
    제6단계: 상기 웨이퍼가 언더에치 상태로 판단된 경우, 기설정된 언더에치 레서피를 적용해 잔류 옥사이드를 계측하는 단계;
    제7단계: 상기 웨이퍼가 언더에치 상태가 아닌 것으로 판단된 경우, 상기 웨이퍼에서 반사된 광에 대응하는 전기적 신호로 부터 소정의 출력값 2을 얻는 단계;
    제8단계: 상기 출력값 2으로 부터 상기 웨이퍼로 부터 반사된 광의 광학적 임피던스의 변화 유무를 판단하는 단계;
    제94단계: 상기 판단 단계에서 광학적 임피던스의 변화에 의해 오버 에칭 완료 여부를 판단하는 단계;
    제10단계: 오버 에칭이 완료된 것으로 판단된 경우, 기설정된 오버 에칭 완료 필름 스택을 적용한 레서피로 웨이퍼 필름을 계측하는 단계;
    제11단계: 오버 에칭이 미완료된 것으로 판단된 경우, 기설정된 오버 에칭 미완료 필름 스택을 적용한 레서피로 웨이퍼 필름을 계측하는 단계;를 구비하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 기준값 1및 출력값 1은 각각에 대응하는 전기적 신호의 평균값으로 부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 기준값 1 및 출력값 1은 각각에 대응하는 전기적 신호의 정규화된 평균값으로 부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  30. 제28항에 있어서, 상기 기준값 1및 출력값 1은 각각에 대응하는 전기적 신호의 정규화된 평균값으로 부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  31. 제27항 내지 제30항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 기준비율을 92%로 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 파장대역은 190nm 내지 826nm 범위로 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  33. 제27항 내지 제30항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 파장대역은 190nm 내지 826nm 범위로 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  34. 제27항 내지 제30항 및 제32항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 오버 에칭 완료 필름 스택은 [폴리머/옥사이드/손상층/실리콘]으로 설정하며,
    상기 오버 에칭 미완료 필름 스택은 [옥사이드/실리콘]으로 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  35. 제31항 또는 제32항에 있어서,
    상기 오버 에칭 완료 필름 스택은 [폴리머/옥사이드/손상층/실리콘]으로 설정하며,
    상기 오버 에칭 미완료 필름 스택은 [옥사이드/실리콘]으로 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  36. 제 27 항 내지 제 31 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기적 신호로 부터 최대반사도(Rmax)와 최소반사도(Rmin)의 차이값(△R)을 구하고,
    상기△R 을 소정의 기준차이값에 비교하여 측정 타겟의 오버에치여부를 판단하는 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 기준차이값은 0.01 인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  38. 제1단계: 플라즈마 오버 에칭 공정을 거친 웨이퍼에 소정 파장 대역의 광을 조사하는 단계;
    제2단계: 상기 웨이퍼에서 반사된 광에 대응하는 전기적 신호로 부터 소정의 광학적 임피던스 1과 2를 얻는 단계;
    제3단계: 상기 광학적 임피던스 1을 기 설정된 기준 임피던스 1과 비교하여 상기 웨이퍼에 대한 오버 에칭 완료 여부를 판단하는 단계;
    제4단계: 상기 제3단계에서 오버 에칭이 완료된 것으로 판단된 경우, 기설정된 오버 에칭 완료 필름 스택을 적용한 레서피로 웨이퍼 필름을 계측하는 단계;
    제5단계: 상기 제3단계에서 오버 에칭이 완료되지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 광학적 임피던스 2를 기 설정된 기준 임피던스 2와 비교하여 상기 웨이퍼에 대한 오버 에칭 완료 여부를 판단하는 단계;
    제6단계: 상기 제5단계에서 오버 에칭이 완료된 것으로 판단된 경우, 기설정된 오버 에칭 완료 필름 스택을 적용한 레서피로 웨이퍼 필름을 계측하는 단계;
    제7단계: 상기 제5단계에서 오버 에칭이 완료되지 않은 것을 판단된 경우, 기설정된 오버 에칭 미완료 필름 스택을 적용한 레서피로 웨이퍼 필름을 계측하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 광학적 임피던스 1 과 2 중 적어도 어느 하나는 정규화된 전기적 신호로 부터 얻고,
    상기 기준 임피던스 1 과 2 중 적어도 어느 하나는 베어 실리콘으로 부터 반사된 광의 정규화된 전기적 신호로 부터 얻는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  40. 제38항 또는 제39항에 있어서,
    상기 기준 임피던스 1 또는 2는 베어 실리콘으로 부터 반사된 광의 반사도로 부터 얻고,
    상기 광학적 임피던스 1 또는 2는 상기 웨이퍼로 부터 반사된 광의 반사도로 부터 얻는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  41. 제38항 또는 제39항에 있어서,
    상기 기준 임피던스 2 또는 1은 베어 실리콘으로 부터 반사된 광의 편광비율로 부터 얻고,
    상기 광학적 임피던스 2 또는 1은 상기 웨이퍼로 부터 반사된 광의 편광비율로 부터 얻는
    상기 편광비율은 베어 실리콘 및 웨이퍼로 부터 반사된 광의 p 편광의 반사도에 대한 s 편광의 반사도의 비율인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  42. 제38항 또는 제39항에 있어서,
    상기 기준 임피던스 1 또는 2는 베어 실리콘으로 부터 반사된 광의 반사도로 부터 얻고,
    상기 광학적 임피던스 1 또는 2는 상기 웨이퍼로 부터 반사된 광의 반사도로 부터 얻고,
    상기 기준 임피던스 2 또는 1은 베어 실리콘으로 부터 반사된 광의 편광비율로 부터 얻고,
    상기 광학적 임피던스 2 또는 1은 상기 웨이퍼로 부터 반사된 광의 편광비율로 부터 얻고,
    상기 편광비율은 베어 실리콘 및 웨이퍼로 부터 반사된 광의 p 편광의 반사도에 대한 s 편광의 반사도의 비율인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법.
  43. 제38항 내지 제41항 중의 어느 한 항에 있어서,
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  45. 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서,
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