JPS61241923A - Apparatus for monitoring etching hole and trench - Google Patents

Apparatus for monitoring etching hole and trench

Info

Publication number
JPS61241923A
JPS61241923A JP8239185A JP8239185A JPS61241923A JP S61241923 A JPS61241923 A JP S61241923A JP 8239185 A JP8239185 A JP 8239185A JP 8239185 A JP8239185 A JP 8239185A JP S61241923 A JPS61241923 A JP S61241923A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
wafer
light
abnormality
hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8239185A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0682636B2 (en
Inventor
Minoru Noguchi
稔 野口
Toru Otsubo
徹 大坪
Susumu Aiuchi
進 相内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP60082391A priority Critical patent/JPH0682636B2/en
Publication of JPS61241923A publication Critical patent/JPS61241923A/en
Publication of JPH0682636B2 publication Critical patent/JPH0682636B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable monitoring of the size and shape of an etching hole and trench by providing photo-detector means for detecting a specific diffracted light among the diffracted lights reflected from a wafer, and abnormality detector means for detecting etching abnormality from the magnitude of contrast. CONSTITUTION:The laser beam applied onto a wafer 7 reflects, diffracts and interferes according to a regular pattern on the wafer 7, reaches onto a ground glass 27 through a window 6 formed in a low-pressure treatment chamber 1, and diffuses at the surface of the ground glass 27 to be drawn into a first photo-detector 28. On the other hand, the light specularly reflected at the surface of the wafer 7 is taken into a second photo-detector 32 through a half-mirror 26. The etching amount of an etching mask 60 can be monitored by the waveform detected by the second photo-detector 32, and the etching speed ratio can be monitored by comparing the result of the above monitoring with the etching amount of the hole and trench portion obtained from the waveform detected by the first photodetector 28. With this, abnormality in the size and shape of the etching hole and trench can be monitored.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、エツチング穴・溝の監視装置に係り、特にエ
ツチング処理中にエツチング穴・溝の寸法および形状を
監視するために好適なエツチング穴・溝の監視装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an etching hole/groove monitoring device, and particularly to an etching hole/groove monitoring device suitable for monitoring the dimensions and shape of an etching hole/groove during an etching process. This invention relates to a gutter monitoring device.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

半導体デバイスの高集積化を達成するため、従来の平面
的素子構造から立体的素子構造へ転換が行われている。
In order to achieve high integration of semiconductor devices, the conventional planar element structure is being converted to a three-dimensional element structure.

そのため、例えばドライエツチングによりシリコン基板
に深さ5〜5μmの穴をあけたυ、幅1〜2μ風の溝を
形成する技術が必要となる。
Therefore, a technique is required to form a groove having a depth of 5 to 5 .mu.m and a width of 1 to 2 .mu.m in the silicon substrate by, for example, dry etching.

前記穴をあけたり、溝を形成したシする処理は、プロセ
ス条件の設定が厳しい。ところが、長時間の処理による
低圧処理室壁面への重合物およびガスの吸着が主原因と
なって現われる反応ガスの微妙な組成の変化によシ、経
時的にプロセス条件が変化する。その結果、エツチング
形状に異常をきたしたり、エツチングレートが変化し、
所定の深さにエツチングできないことがある。また、反
応ガス圧、印加電力の微妙な変動°に対して、エツチン
グ結果に異常をきたす。
The process conditions for drilling holes and forming grooves are difficult to set. However, the process conditions change over time due to subtle changes in the composition of the reaction gas, which is mainly caused by the adsorption of polymers and gases onto the walls of the low-pressure processing chamber due to long-term processing. As a result, the etching shape may become abnormal or the etching rate may change.
It may not be possible to etch to the desired depth. Furthermore, slight fluctuations in reaction gas pressure and applied power can cause abnormalities in the etching results.

具体的には、 ■ 穴・溝底面に針状の突起が生じる、■ 穴・溝底面
周囲が深くエツチングされる、■ 穴・溝の底の方が細
くなる、 ■ 穴・溝の深さがばらつく、 などの異常が発生する。
Specifically, ■ needle-like protrusions appear on the bottom of the hole/groove, ■ the area around the bottom of the hole/groove is deeply etched, ■ the bottom of the hole/groove becomes narrower, ■ the depth of the hole/groove becomes narrower. Abnormalities such as fluctuations occur.

ところで、前記穴や溝の異常を監視する従来技術として
、ソリッドステートサイエンスアンドテクノロジー(S
olirL 5tate 5ciar&zg k Ta
ah−nology) 1973年5月号の記事[シリ
コン上の酸化シリコン及び窒化シリコンのエツチングに
関するグレーティングテストパターンを用いた光学監視
J (70ptieal Msnitoritcg o
f the Etcルーinl of Sin、 an
ti Si、N、 on Si by tha Uza
 ofGrating Te5t PatarnJ (
H−P−Klainknacht & H−Maiar
)  )には、テストパタンとして回折格子を用い、こ
の回折格子状パタンのエツチング中に、この回折格子に
光を照射し1反射回折光の干渉により、エツチング量を
測定する技術が紹介されている。この従来技術では、テ
ストパタンを設けることにより、ノイズ成分の少ない信
号を取り出せるため、エツチング量の監視には優れた技
術である。しかし、この従来技術では、前述した■〜■
の異常監視が難しい。
By the way, as a conventional technology for monitoring abnormalities in holes and grooves, Solid State Science and Technology (S
olirL 5tate 5ciar&zg k Ta
ah-nology) May 1973 issue article [Optical Monitoring Using Grating Test Patterns for Etching Silicon Oxide and Silicon Nitride on Silicon]
f the Etc. of Sin, an
ti Si, N, on Si by tha Uza
ofGrating Te5t PatternJ (
H-P-Klainknacht & H-Maiar
)) introduces a technique in which a diffraction grating is used as a test pattern, and during etching of this diffraction grating pattern, light is irradiated onto the diffraction grating and the amount of etching is measured by the interference of the single reflected diffracted light. . This conventional technique is an excellent technique for monitoring the amount of etching because it is possible to extract a signal with less noise components by providing a test pattern. However, in this conventional technology, the above-mentioned ■~■
It is difficult to monitor abnormalities.

さらに、他の従来技術として、特開昭54−17872
号公報に開示されている技術がある。しかし、かかる公
報に示されている技術では、穴・溝の形状の異常の監視
には必ずしも適切ではない。
Furthermore, as other prior art, Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-17872
There is a technique disclosed in the publication No. However, the technique disclosed in this publication is not necessarily suitable for monitoring abnormalities in the shape of holes and grooves.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決し、エツチ
ング処理中に、しかも基板上にテストパタンを用いるこ
となく、エツチング穴・溝の寸法および形状を監視し得
るエツチング穴・溝の監視装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an etching hole/groove monitoring device capable of solving the problems of the prior art and monitoring the dimensions and shapes of etching holes/grooves during an etching process without using a test pattern on a substrate. Our goal is to provide the following.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、レーザ光源と、とのレーザ光源から発せられ
たレーザ光をドライエツチング装置で処理中のウェハ上
の任意の点へ照射する手段と、前記ウェハから反射して
くる回折光のうちの、特定の回折光を検出する光検出手
段と、この光検出手段で検出された検出光の強度変化か
らコントラストを求め、そのコントラストの大きさから
エツチング異常を検出する異常検出手段とを備えている
ところに特徴を有するもので、この構成により、前記目
的を確実に達成することができる。
The present invention provides a laser light source, a means for irradiating the laser light emitted from the laser light source to an arbitrary point on a wafer being processed in a dry etching apparatus, and a means for irradiating the laser light emitted from the laser light source to an arbitrary point on a wafer being processed by a dry etching apparatus; , comprising a light detection means for detecting a specific diffracted light, and an abnormality detection means for determining a contrast from a change in the intensity of the detection light detected by the light detection means and detecting an etching abnormality from the magnitude of the contrast. However, with this configuration, the above object can be achieved reliably.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例を図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、ドライエツチング装置と、これに付設された
本発明エツチング穴・溝の監視装置の一実施例を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of a dry etching apparatus and an etching hole/groove monitoring apparatus of the present invention attached thereto.

前記ドライエツチング装置は、低圧処理室1と、これに
設置された陽極2および陰極3と、高周波電源4と、こ
れの制御系5と、前記低圧処理室工に形成された窓6と
を有して構成されている。なお、符号7はウェハを示す
The dry etching apparatus includes a low-pressure processing chamber 1, an anode 2 and a cathode 3 installed therein, a high-frequency power source 4, a control system 5 for the same, and a window 6 formed in the low-pressure processing chamber. It is configured as follows. In addition, the code|symbol 7 shows a wafer.

前記エツチング穴・溝の監視装置の第1図に示す実施例
のものは、Xステージ8と、Yステージl】と、θステ
ージ17と、レーザ光源21と、透明部を有するすシガ
ラス27と、第1の光検出器部と、第2の光検出器32
と、A/D変換器具と、モータ制御系35と、マイクロ
コンビ島−夕36と・、CRT 37と、異常表示器3
8とを備えて構成されている。
The embodiment of the etching hole/groove monitoring apparatus shown in FIG. A first photodetector section and a second photodetector 32
, A/D converter, motor control system 35, microcombi island 36, CRT 37, and abnormality indicator 3
8.

前記Xステージ8は、前記ドライエツチング装置の低圧
処理室lに形成された窓6に対向する位置に設置されて
いる。また、Xステージ8はモータ制御系35に接続さ
れたモータ9と、これに連結されたボールねじlOとを
有する駆動部により、X方向(第1図において左右方向
)に移動操作されるようになっている。
The X stage 8 is installed at a position facing a window 6 formed in the low pressure processing chamber 1 of the dry etching apparatus. Further, the X stage 8 is operated to move in the X direction (left and right direction in FIG. 1) by a drive unit having a motor 9 connected to the motor control system 35 and a ball screw lO connected to the motor 9. It has become.

前記Xステージl】は、前記Xステージ8の一方の面側
に設置され、またXステージ1】に取り付けられたガイ
ドブロック12と、Xステージ8に固定されたガイドロ
ッド13とを介してY方向(第1図において上下方向)
に案内されている。
The X stage 1] is installed on one side of the X stage 8, and is directed in the Y direction via a guide block 12 attached to the X stage 1 and a guide rod 13 fixed to the X stage 8. (Vertical direction in Figure 1)
are guided by.

そして、前記Xステージl】はモータ制御系35に接続
されたモータ14と、これに連結されたボールねじ15
と、ナツト16とを有する駆動部により、前記Y方向に
移動操作されるようになっている。
The X stage l] includes a motor 14 connected to a motor control system 35 and a ball screw 15 connected to the motor 14.
and a nut 16 for movement in the Y direction.

前記θステージ17は、Yステージl】に回動可能に設
置されており、モータ制御系35に接続されたモータ1
8と、これに連結されたビニオン19と、θステージエ
フの外周に設けられたギヤ20とを有する駆動部により
、回動操作されるようになっている。
The θ stage 17 is rotatably installed on the Y stage 1], and is connected to the motor 1 connected to the motor control system 35.
8, a pinion 19 connected thereto, and a gear 20 provided on the outer periphery of the θ stage F.

前記レーザ光源21には、Ha−N−レーザ等が用いら
れており、このレーザ光源21は前記θステージ17の
一方の面側に設置されている。そして、このレーザ光源
21から発せられたレーザ光はミラー22 、23によ
シ反射され、レンズ囚、25により紋られ、ハーフミラ
−26により反射され、すりガラス27の透明部から低
圧処理室1に形成された窓6を通ってウェハ7に照射さ
れるようになっている。
A Ha-N-laser or the like is used as the laser light source 21, and this laser light source 21 is installed on one surface side of the θ stage 17. The laser light emitted from this laser light source 21 is reflected by the mirrors 22 and 23, is reflected by the lens cap 25, is reflected by the half mirror 26, and is formed in the low pressure processing chamber 1 through the transparent part of the ground glass 27. The wafer 7 is irradiated through the window 6 .

前記すシガラス27は、前記低圧処理室1に形成された
窓6に対向させて、前記θステージ17の一方の面側に
設置されている。
The glass window 27 is placed on one side of the θ stage 17, facing the window 6 formed in the low pressure processing chamber 1.

前記第1の光検出器側は、前記すりガラス27の一方の
面側に配置され、ウェハ7から反射されてくる特定の回
折光を検出し、これをルの変換器具に送るようになって
いる。また、この第1の光検出器部はモータ制御系35
に接続されたモータ36と、これに連結されたボールね
じ3oと、第1の光検出器床に結合されかつボールねじ
3゜に螺合されたアーム31とを有する検出位置決定部
により、前記ウェハ7から反射されてくる回折光のうち
の、特定の回折光を検出し得るように、検出位置を調整
可能に支持されている。
The first photodetector side is arranged on one surface side of the ground glass 27, and is configured to detect a specific diffracted light reflected from the wafer 7 and send it to the conversion device of Le. . Further, this first photodetector section is connected to the motor control system 35.
A detection position determination section having a motor 36 connected to the motor 36, a ball screw 3o connected to the motor 36, and an arm 31 connected to the first photodetector floor and screwed to the ball screw 3o allows the It is supported so that the detection position can be adjusted so that specific diffracted light out of the diffracted light reflected from the wafer 7 can be detected.

前記第2の光検出器32は、前記すりガラス27の一方
の面側に配置され、ウェハ7の表面で回折せずに正反射
した反射光を検出し、これをφ変換器具に送るようにな
っている。なお、前記第2の光検出器32はレバー33
を介してθステージ17に固定されている。
The second photodetector 32 is arranged on one side of the ground glass 27, and detects the reflected light that is specularly reflected without being diffracted by the surface of the wafer 7, and sends it to the φ conversion device. ing. Note that the second photodetector 32 is connected to a lever 33.
It is fixed to the θ stage 17 via.

前記ルω変換器Uは、第1の光検出器詔から送り込まれ
た特定の回折光と、第2の光検出器32から送シ込まれ
た反射光とを、それぞれ光電変換し、マイクロコンビー
ータ36に送るようになっている。
The ω converter U photoelectrically converts the specific diffracted light sent from the first photodetector 32 and the reflected light sent from the second photodetector 32, and converts it into a microcomputer. The signal is sent to the beater 36.

前記マイクロコンビーータ36は、VD変換器Uから送
り込まれたデータから光強度変化のコントラストを求め
、そのコントラストとしきい値とを比較し、エツチング
異常を検出した時、CRT 37および異常表示器38
に異常を表示すべく信号を送ると同時に、前記ドライエ
ツチング装置の制御系5に停止信号を送るようになって
いる。
The microconbeater 36 calculates the contrast of the change in light intensity from the data sent from the VD converter U, compares the contrast with a threshold value, and when an etching abnormality is detected, displays the CRT 37 and the abnormality indicator 38.
At the same time, a stop signal is sent to the control system 5 of the dry etching apparatus.

前記Xステージ8およびその駆動部と、Yステージ11
およびその駆動部と、ミラー22 、23およびレンズ
u、25ならびにハーフミラ−四とにより、レーザ光源
21から発せられたレーザ光をドライエツチング装置で
処理中のウェハ7上の任意の点へ照射する手段が構成さ
れている。
The X stage 8 and its drive unit, and the Y stage 11
A means for irradiating the laser light emitted from the laser light source 21 to an arbitrary point on the wafer 7 being processed by the dry etching device, using the drive unit, mirrors 22, 23, lenses u, 25, and half mirror 4. is configured.

また、前記θステージ17およびその駆動部と、第1.
第2の光検出器床、32と、前記第1の光検出器床の検
出位置決定部とにより、ウェハ7から反射してくる回折
光のうちの、特定の回折光を検出する光検出手段が構成
されている。
Further, the θ stage 17 and its driving section, the first .theta.
Photodetection means for detecting a specific diffracted light out of the diffracted light reflected from the wafer 7 by the second photodetector floor 32 and the detection position determining section of the first photodetector floor. is configured.

さらに、前記ルω変換器34と、マイクロコンピュータ
36とにより、前記光検出手段で検出された検出光の強
度変化からコントラストを求め、そのコントラストの大
きさからエツチング異常を検出する異常検出手段が構成
されている。
Further, the le omega converter 34 and the microcomputer 36 constitute an abnormality detecting means for determining a contrast from a change in the intensity of the detection light detected by the light detecting means and detecting an etching abnormality from the magnitude of the contrast. has been done.

次に、第1図〜第1】図に関連して前記実施例の作用を
説明する。
Next, the operation of the embodiment described above will be explained with reference to FIGS.

第1図に示すドライエツチング装置の低圧処理室1内に
設置された陽極2に処理すべきウェハ7を配置し、つい
で低圧処理室1を処理条件に設定する。
A wafer 7 to be processed is placed on the anode 2 installed in the low pressure processing chamber 1 of the dry etching apparatus shown in FIG. 1, and then the low pressure processing chamber 1 is set to the processing conditions.

ここで、レーザ光源21を点灯する。このレーザ光源2
1から発せられたレーザ光は、ミラー22゜nにより反
射され、さらにレンズ冴、25により約5〜10φの平
行ビームに形成され、ついでハーフミラ−26、および
すりガラス27の透明部を通り、低圧処理室lに形成さ
れた窓6を通ってウェハ7上に照射される。
Here, the laser light source 21 is turned on. This laser light source 2
The laser beam emitted from 1 is reflected by a mirror 22゜n, further formed into a parallel beam of about 5 to 10φ by a lens 25, then passes through a half mirror 26 and a transparent part of ground glass 27, and is subjected to low pressure treatment. The light is irradiated onto the wafer 7 through a window 6 formed in the chamber l.

前記ウェハ7へのレーザ光の照射位置は、Xステージ8
の駆動部を構成しているモータ9およびボールねじlO
を介してXステージ8を移動させ、またYステージ1】
の駆動部を構成しているモータ14およびボールねじ1
5を介してYステージ11を移動することによって、任
意に決定することかできる。
The irradiation position of the laser beam onto the wafer 7 is the X stage 8.
The motor 9 and ball screw lO that constitute the drive section of
Move the X stage 8 through the Y stage 1]
The motor 14 and ball screw 1 that constitute the drive unit of
It can be arbitrarily determined by moving the Y stage 11 via the arrows 5 and 5.

前記ウェハ7上に照射されたレーザ光は、ウェハ7上の
規則的パタンにより、後に詳述するように1反射1回折
、干渉し、低圧処理室lに形成された窓6を通じてすり
ガラス27上に到達する。この光は、すりガラス訂の面
で拡散し。
The laser beam irradiated onto the wafer 7 undergoes one reflection, one diffraction, and interference due to the regular pattern on the wafer 7, as will be described in detail later, and is reflected onto the ground glass 27 through the window 6 formed in the low-pressure processing chamber l. reach. This light is diffused by the frosted glass surface.

第1の光検出器部に取り込まれる。The light is taken into the first photodetector section.

その際、第1の光検出器部の検出位置は、θステージ1
7の駆動部を構成しているモータ18、ピニオン19お
よびギヤ加を介してθステージ17を回転させ、また検
出位置決定部を構成しているモータ29、ボールねじ(
資)およびアーム31を介して第1の光検出器部を位置
変更させることによって決定でき、低圧処理室IK形成
された窓6から射出する任意の光を検出することができ
る。
At that time, the detection position of the first photodetector section is the θ stage 1.
The θ stage 17 is rotated through a motor 18, a pinion 19, and a gear, which constitute a driving section of the 7, and a motor 29, a ball screw (
This can be determined by changing the position of the first photodetector section via the arm 31 and the arm 31, and any light emitted from the window 6 formed in the low-pressure processing chamber IK can be detected.

一方、前記ウェハ7の表面で回折せずに正反射した光は
、ハーフミラ−圀を通じて第2の光検出器32に取り込
まれる。
On the other hand, the light that is specularly reflected without being diffracted by the surface of the wafer 7 is taken into the second photodetector 32 through the half mirror field.

次に、第2図に示す/fタンが配設され九半導体装置の
エツチング過程を例にして、エツチング穴・溝の監視を
説明する。
Next, monitoring of etched holes and grooves will be explained by taking as an example the etching process of a semiconductor device provided with a /f tangent shown in FIG.

一般にスリット数がN1幅dなる多スリットの回折像を
考察すると、この場合の光強度は第ここて、’6は回折
像の中心強度、tはスリットのピッチ、λは光の波長、
bはスリットから回折像面までの距離、Xは像平面上の
位置であって回折像中心の距離である。
Generally speaking, when considering a multi-slit diffraction image where the number of slits is N1 and the width d, the light intensity in this case is where, '6 is the central intensity of the diffraction image, t is the pitch of the slits, λ is the wavelength of the light,
b is the distance from the slit to the diffraction image plane, and X is the position on the image plane and the distance to the center of the diffraction image.

第3因において、包絡線45は幅dなる単スリットの回
折像の強度分布であるが、式(1)から包絡線45が0
(零)Kなるのは、次式(2)が成立する時である。
In the third factor, the envelope 45 is the intensity distribution of the diffraction image of a single slit with a width d, but from equation (1), the envelope 45 is 0.
(0)K is achieved when the following equation (2) holds true.

X 痛λ #(九θ=−=−・―・……(2) d また、スリット数Nが十分大きい時は、多重干渉により
鋭いピークが現れるが、そのピークの位置は次式(31
に従う。
X Pain λ #(9θ=-=-・-・...(2) d Also, when the number of slits N is sufficiently large, a sharp peak appears due to multiple interference, but the position of the peak is determined by the following equation (31
Follow.

%式%) 式(2)および式(3)で屏は整数、θは回折角度を示
す。
% formula %) In formulas (2) and (3), folding is an integer, and θ is a diffraction angle.

したがって、幅の異なるスリットの回折パタンは第4図
に曲線46および曲線47に示すごとき形状になる。
Therefore, the diffraction patterns of slits having different widths have shapes as shown by curves 46 and 47 in FIG.

この時、回折像中心からの距離をXと各曲線46 、4
7との間の面積は、それぞれの光束の光強度を示す。
At this time, the distance from the center of the diffraction image is defined as X and each curve 46, 4
The area between 7 and 7 indicates the light intensity of each luminous flux.

式(1)から分かるように、曲線47を形成するスリッ
トの方が幅が小さく、光強度は小さいということになる
。ところが、第4図において点48の位置では2つの光
束の光強度は同程度となっている。また、領域49では
曲線47を形成する光束の光強度が大きくなっている。
As can be seen from equation (1), the slit forming the curve 47 has a smaller width and a lower light intensity. However, at the position of point 48 in FIG. 4, the light intensities of the two light beams are about the same. Furthermore, in the region 49, the light intensity of the light beam forming the curve 47 is high.

ここで、前記第2図に示すパタンの回折像について考え
る。
Now, consider the diffraction image of the pattern shown in FIG. 2 above.

この第2図において、X方向の回折光40 、41に着
目すると、幅dX、、dX、  ともに同程度の大きさ
になっているため、各パタンからの回折像は同じ形状を
している。さらに、穴の面積に比べ、穴のない部分の面
積が大きいため、つt〉穴のない方の長さrLr、が長
いため、大成から反射してくる回折光410回折像は、
第5図に示す曲線51のように、表面から反射してくる
回折光4Gの回折像の曲線50に比べ、全体に小さくな
る。
In FIG. 2, focusing on the diffracted lights 40 and 41 in the X direction, the widths dX, , dX are both approximately the same size, so the diffraction images from each pattern have the same shape. Furthermore, since the area of the part without a hole is larger than the area of the hole, and the length rLr of the part without a hole is longer, the 410 diffraction image of the diffracted light reflected from Taisei is
A curve 51 shown in FIG. 5 is smaller overall than the curve 50 of the diffraction image of the diffracted light 4G reflected from the surface.

その結果、干渉のコントラストは小さくなり、エツチン
グの監視は難しい。
As a result, the interference contrast is low and etching monitoring is difficult.

これに対し、第2図においてY方向の回折はrLr、 
#tLy、  であるが、dY、は大きい。また、領域
39はY方向の回折光を持たない。したがって、第6図
に示すように、tr3による回折光43(第2図参照)
−の曲線52が、ctr2による回折光42(第2図参
照)の曲線53より小さくなる次数が存在する。
On the other hand, in FIG. 2, the diffraction in the Y direction is rLr,
#tLy, but dY is large. Further, the region 39 does not have diffracted light in the Y direction. Therefore, as shown in FIG. 6, the diffracted light 43 due to tr3 (see FIG. 2)
There is an order in which the - curve 52 is smaller than the curve 53 of the diffracted light 42 (see FIG. 2) due to ctr2.

tr、 =tY、 =1 ttm、 dyB =5μm
の場合を計算してみると、式(2)および式+31よシ
風=3および廊=5(3次回折光および5次回折光)を
検出すれば、コントラストが大きくなるため、より一層
正確な監視を行うことができる。
tr, =tY, =1 ttm, dyB =5μm
Calculating the case of , if equation (2) and equation + 31, wind = 3 and corridor = 5 (3rd order diffracted light and 5th order diffracted light) are detected, the contrast will be larger, so more accurate monitoring will be possible. It can be performed.

すなわち、第2図に示す表面ノfタンを有する場合は、
Y方向の回折光のうち、3次、5次のものを検出しなけ
ればならないことになる。
That is, in the case of having the surface notch shown in FIG.
Of the diffracted light in the Y direction, the third and fifth orders must be detected.

さらに1複雑なパタンの場合、表面のパタンから類推で
きず、全ての回折偉を検出して、強度変化の生じるもの
を選び出さなければならないこともある。
Furthermore, in the case of a complex pattern, it may not be possible to make an analogy based on the pattern on the surface, and it may be necessary to detect all diffraction patterns and select those that cause intensity changes.

ところで、前述のようKして得られる干渉波形は、基本
的に第2図に示すパタンの表面の領域39と大成シから
の反射光の干渉による強度変化を含んでいる。したがっ
て、代置Iからの光が何らかの原因で弱くなった場合、
干渉強度変化のコントラストは小さくなる。
By the way, the interference waveform obtained by K as described above basically includes an intensity change due to the interference of the reflected light from the area 39 on the surface of the pattern shown in FIG. 2 and the large beam. Therefore, if the light from Alternative I becomes weaker for some reason,
The contrast of interference intensity changes becomes smaller.

そこで、第7図に示すように、光強度変化の極大55と
極小56をたえず求めて行き、最も新りを式(4)から
求め、第1図に示すCRT 37に表示する。ここで、
Ciが異常に小さくなった時、代置54(第2図参照)
からの光強度が小さくなったことを知ることができる。
Therefore, as shown in FIG. 7, the maximum 55 and minimum 56 of the change in light intensity are constantly determined, and the most recent one is determined from equation (4) and displayed on the CRT 37 shown in FIG. here,
When Ci becomes abnormally small, substitute 54 (see Figure 2)
You can see that the light intensity has decreased.

これは、fJI、8図に示す代置の針状突起57、第9
図に示す代置の形状異常58 、59、あるいは第10
図に示す穴深さの穴ごとのばらつき拡大などのエツチン
グ異常を意味する。
This corresponds to fJI, the substitute needle-like protrusion 57 shown in Fig. 8, the 9th
The substitute shape abnormalities 58, 59, or 10th shown in the figure
This refers to an etching abnormality such as increased variation in hole depth as shown in the figure.

そこで、針状突起、大成の形状異常、あるいは穴深さの
穴ごとのばらつきについて、予め許容範囲を決め、この
許容範囲における光強度変化のコントラストを求め、そ
のコントラストをしきい値とし、逐時算出するコントラ
ストがしきい値よυ小さくなった時にエツチング異常と
して、第1図に示すCRT37tたは異常表示器38に
表示すると同時に、ドライエツチング装置の制御系5に
信号を送り、エツチング処理を停止する。
Therefore, a tolerance range is determined in advance for needle-like protrusions, abnormalities in the shape of large formations, or variations in hole depth from hole to hole, and the contrast of light intensity changes within this tolerance range is determined, and this contrast is used as a threshold value. When the calculated contrast becomes smaller than the threshold value, an etching abnormality is displayed on the CRT 37t or abnormality display 38 shown in FIG. 1, and at the same time a signal is sent to the control system 5 of the dry etching apparatus to stop the etching process. do.

また、第2の光検出器32による検出波形により、第1
】図に示すようなパタンのエツチングマスク印のエツチ
ング量を監視することができる。
Furthermore, the detection waveform by the second photodetector 32 causes the first
] It is possible to monitor the amount of etching of the etching mask mark of the pattern shown in the figure.

また、この監視結果と、第1の光検出器部による検出波
形により求められた穴・溝部のエツチング量とを比較す
ることによって、エツチング材対エツチングマスクのエ
ツチングの速度比を監視することができる。この場合も
、選択比αの許容範囲を予め決めておき、その範囲を超
えた時にエツチング異常として表示すると同時に、ドラ
イエツチング装置の制御系5に信号を送り、エツチング
処理を停止する。
Furthermore, by comparing this monitoring result with the etching amount of the hole/groove portion determined from the detection waveform by the first photodetector unit, the etching speed ratio of the etching material to the etching mask can be monitored. . In this case as well, an allowable range of the selection ratio α is determined in advance, and when the range is exceeded, an abnormality in etching is displayed and at the same time a signal is sent to the control system 5 of the dry etching apparatus to stop the etching process.

以上は、エツチング中に穴・溝の深さが変化して行くこ
とを利用した光干渉法を用いている。
The above method uses an optical interference method that takes advantage of the fact that the depth of holes and grooves changes during etching.

すなわち、干渉による光強度Iの変化を表した次式(5
)のdが変化することによる光強度変化を検出している
In other words, the following equation (5
) changes in light intensity due to changes in d are detected.

1 =16 (r、+r4+2富Ca1(平))   
・”・・・・” (5)ここで、r、  14はそれぞ
れ穴のない表面および代置から反射する光の強度、λは
照射光の波長、dは穴の深さである。
1 = 16 (r, +r4+2 wealth Ca1 (flat))
``...'' (5) where r, 14 are the intensity of the light reflected from the non-perforated surface and the substitute, respectively, λ is the wavelength of the irradiated light, and d is the depth of the hole.

式(6)は、穴の深さdが一定の時は、波長λを変える
ことで、光強度変化を生じることも示している。
Equation (6) also shows that when the depth d of the hole is constant, changing the wavelength λ causes a change in light intensity.

したがって、以上説明したエツチング穴・溝の監視は、
エツチング中でない場合には照射光の波長を連続的ある
いは離散的に変えることで、容易に達成することができ
る。すなわち、この実施例の監視装置では、エツチング
中に限らず、エツチング後のエツチング穴・溝の異常監
視に、容易に応用することができる。
Therefore, the monitoring of etched holes and grooves explained above is
When etching is not in progress, this can be easily achieved by changing the wavelength of the irradiated light continuously or discretely. That is, the monitoring device of this embodiment can be easily applied not only during etching but also to monitoring abnormalities in etched holes and grooves after etching.

なお、本発明ではレーザ光源21から発せられたレーザ
光をドライエツチング装置で処理中のウェハ7上の任意
の点へ照射する手段、ウェハ7から反射してくる回折光
のうちの、特定の回折光を検出する光検出手段、この光
検出手段で検出された検出光の強度変化からコントラス
トを求め、そのコントラストの大きさからエツチング異
常を検出する異常検出手段の具体的な構造は、図面に示
す実施例に限らず、所期の機能を有するものであればよ
い。
In the present invention, a means for irradiating a laser beam emitted from a laser light source 21 onto an arbitrary point on a wafer 7 being processed by a dry etching apparatus, and a means for irradiating a specific point of diffracted light reflected from the wafer 7 are used. The specific structure of the photodetection means for detecting light and the abnormality detection means for determining the contrast from the intensity change of the detected light detected by the photodetection means and detecting etching abnormalities from the magnitude of the contrast are shown in the drawings. It is not limited to the embodiments, and any device having the desired function may be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した本発明によれば、レーザ光源と、とのレー
ザ光源から発せられたレーザ光をドライエツチング装置
で処理中のウェハ上の任意の点へ照射する手段と、前記
ウェハから反射してくる回折光のうちの、特定の回折光
を検出する光検出手段と、この光検出手段で検出された
検出光の強度変化からコントラストを求め、そのコント
ラストの大きさからエツチング異常を検出する異常検出
手段とを備えたことにより、エツチング処理中に、半導
体装置の表面の規則性により生じた回折光のうちの、ノ
イズ成分を含まない特定の回折光を検出できるので、エ
ツチング処理中に、しかも基板上にテストパタンを用い
ることなく、エツチング穴・溝の寸法および形状の異常
を監視し得る効果がある。
According to the present invention described above, there is provided a laser light source, a means for irradiating the laser light emitted from the laser light source to an arbitrary point on a wafer being processed in a dry etching apparatus, and a means for irradiating the laser light emitted from the laser light source to an arbitrary point on a wafer being processed by a dry etching apparatus; A light detection means for detecting a specific diffracted light among the diffracted light, and an abnormality detection means for determining the contrast from the intensity change of the detection light detected by the light detection means and detecting an etching abnormality from the magnitude of the contrast. With this, it is possible to detect specific diffracted light that does not contain noise components among the diffracted light generated due to the regularity of the surface of the semiconductor device during the etching process. This method has the advantage of being able to monitor abnormalities in the dimensions and shapes of etched holes and grooves without using test patterns.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明装置の一実施例を示す概念図、第2図は
試料としてのウェハの一部拡大斜視図、第3図は回折光
の光強度を示す図、第4図は2つの回折像の比較図、第
5図および第6図は回折光の光強度を示す図、第7図は
干渉光の強度変化を示す図、第8図、第9図および第1
0図はエツチング異常の例を示す図、第1】図は試料と
してのウェハの一部拡大斜視図である。 1・・・ドライエツチング装置の低圧処理室2・・・同
陽極      5・・・同陰極4・・・同高周波電源
   5・・・同制御系6・・・低圧処理室に形成され
た窓 7・・・低圧処理室内に配置されたウェハ8・・・監視
装置のXステージ 9、lO・・・Xステージの駆動部のモータとボールね
じ 1】・・・Yステージ 12−3・・・Yステージのガイドブロックとガイドロ
ツ  ド 14.15.16・・・Yステージの駆動部のモータと
ボールねじとナツト 17・・・θステージ 18.19.20・・・θステージの駆動部のモータと
ピニオンとギヤ 21・・・レーザ光源 四、23・・・レーザ光用のミラー ア、25・・・レーザ光用のレンズ 26・・・ハーフミラ−n・・・すシガラス詔・・・第
1の光検出器 29.30.31・・・第1の光検出器の検出位置決定
部のモータとボールねじとアーム 32・・・第2の光検出器  U・・・A/D変換器3
5・・・モータ制御系 36・・・マイクロコンピュータ 37・・・CRT       38・・・異常表示器
閉2図 41勾2匈5 閉′5図 44図 0123   手   5  6 1iJjfr fL’PII:tpつtnjll赴爾S
図 閉6図 8#′r次数− デ7図 a序 亥す 兜δ図 罰S図
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of the present invention apparatus, FIG. 2 is a partially enlarged perspective view of a wafer as a sample, FIG. 3 is a diagram showing the light intensity of diffracted light, and FIG. 4 is a diagram showing two Comparison diagram of diffraction images, Figures 5 and 6 are diagrams showing the light intensity of diffracted light, Figure 7 is a diagram showing intensity changes of interference light, Figures 8, 9, and 1
Figure 0 is a diagram showing an example of etching abnormality, and Figure 1 is a partially enlarged perspective view of a wafer as a sample. 1... Low pressure processing chamber of the dry etching device 2... Same anode 5... Same cathode 4... Same high frequency power source 5... Same control system 6... Window 7 formed in the low pressure processing chamber ... Wafer 8 placed in the low-pressure processing chamber ... X stage 9 of the monitoring device, lO ... Motor and ball screw 1 of the drive section of the X stage] ... Y stage 12-3 ... Stage guide block and guide rod 14.15.16...Y stage drive unit motor, ball screw, and nut 17...θ stage 18.19.20...θ stage drive unit motor and pinion and gear 21...laser light source 4, 23...mirror for laser light, 25...lens 26 for laser light...half mirror n...shigarasu...first light detection 29, 30, 31... Motor, ball screw, and arm 32 of the detection position determining section of the first photodetector... Second photodetector U... A/D converter 3
5...Motor control system 36...Microcomputer 37...CRT 38...Abnormality indicator closed 2 Figure 41 Incline 2 匈5 Closed '5 Figure 44 Figure 0123 Hand 5 6 1iJjfr fL'PII: tp tnjll go to S
Figure Closed Figure 6 Figure 8 #'r Order - De7 Figure a Preface Helmet δ Figure Punishment S Diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] レーザ光源と、このレーザ光源から発せられたレーザ光
をドライエッチング装置で処理中のウェハ上の任意の点
へ照射する手段と、前記ウェハから反射してくる回折光
のうちの、特定の回折光を検出する光検出手段と、この
光検出手段で検出された検出光の強度変化からコントラ
ストを求め、そのコントラストの大きさからエッチング
異常を検出する異常検出手段とを備えていることを特徴
とするエッチング穴・溝の監視装置。
A laser light source, a means for irradiating the laser light emitted from the laser light source to an arbitrary point on a wafer being processed in a dry etching apparatus, and a specific diffracted light among the diffracted lights reflected from the wafer. and an abnormality detection means that determines a contrast from a change in the intensity of the detection light detected by the light detection means and detects an etching abnormality from the magnitude of the contrast. Monitoring device for etched holes and grooves.
JP60082391A 1985-04-19 1985-04-19 Dry etching method Expired - Lifetime JPH0682636B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60082391A JPH0682636B2 (en) 1985-04-19 1985-04-19 Dry etching method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60082391A JPH0682636B2 (en) 1985-04-19 1985-04-19 Dry etching method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61241923A true JPS61241923A (en) 1986-10-28
JPH0682636B2 JPH0682636B2 (en) 1994-10-19

Family

ID=13773279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60082391A Expired - Lifetime JPH0682636B2 (en) 1985-04-19 1985-04-19 Dry etching method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0682636B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0273629A (en) * 1988-07-20 1990-03-13 Applied Materials Inc Method of detecting termination in semiconductor wafer etching system and device
EP0462599A2 (en) * 1990-06-19 1991-12-27 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for etch rate monitoring
US5337144A (en) * 1990-06-19 1994-08-09 Applied Materials, Inc. Etch rate monitor using collimated light and method of using same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5745254A (en) * 1980-09-01 1982-03-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Automatic detector for amount of silicon wafer worked

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5745254A (en) * 1980-09-01 1982-03-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Automatic detector for amount of silicon wafer worked

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0273629A (en) * 1988-07-20 1990-03-13 Applied Materials Inc Method of detecting termination in semiconductor wafer etching system and device
EP0462599A2 (en) * 1990-06-19 1991-12-27 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for etch rate monitoring
US5337144A (en) * 1990-06-19 1994-08-09 Applied Materials, Inc. Etch rate monitor using collimated light and method of using same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0682636B2 (en) 1994-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4615620A (en) Apparatus for measuring the depth of fine engraved patterns
JP2516270B2 (en) Optical monitoring of material growth rate and etch rate
US4984894A (en) Method of and apparatus for measuring film thickness
KR100797420B1 (en) Method and apparatus for in-situ monitoring of plasma etch and deposition processes using a pulsed broadband light source
JP4925507B2 (en) Film thickness control using spectral interferometry
EP0735565A1 (en) Method and apparatus for monitoring the dry etching of a dielectric film to a given thickness
JPH0834199B2 (en) Etching end point detection method and apparatus
KR920004751B1 (en) Measuring method for minute height difference and measuring apparatus
US4840487A (en) Measuring apparatus for etching pits
US6585908B2 (en) Shallow angle interference process and apparatus for determining real-time etching rate
JPS61241923A (en) Apparatus for monitoring etching hole and trench
KR20030000274A (en) Multichannel spectrum analyzer for real time plasma monitoring and thin film analysis in semiconductor manufacturing process
USRE33424E (en) Apparatus and method for measuring the depth of fine engraved patterns
JPH0665963B2 (en) Fine groove depth measuring device
JPS61107104A (en) Method and apparatus for measuring depth of fine pattern
JPH03246452A (en) Total reflecting fluorescent x-ray analyzing instrument
JPS60136324A (en) Method of measuring minute depth and apparatus therefor
JPH0518454B2 (en)
JPS61153501A (en) Position detecting device
JP2848874B2 (en) Contact hole opening inspection method
JPH0521395A (en) Method of detecting etching end point
JP2000111313A (en) Device and method for detecting etching starting point, and plasma etching processor
JPH0471161B2 (en)
JP2006091670A (en) Mask pattern width measuring method and measuring instrument
JP2000329670A (en) Self-sustained membrane evaluation apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term