JP2000292129A - Method and device for measuring etching depth - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハのエッ
チング深さの測定に係り、特にエッチング中の半導体ウ
エハに形成される孔あるいは溝の深さをリアルタイムで
測定するエッチング深さ測定方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring the etching depth of a semiconductor wafer, and more particularly to a method for measuring the depth of holes or grooves formed in a semiconductor wafer being etched in real time.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体製造のプロセスでは、例えば素子
分離工程等では、シリコンウエハに孔あるいは溝をエッ
チングで形成することが行なわれている。これらの工程
での孔や溝は、図８（ａ）に示すようにシリコンウエハ
Ｗ１の孔あるいは溝３１を形成しない部分をマスク３２
によりマスキングしてエッチングを行い、図８（ｂ）に
示すようにシリコンウエハＷ１に所定の深さの孔や溝３
１をエッチングにより形成する。2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing process, holes or grooves are formed in a silicon wafer by etching, for example, in an element isolation step. Holes and grooves in these processes, masking the portion not forming a hole or trench 31 in the silicon wafer W 1 as shown in FIG. 8 (a) 32
Etched is masked, the silicon wafers W a predetermined depth of the holes or grooves 3 to 1 as shown in FIG. 8 (b)
1 is formed by etching.
【０００３】また、エッチング工程では形成する孔や溝
３１が所定の深さになるように、工程中は深さを測定し
て監視し、エッチング工程の終端を制御している。エッ
チング加工中の孔や溝３１の深さの測定原理は図９
（ａ）に示すように、エッチング加工中のシリコンウエ
ハＷ１を照射して、シリコンウエハＷ１からの２つの反
射光Ｒ１、Ｒ２を検出することにより行っている。In the etching process, the depth is measured and monitored during the process so that the hole or groove 31 to be formed has a predetermined depth, and the end of the etching process is controlled. The principle of measuring the depth of the hole or groove 31 during etching is shown in FIG.
As shown in (a), the irradiation is performed by irradiating the silicon wafer W 1 being etched and detecting two reflected lights R 1 and R 2 from the silicon wafer W 1 .
【０００４】すなわち、この２つの反射光Ｒ１、Ｒ２は
エッチング加工中の孔底からの反射光Ｒ１とシリコンウ
エハの表面のマスク３２からの反射光Ｒ２で形成されて
おり、２つの反射光Ｒ１、Ｒ２の干渉現象により干渉光
を発生させ光センサ３３で検出する。この干渉光は加工
中の溝３１が深くなるにつれて周期的な強弱の変化が生
じる。しかも、その干渉光が極点間の半周期（あるいは
一周期）変化したときの深さの変化量は物理的に決ま
り、溝３１が形成された層のエッチング速度とマスク３
２のエッチング速度の比であるエッチング選択比が無限
大の場合は、照射した単波長の光の１／４深くなったこ
とになる。それにより溝３１の深さを測定することがで
きる。That is, the two reflected lights R 1 and R 2 are formed by the reflected light R 1 from the hole bottom during the etching process and the reflected light R 2 from the mask 32 on the surface of the silicon wafer. Interference light is generated by the interference phenomenon of the reflected lights R 1 and R 2 and detected by the optical sensor 33. This interference light changes periodically in intensity as the groove 31 being processed becomes deeper. In addition, the amount of change in the depth when the interference light changes in a half cycle (or one cycle) between the poles is physically determined, and the etching rate of the layer in which the groove 31 is formed and the mask 3
When the etching selectivity, which is the ratio of the etching rates of 2, is infinite, it means that the irradiated single wavelength light is １ ／ deeper. Thereby, the depth of the groove 31 can be measured.
【０００５】このように、加工中の溝の深さを測定し、
図９（ｂ）に示すように、エッチング深さを算出基準値
と比較して確認し、エッチングのプロセスの終点を制御
している。なお、この確認は、干渉光の強度波形の周期
時間と周期時間毎のエッチング深さが判っているため、
単位時間毎のエッチング深さも算出できるので、それに
よりエッチングの所定深さを制御することができる。As described above, the depth of the groove being processed is measured,
As shown in FIG. 9B, the etching depth is confirmed by comparing it with a calculation reference value, and the end point of the etching process is controlled. In addition, this confirmation is because the cycle time of the intensity waveform of the interference light and the etching depth for each cycle time are known,
Since the etching depth per unit time can also be calculated, the predetermined etching depth can be controlled accordingly.
【０００６】なお、マスク３２のエッチングは、マスク
３２に孔あるいは溝が形成される層に比べて、エッチン
グされにくい材料を選定して、エッチングが進行しない
ようにしているが、エッチングの際に孔あるいは溝が形
成される層の材料によっては、マスク３２もかなりエッ
チングされる場合がある。マスク３２のエッチング速度
とはその際のエッチングの速度である。In the etching of the mask 32, a material that is less likely to be etched than a layer in which holes or grooves are formed in the mask 32 is selected so that the etching does not progress. Alternatively, the mask 32 may be considerably etched depending on the material of the layer in which the groove is formed. The etching rate of the mask 32 is the etching rate at that time.
【０００７】なお、これらに関連する公知資料として
は、（１）特開昭６０−８６８３３号公報、（２）特開
昭６１−２９０３０８号公報が存在する。（１）には、
エッチング加工中に、被食刻部からの回折光と非食刻部
からの回折光の光強度が同程度になる部分の光強度を変
化を検出して食刻深さを測定する技術が開示されてい
る。また、（２）には、エッチング中の試料表面に垂直
にコヒーレント光を照射する手段として、６５３ｎμよ
り短い波長を発するレーザ光を用いる技術が開示されて
いる。[0007] Known materials related to these are (1) JP-A-60-86833 and (2) JP-A-61-290308. (1)
Disclosed is a technique to detect the change in the light intensity of the part where the light intensity of the diffracted light from the etched part and the light intensity of the diffracted light from the non-etched part are almost the same during the etching process and measure the etching depth. Have been. Further, in (2), there is disclosed a technique using a laser beam emitting a wavelength shorter than 653 nμ as a means for vertically irradiating coherent light to a sample surface being etched.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにエッチングの際に、プロセス的には孔あるいは溝
が形成される層に比べて、マスクにはエッチングされに
くい材料を選定するにも拘わらず、孔あるいは溝が形成
される層の材料によってはマスクもかなりエッチングさ
れる場合がある。However, as described above, despite the fact that a material that is less likely to be etched is selected for the mask as compared with a layer in which holes or grooves are formed during the etching, as described above. Depending on the material of the layer in which the holes or grooves are formed, the mask may be considerably etched.
【０００９】この孔あるいは溝が形成される層のエッチ
ング速度とマスクのエッチング速度の比（孔／マスク）
であるエッチング選択比は、主として、マスクのエッチ
ング速度が変化するために、シリコンウエハ毎に変化し
てしまう。The ratio of the etching rate of the layer in which the holes or grooves are formed to the etching rate of the mask (hole / mask)
Is changed for each silicon wafer mainly because the etching rate of the mask changes.
【００１０】そのため、エッチング選択比が変化する
と、図１０に示すように反射光からの信号が半周期（あ
るいは一周期）変化したときの、孔や溝の深さの変化量
は変化してしまう。特に、エッチング選択比の小さい場
合には、少しの変化でも半周期の深さ変化量は大きく変
化してしまう。Therefore, when the etching selectivity changes, the amount of change in the depth of the hole or groove when the signal from the reflected light changes by a half cycle (or one cycle) changes as shown in FIG. . In particular, when the etching selectivity is small, even a small change greatly changes the depth change amount in a half cycle.
【００１１】エッチング選択比は、エッチングのプロセ
スで固定して設定しているため、シリコンウエハ毎にエ
ッチング選択比がばらつくと、孔や溝の深さ算出基準と
なる信号半周期に応じた深さの変化量にもばらつきが生
じ、算出した深さにも誤差が生じて高精度な深さ測定が
不可能になる本発明はこれらの事情に基づいて成された
もので、その目的は半導体ウエハに形成される孔や溝の
深さを、孔（溝）形成層とマスクのエッチング速度比が
ばらついても、マスクのエッチング速度を測定してエッ
チング速度比を算出し、孔や溝の深さの算出にフィード
バックすることで、正確に孔や溝の深さ測定できる方法
と装置を提供することにある。Since the etching selectivity is fixedly set in the etching process, if the etching selectivity varies from silicon wafer to silicon wafer, the depth corresponding to the signal half cycle serving as the reference for calculating the depth of holes or grooves is determined. The present invention has been made based on these circumstances, and the purpose of the present invention is to provide a semiconductor wafer that has a variation in the amount of change and also causes an error in the calculated depth, making it impossible to measure the depth with high accuracy. The etching rate ratio is calculated by measuring the etching rate of the mask, even if the etching rate ratio between the hole (groove) forming layer and the mask varies, and the depth of the hole or groove is determined. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of accurately measuring the depth of a hole or a groove by feeding back to the calculation of.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明による手
段によれば、マスクで覆われていないエッチング被加工
部を有する半導体ウエハに単色光を照射し、前記エッチ
ング被加工部と前記マスク表面からの２つの反射光によ
る干渉光によって前記エッチング被加工部のエッチング
深さを測定するエッチング深さ方法において、前記マス
クのエッチング速度をエッチング加工中に測定し、その
値から前記エッチング被加工部と前記マスクのエッチン
グ速度の比をであるエッチング選択比を算出し、そのエ
ッチング選択比を用いてエッチング深さ測定値を補正す
ることを特徴とするエッチング深さ測定方法である。According to the first aspect of the present invention, a semiconductor wafer having a portion to be etched which is not covered by a mask is irradiated with monochromatic light, and the portion to be etched and the surface of the mask are irradiated. In the etching depth method of measuring the etching depth of the etched portion by interference light due to two reflected lights from the, the etching rate of the mask is measured during the etching process, and from the value, the etching processed portion and An etching depth measurement method is characterized in that an etching selection ratio, which is a ratio of the etching rates of the mask, is calculated, and the measured etching depth is corrected using the etching selection ratio.
【００１３】また請求項２の発明による手段によれば、
前記エッチング深さ測定値は、予めデータベースに収納
されているデータと比較して算出されることを特徴とす
るエッチング深さ測定方法である。According to the second aspect of the present invention,
The etching depth measurement value is calculated by comparing the etching depth measurement value with data stored in a database in advance.
【００１４】また請求項３の発明による手段によれば、
前記予めデータベースに収納されているデータは、前記
干渉光の強度と波長との相関を示すデータであることを
特徴とするエッチング深さ測定方法である。According to the third aspect of the present invention,
The etching depth measurement method is characterized in that the data stored in the database in advance is data indicating a correlation between the intensity and the wavelength of the interference light.
【００１５】また請求項４の発明による手段によれば、
エッチングチャンバに観察窓を介して接続している測定
部を有する測定ヘッドと、この測定ヘッドからの測定結
果が入力されそれに基づいてマスクの膜厚を算出するる
マスク膜厚算出部と、このマスク膜厚算出部からの信号
が入力されそれによって前記マスクのエッチング速度を
算出するるマスクエッチング速度算出部と、このマスク
エッチング速度算出部からの信号が入力され深さ算出基
準値補正値を算出する深さ算出基準値補正部と、この深
さ算出基準値補正部と接続した深さ算出制御部とを有す
ることを特徴とするエッチング深さ測定装置である。According to a fourth aspect of the present invention,
A measuring head having a measuring unit connected to the etching chamber via an observation window, a mask film thickness calculating unit for receiving a measurement result from the measuring head and calculating a mask film thickness based on the measurement result; A signal from the film thickness calculator is input to calculate a mask etching rate based on the signal, and a signal from the mask etching rate calculator is input to calculate a depth calculation reference value correction value. An etching depth measuring apparatus comprising: a depth calculation reference value correction unit; and a depth calculation control unit connected to the depth calculation reference value correction unit.
【００１６】また請求項５の発明による手段によれば、
前記測定ヘッドの測定部は、膜厚測定部と深さ測定部と
を具備していることを特徴とするエッチング深さ測定装
置である。According to the fifth aspect of the present invention,
The measuring unit of the measuring head includes an etching depth measuring unit including a film thickness measuring unit and a depth measuring unit.
【００１７】また請求項６の発明による手段によれば、
前記膜厚測定部と深さ測定部とは、それぞれ独立して自
動ＸＹステージを備えていることを特徴とするエッチン
グ深さ測定装置である。Further, according to the means of the present invention,
The etching depth measuring apparatus is characterized in that the film thickness measuring section and the depth measuring section each have an independent XY stage independently.
【００１８】また請求項７の発明による手段によれば、
前記膜厚測定部の光学系は、共焦点型の光学系であるこ
とを特徴とするエッチング深さ測定装置である。According to the means of the invention of claim 7,
The optical system of the film thickness measuring section is a confocal optical system, and is an etching depth measuring apparatus.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２０】図１は本発明の実施の形態を示す測定装置
の模式図である。FIG. 1 is a schematic view of a measuring apparatus showing an embodiment of the present invention.
【００２１】測定装置の構成は、大別すると図示しない
エッチング装置のチャンバ１の上部に固定された測定ヘ
ッド２にマスク膜厚算出部３が接続され、マスク膜厚算
出部３にはマスクエッチング速度算出部４が接続され、
マスクエッチング速度算出部４には深さ算出基準値補正
部５が接続され、深さ算出基準値補正部５には深さ算出
制御部６が接続されている。The structure of the measuring apparatus is roughly divided into a mask thickness calculating section 3 connected to a measuring head 2 fixed to the upper part of a chamber 1 of an etching apparatus (not shown), and a mask etching rate The calculation unit 4 is connected,
A depth calculation reference value correction unit 5 is connected to the mask etching rate calculation unit 4, and a depth calculation control unit 6 is connected to the depth calculation reference value correction unit 5.
【００２２】チャンバ１内にはエッチングにより孔や溝
が形成されるシリコンウエハＷがセットされている。ま
たチャンバ１上部には石英ガラス製の観察窓７が設置さ
れ、この観察窓７の上面に測定ヘッド２が接続されてい
る。A silicon wafer W in which holes and grooves are formed by etching is set in the chamber 1. An observation window 7 made of quartz glass is provided on the upper portion of the chamber 1, and the measuring head 2 is connected to an upper surface of the observation window 7.
【００２３】測定ヘッド２は図２に示すように、深さ測
定部８と膜厚測定部９とを備えており、それぞれが具備
している自動ＸＹステージ１０ａ、１０ｂにより、深さ
測定部８と膜厚測定部９とは独立してシリコンウエハＷ
上の測定プローブ光の照射位置を変えることができる。As shown in FIG. 2, the measuring head 2 is provided with a depth measuring unit 8 and a film thickness measuring unit 9, and the automatic XY stages 10a and 10b provided in the measuring head 2 are used to measure the depth. And the silicon wafer W independently of the film thickness measuring section 9
The irradiation position of the above measurement probe light can be changed.
【００２４】また、膜厚測定部９はタングステンランプ
１１、光ファイバ１２、レンズ１３、分光器１４で構成
されている。タングステンランプ１１から出力された光
は光ファイバ１２を通り、さらにレンズ１３によりシリ
コンウエハＷの表面上に集束する集光光束になり、観察
窓７を通って垂直にシリコンウエハＷの表面を照射す
る。この照射によるシリコンウエハＷからの反射光は照
射光と同じ光路を逆方向に順次進行して分光器１４に入
力する。分光器１４では入力した光を分光スペクトルに
変えて電気信号として出力する。The film thickness measuring section 9 comprises a tungsten lamp 11, an optical fiber 12, a lens 13, and a spectroscope 14. The light output from the tungsten lamp 11 passes through the optical fiber 12 and further becomes a condensed light beam converged on the surface of the silicon wafer W by the lens 13, and irradiates the surface of the silicon wafer W vertically through the observation window 7. . The reflected light from the silicon wafer W due to this irradiation sequentially travels in the same optical path as the irradiation light in the reverse direction and enters the spectroscope 14. The spectroscope 14 converts the input light into a spectrum and outputs it as an electric signal.
【００２５】なお、この光学系は図３（ａ）に示すよう
に、プロセス中の膜厚測定で、最もノイズの原因となる
プラズマが発する光の影響を少なくするため、光ファイ
バ１２、レンズ１３、観察窓７を経由したチャンバ１内
のシリコンウエハＷへの照射光路と、その反射光路を共
焦点形光学系にして、プラズマ光が光ファイバ１２に入
らないような光学的構造にしている。また、測定スポッ
トｐは図３（ｂ）に示すようにセルｓの中央部を測定す
る。As shown in FIG. 3 (a), this optical system has an optical fiber 12 and a lens 13 in order to reduce the influence of the light generated by the plasma which causes the most noise in the film thickness measurement during the process. An optical path for irradiating the silicon wafer W in the chamber 1 via the observation window 7 and a reflected optical path thereof are formed as a confocal optical system, and have an optical structure such that plasma light does not enter the optical fiber 12. The measurement spot p measures the center of the cell s as shown in FIG.
【００２６】一方、深さ測定部８は光の進行方向に従っ
て、水銀ランプ１６、光ファイバ１７、レンズ１８、干
渉フィルタ１９、光検出器２０で構成されている。水銀
ランプ１６から出力した紫外光は光ファイバ１７を通
り、さらにレンズ１８により平行光にコリメートされ、
観察窓７を経由して垂直にシリコンウエハＷの表面を照
射する。シリコンウエハＷからの反射光は照射光と同じ
光路を逆方向に進み、光ファイバ１７を通って干渉フィ
ルタ１９に入射する。On the other hand, the depth measuring section 8 comprises a mercury lamp 16, an optical fiber 17, a lens 18, an interference filter 19, and a photodetector 20 according to the traveling direction of light. The ultraviolet light output from the mercury lamp 16 passes through the optical fiber 17 and is further collimated by the lens 18 into parallel light.
The surface of the silicon wafer W is irradiated vertically through the observation window 7. The reflected light from the silicon wafer W travels in the same optical path as the irradiation light in the opposite direction, and enters the interference filter 19 through the optical fiber 17.
【００２７】干渉フィルタ１９では特定の波長の光のみ
透過し、その透過した反射光を光検出器２０に入力す
る。光検出器２０は受光した反射光の強度に応じた電気
信号を出力する構成になっている。The interference filter 19 transmits only light of a specific wavelength, and inputs the transmitted reflected light to the photodetector 20. The photodetector 20 is configured to output an electric signal according to the intensity of the received reflected light.
【００２８】次に、これらの構成による作用について説
明する。図４は上述の構成による溝（孔）深さの測定の
フローチャートである。Next, the operation of these configurations will be described. FIG. 4 is a flowchart of the measurement of the groove (hole) depth by the above configuration.
【００２９】まず、図５に示すように、エッチング装置
でのエッチング開始前に、深さ測定装置の深さ測定用の
プローブ光がシリコンウエハＷの溝が形成される部分
（セル）を照射し、光検出器２０に入射するよするよう
に自動ＸＹステージ１０ａを測定位置に移動する（Ｓ
１）。一方、膜厚測定部９の膜厚測定用のプローブ光も
マスク１５のみの部分を照射するように自動ＸＹステー
ジ１０ｂを測定位置に移動する（Ｓ２）。First, as shown in FIG. 5, before starting the etching in the etching apparatus, a probe light for measuring the depth of the depth measuring apparatus irradiates a portion (cell) of the silicon wafer W where the groove is to be formed. The automatic XY stage 10a is moved to the measurement position so as to be incident on the photodetector 20 (S
1). On the other hand, the automatic XY stage 10b is moved to the measurement position so that the probe light for film thickness measurement of the film thickness measurement unit 9 also irradiates only the mask 15 (S2).
【００３０】次に、図６に示すようにマスク膜厚測定部
９でタングステンランプ１１の光をマスク１５に照射し
て、反射光を分光器１４に入射させ、分光器１４から電
気信号となった分光スぺクトルをマスク膜厚算出部３で
演算してマスク１５の初期膜厚を算出する（Ｓ３）。Next, as shown in FIG. 6, the mask film thickness measuring unit 9 irradiates the mask 15 with the light of the tungsten lamp 11 and makes the reflected light incident on the spectroscope 14, and the spectroscope 14 converts it into an electric signal. The initial spectral thickness of the mask 15 is calculated by calculating the spectral spectrum obtained by the mask thickness calculating unit 3 (S3).
【００３１】膜厚測定原理は図６（ｂ）に示すように、
分光器１４で検出した分光スペクトル信号波形ｆ（干渉
光強度ｄ０、波長λ）と、予めデータベースに収納され
ている理論波形ｆ（ｄ０ ′、λ）とのカーブを比較する
カーブフィッティングを行い、双方のカーブの差が最小
となるような理論波形カーブを選定して、それにより膜
厚を求める。The principle of measuring the film thickness is as shown in FIG.
A curve fitting is performed to compare a curve between a spectral spectrum signal waveform f (interference light intensity d 0 , wavelength λ) detected by the spectroscope 14 and a theoretical waveform f (d 0 ′ , λ) stored in a database in advance. Then, a theoretical waveform curve that minimizes the difference between the two curves is selected, and the film thickness is determined thereby.
【００３２】次にエツチングが開始すると、深さ測定部
８は光検出器２０の信号を深さ算出制御部６に入力する
（Ｓ４）。深さ算出制御部６は周期信号となる深さ信号
の極点を検出する（Ｓ５）。Next, when the etching starts, the depth measuring section 8 inputs the signal of the photodetector 20 to the depth calculation control section 6 (S4). The depth calculation control unit 6 detects an extreme point of the depth signal that becomes a periodic signal (S5).
【００３３】深さ算出は、従来の技術と同様にで述べた
ように信号が半周期（あるいは一周期）変化したとき、
深さ算出基準値だけ深さが変化したとして深さを求め
る。深さ算出基準値は、深さ算出基準値補正部５からの
出力値を用いる。The depth calculation is performed when the signal changes by a half cycle (or one cycle), as described in the same manner as in the prior art.
The depth is determined assuming that the depth has changed by the depth calculation reference value. The output value from the depth calculation reference value correction unit 5 is used as the depth calculation reference value.
【００３４】一方、膜厚測定部９は膜厚を、単位時間
（例えば１ｓｅｃ）ごとに分光器１４からの分光スペク
トルを膜厚算出部で算出し（Ｓ６）、つぎにマスクエッ
チング速度算出部４で１単位時間前の膜厚値と比較して
その差から、１単位時間あたりの膜厚変化量、つまりマ
スク１５のエッチング速度を算出する（Ｓ７）。On the other hand, the film thickness measuring section 9 calculates the film thickness by the film thickness calculating section at every unit time (for example, 1 sec) from the spectroscope 14 (S6). Then, an amount of change in film thickness per unit time, that is, an etching rate of the mask 15 is calculated from the difference with the film thickness value one unit time ago (S7).
【００３５】さらに深さ算出基準値補正部５では、算出
したマスク１５のエッチング速度と、予め判っているシ
リコンウエハＷのエッチング速度の比であるエッチング
選択比を算出する（Ｓ８）。Further, the depth calculation reference value correction section 5 calculates an etching selectivity which is a ratio of the calculated etching rate of the mask 15 to the etching rate of the silicon wafer W known in advance (S8).
【００３６】そのエッチング選択比から、図１０に示し
たような予め求めてあるエッチング選択比と深さ算出基
準値となる信号半周期の深さの関係を用いて深さ算出基
準値（補正値）を算出する（Ｓ９）。From the etching selectivity, a depth calculation reference value (correction value) is obtained by using a relationship between the etching selectivity previously determined as shown in FIG. 10 and the depth of a signal half cycle as a depth calculation reference value. ) Is calculated (S9).
【００３７】なお、深さ算出制御部６で極点が検出され
深さを算出する場合の基準値は、深さ信号が極点から極
点まで変化した間に求まった基準値の平均値を算出して
（Ｓ１０）用いる。The reference value for calculating the depth when the pole is detected by the depth calculation control unit 6 is calculated by calculating the average of the reference values obtained while the depth signal changes from pole to pole. (S10) Used.
【００３８】さらに、従来例と同様に深さ信号の極点を
検出（Ｓ１１）し、それにより、図９（ｂ）に示すよう
に、エッチイング深さを平均基準値から算出（Ｓ１２）
し、エッチングのプロセスの終点を制御している。Further, the extreme point of the depth signal is detected in the same manner as in the conventional example (S11), whereby the etching depth is calculated from the average reference value as shown in FIG. 9B (S12).
And controls the end point of the etching process.
【００３９】また、上述の実施の形態では、シリコンウ
エハＷへの溝の作成プロセスでの溝深さの測定について
説明したが、図７に示したような多層膜の場合も同様に
行うことができる。、例えば、シリコン基板の表面にＳ
ｉＯ２膜が形成されている多層膜で、ＳｉＯ２膜に所定
の溝をエッチングで形成する場合、膜厚測定部９と深さ
測定部８とにより同様に溝の深さを測定することがで
き、溝作成のエッチングプロセスに対しても同様に適用
可能することができる。Further, in the above-described embodiment, the measurement of the groove depth in the process of forming the groove in the silicon wafer W has been described. However, the same can be applied to a multilayer film as shown in FIG. it can. For example, on the surface of a silicon substrate, S
When a predetermined groove is formed in the SiO 2 film by etching in the multilayer film having the iO 2 film formed thereon, the depth of the groove can be measured by the film thickness measuring unit 9 and the depth measuring unit 8 in the same manner. Thus, the present invention can be similarly applied to an etching process for forming a groove.
【００４０】なお、従来技術では、エツチング選択比は
プロセスで固定していたため、ウエハ間で選択比がばら
つくと、算出した深さにも誤差が生じ、高精度な深さ測
定が不可能であったが、上述の構成によればエツチング
選択比を測定装置自体で算出できるため、ウエハが変更
しても誤差がなく、高精度な溝深さ測定ができる。In the prior art, since the etching selection ratio is fixed in the process, if the selection ratio varies between wafers, an error occurs in the calculated depth, and high-precision depth measurement is impossible. However, according to the above configuration, the etching selection ratio can be calculated by the measuring apparatus itself, so that even if the wafer is changed, there is no error and the groove depth can be measured with high accuracy.
【００４１】[0041]
【発明の効果】本発明によれば、被測定体のウエハ毎の
エツチング選択比を測定装置自体で算出できるため、ウ
エハが変更しても誤差がなく、高精度な溝深さ測定が可
能になった。According to the present invention, since the etching selection ratio of each object to be measured for each wafer can be calculated by the measuring apparatus itself, there is no error even if the wafer is changed, and the groove depth can be measured with high accuracy. became.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明の実施の形態を示す測定装置の模式図。FIG. 1 is a schematic view of a measuring device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施の形態を示す測定ヘッドの構成
図。FIG. 2 is a configuration diagram of a measuring head showing an embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施の形態を示す膜厚測定部の光学系
の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of an optical system of a film thickness measurement unit according to the embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施の形態を示す膜厚測定のフローチ
ャート。FIG. 4 is a flowchart of film thickness measurement according to the embodiment of the present invention.
【図５】本発明の実施の形態を示す膜厚測定の測定開始
状態の説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a measurement start state of film thickness measurement according to the embodiment of the present invention.
【図６】本発明の実施の形態を示す膜厚測定の測定原理
の説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of a measurement principle of film thickness measurement according to the embodiment of the present invention.
【図７】本発明の実施の形態の変形例を示す説明図。FIG. 7 is an explanatory view showing a modification of the embodiment of the present invention.
【図８】シリコンウエハのエッチング工程の説明図で、
（ａ）は加工前、。（ｂ）は加工後を示している。FIG. 8 is an explanatory diagram of a silicon wafer etching process;
(A) before processing. (B) shows the state after processing.
【図９】従来のエッチング溝の深さの測定原理の説明図
で、（ａ）は光学的な光路の説明図で、（ｂ）はエッチ
ング深さの算出原理の説明図。9A and 9B are explanatory diagrams of a conventional principle of measuring the depth of an etching groove, FIG. 9A is an explanatory diagram of an optical path, and FIG. 9B is an explanatory diagram of a calculation principle of an etching depth.
【図１０】エッチング選択比と出力信号の半周期の深さ
との関係を示すグラフ。FIG. 10 is a graph showing a relationship between an etching selectivity and a half cycle depth of an output signal.
１…チャンバ、２…測定ヘッド、３…マスク膜厚算出
部、４…マスクエッチング速度算出部、５…深さ算出基
準値補正部、６…深さ算出制御部、７…観察窓、８…深
さ測定部、９…膜厚測定部、１４…分光器、１５、３２
…マスク、１９…干渉フィルタ、２０…光検出器、３１
…溝、３３…光センサDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Chamber, 2 ... Measurement head, 3 ... Mask film thickness calculation part, 4 ... Mask etching rate calculation part, 5 ... Depth calculation reference value correction part, 6 ... Depth calculation control part, 7 ... Observation window, 8 ... Depth measuring unit, 9: film thickness measuring unit, 14: spectroscope, 15, 32
... mask, 19 ... interference filter, 20 ... photodetector, 31
... Groove, 33 ... Optical sensor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井ノ本 実 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 Ｆターム(参考） 2F065 AA25 BB13 CC19 DD03 FF51 GG02 GG03 GG22 HH13 JJ01 LL02 LL22 LL46 MM03 4M106 AA01 BA04 CA48 CA57 CA70 DH12 DH60 DJ04 DJ18 DJ19 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Minoru Inomoto 33F, Shinisogo-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term in Toshiba Institute of Industrial Science 2F065 AA25 BB13 CC19 DD03 FF51 GG02 GG03 GG22 HH13 JJ01 LL02 LL22 LL46 MM03 4M106 AA01 BA04 CA48 CA57 CA70 DH12 DH60 DJ04 DJ18 DJ19
Claims (7)
工部を有する半導体ウエハに単色光を照射し、前記エッ
チング被加工部と前記マスク表面からの２つの反射光に
よる干渉光によって前記エッチング被加工部のエッチン
グ深さを測定するエッチング深さ方法において、 前記マスクのエッチング速度をエッチング加工中に測定
し、その値から前記エッチング被加工部と前記マスクの
エッチング速度の比をであるエッチング選択比を算出
し、そのエッチング選択比を用いてエッチング深さ測定
値を補正することを特徴とするエッチング深さ測定方
法。1. A semiconductor wafer having a portion to be etched which is not covered by a mask is irradiated with monochromatic light, and the portion to be etched is caused by interference light of two reflected lights from the portion to be etched and the mask surface. In the etching depth method for measuring the etching depth, the etching rate of the mask is measured during etching, and the etching selectivity, which is the ratio of the etching rate of the portion to be etched and the mask, is calculated from the value. And an etching depth measurement value corrected by using the etching selectivity.
タベースに収納されているデータと比較して算出される
ことを特徴とする請求項１記載のエッチング深さ測定方
法。2. The etching depth measuring method according to claim 1, wherein said etching depth measurement value is calculated by comparing with data stored in a database in advance.
データは、前記干渉光の強度と波長との相関を示すデー
タであることを特徴とする請求項２記載のエッチング深
さ測定方法。3. The etching depth measuring method according to claim 2, wherein the data stored in the database in advance is data indicating a correlation between the intensity and the wavelength of the interference light.
続している測定部を有する測定ヘッドと、この測定ヘッ
ドからの測定結果が入力されそれに基づいてマスクの膜
厚を算出するるマスク膜厚算出部と、このマスク膜厚算
出部からの信号が入力されそれによって前記マスクのエ
ッチング速度を算出するるマスクエッチング速度算出部
と、このマスクエッチング速度算出部からの信号が入力
され深さ算出基準値補正値を算出する深さ算出基準値補
正部と、この深さ算出基準値補正部と接続した深さ算出
制御部とを有することを特徴とするエッチング深さ測定
装置。4. A measuring head having a measuring part connected to an etching chamber via an observation window, and a mask film thickness calculator for receiving a measurement result from the measuring head and calculating a mask film thickness based on the measurement result. Part, a signal from the mask film thickness calculator, a mask etching rate calculator for calculating the etching rate of the mask based on the signal, and a signal from the mask etching rate calculator, and a depth calculation reference value. An etching depth measuring device comprising: a depth calculation reference value correction unit for calculating a correction value; and a depth calculation control unit connected to the depth calculation reference value correction unit.
と深さ測定部とを具備していることを特徴とする請求項
４記載のエッチング深さ測定装置。5. The etching depth measuring apparatus according to claim 4, wherein the measuring section of the measuring head includes a film thickness measuring section and a depth measuring section.
ぞれ独立して自動ＸＹステージを備えていることを特徴
とする請求項５記載のエッチング深さ測定装置。6. The etching depth measuring apparatus according to claim 5, wherein the film thickness measuring section and the depth measuring section each have an independent XY stage.
光学系であることを特徴とする請求項５又は６記載のエ
ッチング深さ測定装置。7. The etching depth measuring apparatus according to claim 5, wherein the optical system of the film thickness measuring section is a confocal optical system.
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