JPS6246530A - Detection of etching end point of metallic layer - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To prevent any side etching from happening by a method wherein a monitoring wafer and the other electrode of an ampere meter are immersed in an etching vessel to detect the etching end point of metallic layer. CONSTITUTION:One electrode 51 on an ampere meter 5 is formed into clip shape to be fixed on a facet of monitoring wafer 4. Besides the other electrode 52 on the ampere meter 5 is fixed on a platinum plate 6 formed into the same shape as that of wafer to immerse another wafer 3, the monitoring wafer 4 and the platinum plate 6 in an etching vessel 1 for starting etching process. When immersion time t2 elapsed, the etching process of metallic layer 42 is finished subject to the minimum current value of i1. Therefore the true etching terminal can be detected by means of setting up said current value i1 as the current value for finishing the etching process.

Description

【発明の詳細な説明】 、産１」シ１利１鉦野 この発明は、浸漬エツチング法でウェハの金属層をパタ
ーニングする際に、そのエツチングの終点を検出する方
法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for detecting the end point of etching when patterning a metal layer of a wafer by immersion etching.

従」聾旧支逝 半導体装置の製造工程において、ウェハ上に配線パター
ンを形成する工程がある。このような工程においては、
まず、ウェハ上に例えばアルミニウム等の金属層を被着
させた後、この金属層上にマスクとなるレジストをパタ
ーン付けさせる。そして、浸漬エツチング法によりエツ
チングする場合、これらウェハの複数枚を収納したウェ
ハキャリアをエツチング槽内に浸漬させて、レジストで
覆っていない金属層のエツチングを行っている。2. Description of the Related Art In the manufacturing process of a semiconductor device, there is a step of forming a wiring pattern on a wafer. In such a process,
First, a metal layer such as aluminum is deposited on a wafer, and then a resist serving as a mask is patterned on the metal layer. When etching is performed using the immersion etching method, a wafer carrier containing a plurality of these wafers is immersed in an etching bath, and the metal layer not covered with resist is etched.

ところで、この金属層のパターンエツチングに際し、そ
のエツチングの終点を検出するため、まず、キャリアに
収納したいずれかのウェハの周縁部に電流計の一方電極
を接続し、さらに他方電極と接続した例えば白金プレー
ト等をウェハと共にエツチング槽内に浸漬する。このよ
うに配置すれば、イオン化傾向に従いエッチャント内に
流出した全屈イオンを介して電流径路が構成されるので
、このときの電流値を検出することによりエツチング状
態をモニターし、電流値がエツチングの進行に伴い小さ
くなることを利用し、当該電流値が最小のときにエツチ
ングの終点として判断するようにしていた。By the way, in order to detect the end point of the etching when pattern etching the metal layer, first connect one electrode of an ammeter to the peripheral edge of one of the wafers housed in the carrier, and then connect the electrode of, for example, platinum, to the other electrode. The plate and the like are immersed together with the wafer in an etching bath. With this arrangement, a current path is formed through all the ions flowing into the etchant according to the ionization tendency, so the etching state can be monitored by detecting the current value at this time, and the current value is determined by the etching state. Taking advantage of the fact that the current value decreases as the etching progresses, the end point of etching is determined when the current value is at its minimum.

（”よ゛と　る−　占 ところで、浸漬エツチングにおいては、ウェハの周縁か
ら中心に向かって金属層がエツチングされる。したがっ
て、電流計に接続された電極を取付けたウェハの周縁部
付近の金ＴｉＡＮがエツチングされていても、ウェハの
中心付近の金属層が残ってしまう。このとき、中心付近
に残った金属層は電極とは導通していないため、結局ウ
ェハの中心付近に金属層がエツチングされずに残ってい
るにもかかわらずウェハのファセット部付近の金属層が
エツチングされたときに電流値の変化がなくなる。この
ように従来の方法では、エツチングの終点を確認しても
、ウェハのエツチングの真の終点を検出しているとは言
えず、電流の無変化状態になってから経験によりウェハ
の中心部まで完全にエツチングされるまで浸漬を継続す
るので、この間の設定時間を誤るとサイドエツチングが
進み配線パターンを不用に細くしてしまうという問題が
あうた。By the way, in immersion etching, the metal layer is etched from the periphery of the wafer toward the center. Even if the wafer is etched, the metal layer near the center of the wafer remains.At this time, the metal layer remaining near the center is not electrically connected to the electrode, so the metal layer ends up being etched near the center of the wafer. When the metal layer near the facets of the wafer is etched, there is no change in the current value even though the etching remains intact.In this way, with conventional methods, even if the end point of etching is confirmed, It cannot be said that the true end point of the wafer is detected, and the immersion continues until the current remains unchanged and the wafer is completely etched to the center, so if the setting time during this period is incorrect, the side A problem arose in that the etching progressed and the wiring pattern became unnecessarily thin.

よってこの発明の目的は、浸漬エツチングにおいてエツ
チングの真の終点を検出することにある。Therefore, an object of the present invention is to detect the true end point of etching in immersion etching.

ロ　占を１ンするための 上記目的を達成するため、この発明では、パターンエツ
チングしようとする金属層の直下に、当該金属層と同一
エッチャントでエツチングされない異種金属層を介在さ
せたウェハをモニタ用ウェハとして、このモニタ用ウェ
ハの周縁部に電流針の一方電極を取り付け、当該電流計
の他方電極をモニタ用ウェハの近傍に位置させるように
した。(b) In order to achieve the above-mentioned object of reducing the etch rate to 1, the present invention uses a wafer for monitoring in which a dissimilar metal layer that is not etched with the same etchant as the metal layer is interposed directly below the metal layer to be pattern etched. One electrode of a current needle was attached to the peripheral edge of this monitor wafer as a wafer, and the other electrode of the ammeter was positioned near the monitor wafer.

つまり、前記のモニタ用ウェハと電流計の他方電極とを
エツチング槽内に浸漬した状態にて、金属層のエツチン
グ終点を検出するようにした。なお、モニタ用ウェハと
他方電極とは隣り合う位置にさせる。That is, the etching end point of the metal layer was detected with the monitor wafer and the other electrode of the ammeter immersed in the etching bath. Note that the monitor wafer and the other electrode are positioned adjacent to each other.

飢 ウェハのファセット部付近つまり電流計の一方電極が取
付けられた部分がエツチングされて、ウェハの中心付近
の金ｍｒｆｉが残った状態においても、残った金属層は
異種金属層を介して電流計の一方電極と導通しているか
ら、残りの金属層がエツチングされるまで電流は流れつ
づける。Even if the area near the facet of the wafer, that is, the area where one electrode of the ammeter is attached, is etched and the gold mrfi near the center of the wafer remains, the remaining metal layer will pass through the dissimilar metal layer to the area where one electrode of the ammeter is attached. Since it is electrically connected to one electrode, current continues to flow until the remaining metal layer is etched.

１里週 第１図はこの発明の一実施例の概要を示す説明図である
。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of an embodiment of the present invention.

同図において、ｌはエツチング液が充填されるエツチン
グ槽である。このエツチング槽１内には、ウェハキャリ
ア２に収納された複数枚のウェハ３が浸漬される。ウェ
ハ３は、第２図に示すようにアルミニウム等からなる金
属層３１が１μｍ程度形成されていると共に、マスクと
してのレジスト３２がパターン付けされている。４はモ
ニタ用ウェハで、このモニタ用ウェハ４は、第３図に示
すようにＴｉ−Ｗ等の異種金属層４１が１０００人程度
形成されていると共に、金属層３１と同一の金属層４２
が１μｍ程度形成され、しかも前記レジスト３２と同様
にしてレジスト４３がパターン付けされている。即ち、
異種金属層４１は、金属層４２の直下に設けられていて
、異種金属層４１を除く各層はエツチングすべきウェハ
３に形成される各層と略同−条件で形成されている。In the figure, l is an etching tank filled with an etching solution. A plurality of wafers 3 housed in a wafer carrier 2 are immersed in the etching bath 1. On the wafer 3, as shown in FIG. 2, a metal layer 31 made of aluminum or the like is formed to a thickness of about 1 μm, and a resist 32 as a mask is patterned. Reference numeral 4 denotes a monitor wafer, and as shown in FIG.
A resist 43 is formed to have a thickness of about 1 μm, and is patterned in the same manner as the resist 32. That is,
The different metal layer 41 is provided directly below the metal layer 42, and each layer except the different metal layer 41 is formed under substantially the same conditions as each layer formed on the wafer 3 to be etched.

５は電流計であって、その一方電極５１はクリップ状に
形成されており、モニタ用ウェハ４のファセット部に取
付られている。また、電流計５の他方電極５２は、ウェ
ハと同一形状に形成された白金プレート６に取付けられ
ている。Reference numeral 5 denotes an ammeter, one electrode 51 of which is formed in the shape of a clip, and is attached to the facet portion of the monitor wafer 4. Further, the other electrode 52 of the ammeter 5 is attached to a platinum plate 6 formed in the same shape as the wafer.

しかして、ウェハ３と、モニタ用ウェハ４と、白金プレ
ート６とをエツチング槽１内に浸漬してエツチングを開
始させる。The wafer 3, monitor wafer 4, and platinum plate 6 are then immersed in the etching tank 1 to start etching.

このエツチングの進行状態を第４図および第５図に従っ
て説明する。まず、浸漬時間ｔｏ−ｔ。The progress of this etching will be explained with reference to FIGS. 4 and 5. First, the immersion time to-t.

間では、第５図（ａｌに示すように金属層４２のエツチ
ングが進行し、そのときのエツチング量に基づく電流値
は１２で略一定となる。浸漬時間ｔ、〜ｔ２間では、第
５図（ｂ）に示すように金属層４２がツブツブ状に残っ
ている状態となり、電流値は１２からｉｌまで徐々に小
さくなる。゛そして、浸漬時間ｔ２になると第５図（Ｃ
）に示すように金属層４２の工ソチングが終了し、電流
値はｉｌで最小値となる。Between the immersion times t and t2, the etching of the metal layer 42 progresses as shown in FIG. As shown in FIG. 5(b), the metal layer 42 remains in a lumpy state, and the current value gradually decreases from 12 to il. Then, when the immersion time t2 comes, FIG.
), the sowing of the metal layer 42 is completed, and the current value reaches its minimum value at il.

従って、この電流値ｉ、をエツチング終点の電流値とし
て設定しておき、この電流値１１を確認してエツチング
を終了させるように予め設定しておけば、エツチングの
真の終点を検出していると言える。なお、浸漬時間ｔ２
から後の電流値は、ｉ、のまま略一定になるが、Ｏは示
さない。なぜなら、残すべき金属層４２つまり配線パタ
ーンとなる部分のサイドエツチングが僅かに進むからで
ある。Therefore, if this current value i is set as the current value at the end point of etching, and if the current value 11 is confirmed and the etching is completed in advance, the true end point of etching can be detected. I can say that. In addition, the immersion time t2
The current value after is approximately constant at i, but O is not shown. This is because the side etching of the metal layer 42 to be left, that is, the portion that will become the wiring pattern, progresses slightly.

しかして、モニタ用ウェハ４のレジスト４３で覆われて
いない金属層４２の一部が中心付近で残っている場合に
は、残りの金属層４２がその直下に設けた異種金属層４
１と導通しているから、電流値１２〜ｉ、の間の値にな
っており、まだエツチングの終点の電流値を示していな
い。ところが、従来ではこの時点でエツチングの終点を
示していたから、この後前記残りの金属層４２のエツチ
ングを行うための見込時間を必要としていた。Therefore, if a part of the metal layer 42 not covered with the resist 43 of the monitor wafer 4 remains near the center, the remaining metal layer 42 covers the dissimilar metal layer 4 provided directly below it.
1, the current value is between 12 and i, and does not yet indicate the current value at the end point of etching. However, in the prior art, this point indicated the end point of etching, and an estimated time was required for etching the remaining metal layer 42 thereafter.

なお、本実施例ではモニター用ウェハのみに異種金属層
を形成するものとして説明したが、全ウェハにつき異種
金属層を設けてもよく、その場合には金属層のエツチン
グ完了後他のエッチャントにより取り除くことが必要で
あるが、異種金属層は金属層に比べて極めて薄く形成す
るのでこれを除去するエツチング終点を介しても配線パ
ターンに影響は現れない。In this example, the different metal layer was described as being formed only on the monitor wafer, but the different metal layer may be provided on all wafers, and in that case, it is removed with another etchant after the metal layer is etched. However, since the dissimilar metal layer is formed extremely thinly compared to the metal layer, the wiring pattern will not be affected even if the dissimilar metal layer is removed at the etching end point.

五朋豆昼且 以上説明したように、この発明によれば、モニタ用ウェ
ハの中心付近に金属層の一部が残っているときにおいて
、当該残った金属層がその直下の異種金属層を介して電
流計の一方電極に導通しているから、電流計の電流値は
さらに小さくなる。As explained above, according to the present invention, when a portion of the metal layer remains near the center of the monitor wafer, the remaining metal layer is transferred through the dissimilar metal layer immediately below it. Since the current is connected to one electrode of the ammeter, the current value of the ammeter becomes even smaller.

つまり、金属層のエツチングすべき部分が残らないよう
にエツチングされるまで、電流計が最小値を示さないか
ら、従来のようにエツチング終点を検出した後において
エツチングの残りをエツチングするための見込み時間を
わざわざ設ける必要がなくなる。従、て、この発明は、
金属層のエツチングの真の終点を検出することができる
から、再現性の良い配線パターンを容易に製造すること
ができる。In other words, since the ammeter does not indicate the minimum value until the metal layer has been etched so that no part of the metal layer remains to be etched, the expected time to etch the remainder after detecting the end point of etching as in the conventional method is There is no need to go out of your way to provide one. Accordingly, this invention is
Since the true end point of etching the metal layer can be detected, wiring patterns with good reproducibility can be easily manufactured.

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

第１図はこの発明の一実施例の概要を示す説明図、第２
図はウェハ３の断面説明図、第３図はモニタ用ウェハ４
を示す断面説明図、第４図は浸漬時間と電流値との関係
図、第５図はエツチングの進行状態を示すモニタ用ウェ
ハ４の断面説明図である。 １・・・エツチング槽 ３・・・ウェハ ４・・・モニタ用ウェハ ４１・・・異種金属層 ４２・・・金属層 ５・・・電流計 ５１・・・一方電極 ５２・・・他方電極。 特許出願人　　　　ローム株式会社 代理人　弁理士　　大　西　孝　治 第１ｒＡ 第　４　図 ｘ、ノ５＞’ｆ＊ｍ 第２図 第３図 第５図FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is an explanatory cross-sectional view of the wafer 3, and Figure 3 is a monitor wafer 4.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between immersion time and current value, and FIG. 5 is a cross-sectional diagram of the monitor wafer 4 showing the progress of etching. 1... Etching bath 3... Wafer 4... Monitor wafer 41... Different metal layer 42... Metal layer 5... Ammeter 51... One electrode 52... Other electrode. Patent Applicant ROHM Co., Ltd. Agent Patent Attorney Takaharu Ohnishi No. 1rA Figure 4 x, No. 5>'f*m Figure 2 Figure 3 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）エッチングすべき金属層の直下に、異種金属層を
形成してモニタ用ウエハとし、このモニタ用ウエハの周
縁部に電流計の一方電極を取付けてエッチング槽内に浸
漬すると共に、前記電流計の他方電極を前記モニタ用ウ
エハの近傍に浸漬し、前記モニタ用ウエハの金属層が選
択的にエッチングされ、当該金属層が、前記異種金属層
が露出するまでエッチングされたとき、そのエッチング
量に基づく電流値をエッチングの終点として判断するこ
とを特徴とするエッチング終点の検出方法。(1) A different metal layer is formed directly under the metal layer to be etched to form a monitor wafer, one electrode of an ammeter is attached to the peripheral edge of the monitor wafer, and the monitor wafer is immersed in an etching tank, and the current When the other electrode of the meter is immersed near the monitor wafer and the metal layer of the monitor wafer is selectively etched until the dissimilar metal layer is exposed, the amount of etching is determined. A method for detecting an etching end point, characterized in that a current value based on is determined as an etching end point.