发明名称 半导体元件制程的终点判定方法与装置以及使用此方法与装置的被处理材的处理方法与装置
摘要 设定对第一被处理材的预定层差的干涉光的微分值的以波长为参数的标准图案,与对被处理材的预定罩幕残膜厚度的干涉光的微分值的以波长为参数的标准图案。接着,关于复数波长分别测定关于与前述第一被处理材相同构成的第二被处理材的干涉光强度,求出以该被测定的干涉光强度的微分值的波长为参数的实图案。根据前述标准图案与前述微分值的实图案,求出前述第二被处理材的层差与罩幕残膜厚度。
申请公布号 TW517306 申请公布日期 2003.01.11
申请号 TW090121996 申请日期 2001.09.05
申请人 日立制作所股份有限公司 发明人 臼井建人;藤井敬;吉开元彦;加治哲德;山本秀之
分类号 H01L21/3065 主分类号 H01L21/3065
代理机构 代理人 林志刚 台北巿南京东路二段一二五号七楼
主权项 2.一种半导体元件制程中的膜的处理量测定方法,包含:a)设定对第一被处理材(4.5等)的膜的预定处理的干涉光的微分値的以波长为参数的第一被处理材的标准图案之步骤;b)关于复数波长分别测定关于与该第一被处理材相同构成的第二被处理材(4.5等)的干涉光强度,求出以该被测定的干涉光强度的微分値的波长为参数的实图案之步骤:c)根据该第一被处理材的标准图案与该实图案,求出该第二被处理材的膜的处理量(43)之步骤;以及d)若该第二被处理材的膜的处理量为预定値的话,切换制程条件进行处理之步骤。(蚀刻量测定方法:第一实施例:由图案一致求出蚀刻量:图1-4)3.一种测定被处理材的蚀刻量之蚀刻量测定方法,包含:a)设定对包含罩幕材(41)的第一被处理材(4)的预定蚀刻量的干涉光的微分値的以波长为参数的第一被处理材的标准图案(PS)之步骤(400);b)设定对该第一被处理材的该罩幕材的预定蚀刻量的干涉光的微分値的以波长为参数的罩幕材的标准图案(PM)之步骤(420);c)关于复数波长分别测定关于与该第一被处理材相同构成的第二被处理材(4)的干涉光强度,求出以该被测定的干涉光强度的微分値的波长为参数的实图案之步骤(402-408,424-428);以及d)根据该第一被处理材的标准图案与该罩幕材的标准图案(PS与PM)与该实图案,求出该第二被处理材的蚀刻量(44)之步骤(410,430,412)。(蚀刻量测定方法:以回归分析求出蚀刻量:第一实施例的变形:图5-7)4.一种测定被处理材的蚀刻量之蚀刻量测定方法,包含:a)设定对包含罩幕材(41)的第一被处理材(4)的复数预定蚀刻量的每一个之干涉光的微分値的以波长为参数的第一被处理材的标准图案(PS)之步骤(500);b)设定对该第一被处理材的该罩幕材的复数预定蚀刻量的每一个之干涉光的微分値的以波长为参数的罩幕材的标准图案(PM)之步骤(520);c)关于复数波长分别测定关于与该第一被处理材相同构成的第二被处理材(4)的干涉光强度,求出以该被测定的干涉光强度的微分値的波长为参数的实图案之步骤(502-508,524-528);d)根据该第一被处理材的标准图案与该罩幕材的标准图案(PS与PM)与该实图案,求出该第二被处理材的蚀刻量之步骤(510-515,530-535);以及e)藉由使用以步骤d)所求出的过去的该第二被处理材的蚀刻量之回归分析,求出在目前的该第二被处理材的蚀刻量(S、M)之步骤(516,536)。5.一种测定被处理材的蚀刻量之蚀刻量测定方法,包含:a)设定对包含第一被处理材(5)的复数预定蚀刻量的每一个之干涉光的微分値的以波长为参数的第一被处理材的标准图案(PZ)之步骤(600);b)关于复数波长分别测定关于与该第一被处理材相同构成的第二被处理材(5)的干涉光强度,求出以该被测定的干涉光强度的微分値的波长为参数的实图案之步骤(602-608);c)根据该第一被处理材的标准图案与该实图案,求出该第二被处理材的蚀刻量之步骤(610-615);以及d)藉由使用以步骤c)所求出的过去的该第二被处理材的蚀刻量之回归分析,预测该第二被处理材的蚀刻量为目标値的时刻之步骤(616,618)。6.如申请专利范围第5项所述之蚀刻量测定方法,其中更具备藉由使用以步骤c)所求出的过去的该第二被处理材的蚀刻量之该回归分析,求出蚀刻速度之步骤。7.如申请专利范围第5项所述之蚀刻量测定方法,其中更具备藉由使用以步骤c)所求出的过去的该第二被处理材的蚀刻量之该回归分析,求出该第二被处理材的初期厚度之步骤。(蚀刻深度测定:第三实施例:图12-14)8.如申请专利范围第5项所述之蚀刻量测定方法,其中更具备藉由使用以步骤c)所求出的过去的该第二被处理材的蚀刻量之该回归分析,求出该第二被处理材的初期膜厚与残膜厚度之步骤,根据该求出的该第二被处理材的初期膜厚与残膜厚度求出该第二被处理材的蚀刻深度之步骤。(多层构造的膜厚管理:预定残膜→蚀刻条件切换:图15-17)9.一种叠层复数层膜的半导体元件中的被处理材的处理方法,包含:测定该被处理材的残膜厚度之步骤;以及若该残膜厚度为预定値的话,切换蚀刻条件进行蚀刻处理之步骤。(多层构造的膜厚管理:残膜管理→蚀刻条件切换:图15-17)10.一种被处理材的蚀刻方法,系在叠层复数层膜的半导体元件中形成于具有厚度不同的部分之底层膜上,包含:测定形成于厚的底层膜部分上的该被处理材的残膜厚度之步骤;以及根据该被测定的该被处理材的残膜厚度管理蚀刻处理之步骤。11.如申请专利范围第10项所述之被处理材的蚀刻方法,其中更具备若该被测定的该被处理材的残膜厚度为预定値的话,切换蚀刻条件进行蚀刻处理之步骤。(多层构造的膜厚管理:残膜管理→蚀刻条件切换:图15-17)12.一种叠层复数层膜的半导体元件中的被处理材的蚀刻方法,包含:a)设定对第一被处理材(7)的复数预定蚀刻量的每一个之干涉光的微分値的以波长为参数的第一被处理材的标准图案(PZ)之步骤(800-801);b)关于复数波长分别测定关于与该第一被处理材相同构成的第二被处理材(7)的干涉光强度,求出以该被测定的干涉光强度的微分値的波长为参数的实图案之步骤(802-808);c)根据该第一被处理材的标准图案与该实图案,求出该第二被处理材的蚀刻量之步骤(810-815);d)藉由使用以步骤c)所求出的过去的该第二被处理材的蚀刻量之回归分析,求出该第二被处理材的残膜厚度之步骤(816,618);以及e)若该求出的该被处理材的残膜厚度为预定値的话,切换蚀刻条件进行蚀刻处理之步骤。(制程量测定装置:上位概念申请专利范围:对应申请专利范围第1项)13.一种半导体元件制程中的膜的处理量测定装置,包含:设定对第一被处理材(4.5等)的膜的预定处理量之干涉光的微分値的以波长为参数的第一被处理材的标准图案之单元;关于复数波长分别测定关于与该第一被处理材相同构成的第二被处理材(4.5等)的干涉光强度,求出以该被测定的干涉光强度的微分値的波长为参数的实图案之单元;以及根据该第一被处理材的标准图案与该实图案,求出该第二被处理材的膜处理量(43)之单元。(制程量测定装置:预定制程量→制程条件切换:对应申请专利范围第2项)14.一种半导体元件制程中的膜的处理量测定装置,包含:设定对第一被处理材(4.5等)的预定制程量之干涉光的微分値的以波长为参数的第一被处理材的标准图案之单元;关于复数波长分别测定关于与该第一被处理材相同构成的第二被处理材(4.5等)的干涉光强度,求出以该被测定的干涉光强度的微分値的波长为参数的实图案之单元;根据该第一被处理材的标准图案与该实图案,求出该第二被处理材的膜的处理量(43)之单元;以及若该第二被处理材的膜的处理量为预定値的话,切换制程条件进行处理之单元。(蚀刻量测定装置:第一实施例:对应由图案一致求出蚀刻量:申请专利范围第3项:图1-4)15.一种测定被处理材的蚀刻量之蚀刻量测定装置,包含:设定对包含罩幕材(41)的第一被处理材(4)的预定蚀刻量的干涉光的微分値的以波长为参数的第一被处理材的标准图案(PS)之单元;设定对该第一被处理材的该罩幕材的预定蚀刻量的干涉光的微分値的以波长为参数的罩幕材的标准图案(PM)之单元;关于复数波长分别测定关于与该第一被处理材相同构成的第二被处理材(4)的干涉光强度,求出以该被测定的干涉光强度的微分値的波长为参数的实图案之单元;以及根据该第一被处理材的标准图案与该罩幕材的标准图案(PS与PM)与该实图案,求出该第二被处理材的蚀刻量(44)之单元。(蚀刻量测定装置:以回归分析求出蚀刻量:第一实施例的变形:对应申请专利范围第4项:图5-7)16.一种测定被处理材的蚀刻量之蚀刻量测定装置,包含:设定对包含罩幕材(41)的第一被处理材(4)的复数预定蚀刻量的每一个之干涉光的微分値的以波长为参数的第一被处理材的标准图案(PS)之单元;设定对该第一被处理材的该罩幕材的复数预定蚀刻量的每一个之干涉光的微分値的以波长为参数的罩幕材的标准图案(PM)之单元;关于复数波长分别测定关于与该第一被处理材相同构成的第二被处理材(4)的干涉光强度,求出以该被测定的干涉光强度的微分値的波长为参数的实图案之单元;根据该第一被处理材的标准图案与该罩幕材的标准图案(PS与PM)与该实图案,求出该第二被处理材的蚀刻量之单元;以及藉由使用该求出的过去的该第二被处理材的蚀刻量之回归分析,求出在目前的该第二被处理材的蚀刻量(S、M)之单元。(蚀刻量测定装置:以回归分析推定蚀刻量:第二实施例:对应申请专利范围第5项:图8-11)17.一种测定被处理材的蚀刻量之蚀刻量测定装置,包含:设定对第一被处理材(5)的复数预定蚀刻量的每一个之干涉光的微分値的以波长为参数的第一被处理材的标准图案(PZ)之单元;关于复数波长分别测定关于与该第一被处理材相同构成的第二被处理材(5)的干涉光强度,求出以该被测定的干涉光强度的微分値的波长为参数的实图案之单元;根据该第一被处理材的标准图案与该实图案,求出该第二被处理材的蚀刻量之单元;以及藉由使用该求出的过去的该第二被处理材的蚀刻量之回归分析,预测该第二被处理材的蚀刻量为目标値的时刻之单元。(蚀刻深度测定:第三实施例:图12-14)18.如申请专利范围第17项所述之蚀刻量测定装置,其中更具备:藉由使用该求出的过去的该第二被处理材的蚀刻量之该回归分析,求出该第二被处理材的初期膜厚与残膜厚度之单元;以及根据该求出的该第二被处理材的初期膜厚与残膜厚度求出该第二被处理材的蚀刻深度之单元。(多层构造的膜厚管理:预定残膜→蚀刻条件切换:图15-17)19.一种叠层复数层膜的半导体元件中的被处理材的处理装置,包含:测定该被处理材的残膜厚度之单元;以及若该残膜厚度为预定値的话,切换蚀刻条件进行蚀刻处理之单元。(多层构造的膜厚管理:残膜管理→蚀刻条件切换:对应申请专利范围第10项:图15-17)20.一种被处理材的蚀刻装置,系在叠层复数层膜的半导体元件中形成于具有厚度不同的部分之底层膜上,包含:测定形成于厚的底层膜部分上的该被处理材的残膜厚度之单元;以及根据该被测定的该被处理材的残膜厚度管理蚀刻处理之单元。21.如申请专利范围第20项所述之被处理材的蚀刻装置,其中更具备若该被测定的该被处理材的残膜厚度为预定値的话,切换蚀刻条件进行蚀刻处理之单元。(多层构造的膜厚管理:残膜管理→蚀刻条件切换:对应申请专利范围第12项:图15-17)22.一种叠层复数层膜的半导体元件中的被处理材的蚀刻装置,包含:设定对第一被处理材(7)的复数预定蚀刻量的每一个之干涉光的微分値的以波长为参数的第一被处理材的标准图案(PZ)之单元;关于复数波长分别测定关于与该第一被处理材相同构成的第二被处理材(7)的干涉光强度,求出以该被测定的干涉光强度的微分値的波长为参数的实图案之单元;根据该第一被处理材的标准图案与该实图案,求出该第二被处理材的蚀刻量之单元;藉由使用该求出的过去的该第二被处理材的蚀刻量之回归分析,求出该第二被处理材的残膜厚度之单元;以及若该求出的该被处理材的残膜厚度为预定値的话,切换蚀刻条件进行蚀刻处理之单元。23.一种半导体元件制程的终点判定方法,其特征包含:a)设定对包含罩幕材的第一被处理材的预定蚀刻量的干涉光的微分値的以波长为参数的第一被处理材的标准图案之步骤;b)设定对该第一被处理材的该罩幕材的预定蚀刻量的干涉光的微分値的以波长为参数的罩幕材的标准图案之步骤:c)关于复数波长分别测定关于与该第一被处理材相同构成的第二被处理材的干涉光强度,求出以该被测定的干涉光强度的微分値的波长为参数的实图案之步骤;d)根据该第一被处理材的标准图案与该罩幕材的标准图案与该实图案,求出该第二被处理材的蚀刻量之步骤;以及e)藉由该被求出的第二被处理材的蚀刻量,判定制程的终点之步骤。24.一种制程的终点判定方法,其特征包含:设定对第一被处理材的预定层差的干涉光的微分値的以波长为参数的标准图案,与对被处理材的预定罩幕残膜厚度的干涉光的微分値的以波长为参数的标准图案之步骤;关于复数波长分别测定关于与该第一被处理材相同构成的第二被处理材的干涉光强度,求出以该被测定的干涉光强度的微分値的以波长为参数的实图案之步骤;根据该标准图案与该微分値的实图案,求出该第二被处理材的层差与罩幕残膜厚度之步骤;以及藉由该被求出的第二被处理材的层差以及罩幕残膜厚度,判定制程的终点之步骤。25.一种半导体元件制程的终点判定装置,其特征包含:a)设定对包含罩幕材的第一被处理材的预定蚀刻量的干涉光的微分値的以波长为参数的第一被处理材的标准图案之单元;b)设定对该第一被处理材的该罩幕材的预定蚀刻量的干涉光的微分値的以波长为参数的罩幕材的标准图案之单元;c)关于复数波长分别测定关于与该第一被处理材相同构成的第二被处理材的干涉光强度,求出以该被测定的干涉光强度的微分値的波长为参数的实图案之单元;d)根据该第一被处理材的标准图案与该罩幕材的标准图案与该实图案,求出该第二被处理材的蚀刻量之单元;以及e)藉由该被求出的第二被处理材的蚀刻量,判定制程的终点之单元。26.一种制程的终点判定装置,其特征包含:设定对第一被处理材的预定层差的干涉光的微分値的以波长为参数的标准图案,与对被处理材的预定罩幕残膜厚度的干涉光的微分値的以波长为参数的标准图案之单元;关于复数波长分别测定关于与该第一被处理材相同构成的第二被处理材的干涉光强度,求出以该被测定的干涉光强度的微分値的以波长为参数的实图案之单元;根据该标准图案与该微分値的实图案,求出该第二被处理材的层差与罩幕残膜厚度之单元;以及藉由该被求出的第二被处理材的层差以及罩幕残膜厚度,判定制程的终点之单元。图式简单说明:图1系显示具备依照本发明的第一实施例之蚀刻量测定装置的半导体晶圆的蚀刻装置的全体构成之方块图。图2A系显示蚀刻处理途中的被处理材的纵剖面形状图。图2B、2C系分别显示不同波长干涉光的波形实图案的例子图。图3A、3B系以对应图2A、2B的A、B、C所示的矽晶圆的各被蚀刻表面,以及a、b、c所示的罩幕的各被蚀刻表面之干涉光的微系数値时系列资料的波长为参数的图。图4系显示以图1的蚀刻量测定装置求出进行蚀刻处理时,被处理材的层差以及罩幕残膜厚度的顺序之流程图。图5系显示具备依照本发明的第一实施例的变形例之蚀刻深度测定装置的半导体晶圆的蚀刻装置的全体构成之方块图。图6系显示图5的实施例的动作之流程图。图7系显示图5的实施例的蚀刻深度测定结果图。图8系显示具备依照本发明的第二实施例之残膜厚度测定装置的半导体晶圆的蚀刻装置的全体构成之方块图。图9系显示蚀刻处理途中的被处理材的纵剖面形状图。图10系显示图8的实施例的动作之流程图。图11系显示图8的实施例的多晶矽残膜厚度的测定结果以及回归直线的图。图12系显示具备依照本发明的第三实施例之蚀刻深度测定装置的半导体晶圆的蚀刻装置的全体构成之方块图。图13系显示蚀刻处理途中的被处理材的纵剖面形状图。图14系显示图12的实施例的动作之流程图。图15系显示具备依照本发明的第四实施例之蚀刻残膜测定装置的半导体晶圆的蚀刻装置的全体构成之方块图。图16系显示蚀刻处理途中的被处理材的纵剖面形状图。图17系显示图15的实施例的动作之流程图。
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