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JP2003188150A - Semiconductor process monitoring method and semiconductor process monitoring system - Google Patents

Semiconductor process monitoring method and semiconductor process monitoring system

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Publication number
JP2003188150A
JP2003188150A JP2001383209A JP2001383209A JP2003188150A JP 2003188150 A JP2003188150 A JP 2003188150A JP 2001383209 A JP2001383209 A JP 2001383209A JP 2001383209 A JP2001383209 A JP 2001383209A JP 2003188150 A JP2003188150 A JP 2003188150A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
thickness
physical quantity
semiconductor substrate
impedance
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.)
Pending
Application number
JP2001383209A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaharu Yasuda
正治 安田
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.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works 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 Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP2001383209A priority Critical patent/JP2003188150A/en
Publication of JP2003188150A publication Critical patent/JP2003188150A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for monitoring a semiconductor process by which measurement of the thickness or the like of a film formed on a semiconductor substrate can be easily performed in a nondestructive manner and to provide a monitoring system. <P>SOLUTION: With respect to the semiconductor process monitoring method by which the thickness of a semiconductor substrate is processed by a plasma, the correlation between the physical quantity of the plasma necessary for the plasma processing and the variation in the thickness of a semiconductor substrate 8 to be processed is previously obtained. When the semiconductor substrate 8 is subjected to a plasma processing, the physical quantity of the plasma during the plasma processing is measured and the variation in the thickness or the thickness of the semiconductor substrate 8 is calculated according to the correlation. The plasma processing is completed when the thickness of the semiconductor substrate 8 reaches the desired thickness. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素子
の製造工程における、半導体基板の厚み加工状態等を検
査する半導体プロセスモニタリング方法及び半導体プロ
セスモニタリング装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor process monitoring method and a semiconductor process monitoring apparatus for inspecting a thickness processing state of a semiconductor substrate in a semiconductor element manufacturing process, for example.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体プロセスモニタリング方法
としては、例えば、光学式やX線や赤外線等を用いて半
導体基板上に形成した酸化膜等の膜厚を計測する方法
や、測微計やSEM(走査電子顕微鏡、Scannin
g Electron Microscope)を用い
て半導体基板の断面構造を直接観察して、半導体基板上
に形成した酸化膜等の膜厚を計測する方法があげられ
る。
2. Description of the Related Art As a conventional semiconductor process monitoring method, for example, a method of measuring the film thickness of an oxide film or the like formed on a semiconductor substrate using an optical method, X-ray, infrared ray, etc., a micrometer or an SEM is used. (Scanning electron microscope, Scannin
There is a method of directly observing the cross-sectional structure of the semiconductor substrate using g Electron Microscope) and measuring the film thickness of an oxide film or the like formed on the semiconductor substrate.

【0003】光学式の計測方法は、光を被検査サンプル
である半導体基板に照射させて、光の屈折率等より半導
体基板からの反射波を解析して、半導体基板上の酸化膜
等の膜厚を計測するものである。
In the optical measuring method, a semiconductor substrate which is a sample to be inspected is irradiated with light, and a reflected wave from the semiconductor substrate is analyzed based on a refractive index of light and the like, and a film such as an oxide film on the semiconductor substrate is analyzed. It measures the thickness.

【0004】また、赤外線を用いた計測方法は、赤外線
を半導体基板の片側より照射させて、もう片側から半導
体基板を通過してくる赤外線強度を計測することで、半
導体基板上に形成した酸化膜等の膜厚を計測するもので
ある。X線を用いた計測方法も、赤外線を用いた計測方
法と同様に半導体基板上に形成した酸化膜等の膜厚を計
測するものである。
In addition, the measuring method using infrared rays is to irradiate infrared rays from one side of the semiconductor substrate and measure the intensity of the infrared rays passing through the semiconductor substrate from the other side to obtain an oxide film formed on the semiconductor substrate. The film thickness is measured. The measuring method using X-rays also measures the film thickness of an oxide film or the like formed on a semiconductor substrate, similarly to the measuring method using infrared rays.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な半導体プロセスモニタリング方法においては、光の反
射や、赤外線、X線の透過に着目した計測方法であるた
め、半導体基板上に多層にまたがる複雑な膜(堆積膜)
を形成した場合には、光の散乱が発生するため、堆積膜
を構成する各膜の厚みを計測すること自体が困難である
という問題点があった。
However, in the semiconductor process monitoring method as described above, since the measurement method focuses on light reflection, infrared ray, and X-ray transmission, it is complicated to cover multiple layers on the semiconductor substrate. Film (deposited film)
In the case of forming a film, since light is scattered, it is difficult to measure the thickness of each film forming the deposited film.

【0006】また、上述のような赤外線、X線を用いた
半導体プロセスモニタリング方法においては、赤外線、
X線が透過しないような厚みの堆積膜に対しては、半導
体基板上に形成した膜厚を計測することが不可能である
という問題点があった。
Further, in the semiconductor process monitoring method using infrared rays and X-rays as described above, infrared rays,
For a deposited film having a thickness that does not transmit X-rays, there is a problem that it is impossible to measure the film thickness formed on the semiconductor substrate.

【0007】また、測微計やSEMを用いて、半導体基
板の断面構造を観察する場合には、断面を切り出して計
測するため、非破壊での半導体基板上に形成した膜厚の
計測ができないという問題点があった。
Further, when the cross-sectional structure of the semiconductor substrate is observed by using a micrometer or SEM, the cross-section is cut out and measured, so that the film thickness formed on the semiconductor substrate cannot be measured nondestructively. There was a problem.

【0008】本発明は上記問題点を改善するためになさ
れたものであり、半導体基板上に形成した膜厚等の計測
を簡単に非破壊で行うことができる半導体プロセスモニ
タリング方法及び半導体プロセスモニタリング装置を提
供することを目的とするものである。
The present invention has been made to solve the above problems, and a semiconductor process monitoring method and a semiconductor process monitoring apparatus capable of easily and nondestructively measuring a film thickness or the like formed on a semiconductor substrate. It is intended to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の半導体
プロセスモニタリング方法は、プラズマを用いて半導体
基板の厚み加工を行う際の半導体プロセスモニタリング
方法において、プラズマ処理に要するプラズマの物理量
と、処理対象となる半導体基板8の厚み又は厚みの変化
量との相関関係を予め求めておき、半導体基板8をプラ
ズマ処理するときに、プラズマ処理中のプラズマの物理
量を計測し、前記相関関係に基づいて、前記半導体基板
8の厚みの変化量又は厚み量を算出し、前記半導体基板
8の厚みが所望の厚みになればプラズマ処理を終了する
ことを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor process monitoring method for performing a thickness processing of a semiconductor substrate using plasma, wherein the physical quantity of plasma required for plasma processing and the processing The correlation with the thickness of the target semiconductor substrate 8 or the amount of change in thickness is obtained in advance, and when the semiconductor substrate 8 is subjected to plasma processing, the physical quantity of plasma during plasma processing is measured, and based on the correlation. The amount of change in the thickness of the semiconductor substrate 8 or the amount of thickness is calculated, and the plasma treatment is terminated when the thickness of the semiconductor substrate 8 reaches a desired thickness.

【0010】また、請求項2に記載の半導体プロセスモ
ニタリング方法は、請求項1に記載の発明において、前
記プラズマの物理量が、プラズマのインピーダンスであ
ることを特徴とするものである。
A semiconductor process monitoring method according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the invention according to the first aspect, the physical quantity of the plasma is impedance of the plasma.

【0011】また、請求項3に記載の半導体プロセスモ
ニタリング方法は、請求項1に記載の発明において、前
記プラズマの物理量が、少なくともプラズマの発光スペ
クトル強度と波長とを含んでなることを特徴とするもの
である。
Further, a semiconductor process monitoring method according to a third aspect is characterized in that, in the invention according to the first aspect, the physical quantity of the plasma includes at least an emission spectrum intensity and a wavelength of the plasma. It is a thing.

【0012】また、請求項4に記載の半導体プロセスモ
ニタリング装置は、内部に1対の電極7を有してなるチ
ャンバ1と、高周波電圧又は高周波電力を印加する高周
波電源2と、該高周波電源2の特性インピーダンスから
半導体基板8自身のインピーダンスが逸脱する場合に該
半導体基板8のインピーダンスを前記特性インピーダン
スに一致させ最適化させるように調整するインピーダン
ス調整器3と、プラズマの物理量を計測するプラズマ物
理量計測器4とを備えてなり、前記1対の電極7と前記
高周波電源2とを前記インピーダンス調整器3を介して
電気的に接続し、前記高周波電源2により前記1対の電
極7間に高周波電圧又は高周波電力を印加してプラズマ
を発生させ、前記プラズマ物理量計測器4にて請求項1
乃至請求項3のいずれかに記載の前記チャンバ1内のプ
ラズマの物理量を計測することで、前記1対の電極7の
うちの1つの電極上に設けてなる半導体基板8の厚みの
変化量又は厚み量を算出することを特徴とするものであ
る。
The semiconductor process monitoring apparatus according to a fourth aspect of the present invention is a chamber 1 having a pair of electrodes 7 therein, a high frequency power source 2 for applying a high frequency voltage or high frequency power, and the high frequency power source 2. When the impedance of the semiconductor substrate 8 itself deviates from the characteristic impedance of 1., the impedance adjuster 3 that adjusts the impedance of the semiconductor substrate 8 to match the characteristic impedance and optimizes it, and the plasma physical quantity measurement that measures the physical quantity of plasma And a high-frequency voltage between the pair of electrodes 7 by the high-frequency power source 2 by electrically connecting the pair of electrodes 7 and the high-frequency power source 2 via the impedance adjuster 3. Alternatively, plasma is generated by applying high frequency power, and the plasma physical quantity measuring device 4 is used.
Through measurement of the physical quantity of plasma in the chamber 1 according to any one of claims 3 to 3, the amount of change in the thickness of the semiconductor substrate 8 provided on one electrode of the pair of electrodes 7 or It is characterized in that the amount of thickness is calculated.

【0013】また、請求項5に記載の半導体プロセスモ
ニタリング方法は、請求項4に記載の発明において、前
記プラズマ物理量計測器4が、前記1対の電極7各々に
接続する計測用端子41を備え、該計測用端子41を用
いて前記1対の電極7間に発生するプラズマのインピー
ダンスを計測する機能を有してなるインピーダンス計測
器4aであることを特徴とするものである。
Further, in the semiconductor process monitoring method according to a fifth aspect, in the invention according to the fourth aspect, the plasma physical quantity measuring device 4 includes a measuring terminal 41 connected to each of the pair of electrodes 7. The impedance measuring device 4a has a function of measuring the impedance of the plasma generated between the pair of electrodes 7 by using the measuring terminal 41.

【0014】また、請求項6に記載の半導体プロセスモ
ニタリング方法は、請求項4に記載の発明において、前
記プラズマ物理量計測器4が、前記1対の電極7間に発
生するプラズマ光を取り込む受光部42を備え、該受光
部42にて前記1対の電極7間に発生するプラズマの発
光スペクトル強度と波長を計測する機能を有してなる発
光スペクトル計測器4bであることを特徴とするもので
ある。
Further, in the semiconductor process monitoring method according to a sixth aspect, in the invention according to the fourth aspect, the plasma physical quantity measuring device 4 receives the plasma light generated between the pair of electrodes 7. An emission spectrum measuring instrument 4b having a function of measuring an emission spectrum intensity and a wavelength of plasma generated between the pair of electrodes 7 in the light receiving section 42. is there.

【0015】また、請求項7に記載の半導体プロセスモ
ニタリング方法は、請求項4に記載の発明において、前
記チャンバ1と前記インピーダンス調整器3との間にコ
ンデンサ43を設け、前記プラズマ物理量計測器4が、
前記コンデンサ43間の電圧を計測して該コンデンサ4
3に蓄積される電荷量を算出する機能を有してなる電荷
量計測器4cであることを特徴とするものである。
The semiconductor process monitoring method according to claim 7 is the method according to claim 4, wherein a capacitor 43 is provided between the chamber 1 and the impedance adjuster 3, and the plasma physical quantity measuring device 4 is provided. But,
The voltage across the capacitor 43 is measured to measure the voltage of the capacitor 4
3 is a charge amount measuring device 4c having a function of calculating the amount of charge accumulated in No. 3.

【0016】また、請求項8に記載の半導体プロセスモ
ニタリング方法は、請求項4乃至請求項7のいずれかに
記載の発明において、前記プラズマ物理量計測器4は、
電磁シールド性を有する導電性材料で形成された遮蔽ケ
ース5内に収められ、該遮蔽ケース5をアースに接続し
てなることを特徴とするものである。
The semiconductor process monitoring method according to claim 8 is the method according to any one of claims 4 to 7, wherein the plasma physical quantity measuring device 4 is
It is characterized in that it is housed in a shielding case 5 made of a conductive material having an electromagnetic shielding property, and the shielding case 5 is connected to the ground.

【0017】ここで、上記のプラズマの物理量には、チ
ャンバ1内の1対の電極7間で発生させるプラズマのイ
ンピーダンスや、ラジカルの生成と消滅時に発生するプ
ラズマの発光スペクトル強度や波長や、プラズマ内に分
布するイオンや電子の量や、プラズマの変化に対応する
電荷量や、ラジカル等の活性種の種類等が含まれる。
Here, the physical quantity of the above plasma includes the impedance of the plasma generated between the pair of electrodes 7 in the chamber 1, the emission spectrum intensity and wavelength of the plasma generated and generated at the time of radical generation, and the plasma. It includes the amount of ions and electrons distributed inside, the amount of charge corresponding to changes in plasma, the type of active species such as radicals, and the like.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明の第1実施形態を図1及び
図2に基づいて説明する。図1は、本発明の第1実施形
態に係る半導体プロセスモニタリング装置を示す説明図
であり、図2は、半導体基板8を示す概略図及び半導体
基板8を構成するセル81の断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a semiconductor process monitoring apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a semiconductor substrate 8 and a cross-sectional view of a cell 81 constituting the semiconductor substrate 8.

【0019】半導体プロセスモニタリング方法は、プラ
ズマ処理に要するプラズマの物理量と、処理対象となる
半導体基板8の厚み又は厚みの変化量との相関関係を予
め求めておき、半導体基板8をプラズマ処理するとき、
プラズマ処理中のプラズマの物理量を後述する半導体プ
ロセスモニタリング装置により計測し、予め求めた相関
関係に基づいて、半導体基板8の厚みの変化量又は厚み
量を算出し、半導体基板8の厚みが所望の厚みになれば
プラズマ処理を終了するものである。
In the semiconductor process monitoring method, the correlation between the physical quantity of plasma required for plasma processing and the thickness of the semiconductor substrate 8 to be processed or the amount of change in thickness is obtained in advance and the semiconductor substrate 8 is subjected to plasma processing. ,
The physical quantity of plasma during the plasma processing is measured by a semiconductor process monitoring device described later, and based on the correlation obtained in advance, the amount of change in the thickness of the semiconductor substrate 8 or the amount of thickness is calculated to obtain the desired thickness of the semiconductor substrate 8. When the thickness is reached, the plasma processing is finished.

【0020】ここで、第1実施形態においては、前述の
プラズマの物理量としては、後述のようにチャンバ1内
の1対の電極7間で発生させるプラズマの抵抗成分や容
量成分やリアクタンス成分から算出可能なインピーダン
スを用い、半導体基板8の厚みを算出するために利用可
能なものを示す。
Here, in the first embodiment, the above-mentioned physical quantity of plasma is calculated from the resistance component, the capacitance component and the reactance component of the plasma generated between the pair of electrodes 7 in the chamber 1 as described later. What can be used to calculate the thickness of the semiconductor substrate 8 by using possible impedances is shown.

【0021】まず、半導体プロセスモニタリング装置
は、半導体プロセスを行い、内部に1対の電極7を有し
てなるチャンバ1と、高周波電圧又は高周波電力を印加
する高周波電源2と、高周波電源2の特性インピーダン
スから半導体基板8自身のインピーダンスが逸脱する場
合に半導体基板8のインピーダンスを特性インピーダン
スに一致させ最適化させるように調整するインピーダン
ス調整器3と、プラズマの物理量を計測するプラズマ物
理量計測器4であるインピーダンス計測器4aとを備え
て構成されている。
First, the semiconductor process monitoring apparatus performs a semiconductor process and has a chamber 1 having a pair of electrodes 7 therein, a high frequency power source 2 for applying a high frequency voltage or high frequency power, and characteristics of the high frequency power source 2. An impedance adjuster 3 that adjusts the impedance of the semiconductor substrate 8 so as to match the characteristic impedance when the impedance of the semiconductor substrate 8 itself deviates from the impedance, and a plasma physical quantity measuring device 4 that measures the physical quantity of plasma. And an impedance measuring instrument 4a.

【0022】チャンバ1は、電磁シールドを有した導電
性材料で形成され、内部には閉空間を備え、この閉空間
には、対向する1対の例えばステンレス製の電極7を配
置している。
The chamber 1 is made of a conductive material having an electromagnetic shield, and has a closed space inside, and a pair of opposing electrodes 7 made of stainless steel, for example, are arranged in the closed space.

【0023】これらの1対の電極7は、ケーブル等でイ
ンピーダンス調整器3と電気的に接続されており、イン
ピーダンス調整器3は、高周波電源2にケーブル等で電
気的に接続されている。
The pair of electrodes 7 are electrically connected to the impedance adjuster 3 by a cable or the like, and the impedance adjuster 3 is electrically connected to the high frequency power source 2 by a cable or the like.

【0024】インピーダンス計測器4aは、外部からの
電磁シールドを有した導電性材料で形成した遮蔽ケース
5内に収められ、2つの計測用端子41を備え、この2
つの計測用端子41をチャンバ1の内部に設けた1対の
電極7各々に接続して、1対の電極7間に流れる電流と
電圧を計測する機能を有しており、これら電流、電圧の
計測結果より、インピーダンスを算出する。
The impedance measuring instrument 4a is housed in a shielding case 5 made of a conductive material having an electromagnetic shield from the outside and provided with two measuring terminals 41.
One measuring terminal 41 is connected to each of the pair of electrodes 7 provided inside the chamber 1, and has a function of measuring a current and a voltage flowing between the pair of electrodes 7. The impedance is calculated from the measurement result.

【0025】なお、図1に示すように遮蔽ケース5は、
アースと接続する。このような構成にすることで、イン
ピーダンス計測器4aは、ノイズ等の影響を受けること
なく、正確なインピーダンスの計測が可能になる。
The shielding case 5 as shown in FIG.
Connect to earth. With such a configuration, the impedance measuring device 4a can measure the impedance accurately without being affected by noise or the like.

【0026】また、インピーダンス計測器4aは、プラ
ズマ処理の対象となる後述の半導体基板8の1つを例え
ばサンプルとして用いて、インピーダンスと、半導体基
板8の所望の部分の厚みとの相関関係を予め求めてお
く。
In addition, the impedance measuring instrument 4a uses one of the semiconductor substrates 8 to be described later, which is a target of the plasma processing, as a sample, for example, and correlates the impedance and the thickness of a desired portion of the semiconductor substrate 8 in advance. I ask for it.

【0027】そして、このインピーダンスと、半導体基
板8の所望の部分の厚みとの相関関係を利用して、イン
ピーダンス計測器4aにより算出したインピーダンスか
ら、半導体基板8の所望の部分の厚みが算出される。
Then, by utilizing the correlation between this impedance and the thickness of the desired portion of the semiconductor substrate 8, the thickness of the desired portion of the semiconductor substrate 8 is calculated from the impedance calculated by the impedance measuring device 4a. .

【0028】ここで、半導体プロセスモニタリング装置
にてプラズマ処理を施す半導体基板8は、図2(a)に
示すように、複数のセル81に分離することが可能であ
り、各セル81は、図2(b)に示すように、シリコン
ウエハ8a上に例えば堆積膜であるSiO2、SiNO2
等の酸化膜8bを形成し、その酸化膜8b上にマスクと
なるレジスト8cを塗布して構成されている。なお、レ
ジスト8cは、プラズマ処理する酸化膜8bの箇所以外
に塗布するようにする。
Here, the semiconductor substrate 8 to be plasma-treated by the semiconductor process monitoring apparatus can be divided into a plurality of cells 81, as shown in FIG. As shown in FIG. 2 (b), for example, deposited films of SiO 2 and SiNO 2 are formed on the silicon wafer 8a.
Etc., an oxide film 8b is formed, and a resist 8c serving as a mask is applied on the oxide film 8b. The resist 8c is applied to a portion other than the oxide film 8b to be plasma-treated.

【0029】なお、第1実施形態においては、半導体基
板8の所望の部分の厚みとは、例えば、レジスト8cが
塗布されていない部分の半導体基板8の厚みである。
In the first embodiment, the thickness of the desired portion of the semiconductor substrate 8 is, for example, the thickness of the portion of the semiconductor substrate 8 where the resist 8c is not applied.

【0030】以下に、半導体プロセスモニタリング方法
について図1、図2に基づいて説明する。まず、プラズ
マ処理を施す図2(a)のような半導体基板8をチャン
バ1内の1対の電極7のうち、例えば下側の電極7上に
レジスト8cではないシリコンウエハ8a面が接するよ
うに配置する。つまり、この下側の電極7は、半導体基
板8のステージにもなっている。
The semiconductor process monitoring method will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. First, the semiconductor substrate 8 as shown in FIG. 2A to be subjected to the plasma treatment is made so that the surface of the silicon wafer 8a which is not the resist 8c is in contact with, for example, the lower electrode 7 of the pair of electrodes 7 in the chamber 1. Deploy. That is, the lower electrode 7 also serves as a stage of the semiconductor substrate 8.

【0031】そして、高周波電源2により、インピーダ
ンス調整器3を介して、例えば13.56MHzの高周
波電圧を印加して、チャンバ1内の1対の電極7間にプ
ラズマを発生させる。ここで、図1における6は、1対
の電極7間に発生するプラズマ領域を模式的に示したも
のである。
Then, a high frequency voltage of, for example, 13.56 MHz is applied from the high frequency power source 2 through the impedance adjuster 3 to generate plasma between the pair of electrodes 7 in the chamber 1. Here, 6 in FIG. 1 schematically shows a plasma region generated between the pair of electrodes 7.

【0032】レジスト8cが塗布されていない酸化膜8
bの表面をプラズマに暴露されることによって、図2
(c)に示すように、半導体基板8の酸化膜8bがエッ
チングされ、開口部8dにエッチング部が形成される。
Oxide film 8 not coated with resist 8c
2b by exposing the surface of FIG.
As shown in (c), the oxide film 8b of the semiconductor substrate 8 is etched to form an etched portion in the opening 8d.

【0033】そして、インピーダンス計測器4aにて、
1対の電極7間に発生しているプラズマからインピーダ
ンスを算出し、このインピーダンスと、予め求めておい
た前述の相関関係から、開口部8dの下側に残っている
酸化膜8bの厚みを算出してモニタリングし、所望の酸
化膜8bの厚みを実現した時点で、高周波電源2による
印加を終了する。
Then, in the impedance measuring device 4a,
The impedance is calculated from the plasma generated between the pair of electrodes 7, and the thickness of the oxide film 8b remaining below the opening 8d is calculated from this impedance and the previously obtained correlation described above. Then, when the desired thickness of the oxide film 8b is achieved, the application of the high frequency power supply 2 is terminated.

【0034】かかる半導体プロセスモニタリング方法及
び半導体プロセスモニタリング装置においては、プラズ
マ処理に要したプラズマの物理量であるインピーダンス
を計測することで、予め求めておいたインピーダンスと
半導体基板8の所望の部分の厚みとの相関関係を用い、
半導体基板8の所望の部分の厚みを算出し、半導体基板
8の厚みが所望の厚みになればプラズマ処理を終了させ
るが、従来のように赤外線やX線等の透過性を利用した
ものではないので、光の散乱が問題となる多層にまたが
る複雑な膜(堆積膜)が半導体基板8に形成されている
場合や、赤外線やX線等が透過しないような厚みの堆積
膜が半導体基板8に形成されている場合にも、半導体基
板8上に形成した膜厚等の計測を簡単に非破壊で行うこ
とができる。また、半導体基板8上に形成した膜厚は、
半導体プロセス中にインラインで計測されるので、プロ
セスを中断する必要がなく、作業効率がよい。
In the semiconductor process monitoring method and the semiconductor process monitoring apparatus, the impedance, which is the physical quantity of the plasma required for the plasma processing, is measured to obtain the impedance and the thickness of the desired portion of the semiconductor substrate 8 which are obtained in advance. Using the correlation of
The thickness of the desired portion of the semiconductor substrate 8 is calculated, and the plasma processing is terminated when the thickness of the semiconductor substrate 8 reaches the desired thickness, but it does not utilize the transparency of infrared rays, X-rays, etc. as in the conventional case. Therefore, when a complicated film (deposited film) that extends over multiple layers where light scattering is a problem is formed on the semiconductor substrate 8, or a deposited film having a thickness that does not transmit infrared rays or X-rays is formed on the semiconductor substrate 8. Even when it is formed, the film thickness and the like formed on the semiconductor substrate 8 can be easily measured nondestructively. Further, the film thickness formed on the semiconductor substrate 8 is
Since it is measured inline during the semiconductor process, there is no need to interrupt the process and work efficiency is good.

【0035】なお、第1実施形態においては、プラズマ
の物理量との相関関係を求める対象としては、半導体基
板8の所望箇所の厚みを用いたが、この他に、半導体基
板8の厚みの変化量を用いてもあってもよい。
In the first embodiment, the thickness of a desired portion of the semiconductor substrate 8 is used as the target for obtaining the correlation with the physical quantity of plasma, but in addition to this, the variation of the thickness of the semiconductor substrate 8 is used. May be used.

【0036】また、第1実施形態においては、プラズマ
の物理量を予め求める相関関係の対象として用いている
が、プラズマの物理量の変化量を相関関係の対象として
用い、プラズマの物理量の変化量と、処理対象となる半
導体基板8の厚み又は厚みの変化量との相関関係を予め
求めて、プラズマの物理量の変化量から、半導体基板8
の厚み又は厚みの変化量を求めるようにしてもよい。
Further, in the first embodiment, the physical quantity of plasma is used as the target of the correlation, which is obtained in advance. However, the change amount of the physical quantity of plasma is used as the target of the correlation, and the change amount of the physical quantity of plasma is The correlation with the thickness of the semiconductor substrate 8 to be processed or the variation amount of the thickness is obtained in advance, and the semiconductor substrate 8 is calculated from the variation amount of the physical quantity of plasma.
The thickness or the amount of change in thickness may be obtained.

【0037】また、高周波電源2により印加する高周波
電圧又は高周波電力は、10MHz以上50GHz以下
であることが、処理対象である半導体基板8の破壊を伴
わずにインピーダンスの計測を高精度に行うことができ
るため好ましい。
The high-frequency voltage or high-frequency power applied by the high-frequency power source 2 is 10 MHz or more and 50 GHz or less, so that impedance measurement can be performed with high accuracy without destruction of the semiconductor substrate 8 to be processed. It is preferable because it is possible.

【0038】次に、プラズマの物理量としてプラズマの
発光スペクトル強度と波長を用いた実施形態を、本発明
の第2実施形態として図3に基づいて説明する。図3
は、本発明の第2実施形態に係る半導体プロセスモニタ
リング装置を示す説明図である。なお、第1実施形態と
の同一箇所には同一符号を付して、共通部分の説明は省
略する。
Next, an embodiment using the emission spectrum intensity and wavelength of plasma as the physical quantity of plasma will be described as a second embodiment of the present invention with reference to FIG. Figure 3
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a semiconductor process monitoring device according to a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description of common parts will be omitted.

【0039】第2実施形態においては、図3に示すよう
に、プラズマの物理量としては、プラズマの発光スペク
トル強度と波長を用いている。
In the second embodiment, as shown in FIG. 3, the emission spectrum intensity and wavelength of plasma are used as the physical quantity of plasma.

【0040】プラズマの発光スペクトルは、活性種の生
成と消滅時に発生するものであり、波長は、活性種に応
じて特定の領域を有するものである。
The emission spectrum of plasma is generated when active species are generated and extinguished, and the wavelength has a specific region depending on the active species.

【0041】また、半導体プロセスモニタリング装置
は、第1実施形態におけるインピーダンス計測器4aの
代わりに、プラズマ物理量計測器として後述する機能を
有してなる発光スペクトル計測器4bを備えて構成され
ている。
Further, the semiconductor process monitoring apparatus is constituted by including an emission spectrum measuring instrument 4b having a function described later as a plasma physical quantity measuring instrument, instead of the impedance measuring instrument 4a in the first embodiment.

【0042】ここで、発光スペクトル計測器4bは、プ
ラズマの発光スペクトル及び発光強度を計測する受光部
42を備えてなる。なお、この受光部42は、チャンバ
1内に、1対の電極7間に発生させるプラズマの方向に
向けて配置される。なお、受光部42は、発光スペクト
ル計測器4b本体とケーブル等で接続されている。
Here, the emission spectrum measuring instrument 4b comprises a light receiving section 42 for measuring the emission spectrum and emission intensity of plasma. The light receiving portion 42 is arranged in the chamber 1 in the direction of plasma generated between the pair of electrodes 7. The light receiving section 42 is connected to the main body of the emission spectrum measuring instrument 4b by a cable or the like.

【0043】なお、発光スペクトル計測器4bは、イン
ピーダンス計測器4aと同様に、電磁シールド性を有し
た導電性材料で形成した遮蔽ケース5内に収められ、図
3に示すように遮蔽ケース5はアースに接続する。
The emission spectrum measuring instrument 4b is housed in a shielding case 5 made of a conductive material having an electromagnetic shielding property, as in the impedance measuring instrument 4a. As shown in FIG. Connect to earth.

【0044】このような構成にすることで、発光スペク
トル計測器4bは、ノイズ等の影響を受けることなく、
正確なインピーダンスの計測が可能になる。
With this configuration, the emission spectrum measuring instrument 4b is not affected by noise and the like.
Accurate impedance measurement is possible.

【0045】半導体プロセスモニタリング方法につい
て、第1実施形態に示したインピーダンスの計測の代わ
りに行う箇所のみを以下に説明する。
The semiconductor process monitoring method will be described below with respect to only the points to be used instead of the impedance measurement shown in the first embodiment.

【0046】まず、発光スペクトル計測器4bは、受光
部42で受光しているプラズマの波長が目的とするエッ
チャントのものであるかを計測し確認する。そして、発
光スペクトル計測器4bは、プラズマが所望のエッチャ
ントであれば、第1実施形態と同様に、プラズマ処理の
対象となる半導体基板8の1つを例えばサンプルとして
用いて、発光スペクトル強度と、プラズマ処理時間と、
半導体基板8の所望の部分の厚みとの相関関係を予め求
めておく。
First, the emission spectrum measuring instrument 4b measures and confirms whether the wavelength of the plasma received by the light receiving section 42 is that of the target etchant. Then, if the plasma is a desired etchant, the emission spectrum measuring instrument 4b uses one of the semiconductor substrates 8 to be subjected to the plasma processing as a sample, as in the first embodiment, and outputs the emission spectrum intensity, Plasma processing time,
The correlation with the thickness of the desired portion of the semiconductor substrate 8 is obtained in advance.

【0047】発光スペクトル計測器4bは、予め求めて
おいた発光スペクトル強度と、プラズマ処理時間と、半
導体基板8の所望の部分の厚みとの相関関係を用いて、
実際にプラズマ処理した発光スペクトル強度と、処理時
間から、開口部8dの下側に残っている酸化膜8bの厚
みを算出してモニタリングし、所望の酸化膜8bの厚み
を実現した時点で、高周波電源2による印加を終了す
る。
The emission spectrum measuring instrument 4b uses the correlation between the emission spectrum intensity obtained in advance, the plasma processing time, and the thickness of a desired portion of the semiconductor substrate 8,
The thickness of the oxide film 8b remaining under the opening 8d is calculated and monitored from the emission spectrum intensity actually subjected to the plasma processing and the processing time, and when the desired thickness of the oxide film 8b is achieved, the high frequency The application by the power supply 2 is terminated.

【0048】かかる半導体プロセスモニタリング方法及
び半導体プロセスモニタリング装置においては、まず所
望のプラズマであるのか否かを波長を計測することで確
認し、プラズマ処理に要したプラズマの物理量である発
光スペクトル強度とプラズマ処理時間を計測すること
で、予め求めておいた発光スペクトル強度とプラズマ処
理時間と半導体基板8の所望の部分の厚みとの相関関係
を用い、半導体基板8の所望の部分の厚みを算出し、半
導体基板8の厚みが所望の厚みになればプラズマ処理を
終了させるが、赤外線やX線等の透過性を利用したもの
ではないので、光の散乱が問題となる多層にまたがる複
雑な膜(堆積膜)が半導体基板8に形成されている場合
や、赤外線やX線等が透過しないような厚みの堆積膜が
半導体基板8に形成されている場合にも、半導体基板8
上に形成した膜厚等の計測を簡単に非破壊で行うことが
できる。
In the semiconductor process monitoring method and the semiconductor process monitoring apparatus, whether or not the desired plasma is confirmed by first measuring the wavelength, and the emission spectrum intensity and the plasma, which are the physical quantities of the plasma required for the plasma processing, are confirmed. By measuring the processing time, the correlation between the emission spectrum intensity, the plasma processing time, and the thickness of the desired portion of the semiconductor substrate 8 which have been obtained in advance is used to calculate the thickness of the desired portion of the semiconductor substrate 8. When the thickness of the semiconductor substrate 8 reaches a desired thickness, the plasma processing is terminated, but since the transparency of infrared rays and X-rays is not used, a complicated film (deposition Film) is formed on the semiconductor substrate 8, or a deposited film having a thickness that does not transmit infrared rays and X-rays is formed on the semiconductor substrate 8. Even if they are, the semiconductor substrate 8
It is possible to easily and nondestructively measure the film thickness and the like formed above.

【0049】次に、プラズマの物理量としてプラズマの
変化に対応した電荷量を利用した実施形態を、本発明の
第3実施形態として図4に基づいて説明する。図4は、
本発明の第3実施形態に係る半導体プロセスモニタリン
グ装置を示す説明図である。なお、第1実施形態との同
一箇所には同一符号を付して、共通部分の説明は省略す
る。
Next, an embodiment using a charge amount corresponding to a change in plasma as a physical amount of plasma will be described as a third embodiment of the present invention with reference to FIG. Figure 4
It is explanatory drawing which shows the semiconductor process monitoring apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description of common parts will be omitted.

【0050】第3実施形態においては、半導体プロセス
モニタリング装置は、第1実施形態に示したチャンバ1
とインピーダンス調整器3との間、具体的には、半導体
基板8を乗せた下側の電極7側のチャンバ1と、インピ
ーダンス調整器3との間にコンデンサ43を設け、イン
ピーダンス計測器4aの代わりに、プラズマ物理量計測
器として後述する機能を有してなる電荷量計測器4cを
備えた構成である。
In the third embodiment, the semiconductor process monitoring apparatus is the chamber 1 shown in the first embodiment.
Between the impedance adjuster 3 and the impedance adjuster 3, and more specifically, the capacitor 43 is provided between the impedance adjuster 3 and the chamber 1 on the lower electrode 7 side on which the semiconductor substrate 8 is placed. In addition, it has a configuration including a charge amount measuring device 4c having a function described later as a plasma physical amount measuring device.

【0051】また、半導体プロセスモニタリング方法
は、第1実施形態においては、チャンバ1内の1対の電
極7間のプラズマのインピーダンスを計測対象としてい
たが、第3実施形態においては、プラズマの物理量を直
接的に計測するのではなく、電荷量計測器4cが、コン
デンサ43間の電圧を所望の端子やケーブル等を用いて
計測して、この電圧値からプラズマの変化に対応する物
性値としてコンデンサ43に蓄えられる電荷量を算出
し、この電荷量と半導体基板8の所望の部分の厚みとの
相関関係を用い、半導体基板8の所望の部分の厚みを算
出するものである。
Further, in the semiconductor process monitoring method, in the first embodiment, the impedance of the plasma between the pair of electrodes 7 in the chamber 1 is measured, but in the third embodiment, the physical quantity of the plasma is measured. Instead of directly measuring, the charge amount measuring device 4c measures the voltage between the capacitors 43 by using a desired terminal, a cable, or the like, and the capacitor 43 is used as a physical property value corresponding to a change in plasma from this voltage value. The amount of charges stored in the semiconductor substrate 8 is calculated, and the thickness of the desired portion of the semiconductor substrate 8 is calculated using the correlation between the amount of charges and the thickness of the desired portion of the semiconductor substrate 8.

【0052】なお、電荷量計測器4cは、インピーダン
ス計測器4aと同様に、電磁シールド性を有した導電性
材料で形成した遮蔽ケース5内に収められ、図4に示す
ように遮蔽ケース5はアースに接続する。
The charge measuring instrument 4c is housed in a shielding case 5 made of a conductive material having an electromagnetic shielding property, as in the impedance measuring instrument 4a. As shown in FIG. Connect to earth.

【0053】このような構成にすることで、電荷量計測
器4cは、ノイズ等の影響を受けることなく、正確なイ
ンピーダンスの計測が可能になる。
With this structure, the charge amount measuring device 4c can measure impedance accurately without being affected by noise or the like.

【0054】なお、コンデンサ43としては、例えば容
量が数μファラッド程度の電界コンデンサを用いる。
As the capacitor 43, for example, an electric field capacitor having a capacity of several μfarad is used.

【0055】半導体プロセスモニタリング方法につい
て、第1実施形態に示したインピーダンスの計測の代わ
りに行う箇所のみを以下に説明する。
The semiconductor process monitoring method will be described below with respect to only the points that are used instead of the impedance measurement shown in the first embodiment.

【0056】まず、電荷量計測器4cは、プラズマ処理
の対象となる半導体基板8の1つを例えばサンプルとし
て用いて、コンデンサ43間の電圧と半導体基板8の所
望の部分の厚みとの相関関係を予め求めておく。
First, the charge amount measuring device 4c uses one of the semiconductor substrates 8 to be subjected to plasma processing as a sample, for example, and correlates the voltage between the capacitors 43 and the thickness of a desired portion of the semiconductor substrate 8. Is obtained in advance.

【0057】電荷量計測器4cは、コンデンサ43間の
電圧と半導体基板8の所望の部分の厚みとの相関関係を
用いて、実際にプラズマ処理した際のコンデンサ43間
の電圧から、開口部8dの下側に残っている酸化膜8b
の厚みを算出してモニタリングし、所望の酸化膜8bの
厚みを実現した時点で、高周波電源2による印加を終了
する。
The charge amount measuring device 4c uses the correlation between the voltage between the capacitors 43 and the thickness of a desired portion of the semiconductor substrate 8 to determine the opening 8d from the voltage between the capacitors 43 when the plasma processing is actually performed. Oxide film 8b remaining underneath
Is calculated and monitored, and when the desired thickness of the oxide film 8b is realized, the application by the high frequency power supply 2 is terminated.

【0058】かかる半導体プロセスモニタリング方法及
び半導体プロセスモニタリング装置においては、プラズ
マ処理に要したプラズマの物理量に対応する、例えばコ
ンデンサ43間の電荷量といった物性値と半導体基板8
の所望の部分の厚みとの相関関係を用い、半導体基板8
の所望の部分の厚みを算出し、半導体基板8の厚みが所
望の厚みになればプラズマ処理を終了させるが、赤外線
やX線等の透過性を利用したものではないので、光の散
乱が問題となる多層にまたがる複雑な膜(堆積膜)が半
導体基板8に形成されている場合や、赤外線やX線等が
透過しないような厚みの堆積膜が半導体基板8に形成さ
れている場合にも、半導体基板8上に形成した膜厚等の
計測を簡単に非破壊で行うことができる。
In the semiconductor process monitoring method and the semiconductor process monitoring apparatus, the semiconductor substrate 8 and the physical property value corresponding to the physical quantity of the plasma required for the plasma processing, such as the amount of charge between the capacitors 43.
Of the semiconductor substrate 8 using the correlation with the thickness of the desired portion of
The thickness of the desired portion of the semiconductor substrate 8 is calculated, and the plasma processing is terminated when the thickness of the semiconductor substrate 8 reaches the desired thickness. However, since the transparency of infrared rays, X-rays, etc. is not used, light scattering is a problem. When a complex film (deposited film) that extends over multiple layers is formed on the semiconductor substrate 8 or when a deposited film having a thickness that does not transmit infrared rays, X-rays, etc. is formed on the semiconductor substrate 8. The film thickness formed on the semiconductor substrate 8 can be easily measured nondestructively.

【0059】[0059]

【発明の効果】上記のように本願の請求項1に係る発明
の半導体プロセスモニタリング方法にあっては、予め求
めておいたプラズマ処理中のプラズマの物理量と半導体
基板の厚み又は厚みの変化量との相関関係を予め求めて
おき、プラズマ処理中のプラズマの物理量を計測して、
この相関関係を用いて半導体基板の所望の部分の厚みを
算出し、半導体基板の厚みが所望の厚みになればプラズ
マ処理を終了させるが、従来のように赤外線やX線等の
透過性を利用したものではないので、光の散乱が問題と
なる多層にまたがる複雑な膜(堆積膜)が半導体基板に
形成されている場合や、赤外線やX線等が透過しないよ
うな厚みの堆積膜が半導体基板に形成されている場合に
も、半導体基板上に形成した膜厚等の計測を簡単に非破
壊で行うことができる半導体プロセスモニタリング方法
を提供することができた。また、半導体基板上に形成し
た膜厚は、半導体プロセス中にインラインで計測される
ので、プロセスを中断する必要がなく、作業効率がよい
半導体プロセスモニタリング方法を提供することができ
た。
As described above, in the semiconductor process monitoring method of the invention according to claim 1 of the present application, the physical quantity of the plasma during the plasma processing and the thickness or the variation of the thickness of the semiconductor substrate, which are obtained in advance, The correlation of is obtained in advance, the physical quantity of plasma during plasma processing is measured,
The thickness of the desired portion of the semiconductor substrate is calculated using this correlation, and the plasma treatment is terminated when the thickness of the semiconductor substrate reaches the desired thickness, but the transparency of infrared rays and X-rays is used as in the past. If a complicated film (deposited film) that extends over multiple layers, where light scattering is a problem, is formed on the semiconductor substrate, or if the deposited film has a thickness that does not transmit infrared rays, X-rays, etc. It has been possible to provide a semiconductor process monitoring method capable of easily and nondestructively measuring the film thickness and the like formed on a semiconductor substrate even when formed on a substrate. Further, since the film thickness formed on the semiconductor substrate is measured inline during the semiconductor process, it is possible to provide a semiconductor process monitoring method that does not need to interrupt the process and has good work efficiency.

【0060】また、請求項2に係る発明の半導体プロセ
スモニタリング方法にあっては、請求項1に記載の発明
において、プラズマの物理量としてプラズマのインピー
ダンスを用いることで、プラズマの物理量を容易に計測
することができるという効果を奏する。
Further, in the semiconductor process monitoring method according to the invention of claim 2, in the invention of claim 1, the physical quantity of plasma is easily measured by using the impedance of plasma as the physical quantity of plasma. There is an effect that can be.

【0061】また、請求項3に係る発明の半導体プロセ
スモニタリング方法にあっては、請求項1に記載の発明
において、プラズマの物理量として少なくともプラズマ
の発光スペクトル強度と波長とを用いることで、プラズ
マの物理量を容易に計測することができるという効果を
奏する。
Further, in the semiconductor process monitoring method of the invention according to claim 3, in the invention according to claim 1, by using at least the emission spectrum intensity and wavelength of plasma as the physical quantity of plasma, The physical quantity can be easily measured.

【0062】また、請求項4に係る発明の半導体プロセ
スモニタリング装置にあっては、内部に1対の電極を有
してなるチャンバと、高周波電圧又は高周波電力を印加
する高周波電源と、高周波電源の特性インピーダンスか
ら半導体基板自身のインピーダンスが逸脱する場合に半
導体基板のインピーダンスを特性インピーダンスに一致
させ最適化させるように調整するインピーダンス調整器
と、プラズマの物理量を計測するプラズマ物理量計測器
とを備えてなり、1対の電極と高周波電源とインピーダ
ンス調整器を介して電気的に接続し、高周波電源により
1対の電極間に高周波電圧又は高周波電力を印加してプ
ラズマを発生させ、プラズマ物理量計測器4にて請求項
1乃至請求項3に記載のチャンバ内のプラズマの物理量
を計測することで、1対の電極のうちの1つの電極上に
設けてなる半導体基板の厚みの変化量又は厚み量を算出
するので、従来のように赤外線やX線等の透過性を利用
したものではなく、光の散乱が問題となる多層にまたが
る複雑な膜(堆積膜)が半導体基板に形成されている場
合や、赤外線やX線等が透過しないような厚みの堆積膜
が半導体基板に形成されている場合にも、半導体基板上
に形成した膜厚等の計測を簡単に非破壊で行える半導体
プロセスモニタリング装置を提供することができた。ま
た、半導体基板上に形成した膜厚は、半導体プロセス中
にインラインで計測されるので、プロセスを中断する必
要がなく、作業効率がよい半導体プロセスモニタリング
装置を提供することができた。
Further, in the semiconductor process monitoring apparatus of the invention according to claim 4, a chamber having a pair of electrodes therein, a high frequency power source for applying a high frequency voltage or high frequency power, and a high frequency power source It is equipped with an impedance adjuster that adjusts the impedance of the semiconductor substrate to match the characteristic impedance and optimize it when the impedance of the semiconductor substrate itself deviates from the characteristic impedance, and a plasma physical quantity measuring instrument that measures the physical quantity of plasma. A pair of electrodes and a high frequency power source are electrically connected to each other through an impedance adjuster, and a high frequency power source applies a high frequency voltage or a high frequency power between the pair of electrodes to generate plasma, and the plasma physical quantity measuring device 4 By measuring the physical quantity of plasma in the chamber according to claim 1 to claim 3, Since the amount of change in thickness or the amount of thickness of the semiconductor substrate provided on one of the pair of electrodes is calculated, it does not utilize the transparency of infrared rays and X-rays as in the conventional case, When a complex film (deposited film) that extends over multiple layers where scattering of light is a problem is formed on the semiconductor substrate, or when a deposited film having a thickness that does not transmit infrared rays or X-rays is formed on the semiconductor substrate Moreover, it has been possible to provide a semiconductor process monitoring device that can easily and nondestructively measure the film thickness and the like formed on a semiconductor substrate. In addition, since the film thickness formed on the semiconductor substrate is measured inline during the semiconductor process, it is possible to provide a semiconductor process monitoring device with good work efficiency without the need to interrupt the process.

【0063】また、請求項5に係る発明の半導体プロセ
スモニタリング装置にあっては、請求項4に記載の発明
において、プラズマ物理量計測器が、チャンバに設けた
1対の電極間に各々接続する計測用端子を備えてプラズ
マのインピーダンスを計測するインピーダンス計測器で
あるので、プラズマの物理量としてのプラズマのインピ
ーダンスを容易に計測することができるという効果を奏
する。
Further, in the semiconductor process monitoring apparatus of the invention according to claim 5, in the invention according to claim 4, the plasma physical quantity measuring device is connected between a pair of electrodes provided in the chamber. Since the impedance measuring device is provided with a terminal for measuring the impedance of the plasma, the impedance of the plasma as a physical quantity of the plasma can be easily measured.

【0064】また、請求項6に係る発明の半導体プロセ
スモニタリング装置にあっては、請求項4に記載の発明
において、プラズマ物理量計測器が、チャンバに設けた
1対の電極間に発生するプラズマの発光スペクトルを取
り込む受光部を備えてプラズマの発光スペクトル強度と
波長とを計測する発光スペクトル計測器であるので、プ
ラズマの物理量としての発光スペクトル強度と波長とを
容易に計測することができるという効果を奏する。
Further, in the semiconductor process monitoring apparatus of the invention according to claim 6, in the invention according to claim 4, the plasma physical quantity measuring device is configured to detect the plasma generated between the pair of electrodes provided in the chamber. Since it is an emission spectrum measuring instrument that measures the emission spectrum intensity and wavelength of plasma by including a light receiving unit that takes in the emission spectrum, it is possible to easily measure the emission spectrum intensity and wavelength as physical quantities of plasma. Play.

【0065】また、請求項7に係る発明の半導体プロセ
スモニタリング装置にあっては、請求項4に記載の発明
において、チャンバとインピーダンス調整器との間にコ
ンデンサを設け、プラズマ物理量計測器が、コンデンサ
間の電圧を計測してコンデンサに蓄積される電荷量を算
出する機能を有してなる電荷量計測器であるので、プラ
ズマの物理量としてのプラズマの変化に対応する電荷量
を容易に計測することができるという効果を奏する。
Further, in the semiconductor process monitoring apparatus of the invention according to claim 7, in the invention according to claim 4, a capacitor is provided between the chamber and the impedance adjuster, and the plasma physical quantity measuring device is a capacitor. Since this is a charge amount measuring device that has the function of measuring the voltage between them and calculating the amount of charge accumulated in the capacitor, it is possible to easily measure the amount of charge corresponding to changes in plasma as the physical amount of plasma. There is an effect that can be.

【0066】また、請求項8に係る発明の半導体プロセ
スモニタリング装置にあっては、請求項4乃至請求項7
のいずれかに記載の発明において、プラズマ物理量計測
器が、電磁シールド性を有する導電性材料で形成された
遮蔽ケース内に収められ、この遮蔽ケースをアースに接
続することで、ノイズ等の影響を受けることなく、正確
なプラズマの物理量の計測が可能になるという効果を奏
する。
Further, in the semiconductor process monitoring apparatus of the invention according to claim 8, claims 4 to 7 are provided.
In any one of the inventions, the plasma physical quantity measuring instrument is housed in a shielding case formed of a conductive material having an electromagnetic shielding property, and the shielding case is connected to the ground to prevent the influence of noise or the like. This has the effect of enabling accurate measurement of the physical quantity of plasma without receiving it.

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

【図1】本発明の第1実施形態に係る半導体プロセスモ
ニタリング装置を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a semiconductor process monitoring apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態に係る半導体基板を示す
概略図及び断面図である。
FIG. 2 is a schematic view and a cross-sectional view showing a semiconductor substrate according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2実施形態に係る半導体プロセスモ
ニタリング装置を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a semiconductor process monitoring device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施形態に係る半導体プロセスモ
ニタリング装置を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a semiconductor process monitoring apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プロセスチャンバ 2 高周波電源 3 インピーダンス調整器 4 プラズマ物理量計測器 4a インピーダンス計測器 4b スペクトル計測器 4c 電荷量計測器 5 遮蔽ケース 6 プラズマ 7 電極 8 半導体基板 8a シリコンウエハ 8b 酸化膜 8c レジスト 8d 開口部 41 計測用端子 42 受光部 43 コンデンサ 81 セル 1 process chamber 2 high frequency power supply 3 impedance adjuster 4 Plasma physical quantity measuring instrument 4a Impedance measuring instrument 4b spectrum measuring instrument 4c Electric charge meter 5 Shielding case 6 plasma 7 electrodes 8 Semiconductor substrate 8a Silicon wafer 8b oxide film 8c resist 8d opening 41 Measurement terminal 42 Light receiving part 43 capacitor 81 cells

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマを用いて半導体基板の厚み加工
を行う際の半導体プロセスモニタリング方法において、 プラズマ処理に要するプラズマの物理量と、処理対象と
なる半導体基板の厚み又は厚みの変化量との相関関係を
予め求めておき、 半導体基板をプラズマ処理するときに、プラズマ処理中
のプラズマの物理量を計測し、前記相関関係に基づい
て、前記半導体基板の厚みの変化量又は厚み量を算出
し、前記半導体基板の厚みが所望の厚みになればプラズ
マ処理を終了することを特徴とする半導体プロセスモニ
タリング方法。
1. A semiconductor process monitoring method for processing a thickness of a semiconductor substrate using plasma, wherein a physical quantity of plasma required for plasma processing is correlated with a thickness of a semiconductor substrate to be processed or a variation in thickness. Is obtained in advance, when the semiconductor substrate is subjected to plasma processing, the physical quantity of plasma during the plasma processing is measured, and based on the correlation, the change amount or the thickness amount of the thickness of the semiconductor substrate is calculated. A method for monitoring a semiconductor process, characterized in that the plasma treatment is terminated when the thickness of the substrate reaches a desired thickness.
【請求項2】 前記プラズマの物理量が、プラズマのイ
ンピーダンスである請求項1に記載の半導体プロセスモ
ニタリング方法。
2. The semiconductor process monitoring method according to claim 1, wherein the physical quantity of the plasma is impedance of the plasma.
【請求項3】 前記プラズマの物理量が、少なくともプ
ラズマの発光スペクトル強度と波長とを含んでなる請求
項1に記載の半導体プロセスモニタリング方法。
3. The semiconductor process monitoring method according to claim 1, wherein the physical quantity of the plasma includes at least the emission spectrum intensity and wavelength of the plasma.
【請求項4】 内部に1対の電極を有してなるチャンバ
と、高周波電圧又は高周波電力を印加する高周波電源
と、該高周波電源の特性インピーダンスから半導体基板
自身のインピーダンスが逸脱する場合に該半導体基板の
インピーダンスを前記特性インピーダンスに一致させ最
適化させるように調整するインピーダンス調整器と、プ
ラズマの物理量を計測するプラズマ物理量計測器とを備
えてなり、前記1対の電極と前記高周波電源とを前記イ
ンピーダンス調整器を介して電気的に接続し、 前記高周波電源により前記1対の電極間に高周波電圧又
は高周波電力を印加してプラズマを発生させ、前記プラ
ズマ物理量計測器にて請求項1乃至請求項3のいずれか
に記載の前記チャンバ内のプラズマの物理量を計測する
ことで、前記1対の電極のうちの1つの電極上に設けて
なる半導体基板の厚みの変化量又は厚み量を算出するこ
とを特徴とする半導体プロセスモニタリング装置。
4. A chamber having a pair of electrodes inside, a high frequency power source for applying a high frequency voltage or high frequency power, and a semiconductor substrate when the impedance of the semiconductor substrate itself deviates from the characteristic impedance of the high frequency power source. An impedance adjuster for adjusting the impedance of the substrate to match the characteristic impedance to optimize the impedance and a plasma physical quantity measuring instrument for measuring a physical quantity of plasma are provided, and the pair of electrodes and the high frequency power source are provided. An electrical connection is made via an impedance adjuster, a high-frequency voltage or a high-frequency power is applied between the pair of electrodes by the high-frequency power source to generate plasma, and the plasma physical quantity measuring device is used for the plasma physical quantity measuring device. The physical quantity of plasma in the chamber according to any one of 3 above is measured to measure the physical quantity of the pair of electrodes. Semiconductor process monitoring device and calculates the amount of change or the thickness of the thickness of the semiconductor substrate formed by providing on one electrode.
【請求項5】 前記プラズマ物理量計測器が、前記1対
の電極各々に接続する計測用端子を備え、該計測用端子
を用いて前記1対の電極間に発生するプラズマのインピ
ーダンスを計測する機能を有してなるインピーダンス計
測器である請求項4に記載の半導体プロセスモニタリン
グ装置。
5. The plasma physical quantity measuring device includes a measuring terminal connected to each of the pair of electrodes, and a function of measuring an impedance of plasma generated between the pair of electrodes using the measuring terminal. The semiconductor process monitoring apparatus according to claim 4, which is an impedance measuring instrument including:
【請求項6】 前記プラズマ物理量計測器が、前記1対
の電極間に発生するプラズマ光を取り込む受光部を備
え、該受光部にて前記1対の電極間に発生するプラズマ
の発光スペクトル強度と波長を計測する機能を有してな
る発光スペクトル計測器である請求項4に記載の半導体
プロセスモニタリング装置。
6. The plasma physical quantity measuring device comprises a light receiving section for taking in plasma light generated between the pair of electrodes, and an emission spectrum intensity of plasma generated between the pair of electrodes in the light receiving section. The semiconductor process monitoring device according to claim 4, which is an emission spectrum measuring instrument having a function of measuring a wavelength.
【請求項7】 前記チャンバと前記インピーダンス調整
器との間にコンデンサを設け、前記プラズマ物理量計測
器が、前記コンデンサ間の電圧を計測して該コンデンサ
に蓄積される電荷量を算出する機能を有してなる電荷量
計測器である請求項4に記載の半導体プロセスモニタリ
ング装置。
7. A capacitor is provided between the chamber and the impedance adjuster, and the plasma physical quantity measuring device has a function of measuring a voltage between the capacitors and calculating a charge amount accumulated in the capacitor. The semiconductor process monitoring apparatus according to claim 4, which is a charge amount measuring device formed by
【請求項8】 前記プラズマ物理量計測器は、電磁シー
ルド性を有する導電性材料で形成された遮蔽ケース内に
収められ、該遮蔽ケースをアースに接続してなる請求項
4乃至請求項7のいずれかに記載の半導体プロセスモニ
タリング装置。
8. The plasma physical quantity measuring device is housed in a shielding case made of a conductive material having an electromagnetic shielding property, and the shielding case is connected to the ground. The semiconductor process monitoring device as described in 1.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009164425A (en) * 2008-01-08 2009-07-23 Oki Semiconductor Co Ltd Real-time monitor device and operating method
JP2010129408A (en) * 2008-11-28 2010-06-10 Oki Semiconductor Co Ltd Plasma measuring device
KR20200104422A (en) * 2012-10-26 2020-09-03 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Pecvd apparatus and process

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