(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
段差測定手段と、
膜厚測定手段と、
上記段差測定手段によって測定された、半導体基板上の層間絶縁膜の段差を、上記膜厚測定手段によって測定された、上記層間絶縁膜の配線層を含まない部分の厚みで補正する段差補正手段と、
該段差補正手段によって補正された上記層間絶縁膜の段差を供給してマッピングを行うマッピング手段とを有することを特徴とする層間絶縁膜の段差測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は層間絶縁膜の段差測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の層間絶縁膜の段差測定装置は、段差測定手段及びマッピング手段を有し、その段差測定手段によって、半導体基板上の層間絶縁膜の段差を測定し、その層間絶縁膜の段差をマッピング手段に供給して、マッピングを行わせるようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の段差測定装置では、半導体基板（ウェーハ）の反りや、段差測定手段のステージのフラットネス（平坦）精度の悪さ等に起因して、正確な段差測定を行うことができなかった。
【０００４】
かかる点に鑑み、本発明は、正確な段差測定を行うことのできる層間絶縁膜の段差測定装置を提案しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による層間絶縁膜の段差測定装置は、段差測定手段と、膜厚測定手段と、段差測定手段によって測定された、半導体基板上の層間絶縁膜の段差を、膜厚測定手段によって測定された、層間絶縁膜の配線層を含まない部分の厚みで補正する段差補正手段と、その段差補正手段によって補正された層間絶縁膜の段差を供給してマッピングを行うマッピング手段とを有する。
【０００６】
かかる本発明によれば、段差補正手段によって、段差測定手段によって測定された、半導体基板上の層間絶縁膜の段差を、膜厚測定手段によって測定された、層間絶縁膜の配線層を含まない部分の厚みで補正し、その補正された層間絶縁膜の段差をマッピング手段に供給してマッピングを行わせる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、段差測定手段と、膜厚測定手段と、段差測定手段によって測定された、半導体基板上の層間絶縁膜の段差を、膜厚測定手段によって測定された、層間絶縁膜の配線層を含まない部分の厚みで補正する段差補正手段と、その段差補正手段によって補正された層間絶縁膜の段差を供給してマッピングを行うマッピング手段とを有する層間絶縁膜の段差測定装置である。
【０００８】
〔発明の実施の形態の具体例〕
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態の具体例の層間絶縁膜の段差測定装置を説明する。先ず、図２Ａを説明する。ａは半導体基板（ウェーハ）（半導体集積回路チップ）で、その半導体基板ａ上に層間絶縁膜ｂを被着形成し、その層間絶縁膜ｂ上に配線層ｃを被着形成し、配線層ｃ及び層間絶縁膜ｂ上に亘って層間絶縁膜ｂを被着形成した場合である。この一番上の層間絶縁膜ｂ上に配線層ｃを被着形成し、その層間絶縁膜ｂ上及び配線層ｃ上に亘って層間絶縁膜ｂを被着形成することも可能である。
【０００９】
尚、一般的には、半導体基板及びその上のｎ層（ｎ＝１、２、３、…………）の配線層間に、ｎ層の層間絶縁膜を被着形成し、一番上の層間絶縁膜上及び一番上の配線層上に亘って、層間絶縁膜を被着形成する。
【００１０】
図１について、具体例の層間絶縁膜の段差測定装置の構成を説明する。１は段差測定手段で、例えば、測定対象である層間絶縁膜ｂの表面の全体を針でなぞることにより、その層間絶縁膜ｂの全表面の凹凸（段差）を測定する接触式段差測定機である。２は膜厚測定手段で、例えば、測定対象である層間絶縁膜ｂの表面に光を照射し、その屈折率を測定して、予め設定された層間絶縁膜ｂの配線層ｃを含まない部分（図２Ａの矢印部分に対応する配線層ｃのない部分）（予め決められた、例えば、４０μｍ角の正方形の部分）（図２Ｂの丸印の部分）の膜厚を測定する光学式・非接触式膜厚測定機である。そして、段差補正手段３では、段差測定手段１によって測定された、半導体基板ａ上のある点と、その近辺の他のある点との間の層間絶縁膜ｂ全体の各点の段差（図２Ｂ）を、膜厚測定手段２によって測定れた、予め設定された層間絶縁膜ｂの配線層ｃを含まない部分の厚みで補正する。図２Ｃは、層間絶縁膜ｂのその補正された段差の変化を示す。
【００１１】
そして、その段差補正手段３によって補正された段差をマッピング手段４に供給して、マッピングを行わせる。
【００１２】
次に、段差補正手段３について説明する。段差補正手段３は、メモリ６、演算手段７及びこれらメモリ６及び演算手段７を制御するＣＰＵ５を備えている。６ａ、６ｂは、それぞれメモリ６の一部のメモリ領域を示す。
【００１３】
段差測定手段１によって測定された、半導体基板ａ上のある点における、その近辺の他のある点との間の層間絶縁膜ｂの段差のデータを、メモリ６のメモリ領域６ａに記憶させると共に、膜厚測定手段２によって測定された、予め設定された層間絶縁膜ｂの配線層ｃを含まない部分の層間絶縁膜ｂの厚みのデータをメモリ６のメモリ領域６ｂに記憶させる。
【００１４】
メモリ領域６ａ、６ｂにそれぞれ記憶された段差のデータ及び厚みのデータをそれぞれ読み出して演算手段７に供給して、ＣＰＵ５内のＲＯＭ（図示せず）に記憶されているプログラムに基づいて演算を行って、段差のデータを厚みのデータで補正した段差のデータを得る。この補正された段差のデータは、半導体基板（ウェーハ）（半導体集積回路チップ）の反りや、段差測定手段のステージのフラットネス（平坦）精度の悪さ等に起因するエラーが補正された、正確な段差データとなる。
【００１５】
次に、図３を参照して、段差補正の説明を行う。図３において、ａ点、ｂ点及びｃ点は、図２における、半導体基板ａ上の配線層ｃを含まない層間絶縁膜ｂにおける点を示す。図３Ａは、段差測定手段１によって測定された、ａ点、ｂ点及びｃ点における段差の分布を示す。この例では、層間絶縁膜ｂにおいて、ｂ点はａ点より段差１００ｎｍだけ高い位置にあり、ｂ点及びｃ点は同じ高さで、段差は０ｎｍである。
【００１６】
図３Ｂは、膜厚測定手段２によって測定されたａ点、ｂ点及びｃ点における層間絶縁膜ｂの厚さを示す。ａ点及びｂ点の膜厚は共に５００ｎｍ、ｃ点の膜厚は４００ｎｍである。
【００１７】
図３Ｃは、段差補正手段３によって補正されたａ点、ｂ点及びｃ点の段差を示す。図３Ｂから、ａ点及びｂ点の膜厚は共に５００ｎｍと同じであったので、ａ点の高さを、ｂ点の高さと同じ高さにして、両者間の段差を０ｎｍにする。ｂ点の高さは変化しない。ｃ点の膜厚は４００ｎｍで、ｂ点の膜厚より１００ｎｍ低かったので、ｃ点の高さを、ｂ点の高さより１００ｎｍ低くして、段差１００ｎｍを設ける。
【００１８】
図３Ａにおいて、ｂ点及びｃ点間の中心のｘ点に段差の測定点があった場合は、ｘ点の高さを、（５００＋４００）／２（ｎｍ）だけ低くすれば良い。又、ｂ点及びｃ点間中心のｘ点が配線層ｃのある場合も、その高さは配線層ｃの厚さ分だけ高くなるが、その場合も、ｘ点の高さを、（５００＋４００）／２（ｎｍ）だけ低くすれば良い。ｘ点の位置が、ｂ点、ｃ点間の中心にないときは、ｘ点と、ｂ点及びｃ点との間の距離に応じて、比例配分によって、ｘ点の高さを決めれば良い。
【００１９】
そして、上述の補正された段差データを、マッピング手段４に供給して、マッピングさせる。このマッピングは、測定された段差データ（ここでは、測定膜厚で補正されている）を段差の等高曲線の分布で表すことを意味し、その段差の等高曲線の分布は、陰極線管（図示せず）の管面や液晶表示装置（図示せず）の表示面に表示させることができ、又、その段差の等高曲線の分布をプリンタ（図示せず）にて印刷することも可能である。
【００２０】
【発明の効果】
上述せる本発明によれば、段差測定手段と、膜厚測定手段と、段差測定手段によって測定された、半導体基板上の層間絶縁膜の段差を、膜厚測定手段によって測定された、層間絶縁膜の配線層を含まない部分の厚みで補正する段差補正手段と、その段差補正手段によって補正された層間絶縁膜の段差を供給してマッピングを行うマッピング手段とを有するので、正確な段差測定を行うことのできる層間絶縁膜の段差測定装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の具体例の層間絶縁膜の段差測定装置を示すブロック線図である。
【図２】本発明の実施の形態の具体例の層間絶縁膜の段差測定方法を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態の具体例の層間絶縁膜の段差測定方法の段差補正を示す説明図である。
【符号の説明】
１  段差測定手段、２  膜厚測定手段、３  段差補正手段、４  マッピング手段、５  ＣＰＵ、６  メモリ、６ａ、６ｂ  メモリ領域、７  演算手段。
【図１】
0004023021.tif 000002
【図２】
0004023021.tif 000003
【図３】
0004023021.tif 000004