(57)【要約】【課題】光の透過率の変動を抑制できる膜厚に制御する半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様は、半導体ウエハー１５にフォトダイオード１７を形成する工程（ａ）と、前記フォトダイオード上に膜を成膜し、前記フォトダイオードに前記膜を通して光を照射し、前記フォトダイオードで発生する電流を測定し、前記成膜と前記測定を繰り返し行う工程（ｂ）と、前記測定の結果に基づいて前記成膜を終了する時期を決める工程（ｃ）と、前記工程（ｃ）により決められた時期に前記成膜を終了させる工程（ｄ）と、を含む半導体装置の製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハーにフォトダイオードを形成する工程（ａ）と、
前記フォトダイオード上に膜を成膜し、前記フォトダイオードに前記膜を通して光を照射し、前記フォトダイオードで発生する電流を測定し、前記成膜と前記測定を繰り返し行う工程（ｂ）と、
前記測定の結果に基づいて前記成膜を終了する時期を決める工程（ｃ）と、
前記工程（ｃ）により決められた時期に前記成膜を終了させる工程（ｄ）と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体ウエハーにフォトダイオードを形成する工程（ａ）と、
前記フォトダイオード上に膜を成膜する工程（ｂ１）と、
前記膜の一部をＣＭＰにより研磨し、前記フォトダイオードに前記膜を通して光を照射し、前記フォトダイオードで発生する電流を測定し、前記研磨と前記測定を繰り返し行う工程（ｂ）と、
前記測定の結果に基づいて前記研磨を終了する時期を決める工程（ｃ）と、
前記工程（ｃ）により決められた時期に前記研磨を終了させる工程（ｄ）と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記工程（ｂ）は、前記フォトダイオードで発生する電流を測定した電流値から前記膜の前記光の透過率を算出する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記工程（ｃ）の前記時期は、前記測定の結果が所望の電流値の範囲内になった時であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記工程（ｂ）の前記フォトダイオードで発生する電流を測定することは、前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記半導体ウエハー上に形成された電極パッドに計測器のプローバーを接触させ、前記計測器によって前記フォトダイオードで受光した光により発生する電流を測定することであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１において、
前記工程（ｂ）の前記フォトダイオードで発生する電流を測定することは、前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記半導体ウエハー上に形成された電極パッドに計測器のプローバーを接触させ、前記計測器によって前記フォトダイオードで受光した光により発生する電流を測定することであり、
前記工程（ｂ）の前記成膜は、前記電極パッドをカバーで覆いながら前記膜を成膜することであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、
前記工程（ｂ）の前記フォトダイオードに照射する前記光は、複数の波長の光であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
膜を成膜する成膜機構と、
光源と、
プローバーを備えた計測器と、
制御部と、を含み、
前記制御部は、前記成膜機構により成膜し、前記光源及び前記計測器により光学特性を測定し、その測定結果に基づいて前記成膜機構を制御することを特徴とする成膜装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記制御部は、前記成膜機構により半導体ウエハーのフォトダイオード上に膜を成膜し、前記光源により前記フォトダイオードに前記膜を通して光を照射し、前記計測器により前記フォトダイオードで発生する電流を測定し、前記成膜と前記測定を繰り返すように制御し、その測定結果に基づいて前記成膜を終了する時期を決め、その時期に前記成膜を終了させるように前記成膜機構を制御することを特徴とする成膜装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記フォトダイオードで発生する電流を測定することは、前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記半導体ウエハー上に形成された電極パッドに前記プローバーを接触させ、前記計測器によって前記フォトダイオードで受光した光により発生する電流を測定することであり、
前記成膜機構により成膜する際に前記電極パッドを覆うカバーを有することを特徴とする成膜装置。
【請求項１１】
請求項９または１０において、
前記成膜機構は、前記半導体ウエハーより径の小さいシャワーヘッドを有する成膜源と、前記シャワーヘッドを回転させる回転機構を有することを特徴とする成膜装置。
【請求項１２】
膜をＣＭＰにより研磨する研磨機構と、
光源と、
プローバーを備えた計測器と、
制御部と、を含み、
前記制御部は、前記研磨機構により膜を研磨し、前記光源及び前記計測器により光学特性を測定し、その測定結果に基づいて前記研磨機構を制御することを特徴とするＣＭＰ装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記制御部は、前記研磨機構により半導体ウエハーのフォトダイオード上に成膜された膜を研磨し、前記光源により前記フォトダイオードに前記膜を通して光を照射し、前記計測器により前記フォトダイオードで発生する電流を測定し、前記研磨と前記測定を繰り返すように制御し、その測定結果に基づいて前記研磨を終了する時期を決め、その時期に前記研磨を終了させるように前記研磨機構を制御することを特徴とするＣＭＰ装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記フォトダイオードで発生する電流を測定することは、前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記半導体ウエハー上に形成された電極パッドに前記プローバーを接触させ、前記計測器によって前記フォトダイオードで受光した光により発生する電流を測定することであることを特徴とするＣＭＰ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、成膜装置及びＣＭＰ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、フォトダイオード上に形成された膜（フォドダイオードへの光路となる膜）の膜厚とその膜の光の透過率との関係を模式的に示す図である。
【０００３】
フォトダイオードの光学特性（明偏差など）は、光路となる膜（層間膜や保護膜）の膜厚ばらつきに非常に敏感である。その理由は、光路膜の膜厚がばらつくことにより光の透過率が変動するからである。そして、光路膜の膜厚ばらつきによって特性ズレや歩留り低下の大きな要因となる。
【０００４】
詳細には、図５に示すように光路となる膜の透過率は膜厚に対して周期的な依存性をもつ。このため、膜厚ばらつきに対する影響を極力抑え、安定した特性（歩留り）を得るためには、その周期カーブの山または谷の膜厚となるように調整し、膜形成することが重要である。
【０００５】
但し、光路となる膜は多くの場合、多種多様な積層構造であり各層ごとに膜厚ばらつきが存在し、この周期カーブは各層の膜厚（ばらつき）にも影響を受け変動する。
【０００６】
また、この周期カーブは対象となる光源の波長によっても変化するため、図６に示すように波長が異なる複数の光源（例：Red/Green/Blue）を有する場合、それぞれが独立した周期カーブを描く。さらに、ウエハー間やウエハー面内の膜厚ばらつきも存在する。
【０００７】
一方、事前にモニター基板を用いて多層膜の光学特性を測定することで、膜厚を制御することが特許文献１に開示されている。
しかし、上述したような多くのばらつき要因に対して、従来のようなモニターやシミュレーション等での膜厚調整では、光学特性に対して適した膜厚へ調整し、歩留り良く安定的に量産することは非常に困難である。
【０００８】
つまり、事前にモニター基板を用いて多層膜の光学特性を測定しても、膜の成膜時または研磨時に直接、その膜の光学特性を測定するわけではないため、光の透過率が変動する様々な要因に対して十分に膜厚を制御することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−３４２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の幾つかの態様は、膜の成膜時または研磨時に直接、その膜の光学特性を測定することで、光の透過率の変動を抑制できる膜厚に制御する半導体装置の製造方法に関連している。
また、本発明の幾つかの態様は、膜の成膜時に直接、その膜の光学特性を測定できる成膜装置に関連している。
また、本発明の幾つかの態様は、膜の研磨時に直接、その膜の光学特性を測定できるＣＭＰ装置に関連している。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、半導体ウエハーにフォトダイオードを形成する工程（ａ）と、前記フォトダイオード上に膜を成膜し、前記フォトダイオードに前記膜を通して光を照射し、前記フォトダイオードで発生する電流を測定し、前記成膜と前記測定を繰り返し行う工程（ｂ）と、前記測定の結果に基づいて前記成膜を終了する時期を決める工程（ｃ）と、前記工程（ｃ）により決められた時期に前記成膜を終了させる工程（ｄ）と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１２】
上記本発明の一態様によれば、膜の成膜時に直接、その膜の光学特性を測定し、その測定結果に基づいて成膜を終了する時期を決めるため、光の透過率の変動を抑制できる膜厚に制御することが可能となる。
【００１３】
本発明の一態様は、半導体ウエハーにフォトダイオードを形成する工程（ａ）と、前記フォトダイオード上に膜を成膜する工程（ｂ１）と、前記膜の一部をＣＭＰにより研磨し、前記フォトダイオードに前記膜を通して光を照射し、前記フォトダイオードで発生する電流を測定し、前記研磨と前記測定を繰り返し行う工程（ｂ）と、前記測定の結果に基づいて前記研磨を終了する時期を決める工程（ｃ）と、前記工程（ｃ）により決められた時期に前記研磨を終了させる工程（ｄ）と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１４】
上記本発明の一態様によれば、膜の研磨時に直接、その膜の光学特性を測定し、その測定結果に基づいて研磨を終了する時期を決めるため、光の透過率の変動を抑制できる膜厚に制御することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記工程（ｂ）は、前記フォトダイオードで発生する電流を測定した電流値から前記膜の前記光の透過率を算出する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。これにより、光学特性の測定結果に基づいて成膜または研磨を終了する時期を決め易くすることができる。
【００１６】
また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記工程（ｃ）の前記時期は、前記測定の結果が所望の電流値の範囲内になった時であることを特徴とする半導体装置の製造方法である。これにより、光学特性の測定結果に基づいて成膜または研磨を終了する時期を決め易くすることができる。
【００１７】
本発明の一態様は、前記工程（ｂ）の前記フォトダイオードで発生する電流を測定することは、前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記半導体ウエハー上に形成された電極パッドに計測器のプローバーを接触させ、前記計測器によって前記フォトダイオードで受光した光により発生する電流を測定することであることを特徴とする半導体装置の製造方法である。これにより、光学特性の測定を確実に行うことができる。
【００１８】
また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記工程（ｂ）の前記フォトダイオードで発生する電流を測定することは、前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記半導体ウエハー上に形成された電極パッドに計測器のプローバーを接触させ、前記計測器によって前記フォトダイオードで受光した光により発生する電流を測定することであり、前記工程（ｂ）の前記成膜は、前記電極パッドをカバーで覆いながら前記膜を成膜することであることを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１９】
上記本発明の一態様によれば、電極パッドをカバーで覆いながら膜を成膜するため、前記電極パッドに膜が成膜されるのを抑制できる。
【００２０】
また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記工程（ｂ）の前記フォトダイオードに照射する前記光は、複数の波長の光であることを特徴とする半導体装置の製造方法である。これにより、複数の波長に対して適した膜厚とすることが可能となる。
【００２１】
本発明の一態様は、膜を成膜する成膜機構と、光源と、プローバーを備えた計測器と、制御部と、を含み、前記制御部は、前記成膜機構により成膜し、前記光源及び前記計測器により光学特性を測定し、その測定結果に基づいて前記成膜機構を制御することを特徴とする成膜装置である。
【００２２】
上記本発明の一態様によれば、光源と計測器を有するため、膜の成膜時に直接、その膜の光学特性を測定することができる。
【００２３】
また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記制御部は、前記成膜機構により半導体ウエハーのフォトダイオード上に膜を成膜し、前記光源により前記フォトダイオードに前記膜を通して光を照射し、前記計測器により前記フォトダイオードで発生する電流を測定し、前記成膜と前記測定を繰り返すように制御し、その測定結果に基づいて前記成膜を終了する時期を決め、その時期に前記成膜を終了させるように前記成膜機構を制御することを特徴とする成膜装置である。これにより、膜の成膜時に直接、その膜の光学特性を測定し、その測定結果に基づいて成膜を終了する時期を決めることができ、その結果、光の透過率の変動を抑制できる膜厚に制御することが可能となる。
【００２４】
また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記フォトダイオードで発生する電流を測定することは、前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記半導体ウエハー上に形成された電極パッドに前記プローバーを接触させ、前記計測器によって前記フォトダイオードで受光した光により発生する電流を測定することであり、前記成膜機構により成膜する際に前記電極パッドを覆うカバーを有することを特徴とする成膜装置である。
【００２５】
上記本発明の一態様によれば、電極パッドを覆うカバーを有するため、前記電極パッドに膜が成膜されるのを抑制できる。
【００２６】
また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記成膜機構は、前記半導体ウエハーより径の小さいシャワーヘッドを有する成膜源と、前記シャワーヘッドを回転させる回転機構を有することを特徴とする成膜装置である。これにより、成膜と光学特性の測定の繰り返しを行い易くすることができる。
【００２７】
本発明の一態様は、膜をＣＭＰにより研磨する研磨機構と、光源と、プローバーを備えた計測器と、制御部と、を含み、前記制御部は、前記研磨機構により膜を研磨し、前記光源及び前記計測器により光学特性を測定し、その測定結果に基づいて前記研磨機構を制御することを特徴とするＣＭＰ装置である。
【００２８】
上記本発明の一態様によれば、光源と計測器を有するため、膜の研磨時に直接、その膜の光学特性を測定することができる。
【００２９】
また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記制御部は、前記研磨機構により半導体ウエハーのフォトダイオード上に成膜された膜を研磨し、前記光源により前記フォトダイオードに前記膜を通して光を照射し、前記計測器により前記フォトダイオードで発生する電流を測定し、前記研磨と前記測定を繰り返すように制御し、その測定結果に基づいて前記研磨を終了する時期を決め、その時期に前記研磨を終了させるように前記研磨機構を制御することを特徴とするＣＭＰ装置である。これにより、膜の研磨時に直接、その膜の光学特性を測定し、その測定結果に基づいて研磨を終了する時期を決めることができ、その結果、光の透過率の変動を抑制できる膜厚に制御することが可能となる。
【００３０】
また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記フォトダイオードで発生する電流を測定することは、前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記半導体ウエハー上に形成された電極パッドに前記プローバーを接触させ、前記計測器によって前記フォトダイオードで受光した光により発生する電流を測定することであることを特徴とするＣＭＰ装置である。これにより、光学特性の測定を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（Ａ）は本発明の一態様に係る成膜装置を模式的に示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す成膜装置の光学特性の計測時を説明するための断面図、（Ｃ）は（Ｂ）に示す成膜装置を上から視た模式的な平面図。
【図２】（Ａ）は図１に示す半導体ウエハーの平面図、（Ｂ）はモニター用フォトダイオード及び光路膜を示す断面図、（Ｃ）は製品用フォトダイオード及び光路膜を示す断面図。
【図３】モニター計測による膜厚調整するためのフォトダイオードへの光路膜厚と複数の波長の光の透過率との相関図。
【図４】（Ａ）は本発明の一態様に係るＣＭＰ装置を模式的に示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示すＣＭＰ装置の光学特性の計測時を説明するための断面図。
【図５】フォトダイオードへの光路膜厚と光の透過率との相関図。
【図６】フォトダイオードへの光路膜厚と赤、緑及び青それぞれの光の透過率との相関図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３３】
［実施の形態１］
図１（Ａ）は、本発明の一態様に係る成膜装置を模式的に示す断面図であり、成膜時の様子を説明するための図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す成膜装置の光学特性の計測時を説明するための断面図である。図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）に示す成膜装置を上から視た模式的な平面図である。図２（Ａ）は、図１に示す半導体ウエハーの平面図であり、図２（Ｂ）はモニター用フォトダイオード及び光路膜を示す断面図である。図２（Ｃ）は製品用フォトダイオード及び光路膜を示す断面図である。なお、製品用のフォトダイオード及び光路膜の構成は、モニター用フォトダイオード及び光路膜と同様である。
【００３４】
まず成膜装置の構造について説明する。
図１に示す成膜装置は、シャワーヘッド１１を有する成膜機構と、光源１２と、プローバー１３を備えた計測器１４と、制御部（図示せず）を含む。この制御部は、成膜機構により成膜し、光源１２及び計測器１４により光学特性を測定し、その測定結果に基づいて成膜機構を制御するものである。
【００３５】
成膜機構は、シャワーヘッド１１の上に配置され、成膜原料ガスにプラズマを生成する成膜源（図示せず）と、このシャワーヘッド１１を矢印１６のように回転させる回転機構を有する。成膜源によって成膜原料ガスにプラズマが生成され、成膜粒子がシャワーヘッド１１から半導体ウエハー１５上に降り注ぐことで、モニター用及び製品用それぞれのフォトダイオード上に膜が成膜される。なお、シャワーヘッド１１の径は半導体ウエハー１５の径より小さく、例えば半導体ウエハー１５の径の１／２程度であるとよい。
【００３６】
光源１２から半導体ウエハー１５のモニター用光学デバイスのモニター用フォトダイオード（第２のフォトダイオードともいう）１７に照射される光は、単波長の光であってもよいし、複数の波長の光であってもよい。
【００３７】
計測器１４は、モニター用フォトダイオード１７に電気的に接続された電極パッド１９にプローバー１３を接触させ、モニター用フォトダイオード１７で受光した光により発生する電流を測定するものである。
【００３８】
成膜装置は、半導体ウエハー１５を載置するステージ２０と、このステージ２０に取り付けられたカバー４１を有する。カバー４１は、電極パッド１９を覆うものであり、成膜機構により成膜する際に電極パッド１９上に膜が成膜されてしまうと電極パッド１９にプローバー１３を電気的に接触させることができなくなるため、これを防止するものである。また、ステージ２０、カバー４１及びシャワーヘッド１１は真空チャンバー（図示せず）内に配置されている。
【００３９】
制御部は次のように制御する。成膜機構により半導体ウエハー１５の製品用光学デバイス２１の製品用フォトダイオード（第１のフォトダイオードともいう）１７ａ及びモニター用光学デバイスのモニター用フォトダイオード１７の上に成膜機構により膜を成膜する。製品用フォトダイオード１７ａは図２（Ａ）に示す製品用光学デバイス２１に形成されている。次いで、シャワーヘッド１１がモニター用フォトダイオード１７の上方に位置しない時に、光源１２によりモニター用フォトダイオード１７に膜を通して光を照射し、計測器１４によりモニター用フォトダイオード１７で発生する電流を測定する。なお、シャワーヘッド１１がモニター用フォトダイオード１７の上方に位置すると、光源１２により照射される光がシャワーヘッド１１によって遮られる。次いで、前記成膜と前記測定を繰り返す。そして、その測定結果に基づいて前記成膜を終了する時期を決め、その時期に前記成膜を終了させるように成膜機構を制御する。
【００４０】
次に、半導体装置の製造方法について説明する。
図２に示すように、半導体ウエハー１５のシリコン基板２４に、製品用光学デバイス２１の製品用フォトダイオード１７ａ及びモニター用光学デバイスのモニター用フォトダイオード１７を形成する。なお、製品用フォトダイオード１７ａはモニター用フォトダイオード１７と同一構造とする。次いで、モニター用フォトダイオード１７に電気的に接続された電極パッド１９を半導体ウエハー１５上に形成する。
【００４１】
次いで、この半導体ウエハー１５を図１に示す成膜装置のステージ２０に載置する。次いで、半導体ウエハー１５の製品用フォトダイオード１７ａ及びモニター用フォトダイオード１７上に図２（Ｂ）に示す酸化シリコン膜等の層間絶縁膜２２を成膜する。詳細には、図１（Ａ）に示すように、シャワーヘッド１１を矢印１６のように回転させながら成膜源によって成膜原料ガスにプラズマが生成され、成膜粒子がシャワーヘッド１１から半導体ウエハー１５上に降り注ぐ。これにより、モニター用フォトダイオード１７及び製品用フォトダイオード１７ａ上に層間絶縁膜２２を成膜する。この成膜は、電極パッド１９をカバー４１で覆いながら行われる。このため、電極パッド１９上には層間絶縁膜２２が成膜されない。
【００４２】
次いで、図１（Ｂ）に示すように、シャワーヘッド１１がモニター用フォトダイオード１７の上方に位置しない時に、光源１２により層間絶縁膜２２を通してモニター用フォトダイオード１７に光を照射し、計測器１４によりモニター用フォトダイオード１７で発生する電流を測定する。詳細には、電極パッド１９に計測器１４のプローバー１３を接触させ、計測器１４によってモニター用フォトダイオード１７で受光した光により発生する電流を測定する。
【００４３】
上記の層間絶縁膜２２の成膜と電流の測定を繰り返し行う。そして、その測定の結果に基づいて層間絶縁膜２２の成膜を終了する時期を決める。その時期は、例えば電流の測定結果が所望の電流値の範囲内になった時としてもよい。また、モニター用フォトダイオード１７で発生する電流を測定した電流値から層間絶縁膜の光の透過率を算出してもよく、その場合、成膜を終了する時期は、算出結果が所望の透過率の範囲内になった時としてもよい。なお、上記の所望の電流値の範囲内とは、所望の透過率の範囲内と同様の意味である。
【００４４】
次いで、上記の決められた時期に層間絶縁膜２２の成膜を終了させる。次いで、半導体ウエハー１５をステージ２０から取り外す。次に、層間絶縁膜２２に接続孔を形成する工程、接続孔内にＷプラグを埋め込む工程、層間絶縁膜２２上に配線を形成する工程、配線上に層間絶縁膜を形成する工程、その層間絶縁膜をＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)で研磨する工程等を行う（図示せず）。
【００４５】
この後、この半導体ウエハー１５を図１に示す成膜装置のステージ２０に載置する。次いで、半導体ウエハー１５の層間絶縁膜２２上に図２（Ｂ），（Ｃ）に示す窒化シリコン膜等の保護膜２３を成膜する。詳細には、図１（Ａ）に示すように、シャワーヘッド１１を矢印１６のように回転させながら成膜源によって成膜原料ガスにプラズマが生成され、成膜粒子がシャワーヘッド１１から半導体ウエハー１５上に降り注ぐ。これにより、層間絶縁膜２２上に保護膜２３を成膜する。この際の成膜原料ガスは層間絶縁膜の成膜時の成膜原料ガスと異なる。保護膜２３の成膜は、電極パッド１９をカバー４１で覆いながら行われる。このため、電極パッド１９上には保護膜２３が成膜されない。
【００４６】
次いで、図１（Ｂ）に示すように、シャワーヘッド１１がモニター用フォトダイオード１７の上方に位置しない時に、光源１２により保護膜２３及び層間絶縁膜２２を通してモニター用フォトダイオード１７に光を照射し、計測器１４によりモニター用フォトダイオード１７で発生する電流を測定する。詳細には、電極パッド１９に計測器１４のプローバー１３を接触させ、計測器１４によってモニター用フォトダイオード１７で受光した光により発生する電流を測定する。
【００４７】
上記の保護膜２３の成膜と電流の測定を繰り返し行う。そして、その測定の結果に基づいて保護膜２３の成膜を終了する時期を決める。その時期は、例えば電流の測定結果が所望の電流値の範囲内になった時としてもよい。また、モニター用フォトダイオード１７で発生する電流を測定した電流値から保護膜２３及び層間絶縁膜２２の光の透過率を算出してもよく、その場合、成膜を終了する時期は、算出結果が所望の透過率の範囲内になった時としてもよい。
【００４８】
次いで、上記の決められた時期に保護膜２３の成膜を終了させる。次いで、半導体ウエハー１５をステージ２０から取り外す。
【００４９】
本実施の形態によれば、層間絶縁膜２２の成膜時または保護膜２３の成膜時に直接、その膜の光学特性を測定し、その測定結果を成膜処理へフィードバックする。これにより、光路膜となる層間絶縁膜２２または層間絶縁膜２２と保護膜２３の積層膜を光の透過率の変動を抑制できる膜厚に制御することが可能となり、光学特性及び歩留りに対して適した膜厚へ調整することが可能となる。つまり、フォトダイオードを有する光学デバイスにおいて、その光路となる積層膜を、各層ごとの膜厚ばらつき、光源波長による差異、及び半導体ウエハー間の膜厚ばらつきをキャンセルすることができる。
【００５０】
なお、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、一つの光源１２から一つの波長の光をモニター用フォトダイオード１７に照射して測定しているが、これに限定されない。複数の光源波長を有する製品用光学デバイスを半導体ウエハーに作製する場合は、モニター用フォトダイオードに照射する光源を複数準備し、複数の波長の光をモニターすることで、各波長に対して適した膜厚にすることが可能となる。例えば、図３に示すように、赤、緑、青の各光源の波長に対して位相を揃え、その山または谷に位置する膜厚に制御することで、光学特性及び歩留りに対して適した膜厚へ調整することが可能となる。
【００５１】
また、本実施の形態では、同一の真空チャンバー内で膜の成膜と光学特性の測定を行っているが、成膜する真空チャンバー−とは別の真空チャンバーで光学特性の測定を行ってもよい。この場合は成膜する真空チャンバーと光学特性を測定する真空チャンバーは繋がっているとよく、光学特性を測定する真空チャンバーは成膜する真空チャンバーのプレチャンバーを用いてもよい。
【００５２】
［実施の形態２］
図４（Ａ）は、本発明の一態様に係るＣＭＰ装置を模式的に示す断面図であり、研磨時の様子を説明するための図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示すＣＭＰ装置の光学特性の計測時を説明するための断面図である。
【００５３】
まずＣＭＰ装置の構造について説明する。
図４に示すＣＭＰ装置は、膜をＣＭＰにより研磨する研磨機構と、光源３２と、プローバー３３を備えた計測器３４と、制御部（図示せず）を含む。この制御部は、研磨機構により膜を研磨し、光源３２及び前記計測器３４により光学特性を測定し、その測定結果に基づいて研磨機構を制御するものである。
【００５４】
研磨機構は、研磨パッド（図示せず）を備えたステージ４０と、半導体ウエハー１５を保持する研磨ヘッド３０と、研磨ヘッド３０を矢印３６のように回転させる回転機構と、研磨パッドにスラリーを供給するスラリー供給機構（図示せず）を有する。研磨ヘッド３０に半導体ウエハー１５を保持し、スラリー供給機構によってスラリーを研磨パッドに供給し、この研磨パッドに半導体ウエハー１５を押し付けながら研磨ヘッド３０を矢印３６のように回転させてＣＭＰ研磨を行う。
【００５５】
光源３２から半導体ウエハー１５のモニター用光学デバイスのモニター用フォトダイオード（第２のフォトダイオードともいう）１７に照射される光は、単波長の光であってもよいし、複数の波長の光であってもよい。
【００５６】
計測器３４は、モニター用フォトダイオード１７に電気的に接続された電極パッド１９にプローバー３３を接触させ、モニター用フォトダイオード１７で受光した光により発生する電流を測定するものである。
【００５７】
制御部は次のように制御する。半導体ウエハー１５の製品用光学デバイス２１の製品用フォトダイオード（第１のフォトダイオードともいう）１７ａ及びモニター用フォトダイオード１７上に成膜された図２（Ｂ），（Ｃ）に示す層間絶縁膜２２を研磨機構により研磨する。次いで、研磨ヘッド３０を光源３２と対向する位置に移動させ、光源３２によりモニター用フォトダイオード１７に層間絶縁膜２２を通して光を照射し、計測器３４によりモニター用フォトダイオード１７で発生する電流を測定する。次いで、前記成膜と前記測定を繰り返す。そして、その測定結果に基づいて前記研磨を終了する時期を決め、その時期に研磨を終了させるように研磨機構を制御する。
【００５８】
次に、半導体装置の製造方法について説明する。
実施の形態１と同様に、図２に示すように、半導体ウエハー１５のシリコン基板２４に、製品用光学デバイス２１の製品用フォトダイオード１７ａ及びモニター用光学デバイスのモニター用フォトダイオード１７を形成する。次いで、モニター用フォトダイオード１７に電気的に接続された電極パッド１９を半導体ウエハー１５上に形成する。
【００５９】
次いで、半導体ウエハー１５の製品用フォトダイオード１７ａ及びモニター用フォトダイオード１７上に絶縁膜を成膜し、この絶縁膜上に配線をする。次いで、配線及び絶縁膜上に、実施の形態１と同様の方法で、酸化シリコン膜等の層間絶縁膜２２を成膜する。なお、層間絶縁膜２２は電極パッド１９上には成膜されていないものとする。
【００６０】
次いで、この半導体ウエハー１５を図４に示すＣＭＰ装置の研磨ヘッド３０に保持する。次いで、半導体ウエハー１５の層間絶縁膜２２の一部をＣＭＰにより研磨する。詳細には、図４（ａ）に示すように、スラリー供給機構によってスラリーを研磨パッドに供給し、この研磨パッドに半導体ウエハー１５を押し付けながら研磨ヘッド３０を矢印３６のように回転させる。これにより層間絶縁膜２２が研磨される。
【００６１】
次いで、図４（Ｂ）に示すように、研磨ヘッド３０を光源３２と対向する位置に移動させる。次いで、光源３２により層間絶縁膜２２を通してモニター用フォトダイオード１７に光を照射し、計測器３４によりモニター用フォトダイオード１７で発生する電流を測定する。詳細には、電極パッド１９に計測器３４のプローバー３３を接触させ、計測器３４によってモニター用フォトダイオード１７で受光した光により発生する電流を測定する。
【００６２】
上記の層間絶縁膜２２の研磨と電流の測定を繰り返し行う。そして、その測定の結果に基づいて層間絶縁膜２２の研磨を終了する時期を決める。その時期は、例えば電流の測定結果が所望の電流値の範囲内になった時としてもよい。また、モニター用フォトダイオード１７で発生する電流を測定した電流値から層間絶縁膜の光の透過率を算出してもよく、その場合、成膜を終了する時期は、算出結果が所望の透過率の範囲内になった時としてもよい。なお、上記の所望の電流値の範囲内とは、所望の透過率の範囲内と同様の意味である。
【００６３】
次いで、上記の決められた時期に層間絶縁膜２２の研磨を終了させる。次いで、半導体ウエハー１５を研磨ヘッド３０から取り外す。次に、層間絶縁膜２２に上に実施の形態１と同様の方法で保護膜２３を形成する。
【００６４】
本実施の形態によれば、層間絶縁膜２２の研磨時に直接、その膜の光学特性を測定し、その測定結果を研磨処理へフィードバックする。これにより、光路膜となる層間絶縁膜２２を光の透過率の変動を抑制できる膜厚に制御することが可能となり、光学特性及び歩留りに対して適した膜厚へ調整することが可能となる。つまり、フォトダイオードを有する光学デバイスにおいて、その光路となる積層膜を、各層ごとの膜厚ばらつき、光源波長による差異、及び半導体ウエハー間の膜厚ばらつきをキャンセルすることができる。
【００６５】
なお、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、一つの光源１２から一つの波長の光をモニター用フォトダイオード１７に照射して測定しているが、実施の形態１と同様に、これに限定されない。
【００６６】
また、本発明の一態様において、特定のＡ（以下「Ａ」という）の上（または下）に特定のＢ（以下「Ｂ」という）を形成する（Ｂが形成される）というとき、Ａの上（または下）に直接Ｂを形成する（Ｂが形成される）場合に限定されない。Ａの上（または下）に本発明の作用効果を阻害しない範囲で、他のものを介してＢを形成する（Ｂが形成される）場合も含む。
また上（または下）との表現による構成は、必ずしも一方向に限定されるものではなく、例えばＡの上（または下）にＢを形成する（Ｂが形成される）というとき、半導体装置が天地逆転して使用される際には、Ａの下（または上）にＢを形成する（Ｂが形成される）という場合を含む。
【符号の説明】
【００６７】
１１…シャワーヘッド、１２…光源、１３…プローバー、１４…計測器、１５…半導体ウエハー、１６…矢印、１７…モニター用フォトダイオード（第２のフォトダイオードともいう）、１７ａ…製品用フォトダイオード（第１のフォトダイオードともいう）、１９…電極パッド、２０…ステージ、２１…製品用光学デバイス、２２…層間絶縁膜、２３…保護膜、２４…シリコン基板、３０…研磨ヘッド、３２…光源、３３…プローバー、３４…計測器、４０…ステージ、４１…カバー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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