(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的に透明な薄膜もしくは透明薄膜と金属薄膜が混在する試料に近接場光を照射し、該近接場光の照射により前記試料から発生する光を検出し、該検出した光の反射強度もしくは反射率に基づいて、金属膜の平坦化加工後の金属膜加工残りの有無を検出することを特徴とする金属膜加工残り検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金属膜加工残り検査方法において、
前記金属膜加工残りの候補領域を予測して、計測位置を設定することを特徴とする金属膜加工残り検査方法。
【請求項３】
請求項２に記載の金属膜加工残り検査方法において、
チップ内撮像画像と参照画像の明度値に基づいて、前記金属膜加工残りの候補領域を予測し、計測位置を決定することを特徴とする金属膜加工残り検査方法。
【請求項４】
請求項２に記載の金属膜加工残り検査方法において、
少なくとも検査対象の回路パターン面積の情報あるいは回路パターン密度の情報の何れか１つを含む、検査対象の回路パターンの設計情報に基づいて、シミュレーションにより前記金属膜加工残りの候補領域を予測し、計測位置を決定することを特徴とする金属膜加工残り検査方法。
【請求項５】
請求項２に記載の金属膜加工残り検査方法において、
前記した光学的に透明な薄膜の平坦化加工後で、かつ、前記金属膜の成膜前の光学的に透明な薄膜の膜厚分布に基づいて、前記金属膜加工残りの候補領域を予測し、計測位置を決定することを特徴とする金属膜加工残り検査方法。
【請求項６】
請求項１に記載の金属膜加工残り検査方法において、
前記した金属膜の平坦化加工は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical polishing）、ＣＭＧ（Chemical Mechanical grinding）、ＣＭＬ（Chemical Mechanical Lapping）の何れか１つであることを特徴とする金属膜加工残り検査方法。
【請求項７】
請求項１に記載の金属膜加工残り検査方法を実行する手段と、検査結果を格納する記憶手段と、検査結果を表示する手段と、検査結果を外部に出力可能な外部出力手段とを、備えたことを特徴とする金属膜加工残り検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスなどの薄膜デバイスの製造過程における金属膜加工残りの検査方法およびそれを用いた製造方法に係り、特に、パターン形成される金属薄膜に対するＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）に代表される平坦化加工処理後に、最表面膜を自動的に精度よく検査し、生産性向上を図るようにした技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体デバイスは、成膜、露光、エッチングを繰り返すことによって、デバイスおよび配線をシリコンウエハ上に形成することにより製造される。その際、ウエハ表面の凹凸は配線等の形成に不可欠な露光を困難とするため、ウエハ表面の平坦化が行われる。この平坦化技術として、近年、化学的および物理的作用により表面を加工して平坦化を実現するＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）が用いられる。このＣＭＰは、当該技術分野において既知の加工方法である。
【０００３】
また、平坦化加工であるＣＭＰは、膜除去処理工程にも用いられ、例えば図２の（ａ）の要部断面図に示すように、例えばＡｌ、Ｃｕ等からなる配線５４に接続する例えばＷ等からなるプラグ５３を形成する場合には、エッチングにより酸化膜５２に形成されたコンタクトホールにＣＶＤ、スパッタ等で形成された金属膜よりなるプラグ部以外の余剰の金属膜を、ＣＭＰによって除去する過程をとる。このような工程は、埋め込み配線であるダマシン法、および配線とプラグを同時に形成するデュアルダマシン法においても用いられている工程であり、この技術は、半導体デバイス製造において現在多用されている技術である。
【０００４】
平坦化処理工程において重要な課題の１つとして、膜厚管理が挙げられる。従来は、これを加工時間によって管理していた。一般的には、ＣＭＰ加工の前後で膜厚を計測することによって求まる加工量と、実際に加工を行った加工時間とから、加工レートを算出し、これを次の加工時間にフィードバックさせるというものである。膜厚を計測する際は、チップ周辺等に形成された従来の膜厚計測装置で、十分な大きさを持ったパターン（ＴＥＧ（Test Element Group）パターン）上を計測していた。
【０００５】
また、膜除去処理工程において重要な課題の１つとして、加工残りの管理が挙げられる。膜除去処理のＣＭＰは、上述したように、現在例えば金属膜に対して行われる処理であり、加工によってプラグ部以外の金属膜を除去する工程であるが、加工条件が適切でなかった場合には、図２の（ａ）に示すように、金属膜加工残り５１が残存し、この金属膜加工残り５１によってプラグ５３間がショートしてしまう。このため、ＣＭＰ後は金属膜加工残りの検査が行われ、加工残りがあった場合は、さらに追加加工を行う必要がある。最近では、金属膜厚を広レンジかつ高精度で計測する手法が確立されてきているが、これらの手法のほとんどはベタパターン上での計測に適し、ＣＭＰ後の検査においては、加工残りの検査よりも、むしろＣＭＰ後のプラグ状態（図２の（ｂ）のエロージョン５５や、図２の（ｃ）のディッシング５６など）の検査に用いられる。よって、金属膜加工残りの判定は、作業者が金属顕微鏡等での目視観察で行っている現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
作業者の目視による金属膜加工残りの観察では、観察部分の色むら等をもとにその判定を行っているが、この方法では明確な判定が困難な場合が多々あり、仮に膜残りが判定できたとしても、金属膜残りの量は依然として不明であるため、追加加工時間が明確に定まらないといった問題も生じる。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、パターン形成される金属薄膜の平坦化加工後の金属膜加工残りを、自動的に的確に検査できるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、光学的に透明な薄膜と金属薄膜が混在する試料に光を照射し、該光の照射により試料から発生する反射光を検出し、該検出した反射光の反射強度もしくは反射率に基づいて、ＣＭＰ後の金属膜加工残りの有無を判定する。さらに、必要に応じて、その膜残り量（膜厚）の計測を行う。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。以下の実施形態は、主として、半導体デバイス製造におけるプラグ部金属形成工程で行われるＣＭＰ処理後の金属膜加工残りの検査方法および検査装置と、それを適用した製造方法などに関するものである。
【００１０】
図１は、本発明による金属膜加工残り検査装置の実施形態の概略構成を示す図である。図１において、１は検出光学系、２はウエハの出し入れを行うロードポート、３は試料を載置するステージ、４は検査対象となる試料（ここではウエハ）、５は装置の制御及び演算及び演算結果の記憶を行うパーソナルコンピュータ等の演算記憶装置、６はキーボード、マウス等の入力装置、７は装置操作用インターフェイスの表示及び結果の表示を行うモニタ、８はプリンタ、フロッピーディスク、ＭＯ等の外部出力・記憶装置である。
【００１１】
図３は、本発明による金属膜加工残り検査の流れを示す図である。図３に示すように、ロードポート２からステージ３上にウエハ（試料）４がロードされ（処理Ｓ１）、ウエハ４は、特開２０００−９４３７号公報で述べられている方法を用いて正確にアライメント（位置決め）される（処理Ｓ２）。なお、この際、ウエハのアライメントだけではなく、必要に応じてチップ毎のアライメントを行うことも可能である。この後、計測領域の特定（処理Ｓ３）、計測点の設定（処理Ｓ４）をそれぞれ行う。そして、次に計測を行い、計測終了後、モニタ７へ結果を表示し、また、必要に応じて外部出力装置８によって外部へ結果を出力する（処理Ｓ５）。この後、計測済みのウエハ４は、アンロードされる（処理Ｓ６）。
【００１２】
図４は、図１中の検出光学系１の１例としての、落射照明を用いた光学系の構成を示す図である。なお、検出光学系１としては、落射照明を用いた光学系以外にも、図８、図１０に示すような射方照明を用いた光学系を用いることも、図１３に示すような近接場光を照射する光学系を用いること可能である。
【００１３】
まず、図４の落射照明を用いた検出光学系について説明する。なお、先の説明で用いた図中の符号と同一のものには、同一符号を付してその説明は割愛する（これは、以下の各図を用いた説明においても同様である）。図４において、９は白色光源、１０は対物レンズ、１１、１３はビームスプリッタ、１２、１４、１６はレンズ、１５は空間フィルタ、１７は視野絞り、１８は検出用ファイバ、１９は分光器、２０はＣＣＤカメラである。
【００１４】
白色光源としては、ハロゲンランプ、もしくは広波長帯域のキセノンランプ等を用いる。白色光源９から出た光は、ビームスプリッタ１１、対物レンズ９を介して試料４に照射される。試料４からの反射光はレンズ系１２、１４、１６によって再び結像されるが、このときレンズ系１２、１４、１６のフーリエ変換面に空間フィルタ１５を設けることにより、試料表面での散乱光、回折光を除去し、０次光のみを通過させる。また、結像位置には視野絞り１７を設置し、任意の検出領域を設定する。視野絞り１７を通過した光は検出用ファイバ１８に入射し、入射光は分光器１９により分光され、分光データを得ることができる。
【００１５】
この落射照明光学系では、試料４に白色光を照射し、分光器１９によって試料４からの分光反射強度を検出する。金属膜が完全に除去され酸化膜が露出している場合と金属膜加工残りがある場合とでは、試料４に白色光を照射した場合の反射強度もしくは反射率が異なるため、試料表面からの反射強度または反射率のピーク値に対して一定のしきい値を定め、そのしきい値を判定基準にして、膜残り有無の判定を行う。また、検出した分光反射率を用いて、膜残り有無の検査だけではなく、計測波形と理論波形のフィッティングにより、膜残り量（膜厚）を計測することも可能となる。この膜残り量（膜厚）の計測手法については、本願出願人が先に提案した前記の特開２０００−９４３７号公報に、その詳細が記載されているので、必要とあれば参照されたい。さらに、白色光源で落射照明を行う図４に示した検出光学系では、同じく特開２０００−９４３７号公報で述べられている周波数位相解析法、または分光反射率のフィッティング法を用いて、光学的に透明な薄膜、例えば配線上の層間絶縁膜の膜厚を、実パターン上で計測することも可能となっている。
【００１６】
この落射照明光学系において、検出分光反射率を用いて加工残りの検出を行う際の、金属膜加工残りの有無を判定するしきい値の設定方法の１例を、図５に示す。
【００１７】
金属膜の膜残りがない場合の分光波形２２の反射率の極大値は、酸化膜の膜厚の如何にかかわらず、理論上、常に一定の曲線２３にのることが示され、曲線２３より高い反射率になることはない。逆に、酸化膜上に金属膜の膜残りがある場合の分光波形２１は、分光波形の反射率の極大値が曲線２３上に乗らないことが、理論式より導かれる。
【００１８】
ここで、図６に示すような多層モデルを考えた場合、プラグ部が計測視野内を全面にわたって占めているとするベタパターン上のしきい値Ｙｔは、最表層面と空気との界面の反射率ｒｊ＋１およびｊ層までの反射率Ｒｊを用いて、次の（１）式で示される。
【００１９】
【数１】
0004071541.tif 000002
ただし、実際のパターン上のしきい値は、これに計測視野内でプラグ部分が占める面積率を考慮する必要があり、次の（２）式で表すことができる。
【００２０】
Ｙ＝α１Ｒｍ＋α２Ｙｔ        ……（２）式
Ｙ：パターン上のしきい値
Ｙｔ：ベタパターン上のしきい値
Ｒｍ：プラグ金属の強度反射率
α１：計測視野内でのプラグ部が占める面積率
α２：計測視野内での膜残り金属部が占める面積率
よって、（１）、（２）式より導かれる曲線をしきい値として設定することにより、酸化膜の膜厚差による分光波形の違いを考慮に入れる必要がなくなり、金属膜の加工残りの有無判定が可能となる。
【００２１】
上述したしきい値としての曲線２３は、測定箇所のプラグ幅によらず、計測視野内でプラグ部分が占める面積と加工残り部が占める面積の比である面積率、および下地の構造によって決定される。
【００２２】
したがって、パターン上で計測する場合、予め計測チップ内の面積率データ、および、下地、プラグ金属、酸化膜の光学定数データ（屈折率、消衰係数、膜厚等）を取得することが必要となり、それらを取得することにより、（１）、（２）式を用いて、実際のパターン上でのしきい値を算出することが可能となる。つまり、実パターン上での金属膜加工残りの有無を検出することが可能となる。
【００２３】
また、上記した図４に示した検出光学系では、照明に白色光を用いた例を示したが、図７に示すような、金属薄膜からの反射率３０と酸化膜上からの反射率３１の差が無くなる波長領域２９を除けば、落射照明光学系においても照明に単色光を用い、反射強度の比較によって、金属膜加工残りの有無の判定を行っても良い。図７の場合、波長領域２９より波長の短い波長領域２９ａでは、酸化膜上からの反射率３１が金属薄膜からの反射率３０より高く、他方、波長領域２９より波長の長い波長領域２９ｂでは、酸化膜上からの反射率３１が金属薄膜からの反射率３０より低い。このため、それぞれの領域２９ａ、２９ｂの短波長を用いることで、反射率に差が生じ、金属膜の加工残りを顕在化することが出来る（この場合には、反射強度によって判定を行えるが、あえて反射強度から反射率を求めて判定を行うことも可能であり、これは単色光の反射強度を用いて判定を行う以下の説明においても、同様である）。
【００２４】
図８は、図１中の検出光学系１の１例としての、射方照明を用いた光学系の構成を示す図であり、同図において、１０１、１０２は光源、１０３、１０４は光検出器である。
【００２５】
図８に示した射方照明を用いた検出光学系の１つの例では、図８に示すように、光源１０１と光検出器１０３の対と、光源１０２と光検出器１０４の対とで検出光学系を構成しており、光源１０１、１０２には、白色光もしくは単色光を用い、光検出器１０３、１０４には、光電管、光電子倍増管（フォトマル）、もしくはＣＣＤセンサ等の光電変換器を用いる。そして、光源の試料４に対する入射角は、それぞれの光源からの反射光強度の大小が金属膜残りの有無によって逆転するような角度、例えば光源１０１を図９の１１０に示す入射角、光源１０２を図９の１１１に示す入射角に設定する（上記条件を満足すれば、光源１０１、光源１０２の入射角は１１０、１１１の角度に限定されない）。
【００２６】
光源１０１、１０２から照射された光は、それぞれ試料表面で反射し、反射光は光検出器１０３、１０４により検出される。このとき、金属膜が残っている場合は、光源１０１からの反射強度（または反射率）が光源１０２からの反射強度（または反射率）よりも大きく、酸化膜が露出している場合は、その逆となる。よって、光源に単色光を用いた場合には、それぞれの光検出器１０３、１０４によってダイレクトに検出された反射光の強度を比較することにより、光源に白色光を用いた場合についても、それぞれの光検出器１０３、１０４によって検出された反射光強度を比較することにより、金属膜の加工残りの検出をすることができる。
【００２７】
また、図８に示した射方照明を用いた検出光学系の例では、光源（照明）を２つ用いているが、図９に示すように、射方照明を用いた検出光学系であっても、照明の入射角θ１を金属薄膜からの反射率１０７と酸化膜からの反射率１０８との差１１２が例えば最大となるように、例えば入射角θｘに設定すると、金属薄膜からの反射光と酸化膜からの反射光の判別が可能となり、光源は１つであってもよい（反射率の差１１２が最大である場合が最も好ましいが、金属薄膜からの反射率１０７と酸化膜からの反射率１０８とに有意差がある範囲の入射角であればよい）。なお、図９において、１０９は、金属膜の加工残りが検出不可である入射角を表している。
【００２８】
図１０は、図１中の検出光学系１の１例としての、射方照明を用いた他の光学系の構成を示す図であり、同図において、２０１は光源、２０２はｐ偏光成分のみを通過させるｐ偏光フィルタ、２０３は光検出器である。
【００２９】
図１０に示した本例の場合も、光源２０１には単色光を用い、光源２０１の試料４に対する入射角度は、酸化膜と空気に対するブリュースター角（光のｐ偏光反射成分がなくなる）に設定する。光検出器２０３には、光電管、光電子倍増管（フォトマル）、ＣＣＤセンサ等の光電変換器を用いる。
【００３０】
光源２０１から照射された光は、偏光フィルタ２０２によって光のｐ偏光成分のみが試料４の表面で反射し、光検出器２０３によって検出される。このとき、図１１に示すように、試料表面に酸化膜５２が露出していれば、ｐ偏光成分の光２０６は酸化膜５２内へ透過するため（２０７は透過光を示す）、光検出器２０３では検出できない。この場合、仮に下地によってｐ偏光成分の光２０６が反射され光検出器２０３によって検出されたとしても、反射強度は非常に低いものとなる。これに対して、図１２に示すように、試料表面に金属膜２０５（プラグ５３や金属膜加工残り５１）が存在した場合（酸化膜５２上に金属膜２０５が存在した場合）、ｐ偏向成分の光２０６が、空気と金属膜表面の界面、および金属膜を透過した透過光が金属膜と酸化膜の界面で、それぞれ反射して、強度の高い反射光２０８が光検出器２０３によって検出される。このため、光検出器２０３での反射光強度を判定基準にすることにより、金属膜の加工残りの検出をすることができる。
【００３１】
図１３は、図１中の検出光学系１の１例としての、近接場光を照射する光学系の構成を示す図であり、同図において、３０１は励起用光源、３０２はビームスプリッタ、３０３はプローブ、３０４は光検出器である。
【００３２】
照明光に近接場光を用いた場合、図１４に示すような、試料表面からの発光スペクトル３０７もしくは反射光スペクトル（反射光スペクトルについては図示していない）を検出することにより、そのピーク位置３０８等から、試料表面のみの材質を直接分析できる。よってこの場合、前記した落射照明もしくは射方照明を用いたものと比べて、より厳密に試料表面の組成分析をすることが可能となり、金属膜の加工残りをより厳密に検出できるとともに、検査領域（検査視野）を百ｎｍ以下の局所に絞れる等のメリットがあり、微小な金属膜の加工残りも高精度に検出できる効果もある。
【００３３】
上述してきた各検出光学系は複数設けてもよいし、もしくは、検査ニーズに合うように各検出光学系を適宜に組み合わせてもよい。例えば、図４に示した検出光学系においては、ＣＣＤカメラにより検査対象を観察でき、また、金属膜あるいは酸化膜の膜厚測定も可能である。また、図８や図９に示した検出光学系においては、比較的単純な光学系で金属膜の加工残り検査ができ、光源にレーザ光を用いた場合は、検査領域をサブミクロンオーダーまで絞れるため、局所検査も可能となる。また、百ｎｍオーダ以下の局所検査を高精度で行いたい場合には、図１３に示した検出光学系を用いればよい。このように、各検出光学系にはそれぞれ特長があり、検査ニーズに合うように各検出光学系を適宜に組み合わせればよい。
【００３４】
次に、本発明の検査方法をウエハに適用して行う場合の手法について説明する。検査（計測）は、基本的に図１５に示すウエハ５０１内のチップ５０２単位で実行し、計測点の設定についてもチップ５０２単位で行う（図１５の下部は、チップの拡大を示している）。チップ内検査を実行する際の計測点の設定方法としては、計測を実時間内で行うことを考慮し、チップ内で加工残りし易い領域を予め特定しておき、その領域に対して計測点を設定する方法が望ましい。その具体的方法としては、画像処理を用いる方法、プラグ部の面積率データを用いる方法、プラグ金属成膜前の酸化膜の膜厚データを用いる方法などが挙げられる。
【００３５】
計測点を設定するのに画像処理を用いる方法は、図１６に示すように、画像処理によって金属膜の加工残りの可能性が高いチップ５０２内の色むらの検出を行う。この方法では、計測チップ５０２内の全領域を小領域（分割撮像領域）５０４に分割して、各小領域５０４の撮像画像を取り込み、撮像した各分割領域画像５０５を、対応する分割画像領域における加工残りの全くない参照画像５０６と比較することにより、色むら領域５０７の検出を行う。この際の比較は、両画像５０５、５０６の明度差などを用いて行い、これにより、特定された領域に対して計測点を設定する。
【００３６】
チップ内のプラグ部の面積率データを用いる方法は、図１７に示すように、プラグ５３のパターン面積、パターン密度等から、チップ内で加工残りし易い領域をシミュレーション等によって予測し、その予測データをもとに特定された領域に計測点を設定する。なお、図１７において、５１０はパターン面積大でパターン密度大の領域を、５１１はパターン面積大でパターン密度小の領域を、５１２はパターン面積小でパターン密度大の領域を、５１３はパターン面積小でパターン密度小の領域を、それぞれ模式的に表している。
【００３７】
プラグ金属成膜前の酸化膜の膜厚分布データを用いる方法は、プラグ金属が成膜される前の酸化膜の膜厚分布データを、図４に示した計測光学系を用いた計測装置によって予め採取しておき、その分布データから、図１８に示すような、酸化膜５２の表面が窪んだ金属膜が加工残りし易い領域５１４に、計測点を設定する。
【００３８】
なお、上述した各種の計測点の設定方法を、必要に応じて適宜に組み合わせれば、より高い確率で、金属膜の加工残りがある、ないしは生じやすい領域を特定できることとなることは、言うまでもない。
【００３９】
計測点の設定後には、金属膜の加工残りの検査を行い、必要に応じて加工残り量（膜厚）の計測も行う。検査終了後、計測装置のモニタ上には計測結果を表示させる。この計測結果の表示は、図１９に示すように、ウエハ５０１内の計測チップ５０２の位置をマトリクス６０１で表示し、チップ５０２内の金属膜の加工残りの分布６０２を表示させる。さらに、全チップ計測により、ウエハ５０１内の加工残り分布６０３の表示も可能となる。この他に、加工残り箇所の画像等を利用し、必要に応じて加工残り領域の面積表示も行う。
【００４０】
次に、本発明の金属膜加工残り検査方法を活用した半導体デバイスの製造方法について、図２０を用いて説明する。本発明の検査方法の半導体デバイス製造への活用方法としては、ＣＭＰ後の金属膜の加工残り検査７０１の他に、図２０に示す各工程において、ＣＭＰ加工条件の決定（平坦化加工条件の決定）７０２、ＱＣ位置（膜厚管理代表位置）の決定７０３、追加研磨時間の決定７０４、配線パターンの設計変更７０５等への活用が挙げられる。
【００４１】
本発明による金属膜加工残り検査方法を、現在作業者が目視で行っているＣＭＰ加工後の金属膜の加工残り検査に活用した場合、作業者の目視による観察では特定できない加工残りの特定が可能となるため、従来に比べ信頼性の高い検査が可能となる。その他に、計測結果のチップ内の加工残り分布データからは、追加加工時間を正確に決定することができるようになり、製品の歩留まり向上を図ることができる。
【００４２】
また、本発明による金属膜加工残り検査方法を、ＣＭＰ加工の条件だし（パッド、スラリーの選定、加工時間の決定）に活用した場合、加工残り分布データからチップ内で加工残りし易い領域が判明するため、加工残りし易い領域で加工残りがなくなるよう、加工条件を設定することができる。その結果、従来に比べ条件出し精度を向上させることができるため、加工の失敗による追加加工数およびロットアウト数を減らし、スループットの向上および製品の歩留まり向上を図ることができる。
【００４３】
また、本発明による金属膜加工残り検査方法を、ＱＣ位置（膜厚管理代表位置）の決定に活用した場合、計測によって、製品毎に加工残りの確率が高い領域が特定でき、特定された領域を、その製品におけるＱＣ位置として設定することができる。その結果、計測点を大幅に減らすことができ、ＱＣ時間の短縮、つまりはスループットの向上を図ることができる。
【００４４】
また、本発明による金属膜加工残り検査方法を、配線パターンの設計に活用した場合、チップ内の加工残り分布データと配線パターンの設計データとを用いて、加工残りし易い配線パターンが特定でき、このデータを配線パターン設計にフィードバックすることができる。その結果、配線パターン設計時点で加工残りしにくいパターン設計が可能となるため、追加加工数が減少し、スループットの向上および製品の歩留まり向上を図ることができる。
【００４５】
なお、上述した説明においては、金属膜の平坦化加工手法としてＣＭＰを例にとったが、ＣＭＰ以外のＣＭＧ（Chemical Mechanical grinding）や、ＣＭＬ（Chemical Mechanical Lapping）などを平坦化加工の手法として採用した場合も、本発明が適用可能であることは、言うまでもない。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、パターン形成される金属薄膜の平坦化加工後の金属膜加工残りを、自動的に的確に検査できるので、現在の作業者の目視による観察では、特定不可能な加工残りの特定が可能となり、以って、製品の歩留まり向上を図ることができる。
【００４７】
また、チップ内の金属膜の加工残り位置および必要に応じて計測された膜厚値を、２次元や３次元のグラフで表示することにより、金属膜加工残りの分布表示を行うことができ、この分布は、平坦化加工後のＱＣ、平坦化加工の条件だし、ＱＣ位置の決定、配線パターンの設計等の、薄膜デバイスの製造技術に有用に活用でき、以って、製品の歩留まり向上およびスループット向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による金属膜加工残り検査装置の実施形態の概略構成を示す説明図である。
【図２】半導体デバイス製造過程におけるプラグ金属のＣＭＰ後のチップ要部断面を示す説明図である。
【図３】本発明による金属膜加工残り検査の流れを示す説明図である。
【図４】図中の検出光学系１の１例としての、落射照明を用いた検出光学系の構成を示す説明図である。
【図５】金属膜の加工残り有無判定における、分光波形および加工残り判定基準となるしきい値を示した説明図である。
【図６】多層モデルにおける計測光の反射の様子を示す説明図である。
【図７】金属薄膜と酸化膜の波長に対する反射率の違いを示した説明図である。
【図８】図１中の検出光学系の１例としての、射方照明を用いた検出光学系の構成を示す説明図である。
【図９】金属薄膜と酸化膜の入射角に対する反射率の違いを示した説明図である。
【図１０】図１中の検出光学系の１例としての、射方照明を用いた検出光学系の構成を示す説明図である。
【図１１】図１０の検出光学系による検出原理を示した説明図である。
【図１２】図１０の検出光学系による検出原理を示した説明図である。
【図１３】図１中の検出光学系の１例としての、近接場光を用いた検出光学系の構成を示す説明図である。
【図１４】近接場光を用いた検出光学系における発光スペクトルの１例を示した説明図である。
【図１５】ウエハとウエハ上に形成されるチップを示す説明図である。
【図１６】チップ内画像を用いた加工残り領域の特定方法を示す説明図である。
【図１７】プラグ部のパターン面積、パターン密度の違いを示した説明図である。
【図１８】金属膜の成膜前の酸化膜において加工残りし易い領域を示した説明図である。
【図１９】計測結果の表示方式を示した説明図である。
【図２０】本発明による金属膜加工残り検査方法の薄膜デバイス製造への活用を示す説明図である。
【符号の説明】
１  検出光学系
２  ロードポート
３  ステージ
４  試料
５  演算記憶装置
６  入力装置
７  モニタ
８  外部出力・記憶装置
９  白色光源
１０  対物レンズ
１１、１３  ビームスプリッタ
１２、１４、１６  レンズ
１５  空間フィルタ
１７  視野絞り
１８  検出用ファイバ
１９  分光器
２０  ＣＣＤカメラ
５１  金属膜加工残り
５２  酸化膜
５３  プラグ
５４  配線
１０１、１０２  光源
１０３、１０４  光検出器
２０１  光源
２０２  ｐ偏光フィルタ
２０３  光検出器
３０１  励起用光源
３０２  ビームスプリッタ
３０３  プローブ
３０４  光検出器
【図１】
0004071541.tif 000003
【図２】
0004071541.tif 000004
【図３】
0004071541.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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