JP2003152044A - Semiconductor device and method for evaluating the same - Google Patents

Semiconductor device and method for evaluating the same

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JP2003152044A
JP2003152044A JP2001346374A JP2001346374A JP2003152044A JP 2003152044 A JP2003152044 A JP 2003152044A JP 2001346374 A JP2001346374 A JP 2001346374A JP 2001346374 A JP2001346374 A JP 2001346374A JP 2003152044 A JP2003152044 A JP 2003152044A
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pattern
measurement pattern
semiconductor wafer
semiconductor device
semiconductor
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Hiroko Nakamura
寛子 中村
Toshiyuki Izome
敏之 井染
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To decide whether the surface state of a film to be polished of a semiconductor wafer is a level capable of meeting microminiaturization or density enhancement by rapidly and accurately measuring the surface state of the film to be polished of the wafer without breaking the wafer. SOLUTION: The method for evaluating the semiconductor device comprises a step of previously disposing a measuring pattern of the same configuration as that of the circuit pattern of a chip at an arbitrary place of the semiconductor wafer. The method further comprises a step of implanting the impurity similar to that of other chip in the measuring pattern so that the pattern becomes the one as shown in Fig. That is, the retracted amount (u) of the SiO2 film 27 of a field region F adjacent to the N-channel active region 26 in which an N-type impurity is implanted is different from the retracted amount (w) of the SiO2 film 27 adjacent to the P-channel active region 25 in which the P-type impurity is implanted. The method also comprises a step of measuring the rugged step difference amount of the surface layer of the measuring pattern by an SFM measuring unit. Thus, the rugged step difference amount of the semiconductor wafer in a production lot can be quality managed. The management of the rugged step difference amount after the CMP treatment can also be performed by the measuring pattern and the AFM measuring unit.

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、アクティブ領域と
フィールド領域とにより素子分離(STI:Shallow Tr
ench Isolation)が形成されて表面膜に覆われた半導体
デバイス及びその評価方法に関するものであり、より詳
細には、スラリー状の研磨剤をパッド表面に供給して表
面膜に化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Po
lish)処理を施す際の表面膜の研磨状態や、各種製造工
程中における表面膜の仕上がり状態の確認を容易に行う
ことのできる半導体デバイス及びその評価方法に関する
ものである。
The present invention relates to element isolation (STI: Shallow Trunk) by an active region and a field region.
The present invention relates to a semiconductor device in which ench Isolation) is formed and covered with a surface film, and a method for evaluating the same, and more specifically, a slurry-like polishing agent is supplied to the pad surface to perform chemical mechanical polishing (CMP: Chemical Mechanical Po
The present invention relates to a semiconductor device and a method for evaluating the same, which can easily confirm the polished state of a surface film when performing a lish) treatment and the finished state of the surface film during various manufacturing processes.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイスの微細化や高密度
化に対応して様々な微細加工技術が開発されている。そ
の一つとして、半導体ウェーハの表面膜を研磨するのに
CMP処理が最近益々注目されてきている。CMP処理
による研磨は、研磨粒子が懸濁されたスラリー状研磨剤
をパッド表面に供給して、半導体ウェーハの被研磨面に
化学的及び機械的な研磨処理を施すものである。つま
り、半導体デバイスに所望の微細化や高密度化を行う半
導体製造プロセスにおいて、半導体ウェーハ上に形成さ
れるデバイス表面に段差や凹凸などが存在すると、配線
パターンの形成時にステッパー等の焦点深度が浅くな
り、薄膜写真印刷を行うときのフォトリソグラフィに十
分な解像度が得られなくなってしまう。
2. Description of the Related Art In recent years, various microfabrication techniques have been developed in response to miniaturization and high density of semiconductor devices. As one of them, the CMP treatment has recently received more and more attention for polishing the surface film of a semiconductor wafer. The polishing by the CMP process is a process in which a slurry-like polishing agent in which polishing particles are suspended is supplied to the pad surface to perform a chemical and mechanical polishing process on the surface to be polished of a semiconductor wafer. In other words, in a semiconductor manufacturing process in which a semiconductor device is miniaturized or densified as desired, if there are steps or irregularities on the surface of the device formed on the semiconductor wafer, the depth of focus of the stepper etc. becomes shallow when the wiring pattern is formed. Therefore, it becomes impossible to obtain a sufficient resolution for photolithography when performing thin film photographic printing.

【0003】すなわち、半導体ウェーハの高集積化及び
高性能化が進むにつれて、半導体ウェーハの製造加工が
微細化されて行き、半導体製造の露光工程における解像
可能な最小線幅が細くなってくるので、その分、半導体
ウェーハの表面を高平坦化することが要求される。その
ため、近年のように、配線パターンの最小線幅が0.1
8μm程度にまで細くなると、CMP処理によって半導
体ウェーハの下地膜を極めて高いレベルで平坦化して、
露光工程におけるパターンを高精度に解像する必要があ
る。また、絶縁膜にRIE(Reactive Ion Etching)を用
いて溝を形成し、その上に金属膜を成膜して溝以外の部
分に成膜された金属膜を除去して溝配線を行う工程にお
いても、高精度なCMP処理を行う必要がある。さら
に、アクティブ領域に隣接したフィールド領域の浅い溝
による素子分離(STI:ShallowTrench Isolation)
の形成や、層間配線接続用のタングステンプラグの形成
などにおいても、高精度なCMP処理による高平坦化が
必要となる。
That is, as the degree of integration and performance of semiconductor wafers increases, the manufacturing process of semiconductor wafers becomes finer, and the minimum resolvable line width in the exposure process of semiconductor manufacturing becomes narrower. Therefore, it is required that the surface of the semiconductor wafer be highly flattened. Therefore, as in recent years, the minimum line width of the wiring pattern is 0.1.
When it becomes as thin as about 8 μm, the base film of the semiconductor wafer is flattened at an extremely high level by CMP processing,
It is necessary to resolve the pattern in the exposure process with high accuracy. Further, in the step of forming a groove on the insulating film by using RIE (Reactive Ion Etching), forming a metal film on the groove and removing the metal film formed on a portion other than the groove to perform groove wiring. Also, it is necessary to perform highly accurate CMP processing. In addition, shallow trench isolation in the field region adjacent to the active region (STI: Shallow Trench Isolation)
Also in the formation of, and the formation of a tungsten plug for connecting the interlayer wiring, it is necessary to highly flatten by a highly accurate CMP process.

【0004】そのため、CMP処理によって、半導体ウ
ェーハ上のデバイス表面の段差部分や凹凸部分を研磨し
て、表面を高平坦化することが行われている。特に、多
層配線構造を必要とする半導体デバイスなどの生産にお
いては、CMP処理による半導体ウェーハ表面の高平坦
化の重要性が一層増している。また、このような半導体
製造プロセスにおいて実施されるCMP処理による膜厚
や凹凸の評価・管理においては、光学的膜厚測定器によ
って得られた膜厚値や、断面SEM(ScanningElectron
Microscope:走査型顕微鏡)によって得られた凹凸値
に基づいて、最適なCMP処理を行うための膜厚値を管
理し運用する方法が実施されている。
Therefore, by CMP processing, the stepped portion and the uneven portion of the device surface on the semiconductor wafer are polished to highly flatten the surface. Particularly, in the production of semiconductor devices and the like that require a multilayer wiring structure, it is becoming more important to make the surface of a semiconductor wafer highly planarized by CMP. Further, in the evaluation and management of the film thickness and the unevenness by the CMP process performed in such a semiconductor manufacturing process, the film thickness value obtained by the optical film thickness measuring device and the cross-section SEM (Scanning Electron
Microscope: A scanning microscope is used to manage and operate a film thickness value for optimal CMP processing based on the unevenness value obtained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、CMP
処理による半導体ウェーハの被研磨膜表面の凹凸段差緩
和量、つまり、平坦化の程度は、微細化や高密度化が要
求される次世代の半導体デバイスにおいては、凹凸段差
値を数10nm〜数100nmくらいに仕上げることが
要求されている。ところが、従来のCMP処理における
膜厚の評価・運用方法においては、CMP処理前後の半
導体ウェーハの膜厚値(つまり、被研磨膜残膜値)の測
定を光学式膜厚測定器と断面SEM(走査型顕微鏡)と
によって行っている。つまり、研磨された半導体ウェー
ハのロットから1枚の半導体ウェーハを抜き出して破断
し、破断面のチップ内の様々な場所の凹凸量を断面SE
Mによって測定している。さらに、凹凸量の大きい部分
を特定して、その部分の膜厚値を光学的膜厚測定器によ
って測定することにより、凹凸量と膜厚値との相関関係
を求めて膜厚の評価・運用を行っている。
As described above, the CMP
The amount of unevenness relief of the surface of the film to be polished of the semiconductor wafer by the treatment, that is, the degree of flattening is set to be several tens nm to several hundreds nm in the next-generation semiconductor device that requires miniaturization and high density. It is required to finish to the extent. However, in the conventional method of evaluating and operating the film thickness in the CMP process, the film thickness value of the semiconductor wafer before and after the CMP process (that is, the film remaining film value to be polished) is measured by an optical film thickness measuring device and a cross-section SEM ( Scanning microscope). That is, one semiconductor wafer is extracted from a lot of polished semiconductor wafers and fractured, and the unevenness amount at various places in the chip of the fractured surface is measured by the cross-section SE.
It is measured by M. Furthermore, by identifying the part with a large amount of unevenness and measuring the film thickness value of that part with an optical film thickness measuring device, the correlation between the amount of unevenness and the film thickness value is obtained to evaluate and operate the film thickness. It is carried out.

【0006】しかし、断面SEMを用いて凹凸段差値を
測定する場合は、評価を行う半導体ウェーハの一部分を
破壊して試料を作成しなければならないので、測定作業
にかなりの労力と時間が必要となる。さらには、測定試
料に使った半導体ウェーハは廃棄しなければならない。
また、半導体ウェーハのチップには、DRAMやSRA
Mのメモリ回路など様々なパターンが存在するため、新
たなパターンが研磨工程に達するごとに、凹凸量と膜厚
値との相関関係を取る必要があるので、かなりの測定工
数がかかる。さらには、上記のような相関関係による残
膜の膜厚測定では、所定の膜厚部分における凹凸量を相
関関係から求めているので、所定の膜厚部分における実
際の凹凸段差値を確認することができないため、測定結
果の信頼性に欠けるなどの不具合もある。
However, in the case of measuring the unevenness step value using the cross-section SEM, a part of the semiconductor wafer to be evaluated must be destroyed to prepare a sample, so that a considerable labor and time are required for the measurement work. Become. Furthermore, the semiconductor wafer used as the measurement sample must be discarded.
Moreover, the chips of the semiconductor wafer include DRAM and SRA.
Since there are various patterns such as the M memory circuit, it is necessary to take a correlation between the unevenness amount and the film thickness value each time a new pattern reaches the polishing step, which requires a considerable number of measurement steps. Furthermore, in the film thickness measurement of the residual film by the above correlation, since the unevenness amount in the predetermined film thickness portion is obtained from the correlation, it is necessary to confirm the actual unevenness step value in the predetermined film thickness portion. Therefore, there are some problems such as lack of reliability of measurement results.

【0007】なお、特開2001−127014号公報
に、チップ外のスクライブラインに被測定対象素子など
を設けることにより、非破壊試験によってCMP研磨量
を管理することができる技術が開示されている。この技
術によれば、半導体ウェーハのスクライブラインにチッ
プと同じパターンの被測定対象素子と光学式膜厚測定パ
ターンとからなるモニタ素子を設けることにより、CM
P処理後の全チップの膜厚管理をモニタ素子によって行
うことができる。しかし、この技術においては、スクラ
イブラインに被測定対象素子と光学式膜厚測定パターン
との2種類のパターンを設けて膜厚値をモニタしなけれ
ばならないので、モニタするための回路パターンが複雑
になる。さらには、残膜の膜厚を管理することはできる
が、直接的に表面の凹凸量を知ることはできないので、
半導体デバイスの微細化や高密度化には対応することは
できない。
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-127014 discloses a technique capable of controlling the CMP polishing amount by a nondestructive test by providing an element to be measured or the like on a scribe line outside the chip. According to this technique, a monitor element including an element to be measured having the same pattern as the chip and an optical film thickness measurement pattern is provided on the scribe line of the semiconductor wafer, thereby providing a CM.
The monitor element can control the film thickness of all the chips after the P treatment. However, in this technique, it is necessary to monitor the film thickness value by providing two types of patterns, a device to be measured and an optical film thickness measurement pattern, on the scribe line, which makes the circuit pattern for monitoring complicated. Become. Furthermore, although it is possible to control the thickness of the residual film, it is not possible to directly know the amount of unevenness on the surface.
It cannot cope with miniaturization and high density of semiconductor devices.

【0008】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、半導体ウェーハを破壊
することなく、CMP処理工程やその他の処理工程の終
了前後における半導体ウェーハの被研磨膜の表面状態を
迅速かつ正確に測定し、微細化や高密度化に対応できる
レベルの凹凸段差であるか否かを判定できるような半導
体デバイス及びその測定方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to polish a semiconductor wafer before and after completion of a CMP processing step and other processing steps without destroying the semiconductor wafer. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of quickly and accurately measuring the surface condition of a film and determining whether or not the unevenness has a level corresponding to miniaturization and high density, and a measuring method thereof.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体デバイスは、アクティブ領域とフィ
ールド領域とが表面膜に覆われた多数のチップによって
構成された半導体デバイスにおいて、多数のチップの集
合体である半導体ウェーハの任意の場所に、表面形状測
定手段によって表面膜の表面形状を測定するための測定
パターンを少なくとも1個配置したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the semiconductor device of the present invention is a semiconductor device having a large number of chips each having an active region and a field region covered with a surface film. At least one measurement pattern for measuring the surface shape of the surface film by the surface shape measuring means is arranged at an arbitrary place on the semiconductor wafer which is an assembly of chips.

【0010】また、本発明の半導体デバイスにおいて
は、測定パターンは、半導体ウェーハ内に存在する半導
体製造工程を評価するためのTEGのパターン内、また
は多数のチップ内の任意のチップのパターン内に配置さ
れていることを特徴とする。
Further, in the semiconductor device of the present invention, the measurement pattern is arranged in a TEG pattern for evaluating a semiconductor manufacturing process existing in a semiconductor wafer or in a pattern of an arbitrary chip in a large number of chips. It is characterized by being.

【0011】また、本発明の半導体デバイスにおいて
は、測定パターンは、半導体ウェーハ内に存在する多数
のチップのチップ間に配置されていることを特徴とす
る。
Further, the semiconductor device of the present invention is characterized in that the measurement pattern is arranged between a plurality of chips existing in the semiconductor wafer.

【0012】また、本発明の半導体デバイスにおいて
は、測定パターンは、アクティブ領域とフィールド領域
との間隔が広い幅広パターン、または、アクティブ領域
とフィールド領域との間隔が狭い幅狭パターンの何れか
に形成されていることを特徴とする。
Further, in the semiconductor device of the present invention, the measurement pattern is formed in either a wide pattern in which the interval between the active region and the field region is wide or a narrow pattern in which the interval between the active region and the field region is narrow. It is characterized by being.

【0013】また、本発明の半導体デバイスにおいて
は、測定パターンは、配置される場所によって適切な大
きさに調節されていることを特徴とする。
In addition, the semiconductor device of the present invention is characterized in that the measurement pattern is adjusted to an appropriate size depending on the place where the measurement pattern is arranged.

【0014】また、本発明の半導体デバイスにおいて
は、測定パターンは、多数のチップのパターンのいずれ
かと同じパターンによって形成されていることを特徴と
する。
Further, in the semiconductor device of the present invention, the measurement pattern is formed by the same pattern as any one of the patterns of a large number of chips.

【0015】また、本発明の半導体デバイスにおいて
は、測定パターンは、半導体ウェーハの製造工程の途中
または終了時における半導体ウェーハの表面形状の品質
評価に用いられることを特徴とする。
Further, in the semiconductor device of the present invention, the measurement pattern is used for quality evaluation of the surface shape of the semiconductor wafer during or after the manufacturing process of the semiconductor wafer.

【0016】また、本発明の半導体デバイスにおいて
は、測定パターンは、半導体ウェーハのCMP処理工程
及び不純物注入工程における表面形状の品質評価に用い
られることを特徴とする。
Further, in the semiconductor device of the present invention, the measurement pattern is used for quality evaluation of the surface shape in the CMP processing step and the impurity implantation step of the semiconductor wafer.

【0017】また、本発明の半導体デバイスにおいて
は、表面形状測定手段はAFM測定装置であって、半導
体ウェーハの製造工程の途中または終了時に、AFM測
定装置によって測定パターンの表面形状を測定すること
によって、半導体ウェーハの表面形状の品質評価を行う
ことを特徴とする。
In the semiconductor device of the present invention, the surface shape measuring means is an AFM measuring apparatus, and the surface shape of the measurement pattern is measured by the AFM measuring apparatus during or at the end of the semiconductor wafer manufacturing process. , The quality of the surface shape of the semiconductor wafer is evaluated.

【0018】また、本発明の半導体デバイスの評価方法
は、アクティブ領域とフィールド領域とが表面膜に覆わ
れた多数のチップによって構成された半導体デバイスの
評価方法において、多数のチップの集合体である半導体
ウェーハの任意の場所に、表面形状測定手段によって表
面膜の表面形状を測定するための測定パターンを少なく
とも1個配置した半導体デバイスの評価を測定パターン
によって行うことを特徴とする。
Further, the semiconductor device evaluation method of the present invention is an assembly of a large number of chips in the semiconductor device evaluation method in which the active region and the field region are composed of a large number of chips covered with a surface film. The semiconductor device is characterized in that at least one measurement pattern for measuring the surface shape of the surface film by the surface shape measuring means is arranged at an arbitrary position on the semiconductor wafer, and the semiconductor device is evaluated by the measurement pattern.

【0019】また、本発明の半導体デバイスの評価方法
においては、測定パターンは、半導体ウェーハ内に存在
する半導体製造工程を評価するためのTEGのパターン
内、または多数のチップ内の任意のチップのパターン内
に配置されていることを特徴とする。
In the semiconductor device evaluation method of the present invention, the measurement pattern is a TEG pattern for evaluating a semiconductor manufacturing process existing in a semiconductor wafer, or a pattern of an arbitrary chip in a large number of chips. It is characterized by being arranged inside.

【0020】また、本発明の半導体デバイスの評価方法
においては、測定パターンは、半導体ウェーハ内に存在
する多数のチップのチップ間に配置されていることを特
徴とする。
Further, the semiconductor device evaluation method of the present invention is characterized in that the measurement pattern is arranged between a plurality of chips existing in the semiconductor wafer.

【0021】また、本発明の半導体デバイスの評価方法
においては、測定パターンは、アクティブ領域とフィー
ルド領域との間隔が広い幅広パターン、または、アクテ
ィブ領域とフィールド領域との間隔が狭い幅狭パターン
の何れかに形成されていることを特徴とする。
Further, in the semiconductor device evaluation method of the present invention, the measurement pattern is either a wide pattern in which the interval between the active region and the field region is wide, or a narrow pattern in which the interval between the active region and the field region is narrow. It is characterized by being formed into a crab.

【0022】また、本発明の半導体デバイスの評価方法
においては、測定パターンは、配置される場所によって
適切な大きさに調節されていることを特徴とする。
Further, the semiconductor device evaluation method of the present invention is characterized in that the measurement pattern is adjusted to an appropriate size depending on the place where the measurement pattern is arranged.

【0023】また、本発明の半導体デバイスの評価方法
においては、測定パターンは、多数のチップのパターン
のいずれかと同じパターンによって形成されていること
を特徴とする。
Further, the semiconductor device evaluation method of the present invention is characterized in that the measurement pattern is formed by the same pattern as one of the patterns of a large number of chips.

【0024】また、本発明の半導体デバイスの評価方法
においては、測定パターンは、半導体ウェーハの製造工
程の途中または終了時における半導体ウェーハの表面形
状の品質評価に用いられることを特徴とする。
Further, the semiconductor device evaluation method of the present invention is characterized in that the measurement pattern is used for quality evaluation of the surface shape of the semiconductor wafer during or after the manufacturing process of the semiconductor wafer.

【0025】また、本発明の半導体デバイスの評価方法
においては、測定パターンは、半導体ウェーハのCMP
処理工程及び不純物注入工程における表面形状の品質評
価に用いられることを特徴とする。
In the semiconductor device evaluation method of the present invention, the measurement pattern is CMP of the semiconductor wafer.
It is characterized in that it is used for quality evaluation of the surface shape in the processing step and the impurity implantation step.

【0026】また、本発明の半導体デバイスの評価方法
においては、表面形状測定手段はAFM測定装置であっ
て、半導体ウェーハの製造工程の途中または終了時に、
AFM測定装置によって測定パターンの表面形状を測定
することによって、半導体ウェーハの表面形状の品質評
価を行うことを特徴とする。
Further, in the semiconductor device evaluation method of the present invention, the surface shape measuring means is an AFM measuring device, and the surface shape measuring means is used during or after the semiconductor wafer manufacturing process.
The quality of the surface shape of the semiconductor wafer is evaluated by measuring the surface shape of the measurement pattern with an AFM measuring device.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明にお
ける半導体デバイスの実施の形態について説明する。本
発明の半導体デバイスは、半導体ウェーハ内の任意の場
所に表面形状を測定するためのパターン(以下、測定パ
ターンという)を形成しておく。例えば、半導体ウェー
ハ内の評価TEG(Test Element Group)の中や、チッ
プ内の回路パターンの中や、チップとチップの間のスク
ライブラインの中などに測定パターンを作成しておく。
また、この測定パターンの構成は他のチップと同じパタ
ーン構成にしておく。さらに、測定パターンの所もそれ
以外チップのパターンの所も、同じ工程でCMP処理や
不純物注入などを行う。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the semiconductor device of the present invention, a pattern (hereinafter referred to as a measurement pattern) for measuring the surface shape is formed at an arbitrary place within the semiconductor wafer. For example, a measurement pattern is created in an evaluation TEG (Test Element Group) in a semiconductor wafer, in a circuit pattern in a chip, or in a scribe line between chips.
The configuration of this measurement pattern is the same as that of other chips. Further, the CMP process, the impurity implantation, and the like are performed in the same process both at the measurement pattern and at the other chip patterns.

【0028】次に、CMP処理の前後や不純物注入の前
後に、半導体ウェーハ内の測定パターンの所だけ、表面
形状測定装置、例えば、AFM(Atomic Force Microsco
pe:原子間力顕微鏡)測定装置によって表面膜における
凹凸量の測定を行う。そして、凹凸量が所定の範囲内に
入っていれば、該当する半導体ウェーハ内の全てのチッ
プを良品として選別したり、該当する半導体ウェーハが
含まれるロット内の全ての半導体ウェーハを良品として
選別したりする。つまり、この発明によれば、半導体ウ
ェーハ内に予め設けた測定パターンの所だけAFM測定
装置などによって表面形状を測定すれば、ロット内の全
ての半導体ウェーハにおける凹凸量の品質管理を行うこ
とができる。
Next, before and after the CMP treatment and before and after the impurity implantation, only a measurement pattern in the semiconductor wafer is measured by a surface shape measuring device, for example, an AFM (Atomic Force Microscower).
pe: Atomic force microscope) Measure the unevenness of the surface film with a measuring device. Then, if the unevenness amount is within a predetermined range, all the chips in the corresponding semiconductor wafer are sorted as non-defective products, or all the semiconductor wafers in the lot containing the relevant semiconductor wafer are sorted as non-defective products. Or That is, according to the present invention, if the surface shape is measured by an AFM measuring device or the like only at a measurement pattern provided in advance in the semiconductor wafer, it is possible to perform quality control of the unevenness amount in all the semiconductor wafers in the lot. .

【0029】したがって、本発明の半導体デバイスによ
れば、測定用の半導体ウェーハを破断することなく、測
定方法が簡単なAFM測定装などによって測定パターン
の表面膜の凹凸量を測定することにより、半導体ウェー
ハの製造工程内におけるロット管理を行うことができ
る。これによって、半導体デバイスの微細化や高密度化
に対応するためのCMP処理や不純物注入処理における
表面膜の管理を短時間で行うことができる。
Therefore, according to the semiconductor device of the present invention, by measuring the unevenness of the surface film of the measurement pattern by using an AFM measuring device whose measuring method is simple without breaking the measuring semiconductor wafer, Lot management can be performed in the wafer manufacturing process. As a result, the surface film can be managed in a short time in the CMP process and the impurity implantation process for coping with the miniaturization and high density of the semiconductor device.

【0030】図1は、スクライブライン中に測定パター
ンを配置した場合の半導体ウェーハの一部を示す表面図
である。つまり、半導体ウェーハには多数のチップ15
が配置され、各チップ15のチップ間にはスクライブラ
イン16が形成されている。そして、スクライブライン
16の任意の場所に測定パターン17が配置されてい
る。このような測定パターン17はスクライブライン1
6の複数の箇所に配置することが望ましい。半導体ウェ
ーハをCMP処理したり不純物注入したりした後には、
AFM測定装置によって測定パターン17だけの表面形
状を測定する。これによって半導体ウェーハの表面形状
の品質管理を行う。
FIG. 1 is a front view showing a part of a semiconductor wafer when a measurement pattern is arranged in a scribe line. That is, a semiconductor wafer has a large number of chips 15
Are arranged, and scribe lines 16 are formed between the chips. Then, the measurement pattern 17 is arranged at an arbitrary position on the scribe line 16. Such a measurement pattern 17 is a scribe line 1
It is desirable to arrange them at a plurality of six positions. After CMP processing or impurity implantation of the semiconductor wafer,
The surface shape of only the measurement pattern 17 is measured by the AFM measuring device. This controls the quality of the surface shape of the semiconductor wafer.

【0031】ここで、表面形状測定装置の代表的な例で
あるAFM測定装置による半導体ウェーハ表面の凹凸段
差値の測定方法について説明する。図2は、半導体ウェ
ーハの凹凸測定原理を説明するためのAFM測定装置の
模式図である。このAFM測定装置1は、半導体ウェー
ハ3を載置してXY方向に広範囲で移動できるXYステ
ージチャック2と、半導体ウェーハ3の表面の凹凸部分
をなぞるようにして接触する探針4と、探針4に常に一
定の力を加えると共にミラー5’を備えているカンチレ
バー5と、光学顕微鏡6と、レーザ光線を発光して光学
顕微鏡6を通してカンチレバー5のミラー5’へ照射す
るレーザ発振器7と、カンチレバー5のミラー5’から
反射したレーザ光線を受光して半導体ウェーハ3の凹凸
量を検出する受光器8と、凹凸量に基づいてZ軸方向の
移動量情報(以下、Z情報という)を出力するZ制御器
9と、XY軸方向の移動量情報(以下、X情報及びY情
報という)を出力するXY制御器10と、XYZ軸方向
の移動量情報(つまり、X情報、Y情報、Z情報)に基
づいてXYZ軸の相対的位置を演算するコンピュータ1
1と、コンピュータ11からのデータに基づいて半導体
ウェーハ2上の凹凸部分の画像を画面に表示する表示画
面12と、XY制御器10からのX情報及びY情報に基
づいて探針4をXY軸方向へ微動させるXY微動機構1
3と、Z制御器9からのZ情報に基づいて探針4の押圧
が常に一定になるようにカンチレバーのテンションを制
御するZ微動機構14とによって構成されている。
Here, a method of measuring the unevenness step value on the surface of the semiconductor wafer by the AFM measuring device which is a typical example of the surface profile measuring device will be described. FIG. 2 is a schematic diagram of an AFM measuring device for explaining the principle of measuring the unevenness of a semiconductor wafer. The AFM measuring device 1 includes an XY stage chuck 2 on which a semiconductor wafer 3 can be placed and which can be moved in a wide range in the XY directions, a probe 4 which comes into contact with the semiconductor wafer 3 by tracing uneven portions on the surface, and a probe. 4, a cantilever 5 which is always provided with a constant force and which is provided with a mirror 5 ′, an optical microscope 6, a laser oscillator 7 which emits a laser beam and irradiates the mirror 5 ′ of the cantilever 5 through the optical microscope 6, and a cantilever. A light receiver 8 that receives the laser beam reflected from the mirror 5'of No. 5 to detect the amount of unevenness of the semiconductor wafer 3, and outputs movement amount information in the Z-axis direction (hereinafter referred to as Z information) based on the amount of unevenness. A Z controller 9, an XY controller 10 that outputs movement amount information in the XY axis directions (hereinafter referred to as X information and Y information), and movement amount information in the XYZ axis directions (that is, X information, Y information). , Computer 1 calculates a relative position of the XYZ axes based on the Z information)
1 and a display screen 12 for displaying an image of the uneven portion on the semiconductor wafer 2 on the screen based on the data from the computer 11, and the probe 4 on the XY axis based on the X information and the Y information from the XY controller 10. XY fine movement mechanism 1 for fine movement in the direction
3 and a Z fine movement mechanism 14 that controls the tension of the cantilever so that the pressing of the probe 4 is always constant based on the Z information from the Z controller 9.

【0032】なお、XYステージチャック2は、XY制
御器10からのX情報及びY情報に基づいて、例えば、
直径8インチの半導体ウェーハ2の全面積を探針4がス
キャンできるように、30mm程度の広い範囲をX軸方
向及びY軸方向に移動できるようなワイドモード機構に
なっている。また、XY微動機構13は、XY制御器1
0からのX情報及びY情報に基づいて、例えば、探針4
を半導体ウェーハ2のチップ上で10μm程度の狭い範
囲のX軸方向及びY軸方向を移動できるような微動機構
になっている。さらに、Z微動機構14は、探針4が半
導体ウェーハ2の凸部に乗ったときも凹部に落ち込んだ
ときも、常に、数nNの一定の力が半導体ウェーハ2の
表面に加わるように、Z制御機9からのZ情報に基づい
てZ軸方向を制御してカンチレバー5のテンションを調
整している。
The XY stage chuck 2 is based on the X information and the Y information from the XY controller 10, for example,
The wide mode mechanism is configured to move a wide range of about 30 mm in the X-axis direction and the Y-axis direction so that the probe 4 can scan the entire area of the semiconductor wafer 2 having a diameter of 8 inches. In addition, the XY fine movement mechanism 13 includes the XY controller 1.
Based on the X information and Y information from 0, for example, the probe 4
Is a fine movement mechanism capable of moving in a narrow range of about 10 μm in the X-axis direction and the Y-axis direction on the chip of the semiconductor wafer 2. Furthermore, the Z fine movement mechanism 14 applies Z force so that a constant force of several nN is always applied to the surface of the semiconductor wafer 2 when the probe 4 rides on the convex portion of the semiconductor wafer 2 or falls into the concave portion. The tension of the cantilever 5 is adjusted by controlling the Z-axis direction based on the Z information from the controller 9.

【0033】次に、図2に示すAFM測定装置1の動作
について説明する。先ず、X軸方向及びY軸方向へワイ
ドに移動できるXYステージチャック2上に、測定用試
料として半導体ウェーハ3を設置する。通常、半導体ウ
ェーハ3の凹凸段差測定可能なエリアは、1チップ内の
0.1μm角程度から半導体ウェーハ3の全面積の30
mm角程度である。したがって、この範囲内においてX
Y微動機構13及びXYステージチャック2をX軸方向
とY軸方向に移動させながら、半導体ウェーハ3の表面
を探針4がスキヤンし、半導体ウェーハ3の表面の凹凸
段差を測定する。
Next, the operation of the AFM measuring device 1 shown in FIG. 2 will be described. First, the semiconductor wafer 3 is set as a measurement sample on the XY stage chuck 2 that can move wide in the X-axis direction and the Y-axis direction. Normally, the area in which the unevenness level difference of the semiconductor wafer 3 can be measured is about 0.1 μm square in one chip to 30 areas of the total area of the semiconductor wafer 3.
It is about a square mm. Therefore, within this range X
While moving the Y fine movement mechanism 13 and the XY stage chuck 2 in the X-axis direction and the Y-axis direction, the probe 4 scans the surface of the semiconductor wafer 3 to measure the unevenness of the surface of the semiconductor wafer 3.

【0034】つまり、半導体ウェーハ3の表面に対して
探針4に数nNの接触力を加え、この接触力を一定にし
て探針4をX軸方向にスキャンさせる。そして、X軸方
向の1スキャンが終了したら、XYステージチャック2
をY軸方向へ1ラインずらして、次のラインのX軸上を
スキャンさせる。このようなスキャンを半導体ウェーハ
3の全表面の測定が終了するまで行うことによって、半
導体ウェーハ3の全表面の凹凸段差を測定する。
That is, a contact force of several nN is applied to the surface of the semiconductor wafer 3 to the probe 4, and the contact force is made constant to scan the probe 4 in the X-axis direction. When one scan in the X-axis direction is completed, the XY stage chuck 2
Is shifted one line in the Y-axis direction to scan the next line on the X-axis. By performing such a scan until the measurement of the entire surface of the semiconductor wafer 3 is completed, the uneven step of the entire surface of the semiconductor wafer 3 is measured.

【0035】探針4をX軸方向にスキャンさせるとき、
半導体ウェーハ3の表面上の凹凸量に応じて探針4がZ
軸方向へ移動するので、探針4のZ軸方向への移動量に
応じた力がカンチレバー5に加わってカンチレバー5を
変位させる。したがって、カンチレバー5に取り付けら
れたミラー5’の傾きが変わる。一方、レーザ発振器7
から、光学顕微鏡6を介して、カンチレバー5のミラー
5’に対してレーザを照射し、受光器8に反射させてい
る。よって、カンチレバー5が変位してミラー5’の傾
きが変わると、受光器8がレーザ光線を受光する位置が
変わる。つまり、受光器8は、半導体ウェーハ3の表面
上の凹凸の変化に応じて、受光するレーザ光線の受光位
置を追尾するので、受光器8は半導体ウェーハ3の表面
の凹凸量を検出することができる。このようにして、受
光器8は、半導体ウェーハ3の表面を基準とした相対的
な高さを凹凸量として検出している。
When scanning the probe 4 in the X-axis direction,
Depending on the amount of unevenness on the surface of the semiconductor wafer 3, the probe 4 is moved to Z
Since it moves in the axial direction, a force corresponding to the amount of movement of the probe 4 in the Z-axis direction is applied to the cantilever 5 to displace the cantilever 5. Therefore, the tilt of the mirror 5 ′ attached to the cantilever 5 changes. On the other hand, laser oscillator 7
Then, the mirror 5 ′ of the cantilever 5 is irradiated with the laser beam through the optical microscope 6 and reflected by the light receiver 8. Therefore, when the cantilever 5 is displaced and the tilt of the mirror 5'changes, the position where the light receiver 8 receives the laser beam changes. That is, since the light receiver 8 tracks the light receiving position of the laser beam to be received according to the change in the unevenness on the surface of the semiconductor wafer 3, the light receiver 8 can detect the unevenness amount on the surface of the semiconductor wafer 3. it can. In this way, the light receiver 8 detects the relative height with respect to the surface of the semiconductor wafer 3 as the unevenness amount.

【0036】したがって、受光器8が受光したレーザ光
線の軌跡によって検出された半導体ウェーハ3の表面に
おける凹凸量の検出データは、受信器8からZ制御器9
へ送信されてZ軸移動量データ(つまり、Z情報)に変
換されてコンピュータ11に入力される。一方、X軸方
向にスキャンさせたときのX軸移動量データ(つまり、
X情報)は、XY制御機10よりコンピュータ11へ入
力される。すなわち、コンピュータ11は、探針4をス
キャンしたX軸方向の1ラインについてのZ軸移動量デ
ータ(Z情報)を取り込み、X軸方向の1ライン分の凹
凸量として表示画面12に画像aのような凹凸分布を表
示させる。
Therefore, the detection data of the unevenness on the surface of the semiconductor wafer 3 detected by the trajectory of the laser beam received by the light receiver 8 is received from the receiver 8 to the Z controller 9
To Z-axis movement amount data (that is, Z information) and is input to the computer 11. On the other hand, X-axis movement amount data when scanning in the X-axis direction (that is,
(X information) is input to the computer 11 from the XY controller 10. That is, the computer 11 takes in the Z-axis movement amount data (Z information) for one line in the X-axis direction obtained by scanning the probe 4, and displays the image a on the display screen 12 as the amount of unevenness for one line in the X-axis direction. The uneven distribution is displayed.

【0037】このようにして、半導体ウェーハ3のX軸
方向の1ライン分の凹凸量を測定して表示画面12への
表示が終了したら、XY制御器10の指令情報によって
XYステージチャック2をY軸方向に1ライン移動し
て、前述と同様にX軸方向の1ライン分の凹凸量を測定
してコンピュータ11に取り込み、表示画面12にX軸
方向の次の1ライン分の凹凸量データを画像bのように
表示させる。以下、同様にして、半導体ウェーハ2上の
凹凸段差の測定値を所望のY軸ラインの数だけ測定し、
半導体ウェーハ2の所望の範囲における表面の凹凸状態
を、表示画面12に示すa,b,c,d画像の凹凸分布
のように表示させる。さらに、コンピュータ11は、半
導体ウェーハ2の測定エリア内における凹凸量の最大値
を表示画面12に表示させる。つまり、表示画面12に
示すa,b,c,d画像の凹凸段差における凸部と凹部
の最大差を画面に表示させる。
In this way, when the unevenness amount of one line in the X-axis direction of the semiconductor wafer 3 is measured and the display on the display screen 12 is completed, the XY stage chuck 2 is moved to Y by the command information of the XY controller 10. By moving one line in the axial direction, the unevenness amount for one line in the X-axis direction is measured and loaded into the computer 11 as described above, and the unevenness amount data for the next one line in the X-axis direction is displayed on the display screen 12. It is displayed like image b. Hereinafter, similarly, the measured value of the unevenness step on the semiconductor wafer 2 is measured by the desired number of Y-axis lines,
The unevenness state of the surface of the semiconductor wafer 2 in a desired range is displayed like the unevenness distribution of the a, b, c, and d images shown on the display screen 12. Further, the computer 11 causes the display screen 12 to display the maximum value of the unevenness amount in the measurement area of the semiconductor wafer 2. That is, the maximum difference between the convex portion and the concave portion in the uneven step of the a, b, c, and d images shown on the display screen 12 is displayed on the screen.

【0038】次に、上述したAFM測定装置によって表
面膜の凹凸段差を測定するための測定パターンの製造工
程について、その幾つかの実施の形態を説明する。図3
は、半導体ウェーハにおける測定パターンの断面構成を
示す模式図である。図3に示す測定パターンの断面構成
は、同じ半導体ウェーハ内の他のチップのパターン構成
と全く同じである。つまり、この測定パターンの構成
は、Siウェーハ上にSiNの形成された半導体動作領
域をアクティブ領域とし、エッチングが施されてトレン
チが形成された非動作領域をフィールド領域としてい
る。つまり、フィールド領域においてエッチングを施
し、アクティブ領域との間に浅い溝による素子分離(S
TI:Shallow Trench Isolation)を形成した構造と
し、アクティブ領域とフィールド領域の上に、共通の被
研磨膜であるSiO2膜が成膜された構成となってい
る。
Next, some embodiments of the manufacturing process of the measurement pattern for measuring the unevenness of the surface film by the above-mentioned AFM measuring device will be described. Figure 3
FIG. 3 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a measurement pattern on a semiconductor wafer. The cross-sectional structure of the measurement pattern shown in FIG. 3 is exactly the same as the pattern structure of other chips in the same semiconductor wafer. In other words, in the structure of this measurement pattern, the semiconductor operating region in which SiN is formed on the Si wafer is the active region, and the non-operating region in which the trench is formed by etching is the field region. That is, etching is performed in the field region, and element isolation by a shallow groove (S
TI: Shallow Trench Isolation) is formed, and a SiO 2 film, which is a common film to be polished, is formed on the active region and the field region.

【0039】第1の実施の形態 先ず、第1の実施の形態における測定パターンの製造工
程について説明する。図4はCMP処理前の測定パター
ンの斜視断面図であり、図5はCMP処理後の測定パタ
ーンの斜視断面図である。また、図6は、CMP処理後
における研磨防止用のSiN膜及び犠牲酸化膜を剥離し
た後の斜視断面図である。なお、犠牲酸化膜とは、前工
程終了後に剥離除去ずるための保護用の酸化膜である。
図7は不純物注入工程を示す測定パターンの斜視断面図
であり、(a)はNチャネル領域への不純物注入、
(b)はPチャネル領域への不純物注入を示す。また、
図8は不純物を注入した後にゲートSiO2膜を形成し
た測定パターンの斜視断面図である。つまり、図8はゲ
ート配線を形成する前の測定パターンの斜視断面図であ
る。
First Embodiment First, the manufacturing process of the measurement pattern in the first embodiment will be described. FIG. 4 is a perspective sectional view of the measurement pattern before the CMP process, and FIG. 5 is a perspective sectional view of the measurement pattern after the CMP process. Further, FIG. 6 is a perspective cross-sectional view after removing the polishing-preventing SiN film and the sacrificial oxide film after the CMP process. The sacrificial oxide film is a protective oxide film that is removed and removed after the previous process is completed.
FIG. 7 is a perspective cross-sectional view of a measurement pattern showing an impurity implantation step, (a) shows impurity implantation into an N channel region,
(B) shows the impurity implantation into the P channel region. Also,
FIG. 8 is a perspective sectional view of a measurement pattern in which a gate SiO 2 film is formed after implanting impurities. That is, FIG. 8 is a perspective sectional view of the measurement pattern before the gate wiring is formed.

【0040】次に、測定パターンの製造手順及びAFM
測定装置による表面膜の凹凸量の測定手順を図の工程順
に説明する。予め、図4のCMP処理前工程図に示すよ
うな測定パターンを、半導体ウェーハにおける任意の場
所、例えば、任意のチップのパターン中とか、チップと
チップの間のスクライブライン中などに作成しておく。
この測定パターンは、図4に示すように、Si基板21
に等間隔でトレンチ22が形成され、それぞれのSi基
板21の上面には、工程の途中で除去する犠牲SiO2
膜23と研磨防止用のSiN膜24が形成されている。
そして、一方のSi基板21が形成された領域をPチャ
ネルアクティブ領域25とし、他方のSi基板21が形
成された領域をNチャネルアクティブ領域26としてい
る。なお、これらのPチャネルアクティブ領域25とN
チャネルアクティブ領域26は複数ペアで構成されてい
てもよい。
Next, the manufacturing procedure of the measurement pattern and the AFM
The procedure for measuring the unevenness amount of the surface film by the measuring device will be described in the order of steps shown in the drawing. A measurement pattern as shown in the pre-CMP process diagram of FIG. 4 is created in advance at an arbitrary place on the semiconductor wafer, for example, in a pattern of an arbitrary chip or in a scribe line between chips. .
This measurement pattern, as shown in FIG.
Trenches 22 are formed at equal intervals on the upper surface of each of the Si substrates 21, and sacrificial SiO 2 to be removed during the process is formed on the upper surface of each Si substrate 21.
A film 23 and a SiN film 24 for preventing polishing are formed.
The region in which one Si substrate 21 is formed is the P-channel active region 25, and the region in which the other Si substrate 21 is formed is the N-channel active region 26. Incidentally, these P channel active regions 25 and N
The channel active region 26 may be composed of a plurality of pairs.

【0041】このように形成された半導体基板上にSi
2膜27を形成するため、トレンチ22の部分にはS
iO2膜27が埋め込まれた状態となっている。これに
よって、フィールド領域Fにおいて表面層に凹部が生
じ、アクティブ領域Aにおいて表面層に凸部が生じる。
そこで、CMP処理によって表面層の凹凸部分の研磨を
行い、表面層を平坦化する。なお、CMP処理とは、ス
ラリー状の研磨剤をパッド表面に供給して、半導体ウェ
ーハなどの薄板状被研磨物の表面を化学的及び機械的に
研磨処理するものであり、周知の技術であるのでその説
明は省略する。
Si is formed on the semiconductor substrate thus formed.
Since the O 2 film 27 is formed, S is formed in the trench 22 portion.
The iO 2 film 27 is in a buried state. As a result, a concave portion is formed on the surface layer in the field region F and a convex portion is formed on the surface layer in the active region A.
Therefore, the uneven portion of the surface layer is polished by CMP treatment to flatten the surface layer. The CMP treatment is a well-known technique in which a slurry-like polishing agent is supplied to the pad surface to chemically and mechanically polish the surface of a thin plate-shaped object to be polished such as a semiconductor wafer. Therefore, the description thereof is omitted.

【0042】つまり、図5のCMP処理後工程図に示す
ように、CMP処理によりSiO2膜27の表面層の凹
凸部分が研磨されて平坦化されたとき、AFM測定装置
によって表面形状の測定を行う。ここで、CMP処理は
1枚の半導体ウェーハの全面に亘って行うが、AFM測
定装置は、半導体ウェーハの全面に亘って表面形状を測
定するのではなく、半導体ウェーハ内に形成された図5
に示すような測定パターンの表面形状のみを測定する。
つまり、AFM測定装置によって、スクライブライン中
などの任意の部分に形成された図5に示す測定パターン
中のアクティブ領域Aやフィールド領域Fの表面層につ
いて凹凸量を測定する。このようにして、CMP処理後
に測定パターン部分のみの表面形状を測定することによ
り、半導体ウェーハのCMP処理による研磨工程後にお
ける品質管理を迅速かつ的確に行うことができる。もち
ろん、CMP処理の前後において、AFM測定装置によ
り凹凸量を測定して品質管理を行ってもよい。
That is, as shown in the step diagram after the CMP treatment of FIG. 5, when the uneven portion of the surface layer of the SiO 2 film 27 is polished and flattened by the CMP treatment, the surface shape is measured by the AFM measuring device. To do. Here, the CMP process is performed over the entire surface of one semiconductor wafer, but the AFM measuring device does not measure the surface shape over the entire surface of the semiconductor wafer, but the AFM measuring device shown in FIG.
Only the surface shape of the measurement pattern as shown in is measured.
That is, the amount of unevenness is measured by the AFM measuring device on the surface layer of the active region A or the field region F in the measurement pattern shown in FIG. 5 formed in an arbitrary portion such as in the scribe line. In this way, by measuring the surface shape of only the measurement pattern portion after the CMP treatment, the quality control after the polishing step by the CMP treatment of the semiconductor wafer can be performed quickly and accurately. Of course, before and after the CMP process, the amount of unevenness may be measured by an AFM measuring device to perform quality control.

【0043】次に、図6の剥離工程図に示すように、研
磨防止用のSiN膜24及び犠牲SiO2膜23をウェ
ットエッチングにて剥離する。さらに、表面にフォトレ
ジストを形成した後に不純物を注入する部分をエッチン
グして開口し、トランジスタ性能を決定するための不純
物注入を行う。つまり、図7(a)のN型不純物注入工
程図に示すように、フォトレジスト28を形成した後
に、Nチャネルアクティブ領域26の近傍部分のみをエ
ッチングによって開口し、Nチャネルアクティブ領域2
6の部分にN型不純物を拡散注入する。つぎに、図7
(b)のP型不純物注入工程図に示すように、フォトレ
ジスト28を形成した後に、Pチャネルアクティブ領域
26の近傍部分のみをエッチングによって開口し、Pチ
ャネルアクティブ領域26の部分にP型不純物を拡散注
入する。
Next, as shown in the peeling process diagram of FIG. 6, the SiN film 24 for protection and the sacrificial SiO 2 film 23 are peeled by wet etching. Further, after a photoresist is formed on the surface, a portion into which impurities are implanted is etched and opened to perform impurity implantation for determining transistor performance. That is, as shown in the N-type impurity implantation step diagram of FIG. 7A, after forming the photoresist 28, only the portion in the vicinity of the N-channel active region 26 is opened by etching, and the N-channel active region 2 is formed.
N-type impurities are diffused and injected into the portion 6. Next, FIG.
As shown in the (b) P-type impurity implantation step diagram, after the photoresist 28 is formed, only the portion in the vicinity of the P-channel active region 26 is opened by etching, and the P-type impurity is introduced into the P-channel active region 26 portion. Diffusion injection.

【0044】このようにして不純物を注入した後、ウエ
ットエッチングによってフォトレジスト28を除去して
から、酸化炉によって、図8のゲート膜形成工程図に示
すように、Pチャネルアクティブ領域25の表面とNチ
ャネルアクティブ領域26の表面にゲートSiO2膜2
9を成膜する。このような成膜工程が終了したら、再
び、AFM測定装置によって測定パターン中のアクティ
ブ領域Aやフィールド領域Fの表面層について凹凸量を
測定する。
After the impurities have been implanted in this way, the photoresist 28 is removed by wet etching, and then the surface of the P channel active region 25 is removed by an oxidizing furnace as shown in the gate film forming process diagram of FIG. The gate SiO 2 film 2 is formed on the surface of the N-channel active region 26.
9 is deposited. When such a film forming process is completed, the amount of unevenness of the surface layer of the active region A or the field region F in the measurement pattern is measured again by the AFM measuring device.

【0045】ここで、図8に示すように、Pチャネルア
クティブ領域25やNチャネルアクティブ領域26に注
入された不純物の種類や、不純物の量や、不純物の注入
エネルギーによって、隣接するフィールド領域FのSi
2膜27の後退量(つまり、削られる量)が異なって
くる。つまり、N型不純物を注入したNチャネルアクテ
ィブ領域26に隣接するフィールド領域FのSiO2
27の後退量uと、P型不純物を注入したPチャネルア
クティブ領域25に隣接するSiO2膜27の後退量w
が異なる。
Here, as shown in FIG. 8, depending on the type of impurities implanted in the P-channel active region 25 and the N-channel active region 26, the amount of the impurities, and the implantation energy of the impurities, the adjacent field regions F are formed. Si
The amount of recession (that is, the amount of scraping) of the O 2 film 27 is different. That is, the retreat amount u of the SiO 2 film 27 in the field region F adjacent to the N-channel active region 26 into which the N-type impurity is implanted and the retreat amount of the SiO 2 film 27 adjacent to the P-channel active region 25 in which the P-type impurity is implanted. Quantity w
Is different.

【0046】この結果、アクティブ領域Aとフィールド
領域Fの凹凸段差が不揃いとなり、ゲート配線加工を高
精度に行うことができない。そこで、図8に示す表面形
状において、ゲートSiO2膜29を成膜した後に、再
び、AFM測定装置によって測定パターンの表面層の凹
凸段差値を測定する。つまり、不純物を注入した後に測
定パターンの凹凸段差値を測定することにより、半導体
ウェーハの製造過程におけるデバイスの表面形状を確認
することが出来る。もちろん、不純物注入の前後におい
て、AFM測定装置により凹凸段差値を測定して品質管
理を行ってもよい。
As a result, the unevenness of the active area A and the field area F becomes uneven, and the gate wiring cannot be processed with high precision. Therefore, in the surface shape shown in FIG. 8, after forming the gate SiO 2 film 29, the unevenness step value of the surface layer of the measurement pattern is measured again by the AFM measuring device. That is, the surface shape of the device in the manufacturing process of the semiconductor wafer can be confirmed by measuring the unevenness step value of the measurement pattern after implanting the impurities. Of course, the quality control may be performed by measuring the unevenness step value with an AFM measuring device before and after the impurity implantation.

【0047】このようにして、半導体ウェーハの任意の
複数箇所に測定パターンを配置しておき、CMP処理工
程の前後や不純物注入工程の前後やその他の工程の前後
において、適宜、測定パターンの表面状態をAFM測定
装置によって測定することによって、半導体デバイスの
微細化や高密度化に対応するためのCMP処理や不純物
注入処理などにおける表面膜の管理を短時間で行うこと
ができる。
In this way, the measurement patterns are arranged at arbitrary plural points on the semiconductor wafer, and the surface state of the measurement patterns is appropriately before and after the CMP processing step, before and after the impurity implantation step, and before and after the other steps. Is measured by the AFM measuring device, the surface film can be managed in a short time in the CMP process, the impurity implantation process, and the like in order to cope with the miniaturization and the high density of the semiconductor device.

【0048】また、他のチップ部分の回路パターンと同
様に、測定パターン内に電気的特性の測定が行える状態
にまで配線パターン等を作り込んでおくこともできる。
これによって、製造工程の途中や製造工程終了後に測定
パターンによって電気特性の測定を行うことにより、製
品の完成過程における半導体デバイスのロット内の製品
検査を簡単に行うことができる。よって、工程内検査や
工程終了検査を簡単且つ短時間で行うことができる。こ
のように、半導体ウェーハ内に測定パターンを設けて他
のチップと同様の回路パターンを作り込んでおけば、測
定パターンを半導体製造のプロセスチェック用パターン
として用いることもがきる。
Further, like the circuit patterns of other chips, a wiring pattern or the like can be built in the measurement pattern to a state where the electrical characteristics can be measured.
As a result, by inspecting the electrical characteristics during the manufacturing process or after the manufacturing process by the measurement pattern, it is possible to easily perform the product inspection within the lot of semiconductor devices in the process of completing the product. Therefore, the in-process inspection and the process end inspection can be performed easily and in a short time. In this way, if a measurement pattern is provided in the semiconductor wafer and a circuit pattern similar to that of other chips is created, the measurement pattern can also be used as a process check pattern for semiconductor manufacturing.

【0049】第2の実施の形態 次に、第2の実施の形態における測定パターンについて
説明する。この実施の形態では、測定パターンの表面層
に金属膜を形成して金属系のCMP処理を行う場合の一
例について述べる。図9は、金属膜を形成した測定パタ
ーンの金属系CMP処理前における斜視断面図であり、
(a)は幅広の測定パターンの断面、(b)は幅狭の測
定パターンの断面を示す。また、図10は、金属膜を形
成した測定パターンの金属系CMP処理後における斜視
断面図であり、(a)は幅広の測定パターンの断面、
(b)は幅狭の測定パターンの断面を示す。
Second Embodiment Next, a measurement pattern in the second embodiment will be described. In this embodiment, an example in which a metal film is formed on the surface layer of the measurement pattern and a metal-based CMP process is performed will be described. FIG. 9 is a perspective sectional view of a measurement pattern on which a metal film is formed before a metal-based CMP process,
(A) shows the cross section of a wide measurement pattern, (b) shows the cross section of a narrow measurement pattern. FIG. 10 is a perspective cross-sectional view of the measurement pattern formed with the metal film after the metal-based CMP treatment, and (a) is a cross section of the wide measurement pattern,
(B) shows the cross section of the narrow measurement pattern.

【0050】図9の金属系CMP処理前の断面図に示す
ように、半導体層の上部に金属酸化膜のバリアメタル3
2を形成してから、Cuなどの金属膜31を表面に形成
して測定パターンを作る。もちろん、半導体ウェーハ内
の他のチップも測定パターンと同様のパターン構成であ
る。このような測定パターンは、図9(a)のように、
フィールド領域Fとアクティブ領域Aが幅広に形成され
た幅広パターンと、図9(b)のように、フィールド領
域Fとアクティブ領域Aが狭く形成された幅狭パターン
とがある。図9(a)の幅広パターンの場合の成膜形状
は、フィールド領域Fの部分で金属膜31が窪み、アク
ティブ領域Aの部分で金蔵膜31が盛り上がっている。
また、図9(b)の幅狭パターンの場合は、フィールド
領域Fとアクティブ領域Aの部分で金属膜31が盛り上
がり、下地絶縁膜33の部分で金属膜31が窪んでい
る。このように、成膜する金属膜31の下地パターンの
配置によって金属膜31の成膜形状が異なる。
As shown in the sectional view of FIG. 9 before the metal-based CMP treatment, a barrier metal 3 of a metal oxide film is formed on the semiconductor layer.
After forming 2, a metal film 31 such as Cu is formed on the surface to form a measurement pattern. Of course, the other chips in the semiconductor wafer have the same pattern configuration as the measurement pattern. Such a measurement pattern is as shown in FIG.
There are a wide pattern in which the field region F and the active region A are formed wide, and a narrow pattern in which the field region F and the active region A are formed narrow as shown in FIG. 9B. In the case of the wide pattern of FIG. 9A, the metal film 31 is depressed in the field region F and the metal film 31 is raised in the active region A.
In the case of the narrow pattern shown in FIG. 9B, the metal film 31 is raised in the field region F and the active region A, and the metal film 31 is depressed in the base insulating film 33. As described above, the deposition shape of the metal film 31 varies depending on the arrangement of the underlying pattern of the metal film 31 to be deposited.

【0051】そこで、金属系CMP処理を行うことによ
って、金属膜31の表面は、図10の金属系CMP処理
後の断面図に示すような形状になる。つまり、幅広パタ
ーンの場合は、図10(a)に示すように、下地構造に
起因してCuなどの金属膜31多くが削られたディッシ
ング(Dishing)の残膜依存性を示す。また、幅狭パタ
ーンの場合は、図10(b)に示すように、下地構造に
起因してエロージョン(Erosion)の残膜依存性を示
す。したがって、CMP処理後に、下地構造に起因して
図10(a)、(b)のように形成された測定パターン
の金属膜31の残膜をAFM測定装置によって測定す
る。このようにして、半導体ウェーハ内の測定パターン
を用いて、残膜の形状や金属膜の落ち込み量をAFM測
定装置によって測定し、半導体ウェーハの表面形状を確
認することができる。
Therefore, by performing the metal-based CMP treatment, the surface of the metal film 31 has a shape as shown in the sectional view after the metal-based CMP treatment of FIG. That is, in the case of the wide pattern, as shown in FIG. 10A, the residual film dependency of dishing in which most of the metal film 31 such as Cu is removed due to the underlying structure is shown. In the case of the narrow pattern, as shown in FIG. 10B, the residual film dependence of erosion due to the underlying structure is shown. Therefore, after the CMP process, the residual film of the metal film 31 of the measurement pattern formed as shown in FIGS. 10A and 10B due to the underlying structure is measured by the AFM measuring device. In this way, the surface pattern of the semiconductor wafer can be confirmed by measuring the shape of the residual film and the amount of depression of the metal film by using the measurement pattern in the semiconductor wafer by the AFM measuring device.

【0052】さらに、他のチップ部分の回路パターンと
同様に、測定パターン内に電気的特性の測定が行える状
態にまで配線パターン等を作り込んでおけば、製造工程
中や製造工程後に測定パターンによって電気特性測定を
行うことにより、半導体デバイスの形状に対する電気特
性の相関関係を得ることもできるので、さらに工程内検
査を簡略化することができる。このように半導体ウェー
ハ内に測定パターンを作り込んで、他のチップと同様な
回路構成にまで作り込んでおけば、測定パターンを半導
体製造のプロセスチェック用パターンとして用いること
もできる。
Further, similar to the circuit patterns of other chips, if wiring patterns and the like are formed in the measurement pattern to a state where the electrical characteristics can be measured, the measurement pattern can be changed during or after the manufacturing process. By performing the electrical characteristic measurement, it is possible to obtain the correlation of the electrical characteristic with respect to the shape of the semiconductor device, so that the in-process inspection can be further simplified. In this way, if the measurement pattern is formed in the semiconductor wafer and the circuit configuration similar to that of other chips is also formed, the measurement pattern can be used as a process check pattern for semiconductor manufacturing.

【0053】以上述べた実施の形態は本発明を説明する
ための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定
されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が
可能である。つまり、上記の第1、第2の実施の形態で
は、CMP処理後や不純物注入後に測定パターンの表面
形状をAFM測定装置で測定したが、これ以外のあらゆ
る半導体デバイスの製造工程において、予め作り込んで
おいた測定パターンの表面形状をAFM測定装置によっ
て測定することにより、半導体デバイスの製造工程内に
おける品質管理を簡単に行うことができる。例えば、エ
ッチング工程や洗浄工程やCVD工程やPVD工程にお
ける半導体デバイスの膜厚管理などにも、上述のような
測定パターンを利用することができる。
The embodiment described above is an example for explaining the present invention, and the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications can be made within the scope of the invention. is there. That is, in the above-described first and second embodiments, the surface shape of the measurement pattern is measured by the AFM measuring device after the CMP process or after the impurity implantation, but it is preliminarily created in any other manufacturing process of the semiconductor device. By measuring the surface shape of the formed measurement pattern with an AFM measuring device, quality control in the semiconductor device manufacturing process can be easily performed. For example, the above-described measurement pattern can be used also in the film thickness management of the semiconductor device in the etching process, the cleaning process, the CVD process, and the PVD process.

【0054】つまり、半導体デバイスの製造過程におけ
るあらゆる工程において、半導体ウェーハ内に予め用意
した測定パターンを測定することによって、半導体ウェ
ーハの形状や電気的特性についてロット管理を行うこと
ができる。特に、半導体ウェーハの表面形状の品質管理
を行う場合は、AFM測定装置などの表面形状測定装置
を用いて測定パターンの表面形状を測定すれば、生産ラ
インに流れている半導体デバイスの品質管理や、工程内
の膜厚条件出しや、工程内の各種の評価を簡単に行うこ
とができる。
That is, lot control can be performed on the shape and electrical characteristics of the semiconductor wafer by measuring the measurement pattern prepared in advance in the semiconductor wafer in every step in the manufacturing process of the semiconductor device. In particular, in the case of quality control of the surface shape of a semiconductor wafer, if the surface shape of a measurement pattern is measured using a surface shape measuring device such as an AFM measuring device, the quality control of semiconductor devices flowing in a production line, It is possible to easily determine the film thickness condition in the process and perform various evaluations in the process.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体デ
バイスによれば、予め、半導体ウェーハ上の任意の箇所
にチップのパターンと同じ構成の測定パターンが形成さ
れている。これによって、半導体ウェーハをCMP処理
した後は、AFM測定装置などによって測定パターンの
表面部分のみの凹凸量を測定すれば、その半導体ウェー
ハと同一ロットの半導体ウェーハの表面形状を品質管理
することができる。さらに、測定パターンの所もそれ以
外のチップの所も同じように不純物注入を行えは、不純
物注入後に測定パターンだけの表面形状をAFM測定装
置によって測定することにより、同一ロットの半導体ウ
ェーハの表面形状を品質管理することができる。つま
り、半導体デバイスの製造工程において、予め設けてお
いた測定パターンの所だけの表面形状をAFM測定装置
によって測定すれば、同一ロット内の全ての半導体ウェ
ーハの評価を迅速かつ正確に行うことができる。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the measurement pattern having the same structure as the chip pattern is formed in advance at an arbitrary position on the semiconductor wafer. Thus, after the semiconductor wafer is subjected to CMP processing, the surface shape of the semiconductor wafer of the same lot as the semiconductor wafer can be quality-controlled by measuring the unevenness of only the surface portion of the measurement pattern using an AFM measuring device or the like. . Furthermore, the impurity can be implanted in the same manner at the measurement pattern and the other chips. The surface shape of only the measurement pattern can be measured by the AFM measuring device after the impurity injection, and thus the surface shape of the semiconductor wafer of the same lot can be measured. Can be quality controlled. That is, in the semiconductor device manufacturing process, if the surface shape of only the measurement pattern provided in advance is measured by the AFM measuring device, all the semiconductor wafers in the same lot can be evaluated quickly and accurately. .

【0056】すなわち、本発明の半導体デバイスによれ
ば、予め測定パターンを設けておくことにより、CMP
処理やCVD処理やPVD処理や洗浄工程やエッチング
などの各種の半導体製造工程の前後において、AFM測
定装置などの表面形状測定装置によって測定パターンの
表面形状のみを測定することにより、半導体ウェーハの
工程内品質管理を的確に行うことができる。したがっ
て、各種工程の前後における半導体ウェーハの凹凸段差
値や平坦度を迅速かつ正確に把握することができるの
で、半導体デバイスの生産性向上に大いに貢献すること
ができる。また、このような測定パターンを各種評価用
TEGに配置することによって、CMP装置の性能評価
や、CMP装置における研磨剤などの各種消耗材の性能
評価や、CMP処理の研磨条件出しの目安などに応用す
ることもできる。
That is, according to the semiconductor device of the present invention, by providing a measurement pattern in advance, CMP
Before and after various semiconductor manufacturing processes such as treatment, CVD process, PVD process, cleaning process, and etching process, by measuring only the surface shape of the measurement pattern with a surface shape measuring device such as an AFM measuring device, Quality control can be performed accurately. Therefore, the unevenness step value and the flatness of the semiconductor wafer before and after various processes can be grasped quickly and accurately, which can greatly contribute to the improvement of the productivity of the semiconductor device. Further, by arranging such a measurement pattern on various evaluation TEGs, it is possible to evaluate the performance of the CMP apparatus, the performance of various consumable materials such as abrasives in the CMP apparatus, and the criteria for determining the polishing conditions for the CMP process. It can also be applied.

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

【図1】 スクライブライン中に測定パターンを配置し
た場合の半導体ウェーハの一部を示す表面図である。
FIG. 1 is a front view showing a part of a semiconductor wafer when a measurement pattern is arranged in a scribe line.

【図2】 半導体ウェーハの凹凸測定原理を説明するた
めのAFM測定装置の模式図である。
FIG. 2 is a schematic view of an AFM measuring device for explaining the principle of measuring unevenness of a semiconductor wafer.

【図3】 半導体ウェーハにおける測定パターンの断面
構成を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a measurement pattern on a semiconductor wafer.

【図4】 CMP処理前の測定パターンの斜視断面図で
ある。
FIG. 4 is a perspective sectional view of a measurement pattern before CMP processing.

【図5】 CMP処理後の測定パターンの斜視断面図で
ある。
FIG. 5 is a perspective sectional view of a measurement pattern after CMP processing.

【図6】 CMP処理後における研磨防止用のSiN膜
及び犠牲酸化膜を剥離した後の斜視断面図である。
FIG. 6 is a perspective cross-sectional view after removing a polishing-preventing SiN film and a sacrificial oxide film after CMP processing.

【図7】 不純物注入工程を示す測定パターンの斜視断
面図であり、(a)はNチャネル領域への不純物注入、
(b)はPチャネル領域への不純物注入を示す。
FIG. 7 is a perspective cross-sectional view of a measurement pattern showing an impurity implantation step, in which (a) is impurity implantation into an N channel region,
(B) shows the impurity implantation into the P channel region.

【図8】 不純物を注入した後にゲートSiO2膜を形
成した測定パターンの斜視断面図である。
FIG. 8 is a perspective sectional view of a measurement pattern in which a gate SiO 2 film is formed after implanting impurities.

【図9】 金属膜を形成した測定パターンの金属系CM
P処理前における斜視断面図であり、(a)は幅広の測
定パターンの断面、(b)は幅狭の測定パターンの断面
を示す。
FIG. 9 is a metal-based CM having a measurement pattern in which a metal film is formed.
It is a perspective sectional view before P processing, (a) shows the cross section of a wide measurement pattern, (b) shows the cross section of a narrow measurement pattern.

【図10】 金属膜を形成した測定パターンの金属系C
MP処理後における斜視断面図であり、(a)は幅広の
測定パターンの断面、(b)は幅狭の測定パターンの断
面を示す。
FIG. 10 is a metal pattern C of a measurement pattern formed with a metal film.
It is a perspective cross-sectional view after MP processing, (a) shows the cross section of a wide measurement pattern, (b) shows the cross section of a narrow measurement pattern.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…AFM測定装置、2…XYステージチャック、3…
半導体ウェーハ、4…探針、5…カンチレバー、5’…
ミラー、6…光学顕微鏡、7…レーザ発振器、8…受光
器、9…Z制御器、10…XY制御機、11…コンピュ
ータ、12…表示画面、13…XY微動機構、14…Z
微動機構、15…チップ、16…スクライブライン、1
7…測定パターン、21…Si基板、22…トレンチ、
23…犠牲SiO2膜、24…SiN膜、25…Pチャ
ネルアクティブ領域、26…Nチャネルアクティブ領
域、27…SiO2膜、28…フォトレジスト、29…
ゲートSiO2膜、31…金属膜、32…バリアメタ
ル、33…下地絶縁膜
1 ... AFM measuring device, 2 ... XY stage chuck, 3 ...
Semiconductor wafer, 4 ... Probe, 5 ... Cantilever, 5 '...
Mirror, 6 ... Optical microscope, 7 ... Laser oscillator, 8 ... Light receiver, 9 ... Z controller, 10 ... XY controller, 11 ... Computer, 12 ... Display screen, 13 ... XY fine movement mechanism, 14 ... Z
Fine movement mechanism, 15 ... Chip, 16 ... Scribing line, 1
7 ... Measurement pattern, 21 ... Si substrate, 22 ... Trench,
23 ... Sacrificial SiO 2 film, 24 ... SiN film, 25 ... P-channel active region, 26 ... N-channel active region, 27 ... SiO 2 film, 28 ... Photoresist, 29 ...
Gate SiO 2 film, 31 ... Metal film, 32 ... Barrier metal, 33 ... Base insulating film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M106 AA01 AA10 AB20 BA10 CA38 CB30 DB18 DB30 5F032 AA35 AA44 AA77 AA84 CA17 DA24 DA78 5F033 HH11 MM01 QQ48 VV12 XX01 XX37    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 4M106 AA01 AA10 AB20 BA10 CA38                       CB30 DB18 DB30                 5F032 AA35 AA44 AA77 AA84 CA17                       DA24 DA78                 5F033 HH11 MM01 QQ48 VV12 XX01                       XX37

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アクティブ領域とフィールド領域とが表
面膜に覆われた多数のチップによって構成された半導体
デバイスにおいて、 前記多数のチップの集合体である半導体ウェーハの任意
の場所に、表面形状測定手段によって前記表面膜の表面
形状を測定するための測定パターンを、少なくとも1個
配置したことを特徴とする半導体デバイス。
1. A semiconductor device having an active region and a field region formed of a large number of chips covered with a surface film, wherein surface shape measuring means is provided at an arbitrary position on a semiconductor wafer which is an assembly of the large number of chips. At least one measurement pattern for measuring the surface shape of the surface film is arranged by the semiconductor device.
【請求項2】 前記測定パターンは、前記半導体ウェー
ハ内に存在する半導体製造工程を評価するためのTEG
(Test Element Pattern)のパターン内、または前記多
数のチップ内の任意のチップのパターン内に配置されて
いることを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイ
ス。
2. The TEG for evaluating a semiconductor manufacturing process existing in the semiconductor wafer, wherein the measurement pattern is used.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is arranged in a pattern of (Test Element Pattern) or in a pattern of an arbitrary chip in the plurality of chips.
【請求項3】 前記測定パターンは、前記半導体ウェー
ハ内に存在する多数のチップのチップ間に配置されてい
ることを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイス。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the measurement pattern is arranged between a plurality of chips existing in the semiconductor wafer.
【請求項4】 前記測定パターンは、前記アクティブ領
域と前記フィールド領域との間隔が広い幅広パターン、
または、前記アクティブ領域と前記フィールド領域との
間隔が狭い幅狭パターンの何れかに形成されていること
を特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の半
導体デバイス。
4. The measurement pattern is a wide pattern in which a space between the active region and the field region is wide,
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the active region and the field region are formed in any one of narrow patterns having a narrow interval.
【請求項5】 前記測定パターンは、配置される場所に
従って適切な大きさに調節されていることを特徴とする
請求項1乃至請求項4の何れかに記載の半導体デバイ
ス。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the measurement pattern is adjusted to have an appropriate size according to a place where the measurement pattern is arranged.
【請求項6】 前記測定パターンは、前記多数のチップ
のパターンのいずれかと同じパターンによって形成され
ていることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか
に記載の半導体デバイス。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the measurement pattern is formed by the same pattern as any one of the patterns of the plurality of chips.
【請求項7】 前記測定パターンは、前記半導体ウェー
ハの製造工程の途中または終了時における該半導体ウェ
ーハの表面形状の品質評価に用いられることを特徴とす
る請求項1乃至請求項6の何れかに記載の半導体デバイ
ス。
7. The method according to claim 1, wherein the measurement pattern is used for quality evaluation of a surface shape of the semiconductor wafer during or after the manufacturing process of the semiconductor wafer. The semiconductor device described.
【請求項8】 前記測定パターンは、前記半導体ウェー
ハのCMP処理工程及び不純物注入工程における表面形
状の品質評価に用いられることを特徴とする請求項7に
記載の半導体デバイス。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein the measurement pattern is used for quality evaluation of a surface shape in a CMP processing step and an impurity implantation step of the semiconductor wafer.
【請求項9】 前記表面形状測定手段はAFM測定装置
であって、 前記半導体ウェーハの製造工程の途中または終了時に、
前記AFM測定装置によって前記測定パターンの表面形
状を測定することによって、前記半導体ウェーハの表面
形状の品質評価を行うことを特徴とする請求項7または
請求項8に記載の半導体デバイス。
9. The surface shape measuring means is an AFM measuring device, wherein during or after the manufacturing process of the semiconductor wafer,
9. The semiconductor device according to claim 7, wherein the quality of the surface shape of the semiconductor wafer is evaluated by measuring the surface shape of the measurement pattern with the AFM measuring apparatus.
【請求項10】 アクティブ領域とフィールド領域とが
表面膜に覆われた多数のチップによって構成された半導
体デバイスの評価方法において、 前記多数のチップの集合体である半導体ウェーハの任意
の場所に、表面形状測定手段によって前記表面膜の表面
形状を測定するための測定パターンを少なくとも1個配
置した半導体デバイスの評価を、前記測定パターンによ
って行うことを特徴とする半導体デバイスの評価方法。
10. A method for evaluating a semiconductor device, comprising an active region and a field region, which is composed of a large number of chips covered with a surface film, wherein a surface of a semiconductor wafer, which is an assembly of the large number of chips, is placed at an arbitrary position. A method for evaluating a semiconductor device, wherein the evaluation of a semiconductor device in which at least one measurement pattern for measuring the surface shape of the surface film is arranged by the shape measuring means is performed by the measurement pattern.
【請求項11】 前記測定パターンは、前記半導体ウェ
ーハ内に存在する半導体製造工程を評価するためのTE
G(Test Element Pattern)のパターン内、または前記
多数のチップ内の任意のチップのパターン内に配置され
ていることを特徴とする請求項10に記載の半導体デバ
イスの評価方法。
11. The measurement pattern is a TE for evaluating a semiconductor manufacturing process existing in the semiconductor wafer.
The semiconductor device evaluation method according to claim 10, wherein the semiconductor device is arranged in a G (Test Element Pattern) pattern or in a pattern of an arbitrary chip in the plurality of chips.
【請求項12】 前記測定パターンは、前記半導体ウェ
ーハ内に存在する多数のチップのチップ間に配置されて
いることを特徴とする請求項10に記載の半導体デバイ
スの評価方法。
12. The method for evaluating a semiconductor device according to claim 10, wherein the measurement pattern is arranged between a plurality of chips existing in the semiconductor wafer.
【請求項13】 前記測定パターンは、前記アクティブ
領域と前記フィールド領域との間隔が広い幅広パター
ン、または、前記アクティブ領域と前記フィールド領域
との間隔が狭い幅狭パターンの何れかに形成されている
ことを特徴とする請求項10乃至請求項12の何れかに
記載の半導体デバイスの評価方法。
13. The measurement pattern is formed in either a wide pattern in which the interval between the active region and the field region is wide or a narrow pattern in which the interval between the active region and the field region is narrow. 13. The method for evaluating a semiconductor device according to claim 10, wherein:
【請求項14】 前記測定パターンは、配置される場所
に従って適切な大きさに調節されていることを特徴とす
る請求項10乃至請求項13の何れかに記載の半導体デ
バイスの評価方法。
14. The method for evaluating a semiconductor device according to claim 10, wherein the measurement pattern is adjusted to have an appropriate size according to a place where the measurement pattern is arranged.
【請求項15】 前記測定パターンは、前記多数のチッ
プのパターンのいずれかと同じパターンによって形成さ
れていることを特徴とする請求項10乃至請求項14の
何れかに記載の半導体デバイスの評価方法。
15. The semiconductor device evaluation method according to claim 10, wherein the measurement pattern is formed by the same pattern as any one of the patterns of the plurality of chips.
【請求項16】 前記測定パターンは、前記半導体ウェ
ーハの製造工程の途中または終了時における該半導体ウ
ェーハの表面形状の品質評価に用いられることを特徴と
する請求項10乃至請求項15の何れかに記載の半導体
デバイスの評価方法。
16. The method according to claim 10, wherein the measurement pattern is used for quality evaluation of the surface shape of the semiconductor wafer during or after the manufacturing process of the semiconductor wafer. A method for evaluating a semiconductor device as described above.
【請求項17】 前記測定パターンは、前記半導体ウェ
ーハのCMP処理工程及び不純物注入工程における表面
形状の品質評価に用いられることを特徴とする請求項1
6に記載の半導体デバイスの評価方法。
17. The measurement pattern is used for quality evaluation of a surface shape in a CMP processing step and an impurity implantation step of the semiconductor wafer.
7. The method for evaluating a semiconductor device according to item 6.
【請求項18】 前記表面形状測定手段はAFM測定装
置であって、 前記半導体ウェーハの製造工程の途中または終了時に、
前記AFM測定装置によって前記測定パターンの表面形
状を測定することによって、前記半導体ウェーハの表面
形状の品質評価を行うことを特徴とする請求項16また
は請求項17に記載の半導体デバイスの評価方法。
18. The surface shape measuring means is an AFM measuring device, and the surface shape measuring means is an AFM measuring device.
18. The method for evaluating a semiconductor device according to claim 16, wherein the quality of the surface shape of the semiconductor wafer is evaluated by measuring the surface shape of the measurement pattern with the AFM measuring device.
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