DE102005062935A1

DE102005062935A1 - Gerät und Verfahren zur Untersuchung von Metallüberresten auf Halbleiter Wafern

Info

Publication number: DE102005062935A1
Application number: DE102005062935A
Authority: DE
Inventors: Jin Kyoo Lee
Original assignee: DongbuAnam Semiconductor Inc
Current assignee: DongbuAnam Semiconductor Inc
Priority date: 2004-12-29
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2006-08-24
Also published as: US20060138368A1; JP2006191101A; KR100638965B1; KR20060077021A

Abstract

Ein Apparat und ein Verfahren zur Untersuchung von Metallüberresten wird offen gelegt, bei der Metallüberreste und die Dicke der Überreste in wirksamer Weise nach Ausführen einer chemisch mechanischen Politur (CMP) untersucht werden. Der Apparat zur Untersuchung von Metallüberresten beinhaltet einen Lichtemitter, der Licht einer bestimmten Wellenlänge auf die Oberfläche eines Halbleitersubstrats emittiert, einem Lichtdetektor, der von der Oberfläche reflektiertes Licht empfängt, und einer Ausgabeeinheit, die konfiguriert ist, ein Signal zu erzeugen, das mit einer oder mehreren Wellenlängen des besagten reflektierten Lichts korrespondiert. So ist es möglich, anhand der Wellenlänge oder der Wellenlängen des reflektierten Lichts zu entscheiden, ob und in welcher Dicke Metallüberreste vorhanden sind.

Description

Diese Anmeldung beansprucht den Zeitrang der Koreanischen Anmeldung No: P2004-0115657, eingereicht am 29. Dezember 2004, die hiermit durch Bezugnahme vollständig aufgenommen ist.
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät und ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter Vorrichtung, insbesondere auf ein Gerät und ein Verfahren zur Untersuchung von Metallrückständen von Kupfer und Wolfram nach einem chemisch mechanischem Politur Prozess. (CMP) (engl.: chemical mechanical polishing process)

Diskussion des Hintergrunds

Ein chemisch mechanischer Politur Prozess bedeutet, dass eine Oberfläche eines Wafers durch eine Kombination einer chemischen Reaktion und einer mechanischen Kraft poliert wird. Der CMP Prozess wird klassifiziert als ein Oxid CMP Prozess (z.B. ein CMP Prozess der auf einen Halbleiter Oxid Layer angewandt wird, im speziellen einem SiO₂ Layer) und einem Metall CMP Prozess (z.B. einem CMP Prozess, der auf einen oder zwei Metall Layer angewandt wird). Der Oxid CMP Prozess wird weithin für die Planarisation eines Zwischenlayer (engl.: interlayer) oder Zwischenlayer Isolierung eines Oxid Layers einer Halbleiter Vorrichtung verwendet. Dies ist durch eine Designregel für Halbleiter Vorrichtungen bedingt, die besagt, dass für die Herstellung feiner Muster Strahlen einer kurzen Wellenlänge benötigt werden. (zum Beispiel könnte CMP notwendig sein, die gesamte Oberfläche innerhalb die Feldtiefe eines photolithografischen Systems zu bringen) In anderen Worten ausgedrückt, ist es notwendig, die Halbleiter Vorrichtung perfekt zu planarisieren, die durch den Abfall am Belichtungsrand miniaturisiert wurde.

Währendessen kann der Metall CMP Prozess in einem damascene Prozess (engl.: damascene process) für die Bildung eines linienförmigen Überzug benutzt werden, oder in einem dual damascene Prozess (engl.: dual damascene process) für das gleichzeitige Bilden eines Kontaktes und einer Linienschicht auf dem Kontakt verwendet werden. In einem konventionellen oder dual damascene Prozess werden zuerst Standard lithografische Technologien benutzt um Löcher in die Oxidschicht einer Halbleiter Vorrichtung zu ätzen. Als nächstes wird eine oder zwei Metallschichten auf das Halbleiter Substrat aufgebracht. Dieser Prozess füllt die Löcher und/oder Gräben, hinterlässt aber auch Restspuren von Metall auf der Oberfläche des Halbleiter Substrats. CMP wird benutzt um die Restspuren von Metall auf der Halbleiter Substrat Oberfläche zu entfernen, während Löcher und Durchstoßpunkte gefüllt bleiben. Ein CMP Gerät, dass den zuvor erläuterten CMP Prozess ausführt beinhaltet einen Wafer Träger, dass einen mit Filmmaterial beschichteten und zu polierenden Wafer hält und einen Polierballen der den Wafer mit Hilfe einer Polierpaste poliert.

Metall Überreste können nach dem Metall CMP Prozess auf Grund einer Ungenauigkeit bei der Erfassung der Endpunkte oder einer verschlechterten Politurzzahl (engl.: polishing ratio) verbleiben. Die Metallüberreste können nicht komplett entfernt werden, auch nicht durch einen Reinigungsprozess nach dem CMP Prozess. Die Metallüberreste können eine unerwünschte elektrische Leitung zwischen Komponenten der Halbleiter Vorrichtung hervorrufen.

Ein Verfahren zur Reduktion der Metallüberreste ist das Überpolieren einer der Metallschichten während des Metall CMP Prozesses. Bei dem Metall CMP Prozess, da die Politur Partikel verhältnismäßig groß sind, ist die Politurzahl (engl.: polishing ratio) de Metallschicht größer als die einer isolierenden Schicht unter der Metallschicht. Daher kann die isolierende Schicht als eine Politur stoppende (oder „Politurstopp") Schicht im Metall CMP Prozess dienen.

Allerdings können für den Fall einer übermäßigen Politur Probleme auftreten. Der Stop Effekt der isolierenden Schicht wird stärker ausgeprägt sein in einem weniger dichten Mediums- oder Eigenschaftsbereich als in einem dichten Mediums- oder Eigenschaftsbereich. Deshalb wird die isolierende Schicht nach dem Metall CMP Prozess in ihrer Dicke variieren. Dies kann die Zuverlässigkeit der Halbleiter Vorrichtung reduzieren.

Deshalb ist es notwendig die Metallschicht vollständig zu entfernen, ohne die Metallschicht über die Maßen zu polieren. Zu diesem Zweck wurde ein Verfahren für die Inspektion eines Halbleiter Wafers auf Metall Überreste hin untersucht.

Konventionellerweise wird ein Untersuchungsprozess des Halbleiter Wafers auf Metallüberreste hin nach dem CMP Prozess durchgeführt. Dies erfolgt Schicht für Schicht durch eine Sichtprüfung mit dem bloßen Auge durch ein Mikroskop. Jedoch findet diese konventionelle Untersuchung ihre Grenzen beim Detektieren eines Metallüberzugs oder Überresten mit sehr dünner Dicke.

Eine andere konventionelle Untersuchung besteht darin einen gesonderten Defekte Inspektionsapparat Apparat zu verwenden. Bei diesem Verfahren wird das Bild eines Standard Chips von einem Wafer mit dem Bild einer Qualitätsprobe unter Verwendung des Defekte-Inspektionsapparat verglichen.

Werden jedoch alle Wafer unter Verwendung des Defekte-Inspektionsapparats untersucht, steigt die dafür benötigte Zeit mit der Anzahl der Wafer. Dies kann die Produktivität mindern. Alternativ können nur Wafer-Qualitätsproben eines Fertigungs-Loses untersucht werden. In diesem Falle, betrachtet der Defekte-Inspektionsapparat alle Wafer eines Fertigungsloses als defekt, wenn das Bild des Standard-Chips vom Bild der Qualitätsprobe verschieden ist. In diesem Falle taucht das Problem einer zusätzlichen gründlichen Untersuchung auf, um zu entscheiden ob der Wafer repräsentativ für das Fertigungslos ist.

Deshalb ist es wünschenswert, ein Verfahren zur Metallüberreste Detektierung während des CMP Prozesses mit einem hohen Wafer-Durchsatz zu implementieren.

Zusammenfassung der Erfindung

Dementsprechend bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Apparat und ein Verfahren zur Inspizierung eines Halbleiter-Wafers auf Metallüberreste hin, die im Wesentlichen ein oder mehrere Probleme des Stands der Technik, die auf Beschränkungen und Nachteile zurückzuführen sind, verhindert.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Apparat und ein Verfahren zur Untersuchung der Metallüberreste auf Halbleiter-Wafern bereitzustellen, bei dem das Vorhandensein und/oder die Dicke von Metallüberresten in wirksamer Weise nach einem chemisch-mechanischen Politur-Prozess bestimmt werden.

Zusätzliche Vorteile, Zwecke und Eigenschaften der Erfindung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung dargelegt und zum Teil jenen offenbart, die entsprechendes Fachwissen in der Untersuchung des Folgenden haben, oder kann anhand der praktischen Ausführung der Erfindung gelernt werden. Die Ziele und anderen Vorteile der Erfindung können durch den Aufbau und die Beispiele, die in der schriftlichen Beschreibung und den daraus abgeleiteten Ansprüchen sowie den beifügten Zeichnungen dargelegt sind, ersehen und gewonnen werden.

Um die Absichten und andere Vorteile in Übereinstimmung mit dem Zweck der Erfindung, wie hier ausgeführt und ausführlich beschrieben, zu erzielen, umfasst ein Apparat zur Untersuchung von Halbleiter Wafern auf Metallüberreste hin, eine Lichtquelle, die Licht einer bestimmten Wellenlänge auf die Oberfläche eines Halbleiter-Substrats oder eines Wafers emittiert, einen Lichtdetektor, der das von der Oberfläche reflektierte Licht detektiert und ein Ausgabe-Bauteil, das konfiguriert ist, ein Signal, das der ein- oder mehrfachen Wellenlänge des reflektierten Lichts entspricht, zu produzieren.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel, kann der Apparat eine Bildausgabe-Einheit beinhalten, die konfiguriert ist, ein Bild mit der Darstellung der detektierten Wellenlängen auszugeben. Die Bildausgabe Einheit kann ein Spektrometer beinhalten. Die mit dem Spektrometer angezeigte Wellenlänge oder Wellenlängen können verwendet werden, das Vorhandensein und/oder die Dicke der Metallüberreste zu bestimmen.

Der Lichtdetektor kann einen Polarisationsfilter enthalten, durch den das reflektierte Licht empfangen wird.

Der Apparat kann weiterhin eine Lichtquelle beinhalten, deren Licht-Emitter konfiguriert ist ein Ausgangssignal der Lichtquelle zu empfangen. Der Emitter kann das von der Lichtquelle produzierte Licht oder eine gefilterte Teilmenge oder Unterbänder (engl.: subbands) der von der Lichtquelle produzierten Wellenlänge emittieren.

Der Apparat kann weiterhin einen Lichttransmitter beinhalten, der konfiguriert ist das Ausgangssignal der Lichtquelle zum Lichtemitter hin zu transmittieren. Der Lichttransmitter kann entweder eine einzelne Lichtfaser oder ein Bündel geteilter Lichtfasern sein, um den Lichtverlust zu minimieren.

Der Lichtemitter und Lichtdetektor können in einem einzelnen Gehäuse angeordnet sein. Der Lichtemitter und Lichtdetektor können, entweder getrennt oder als eine Einheit, entlang einer Achse des Wafers verfahren werden um dabei die gesamte Oberfläche nach Metallüberresten abzutasten. Die Bewegung des Lichtemitters und Lichtdetektors kann von einem Mikrocontroller kontrolliert werden. Der Mikrokontroller kann konfiguriert werden, um die Oberfläche mit einer bestimmten Geschwindigkeit abzutasten.

Der Lichtemitter kann Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 400nm bis 890nm emittieren. Die Wellenlänge oder Wellenlängen werden entsprechend dem zu detektierenden Metall gewählt. Die Metallüberreste können mindestens einen Vertreter einer Gruppe von Metallen beinhalten, die die Metalle Wolfram, Titanium, Titanium Nitrid, Tantal, Tantalium Nitrid, Kupfer und Aluminium enthält.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, kann der Metallüberreste-Detektions-Apparat ein Teil des CMP Apparates sein.

Bei einer solchen Anordnung wird vorzugsweise ein weiterer CMP Prozess unterstützt, um Metallüberreste im Falle der Detektion zu entfernen.

Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung, beinhaltet die Methode zur Untersuchung der Oberfläche eines Halbleitersubstrats auf Metallüberreste hin folgende Schritte

(a) chemisch mechanisches Polieren eines Metallüberzugs auf der Oberfläche
(b) Emittieren von mit einer bestimmten Wellenlänge auf die Oberfläche
(c) Detektieren des von der Oberfläche reflektierten Lichts.
(d) Ausgeben eines Ausgangssignals, das der einfachen oder mehrfachen Wellenlänge des reflektierten Signals entspricht und
(e) Korrelieren eines Wertes des Signals mit der Anwesenheit und/oder Abwesenheit von Metallüberresten.

Der Schritt des Emittierens kann die Schritte zur Transmission des Lichts einer bestimmten Wellenlänge (z.B. durch eine einzelne Lichtfaser oder ein Bündel geteilter Lichtfasern) von der Lichtquelle zum Lichtemitter beinhalten, und das durch den Lichtemitter transmittierte Licht auf den oberen Layer des Wafers hin emittieren.

In einem anderen Ausführungsbeispiel beinhaltet der Emitter einen Emitter, der entlang einer Achse in Bezug auf die Oberfläche des Halbleiters verfahrbar ist. Dadurch kann die gesamte Oberfläche des Substrats abgetastet werden.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt mit einer zusätzlichen chemisch-mechanischen Politur, für den Fall dass Metallüberreste detektiert werden.

Es wird darauf hingewiesen, dass beide, die vorangegangene allgemeine und die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung- beispielhaft und erklärend sind und dazu gedacht sind weitere Erklärungen der beanspruchten Erfindung zu geben.

Genaue Erklärung der Figuren

Die beigefügten Zeichnungen, die beigefügt wurden um ein weitreichenderes Verständnis der Erfindung zu liefern und aufgenommen sind und Teil dieser Anmeldung sind, illustrieren Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Prinzipien der Erfindung. In diesen Zeichnungen zeigen:

1A eine Kurve der Wellenlänge von Licht, das von einem 6000 Angström dicken Wolfram Film reflektiert wurde,

1B eine Kurve der Wellenlänge von Licht, das von einem 3000 Angström dicken Wolfram Film reflektiert wurde,

1C eine Kurve der Wellenlänge von Licht, das von einem 700 Angström dicken Wolfram Film reflektiert wurde,

2 ein gängiges Metallüberreste Filmmuster mit zugehörigen Kurven reflektierten Lichts wie es in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemessen wurde.

3 eine Seitenansicht eines Apparates zur Untersuchung von Halbleiter Wafern auf Metallüberreste hin, in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

4 eine Draufsicht eines Apparates zur Untersuchung von Halbleiter Wafern auf Metallüberreste in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar, und

5 ein Blockdiagramm einer beispielhaften Methode zur Untersuchung von Halbleiter Wafern auf Metallüberreste in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Eine detaillierte Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsbeispiele, die exemplarisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, folgt.
Wo immer es möglich ist, werden die gleichen Referenznummern in allen Zeichnungen verwendet, um die gleichen oder ähnliche Teile zu bezeichnen.
Der Dienlichkeit und Einfachheit halber, werden die Begriffe „Wafer" und „Halbleiter Substrat" generell austauschbar verwendet, werden aber im allgmeinen in ihrer fachlich anerkannten Bedeutung verwendet.
Auch können der Dienlichkeit und Einfachheit halber die Begriffe „verbunden mit" und „angekoppelt", sowie „verbunden" , und „in Kommunikation mit" generell austauschbar verwendet werden, werden aber im allgemeinen in ihrer fachlich anerkannten Bedeutung verwendet.
Generell enthalten Materialbeispiele für die Bildung eines Halbleiter Bauteils Materialen für einen Oxidfilm, wie zum Beispiel Si, PETEOS, BPSG (Bor-Phosphor-Silikat Glas), PSG (Phosphorsilikatglas), FSG (Flourid Silikatglas) und SRO (Stress Relieve Oxid), sowie Metalle um eine Leiterbahn und einen Kontakt auszubilden, wie Aluminium, Kupfer, Aluminium-Kupfer, Wolfram, Titanium und TitaniumNitrid. Da jedes Metall über ein charakteristisches Reflexionsvermögen verfügt, hat das von dem Metall reflektierte Licht eine variable Wellenlänge, die von der Dicke der Metallschicht abhängt. Der Apparat und die Methode zur Untersuchung der Halbleiter Oberfläche auf Metall Überreste hin in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung basiert auf den obigen Prinzipien. In dem Apparat und mittels der Methode zur Untersuchung der Halbleiter Wafer auf Metallüberreste hin in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wird die Wellenlänge des von der Oberfläche des Halbleiter Wafers reflektierten Lichts und/oder die Intensität und/oder die Absorption dieses Lichts gemessen, um das Vorhandensein, oder Nichtvorhandensein und/oder die Dicke einer jeglichen Metall Schicht auf der Oberfläche des Wafers oder eines anderen Substrats zu messen.
Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, obwohl es sich bei den Metallüberresten um Wolfram handelt, nicht auf die Untersuchung und Detektion von Wolfram limitiert. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können auch mit zahlreichen Modifikationen versehen werden. Die folgenden Ausführungsbeispiele sind beispielhaft und nicht als Beschränkung der vorliegenden Erfindung zu deuten.
1A bis 1C illustrieren den Verlauf des Reflexionskoeffizienten in Abhängigkeit der Lichtwellenlänge für verschiedene Dicken eines Wolframfilms.
In Bezugnahme auf die 1A bis 1C wird, nachdem Ausführen eines CMP Prozesses für einen Wolframüberzug auf einem Wafer, Licht auf die Oberfläche eines Wafers emittiert und das reflektierte Licht untersucht. Für den Fall, dass Wolframüberreste vorhanden sind, verändert sich die Wellenlänge des reflektierten Licht in Abhängigkeit der Dicke der Wolfram Überreste, wie in 1A bis 1C dargestellt. Die 1A bis 1C zeigen reflektierte Wellenlängen für Wolfram Überreste mit Dicken von 6000 Angström, 3000 Angström und 700 Angström.
In 2 sind mehrere Reflexionsmuster gezeigt, die auf die An- bzw. Abwesenheit von Metallüberresten hinweisen. Der Wafer 201 ist vollständig mit rückständigem Metall überzogen, was dazu führt, dass bei dem Kurvenverlauf 202 bei dem der Reflexionsgrad bei einer bestimmten Wellenlänge über die gesamte Länge des Wafers den maximalen oder fast maximal möglichen Wert erreicht. (z.B. den Wert 1 oder ungefähr 1). Beim Wafer 203 sind Metallüberreste an den Rändern des Wafers vorhanden, aber nicht in der Mitte, die zu dem Kurvenverlauf 204 führen, bei dem das Reflexionsmaximum am Anfang und am Ende der Kurve erreicht wird und dazwischen ein Wert nahe des minimalen Wertes (z.B. der Wert 0) erreicht wird.
Der Wafer 205 verfügt Metallüberreste in kreisförmigen Mustern auf dem Wafer, die zu dem Kurvenverlauf 206 führen, bei dem das Reflexionsmaximum an Punkten erreicht werden die dem Radius oder dem Durchmesser des Metallringes in Bezug auf den Radius oder Durchmesser des Wafers entsprechen.
Der Wafer 207 hat Metallüberreste an einem Punkt in der Mitte des Wafers, was zu dem Kurvenverlauf 208 führt mit einem Maximum der Lichtreflexion in der Mitte der Kurve.
Die Entscheidung ob gemäß der vorliegenden Erfindung Metallüberreste vorhanden sind oder nicht wird an Hand eines Vergleichs mit einem oder mehreren Defektmustern, wie den hier vorliegenden, getroffen.
Weiterhin kann die Anwesenheit oder Dicke der Metallüberreste umgehend und effektiv mit Hilfe des Prinzips, dass die Wellenlängen abhängig ist von der Dicke der Metallüberreste, festgestellt werden.
3 beschreibt einen beispielhaften Apparat für die Untersuchung und Detektion von Metallüberresten in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Wie in 3 dargestellt beinhaltet eine Apparatur für die Untersuchung von Metallüberresten in Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung einen Licht Emitter 12, der Licht einer bestimmten Wellenlänge auf die Oberfläche eines Halbleiter Wafer 10 emittiert, einen Licht Detektor 14, der von der Oberfläche reflektiertes Licht durch einen optionalen Polarisationsfilter 14' empfängt, eine Bildausgabeeinheit 16, die ein Spektrometer besitzt, das die Wellenlänge des reflektierten und vom Detektor empfangenen Lichts als Bild ausgibt und einem Licht Transmitter 15 für das reflektierte Licht, der als Lichtleiter zwischen dem Detektor 14 und der Bildausgabeeinheit 16 dient. Der Lichtleiter für das reflektierte Licht besteht vorteilhafterweise aus einer einzelnen Lichtfaser oder einem Bündel von Lichtfasern, um den Lichtverlust zu minimieren.
Weiterhin kann die Bildausgabeeinheit 16 eine Lichtquelle beinhalten (nicht dargestellt) Der Licht Emitter 12 kann Licht einer bestimmten Wellenlänge von der Lichtquelle kommend auf die Oberfläche des Wafers 10 emittieren. Das Licht der Lichtquelle kann eine Wellenlänge im Bereich von 400 bis 890nm besitzen.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, kann der Licht Emitter 12 und der Licht Detektor 14 in einem einzigen Gehäuse angeordnet sein und durch einen Mikrocontroller kontrolliert werden (nicht dargestellt) um den Wafer mit einer bestimmten Geschwindigkeit entlang einer Achse der Oberfläche (zum Beispiel der Durchmesser oder Radius) des Wafers abzutasten. Der Mikrocontroller kann in der Bildauswerteeinheit 16 oder separat angeordnet sein.
In Bezugnahme auf 4, ist eine Draufsicht eines alternativen Apparats zur Metallüberreste Untersuchung in Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung dargestellt. Der Licht Emitter 12 kann Licht auf die Oberfläche des Halbleiter Wafers 10 emittieren und der Lichtdetektor 14, das von der Oberfläche reflektierte Licht empfangen. In diesem Falle tastet der Apparat die gesamte Oberfläche des Wafers oder Substrats ab und generiert einen zweidimensionale Darstellung der detektierten Eigenschaften des reflektierten Lichts (zum Beispiel: es wird angegeben ob die detektierte Eigenschaft über oder unter einer vorgeschriebenen Schwelle liegt oder zwischen zwei vorher festgelegten Werten) entsprechend der Plazierung auf dem Wafer oder Substrat.
Die Arbeitsweise des bevorzugten Ausführungsbeispiels zur Untersuchung von Halbleiter Wafern auf Metallüberreste hin in Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung wird wie folgt beschrieben.
Nach einem Metall CMP Prozess, der innerhalb eines Damascene Prozesses zur Ausbildung einer metallischen Leiterbahn genutzt wird, kontrolliert der Mikrocontroller den Lichtemitter 12 um den Wafer 10 entlang einer Oberflächenachse abzutasten und Licht einer bestimmten Wellenlänge von der Lichtquelle zu emittieren. Die Lichtübertragung von der Lichtquelle zum Lichtemitter 12 wird mittels eines Lichttransmitters 15 bewerkstelligt.
Als nächstes wird das vom Licht Emitter 12 emittierte Licht wird von der Oberfläche des Wafers 10 reflektiert und vom Licht Detektor 12 detektiert. Da der Lichtdetektor 14 sich in einem einzigen Gehäuse mit dem Licht Emitter befindet, verfährt er mit dem Licht Emitter 12 entlang der Achse des Halbleiter Wafers und empfängt Licht das von der Halbleiter Oberfläche reflektiert wird, im wesentlichen gleichzeitig mit dem vom Emitter 12 emittierten Licht. Der Lichtdetektor 14 transmittiert das empfangene reflektierte Licht an die Bildauswerteeinheit 16 mittels des Lichttransmitters 15. Der Lichtdetektor 14 kann einen Polarisationsfilter 14' beinhalten. Der Polarisationsfilter 14' kann das Licht selektiv wellenlängenabhängig filtern.
Die Bildauswerteeinheit 16, die das durch den Lichttransmitter 15 transmittierte Licht empfängt kann die Wellenlänge des reflektierten Lichts mit Hilfe eines Spektrometers berechnen und die berechnete Wellenlänge des reflektierten Lichts als Bild auf ein Ausgabegerät (nicht dargestellt) wie ein LCD ausgeben. Damit ist es möglich festzustellen ob Metallüberreste vorhanden sind, und weiter die Dicke der Metallüberreste festgestellt werden kann.
Zum Beispiel kann, im Falle eines Wafers auf dem amorphe Metallüberreste verbleiben, die Wellenlänge, des von dem Metallüberrest reflektierten Lichts durch den Lichtdetektor detektiert werden.
Im Falle dass kein Metallüberrest verbleibt, wird keine Wellenlänge, die mit dem Metallüberrest korrespondiert, detektiert. Deshalb ist es möglich festzustellen ob ein Metallüberrest verbleibt. Genauso ist es möglich die Dicke des Überrestes zu bestimmen.
Bezug nehmend auf 5, ist eine beispielhafte Methode zur Untersuchung eines Halbleiter Wafers auf Metall Überreste hin dargestellt. Beim Beginn des Prozesses 501, wird ein Wafer mit einem Metallüberzug in einen CMP Apparat gelegt. CMP wird dann auf dem Wafer 502 ausgeführt. Auf den CMP folgend, wird dann Licht auf die Oberfläche des Wafer 503 emittiert, und die Anwesenheit oder Abwesenheit von Licht (oder seiner Wellenlänge, Intensität usw.) das von der Oberfläche reflektiert wird, wird detektiert 504. Die Wellenlänge oder die Wellenlängen werden dann in Schritt 505 festgestellt. Die Wellenlänge oder die Wellenlängen werden mit den Wellenlängen, die Metallüberreste reflektieren würden, verglichen, um in Schritt 406 festzustellen ob Metallüberreste vorhanden oder nicht vorhanden sind. Wenn keine Metallüberreste vorhanden sind, ist die CMP auf dem Wafer vollständig (siehe Ende oder Schritt 507), und der Metallfilm ist entfernt.
Wie oben beschrieben, bietet der Apparat und die Methode der Detektierung von Metallüberresten gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise eine sofortige und effektive Detektierung der Anwesenheit und/oder der Dicke eines Metallüberrestes auf dem gesamten Wafer, wie auch eines Musterbereichs und des Wafer Randabschlußbereiches. (engl.: wafer edge exclusion region (WEE)). Es ist möglich die Produktivität durch Automatisation zu verbessern.
Es ist denen, die mit dem Fachgebiet vertraut sind, offensichtlich, dass Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung gemacht werden können ohne das Gedankengut und den Gültigkeitsbereich der Erfindungen zu verlassen.
Deshalb ist es beabsichtigt, dass die vorliegenden Erfindungen die Modifikationen und Variationen der Erfindung, vorausgesetzt sie fallen in den Gültigkeitsbereich der beigefügten Ansprüche und ihren Entsprechungen, abdecken.

Claims

Einen Apparat zur Untersuchung von Metallüberresten auf der Oberfläche eines Halbleiter Substrates, wobei der Apparat umfasst: einen Lichtemitter, der ausgelegt ist, Licht einer definierten Wellenlänge auf die besagte Oberfläche zu emittieren, einen Lichtdetektor, der ausgelegt ist, reflektiertes Licht von der besagten Oberfläche zu empfangen und eine Ausgabeeinheit, die konfiguriert ist ein Signal zu produzieren, das einer oder mehreren Eigenschaften des reflektierten Licht entspricht.
Der Apparat gemäß Anspruch 1, der weiter über eine Bildausgabeeinheit verfügt, die für die Herstellung eines Bildes konfiguriert ist, wobei das besagte Bild eine oder mehrere besagte Eigenschaften des besagten reflektierten Lichtes darstellt.
Der Apparat gemäß Anspruch 1, der weiterhin einen Polarisationsfilter beinhaltet, der konfiguriert ist besagtes reflektiertes Licht zu filtern.
Der Apparat gemäß Anspruch 1, der weiter eine Lichtquelle beinhaltet und besagter Lichtemitter konfiguriert ist ein Ausgangsignal besagter Lichtquelle zu empfangen.
Der Apparat gemäß Anspruch 4, der weiterhin einen Lichttransmitter beinhaltet, der konfiguriert ist besagtes Ausgangssignal besagter Lichtquelle zu dem besagten Lichtemitter zu transmittieren.
Der Apparat gemäß Anspruch 1, der weiterhin einen Transmitter für reflektiertes Licht beinhaltet, der konfiguriert ist besagtes reflektiertes Licht vom besagten Lichtdetektor zu besagter Ausgabeeinheit zu transmittieren.
Der Apparat gemäß Anspruch 6, bei dem besagter Lichttransmitter aus einer einzelnen Lichtfaser oder einem Bündel geteilter Lichtfasern besteht.
Der Apparat gemäß Anspruch 2, bei dem besagte Bildausgabeeinheit ein Spektrometer beinhaltet.
Der Apparat gemäß Anspruch 1, bei dem besagter Lichtemitter und besagter Lichtdetektor in einem einzelnen Gehäuse untergebracht sind.
Der Apparat gemäß Anspruch 1, bei dem besagter Lichtemitter und besagter Lichtdetektor so konfiguriert sind, dass sie entlang einer Achse besagter Oberfläche verfahren werden können.
Der Apparat gemäß Anspruch 1, bei dem besagtes Licht eine Wellenlänge im Bereich von 400nm bis 890nm aufweist.
Der Apparat gemäß Anspruch 1, beidem eine oder mehrere Eigenschaften des besagten reflektierten Lichts die Wellenlänge und/oder die Intensität beinhalten.
Ein chemisch mechanischer Politur Apparat, der den in Anspruch 1 beanspruchten Apparat beinhaltet.
Der Apparat gemäß Anspruch 1, bei dem besagte Metallüberreste mindestens ein Metall der Gruppe bestehend aus Wolfram, Titanium, Titanium Nitrid, Tantal, Tantal Nitrid, Kupfer und Aluminium beinhalten.
Ein Verfahren zur Untersuchung von Metallüberresten auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats, bei dem besagtes Verfahren die Schritte umfasst: a) Emittierten von Licht einer bestimmten Wellenlänge auf besagte Oberfläche b) Detektieren von Licht von besagter Oberfläche c) Ausgeben eines Signals, das einer oder mehreren Eigenschaften des besagten reflektierten Lichts entspricht und d) Korrelieren der An- und/oder Abwesenheit von Metallüberresten aus besagter Oberfläche mit besagtem Signal.
Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem besagtes Licht in einem Wellenlängenbereich von 400nm bis 890nm emittiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem besagter Schritt der Emission beinhaltet besagtes Licht von einer Lichtquelle zu besagtem Lichtemitter zu transmittieren.
Verfahren gemäß Anspruch 17, bei dem besagter Schritt der Transmission beinhaltet besagtes Licht durch eine einzelne Lichtfaser oder ein Bündel geteilter Lichtfasern zu transmittieren.
Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem besagte Metallüberreste wenigstens ein Metall der Gruppe bestehend aus Wolfram, Titanium, Titanium Nitrid, Tantal, Tantal Nitrid, Kupfer und Aluminium beinhalten
Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem besagter Schritt der Emission weiter die Verfahrbarkeit des besagten Emitters entlang einer Achse besagter Oberfläche beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 15 beansprucht, das weiter eine zusätzliche chemisch mechanische Politur beinhaltet, falls aufgrund des Korrelations Schrittes Metallüberreste vorhanden sind.
Verfahren gemäß Anspruch 15 beansprucht, das weiter eine zusätzliche chemisch mechanische Politur eines Metallüberzugs auf besagter Oberfläche beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 15 beansprucht, bei dem eine oder mehrere Eigenschaften des besagten reflektierten Lichts die Wellenlänge und/oder die Intensität des besagten reflektierten Lichts beinhalten.
Ein Verfahren für die Herstellung eines Halbleiter Wafers, bei dem besagtes Verfahren umfasst: a) Aufbringen einer Metallschicht auf eine Oberfläche des besagten Halbleiters Substrats, b) Abtragen eines Teiles besagter Metallschicht mittels Politur, c) Bestrahlen des besagten Wafers mit Licht einer Lichtquelle, d) Messen des von besagter Oberfläche reflektierten Lichts mittels eines Lichtdetektors, und e) Feststellen anhand besagtem gemessenen reflektierten Licht, ob Metallüberreste an- oder abwesend sind.