JP2003282507A - 光学測定による残膜の判定方法 - Google Patents
光学測定による残膜の判定方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複雑な光学モデルの計算や精密な光学測定の
必要なしに、簡易に短時間で絶縁膜上の残膜の判定を行
うことの可能な、光学測定による残膜の判定方法を提供
すること。 【解決手段】 測定光の波長により反射率が変化する第
１の金属膜と、この第１の金属膜上に形成された絶縁膜
とを含む試料の、絶縁膜上における第２の金属膜の存在
の有無を判定する方法であって、試料に測定光を照射
し、試料からの反射光強度の波長による変化を測定し、
反射率スペクトル曲線を得る工程、反射率スペクトル曲
線を複数の波長領域に分割し、それぞれの波長領域にお
ける反射率スペクトル曲線の振幅によって、絶縁膜上に
おける第２の金属膜の存在の有無を判定する工程を具備
することを特徴とする。
必要なしに、簡易に短時間で絶縁膜上の残膜の判定を行
うことの可能な、光学測定による残膜の判定方法を提供
すること。 【解決手段】 測定光の波長により反射率が変化する第
１の金属膜と、この第１の金属膜上に形成された絶縁膜
とを含む試料の、絶縁膜上における第２の金属膜の存在
の有無を判定する方法であって、試料に測定光を照射
し、試料からの反射光強度の波長による変化を測定し、
反射率スペクトル曲線を得る工程、反射率スペクトル曲
線を複数の波長領域に分割し、それぞれの波長領域にお
ける反射率スペクトル曲線の振幅によって、絶縁膜上に
おける第２の金属膜の存在の有無を判定する工程を具備
することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学測定による残
膜の判定方法に係り、特に、半導体装置製造の検査工程
における分光反射干渉計による残膜判定法に関する。
膜の判定方法に係り、特に、半導体装置製造の検査工程
における分光反射干渉計による残膜判定法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、分光反射干渉計を用いた膜厚の測
定法では、測定された反射率スペクトルと、予想される
積層膜のモデルから計算できる反射スペクトルの間でフ
ィッティングを行い、それによって膜厚値を決定し、試
料の積層構造を判断する方法が用いられていた。しか
し、この方法では、測定の対象となる膜の構造が膜厚計
算で用いられている光学モデルと異なると、フィッティ
ングが悪くなり、判定を間違える可能性がある。
定法では、測定された反射率スペクトルと、予想される
積層膜のモデルから計算できる反射スペクトルの間でフ
ィッティングを行い、それによって膜厚値を決定し、試
料の積層構造を判断する方法が用いられていた。しか
し、この方法では、測定の対象となる膜の構造が膜厚計
算で用いられている光学モデルと異なると、フィッティ
ングが悪くなり、判定を間違える可能性がある。
【０００３】Ｃｕ埋込み配線上に層間絶縁膜を介してＣ
ｕダマシン配線を形成するために行われるＣｕ膜のＣＭ
Ｐは、Ｃｕ膜とバリアメタル（ＢＭ）膜を研磨により除
去し、配線部のみにＣｕ膜およびバリアメタル（ＢＭ）
膜を残し、配線部以外のフィールド部では、Ｃｕ膜およ
びバリアメタル（ＢＭ）膜を完全に除去する工程であ
る。従って、フィールド部の残膜の状態は、Ｃｕ膜が完
全に残っている状態では、（Ｃｕ膜／ＢＭ膜／層間絶縁
膜／Ｃｕ埋込み配線）の積層構造となっている。そのた
め、少なくともＣｕ膜、ＢＭ膜、層間絶縁膜の各膜厚を
変化させて膜厚計算を行う必要が有り、それには膨大な
計算量が必要となる。
ｕダマシン配線を形成するために行われるＣｕ膜のＣＭ
Ｐは、Ｃｕ膜とバリアメタル（ＢＭ）膜を研磨により除
去し、配線部のみにＣｕ膜およびバリアメタル（ＢＭ）
膜を残し、配線部以外のフィールド部では、Ｃｕ膜およ
びバリアメタル（ＢＭ）膜を完全に除去する工程であ
る。従って、フィールド部の残膜の状態は、Ｃｕ膜が完
全に残っている状態では、（Ｃｕ膜／ＢＭ膜／層間絶縁
膜／Ｃｕ埋込み配線）の積層構造となっている。そのた
め、少なくともＣｕ膜、ＢＭ膜、層間絶縁膜の各膜厚を
変化させて膜厚計算を行う必要が有り、それには膨大な
計算量が必要となる。
【０００４】そこで、ＣＭＰに伴い、以下の場合分けを
して計算量を軽減する方法が考えられる。
して計算量を軽減する方法が考えられる。
【０００５】即ち、フィールド部の状態は、
ａ）Ｃｕ残膜有（ＮＧ−追加研磨）
ｂ）ＢＭ膜残膜有（ＮＧ−追加研磨）
ｃ）残膜無（仕上がりＯＫ）
の少なくとも３つに分類することが出来る。これら３つ
の状態に分類した上で、最上層とその下の層の膜の２層
のみの膜厚を変化させて膜厚計算を行う方法が考えられ
る。
の状態に分類した上で、最上層とその下の層の膜の２層
のみの膜厚を変化させて膜厚計算を行う方法が考えられ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、そのような方
法では、それぞれの構造を想定した膜厚計算が必要とな
り、場合分けも複雑となる。以上のことから、フィール
ド部の残膜の判定のための、より簡易な方法が必要とさ
れてきた。
法では、それぞれの構造を想定した膜厚計算が必要とな
り、場合分けも複雑となる。以上のことから、フィール
ド部の残膜の判定のための、より簡易な方法が必要とさ
れてきた。
【０００７】本発明は、このような事情の下になされ、
複雑な光学モデルの計算や精密な光学測定の必要なし
に、簡易に短時間で絶縁膜上の残膜の判定を行うことの
可能な、光学測定による残膜の判定方法、およびそのよ
うな判定方法を利用した半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。
複雑な光学モデルの計算や精密な光学測定の必要なし
に、簡易に短時間で絶縁膜上の残膜の判定を行うことの
可能な、光学測定による残膜の判定方法、およびそのよ
うな判定方法を利用した半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者らは、光学測定による残膜の判定方法につ
き研究を重ねた結果、フィールド部に残膜が存在する場
合は、研磨等が不十分な状態であるため、追加研磨等の
必要性の判定には、残膜の有無のみの判定が必要なだけ
であり、フィールド部の膜厚は必ずしも必要な情報では
ないことに着目し、本発明をなすに至った。
め、本発明者らは、光学測定による残膜の判定方法につ
き研究を重ねた結果、フィールド部に残膜が存在する場
合は、研磨等が不十分な状態であるため、追加研磨等の
必要性の判定には、残膜の有無のみの判定が必要なだけ
であり、フィールド部の膜厚は必ずしも必要な情報では
ないことに着目し、本発明をなすに至った。
【０００９】即ち、本発明の一態様は、測定光の波長に
より反射率が変化する第１の金属膜と、この第１の金属
膜上に形成された絶縁膜とを含む試料の、前記絶縁膜上
における第２の金属膜の存在の有無を判定する方法であ
って、前記試料に測定光を照射し、試料からの反射光強
度の波長による変化を測定し、反射率スペクトル曲線を
得る工程、前記反射率スペクトル曲線を複数の波長領域
に分割し、それぞれの波長領域における前記反射率スペ
クトル曲線の振幅によって、前記絶縁膜上における第２
の金属膜の存在の有無を判定する工程を具備することを
特徴とする光学測定による残膜の判定方法を提供する。
より反射率が変化する第１の金属膜と、この第１の金属
膜上に形成された絶縁膜とを含む試料の、前記絶縁膜上
における第２の金属膜の存在の有無を判定する方法であ
って、前記試料に測定光を照射し、試料からの反射光強
度の波長による変化を測定し、反射率スペクトル曲線を
得る工程、前記反射率スペクトル曲線を複数の波長領域
に分割し、それぞれの波長領域における前記反射率スペ
クトル曲線の振幅によって、前記絶縁膜上における第２
の金属膜の存在の有無を判定する工程を具備することを
特徴とする光学測定による残膜の判定方法を提供する。
【００１０】また、本発明の他の態様は、Ｃｕ配線と、
このＣｕ配線上に形成された絶縁膜とを含む半導体基板
の、前記絶縁膜上におけるバリア膜および金属膜の存在
の有無を判定する方法であって、前記Ｃｕ配線上の半導
体基板面に測定光を照射し、半導体基板からの反射光強
度の波長による変化を測定し、反射率スペクトル曲線を
得る工程、前記反射率スペクトル曲線を、５００ｎｍ以
下の短波長側と６５０ｎｍ以上の長波長側の波長領域を
含む複数の領域に分割し、前記短波長側および長波長側
における前記反射率スペクトル曲線の振幅の有無または
大きさと、前記絶縁膜上における、（ａ）厚い金属膜有
り、（ｂ）薄い金属膜有りおよびバリア膜有り、又は金
属膜無しおよびバリア膜有り、（ｃ）金属膜無しおよび
バリア膜無しの３つの状態を対応させて、前記３つの状
態のいずれかを判定する工程を具備することを特徴とす
る光学測定による残膜の判定方法を提供する。
このＣｕ配線上に形成された絶縁膜とを含む半導体基板
の、前記絶縁膜上におけるバリア膜および金属膜の存在
の有無を判定する方法であって、前記Ｃｕ配線上の半導
体基板面に測定光を照射し、半導体基板からの反射光強
度の波長による変化を測定し、反射率スペクトル曲線を
得る工程、前記反射率スペクトル曲線を、５００ｎｍ以
下の短波長側と６５０ｎｍ以上の長波長側の波長領域を
含む複数の領域に分割し、前記短波長側および長波長側
における前記反射率スペクトル曲線の振幅の有無または
大きさと、前記絶縁膜上における、（ａ）厚い金属膜有
り、（ｂ）薄い金属膜有りおよびバリア膜有り、又は金
属膜無しおよびバリア膜有り、（ｃ）金属膜無しおよび
バリア膜無しの３つの状態を対応させて、前記３つの状
態のいずれかを判定する工程を具備することを特徴とす
る光学測定による残膜の判定方法を提供する。
【００１１】更に、本発明の別の態様は、測定光の波長
により反射率が変化する第１の金属膜と、この第１の金
属膜上に形成された絶縁膜とを含む半導体基板の、前記
絶縁膜上に第２の金属膜を堆積する工程、前記第２の金
属膜を選択的に表面から漸次除去する工程、前記半導体
基板の所定の領域に測定光を照射し、前記半導体基板か
らの反射光強度の波長による変化を測定し、反射率スペ
クトル曲線を得る工程、前記反射率スペクトル曲線を複
数の波長領域に分割し、それぞれの波長領域における前
記反射率スペクトル曲線の振幅によって、前記絶縁膜上
の所定の領域における第２の金属膜の存在の有無を判定
し、前記第２の金属膜の除去の終点を検出する工程、を
具備し、前記検出された終点に基づき前記除去を中止し
て、前記第２の金属膜の除去工程を完了することを特徴
とする半導体装置の製造方法を提供する。
により反射率が変化する第１の金属膜と、この第１の金
属膜上に形成された絶縁膜とを含む半導体基板の、前記
絶縁膜上に第２の金属膜を堆積する工程、前記第２の金
属膜を選択的に表面から漸次除去する工程、前記半導体
基板の所定の領域に測定光を照射し、前記半導体基板か
らの反射光強度の波長による変化を測定し、反射率スペ
クトル曲線を得る工程、前記反射率スペクトル曲線を複
数の波長領域に分割し、それぞれの波長領域における前
記反射率スペクトル曲線の振幅によって、前記絶縁膜上
の所定の領域における第２の金属膜の存在の有無を判定
し、前記第２の金属膜の除去の終点を検出する工程、を
具備し、前記検出された終点に基づき前記除去を中止し
て、前記第２の金属膜の除去工程を完了することを特徴
とする半導体装置の製造方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。
説明する。
【００１３】本発明の一実施形態に係る光学測定による
残膜の判定方法は、試料に測定光を照射して、試料から
の反射光強度の波長による変化を測定し、反射率スペク
トル曲線を得る工程、この反射率スペクトル曲線を複数
の波長領域に分割し、それぞれの波長領域における反射
率スペクトル曲線の振幅によって、第１の金属膜上に形
成された絶縁膜上における第２の金属膜の存在の有無を
判定する工程を具備することを特徴とする。
残膜の判定方法は、試料に測定光を照射して、試料から
の反射光強度の波長による変化を測定し、反射率スペク
トル曲線を得る工程、この反射率スペクトル曲線を複数
の波長領域に分割し、それぞれの波長領域における反射
率スペクトル曲線の振幅によって、第１の金属膜上に形
成された絶縁膜上における第２の金属膜の存在の有無を
判定する工程を具備することを特徴とする。
【００１４】このように、本実施形態に係る方法では、
単に波長領域毎に分割された反射率スペクトル曲線の振
幅によって絶縁膜上における第２の金属膜の存在の有無
を判定するものであるため、従来例のように膜厚を測定
する必要なしに、容易に、かつ短時間で判定が可能であ
る。
単に波長領域毎に分割された反射率スペクトル曲線の振
幅によって絶縁膜上における第２の金属膜の存在の有無
を判定するものであるため、従来例のように膜厚を測定
する必要なしに、容易に、かつ短時間で判定が可能であ
る。
【００１５】より具体的には、絶縁膜上における第２の
金属膜の存在の有無の判定を、それぞれの波長領域にお
ける反射率スペクトル曲線の振幅の有無または大きさ
と、絶縁膜上における第２の金属膜の存在の有無を対応
させることにより行うものである。
金属膜の存在の有無の判定を、それぞれの波長領域にお
ける反射率スペクトル曲線の振幅の有無または大きさ
と、絶縁膜上における第２の金属膜の存在の有無を対応
させることにより行うものである。
【００１６】この場合、第１の金属は、測定光の波長に
より反射率が急激に変化する金属、例えば、Ｃｕ、Ａｕ
等の有色金属であることが望ましい。第１の金属の膜厚
は、測定光が透過しない程度に十分に厚いことが必要で
ある。例えば、そのような膜厚は、約１００ｎｍ以上で
ある。
より反射率が急激に変化する金属、例えば、Ｃｕ、Ａｕ
等の有色金属であることが望ましい。第１の金属の膜厚
は、測定光が透過しない程度に十分に厚いことが必要で
ある。例えば、そのような膜厚は、約１００ｎｍ以上で
ある。
【００１７】また、本発明の一実施形態に係る光学測定
による残膜の判定方法は、第１の金属膜をＣｕ配線と
し、第２の金属膜を下地バリア膜の形成された金属膜と
し、絶縁膜上におけるこれらバリア膜および金属膜の存
在の有無を判定する方法に適用することが出来る。
による残膜の判定方法は、第１の金属膜をＣｕ配線と
し、第２の金属膜を下地バリア膜の形成された金属膜と
し、絶縁膜上におけるこれらバリア膜および金属膜の存
在の有無を判定する方法に適用することが出来る。
【００１８】この場合、反射率スペクトル曲線を、５０
０ｎｍ以下の短波長側と６５０ｎｍ以上の長波長側の波
長領域を含む複数の領域に分割し、短波長側および長波
長側における前記反射率スペクトル曲線の振幅の有無ま
たは大きさと、前記絶縁膜上における、（ａ）厚い金属
膜有り、（ｂ）薄い金属膜有りおよびバリア膜有り、又
は金属膜無しおよびバリア膜有り、（ｃ）金属膜無しお
よびバリア膜無しの３つの状態を対応させて、これら３
つの状態のいずれかを判定することが出来る。
０ｎｍ以下の短波長側と６５０ｎｍ以上の長波長側の波
長領域を含む複数の領域に分割し、短波長側および長波
長側における前記反射率スペクトル曲線の振幅の有無ま
たは大きさと、前記絶縁膜上における、（ａ）厚い金属
膜有り、（ｂ）薄い金属膜有りおよびバリア膜有り、又
は金属膜無しおよびバリア膜有り、（ｃ）金属膜無しお
よびバリア膜無しの３つの状態を対応させて、これら３
つの状態のいずれかを判定することが出来る。
【００１９】より具体的には、短波長側および長波長側
における反射率スペクトル曲線の振幅がいずれも存在し
ないか又は小さい場合に、絶縁膜上は（ａ）の状態と判
定し、短波長側および長波長側における反射率スペクト
ル曲線の振幅がいずれも存在するか又は大きい場合に、
絶縁膜上は（ｂ）の状態と判定し、短波長側における反
射率スペクトル曲線の振幅が存在するか又は大きく、長
波長側における反射率スペクトル曲線の振幅が存在しな
いか又は小さい場合に、絶縁膜上は（ｃ）の状態と判定
することができる。
における反射率スペクトル曲線の振幅がいずれも存在し
ないか又は小さい場合に、絶縁膜上は（ａ）の状態と判
定し、短波長側および長波長側における反射率スペクト
ル曲線の振幅がいずれも存在するか又は大きい場合に、
絶縁膜上は（ｂ）の状態と判定し、短波長側における反
射率スペクトル曲線の振幅が存在するか又は大きく、長
波長側における反射率スペクトル曲線の振幅が存在しな
いか又は小さい場合に、絶縁膜上は（ｃ）の状態と判定
することができる。
【００２０】このように、反射率スペクトル曲線の２つ
の波長領域のみで判定が可能であることから、より容易
に、かつより短時間での判定が可能である。
の波長領域のみで判定が可能であることから、より容易
に、かつより短時間での判定が可能である。
【００２１】本発明の一実施形態において、絶縁膜とし
ては、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、フッ素、りん
又はボロンが添加されたシリコン酸化膜、有機絶縁膜、
およびそれらの積層膜からなる群から選ばれるものを用
いることが出来る。この絶縁膜は、測定波長範囲内で吸
収が少なく実質的に透光性を有する物質からなり、波長
に伴う干渉が生じる厚さを有することが望ましい。例え
ば、そのような膜厚は、０．２〜２μｍである。
ては、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、フッ素、りん
又はボロンが添加されたシリコン酸化膜、有機絶縁膜、
およびそれらの積層膜からなる群から選ばれるものを用
いることが出来る。この絶縁膜は、測定波長範囲内で吸
収が少なく実質的に透光性を有する物質からなり、波長
に伴う干渉が生じる厚さを有することが望ましい。例え
ば、そのような膜厚は、０．２〜２μｍである。
【００２２】また、バリア膜としては、タンタル膜、窒
化タンタル膜、チタン膜、窒化チタン膜、タングステン
膜、窒化タングステン膜、およびそれらの積層膜からな
る群から選ばれるものを用いることが出来る。このバリ
ア膜は、測定波長範囲内で光が透過する範囲の厚さを有
することが望ましい。例えば、そのような膜厚は、５０
μｍである。
化タンタル膜、チタン膜、窒化チタン膜、タングステン
膜、窒化タングステン膜、およびそれらの積層膜からな
る群から選ばれるものを用いることが出来る。このバリ
ア膜は、測定波長範囲内で光が透過する範囲の厚さを有
することが望ましい。例えば、そのような膜厚は、５０
μｍである。
【００２３】本発明の他の実施形態では、上述の光学測
定による残膜の判定方法を、第２の金属膜の除去の終点
を検出するために利用した、半導体装置の製造方法に適
用される。
定による残膜の判定方法を、第２の金属膜の除去の終点
を検出するために利用した、半導体装置の製造方法に適
用される。
【００２４】第２の金属膜の除去は、ＣＭＰ（Chemical
Mechanical Polishing：化学的機械的研磨法）やＲＩ
Ｅ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）
により行うことが出来る。
Mechanical Polishing：化学的機械的研磨法）やＲＩ
Ｅ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）
により行うことが出来る。
【００２５】特に、ＣＭＰにより絶縁膜に形成された溝
および孔の少なくとも一方に金属膜を埋め込む場合のＣ
ＭＰの終点の検出に、上述の光学測定による残膜の判定
方法を効果的に利用することが出来る。
および孔の少なくとも一方に金属膜を埋め込む場合のＣ
ＭＰの終点の検出に、上述の光学測定による残膜の判定
方法を効果的に利用することが出来る。
【００２６】即ち、第２の金属膜の堆積を、絶縁膜に形
成された溝および孔の少なくとも一方を埋めるように行
い、第２の金属膜を研磨することにより、第２の金属膜
を溝および孔の少なくとも一方内に埋め込むとともに、
その外側の絶縁膜上の第２の金属膜を除去する際に、研
磨の終点を簡易にかつ短時間で検出して、ダマシン配線
を形成することが可能である。
成された溝および孔の少なくとも一方を埋めるように行
い、第２の金属膜を研磨することにより、第２の金属膜
を溝および孔の少なくとも一方内に埋め込むとともに、
その外側の絶縁膜上の第２の金属膜を除去する際に、研
磨の終点を簡易にかつ短時間で検出して、ダマシン配線
を形成することが可能である。
【００２７】以下、本発明の種々の実施例を、図面を参
照して説明する。
照して説明する。
【００２８】実施例１
Ｃｕダマシン配線の積層構造を形成する場合について、
図１を参照して説明する。図１（ａ）において、素子
（図示せず）を形成した半導体基板１０１上の絶縁膜１
０２中に、窒化タンタル（ＴａＮ）ライナー膜１０７を
介して銅（Ｃｕ）埋め込み配線１０３が形成されている
構造の上に、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜１０４と層間絶
縁膜である二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜１０５を順に
積層する。
図１を参照して説明する。図１（ａ）において、素子
（図示せず）を形成した半導体基板１０１上の絶縁膜１
０２中に、窒化タンタル（ＴａＮ）ライナー膜１０７を
介して銅（Ｃｕ）埋め込み配線１０３が形成されている
構造の上に、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜１０４と層間絶
縁膜である二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜１０５を順に
積層する。
【００２９】次いで、層間絶縁膜１０５に配線溝１０６
と、下層配線と上層配線の導通を取るプラグのための孔
（不図示）を形成した後、窒化タンタル（ＴａＮ）ライ
ナー膜１０７と銅（Ｃｕ）１０８膜を、配線溝１０６を
埋めるように積層する。その後、ＣＭＰ（化学的機械的
研磨法）により、フィールド部上（配線溝１０６外）の
銅（Ｃｕ）１０８膜および窒化タンタル（ＴａＮ）ライ
ナー膜１０７を除去し、配線溝１０６内にそれらの膜を
残し、Ｃｕ埋め込み配線１０９を形成する。
と、下層配線と上層配線の導通を取るプラグのための孔
（不図示）を形成した後、窒化タンタル（ＴａＮ）ライ
ナー膜１０７と銅（Ｃｕ）１０８膜を、配線溝１０６を
埋めるように積層する。その後、ＣＭＰ（化学的機械的
研磨法）により、フィールド部上（配線溝１０６外）の
銅（Ｃｕ）１０８膜および窒化タンタル（ＴａＮ）ライ
ナー膜１０７を除去し、配線溝１０６内にそれらの膜を
残し、Ｃｕ埋め込み配線１０９を形成する。
【００３０】この場合、ＣＭＰにより研磨が進むに従っ
て、層間絶縁膜１０５のフィールド部上は、次の３段階
に変化する。
て、層間絶縁膜１０５のフィールド部上は、次の３段階
に変化する。
【００３１】ａ）Ｃｕ膜１０８が残っている段階、
ｂ）Ｃｕ膜１０８が実質的に消失してＴａＮ膜１０７が
残っている段階、 ｃ）Ｃｕ膜１０８およびＴａＮ膜１０７が消失した段
階。
残っている段階、 ｃ）Ｃｕ膜１０８およびＴａＮ膜１０７が消失した段
階。
【００３２】図２は、ＣＭＰにおいて、層間絶縁膜１０
５のフィールド部に光２０１を照射してその反射率を測
定する様子を示す。反射率の測定は、３００〜８００ｎ
ｍの範囲で波長を変化させて行った。なお、光学測定を
行うことが可能な数十μｍ以上の広い幅のＣｕ配線１０
３上ではディッシング（へこみ）が大きく、その上方に
はＴａＮ膜１０７の残膜２０２およびＣｕ膜１０８の残
膜２０３が生じやすいため、ＣＭＰ後の残膜をモニタリ
ングするには適した場所である。
５のフィールド部に光２０１を照射してその反射率を測
定する様子を示す。反射率の測定は、３００〜８００ｎ
ｍの範囲で波長を変化させて行った。なお、光学測定を
行うことが可能な数十μｍ以上の広い幅のＣｕ配線１０
３上ではディッシング（へこみ）が大きく、その上方に
はＴａＮ膜１０７の残膜２０２およびＣｕ膜１０８の残
膜２０３が生じやすいため、ＣＭＰ後の残膜をモニタリ
ングするには適した場所である。
【００３３】ＣＭＰの進行に伴い、反射率スペクトル
は、図３に示すように変化する。なお、図３に示した反
射率は、シリコン（Ｓｉ）基板の反射率を１００％とし
て示している。
は、図３に示すように変化する。なお、図３に示した反
射率は、シリコン（Ｓｉ）基板の反射率を１００％とし
て示している。
【００３４】（ａ）の段階は、図１において層間絶縁膜
１０５上のＣｕ膜１０８が測定光が透過しない程度に厚
い状態であり、図３（ａ）に示すように、測定波長域で
は、Ｃｕバルクと同様の反射率を示す。波長５００ｎｍ
以下および６５０ｎｍ以上では周期的な振幅を確認する
ことができない。
１０５上のＣｕ膜１０８が測定光が透過しない程度に厚
い状態であり、図３（ａ）に示すように、測定波長域で
は、Ｃｕバルクと同様の反射率を示す。波長５００ｎｍ
以下および６５０ｎｍ以上では周期的な振幅を確認する
ことができない。
【００３５】（ｂ）の段階は、Ｃｕ膜１０８が測定光が
透過する程度に薄いか、もしくはＣｕ膜１０８が除去さ
れていて、換言すればＣｕ膜１０８が実質的に残ってお
らず、ＴａＮ膜１０７が残っている状態であり、図３
（ｂ）に示すように、測定波長域全域で振幅が存在す
る。
透過する程度に薄いか、もしくはＣｕ膜１０８が除去さ
れていて、換言すればＣｕ膜１０８が実質的に残ってお
らず、ＴａＮ膜１０７が残っている状態であり、図３
（ｂ）に示すように、測定波長域全域で振幅が存在す
る。
【００３６】（ｃ）の段階は、Ｃｕ膜１０８およびＴａ
Ｎ膜１０７が残っていない状態であり、図３（ｂ）に示
すように、波長５００ｎｍ以下では振幅を確認すること
ができるが、波長６５０ｎｍ以上では振幅が存在しな
い。
Ｎ膜１０７が残っていない状態であり、図３（ｂ）に示
すように、波長５００ｎｍ以下では振幅を確認すること
ができるが、波長６５０ｎｍ以上では振幅が存在しな
い。
【００３７】以上の結果をまとめると、下記表１に示す
ような判断を行うことが出来る。
ような判断を行うことが出来る。
【００３８】
【表１】
【００３９】即ち、波長５００ｎｍ以下（短波長側）お
よび波長６５０ｎｍ以上（長波長側）の双方で振幅がな
い場合には、「Ｃｕ残りもＢＭ残りも存在する」と判断
することが出来、同様に、波長５００ｎｍ以下（短波長
側）および波長６５０ｎｍ以上（長波長側）の双方で振
幅がある場合には、「Ｃｕ残りは実質的にないが、ＢＭ
残りはある」、波長５００ｎｍ以下（短波長側）では振
幅はあるが、波長６５０ｎｍ以上（長波長側）では振幅
がない場合には、「Ｃｕ残りもＢＭ残りも存在しない」
と判断することが出来る。
よび波長６５０ｎｍ以上（長波長側）の双方で振幅がな
い場合には、「Ｃｕ残りもＢＭ残りも存在する」と判断
することが出来、同様に、波長５００ｎｍ以下（短波長
側）および波長６５０ｎｍ以上（長波長側）の双方で振
幅がある場合には、「Ｃｕ残りは実質的にないが、ＢＭ
残りはある」、波長５００ｎｍ以下（短波長側）では振
幅はあるが、波長６５０ｎｍ以上（長波長側）では振幅
がない場合には、「Ｃｕ残りもＢＭ残りも存在しない」
と判断することが出来る。
【００４０】この場合、図４に示すようなフローチャー
トに従って判断を行うことが出来る。即ち、まず長波長
側で振幅があるかないかを判別し、ある場合には、「Ｃ
ｕ残りはないが、ＢＭ残りはある」と判断し、ない場合
には、次に、短波長側で振幅があるかないかを判別し、
ある場合には、「Ｃｕ残りもＢＭ残りもない」と判断
し、ない場合には「Ｃｕ残りもＢＭ残りもある」と判断
することが出来る。
トに従って判断を行うことが出来る。即ち、まず長波長
側で振幅があるかないかを判別し、ある場合には、「Ｃ
ｕ残りはないが、ＢＭ残りはある」と判断し、ない場合
には、次に、短波長側で振幅があるかないかを判別し、
ある場合には、「Ｃｕ残りもＢＭ残りもない」と判断
し、ない場合には「Ｃｕ残りもＢＭ残りもある」と判断
することが出来る。
【００４１】以上のことより、判断の指標として、長波
長側と短波長側の波長領域において波長に対する反射率
の変化をプロットして得た曲線の振幅を用いることによ
って、Ｃｕ膜残りおよびバリアメタル膜残りを簡単に判
断することが可能であることがわかる。
長側と短波長側の波長領域において波長に対する反射率
の変化をプロットして得た曲線の振幅を用いることによ
って、Ｃｕ膜残りおよびバリアメタル膜残りを簡単に判
断することが可能であることがわかる。
【００４２】図５は、以上説明した方法によりＣＭＰ後
の膜残りを判定する装置を模式的に示す図である。ＣＭ
Ｐ後の膜残りはパターン密度や下地の段差などに起因し
て不均一になる場合があるが、図５に示す測定点（ａ）
のように、測定している点にＣｕ膜残りもＴａＮ膜残り
もない場合、膜残りを見落とす場合がある。膜残りの見
落としを少なくするためには、複数点で測定を行うこと
が望ましい。
の膜残りを判定する装置を模式的に示す図である。ＣＭ
Ｐ後の膜残りはパターン密度や下地の段差などに起因し
て不均一になる場合があるが、図５に示す測定点（ａ）
のように、測定している点にＣｕ膜残りもＴａＮ膜残り
もない場合、膜残りを見落とす場合がある。膜残りの見
落としを少なくするためには、複数点で測定を行うこと
が望ましい。
【００４３】従来、メタル残膜判定は各層の膜厚値を求
めて行なっていた。この膜厚計算は、各層の膜厚をそれ
ぞれ変化させて計算で求めたスペクトルを測定スペクト
ルとフィッティングさせ、もっとも一致したときの膜厚
値を採用するという手順で行なわれている。そのため、
膜厚を求める膜種の数と膜厚の計算範囲が多くなるほ
ど、計算時間がかかってしまう。従って、複数点で従来
の残膜判定法で膜厚計算を行うには非常に時間がかか
る。しかし、本実施例における残膜判定法では、長波長
側と短波長側における反射率曲線の振幅の有無といっ
た、少なくとも２つの指標で判断を行なえばよいので、
従来法のような膨大な計算が不要である。また、膜残り
検査だけを行うには正確な膜厚値の決定は不要であるの
で、本実施例の方法はＣＭＰのように広い領域を研磨す
る場合、すなわち多くの測定点で膜残りを判定するには
非常に有効な方法であることがわかる。
めて行なっていた。この膜厚計算は、各層の膜厚をそれ
ぞれ変化させて計算で求めたスペクトルを測定スペクト
ルとフィッティングさせ、もっとも一致したときの膜厚
値を採用するという手順で行なわれている。そのため、
膜厚を求める膜種の数と膜厚の計算範囲が多くなるほ
ど、計算時間がかかってしまう。従って、複数点で従来
の残膜判定法で膜厚計算を行うには非常に時間がかか
る。しかし、本実施例における残膜判定法では、長波長
側と短波長側における反射率曲線の振幅の有無といっ
た、少なくとも２つの指標で判断を行なえばよいので、
従来法のような膨大な計算が不要である。また、膜残り
検査だけを行うには正確な膜厚値の決定は不要であるの
で、本実施例の方法はＣＭＰのように広い領域を研磨す
る場合、すなわち多くの測定点で膜残りを判定するには
非常に有効な方法であることがわかる。
【００４４】実施例２
実施例１と同様の構造を有するウエハ（半導体基板上に
膜を積層した構造）のＣｕ膜のＣＭＰの最中に、その場
（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で反射率を測定するために、本実施
形態の手法を用いた例を示す。
膜を積層した構造）のＣｕ膜のＣＭＰの最中に、その場
（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で反射率を測定するために、本実施
形態の手法を用いた例を示す。
【００４５】この方法は、図６に示すようなＣＭＰ装置
を用いるものである。このＣＭＰ装置は、次のように構
成されている。即ち、ターンテーブル６０１上に研磨パ
ッド６０３が設けられ、その上にキャリア６０７により
保持されたウエハ６０５が被研磨面を下に向けて配置さ
れる。研磨パッド６０３の上方にはスラリー供給ノズル
６０９があって、このスラリー供給ノズル６０９から供
給された研磨スラリー６０６により、ウエハ６０５の研
磨が行われる。この研磨中に、測定光６０８がウエハ６
０５に照射され、その反射光を、研磨パッド６０３に設
けた光学窓６０４を通して、ターンテーブル６０１の下
に設置した光学ヘッド６０２により検出して、反射率を
測定するものである。なお、図６（ａ）は斜視図、
（ｂ）は平面図、（ｃ）は断面図である。
を用いるものである。このＣＭＰ装置は、次のように構
成されている。即ち、ターンテーブル６０１上に研磨パ
ッド６０３が設けられ、その上にキャリア６０７により
保持されたウエハ６０５が被研磨面を下に向けて配置さ
れる。研磨パッド６０３の上方にはスラリー供給ノズル
６０９があって、このスラリー供給ノズル６０９から供
給された研磨スラリー６０６により、ウエハ６０５の研
磨が行われる。この研磨中に、測定光６０８がウエハ６
０５に照射され、その反射光を、研磨パッド６０３に設
けた光学窓６０４を通して、ターンテーブル６０１の下
に設置した光学ヘッド６０２により検出して、反射率を
測定するものである。なお、図６（ａ）は斜視図、
（ｂ）は平面図、（ｃ）は断面図である。
【００４６】この方法では、パターニングされたウエハ
上の所定の構造の場所を特定した測定はできず、測定時
間の間に光学ヘッド６０２上を通過した部分の平均化さ
れた反射光強度が出力される。しかし、Ｃｕ膜のＣＭＰ
の初期段階は、埋め込み配線部のみならず、フィールド
部上もＣｕ膜で覆われているため、多少の段差による反
射率の変動はあるが、ウエハ全面がＣｕバルクと同様の
反射率になる。従って、Ｃｕ膜が研磨の初期段階のウエ
ハ６０５の全面を覆っている場合には、研磨スラリー６
０６などによる散乱の影響はあるが、実施例１の図３
（ａ）に示したように、波長５００ｎｍ以下および波長
６５０ｎｍ以上で波長に対する反射率曲線の振幅が小さ
い（ない）状態となる。
上の所定の構造の場所を特定した測定はできず、測定時
間の間に光学ヘッド６０２上を通過した部分の平均化さ
れた反射光強度が出力される。しかし、Ｃｕ膜のＣＭＰ
の初期段階は、埋め込み配線部のみならず、フィールド
部上もＣｕ膜で覆われているため、多少の段差による反
射率の変動はあるが、ウエハ全面がＣｕバルクと同様の
反射率になる。従って、Ｃｕ膜が研磨の初期段階のウエ
ハ６０５の全面を覆っている場合には、研磨スラリー６
０６などによる散乱の影響はあるが、実施例１の図３
（ａ）に示したように、波長５００ｎｍ以下および波長
６５０ｎｍ以上で波長に対する反射率曲線の振幅が小さ
い（ない）状態となる。
【００４７】しかし、フィールド部のＣｕ膜がなくなっ
てくると、反射率曲線の振幅が観測され始める。実施例
１のように、Ｃｕ配線上のみの反射率を測定する場合に
比べて、明瞭なスペクトルの変化は現れないが、２つの
波長領域での反射光曲線の振幅の大きさにより、全面に
Ｃｕ膜やバリアメタル膜が存在していないことを判定す
ることが出来るので、研磨終点の検出への利用が可能に
なる。
てくると、反射率曲線の振幅が観測され始める。実施例
１のように、Ｃｕ配線上のみの反射率を測定する場合に
比べて、明瞭なスペクトルの変化は現れないが、２つの
波長領域での反射光曲線の振幅の大きさにより、全面に
Ｃｕ膜やバリアメタル膜が存在していないことを判定す
ることが出来るので、研磨終点の検出への利用が可能に
なる。
【００４８】実施例３
本実施例では、銅（Ｃｕ）ダマシン配線上にアルミパッ
ドを形成する場合について、図７を参照して説明する。
素子（図示せず）が形成された半導体基板７０１上の絶
縁膜７０２中に、窒化タンタル（ＴａＮ）ライナー膜７
００を介して銅（Ｃｕ）埋め込み配線７０３が形成され
ている。このような構造上に、窒化シリコン（ＳｉＮ）
膜７０４および層間絶縁膜である二酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2 ）膜７０５を順に積層する。次いで、層間絶縁膜７
０５にパターニングを施し、開口７０６を形成する。
ドを形成する場合について、図７を参照して説明する。
素子（図示せず）が形成された半導体基板７０１上の絶
縁膜７０２中に、窒化タンタル（ＴａＮ）ライナー膜７
００を介して銅（Ｃｕ）埋め込み配線７０３が形成され
ている。このような構造上に、窒化シリコン（ＳｉＮ）
膜７０４および層間絶縁膜である二酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2 ）膜７０５を順に積層する。次いで、層間絶縁膜７
０５にパターニングを施し、開口７０６を形成する。
【００４９】次に、開口７０６内を含む層間絶縁膜７０
５上に、バリアメタルであるタンタル（Ｔａ）膜７０７
およびアルミ（Ａｌ）膜７０８を成膜する。その後、全
面にレジスト膜を形成し、このレジスト膜に対し、Ａｌ
パッドとなる部分にレジスト７０９を残すようにパター
ニングを施す（図７（ａ））。
５上に、バリアメタルであるタンタル（Ｔａ）膜７０７
およびアルミ（Ａｌ）膜７０８を成膜する。その後、全
面にレジスト膜を形成し、このレジスト膜に対し、Ａｌ
パッドとなる部分にレジスト７０９を残すようにパター
ニングを施す（図７（ａ））。
【００５０】そして、レジスト７０９をマスクとして用
いて、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により、Ａｌ膜
７０８およびＴａ膜７０７を選択的に除去する。ＲＩＥ
が進むに従って、（ａ）Ａｌ膜７０８が残っている段
階、（ｂ）Ａｌ膜７０８が消失してＴａ膜７０７が残る
段階を経て、（ｃ）Ａｌ膜７０８およびＴａ膜７０７も
消失する段階となる。
いて、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により、Ａｌ膜
７０８およびＴａ膜７０７を選択的に除去する。ＲＩＥ
が進むに従って、（ａ）Ａｌ膜７０８が残っている段
階、（ｂ）Ａｌ膜７０８が消失してＴａ膜７０７が残る
段階を経て、（ｃ）Ａｌ膜７０８およびＴａ膜７０７も
消失する段階となる。
【００５１】下層Ｃｕ配線７０３上の層間絶縁膜７０５
に光８００を照射して、３５０〜８００ｎｍの波長範囲
で波長を変えて反射率を測定した。その結果、ＲＩＥの
進行に伴い、図８に示す３つの反射率スペクトルが得ら
れた。そのうち、反射率スペクトル（ａ）は上記段階
（ａ）に、反射率スペクトル（ｂ）は上記段階（ｂ）
に、反射率スペクトル（ｃ）は上記段階（ｃ）に、それ
ぞれ対応する。なお、図８に示す反射率は、Ｓｉ基板の
反射率を１００％として示している。
に光８００を照射して、３５０〜８００ｎｍの波長範囲
で波長を変えて反射率を測定した。その結果、ＲＩＥの
進行に伴い、図８に示す３つの反射率スペクトルが得ら
れた。そのうち、反射率スペクトル（ａ）は上記段階
（ａ）に、反射率スペクトル（ｂ）は上記段階（ｂ）
に、反射率スペクトル（ｃ）は上記段階（ｃ）に、それ
ぞれ対応する。なお、図８に示す反射率は、Ｓｉ基板の
反射率を１００％として示している。
【００５２】段階（ａ）は、層間絶縁膜８０５上のＡｌ
膜７０８が厚く存在する状態であり、測定波長域では、
Ａｌバルクと同様の反射率を示す。短波長側および長波
長側では、周期的な振幅を確認することが出来ない。
膜７０８が厚く存在する状態であり、測定波長域では、
Ａｌバルクと同様の反射率を示す。短波長側および長波
長側では、周期的な振幅を確認することが出来ない。
【００５３】段階（ｂ）は、Ａｌ膜７０８が除去されて
実質的に残っておらず、Ｔａ膜７０７が残っている状態
であり、測定波長域全域で振幅が存在する。
実質的に残っておらず、Ｔａ膜７０７が残っている状態
であり、測定波長域全域で振幅が存在する。
【００５４】段階（ｃ）は、Ａｌ膜７０８およびＴａ膜
７０７が残っていない状態であり、波長５００ｎｍ以下
では振幅が確認できるが、それを越える波長領域（６５
０ｎｍ以上）では振幅が存在しない。
７０７が残っていない状態であり、波長５００ｎｍ以下
では振幅が確認できるが、それを越える波長領域（６５
０ｎｍ以上）では振幅が存在しない。
【００５５】以上のように、本実施例においても、実施
例１と同様、反射率スペクトル曲線の振幅を用いて、図
４のフローチャートや表１の判定表を適用することによ
って、Ａｌ膜およびバリアメタル膜の残りの判断を容易
に行うことが可能である。
例１と同様、反射率スペクトル曲線の振幅を用いて、図
４のフローチャートや表１の判定表を適用することによ
って、Ａｌ膜およびバリアメタル膜の残りの判断を容易
に行うことが可能である。
【００５６】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よると、複雑な光学モデルの計算が不要になる、精密な
光学測定の必要がない、判定時間の短縮が可能になる、
多点のメタル残膜の判定がリアルタイムで可能になると
いう種々の利点を有する光学測定による残膜の判定方法
が提供される。
よると、複雑な光学モデルの計算が不要になる、精密な
光学測定の必要がない、判定時間の短縮が可能になる、
多点のメタル残膜の判定がリアルタイムで可能になると
いう種々の利点を有する光学測定による残膜の判定方法
が提供される。
【図１】実施例１に係るＣｕダマシン配線の形成工程を
示す断面図。
示す断面図。
【図２】実施例１に係るＣｕダマシン配線の形成工程に
おける金属膜残りの判定を説明する断面図。
おける金属膜残りの判定を説明する断面図。
【図３】実施例１におけるＣＭＰの進行に伴って変化す
る反射率スペクトルを示す特性図。
る反射率スペクトルを示す特性図。
【図４】ＣＭＰにおける金属膜残りを判定するためのフ
ローチャート図。
ローチャート図。
【図５】ＣＭＰにおける金属膜残りの測定装置を示す模
式図。
式図。
【図６】実施例２における、Ｃｕ膜のＣＭＰの最中に反
射率の測定するためのｉｎ−ｓｉｔｕ反射率測定装置を
示す図。
射率の測定するためのｉｎ−ｓｉｔｕ反射率測定装置を
示す図。
【図７】実施例３に係る銅（Ｃｕ）ダマシン配線上方の
アルミパッドの形成工程における金属膜残りの判定を説
明する断面図。
アルミパッドの形成工程における金属膜残りの判定を説
明する断面図。
【図８】実施例３におけるＡｌパッド形成の際のＣＭＰ
の進行に伴って変化する反射率スペクトルを示す特性
図。
の進行に伴って変化する反射率スペクトルを示す特性
図。
１０１・・・半導体基板、１０２・・・絶縁膜、１０３・・・Ｃ
ｕ埋め込み配線（下層）、１０４・・・窒化シリコン（Ｓ
ｉＮ）膜、１０５・・・層間絶縁膜（二酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ2 ））膜、１０６・・・配線溝（上層）、１０７・・・窒
化タンタル（ＴａＮ）ライナー、１０８・・・銅（Ｃ
ｕ）、１０９・・・Ｃｕ埋め込み配線（上層）、２０１・・・
測定光、２０２・・・ＴａＮ残り、２０３・・・Ｃｕ残り、６
０１・・・ターンテーブル、６０２・・・光学ヘッド、６０３
・・・研磨パッド、６０４・・・光学窓、６０５・・・ウエハ
ー、６０６・・・研磨スラリー、６０７・・・キャリア、６０
８・・・測定光、６０９・・・スラリー供給ノズル、７００・・
・窒化タンタル（ＴａＮ）ライナー、７０１・・・半導体基
板、７０２・・・絶縁膜、７０３・・・Ｃｕ埋め込み配線、７
０４・・・窒化シリコン（ＳｉＮ）膜、７０５・・・層間絶縁
膜（二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ））膜、７０６・・・開口、
７０７・・・タンタル（Ｔａ）ライナー、７０８・・・Ａｌパ
ッド、７０９・・・レジスト、８００・・・測定光。
ｕ埋め込み配線（下層）、１０４・・・窒化シリコン（Ｓ
ｉＮ）膜、１０５・・・層間絶縁膜（二酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ2 ））膜、１０６・・・配線溝（上層）、１０７・・・窒
化タンタル（ＴａＮ）ライナー、１０８・・・銅（Ｃ
ｕ）、１０９・・・Ｃｕ埋め込み配線（上層）、２０１・・・
測定光、２０２・・・ＴａＮ残り、２０３・・・Ｃｕ残り、６
０１・・・ターンテーブル、６０２・・・光学ヘッド、６０３
・・・研磨パッド、６０４・・・光学窓、６０５・・・ウエハ
ー、６０６・・・研磨スラリー、６０７・・・キャリア、６０
８・・・測定光、６０９・・・スラリー供給ノズル、７００・・
・窒化タンタル（ＴａＮ）ライナー、７０１・・・半導体基
板、７０２・・・絶縁膜、７０３・・・Ｃｕ埋め込み配線、７
０４・・・窒化シリコン（ＳｉＮ）膜、７０５・・・層間絶縁
膜（二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ））膜、７０６・・・開口、
７０７・・・タンタル（Ｔａ）ライナー、７０８・・・Ａｌパ
ッド、７０９・・・レジスト、８００・・・測定光。
【手続補正書】
【提出日】平成１５年５月１６日（２００３．５．１
６）
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】また、バリア膜としては、タンタル膜、窒
化タンタル膜、チタン膜、窒化チタン膜、タングステン
膜、窒化タングステン膜、およびそれらの積層膜からな
る群から選ばれるものを用いることが出来る。このバリ
ア膜は、測定波長範囲内で光が透過する範囲の厚さを有
することが望ましい。例えば、そのような膜厚は、５０
ｎｍである。
化タンタル膜、チタン膜、窒化チタン膜、タングステン
膜、窒化タングステン膜、およびそれらの積層膜からな
る群から選ばれるものを用いることが出来る。このバリ
ア膜は、測定波長範囲内で光が透過する範囲の厚さを有
することが望ましい。例えば、そのような膜厚は、５０
ｎｍである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係るＣｕダマシン配線の形成工程を
示す断面図。
示す断面図。
【図２】実施例１に係るＣｕダマシン配線の形成工程に
おける金属膜残りの判定を説明する断面図。
おける金属膜残りの判定を説明する断面図。
【図３】実施例１におけるＣＭＰの進行に伴って変化す
る反射率スペクトルを示す特性図。
る反射率スペクトルを示す特性図。
【図４】ＣＭＰにおける金属膜残りを判定するためのフ
ローチャート図。
ローチャート図。
【図５】ＣＭＰにおける金属膜残りの測定装置を示す模
式図。
式図。
【図６】実施例２における、Ｃｕ膜のＣＭＰの最中に反
射率の測定するためのｉｎ−ｓｉｔｕ反射率測定装置を
示す図。
射率の測定するためのｉｎ−ｓｉｔｕ反射率測定装置を
示す図。
【図７】実施例３に係る銅（Ｃｕ）ダマシン配線上方の
アルミパッドの形成工程における金属膜残りの判定を説
明する断面図。
アルミパッドの形成工程における金属膜残りの判定を説
明する断面図。
【図８】実施例３におけるＡｌパッド形成の際のＲＩＥ
の進行に伴って変化する反射率スペクトルを示す特性
図。
の進行に伴って変化する反射率スペクトルを示す特性
図。
【符号の説明】
１０１・・・半導体基板、１０２・・・絶縁膜、１０３・・・Ｃ
ｕ埋め込み配線（下層）、１０４・・・窒化シリコン（Ｓ
ｉＮ）膜、１０５・・・層間絶縁膜（二酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ2 ））膜、１０６・・・配線溝（上層）、１０７・・・窒
化タンタル（ＴａＮ）ライナー、１０８・・・銅（Ｃ
ｕ）、１０９・・・Ｃｕ埋め込み配線（上層）、２０１・・・
測定光、２０２・・・ＴａＮ残り、２０３・・・Ｃｕ残り、６
０１・・・ターンテーブル、６０２・・・光学ヘッド、６０３
・・・研磨パッド、６０４・・・光学窓、６０５・・・ウエハ
ー、６０６・・・研磨スラリー、６０７・・・キャリア、６０
８・・・測定光、６０９・・・スラリー供給ノズル、７００・・
・窒化タンタル（ＴａＮ）ライナー、７０１・・・半導体基
板、７０２・・・絶縁膜、７０３・・・Ｃｕ埋め込み配線、７
０４・・・窒化シリコン（ＳｉＮ）膜、７０５・・・層間絶縁
膜（二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ））膜、７０６・・・開口、
７０７・・・タンタル（Ｔａ）ライナー、７０８・・・Ａｌパ
ッド、７０９・・・レジスト、８００・・・測定光。
ｕ埋め込み配線（下層）、１０４・・・窒化シリコン（Ｓ
ｉＮ）膜、１０５・・・層間絶縁膜（二酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ2 ））膜、１０６・・・配線溝（上層）、１０７・・・窒
化タンタル（ＴａＮ）ライナー、１０８・・・銅（Ｃ
ｕ）、１０９・・・Ｃｕ埋め込み配線（上層）、２０１・・・
測定光、２０２・・・ＴａＮ残り、２０３・・・Ｃｕ残り、６
０１・・・ターンテーブル、６０２・・・光学ヘッド、６０３
・・・研磨パッド、６０４・・・光学窓、６０５・・・ウエハ
ー、６０６・・・研磨スラリー、６０７・・・キャリア、６０
８・・・測定光、６０９・・・スラリー供給ノズル、７００・・
・窒化タンタル（ＴａＮ）ライナー、７０１・・・半導体基
板、７０２・・・絶縁膜、７０３・・・Ｃｕ埋め込み配線、７
０４・・・窒化シリコン（ＳｉＮ）膜、７０５・・・層間絶縁
膜（二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ））膜、７０６・・・開口、
７０７・・・タンタル（Ｔａ）ライナー、７０８・・・Ａｌパ
ッド、７０９・・・レジスト、８００・・・測定光。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G059 AA05 BB16 CC03 DD12 EE02
EE10 EE12 FF01 GG10 HH01
HH02 JJ11 JJ22
5F033 HH08 HH11 HH18 HH19 HH21
HH32 HH33 HH34 JJ08 JJ21
KK11 KK18 KK19 KK21 KK32
KK33 KK34 MM01 MM05 MM12
MM13 QQ08 QQ13 QQ37 QQ48
RR04 RR06 RR11 RR13 RR14
RR15 RR21 TT01 VV07 XX21
XX37
Claims (11)
- 【請求項１】測定光の波長により反射率が変化する第１
の金属膜と、この第１の金属膜上に形成された絶縁膜と
を含む試料の、前記絶縁膜上における第２の金属膜の存
在の有無を判定する方法であって、 前記試料に測定光を照射し、試料からの反射光強度の波
長による変化を測定し、反射率スペクトル曲線を得る工
程、 前記反射率スペクトル曲線を複数の波長領域に分割し、
それぞれの波長領域における前記反射率スペクトル曲線
の振幅によって、前記絶縁膜上における第２の金属膜の
存在の有無を判定する工程を具備することを特徴とする
光学測定による残膜の判定方法。 - 【請求項２】前記絶縁膜上における第２の金属膜の存在
の有無の判定は、前記それぞれの波長領域における反射
率スペクトル曲線の振幅の有無または大きさと、前記絶
縁膜上における第２の金属膜の存在の有無を対応させる
ことにより行うことを特徴とする請求項１に記載の光学
測定による残膜の判定方法。 - 【請求項３】前記第１の金属は、ＣｕおよびＡｕからな
る群から選ばれた有色金属であることを特徴とする請求
項１または２に記載の光学測定による残膜の判定方法。 - 【請求項４】Ｃｕ配線と、このＣｕ配線上に形成された
絶縁膜とを含む半導体基板の、前記絶縁膜上におけるバ
リア膜および金属膜の存在の有無を判定する方法であっ
て、 前記Ｃｕ配線上の半導体基板面に測定光を照射し、半導
体基板からの反射光強度の波長による変化を測定し、反
射率スペクトル曲線を得る工程、 前記反射率スペクトル曲線を、５００ｎｍ以下の短波長
側と６５０ｎｍ以上の長波長側の波長領域を含む複数の
領域に分割し、前記短波長側および長波長側における前
記反射率スペクトル曲線の振幅の有無または大きさと、
前記絶縁膜上における、（ａ）厚い金属膜有り、（ｂ）
薄い金属膜有りおよびバリア膜有り、又は金属膜無しお
よびバリア膜有り、（ｃ）金属膜無しおよびバリア膜無
しの３つの状態を対応させて、前記３つの状態のいずれ
かを判定する工程を具備することを特徴とする光学測定
による残膜の判定方法。 - 【請求項５】前記短波長側および長波長側における前記
反射率スペクトル曲線の振幅がいずれも存在しないか又
は小さい場合に、絶縁膜上は（ａ）の状態と判定し、前
記短波長側および長波長側における前記反射率スペクト
ル曲線の振幅がいずれも存在するか又は大きい場合に、
絶縁膜上は（ｂ）の状態と判定し、前記短波長側におけ
る前記反射率スペクトル曲線の振幅が存在するか又は大
きく、前記長波長側における前記反射率スペクトル曲線
の振幅が存在しないか又は小さい場合に、絶縁膜上は
（ｃ）の状態と判定することを特徴とする請求項４に記
載の光学測定による残膜の判定方法。 - 【請求項６】前記絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコン
窒化膜、フッ素、りん又はボロンが添加されたシリコン
酸化膜、有機絶縁膜、およびそれらの積層膜からなる群
から選ばれることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
に記載の光学測定による残膜の判定方法。 - 【請求項７】前記バリア膜は、タンタル膜、窒化タンタ
ル膜、チタン膜、窒化チタン膜、タングステン膜、窒化
タングステン膜、およびそれらの積層膜からなる群から
選ばれることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記
載の光学測定による残膜の判定方法。 - 【請求項８】前記バリア膜は、測定波長範囲内で光が透
過する範囲の厚さを有することを特徴とする請求項４〜
７のいずれかに記載の光学測定による残膜の判定方法。 - 【請求項９】前記絶縁膜は、測定波長範囲内で透光性を
有するとともに、波長に伴う干渉が生じる厚さを有する
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光学
測定による残膜の判定方法。 - 【請求項１０】測定光の波長により反射率が変化する第
１の金属膜と、この第１の金属膜上に形成された絶縁膜
とを含む半導体基板の、前記絶縁膜上に第２の金属膜を
堆積する工程、 前記第２の金属膜を選択的に表面から漸次除去する工
程、 前記半導体基板の所定の領域に測定光を照射し、前記半
導体基板からの反射光強度の波長による変化を測定し、
反射率スペクトル曲線を得る工程、 前記反射率スペクトル曲線を複数の波長領域に分割し、
それぞれの波長領域における前記反射率スペクトル曲線
の振幅によって、前記絶縁膜上の所定の領域における第
２の金属膜の存在の有無を判定し、前記第２の金属膜の
除去の終点を検出する工程、を具備し、 前記検出された終点に基づき前記除去を中止して、前記
第２の金属膜の除去工程を完了することを特徴とする半
導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】前記絶縁膜には溝および孔の少なくとも
一方が形成されており、前記第２の金属膜の堆積は、前
記溝および孔の少なくとも一方を埋めるように行われ、
前記第２の金属膜の除去は、研磨により、前記第２の金
属膜を前記溝および孔の少なくとも一方内に埋め込むと
ともに、その外側の前記絶縁膜上の第２の金属膜を除去
するように行われることを特徴とする請求項１０に記載
の半導体装置の製造方法。
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