JP2016174121A - Method of manufacturing semiconductor device, film formation device, and cmp device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device, film formation device, and cmp device Download PDF

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裕一 早崎
Yuichi Hayazaki
裕一 早崎
真史 三浦
Masashi Miura
真史 三浦
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of controlling a film thickness to such a value that variation in transmissivity of light can be suppressed.SOLUTION: A method of manufacturing a semiconductor device includes the steps of: (a) forming a photodiode 17 on a semiconductor wafer 15; (b) forming a film on the photodiode, irradiating the photodiode with light via the film, measuring current generated at the photodiode, and repeatedly performing the film formation and the measurement; (c) deciding a timing when the film formation is terminated on the basis of a result of the measurement; and (d) terminating the film formation at the timing decided at the step (c).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、成膜装置及びCMP装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method, a film forming apparatus, and a CMP apparatus.

図5は、フォトダイオード上に形成された膜(フォドダイオードへの光路となる膜)の膜厚とその膜の光の透過率との関係を模式的に示す図である。   FIG. 5 is a diagram schematically showing the relationship between the film thickness of a film (film serving as an optical path to the photodiode) formed on the photodiode and the light transmittance of the film.

フォトダイオードの光学特性(明偏差など)は、光路となる膜(層間膜や保護膜)の膜厚ばらつきに非常に敏感である。その理由は、光路膜の膜厚がばらつくことにより光の透過率が変動するからである。そして、光路膜の膜厚ばらつきによって特性ズレや歩留り低下の大きな要因となる。   The optical characteristics (such as light deviation) of the photodiode are very sensitive to variations in the thickness of the film (interlayer film or protective film) serving as an optical path. The reason is that the light transmittance varies as the film thickness of the optical path film varies. And, the variation in film thickness of the optical path film is a major factor in characteristic deviation and yield reduction.

詳細には、図5に示すように光路となる膜の透過率は膜厚に対して周期的な依存性をもつ。このため、膜厚ばらつきに対する影響を極力抑え、安定した特性(歩留り)を得るためには、その周期カーブの山または谷の膜厚となるように調整し、膜形成することが重要である。   Specifically, as shown in FIG. 5, the transmittance of the film serving as the optical path has a periodic dependence on the film thickness. For this reason, in order to suppress the influence on the film thickness variation as much as possible and to obtain a stable characteristic (yield), it is important to adjust the film thickness so that the film has a peak or valley film thickness of the periodic curve.

但し、光路となる膜は多くの場合、多種多様な積層構造であり各層ごとに膜厚ばらつきが存在し、この周期カーブは各層の膜厚(ばらつき)にも影響を受け変動する。   However, in many cases, the film serving as the optical path has a wide variety of laminated structures, and there is a variation in film thickness for each layer, and this periodic curve is affected by the film thickness (variation) of each layer and fluctuates.

また、この周期カーブは対象となる光源の波長によっても変化するため、図6に示すように波長が異なる複数の光源(例:Red/Green/Blue)を有する場合、それぞれが独立した周期カーブを描く。さらに、ウエハー間やウエハー面内の膜厚ばらつきも存在する。   Further, since this periodic curve also changes depending on the wavelength of the target light source, as shown in FIG. 6, when there are a plurality of light sources having different wavelengths (eg, Red / Green / Blue), each has an independent periodic curve. Draw. Furthermore, there are film thickness variations between wafers and within the wafer surface.

一方、事前にモニター基板を用いて多層膜の光学特性を測定することで、膜厚を制御することが特許文献1に開示されている。
しかし、上述したような多くのばらつき要因に対して、従来のようなモニターやシミュレーション等での膜厚調整では、光学特性に対して適した膜厚へ調整し、歩留り良く安定的に量産することは非常に困難である。
On the other hand, Patent Document 1 discloses that the film thickness is controlled by measuring optical characteristics of a multilayer film in advance using a monitor substrate.
However, for many of the above-mentioned variation factors, film thickness adjustment by conventional monitors and simulations, etc. should be adjusted to a film thickness suitable for the optical characteristics and stably mass-produced with good yield. Is very difficult.

つまり、事前にモニター基板を用いて多層膜の光学特性を測定しても、膜の成膜時または研磨時に直接、その膜の光学特性を測定するわけではないため、光の透過率が変動する様々な要因に対して十分に膜厚を制御することは困難である。   In other words, even if the optical characteristics of the multilayer film are measured using a monitor substrate in advance, the optical characteristics of the film are not directly measured at the time of film formation or polishing, so the light transmittance varies. It is difficult to sufficiently control the film thickness for various factors.

特開平7−34247号公報JP 7-34247 A

本発明の幾つかの態様は、膜の成膜時または研磨時に直接、その膜の光学特性を測定することで、光の透過率の変動を抑制できる膜厚に制御する半導体装置の製造方法に関連している。
また、本発明の幾つかの態様は、膜の成膜時に直接、その膜の光学特性を測定できる成膜装置に関連している。
また、本発明の幾つかの態様は、膜の研磨時に直接、その膜の光学特性を測定できるCMP装置に関連している。
Some aspects of the present invention provide a method for manufacturing a semiconductor device in which the optical characteristics of a film are directly measured during film formation or polishing, thereby controlling the film thickness so that fluctuations in light transmittance can be suppressed. Related.
In addition, some aspects of the present invention relate to a film forming apparatus that can directly measure the optical characteristics of a film when the film is formed.
Some aspects of the invention also relate to a CMP apparatus that can directly measure the optical properties of the film during polishing of the film.

本発明の一態様は、半導体ウエハーにフォトダイオードを形成する工程(a)と、前記フォトダイオード上に膜を成膜し、前記フォトダイオードに前記膜を通して光を照射し、前記フォトダイオードで発生する電流を測定し、前記成膜と前記測定を繰り返し行う工程(b)と、前記測定の結果に基づいて前記成膜を終了する時期を決める工程(c)と、前記工程(c)により決められた時期に前記成膜を終了させる工程(d)と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。   One embodiment of the present invention includes a step (a) of forming a photodiode on a semiconductor wafer, forming a film on the photodiode, irradiating the photodiode with light through the film, and generating the photodiode. A step (b) of measuring current and repeating the film formation and the measurement, a step (c) of deciding when to end the film formation based on a result of the measurement, and a step (c). And a step (d) of terminating the film formation at another time.

上記本発明の一態様によれば、膜の成膜時に直接、その膜の光学特性を測定し、その測定結果に基づいて成膜を終了する時期を決めるため、光の透過率の変動を抑制できる膜厚に制御することが可能となる。   According to the above-described aspect of the present invention, the optical characteristics of the film are directly measured at the time of film formation, and the timing of film formation is determined based on the measurement result. It is possible to control the film thickness to be possible.

本発明の一態様は、半導体ウエハーにフォトダイオードを形成する工程(a)と、前記フォトダイオード上に膜を成膜する工程(b1)と、前記膜の一部をCMPにより研磨し、前記フォトダイオードに前記膜を通して光を照射し、前記フォトダイオードで発生する電流を測定し、前記研磨と前記測定を繰り返し行う工程(b)と、前記測定の結果に基づいて前記研磨を終了する時期を決める工程(c)と、前記工程(c)により決められた時期に前記研磨を終了させる工程(d)と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。   One embodiment of the present invention includes a step (a) of forming a photodiode on a semiconductor wafer, a step (b1) of forming a film over the photodiode, a portion of the film is polished by CMP, and the photo Irradiating the diode with light through the film, measuring a current generated in the photodiode, repeating the polishing and the measurement (b), and determining the timing of the polishing based on the measurement result A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step (c); and a step (d) for terminating the polishing at a time determined in the step (c).

上記本発明の一態様によれば、膜の研磨時に直接、その膜の光学特性を測定し、その測定結果に基づいて研磨を終了する時期を決めるため、光の透過率の変動を抑制できる膜厚に制御することが可能となる。   According to the one aspect of the present invention, the optical characteristics of the film are directly measured at the time of polishing the film, and the time for ending the polishing is determined based on the measurement result. The thickness can be controlled.

また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記工程(b)は、前記フォトダイオードで発生する電流を測定した電流値から前記膜の前記光の透過率を算出する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。これにより、光学特性の測定結果に基づいて成膜または研磨を終了する時期を決め易くすることができる。   In one embodiment of the present invention, in the above embodiment of the present invention, the step (b) includes a step of calculating the light transmittance of the film from a current value obtained by measuring a current generated in the photodiode. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: Thereby, it is possible to easily determine the time to end the film formation or polishing based on the measurement result of the optical characteristics.

また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記工程(c)の前記時期は、前記測定の結果が所望の電流値の範囲内になった時であることを特徴とする半導体装置の製造方法である。これにより、光学特性の測定結果に基づいて成膜または研磨を終了する時期を決め易くすることができる。   One embodiment of the present invention is the above-described embodiment of the present invention, wherein the time of the step (c) is a time when the result of the measurement falls within a desired current value range. A method for manufacturing a semiconductor device. Thereby, it is possible to easily determine the time to end the film formation or polishing based on the measurement result of the optical characteristics.

本発明の一態様は、前記工程(b)の前記フォトダイオードで発生する電流を測定することは、前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記半導体ウエハー上に形成された電極パッドに計測器のプローバーを接触させ、前記計測器によって前記フォトダイオードで受光した光により発生する電流を測定することであることを特徴とする半導体装置の製造方法である。これにより、光学特性の測定を確実に行うことができる。   In one embodiment of the present invention, measuring the current generated in the photodiode in the step (b) is electrically connected to the photodiode, and is connected to an electrode pad formed on the semiconductor wafer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: contacting a prober; and measuring a current generated by light received by the photodiode by the measuring instrument. Thereby, the measurement of an optical characteristic can be performed reliably.

また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記工程(b)の前記フォトダイオードで発生する電流を測定することは、前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記半導体ウエハー上に形成された電極パッドに計測器のプローバーを接触させ、前記計測器によって前記フォトダイオードで受光した光により発生する電流を測定することであり、前記工程(b)の前記成膜は、前記電極パッドをカバーで覆いながら前記膜を成膜することであることを特徴とする半導体装置の製造方法である。   Further, according to one embodiment of the present invention, in the above embodiment of the present invention, the current generated in the photodiode in the step (b) is electrically connected to the photodiode, and is measured on the semiconductor wafer. A prober of a measuring instrument is brought into contact with the electrode pad formed on the electrode, and a current generated by light received by the photodiode is measured by the measuring instrument, and the film formation in the step (b) A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming the film while covering a pad with a cover.

上記本発明の一態様によれば、電極パッドをカバーで覆いながら膜を成膜するため、前記電極パッドに膜が成膜されるのを抑制できる。   According to one embodiment of the present invention, the film is formed while the electrode pad is covered with the cover, so that the film can be suppressed from being formed on the electrode pad.

また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記工程(b)の前記フォトダイオードに照射する前記光は、複数の波長の光であることを特徴とする半導体装置の製造方法である。これにより、複数の波長に対して適した膜厚とすることが可能となる。   In one embodiment of the present invention, in the above embodiment of the present invention, the light applied to the photodiode in the step (b) is light having a plurality of wavelengths. It is. Thereby, it becomes possible to make the film thickness suitable for a plurality of wavelengths.

本発明の一態様は、膜を成膜する成膜機構と、光源と、プローバーを備えた計測器と、制御部と、を含み、前記制御部は、前記成膜機構により成膜し、前記光源及び前記計測器により光学特性を測定し、その測定結果に基づいて前記成膜機構を制御することを特徴とする成膜装置である。   One embodiment of the present invention includes a film formation mechanism for forming a film, a light source, a measuring instrument including a prober, and a control unit. The control unit forms a film with the film formation mechanism, and An optical characteristic is measured by a light source and the measuring instrument, and the film forming mechanism is controlled based on the measurement result.

上記本発明の一態様によれば、光源と計測器を有するため、膜の成膜時に直接、その膜の光学特性を測定することができる。   According to one embodiment of the present invention, since the light source and the measuring instrument are provided, the optical characteristics of the film can be directly measured when the film is formed.

また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記制御部は、前記成膜機構により半導体ウエハーのフォトダイオード上に膜を成膜し、前記光源により前記フォトダイオードに前記膜を通して光を照射し、前記計測器により前記フォトダイオードで発生する電流を測定し、前記成膜と前記測定を繰り返すように制御し、その測定結果に基づいて前記成膜を終了する時期を決め、その時期に前記成膜を終了させるように前記成膜機構を制御することを特徴とする成膜装置である。これにより、膜の成膜時に直接、その膜の光学特性を測定し、その測定結果に基づいて成膜を終了する時期を決めることができ、その結果、光の透過率の変動を抑制できる膜厚に制御することが可能となる。   One embodiment of the present invention is the above embodiment of the present invention, wherein the control unit forms a film over the photodiode of the semiconductor wafer by the film formation mechanism, and passes the film through the photodiode by the light source. Irradiate light, measure the current generated in the photodiode by the measuring instrument, control to repeat the film formation and the measurement, determine the time to end the film formation based on the measurement result, The film forming apparatus is characterized in that the film forming mechanism is controlled so as to finish the film forming at a time. As a result, the optical characteristics of the film can be measured directly at the time of film formation, and the timing for ending the film formation can be determined based on the measurement result. As a result, the film can suppress fluctuations in light transmittance. The thickness can be controlled.

また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記フォトダイオードで発生する電流を測定することは、前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記半導体ウエハー上に形成された電極パッドに前記プローバーを接触させ、前記計測器によって前記フォトダイオードで受光した光により発生する電流を測定することであり、前記成膜機構により成膜する際に前記電極パッドを覆うカバーを有することを特徴とする成膜装置である。   According to another aspect of the present invention, in the above aspect of the present invention, the current generated in the photodiode is measured by electrically connecting the photodiode to the electrode pad formed on the semiconductor wafer. The prober is brought into contact with the probe, and a current generated by the light received by the photodiode is measured by the measuring instrument, and has a cover that covers the electrode pad when the film is formed by the film forming mechanism. Is a film forming apparatus.

上記本発明の一態様によれば、電極パッドを覆うカバーを有するため、前記電極パッドに膜が成膜されるのを抑制できる。   According to the one aspect of the present invention, since the cover for covering the electrode pad is provided, the formation of a film on the electrode pad can be suppressed.

また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記成膜機構は、前記半導体ウエハーより径の小さいシャワーヘッドを有する成膜源と、前記シャワーヘッドを回転させる回転機構を有することを特徴とする成膜装置である。これにより、成膜と光学特性の測定の繰り返しを行い易くすることができる。   Further, according to one embodiment of the present invention, in the one embodiment of the present invention, the film formation mechanism includes a film formation source having a shower head having a smaller diameter than the semiconductor wafer, and a rotation mechanism that rotates the shower head. Is a film forming apparatus characterized by This makes it easy to repeat the film formation and the measurement of optical characteristics.

本発明の一態様は、膜をCMPにより研磨する研磨機構と、光源と、プローバーを備えた計測器と、制御部と、を含み、前記制御部は、前記研磨機構により膜を研磨し、前記光源及び前記計測器により光学特性を測定し、その測定結果に基づいて前記研磨機構を制御することを特徴とするCMP装置である。   One embodiment of the present invention includes a polishing mechanism for polishing a film by CMP, a light source, a measuring instrument including a prober, and a control unit, wherein the control unit polishes the film by the polishing mechanism, A CMP apparatus is characterized in that optical characteristics are measured by a light source and the measuring instrument, and the polishing mechanism is controlled based on the measurement result.

上記本発明の一態様によれば、光源と計測器を有するため、膜の研磨時に直接、その膜の光学特性を測定することができる。   According to the above aspect of the present invention, since the light source and the measuring instrument are provided, the optical characteristics of the film can be directly measured when the film is polished.

また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記制御部は、前記研磨機構により半導体ウエハーのフォトダイオード上に成膜された膜を研磨し、前記光源により前記フォトダイオードに前記膜を通して光を照射し、前記計測器により前記フォトダイオードで発生する電流を測定し、前記研磨と前記測定を繰り返すように制御し、その測定結果に基づいて前記研磨を終了する時期を決め、その時期に前記研磨を終了させるように前記研磨機構を制御することを特徴とするCMP装置である。これにより、膜の研磨時に直接、その膜の光学特性を測定し、その測定結果に基づいて研磨を終了する時期を決めることができ、その結果、光の透過率の変動を抑制できる膜厚に制御することが可能となる。   One embodiment of the present invention is the above-described embodiment of the present invention, wherein the control unit polishes a film formed on the photodiode of the semiconductor wafer by the polishing mechanism, and the light source supplies the photodiode to the photodiode. Irradiate light through the film, measure the current generated in the photodiode by the measuring instrument, control to repeat the polishing and the measurement, determine the time to end the polishing based on the measurement results, The CMP apparatus is characterized in that the polishing mechanism is controlled so as to finish the polishing at a time. As a result, it is possible to measure the optical characteristics of the film directly at the time of polishing the film, and to determine when to finish the polishing based on the measurement result. As a result, the film thickness can suppress fluctuations in light transmittance. It becomes possible to control.

また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様において、前記フォトダイオードで発生する電流を測定することは、前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記半導体ウエハー上に形成された電極パッドに前記プローバーを接触させ、前記計測器によって前記フォトダイオードで受光した光により発生する電流を測定することであることを特徴とするCMP装置である。これにより、光学特性の測定を確実に行うことができる。   According to another aspect of the present invention, in the above aspect of the present invention, the current generated in the photodiode is measured by electrically connecting the photodiode to the electrode pad formed on the semiconductor wafer. The CMP apparatus is characterized in that the prober is brought into contact with the probe and the current generated by the light received by the photodiode is measured by the measuring instrument. Thereby, the measurement of an optical characteristic can be performed reliably.

(A)は本発明の一態様に係る成膜装置を模式的に示す断面図、(B)は(A)に示す成膜装置の光学特性の計測時を説明するための断面図、(C)は(B)に示す成膜装置を上から視た模式的な平面図。(A) is a cross-sectional view schematically showing a film formation apparatus according to one embodiment of the present invention, (B) is a cross-sectional view for explaining the measurement of optical characteristics of the film formation apparatus shown in (A), (C ) Is a schematic plan view of the film forming apparatus shown in FIG. (A)は図1に示す半導体ウエハーの平面図、(B)はモニター用フォトダイオード及び光路膜を示す断面図、(C)は製品用フォトダイオード及び光路膜を示す断面図。(A) is a plan view of the semiconductor wafer shown in FIG. 1, (B) is a cross-sectional view showing a photodiode for monitoring and an optical path film, and (C) is a cross-sectional view showing a photodiode for product and an optical path film. モニター計測による膜厚調整するためのフォトダイオードへの光路膜厚と複数の波長の光の透過率との相関図。The correlation figure of the optical path film thickness to the photodiode for the film thickness adjustment by monitor measurement, and the transmittance | permeability of the light of several wavelengths. (A)は本発明の一態様に係るCMP装置を模式的に示す断面図、(B)は(A)に示すCMP装置の光学特性の計測時を説明するための断面図。FIG. 4A is a cross-sectional view schematically showing a CMP apparatus according to one embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a cross-sectional view for explaining the measurement of optical characteristics of the CMP apparatus shown in FIG. フォトダイオードへの光路膜厚と光の透過率との相関図。The correlation figure of the optical path film thickness to a photodiode, and the light transmittance. フォトダイオードへの光路膜厚と赤、緑及び青それぞれの光の透過率との相関図。The correlation diagram of the optical path film thickness to a photodiode, and the transmittance | permeability of each light of red, green, and blue.

以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it will be easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below.

[実施の形態1]
図1(A)は、本発明の一態様に係る成膜装置を模式的に示す断面図であり、成膜時の様子を説明するための図である。図1(B)は、図1(A)に示す成膜装置の光学特性の計測時を説明するための断面図である。図1(C)は、図1(B)に示す成膜装置を上から視た模式的な平面図である。図2(A)は、図1に示す半導体ウエハーの平面図であり、図2(B)はモニター用フォトダイオード及び光路膜を示す断面図である。図2(C)は製品用フォトダイオード及び光路膜を示す断面図である。なお、製品用のフォトダイオード及び光路膜の構成は、モニター用フォトダイオード及び光路膜と同様である。
[Embodiment 1]
FIG. 1A is a cross-sectional view schematically illustrating a film formation apparatus according to one embodiment of the present invention, and is a diagram for describing a state during film formation. FIG. 1B is a cross-sectional view for explaining measurement of optical characteristics of the film formation apparatus illustrated in FIG. FIG. 1C is a schematic plan view of the film formation apparatus illustrated in FIG. 2A is a plan view of the semiconductor wafer shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view showing a monitoring photodiode and an optical path film. FIG. 2C is a cross-sectional view showing a product photodiode and an optical path film. The configuration of the product photodiode and optical path film is the same as that of the monitor photodiode and optical path film.

まず成膜装置の構造について説明する。
図1に示す成膜装置は、シャワーヘッド11を有する成膜機構と、光源12と、プローバー13を備えた計測器14と、制御部(図示せず)を含む。この制御部は、成膜機構により成膜し、光源12及び計測器14により光学特性を測定し、その測定結果に基づいて成膜機構を制御するものである。
First, the structure of the film forming apparatus will be described.
The film forming apparatus shown in FIG. 1 includes a film forming mechanism having a shower head 11, a light source 12, a measuring instrument 14 provided with a prober 13, and a control unit (not shown). The control unit forms a film with the film forming mechanism, measures optical characteristics with the light source 12 and the measuring instrument 14, and controls the film forming mechanism based on the measurement result.

成膜機構は、シャワーヘッド11の上に配置され、成膜原料ガスにプラズマを生成する成膜源(図示せず)と、このシャワーヘッド11を矢印16のように回転させる回転機構を有する。成膜源によって成膜原料ガスにプラズマが生成され、成膜粒子がシャワーヘッド11から半導体ウエハー15上に降り注ぐことで、モニター用及び製品用それぞれのフォトダイオード上に膜が成膜される。なお、シャワーヘッド11の径は半導体ウエハー15の径より小さく、例えば半導体ウエハー15の径の1/2程度であるとよい。   The film forming mechanism is disposed on the shower head 11 and has a film forming source (not shown) for generating plasma in the film forming source gas and a rotating mechanism for rotating the shower head 11 as shown by an arrow 16. Plasma is generated in the film forming source gas by the film forming source, and the film forming particles fall on the semiconductor wafer 15 from the shower head 11, thereby forming films on the monitor and product photodiodes. The diameter of the shower head 11 is preferably smaller than the diameter of the semiconductor wafer 15, for example, about ½ of the diameter of the semiconductor wafer 15.

光源12から半導体ウエハー15のモニター用光学デバイスのモニター用フォトダイオード(第2のフォトダイオードともいう)17に照射される光は、単波長の光であってもよいし、複数の波長の光であってもよい。   The light emitted from the light source 12 to the monitoring photodiode (also referred to as the second photodiode) 17 of the monitoring optical device of the semiconductor wafer 15 may be a single wavelength light or a plurality of wavelengths of light. There may be.

計測器14は、モニター用フォトダイオード17に電気的に接続された電極パッド19にプローバー13を接触させ、モニター用フォトダイオード17で受光した光により発生する電流を測定するものである。   The measuring instrument 14 measures the current generated by the light received by the monitoring photodiode 17 by bringing the prober 13 into contact with the electrode pad 19 electrically connected to the monitoring photodiode 17.

成膜装置は、半導体ウエハー15を載置するステージ20と、このステージ20に取り付けられたカバー41を有する。カバー41は、電極パッド19を覆うものであり、成膜機構により成膜する際に電極パッド19上に膜が成膜されてしまうと電極パッド19にプローバー13を電気的に接触させることができなくなるため、これを防止するものである。また、ステージ20、カバー41及びシャワーヘッド11は真空チャンバー(図示せず)内に配置されている。   The film forming apparatus includes a stage 20 on which the semiconductor wafer 15 is placed, and a cover 41 attached to the stage 20. The cover 41 covers the electrode pad 19. When the film is formed on the electrode pad 19 when the film is formed by the film forming mechanism, the prober 13 can be brought into electrical contact with the electrode pad 19. This is to prevent this. The stage 20, the cover 41, and the shower head 11 are disposed in a vacuum chamber (not shown).

制御部は次のように制御する。成膜機構により半導体ウエハー15の製品用光学デバイス21の製品用フォトダイオード(第1のフォトダイオードともいう)17a及びモニター用光学デバイスのモニター用フォトダイオード17の上に成膜機構により膜を成膜する。製品用フォトダイオード17aは図2(A)に示す製品用光学デバイス21に形成されている。次いで、シャワーヘッド11がモニター用フォトダイオード17の上方に位置しない時に、光源12によりモニター用フォトダイオード17に膜を通して光を照射し、計測器14によりモニター用フォトダイオード17で発生する電流を測定する。なお、シャワーヘッド11がモニター用フォトダイオード17の上方に位置すると、光源12により照射される光がシャワーヘッド11によって遮られる。次いで、前記成膜と前記測定を繰り返す。そして、その測定結果に基づいて前記成膜を終了する時期を決め、その時期に前記成膜を終了させるように成膜機構を制御する。   The control unit controls as follows. A film is formed on the product photodiode (also referred to as the first photodiode) 17a of the product optical device 21 on the semiconductor wafer 15 and the monitor photodiode 17 of the monitor optical device by the film formation mechanism. To do. The product photodiode 17a is formed in the product optical device 21 shown in FIG. Next, when the shower head 11 is not positioned above the monitor photodiode 17, the light source 12 irradiates the monitor photodiode 17 with light through the film, and the measuring instrument 14 measures the current generated in the monitor photodiode 17. . When the shower head 11 is positioned above the monitoring photodiode 17, the light emitted from the light source 12 is blocked by the shower head 11. Next, the film formation and the measurement are repeated. Then, a time for ending the film formation is determined based on the measurement result, and the film formation mechanism is controlled so as to end the film formation at that time.

次に、半導体装置の製造方法について説明する。
図2に示すように、半導体ウエハー15のシリコン基板24に、製品用光学デバイス21の製品用フォトダイオード17a及びモニター用光学デバイスのモニター用フォトダイオード17を形成する。なお、製品用フォトダイオード17aはモニター用フォトダイオード17と同一構造とする。次いで、モニター用フォトダイオード17に電気的に接続された電極パッド19を半導体ウエハー15上に形成する。
Next, a method for manufacturing a semiconductor device will be described.
As shown in FIG. 2, the product photodiode 17 a of the product optical device 21 and the monitor photodiode 17 of the monitor optical device are formed on the silicon substrate 24 of the semiconductor wafer 15. The product photodiode 17 a has the same structure as the monitor photodiode 17. Next, an electrode pad 19 electrically connected to the monitoring photodiode 17 is formed on the semiconductor wafer 15.

次いで、この半導体ウエハー15を図1に示す成膜装置のステージ20に載置する。次いで、半導体ウエハー15の製品用フォトダイオード17a及びモニター用フォトダイオード17上に図2(B)に示す酸化シリコン膜等の層間絶縁膜22を成膜する。詳細には、図1(A)に示すように、シャワーヘッド11を矢印16のように回転させながら成膜源によって成膜原料ガスにプラズマが生成され、成膜粒子がシャワーヘッド11から半導体ウエハー15上に降り注ぐ。これにより、モニター用フォトダイオード17及び製品用フォトダイオード17a上に層間絶縁膜22を成膜する。この成膜は、電極パッド19をカバー41で覆いながら行われる。このため、電極パッド19上には層間絶縁膜22が成膜されない。   Next, the semiconductor wafer 15 is placed on the stage 20 of the film forming apparatus shown in FIG. Next, an interlayer insulating film 22 such as a silicon oxide film shown in FIG. 2B is formed on the product photodiode 17 a and the monitor photodiode 17 of the semiconductor wafer 15. Specifically, as shown in FIG. 1A, plasma is generated in a film forming source gas by a film forming source while rotating the shower head 11 as indicated by an arrow 16, and film forming particles are transferred from the shower head 11 to the semiconductor wafer. Pour down 15 Thus, the interlayer insulating film 22 is formed on the monitoring photodiode 17 and the product photodiode 17a. This film formation is performed while covering the electrode pad 19 with the cover 41. For this reason, the interlayer insulating film 22 is not formed on the electrode pad 19.

次いで、図1(B)に示すように、シャワーヘッド11がモニター用フォトダイオード17の上方に位置しない時に、光源12により層間絶縁膜22を通してモニター用フォトダイオード17に光を照射し、計測器14によりモニター用フォトダイオード17で発生する電流を測定する。詳細には、電極パッド19に計測器14のプローバー13を接触させ、計測器14によってモニター用フォトダイオード17で受光した光により発生する電流を測定する。   Next, as shown in FIG. 1B, when the shower head 11 is not positioned above the monitoring photodiode 17, the light source 12 irradiates the monitoring photodiode 17 with light through the interlayer insulating film 22, and the measuring instrument 14. To measure the current generated in the monitoring photodiode 17. Specifically, the prober 13 of the measuring instrument 14 is brought into contact with the electrode pad 19 and the current generated by the light received by the monitoring photodiode 17 is measured by the measuring instrument 14.

上記の層間絶縁膜22の成膜と電流の測定を繰り返し行う。そして、その測定の結果に基づいて層間絶縁膜22の成膜を終了する時期を決める。その時期は、例えば電流の測定結果が所望の電流値の範囲内になった時としてもよい。また、モニター用フォトダイオード17で発生する電流を測定した電流値から層間絶縁膜の光の透過率を算出してもよく、その場合、成膜を終了する時期は、算出結果が所望の透過率の範囲内になった時としてもよい。なお、上記の所望の電流値の範囲内とは、所望の透過率の範囲内と同様の意味である。   The formation of the interlayer insulating film 22 and the measurement of current are repeated. Then, based on the result of the measurement, the timing for ending the formation of the interlayer insulating film 22 is determined. The timing may be, for example, when the current measurement result falls within a desired current value range. In addition, the light transmittance of the interlayer insulating film may be calculated from the current value obtained by measuring the current generated in the monitoring photodiode 17, and in this case, when the film formation is completed, the calculated result is a desired transmittance. The time may be within the range. Note that the range of the desired current value has the same meaning as the range of the desired transmittance.

次いで、上記の決められた時期に層間絶縁膜22の成膜を終了させる。次いで、半導体ウエハー15をステージ20から取り外す。次に、層間絶縁膜22に接続孔を形成する工程、接続孔内にWプラグを埋め込む工程、層間絶縁膜22上に配線を形成する工程、配線上に層間絶縁膜を形成する工程、その層間絶縁膜をCMP(Chemical Mechanical Polishing)で研磨する工程等を行う(図示せず)。   Next, the film formation of the interlayer insulating film 22 is terminated at the predetermined time. Next, the semiconductor wafer 15 is removed from the stage 20. Next, a step of forming a connection hole in the interlayer insulating film 22, a step of embedding a W plug in the connection hole, a step of forming a wiring on the interlayer insulating film 22, a step of forming an interlayer insulating film on the wiring, the interlayer A process of polishing the insulating film by CMP (Chemical Mechanical Polishing) is performed (not shown).

この後、この半導体ウエハー15を図1に示す成膜装置のステージ20に載置する。次いで、半導体ウエハー15の層間絶縁膜22上に図2(B),(C)に示す窒化シリコン膜等の保護膜23を成膜する。詳細には、図1(A)に示すように、シャワーヘッド11を矢印16のように回転させながら成膜源によって成膜原料ガスにプラズマが生成され、成膜粒子がシャワーヘッド11から半導体ウエハー15上に降り注ぐ。これにより、層間絶縁膜22上に保護膜23を成膜する。この際の成膜原料ガスは層間絶縁膜の成膜時の成膜原料ガスと異なる。保護膜23の成膜は、電極パッド19をカバー41で覆いながら行われる。このため、電極パッド19上には保護膜23が成膜されない。   Thereafter, the semiconductor wafer 15 is placed on the stage 20 of the film forming apparatus shown in FIG. Next, a protective film 23 such as a silicon nitride film shown in FIGS. 2B and 2C is formed on the interlayer insulating film 22 of the semiconductor wafer 15. Specifically, as shown in FIG. 1A, plasma is generated in a film forming source gas by a film forming source while rotating the shower head 11 as indicated by an arrow 16, and film forming particles are transferred from the shower head 11 to the semiconductor wafer. Pour down 15 Thereby, the protective film 23 is formed on the interlayer insulating film 22. The film forming source gas at this time is different from the film forming source gas used when forming the interlayer insulating film. The protective film 23 is formed while the electrode pad 19 is covered with the cover 41. For this reason, the protective film 23 is not formed on the electrode pad 19.

次いで、図1(B)に示すように、シャワーヘッド11がモニター用フォトダイオード17の上方に位置しない時に、光源12により保護膜23及び層間絶縁膜22を通してモニター用フォトダイオード17に光を照射し、計測器14によりモニター用フォトダイオード17で発生する電流を測定する。詳細には、電極パッド19に計測器14のプローバー13を接触させ、計測器14によってモニター用フォトダイオード17で受光した光により発生する電流を測定する。   Next, as shown in FIG. 1B, when the shower head 11 is not positioned above the monitor photodiode 17, the light source 12 irradiates the monitor photodiode 17 with light through the protective film 23 and the interlayer insulating film 22. The current generated in the monitoring photodiode 17 is measured by the measuring instrument 14. Specifically, the prober 13 of the measuring instrument 14 is brought into contact with the electrode pad 19 and the current generated by the light received by the monitoring photodiode 17 is measured by the measuring instrument 14.

上記の保護膜23の成膜と電流の測定を繰り返し行う。そして、その測定の結果に基づいて保護膜23の成膜を終了する時期を決める。その時期は、例えば電流の測定結果が所望の電流値の範囲内になった時としてもよい。また、モニター用フォトダイオード17で発生する電流を測定した電流値から保護膜23及び層間絶縁膜22の光の透過率を算出してもよく、その場合、成膜を終了する時期は、算出結果が所望の透過率の範囲内になった時としてもよい。   The formation of the protective film 23 and the measurement of current are repeated. Then, based on the result of the measurement, the timing for ending the formation of the protective film 23 is determined. The timing may be, for example, when the current measurement result falls within a desired current value range. In addition, the light transmittance of the protective film 23 and the interlayer insulating film 22 may be calculated from the current value obtained by measuring the current generated in the monitoring photodiode 17. May be within the desired transmittance range.

次いで、上記の決められた時期に保護膜23の成膜を終了させる。次いで、半導体ウエハー15をステージ20から取り外す。   Next, the formation of the protective film 23 is terminated at the predetermined time. Next, the semiconductor wafer 15 is removed from the stage 20.

本実施の形態によれば、層間絶縁膜22の成膜時または保護膜23の成膜時に直接、その膜の光学特性を測定し、その測定結果を成膜処理へフィードバックする。これにより、光路膜となる層間絶縁膜22または層間絶縁膜22と保護膜23の積層膜を光の透過率の変動を抑制できる膜厚に制御することが可能となり、光学特性及び歩留りに対して適した膜厚へ調整することが可能となる。つまり、フォトダイオードを有する光学デバイスにおいて、その光路となる積層膜を、各層ごとの膜厚ばらつき、光源波長による差異、及び半導体ウエハー間の膜厚ばらつきをキャンセルすることができる。   According to the present embodiment, the optical characteristics of the film are directly measured when the interlayer insulating film 22 is formed or the protective film 23 is formed, and the measurement result is fed back to the film forming process. This makes it possible to control the interlayer insulating film 22 serving as the optical path film or the laminated film of the interlayer insulating film 22 and the protective film 23 to a film thickness that can suppress fluctuations in light transmittance. It becomes possible to adjust to a suitable film thickness. In other words, in an optical device having a photodiode, it is possible to cancel a film thickness variation for each layer, a difference due to a light source wavelength, and a film thickness variation between semiconductor wafers in a laminated film serving as an optical path.

なお、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、一つの光源12から一つの波長の光をモニター用フォトダイオード17に照射して測定しているが、これに限定されない。複数の光源波長を有する製品用光学デバイスを半導体ウエハーに作製する場合は、モニター用フォトダイオードに照射する光源を複数準備し、複数の波長の光をモニターすることで、各波長に対して適した膜厚にすることが可能となる。例えば、図3に示すように、赤、緑、青の各光源の波長に対して位相を揃え、その山または谷に位置する膜厚に制御することで、光学特性及び歩留りに対して適した膜厚へ調整することが可能となる。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, measurement is performed by irradiating the monitor photodiode 17 with light having one wavelength from one light source 12, but the present invention is not limited to this. When manufacturing optical devices for products with multiple light source wavelengths on a semiconductor wafer, it is suitable for each wavelength by preparing multiple light sources for irradiating the monitor photodiode and monitoring light of multiple wavelengths It is possible to make the film thickness. For example, as shown in FIG. 3, it is suitable for optical characteristics and yield by aligning the phase with the wavelength of each light source of red, green, and blue and controlling the film thickness at the peak or valley. It is possible to adjust the film thickness.

また、本実施の形態では、同一の真空チャンバー内で膜の成膜と光学特性の測定を行っているが、成膜する真空チャンバー−とは別の真空チャンバーで光学特性の測定を行ってもよい。この場合は成膜する真空チャンバーと光学特性を測定する真空チャンバーは繋がっているとよく、光学特性を測定する真空チャンバーは成膜する真空チャンバーのプレチャンバーを用いてもよい。   In this embodiment, the film is formed and the optical characteristics are measured in the same vacuum chamber. However, the optical characteristics may be measured in a vacuum chamber different from the vacuum chamber in which the film is formed. Good. In this case, the vacuum chamber for film formation and the vacuum chamber for measuring optical characteristics are preferably connected, and the vacuum chamber for measuring optical characteristics may be a pre-chamber of the vacuum chamber for film formation.

[実施の形態2]
図4(A)は、本発明の一態様に係るCMP装置を模式的に示す断面図であり、研磨時の様子を説明するための図である。図4(B)は、図4(A)に示すCMP装置の光学特性の計測時を説明するための断面図である。
[Embodiment 2]
FIG. 4A is a cross-sectional view schematically illustrating a CMP apparatus according to one embodiment of the present invention, and is a diagram for describing a state during polishing. FIG. 4B is a cross-sectional view for explaining the measurement of the optical characteristics of the CMP apparatus shown in FIG.

まずCMP装置の構造について説明する。
図4に示すCMP装置は、膜をCMPにより研磨する研磨機構と、光源32と、プローバー33を備えた計測器34と、制御部(図示せず)を含む。この制御部は、研磨機構により膜を研磨し、光源32及び前記計測器34により光学特性を測定し、その測定結果に基づいて研磨機構を制御するものである。
First, the structure of the CMP apparatus will be described.
The CMP apparatus shown in FIG. 4 includes a polishing mechanism for polishing a film by CMP, a light source 32, a measuring instrument 34 provided with a prober 33, and a control unit (not shown). This control part polishes a film | membrane with a grinding | polishing mechanism, measures an optical characteristic with the light source 32 and the said measuring device 34, and controls a grinding | polishing mechanism based on the measurement result.

研磨機構は、研磨パッド(図示せず)を備えたステージ40と、半導体ウエハー15を保持する研磨ヘッド30と、研磨ヘッド30を矢印36のように回転させる回転機構と、研磨パッドにスラリーを供給するスラリー供給機構(図示せず)を有する。研磨ヘッド30に半導体ウエハー15を保持し、スラリー供給機構によってスラリーを研磨パッドに供給し、この研磨パッドに半導体ウエハー15を押し付けながら研磨ヘッド30を矢印36のように回転させてCMP研磨を行う。   The polishing mechanism includes a stage 40 provided with a polishing pad (not shown), a polishing head 30 that holds the semiconductor wafer 15, a rotating mechanism that rotates the polishing head 30 as indicated by an arrow 36, and supplies slurry to the polishing pad. A slurry supply mechanism (not shown). The semiconductor wafer 15 is held on the polishing head 30, the slurry is supplied to the polishing pad by the slurry supply mechanism, and the polishing head 30 is rotated as indicated by an arrow 36 while pressing the semiconductor wafer 15 against the polishing pad to perform CMP polishing.

光源32から半導体ウエハー15のモニター用光学デバイスのモニター用フォトダイオード(第2のフォトダイオードともいう)17に照射される光は、単波長の光であってもよいし、複数の波長の光であってもよい。   The light emitted from the light source 32 to the monitoring photodiode (also referred to as a second photodiode) 17 of the monitoring optical device of the semiconductor wafer 15 may be a single wavelength light or a plurality of wavelengths of light. There may be.

計測器34は、モニター用フォトダイオード17に電気的に接続された電極パッド19にプローバー33を接触させ、モニター用フォトダイオード17で受光した光により発生する電流を測定するものである。   The measuring instrument 34 measures the current generated by the light received by the monitoring photodiode 17 by bringing the prober 33 into contact with the electrode pad 19 electrically connected to the monitoring photodiode 17.

制御部は次のように制御する。半導体ウエハー15の製品用光学デバイス21の製品用フォトダイオード(第1のフォトダイオードともいう)17a及びモニター用フォトダイオード17上に成膜された図2(B),(C)に示す層間絶縁膜22を研磨機構により研磨する。次いで、研磨ヘッド30を光源32と対向する位置に移動させ、光源32によりモニター用フォトダイオード17に層間絶縁膜22を通して光を照射し、計測器34によりモニター用フォトダイオード17で発生する電流を測定する。次いで、前記成膜と前記測定を繰り返す。そして、その測定結果に基づいて前記研磨を終了する時期を決め、その時期に研磨を終了させるように研磨機構を制御する。   The control unit controls as follows. 2B and FIG. 2C formed on the product photodiode (also referred to as a first photodiode) 17a of the product optical device 21 on the semiconductor wafer 15 and the monitor photodiode 17. 22 is polished by a polishing mechanism. Next, the polishing head 30 is moved to a position facing the light source 32, the light is irradiated to the monitoring photodiode 17 through the interlayer insulating film 22, and the current generated in the monitoring photodiode 17 is measured by the measuring instrument 34. To do. Next, the film formation and the measurement are repeated. Then, the timing for ending the polishing is determined based on the measurement result, and the polishing mechanism is controlled so as to end the polishing at that timing.

次に、半導体装置の製造方法について説明する。
実施の形態1と同様に、図2に示すように、半導体ウエハー15のシリコン基板24に、製品用光学デバイス21の製品用フォトダイオード17a及びモニター用光学デバイスのモニター用フォトダイオード17を形成する。次いで、モニター用フォトダイオード17に電気的に接続された電極パッド19を半導体ウエハー15上に形成する。
Next, a method for manufacturing a semiconductor device will be described.
As in the first embodiment, as shown in FIG. 2, the product photodiode 17a of the product optical device 21 and the monitor photodiode 17 of the monitor optical device are formed on the silicon substrate 24 of the semiconductor wafer 15. Next, an electrode pad 19 electrically connected to the monitoring photodiode 17 is formed on the semiconductor wafer 15.

次いで、半導体ウエハー15の製品用フォトダイオード17a及びモニター用フォトダイオード17上に絶縁膜を成膜し、この絶縁膜上に配線をする。次いで、配線及び絶縁膜上に、実施の形態1と同様の方法で、酸化シリコン膜等の層間絶縁膜22を成膜する。なお、層間絶縁膜22は電極パッド19上には成膜されていないものとする。   Next, an insulating film is formed on the product photodiode 17a and the monitor photodiode 17 of the semiconductor wafer 15, and wiring is formed on the insulating film. Next, an interlayer insulating film 22 such as a silicon oxide film is formed over the wiring and the insulating film by the same method as in the first embodiment. It is assumed that the interlayer insulating film 22 is not formed on the electrode pad 19.

次いで、この半導体ウエハー15を図4に示すCMP装置の研磨ヘッド30に保持する。次いで、半導体ウエハー15の層間絶縁膜22の一部をCMPにより研磨する。詳細には、図4(a)に示すように、スラリー供給機構によってスラリーを研磨パッドに供給し、この研磨パッドに半導体ウエハー15を押し付けながら研磨ヘッド30を矢印36のように回転させる。これにより層間絶縁膜22が研磨される。   Next, the semiconductor wafer 15 is held on the polishing head 30 of the CMP apparatus shown in FIG. Next, a part of the interlayer insulating film 22 of the semiconductor wafer 15 is polished by CMP. Specifically, as shown in FIG. 4A, the slurry is supplied to the polishing pad by the slurry supply mechanism, and the polishing head 30 is rotated as indicated by an arrow 36 while pressing the semiconductor wafer 15 against the polishing pad. Thereby, the interlayer insulating film 22 is polished.

次いで、図4(B)に示すように、研磨ヘッド30を光源32と対向する位置に移動させる。次いで、光源32により層間絶縁膜22を通してモニター用フォトダイオード17に光を照射し、計測器34によりモニター用フォトダイオード17で発生する電流を測定する。詳細には、電極パッド19に計測器34のプローバー33を接触させ、計測器34によってモニター用フォトダイオード17で受光した光により発生する電流を測定する。   Next, as shown in FIG. 4B, the polishing head 30 is moved to a position facing the light source 32. Next, light is irradiated to the monitoring photodiode 17 through the interlayer insulating film 22 by the light source 32, and the current generated in the monitoring photodiode 17 is measured by the measuring instrument 34. Specifically, the prober 33 of the measuring instrument 34 is brought into contact with the electrode pad 19, and the current generated by the light received by the monitoring photodiode 17 is measured by the measuring instrument 34.

上記の層間絶縁膜22の研磨と電流の測定を繰り返し行う。そして、その測定の結果に基づいて層間絶縁膜22の研磨を終了する時期を決める。その時期は、例えば電流の測定結果が所望の電流値の範囲内になった時としてもよい。また、モニター用フォトダイオード17で発生する電流を測定した電流値から層間絶縁膜の光の透過率を算出してもよく、その場合、成膜を終了する時期は、算出結果が所望の透過率の範囲内になった時としてもよい。なお、上記の所望の電流値の範囲内とは、所望の透過率の範囲内と同様の意味である。   The polishing of the interlayer insulating film 22 and the current measurement are repeated. Then, based on the result of the measurement, the timing for finishing the polishing of the interlayer insulating film 22 is determined. The timing may be, for example, when the current measurement result falls within a desired current value range. In addition, the light transmittance of the interlayer insulating film may be calculated from the current value obtained by measuring the current generated in the monitoring photodiode 17, and in this case, when the film formation is completed, the calculated result is a desired transmittance. The time may be within the range. Note that the range of the desired current value has the same meaning as the range of the desired transmittance.

次いで、上記の決められた時期に層間絶縁膜22の研磨を終了させる。次いで、半導体ウエハー15を研磨ヘッド30から取り外す。次に、層間絶縁膜22に上に実施の形態1と同様の方法で保護膜23を形成する。   Next, the polishing of the interlayer insulating film 22 is terminated at the predetermined time. Next, the semiconductor wafer 15 is removed from the polishing head 30. Next, a protective film 23 is formed on the interlayer insulating film 22 by the same method as in the first embodiment.

本実施の形態によれば、層間絶縁膜22の研磨時に直接、その膜の光学特性を測定し、その測定結果を研磨処理へフィードバックする。これにより、光路膜となる層間絶縁膜22を光の透過率の変動を抑制できる膜厚に制御することが可能となり、光学特性及び歩留りに対して適した膜厚へ調整することが可能となる。つまり、フォトダイオードを有する光学デバイスにおいて、その光路となる積層膜を、各層ごとの膜厚ばらつき、光源波長による差異、及び半導体ウエハー間の膜厚ばらつきをキャンセルすることができる。   According to the present embodiment, the optical characteristic of the film is directly measured at the time of polishing the interlayer insulating film 22, and the measurement result is fed back to the polishing process. As a result, the interlayer insulating film 22 serving as the optical path film can be controlled to a film thickness that can suppress fluctuations in light transmittance, and can be adjusted to a film thickness suitable for optical characteristics and yield. . In other words, in an optical device having a photodiode, it is possible to cancel a film thickness variation for each layer, a difference due to a light source wavelength, and a film thickness variation between semiconductor wafers in a laminated film serving as an optical path.

なお、本実施の形態の半導体装置の製造方法では、一つの光源12から一つの波長の光をモニター用フォトダイオード17に照射して測定しているが、実施の形態1と同様に、これに限定されない。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, measurement is performed by irradiating light of one wavelength from one light source 12 to the monitoring photodiode 17, as in the first embodiment. It is not limited.

また、本発明の一態様において、特定のA(以下「A」という)の上(または下)に特定のB(以下「B」という)を形成する(Bが形成される)というとき、Aの上(または下)に直接Bを形成する(Bが形成される)場合に限定されない。Aの上(または下)に本発明の作用効果を阻害しない範囲で、他のものを介してBを形成する(Bが形成される)場合も含む。
また上(または下)との表現による構成は、必ずしも一方向に限定されるものではなく、例えばAの上(または下)にBを形成する(Bが形成される)というとき、半導体装置が天地逆転して使用される際には、Aの下(または上)にBを形成する(Bが形成される)という場合を含む。
In one embodiment of the present invention, when a specific B (hereinafter referred to as “B”) is formed above (or below) a specific A (hereinafter referred to as “A”) (B is formed), It is not limited to the case where B is directly formed (or B is formed) on (or below). It includes the case where B is formed (otherwise B) is formed on the upper side (or the lower side) of A through other things as long as the effects of the present invention are not inhibited.
Further, the structure expressed by the expression above (or below) is not necessarily limited to one direction. For example, when B is formed above (or below) A (B is formed), the semiconductor device When used upside down, it includes the case where B is formed below (or above) A (B is formed).

11…シャワーヘッド、12…光源、13…プローバー、14…計測器、15…半導体ウエハー、16…矢印、17…モニター用フォトダイオード(第2のフォトダイオードともいう)、17a…製品用フォトダイオード(第1のフォトダイオードともいう)、19…電極パッド、20…ステージ、21…製品用光学デバイス、22…層間絶縁膜、23…保護膜、24…シリコン基板、30…研磨ヘッド、32…光源、33…プローバー、34…計測器、40…ステージ、41…カバー。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Shower head, 12 ... Light source, 13 ... Prober, 14 ... Measuring instrument, 15 ... Semiconductor wafer, 16 ... Arrow, 17 ... Monitor photodiode (also called 2nd photodiode), 17a ... Product photodiode ( 19 ... electrode pad, 20 ... stage, 21 ... product optical device, 22 ... interlayer insulating film, 23 ... protective film, 24 ... silicon substrate, 30 ... polishing head, 32 ... light source, 33 ... Prober, 34 ... Measuring instrument, 40 ... Stage, 41 ... Cover.

Claims (14)

半導体ウエハーにフォトダイオードを形成する工程(a)と、
前記フォトダイオード上に膜を成膜し、前記フォトダイオードに前記膜を通して光を照射し、前記フォトダイオードで発生する電流を測定し、前記成膜と前記測定を繰り返し行う工程(b)と、
前記測定の結果に基づいて前記成膜を終了する時期を決める工程(c)と、
前記工程(c)により決められた時期に前記成膜を終了させる工程(d)と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a photodiode on a semiconductor wafer (a);
(B) forming a film on the photodiode, irradiating the photodiode with light through the film, measuring a current generated in the photodiode, and repeating the film formation and the measurement;
A step (c) of determining a time to end the film formation based on the result of the measurement;
And (d) ending the film formation at a time determined in the step (c).
半導体ウエハーにフォトダイオードを形成する工程(a)と、
前記フォトダイオード上に膜を成膜する工程(b1)と、
前記膜の一部をCMPにより研磨し、前記フォトダイオードに前記膜を通して光を照射し、前記フォトダイオードで発生する電流を測定し、前記研磨と前記測定を繰り返し行う工程(b)と、
前記測定の結果に基づいて前記研磨を終了する時期を決める工程(c)と、
前記工程(c)により決められた時期に前記研磨を終了させる工程(d)と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a photodiode on a semiconductor wafer (a);
A step (b1) of forming a film on the photodiode;
(B) polishing a part of the film by CMP, irradiating the photodiode with light through the film, measuring a current generated in the photodiode, and repeating the polishing and the measurement;
A step (c) of deciding when to finish the polishing based on the result of the measurement;
And (d) ending the polishing at a time determined in the step (c).
請求項1または2において、
前記工程(b)は、前記フォトダイオードで発生する電流を測定した電流値から前記膜の前記光の透過率を算出する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
In claim 1 or 2,
The step (b) includes a step of calculating the light transmittance of the film from a current value obtained by measuring a current generated in the photodiode.
請求項1乃至3のいずれか一項において、
前記工程(c)の前記時期は、前記測定の結果が所望の電流値の範囲内になった時であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the time of the step (c) is when the result of the measurement falls within a desired current value range.
請求項1乃至4のいずれか一項において、
前記工程(b)の前記フォトダイオードで発生する電流を測定することは、前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記半導体ウエハー上に形成された電極パッドに計測器のプローバーを接触させ、前記計測器によって前記フォトダイオードで受光した光により発生する電流を測定することであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
Measuring the current generated in the photodiode in the step (b) is performed by bringing a prober of a measuring instrument into contact with an electrode pad electrically connected to the photodiode and formed on the semiconductor wafer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: measuring a current generated by light received by the photodiode by a detector.
請求項1において、
前記工程(b)の前記フォトダイオードで発生する電流を測定することは、前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記半導体ウエハー上に形成された電極パッドに計測器のプローバーを接触させ、前記計測器によって前記フォトダイオードで受光した光により発生する電流を測定することであり、
前記工程(b)の前記成膜は、前記電極パッドをカバーで覆いながら前記膜を成膜することであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In claim 1,
Measuring the current generated in the photodiode in the step (b) is performed by bringing a prober of a measuring instrument into contact with an electrode pad electrically connected to the photodiode and formed on the semiconductor wafer. Measuring the current generated by the light received by the photodiode by means of a detector,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the film formation in the step (b) is to form the film while covering the electrode pad with a cover.
請求項1乃至6のいずれか一項において、
前記工程(b)の前記フォトダイオードに照射する前記光は、複数の波長の光であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In any one of Claims 1 thru | or 6,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the light applied to the photodiode in the step (b) is light having a plurality of wavelengths.
膜を成膜する成膜機構と、
光源と、
プローバーを備えた計測器と、
制御部と、を含み、
前記制御部は、前記成膜機構により成膜し、前記光源及び前記計測器により光学特性を測定し、その測定結果に基づいて前記成膜機構を制御することを特徴とする成膜装置。
A film forming mechanism for forming a film;
A light source;
A measuring instrument with a prober;
A control unit,
The said control part forms into a film with the said film-forming mechanism, measures an optical characteristic with the said light source and the said measuring device, and controls the said film-forming mechanism based on the measurement result.
請求項8において、
前記制御部は、前記成膜機構により半導体ウエハーのフォトダイオード上に膜を成膜し、前記光源により前記フォトダイオードに前記膜を通して光を照射し、前記計測器により前記フォトダイオードで発生する電流を測定し、前記成膜と前記測定を繰り返すように制御し、その測定結果に基づいて前記成膜を終了する時期を決め、その時期に前記成膜を終了させるように前記成膜機構を制御することを特徴とする成膜装置。
In claim 8,
The control unit forms a film on the photodiode of the semiconductor wafer by the film formation mechanism, irradiates the photodiode with light through the film by the light source, and generates a current generated in the photodiode by the measuring instrument. Measure, control to repeat the film formation and the measurement, determine the time to end the film formation based on the measurement result, and control the film formation mechanism to end the film formation at that time A film forming apparatus.
請求項9において、
前記フォトダイオードで発生する電流を測定することは、前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記半導体ウエハー上に形成された電極パッドに前記プローバーを接触させ、前記計測器によって前記フォトダイオードで受光した光により発生する電流を測定することであり、
前記成膜機構により成膜する際に前記電極パッドを覆うカバーを有することを特徴とする成膜装置。
In claim 9,
Measuring the current generated in the photodiode is electrically connected to the photodiode, the prober is brought into contact with an electrode pad formed on the semiconductor wafer, and received by the photodiode by the measuring instrument. Measuring the current generated by light,
A film forming apparatus comprising a cover that covers the electrode pad when the film is formed by the film forming mechanism.
請求項9または10において、
前記成膜機構は、前記半導体ウエハーより径の小さいシャワーヘッドを有する成膜源と、前記シャワーヘッドを回転させる回転機構を有することを特徴とする成膜装置。
In claim 9 or 10,
The film forming mechanism includes a film forming source having a shower head having a smaller diameter than the semiconductor wafer, and a rotating mechanism for rotating the shower head.
膜をCMPにより研磨する研磨機構と、
光源と、
プローバーを備えた計測器と、
制御部と、を含み、
前記制御部は、前記研磨機構により膜を研磨し、前記光源及び前記計測器により光学特性を測定し、その測定結果に基づいて前記研磨機構を制御することを特徴とするCMP装置。
A polishing mechanism for polishing the film by CMP;
A light source;
A measuring instrument with a prober;
A control unit,
The CMP apparatus characterized in that the control unit polishes the film with the polishing mechanism, measures optical characteristics with the light source and the measuring instrument, and controls the polishing mechanism based on the measurement result.
請求項12において、
前記制御部は、前記研磨機構により半導体ウエハーのフォトダイオード上に成膜された膜を研磨し、前記光源により前記フォトダイオードに前記膜を通して光を照射し、前記計測器により前記フォトダイオードで発生する電流を測定し、前記研磨と前記測定を繰り返すように制御し、その測定結果に基づいて前記研磨を終了する時期を決め、その時期に前記研磨を終了させるように前記研磨機構を制御することを特徴とするCMP装置。
In claim 12,
The control unit polishes a film formed on the photodiode of the semiconductor wafer by the polishing mechanism, irradiates the photodiode with light through the light source by the light source, and generates at the photodiode by the measuring instrument. Measuring the current, controlling to repeat the polishing and the measurement, determining a time to end the polishing based on the measurement result, and controlling the polishing mechanism to end the polishing at that time A CMP apparatus.
請求項13において、
前記フォトダイオードで発生する電流を測定することは、前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記半導体ウエハー上に形成された電極パッドに前記プローバーを接触させ、前記計測器によって前記フォトダイオードで受光した光により発生する電流を測定することであることを特徴とするCMP装置。
In claim 13,
Measuring the current generated in the photodiode is electrically connected to the photodiode, the prober is brought into contact with an electrode pad formed on the semiconductor wafer, and received by the photodiode by the measuring instrument. A CMP apparatus characterized by measuring a current generated by light.
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