JP5639034B2 - Film thickness measuring method and film thickness measuring apparatus, semiconductor integrated circuit manufacturing method, control program, and readable storage medium - Google Patents
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本発明は、電子デバイスの製造工程などにおいて電極に無電解金メッキなどを積層した導電性積層皮膜の膜厚測定方法および膜厚測定装置、この膜厚測定装置を用いて電子部品の電極などに積層した導電性積層皮膜の膜厚を測定して良品管理された半導体集積回路を製造する半導体集積回路の製造方法、この膜厚測定方法の各工程をコンピュータに実行させるための処理手順が記述された制御プログラム、この制御プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な可読記憶媒体に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for measuring a film thickness of a conductive laminated film in which an electroless gold plating or the like is laminated on an electrode in an electronic device manufacturing process or the like, and is laminated on an electrode of an electronic component using the film thickness measuring apparatus. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit for measuring a film thickness of a conductive laminated film to manufacture a non-defective product managed semiconductor integrated circuit, and a processing procedure for causing a computer to execute each step of the film thickness measuring method are described. The present invention relates to a control program and a computer-readable readable storage medium storing the control program.
従来、半導体装置など電子部品の電極は、様々な方法で導電膜を形成するが、その導電性、耐食性、耐摩耗性および接合特性など、使用目的により様々な特性が求められ、工業製品では更に製造原価低減が必要である。これらの実現のために、電子部品の電極は複数の導電膜を積層することが少なくない。例えば、母材となる金属に薄い金メッキを施すことにより、電極の特性を著しく改善することができる。異なる導電膜が積層された電極を有する電子部品の製造工程では、高品質を実現するために、積層した膜厚を測定して管理することが重要である。 Conventionally, an electrode of an electronic component such as a semiconductor device forms a conductive film by various methods, but various characteristics such as conductivity, corrosion resistance, wear resistance, and bonding characteristics are required depending on the purpose of use. Manufacturing cost reduction is necessary. In order to realize these, an electrode of an electronic component is often laminated with a plurality of conductive films. For example, the electrode characteristics can be remarkably improved by applying a thin gold plating to the base metal. In the manufacturing process of an electronic component having an electrode in which different conductive films are laminated, it is important to measure and manage the laminated film thickness in order to achieve high quality.
導電性皮膜の膜厚測定には様々な方法があり、光、電子線、X線を用いる方法が実現されている。例えば、特許文献1では、蛍光X線の強度から膜厚を換算する方法が開示されている。また、特許文献2には、被測定物に電子線を照射して得られる特性X線に強度を膜厚に換算する方法が開示されている。
There are various methods for measuring the film thickness of the conductive film, and methods using light, electron beams, and X-rays have been realized. For example, Patent Document 1 discloses a method for converting the film thickness from the intensity of fluorescent X-rays.
特許文献1では、一次X線ビームを細いサンプルを横切るようにスキャンしながら、このサンプルの素材からの蛍光X線積算強度を、その積算強度の計算値と比較して、X線ビームがサンプルに達した位置の決定を迅速に行う。これによって、 一次X線ビームの移動スピードを従来に比較して高速にしても、X線ビームがサンプルを横切ったかどうかは確実に判定することができる。したがって、測定開始位置に影響されることなく、サンプルの測定位置探索を高速かつ確実に行うことができる。 In Patent Document 1, while scanning a primary X-ray beam across a thin sample, the X-ray beam is applied to the sample by comparing the fluorescence X-ray integrated intensity from the material of this sample with the calculated value of the integrated intensity. The position reached is quickly determined. Thereby, even if the moving speed of the primary X-ray beam is increased as compared with the prior art, it can be reliably determined whether or not the X-ray beam has crossed the sample. Therefore, the measurement position search of the sample can be performed quickly and reliably without being affected by the measurement start position.
特許文献2では、膜厚測定方法において、基板上に被着された被膜上を電子ビームプローブで走査し、被膜を透過して基板に到達した電子により基板を構成する物質から発生する特性X線強度を測定し、予め求められた薄膜の膜厚と特性X線強度の関係から薄膜の膜厚を求めている。
In
しかしながら、特許文献1、2に開示されている従来の膜厚測定方法では、X線または電子線の発生源が必要であって、人体に影響がないように隔離する必要があり、測定器自体が大掛かりなものになって高価なものになり、X線の積算時間により1回の測定に5分程度の時間を要し、大量生産の製造工程の品質管理には採用し難く、安価でかつ高速測定が可能な膜厚測定方法であることが望ましい。
However, in the conventional film thickness measurement methods disclosed in
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、電子部品の電極などの導電性積層膜の膜厚を簡便かつ安価な装置で高速に測定することができる膜厚測定方法および膜厚測定装置、この膜厚測定装置を用いて電子部品の半導体基板上の電極などの薄膜の膜厚を測定して良品管理された半導体集積回路を製造する半導体集積回路の製造方法、この膜厚測定方法の各工程をコンピュータに実行させるための処理手順が記述された制御プログラム、この制御プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な可読記憶媒体を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and a film thickness measuring method and a film thickness measuring apparatus capable of measuring the film thickness of a conductive laminated film such as an electrode of an electronic component at high speed with a simple and inexpensive apparatus. , A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit for manufacturing a non-defectively managed semiconductor integrated circuit by measuring the film thickness of a thin film such as an electrode on a semiconductor substrate of an electronic component using the film thickness measuring apparatus, It is an object of the present invention to provide a control program in which a processing procedure for causing a computer to execute each step is described, and a computer-readable readable storage medium in which the control program is stored.
本発明の膜厚測定方法は、異なる二つの抵抗率の第1の導電層およびその上の第2の導電層を積層した積層膜において、膜厚測定手段が、該積層膜の膜厚を段差として触針で測定するかまたはレーザ光を用いて測定し、該積層膜表面の表面抵抗値を測定し、測定した積層膜の膜厚および該表面抵抗値から抵抗率の小さい第2の導電層の膜厚を計算により求める膜厚測定工程を有し、抵抗率の大きい第1の導電層が該抵抗率の小さい第2の導電層に対して、該抵抗率が少なくとも10倍でかつ膜厚が少なくとも10倍であるものであり、そのことにより上記目的が達成される。
In the film thickness measuring method of the present invention, in the laminated film in which the first conductive layer having two different resistivities and the second conductive layer thereon are laminated, the film thickness measuring means steps the film thickness of the laminated film. And measuring with a stylus or using a laser beam, and measuring the surface resistance value of the surface of the laminated film, the second conductive layer having a small resistivity from the measured film thickness of the laminated film and the surface resistance value thickness have a film thickness measuring step of obtaining by calculation, on the first conductive layer is smaller second conductive layer having the resistivity higher resistivity, and the film thickness in the resistivity of at least 10-fold Is at least 10 times, thereby achieving the above object.
また、好ましくは、本発明の膜厚測定方法における膜厚測定工程は、測定制御手段が、測定部を制御して前記第1の導電層および前記第2の導電層の積層膜の膜厚を測定すると共に前記表面抵抗値を測定する測定制御工程と、演算手段が、該積層膜の膜厚および該表面抵抗値に基づいて所定の計算式により該第2の導電層の膜厚を求める演算工程とを有する。 Preferably, in the film thickness measurement step in the film thickness measurement method of the present invention, the measurement control means controls the measurement unit to determine the film thickness of the laminated film of the first conductive layer and the second conductive layer. A measurement control step for measuring and measuring the surface resistance value, and a calculation means for calculating the film thickness of the second conductive layer by a predetermined calculation formula based on the film thickness of the laminated film and the surface resistance value Process.
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定方法における測定制御工程は、前記抵抗率の大きい層が該抵抗率の小さい層に対して、該抵抗率が少なくとも10倍でかつ膜厚が少なくとも10倍である積層膜を測定する。 Further preferably, in the measurement control step in the film thickness measuring method of the present invention, the layer having a high resistivity is at least 10 times the resistivity and the film thickness is at least 10 times that of the layer having a low resistivity. Is measured.
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定方法において、判定手段が、該第2の導電層の膜厚が所定範囲内かどうかを判定して、該第2の導電層の膜厚が所定範囲内の場合は良品と判断し、該第2の導電層の膜厚が所定範囲内ではない場合は不良品と判断する判定工程を更に有する。 Further preferably, in the film thickness measurement method of the present invention, the determination means determines whether the film thickness of the second conductive layer is within a predetermined range, and the film thickness of the second conductive layer is within the predetermined range. If it is within the range, it is determined that the product is a non-defective product, and if the film thickness of the second conductive layer is not within the predetermined range, it is further provided with a determination step of determining that the product is defective.
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定方法における積層膜表面の表面抵抗値の測定が、4端針法を用いる。 Further preferably, the measurement of the surface resistance value on the surface of the laminated film in the film thickness measuring method of the present invention uses a four-end needle method.
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定方法における積層膜の膜厚の測定精度が、該積層膜の膜厚の多くとも10分の1である。 Further preferably, the measurement accuracy of the film thickness of the laminated film in the film thickness measuring method of the present invention is at most 1/10 of the film thickness of the laminated film.
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定方法における第1の導電層がNi層で前記第2の導電層がAu層、該第1の導電層がNi層で該第2の導電層がAg層または、該第1の導電層がチタン層で該第2の導電層がCu層である。 Further preferably, in the film thickness measuring method of the present invention, the first conductive layer is a Ni layer, the second conductive layer is an Au layer, the first conductive layer is a Ni layer, and the second conductive layer is Ag. The layer or the first conductive layer is a titanium layer, and the second conductive layer is a Cu layer.
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定方法において、前記第1の導電層および前記第2の導電層の積層膜の膜厚は半導体基板上の電極高さである。 Further preferably, in the film thickness measurement method of the present invention, the film thickness of the laminated film of the first conductive layer and the second conductive layer is an electrode height on the semiconductor substrate.
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定方法における表面抵抗値としてシート抵抗値を用いる場合、前記第1の導電層および前記第2の導電層の抵抗率ρ1、ρ2および前記積層膜の膜厚Tとして、前記所定の計算式は数4である。
Further preferably, when sheet resistance is used as the surface resistance value in the film thickness measurement method of the present invention, the resistivity ρ1, ρ2 of the first conductive layer and the second conductive layer and the thickness of the laminated film As T, the predetermined calculation formula is
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定方法における表面抵抗値としてシート抵抗値を用いる場合、下地導電層の抵抗率ρ0および膜厚t0とし、該下地導電層上に積層する前記第1の導電層および前記第2の導電層の抵抗率ρ1、ρ2および前記積層膜の膜厚Tとして、前記所定の計算式は数6である。 Furthermore, preferably, when the sheet resistance value is used as the surface resistance value in the film thickness measurement method of the present invention, the resistivity ρ0 and the film thickness t0 of the underlying conductive layer are used, and the first conductive layer laminated on the underlying conductive layer is used. As the resistivity ρ1, ρ2 of the layer and the second conductive layer and the film thickness T of the laminated film, the predetermined calculation formula is Equation 6.
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定方法における表面抵抗値として導体抵抗値を用いる場合、前記第1の導電層および前記第2の導電層の抵抗率ρ1、ρ2および前記積層膜の膜厚Tとして、前記所定の計算式は数9である。 Further preferably, when a conductor resistance value is used as the surface resistance value in the film thickness measuring method of the present invention, the resistivity ρ1, ρ2 of the first conductive layer and the second conductive layer and the thickness of the laminated film As T, the predetermined calculation formula is Equation 9.
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定方法における表面抵抗値として導体抵抗値を用いる場合、下地導電層の抵抗率ρ0および膜厚t0とし、該下地導電層上に積層する前記第1の導電層および前記第2の導電層の抵抗率ρ1、ρ2および前記積層膜の膜厚Tとして、前記所定の計算式は数11である。
Further, preferably, when a conductor resistance value is used as the surface resistance value in the film thickness measurement method of the present invention, the resistivity ρ0 and the film thickness t0 of the underlying conductive layer are used, and the first conductive layer laminated on the underlying conductive layer is used. As the resistivity ρ1, ρ2 of the layer and the second conductive layer and the film thickness T of the laminated film, the predetermined calculation formula is
本発明の膜厚測定装置は、異なる二つの抵抗率の第1の導電層およびその上の第2の導電層を積層した積層膜において、該積層膜の膜厚を段差として触針で測定するかまたはレーザ光を用いて測定し、該積層膜表面の表面抵抗値を測定し、測定した該積層膜の膜厚および該表面抵抗値から抵抗率の小さい第2の導電層の膜厚を計算により求める膜厚測定手段を有し、抵抗率の大きい第1の導電層が該抵抗率の小さい第2の導電層に対して、該抵抗率が少なくとも10倍でかつ膜厚が少なくとも10倍であるものであり、そのことにより上記目的が達成される。 The film thickness measuring apparatus of the present invention measures the film thickness of the laminated film with a stylus as a step in a laminated film in which a first conductive layer having two different resistivities and a second conductive layer thereon are laminated. Or using a laser beam to measure the surface resistance value of the surface of the laminated film, and calculate the film thickness of the laminated film and the thickness of the second conductive layer having a low resistivity from the surface resistance value. have a film thickness measuring means for obtaining a result, the first conductive layer is smaller second conductive layer having the resistivity higher resistivity, a the resistivity of at least 10 times and a thickness of at least 10-fold There is something, and the above purpose is achieved.
また、好ましくは、本発明の膜厚測定装置における膜厚測定手段は、測定部を制御して前記第1の導電層および前記第2の導電層の積層膜の膜厚を測定すると共に前記表面抵抗値を測定する測定制御手段と、該積層膜の膜厚と該表面抵抗値に基づいて所定の計算式により該第2の導電層の膜厚を求める演算手段とを有する。 Preferably, the film thickness measuring means in the film thickness measuring apparatus of the present invention controls the measurement unit to measure the film thickness of the laminated film of the first conductive layer and the second conductive layer, and the surface. Measurement control means for measuring the resistance value, and calculation means for obtaining the film thickness of the second conductive layer by a predetermined calculation formula based on the film thickness of the laminated film and the surface resistance value.
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定装置における測定制御手段は、前記抵抗率の大きい層が該抵抗率の小さい層に対して、該抵抗率が少なくとも10倍でかつ膜厚が少なくとも10倍である積層膜を測定する。 Further preferably, the measurement control means in the film thickness measuring apparatus of the present invention is characterized in that the layer having a high resistivity has a resistivity of at least 10 times and a film thickness of at least 10 times that of the layer having a low resistivity. Is measured.
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定装置における第2の導電層の膜厚が所定範囲内かどうかを判定して、該第2の導電層の膜厚が所定範囲内の場合は良品と判断し、該第2の導電層の膜厚が所定範囲内ではない場合は不良品と判断する判定手段を更に有する。 Furthermore, preferably, it is determined whether the film thickness of the second conductive layer in the film thickness measuring apparatus of the present invention is within a predetermined range, and if the film thickness of the second conductive layer is within the predetermined range, Judgment means is further provided for judging that the second conductive layer is not defective when the thickness of the second conductive layer is not within the predetermined range.
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定装置における積層膜表面の表面抵抗値の測定が、4端針法を用いる。 Further preferably, the measurement of the surface resistance value on the surface of the laminated film in the film thickness measuring device of the present invention uses a four-end needle method.
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定装置における積層膜の膜厚の測定精度が、該積層膜の膜厚の多くても10分の1である。 Further preferably, the measurement accuracy of the film thickness of the laminated film in the film thickness measuring apparatus of the present invention is at most 1/10 of the film thickness of the laminated film.
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定装置における第1の導電層がNi層で前記第2の導電層がAu層、該第1の導電層がNi層で該第2の導電層がAg層または、該第1の導電層がチタン層で該第2の導電層がCu層である。 Further preferably, in the film thickness measuring apparatus of the present invention, the first conductive layer is a Ni layer, the second conductive layer is an Au layer, the first conductive layer is a Ni layer, and the second conductive layer is Ag. The layer or the first conductive layer is a titanium layer, and the second conductive layer is a Cu layer.
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定装置において、前記第1の導電層および前記第2の導電層の積層膜の膜厚は半導体基板上の電極高さである。 Still preferably, in a film thickness measuring apparatus according to the present invention, the film thickness of the laminated film of the first conductive layer and the second conductive layer is an electrode height on the semiconductor substrate.
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定装置における表面抵抗値としてシート抵抗値を用いる場合、前記第1の導電層および前記第2の導電層の抵抗率ρ1、ρ2および前記積層膜の膜厚Tとして、前記所定の計算式は数4である。
Furthermore, preferably, when using a sheet resistance value as the surface resistance value in the film thickness measuring device of the present invention, the resistivity ρ1, ρ2 of the first conductive layer and the second conductive layer and the thickness of the laminated film As T, the predetermined calculation formula is
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定装置における表面抵抗値としてシート抵抗値を用いる場合、下地導電層の抵抗率ρ0および膜厚t0とし、該下地導電層上に積層する前記第1の導電層および前記第2の導電層の抵抗率ρ1、ρ2および前記積層膜の膜厚Tとして、前記所定の計算式は数6である。 Further, preferably, when the sheet resistance value is used as the surface resistance value in the film thickness measuring apparatus of the present invention, the resistivity ρ0 and the film thickness t0 of the underlying conductive layer are used, and the first conductive layer laminated on the underlying conductive layer is used. As the resistivity ρ1, ρ2 of the layer and the second conductive layer and the film thickness T of the laminated film, the predetermined calculation formula is Equation 6.
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定装置における表面抵抗値として導体抵抗値を用いる場合、前記第1の導電層および前記第2の導電層の抵抗率ρ1、ρ2および前記積層膜の膜厚Tとして、前記所定の計算式は数9である。 Further, preferably, when a conductor resistance value is used as the surface resistance value in the film thickness measuring apparatus of the present invention, the resistivity ρ1, ρ2 of the first conductive layer and the second conductive layer and the thickness of the laminated film As T, the predetermined calculation formula is Equation 9.
さらに、好ましくは、本発明の膜厚測定装置における表面抵抗値として導体抵抗値を用いる場合、下地導電層の抵抗率ρ0および膜厚t0とし、該下地導電層上に積層する前記第1の導電層および前記第2の導電層の抵抗率ρ1、ρ2および前記積層膜の膜厚Tとして、前記所定の計算式は前記数11である。
Further, preferably, when the conductor resistance value is used as the surface resistance value in the film thickness measuring apparatus of the present invention, the resistivity ρ0 and the film thickness t0 of the underlying conductive layer are used, and the first conductive layer laminated on the underlying conductive layer is used. As the resistivity ρ1 and ρ2 of the layer and the second conductive layer and the film thickness T of the laminated film, the predetermined calculation formula is
本発明の半導体集積回路の製造方法は、本発明の上記膜厚測定装置を用いて、半導体集積回路が形成された半導体基板の金属パッド層にメッキ処理が施された前記第2の導電層の膜厚を測定して良品管理が為されて該半導体基板上に半導体集積回路を製造するものであり、そのことにより上記目的が達成される。 The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the present invention is the method for manufacturing the second conductive layer in which the metal pad layer of the semiconductor substrate on which the semiconductor integrated circuit is formed is plated using the film thickness measuring apparatus according to the present invention. The film thickness is measured and non-defective products are managed to manufacture a semiconductor integrated circuit on the semiconductor substrate, thereby achieving the above object.
本発明の制御プログラムは、本発明の上記膜厚測定方法の各工程をコンピュータに実行させるための処理手順が記述されたものであり、そのことにより上記目的が達成される。 The control program according to the present invention describes a processing procedure for causing a computer to execute each step of the film thickness measuring method according to the present invention, thereby achieving the above object.
本発明の可読記憶媒体は、本発明の上記制御プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能なものであり、そのことにより上記目的が達成される。 The readable storage medium of the present invention is a computer-readable storage medium storing the control program of the present invention, thereby achieving the above object.
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。 With the above configuration, the operation of the present invention will be described below.
本発明においては、異なる二つの抵抗率の第1の導電層およびその上の第2の導電層を積層した積層膜において、膜厚測定手段が、該積層膜の膜厚と該積層膜表面の表面抵抗値とを測定し、測定した積層膜の膜厚および該表面抵抗値から抵抗率の小さい第2の導電層の膜厚を計算により求める膜厚測定工程を有する。 In the present invention, in a laminated film in which a first conductive layer having two different resistivities and a second conductive layer thereon are laminated, the film thickness measuring means includes the film thickness of the laminated film and the surface of the laminated film. A film thickness measurement step of measuring the surface resistance value and calculating the film thickness of the laminated film and the thickness of the second conductive layer having a low resistivity from the surface resistance value.
これによって、測定した積層膜の膜厚および表面抵抗値から抵抗率の小さい第2の導電層の膜厚を計算により求めることにより、電子部品の電極などの導電性積層膜の膜厚を簡便かつ安価な装置で高速に測定することが可能となる。 Accordingly, the thickness of the conductive laminated film such as the electrode of the electronic component can be easily and easily obtained by calculating the thickness of the second conductive layer having a low resistivity from the measured film thickness and surface resistance value. It becomes possible to measure at high speed with an inexpensive apparatus.
以上により、本発明によれば、測定した積層膜の膜厚および表面抵抗値から抵抗率の小さい第2の導電層の膜厚を計算により求めるため、電子部品の電極などの導電性積層膜の膜厚を簡便かつ安価な装置で高速に測定することができる。 As described above, according to the present invention, since the thickness of the second conductive layer having a low resistivity is obtained by calculation from the measured thickness and surface resistance value of the laminated film, the conductive laminated film such as an electrode of an electronic component can be obtained. The film thickness can be measured at high speed with a simple and inexpensive apparatus.
以下に、本発明の膜厚測定方法および膜厚測定装置、この膜厚測定装置を用いて電子部品の電極などに積層した導電性積層皮膜の膜厚を測定して良品管理された半導体集積回路を製造する半導体集積回路の製造方法、この膜厚測定方法の各工程をコンピュータに実行させるための処理手順が記述された制御プログラム、この制御プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な可読記憶媒体の実施形態1について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。 Below, the film thickness measuring method and film thickness measuring apparatus of the present invention, and the semiconductor integrated circuit managed by non-defective products by measuring the film thickness of the conductive laminated film laminated on the electrode of the electronic component using the film thickness measuring apparatus. Of a semiconductor integrated circuit for manufacturing a semiconductor integrated circuit, a control program describing a processing procedure for causing a computer to execute each step of the film thickness measuring method, and implementation of a computer-readable storage medium storing the control program Embodiment 1 will be described in detail with reference to the drawings. In addition, each thickness, length, etc. of the structural member in each figure are not limited to the structure to illustrate from a viewpoint on drawing preparation.
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1における膜厚測定方法を説明するために絶縁膜上に形成した積層導電層の概略構成を示す斜視図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a laminated conductive layer formed on an insulating film in order to explain a film thickness measuring method in Embodiment 1 of the present invention.
図1において、本実施形態1の膜厚測定方法は、絶縁膜1上に上下に積層された導電層2,3(積層膜、例えばNi層およびその上のAu層)からなる半導体基板の電極に対して、段差を触針で測る場合やレーザ光を用いる場合など公知の方法で導電層2,3の厚さ(電極高さ)を測定するステップと、4端針法により電極の表面抵抗を測定するステップとを有し、二つのステップから得られた積層膜の膜厚(電極高さ)と表面抵抗値から、上下に積層した導電層2,3からなる電極の上部皮膜である導電層3の膜厚を計算により算出する。積層された2つの導電層2,3の関係は、抵抗率の大きい層(導電層2)が、抵抗率の小さい層(導電層3)に対し、抵抗率が10倍以上でかつ層厚が10倍以上であることにより、計算による測定精度を確保することができる。
In FIG. 1, the film thickness measuring method of the first embodiment is a method of forming electrodes on a semiconductor substrate comprising
図2は、図1の積層された第1の導電層2/第2の導電層3の積層膜における第2の導電層3の膜厚測定の概略を示す縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an outline of the measurement of the film thickness of the second
図2に示すように、絶縁膜1上に2つの導電層2,3を形成し、その積層膜(導電層2,3)の膜厚および4端針法を用いて、流れる定電流から所定位置間の電圧を測定することにより表面抵抗を測定した場合、次の方法で抵抗率の小さい導電層3の膜厚を計算により求めることができる。
As shown in FIG. 2, two
連続した面の場合には表面抵抗値としてシート抵抗値を用い、有限の大きさで断面積が分かっている場合には表面抵抗値として導体抵抗値を用いる。これらのシート抵抗値と導体抵抗値とで、抵抗率の小さい導電層3の膜厚を計算する方法が異なる。
In the case of a continuous surface, the sheet resistance value is used as the surface resistance value, and when the cross-sectional area is known with a finite size, the conductor resistance value is used as the surface resistance value. The method of calculating the film thickness of the
まず、表面抵抗値としてシート抵抗値を用いる場合には、積層する導電層2,3の抵抗率および膜厚は次の通りとする。
First, when the sheet resistance value is used as the surface resistance value, the resistivity and film thickness of the
第1の導電層2・・・ 抵抗率(体積抵抗率):ρ1 膜厚:t1
第2の導電層3・・・ 抵抗率(体積抵抗率):ρ2 膜厚:t2
上下に績奏された第1の導電層2とその上の第2の導電層3には次の(数1)の関係があるものとする。第1の導電層2としては例えばNi層で、その上の第2の導電層3は例えばAu層である。
First
Second
It is assumed that the first
から、
とすると、導電層3の膜厚t2は、次の式(数4)
From
Then, the film thickness t2 of the
即ち、表面抵抗値としてシート抵抗値を用いる場合に、積層する導電層2,3の抵抗率ρ1、ρ2および膜厚Tとして上記計算式として(数4)を用いて導電層3の膜厚を計算により求めることができる。
That is, when the sheet resistance value is used as the surface resistance value, the film thickness of the
図3は、下地導電層がある場合の積層された第1の導電層2/第2の導電層3の積層膜における第2の導電層3の膜厚測定方法の概略を示す縦断面図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an outline of a method for measuring the thickness of the second
図3に示すように、絶縁膜1上に下地導電層4を形成し、下地導電層4上に上下に導電層2,3を同様に積層した場合は、
下地導電層4・・・ 抵抗率:ρ0 膜厚:t0
とすると、同様に、次の式(数5)が成立する。
As shown in FIG. 3, when the base
Underlying
Then, similarly, the following equation (Equation 5) holds.
即ち、表面抵抗値としてシート抵抗値を用いる場合に、下地導電層4の抵抗率ρ0および膜厚t0とし、下地導電層4上に積層する導電層2,3の抵抗率ρ1、ρ2および膜厚Tとして上記計算式として(数6)を用いて導電層3の膜厚を計算により求めることができる。
That is, when the sheet resistance value is used as the surface resistance value, the resistivity ρ0 and the film thickness t0 of the base
次に、表面抵抗値として導体抵抗値を用いる場合には、積層する導電層2,3の抵抗率および膜厚は次のとおりとする。
Next, when the conductor resistance value is used as the surface resistance value, the resistivity and film thickness of the
第1の導電層2・・・ 抵抗率:ρ1 膜厚:t1
第2の導電層3・・・ 抵抗率:ρ2 膜厚:t2
導電層の長さL、導電層の幅をWとする。
First
Second
The length L of the conductive layer and the width of the conductive layer are W.
第1の導電層2と第2の導電層3には次の(数7)の関係があるものとする。
It is assumed that the first
さらに、絶縁膜1上に下地導電層4を形成し、下地導電層4上に上下に導電層2,3を同様に積層した場合は、
下地導電層4・・・ 抵抗率:ρ0 膜厚:t0
とすると、同様に、次の式(数10)が成立する。
Further, when the base
Underlying
Then, similarly, the following equation (Equation 10) holds.
即ち、表面抵抗値として導体抵抗値を用いる場合に、下地導電層4の抵抗率ρ0および膜厚t0とし、下地導電層4上に積層する導電層2,3の抵抗率ρ1、ρ2および膜厚Tとして上記計算式として(数11)を用いて導電層3の膜厚を計算により求めることができる。
That is, when the conductor resistance value is used as the surface resistance value, the resistivity ρ0 and the film thickness t0 of the base
図4は、具体的な積層導電層の膜厚測定方法の概略構成を示す縦断面図である。図4は、積層された第1の導電層2/第2の導電層3の積層膜における第2の導電層3の層厚測定方法の概略を示している。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a specific method for measuring the thickness of a laminated conductive layer. FIG. 4 shows an outline of a method for measuring the layer thickness of the second
図4に示すように、まず、平滑な絶縁基板11上に厚さ1.5μm、体積抵抗率2.75×10−8Ωmのアルミ皮膜12をスパッタ法により成膜する。さらに、フォトリソ技術およびメタルエッチング技術を用いて、アルミ電極12(下地導電層4)を幅0.8mm×長さ2.2mmの島状パターンとして形成する。
As shown in FIG. 4, first, an
次に、公知のダブルジンケート法により無電解ニッケルメッキを行い、体積抵抗率50×10−8ΩmのNi−P皮膜13(第1の導電層2)として厚さ5μm、10μmおよび15μmの3種類のサンプルを作製する。次いで、この一つのサンプル上にそれぞれ置換金メッキを行い、厚さ0.3μm、体積抵抗率2.2×10−8ΩmのAu皮膜14(第2の導電層3)を成膜する。 Next, electroless nickel plating is performed by a known double zincate method, and three types of 5 μm, 10 μm, and 15 μm in thickness are formed as the Ni—P coating 13 (first conductive layer 2) having a volume resistivity of 50 × 10 −8 Ωm. A sample is prepared. Next, substitution gold plating is performed on each of these samples to form an Au film 14 (second conductive layer 3) having a thickness of 0.3 μm and a volume resistivity of 2.2 × 10 −8 Ωm.
厚さ10μmのNi−P皮膜13のサンプルには、その上にAu皮膜14のAu膜厚を0.1μm、0.5μmのAu皮膜14を積層する。
On the sample of the Ni-
レーザ発生装置15からのレーザ光LをAu皮膜14の表面に対して照射し、Au皮膜14の表面からの反射光のレーザ光Lをレーザ変位計16で受光して、Ni−P皮膜13/Au皮膜14の膜厚(電極高さ)を測定し、次いで、4端針法により表面抵抗を測定する。
The surface of the
図5に抵抗値の積層膜の厚さ依存性、図6に抵抗値のAu膜厚依存性を実測値と理論値をそれぞれ示している。実測値は理論値とよく一致しており、積層膜の厚さと抵抗値からAu膜の膜厚が得られる。 FIG. 5 shows the measured value and the theoretical value of the dependence of the resistance value on the thickness of the laminated film, and FIG. 6 shows the dependence of the resistance value on the Au film thickness. The actually measured value is in good agreement with the theoretical value, and the film thickness of the Au film can be obtained from the thickness of the laminated film and the resistance value.
例えばNi−P皮膜13の厚さ10μm、置換金メッキのAu皮膜14の膜厚0.3μmの場合、実際に測定した抵抗値は0.031Ωであった。このときの理論値は、前記した式(数10)を用いて次式(数12)のようになる。
For example, when the thickness of the Ni-
ここで、本実施形態1の膜厚測定方法を用いた膜厚測定装置20について詳細に説明する。
Here, the film
図7は、本発明の実施形態1に係る膜厚測定装置20の概略構成例を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of the film
図7において、本実施形態1の膜厚測定装置20は、コンピュータシステムで構成されており、各種入力指令を可能とするキーボードやマウス、画面入力装置などの操作部21と、各種入力指令に応じて表示画面上に、初期画面、選択誘導画面および処理結果画面などの各種画像を表示可能とする表示部22と、全体的な制御を行う制御手段としてのCPU23(中央演算処理装置)と、CPU23の起動時にワークメモリとして働く一時記憶手段としてのRAM24と、CPU23を動作させるための動作合成プログラムおよびこれに用いる各種データなどが記録されたコンピュータ読み取り可能な可読記録媒体(記憶手段)としてのROM25と、レーザ変位計などの表面抵抗測定器を用いてNi−P皮膜12/Au積層膜13の電極高さT1を測定し、さらに、4端針により表面抵抗値を測定する測定部26とを有している。
In FIG. 7, the film
CPU4は、操作部21からの入力指令の他、ROM25内からRAM24内に読み出された制御プログラムおよびこれに用いる各種データに基づいて、測定制御手段231と、演算手段232と、判定手段233とを有する。
Based on the control command read from the
即ち、CPU4は、異なる二つの抵抗率の第1の導電層2およびその上の第2の導電層3を積層した積層膜において、その積層膜の膜厚と積層膜表面の表面抵抗値とを測定し、測定した積層膜の膜厚および表面抵抗値から抵抗率の小さい第2の導電層3の膜厚を計算により求める膜厚測定手段を有している。
That is, the
この膜厚測定手段は、測定部26を制御して第1の導電層2および第2の導電層3の積層膜の膜厚を測定すると共に表面抵抗値を測定する測定制御手段231と、その積層膜の膜厚と表面抵抗値に基づいて所定の計算式により第2の導電層3の膜厚を求める演算手段232と、第2の導電層3の膜厚が所定範囲内かどうかを判定して、第2の導電層3の膜厚が所定範囲内の場合は良品と判断し、第2の導電層3の膜厚が所定範囲内ではない場合は不良品と判断する判定手段233とを有している。
The film thickness measuring means controls the measuring
ROM25は、ハードディスク、光ディスク、磁気ディスクおよびICメモリなどの可読記録媒体(記憶手段)で構成されている。この制御プログラムおよびこれに用いる各種データは、携帯自在な光ディスク、磁気ディスクおよびICメモリなどからROM25にダウンロードされてもよいし、コンピュータのハードディスクからROM25にダウンロードされてもよいし、無線または有線、インターネットなどを介してROM25にダウンロードされてもよい。後述する図8の膜厚測定方法をコンピュータに実行させるための処理手順が記述された動作合成プログラムをコンピュータ読み取り可能な可読記憶媒体に格納して、コンピュータ(CPU23)により膜厚測定するものである。
The
図8は、図7の厚測定装置20の動作を説明するためのフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the
図8に示すように、まず、ステップS1で測定制御手段231が、測定部26のレーザ変位計を制御してNi−P皮膜12/Au積層膜13の電極高さT1を測定し、測定部26を制御して、4端針により表面抵抗値を測定する。
As shown in FIG. 8, first, in step S1, the
次に、ステップS2で演算手段232が、電極高さT1と表面抵抗に基づいて、上記式(数11)からAu積層膜13の膜厚t2を、前述した(数12)のように計算により求めることができる。
Next, in step S2, the calculation means 232 calculates the film thickness t2 of the Au laminated
続いて、ステップS3で、ステップS2で求めたAu積層膜13の膜厚t2が所定範囲内かどうかを判定手段233が検出する。ステップS2で求めたAu積層膜13の膜厚t2がステップS3で所定範囲内の場合(YES)にはステップS4で良品と判定し、ステップS2で求めたAu積層膜13の膜厚t2がステップS3で所定範囲内ではない場合(NO)にはステップS5で不良品と判定する。その後、処理を終了する。
Subsequently, in step S3, the
以上により、本実施形態1によれば、異なる二つの抵抗率の第1の導電層2およびその上の第2の導電層3を積層した積層膜において、膜厚測定手段が、該積層膜の膜厚と該積層膜表面の表面抵抗値とを測定し、測定した積層膜の膜厚および表面抵抗値から抵抗率の小さい第2の導電層3の膜厚を計算により求める膜厚測定工程を有している。この膜厚測定工程は、測定制御手段231が、測定部26を制御して第1の導電層2および第2の導電層3の積層膜の膜厚を測定すると共に表面抵抗値を測定する測定制御工程と、演算手段232が、積層膜の膜厚および表面抵抗値に基づいて所定の計算式により第2の導電層3の膜厚を求める演算工程と、判定手段233が、第2の導電層3の膜厚が所定範囲内かどうかを判定して、第2の導電層3の膜厚が所定範囲内の場合は良品と判断し、第2の導電層3の膜厚が所定範囲内ではない場合は不良品と判断する判定工程とを有している。
As described above, according to the first embodiment, in the laminated film in which the first
これによって、積層された2つの導電性皮膜(第1の導電層2および第2の導電層3)を、第1の導電層2およびその上の第2の導電層3の積層膜の膜厚および4端針法によるその表面抵抗値から、抵抗率および膜厚が小さい膜(第2の導電層3)の厚さを容易に算出することができる。特に、積層された無電解ニッケルメッキおよび置換金メッキの積層膜の金膜厚の測定に好適である。
Thus, the two conductive films (the first
このように、半導体集積回路が形成された半導体ウエハ基板の金属パッド層にNiメッキ処理を施して半導体ウエハ基板上に半導体集積回路を製造することができる。膜厚測定装置20を用いて、半導体集積回路が形成された半導体ウエハ基板の金属パッド層にメッキ処理(例えば置換金メッキ)が施された第2の導電層3の膜厚を測定して良品管理が為される。このようにして、半導体ウエハ基板上に品質の良い半導体集積回路を製造管理することができる。
In this manner, the semiconductor integrated circuit can be manufactured on the semiconductor wafer substrate by performing Ni plating on the metal pad layer of the semiconductor wafer substrate on which the semiconductor integrated circuit is formed. Using the film
なお、本実施形態1では、特に説明しなかったが、測定部26を制御して第1の導電層2および第2の導電層3の積層膜の膜厚を測定すると共に表面抵抗値を測定する測定制御手段231と、その積層膜の膜厚と表面抵抗値に基づいて所定の計算式により第2の導電層3の膜厚を求める演算手段232と、第2の導電層3の膜厚が所定範囲内かどうかを判定して、第2の導電層3の膜厚が所定範囲内の場合は良品と判断し、第2の導電層3の膜厚が所定範囲内ではない場合は不良品と判断する判定手段233とを有する場合にも、電子部品の電極などの導電性積層膜の膜厚を簡便かつ安価な装置で高速に測定することができる本発明の目的を達成することができる。
Although not particularly described in the first embodiment, the
なお、本実施形態1では、特に、第1の導電層2がNi層で第2の導電層3がAu層の場合について説明したが、これに限らず、第1の導電層2がNi層で第2の導電層3がAg層であってもよく、第1の導電層2がチタン層で第2の導電層3がCu層であってもよいのは言うまでもないことである。もちろんそれ以外の組み合わせもあり得る。
In the first embodiment, the case where the first
以上のように、本発明の好ましい実施形態1を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態1に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態1の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。 As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable Embodiment 1 of this invention, this invention should not be limited and limited to this Embodiment 1. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range from the description of the specific preferred embodiment 1 of the present invention based on the description of the present invention and the common general technical knowledge. Patents, patent applications, and documents cited herein should be incorporated by reference in their entirety, as if the contents themselves were specifically described herein. Understood.
本発明は、電子デバイスの製造工程などにおいて導電性積層皮膜の膜厚測定方法および膜厚測定装置、この膜厚測定装置を用いて電子部品の電極などの薄膜の膜厚を測定して良品管理された半導体集積回路を製造する半導体集積回路の製造方法、この膜厚測定方法の各工程をコンピュータに実行させるための処理手順が記述された制御プログラム、この制御プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な可読記憶媒体の分野において、測定した積層膜の膜厚および表面抵抗値から抵抗率の小さい第2の導電層の膜厚を計算により求めるため、電子部品の電極などの導電性積層膜の膜厚を簡便かつ安価な装置で高速に測定することができる。 The present invention is a non-defective product management method for measuring the thickness of a thin film such as an electrode of an electronic component by using the film thickness measuring device and film thickness measuring method and film thickness measuring device of a conductive laminated film in the manufacturing process of an electronic device. Manufacturing method for manufacturing a semiconductor integrated circuit, a control program describing a processing procedure for causing a computer to execute each step of the film thickness measuring method, and a computer-readable computer storing the control program In the field of readable storage media, the thickness of the second conductive layer having a low resistivity is calculated from the measured thickness of the laminated film and the surface resistance value. Can be measured at high speed with a simple and inexpensive apparatus.
1 絶縁膜
2,3 導電層
4 下地導電層
11 絶縁基板
12 アルミ電極
13 Ni−P皮膜
14 Au皮膜
15 レーザ発生装置
16 レーザ変位計
20 膜厚測定装置
21 操作部
22 表示部
23 CPU(制御手段)
231 測定制御手段
232 演算手段
233 判定手段
24 RAM
25 ROM
26 測定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
231 Measurement control means 232 Calculation means 233 Determination means 24 RAM
25 ROM
26 Measuring unit
Claims (25)
測定制御手段が、測定部を制御して前記第1の導電層および前記第2の導電層の積層膜の膜厚を測定すると共に前記表面抵抗値を測定する測定制御工程と、
演算手段が、該積層膜の膜厚および該表面抵抗値に基づいて所定の計算式により該第2の導電層の膜厚を求める演算工程とを有する請求項1に記載の膜厚測定方法。 The film thickness measurement step includes
A measurement control step in which a measurement control unit controls the measurement unit to measure the film thickness of the laminated film of the first conductive layer and the second conductive layer, and to measure the surface resistance value;
The film thickness measurement method according to claim 1, further comprising: a calculation step of calculating a film thickness of the second conductive layer by a predetermined calculation formula based on the film thickness of the laminated film and the surface resistance value.
測定部を制御して前記第1の導電層および前記第2の導電層の積層膜の膜厚を測定すると共に前記表面抵抗値を測定する測定制御手段と、
該積層膜の膜厚と該表面抵抗値に基づいて所定の計算式により該第2の導電層の膜厚を求める演算手段とを有する請求項12に記載の膜厚測定装置。 The film thickness measuring means includes
A measurement control means for controlling the measurement unit to measure the film thickness of the laminated film of the first conductive layer and the second conductive layer and to measure the surface resistance value;
The film thickness measuring apparatus according to claim 12, further comprising a calculation unit that obtains the film thickness of the second conductive layer by a predetermined calculation formula based on the film thickness of the laminated film and the surface resistance value.
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