半導体デバイスの製造方法および半導体デバイスの成膜装置
【課題】半導体デバイスの膜の特性をインラインで測定して、定期的なモニタリング作業を不要にした半導体デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】基板１上に複数の膜を積層して成膜する。この基板１上に形成され上記基板１上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記複数の膜に、Ｘ線をマイクロ化されたスポット径で照射して、Ｘ線反射率測定によって、上記各膜の特性を測定する。
【解決手段】基板１上に複数の膜を積層して成膜する。この基板１上に形成され上記基板１上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記複数の膜に、Ｘ線をマイクロ化されたスポット径で照射して、Ｘ線反射率測定によって、上記各膜の特性を測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、蛍光Ｘ線膜厚測定法（ＸＲＦ法）、Ｘ線反射率測定法（ＸＲＲ法）やＸ線回折測定法（ＸＲＤ法）のＸ線解析方法を利用した半導体デバイスの製造方法および成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの製造工程において、品質管理上或いは研究開発上、各種蒸着法、メッキ等により基板上に形成された薄膜の膜厚を測定することが要求されている。膜厚測定方法としては、破壊式のもの、非破壊式のものがあり、非破壊式のものとしては、例えば、蛍光Ｘ線による方法、β線による方法、渦電流法等が知られている。
【０００３】
非破壊式の膜厚測定方法として、蛍光Ｘ線による膜厚測定方法（ＸＲＦ法）は、精度、操作の簡便性等の利点が多く、代表的なものとされている（例えば、特開平１０−２２１０４７号公報：特許文献１参照）。
【０００４】
この蛍光Ｘ線による方法は、金属の皮膜試料の一定面積にＸ線を照射し、発生する蛍光Ｘ線の強度が、金属の皮膜の厚さに比例することを原理とするもので、予め厚さが既知の標準膜厚板を用いて、厚みと蛍光Ｘ線の強度との関係を検量線として記憶しておき、未知の厚みの試料から得られる蛍光Ｘ線の強度と検量線とによって、膜厚測定するものであった。
【０００５】
蛍光Ｘ線膜厚測定法は、膜厚範囲が数ｎｍから数μｍの範囲に有効であるが、標準薄膜が不要な方法として、Ｘ線を薄膜試料の一定面積にＸ線を照射し、Ｘ線の表面反射強度から簿膜の膜種区分、膜厚値等が測定できるＸ線反射率測定法（ＸＲＲ法）が知られている。
【０００６】
更に、Ｘ線を皮膜試料の一定面積にＸ線を照射し、当物質の原子の配列により生ずるＸ線回折光を利用して、対象物質の結晶性、面指数等を読み取ることができるＸ線回折測定法（ＸＲＤ法）も多用されている。
【０００７】
蛍光Ｘ線膜厚測定法（ＸＲＦ法）、Ｘ線反射率測定法（ＸＲＲ法）およびＸ線回折測定法(ＸＲＤ法)の３種の方法での薄膜分析は、装置が各々別々に区分けされており、同じサンプルで膜種区分、膜質、膜厚、結晶性といった膜特性の分析および解析をするには、解析側として大きな手間がかかる。また、これら測定方法に応じて、膜種、測定膜厚範囲に制限区分があり、このことも測定値の信頼性を揺るがす結果となってきた。
【０００８】
これら測定法については、主に半導体デバイスなどの製造工程で用いられる成膜装置やデバイスの管理技術として用いられてきたが、製品出荷を前提としたデバイスそのものを測定するのではなく、デバイスの代用として、回路パターンの無い基板上に単に成膜したモニターウエハを測定して、成膜装置の管理やデバイス管理を行ってきた。
【０００９】
しかしながら、このような方法では、製品出荷を前提としたデバイス自体そのものを測定しているわけではないため、モニターウエハからの結果をデバイス製造管理として使うことは、定期的なモニタリング作業を製造工程に挿入することになり、成膜装置の稼働率の低下やモニタリング作業に伴うコスト（人件費や材料費）の増大に繋がってしまう。また、これらモニタリング結果を成膜装置にフィードバックするにあたって、リアルタイムでのフィードバックは不可能であり、成膜装置異常を検知するのにタイムロスがあり、不良デバイスの流出という結果を招いてしまう。
【００１０】
また、上記特許文献１に開示されているＸ線測定装置では、蛍光Ｘ線による膜厚測定方法（ＸＲＦ法）を、広い範囲での膜厚の薄膜測定に対応可能としたものであるが、通常の蛍光Ｘ線膜厚測定法（ＸＲＦ法）のものよりも、膜厚の測定範囲が上限方向（３μｍ以上）に拡大されたものであり、下限方向への拡大はなされておらず、半導体集積回路などの前半製造工程で要求される薄膜化されたデバイスそのものの測定には、対応が難しいものである。
【００１１】
また、基板薄膜へのＸ線照射スポット径は、１０ｍｍであり、デバイス測定を対象とした場合、特定エリアのみにＸ線を照射できず、その特定エリアのみのＸ線測定結果を取得することができず、広範囲部分でのＸ線照射となり、特定エリア以外の不要な情報を含んでしまう結果となる。
【００１２】
さらに、このＸ線測定装置の特性上、デバイス基板に対するパターン認識機能が装着されておらず、基板上の特定エリアにＸ線照射を自動的に移動させ、正確に位置合わせすることも不可能である。
【００１３】
これら性能から考慮して、上記特許文献１に開示されているＸ線測定装置での運用方法としては、あくまでモニタリング基板を対象とした測定であり、製品出荷を前提としたデバイス自体そのものを測定できず、モニターウエハでのデバイス管理となる。
【特許文献１】特開平１０−２２１０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、この発明の課題は、上記半導体デバイスの膜の特性をインラインで測定して、定期的なモニタリング作業を不要にした半導体デバイスの製造方法および成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、この発明の半導体デバイスの製造方法は、
基板上に複数の膜を積層して成膜する成膜工程と、
上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記複数の膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線反射率測定によって、上記各膜の特性を測定する測定工程と、
上記各膜の特性に基づいて上記成膜工程での上記複数の膜の成膜状態を管理する管理工程と
を備えることを特徴としている。
【００１６】
この発明の半導体デバイスの製造方法によれば、上記測定工程では、上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記複数の膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線反射率測定によって、上記各膜の特性を測定するので、半導体デバイスの上記膜の特性をインラインで測定できる。したがって、各半導体デバイスの品質を向上できる。
【００１７】
また、インラインで測定された上記各膜の特性に基づいて上記成膜工程での上記複数の膜の成膜状態を管理するので、管理精度が向上する。同時に、定期モニタリング作業が不要になって、半導体デバイスの生産性が向上すると共に、定期モニタリングで必要であった人員コストおよび材料コストも不要になって、コストを大幅に低減できる。
【００１８】
また、一実施形態の半導体デバイスの製造方法では、上記膜の特性は、膜種区分、膜厚、膜密度、ラフネス状態および結晶性のうちの少なくとも一つを含む。
【００１９】
この実施形態の半導体デバイスの製造方法によれば、上記膜の特性は、膜種区分、膜厚、膜密度、ラフネス状態および結晶性のうちの少なくとも一つを含むので、一回の測定で一度に少なくとも一項目の特性を測定できる。
【００２０】
また、一実施形態の半導体デバイスの製造方法では、上記Ｘ線のスポット径は、１μｍ以上から５０μｍ以下である。
【００２１】
この実施形態の半導体デバイスの製造方法によれば、上記Ｘ線のスポット径は、１μｍ以上から５０μｍ以下であるので、上記Ｘ線を、例えば上記基板のダイシング部のみに、確実に照射できる。したがって、上記Ｘ線を平坦な上記ダイシング部に照射して、上記ダイシング部から強い反射信号を得ることができて、上記膜の特性を確実に測定できる。
【００２２】
また、一実施形態の半導体デバイスの製造方法では、上記特定エリアは、上記基板のダイシング部に形成されている。
【００２３】
この実施形態の半導体デバイスの製造方法によれば、上記特定エリアは、上記基板のダイシング部に形成されているので、上記Ｘ線を平坦な上記ダイシング部に照射して、上記ダイシング部から強い反射信号を得ることができて、上記膜の特性を確実に測定できる。
【００２４】
また、一実施形態の半導体デバイスの製造方法では、上記管理工程は、上記膜の特性に基づいて上記成膜工程での上記膜の成膜条件を制御することを含む。
【００２５】
この実施形態の半導体デバイスの製造方法によれば、上記管理工程は、上記膜の特性に基づいて上記成膜工程での上記膜の成膜条件を制御することを含むので、上記膜の特性の測定を、上記成膜工程に、リアルタイムにフィードバックできて、自動補正等によって、製造プロセスの精度を一層向上できる。
【００２６】
また、この発明の半導体デバイスの製造方法は、
基板上に少なくとも一つの膜を成膜してアニール処理する成膜工程と、
上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線回折測定によって、上記膜の結晶性を測定する測定工程と、
上記膜の結晶性に基づいて上記成膜工程での上記膜のアニール状態を管理する管理工程と
を備えることを特徴としている。
【００２７】
この発明の半導体デバイスの製造方法によれば、上記測定工程では、上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線回折測定によって、上記膜の結晶性を測定するので、半導体デバイスの上記膜の結晶性をインラインで測定できる。したがって、各半導体デバイスの品質を向上できる。
【００２８】
また、インラインで測定された上記膜の結晶性に基づいて上記成膜工程での上記膜のアニール状態を管理するので、管理精度が向上する。同時に、定期モニタリング作業が不要になって、半導体デバイスの生産性が向上すると共に、定期モニタリングで必要であった人員コストおよび材料コストも不要になって、コストを大幅に低減できる。
【００２９】
また、この発明の半導体デバイスの製造方法は、
基板上に少なくとも一つの膜を成膜する成膜工程と、
上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線反射率測定によって、上記基板の反り量を測定する測定工程と、
上記基板の反り量に基づいて上記成膜工程での上記膜の成膜状態を管理する管理工程と
を備えることを特徴としている。
【００３０】
この発明の半導体デバイスの製造方法によれば、上記測定工程では、上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線反射率測定によって、上記基板の反り量を測定するので、半導体デバイスの上記基板の反り量をインラインで測定できる。したがって、各半導体デバイスの品質を向上できる。
【００３１】
また、インラインで測定された上記基板の反り量に基づいて上記成膜工程での上記膜の成膜状態を管理するので、管理精度が向上する。同時に、定期モニタリング作業が不要になって、半導体デバイスの生産性が向上すると共に、定期モニタリングで必要であった人員コストおよび材料コストも不要になって、コストを大幅に低減できる。
【００３２】
また、この発明の半導体デバイスの成膜装置は、
基板上に少なくとも一つの膜を成膜する成膜部と、
蛍光Ｘ線膜厚測定機能、Ｘ線反射率測定機能、および、Ｘ線回折測定機能の少なくとも一つの測定機能を有すると共に、上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、上記少なくとも一つの測定機能によって、上記膜の特性を測定する測定部と
を備えることを特徴としている。
【００３３】
この発明の半導体デバイスの成膜装置によれば、上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、上記少なくとも一つの測定機能によって、上記膜の特性を測定する測定部を備えるので、半導体デバイスの上記膜の特性をインラインで測定できる。したがって、各半導体デバイスの品質を向上できる。
【００３４】
また、上記膜の特性をインラインで測定できるので、定期モニタリング作業が不要になって、半導体デバイスの生産性が向上すると共に、定期モニタリングで必要であった人員コストおよび材料コストも不要になって、コストを大幅に低減できる。
【００３５】
また、一実施形態の半導体デバイスの成膜装置では、上記膜の特性に基づいて上記成膜部を制御する制御部を備える。
【００３６】
この実施形態の半導体デバイスの成膜装置によれば、上記膜の特性に基づいて上記成膜部を制御する制御部を備えるので、上記膜の特性の測定を、上記成膜部に、リアルタイムにフィードバックできて、自動補正等によって、製造プロセスの精度を一層向上できる。
【００３７】
また、一実施形態の半導体デバイスの成膜装置では、上記測定部は、上記蛍光Ｘ線膜厚測定機能、上記Ｘ線反射率測定機能、および、上記Ｘ線回折測定機能の全ての測定機能を有する。
【００３８】
この実施形態の半導体デバイスの成膜装置によれば、上記測定部は、上記蛍光Ｘ線膜厚測定機能、上記Ｘ線反射率測定機能、および、上記Ｘ線回折測定機能の全ての測定機能を有するので、測定される上記膜が、単層金属膜、多層金属膜、単層絶縁膜および多層絶縁膜のいずれの膜であっても、フレキシブルに対応して測定できる。
【００３９】
また、一実施形態の半導体デバイスの成膜装置では、
上記基板を収納するカセット部と、
上記カセット部から上記成膜部へ上記基板を搬送し、この成膜部で成膜された上記基板を上記測定部へ搬送する搬送部と
を備える。
【００４０】
この実施形態の半導体デバイスの成膜装置によれば、上記カセット部と上記搬送部とを備えるので、上記基板を搬送するときに、上記基板への異物等の付着を防止できる。また、上記搬送部を備えるので、上記成膜部と上記測定部との間の搬送距離を短くできて、工程時間も短くなる。
【発明の効果】
【００４１】
この発明の半導体デバイスの製造方法によれば、上記測定工程では、上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線反射率測定やＸ線回折測定によって、上記膜の特性を測定するので、上記半導体デバイスの膜の特性をインラインで測定して、定期的なモニタリング作業を不要にできる。
【００４２】
この発明の半導体デバイスの成膜装置によれば、上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、上記少なくとも一つの測定機能によって、上記膜の特性を測定する測定部を備えるので、上記半導体デバイスの膜の特性をインラインで測定して、定期的なモニタリング作業を不要にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４４】
（第１の実施形態）
図１は、この発明の半導体デバイスの製造方法に用いられるＸ線測定装置の一実施形態である簡略斜視図を示している。このＸ線測定装置１０は、仮想線で囲むクリーンな雰囲気内に、ステージ機構２、Ｘ線照射光学系３、撮像部４、Ｘ線検出器５および蛍光Ｘ線検出器６を有している。
【００４５】
上記ステージ機構２は、基板（ウエハ）１を載置する。上記Ｘ線照射光学系３は、Ｘ線マイクロスポット照射機能を有する。上記撮像部４は、例えば、ＣＣＤ等であり、Ｘ線測定するための特定のデバイスパターンを認識する機能を有する。上記Ｘ線検出器５は、Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）機能及びＸ線回折測定（ＸＲＤ）機能を有する。上記蛍光Ｘ線検出器６は、蛍光Ｘ線膜厚測定（ＸＲＦ）機能を有する。
【００４６】
上記ステージ機構２は、上記基板１を水平面内でＺ軸を中心に回転する（図示しない）Ｚ軸回転ステージと、ＸＹ方向に移動する（図２に示す）ＸＹステージ２２と、Ｚ方向に移動する（図２に示す）Ｚステージ２３とを有する。
【００４７】
次に、上記Ｘ線測定装置１０についてさらに具体的に説明する。
【００４８】
図２の簡略構成図に示すように、上記ステージ機構２は、上記基板１を載置する試料台２１と、この試料台２１をベース２５に対して、ＸＹ方向に移動するＸＹステージ２２およびＺ方向に移動するＺステージ２３を有する。
【００４９】
上記ステージ機構２は、さらに、上記基板１の表面のＺ軸を中心に回転する（図示しない）Ｚ軸回転ステージと、上記基板１の表面のＸ軸を中心に回転する（図示しない）Ｘ軸回転ステージと、上記基板１の表面のＹ軸を中心に回転するＹ軸回転ステージ２４とを有する。なお、上記Ｚ軸回転ステージ、上記Ｘ軸回転ステージおよび上記Ｙ軸回転ステージ２４は、必須の構成ではない。
【００５０】
上記Ｘ線照射光学系３は、１次Ｘ線Ｂ１を出射するＸ線管３１と、このＸ線管３１の１次Ｘ線Ｂ１を上記基板１の表面に収束する集光素子３２と、上記基板１の回路パターン部に１次Ｘ線Ｂ１が照射されるのを防止するシャッタ３４とを有する。
【００５１】
上記Ｘ線管３１は、点状の１次Ｘ線源３１ａを有し、上記Ｘ線管３１のターゲット上の点状焦点で、実効焦点サイズ（上記集光素子３２から見込んだ幅）は、１μｍ以上から１００μｍ以下（好ましくは、１μｍ以上から５０μｍ以下）の範囲である。
【００５２】
上記集光素子３２は、上記Ｘ線管３１と上記基板１との間のＸ線の経路に配置され、１次Ｘ線Ｂ１の照射領域を幅１μｍ以上から１００μｍ以下（好ましくは、１μｍ以上から５０μｍ以下）の範囲の点状に収束させる。
【００５３】
上記集光素子３２は、例えば、ミラーまたは分光素子であり、上記集光素子３２の反射面３２ａは、楕円柱面またはその近似としての円柱面である。
【００５４】
上記集光素子３２がミラーであり、上記Ｘ線源３１ａからのＸ線の入射角がごく浅くて上記反射面３２ａでの反射が、全反射となるような場合、上記反射面３２ａとして、楕円柱面の近似として球面を用いることができる。もちろん、上記集光素子３２として、２次元の集光素子を用いることができる。
【００５５】
このように、上記Ｘ線源３１ａから上記集光素子３２を介した１次Ｘ線Ｂ１のビーム幅Ｗ（線状の照射領域の幅）は、その焦点位置、すなわち上記基板１のダイシング部１ｂの表面において、上記Ｘ線源３１ａの実効焦点サイズ程度の幅に収束される。さらに、上記集光素子３２を、コンフォーカル多層膜ミラーを用いて上記Ｘ線源３１ａから出たＸ線を単一波長化して高分解能の計測ができるように構成してもよい。
【００５６】
上記シャッタ３４は、上記Ｘ線源３１ａからのＸ線の光路に進退自在、つまり開閉自在に構成される。そして、上記シャッタ３４の開閉は、制御部７０により制御され、１次Ｘ線Ｂ１が照射される測定位置に、上記基板１のダイシング部１ｂが移動されて、上記基板１が測定されるときにのみ、上記シャッタ３４は、開かれる。もちろん、１チップ測定のために使用するのであれば、このチップに移動されて測定がなされるときにのみ、上記シャッタ３４は、開かれる。
【００５７】
なお、上記シャッタ３４を設ける代わりに、上記Ｘ線管３１をオン、オフをすることも考えられるが、立ち上がりの度に１次Ｘ線Ｂ１が不安定になるので、上記シャッタ３４を設ける方が好ましい。また、上記シャッタ３４は、上記集光素子３２と上記基板１との間に設けてもよい。
【００５８】
Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）機能およびＸ線回折測定（ＸＲＤ）機能を有する上記Ｘ線検出器５は、受光スリット５２および検出部５１を有する。この検出部５１は、例えば、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）である。上記Ｘ線検出器５は、（ゴニオメータを有する）Ｙ軸回転ステージ２４の回転軸を中心にして回転する（図示しない）検出器回転台に取り付けられている。
【００５９】
蛍光Ｘ線膜厚測定（ＸＲＦ）機能を有する上記蛍光Ｘ線検出器６は、検出器６１と、（図示しない）ゴニオメータとを有する。
【００６０】
次に、デバイス基板（ウエハ）１上のダイシング部１ｂに形成されたデバイス薄膜を、Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）によって、測定する方法を説明する。
【００６１】
上記基板１の表面に対して小さな入射角θでＸ線Ｂ１を入射し、上記基板１の表面で反射するＸ線Ｂ２を、上記基板１の表面に対して出射角θのところにある上記受光スリット５２を通して、上記検出部（ＡＰＤ）５１で検出する。以下、上記受光スリット５２および上記検出部５１を合わせて、受光系と称する。
【００６２】
入射Ｘ線Ｂ１に対する反射Ｘ線Ｂ２のなす角度が、散乱角２θである。散乱角２θをスキャンするためには、上記Ｘ線照射光学系３を、ゴニオメータの中心の回りに時計方向にθ回転させると共に、（図示しない）検出器回転台により、上記受光系を上記ゴニオメータの中心の回りに反時計方向にθ回転させる。
【００６３】
ところで、上記基板１は、上記試料台２１に中心を一致させて載置されている。上記撮像部４は、上記基板１を撮像して、上記基板１の画像を得る。得られた画像は、試料認識部７１により画像処理されて、上記基板１のＬＳＩチップ間のダイシング部１ｂは、Ｘ−Ｙ座標上で２次元の画像データとして認識される。さらに、特定のデバイス回路パターンを認識することも可能である。また、制御部７０は、高さ測定部１２によって測定された上記基板１の高さデータを得る。
【００６４】
次に、上記制御部７０は、上記試料認識部７１で認識された上記基板１のダイシング部１ｂの２次元画像データ，および，上記基板１の高さデータに基づいて、上記ステージ機構２を制御して、Ｘ線照射領域を１００μｍ以下の幅に収束させた１次Ｘ線Ｂ１が、上記基板１のダイシング部１ｂの表面に照射される位置に、上記試料台２１を移動させる。上記基板１のダイシング部１ｂの幅は、１００μｍ程度であるため、上記ダイシング部１ｂのみに照射可能である。
【００６５】
次に、上記基板１を所定の初期平行位置に設定する。ここで行う初期設定は、上記基板１の表面をＸ線ビームＢ１に対して正確に平行に位置設定するために行うものである。このように、上記基板１の初期平行位置が設定されたのち、Ｘ線入射角＝Ｘ線検出角＝θ＝０°に戻した後、それらの角度θを決められたステップ角度で正確に同期させて徐々に大きくしていき、上記シャッタ３４を開いて単色化されたＸ線ビームを照射し、個々のθ角度位置において、決められた計数時間だけ、上記検出部（ＡＰＤ）５１によりＸ線を計数する。
【００６６】
すなわち、照射された単色化（単一波長化）Ｘ線は、上記基板１で反射し、その反射Ｘ線は、上記受光スリット５２を通過して上記検出部（ＡＰＤ）５１に取り込まれて計数される。一連の２θ角度位置において、この反射Ｘ線計数作業が行われることにより、２θに対するＸ線反射率曲線を求めることが可能となる。
【００６７】
図３には、Ｘ線マイクロスポット照射によるデバイス基板（ウエハ）１の測定箇所の概要を示す。すなわち、Ｘ線ビームＢ１を、例えば、第１の測定チップ１３１のダイシング部１ｂ、第２の測定チップ１３２のダイシング部、および、第３の測定チップ１３３のダイシング部に照射した結果、図５の測定データに示すような２θに対するＸ線反射率曲線を求めることが可能となる。
【００６８】
そして、このようなＸ線反射率測定（ＸＲＲ）は、主に膜の各界面で反射したＸ線が干渉する現象を上記のように観測し、この測定結果に対してシミュレーション演算データを、例えば上記制御部７０に含まれるコンピュータまたは上記解析部７２のコンピュータによりフィッティングすることによって、各層の密度、膜厚およびラフネスを解析することが可能となる。ここで、フィッティングとは、Ｘ線測定した際に、検出されるＸ線スペクトルについて、スペクトル強度の理論計算値と実測強度との差を補正することである。
【００６９】
図５には、上記第１の測定チップ１３１、上記第２の測定チップ１３２および上記第３の測定チップ１３３でのフィッティングを示す。最表面の薄膜の密度は、全反射臨界角度から算出することが可能であり、それ以外の層の密度は、干渉縞の振幅の大きさから算出することができる。
【００７０】
また、各層の膜厚は振動の周期から算出することが可能である。さらに、ラフネスについては、例えば特開２００１−３４９８４９号公報に記載されているように、反射率測定データ全体の減衰率や高角度側における干渉縞の振幅の減衰から算出することができる。
【００７１】
フィッティング処理を具体的に説明すると、単層膜または多層膜からなる膜試料の表面に対する臨界角近傍の角度からのＸ線入射により得られる測定データに対し、少なくとも１個以上の試料の物性に示すパラメータを変化させて行うシミュレーション演算により得られるシミュレーション演算データを、フィッティングすることによって、膜試料の構造を決定する。
【００７２】
また、フィッティング処理の手順としては、例えば、最小二乗法による解析が用いられ、Ｘ線反射率を求めている因子をパラメータ（変数）として、パラメータの値を少しずつ変化させながら、反射率を計算して、実際の反射率データとの残差二乗和を最小にすることにより、測定データに最もフィッティングするような１組のパラメータを決定する。
【００７３】
以上説明したように、Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）機能によれば、成膜されたデバイス薄膜の膜種区分、膜厚、膜密度、および、ラフネス状態を測定することが可能となる。
【００７４】
また、Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）機能によれば、成膜された複数層からなるデバイス薄膜（例えばダマシン）の膜特性を一度に測定することができ、その結果、効率よく測定された複数層からなるデバイス薄膜の膜特性に基づいて、デバイス薄膜の成膜状態を管理することが可能となる。
【００７５】
スパッタ成膜された複数層からなるデバイス薄膜としては、例えば、上層からＴｉＮ／Ｔｉ／Ａｌ／ＴｉＮ／Ｔｉといった５層金属膜がある。この場合、スパッタ成膜後は、デバイス基板全面が、５層金属膜に覆われており、上記撮像部４によるデバイスパターン認識機能だけで、ウエハ表面の濃淡を検知して、パターン合わせをするのは、難しい。
【００７６】
そこで、図４Ａに示すように、上記基板１上の特定エリア付近のパターンチップ境界線（上記スクラブライン４３）上の画像認識パターン４１にて、パターン合わせを実施し、図４Ｂに示すように、特定エリアとしてのＸ線測定ターゲット４２ヘオフセット移動させることで、目的とする測定箇所（図３の第１〜第３の測定チップ１３１，１３２，１３３）での測定が可能となる。
【００７７】
上記画像認識パターン４１は、上記スクラブライン４３（上記ダイシング部１ｂ）上にあるアライメントマークである。上記Ｘ線測定ターゲット４２は、上記スクラブライン４３（上記ダイシング部１ｂ）上でアライメントマークの無い平坦な領域部分である。
【００７８】
具体的に述べると、図２、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、上記撮像部４は、上記スクラブライン４３で囲まれた上記ダイシング部１ｂ内の上記画像認識パターン４１を、図４Ａの仮想線の枠で示すように画像として撮像し、上記試料認識部７１で上記画像認識パターン４１を認識して、その位置座標を上記制御部７０に提供する。
【００７９】
上記制御部７０は、上記画像認識パターン４１の位置座標を基準に、特定エリアとしての上記Ｘ線測定ターゲット４２に、Ｘ線マイクロスポットを、上記ステージ機構２の上記ＸＹステージ２２を用いてオフセット（Ｘ，Ｙ座標移動）移動する。このとき、上記撮像部４は、上記Ｘ線測定ターゲット４２を、図４Ｂの仮想線の枠で示すように画像として撮像する。これによって、Ｘ線マイクロスポットを上記Ｘ線測定ターゲット４２に照射して、上記Ｘ線測定ターゲット４２での測定が可能になる。
【００８０】
そして、目的とする測定箇所（図３の上記第１〜上記第３の測定チップ１３１，１３２，１３３）を、Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）機能を用い、かつ、図２の上記解析部７２（または上記制御部７０のコンピュータ）でＸ線解析を行った結果、図５に示すように、Ｘ線解析波形図を得る。
【００８１】
さらに、この波形データを基に、上記解析部７２（または上記制御部７０のコンピュータ）によって、図６に示すように、特定エリア（図３の上記第１〜上記第３の測定チップ１３１，１３２，１３３）での５層金属膜の膜種区分、膜厚値、膜密度およびラフネスの４項目についての測定結果を得る。
【００８２】
このように、各測定チップ１３１，１３２，１３３に対して、上記Ｘ線測定装置１０のＸ線反射率測定（ＸＲＲ）機能を使用することによって、スパッタ成膜された複数層からなるデバイス薄膜（金属膜）の膜特性（膜種区分、膜厚値、膜密度、ラフネス）を一回の測定で一度に測定することが可能となる。
【００８３】
そして、この測定された各層の膜特性（特に膜厚等）に基づいて管理することで、品質管理できると共にモニタリングとしても代用できる。
【００８４】
また、Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）機能によれば、成膜されたデバイス基板の反り量も測定することができて、その結果、デバイス基板の反り量に基づいてデバイス薄膜の成膜状態を管理することができる。
【００８５】
次に、デバイス基板（ウエハ）１上のダイシング部１ｂに形成されたデバイス薄膜を、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）によって、測定する方法を説明する。
【００８６】
上記基板１の測定部位を、Ｘ線反射率測定の場合と同様に、特定のデバイスパターンを認識する機能を用いて位置決めする。そして、平行Ｘ線ビームからなるＸ線Ｂ１を、上記基板１の表面に対して入射角αで照射する。上記基板１で反射した回折Ｘ線を、上記受光スリット５２を通して、上記Ｘ線検出器５１で検出する。
【００８７】
上記受光系（上記受光スリット５２および上記検出部５１）は、入射Ｘ線Ｂ１に対して２θ０の角度位置に配置される。上記基板１の被測定格子面のブラッグ角（入射Ｘ線の波長に依存する）は、θ０である。
【００８８】
ここで、ブラッグ角とは、Ｘ線をある物質に照射して、物質固有の回折Ｘ線が発生する際、その物質表面に対してのＸ線入射角のことを示す。
【００８９】
上記基板１は、上記ステージ機構２に載置されており、入射Ｘ線Ｂ１は、ゴニオメータの中心の回りに回転し、上記検出部５１もゴニオメータの中心の回りに回転する。
【００９０】
そして、上記基板１の被測定格子面を決定し、使用するＸ線の波長が決まれば、上記ブラッグ角θ０が定まる。そこで、Ｘ線の入射角αをθ０にすれば、回折に寄与する被測定格子面は、上記基板１の表面に平行になる。
【００９１】
したがって、上記被測定格子面を有する結晶子からの回折Ｘ線が、上記検出部５１によって、検出されることになる。一方、Ｘ線入射角α（＝θ０＋φ）にすると、被測定格子面がウエハの表面に対して角度φだけ傾斜しているような結晶子だけが回折に寄与することになる。
【００９２】
このように、上記検出部５１を固定しておいて、入射角αを変えることによりそれぞれの傾斜角φに相当する結晶子からの回折Ｘ線強度情報が得られる。回折Ｘ線強度の測定においては、ウエハの表面の法線方向の回りに軸対称となる配向密度分布関数ρを仮定しているので、理論ロッキングカーブと測定ロッキングカーブと比較することが可能となる。要するに、上記検出部５１を固定し、入射角αを変えて回折Ｘ線強度を測定すれば、測定ロッキングカーブが得られることになる。
【００９３】
ここで、測定ロッキングカーブとは、Ｘ線をある物質に照射して、物質固有の回折Ｘ線が発生する際、Ｘ線入射角度と回折Ｘ線強度との相関関係を表したグラフのことを示す。
【００９４】
また、Ｘ線回折測定の場合には、上記検出部５１として、ＡＰＤからＣＣＤセンサに切り替えてもよい。
【００９５】
このようにＣＣＤセンサに切り替えた場合、上記基板１から得られるＸ線回折像をＣＣＤセンサで撮像して、上記制御部７０または上記解析部７２に接続された（図示しない）表示装置に表示して、デバイス薄膜の結晶性を評価できる。
【００９６】
その結果、デバイス薄膜の結晶性に基づいて、デバイス薄膜のアニール状態を管理することが可能となる。
【００９７】
次に、デバイス基板（ウエハ）１上のダイシング部１ｂに形成されたデバイス薄膜を、蛍光Ｘ線膜厚測定（ＸＲＦ）によって、測定する方法を説明する。
【００９８】
上記基板１の測定部位を、Ｘ線反射率測定の場合と同様に、特定のデバイスパターンを認識する機能を用いて位置決めする。そして、上記シャッタ３４を開いて、上記基板１のダイシング部１ｂに、１次Ｘ線Ｂ１を比較的高い角度から照射し、ダイシング部１ｂから発生した蛍光Ｘ線Ｂ３を、上記蛍光Ｘ線検出器６で検出する。
【００９９】
そして、この検出された蛍光Ｘ線の強度に基づいて、上記解析部７２は、成膜されたデバイス薄膜の膜種区分（膜組成）および膜厚を測定できて、この測定データを管理システム８０に提供できる。
【０１００】
ところで、上記管理システム８０は、デバイス作製工程を管理し、上記Ｘ線測定装置１０の解析部７２または制御部７０との間においてネットワーク７３で接続してもよい。また、（図示しない）スパッタ成膜装置の全体制御部は、上記解析部７２または上記制御部７０との間において上記ネットワーク７３で接続してもよい。
【０１０１】
このように、上記Ｘ線測定装置１０、上記管理システム８０、および、（図示しない）スパッタ成膜装置の間において、上記ネットワーク７３で接続することによって、上記Ｘ線測定装置１０で測定されたデバイス薄膜の膜特性を、上記管理システム８０およびスパッタ成膜装置に提供でき、上記管理システム８０は、デバイスの品質管理を行うことができ、スパッタ成膜装置は、メンテナンスも含めてスパッタ条件を制御できる。
【０１０２】
また、上記Ｘ線照射光学系３としては、Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）およびＸ線回折測定（ＸＲＤ）用の光学系と、蛍光Ｘ線膜厚測定（ＸＲＦ）用の光学系とを、別に設けてもよい。また、本発明に係るインライン用のＸ線測定装置（Ｘ線モニタ装置）１０としては、Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）機能と蛍光Ｘ線膜厚測定（ＸＲＦ）機能とが、必ず必要になる。
【０１０３】
次に、上記構成のＸ線測定装置１０を用いた半導体デバイスの製造方法を説明する。
【０１０４】
この半導体デバイスの製造方法は、成膜工程と、測定工程と、管理工程とを有する。上記成膜工程では、上記基板１上に複数の膜を積層して成膜する。
【０１０５】
上記測定工程では、上記基板１上に形成され上記基板１上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記複数の膜に、Ｘ線を１００μｍ以下の（マイクロ化された）スポット径で照射して、Ｘ線反射率測定によって、上記各膜の特性を（一度に、インラインで）測定する。つまり、上記パターンは、上記画像認識パターン４１であり、上記特定エリアは、上記Ｘ線測定ターゲット４２である。
【０１０６】
上記管理工程では、上記各膜の特性に基づいて上記成膜工程での上記複数の膜の成膜状態を管理する。
【０１０７】
したがって、上記測定工程で半導体デバイスの上記膜の特性をインラインで測定できて、各半導体デバイスの品質を向上できる。また、上記管理工程で、インラインで測定された上記各膜の特性に基づいて上記成膜工程での上記複数の膜の成膜状態を管理するので、管理精度が向上する。同時に、定期モニタリング作業が不要になって、半導体デバイスの生産性が向上すると共に、定期モニタリングで必要であった人員コストおよび材料コストも不要になって、コストを大幅に低減できる。
【０１０８】
なお、上記膜の特性は、膜種区分、膜厚、膜密度、ラフネス状態および結晶性のうちの少なくとも一つを含むようにしてもよく、一回の測定で一度に少なくとも一項目の特性を測定できる。
【０１０９】
また、上記Ｘ線のスポット径は、１μｍ以上から５０μｍ以下となるようにしてもよく、上記Ｘ線を、例えば上記基板１のダイシング部１ｂのみに、確実に照射できる。したがって、上記Ｘ線を平坦な上記ダイシング部１ｂに照射して、上記ダイシング部１ｂから強い反射信号を得ることができて、上記膜の特性を確実に測定できる。
【０１１０】
また、上記特定エリアは、上記基板１のダイシング部１ｂに形成されるようにしてもよく、上記Ｘ線を平坦な上記ダイシング部１ｂに照射して、上記ダイシング部１ｂから強い反射信号を得ることができて、上記膜の特性を確実に測定できる。ただし、上記ダイシング部１ｂでなく、上記素子部へＸ線を照射して、成膜特性を確認するようにしてもよく、例えば、Ｘ線回折測定で上記素子部の結晶性を確認する場合がある。
【０１１１】
また、上記管理工程は、上記膜の特性に基づいて上記成膜工程での上記膜の成膜条件を制御することを含むようにしてもよく、上記膜の特性の測定を、上記成膜工程に、リアルタイムにフィードバックできて、自動補正等によって、製造プロセスの精度を一層向上できる。
【０１１２】
なお、上記成膜工程で、上記基板１上に少なくとも一つの膜を成膜してアニール処理し、かつ、上記測定工程で、上記基板１上に形成され上記基板１上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線回折測定によって、上記膜の結晶性を測定し、かつ、上記管理工程で、上記膜の結晶性に基づいて上記成膜工程での上記膜のアニール状態を管理するようにしてもよい。
【０１１３】
したがって、上記測定工程で半導体デバイスの上記膜の結晶性をインラインで測定できて、各半導体デバイスの品質を向上できる。また、上記管理工程で、インラインで測定された上記膜の結晶性に基づいて上記成膜工程での上記膜のアニール状態を管理するので、管理精度が向上する。同時に、定期モニタリング作業が不要になって、半導体デバイスの生産性が向上すると共に、定期モニタリングで必要であった人員コストおよび材料コストも不要になって、コストを大幅に低減できる。
【０１１４】
なお、上記成膜工程で、上記基板１上に少なくとも一つの膜を成膜し、かつ、上記測定工程で、上記基板１上に形成され上記基板１上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線反射率測定によって、上記基板１の反り量を測定し、かつ、上記管理工程で、上記基板１の反り量に基づいて上記成膜工程での上記膜の成膜状態を管理するようにしてもよい。
【０１１５】
したがって、上記測定工程で半導体デバイスの上記基板１の反り量をインラインで測定でて、各半導体デバイスの品質を向上できる。また、上記管理工程で、インラインで測定された上記基板１の反り量に基づいて上記成膜工程での上記膜の成膜状態を管理するので、管理精度が向上する。同時に、定期モニタリング作業が不要になって、半導体デバイスの生産性が向上すると共に、定期モニタリングで必要であった人員コストおよび材料コストも不要になって、コストを大幅に低減できる。
【０１１６】
（第２の実施形態）
図７は、この発明の半導体デバイスの成膜装置の一実施形態を示している。この成膜装置１００は、例えばスパッタ成膜装置であり、成膜部１０３と、測定部としての上記第１の実施形態のＸ線測定装置１０と、カセット部１０２と、搬送部１０１とを有する。上記搬送部１０１および上記カセット部１０２は、必須の構成ではない。
【０１１７】
上記成膜部１０３は、上記基板１上に少なくとも一つの膜を成膜する。上記成膜部１０３は、周囲に複数のチャンバ室およびアニール室を有し、中央部にウエハを出し入れするハンドリング室を有する。上記カセット部１０２は、上記基板１を収納する。
【０１１８】
上記Ｘ線測定装置１０は、蛍光Ｘ線膜厚測定機能、Ｘ線反射率測定機能、および、Ｘ線回折測定機能の少なくとも一つの測定機能を有すると共に、上記基板１上に形成され上記基板１上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、上記少なくとも一つの測定機能によって、上記膜の特性を測定する。
【０１１９】
上記搬送部１０１は、クリーンな雰囲気で形成され、上記カセット部１０２から上記成膜部１０３へ上記基板１を搬送し、この成膜部１０３で成膜された上記基板１を上記Ｘ線測定装置１０へ搬送する。なお、わかりやすくするために、上記Ｘ線測定装置１０および上記搬送部１０１のケーシングを、透明なケーシングであらわしている。
【０１２０】
次に、上記成膜装置１００の作用を説明する。
【０１２１】
上記基板１を、上記カセット部１０２から、上記搬送部１０１を介して、上記成膜部１０３へ運び、上記基板１上にスパッタ成膜を行う。上記基板１の成膜終了後、上記基板１は、上記搬送部１０１を経由してアンロードされ、上記Ｘ線測定装置１０に運ばれ、上記基板１上の特定エリアの多層金属膜について、少なくとも、膜種区分、膜厚、膜密度およびラフネスの４項目について測定を行う。もちろん、結晶性についても測定しても良い。
【０１２２】
そして、上記Ｘ線測定装置１０でＸ線測定された上記基板１は、上記搬送部１０１によって搬送されて、上記カセット部１０２に収納される。
【０１２３】
したがって、上記Ｘ線測定装置１０によって半導体デバイスの上記膜の特性をインラインで測定できて、各半導体デバイスの品質を向上できる。
【０１２４】
また、上記膜の特性をインラインで測定できるので、図８に示すように、デバイス処理毎に膜の特性を測定できて、次の定常メンテナンス作業まで、モニタリングウエハ（基板）を用いた定期モニタリング作業が不要となり、定期モニタリング作業の手間、および、コストが削減され、結果的に稼働率を向上できると共に、半導体デバイスの原価低減を実現することが可能となる。
【０１２５】
また、上記カセット部１０２と上記搬送部１０１とを備えるので、上記基板１を搬送するときに、上記基板１への異物等の付着を防止できる。また、上記搬送部１０１を備えるので、上記成膜部１０３と上記Ｘ線測定装置１０との間の搬送距離を短くできて、工程時間も短くなる。
【０１２６】
なお、上記膜の特性に基づいて上記成膜部１０３を制御する制御部（例えば、図２の上記管理システム８０）を設けてもよく、上記膜の特性の測定を、上記成膜部に、リアルタイムにフィードバックできて、自動補正等によって、製造プロセスの精度を一層向上できる。例えば、オンラインでのＡＰＣ（Advanced Process Control）機能というアプリケーションにも発展できる。
【０１２７】
また、上記Ｘ線測定装置１０は、上記蛍光Ｘ線膜厚測定機能、上記Ｘ線反射率測定機能、および、上記Ｘ線回折測定機能の全ての測定機能を有するようにしてもよく、測定される上記膜が、単層金属膜、多層金属膜、単層絶縁膜および多層絶縁膜のいずれの膜であっても、フレキシブルに対応して測定できる。
【０１２８】
（第３の実施形態）
次に、上記Ｘ線測定装置１０を用いたインライン測定によるデバイス薄膜の膜特性の品質管理について説明する。
【０１２９】
図９は、デバイス作製工程の概要を示すフローチャトである。このデバイス作製工程は、概略、絶縁膜成膜工程（Ｓ８１）と、フォトリソ工程（Ｓ８２）と、イオン注入工程（Ｓ８３）と、エッチング工程（Ｓ８４）と、その後の金属パターン形成工程（Ｓ８５〜Ｓ８９）とを有する。
【０１３０】
この金属パターン形成工程は、レジスト剥離工程（Ｓ８５）と、金属成膜工程（Ｓ８６）と、上記Ｘ線測定装置１０を用いたＸ線金属膜測定工程（Ｓ８７）と、フォトリソ工程（Ｓ８８）と、エッチング工程（Ｓ８９）とを有する。
【０１３１】
上述したように、上記金属成膜工程（Ｓ８６）で、複数の金属膜を順次積層してスパッタ成膜する場合には、複数の金属膜を成膜した後、上記Ｘ線金属膜測定工程（Ｓ８７）を設ければよい。
【０１３２】
そして、上記Ｘ線金属膜測定工程（Ｓ８７）において上記Ｘ線測定装置１０で取得された測定データは、管理工程（Ｓ９０）において、上記管理システム８０に提供されてウエハテストと歩留りとの相関にフィードバックされ品質管理に利用され、または、上記成膜装置１００に提供されて成膜装置状態のモニタリング管理に利用される。
【０１３３】
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、本発明の半導体デバイスの製造方法を、スパッタ成膜装置以外の製造装置、例えばＣＶＤ装置、エッチング装置、イオン注入装置やＣＭＰ装置などに、適用してもよい。さらに、本発明の半導体デバイスの製造方法を、半導体集積回路の製造工程に限らず、化合物半導体や液晶パネルの製造工程に、適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の半導体デバイスの製造方法に用いられるＸ線測定装置の一実施形態を示す簡略斜視図である。
【図２】Ｘ線測定装置の簡略構成図である。
【図３】Ｘ線測定ポイントを示す平面図である。
【図４Ａ】画像認識パターンを示す拡大図である。
【図４Ｂ】Ｘ線測定ターゲットを示す拡大図である。
【図５】Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）機能によって取得されたＸ線解析波形図である。
【図６】Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）機能によって測定された各チップの膜特性の測定結果を示す説明図である。
【図７】本発明の半導体デバイスの成膜装置の一実施形態を示す簡略斜視図である。
【図８】成膜装置の運用方法を示すフローチャトである。
【図９】デバイス作成工程を示すフローチャトである。
【符号の説明】
【０１３５】
１ 基板
１ｂ ダイシング部
２ ステージ機構
３ Ｘ線照射光学系
４ 撮像部
５ Ｘ線検出器
６ 蛍光Ｘ線検出器
１０ Ｘ線測定装置
２１ 試料台
２２ ＸＹステージ
２３ Ｚステージ
２４ Ｙ軸回転ステージ
２５ ベース
３１ Ｘ線管
３１ａ Ｘ線源
３２ 集光素子
３２ａ 反射面
３４ シャッタ
４１ 画像認識パターン
４２ Ｘ線測定ターゲット
４３ スクラブライン
５１ 検出部（ＡＰＤ）
５２ 受光スリット
６１ 検出部
７０ 制御部
７１ 試料認識部
７２ 解析部
７３ ネットワーク
８０ 管理システム
１００ 成膜装置
１０１ 搬送部
１０２ カセット部
１０３ 成膜部
１３１〜１３３ 第１〜第３の測定チップ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、蛍光Ｘ線膜厚測定法（ＸＲＦ法）、Ｘ線反射率測定法（ＸＲＲ法）やＸ線回折測定法（ＸＲＤ法）のＸ線解析方法を利用した半導体デバイスの製造方法および成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの製造工程において、品質管理上或いは研究開発上、各種蒸着法、メッキ等により基板上に形成された薄膜の膜厚を測定することが要求されている。膜厚測定方法としては、破壊式のもの、非破壊式のものがあり、非破壊式のものとしては、例えば、蛍光Ｘ線による方法、β線による方法、渦電流法等が知られている。
【０００３】
非破壊式の膜厚測定方法として、蛍光Ｘ線による膜厚測定方法（ＸＲＦ法）は、精度、操作の簡便性等の利点が多く、代表的なものとされている（例えば、特開平１０−２２１０４７号公報：特許文献１参照）。
【０００４】
この蛍光Ｘ線による方法は、金属の皮膜試料の一定面積にＸ線を照射し、発生する蛍光Ｘ線の強度が、金属の皮膜の厚さに比例することを原理とするもので、予め厚さが既知の標準膜厚板を用いて、厚みと蛍光Ｘ線の強度との関係を検量線として記憶しておき、未知の厚みの試料から得られる蛍光Ｘ線の強度と検量線とによって、膜厚測定するものであった。
【０００５】
蛍光Ｘ線膜厚測定法は、膜厚範囲が数ｎｍから数μｍの範囲に有効であるが、標準薄膜が不要な方法として、Ｘ線を薄膜試料の一定面積にＸ線を照射し、Ｘ線の表面反射強度から簿膜の膜種区分、膜厚値等が測定できるＸ線反射率測定法（ＸＲＲ法）が知られている。
【０００６】
更に、Ｘ線を皮膜試料の一定面積にＸ線を照射し、当物質の原子の配列により生ずるＸ線回折光を利用して、対象物質の結晶性、面指数等を読み取ることができるＸ線回折測定法（ＸＲＤ法）も多用されている。
【０００７】
蛍光Ｘ線膜厚測定法（ＸＲＦ法）、Ｘ線反射率測定法（ＸＲＲ法）およびＸ線回折測定法(ＸＲＤ法)の３種の方法での薄膜分析は、装置が各々別々に区分けされており、同じサンプルで膜種区分、膜質、膜厚、結晶性といった膜特性の分析および解析をするには、解析側として大きな手間がかかる。また、これら測定方法に応じて、膜種、測定膜厚範囲に制限区分があり、このことも測定値の信頼性を揺るがす結果となってきた。
【０００８】
これら測定法については、主に半導体デバイスなどの製造工程で用いられる成膜装置やデバイスの管理技術として用いられてきたが、製品出荷を前提としたデバイスそのものを測定するのではなく、デバイスの代用として、回路パターンの無い基板上に単に成膜したモニターウエハを測定して、成膜装置の管理やデバイス管理を行ってきた。
【０００９】
しかしながら、このような方法では、製品出荷を前提としたデバイス自体そのものを測定しているわけではないため、モニターウエハからの結果をデバイス製造管理として使うことは、定期的なモニタリング作業を製造工程に挿入することになり、成膜装置の稼働率の低下やモニタリング作業に伴うコスト（人件費や材料費）の増大に繋がってしまう。また、これらモニタリング結果を成膜装置にフィードバックするにあたって、リアルタイムでのフィードバックは不可能であり、成膜装置異常を検知するのにタイムロスがあり、不良デバイスの流出という結果を招いてしまう。
【００１０】
また、上記特許文献１に開示されているＸ線測定装置では、蛍光Ｘ線による膜厚測定方法（ＸＲＦ法）を、広い範囲での膜厚の薄膜測定に対応可能としたものであるが、通常の蛍光Ｘ線膜厚測定法（ＸＲＦ法）のものよりも、膜厚の測定範囲が上限方向（３μｍ以上）に拡大されたものであり、下限方向への拡大はなされておらず、半導体集積回路などの前半製造工程で要求される薄膜化されたデバイスそのものの測定には、対応が難しいものである。
【００１１】
また、基板薄膜へのＸ線照射スポット径は、１０ｍｍであり、デバイス測定を対象とした場合、特定エリアのみにＸ線を照射できず、その特定エリアのみのＸ線測定結果を取得することができず、広範囲部分でのＸ線照射となり、特定エリア以外の不要な情報を含んでしまう結果となる。
【００１２】
さらに、このＸ線測定装置の特性上、デバイス基板に対するパターン認識機能が装着されておらず、基板上の特定エリアにＸ線照射を自動的に移動させ、正確に位置合わせすることも不可能である。
【００１３】
これら性能から考慮して、上記特許文献１に開示されているＸ線測定装置での運用方法としては、あくまでモニタリング基板を対象とした測定であり、製品出荷を前提としたデバイス自体そのものを測定できず、モニターウエハでのデバイス管理となる。
【特許文献１】特開平１０−２２１０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、この発明の課題は、上記半導体デバイスの膜の特性をインラインで測定して、定期的なモニタリング作業を不要にした半導体デバイスの製造方法および成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、この発明の半導体デバイスの製造方法は、
基板上に複数の膜を積層して成膜する成膜工程と、
上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記複数の膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線反射率測定によって、上記各膜の特性を測定する測定工程と、
上記各膜の特性に基づいて上記成膜工程での上記複数の膜の成膜状態を管理する管理工程と
を備えることを特徴としている。
【００１６】
この発明の半導体デバイスの製造方法によれば、上記測定工程では、上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記複数の膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線反射率測定によって、上記各膜の特性を測定するので、半導体デバイスの上記膜の特性をインラインで測定できる。したがって、各半導体デバイスの品質を向上できる。
【００１７】
また、インラインで測定された上記各膜の特性に基づいて上記成膜工程での上記複数の膜の成膜状態を管理するので、管理精度が向上する。同時に、定期モニタリング作業が不要になって、半導体デバイスの生産性が向上すると共に、定期モニタリングで必要であった人員コストおよび材料コストも不要になって、コストを大幅に低減できる。
【００１８】
また、一実施形態の半導体デバイスの製造方法では、上記膜の特性は、膜種区分、膜厚、膜密度、ラフネス状態および結晶性のうちの少なくとも一つを含む。
【００１９】
この実施形態の半導体デバイスの製造方法によれば、上記膜の特性は、膜種区分、膜厚、膜密度、ラフネス状態および結晶性のうちの少なくとも一つを含むので、一回の測定で一度に少なくとも一項目の特性を測定できる。
【００２０】
また、一実施形態の半導体デバイスの製造方法では、上記Ｘ線のスポット径は、１μｍ以上から５０μｍ以下である。
【００２１】
この実施形態の半導体デバイスの製造方法によれば、上記Ｘ線のスポット径は、１μｍ以上から５０μｍ以下であるので、上記Ｘ線を、例えば上記基板のダイシング部のみに、確実に照射できる。したがって、上記Ｘ線を平坦な上記ダイシング部に照射して、上記ダイシング部から強い反射信号を得ることができて、上記膜の特性を確実に測定できる。
【００２２】
また、一実施形態の半導体デバイスの製造方法では、上記特定エリアは、上記基板のダイシング部に形成されている。
【００２３】
この実施形態の半導体デバイスの製造方法によれば、上記特定エリアは、上記基板のダイシング部に形成されているので、上記Ｘ線を平坦な上記ダイシング部に照射して、上記ダイシング部から強い反射信号を得ることができて、上記膜の特性を確実に測定できる。
【００２４】
また、一実施形態の半導体デバイスの製造方法では、上記管理工程は、上記膜の特性に基づいて上記成膜工程での上記膜の成膜条件を制御することを含む。
【００２５】
この実施形態の半導体デバイスの製造方法によれば、上記管理工程は、上記膜の特性に基づいて上記成膜工程での上記膜の成膜条件を制御することを含むので、上記膜の特性の測定を、上記成膜工程に、リアルタイムにフィードバックできて、自動補正等によって、製造プロセスの精度を一層向上できる。
【００２６】
また、この発明の半導体デバイスの製造方法は、
基板上に少なくとも一つの膜を成膜してアニール処理する成膜工程と、
上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線回折測定によって、上記膜の結晶性を測定する測定工程と、
上記膜の結晶性に基づいて上記成膜工程での上記膜のアニール状態を管理する管理工程と
を備えることを特徴としている。
【００２７】
この発明の半導体デバイスの製造方法によれば、上記測定工程では、上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線回折測定によって、上記膜の結晶性を測定するので、半導体デバイスの上記膜の結晶性をインラインで測定できる。したがって、各半導体デバイスの品質を向上できる。
【００２８】
また、インラインで測定された上記膜の結晶性に基づいて上記成膜工程での上記膜のアニール状態を管理するので、管理精度が向上する。同時に、定期モニタリング作業が不要になって、半導体デバイスの生産性が向上すると共に、定期モニタリングで必要であった人員コストおよび材料コストも不要になって、コストを大幅に低減できる。
【００２９】
また、この発明の半導体デバイスの製造方法は、
基板上に少なくとも一つの膜を成膜する成膜工程と、
上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線反射率測定によって、上記基板の反り量を測定する測定工程と、
上記基板の反り量に基づいて上記成膜工程での上記膜の成膜状態を管理する管理工程と
を備えることを特徴としている。
【００３０】
この発明の半導体デバイスの製造方法によれば、上記測定工程では、上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線反射率測定によって、上記基板の反り量を測定するので、半導体デバイスの上記基板の反り量をインラインで測定できる。したがって、各半導体デバイスの品質を向上できる。
【００３１】
また、インラインで測定された上記基板の反り量に基づいて上記成膜工程での上記膜の成膜状態を管理するので、管理精度が向上する。同時に、定期モニタリング作業が不要になって、半導体デバイスの生産性が向上すると共に、定期モニタリングで必要であった人員コストおよび材料コストも不要になって、コストを大幅に低減できる。
【００３２】
また、この発明の半導体デバイスの成膜装置は、
基板上に少なくとも一つの膜を成膜する成膜部と、
蛍光Ｘ線膜厚測定機能、Ｘ線反射率測定機能、および、Ｘ線回折測定機能の少なくとも一つの測定機能を有すると共に、上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、上記少なくとも一つの測定機能によって、上記膜の特性を測定する測定部と
を備えることを特徴としている。
【００３３】
この発明の半導体デバイスの成膜装置によれば、上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、上記少なくとも一つの測定機能によって、上記膜の特性を測定する測定部を備えるので、半導体デバイスの上記膜の特性をインラインで測定できる。したがって、各半導体デバイスの品質を向上できる。
【００３４】
また、上記膜の特性をインラインで測定できるので、定期モニタリング作業が不要になって、半導体デバイスの生産性が向上すると共に、定期モニタリングで必要であった人員コストおよび材料コストも不要になって、コストを大幅に低減できる。
【００３５】
また、一実施形態の半導体デバイスの成膜装置では、上記膜の特性に基づいて上記成膜部を制御する制御部を備える。
【００３６】
この実施形態の半導体デバイスの成膜装置によれば、上記膜の特性に基づいて上記成膜部を制御する制御部を備えるので、上記膜の特性の測定を、上記成膜部に、リアルタイムにフィードバックできて、自動補正等によって、製造プロセスの精度を一層向上できる。
【００３７】
また、一実施形態の半導体デバイスの成膜装置では、上記測定部は、上記蛍光Ｘ線膜厚測定機能、上記Ｘ線反射率測定機能、および、上記Ｘ線回折測定機能の全ての測定機能を有する。
【００３８】
この実施形態の半導体デバイスの成膜装置によれば、上記測定部は、上記蛍光Ｘ線膜厚測定機能、上記Ｘ線反射率測定機能、および、上記Ｘ線回折測定機能の全ての測定機能を有するので、測定される上記膜が、単層金属膜、多層金属膜、単層絶縁膜および多層絶縁膜のいずれの膜であっても、フレキシブルに対応して測定できる。
【００３９】
また、一実施形態の半導体デバイスの成膜装置では、
上記基板を収納するカセット部と、
上記カセット部から上記成膜部へ上記基板を搬送し、この成膜部で成膜された上記基板を上記測定部へ搬送する搬送部と
を備える。
【００４０】
この実施形態の半導体デバイスの成膜装置によれば、上記カセット部と上記搬送部とを備えるので、上記基板を搬送するときに、上記基板への異物等の付着を防止できる。また、上記搬送部を備えるので、上記成膜部と上記測定部との間の搬送距離を短くできて、工程時間も短くなる。
【発明の効果】
【００４１】
この発明の半導体デバイスの製造方法によれば、上記測定工程では、上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線反射率測定やＸ線回折測定によって、上記膜の特性を測定するので、上記半導体デバイスの膜の特性をインラインで測定して、定期的なモニタリング作業を不要にできる。
【００４２】
この発明の半導体デバイスの成膜装置によれば、上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、上記少なくとも一つの測定機能によって、上記膜の特性を測定する測定部を備えるので、上記半導体デバイスの膜の特性をインラインで測定して、定期的なモニタリング作業を不要にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４４】
（第１の実施形態）
図１は、この発明の半導体デバイスの製造方法に用いられるＸ線測定装置の一実施形態である簡略斜視図を示している。このＸ線測定装置１０は、仮想線で囲むクリーンな雰囲気内に、ステージ機構２、Ｘ線照射光学系３、撮像部４、Ｘ線検出器５および蛍光Ｘ線検出器６を有している。
【００４５】
上記ステージ機構２は、基板（ウエハ）１を載置する。上記Ｘ線照射光学系３は、Ｘ線マイクロスポット照射機能を有する。上記撮像部４は、例えば、ＣＣＤ等であり、Ｘ線測定するための特定のデバイスパターンを認識する機能を有する。上記Ｘ線検出器５は、Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）機能及びＸ線回折測定（ＸＲＤ）機能を有する。上記蛍光Ｘ線検出器６は、蛍光Ｘ線膜厚測定（ＸＲＦ）機能を有する。
【００４６】
上記ステージ機構２は、上記基板１を水平面内でＺ軸を中心に回転する（図示しない）Ｚ軸回転ステージと、ＸＹ方向に移動する（図２に示す）ＸＹステージ２２と、Ｚ方向に移動する（図２に示す）Ｚステージ２３とを有する。
【００４７】
次に、上記Ｘ線測定装置１０についてさらに具体的に説明する。
【００４８】
図２の簡略構成図に示すように、上記ステージ機構２は、上記基板１を載置する試料台２１と、この試料台２１をベース２５に対して、ＸＹ方向に移動するＸＹステージ２２およびＺ方向に移動するＺステージ２３を有する。
【００４９】
上記ステージ機構２は、さらに、上記基板１の表面のＺ軸を中心に回転する（図示しない）Ｚ軸回転ステージと、上記基板１の表面のＸ軸を中心に回転する（図示しない）Ｘ軸回転ステージと、上記基板１の表面のＹ軸を中心に回転するＹ軸回転ステージ２４とを有する。なお、上記Ｚ軸回転ステージ、上記Ｘ軸回転ステージおよび上記Ｙ軸回転ステージ２４は、必須の構成ではない。
【００５０】
上記Ｘ線照射光学系３は、１次Ｘ線Ｂ１を出射するＸ線管３１と、このＸ線管３１の１次Ｘ線Ｂ１を上記基板１の表面に収束する集光素子３２と、上記基板１の回路パターン部に１次Ｘ線Ｂ１が照射されるのを防止するシャッタ３４とを有する。
【００５１】
上記Ｘ線管３１は、点状の１次Ｘ線源３１ａを有し、上記Ｘ線管３１のターゲット上の点状焦点で、実効焦点サイズ（上記集光素子３２から見込んだ幅）は、１μｍ以上から１００μｍ以下（好ましくは、１μｍ以上から５０μｍ以下）の範囲である。
【００５２】
上記集光素子３２は、上記Ｘ線管３１と上記基板１との間のＸ線の経路に配置され、１次Ｘ線Ｂ１の照射領域を幅１μｍ以上から１００μｍ以下（好ましくは、１μｍ以上から５０μｍ以下）の範囲の点状に収束させる。
【００５３】
上記集光素子３２は、例えば、ミラーまたは分光素子であり、上記集光素子３２の反射面３２ａは、楕円柱面またはその近似としての円柱面である。
【００５４】
上記集光素子３２がミラーであり、上記Ｘ線源３１ａからのＸ線の入射角がごく浅くて上記反射面３２ａでの反射が、全反射となるような場合、上記反射面３２ａとして、楕円柱面の近似として球面を用いることができる。もちろん、上記集光素子３２として、２次元の集光素子を用いることができる。
【００５５】
このように、上記Ｘ線源３１ａから上記集光素子３２を介した１次Ｘ線Ｂ１のビーム幅Ｗ（線状の照射領域の幅）は、その焦点位置、すなわち上記基板１のダイシング部１ｂの表面において、上記Ｘ線源３１ａの実効焦点サイズ程度の幅に収束される。さらに、上記集光素子３２を、コンフォーカル多層膜ミラーを用いて上記Ｘ線源３１ａから出たＸ線を単一波長化して高分解能の計測ができるように構成してもよい。
【００５６】
上記シャッタ３４は、上記Ｘ線源３１ａからのＸ線の光路に進退自在、つまり開閉自在に構成される。そして、上記シャッタ３４の開閉は、制御部７０により制御され、１次Ｘ線Ｂ１が照射される測定位置に、上記基板１のダイシング部１ｂが移動されて、上記基板１が測定されるときにのみ、上記シャッタ３４は、開かれる。もちろん、１チップ測定のために使用するのであれば、このチップに移動されて測定がなされるときにのみ、上記シャッタ３４は、開かれる。
【００５７】
なお、上記シャッタ３４を設ける代わりに、上記Ｘ線管３１をオン、オフをすることも考えられるが、立ち上がりの度に１次Ｘ線Ｂ１が不安定になるので、上記シャッタ３４を設ける方が好ましい。また、上記シャッタ３４は、上記集光素子３２と上記基板１との間に設けてもよい。
【００５８】
Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）機能およびＸ線回折測定（ＸＲＤ）機能を有する上記Ｘ線検出器５は、受光スリット５２および検出部５１を有する。この検出部５１は、例えば、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）である。上記Ｘ線検出器５は、（ゴニオメータを有する）Ｙ軸回転ステージ２４の回転軸を中心にして回転する（図示しない）検出器回転台に取り付けられている。
【００５９】
蛍光Ｘ線膜厚測定（ＸＲＦ）機能を有する上記蛍光Ｘ線検出器６は、検出器６１と、（図示しない）ゴニオメータとを有する。
【００６０】
次に、デバイス基板（ウエハ）１上のダイシング部１ｂに形成されたデバイス薄膜を、Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）によって、測定する方法を説明する。
【００６１】
上記基板１の表面に対して小さな入射角θでＸ線Ｂ１を入射し、上記基板１の表面で反射するＸ線Ｂ２を、上記基板１の表面に対して出射角θのところにある上記受光スリット５２を通して、上記検出部（ＡＰＤ）５１で検出する。以下、上記受光スリット５２および上記検出部５１を合わせて、受光系と称する。
【００６２】
入射Ｘ線Ｂ１に対する反射Ｘ線Ｂ２のなす角度が、散乱角２θである。散乱角２θをスキャンするためには、上記Ｘ線照射光学系３を、ゴニオメータの中心の回りに時計方向にθ回転させると共に、（図示しない）検出器回転台により、上記受光系を上記ゴニオメータの中心の回りに反時計方向にθ回転させる。
【００６３】
ところで、上記基板１は、上記試料台２１に中心を一致させて載置されている。上記撮像部４は、上記基板１を撮像して、上記基板１の画像を得る。得られた画像は、試料認識部７１により画像処理されて、上記基板１のＬＳＩチップ間のダイシング部１ｂは、Ｘ−Ｙ座標上で２次元の画像データとして認識される。さらに、特定のデバイス回路パターンを認識することも可能である。また、制御部７０は、高さ測定部１２によって測定された上記基板１の高さデータを得る。
【００６４】
次に、上記制御部７０は、上記試料認識部７１で認識された上記基板１のダイシング部１ｂの２次元画像データ，および，上記基板１の高さデータに基づいて、上記ステージ機構２を制御して、Ｘ線照射領域を１００μｍ以下の幅に収束させた１次Ｘ線Ｂ１が、上記基板１のダイシング部１ｂの表面に照射される位置に、上記試料台２１を移動させる。上記基板１のダイシング部１ｂの幅は、１００μｍ程度であるため、上記ダイシング部１ｂのみに照射可能である。
【００６５】
次に、上記基板１を所定の初期平行位置に設定する。ここで行う初期設定は、上記基板１の表面をＸ線ビームＢ１に対して正確に平行に位置設定するために行うものである。このように、上記基板１の初期平行位置が設定されたのち、Ｘ線入射角＝Ｘ線検出角＝θ＝０°に戻した後、それらの角度θを決められたステップ角度で正確に同期させて徐々に大きくしていき、上記シャッタ３４を開いて単色化されたＸ線ビームを照射し、個々のθ角度位置において、決められた計数時間だけ、上記検出部（ＡＰＤ）５１によりＸ線を計数する。
【００６６】
すなわち、照射された単色化（単一波長化）Ｘ線は、上記基板１で反射し、その反射Ｘ線は、上記受光スリット５２を通過して上記検出部（ＡＰＤ）５１に取り込まれて計数される。一連の２θ角度位置において、この反射Ｘ線計数作業が行われることにより、２θに対するＸ線反射率曲線を求めることが可能となる。
【００６７】
図３には、Ｘ線マイクロスポット照射によるデバイス基板（ウエハ）１の測定箇所の概要を示す。すなわち、Ｘ線ビームＢ１を、例えば、第１の測定チップ１３１のダイシング部１ｂ、第２の測定チップ１３２のダイシング部、および、第３の測定チップ１３３のダイシング部に照射した結果、図５の測定データに示すような２θに対するＸ線反射率曲線を求めることが可能となる。
【００６８】
そして、このようなＸ線反射率測定（ＸＲＲ）は、主に膜の各界面で反射したＸ線が干渉する現象を上記のように観測し、この測定結果に対してシミュレーション演算データを、例えば上記制御部７０に含まれるコンピュータまたは上記解析部７２のコンピュータによりフィッティングすることによって、各層の密度、膜厚およびラフネスを解析することが可能となる。ここで、フィッティングとは、Ｘ線測定した際に、検出されるＸ線スペクトルについて、スペクトル強度の理論計算値と実測強度との差を補正することである。
【００６９】
図５には、上記第１の測定チップ１３１、上記第２の測定チップ１３２および上記第３の測定チップ１３３でのフィッティングを示す。最表面の薄膜の密度は、全反射臨界角度から算出することが可能であり、それ以外の層の密度は、干渉縞の振幅の大きさから算出することができる。
【００７０】
また、各層の膜厚は振動の周期から算出することが可能である。さらに、ラフネスについては、例えば特開２００１−３４９８４９号公報に記載されているように、反射率測定データ全体の減衰率や高角度側における干渉縞の振幅の減衰から算出することができる。
【００７１】
フィッティング処理を具体的に説明すると、単層膜または多層膜からなる膜試料の表面に対する臨界角近傍の角度からのＸ線入射により得られる測定データに対し、少なくとも１個以上の試料の物性に示すパラメータを変化させて行うシミュレーション演算により得られるシミュレーション演算データを、フィッティングすることによって、膜試料の構造を決定する。
【００７２】
また、フィッティング処理の手順としては、例えば、最小二乗法による解析が用いられ、Ｘ線反射率を求めている因子をパラメータ（変数）として、パラメータの値を少しずつ変化させながら、反射率を計算して、実際の反射率データとの残差二乗和を最小にすることにより、測定データに最もフィッティングするような１組のパラメータを決定する。
【００７３】
以上説明したように、Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）機能によれば、成膜されたデバイス薄膜の膜種区分、膜厚、膜密度、および、ラフネス状態を測定することが可能となる。
【００７４】
また、Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）機能によれば、成膜された複数層からなるデバイス薄膜（例えばダマシン）の膜特性を一度に測定することができ、その結果、効率よく測定された複数層からなるデバイス薄膜の膜特性に基づいて、デバイス薄膜の成膜状態を管理することが可能となる。
【００７５】
スパッタ成膜された複数層からなるデバイス薄膜としては、例えば、上層からＴｉＮ／Ｔｉ／Ａｌ／ＴｉＮ／Ｔｉといった５層金属膜がある。この場合、スパッタ成膜後は、デバイス基板全面が、５層金属膜に覆われており、上記撮像部４によるデバイスパターン認識機能だけで、ウエハ表面の濃淡を検知して、パターン合わせをするのは、難しい。
【００７６】
そこで、図４Ａに示すように、上記基板１上の特定エリア付近のパターンチップ境界線（上記スクラブライン４３）上の画像認識パターン４１にて、パターン合わせを実施し、図４Ｂに示すように、特定エリアとしてのＸ線測定ターゲット４２ヘオフセット移動させることで、目的とする測定箇所（図３の第１〜第３の測定チップ１３１，１３２，１３３）での測定が可能となる。
【００７７】
上記画像認識パターン４１は、上記スクラブライン４３（上記ダイシング部１ｂ）上にあるアライメントマークである。上記Ｘ線測定ターゲット４２は、上記スクラブライン４３（上記ダイシング部１ｂ）上でアライメントマークの無い平坦な領域部分である。
【００７８】
具体的に述べると、図２、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、上記撮像部４は、上記スクラブライン４３で囲まれた上記ダイシング部１ｂ内の上記画像認識パターン４１を、図４Ａの仮想線の枠で示すように画像として撮像し、上記試料認識部７１で上記画像認識パターン４１を認識して、その位置座標を上記制御部７０に提供する。
【００７９】
上記制御部７０は、上記画像認識パターン４１の位置座標を基準に、特定エリアとしての上記Ｘ線測定ターゲット４２に、Ｘ線マイクロスポットを、上記ステージ機構２の上記ＸＹステージ２２を用いてオフセット（Ｘ，Ｙ座標移動）移動する。このとき、上記撮像部４は、上記Ｘ線測定ターゲット４２を、図４Ｂの仮想線の枠で示すように画像として撮像する。これによって、Ｘ線マイクロスポットを上記Ｘ線測定ターゲット４２に照射して、上記Ｘ線測定ターゲット４２での測定が可能になる。
【００８０】
そして、目的とする測定箇所（図３の上記第１〜上記第３の測定チップ１３１，１３２，１３３）を、Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）機能を用い、かつ、図２の上記解析部７２（または上記制御部７０のコンピュータ）でＸ線解析を行った結果、図５に示すように、Ｘ線解析波形図を得る。
【００８１】
さらに、この波形データを基に、上記解析部７２（または上記制御部７０のコンピュータ）によって、図６に示すように、特定エリア（図３の上記第１〜上記第３の測定チップ１３１，１３２，１３３）での５層金属膜の膜種区分、膜厚値、膜密度およびラフネスの４項目についての測定結果を得る。
【００８２】
このように、各測定チップ１３１，１３２，１３３に対して、上記Ｘ線測定装置１０のＸ線反射率測定（ＸＲＲ）機能を使用することによって、スパッタ成膜された複数層からなるデバイス薄膜（金属膜）の膜特性（膜種区分、膜厚値、膜密度、ラフネス）を一回の測定で一度に測定することが可能となる。
【００８３】
そして、この測定された各層の膜特性（特に膜厚等）に基づいて管理することで、品質管理できると共にモニタリングとしても代用できる。
【００８４】
また、Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）機能によれば、成膜されたデバイス基板の反り量も測定することができて、その結果、デバイス基板の反り量に基づいてデバイス薄膜の成膜状態を管理することができる。
【００８５】
次に、デバイス基板（ウエハ）１上のダイシング部１ｂに形成されたデバイス薄膜を、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）によって、測定する方法を説明する。
【００８６】
上記基板１の測定部位を、Ｘ線反射率測定の場合と同様に、特定のデバイスパターンを認識する機能を用いて位置決めする。そして、平行Ｘ線ビームからなるＸ線Ｂ１を、上記基板１の表面に対して入射角αで照射する。上記基板１で反射した回折Ｘ線を、上記受光スリット５２を通して、上記Ｘ線検出器５１で検出する。
【００８７】
上記受光系（上記受光スリット５２および上記検出部５１）は、入射Ｘ線Ｂ１に対して２θ０の角度位置に配置される。上記基板１の被測定格子面のブラッグ角（入射Ｘ線の波長に依存する）は、θ０である。
【００８８】
ここで、ブラッグ角とは、Ｘ線をある物質に照射して、物質固有の回折Ｘ線が発生する際、その物質表面に対してのＸ線入射角のことを示す。
【００８９】
上記基板１は、上記ステージ機構２に載置されており、入射Ｘ線Ｂ１は、ゴニオメータの中心の回りに回転し、上記検出部５１もゴニオメータの中心の回りに回転する。
【００９０】
そして、上記基板１の被測定格子面を決定し、使用するＸ線の波長が決まれば、上記ブラッグ角θ０が定まる。そこで、Ｘ線の入射角αをθ０にすれば、回折に寄与する被測定格子面は、上記基板１の表面に平行になる。
【００９１】
したがって、上記被測定格子面を有する結晶子からの回折Ｘ線が、上記検出部５１によって、検出されることになる。一方、Ｘ線入射角α（＝θ０＋φ）にすると、被測定格子面がウエハの表面に対して角度φだけ傾斜しているような結晶子だけが回折に寄与することになる。
【００９２】
このように、上記検出部５１を固定しておいて、入射角αを変えることによりそれぞれの傾斜角φに相当する結晶子からの回折Ｘ線強度情報が得られる。回折Ｘ線強度の測定においては、ウエハの表面の法線方向の回りに軸対称となる配向密度分布関数ρを仮定しているので、理論ロッキングカーブと測定ロッキングカーブと比較することが可能となる。要するに、上記検出部５１を固定し、入射角αを変えて回折Ｘ線強度を測定すれば、測定ロッキングカーブが得られることになる。
【００９３】
ここで、測定ロッキングカーブとは、Ｘ線をある物質に照射して、物質固有の回折Ｘ線が発生する際、Ｘ線入射角度と回折Ｘ線強度との相関関係を表したグラフのことを示す。
【００９４】
また、Ｘ線回折測定の場合には、上記検出部５１として、ＡＰＤからＣＣＤセンサに切り替えてもよい。
【００９５】
このようにＣＣＤセンサに切り替えた場合、上記基板１から得られるＸ線回折像をＣＣＤセンサで撮像して、上記制御部７０または上記解析部７２に接続された（図示しない）表示装置に表示して、デバイス薄膜の結晶性を評価できる。
【００９６】
その結果、デバイス薄膜の結晶性に基づいて、デバイス薄膜のアニール状態を管理することが可能となる。
【００９７】
次に、デバイス基板（ウエハ）１上のダイシング部１ｂに形成されたデバイス薄膜を、蛍光Ｘ線膜厚測定（ＸＲＦ）によって、測定する方法を説明する。
【００９８】
上記基板１の測定部位を、Ｘ線反射率測定の場合と同様に、特定のデバイスパターンを認識する機能を用いて位置決めする。そして、上記シャッタ３４を開いて、上記基板１のダイシング部１ｂに、１次Ｘ線Ｂ１を比較的高い角度から照射し、ダイシング部１ｂから発生した蛍光Ｘ線Ｂ３を、上記蛍光Ｘ線検出器６で検出する。
【００９９】
そして、この検出された蛍光Ｘ線の強度に基づいて、上記解析部７２は、成膜されたデバイス薄膜の膜種区分（膜組成）および膜厚を測定できて、この測定データを管理システム８０に提供できる。
【０１００】
ところで、上記管理システム８０は、デバイス作製工程を管理し、上記Ｘ線測定装置１０の解析部７２または制御部７０との間においてネットワーク７３で接続してもよい。また、（図示しない）スパッタ成膜装置の全体制御部は、上記解析部７２または上記制御部７０との間において上記ネットワーク７３で接続してもよい。
【０１０１】
このように、上記Ｘ線測定装置１０、上記管理システム８０、および、（図示しない）スパッタ成膜装置の間において、上記ネットワーク７３で接続することによって、上記Ｘ線測定装置１０で測定されたデバイス薄膜の膜特性を、上記管理システム８０およびスパッタ成膜装置に提供でき、上記管理システム８０は、デバイスの品質管理を行うことができ、スパッタ成膜装置は、メンテナンスも含めてスパッタ条件を制御できる。
【０１０２】
また、上記Ｘ線照射光学系３としては、Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）およびＸ線回折測定（ＸＲＤ）用の光学系と、蛍光Ｘ線膜厚測定（ＸＲＦ）用の光学系とを、別に設けてもよい。また、本発明に係るインライン用のＸ線測定装置（Ｘ線モニタ装置）１０としては、Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）機能と蛍光Ｘ線膜厚測定（ＸＲＦ）機能とが、必ず必要になる。
【０１０３】
次に、上記構成のＸ線測定装置１０を用いた半導体デバイスの製造方法を説明する。
【０１０４】
この半導体デバイスの製造方法は、成膜工程と、測定工程と、管理工程とを有する。上記成膜工程では、上記基板１上に複数の膜を積層して成膜する。
【０１０５】
上記測定工程では、上記基板１上に形成され上記基板１上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記複数の膜に、Ｘ線を１００μｍ以下の（マイクロ化された）スポット径で照射して、Ｘ線反射率測定によって、上記各膜の特性を（一度に、インラインで）測定する。つまり、上記パターンは、上記画像認識パターン４１であり、上記特定エリアは、上記Ｘ線測定ターゲット４２である。
【０１０６】
上記管理工程では、上記各膜の特性に基づいて上記成膜工程での上記複数の膜の成膜状態を管理する。
【０１０７】
したがって、上記測定工程で半導体デバイスの上記膜の特性をインラインで測定できて、各半導体デバイスの品質を向上できる。また、上記管理工程で、インラインで測定された上記各膜の特性に基づいて上記成膜工程での上記複数の膜の成膜状態を管理するので、管理精度が向上する。同時に、定期モニタリング作業が不要になって、半導体デバイスの生産性が向上すると共に、定期モニタリングで必要であった人員コストおよび材料コストも不要になって、コストを大幅に低減できる。
【０１０８】
なお、上記膜の特性は、膜種区分、膜厚、膜密度、ラフネス状態および結晶性のうちの少なくとも一つを含むようにしてもよく、一回の測定で一度に少なくとも一項目の特性を測定できる。
【０１０９】
また、上記Ｘ線のスポット径は、１μｍ以上から５０μｍ以下となるようにしてもよく、上記Ｘ線を、例えば上記基板１のダイシング部１ｂのみに、確実に照射できる。したがって、上記Ｘ線を平坦な上記ダイシング部１ｂに照射して、上記ダイシング部１ｂから強い反射信号を得ることができて、上記膜の特性を確実に測定できる。
【０１１０】
また、上記特定エリアは、上記基板１のダイシング部１ｂに形成されるようにしてもよく、上記Ｘ線を平坦な上記ダイシング部１ｂに照射して、上記ダイシング部１ｂから強い反射信号を得ることができて、上記膜の特性を確実に測定できる。ただし、上記ダイシング部１ｂでなく、上記素子部へＸ線を照射して、成膜特性を確認するようにしてもよく、例えば、Ｘ線回折測定で上記素子部の結晶性を確認する場合がある。
【０１１１】
また、上記管理工程は、上記膜の特性に基づいて上記成膜工程での上記膜の成膜条件を制御することを含むようにしてもよく、上記膜の特性の測定を、上記成膜工程に、リアルタイムにフィードバックできて、自動補正等によって、製造プロセスの精度を一層向上できる。
【０１１２】
なお、上記成膜工程で、上記基板１上に少なくとも一つの膜を成膜してアニール処理し、かつ、上記測定工程で、上記基板１上に形成され上記基板１上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線回折測定によって、上記膜の結晶性を測定し、かつ、上記管理工程で、上記膜の結晶性に基づいて上記成膜工程での上記膜のアニール状態を管理するようにしてもよい。
【０１１３】
したがって、上記測定工程で半導体デバイスの上記膜の結晶性をインラインで測定できて、各半導体デバイスの品質を向上できる。また、上記管理工程で、インラインで測定された上記膜の結晶性に基づいて上記成膜工程での上記膜のアニール状態を管理するので、管理精度が向上する。同時に、定期モニタリング作業が不要になって、半導体デバイスの生産性が向上すると共に、定期モニタリングで必要であった人員コストおよび材料コストも不要になって、コストを大幅に低減できる。
【０１１４】
なお、上記成膜工程で、上記基板１上に少なくとも一つの膜を成膜し、かつ、上記測定工程で、上記基板１上に形成され上記基板１上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線反射率測定によって、上記基板１の反り量を測定し、かつ、上記管理工程で、上記基板１の反り量に基づいて上記成膜工程での上記膜の成膜状態を管理するようにしてもよい。
【０１１５】
したがって、上記測定工程で半導体デバイスの上記基板１の反り量をインラインで測定でて、各半導体デバイスの品質を向上できる。また、上記管理工程で、インラインで測定された上記基板１の反り量に基づいて上記成膜工程での上記膜の成膜状態を管理するので、管理精度が向上する。同時に、定期モニタリング作業が不要になって、半導体デバイスの生産性が向上すると共に、定期モニタリングで必要であった人員コストおよび材料コストも不要になって、コストを大幅に低減できる。
【０１１６】
（第２の実施形態）
図７は、この発明の半導体デバイスの成膜装置の一実施形態を示している。この成膜装置１００は、例えばスパッタ成膜装置であり、成膜部１０３と、測定部としての上記第１の実施形態のＸ線測定装置１０と、カセット部１０２と、搬送部１０１とを有する。上記搬送部１０１および上記カセット部１０２は、必須の構成ではない。
【０１１７】
上記成膜部１０３は、上記基板１上に少なくとも一つの膜を成膜する。上記成膜部１０３は、周囲に複数のチャンバ室およびアニール室を有し、中央部にウエハを出し入れするハンドリング室を有する。上記カセット部１０２は、上記基板１を収納する。
【０１１８】
上記Ｘ線測定装置１０は、蛍光Ｘ線膜厚測定機能、Ｘ線反射率測定機能、および、Ｘ線回折測定機能の少なくとも一つの測定機能を有すると共に、上記基板１上に形成され上記基板１上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、上記少なくとも一つの測定機能によって、上記膜の特性を測定する。
【０１１９】
上記搬送部１０１は、クリーンな雰囲気で形成され、上記カセット部１０２から上記成膜部１０３へ上記基板１を搬送し、この成膜部１０３で成膜された上記基板１を上記Ｘ線測定装置１０へ搬送する。なお、わかりやすくするために、上記Ｘ線測定装置１０および上記搬送部１０１のケーシングを、透明なケーシングであらわしている。
【０１２０】
次に、上記成膜装置１００の作用を説明する。
【０１２１】
上記基板１を、上記カセット部１０２から、上記搬送部１０１を介して、上記成膜部１０３へ運び、上記基板１上にスパッタ成膜を行う。上記基板１の成膜終了後、上記基板１は、上記搬送部１０１を経由してアンロードされ、上記Ｘ線測定装置１０に運ばれ、上記基板１上の特定エリアの多層金属膜について、少なくとも、膜種区分、膜厚、膜密度およびラフネスの４項目について測定を行う。もちろん、結晶性についても測定しても良い。
【０１２２】
そして、上記Ｘ線測定装置１０でＸ線測定された上記基板１は、上記搬送部１０１によって搬送されて、上記カセット部１０２に収納される。
【０１２３】
したがって、上記Ｘ線測定装置１０によって半導体デバイスの上記膜の特性をインラインで測定できて、各半導体デバイスの品質を向上できる。
【０１２４】
また、上記膜の特性をインラインで測定できるので、図８に示すように、デバイス処理毎に膜の特性を測定できて、次の定常メンテナンス作業まで、モニタリングウエハ（基板）を用いた定期モニタリング作業が不要となり、定期モニタリング作業の手間、および、コストが削減され、結果的に稼働率を向上できると共に、半導体デバイスの原価低減を実現することが可能となる。
【０１２５】
また、上記カセット部１０２と上記搬送部１０１とを備えるので、上記基板１を搬送するときに、上記基板１への異物等の付着を防止できる。また、上記搬送部１０１を備えるので、上記成膜部１０３と上記Ｘ線測定装置１０との間の搬送距離を短くできて、工程時間も短くなる。
【０１２６】
なお、上記膜の特性に基づいて上記成膜部１０３を制御する制御部（例えば、図２の上記管理システム８０）を設けてもよく、上記膜の特性の測定を、上記成膜部に、リアルタイムにフィードバックできて、自動補正等によって、製造プロセスの精度を一層向上できる。例えば、オンラインでのＡＰＣ（Advanced Process Control）機能というアプリケーションにも発展できる。
【０１２７】
また、上記Ｘ線測定装置１０は、上記蛍光Ｘ線膜厚測定機能、上記Ｘ線反射率測定機能、および、上記Ｘ線回折測定機能の全ての測定機能を有するようにしてもよく、測定される上記膜が、単層金属膜、多層金属膜、単層絶縁膜および多層絶縁膜のいずれの膜であっても、フレキシブルに対応して測定できる。
【０１２８】
（第３の実施形態）
次に、上記Ｘ線測定装置１０を用いたインライン測定によるデバイス薄膜の膜特性の品質管理について説明する。
【０１２９】
図９は、デバイス作製工程の概要を示すフローチャトである。このデバイス作製工程は、概略、絶縁膜成膜工程（Ｓ８１）と、フォトリソ工程（Ｓ８２）と、イオン注入工程（Ｓ８３）と、エッチング工程（Ｓ８４）と、その後の金属パターン形成工程（Ｓ８５〜Ｓ８９）とを有する。
【０１３０】
この金属パターン形成工程は、レジスト剥離工程（Ｓ８５）と、金属成膜工程（Ｓ８６）と、上記Ｘ線測定装置１０を用いたＸ線金属膜測定工程（Ｓ８７）と、フォトリソ工程（Ｓ８８）と、エッチング工程（Ｓ８９）とを有する。
【０１３１】
上述したように、上記金属成膜工程（Ｓ８６）で、複数の金属膜を順次積層してスパッタ成膜する場合には、複数の金属膜を成膜した後、上記Ｘ線金属膜測定工程（Ｓ８７）を設ければよい。
【０１３２】
そして、上記Ｘ線金属膜測定工程（Ｓ８７）において上記Ｘ線測定装置１０で取得された測定データは、管理工程（Ｓ９０）において、上記管理システム８０に提供されてウエハテストと歩留りとの相関にフィードバックされ品質管理に利用され、または、上記成膜装置１００に提供されて成膜装置状態のモニタリング管理に利用される。
【０１３３】
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、本発明の半導体デバイスの製造方法を、スパッタ成膜装置以外の製造装置、例えばＣＶＤ装置、エッチング装置、イオン注入装置やＣＭＰ装置などに、適用してもよい。さらに、本発明の半導体デバイスの製造方法を、半導体集積回路の製造工程に限らず、化合物半導体や液晶パネルの製造工程に、適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の半導体デバイスの製造方法に用いられるＸ線測定装置の一実施形態を示す簡略斜視図である。
【図２】Ｘ線測定装置の簡略構成図である。
【図３】Ｘ線測定ポイントを示す平面図である。
【図４Ａ】画像認識パターンを示す拡大図である。
【図４Ｂ】Ｘ線測定ターゲットを示す拡大図である。
【図５】Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）機能によって取得されたＸ線解析波形図である。
【図６】Ｘ線反射率測定（ＸＲＲ）機能によって測定された各チップの膜特性の測定結果を示す説明図である。
【図７】本発明の半導体デバイスの成膜装置の一実施形態を示す簡略斜視図である。
【図８】成膜装置の運用方法を示すフローチャトである。
【図９】デバイス作成工程を示すフローチャトである。
【符号の説明】
【０１３５】
１ 基板
１ｂ ダイシング部
２ ステージ機構
３ Ｘ線照射光学系
４ 撮像部
５ Ｘ線検出器
６ 蛍光Ｘ線検出器
１０ Ｘ線測定装置
２１ 試料台
２２ ＸＹステージ
２３ Ｚステージ
２４ Ｙ軸回転ステージ
２５ ベース
３１ Ｘ線管
３１ａ Ｘ線源
３２ 集光素子
３２ａ 反射面
３４ シャッタ
４１ 画像認識パターン
４２ Ｘ線測定ターゲット
４３ スクラブライン
５１ 検出部（ＡＰＤ）
５２ 受光スリット
６１ 検出部
７０ 制御部
７１ 試料認識部
７２ 解析部
７３ ネットワーク
８０ 管理システム
１００ 成膜装置
１０１ 搬送部
１０２ カセット部
１０３ 成膜部
１３１〜１３３ 第１〜第３の測定チップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数の膜を積層して成膜する成膜工程と、
上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記複数の膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線反射率測定によって、上記各膜の特性を測定する測定工程と、
上記各膜の特性に基づいて上記成膜工程での上記複数の膜の成膜状態を管理する管理工程と
を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法において、
上記膜の特性は、膜種区分、膜厚、膜密度、ラフネス状態および結晶性のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法において、
上記Ｘ線のスポット径は、１μｍ以上から５０μｍ以下であることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法において、
上記特定エリアは、上記基板のダイシング部に形成されていることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法において、
上記管理工程は、上記膜の特性に基づいて上記成膜工程での上記膜の成膜条件を制御することを含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項６】
基板上に少なくとも一つの膜を成膜してアニール処理する成膜工程と、
上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線回折測定によって、上記膜の結晶性を測定する測定工程と、
上記膜の結晶性に基づいて上記成膜工程での上記膜のアニール状態を管理する管理工程と
を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項７】
基板上に少なくとも一つの膜を成膜する成膜工程と、
上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線反射率測定によって、上記基板の反り量を測定する測定工程と、
上記基板の反り量に基づいて上記成膜工程での上記膜の成膜状態を管理する管理工程と
を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項８】
基板上に少なくとも一つの膜を成膜する成膜部と、
蛍光Ｘ線膜厚測定機能、Ｘ線反射率測定機能、および、Ｘ線回折測定機能の少なくとも一つの測定機能を有すると共に、上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、上記少なくとも一つの測定機能によって、上記膜の特性を測定する測定部と
を備えることを特徴とする半導体デバイスの成膜装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体デバイスの成膜装置において、
上記膜の特性に基づいて上記成膜部を制御する制御部を備えることを特徴とする半導体デバイスの成膜装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の半導体デバイスの成膜装置において、
上記測定部は、上記蛍光Ｘ線膜厚測定機能、上記Ｘ線反射率測定機能、および、上記Ｘ線回折測定機能の全ての測定機能を有することを特徴とする半導体デバイスの成膜装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の半導体デバイスの成膜装置において、
上記基板を収納するカセット部と、
上記カセット部から上記成膜部へ上記基板を搬送し、この成膜部で成膜された上記基板を上記測定部へ搬送する搬送部と
を備えることを特徴とする半導体デバイスの成膜装置。
【請求項１】
基板上に複数の膜を積層して成膜する成膜工程と、
上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記複数の膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線反射率測定によって、上記各膜の特性を測定する測定工程と、
上記各膜の特性に基づいて上記成膜工程での上記複数の膜の成膜状態を管理する管理工程と
を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法において、
上記膜の特性は、膜種区分、膜厚、膜密度、ラフネス状態および結晶性のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法において、
上記Ｘ線のスポット径は、１μｍ以上から５０μｍ以下であることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法において、
上記特定エリアは、上記基板のダイシング部に形成されていることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法において、
上記管理工程は、上記膜の特性に基づいて上記成膜工程での上記膜の成膜条件を制御することを含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項６】
基板上に少なくとも一つの膜を成膜してアニール処理する成膜工程と、
上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線回折測定によって、上記膜の結晶性を測定する測定工程と、
上記膜の結晶性に基づいて上記成膜工程での上記膜のアニール状態を管理する管理工程と
を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項７】
基板上に少なくとも一つの膜を成膜する成膜工程と、
上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、Ｘ線反射率測定によって、上記基板の反り量を測定する測定工程と、
上記基板の反り量に基づいて上記成膜工程での上記膜の成膜状態を管理する管理工程と
を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項８】
基板上に少なくとも一つの膜を成膜する成膜部と、
蛍光Ｘ線膜厚測定機能、Ｘ線反射率測定機能、および、Ｘ線回折測定機能の少なくとも一つの測定機能を有すると共に、上記基板上に形成され上記基板上の特定エリアを示すパターンを認識し、この特定エリアのみの上記膜に、Ｘ線を１００μｍ以下のスポット径で照射して、上記少なくとも一つの測定機能によって、上記膜の特性を測定する測定部と
を備えることを特徴とする半導体デバイスの成膜装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体デバイスの成膜装置において、
上記膜の特性に基づいて上記成膜部を制御する制御部を備えることを特徴とする半導体デバイスの成膜装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の半導体デバイスの成膜装置において、
上記測定部は、上記蛍光Ｘ線膜厚測定機能、上記Ｘ線反射率測定機能、および、上記Ｘ線回折測定機能の全ての測定機能を有することを特徴とする半導体デバイスの成膜装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の半導体デバイスの成膜装置において、
上記基板を収納するカセット部と、
上記カセット部から上記成膜部へ上記基板を搬送し、この成膜部で成膜された上記基板を上記測定部へ搬送する搬送部と
を備えることを特徴とする半導体デバイスの成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−２５８３５９（Ｐ２００７−２５８３５９Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７９１００（Ｐ２００６−７９１００）
【出願日】平成１８年３月２２日（２００６．３．２２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【出願人】（０００２５０３３９）株式会社リガク (206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２２日（２００６．３．２２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【出願人】（０００２５０３３９）株式会社リガク (206)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]