JP2002340537A

JP2002340537A - 表面評価方法

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Publication number: JP2002340537A
Application number: JP2001150583A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Kataoka; 俊彦片岡; Katsuo Wada; 勝男和田
Original assignee: Silicon Technology Co Ltd
Current assignee: Silicon Technology Co Ltd
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2002-11-27
Anticipated expiration: 2021-05-21
Also published as: JP4808861B2

Abstract

(57)【要約】【課題】試料表面上の異物や微細な凹凸、構造や組成
の変化を、広い範囲にわたって、短時間かつ容易に識別
でき、微小周期を有する粗さ（マイクロラフネス）を、
高精度に評価できる方法を提供。【解決手段】アルゴンイオンレーザー６から射出させ
た単一レーザー光を、偏光面調整させ、ついで集光レン
ズ１０で集光させた照射光１を、反射光を最小限に抑
え、散乱光のみを発生させる入射角度で、試料３表面に
照射させる。試料３表面からの散乱光を、順次、結像レ
ンズ４、ＣＣＤ５を経て、電気信号に変換させ、ＣＣＤ
画像を記録、解析し、試料の表面粗さまたは表面形状を
表す数値化されたデータを得、試料表面のマイクロラフ
ネスを評価する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料表面からの散
乱光を用いた表面評価方法に関し、さらに詳しくは、半
導体、絶縁体、金属等の試料表面に、光線を照射させ、
試料表面からの散乱光により、試料表面の微小な粒子、
付着物等の異物、及び粗さ、キズ、線状の溝（「スクラ
ッチ」という）等の微細な凹凸、並びに構造または組成
の変化を高精度に評価する方法に関し、特に、例えばＳ
ＴＭやＡＦＭによってのみ測定可能な微小周期を有する
粗さであるマイクロラフネスを高精度に評価する方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、パターン未形成のシリコンウエハ
試料表面の微粒子、付着物等の異物は、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザーやＡｒレーザーのようなレーザー光を用いて、集光
させた照射光を、試料表面に対して比較的垂直に近い角
度で入射させ、表面からの散乱光を、凹面鏡である積分
球等を用いて捕捉し、ついで各測定点での散乱光強度
を、光電子増倍管（以下、「ＰＭＴ」と略記する。）を
用いて、電気信号に変換させることにより、測定してい
た。また、異物の位置は、シリコンウエハや照射光を走
査させて、照射位置を移動させることにより、測定して
いた。

【０００３】検出可能な異物の最小粒径は、照射光を絞
った時のスポット内の照射光の強度及び異物からの散乱
光強度に対するＰＭＴの感度に左右され、現状では検出
可能な異物は、粒径１００ｎｍ（１ｎｍは、１０００分
の１μｍである。）程度である。より微小な粒径の異物
の検出を可能とするためには、ＰＭＴの感度向上または
ＰＭＴへの光量を増やす必要があり、このため、各方向
に出される散乱光を積分球等によりできるだけ効率的に
捕捉し、かつ測定時間を長くしなくてはならなかった。
また、検出できる最小の粒径を示す分解能を向上するた
めには、照射光のスポット径を絞り、スポット内の光強
度を上げる必要があった。

【０００４】上記従来装置では、散乱光を補足するため
の光路上に、積分球等の光学部品を配置する必要があ
り、該部品に起因する反射光が迷光となり、Ｓ／Ｎ比を
低下させる。また、露光時間を長くしても、Ｓ／Ｎ比は
変らなかった。また、単一レーザー光を用いて、試料表
面からの散乱光強度のみを測定しているだけであり、異
物と微細な凹凸とを識別することができず、シリコンウ
エハのミラー面のような非常に平滑な面を評価するには
不都合であった。

【０００５】最近、従来の垂直に近い角度からの照射光
に加えて、斜め方向からの照射光を併用して、垂直に近
い角度からの照射光による結果と比較して、異物と微細
な凹凸とを識別する方法が提案されている。しかしなが
ら、異物と微小な凹凸との識別はできるものの、分解能
は、従来と同様であり、なお不十分であった。また、照
射光が２種類あり、複雑な装置構成であった。さらに、
散乱光を捕捉する光路上に配置した光学部品による反射
光が迷光となり、Ｓ／Ｎ比を下げる要因となっていた。

【０００６】特開平１１−２８１５４３号公報では、楕
円面鏡集光器を備えた装置を用いることにより、散乱光
を捕捉する工夫がなされ、ｎｍオーダーの異物の検出が
可能となった。しかしながら、該装置を用いても、従来
と同様、測定時間が極端に長くなってしまうという問題
が残されており、また、照射光が単一であり、Ｓ／Ｎ比
については、前記の従来技術と大きな違いはなく、シリ
コンウエハのミラー面のように非常に平滑な表面の粗
さ、つまり極端に微細な凹凸（マイクロラフネス）を評
価するためには不十分なものであった。

【０００７】一方、ＡＦＭ、ＳＴＭ等の装置を用いた場
合、試料表面の異物やマイクロラフネスとの識別、ある
いは表面形状の測定はできるものの、測定領域が極めて
狭い範囲に限られ、シリコンウエハ等の試料表面を、広
い範囲にわたって、マイクロラフネスレベルで評価する
には不都合であった。

【０００８】上記のような問題点を解決し、試料表面の
異物や微細な凹凸との識別が短持間かつ容易にでき、シ
リコンウエハのミラー面のような非常に平滑な試料表面
を、広い範囲にわたって、短時間かつ容易に、マイクロ
ラフネスレベルで、高精度に評価できる方法が望まれて
いた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
課題を解決し得る、試料表面の異物や微細な凹凸、ある
いは構造または組成の変化を、広い範囲にわたり、短時
間かつ容易に識別でき、マイクロラフネスレベルで、高
精度に評価することができ、金属、絶縁体、半導体等の
幅広い試料に対して非破壊測定が可能な表面評価方法を
提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
した結果、試料表面の異物や微細な凹凸、あるいは構造
または組成の変化を、広い範囲にわたり、短時間かつ容
易に識別し、マイクロラフネスレベルで、高精度に評価
できる表面評価方法を見出し、本発明を完成するに至っ
た。

【００１１】すなわち、本発明は、反射光を最小限に抑
え、散乱光のみを発生させる入射角度の照射光を、試料
表面に照射させ、試料表面からの散乱光を、試料表面に
対して法線方向かつ対抗する位置に配置された結像レン
ズにより、ＣＣＤに収束させた後、該ＣＣＤにより、収
束された散乱光強度に応じた電気信号に変換させ、記
録、解析し、表面粗さであるマイクロラフネスを評価す
ることを特徴とする表面評価方法である。

【００１２】また、本発明は、反射光を最小限に抑え、
散乱光のみを発生させる入射角度の照射光を、試料表面
に照射させる光照射手段と、試料表面に対して法線方向
かつ対向する位置に配置された、試料表面からの散乱光
を収束させる結像レンズ及び該結像を電気信号に変換さ
せるＣＣＤからなる散乱光検出手段と、ＣＣＤからの電
気信号を記録、解析する記録手段とを備えた表面評価装
置を用いて、表面粗さであるマイクロラフネスを評価す
ることを特徴とする表面評価方法である。

【００１３】本発明は、光源からのレーザー光を偏光面
調整させ、かつ試料表面に対してブリュースター角に近
い角度で照射光を入射させ、結像レンズ及びＣＣＤへの
反射光を最小限に抑えながら、散乱光のみを効果的に発
生させると共に、さらに、試料の測定領域よりも小面積
に集光させた照射光を走査させることにより、該測定領
域を均一な光強度で照射し、測定時のノイズとなる迷
光、反射光や光量のバラツキを最小限に抑えることによ
って行われる。

【００１４】また、本発明は、試料表面の状態により大
きく依存する散乱光強度の変化に対して、照射光の光量
及び／またはＣＣＤへの露光時間を調整することによ
り、ＣＣＤへの露光量を常に最適化し、散乱光強度の変
化への追従性がよく、ダイナミックレンジが広い。

【００１５】

【作用】図１は、本発明の測定原理を示す模式図であ
る。以下、図１を参照して、本発明の測定原理について
説明する。

【００１６】試料ステージ２の上に載置された試料３表
面に対して斜め上方から入射させた照射光１は、ほとん
どが試料３内部を進み、ごく一部が反射光として逆方向
に出て行く。照射光１は、試料３表面に対し法線方向か
つ対向する位置に配置した、結像レンズ４及びＣＣＤ５
への反射光を最小限に抑えながら、散乱光のみを効果的
に発生させる入射角度θで、試料３表面に照射される。
照射光１の入射角度θは、具体的には、試料の種類によ
り決まるブリュースター角に近い角度であり、シリコン
の場合、７６度である。

【００１７】図２は、シリコン試料における、Ｐ偏光
（光偏光面が入射面に対して平行な光）及び／またはＳ
偏光（光偏光面が入射面に対して垂直な光）の照射光１
の入射角度θに対する反射光の反射率の理論値及び実験
値である。図中、縦軸は、反射光の反射率を、横軸は、
試料表面に対する照射光の入射角度θを表す。Ｓ偏光で
は、照射光の入射角度θを９０度まで漸増させるに従
い、反射率は単調に増加するが、Ｐ偏光では、７６度ま
では、反射率が漸減し、７６度でほぼ０となった後、急
激に１に上昇する。反射率は、理論値、実験値共に同様
の挙動であった。すなわち、照射光にＰ偏光を用いて入
射角度θを７６度付近とすることにより、迷光の原因と
なる反射光を最小限に抑えて、散乱光のみを効果的に発
生させ、捕捉することが可能となり、非常にＳ／Ｎ比の
よい状態での測定が可能となり、高感度な測定ができ
る。

【００１８】試料３表面に、異物や微細な凹凸、あるい
は構造や組成の変化等が存在する場合、照射光１が照射
された部分より散乱光が発生する。発生した散乱光は、
結像レンズ４により、ＣＣＤ５に結像される。ＣＣＤ５
は、散乱光強度に応じた強さの電気信号を発生させると
共に、各測定部分に対応する散乱光強度に対応する画像
を、モニターに表示する。このＣＣＤ画像を記録、解析
することにより、試料表面に存在する、異物、微細な凹
凸、組成の変化やそれらの分布を測定し、例えばＳＴＭ
やＡＦＭによってのみ測定可能な微小周期を有する粗さ
であるマイクロラフネスレベルで、試料表面を評価する
ことができる。

【００１９】試料３表面がシリコンウエハのミラー面の
ように平滑な場合、表面粗さによる散乱光は、極めて微
弱となり、一方、粗い場合には、大きくなる。散乱光強
度は、試料３の表面状態により大きく依存するため、Ｃ
ＣＤ５からの電気信号が不十分であったり、逆に飽和し
てしまう恐れがある。このような場合には、照射光１の
光量及び／またはＣＣＤ５への露光時間を調節して、Ｃ
ＣＤ５への露光量を、常に最適状態に保持することによ
り、常に高感度で高精度な測定ができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、実
施例に基き、説明する。なお、本発明は、実施例により
なんら限定されない。

【００２１】１．本発明に用いられる表面評価装置図３は、上記測定原理を用いて構成した、本発明に用い
られる表面評価装置である。また、図４は、試料と結像
レンズとの間にスリットを配置させた時の模式図であ
る。以下、図３を参照して、本発明について説明する。

【００２２】光源であるＡｒイオンレーザー６（波長：
４８８ｎｍ、出力：０．１〜１．６Ｗ可変）から射出さ
せた単一レーザー光は、減光フィルター８により、光量
を調節した後、２分の１波長板９により、Ｐ偏光または
Ｓ偏光に偏光面調整される。通常、Ｐ偏光を用いるが、
試料表面からの散乱光が強い場合には、Ｓ偏光の成分も
入れて調整される。

【００２３】ついで、偏光面調整した単一レーザー光
は、照射光１走査用のＸ−Ｙスキャナー７を経た後、集
光レンズ１０により、試料３表面上で適当な大きさのス
ポットとなるように集光した照射光１を、試料ステージ
２の上に載置した試料３表面に、反射光を最小限に抑え
て、散乱光のみを効果的に発生させる、ブリュースター
角に近い角度で、斜め上方より入射させる。

【００２４】試料３表面への照射光１は、ほとんどが試
料３内部を進行し、ごく一部のみが反射光となり、照射
光１と逆方向に進む。反射光は、他の構造物に再反射し
て迷光となったり、試料３表面あるいは結像レンズ４や
ＣＣＤ５に再照射してノイズとなるため、迷光防止用遮
蔽板１３が設置されている。

【００２５】試料３表面から発生した散乱光を、試料３
表面に対して法線方向かつ対向する位置に配置した、焦
点可変の結像レンズ（口径１０ｍｍ）４により、ＣＣＤ
５に結像させる。ついで、ＣＣＤ５に結像した散乱光
を、その強度に応じた強さの電気信号に変換させる。Ｃ
ＣＤ５は、ノイズ低減のため、ペルチェ素子を用いて冷
却させて、暗電流を抑制している

【００２６】ＣＣＤ５により変換された電気信号は、パ
ソコン１１により、画像処理され、モニター１２に、発
生した散乱光の強度分布に対応したＣＣＤ画像が表示さ
れる。このＣＣＤ画像を記録、解析することにより、試
料表面の異物、微細な凹凸、組成の変化やそれらの分布
を測定し、マイクロラフネスレベルで、高精度な評価が
行われる。

【００２７】試料ステージ２は、該ステージ上に載置し
た試料３を、Ｘ−Ｙ−Ｚ方向に位置調整し、試料３の測
定位置を移動させるものである。

【００２８】ガルバノ・ミラーを２段組み合わせたＸ−
Ｙスキャナー７は、試料３表面の測定領域に、照射光１
を走査させ、測定領域を均一照射するためのものであ
る。Ｘ−Ｙスキャナーにより、試料３の測定領域（縦×
横：６００ｎｍ）よりも小面積に集光させた照射光１
を、該測定領域の約２倍の領域に走査させる。

【００２９】図５は、シリコンウエハ表面の測定領域
（縦×横：６００μｍ）に対して、縦×横１５００μｍ
の領域について、矩形に７６.７μｍピッチで、楕円形
状の１００μｍ程度のＰ偏光の単一レーザー光（出力：
０．４３Ｗ）を走査させて、シリコンウエハ表面の測定
領域に均一照射させた時の散乱光のＣＣＤ画像（ａ）及
び走査線上の散乱光強度分布である。１走査当りの走査
時間は、１.０６秒であり、またＣＣＤ５露光時間は、
６３.６秒であった。図５（ａ）のＣＣＤ画像は、１０
１８×１０００画素で構成され、各画素の輝度は４０９
６階調（「カウント数」とする。）である。また、図５
（ｂ）及び（ｃ）中、縦軸がカウント数、横軸が（ｂ）
Ｘ方向分布、（ｃ）Ｙ方向分布を示す。図５（ａ）のＣ
ＣＤ画像では、散乱光の強度分布が明るさの分布として
表示されている。また図５（ｂ）及び（ｃ）の散乱光の
強度分布は平坦であり、測定領域を均一照射することが
でき、より高精度な測定ができることを示している。

【００３０】Ｘ−Ｙスキャナー７としては、ガルバノ・
ミラーの２段組合せ以外に、ポリゴンミラーを利用する
方法やレーザーの直接振幅等が用いられる。

【００３１】図６、図７は、上記と同様にして、他のシ
リコンウエハについて測定したＣＣＤ画像の例である。
図６には、スクラッチによる線状の連続した輝点が多数
見られる。これらは、シリコンウエハ表面に存在する微
細な溝であり、シリコンウエハの加工工程での損傷によ
るものと考えられる。

【００３２】図７の中心付近の輝点は、シリコンウエハ
表面の異物による散乱光であり、線状の連続した輝点
は、レーザー光の入射方向に対して、直角方向に近いス
クラッチであり、粒径３０ｎｍまでの異物による点状散
乱と、溝幅１ｎｍオーダーのスクラッチによる線状散乱
とが容易に識別できる。

【００３３】図８は、試料３表面に異物が存在する場合
のＣＣＤ画像である。図８（ａ）は、ＣＣＤ５からの画
像であり、また、図８（ｂ）は、（ａ）のＣＣＤ画像を
拡大したもので、（ｂ）中の輝点は、試料表面の粒子に
よる散乱光であり、異物の位置を示している。

【００３４】また、図８（ｃ）は、図８（ｂ）のＣＣＤ
画像内の各走査線上の散乱光の強度分布である。図中、
縦軸がカウント数を、横軸がＸ方向分布を示しており、
散乱光強度に応じた凸凹の波形が記録されている。図８
（ｂ）のように試料３表面に異物がある時、異物の位置
（Ａ１、Ａ２及びＡ３）に対応して、散乱光強度の極大
値が現れる。この極大値の高さは、異物の粒径に対応し
ており、異物の粒径を推定することができる。

【００３５】図９は、図８（ａ）の全測定領域におけ
る、走査線上の異物による散乱光強度別発生個数の度数
分布である。図中、横軸の散乱光強度（ａ．ｕ．；任意
尺度の意味である。）は、図８（ａ）のＣＣＤ画像よ
り、異物による散乱光を識別し、つぎに、各輝点の最高
カウント数の座標を求め、その座標を中心に７×７画素
を積算した値から、適宜設定されるしきい値（この場
合、１５０カウント）を引いた値であり、縦軸は、その
発生個数を示している。図９により、試料の測定領域内
に、どのような粒径の異物が何個存在しているか識別で
きる。

【００３６】本発明に用いる表面評価装置において、図
４に例示したように、試料３表面からの散乱光を結像す
るための結像レンズ４の前または後に、試料３表面及び
照射光１の入射方向に対して平行に、幅１ｍｍのスリッ
トを配置させた場合、照射光１の入射方向と試料３表面
のスクラッチ方向の測定可能な相対角度が±５度程度と
なり、スリットなし時の±１５度程度と比べ、狭く制限
されることと引き換えに、Ｓ／Ｎ比が向上し、スリット
なしでは検出されなかったスクラッチが検出でき、好ま
しい。

【００３７】従来のＳＴＭやＡＦＭでも、試料表面の溝
幅が数十ｎｍ程度までのスクラッチが測定できるが、測
定領域が極めて狭い範囲に限られてしまうという欠点を
有していた。本発明では、シリコンウエハ等の試料の広
い範囲にわたって、断面形状については分からないもの
の、上記よりさらに１桁以上の微細なスクラッチを、短
時間かつ容易に識別することができる。

【００３８】２．試料のマイクロラフネスの評価本発明に用いられる上記装置を用いた場合に、前記
「２．本発明に用いられる表面評価装置」で示したよう
に、試料表面の異物や微細な凹凸の位置に対応する点状
または線状の輝点が表示された図８のような（ａ）、
（ｂ）「ＣＣＤ画像」、及び（ｃ）「走査線上の散乱光
の強度分布」のデータが得られる。

【００３９】以下、上記の測定データより、試料の表面
粗さであるマイクロラフネスを評価する方法について、
説明する。

【００４０】図８（ｃ）「走査線上の散乱光の強度分
布」データにおいて、図８（ｂ）の「ＣＣＤ画像」中、
異物や微細な凹凸の位置に対応する点状または線状の輝
点で表示された散乱光強度の極大値がある場合、図８
（ｃ）中の該極大値の部分を取り除いたバックグラウン
ドレベルが、試料の表面粗さを反映している。なお、こ
の場合、表面粗さに相応した散乱光強度が得られるとい
うことであり、散乱光強度の分布曲線が断面形状を表す
ものではない。

【００４１】図８（ｃ）において、散乱光強度の極大値
を取り除く補正をした後、散乱光強度分布の平均値を求
めることにより、試料のマイクロラフネスが数値化され
たデータとして得られる。

【００４２】異物や線状の微細な凹凸による輝点の密度
が小さい場合には、上記補正の影響が十分小さく、無視
しても差支えなく、異物の付着が極めて少ない、清浄な
シリコンウエハのミラー面等においては、実際上、補正
しなくとも、十分に評価することができる。

【００４３】マイクロラフネスは、散乱光強度の分布を
表すカウント数で得られる。同一条件で測定した場合に
は、得られたカウント数を、そのまま比較することが可
能であるが、測定条件が異なる場合には、入射角度θは
一定として、照射光強度及び露光時間をもとに標準化し
たカウント数として、以下に示した数式により求め、比
較される。

【００４４】

【数１】

【００４５】上記標準化により、測定条件が異なる場合
における、表面粗さの比較が可能となり、また粗い面か
ら平滑な面までの広い範囲を比較することができる。

【００４６】図１０は、上記方法に準じて、標準化した
カウント数を求め、種々のメーカーにより製造されたシ
リコンウエハまたは各工程別のシリコンウエハのマイク
ロラフネスを比較した結果である。

【００４７】図１０（ａ）は、Ａ〜Ｆのメーカーにより
製造された、同一仕様のシリコンウエハのミラー面のマ
イクロラフネスを、各々５箇所について、評価、比較し
たものである。各ウエハは、その結晶方位に対しての方
向、位置決めを行うための直線部分（「オリフラ」とい
う。）と平行な直径上で２ｃｍの間隔で等間隔に並ぶ５
点（中心を含む）を、同一の測定条件（照射光強度：
０．４３Ｗ、入射角度：７６度、露光時間：６３.３
秒）で測定した。図１０（ａ）中、縦軸は、標準化した
カウント数を示す。図１０（ａ）では、各メーカーによ
るシリコンウエハのマイクロラフネスの相違が、数値化
されたデータとして明瞭に表されている。

【００４８】また、図１０（ｂ）は、同一仕様のシリコ
ンウエハについて、各工程におけるマイクロラフネス
を、工程別に比較したものである。工程２は、最終研磨
直後のシリコンウエハを評価したものであり、最も表面
粗さが小さくなっている。工程３は、工程２のシリコン
ウエハを、温水及びエッチング作用の極めて少ない薬液
で洗浄したものであり、また工程３＋２次洗浄は、工程
３の後に通常のＳＣ１洗浄を行ったものである。図１０
（ｂ）中、縦軸は、標準化したカウント数を示す。図１
０（ｂ）では、各工程におけるシリコンウエハのマイク
ロラフネスの相違が、数値化されたデータとして明瞭に
表されている。

【００４９】また、本発明は、異物の検出や微細な表面
の凹凸、表面粗さの評価以外にも、散乱光強度を変化さ
せるものであれば、比較、評価可能である。一例として
は、同一の材料であっても、結晶、多結晶、非晶質
（「アモルファス」という。）等のように結晶性の変化
に伴い、反射率とともに散乱光強度が変化するものがあ
げられる。また、試料表面に付着している有機物等の変
化、あるいは複数の原材料を混合させた試料における原
材料の組成比率の変化により、散乱光強度が変化するも
のがあげられる。

【００５０】本発明では、従来、ＡＦＭ，ＳＴＭ等の装
置でしか評価できなかったシリコンウエハ等のマイクロ
ラフネスが、広い範囲にわたって、簡単かつ容易に、非
破壊で、定量的に評価することができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、従来と比べ、凹面鏡である積
分球等の光学部品が不要の単純な光学系で光路上に光学
部品がなく、かつ簡単な構成の装置を用いるので、迷光
が発生せず、非常に優れたＳ／Ｎ比で測定でき、高精度
の表面評価を行うことができる。

【００５２】本発明は、試料表面の異物や微細な凹凸、
あるいは構造または組成の変化が、広い範囲にわたり、
短時間かつ容易に、各々識別することができる。本発明
は、粒径３０ｎｍまでの異物が、高速でカウント、マッ
ピングでき、また、溝幅が１ｎｍ程度までの、キズ、ス
クラッチを検出することができる。

【００５３】本発明は、評価装置の感度調節が短時間か
つ容易にでき、常にＣＣＤ露光量を最適化することがで
き、散乱光強度の変化に対して追従性がよく、ダイナミ
ックレンジが広い。

【００５４】本発明は、従来、不可能とされたシリコン
ウエハのミラー面等の、広い範囲にわたるマイクロラフ
ネスの比較が、簡単かつ容易に、定量的に行うことがで
きる。

【００５５】本発明は、金属、絶縁体、半導体等の幅広
い試料に対する非破壊測定が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測定原理を示す模式図である。

【図２】シリコンウエハ試料における、照射光の入射角
度に対応する反射光の反射率の理論値及び実験値を示す
図である。

【図３】本発明の測定原理を用いて構成した表面評価装
置を示す模式図である。

【図４】試料と結像レンズとの間に、スリットを挿入さ
せた場合の模式図である。

【図５】Ｐ偏光の単一レーザー光を走査し、シリコンウ
エハ表面の測定領域を均一照射して測定した結果を示す
図である。

【図６】Ｐ偏光の単一レーザー光を走査し、シリコンウ
エハ表面の測定領域を均一照射して測定したＣＣＤ画像
である。

【図７】Ｐ偏光の単一レーザー光を走査し、シリコンウ
エハ表面の測定領域内を均一照射して測定したＣＣＤ画
像である。

【図８】シリコンウエハ試料３表面の異物による散乱光
を測定した「ＣＣＤ画像」及び図８（ｂ）の各「走査線
上の散乱光の強度分布」を示す図である。

【図９】図８（ａ）の全測定領域における、異物による
散乱光強度別発生個数の度数分布を示す図である。

【図１０】メーカー別シリコンウエハの表面粗さ、及び
各工程におけるシリコンウエハのマイクロラフネスを比
較した結果を示す図である。

【符号の説明】

１照射光２試料ステージ３試料４結像レンズ５ＣＣＤ５’ ＣＣＤ制御盤６光源（Ａｒイオンレーザー）７Ｘ−Ｙスキャナー８減光フィルター９２分の１波長板１０集光レンズ１１、１１’ パソコン１２モニター１３迷光防止用遮蔽板１４スリット

フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA49 BB17 DD03 FF41 FF49 GG05 HH12 JJ03 JJ26 LL24 LL35 MM26 NN03 PP03 PP12 QQ24 QQ27 2G051 AA51 AB01 AB07 BA10 BA11 BB01 BC01 CA04 CA06 CB05 CD02 DA07 EA25 EC02 EC03 2H052 AC09 AC15 AC28 AC34 AF02 4M106 AA01 BA05 CA24 DH12 DH32 DJ20 DJ21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反射光が最小となる入射角度の照射光
を、試料表面に照射させ、試料表面からの散乱光を、試
料表面に対して法線方向かつ対向する位置に配置された
結像レンズにより、ＣＣＤに結像させた後、該ＣＣＤに
より、結像された散乱光強度に応じた電気信号に変換さ
せ、記録、解析し、マイクロラフネスを評価することを
特徴とする表面評価方法。
【請求項２】反射光が最小となる入射角度の照射光
を、試料表面に照射させる光照射手段と、試料表面に対
して法線方向かつ対向する位置に配置された、試料表面
からの散乱光を結像させる結像レンズ及び該結像を電気
信号に変換させるＣＣＤからなる散乱光検出手段と、Ｃ
ＣＤからの電気信号を記録、解析する記録手段とを備え
た表面評価装置を用いて、マイクロラフネスを評価する
ことを特徴とする表面評価方法。
【請求項３】請求項１または請求項２において、反射
光を最小限に抑え、反射光のみを発生させる入射角度の
照射光が用いられることを特徴とする表面評価方法。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれか１項に
おいて、偏光面調整された照射光が用いられることを特
徴とする表面評価方法。
【請求項５】請求項４において、Ｐ偏光の照射光が用
いられることを特徴とする表面評価方法。
【請求項６】請求項１から請求項５のいずれか１項に
おいて、散乱光強度の変化に応じて照射光強度及び／ま
たはＣＣＤ露光時間を調整し、ＣＣＤ露光量を常時最適
化させることを特徴とする表面評価方法。
【請求項７】請求項１から請求項６のいずれか１項に
おいて、試料の測定領域よりも小面積の照射光を、測定
領域内で走査させ、照射光を測定領域内に均一に照射さ
せることを特徴とする表面評価方法。
【請求項８】請求項１から請求項７のいずれか１項に
おいて、散乱光強度が、試料表面への照射光強度及び露
光時間に対する比として標準化されることを特徴とする
表面評価方法。