JP2007139491A

JP2007139491A - 欠陥の測定方法

Info

Publication number: JP2007139491A
Application number: JP2005331287A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Sakai; 朋裕酒井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】従来よりも感度や精度の高い欠陥の測定方法を提供する。
【解決手段】本発明の欠陥の測定方法は、シリコン基板１上にＰｔ膜３（第１の膜）を成膜した後、Ｐｔ膜３中の欠陥またはＰｔ膜３上の欠陥による凹凸を反映した凹凸を有するＰＺＴ膜４（第２の膜）をＰｔ膜３上に成膜し、欠陥をＰＺＴ膜４を介して光学機器により測定することを特徴とする。第２の膜が光透過性を有し、かつ欠陥との反応性を有することが望ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば半導体製造分野で用いる欠陥の測定方法に関するものである。

例えば半導体製造分野において半導体ウェハー上の欠陥（異物、パーティクル、析出物等）の有無や個数を測定する場合、レーザ光や電磁波を用いた光学系を持つ欠陥検査装置を用いることが従来から知られている（例えば特許文献１，２参照）。特許文献１の欠陥検査装置では、検体の表面や内部の欠陥から発生するレーザ光の散乱光を検出することによって欠陥のサイズや深さを測定している。
特開平１１−２３７２２６号公報特開平９−１６２２５３号公報

しかしながら、上記の特許文献１のようなレーザ光を用いた欠陥検査装置の場合、ウェハー自体の光反射率が大きいと測定感度が悪くなり、例えば１μｍ以下といった比較的小さい欠陥を測定できない場合がある。近年、微細加工技術が進むに従い、比較的小さい欠陥の測定の必要性が高まっていること、光反射率の大きい貴金属系の薄膜など、測定が困難な状況での測定が必要となること等の理由から、従来よりも感度や精度の高い欠陥の測定が求められている。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、従来よりも感度や精度の高い欠陥の測定方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の欠陥の測定方法は、基板上の欠陥による凹凸を反映した凹凸を有する膜を前記基板上に成膜し、前記欠陥を前記膜を介して光学機器により測定することを特徴とする。なお、本発明で言う「欠陥」とは、異物、パーティクル、析出物、空孔等の凹凸となって現れる欠陥であり、点欠陥、線欠陥、転移等の凹凸となって現れない結晶欠陥は含まない。また、「光学機器」としては、レーザ光の反射光、散乱光で欠陥を測定する欠陥検査装置、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等が含まれる。

本発明においては、基板上の欠陥による凹凸を反映した凹凸を有する膜を基板上に成膜することによって、本来の欠陥による凹凸のサイズや高さが膜によって強調され、サイズが大きくなったり、高くなったりするので、光学機器が検出しやすくなる。その結果、従来よりも感度や精度の高い欠陥の測定が可能になる。

本発明の他の欠陥の測定方法は、基板上に第１の膜を成膜した後、前記第１の膜中の欠陥または前記第１の膜上の欠陥による凹凸を反映した凹凸を有する第２の膜を前記第１の膜上に成膜し、前記欠陥を前記第２の膜を介して光学機器により測定することを特徴とする。

本発明においては、第１の膜中または第１の膜上の欠陥による凹凸を反映した凹凸を有する第２の膜を第１の膜上に成膜することによって、本来の欠陥による凹凸のサイズや高さが第２の膜によって強調され、サイズが大きくなったり、高くなったりするので、光学機器が検出しやすくなる。その結果、従来よりも感度や精度の高い欠陥の測定が可能になる。

また、前記膜または前記第２の膜が前記光学機器で用いる光に対する透過性を有することが望ましい。
この構成によれば、例えば光学機器がレーザ光の反射光等により欠陥測定を行うものである場合に、前記膜または前記第２の膜によるレンズ作用が生じ、欠陥が拡大されて検出される。よって、本来の装置の持つ測定限界以下の欠陥を測定することができる。

さらに、前記膜または前記第２の膜が前記欠陥との反応性を有するものであっても良い。
この構成によれば、前記膜または前記第２の膜と欠陥との間で反応が生じ、欠陥が成長したり、変質して変色するなどの作用により欠陥の測定感度を高めることができる。またこの場合、測定前に基板を加熱すると反応が促進され、欠陥がより検出されやすくなる。

〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態を図１を参照して説明する。
本実施形態の欠陥の測定方法は、シリコン（Ｓｉ）基板上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）を形成した状態において、シリコン酸化膜上からシリコン基板上の欠陥を測定する方法の例である。
なお、以下の各図面においては、各構成要素を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率は適宜異ならせてある。

図１に示すように、シリコン基板１上に例えば膜厚４００ｎｍ程度のシリコン酸化膜２を成膜する。シリコン酸化膜２は高い光透過性を有している。したがって、シリコン基板１上に例えば金属粉、有機物等の異物５（欠陥）が付着していた場合、シリコン酸化膜２の表面が異物の形状を反映して凹凸状となり、レンズ作用を奏する。そのため、レーザ光による欠陥検査装置、光学顕微鏡、ＳＥＭ等の光学機器で欠陥を測定すると、異物５自体のサイズが測定限界以下であったとしても測定が可能となる。これにより、従来よりも感度や精度の高い欠陥の測定が可能になる。

なお、本実施形態では、シリコン基板１上に形成する膜として光透過性を有するシリコン酸化膜２を例示したが、例えば光透過性を持たない白金（Ｐｔ）等の金属膜等であっても良い。この場合、白金膜が不透明であるため、レンズ作用は期待できないが、欠陥の形状が強調され、欠陥のサイズが大きくなれば、検出感度の向上が期待できる。

〔第２の実施の形態〕
以下、本発明の第２の実施の形態を図２を参照して説明する。
本実施形態の欠陥の測定方法は、シリコン（Ｓｉ）基板上に白金（Ｐｔ）膜、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）膜を積層した状態において、ＰＺＴ膜上からＰｔ膜中またはＰｔ膜上の欠陥を測定する方法の例である。

図２に示すように、シリコン基板１上に例えば膜厚１００ｎｍ程度のＰｔ膜３（第１の膜）、膜厚１００ｎｍ程度のＰＺＴ膜４（第２の膜）を順次成膜する。Ｐｔ膜３はスパッタ法等で成膜し、ＰＺＴ膜４はゾルゲル法で成膜する。ゾルゲル法の場合、ＰＺＴを有機溶媒中に分散させた後、ＰＺＴ溶液の状態でシリコン基板１上に塗布し、例えば３００℃の温度で焼成すると、光透過性を有するＰＺＴ膜４となる。

本実施形態では、ＰＺＴ膜４上からの測定によってＰｔ膜成膜工程の雰囲気の清浄度を把握することができる。すなわち、Ｐｔ膜成膜工程の雰囲気中に金属粉、有機物等の異物（欠陥）が存在すると、図２に示すように、Ｐｔ膜３の内部に異物５ａが存在したり、Ｐｔ膜３の表面上に異物５ｂが存在することになる。その上にＰＺＴ膜４を成膜すると、ＰＺＴ膜４の表面が異物５ａ，５ｂの形状を反映して凹凸状となり、レンズ作用を奏する。また、異物の種類によっては、異物とＰＺＴ溶液との間で化学反応が生じ、異物が成長したり、変色したりする。このようなレンズ作用、あるいは化学反応の作用があることにより、レーザ光による欠陥検査装置、光学顕微鏡、ＳＥＭ等の光学測定機器で欠陥を測定すると、本来の異物自体のサイズが測定限界以下であったとしても測定が可能となる。これにより、従来よりも感度や精度の高い欠陥の測定が可能になる。

本発明者は、本実施形態の欠陥の測定方法を実際に実施した。Ｐｔ膜３を形成する前のベアウェハーの状態でレーザ欠陥検査装置を用いて欠陥の数を測定したところ、０個であった。次に、シリコン基板１上にＰｔ膜３を成膜した後、欠陥の数を測定したところ、１００個であった。さらに、Ｐｔ膜３上にＰＺＴ膜４を成膜した後では、欠陥の数は５５７５個に増加した。この欠陥数の増加はＰＺＴ膜４中に多くの欠陥が含まれていることも想定されるが、シリコン基板１上にＰＺＴ膜４のみを成膜して欠陥の数を測定すると７個であったことから、ＰＺＴ膜４自体にはほとんど欠陥が含まれておらず、Ｐｔ膜３に起因する欠陥がより検出されやすくなったことが実証された。

なお、本実施形態では、欠陥を測定すべき膜の上に積層する膜として半導体デバイスに用いるＰＺＴ膜の例を挙げたが、欠陥測定後、ウェハー表面を元の状態に戻すことが可能な膜を用いて欠陥測定を行い、測定を行った後、引き続きウェハーを量産ラインを流動させることができる。この場合には、例えばフォトレジストを用いることができる。フォトレジストの一例として、２−ヘプタノン（７０〜７８％）、ノボラック樹脂（１６〜２０％）、感光性成分（７〜１０％）を成分とするレジスト溶液が挙げられる。フォトレジストの場合、半導体製造工程で通常用いられているフォトレジスト剥離液で容易に除去することができる。そして、フォトレジスト除去の際、付着している欠陥（パーティクル）を同時に除去することができる。

また、フォトレジストに限らず、酸やアルカリに溶けやすく、半導体製造工程で一般に使用されている任意の膜を用いることもできる。膜の除去は、物理的エッチング、化学的エッチングのいずれを用いても良いが、化学的エッチングの方が比較的容易に行えることから望ましい。化学的エッチングは酸やアルカリを用いる方法が一般的であり、その意味から酸やアルカリに溶けやすいものが望ましい。さらに、材料コストや薄膜が透明であるのが好ましいことを考慮すると、有機物系の薄膜が好適である。

本実施形態ではＰｔ膜／ＰＺＴ膜の積層構造を例示したが、例えばＳｉＯ_２膜／ＰＺＴ膜の積層構造であっても良い。この場合、ＳｉＯ_２膜が透明であるため、ＳｉＯ_２膜中、ＳｉＯ_２膜上の欠陥のみならず、シリコン基板上の欠陥を測定することもできる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記各種の膜材料、膜厚等の具体的な記載はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

本発明の第１実施形態の欠陥の測定方法に用いる基板の断面図である。本発明の第２実施形態の欠陥の測定方法に用いる基板の断面図である。

符号の説明

１…シリコン基板（基板）、２…シリコン酸化膜（膜）、３…Ｐｔ膜（第１の膜）、４…ＰＺＴ膜（第２の膜）、５，５ａ，５ｂ…異物（欠陥）。

Claims

基板上の欠陥による凹凸を反映した凹凸を有する膜を前記基板上に成膜し、前記欠陥を前記膜を介して光学機器により測定することを特徴とする欠陥の測定方法。
基板上に第１の膜を成膜した後、前記第１の膜中の欠陥または前記第１の膜上の欠陥による凹凸を反映した凹凸を有する第２の膜を前記第１の膜上に成膜し、前記欠陥を前記第２の膜を介して光学機器により測定することを特徴とする欠陥の測定方法。
前記膜または前記第２の膜が前記光学機器で用いる光に対する透過性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の欠陥の測定方法。
前記膜または前記第２の膜が前記欠陥との反応性を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の欠陥の測定方法。
前記光学機器による測定前に前記基板を加熱することを特徴とする請求項４に記載の欠陥の測定方法。