JP3339856B2 - 異物検出方法及びそれを用いた半導体装置製造方法 - Google Patents
異物検出方法及びそれを用いた半導体装置製造方法Info
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- JP3339856B2 JP3339856B2 JP8480590A JP8480590A JP3339856B2 JP 3339856 B2 JP3339856 B2 JP 3339856B2 JP 8480590 A JP8480590 A JP 8480590A JP 8480590 A JP8480590 A JP 8480590A JP 3339856 B2 JP3339856 B2 JP 3339856B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、基板上に存在している異物や汚染、あるい
は基板中に存在している汚染元素等を精度良好にして検
出する異物検出方法及びそれを用いた半導体装置製造方
法に関するものである。
は基板中に存在している汚染元素等を精度良好にして検
出する異物検出方法及びそれを用いた半導体装置製造方
法に関するものである。
［従来の技術］ 半導体製造では、ウェハ上に微小異物が存在すれば、
これを原因として配線上、絶縁不良や短絡等が発生し易
くなっている。また、半導体素子が微細化される程に、
ウェハ上に重金属等の元素が存在する場合は、その元素
を原因としてキャパシタの絶縁膜や、ゲート酸化膜等が
破壊、あるいは短絡され易くなっている。
これを原因として配線上、絶縁不良や短絡等が発生し易
くなっている。また、半導体素子が微細化される程に、
ウェハ上に重金属等の元素が存在する場合は、その元素
を原因としてキャパシタの絶縁膜や、ゲート酸化膜等が
破壊、あるいは短絡され易くなっている。
ところで、ウェハ上の微小異物を検出する技術として
は、これまでに例えば特開昭63−135848号公報が挙げら
れるものとなっている。これによる場合、ウェハ上には
レーザが照射されるが、ウェハ上に異物が付着している
場合には、異物からは異物自体による散乱光が発生さ
れ、この散乱光の検出を以て異物が検出されるようにな
っている。以上のようにして検出された異物は、レーザ
フォトルミネッセンス、あるいは２次Ｘ線分光分析（XM
R）等の公知技術によって分析されるようになっている
ものである。
は、これまでに例えば特開昭63−135848号公報が挙げら
れるものとなっている。これによる場合、ウェハ上には
レーザが照射されるが、ウェハ上に異物が付着している
場合には、異物からは異物自体による散乱光が発生さ
れ、この散乱光の検出を以て異物が検出されるようにな
っている。以上のようにして検出された異物は、レーザ
フォトルミネッセンス、あるいは２次Ｘ線分光分析（XM
R）等の公知技術によって分析されるようになっている
ものである。
また、以上の文献とは別に、論文“テー・イー・エム
オブザベーション オブ デフェクツ イン ジュー
シド バイ Cu カンタミネーション オン Si（10
0）サーフェース”（ジャパニーズ ジャーナル オブ
アプライド フィジックス 第27巻第10号,1988年10
月，頁L1819−L1821）「TEM Observation of Defects
Induced by Cu Contamination on Si（100）Surface（J
APANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS Vol.27,No.10,OC
TOBER,1988,pp.L1819−L1821）」には、Si基板を熱処理
した際、Si基板中のCuが拡散・析出される現象が紹介さ
れている。
オブザベーション オブ デフェクツ イン ジュー
シド バイ Cu カンタミネーション オン Si（10
0）サーフェース”（ジャパニーズ ジャーナル オブ
アプライド フィジックス 第27巻第10号,1988年10
月，頁L1819−L1821）「TEM Observation of Defects
Induced by Cu Contamination on Si（100）Surface（J
APANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS Vol.27,No.10,OC
TOBER,1988,pp.L1819−L1821）」には、Si基板を熱処理
した際、Si基板中のCuが拡散・析出される現象が紹介さ
れている。
更に、「応用物理」（第51巻第11号（1982），頁1246
−1254）には、結晶欠陥と汚染物の析出の関係が論じら
れている。
−1254）には、結晶欠陥と汚染物の析出の関係が論じら
れている。
［発明が解決しようとする課題］ ところで、LSIが微細化するに伴い、次第に半導体製
造上、微小異物の存在が問題になってきているのが実情
である。しかしながら、このような微小異物はもはや前
記公報に係る技術によって検出し得なくなっており、ま
してや、ウェハ中、あるいはウェハ表面上に存在してい
る重金属元素等による汚染は検出し得ないものとなって
いる。
造上、微小異物の存在が問題になってきているのが実情
である。しかしながら、このような微小異物はもはや前
記公報に係る技術によって検出し得なくなっており、ま
してや、ウェハ中、あるいはウェハ表面上に存在してい
る重金属元素等による汚染は検出し得ないものとなって
いる。
本発明の目的は、基板上に存在している異物や汚染、
または基板中に存在している汚染元素等を精度良好にし
て検出し得る異物検出方法を供するにある。
または基板中に存在している汚染元素等を精度良好にし
て検出し得る異物検出方法を供するにある。
本発明の他の目的は、真空処理装置各々によるその処
理前後での汚染が評価・管理されつつ、半導体装置が製
造され得る半導体装置製造方法を供するにある。
理前後での汚染が評価・管理されつつ、半導体装置が製
造され得る半導体装置製造方法を供するにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的は、100mTorrの低圧雰囲気中に設置した試料
の表面にスポット光を走査して照射し、該照射による前
記試料表面からの散乱光をレイリー散乱を抑制した状態
で検出することにより、前記試料上に存在する0.01μｍ
までの大きさの異物を検出したり、低圧雰囲気中に設置
した試料を加熱し、該加熱した試料の表面にスポット光
を走査して照射し、該照射による前記試料表面からの散
乱光をレイリー散乱を抑制した状態で検出することによ
り、前記試料上に存在する異物を検出することで達成さ
れる。他の目的はまた、半導体製造ラインにおいて、エ
ッチング処理、CVD処理、スパッタリング処理、露光処
理のうちの何れかのドライプロセス処理、あるいは洗浄
処理、ウェットエッチ処理のうちの何れかのウェットプ
ロセス処理を施す処理工程を経る前及び経た後で、基板
を低圧雰囲気中に設置し、その基板の表面にスポット光
を走査して照射する。そして、この照射によ記基板表面
からの散乱光をレイリー散乱を抑制した状態で検出し、
この検出した散乱光に基づいて基板上に存在する異物を
検出することにより前記処理工程における基板上への異
物または汚染の発生の状態を監視することで達成され
る。
の表面にスポット光を走査して照射し、該照射による前
記試料表面からの散乱光をレイリー散乱を抑制した状態
で検出することにより、前記試料上に存在する0.01μｍ
までの大きさの異物を検出したり、低圧雰囲気中に設置
した試料を加熱し、該加熱した試料の表面にスポット光
を走査して照射し、該照射による前記試料表面からの散
乱光をレイリー散乱を抑制した状態で検出することによ
り、前記試料上に存在する異物を検出することで達成さ
れる。他の目的はまた、半導体製造ラインにおいて、エ
ッチング処理、CVD処理、スパッタリング処理、露光処
理のうちの何れかのドライプロセス処理、あるいは洗浄
処理、ウェットエッチ処理のうちの何れかのウェットプ
ロセス処理を施す処理工程を経る前及び経た後で、基板
を低圧雰囲気中に設置し、その基板の表面にスポット光
を走査して照射する。そして、この照射によ記基板表面
からの散乱光をレイリー散乱を抑制した状態で検出し、
この検出した散乱光に基づいて基板上に存在する異物を
検出することにより前記処理工程における基板上への異
物または汚染の発生の状態を監視することで達成され
る。
［作用］ 不要なレイリー散乱が小さく抑えられた特定雰囲気状
態（具体的には、例えば低圧状態等）下で、基板全面が
スポット光により走査されるに際し、基板上からの散乱
光の検出を以て、基板上に存在している異物や汚染が高
精度に検出され得るものである。異物や汚染の検出に先
立って、基板が加熱される場合にはまた、その加熱によ
り基板中に存在している重金属等が基板表面に集合した
状態として析出されることから、汚染元素が高精度に検
出され得るものである。
態（具体的には、例えば低圧状態等）下で、基板全面が
スポット光により走査されるに際し、基板上からの散乱
光の検出を以て、基板上に存在している異物や汚染が高
精度に検出され得るものである。異物や汚染の検出に先
立って、基板が加熱される場合にはまた、その加熱によ
り基板中に存在している重金属等が基板表面に集合した
状態として析出されることから、汚染元素が高精度に検
出され得るものである。
半導体製造ラインにおける構成要素としての真空処理
装置各々の基板出入口にて前述した異物検出方法による
異物の検出を行うことにより、真空処理装置各々による
その処理前後での汚染が容易に評価・管理され得るもの
である。
装置各々の基板出入口にて前述した異物検出方法による
異物の検出を行うことにより、真空処理装置各々による
その処理前後での汚染が容易に評価・管理され得るもの
である。
［実施例］ 以下、本発明を第１図から第６図により説明する。
先ず本発明による汚染検出装置（あるいは異物検出装
置）について説明すれば、第１図はその一例での構成を
示したものである。図示のように、本例でのものはその
全体が汚染析出部100、汚染検出部200および汚染分析部
300より構成されたものとなっている。このうち、汚染
析出部（試料としての基板の加熱部）100は真空室101を
中心として構成され、試料取入口102を介し外部より真
空室101内に取入れられた試料（基板：具体的にはウェ
ハや、TFTが形成された液晶テレビ用基板など）３は載
置台110に載置された状態で赤外線ヒータ109によって加
熱され、加熱後は試料取出／取入口104を介し汚染検出
部200に取入れられるようになっている。その際での加
熱温度は温度計108によって計測されているものであ
り、また、真空室101内の雰囲気は反応ガス供給系112、
反応ガス排気系107および真空排気系106によって設定制
御されるものとなっている。因みに、加熱源としての赤
外線ヒータ109、温度計測手段としての温度計108、雰囲
気設定制御について簡単に説明すれば以下のようであ
る。
置）について説明すれば、第１図はその一例での構成を
示したものである。図示のように、本例でのものはその
全体が汚染析出部100、汚染検出部200および汚染分析部
300より構成されたものとなっている。このうち、汚染
析出部（試料としての基板の加熱部）100は真空室101を
中心として構成され、試料取入口102を介し外部より真
空室101内に取入れられた試料（基板：具体的にはウェ
ハや、TFTが形成された液晶テレビ用基板など）３は載
置台110に載置された状態で赤外線ヒータ109によって加
熱され、加熱後は試料取出／取入口104を介し汚染検出
部200に取入れられるようになっている。その際での加
熱温度は温度計108によって計測されているものであ
り、また、真空室101内の雰囲気は反応ガス供給系112、
反応ガス排気系107および真空排気系106によって設定制
御されるものとなっている。因みに、加熱源としての赤
外線ヒータ109、温度計測手段としての温度計108、雰囲
気設定制御について簡単に説明すれば以下のようであ
る。
即ち、先ず加熱源としては赤外線ヒータ109以外に、
フィラメントタイプのもの（ハロゲンランプ、タングス
テンランプ等）や、レーザ光源（Arレーザやエキシマレ
ーザ、YAGレーザ、CO2レーザなど）を使用し得るものと
なっている。レーザ光源からのレーザ光を集光したうえ
試料３上をスキャンすれば、試料３は容易に加熱され得
るものである。また、この方法を用いれば、ウエハ上の
限られた領域のみを処理し得ることから、デバイスを製
造中のウエハ上のTEG（TEST ELEMENT GROUP）上に汚染
評価用の領域を形成しておけば、各プロセスで発生した
汚染を評価し得ることになる。
フィラメントタイプのもの（ハロゲンランプ、タングス
テンランプ等）や、レーザ光源（Arレーザやエキシマレ
ーザ、YAGレーザ、CO2レーザなど）を使用し得るものと
なっている。レーザ光源からのレーザ光を集光したうえ
試料３上をスキャンすれば、試料３は容易に加熱され得
るものである。また、この方法を用いれば、ウエハ上の
限られた領域のみを処理し得ることから、デバイスを製
造中のウエハ上のTEG（TEST ELEMENT GROUP）上に汚染
評価用の領域を形成しておけば、各プロセスで発生した
汚染を評価し得ることになる。
また、温度計測手段については、赤外線放射タイプ、
回折光検出タイプ（特開昭62−88929号公報に記載のも
の）等、試料３の温度を直接測定するものや、試料３を
載置している載置台110の温度を測定するようにしても
よい。その際、熱電対等の接触温度計も使用可能となっ
ている。
回折光検出タイプ（特開昭62−88929号公報に記載のも
の）等、試料３の温度を直接測定するものや、試料３を
載置している載置台110の温度を測定するようにしても
よい。その際、熱電対等の接触温度計も使用可能となっ
ている。
更に、雰囲気設定制御について説明すれば、先ず真空
室101内を真空排気するための真空排気系106について
は、これは、ロータリーポンプ、油拡散ポンプ、ターボ
分子ポンプ等、何れを使用したものでもよい。但し、熱
処理の際、試料３が雰囲気中の予期せぬ気体分子と反応
しないように、十分な真空度に維持するだけの性能を有
している必要がある。具体的には、真空度は10-8Torr程
度が望ましく、そのためにはロータリーポンプで粗引き
し、ターボ分子ポンプ等で引くのが望ましいものとなっ
ている。また、反応ガス排気系107は真空排気系として
構成されるが、通常真空排気のためには真空排気系106
のみが使用されるようになっている。但し、反応ガスが
有害ガスや、反応性ガス等である場合には反応ガス排気
系107が使用されるが、真空排気系106の排気性能が不足
している場合には、真空排気系106と併用されるように
なっている。更に反応ガス供給系112には、O2、N2、CF2
等の１種類以上のガスがボンベ104に蓄積されている
が、これらガスのうち、１種類以上のものが選択され混
合器103で混合されたうえ、流量コントローラ105を介し
真空室101内に供給されるようになっている。
室101内を真空排気するための真空排気系106について
は、これは、ロータリーポンプ、油拡散ポンプ、ターボ
分子ポンプ等、何れを使用したものでもよい。但し、熱
処理の際、試料３が雰囲気中の予期せぬ気体分子と反応
しないように、十分な真空度に維持するだけの性能を有
している必要がある。具体的には、真空度は10-8Torr程
度が望ましく、そのためにはロータリーポンプで粗引き
し、ターボ分子ポンプ等で引くのが望ましいものとなっ
ている。また、反応ガス排気系107は真空排気系として
構成されるが、通常真空排気のためには真空排気系106
のみが使用されるようになっている。但し、反応ガスが
有害ガスや、反応性ガス等である場合には反応ガス排気
系107が使用されるが、真空排気系106の排気性能が不足
している場合には、真空排気系106と併用されるように
なっている。更に反応ガス供給系112には、O2、N2、CF2
等の１種類以上のガスがボンベ104に蓄積されている
が、これらガスのうち、１種類以上のものが選択され混
合器103で混合されたうえ、流量コントローラ105を介し
真空室101内に供給されるようになっている。
以上、汚染析出部100について説明した。次に汚染検
出部200について説明すれば、これは、ステージ系219、
真空室系220、光源系222、散乱光検出系223および信号
処理系224より構成されたものとなっている。図示のよ
うに、ステージ系219は、試料３は載置台205を介しＺス
テージ218、Θステージ204、Ｘステージ202に載置され
ることから、試料３は回転可能として、しかもX,Z方向
に移動可となっている。また、真空室系220は試料取出
／取入口104,217が具備されてなる真空室201と、これを
真空排気するための真空排気系203とから構成され、光
源系222はまたHe−Cdレーザ光源（波長325nm）206、光
学窓（真空室201隔壁の一部を構成）218、集光光学系22
1およびミラー（走査用）207より構成されされたものと
なっている。更に散乱光検出系223は対物レンズ208、検
出器209および冷却器（検出器209冷却用）210より構成
され、更にまた信号処理系224は光源点滅コントーラ21
2、同期検出回路213、２値回路214およびデータ処理部2
16より構成されたものとなっている。なお、本例では、
検出器209だけが液体窒素により−180℃程度に冷却され
ているが、これ以外に同期検出回路213や２値回路214を
含むアナログ部分をも冷却するようにしてもよい。これ
は、冷却されることによって、アナログ部分でのノイズ
が低減化されるからである。
出部200について説明すれば、これは、ステージ系219、
真空室系220、光源系222、散乱光検出系223および信号
処理系224より構成されたものとなっている。図示のよ
うに、ステージ系219は、試料３は載置台205を介しＺス
テージ218、Θステージ204、Ｘステージ202に載置され
ることから、試料３は回転可能として、しかもX,Z方向
に移動可となっている。また、真空室系220は試料取出
／取入口104,217が具備されてなる真空室201と、これを
真空排気するための真空排気系203とから構成され、光
源系222はまたHe−Cdレーザ光源（波長325nm）206、光
学窓（真空室201隔壁の一部を構成）218、集光光学系22
1およびミラー（走査用）207より構成されされたものと
なっている。更に散乱光検出系223は対物レンズ208、検
出器209および冷却器（検出器209冷却用）210より構成
され、更にまた信号処理系224は光源点滅コントーラ21
2、同期検出回路213、２値回路214およびデータ処理部2
16より構成されたものとなっている。なお、本例では、
検出器209だけが液体窒素により−180℃程度に冷却され
ているが、これ以外に同期検出回路213や２値回路214を
含むアナログ部分をも冷却するようにしてもよい。これ
は、冷却されることによって、アナログ部分でのノイズ
が低減化されるからである。
さて、載置台205に試料３が載置された後は、制御部2
15による制御下にオートフォーカス系211により散乱光
検出系223の焦点面上に試料が位置すべくステージ系219
が微調整されるが、この調整後、Θステージ204を回転
させつつ、Ｘステージ202を移動するようにすれば、試
料３の全面がミラー207からのレーザ光スポットによっ
て走査されるものである。因みに、オートフォーカス系
211としては、縞パターン投影方式やレーザ斜方照明方
式など、適当な方式を採用し得るものとなっている。
15による制御下にオートフォーカス系211により散乱光
検出系223の焦点面上に試料が位置すべくステージ系219
が微調整されるが、この調整後、Θステージ204を回転
させつつ、Ｘステージ202を移動するようにすれば、試
料３の全面がミラー207からのレーザ光スポットによっ
て走査されるものである。因みに、オートフォーカス系
211としては、縞パターン投影方式やレーザ斜方照明方
式など、適当な方式を採用し得るものとなっている。
第２図は散乱光検出系223の他の例での構成を示した
ものである。図示のように、対物レンズ208や検出器209
等は真空室201外部に設けられてもよいものである。但
し、このように構成する場合は、光学窓（真空室201隔
壁の一部を構成）229が要されるようになっている。ま
た、その際、対物レンズ208は光学窓229のその厚みと位
置を含めて収差補正されている必要がある。場合によっ
ては、光学窓229は対物レンズ208の一部として構成され
ていてもよいものである。
ものである。図示のように、対物レンズ208や検出器209
等は真空室201外部に設けられてもよいものである。但
し、このように構成する場合は、光学窓（真空室201隔
壁の一部を構成）229が要されるようになっている。ま
た、その際、対物レンズ208は光学窓229のその厚みと位
置を含めて収差補正されている必要がある。場合によっ
ては、光学窓229は対物レンズ208の一部として構成され
ていてもよいものである。
第３図はまた、汚染析出部100の一部を構成する赤外
線ヒータ109を真空室101外部に設けた例を示したもので
ある。この場合、真空室101全体は試料室113として構成
されるようになっている。試料室113自体は対物レンズ2
08直下に位置されるべく汚染検出部200方向に移動可と
されているとともに、真空室101隔壁の一部は光学窓111
として構成されたものとなっている。真空室101が汚染
検出部200に移動された場合（試料３等の一部を破線表
示）、試料室113内部からの散乱光はその光学窓111を介
し真空室101外部で検出されるようになっているもので
ある。これ以外の事情は第１図の場合に同様である。な
お、本例では、ステージ系219のうち、Θステージ204は
Ｙステージ225に変更されているが、これは、真空室101
を汚染検出部200方向に移動せしめる必要があるからで
ある。尤も、Θステージ204とＹステージ225を併用する
ようにしてもよいことは勿論である。なお、この第３図
においては、オートフォーカス系は図示省略されてい
る。
線ヒータ109を真空室101外部に設けた例を示したもので
ある。この場合、真空室101全体は試料室113として構成
されるようになっている。試料室113自体は対物レンズ2
08直下に位置されるべく汚染検出部200方向に移動可と
されているとともに、真空室101隔壁の一部は光学窓111
として構成されたものとなっている。真空室101が汚染
検出部200に移動された場合（試料３等の一部を破線表
示）、試料室113内部からの散乱光はその光学窓111を介
し真空室101外部で検出されるようになっているもので
ある。これ以外の事情は第１図の場合に同様である。な
お、本例では、ステージ系219のうち、Θステージ204は
Ｙステージ225に変更されているが、これは、真空室101
を汚染検出部200方向に移動せしめる必要があるからで
ある。尤も、Θステージ204とＹステージ225を併用する
ようにしてもよいことは勿論である。なお、この第３図
においては、オートフォーカス系は図示省略されてい
る。
ここで、再び第１図に戻り汚染分析部300について説
明すれば、汚染分析部300での汚染分析は制御部309によ
る制御下に真空室301内で行なわれるようになってい
る。試料取出／取入口217、試料取出口307および真空排
気系303が具備された真空室301内には載置台305、Ｚス
テージ318、Θステージ304およびＸステージ302が具備
され、この他、汚染分析用として走査型電子顕微鏡306
が具備されたものとなっている。その際、走査型電子顕
微鏡306には２次Ｘ線分光分析（XMR）手段308を具備せ
しめることが望ましいものとなっている。走査型電子顕
微鏡306等に代えて、走査型トンネル顕微鏡、２次イオ
ン質量分析手段等を具備せしめてもよいものである。
明すれば、汚染分析部300での汚染分析は制御部309によ
る制御下に真空室301内で行なわれるようになってい
る。試料取出／取入口217、試料取出口307および真空排
気系303が具備された真空室301内には載置台305、Ｚス
テージ318、Θステージ304およびＸステージ302が具備
され、この他、汚染分析用として走査型電子顕微鏡306
が具備されたものとなっている。その際、走査型電子顕
微鏡306には２次Ｘ線分光分析（XMR）手段308を具備せ
しめることが望ましいものとなっている。走査型電子顕
微鏡306等に代えて、走査型トンネル顕微鏡、２次イオ
ン質量分析手段等を具備せしめてもよいものである。
さて、全体としての動作について説明すれば、第１図
に示されている、本発明による汚染検出装置では試料３
上に存在している異物や、汚染が評価されるわけである
が、これによって各種LSI製造装置（例えばエッチング
装置、CVD装置、スパッタリング装置、露光装置等のド
ライ処理装置１、あるいは洗浄装置、ウエットエッチ装
置等のウエット処理装置２）でのクリーン度が評価され
得るものとなっている。その評価に際しては、LSI製造
装置内を汚染評価用ダミー試料が通過されるが、このよ
うにして得られた試料３は先ず汚染析出部100に載置さ
れるようになっている。また、先に説明したウエハ上の
TEG領域を用いる場合は、ダミー試料ではなく、デバイ
ス製作中の試料であってもよい。汚染析出部100では試
料３は汚染検出に先立って加熱されるが、この加熱が必
要とされる理由は、既に［従来の技術］の項で挙げた論
文によって明らかである。その論文による場合、N2雰囲
気中で温度1150℃、１時間の熱処理で、0.2×0.2μｍ、
深さ0.5μｍ程度のCu6SiがSi基板表面上の欠陥部に析
出、形成されたことが報告されているが、この現象が生
じる理由は詳らかではないが、その論文ではSi基板中に
含有されているCu原子が熱処理により拡散され、Siの欠
陥にゲッタリングされるからである、と説明されてい
る。これより類推すれば、Si中での固溶限が小さい他の
金属、例えばFe,Cr,Wでも同様な現象が生じると予想さ
れる。
に示されている、本発明による汚染検出装置では試料３
上に存在している異物や、汚染が評価されるわけである
が、これによって各種LSI製造装置（例えばエッチング
装置、CVD装置、スパッタリング装置、露光装置等のド
ライ処理装置１、あるいは洗浄装置、ウエットエッチ装
置等のウエット処理装置２）でのクリーン度が評価され
得るものとなっている。その評価に際しては、LSI製造
装置内を汚染評価用ダミー試料が通過されるが、このよ
うにして得られた試料３は先ず汚染析出部100に載置さ
れるようになっている。また、先に説明したウエハ上の
TEG領域を用いる場合は、ダミー試料ではなく、デバイ
ス製作中の試料であってもよい。汚染析出部100では試
料３は汚染検出に先立って加熱されるが、この加熱が必
要とされる理由は、既に［従来の技術］の項で挙げた論
文によって明らかである。その論文による場合、N2雰囲
気中で温度1150℃、１時間の熱処理で、0.2×0.2μｍ、
深さ0.5μｍ程度のCu6SiがSi基板表面上の欠陥部に析
出、形成されたことが報告されているが、この現象が生
じる理由は詳らかではないが、その論文ではSi基板中に
含有されているCu原子が熱処理により拡散され、Siの欠
陥にゲッタリングされるからである、と説明されてい
る。これより類推すれば、Si中での固溶限が小さい他の
金属、例えばFe,Cr,Wでも同様な現象が生じると予想さ
れる。
以上の現象を利用すべく、汚染検出部100では試料３
は1000℃程度で、約１時間加熱処理されているものであ
る。その際での処理温度、処理時間は何れも目安であっ
て、温度や時間はそれに限定されることなく適当に定め
られるようになっている。また、加熱による上記現象を
より確実化ならしめるために、低ポテンシャル部分が形
成されるべく、試料３表面には結晶の欠陥（傷）が形成
されるようになっている。その傷は汚染析出の核になる
ものである。但し、その傷は汚染が析出されたか否かが
検出される際に、ノイズにならないように十分に小さい
ものとする必要がある。具体的には、その大きさは0.01
μｍ以下であることが望ましい。この際の傷は、文献
（Nanometer Scale Structuring of Silicon by Direct
Indentation）に記載されている如く、走査型トンネル
顕微鏡を用いるのが効果的である。更にその際、真空室
101中での雰囲気として特定なガス種が選択される際
は、特定の元素のみ選択的に成長させることが可能とな
っている。
は1000℃程度で、約１時間加熱処理されているものであ
る。その際での処理温度、処理時間は何れも目安であっ
て、温度や時間はそれに限定されることなく適当に定め
られるようになっている。また、加熱による上記現象を
より確実化ならしめるために、低ポテンシャル部分が形
成されるべく、試料３表面には結晶の欠陥（傷）が形成
されるようになっている。その傷は汚染析出の核になる
ものである。但し、その傷は汚染が析出されたか否かが
検出される際に、ノイズにならないように十分に小さい
ものとする必要がある。具体的には、その大きさは0.01
μｍ以下であることが望ましい。この際の傷は、文献
（Nanometer Scale Structuring of Silicon by Direct
Indentation）に記載されている如く、走査型トンネル
顕微鏡を用いるのが効果的である。更にその際、真空室
101中での雰囲気として特定なガス種が選択される際
は、特定の元素のみ選択的に成長させることが可能とな
っている。
さて、次に汚染検出部200での動作について説明すれ
ば、加熱処理された試料３は次に載置台205に載置され
たうえ、その試料３表面の高さが散乱光検出系223のフ
ォーカス面と一致すべく調整され、その後は試料３はΘ
ステージ204によって回転されつつ、しかもＸステージ2
02によってＸ方向に移動されつつレーザ光スポットによ
ってその全面が走査されるようになっている。ある走査
位置に異物、あるいは汚染が存在する場合には、それら
異物、汚染で散乱されたレーザ光は対物レンズ208を介
し検出器209で検出され、この散乱光の検出を以て異
物、あるいは汚染が存在していると判定し得るものであ
る。本例では真空室201は汚染検出に先立って真空状態
となるべく排気されていることから、不要なレイリー散
乱の発生は極力抑えられた状態で、その散乱光はS/N比
大にして検出器209で検出され得るものである。その
際、真空室201を真空状態になるべく排気する代りに、
真空室201内雰囲気を特定なガス（空気よりもレイリー
散乱が発生されにくいもの）で充填したり、あるいは低
温状態におくことによっても同様な効果が得られるもの
である。真空室201内を低圧状態におくことによって散
乱光の発生は抑えられているわけであるが、第４図はそ
の様子を示したものである。この図はマックス・ボル
ン、エミル・ウルフ著、草川徹・横田英嗣訳の「光学の
原理III」（東海大学出版会pp.950−962）を参考として
算出されたものである。この図からも判るように、１気
圧下の空気分子のレイリー（Rayleigt）散乱による散乱
光出力が0.05μｍ程度の大きさの異物と同一レベルにあ
ることが判る。したがって、空気が通常に存在した場合
には、その程度の異物の大きさが検出限界となる。しか
しながら、真空室201内を真空排気することによって、
例えば100mTOrrまで減圧したとすれば、異物はその大き
さが0.01μｍ程度まで検出可能となるものである。な
お、汚染分析部300での動作は本発明に直接関しないこ
とから、その動作については省略する。
ば、加熱処理された試料３は次に載置台205に載置され
たうえ、その試料３表面の高さが散乱光検出系223のフ
ォーカス面と一致すべく調整され、その後は試料３はΘ
ステージ204によって回転されつつ、しかもＸステージ2
02によってＸ方向に移動されつつレーザ光スポットによ
ってその全面が走査されるようになっている。ある走査
位置に異物、あるいは汚染が存在する場合には、それら
異物、汚染で散乱されたレーザ光は対物レンズ208を介
し検出器209で検出され、この散乱光の検出を以て異
物、あるいは汚染が存在していると判定し得るものであ
る。本例では真空室201は汚染検出に先立って真空状態
となるべく排気されていることから、不要なレイリー散
乱の発生は極力抑えられた状態で、その散乱光はS/N比
大にして検出器209で検出され得るものである。その
際、真空室201を真空状態になるべく排気する代りに、
真空室201内雰囲気を特定なガス（空気よりもレイリー
散乱が発生されにくいもの）で充填したり、あるいは低
温状態におくことによっても同様な効果が得られるもの
である。真空室201内を低圧状態におくことによって散
乱光の発生は抑えられているわけであるが、第４図はそ
の様子を示したものである。この図はマックス・ボル
ン、エミル・ウルフ著、草川徹・横田英嗣訳の「光学の
原理III」（東海大学出版会pp.950−962）を参考として
算出されたものである。この図からも判るように、１気
圧下の空気分子のレイリー（Rayleigt）散乱による散乱
光出力が0.05μｍ程度の大きさの異物と同一レベルにあ
ることが判る。したがって、空気が通常に存在した場合
には、その程度の異物の大きさが検出限界となる。しか
しながら、真空室201内を真空排気することによって、
例えば100mTOrrまで減圧したとすれば、異物はその大き
さが0.01μｍ程度まで検出可能となるものである。な
お、汚染分析部300での動作は本発明に直接関しないこ
とから、その動作については省略する。
以上、本発明による汚染検出装置について説明した
が、この汚染検出装置は半導体製造ラインに組込むこと
が可能となっている。半導体製造ラインを構成している
真空処理装置各々の基板出入口に汚染検出装置が具備せ
しめられる場合は、真空処理装置各々での処理前、処理
後での汚染容易に管理され得るものである。
が、この汚染検出装置は半導体製造ラインに組込むこと
が可能となっている。半導体製造ラインを構成している
真空処理装置各々の基板出入口に汚染検出装置が具備せ
しめられる場合は、真空処理装置各々での処理前、処理
後での汚染容易に管理され得るものである。
最後に、本発明による汚染検出装置の性能を評価する
ために使用される試料の作成方法について説明する。そ
の汚染検出装置を評価するに際しては、0.01μｍ〜0.03
μｍ程度の大きさの微粒子を試料上に付着させる必要が
あるが、これまでにあっては、このような微粒子が付着
された試料を得ることは困難となっている。というの
は、ポリスチレン等の標準微粒子を使用するにしても、
試料上への付着位置が不明となったり、超純粋中の混合
物が凝集したりするなどのため、適当な性能評価試料を
得ることは困難であったものである。
ために使用される試料の作成方法について説明する。そ
の汚染検出装置を評価するに際しては、0.01μｍ〜0.03
μｍ程度の大きさの微粒子を試料上に付着させる必要が
あるが、これまでにあっては、このような微粒子が付着
された試料を得ることは困難となっている。というの
は、ポリスチレン等の標準微粒子を使用するにしても、
試料上への付着位置が不明となったり、超純粋中の混合
物が凝集したりするなどのため、適当な性能評価試料を
得ることは困難であったものである。
ところで、「ジャーナル オブ サイエンス アンド
テクノロジー B6（６）.NOV/DEC 1988」（J.VAC.SC
I.TECHNOL.B6.NOV/DEC 1988）の頁1877−1880に亘る論
文では、大きさ0.02〜0.03μｍのデポ粒子が作成された
ことが報告されている。第５図に示されているように、
走査型トンネル顕微鏡１と、反応ガス２としてのタング
ステンカルボニール（Ｗ（CO）６）とを用い、ウエハ４
の表面上にその大きさのデポ粒子３が作成されているわ
けであるが、この技術によって性能評価用試料を得るこ
とが可能となっている。第６図に示すように、性能評価
用試料５のその表面にはデポ粒子３がほぼ規則正しく付
着されており、したがって、標準粒子による方法に比し
デポ粒子の位置が明らかとなっているので、評価が定量
的に、しかも速やかに行なわれ得るものとなっている。
テクノロジー B6（６）.NOV/DEC 1988」（J.VAC.SC
I.TECHNOL.B6.NOV/DEC 1988）の頁1877−1880に亘る論
文では、大きさ0.02〜0.03μｍのデポ粒子が作成された
ことが報告されている。第５図に示されているように、
走査型トンネル顕微鏡１と、反応ガス２としてのタング
ステンカルボニール（Ｗ（CO）６）とを用い、ウエハ４
の表面上にその大きさのデポ粒子３が作成されているわ
けであるが、この技術によって性能評価用試料を得るこ
とが可能となっている。第６図に示すように、性能評価
用試料５のその表面にはデポ粒子３がほぼ規則正しく付
着されており、したがって、標準粒子による方法に比し
デポ粒子の位置が明らかとなっているので、評価が定量
的に、しかも速やかに行なわれ得るものとなっている。
［発明の効果］ 以上、説明したように、本発明によれば、大気中では
検出することが困難な、基板上の0.01μｍよりも小さい
微小な異物や汚染物等を検出することができる。また、
半導体製造ラインにおいて、真空処理装置各々での処理
前、処理後での汚染を管理することが可能となる。
検出することが困難な、基板上の0.01μｍよりも小さい
微小な異物や汚染物等を検出することができる。また、
半導体製造ラインにおいて、真空処理装置各々での処理
前、処理後での汚染を管理することが可能となる。
第１図は、本発明による汚染検出装置の一例での構成を
示す図、第２図は、第１図に示す散乱光検出系の他の例
での構成を示す図、第３図は、第１図に示す汚染析出部
の他の例での構成を示す図、第４図は、空気分子による
レイリー散乱が、気圧条件によって如何に変化するかを
説明するための図、第５図は、ある論文でのデポ粒子作
成方法を説明するための図、第６図は、本発明による汚
染検出装置の性能を評価するための試料を示す図であ
る。 ３……試料（基板）、100……汚染析出部、101,201……
真空室、109……赤外線ヒータ、200……汚染検出部、20
6……He−Cdレーザ光源、208……対物レンズ、209……
検出器
示す図、第２図は、第１図に示す散乱光検出系の他の例
での構成を示す図、第３図は、第１図に示す汚染析出部
の他の例での構成を示す図、第４図は、空気分子による
レイリー散乱が、気圧条件によって如何に変化するかを
説明するための図、第５図は、ある論文でのデポ粒子作
成方法を説明するための図、第６図は、本発明による汚
染検出装置の性能を評価するための試料を示す図であ
る。 ３……試料（基板）、100……汚染析出部、101,201……
真空室、109……赤外線ヒータ、200……汚染検出部、20
6……He−Cdレーザ光源、208……対物レンズ、209……
検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/66 G01N 21/88
Claims (7)
- 【請求項１】100mTorrの低圧雰囲気中に設置した試料の
表面にスポット光を走査して照射し、該照射による前記
試料表面からの散乱光をレイリー散乱を抑制した状態で
検出することにより、前記試料上に存在する0.01μｍま
での大きさの異物を検出することを特徴とする異物検出
方法。 - 【請求項２】低圧雰囲気中に設置した試料を加熱し、該
加熱した試料の表面にスポット光を走査して照射し、該
照射による前記試料表面からの散乱光をレイリー散乱を
抑制した状態で検出することにより、前記試料上に存在
する異物を検出することを特徴とする異物検出方法。 - 【請求項３】前記スポット光が、レーザビームであるこ
とを特徴とする請求項1,2の何れかに記載の異物検出方
法。 - 【請求項４】半導体製造ラインにおいて、基板を低圧雰
囲気中に設置し、前記基板の表面にスポット光を走査し
て照射し、該照射による前記基板表面からの散乱光をレ
イリー散乱を抑制した状態で検出し、該検出した散乱光
に基づいて前記基板上に存在する異物を検出し、該異物
を検出した基板を処理工程においてエッチング処理、CV
D処理、スパッタリング処理、露光処理のうちの何れか
のドライプロセス処理、あるいは洗浄処理、ウェットエ
ッチ処理のうちの何れかのウェットプロセス処理を施す
ことを特徴とする半導体装置製造方法。 - 【請求項５】半導体製造ラインにおいて、エッチング処
理、CVD処理、スパッタリング処理、露光処理のうちの
何れかのドライプロセス処理、あるいは洗浄処理、ウェ
ットエッチ処理のうちの何れかのウェットプロセス処理
を施す処理工程を経た基板を低圧雰囲気中に設置し、前
記基板の表面にスポット光を走査して照射し、該照射に
よる前記基板表面からの散乱光をレイリー散乱を抑制し
た状態で検出し、該検出した散乱光に基づいて前記処理
工程を経た基板上に存在する異物を検出することを特徴
とする半導体装置製造方法。 - 【請求項６】半導体製造ラインにおいて、エッチング処
理、CVD処理、スパッタリング処理、露光処理のうちの
何れかのドライプロセス処理、あるいは洗浄処理、ウェ
ットエッチ処理のうちの何れかのウェットプロセス処理
を施す処理工程を経る前及び経た後で、基板を低圧雰囲
気中に設置し、前記基板の表面にスポット光を走査して
照射し、該照射による前記基板表面からの散乱光をレイ
リー散乱を抑制した状態で検出し、該検出した散乱光に
基づいて前記基板上に存在する異物を検出することによ
り前記処理工程における前記基板上への異物または汚染
の発生の状態を監視することを特徴とする半導体装置製
造方法。 - 【請求項７】前記スポット光が、レーザビームであるこ
とを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載の半導体装
置製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8480590A JP3339856B2 (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | 異物検出方法及びそれを用いた半導体装置製造方法 |
| US07/679,317 US5233191A (en) | 1990-04-02 | 1991-04-02 | Method and apparatus of inspecting foreign matters during mass production start-up and mass production line in semiconductor production process |
| US07/778,363 US5274434A (en) | 1990-04-02 | 1991-10-17 | Method and apparatus for inspecting foreign particles on real time basis in semiconductor mass production line |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8480590A JP3339856B2 (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | 異物検出方法及びそれを用いた半導体装置製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002158563A Division JP2003077969A (ja) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | 異物検出方法とその装置並びに半導体装置製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03285339A JPH03285339A (ja) | 1991-12-16 |
| JP3339856B2 true JP3339856B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=13840930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8480590A Expired - Fee Related JP3339856B2 (ja) | 1990-04-02 | 1990-04-02 | 異物検出方法及びそれを用いた半導体装置製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3339856B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101249114B1 (ko) * | 2005-12-14 | 2013-03-29 | 케이엘에이-텐코 코포레이션 | 증가된 감도로 웨이퍼를 검사하는 시스템 및 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6650409B1 (en) | 1991-04-02 | 2003-11-18 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device producing method, system for carrying out the same and semiconductor work processing apparatus included in the same system |
| JP4699891B2 (ja) * | 2005-12-14 | 2011-06-15 | シャープ株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の外観検査方法 |
| US8098362B2 (en) * | 2007-05-30 | 2012-01-17 | Nikon Corporation | Detection device, movable body apparatus, pattern formation apparatus and pattern formation method, exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method |
| JP5169492B2 (ja) * | 2007-05-30 | 2013-03-27 | 株式会社ニコン | 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 |
| JP6741407B2 (ja) * | 2015-08-17 | 2020-08-19 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 欠陥検査装置 |
-
1990
- 1990-04-02 JP JP8480590A patent/JP3339856B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101249114B1 (ko) * | 2005-12-14 | 2013-03-29 | 케이엘에이-텐코 코포레이션 | 증가된 감도로 웨이퍼를 검사하는 시스템 및 방법 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03285339A (ja) | 1991-12-16 |
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