JPH07120404A

JPH07120404A - 異物検出感度校正標準ウエハ

Info

Publication number: JPH07120404A
Application number: JP26691093A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Yokoyama; 芳人横山; Masahiro Inoue; 雅弘井上; Akiyoshi Aoki; 章佳青木
Original assignee: Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Priority date: 1993-10-26
Filing date: 1993-10-26
Publication date: 1995-05-12

Abstract

(57)【要約】【目的】疑以異物部の識判性が高い異物検出感度校正
標準ウエハの提供。【構成】異物検出感度校正標準ウエハ（校正ウエハ）
１においては、シリコン基板６の表面に直接またはＬＳ
Ｉパターン５上に凸型形状の疑以異物部３（凸型疑以異
物部７）が複数整列形成されている。整列配置により、
異物検出装置による検出時、検出したものが、疑以異物
部３か異物やＬＳＩパターンによるものかの識別が適格
となる。凸型疑以異物部７の散乱光強度を、下地回路パ
ターンの散乱光強度より明瞭に大きくなるように形状を
設定して検出散乱光量を多くし、疑以異物部３の識別を
確実に行う。疑以異物部３の大きさは列毎に順次小さく
なり、検出列から異物検出装置の感度の良否，感度が特
定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は異物検出感度校正標準ウ
エハに関し、特に半導体装置製造における半導体ウエハ
表面の異物検出において、異物検出装置の検出感度の良
否の判定に使用する異物検出感度校正標準ウエハに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造において、シリコン等
からなるウエハ（半導体ウエハ）の表面に、異物（ゴ
ミ）が付着していると、プロセス歩留りの低下を来して
しまう。半導体装置の高集積度，高密度化により、半導
体素子を形成する素子パターンが一層微細化の傾向にあ
る現状では、ウエハ表面の異物管理は重要となる。従来
の表面異物検査装置については、たとえば、日立評論社
発行「日立評論」1989年第５号、同年５月25日発行、Ｐ
55〜Ｐ62「異物・外観検査装置」や、精密工学会誌、５
５巻第２号Ｐ52〜Ｐ56「半導体用異物検査技術」に記載
されている。これらの装置の光源はＨｅ−Ｎｅレーザと
なっている。また、後者の文献には、ウエハ上の異物検
出について、平滑ウエハ上の異物検出では、「異物の検
出には，ウエハに１０〜１００μｍ程度のレーザスポッ
トを照射し，異物からの微弱な散乱光を，多数の光ファ
イバや積分球で有効に集光し，光電素子で電気信号に変
換する方式がとられている。」旨記載され、パターン付
きウエハ上の異物検出では、「平滑ウエハ上の検出と同
様に，レーザ光をウエハ上に照射し，散乱光を検出する
が，異物の認識には，一つの検出像だけを用いる方式
と，二つのチップ内の同一部分を比較する方式があ
る。」旨記載されている。そして、前記一つの検出像の
中から異物の特徴を利用して認識する方式（特徴抽出方
式）に、Ｓ偏光レーザとＰ偏光レーザによる検出情報に
よって異物検出を行う偏光変化検出方式と、回折方向差
利用方式がある旨記載している。また、この文献には、
異物の同定の欄で、「装置の検出性能を評価するために
は通常，ポリエチレン又はポリスチレン製の球形標準粒
子を使用している。」旨記載されている。

【０００３】また、株式会社プレスジャーナル発行「月
刊セミコンダクターワールド（Semiconductor World
）」1986年３月号、同年２月15日発行、P109〜P115に
は、ラテックス球による光散乱の欄において、「ベア・
シリコンとシリコン酸化膜上にデポした、種々のラテッ
クス球の散乱断面積の測定値を表に示す。シリコン酸化
膜上のラテックス球の散乱断面積は、ベア・シリコン上
のものよりも、約２／３であることに注意されたい。こ
れは、この酸化膜の厚さが、Ｈｅ−Ｎｅレーザの波長
（6,328 Å) に対する１／４波長の反射防止のコーティ
ング膜厚に近いことから予測できる。」と記載され、光
散乱の校正標準の欄において、「点欠陥，すなわち局所
的欠陥の校正標準を作るには，・・・もっとも一般的に
使用されている点欠陥標準は，ラテックス球である。通
常，こうした球状材料をベア・シリコン・ウエーハ表面
に，噴霧器を利用した商用のデポジション・システムで
塗布する。」と記載している。また、同欄において、
「最近，各種のサイズや深さのピットを表面にエッチン
グしたベア・シリコン・ウエーハが，いくつか市場に出
回っている。…これまでの解析により、点欠陥の校正標
準を製作する方法としては，シリコンウエーハ上の，膜
厚を注意深く制御した酸化膜中に，ピットを一定のサイ
ズでエッチングすることであるといえよう。」と記載し
ている。なお、特開昭６３−１００８３８号公報には、
任意の粒径の標準粒子を直接ウエハに散布する技術が開
示されている。

【０００４】一方、日経ＢＰ社発行「日経マイクロデバ
イス」1986年７月号、同年７月１日発行、P165〜P170に
は、表面に故意に２１００個の欠陥を整列形成したウエ
ハを用いて、ウエハの表面に載った微小なゴミの数の間
違いを減らす技術が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】異物検出（異物検査）
を行う表面検査装置や外観検査装置の検出感度の良否の
識別（判定）に使用する異物検出感度校正標準ウエハと
しては、前記文献にも記載されているように、ウエハの
表面に凹型疑以異物部を設けた異物検出感度校正標準ウ
エハや凸型疑以異物部を設けた異物検出感度校正標準ウ
エハがある。凹型疑以異物部を設けた異物検出感度校正
標準ウエハは、シリコン基板または酸化膜等を成膜した
シリコン基板に部分的にエッチングを施して凹型形状
（エッチピット）を１個もしくは複数個を組み合わせた
ものとして形成することによって形成される。しかし、
ＬＳＩ（大規模集積回路装置）等の回路パターンを形成
したウエハ表面に前記凹型疑以異物部を設けた場合、凹
型部分の回路パターンからの散乱光強度と、凹型疑以異
物部からの散乱光強度が等価となり、回路パターンと疑
以異物部とを識別でき難い。また、実際の異物形状は凸
型形状となり、疑以異物部を凹型形状とした場合精度が
低下する。

【０００６】また、凸型疑以異物部をウエハの表面に設
けた異物検出感度校正標準ウエハは、任意の粒径の標準
粒子を直接ウエハ表面に散布することによって形成され
る。しかし、標準粒子を直接ウエハ表面に散布した異物
検出感度校正標準ウエハでは、吹き付け故に標準粒子が
ウエハ面に広く散り、付着数や付着位置を特定すること
が不可能となり、感度校正精度が得られない。すなわ
ち、標準粒子の付着位置（塗布位置）が特定できないこ
とにより、検出されたものが付着させた標準粒子である
か、それとも付着した異物によるものであるか判定する
ことは難しい。

【０００７】本発明の目的は、検出装置による疑以異物
部の識判性が高い異物検出感度校正標準ウエハを提供す
ることにある。本発明の前記ならびにそのほかの目的と
新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあき
らかになるであろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。すなわち、本発明の異物検出感度校
正標準ウエハは、ＬＳＩ等の回路パターンが形成された
シリコンウエハの表面に疑以異物部が複数整列形成され
ている。この疑以異物部は、回路パターン上に任意に成
膜した膜をホトエッチング技術によって形成した凸型構
造となっている。また、前記疑以異物部における散乱光
強度は、下地の回路パターンによる散乱光強度より明瞭
に大きくなるように、凸型疑以異物部の縁形状を粗くし
て光の散乱断面を増やし、散乱光強度を高めている。ま
た、前記疑以異物部は縦横に複数整列配置されている
が、各疑以異物部の大きさは列毎に順次変わり、たとえ
ば等差級数的に順次小さくなっている。

【０００９】

【作用】本発明の異物検出感度校正標準ウエハは、回路
パターンが形成されたシリコンウエハの表面に疑以異物
部が形成されているが、前記疑以異物部は凸型構造とな
り、かつ凸型疑以異物部の表面（縁）形状が粗くなって
回路パターンのなめらかな縁が作り出す散乱光強度より
も散乱光強度が大きくなっていることから、回路パター
ンと凸型疑以異物部の識別が高精度で行えるようにな
る。

【００１０】本発明の異物検出感度校正標準ウエハは、
凸型疑以異物部が円形となっていることから、回路パタ
ーンを形作るパターンの縁に対して傾斜成分を検出で
き、検出したものが疑以異物部であるという補足的な識
別手段となる。

【００１１】また、本発明の異物検出感度校正標準ウエ
ハは、疑以異物部が縦横に整列配置されていることか
ら、異物検出装置によって検出されたものが異物や回路
パターンによるものか、あるいは整列配置された疑以異
物部によるものかの識別が確実に行える。

【００１２】また、本発明の異物検出感度校正標準ウエ
ハは、縦横に整列配置された疑以異物部が列毎に順次小
さくなっていることから、確実に識別できる疑以異物部
列が明瞭となり、異物検出装置の検出感度を高精度に特
定できる。

【００１３】

【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例につい
て説明する。図１は本発明の一実施例による異物検出感
度校正標準ウエハを示す模式的平面図、図２は同じく異
物検出感度校正標準ウエハにおける疑以異物部検出状態
を示す一部の模式図、図３は同じく疑以異物部検出状態
および検出信号強度を示す説明図である。

【００１４】本発明の異物検出感度校正標準ウエハ（校
正ウエハ）１は、図１に示すように、複数箇所に感度検
出領域２が設けられている。この例では、感度検出領域
２は校正ウエハ１の中心から四方向にそれぞれ一つ設け
られている。この感度検出領域２は、たとえば、半導体
素子（チップ）１つ分の領域となっている。また、前記
感度検出領域２には、複数の疑以異物部３が縦横に整列
配置されている。これら疑以異物部３は、図では、前記
疑以異物部３は４列５行に配置されている。また、各疑
以異物部３はそれぞれ円形となるとともに、各列毎に直
径の小さい順に並んでいる。たとえば、疑以異物部３
は、直径が０．２μｍ，０．３μｍ，０．４μｍ，０．
５μｍと等差級数的に１列に並ぶようになっている。し
たがって、各行の疑以異物部３の直径は同一となる。ま
た、前記凸型疑以異物部７は、その縁が粗く形成され、
回路パターン（ＬＳＩパターン）のなめらかな縁に比較
して、より多量の散乱光が、後述するディテクタで多量
に検出できるようになっている。凸型疑以異物部７にお
いては、凸型疑以異物部７の寸法，段差を大きくする
か、表面または縁形状を粗く加工することにより、同部
の散乱断面を増やし、デイテクタに入る散乱光量を増大
させることができる。また、同部を反射率の高い材質に
するか、同部の縁の傾斜角をディテクタに光が反射しや
すい角度にすることでディテクタに入る散乱光量を増大
させる。

【００１５】前記校正ウエハ１は、図２に示すように、
ＬＳＩパターン５が形成されたシリコン基板６からなっ
ている。疑以異物部３は前記シリコン基板６の表面に直
接、またはＬＳＩパターン５の上に凸型形状（凸型疑以
異物部７）として形成されている。ＬＳＩパターン５は
模式化してあるが、実際には多くの絶縁膜や配線層から
なる積層構造となっている。したがって、校正ウエハ１
は、ＬＳＩの製造の各所定工程終了後の半導体ウエハを
利用して形成され、かつ前記工程の次の工程に移るに際
しての生産用半導体ウエハにおける異物検出に先立つ異
物検出感度校正標準ウエハとして使用される。したがっ
て、前記疑以異物部３は、シリコンウエハのシリコン上
に直接設けられるもの、絶縁膜（酸化膜）の上に設けら
れるもの、配線層（金属層）上に設けられるもの等があ
る。前記凸型疑以異物部７は、絶縁膜（ＳｉＯ₂膜）や
金属膜（Ａｌ）を形成した後に、常用のエッチング技術
によって形成する。凸型疑以異物部７の大きさや形状
は、ホトレジストを感光させるホトマスク（レチクル）
のパターン（配置，配列）や露光装置での条件を任意に
設定することにより、シリコンウエハの表面に所望のパ
ターンを有して自由に設定することができる。また、前
記凸型疑以異物部７形成は、フォーカスドイオンビーム
装置により形成することもできる。

【００１６】このような校正ウエハ１は、半導体装置の
製造における異物検出時、異物検出装置の感度の良否を
判定する際使用される。そして、異物検出装置によっ
て、校正ウエハ１の感度検出領域２における所定の行の
凸型疑以異物部７（たとえば、０．３μｍ直径の凸型疑
以異物部）以上が検出できた場合、異物検出装置の検出
感度設定が良好になされていると判定する。直径が０．
５μｍまたは０．４μｍの凸型疑以異物部７迄しか検出
できない場合は、異物検出装置の感度調整を行い、再度
感度良否判定作業を行い、所定の直径の凸型疑以異物部
７を検出できるまで調整を行う。

【００１７】異物検出装置による異物検出は、図２に示
すように、スポット的にレーザ光１０を校正ウエハ１の
表面に照射し、散乱光１１をディテクタ１２で検出す
る。この検出光は、図３に示すように、電気的信号に変
換される。また、信号強度は、ＬＳＩパターン５の凸部
の縁１５や疑以異物部３（凸型疑以異物部７）の縁１６
で強くなる。そこで、前記ＬＳＩパターン５の凸部の縁
１５での信号強度に比較して、凸型疑以異物部７の縁で
の信号強度が明瞭に高く現れるように、前記凸型疑以異
物部７の形成においては、凸型疑以異物部７の形状，材
質さらには下地回路パターンとの段差を選択する。この
実施例では、凸型疑以異物部７の縁１６を粗くして、縁
１６での散乱光１１を多くしてディテクタ１２で検出す
るようになっている。また、材質については、一般的に
絶縁材に比較してＡｌ等金属の方がディテクタ１２で検
出される散乱光１１の量が多くなる。また、凸型疑以異
物部７の縁の傾斜角をディテクタ１２に光が反射しやす
い角度にすることによって散乱光１１の検出量の増大も
図れる。したがって、図３の一点鎖線で示されるしきい
値１７によって、凸型疑以異物部７の縁１６における信
号強度と、ＬＳＩパターン５の凸部の縁１５における信
号強度とが峻別されるように凸型疑以異物部７の条件を
選択する。

【００１８】

【発明の効果】

（１）本発明の異物検出感度校正標準ウエハは、回路パ
ターンが形成されたシリコンウエハの表面に疑以異物部
が形成されているが、前記疑以異物部は凸型構造とな
り、かつ凸型疑以異物部の縁が粗くなって回路パターン
が作り出す散乱光強度よりも散乱光強度が大きくなって
いることから、回路パターンと凸型疑以異物部の識別が
高精度で行えるようになるという効果が得られる。

【００１９】（２）本発明の異物検出感度校正標準ウエ
ハは、疑以異物部が縦横に整列配置されていることか
ら、異物検出装置によって検出されたものが、異物や回
路パターンによるものか、あるいは整列配置された疑以
異物部によるものかの識別が確実に行えるという効果が
得られる。

【００２０】（３）本発明の異物検出感度校正標準ウエ
ハにおいては、凸型疑以異物部が円形となり、検出成分
として回路パターンを形作るパターンの縁に対して傾斜
する成分を検出できるため、検出したものが、整列配置
された疑以異物部（凸型疑以異物部）であるという補足
的な識別手段を有するという効果が得られる。

【００２１】（４）上記（１）および（３）により、本
発明の異物検出感度校正標準ウエハは、凸型疑以異物部
が整列配置されていることから、誤ることなく凸型疑以
異物部を検出することができ、異物検出装置の感度良否
の判定作業の短縮化が図れるという効果が得られる。

【００２２】（５）本発明の異物検出感度校正標準ウエ
ハは、縦横に整列配置された疑以異物部が列毎に順次小
さくなっていることから、明瞭に検出できる凸型疑以異
物部の列を認識することによって異物検出装置の感度を
特定できるという効果が得られる。

【００２３】（６）本発明の異物検出感度校正標準ウエ
ハは、縦横に整列配置された疑以異物部が列毎に順次小
さくなっていることから、明瞭に検出できる凸型疑以異
物部の列の認識から異物検出感度の良否判断がし易いと
いう効果が得られる。

【００２４】（７）上記（４）により、本発明の異物検
出感度校正標準ウエハによれば、異物検出装置の感度能
力が特定できることから、異物検出装置の感度調整作業
が容易になるという効果が得られる。

【００２５】（８）上記（１）〜（７）により、本発明
によれば、異物検出装置や外観検出装置等による疑以異
物部の識判性が高く、かつ異物検出装置等の感度調整作
業短縮が可能な異物検出感度校正標準ウエハを提供する
ことができるという相乗効果が得られる。

【００２６】また、凸型疑以異物部７においては、図４
に示すように、ＬＳＩパターン５の図示しない素子部や
配線層２０を形成する輪郭線（縁）２１に対して、傾斜
する縁２２を有する形状としておくことによって、検出
したものが整列配置された凸型疑以異物部７であると判
定し易くなる。

【００２７】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない、たとえば、
前記実施例では、疑以異物部の散乱光強度を高めるため
に、凸型疑以異物部の縁を粗くしてディテクタに対する
光の反射率を高めたが、疑以異物部の段差，形状および
材質を選択してもよい。これら段差，形状および材質を
変えることによって、光の吸収率や反射率を変化させる
ことができる。また、下地の回路パターンと同一の段差
を有した場合でも、疑似異物の寸法や断面形状を加工時
に調整することにより、回路パターンと凸型疑似異物を
識別可能となる。

【００２８】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明を、その背景となった利用分野である半導
体装置の製造における異物検出装置の感度校正用標準ウ
エハに適用した場合について説明したが、それに限定さ
れるものではない。本発明は少なくとも物品の表面に付
着する異物検出技術には適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による異物検出感度校正標準
ウエハを示す模式的平面図である。

【図２】本発明の一実施例による異物検出感度校正標準
ウエハにおける疑以異物部検出状態を示す一部の模式図
である。

【図３】本発明の一実施例による異物検出感度校正標準
ウエハにおける疑以異物部検出状態および検出信号強度
を示す説明図である。

【図４】本発明の他の実施例による異物検出感度校正標
準ウエハにおける疑以異物部の一部を示す模式的平面図
である。

【符号の説明】

１…異物検出感度校正標準ウエハ（校正ウエハ）、２…
感度検出領域、３…疑以異物部、５…ＬＳＩパターン、
６…シリコン基板、７…凸型疑以異物部、１０…レーザ
光、１１…散乱光、１２…ディテクタ、１５…凸部の
縁、１６…縁、１７…しきい値、２０…配線層、２１…
輪郭線、２２…縁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者青木章佳東京都青梅市藤橋３丁目３番地２日立東京エレクトロニクス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウエハの表面に疑以異物部を複数
整列形成してなる異物検出感度校正標準ウエハであっ
て、前記各疑以異物部は凸型構造となっていることを特
徴とする異物検出感度校正標準ウエハ。
【請求項２】前記疑以異物部による整列パターンは少
なくとも列毎に疑以異物部の大きさが変わっていること
を特徴とする請求項１記載の異物検出感度校正標準ウエ
ハ。
【請求項３】前記疑以異物部は回路パターンが形成さ
れた表面に形成されていることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２記載の異物検出感度校正標準ウエハ。
【請求項４】前記疑以異物部の少なくとも一部の縁は
前記回路パターンの縁に対して傾斜した方向に延在して
いることを特徴とする請求項３記載の異物検出感度校正
標準ウエハ。
【請求項５】前記疑以異物部は金属で形成されている
ことを特徴とする請求項３または請求項４記載の異物検
出感度校正標準ウエハ。