KR102262072B1 - 헤이즈의 평가 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 산란광을 이용한 파티클 카운터 장치에 의해 기판 표면의 헤이즈를 평가하는 방법으로서, 상기 기판 표면에 입사한 광의 산란광 강도로부터 상기 기판 표면의 헤이즈값을 구할 때에, 표준 샘플을 이용하여 헤이즈값의 캘리브레이션을 행하고, 상기 표준 샘플로서 표준 입자를 도포한 샘플을 이용하는 것을 특징으로 하는 헤이즈의 평가 방법이다. 이에 따라, 헤이즈용 표준 샘플을 이용하여 파티클 카운터 장치의 헤이즈값의 캘리브레이션을 행하고, 헤이즈의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 헤이즈의 평가 방법이 제공된다.

Description

헤이즈의 평가 방법
본 발명은, 헤이즈의 평가 방법에 관한 것이다.
파티클 카운터 장치에 있어서, 파티클 측정은 물론이거니와, 헤이즈의 측정도 행할 수 있다. 여기서, 파티클 카운터 장치란, 입사한 광이 웨이퍼에 닿아 거기에 파티클이 있는 경우에 강한 산란광이 발생함으로써, 파티클의 개수나 위치를 조사하는 장치이다.
헤이즈(표면의 요철)가 실리콘 웨이퍼 표면에 존재하는 경우에도, 웨이퍼에 광을 비춤으로써 약한 산란광이 발생하므로, 상기의 파티클 카운터 장치를 이용하여, 헤이즈의 측정도 행할 수 있다.
헤이즈는 중요한 품질 항목이며, 이것을 파티클 카운터 장치에 의해 헤이즈값으로서 관리하고 있다. 헤이즈값이 크다는 것은 표면의 러프니스가 크다는 것이며, 헤이즈값이 낮으면 표면의 러프니스가 작다는 것을 의미하고 있다.
파티클 카운터 장치는, 통상, 측정 정밀도를 높이기 위해, 표준 입자(폴리스티렌이나 SiO2로 만들어져 있음)를 도포한 표준 웨이퍼(표준 샘플)로, 입자 사이즈의 캘리브레이션을 행하고 있다.
장치마다, 레이저 강도나, 포토멀(광전자 증배관)의 감도가 약간 상이하므로, 본래라면 입사광에 대하여, 어느 일정한 사이즈의 파티클로부터 산란하는 광 강도는 동일하겠으나, 검출기 감도 등을 완전히 동일하게 하는 것은 어렵고, 실제로는 어느 일정 사이즈의 표준 입자를 웨이퍼에 싣고, 이 웨이퍼로부터 발생하는 산란광 강도(장치에 따라 상이함)를 그 장치 고유의 값으로 하여, 일정 사이즈의 파티클에 대한 산란광 강도로서 취급함으로써 장치간 차이를 메우고 있다.
헤이즈값에 관해서도 마찬가지로 표준 웨이퍼(표준 샘플)로 캘리브레이션을 행해야 하는데, 헤이즈용 표준 웨이퍼에 요구되는 것은, 이하와 같다.
1) 거칠기의 면내 분포가 없이 일정하며, 또한, 어느 방위에서 봐도 일정할 것(원자 단계 등은 어떤 방향에서는 단차가 있지만 다른 방향에서는 단차가 없으므로 불가).
2) 측정 도중에 오염되지 않을 것(오염되면 헤이즈값이 바뀜).
3) 보관 중에 오염되거나, 흐려지지 않을 것(흐려지면 헤이즈값이 바뀜).
특허문헌 1에는, 어느 방향에서 보더라도 거칠기가 일정하다는 관점에서, 실리콘 웨이퍼 표면에 원기둥 형상의 요철을 만드는 것에 의해 헤이즈용 표준 웨이퍼를, 형성하는 것이 개시되어 있다.
일본특허 제3919854호
그러나, 헤이즈용 표준 샘플에 요구되는 품질은, 상기에 서술한 바와 같이, 매우 어렵고, 특히 시간 경과 변화를 파악하려면, 보관 방법까지 고려해야만 한다.
따라서, 장기간에 걸친 헤이즈용 표준 샘플을 형성하는 것은 어렵고, 특허문헌 1에 개시된 헤이즈용 표준 샘플이어도 시간 경과 변화라는 점에서는 문제가 있었다.
또한, 헤이즈를 관리하는 요구가 강해지고 있는 요즘, 헤이즈용 표준 샘플을 만들고, 장치간 차이를 구하고, 또한, 시간 경과 변화를 관리하는 것이 요구되고 있다.
본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 헤이즈용 표준 샘플을 이용하여 파티클 카운터 장치의 헤이즈값의 캘리브레이션을 행하고, 헤이즈의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 헤이즈의 평가 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 산란광을 이용한 파티클 카운터 장치에 의해 기판 표면의 헤이즈를 평가하는 방법으로서, 상기 기판 표면에 입사한 광의 산란광 강도로부터 상기 기판 표면의 헤이즈값을 구할 때에, 표준 샘플을 이용하여 헤이즈값의 캘리브레이션을 행하고, 상기 표준 샘플로서 표준 입자를 도포한 샘플을 이용하는 것을 특징으로 하는 헤이즈의 평가 방법을 제공한다.
이와 같이, 기판 표면에 입사한 광의 산란광 강도로부터 기판 표면의 헤이즈값을 구할 때에, 표준 샘플을 이용하여 헤이즈값의 캘리브레이션을 행하고, 표준 샘플로서 표준 입자를 도포한 샘플을 이용함으로써 헤이즈의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 표준 샘플의 표면에 입사한 광의 산란광 강도의 시간 경과 변화를 모니터링하고, 상기 표준 샘플의 산란광 강도의 변화율에 기초하여, 헤이즈값의 환산율을 변경함으로써, 헤이즈값을 구하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하여 헤이즈값을 구하면, 효과적으로 헤이즈의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이때, 복수의 상기 파티클 카운터 장치로 상기 표준 샘플의 산란광 강도를 측정하고, 측정된 상기 표준 샘플의 산란광 강도의 값에 기초하여, 헤이즈값의 보정 계수를 결정함으로써, 복수의 상기 파티클 카운터 장치간의 헤이즈값의 캘리브레이션을 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하여 복수의 파티클 카운터 장치간의 헤이즈값의 캘리브레이션을 행하면, 복수의 파티클 카운터 장치를 이용했을 때의 헤이즈의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 기판 표면에 입사한 광의 산란광 강도로부터 상기 기판 표면의 헤이즈값을 구할 때에, 표준 샘플을 이용하여 헤이즈값의 캘리브레이션을 행하고, 표준 샘플로서 표준 입자를 도포한 샘플을 이용함으로써, 헤이즈의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 헤이즈의 평가 방법의 플로우를 나타낸 도면이다.
도 2는 표준 입자의 도포예 및 이와 같이 표준 입자를 도포한 웨이퍼의 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 헤이즈의 측정예를 나타낸 도면이다.
도 4는 산란광 강도의 메디안값, 환산 후의 PSL사이즈 및 헤이즈값의 시간 경과 변화를 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이, 헤이즈용 표준 샘플에 요구되는 품질은 매우 엄격하고, 특히 시간 경과 변화를 파악하려면, 보관방법까지 고려해야 하므로, 장기간에 걸쳐 사용 가능한 헤이즈용 표준 샘플을 형성하는 것은 어렵고, 특허문헌 1에 개시된 바와 같은 헤이즈용 표준 샘플이어도 시간 경과 변화라는 점에서는 문제가 있었다.
이에, 본 발명자는, 헤이즈용 표준 샘플을 이용하여 파티클 카운터 장치의 헤이즈값의 캘리브레이션을 행하고, 헤이즈의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 헤이즈의 평가 방법에 대하여 예의 검토하였다. 그 결과, 헤이즈 측정의 본질은, 입사광에 대하여 얼마만큼의 산란광을 장치가 포획할 것인가 하는 것이며, 일정한 산란광이 발생하는 것이면, 발생 원인이 기판 표면의 거칠기일 필요는 없고, 즉, 입사광에 대하여 일정한 산란광을 되돌리는 표준 입자가 도포된 표준 샘플이, 파티클의 캘리브레이션 뿐만 아니라, 헤이즈의 캘리브레이션에도 적용 가능한 것을 본 발명자는 발견하였다.
나아가, 상기의 지견에 기초하여, 기판 표면에 입사한 광의 산란광 강도로부터 기판 표면의 헤이즈값을 구할 때, 표준 샘플을 이용하여 헤이즈값의 캘리브레이션을 행하고, 표준 샘플로서 표준 입자를 도포한 샘플을 이용함으로써 헤이즈의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 이루기에 이르렀다.
이하, 본 발명에 대하여, 실시 태양의 일례로서, 도면을 참조하면서 상세히 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
우선, 도 1을 참조하면서, 본 발명의 헤이즈의 평가 방법에 대하여 설명한다.
우선, 표준 입자를 도포한 표준 샘플을 준비한다(도 1의 S11 참조).
구체적으로는, 소정의 사이즈(입경)의 폴리스티렌(PSL)이나 SiO2 등으로 만들어져 있는 표준 입자를 도포한 표준 샘플을 준비한다.
이어서, 산란광을 이용한 파티클 카운터 장치에 대하여, 상기의 표준 샘플을 이용하여 헤이즈값의 캘리브레이션을 행한다(도 1의 S12 참조).
구체적으로는, S11에서 준비한 표준 샘플을 파티클 카운터 장치로 측정하고, 실산란광 강도의 메디안값(중앙값)을 구한다. 이때, 측정값은, 파티클 사이즈로 캘리브레이션된 값이 아니고, 산란광 강도의 실측값일 필요가 있다.
측정된 실산란광 강도의 메디안값을, 표준 샘플을 형성했을 때의 실산란광 강도의 초기값의 메디안값(이하, 「표준값」이라고 칭함)과 비교했을 때, 표준값으로부터의 어긋남에 기초하여, 헤이즈값의 캘리브레이션을 행한다.
이 경우, 표준 샘플이 오염된 경우, 산란광 강도의 평균값은 바뀌나, 일정 사이즈 입자가 붙은 샘플로부터의 메디안값은 바뀌지 않는다. 이 점에서, 표준 샘플의 오염에 기인하는 변동을 저감할 수 있다.
마찬가지로 표준 샘플이 다소 흐려져 있는 경우에도, 표준 입자가 부착되지 않은 장소로부터의 실산란광 강도는 영향을 받지만, 표준 입자로부터의 실산란광 강도는 거의 영향을 받지 않는다. 이는, 표준 입자로부터의 산란광은, 흐림에 대한 산란광에 비해 충분히 크기 때문이다.
이어서, 헤이즈 평가용 기판을 준비한다(도 1의 S13 참조).
구체적으로는, 헤이즈 관리하고 있는 제조공정에 있어서의 웨이퍼를 준비한다.
이어서, 파티클 카운터 장치를 이용하여, 기판 표면에 입사한 광의 산란 강도로부터 기판 표면의 헤이즈값을 구한다(도 1의 S14 참조).
구체적으로는, S12에서 헤이즈값의 캘리브레이션을 행한 파티클 카운터 장치를 이용하여, S13에서 준비한 웨이퍼 표면에 입사한 광의 산란 강도로부터 기판 표면의 헤이즈값을 구한다.
여기서, 도 3에 헤이즈의 측정예를 나타낸다. 도 3의 (a)는 헤이즈 맵을 나타내고 있으며, 헤이즈의 웨이퍼 내의 면내 분포를 나타내고 있다. 도 3의 (a)에 있어서, 색이 옅은 영역은 헤이즈값이 큰(표면의 요철이 큰) 영역이며, 색이 짙은 영역은 헤이즈값이 작은(표면의 요철이 작은) 부분이다. 도 3의 (b)는, 헤이즈값 분포를 나타내고 있고, 횡축은 헤이즈값이며, 종축은 카운트 수이다. 한편, 도 3의 (b)에 있어서, 화살표로 나타낸 개소가, 산란광 강도의 메디안값에 상당하고 있다.
도 2의 (a)에 표준 입자의 도포예를 나타낸다. 도 2의 (a)에 있어서, 8종류의 사이즈가 상이한 표준 입자가 실리콘 웨이퍼 상에 도포되어 있다. 도 2의 (b)에 도 2의 (a)에서 나타낸 웨이퍼의 파티클 카운터 장치에 의한 측정 결과를 나타낸다. 도 2의 (b)에 있어서, 횡축은 산란광 강도(1 표준 입자로부터 발생하는 산란광 강도)이며, 입자 사이즈로 환산할 수 있고, 종축은 카운트 수(산란광이 발생한 횟수)이며, 입자의 개수이다. 도 2의 (b)의 측정 결과로부터 입자 사이즈별로 8개의 피크가 있는 것을 알 수 있다.
도 2의 (a)에 나타낸 웨이퍼를 표준 샘플로서 이용하면, 8종류의 산란광 강도에 대하여, 동시에 캘리브레이션을 행할 수 있고, 효율 좋게, 고정밀도의 캘리브레이션을 행할 수 있다.
상기와 같이, 기판 표면에 입사한 광의 산란광 강도로부터 기판 표면의 헤이즈값을 구할 때에, 표준 샘플을 이용하여 헤이즈값의 캘리브레이션을 행하고, 표준 샘플로서 표준 입자를 도포한 샘플을 이용함으로써 헤이즈의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
여기서, 표준 샘플의 표면에 입사한 광의 산란광 강도의 시간 경과 변화를 모니터링하고, 표준 샘플의 산란광 강도의 변화율에 기초하여, 헤이즈값의 환산율을 변경함으로써, 헤이즈값을 구하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하여 헤이즈값을 구하면, 효과적으로 헤이즈의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
여기서, 복수의 파티클 카운터 장치로 표준 샘플의 산란광 강도를 측정하고, 측정된 표준 샘플의 산란광 강도의 값에 기초하여, 헤이즈값의 보정 계수를 결정함으로써, 복수의 상기 파티클 카운터 장치간의 헤이즈값의 캘리브레이션을 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하여 복수의 파티클 카운터 장치간의 헤이즈값의 캘리브레이션을 행하면, 복수의 파티클 카운터 장치를 이용했을 때의 헤이즈의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이하, 실험예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
(실험예 1)
PSL(폴리스티렌·라텍스) 표준 입자(입경 0.12μm)를 도포한 웨이퍼로부터 검출되는 산란광 강도의 메디안값, 환산 후의 PSL 표준 입자 사이즈의 시간 경과 변화를 측정하였다. 측정은, 모두 동일한 파티클 카운터 장치를 이용하여 행하였다. 결과를 도 4의 (a), (b)에 나타낸다. 여기서, 도 4의 (a)는 산란광 강도의 메디안값의 시간 경과 변화를 나타내고, 도 4의 (b)는, 환산 후의 PSL 표준 입자 사이즈의 시간 경과 변화를 나타내고 있다.
(실험예 2)
실험예 1에서 이용한 웨이퍼의 특정위치로부터 검출되는 헤이즈값의 시간 경과 변화를 측정하였다. 여기서, 실험예 2에 있어서는, 표준 입자로부터의 산란광을 의사적으로 헤이즈로부터의 산란광으로 파악하여, 헤이즈의 측정을 행하였다. 측정은, 실험예 1과 동일한 파티클 카운터 장치를 이용하여 행하였다. 결과를 도 4의 (c)에 나타낸다.
도 4의 (a)로부터 알 수 있는 바와 같이, 하나의 사이즈의 PSL 표준 입자로부터 발생하는 산란광 강도의 메디안값은 시간이 경과함에 따라 낮아진다. 도 4의 (c)로부터 알 수 있는 바와 같이, 동시에 헤이즈값도 낮아진다. 그러나, 환산 후의 PSL 표준 입자 사이즈에 대해서는, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 산란광 강도가 낮아져도, 그 변화가 어느 일정값을 초과한 경우에, 환산 후의 PSL 표준 입자 사이즈가 바뀌지 않도록 환산값을 변경하기 때문에, 환산 후의 PSL 표준 입자 사이즈의 시간 경과 변화는 비교적 적어져 있다.
이 경우, 산란광 강도의 메디안값이 바뀌는 것은, 파티클 카운터 장치의 시간 경과 변화에 따른다. 장치의 시간 경과 변화로는, 예를 들어, 레이저광의 출력의 저하, 검출기의 감도의 저하 등을 들 수 있다.
파티클 사이즈는, 산란광 강도와 표준 입자 사이즈로 캘리브레이션함으로써, 장치의 상황이 바뀌어도, 동일한 사이즈의 파티클을 동일한 사이즈로 하여 출력을 할 수 있다. 한편, 실험예 1, 2의 결과에 따르면, 기지 사이즈의 표준 입자로부터 발생하는 산란광 강도의 메디안값의 시간 경과 변화를 모니터링함으로써, 간접적으로 헤이즈값의 시간 경과 변화의 모니터링을 행할 수 있는 것이 확인되었다.
동일하게 하여, 기지 사이즈의 표준 입자로부터 발생하는 산란광 강도의 메디안값의 파티클 카운터 장치간의 변화를 구함으로써, 간접적으로 헤이즈값의 파티클 카운터 장치간의 변화를 구할 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
산란광을 이용한 파티클 카운터 장치에 있어서, 입경 0.12μm의 PSL 표준 입자를 도포한 웨이퍼(표준 샘플)로부터 발생하는 산란광 강도의 메디안값의 시간 경과 변화의 모니터링을 행하고, 산란광 강도의 메디안값이 0.90배가 되었다. 이때, 헤이즈값의 환산율을 1.11배 함으로써, 파티클 카운터 장치의 시간 경과 변화를 상쇄한 헤이즈값을 구할 수 있었다.
(실시예 2)
2대의 산란광을 이용한 파티클 카운터 장치(이하, 「장치 A」, 「장치 B」라고 칭함)의 각각에 있어서, 입경 0.12μm의 PSL 표준 입자를 도포한 웨이퍼(표준 샘플)로부터 발생하는 산란광 강도의 메디안값을 구하였다. 장치 B에서의 산란광 강도의 메디안값은, 장치 A의 산란광 강도의 메디안값의 1.20배가 되었다. 이때, 장치 B로 측정한 헤이즈값의 보정값을 0.83배로 함으로써, 파티클 카운터 장치간의 변동을 상쇄한 헤이즈값을 구할 수 있었다.
한편, 본 발명은, 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용 효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (3)

  1. 산란광을 이용한 파티클 카운터 장치에 의해 기판 표면의 헤이즈를 평가하는 방법으로서,
    상기 기판 표면에 입사한 광의 산란광 강도로부터 상기 기판 표면의 헤이즈값을 구할 때에, 표준 샘플을 이용하여 헤이즈값의 캘리브레이션을 행하고, 상기 표준 샘플로서 표준 입자를 도포한 샘플을 이용하고,
    상기 표준 샘플의 표면에 입사한 광의 산란광 강도의 시간 경과 변화를 모니터링하고, 상기 표준 샘플의 산란광 강도의 변화율에 기초하여, 헤이즈값의 환산율을 변경함으로써, 헤이즈값을 구하는 것을 특징으로 하는, 헤이즈의 평가 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    복수의 상기 파티클 카운터 장치로 상기 표준 샘플의 산란광 강도를 측정하고, 측정된 상기 표준 샘플의 산란광 강도의 값에 기초하여, 헤이즈값의 보정 계수를 결정함으로써, 복수의 상기 파티클 카운터 장치간의 헤이즈값의 캘리브레이션을 행하는 것을 특징으로 하는, 헤이즈의 평가 방법.
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