特許 6299668 ヘイズの評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6299668

(24)【登録日】2018年3月9日

(45)【発行日】2018年3月28日

(54)【発明の名称】ヘイズの評価方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20180319BHJP

   G01N 21/00 20060101ALI20180319BHJP

   G01N 21/47 20060101ALI20180319BHJP

   G01N 21/956 20060101ALI20180319BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/66 J

   G01N21/00 B

   G01N21/47 B

   G01N21/956 A

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2015-98286(P2015-98286)

(22)【出願日】2015年5月13日

(65)【公開番号】特開2016-213411(P2016-213411A)

(43)【公開日】2016年12月15日

【審査請求日】2017年4月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000190149

【氏名又は名称】信越半導体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102532

【弁理士】

【氏名又は名称】好宮 幹夫

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 久之

【審査官】 鈴木 和樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１１４１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１０９２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５１９８８６９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 Frank Holsteyns、外４名，Monitoring and Qualification Using Comprehensive Surface Haze Information，Semiconductor Manufacturing, 2003 IEEE International Symposium on [オンライン]，IEEE，２００３年１０月 ２日，ｐ．３７８−３８１，[検索日 2016.05.12], [検索源 IEEE Xplore]

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｇ０１Ｎ ２１／００

Ｇ０１Ｎ ２１／４７

Ｇ０１Ｎ ２１／９５６

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

散乱光を用いたパーティクルカウンター装置により基板表面のヘイズを評価する方法であって、
前記基板表面に入射した光の散乱光強度から前記基板表面のヘイズ値を求める際に、標準サンプルを用いてヘイズ値のキャリブレーションを行い、前記標準サンプルとして標準粒子を塗布したサンプルを用い、
前記標準サンプルの表面に入射した光の散乱光強度の経時変化をモニタリングし、前記標準サンプルの散乱光強度の変化率に基づいて、ヘイズ値の換算率を変更することにより、ヘイズ値を求めることを特徴とするヘイズの評価方法。

【請求項2】

複数の前記パーティクルカウンター装置で前記標準サンプルの散乱光強度を測定し、測定された前記標準サンプルの散乱光強度の値に基づいて、ヘイズ値の補正係数を決めることにより、複数の前記パーティクルカウンター装置間のヘイズ値のキャリブレーションを行うことを特徴とする請求項１に記載のヘイズの評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヘイズの評価方法に関する。

【背景技術】

【0002】

パーティクルカウンター装置において、パーティクル測定はもちろんだが、ヘイズの測定も行うことができる。ここで、パーティクルカウンター装置とは、入射した光がウエハに当たり、そこにパーティクルがある場合に強い散乱光が発生することで、パーティクルの個数や位置を調べる装置である。
ヘイズ（表面の凹凸）がシリコンウエハ表面に存在する場合にも、ウエハに光を当てることにより弱い散乱光が発生するので、上記のパーティクルカウンター装置を用いて、ヘイズの測定も行うことができる。

【0003】

ヘイズは重要な品質項目であり、これをパーティクルカウンター装置によりヘイズ値として管理している。ヘイズ値が大きいということは表面のラフネスが大きいということであり、ヘイズ値が低いと表面のラフネスが小さいということを意味している。

【0004】

パーティクルカウンター装置は、通常、測定精度を上げるために、標準粒子（ポリスチレンやＳｉＯ_２で作られている）を塗布した標準ウエハ（標準サンプル）で、粒子サイズのキャリブレーションを行っている。
装置ごとに、レーザー強度や、フォトマル（光電子増倍管）の感度が若干異なるため、本来ならば入射光に対して、ある一定のサイズのパーティクルから散乱する光強度は同じであるはずだが、検出器感度などを完全に一緒にするのは難しく、実際にはある一定サイズの標準粒子をウエハに乗せ、このウエハから発生する散乱光強度（装置によって異なる）をその装置固有の値として、一定サイズのパーティクルに対する散乱光強度として扱うことで装置間差を埋めている。

【0005】

ヘイズ値に関しても同様に標準ウエハ（標準サンプル）でキャリブレーションを行うべきであるが、ヘイズ用の標準ウエハに要求されるものは、以下の通りである。
１）粗さの面内分布がなく一定であり、かつ、どの方位から見ても一定であること（原子ステップなどは、ある方向からは段差があるが、別の方向からでは段差がないので不可）。
２）測定途中で汚れないこと（汚れるとヘイズ値が変わる）。
３）保管中に汚れたり、曇らないこと（曇るとヘイズ値が変わる）。

【0006】

特許文献１には、どの方向から見ても粗さ一定という観点から、シリコンウエハ表面に円柱状の凹凸を作ることでヘイズ用の標準ウエハを、形成することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第３９１９８５４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、ヘイズ用の標準サンプルに求められる品質は、上記に述べたように、非常に難しく、特に経時変化を捉えるならば、保管方法まで考えなくてはならない。
従って、長期間にわたるヘイズ用の標準サンプルを形成することは難しく、特許文献１に開示されたヘイズ用の標準サンプルであっても経時変化という点では問題があった。

【0009】

また、ヘイズを管理する要求が強まっている昨今、ヘイズ用の標準サンプルを作り、装置間差を求め、また、経時変化を管理することが求められている。

【0010】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ヘイズ用の標準サンプルを用いてパーティクルカウンター装置のヘイズ値のキャリブレーションを行い、ヘイズの測定精度を向上させることができるヘイズの評価方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するために、本発明は、散乱光を用いたパーティクルカウンター装置により基板表面のヘイズを評価する方法であって、前記基板表面に入射した光の散乱光強度から前記基板表面のヘイズ値を求める際に、標準サンプルを用いてヘイズ値のキャリブレーションを行い、前記標準サンプルとして標準粒子を塗布したサンプルを用いることを特徴とするヘイズの評価方法を提供する。

【0012】

このように、基板表面に入射した光の散乱光強度から基板表面のヘイズ値を求める際に、標準サンプルを用いてヘイズ値のキャリブレーションを行い、標準サンプルとして標準粒子を塗布したサンプルを用いることでヘイズの測定精度を向上させることができる。

【0013】

このとき、前記標準サンプルの表面に入射した光の散乱光強度の経時変化をモニタリングし、前記標準サンプルの散乱光強度の変化率に基づいて、ヘイズ値の換算率を変更することにより、ヘイズ値を求めることが好ましい。
このようにしてヘイズ値を求めれば、効果的にヘイズの測定精度を向上させることができる。

【0014】

このとき、複数の前記パーティクルカウンター装置で前記標準サンプルの散乱光強度を測定し、測定された前記標準サンプルの散乱光強度の値に基づいて、ヘイズ値の補正係数を決めることにより、複数の前記パーティクルカウンター装置間のヘイズ値のキャリブレーションを行うことが好ましい。
このようにして複数のパーティクルカウンター装置間のヘイズ値のキャリブレーションを行えば、複数のパーティクルカウンター装置を用いた際のヘイズの測定精度を向上させることができる。

【発明の効果】

【0015】

以上のように、本発明によれば、基板表面に入射した光の散乱光強度から前記基板表面のヘイズ値を求める際に、標準サンプルを用いてヘイズ値のキャリブレーションを行い、標準サンプルとして標準粒子を塗布したサンプルを用いることで、ヘイズの測定精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明のヘイズの評価方法のフローを示す図である。

【図2】標準粒子の塗布例、及び、このように標準粒子を塗布したウエハの測定結果を示す図である。

【図3】ヘイズの測定例を示す図である。

【図4】散乱光強度のメジアン値、換算後のＰＳＬサイズ、及びヘイズ値の経時変化を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

前述したように、ヘイズ用の標準サンプルに求められる品質は非常に難しく、特に経時変化を捉えるならば、保管方法まで考えなくてはならないため、長期間にわたって使用できるヘイズ用の標準サンプルを形成することは難しく、特許文献１に開示されたようなヘイズ用の標準サンプルであっても経時変化という点では問題があった。

【0018】

そこで、本発明者は、ヘイズ用の標準サンプルを用いてパーティクルカウンター装置のヘイズ値のキャリブレーションを行い、ヘイズの測定精度を向上させることができるヘイズの評価方法について鋭意検討した。その結果、ヘイズ測定の本質は、入射光に対しどれくらいの散乱光を装置が捕らえるかということであり、一定の散乱光が発生するのであれば、発生原因が基板表面の粗さである必要はなく、つまり、入射光に対し一定の散乱光を返す標準粒子が塗布された標準サンプルが、パーティクルのキャリブレーションだけでなく、ヘイズのキャリブレーションにも適用可能であることを本発明者は見出した。
さらに、上記の知見に基づいて、基板表面に入射した光の散乱光強度から基板表面のヘイズ値を求める際に、標準サンプルを用いてヘイズ値のキャリブレーションを行い、標準サンプルとして標準粒子を塗布したサンプルを用いることでヘイズの測定精度を向上させることができることを見出し、本発明をなすに至った。

【0019】

以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0020】

まず、図１を参照しながら、本発明のヘイズの評価方法について説明する。

【0021】

まず、標準粒子を塗布した標準サンプルを準備する（図１のＳ１１参照）。
具体的には、所定のサイズ（粒径）のポリスチレン（ＰＳＬ）やＳｉＯ_２等で作られている標準粒子を塗布した標準サンプルを準備する。

【0022】

次に、散乱光を用いたパーティクルカウンター装置について、上記の標準サンプルを用いてヘイズ値のキャリブレーションを行う（図１のＳ１２参照）。
具体的には、Ｓ１１で準備した標準サンプルをパーティクルカウンター装置で測定し、実散乱光強度のメジアン値（中央値）を求める。このとき、測定値は、パーティクルサイズでキャリブレーションされた値ではなく、散乱光強度の実測値である必要がある。
測定された実散乱光強度のメジアン値を、標準サンプルの実散乱光強度のメジアン値（以下、「標準値」と称する）と比較して、標準値からのずれに基づいて、ヘイズ値のキャリブレーションを行う。

【0023】

この場合、標準サンプルが汚れた場合、散乱光強度の平均値は変わるが、一定サイズ粒子のついたサンプルからのメジアン値は変わらない。このことにより、標準サンプルの汚れに起因する変動を低減することができる。
同様に標準サンプルが多少曇っている場合でも、標準粒子の付着していない場所からの実散乱光強度は影響を受けるものの、標準粒子からの実散乱光強度は殆ど影響を受けない。それは、標準粒子からの散乱光は、曇りに対する散乱光に比べ十分に大きいためである。

【0024】

次に、ヘイズ評価用の基板を準備する（図１のＳ１３参照）。
具体的には、ヘイズ管理している製造工程におけるウエハを準備する。

【0025】

次に、パーティクルカウンター装置を用いて、基板表面に入射した光の散乱強度から基板表面のヘイズ値を求める（図１のＳ１４参照）。
具体的には、Ｓ１２でヘイズ値のキャリブレーションを行ったパーティクルカウンター装置を用いて、Ｓ１３で準備したウエハ表面に入射した光の散乱強度から基板表面のヘイズ値を求める。
ここで、図３にヘイズの測定例を示す。図３（ａ）はヘイズマップを示しており、ヘイズのウエハ内の面内分布を示している。図３（ａ）において、色の薄い領域はヘイズ値が大きい（表面の凹凸が大きい）領域であり、色の濃い領域はヘイズ値が小さい（表面の凹凸が小さい）部分である。図３（ｂ）は、ヘイズ値分布を示しており、横軸はヘイズ値であり、縦軸はカウント数である。なお、図３（ｂ）において、矢印で示した箇所が、散乱光強度のメジアン値に相当している。

【0026】

図２（ａ）に標準粒子の塗布例を示す。図２（ａ）において、８種類のサイズの異なる標準粒子がシリコンウエハ上に塗布されている。図２（ｂ）に図２（ａ）で示したウエハのパーティクルカウンター装置による測定結果を示す。図２（ｂ）において、横軸は散乱光強度（１標準粒子から発生する散乱光強度）であり、粒子サイズに換算することができ、縦軸はカウント数（散乱光が発生した回数）であり、粒子の個数である。図２（ｂ）の測定結果から粒子サイズ別に８本のピークがあることがわかる。
図２（ａ）に示すウエハを標準サンプルとして用いれば、８種類の散乱光強度について、同時にキャリブレーションを行うことができ、効率よく、高精度のキャリブレーションを行うことができる。

【0027】

上記のように、基板表面に入射した光の散乱光強度から基板表面のヘイズ値を求める際に、標準サンプルを用いてヘイズ値のキャリブレーションを行い、標準サンプルとして標準粒子を塗布したサンプルを用いることでヘイズの測定精度を向上させることができる。

【0028】

ここで、標準サンプルの表面に入射した光の散乱光強度の経時変化をモニタリングし、標準サンプルの散乱光強度の変化率に基づいて、ヘイズ値の換算率を変更することにより、ヘイズ値を求めることが好ましい。
このようにしてヘイズ値を求めれば、効果的にヘイズの測定精度を向上させることができる。

【0029】

ここで、複数のパーティクルカウンター装置で標準サンプルの散乱光強度を測定し、測定された標準サンプルの散乱光強度の値に基づいて、ヘイズ値の補正係数を決めることにより、複数の前記パーティクルカウンター装置間のヘイズ値のキャリブレーションを行うことが好ましい。
このようにして複数のパーティクルカウンター装置間のヘイズ値のキャリブレーションを行えば、複数のパーティクルカウンター装置を用いた際のヘイズの測定精度を向上させることができる。

【0030】

以下、実験例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0031】

（実験例１）
ＰＳＬ（ポリスチレン・ラテックス）標準粒子（粒径０．１２μｍ）を塗布したウエハから検出される散乱光強度のメジアン値、換算後のＰＳＬ標準粒子サイズの経時変化を測定した。測定は、いずれも同じパーティクルカウンター装置を用いて行った。結果を図４（ａ）、（ｂ）に示す。ここで、図４（ａ）は散乱光強度のメジアン値の経時変化を示し、図４（ｂ）は、換算後のＰＳＬ標準粒子サイズの経時変化を示している。

【0032】

（実験例２）
実験例１で用いたウエハの特定位置から検出されるヘイズ値の経時変化を測定した。ここで、実験例２においては、標準粒子からの散乱光を疑似的にヘイズからの散乱光と捉えて、ヘイズの測定を行った。測定は、実験例１と同じパーティクルカウンター装置を用いて行った。結果を図４（ｃ）に示す。

【0033】

図４（ａ）からわかるように、ひとつのサイズのＰＳＬ標準粒子から発生する散乱光強度のメジアン値は時間が経つにつれて下がってくる。図４（ｃ）からわかるように、同時にヘイズ値も下がってくる。しかしながら、換算後のＰＳＬ標準粒子サイズについては、図４（ｂ）に示すように、散乱光強度が下がってきても、その変化がある一定値を超えた場合に、換算後のＰＳＬ標準粒子サイズが変わらないように換算値を変更するため、換算後のＰＳＬ標準粒子サイズの経時変化は比較的少なくなっている。

【0034】

この場合、散乱光強度のメジアン値が変わるのは、パーティクルカウンター装置の経時変化による。装置の経時変化としては、例えば、レーザー光の出力の低下、検出器の感度の低下、等が挙げられる。
パーティクルサイズは、散乱光強度と標準粒子サイズでキャリブレーションすることで、装置の状況が変わっても、同じサイズのパーティクルを同じサイズとして出力ができる。一方、実験例１、２の結果によれば、既知サイズの標準粒子から発生する散乱光強度のメジアン値の経時変化をモニタリングすることで、間接的にヘイズ値の経時変化のモニタリングを行うことができることが確認できた。

【0035】

同様にして、既知サイズの標準粒子から発生する散乱光強度のメジアン値のパーティクルカウンター装置間の変化を求めることで、間接的にヘイズ値のパーティクルカウンター装置間の変化を求めることができる。

【実施例】

【0036】

以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0037】

（実施例１）
散乱光を用いたパーティクルカウンター装置において、粒径０．１２μｍのＰＳＬ標準粒子を塗布したウエハ（標準サンプル）から発生する散乱光強度のメジアン値の経時変化のモニタリングを行い、散乱光強度のメジアン値が０．９０倍になった。この時、ヘイズ値の換算率を１．１１倍することで、パーティクルカウンター装置の経時変化を相殺したヘイズ値を求めることができた。

【0038】

（実施例２）
２台の散乱光を用いたパーティクルカウンター装置（以下、「装置Ａ」、「装置Ｂ」と称する）のそれぞれにおいて、粒径０．１２μｍのＰＳＬ標準粒子を塗布したウエハ（標準サンプル）から発生する散乱光強度のメジアン値を求めた。装置Ｂでの散乱光強度のメジアン値は、装置Ａの散乱光強度のメジアン値の１．２０倍となった。この時、装置Ｂで測定したヘイズ値の補正値を０．８３倍とすることで、パーティクルカウンター装置間の変動を相殺したヘイズ値を求めることができた。

【0039】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】