暗視野輪帯光学系を用いたSiウエハ加工表面欠陥計測に関する研究

• Project/Area Number: 13750099
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 機械工作・生産工学
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 高橋 哲 大阪大学, 大学院・工学研究科, 講師 (30283724)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2002: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2001: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: Siウエハ / 欠陥検査 / 表面欠陥 / 付着異物 / 暗視野輪帯光学系 / 光散乱パターン / レーザ応用計測 / インプロセス計測

Research Abstract

本年度は,前年度で設計した暗視野輪帯光学系を組み込んだ基礎実験光学系を構築し,様々な微小欠陥に対する基礎データを取得,さらには従来手法では検出が困難な多層配線構造を持つ薄膜表面の欠陥検出実験を試み,以下のような研究成果が得られた.
(1)暗視野輪帯光学系を用いた基礎実験光学系の構築
光源として,可視域短波長発振レーザの一つであるArイオンレーザ(スペクトラフィジクス(株)製spinnaker)の488nmの発振線を用い,冷却式高感度デジタルCCD(Roper Scientific(株)製CoolSNAP fX),フーリエ変換像伝搬用リレーレンズ,ならびに前年度に試作した全方向輪帯集光スポット照射系を組み込んだ基礎実験装置を構築した.以上の構成により,広角度(マイナス2μmのデフォーカスセッティングにおいて約130度幅内の散乱光分布を取得可能)にわたる散乱光分布を一括して三次元データとして取り込むことが可能であることを確認した.
(2)Siウエハ加工表面欠陥計測基礎実験およびAFM(原子間力顕微鏡)による検証
上述の実験装置を用いて,提案手法の有効性について実験的に検討を行った.まず,FIB加工によりベアウエハ上に擬似的に作製した溝状欠陥に対する散乱光検出実験により,本実験装置の欠陥検出基本特性を調査した.そして,多層配線構造を持つ薄膜表面の欠陥検出実験を試み,検出欠陥のAFMによる同定を行った.その結果,本手法により,従来手法では検出が困難だったSiO_2薄膜上の深さ10nmという超微小スクラッチの検出が可能であることが確認された.

Research Products

• [Publications] 阿部崇広, 三好隆志, 高谷裕浩, 高橋哲: "暗視野輪帯光学系を用いたSiウエハ加工表面欠陥計測に関する研究(第4報)-凹凸欠陥識別法の提案-"2002年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 723-723 (2002)
• [Publications] T.Ha, T.Miyoshi, Y.Takaya, S.Takahashi: "Evaluation of Microdefects on SiO_2 Filmed Wafer Surface form the Scattering Light"Proceedings of the 3rd International Conference and 4th General Meeting of the european society for precision engineering and nanotechnology. 745-748 (2002)
• [Publications] S.Takahashi, T.Miyoshi, Y.Takaya, T.Abe: "New Optical Measurement Technique for Silicon Wafer Surface Defects using Annular Illumination with Crossed Nicols"Proceedings of ASPE 2002 Annual Meeting. 41-46 (2002)
• [Publications] 吉崎大輔, 三好隆志, 高谷裕浩, 高橋哲: "暗視野輪帯光学系を用いたSiウエハ加工表面欠陥計測に関する研究(第2報)-高感度検出法の検討-"2001年精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 東京. 555-555 (2001)
• [Publications] 阿部崇広, 三好隆志, 高谷裕浩, 高橋哲: "暗視野輪帯光学系を用いたSiウエハ加工表面欠陥計測に関する研究(第3報)-暗視野検出部の改善-"2001年精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 大阪. 631-631 (2001)
• [Publications] 高橋哲, 三好隆志, 高谷裕浩: "レーザ全方位入射によるSiウエハ加工表面欠陥検出"2001年精密工学会北海道大会学術講演会講演論文集. 北海道. 47-48 (2001)
• [Publications] Takashi Miyoshi, Satoru Takahashi, Yasuhiro Takaya, Shoichi Shimada: "High sensitivity optical detection of oriented microdefects on silicon wafer surfaces using annular illumination"2001 CIRP GENERAL ASSEMBLY, CIRP ANNALS. 50/1. 389-392 (2001)
• [Publications] Satoru Takahashi, Takashi Miyoshi, Yasuhiro Takaya: "New optical measurement technique for Si wafer surface defects using darkfield optical system with annular laser beam"Proceedings of 5th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments. Cairo. 13-19 (2001)