半導体CMP加工における薄膜表面のナノインプロセス計測に関する研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12450060
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 三好 隆志 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00002048)
• 研究分担者: 高橋 哲 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30283724) ; 高谷 裕浩 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70243178)
• キーワード: 表面欠陥 / ナノインプロセス計測 / レーザ応用計測 / CMP加工 / 薄膜表面 / シリコンウエハ / 光散乱 / 半導体

研究概要

CMP加工によって発生するSiO_2薄膜表面の微小欠陥をインプロセス計測することを目的として、微弱な欠陥からの散乱光を3次元的に広範囲にわたって自動計測することができる光散乱自動解析装置を試作し欠陥検出実験を行った結果、以下のような研究成果を得ることができた。
(1)FIB(集束イオンビーム)加工によってSiO2薄膜表面に製作した深さ30nm〜120nm幅250nm〜600nmの徴小スクラチッチ陥を入射角55.6度のブリュースタ角で全方位測定した結果、上方および後方にも強い散乱光が観測され、その強度はP偏光よりS偏光のほうが高いことが分かった。
(2)しかし、P偏光では、欠陥深さの影響が支配的であり、深さ30nm程度の佐賀あっても、敏感に応答することが確認された。すなわち、スクラッチ欠陥の高精度な深さ計測に適用できることが分かった。
(3)欠陥の幅については散乱光の強度変化は、単純に幅の大きさに比例していないことが分かった。しかし、幅と深さの比であるアスペクト比が3程度以上であれば、幅が大きくなるにしたがい散乱光強度が減少する傾向が見られた。
(4)付着異物の場合、S偏光においてサイズ1OOnmの差に敏感に応答することが確認された。特に前方散乱光におけるサイズに対する差が大きく、100nmと200nm粒径では強度比が5.5倍であった。この結果から付着異物の検出はS偏光で前方散乱光が有利である。
(5)スクラッチと付着異物の比較において、付着異物は前方(55°)、スクラッチは垂直方向(0°)に強い散乱光が検出され、ピークを持つ散乱角の違いから両者を容易に識別できることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] Taeho Ha, T.Miyoshi, Y.Takaya, S.Takahashi: "Analysis of Defects on SiO2 Filmed Wafer -Evaluation of CMP Defect Detection Schemes Using Computer Simulation BEM-"Proc.of 10th ICPE. Yokohama. 684-688 (2001)
• [文献書誌] Taeho Ha, T.Miyoshi, Y.Takaya, S.Takahashi: "Development of Automatic Light Scattering Measurement System for Si Wafer Microdefects"Proc.of 4th Int.Symp.on ABTEC. Seoul. 383-386 (2001)
• [文献書誌] Taeho Ha, 三好隆志, 高谷裕浩, 高橋哲, 新田大輔: "光散乱によるCMP加工表面薄膜欠陥計測に関する研究(第1報)-光散乱解析装置の試作と基本特性-"2001年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 東京都立大. 556 (2001)
• [文献書誌] 新田大輔, Taeho Ha, 三好隆志, 高谷裕浩, 高橋哲: "Siウエハ酸化膜欠陥検出における光散乱偏光特性"2001年度砥粒加工学会学術講演会講演論文集. 金沢工大. 263-264 (2001)
• [文献書誌] Taeho Ha, 三好隆志, 高谷裕浩, 高橋哲, 新田大輔: "光敵乱によるCMP加工表面薄膜欠陥計測に関する研究(第2報)-表面マイクロスクラッチの散乱特性-"2002年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 東工大(発表予定). (2002)
• [文献書誌] 新田大輔, 三好隆志, 高谷裕浩, 高橋哲, Taeho Ha: "光敵乱によるCMP加工表面薄膜欠陥計測に関する研究(第3報)-付着異物の散乱特性-"2002年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 東工大(発表予定). (2002)