(57)【要約】【課題】ＳＯＩウェーハの膜厚の変動に起因する欠陥をＳＯＩウェーハ表面異物に影響されることなく、感度良く、低コストで検査することができるＳＯＩウェーハ検査方法を提供することを目的とする。【解決手段】検査対象のＳＯＩウェーハと、検査対象のＳＯＩウェーハよりＳＯＩ層の膜厚が所定厚ｔ［ｎｍ］だけ薄い、又は厚い膜厚のＳＯＩウェーハの可視光以上の波長領域の光に対する反射率の波長依存性を示すプロファイルＰ１、Ｐ２を算出し、両者の差のプロファイルＰ３、又は変化率のプロファイルＰ４を算出し、該算出したプロファイルＰ３又はＰ４内の最大ピーク波長λＭに基づいて選択した波長λ又は波長帯の光を検査対象のＳＯＩウェーハの表面に照射し、該ＳＯＩウェーハからの反射光を検出し、その検出した反射光の反射強度が増加してピークとなる箇所をＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥として検知することを特徴とするＳＯＩウェーハの検査方法。【選択図】  図１
2010263034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光波長以上の波長帯の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いて、埋め込み絶縁層上にＳＯＩ層が形成されたＳＯＩウェーハの表面に前記光源から光を照射し、前記ＳＯＩウェーハからの反射光を検出して前記ＳＯＩウェーハ表面の前記ＳＯＩ層膜厚の増加及び減少による変動に起因する欠陥を検知するＳＯＩウェーハの検査方法において、少なくとも、
前記検査対象のＳＯＩウェーハの可視光以上の波長領域の光に対する反射率の波長依存性を示すプロファイルＰ１を算出する工程と、
前記検査対象のＳＯＩウェーハより前記ＳＯＩ層の膜厚が所定厚ｔ［ｎｍ］だけ薄い、又は厚い膜厚のＳＯＩウェーハの可視光以上の波長領域の光に対する反射率の波長依存性を示すプロファイルＰ２を算出する工程と、
前記算出した両方のプロファイルＰ１、Ｐ２の差のプロファイルＰ３（＝Ｐ２−Ｐ１）、又はプロファイルＰ１、Ｐ２の変化率のプロファイルＰ４（＝Ｐ２−Ｐ１／Ｐ１）を算出し、該算出したプロファイルＰ３又はＰ４内の最大ピーク波長λＭの近傍の波長λ又は波長帯を選択する工程と、
前記選択した波長λ又は波長帯の光を前記検査対象のＳＯＩウェーハの表面に照射し、該ＳＯＩウェーハからの反射光を検出する工程と、
前記検出した反射光の反射強度が増加してピークとなる箇所を前記ＳＯＩウェーハ表面の前記ＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥として検知する工程とを有することを特徴とするＳＯＩウェーハの検査方法。
【請求項２】
前記ＳＯＩ層膜厚の減少による変動に起因する欠陥を検知する場合、前記プロファイルＰ２を算出する工程において、前記ＳＯＩ層の膜厚がｔだけ薄い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出し、
前記ＳＯＩ層膜厚の増加による変動に起因する欠陥を検知する場合、前記プロファイルＰ２を算出する工程において、前記ＳＯＩ層の膜厚がｔだけ厚い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出することを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩウェーハの検査方法。
【請求項３】
前記プロファイルＰ３又はＰ４に閾値を設定し、該閾値以上の欠陥を選択的に検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＳＯＩウェーハの検査方法。
【請求項４】
前記所定厚ｔを前記ＳＯＩウェーハの膜厚均一性に応じて設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＳＯＩウェーハの検査方法。
【請求項５】
前記所定厚ｔを５〜２０ｎｍの範囲で設定することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のＳＯＩウェーハの検査方法。
【請求項６】
前記プロファイルＰ２を算出する工程において、前記ＳＯＩ層の膜厚が前記所定厚ｔだけ薄い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出した場合、前記選択する波長λ又は波長帯を、λＭ−２０［ｎｍ］以上、λＭ＋１００［ｎｍ］以下の範囲内から選択し、
前記プロファイルＰ２を算出する工程において、前記ＳＯＩ層の膜厚が前記所定厚ｔだけ厚い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出した場合、前記選択する波長λ又は波長帯を、λＭ−１００［ｎｍ］以上、λＭ＋２０［ｎｍ］以下の範囲内から選択することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のＳＯＩウェーハの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＳＯＩウェーハのような多層膜構造を有する半導体基板の検査あるいはその基板を用いたデバイス工程の検査技術に関り、特に光を用いて行う検査において反射光を検出することで種々の表面欠陥及びパターン欠陥の検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
多層膜構造を有する半導体基板の製造工程、及びその基板を用いるデバイス工程において、デバイスの歩留まりに影響する表面及び表面近傍の種々欠陥を検出することは、工程管理、歩留まり向上を行う上で重要である。また近年、多層膜構造を持つ半導体基板としてＳＯＩウェーハがデバイス作製に用いられるようになり、工程が複雑になり、微細化が進むに従って、検出力あるいはスループットの点から光学的検査の重要性が増してきている。
【０００３】
このような表面及び表面近傍付近の検査対象となる欠陥等として、結晶欠陥、異物、スクラッチ、パターン欠陥、堆積されたパターンの異常などがあり、これらを検出するため散乱光を用いた暗視野検査方法、又は顕微鏡を利用した明視野検査方法が利用されている。
例えば、半導体基板にレーザ光を照射したときの散乱光を検出して半導体基板を検査する方法（特許文献１参照）、同一入射角度で２種以上の波長のレーザーを切り替えもしくは混合の形で被検査物に入射して表面を検査する方法（特許文献２参照）などが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１２８７１号公報
【特許文献２】特開２００４−１３２７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したような欠陥の具体的なものとして、ＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥（膜厚変動を伴う欠陥）があり、ＳＯＩ上に作り込むデバイス特性に影響を与えている。そのため、ＳＯＩウェーハ製造プロセスあるいは製品ＳＯＩウェーハ検査でＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥を感度良く検査することが重要とされている。
このようなＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥には、ＳＯＩ層膜厚の減少による窪みのような形状のものがあり、その深さとしては、埋め込み絶縁層（ＢＯＸ層）まで達する深さではなく、およそ１０ｎｍから絶縁層に達しないまでの深さである。また、その大きさは、レーザ散乱法で使われる波長より大きい広がりをもっている。
【０００６】
この欠陥の広がりとして１０μｍ程度のものが典型的に観察されるが、光学的検査装置の顕微鏡の倍率を調整すれば、１〜２μｍ程度から、数１００μｍ程度までのものが観察可能である。また、形状に関しては円状、円の連なったもの、楕円、その他デバイス工程で長方形のような角のある形も検出される可能性がある。また、上記したようなＳＯＩ層膜厚の減少による窪み形状ではなく、ＳＯＩ層の膜厚の増加により層が厚くなったマウンドのような形状の欠陥も存在することがある。
【０００７】
このＳＯＩ層膜厚の増加及び減少による変動に起因する欠陥を従来の検査方法により感度良く検査するのは困難であった。例えば、上述したような従来のレーザ散乱式による方法は、パーティクル等の異物の検出には有効であるが、ＳＯＩ層の微小領域での膜厚の変動に起因する欠陥に対しては散乱強度が弱くて検出感度が十分ではなく、また、異物等と膜厚の変動に起因する欠陥とを分離して検出することも困難であった。
【０００８】
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、ＳＯＩウェーハのＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥をＳＯＩウェーハ表面の異物に影響されることなく、感度良く、低コストで検査することができるＳＯＩウェーハ検査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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明によれば、可視光波長以上の波長帯の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いて、埋め込み絶縁層上にＳＯＩ層が形成されたＳＯＩウェーハの表面に前記光源から光を照射し、前記ＳＯＩウェーハからの反射光を検出して前記ＳＯＩウェーハ表面の前記ＳＯＩ層膜厚の増加及び減少による変動に起因する欠陥を検知するＳＯＩウェーハの検査方法において、少なくとも、前記検査対象のＳＯＩウェーハの可視光以上の波長領域の光に対する反射率の波長依存性を示すプロファイルＰ１を算出する工程と、前記検査対象のＳＯＩウェーハより前記ＳＯＩ層の膜厚が所定厚ｔ［ｎｍ］だけ薄い、又は厚い膜厚のＳＯＩウェーハの可視光以上の波長領域の光に対する反射率の波長依存性を示すプロファイルＰ２を算出する工程と、前記算出した両方のプロファイルＰ１、Ｐ２の差のプロファイルＰ３（＝Ｐ２−Ｐ１）、又はプロファイルＰ１、Ｐ２の変化率のプロファイルＰ４（＝Ｐ２−Ｐ１／Ｐ１）を算出し、該算出したプロファイルＰ３又はＰ４内の最大ピーク波長λＭの近傍の波長λ又は波長帯を選択する工程と、前記選択した波長λ又は波長帯の光を前記検査対象のＳＯＩウェーハの表面に照射し、該ＳＯＩウェーハからの反射光を検出する工程と、前記検出した反射光の反射強度が増加してピークとなる箇所を前記ＳＯＩウェーハ表面の前記ＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥として検知する工程とを有することを特徴とするＳＯＩウェーハの検査方法が提供される。
【００１０】
このように、少なくとも、前記検査対象のＳＯＩウェーハの可視光以上の波長領域の光に対する反射率の波長依存性を示すプロファイルＰ１を算出する工程と、前記検査対象のＳＯＩウェーハより前記ＳＯＩ層の膜厚が所定厚ｔ［ｎｍ］だけ薄い、又は厚い膜厚のＳＯＩウェーハの可視光以上の波長領域の光に対する反射率の波長依存性を示すプロファイルＰ２を算出する工程と、前記算出した両方のプロファイルＰ１、Ｐ２の差のプロファイルＰ３（＝Ｐ２−Ｐ１）、又はプロファイルＰ１、Ｐ２の変化率のプロファイルＰ４（＝Ｐ２−Ｐ１／Ｐ１）を算出し、該算出したプロファイルＰ３又はＰ４内の最大ピーク波長λＭの近傍の波長λ又は波長帯を選択する工程と、前記選択した波長λ又は波長帯の光を前記検査対象のＳＯＩウェーハの表面に照射し、該ＳＯＩウェーハからの反射光を検出する工程と、前記検出した反射光の反射強度が増加してピークとなる箇所を前記ＳＯＩウェーハ表面の前記ＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥として検知する工程とを有するＳＯＩウェーハの検査方法であれば、ＳＯＩウェーハ表面のＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥を、ＳＯＩ層の表面に存在する異物によるノイズに影響されることなく高感度で、低コストで検知することができる。また、ＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥だけを選択的に検知することができる。
【００１１】
このとき、前記ＳＯＩ層膜厚の減少による変動に起因する欠陥を検知する場合、前記プロファイルＰ２を算出する工程において、前記ＳＯＩ層の膜厚がｔだけ薄い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出し、前記ＳＯＩ層膜厚の増加による変動に起因する欠陥を検知する場合、前記プロファイルＰ２を算出する工程において、前記ＳＯＩ層の膜厚がｔだけ厚い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出することができる。
【００１２】
このように、前記ＳＯＩ層膜厚の減少による変動に起因する欠陥を検知する場合、前記プロファイルＰ２を算出する工程において、前記ＳＯＩ層の膜厚がｔだけ薄い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出し、前記ＳＯＩ層膜厚の増加による変動に起因する欠陥を検知する場合、前記プロファイルＰ２を算出する工程において、前記ＳＯＩ層の膜厚がｔだけ厚い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出すれば、ＳＯＩ層膜厚の増加による変動に起因する欠陥と、減少による変動に起因する欠陥のそれぞれに適した波長又は波長帯を選択して検査することができ、それら欠陥をより確実に高感度で検知することができるとともに、増加及び減少による変動に起因する欠陥をそれぞれ分けて検知することができる。
【００１３】
またこのとき、前記プロファイルＰ３又はＰ４に閾値を設定し、該閾値以上の欠陥を選択的に検出することができる。
このように、前記プロファイルＰ３又はＰ４に閾値を設定し、該閾値以上の欠陥を検出するようにすれば、デバイス工程に影響するＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥だけを選択的に検知することができる。
【００１４】
またこのとき、前記所定厚ｔを前記ＳＯＩウェーハの膜厚均一性に応じて設定することが好ましい。
このように、前記所定厚ｔを前記ＳＯＩウェーハの膜厚均一性に応じて設定すれば、膜厚均一性に応じて適切な波長又は波長帯を選択して検査することができ、膜厚の不均一によるノイズが検査に影響するのを抑制して、ＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥をより確実に高感度で検知することができる。
【００１５】
またこのとき、前記所定厚ｔを５〜２０ｎｍの範囲で設定することができる。
このように、前記所定厚ｔを５〜２０ｎｍの範囲で設定すれば、膜厚均一性が±３ｎｍ以下のＳＯＩウェーハに対して適切な波長又は波長帯を選択して高感度で検査することができる。従って、本発明は、イオン注入剥離法で膜厚均一性が±３ｎｍ以下に作製されるＳＯＩウェーハに対して好適に用いられる方法である。
【００１６】
またこのとき、前記プロファイルＰ２を算出する工程において、前記ＳＯＩ層の膜厚が前記所定厚ｔだけ薄い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出した場合、前記選択する波長λ又は波長帯を、λＭ−２０［ｎｍ］以上、λＭ＋１００［ｎｍ］以下の範囲内から選択し、前記プロファイルＰ２を算出する工程において、前記ＳＯＩ層の膜厚が前記所定厚ｔだけ厚い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出した場合、前記選択する波長λ又は波長帯を、λＭ−１００［ｎｍ］以上、λＭ＋２０［ｎｍ］以下の範囲内から選択することができる。
【００１７】
このように、前記プロファイルＰ２を算出する工程において、前記ＳＯＩ層の膜厚が前記所定厚ｔだけ薄い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出した場合、前記選択する波長λ又は波長帯を、λＭ−２０［ｎｍ］以上、λＭ＋１００［ｎｍ］以下の範囲内から選択し、前記プロファイルＰ２を算出する工程において、前記ＳＯＩ層の膜厚が前記所定厚ｔだけ厚い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出した場合、前記選択する波長λ又は波長帯を、λＭ−１００［ｎｍ］以上、λＭ＋２０［ｎｍ］以下の範囲内から選択すれば、プロファイルＰ２に応じ、より確実に高感度な検査を行うことができる波長λ又は波長帯を選択できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、ＳＯＩウェーハ表面のＳＯＩ層膜厚の増加及び減少による変動に起因する欠陥を検知するＳＯＩウェーハの検査方法において、少なくとも、検査対象のＳＯＩウェーハの可視光以上の波長領域の光に対する反射率の波長依存性を示すプロファイルＰ１を算出する工程と、前記検査対象のＳＯＩウェーハよりＳＯＩ層の膜厚が所定厚ｔ［ｎｍ］だけ薄い、又は厚い膜厚のＳＯＩウェーハの可視光以上の波長領域の光に対する反射率の波長依存性を示すプロファイルＰ２を算出する工程と、前記算出した両方のプロファイルＰ１、Ｐ２の差のプロファイルＰ３（＝Ｐ２−Ｐ１）、又はプロファイルＰ１、Ｐ２の変化率のプロファイルＰ４（＝Ｐ２−Ｐ１／Ｐ１）を算出し、該算出したプロファイルＰ３又はＰ４内の最大ピーク波長λＭの近傍の波長λ又は波長帯を選択する工程と、前記選択した波長λ又は波長帯の光を前記検査対象のＳＯＩウェーハの表面に照射し、該ＳＯＩウェーハからの反射光を検出する工程と、前記検出した反射光の反射強度が増加してピークとなる箇所を前記ＳＯＩウェーハ表面の前記ＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥として検知する工程とを有するので、ＳＯＩウェーハ表面のＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥を、ＳＯＩ層の表面に存在する異物によるノイズに影響されることなく高感度で、低コストで検知することができる。また、ＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥だけを選択的に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のＳＯＩウェーハの検査方法の工程を示すフロー図である。
【図２】算出したプロファイルＰ１、Ｐ２の一例を示す図である。
【図３】算出したプロファイルＰ３の一例を示す図である。
【図４】本発明のＳＯＩウェーハの検査方法で使用することができる光学的検査装置を示す概略図である。
【図５】検出した反射光の反射強度の一例を示す図である。
【図６】検出した反射光の反射強度の別の一例を示す図である。
【図７】検出した反射光の反射強度から欠陥を検知する際に、反射強度に閾値を設定する一例を説明した図である。（Ａ）閾値をピークのない箇所の３倍以上とした場合。（Ｂ）閾値をピークのない箇所の２倍以上とした場合。
【図８】算出したプロファイルＰ１、Ｐ２の別の一例を示す図である。
【図９】算出したプロファイルＰ３の別の一例を示す図である。
【図１０】実施例及び比較例において、ＳＯＩウェーハの欠陥を検査した結果を示す図である。（Ａ）実施例の結果。（Ｂ）比較例の結果。
【図１１】算出したプロファイルＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の別の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
近年、多層膜構造を持つ半導体基板としてＳＯＩウェーハがデバイス作製に用いられるようになり、工程が複雑になり、微細化が進むに従って、検出力あるいはスループットの点から光学的検査の重要性が増してきている。
このような光学的検査の対象として、ＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥があり、ＳＯＩウェーハ製造プロセスあるいは製品ＳＯＩウェーハ検査でＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥を感度良く検査することが重要とされている。
【００２１】
このＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥を従来の検査方法により感度良く検査するのは困難であった。例えば、上述したような従来のレーザ散乱式による方法は、パーティクル等の異物の検出には有効であるが、ＳＯＩ層の微小領域での膜厚の変動に起因する欠陥に対しては散乱強度が弱くて検出感度が十分ではなく、また、異物等と膜厚の変動に起因する欠陥とを分離して検出することも困難であった。
【００２２】
そこで、本発明者はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、コストの安い可視光を用いた明視野検査方法において、ＳＯＩ層の膜厚変化に対して反射率の変化が増大する波長領域の検査光を用いて検査すれば、ＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥、あるいは膜厚異常領域を高感度で検知することが可能になることに想到した。
【００２３】
そして、検査対象のＳＯＩ層膜厚のＳＯＩウェーハと、そのＳＯＩウェーハのＳＯＩ層膜厚よりも所定厚だけ膜厚の異なるＳＯＩウェーハとのそれぞれの可視光に対する反射率の波長依存性を示すプロファイルの差分又は変化率を求め、この差分又は変化率の増大する最大ピークを示す波長の近傍の波長又は波長帯の光を用いて検査すれば、ＳＯＩ層膜厚の上記所定厚の変動に起因する反射光のコントラストの変化を強調することができ、ＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥を高感度で、低コストで検知することができることに想到し、本発明を完成させた。
【００２４】
本発明のＳＯＩウェーハの検査方法では、可視光波長以上の波長帯の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いて検査を行う。このように本発明のＳＯＩウェーハの検査方法ではコストの安い可視光を用いて検査を行うので、低コストな検査方法である。
また、本発明のＳＯＩウェーハの検査方法で検知する欠陥はＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥であり、このような欠陥には、欠陥部分がＳＯＩ層膜厚の減少による変動で層が薄くなった例えば窪みのような形状のものと、ＳＯＩ層膜厚の増加による変動で層が厚くなった例えばマウンドのような形状のものがある。
【００２５】
図１は本発明のＳＯＩウェーハの検査方法の工程を示すフロー図である。
本発明のＳＯＩウェーハの検査方法の検査対象物は、埋め込み絶縁層（ＢＯＸ層）上にＳＯＩ層が形成されたＳＯＩウェーハであり、ここではＳＯＩ層の厚さをＳ［ｎｍ］、埋め込み絶縁層（ＢＯＸ層）の厚さをＢ［ｎｍ］とする。
【００２６】
まず、このような検査対象となるＳＯＩウェーハの可視光以上の波長領域の光に対する反射率の波長依存性を示すプロファイルＰ１をシミュレーションにより算出する（図１のＡ参照）。
次に、検査対象のＳＯＩウェーハよりＳＯＩ層の膜厚が所定厚ｔ［ｎｍ］だけ薄い、又は厚い膜厚のＳＯＩウェーハの可視光以上の波長領域の光に対する反射率の波長依存性を示すプロファイルＰ２をシミュレーションにより算出する（図１のＢ参照）。
【００２７】
図２は、検査対象のＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の厚さＳが７２．５ｎｍ、埋め込み絶縁層の厚さＢが１４５ｎｍの場合のプロファイルＰ１と、その検査対象のＳＯＩウェーハよりＳＯＩ層が１０ｎｍ程度薄くなったＳＯＩウェーハを仮定し、すなわち所定厚ｔを１０ｎｍとしてＳＯＩ層の膜厚が６２．５ｎｍの場合のプロファイルＰ２の一例を示す図である。図２に示すように、ＳＯＩ層の厚さを変更することで反射率の波長依存性を示すプロファイルＰ１、Ｐ２が変化していることが分かる。
【００２８】
次に、シミュレーションにより算出した両方のプロファイルＰ１、Ｐ２の差のプロファイルＰ３（＝Ｐ２−Ｐ１）、又はプロファイルＰ１、Ｐ２の変化率のプロファイルＰ４（＝Ｐ２−Ｐ１／Ｐ１）を算出する。そして、その算出したプロファイルＰ３又はＰ４内の増大するピーク中の最大ピーク波長λＭの近傍の波長λ又は波長帯を、後工程で用いるＳＯＩウェーハの表面に照射する光の波長λ又は波長帯として選択する（図１のＣ参照）。以下具体例で説明する。
【００２９】
図３は、図２に示したプロファイルＰ１、Ｐ２の差を算出したプロファイルＰ３を示した図である。図３に示すように、プロファイルＰ３にはいくつかの増大するピーク（上向きのピーク）を示す箇所が観察される。そして、その中の矢印で示す箇所が最大ピーク波長λＭ（約６２０ｎｍ）であり、この波長λＭの近傍の波長λ又は波長帯を検査波長として選択するようにする。
ここで、選択する波長λ又は波長帯として、プロファイルＰ３の最大ピーク波長λＭを単一波長λとして選択しても良いし、その近傍の波長から単一波長λを選択しても良い。あるいは、その最大ピーク波長λＭの近傍を波長帯として選択しても良い。
【００３０】
ここで、プロファイルＰ３又はＰ４に閾値を設定することができる。そして、その閾値以上の場合のみＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥を選択的に検知するようにすれば、デバイス工程に影響するＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥だけを検知可能になる。
【００３１】
次に、前工程で選択した波長λ又は波長帯の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いてＳＯＩウェーハの検査を行う。
ここで、本発明で用いることができる光学的検査装置は、可視光波長以上の波長帯の光を照射する光源を有し、前工程で選択した波長又は波長帯の光を検査対象のＳＯＩウェーハに照射してその反射光を検出できるものであれば特に限定されず、例えば図４に示すような、検出カメラ５の前にバンドパスフィルター４を取り付けた構成の光学的検査装置２を用いることができる。
図４に示す光学的検査装置２は、光源３からの光をバンドパスフィルター４により所望の波長λ又は波長帯の光のみを通過させるようにフィルタリングして、ＳＯＩウェーハ１の表面に照射することができるようになっている。
【００３２】
あるいは、バンドパスフィルター４を、例えばアコースティックフィルター、液晶フィルター、波長可変レーザにして照射する光のフィルタリングを行うこともできる。
また、光源で波長λを設定することもでき、種種のレーザ（ＬＤ、ガスレーザ、固体レーザ、波長可変レーザ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）等を用いることもできる。また、簡易的にはカラーカメラのＲＧＢ信号の中の１つの信号を用いることもできる。
【００３３】
このような光学的検査装置２を用いて、前工程で選択した波長λ又は波長帯の光を検査対象のＳＯＩウェーハ１の表面に照射し、該ＳＯＩウェーハ１からの反射光を検出する（図１のＤ参照）。この際、ＸＹ軸ステージ６又はＲθステージによりＳＯＩウェーハの全面をスキャンして反射光を検出する。
そして、この検出した反射光の反射強度が増加してピークとなる箇所をＳＯＩウェーハ表面のＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥として検知する（図１のＥ参照）。具体的には、検出した反射光の反射強度画像を取り、反射強度が増加してピーク（上向きのピーク）となる画像箇所をＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥として抽出すれば良い。
図５は、実際にＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥が存在する、ＳＯＩ層の厚さＳが７２．５ｎｍ、埋め込み絶縁層の厚さＢが１４５ｎｍのＳＯＩウェーハの一部の領域に対して、３つの波長（４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍ）の光を照射した際の検出した反射光の反射強度を測定した実験結果を示す図である。
【００３４】
また、図３がこのＳＯＩウェーハに対するプロファイルＰ３を算出した結果を示したものであり、波長６５０ｎｍは図３から求めた最大ピーク波長λＭ（６２０ｎｍ）の近傍の波長である。図５に示すように、波長６５０ｎｍの場合、検出した反射光の反射強度が上向きのピークとなる箇所がウェーハ位置約５０μｍ付近にあり、これをＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥として検知する。そして、実際に存在するＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥はこのウェーハ位置約５０μｍ付近の位置にある。
一方、波長４５０ｎｍの場合にはピークがなく、波長５５０ｎｍの場合には減少してピーク（下向きのピーク）となる箇所がある。
このように、ＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥のある位置には、λＭ近傍の波長の検査光を用いれば反射強度が増加してピークとなる箇所が観察されるので、ここをＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥として検知するようにすれば良い。
【００３５】
また、実際にＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥がなく、異物が存在するＳＯＩウェーハの一部の領域に対して、同様に、３つの波長（４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍ）の光を照射した際の反射光の反射強度を測定した実験結果を図６に示す。
図６に示すように、いずれの波長においても下向きのピークとなる箇所が観察される。そして、この箇所には実際に異物が存在する。すなわち、異物が存在する位置には、反射強度が減少してピークとなる箇所が観察されるので、異物とＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥とを明確に区別して検知することができる。
【００３６】
ここで、欠陥として検知する際に、反射強度の閾値を設定することができる。そして、ある一定の反射強度の値以上のピークの場合のみ欠陥として検知するようにすることができる。例えば、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、ピークのない箇所（図７（Ａ）（Ｂ）のＡ）の反射強度に対する倍率で設定することができ、図７（Ａ）は、増加してピークとなる箇所の反射強度が、ピークのない箇所の３倍の倍率で、図７（Ｂ）は２倍の倍率で検知できる場合の例を示したものである。
【００３７】
上記説明したような本発明のＳＯＩウェーハの検査方法によって、ＳＯＩウェーハ表面のＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥を、ＳＯＩ層に存在する異物によるノイズに影響されることなく高感度で、低コストで検知することができる。また、上記したように、反射光の反射強度のピークの向きにより異物とＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥とを明確に区別して検知することができ、ＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥だけを選択的に検知することができる。
【００３８】
このとき、ＳＯＩ層膜厚の減少による変動に起因する欠陥を検知する場合、プロファイルＰ２の算出において、図２に示すように、ＳＯＩ層の膜厚がｔだけ薄い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出するようにすることができる。また、ＳＯＩ層膜厚の増加による変動に起因する欠陥を検知する場合、プロファイルＰ２の算出において、図８に示すように、ＳＯＩ層の膜厚がｔだけ厚い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出するようにすることができる。図８では、検査対象のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ１と、それよりＳＯＩ層の膜厚が１０ｎｍだけ厚い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出した一例である。この場合のプロファイルＰ１、Ｐ２の差を算出したプロファイルＰ３の一例を図９に示す。図９に示すように、この場合も図３と同様に、プロファイルＰ３にはいくつかの増大するピークを示す箇所が観察され、矢印で示す箇所が最大ピーク波長λＭである。
【００３９】
このようにすれば、ＳＯＩ層膜厚の増加による変動に起因する欠陥と、減少による変動に起因する欠陥のそれぞれに適した波長又は波長帯を選択して検査することができ、それら欠陥をより確実に高感度で検知することができるとともに、増加及び減少による変動に起因する欠陥をそれぞれ分けて検知することができる。
【００４０】
またこのとき、所定厚ｔをＳＯＩウェーハの膜厚均一性に応じて設定することが好ましい。
このように、所定厚ｔをＳＯＩウェーハの膜厚均一性に応じて設定すれば、膜厚均一性に応じて適切な波長又は波長帯を選択して検査することができ、例えば、膜厚均一性の悪いＳＯＩウェーハに対して所定厚ｔを小さく設定した場合に、欠陥でないノイズを欠陥として検出してしまうなどといった膜厚の不均一によるノイズが検査に影響するのを抑制して、ＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥をより確実に高感度で検知することができる。
【００４１】
具体的には、例えばイオン注入剥離法（スマートカット（登録商標）法とも呼ばれる。）で作製されるＳＯＩウェーハは、ウェーハ面内の膜厚均一性として±３ｎｍ以下のＳＯＩ層が得られるので、この場合、減少厚さとして５〜２０ｎｍ程度に設定することができる。
【００４２】
またこのとき、プロファイルＰ２を算出する工程（図１のＢ）において、ＳＯＩ層の膜厚が所定厚ｔだけ薄い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出した場合、後工程（図１のＣ）で選択する波長λ又は波長帯を、λＭ−２０［ｎｍ］以上、λＭ＋１００［ｎｍ］以下の範囲内から選択し、ＳＯＩ層の膜厚が所定厚ｔだけ厚い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出した場合、選択する波長λ又は波長帯を、λＭ−１００［ｎｍ］以上、λＭ＋２０［ｎｍ］以下の範囲内から選択することができる。
【００４３】
このようにすれば、プロファイルＰ２に応じ、より確実に高感度な検査を行うことができる波長λ又は波長帯を選択できる。例えば、図２に示すように、ＳＯＩ層の膜厚が所定厚ｔだけ薄い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出した場合、その後工程で算出したプロファイルＰ３は図３に示されており、図３を参照すれば明らかなように、λＭより長波長側は尾を引くように反射強度が大きくなる領域が伸びているので広く取った方が積分強度は稼げること、短波長側は反射強度が反転する領域が急激に現れるので狭い波長範囲の設定が必要であることを考慮し、上記のように波長λ又は波長帯を設定すればより確実に高感度な検査を行うことができる。
また、図８に示すように、ＳＯＩ層の膜厚が所定厚ｔだけ厚い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出した場合、図９に示すように、プロファイルＰ３は、上述した所定厚ｔだけ薄くした場合の逆となり、λＭより長波長側を狭い波長範囲とし、短波長側を広い波長範囲で設定することができる。
【００４４】
上記では主に波長λ又は波長帯をＰ１、Ｐ２の差Ｐ３を用いて選択した場合について具体的に述べたが、Ｐ１、Ｐ２の変化率Ｐ４を用いて波長λ又は波長帯を選択しても良い。図１１は検査対象のＳＯＩウェーハのＳＯＩ層の厚さＳが７０ｎｍ、埋め込み絶縁層の厚さＢが１４５ｎｍの場合のプロファイルＰ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４の別の一例を示めしたものである。図１１に示すように、Ｐ４においても最大ピーク波長λＭを示す箇所が観察され、上記したＰ３の場合と同様にして波長λ又は波長帯を選択すれば良い。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明の実施例及び比較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。
【００４６】
（実施例）
図１に示すような本発明のＳＯＩウェーハの検査方法を用いて、ＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥の検知を行った。検査対象のＳＯＩウェーハは、ＳＯＩ層の厚さＳが７２．５ｎｍ、埋め込み絶縁層の厚さＢが１４５ｎｍのものとした。このＳＯＩウェーハに対するプロファイルＰ１を算出し、検査対象のＳＯＩウェーハよりＳＯＩ層の膜厚が所定厚１０ｎｍだけ薄い６２．５ｎｍのＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出した。次に、Ｐ１とＰ２の差のプロファイルＰ３を算出し、Ｐ３から波長帯６００〜７２０ｎｍを選択した。次に、その選択した波長帯の可視光をＳＯＩウェーハに照射して、ＳＯＩウェーハからの反射光を検出した。そして、検出した反射光の反射強度が増加してピークとなる箇所をＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥として検知した。
【００４７】
その結果、図１０（Ａ）に示すように、２３個のＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥が検知された。この検知された欠陥の位置を顕微鏡により調査したところ、検知した２３個全ての欠陥が実際に存在するものであることが確認できた。
このように、本発明のＳＯＩウェーハの検査方法は、ＳＯＩウェーハ表面のＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥を、ＳＯＩ層に存在する異物によるノイズに影響されることなく高感度で、低コストで検知することができることが確認できた。
【００４８】
（比較例）
従来のレーザ散乱法によるＳＯＩウェーハの検査方法を用いて、実施例と同様のＳＯＩウェーハの表面の欠陥を検査した。ＫＬＡ社のＳＰ２装置を用いて３５５ｎｍの単一波長のレーザ光をＳＯＩウェーハに照射し、１００ｎｍ以上のパーティクルを検知する条件を設定し、ＳＯＩウェーハからの散乱光を受光して欠陥の検知を行った。
その結果、図１０（Ｂ）に示すように、５個のパーティクルを検知した。そして、その５個のパーティクルの位置は、実施例１で検知したＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥の位置といずれも異なる位置であることが分かった。
このように、本発明のＳＯＩウェーハの検査方法では、従来のレーザ散乱法によるＳＯＩウェーハの検査方法では検知できないＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥を検出することができる。
【００４９】
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。
【符号の説明】
【００５０】
１…ＳＯＩウェーハ、  ２…光学的検査装置、  ３…光源、
４…バンドパスフィルター、  ５…検出カメラ、  ６…ＸＹ軸ステージ。
【図１】
2010263034.tif 000003
【図２】
2010263034.tif 000004
【図３】
2010263034.tif 000005
【図４】
2010263034.tif 000006
【図５】
2010263034.tif 000007
【図６】
2010263034.tif 000008
【図７】
2010263034.tif 000009
【図８】
2010263034.tif 000010
【図９】
2010263034.tif 000011
【図１０】
2010263034.tif 000012
【図１１】
2010263034.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成22年4月5日(2010.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光波長以上の波長帯の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いて、埋め込み絶縁層上にＳＯＩ層が形成されたＳＯＩウェーハの表面に前記光源から光を照射し、前記ＳＯＩウェーハからの反射光を検出して前記ＳＯＩウェーハ表面の前記ＳＯＩ層膜厚の増加及び減少による変動に起因する欠陥を検知するＳＯＩウェーハの検査方法において、少なくとも、
前記検査対象のＳＯＩウェーハの可視光以上の波長領域の光に対する反射率の波長依存性を示すプロファイルＰ１を算出する工程と、
前記検査対象のＳＯＩウェーハより前記ＳＯＩ層の膜厚が所定厚ｔ［ｎｍ］だけ薄い、又は厚い膜厚のＳＯＩウェーハの可視光以上の波長領域の光に対する反射率の波長依存性を示すプロファイルＰ２を算出する工程と、
前記算出した両方のプロファイルＰ１、Ｐ２の差のプロファイルＰ３（＝Ｐ２−Ｐ１）、又はプロファイルＰ１、Ｐ２の変化率のプロファイルＰ４（＝Ｐ２−Ｐ１／Ｐ１）を算出し、該算出したプロファイルＰ３又はＰ４内の最大ピーク波長λＭの近傍の波長λ又は波長帯を選択する工程と、
前記選択した波長λ又は波長帯の光を前記検査対象のＳＯＩウェーハの表面に照射し、該ＳＯＩウェーハからの反射光を検出する工程と、
前記検出した反射光の反射強度が増加してピークとなる箇所を前記ＳＯＩウェーハ表面の前記ＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥として検知する工程とを有することを特徴とするＳＯＩウェーハの検査方法。
【請求項２】
前記ＳＯＩ層膜厚の減少による変動に起因する欠陥を検知する場合、前記プロファイルＰ２を算出する工程において、前記ＳＯＩ層の膜厚がｔだけ薄い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出し、
前記ＳＯＩ層膜厚の増加による変動に起因する欠陥を検知する場合、前記プロファイルＰ２を算出する工程において、前記ＳＯＩ層の膜厚がｔだけ厚い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出することを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩウェーハの検査方法。
【請求項３】
前記検出した反射光の反射強度に閾値を設定し、該閾値以上の欠陥を選択的に検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＳＯＩウェーハの検査方法。
【請求項４】
前記所定厚ｔを前記ＳＯＩウェーハの膜厚均一性に応じて設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＳＯＩウェーハの検査方法。
【請求項５】
前記所定厚ｔを５〜２０ｎｍの範囲で設定することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のＳＯＩウェーハの検査方法。
【請求項６】
前記プロファイルＰ２を算出する工程において、前記ＳＯＩ層の膜厚が前記所定厚ｔだけ薄い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出した場合、前記選択する波長λ又は波長帯を、λＭ−２０［ｎｍ］以上、λＭ＋１００［ｎｍ］以下の範囲内から選択し、
前記プロファイルＰ２を算出する工程において、前記ＳＯＩ層の膜厚が前記所定厚ｔだけ厚い膜厚のＳＯＩウェーハのプロファイルＰ２を算出した場合、前記選択する波長λ又は波長帯を、λＭ−１００［ｎｍ］以上、λＭ＋２０［ｎｍ］以下の範囲内から選択することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のＳＯＩウェーハの検査方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
またこのとき、前記検出した反射光の反射強度に閾値を設定し、該閾値以上の欠陥を選択的に検出することができる。
このように、前記検出した反射光の反射強度に閾値を設定し、該閾値以上の欠陥を検出するようにすれば、デバイス工程に影響するＳＯＩ層膜厚の変動に起因する欠陥だけを選択的に検知することができる。