(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機材料に含まれる異物による欠陥を検出する欠陥検査方法であって、
シリコン基板を準備し、前記シリコン基板の表面の欠陥を光学的に検出するとともに、検出した各欠陥の位置ごとの情報を第１の欠陥情報として記録し、
前記シリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜の表面の欠陥を光学的に検出するとともに、検出した各欠陥の位置ごとの情報を第２の欠陥情報として記録し、
前記第２の欠陥情報から前記第１の欠陥情報と同一位置の欠陥を除き、第１の差分欠陥情報を求め、
前記シリコン酸化膜上に形成された多結晶シリコン膜の表面の欠陥を光学的に検出するとともに、検出した各欠陥の位置ごとの情報を第３の欠陥情報として記録し、
前記第３の欠陥情報から前記第１の差分欠陥情報と同一位置の欠陥を除き、第２の差分欠陥情報を求め、
前記多結晶シリコン膜上に有機材料を塗布して、前記多結晶シリコン膜上に前記有機材料の主成分を含有する有機材料膜を形成し、
前記有機材料膜及び前記多結晶シリコン膜をエッチングし、
前記エッチングによって形成されたエッチング面上の欠陥の生データを検出するとともに、検出した各欠陥の位置ごとの情報を第４の欠陥情報として記録し、
前記第４の欠陥情報から、前記第２の差分欠陥情報を求める際に除かれた欠陥および前記第１の差分欠陥情報を求める際に除かれた欠陥を除くことで前記有機材料を含む膜に含まれる異物に起因する欠陥数を取得することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】
前記有機材料は有機反射防止膜の材料であることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査方法。
【請求項３】
有機材料に含まれる異物による欠陥を検出する欠陥検査方法であって、
基板を準備し、前記基板の表面の欠陥を光学的に検出するとともに、検出した各欠陥の位置ごとの情報を第１の欠陥情報として記録し、
前記基板上に形成された第１の膜の表面の欠陥を光学的に検出するとともに、検出した各欠陥の位置ごとの情報を第２の欠陥情報として記録し、
前記第２の欠陥情報から前記第１の欠陥情報と同一位置の欠陥を除き、第１の差分欠陥情報を求め、
前記第１の膜上に形成された第２の膜の表面の欠陥を光学的に検出するとともに、検出した各欠陥の位置ごとの情報を第３の欠陥情報として記録し、
前記第３の欠陥情報から前記第１の差分欠陥情報と同一位置の欠陥を除き、第２の差分欠陥情報を求め、
前記第２の膜上に有機材料を含む有機材料膜を形成し、
前記有機材料膜及び前記第２の膜を、前記第１の膜よりも前記第２の膜に対するエッチングレートが高いエッチャントを用いてエッチングし、
前記エッチングによって形成されたエッチング面上の欠陥の生データを検出するとともに、検出した各欠陥の位置ごとの情報を第４の欠陥情報として記録し、
前記第４の欠陥情報から、前記第２の差分欠陥情報を求める際に除かれた欠陥および前記第１の差分欠陥情報を求める際に除かれた欠陥を除くことで前記有機材料膜に含まれる異物に起因する欠陥数を取得することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項４】
前記有機材料は有機反射防止膜の材料であることを特徴とする請求項３に記載の欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機材料に含まれる異物欠陥を評価するための評価用基板、欠陥検査方法及び欠陥検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造において、フォトレジストを用いたリソグラフィによる微細加工が行われている。近年、半導体デバイスの高集積化が進み、使用される活性光線もＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）、Ｆ２エキシマレーザー（１５７ｎｍ）へと短波長化される傾向にある。これらの光源を用いたフォトリソグラフィ工程では基板からの露光光の反射による定在波の影響や、基板の段差による露光光の乱反射の影響によりフォトレジストパターンの寸法精度が低下するという問題が生じる。そこで、フォトレジストと被加工基板の間に反射防止膜（Ｂｏｔｔｏｍ  Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｔｉｖｅ  Ｃｏａｔｉｎｇ：ＢＡＲＣ）を設ける方法が検討されている。
【０００３】
反射防止膜としては、例えば、チタン、二酸化チタン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、α−シリコン等の無機反射防止膜と、吸光性物質と高分子化合物とからなる有機反射防止膜が知られている。無機反射防止膜は、膜形成に真空蒸着装置、ＣＶＤ装置、スパッタリング装置等の設備を必要とするのに対し、有機反射防止膜は、特別な設備を必要としない点で有利とされる。このため、数多くの有機反射防止膜の検討が行われている。例えば、架橋反応基であるヒドロキシル基と吸光基を同一分子内に有するアクリル樹脂型反射防止膜や架橋反応基であるヒドロキシル基と吸光基を同一分子内に有するノボラック樹脂型反射防止膜等が挙げられる。
【０００４】
これらの有機反射防止膜は、その上に塗布されるフォトレジストとのインターミキシングを防ぐため、熱架橋性組成物を使用して形成されることが多い。その結果、反射防止膜はフォトレジスト用現像液に不溶となり、半導体基板加工に先立つ反射防止膜の除去は、ドライエッチングによって行うことが必要である。
【０００５】
なお、有機反射防止膜としては、例えば、特許文献１において、ドライエッチング耐性に優れ、反射防止効果が高く、かつレジストとインターミキシングを生じることがない反射防止膜形成用組成物が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２４１９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体デバイスの製造に用いられる有機反射防止膜は、その材料自体に含まれる異物の量や大きさが半導体デバイスの製造に影響を与える。そこで、実際の半導体デバイスに形成した有機反射防止膜の材料自体に含まれる異物を定量化した情報を把握することが望まれている。半導体デバイスに適用した際の反射防止膜の品質を評価する技術を確立することにより、半導体デバイスの製造における品質が保証される。反射防止膜の品質を評価する技術は確立されていないのが現状である。
【０００８】
本発明は上記に鑑み、半導体デバイスの製造に影響を与える有機材料に含まれる異物による欠陥を評価するための評価用基板、その欠陥検査方法及び欠陥検出装置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】
本発明者らは、鋭意検討の結果、有機材料に含まれる異物を光学的に検出する技術を新規に開発し、本発明をするに至る。本発明は、以下の態様を包含する。本発明の一実施形態に係る評価用基板は、基板と、前記基板上に配置された第１の膜と、前記第１の膜上に配置され且つ有機材料を含む膜がその上に形成される第２の膜と、を備え、前記第１の膜は、前記第２の膜のエッチングに用いられるエッチャントに対する前記第２の膜のエッチングレートより低く設定されており、かつ、光学的に検出可能な欠陥の検出下限値が前記第２の膜の欠陥の検出下限値以下であり、前記第２の膜の膜厚は、光学的に測定したＨａｚｅ値が最小値又は極小値をとる近傍の値に設定されていることを特徴とする。この評価用基板によれば、実際の半導体デバイス上に形成した有機材料膜、例えば、被加工基板上に塗布された有機反射防止膜、に含まれる異物を定量的に評価することができる。
【００１０】
本発明の一実施形態に係る評価用基板は、シリコン基板と、前記シリコン基板上に配置されたシリコン酸化膜と、前記シリコン酸化膜上に配置された多結晶シリコン膜と、を備え、前記多結晶シリコン膜の表面のＨａｚｅ値が３０ｐｐｍ以下であることを特徴とする。この評価用基板によれば、有機材料に含まれる異物による欠陥を評価するための評価用基板を提供することができる。
【００１１】
本発明の一実施形態に係る評価用基板は、シリコン基板と、前記シリコン基板上に配置されたシリコン酸化膜と、前記シリコン酸化膜上に配置された多結晶シリコン膜と、を備え、前記多結晶シリコンの膜厚は、光学的に測定したＨａｚｅ値が最小値あるいは極小値をとる近傍の値に設定されていることを特徴とする。この評価用基板によれば、有機材料に含まれる異物による欠陥を評価するための評価用基板を提供することができる。
【００１２】
本発明の一実施形態に係る評価用基板は、シリコン基板と、前記シリコン基板上に配置されたシリコン酸化膜と、前記シリコン酸化膜上に配置されたアモルファスシリコン膜と、を備え、前記アモルファスシリコンの膜厚は、光学的に測定したＨａｚｅ値が最小値あるいは極小値をとる近傍の値に設定されていることを特徴とする。この評価用基板によれば、有機材料に含まれる異物による欠陥を評価するための評価用基板を提供することができる。
【００１３】
また、本発明の一実施形態に係る評価用基板は、前記多結晶シリコン膜又は前記アモルファスシリコン膜の平均表面粗さ（Ｒａ）が１．７３ｎｍ以下であってもよい。この評価用基板によれば、異物欠陥の検出下限値を下げることができる。
【００１４】
また、本発明の一実施形態に係る評価用基板は、前記多結晶シリコン膜又は前記アモルファスシリコン膜の最大高低差（Ｐ−Ｖ値）が１３．８ｎｍ以下であってもよい。この評価用基板によれば、異物欠陥の検出下限値を下げることができる。
【００１５】
また、本発明の一実施形態に係る評価用基板は、前記多結晶シリコン膜又は前記アモルファスシリコン膜の自乗表面粗さ（ＲＭＳ）が２．２ｎｍ以下であってもよい。この評価用基板によれば、異物欠陥の検出下限値を下げることができる。
【００１６】
また、本発明の一実施形態に係る評価用基板は、前記多結晶シリコン膜又は前記アモルファスシリコン膜の厚さは、前記シリコン酸化膜の厚さよりも大きくてもよい。この評価用基板によれば、異物欠陥の検出下限値を下げることができる。
【００１７】
本発明の一実施形態に係る欠陥検査方法は、有機材料に含まれる異物による欠陥を検出
する欠陥検査方法であって、シリコン基板を準備し、前記シリコン基板の表面の欠陥を光学的に検出するとともに、検出した各欠陥の位置ごとの情報を第１の欠陥情報として記録し、前記シリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜の表面の欠陥を光学的に検出するとともに、検出した各欠陥の位置ごとの情報を第２の欠陥情報として記録し、前記第２の欠陥情報から前記第１の欠陥情報と同一位置の欠陥を除き、第１の差分欠陥情報を求め、前記シリコン酸化膜上に形成された多結晶シリコン膜の表面の欠陥を光学的に検出するとともに、検出した各欠陥の位置ごとの情報を第３の欠陥情報として記録し、前記第３の欠陥情報から前記第１の差分欠陥情報と同一位置の欠陥を除き、第２の差分欠陥情報を求め、前記多結晶シリコン膜上に形成され、有機材料を主成分とする原料による有機材料を含む膜と、前記多結晶シリコン膜と、をエッチングし、前記シリコン酸化膜上のエッチング残渣に起因する欠陥を検出するとともに、検出した各欠陥の位置ごとの情報を第４の欠陥情報として記録し、前記第４の欠陥情報から、前記第２の差分欠陥情報を求める際に除かれた欠陥および前記第１の差分欠陥情報を求める際に除かれた欠陥を除くことで前記有機材料を含む膜の欠陥数を取得することを特徴とする。この欠陥検査方法によれば、半導体デバイス製造工程における有機材料に含まれる異物による欠陥を抽出して評価することができる。
【００１８】
本発明の一実施形態に係る欠陥検査方法は、有機材料に含まれる異物による欠陥を検出する欠陥検査方法であって、基板を準備し、前記基板の表面の欠陥を光学的に検出するとともに、検出した各欠陥の位置ごとの情報を第１の欠陥情報として記録し、前記基板上に形成された第１の膜の表面の欠陥を光学的に検出するとともに、検出した各欠陥の位置ごとの情報を第２の欠陥情報として記録し、前記第２の欠陥情報から前記第１の欠陥情報と同一位置の欠陥を除き、第１の差分欠陥情報を求め、前記第１の膜上に形成された第２の膜の表面の欠陥を光学的に検出するとともに、検出した各欠陥の位置ごとの情報を第３の欠陥情報として記録し、前記第３の欠陥情報から前記第１の差分欠陥情報と同一位置の欠陥を除き、第２の差分欠陥情報を求め、前記第２の膜上に形成され、有機材料を主成分とする原料による前記有機材料を含む膜と、前記第２の膜とを、前記第１の膜よりも前記第２の膜に対するエッチングレートが高いエッチャントを用いてエッチングし、前記第１の膜上のエッチング残渣に起因する欠陥を検出するとともに、検出した各欠陥の位置ごとの情報を第３の欠陥情報として記録し、第４の欠陥情報から、前記第２の差分欠陥情報を求める際に除かれた欠陥および前記第１の差分欠陥情報を求める際に除かれた欠陥を除くことで前記有機材料を含む膜の欠陥数を取得することを特徴とする。この欠陥検査方法によれば、有機材料に含まれる異物による欠陥を抽出して評価することができる。
【００１９】
本発明の一実施形態に係る欠陥検査装置は、光源と、該光源からの出射光が照射される対象物が設置されるステージと、前記対象物からの前記出射光の反射光を検出する光検出部と、を含む欠陥検出手段と、前記欠陥検出部によって取得された、前記対象物の表面の位置ごとの欠陥情報を処理する欠陥情報処理手段と、を備える。前記欠陥情報処理手段は、前記欠陥検出手段により検出された前記対象物表面の各位置ごとの欠陥情報を保存する第１保存部と、第１対象物表面の各位置ごとの欠陥情報と、該第１対象物に所定の処理がなされた第２対象物表面の各位置ごとの欠陥情報とを比較して、同一位置の欠陥につき差分演算を行って前記第２対象物になされた処理に起因する欠陥を抽出する比較演算部と、前記比較演算部で差分演算されて抽出した欠陥情報を保存する第２保存部と、を含むことを特徴とする。この欠陥検査装置によれば、実際の半導体デバイス上に形成した有機材料膜、例えば、被加工基板上に塗布された有機反射防止膜、に含まれる異物を定量的に評価することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、有機材料に含まれる異物による欠陥を抽出して評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る評価用基板の構成及び評価用基板を用いた検査工程の一例を示す模式図である。
【図２】図１に示した評価用基板の製造工程を示す図である。
【図３】酸化膜を形成する熱酸化炉の構成を示す図である。
【図４】多結晶シリコン膜を形成するＬＰＣＶＤ装置の構成を示す図である。
【図５】欠陥検出過程の一例を示す図である。
【図６】図５の欠陥検出結果における欠陥サイズの分布を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施の形態に係る評価用基板の多結晶シリコン膜の膜厚とＨａｚｅ値の関係、及びＨａｚｅ値と欠陥の検出下限値の関係を示す図である。
【図８】図４のＬＰＣＶＤ装置のロット毎に多結晶シリコン膜の成膜温度とＨａｚｅ値を測定した結果を示す表である。
【図９】図８（Ａ）〜（Ｄ）の測定結果をプロットしたグラフである。
【図１０】図８（Ａ）〜（Ｅ）の測定結果をプロットしたグラフである。
【図１１】約１２９．０ｎｍ〜約１４０．０ｎｍ膜厚の多結晶シリコン膜について、その膜厚とＨａｚｅ値の測定結果を示す表及びグラフである。
【図１２】成膜温度を下げて多結晶シリコン膜の膜厚とＨａｚｅ値を測定した結果を示す表である。
【図１３】図１２の測定結果を図９に追加でプロットしたグラフの一部である。
【図１４】多結晶シリコン膜の表面粗さ（Ｒ）とＨａｚｅ値を測定した結果を示す表及びグラフである。
【図１５】多結晶シリコン膜表面の最大高低差（Ｐ−Ｖ）とＨａｚｅ値を測定した結果を示す表及びグラフである。
【図１６】多結晶シリコン膜の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）とＨａｚｅ値を測定した結果を示す表及びグラフである。
【図１７】本発明の一実施の形態に係る欠陥検査装置の構成の一例を示す図である。
【図１８】シリコン基板上に形成される主な単層膜の膜種に関する、光学的な欠陥検査装置の一般的な検出感度を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明を実施するための形態を説明する前に、本発明の特徴部分がより明確となるように本発明に至る経緯について、従来技術との関係を示しながら簡単に説明しておく。
（発明に至る経緯）
有機反射防止膜は、フォトレジストと被加工基板の間に塗布されるが、有機反射防止膜表面に欠陥が生じる場合がある。この欠陥は有機反射防止膜に含まれる異物に起因し、半導体デバイスの製造プロセスに影響を及ぼす。
【００２３】
従来、半導体デバイスの製造に用いられる有機材料に含まれる異物を定量的に評価するには、製造に用いる前の状態の有機材料自体を化学分析する他なかった。つまり化学的手段によって材料評価の１つとして、有機材料に含まれる異物の定量的な評価が行われていた。しかし、半導体デバイスを製造するにあたっては、実際の半導体デバイス上に形成した有機材料膜の性質を評価する必要があったが、これに応える手段は少なくとも本発明者らが知る限りにおいてはなかった。そこで本発明者らは、有機材料に含まれる欠陥原因の定量化を、光学分析を用いた物理的手段によって把握することを検討した。そして有機反射防止膜の形成前後における欠陥を随時把握し、それらを比較検討することにより有機反射防止膜の材料に起因する欠陥を突き止めることができるとの知見に至った。
【００２４】
しかしながら、半導体デバイスのゲート電極として利用される多結晶シリコンは、他の材料と比較して基板に膜付けした際の欠陥の検出下限値が大きいため、半導体デバイスの製造工程において本来欠陥と判定すべきものを欠陥として識別することが特に困難であった。そこで、鋭意検討した結果、ゲート電極などに利用される多結晶シリコンにおいて欠陥の検出下限を下げることに成功した。その際、欠陥検査装置で検出される表面の「Ｈａｚｅ値」と検出下限に相関があることが判明した。なお、Ｈａｚｅ値はＨａｚｅ  Ａｖｅｒａｇｅ値であり、後述するＨａｚｅ値の測定ではＡｖｅｒａｇｅ値をＨａｚｅ値と呼ぶことにする。
【００２５】
「Ｈａｚｅ値」は、以下の数式（１）により算出される。
Ｈａｚｅ＝ｋ（ＰＭＴ受光量／正反射光量）×１０６ｐｐｍ・・・（１）
但し、ｋ：受光効率等を含む欠陥検査装置固有の定数
正反射光量：シリコン基板表面でレーザー光が散乱しない場合の理論値
ＰＭＴ受光量：ＰＭＴ（Ｐｈｏｔｏ−Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  Ｔｕｂｅ：光電子増倍管）による散乱光の受光量
なお、本明細書に記載するＨａｚｅ値の測定は、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製  ＳＰ１  ＤＬＳを用いて行った値である。
【００２６】
以下、図面を参照して本発明に係る評価用基板及びその製造方法について説明する。但し、本発明の評価用基板は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２７】
＜評価用基板の製造工程及び検査工程＞
まず、評価用基板の構成例、製造工程及び検査工程について図１及び図２を参照して説明する。図１は、評価用基板の構成及び評価用基板を用いた検査工程の一例を示す模式的な断面図である。図２は、図１の製造工程及び検査工程の一例を示す図である。なお、図１に示す評価用基板は、半導体デバイスを模した基板であり、多結晶シリコンがゲート電極として用いられる例を示している。
【００２８】
図１（Ａ）において、シリコン基板１００上には、シリコン基板１００側から酸化膜（ＳｉＯ２）１０１、多結晶シリコン膜１０２が順次積層されている。酸化膜１０１はゲート絶縁膜を模した膜であり、本検査工程においてエッチングストッパである。多結晶シリコン膜は、ゲート電極として利用されうる。次いで、図１（Ｂ）において多結晶シリコン膜１０２には、有機反射防止膜１０３がスピンコート法等により形成される。次いで、図１（Ｃ）において、ドライエッチングにより多結晶シリコン膜１０２及び有機反射防止膜１０３がエッチングされる。有機反射防止膜に異物が存在する場合、異物が存在する部位がマスクとして機能し、残渣１０４が得られる。なお、酸化膜（ＳｉＯ２）１０１に限定されるものではなく、例えば、窒化膜（ＳｉＮＸ）や複数の絶縁膜の積層であってもよい。
【００２９】
次に、図１に示した評価用基板の製造工程及び検査工程について図２を参照して説明する。
【００３０】
（１）シリコン基板の欠陥検査
まず、シリコン基板１００（ベアシリコン基板）を準備し、その表面の欠陥を検査する。この検査において、欠陥検査装置（例えば、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製  ＳＰ１  ＤＬＳ、レーザー光源波長：４８８ｎｍ）を用いてシリコン基板１００表面をレーザーにより走査して、所定の大きさ（例えば、１００ｎｍ）より大きい欠陥を検出し、その検出した欠陥数と各欠陥の座標の情報を第１の欠陥情報として記録する。この欠陥検査後、シリコン基板１００を洗浄する。
【００３１】
（２）酸化膜の形成（図２（Ａ）参照）
洗浄後のシリコン基板１００を熱酸化炉に入れて所定の条件（加熱温度及び酸化ガス流量の設定等）によりシリコン基板１００の表面に酸化膜（ＳｉＯ２）１０１を形成する。欠陥検査装置の検出感度は、２種類の膜種の光学特性の兼ね合いで変化し、検出感度が高くなる膜厚条件を選べば良い。本工程では、レーザー光源波長が４８８ｎｍの時の光学特性はｎ＝４．４７６、ｋ＝０．２４８であり、例えば、多結晶シリコン膜の厚みが１５０ｎｍの場合、この酸化膜１０１の厚みは、６０ｎｍ〜１３０ｎｍの範囲で適宜設定する。より好ましくは８０ｎｍ〜１００ｎｍとする。
【００３２】
熱酸化炉を用いた酸化膜の成膜例について図３を参照して説明する。図３において、熱酸化炉２００は、石英ボート２０１と、石英管（アウター）２０２と、ヒータ２０３と、温度センサ２０４と、ガス導入管２０５と、ガス排気管２０６と、を備える。
【００３３】
シリコン基板は、搬送ロボット２３０によりウェハキャリア２２０から石英ボート２０１に移動されてセットされる。石英ボート２０１は、例えば、所定の処理枚数のシリコン基板をセットするボートを備える。石英ボート２０１は、シリコン基板がセットされた後、石英管２０２内に挿入される。この後、石英管２０２は、密封されて内部が真空ポンプ（図示せず）により所定の真空度まで排気される。続いて、ヒータ２０３により石英管２０２内を約１０００℃に昇温し、ガス導入管２０５からＯ２とＨ２Ｏを導入して酸化膜を形成する。石英管２０２内の温度は、図中に示す４ヶ所に配置された温度センサ２０４により検出される。これら温度センサ２０４の検出温度によりヒータ２０３の駆動状態が制御されて、石英管２０２内の温度が設定温度に調整される。次いで、石英管２０２内を降温し、石英管２０２内を大気圧状態に戻し、密封を解除して石英ボート２０１を石英管２０２内から引き下げる。そして、石英ボート２０１にセットされたシリコン基板は、搬送ロボット２３０によりウェハキャリア２２０に移動される。
【００３４】
（３）酸化膜の欠陥検査（図２（Ａ）参照）
次に、酸化膜１０１表面の欠陥を検査する。この検査において、欠陥検査装置（例えば、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製  ＳＰ１  ＤＬＳ）を用いて前記の酸化膜１０１表面をレーザーにより走査して、例えば、１００ｎｍより大きい欠陥を検出し、その検出した欠陥数と各欠陥の座標の情報を第２の欠陥情報として記録する。
【００３５】
（４）基板の洗浄（図２（Ｂ）参照）
上記（３）の検査終了後、酸化膜１０１が付いたシリコン基板１００を洗浄する。
【００３６】
（５）多結晶シリコン膜の形成（図２（Ｃ）参照）
次に、洗浄後の酸化膜１０１付きのシリコン基板１００をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により作製する。成膜温度を比較的低温（６５０℃以下）にして成膜レートを低く制御することができるＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ−Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を採用することが好ましい。酸化膜１０１付きのシリコン基板１００をＬＰＣＶＤ装置に入れて所定の条件（成膜温度及び膜厚の設定等）により酸化膜１０１上に多結晶シリコン膜１０２を成膜する。上述したように、欠陥検査装置の検出感度は、２種類の膜種の光学特性の兼ね合いで変化し、検出感度が高くなる膜厚条件を選べば良い。本工程では、レーザー光源波長が４８８ｎｍの時の光学特性はｎ＝４．４７６、ｋ＝０．２４８であり、例えば、酸化膜１０１の厚みが８０ｎｍの場合、この多結晶シリコン膜１０２の厚みは、１２８ｎｍ〜１５３ｎｍの範囲で適宜設定する。より好ましくは１４０ｎｍ〜１４５ｎｍとする。
【００３７】
成膜される多結晶シリコン膜１０２は表面のＨａｚｅ値が３０ｐｐｍ以下であることが好ましい。Ｈａｚｅ値を３０ｐｐｍ以下とすることで欠陥検出下限を１４０ｎｍ以下とすることができ、有機反射防止膜に含まれる異物の欠陥検出のＳ／Ｎ比を向上させることができる。多結晶シリコン膜１０２の膜厚とＨａｚｅ値には相関関係があり、Ｈａｚｅ値が使用する欠陥検査装置に依存して変動する場合には、多結晶シリコン膜１０２の膜厚を欠陥検査装置において測定したＨａｚｅ値が最小値あるいは極小値となる近傍で設定することが好ましい。なお、「近傍」とは、所望の検出下限が得られるＨａｚｅ値となる膜厚の範囲をさす。
【００３８】
ＬＰＣＶＤ装置を用いた多結晶シリコン膜の成膜例について図４を参照して説明する。図４において、ＬＰＣＶＤ装置３００は、石英ボート３０１と、石英管（インナー）３０２と、石英管（アウター）３０３と、ヒータ３０４と、温度センサ３０５と、圧力計３０６と、ガス導入管３０７と、ガス排気管３０８と、バルブ３０９と、真空ポンプ３１０と、ガス処理設備３１１と、を備える。
【００３９】
シリコン基板は、搬送ロボット３３０によりウェハキャリア３２０から石英ボート３０１に移動されてセットされる。石英ボート３０１は、所定の処理枚数のシリコン基板をセットするボートを備えている。石英ボート３０１は、シリコン基板がセットされた後、石英管（インナー）３０２内に挿入される。この後、石英管（アウター）３０３は、密封されて石英管（インナー）３０２内部が真空ポンプ３１０により所定の真空度まで排気される。石英管（インナー）３０２内の真空度は、圧力計３０６により測定される。この測定された真空度により真空ポンプ３１０の駆動状態が制御されて、石英管（インナー）３０２内の真空度が設定値に調整される。続いて、ヒータ３０４により石英管３０２内を６２０℃に昇温し、ガス導入管３０７からＳｉＨ４（シラン）ガスを導入して多結晶シリコン膜を形成する。石英管３０２内の温度は、図中に示す４ヶ所に配置された温度センサ３０５により検出される。これら温度センサ３０５の検出温度によりヒータ３０４の駆動状態が制御されて、石英管３０２内の温度が設定温度に調整される。次いで、石英管３０２内を降温し、ガス導入管３０７からＮ２ガスを導入して、石英管３０２内を大気圧状態に戻す。次いで、石英管（アウター）３０３の密封を解除して石英ボート３０１を石英管３０２内から引き下げる。そして、石英ボート３０１にセットされたシリコン基板は、搬送ロボット３３０によりウェハキャリア３２０に移動される。
【００４０】
（６）多結晶シリコン膜の欠陥検査（図２（Ｃ）参照）
次に、多結晶シリコン膜１０２表面の欠陥を検査する。この検査において、欠陥検査装置（例えば、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製  ＳＰ１  ＤＬＳ）を用いて多結晶シリコン膜１０２表面をレーザーにより走査して、半導体デバイスの製造における許容可能な欠陥の大きさ（例えば、１４０ｎｍ）より大きい欠陥を検出し、その検出した欠陥数と各欠陥の座標の情報を第３の欠陥情報として記録する。通常、シリコン基板１００がベアシリコンである状態、シリコン基板１００に酸化膜１０１が形成された状態では、欠陥検出下限が所望の値以下になっている。多結晶シリコン膜１０２を酸化膜１０１上に積層した時点で多結晶シリコン膜１０２の欠陥検出下限の影響が支配的になり、欠陥検出下限が高い場合には後の有機反射防止膜の欠陥検出精度が悪化することになる。本発明では、多結晶シリコン膜の表面のＨａｚｅ値が低く、欠陥検出下限を低くすることができ、後の有機反射防止膜の欠陥検出精度を確保することができる。
【００４１】
（７）有機反射防止膜の塗布（図１（Ｂ）及び図２（Ｄ）参照）
次に、多結晶シリコン膜１０２上にスピンコート法等により有機反射防止膜用の材料を塗布して有機反射防止膜１０３を形成する。この有機反射防止膜１０３の厚みは、例えば、１００ｎｍ程度である。
【００４２】
（８）エッチング（図１（Ｃ）及び図２（Ｅ）参照）
次に、ウェットエッチング又はドライエッチングにより多結晶シリコン膜１０２及び有機反射防止膜１０３をエッチングする。好ましくはドライエッチングにより多結晶シリコン膜１０２及び有機反射防止膜１０３をエッチングするとよい。有機反射防止基板１０３に異物を含む部分は残渣１０４となる。
【００４３】
（９）エッチング後の欠陥検査
次に、エッチング後のシリコン基板１００表面の欠陥を検査する。この検査において、欠陥検査装置（例えば、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製  ＳＰ１  ＤＬＳ）を用いて、前記のエッチングされたシリコン基板１００表面をレーザーにより走査して、例えば、１００ｎｍより大きいエッチング残渣による欠陥を検出し、その検出した欠陥数と各欠陥の座標の情報を第４の欠陥情報として記録する。
【００４４】
（１０）反射防止膜の欠陥の検出処理
次に、酸化膜１０１表面から検出して記録した各欠陥の座標と、多結晶シリコン膜１０２表面から検出して記録した各欠陥の座標と、をエッチング後に検出して記録した各欠陥の座標とを比較する。この比較により、エッチング後の欠陥のうち酸化膜表面の欠陥座標と多結晶シリコン膜表面の欠陥座標と一致する欠陥は削除し、最終的に残った欠陥を反射防止膜１０３に含まれる異物に起因する欠陥として検出する。
【００４５】
ここで、欠陥検出処理の具体例について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、上記石英ボート２０１、３０１内のボートアドレスとしてＳｌｏｔ０１、Ｓｌｏｔ０５、Ｓｌｏｔ０９にセットされたシリコン基板１００についてエッチング前後の欠陥数の検出結果を示す図である。図６は、図５のＳｌｏｔ０１にセットされたシリコン基板１００について検出した差分欠陥のサイズの分布を示すグラフである。
【００４６】
図５（Ａ）は、ベアシリコン基板１００が熱酸化炉２００の石英ボート２０１のＳｌｏｔ０１にセットされて酸化膜が形成された後の欠陥の検出過程を示す。前記の酸化膜１０１表面において検出された１００ｎｍより大きい欠陥の生データ、すなわち、第２欠陥情報の数は４７である。図中に示す（３）は、ベアシリコン基板１００表面において検出された１００ｎｍより大きい欠陥、すなわち、第１欠陥情報と座標が一致するため削除された欠陥数を示す。すなわち、シリコン基板１００の酸化膜１０１表面において検出された１００ｎｍより大きい欠陥の総数は４７個であるが、前の工程で検出された欠陥の生データ（第１欠陥情報）と座標が一致する３箇所の欠陥は削除されている。ここで、第２欠陥情報から、第１欠陥情報と座標が一致する欠陥の情報を減じることによって得られた欠陥情報を「第１差分欠陥情報」と定義する。
【００４７】
次に、図５（Ｂ）は、ＬＰＣＶＤ装置３００の石英ボート３０１のＳｌｏｔ０１にセットされて多結晶シリコン膜が形成された後の欠陥の検出過程を示す。尚、多結晶シリコンの欠陥を光学的に検出できる下限は、１４０ｎｍである。シリコン基板１００の多結晶シリコン膜１０２表面において検出された１４０ｎｍより大きい欠陥の生データ、すなわち、第３欠陥情報の数は８９個であった。図５（Ｂ）に示す欠陥の数（４２）は、前記の第３欠陥情報のうち、シリコン基板１００の酸化膜１０１表面において検出された１００ｎｍより大きい欠陥である第１差分欠陥情報と座標が一致する欠陥数を示す。ここで、第３欠陥情報から、第１差分欠陥情報と座標が一致する欠陥の情報を減じることによって得られた欠陥情報を「第２差分欠陥情報」と定義する。図５（Ｂ）の場合、第２差分欠陥情報の数は、４７個である。
【００４８】
次に、図５（Ｃ）は、Ｓｌｏｔ０１のシリコン基板１００をエッチングした後の欠陥の検出過程を示す。そのエッチング面上で検出された１００ｎｍより大きい欠陥の生データ、すなわち、第４欠陥情報の数は、２１８個であった。本実施形態において、これらの２１８個のデータは、エッチング残渣による欠陥情報と見なすことができる。そこで、前記のエッチング面上で検出された２１８個の第４欠陥情報から、多結晶シリコン膜１０２表面から検出された第３欠陥情報において第１差分欠陥情報と座標が一致する欠陥の数（４２）と第２欠陥情報において第１欠陥情報と座標が一致する欠陥の数（３）との合計（４５）個を削除した結果を、第３差分欠陥情報と定義する。図５（Ｃ）の場合、第３差分欠陥情報の数は、１７３個である。第３差分欠陥情報は、差分として残った欠陥であり、有機反射防止膜１０３において発生した欠陥である（図５（Ｄ））。以下、差分として残った欠陥を差分欠陥と言うことにする。
【００４９】
次に、図５に示した差分欠陥１７３個に含まれる欠陥を大きさ（１００〜１１０ｎｍ、１１０〜１２０ｎｍ、１２０〜１４０ｎｍ、１４０〜１６０ｎｍ、１６０〜２００ｎｍ、２００〜２２０ｎｍ、２２０〜２５０ｎｍ、２５０〜３００ｎｍ、＞３００ｎｍ別に分類して検出し、その各大きさの個数を計数した結果を図６に示す。
【００５０】
したがって、上述したような欠陥検査方法により有機反射防止膜において発生する欠陥の大きさ及び数を検出可能とすることにより、有機反射防止膜の品質を評価することが可能になる。欠陥サイズの検出下限値は、半導体デバイスの微細化に伴って、より小さい値に設定することが望ましい。
【００５１】
更に以下では、多結晶シリコン膜付きのシリコン基板とＨａｚｅ値との関係を検証するため、多結晶シリコン膜の成膜条件である膜厚と成膜温度をそれぞれ変化させてＨａｚｅ値を測定し、多結晶シリコン膜の膜厚及び成膜温度とＨａｚｅ値との関係について検討した。
【００５２】
多結晶シリコン膜の膜厚とＨａｚｅ値の関係について図７を参照して説明する。図７において、（Ａ）は多結晶シリコン膜の膜厚とＨａｚｅ値の測定結果を示す表であり、（Ｂ）は（Ａ）の表をグラフ化した図、（Ｃ）はＨａｚｅ値と欠陥の検出下限値との関係を示す表である。尚、図７（Ａ）に示される多結晶シリコン膜の成膜温度は、６１５℃である。この測定結果では、多結晶シリコン膜の膜厚を１４０ｎｍとした場合にＨａｚｅ値が５．５ｐｐｍと最小になることを確認した。また、図７（Ｃ）に示すように、Ｈａｚｅ値が下がるにしたがって欠陥の検出下限値が下がることも確認した。この場合、Ｈａｚｅ値が６ｐｐｍの場合に検出下限値が１．２μｍとなることを確認した。すなわち、多結晶シリコン膜の膜厚を薄くすることによりＨａｚｅ値を低減できることが判明した。
【００５３】
次に、多結晶シリコン膜の成膜温度とＨａｚｅ値の関係について図８及び図９を参照して説明する。図８（Ａ）〜（Ｅ）は、図４に示したＬＰＣＶＤ装置３００において石英ボート３０１にセットされた複数の酸化膜付きシリコン基板に多結晶シリコン膜を成膜し、その膜厚とＨａｚｅ値を測定した結果である。この場合、４ロット分の酸化膜付きシリコン基板をロット毎に石英ボート３０１にセットして多結晶シリコン膜の成膜を行い、ロット毎に膜厚とＨａｚｅ値を測定した。
【００５４】
図８（Ａ）は、ロットＡとして石英ボート３０１にセットされた複数の酸化膜付きシリコン基板のうち、ボート番号１３，１７，２１，２５，２９，３３，３７，４１，４５，４９，５３，５７，６１の１３枚について多結晶シリコン膜の膜厚とＨａｚｅ値を測定した結果である。このロットＡでは、ＬＰＣＶＤ装置３００内のヒータ３０４の加熱温度は、設定温度６１５℃に対して、４ヶ所の温度センサ３０５の各測定温度は最上段（Ｕ）が６１６．５℃、次段（ＣＵ）が６１５．０℃、次段（ＣＬ）が６１２．０℃、最下段（Ｌ）が６０３．２℃であった。また、多結晶シリコン膜の設定膜厚は１５０ｎｍである。
【００５５】
図８（Ｂ）は、ロットＢとして石英ボート３０１にセットされた複数の酸化膜付きシリコン基板のうち、ボート番号１３，１７，２１，２５，２９の５枚について多結晶シリコン膜の膜厚とＨａｚｅ値を測定した結果である。このロットＢでは、ＬＰＣＶＤ装置３００内のヒータ３０４の加熱温度は、設定温度６２０℃に対して、４ヶ所の温度センサ３０５の各測定温度は最上段（Ｕ）が６２１．５℃、次段（ＣＵ）が６２０．０℃、次段（ＣＬ）が６１７．０℃、最下段（Ｌ）が６０４．２℃であった。また、多結晶シリコン膜の設定膜厚は１５０ｎｍである。
【００５６】
図８（Ｃ）は、ロットＣとして石英ボート３０１にセットされた複数の酸化膜付きシリコン基板のうち、ボート番号１３，１７，２１，２５，２９，３３，３７，４１，４５，４９，５３，５７，６１の１３枚について多結晶シリコン膜の膜厚とＨａｚｅ値を測定した結果である。このロットＣでは、ＬＰＣＶＤ装置３００内のヒータ３０４の加熱温度は、設定温度６２０℃に対して、４ヶ所の温度センサ３０５の各測定温度は最上段（Ｕ）が６２１．５℃、次段（ＣＵ）が６２０．０℃、次段（ＣＬ）が６１７．０℃、最下段（Ｌ）が６０４．２℃であった。また、多結晶シリコン膜の設定膜厚は１５０ｎｍである。
【００５７】
図８（Ｄ）は、ロットＤとして石英ボート３０１にセットされた複数の酸化膜付きシリコン基板のうち、ボート番号１３，１７，２１，２５，２９，３３，３７，４１，４５，４９，５３，５７，６１の１３枚について多結晶シリコン膜の膜厚とＨａｚｅ値を測定した結果である。このロットＤでは、ＬＰＣＶＤ装置３００内のヒータ３０４の加熱温度は、設定温度６２０℃に対して、４ヶ所の温度センサ３０５の各測定温度は最上段（Ｕ）が６２１．５℃、次段（ＣＵ）が６２０．０℃、次段（ＣＬ）が６１７．０℃、最下段（Ｌ）が６０８．０℃であった。また、多結晶シリコン膜の設定膜厚は１５０ｎｍである。
【００５８】
図８（Ｅ）は、ロットＥとして石英ボート３０１にセットされた複数の酸化膜付きシリコン基板のうち、ボート番号４９，５３，５７，６１の４枚について多結晶シリコン膜の膜厚とＨａｚｅ値を測定した結果である。このロットＤでは、ＬＰＣＶＤ装置３００内のヒータ３０４の加熱温度は、設定温度６２０℃に対して、４ヶ所の温度センサ３０５の各測定温度は最上段（Ｕ）が６２１．５℃、次段（ＣＵ）が６２０．０℃、次段（ＣＬ）が６１７．０℃、最下段（Ｌ）が６０４．２℃であった。また、多結晶シリコン膜の設定膜厚は１４０ｎｍである。
【００５９】
図９は、図８（Ａ）〜（Ｄ）の各測定結果をグラフ化した図である。このグラフでは、Ｈａｚｅ値が３０ｐｐｍ以下の基板を評価用基板として使用可能（ＯＫ）であることを示している。以上の膜厚とＨａｚｅ値の測定結果により、成膜温度を６１５℃に設定したロットＡと、成膜温度を６２０℃に設定したロットＢ、Ｃ、Ｄと、の間でＨａｚｅ値の分布を比較すると、ロットＡにおいてＨａｚｅ値が３０ｐｐｍ以下を示す枚数が最も多くなっており、成膜温度を６１５℃に下げることによりＨａｚｅ値は下がる傾向にあることを確認できた。また、図１０は、図８（Ａ）〜（Ｅ）の各測定結果をグラフ化した図である。このグラフにおけるロットＥのＨａｚｅ値の分布を見ると、Ｈａｚｅ値の極小値或いは最小値が存在する可能性があると考えられる。
【００６０】
図８（Ｅ）及び図１０の結果によれば、多結晶シリコン膜の膜厚を１４０ｎｍ未満に設定すると、Ｈａｚｅ値はむしろ上がる傾向が生じている。そこで、多結晶シリコン膜の薄膜化とＨａｚｅ値との関係を明確に調査するべく、以下のように膜厚が約１２９．０ｎｍ〜約１４０．０までの多結晶シリコン膜を成膜し、多結晶シリコン膜の膜厚とＨａｚｅ値を測定した。
【００６１】
まず、ロットＦとして、図４に示したＬＰＣＶＤ装置３００の石英ボート３０１にセットされた複数の酸化膜付きシリコン基板に対して成膜温度を６１５℃に設定して多結晶シリコン膜を成膜し、多結晶シリコン膜の膜厚とＨａｚｅ値を測定した。このロットＦの測定結果と、比較対象として図８（Ａ）乃至（Ｄ）の測定結果の一部と、を図１１（Ｂ）に示す。図１１（Ａ）は、ロットＦの多結晶シリコン膜の膜厚とＨａｚｅ値を測定した結果である。図１１（Ｂ）は、図８（Ａ）乃至（Ｄ）の測定結果から比較対象にすることができる部分、すなわち、Ｈａｚｅ値が５０ｐｐｍ未満のデータを抽出した表である。
【００６２】
図１１（Ｂ）に示すように、膜厚を薄くすることによりＨａｚｅ値が下がり、膜厚を薄くするに従ってＨａｚｅ値が極小値に漸近するが、Ｈａｚｅ値は極小値に到達した後、多結晶シリコン膜の薄膜化によってＨａｚｅ値が再び増加することを確認できた。
【００６３】
次に、多結晶シリコン膜を成膜する際の設定温度と、多結晶シリコン膜の膜厚との関係について、以下の通り更に検討した。
【００６４】
まず、ロットＧとして石英ボート３０１にセットされた複数の酸化膜付きシリコン基板に対して成膜温度を６１０℃に設定して多結晶シリコン膜を成膜し、多結晶シリコン膜の膜厚とＨａｚｅ値を測定した。このロットＧの測定結果と、比較対象として図８（Ａ）、（Ｃ）及び（Ｄ）の測定結果の一部と、を図１２及び図１３に示す。図１２は、図４に示したＬＰＣＶＤ装置３００の石英ボート３０１にセットされた複数の酸化膜付きシリコン基板に成膜温度６１０℃で多結晶シリコン膜を成膜し、その膜厚とＨａｚｅ値を測定した結果である。図１２は、図８（Ａ）、（Ｃ）及び（Ｄ）の測定結果から比較対象とする部分を抽出した表である。
【００６５】
図１２は、ロットＧとして石英ボート３０１にセットされた複数のシリコン基板のうち７枚について多結晶シリコン膜の膜厚とＨａｚｅ値を測定した結果である。このロットＧでは、ＬＰＣＶＤ装置３００内のヒータ３０４の加熱温度は設定温度６１０℃であり、多結晶シリコン膜の設定膜厚は１５０ｎｍである。
【００６６】
図１３は、図１２の測定結果をグラフ化した図である。この場合、図１３に示すように、成膜温度を６２０℃から５℃ずつ下げて６１０℃に設定した場合にＨａｚｅ値の分布が８．５ｐｐｍ〜１９．８ｐｐｍと最も下がることを確認できた。
【００６７】
以上のように、多結晶シリコン膜を成膜する際に、成膜温度を下げること、及び、膜厚の設定を下げることによりＨａｚｅ値が下がることを確認した。この多結晶シリコン膜の成膜温度とＨａｚｅ値の関係について、更に検討した。成膜温度によって多結晶シリコン膜の成長速度が変化し、多結晶シリコン膜の表面粗さが変化する。このことから、この多結晶シリコン膜の表面粗さとＨａｚｅ値の関係について更に検討した。
【００６８】
（多結晶シリコン膜の表面状態とＨａｚｅ値の関係）
図１４〜図１６は、同一の成膜温度で成膜した多結晶シリコン膜付きのシリコン基板の表面状態とＨａｚｅ値の関係を表すパラメータとして、平均面粗さ（Ｒａ）と、最大高低差（Ｐ−Ｖ値）と、自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）について計測した結果を示す図である。これらの平均面粗さ（Ｒａ）、最大高低差（Ｐ−Ｖ値）及び自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、シリコン基板表面の４００ｎｍ×４００ｎｍの範囲を計測対象とし、それぞれ４枚のシリコン基板について計測した結果を示す。平均面粗さ（Ｒａ）、最大高低差（Ｐ−Ｖ値）及び自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、原子間力顕微鏡（セイコーインスツル株式会社製  ＳＰＡ４６０−ＤＦＭ）を用いて測定した値である。
【００６９】
（１）平均面粗さ（Ｒａ）とＨａｚｅ値の関係
まず、多結晶シリコン膜付きのシリコン基板の平均面粗さ（Ｒａ）とＨａｚｅ値の測定結果を図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図１４において、（Ａ）は平均面粗さ（Ｒａ）とＨａｚｅ値の測定結果を示す表であり、（Ｂ）は（Ａ）の表をグラフ化した図である。図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示す多結晶シリコン膜表面の平均面粗さ（Ｒａ）とＨａｚｅ値の測定結果により、平均面粗さ（Ｒａ）が小さくなることにより、Ｈａｚｅ値も下がる傾向になることが判明した。この場合、平均面粗さ（Ｒａ）が１．７２ｎｍの場合にＨａｚｅ値が１０ｐｐｍと最小になることを確認した。
【００７０】
（２）最大高低差（Ｐ−Ｖ値）とＨａｚｅ値の関係
次に、多結晶シリコン膜付きのシリコン基板表面の最大高低差（Ｐ−Ｖ値）とＨａｚｅ値の実測結果を図１５（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図１５において、（Ａ）は最大高低差（Ｐ−Ｖ値）とＨａｚｅ値の測定結果を示す表であり、（Ｂ）は（Ａ）の表をグラフ化した図である。図１５（Ａ）及び（Ｂ）に示す多結晶シリコン膜表面の最大高低差（Ｐ−Ｖ０値）とＨａｚｅ値の測定結果により、最大高低差（Ｐ−Ｖ値）が小さくなることにより、Ｈａｚｅ値が下がることが判明した。この場合、最大高低差（Ｐ−Ｖ値）が１３．２ｎｍ以下の場合にＨａｚｅ値が１０ｐｐｍと最小になることを確認した。
【００７１】
（３）自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）とＨａｚｅ値の関係
次に、多結晶シリコン膜付きのシリコン基板表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）とＨａｚｅ値の実測結果を図１６（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図１６において、（Ａ）は自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）とＨａｚｅ値の実測結果を示す表であり、（Ｂ）は（Ａ）の表をグラフ化した図である。図１６（Ａ）及び（Ｂ）に示す多結晶シリコン膜表面の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）とＨａｚｅ値の実測結果により、自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が小さくなることにより、Ｈａｚｅ値が下がることが判明した。この場合、自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が２．１５ｎｍ以下の場合にＨａｚｅ値が１０ｐｐｍと最小になることを確認した。
【００７２】
以上のように、多結晶シリコン膜付きのシリコン基板表面における平均面粗さ（Ｒａ）、最大高低差（Ｐ−Ｖ値）、及び自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は、それぞれの値が小さくなることにより、Ｈａｚｅ値が下がることが確認できた。すなわち、Ｈａｚｅ値を下げる条件として、多結晶シリコン膜の成膜温度を下げて、多結晶シリコン膜の表面を平坦化することが有効であることが判明した。また、図１３、及び図１４〜図１６の結果により、多結晶シリコン膜の膜厚が同一であっても成膜温度が高い程、多結晶シリコン粒径は大きくなり、平均面粗さ（Ｒａ）、最大高低差（Ｐ−Ｖ値）及び自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は大きくなることが考えられる。
【００７３】
本発明の一実施の形態に係る反射防止膜の欠陥を評価するための評価用基板によれば、酸化膜、多結晶シリコン膜及び反射膜の各成膜工程において、それぞれ所望のサイズの欠陥と欠陥位置を示す座標を記録し、成膜工程毎に座標が一致する欠陥を削除して、最終的に残った欠陥を反射防止膜に含まれる異物に起因する欠陥として検出することを可能にした。このため、反射防止膜に含まれる異物に起因する欠陥のみを対象として評価することが可能になる。
【００７４】
また、本発明の一実施の形態に係る評価用基板によれば、欠陥検査装置の欠陥サイズの検出下限値に影響を与えるＨａｚｅ値を低減することを検討した結果、多結晶シリコン膜の膜厚及び成膜温度が関係することを見出した。そして、多結晶シリコン膜の膜厚及び成膜温度を変更してＨａｚｅ値を測定したところ、膜厚を薄くすることと、成膜温度を下げることによりＨａｚｅ値が下がることを確認した。したがって、評価用基板を製造する際に、多結晶シリコン膜の膜厚及び成膜温度をＨａｚｅ値が下がる条件に調整することにより、欠陥検査装置の欠陥サイズの検出下限値を下げることが可能になる。
【００７５】
また、上述の多結晶シリコン膜の膜厚及び成膜温度、及び多結晶シリコン膜の表面状態（平均面粗さ（Ｒａ）、最大高低差（Ｐ−Ｖ値）、及び自乗平均面粗さ（ＲＭＳ））と、Ｈａｚｅ値とを測定した結果により、Ｈａｚｅ値は最小値を持つことを確認した。すなわち、図７に示した多結晶シリコン膜の膜厚とＨａｚｅ値との関係では、膜厚を薄くすることによりＨａｚｅ値が下がり、膜厚を薄くするに従ってＨａｚｅ値が最小値に漸近することを確認した。しかし、図１０、図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示した多結晶シリコン膜の膜厚とＨａｚｅ値との関係により、Ｈａｚｅ値が最小値になる多結晶シリコン膜の膜厚が存在しており、多結晶シリコン膜の薄膜化によるＨａｚｅ値の低減効果は限界が存在することを確認した。
【００７６】
また、図９及び図１３に示した多結晶シリコン膜の成膜温度とＨａｚｅ値との関係では、成膜温度を下げることによりＨａｚｅ値が下がり、成膜温度を最も低くした場合にＨａｚｅ値が最小値になることを確認した。図１４に示した多結晶シリコン膜の平均面粗さ（Ｒａ）とＨａｚｅ値の関係では、平均面粗さ（Ｒａ）が１．７２ｎｍの場合にＨａｚｅ値が最小値になることを確認した。図１５に示した最大高低差（Ｐ−Ｖ値）とＨａｚｅ値の関係では、最大高低差（Ｐ−Ｖ値）が１３．２ｎｍ以下の場合にＨａｚｅ値が最小値になることを確認した。図１５に示した自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）とＨａｚｅ値の関係では、自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）が２．１５ｎｍ以下の場合にＨａｚｅ値が最小値になることを確認した。なお、多結晶シリコン膜以外に、結晶粒界のないアモルファスシリコン膜であっても上記の平均面粗さ（Ｒａ）、最大高低差（Ｐ−Ｖ値）、自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）の条件を満たす場合にＨａｚｅ値が小さくなり、結果として異物検出下限値を下げることができるので好適である。
【００７７】
したがって、欠陥検査装置において欠陥サイズの検出下限値に影響を与えるＨａｚｅ値は、上述した多結晶シリコン膜の膜厚、成膜温度、平均面粗さ（Ｒａ）、最大高低差（Ｐ−Ｖ値）、及び自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）をそれぞれ下げる成膜条件を設定することにより、Ｈａｚｅ値を最小値にして欠陥検査装置の欠陥サイズの検出下限値を下げることが可能になる。このため、本発明の一実施の形態に係る評価用基板を用いることにより、有機反射防止膜のより小さいサイズの欠陥を検出することが可能になる。この評価用基板による欠陥の検出結果を用いることにより、成膜された有機反射防止膜に含まれる欠陥（ゴミ及び凹部などを含む）に対する品質評価を適切に行うことができる。この有機反射防止膜の品質評価の結果を半導体デバイスの製造プロセスに反映することにより、有機反射防止膜に起因する半導体デバイスの品質低下を未然に防止することができる。また、有機反射防止膜に含まれる欠陥の検出下限値を下げることにより、半導体デバイスの微細化に対応して製造プロセスに影響を与える有機反射防止膜に含まれる異物欠陥を確実に検出することができ、製造プロセスの信頼性を向上することができる。
【００７８】
また、上記実施の形態の評価用基板では、異物欠陥の検出下限値を下げるために、多結晶シリコン膜の厚さを酸化膜の厚さよりも大きくしてもよい。多結晶シリコン膜と酸化膜の膜厚に関する当該条件は、前記の平均面粗さ（Ｒａ）、最大高低差（Ｐ−Ｖ値）、及び自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）に関する成膜条件の少なくともいずれかと組み合わせることによって、欠陥検査装置の欠陥サイズの検出下限値及び有機反射防止膜に含まれる欠陥の検出下限値を下げることができる。  
【００７９】
上記評価基板の構成は例示である。基板に形成された膜を基板側から第１の膜、第２の膜と称するとき、第１の膜は第２の膜のエッチングに用いられるエッチャントに対する第２の膜のエッチングレートよりも低く設定されており、かつ、光学的に検出可能な欠陥の検出下限値が第２の膜の欠陥の検出下限値以下であるとよい。このように設定する理由は、第１の膜をエッチングストッパとして用いることができ、かつ第１の膜の特性に左右されずに第２の膜上に形成される有機材料に含まれる異物を精度良く検出するためである。評価用基板に用いる基板に特に制限はなく、シリコン基板はあくまで例示である。より好ましくは基板が、後述する欠陥検査装置で用いられるレーザー光を反射する表面を有するものであるとよい。
【００８０】
＜欠陥検査装置＞
前記の欠陥検査方法は、図１７に示される構成の欠陥検査装置を用いて好適に実施することができる。
【００８１】
すなわち、真空チャンバ等のハウジング１０内に、光源１１と、被測定対象１４が設置されるステージ１３と、被測定対象１４からの反射光を検出する光検出部１２が設置されており、欠陥検出手段１は、これらの機器を含んで構成される。前記の被測定対象１４は、特に限定されず、シリコン基板等の単一基板、シリコン酸化膜が形成された基板や該シリコン酸化膜上に更に多結晶シリコン膜等が形成された基板等の複数膜が形成された基板、或いは前記複数膜に対してエッチング等の処理が施された後の基板を例示することができる。
【００８２】
光源１１は、プローブ光を出射するものである。好ましくは指向性の高い光を出射するものであり、例えば上記のようなレーザーである。光検出部１２は、被測定対象１４からの反射光を受光する光電子増倍管等の受光ユニットを含む。
【００８３】
前記欠陥検出部１によって取得された前記被測定対象１４の表面の位置ごとの欠陥情報は、欠陥情報処理手段２に保存され、比較される被測定対象となる第２対象物の表面の位置ごとの欠陥情報と比較する等の処理が行われる。
【００８４】
前記の欠陥情報処理手段２は、第１保存部２１と、後述する演算処理を行う比較演算部２２と、該比較演算部２２によって出力された演算結果を保存するための第２保存部２３と、を含んで構成される。
【００８５】
前記の第１保存部２１は、被測定対象１４を変えて、各被測定対象１４について表面の位置ごとの欠陥情報を保存することが可能である。例えば、被測定対象１４として、シリコン基板等の単一基板、該基板に形成されたシリコン酸化膜、該シリコン酸化膜上に更に形成された多結晶シリコン膜、或いは該多結晶シリコン膜上に有機材料により有機材料膜を形成した後にエッチング等の処理を施した後の基板上に存在する成膜に変えて、各被測定対象１４についての欠陥情報を取得して、別個の被測定対象として前記の第１保存部２１に保存される。すなわち、被測定対象１４が取り替えられる毎に、「第１対象物」、「第２対象物」、「第３対象物」・・・「第Ｎ対象物」等として、それぞれの欠陥情報が前記の第１保存部２１に保存される。
【００８６】
前記の比較演算部２２は、例えば第１対象物としての第Ｎ−１番目（Ｎは整数であって、Ｎ≧２）の対象物の表面の位置ごとの欠陥情報と、該第Ｎ−１番目の対象物上に成膜を行う処理或いは前記の第Ｎ−１番目の対象物としての膜に対してエッチング等の処理を施した後の第２対象物としての第Ｎ番目の対象物の表面の位置ごとの欠陥情報とを比較して各種の差分演算を行う。
【００８７】
具体的には、比較演算部２２は、第Ｎ番目の対象物の表面の欠陥情報のうち、第Ｎ−１番目の対象物の表面の欠陥情報と共通する欠陥情報を、前記第Ｎ番目の対象物の表面の欠陥情報から除く差分演算を行うことができる。
【００８８】
或いは、比較演算部２２は、第１番目の対象物の表面の位置ごとの欠陥情報と、該第１番目の対象物上に成膜を形成する処理或いは前記の第１番目の対象物としての成膜に対してエッチング等の処理を施した後の第２番目の対象物の表面の位置ごとの欠陥情報と、を比較する差分演算を行う。比較演算部２２は、この差分演算結果を「第１差分欠陥情報」と定義する。そして、比較演算部２２は、第３番目の対象物の表面の欠陥情報から、前記の第１差分欠陥情報のうち、この第３番目の対象物の表面の欠陥情報と位置的に共通し且つ所定の大きさの欠陥を有する第１差分欠陥情報を除く差分演算を行うことができる。
【００８９】
比較演算部２２は、前記の第３番目の対象物の表面の欠陥情報と前記の第１差分欠陥情報に関する前記の差分演算結果を「第２差分欠陥情報」と定義する。このようにして、比較演算部２２は、第１保存部２１に保存された第Ｐ番目（Ｐは整数であって、Ｐ≧３）の対象物の表面の欠陥情報から、第Ｐ−２差分欠陥情報と位置的に共通し且つ所定の大きさを有する欠陥情報を除く差分演算を行う。この演算結果は、第Ｐ−１差分欠陥情報として順次定義される。
【００９０】
比較演算部２２による差分演算の結果の情報は、第２保存部２３に保存される。このように、第Ｎ番目の対象物と第Ｎ−１番目の対象物を比較することで、第Ｎ番目の対象物に施された処理に起因する欠陥を抽出することができる。
【００９１】
また、比較演算部２２は、機能的に異なる複数の演算部を組み合わせることによって構成することもできる。例えば、第１比較演算部２２ａによって、第１対象物表面の各位置ごとの欠陥情報と、該第１対象物に所定の処理がなされた第２対象物表面の各位置ごとの欠陥情報とを比較して、同一位置の欠陥につき差分演算を行って前記第２対象物になされた処理に起因する欠陥を抽出する。
【００９２】
そして、第２比較演算部２２ｂによって、前記第１比較演算部で差分演算されて抽出した欠陥情報と、前記第２対象物に所定の処理がなされた第３対象物表面の各位置ごとの欠陥情報とを比較して、同一位置の欠陥につき差分演算を行って前記第２対象物になされた処理に起因する欠陥を抽出する。
【００９３】
差分欠陥情報は第２保存部２３に保存される。必要に応じて第２保存部２３から読み出しを行い、次の対象物に対する比較演算部２２の演算処理に使用される。
【００９４】
前記の欠陥情報処理手段２は、制御用パーソナルコンピュータ２０等によって実現することが可能であり、取得された欠陥情報や前記の比較演算部２２の演算結果等を前記パーソナルコンピュータに接続されたディスプレイ等の表示部４０によって表示することができる。
【００９５】
また、ステージコントローラ３０を用いて、ステージ１３の勾配角度の調整或いはステージ１３の位置を水平方向若しくは垂直方向へシフトさせることができる（図１７の「ＸＹＺθ」）。このように、ステージコントローラ３０によって、光源１１及び光検出部１２の少なくともいずれか一方と、被測定対象１４との相対的な位置関係を変化させることによって、被測定対象１４の表面の位置ごとの欠陥情報を十分に或いは適切に取得することができる。前記ステージコントローラ３０は、制御用パーソナルコンピュータ２０を用いて制御できるように構成できる。
【００９６】
以上、本発明に関する評価用基板、異物検査方法及び欠陥検出装置について説明した。本発明の異物検査方法の説明として、多結晶シリコン膜（第１の層）／シリコン酸化膜（第２の層）／シリコン基板からなる評価用基板を用いる場合について説明を行ったが、評価用基板の構成は半導体デバイスごとに異なる場合がある。本発明の異物検査方法は、種々の構成の評価用基板を用いて有機材料に含まれる異物を検出することが可能である。例えば、第１の層として多結晶シリコン、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）等を用い、第２層としてシリコン酸化膜、窒化膜、酸化膜＋窒化膜あるいはこれらの積層膜を用いてもよい。
【００９７】
また、前記したように、本発明の一実施形態に係る評価用基板の前記第１の膜及び第２の膜がそれぞれ単一の物質で形成された単一層で形成されている場合について説明した。しかし、他の実施形態で、前記第１の膜及び第２の膜として、単一物質で形成される単層構造以外に、複数の物質で形成された多重層構造のものを用いることができる。また、前記基板として、金属基板、ガラス基板、石英基板、アルミナ基板、チタニア基板、シリコン基板等の無機材料基板、プラスチック製基板等の有機材料基板、或いは、無機材料及び有機材料で形成される複合基板を用いることができる。
【００９８】
また、前記の第２の膜として、図１８に例示した物質、すなわち、熱酸化膜（Ｔｈ−ＳｉＯ２）、Ｓｉ３Ｎ４、正珪酸四エチルから得られたＳｉＯ２膜（ＴＥＯＳ−ＳｉＯ２）、タンタル（Ｔａ）、ＰＶＤ法により形成されたＣｕ薄膜、ＴｉＮ及びＴｉの積層薄膜（ＴｉＮ／Ｔｉ）、ＳＯＩ（絶縁膜上に形成した単結晶シリコン）、アモルファスシリコンを用いることができる。
【００９９】
また、前記したように、本発明の一実施形態に係る評価用基板の前記第２の膜上に形成される有機材料を含む膜が、多結晶シリコン膜上に形成された有機反射防止膜である場合について説明した。しかし、他の実施形態で、有機材料を含む膜として、有機反射防止膜以外に、単一成分から成る有機材料、複数成分から成る有機材料、セラミックス及び／或いは金属から成る無機材料と有機材料から成る複合材料を用いることができる。
【０１００】
上記実施の形態では、ウエハ基板上に積層する各膜の欠陥は欠陥検査装置により測定された結果を用いているが、欠陥検査装置に用いられるレーザー光源による測定波長や受光システムが異なっていても本質的には欠陥検査装置の検出感度は測定対象の膜種の膜厚によって周期的に変化している。Ｈａｚｅ値が変化しやすい多結晶シリコン膜についても膜厚と欠陥検査装置の検出感度との間に相関があり、同様に考えることができる。また、シリコン基板上に形成される単層膜の膜種によって、光学的な欠陥検査装置の検出感度の下限は、図１８に示されるように異なる。従って、各膜における欠陥検査装置の測定結果に合わせて評価する膜厚を最適化すればよい。このため、上記実験では、酸化膜の膜厚を８０ｎｍに設定し、多結晶シリコン膜の膜厚を１５０ｎｍに設定したが、欠陥検査装置の評価結果に合わせてこれらの膜厚は任意に変更してもよい。
【０１０１】
＜半導体デバイスの製造方法＞
半導体デバイスの製造方法は、デバイスによって種々の製造工程を有している。それらの製造工程において、例えば、本発明は、次のように適用される。本発明に係る欠陥検査方法を用いて、有機材料に含まれる異物の情報を取得する。また、本発明に係る欠陥検査方法を用いて得られた欠陥の検出結果により有機材料膜の形成条件、フォトレジストの材料及び形成条件、ゲート層の形成条件等を設定する。設定した条件に基づいて、ウエハ基板を洗浄した後、ゲート絶縁膜を形成する。ゲート絶縁膜上にゲート電極層を形成し、その上に反射防止膜としての有機材料膜、フォトレジストを形成する。フォトレジストをパターニングした後、ゲート層をパターニングしてゲート電極を形成し、半導体デバイスを製造する。
【０１０２】
前記の製造方法によって製造される半導体デバイスの一例として電界トランジスタの機能を用いた半導体メモリを挙げることができる。電界トランジスタは、ｐ型のシリコン基板を準備し、このシリコン基板に対して不純物をドープしてｎ型領域であるソース領域、ドレイン領域を形成し、シリコン基板上に酸化シリコンからなる絶縁膜を形成してパターニングすることでゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に多結晶シリコンなどの導電性材料からなる導電膜を公知の成膜法により形成して作製可能である。前記のソース領域、ドレイン領域及びゲート絶縁膜等の形成工程において、本発明に係る欠陥検査方法を利用することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１・・・欠陥検出部、２・・・欠陥情報処理手段、１０・・・ハウジング、１１・・・光源、１２・・・光検出部、１３・・・ステージ、１４・・・被測定対象物、２０・・・制御用パーソナルコンピュータ、２１・・・第１保存部、２２・・・比較演算部、２３・・・第３保存部、３０・・・ステージコントローラ、４０・・・表示部、１００…シリコン基板、１０１…酸化膜、１０２…多結晶シリコン膜、１０３…有機反射防止膜、２００…熱酸化炉、３００…ＬＰＣＶＤ装置。
【図１】
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【図７】
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【図８】
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【図１２】
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【図１８】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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