(57)【要約】【課題】欠陥測定サイズ範囲の狭いＬＳＴ装置を用いて、広範囲の欠陥サイズ分布の測定ができる測定方法を提供する。【解決手段】ＬＳＴ装置により、劈開したシリコンウエハの欠陥サイズ分布を測定する方法であって、  同一領域における欠陥の散乱光強度を、複数の測定レンジで一部オーバーラップさせて複数回測定する工程と、  該得られた複数の散乱光強度の結果から、前記測定レンジがオーバーラップした領域においてダブルカウントされた同一の欠陥を差し引いて欠陥サイズ分布を求める工程、を含むことを特徴とする欠陥サイズ分布の測定方法。【選択図】図１
2019056625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＳＴ装置により、劈開したシリコンウエハの欠陥サイズ分布を測定する方法であって、
同一領域における欠陥の散乱光強度を、複数の測定レンジで一部オーバーラップさせて複数回測定する工程と、
該得られた複数の散乱光強度の結果から、前記測定レンジがオーバーラップした領域においてダブルカウントされた同一の欠陥を差し引いて欠陥サイズ分布を求める工程、
を含むことを特徴とする欠陥サイズ分布の測定方法。
【請求項２】
前記欠陥サイズ分布を求める工程は、
前記測定で得られた複数の散乱光強度を重ね合わせるステップと、
前記測定レンジがオーバーラップした領域において、ダブルカウントした同一の欠陥を特定するステップと、
前記重ね合わせた散乱光強度からダブルカウントした同一の欠陥の散乱光強度を差し引くステップと、
前記ダブルカウントした分を差し引いて得られた散乱光強度分布から欠陥サイズ分布を求めるステップ、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の欠陥サイズ分布の測定方法。
【請求項３】
前記欠陥サイズ分布を求める工程は、
前記測定で得られた複数の散乱光強度から、それぞれ欠陥サイズ分布を求めるステップと、
前記複数の欠陥サイズ分布を重ね合わせるステップと、
前記測定レンジがオーバーラップした領域において、ダブルカウントした同一の欠陥を特定するステップと、
前記重ね合わせた欠陥サイズ分布から、前記ダブルカウントした同一の欠陥の数を差し引くステップ、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の欠陥サイズ分布の測定方法。
【請求項４】
前記測定レンジとして、欠陥サイズのダイナミックレンジが３倍以下の測定レンジを適用することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の欠陥サイズ分布の測定方法。
【請求項５】
前記測定レンジをオーバーラップさせて測定した欠陥のうち、サイズと座標が同じ欠陥を、同一の欠陥と判断することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の欠陥サイズ分布の測定方法。
【請求項６】
前記測定レンジをオーバーラップさせて測定した欠陥のうち、座標が同じでサイズが異なる欠陥を同一の欠陥と判断し、サイズが大きい方の欠陥のサイズを真値と判断することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の欠陥サイズ分布の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、欠陥サイズ分布の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハ内部の欠陥（ＢＭＤ）密度を調べる場合、ＬＳＴ（Ｌｉｇｈｔ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）が多用される。ＬＳＴの原理を、図１を用いて説明する。図１は、ＬＳＴの原理を示した概略図である。ＬＳＴでは、結晶内部にＩＲ（赤外線）等の光を透過させる。透過させた光の光路上に欠陥があった場合、散乱光が生じる。その散乱光を測定することで欠陥を捕捉する。この場合、散乱光の数が欠陥の密度に相当し、散乱光強度が欠陥のサイズに相当する。
【０００３】
散乱光強度は欠陥サイズの６乗に比例することが知られており（特許文献１の段落５９参照）、サイズが２倍になると、散乱光強度は６４倍になり、サイズ３倍では７２９倍、サイズ４倍では４０９６倍になる。通常、これらの散乱光を捉えるデバイスのダイナミックレンジは８Ｂｉｔや１６Ｂｉｔである場合が多いが、８ｂｉｔ（２＾８＝２５６階調）ではレンジが狭すぎて現実的ではない。
【０００４】
また、たとえ１６Ｂｉｔ（２＾１６＝６５５３６階調）のダイナミックレンジのデバイスを使用したとしても、検出器にはノイズが１００〜１０００階調程度乗るため、実際には６５５３６／１０００≒６０〜６５５３６／１００≒６００階調程度のダイナミックレンジしかなく、欠陥サイズに換算すると２〜３倍ほどの幅しか測れない。
【０００５】
通常のＬＳＴで用いられるＭＯ４４１、ＭＯ４７１等のＬＳＴ装置は、高感度測定として小さな欠陥を測定することを目的にしており、大きなサイズの欠陥は調べない場合が多い。しかし、小さな欠陥はデバイス不良にならない場合も多く、どのサイズからデバイス不良の原因となるのかを調べるためには広い範囲の欠陥サイズ分布を調べ、どのサイズの欠陥からデバイスに影響しているのかを調べる必要がある。
【０００６】
しかし、ＭＯ４４１では欠陥サイズのダイナミックレンジは３倍しかない。ＭＯ４７１では、ベースとなるカメラのノイズがＭＯ４４１より多いため、欠陥サイズのダイナミックレンジは２倍しかない。
【０００７】
実際の測定像を図２、図３に示す。図２はＭＯ４７１での測定像である。図２の測定図の一部を拡大したのが図３の２枚である。図３の左側の図は４０ｎｍ相当の欠陥の散乱像、右側の図は散乱光が強く光量が飽和している場合の散乱像を示している。図３に記載の曲線は、散乱光強度曲線であり、画面中央をＹ方向で切った場合の散乱光強度を示すが、右側の散乱図の曲線の中央は平らになっており、散乱光強度が飽和している事が分かる。なお、図３の左右の図の散乱光強度曲線のイメージ図を図４にそれぞれ示した。
【０００８】
図３の右側の図のような場合、この欠陥からの散乱光強度は６５０００以上であることしか分からず、１０万なのか１００万なのかは分からないため、結局正確なサイズ情報が得られないということになる。
【０００９】
例えば、ＭＯ４７１の欠陥サイズのダイナミックレンジは約２倍なので、最低１２ｎｍのサイズの欠陥を測るような感度であると、２５ｎｍ以上のサイズの欠陥は、図３の右図のように散乱光強度曲線が平らになり、サイズが分からなくなる。
【００１０】
また、例えばＭＯ４４１の欠陥サイズのダイナミックレンジは約３倍なので、最低３０ｎｍの欠陥を測るような感度であると、同時に測定できる欠陥のサイズは９０ｎｍまでで、それより大きな欠陥による散乱光は強すぎるため、サイズ規定が不可能ということになる。
【００１１】
図３の右図は、検出した欠陥が大きく、光量が大きすぎる場合にピーク頂点がオーバーフローし、ピーク強度がわからない場合を示す。このように散乱光強度が測定器の測定範囲を超えてしまう場合、正確なサイズ情報は得られない。
【００１２】
検出したい欠陥のサイズ範囲が装置のダイナミックレンジを超える場合、一度高感度で測定し、測定条件を変えて低感度で測定し直すことが必要であった。その場合、例えばダイナミックレンジが３倍の装置で、１度目は２０〜６０ｎｍ、２度目は６０〜１８０ｎｍの範囲を測定すると、６０ｎｍの欠陥は見逃されるか、ダブルカウントされてしまうか不確定であるため、その都度確認しなければならなかった。
【００１３】
単段熱処理の場合、ウエハ中の欠陥サイズは似たものとなるため、測定レンジの狭さはあまり問題とはならないが、デバイスシミュレーションのような多段の熱処理がされたウエハでは、初期の熱処理で形成された欠陥はサイズが大きく、後段の熱処理で形成された欠陥はサイズが小さい。そのため、このような広い欠陥のサイズ分布を有する場合はＬＳＴでサイズ分布を求めるのは非常に困難な作業となる。
【００１４】
このように、ＬＳＴは欠陥測定に関して、広く使用されており、欠陥の密度、サイズをともに測定できるため有用な情報をもたらしているが、測定可能なサイズ範囲が狭いため、欠陥密度が低く、欠陥のサイズばらつきが小さい場合では欠陥サイズを求めることができるが、欠陥サイズの分布が広い場合は、実質的にはサイズ分布を求めることが出来なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１５−１３５８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ＬＳＴによる欠陥測定では、密度だけでなくサイズ分布も重要であるが、散乱光強度はサイズの６乗に比例するため、サイズが少し変わるだけで散乱光強度は大きく変わるので、サイズを正確に測定できる範囲が狭い。例えば、ＭＯ４４１では最大サイズ／最小サイズが約３倍以内、ＭＯ４７１では約２倍以内となっている。しかし、実際に欠陥サイズ分布が２倍や３倍以内で収まる事は少なく、正確に密度分布を求められるケースは少なかった。
【００１７】
そこで本発明は上記事情に鑑み、欠陥測定サイズ範囲の狭いＬＳＴ装置を用いて、広範囲の欠陥サイズ分布の測定ができる測定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】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明では、
ＬＳＴ装置により、劈開したシリコンウエハの欠陥サイズ分布を測定する方法であって、
同一領域における欠陥の散乱光強度を、複数の測定レンジで一部オーバーラップさせて複数回測定する工程と、
該得られた複数の散乱光強度の結果から、前記測定レンジがオーバーラップした領域においてダブルカウントされた同一の欠陥を差し引いて欠陥サイズ分布を求める工程、
を含む欠陥サイズ分布の測定方法を提供する。
【００１９】
本発明のような欠陥サイズ分布の測定方法であれば、欠陥測定サイズ範囲の狭いＬＳＴ装置を用いて、広範囲の欠陥サイズ分布の測定ができる。
【００２０】
また、前記欠陥サイズ分布を求める工程は、
前記測定で得られた複数の散乱光強度を重ね合わせるステップと、
前記測定レンジがオーバーラップした領域において、ダブルカウントした同一の欠陥を特定するステップと、
前記重ね合わせた散乱光強度からダブルカウントした同一の欠陥の散乱光強度を差し引くステップと、
前記ダブルカウントした分を差し引いて得られた散乱光強度分布から欠陥サイズ分布を求めるステップ、
を含むことが好ましい。
【００２１】
また、前記欠陥サイズ分布を求める工程は、
前記測定で得られた複数の散乱光強度から、それぞれ欠陥サイズ分布を求めるステップと、
前記複数の欠陥サイズ分布を重ね合わせるステップと、
前記測定レンジがオーバーラップした領域において、ダブルカウントした同一の欠陥を特定するステップと、
前記重ね合わせた欠陥サイズ分布から、前記ダブルカウントした同一の欠陥の数を差し引くステップ、
を含むことが好ましい。
【００２２】
このようなステップを含む欠陥サイズ分布を求める工程であれば、より正確に広範囲の欠陥サイズ分布の測定ができる。
【００２３】
また、前記測定レンジとして、欠陥サイズのダイナミックレンジが３倍以下の測定レンジを適用することが好ましい。
【００２４】
このような測定レンジであるＬＳＴ装置を、本発明の欠陥サイズ分布の測定方法に好適に用いることができる。
【００２５】
また、前記測定レンジをオーバーラップさせて測定した欠陥のうち、サイズと座標が同じ欠陥を、同一の欠陥と判断することが好ましい。
【００２６】
このように同一の欠陥を判断すれば、より確実にダブルカウントした同一の欠陥を差し引くことができる。
【００２７】
また、前記測定レンジをオーバーラップさせて測定した欠陥のうち、座標が同じでサイズが異なる欠陥を同一の欠陥と判断し、サイズが大きい方の欠陥のサイズを真値と判断することが好ましい。
【００２８】
このように欠陥サイズを真値と判断すれば、ダブルカウントした同一の欠陥のサイズをより正確に求めることができる。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、本発明の欠陥サイズ分布の測定方法であれば、欠陥測定サイズ範囲の狭いＬＳＴ装置を用いて、より広い欠陥サイズ分布測定領域の欠陥サイズ分布を正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ＬＳＴの原理を示す概略図である。
【図２】ＭＯ４７１での測定結果の測定像を示す図である。
【図３】図２の測定像の一部を拡大した散乱図である。
【図４】図３の散乱光強度曲線を示す概念図である。
【図５】実施例の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
上記のように、欠陥測定サイズ範囲の狭いＬＳＴ装置を用いて、広範囲の欠陥サイズ分布の測定ができる測定方法の開発が求められていた。
【００３２】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、ウエハの同じ場所を高感度〜低感度でサイズ測定領域を重ねて複数回測ることで、高感度で小さいサイズの欠陥、低感度で大きいサイズの欠陥を測り、その結果を重ね、サイズ測定領域を重ねた部分でダブルカウントした同一の欠陥を差し引くことで、欠陥検出の抜けがなく、広い範囲のサイズ分布の測定を行うことができることを見出し、本発明を完成させた。
【００３３】
すなわち、本発明は、
ＬＳＴ装置により、劈開したシリコンウエハの欠陥サイズ分布を測定する方法であって、
同一領域における欠陥の散乱光強度を、複数の測定レンジで一部オーバーラップさせて複数回測定する工程と、
該得られた複数の散乱光強度の結果から、前記測定レンジがオーバーラップした領域においてダブルカウントされた同一の欠陥を差し引いて欠陥サイズ分布を求める工程、
を含む欠陥サイズ分布の測定方法である。
【００３４】
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３５】
［散乱光強度測定工程］
本発明の測定方法における散乱光強度測定工程では、測定レンジ等の測定条件を変更しながら、ウエハの同じ場所を複数回測定する。これにより、小さな欠陥から大きな欠陥まで、広い範囲の欠陥サイズ分布を求めることを可能としている。
【００３６】
この測定に用いるＬＳＴ装置としては、通常の欠陥測定で用いられるものであれば特に限定されず、例えば、ＭＯ４４１、ＭＯ４７１（Ｒａｙｔｅｘ社製）等が挙げられる。本発明では、これらのような欠陥サイズのダイナミックレンジが３倍以下の測定レンジであるＬＳＴ装置を使用して、広い範囲のサイズ分布を測定することができる。
【００３７】
欠陥サイズの測定レンジの範囲は、オーバーラップさせて測定する。例えば１回目は１０〜２０ｎｍ、２回目は１５ｎｍ〜３０ｎｍ、３回目は２０〜４０ｎｍという様に、欠陥サイズの測定レンジの範囲がオーバーラップするように設定する。このように、測定レンジをオーバーラップさせて複数回測定することで、ちょうど測定レンジと測定レンジの境界のサイズであり、ダブルカウントされるかどちらの測定にも検出されないか不確定な欠陥が存在する恐れがない。つまり、測定レンジをオーバーラップさせて測ることで、より正確な欠陥サイズ分布を求めることができる。
【００３８】
［欠陥サイズ分布を求める工程］
本発明の測定方法における欠陥サイズ分布を求める工程では、散乱強度測定工程でオーバーラップした測定レンジにおいて、ダブルカウントした同一の欠陥を差し引いて欠陥サイズ分布を求めることができるならば、どのような方法でもよい。
【００３９】
単純に測定した散乱光強度の値を加算するだけでは、同一の欠陥をダブルカウントする場合が想定される。この同一の欠陥のダブルカウントを防ぐため、オーバーラップさせた測定レンジにおいてカウントした欠陥が、同一の欠陥かどうかを判定する必要がある。判定方法としては、特に限定されないが、位置情報から同一欠陥かどうかを判定することが好ましい。
【００４０】
例えば、測定レンジがオーバーラップした範囲の欠陥のうち、サイズと座標が同じ欠陥であれば、同一の欠陥と判断することが好ましい。また、座標が同じでサイズが異なる欠陥であれば、同一の欠陥と判断し、サイズが大きい方の欠陥のサイズを真値とすることが好ましい。これは、２回の測定でサイズが異なるのは、測定位置がずれたことにより、レーザーの中心位置に欠陥が移動したことが考えられ、この場合、大きいサイズがより正しいサイズに近いからである。
【００４１】
なお、測定した散乱光強度が強すぎるため、サイズの特定ができない欠陥は、サイズを保留とすることが好ましい。
【００４２】
欠陥サイズ分布を求める工程の一例としては、散乱光強度測定工程で得られた複数の散乱光強度を重ね合わせるステップと、測定レンジがオーバーラップした領域において、ダブルカウントした同一の欠陥を特定するステップと、重ね合わせた散乱光強度からダブルカウントした同一の欠陥の散乱光強度を差し引くステップと、ダブルカウントした分を差し引いて得られた散乱光強度分布から欠陥サイズ分布を求めるステップ、を含む工程が挙げられる。
【００４３】
また、欠陥サイズ分布を求める工程の別の例としては、散乱光強度測定工程で得られた複数の散乱光強度から、それぞれ欠陥サイズ分布を求めるステップと、複数の欠陥サイズ分布を重ね合わせるステップと、測定レンジがオーバーラップした領域において、ダブルカウントした同一の欠陥を特定するステップと、重ね合わせた欠陥サイズ分布から、ダブルカウントした同一の欠陥の数を差し引くステップ、を含む工程が挙げられる。
【００４４】
本発明の実施に当たり、測定するウエハのサイズは特に限定されない。なお、本発明は、典型的には強い散乱光近くの弱い散乱光を測定する方法ではないので、欠陥密度が５×１０８／ｃｍ３以下のウエハに適用することが好ましい。このような欠陥密度のウエハであれば、測定領域全体が欠陥からの散乱光だらけとならず、弱い散乱光が見えない面積が少なくなるので、小さな欠陥を正確に測定できる。
【００４５】
測定するウエハの熱処理条件は、特に限定されないが、上述のように、ウエハの欠陥密度が５×１０８／ｃｍ３以下となるような熱処理条件であることが好ましい。
【００４６】
ＬＳＴの感度は、特に限定されず、目的とするサイズの欠陥を測定できる感度であればよい。例えば通常は、測定できる最高感度から、最も大きな欠陥サイズまで測ることが求められる。但し、目的に応じて、大きな欠陥のみ測定したい場合等はその限りではない。
【００４７】
また、ＬＳＴ測定深さ、測定箇所、測定点数等は特に限定されず、通常行っている測定領域に適用することができる。
【００４８】
このような本発明の欠陥サイズ分布の測定方法であれば、欠陥測定サイズ範囲の狭いＬＳＴ装置を用いて、より広い欠陥サイズ分布測定領域の欠陥サイズ分布を正確に求めることができる。
【実施例】
【００４９】
以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００５０】
ＬＳＴ装置（ここではＭＯ４７１を使用）で欠陥の密度とサイズ分布を測定した。３００ｍｍウエハに熱処理（８００℃４時間）を行ったものを測定サンプルとした。ＭＯ４７１の測定可能な欠陥サイズのダイナミックレンジは約２倍とされている。まず、最高感度である１２ｎｍのサイズの欠陥を測れる感度で１回目の測定をした（１回目測定レンジ：１２〜１８ｎｍ）。その後、測定サンプルの同じ位置を、１／１０と１／１００に落とした感度でそれぞれ測定した（２回目測定レンジ：１５〜３０ｎｍ、３回目測定レンジ：２０〜４０ｎｍ）。
【００５１】
１〜３回目で測定した散乱光強度から得られた欠陥密度、サイズ分布を単純に加えると、１５〜１８、２０〜３０ｎｍのサイズの欠陥はダブルカウントすることになり、正確な欠陥密度、欠陥サイズ分布とはならない。そこで、ダブルカウントされないよう、測定領域のＸ、Ｙの座標から、２つの測定レンジでの測定結果で同じ位置でカウントされた欠陥は同一の欠陥として判定し、ダブルカウントを防いだ。また、２つの測定レンジでの測定結果でサイズが異なる場合に関しては、大きい方を真値として処理した。
【００５２】
測定した散乱光強度から求めた欠陥サイズ分布を、図５に示した。高感度のグラフは１回目に測定した散乱光強度から求めた欠陥サイズ分布、中感度のグラフは２回目に測定した散乱光強度から求めた欠陥サイズ分布、低感度のグラフは３回目に測定した散乱光強度から求めた欠陥サイズ分布であり、ＳＵＭ（ダブルカウント除去前）のグラフは１〜３回目に測定した散乱光強度から求めた欠陥サイズ分布を足した結果であり、ＳＵＭ（ダブルカウント除去後）のグラフはＳＵＭ（ダブルカウント除去前）の結果からダブルカウントした同一の欠陥の数を差し引いた結果である。なお、ＳＵＭ（ダブルカウント除去後）の結果では、誤差や汚れ起因の数値も差し引いた。
【００５３】
図５に示されるように、本発明の欠陥サイズ分布の測定方法であれば、測定可能な欠陥サイズのダイナミックレンジが約２倍であるＬＳＴ装置を用いて、１２ｎｍ〜４０ｎｍの範囲の欠陥サイズ分布を測定することが可能であることがわかる。
【００５４】
以上のことから、本発明であれば、欠陥測定サイズ範囲の狭いＬＳＴ装置を用いて、広範囲の欠陥サイズ分布の測定ができることが明らかになった。
【００５５】
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】
2019056625.tif 000003
【図２】
2019056625.tif 000004
【図３】
2019056625.tif 000005
【図４】
2019056625.tif 000006
【図５】
2019056625.tif 000007