(57)【要約】【課題】  絶縁膜および半導体膜の欠陥部を簡便に検出する。【解決手段】  少なくとも絶縁膜もしくは半導体膜のどちらか一方で構成される被検査層の欠陥検出方法であって、導電体層上に前記被検査層が形成された試験体を金属イオンを含有する溶液中に浸漬し、前記試験体の導電体層を第一の電極とし、前記溶液中に第二の電極を前記被検査層に対向して配置し、前記第一の電極と前記第二の電極の間に電圧を印加することにより、前記被検査層の欠陥部上の試験体表面に金属を析出させる第一の工程と、  前記被検査層表面および析出した金属上に、第一の工程で析出させた金属と異なる物質の薄膜を付着させる第二の工程と、  前記試験体を金属イオンを含有する溶液中に浸漬し、前記試験体の導電体層を第一の電極とし、前記溶液中に第二の電極を前記被検査層に対向して配置し、前記第一の電極と前記第二の電極の間に電圧を印加することにより、第一の工程で析出させた金属を除去させる第三の工程、からなることを特徴とする。【選択図】      図１
2005166705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも絶縁膜もしくは半導体膜のどちらか一方で構成される被検査層の欠陥検出方法であって、
導電体層上に前記被検査層が形成された試験体を金属イオンを含有する溶液中に浸漬し、前記試験体の導電体層を第一の電極とし、前記溶液中に第二の電極を前記被検査層に対向して配置し、前記第一の電極と前記第二の電極の間に電圧を印加することにより、前記被検査層の欠陥部上の試験体表面に金属を析出させる第一の工程と、
前記被検査層表面および析出した金属上に、第一の工程で析出させた金属と異なる物質の薄膜を付着させる第二の工程と、
前記試験体を金属イオンを含有する溶液中に浸漬し、前記試験体の導電体層を第一の電極とし、前記溶液中に第二の電極を前記被検査層に対向して配置し、前記第一の電極と前記第二の電極の間に電圧を印加することにより、第一の工程で析出させた金属を除去させる第三の工程、
からなることを特徴とする絶縁膜もしくは半導体膜の欠陥検出方法。
【請求項２】
前記第一の工程で使用する溶液と前記第三の工程で使用する溶液が含む金属イオンは同一であり、前記第三の工程で印加する電圧は、前記第一の工程で印加する電圧の逆方向であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁膜もしくは半導体膜の欠陥検出方法。
【請求項３】
前記第一の工程で使用する溶液は硫酸銅溶液であり、前記第二の工程では金を蒸着させることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか一項に記載の絶縁膜もしくは半導体膜の欠陥検出方法。
【請求項４】
前記第二の工程で付着させる薄膜は、前記第一の工程で金属を析出させた部分において、付着されていない部分を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の絶縁膜もしくは半導体膜の欠陥検出方法。
【請求項５】
前記第二の工程で付着させる薄膜は、付着させる部分において８０％以下の密度であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の絶縁膜もしくは半導体膜の欠陥検出方法。
【請求項６】
前記第一の工程および前記第三の工程で印加する電圧が１．０Ｖ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の絶縁膜もしくは半導体膜の欠陥検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁膜もしくは半導体膜の欠陥部の検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
絶縁膜や半導体膜の欠陥を検出する方法は従来各種の方法が実用化されている。例えば
［液晶法］  試験体上に液晶を塗布し、電圧を印加することで、欠陥部に流れるリーク電流による発熱により欠陥部上の液晶が光反射を起こす。
［アルコール法］  試験体をアルコール溶液に浸けて、電圧印加することで、欠陥部に流れるリーク電流による発熱でアルコールを気化させ、気泡を発生させる。
［めっき法］  試験体を電解質溶液に浸けて、電圧印加することで欠陥部に流れるリーク電流によって、欠陥部に電気化学的に反応物を析出させる。
等がある。
【０００３】
しかし、半導体素子の絶縁のために用いられる絶縁膜や半導体膜の評価では、膜に電圧が印加された状態で欠陥を検出できるのが好ましく、また検出した欠陥部が後からでも分かるような方法が望ましい。
【０００４】
前記要求を満たす方法として、［めっき法］が挙げられる。［めっき法］のうち、最もよく知られている方法として、銅デコレーション法がある（例えば、非特許文献１参照。）。この方法は銅イオンを含む溶液を電解質溶液とし、前記電解質溶液に侵されない導電性物質を陽極、試験体を陰極として、両極間に電圧を印加する方法である。この方法により、被検査体の欠陥部に流れるリーク電流で、欠陥部上に電気化学的めっき反応によって銅が析出（電着）し、欠陥部の特定がなされる。
【０００５】
前記銅デコレーション法を用いて欠陥部の検出を行い、欠陥部の位置を特定した時、欠陥部の表面、もしくは断面を観察する場合、銅析出部の周辺にレーザー等でマークをつけ、その後、刃物等で銅を機械的に剥がすことにより観察を行っていた。
【０００６】
【非特許文献１】Ｍ．  Ｉｔｓｕｍｉ  ａｎｄ  Ｆ．  Ｋｉｙｏｓｕｍｉ，  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．，  ４０，  ４９６，  １９８２．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この場合、銅を機械的に剥がすため、銅析出部下の状態を変形もしくは破壊してしまう恐れがあった。また析出した銅の外径が１００μｍ以下の場合、銅を剥がすという行為そのものが困難になってしまう。さらに、銅析出部周辺にマークする為のマーキング装置が必要となっていた。
【０００８】
そのため、簡便に欠陥部のマーキングでき、また欠陥部に応力がかからず欠陥部表面を露わにし、欠陥部表面および断面を観察できる方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決するため、鋭意研究開発を重ねた結果、次のような絶縁膜もしくは半導体膜の欠陥検出方法が最良であることを見出した。
【００１０】
すなわち、本発明は、少なくとも絶縁膜もしくは半導体膜のどちらか一方で構成される被検査層の欠陥検出方法であって、
導電体層上に前記被検査層が形成された試験体を金属イオンを含有する溶液中に浸漬し、前記試験体の導電体層を第一の電極とし、前記溶液中に第二の電極を前記被検査層に対向して配置し、前記第一の電極と前記第二の電極の間に電圧を印加することにより、前記被検査層の欠陥部上の試験体表面に金属を析出させる第一の工程と、
前記被検査層表面および析出した金属上に、第一の工程で析出させた金属と異なる物質の薄膜を付着させる第二の工程と、
前記試験体を金属イオンを含有する溶液中に浸漬し、前記試験体の導電体層を第一の電極とし、前記溶液中に第二の電極を前記被検査層に対向して配置し、前記第一の電極と前記第二の電極の間に電圧を印加することにより、第一の工程で析出させた金属を除去させる第三の工程、
からなることを特徴とする。
また、前記第一の工程で使用する溶液と前記第三の工程で使用する溶液が含む金属イオンは同一であり、前記第三の工程で印加する電圧は、前記第一の工程で印加する電圧の逆方向であることを特徴とする。
また、前記第一の工程で使用する溶液は硫酸銅溶液であり、前記第二の工程では金を蒸着させることを特徴とする。
また、前記第二の工程で付着させる薄膜は、前記第一の工程で金属を析出させた部分において、付着されていない部分を有することを特徴とする。
また、前記第二の工程で付着させる薄膜は、付着させる部分において８０％以下の密度であることを特徴とする。
また、前記第一の工程および前記第三の工程で印加する電圧が１．０Ｖ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第一の工程で、被検査層の欠陥部上に金属を析出させ、欠陥部を顕在化させることができる。そして、第二の工程で、被検査層表面および析出した金属上に薄膜物質を付着させた後、第三の工程で、第一の工程で析出させた金属と、その金属上に付着した薄膜物質を取り除く。この方法により、欠陥部以外の被検査層表面には第二の工程で付着させた薄膜物質があり、欠陥部上の被検査層表面には薄膜物質が無いことから、欠陥部上の被検査層表面が露わな状態になり、レーザー等のマーキング装置を必要とせずに欠陥部のマーキングが行える。また、欠陥部上に析出した金属を機械的に除去するのではなく、電気化学的反応により除去するため、欠陥部に応力がかからず、欠陥部を変形あるいは破壊することなく欠陥部表面を露わにすることができ、欠陥部表面および断面を精度良く観察することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る絶縁膜および半導体膜の欠陥検出方法の好適な実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されて解釈されるものではない。
【００１３】
図１は本発明に係る絶縁膜および半導体膜の欠陥検出方法の一実施形態を示すフローチャートである。本実施形態は、金属イオンを含む溶液中に、導電体層上に少なくとも絶縁膜もしくは半導体膜のどちらか一方で構成される被検査層を有する試験体を浸漬し、試験体の導電体層を第一の電極として用い、第二の電極との間に電圧を印加することにより被検査層の欠陥部上の表面に金属を析出させる第一の工程と、被検査層表面および第一の工程で析出させた金属上に薄膜物質を付着させる第二の工程と、金属イオンを含む溶液中に薄膜物質を付着させた試験体を浸漬し、試験体の導電体層を第一の電極として用い、第二の電極との間に電圧を印加することにより第一の工程で析出させた金属を除去させる第三の工程を有している。
次にそれぞれの工程を図１のフローチャートに従って説明する。
【００１４】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は第一〜第三の工程を説明するための試験体を示す図である。図２において、２０１は導電体層、２０２は絶縁膜もしくは半導体膜からなる被検査層、２０３は欠陥部、２０４は金属析出物、２０５は薄膜物質である。
【００１５】
［第一の工程］
図２（ａ）は第一の工程に入る前の試験体を表しており、図２（ｂ）は第一の工程を経た試験体を表している。
図３は本工程の被検査層の欠陥部上の表面に金属を析出させることを説明するための図である。図３において、３０１は金属イオンを含む溶液、３０２は試験体、３０３は試験体の導電体層、３０４は試験体の被検査層、３０５は欠陥部、３０６は試験体を保持するための保持板、３０７は対向電極、３０８は金属析出物である。
析出原理は、金属イオンを含む溶液中３０１で試験体の導電体層３０３を陰極として用い、対向電極３０７との間に電圧を印加し、試験体に通電させると、被検査層の欠陥部にリーク電流が流れる。その結果、被検査層表面の通電部（欠陥部）上で電気化学反応が起き、溶液中の金属イオンが金属析出物２０４、３０８として析出してくる。
印加電圧としては試験体が破壊される電圧以下であることが求められる。また、高電圧を印加した場合、電流密度が過度に上がり、金属の析出にムラが発生する恐れがあるため、印加電圧は１．０Ｖ以下であることが好ましい。また電圧の印加時間（試験時間）は特に限定されるものでは無く、所望の金属析出量になるように、印加電圧と共に調整されるものである。例えば、欠陥部を高い精度で特定したい場合は、印加時間を短くすることによって、各欠陥部上の被検査層表面に析出する金属量を抑えることができ、欠陥部の特定精度が高まる。また、欠陥部を確実に検出したい場合は、印加時間を長くすることにより、各欠陥部上の被検査層表面に析出する金属量が増えるので、欠陥部の検出が容易になる。
金属イオンを含む溶液に特に限定は無いが、金属イオンとして銅を用いて、銅を析出させる、いわゆる銅デコレーション法が簡便で広く知られている。銅イオンを含む溶液として、硫酸銅、ほうふっ化銅、シアン化銅、ピロりん酸銅等を使用することができる。中でも硫酸銅は、溶液の管理が容易、毒性が低い、安価である、公害の心配が少ない等の理由で特に好ましい。
【００１６】
［第二の工程］
図２（ｃ）は第二の工程を経た試験体を表している。
本工程は被検査層表面および第一の工程で析出させた金属上に薄膜物質２０５を付着させる工程である。薄膜物質として、被検査層および第一の工程で析出させた金属と異なり、被検査層表面と簡単に識別できるものが望ましい。また付着させる薄膜物質の厚みや量に特に限定は無いが、絶縁樹脂を薄膜物質として選択した場合は、被検査層表面、特に析出した金属表面に占める薄膜物質の割合が１００％ではないこと、すなわち、析出した金属部分において付着されていない部分を有することが求められる。これは後の第三の工程において第一の工程で析出させた金属を除去する時に、被検査層の欠陥部にリーク電流を流して、容易に除去できるようにする為である。ここで第三の工程において被検査層の欠陥部に確実にリーク電流を流すためには、析出した金属表面に占める薄膜物質の割合は８０％以下の密度であることが好ましい。このため、本発明において第二の工程で付着させる薄膜とは、完全な膜状態のみならず、薄膜物質が粒子状に分散配置した状態（島状も含む）の膜を包含するものである。
前記条件を満たせば、薄膜物質として特に限定は無く、樹脂や金属を付着させることができる。中でもＡｕは、Ａｕの持つ黄金色の金属光沢のため識別が容易であり、電子顕微鏡を用いた観察が容易である、等の理由で特に好ましい。
また薄膜物質の付着方法に特に限定は無く、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、無電解めっき法等を使用することができる。
【００１７】
［第三の工程］
図２（ｄ）は本工程を経た試験体を表している。
本工程は被検査層欠陥部の表面に析出した金属を除去する工程である。図４は本工程を説明するための図である。図４において、４０１は金属イオンを含む溶液、４０２は試験体、４０３は試験体の導電体層、４０４は試験体の被検査層、４０５は欠陥部、４０６は試験体を保持するための保持板、４０７は対向電極、４０８は薄膜物質である。本工程の原理は、金属イオンを含む溶液中４０１で試験体の導電体層４０３を陽極として用い、対向電極４０７との間に電圧を印加し、試験体に通電させると、被検査層の欠陥部にリーク電流が流れ、その結果、被検査層表面の通電部（欠陥部）上で電気化学反応が起き、第一の工程で被検査層の欠陥部表面に析出した金属が溶出し、金属上の薄膜物質と共に除去される。
【００１８】
本工程で用いる金属イオンを含む溶液は特に限定は無いが、好ましくは第一の工程で用いた溶液とすることが簡便であり望ましい。印加電圧としては試験体が破壊される電圧以下であることが求められる。また電圧の印加時間（試験時間）は特に限定は無く、第一の工程で析出させた金属が除去できるよう、印加電圧と共に調整される。
【００１９】
前述した３つの工程を経ることによって、図２（ｄ）に示すように、欠陥部以外の被検査層表面には第二の工程で付着させた薄膜物質が付着しており、欠陥部上の被検査層表面には薄膜物質が無く、欠陥部上の被検査層表面が露わな状態になり、欠陥部のマーキングとともに被検査層の欠陥部表面および断面の観察が可能となる。また、欠陥部上に析出した金属を機械的に除去するのではなく、電気化学的反応により除去するため、欠陥部に応力がかからず、欠陥部を変形あるいは破壊することなく欠陥部表面を露わにすることができ、欠陥部表面および断面を精度良く観察することができる。
【実施例】
【００２０】
本実施例では試験体の一例として光起電力素子を用いた。
【００２１】
［光起電力素子］
図５は本実施例に用いた光起電力素子の層構成を表している。図５において、５０１はステンレス基板、５０２は裏面反射層、５０３は光電変換層である。
【００２２】
先ず、基材となる洗浄したステンレスのロール状基板５０１上に、スパッタ法で裏面反射層５０２としてＡｇ層（膜厚０．８μｍ）とＺｎＯ層（膜厚２μｍ）を順次形成した。次いで、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ4とＰＨ3とＨ2の混合ガスからｎ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ4とＨ2の混合ガスからｉ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ4とＢＦ3とＨ2の混合ガスからｐ型μｃ−Ｓｉ層を形成し、ｎ層膜厚５０ｎｍ／ｉ層膜厚２μｍ／ｐ層膜厚５０ｎｍ／ｎ層膜厚１０ｎｍ／ｉ層膜厚５００ｎｍ／ｐ層膜厚１０ｎｍの層構成のタンデム型光電変換層５０３を形成した。この後、ロール状基板から剪断刃により４０ｍｍ×２０ｍｍとなるようにして分割して、裏面反射層５０２、タンデム型ａ−Ｓｉ光電変換層５０３からなる光起電力素子（試験体）を得た。
この試験体を用いて以下の操作を行った。
【００２３】
［第一の工程］
図３は第一の工程を説明する為の図である（図中の各部は実施形態で説明済）。本実施例では試験体３０２は光起電力素子、試験体の導電体層３０３はステンレス基板５０１、試験体の被検査層３０４は光電変換層５０３にあたる。
【００２４】
まず、１．５Ｌビーカーに、金属イオンを含む溶液として、濃度が０．５モル／Ｌの硫酸銅水溶液１．０Ｌを用意した。そして光起電力素子３０２の裏面、端部、および保持板３０６をポリイミドテープで覆い、光起電力素子表面（光電変換層の表面）以外をマスクして陰極板を作製した。また光起電力素子３０２と対極する陽極３０７には銅板を用い、両極間が３０ｍｍとなるようにテフロン（登録商標）製の治具（不図示）を用いて、両極を固定した。
【００２５】
そして常温下で両極間に０．４Ｖの電圧を１０分間印加した。その結果、欠陥部３０５上の光電変換層３０４表面に銅３０８が析出した。その後、光起電力素子を純水で洗浄し、乾燥させた。
【００２６】
乾燥後の光起電力素子表面の様子を図６に表す。図６において、６０１は光起電力素子表面、６０２は金属析出物（銅）である。光学顕微鏡で観察したところ、１ｃｍ2あたり４００個程度の銅が析出していた。また、大きさは１μｍ〜５０μｍ程度であった。
【００２７】
［第二の工程］
次に光起電力素子および第一の工程で析出させた銅上に、真空蒸着法により、Ａｕ膜を５〜５０ｎｍの厚みで蒸着させた。Ａｕ蒸着した後の光起電力素子表面を光学顕微鏡で観察したところ、Ａｕは光起電力素子および第一の工程で析出させた銅上に堆積していたが、粒子状に堆積しており、Ａｕ下の光起電力素子表面および第一の工程で析出させた銅を認識することができた。
【００２８】
［第三の工程］
図４は第三の工程を説明する為の図である（図中の各部は実施形態で説明済）。本実施例では試験体４０２は光起電力素子、試験体の導電体層４０３はステンレス基板５０１、試験体の被検査層４０４は光電変換層５０３にあたる。
【００２９】
まず、１．５Ｌビーカーに、金属イオンを含む溶液として、０．５モル／Ｌの濃度の硫酸銅水溶液１．０Ｌを用意した。そして、光起電力素子４０２の裏面、端部、および保持板４０６をポリイミドテープで覆い、光起電力素子表面（光電変換層の表面）以外をマスクして陽極板を作製した。また光起電力素子４０２と対極する陰極４０７には銅板を用い、両極間が３０ｍｍとなるようにテフロン（登録商標）製の治具（不図示）を用いて、両極を固定した。
【００３０】
そして常温下で両極間に０．４Ｖの電圧を１０分間印加した。その結果、欠陥部４０５上の光電変換層４０４表面に析出していた銅が電気化学反応により溶出し、銅上に付着していたＡｕと共に除去された。その後、光起電力素子を純水で洗浄し、乾燥させた。
【００３１】
乾燥後の光起電力素子表面の様子を光学顕微鏡で観察したところ、銅は銅上に蒸着されていたＡｕと共に完全に除去されており、除去された部分と、Ａｕが蒸着されている部分との識別は、Ａｕの持つ黄金色の金属光沢の為に容易であった。また電子顕微鏡で観察したところ、Ａｕ蒸着部、銅除去部共に光起電力素子表面が観察されたが、Ａｕ蒸着部は粒状感があり、容易に識別することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る工程のフローチャートである。
【図２】本発明に係る各工程の試験体の状態を示す図である。
【図３】本発明に係る第一の工程を説明するための図である。
【図４】本発明に係る第三の工程を説明するための図である。
【図５】実施例で用いた試験体の構成を表す図である。
【図６】実施例において第一の工程後の試験体表面の観察結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
２０１、３０３、４０３  導電体層
２０２、３０４、４０４  被検査層（絶縁膜もしくは半導体膜）
２０３、３０５、４０５  欠陥部
２０４、３０８、６０２  金属析出物
２０５、４０８  薄膜物質
３０１、４０１  金属イオンを含む溶液
３０２、４０２  試験体
３０６、４０６  保持板
３０７、４０７  対向電極
５０１  ステンレス基板
５０２  裏面反射層
５０３  光電変換層
６０１  試験体表面
【図１】
2005166705.tif 000003
【図２】
2005166705.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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