JPH08264605A - 積層基板の検査方法、およびこれを用いたｓｏｉウェハ、このｓｏｉウェハを用いた半導体集積回路装置、ならびに積層基板の検査装置 - Google Patents
積層基板の検査方法、およびこれを用いたｓｏｉウェハ、このｓｏｉウェハを用いた半導体集積回路装置、ならびに積層基板の検査装置Info
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- JPH08264605A JPH08264605A JP6312995A JP6312995A JPH08264605A JP H08264605 A JPH08264605 A JP H08264605A JP 6312995 A JP6312995 A JP 6312995A JP 6312995 A JP6312995 A JP 6312995A JP H08264605 A JPH08264605 A JP H08264605A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 表面層のシリコン薄膜の膜厚が１μｍ以下の
ＳＯＩウェハの表面のパーティクルと、微小凹凸および
積層膜の膜厚ばらつきを分離して検査ができる積層基板
の検査技術を提供する。 【構成】 薄膜ＳＯＩウェハ１に対して上方の一方向か
ら光を照射し、かつこの光の入射角度が調整可能とされ
る半導体レーザー２と、この照射された光による反射光
の側方散乱反射光を集光レンズ３を介して検出し、かつ
この検出角度が調整可能とされる光検出器４と、薄膜Ｓ
ＯＩウェハ１を駆動可能に設置するウェハテーブル５と
から構成される薄膜ＳＯＩウェハ１の検査装置であっ
て、半導体レーザー２からのレーザー光の入射角度と、
光検出器４の配置角度との組み合わせによって、パーテ
ィクル、加工残渣と表面の微小凹凸が分離されて検査が
行われる。
ＳＯＩウェハの表面のパーティクルと、微小凹凸および
積層膜の膜厚ばらつきを分離して検査ができる積層基板
の検査技術を提供する。 【構成】 薄膜ＳＯＩウェハ１に対して上方の一方向か
ら光を照射し、かつこの光の入射角度が調整可能とされ
る半導体レーザー２と、この照射された光による反射光
の側方散乱反射光を集光レンズ３を介して検出し、かつ
この検出角度が調整可能とされる光検出器４と、薄膜Ｓ
ＯＩウェハ１を駆動可能に設置するウェハテーブル５と
から構成される薄膜ＳＯＩウェハ１の検査装置であっ
て、半導体レーザー２からのレーザー光の入射角度と、
光検出器４の配置角度との組み合わせによって、パーテ
ィクル、加工残渣と表面の微小凹凸が分離されて検査が
行われる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン基板、シリコ
ン酸化膜などの絶縁膜およびシリコン薄膜からなる積層
基板の検査技術に関し、特に半導体集積回路装置用ＳＯ
Ｉ（SiliconOn Insulator）ウェハにおいて、積層表面
のシリコン薄膜の膜厚が１μｍ以下の、いわゆる薄膜Ｓ
ＯＩウェハの検査に好適な積層基板の検査方法、および
これを用いたＳＯＩウェハ、このＳＯＩウェハを用いた
半導体集積回路装置、ならびに積層基板の検査装置に適
用して有効な技術に関する。
ン酸化膜などの絶縁膜およびシリコン薄膜からなる積層
基板の検査技術に関し、特に半導体集積回路装置用ＳＯ
Ｉ（SiliconOn Insulator）ウェハにおいて、積層表面
のシリコン薄膜の膜厚が１μｍ以下の、いわゆる薄膜Ｓ
ＯＩウェハの検査に好適な積層基板の検査方法、および
これを用いたＳＯＩウェハ、このＳＯＩウェハを用いた
半導体集積回路装置、ならびに積層基板の検査装置に適
用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】たとえば、発明者が検討した技術とし
て、半導体集積回路装置用シリコンウェハ表面上のパー
ティクルの検査方法としては、株式会社プレスジャーナ
ル、平成６年７月２０日発行の「月刊 Semiconductor W
orld １９９４年８月号」Ｐ７８〜Ｐ８３に記載される
ように、レーザー光の垂直または斜方照射による散乱光
を利用して検出するものがある。
て、半導体集積回路装置用シリコンウェハ表面上のパー
ティクルの検査方法としては、株式会社プレスジャーナ
ル、平成６年７月２０日発行の「月刊 Semiconductor W
orld １９９４年８月号」Ｐ７８〜Ｐ８３に記載される
ように、レーザー光の垂直または斜方照射による散乱光
を利用して検出するものがある。
【０００３】また、ＳＯＩウェハの表面層シリコン薄膜
の膜厚が１μｍ以上の場合は、前記シリコンウェハ表面
上のパーティクル検査方法と同じ技術で検査ができた。
また、ＳＯＩウェハの表面のパーティクルやラフネスの
検査技術としては、同じく平成４年１１月２０日発行の
「月刊 Semiconductor World １９９２年１２月号」Ｐ
９０〜Ｐ９６に記載されるように、Ｘ線トポグラフィ
法、赤外線干渉法、超音波探傷法が主要検査方法として
挙げられている。
の膜厚が１μｍ以上の場合は、前記シリコンウェハ表面
上のパーティクル検査方法と同じ技術で検査ができた。
また、ＳＯＩウェハの表面のパーティクルやラフネスの
検査技術としては、同じく平成４年１１月２０日発行の
「月刊 Semiconductor World １９９２年１２月号」Ｐ
９０〜Ｐ９６に記載されるように、Ｘ線トポグラフィ
法、赤外線干渉法、超音波探傷法が主要検査方法として
挙げられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者ら
の検討によれば、前記のような検査技術を用いて、表面
層シリコン薄膜の膜厚が１μｍ以下のＳＯＩウェハの表
面のパーティクル検査をした場合、表面の微小凹凸、あ
るいは比較的広い領域での積層膜の膜厚ばらつきなど
が、入射光を散乱させたり、干渉させたりして、正確な
検査ができないという問題が考えられる。
の検討によれば、前記のような検査技術を用いて、表面
層シリコン薄膜の膜厚が１μｍ以下のＳＯＩウェハの表
面のパーティクル検査をした場合、表面の微小凹凸、あ
るいは比較的広い領域での積層膜の膜厚ばらつきなど
が、入射光を散乱させたり、干渉させたりして、正確な
検査ができないという問題が考えられる。
【０００５】そこで、本発明の目的は、表面層のシリコ
ン薄膜の膜厚が１μｍ以下のＳＯＩウェハの表面のパー
ティクルと、微小凹凸および積層膜の膜厚ばらつきを分
離して検査することができる積層基板の検査方法、およ
びこれを用いたＳＯＩウェハ、このＳＯＩウェハを用い
た半導体集積回路装置、ならびに積層基板の検査装置を
提供することにある。
ン薄膜の膜厚が１μｍ以下のＳＯＩウェハの表面のパー
ティクルと、微小凹凸および積層膜の膜厚ばらつきを分
離して検査することができる積層基板の検査方法、およ
びこれを用いたＳＯＩウェハ、このＳＯＩウェハを用い
た半導体集積回路装置、ならびに積層基板の検査装置を
提供することにある。
【０００６】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【０００８】すなわち、本発明の積層基板の検査方法
は、積層膜の上方の最適角度から光を照射し、その散乱
反射光を最適角度で検出することにより、パーティクル
の散乱反射光と表面、界面の微小凹凸による散乱反射光
や、積層膜の膜厚ばらつきによる干渉を分離することに
よって達成されるものである。
は、積層膜の上方の最適角度から光を照射し、その散乱
反射光を最適角度で検出することにより、パーティクル
の散乱反射光と表面、界面の微小凹凸による散乱反射光
や、積層膜の膜厚ばらつきによる干渉を分離することに
よって達成されるものである。
【０００９】また、本発明の他の積層基板の検査方法
は、積層膜の上方の最適角度から光を照射し、その前方
散乱反射光の強度信号からパルス波状強度信号を除いた
信号を検出し、これを用いることにより、表面、界面の
微小凹凸による散乱反射光とパーティクルによる散乱反
射光や、積層膜の膜厚ばらつきによる干渉を分離するこ
とによって達成されるものである。
は、積層膜の上方の最適角度から光を照射し、その前方
散乱反射光の強度信号からパルス波状強度信号を除いた
信号を検出し、これを用いることにより、表面、界面の
微小凹凸による散乱反射光とパーティクルによる散乱反
射光や、積層膜の膜厚ばらつきによる干渉を分離するこ
とによって達成されるものである。
【００１０】さらに、本発明の他の積層基板の検査方法
は、積層膜にほぼ垂直に入射する光の散乱反射光または
正反射光の急激な変化を検出することにより、積層膜の
膜厚ばらつきとパーティクルによる散乱反射光、および
微小表面凹凸による散乱反射光を分離することによって
達成されるものである。
は、積層膜にほぼ垂直に入射する光の散乱反射光または
正反射光の急激な変化を検出することにより、積層膜の
膜厚ばらつきとパーティクルによる散乱反射光、および
微小表面凹凸による散乱反射光を分離することによって
達成されるものである。
【００１１】また、本発明のＳＯＩウェハは、前記積層
基板の検査方法を用いて、製造したＳＯＩウェハを検
査、選別することによって製作もしくは品質が保証さ
れ、特に前記ＳＯＩウェハの積層膜上層のシリコン薄膜
の膜厚が１μｍ以下に形成されるものである。
基板の検査方法を用いて、製造したＳＯＩウェハを検
査、選別することによって製作もしくは品質が保証さ
れ、特に前記ＳＯＩウェハの積層膜上層のシリコン薄膜
の膜厚が１μｍ以下に形成されるものである。
【００１２】さらに、本発明の半導体集積回路装置は、
前記ＳＯＩウェハに所定の集積回路が形成されているも
のである。
前記ＳＯＩウェハに所定の集積回路が形成されているも
のである。
【００１３】また、本発明の積層基板の検査装置は、少
なくとも、積層基板に対して上方の一方向から光を入射
し、かつこの光の入射角度が調整可能とされる光源と、
この入射された光による反射光の側方散乱反射光、所定
の領域の前方散乱反射光の強度信号からパルス波状強度
信号を除いた信号、または前方正反射光の干渉による反
射光強度の局所的な急激変化のいずれかを検出し、かつ
この検出角度が調整可能とされる検出手段とを有するも
のである。
なくとも、積層基板に対して上方の一方向から光を入射
し、かつこの光の入射角度が調整可能とされる光源と、
この入射された光による反射光の側方散乱反射光、所定
の領域の前方散乱反射光の強度信号からパルス波状強度
信号を除いた信号、または前方正反射光の干渉による反
射光強度の局所的な急激変化のいずれかを検出し、かつ
この検出角度が調整可能とされる検出手段とを有するも
のである。
【００１４】
【作用】前記した積層基板の検査方法、およびこれを用
いたＳＯＩウェハ、このＳＯＩウェハを用いた半導体集
積回路装置、ならびに積層基板の検査装置によれば、積
層膜上のパーティクルにレーザー光を照射すると、その
反射光は入射角と等しく反射側に進行する正反射光と、
パーティクル表面や積層膜の表面の微小な凹凸に依存し
て様々の方向に進む散乱反射光の２種類が生じ、この散
乱反射光は入射角と反対面の状態により前方散乱光と側
方散乱光に分離することができる。
いたＳＯＩウェハ、このＳＯＩウェハを用いた半導体集
積回路装置、ならびに積層基板の検査装置によれば、積
層膜上のパーティクルにレーザー光を照射すると、その
反射光は入射角と等しく反射側に進行する正反射光と、
パーティクル表面や積層膜の表面の微小な凹凸に依存し
て様々の方向に進む散乱反射光の２種類が生じ、この散
乱反射光は入射角と反対面の状態により前方散乱光と側
方散乱光に分離することができる。
【００１５】すなわち、これを方法を利用し、積層膜の
斜め上方の最適角度から光を照射し、パーティクルの散
乱反射光は側方散乱反射光の強度が表面、界面の微小凹
凸による側方散乱反射光に比較して十分大きいため、側
方散乱反射光を検出することにより、パーティクルから
の散乱反射光を検出することができる。
斜め上方の最適角度から光を照射し、パーティクルの散
乱反射光は側方散乱反射光の強度が表面、界面の微小凹
凸による側方散乱反射光に比較して十分大きいため、側
方散乱反射光を検出することにより、パーティクルから
の散乱反射光を検出することができる。
【００１６】また、積層膜で反射した前方散乱反射光に
はパーティクルと表面、界面の微小凹凸の反射成分が含
まれるが、適当な面積からの前方散乱反射光の強度信号
からパルス波状の強度信号を除いた信号を検出すると、
表面、界面の微小凹凸による前方散乱反射光のみを検出
することができる。
はパーティクルと表面、界面の微小凹凸の反射成分が含
まれるが、適当な面積からの前方散乱反射光の強度信号
からパルス波状の強度信号を除いた信号を検出すると、
表面、界面の微小凹凸による前方散乱反射光のみを検出
することができる。
【００１７】さらに、積層膜にほぼ垂直に光を入射さ
せ、積層膜の膜厚のばらつきにより正反射光には干渉が
生じ、この干渉は入射光の波長幅が狭いと明暗になり、
この急激な反射光強度の変化を検出することにより、積
層膜の膜厚ばらつきを検査することができる。
せ、積層膜の膜厚のばらつきにより正反射光には干渉が
生じ、この干渉は入射光の波長幅が狭いと明暗になり、
この急激な反射光強度の変化を検出することにより、積
層膜の膜厚ばらつきを検査することができる。
【００１８】これにより、表面層のシリコン薄膜の膜厚
が１μｍ以下のＳＯＩウェハの検査において、表面のパ
ーティクル、表面または界面の微小凹凸および積層膜の
膜厚ばらつきを高精度で検査することができるので、薄
膜ＳＯＩウェハの良品を増加させ、薄膜ＳＯＩウェハを
用いた半導体集積回路のウェハ当たりの良品を増加さ
せ、さらにはそれぞれの製造原価の低減を可能とするこ
とができる。
が１μｍ以下のＳＯＩウェハの検査において、表面のパ
ーティクル、表面または界面の微小凹凸および積層膜の
膜厚ばらつきを高精度で検査することができるので、薄
膜ＳＯＩウェハの良品を増加させ、薄膜ＳＯＩウェハを
用いた半導体集積回路のウェハ当たりの良品を増加さ
せ、さらにはそれぞれの製造原価の低減を可能とするこ
とができる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
に説明する。
【００２０】（実施例１）図１は本発明の実施例１であ
る積層基板の検査装置の要部を示す概略構成図である。
る積層基板の検査装置の要部を示す概略構成図である。
【００２１】まず、図１により本実施例の積層基板の検
査装置の要部構成を説明する。
査装置の要部構成を説明する。
【００２２】本実施例の積層基板の検査装置は、たとえ
ばシリコン基板、シリコン酸化膜およびシリコン薄膜か
らなるＳＯＩウェハの検査装置とされ、薄膜ＳＯＩウェ
ハ１（積層基板）に対して上方の一方向から光を照射
し、かつこの光の入射角度が調整可能とされる半導体レ
ーザー２（光源）と、この照射された光による反射光の
側方散乱反射光を集光レンズ３を介して検出し、かつこ
の検出角度が調整可能とされる光検出器４（検出手段）
と、薄膜ＳＯＩウェハ１を駆動可能に設置するウェハテ
ーブル５とから構成されている。
ばシリコン基板、シリコン酸化膜およびシリコン薄膜か
らなるＳＯＩウェハの検査装置とされ、薄膜ＳＯＩウェ
ハ１（積層基板）に対して上方の一方向から光を照射
し、かつこの光の入射角度が調整可能とされる半導体レ
ーザー２（光源）と、この照射された光による反射光の
側方散乱反射光を集光レンズ３を介して検出し、かつこ
の検出角度が調整可能とされる光検出器４（検出手段）
と、薄膜ＳＯＩウェハ１を駆動可能に設置するウェハテ
ーブル５とから構成されている。
【００２３】この薄膜ＳＯＩウェハ１は、下層のシリコ
ン基板６上に0.２〜0.５μｍの膜厚のシリコン酸化膜
７、さらに最上層に膜厚が１μｍ以下のシリコン薄膜８
の３層構造で構成されている。
ン基板６上に0.２〜0.５μｍの膜厚のシリコン酸化膜
７、さらに最上層に膜厚が１μｍ以下のシリコン薄膜８
の３層構造で構成されている。
【００２４】次に、本実施例の作用について、薄膜ＳＯ
Ｉウェハ１の検査方法を図１により説明する。
Ｉウェハ１の検査方法を図１により説明する。
【００２５】まず、薄膜ＳＯＩウェハ１上に、半導体レ
ーザー２から波長が７８０ｎｍのレーザー光を、入射角
度が５７度で薄膜ＳＯＩウェハ１の表面に入射光光路９
に沿って照射する。そして、この照射による反射光光路
１０に沿った側方散乱反射光を、薄膜ＳＯＩウェハ１の
直上の集光レンズ３を介して光検出器４で検出する。
ーザー２から波長が７８０ｎｍのレーザー光を、入射角
度が５７度で薄膜ＳＯＩウェハ１の表面に入射光光路９
に沿って照射する。そして、この照射による反射光光路
１０に沿った側方散乱反射光を、薄膜ＳＯＩウェハ１の
直上の集光レンズ３を介して光検出器４で検出する。
【００２６】なお、この薄膜ＳＯＩウェハ１はウェハテ
ーブル５上に設置され、このウェハテーブル５の駆動と
光検出器４からの出力信号は同期している。
ーブル５上に設置され、このウェハテーブル５の駆動と
光検出器４からの出力信号は同期している。
【００２７】この実験の検査結果においては、半導体レ
ーザー２からのレーザー光の入射角度と、光検出器４の
配置角度の組み合わせにより得られた散乱反射光の発生
位置は、ウェハテーブル５の位置として再現できる。そ
こで、この場所を電子顕微鏡により観察したところ、散
乱反射光の発生位置にそれぞれパーティクル、または積
層膜形成時の加工残渣を確認することができた。
ーザー２からのレーザー光の入射角度と、光検出器４の
配置角度の組み合わせにより得られた散乱反射光の発生
位置は、ウェハテーブル５の位置として再現できる。そ
こで、この場所を電子顕微鏡により観察したところ、散
乱反射光の発生位置にそれぞれパーティクル、または積
層膜形成時の加工残渣を確認することができた。
【００２８】一方、比較実験で、入射角度を１０度に変
えた場合には、パーティクルと表面の微小凹凸の分離は
できなかった。入射角度を８８度とした場合は、レーザ
ー光の照射面積が大きくなり、単位照射面積当たりのレ
ーザー光強度が小さくなるため、十分な信号を得ること
ができなかった。また、入射角度を１度、光検出器４の
角度を３０度とした場合にもパーティクルと表面の微小
凹凸の分離はできなかった。
えた場合には、パーティクルと表面の微小凹凸の分離は
できなかった。入射角度を８８度とした場合は、レーザ
ー光の照射面積が大きくなり、単位照射面積当たりのレ
ーザー光強度が小さくなるため、十分な信号を得ること
ができなかった。また、入射角度を１度、光検出器４の
角度を３０度とした場合にもパーティクルと表面の微小
凹凸の分離はできなかった。
【００２９】従って、本実施例の積層基板の検査装置に
よれば、半導体レーザー２からのレーザー光の入射角度
と光検出器４の配置角度の組み合わせは、パーティク
ル、加工残渣と表面の微小凹凸を分離できる方法である
ことが判明し、この検査方法を用いて薄膜ＳＯＩウェハ
１を製造することによって、薄膜ＳＯＩウェハ１の良品
や、薄膜ＳＯＩウェハ１を用いた半導体集積回路のウェ
ハ当たりの良品を増加させることができる。
よれば、半導体レーザー２からのレーザー光の入射角度
と光検出器４の配置角度の組み合わせは、パーティク
ル、加工残渣と表面の微小凹凸を分離できる方法である
ことが判明し、この検査方法を用いて薄膜ＳＯＩウェハ
１を製造することによって、薄膜ＳＯＩウェハ１の良品
や、薄膜ＳＯＩウェハ１を用いた半導体集積回路のウェ
ハ当たりの良品を増加させることができる。
【００３０】そこで、実際にウェハメーカーの出荷検査
済みの市販の薄膜ＳＯＩウェハ１の４枚について検査し
たところ、５インチの薄膜ＳＯＩウェハ１の表面に0.５
μｍ以上のパーティクルが、それぞれ７９０個、２１
個、４００００個、２０５７個付着していることが判明
した。これらのパーティクルは従来の検査方法では検出
できなかったものである。
済みの市販の薄膜ＳＯＩウェハ１の４枚について検査し
たところ、５インチの薄膜ＳＯＩウェハ１の表面に0.５
μｍ以上のパーティクルが、それぞれ７９０個、２１
個、４００００個、２０５７個付着していることが判明
した。これらのパーティクルは従来の検査方法では検出
できなかったものである。
【００３１】（実施例２）図２は本発明の実施例２であ
る積層基板の検査装置の要部を示す概略構成図、図３は
本実施例において、前方散乱反射光強度信号をパルス波
成分と低周波成分に分離した例を示す説明図、図４は本
実施例の変形例である積層基板の検査装置の要部を示す
概略構成図である。
る積層基板の検査装置の要部を示す概略構成図、図３は
本実施例において、前方散乱反射光強度信号をパルス波
成分と低周波成分に分離した例を示す説明図、図４は本
実施例の変形例である積層基板の検査装置の要部を示す
概略構成図である。
【００３２】本実施例の積層基板の検査装置は、実施例
１と同様に薄膜ＳＯＩウェハ１ａ（積層基板）の検査装
置として、図２に示すように半導体レーザー２ａ（光
源）、集光レンズ３ａ、光検出器４ａ（検出手段）、ウ
ェハテーブル５ａから構成され、実施例１との相違点
は、光検出器４ａで所定の領域の前方散乱反射光の強度
信号からパルス波状強度信号を除いた信号を検出するよ
うにした点である。
１と同様に薄膜ＳＯＩウェハ１ａ（積層基板）の検査装
置として、図２に示すように半導体レーザー２ａ（光
源）、集光レンズ３ａ、光検出器４ａ（検出手段）、ウ
ェハテーブル５ａから構成され、実施例１との相違点
は、光検出器４ａで所定の領域の前方散乱反射光の強度
信号からパルス波状強度信号を除いた信号を検出するよ
うにした点である。
【００３３】すなわち、本実施例の薄膜ＳＯＩウェハ１
ａの検査方法においては、まず薄膜ＳＯＩウェハ１ａ上
に、半導体レーザー２ａから波長が７８０ｎｍのレーザ
ー光を、入射角度が５７度で薄膜ＳＯＩウェハ１ａの表
面に入射光光路９ａに沿って照射する。そして、この照
射による前方散乱反射光の正反射光光路１０ａに対して
１０度をなす位置に集光レンズ３ａを介して光検出器４
ａで検出する。
ａの検査方法においては、まず薄膜ＳＯＩウェハ１ａ上
に、半導体レーザー２ａから波長が７８０ｎｍのレーザ
ー光を、入射角度が５７度で薄膜ＳＯＩウェハ１ａの表
面に入射光光路９ａに沿って照射する。そして、この照
射による前方散乱反射光の正反射光光路１０ａに対して
１０度をなす位置に集光レンズ３ａを介して光検出器４
ａで検出する。
【００３４】この実験の検査結果においては、光検出器
４ａから図３に示す信号が得られ、これを電気的フィル
ターにより低周波成分とパルス波成分に分離し、低周波
成分が基準値より大きな値を示す領域を特定した。この
領域を詳細検査したところ、積層膜表面または界面に微
小な凹凸が確認できた。
４ａから図３に示す信号が得られ、これを電気的フィル
ターにより低周波成分とパルス波成分に分離し、低周波
成分が基準値より大きな値を示す領域を特定した。この
領域を詳細検査したところ、積層膜表面または界面に微
小な凹凸が確認できた。
【００３５】一方、基準値より小さな値の領域では、微
小な凹凸は半導体集積回路装置を製造する場合に欠陥と
はならない程度であった。また、パルス波成分が発生し
た場所を詳細検査したところ、パーティクルが確認でき
た。しかし、前記実施例１で確認できた全てのパーティ
クルのうち、反射散乱光強度の大きいものに限定されて
いることが判明した。
小な凹凸は半導体集積回路装置を製造する場合に欠陥と
はならない程度であった。また、パルス波成分が発生し
た場所を詳細検査したところ、パーティクルが確認でき
た。しかし、前記実施例１で確認できた全てのパーティ
クルのうち、反射散乱光強度の大きいものに限定されて
いることが判明した。
【００３６】また、図４に示すような変形例において、
入射角度を１度、光検出器４ａの位置を３０度とした場
合も前記と同様に、積層膜表面または界面に微小な凹凸
が確認できた。
入射角度を１度、光検出器４ａの位置を３０度とした場
合も前記と同様に、積層膜表面または界面に微小な凹凸
が確認できた。
【００３７】従って、本実施例の積層基板の検査装置に
よれば、半導体レーザー２ａからのレーザー光の入射角
度と光検出器４ａの配置角度の組み合わせは、表面の微
小凹凸とパーティクル、加工残渣とを分離できる方法で
あることが判明し、この検査方法を用いて薄膜ＳＯＩウ
ェハ１ａを製造することによって、薄膜ＳＯＩウェハ１
ａの良品や、薄膜ＳＯＩウェハ１ａを用いた半導体集積
回路のウェハ当たりの良品を増加させることができる。
よれば、半導体レーザー２ａからのレーザー光の入射角
度と光検出器４ａの配置角度の組み合わせは、表面の微
小凹凸とパーティクル、加工残渣とを分離できる方法で
あることが判明し、この検査方法を用いて薄膜ＳＯＩウ
ェハ１ａを製造することによって、薄膜ＳＯＩウェハ１
ａの良品や、薄膜ＳＯＩウェハ１ａを用いた半導体集積
回路のウェハ当たりの良品を増加させることができる。
【００３８】そこで、実際にウェハメーカーの出荷検査
済みの市販の薄膜ＳＯＩウェハ１ａの１０枚について検
査したところ、５インチの薄膜ＳＯＩウェハ１ａの表面
シリコン薄膜とシリコン酸化膜の界面に１０〜３０ｎｍ
の微小凹凸が多数存在する領域があることが判明した。
これらの界面の微小凹凸は従来の検査方法では検出でき
なかったものである。
済みの市販の薄膜ＳＯＩウェハ１ａの１０枚について検
査したところ、５インチの薄膜ＳＯＩウェハ１ａの表面
シリコン薄膜とシリコン酸化膜の界面に１０〜３０ｎｍ
の微小凹凸が多数存在する領域があることが判明した。
これらの界面の微小凹凸は従来の検査方法では検出でき
なかったものである。
【００３９】（実施例３）図５は本発明の実施例３であ
る積層基板の検査装置の要部を示す概略構成図、図６は
本実施例において、正反射光信号強度をＳＯＩウェハ上
に対応して示した説明図である。
る積層基板の検査装置の要部を示す概略構成図、図６は
本実施例において、正反射光信号強度をＳＯＩウェハ上
に対応して示した説明図である。
【００４０】本実施例の積層基板の検査装置は、実施例
１および２と同様に薄膜ＳＯＩウェハ１ｂ（積層基板）
の検査装置として、図５に示すように半導体レーザー２
ｂ（光源）、集光レンズ３ｂ、光検出器４ｂ（検出手
段）、ウェハテーブル５ｂから構成され、実施例１およ
び２との相違点は、光検出器４ｂで前方正反射光の干渉
による反射光強度の局所的な急激変化を検出するように
した点である。
１および２と同様に薄膜ＳＯＩウェハ１ｂ（積層基板）
の検査装置として、図５に示すように半導体レーザー２
ｂ（光源）、集光レンズ３ｂ、光検出器４ｂ（検出手
段）、ウェハテーブル５ｂから構成され、実施例１およ
び２との相違点は、光検出器４ｂで前方正反射光の干渉
による反射光強度の局所的な急激変化を検出するように
した点である。
【００４１】すなわち、本実施例の薄膜ＳＯＩウェハ１
ｂの検査方法においては、まず薄膜ＳＯＩウェハ１ｂ上
に、半導体レーザー２ｂから波長が４８８ｎｍのレーザ
ー光を、入射角度が１度で薄膜ＳＯＩウェハ１ｂの表面
に入射光光路９ｂに沿って照射する。そして、この照射
による反射光光路１０ｂに沿った正反射光を集光レンズ
３ｂを介して光検出器４ｂで検出する。
ｂの検査方法においては、まず薄膜ＳＯＩウェハ１ｂ上
に、半導体レーザー２ｂから波長が４８８ｎｍのレーザ
ー光を、入射角度が１度で薄膜ＳＯＩウェハ１ｂの表面
に入射光光路９ｂに沿って照射する。そして、この照射
による反射光光路１０ｂに沿った正反射光を集光レンズ
３ｂを介して光検出器４ｂで検出する。
【００４２】この実験の検査結果においては、図６に示
すような薄膜ＳＯＩウェハ１ｂに対応した反射光強度信
号が得られ、縞模様は薄膜ＳＯＩウェハ１ｂに入射光が
干渉した結果により生じた干渉縞で、一つの暗線を境に
膜厚がΔｄ＝λ／４ｎだけ異なることを示している。
すような薄膜ＳＯＩウェハ１ｂに対応した反射光強度信
号が得られ、縞模様は薄膜ＳＯＩウェハ１ｂに入射光が
干渉した結果により生じた干渉縞で、一つの暗線を境に
膜厚がΔｄ＝λ／４ｎだけ異なることを示している。
【００４３】なお、波長λが４８８ｎｍの場合、シリコ
ン薄膜の屈折率ｎは4.３７であることが知られているの
で、一つの暗線を境界として約２８ｎｍ異なる膜厚であ
ることが検出でき、積層膜の膜厚ばらつきを検査するこ
とができた。
ン薄膜の屈折率ｎは4.３７であることが知られているの
で、一つの暗線を境界として約２８ｎｍ異なる膜厚であ
ることが検出でき、積層膜の膜厚ばらつきを検査するこ
とができた。
【００４４】従って、本実施例の積層基板の検査装置に
よれば、積層膜の膜厚ばらつきを検査できる方法である
ことが判明し、この検査方法を用いて薄膜ＳＯＩウェハ
１ｂを製造することによって、薄膜ＳＯＩウェハ１ｂの
良品や、薄膜ＳＯＩウェハ１ｂを用いた半導体集積回路
のウェハ当たりの良品を増加させることができる。
よれば、積層膜の膜厚ばらつきを検査できる方法である
ことが判明し、この検査方法を用いて薄膜ＳＯＩウェハ
１ｂを製造することによって、薄膜ＳＯＩウェハ１ｂの
良品や、薄膜ＳＯＩウェハ１ｂを用いた半導体集積回路
のウェハ当たりの良品を増加させることができる。
【００４５】そこで、実際にウェハメーカーの出荷検査
済みの市販の薄膜ＳＯＩウェハ１ｂの１０枚について検
査したところ、５インチの薄膜ＳＯＩウェハ１ｂの表面
シリコン薄膜とシリコン酸化膜の膜厚ばらつきが大き
く、最大３００ｎｍのばらつきが認められ、図６はその
一例である。これらの膜厚ばらつきは従来の検査方法で
は検出できなかったものである。
済みの市販の薄膜ＳＯＩウェハ１ｂの１０枚について検
査したところ、５インチの薄膜ＳＯＩウェハ１ｂの表面
シリコン薄膜とシリコン酸化膜の膜厚ばらつきが大き
く、最大３００ｎｍのばらつきが認められ、図６はその
一例である。これらの膜厚ばらつきは従来の検査方法で
は検出できなかったものである。
【００４６】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例１〜３に基づき具体的に説明したが、本発明は前記
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
施例１〜３に基づき具体的に説明したが、本発明は前記
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００４７】たとえば、前記実施例の積層基板の検査装
置については、シリコン基板上に0.２〜0.５μｍの膜厚
のシリコン酸化膜、さらに最上層に膜厚が１μｍ以下の
シリコン薄膜の３層構造によるＳＯＩウェハを検査する
場合について説明したが、本発明は前記実施例に限定さ
れるものではなく、たとえばシリコン酸化膜については
0.２〜0.５μｍの他の膜厚で形成する場合、さらに他の
絶縁膜で形成する場合についても適用可能であり、本発
明は少なくとも最上層のシリコン薄膜の膜厚が１μｍ以
下であればよい。
置については、シリコン基板上に0.２〜0.５μｍの膜厚
のシリコン酸化膜、さらに最上層に膜厚が１μｍ以下の
シリコン薄膜の３層構造によるＳＯＩウェハを検査する
場合について説明したが、本発明は前記実施例に限定さ
れるものではなく、たとえばシリコン酸化膜については
0.２〜0.５μｍの他の膜厚で形成する場合、さらに他の
絶縁膜で形成する場合についても適用可能であり、本発
明は少なくとも最上層のシリコン薄膜の膜厚が１μｍ以
下であればよい。
【００４８】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【００４９】(1).積層基板に入射された光による側方散
乱反射光を検出することにより、積層基板の表面および
界面にあるパーティクル、加工残渣、微小凹凸および積
層膜の膜厚ばらつきからパーティクルと加工残渣のみを
分離して検出することができるので、積層基板の表面お
よび界面にあるパーティクルを高精度で検査することが
可能となる。
乱反射光を検出することにより、積層基板の表面および
界面にあるパーティクル、加工残渣、微小凹凸および積
層膜の膜厚ばらつきからパーティクルと加工残渣のみを
分離して検出することができるので、積層基板の表面お
よび界面にあるパーティクルを高精度で検査することが
可能となる。
【００５０】(2).積層基板に入射された光による所定の
領域の前方散乱反射光の強度信号からパルス波状強度信
号を除いた信号を検出することにより、積層基板の表面
および界面にあるパーティクル、加工残渣、微小凹凸お
よび積層膜の膜厚ばらつきから微小凹凸のみを分離して
検出することができるので、積層基板の表面および界面
にある微小凹凸を高精度で検査することが可能となる。
領域の前方散乱反射光の強度信号からパルス波状強度信
号を除いた信号を検出することにより、積層基板の表面
および界面にあるパーティクル、加工残渣、微小凹凸お
よび積層膜の膜厚ばらつきから微小凹凸のみを分離して
検出することができるので、積層基板の表面および界面
にある微小凹凸を高精度で検査することが可能となる。
【００５１】(3).積層基板に入射された光による前方正
反射光の干渉による反射光強度の局所的な急激変化を検
出することにより、積層基板の積層膜の膜厚ばらつきを
検出することができるので、積層膜の膜厚ばらつきを高
精度で検査することが可能となる。
反射光の干渉による反射光強度の局所的な急激変化を検
出することにより、積層基板の積層膜の膜厚ばらつきを
検出することができるので、積層膜の膜厚ばらつきを高
精度で検査することが可能となる。
【００５２】(4).前記(1) 〜(3) により、表面層のシリ
コン薄膜の膜厚が１μｍ以下のＳＯＩウェハの検査にお
いて、パーティクル、微小凹凸および膜厚ばらつきの検
査精度を向上させるので、ＳＯＩウェハの良品を増加さ
せ、このＳＯＩウェハ、さらにこのＳＯＩウェハを用い
た半導体集積回路装置の製造原価の低減が可能となる。
コン薄膜の膜厚が１μｍ以下のＳＯＩウェハの検査にお
いて、パーティクル、微小凹凸および膜厚ばらつきの検
査精度を向上させるので、ＳＯＩウェハの良品を増加さ
せ、このＳＯＩウェハ、さらにこのＳＯＩウェハを用い
た半導体集積回路装置の製造原価の低減が可能となる。
【図１】本発明の実施例１である積層基板の検査装置の
要部を示す概略構成図である。
要部を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施例２である積層基板の検査装置の
要部を示す概略構成図である。
要部を示す概略構成図である。
【図３】実施例２において、前方散乱反射光強度信号を
パルス波成分と低周波成分に分離した例を示す説明図で
ある。
パルス波成分と低周波成分に分離した例を示す説明図で
ある。
【図４】実施例２の変形例である積層基板の検査装置の
要部を示す概略構成図である。
要部を示す概略構成図である。
【図５】本発明の実施例３である積層基板の検査装置の
要部を示す概略構成図である。
要部を示す概略構成図である。
【図６】実施例３において、正反射光信号強度をＳＯＩ
ウェハ上に対応して示した説明図である。
ウェハ上に対応して示した説明図である。
１，１ａ，１ｂ 薄膜ＳＯＩウェハ（積層基板） ２，２ａ，２ｂ 半導体レーザー（光源） ３，３ａ，３ｂ 集光レンズ ４，４ａ，４ｂ 光検出器（検出手段） ５，５ａ，５ｂ ウェハテーブル ６ シリコン基板 ７ シリコン酸化膜 ８ シリコン薄膜 ９，９ａ，９ｂ 入射光光路 １０，１０ａ，１０ｂ 反射光光路
Claims (11)
- 【請求項１】 シリコン基板、シリコン酸化膜などの絶
縁膜およびシリコン薄膜からなる積層基板の検査方法で
あって、前記積層基板に対して上方の一方向から光を入
射し、この入射された光による反射光の前方正反射光と
前方散乱反射光と側方散乱反射光のうち、側方散乱反射
光を検出し、前記積層基板の表面および界面にあるパー
ティクル、加工残渣、微小凹凸および積層膜の膜厚ばら
つきから、パーティクルと加工残渣のみを分離検出して
検査することを特徴とする積層基板の検査方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の積層基板の検査方法であ
って、前記積層基板の表面に対する光の入射角度が垂直
に対して１０度以上、好ましくは３０度以上であり、前
記側方散乱反射光を検出する検出手段が前記積層基板の
表面のほぼ直上に位置することを特徴とする積層基板の
検査方法。 - 【請求項３】 シリコン基板、シリコン酸化膜などの絶
縁膜およびシリコン薄膜からなる積層基板の検査方法で
あって、前記積層基板に対して上方の一方向から光を入
射し、この入射された光による反射光の前方正反射光と
前方散乱反射光と側方散乱反射光のうち、所定の領域の
前方散乱反射光の強度信号からパルス波状強度信号を除
いた信号を検出し、前記積層基板の表面および界面にあ
るパーティクル、加工残渣、微小凹凸および積層膜の膜
厚ばらつきから、微小凹凸のみを分離検出して検査する
ことを特徴とする積層基板の検査方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の積層基板の検査方法であ
って、前記積層基板の表面に対する光の入射角度が垂直
に対して１０度以下、好ましくは５度以下であり、前記
前方散乱反射光を検出する検出手段が前記積層基板の表
面の直上に対して２０〜７０度傾けた位置にあることを
特徴とする積層基板の検査方法。 - 【請求項５】 シリコン基板、シリコン酸化膜などの絶
縁膜およびシリコン薄膜からなる積層基板の検査方法で
あって、前記積層基板に対して上方の一方向から光を入
射し、この入射された光による反射光の前方正反射光と
前方散乱反射光と側方散乱反射光のうち、前方正反射光
の干渉による反射光強度の局所的な急激変化を検出し、
前記積層基板の積層膜の膜厚ばらつきを検査することを
特徴とする積層基板の検査方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の積層基板の検査方法であ
って、前記積層基板の表面に対する光の入射角度が垂直
に対して１０度以下、好ましくは５度以下であり、前記
前方正反射光を検出する検出手段が前記入射角度に対応
する正反射光光路上の位置にあることを特徴とする積層
基板の検査方法。 - 【請求項７】 請求項１、２、３、４、５または６記載
の積層基板の検査方法であって、前記積層基板の表面に
入射する光がレーザー光であることを特徴とする積層基
板の検査方法。 - 【請求項８】 請求項１、２、３、４、５、６または７
記載の積層基板の検査方法を用いたＳＯＩウェハであっ
て、前記検査方法を用いて、製作もしくは品質が保証さ
れていることを特徴とするＳＯＩウェハ。 - 【請求項９】 請求項８記載のＳＯＩウェハであって、
前記ＳＯＩウェハの積層膜上層のシリコン薄膜の膜厚が
１μｍ以下であることを特徴とするＳＯＩウェハ。 - 【請求項１０】 請求項８または９記載のＳＯＩウェハ
を用いた半導体集積回路装置であって、前記ＳＯＩウェ
ハに所定の集積回路が形成されていることを特徴とする
半導体集積回路装置。 - 【請求項１１】 シリコン基板、シリコン酸化膜などの
絶縁膜およびシリコン薄膜からなる積層基板の検査装置
であって、少なくとも、前記積層基板に対して上方の一
方向から光を入射し、かつこの光の入射角度が調整可能
とされる光源と、この入射された光による反射光の側方
散乱反射光、所定の領域の前方散乱反射光の強度信号か
らパルス波状強度信号を除いた信号、または前方正反射
光の干渉による反射光強度の局所的な急激変化のいずれ
かを検出し、かつこの検出角度が調整可能とされる検出
手段とを有することを特徴とする積層基板の検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06312995A JP3779746B2 (ja) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | 積層基板の検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06312995A JP3779746B2 (ja) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | 積層基板の検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08264605A true JPH08264605A (ja) | 1996-10-11 |
| JP3779746B2 JP3779746B2 (ja) | 2006-05-31 |
Family
ID=13220361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06312995A Expired - Fee Related JP3779746B2 (ja) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | 積層基板の検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3779746B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001071323A1 (en) * | 2000-03-24 | 2001-09-27 | Olympus Optical Co., Ltd. | Apparatus for detecting defect |
| KR100478200B1 (ko) * | 2001-12-11 | 2005-03-23 | 동부아남반도체 주식회사 | 피크 타입의 결함표준시료 |
| JP2006098154A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Hitachi High-Technologies Corp | 欠陥検査方法およびその装置 |
| WO2011148555A1 (ja) | 2010-05-28 | 2011-12-01 | 信越半導体株式会社 | 薄膜付きウェーハの膜厚分布測定方法 |
-
1995
- 1995-03-22 JP JP06312995A patent/JP3779746B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001071323A1 (en) * | 2000-03-24 | 2001-09-27 | Olympus Optical Co., Ltd. | Apparatus for detecting defect |
| US6501545B2 (en) | 2000-03-24 | 2002-12-31 | Olympus Optical Co., Ltd. | Defect detecting apparatus |
| JP4671573B2 (ja) * | 2000-03-24 | 2011-04-20 | オリンパス株式会社 | 基板搬送装置及び外観検査装置 |
| KR100478200B1 (ko) * | 2001-12-11 | 2005-03-23 | 동부아남반도체 주식회사 | 피크 타입의 결함표준시료 |
| JP2006098154A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Hitachi High-Technologies Corp | 欠陥検査方法およびその装置 |
| JP4500641B2 (ja) * | 2004-09-29 | 2010-07-14 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 欠陥検査方法およびその装置 |
| WO2011148555A1 (ja) | 2010-05-28 | 2011-12-01 | 信越半導体株式会社 | 薄膜付きウェーハの膜厚分布測定方法 |
| KR20130113923A (ko) | 2010-05-28 | 2013-10-16 | 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 | 박막 웨이퍼의 막두께 분포 측정 방법 |
| US8976369B2 (en) | 2010-05-28 | 2015-03-10 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for evaluating thin-film-formed wafer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3779746B2 (ja) | 2006-05-31 |
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