粒子検出方法及び粒子検出装置
【課題】被検査物に付着した粒子が有機系粒子であっても、レーザ散乱方式における検出感度を向上させることができる粒子検出方法を提供する。
【解決手段】ウェハＷの表面に光を照射し、該表面からの散乱光を受光することによって、前記表面に付着した粒子Ｐを検出する粒子検出方法において、粒子Ｐが損傷しない所定温度範囲でウェハＷの表面に成膜処理を行い、成膜されたウェハＷの表面に光を照射し、前記表面からの散乱光を受光することによって、粒子Ｐを検出する。
【解決手段】ウェハＷの表面に光を照射し、該表面からの散乱光を受光することによって、前記表面に付着した粒子Ｐを検出する粒子検出方法において、粒子Ｐが損傷しない所定温度範囲でウェハＷの表面に成膜処理を行い、成膜されたウェハＷの表面に光を照射し、前記表面からの散乱光を受光することによって、粒子Ｐを検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物の表面に光を照射し、該表面からの散乱光を受光することによって、前記表面に付着した有機系粒子を検出する粒子検出方法及び粒子検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス、例えば、超ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）の製造工程において、ウエハ表面に粒子状異物（以下「粒子」という）が付着した場合、回路が短絡し、当該半導体デバイスが機能しない虞があり、歩留まり低下の要因となっていた。ウエハ表面に付着した粒子を検出する方法としては、レーザ光でウェハ表面を走査し、粒子からの散乱光を検出することによって、ウェハ面内における粒子の位置及び大きさを測定するという方法が一般的である。
【０００３】
近年、半導体デバイスの微細化に伴い、より微小な粒子の検出が要求されている。今現在、ＩＴＲＳ（International Technology Roadmap for Semiconductors）においては２０ｎｍ台の粒子検出が要求されているが、レーザ散乱方式における検出感度は３０〜４０ｎｍ程度であり、２０ｎｍ台の粒子は検出できていない。
【０００４】
一方、粒子が付着したウェハを成膜すると、レーザ光の散乱強度が増強する事は一般的に知られており、特許文献１には、ウェハの成膜によってレーザ散乱方式における検出感度を向上させる手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０６５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、成膜時にウェハが高温雰囲気に曝されるため、ウェハ表面に付着している粒子が損傷又は消失し、検出不能になることがあった。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、有機系粒子が損傷しない所定温度範囲で被検査物の表面に成膜処理を行い、成膜された被検査物の表面に光を照射し、該表面からの散乱光を受光することによって、被検査物に付着した粒子の種類に拘わらず、レーザ散乱方式における粒子の検出感度を向上させることができる粒子検出方法及び粒子検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る粒子検出方法は、被検査物の表面に光を照射し、該表面からの散乱光を受光することによって、前記表面に付着した有機系粒子を検出する粒子検出方法において、有機系粒子が損傷しない所定温度範囲で前記被検査物の表面に原子層堆積法にて成膜処理を行い、成膜された前記被検査物の表面に光を照射し、前記表面からの散乱光を受光することによって、有機系粒子を検出することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る粒子検出方法は、前記成膜処理にてシリコン酸化膜を形成することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る粒子検出方法は、前記成膜処理にて３０ｎｍ以上の膜を形成することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る粒子検出方法は、前記所定温度範囲は５０℃未満であることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る粒子検出方法は、成膜された前記被検査物の表面に更に反射膜を形成することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る粒子検出装置は、被検査物の表面に光を照射し、該表面からの散乱光を受光することによって、前記表面に付着した有機系粒子を検出する粒子検出装置において、有機系粒子が損傷しない所定温度範囲で前記被検査物の表面に原子層堆積法にて成膜処理を行う成膜手段と、成膜された前記被検査物の表面に光を照射する光照射手段と、前記表面からの散乱光を受光することによって、有機系粒子を検出する手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、有機系粒子が損傷しない所定温度範囲で被検査物の表面に原子層堆積法にて成膜処理を行う。原子層堆積法は、常温成膜であるため、被検査物の表面に付着した有機系粒子を損傷させることなく成膜し、見かけ上、粒径を大きくすることができる。また、原子層堆積法は、単一の原子層を積層させて成膜する方法であるため、カバレッジが良く、コンフォーマルかつ平滑な膜を形成することができる。つまり、被検査物及び有機系粒子の表面に倣って平滑な膜を形成することができる。更に、原子層堆積法は、ＣＶＤ等の他の成膜方法に比べて、成膜時に発生する粒子が極めて少ない。
そして、成膜された前記被検査物の表面に光を照射し、該表面からの散乱光を受光することによって有機系粒子を検出する。有機系粒子は成膜によって見かけ上、粒径が大きくなっているため、散乱光が大きくなり、有機系粒子の検出感度が増大する。
なお、言うまでも無く、本発明は、有機系粒子よりも損傷し難い粒子、例えば無機系粒子の検出に適用しても良いし、有機系粒子及び無機系粒子が混在している場合における粒子の検出に本発明を適用しても良い。従って、光散乱方式における検出限界を超えて、微小な有機系粒子を検出することが可能になる。
【００１４】
本発明にあっては、原子層堆積法にてシリコン酸化膜を被検査物の表面に形成する。原子層堆積法にて成膜されたシリコン酸化膜は、他の手法及び他の材質で形成された膜に比べて、カバレッジが良く、コンフォーマルかつ平滑な膜を形成することができる。従って、他の成膜方法に比べて、ノイズを増大させること無く、有機系粒子からの散乱光を効果的に増強させることができ、有機系粒子の検出感度を向上させることができる。
【００１５】
本発明にあっては、成膜された膜の厚さは３０ｎｍ以上である。検出感度が４０ｎｍの粒子検出装置を用いて粒径３４ｎｍ以下の粒子を検出することが可能である。特に、膜の厚さが６０ｎｍ以上である場合、粒径２２ｎｍの粒子を検出することが可能になり、膜の厚さが１２０ｎｍ以上である場合、粒径１４ｎｍの粒子を検出することが可能になる。
【００１６】
本発明にあっては、所定温度範囲は５０℃未満である。従って、有機系粒子は損傷しない。
【００１７】
本発明にあっては、成膜された被検査物の表面に更に反射膜を形成する。従って、粒子からの散乱光を増強させ、より効果的に粒子の検出感度を向上させることが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、被検査物に付着した粒子の種類に拘わらず、レーザ散乱方式における粒子の検出感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る粒子検出装置の一構成例を示した側断面図である。
【図２】本実施の形態に係る粒子検出方法の一例を示したフローチャートである。
【図３】成膜処理部におけるＡＬＤ成膜の手順を示したフローチャートである。
【図４】粒子検出部における粒子検出の手順を示したフローチャートである。
【図５】シリカ粒子が付着したウェハに形成されたＡＬＤシリコン酸化膜の断面ＳＥＭ写真である。
【図６】ＡＬＤシリコン酸化膜の厚さと、検出可能なシリカ粒子の実粒径との関係を示した図表である。
【図７】ウェハに付着した実粒径と、成膜処理後に検出されたシリカ粒子の粒径との関係を示したグラフである。
【図８】成膜処理の効果と、膜の種類との関係を示したグラフである。
【図９】膜厚と、Ｓ／Ｎ比との関係を示したグラフである。
【図１０】膜厚とヘーズレベルとの関係を示したグラフである。
【図１１】ウェハからの散乱光の信号強度を概念的に示したグラフである。
【図１２】ウェハに形成された膜の断面ＳＥＭ写真を概念的に示した模式図である。
【図１３】変形例に係る粒子検出装置の一構成例を示した側断面図である。
【図１４】変形例に係る粒子検出方法の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
＜粒子検出装置＞
図１は、本発明の実施の形態に係る粒子検出装置の一構成例を示した側断面図である。本実施の形態に係る粒子検出装置は、有機系粒子（以下、粒子Ｐという。）が損傷しない所定温度範囲でウェハ（被検査物）Ｗ表面に成膜処理を行う成膜処理部１と、レーザ散乱方式によってウェハＷ上の粒子Ｐを検出する粒子検出部３と、成膜処理部１から粒子検出部３へウェハＷを搬送する搬送部２とを備える。
【００２１】
成膜処理部１は、ウェハＷを収容し、成膜処理を施すための成膜処理室１１を備える。成膜処理室１１は、例えば、中空略円柱状であり、耐熱及び耐食性に優れた材料、例えば石英で形成されている。成膜処理室１１の側壁には、ウェハＷを搬入出するための搬入出口１１ａが設けられ、成膜処理室１１の底部には、成膜処理室１１に搬入されたウェハＷが載置されるステージ１２が設けられている。
【００２２】
成膜処理室１１の側壁の適宜箇所には、成膜処理室１１内のガスを排気するための排気管１７が配されている。排気管１７は、長手方向が上下方向になるように成膜処理室１１に沿って形成され、成膜処理室１１の側壁に設けられた孔部１７ａを介して、成膜処理室１１と連通している。排気管１７の上端は、成膜処理室１１の上部に配置された排気口に接続されている。この排気口には排気管１７が接続され、排気管１７には図示しないバルブを介して排気部１８が接続されている。排気部は、例えば、真空ポンプなどの圧力調整機構によって構成されている。
【００２３】
また、成膜処理室１１の側壁、排気部１８と反対側の箇所には、ソースガス供給管１６が上下方向に沿って形成され、成膜処理室１１の側壁に設けられた孔部１６ａを介して、成膜処理室１１と連通している。ソースガス供給管１６には、図示しないバルブを介してシリコン含有物質供給部１５が接続されている。シリコン含有物質供給部１５は、シリコン含有物質、例えばジイソプロピルアミノシランを、ソースガス供給管１６を通じて、ウェハＷへ供給し、吸着させる。
【００２４】
更に、成膜処理室１１の側壁には、酸化ガスを活性化させ、活性化された酸化ガスを、孔部を通じて成膜処理室１１へ供給する活性化処理部１４がソースガス供給管１６に並設されている。酸化ガスは、例えば酸素であり、ウェハＷ表面に吸着したシリコン含有物質を酸化させるためのガスである。活性化処理部１４の内部には、酸化ガス供給管１４ａが上下方向に沿って配されている。酸化ガス供給管１４ａには、図示しないバルブを介して酸化ガス供給部１３に接続されている。酸化ガス供給部１３は、例えば、酸素ボンベ、マスフローコントローラ、圧力調整弁等で構成されている。また、活性化処理部１４は、酸化ガス供給管１４ａにて供給された酸化ガスを活性化させるための一対の電極１４ｂを備えている。一対の電極１４ｂ間には、酸化ガスが供給される。一対の電極１４ｂは、図示しない高周波電源、整合器等に接続されている。そして、一対の電極１４ｂ間に高周波電源から整合器を介して高周波電力を印加することにより、一対の電極１４ｂ間に供給された処理ガスをプラズマ励起（活性化）させ、例えば、酸素ラジカルを生成する。このように活性化された酸化ガスが活性化処理部１４から成膜処理室１１内に供給される。
【００２５】
更に、成膜処理室１１の周囲には、図示しない温度調整機構が設けられている。温度調整機構は、ヒータを備えており、該ヒータによって成膜処理室１１の内部及びウェハＷは所定の温度に保持される。
【００２６】
更にまた、成膜処理部は、図示しない制御部を備えている。制御部は、成膜処理部の各構成部の動作を制御することによって、ウェハ表面へのシリコン含有物質及び酸化ガスの供給を交互に繰り返し、ウェハＷ表面にシリコン酸化膜（以下、ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１という。）を形成する。
【００２７】
搬送部２は、成膜処理部１及び粒子検出部３にそれぞれ連通する搬入出口２１ａ，２１ｂが形成された中空略直方体の筐体２１を備える。筐体２１の底部には、ウェハＷを成膜処理部１及び粒子検出部３へ搬入出させる搬送ロボット２２が設けられている。また、搬送部２は、搬入出口２１ａ，２１ｂを開閉させる扉体２３，２４を備える。
【００２８】
粒子検出部３は、中空略直方体の粒子検出室３１を備える。粒子検出室３１の側壁には、ウェハＷを搬入出するための搬入出口３１ａが設けられ、粒子検出室３１の底部には、粒子検出室３１に搬入されたウェハＷが載置されるステージ３２が設けられている。ステージ３２は、ステージ駆動部３３によって水平方向へ移動することができる。また、粒子検出室３１には、該粒子検出室３１の内部からガスを排出されるガス排気口３１ｂが設けられている。ガス排気口３１ｂは、ドライポンプ等の真空ポンプで構成された排気部３４に接続されている。なお、ガス排気口３１ｂ及び排気部３４は必須の構成では無い。
更に、粒子検出部３は、ステージ３２に載置されたウェハＷの表面に光を照射する光照射部３５と、ウェハＷ表面からの散乱光を受光し、受光した散乱光の強度に応じた信号を出力する受光部３６とを備える。信号処理部３７は、受光部３６から出力された信号を受信し、受信した信号の増強等の各種信号処理を行い、演算部３８へ出力する。演算部３８は、信号処理部３７から出力された信号に基づいて、粒子Ｐの検出、粒径の演算等の処理を実行する。
【００２９】
＜粒子検出方法及び粒子検出装置の動作＞
図２は、本実施の形態に係る粒子検出方法の一例を示したフローチャートである。まず、被検査物であるウェハＷを成膜処理室１１に搬入し、ステージ１２に載置する。そして、粒子Ｐが損傷しない所定温度範囲でウェハＷの表面に、原子層堆積法にてＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１を形成する（ステップＳ１１）。所定温度範囲は、有機物が変形又は消失しない温度範囲であり、例えば５０℃未満である。後述する原子層堆積法によれば、前記所定温度範囲における成膜処理が可能である。そして、成膜されたウェハＷを、搬送部２を用いて成膜処理部１から、粒子検出部３へ搬送する（ステップＳ１２）。次いで、粒子検出部３へ搬送され、ステージ３２に載置されたウェハＷの表面に光を照射し、ウェハＷの表面からの散乱光を受光することによって、有機系粒子Ｐを検出し（ステップＳ１３）、処理を終える。
【００３０】
図３は、成膜処理部１におけるＡＬＤ成膜の手順を示したフローチャートである。まず、シリコン含有物質を成膜処理室１１へ供給する（ステップＳ３１）。成膜処理室１１に供給されたシリコン含有物質は、ウェハＷ表面に原子層単位で吸着する。次いで、酸化ガスを成膜処理室１１へ供給する（ステップＳ３２）。成膜処理室１１に供給された酸化ガスは、ウェハＷ表面に吸着したシリコン含有物質を酸化することによって、ウェハＷ表面にＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１を形成する。上述のシリコン含有物質及び酸化ガスの供給は常温下で行われる。つまり、ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１の成膜処理は常温で行うことができる。そして、目標とするＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１の厚さに応じて決定される特定回数の成膜処理が実行されたか否かを判定する（ステップＳ３３）。ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１の膜厚は、検出を所望する粒子Ｐの粒径によって適宜決定されるものであるが、３０ｎｍ以上、６０ｎｍ以下が好適である。特定回数の成膜を終えていないと判定した場合（ステップＳ３３：ＮＯ）、処理をステップＳ３１へ戻す。特定回数の成膜処理を終えたと判定した場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、成膜処理を終える。
【００３１】
このように、シリコン含有ガス及び酸化ガスの供給を交互に繰り返すことによって、カバレッジの良い、コンフォーマルかつ平滑な膜が形成される。
【００３２】
図４は、粒子検出部３における粒子検出の手順を示したフローチャートである。粒子検出室３１に搬送され、ステージ３２に載置されたウェハＷに対して、光照射部３５はレーザ光を照射する（ステップＳ５１）。そして、ステージ駆動部３３は、ステージ３２を水平方向へ移動させることによって、レーザ光によるウェハＷ表面の走査を開始する（ステップＳ５２）。
【００３３】
次いで、受光部３６は、ウェハＷ表面の粒子Ｐによって散乱した散乱光を検出する（ステップＳ５３）。そして、演算部３８は、信号処理部３７を介して受光部３６から受信した信号に基づいて、粒子Ｐが検出されたか否かを判定する（ステップＳ５４）。具体的には、受光部３６にて受光した散乱光の強度が所定値以上であるか否かを判定する。
【００３４】
粒子Ｐを検出したと判定した場合（ステップＳ５４：ＹＥＳ）、演算部３８は、信号処理部３７を介して受信した信号に基づいて、成膜処理によって見かけ上の粒径が大きくなった粒子Ｐの粒径を算出する（ステップＳ５５）。次いで、演算部３８は、成膜処理によって形成された膜厚と、ステップＳ５５で算出した粒径とに基づいて、成膜前の粒径を算出する（ステップＳ５６）。成膜前の粒径を算出する方法は、公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。
【００３５】
次いで、演算部３８は、ステップＳ５６で算出した粒径を記憶する（ステップＳ５７）。ステップＳ５７の処理を終えた場合、又はステップＳ５４で粒子Ｐを検出していないと判定した場合（ステップＳ５４：ＮＯ）、ステージ駆動部３３によって、ウェハＷの全面をレーザで走査したか否かを判定する（ステップＳ５８）。ウェハＷ表面の全面を走査し終えていないと判定した場合（ステップＳ５８：ＮＯ）、ステージ駆動部３３は、ステップＳ５３に処理を戻し、走査を継続する。ウェハＷの全面を走査し終えたと判定した場合（ステップＳ５８：ＹＥＳ）、光照射部３５によるレーザ光の照射及びステージ駆動部３３による走査を停止させる（ステップＳ５９）。そして、演算部３８は、粒子Ｐの検出結果を外部へ出力し（ステップＳ６０）、処理を終える。
【００３６】
次に、本実施の形態に係る粒子検出方法及び粒子検出装置の作用及び効果を説明する。
＜実験結果１：断面ＳＥＭ写真＞
ウェハＷに平均粒径１１５ｎｍのシリカ粒子を吹きつけ、原子層堆積法によって、６０ｎｍの厚さのシリコン酸化膜を形成した。そして、ＡＬＤシリコン酸化膜によって覆われたシリカ粒子の断層ＳＥＭ写真を撮影した。
【００３７】
図５は、シリカ粒子が付着したウェハに形成されたＡＬＤシリコン酸化膜の断面ＳＥＭ写真である。図５中、破線で示した円は、ウェハ上に吹き付けられた粒径１１５ｎｍのシリカ粒子が存在する箇所を示しており、シリカ粒子の下端に接する水平線の下側がウェハである。図５に示すように、原子層体積法によって形成されたＡＬＤシリコン酸化膜は非常にカバレッジが良く、ウェハ及びシリカ粒子の表面に倣うように形成されたコンフォーマルで平滑な膜であることが分かる。後述するように、カバレッジが良く、コンフォーマルかつ平滑な膜が形成することによって、粒子検出部３の検出限界を超えて、微小なシリカ粒子を検出することが可能になる。
【００３８】
＜実験結果２：ＡＬＤシリコン酸化膜の厚さと、計測粒径との関係＞
平均粒径が１４ｎｍ，２２ｎｍ、３４ｎｍ、６７ｎｍ、１０６ｎｍ、１１５ｎｍのシリカ粒子をウェハの異なる箇所にそれぞれ吹き付け、原子層堆積法によって、ＡＬＤシリコン酸化膜を形成し、レーザ散乱法でシリカ粒子を検出する実験を行った。シリカ粒子の検出に用いた粒子検出部３の検出限界は４０ｎｍである。また、同実験を、ＡＬＤシリコン酸化膜の厚さを、０ｎｍ（成膜無し）、３０ｎｍ、６０ｎｍ、１２０ｎｍと変えて行った。
【００３９】
図６は、ＡＬＤシリコン酸化膜の厚さと、検出可能なシリカ粒子の実粒径との関係を示した図表、図７は、ウェハに付着した実粒径と、成膜処理後に検出されたシリカ粒子の粒径との関係を示したグラフである。図７に示したグラフの横軸は、シリカ粒径の粒径（以下、実粒径という。）、縦軸は、成膜処理によって見かけ上の粒径が大きくなったシリカ粒子からの散乱強度に基づいて算出された粒径（以下、計測粒径という。）を示している。なお、図６中、数字が記入されていないハッチングが付された項目は、シリカ粒子が検出できなかったことを示している。また数字が記入され、ハッチングされた項目は、検出限界である４０ｎｍ未満のシリカ粒子を検出することが可能になった最小膜厚の条件であることを示している。バツ印が付された項目は、該当する条件で実験が行われていないことを示している。
【００４０】
粒子検出部３の検出限界は、４０ｎｍである。図７及び８から分かるように、成膜処理を行わなかった場合、ＡＬＤシリコン酸化膜の厚さが１０ｎｍである場合、実粒径１４ｎｍ，２２ｎｍ、３４ｎｍのシリカ粒子は検出されなかった。ところが、厚さ約３０ｎｍのＡＬＤシリコン酸化膜を形成することによって、実粒径３４ｎｍのシリカ粒子を検出することが可能になった。また、厚さ約６０ｎｍのＡＬＤシリコン酸化膜を形成することによって、実粒径２２ｎｍのシリカ粒子を検出することが可能になった。更に、厚さ約１２０ｎｍのＡＬＤシリコン酸化膜を形成することによって、実粒径１４ｎｍのシリカ粒子を検出することが可能になった。このように、ウェハ表面及びシリカ粒子がＡＬＤシリコン酸化膜によって覆われると、見かけの粒径が大きくなるため、散乱強度が大きくなり、検出限界を超えた微小なシリカ粒子の検出が可能になる。
【００４１】
＜実験結果３：成膜方法及び成膜材料の比較＞
図８は、成膜処理の効果と、膜の種類との関係を示したグラフである。
ＡＬＤシリコン酸化膜に代えて、チタンＴｉ膜、ＡｒＦ用レジスト膜、ＨＴＯ（High Temperature Oxide）膜を形成し、シリカ粒子を検出する実験を行った。横軸は、ウェハ表面に形成された膜の厚さ、縦軸は、成膜後の計測粒径を示している。光散乱強度を増強させるという観点から見ると、チタンＴｉ膜が最も優れており、次いで、ＡＬＤシリコン酸化膜、ＨＴＯ、ＡｒＦレジストと続く。
【００４２】
図９は、膜厚と、Ｓ／Ｎ比との関係を示したグラフ、図１０は、膜厚とヘーズ（ｈａｚｅ）レベルとの関係を示したグラフ、図１１は、ウェハからの散乱光の信号強度を概念的に示したグラフである。図９及び図１０の横軸は、ウェハ表面に形成された膜の厚さ、図９の縦軸は、散乱強度のＳ／Ｎ比、図１０の縦軸はヘーズレベルを示している。図９，１０から、ＡＬＤシリコン酸化膜は、Ｓ／Ｎが極めて高く、ヘーズレベルも小さいことが分かる。Ｓ／Ｎ比が大きく、ヘーズレベルが小さい場合、図１１左図に示すように、粒子検出信号を誤りなく正確に検出することができる。一方、光散乱強度の増強という観点では優れていたチタンＴｉ膜は、Ｓ／Ｎ比が小さく、ヘーズレベルが大きいことが分かる。Ｓ／Ｎ比が小さく、ヘーズレベルが大きい場合、粒子検出信号に紛れてノイズも検出される虞があり、またノイズに埋もれて粒子検出信号を見落とされる虞もあるため、微小なシリカ粒子を正確に検出し、粒径の計測することは困難である。
【００４３】
図１２は、ウェハに形成された膜の断面ＳＥＭ写真を概念的に示した模式図である。図１２（ａ）は、ウェハＷに形成されたＡＬＤシリコン酸化膜、図１２（ｂ）は、Ｔｉ膜Ｌ１１、図１２（ｃ）は、ＡｒＦレジスト膜Ｌ１２を示している。図１２（ａ）に示すように、ＡＬＤシリコン酸化膜は、カバレッジが良く、コンフォーマルで平滑な膜である。従って、粒子検出信号を、粒子Ｐの実粒径を正確に反映させて増強することができ、しかもＳ／Ｎ比が大きく、ヘーズレベルが小さい粒子検出信号を得ることができる。従って、微小な粒子Ｐを正確に検出することが可能になる。
一方、Ｔｉ膜Ｌ１１は、カバレッジ、平滑性が悪いため、Ｓ／Ｎ比が小さく、ヘーズレベルが大きい粒子検出信号しか得られない。従って、微小な粒子Ｐを正確に検出することができない。
また、ＡｒＦレジスト膜Ｌ１２の場合、コンフォーマル性が悪いため、成膜によって、散乱強度が逆に小さくなってしまう。従って、微小な粒子Ｐを検出することはできない。
以上の実験結果から、レーザ散乱法による粒子検出には、ＡＬＤシリコン酸化膜が最も好適であることが分かる。
【００４４】
実施の形態に係る粒子検出方法及び粒子検出装置にあっては、原子層積層法による常温成膜を行う為、ウェハＷ表面に付着したパーティクルを変形させることが無い。従って、ウェハＷに付着した粒子Ｐが有機系粒子であっても、レーザ散乱方式における検出感度を向上させることができる。
【００４５】
また、原子層積層法によって、シリコン酸化膜を形成するため、カバレッジが良く、コンフォーマルかつ平滑な膜で、ウェハＷ表面及び粒子Ｐを覆うことができる。ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１を形成することによって、高Ｓ／Ｎ比、低いヘーズレベルのまま、散乱光を増大させることができ、レーザ散乱方式による検出感度を向上させることができる。
【００４６】
更に、原子層積層法によって、シリコン酸化膜を形成するため、成膜時に発生し、ウェハＷに新たに付着する粒子Ｐ数が極めて少ない。従って、ウェハＷ表面に付着していた粒子Ｐのみの散乱強度を増強させ、微小な粒子Ｐを検出することができる。
【００４７】
（変形例）
変形例に係る粒子検出方法は、成膜されたウェハＷ表面に対して更に反射膜を形成し、粒子を検出する点のみが異なるため、以下では主に上記相異点について説明する。
【００４８】
図１３は、変形例に係る粒子検出装置の一構成例を示した側断面図である。変形例に係る粒子検出装置は、成膜処理部１と、粒子検出部３との間に、搬送部２，２を介して、反射膜形成部４を備える。
【００４９】
反射膜形成部４は、例えばスパッタリング装置である。反射膜形成部４は、反射膜形成用の処理室４１を備える。該処理室４１の成膜処理部１側と、粒子検出部３側にはそれぞれウェハＷを搬入及び搬出するための搬入出口４１ａ，４１ｂが形成されている。また、処理室４１には、マグネトロンスパッタリングガン４６の組立体４５と、スパッタリングガン４６にスパッタリングガス（例えばアルゴンガス）を供給するためのスパッタリングガス供給部４８と、ウェハＷを支持するためのステージ４２と、処理室４１内に反応ガス（例えば窒素ガス）を供給するための反応ガス供給部４４を備えている。
【００５０】
また、処理室４１には、該処理室４１の内部からガスを排出されるガス排気口４１ｃが設けられている。ガス排気口４１ｃは、ドライポンプ等の真空ポンプで構成された排気部４３に接続されている。この真空ポンプにより処理室４１内のガスを排気することにより、処理室４１内が所望の真空度に保持される。
【００５１】
組立体４５に組み込まれたスパッタリングガン４６は凹部を有するターゲット４７を備えており、このターゲット４７は上述のガス供給部から供給されたスパッタリングガスのプラズマによりスパッタされる。これにより、スパッタ粒子がウェハＷに向けて射出され、ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１上に反射膜Ｌ２が形成される。
【００５２】
図１４は、変形例に係る粒子検出方法の一例を示したフローチャートである。有機系の粒子Ｐが損傷しない所定温度範囲でウェハＷの表面に、原子層堆積法にてシリコン酸化膜の成膜処理を行う（ステップＳ１１１）。そして、成膜されたウェハＷを、搬送部２を用いて成膜処理部１から、反射膜形成部４へ搬送する（ステップＳ１１２）。次いで、粒子検出部３へ搬送され、ステージ４２に載置されたウェハＷの表面に、反射膜Ｌ２を形成する（ステップＳ１１３）。反射膜Ｌ２は、例えばチタンＴｉであり、スパッタリングによって成膜される。ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１及び反射膜Ｌ２における屈折率は、散乱強度に４乗で寄与するため、ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１及び反射膜Ｌ２の真空に対する屈折率の差が大きい方が好ましい。ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１の屈折率は１．４６であるのに対して、チタンＴｉの屈折率は２．５２と大きく異なるため、好適である。また、反射膜Ｌ２の膜厚は可能な限り薄い方が良い。ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１のカバレッジ、コンフォーマル性、平滑性が損なわれるためである。ただ、ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１及び反射膜Ｌ２の界面での反射強度を担保するためには、反射膜Ｌ２の厚さを、照射される光の進入長以上に設定すべきである。従って、反射膜Ｌ２の厚さは、照射される光の進入長が好適である。
【００５３】
ステップＳ１１３の処理を終えた場合、反射膜Ｌ２が形成されたウェハＷを、搬送部２を用いて反射膜形成部４から粒子検出部３へ搬送する（ステップＳ１１４）。次いで、粒子検出部３へ搬送され、ステージ３２に載置されたウェハＷの表面に光を照射し、ウェハＷの表面からの散乱光を受光することによって、粒子Ｐを検出し（ステップＳ１１５）、処理を終える。
【００５４】
変形例にあっては、粒子Ｐからの散乱光をより増強し、より効果的に微小な粒子Ｐを検出することができる。
【００５５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５６】
１ 成膜処理部
２ 搬送部
３ 粒子検出部
４ 反射膜形成部
１１ 成膜処理室
１２ ステージ
１３ 酸化ガス供給部
１４ 活性化処理部
１５ シリコン含有物質供給部
１６ ソースガス供給管
１７ 排気管
１８ 排気部
３１ 粒子検出室
３２ ステージ
３３ ステージ駆動部
３４ 排気部
３５ 光照射部
３６ 受光部
３７ 信号処理部
３８ 演算部
４２ ステージ
４３ 排気部
４４ 反応ガス供給部
４５ 組立体
４６ スパッタリングガン
４７ ターゲット
４８ スパッタリングガス供給部
Ｗ ウェハ
Ｐ 粒子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物の表面に光を照射し、該表面からの散乱光を受光することによって、前記表面に付着した有機系粒子を検出する粒子検出方法及び粒子検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス、例えば、超ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）の製造工程において、ウエハ表面に粒子状異物（以下「粒子」という）が付着した場合、回路が短絡し、当該半導体デバイスが機能しない虞があり、歩留まり低下の要因となっていた。ウエハ表面に付着した粒子を検出する方法としては、レーザ光でウェハ表面を走査し、粒子からの散乱光を検出することによって、ウェハ面内における粒子の位置及び大きさを測定するという方法が一般的である。
【０００３】
近年、半導体デバイスの微細化に伴い、より微小な粒子の検出が要求されている。今現在、ＩＴＲＳ（International Technology Roadmap for Semiconductors）においては２０ｎｍ台の粒子検出が要求されているが、レーザ散乱方式における検出感度は３０〜４０ｎｍ程度であり、２０ｎｍ台の粒子は検出できていない。
【０００４】
一方、粒子が付着したウェハを成膜すると、レーザ光の散乱強度が増強する事は一般的に知られており、特許文献１には、ウェハの成膜によってレーザ散乱方式における検出感度を向上させる手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０６５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、成膜時にウェハが高温雰囲気に曝されるため、ウェハ表面に付着している粒子が損傷又は消失し、検出不能になることがあった。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、有機系粒子が損傷しない所定温度範囲で被検査物の表面に成膜処理を行い、成膜された被検査物の表面に光を照射し、該表面からの散乱光を受光することによって、被検査物に付着した粒子の種類に拘わらず、レーザ散乱方式における粒子の検出感度を向上させることができる粒子検出方法及び粒子検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る粒子検出方法は、被検査物の表面に光を照射し、該表面からの散乱光を受光することによって、前記表面に付着した有機系粒子を検出する粒子検出方法において、有機系粒子が損傷しない所定温度範囲で前記被検査物の表面に原子層堆積法にて成膜処理を行い、成膜された前記被検査物の表面に光を照射し、前記表面からの散乱光を受光することによって、有機系粒子を検出することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る粒子検出方法は、前記成膜処理にてシリコン酸化膜を形成することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る粒子検出方法は、前記成膜処理にて３０ｎｍ以上の膜を形成することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る粒子検出方法は、前記所定温度範囲は５０℃未満であることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る粒子検出方法は、成膜された前記被検査物の表面に更に反射膜を形成することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る粒子検出装置は、被検査物の表面に光を照射し、該表面からの散乱光を受光することによって、前記表面に付着した有機系粒子を検出する粒子検出装置において、有機系粒子が損傷しない所定温度範囲で前記被検査物の表面に原子層堆積法にて成膜処理を行う成膜手段と、成膜された前記被検査物の表面に光を照射する光照射手段と、前記表面からの散乱光を受光することによって、有機系粒子を検出する手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、有機系粒子が損傷しない所定温度範囲で被検査物の表面に原子層堆積法にて成膜処理を行う。原子層堆積法は、常温成膜であるため、被検査物の表面に付着した有機系粒子を損傷させることなく成膜し、見かけ上、粒径を大きくすることができる。また、原子層堆積法は、単一の原子層を積層させて成膜する方法であるため、カバレッジが良く、コンフォーマルかつ平滑な膜を形成することができる。つまり、被検査物及び有機系粒子の表面に倣って平滑な膜を形成することができる。更に、原子層堆積法は、ＣＶＤ等の他の成膜方法に比べて、成膜時に発生する粒子が極めて少ない。
そして、成膜された前記被検査物の表面に光を照射し、該表面からの散乱光を受光することによって有機系粒子を検出する。有機系粒子は成膜によって見かけ上、粒径が大きくなっているため、散乱光が大きくなり、有機系粒子の検出感度が増大する。
なお、言うまでも無く、本発明は、有機系粒子よりも損傷し難い粒子、例えば無機系粒子の検出に適用しても良いし、有機系粒子及び無機系粒子が混在している場合における粒子の検出に本発明を適用しても良い。従って、光散乱方式における検出限界を超えて、微小な有機系粒子を検出することが可能になる。
【００１４】
本発明にあっては、原子層堆積法にてシリコン酸化膜を被検査物の表面に形成する。原子層堆積法にて成膜されたシリコン酸化膜は、他の手法及び他の材質で形成された膜に比べて、カバレッジが良く、コンフォーマルかつ平滑な膜を形成することができる。従って、他の成膜方法に比べて、ノイズを増大させること無く、有機系粒子からの散乱光を効果的に増強させることができ、有機系粒子の検出感度を向上させることができる。
【００１５】
本発明にあっては、成膜された膜の厚さは３０ｎｍ以上である。検出感度が４０ｎｍの粒子検出装置を用いて粒径３４ｎｍ以下の粒子を検出することが可能である。特に、膜の厚さが６０ｎｍ以上である場合、粒径２２ｎｍの粒子を検出することが可能になり、膜の厚さが１２０ｎｍ以上である場合、粒径１４ｎｍの粒子を検出することが可能になる。
【００１６】
本発明にあっては、所定温度範囲は５０℃未満である。従って、有機系粒子は損傷しない。
【００１７】
本発明にあっては、成膜された被検査物の表面に更に反射膜を形成する。従って、粒子からの散乱光を増強させ、より効果的に粒子の検出感度を向上させることが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、被検査物に付着した粒子の種類に拘わらず、レーザ散乱方式における粒子の検出感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る粒子検出装置の一構成例を示した側断面図である。
【図２】本実施の形態に係る粒子検出方法の一例を示したフローチャートである。
【図３】成膜処理部におけるＡＬＤ成膜の手順を示したフローチャートである。
【図４】粒子検出部における粒子検出の手順を示したフローチャートである。
【図５】シリカ粒子が付着したウェハに形成されたＡＬＤシリコン酸化膜の断面ＳＥＭ写真である。
【図６】ＡＬＤシリコン酸化膜の厚さと、検出可能なシリカ粒子の実粒径との関係を示した図表である。
【図７】ウェハに付着した実粒径と、成膜処理後に検出されたシリカ粒子の粒径との関係を示したグラフである。
【図８】成膜処理の効果と、膜の種類との関係を示したグラフである。
【図９】膜厚と、Ｓ／Ｎ比との関係を示したグラフである。
【図１０】膜厚とヘーズレベルとの関係を示したグラフである。
【図１１】ウェハからの散乱光の信号強度を概念的に示したグラフである。
【図１２】ウェハに形成された膜の断面ＳＥＭ写真を概念的に示した模式図である。
【図１３】変形例に係る粒子検出装置の一構成例を示した側断面図である。
【図１４】変形例に係る粒子検出方法の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
＜粒子検出装置＞
図１は、本発明の実施の形態に係る粒子検出装置の一構成例を示した側断面図である。本実施の形態に係る粒子検出装置は、有機系粒子（以下、粒子Ｐという。）が損傷しない所定温度範囲でウェハ（被検査物）Ｗ表面に成膜処理を行う成膜処理部１と、レーザ散乱方式によってウェハＷ上の粒子Ｐを検出する粒子検出部３と、成膜処理部１から粒子検出部３へウェハＷを搬送する搬送部２とを備える。
【００２１】
成膜処理部１は、ウェハＷを収容し、成膜処理を施すための成膜処理室１１を備える。成膜処理室１１は、例えば、中空略円柱状であり、耐熱及び耐食性に優れた材料、例えば石英で形成されている。成膜処理室１１の側壁には、ウェハＷを搬入出するための搬入出口１１ａが設けられ、成膜処理室１１の底部には、成膜処理室１１に搬入されたウェハＷが載置されるステージ１２が設けられている。
【００２２】
成膜処理室１１の側壁の適宜箇所には、成膜処理室１１内のガスを排気するための排気管１７が配されている。排気管１７は、長手方向が上下方向になるように成膜処理室１１に沿って形成され、成膜処理室１１の側壁に設けられた孔部１７ａを介して、成膜処理室１１と連通している。排気管１７の上端は、成膜処理室１１の上部に配置された排気口に接続されている。この排気口には排気管１７が接続され、排気管１７には図示しないバルブを介して排気部１８が接続されている。排気部は、例えば、真空ポンプなどの圧力調整機構によって構成されている。
【００２３】
また、成膜処理室１１の側壁、排気部１８と反対側の箇所には、ソースガス供給管１６が上下方向に沿って形成され、成膜処理室１１の側壁に設けられた孔部１６ａを介して、成膜処理室１１と連通している。ソースガス供給管１６には、図示しないバルブを介してシリコン含有物質供給部１５が接続されている。シリコン含有物質供給部１５は、シリコン含有物質、例えばジイソプロピルアミノシランを、ソースガス供給管１６を通じて、ウェハＷへ供給し、吸着させる。
【００２４】
更に、成膜処理室１１の側壁には、酸化ガスを活性化させ、活性化された酸化ガスを、孔部を通じて成膜処理室１１へ供給する活性化処理部１４がソースガス供給管１６に並設されている。酸化ガスは、例えば酸素であり、ウェハＷ表面に吸着したシリコン含有物質を酸化させるためのガスである。活性化処理部１４の内部には、酸化ガス供給管１４ａが上下方向に沿って配されている。酸化ガス供給管１４ａには、図示しないバルブを介して酸化ガス供給部１３に接続されている。酸化ガス供給部１３は、例えば、酸素ボンベ、マスフローコントローラ、圧力調整弁等で構成されている。また、活性化処理部１４は、酸化ガス供給管１４ａにて供給された酸化ガスを活性化させるための一対の電極１４ｂを備えている。一対の電極１４ｂ間には、酸化ガスが供給される。一対の電極１４ｂは、図示しない高周波電源、整合器等に接続されている。そして、一対の電極１４ｂ間に高周波電源から整合器を介して高周波電力を印加することにより、一対の電極１４ｂ間に供給された処理ガスをプラズマ励起（活性化）させ、例えば、酸素ラジカルを生成する。このように活性化された酸化ガスが活性化処理部１４から成膜処理室１１内に供給される。
【００２５】
更に、成膜処理室１１の周囲には、図示しない温度調整機構が設けられている。温度調整機構は、ヒータを備えており、該ヒータによって成膜処理室１１の内部及びウェハＷは所定の温度に保持される。
【００２６】
更にまた、成膜処理部は、図示しない制御部を備えている。制御部は、成膜処理部の各構成部の動作を制御することによって、ウェハ表面へのシリコン含有物質及び酸化ガスの供給を交互に繰り返し、ウェハＷ表面にシリコン酸化膜（以下、ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１という。）を形成する。
【００２７】
搬送部２は、成膜処理部１及び粒子検出部３にそれぞれ連通する搬入出口２１ａ，２１ｂが形成された中空略直方体の筐体２１を備える。筐体２１の底部には、ウェハＷを成膜処理部１及び粒子検出部３へ搬入出させる搬送ロボット２２が設けられている。また、搬送部２は、搬入出口２１ａ，２１ｂを開閉させる扉体２３，２４を備える。
【００２８】
粒子検出部３は、中空略直方体の粒子検出室３１を備える。粒子検出室３１の側壁には、ウェハＷを搬入出するための搬入出口３１ａが設けられ、粒子検出室３１の底部には、粒子検出室３１に搬入されたウェハＷが載置されるステージ３２が設けられている。ステージ３２は、ステージ駆動部３３によって水平方向へ移動することができる。また、粒子検出室３１には、該粒子検出室３１の内部からガスを排出されるガス排気口３１ｂが設けられている。ガス排気口３１ｂは、ドライポンプ等の真空ポンプで構成された排気部３４に接続されている。なお、ガス排気口３１ｂ及び排気部３４は必須の構成では無い。
更に、粒子検出部３は、ステージ３２に載置されたウェハＷの表面に光を照射する光照射部３５と、ウェハＷ表面からの散乱光を受光し、受光した散乱光の強度に応じた信号を出力する受光部３６とを備える。信号処理部３７は、受光部３６から出力された信号を受信し、受信した信号の増強等の各種信号処理を行い、演算部３８へ出力する。演算部３８は、信号処理部３７から出力された信号に基づいて、粒子Ｐの検出、粒径の演算等の処理を実行する。
【００２９】
＜粒子検出方法及び粒子検出装置の動作＞
図２は、本実施の形態に係る粒子検出方法の一例を示したフローチャートである。まず、被検査物であるウェハＷを成膜処理室１１に搬入し、ステージ１２に載置する。そして、粒子Ｐが損傷しない所定温度範囲でウェハＷの表面に、原子層堆積法にてＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１を形成する（ステップＳ１１）。所定温度範囲は、有機物が変形又は消失しない温度範囲であり、例えば５０℃未満である。後述する原子層堆積法によれば、前記所定温度範囲における成膜処理が可能である。そして、成膜されたウェハＷを、搬送部２を用いて成膜処理部１から、粒子検出部３へ搬送する（ステップＳ１２）。次いで、粒子検出部３へ搬送され、ステージ３２に載置されたウェハＷの表面に光を照射し、ウェハＷの表面からの散乱光を受光することによって、有機系粒子Ｐを検出し（ステップＳ１３）、処理を終える。
【００３０】
図３は、成膜処理部１におけるＡＬＤ成膜の手順を示したフローチャートである。まず、シリコン含有物質を成膜処理室１１へ供給する（ステップＳ３１）。成膜処理室１１に供給されたシリコン含有物質は、ウェハＷ表面に原子層単位で吸着する。次いで、酸化ガスを成膜処理室１１へ供給する（ステップＳ３２）。成膜処理室１１に供給された酸化ガスは、ウェハＷ表面に吸着したシリコン含有物質を酸化することによって、ウェハＷ表面にＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１を形成する。上述のシリコン含有物質及び酸化ガスの供給は常温下で行われる。つまり、ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１の成膜処理は常温で行うことができる。そして、目標とするＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１の厚さに応じて決定される特定回数の成膜処理が実行されたか否かを判定する（ステップＳ３３）。ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１の膜厚は、検出を所望する粒子Ｐの粒径によって適宜決定されるものであるが、３０ｎｍ以上、６０ｎｍ以下が好適である。特定回数の成膜を終えていないと判定した場合（ステップＳ３３：ＮＯ）、処理をステップＳ３１へ戻す。特定回数の成膜処理を終えたと判定した場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、成膜処理を終える。
【００３１】
このように、シリコン含有ガス及び酸化ガスの供給を交互に繰り返すことによって、カバレッジの良い、コンフォーマルかつ平滑な膜が形成される。
【００３２】
図４は、粒子検出部３における粒子検出の手順を示したフローチャートである。粒子検出室３１に搬送され、ステージ３２に載置されたウェハＷに対して、光照射部３５はレーザ光を照射する（ステップＳ５１）。そして、ステージ駆動部３３は、ステージ３２を水平方向へ移動させることによって、レーザ光によるウェハＷ表面の走査を開始する（ステップＳ５２）。
【００３３】
次いで、受光部３６は、ウェハＷ表面の粒子Ｐによって散乱した散乱光を検出する（ステップＳ５３）。そして、演算部３８は、信号処理部３７を介して受光部３６から受信した信号に基づいて、粒子Ｐが検出されたか否かを判定する（ステップＳ５４）。具体的には、受光部３６にて受光した散乱光の強度が所定値以上であるか否かを判定する。
【００３４】
粒子Ｐを検出したと判定した場合（ステップＳ５４：ＹＥＳ）、演算部３８は、信号処理部３７を介して受信した信号に基づいて、成膜処理によって見かけ上の粒径が大きくなった粒子Ｐの粒径を算出する（ステップＳ５５）。次いで、演算部３８は、成膜処理によって形成された膜厚と、ステップＳ５５で算出した粒径とに基づいて、成膜前の粒径を算出する（ステップＳ５６）。成膜前の粒径を算出する方法は、公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。
【００３５】
次いで、演算部３８は、ステップＳ５６で算出した粒径を記憶する（ステップＳ５７）。ステップＳ５７の処理を終えた場合、又はステップＳ５４で粒子Ｐを検出していないと判定した場合（ステップＳ５４：ＮＯ）、ステージ駆動部３３によって、ウェハＷの全面をレーザで走査したか否かを判定する（ステップＳ５８）。ウェハＷ表面の全面を走査し終えていないと判定した場合（ステップＳ５８：ＮＯ）、ステージ駆動部３３は、ステップＳ５３に処理を戻し、走査を継続する。ウェハＷの全面を走査し終えたと判定した場合（ステップＳ５８：ＹＥＳ）、光照射部３５によるレーザ光の照射及びステージ駆動部３３による走査を停止させる（ステップＳ５９）。そして、演算部３８は、粒子Ｐの検出結果を外部へ出力し（ステップＳ６０）、処理を終える。
【００３６】
次に、本実施の形態に係る粒子検出方法及び粒子検出装置の作用及び効果を説明する。
＜実験結果１：断面ＳＥＭ写真＞
ウェハＷに平均粒径１１５ｎｍのシリカ粒子を吹きつけ、原子層堆積法によって、６０ｎｍの厚さのシリコン酸化膜を形成した。そして、ＡＬＤシリコン酸化膜によって覆われたシリカ粒子の断層ＳＥＭ写真を撮影した。
【００３７】
図５は、シリカ粒子が付着したウェハに形成されたＡＬＤシリコン酸化膜の断面ＳＥＭ写真である。図５中、破線で示した円は、ウェハ上に吹き付けられた粒径１１５ｎｍのシリカ粒子が存在する箇所を示しており、シリカ粒子の下端に接する水平線の下側がウェハである。図５に示すように、原子層体積法によって形成されたＡＬＤシリコン酸化膜は非常にカバレッジが良く、ウェハ及びシリカ粒子の表面に倣うように形成されたコンフォーマルで平滑な膜であることが分かる。後述するように、カバレッジが良く、コンフォーマルかつ平滑な膜が形成することによって、粒子検出部３の検出限界を超えて、微小なシリカ粒子を検出することが可能になる。
【００３８】
＜実験結果２：ＡＬＤシリコン酸化膜の厚さと、計測粒径との関係＞
平均粒径が１４ｎｍ，２２ｎｍ、３４ｎｍ、６７ｎｍ、１０６ｎｍ、１１５ｎｍのシリカ粒子をウェハの異なる箇所にそれぞれ吹き付け、原子層堆積法によって、ＡＬＤシリコン酸化膜を形成し、レーザ散乱法でシリカ粒子を検出する実験を行った。シリカ粒子の検出に用いた粒子検出部３の検出限界は４０ｎｍである。また、同実験を、ＡＬＤシリコン酸化膜の厚さを、０ｎｍ（成膜無し）、３０ｎｍ、６０ｎｍ、１２０ｎｍと変えて行った。
【００３９】
図６は、ＡＬＤシリコン酸化膜の厚さと、検出可能なシリカ粒子の実粒径との関係を示した図表、図７は、ウェハに付着した実粒径と、成膜処理後に検出されたシリカ粒子の粒径との関係を示したグラフである。図７に示したグラフの横軸は、シリカ粒径の粒径（以下、実粒径という。）、縦軸は、成膜処理によって見かけ上の粒径が大きくなったシリカ粒子からの散乱強度に基づいて算出された粒径（以下、計測粒径という。）を示している。なお、図６中、数字が記入されていないハッチングが付された項目は、シリカ粒子が検出できなかったことを示している。また数字が記入され、ハッチングされた項目は、検出限界である４０ｎｍ未満のシリカ粒子を検出することが可能になった最小膜厚の条件であることを示している。バツ印が付された項目は、該当する条件で実験が行われていないことを示している。
【００４０】
粒子検出部３の検出限界は、４０ｎｍである。図７及び８から分かるように、成膜処理を行わなかった場合、ＡＬＤシリコン酸化膜の厚さが１０ｎｍである場合、実粒径１４ｎｍ，２２ｎｍ、３４ｎｍのシリカ粒子は検出されなかった。ところが、厚さ約３０ｎｍのＡＬＤシリコン酸化膜を形成することによって、実粒径３４ｎｍのシリカ粒子を検出することが可能になった。また、厚さ約６０ｎｍのＡＬＤシリコン酸化膜を形成することによって、実粒径２２ｎｍのシリカ粒子を検出することが可能になった。更に、厚さ約１２０ｎｍのＡＬＤシリコン酸化膜を形成することによって、実粒径１４ｎｍのシリカ粒子を検出することが可能になった。このように、ウェハ表面及びシリカ粒子がＡＬＤシリコン酸化膜によって覆われると、見かけの粒径が大きくなるため、散乱強度が大きくなり、検出限界を超えた微小なシリカ粒子の検出が可能になる。
【００４１】
＜実験結果３：成膜方法及び成膜材料の比較＞
図８は、成膜処理の効果と、膜の種類との関係を示したグラフである。
ＡＬＤシリコン酸化膜に代えて、チタンＴｉ膜、ＡｒＦ用レジスト膜、ＨＴＯ（High Temperature Oxide）膜を形成し、シリカ粒子を検出する実験を行った。横軸は、ウェハ表面に形成された膜の厚さ、縦軸は、成膜後の計測粒径を示している。光散乱強度を増強させるという観点から見ると、チタンＴｉ膜が最も優れており、次いで、ＡＬＤシリコン酸化膜、ＨＴＯ、ＡｒＦレジストと続く。
【００４２】
図９は、膜厚と、Ｓ／Ｎ比との関係を示したグラフ、図１０は、膜厚とヘーズ（ｈａｚｅ）レベルとの関係を示したグラフ、図１１は、ウェハからの散乱光の信号強度を概念的に示したグラフである。図９及び図１０の横軸は、ウェハ表面に形成された膜の厚さ、図９の縦軸は、散乱強度のＳ／Ｎ比、図１０の縦軸はヘーズレベルを示している。図９，１０から、ＡＬＤシリコン酸化膜は、Ｓ／Ｎが極めて高く、ヘーズレベルも小さいことが分かる。Ｓ／Ｎ比が大きく、ヘーズレベルが小さい場合、図１１左図に示すように、粒子検出信号を誤りなく正確に検出することができる。一方、光散乱強度の増強という観点では優れていたチタンＴｉ膜は、Ｓ／Ｎ比が小さく、ヘーズレベルが大きいことが分かる。Ｓ／Ｎ比が小さく、ヘーズレベルが大きい場合、粒子検出信号に紛れてノイズも検出される虞があり、またノイズに埋もれて粒子検出信号を見落とされる虞もあるため、微小なシリカ粒子を正確に検出し、粒径の計測することは困難である。
【００４３】
図１２は、ウェハに形成された膜の断面ＳＥＭ写真を概念的に示した模式図である。図１２（ａ）は、ウェハＷに形成されたＡＬＤシリコン酸化膜、図１２（ｂ）は、Ｔｉ膜Ｌ１１、図１２（ｃ）は、ＡｒＦレジスト膜Ｌ１２を示している。図１２（ａ）に示すように、ＡＬＤシリコン酸化膜は、カバレッジが良く、コンフォーマルで平滑な膜である。従って、粒子検出信号を、粒子Ｐの実粒径を正確に反映させて増強することができ、しかもＳ／Ｎ比が大きく、ヘーズレベルが小さい粒子検出信号を得ることができる。従って、微小な粒子Ｐを正確に検出することが可能になる。
一方、Ｔｉ膜Ｌ１１は、カバレッジ、平滑性が悪いため、Ｓ／Ｎ比が小さく、ヘーズレベルが大きい粒子検出信号しか得られない。従って、微小な粒子Ｐを正確に検出することができない。
また、ＡｒＦレジスト膜Ｌ１２の場合、コンフォーマル性が悪いため、成膜によって、散乱強度が逆に小さくなってしまう。従って、微小な粒子Ｐを検出することはできない。
以上の実験結果から、レーザ散乱法による粒子検出には、ＡＬＤシリコン酸化膜が最も好適であることが分かる。
【００４４】
実施の形態に係る粒子検出方法及び粒子検出装置にあっては、原子層積層法による常温成膜を行う為、ウェハＷ表面に付着したパーティクルを変形させることが無い。従って、ウェハＷに付着した粒子Ｐが有機系粒子であっても、レーザ散乱方式における検出感度を向上させることができる。
【００４５】
また、原子層積層法によって、シリコン酸化膜を形成するため、カバレッジが良く、コンフォーマルかつ平滑な膜で、ウェハＷ表面及び粒子Ｐを覆うことができる。ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１を形成することによって、高Ｓ／Ｎ比、低いヘーズレベルのまま、散乱光を増大させることができ、レーザ散乱方式による検出感度を向上させることができる。
【００４６】
更に、原子層積層法によって、シリコン酸化膜を形成するため、成膜時に発生し、ウェハＷに新たに付着する粒子Ｐ数が極めて少ない。従って、ウェハＷ表面に付着していた粒子Ｐのみの散乱強度を増強させ、微小な粒子Ｐを検出することができる。
【００４７】
（変形例）
変形例に係る粒子検出方法は、成膜されたウェハＷ表面に対して更に反射膜を形成し、粒子を検出する点のみが異なるため、以下では主に上記相異点について説明する。
【００４８】
図１３は、変形例に係る粒子検出装置の一構成例を示した側断面図である。変形例に係る粒子検出装置は、成膜処理部１と、粒子検出部３との間に、搬送部２，２を介して、反射膜形成部４を備える。
【００４９】
反射膜形成部４は、例えばスパッタリング装置である。反射膜形成部４は、反射膜形成用の処理室４１を備える。該処理室４１の成膜処理部１側と、粒子検出部３側にはそれぞれウェハＷを搬入及び搬出するための搬入出口４１ａ，４１ｂが形成されている。また、処理室４１には、マグネトロンスパッタリングガン４６の組立体４５と、スパッタリングガン４６にスパッタリングガス（例えばアルゴンガス）を供給するためのスパッタリングガス供給部４８と、ウェハＷを支持するためのステージ４２と、処理室４１内に反応ガス（例えば窒素ガス）を供給するための反応ガス供給部４４を備えている。
【００５０】
また、処理室４１には、該処理室４１の内部からガスを排出されるガス排気口４１ｃが設けられている。ガス排気口４１ｃは、ドライポンプ等の真空ポンプで構成された排気部４３に接続されている。この真空ポンプにより処理室４１内のガスを排気することにより、処理室４１内が所望の真空度に保持される。
【００５１】
組立体４５に組み込まれたスパッタリングガン４６は凹部を有するターゲット４７を備えており、このターゲット４７は上述のガス供給部から供給されたスパッタリングガスのプラズマによりスパッタされる。これにより、スパッタ粒子がウェハＷに向けて射出され、ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１上に反射膜Ｌ２が形成される。
【００５２】
図１４は、変形例に係る粒子検出方法の一例を示したフローチャートである。有機系の粒子Ｐが損傷しない所定温度範囲でウェハＷの表面に、原子層堆積法にてシリコン酸化膜の成膜処理を行う（ステップＳ１１１）。そして、成膜されたウェハＷを、搬送部２を用いて成膜処理部１から、反射膜形成部４へ搬送する（ステップＳ１１２）。次いで、粒子検出部３へ搬送され、ステージ４２に載置されたウェハＷの表面に、反射膜Ｌ２を形成する（ステップＳ１１３）。反射膜Ｌ２は、例えばチタンＴｉであり、スパッタリングによって成膜される。ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１及び反射膜Ｌ２における屈折率は、散乱強度に４乗で寄与するため、ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１及び反射膜Ｌ２の真空に対する屈折率の差が大きい方が好ましい。ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１の屈折率は１．４６であるのに対して、チタンＴｉの屈折率は２．５２と大きく異なるため、好適である。また、反射膜Ｌ２の膜厚は可能な限り薄い方が良い。ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１のカバレッジ、コンフォーマル性、平滑性が損なわれるためである。ただ、ＡＬＤシリコン酸化膜Ｌ１及び反射膜Ｌ２の界面での反射強度を担保するためには、反射膜Ｌ２の厚さを、照射される光の進入長以上に設定すべきである。従って、反射膜Ｌ２の厚さは、照射される光の進入長が好適である。
【００５３】
ステップＳ１１３の処理を終えた場合、反射膜Ｌ２が形成されたウェハＷを、搬送部２を用いて反射膜形成部４から粒子検出部３へ搬送する（ステップＳ１１４）。次いで、粒子検出部３へ搬送され、ステージ３２に載置されたウェハＷの表面に光を照射し、ウェハＷの表面からの散乱光を受光することによって、粒子Ｐを検出し（ステップＳ１１５）、処理を終える。
【００５４】
変形例にあっては、粒子Ｐからの散乱光をより増強し、より効果的に微小な粒子Ｐを検出することができる。
【００５５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５６】
１ 成膜処理部
２ 搬送部
３ 粒子検出部
４ 反射膜形成部
１１ 成膜処理室
１２ ステージ
１３ 酸化ガス供給部
１４ 活性化処理部
１５ シリコン含有物質供給部
１６ ソースガス供給管
１７ 排気管
１８ 排気部
３１ 粒子検出室
３２ ステージ
３３ ステージ駆動部
３４ 排気部
３５ 光照射部
３６ 受光部
３７ 信号処理部
３８ 演算部
４２ ステージ
４３ 排気部
４４ 反応ガス供給部
４５ 組立体
４６ スパッタリングガン
４７ ターゲット
４８ スパッタリングガス供給部
Ｗ ウェハ
Ｐ 粒子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の表面に光を照射し、該表面からの散乱光を受光することによって、前記表面に付着した有機系粒子を検出する粒子検出方法において、
有機系粒子が損傷しない所定温度範囲で前記被検査物の表面に原子層堆積法にて成膜処理を行い、
成膜された前記被検査物の表面に光を照射し、
前記表面からの散乱光を受光することによって、有機系粒子を検出する
ことを特徴とする粒子検出方法。
【請求項２】
前記成膜処理にてシリコン酸化膜を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の粒子検出方法。
【請求項３】
前記成膜処理にて３０ｎｍ以上の膜を形成する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の粒子検出方法。
【請求項４】
前記所定温度範囲は５０℃未満である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の粒子検出方法。
【請求項５】
成膜された前記被検査物の表面に更に反射膜を形成する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の粒子検出方法。
【請求項６】
被検査物の表面に光を照射し、該表面からの散乱光を受光することによって、前記表面に付着した有機系粒子を検出する粒子検出装置において、
有機系粒子が損傷しない所定温度範囲で前記被検査物の表面に原子層堆積法にて成膜処理を行う成膜手段と、
成膜された前記被検査物の表面に光を照射する光照射手段と、
前記表面からの散乱光を受光することによって、有機系粒子を検出する手段と
を備えることを特徴とする粒子検出装置。
【請求項１】
被検査物の表面に光を照射し、該表面からの散乱光を受光することによって、前記表面に付着した有機系粒子を検出する粒子検出方法において、
有機系粒子が損傷しない所定温度範囲で前記被検査物の表面に原子層堆積法にて成膜処理を行い、
成膜された前記被検査物の表面に光を照射し、
前記表面からの散乱光を受光することによって、有機系粒子を検出する
ことを特徴とする粒子検出方法。
【請求項２】
前記成膜処理にてシリコン酸化膜を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の粒子検出方法。
【請求項３】
前記成膜処理にて３０ｎｍ以上の膜を形成する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の粒子検出方法。
【請求項４】
前記所定温度範囲は５０℃未満である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の粒子検出方法。
【請求項５】
成膜された前記被検査物の表面に更に反射膜を形成する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の粒子検出方法。
【請求項６】
被検査物の表面に光を照射し、該表面からの散乱光を受光することによって、前記表面に付着した有機系粒子を検出する粒子検出装置において、
有機系粒子が損傷しない所定温度範囲で前記被検査物の表面に原子層堆積法にて成膜処理を行う成膜手段と、
成膜された前記被検査物の表面に光を照射する光照射手段と、
前記表面からの散乱光を受光することによって、有機系粒子を検出する手段と
を備えることを特徴とする粒子検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２０９０２５（Ｐ２０１１−２０９０２５Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７５３９４（Ｐ２０１０−７５３９４）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]