近接場光学に基づく微細回路パターン付きSiウエハのナノ欠陥計測に関する研究

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本研究は近接場光(エバネッセント光)の非伝搬特性を利用し,次世代半導体回路パターン付きSiウエハ表面上の微小欠陥を高感度に検出・評価する計測技術を開発することを目的としている.この計測技術は,輪帯状のレーザ照射と全反射が可能な高屈折率半球レンズによって発生する暗視野輪帯エバネッセント光を回路パターン付きSiウエハに近接照射して,欠陥から生じる散乱光をフーリエ変換像として検出することで,ナノスケールの異物などを高感度に検出・識別するものである.本年度は,独自に開発した実験装置を用いて,FIB(Focused Ion Beam)加工装置により作製した試料により,欠陥検出実験を行った.下記に行った実験検討項目を示す.1.微小欠陥検出の可能性の検討2.配線から生じるバックグラウンド光の影響の検討3.配線パターン表面付着異物試料を用いた欠陥検出実験4.配線パターン表面付着試料を用いた走査検出実験上記の実験で得られた研究成果を以下に示す.(1)先端直径が約110nmのAFM用探針先端を微小欠陥として用い,探針先端によるエバネッセント散乱光を検出することで,ナノメートルオーダの異物欠陥の検出可能性を示唆する結果を示した.(2)FIB(Focused Ion Beam)-CVD(Chemical Vapor Deposition)加工で配線パターン(線幅210nm)を作製し,この試料を用いて配線から生じる散乱光の影響を検討した結果,Air gapが200nm以上広がると配線からのバックグラウンド光の影響が小さいことがわかった.(3)約200nm half pitchの擬似回路パターン表面上の粒径約220nmの異物欠陥を,Air gapを220nm〜270nmに設定することで,回路パターンから生じるバックグラウンド光の影響をうけることなく検出することに成功した.(4)約180nm half pitch擬似回路パターン表面上に付着した粒径170nmの異物欠陥試料を用いて,論帯エバネッセント光の走査による欠陥検出実験を行い,光強度変化から欠陥位置検出できることで,本手法がインプロセス計測への適用可能性を有することを示した.