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公開番号2025041490
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-26
出願番号2023185078
出願日2023-10-27
発明の名称ウェハ表面膜層の検出方法
出願人晶呈科技股分有限公司
代理人個人,個人
主分類H01L 21/02 20060101AFI20250318BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ウェハ表面膜層の検出方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るウェハ表面膜層の検出方法は、ウェハ上に形成されるコーティング層に対し検出を行う。前記検出方法は、入射光を提供し、コーティング層が入射光を受光した後に反射光を発生させるステップと、その後に、反射光に基づいてスペクトル解析を行い、第1参照波形と比較することで前記コーティング層の材質を確認するステップと、を含む。また、本発明は前記反射光のスペクトル解析に基づいて、第2参照波形と比較し、前記コーティング層の厚みを更に確認する。前記入射光及び反射光は全て前記コーティング層に対して垂直に設置されている分光計により提供及び受光される。本発明が開示する検出方法により、ウェハ上の表面コーティング層の材質及び膜厚に対し効率的に検出及び分類を行えるようになり、従来の検出効率に比べ大幅に向上し、最適化を達成している。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
コーティング層が形成されているウェハに適用されるウェハ表面膜層の検出方法であって、
入射光を提供し、前記入射光は前記ウェハ上の前記コーティング層に投射され、前記コーティング層が前記入射光を受光した後に反射光を発生させるステップと
前記反射光を受光すると共に、前記反射光に基づいてスペクトル解析を行うステップと、
前記反射光のスペクトル解析結果を第１参照波形と比較するステップと、
前記反射光の前記スペクトル解析結果が前記第１参照波形に一致した場合、比較が正確であることを出力することで、前記ウェハ上の前記コーティング層の材質を確認するステップと、を含むことを特徴とするウェハ表面膜層の検出方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記反射光の前記スペクトル解析結果が前記第１参照波形と不一致である場合、新たに参照波形を構築するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のウェハ表面膜層の検出方法。
【請求項３】
前記入射光は分光計から提供されることを特徴とする請求項１に記載のウェハ表面膜層の検出方法。
【請求項４】
前記反射光は前記分光計により受光されることを特徴とする請求項３に記載のウェハ表面膜層の検出方法。
【請求項５】
前記分光計は前記ウェハの真上に設置され、前記入射光及び前記反射光の光学経路は全て前記ウェハ上の前記コーティング層に対して垂直になっていることを特徴とする請求項３に記載のウェハ表面膜層の検出方法。
【請求項６】
前記反射光の前記スペクトル解析結果を前記第１参照波形と比較する前に、
前記第１参照波形を前記分光計に入力するステップと、
前記第１参照波形に基づいて前記第１参照波形の参照スペクトル反射率を設定するステップと、を更に含むことを特徴とする請求項３に記載のウェハ表面膜層の検出方法。
【請求項７】
前記反射光の前記スペクトル解析結果において、前記反射光のスペクトル反射率が前記第１参照波形の前記参照スペクトル反射率より大きいことを示す場合、前記コーティング層の材質が金属であると確認することを特徴とする請求項６に記載のウェハ表面膜層の検出方法。
【請求項８】
前記反射光の前記スペクトル解析結果において、前記反射光のスペクトル反射率が前記第１参照波形の前記参照スペクトル反射率より小さい場合、前記コーティング層の材質が非金属であると確認することを特徴とする請求項６に記載のウェハ表面膜層の検出方法。
【請求項９】
前記第１参照波形の前記参照スペクトル反射率は１であることを特徴とする請求項６に記載のウェハ表面膜層の検出方法。
【請求項１０】
前記反射光の前記スペクトル解析結果を第２参照波形と比較するステップと、
前記反射光の前記スペクトル解析結果が前記第２参照波形に一致するか否かに基づいて、前記ウェハ上の前記コーティング層の厚みを確認するステップと、を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のウェハ表面膜層の検出方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハ表面の膜層の検出方法に関し、更に詳しくは、ウェハ上の表面にコーティング層を有し、０度で反射する分光計を採用することで、前記コーティング層の材質及び厚みに対して検出及び分類を行う操作方法に関するものである。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年メタバースや自動運転等の新興技術が仮想現実、拡張現実等への新たな応用を広げており、半導体のウェハ産業が光学コーティング及び関連するセンサー、光学レンズ等と結びつき、商機が日々拡大している。これらの新たな応用は半導体の光学コーティングの需要を増大させ、ウェハの光学コーティング技術が近年注目されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的には、光学コーティングは、ガラスやウェハ等の異なる材料上に、蒸着やスパッタリング等のプロセスを用いて１層または多層の誘電膜、金属膜、または両者で構成された膜スタックをめっきすることで、異なるコーティング材質の厚み、屈折率、及び吸収等の物理特性を制御し、特定の光の波長帯の透過、半透過半反射、及び反射等の機能を達成している。従来の光学コーティングの多くは平坦なガラス等の材料に実施し、近年では半導体プロセスの日進月歩の進歩に伴って、同じチップ中に多重の感光領域の機能を備えるようにウェハレベル多重光学コーティング技術が発展している。これにより、異なるチップの設計に複数の感光領域を有する需要を満たしている。しかしながら、既知のウェハ表面は完全に平坦な状態に制御するのは非常に難しく、ウェハ表面に光学コーティング技術を直接実施し、要求される光学特性を達成するのは技術的難度が非常に高かった。
【０００４】
ウェハにめっきされる膜層は、実際の機能及び応用の需要に応じて、異なる材質及びコーティングの厚みが選択され、従来の技術はウェハ表面のコーティング層に対して効果的に検出及び分類を行うため、通常はエリプソメーターにより検出を行う。通常、エリプソメーターは偏光解析法（ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ）を採用し、入射光及び反射光の偏光状態における媒体の変化を測定することで、媒体の光学特性を推定する方法である。非破壊特性を有し、加えて、コンピューター技術の進歩によりデータ処理速度が向上したため、現在では半導体フィルムの検出に広く応用されている。一般的には、偏光解析法は、反射偏光解析法（ＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎＥｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ）、透過偏光解析法（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ）、及び散乱偏光解析法（ＳｃａｔｔｅｒｉｎｇＥｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ）の３種類に分けられる。しかしながら、どの方法も主に光の強度の振幅の変化を測定の基本データとし、検光子を回転させることで入射光信号を変調する方式で測定を行い、そのシステムの方位分解能は約３μｍであり、これらの方法は全て最小の光の輝度を探すか、微小な輝度の変化を測定する必要があるため、主に測定速度が非常に遅いという欠点があった。このほか、高感度の感光素子を組み合わせる必要があり、複数の異なる検光子における光の強度の値を測定し、フーリエ変換またはデータあてはめにより楕円偏光パラメーターを算出する。得られたデータが大きすぎると（単点を例とすると、一般的には１２８個の輝度を測定する必要がある）、システムの演算の複雑さが増し、困難で時間がかかるほか、産業界での応用の発展にも適していなかった。また、測定が完了した後、後続の膜層材料の分類も不便で時間がかかり、サンプル群の比較及び分類が効率的に行えず、時間が更にかかった。このような欠点により、従来のエリプソメーター技術が今日に至っても実際の応用には適せず、その応用が限定され、コストが高すぎ、時間もかかりすぎ、非効率的である等の問題が存在した。
【０００５】
上述したように、本分野の専門家にとっては、新規の創造性があるウェハ上のコーティング検出方法を開発し、上述した従来の技術に存在する問題を解決し、ウェハ上のコーティング検出技術の効率を最適化する必要に迫られていた。よって、上述した諸問題を考慮し、様々な側面に鑑み、本発明の発明人は上述した欠点を改善可能と考え、この方面に長年従事した経験に基づいて、観察と研究に注力し、学理を取り込み、新規の設計により上述した欠点を改善する本発明を提出し、新規のウェハ表面のコーティング層の検出方法を提示する。これらの革新的な方法により、ウェハ表面のコーティング層の検出及びその分類結果の最適化、並びに最良の効果を実現するため、本出願人は具体的な機構及び実施方式を提供し、以下に詳しく説明する。
【０００６】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、上述のような問題点を解決することを課題の一例とする。すなわち、本発明は、新規なウェハ表面膜の検出方法を提供することを目的とする。この検出方法はウェハ上のコーティング層の検出及び分類に応用する。本発明が開示する検出方法により、大量の検出に更に広く応用することで、関連する産業において大量のウェハのコーティング層の検出及び分類を行うという技術的需要を満たす。
【０００７】
本発明に記載の検出方法を採用することで、シリコンウェハのコーティング層の検出に応用する。しかしながら、当然ながら、本発明の応用はこれに限られない。本発明の検出方法は、他の各種材質のウェハのコーティング層の検出プロセスに応用可能である。本願が開示する内容を理解すれば、他の代替例及び改修例も本分野の技術者にとって明確になり、全て本発明の範囲に含まれる。
【０００８】
本発明が開示するウェハ表面膜層の検出方法を採用することで、従来の検出方法でかかる時間を効果的に短縮し、１つのウェハの検出には０．数秒しかかからず、検出効率の最適化を実現している。また、本発明に係る検出方法を実現することで、ウェハのコーティング検出の分類の歩留まりを向上し、ウェハのコーティング層の検出及び分類効率の最適化を達成している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のウェハ表面膜層の検出方法は、ウェハにあるコーティング層の検出に適合する。前記検出方法は主に、以下のステップを含む。まず、入射光を提供し、前記入射光は前記ウェハ上の前記コーティング層に投射され、前記コーティング層が前記入射光を受光した後に反射光を発生させる。その後、前記反射光を受光すると共に、前記反射光に基づいてスペクトル解析を行う。次に、前記反射光のスペクトル解析結果を第１参照波形と比較する。前記反射光のスペクトル解析結果が前記第１参照波形と一致した場合、比較が正確であることを出力し、前記検査するウェハ上のコーティング層の材質を確認する。
【００１０】
本発明の実施例によれば、分光計は前記入射光を提供し、前記反射光を受光するために用いられている。具体的には、前記分光計は前記ウェハの真上に設置され、前記入射光及び前記反射光の光学経路は全て前記ウェハ上の前記コーティング層に対して垂直になっている。本発明の好適例において、前記分光計は、例えば、約２３０～１０００ｎｍの波長範囲の入射光を提供し、且つ前記分光計は検出するウェハの真上に対して垂直に配置され、０度で反射する光学経路を提供している。
（【００１１】以降は省略されています）

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