新製品紹介

「TiN膜厚と密度測定が1スポット3秒」
インライン用高速X線多層膜測定装置を開発

2004年10月28日

1時間あたり従来の約2倍(当社比)にあたる20枚の速度で、製造プロセス途中の300mmウェーハの膜厚と膜密度のウェーハ内多点測定が行える、インライン用X線多層膜測定装置を開発しました。X線のより有効利用がはかられており、代表的なTiN膜の膜厚と膜密度測定が、1スポット3秒以内で行え、ウェーハ搭載などの時間を入れても180秒で1ウェーハの多点測定が可能です。成膜プロセスの立ち上げに大きく貢献します。
インライン検査・測定装置には「高スループット」「微小部測定」「パターン認識機能」「非接触・非汚染」が求められます。背景には、高度化するプロセスの、より高精度なコントロールと全ウェーハの15%といわれる検査・測定用使い捨てウェーハ(ブランケットウェーハ)の削減による製造コスト低減の要望があります。弊社では、これらの要望ばかりではなく、消費電力やメンテナンス等、ランニングコストの削減にも充分対応します。開発機は、セミコン・ジャパン2004(12月1日〜3日、幕張メッセ)に出展、発売といたします。

今回、新たに超高速動作のX線検出器と、微小部スポットにX線を照射するためのX線管と集光光学系を一体化したビームモジュールを実用化しました。
X線検出器は光通信システムに利用されている半導体デバイスを転用することで、従来のX線検出器に比べ、約100倍に相当する108カウント/秒という高強度のX線を直接計測できる広いダイナミックレンジを実現しました。
X線ビームモジュールについては構造を見直し、微小焦点サイズのX線管を用い、X線集光の要素技術として保有するコンフォーカルミラー(光学系)との最適化を行い、単一波長化された高効率な微小スポット集光を可能としました。これにより、モジュールの重量が従来比1/4の5kg、消費電力が従来比1/100の25Wの小型・軽量・省エネルギーのメンテナンス性に優れたX線ビームモジュールを実現しました。
弊社では、これらの新技術を導入し、X線反射率法(XRR)、X線回折法(XRD)、蛍光X線分析法(XRF)のいずれの手法でも測定が行える装置構成とし、ウェーハエッジ・ハンドリングとウェーハパターンを利用した位置決めを行うウェーハステージと組み合わせ、非接触・非汚染でインラインのプロダクトウェーハ検査に特化したシステムとしました。

主な特長

  • パターン認識による位置合わせ機能とマイクロスポット化したX線計測により、プロダクトウェーハを用いた測定が可能となり、ブランケットウェーハの削減に大きく貢献。
  • 参照試料なしで絶対測定が可能。従来では難しかったウェーハエッジ領域の微小スポット(100μm径)の測定評価が行える。
  • 膜密度では各層の膜厚・密度・ラフネスが同時解析でき、バリアメタルのTa/TaN、Ti/TiNなどの評価に効果的。
  • 従来、測定困難とされた軽元素・Alからの微弱な蛍光X線シグナルを的確に検出できるため、Al膜厚の評価が行える。
  • 低消費電力・高輝度のX線ビームモジュール化により、メンテナンス性が向上し、ランニングコストは他手法の同様評価システムに比べ、約1/3程度の300万円前後で可能。
ここに掲載されている内容はすべて発表日現在の情報です。ご覧いただいている
時点で、予告なく変更されていることがありますので、あらかじめご了承ください。