JP2007180266A - 欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハ、その製造方法および標準シリコンウェーハを用いた検査方法 - Google Patents

Abstract

【目的】 シリコン表層中に存在する欠陥の測定を目的とする欠陥検査装置検査用として適した標準シリコンウェーハ、その製造方法およびこの標準シリコンウェーハを用いた検査方法を提供することを目的とする。
【構成】 シリコン基板１に、トレンチ形成後に減圧下の非酸化性雰囲気にて高温アニールすることによって、トレンチの開口部を閉ざし、任意の形状、サイズ、深さ、密度で２次元あるいは３次元的に配列された空洞２をシリコン表層中に形成する。このシリコン表層中に空洞２が形成されたシリコンウェーハを欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハ、その製造方法およびこの標準シリコンウェーハを用いた検査方法に関するものであり、特に、シリコン表層中にある欠陥の測定を目的とする欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハ、その製造方法およびこの標準シリコンウェーハを用いた検査方法に関する。

近年、半導体デバイスプロセスの高集積化及び微細化が促進されている。現在、製造されている半導体デバイスのデザインルールは９０ｎｍが主流となりつつあり、６５ｎｍデザインルールの半導体デバイスプロセスの開発も精力的に行われている。このようなデザインルールの一層の微細化に伴い、半導体デバイスの基板となるシリコンウェーハにおいても、表層の半導体デバイス活性領域の完全性が求められている。すなわち、ウェーハ表面近傍から、ＬＳＴＤ（Ｌａｓｅｒ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ Ｄｅｆｅｃｔｓ）、ＦＰＤ（Ｆｌｏｗ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｄｅｆｅｃｔｓ）、ＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）等のＧｒｏｗ−ｉｎ欠陥とよばれる単結晶成長起因の欠陥をなくすこと等である。これらのＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の存在は、半導体デバイスの酸化膜耐圧特性を劣化させることが明らかになっている。

そこで、従来、シリコンウェーハの表面及び表層部の欠陥を低減、あるいは除去するために、ウェーハ製造プロセスの最適化が図られている。また、作成されたシリコンウェーハの欠陥が低減、あるいは除去された事を確認するために、欠陥検査装置（例えば、レーザー散乱型表面異物検査装置、パーティクルカウンタなど）によるシリコン単結晶ウェーハの表面および表層欠陥の測定が行われている。
この欠陥検査装置においては、例えば、レーザー光などの強い光をウェーハ表面に照射し、ウェーハ表面上に存在する付着微粒子及びウェーハ表層部に存在する欠陥などからの散乱光を別角度から受光素子や光電子倍増管などで感知し、電気的なパルスとしてウェーハ表面上に存在する異物や微粒子及び表層部に存在する欠陥などの個数、密度分布、大きさなどを測定する測定法が用いられている。

上記の測定法では、従来、装置の検出限界、分解能等の評価や、同一装置あるいは異なる装置間の測定スケールの校正などの検査のための標準シリコンウェーハ（あるいは校正基準ウェーハ、ダスト粒子測定用標準ウェーハ）を作成するために、標準粒子として、ＰＳＬ（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ Ｌａｔｅｘ）粒子を用いていた。ＰＳＬ粒子は極めて単散分に近い粒子で、各種粒子径のものが市販されている。例えば、各種粒子径のＰＳＬ粒子を平坦な試料ウェーハの表面に塗布し、その表面に対する散乱光の検出限界を調べることが可能である。
しかし、シリコンウェーハ表層中に欠陥があった場合には、この欠陥がノイズとなり、ＰＳＬ粒子を用いた標準シリコンウェーハによる検査において検査精度が劣化するという問題が生ずる。この問題を回避するために、シリコン単結晶引き上げをコントロールし、欠陥を含まないシリコンウェーハ上にＰＳＬ粒子を塗布した標準シリコンウェーハが特許文献１に開示されている。
また、ＰＳＬ粒子の塗布では、複数の標準シリコンウェーハを再現性よく製造することが困難である。そこで、ウェーハ上に形成した酸化膜をエッチングすることにより形成された微小ピットを用いる標準シリコンウェーハが特許文献２に開示されている。
しかし、上述の従来技術は、ウェーハ表面下の膜中にある欠陥を検査するための標準ウェーハとしては不向きであった。そこで、ウェーハ表面にエッチングにより形成した微小な突起物上に被膜形成をおこなった標準シリコンウェーハが特許文献３に開示されている。
もっとも、特許文献３に記載された標準シリコンウェーハでは、被膜を単結晶のシリコンとすることは出来ないため、シリコン表層中にあるＧｒｏｗ―ｉｎ欠陥の測定を目的とする場合の欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハとしては最適といえなかった。すなわち、従来技術の標準シリコンウェーハでは、シリコン単結晶表層部の欠陥について欠陥検査装置の有する検出限界及び分解能等について明らかにすることが出来なかった。
特開２０００−３０６９６８号公報 特開平１１−１４５３４号公報 特開平１０−１７３０１７号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、シリコン表層中にある欠陥の測定を目的とする欠陥検査装置検査用として適した標準シリコンウェーハ、その製造方法およびこの標準シリコンウェーハを用いた検査方法を提供することにある。

本発明の一態様の欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハは、
内部に空洞が設けられていることを特徴とする。

本発明の一態様の欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハの製造方法は、
シリコンウェーハ表面にトレンチを形成する工程と、
前記トレンチを空洞に変形させる熱処理工程を有することを特徴とする。

本発明の一態様の欠陥検査装置の検査方法は、
シリコンウェーハの表層部に、規定した大きさ及び深さに空洞を形成して、欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハを作成するステップと、
前記標準シリコンウェーハの測定結果に基づいて、前記欠陥検査装置を評価または校正するステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、シリコン表層中にある欠陥の測定を目的とする欠陥検査装置検査用として適した標準シリコンウェーハ、その製造方法およびこの標準シリコンウェーハを用いた検査方法を提供することが可能となる。

まず、初めに、欠陥検査装置の検査対象となるＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥について簡単に説明する。
Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥には、ＬＳＴＤ（Ｌａｓｅｒ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ Ｄｅｆｅｃｔｓ）、ＦＰＤ（Ｆｌｏｗ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｄｅｆｅｃｔｓ）、ＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）等がある。これらの、ＬＳＴＤ、ＦＰＤ、ＣＯＰは、一つのシリコン原子がシリコン結晶格子で正常的な位置から離脱した点欠陥（ベーカンシー点欠陥）が、シリコン単結晶形成中に生成、合併してできたベーカンシー固まり（ｖａｃａｎｃｙ ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅｓ）である。
すなわち、シリコン中に形成された３次元的な空洞と考えることができる。

以下、本発明に係わる欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハおよびこれを用いた検査方法について、添付図面に基づき説明する。

[実施の形態１]
まず、本発明の実施の形態１として、内部に空洞（ＥＳＳ：Ｅｍｐｔｙ Ｓｐａｃｅ ｉｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）が設けられていることを特徴とする欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハについて説明する。

（標準シリコンウェーハ）
図１は、実施の形態１の欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハの断面図である。
本実施の形態の標準シリコンウェーハには、シリコン基板１の表層部のシリコン中に空洞２が所定の形状、サイズ、深さ、密度に複数配列されている。

なお、図１では、空洞２の形状は球状であるが、必ずしも空洞２は球状でなくとも、球体に近い形状を取ることができ、例えば、楕円球状、涙状、立法体あるいは正八面体であってもかまわない。
また、空洞２のサイズ（ｄ）も特に限定されるものではないが、シリコン単結晶引き上げ時に実際に発生するＧｒｏｗ−ｉｎ欠陥に対応したサイズにするという観点から、０．０５〜１μｍ程度であることが望ましい。
さらに、空洞の深さ（ｘ）についても、特に限定されるものではないが、空洞が表面につながらないという観点から、０．５μｍ以上であることが望ましい。
そして、空洞２のシリコン表層中の密度に関しても、特に限定されるものでないが、欠陥検査装置による測定において、隣り合った空洞を同一欠陥として誤認識することを回避する観点から、シリコンウェーハ面内に０．１〜１００個／ｃｍ^２の密度で設けられていることが望ましい。

（製造方法）
図２−８、図９および図１０は、本実施の形態の標準シリコンウェーハの製造方法を説明する図である。製造方法については特開２００１−１４４２７６号公報に開示されたシリコン表層への、空洞形成法を参考にする。
まず、Ｇｒｏｗ−ｉｎ欠陥のサイズや密度を抑制するために、チョクラルスキー（ＣＺ）法により窒素含有シリコン単結晶を育成する。そして、このシリコン単結晶を加工してシリコンウェーハを作成する。さらに、シリコン表層中のＢＭＤ（Ｂｕｌｋ Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｆｅｃｔ）やＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）を減少させ、かつ、ウェーハ表面の平坦性をあげるために、このシリコンウェーハを水素などの還元性雰囲気下で１１５０〜１３００℃の熱処理を３０分以上加える。

以上の処理は、シリコンウェーハ中あるいはシリコン表面に、最初から存在する欠陥の数や大きさを抑制する。よって、標準シリコンウェーハを用いた検査において、空洞２以外の欠陥を欠陥と誤認識することをさけるという観点から望ましいものでるが、省略あるいは別の方法によることも可能である。

次に、図２に示すように、単結晶のシリコン基板１上にシリコン酸化膜からなるマスク材３を形成し、その上にフォトレジストパターン４を形成する。

次に、図３に示すように、フォトレジストパターン４をマスクとして、異方性エッチング例えばＲＩＥによりマスク材３をパターニングし、マスク材３にフォトレジストパターン４のパターンを転写する。

次に、図４に示すように、フォトレジストパターン４を炭化して剥離する。

次に、図５に示すように、マスク材３をマスクとして、異方性エッチング例えばＲＩＥによりシリコン基板１をパターニングして、シリコン基板１の表面に複数のトレンチ５を２次元的に配列形成する。

次に、図６に示すように、マスク材３を除去して、シリコン基板１の表面を露出させる。

次に、シリコン基板１に熱処理を施す。すなわち、減圧下（大気圧よりも低い圧力）の非酸化性雰囲気、好ましくはＳｉＯ_２を還元する還元性雰囲気、例えば１１００℃、１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）の１００％水素雰囲気中にて高温アニールする。この高温アニールによって、トレンチ５の開口部が閉ざされて、図７に示すような、空洞２が形成される。

図９に、高温アニールによりトレンチ５の開口部が閉ざされて、空洞２が形成される過程の概念図を示す。図９に示す形状変化（変形）は、シリコン基板１の表面およびトレンチ５内面のシリコン酸化膜が除去された後、表面エネルギーを最小にするべく生ずるシリコンの表面マイグレーションによるものである。半径Ｒ_Ｒのトレンチ５が高温アニールにより半径Ｒ_Ｓの球状の空洞２に変化する。この時、Ｒ_Ｓ＝１．８８Ｒ_Ｒの関係が満たされことが知られている（特開２００１−１４４２７６号公報）。したがって、例えば、直径０．３μｍ（半径０．１５μｍ）の球状の空洞２を形成するにはトレンチ５の直径を０．１６μｍとすればよい。

ここで、球状の空洞２を作るためには、図１０に示すように、最初のトレンチ５の半径をＲ、トレンチ５の間隔をＤとした場合、Ｄ＞４．５Ｒとなるように複数配列することが望ましい。なぜなら、Ｄ≦４．５Ｒの場合には隣接するトレンチ５が併合してしまい、球状の空洞２が形成されないおそれがあるためである（特開２００１−１４４２７６号公報）。

図７に示すような空洞２が形成された後、空洞２のシリコン表面からの深さを所望の深さに調整するために、図８に示すように、ウェーハ表面にエピタキシャルシリコン層６を成膜する。

ここで、エピタキシャルシリコン成長法には、さまざまな方法があり、エピタキシャル成長用反応ガスは、モノシラン（ＳｉＨ_４）、ジクロルシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ）、トリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ_３）、四塩化珪素（ＳｉＣｌ_４）が主である。反応ガスの反応は、Ｃｌ成分が多いほど還元反応の傾向が強く、反応温度も高温になり、逆にＣｌ成分が少なくなると熱分解の傾向が強くなり、分解温度も低温になる。本実施の形態においては、形成される表層部の空洞２の形状に影響が少ないように、出来るだけ低温での処理が望まれる。したがって、エピタキシャル成長用反応ガスとしては、Ｃｌ成分を含まない、モノシラン（ＳｉＨ_４）を用いることが好ましい。

なお、成膜するエピタキシャルシリコン層６の膜厚は、限定されるものではない。しかし、実用上、シリコンウェーハの欠陥検査をする領域の深さは、半導体素子として利用されるシリコン表面から１０μｍ程度の領域に限られる。したがって、成膜するエピタキシャルシリコン層６の膜厚は１０μｍ以下であることが望ましい。

また、高温アニールにより、空洞２を形成した時点で、空洞２が所望の深さに形成されている場合には、エピタキシャルシリコン層６を成膜する工程は不要である。

さらに、エピタキシャルシリコン膜６の成膜後、シリコン表面のヘイズ（ｈａｚｅ）レベルが高い場合には、表面を研磨、洗浄する工程を加え、標準シリコンウェーハをヘイズフリーにすることが望ましい。なぜなら、ヘイズレベルが高くなると、標準シリコンウェーハを用いて欠陥検査装置を検査する場合、装置が空洞２のみならず、ヘイズをも欠陥と誤認識するおそれが高いからである。

（効果）
従来技術では、ＬＳＴＤ、ＦＰＤ、ＣＯＰ等のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥、すなわち、シリコン結晶中に存在する３次元的な空洞に相当する欠陥を、標準シリコンウェーハ上に人為的に実現することが不可能であった。本実施の形態によれば、シリコン基板の表層に３次元的な空洞が設けられているため、特に、これらのＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を検査する欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハとして最適な標準シリコンウェーハを提供が可能となる。さらに、本実施の形態によれば、さまざまな大きさの空洞を任意のサイズ、深さ、密度で作成した標準シリコンウェーハの供給が可能となる。したがって、各種欠陥検査装置の特性、性能に応じた、標準シリコンウェーハの提供が可能となる。加えて、空洞は確立された半導体デバイス製造プロセスによって作成されるため、再現性良く品質の安定した複数の同一仕様の標準シリコンウェーハの供給が可能となる。したがって、場の異なる欠陥検査装置間の評価、校正、あるいは場を変えての同一欠陥検査装置間の評価、校正に適した標準シリコンウェーハの提供が可能となる。

[実施の形態１の変形例]
次に、本発明の実施の形態１の変形例として、内部に複数の異なるサイズの空洞（ＥＳＳ：Ｅｍｐｔｙ Ｓｐａｃｅ ｉｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）が設けられていることを特徴とする欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハについて説明する。

図１１は、実施の形態１の変形例の欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハである。
本変形例の標準シリコンウェーハには、シリコンウェーハ１０の表層部のシリコン中に空洞が領域ごとに異なるサイズに複数配列されている。例えば、第１の領域１１には直径０．１μｍの空洞、第２の領域１２には直径０．３μｍの空洞、第３の領域１３には直径０．５μｍの空洞が複数配列されている。

本変形例の標準シリコンウェーハの製造方法については、フォトレジストパターン形成の際に、サイズの異なるトレンチの配列された領域を設ける以外は実施の形態１と同様である。

このように、複数サイズの空洞を１枚の標準シリコンウェーハに設けることにより、１サイズの空洞を有する複数の標準シリコンウェーハを準備し、それぞれを測定する場合に比べ、効率的な欠陥検査装置の検査を行うことが可能となる。

なお、本変形例においては、領域ごとに空洞のサイズを変化させているが、必ずしも領域ごとに変化させるのは、空洞のサイズでなくとも、例えば、サイズ同一の空洞の密度を領域ごとに変化させてもかまわない。

[実施の形態２]
次に、本実施の形態２として、シリコン基板の内部に、深さ方向に複数の空洞を配列させることを特徴とする欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハについて説明する。

（標準シリコンウェーハ）
図１２は、実施の形態２の欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハの断面図である。
本実施の形態の標準シリコンウェーハには、シリコン基板１の表層部に深さ方向に３個の球状の空洞２が配列され、かつ、３個の空洞が２次元方向にも規則的に配列されている。
なお、図１２では、深さ方向に配列される空洞の数は３個であるが、この数は３個に限定されるものではなく、２個であっても３個より多い数であってもかまわない。
また、図１２では、空洞２の形状は球状であるが、必ずしも空洞２は球状でなくとも、球体に近い形状を取ることができ、例えば、楕円球状、涙状、立方体あるいは正八面体であってもかまわないのは実施の形態１と同様である。
そして、空洞２のサイズ、深さ、密度に関する限定についても、実施の形態１と同様である。

（製造方法）
本実施の形態の製造方法は、形成するトレンチの半径と、トレンチ深さの関係以外については、実施の形態１と同様である。
深さ方向に複数個の空洞を配列させるためには、実施の形態１の場合よりも深いトレンチの形成が必要である。
例えば、トレンチの半径が０．１５μｍの場合、トレンチ深さが約２．５μｍを超えると２個の空洞、約４μｍを超えると３個の空洞、約５μｍを超えると４個の空洞が形成されることが知られている（特開２００１−１４４２７６号公報）。

（効果）
本実施の形態により、深さ方向にも広がりを持って分布する欠陥についての検出限界や分解能の評価および校正をすることが可能な欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハを提供することが可能となる。

[実施の形態３]
次に、本実施の形態３として、内部に空洞（ＥＳＳ：Ｅｍｐｔｙ Ｓｐａｃｅ ｉｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）が設けられており、かつ、表面に突起部を設けたことを特徴とする欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハについて説明する。

（標準シリコンウェーハ）
図１３は、実施の形態３の欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハの断面図である。
本実施の形態の標準シリコンウェーハには、シリコン基板１の表層部のシリコン中に空洞２が所定の形状、サイズ、深さ、密度に複数配列されている。さらにシリコン基板表面には、例えば、シリコン酸化膜からなる突起部２０が設けられ、突起部２０は、例えば、シリコン窒化膜からなる被膜２２によって被覆されている。

なお、空洞２の形状、サイズ、深さ、密度に関する限定については、実施の形態１と同様である。また、実施の形態１の変形例のように、空洞２に関し、複数の領域が設けられることも可能である。さらに、実施の形態２で示すように、深さ方向に複数の空洞が配列されてもかまわない。

また、突起物２０は、必ずしもシリコン酸化膜ではなくとも、欠陥検査装置の検査対象に応じ、他の絶縁膜、導電膜であってもかまわない。そして、被膜２２についても必ずしもシリコン窒化膜でなくとも、他の絶縁膜、導電膜であってもかまわないし、目的によっては省略してもかまわない。

（製造方法）
図１４−１７は、本実施の形態の標準シリコンウェーハの製造方法を説明する図である。
シリコン基板１の表層中に空洞２を設けるまでは、実施の形態１と同様であるので記載を省略する。

空洞２を形成した後、まず、図１４に示すように、シリコン基板１上にシリコン酸化膜２１を形成し、その上にフォトレジストパターン２４を形成する。

次に、図１５に示すように、フォトレジストパターン２４をマスクとして、異方性エッチング例えばＲＩＥによりシリコン酸化膜２１をパターニングし、シリコン酸化膜２１にフォトレジストパターン２４のパターンを転写し突起部２０を形成する。

次に、図１６に示すように、フォトレジストパターン２４を炭化して剥離する。

次に、図１７に示すように、パターンニングされたシリコン酸化膜からなる突起物２０上に、シリコン窒化膜からなる被膜２２を形成する。

（効果）
シリコンウェーハの欠陥検査において、シリコン基板表層中のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥と、半導体デバイス製造プロセスで発生するシリコン基板表面あるいは膜中の欠陥を分離して評価したいとする要請がある。本実施の形態により、このような要請を充足しようとする欠陥検査装置検査用に適した標準シリコンウェーハを提供することが可能となる。

なお、本実施の形態においては、半導体デバイス製造プロセスを用いて形成した突起部を、シリコン基板表面あるいは膜中の欠陥に対応する欠陥とみたてている。しかし、必ずしも、このような突起部である必要はなく、例えば、ＰＳＬ粒子を塗布したものであってもかまわない。

[実施の形態４]
次に、本実施の形態４として、シリコンウェーハの表層部に、規定した大きさ及び深さに空洞を形成して、欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハを作成するステップと、その標準シリコンウェーハの測定結果に基づいて、欠陥検査装置を評価または校正するステップとを有することを特徴とする欠陥検査装置の検査方法について説明する。

（検査方法）
シリコンウェーハの表層部に、規定した大きさ及び深さに空洞を形成して、欠陥検査装置を検査するための標準シリコンウェーハを作成するステップについては、実施の形態１，２および３に記載したとおりであるので省略する。

次に、標準シリコンウェーハを欠陥検査装置にセットする。欠陥検査装置として、例えば、波長６８０ｎｍの半導体レーザー斜め入射を照射部に有し、受光部が入射光と反対側の一方にしかない集光系を待つレーザー散乱型表面異物検査装置を用いる。ウェーハ表面を照射部からのレーザー光で走査して、シリコンウェーハ表層中の空洞からの光散乱強度を集光系にて測定する。
既知の、形状、サイズ、深さ、密度の空洞を有する標準シリコンウェーハの測定結果より、検査対象である欠陥検査装置の、シリコン表層中の欠陥についての、欠陥サイズ検出に関する検出限界や分解能を評価する。
また、異なる欠陥検査装置間で、同一あるいは同一仕様の標準シリコンウェーハを測定した測定結果をもとに、シリコン表層中の欠陥についての測定スケールを校正する。
あるいは、同一の欠陥検査装置で定期的に、同一あるいは同一仕様の標準シリコンウェーハを測定した測定結果をもとに、装置の測定スケール変動を校正する。

（効果）
Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥に相当する任意の形状、サイズ、深さ、密度の空洞を安定してシリコン表層中に形成した標準シリコンウェーハを用いて検査することにより、評価、校正精度を格段に向上することが可能となる。

なお、本実施の形態においては、レーザー光を用いた欠陥検査装置の検査方法について記載したが、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を測定の対象とする欠陥検査装置であれば、レーザー光を用いる装置でなくとも、例えば、赤外線やＸ線等を用いる欠陥検査装置であっても同様の効果を得ることが可能である。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。実施の形態の説明においては、製造方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる製造方法等を適宜選択して用いることができる。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハおよびこれを用いた検査方法は、本発明の範囲に包含される。

（実施例１）
図２−８を参照して、本発明の実施例１を説明する。
φ２００ｍｍ、窒素濃度１Ｅ１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の窒素添加シリコン単結晶ウェーハを準備した。このシリコン単結晶ウェーハを、水素ガス雰囲気中１２００℃の温度にて６０分の熱処理を行い、アニールウェーハを製造した。
次に、図２に示すように、これらのウェーハ上にマスク材３として、４ｎｍのシリコン酸化膜をＣＶＤ法により成膜した。そして、リソグラフィーにより、１枚のウェーハに、１０個／ｃｍ^２の密度で、直径０．０５μｍ、０．１１μｍ、０．１６μｍのトレンチ開孔用フォトレジストパターン４を、それぞれ２次元的に形成した。
次に、図３に示すように、ＲＩＥにより、フォトレジストパターン４をシリコン酸化膜のマスク材３に転写した。
次に、図４に示すように、フォトレジストパターン４を炭化して剥離した。
次に、図５に示すように、シリコン酸化膜をマスクに、ＲＩＥにより、シリコン基板表面に深さ２μｍのトレンチ５を２次元的に配列形成した。
次に、図６に示すように、ウェットエッチングにより、シリコン酸化膜のマスク材３を除去してシリコン表面を露出させた。
次に、１１００℃、１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）の１００％水素雰囲気中にてシリコン単結晶ウェーハを高温アニールした。これによって、トレンチ５の開口部が閉ざされて、図７に示すような、空洞２が表層深さ１μｍ、直径０．１μｍ、０．２μｍ、０．３μｍで、それぞれのウェーハに形成された。
このように、表層深さ１μｍに各種直径の空洞が設けられた欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハを作成した。

レーザー波長５３２ｎｍのレーザーをシリコンウェーハに入射させた場合、シリコンウェーハ表面から透過したレーザー光の侵入深さ（入射強度が１／ｅの強度になる深さ）は約１μｍである。したがって、表層深さ１μｍに各種直径の空洞が設けられた上記標準シリコンウェーハは、レーザー波長５３２ｎｍのレーザーを使用する欠陥検査装置の検出下限等評価用および校正用として最適である。

（実施例２）
図８を参照して、本発明の実施例２を説明する。
表層深さ１μｍに空洞２を形成するまでは、実施例１と同様の条件で行った。
次に、エピタキシャル成長用反応ガスとして、Ｃｌ成分を含まないモノシラン（ＳｉＨ４）を用いて、１０００℃にて、図８に示すように厚さ４μｍのエピタキシャルシリコン層６を成膜した。
エピタキシャルシリコン層６成膜後に、空洞２の熱処理に起因する変形は観察されなかった。
このように、表層深さ５μｍに各種直径の空洞が設けられた欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハを作成した。

レーザー波長６８０ｎｍのＬＤレーザーをシリコンウェーハに入射させた場合、シリコンウェーハ表面から透過したレーザー光の侵入深さ（入射強度が１／ｅの強度になる深さ）は約５μｍである。したがって、表層深さ５μｍに各種直径の空洞が設けられた上記標準シリコンウェーハは、レーザー波長６８０ｎｍのＬＤレーザーを使用する欠陥検査装置の検出下限等評価用および校正用として最適である。

実施の形態１の欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハの断面図である。 実施の形態１の標準シリコンウェーハの製造方法を説明する図である。 実施の形態１の標準シリコンウェーハの製造方法を説明する図である。 実施の形態１の標準シリコンウェーハの製造方法を説明する図である。 実施の形態１の標準シリコンウェーハの製造方法を説明する図である。 実施の形態１の標準シリコンウェーハの製造方法を説明する図である。 実施の形態１の標準シリコンウェーハの製造方法を説明する図である。 実施の形態１の標準シリコンウェーハの製造方法を説明する図である。 実施の形態１の標準シリコンウェーハの製造方法を説明する図である。 実施の形態１の標準シリコンウェーハの製造方法を説明する図である。 実施の形態１の変形例欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハである。 実施の形態２の欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハの断面図である。 実施の形態３の欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハの断面図である。 実施の形態３の標準シリコンウェーハの製造方法を説明する図である。 実施の形態３の標準シリコンウェーハの製造方法を説明する図である。 実施の形態３の標準シリコンウェーハの製造方法を説明する図である。 実施の形態３の標準シリコンウェーハの製造方法を説明する図である。

符号の説明

１ シリコン基板
２ 空洞
３ マスク材
４ フォトレジストパターン
５ トレンチ
６ エピタキシャルシリコン層
１０ シリコンウェーハ
１１ 第１の領域
１２ 第２の領域
１３ 第３の領域
２０ 突起部
２１ シリコン酸化膜
２２ 被膜
２４ フォトレジストパターン

Claims (10)

1. 内部に空洞が設けられていることを特徴とする欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハ。
2. 前記空洞は、球状であることを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハ。
3. 前記空洞は、大きさが半径０．０５〜１μｍ、シリコンウェーハ表面からの深さが０．５μｍ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハ。
4. 前記空洞は、シリコンウェーハ面内に０．１〜１００個／ｃｍ^２の密度で設けられたことを特徴とする請求項１乃至３記載の欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハ。
5. シリコンウェーハ表面にトレンチを形成する工程と、
   前記トレンチを空洞に変形させる熱処理工程を有することを特徴とする欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハの製造方法。
6. 前記熱処理工程の後に、モノシラン（ＳｉＨ_４）ガスを反応ガスとする気相成長により、１０μｍ以下の膜厚のエピタキシャルシリコン層を形成する工程を有することを特徴とする請求項５記載の欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハの製造方法。
7. 前記エピタキシャルシリコン層を形成する工程の後に、前記エピタキシャルシリコン層表面を研磨、洗浄しヘイズフリーとする工程を有することを特徴とする請求項６記載の欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハの製造方法。
8. 前記トレンチを形成する工程において、前記トレンチは、トレンチ間隔をＤ、トレンチ開口面の面積とおなじ面積を有する円の半径をＲとした場合に、Ｄ＞４．５Ｒとなるように複数配列形成されていることを特徴とする請求項５乃至７記載の欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハの製造方法。
9. 前記シリコンウェーハは、チョクラルスキー（ＣＺ）法により育成された窒素含有シリコン単結晶を加工し、還元性雰囲気下で１１５０〜１３００℃の熱処理を３０分以上加えることにより作成されたことを特徴とする請求項５乃至８記載の欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハの製造方法。
10. シリコンウェーハの表層部に、規定した大きさ及び深さに空洞を形成して、欠陥検査装置検査用の標準シリコンウェーハを作成するステップと、
    前記標準シリコンウェーハの測定結果に基づいて、前記欠陥検査装置を評価または校正するステップとを有することを特徴とする欠陥検査装置の検査方法。
    

Images