JP2010129748A - 半導体ウェーハの評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】近年着目されている微少な凸形状の結晶欠陥、特にＰＩＤと異物を短時間で高精度且つ高感度に区別して評価することのできる半導体ウェーハの評価方法を提供する。
【解決手段】２種類の入射角を有する入射系と、２種類の検出角を有する検出系とを備えたレーザー表面検査装置を用いて半導体ウェーハ表面のＬＰＤを測定し、該測定されたＬＰＤを前記半導体ウェーハ表面の結晶欠陥と前記半導体ウェーハ表面上の異物とに分類する際に、従来の低角度入射・低角度検出と低角度入射・高角度検出、または、高角度入射・低角度検出と高角度入射・高角度検出の検出サイズ比率を利用した判定に加え、入射系と検出系が異なる低角度入射・低角度検出と高角度入射・高角度検出の比率も考慮して欠陥の分類を行う。また、各測定モードでの検出感度の設定を所定の一定比率とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハの評価方法に関し、具体的にはウェーハ表面の結晶欠陥と異物とを高精度・高感度に区別して評価することのできる半導体ウェーハの評価方法に関する。

半導体デバイスのデザインルールの微細化の進行に伴い、デバイス作製において問題になり得る欠陥のサイズも小さくなってきている。そして、これまでは問題にされなかったような微小な凸形状の欠陥が着目されるようになってきた。

このような欠陥は、従来の検査装置ではほとんど検出できないほど微小なものであるが、例えば特許文献１に記載されているようなコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡などを用いることにより観測することができるようになってきた。このような微小な欠陥としては、単独突起、複数突起、線状突起、微小ＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｐｏｉｎｔ Ｄｅｆｅｃｔ）などが確認されている。

そしてこのような微小な欠陥は、研磨工程において導入されるものも多い。研磨工程において導入される欠陥は、ＰＩＤ（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｅｆｅｃｔ）と総称されており、なだらかな凸形状を有する。

一方、半導体デバイスのデザインルールの微細化の進行に伴い、デバイス作製の原料となるシリコン単結晶ウェーハとして、ＣＯＰなどのグローイン欠陥を抑制した準完全結晶（Ｎｅａｒｌｙ ｐｅｒｆｅｃｔ ｃｒｙｓｔａｌ：ＮＰＣ）からなるＮＰＣウェーハが頻繁に使用されるようにきた。

ＮＰＣウェーハ表面の欠陥を調査すると、ＣＯＰはほとんど存在せず、加工起因のＰＩＤが多数を占める。一般に、レーザー表面検査装置を用いてウェーハ表面を観察すると、多種多様の欠陥がＬＰＤとして検出されることが知られている。このようなＬＰＤのうち、ＣＯＰ等の凹状欠陥と異物（パーティクル）の分離方法に関する技術はあったが、なだらかな凸形状であるＰＩＤと異物の分離を行う簡便な方法は存在しなかった。

レーザー表面検査装置による従来の凹状欠陥と異物の分離方法として、例えば特許文献２、３に記載されている方法がある。特許文献２に記載の技術は、入射角が同じ場合の検出角の違いによる強度差で異物とスクラッチを分離している。
一方、特許文献３に記載の技術は、ＣＯＰ等の凹状欠陥と異物の分類を対象としており、特許文献１と同様の分類に加え、入射角が異なる信号検出の有無での判定を追加し精度を向上している。
但し、上記特許文献２、３に記載の技術は、共に入射方式が異なる信号の強度比による判定をしていないため、分離精度が悪い。また、なだらかな凸形状欠陥（ＰＩＤ）は想定していない。

一方、特許文献１に記載の技術は、検査後の明視野画像から欠陥種の分類を行う技術であり、精度は高いが分類に時間を要する問題があった。

特開２００４−１９３５２９号公報 特表２００４−５２４５３８号公報 特開２００１−１５３６３５号公報

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、近年着目されている微少な凸形状の結晶欠陥、特にＰＩＤと異物を短時間で高精度且つ高感度に区別して評価することのできる半導体ウェーハの評価方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では、２種類の入射角を有する入射系と、２種類の検出角を有する検出系とを備えたレーザー表面検査装置を用いて半導体ウェーハ表面のＬＰＤを測定し、該測定されたＬＰＤを前記半導体ウェーハ表面の結晶欠陥と前記半導体ウェーハ表面上の異物とに分類する方法であって、前記レーザー表面検査装置の前記２種類の入射系のうちの高角度側を高角度入射、もう一方を低角度入射とし、前記２種類の検出系のうちの高角度側を高角度検出、もう一方を低角度検出とし、前記高角度入射・前記低角度検出（ＤＷＮ）、前記高角度入射・前記高角度検出（ＤＮＮ）、前記低角度入射・前記低角度検出（ＤＷＯ）、前記低角度入射・前記高角度検出（ＤＮＯ）の４通りの測定モードで同一半導体ウェーハの表面のＬＰＤを測定し、該ＬＰＤの測定の際に、前記４通りの各測定モードにおける検出下限値を所定の比率で設定した後に前記ＬＰＤの測定を行い、前記各々の測定モード毎で検出されたＬＰＤが結晶欠陥か異物かを下記（１）〜（３）の比率を用いて評価することを特徴とする半導体ウェーハの評価方法を提供する（請求項１）。
（１）ＤＷＮモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＰＤサイズの比率
（２）ＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＯモードでのＬＰＤサイズの比率
（３）ＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＰＤサイズの比率

このように、本発明では、高角度入射・低角度検出（ＤＷＮ）、高角度入射・高角度検出（ＤＮＮ）、低角度入射・低角度検出（ＤＷＯ）、低角度入射・高角度検出（ＤＮＯ）の４通りの測定モードで同一半導体ウェーハの表面のＬＰＤを測定し、またこのＬＰＤの測定の際に、４通りの各測定モードにおける検出下限値を所定の比率で設定した後にＬＰＤの測定を行う。これによって、結晶欠陥や異物などのＬＰＤの検出漏れを少なくすることができる。特に結晶欠陥は異方性を持つものがあるが、このように４通りの測定モードで測定を行うことによって検出漏れが起こることを強く抑制することができる。
また、各々の測定モード毎で検出されたＬＰＤが結晶欠陥か異物かをＤＷＮモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＤＰサイズの比率・ＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＯモードでのＬＰＤサイズの比率・ＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＰＤサイズの比率の３つの比率を用いて評価することによって、ＬＰＤの検出漏れを抑制するばかりでなく、３つの比率を用いて結晶欠陥と異物の判定を行っているため、高精度に結晶欠陥と異物を区別することができる。
これらの効果によって、高精度・高感度で半導体ウェーハ表面の結晶欠陥と異物を区別して評価することができる。
また、レーザー表面検査装置のみで評価できるため、短時間で評価を終えることができ、検査効率を向上させることができる。

ここで、前記所定の比率は、予め予備の半導体ウェーハに対して前記４通りの測定モードでＬＰＤの測定を行い、前記同一予備半導体ウェーハに対してＳＥＭ観察を行って結晶欠陥と異物とを分類し、前記ＳＥＭでの観察結果から前記ＬＰＤが結晶欠陥か異物かを判定し、該判定を用いて前記ＬＰＤについてＤＷＮモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＤＰサイズ、ＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＯモードでのＬＰＤサイズ、ＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＰＤサイズの関係を結晶欠陥と異物を区別してグラフに各々プロットして、ＤＷＮ／ＤＮＮ、ＤＷＯ／ＤＮＯ、ＤＷＯ／ＤＮＮの関係での結晶欠陥と異物を分離する直線とその傾きを求め、該傾きから前記所定の比率を算出することによって求めることが好ましい（請求項２）。
上述のようにすることによって、より高い精度で結晶欠陥と異物の判定を行うことができ、よってより判定ミスの少ない半導体ウェーハの評価方法とすることができる。

また、前記結晶欠陥をＰＩＤとすることができる（請求項３）。
このように本発明の半導体ウェーハの評価方法は結晶欠陥と異物を高感度・高精度で区別することができるものであるため、近年着目されている微少な凸形状の結晶欠陥であるＰＩＤと異物の区別に用いることが好適である。

以上説明したように、本発明の半導体ウェーハの評価方法によれば、従来のＤＷＯとＤＮＯ、または、ＤＷＮとＤＮＮの検出サイズ比率を利用した判定に加え、入射系と検出系が異なるＤＷＯとＤＮＮの比率も考慮して欠陥の分類を行う。また、各測定モードでの検出感度の設定を所定の一定比率とすることによって検出感度差による誤差を抑える。これらの工夫により従来よりも高精度と高感度の両立が可能となる。またレーザー表面検査装置のみで評価を行うことができるため、短時間で評価することができる。

以下、本発明について、従来の半導体ウェーハの評価方法の技術を結晶欠陥と異物の分類に適用した場合と本発明を比較しながら説明する。

まず、半導体ウェーハの評価に使用されるレーザー表面検査装置の入射系と検出系の一例を示した図を図１に示す。
本発明で用いるレーザー表面検査装置は、２種類の入射系と、２種類の検出系とを備えている。
そして、２種類の入射系のうちのウェーハに対して高角度側を高角度入射（Ｎｏｒｍａｌ）、もう一方を低角度入射（Ｏｂｌｉｑｕｅ）とする。また、２種類の検出系のうちのウェーハに対して高角度側を高角度検出（Ｎａｒｒｏｗ）、もう一方を低角度検出（Ｗｉｄｅ）とする。この関係を表１にまとめておく。

具体的には、ＤＷＮは、垂直な照射光から楕円形ミラーによって集束された散乱光を搬送する経路を表す。ＤＮＮは、垂直な照射光からレンズ集束器によって集束された散乱光を搬送する経路を表す。
ＤＷＯは、斜めの照射光から楕円形ミラーによって集束された散乱光を搬送する経路を表す。そして、ＤＮＯは、斜めの照射光からレンズ集束器によって集束された散乱光を搬送する経路を表す。

このようなデュアルチャネル法は、二つの暗視野経路、例えば、ＤＷＯとＤＮＯ経路を使用している。この方法の原理は、異物と結晶欠陥の空間散乱パターンは異なるということに基づくものである。すなわち、異物は、光をあらゆる方向に散乱させるため、両方の暗視野経路によって集束することができる。しかし、結晶欠陥は、優先的に、光をある一定の方向に散乱させるので、ある経路で捕えた信号が、他の経路で捕えたものよりかなり大きくなることを利用したものである。

このような測定を行うことが可能なレーザー表面検査装置としては、例えば、ＫＬＡテンコール社製のＳＰ１，ＳＰ２などがある。尚、ＤはＤａｒｋｆｉｅｌｄの頭文字であり、暗視野検査であることを意味している。

まず、半導体ウェーハの評価を行うための準備段階として、図１のようなレーザー表面検査装置を用い、本発明において分類対象としているＰＩＤと異物が存在しているウェーハ（例えばＮＰＣウェーハ）の表面のＬＰＤを上記４通りの測定モードで測定することによって、それぞれの測定モードによるＬＰＤのサイズを求める。
更に、同一のウェーハについて、ＳＥＭ等の他の評価装置を用いて検出されたＬＰＤの同点観察を行い、各ＬＰＤの実体を確認し、ＰＩＤと異物とに分類する。

そして、例えば特許文献１に記載されているように、同一のＬＰＤについてＤＷＯとＤＮＯ、または、ＤＷＮとＤＮＮの検出サイズ比を求めるためグラフ上にプロットする。
その際、同点観察により分類したＰＩＤと異物とを別々の形状でプロットすると、図２（ａ）、（ｂ）のような相関関係が求められる。図２（ａ）はＤＷＮモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＤＰサイズの関係を示したグラフ、図２（ｂ）はＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＯモードでのＬＰＤサイズの関係を示したグラフである。

これらのグラフから、ＰＩＤと異物とは原点を通る直線によって分類することができることがわかるので、分類するのに最適な直線の傾き（すなわち、検出サイズ比）を求めることができる。
このようにして求めた検出サイズ比をレーザー表面検査装置の演算装置に予め組み込んでおけば、そのサイズ比より大の場合は異物、小の場合はＰＩＤと自動的に分類することができる。

このような分類方法による評価が従来から用いられてきた。しかし、従来技術では異物と凹形状のスクラッチを分離することを目的としており、近年問題視されているなだらかな凸形状欠陥であるＰＩＤを対象としたものではない。
またこのような従来の評価方法で、ＰＩＤと異物の正解率（実体観察による結果との適合率）について確認したところ、後述する表２、３に記載したように、９１．５％と６７．１％という低い値となっていることが判明した。

本発明者は、このように従来の評価方法でＰＩＤと異物を分類しても高い正解率が得られない理由について鋭意検討した結果、従来は４通りの測定モードのうち、同一の入射角によって得られたデータ（ＤＷＯモードとＤＮＯモードの比率、及び／または、ＤＷＮモードとＤＮＮモードの比率）のみを検出サイズの比較対象としていた。しかし、これに加え、異なる入射角によって得られたデータ（ＤＷＯモードとＤＮＮモード）についても検出サイズの比較対象に加えることによって、正解率を高めることができる、すなわち高精度に評価できることを発見した。そのＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＰＤサイズの関係を示したグラフを図３（ａ）に示す。

このように、ＤＷＯとＤＮＯ及び／またはＤＷＮとＤＮＮのみならず、図３（ａ）に示したように、ＤＷＯとＤＮＮにも相関があり、この比率を用いることによってより高精度に結晶欠陥と異物を分離できることを発見した。
尚、ＤＷＮモードでのＬＤＰサイズとＤＮＯモードでのＬＰＤサイズの関係についても図３（ｂ）に示したが、ＰＩＤと異物の分離ができないことが判った。

また、従来の評価方法には次のような問題点があることを見出し、これを解決すべく以下のような考察及び実験を行い、本発明を完成させた。
以下、その考察を実験および本発明の半導体ウェーハの評価方法について説明する。

すなわち、上記のようなレーザー表面検査装置で４通りの測定モードにより測定する場合、それぞれの測定モードにおいて検出下限とする最小サイズを、装置の測定限界の都合により予め設定・入力しておく必要がある。従来、４通りの各測定モードにおいて、各々独立でノイズとの分離が可能な最小サイズを検出下限として設定してきた。

例えば、図４のようなＤＷＯモードとＤＮＯモードの検出サイズの相関を得るグラフの場合、ＰＩＤと異物を分類する判定基準となる直線（原点を通り傾き０．８３）よりも上側に位置するＬＰＤを異物、下側をＰＩＤと判定するわけであるが、ノイズとの分離が可能なサイズとしてＤＷＯモードの検出下限を０．０３８μｍ、ＤＮＯモードの検出下限を０．０６０μｍと設定してあると、それぞれの検出下限を示す点線の交点が、判断基準となる直線からずれており、図中の黒三角の領域は、ＰＩＤを異物と誤判断する確率が高くなってしまう。

本発明者は、この部分の誤判定が前述の正解率が低くなる原因であり、このような誤判定領域をなくすことによって正解率が高まると考え、その対策として、図５（ａ）、図５（ｂ）の手法を考案した。
この２つの手法は、検出下限値をサイズの大きい方に合わせるか、小さい方に合わせるかの相違点はあるが、検出下限の交点を判断基準となる直線上に一致させること、すなわち、直線の傾きに応じて一方の検出下限値を設定することにおいて共通するものである。

ところでＤＷＯモードとＤＮＮモードの相関を取る場合も、当然図５（ａ）、図５（ｂ）に示したような手法を用いて検出下限値の設定を行う必要がある。
すなわち、評価精度と感度の向上を両立させるためには、ＤＷＯモードとＤＮＯモード、ＤＷＮモードとＤＮＮモード、ＤＷＯモードとＤＮＮモードのそれぞれにおいて、検出下限値の交点を判断基準となる直線上に一致させる必要があるが、この際、この３つの関係から、４通りの各検出方法における検出下限値の比（ＳＷＮ：ＳＮＮ：ＳＷＯ：ＳＮＯ）を決定することができる。ここでＤＷＮモードでの検出下限値をＳＷＮ、ＤＮＮモードでの検出下限値をＳＮＮ、ＤＷＯモードでの検出下限値をＳＷＯ、ＤＮＯモードでの検出下限値をＳＮＯとする。

具体的には以下の通りである。
まず、図２（ａ）に示すようなＤＷＮモードとＤＮＮモードの関係のグラフからＰＩＤと異物を分離する直線の傾き（０．９７）を得る。つまり、ＳＷＮ／ＳＮＮ＝０．９７となる。
次に、図２（ｂ）に示すようなＤＷＯモードとＤＮＯモードの関係のグラフからＰＩＤと異物を分離する直線の傾き（０．８３）を得る。つまり、ＳＷＯ／ＳＮＯ＝０．８３となる。
更に、図３（ａ）に示すようなＤＷＯモードとＤＮＮモードの関係のグラフからＰＩＤと異物を分離する直線の傾き（０．７７）を得る。つまり、ＳＷＯ／ＳＮＮ＝０．７７となる。
そして上記３つの関係から、４通りの検出下限値の比率を（ＳＷＮ：ＳＮＮ：ＳＷＯ：ＳＮＯ＝１．２６：１．３０：１．００：１．２０）のように定めることができ、この比率を用いて算出することができる。

このようにして求めた各測定モードにおける検出下限値の比率に合わせて、実際の測定に入る前にレーザー表面検査装置に検出下限値を設定することができる。
この際、各測定モードにおいてノイズとの分離が可能な最小サイズをそれぞれＴＷＮ，ＴＮＮ，ＴＷＯ，ＴＮＯとしたとき、例えば以下の２通りの設定方法がある。

例えば、ＴＷＮ／１．２６，ＴＮＮ／１．３０，ＴＷＯ／１．００，ＴＮＯ／１．２０の中で、最大値となる下限値サイズを基準にして、前記比率で４つの下限値を設定することができる。この方法は、図５（ａ）に示したような、検出下限値をサイズの大きい方に合わせる方法である。
その他には、ＴＷＮ／１．２６，ＴＮＮ／１．３０，ＴＷＯ／１．００，ＴＮＯ／１．２０の中で、最小値となる下限値サイズを基準にして、前記比率で４つの下限値を設定することができる。この方法は、図５（ｂ）に示したような、検出下限値をサイズの小さい方に合わせる方法である。

但し、例えば図５（ａ）に示したように、ＤＮＯモードでの検出下限０．０６０μｍを基準としてＤＷＯモードの検出下限を０．０４８μｍに設定することで誤判定領域はなくなる。但し、ＤＷＯモードでの検出感度は検出限界値よりも悪化してしまう。
また、図５（ｂ）に示したように、ＤＷＯモードの検出下限０．０３８μｍを基準として、ＤＮＯモードの検出下限を０．０４７５μｍに設定することで誤判定領域はなくなる。しかしこの場合、ＤＮＯモードでの測定において、検出下限以下の０．０６０μｍ未満の領域は、ノイズに起因した擬似欠陥が多数含まれてしまう。
そこで、ＤＮＯモードでの測定で０．０６０μｍ未満となった欠陥については、他のモード（ＤＷＯ，ＤＷＮ，ＤＮＮ）と共通で検出されたものを実欠陥としてデータに含め、単独で検出されたものは擬似欠陥としてデータから除外することが望ましい。

更に、上述のような検出下限値の設定を行った後、各測定モードで測定を行った場合、各測定モード毎にＬＰＤの検出の有無（検出／非検出）に応じて１５通りに区分することができ、その区分別に表４の判断条件を設定し、ＰＩＤと異物とを表５の判定基準を用いて分類することが望ましい。

例えば、ＤＷＮ、ＤＮＮ、ＤＷＯモードのときには検出されず、ＤＮＯモードのみで検出されたＬＰＤについては、ＤＮＯモードのみしか検出されていないので、厳密には上記条件の中に該当する条件はないが、ＤＷＯ（非検出）をサイズ０とみなし、条件（２）よりＰＩＤと判定することができる。但し、ＤＮＯの検出サイズがノイズとの分離が可能な下限値（０．０５７μｍ）より小さい場合は擬似欠陥と判断してデータを除外することがより望ましい。
また、ＤＷＮ、ＤＷＯ、ＤＮＯモードのときには検出されず、ＤＮＮモードのみで検出されたＬＰＤについては、ＤＮＮモードのみしか検出されていないので同様に該当条件はないが、ＤＷＯ，ＤＷＮ（非検出）をサイズ０とみなし、条件（３）と条件（１）よりＰＩＤと判定することができる。但し、ＤＮＮの検出サイズがノイズとの分離が可能な下限値（０．０６０μｍ）より小さい場合は擬似欠陥と判断してデータを除外することが望ましい。

そして、ＤＮＮ、ＤＷＯ、ＤＮＯモードのときには検出されず、ＤＷＮモードのみで検出されたＬＰＤについては、ＤＷＮモードのみしか検出されていないので該当条件はないが、ＤＮＮ（非検出）をサイズ０とみなし、条件（１）より異物と判定することができる。但し、ＤＷＮの検出サイズがノイズとの分離が可能な下限値（０．０６０μｍ）より小さい場合は擬似欠陥と判断してデータを除外することが望ましい。更に、ＤＷＮ、ＤＮＮ、ＤＮＯモードのときに検出され、ＤＷＯモードのみで検出されなかったＬＰＤについては、条件（１）が適用できるが、ＤＷＯ（非検出）をサイズ０とみなした場合、信頼性の高い条件（３）と条件（２）の双方でＰＩＤと判定することが望ましい。
その他の場合についても、例えば上記表５のようにして判定を行うことができる。

但し、ＤＷＮ、ＤＮＯモードのときに検出され、ＤＮＮ、ＤＷＯモードでは検出されなかったＬＰＤについては、ＤＷＯ，ＤＮＮ（非検出）をサイズ０とみなした場合、条件（２）と条件（３）が適用できるが、２つの条件で矛盾した判定となり、判断不能となる。これは、図３（ｂ）に示したように、ＰＩＤと異物を分離することが困難であるためであり、この場合は測定エラーとして処理し、結晶欠陥とも異物ともカウントしないこととする。

ここで、条件（３）は結晶欠陥や異物に対する感度が高く、高精度に評価することができるが、実際にＬＰＤの測定を行うと条件（３）の測定条件であるＤＷＯモードやＤＮＮモードでは結晶欠陥や異物が検出されないことがある。そのため、多少感度は落ちるがＤＷＮモードとＤＮＮモードの組み合わせである条件（１）やＤＷＯモードやＤＮＯモードの組み合わせである条件（２）でも測定を行った上で判定を行うことが重要となる。

上述の半導体ウェーハの評価方法をまとめると、以下のようになる。
２種類の入射系と２種類の検出系を有するレーザー表面検査装置を用いて測定された半導体ウェーハ表面のＬＰＤを結晶欠陥と異物とに分類する際に、高角度入射・低角度検出（ＤＷＮ）、高角度入射・高角度検出（ＤＮＮ）、低角度入射・低角度検出（ＤＷＯ）、低角度入射・高角度検出（ＤＮＯ）の４通りの測定モードで同一半導体ウェーハの表面のＬＰＤを測定し、これら４通りの各測定モードにおける検出下限値を所定の比率で設定した後にＬＰＤの測定を行うこととする。
そして、各々の測定モード毎で検出されたＬＰＤが結晶欠陥か異物かをＤＷＮモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＤＰサイズの比率、ＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＯモードでのＬＰＤサイズの比率、ＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＰＤサイズの比率の３つの比率を用いて評価する。

このように、４通りの各測定モードにおける検出下限値を所定の比率で設定した後に４通りの測定モードで同一半導体ウェーハの表面のＬＰＤの測定を行うことによって、ＬＰＤの検出漏れを少なくすることができる。特に結晶欠陥は異方性を持つものがあるが、このように４通りの測定モードで測定を行うことによって検出漏れが起こることを強く抑制し、従来より確実に検出することができる。
また、ＤＷＮモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＤＰサイズの比率・ＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＯモードでのＬＰＤサイズの比率・ＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＰＤサイズの比率の３つの比率を用いて各々の測定モード毎で検出されたＬＰＤが結晶欠陥か異物かを評価することによって、従来に比べて高精度に結晶欠陥と異物を区別することができる。
そしてこのような半導体ウェーハの評価方法によれば、従来に比べて高感度且つ高精度に結晶欠陥と異物を区別することができる半導体ウェーハの評価方法を提供することができ、また実際の判定に際してはレーザー表面検査装置での測定を行うことのみで結晶欠陥と異物を区別することができるため、短時間で区別を行うことができる。

そして、所定の比率は、予め予備の半導体ウェーハに対してＳＥＭ観察を行って結晶欠陥と異物とを分類し、同一予備半導体ウェーハに対して４通りの測定モードでＬＰＤの測定を行い、ＳＥＭでの観察結果からＬＰＤが結晶欠陥か異物かを判定する。
そして、その判定を用いてＬＰＤについてＤＷＮモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＤＰサイズ、ＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＯモードでのＬＰＤサイズ、ＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＰＤサイズの関係を結晶欠陥と異物を区別してグラフに各々プロットして、ＤＷＮ／ＤＮＮ、ＤＷＯ／ＤＮＯ、ＤＷＯ／ＤＮＮの関係での結晶欠陥と異物を分離する直線とその傾きを求め、その傾きから所定の比率を算出することによって求めることができる。
このようにすることで、より高精度且つ高感度に結晶欠陥と異物を区別することができる。

以上、本発明についてＰＩＤと異物の分類を例にとって説明したが、異物と分類すべき半導体ウェーハ表面の結晶欠陥としては、ＰＩＤの他にも、例えば、凹状欠陥であるＣＯＰがあるが、このような結晶欠陥についても散乱特性はＬＰＤと同様であるため、本発明を適用することができる。

以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例）
直径３００ｍｍ、方位＜１００＞のシリコン単結晶からなるＮＰＣウェーハ（鏡面研磨ウェーハ）の表面に存在するＰＩＤと異物とを分類するため、ＫＬＡテンコール社製のＳＰ２を用いて、ＤＷＮ、ＤＮＮ、ＤＷＯ、ＤＮＯの各測定モードで予備ＮＰＣウェーハの表面のＬＰＤの測定を行った。また同一予備ウェーハに対してＳＥＭによる同点観察を行ってＬＰＤの実体を観察し、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）のようなグラフを作成した。

ここで、測定に使用する装置のＤＷＮ、ＤＮＮ、ＤＷＯ、ＤＮＯの各測定モードにおけるノイズとの分離が可能な最小サイズ（検出下限値）は、それぞれ０．０６０μｍ、０．０６０μｍ、０．０３８μｍ、０．０５７μｍである。
そして、これらの値を図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）に示した関係から算出した４通りの検出下限値の比率である（ＳＷＮ：ＳＮＮ：ＳＷＯ：ＳＮＯ＝１．２６：１．３０：１．００：１．２０）を用いて、それぞれ１．２６、１．３０、１．００、１．２０で割った値の中で最小値となるＤＷＯの測定モードを基準とし、測定の前に、各測定モードの検出下限値として下記の表６の通り設定した。

上述の設定を行ったＳＰ２装置を用いて、先に準備したＮＰＣウェーハの表面のＬＰＤの測定を行って、表４，５に示したような判断基準を用いて判定を行った。
また、同一のＮＰＣウェーハに対してＳＥＭによる同点観察を行い、ＬＰＤの実体を観察し、先に判定したＳＰ２の結果と比較した。その結果を表７に示した。

表７に示すように、本発明の評価方法による正解率は９９．３％と極めて高い値が得られることが判った。従って、本発明の半導体ウェーハの評価方法によれば、高精度且つ高感度でＰＩＤと異物を区別することができることが判った。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

半導体ウェーハの評価に使用されるレーザー表面検査装置の入射系と検出系の様子の一例を示した図である。 ＤＷＮモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＤＰサイズの関係を示したグラフである。 ＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＯモードでのＬＰＤサイズの関係を示したグラフである。 ＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＰＤサイズの関係を示したグラフである。 ＤＷＮモードでのＬＰＤサイズとＤＮＯモードでのＬＰＤサイズの関係を示したグラフである。 ＤＷＯモードとＤＮＯモードでのＬＰＤの検出サイズの相関を示した図である。 ＤＷＯモードとＤＮＯモードにおける検出下限値を決定する算出方法の一例を示したグラフである。 ＤＷＯモードとＤＮＯモードにおける検出下限値を決定する算出方法の他の一例を示したグラフである。

Claims (3)

1. ２種類の入射角を有する入射系と、２種類の検出角を有する検出系とを備えたレーザー表面検査装置を用いて半導体ウェーハ表面のＬＰＤを測定し、該測定されたＬＰＤを前記半導体ウェーハ表面の結晶欠陥と前記半導体ウェーハ表面上の異物とに分類する方法であって、
   前記レーザー表面検査装置の前記２種類の入射系のうちの高角度側を高角度入射、もう一方を低角度入射とし、前記２種類の検出系のうちの高角度側を高角度検出、もう一方を低角度検出とし、
   前記高角度入射・前記低角度検出（ＤＷＮ）、前記高角度入射・前記高角度検出（ＤＮＮ）、前記低角度入射・前記低角度検出（ＤＷＯ）、前記低角度入射・前記高角度検出（ＤＮＯ）の４通りの測定モードで同一半導体ウェーハの表面のＬＰＤを測定し、
   該ＬＰＤの測定の際に、前記４通りの各測定モードにおける検出下限値を所定の比率で設定した後に前記ＬＰＤの測定を行い、
   前記各々の測定モード毎で検出されたＬＰＤが結晶欠陥か異物かを下記（１）〜（３）の比率を用いて評価することを特徴とする半導体ウェーハの評価方法。
   （１）ＤＷＮモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＰＤサイズの比率
   （２）ＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＯモードでのＬＰＤサイズの比率
   （３）ＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＰＤサイズの比率
2. 前記所定の比率は、
   予め予備の半導体ウェーハに対して前記４通りの測定モードでＬＰＤの測定を行い、前記同一予備半導体ウェーハに対してＳＥＭ観察を行って結晶欠陥と異物とを分類し、
   前記ＳＥＭでの観察結果から前記ＬＰＤが結晶欠陥か異物かを判定し、該判定を用いて前記ＬＰＤについてＤＷＮモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＤＰサイズ、ＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＯモードでのＬＰＤサイズ、ＤＷＯモードでのＬＰＤサイズとＤＮＮモードでのＬＰＤサイズの関係を結晶欠陥と異物を区別してグラフに各々プロットして、ＤＷＮ／ＤＮＮ、ＤＷＯ／ＤＮＯ、ＤＷＯ／ＤＮＮの関係での結晶欠陥と異物を分離する直線とその傾きを求め、該傾きから前記所定の比率を算出することによって求めることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの評価方法。
3. 前記結晶欠陥がＰＩＤであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体ウェーハの評価方法。

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