JP2010140983A - Ｓｏｉウェーハの検査方法及びｓｏｉウェーハの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることなく、ＳＯＩウェーハの表面近傍を正確に検査することができるＳＯＩウェーハの検査方法を提供することを目的とする。
【解決手段】可視光波長以上の波長帯の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いて、埋め込み絶縁層上にＳＯＩ層が形成されたＳＯＩウェーハの表面に前記光源から光を照射し、前記ＳＯＩウェーハからの検出光を検出して前記ＳＯＩウェーハの表面近傍を検査するＳＯＩウェーハの検査方法において、検査対象の前記ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さに応じて、前記ＳＯＩウェーハへの照射光の波長及び／又は前記ＳＯＩウェーハからの検出光の波長を設定することを特徴とするＳＯＩウェーハの検査方法。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＳＯＩウェーハのような多層膜構造を有する半導体基板の検査技術に関し、特に光を用いて行う検査において散乱光、反射光を検出することで種々の表面欠陥及びパターン欠陥を検出する技術に関する。

多層膜構造を有する半導体基板の製造工程、及びその基板を用いるデバイス工程において、デバイスの歩留まりに影響する表面及び表面近傍の種々欠陥を検出することは、工程管理、歩留まり向上を行う上で重要である。また近年、多層膜構造を持つ半導体基板としてＳＯＩウェーハがデバイス作製に用いられるようになり、工程が複雑になり、微細化が進むに従って、検出力あるいはスループットの点から光学的検査の重要性が増してきている。

このような表面及び表面近傍付近の検査対象となる欠陥等として、結晶欠陥、異物、スクラッチ、パターン欠陥などがあり、これらを検出するため散乱光を用いた暗視野検査方法、又は顕微鏡を利用した明視野検査方法が利用されている。
また、これら光学的検査法には広帯域の光源を利用したもの、及び単一波長の光源を用いたものが利用されている。

しかし、このような基板製造工程又はデバイス工程で行われるＳＯＩウェーハの光学的検査において、ＳＯＩ層（Ｓｉ層）の屈折率が大きいためＳＯＩ膜厚（ＳＯＩ層の厚さ）の変動が擬似欠陥として検出され、これがノイズとなってＳＯＩウェーハの表面近傍の欠陥、異物、パターン欠陥の検出を妨害するという問題がある。

このようなＳＯＩ膜厚の変動による擬似欠陥を回避する手段として、例えば、ＳＯＩ層を透過しない紫外光を用いて薄膜干渉の影響を受けないようにする方法が開示されている（特許文献１参照）。
しかし、紫外光を用いると光源、光学系のコストがかかること、表面にダメージを与えること、更にはレジスト材料を感光させること等の欠点がある。

特開２００６−１１２８７１号公報

本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることなく、ＳＯＩウェーハの表面近傍を正確に検査することができるＳＯＩウェーハの検査方法を提供することを目的とする。
また本発明は、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることなく、ＳＯＩウェーハの正確な表面近傍の検査を可能とするＳＯＩウェーハの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、可視光波長以上の波長帯の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いて、埋め込み絶縁層上にＳＯＩ層が形成されたＳＯＩウェーハの表面に前記光源から光を照射し、前記ＳＯＩウェーハからの検出光を検出して前記ＳＯＩウェーハの表面近傍を検査するＳＯＩウェーハの検査方法において、検査対象の前記ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さに応じて、前記ＳＯＩウェーハへの照射光の波長及び／又は前記ＳＯＩウェーハからの検出光の波長を設定することを特徴とするＳＯＩウェーハの検査方法を提供する（請求項１）。

このように、検査対象の前記ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さに応じて、前記ＳＯＩウェーハへの照射光の波長及び／又は前記ＳＯＩウェーハからの検出光の波長を設定すれば、ＳＯＩ膜厚の変動による光反射強度の変動の検出を抑制することができ、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることを抑制し、ＳＯＩウェーハの表面近傍を正確に検査することができる。また、可視光又は赤外光を用いることで安いコストで正確に検査を行うことができる。

このとき、前記ＳＯＩウェーハへの照射光の波長及び／又は前記ＳＯＩウェーハからの検出光の波長の設定を、前記設定する波長をλ、前記埋め込み絶縁層の厚さをｄ、前記埋め込み絶縁層の屈折率をｎ、及びＡを任意の正の整数とした時、ｄ＝（１／２）×（λ／ｎ）×Ａを満たす波長λの光のみを通過させるフィルタを用い、前記照射光及び／又は前記検出光を前記フィルタに通すことによって設定することができる（請求項２）。

このように、前記ＳＯＩウェーハへの照射光の波長及び／又は前記ＳＯＩウェーハからの検出光の波長の設定を、前記設定する波長をλ、前記埋め込み絶縁層の厚さをｄ、前記埋め込み絶縁層の屈折率をｎ、及びＡを任意の正の整数とした時、ｄ＝（１／２）×（λ／ｎ）×Ａを満たす波長λの光のみを通過させるフィルタを用い、前記照射光及び／又は前記検出光を前記フィルタに通すことによって設定すれば、前記ＳＯＩウェーハへの照射光の波長及び／又は前記ＳＯＩウェーハからの検出光の波長を、具体的に検査対象の前記ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さに応じた波長に設定することができ、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることをより効果的に防止し、ＳＯＩウェーハの表面近傍を正確に検査することができる。

またこのとき、前記埋め込み絶縁層をシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜のいずれか、又はこれらを複数層積層した積層絶縁層とすることができる（請求項３）。
このように、前記埋め込み絶縁層をシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜のいずれか、又はこれらを複数層積層した積層絶縁層と様々な絶縁層を適用しても、本発明によりＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることを抑制し、ＳＯＩウェーハの表面近傍を正確に検査することができる。

また本発明は、単一波長の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いて、埋め込み絶縁層上にＳＯＩ層が形成されたＳＯＩウェーハの表面に前記光源から光を照射し、前記ＳＯＩウェーハからの検出光を検出して前記ＳＯＩウェーハの表面近傍を検査するＳＯＩウェーハの検査方法において、前記光源の波長に応じて、検査対象の前記ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さを選択することを特徴とするＳＯＩウェーハの検査方法を提供する（請求項４）。

このように、前記光源の波長に応じて、検査対象の前記ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さを選択することで、単一波長の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いた場合であっても、ＳＯＩ膜厚の変動による光反射強度の変動の検出を抑制することができ、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることを抑制し、ＳＯＩウェーハの表面近傍を正確に検査することができる。

このとき、前記ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さの選択を、前記照射光の波長をλ、前記埋め込み絶縁層の厚さをｄ、前記埋め込み絶縁層の屈折率をｎ、及びＡを任意の正の整数とした時、ｄ＝（１／２）×（λ／ｎ）×Ａを満たすような厚さｄを選択することができる（請求項５）。

このように、前記ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さの選択を、前記照射光の波長をλ、前記埋め込み絶縁層の厚さをｄ、前記埋め込み絶縁層の屈折率をｎ、及びＡを任意の正の整数とした時、ｄ＝（１／２）×（λ／ｎ）×Ａを満たすような厚さｄを選択することで、前記光源の波長に応じて、検査対象の前記ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さを具体的に選択することができ、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることをより効果的に防止し、ＳＯＩウェーハの表面近傍を正確に検査することができる。

またこのとき、前記埋め込み絶縁層をシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜のいずれか、又はこれらを複数層積層した積層絶縁層とすることができる（請求項６）。
このように、前記埋め込み絶縁層をシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜のいずれか、又はこれらを複数層積層した積層絶縁層と様々な絶縁層を適用しても、本発明によりＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることを抑制して、ＳＯＩウェーハの表面近傍を正確に検査することができる。

また本発明は、少なくとも、埋め込み絶縁層上にＳＯＩ層が形成されたＳＯＩウェーハを作製する工程と、単一波長の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いて、前記作製したＳＯＩウェーハの表面に前記光源から光を照射し、前記ＳＯＩウェーハからの検出光を検出して前記ＳＯＩウェーハの表面近傍を検査する工程とを有するＳＯＩウェーハの製造方法において、前記光源の波長に応じて、前記作製するＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さを設計することを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法を提供する（請求項７）。

このように、前記光源の波長に応じて、前記作製するＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さを設計すれば、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることが抑制され、ＳＯＩウェーハの正確な表面近傍の検査を可能とするＳＯＩウェーハを製造することができる。

このとき、前記ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さの設計を、前記照射光の波長をλ、前記埋め込み絶縁層の厚さをｄ、前記埋め込み絶縁層の屈折率をｎ、及びＡを任意の正の整数とした時、ｄ＝（１／２）×（λ／ｎ）×Ａを満たすような厚さｄに設計することができる（請求項８）。

このように、前記ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さの設計を、前記照射光の波長をλ、前記埋め込み絶縁層の厚さをｄ、前記埋め込み絶縁層の屈折率をｎ、及びＡを任意の正の整数とした時、ｄ＝（１／２）×（λ／ｎ）×Ａを満たすような厚さｄに設計すれば、前記光源の波長に応じて、前記作製するＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さを具体的に設計することができ、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることがより効果的に抑制されており、ＳＯＩウェーハの正確な表面近傍の検査を可能とするＳＯＩウェーハを製造することができる。

またこのとき、前記埋め込み絶縁層をシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜のいずれか、又はこれらを複数層積層した積層絶縁層とすることができる（請求項９）。
このように、前記埋め込み絶縁層をシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜のいずれか、又はこれらを複数層積層した積層絶縁層と様々な絶縁層を適用しても、本発明によりＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることが抑制されており、ＳＯＩウェーハの正確な表面近傍の検査を可能とするＳＯＩウェーハを製造することができる。

本発明では、可視光波長以上の波長帯の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いたＳＯＩウェーハの検査方法において、検査対象の前記ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さに応じて、前記ＳＯＩウェーハへの照射光の波長及び／又は前記ＳＯＩウェーハからの検出光の波長を設定するので、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることを抑制でき、可視光学系を用いて安いコストでＳＯＩウェーハの表面近傍を正確に検査することができる。

また本発明では、単一波長の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いたＳＯＩウェーハの検査方法において、前記光源の波長に応じて、検査対象の前記ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さを選択するので、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることを抑制でき、ＳＯＩウェーハの表面近傍を正確に検査することができる。

また本発明では、単一波長の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いてＳＯＩウェーハの表面近傍を検査する工程を有するＳＯＩウェーハの製造方法において、前記光源の波長に応じて、前記作製するＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さを設計するので、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることが抑制され、ＳＯＩウェーハの正確な表面近傍の検査を可能とするＳＯＩウェーハを製造することができる。

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
従来、基板製造工程又はデバイス工程で行なわれるＳＯＩウェーハの光学的検査において、ＳＯＩ層（Ｓｉ層）の屈折率が大きいためＳＯＩ膜厚の変動が擬似欠陥として検出され、これがノイズとなってＳＯＩウェーハの表面近傍の欠陥、異物、パターン欠陥の検出を妨害するという問題があった。

そこで、本発明者はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。そして、照射する光の波長と埋め込み絶縁層の厚さに着目し、これらを変化させた際のＳＯＩ膜厚と照射した光の反射率との関係についてのシミュレーションを行った。

図１は、埋め込み酸化膜厚（以下ＢＯＸ厚と略す）が１４５ｎｍのＳＯＩウェーハに対し、波長が４８８ｎｍの光を照射した場合の反射率とＳＯＩ膜厚との関係についてのシミュレーション結果を示している。
図１に示すように、ＳＯＩ膜厚の変動によって反射率が大きく変動している。これは、ＳＯＩウェーハにおいて、Ｓｉ層の屈折率が非常に高いため（波長４８８ｎｍで屈折率４．３６）であり、この反射率の変動により光学的検査においてＳＯＩ膜厚の変動を擬似欠陥として検出してしまうことになる。

また、図２は、ＢＯＸ厚が１４５ｎｍのＳＯＩウェーハの反射率と、照射光の波長（横軸）及びＳＯＩ膜厚（縦軸）との関係についてのシミュレーション結果を示すグラフであり、黒の濃い領域ほど反射率が低いことを示している。
図２のＳＯＩ膜厚、照射光の波長及び反射率との関係から分かるように、波長４３０ｎｍ付近（図２の４２０〜４４０ｎｍ付近の矢印）でＳＯＩ膜厚の変動に対して、反射率の変動がなくなっている（反射率を示す色の変化がなくなっている）ことが分かる。そして、発明者はこの結果から照射光の波長をＢＯＸ厚に応じた波長に設定して検査を行うことにより、ＳＯＩ層膜厚の変動の影響を抑制することができると考えた。

これらの検討の結果、発明者は、広帯域波長の光源を用いる場合においては、埋め込み絶縁層の厚さに対して適切な検査波長を設定することで、又単一波長の光源を用いる場合においては、使用する光源の波長に対して適切な埋め込み絶縁層の厚さを選択することで、薄膜干渉の影響を避けて、ＳＯＩ膜厚の変動の影響に伴う疑似欠陥の検出に妨害されることなく、可視光学系を用いて安いコストで光学的検査を精度良く行うことができることを見出し、本発明を完成させた。

本発明に係るＳＯＩウェーハの検査方法では、可視光波長以上の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いることができる。光学的検査装置としては、明視野光学系と呼ばれる通常の顕微鏡の光学系、又は正反射光が直接入らないようにした暗視野光学系のどちらも用いることができる。
このような検査装置での可視光又は赤外光を用いた検査は、ウェーハ基板製造工程、デバイス製造工程において簡便さ、低コストのために重要な役割を果たしている。

本発明に係るＳＯＩウェーハの検査方法の第１の態様について説明する。
第１の態様では、光学的検査装置として、可視光波長以上の波長帯の光を照射する光源を有するものを用いる。また、明視野光学系の装置であっても、暗視野光学系の装置であっても良い。
このような光学的検査装置を用い、埋め込み絶縁層上にＳＯＩ層が形成されたＳＯＩウェーハの表面に対して光源から光を照射する。そして、その照射光がＳＯＩウェーハで反射した反射光又は散乱光などの検出光を光学的検査装置で検出する。

この際、検査対象のＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さに応じて、ＳＯＩウェーハへの照射光の波長及び／又はＳＯＩウェーハからの検出光の波長を設定する。

このように、検査対象の前記ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さに応じて、前記ＳＯＩウェーハへの照射光の波長及び／又は前記ＳＯＩウェーハからの検出光の波長を設定すれば、ＳＯＩ膜厚の変動による光反射強度の変動の検出を抑制することができ、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることを抑制でき、ＳＯＩウェーハの表面近傍を正確に検査することができる。また、可視光又は赤外光を用いることで安いコストで正確に検査を行うことができる。

この波長を設定する具体的な方法として、図３のように光学的検査装置の検出カメラの前にバンドパスフィルターを取り付ける方法を用いることができる。
また、簡易的にはカラーカメラのＲＧＢ信号の中の青色信号を検査に用いるといったような、ＲＧＢ信号の最も反射率変動の小さい輝度信号を選ぶという方法を用いても良い。

図３に示すように、波長を設定するためにバンドパスフィルターを取り付ける場合、設定する波長をλ、埋め込み絶縁層の厚さをｄ、埋め込み絶縁層の屈折率をｎ、及びＡを任意の正の整数とした時、ｄ＝（１／２）×（λ／ｎ）×Ａを満たす波長λの光のみを通過させるバンドパスフィルタ６を用い、光学的検査装置４の光源５からの照射光、ＳＯＩウェーハ１０からの検出光の少なくとも一方がバンドパスフィルター６を通るようにすることができる。バンドパスフィルター以外にも、波長可変液晶フィルターや音響チューナブルフィルターなどを用いて所望の波長を選択しても良い。

このようにすれば、ＳＯＩウェーハへの照射光の波長及び／又は前記ＳＯＩウェーハからの検出光の波長を具体的に検査対象のＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さに応じた波長に設定することができ、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることを効果的に防止し、ＳＯＩウェーハの表面近傍を正確に検査することができる。

またこのとき、埋め込み絶縁層をシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜のいずれか、又はこれらを複数層積層した積層絶縁層とすることができる。
このように、埋め込み絶縁層をシリコン酸化膜に限らず、シリコン窒化膜やシリコン酸化窒化膜としても、その膜厚と屈折率を用いて波長を設定すれば良い。あるいはこれらを複数層積層した積層絶縁層であっても、そのトータル膜厚とその膜厚内における屈折率の平均値を用いて波長を設定すれば良い。すなわち、このような様々な絶縁層を適用しても本発明によりＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることを抑制でき、ＳＯＩウェーハの表面近傍を正確に検査することができる。

次に、本発明に係るＳＯＩウェーハの検査方法の第２の態様について説明する。
第２の態様では、光学的検査装置として、単一波長の光を照射する光源を有するものを用いる。また、明視野光学系の装置であっても、暗視野光学系の装置であっても良い。
このような光学的検査装置を用い、埋め込み絶縁層上にＳＯＩ層が形成されたＳＯＩウェーハの表面に対して光源から光を照射する。そして、その照射光がＳＯＩウェーハで反射した反射光又は散乱光などの検出光を光学的検査装置で検出する。
この際、用いる光源の波長に応じて、検査対象のＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さを選択する。

このように、用いる光源の波長に応じて、検査対象のＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さを選択するれば、単一波長の光を照射する光源を用いた場合であっても、ＳＯＩ膜厚の変動による光反射強度の変動の検出を抑制することができ、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることを抑制でき、ＳＯＩウェーハの表面近傍を正確に検査することができる。また、可視光又は赤外光を用いることで安いコストで正確に検査を行うことができる。

このとき、ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さの選択を、照射光の波長をλ、埋め込み絶縁層の厚さをｄ、埋め込み絶縁層の屈折率をｎ、及びＡを任意の正の整数とした時、ｄ＝（１／２）×（λ／ｎ）×Ａを満たすような厚さｄを選択することができる。

このように、ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さの選択を、前記照射光の波長をλ、埋め込み絶縁層の厚さをｄ、埋め込み絶縁層の屈折率をｎ、及びＡを任意の正の整数とした時、ｄ＝（１／２）×（λ／ｎ）×Ａを満たすような厚さｄを選択することで、光源の波長に応じて、検査対象のＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さを具体的に選択することができ、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることを効果的に抑制でき、ＳＯＩウェーハの表面近傍を正確に検査することができる。

またこのとき、埋め込み絶縁層をシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜のいずれか、又はこれらを複数層積層した積層絶縁層とすることができる。
このように、埋め込み絶縁層をシリコン酸化膜に限らず、シリコン窒化膜やシリコン酸化窒化膜としても、使用する光源の波長に応じ、その屈折率を用いて埋め込み絶縁層の厚さを選択すれば良い。あるいはこれらを複数層積層した積層絶縁層であっても、使用する光源の波長に応じ、その膜厚内における屈折率の平均値を用いて埋め込み絶縁層のトータル膜厚を選択すれば良い。すなわち、このような様々な絶縁層を適用しても本発明によりＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることを抑制して、ＳＯＩウェーハの表面近傍を正確に検査することができる。

前述のシミュレーションの結果を確認するために、実際のＳＯＩウェーハ（ＳＯＩ層７０ｎｍ、ＢＯＸ層１４５ｎｍ）の表面の約２００μｍ幅の領域を、４３０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの単一波長を照射して検査した際の反射強度を測定した。ＳＯＩウェーハには表面近傍に欠陥のないものを用いた。結果を図４に示す。図４に示すように、ＳＯＩ膜厚の変動のある部分での波長５５０ｎｍ、６５０ｎｍでの反射率は大きく変動してしまい、この部分が擬似欠陥として検出されているが、波長４３０ｎｍの場合、反射率の変動はほとんど無くなっている。すなわち、このＳＯＩ膜厚の変動に伴う擬似欠陥は波長４３０ｎｍの光を用いれば検出されなくなる。

一方、表面に実際に異物（パーティクル）があるＳＯＩウェーハを用いて同様に検査した場合の結果を図５に示す。図５に示すように、４３０ｎｍの波長においても異物があるところで光強度が変動し、欠陥として正確に検出されている。

上記したように、単一波長λの照射光を使用する場合の光学的検査に適した、ＳＯＩ膜厚に対する反射率の変動が無くなるＢＯＸ層（屈折率ｎ）の厚さは、酸化膜中の波長λｓ（λｓ＝λ／ｎ）の半波長の正の整数倍、すなわち式ｄ＝（１／２）×（λ／ｎ）×Ａを満たすＢＯＸ厚ｄであれば良く、例えば波長が４８８ｎｍ、５３２ｎｍの光を用いた場合の適切なＢＯＸ層（屈折率ｎ＝１．４６）の厚さの値の例（Ａ＝６倍まで）を示すと、波長が４８８ｎｍの場合、１６７ｎｍ、３３４ｎｍ、５０１ｎｍ、６６７ｎｍ、８３６ｎｍ、１００２ｎｍであり、波長が５３２ｎｍの場合、１８２ｎｍ、３６４ｎｍ、５４７ｎｍ、７２９ｎｍ、９１１ｎｍ、１０９３ｎｍである。もちろん、正の整数Ａを６より大きくしても酸化膜中の波長λｓの半波長の正の整数倍であれば良い結果が得られる。

次に、本発明に係るＳＯＩウェーハの製造方法について説明する。
上記したように、単一波長を用いた光学的検査装置を用いてＳＯＩウェーハを検査する場合、その検査に適切な埋め込み絶縁層の厚さを選択すれば正確な検査が可能となる。しかし、ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さは、ＳＯＩウェーハを製造する際には予め決まっているので、表面検査のために適切な埋め込み絶縁層の厚さを選択できる余地は限定されている。
そこで、本発明のＳＯＩウェーハの製造方法は、製造する全てのＳＯＩウェーハに対し単一波長からなる光源を有する光学的検査装置を用いて正確な検査を可能するＳＯＩウェーハを製造するための製造方法となっている。

まず、図６に示すように、少なくともＳＯＩ層１、埋め込み絶縁層２、ベースウェーハ３からなるＳＯＩウェーハ１０を作製する。
ここで、ＳＯＩウェーハ１０は２枚のシリコン単結晶ウェーハの少なくとも一方に絶縁層を形成し、該絶縁層を介して貼り合わせる貼り合わせ法で作製してもよいし、シリコン単結晶ウェーハに表面から酸素イオンを注入しイオン注入層を形成した後高温熱処理することにより埋め込みシリコン酸化膜を形成するＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ ＩＭｐｌａｎｔｅｄ ＯＸｉｄｅ）法等の他の方法により作製してもよい。

そして、作製するＳＯＩウェーハ１０の埋め込み絶縁層２の厚さを、後述する検査工程で用いる光学的検査装置の光源の波長に応じて設計する。

また、ＳＯＩウェーハのＳＯＩ層１を形成するための薄膜化は、研削及び研磨により行うことができるし、あるいはイオン注入剥離法により行っても良い。イオン注入剥離法は、例えば二枚のシリコンウェーハのうち少なくとも一方にシリコン酸化膜を形成すると共に、ボンドウェーハの表面から水素イオンまたは希ガスイオンの少なくとも一方を注入し、ボンドウェーハ内部、例えば表面近傍に微小気泡層（封入層）を形成させた後、ボンドウェーハをイオン注入面側でシリコン酸化膜を介してベースウェーハと密着させ、その後熱処理（剥離熱処理）を加えて微小気泡層を劈開面（剥離面）としてボンドウェーハを薄膜状に剥離し、さらに熱処理（結合熱処理）を加えて二枚のシリコンウェーハを強固に結合してＳＯＩウェーハとする技術であり、ＳＯＩ層の膜厚均一性が極めて高い薄膜ＳＯＩウェーハが比較的容易に得られる。

そして、その後作製するＳＯＩウェーハに応じて様々な熱処理を行っても良い。
次に、上記のようにして作製したＳＯＩウェーハ１０の表面近傍の光学的検査を行う。検査は単一波長の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いて行う。また、明視野光学系の装置であっても、暗視野光学系の装置であっても良い。
このような光学的検査装置を用い、埋め込み絶縁層２上にＳＯＩ層１が形成されたＳＯＩウェーハ１０の表面に対して光源から光を照射する。そして、その照射光がＳＯＩウェーハ１０で反射した反射光又は散乱光などの検出光を光学的検査装置で検出する。
上記のＳＯＩウェーハの作製工程で述べたように、作製したＳＯＩウェーハ１０の埋め込み絶縁層２の厚さは、検査で用いる光源の波長に応じて設計されているので、単一波長の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いた場合であっても、ＳＯＩ膜厚の変動による光反射強度の変動の検出を抑制することができ、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることを防止して、ＳＯＩウェーハ１０の表面近傍を正確に検査することができる。また、可視光又は赤外光を用いることで安いコストで正確に検査を行うことができる。

このとき、ＳＯＩウェーハ１０の埋め込み絶縁層２の厚さの設計を、照射光の波長をλ、埋め込み絶縁層２の厚さをｄ、埋め込み絶縁層２の屈折率をｎ、及びＡを任意の正の整数とした時、ｄ＝（１／２）×（λ／ｎ）×Ａを満たすような厚さｄに設計することができる。
例えば、波長が４８８ｎｍの光源を用いる光学的検査が予定されている埋め込み絶縁層２が酸化膜であるＳＯＩウェーハを製造する場合には、埋め込み絶縁層２の厚さを上記したように１６７ｎｍの正の整数倍に設計すれば良い。

このように、ＳＯＩウェーハ１０の埋め込み絶縁層２の厚さの設計を、照射光の波長をλ、埋め込み絶縁層２の厚さをｄ、埋め込み絶縁層２の屈折率をｎ、及びＡを任意の正の整数とした時、ｄ＝（１／２）×（λ／ｎ）×Ａを満たすような厚さｄに設計すれば、光源の波長に応じて、作製するＳＯＩウェーハ１０の埋め込み絶縁層２の厚さを具体的に設計することができ、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることを効果的に抑制することができ、ＳＯＩウェーハ１０の正確な表面近傍の検査を可能とするＳＯＩウェーハを製造することができる。

またこのとき、埋め込み絶縁層２をシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜のいずれか、又はこれらを複数層積層した積層絶縁層とすることができる。
このように、埋め込み絶縁層２をシリコン酸化膜に限らず、シリコン窒化膜やシリコン酸化窒化膜としても、使用する光源の波長に応じ、その屈折率を用いて埋め込み絶縁層２の厚さを設計すれば良い。あるいはこれらを複数層積層した積層絶縁層であっても、使用する光源の波長に応じ、その膜厚内における屈折率の平均値を用いて埋め込み絶縁層２のトータル膜厚を設計すれば良い。すなわち、このような様々な絶縁層を適用しても本発明によりＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることが防止された、ＳＯＩウェーハ１０の正確な表面近傍の検査を可能とするＳＯＩウェーハを製造することができる。

尚、上記の実施形態では埋め込み絶縁層２としてシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜を例示して説明したが、本発明においては、ＨｆＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２などの高誘電率材料からなる絶縁膜（Ｈｉｇｈ−ｋ膜）を適用することも可能である。

以下、本発明の実施例及び比較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１）
ウェーハ貼り合せ法であるイオン注入剥離法（スマートカット（登録商標）法とも呼ばれる。）により、直径３００ｍｍのＳＯＩウェーハ（ＳＯＩ層７０ｎｍ、ＢＯＸ層１５０ｎｍ、ＢＯＸ層の屈折率１．４６）を作製した。このＳＯＩウェーハの表面近傍を明視野光学系を有する光学的検査装置を用いて検査を行った。光学的検査装置の光源は可視光（波長帯：４００〜８００ｎｍ）のものを用いた。そして、式ｄ＝（１／２）×（λ／ｎ）×Ａを用いて設定する波長を求めて４２０ｎｍとし、図３に示すように、４２０ｎｍの波長のみを透過するバンドパスフィルターを使用して照射光と検出光（反射光）の双方が通過する位置に配置した。

検出光を２μｍ／ピクセルのＣＣＤカメラにて検出したところ、面内に１７個の欠陥が検出された。これら１７個の欠陥をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により同点観察した結果、いずれも実際の欠陥であるパーティクル又は結晶欠陥に対応していることがわかった。
このように、本発明に係るＳＯＩウェーハの検査方法は、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることなく、ＳＯＩウェーハの表面近傍を正確に検査することができることが確認できた。

（実施例２）
ＳＯＩウェーハ製造後の検査工程として、波長４８８ｎｍのレーザー光を用いた光学的検査装置を用いて検査を行うため、製造するＳＯＩウェーハのＢＯＸ厚を式ｄ＝（１／２）×（λ／ｎ）×Ａを用いて設計し、１６７ｎｍとした。
そして、直径３００ｍｍのシリコン単結晶ウェーハ２枚を用意し、一方のウェーハ（ボンドウェーハ）の表面に熱酸化により１６７ｎｍの酸化膜を形成後、酸化膜を介して水素イオン注入（ドーズ量：８×１０^１６／ｃｍ^２）を行い、シリコン表面から２００ｎｍの位置に水素イオン注入層を形成した。その後、他方のウェーハ（ベースウェーハ）と室温で貼り合せた後、５００℃、３０分の熱処理を行って水素イオン注入層で剥離した。さらに、剥離面のダメージ除去及び平坦化処理として、犠牲酸化処理と高温アニール処理（１２００℃、アルゴン雰囲気）を行った。

以上の処理によって得られたＳＯＩウェーハを前記光学的検査装置にて検査したところ、面内に２２個の欠陥が検出された。これら２２個の欠陥をＳＥＭにより同点観察した結果、いずれも実際の欠陥であるパーティクル又は結晶欠陥に対応していることがわかった。
このように、本発明に係るＳＯＩウェーハの製造方法は、ＳＯＩ膜厚の変動が疑似欠陥として検出されることなく、ＳＯＩウェーハの正確な表面近傍の検査を可能とするＳＯＩウェーハを製造することができることが確認できた。

（比較例）
実施例１と同一のＳＯＩウェーハについて、実施例１で使用した光学的検査装置からバンドパスフィルターを外して、すなわちＢＯＸ層の厚さに応じて波長を設定せずに検査を行った。その結果、面内に１３０個の欠陥が検出された。これら１３０個の欠陥をＳＥＭにより同点観察した結果、実施例１と同一位置に検出された１７個の欠陥を除く１１３個の欠陥の位置には、実際の欠陥は観察されておらず、擬似欠陥として検出したことが判明した。

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。

ＳＯＩ膜厚と反射率との関係のシミュレーション結果を示す図である。 照射光の波長とＳＯＩ膜厚と反射率の関係のシミュレーション結果を示す図である。 本発明に係るＳＯＩウェーハの検査方法において、波長を設定するためにバンドパスフィルターを用いて検査を行う様子を示した概略図である。 欠陥のないＳＯＩウェーハの表面近傍を検査した実験結果を示すグラフである。 欠陥のあるＳＯＩウェーハの表面近傍を検査した実験結果を示すグラフである。 本発明に係るＳＯＩウェーハの製造方法で製造するＳＯＩウェーハの一例を示す概略図である。

符号の説明

１…ＳＯＩ層、２…埋め込み絶縁層、３…ベースウェーハ、
４…光学的検査装置、５…光源、６…バンドパスフィルター、
１０…ＳＯＩウェーハ。

Claims (9)

1. 可視光波長以上の波長帯の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いて、埋め込み絶縁層上にＳＯＩ層が形成されたＳＯＩウェーハの表面に前記光源から光を照射し、前記ＳＯＩウェーハからの検出光を検出して前記ＳＯＩウェーハの表面近傍を検査するＳＯＩウェーハの検査方法において、検査対象の前記ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さに応じて、前記ＳＯＩウェーハへの照射光の波長及び／又は前記ＳＯＩウェーハからの検出光の波長を設定することを特徴とするＳＯＩウェーハの検査方法。
2. 前記ＳＯＩウェーハへの照射光の波長及び／又は前記ＳＯＩウェーハからの検出光の波長の設定を、前記設定する波長をλ、前記埋め込み絶縁層の厚さをｄ、前記埋め込み絶縁層の屈折率をｎ、及びＡを任意の正の整数とした時、ｄ＝（１／２）×（λ／ｎ）×Ａを満たす波長λの光のみを通過させるフィルタを用い、前記照射光及び／又は前記検出光を前記フィルタに通すことによって設定することを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩウェーハの検査方法。
3. 前記埋め込み絶縁層をシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜のいずれか、又はこれらを複数層積層した積層絶縁層とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＳＯＩウェーハの検査方法。
4. 単一波長の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いて、埋め込み絶縁層上にＳＯＩ層が形成されたＳＯＩウェーハの表面に前記光源から光を照射し、前記ＳＯＩウェーハからの検出光を検出して前記ＳＯＩウェーハの表面近傍を検査するＳＯＩウェーハの検査方法において、前記光源の波長に応じて、検査対象の前記ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さを選択することを特徴とするＳＯＩウェーハの検査方法。
5. 前記ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さの選択を、前記照射光の波長をλ、前記埋め込み絶縁層の厚さをｄ、前記埋め込み絶縁層の屈折率をｎ、及びＡを任意の正の整数とした時、ｄ＝（１／２）×（λ／ｎ）×Ａを満たすような厚さｄを選択することを特徴とする請求項４に記載のＳＯＩウェーハの検査方法。
6. 前記埋め込み絶縁層をシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜のいずれか、又はこれらを複数層積層した積層絶縁層とすることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のＳＯＩウェーハの検査方法。
7. 少なくとも、埋め込み絶縁層上にＳＯＩ層が形成されたＳＯＩウェーハを作製する工程と、単一波長の光を照射する光源を有する光学的検査装置を用いて、前記作製したＳＯＩウェーハの表面に前記光源から光を照射し、前記ＳＯＩウェーハからの検出光を検出して前記ＳＯＩウェーハの表面近傍を検査する工程とを有するＳＯＩウェーハの製造方法において、前記光源の波長に応じて、前記作製するＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さを設計することを特徴とするＳＯＩウェーハの製造方法。
8. 前記ＳＯＩウェーハの埋め込み絶縁層の厚さの設計を、前記照射光の波長をλ、前記埋め込み絶縁層の厚さをｄ、前記埋め込み絶縁層の屈折率をｎ、及びＡを任意の正の整数とした時、ｄ＝（１／２）×（λ／ｎ）×Ａを満たすような厚さｄに設計することを特徴とする請求項７に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。
9. 前記埋め込み絶縁層をシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜のいずれか、又はこれらを複数層積層した積層絶縁層とすることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のＳＯＩウェーハの製造方法。

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