JP2017187350A - 半導体ウエハーの表面検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】凹凸部の集合体の検出を迅速かつ低コストで実施することのできる半導体ウエハーの表面検査方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様において、基板とエピタキシャル成長膜からなる半導体ウエハーの表面にレーザー光を照射してその散乱光をディテクターで検出し、散乱位置及び散乱強度からエピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の位置及び大きさを判定する表面検査装置を用いた、半導体ウエハーの表面検査方法であって、格子点上に並んだレーザー光を照射した測定点のうち、散乱強度の閾値として設定された閾値散乱強度以上の強度の散乱が生じた点を散乱点２０として抽出し、散乱点２０のうち、閾値距離Ｄｔ以下の距離を隔てた散乱点２０同士を１つの群２３に属すると判定して、群２３の範囲内にエピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の集合体が存在すると判定する、半導体ウエハーの表面検査方法を提供する。【選択図】図７

Description

本発明は、半導体ウエハーの表面検査方法に関する。

従来、ウエハー等の表面の状態を検査する装置として、レーザー走査型の表面検査装置が知られている。レーザー走査型の表面検査装置は、検査対象であるウエハーの表面にレーザー光を照射してその散乱光をディテクターで検出し、散乱位置及び散乱強度からウエハーの表面の欠陥の位置及び大きさを判定する。

レーザー走査型の表面検査装置を用いた表面検査方法の１つとして、シリコンインゴットから切り出されたシリコンウエハーの表面のキズを検出する方法が知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に記載の表面検査方法によれば、回転プロジェクション法を用いた区間分析処理によって散乱点の線状の集合領域を抽出することによって、シリコンウエハーの表面のキズを検出する。

特許第４７３３２５２号公報

ウエハーの表面の凹凸部の状態が品質の判定基準となる場合、孤立していればその存在が問題とならないような比較的小さな凹凸部であっても、密集している場合には問題となる場合がある。すなわち、個々の凹凸部のサイズではなく、凹凸部が密集しているか否かが、ウエハーの品質上、問題となる場合がある。

しかしながら、レーザー走査型の表面検査装置は、個々の凹凸部の位置を測定することはできるものの、それら凹凸部が密集しているか否かの判定については利用者にゆだねられている。また、小さなサイズの凹凸部の集合体については、その集合体の大きさよりも、レーザースポットのサイズの方が大きく、さらにレーザースキャンの間隔（測定点の間隔）との関係から、収集される位置データが離散的になる。このような離散的な位置データを変換した二次元の画像データは、通常の画像データ処理方法では集合化処理を施すことが困難である。

特許文献１に記載の表面検査方法によれば、散乱点の線状の集合領域を抽出することができるが、この方法は線状の欠陥であるキズの検出に特化した方法であり、多方向に広がる欠陥の検出には向いていない。

なお、凹凸部が密集している場合、個々の凹凸部による散乱光の散乱強度が弱い場合であっても、密集することにより散乱強度が目視できるほど大きくなる。このため、従来、凹凸部の集合体の検査は、目視による表面検査により実施されていた。

本発明の目的の１つは、凹凸部の集合体の検出を迅速かつ低コストで実施することのできる半導体ウエハーの表面検査方法を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［１１］の半導体ウエハーの表面検査方法を提供する。

［１］基板とエピタキシャル成長膜からなる半導体ウエハーの表面にレーザー光を照射してその散乱光をディテクターで検出し、散乱位置及び散乱強度から前記エピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の位置及び大きさを判定する表面検査装置を用いた、半導体ウエハーの表面検査方法であって、格子点上に並んだ、レーザー光を照射した測定点のうち、前記散乱強度の閾値として設定された閾値散乱強度以上の強度の散乱が生じた点を散乱点として抽出し、前記散乱点のうち、前記半導体ウエハーの表面内の距離の閾値として設定された閾値距離以下の距離を隔てた散乱点同士を１つの群に属すると判定して、前記群の範囲内に前記エピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の集合体が存在すると判定する、半導体ウエハーの表面検査方法。

［２］基板とエピタキシャル成長膜からなる半導体ウエハーの表面にレーザー光を照射してその散乱光をディテクターで検出し、散乱位置及び散乱強度から前記エピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の位置及び大きさを判定する表面検査装置を用いた、半導体ウエハーの表面検査方法であって、格子点上に並んだ、レーザー光を照射した測定点のうち、前記散乱強度の閾値として設定された閾値散乱強度以上の強度の散乱が生じた点を散乱点として抽出し、前記散乱点のうち、前記半導体ウエハーの表面内の距離の閾値として設定された閾値距離以下の距離を隔てた散乱点同士を１つの小群に属すると判定し、さらに、複数の前記小群のうち、互いの重心間の距離が、前記小群の重心間の距離の閾値として設定された閾値群間距離以下である小群同士を１つの群に属すると判定して、前記群の範囲内に前記エピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の集合体が存在すると判定する、半導体ウエハーの表面検査方法。

［３］前記群の面積の閾値として閾値面積を設定し、前記半導体ウエハーが、前記閾値面積以上の面積の群を含むか否かを判定する、上記［１］又は［２］に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。

［４］前記群の面積の閾値として閾値面積を設定し、前記閾値面積以上の面積の群の個数の閾値として閾値個数を設定し、前記半導体ウエハーが含む前記閾値面積以上の面積の群の個数が、前記閾値個数以上であるか否かを判定する、上記［１］又は［２］に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。

［５］前記群の最大径の閾値として閾値最大径を設定し、前記半導体ウエハーが、前記閾値最大径以上の最大径の群を含むか否かを判定する、上記［１］又は［２］に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。

［６］前記群の面積の閾値として閾値最大径を設定し、前記閾値最大径以上の最大径の群の個数の閾値として閾値個数を設定し、前記半導体ウエハーが含む前記閾値最大径以上の最大径の群の個数が、前記閾値個数以上であるか否かを判定する、上記［１］又は［２］に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。

［７］前記基板が、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、及びＩｎＧａＮの群から選択される１つの化合物半導体からなる化合物半導体基板である、上記［１］〜［６］のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。

［８］前記エピタキシャル成長膜が、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、及びＩｎＧａＮの群から選択される１つ以上の化合物半導体からなる化合物半導体膜である、上記［１］〜［７］のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。

［９］前記凹凸部の集合体は、前記エピタキシャル成長膜の表面上に付着した異物の集合体、又は前記基板上に付着した異物若しくは前記エピタキシャル成長膜中に混入した異物に起因する前記エピタキシャル成長膜の異常成長部分の集合体である、上記［１］〜［８］のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。

［１０］前記閾値距離が５００μｍ以上５０００μｍ以下である、上記［１］〜［９］のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。

［１１］前記閾値散乱強度に対応する凹凸部の平面形状の直径が１μｍ以上１００μｍ以下である、上記［１］〜［１０］のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。

本発明によれば、凹凸部の集合体の検出を迅速かつ低コストで実施することのできる半導体ウエハーの表面検査方法を提供することができる。

図１は、本実施の形態に係る表面検査装置の構造の一例を概略的に表すブロック図である。 図２（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る半導体ウエハーの表面検査方法で検出する凹凸部の集合体の形態の例を模式的に表す半導体ウエハーの垂直断面図である。 図３は、本実施の形態に係る表面検査方法の流れを示すフローチャートである。 図４は、半導体ウエハーの平面図である。 図５は、半導体ウエハーの表面の一部を拡大し、格子点上に並んだレーザー光を照射する測定点を模式的に示す図である。 図６は、図５の測定点から抽出した散乱点の位置データを変換した二次元の画像データの例を示す模式図である。 図７（ａ）〜（ｄ）は、散乱点の分布からそれらの散乱点が属する群を導出する過程の一例を模式的に表す図である。 図８（ａ）、（ｂ）は、散乱点が属する小群の分布からそれらの小群が属する群を導出する過程の一例を模式的に表す図である。

〔実施の形態〕
本実施の形態では、基板とエピタキシャル成長膜からなる半導体ウエハーの表面にレーザー光を照射してその散乱光をディテクターで検出し、散乱位置及び散乱強度から前記エピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の位置及び大きさを判定する表面検査装置（例えば、テンコール・インスツルメンツ社製のSurfscan 6220）を用いて、半導体ウエハーの表面検査を実施する。

（表面検査装置）
図１は、本実施の形態に係る表面検査装置の構造の一例を概略的に表すブロック図である。本実施の形態に係るレーザー走査型の表面検査装置３０は、半導体ウエハー１を保持した状態で所定の方向に移動させることができる基板台３１と、制御部３２の制御により基板台３１を駆動させる駆動部３３と、制御部３２の制御によりレーザー光を発振するレーザー発振器３４と、ミラーやレンズ等から構成され、制御部３２の制御により半導体ウエハー１の移動方向とは異なる方向（例えば、直交する方向）にレーザー光を走査させることができる光学系３５を有し、半導体ウエハー１のエピタキシャル成長膜の表面上の任意の領域にレーザー光を走査させることができる。

なお、表面検査装置３０は、レーザー光の経路が固定されていて、基板台３１が縦横、螺旋等の多方向に半導体ウエハー１を移動させる機構を有していてもよい。

レーザー光は、半導体ウエハー１のエピタキシャル成長膜の表面上において、例えば、直径９０μｍの円に焦点が合う。エピタキシャル成長膜の表面上に凹凸部が存在すると、その凹凸部においてレーザー光が散乱する。この散乱光は、表面検査装置３０のディテクター３６によって検出され、光電子増倍管３７に導かれて増幅される。光電子倍増管３７から出力されたアナログ信号は、アナログ−デジタル変換器３８によってデジタル化され、記憶部３９に記憶される。

そして、得られた散乱スペクトルのピーク位置から、エピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の位置を特定することができる。また、表面検査装置３０は散乱光の散乱強度と凹凸部のサイズ（平面形状の直径や面積等）が対応付けられたテーブルを記憶部３９に有しており、散乱強度から凹凸部のサイズを特定することができる。

（表面検査方法）
以下に、上記のレーザー走査型の表面検査装置を用いた本実施の形態に係る表面検査方法について説明する。

本実施の形態に係る半導体ウエハーの表面検査方法は、基板とその上に形成されたエピタキシャル成長膜からなる半導体ウエハーを検査対象としており、エピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の集合体の検出を目的としている。検出する凹凸部のサイズの下限値である閾値サイズは、例えば、平面形状の直径で１μｍ以上１００μｍ以下の範囲内、好ましくは２μｍ以上５０μｍ以下の範囲内、より好ましくは５μｍ以上３０μｍ以下の範囲内、で設定される。

一般的に、目視による表面検査を行う場合、通常、１０００ｌｕｘの照明の下で検査が行われるが、照明の強度が強いほど微細な欠陥が見える傾向にある。このため、レーザー走査型の表面検査装置を用いた品質の合否の判定基準を、例えば２００００ｌｕｘ程度の強い照明下での目視検査と同等にするためには、閾値サイズは、例えば、平面形状の直径で１μｍ以上３０μｍ以下の範囲に設定される。

一方、品質の合否の判定基準をそれほど厳しく設定する必要のない場合は、閾値サイズは、例えば、平面形状の直径で５μｍ以上５０μｍ以下の範囲や、５μｍ以上２０μｍ以下の範囲に設定される。これによって、判定基準が厳しすぎるために所望の品質を有する半導体ウエハーが不合格と判定されることを防止できる。

例えば、品質の合否の判定基準を通常の強度の照明下での目視検査と同等にする場合には、閾値サイズは、例えば、平面形状の直径で５μｍ以上１００μｍ以下の範囲に設定すればよい。通常の検査においては、所望の品質を有さない半導体ウエハーを不合格と判定し、かつ所望の品質を有するにもかかわらず不合格と判定される半導体ウエハーの数を減らすため、閾値サイズを平面形状の直径で３０μｍ以上１００μｍ以下の範囲に設定することが好ましい。

図２（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る半導体ウエハーの表面検査方法で検出する凹凸部の集合体の形態の例を模式的に表す半導体ウエハーの垂直断面図である。図２（ａ）に示される凹凸部１２ａの集合体は、半導体ウエハー１の基板１０上に成長したエピタキシャル成長膜１１の表面に付着した塵等の異物の集合体である。図２（ｂ）に示される凹凸部１２ｂの集合体は、基板１０上に付着した異物１３に起因して異常成長したエピタキシャル成長膜１１の異常成長部の集合体である。図２（ｃ）に示される凹凸部１２ｃの集合体は、成長中のエピタキシャル成長膜１１の表面に付着して、エピタキシャル成長膜１１中に混入した異物１３に起因して異常成長したエピタキシャル成長膜１１の異常成長部の集合体である。

図３は、本実施の形態に係る表面検査方法の流れを示すフローチャートである。本実施の形態に係る表面検査方法では、まず、半導体ウエハーの表面にレーザー光を走査させ、散乱光を検出する（ステップＳ１）。具体的には、レーザー光を走査させながら所定の間隔で半導体ウエハーの表面に照射し、散乱光を検出する。以下、このレーザー光を照射した点を測定点と呼び、測定点の間隔をレーザースキャン間隔と呼ぶ。測定点ごとの散乱強度の測定データは、記憶部３９に記憶される。

図４は、半導体ウエハーの平面図である。図４に示されるような方向のレーザー光の走査と半導体ウエハーの移動を組み合わせることにより、半導体ウエハーの表面の任意の領域の表面検査を実施することができる。

図５は、半導体ウエハーの表面の一部を拡大し、格子点上に並んだレーザー光を照射する測定点を模式的に示した図である。例えば、代表的なレーザー走査型の表面検査装置であるテンコール・インスツルメンツ社製のSurfscan 6220においては、レーザースキャン間隔Ｄ_ｓは最短でおよそ２００μｍであり、レーザースポット２１の直径はおよそ９０μｍである。

次に、測定点のうち、散乱強度の閾値として設定された閾値散乱強度以上の強度の散乱が生じた点を散乱点として抽出する（ステップＳ２）。閾値散乱強度は、検出する凹凸部のサイズの下限値である閾値サイズに対応する散乱強度であり、例えば、表面検査装置３０の入出力部４１から入力され、記憶部３９に記憶される。そして、制御部３２が測定点ごとの散乱強度の測定データと閾値散乱強度の値を記憶部３９から読み出して、散乱点の抽出を行う。抽出された散乱点の位置データは記憶部３９に記憶される。

図６は、図５の測定点から抽出した散乱点の位置データを変換した二次元の画像データの例を示す模式図である。

１つの散乱点に１つの画像データのドットが対応しており、マトリクス状に並んだドットが画像データを構成している。図６の例では、ハッチングの入った６つのドットの位置が散乱点の位置に対応している。図５、図６を比較すると、直径が数十μｍ程度の比較的小さな凹凸部は検出されるとは限られず、その集合体の位置データが離散的になることがわかる。なお、本実施の形態において、散乱点の位置データの二次元の画像データへの変換は必須ではない。

次に、散乱点のうち、半導体ウエハーの表面内の距離の閾値として設定された閾値距離以下の距離を隔てた散乱点同士を１つの群に属すると判定して、その群の範囲内にエピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の集合体が存在すると判定する（ステップＳ３）。閾値距離はレーザースキャン間隔等に応じて決定されるが、例えば、レーザースキャン間隔が２００μｍである場合は、５００μｍ以上５０００μｍ以下に設定することが好ましい。

閾値距離は、例えば、表面検査装置３０の入出力部４１から入力され、記憶部３９に記憶される。群の導出は、記憶部３９に記憶された散乱点の位置データと閾値距離の値を用いて、制御部３２に制御された演算部４０より実施される。導出された群の分布データは記憶部３９に記憶される。

図７（ａ）〜（ｄ）は、散乱点の分布からそれらの散乱点が属する群を導出する過程の一例を模式的に表す図である。図７（ａ）〜（ｄ）では、中心の位置が散乱点２０の位置に対応する画像データのドット２２ａ〜２２ｅを用いて説明する。

まず、図７（ａ）に示されるように、ドット２２ａの中心の散乱点２０から閾値距離Ｄ_ｔ内にある散乱点を抽出する。これによって、ドット２２ｂの中心の散乱点２０が抽出される。ドット２２ａの中心の散乱点２０とドット２２ｂの中心の散乱点２０は閾値距離Ｄ_ｔ以下の距離を隔てているため、図７（ｂ）に示されるように、１つの群２３ａに属する。

次に、ドット２２ｂの中心の散乱点から閾値距離Ｄ_ｔ内にある散乱点を抽出する。これによって、ドット２２ａ、２２ｃの中心の散乱点２０が抽出される。ドット２２ｂの中心の散乱点２０とドット２２ａ、２２ｃの中心の散乱点２０は閾値距離Ｄ_ｔ以下の距離を隔てているため、図７（ｃ）に示されるように、１つの群２３ｂに属する。

さらに、ドット２２ｃ、２２ｄ、２２ｅの中心の散乱点２０から閾値距離Ｄ_ｔ内にある散乱点を同様の方法によって抽出し、それぞれの場合に散乱点２０が属する群を導出する。導出された群のうち、重なりがあるものについては１つの群であるとみなせるため、図７（ｄ）に示されるような、ドット２２ａ〜２２ｅの中心の散乱点２０が属する群２３が導出される。

そして、群２３の範囲内にエピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の集合体が存在すると判定する。なお、群の輪郭の形成方法は特に限定されないが、例えば、図７（ａ）〜（ｄ）に示されるように、中心が散乱点であるドットを繋げた領域の輪郭を群の輪郭とすることができる。

また、散乱点が属する群を導出した後、さらに、複数のそれら群のうち、互いの重心間の距離が、群の重心間の距離の閾値として設定された閾値群間距離以下である群同士を１つの群に属すると判定して、その群の範囲内にエピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の集合体が存在すると判定してもよい（ステップＳ４）。すなわち、導出された散乱点が属する群を小さな群（小群と呼ぶ）として、それら小群が属する群をさらに導出する。閾値群間距離は、例えば、５００μｍ以上４０００μｍ以下に設定することが好ましい。

閾値群間距離は、例えば、表面検査装置３０の入出力部４１から入力され、記憶部３９に記憶される。小群が属する群の導出は、記憶部３９に記憶された散乱点の位置データと閾値群間距離の値を用いて、制御部３２に制御された演算部４０より実施される。導出された群の分布データは記憶部３９に記憶される。

図８（ａ）、（ｂ）は、散乱点が属する小群の分布からそれらの小群が属する群を導出する過程の一例を模式的に表す図である。図８（ａ）、（ｂ）では、散乱点が属する３つの小群の位置及び形状に対応する画像データの領域２４ａ〜２４ｃを用いて説明する。

まず、図８（ａ）に示されるように、領域２４ａの重心２５ａから閾値群間距離Ｄ_ｇ内にある、他の領域の重心を抽出する。これによって、領域２４ｂの中心２５ｂが抽出される。領域２４ａの重心２５ａと領域２４ｂの中心２５ｂは閾値群間距離Ｄ_ｇ以下の距離を隔てているため、領域２４ａは領域２４ｂと同じ１つの群に属する。

続いて、領域２４ｂの中心２５ｂ、領域２４ｃの中心２５ｃから閾値群間距離Ｄ_ｇ内にある他の領域の重心を同様の方法によって抽出し、領域２４ｂ、領域２４ｃがそれぞれ属する群を導出する。導出された群のうち、重なりがあるものについては１つの群であるとみなせるため、図８（ｂ）に示されるような、領域２４ａ〜２４ｃが属する群２６が導出される。

そして、群２４の範囲内にエピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の集合体が存在すると判定する。なお、群の輪郭の形成方法は特に限定されないが、例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示されるように、小群の画像データの領域を繋げた領域の輪郭を群の輪郭とすることができる。

次に、得られた群の分布データに基づいて、半導体ウエハーの品質の合否の判定を行う（ステップＳ５）。半導体ウエハーの品質の合否の判定基準は、例えば、上記の群（群２３又は群２６）の面積に設定することができる。具体的には、群の面積の閾値として閾値面積を設定し、半導体ウエハーがその閾値面積以上の面積の群を含むか否かを判定する。そして、その閾値面積以上の面積の群を含む半導体ウエハーの品質は不合格、含まない半導体ウエハーの品質を合格と判定できる。

また、半導体ウエハーの品質の合否の判定基準は、上記の群（群２３又は群２６）の最大径に設定することができる。具体的には、群の最大径の閾値として閾値最大径を設定し、半導体ウエハーがその閾値最大径以上の最大径の群を含むか否かを判定する。そして、その閾値最大径以上の最大径の群を含む半導体ウエハーの品質は不合格、含まない半導体ウエハーの品質を合格と判定できる。

さらに、半導体ウエハーの品質の合否の判定基準を上記の群（群２３又は群２６）の面積と個数に設定してもよい。具体的には、群の面積の閾値として閾値面積を設定し、その閾値面積以上の面積の群の個数の閾値として閾値個数を設定し、半導体ウエハーが含む閾値面積以上の面積の群の個数が閾値個数以上であるか否かを判定する。そして、閾値面積以上の面積の群の個数が閾値個数以上である半導体ウエハーの品質を不合格と判定し、閾値個数に満たない半導体ウエハーの品質を合格と判定することができる。

また、半導体ウエハーの品質の合否の判定基準を上記の群（群２３又は群２６）の最大径と個数に設定してもよい。具体的には、群の最大径の閾値として閾値最大径を設定し、その閾値最大径以上の最大径の群の個数の閾値として閾値個数を設定し、半導体ウエハーが含む閾値最大径以上の最大径の群の個数が閾値個数以上であるか否かを判定する。そして、閾値最大径以上の最大径の群の個数が閾値個数以上である半導体ウエハーの品質を不合格と判定し、閾値個数に満たない半導体ウエハーの品質を合格と判定することができる。

上記の設定された閾値面積、閾値最大径、閾値個数のデータは、例えば、表面検査装置３０の入出力部４１から入力され、記憶部３９に記憶される。そして、制御部３２がこれらのデータと群の分布データを記憶部３９から読み出して、半導体ウエハーの品質の合否の判定を行う。

（半導体ウエハーの構成）
本実施の形態に係る半導体ウエハーの基板は、特定の材料からなるものに限定されないが、化合物半導体基板を用いる場合に、特に効果が大きい。これは、化合物半導体基板上にエピタキシャル成長膜を形成する場合に、その製造装置に起因して、基板上や、エピタキシャル成長膜上に異物が付着しやすいためである。

すなわち、化合物半導体基板を用いる場合には、本実施の形態において検出する凹凸部の集合体である、エピタキシャル成長膜の表面上に付着した異物の集合体、又は基板上に付着した異物若しくはエピタキシャル成長膜中に混入した異物に起因するエピタキシャル成長膜の異常成長部分の集合体が発生しやすい。以下、この点について具体的に説明する。

例えば、Ｓｉ基板上のエピタキシャル結晶成長には、一般に、ホットウォール型のＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition）装置が用いられる。ホットウォール型のＣＶＤ装置は、結晶成長時に炉内全体を加熱するため、リアクターから落ちる塵等の異物を焼き飛ばすことができる。このため、基板上やエピタキシャル成長膜上に異物が付着することはほとんどない。

一方、化合物半導体基板上のエピタキシャル結晶成長には、一般に、結晶成長時に基板台のみを加熱するコールドウォール型のＣＶＤ装置が用いられる。これは、化合物半導体の成長には複数種の原料ガスが用いられ、それらを基板の表面近傍で熱分解させる必要があるためである。コールドウォール型のＣＶＤ装置は、結晶成長時に炉内全体を加熱するホットウォール型のＣＶＤ装置と異なり、リアクターから落ちる塵等の異物を完全に焼き飛ばすことができないため、基板上やエピタキシャル成長膜上に異物が付着しやすい。

基板上やエピタキシャル成長膜上に異物が付着すると、その異物を核にしてエピタキシャル結晶の異常成長が起こり、エピタキシャル成長膜の表面にヒルロック等の異常成長部分が凹凸部として生じる。また、成長後のエピタキシャル成長膜の表面に異物が付着した場合は、異物自体が凹凸部となり得る。

本実施の形態において用いられる化合物半導体基板としては、例えば、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、及びＩｎＧａＮの群から選択される１つの化合物半導体からなる化合物半導体基板が挙げられる。

本実施の形態に係るエピタキシャル成長膜は、特定の材料からなるものに限定されないが、例えば、化合物半導体基板上に化合物半導体膜として形成される。また、エピタキシャル成長膜は、異なる材料からなる複数種の膜の積層体からなるものであってもよい。すなわち、本実施の形態において形成されるエピタキシャル成長膜としては、例えば、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、及びＩｎＧａＮの群から選択される１つ以上の化合物半導体からなる化合物半導体膜が挙げられる。エピタキシャル成長膜は、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）により形成される。

（実施の形態の効果）
本発明によれば、従来、目視により検出されていた凹凸部の集合体の検出を、レーザー走査型の表面検査装置を用いて実施することにより、検査に掛かる人員の数や時間を大幅に低減することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

また、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１ 半導体ウエハー
１０ 基板
１１ エピタキシャル成長膜
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 凹凸部
１３ 異物
２３、２６ 群
３０ 表面検査装置
３４ レーザー発振器
３６ ディテクター

Claims (11)

1. 基板とエピタキシャル成長膜からなる半導体ウエハーの表面にレーザー光を照射してその散乱光をディテクターで検出し、散乱位置及び散乱強度から前記エピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の位置及び大きさを判定する表面検査装置を用いた、半導体ウエハーの表面検査方法であって、
   格子点上に並んだ、レーザー光を照射した測定点のうち、前記散乱強度の閾値として設定された閾値散乱強度以上の強度の散乱が生じた点を散乱点として抽出し、
   前記散乱点のうち、前記半導体ウエハーの表面内の距離の閾値として設定された閾値距離以下の距離を隔てた散乱点同士を１つの群に属すると判定して、前記群の範囲内に前記エピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の集合体が存在すると判定する、
   半導体ウエハーの表面検査方法。
2. 基板とエピタキシャル成長膜からなる半導体ウエハーの表面にレーザー光を照射してその散乱光をディテクターで検出し、散乱位置及び散乱強度から前記エピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の位置及び大きさを判定する表面検査装置を用いた、半導体ウエハーの表面検査方法であって、
   格子点上に並んだ、レーザー光を照射した測定点のうち、前記散乱強度の閾値として設定された閾値散乱強度以上の強度の散乱が生じた点を散乱点として抽出し、
   前記散乱点のうち、前記半導体ウエハーの表面内の距離の閾値として設定された閾値距離以下の距離を隔てた散乱点同士を１つの小群に属すると判定し、さらに、複数の前記小群のうち、互いの重心間の距離が、前記小群の重心間の距離の閾値として設定された閾値群間距離以下である小群同士を１つの群に属すると判定して、前記群の範囲内に前記エピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の集合体が存在すると判定する、
   半導体ウエハーの表面検査方法。
3. 前記群の面積の閾値として閾値面積を設定し、
   前記半導体ウエハーが、前記閾値面積以上の面積の群を含むか否かを判定する、
   請求項１又は２に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
4. 前記群の面積の閾値として閾値面積を設定し、
   前記閾値面積以上の面積の群の個数の閾値として閾値個数を設定し、
   前記半導体ウエハーが含む前記閾値面積以上の面積の群の個数が、前記閾値個数以上であるか否かを判定する、
   請求項１又は２に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
5. 前記群の最大径の閾値として閾値最大径を設定し、
   前記半導体ウエハーが、前記閾値最大径以上の最大径の群を含むか否かを判定する、
   請求項１又は２に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
6. 前記群の面積の閾値として閾値最大径を設定し、
   前記閾値最大径以上の最大径の群の個数の閾値として閾値個数を設定し、
   前記半導体ウエハーが含む前記閾値最大径以上の最大径の群の個数が、前記閾値個数以上であるか否かを判定する、
   請求項１又は２に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
7. 前記基板が、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、及びＩｎＧａＮの群から選択される１つの化合物半導体からなる化合物半導体基板である、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
8. 前記エピタキシャル成長膜が、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、及びＩｎＧａＮの群から選択される１つ以上の化合物半導体からなる化合物半導体膜である、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
9. 前記凹凸部の集合体は、前記エピタキシャル成長膜の表面上に付着した異物の集合体、又は前記基板上に付着した異物若しくは前記エピタキシャル成長膜中に混入した異物に起因する前記エピタキシャル成長膜の異常成長部分の集合体である、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
10. 前記閾値距離が５００μｍ以上５０００μｍ以下である、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
11. 前記閾値散乱強度に対応する凹凸部の平面形状の直径が１μｍ以上１００μｍ以下である、
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。

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