JP2020181897A - 半導体ウェーハの分析方法、半導体ウェーハ製造工程評価方法および半導体ウェーハの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウェーハの新たな分析方法を提供すること。【解決手段】半導体ウェーハの表面を観察して、この表面上の分析対象の異物を決定すること、上記異物の近傍にマーキングを形成すること、上記マーキングの形成後に半導体ウェーハから上記分析対象の異物および上記マーキングを含む試料片を切り出すこと、ならびに、マーキング検出用顕微鏡を搭載したＡＦＭ−ＩＲ装置により、上記試料片を分析することを含む半導体ウェーハの分析方法。上記試料片の分析は、上記マーキング検出用顕微鏡により上記マーキングを検出することによって、上記試料片の上記分析対象の異物の位置を特定し、特定された位置に存在する上記分析対象の異物のＩＲスペクトルを取得することを含む。【選択図】なし

Description

本発明は、半導体ウェーハの分析方法、半導体ウェーハ製造工程評価方法および半導体ウェーハの製造方法に関する。

半導体ウェーハの表面に付着した異物（例えば、一般に「パーティクル」と呼ばれる異物）は、半導体ウェーハを基板として用いて作製されるデバイスの特性を低下させる原因となる。そのため、半導体ウェーハの製造分野では、半導体ウェーハの表面の異物を分析し、分析結果に基づき、半導体ウェーハの製造工程を管理することが行われている。半導体ウェーハの表面の異物の分析方法としては、例えば、光散乱式表面検査装置を用いる方法が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０−１２９７４８号公報

半導体ウェーハの表面の異物について、異物を構成する成分に関する情報は、異物の発生原因の推定または特定のために有用である。異物の発生原因を推定または特定できれば、例えば、発生原因の部材の交換や補修等により、異物の発生を抑制することが可能となる。しかし、光散乱式表面検査装置では、異物の位置やサイズに関する情報を得ることはできるが、異物を構成する成分に関する情報は得られない。

本発明の一態様は、半導体ウェーハの新たな分析方法を提供すること、詳しくは、半導体ウェーハの表面の異物を構成する成分に関する情報を得ることが可能な新たな分析方法を提供することを目的とする。

本発明者は、半導体ウェーハの新たな分析方法を見出すために鋭意検討を重ねる中で、分析装置として、ＡＦＭ−ＩＲ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ−ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）装置に着目した。ＡＦＭ−ＩＲ装置によれば、分析対象物を構成する成分に関する情報であるＩＲスペクトルを得ることができる。しかし、ＡＦＭ−ＩＲ装置に導入可能な試料の大きさは通常限定されており、一般的なＡＦＭ−ＩＲ装置には、半導体ウェーハをウェーハ形状のまま導入することは困難である。したがって、半導体ウェーハの表面の異物をＡＦＭ−ＩＲ装置によって分析するためには、半導体ウェーハを劈開等して切り出した試料片を分析せざるを得ない。
以上に鑑み本発明者は更に鋭意検討を重ねた結果、本発明の一態様にかかる半導体ウェーハの分析方法を完成させた。

即ち、本発明の一態様は、
半導体ウェーハの表面を観察して、この表面上の分析対象の異物を決定すること、
上記異物の近傍にマーキングを形成すること、
上記マーキングの形成後に半導体ウェーハから上記分析対象の異物および上記マーキングを含む試料片を切り出すこと、ならびに、
マーキング検出用顕微鏡を搭載したＡＦＭ−ＩＲ装置により、上記試料片を分析すること、
を含み、
上記試料片の分析は、
上記マーキング検出用顕微鏡により上記マーキングを検出することによって、上記試料片の上記分析対象の異物の位置を特定し、特定された位置に存在する上記分析対象の異物のＩＲスペクトルを取得することを含む、半導体ウェーハの分析方法（以下、単に「分析方法」とも記載する。）、
に関する。

上記分析方法では、ＡＦＭ−ＩＲ装置へ導入される試料片を半導体ウェーハから切り出す前に、半導体ウェーハの表面を観察して分析対象の異物を決定したうえで、この異物の近傍にマーキングを形成する。これにより、ＡＦＭ−ＩＲ装置への導入のために半導体ウェーハから試料片を切り出した後にも、マーキングに基づき、試料片上で分析対象の異物の位置を特定することができる。また、一態様では、試料片の切り出しを行う前に行われる半導体ウェーハの表面の観察において、分析対象の異物の半導体ウェーハ表面上での位置情報を取得することもできる。

一態様では、上記マーキングの形成を、上記半導体ウェーハの表面に局所的に酸化膜を形成することにより行うことができる。

一態様では、上記マーキング検出用顕微鏡は、暗視野顕微鏡であることができる。

一態様では、上記分析方法は、上記異物のＩＲスペクトルに基づき、上記分析対象の異物の構成成分を同定することを含むことができる。

一態様では、上記試料片の切り出しを、上記半導体ウェーハを劈開して行うことができる。

一態様では、上記分析対象の異物のサイズは、１００ｎｍ未満であることができる。

一態様では、上記半導体ウェーハの表面の観察を、光散乱式表面検査装置により行うことができる。

一態様では、上記分析方法は、上記光散乱式表面検査装置による半導体ウェーハの表面の観察において、上記分析対象の異物の上記半導体ウェーハの表面上での位置情報を取得することを更に含むことができる。

一態様では、上記分析対象の異物は、有機物を含むことができる。

一態様では、上記分析対象の異物は、無機物を含むことができる。

本発明の一態様は、
評価対象の半導体ウェーハ製造工程において製造された半導体ウェーハを、上記分析方法によって分析すること、および、
上記分析の結果に基づき、上記評価対象の半導体ウェーハ製造工程に起因する半導体ウェーハの表面への異物の付着に関する評価を行うこと、
を含む、半導体ウェーハ製造工程の評価方法（以下、「製造工程評価方法」とも記載する。）、
に関する。

本発明の一態様は、
半導体ウェーハ製造工程を、上記製造工程評価方法によって評価すること、
上記評価の結果に基づき、異物付着低減処理の要否を判定すること、および、
上記判定の結果、異物付着低減処理が不要と判断された場合、異物付着低減処理なしで上記半導体ウェーハ製造工程において半導体ウェーハを製造し、異物付着低減処理を要すると判断された場合、上記半導体ウェーハ製造工程において、異物付着低減処理を行った後に半導体ウェーハを製造すること、
を含む、半導体ウェーハの製造方法（以下、単に「製造方法」とも記載する。）、
に関する。

本発明の一態様によれば、半導体ウェーハの新たな分析方法を提供することができる。かかる分析方法によれば、半導体ウェーハの表面の異物を構成する成分に関する情報を得ることができる。

実施例においてＡＦＭ−ＩＲ装置に搭載されたマーキング検出用顕微鏡によって検出されたマーキングの顕微鏡像である。 実施例においてＡＦＭ−ＩＲ装置により取得されたＡＦＭラインスキャン像およびラインプロファイルである。 実施例においてＡＦＭ−ＩＲ装置により取得されたＩＲスペクトルである。

［半導体ウェーハの分析方法］
本発明の一態様は、半導体ウェーハの表面を観察して、この表面上の分析対象の異物を決定すること、上記異物の近傍にマーキングを形成すること、上記マーキングの形成後に半導体ウェーハから上記分析対象の異物および上記マーキングを含む試料片を切り出すこと、ならびに、マーキング検出用顕微鏡を搭載したＡＦＭ−ＩＲ装置により、上記試料片を分析することを含む、半導体ウェーハの分析方法に関する。上記分析方法において、上記試料片の分析は、上記マーキング検出用顕微鏡により上記マーキングを検出することによって、上記試料片の上記分析対象の異物の位置を特定し、特定された位置に存在する上記分析対象の異物のＩＲスペクトルを取得することを含む。
以下、上記分析方法について、更に詳細に説明する。

＜分析対象の半導体ウェーハ＞
上記分析方法の分析対象の半導体ウェーハとしては、シリコンウェーハ等の半導体ウェーハとして公知の各種ウェーハを挙げることができる。本発明および本明細書において、シリコンウェーハとは、シリコン単結晶ウェーハ（ベアウェーハ；ｐ型でもｎ型でもよい）およびベアウェーハ上に一層以上の層を有するウェーハが包含される。上記の一層以上の層の具体例としては、エピタキシャル層、酸化膜等を挙げることができる。分析対象の異物が付着している表面とは、分析対象の半導体ウェーハの最表面であり、ベアウェーハ上に一層以上の層が形成されている場合には、半導体ウェーハの最表層の表面である。上記半導体ウェーハの直径は、例えば、２００ｍｍ〜４５０ｍｍの範囲であることができるが、この範囲に限定されるものではない。

＜分析対象の異物＞
半導体ウェーハの表面には、半導体ウェーハの製造工程での汚染により異物が付着し得る。そのような異物は、一般にパーティクルと呼ばれ、有機物を含むものもあり、無機物を含むものもある。ＡＦＭ−ＩＲ装置によれば、有機物であっても無機物であってもＩＲスペクトルにより成分分析を行うことが可能である。

分析対象の異物のサイズは特に限定されるものではないが、ＡＦＭ−ＩＲ装置によれば、成分分析が可能な他の分析装置（例えばラマン分光装置やＦＴ−ＩＲ装置（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ−Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｅ））では分析困難と言われている微小試料の成分分析も可能である。例えば、ＡＦＭ−ＩＲ装置によれば、１００ｎｍ未満のサイズの異物を分析することもできる。異物のサイズは、例えば１０ｎｍ以上１００ｎｍ未満であることができ、１０ｎｍ以上７０ｎｍ以下、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下、または１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることもできる。ここで異物のサイズとは、その異物の平面視形状（例えば球状試料であれば円形）の外周上の任意の２点を結ぶ直線の中で、最も長い直線の長さをいうものとする。例えば、平面視が円形の試料については、直径をいう。また、分析対象の異物の高さも、上記サイズと同様の範囲であることができる。異物の高さとは、異物が付着している半導体ウェーハ表面に対して垂直な方向における異物の断面サイズということができる。

＜分析対象の異物の決定＞
先に記載したように、ＡＦＭ−ＩＲ装置には半導体ウェーハをウェーハ形状のまま導入することは困難である。そこで、半導体ウェーハ表面に付着した異物を分析するために、半導体ウェーハから分析対象の異物が付着した部分を含む試料片を切り出し、この試料片をＡＦＭ−ＩＲ装置に導入する。上記半導体ウェーハの分析方法では、ＡＦＭ−ＩＲ装置へ導入される試料片を半導体ウェーハから切り出す前に、半導体ウェーハの表面を観察して分析対象の異物を決定したうえで、この異物の近傍にマーキングを形成する。これにより、ＡＦＭ−ＩＲ装置への導入のために半導体ウェーハから試料片を切り出した後にも、マーキングに基づき、試料片上で分析対象の異物の位置を特定することができる。

半導体ウェーハの表面上の異物の存在を確認し、異物の付着位置を特定するための装置としては、光散乱式表面検査装置が好適である。光散乱式表面検査装置は、ＬＰＤ検査装置、レーザー表面検査装置、面検機等とも呼ばれ、半導体ウェーハの表面に光を入射させ、この表面からの放射光（散乱光および反射光）を受光することにより、半導体ウェーハの表面に付着している異物をＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｐｏｉｎｔ Ｄｅｆｅｃｔ）として検出することができる装置である。また、光散乱式表面検査装置によれば、半導体ウェーハ表面における異物の付着位置の位置情報を得ることができ、二次元直交座標系における異物付着位置（Ｘ座標およびＹ座標）を特定することができる。分析対象として決定される異物の数は、少なくとも１つであり、２つ以上であることもできる。

＜マーキングの形成＞
上記分析方法では、半導体ウェーハの表面上の分析対象の異物を決定した後、半導体ウェーハ表面の分析対象の異物の近傍にマーキングを形成する。マーキングの形成は、公知の方法で行うことができる。マーキングと分析対象の異物との距離は、例えば１０μｍ以上１００μｍ未満であることができる。この距離とは、マーキングの末端と異物の末端との間の距離をいうものとする。

マーキングの形成方法の一例としては、半導体ウェーハの表面に局所的に酸化膜を形成する方法、即ち局所酸化法が挙げられる。局所酸化法によれば、局所酸化膜としてマーキングを形成することができる。例えば、プローブの先端と半導体ウェーハ表面とを接触させた状態でプローブと試料表面との間に電圧を印加して電界支援酸化を起こすことにより、局所酸化膜（マーキング）を形成することができる。マーキングは、分析対象の異物の近傍の１箇所のみに形成してもよく、２箇所以上に形成することもできる。例えば、分析対象の異物を挟むように２箇所にマーキングを形成すること、即ち、２箇所のマーキングの間に異物が位置することは、ＡＦＭ−ＩＲ装置における異物特定を容易にするうえで好ましい。

半導体ウェーハ表面の分析対象の異物の近傍に形成するマーキングの形状は特に限定されるものではない。例えば電圧を印加した状態でプローブ先端を半導体ウェーハ表面上で移動（走査）させることにより、所望形状のマーキングを形成することができる。例えば、局所酸化膜が線状に形成される場合、線状の局所酸化膜の長さおよび幅については、特に限定されるものではないが、例えば、長さは２０μｍ〜７０μｍ程度、幅は５００ｎｍ〜２０００ｎｍ程度であることができる。マーキングは、後述の実施例で形成されているように、複数の線状の局所酸化膜の組合せとして形成してもよい。ただしこれに限定されるものではない。

電圧の印加は、一態様では、プローブ側に負電圧をかけて、プローブ側を負、試料表面側を正として行うことができる。このように電圧を印加することにより起こる電界支援酸化は、陽極酸化と呼ばれる。または、プローブ側に正電圧をかけて、プローブ側を正、試料表面側を負として電圧印加を行うこともできる。試料表面とプローブの先端とを接触させる雰囲気の温度および湿度については、例えば温度２０〜２７℃、相対湿度３０〜７０％であることができる。局所酸化膜としてのマーキングの形成方法については、特開２０１８−４４０３号公報の段落００２７〜００４１、段落００４８〜００５１および同公報の実施例の記載も参照できる。また、電界支援酸化が可能な市販のＡＦＭ装置を使用することもできる。

＜試料片の切り出し＞
上記分析方法では、分析対象の異物の決定およびマーキングの形成は、半導体ウェーハ上で行われる。即ち、半導体ウェーハからＡＦＭ−ＩＲ装置に導入可能な大きさの試料片を切り出す工程は、マーキングの形成後に行われる。試料片の切り出しは、切り出しの容易性の観点からは、劈開により行うことが好ましい。ただし公知の切断装置を使用して半導体ウェーハの任意の部分から試料片を切り出すことも可能である。試料片の形状はＡＦＭ−ＩＲ装置に導入可能な形状であればよく、特に限定されるものではない。

＜ＡＦＭ−ＩＲ装置による試料片の分析＞
半導体ウェーハから切り出された試料片上には、分析対象の異物とマーキングが含まれる。上記分析方法では、この試料片を分析するための装置として、マーキング検出用顕微鏡を搭載したＡＦＭ−ＩＲ装置を使用する。かかる装置は、公知の構成のＡＦＭ−ＩＲ装置にマーキング検出用顕微鏡を組み込むことにより作製することができる。マーキング検出用顕微鏡としては、試料片上のマーキングを検出可能な顕微鏡であれば使用可能である。そのような顕微鏡としては、例えば暗視野顕微鏡を挙げることができる。暗視野顕微鏡とは、暗視野照明の光学顕微鏡であり、例えば局所酸化膜として形成されたマーキングは、暗視野顕微鏡により他の部分より明るい部分として検出され得る。また、マーキング検出用顕微鏡としては、共焦点レーザー顕微鏡、微分干渉顕微鏡等を挙げることもできる。

ＡＦＭ−ＩＲ装置に搭載されたマーキング検出用顕微鏡によって試料片上のマーキングを検出し、検出されたマーキングの近傍をＡＦＭ−ＩＲ装置により分析することによって、試料片上でマーキング近傍に存在する分析対象の異物の位置の特定および異物のＩＲスペクトルの取得が可能となる。例えば、ＡＦＭのラインスキャンを行うことにより分析対象の異物の位置を特定することができる。そして特定された位置においてＩＲ測定を行うことにより、分析対象の異物のＩＲスペクトルを取得することができる。ＩＲスペクトルによれば、公知の通り、異物の構成成分を特定することが可能である。ＩＲスペクトルは、例えば、異物とＡＦＭプローブにＩＲレーザー光を照射し、ＩＲレーザー光を波長掃引しながら、異物とＡＦＭプローブ間に誘起される力を、ＡＦＭプローブの振幅として連続的に検出することにより、取得することができる。ＡＦＭ−ＩＲ装置によれば、ＡＦＭのプローブの先端径に応じた微小範囲におけるＩＲスペクトルの取得が可能である。ＡＦＭプローブの先端径（直径）は、例えば、１０〜１００ｎｍ程度であることができるが、分析対象の異物のサイズに応じた先端径を有するプローブを使用すればよく、上記範囲に限定されるものではない。

以上の通り、上記分析方法によれば、半導体ウェーハ表面に付着した異物の分析を行うことができる。また、一態様では、ＡＦＭ−ＩＲ装置により取得された異物の構成成分の同定結果と、例えば光散乱式表面検査装置により取得された異物の半導体ウェーハの表面上での位置情報とにより、半導体ウェーハ表面のある位置に付着していた異物がどのような構成成分を含む異物であったか特定することができる。このような特定が可能なことは、半導体ウェーハ製造工程における異物付着原因を推定または特定するうえで好ましい。

［半導体ウェーハ製造工程の評価方法］
本発明の一態様は、評価対象の半導体ウェーハ製造工程において製造された半導体ウェーハを、上記分析方法によって分析すること、および、上記分析の結果に基づき、上記評価対象の半導体ウェーハ製造工程に起因する半導体ウェーハの表面への異物の付着に関する評価を行うことを含む半導体ウェーハ製造工程の評価方法に関する。

上記の異物の付着に関する評価としては、評価対象の半導体ウェーハ製造工程における異物付着原因の推定または特定が挙げられる。半導体ウェーハの製造工程には、例えば、チョクラルスキー（ＣＺ）法により育成された単結晶シリコンインゴットからのウェーハの切断（スライシング）工程が含まれ、切断したウェーハに対して、熱処理、研磨処理、洗浄処理等の各種処理を行う工程、２つの処理の間にウェーハを搬送する工程やウェーハを保管する工程が含まれ得る。これら工程の１つ以上に起因して半導体ウェーハ表面に異物が付着し得る。例えば、各種工程中に使用される部材との接触による異物付着、劣化した部材の一部が剥離して生じた異物の付着、ウェーハの処理に使用される処理液からの異物の付着等が生じ得る。先に説明した本発明の一態様にかかる半導体ウェーハの分析方法によれば、そのようにして半導体ウェーハの表面に付着した異物を分析することができ、ＩＲスペクトルに基づき異物の構成成分を同定することができる。更には、構成成分の同定結果と異物の付着位置とを対応させることも可能である。これらの結果に基づき、評価対象の半導体ウェーハ製造工程における異物付着原因の推定または特定が可能である。例えば、ウェーハ搬送工程におけるウェーハ保持部材の接触または劣化により半導体ウェーハ表面に異物が付着した場合、ウェーハ保持部材と同様の構成成分の異物が半導体ウェーハ表面に付着し得る。したがって、上記分析方法による分析によってウェーハ保持部材と同様の構成成分の異物が検出されたならば、ウェーハ搬送工程におけるウェーハ保持部材が異物付着の発生原因であると推定または特定することができる。また、そのような異物の付着は、ウェーハ保持部材によって保持されていた箇所またはその近傍において発生し易い傾向がある。したがって、ＡＦＭ−ＩＲにより分析された異物について、光散乱式表面検査装置によって取得された半導体ウェーハ表面における位置情報により、その異物がウェーハ保持部材によって保持されていた箇所またはその近傍に付着していたことが特定されたならば、ウェーハ搬送工程におけるウェーハ保持部材が異物付着の発生原因であると、より高い信頼性をもって推定または特定することができる。なお上記は例示であって、半導体ウェーハ製造工程における異物付着原因はウェーハ保持部材に限定されるものではなく、各種の原因があり得る。そのような原因を、上記分析方法により得られた分析結果に基づき推定または特定することが可能である。

［半導体ウェーハの製造工程］
本発明の一態様は、半導体ウェーハ製造工程を、上記製造工程評価方法によって評価すること、上記評価の結果に基づき、異物付着低減処理の要否を判定すること、および、上記判定の結果、異物付着低減処理が不要と判断された場合、異物付着低減処理なしで上記半導体ウェーハ製造工程において半導体ウェーハを製造し、異物付着低減処理を要すると判断された場合、上記半導体ウェーハ製造工程において、異物付着低減処理を行った後に半導体ウェーハを製造することを含む半導体ウェーハの製造方法に関する。

上記製造方法では、先に記載した本発明の一態様にかかる製造工程評価方法によって半導体ウェーハ製造工程を評価する。こうして得られた評価の結果に基づき、半導体ウェーハの製造工程に対して異物付着低減処理を行うべきか否か（要否）を判定する。要否判定の一例として、例えば、半導体ウェーハ表面への異物付着原因になり得ると予想される部材や処理液に起因すると考えられる異物が付着していることが確認された場合、異物付着低減処理を要すると判定することができ、そのような異物の付着が確認されなかった場合には、異物付着低減処理は不要と判定することができる。異物付着低減処理は不要と判定された場合には、同じ半導体ウェーハ製造工程において、異物付着低減処理を行うことなく引き続き半導体ウェーハを製造することができる。他方、異物付着低減処理を要すると判定された場合には、その半導体ウェーハ製造工程に対して異物付着低減処理を行う。異物付着低減処理としては、異物付着原因と推定または特定された部材や処理液の交換、部材の洗浄、部材の補修、処理条件の変更等を挙げることができる。そのような異物付着低減処理を行った後の半導体ウェーハ製造工程において半導体ウェーハを製造することにより、異物付着が抑制または低減された半導体ウェーハを提供することが可能になる。異物付着低減処理後の半導体ウェーハ製造工程については、更に上記製造工程評価方法による評価を行うこともでき、行わなくてもよい。更に上記製造工程評価方法による評価を行う場合には、異物付着低減処理の要否の判定および必要に応じて異物付着低減処理を更に行うことができる。

以下、本発明を実施例に基づき更に説明する。ただし本発明は実施例に示す態様に限定されるものではない。以下に記載の工程および操作は、特記しない限り、温度２２〜２４℃、相対湿度４０〜５０％の環境下で行った。

＜異物の位置情報取得、マーキングの形成＞
微小な分析対象試料として、市販の２つの標準粒子（ポリスチレン粒子およびシリカ粒子；いずれも直径２０〜３０ｎｍの球状粒子）をシリコンウェーハ表面上に並べて付着させた。これら粒子を付着させたシリコンウェーハ表面を光散乱式表面検査装置により分析し、ポリスチレン標準粒子およびシリカ標準粒子をそれぞれＬＰＤとして検出することにより、各粒子のシリコンウェーハ表面上での位置（Ｘ座標およびＹ座標）を特定した（位置情報の取得）。
次いで、ＡＦＭを使用して陽極酸化法によって半導体ウェーハ表面の上記粒子の近傍にマーキングを形成した。マーキングは、４本の線状の局所酸化膜が中央部で交差するように形成した。各局所酸化膜の長さは約７０μｍ、幅は約１μｍであった。マーキングは、半導体ウェーハ表面にポリスチレン粒子とシリカ粒子が付着した箇所を挟むように２箇所形成した。ポリスチレン粒子側に形成したマーキングとポリスチレン粒子との距離、シリカ粒子側に形成したマーキングとシリカ粒子との距離は、それぞれ１０μｍ程度であった。

＜ＡＦＭ−ＩＲ装置による試料片の分析＞
上記のようにマーキングを形成した半導体ウェーハを幅が約１５ｍｍ、長さが約１５ｍｍ程度の四角形のチップサイズに劈開し、上記粒子およびマーキングを含む試料片を得た。
市販のＡＦＭ−ＩＲ装置にマーキング検出用顕微鏡として暗視野顕微鏡を搭載させて上記試料片を分析するためのＡＦＭ−ＩＲ装置とした。
このＡＦＭ−ＩＲ装置に上記試料片を導入し、暗視野顕微鏡により試料片上のマーキングを検出した。検出されたマーキングの顕微鏡像を図１に示す。
次に、検出されたマーキングの周囲でＡＦＭのラインスキャンを行い、付着している粒子の位置を特定した。図２に、ＡＦＭラインスキャン像（左）およびラインプロファイル（右）を示す。なお図２中のＡＦＭラインスキャン像に記されている２箇所の四角プロットは、ラインスキャンの始点および終点を示し、実線はラインスキャンした領域を示し、符号Ａはポリスチレン粒子の中心位置、符号Ｂはシリカ粒子の中心位置を示している。
次に、ラインスキャンにより特定された各粒子の中心位置に先端径が５０ｎｍのＡＦＭプローブ先端を移動させてＩＲ測定を行った。これにより、ポリスチレン粒子およびシリカ粒子について、それぞれＩＲスペクトルが取得された。取得されたＩＲスペクトルを図３に示す。図３中、図２中のＡの位置（即ちポリスチレン粒子）について取得されたＩＲスペクトル（図３中の上方のＩＲスペクトル）では、波数１４９０ｃｍ^−１および１４５０ｎｍ^−１付近にポリスチレンに特徴的なピークが観察された。また、図３中、図２のＢの位置（即ちシリカ粒子）について取得されたＩＲスペクトル（図３中の下方のＩＲスペクトル）では、波数１０００〜１１００^−１付近にシリカに特徴的なブロードなピークが観察された。なお図３中、「ａ．ｕ．」は、任意単位（ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｕｎｉｔ）を示す。

例えば上記のような分析方法を利用することによって、ＡＦＭ−ＩＲ装置へ導入するために試料片を切り出す前に半導体ウェーハ表面において光散乱式表面検査装置により特定された座標の位置に、ＡＦＭ−ＩＲ装置により分析された構成成分を含む異物が付着していることを確認することができる。

本発明は、半導体ウェーハの製造分野において有用である。

Claims (12)

1. 半導体ウェーハの表面を観察して該表面上の分析対象の異物を決定すること、
   前記異物の近傍にマーキングを形成すること、
   前記マーキングの形成後に半導体ウェーハから前記分析対象の異物および前記マーキングを含む試料片を切り出すこと、ならびに、
   マーキング検出用顕微鏡を搭載したＡＦＭ−ＩＲ装置により、前記試料片を分析すること、
   を含み、
   前記試料片の分析は、
   前記マーキング検出用顕微鏡により前記マーキングを検出することによって、前記試料片の前記分析対象の異物の位置を特定し、特定された位置に存在する前記分析対象の異物のＩＲスペクトルを取得することを含む、半導体ウェーハの分析方法。
2. 前記マーキングの形成を、前記半導体ウェーハの表面に局所的に酸化膜を形成することにより行う、請求項１に記載の半導体ウェーハの分析方法。
3. 前記マーキング検出用顕微鏡は、暗視野顕微鏡である、請求項１または２に記載の半導体ウェーハの分析方法。
4. 前記異物のＩＲスペクトルに基づき、前記分析対象の異物の構成成分を同定することを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの分析方法。
5. 前記試料片の切り出しを、前記半導体ウェーハを劈開して行う、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの分析方法。
6. 前記分析対象の異物のサイズは、１００ｎｍ未満である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの分析方法。
7. 前記半導体ウェーハの表面の観察を、光散乱式表面検査装置により行う、請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの分析方法。
8. 前記光散乱式表面検査装置による半導体ウェーハの表面の観察において、前記分析対象の異物の前記半導体ウェーハの表面上での位置情報を取得することを更に含む、請求項７に記載の半導体ウェーハの分析方法。
9. 前記分析対象の異物は、有機物を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの分析方法。
10. 前記分析対象の異物は、無機物を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの分析方法。
11. 評価対象の半導体ウェーハ製造工程において製造された半導体ウェーハを、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの分析方法によって分析すること、および、
    前記分析の結果に基づき、前記評価対象の半導体ウェーハ製造工程に起因する半導体ウェーハの表面への異物の付着に関する評価を行うこと、
    を含む、半導体ウェーハ製造工程の評価方法。
12. 半導体ウェーハ製造工程を、請求項１１に記載の半導体ウェーハ製造工程の評価方法によって評価すること、
    前記評価の結果に基づき、異物付着低減処理の要否を判定すること、および、
    前記判定の結果、異物付着低減処理が不要と判断された場合、異物付着低減処理なしで前記半導体ウェーハ製造工程において半導体ウェーハを製造し、異物付着低減処理を要すると判断された場合、前記半導体ウェーハ製造工程において、異物付着低減処理を行った後に半導体ウェーハを製造すること、
    を含む、半導体ウェーハの製造方法。