JP3876853B2 - ウエーハの評価方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエーハ、例えばシリコンウエーハ等のウエーハに対してウエーハ製造工程において不純物混入等の異常に起因して発生する欠陥（主にピットクラスター）を好適に検出し検査・管理できるウエーハの評価方法に関する。
【０００２】
【関連技術】
一般にシリコンウエーハ等の半導体ウエーハの製造方法は、チョクラルスキー（ＣＺ）法等を使用して単結晶インゴットを育成する単結晶製造工程と、この単結晶インゴットをスライスし少なくとも一主面が鏡面状に加工されるウエーハ加工工程からなる。更にウエーハ加工工程は、図９に示すように単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウエーハを得るスライス工程（ステップ３００）と、該スライス工程によって得られたウエーハの割れ、欠けを防止するためにその外周部を面取りする面取り工程（ステップ３０２）と、このウエーハを平坦化するラッピング工程（ステップ３０４）と、面取り及びラッピングされたウエーハに残留する加工歪みを除去するエッチング工程（ステップ３０６）と、そのウエーハ表面を鏡面化する研磨（ポリッシング）工程（ステップ３０８）と、研磨されたウエーハを洗浄して、これに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程（ステップ３１０）を有している。
【０００３】
上記工程は、主な工程を示したもので、他に熱処理工程等の工程が加わったり、工程順が入れ換えられたり、多段で行われたりする。このように製造されたシリコンウエーハは、最終的に品質検査が行われ、その後ウエーハを収納する容器に入れられ包装後、この製造された鏡面研磨ウエーハ（ＰＷともいう）を用いてデバイスを形成するためデバイス製造会社（デバイス工程）に送られる。またデバイスを形成する前に鏡面研磨ウエーハに付加価値をつけるために、さらに鏡面研磨ウエーハを熱処理するアニール工程やウエーハ上にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル成長工程を含む場合もある。この他にも鏡面研磨ウエーハに酸化膜を介してウエーハを貼り合わせることで貼り合わせＳＯＩウエーハ等を製造することがある。
【０００４】
このようなウエーハ製造工程の中で、デバイスの微細化に伴い、達成すべきデバイス特性がますます厳しくなり、シリコンウエーハに対しても更なる結晶品質の完全性と表面の清浄化が要求されている。
【０００５】
従って、シリコンウエーハの品質を精密に評価し、シリコンウエーハの作製及びデバイス作製プロセスの改善を図っていく必要がある。つまり半導体ウエーハの製造においては、ウエーハに存在する欠陥やウエーハ上に付着する異物が歩留り低下の要因となり、これらウエーハに付着した欠陥や異物を検査して、欠陥や異物の発生量を管理したり、ウエーハに存在する欠陥や付着した異物を分析して欠陥や異物の発生源（発生工程）を解析したりすることがある。
【０００６】
半導体ウエーハに検出される欠陥や異物としては、上記単結晶製造工程で導入される結晶起因の欠陥と、ウエーハ加工工程で導入される加工起因の欠陥、または不純物（パーティクルや重金属等）などの異物によるものに大別される。
【０００７】
従来、このようなシリコンウエーハ表面の検査には、パーティクルカウンターと呼ばれる光散乱を原理とした検査装置が主に使われていた。光散乱方式のパーティクルカウンターは、ウエーハ表面をレーザー光により走査し、パーティクル（ウエーハ表面）からの光散乱の強度を測定することにより、パーティクルの位置と（光学的な）大きさを識別するものである。
【０００８】
光散乱方式のパーティクルカウンターについて図６を用いてさらに説明する。図６は光散乱方式のパーティクルカウンターの基本構造を示す一部断面側面的概略説明図である。図６において、３０は光散乱方式のパーティクルカウンターで、試料ウエーハＷが載置されかつ回転可能な試料台３２を有している。一側方から入射されるレーザー光Ｌは第１反射板３４によって下方に反射され、回転する被評価ウエーハＷの面によって再度反射される。反射光の一部は、該第１反射板３４の周囲に立設された集光板３６によって集光されて上方に設けられた第１検出器３８に誘導される。反射光の残りは、該第１反射板３４の上方に設けられた集光レンズ４０によって集光され、次いで第２反射板４２によって他側方に反射され、他側方に設けられた第２検出器４４に誘導される。
【０００９】
なお、図６の構成をわかり易くするため、図７（ａ）に第１検出モードを、図７（ｂ）に第２検出モードをそれぞれ別々に図示した。第１検出モード（ＤＷＮモードなどといわれる）は図７（ａ）に示すようにウエーハに対し垂直にレーザーを照射し、欠陥による乱反射の状況をウエーハに近い位置で集光し観察するモードであり、特にパーティクル、ＣＯＰ等の検出に有効なモードである。また、第２検出モード（ＤＮＮモードなどといわれる）は図７（ｂ）に示すようにウエーハに対し垂直にレーザーを照射し、欠陥による乱反射の状況を正反射に近い部分で集光し観察するモードであり、特に窪み等の検出に有効なモードである。また、この光散乱方式のパーティクルカウンターとしては、上記の構成の他にレーザーを斜めから入射する光学系等もある。
【００１０】
この装置は散乱強度を検出しウエーハ上のパーティクルを検出するものであるがパーティクル等の他にも一定の大きさ以上であれば種々の欠陥を検出してしまい、これらの区別が困難なことから、この方法で検出される欠陥や異物を区別することなくまとめてカウントし、ＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｐｏｉｎｔ Ｄｅｆｅｃｔ）という名称で欠陥の発生量を管理している。
【００１１】
これまでにデバイス工程で問題となる欠陥としては、ウエーハの表層近くに現れるＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）が知られている。これらは、結晶を引き上げる際に導入されてしまう結晶起因の欠陥である。このような欠陥を評価する方法としては、各欠陥を評価する前に、シリコンウエーハ自体に前処理を行い、特定の欠陥について感度を向上させ（欠陥を顕在化させ）、その後目視や電子顕微鏡などで欠陥を直接観察している。例えば、上記ＣＯＰの検査では、ＣＯＰは０．１μｍ以下の欠陥であるが、アンモニア−過酸化水素水の溶液（ＳＣ−１溶液ともいわれる）で処理することによって顕在化しウエーハ表面にピットとして出現させこれを検出している。なお、近年結晶引上げ技術の向上によりＣＯＰのような欠陥が著しく少ないウエーハが製造できるようになっている。
【００１２】
また、その他の欠陥などはパーティクルカウンターにより検出したウエーハ上の輝点の位置を特定し、他の測定装置により前記輝点と同一点を測定するなどし、欠陥の識別等が行われていた。例えば、シリコンウエーハの欠陥として、微小欠陥がコロニー状に集合した欠陥（以下、ピットクラスターと呼ぶ）が知られているが、このような欠陥はＳＣ−１溶液の繰返し洗浄により欠陥を広げ、光散乱方式のパーティクルカウンターなどで位置を測定し、その後、プローブ顕微鏡（ＡＦＭなど）、電子顕微鏡（ＳＥＭ）、光学顕微鏡などで観察評価する。
【００１３】
また、その他のシリコンウエーハ表面の欠陥評価方法としては、パーティクルカウンターの他に近年コンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡が用いられてきている。コンフォーカル光学系とは、サンプル上にレーザー光を集束させて微小スポットで照射し、その反射光を受光器の全面に配置したピンホールに再び集束させ、ピンホールを通過した光量を検出するものである。
【００１４】
コンフォーカル光学系によるレーザー顕微鏡について図８を用いて説明する。図８はコンフォーカル光学系によるレーザー顕微鏡の基本構造を示す概略説明図である。図８において、１０はコンフォーカル光学系によるレーザー顕微鏡で、顕微鏡本体１２に対応してアルゴンレーザー等のレーザー光源１４が設けられている。
【００１５】
該顕微鏡本体１２はレーザー光源１４、ビームスプリッタ１６、被評価ウエーハＷの表面にレーザービームＢを収束させる対物レンズ１８、ウエーハＷの表面から反射したレーザービームＢをピンホール部材２０のピンホール２０ａに収束する集光レンズ２２及び該ピンホール２０ａを通過したレーザービームＢを受光する光検出器２４から構成されている。
【００１６】
このような構成により、その動作原理を以下に説明する。対物レンズ１８によってレーザービームＢはウエーハＷの表面上に収束し、例えば０．５μｍ程度のスポットでウエーハ表面を照射する。ウエーハＷの表面から反射されたレーザービームＢは光学系を戻り、集光レンズ２２によって収束されてピンホール部材２０のピンホール２０ａを通って光検出器２４に入射する。
【００１７】
ウエーハＷの表面に欠陥がある場合には、その欠陥部分からの反射光の波面は乱れており、光検出器２４においてレーザービームＢのスポットが拡がってしまい光検出信号が低下する。不図示の欠陥検出回路は、光検出器２４における信号の差を検出することにより、設定された値以上の信号強度差が発生する部分を欠陥部とし、その大きさと座標を記録する。検査は等速スピードで移動しながら行われ、それぞれのビームスポットはウエーハＷの全体を緻密にスキャンする。
【００１８】
この方法では従来のパーティクルカウンターに比べ、高感度にウエーハ表面の欠陥や異物が評価されている。このようなコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡によれば、どんな種類の欠陥や異物がウエーハ上に存在し、各欠陥や異物がどのように分布しているかなどを評価することができ、また最近では欠陥の形状等により自動的に識別する装置も開発されている。このような装置では、欠陥や異物のウエーハ付着状況が一目瞭然に判るので、欠陥や異物の発生原因を解明することがより容易になる。これにより、ベアな状態のウエーハでもピットクラスターなどの欠陥が識別できるようになってきた。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
ピットクラスターが存在するとデバイス工程において歩留まりに重大な悪影響を及ぼす。これはこのピットクラスターがデバイス工程で深いピットの集合体を形成し、配線が切断されてしまうためである。
【００２０】
またピットクラスターは汚染起因の欠陥であることが知られており、このピットクラスターの数を把握することで、ウエーハ製造工程の汚染状況が確認できる。従って、ピットクラスターの存在を正確、及び簡便に評価することが重要である。
【００２１】
しかし、従来のＳＣ−１溶液の繰返し洗浄により欠陥を広げ、光散乱方式のパーティクルカウンターなどで位置を測定し、その後プローブ顕微鏡、電子顕微鏡、光学顕微鏡などで観察する方法では、工数が多く手間がかかり問題である。
【００２２】
また、自動識別機能をもったコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡で検査する場合は、大変高価な装置が必要である。コスト的に安い装置を用い評価することが望まれる。
【００２３】
そこで、本発明は、簡便にピットクラスターを評価し、ウエーハ加工工程で生じる汚染を正確に評価することができるウエーハの評価方法を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ＳＣ−１繰返し洗浄後に得られる特定サイズの欠陥を評価すると、高感度で検出したコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡で得られたピットクラスターの数と比例関係にあることを見出し、本発明を完成させた。
【００２５】
つまり、本ウエーハの評価方法の第１の態様は、被評価ウエーハをアンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液に長時間浸漬し、その後、光散乱方式のパーティクルカウンターを用いピットクラスターに相当する欠陥を評価することを特徴とする。
【００２６】
本ウエーハの評価方法の第２の態様は、被評価ウエーハをアンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液に長時間浸漬し、その後、光散乱方式のパーティクルカウンターを用い０．３μｍ以上の欠陥を評価することを特徴とする。
【００２７】
本発明のウエーハの評価方法は、所定のウエーハの表面に存在するピットクラスターの数と、該所定のウエーハをアンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液に３０分〜１００分浸漬し、その後光散乱方式のパーティクルカウンターを用い０．３μｍ以上の欠陥として評価された欠陥数との相関式を予め求めておき、被評価ウエーハを前記エッチング液と同一のエッチング液に同一条件で３０分〜１００分浸漬し、その後光散乱方式のパーティクルカウンターを用い０．３μｍ以上の欠陥として評価された欠陥数を求め、上記相関式を用いることで該欠陥数から該被評価ウエーハのピットクラスターの数を評価することを特徴とする。
【００２８】
本ウエーハの評価方法の第１〜第２の態様及び本発明のウエーハの評価方法は、いずれも、アンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液（ＳＣ−１溶液）の繰返し洗浄により欠陥を広げ、光散乱方式のパーティクルカウンターなどで位置を測定し、その後、別な装置で欠陥を識別するのではなく、該光散乱方式のパーティクルカウンターで得られた評価情報のみでピットクラスターに相当する欠陥を評価するものである。
【００２９】
このような、光散乱方式のパーティクルカウンターにより得られるサイズの大きい欠陥を評価することで、特に汚染起因の欠陥、その中でもピットクラスターに相当する欠陥を簡便に評価することができる。
【００３０】
本発明のウエーハの評価方法においては、光散乱方式のパーティクルカウンターを用い０．３μｍ以上の欠陥として評価された欠陥数は、例えば、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製ＳＰ−１のＤＷＮモードで０．１２μｍ以上の欠陥を評価した時の０．３μｍ以上の欠陥として検出されたＬＰＤ数に一致するものである。
【００３１】
このような装置を用い評価すれば、０．３μｍ以上の欠陥を評価した欠陥数と、ピットクラスター数との相関が非常に良好となる。
【００３２】
本発明のウエーハの評価方法をウエーハ製造工程の工程管理に適用することによって、ウエーハ製造工程の工程管理を容易に行うことができる。
【００３３】
本発明方法を用いたウエーハ製造方法の管理方法は、ウエーハをアンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液に３０分〜１００分浸漬し、光散乱方式のパーティクルカウンターを用い０．３μｍ以上の欠陥として評価されたＬＰＤ数により該ウエーハの汚染状況を管理することを特徴とする。
【００３４】
このように管理すれば、安価な評価装置で管理でき、また工程の改善が容易になり、安定したウエーハの製造を行うことができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。
【００３６】
図１は本ウエーハの評価方法の第１の態様の工程順の１例を示すフローチャートである。本ウエーハの評価方法の第１の態様では、ウエーハ加工が終了したシリコン半導体などの鏡面研磨ウエーハを被評価ウエーハとし（被評価ウエーハの準備、ステップ１００）、ＳＣ−１溶液（アンモニア−過酸化水素水）での処理（ステップ１０２）後に光散乱式のパーティクルカウンターを用い評価する（ステップ１０４ａ）。
【００３７】
図２は本ウエーハの評価方法の第２の態様の工程順の１例を示すフローチャートである。本ウエーハの評価方法の第２の態様では、被評価ウエーハの準備（ステップ１００）及びアンモニア−過酸化水素水による処理（ステップ１０２）は本方法の第１の態様と同様であるが、続いて光散乱方式のパーティクルカウンターによる０．３μｍ以上の欠陥の評価を行う（ステップ１０４ｂ）点が異なるのみである。
【００３８】
上記ステップ１０２の処理は該被評価ウエーハをアンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液（ＳＣ−１溶液）に長時間浸漬することで欠陥を顕在化するものである。従来もこのような処理を行い評価することはあったが、通常０．１２μｍ以上の欠陥等を評価するものであり、０．３μｍ以上の大きな欠陥の評価情報は特に利用されていなかった。本方法では特にこのような処理を行い該被検査ウエーハの表面を光散乱方式のパーティクルカウンターを用いて検査し、ＳＣ−１溶液によって顕在化した０．３μｍ以上の欠陥の欠陥数を評価するものである。このように従来では評価の為に用いていなかった０．３μｍ以上の大きな欠陥の情報をもとにピットクラスターを評価することで金属汚染の状況等が容易に評価できる。
【００３９】
本ウエーハの評価方法で用いられる光散乱方式のパーティクルカウンターについては図６及び図７（ａ）（ｂ）を用いて既に説明したので、再度の説明は省略する。本方法で用いる光散乱方式のパーティクルカウンターは、このような原理（光学系）による欠陥の識別により０．３μｍ以上の欠陥の欠陥数を評価する。
【００４０】
このような欠陥を得るためには、例えば市販のＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製ＳＰ−１のＤＷＮモードで０．１２μｍ以上の欠陥を評価した時の０．３μｍ以上の欠陥として検出されたＬＰＤ数で評価すれば良い。
【００４１】
該被評価ウエーハの欠陥を顕在化させる処理としては、アンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液にウエーハを長時間浸漬処理することで行う。長時間のエッチングは、一回で任意の設定時間処理してもよく、また浸漬を繰返し行い、トータルの時間が（任意の）設定時間となるようにしても良い。
【００４２】
通常、この長時間の浸漬処理は３０〜１００分程度、好ましくは４０〜６０分程度で行う。浸漬時間が３０分未満であるとエッチング時間が短く欠陥が顕在化しないため好ましくなく、また１００分を超えるとウエーハ表面が粗れるため、ヘイズが増えてしまうため好ましくない。なお、エッチング時間により処理後に得られるＬＰＤ数は変化してしまうため、品質の保証や工程の管理を行う場合、一定時間に固定して処理する。
【００４３】
アンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液は、特に限定するものではないが、例えば２８重量％アンモニア水、３０重量％の過酸化水素水、純水を１０：２：１００程度で調整した溶液でエッチング処理すると良い。また液温は８０℃程度に調整し実施すると良い。
【００４４】
このように、本方法ではＳＣ−１処理後に光散乱方式で得られる０．３μｍ以上の欠陥のＬＰＤ数により、金属汚染起因として知られているピットクラスターに相当する欠陥を評価でき、比較的簡単に、また安価な検査装置により評価が行える。光散乱方式で得られる０．３μｍ以上の欠陥は通常、サイズの大きい異物（ゴミ）等が検出されるが、本発明方法ではＳＣ−１液により予め洗浄されているため、このような異物は除去されている。
【００４５】
一方、ピットクラスターのような微小ピットがコロニー状に集合した欠陥は、ＳＣ−１溶液のエッチング作用により各微小ピットの欠陥サイズが大きくなり、他の単独で存在する欠陥等とはことなり、コロニー状に存在する為、急激に欠陥サイズが大きくなり、ＳＣ−１溶液により処理することで０．３μｍ以上の大きな欠陥として評価される欠陥サイズまで大きくなると考えられる。従って、０．３μｍ以上の欠陥として得られる情報とピットクラスターとの相関が現れ、このような処理をしてから０．３μｍ以上の欠陥のＬＰＤ数を評価することで間接的にピットクラスターの数を推測することができる。
【００４６】
なお、このような評価を行う前に、ウエーハ表面に存在するピットクラスターの数と、該ウエーハをアンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液に長時間浸漬し、その後光散乱方式のパーティクルカウンターを用い０．３μｍ以上の欠陥数として検出される欠陥数の相関を確認しておく。つまり、ＳＣ−１溶液による処理条件（濃度や処理時間）や評価条件（測定装置及び測定条件）を固定しておき、一定の条件下で相関式を得ておき、その条件で、被評価サンプルのピットクラスターの数を評価することができる。
【００４７】
図３は本発明のウエーハの評価方法の工程順の１例を示すフローチャートで、（ａ）は所定のウエーハにおける欠陥数とピットクラスターとの相関式の作成手順、（ｂ）は被評価ウエーハのピットクラスターの数の評価手順を示す。本発明のウエーハの評価方法では、まず、所定の加工ウエーハを準備する（ステップ１５０）。コンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡又はＡＦＭ等によって上記ウエーハ表面のピットクラスターの数を評価する（ステップ１５２）。上記ウエーハをアンモニア−過酸化水素水によって処理し（ステップ１５４）、ついで光散乱方式のパーティクルカウンターによって上記ウエーハ表面の０．３μｍ以上の欠陥数を評価する（ステップ１５６）。ついで、０．３μｍ以上の欠陥数とピットクラスターの数との相関式を作成する（ステップ１５８）。この相関式は、後述する実施例１で説明するように、例えば、図５に示した相関式として作成することができる。
【００４８】
次に、上記相関式を用いて被評価ウエーハの評価を次のように行う。まず、被評価ウエーハを準備する（ステップ１６０）。この被評価ウエーハを上記ステップ１５４と同一条件でアンモニア−過酸化水素水によって処理する（ステップ１６２）。光散乱方式のパーティクルカウンターを用いてこの処理した被評価ウエーハの表面の０．３μｍ以上の欠陥数を評価する（ステップ１６４）。この時の評価条件は上記ステップ１５６と同一条件である。この０．３μｍ以上の欠陥数から上記した相関式を用いてこの被評価ウエーハの表面のピットクラスターの数を算出評価する（ステップ１６６）。このようにして、被評価ウエーハについての０．３μｍ以上の欠陥数の評価から、ピットクラスターの数を算出評価することができる。
【００４９】
続いて、本発明のウエーハ製造工程の管理方法について図４を用いて説明する。図４は本発明のウエーハ製造工程の管理方法の工程順の１例を示すフローチャートである。本発明のウエーハ製造工程の管理方法では、ウエーハ加工の終了した所定のウエーハを準備し（ステップ２００）、このウエーハをアンモニア−過酸化水素水（ＳＣ−１溶液）によって処理し（ステップ２０２）、ついで光散乱方式のパーティクルカウンターによって上記ウエーハ表面の０．３μｍ以上の欠陥数を評価する（ステップ２０４）。この評価された欠陥（ＬＰＤ）数が所定の規格値以内か否かを判断し（ステップ２０６）、規格値以内である場合は、合格と判定される（ステップ２０８）。このウエーハは問題のないものであって次工程へ搬送され、またウエーハ加工工程には異常はなく工程の改善は不要と判断される（ステップ２１０）。
【００５０】
一方、上記欠陥数が所定の規格値以内でない、即ち任意の所定の規格値を超える多くの欠陥（ＬＰＤ）数が検出された場合は、不合格と判定し（ステップ２１２）、汚染起因の欠陥（ピットクラスターが多く存在する）と判断される（ステップ２１４）。この場合は、汚染原因の追求を行う必要があり、ウエーハ加工工程の改善（ウエーハ製造工程へのフィードバック）が行われる（ステップ２１６）。
【００５１】
ウエーハの製造工程では、汚染の発生しやすい工程などはある程度経験的に把握されている。一例を示すと汚染の発生しやすい工程としては、例えば研磨工程と洗浄工程の間にウエーハを一時的に保管する工程などで生じやすいことが知られている。従って、上記のように評価して得られた結果をもとに、汚染起因の欠陥を迅速に把握し、考えられる工程へフィードバックし、その工程の改善を行うようにする。
【００５２】
このようなＳＣ−１処理後の、０．３μｍ以上の欠陥として検出されるＬＰＤ数を評価しウエーハ製造工程の管理をすることで、問題となる工程の把握が容易にでき、生産性の向上及び品質の向上につながる。
【００５３】
【実施例】
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
【００５４】
（実施例１）
直径３００ｍｍのシリコンウエーハについて本発明のウエーハの評価方法によって評価を行った。被評価ウエーハは、例えば図９に示すようなウエーハ製造工程によって鏡面研磨されたウエーハである。具体的には、ワイヤーソーを用い切断し、面取り後、＃１５００以上の遊離砥粒でラッピングし、濃度５０％のＮａＯＨを用いてアルカリエッチングし、研磨工程では両面研磨、片面研磨、片面研磨の３段の研磨を行い、高平坦度で鏡面化されたウエーハを得、その後洗浄を行い直径３００ｍｍのシリコン鏡面ウエーハを得た。ウエーハ製造工程では、少なくともウエーハの一主面が鏡面化され、高平坦度なウエーハが得られればその工程は特に限定するものではない。実際には複数の製造ライン及び製造条件によって得られたウエーハを評価している。
【００５５】
この鏡面研磨されたウエーハの一部を抜き取り、初めにアンモニア−過酸化水素水（ＳＣ−１液）による処理を行った。アンモニア−過酸化水素水（ＳＣ−１液）の薬液の濃度は、２８重量％アンモニア水、３０重量％の過酸化水素水、純水を１０：２：１００で調整した溶液である。この薬液を水槽に入れ、液温８０℃で調整し、被検査ウエーハをこの薬液中に４０分間、浸漬することでウエーハをエッチング処理した。
【００５６】
次に、光散乱方式のパーティクルカウンターを用いＳＣ−１処理後のＬＰＤ数を確認した。評価条件としては、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製ＳＰ−１のＤＷＮモードで０．１２μｍ以上の欠陥を評価した時の０．３μｍ以上の欠陥（この装置ではＡｒｅａＣｏｕｎｔと表現される領域で検出される欠陥）として検出されたＬＰＤ数で評価した。アンモニア−過酸化水素水（ＳＣ−１液）による処理後の０．３μｍ以上の欠陥のＬＰＤ数を評価した。
【００５７】
なお、欠陥の確認のため、０．３μｍ以上の欠陥によって得られた欠陥の種類を識別する為に、他の評価装置、例えばコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡及びＡＦＭ等を用いて具体的に各欠陥について細かく観察してみると、この方法で得られた欠陥はピットクラスターであることがわかった。
【００５８】
ピットクラスターの数と、本発明のウエーハの評価方法で評価したＳＣ−１処理後の０．３μｍ以上の欠陥（ＬＰＤ）数の関係を図５に示す。図５を見るとわかるように良い相関がある。
【００５９】
この評価条件ではおよそ、ピットクラスター（個／ｃｍ2）＝０．８１×｛０．３μｍ以上の欠陥（個／ｃｍ2）｝−０．０１２の関係式で表せる相関があった。なお、この相関式は、ＳＣ−１溶液での処理条件や、検査装置、及び検査条件等により異なる為、予め処理条件、評価条件を固定しておき、その条件での相関を確認しておくことが好ましい。
【００６０】
なお、このようなピットクラスターに相当する欠陥は汚染に起因して生じやすい欠陥であることが知られている。
【００６１】
従って、この評価方法を用いることで、ウエーハの品質保証及びウエーハ加工の製造条件を見直すことなど、前述したような製造現場へのフィードバックが容易にできる。
【００６２】
（実施例２）
ウエーハ製造工程の管理方法の実施例について説明する。例えば、あるデバイス工程（後工程）ではピットクラスターが２０個以上（直径３００ｍｍのシリコンウエーハ表面で）存在すると問題であることが知られている。なお、この数値は後工程により好ましい数値が異なる。従って、このピットクラスターの数は工程毎に適宜設定する。
【００６３】
なお、基本的にはピットクラスターは存在しないことが好ましいが、２０個以下（直径３００ｍｍのウエーハ表面で）で管理すれば、現状たいていの仕様のウエーハで問題の無いウエーハとして保証できる。
【００６４】
本実施例においては製造工程の異なる２種類のウエーハ（直径３００ｍｍのシリコンウエーハ）を評価した。
【００６５】
評価条件は上記したように、初めにアンモニア−過酸化水素水（ＳＣ−１液）の薬液で処理した。処理条件は、２８重量％アンモニア水、３０重量％の過酸化水素水、純水を１０：２：１００で調整した溶液を用い、水槽中で液温８０℃、４０分間浸漬することでウエーハをエッチング処理した。次にＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製ＳＰ−１のＤＷＮモードで０．１２μｍ以上の欠陥を評価した時の０．３μｍ以上の欠陥として検出されたＬＰＤ数で評価した。
【００６６】
評価した結果、一方のウエーハは、光散乱方式で得られたＳＣ−１処理後のＡｒｅａ ＣｏｕｎｔのＬＰＤ数（０．３μｍ以上の欠陥のＬＰＤ数）は３０個（０．０４２個／ｃｍ2）であった。このＬＰＤ数はピットクラスターの量に換算すると、上記のような処理条件では、実施例１に示したように、ピットクラスター（個／ｃｍ2）＝０．８１×｛０．３μｍ以上の欠陥（個／ｃｍ2）｝−０．０１２の関係式があることから、ピットクラスターは約１６個（０．０２２個／ｃｍ2）であり、本発明のウエーハ製造工程の管理方法では、ピットクラスターの管理値２０個以下なのでこれを良品と判断し合格とした。
【００６７】
もう一方のウエーハでは、光散乱方式で得られたＳＣ−１処理後のＡｒｅａ ＣｏｕｎｔのＬＰＤ数は６５個（０．０９２個／ｃｍ2）であった。このＬＰＤ数はピットクラスターの量に換算すると約４４個（０．０６２個／ｃｍ2）であり、本発明のウエーハ製造工程の管理方法では、これを不良品と判断し不合格にした。
【００６８】
本発明のウエーハ製造工程の管理方法では、更にこの不良になった原因を調査することができる。これはピットクラスターに相当する欠陥であるため、汚染起因による欠陥と判断し、汚染の発生する可能性がある工程へフィードバックした。
【００６９】
本実施例のウエーハでは、研磨工程と洗浄工程の間にあるピット槽と呼ばれるウエーハの一時保管場所を確認した結果、このピット槽に問題があり、欠陥が生じていることがわかった。このピット槽の金属不純物を改善することで、欠陥の発生が低下し、その後の本発明のウエーハの評価方法でも規格内となるウエーハが製造できるようになった。
【００７０】
なお、本発明は上記実施の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範囲に包含される
【００７１】
例えば、光散乱方式のパーティクルカウンターを用い０．３μｍ以上の欠陥を評価しているが、これは、本実施の形態でピットクラスターとの相関が非常に良好であった為、採用したが、ピットクラスターと相関があれば、０．３μｍ以上に必ずしも限定する必要は無く、ＳＣ−１溶液による処理条件及び測定条件等により、０．２５μｍ以上の欠陥や０．５μｍ以上の欠陥などにしても良い。通常検出される欠陥より大きい欠陥を評価する。
【００７２】
また、管理方法についても、上記実施例ではピットクラスターの数で管理値を設定しているが、はじめから光散乱方式のパーティクルカウンターを用い０．３μｍ以上の欠陥として得られる欠陥数を管理値に設定しても良い。
【００７３】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明のウエーハの評価方法により、簡便にピットクラスターに相当するウエーハ欠陥を評価することができ、ウエーハ加工工程で生じる汚染を正確に評価・管理することができる。また、本発明方法を用いたウエーハの製造工程の管理方法によれば、ウエーハの製造工程で発生しうる異常を管理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本ウエーハの評価方法の工程順の１例を示すフローチャートである。
【図２】本ウエーハの評価方法の工程順の他の例を示すフローチャートである。
【図３】本発明のウエーハの評価方法の工程順の１例を示すフローチャートで、（ａ）は相関式の作成手順、（ｂ）はピットクラスターの数の算出評価手順をそれぞれ示す。
【図４】本発明方法を用いたウエーハ製造工程の管理方法の工程順の１例を示すフローチャートである。
【図５】実施例１における０．３μｍ以上の欠陥数とピットクラスターの数との相関を示すグラフである。
【図６】光散乱方式のパーティクルカウンターの基本構造を示す一部断面側面的概略説明図である。
【図７】図６と同様の図面で、（ａ）は第１検出モード、（ｂ）は第２検出モードによる測定機構を示す摘示図である。
【図８】コンフォーカル光学系によるレーザー顕微鏡の基本構造を示す概略説明図である。
【図９】従来のウエーハ加工工程の一例を示すフローチャートである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエーハ、例えばシリコンウエーハ等のウエーハに対してウエーハ製造工程において不純物混入等の異常に起因して発生する欠陥（主にピットクラスター）を好適に検出し検査・管理できるウエーハの評価方法に関する。
【０００２】
【関連技術】
一般にシリコンウエーハ等の半導体ウエーハの製造方法は、チョクラルスキー（ＣＺ）法等を使用して単結晶インゴットを育成する単結晶製造工程と、この単結晶インゴットをスライスし少なくとも一主面が鏡面状に加工されるウエーハ加工工程からなる。更にウエーハ加工工程は、図９に示すように単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウエーハを得るスライス工程（ステップ３００）と、該スライス工程によって得られたウエーハの割れ、欠けを防止するためにその外周部を面取りする面取り工程（ステップ３０２）と、このウエーハを平坦化するラッピング工程（ステップ３０４）と、面取り及びラッピングされたウエーハに残留する加工歪みを除去するエッチング工程（ステップ３０６）と、そのウエーハ表面を鏡面化する研磨（ポリッシング）工程（ステップ３０８）と、研磨されたウエーハを洗浄して、これに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程（ステップ３１０）を有している。
【０００３】
上記工程は、主な工程を示したもので、他に熱処理工程等の工程が加わったり、工程順が入れ換えられたり、多段で行われたりする。このように製造されたシリコンウエーハは、最終的に品質検査が行われ、その後ウエーハを収納する容器に入れられ包装後、この製造された鏡面研磨ウエーハ（ＰＷともいう）を用いてデバイスを形成するためデバイス製造会社（デバイス工程）に送られる。またデバイスを形成する前に鏡面研磨ウエーハに付加価値をつけるために、さらに鏡面研磨ウエーハを熱処理するアニール工程やウエーハ上にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル成長工程を含む場合もある。この他にも鏡面研磨ウエーハに酸化膜を介してウエーハを貼り合わせることで貼り合わせＳＯＩウエーハ等を製造することがある。
【０００４】
このようなウエーハ製造工程の中で、デバイスの微細化に伴い、達成すべきデバイス特性がますます厳しくなり、シリコンウエーハに対しても更なる結晶品質の完全性と表面の清浄化が要求されている。
【０００５】
従って、シリコンウエーハの品質を精密に評価し、シリコンウエーハの作製及びデバイス作製プロセスの改善を図っていく必要がある。つまり半導体ウエーハの製造においては、ウエーハに存在する欠陥やウエーハ上に付着する異物が歩留り低下の要因となり、これらウエーハに付着した欠陥や異物を検査して、欠陥や異物の発生量を管理したり、ウエーハに存在する欠陥や付着した異物を分析して欠陥や異物の発生源（発生工程）を解析したりすることがある。
【０００６】
半導体ウエーハに検出される欠陥や異物としては、上記単結晶製造工程で導入される結晶起因の欠陥と、ウエーハ加工工程で導入される加工起因の欠陥、または不純物（パーティクルや重金属等）などの異物によるものに大別される。
【０００７】
従来、このようなシリコンウエーハ表面の検査には、パーティクルカウンターと呼ばれる光散乱を原理とした検査装置が主に使われていた。光散乱方式のパーティクルカウンターは、ウエーハ表面をレーザー光により走査し、パーティクル（ウエーハ表面）からの光散乱の強度を測定することにより、パーティクルの位置と（光学的な）大きさを識別するものである。
【０００８】
光散乱方式のパーティクルカウンターについて図６を用いてさらに説明する。図６は光散乱方式のパーティクルカウンターの基本構造を示す一部断面側面的概略説明図である。図６において、３０は光散乱方式のパーティクルカウンターで、試料ウエーハＷが載置されかつ回転可能な試料台３２を有している。一側方から入射されるレーザー光Ｌは第１反射板３４によって下方に反射され、回転する被評価ウエーハＷの面によって再度反射される。反射光の一部は、該第１反射板３４の周囲に立設された集光板３６によって集光されて上方に設けられた第１検出器３８に誘導される。反射光の残りは、該第１反射板３４の上方に設けられた集光レンズ４０によって集光され、次いで第２反射板４２によって他側方に反射され、他側方に設けられた第２検出器４４に誘導される。
【０００９】
なお、図６の構成をわかり易くするため、図７（ａ）に第１検出モードを、図７（ｂ）に第２検出モードをそれぞれ別々に図示した。第１検出モード（ＤＷＮモードなどといわれる）は図７（ａ）に示すようにウエーハに対し垂直にレーザーを照射し、欠陥による乱反射の状況をウエーハに近い位置で集光し観察するモードであり、特にパーティクル、ＣＯＰ等の検出に有効なモードである。また、第２検出モード（ＤＮＮモードなどといわれる）は図７（ｂ）に示すようにウエーハに対し垂直にレーザーを照射し、欠陥による乱反射の状況を正反射に近い部分で集光し観察するモードであり、特に窪み等の検出に有効なモードである。また、この光散乱方式のパーティクルカウンターとしては、上記の構成の他にレーザーを斜めから入射する光学系等もある。
【００１０】
この装置は散乱強度を検出しウエーハ上のパーティクルを検出するものであるがパーティクル等の他にも一定の大きさ以上であれば種々の欠陥を検出してしまい、これらの区別が困難なことから、この方法で検出される欠陥や異物を区別することなくまとめてカウントし、ＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｐｏｉｎｔ Ｄｅｆｅｃｔ）という名称で欠陥の発生量を管理している。
【００１１】
これまでにデバイス工程で問題となる欠陥としては、ウエーハの表層近くに現れるＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）が知られている。これらは、結晶を引き上げる際に導入されてしまう結晶起因の欠陥である。このような欠陥を評価する方法としては、各欠陥を評価する前に、シリコンウエーハ自体に前処理を行い、特定の欠陥について感度を向上させ（欠陥を顕在化させ）、その後目視や電子顕微鏡などで欠陥を直接観察している。例えば、上記ＣＯＰの検査では、ＣＯＰは０．１μｍ以下の欠陥であるが、アンモニア−過酸化水素水の溶液（ＳＣ−１溶液ともいわれる）で処理することによって顕在化しウエーハ表面にピットとして出現させこれを検出している。なお、近年結晶引上げ技術の向上によりＣＯＰのような欠陥が著しく少ないウエーハが製造できるようになっている。
【００１２】
また、その他の欠陥などはパーティクルカウンターにより検出したウエーハ上の輝点の位置を特定し、他の測定装置により前記輝点と同一点を測定するなどし、欠陥の識別等が行われていた。例えば、シリコンウエーハの欠陥として、微小欠陥がコロニー状に集合した欠陥（以下、ピットクラスターと呼ぶ）が知られているが、このような欠陥はＳＣ−１溶液の繰返し洗浄により欠陥を広げ、光散乱方式のパーティクルカウンターなどで位置を測定し、その後、プローブ顕微鏡（ＡＦＭなど）、電子顕微鏡（ＳＥＭ）、光学顕微鏡などで観察評価する。
【００１３】
また、その他のシリコンウエーハ表面の欠陥評価方法としては、パーティクルカウンターの他に近年コンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡が用いられてきている。コンフォーカル光学系とは、サンプル上にレーザー光を集束させて微小スポットで照射し、その反射光を受光器の全面に配置したピンホールに再び集束させ、ピンホールを通過した光量を検出するものである。
【００１４】
コンフォーカル光学系によるレーザー顕微鏡について図８を用いて説明する。図８はコンフォーカル光学系によるレーザー顕微鏡の基本構造を示す概略説明図である。図８において、１０はコンフォーカル光学系によるレーザー顕微鏡で、顕微鏡本体１２に対応してアルゴンレーザー等のレーザー光源１４が設けられている。
【００１５】
該顕微鏡本体１２はレーザー光源１４、ビームスプリッタ１６、被評価ウエーハＷの表面にレーザービームＢを収束させる対物レンズ１８、ウエーハＷの表面から反射したレーザービームＢをピンホール部材２０のピンホール２０ａに収束する集光レンズ２２及び該ピンホール２０ａを通過したレーザービームＢを受光する光検出器２４から構成されている。
【００１６】
このような構成により、その動作原理を以下に説明する。対物レンズ１８によってレーザービームＢはウエーハＷの表面上に収束し、例えば０．５μｍ程度のスポットでウエーハ表面を照射する。ウエーハＷの表面から反射されたレーザービームＢは光学系を戻り、集光レンズ２２によって収束されてピンホール部材２０のピンホール２０ａを通って光検出器２４に入射する。
【００１７】
ウエーハＷの表面に欠陥がある場合には、その欠陥部分からの反射光の波面は乱れており、光検出器２４においてレーザービームＢのスポットが拡がってしまい光検出信号が低下する。不図示の欠陥検出回路は、光検出器２４における信号の差を検出することにより、設定された値以上の信号強度差が発生する部分を欠陥部とし、その大きさと座標を記録する。検査は等速スピードで移動しながら行われ、それぞれのビームスポットはウエーハＷの全体を緻密にスキャンする。
【００１８】
この方法では従来のパーティクルカウンターに比べ、高感度にウエーハ表面の欠陥や異物が評価されている。このようなコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡によれば、どんな種類の欠陥や異物がウエーハ上に存在し、各欠陥や異物がどのように分布しているかなどを評価することができ、また最近では欠陥の形状等により自動的に識別する装置も開発されている。このような装置では、欠陥や異物のウエーハ付着状況が一目瞭然に判るので、欠陥や異物の発生原因を解明することがより容易になる。これにより、ベアな状態のウエーハでもピットクラスターなどの欠陥が識別できるようになってきた。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
ピットクラスターが存在するとデバイス工程において歩留まりに重大な悪影響を及ぼす。これはこのピットクラスターがデバイス工程で深いピットの集合体を形成し、配線が切断されてしまうためである。
【００２０】
またピットクラスターは汚染起因の欠陥であることが知られており、このピットクラスターの数を把握することで、ウエーハ製造工程の汚染状況が確認できる。従って、ピットクラスターの存在を正確、及び簡便に評価することが重要である。
【００２１】
しかし、従来のＳＣ−１溶液の繰返し洗浄により欠陥を広げ、光散乱方式のパーティクルカウンターなどで位置を測定し、その後プローブ顕微鏡、電子顕微鏡、光学顕微鏡などで観察する方法では、工数が多く手間がかかり問題である。
【００２２】
また、自動識別機能をもったコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡で検査する場合は、大変高価な装置が必要である。コスト的に安い装置を用い評価することが望まれる。
【００２３】
そこで、本発明は、簡便にピットクラスターを評価し、ウエーハ加工工程で生じる汚染を正確に評価することができるウエーハの評価方法を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ＳＣ−１繰返し洗浄後に得られる特定サイズの欠陥を評価すると、高感度で検出したコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡で得られたピットクラスターの数と比例関係にあることを見出し、本発明を完成させた。
【００２５】
つまり、本ウエーハの評価方法の第１の態様は、被評価ウエーハをアンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液に長時間浸漬し、その後、光散乱方式のパーティクルカウンターを用いピットクラスターに相当する欠陥を評価することを特徴とする。
【００２６】
本ウエーハの評価方法の第２の態様は、被評価ウエーハをアンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液に長時間浸漬し、その後、光散乱方式のパーティクルカウンターを用い０．３μｍ以上の欠陥を評価することを特徴とする。
【００２７】
本発明のウエーハの評価方法は、所定のウエーハの表面に存在するピットクラスターの数と、該所定のウエーハをアンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液に３０分〜１００分浸漬し、その後光散乱方式のパーティクルカウンターを用い０．３μｍ以上の欠陥として評価された欠陥数との相関式を予め求めておき、被評価ウエーハを前記エッチング液と同一のエッチング液に同一条件で３０分〜１００分浸漬し、その後光散乱方式のパーティクルカウンターを用い０．３μｍ以上の欠陥として評価された欠陥数を求め、上記相関式を用いることで該欠陥数から該被評価ウエーハのピットクラスターの数を評価することを特徴とする。
【００２８】
本ウエーハの評価方法の第１〜第２の態様及び本発明のウエーハの評価方法は、いずれも、アンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液（ＳＣ−１溶液）の繰返し洗浄により欠陥を広げ、光散乱方式のパーティクルカウンターなどで位置を測定し、その後、別な装置で欠陥を識別するのではなく、該光散乱方式のパーティクルカウンターで得られた評価情報のみでピットクラスターに相当する欠陥を評価するものである。
【００２９】
このような、光散乱方式のパーティクルカウンターにより得られるサイズの大きい欠陥を評価することで、特に汚染起因の欠陥、その中でもピットクラスターに相当する欠陥を簡便に評価することができる。
【００３０】
本発明のウエーハの評価方法においては、光散乱方式のパーティクルカウンターを用い０．３μｍ以上の欠陥として評価された欠陥数は、例えば、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製ＳＰ−１のＤＷＮモードで０．１２μｍ以上の欠陥を評価した時の０．３μｍ以上の欠陥として検出されたＬＰＤ数に一致するものである。
【００３１】
このような装置を用い評価すれば、０．３μｍ以上の欠陥を評価した欠陥数と、ピットクラスター数との相関が非常に良好となる。
【００３２】
本発明のウエーハの評価方法をウエーハ製造工程の工程管理に適用することによって、ウエーハ製造工程の工程管理を容易に行うことができる。
【００３３】
本発明方法を用いたウエーハ製造方法の管理方法は、ウエーハをアンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液に３０分〜１００分浸漬し、光散乱方式のパーティクルカウンターを用い０．３μｍ以上の欠陥として評価されたＬＰＤ数により該ウエーハの汚染状況を管理することを特徴とする。
【００３４】
このように管理すれば、安価な評価装置で管理でき、また工程の改善が容易になり、安定したウエーハの製造を行うことができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。
【００３６】
図１は本ウエーハの評価方法の第１の態様の工程順の１例を示すフローチャートである。本ウエーハの評価方法の第１の態様では、ウエーハ加工が終了したシリコン半導体などの鏡面研磨ウエーハを被評価ウエーハとし（被評価ウエーハの準備、ステップ１００）、ＳＣ−１溶液（アンモニア−過酸化水素水）での処理（ステップ１０２）後に光散乱式のパーティクルカウンターを用い評価する（ステップ１０４ａ）。
【００３７】
図２は本ウエーハの評価方法の第２の態様の工程順の１例を示すフローチャートである。本ウエーハの評価方法の第２の態様では、被評価ウエーハの準備（ステップ１００）及びアンモニア−過酸化水素水による処理（ステップ１０２）は本方法の第１の態様と同様であるが、続いて光散乱方式のパーティクルカウンターによる０．３μｍ以上の欠陥の評価を行う（ステップ１０４ｂ）点が異なるのみである。
【００３８】
上記ステップ１０２の処理は該被評価ウエーハをアンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液（ＳＣ−１溶液）に長時間浸漬することで欠陥を顕在化するものである。従来もこのような処理を行い評価することはあったが、通常０．１２μｍ以上の欠陥等を評価するものであり、０．３μｍ以上の大きな欠陥の評価情報は特に利用されていなかった。本方法では特にこのような処理を行い該被検査ウエーハの表面を光散乱方式のパーティクルカウンターを用いて検査し、ＳＣ−１溶液によって顕在化した０．３μｍ以上の欠陥の欠陥数を評価するものである。このように従来では評価の為に用いていなかった０．３μｍ以上の大きな欠陥の情報をもとにピットクラスターを評価することで金属汚染の状況等が容易に評価できる。
【００３９】
本ウエーハの評価方法で用いられる光散乱方式のパーティクルカウンターについては図６及び図７（ａ）（ｂ）を用いて既に説明したので、再度の説明は省略する。本方法で用いる光散乱方式のパーティクルカウンターは、このような原理（光学系）による欠陥の識別により０．３μｍ以上の欠陥の欠陥数を評価する。
【００４０】
このような欠陥を得るためには、例えば市販のＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製ＳＰ−１のＤＷＮモードで０．１２μｍ以上の欠陥を評価した時の０．３μｍ以上の欠陥として検出されたＬＰＤ数で評価すれば良い。
【００４１】
該被評価ウエーハの欠陥を顕在化させる処理としては、アンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液にウエーハを長時間浸漬処理することで行う。長時間のエッチングは、一回で任意の設定時間処理してもよく、また浸漬を繰返し行い、トータルの時間が（任意の）設定時間となるようにしても良い。
【００４２】
通常、この長時間の浸漬処理は３０〜１００分程度、好ましくは４０〜６０分程度で行う。浸漬時間が３０分未満であるとエッチング時間が短く欠陥が顕在化しないため好ましくなく、また１００分を超えるとウエーハ表面が粗れるため、ヘイズが増えてしまうため好ましくない。なお、エッチング時間により処理後に得られるＬＰＤ数は変化してしまうため、品質の保証や工程の管理を行う場合、一定時間に固定して処理する。
【００４３】
アンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液は、特に限定するものではないが、例えば２８重量％アンモニア水、３０重量％の過酸化水素水、純水を１０：２：１００程度で調整した溶液でエッチング処理すると良い。また液温は８０℃程度に調整し実施すると良い。
【００４４】
このように、本方法ではＳＣ−１処理後に光散乱方式で得られる０．３μｍ以上の欠陥のＬＰＤ数により、金属汚染起因として知られているピットクラスターに相当する欠陥を評価でき、比較的簡単に、また安価な検査装置により評価が行える。光散乱方式で得られる０．３μｍ以上の欠陥は通常、サイズの大きい異物（ゴミ）等が検出されるが、本発明方法ではＳＣ−１液により予め洗浄されているため、このような異物は除去されている。
【００４５】
一方、ピットクラスターのような微小ピットがコロニー状に集合した欠陥は、ＳＣ−１溶液のエッチング作用により各微小ピットの欠陥サイズが大きくなり、他の単独で存在する欠陥等とはことなり、コロニー状に存在する為、急激に欠陥サイズが大きくなり、ＳＣ−１溶液により処理することで０．３μｍ以上の大きな欠陥として評価される欠陥サイズまで大きくなると考えられる。従って、０．３μｍ以上の欠陥として得られる情報とピットクラスターとの相関が現れ、このような処理をしてから０．３μｍ以上の欠陥のＬＰＤ数を評価することで間接的にピットクラスターの数を推測することができる。
【００４６】
なお、このような評価を行う前に、ウエーハ表面に存在するピットクラスターの数と、該ウエーハをアンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液に長時間浸漬し、その後光散乱方式のパーティクルカウンターを用い０．３μｍ以上の欠陥数として検出される欠陥数の相関を確認しておく。つまり、ＳＣ−１溶液による処理条件（濃度や処理時間）や評価条件（測定装置及び測定条件）を固定しておき、一定の条件下で相関式を得ておき、その条件で、被評価サンプルのピットクラスターの数を評価することができる。
【００４７】
図３は本発明のウエーハの評価方法の工程順の１例を示すフローチャートで、（ａ）は所定のウエーハにおける欠陥数とピットクラスターとの相関式の作成手順、（ｂ）は被評価ウエーハのピットクラスターの数の評価手順を示す。本発明のウエーハの評価方法では、まず、所定の加工ウエーハを準備する（ステップ１５０）。コンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡又はＡＦＭ等によって上記ウエーハ表面のピットクラスターの数を評価する（ステップ１５２）。上記ウエーハをアンモニア−過酸化水素水によって処理し（ステップ１５４）、ついで光散乱方式のパーティクルカウンターによって上記ウエーハ表面の０．３μｍ以上の欠陥数を評価する（ステップ１５６）。ついで、０．３μｍ以上の欠陥数とピットクラスターの数との相関式を作成する（ステップ１５８）。この相関式は、後述する実施例１で説明するように、例えば、図５に示した相関式として作成することができる。
【００４８】
次に、上記相関式を用いて被評価ウエーハの評価を次のように行う。まず、被評価ウエーハを準備する（ステップ１６０）。この被評価ウエーハを上記ステップ１５４と同一条件でアンモニア−過酸化水素水によって処理する（ステップ１６２）。光散乱方式のパーティクルカウンターを用いてこの処理した被評価ウエーハの表面の０．３μｍ以上の欠陥数を評価する（ステップ１６４）。この時の評価条件は上記ステップ１５６と同一条件である。この０．３μｍ以上の欠陥数から上記した相関式を用いてこの被評価ウエーハの表面のピットクラスターの数を算出評価する（ステップ１６６）。このようにして、被評価ウエーハについての０．３μｍ以上の欠陥数の評価から、ピットクラスターの数を算出評価することができる。
【００４９】
続いて、本発明のウエーハ製造工程の管理方法について図４を用いて説明する。図４は本発明のウエーハ製造工程の管理方法の工程順の１例を示すフローチャートである。本発明のウエーハ製造工程の管理方法では、ウエーハ加工の終了した所定のウエーハを準備し（ステップ２００）、このウエーハをアンモニア−過酸化水素水（ＳＣ−１溶液）によって処理し（ステップ２０２）、ついで光散乱方式のパーティクルカウンターによって上記ウエーハ表面の０．３μｍ以上の欠陥数を評価する（ステップ２０４）。この評価された欠陥（ＬＰＤ）数が所定の規格値以内か否かを判断し（ステップ２０６）、規格値以内である場合は、合格と判定される（ステップ２０８）。このウエーハは問題のないものであって次工程へ搬送され、またウエーハ加工工程には異常はなく工程の改善は不要と判断される（ステップ２１０）。
【００５０】
一方、上記欠陥数が所定の規格値以内でない、即ち任意の所定の規格値を超える多くの欠陥（ＬＰＤ）数が検出された場合は、不合格と判定し（ステップ２１２）、汚染起因の欠陥（ピットクラスターが多く存在する）と判断される（ステップ２１４）。この場合は、汚染原因の追求を行う必要があり、ウエーハ加工工程の改善（ウエーハ製造工程へのフィードバック）が行われる（ステップ２１６）。
【００５１】
ウエーハの製造工程では、汚染の発生しやすい工程などはある程度経験的に把握されている。一例を示すと汚染の発生しやすい工程としては、例えば研磨工程と洗浄工程の間にウエーハを一時的に保管する工程などで生じやすいことが知られている。従って、上記のように評価して得られた結果をもとに、汚染起因の欠陥を迅速に把握し、考えられる工程へフィードバックし、その工程の改善を行うようにする。
【００５２】
このようなＳＣ−１処理後の、０．３μｍ以上の欠陥として検出されるＬＰＤ数を評価しウエーハ製造工程の管理をすることで、問題となる工程の把握が容易にでき、生産性の向上及び品質の向上につながる。
【００５３】
【実施例】
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
【００５４】
（実施例１）
直径３００ｍｍのシリコンウエーハについて本発明のウエーハの評価方法によって評価を行った。被評価ウエーハは、例えば図９に示すようなウエーハ製造工程によって鏡面研磨されたウエーハである。具体的には、ワイヤーソーを用い切断し、面取り後、＃１５００以上の遊離砥粒でラッピングし、濃度５０％のＮａＯＨを用いてアルカリエッチングし、研磨工程では両面研磨、片面研磨、片面研磨の３段の研磨を行い、高平坦度で鏡面化されたウエーハを得、その後洗浄を行い直径３００ｍｍのシリコン鏡面ウエーハを得た。ウエーハ製造工程では、少なくともウエーハの一主面が鏡面化され、高平坦度なウエーハが得られればその工程は特に限定するものではない。実際には複数の製造ライン及び製造条件によって得られたウエーハを評価している。
【００５５】
この鏡面研磨されたウエーハの一部を抜き取り、初めにアンモニア−過酸化水素水（ＳＣ−１液）による処理を行った。アンモニア−過酸化水素水（ＳＣ−１液）の薬液の濃度は、２８重量％アンモニア水、３０重量％の過酸化水素水、純水を１０：２：１００で調整した溶液である。この薬液を水槽に入れ、液温８０℃で調整し、被検査ウエーハをこの薬液中に４０分間、浸漬することでウエーハをエッチング処理した。
【００５６】
次に、光散乱方式のパーティクルカウンターを用いＳＣ−１処理後のＬＰＤ数を確認した。評価条件としては、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製ＳＰ−１のＤＷＮモードで０．１２μｍ以上の欠陥を評価した時の０．３μｍ以上の欠陥（この装置ではＡｒｅａＣｏｕｎｔと表現される領域で検出される欠陥）として検出されたＬＰＤ数で評価した。アンモニア−過酸化水素水（ＳＣ−１液）による処理後の０．３μｍ以上の欠陥のＬＰＤ数を評価した。
【００５７】
なお、欠陥の確認のため、０．３μｍ以上の欠陥によって得られた欠陥の種類を識別する為に、他の評価装置、例えばコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡及びＡＦＭ等を用いて具体的に各欠陥について細かく観察してみると、この方法で得られた欠陥はピットクラスターであることがわかった。
【００５８】
ピットクラスターの数と、本発明のウエーハの評価方法で評価したＳＣ−１処理後の０．３μｍ以上の欠陥（ＬＰＤ）数の関係を図５に示す。図５を見るとわかるように良い相関がある。
【００５９】
この評価条件ではおよそ、ピットクラスター（個／ｃｍ2）＝０．８１×｛０．３μｍ以上の欠陥（個／ｃｍ2）｝−０．０１２の関係式で表せる相関があった。なお、この相関式は、ＳＣ−１溶液での処理条件や、検査装置、及び検査条件等により異なる為、予め処理条件、評価条件を固定しておき、その条件での相関を確認しておくことが好ましい。
【００６０】
なお、このようなピットクラスターに相当する欠陥は汚染に起因して生じやすい欠陥であることが知られている。
【００６１】
従って、この評価方法を用いることで、ウエーハの品質保証及びウエーハ加工の製造条件を見直すことなど、前述したような製造現場へのフィードバックが容易にできる。
【００６２】
（実施例２）
ウエーハ製造工程の管理方法の実施例について説明する。例えば、あるデバイス工程（後工程）ではピットクラスターが２０個以上（直径３００ｍｍのシリコンウエーハ表面で）存在すると問題であることが知られている。なお、この数値は後工程により好ましい数値が異なる。従って、このピットクラスターの数は工程毎に適宜設定する。
【００６３】
なお、基本的にはピットクラスターは存在しないことが好ましいが、２０個以下（直径３００ｍｍのウエーハ表面で）で管理すれば、現状たいていの仕様のウエーハで問題の無いウエーハとして保証できる。
【００６４】
本実施例においては製造工程の異なる２種類のウエーハ（直径３００ｍｍのシリコンウエーハ）を評価した。
【００６５】
評価条件は上記したように、初めにアンモニア−過酸化水素水（ＳＣ−１液）の薬液で処理した。処理条件は、２８重量％アンモニア水、３０重量％の過酸化水素水、純水を１０：２：１００で調整した溶液を用い、水槽中で液温８０℃、４０分間浸漬することでウエーハをエッチング処理した。次にＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製ＳＰ−１のＤＷＮモードで０．１２μｍ以上の欠陥を評価した時の０．３μｍ以上の欠陥として検出されたＬＰＤ数で評価した。
【００６６】
評価した結果、一方のウエーハは、光散乱方式で得られたＳＣ−１処理後のＡｒｅａ ＣｏｕｎｔのＬＰＤ数（０．３μｍ以上の欠陥のＬＰＤ数）は３０個（０．０４２個／ｃｍ2）であった。このＬＰＤ数はピットクラスターの量に換算すると、上記のような処理条件では、実施例１に示したように、ピットクラスター（個／ｃｍ2）＝０．８１×｛０．３μｍ以上の欠陥（個／ｃｍ2）｝−０．０１２の関係式があることから、ピットクラスターは約１６個（０．０２２個／ｃｍ2）であり、本発明のウエーハ製造工程の管理方法では、ピットクラスターの管理値２０個以下なのでこれを良品と判断し合格とした。
【００６７】
もう一方のウエーハでは、光散乱方式で得られたＳＣ−１処理後のＡｒｅａ ＣｏｕｎｔのＬＰＤ数は６５個（０．０９２個／ｃｍ2）であった。このＬＰＤ数はピットクラスターの量に換算すると約４４個（０．０６２個／ｃｍ2）であり、本発明のウエーハ製造工程の管理方法では、これを不良品と判断し不合格にした。
【００６８】
本発明のウエーハ製造工程の管理方法では、更にこの不良になった原因を調査することができる。これはピットクラスターに相当する欠陥であるため、汚染起因による欠陥と判断し、汚染の発生する可能性がある工程へフィードバックした。
【００６９】
本実施例のウエーハでは、研磨工程と洗浄工程の間にあるピット槽と呼ばれるウエーハの一時保管場所を確認した結果、このピット槽に問題があり、欠陥が生じていることがわかった。このピット槽の金属不純物を改善することで、欠陥の発生が低下し、その後の本発明のウエーハの評価方法でも規格内となるウエーハが製造できるようになった。
【００７０】
なお、本発明は上記実施の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範囲に包含される
【００７１】
例えば、光散乱方式のパーティクルカウンターを用い０．３μｍ以上の欠陥を評価しているが、これは、本実施の形態でピットクラスターとの相関が非常に良好であった為、採用したが、ピットクラスターと相関があれば、０．３μｍ以上に必ずしも限定する必要は無く、ＳＣ−１溶液による処理条件及び測定条件等により、０．２５μｍ以上の欠陥や０．５μｍ以上の欠陥などにしても良い。通常検出される欠陥より大きい欠陥を評価する。
【００７２】
また、管理方法についても、上記実施例ではピットクラスターの数で管理値を設定しているが、はじめから光散乱方式のパーティクルカウンターを用い０．３μｍ以上の欠陥として得られる欠陥数を管理値に設定しても良い。
【００７３】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明のウエーハの評価方法により、簡便にピットクラスターに相当するウエーハ欠陥を評価することができ、ウエーハ加工工程で生じる汚染を正確に評価・管理することができる。また、本発明方法を用いたウエーハの製造工程の管理方法によれば、ウエーハの製造工程で発生しうる異常を管理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本ウエーハの評価方法の工程順の１例を示すフローチャートである。
【図２】本ウエーハの評価方法の工程順の他の例を示すフローチャートである。
【図３】本発明のウエーハの評価方法の工程順の１例を示すフローチャートで、（ａ）は相関式の作成手順、（ｂ）はピットクラスターの数の算出評価手順をそれぞれ示す。
【図４】本発明方法を用いたウエーハ製造工程の管理方法の工程順の１例を示すフローチャートである。
【図５】実施例１における０．３μｍ以上の欠陥数とピットクラスターの数との相関を示すグラフである。
【図６】光散乱方式のパーティクルカウンターの基本構造を示す一部断面側面的概略説明図である。
【図７】図６と同様の図面で、（ａ）は第１検出モード、（ｂ）は第２検出モードによる測定機構を示す摘示図である。
【図８】コンフォーカル光学系によるレーザー顕微鏡の基本構造を示す概略説明図である。
【図９】従来のウエーハ加工工程の一例を示すフローチャートである。
Claims (1)
- 所定のウエーハの表面に存在するピットクラスターの数と、該所定のウエーハをアンモニア−過酸化水素水からなるエッチング液に３０分〜１００分浸漬し、その後光散乱方式のパーティクルカウンターを用い０．３μｍ以上の欠陥として評価された欠陥数との相関式を予め求めておき、被評価ウエーハを前記エッチング液と同一組成のエッチング液に同一条件で３０分〜１００分浸漬し、その後光散乱方式のパーティクルカウンターを用い０．３μｍ以上の欠陥として評価された欠陥数を求め、上記相関式を用いることで該欠陥数から該被評価ウエーハのピットクラスターの数を評価することを特徴とするウエーハの評価方法。
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