JP4755855B2 - 半導体ウェーハの検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、デバイスパターンが形成された半導体ウェーハの処理方法および検査方法に関し、特に、例えば、半導体ウェーハに発生した結晶欠陥を光学式、または電子ビーム式欠陥検査装置により検査する方法に関する。

半導体装置の製造時において、デバイス製造プロセスで発生する熱応力や膜応力が、半導体装置の特性を劣化させ、リーク不良・耐圧不良等の原因となる転位を発生させる。

この転位を検出する方法として、従来、半導体素子が形成されたウェーハの全面を全剥処理後、選択エッチング処理を行ない、結晶欠陥を現出させてから光学式、または電子ビーム式欠陥検査装置の画像認識により検査する方法がある。

上記検査方法の場合、全剥離処理や選択エッチング工程に起因する結晶欠陥（転位）ではないピットや残渣が発生する。上記欠陥検査装置より結晶欠陥を測定する際、このピットや残渣は、結晶欠陥との区別ができないことから結晶欠陥と認識され、ノイズとなる。

ここで、このノイズ成分を低減する従来技術として、素子構造の剥離後、半導体ウェーハを光学式欠陥検査装置で画像認識により定量測定し、さらに、選択エッチング後、当該半導体ウェーハについて再度定量測定し、ノイズ成分を相殺するようにこの２つの測定結果の差分を算出して、この差分を選択エッチングにより表出した結晶欠陥数とするものがある（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、上記従来技術では、例えば、半導体ウェーハの選択エッチング後、再度の定量測定前に、選択エッチングのライト（Ｗｒｉｇｈｔ）液に含まれていたＣｒを除去するためにＳＰＭ処理が実施され、その後希ＨＦによる洗浄、ＳＰＭ処理、水洗、およびスピンドライヤによる乾燥が順次実施される。これらの選択エッチング後の処理により、始めの定量測定前に半導体ウェーハ表面上に存在したパーティクルや残渣が除去された場合、これらの差分により相殺されるべきパーティクル、残渣（ノイズ成分）が再度の定量測定で測定されないこととなる。

すなわち、これらの定量測定された測定値の差分を算出した演算結果は、依然としてパーティクル、残渣を結晶欠陥と認識して測定したノイズ成分を誤差として含むことととなり、選択エッチングにより表出した結晶欠陥数との乖離を生じるという問題があった。
特開２００４−１７９６３８号公報（第９−１１頁、第５図）

本発明は、上記課題を解決するものであり、例えば、半導体素子構造の全剥離処理工程に起因するピットや残渣等のノイズの測定値に対する影響を低減し、半導体ウェーハの結晶欠陥をより正確に測定・評価することが可能な半導体装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る半導体ウェーハの検査方法は、半導体ウェーハの素子構造膜を薬液により剥離して前記半導体ウェーハの結晶表面を露出し、前記半導体ウェーハの結晶表面を保護するためのマスク材により前記半導体ウェーハの結晶表面の一部である保護領域を被覆し、前記結晶表面をマスク材により被覆した後、前記半導体ウェーハのうち前記マスク材により被覆されていない半導体ウェーハの結晶表面である非保護領域の結晶欠陥を表出させるように、前記半導体ウェーハを選択エッチングし、前記選択エッチングの後、前記マスク材を除去し、前記保護領域および前記非保護領域を、光学式欠陥検査装置またはビーム式欠陥検査装置によりそれぞれ定量測定し、この測定結果に基づいて、前記半導体ウェーハの結晶欠陥数を算出することを特徴とする。

本発明の一態様に係る半導体ウェーハの検査方法によれば、半導体素子構造の全剥離処理工程に起因するピットや残渣等のノイズの測定値に対する影響を低減し、選択エッチングにより表出した結晶欠陥数をより正確に得ることができる。

以下、図面を参照しながら本発明に係る実施例について、より詳細に説明する。以下の実施例では、基板を構成する半導体結晶の結晶欠陥の代表として、一種の原子配列の線欠陥である「転位」を取り挙げて説明する。しかしながら、他の結晶欠陥（積層欠陥（ＯＳＦ：Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ−ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｆａｕｌｔなど）、空洞欠陥（void defectなど）も同様に評価可能であり、本明細書における評価は、これら他の結晶欠陥の評価をも含む。「転位」は、選択エッチングにより約０．１μｍから約１０μｍの長径を持つエッチピットとして顕在化できるものである。

本実施例では、まず、同一半導体ウェーハ内の選択エッチングを行った非保護領域と、選択エッチング以外は非保護領域と同様の処理を行った保護領域とを、ウェーハ毎に、画像認識で結晶欠陥を定量評価可能な欠陥検査装置により、それぞれ定量測定する。そして、非保護領域の測定値には、選択エッチングにより表出された結晶欠陥の数および半導体素子構造の全剥離処理等に起因するピットや残渣を結晶欠陥として認識した数が含まれるとともに、保護領域の測定値には、半導体素子構造の全剥離等に起因するピットや残渣を結晶欠陥として認識した数が含まれるとの推察に基づき、これらの非保護領域の測定値と保護領域の測定値との差分により、半導体素子構造の全剥離等に起因するピットや残渣によるノイズ成分を相殺する。これにより、製造プロセス条件等に起因する半導体ウェーハの結晶欠陥数をより正確に得るものである。

以下、本発明の実施例１に係る半導体ウェーハの検査方法を図に従って説明する。図１は、本発明の実施例１に係る半導体ウェーハの検査方法を示すフロー図である。

先ず、評価対象となる半導体ウェーハの素子構造膜を薬液により剥離して半導体ウェーハの結晶表面を露出させる（ステップＳ１）。半導体ウェーハを濃ＨＦ溶液（（４９％ＨＦ：Ｈ₂Ｏ＝１：２（界面活性剤ＮＣＷ１％））に１５分浸漬した後、水洗する。次に、ＳＰＭ（Ｓｕｌｆｕｒｉｃ−ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｐｅｒｏｘｉｄｅ Ｍｉｘｔｕｒｅ）溶液（Ｈ_２ＳＯ_４：Ｈ_２Ｏ_２＝5：2）で１０分間処理し水洗する。

さらに、ステップＳ１の後、半導体ウェーハを希釈ＨＦ溶液（４０％ＨＦ）で３０分間処理して残膜（例えば、ゲート電極の残渣）を剥離させ、水洗し、スピンドライヤで乾燥させる（ステップＳ２）。

以上のステップＳ１、Ｓ２により、半導体素子の構造膜の剥離が完了する。

次に、半導体ウェーハの結晶表面を保護するためのマスク材により半導体ウェーハの結晶表面の一部である保護領域を被覆する（ステップＳ３）。ここで、マスク材には、例えば、４フッ化エチレンテープ、ポリイミドテープ、レジスト、ワックス等が用いられる。

なお、エッチングに対する耐性が要求される場合は、４フッ化エチレンテープを用いるとよい。また、例えば、本実施例のように選択エッチングの処理時間が５秒と短く設定されている場合は、微細なパターンが形成可能なレジストをマスク材として用いることもできる。

ここで、図２ないし図４は、本発明の実施例１に係る半導体ウェーハの検査方法によりマスク材を被覆した半導体ウェーハの一例を示す平面図である。図２ないし図４に示すように、ウェーハ面内のばらつき等を考慮し、半導体ウェーハ１の結晶表面のうち、チップとなる領域２毎に複数の保護領域３を設定し、これらの保護領域３を複数のマスク材で保護するようにしてもよい。このように半導体ウェーハ１の表面は、保護領域３、非保護領域４に区分される。

次に、ステップ３で結晶表面をマスク材により被覆した後、半導体ウェーハのうちマスク材により被覆されていない半導体ウェーハの結晶表面である非保護領域の結晶欠陥を表出させるように、半導体ウェーハを選択エッチングする（ステップＳ４）。

この選択エッチングは、ライト（Ｗｒｉｇｈｔ）液（例えば、ＨＦ（６０ｍｌ）：ＨＮＯ₃ （３０ｍｌ）：Ｃｕ（ＮＯ₃）（２ｇ）：５ｍｏｌＣｒＯ₃ （３０ｍｌ）：ＣＨ₃ ＣＯＯＨ（６０ｍｌ）：Ｈ₂ Ｏ（６０ｍｌ）の割合）に、各半導体ウェーハを１〜５秒間浸漬処理するものである。この処理の後、各半導体ウェーハを水に３０秒漬けて選択エッチングを停止させる。

次に、ステップＳ４の後、各半導体ウェーハを水洗し、各半導体ウェーハからそれぞれマスク材である４フッ化エチレンテープ、ポリイミドテープ、レジストを除去する（ステップＳ５）。これらのマスク材については、シンナー等の有機溶剤で除去することができる。また、４フッ化エチレンテープ、ポリイミドテープについては、例えば、ピンセット等で剥がしてもよい。また、レジストについては、アッシング処理、ＳＰＭ処理によっても除去が可能である。

ステップＳ５でマスク材を除去した後、半導体ウェーハを洗浄処理する（ステップＳ６）。この洗浄処理は、例えば、ＳＰＭ（Ｈ₂ ＳＯ₄ ：Ｈ₂ Ｏ₂ ＝２：５）溶液で１０分間処理して、半導体ウェーハに残留した微量のＣｒを除去した後、さらにオゾン水を含むＡＰＭ（ＮＨ₄ ＯＨ／Ｈ₂ Ｏ₂ ／Ｈ₂ Ｏ）またはＨＰＭ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｃｈｌｏｒｉｄｅ−ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｐｅｒｏｘｉｄｅ Ｍｉｘｔｕｒｅ）（ＨＣｌ／（Ｈ₂ Ｏ₂ ）／Ｈ₂ Ｏ）溶液で１０分間処理し、さらに水洗処理するものである。この洗浄処理の後、各半導体ウェーハをスピンドライヤで乾燥する。

以上の処理により、半導体ウェーハの結晶欠陥を検査するための前処理が完了する。

次に、半導体ウェーハのそれぞれの保護領域および非保護領域を、ウェーハ毎に画像認識により評価可能な光学式欠陥検査装置またはビーム式欠陥検査装置によりそれぞれ定量測定する（ステップＳ７）。ここで、上記欠陥検査装置による画像認識による評価は、例えば、評価対象となる領域（パターン）と基準となる領域（パターン）を比較し相違点等を認識することにより結晶欠陥を検出するものである。

次に、この測定結果に基づいて、半導体ウェーハの結晶欠陥数を算出する（ステップＳ８）。すなわち、保護領域の測定値と測定された非保護領域の測定値との差分により、両者の測定値からノイズ（結晶欠陥でないエッチピットや構造膜の残渣）を取り除いて半導体ウェーハの結晶欠陥数を算出するものである。なお、保護領域に隣接した非保護領域について測定し、これらの保護領域と非保護領域との差分を算出することにより、算出した結晶欠陥数の半導体ウェーハの面内ばらつきの影響を低減することができる。

以上のステップにより、本実施例に係る半導体ウェーハの検査方法の実施が完了する。

ここで、実際に半導体素子構造膜が形成された半導体ウェーハについて、図１に示したフローに従って結晶欠陥を測定し、さらにこれらのウェーハについてチップを切り出して、それぞれＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（走査形電子顕微鏡））で検出し結晶欠陥を直接測定し、これらの測定値の比較を行った結果について述べる。

先ず、評価サンプルとして、以下に示す条件の8インチの半導体素子構造膜が形成された半導体ウェーハＡ、Ｂ、Ｃの３枚を用意し、本実施例に係る半導体ウェーハの検査方法により各ウェーハＡ、Ｂ、Ｃについてそれぞれ処理し、結晶欠陥の定量測定を行った。

ウェーハＡについては、図２に示すようにチップ１個を保護領域とし、この保護領域をマスク材として選択した４フッ化エチレンテープを貼付けて保護領域であるチップを被覆した。また、ウェーハＢについては、図３に示すようにチップ３個を保護領域とし、この保護領域をマスク材として選択したポリイミドテープを貼付けて保護領域であるチップを被覆した。また、ウェーハＣについては、図４に示すようにウェーハの半分のチップ２２個を保護領域とし、この保護領域をマスク材として選択した半導体用レジストをコーティングして保護した。

半導体素子領域の結晶欠陥の定量測定は、各半導体ウェーハＡ、Ｂについては、光学式欠陥検査装置によりを実施した。また、半導体ウェーハＣについては、電子ビーム式欠陥検査装置により半導体素子領域の結晶欠陥の定量測定を実施した。なお、この画像認識による結晶欠陥の定量測定は、光学式欠陥検査装置または電子ビーム式欠陥検査装置いずれにより実施してもよい。

以上の条件で定量測定した結果、半導体ウェーハＡについては、非保護領域の定量測定値（ａ）は、２８５００個／ｃｍ^２であり、保護領域の定量測定値（ｂ）は、２６２００個／ｃｍ^２であった。したがって、非保護領域の定量測定値ａと保護領域の定量測定値（ｂ）との差分で求められるウェーハＡの結晶欠陥数（ａ−ｂ）は、２３００個／ｃｍ^２として得られた。

同様に、半導体ウェーハＢについては、非保護領域の定量測定値（ａ）は、６４７００個／ｃｍ^２であり、保護領域の定量測定値（ｂ）は、５９５００個／ｃｍ^２であった。したがって、ウェーハＢの結晶欠陥数（ａ−ｂ）は、５２００個／ｃｍ^２として得られた。

同様に、半導体ウェーハＢについては、非保護領域の定量測定値（ａ）は、８８３００個／ｃｍ^２であり、保護領域の定量測定値（ｂ）は、８７２００個／ｃｍ^２であった。したがって、ウェーハＣの結晶欠陥数（ａ−ｂ）は、１１００個／ｃｍ^２として得られた。

ここで、保護領域の定量測定値（ｂ）は、既述のように選択エッチングが行われていないので、半導体構造膜の全剥離等に起因するピットや半導体構造膜の残渣が結晶欠陥として認識され、光学式または電子ビーム式欠陥検査装置により測定されたものと考えられる。

次に、本実施例に係る半導体ウェーハの検査方法により得られた半導体ウェーハＡ、Ｂ、Ｃの結晶欠陥密度の信頼性をＳＥＭの測定結果と比較することにより検証した。比較対象サンプルとして、マスク材で保護した保護領域のチップを各半導体ウェーハＡ、Ｂ、Ｃから切り取り出し、既述の条件と同様の選択エッチングを施して、ＳＥＭにより目的とする半導体素子の結晶欠陥である転位のみを測定した。これらのサンプルについて測定結果、半導体ウェーハＡの結晶欠陥数は、２２００個／ｃｍ^２であった。また、半導体ウェーハＢの結晶欠陥数は、４７５０個／ｃｍ^２であった。半導体ウェーハＣの結晶欠陥数は、１５５０個／ｃｍ^２であった。

このように、上述の本発明の方法により得た結晶欠陥の密度と、ウェーハから切取ったチップの転位のＳＥＭ写真観察により計測して得た密度とは、ほぼ一致しており、本実施例に係る半導体ウェーハの検査方法よっても、ノイズの影響が十分低減された値が得られていることが分かる。

以上のように、本実施例に係る半導体ウェーハの検査方法によれば、半導体素子構造の全剥離処理工程に起因するピットや残渣等のノイズの測定値に対する影響を低減するので、半導体ウェーハの結晶欠陥をより正確に測定・評価できる。これにより半導体素子の電気特性と結晶欠陥との関連等を明確化でき、さらには半導体素子製造プロセスの改善や歩留りの向上に寄与することができる。

また、欠陥検査装置の画像認識により、半導体素子構造が形成された半導体ウェーハ全面で結晶欠陥を定量評価ができるので、検査時間の短縮化を図ることができる。

実施例１では、半導体素子構造の全剥離処理工程に起因するピットや残渣等のノイズとなる要因を排除して、製造プロセス条件等に起因する結晶欠陥を測定する検査方法について述べた。本実施例では、特に、半導体素子構造の全剥離処理工程に起因するピットや残渣等のノイズを測定するための検査方法について述べる。

以下、本発明の実施例２に係る半導体ウェーハの検査方法を図面に従って説明する。図５は、本発明の実施例２に係る半導体ウェーハの検査方法を示すフロー図である。

図５に示すように、本実施例に係る半導体ウェーハの検査方法は、実施例１と同様に濃ＨＦ、ＳＰＭ処理（ステップＳ１）を実施した後、半導体ウェーハの表面の一部である第１の保護領域をマスク材で被覆する工程（ステップＳ９）を備えている。なお、ここでは、例えば、後の希ＨＦ処理等を考慮し、比較的エッチングに対する耐性が高い４フッ化エチレンテープがマスク材として選択される。

このステップＳ９の後、実施例１と同様に希ＨＦ処理および水洗乾燥処理（ステップＳ２）を実施して半導体ウェーハの素子構造膜の剥離を完了させて半導体ウェーハの結晶表面を露出させる。

次に、半導体ウェーハの表面のうち第１の保護領域以外の第２の保護領域をマスク材で被覆する（ステップＳ１０）。ここで、本発明の実施例２に係る半導体ウェーハの検査方法によりマスク材を被覆した半導体ウェーハの一例を図６に示す。図６に示すように、半導体ウェーハ１の表面は、マスク材で被覆する第１の保護領域５、第２の保護領域６、および非保護領域４に区分されている。

次に、半導体ウェーハを選択エッチングし（ステップＳ４）、マスク材を除去し（ステップＳ５）、洗浄処理（ステップＳ６）した後、第１の保護領域、第２の保護領域およびマスク材で保護されていない非保護領域を、光学式欠陥検査装置またはビーム式欠陥検査装置によりそれぞれ定量測定する（ステップＳ１１）。

次に、以上の測定結果に基づいて、半導体ウェーハの結晶欠陥数を算出する（ステップＳ１２）。実施例１と同様に、第２の保護領域の定量測定値と非保護領域の定量測定値との差分を演算することにより、所望の製造プロセス等に起因する半導体ウェーハの結晶欠陥数を得ることができる。

ここで、既述のように第１の保護領域は希ＨＦ処理および水洗乾燥処理（ステップＳ２）が施されていない。したがって、第１の保護領域を測定した定量測定値は、濃ＨＦ、ＳＰＭ処理（ステップＳ１）に起因するピットに加え、素子構造膜の残渣（例えば、ゲート電極の残渣）がノイズとして含まれていると推察される。

また、第２の保護領域は希ＨＦ処理および水洗乾燥処理（ステップＳ２）が施されている。したがって、第２の保護領域を測定した定量測定値は、濃ＨＦ、ＳＰＭ処理（ステップＳ１）に起因するピットのみがノイズとして含まれていると推察される。

したがって、これらの測定値の差分を算出することにより、ノイズとなる素子構造膜の残渣（例えば、ゲート電極の残渣）の測定値を抽出することができると考えられる。そして、この算出された値に基づいて、対象となる希ＨＦ処理および水洗乾燥処理（ステップＳ２）の工程の条件を管理することができると考えられる。

このように、半導体ウェーハの素子構造膜が複数の工程（本実施例では、ステップＳ１、２）に分けて剥離される場合に、これらの工程の間にさらに半導体ウェーハの表面の一部である第１の保護領域をマスク材で被覆する。そして、このマスク材による被覆の後選択エッチングまでの間の処理に起因する定量測定値のノイズ成分を抽出する。この抽出された値に基づいて、希ＨＦ処理および水洗乾燥処理、すなわち、半導体素子構造の全剥処理条件の改善（管理）をすることができると考えられる。

以上のように、本実施例に係る半導体ウェーハの検査方法によれば、実施例１と同様に、所望の製造プロセスに起因する半導体ウェーハの結晶欠陥数を得るとともに、半導体ウェーハの素子構造膜を剥離する工程間にさらにマスク材により半導体ウェーハの表面を被覆しこの領域を定量測定するので、選択エッチングまでの間の処理に起因する定量測定値のノイズ成分を抽出して得ることができる。これにより、この抽出された情報に基づいて、半導体素子構造の全剥処理条件の改善（管理）をすることができる。

実施例１では、半導体素子構造の全剥離処理工程に起因するピットや残渣等のノイズとなる要因を排除して、製造プロセス条件等に起因する結晶欠陥を測定する検査方法について述べた。本実施例では、特に、1枚のウェーハを用いて、さらにＳＥＭおよびＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）等の写真観察による結晶欠陥測定を可能にするための検査方法について述べる。

以下、本発明の実施例３に係る半導体ウェーハの検査方法を図面に従って説明する。図７は、本発明の実施例３に係る半導体ウェーハの検査方法によりマスク材を被覆した半導体ウェーハを示す平面図である。

図７に示すように、本実施例に係る半導体ウェーハの検査方法は、半導体素子構造を剥離するための濃ＨＦ、ＳＰＭ処理（ステップＳ１）の前に、ＳＥＭおよびＴＥＭ等の写真観察による結晶欠陥測定をするための半導体ウェーハの表面の一部である第３の保護領域をマスク材で被覆する工程（ステップＳ１３）を備えている。

第３の保護領域のマスク材による保護は、例えば、後の濃ＨＦ、ＳＰＭ処理等を考慮し、比較的エッチングに対する耐性が高い４フッ化エチレンテープがマスク材として選択される。

このステップＳ１３の後、実施例１と同様に濃ＨＦ、ＳＰＭ処理（ステップＳ１）、希ＨＦ処理および水洗乾燥処理（ステップＳ２）を実施して半導体ウェーハの素子構造膜の剥離を完了させて半導体ウェーハの結晶表面を露出させる。

次に、半導体ウェーハの表面のうち第３の保護領域以外の第４の保護領域をマスク材で被覆する（ステップＳ１４）。ここで、図８は、本発明の実施例３に係る半導体ウェーハの検査方法によりマスク材を被覆した半導体ウェーハの一例を示す平面図である。

図８に示すようにチップ９個を第３の保護領域７とし、この第３の保護領域７をマスク材として選択した４フッ化エチレンテープを貼付けてチップを被覆した。また、第３の保護領域７に隣接するチップ１３個を第４の保護領域８とし、この第４の保護領域８をマスク材として選択したポリイミドテープを貼付けてチップを被覆した。したがって、残りのウェーハの半分のチップ２２個が非保護領域４となる。

次に、実施例１と同様に、半導体ウェーハを選択エッチング（ステップＳ４）し、マスク材を除去（ステップＳ５）し、洗浄処理（ステップＳ６）した後、第４の保護領域およびマスク材で保護されていない非保護領域を、光学式欠陥検査装置またはビーム式欠陥検査装置によりそれぞれ定量測定する。さらに、この半導体ウェーハの第３の保護領域のチップを劈開して、この素子構造が残存し得るチップについてＴＥＭにより写真観察し直接結晶欠陥の計測を実施するとともに、非保護領域のチップを劈開して、ＳＥＭによる写真観察により選択エッチングで表出したエッチピット（結晶欠陥）の計測を実施する（ステップＳ１５）。

次に、以上の測定結果に基づいて、半導体ウェーハの結晶欠陥数を算出する（ステップＳ１６）。実施例１と同様に、第４の保護領域の定量測定値と非保護領域の定量測定値との差分を演算することにより、所望の製造プロセス等に起因する半導体ウェーハの結晶欠陥数を得ることができる。さらに、ＴＥＭおよびＳＥＭによる計測結果から半導体ウェーハの結晶欠陥数を得ることができ、上記定量測定により得た結晶欠陥数の信頼性を検証することができる。このように、別途サンプルウェーハを用意することなく、定量測定のためのウェーハを用いてＴＥＭ、ＳＥＭ測定をすることができる。さらに、同一のウェーハについて測定するため、例えば、ロット間、ウェーハ間のばらつきの結晶欠陥測定に対する影響を低減できる。

ここで、実際に半導体素子構造膜が形成された半導体ウェーハについて、図７に示したフローに従って光学式欠陥検査装置、ＳＥＭ、ＴＥＭによりそれぞれ結晶欠陥を測定し、これらの測定値の比較を行った結果について述べる。

先ず、評価サンプルとして、以下に示す条件の８インチの半導体素子構造膜が形成された半導体ウェーハ１枚を用意し、本実施例に係る半導体ウェーハの検査方法によりこのウェーハについて処理し、結晶欠陥の測定を行った。

ウェーハについては、図９に示すようにチップ９個を第３の保護領域７とし、この第３の保護領域７をマスク材として選択した４フッ化エチレンテープを貼付けてチップを被覆した。また、第３の保護領域７に隣接するチップ１３個を第４の保護領域８とし、この第４の保護領域８をマスク材として選択したポリイミドテープを貼付けてチップを被覆した。

なお、測定位置としては、ウェーハ左端の第３の保護領域７のチップａ、このチップａに隣接する非保護領域４のチップｄ、ウェーハ中央の第４の保護領域８のチップｂ、このチップａに隣接する非保護領域４のチップe、ウェーハ右端の第４の保護領域８のチップｃ、このチップｃに隣接する非保護領域４のチップｆ、を選択した。

また、素子構造が残っているチップａについては、表面に平行なＳｉ薄片試料を作製し平面TEM観察し写真を撮影し、この写真から結晶欠陥数を測定した。また、素子構造を剥離したチップｂ〜ｆについては、光学式欠陥検査装置の画像認識による定量測定を選択し測定するとともに、さらに選択エッチング処理も実施されているチップｄについてはＳＥＭによる写真観察も実施した。

以上の条件で測定した結果を図１０に示す。先ず、光学式欠陥検査装置の定量測定を演算することにより得られた結晶欠陥数（結晶欠陥密度）は、図１０に示すように、それぞれのチップについて、５４００個／ｃｍ^２〜６２００個／ｃｍ^２であった。

ここで、この結晶欠陥数は、チップe、ｆについては、ノイズ成分を隣接するチップｂ、ｃの定量測定値を用いた。すなわち、例えば、非保護領域（チップe）の定量測定値は、２６９００個／ｃｍ^２であり、保護領域（チップｂ）の定量測定値は、２１５００個／ｃｍ^２である。したがって、非保護領域の定量測定値と保護領域の定量測定値との差分で求められる結晶欠陥数は、５４００個／ｃｍ^２となる。このように、隣接する領域（チップ）の定量測定値を比較することにより、結晶欠陥数のウェーハ面内ばらつきの影響を低減することができるようになっている。

なお、チップａについては、全剥離処置していないため欠陥検査装置による定量測定を実施していない。したがって、チップｄの定量測定値と比較しノイズ成分を相殺するための定量測定値には、チップｂとｃの定量測定値の平均値（２１０００個／ｃｍ^２）を用いた。

また、ＳＥＭの写真観察による測定においては、図１０に示すように結晶欠陥数は、５９００個／ｃｍ^２（チップｄ）であった。また、ＴＥＭによる写真観察による測定においては、図１０に示すように結晶欠陥数は、６１００個／ｃｍ^２（チップａ）であった。

以上のように、上述の本発明の方法により得た結晶欠陥数（結晶欠陥密度）と、ウェーハから切取ったチップによる転位のＳＥＭおよびＴＥＭの写真観察により計測して得た結晶欠陥数とは、ほぼ一致している。このように、例えば、画像認識による欠陥検査装置による測定値の信頼性を検証するために、同一ウェーハのサンプルを用いて、TEMおよびSEMの写真観察により結晶欠陥の測定をすることができるようになっている。

以上のように、本実施例に係る半導体ウェーハの検査方法によれば、実施例１と同様に、所望の製造プロセスに起因する半導体ウェーハの結晶欠陥数を得るとともに、1枚のウェーハを用いて各種の方法（TEMおよびSEMの写真観察）による結晶欠陥測定ができることから、最適な測定法が選択できるばかりでなく測定値の信頼性を向上することができる。そして、検査するために用いるサンプルウェーハの枚数を大幅に減らすことができる。

本発明の一態様である実施例１に係る半導体ウェーハの検査方法を示すフロー図である。 本発明の一態様である実施例１に係る半導体ウェーハの検査方法によりマスク材を被覆した半導体ウェーハを示す平面図である。 本発明の一態様である実施例１に係る半導体ウェーハの検査方法によりマスク材を被覆した半導体ウェーハを示す平面図である。 本発明の一態様である実施例１に係る半導体ウェーハの検査方法によりマスク材を被覆した半導体ウェーハを示す平面図である。 本発明の一態様である実施例２に係る半導体ウェーハの検査方法を示すフロー図である。 本発明の一態様である実施例２に係る半導体ウェーハの検査方法によりマスク材を被覆した半導体ウェーハを示す平面図である。 本発明の一態様である実施例３に係る半導体ウェーハの検査方法を示すフロー図である。 本発明の一態様である実施例３に係る半導体ウェーハの検査方法によりマスク材を被覆した半導体ウェーハを示す平面図である。 本発明の一態様である実施例３に係る半導体ウェーハの検査方法によりマスク材を被覆した半導体ウェーハを示す平面図である。 本発明の一態様である実施例３に係る半導体ウェーハの検査方法により測定した結果を示す図である。

符号の説明

１ 半導体ウェーハ
２ チップ領域
３ 保護領域
４ 非保護領域
５ 第１の保護領域
６ 第２の保護領域
７ 第３の保護領域
８ 第４の保護領域

Claims (5)

1. 半導体ウェーハの素子構造膜を薬液により剥離して前記半導体ウェーハの結晶表面を露出させ、
   前記半導体ウェーハの結晶表面を保護するためのマスク材により前記半導体ウェーハの結晶表面の一部である保護領域を被覆し、
   前記結晶表面を前記マスク材により被覆した後、前記半導体ウェーハのうち前記マスク材により被覆されていない半導体ウェーハの結晶表面である非保護領域の結晶欠陥を表出させるように、前記半導体ウェーハを選択エッチングし、
   前記選択エッチングの後、前記マスク材を除去し、
   前記保護領域および前記非保護領域を、光学式欠陥検査装置またはビーム式欠陥検査装置によりそれぞれ定量測定し、
   この測定結果に基づいて、前記半導体ウェーハの結晶欠陥数を算出することを特徴とする半導体ウェーハの検査方法。
2. 前記保護領域の測定値と前記非保護領域の測定値との差分により、半導体ウェーハの結晶欠陥数を算出することを特徴とする請求項１に半導体ウェーハの検査方法。
3. 前記半導体ウェーハの素子構造膜を複数の工程に分けて剥離する場合に、前記複数の工程の間に、前記半導体ウェーハの表面の一部である第１の保護領域をマスク材で被覆し、
   前記半導体ウェーハの素子構造膜を剥離して前記半導体ウェーハの結晶表面を露出した後、前記半導体ウェーハの表面のうち前記第１の保護領域以外の第２の保護領域をマスク材で被覆し、
   前記半導体ウェーハを選択エッチングし、それぞれのマスク材を除去した後、前記第１の保護領域、第２の保護領域および前記非保護領域を、光学式欠陥検査装置またはビーム式欠陥検査装置によりそれぞれ定量測定し、
   この測定結果に基づいて、前記半導体ウェーハの結晶欠陥数を算出す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検査方法。
4. 前記半導体ウェーハの素子構造膜を剥離する前に、前記半導体ウェーハの表面の一部である第３の保護領域をマスク材で被覆し、
   前記半導体ウェーハの素子構造膜を剥離して前記半導体ウェーハの結晶表面を露出した後、前記半導体ウェーハの表面のうち前記第３の保護領域以外の第４の保護領域をマスク材で被覆し、
   前記半導体ウェーハを選択エッチングし、それぞれのマスク材を除去した後、前記第４の保護領域および前記非保護領域を光学式欠陥検査装置またはビーム式欠陥検査装置によりそれぞれ定量測定するとともに、前記第３の保護領域を透過型電子顕微鏡により写真観察により測定し、
   この測定結果に基づいて、前記半導体ウェーハの結晶欠陥数を算出す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検査方法。
5. 前記マスク材は、４フッ化エチレンテープ、ポリイミドテープ、レジスト、ワックスのうち何れかであることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の半導体ウェーハの検査方法。

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