JP6004033B1 - エピタキシャルウェーハの評価方法および評価装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エピタキシャルウェーハの欠陥・異物を高感度に検出可能な評価方法を提供する。【解決手段】２種類の異なる入射角を有する入射系と、２種類の異なる受光角を有する受光系と、を備えた表面検査装置を用いて、下記測定結果１および測定結果２に基づき、評価対象エピタキシャルウェーハの欠陥および表面付着異物からなる群から選択される異常種を輝点として検出することにより、エピタキシャルウェーハの評価を行うことを含む、エピタキシャルウェーハの評価方法。＜測定結果１＞紫外光を低角度側から評価対象エピタキシャルウェーハ表面に入射させ、表面からの放射光を低角度側で受光して得られた、低角度入射・低角度受光による測定結果。＜測定結果２＞可視光を高角度側から評価対象エピタキシャルウェーハ表面に入射させ、表面からの放射光を高角度側で受光して得られた、高角度入射・高角度受光による測定結果。【選択図】なし
Description
本発明は、エピタキシャルウェーハの評価方法および評価装置に関するものであり、詳しくは、各種形状およびサイズの欠陥・異物を高感度に検出することが可能なエピタキシャルウェーハの評価方法および評価装置に関するものである。
更に本発明は、上記評価方法による評価が行われたエピタキシャルウェーハに関する。
更に本発明は、上記評価方法による評価が行われたエピタキシャルウェーハに関する。
半導体ウェーハの欠陥・異物の評価方法としては、レーザー表面検査装置で検出される輝点（LPD；Light Point Defect）に基づく方法が広く用いられている（例えば特許文献１〜４参照）。これらの方法は、評価対象ウェーハ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）を検出することで、ウェーハの欠陥や表面に付着した異物の有無やサイズを評価するものである。
特許文献１〜４には、複数の入射系や複数の受光系を組み合わせることで、異なる種類の欠陥や異物を検出することが提案されている。
一方、エピタキシャルウェーハには、様々な形状およびサイズの欠陥・異物が存在し得る。これらの欠陥・異物をより高感度に検出することができれば、検出結果に基づき欠陥・異物の発生原因を除去するなどの製造工程の管理を行うことで、欠陥・異物がより少ないエピタキシャルウェーハを提供することが可能となる。
そこで本発明の目的は、エピタキシャルウェーハの欠陥・異物を高感度に検出可能な評価方法を提供することにある。
レーザー表面検査装置は、入射系と受光系から構成される。入射系については、ウェーハ表面に対して高角度側（例えば垂直方向）から光を入射させる入射系と低角度側（斜め方向）から入射させる入射系があり、放射光を受光する受光系についても同様に、高角度側から受光する受光系と低角度側から受光する受光系がある。
以上の点を総括すると、入射系・受光系の組み合わせとしては、
高角度入射・高角度受光
高角度入射・低角度受光
低角度入射・低角度受光
低角度入射・高角度受光
という４通りを採用し得ることになる。
一方、近年、レーザー表面検査装置としては、入射光として、可視光を用いるもの、紫外光を用いるもの、これらの中間波長域にある入射光を用いるものが提案されている。一例として、入射光として可視光を用いる装置としては、KLA TENCOR社製SurfscanシリーズSP-1、紫外光を用いる装置としては、同社製SurfscanシリーズSP-3、これらの中間波長域にある入射光を用いるものとしては、同社製SurfscanシリーズSP-2が挙げられる。
本発明者は、以上の点に基づき上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、以下の新たな知見を得るに至った。
（１）比較的サイズが小さな欠陥・異物は、紫外光を入射光として用いて低角度入射・低角度受光することにより、高感度に検出することができる。
（２）一方、比較的なだらかな凸状または凹状であってサイズが大きい欠陥・異物は、入射光として紫外光を用いる評価では十分に検出することができないが、可視光を入射光として用いて高角度入射・高角度受光することにより、高感度に検出することができる。
これは、波長の短い紫外光を用いることで、より微小なものを高感度に検出することができるが、波長が短くなると光の直線性が強くなるため、なだらかな欠陥・異物に対して照射された光のほとんどは正反射となり、このような欠陥・異物は放射光（中でも光散乱）によって検出されづらくなることに起因すると考えられる。
本発明は、以上の知見に基づき完成された。
以上の点を総括すると、入射系・受光系の組み合わせとしては、
高角度入射・高角度受光
高角度入射・低角度受光
低角度入射・低角度受光
低角度入射・高角度受光
という４通りを採用し得ることになる。
一方、近年、レーザー表面検査装置としては、入射光として、可視光を用いるもの、紫外光を用いるもの、これらの中間波長域にある入射光を用いるものが提案されている。一例として、入射光として可視光を用いる装置としては、KLA TENCOR社製SurfscanシリーズSP-1、紫外光を用いる装置としては、同社製SurfscanシリーズSP-3、これらの中間波長域にある入射光を用いるものとしては、同社製SurfscanシリーズSP-2が挙げられる。
本発明者は、以上の点に基づき上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、以下の新たな知見を得るに至った。
（１）比較的サイズが小さな欠陥・異物は、紫外光を入射光として用いて低角度入射・低角度受光することにより、高感度に検出することができる。
（２）一方、比較的なだらかな凸状または凹状であってサイズが大きい欠陥・異物は、入射光として紫外光を用いる評価では十分に検出することができないが、可視光を入射光として用いて高角度入射・高角度受光することにより、高感度に検出することができる。
これは、波長の短い紫外光を用いることで、より微小なものを高感度に検出することができるが、波長が短くなると光の直線性が強くなるため、なだらかな欠陥・異物に対して照射された光のほとんどは正反射となり、このような欠陥・異物は放射光（中でも光散乱）によって検出されづらくなることに起因すると考えられる。
本発明は、以上の知見に基づき完成された。
本発明の一態様は、以下のエピタキシャルウェーハの評価方法に関する。
２種類の異なる入射角を有する入射系と、２種類の異なる受光角を有する受光系と、を備えた表面検査装置を用いて、下記測定結果１および測定結果２に基づき、評価対象エピタキシャルウェーハの欠陥および表面付着異物からなる群から選択される異常種を輝点として検出することにより、エピタキシャルウェーハの評価を行うことを含む、エピタキシャルウェーハの評価方法。
＜測定結果１＞
紫外光を前記２種類の入射系のうちの低角度側から評価対象エピタキシャルウェーハ表面に入射させ、該表面からの放射光を前記２種類の受光系のうちの低角度側で受光して得られた、低角度入射・低角度受光による測定結果。
＜測定結果２＞
可視光を前記２種類の入射系のうちの高角度側から評価対象エピタキシャルウェーハ表面に入射させ、該表面からの放射光を前記２種類の受光系のうちの高角度側で受光して得られた、高角度入射・高角度受光による測定結果。
２種類の異なる入射角を有する入射系と、２種類の異なる受光角を有する受光系と、を備えた表面検査装置を用いて、下記測定結果１および測定結果２に基づき、評価対象エピタキシャルウェーハの欠陥および表面付着異物からなる群から選択される異常種を輝点として検出することにより、エピタキシャルウェーハの評価を行うことを含む、エピタキシャルウェーハの評価方法。
＜測定結果１＞
紫外光を前記２種類の入射系のうちの低角度側から評価対象エピタキシャルウェーハ表面に入射させ、該表面からの放射光を前記２種類の受光系のうちの低角度側で受光して得られた、低角度入射・低角度受光による測定結果。
＜測定結果２＞
可視光を前記２種類の入射系のうちの高角度側から評価対象エピタキシャルウェーハ表面に入射させ、該表面からの放射光を前記２種類の受光系のうちの高角度側で受光して得られた、高角度入射・高角度受光による測定結果。
本発明の更なる態様は、
２種類の異なる入射角を有する入射系と、２種類の異なる受光角を有する受光系と、を備え、上記評価方法に用いられるエピタキシャルウェーハの評価装置、
に関する。
２種類の異なる入射角を有する入射系と、２種類の異なる受光角を有する受光系と、を備え、上記評価方法に用いられるエピタキシャルウェーハの評価装置、
に関する。
本発明の更なる態様は、
上記評価方法による評価が行われたエピタキシャルウェーハ、
に関する。
上記評価方法による評価が行われたエピタキシャルウェーハ、
に関する。
本発明の一態様によれば、エピタキシャルウェーハの各種異常種を高感度に検出することが可能になる。
また本発明の一態様によれば、エピタキシャルウェーハのエピ層起因欠陥および非エピ層起因異物の高感度な検出および判別が可能になる。
また本発明の一態様によれば、エピタキシャルウェーハのエピ層起因欠陥および非エピ層起因異物の高感度な検出および判別が可能になる。
［エピタキシャルウェーハの評価方法］
本発明の一態様は、２種類の異なる入射角を有する入射系と、２種類の異なる受光角を有する受光系と、を備えた表面検査装置を用いて、下記測定結果１および測定結果２に基づき、評価対象エピタキシャルウェーハの欠陥および表面付着異物からなる群から選択される異常種を輝点として検出することにより、エピタキシャルウェーハの評価を行うことを含む、エピタキシャルウェーハの評価方法（以下、「評価方法」とも記載する。）に関する。
＜測定結果１＞
紫外光を前記２種類の入射系のうちの低角度側から評価対象エピタキシャルウェーハ表面に入射させ、該表面からの放射光を前記２種類の受光系のうちの低角度側で受光して得られた、低角度入射・低角度受光による測定結果。
＜測定結果２＞
可視光を前記２種類の入射系のうちの高角度側から評価対象エピタキシャルウェーハ表面に入射させ、該表面からの放射光を前記２種類の受光系のうちの高角度側で受光して得られた、高角度入射・高角度受光による測定結果。
本発明の一態様は、２種類の異なる入射角を有する入射系と、２種類の異なる受光角を有する受光系と、を備えた表面検査装置を用いて、下記測定結果１および測定結果２に基づき、評価対象エピタキシャルウェーハの欠陥および表面付着異物からなる群から選択される異常種を輝点として検出することにより、エピタキシャルウェーハの評価を行うことを含む、エピタキシャルウェーハの評価方法（以下、「評価方法」とも記載する。）に関する。
＜測定結果１＞
紫外光を前記２種類の入射系のうちの低角度側から評価対象エピタキシャルウェーハ表面に入射させ、該表面からの放射光を前記２種類の受光系のうちの低角度側で受光して得られた、低角度入射・低角度受光による測定結果。
＜測定結果２＞
可視光を前記２種類の入射系のうちの高角度側から評価対象エピタキシャルウェーハ表面に入射させ、該表面からの放射光を前記２種類の受光系のうちの高角度側で受光して得られた、高角度入射・高角度受光による測定結果。
以下、上記評価方法について、更に詳細に説明する。
＜評価対象ウェーハ＞
本発明の評価方法における評価対象ウェーハは、半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を有するウェーハ、即ちエピタキシャルウェーハである。好ましくは、評価対象ウェーハは、シリコンウェーハ上にエピタキシャル層を有するシリコンエピタキシャルウェーハである。エピタキシャルウェーハには、欠陥および表面付着異物からなる群から選択される各種異常種が存在し得る。これら異常種には、その発生原因等に起因し様々な形状・サイズのものが含まれ得るが、本発明の評価方法によれば、上記測定結果１および測定結果２に基づき、各種異常種の検出および判別を行うことができる。詳細は後述する。
本発明の評価方法における評価対象ウェーハは、半導体ウェーハ上にエピタキシャル層を有するウェーハ、即ちエピタキシャルウェーハである。好ましくは、評価対象ウェーハは、シリコンウェーハ上にエピタキシャル層を有するシリコンエピタキシャルウェーハである。エピタキシャルウェーハには、欠陥および表面付着異物からなる群から選択される各種異常種が存在し得る。これら異常種には、その発生原因等に起因し様々な形状・サイズのものが含まれ得るが、本発明の評価方法によれば、上記測定結果１および測定結果２に基づき、各種異常種の検出および判別を行うことができる。詳細は後述する。
＜表面検査装置＞
本発明の評価方法において用いる表面検査装置は、
・２種類の異なる入射角を有する入射系と、
・２種類の異なる受光角を有する受光系と、
を備えている。そのような入射系および受光系を備える表面検査装置の一例（概略構成図）を、図１に示す。図１中、入射光を実線矢印、放射光を点線矢印で模式的に示しているが、図中に示す入射方向および放射方向は例示であって、本発明を何ら限定するものではない。
本発明の評価方法において用いる表面検査装置は、
・２種類の異なる入射角を有する入射系と、
・２種類の異なる受光角を有する受光系と、
を備えている。そのような入射系および受光系を備える表面検査装置の一例（概略構成図）を、図１に示す。図１中、入射光を実線矢印、放射光を点線矢印で模式的に示しているが、図中に示す入射方向および放射方向は例示であって、本発明を何ら限定するものではない。
図１に示す表面検査装置１０は、入射系および受光系として、
測定結果１を得るためのレーザー光源（紫外光源）１００と、
レーザー光源１００から入射した光がエピタキシャルウェーハ１の表面で散乱または反射することにより放射された放射光を受光する低角度側受光器１０１と、
測定結果２を得るためのレーザー光源（可視光源）２００と、
レーザー光源２００から入射した光がエピタキシャルウェーハ１の表面で散乱または反射することにより放射された放射光を受光する高角度側受光器２０１と、
を備えている。なお図１に示す表面検査装置１０では、低角度側受光器１０１は、ステージ１１上方全周において放射光を受光する構成であるが、放射光を受光できる構成であればよく図１に示す態様に限定されるものではない。
更に、表面検査装置１０は、エピタキシャルウェーハ１を載せるステージ１１を回転可能とする回転モータ１２および水平方向に移動可能とする可動手段（図示せず）を備えることにより、上記の各レーザー光源から入射する光の照射位置を変えることができる。これにより、エピタキシャルウェーハ１の表面の評価すべき領域または表面全域に光を順次照射し（走査し）、評価すべき領域または表面全域において異常種の検出を行うことが可能となる。
測定結果１を得るためのレーザー光源（紫外光源）１００と、
レーザー光源１００から入射した光がエピタキシャルウェーハ１の表面で散乱または反射することにより放射された放射光を受光する低角度側受光器１０１と、
測定結果２を得るためのレーザー光源（可視光源）２００と、
レーザー光源２００から入射した光がエピタキシャルウェーハ１の表面で散乱または反射することにより放射された放射光を受光する高角度側受光器２０１と、
を備えている。なお図１に示す表面検査装置１０では、低角度側受光器１０１は、ステージ１１上方全周において放射光を受光する構成であるが、放射光を受光できる構成であればよく図１に示す態様に限定されるものではない。
更に、表面検査装置１０は、エピタキシャルウェーハ１を載せるステージ１１を回転可能とする回転モータ１２および水平方向に移動可能とする可動手段（図示せず）を備えることにより、上記の各レーザー光源から入射する光の照射位置を変えることができる。これにより、エピタキシャルウェーハ１の表面の評価すべき領域または表面全域に光を順次照射し（走査し）、評価すべき領域または表面全域において異常種の検出を行うことが可能となる。
表面検査装置１０は、レーザー光源２００から出射された光のエピタキシャルウェーハ表面への入射角度を調整するためのミラー１３を備えている。図１に示す態様では、レーザー光源２００から出射される光のためのミラーが備えられているが、レーザー光源２００の配置位置によっては、ミラー１３は不要な場合もある。また、表面検査装置１０は、レーザー光源１００の配置位置によっては、レーザー光源１００から出射される光のエピタキシャルウェーハ表面への入射角度を調整するためのミラーを備えていてもよい。
表面検査装置１０は、更に、ステージ１１の回転および水平方向の移動を制御する制御部１４と、上記の各受光器が受光した放射光の情報に基づき、検出された異常種の検出サイズを算出する演算部１５と、を備えている。また、ＰＣ（Personal Computer）１６は、制御部１４から光を照射した位置の位置情報を受信し、未照射位置へ光を照射するためにステージ１１を移動させる信号を送信する。更に、ＰＣ１６は、演算部１５から、検出された異常種の検出サイズに関する情報を受信し、測定結果１および測定結果２を生成することができる。
表面検査装置１０は、一態様では、市販の表面検査装置を組み合わせて構成することができる。例えば、測定結果１を得るための入射系・受光系を備える市販の表面検査装置としては、KLA TENCOR社製 SurfscanシリーズSP-3を用いることができ、測定結果２を得るための入射系・受光系を備える市販の表面検査装置としては、KLA TENCOR社製 SurfscanシリーズSP-1を用いることができる。
また、他の一態様では、表面検査装置は、単一の光源として白色光源を備えるものであってもよい。白色光源から出射される光（白色光）は、紫外光および可視光域の様々な波長の光を含む出射光である。白色光を出射する白色光源を光源として単一の光源として備える表面検査装置は、白色光から紫外光および可視光を分光する分光器を更に含むことにより、測定結果１を得るための紫外光および測定結果２を得るための可視光を得ることができる。紫外光および可視光のそれぞれのエピタキシャルウェーハ表面への入射角度は、表面検査装置にミラーを配置し調整することができる。
＜評価方法の具体的態様＞
次に、評価結果１および評価結果２を用いる評価方法の具体的態様について、説明する。
次に、評価結果１および評価結果２を用いる評価方法の具体的態様について、説明する。
（入射光の波長）
測定結果１は入射光として紫外光を用いて得られる測定結果であり、評価結果２は入射光として可視光を用いて得られる測定結果である。ここで本発明における紫外光とは、４００ｎｍ未満の波長域の光をいい、可視光とは、４００〜６００ｎｍの波長域の光をいうものとする。一例として、紫外光として波長２６６ｎｍの光を用いることができ、可視光として波長４８８ｎｍの光を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
測定結果１は入射光として紫外光を用いて得られる測定結果であり、評価結果２は入射光として可視光を用いて得られる測定結果である。ここで本発明における紫外光とは、４００ｎｍ未満の波長域の光をいい、可視光とは、４００〜６００ｎｍの波長域の光をいうものとする。一例として、紫外光として波長２６６ｎｍの光を用いることができ、可視光として波長４８８ｎｍの光を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
（入射方向・受光方向）
測定結果１は、紫外光を低角度側から評価対象エピタキシャルウェーハ表面に入射させ、該表面からの放射光を低角度側で受光して得られた、低角度入射・低角度受光による測定結果である。これに対し測定結果２は、可視光を高角度側から評価対象エピタキシャルウェーハ表面に入射させ、該表面からの放射光を高角度側で受光して得られた、高角度入射・高角度受光による測定結果である。ここで本発明における低角度側からの入射とは、高角度側からの入射よりも低角度方向から行われるものをいい、低角度側での受光とは、高角度側受光よりも低角度方向で行われるものをいう。即ち、本発明における低角度側での入射および受光、高角度側での入射および受光を行う方向は、相対的に定まるものであり、角度は限定されるものではない。好ましくは、低角度側からの入射とは、評価対象エピタキシャルウェーハ表面と水平な全方向を０°、垂直な方向を９０°として、２０°±１５°の方向から光を入射させることをいい、低角度側での受光とは、０°〜８０°の範囲の方向で光を受光することをいう。一方、好ましくは、高角度側からの入射とは、低角度側からの入射によりも高角度方向であって、９０°±２０°の方向から光を入射させることをいい、高角度側での受光とは、低角度側での受光よりも高角度方向であって、８０°超〜９０°の範囲の方向で光を受光することをいう。
測定結果１は、紫外光を低角度側から評価対象エピタキシャルウェーハ表面に入射させ、該表面からの放射光を低角度側で受光して得られた、低角度入射・低角度受光による測定結果である。これに対し測定結果２は、可視光を高角度側から評価対象エピタキシャルウェーハ表面に入射させ、該表面からの放射光を高角度側で受光して得られた、高角度入射・高角度受光による測定結果である。ここで本発明における低角度側からの入射とは、高角度側からの入射よりも低角度方向から行われるものをいい、低角度側での受光とは、高角度側受光よりも低角度方向で行われるものをいう。即ち、本発明における低角度側での入射および受光、高角度側での入射および受光を行う方向は、相対的に定まるものであり、角度は限定されるものではない。好ましくは、低角度側からの入射とは、評価対象エピタキシャルウェーハ表面と水平な全方向を０°、垂直な方向を９０°として、２０°±１５°の方向から光を入射させることをいい、低角度側での受光とは、０°〜８０°の範囲の方向で光を受光することをいう。一方、好ましくは、高角度側からの入射とは、低角度側からの入射によりも高角度方向であって、９０°±２０°の方向から光を入射させることをいい、高角度側での受光とは、低角度側での受光よりも高角度方向であって、８０°超〜９０°の範囲の方向で光を受光することをいう。
一態様では、測定結果２を得るための高角度側からの入射および受光は、評価対象エピタキシャルウェーハ表面に対して垂直方向において行うことができる。ここで垂直方向とは、評価対象エピタキシャルウェーハ表面と水平な全方向を０°として９０°の方向（完全な垂直方向）と略同一とみなされる範囲、例えば９０°±５°の方向を包含する意味で用いるものとする。なおレーザー表面検査装置の中には、スリット、フィルター等の遮光手段によって、評価対象表面に対して垂直な方向から入射し、入射方向と同方向へ反射する光、即ち正反射する光を受光しないよう受光系が構成されている装置がある。そのようなレーザー表面検査装置を用いる場合には、受光系に受光される光には、評価対象エピタキシャルウェーハ表面に対して９０°の方向（完全な垂直方向）から入射し、入射方向と同方向へ反射する光（正反射する光）は含まれないこととなる。
（検出対象の異常種）
本発明の評価方法における評価対象は、評価対象エピタキシャルウェーハの欠陥および表面付着異物からなる群から選択される異常種である。かかる異常種は、評価対象エピタキシャルウェーハに、先に記載したように光を入射させてウェーハ表面から光が放射（散乱または反射）されることにより、受光系において輝点として検出される。輝点を検出することにより、表面検査装置の演算部において、標準粒子のサイズに基づき輝点をもたらしたウェーハ上の異常種のサイズ（検出サイズ）を算出することができる。標準粒子のサイズに基づく検出サイズの算出は、市販の表面検査装置に備えられている演算手段により、または公知の演算方法により、行うことができる。
本発明の評価方法における評価対象は、評価対象エピタキシャルウェーハの欠陥および表面付着異物からなる群から選択される異常種である。かかる異常種は、評価対象エピタキシャルウェーハに、先に記載したように光を入射させてウェーハ表面から光が放射（散乱または反射）されることにより、受光系において輝点として検出される。輝点を検出することにより、表面検査装置の演算部において、標準粒子のサイズに基づき輝点をもたらしたウェーハ上の異常種のサイズ（検出サイズ）を算出することができる。標準粒子のサイズに基づく検出サイズの算出は、市販の表面検査装置に備えられている演算手段により、または公知の演算方法により、行うことができる。
ところで、エピタキシャルウェーハに存在し得る異常種は、エピ層（エピタキシャル層）に起因するエピ層起因欠陥とエピ層に起因しない異物（非エピ層起因異物）とに大別される。エピ層起因欠陥としては、例えば、Hillock、Stacking Fault（SF；積層欠陥）、Dislocation（Shadowとして観察される）等が知られている。一方、非エピ層起因異物は、ウェーハ表面に付着したパーティクル（Particle）のように、洗浄により除去可能な付着物である。一態様では、上記評価方法において検出される異常種は、エピ層起因欠陥および非エピ層起因異物を含む。
エピ層起因欠陥と非エピ層起因異物とは発生原因が異なるため、それらの低減のための製造工程管理もそれぞれ異なる。そのため、エピタキシャルウェーハの評価においてはエピ層起因欠陥と非エピ層起因欠陥とを判別して検出できることが望ましい。しかるに、従来の半導体ウェーハの欠陥評価方法では、エピ層起因欠陥と非エピ層起因異物とを判別して検出することは容易ではなかった。その一因としては、非エピ層起因異物はエピタキシャルウェーハ表面で凸状に観察されるが、エピ層起因欠陥の中にも凸状に観察されるものが含まれることが挙げられる。これに対し上記評価方法の一態様によれば、上記の２種類の測定結果（測定結果１および測定結果２）に基づく評価を行うことにより、エピ層起因欠陥と非エピ層起因異物とを判別することも可能となる。
例えば一態様では、
測定結果１における検出の有無および検出サイズと、
測定結果２における検出の有無および検出サイズと、
により、非エピ層起因異物、Hillock、Stacking Fault、およびDislocationを判別することができる。
測定結果１における検出の有無および検出サイズと、
測定結果２における検出の有無および検出サイズと、
により、非エピ層起因異物、Hillock、Stacking Fault、およびDislocationを判別することができる。
また一態様では、測定結果１のみで検出された異常種を非エピ層起因異物と判定し、測定結果２のみで検出された異常種をHillockと判定することができる。
更に一態様では、測定結果１における検出サイズをＸ軸にとり、測定結果２における検出サイズをＹ軸にとり得られたプロットの中で、
測定結果１における検出サイズが第一の範囲内にあるプロットをフィッティングして得られた相関式１：ｙ１＝ａｘ１＋ｂ、および、
前記プロットの中で、測定結果１における検出サイズが第一の範囲よりも大きい範囲である第二の範囲内にあるプロットをフィッティングして得られた相関式２：ｙ２＝ｃｘ２＋ｄ、
に基づき、下記表１に示す基準にしたがい、非エピ層起因異物および各種エピ層起因欠陥を判別することができる。なおフィッティングは、最小二乗法等の公知のフィッティング法によって行うことができる。このような判別が可能となる理由は、各種異常種が、その発生原因等に起因し形状やサイズが異なるため、紫外線照射による低角度入射・低角度受光における検出の有無や検出サイズと、可視光照射による高角度入射・高角度受光における検出の有無や検出サイズが、必ずしも同様にはならないことにあると本発明者は推察している。以上の点を利用することにより、相関式１および相関式２から得られる下記基準に基づき、様々な異常種の判別が可能となることは、本発明者の鋭意検討の結果、新たに見出されたことである。一例として、例えば、非エピ層起因異物（例えばウェーハ表面に付着したパーティクル（Particle））は、完全な球状であれば、紫外線照射による低角度入射・低角度受光における検出の有無や検出サイズは、可視光照射による高角度入射・高角度受光における検出の有無や検出サイズと一致すると考えられるが、実際にエピタキシャルウェーハに存在する非エピ層起因異物は必ずしも完全な球状ではないと推察される。また、形状の違いに起因し、Stacking Fault（ＳＦ）は、パーティクル（Particle）が等方的な散乱を生じやすいのに対し、異方的な散乱を生じやすいと考えられるため、低角度受光により受光される散乱光強度と比べて高角度受光により受光される散乱光強度が大きくなる傾向があると推察される。これにより、ＳＦについては、測定結果１における検出サイズは、測定結果２における検出サイズと相違する傾向があると、本発明者は考えている。
ただし以上は本発明者による推察であって、本発明を何ら限定するものではない。
測定結果１における検出サイズが第一の範囲内にあるプロットをフィッティングして得られた相関式１：ｙ１＝ａｘ１＋ｂ、および、
前記プロットの中で、測定結果１における検出サイズが第一の範囲よりも大きい範囲である第二の範囲内にあるプロットをフィッティングして得られた相関式２：ｙ２＝ｃｘ２＋ｄ、
に基づき、下記表１に示す基準にしたがい、非エピ層起因異物および各種エピ層起因欠陥を判別することができる。なおフィッティングは、最小二乗法等の公知のフィッティング法によって行うことができる。このような判別が可能となる理由は、各種異常種が、その発生原因等に起因し形状やサイズが異なるため、紫外線照射による低角度入射・低角度受光における検出の有無や検出サイズと、可視光照射による高角度入射・高角度受光における検出の有無や検出サイズが、必ずしも同様にはならないことにあると本発明者は推察している。以上の点を利用することにより、相関式１および相関式２から得られる下記基準に基づき、様々な異常種の判別が可能となることは、本発明者の鋭意検討の結果、新たに見出されたことである。一例として、例えば、非エピ層起因異物（例えばウェーハ表面に付着したパーティクル（Particle））は、完全な球状であれば、紫外線照射による低角度入射・低角度受光における検出の有無や検出サイズは、可視光照射による高角度入射・高角度受光における検出の有無や検出サイズと一致すると考えられるが、実際にエピタキシャルウェーハに存在する非エピ層起因異物は必ずしも完全な球状ではないと推察される。また、形状の違いに起因し、Stacking Fault（ＳＦ）は、パーティクル（Particle）が等方的な散乱を生じやすいのに対し、異方的な散乱を生じやすいと考えられるため、低角度受光により受光される散乱光強度と比べて高角度受光により受光される散乱光強度が大きくなる傾向があると推察される。これにより、ＳＦについては、測定結果１における検出サイズは、測定結果２における検出サイズと相違する傾向があると、本発明者は考えている。
ただし以上は本発明者による推察であって、本発明を何ら限定するものではない。
一態様では、第一の範囲は０μｍ超かつ０．１μｍ未満の範囲であり、かつ第二の範囲は０．１μｍ以上０．２μｍ以下の範囲である。ただし、この範囲に限定されるものではなく、第一の範囲内にあるプロットおよび第一の範囲よりも大きい範囲である第二の範囲内にあるプロットから相関式１および相関式２を求め、測定結果１および２、ならびにこれら相関式に基づき上記表１に示す基準によって、各種異常種を判別することができる。
本発明の評価結果の更に具体的な態様は、実施例に基づき後述する。
以上説明した本発明の評価方法によって評価を行い得られた評価結果に基づきエピタキシャルウェーハの製造工程に、各種異常種を低減するための工程変更や保守（例えば製造条件の変更、製造装置の交換、洗浄、薬液の高品質化、等）を行うことによって、その後に異常種の少ない高品質なエピタキシャルウェーハを、製品ウェーハとして提供することが可能となる。
また、製品として出荷する前のエピタキシャルウェーハを本発明の評価方法により評価し、各種異常種の存在数が予め定めていた許容範囲内（閾値以下）であることが確認されたエピタキシャルウェーハを製品ウェーハとして出荷することにより、高品質なエピタキシャルウェーハを安定供給することが可能となる。なお閾値は、特に限定されるものではなく、製品ウェーハの用途等に応じて、適宜設定することができる。
即ち、本発明の評価方法は、エピタキシャルウェーハの工程管理や品質管理のために用いることができる。
また、製品として出荷する前のエピタキシャルウェーハを本発明の評価方法により評価し、各種異常種の存在数が予め定めていた許容範囲内（閾値以下）であることが確認されたエピタキシャルウェーハを製品ウェーハとして出荷することにより、高品質なエピタキシャルウェーハを安定供給することが可能となる。なお閾値は、特に限定されるものではなく、製品ウェーハの用途等に応じて、適宜設定することができる。
即ち、本発明の評価方法は、エピタキシャルウェーハの工程管理や品質管理のために用いることができる。
［エピタキシャルウェーハの評価装置］
本発明の更なる態様は、
２種類の異なる入射角を有する入射系と、２種類の異なる受光角を有する受光系と、を備え、
本発明の評価方法に用いられるエピタキシャルウェーハの評価装置、
に関する。その詳細は、先に説明した通りである。
本発明の更なる態様は、
２種類の異なる入射角を有する入射系と、２種類の異なる受光角を有する受光系と、を備え、
本発明の評価方法に用いられるエピタキシャルウェーハの評価装置、
に関する。その詳細は、先に説明した通りである。
［エピタキシャルウェーハ］
本発明の更なる態様は、本発明の評価方法による評価が行われたエピタキシャルウェーハに関する。かかるエピタキシャルウェーハは、本発明の評価結果による評価によって、各種異常種の存在数が予め定めていた許容範囲内（閾値以下）であることが確認されたエピタキシャルウェーハであることができる。
本発明の更なる態様は、本発明の評価方法による評価が行われたエピタキシャルウェーハに関する。かかるエピタキシャルウェーハは、本発明の評価結果による評価によって、各種異常種の存在数が予め定めていた許容範囲内（閾値以下）であることが確認されたエピタキシャルウェーハであることができる。
以下に、実施例に基づき本発明を更に説明する。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。
１．輝点（ＬＰＤ）の検出、異常種のサイズ算出
測定結果１を得るための表面検査装置として、KLA TENCOR社製 SurfscanシリーズSP-3（光源波長：２６６ｎｍ）を、同装置のＨＳＯ（High Sensitivity Oblique（高感度斜入射））モードおよびＤＷＯチャンネル（Dark Field Wide Oblique Channel）にて用いた。
測定結果２を得るための表面検査装置として、KLA TENCOR社製 SurfscanシリーズSP-1（光源波長：４８８ｎｍ）を、同装置のＨＳＮ（High Sensitivity Normal（高感度垂直入射））モードおよびＤＮＮチャンネル（Dark Field Narrow Normal Channel）にて用いた。
上記表面検査装置を用いて、直径３００ｍｍのｐ／ｐ−シリコンエピタキシャルウェーハ（エピタキシャル層厚：４μｍ）のエピタキシャル層表面の全域に入射光を走査して輝点（ＬＰＤ）の検出を行い、かつ検出された輝点のサイズに基づき上記表面検査装置に備えられた演算部において検出された異常種のサイズを算出した。
測定結果１を得るための表面検査装置として、KLA TENCOR社製 SurfscanシリーズSP-3（光源波長：２６６ｎｍ）を、同装置のＨＳＯ（High Sensitivity Oblique（高感度斜入射））モードおよびＤＷＯチャンネル（Dark Field Wide Oblique Channel）にて用いた。
測定結果２を得るための表面検査装置として、KLA TENCOR社製 SurfscanシリーズSP-1（光源波長：４８８ｎｍ）を、同装置のＨＳＮ（High Sensitivity Normal（高感度垂直入射））モードおよびＤＮＮチャンネル（Dark Field Narrow Normal Channel）にて用いた。
上記表面検査装置を用いて、直径３００ｍｍのｐ／ｐ−シリコンエピタキシャルウェーハ（エピタキシャル層厚：４μｍ）のエピタキシャル層表面の全域に入射光を走査して輝点（ＬＰＤ）の検出を行い、かつ検出された輝点のサイズに基づき上記表面検査装置に備えられた演算部において検出された異常種のサイズを算出した。
２．相関式１および相関式２の算出
上記１で得られた測定結果１および測定結果２を用いて、各輝点について、測定結果１における検出サイズをＸ軸にとり、測定結果２における検出サイズをＹ軸にとり、グラフ上にプロットを作成した。
第一の範囲を０μｍ超かつ０．１μｍ未満の範囲とし、第二の範囲を０．１μｍ以上０．２μｍ以下の範囲として、作成されたプロットの中で、測定結果１における検出サイズが第一の範囲内にあるプロットを最小二乗法によりフィッティングして相関式１を算出し、測定結果１における検出サイズが第一の範囲よりも大きい範囲である第二の範囲内にあるプロットを最小二乗法によりフィッティングして相関式２を算出した。 算出された相関式は、以下の通りであった。したがって、先に示した表１中、ａ＝２．７５、ｂ＝０．０３、ｃ＝１．２０、ｄ＝０となる。
相関式１：ｙ＝２．７５ｘ＋０．０３
相関式２：ｙ＝１．２０ｘ
上記１で得られた測定結果１および測定結果２を用いて、各輝点について、測定結果１における検出サイズをＸ軸にとり、測定結果２における検出サイズをＹ軸にとり、グラフ上にプロットを作成した。
第一の範囲を０μｍ超かつ０．１μｍ未満の範囲とし、第二の範囲を０．１μｍ以上０．２μｍ以下の範囲として、作成されたプロットの中で、測定結果１における検出サイズが第一の範囲内にあるプロットを最小二乗法によりフィッティングして相関式１を算出し、測定結果１における検出サイズが第一の範囲よりも大きい範囲である第二の範囲内にあるプロットを最小二乗法によりフィッティングして相関式２を算出した。 算出された相関式は、以下の通りであった。したがって、先に示した表１中、ａ＝２．７５、ｂ＝０．０３、ｃ＝１．２０、ｄ＝０となる。
相関式１：ｙ＝２．７５ｘ＋０．０３
相関式２：ｙ＝１．２０ｘ
３．実観察による異常種の判別
上記評価を行ったエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層表面を、ウェーハ欠陥検査／レビュー装置ＭＡＧＩＣＳ（レーザーテック社製）、Ｒｅｖｉｅｗ−ＳＥＭ（レビュー走査型電子顕微鏡）およびＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により観察し、上記表面検査装置により検出された輝点位置に存在する異常種を、観察された形状に基づき同定した。
上記評価を行ったエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層表面を、ウェーハ欠陥検査／レビュー装置ＭＡＧＩＣＳ（レーザーテック社製）、Ｒｅｖｉｅｗ−ＳＥＭ（レビュー走査型電子顕微鏡）およびＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により観察し、上記表面検査装置により検出された輝点位置に存在する異常種を、観察された形状に基づき同定した。
図２に、相関式１および相関式２、ならびに上記３．で同定された各プロットに対応する異常種の種類を示す。図２より、前述の表１に示す基準に基づき、各種異常種を判別可能であることが確認できる。
本発明は、エピタキシャルウェーハの製造分野において、有用である。
Claims (5)
- ２種類の異なる入射角を有する入射系と、２種類の異なる受光角を有する受光系と、を備えた表面検査装置を用いて、下記測定結果１および測定結果２に基づき、評価対象エピタキシャルウェーハの非エピ層起因異物、Hillock、Stacking Fault、およびDislocationからなる群から選択される異常種を輝点として検出することにより、エピタキシャルウェーハの評価を行うことを含み、
前記エピタキシャルウェーハの評価は、
測定結果１における検出サイズをＸ軸にとり、測定結果２における検出サイズをＹ軸にとり得られたプロットの中で、
測定結果１における検出サイズが第一の範囲内にあるプロットをフィッティングして得られた相関式１：ｙ １ ＝ａｘ １ ＋ｂ、および、
前記プロットの中で、測定結果１における検出サイズが、第一の範囲よりも大きい範囲である第二の範囲内にあるプロットをフィッティングして得られた相関式２：ｙ ２ ＝ｃｘ ２ ＋ｄ、
に基づき、下記基準：
にしたがい非エピ層起因異物、Hillock、Stacking Fault、およびDislocationを判別することを含む、エピタキシャルウェーハの評価方法。
＜測定結果１＞
紫外光を前記２種類の入射系のうちの低角度側から評価対象エピタキシャルウェーハ表面に入射させ、該表面からの放射光を前記２種類の受光系のうちの低角度側で受光して得られた、低角度入射・低角度受光による測定結果。
＜測定結果２＞
可視光を前記２種類の入射系のうちの高角度側から評価対象エピタキシャルウェーハ表面に入射させ、該表面からの放射光を前記２種類の受光系のうちの高角度側で受光して得られた、高角度入射・高角度受光による測定結果。 - 前記高角度側からの入射および受光を、評価対象エピタキシャルウェーハ表面に対して垂直方向において行う請求項１に記載のエピタキシャルウェーハの評価方法。
- 前記第一の範囲は０μｍ超かつ０．１μｍ未満の範囲であり、かつ前記第二の範囲は０．１μｍ以上０．２μｍ以下の範囲である請求項１または２に記載のエピタキシャルウェーハの評価方法。
- ２種類の異なる入射角を有する入射系と、２種類の異なる受光角を有する受光系と、を備え、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の評価方法に用いられるエピタキシャルウェーハの評価装置。 - 白色光から紫外光および可視光を分光する分光器を更に含む請求項４に記載のエピタキシャルウェーハの評価装置。
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