JP6350637B2 - 半導体ウェーハの評価基準の設定方法、半導体ウェーハの評価方法、半導体ウェーハ製造工程の評価方法、および半導体ウェーハの製造方法 - Google Patents
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Description
半導体ウェーハの評価基準の設定方法であって、
上記評価基準は、半導体ウェーハの表面に存在する異常種を輝点として検出する光散乱式表面検査装置によって半導体ウェーハを評価する際に用いられる評価基準であり、
上記光散乱式表面検査装置は、X以上のサイズの異常種として検出された異常種のデータのみを異常種データとして出力する解析部を有し、
上記評価基準を設定することは、検査回数Aおよび異常種検出閾値Bを設定することであり、上記AおよびBは、A回の検査でB回以上異常種データが出力された輝点を、異常種によってもたらされた輝点であると判定する評価に用いられる値であり、Aは2以上の整数であり、Bは1以上A以下の整数であり、
上記AおよびBを、上記光散乱式表面検査装置に起因する装置起因の異常種見逃し率Φおよび確率論的な異常種見逃し率により規定される上記光散乱式表面検査装置に固有の異常種見逃し率aに基づき設定し、ただし、上記装置起因の異常種見逃し率Φは検出ターゲット異常種サイズが小さいほど高くなり、上記確率論的な異常種見逃し率は検査回数が多いほど低くなる、上記設定方法(以下、「評価基準設定方法」とも記載する。)、
に関する。
上記評価基準設定方法により評価基準を設定すること、および、
設定された評価基準に基づき半導体ウェーハを評価すること、
を含む、半導体ウェーハの評価方法、
に関する。
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半導体ウェーハの評価方法により評価すること、および、
上記評価の結果に基づき、評価対象の半導体ウェーハ製造工程の工程管理の要否を判定すること、
を含む、半導体ウェーハ製造工程の評価方法、
に関する。
半導体ウェーハ製造工程において半導体ウェーハの製造を行うことを含み、
上記半導体ウェーハ製造工程において製造された少なくとも1つの半導体ウェーハを上記半導体ウェーハの評価方法により評価すること、
上記評価の結果に基づき、上記半導体ウェーハ製造工程の工程管理の要否を判定すること、
上記判定の結果、工程管理を要さないと判定された場合には工程管理なしに上記半導体ウェーハの製造工程において半導体ウェーハの製造を更に行い、工程管理を要すると判定された場合には上記半導体ウェーハ製造工程の工程管理を行った後に上記半導体ウェーハ製造工程において半導体ウェーハの製造を更に行うこと、
を更に含む、半導体ウェーハの製造方法、
に関する。
複数の半導体ウェーハを含む半導体ウェーハのロットを準備すること、
上記ロットから少なくとも1つの半導体ウェーハを抽出すること、
上記抽出された半導体ウェーハを評価すること、および、
上記評価により良品と判定された半導体ウェーハと同一ロットに含まれていた少なくとも1つの半導体ウェーハを製品半導体ウェーハとして出荷するための準備に付すこと、
を含み、かつ、
上記抽出された半導体ウェーハの評価を、上記半導体ウェーハの評価方法によって行う、半導体ウェーハの製造方法、
に関する。
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、
製造された半導体ウェーハを評価すること、および
上記評価により良品と判定された半導体ウェーハを製品半導体ウェーハとして出荷するための準備に付すこと、
を含み、かつ、
上記評価を、上記半導体ウェーハの評価方法によって行う、半導体ウェーハの製造方法、
に関する。
本発明の一態様は、
半導体ウェーハの評価基準の設定方法であって、
上記評価基準は、半導体ウェーハの表面に存在する異常種を輝点として検出する光散乱式表面検査装置によって半導体ウェーハを評価する際に用いられる評価基準であり、
上記光散乱式表面検査装置は、X以上のサイズの異常種として検出された異常種のデータのみを異常種データとして出力する解析部を有し、
上記評価基準を設定することは、検査回数Aおよび異常種検出閾値Bを設定することであり、上記AおよびBは、A回の検査でB回以上異常種データが出力された輝点を、異常種によってもたらされた輝点であると判定する評価に用いられる値であり、Aは2以上の整数であり、Bは1以上A以下の整数であり、
上記AおよびBを、上記光散乱式表面検査装置に起因する装置起因の異常種見逃し率Φおよび確率論的な異常種見逃し率により規定される上記光散乱式表面検査装置に固有の異常種見逃し率aに基づき設定し、ただし、上記装置起因の異常種見逃し率Φは検出ターゲット異常種サイズが小さいほど高くなり、上記確率論的な異常種見逃し率は検査回数が多いほど低くなる、上記設定方法、
に関する。以下、上記評価基準設定方法について、更に詳細に説明する。
上記評価基準設定方法により設定される評価基準に基づき評価される半導体ウェーハは、一般に半導体基板として使用される各種半導体ウェーハであることができる。例えば、半導体ウェーハの具体例としては、各種シリコンウェーハを挙げることができる。シリコンウェーハは、例えば、シリコン単結晶インゴットから切り出した後に各種加工工程を経たシリコン単結晶ウェーハ、例えば研磨が施されて表面に研磨面を有するポリッシュドウェーハであることができる。または、シリコンウェーハは、シリコン単結晶ウェーハ上にエピタキシャル層を有するエピタキシャルウェーハ、シリコン単結晶ウェーハにアニール処理により改質層を形成したアニールウェーハ等の各種シリコンウェーハであることもできる。また、評価対象シリコンウェーハは、n型であってもp型であってもよい。また、そのドーパント濃度(即ち抵抗率)、酸素濃度等も限定されるものではない。評価対象シリコンウェーハの表面の直径は、例えば、200mm、300mmまたは450mmであるが、特に限定されるものではない。
一方、異常種の他の一態様は、表面付着異物であり、一般にパーティクル(Particle)と呼ばれる。
光散乱式表面検査装置としては、公知の構成の光散乱式表面検査装置を、何ら制限なく用いることができる。光散乱式表面検査装置は、通常、評価対象の半導体ウェーハ表面をレーザー光によって走査し、散乱光によってウェーハ表面の異常種を輝点として検出し、輝点からの散乱光を測定することにより異常種のサイズおよび位置を認識する。レーザー光としては、紫外光、可視光等を用いることができ、その波長は特に限定されるものではない。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。市販されている光散乱式表面検査装置の具体例としては、KLA TENCOR社製SurfscanシリーズSP1、SP2、SP3、SP5等を挙げることができる。ただしこれら装置は例示であって、その他の光散乱式表面検査装置も使用可能である。
上記解析部から出力される異常種データに関して、本発明者らは鋭意検討を重ねる中で、光散乱式表面検査装置による検査では、光散乱式表面検査装置に固有の検出サイズばらつき(装置起因の検出サイズばらつきおよび確率論的な検出サイズばらつきの両ばらつきの影響を含む)により、実サイズがX以上の異常種であってもXを下回るサイズの異常種として認識され、解析部から異常種データが出力されない場合があることに着目するに至った。即ち、実サイズがX以上の異常種は、光散乱式表面検査装置に起因して、一定のサイズばらつきを有し、解析部から異常種データが出力されない、即ち見逃される場合がある。更に、検出ターゲット異常種サイズが小さいほど光散乱式表面検査装置による検出が困難となる傾向があるため、装置に起因して異常種の見逃しが発生する確率(装置起因の異常種見逃し率Φ)は、検出ターゲット異常種サイズが小さいほど高くなる。一方、確率論的には、光散乱式表面検査装置による検査の回数を増やすほど検出精度は向上するため、確率論的に異常種の見逃しが発生する確率(確率論的な異常種の見逃し率)は、光散乱式表面検査装置による検査の回数を増やすほど低くなる。同じ半導体ウェーハにおいてA回の検査を行った場合、A回異常種データが検出された輝点は、半導体ウェーハ表面に確実に存在する異常種起因の輝点と言えるが、上記2つの要因による異常種の見逃しが発生することに鑑みれば、A回の検査においてA回未満の回数で異常種データが検出された輝点の中にも、半導体ウェーハ表面に存在することが確からしい異常種起因の輝点が含まれると言うことができる。このような半導体ウェーハ表面に確実に存在するか存在することが確からしい異常種起因の輝点を検出するために、何回検査を行い、かかる回数の検査の中で何回以上異常種データが出力された輝点を異常種によってもたらされた輝点であると判定するか(評価基準)を、本発明の一態様にかかる評価基準設定方法では、評価に用いる光散乱式表面検査装置に固有の異常種見逃し率aに基づき設定する。即ち、上記評価基準設定方法では、A回の検査を行いB回以上異常種データが出力された輝点を「異常種によってもたらされた輝点」と判定する評価に用いる値である「A」および「B」を、装置固有の異常種見逃し率aに基づき設定する。先に記載したように、異常種の見逃しは、装置に起因して発生し、かつ確率論的にも発生する。したがって、装置固有の異常種見逃し率aは、装置起因の異常種見逃し率および確率論的な異常種見逃し率によって規定される。即ち、装置固有の見逃し率aに基づきAおよびBを設定することにより、装置起因の要因および確率論的な要因を十分考慮して評価基準を設定することができる。このように装置起因の要因および確率論的な要因を十分考慮して評価基準を設定することにより、半導体ウェーハ表面に存在する異常種の検出感度の向上が可能になると本発明者らは考えている。
装置起因の異常種見逃し率Φは、半導体ウェーハの評価に実際に使用される光散乱式表面検査装置の異常種見逃し発生傾向を把握するための性能評価を行い決定することができる。性能評価は、例えば次のように行うことができる。
(A)半導体ウェーハの評価に実際に使用される光散乱式表面検査装置によって同じサイズの測定対象物を測定しても異なるサイズとして出力する検出サイズばらつきを求める。検出サイズばらつきを求めるための測定対象物は、半導体ウェーハ表面に存在する異常種であってもよく、標準粒子等のサンプル粒子であってもよい。光散乱式表面検査装置に起因する検出サイズばらつきは、標準偏差σとして求める。
(B)装置起因の異常種見逃し率Φを、上記光散乱式表面検査装置が、評価対象の半導体ウェーハの表面に存在するサイズmの異常種のデータを上記解析部において異常種データとして出力しない確率とすると、装置起因の異常種見逃し率Φは、下記関係式1により求めることができる。
本発明の更なる態様は、上記評価基準設定方法により評価基準を設定すること、および、設定された評価基準に基づき半導体ウェーハを評価すること、を含む半導体ウェーハの評価方法に関する。
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評価方法により評価すること、および、上記評価の結果に基づき、評価対象の半導体ウェーハ製造工程の工程管理の要否を判定すること、を含む半導体ウェーハ製造工程の評価方法に関する。
以下に、上記半導体ウェーハ製造工程の評価方法について、更に詳細に説明する。
本発明の一態様は、半導体ウェーハ製造工程において半導体ウェーハの製造を行うことを含み、上記半導体ウェーハ製造工程において製造された少なくとも1つの半導体ウェーハを上記評価方法により評価すること、上記評価の結果に基づき、上記半導体ウェーハ製造工程の工程管理の要否を判定すること、上記判定の結果、工程管理を要さないと判定された場合には工程管理なしに上記半導体ウェーハの製造工程において半導体ウェーハの製造を更に行い、工程管理を要すると判定された場合には上記半導体ウェーハ製造工程の工程管理を行った後に上記半導体ウェーハ製造工程において半導体ウェーハの製造を更に行うこと、を更に含む半導体ウェーハの製造方法(以下、「製造方法1」と記載する。)に関する。
CZ法により育成したシリコン単結晶インゴットから切断(スライシング)したシリコンウェーハに、粗研磨(ラッピング)、エッチング液によるエッチング、鏡面研磨(仕上げ研磨)および洗浄を行いポリッシュドウェーハを得た。
光散乱式表面検査装置として、KLA TENCOR社製SurfscanシリーズSP2を用いて、最小検出サイズを、解析部で処理可能な最小検出サイズ30nmに設定し、上記ポリッシュドウェーハ表面に存在する特定の欠陥を繰り返し100回測定し、検出された欠陥サイズの検出ばらつきの標準偏差σを算出したところ、σ=0.8nmであった。上記の解析部で処理可能な最小検出サイズは、評価対象ウェーハの表面品質(ヘイズ、欠陥個数等)を考慮して設定した。
上記光散乱式表面検査装置の解析部で最小検出サイズ(X)を35nmに設定する場合、欠陥サイズ36nmの欠陥が1回の検査において装置起因の見逃しによって見逃される確率は、以下のように算出される。
先に記載の関係式1算出のためのX=35nm、m=36nm、σ=0.8nmであるから、Z=−1.25と算出される。算出されたZを関係式1に代入することにより、装置起因の異常種見逃し率Φ=0.1056と算出される。この値を、目標異常種見逃し率として決定した。
上記光散乱式表面検査装置の解析部で最小検出サイズ(X)を35nmに設定する場合、装置固有の異常種見逃し率aが目標異常種見逃し率である0.1056以下となる最少の検査回数Aと異常種検出閾値Bを、関係式2を用いて各サイズの欠陥について求めた。即ち、aが0.1056以下となる最少のnとkの組み合わせを関係式2により求め、求められたn=A、k=Bとした。結果を表1に示す。
Claims (9)
- 半導体ウェーハの評価基準の設定方法であって、
前記評価基準は、半導体ウェーハの表面に存在する異常種を輝点として検出する光散乱式表面検査装置によって半導体ウェーハを評価する際に用いられる評価基準であり、
前記光散乱式表面検査装置は、X以上のサイズの異常種として検出された異常種のデータのみを異常種データとして出力する解析部を有し、
前記評価基準を設定することは、検査回数Aおよび異常種検出閾値Bを設定することであり、前記AおよびBは、A回の検査でB回以上異常種データが出力された輝点を、異常種によってもたらされた輝点であると判定する評価に用いられる値であり、Aは2以上の整数であり、Bは1以上A以下の整数であり、
前記AおよびBを、前記光散乱式表面検査装置に起因する装置起因の異常種見逃し率Φおよび確率論的な異常種見逃し率により規定される前記光散乱式表面検査装置に固有の異常種見逃し率aに基づき設定し、ただし、前記装置起因の異常種見逃し率Φは検出ターゲット異常種サイズが小さいほど高くなり、前記確率論的な異常種見逃し率は検査回数が多いほど低くなり、
目標異常種見逃し率を設定し、
前記AおよびBを、該AおよびBから算出される見逃し率が、前記目標異常種見逃し率以下となる値に設定することを含む、前記設定方法。 - 前記装置起因の異常種見逃し率Φは、前記光散乱式表面検査装置が評価対象の半導体ウェーハの表面に存在するサイズmの異常種のデータを、前記解析部において異常種データとして出力しない確率であり、下記関係式1により求められ、
前記装置に固有の異常種見逃し率aは、下記関係式2により求められる、請求項1に記載の設定方法。
- 前記装置起因の異常種見逃し率Φを、前記目標異常種見逃し率として設定する、請求項1または2に記載の設定方法。
- 前記目標異常種見逃し率を、評価される半導体ウェーハに対する要求品質が高いほど、低い値に設定する、請求項1または2に記載の設定方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の設定方法により評価基準を設定すること、および、
設定された評価基準に基づき半導体ウェーハを評価すること、
を含む、半導体ウェーハの評価方法。 - 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5に記載の評価方法により評価すること、および、
前記評価の結果に基づき、評価対象の半導体ウェーハ製造工程の工程管理の要否を判定すること、
を含む、半導体ウェーハ製造工程の評価方法。 - 半導体ウェーハ製造工程において半導体ウェーハの製造を行うことを含み、
前記半導体ウェーハ製造工程において製造された少なくとも1つの半導体ウェーハを請求項5に記載の評価方法により評価すること、
前記評価の結果に基づき、前記半導体ウェーハ製造工程の工程管理の要否を判定すること、
前記判定の結果、工程管理を要さないと判定された場合には工程管理なしに前記半導体ウェーハの製造工程において半導体ウェーハの製造を更に行い、工程管理を要すると判定された場合には前記半導体ウェーハ製造工程の工程管理を行った後に前記半導体ウェーハ製造工程において半導体ウェーハの製造を更に行うこと、
を更に含む、半導体ウェーハの製造方法。 - 複数の半導体ウェーハを含む半導体ウェーハのロットを準備すること、
前記ロットから少なくとも1つの半導体ウェーハを抽出すること、
前記抽出された半導体ウェーハを評価すること、および、
前記評価により良品と判定された半導体ウェーハと同一ロットに含まれていた少なくとも1つの半導体ウェーハを製品半導体ウェーハとして出荷するための準備に付すこと、
を含み、かつ、
前記抽出された半導体ウェーハの評価を、請求項5に記載の評価方法によって行う、半導体ウェーハの製造方法。 - 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、
製造された半導体ウェーハを評価すること、および
前記評価により良品と判定された半導体ウェーハを製品半導体ウェーハとして出荷するための準備に付すこと、
を含み、かつ、
前記評価を、請求項5に記載の評価方法によって行う、半導体ウェーハの製造方法。
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