JP6673122B2 - シリコンウェーハの評価方法、シリコンウェーハ製造工程の評価方法およびシリコンウェーハの製造方法 - Google Patents

シリコンウェーハの評価方法、シリコンウェーハ製造工程の評価方法およびシリコンウェーハの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、シリコンウェーハの評価方法、シリコンウェーハ製造工程の評価方法、シリコンウェーハの製造方法およびシリコンウェーハに関する。
シリコンウェーハ表面に存在する各種異常種の評価方法としては、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２００２−３４０８１１号公報
光散乱式表面検査装置は、評価対象の試料表面に光を照射し、この表面からの散乱光に基づき評価対象の試料表面に存在する異常種を検出する装置であり、レーザー表面検査装置、表面検査装置、面検査機等とも呼ばれる。光散乱式表面検査装置は、照射光を走査することにより評価対象の表面全面を容易に評価することができるため、シリコンウェーハ表面に存在する異常種の評価のために広く用いられている。
シリコンウェーハ表面に存在する異常種としては、凹状または凸状の表面の局所的な形状異常（欠陥）と、パーティクル（Ｐａｒｔｉｃｌｅ）と呼ばれる表面付着異物とが挙げられる。このような異常種が半導体基板として用いられるシリコンウェーハの表面に存在することや、表面の一部に異常種が局在していることは、半導体デバイスのデバイス特性を低下させる原因となる。そのため、シリコンウェーハの製造分野では、例えば、シリコンウェーハ表面の異常種の存在状態（例えば数、分布状態）を評価し、その評価結果に基づき、表面への異常種の導入を抑制するようにシリコンウェーハの製造工程を管理することが行われている。
更に、より微細化された半導体デバイスでは、従来より微小な異常種であってもデバイス特性を低下させる原因となる。そのため、近年の半導体デバイスの更なる微細化に伴い、より微小な異常種の表面への導入が抑制された高品質なシリコンウェーハを提供することへのニーズはますます高まっている。かかる状況下、より高感度にシリコンウェーハ表面の異常種を検出することができれば、従来より微小な異常種の表面への導入が抑制された高品質なシリコンウェーハを提供することが可能になる。
そこで本発明の目的は、シリコンウェーハの表面に存在する異常種を高感度に評価可能な新たな方法を提供することにある。
本発明の一態様は、
評価対象シリコンウェーハの表面を光散乱式表面検査装置（以下、「表面検査装置」とも記載する。）によって検査して異常種の存在の有無を判定する第一の判定、および、
評価対象シリコンウェーハの表面の第一の判定において異常種の存在が確認されなかった領域を原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＡＦＭ）によって観察して異常種の存在の有無を判定する第二の判定、
を含む、シリコンウェーハの評価方法（以下、単に「評価方法」とも記載する。）、
に関する。
上記評価方法は、光散乱式表面検査装置により行われる第一の判定と、ＡＦＭにより行われる第二の判定と、を含む。第二の判定は、第一の判定において異常種の存在が確認されなかった領域において行われる。なおシリコンウェーハの評価に関して、ＡＦＭは、従来、表面粗さの評価や光散乱式表面装置で検出された異常種の形体観察のために用いられることはあった。しかし、光散乱式表面検査装置で異常種が確認されなかった領域において、異常種の検出のためにＡＦＭを用いることは、本発明者の鋭意検討の結果、初めて実施されることになったことである。これにより、光散乱式表面検査装置では確認されなかった異常種、即ち光散乱式表面検査装置では見逃された微小な異常種を、ＡＦＭによって検出することが可能になる。その結果、第一の判定および第二の判定の判定結果に基づき、シリコンウェーハ表面の異常種の存在状態を、光散乱式表面検査装置のみを用いて行う評価より更に高感度に評価することができる。
本発明および本明細書において、シリコンウェーハ表面の異常種とは、凹状欠陥、凸状欠陥および表面付着異物を包含する意味で用いるものとする。異常種の具体的態様は後述する。
一態様では、上記異常種は、加工起因欠陥である。
一態様では、上記異常種は、凹状欠陥および凸状欠陥からなる群から選択される一種以上の異常種である。
一態様では、評価対象シリコンウェーハは研磨面を有するポリッシュドウェーハでああり、この研磨面が、上記異常種の存在の有無を判定する表面である。
一態様では、上記異常種は、線状欠陥である。
一態様では、上記線状欠陥は、幅が２００ｎｍ以下の線状欠陥を含む。
一態様では、第二の判定は、上記幅が２００ｎｍ以下の線状欠陥の存在の有無を判定することを含む。
本発明の更なる態様は、
評価対象のシリコンウェーハ製造工程において製造されたシリコン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、評価対象のシリコンウェーハ製造工程の工程保守作業の要否を判定すること、
を含む、シリコンウェーハ製造工程の評価方法、
に関する。
一態様では、評価対象のシリコンウェーハ製造工程は研磨工程を含むポリッシュドウェーハ製造工程であり、かつ上記工程保守作業は研磨工程の工程保守作業を含む。
本発明の更なる態様は、
シリコンウェーハ製造工程においてシリコンウェーハの製造を行うことを含み、
上記シリコンウェーハ製造工程において製造された少なくとも１つのシリコン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、上記シリコンウェーハ製造工程の工程保守作業の要否を判定すること、
上記判定の結果、工程保守作業を要さないと判定された場合には工程保守作業なしに上記シリコンウェーハの製造工程においてシリコンウェーハの製造を更に行い、工程保守作業を要すると判定された場合には上記シリコンウェーハ製造工程の工程保守作業を行った後に上記シリコンウェーハ製造工程においてシリコンウェーハの製造を更に行うこと、
を更に含む、シリコンウェーハの製造方法、
に関する。
一態様では、上記シリコンウェーハ製造工程は研磨工程を含むポリッシュドウェーハ製造工程であり、かつ上記工程保守作業は研磨工程の工程保守作業を含む。
本発明の更なる態様は、
複数のシリコンウェーハを含むシリコン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つのシリコンウェーハを抽出すること、
上記抽出されたシリコン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シリコンウェーハと同一ロットに含まれていた少なくとも１つのシリコンウェーハを製品シリコン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、
上記抽出されたシリコンウェーハの評価を、上記評価方法によって行う、シリコンウェーハの製造方法、
に関する。
一態様では、上記シリコンウェーハのロットは、ポリッシュドウェーハのロットである。
本発明の更なる態様は、幅が２００ｎｍ以下の線状欠陥が表面に存在しないシリコンウェーハに関する。
一態様では、上記シリコンウェーハは、ポリッシュドウェーハである。
本発明の一態様によれば、シリコンウェーハ表面の異常種を高感度に検出可能なシリコンウェーハの評価方法を提供することができる。かかる評価方法を用いることにより、表面へのより微小な異常種の導入が抑制された高品質なシリコンウェーハを提供することが可能になる。
実施例において評価対象のポリッシュドウェーハの表面において観察された線状欠陥の模式図である。 実施例において第一の判定において線状欠陥が確認されなかった領域で第二の判定により確認された線状欠陥のＡＦＭ像の一例を示す。
［シリコンウェーハの評価方法］
本発明の一態様にかかるシリコンウェーハの評価方法は、評価対象シリコンウェーハの表面を光散乱式表面検査装置によって検査して異常種の存在の有無を判定する第一の判定、および、評価対象シリコンウェーハの表面の第一の判定において異常種の存在が確認されなかった領域を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって観察して異常種の存在の有無を判定する第二の判定を含む。
以下、上記評価方法について、更に詳細に説明する。
＜評価対象のシリコンウェーハ、判定対象の異常種＞
上記評価方法における評価対象のシリコンウェーハは、各種シリコンウェーハであることができ、特に限定されるものではない。評価対象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、評価対象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。
上記評価方法では、評価対象のシリコンウェーハの表面において、第一の判定および第二の判定という二段階の判定を経て異常種の存在の有無を判定する。かかる異常種には、先に記載した通り、凹状欠陥、凸状欠陥および表面付着異物が包含される。
異常種の一態様である凹状または凸状の欠陥とは、表面の局所的な形状異常であり、凹状欠陥とは、いわゆる溝である。一方、凸状欠陥とは、表面の一部の局所的な盛り上がり（突起）である。このような表面の局所的な形状異常は、通常、機械的または化学的な加工によりシリコンウェーハ表面に導入される。一例として、ポリッシュドウェーハは、通常、粗研磨、エッチング、鏡面研磨（仕上げ研磨）等の工程を順次経て製造され、表面に研磨面（鏡面）を有する。研磨面には、研磨等の加工工程に起因して欠陥が導入されてしまう場合がある。そのような欠陥の一例としては、線状欠陥が挙げられる。線状欠陥とは、線状の凹状または凸状の欠陥をいうが、平面視形状が完全な直線であることを要するものではない。例えば、ポリッシュドウェーハの研磨面に存在する線状の凹状または凸状の欠陥は、一般にスクラッチと呼ばれ、通常、研磨により導入される。また、凸状欠陥には、ＰＩＤ（Ｐｏｌｉｓｈｅｄ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｅｆｅｃｔ）と呼ばれる欠陥もある。ＰＩＤは、通常、鏡面研磨によりポリッシュドウェーハの研磨面に導入される。このように、欠陥は、一態様では、シリコンウェーハの製造工程において行われる加工工程においてシリコンウェーハ表面に導入される加工起因欠陥である。
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と呼ばれる。
上記評価方法における判定対象の異常種は、上記いずれの態様の異常種であってもよい。異常種の種類を問わずに評価対象シリコンウェーハの表面に存在する各種異常種を判定対象としてもよく、ある特定の異常種を選択的に判定対象としてもよい。上記評価方法では、第一の判定および第二の判定という二段階の判定を経て、評価対象シリコンウェーハ表面における異常種の存在の有無を判定する。異常種の判定の詳細について、以下に更に詳細に説明する。
＜第一の判定＞
第一の判定では、評価対象シリコンウェーハの表面を、光散乱式表面検査装置によって検査して、異常種の有無を判定する。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、評価対象シリコンウェーハ表面をレーザー光によって走査し、表面に存在する異常種からの光散乱強度を測定することにより、異常種の位置および光学的な大きさを認識する。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。
第一の判定における光散乱式表面検査装置による検査は、評価対象シリコンウェーハの表面の一部をレーザー光によって走査して行ってもよく、全面を走査して行ってもよい。光散乱式表面検査装置は全面検査が容易な装置であるため、第一の判定は、光散乱式表面検査装置によって評価対象シリコンウェーハ表面の全面を検査して、全面において異常種の存在の有無を判定することが好ましい。
＜第二の判定＞
第二の判定では、上記の第一の判定の後、第一の判定において異常種の存在が確認されなかった領域を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって観察して異常種の存在の有無を判定する。このように二段階の判定を行うことにより、光散乱式表面検査装置では検出困難な微小な異常種をＡＦＭにより検出することができる。その結果、シリコンウェーハ表面の異常種の存在状態を、光散乱式表面検査装置のみを用いていた従来の評価と比べて、より高感度に評価することが可能になる。光散乱式表面検査装置については、高感度化の進行により、従来の光散乱式表面検査装置では検出されていなかった異常種が将来的には検出可能となる可能性も想定され得る。これに対し上記評価方法によれば、そのような光散乱式表面検査装置の高感度化の進行に先立ち、光散乱式表面検査装置では検出困難な異常種を検出することができる。
ＡＦＭの測定モードは、コンタクトモードとノンコンタクトモードとに大別される。コンタクトモードでは、カンチレバーの先端に取り付けた探針（プローブ）を試料表面に接触させて試料表面上を走査する。一方、ノンコンタクトモードでは、探針と試料表面とを非接触状態として、探針と試料表面との間で一定の間隔を保ちながら、探針を試料表面上方で走査する。第二の判定におけるＡＦＭによる観察は、上記いずれのモードで行ってもよい。第二の判定におけるＡＦＭによる観察は、第一の判定における光散乱式表面検査装置の検出下限以下または光散乱式表面検査装置では見逃される傾向が強いサイズの異常種を検出可能なように行うことが好ましい。したがって、ＡＦＭによる観察条件は、第一の判定で用いる光散乱式表面検査装置よりも異物の検出感度が高くなるように、設定することが好ましい。例えば、ＡＦＭの探針については、先端曲率半径が小さいほどＡＦＭによる異常種の検出感度は高まる。したがって、ＡＦＭの探針としては、第一の判定における光散乱式表面検査装置の検出下限以下または光散乱式表面検査装置では見逃される傾向が強いサイズの異常種を検出可能な先端曲率半径を有する探針を用いることが好ましい。一例として、ＡＦＭの探針の曲率半径は、１〜５ｎｍ程度であることができる。ただし、ＡＦＭによる異常種の検出感度は、例えばＡＦＭの撮像画素数を高めることによっても向上させることができるため、ＡＦＭの探針の曲率半径は上記範囲に限定されるものではない。撮像画素数は、一例として５１２ｐｉｘｅｌ×２５６ｐｉｘｅｌとすることができるが、この値に限定されるものではない。
例えば線状欠陥については、本発明者の検討によれば、線状欠陥の幅が２００ｎｍ超であれば光散乱式表面検査装置によって存在が確認される傾向が強く、２００ｎｍ以下では見逃される傾向が強い。ここで線状欠陥についての幅とは、平面視の欠陥形状（線状）の一端から他端までの直線距離をいうものとする。このような光散乱式表面検査装置による検査では見逃される傾向が強い幅が２００ｎｍ以下の線状欠陥を、ＡＦＭによって検出することにより、光散乱式表面検査装置のみで行われる評価よりも高感度に評価対象シリコンウェーハ表面の異常種の存在状態を評価することが可能になる。ＡＦＭによれば、例えば幅が８０〜２００ｎｍ以下の線状欠陥を検出することができる。ただしＡＦＭによって、幅が２００ｎｍ超であるが光散乱式表面検査装置による検査では見逃された線状欠陥を検出することも可能である。
第二の判定におけるＡＦＭによる観察は、第一の判定において異常種の存在が確認されなかった領域の少なくとも一部で行われ、かかる領域の全体で行われてもよく、特定の領域で行われてもよい。例えば、評価対象シリコンウェーハ表面の中心部、Ｒ／２部（半径方向に沿ってその中央部）、エッジ部等の特定領域における異常種の存在の有無を確実に検出するために、かかる特定領域のみで第二の判定を行ってもよい。
上記の第一の判定により得られた判定結果と第二の判定により得られた判定結果を用いて、シリコンウェーハ表面における異常種の存在状態に基づき、シリコンウェーハの評価を行うことができる。評価項目としては、シリコンウェーハ表面で存在が確認された（検出された）異常種の数、分布状態等を挙げることができる。例えば、第一の判定で検出された異常種の数と第二の判定で検出された異常種の数との合計数について閾値を設定し、合計数が閾値以下であれば異常種が少ない合格水準と判定すること、第一の判定および第二の判定の判定結果を用いて異常種をマッピング評価し、シリコンウェーハ表面に異常種が局所的に密集した異常分布状態が確認されたならば不合格水準と判定すること、異常種の存在を排除すべき特定位置に異常種が存在することが確認されたならば不合格水準と判定すること等を、評価基準として例示できる。このような評価の結果は、シリコンウェーハの工程保守作業の要否判定、抜き取り検査の良否判定等に利用することができる。それらの詳細は後述する。
以上説明した本発明の一態様にかかる評価方法によれば、光散乱式表面検査装置のみを用いる評価と比べて高感度に、シリコンウェーハ表面の異常種の存在状態を評価することができる。
［シリコンウェーハ製造工程の評価方法］
本発明の一態様は、評価対象のシリコンウェーハ製造工程において製造されたシリコン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、評価対象のシリコンウェーハ製造工程の工程保守作業の要否を判定すること、を含むシリコンウェーハ製造工程の評価方法に関する。
以下に、上記シリコン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。
評価対象のシリコンウェーハ製造工程としては、先に記載した各種シリコンウェーハを製造するための工程を挙げることができる。例えば、ポリッシュドウェーハは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）等により育成されたシリコン単結晶インゴットからのシリコンウェーハの切断（スライシング）、粗研磨（例えばラッピング）、エッチング、鏡面研磨（仕上げ研磨）、上記加工工程間または加工工程後に行われる洗浄を含む製造工程により製造することができる。また、アニールウェーハは、上記のように製造されたポリッシュドウェーハにアニール処理を施して製造することができる。エピタキシャルウェーハは、上記のように製造されたポリッシュドウェーハの表面にエピタキシャル層を気相成長（エピタキシャル成長）させることにより製造することができる。このような各種シリコンウェーハの製造工程の工程保守作業の要否を、上記シリコンウェーハ製造工程の評価方法により判定することができる。工程保守作業とは、製造工程における製造装置の部材の交換、部材の補修、部材の洗浄および薬液の交換からなる群から選ばれる少なくとも１つを行うことを意味するものとする。例えば、部材や薬液の劣化等は、シリコンウェーハ製造工程において製造されるシリコンウェーハ表面に異常種が導入される原因となる。これに対し、上記のような工程保守作業を行うことにより、シリコンウェーハ製造工程において製造されるシリコンウェーハ表面に異常種が導入されることを抑制することができる。ただし、工程保守作業の要否を何ら指標なく判定することは容易ではなく、また非効率的である。これに対し、上記シリコンウェーハ製造工程の評価方法では、評価対象のシリコンウェーハ製造工程において製造されたシリコンウェーハを本発明の一態様にかかるシリコンウェーハの評価方法により評価して得られた結果に基づき、評価対象のシリコンウェーハ製造工程の工程保守作業の要否を判定する。即ち、本発明の一態様にかかるシリコンウェーハの評価方法により評価して得られた結果を指標として、工程保守作業の要否を判定することができる。工程保守作業要否は、例えば、先に記載したシリコンウェーハに関する評価基準に基づき判定することができる。工程保守作業を要すると判定する閾値等の判定基準は特に限定されるものではなく、製品シリコンウェーハに求められる品質に応じて設定することができる。
評価の結果、工程保守作業を要すると判定されたならば、シリコンウェーハの製造工程の工程保守作業を行う。工程保守作業とは、先に記載した通りである。一例として、ポリッシュドウェーハの製造工程において、研磨工程の工程保守作業を行う場合、工程保守作業の具体的態様としては、研磨布の交換、研磨砥粒を含むスラリーの交換等を挙げることができる。例えば研磨布やスラリーの劣化は、ポリッシュドウェーハの研磨面にスクラッチと呼ばれる線状の凹状または凸状の欠陥が導入される原因となる場合がある。評価対象の製造工程で製造されたポリッシュドウェーハの研磨面に存在するスクラッチについて、本発明の一態様にかかるシリコンウェーハの評価方法に基づき評価を行い、得られた結果（研磨面におけるスクラッチの存在状態）に基づき研磨工程の工程保守作業を行えば、工程保守作業後には、ポリッシュドウェーハの研磨面へのスクラッチの導入を抑制することが可能となる。
［シリコンウェーハの製造方法、シリコンウェーハ］
本発明の一態様は、シリコンウェーハ製造工程においてシリコンウェーハの製造を行うことを含み、上記シリコンウェーハ製造工程において製造された少なくとも１つのシリコン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、上記シリコンウェーハ製造工程の工程保守作業の要否を判定すること、上記判定の結果、工程保守作業を要さないと判定された場合には工程保守作業なしに上記シリコンウェーハの製造工程においてシリコンウェーハの製造を更に行い、工程保守作業を要すると判定された場合には上記シリコンウェーハ製造工程の工程保守作業を行った後に上記シリコンウェーハ製造工程においてシリコンウェーハの製造を更に行うこと、を更に含むシリコン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。
製造方法１は、先に記載した本発明の一態様にかかるシリコンウェーハの製造工程の評価方法によりシリコンウェーハの製造工程を評価し、必要に応じて工程保守作業を行うことを含む。製造工程の評価および工程保守作業について、詳細は先に記載した通りである。このように工程保守作業の要否を判定し、必要に応じて工程保守作業を行うことにより、表面への異常種の導入が抑制された高品質なシリコンウェーハを提供することが可能となる。なおシリコンウェーハの製造工程では、通常、複数のシリコンウェーハの製造が連続的または断続的に行われる。評価に付されるシリコンウェーハは、こうして製造された複数のシリコンウェーハの中の１つ以上であればよく、２つ以上であってもよく、評価に付されるシリコンウェーハの数は特に限定されるものではない。
製造方法１の一態様は、ポリッシュドウェーハの製造方法であり、工程保守作業等のその詳細は先に記載した通りである。ただし、製造方法１は、ポリッシュドウェーハの製造方法に限定されるものではなく、先に例示した各種シリコンウェーハの製造方法であることもできる。
また、本発明の一態様は、複数のシリコンウェーハを含むシリコン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つのシリコンウェーハを抽出すること、上記抽出されたシリコン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シリコンウェーハと同一ロットに含まれていた少なくとも１つのシリコンウェーハを製品シリコン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、上記抽出されたシリコンウェーハの評価を、上記評価方法によって行うシリコンウェーハの製造方法（以下、「製造方法２」と記載する。）に関する。
製造方法２は、ロット抜き取り検査を行い、サンプリング（抜き取り）されたシリコンウェーハを、本発明の一態様にかかるシリコンウェーハの評価方法により評価することを含む。そして評価の結果、サンプリングされたシリコンウェーハが良品と判定されたならば、このシリコンウェーハと同一ロットに含まれていた少なくとも１つのシリコンウェーハを、製品シリコンウェーハとして出荷するための準備に付す。一方、不良品と判定されたならば、製品としては出荷しないか、異常種を除去または低減するための工程に付した後に、製品シリコンウェーハとして出荷するための準備に付す。こうして、表面への異常種の導入が抑制された高品質なシリコンウェーハを提供することが可能になる。製品シリコンウェーハとして出荷するための準備としては、例えば、梱包等が挙げられる。
製造方法２において、サンプリングされて評価されたシリコンウェーハが良品であるか不良品であるかは、先に記載したシリコンウェーハに関する評価基準に基づき判定することができる。不良品と判定する閾値等の判定基準は特に限定されるものではなく、製品シリコンウェーハに求められる品質に応じて設定することができる。また、サンプリングされるシリコンウェーハは、ロット内の１つ以上のシリコンウェーハであればよく、２つ以上であってもよく、サンプリングされるシリコンウェーハの数は特に限定されるものではない。
製造方法２の一態様は、ポリッシュドウェーハの製造方法であり、上記シリコンウェーハのロットは、ポリッシュドウェーハのロットである。ポリッシュドウェーハの製造方法の詳細は先に記載した通りである。ただし、製造方法２は、ポリッシュドウェーハの製造方法に限定されるものではなく、先に例示した各種シリコンウェーハの製造方法であることもできる。
以上説明した製造方法１または製造方法２によれば、光散乱式表面検査装置のみにより行われる評価よりも高感度にシリコンウェーハ表面の異常種の存在状態を評価した結果、その存在が低減ないし排除された高品質なシリコンウェーハを提供することができる。その結果、幅が２００ｎｍ以下の線状欠陥が表面に存在しないシリコンウェーハの提供が可能となる。即ち、本発明の一態様によれば、幅が２００ｎｍ以下の線状欠陥が表面に存在しないシリコンウェーハが提供される。更に、本発明の一態様によれば、製造方法１または製造方法２によって製造されたシリコンウェーハも提供される。かかるシリコンウェーハは、一態様ではポリッシュドウェーハであることができるが、これに限定されるものではなく、先に例示した各種シリコンウェーハであることもできる。
以下に、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。
１．評価対象シリコンウェーハ（ポリッシュドウェーハ）の準備
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、直径３００ｍｍのポリッシュドウェーハを得た。
２．第一の判定
光散乱式表面検査装置として、ＫＬＡ ＴＥＮＣＯＲ社製ＳｕｒｆｓｃａｎシリーズＳＰ３をＨＳＮ（Ｈｉｇｈ−Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ−Ｎｏｒｍａｌ）モードで用いて、上記１．で準備したポリッシュドウェーハの研磨面の全面にレーザー光を走査して線状欠陥を検出した。
３．第二の判定
上記２．の第一の判定において線状欠陥が検出されなかった領域の複数箇所をＡＦＭにより観察し、線状欠陥を検出した。
ＡＦＭの測定条件としては、探針先端曲率半径を２〜３ｎｍ、撮像画素数を５１２ｐｉｘｅｌ×２５６ｐｉｘｅｌ、測定面積を２０μｍ×２０μｍ、測定モードはノンコンタクトモードとした。
４．評価結果
図１は、評価対象のポリッシュドウェーハの表面において観察された線状欠陥の模式図である。図１中、実線で示されている線状欠陥は、第一の判定により光散乱式表面検査装置で確認された線状欠陥であり、点線で示されている線状欠陥は、第二の判定によりＡＦＭで確認された線状欠陥である。なお図中の実線および破線の長さは模式的に示したに過ぎない。
第二の判定では、例えば、第一の判定において線状欠陥が確認されなかった領域の１０箇所中７箇所で、線状欠陥が確認された。こうして確認された線状欠陥のＡＦＭ像の一例を、図２に示す。第二の判定において上記７箇所で検出された線状欠陥は、いずれも幅が２００ｎｍ以下の線状欠陥（具体的には幅が９０ｎｍ〜２００ｎｍの凹状の線状欠陥）であった。
一方、第一の判定で観察された線状欠陥の中から任意の７個を抽出して上記３．と同様の測定条件でＡＦＭにより形態観察したところ、いずれも線状欠陥であり、それらの幅は２００ｎｍ超（具体的には２３０ｎｍ〜３９０ｎｍの凹状の線状欠陥）であった。
製造工程を考慮すると、上記凹状の線状欠陥は、いずれも研磨により発生したスクラッチと判断される。
そこで、研磨工程の工程保守作業として、鏡面研磨に用いる研磨布の交換およびスラリーの交換を行った後に、再び上記１．の製造工程によりポリッシュドウェーハを得た。こうして工程保守作業後に得られたポリッシュドウェーハについて、上記２．の第一の判定および上記３．の第二の判定を行った結果、異常種の存在は確認されなかった。即ち、工程保守作業後には、幅が２００ｎｍ以下の線状欠陥が表面に存在しないポリッシュドウェーハが得られた。
以上の結果から、
光散乱式表面検査装置では幅が２００ｎｍ以下の線状欠陥は検出されない傾向が強いこと；および
光散乱式表面装置に加えてＡＦＭを用いることにより、そのような線状欠陥も検出することができ、これによりシリコンウェーハ表面の欠陥を高感度に検出することが可能になること、
が確認できる。そして、かかる評価結果を用いることにより、先に記載したように工程保守作業を行い、より微小な異常種の表面への導入が抑制されたシリコンウェーハを提供することが可能となる。
または、上記のような評価方法を、先に記載したようにロット抜き取り検査に用いることもできる。
本発明は、各種シリコンウェーハの製造分野において有用である。

Claims (13)

  1. 評価対象シリコンウェーハの表面を光散乱式表面検査装置によって検査して異常種の存在の有無を判定する第一の判定、および、
    評価対象シリコンウェーハの表面の第一の判定において異常種の存在が確認されなかった領域を原子間力顕微鏡によって観察して異常種の存在の有無を判定する第二の判定、
    を含む、シリコンウェーハの評価方法。
  2. 前記異常種は、加工起因欠陥である、請求項１に記載のシリコンウェーハの評価方法。
  3. 前記異常種は、凹状欠陥および凸状欠陥からなる群から選択される一種以上の異常種である、請求項１または２に記載のシリコンウェーハの評価方法。
  4. 評価対象シリコンウェーハは研磨面を有するポリッシュドウェーハであり、かつ
    前記異常種の存在の有無を判定する表面は前記研磨面である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシリコンウェーハの評価方法。
  5. 前記異常種は、線状欠陥である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシリコンウェーハの評価方法。
  6. 前記線状欠陥は、幅が２００ｎｍ以下の線状欠陥を含む、請求項５に記載のシリコンウェーハの評価方法。
  7. 第二の判定は、前記幅が２００ｎｍ以下の線状欠陥の存在の有無を判定することを含む、請求項６に記載のシリコンウェーハの評価方法。
  8. 評価対象のシリコンウェーハ製造工程において製造されたシリコンウェーハを請求項１〜７のいずれか１項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、評価対象のシリコンウェーハ製造工程の工程保守作業の要否を判定すること、
    を含む、シリコンウェーハ製造工程の評価方法。
  9. 評価対象のシリコンウェーハ製造工程は研磨工程を含むポリッシュドウェーハ製造工程であり、かつ
    前記工程保守作業は前記研磨工程の工程保守作業を含む、請求項８に記載のシリコンウェーハ製造工程の評価方法。
  10. シリコンウェーハ製造工程においてシリコンウェーハの製造を行うことを含み、
    前記シリコンウェーハ製造工程において製造された少なくとも１つのシリコンウェーハを請求項１〜７のいずれか１項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、前記シリコンウェーハ製造工程の工程保守作業の要否を判定すること、
    前記判定の結果、工程保守作業を要さないと判定された場合には工程保守作業なしに前記シリコンウェーハの製造工程においてシリコンウェーハの製造を更に行い、工程保守作業を要すると判定された場合には前記シリコンウェーハ製造工程の工程保守作業を行った後に前記シリコンウェーハ製造工程においてシリコンウェーハの製造を更に行うこと、
    を更に含む、シリコンウェーハの製造方法。
  11. 前記シリコンウェーハ製造工程は研磨工程を含むポリッシュドウェーハ製造工程であり、かつ
    前記工程保守作業は前記研磨工程の工程保守作業を含む、請求項１０に記載のシリコンウェーハの製造方法。
  12. 複数のシリコンウェーハを含むシリコン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つのシリコンウェーハを抽出すること、
    前記抽出されたシリコン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シリコンウェーハと同一ロットに含まれていた少なくとも１つのシリコンウェーハを製品シリコン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、
    前記抽出されたシリコンウェーハの評価を、請求項１〜７のいずれか１項に記載の評価方法によって行う、シリコンウェーハの製造方法。
  13. 前記シリコンウェーハのロットは、ポリッシュドウェーハのロットである、請求項１２に記載のシリコンウェーハの製造方法。
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