JP6931995B2 - ＳｉＣウェハの欠陥測定方法、標準サンプル及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法 - Google Patents

ＳｉＣウェハの欠陥測定方法、標準サンプル及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ＳｉＣウェハの欠陥測定方法、標準サンプル及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法に関する。
炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて絶縁破壊電界が１桁大きく、また、バンドギャップが３倍大きく、さらに、熱伝導率が３倍程度高い等の特性を有することから、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等への応用が期待されている。
ＳｉＣデバイスの実用化の促進には、高品質の結晶成長技術、高品質のエピタキシャル成長技術の確立が不可欠である。
ＳｉＣデバイスは、昇華再結晶法等で成長させたＳｉＣのバルク単結晶から加工して得られたＳｉＣ単結晶基板上に、化学的気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）等によってデバイスの活性領域となるＳｉＣエピタキシャル層（膜）を成長させたＳｉＣエピタキシャルウェハを用いて作製されるのが一般的である。
ＳｉＣエピタキシャルウェハはより具体的には、（０００１）面から＜１１−２０＞方向にオフ角を有する面を成長面とするＳｉＣ単結晶基板上にステップフロー成長（原子ステップからの横方向成長）させて４ＨのＳｉＣエピタキシャル層を成長させるのが一般的である。
ＳｉＣエピタキシャルウェハのエピタキシャル層の欠陥としては、ＳｉＣ単結晶基板の欠陥を引き継ぐ欠陥と、エピタキシャル層中に新たに形成される欠陥が知られている。前者としては、貫通転位、基底面転位やキャロット欠陥などが知られており、後者としては、三角欠陥などが知られている。
例えば、キャロット欠陥はエピ表面側から見るとステップフロー成長方向に長い棒状の欠陥であるが、基板の転位（貫通螺旋転位（ＴＳＤ）あるいは基底面転位（ＢＰＤ））や基板上の傷が起点として形成されると言われている（非特許文献１参照）。
また、三角欠陥はステップフロー成長方向（＜１１−２０＞方向）に沿って上流から下流側に三角形の頂点とその対辺（底辺）が順に並ぶような方向を向いて形成されるが、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造時のエピタキシャル成長前のＳｉＣ単結晶基板上あるいはエピタキシャル成長中のエピタキシャル層内に存在した異物（ダウンフォール）を起点として、そこから基板のオフ角に沿って３Ｃの多形の層が延びてエピ表面に露出しているものと言われている（非特許文献２参照）。
フォトルミネッセンス法によって、ＳｉＣ単結晶基板やＳｉＣエピタキシャルウェハ（以下、これらを合わせて「ＳｉＣウェハ」ということがある）の内在欠陥を検出できることが知られていた（例えば、特許文献３、４参照）。
フォトルミネッセンス法を用いた欠陥検査方法では、ＳｉＣのバンドギャップよりも大きいエネルギーを有する励起光を照射する。これにより、ＳｉＣウェハ中の電子が励起されて正孔が生成し、その電子と正孔が再結合するときに光を放出する。欠陥の種類によって放出光の特徴は異なるため、放出光を測定することにより、種々の欠陥の有無を判別していた。
ＳｉＣウェハの品質を評価し、保証するために、欠陥を種類によって分類し、定量的に計数することが求められるようになってきた。その際、測定の精度を担保するためには標準サンプルを用いた装置の管理を行うことが望ましい。
特開２０１３−０２３３９９号公報 特開２０１６−０５８４９９号公報 特開２０１６−１２１０５９号公報 特開２０１２−１６０６５５号公報
J. Hassan et al., Journal of Crystal Growth 312 (2010) 1828-1837 C. Hallin et al., Diamond and Related Materials 6 (1997) 1297-1300
しかしながら、ＳｉＣウェハに紫外光を照射（露光）して、赤外領域で発光波長を検出する場合、紫外光を繰り返し照射すると、基板自体の発光強度が強まるために内在欠陥の検出数が変化してしまうことが分かった。そのため、フォトルミネッセンス装置の状態の管理に用いる標準サンプルとしてＳｉＣウェハ自体を用いることには問題がある。
そこで、発明者は、フォトルミネッセンス装置の励起光による繰り返し照射によって基板発光強度が変化しないこと、ＳｉＣウェハの欠陥の測定時と同じ照射条件で励起光を照射することによってもＳｉＣウェハの基底面転位（ＢＰＤ）と同様な画像が得られること、得られた画像において自動カウントを行える程度の十分なＳ／Ｎが得られること等を目指して、標準サンプルの開発を行い、本発明に想到した。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、フォトルミネッセンス装置の励起光による繰り返し照射によって基板発光強度が変化しない標準サンプル、その標準サンプルを用いるＳｉＣウェハの欠陥測定方法、及び、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
（１）第１の態様にかかるＳｉＣウェハの欠陥測定方法は、フォトルミネッセンス装置を用いてＳｉＣウェハの欠陥を測定する方法であって、励起光による繰り返し照射によって発光強度が変化しない材料からなり、かつ、表面に凹部及び／又は凸部で構成されたパターンを有する標準サンプルに対して、ＳｉＣウェハの欠陥の測定前にその測定時と同じ照射条件で前記励起光を照射し、前記パターンの反射像から前記パターンのＳ／Ｎ比を計測することによって欠陥測定装置の装置管理を行う装置管理工程を有する。
（２）上記態様にかかるＳｉＣウェハの欠陥測定方法において、前記標準サンプルに前記パターンが複数形成されていてもよい。
（３）上記態様にかかるＳｉＣウェハの欠陥測定方法において、前記パターンが、前記材料の表面に凹部及び／又は凸部で構成された複数の要素パターンを含んでもよい。
（４）上記態様にかかるＳｉＣウェハの欠陥測定方法において、前記要素パターンの深さと長辺の長さのアスペクト比が０．０４以上であってもよい。
（５）上記態様にかかるＳｉＣウェハの欠陥測定方法において、前記要素パターンの形状が矩形であってもよい。
（６）上記態様にかかるＳｉＣウェハの欠陥測定方法において、前記要素パターンの長辺の長さが１００μｍ以下であってもよい。
（７）上記態様にかかるＳｉＣウェハの欠陥測定方法において、前記標準サンプルに形成されたパターンの前記反射像における短い辺の長さが５〜５０μｍであり、長い辺の長さが１０μｍ以上であってもよい。
（８）上記態様にかかるＳｉＣウェハの欠陥測定方法において、前記標準サンプルに形成されたパターンの数密度が０．１〜１０００個／ｃｍ２であってもよい。
（９）上記態様にかかるＳｉＣウェハの欠陥測定方法において、前記反射像におけるＳ／Ｎ比を用いて、前記パターンの反射像から前記パターンの数を計測してもよい。
（１０）上記態様にかかるＳｉＣウェハの欠陥測定方法において、前記パターンの反射像からのパターンの数の計測を自動で行ってもよい。
（１１）第２の態様にかかる標準サンプルは、フォトルミネッセンス装置を用いてＳｉＣウェハの欠陥を測定する方法において用いられる標準サンプルであって、励起光による繰り返し照射によって発光強度が変化しない材料からなり、かつ、表面に凹部及び／又は凸部で構成されたパターンを有する。
（１２）上記態様にかかる標準サンプルは、前記パターンが複数形成されていてもよい。
（１３）上記態様にかかる標準サンプルにおいて、前記パターンが、前記材料の表面に凹部及び／又は凸部で構成された複数の要素パターンを含んでもよい。
（１４）上記態様にかかる標準サンプルにおいて、前記要素パターンの深さと長辺の長さのアスペクト比が０．０４以上であってもよい。
（１５）上記態様にかかるＳｉＣウェハの製造方法は、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法であって、励起光による繰り返し照射によって発光強度が変化しない材料からなり、かつ、表面に凹部及び／又は凸部で構成されたパターンを複数形成された標準サンプルに対して、ＳｉＣウェハの欠陥の測定前にその測定時と同じ照射条件で前記励起光を照射し、前記パターンの反射像から前記パターンのＳ／Ｎ比を計測することによって欠陥測定装置の装置管理を行う装置管理工程を有する。
本発明の標準サンプルによれば、フォトルミネッセンス装置の励起光による繰り返し照射によって基板発光強度が変化しない標準サンプルを提供できる。
本発明のＳｉＣウェハの欠陥測定方法によれば、高い精度を維持した状態でフォトルミネッセンス装置による欠陥測定ができるＳｉＣウェハの欠陥測定方法を提供できる。
本発明のＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法によれば、欠陥種の分類精度が担保されたＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法を提供できる。
（ａ）は、ＳｉＣエピタキシャルウェハ、及び、シリコン基板のそれぞれに励起光を繰り返し照射したときの照射回数とバックグランドの輝度との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、照射回数とＳ／Ｎ比との関係を示すグラフである。 Ｓ／Ｎ算出における概念図であり、（ａ）は、ＢＰＤを含むＰＬ画像上でＳ／Ｎ算出を行った範囲を枠で示しており、（ｂ）はＳ／Ｎ算出を行った範囲の各ピクセルの輝度のヒストグラムである。 （ａ）は複数の要素パターンにより構成された一つのパターンの一例の平面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のパターンが縦方向に７個並列した測定点から実際に得られた光学的反射像であり、（ｃ）は、（ｂ）に示したパターンと同程度のサイズの基底面転位のＰＬ像である。 本実施形態にかかるパターンの例を示す模式図である。 図４で示したパターンにおける矩形の要素パターンのうち、最も面積が小さい部分を凹部としたときの深さと矩形の要素パターンの長辺の長さとのアスペクト比（深さ／矩形の長辺の長さ）に対するパターンのＳ／Ｎ比の関係を示すグラフである。 図３（ａ）に示すパターン（深さは１０００ｎｍ）が形成されたシリコン基板に波長３１３ｎｍの励起光を用いて露光した場合の照射時間とＳ／Ｎ比の関係を示すグラフである。 図３（ａ）に示したパターンが形成されたシリコン基板に波長３１３ｎｍの励起光を用いて露光した場合のパターンの深さとＳ／Ｎ比の関係を示す。
以下、本発明を適用したＳｉＣウェハの欠陥測定方法、標準サンプル及びＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法について、図面を用いてその構成を説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。
（標準サンプル）
本発明の一実施形態に係る標準サンプルは、フォトルミネッセンス装置を用いてＳｉＣウェハの欠陥を測定する方法において用いられる標準サンプルであって、励起光による繰り返し露光によって発光強度が変化しない材料からなり、かつ、表面に凹部及び／又は凸部で構成されたパターンが形成されている。
ここで、本明細書において「標準サンプル」とは、ＳｉＣウェハの欠陥を検査するために用いるフォトルミネッセンス装置が所定の検査精度を有するか否かを確認するための試料である。
発明者は、フォトルミネッセンス装置を用いたＳｉＣウェハの欠陥検査において、ＳｉＣウェハに励起光を繰り返し照射することにより、バックラウンドの輝度のノイズが大きくなり、その結果、Ｓ／Ｎ比が低下することを見出した。この場合、検査の精度が低下してしまう。検査で得られた結果は、フォトルミネッセンス装置が正常に作動していることが前提として有益なものであり、例えば、欠陥数密度が低下した理由が、フォトルミネッセンス装置の不具合による欠陥の検出感度が低下したためであるという事態は回避せねばならない。そのためには、ＳｉＣウェハの欠陥の測定前に、フォトルミネッセンス装置が正常に作動していることを確認する必要があるが、ＳｉＣからなる基板は励起光の繰り返し照射によってバックラウンドノイズが大きくなるという問題があるために、標準サンプルとしては適さない。
そこで、鋭意検討を重ねて、まず、Ｓｉ（シリコン）基板が励起光を繰り返し照射してもバックラウンドの輝度の大きさが大きくならないことに注目した。これは、ＳｉＣウェハに用いる励起光（紫外光）では、ＳｉＣウェハでＢＰＤが発光する近赤外波長域でのシリコンの発光強度が十分に小さいからである。
一方で、発光強度が小さいと標準サンプルとしては使えない。しかしながら、シリコン基板の表面に凹部及び／又は凸部で構成されたパターンを形成し、その表面にＳｉＣウェハの欠陥の測定時と同じ照射条件で励起光を照射すると、そのパターンの光学的な反射像が得られることを見出した。
本明細書における反射像とは、励起光の直接反射光の像という意味ではなく、励起光を照射することにより標準サンプルから戻ってくる光の像を意味し、その光にはルミネッセンス光も含まれる。実際のフォトルミネッセンスの測定では、反射光の検出器の前にロングパスフィルターを設置し、励起に用いた波長そのものの反射光は除いている。本明細書の反射像は、このようなフォトルミネッセンス装置での検出光を意味している。そこで、パターンを形成して、そのパターンのＳ／Ｎ比を計測することによって、ＳｉＣウェハの欠陥の測定前にフォトルミネッセンス装置が正常に作動していることを確認することができるという発想に想到したのである。
標準サンプルの材料としては、励起光による繰り返し照射によって発光強度が変化しない材料であれば特に制限はなく、シリコン、ゲルマニウムなどを用いることをできる。また赤外でルミネッセンス光を発する材料であるＧａＡｓやＧａＩｎＡｓ等の化合物半導体であって、励起光による繰り返し照射によって発光強度が変化するという特性を持たないものも使用することができる。
図１（ａ）に、ＳｉＣエピタキシャルウェハ、及び、シリコン基板のそれぞれに励起光を繰り返し照射したときのバックグランドの輝度を示す。横軸は照射回数、縦軸はバックグランドの輝度（ｃｄ／ｍ２）を示す。ここで、バックグラウンドの輝度とは、標準サンプルにおけるパターンが形成されていない正常部の輝度を意味する。
バックグラウンドの輝度は、フォトルミネッセンス装置（レーザーテック株式会社製、ＳＩＣＡ８７）を用い、照射は波長３１３ｎｍの励起光を用いて、各照射を４５ｍｓｅｃ行って得たものである。すなわち、４５ｍｓｅｃ／回で照射を行った。励起波長としては、ＳｉＣを励起できればよく、例えば２５０〜４００ｎｍを用いても良い。励起波長によって、ＳｉＣへの侵入長が異なるので、観測したい厚さによって波長は、自由に選択できる。
バックグランドの輝度は、受光フィルタ（ロングパスフィルター（６６０ｎｍ））の受光波長で得られたＰＬ像におけるバックグランドの輝度を示す。縦軸のバックグランドの輝度は、欠陥のない領域のおよそ０．５ｍｍ×０．５ｍｍについてのバックグランドの輝度の平均値である。
図１（ｂ）は、横軸は図１（ａ）と同様に照射回数、縦軸はＳ／Ｎである。図１（ｂ）のＳｉは、本実施形態にかかる所定のパターンを形成した標準サンプルを用いている。この標準サンプルのパターンは、後述の図３（ａ）で示すパターンが縦に７つ並んだものと同様である。
図２にＳ／Ｎ算出の概念図を示す。図２（ａ）はＢＰＤを含むＰＬ画像であり画像内の枠線に囲まれた範囲の各ピクセルの輝度のヒストグラムが（ｂ）である。ここで、Ｓ／Ｎの“Ｎ”は、バックグランドの輝度の標準偏差の値であり、一方、“Ｓ”は、基底面転位（ＢＰＤ）を含む領域のおよそ０．５ｍｍ×０．５ｍｍにおいて、「最大輝度−バックグランドの平均輝度」によって得られた値である。また標準サンプルのパターンを見る場合は、パターンを基底面転位とみなして、同様に測定される。
図１（ａ）に示すように、ＳｉＣエピタキシャルウェハは測定回数が多くなるとバックグランドの輝度が上昇していく。これに対して、シリコン基板では、測定回数が多くなってもバックグランドの輝度は変化していない。その結果、図１（ｂ）に示すように、ＳｉＣエピタキシャルウェハでは測定回数が多くなるとＳ／Ｎは低下していき、シリコン基板では測定回数が多くなってもＳ／Ｎは変化しない。
図３（ａ）は、パターンの一例の平面模式図を示す。図３（ａ）に示すパターン１０は、複数の要素パターン１を有する。
要素パターン１は、短軸方向の長さ（Ｌａ）及び長軸方向の長さ（Ｌｂ）がそれぞれ、２μｍ、１０μｍの平面視矩形の構造を有する。パターン１０は、要素パターン１が等しい距離（Ｌｃ）２μｍ離隔して、１９個配置されてなる。
図３（ｂ）に、シリコン基板に図３（ａ）に示すパターン１０を７個縦方向に並べて形成し、深さを１０００ｎｍとした標準サンプルについて、フォトルミネッセンス装置（レーザーテック株式会社製、ＳＩＣＡ８７）を用いて、波長３１３ｎｍの励起光を用いて、４５ｍｓｅｃ間、照射した後に得られた反射像Ｓを示す。
反射像の各パターンのＳ／Ｎは、４〜５であった。図３（ｂ）に示すように、反射像Ｓにおいてウェハに施されたパターン１０が、パターン１０’として明確に見えていることがわかる。
標準サンプルに形成されたパターン１０は、反射像Ｓにおけるパターン１０’として矩形（長方形）となることが好ましい。その短い辺の長さは、５〜５０μｍであることが好ましく、１０〜２０μｍがより好ましい。また、長い辺の長さは、１０μｍ以上、２５００μｍ以下とすることが好ましく、５０〜１０００μｍとすることがより好ましい。ＳｉＣエピタキシャルの欠陥は、エピタキシャル層厚等に依存してさまざまな大きさがあるため、測定対称とする欠陥の大きさに応じて、長い辺の長さを設定することが望ましい。
光学顕微鏡による反射画像（反射像Ｓ）において確認されるパターン１０’は、ウェハに施されたパターン１０とは異なる。光学的反射像においては要素パターン１を区別することができず、要素パターン１からの反射像のまとまりが一つのパターン１０’として識別される。この反射像Ｓにおける矩形は、略矩形（長方形）であればよく、角の丸みにおいて制限は設けない。この光学顕微鏡による反射像Ｓにおけるパターン１０’のサイズは、基底面転位（ＢＰＤ）のＰＬ像（およそ長方形）の短辺サイズと同程度のものとすることが好ましい。
また、この光学顕微鏡におけるパターン１０’は、標準サンプルに形成したパターン１０の大きさとしても規定できる。このパターン１０のサイズは、平面視してパターン１０を含むような最小の矩形（正方形又は長方形）を描いた際のサイズとして定義できる。従って、それらの長さはその短軸方向の長さ及び長軸方向の長さ（あるいは、正方形の場合には１辺の長さ×１辺の長さ）に相当する。
この様に定義したパターン１０の光学顕微鏡におけるパターン１０’は、概ねパターン１０の光学的反射像と同様な大きさである。したがって、このパターン１０の大きさは短辺が５~５０μｍとすることができ、１０〜２０μｍが好ましい。またパターン１０の長辺の長さは１０〜２５００μｍとすることができ、５０〜１０００μｍが好ましい。
要素パターン１の間の距離は、測定装置がパターン１０の反射像Ｓを１つのパターン１０’として認識できる程度に近接させて配置することが好ましい。必要な距離は使用する倍率や測定装置の判定プログラムの設定により変わるが、たとえば要素パターン１間の距離が２０μｍ程度以下の場合、一つのパターンとして識別して認識させることができる。
図３（ｃ）に、図３（ｂ）に示したパターン１０’と同程度のサイズの基底面転位（ＢＰＤ）のＰＬ像を示す。このＰＬ像の初回測定時のＳ／Ｎは、１０〜３５であった。
標準サンプルに形成されるパターン１０としては、図３で示したパターン以外に様々可能である。標準サンプルに形成されるパターン１０は、ＳｉＣウェハの欠陥の測定前にその測定時と同じ照射条件で励起光を照射し、反射像Ｓからパターン１０’の数を計測することができれば、特に制限はないが、パターンの矩形の長辺が短いパターンが好ましい例として挙げられる。
標準サンプルの表面に形成されるパターン形状とパターンの反射像のＳ／Ｎ比（コントラスト）を比較する実験を行った。
図４に、用いたパターンの例を示す。図中に示す数字は、単位がμｍの距離（長さ）を示すものである。図４（ａ）は１９個の矩形の要素パターンをその短辺方向に等間隔にならべたパターンである。図４（ｂ）は十字の外郭に幅５０μｍの凹部を形成したパターンである。図４（ｃ）と（ｄ）はステッパーのマーカーとして用いられるパターンで、それぞれＦＩＡ、ＬＳＡと呼ばれるパターンである。図４（ｃ）と（ｄ）では、外側の長方形の部分と長方形に囲まれる内部にある小さな四角形の部分が凹部となっている。
表１に、図４（ａ）〜（ｄ）のパターンであって、マーキングの深さが１０００ｎｍのパターンを有するシリコン基板の標準サンプルについて、フォトルミネッセンス装置（レーザーテック株式会社製、ＳＩＣＡ８７）を用いて、波長３１３ｎｍの励起光を用いて、９５ｍｓｅｃ間、照射した後に得られた反射像におけるＳ／Ｎを示す。受光部には受光フィルタ（ロングパスフィルター（６６０ｎｍ））を設けて反射像を測定した。
Figure 0006931995
Ｓ／Ｎ比は、パターンを構成する矩形のうち最も面積が小さい部分の深さを深くするほど、またその矩形の開口部の長辺の長さが短いほど、大きくなる傾向が見られた。図５に、開口部の長辺の長さと深さのアスペクト比とＳ／Ｎ比の関係を示す。図５に示すように、アスペクト比が０．０４以上の場合にＳ／Ｎ比は大きくなる。
パターンを形成したシリコンウェハから、パターンに対応するコントラストが得られる理由として、パターンの凹凸によりフォトルミネッセンス光の取り出し効率が部分的に変わっているためと考えられる。
そのため、アスペクト比によりＳ／Ｎ比が変わると考えられ、パターンの形状は大きなＳ／Ｎ比を得るために重要である。また、パターンの凹凸はコントラストに大きな寄与を有するため、凹凸部を形成するパターンが小さい方が大きなＳ／Ｎ比を得るために有利であると考えられる。本実施形態にかかるＳｉＣウェハの欠陥測定方法では、パターンをより小さな要素パターンを含むように構成することにより、大きなＳ／Ｎ比を得ることができる。その結果、フォトルミネッセンスの標準サンプルとして適用できるようなコントラストの像を容易に得ることができる。
Ｓ／Ｎ比は、反射像としてパターンを識別できるだけの大きさがあればよい。しかしＳ／Ｎ比が小さい場合には、ノイズにより精度が低下したり、信号を統計的に処理するために時間を要したりする。そのため、Ｓ／Ｎ比は大きい方が望ましい。パターンから得られるＳ／Ｎ比としては、４．０以上であることが好ましい。
要素パターンの長辺の長さは、Ｓ／Ｎ比が４．０となる様にすることが好ましい。要素パターンの長辺の長さは、１００μｍ以下が好ましく、５μｍ以上とすることが好ましい。さらに１０〜２５μｍがより好ましい。要素パターンが矩形でない場合、凹凸部の差し渡しの長さの最大部分を長辺とみなせばよい。
パターン及び要素パターンの形状は、必要なＳ／Ｎ比が得られれば特に問わない。図４（ａ）の様に、同じ大きさの矩形の要素構造を直線状に並べてもよい。要素構造の大きさは同じでなくてもよく、要素構造の一部が高いＳ／Ｎ比を有するような構造であればよい。また、要素構造の形状は矩形に限定されず、高いＳ／Ｎ比を有するようなアスペクト比を持つ任意の形状としてもよい。
（ＳｉＣウェハの欠陥測定方法）
本発明の一実施形態に係るＳｉＣウェハの欠陥測定方法は、励起光による繰り返し照射によって発光強度が変化しない材料からなり、かつ、表面に凹部及び／又は凸部で構成されたパターンを複数形成された標準サンプルに対して、ＳｉＣウェハの欠陥の測定前にその測定時と同じ照射条件で前記励起光を照射し、前記パターンの反射像から前記パターンのＳ／Ｎ比を計測することによって欠陥測定装置の装置管理を行う装置管理工程を有する。ここで、「ＳｉＣウェハ」とは、エピタキシャル成長前の単結晶基板（ウェハ）と、その基板上にエピタキシャル膜を有するＳｉＣエピタキシャルウェハの両方を含む。
上述の通り、本発明のＳｉＣウェハの欠陥測定方法で用いる標準サンプルにおいては、形成されたパターンの反射像の短い辺の長さは５〜５０μｍ、長い辺の長さは１０μｍ以上であることが好ましい。
また、本発明のＳｉＣウェハの欠陥測定方法で用いる標準サンプルにおいては、標準サンプルに形成されたパターンの数密度は０．１〜１０００個／ｃｍ２であることが好ましい。ここで数密度とは、図３（ａ）に示すようなパターン１０が、標準サンプルの所定の領域内にどの程度の密度で存在しているかを示す。
この標準サンプルを用いたＳｉＣウェハの欠陥測定方法においては、検出されるパターンのＳ／Ｎ比以外に、検出されるパターンの数によってもフォトルミネッセンス装置が正常か否かを判断できる。例えば、検出されるパターンの数が実際の標準サンプルに形成されたパターンの数と同じ場合だけを正常とすることもできるし、あるいは、パターンの数が１σ（σ：標準偏差）の範囲内の場合に正常とするなど自由に決める事ができる。
本実施形態にかかるＳｉＣウェハの欠陥測定方法で用いる標準サンプルにおいては、反射像におけるＳ／Ｎ比を用いて、パターンの反射像からパターンの数を計測してもよい。
本実施形態にかかるＳｉＣウェハの欠陥測定方法で用いる標準サンプルにおいては、パターンの反射像からのパターンの数の計測を自動で行ってもよい。
図６に、図３（ａ）に示したパターン（深さは１０００ｎｍ）が複数形成されたシリコン基板に、フォトルミネッセンス装置（レーザーテック株式会社製、ＳＩＣＡ８７）を用い、照射は波長３１３ｎｍの励起光を用いた場合の照射時間とＳ／Ｎ比の関係を示す。
図６から、照射時間が５０ｍｓｅｃ以上の場合に、５以上のＳ／Ｎ比が得られることがわかる。
図７に、図３（ａ）に示したパターンが形成されたシリコン基板に、フォトルミネッセンス装置（レーザーテック株式会社製、ＳＩＣＡ８７）を用い、照射は波長３１３ｎｍの励起光を用いて９０ｍｓｅｃ照射した場合に、パターンの深さとＳ／Ｎ比の関係を示す。
図７から、深さが４００ｎｍ以上であれば、４以上のＳ／Ｎ比が得られ、また、深さが１０００ｎｍ以上であれば、５以上のＳ／Ｎ比が得られことがわかる。
（ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法）
本発明の一実施形態に係るＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法は、励起光による繰り返し照射によって発光強度が変化しない材料からなり、かつ、表面に凹部及び／又は凸部で構成されたパターンを複数形成された標準サンプルに対して、ＳｉＣウェハの欠陥の測定前にその測定時と同じ照射条件で前記励起光を照射し、前記パターンの反射像から前記パターンのＳ／Ｎ比を計測することによって欠陥測定装置の装置管理を行う装置管理工程を有する。
ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造工程では、フォトルミネッセンスを用いた欠陥測定装置によって欠陥密度を測定する。装置管理工程を設けることで、欠陥種の分類精度が担保される。測定した欠陥密度の計数値が大きい場合には不良品と判定して製品から除外する。測定した欠陥は分類され、分類ごとに前記判定を行う。また測定された欠陥が増加した場合、それにより不良原因を推定し、エピタキシャル成長条件の修正等に反映させることができる。
本実施形態にかかるＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法では、装置管理工程以外については公知の工程を用いることができる。
１…要素パターン、１０…パターン、１０’…反射像におけるパターン、Ｓ…反射像

Claims (13)

  1. フォトルミネッセンス装置を用いてＳｉＣウェハの欠陥を測定する方法であって、
    励起光による繰り返し照射によって発光強度が変化しない材料からなり、かつ、表面に凹部及び／又は凸部で構成されたパターンを有する標準サンプルに対して、ＳｉＣウェハの欠陥の測定前にその測定時と同じ照射条件で前記励起光を照射し、前記パターンの反射像から前記パターンのＳ／Ｎ比を計測することによってフォトルミネッセンス装置の欠陥種の分類精度を担保する装置管理を行う装置管理工程を有し、
    前記Ｓ／Ｎ比は、前記パターンを含む領域のおよそ０．５ｍｍ×０．５ｍｍにおいて、最大輝度からバックグランドの平均輝度を引いた値を、バックグランドの輝度の標準偏差で割った値である、ＳｉＣウェハの欠陥測定方法。
  2. 前記標準サンプルに、前記パターンが複数形成されている、請求項１に記載のＳｉＣウェハの欠陥測定方法。
  3. 前記パターンが、前記材料の表面に凹部及び／又は凸部で構成された複数の要素パターンを含む、請求項１又は２のいずれかに記載のＳｉＣウェハの欠陥測定方法。
  4. 前記要素パターンの深さと長辺の長さのアスペクト比が０．０４以上である、請求項３に記載のＳｉＣウェハの欠陥測定方法。
  5. 前記要素パターンの形状が矩形である、請求項３又は４のいずれかに記載のＳｉＣウェハの欠陥測定方法。
  6. 前記要素パターンの長辺の長さが１００μｍ以下である、請求項３〜５のいずれか一項に記載のＳｉＣウェハの欠陥測定方法。
  7. 前記標準サンプルに形成されたパターンの前記反射像における短い辺の長さが５〜５０μｍであり、長い辺の長さが１０μｍ以上である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＳｉＣウェハの欠陥測定方法。
  8. 前記標準サンプルに形成されたパターンの数密度が０．１〜１０００個／ｃｍ２である、請求項２〜７のいずれか一項に記載のＳｉＣウェハの欠陥測定方法。
  9. 前記反射像におけるＳ／Ｎ比を用いて、前記パターンの反射像から前記パターンの数を計測する、請求項２〜８のいずれか一項に記載のＳｉＣウェハの欠陥測定方法。
  10. 前記パターンの反射像からパターンの数の計測を自動で行う、請求項２〜９のいずれか一項に記載のＳｉＣウェハの欠陥測定方法。
  11. フォトルミネッセンス装置を用いてＳｉＣウェハの欠陥を測定する方法において用いられる標準サンプルであって、
    励起光による５０回程度の繰り返し照射によって発光強度が変化しない材料であるシリコン、ゲルマニウム、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓからなり、かつ、表面に凹部及び／又は凸部で構成されたパターンを有し、
    前記凹部及び／又は凸部で構成されたパターンは、
    前記材料の表面に凹部及び／又は凸部で構成された複数の要素パターンを含み、
    前記要素パターンの深さと長辺の長さのアスペクト比が０．０４以上である、標準サンプル。
  12. 前記パターンが複数形成されている、請求項１１に記載の標準サンプル。
  13. ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法であって、
    ＳｉＣウェハの欠陥を測定する工程を含み、
    前記ＳｉＣウェハの欠陥を測定する工程は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＳｉＣウェハの欠陥測定方法を使用し、
    測定された欠陥が増加した場合、不良原因を推定し、エピタキシャル成長条件の修正を行うことを特徴とする、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法。
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