WO2010050365A1 - 暗視野検査装置校正用基準ウエハ、暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造方法、暗視野検査装置の校正方法、暗視野検査装置およびウエハ検査方法 - Google Patents

暗視野検査装置校正用基準ウエハ、暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造方法、暗視野検査装置の校正方法、暗視野検査装置およびウエハ検査方法 Download PDF

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wafer
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浜松　玲
英夫 太田
岡　健次
神宮　孝広
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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Definitions

  • the present invention relates to dark field inspection device calibration reference wafers, dark field inspection device calibration reference wafer manufacturing techniques, dark field inspection device calibration techniques, dark field inspection devices and wafer inspection techniques.
  • Patent Document 1 refers to a reference wafer serving as a reference when measuring minute unevenness on the surface of a silicon wafer, and in manufacturing the reference wafer, the surface is scanned by relative scanning with local etching. Discloses a technique for forming minute irregularities. Also, it is disclosed that the local etching uses the active species gas NF 3 , CF 4 or SF 6 .
  • Patent Document 2 corresponding US Patent No. 6,463, 941 discloses a chemical solution concentration control device for controlling the concentration of a chemical solution used for etching and cleaning of a wafer, A mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide solution is disclosed as an example of
  • Patent Document 3 discloses a silicon wafer cleaning apparatus that adjusts the concentration of a chemical solution used for cleaning a silicon wafer to be optimum, and ammonia and hydrogen peroxide water as an example of the chemical solution. And a mixture of
  • No. 6,830,943 discloses a wafer containing a calibration standard for semiconductor metrology, the surface roughness of the wafer being less than 1 ⁇ , and the surface of the wafer It is disclosed that the calibration layer formed in is formed of a metal oxide or the like.
  • a single crystal silicon wafer (hereinafter simply referred to as a wafer), which is a substrate material for semiconductor devices, is obtained by slicing a single crystal silicon ingot pulled by the Czochralski method (CZ method) or the like by wire sawing or the like, and then grinding After being etched, mirror-polished on the surface, and wet-cleaned, the mirror wafer is formed.
  • CZ method Czochralski method
  • the inventors of the present invention are examining a technique of measuring microroughness using a dark field inspection apparatus among the above-mentioned indicators of the surface quality of the wafer.
  • the measurement of the microroughness by the dark field inspection device is performed by illuminating the mirror surface wafer and measuring the haze optically.
  • the haze refers to the surface condition of the wafer in which light is scattered in the entire circumferential direction due to the roughness (concave and convex) of the wafer surface when the mirror-surface wafer is irradiated with light, and the scattered light is received by The average value of the roughness of the haze can be calculated.
  • the present inventors have found that the following problems exist in calibrating the haze measurement function in the dark field inspection apparatus.
  • 0 is the smallest roughness of the thin film used in semiconductor device manufacture, for example, 0 on the surface of the reference wafer used for calibration. It is required that the extremely minute microroughness of about 1 nm to 0.2 nm be reproduced. Therefore, it is an issue to form such extremely minute microroughness on the surface of the reference wafer with high accuracy.
  • One of the objects of the present invention is to provide a technique capable of producing a calibration reference wafer having a very small microroughness formed on the surface.
  • Another object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the difference in measurement ability between dark field inspection apparatuses of the same type.
  • Another object of the present invention is to provide a technology capable of assuring the measurement results of the dark field inspection apparatus to a minute area.
  • Another object of the present invention is to provide a technique capable of detecting and adjusting the time-dependent change of the measurement capability of the dark field inspection apparatus.
  • the microroughness of the wafer is controlled using a chemical solution.
  • the dark field inspection apparatus is calibrated using a wafer whose microroughness is controlled using a chemical solution (hereinafter referred to as a dark field inspection apparatus calibration reference wafer).
  • a scanning probe microscope is used to calibrate the dark field inspection system using the dark field inspection system calibration reference wafer.
  • the wafer is inspected using the dark field inspection apparatus calibrated using the dark field inspection apparatus calibration reference wafer.
  • a reference wafer for dark field inspection system calibration according to the present invention, It is formed from a bulk wafer without thin film formed on the surface, On the surface, a haze is formed due to the microroughness of the irregular pattern, The microroughness is formed by a chemical reaction using a chemical solution, Calibration of the dark field inspection apparatus is performed by measuring the haze.
  • a method of manufacturing a reference wafer for dark field inspection device calibration according to the present invention, (A) preparing a bulk wafer having no thin film formed on its surface; (B) chemically reacting the surface of the bulk wafer with a chemical solution to form microroughness of irregular pattern on the surface of the bulk wafer; Including The microroughness forms a haze, Calibration of the dark field inspection apparatus is performed by measuring the haze.
  • the calibration method of the dark field inspection apparatus is (A) preparing a reference wafer for dark field inspection system calibration in which haze is formed on the surface; (B) Measuring the roughness of the surface of the reference wafer for calibration of the dark field inspection device with the haze formed by the microscope capable of measuring and imaging the unevenness at the atomic level and measuring the measured roughness Simulating the measurement of the haze by a dark field inspection device based on the height to obtain an expected haze value by the simulation; (C) measuring the haze by the dark field inspection apparatus and determining the actual haze by the measurement; (D) analyzing the difference between the expected haze value and the actual haze value; (E) calibrating the dark field inspection apparatus based on the difference; Including The dark field inspection apparatus calibration reference wafer is formed from a bulk wafer having no thin film formed on its surface, The haze is formed due to the microroughness of the irregular pattern, The microroughness is formed by a chemical reaction using a
  • the dark field inspection apparatus is a dark field inspection apparatus for inspecting the presence or absence or roughness of foreign matter on the surface of a first bulk wafer having no thin film, element or wiring pattern formed on the surface, (A) preparing a reference wafer for dark field inspection system calibration in which haze is formed on the surface; (B) Measuring the roughness of the surface of the reference wafer for calibration of the dark field inspection device with the haze formed by the microscope capable of measuring and imaging the unevenness at the atomic level and measuring the measured roughness Simulating the measurement of the haze by a dark field inspection device based on the height to obtain an expected haze value by the simulation; (C) measuring the haze by the dark field inspection apparatus and determining the actual haze by the measurement; (D) analyzing the difference between the expected haze value and the actual haze value; (E) calibrating the dark field inspection apparatus based on the difference; Calibrated by the process including The dark field inspection apparatus calibration reference wafer is formed from
  • the wafer inspection method is a wafer inspection method for inspecting a first bulk wafer to be inspected in which a thin film, an element or a wiring pattern is not formed on the surface using a dark field inspection device.
  • the dark field inspection apparatus (A) preparing a reference wafer for dark field inspection system calibration in which haze is formed on the surface; (B) Measuring the roughness of the surface of the reference wafer for calibration of the dark field inspection device with the haze formed by the microscope capable of measuring and imaging the unevenness at the atomic level and measuring the measured roughness Simulating the measurement of the haze by the dark field inspection device based on the height to obtain the haze expected value by the simulation; (C) measuring the haze by the dark field inspection apparatus and determining the actual haze by the measurement; (D) analyzing the difference between the expected haze value and the actual haze value; (E) calibrating the dark field inspection apparatus based on the difference; Calibrated by the process including The dark field inspection apparatus
  • a dark-field inspection device is an inspection device that utilizes the scattering of light from an uneven surface when light is irradiated to the unevenness on the surface of a sample, and detects minute unevenness on the surface of the sample by receiving the scattered light. Say. In the surface inspection of a wafer, it is used to determine the presence or absence of fine scratches (about several tens of angstroms), irregularities, steps, and foreign matter on the surface.
  • the bulk wafer refers to a wafer on which a surface layer to be a member of a semiconductor element is not yet formed.
  • a mirror surface wafer refers to a wafer that has been mirror-polished by a polishing process, and includes a single-sided mirror surface wafer with only one surface mirror-finished and a double-sided mirror surface wafer with both surfaces mirror-finished.
  • the haze or micro haze refers to the surface condition of the wafer in which light is scattered in the entire circumferential direction due to the roughness (concave and convex) of the wafer surface when the specular wafer is irradiated with light, and the scattered light is received.
  • the average value of the roughness of the haze can be calculated.
  • the microroughness refers to a surface roughness component in which the unevenness interval (space wavelength range ⁇ ) on the wafer surface is less than about 100 ⁇ m.
  • APM Ammonia-Hydrogen Peroxide Mixture
  • SC-1 RCA Standard Clean 1 (RCA Standard Cleansing First Solution)
  • APM liquid may be used by adding one or both of a chelating agent and a surfactant.
  • the ammonia has the property of etching (cutting) the wafer
  • the hydrogen peroxide solution has the property of oxidizing the silicon wafer (the property of suppressing the etching).
  • one side of the chemical solution used in the present embodiment is that the chemical solution has the property of etching the wafer and the property of suppressing the etching of the wafer.
  • HPM Hydrochloric acid-Hydrogen Peroxide Mixture
  • SC-2 RCA Standard Clean 2 (RCA standard wash 2nd solution)
  • the cleaning liquid is a silicon wafer whose blending ratio is 1: 1 to 2: 5 to 7. By immersing the silicon wafer, metal impurities on the surface of the silicon wafer can be removed.
  • the SPM (Sulfuric acid-Hydrogen Peroxide Mixture) solution refers to a cleaning solution of a silicon wafer containing concentrated sulfuric acid and hydrogen peroxide solution.
  • the SPM solution may be used by adding one or both of a surfactant and hydrofluoric acid.
  • the DHF (Diluted Hydrofluoric acid) solution refers to a cleaning solution of a silicon wafer composed of a hydrofluoric acid aqueous solution diluted by about 1: 100.
  • the silicon oxide film on the surface of the silicon wafer can be removed by immersing the silicon wafer in DHF liquid at room temperature.
  • the DHF solution may be used by adding one or more of a surfactant, hydrogen peroxide solution, hydrochloric acid and isopropyl alcohol.
  • the BHF (Buffered Hydrofluoric acid) solution refers to a cleaning solution of a silicon wafer mixed with ammonium fluoride solution, hydrofluoric acid and hydrogen-bonded water (H 4 O). By immersing the silicon wafer in the BHF solution, the silicon oxide film on the surface of the silicon wafer can be removed.
  • the BHF solution may be used by adding one or more of surfactant, hydrogen peroxide solution, hydrochloric acid and isopropyl alcohol.
  • Atomic Force Microscope refers to the phenomenon in which attraction and repulsion work between two approaching objects while mechanically scanning a fine probe brought close to a sample. It refers to a microscope that detects these forces and images atomic and molecular level irregularities on the sample surface.
  • AFM is a type of scanning probe microscope.
  • the constituent elements are not necessarily essential unless explicitly stated or considered to be obviously essential in principle. Needless to say. Furthermore, when referring to “consisting of A” and “consisting of A” in the examples etc., the elements other than the above are not excluded except in cases where it is specifically stated that they are only that element. Needless to say.
  • the specified material is the main material and the secondary elements, additives , Does not exclude additional elements and the like.
  • the silicon member includes not only pure silicon but also additive impurities and binary or ternary alloys (e.g., SiGe) having silicon as a main component, unless otherwise specified.
  • FIG. 1 is an explanatory view of a dark field inspection apparatus for inspecting the surface of a wafer according to the present embodiment.
  • the dark field inspection apparatus includes a sample stage 1, a stage drive unit 2, an illumination light source 3, a scattered light detection unit 4, a signal synthesis unit 5, an overall control unit 6, and a machine control unit 7, and has a structure including an information display unit 8, an input operation unit 9, a storage unit 10, and the like.
  • the sample stage 1 holds a wafer 11 which is a sample to be inspected placed thereon.
  • the stage drive unit 2 drives the sample stage 1 so that the illumination light 12 irradiated from the illumination light source 3 to a fixed point (spot) scans the wafer 11.
  • the stage drive unit 2 includes a rotation drive unit 14 that rotates the sample stage 1 about the rotation axis 13 and a slide drive unit 15 that moves the sample stage 1 in the radial direction of the wafer 11.
  • a rotation drive unit 14 that rotates the sample stage 1 about the rotation axis 13
  • a slide drive unit 15 that moves the sample stage 1 in the radial direction of the wafer 11.
  • the scattered light detection unit 4 includes a plurality of detectors 16A to 16D which are different in position with respect to the spot of the illumination light 12.
  • FIG. 1 illustrates four detectors in total: detectors 16A and 16B arranged at low angular positions and detectors 16C and 16D arranged at high angular positions, the number of detectors is limited Instead, two or more detectors may be arranged so that at least one of the azimuth angle and the elevation angle from the illumination light spot is different.
  • Each of the detectors 16A to 16D detects the scattered light 17 generated from the surface of the wafer 11 by being irradiated with the illumination light 12 from the illumination light source 3.
  • the outputs of the detectors 16A to 16D include a detection signal (defect signal) of a defect which is a high frequency component and a haze signal which is a low frequency component.
  • amplifiers 18A to 18D and A / D converters 19A to 19D are connected to the respective detectors 16A to 16D. Detection signals from the respective detectors 16A to 16D are respectively amplified through the amplifiers 18A to 18D, and are digitalized through the A / D converters 19A to 19D.
  • the signal synthesis unit 5 synthesizes the detection signals from the detectors 16A to 16D, which are converted into digital signals, in accordance with a designated operation condition (program).
  • the calculation condition of the synthesized signal in the signal synthesis unit 5 is not a fixed condition determined in advance, and the operator can appropriately designate and change the input operation unit 9.
  • the data of the combined signal combined by the signal combining unit 5 is output to the storage unit 10 together with the data of the detection signal for each of the detectors 16A to 16D which is the basis of the combined signal and recorded.
  • These data are, for example, individual positions (X and Y coordinates in the plane of the wafer 11 which is a sample to be inspected) and sizes of the detected defects.
  • it may be connected to another inspection apparatus such as an inspection apparatus using an electron microscope, a manufacturing apparatus, etc. via a network, and may be configured to be able to output those data.
  • the overall control unit 6 processes signals relating to display and input / output of information in accordance with work processes (inspection condition setting, result display, analysis, and calculation formula designation), and performs overall control of the apparatus. For example, based on the operation signal from the input operation unit 9 or the corresponding program stored in the storage unit 10, a command signal is output to the machine control unit 7, or the calculation condition of the synthesis signal in the signal synthesis unit 5 is changed. Play a role in The machine control unit 7 receives a command signal from the overall control unit 6 and controls drive mechanisms such as the rotation drive unit 14 and the slide drive unit 15.
  • the overall control unit 6 outputs the synthesized signal input via the signal synthesis unit 5 and the detection signals from the detectors 16A to 16D to the storage unit 10 for recording, and displays information based on these signals. It also plays a role of generating a display signal to the unit 8 and displaying an image on the information display unit 8.
  • the input operation unit 9 is for instructing the input operation of the synthesis condition of the detection signal by the signal synthesis unit 5 and the operation of each device as described above.
  • the information display unit 8 is a sample image (hereinafter referred to as a synthesized sample image) constructed based on the synthesized signal synthesized by the signal synthesizing unit 5 in accordance with the conditions specified by the input operation unit 9, and from the corresponding detector.
  • a plurality of sample images hereinafter referred to as individual sample images
  • detection data hereinafter referred to as individual sample images
  • detection conditions recipe
  • the composite sample image and the individual sample image are displayed on the same screen.
  • the composite sample image and the individual sample image may be switched and displayed.
  • the storage unit 10 stores programs necessary for various control and arithmetic processing, constants, inspection results (data of synthesized sample image and individual sample image), and synthesis conditions and the like set by the input operation unit 9.
  • the data of the individual sample images are stored together with the address information of the detectors for each of the detectors 16A to 16D.
  • the synthesis of the detection signal by the signal synthesis unit 5 is executed according to the conditions set by the operator in the input operation unit 9. This setting can be changed at any time by the input operation of the input operation unit 9.
  • first bulk wafer whose surface is inspected by the dark field inspection apparatus of the present embodiment as described above, and can be exemplified by a bulk wafer of single crystal silicon.
  • a bulk wafer of single crystal silicon For example, in the case where a thin film layer such as an epitaxial layer is formed on the surface, regular unevenness is formed on the surface, and when the above-mentioned irradiation light 12 irradiates the wafer 11, the desired haze is not obtained. This is because an optical unique pattern appears due to thin film interference caused by crystal orientation or the like that is not related to the uneven state, and accurate measurement results can not be obtained. Therefore, it is preferable to use a bulk wafer to inspect the surface with the dark field inspection apparatus of the present embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory view showing an example of an analysis screen displayed on the information display unit 8.
  • the scattered light detection unit 4 includes low-angle detectors L1 to L4 arranged in four azimuths and high-angle detectors H1 to H4 arranged in four azimuths. A total of eight detectors shall be provided.
  • the defects detected by the corresponding low-angle detectors L1 are displayed in the form of individual sample images superimposed and displayed on the wafer map.
  • individual maps 21B to 21H individual sample images by the corresponding detectors L2 to L4 and H1 to H4 are displayed.
  • the individual maps 21A to 21H may be displayed in an arrangement corresponding to the layout of the actual detectors L1 to L4 and H1 to H4.
  • any one of the individual maps 21A to 21H selected by the input operation by the input operation unit 9 (see FIG. 1) or the touch operation on the individual maps 21A to 21H is enlarged and displayed. Further, in the lower region of the enlarged map 22A in the analysis screen 20, a histogram of the dimensions of the defect displayed in the enlarged map 22A is displayed.
  • the enlarged map 22A and the histogram can be sequentially checked, and the defect distribution can be confirmed by size, and the difference in the noise level range can be determined. Further, by displaying the individual maps 21A to 21H in a list on the analysis screen 20, it is possible to identify and determine the dependence of the distribution of defects on the detector orientation.
  • the dark field inspection apparatus be calibrated in advance with high accuracy and the measurement result be guaranteed.
  • the characteristics may be degraded if microroughness on the surface of the wafer is minutely changed. Therefore, defects on the surface of the wafer are detected to guarantee the quality of the surface of the wafer. There is a need.
  • FIG. 3 is a flow chart for explaining an outline from the preparation of the bulk wafer as the reference wafer to the calibration of the dark field inspection apparatus.
  • the bulk wafer to be the reference wafer is a mirror surface wafer.
  • the surface of such a mirror-polished wafer is subjected to chemical treatment with a chemical solution, and microroughness is accurately formed on the surface (step P1).
  • the chemical solutions include APM solution (SC-1 solution), HPM solution (SC-2 solution), SPM solution, DHF solution, BHF solution, and It can be exemplified to select and use one or more of silicon wafer cleaning solutions such as a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and ozone water (about 1% of hydrofluoric acid concentration).
  • the irregular concavo-convex pattern is formed on the surface of the mirror wafer by controlling the concentration of ammonia in the APM liquid, the contact time between the mirror wafer and the APM liquid, or both of them.
  • Microroughness can be formed precisely with a desired roughness. That is, a desired haze corresponding to the microroughness can be accurately generated (see FIG. 4).
  • the desired microroughness roughness is, for example, about 0.1 nm, which is a problem in semiconductor device manufacturing.
  • the microroughness (haze) thus formed is unlikely to undergo shape change with time, and the surface state can be maintained.
  • the formation of the oxide layer on the surface of the mirror wafer by the ozone water and the etching of the oxide layer by the hydrofluoric acid occur simultaneously. Microroughness is formed.
  • the oxide layer formation treatment with ozone water and the etching treatment of the oxide layer with dilute hydrofluoric acid are separately performed, oxidation and etching can be separately controlled. By utilizing this, it is possible to control the roughness of the microroughness with high accuracy.
  • the roughness (size) of the microroughness formed in step P1 is measured using AFM (step P2).
  • the AFM measurement area is a range equivalent to or larger than the AFM beam diameter, and in consideration of an error of measurement coordinates, a sharp change is not seen in a few mm 2 area (a local peak exists) (A portion not to be selected) is selected so that the distribution of the histogram, the cross-sectional waveform, and the amount of detection described later can be understood.
  • AFM it is confirmed that in the measured profile, there are no spike-like irregularities due to scratches or foreign matter on the surface of the mirror wafer. Such spike-like unevenness is out of the premise of the simulation of the next step, and thus does not match the amount detected by the dark field inspection apparatus.
  • a simulation value of the haze generated on the surface of the mirror surface wafer that is, an expected haze value (process P3).
  • a BRDF Bidirectional Reflectance Distribution Function
  • the BRDF value is a ratio of scattered light 17 (Iin) to illumination light 12 (Idet) (Idet / Iin).
  • the expected haze value is calculated from the BRDF value and various parameters of the dark field inspection system.
  • the measurement of the roughness of the microroughness by AFM in step P2 is performed by defining the X direction and the Y direction orthogonal to the X direction in the measurement region.
  • Step P3 for each value of the roughness of the microroughness measured in Step P2, the change in the roughness of the microroughness in the X direction with respect to each Y position is subjected to one-dimensional Fourier transform. Then, the result of this one-dimensional Fourier transform is averaged in the Y direction, fitted to a PSD (Power Spectrum Density) function S (f) which is a function of the spatial frequency f, and each parameter (constant) of the PSD function S (f) Decide.
  • PSD Power Spectrum Density
  • the relationship between the intensity of the scattered light and the spatial frequency when the light is irradiated to the microroughness is the same as the PSD function S (f) obtained by the one-dimensional Fourier transform.
  • the PSD function S (f) for which each parameter is determined the roughness of the microroughness measured by the AFM is converted to the PSD light quantity (unit: W).
  • the power density corresponding to the light quantity incident on the detectors (16A to 16D), that is, the photomultiplier tube (PMT) is converted into an electric signal.
  • the power density converted into the electric signal it is converted into an output current in consideration of the gain obtained from the voltage applied to the photomultiplier.
  • the current value is converted to a voltage value by amplifiers (18A to 18D), and the voltage value is further converted to digital values output from A / D converters (19A to 19D), and then synthesized. It becomes the above-mentioned haze expectation value.
  • the haze of the surface of the reference wafer on which microroughness is formed is measured by the dark field inspection device to be calibrated, and the actual haze value is determined (process P4).
  • the measurement of the haze is performed by irradiating the surface of the reference wafer with the illumination light 12 from the illumination light source 3 and detecting the scattered light generated from the surface of the reference wafer.
  • the detectors (16A to 16D) receive the scattered light and output a current, and the amplifiers (18A to 18D) output an output voltage corresponding to the current value output from the detectors (16A to 16D). Further, the voltage value is converted into a digital value by the A / D converters (19A to 19D), and further, the digital value is synthesized by the signal synthesis unit 5 and output as an actual haze value.
  • the difference between the expected haze value determined in step P3 and the actual haze value determined in step P4 is determined (step P5), and based on this difference, the dark field inspection device is performed so that the actual haze value matches the expected haze value.
  • the haze measurement parameter of (1) is adjusted (process P6).
  • step P1 a plurality of mirror surface wafers are prepared, and microroughnesses of different roughness are formed respectively.
  • three or more mirror surface wafers are prepared, and the roughness of the microroughness is set by the number of the mirror surface wafers at regular intervals between approximately 0.1 nm and 1.0 nm.
  • microroughness is formed on each of the mirror surface wafers. That is, different microroughnesses (haze) are formed for each mirror surface wafer. Therefore, in step P2, the roughness (size) of the microroughness is measured using AFM for each mirror wafer. In step P3, the expected haze value is obtained for each mirror wafer. In step P4, each mirror wafer is calculated. In step P5, the difference between the expected haze value and the measured haze value is determined for each mirror-surface wafer. The case of using such a plurality of mirror surface wafers will be described later with reference to FIG.
  • the surface of one mirror wafer is divided into a plurality of regions (haze regions), and the above-mentioned each region It can also be exemplified to form microroughness of roughness set at regular intervals. That is, different microroughnesses (haze) are formed for each area divided by the surface of one mirror-surface wafer.
  • step P2 the roughness (size) of the microroughness is measured using AFM for each of the divided regions, and in step P3, the expected haze value is determined for each of the divided regions, and in step P4 The actual haze value is determined for each of the divided regions, and in step P5, the difference between the expected haze value and the actual haze value is determined for each of the divided regions.
  • FIG. 5 shows the case where the dark field inspection apparatus actually measures the haze using a plurality of reference wafers, and shows the case where three reference wafers 23A to 23C are used. ing.
  • the reference wafers 23A to 23C are individually accommodated in the slots 1 to 3 of the dark field inspection apparatus. Further, the roughness of the microroughness formed on the surfaces of the reference wafers 23A to 23C is, for example, smaller in the order of the reference wafers 23A, 23B, and 23C.
  • target regions are set on the respective surfaces of the reference wafers 23A to 23C, and output voltages are measured at a plurality of locations in the target regions.
  • the output voltage value to be output is a numerical value synthesized by the signal synthesis unit 5.
  • a histogram is created from the acquired output voltage value, the output voltage value which became the mode is made into a detection voltage value, and this detection voltage value is converted into a haze value.
  • the haze expected value (voltage value before conversion) is also illustrated in addition to the detection voltage value and the haze value.
  • FIG. 6 shows the case of measuring the haze by the dark field inspection apparatus using one reference wafer 23D in which a plurality of regions (haze regions) are partitioned on the surface.
  • a plurality of regions are defined on the surface, they are divided in parallel strips (in the case of the reference wafer 23D on the left side of FIG. 6) and when divided concentrically from the center of the reference wafer 23D. (In the case of the reference wafer 23D on the right side of FIG. 6).
  • the clear difference in the roughness of the microroughness at the boundary of each region disappears, and the reason will be described later together with the method of forming the reference wafer 23D.
  • three areas (haze areas) having different microroughness roughness are defined on the surface of the reference wafer 23D, and target areas 24A to 24C in which the haze measurement is performed are set in each area.
  • the roughness of the microroughness is, for example, smaller in the order of the target areas 24A, 24B, 24C.
  • the output voltage is measured at a plurality of points for each of the target regions 24A to 24C.
  • the output voltage value to be output is a numerical value synthesized by the signal synthesis unit 5.
  • a histogram is created from the output voltage values acquired for each of the target regions 24A to 24C, and the output voltage value that has become the mode value is used as a detected voltage value, and this detected voltage value is converted to a haze value.
  • the haze expected value (voltage value before conversion) is also illustrated in addition to the detection voltage value and the haze value.
  • the dark of the reference wafer is obtained as compared with the case where a plurality of reference wafers 23A to 23C are used. Since the time required for loading and unloading the visual field inspection device and the time required for the measurement of the haze can be shortened, the effect of shortening the calibration time can be achieved particularly when the dark field inspection device is periodically calibrated. Can.
  • FIG. 7 shows the case where a plurality of regions (haze regions) are sectioned in parallel strips
  • FIG. 8 shows the case where a plurality of regions (haze regions) are concentrically sectioned from the center of reference wafer 23D. is there.
  • the above-mentioned chemical solution 25 for forming microroughness on the surface of the reference wafer 23D is used for the reference wafer 23D. Only the area (first haze area) in which the target area 24A is set is immersed for a predetermined time, and microroughness is formed only in the area in which the target area 24A is set. However, the roughness of the microroughness formed in the area where the target area 24A is set at this point does not become the roughness of the microroughness formed in the area where the target area 24A is finally set.
  • the entire reference wafer 23D is immersed in the chemical solution 25 for a predetermined time, microroughness is formed in the area where the target area 24C is set, and the microroughness formed in the area where the target areas 24A and 24B are set is further roughened.
  • microroughness having a desired roughness can be formed in each of a plurality of regions (haze regions) in which each of the target regions 24A to 24C is included.
  • the method of forming microroughness in the case where three regions (haze regions) are defined in the reference wafer 23D has been exemplified, but even in the case where more regions (haze regions) are defined, the same steps are further performed.
  • the reference wafer 23D may be dipped in the chemical solution 25 in multiple stages.
  • the reference wafer 23D is mounted on the turntable (rotation stage) 26.
  • the turntable 26 is rotated, and the chemical solution 25 is dropped on the center of the reference wafer 23D under the condition that the turntable 26 is rotating.
  • the chemical solution 25 spreads toward the outer peripheral direction of the reference wafer 23D by the centrifugal force.
  • the centrifugal force acts more largely as it approaches the outer periphery of the reference wafer 23D, so the chemical solution 25 can not stop longer on the reference wafer as it approaches the outer periphery of the reference wafer 23D.
  • the chemical reaction between the chemical solution 25 and the reference wafer 23D proceeds closer to the center of the reference wafer 23D, and rougher microroughness is formed as the center is closer to the center of the reference wafer 23D. There is no clear difference in roughness. That is, by continuing the rotation of the turntable 26 and the dripping of the chemical solution 25 for a predetermined time, microroughness of a desired roughness in each of a plurality of regions (haze regions) including each of the target regions 24A to 24C. Can be formed.
  • This normalization step corresponds to the above-mentioned step P5.
  • Second Embodiment In the second embodiment, from the measurement of the haze by the dark field inspection apparatus of the process P4 described with reference to FIG. 3 in the first embodiment to the adjustment of the haze measurement parameters of the dark field inspection apparatus of the process P6. This will be described in more detail with reference to FIG.
  • the target area specification function such as the target areas 24A to 24C (see FIG. 6) described above, and the output of statistics in the target area
  • the target area designation function designates the outline of the target area 24 and the number of setting in the reference wafer 23 with respect to the reference wafer 23 similar to, for example, the reference wafers 23A to 23D described above (see FIG. 10) .
  • FIG. 10 illustrates an example in which five rectangular target areas 24 are set in a cross shape so as to include the center of the reference wafer 23, each target area 24 has another shape such as a circle. It is also good.
  • the output function of the statistic in the target area outputs, for example, the maximum value, the minimum value, the standard deviation, the histogram, the mode (peak value) of the histogram, and the distribution of the detected voltage values of the detected voltage values.
  • the information necessary for performing the calibration includes a reference value and area information for calibrating the digital conversion value output from the signal synthesis unit 5.
  • Region information includes reference wafer information including lot information of a reference wafer and slot information in a dark field inspection apparatus in which the reference wafer is accommodated, and coordinate information of a plurality of target regions for comparison of expected haze value and actual haze value.
  • the reference value includes the expected haze value and the measured haze value (a correlation table between BRDF values and root mean square (RMS) values) in the corresponding target region.
  • the haze value is output by converting the detection voltage value by the detectors 16A to 16D as described above.
  • the BRDF value is an output format of the haze value, and the BRDF value is calculated from the simulation of the expected haze value and the configuration of the dark field inspection apparatus, and the conversion table with the detection voltage value is used as the haze value. Output is possible. In addition, if the correlation between the BRDF value and the RMS value is obtained, the detection voltage value can be correlated with the RMS value.
  • FIG. 11 shows in more detail from the measurement process of the haze by the dark field inspection apparatus of the process P4 described with reference to FIG. 3 in the first embodiment to the adjustment process of the haze measurement parameter of the dark field inspection apparatus of the process P6.
  • FIG. 12 is an explanatory view showing the display contents of the information display unit 8 of the dark field inspection apparatus at that time.
  • step P4 first, the target region set on the surface of the reference wafer is scanned with the irradiation light 12 (step P41), and the scattered light 17 is detected by the detectors 16A to 16D to detect the detected voltage in the target region. The value is extracted and the result is output (process P42).
  • the measured reference wafer (slot number or lot number), target area, detected voltage value, expected haze value (converted voltage value), and detected voltage value and expected haze value And the correction value for the gain component and the offset component of the haze signal detection circuit of the dark field inspection apparatus.
  • the user of the dark field inspection system confirms that each output data does not indicate an abnormal value caused by a scratch or a foreign object on the reference wafer at this stage, the user clicks the update button of the dark field inspection system.
  • the field inspection apparatus stores correction values for the gain component and the offset component as unique information of the dark field inspection apparatus.
  • the target area can be reset and the measurement can be performed again. Also, even if correction values for the gain component and the offset component in the target area where the outlier is found are already stored as unique information of the dark field inspection apparatus, the gain area is selected to delete the dark field inspection apparatus It can be deleted by pressing the button.
  • the target region can be reset and the measurement can be performed again. Besides, it becomes possible to re-set the target area and re-measure even when microroughness of the desired roughness is not realized on the surface.
  • step P43 it is determined whether or not a result including actual values of haze has been obtained for all target regions.
  • step P51 it is determined whether the error between the actual haze value and the expected haze value converges within the adjustment reference value.
  • step P61 when the error between the detected voltage value and the expected haze value does not converge within the adjustment reference value, calibration is performed based on the correction value for the gain component and the offset component of the haze signal detection circuit of the dark field inspection device. The process is repeated (process P61), and then the processes of processes P41 to P51 are repeated again, and when the error between the detected voltage value and the expected haze value converges within the adjustment reference value, the calibration for the voltage value is completed.
  • calibration of the dark field inspection apparatus is performed in the above-described steps using the reference wafer on the surface of which the microroughness of the irregular asperity pattern is accurately formed with the desired roughness.
  • the calibration of the dark field inspection apparatus is performed periodically to obtain a minute time course of the measurement capability. You will be able to detect and adjust for changes.
  • the calibration curve used for the calibration of the dark field inspection apparatus is obtained based on the measurement result of the microroughness of the surface of the reference wafer by AFM, and this calibration curve is Calibration of the dark field inspection system is performed by adjusting the output voltage value based on it. That is, if calibration is performed using the same reference wafer, the output voltage values match among the plurality of dark field inspection apparatuses. This makes it possible to reduce the difference in measurement ability between dark field inspection devices of the same type.
  • the reference wafer for calibration of the dark field inspection apparatus described in the first and second embodiments and the dark field inspection apparatus calibrated in the calibration process are used to inspect the surface of the wafer for manufacturing semiconductor devices. The process of performing the process will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 13 is a flow chart for explaining the wafer surface inspection process of the present embodiment.
  • Step P41A selection of measurement conditions such as the selection of a wafer to be inspected, the selection of a haze region, and the measurable range of the intensity of the irradiation light 12 and the intensity of the scattered light 17 by the detectors 16A to 16D is performed (Step P41A)
  • a wafer corresponding to the selected measurement condition is loaded into the dark field inspection system (process P41B).
  • the scattered light 17 is detected by the detectors 16A to 16D to extract the detected voltage value in the target area (process P42A).
  • FIG. 14 shows a histogram when the detected voltage value falls within the detectable range of the dark field inspection apparatus
  • FIG. 15 shows a histogram when the detected voltage value is at the detection limit of the dark field inspection apparatus
  • FIG. 16 shows a histogram when the detected voltage value is saturated.
  • the detection limit exemplifies that the detection voltage value which is about 3% or less of the full scale exceeds about 50% of the whole, and the saturation is a detection voltage value which is about 97% or more of the full scale Illustrates that the value exceeds about 50% of the whole, but these settings such as 3% and 97% can be suitably changed because they are numerical values determined depending on the minimum detection resolution of the dark field inspection apparatus. .
  • a warning is issued and the measurement conditions are automatically changed so that the detection limit or the saturation does not occur (process P42D).
  • the measurement conditions to be changed can be exemplified by the gains of the detectors 16A to 16D, the intensity of the irradiation light 12, the amplifier gain, and the like.
  • the gains of the detectors 16A to 16D change to about 7.2 times the ratio of the output voltage value to the applied voltage value.
  • the detection voltage values detected by the detectors 16A to 16D are proportional to the intensity of the irradiation light 12, that is, the laser output and the amplifier gain.
  • FIG. 17 is an explanatory view showing an example of the output actual value of haze, which is shown in different colors corresponding to the actual value of haze.
  • the actual haze value shown in FIG. 17 is, for example, an RMS value.
  • an Ra value, an Rmax value, an Rz value or the like may be used.
  • a format a unit standardized in the industry such as JIS
  • the worker can obtain the state of the haze. You can know intuitively.
  • information indicating how much a certain actual haze value exists on the wafer surface may be expressed as a relative value such as%, or may be expressed using an AD value.
  • the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be variously changed in the range which does not deviate from the gist. Needless to say.
  • the bulk wafer of single crystal silicon is illustrated as a bulk wafer which inspects the surface by a dark field inspection device in the above-mentioned embodiment, even if it is another wafer, thin film layers, such as an epitaxial layer, should not be formed in the surface.
  • it may be an SOI (Silicon On Insulator) wafer formed by bonding two single crystal silicon wafers via a silicon oxide layer.
  • the dark field inspection apparatus calibration reference wafer according to the present invention, the method of manufacturing the dark field inspection apparatus calibration reference wafer, the calibration method of the dark field inspection apparatus, the dark field inspection apparatus and the wafer inspection method Calibration of a dark field inspection system for inspecting the presence or absence or roughness of the surface of a bulk wafer, a reference wafer for dark field inspection system calibration used for the calibration, a process of manufacturing the reference wafer for dark field inspection system calibration,
  • the present invention can be applied to a wafer surface inspection process using a field inspection apparatus and the dark field inspection apparatus.
  • the number of detectors may be different from that of the dark field inspection apparatus in the above embodiment, or it may be a dark field inspection apparatus such as a system of collecting scattered light using an integrating sphere.

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Abstract

　暗視野検査装置の測定結果を微小領域まで保証できる技術を提供する。表面に不規則な凹凸パターンのマイクロラフネスが精度よく形成され、その表面のマイクロラフネスの粗さが保証されたバルクウエハを基準ウエハとして暗視野検査装置の校正を行う。マイクロラフネスは、薬液による化学処理により精度よく形成することができる。このようなマイクロラフネスをＡＦＭを用いて測定し、測定値を基にヘイズ期待値を求める。その後、校正する暗視野検査装置で基準ウエハの表面のヘイズを測定してヘイズ実測値を求め、ヘイズ期待値とヘイズ実測値との差を求める。この差を基にヘイズ実測値がヘイズ期待値と合致するように暗視野検査装置のヘイズ測定パラメータを調整する。

Description

暗視野検査装置校正用基準ウエハ、暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造方法、暗視野検査装置の校正方法、暗視野検査装置およびウエハ検査方法
　本発明は、暗視野検査装置校正用基準ウエハ、暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造技術、暗視野検査装置の校正技術、暗視野検査装置およびウエハ検査技術に関するものである。
　特開２００２－１３４５８１号公報（特許文献１）は、シリコンウエハの表面の微小凹凸を測定する時の基準となる基準ウエハについて言及し、その基準ウエハの製造に当たっては、局部エッチングの相対走査により表面に微小凹凸を形成する技術を開示している。また、前記局部エッチングでは、活性種ガスであるＮＦ３、ＣＦ４またはＳＦ６を使用することを開示している。
　特開２０００－１８３０１７号公報（特許文献２、対応米国特許第６，４６３，９４１号明細書）は、ウエハのエッチングおよび洗浄等に用いる薬液の濃度を制御する薬液濃度制御装置を開示し、薬液の例としてアンモニアと過酸化水素水との混合液を開示している。
　特開平１０－１７２９４０号公報（特許文献３）は、シリコンウエハ洗浄に用いる薬液の濃度が最適となるように調整を行うシリコンウエハ洗浄装置を開示し、薬液の例としてアンモニアと過酸化水素水との混合液を開示している。
　米国特許第６，８３０，９４３号明細書（特許文献４）は、半導体計測用の校正標準を含むウエハを開示し、そのウエハの表面の粗さが１Å未満であること、およびそのウエハの表面に形成された校正層は金属酸化物等から形成されていることを開示している。
特開２００２－１３４５８１号公報 特開２０００－１８３０１７号公報 特開平１０－１７２９４０号公報 米国特許第６，８３０，９４３号明細書
　半導体デバイスの基板材料となる単結晶シリコンウエハ（以下、単にウエハと記す）は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）等によって引き上げられた単結晶シリコンインゴットをワイヤソー切断等によってスライス加工し、その後、研削、エッチング、表面の鏡面研磨加工およびウエット洗浄処理等を経て鏡面ウエハとして作成される。
　近年、半導体デバイスの微細化および高性能化に伴って、基板材料となるウエハに対しては、表面の高品質化が要求されてきている。ここで、ウエハの表面品質とは、結晶欠陥、平坦度、ナノトポグラフィ、パーティクル、金属不純物、有機物、マイクロラフネスおよび自然酸化膜等が指標となっている。
　半導体デバイスでは、ウエハ表面のマイクロラフネスが微小に変化するだけで特性の劣化を招く虞がある。そこで、本発明者らは、上記のウエハの表面品質の指標のうち、マイクロラフネスを暗視野検査装置を用いて測定する技術について検討している。暗視野検査装置によるマイクロラフネスの測定は、鏡面ウエハに照明を照射し、ヘイズを光学式に測定することで実施している。ヘイズとは、鏡面ウエハに光を照射した時に、ウエハ表面の粗さ(凹凸)に起因して全周方向に光が散乱されるウエハの表面状態を言い、その散乱光を受光することで、ヘイズの粗さの平均値を算出することができる。本発明者らは、暗視野検査装置におけるそのヘイズ測定機能を校正するに当たって、以下の課題が存在することを見出した。
　すなわち、上記暗視野検査装置におけるそのヘイズ測定機能を高精度で校正するに当たっては、校正に用いる基準用ウエハの表面に、たとえば半導体デバイス製造で用いられる薄膜のうちの最も微小な粗さである０．１ｎｍ～０．２ｎｍ程度の極微小なマイクロラフネスが再現されていることが求められる。そのため、そのような極微小なマイクロラフネスを基準用ウエハの表面に高精度で形成することが課題となっている。
　本発明の目的の一つは、表面に極微小なマイクロラフネスが形成された校正用基準ウエハを作成できる技術を提供することにある。
　また、本発明の目的の他の一つは、同一機種の暗視野検査装置間での測定能力差を低減できる技術を提供することにある。
　また、本発明の目的の他の一つは、暗視野検査装置の測定結果を微小領域まで保証できる技術を提供することにある。
　また、本発明の目的の他の一つは、暗視野検査装置の測定能力の経時変化を検出して調整できる技術を提供することにある。
　本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
　（１）本発明では、薬液を用いてウエハのマイクロラフネスを制御する。
　（２）本発明では、薬液を用いてマイクロラフネスを制御されたウエハ（以下、暗視野検査装置校正用基準ウエハと称す。）を用いて、暗視野検査装置を校正する。
　（３）本発明では、暗視野検査装置校正用基準ウエハを用いた暗視野検査装置の校正に、走査型プローブ顕微鏡を用いる。
　（４）本発明では、暗視野検査装置校正用基準ウエハを用いて校正された暗視野検査装置を用いて、ウエハの検査を行う。
　（５）本発明による暗視野検査装置校正用基準ウエハは、
　表面に薄膜の形成されていないバルクウエハから形成され、
　前記表面には、不規則パターンのマイクロラフネスに起因するヘイズが形成され、
　前記マイクロラフネスは、薬液を用いた化学反応によって形成されたものであり、
　前記ヘイズを計測することで暗視野検査装置の校正が行われるものである。
　（６）本発明による暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造方法は、
（ａ）表面に薄膜の形成されていないバルクウエハを用意する工程、
（ｂ）前記バルクウエハの前記表面と薬液とを化学反応させ、前記バルクウエハの前記表面に不規則パターンのマイクロラフネスを形成する工程、
を含み、
　前記マイクロラフネスは、ヘイズを形成し、
　前記ヘイズを計測することで暗視野検査装置の校正が行われるものである。
　（７）本発明による暗視野検査装置の校正方法は、
（ａ）表面にヘイズが形成された暗視野検査装置校正用基準ウエハを用意する工程、
（ｂ）原子レベルの凹凸を測定して画像化できる顕微鏡により、前記ヘイズが形成された前記暗視野検査装置校正用基準ウエハの前記表面のマイクロラフネスの粗さを計測し、計測された前記粗さを基に暗視野検査装置による前記ヘイズの計測をシミュレーションし、前記シミュレーションによるヘイズ期待値を求める工程、
（ｃ）前記暗視野検査装置により前記ヘイズを実測し、実測によるヘイズ実測値を求める工程、
（ｄ）前記ヘイズ期待値と前記ヘイズ実測値との差を分析する工程、
（ｅ）前記差を基に前記暗視野検査装置を校正する工程、
を含み、
　前記暗視野検査装置校正用基準ウエハは、表面に薄膜の形成されていないバルクウエハから形成され、
　前記ヘイズは、不規則パターンの前記マイクロラフネスに起因して形成されたものであり、
　前記マイクロラフネスは、薬液を用いた化学反応によって形成されたものである。
　（８）本発明による暗視野検査装置は、表面に薄膜、素子または配線のパターンが形成されていない第１バルクウエハの表面の異物の有無または粗さを検査する暗視野検査装置であって、
（ａ）表面にヘイズが形成された暗視野検査装置校正用基準ウエハを用意する工程、
（ｂ）原子レベルの凹凸を測定して画像化できる顕微鏡により、前記ヘイズが形成された前記暗視野検査装置校正用基準ウエハの前記表面のマイクロラフネスの粗さを計測し、計測された前記粗さを基に暗視野検査装置による前記ヘイズの計測をシミュレーションし、前記シミュレーションによるヘイズ期待値を求める工程、
（ｃ）前記暗視野検査装置により前記ヘイズを実測し、実測によるヘイズ実測値を求める工程、
（ｄ）前記ヘイズ期待値と前記ヘイズ実測値との差を分析する工程、
（ｅ）前記差を基に前記暗視野検査装置を校正する工程、
を含む工程によって校正され、
　前記暗視野検査装置校正用基準ウエハは、表面に薄膜の形成されていない第２バルクウエハから形成され、
　前記ヘイズは、不規則パターンの前記マイクロラフネスに起因して形成されたものであり、
　前記マイクロラフネスは、薬液を用いた化学反応によって形成されたものである。
　（９）本発明によるウエハ検査方法は、暗視野検査装置を用い、表面に薄膜、素子または配線のパターンが形成されていない検査対象の第１バルクウエハを検査するウエハ検査方法であって、
　前記暗視野検査装置は、
（ａ）表面にヘイズが形成された暗視野検査装置校正用基準ウエハを用意する工程、
（ｂ）原子レベルの凹凸を測定して画像化できる顕微鏡により、前記ヘイズが形成された前記暗視野検査装置校正用基準ウエハの前記表面のマイクロラフネスの粗さを計測し、計測された前記粗さを基に前記暗視野検査装置による前記ヘイズの計測をシミュレーションし、前記シミュレーションによるヘイズ期待値を求める工程、
（ｃ）前記暗視野検査装置により前記ヘイズを実測し、実測によるヘイズ実測値を求める工程、
（ｄ）前記ヘイズ期待値と前記ヘイズ実測値との差を分析する工程、
（ｅ）前記差を基に前記暗視野検査装置を校正する工程、
を含む工程によって校正され、
　前記暗視野検査装置校正用基準ウエハは、表面に薄膜の形成されていない第２バルクウエハから形成され、
　前記ヘイズは、不規則パターンの前記マイクロラフネスに起因して形成されたものであり、
　前記マイクロラフネスは、薬液を用いた化学反応によって形成されたものである。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
　（１）表面に極微小なマイクロラフネスが形成された校正用基準ウエハを作成することができる。
　（２）同一機種の暗視野検査装置間での測定能力差を低減できるようになる。
　（３）暗視野検査装置の測定能力を微小領域まで保証できるようになる。
　（４）暗視野検査装置の測定能力の経時変化を検出して調整できるようになる。
本発明の一実施の形態であるウエハの表面を検査する暗視野検査装置の説明図である。 図１に示した暗視野検査装置の情報表示部に表示された解析画面の一例を表した説明図である。 図１に示した暗視野検査装置の校正に用いる基準ウエハとなるバルクウエハを用意してから暗視野検査装置の校正を行うまでの概略を説明するフローチャートである。 ＡＰＭ液中のアンモニアの濃度と鏡面ウエハに形成されるヘイズとの関係を示す説明図である。 それぞれ異なる粗さのマイクロラフネスが形成された複数枚の基準ウエハを用いた場合のヘイズ測定を示す説明図である。 それぞれ異なる粗さのマイクロラフネスが形成された複数の領域が区画された１枚の基準ウエハを用いた場合のヘイズ測定を示す説明図である。 基準ウエハに区画された複数の領域毎に異なる粗さのマイクロラフネスを形成する一手段を示す説明図である。 基準ウエハに区画された複数の領域毎に異なる粗さのマイクロラフネスを形成する一手段を示す説明図である。 本発明の一実施の形態であるウエハの表面を検査する暗視野検査装置の校正に用いる基準ウエハについての検出電圧値とヘイズ期待値との関係の正規化を示す説明図である。 本発明の一実施の形態であるウエハの表面を検査する暗視野検査装置の校正に用いる基準ウエハにおけるターゲット領域を示す説明図である。 本発明の一実施の形態であるウエハの表面を検査する暗視野検査装置の校正工程の要部を説明するフローチャートである。 本発明の一実施の形態であるウエハの表面を検査する暗視野検査装置の校正工程時における暗視野検査装置の情報表示部の表示内容を示す説明図である。 本発明の一実施の形態であるウエハの表面検査工程を説明するフローチャートである。 本発明の一実施の形態であるウエハの表面検査工程における暗視野検査装置の検出電圧値の頻度の理想形を示す説明図である。 本発明の一実施の形態であるウエハの表面検査工程における暗視野検査装置の検出電圧値の頻度の検出限界を示す説明図である。 本発明の一実施の形態であるウエハの表面検査工程における暗視野検査装置の検出電圧値の頻度の飽和を示す説明図である。 本発明の一実施の形態であるウエハの表面を検査する暗視野検査装置が出力するヘイズ実測値の一例を示す説明図である。
　本願発明を詳細に説明する前に、本願における用語の意味を説明すると次の通りである。
　暗視野検査装置とは、試料表面上の凹凸に光を照射すると凹凸面から光が散乱することを利用し、その散乱した光を受光することでその試料表面の微小な凹凸を検出する検査装置を言う。ウエハの表面検査においては、表面の微細な傷（数１０Å程度）、凹凸、段差および異物等の有無の判定に用いられる。
　バルクウエハとは、半導体素子の部材となる表面層がまだ形成されていないウエハを言う。
　鏡面ウエハとは、研磨工程により鏡面仕上げが施されたウエハを言い、一方の表面のみを鏡面仕上げした片面鏡面ウエハと、両方の表面を鏡面仕上げした両面鏡面ウエハとがある。
　ヘイズまたはマイクロヘイズとは、鏡面ウエハに光を照射した時に、ウエハ表面の粗さ（凹凸）に起因して全周方向に光が散乱されるウエハの表面状態を言い、その散乱光を受光することで、ヘイズの粗さの平均値を算出することができる。
　マイクロラフネスとは、ウエハ表面においての凹凸間隔（空間波長レンジλ）が約１００μｍ未満の表面粗さ成分を言う。
　ＡＰＭ（Ammonia-Hydrogen Peroxide Mixture）液またはＳＣ－１（RCA Standard Clean 1（ＲＣＡ社標準洗浄第１液））液とは、アンモニア水：過酸化水素水：水（純水（ＤＩＷ：De-Ionized Water））の容積配合比が１：１：５～１：１：５０のシリコンウエハの洗浄液を言う。約４０℃～９０℃のＡＰＭ液にシリコンウエハを浸漬することで、シリコンウエハ表面の有機性汚れおよび付着粒子を除去できる。ＡＰＭ液は、キレート剤および界面活性剤の一方または両方を添加して用いられることもある。
　ここで、アンモニアはウエハをエッチングする（削る）性質を有し、過酸化水素水はシリコンウエハを酸化する（エッチングを抑制する性質）性質を有する。このように、本実施の形態で用いる薬液の一つの側面としては、薬液がウエハをエッチングする性質と、ウエハのエッチングを抑制する性質とを有していることにある。
　ＨＰＭ（Hydrochloric acid-Hydrogen Peroxide Mixture）液またはＳＣ－２（RCA Standard Clean 2（ＲＣＡ社標準洗浄第２液））液とは、塩酸：過酸化水素水：水（純水（ＤＩＷ））の容積配合比が１：１～２：５～７のシリコンウエハの洗浄液を言う。シリコンウエハを浸漬することで、シリコンウエハ表面の金属不純物を除去できる。
　ＳＰＭ（Sulfuric acid-Hydrogen Peroxide Mixture）液とは、濃硫酸と過酸化水素水とを配合したシリコンウエハの洗浄液を言う。ＳＰＭ液は、界面活性剤およびフッ酸の一方または両方を添加して用いられることもある。
　ＤＨＦ（Diluted Hydrofluoric acid）液とは、約１：１００で希釈したフッ酸水溶液からなるシリコンウエハの洗浄液を言う。室温のＤＨＦ液にシリコンウエハを浸漬することで、シリコンウエハ表面の酸化シリコン被膜を除去できる。ＤＨＦ液は、界面活性剤、過酸化水素水、塩酸およびイソプロピルアルコールのうちの１つ以上を添加して用いられることもある。
　ＢＨＦ（Buffered Hydrofluoric acid）液とは、フッ化アンモニウム液、フッ酸および水素結合水（Ｈ４Ｏ）が混合されたシリコンウエハの洗浄液を言う。ＢＨＦ液にシリコンウエハを浸漬することで、シリコンウエハ表面の酸化シリコン被膜を除去できる。ＢＨＦ液は、界面活性剤、過酸化水素水、塩酸およびイソプロピルアルコールのうちの１つ以上を添加して用いられることもある。
　原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope：ＡＦＭ）とは、接近する２つの物体間には引力や斥力が働く現象を利用して、試料に近接させた微細な探針を機械的に走査させながら、これらの力を検出し、試料表面の原子分子レベルの凹凸を画像化する顕微鏡を言う。なお、ＡＦＭは走査型プローブ顕微鏡の一種である。
　以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
　また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
　さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、実施例等において構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。
　同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
　また、材料等について言及するときは、特にそうでない旨明記したとき、または、原理的または状況的にそうでないときを除き、特定した材料は主要な材料であって、副次的要素、添加物、付加要素等を排除するものではない。たとえば、シリコン部材は特に明示した場合等を除き、純粋なシリコンの場合だけでなく、添加不純物、シリコンを主要な要素とする２元、３元等の合金（たとえばＳｉＧｅ）等を含むものとする。
　また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
　また、本実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするために部分的にハッチングを付す場合がある。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
　（実施の形態１）
　図１は、本実施の形態に係るウエハの表面を検査する暗視野検査装置の説明図である。
　図１に示すように、本実施の形態の暗視野検査装置は、試料ステージ１、ステージ駆動部２、照明光源３、散乱光検出部４、信号合成部５、全体制御部６、機械制御部７、情報表示部８、入力操作部９および記憶部１０等を備えた構造となっている。
　試料ステージ１は、その上に載置された検査対象の試料であるウエハ１１を保持する。ステージ駆動部２は、照明光源３から定点（スポット）に照射される照明光１２がウエハ１１上を走査するように試料ステージ１を駆動させる。
　ステージ駆動部２は、回転軸１３を中心に試料ステージ１を回転させる回転駆動部１４、試料ステージ１をウエハ１１の径方向に移動させるスライド駆動部１５を備えている。照明光源３によって試料ステージ１上のウエハ１１に照明光１２を照射している時には、試料ステージ１を回転駆動部１４により回転させつつスライド駆動部１５によってウエハ１の径方向に移動させることで、照明光１２がウエハ１１上に渦巻状に走査される構成となっている。
　散乱光検出部４は、照明光１２のスポットに対する位置が異なる複数の検出器１６Ａ～１６Ｄを有している。図１では、低角度位置に配設した検出器１６Ａ、１６Ｂと、高角度位置に配設した検出器１６Ｃ、１６Ｄとの計４つの検出器を図示したが、検出器の数は限定するものではなく、それぞれ照明光スポットからの方位角および仰角の少なくとも一方が異なるように２つ以上の検出器が配置されていればよい。各検出器１６Ａ～１６Ｄは、照明光源３から照明光１２が照射されることでウエハ１１の表面から発生する散乱光１７をそれぞれ検出する。検出器１６Ａ～１６Ｄの出力には、高周波成分である欠陥の検出信号（欠陥信号）と低周波成分であるヘイズ信号が含まれる。
　また、散乱光検出部４において、各検出器１６Ａ～１６Ｄには、それぞれ増幅器１８Ａ～１８Ｄ、およびＡ／Ｄ変換器１９Ａ～１９Ｄが接続されている。各検出器１６Ａ～１６Ｄからの検出信号は、増幅器１８Ａ～１８Ｄを介してそれぞれ増幅され、Ａ／Ｄ変換器１９Ａ～１９Ｄを介してディジタル信号化される。
　信号合成部５は、ディジタル信号化された検出器１６Ａ～１６Ｄからの検出信号を指定された演算条件（プログラム）に従って合成する。信号合成部５における合成信号の演算条件は、事前に定められた固定的な条件ではなく、入力操作部９によりオペレータが適宜指定変更可能なものである。信号合成部５で合成された合成信号のデータは、合成信号の基になった検出器１６Ａ～１６Ｄ毎の検出信号のデータとともに記憶部１０に出力されて記録される。これらデータとしては、たとえば検出した欠陥の個々の位置（検査対象の試料であるウエハ１１面内のＸＹ座標）および大きさ等である。また、たとえば電子顕微鏡を用いた検査装置等、他の検査装置や製造装置等にもネットワークを介して接続し、それらのデータを出力可能な構成としてもよい。
　全体制御部６は、作業の工程（検査条件設定、結果表示、解析および演算式指定）に合わせた情報の表示および入出力に関する信号を処理し、装置の全体制御を行う。たとえば、入力操作部９からの操作信号や記憶部１０に格納された対応のプログラムを基に、機械制御部７に指令信号を出力したり、信号合成部５における合成信号の演算条件を変更したりする役割を果たす。機械制御部７は、全体制御部６からの指令信号を受けて回転駆動部１４およびスライド駆動部１５等の駆動機構を制御する。その他、全体制御部６は、信号合成部５を介して入力される合成信号および各検出器１６Ａ～１６Ｄからの検出信号を記憶部１０に出力して記録させたり、それら信号を基に情報表示部８への表示信号を生成し情報表示部８に画像を表示させたりする役割も果たす。
　入力操作部９は、上記のように信号合成部５による検出信号の合成条件の入力操作および各装置の動作等を指示するためのものである。
　情報表示部８は、入力操作部９により指定された条件に従って信号合成部５により合成された合成信号を基に構築された試料像（以下、合成試料像と記す）、対応の検出器からの検出信号を基にそれぞれ構築された個々の検出器に対応する複数の試料像（以下、個別試料像と記す）、検出データ、および検出条件（レシピ）等を表示する。たとえば、検査終了後は検査結果を表示し、解析時は合成試料像と個別試料像を同一画面上に表示する。合成試料像と個別試料像は切り替え表示されるようにしてもよい。
　記憶部１０は、各種制御および演算処理に必要なプログラム、定数、検査結果（合成試料像および個別試料像のデータ）、および入力操作部９により設定された合成条件等を格納している。個別試料像のデータは、検出器１６Ａ～１６Ｄ毎に、検出器のアドレス情報とともに記憶される。
　前述したように、信号合成部５による検出信号の合成は、入力操作部９にてオペレータが設定した条件に従って実行される。この設定は、入力操作部９の入力操作によって随時変更可能である。
　上記のような本実施の形態の暗視野検査装置によって表面が検査されるのは、いわゆるバルクウエハ（第１バルクウエハ）であり、単結晶シリコンのバルクウエハを例示することができる。たとえば、表面にエピタキシャル層等の薄膜層が形成されている場合には、表面に規則的な凹凸が形成されてしまい、前述の照射光１２がウエハ１１を照射した際に、所望のヘイズではなく、凹凸状態とは関係のない結晶方位等に起因する薄膜干渉によって光学的な特異模様が出現してしまい、正確な測定結果が得られなくなってしまうからである。そのため、本実施の形態の暗視野検査装置によって表面を検査するのはバルクウエハが好ましい。
　図２は、情報表示部８に表示された解析画面の一例を表した説明図である。
　図２に示すように、解析画面２０には、計８つの個別マップ２１Ａ～２１Ｈの表示領域２１、および個別マップ２１Ａ～２１Ｈのうちから選択されたものを拡大表示する拡大マップ２２Ａの表示領域２２が配置されている。図２に示した例では、散乱光検出部４（図１参照）が、４方位に配置された低角度の検出器Ｌ１～Ｌ４と４方位に配置された高角度の検出器Ｈ１～Ｈ４の計８つの検出器を備えているものとする。
　個別マップ２１Ａには、対応する低角度の検出器Ｌ１により検出された欠陥が、ウェハマップ上に重ねて表示された個別試料像の形で表示されている。個別マップ２１Ｂ～２１Ｈも同様に、それぞれ対応の検出器Ｌ２～Ｌ４、Ｈ１～Ｈ４による個別試料像が表示されている。個別マップ２１Ａ～２１Ｈは、実際の検出器Ｌ１～Ｌ４、Ｈ１～Ｈ４のレイアウトに対応した配置で表示するようにしてもよい。
　拡大マップ２２Ａには、入力操作部９（図１参照）による入力操作または個別マップ２１Ａ～２１Ｈのタッチ操作により選択された、個別マップ２１Ａ～２１Ｈのいずれか１つが拡大表示される。また、解析画面２０中の拡大マップ２２Ａの下方領域には、拡大マップ２２Ａに表示された欠陥の寸法のヒストグラムが表示される。
　これにより、各個別マップ２１Ａ～２１Ｈのそれぞれについて、拡大マップ２２Ａおよびヒストグラムを順次確認し、寸法別の欠陥分布の確認、ノイズレベルのレンジの差異を判断することができる。また、個別マップ２１Ａ～２１Ｈを解析画面２０上に一覧表示することにより、欠陥の分布の検出器方位への依存傾向も見定めることができる。
　ところで、上記欠陥分布を精度よく検出するためには、予め暗視野検査装置が精度よく校正され、測定結果が保証されていることが求められる。特に、半導体デバイスの製造に当たっては、ウエハ表面のマイクロラフネスが微小に変化するだけで特性の劣化を招く虞があることから、微小なウエハ表面の欠陥を検出してウエハの表面の品質を保証する必要がある。
　そこで、本実施の形態では、まず表面に不規則（ランダム）な凹凸パターンのマイクロラフネスが精度よく形成され、その表面のマイクロラフネスの粗さが保証されたバルクウエハ（第２バルクウエハ）を基準ウエハとして暗視野検査装置の校正を行う。ここで、図３は、その基準ウエハとなるバルクウエハを用意してから暗視野検査装置の校正を行うまでの概略を説明するフローチャートである。
　上記基準ウエハとなるバルクウエハは、鏡面ウエハである。このような鏡面ウエハの表面に対し、薬液による化学（ケミカル）処理を施し、その表面にマイクロラフネスを精度よく形成する（工程Ｐ１）。この時、バルクウエハが単結晶シリコンより形成されている場合には、その薬液としては、ＡＰＭ液（ＳＣ－１液）、ＨＰＭ液（ＳＣ－２液）、ＳＰＭ液、ＤＨＦ液、ＢＨＦ液、およびフッ酸とオゾン水との混合水溶液（フッ酸濃度１％程度）等のシリコンウエハ洗浄液のうちの１つ以上を選択して用いることを例示できる。たとえば、ＡＰＭ液を用いた場合には、ＡＰＭ液中のアンモニアの濃度、鏡面ウエハとＡＰＭ液との接触時間、もしくはそれらの両方を制御することにより、鏡面ウエハの表面に不規則な凹凸パターンのマイクロラフネスを所望の粗さで精度よく形成することができる。すなわち、そのマイクロラフネスに対応した所望のヘイズを精度よく作り出すことができる（図４参照）。その所望のマイクロラフネスの粗さは、たとえば半導体デバイス製造で問題視される約０．１ｎｍである。このように形成したマイクロラフネス（ヘイズ）は、経時的な形状変化が起こり難く、表面状態を保つことができる。
　また、上記薬液としてフッ酸とオゾン水との混合水溶液を用いた場合には、オゾン水による鏡面ウエハの表面での酸化層の形成と、フッ酸によるその酸化層のエッチングとが同時に起こることでマイクロラフネスが形成されていく。ここで、オゾン水による酸化層形成処理と、希フッ酸による酸化層のエッチング処理を別々に行うと、酸化とエッチングとを別々に制御できることになる。これを利用することにより、マイクロラフネスの荒さを精度よく制御することが可能となる。
　次に、ＡＦＭを用いて上記工程Ｐ１で形成したマイクロラフネスの粗さ（大きさ）を測定する（工程Ｐ２）。この時、ＡＦＭによる測定領域としては、ＡＦＭのビーム径相当以上の範囲とし、測定座標の誤差も考慮して、数ｍｍ２の領域で急激な変化が見られない領域（局所的なピークが存在しない個所）を選択し、後述するヒストグラム、断面波形および検出量の分布がわかるようにする。ＡＦＭによる測定後には、測定されたプロファイルにおいて、鏡面ウエハの表面の傷や異物に起因するスパイク状の凹凸が存在しないことを確認する。そのようなスパイク状の凹凸は、次工程のシミュレーションの前提に外れるため、暗視野検査装置による検出量と一致しなくなってしまうからである。
　次に、工程Ｐ２で測定されたマイクロラフネスの粗さを基にシミュレーションを行い、鏡面ウエハの表面に作り出されたヘイズのシミュレーション値、すなわちヘイズ期待値を求める（工程Ｐ３）。この時、工程Ｐ２で測定されたマイクロラフネスの粗さを基にＢＲＤＦ（Bidirectional Reflectance Distribution Function）値を算出する。ＢＲＤＦ値は、散乱光１７（Ｉｉｎ）と照明光１２（Ｉｄｅｔ）との比（Ｉｄｅｔ／Ｉｉｎ）である。このＢＲＤＦ値と暗視野検査装置の諸パラメータからヘイズ期待値を算出する。
　ここで、上記ＢＲＤＦ値の算出についてさらに詳しく説明する。
　工程Ｐ２におけるＡＦＭによるマイクロラフネスの粗さの測定は、測定領域内でＸ方向およびＸ方向と直行するＹ方向を規定して行われる。工程Ｐ３では、工程Ｐ２で測定されたマイクロラフネスの粗さの各値について、各Ｙ位置に対するＸ方向のマイクロラフネスの粗さの変化を一次元フーリエ変換する。そして、この一次元フーリエ変換の結果をＹ方向で平均化し、空間周波数ｆの関数であるＰＳＤ（Power Spectrum Density）関数Ｓ（ｆ）にフィッティングし、ＰＳＤ関数Ｓ（ｆ）の各パラメータ（定数）を決定する。これは、マイクロラフネスに光を照射した際の散乱光の強度と空間周波数との関係は、一次元フーリエ変換により求められたＰＳＤ関数Ｓ（ｆ）と同じとなるからである。このように各パラメータが決定されたＰＳＤ関数Ｓ（ｆ）を基に、ＡＦＭにより測定されたマイクロラフネスの粗さをＰＳＤ光量（単位はＷ）に変換する。次いで、このＰＳＤ光量を基に、検出器（１６Ａ～１６Ｄ）、すなわち光電子増倍管（Photomultiplier Tube；ＰＭＴ）に入射する光量に相当するパワー密度を電気信号に変換する。次いで、電気信号に変換されたそのパワー密度を基に、光電子増倍管へ印加される電圧から求められるゲインを加味して出力電流に換算する。その後、増幅器（１８Ａ～１８Ｄ）によって電流値から電圧値へ変換され、さらにその電圧値がＡ／Ｄ変換器（１９Ａ～１９Ｄ）の出力するディジタル値へと変換され、その後合成されることによって、前述のヘイズ期待値となる。次に、校正する暗視野検査装置でマイクロラフネスが形成された上記基準ウエハの表面のヘイズを測定し、ヘイズ実測値を求める（工程Ｐ４）。ヘイズの実測に当たっては、基準ウエハの表面に照明光源３から照明光１２を照射し、基準ウエハの表面から発生する散乱光を検出することで行われる。検出器（１６Ａ～１６Ｄ）はその散乱光を受光して電流を出力し、増幅器（１８Ａ～１８Ｄ）は検出器（１６Ａ～１６Ｄ）から出力された電流値に対応する出力電圧を出力する。さらにその電圧値がＡ／Ｄ変換器（１９Ａ～１９Ｄ）によってディジタル値へと変換され、さらに信号合成部５でそのディジタル値が合成されることによって、ヘイズ実測値として出力される。次いで、工程Ｐ３で求めたヘイズ期待値と工程Ｐ４で求めたヘイズ実測値との差を求め（工程Ｐ５）、この差を基にヘイズ実測値がヘイズ期待値と合致するように暗視野検査装置のヘイズ測定パラメータを調整する（工程Ｐ６）。
　以下、上記工程Ｐ１～Ｐ４を個別にさらに詳細に説明する。
　暗視野検査装置を校正するに当たっては、ある一点、たとえば前述の約０．１ｎｍのマイクロラフネス（ヘイズ）だけの検出精度を校正するだけではなく、幅広い所定の数値範囲、たとえば約０．１ｎｍ～１．０ｎｍのマイクロラフネス（ヘイズ）の検出精度も校正する。そこで、工程Ｐ１では、複数枚の鏡面ウエハを用意し、それぞれに異なる粗さのマイクロラフネスを形成する。本実施の形態では、３枚以上の鏡面ウエハを用意し、約０．１ｎｍ～１．０ｎｍの間で一定値おきに鏡面ウエハの枚数分だけマイクロラフネスの粗さを設定し、その粗さのマイクロラフネスを鏡面ウエハの各々に形成することを例示できる。すなわち、鏡面ウエハ毎に異なるマイクロラフネス（ヘイズ）が形成されることになる。従って、工程Ｐ２では、鏡面ウエハ毎にＡＦＭを用いたマイクロラフネスの粗さ（大きさ）の測定が行われ、工程Ｐ３では、鏡面ウエハ毎にヘイズ期待値を求め、工程Ｐ４では、鏡面ウエハ毎にヘイズ実測値を求め、工程Ｐ５では、鏡面ウエハ毎にヘイズ期待値とヘイズ実測値との差を求めることになる。このような複数枚の鏡面ウエハを用いる場合については、図５を用いてさらに後述する。
　また、複数枚の鏡面ウエハを用い、鏡面ウエハ毎に異なる粗さのマイクロラフネスを形成する代わりに、１枚の鏡面ウエハの表面を複数の領域（ヘイズ領域）に区画し、それら領域毎に上記一定値おきに設定した粗さのマイクロラフネスを形成することも例示できる。すなわち、１枚の鏡面ウエハの表面で区画された領域毎に異なるマイクロラフネス（ヘイズ）が形成されることになる。従って、工程Ｐ２では、区画された領域毎にＡＦＭを用いたマイクロラフネスの粗さ（大きさ）の測定が行われ、工程Ｐ３では、区画された領域毎にヘイズ期待値を求め、工程Ｐ４では、区画された領域毎にヘイズ実測値を求め、工程Ｐ５では、区画された領域毎にヘイズ期待値とヘイズ実測値との差を求めることになる。このような複数の領域が表面に区画された鏡面ウエハを用いる場合については、図６を用いてさらに後述する。
　ここで、上記工程Ｐ４の暗視野検査装置によるヘイズの実測について図５および図６を用いてさらに詳しく説明する。
　前述したように、図５では、複数枚の基準ウエハを用いて暗視野検査装置によるヘイズの実測を行う場合を示したものであり、３枚の基準ウエハ２３Ａ～２３Ｃを用いた場合を図示している。これら基準ウエハ２３Ａ～２３Ｃは、それぞれ暗視野検査装置が有するスロット１～３に個別に収容されている。また、基準ウエハ２３Ａ～２３Ｃの表面に形成されたマイクロラフネスの粗さは、たとえば基準ウエハ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの順で小さくなっている。
　ヘイズの実測に当たっては、基準ウエハ２３Ａ～２３Ｃのそれぞれの表面にターゲット領域を設定し、そのターゲット領域内の複数個所で出力電圧の測定を行う。この時、出力される出力電圧値は、信号合成部５で合成された数値である。そして、取得した出力電圧値からヒストグラムを作成し、最頻値となった出力電圧値を検出電圧値とし、この検出電圧値をヘイズ値に変換する。なお、図５では、これら検出電圧値およびヘイズ値以外に、ヘイズ期待値（変換前の電圧値）も図示している。
　一方、図６では、表面に複数の領域（ヘイズ領域）が区画された１枚の基準ウエハ２３Ｄを用いて暗視野検査装置によるヘイズの実測を行う場合を示したものである。
　表面に複数の領域（ヘイズ領域）を区画する場合には、互いに平行な帯状に区画する場合（図６の左側の基準ウエハ２３Ｄの場合）と、基準ウエハ２３Ｄの中心から同心円状に区画する場合（図６の右側の基準ウエハ２３Ｄの場合）とを例示できる。同心円状に区画する場合には、各領域の境界でのマイクロラフネスの粗さの明確な差はなくなるが、その理由については基準ウエハ２３Ｄの作成方法と共に後述する。図６に示す例では、基準ウエハ２３Ｄの表面にはマイクロラフネスの粗さが異なる３つの領域（ヘイズ領域）が規定され、各領域には、それぞれヘイズ測定が行われるターゲット領域２４Ａ～２４Ｃが設定され、マイクロラフネスの粗さは、たとえばターゲット領域２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの順で小さくなっている。
　図５に示した複数枚の基準ウエハ２３Ａ～２３Ｃを用いた場合でも説明したが、ヘイズの実測に当たっては、ターゲット領域２４Ａ～２４Ｃ毎に複数個所で出力電圧の測定を行う。この時、出力される出力電圧値は、信号合成部５で合成された数値である。そして、ターゲット領域２４Ａ～２４Ｃ毎に取得した出力電圧値からヒストグラムを作成し、最頻値となった出力電圧値を検出電圧値とし、この検出電圧値をヘイズ値に変換する。なお、図６では、これら検出電圧値およびヘイズ値以外に、ヘイズ期待値（変換前の電圧値）も図示している。このように、表面に複数の領域（ヘイズ領域）が区画された１枚の基準ウエハ２３Ｄを用いた場合には、複数枚の基準ウエハ２３Ａ～２３Ｃを用いた場合に比べて、基準ウエハの暗視野検査装置へのロードおよびアンロードに要する時間と、ヘイズの実測に要する時間とを短縮できるので、定期的に暗視野検査装置の校正を行う場合には、特に校正時間の短縮効果を奏することができる。
　ここで、図６に示した基準ウエハ２３Ｄの作成方法について図７および図８を用いて説明する。図７は、複数の領域（ヘイズ領域）が互いに平行な帯状で区画される場合であり、図８は、複数の領域（ヘイズ領域）が基準ウエハ２３Ｄの中心から同心円状に区画される場合である。
　図７に示すように、複数の領域（ヘイズ領域）が互いに平行な帯状で区画される場合には、まず、基準ウエハ２３Ｄの表面にマイクロラフネスを形成する前述の薬液２５に、基準ウエハ２３Ｄのうちのターゲット領域２４Ａが設定される領域（第１ヘイズ領域）のみを所定時間浸漬し、ターゲット領域２４Ａが設定される領域のみにマイクロラフネスを形成する。ただし、この時点でターゲット領域２４Ａが設定される領域に形成されるマイクロラフネスの粗さは、最終的にターゲット領域２４Ａが設定される領域に形成されるマイクロラフネスの粗さとはならない。次いで、薬液２５に基準ウエハ２３Ｄのうちのターゲット領域２４Ａ、２４Ｂが設定される領域のみを所定時間浸漬し、ターゲット領域２４Ｂが設定される領域（第２ヘイズ領域）にマイクロラフネスを形成し、ターゲット領域２４Ａが設定される領域に形成されるマイクロラフネスをさらに粗くする。次いで、基準ウエハ２３Ｄ全体を薬液２５に所定時間浸漬し、ターゲット領域２４Ｃが設定される領域にマイクロラフネスを形成し、ターゲット領域２４Ａ、２４Ｂが設定される領域に形成されるマイクロラフネスをさらに粗くする。ここまでの工程により、ターゲット領域２４Ａ～２４Ｃのそれぞれが含まれる複数の領域（ヘイズ領域）の各々に所望の粗さのマイクロラフネスを形成することができる。ここでは、基準ウエハ２３Ｄに３つの領域（ヘイズ領域）が区画される場合のマイクロラフネスの形成方法について例示したが、さらに多くの領域（ヘイズ領域）が区画される場合でも、同様の工程でさらに多段階で薬液２５に基準ウエハ２３Ｄを浸漬させていけばよい。
　複数の領域（ヘイズ領域）が基準ウエハ２３Ｄの中心から同心円状に区画される場合には、図８に示すように、ターンテーブル（回転ステージ）２６上に基準ウエハ２３Ｄを載置する。次いで、ターンテーブル２６を回転させ、ターンテーブル２６が回転している状況下で基準ウエハ２３Ｄの中心に薬液２５を滴下する。すると、薬液２５は、遠心力によって基準ウエハ２３Ｄの外周方向へ向かって広がる。遠心力は、基準ウエハ２３Ｄの外周に近いほど大きく作用することから、薬液２５は、基準ウエハ２３Ｄの外周に近いほど基準ウエハ上に長く止まっていられなくなる。そのため、基準ウエハ２３Ｄの中心に近いほど薬液２５と基準ウエハ２３Ｄとの化学反応が進み、基準ウエハ２３Ｄの中心に近いほど粗いマイクロラフネスが形成され、各領域（ヘイズ領域）の境界ではマイクロラフネスの粗さの明確な差はなくなる。すなわち、このようなターンテーブル２６の回転と薬液２５の滴下とを所定時間続けることにより、ターゲット領域２４Ａ～２４Ｃのそれぞれが含まれる複数の領域（ヘイズ領域）の各々に所望の粗さのマイクロラフネスを形成することができる。
　上記のように、複数枚の基準ウエハ２３Ａ～２３Ｃもしくは１枚の基準ウエハ２３Ｄのターゲット領域２４Ａ～２４Ｃの実測により取得した複数の測定点での検出電圧値およびヘイズ期待値（変換前の電圧値）から、検出電圧値の正規化を行う（図９参照）。この正規化工程は、前述の工程Ｐ５に相当する。
　（実施の形態２）
　本実施の形態２では、前記実施の形態１において図３を用いて説明した工程Ｐ４の暗視野検査装置によるヘイズの実測から工程Ｐ６の暗視野検査装置のヘイズ測定パラメータの調整までについて図１１～図１６を用いてさらに詳しく説明する。
　まず、校正を行うために暗視野検査装置に必要な機能および情報である、ＡＦＭ測定領域に対応するヘイズ値を抽出および確認するための機能、校正を行うために必要な情報、およびヘイズ値の出力単位について説明する。
　ＡＦＭ測定領域に対応するヘイズ値を抽出および確認するための機能としては、前述のターゲット領域２４Ａ～２４Ｃ（図６参照）のようなターゲット領域の指定機能と、そのターゲット領域内の統計量の出力機能とがある。ターゲット領域の指定機能は、たとえば前述の基準ウエハ２３Ａ～２３Ｄと同様の基準ウエハ２３に対して、ターゲット領域２４の外形の指定および基準ウエハ２３内での設定数の指定を行う（図１０参照）。図１０では、５つの矩形のターゲット領域２４が基準ウエハ２３の中心を含むように十字形で設定された例を図示しているが、各々のターゲット領域２４は円形等の他の形であってもよい。ターゲット領域内の統計量の出力機能は、たとえば検出電圧値の最大値、最小値、標準偏差、ヒストグラム、ヒストグラムの最頻値（ピーク値）および検出電圧値の分布を出力する。
　校正を行うために必要な情報としては、信号合成部５から出力されるディジタル変換値の校正を行うための基準値および領域情報がある。領域情報は、基準ウエハのロット情報および基準ウエハが収容される暗視野検査装置内のスロット情報を含む基準ウエハ情報と、ヘイズ期待値とヘイズ実測値との比較を行う複数のターゲット領域の座標情報とを含む。基準値は、該当するターゲット領域におけるヘイズ期待値とヘイズ実測値（ＢＲＤＦ値とＲＭＳ（Root Mean Square）値との相関テーブル）とを含む。
　ヘイズ値は、前述のように検出器１６Ａ～１６Ｄによる検出電圧値を変換することで出力される。また、ＢＲＤＦ値は、ヘイズ値の出力形式であり、上記ヘイズ期待値と暗視野検査装置の構成とのシミュレーションからＢＲＤＦ値を算出し、前記検出電圧値との変換テーブルを持つことでヘイズ値として出力が可能となる。また、ＢＲＤＦ値とＲＭＳ値との相関が得られれば、検出電圧値とＲＭＳ値との相関が取れるようになる。
　図１１は、前記実施の形態１において図３を用いて説明した工程Ｐ４の暗視野検査装置によるヘイズの実測工程から工程Ｐ６の暗視野検査装置のヘイズ測定パラメータの調整工程までをさらに詳細に示したフローチャートであり、図１２は、その際の暗視野検査装置の情報表示部８の表示内容を示す説明図である。
　工程Ｐ４では、まず、基準ウエハの表面に設定されたターゲット領域を照射光１２でスキャンし（工程Ｐ４１）、散乱光１７を検出器１６Ａ～１６Ｄで検出することによって、そのターゲット領域での検出電圧値を抽出し、結果を出力する（工程Ｐ４２）。
　上記工程Ｐ４２の結果出力の際には、測定した基準ウエハ（スロット番号またはロット番号）、ターゲット領域、検出電圧値、ヘイズ期待値（変換された電圧値）、および検出電圧値とヘイズ期待値との誤差を表示し、さらにこれら表示された検出結果から、暗視野検査装置のヘイズ信号検出回路のゲイン成分およびオフセット成分に対する補正値を示す。暗視野検査装置のユーザーは、この段階で各出力データが基準ウエハ上の傷や異物に起因する異常値を示していないことを確認した上で、暗視野検査装置の更新ボタンを押すと、暗視野検査装置は、そのゲイン成分およびオフセット成分に対する補正値を暗視野検査装置の固有情報として保存する。また、ユーザーは図１２に示すような暗視野検査装置の情報表示部８でターゲット領域内の検出電圧値のヒストグラムおよび種々の統計情報を確認することができるので、この段階において基準ウエハ上の傷や異物に起因する異常値を見つけた場合には、ターゲット領域を再設定して測定をやり直すことができる。また、異常値が見つかったターゲット領域におけるゲイン成分およびオフセット成分に対する補正値が既に暗視野検査装置の固有情報として保存されてしまっている場合でも、そのゲイン領域を選択して暗視野検査装置の削除ボタンを押すことで削除することができる。
　上記のように、本実施の形態によれば、基準ウエハ上の傷や異物に起因する異常値を見つけた場合には、ターゲット領域を再設定して測定をやり直すことができるので、傷や異物以外でも、表面に所望の粗さのマイクロラフネスが実現されていない場合でもターゲット領域を再設定して測定をやり直すことができるようになる。
　次に、全ターゲット領域についてヘイズ実測値を含む結果が得られたか否かの判定を行う（工程Ｐ４３）。全ターゲット領域で結果が得られると、ヘイズ実測値とヘイズ期待値との誤差が調整基準値内に収束しているか否かを判定する（工程Ｐ５１）。ここで、検出電圧値とヘイズ期待値との誤差が調整基準値内に収束していない場合には、暗視野検査装置のヘイズ信号検出回路のゲイン成分およびオフセット成分に対する補正値を基に校正を行い（工程Ｐ６１）、その後、再び工程Ｐ４１～Ｐ５１の工程を繰り返して、検出電圧値とヘイズ期待値との誤差が調整基準値内に収束すると電圧値に対する校正は完了となる。
　以上のような工程を経て、本実施の形態の暗視野検査装置の校正が完了する。
　上記の本実施の形態によれば、表面に不規則な凹凸パターンのマイクロラフネスを所望の粗さで精度よく形成された基準ウエハを用い、上記のような工程で暗視野検査装置の校正を行うことにより、暗視野検査装置の測定能力を微小領域まで保証できるようになる。その結果、半導体デバイス製造用のウエハの表面検査を行う際に、検査結果を微小な値まで保証できるようになる。
　また、上記の本実施の形態によれば、暗視野検査装置の測定能力を微小領域まで保証できるようになるので、定期的に暗視野検査装置の校正を行うことにより、測定能力の微小な経時変化を検出して調整できるようになる。
　また、上記の本実施の形態によれば、暗視野検査装置の校正に使用する検量線は、ＡＦＭによる基準ウエハの表面のマイクロラフネスの粗さの測定結果を基に求められ、この検量線を基に出力電圧値の調整を行うことで暗視野検査装置の校正が行われている。すなわち、同じ基準ウエハを用いて校正を行われた状態であれば、複数の暗視野検査装置間で出力電圧値は一致する。それにより、同一機種の暗視野検査装置間での測定能力差を低減できるようになる。
　（実施の形態３）
　本実施の形態３では、前記実施の形態１、２で説明した暗視野検査装置の校正用の基準ウエハおよび校正工程によって校正された暗視野検査装置を用い、半導体デバイス製造用のウエハの表面検査を行う工程について図１３～図１６を用いて説明する。
　図１３は、本実施の形態のウエハの表面検査工程を説明するフローチャートである。
　まず、検査対象のウエハの選択、ヘイズ領域の選択、照射光１２の強度および検出器１６Ａ～１６Ｄによる散乱光１７の強度の測定可能範囲などの測定条件の選択（工程Ｐ４１Ａ）が行われると、その選択された測定条件に相当するウエハが暗視野検査装置にロードされる（工程Ｐ４１Ｂ）。
　次いで、散乱光１７を検出器１６Ａ～１６Ｄで検出することによって、そのターゲット領域での検出電圧値を抽出する（工程Ｐ４２Ａ）。
　ここで、その検出電圧値のヒストグラムに検出限界または飽和が生じていないか（暗視野検査装置の検出可能範囲内か否か）を確認し（工程Ｐ４２Ｂ）、工程Ｐ４１Ａで選択した測定条件の妥当性について判定する（工程Ｐ４２Ｃ）。図１４は、検出電圧値が暗視野検査装置の検出可能範囲内に収まっている場合のヒストグラムを示し、図１５は、検出電圧値が暗視野検査装置の検出限界となっている場合のヒストグラムを示し、図１６は、検出電圧値が飽和している場合のヒストグラムを示している。本実施の形態では、検出限界とはフルスケールの約３％以下となる検出電圧値が全体の約５０％を超えることを例示し、飽和とはフルスケールの約９７％以上となる検出電圧値が全体の約５０％を超えることを例示するが、これら３％および９７％といった設定は、暗視野検査装置の最小検出分解能に依存して決定される数値であるので、適宜変更は可能である。判定の結果、測定条件に矛盾が生じている場合には、警告を発して自動的に検出限界または飽和が生じないように測定条件を変更する（工程Ｐ４２Ｄ）。この時、変更する測定条件としては、検出器１６Ａ～１６Ｄのゲイン、照射光１２の強度およびアンプゲイン等を例示することができる。検出器１６Ａ～１６Ｄのゲインは、出力電圧値と印加電圧値との比の約７．２乗倍に変化する。検出器１６Ａ～１６Ｄによって検出される検出電圧値は、照射光１２の強度、すなわちレーザー出力と、アンプゲインとに比例する。
　その後、再度基準ウエハの表面に設定されたターゲット領域を照射光１２でスキャンし散乱光１７を検出器１６Ａ～１６Ｄで検出することによって、そのターゲット領域での検出電圧値を抽出し（工程Ｐ４２Ｅ）、その検出電圧値の正規化によって検出電圧値をヘイズ実測値に変換（工程Ｐ４２Ｆ）し、結果を出力する（工程Ｐ４２Ｇ）。図１７は、その出力されたヘイズ実測値の一例を示す説明図であり、ヘイズ実測値に対応して色分けして示されている。なお、図１７に示されるヘイズ実測値は、たとえばＲＭＳ値である。
　なお、本実施の形態では、ＲＭＳ値を用いる場合を示したが、ＲＭＳ値の他に、Ｒａ値、Ｒｍａｘ値、またはＲｚ値等を用いてもよい。このように、ヘイズ実測値を、ＲＭＳ値またはＲａ値等、作業者の良く知る粗さの形式（ＪＩＳ等の産業界において規格化された単位）とすることで、作業者はヘイズの状態を直感的に知ることができる。
　また、あるヘイズ実測値がウエハ面においてどの程度存在するのかという情報を％等の相対値で表してもよいし、ＡＤ値を用いて表してもよい。
　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
　前記実施の形態では、暗視野検査装置によって表面を検査するバルクウエハとして単結晶シリコンのバルクウエハを例示したが、他のウエハであっても表面にエピタキシャル層等の薄膜層が形成されていなければよく、たとえば２枚の単結晶シリコンウエハを酸化シリコン層を介して貼り合わせることで形成したＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハであってもよい。
　本発明の暗視野検査装置校正用基準ウエハ、暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造方法、暗視野検査装置の校正方法、暗視野検査装置およびウエハ検査方法は、ヘイズを測定することによって検査対象のバルクウエハの表面の異物の有無または粗さを検査する暗視野検査装置の校正、その校正に用いられる暗視野検査装置校正用基準ウエハ、その暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造工程、その暗視野検査装置、およびその暗視野検査装置を用いたウエハの表面検査工程に適用することができる。
　たとえば、検出器の数は前記実施の形態中の暗視野検査装置と異なってもよいし、積分球を用いて散乱光を集光する方式のような暗視野検査装置であってもよい。

Claims (27)

  1. 　暗視野検査装置校正用基準ウエハであって、
    　表面に薄膜の形成されていないバルクウエハから形成され、
    　前記表面には、不規則パターンのマイクロラフネスに起因するヘイズが形成され、
    　前記マイクロラフネスは、薬液を用いた化学反応によって形成されたものであり、
    　前記ヘイズを計測することで暗視野検査装置の校正が行われることを特徴とする暗視野検査装置校正用基準ウエハ。
  2. 　請求項１記載の暗視野検査装置校正用基準ウエハにおいて、
    　１枚の前記バルクウエハの前記表面には、複数のヘイズ領域が規定され、
    　前記複数のヘイズ領域間で、前記マイクロラフネスの粗さが異なることを特徴とする暗視野検査装置校正用基準ウエハ。
  3. 　請求項１記載の暗視野検査装置校正用基準ウエハにおいて、
    　暗視野検査装置の校正時には、前記表面の前記マイクロラフネスの粗さが異なる複数枚で用いられることを特徴とする暗視野検査装置校正用基準ウエハ。
  4. 　請求項１記載の暗視野検査装置校正用基準ウエハにおいて、
    　前記マイクロラフネスの前記粗さは、０．１ｎｍ～１．０ｎｍの間の規定値であることを特徴とする暗視野検査装置校正用基準ウエハ。
  5. 　請求項１記載の暗視野検査装置校正用基準ウエハにおいて、
    　前記バルクウエハは、単結晶シリコンから形成されていることを特徴とする暗視野検査装置校正用基準ウエハ。
  6. （ａ）表面に薄膜の形成されていないバルクウエハを用意する工程、
    （ｂ）前記バルクウエハの前記表面と薬液とを化学反応させ、前記バルクウエハの前記表面に不規則パターンのマイクロラフネスを形成する工程、
    を含み、
    　前記マイクロラフネスは、ヘイズを形成し、
    　前記ヘイズを計測することで暗視野検査装置の校正が行われることを特徴とする暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造方法。
  7. 　請求項６記載の暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造方法において、
    　１枚の前記バルクウエハの前記表面に複数のヘイズ領域を規定し、
    　前記ヘイズ領域毎に異なる粗さの前記マイクロラフネスを形成することを特徴とする暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造方法。
  8. 　請求項７記載の暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造方法において、
    　前記（ｂ）工程は、回転ステージによって前記１枚のバルクウエハを保持した状況下で前記回転ステージを回転させ、前記回転ステージの回転下において前記１枚のバルクウエハに前記薬液を滴下することで行うことを特徴とする暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造方法。
  9. 　請求項７記載の暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造方法において、
    　前記（ｂ）工程は、
    （ｂ１）前記複数のヘイズ領域のうちの第１ヘイズ領域を前記薬液中に浸漬して保持する工程、
    （ｂ２）前記（ｂ１）工程後、前記第１ヘイズ領域および前記複数のヘイズ領域のうちの第２ヘイズ領域を前記薬液中に浸漬して保持する工程、
    を含むことを特徴とする暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造方法。
  10. 　請求項６記載の暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造方法において、
    　前記（ａ）工程では、複数枚の前記バルクウエハを用意し、
    　前記バルクウエハ毎に異なる粗さの前記マイクロラフネスを形成することを特徴とする暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造方法。
  11. 　請求項６記載の暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造方法において、
    　前記マイクロラフネスの粗さは、０．１ｎｍ～１．０ｎｍの間の規定値であることを特徴とする暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造方法。
  12. 　請求項６記載の暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造方法において、
    　前記バルクウエハは、単結晶シリコンから形成され、
    　前記薬液は、ＡＰＭ液、ＨＰＭ液、ＳＰＭ液、ＤＨＦ液、ＢＨＦ液、およびフッ酸とオゾン水との混合水溶液のうちの選択された１つ以上であることを特徴とする暗視野検査装置校正用基準ウエハの製造方法。
  13. （ａ）表面にヘイズが形成された暗視野検査装置校正用基準ウエハを用意する工程、
    （ｂ）原子レベルの凹凸を測定して画像化できる顕微鏡により、前記ヘイズが形成された前記暗視野検査装置校正用基準ウエハの前記表面のマイクロラフネスの粗さを計測し、計測された前記粗さを基に暗視野検査装置による前記ヘイズの計測をシミュレーションし、前記シミュレーションによるヘイズ期待値を求める工程、
    （ｃ）前記暗視野検査装置により前記ヘイズを実測し、実測によるヘイズ実測値を求める工程、
    （ｄ）前記ヘイズ期待値と前記ヘイズ実測値とのギャップを分析する工程、
    （ｅ）前記ギャップを基に前記暗視野検査装置を校正する工程、
    を含み、
    　前記暗視野検査装置校正用基準ウエハは、表面に薄膜の形成されていないバルクウエハから形成され、
    　前記ヘイズは、不規則パターンの前記マイクロラフネスに起因して形成されたものであり、
    　前記マイクロラフネスは、薬液を用いた化学反応によって形成されたものであることを特徴とする暗視野検査装置の校正方法。
  14. 　請求項１３記載の暗視野検査装置の校正方法において、
    　１枚の前記暗視野検査装置校正用基準ウエハの前記表面には、複数のヘイズ領域が規定され、
    　前記複数のヘイズ領域間で、前記マイクロラフネスの前記粗さが異なり、
    　前記（ｂ）工程では、前記顕微鏡により前記複数のヘイズ領域の各々における前記マイクロラフネスの前記粗さを測定し、前記シミュレーションにより前記複数のヘイズ領域の各々における前記ヘイズ期待値を求め、
    　前記（ｃ）工程では、前記暗視野検査装置により前記複数のヘイズ領域の各々における前記ヘイズを実測し、前記複数のヘイズ領域の各々における前記ヘイズ実測値を求め、
    　前記（ｅ）工程では、前記複数のヘイズ領域の各々について前記ヘイズ期待値と前記ヘイズ実測値とのギャップを分析することを特徴とする暗視野検査装置の校正方法。
  15. 　請求項１３記載の暗視野検査装置の校正方法において、
    　前記（ａ）工程では、前記マイクロラフネスの前記粗さが異なる複数枚の前記暗視野検査装置校正用基準ウエハを用意し、
    　前記（ｂ）工程では、前記顕微鏡により前記複数枚の暗視野検査装置校正用基準ウエハの各々における前記マイクロラフネスの前記粗さを測定し、前記シミュレーションにより前記複数枚の暗視野検査装置校正用基準ウエハの各々における前記ヘイズ期待値を求め、
    　前記（ｃ）工程では、前記暗視野検査装置により前記複数枚の暗視野検査装置校正用基準ウエハの各々における前記ヘイズを実測し、前記複数枚の暗視野検査装置校正用基準ウエハの各々における前記ヘイズ実測値を求め、
    　前記（ｅ）工程では、前記複数枚の暗視野検査装置校正用基準ウエハの各々について前記ヘイズ期待値と前記ヘイズ実測値とのギャップを分析することを特徴とする暗視野検査装置の校正方法。
  16. 　請求項１３記載の暗視野検査装置の校正方法において、
    　前記マイクロラフネスの前記粗さは、０．１ｎｍ～１．０ｎｍの間の規定値であることを特徴とする暗視野検査装置の校正方法。
  17. 　請求項１３記載の暗視野検査装置の校正方法において、
    　前記暗視野検査装置校正用基準ウエハは、単結晶シリコンから形成されていることを特徴とする暗視野検査装置の校正方法。
  18. 　表面に薄膜、素子または配線のパターンが形成されていない第１バルクウエハの表面の異物の有無または粗さを検査する暗視野検査装置であって、
    （ａ）表面にヘイズが形成された暗視野検査装置校正用基準ウエハを用意する工程、
    （ｂ）原子レベルの凹凸を測定して画像化できる顕微鏡により、前記ヘイズが形成された前記暗視野検査装置校正用基準ウエハの前記表面のマイクロラフネスの粗さを計測し、計測された前記粗さを基に暗視野検査装置による前記ヘイズの計測をシミュレーションし、前記シミュレーションによるヘイズ期待値を求める工程、
    （ｃ）前記暗視野検査装置により前記ヘイズを実測し、実測によるヘイズ実測値を求める工程、
    （ｄ）前記ヘイズ期待値と前記ヘイズ実測値とのギャップを分析する工程、
    （ｅ）前記ギャップを基に前記暗視野検査装置を校正する工程、
    を含む工程によって校正され、
    　前記暗視野検査装置校正用基準ウエハは、表面に薄膜の形成されていない第２バルクウエハから形成され、
    　前記ヘイズは、不規則パターンの前記マイクロラフネスに起因して形成されたものであり、
    　前記マイクロラフネスは、薬液を用いた化学反応によって形成されたものであることを特徴とする暗視野検査装置。
  19. 　請求項１８記載の暗視野検査装置において、
    　１枚の前記暗視野検査装置校正用基準ウエハの前記表面には、複数のヘイズ領域が規定され、
    　前記複数のヘイズ領域間で、前記マイクロラフネスの前記粗さが異なり、
    　前記（ｂ）工程では、前記顕微鏡により前記複数のヘイズ領域の各々における前記マイクロラフネスの前記粗さを測定し、前記シミュレーションにより前記複数のヘイズ領域の各々における前記ヘイズ期待値を求め、
    　前記（ｃ）工程では、前記暗視野検査装置により前記複数のヘイズ領域の各々における前記ヘイズを実測し、前記複数のヘイズ領域の各々における前記ヘイズ実測値を求め、
    　前記（ｅ）工程では、前記複数のヘイズ領域の各々について前記ヘイズ期待値と前記ヘイズ実測値とのギャップを分析することを特徴とする暗視野検査装置。
  20. 　請求項１８記載の暗視野検査装置において、
    　前記（ａ）工程では、前記マイクロラフネスの前記粗さが異なる複数枚の前記暗視野検査装置校正用基準ウエハを用意し、
    　前記（ｂ）工程では、前記顕微鏡により前記複数枚の暗視野検査装置校正用基準ウエハの各々における前記マイクロラフネスの前記粗さを測定し、前記シミュレーションにより前記複数枚の暗視野検査装置校正用基準ウエハの各々における前記ヘイズ期待値を求め、
    　前記（ｃ）工程では、前記暗視野検査装置により前記複数枚の暗視野検査装置校正用基準ウエハの各々における前記ヘイズを実測し、前記複数枚の暗視野検査装置校正用基準ウエハの各々における前記ヘイズ実測値を求め、
    　前記（ｅ）工程では、前記複数枚の暗視野検査装置校正用基準ウエハの各々について前記ヘイズ期待値と前記ヘイズ実測値とのギャップを分析することを特徴とする暗視野検査装置。
  21. 　請求項１８記載の暗視野検査装置において、
    　前記暗視野検査装置校正用基準ウエハの前記表面の前記マイクロラフネスの前記粗さは、０．１ｎｍ～１．０ｎｍの間の規定値であることを特徴とする暗視野検査装置。
  22. 　請求項１８記載の暗視野検査装置において、
    　前記第１バルクウエハおよび前記第２バルクウエハは、単結晶シリコンから形成されていることを特徴とする暗視野検査装置。
  23. 　暗視野検査装置を用い、表面に薄膜、素子または配線のパターンが形成されていない検査対象の第１バルクウエハの表面を検査するウエハ検査方法であって、
    　前記暗視野検査装置は、
    （ａ）表面にヘイズが形成された暗視野検査装置校正用基準ウエハを用意する工程、
    （ｂ）原子レベルの凹凸を測定して画像化できる顕微鏡により、前記ヘイズが形成された前記暗視野検査装置校正用基準ウエハの前記表面のマイクロラフネスの粗さを計測し、計測された前記粗さを基に前記暗視野検査装置による前記ヘイズの計測をシミュレーションし、前記シミュレーションによるヘイズ期待値を求める工程、
    （ｃ）前記暗視野検査装置により前記ヘイズを実測し、実測によるヘイズ実測値を求める工程、
    （ｄ）前記ヘイズ期待値と前記ヘイズ実測値とのギャップを分析する工程、
    （ｅ）前記ギャップを基に前記暗視野検査装置を校正する工程、
    を含む工程によって校正され、
    　前記暗視野検査装置校正用基準ウエハは、表面に薄膜の形成されていない第２バルクウエハから形成され、
    　前記ヘイズは、不規則パターンの前記マイクロラフネスに起因して形成されたものであり、
    　前記マイクロラフネスは、薬液を用いた化学反応によって形成されたものであることを特徴とするウエハ検査方法。
  24. 　請求項２３記載のウエハ検査方法において、
    　１枚の前記暗視野検査装置校正用基準ウエハの前記表面には、複数のヘイズ領域が規定され、
    　前記複数のヘイズ領域間で、前記マイクロラフネスの前記粗さが異なり、
    　前記（ｂ）工程では、前記顕微鏡により前記複数のヘイズ領域の各々における前記マイクロラフネスの前記粗さを測定し、前記シミュレーションにより前記複数のヘイズ領域の各々における前記ヘイズ期待値を求め、
    　前記（ｃ）工程では、前記暗視野検査装置により前記複数のヘイズ領域の各々における前記ヘイズを実測し、前記複数のヘイズ領域の各々における前記ヘイズ実測値を求め、
    　前記（ｅ）工程では、前記複数のヘイズ領域の各々について前記ヘイズ期待値と前記ヘイズ実測値とのギャップを分析することを特徴とするウエハ検査方法。
  25. 　請求項２３記載のウエハ検査方法において、
    　前記（ａ）工程では、前記マイクロラフネスの前記粗さが異なる複数枚の前記暗視野検査装置校正用基準ウエハを用意し、
    　前記（ｂ）工程では、前記顕微鏡により前記複数枚の暗視野検査装置校正用基準ウエハの各々における前記マイクロラフネスの前記粗さを測定し、前記シミュレーションにより前記複数枚の暗視野検査装置校正用基準ウエハの各々における前記ヘイズ期待値を求め、
    　前記（ｃ）工程では、前記暗視野検査装置により前記複数枚の暗視野検査装置校正用基準ウエハの各々における前記ヘイズを実測し、前記複数枚の暗視野検査装置校正用基準ウエハの各々における前記ヘイズ実測値を求め、
    　前記（ｅ）工程では、前記複数枚の暗視野検査装置校正用基準ウエハの各々について前記ヘイズ期待値と前記ヘイズ実測値とのギャップを分析することを特徴とするウエハ検査方法。
  26. 　請求項２３記載のウエハ検査方法において、
    　前記暗視野検査装置校正用基準ウエハの前記表面の前記マイクロラフネスの前記粗さは、０．１ｎｍ～１．０ｎｍの間の規定値であることを特徴とするウエハ検査方法。
  27. 　請求項２３記載のウエハ検査方法において、
    　前記第１バルクウエハおよび前記第２バルクウエハは、単結晶シリコンから形成されていることを特徴とするウエハ検査方法。
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