(57)【要約】    【課題】薄膜ＳＯＩウェーハ表面のマイクロラフネスをＨａｚｅ値を利用して迅速かつ容易に評価する方法を提供する。    【解決手段】評価対象の薄膜ＳＯＩウェーハのＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値を測定し、マイクロラフネスを大きく変えずにＳＯＩ層厚さを変えたそれぞれの薄膜ＳＯＩウェーハのＨａｚｅ値を測定して得られるＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値との相関曲線を基準として、前記評価対象ウェーハのマイクロラフネスを評価する。評価対象薄膜ＳＯＩウェーハのＨａｚｅ値の前記相関曲線からの変位（ズレ）量を指標としてマイクロラフネスを評価すれば、より的確な評価が可能になる。【選択図】図２
2006203087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価対象の薄膜ＳＯＩウェーハのＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値を測定し、マイクロラフネスを大きく変えずにＳＯＩ層厚さを変えたそれぞれの薄膜ＳＯＩウェーハのＨａｚｅ値を測定して得られるＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値との相関曲線を基準として、前記評価対象ウェーハのマイクロラフネスを評価することを特徴とする薄膜ＳＯＩウェーハのマイクロラフネス評価方法。
【請求項２】
前記ＳＯＩ層厚さの変更を犠牲酸化および／または繰り返し洗浄により行うことを特徴とする請求項１に記載の薄膜ＳＯＩウェーハのマイクロラフネス評価方法。
【請求項３】
評価対象の薄膜ＳＯＩウェーハのＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値を測定し、そのＨａｚｅ値の、請求項１または２で得られる相関曲線におけるＨａｚｅ値からの変位量に基づいてマイクロラフネスを評価することを特徴とする薄膜ＳＯＩウェーハのマイクロラフネス評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハの検査方法、詳しくは薄膜ＳＯＩウェーハ表面のマイクロラフネスを相対的に評価するマイクロラフネス評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの高集積化、微細化に伴い、ウェーハ表面の評価の重要性がますます増大している。特にウェーハ表面の微粒子その他による汚染はデバイス特性に大きな影響を及ぼすが、ウェーハ表面のマイクロラフネスがデバイスの電気特性に影響を与えることが知られるようになり、マイクロラフネスの評価とその改善（粗さの減少）が重要視されている。
【０００３】
マイクロラフネスはウェーハ表面の微視的な粗さで、一般に、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を使用する方法で測定、評価される。この方法によれば、例えば１μｍ×１μｍ、１０μｍ×１０μｍなどのような微小な領域内においてＡＦＭのプローブで走査することにより、マイクロラフネスを正確に測定することができる。しかし、走査領域がウェーハ全体の広さに比べて非常に小さいので、ウェーハ全体のマイクロラフネスを正確に測定することは困難であり、また測定に時間がかかるという問題がある。
【０００４】
一方、パーティクルカウンター等の面検機で測定されるＨａｚｅ（ヘイズ）値を利用してマイクロラフネスを評価することができる。Ｈａｚｅ値はウェーハ表面に照射した光（主にレーザ光が用いられる）の該表面での散乱光を測定することにより入射光に対する全散乱光の割合（ｐｐｍ）として求められるが、このＨａｚｅ値とウェーハ表面のマイクロラフネスとの間に相関性があることによるものである。この方法によれば、ウェーハ表面を広範囲に走査して、広い領域のマイクロラフネスを光学的方法により間接的に測定することが可能で、マイクロラフネスの相対的な評価を迅速かつ容易に行うことができる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、材料（基板）内への化学種の打ち込みにより脆化した表面に沿って二層に剥離するに際し、剥離によって得られる表面の粗さを減少させ得るアニーリングを含む剥離方法が記載されているが、同文献の図１に、ＳＯＩウェーハ表面のＨａｚｅ値と粗さ（マイクロラフネス）の相関関係が例示されている。Ｈａｚｅ値が大きいほどマイクロラフネスも大きくなる。
【０００６】
通常の鏡面研磨ウェーハ、エピタキシャルウェーハでは、前記のパーティクルカウンターで測定されるＨａｚｅ値はウェーハ表面のマイクロラフネスを反映したものになるので、Ｈａｚｅ値を測定することによりウェーハ表面のマイクロラフネスを容易に評価することが可能である。
【０００７】
しかし、ＳＯＩ層の厚さが１００ｎｍ以下の薄膜ＳＯＩウェーハにおいては、通常の面検機（例えば、ＫＬＡ−Ｔｅｃｏｒ社製パーティクルカウンター）でＨａｚｅ値を測定しようとすると、ＳＯＩ層厚さに依存してＨａｚｅ値が大きく変化する。これは、パーティクルカウンターで使用されているレーザ光の波長が４８８ｎｍと比較的長いため、ウェーハ表面からの散乱光だけではなく、ＳＯＩ層とその下層の埋込み酸化物層（ＢＯＸ）との界面からの散乱光も検出されるからで、前記のパーティクルカウンターで測定されるＨａｚｅ値を利用してマイクロラフネスを評価することはできない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３４７５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前述した問題、すなわち、パーティクルカウンターで測定されるＨａｚｅ値を利用して薄膜ＳＯＩウェーハ表面のマイクロラフネスを評価する際に、ＳＯＩ層厚さに依存してＨａｚｅ値が大きく変化するという問題を解決し、薄膜ＳＯＩウェーハ表面のマイクロラフネスを、Ｈａｚｅ値を利用して迅速かつ容易に評価する方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、前記の課題を解決するために検討を重ねた結果、マイクロラフネスがほぼ一定の値を有し、ＳＯＩ層の厚さが異なる複数の薄膜ＳＯＩウェーハのそれぞれについて、面検機としてパーティクルカウンターを用いてＨａｚｅ値を測定し、あらかじめ求めたＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値との相関曲線を基準として用いることにより、薄膜ＳＯＩウェーハ表面のマイクロラフネスを迅速かつ容易に評価できることを知見した。
【００１１】
すなわち、評価対象の薄膜ＳＯＩウェーハのＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値を測定し、そのＨａｚｅ値が、あらかじめ求めておいたＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値との相関曲線におけるＨａｚｅ値と比較（つまり、同一ＳＯＩ層厚さで比較）して、同程度であるか、高値、低値のいずれを示すかによって、薄膜ＳＯＩウェーハ表面のマイクロラフネスが前記相関曲線を求める際に使用した薄膜ＳＯＩウェーハのマイクロラフネスと同程度であるか、それよりも大きい（粗い）か、小さいかを評価することが可能となる。
【００１２】
また、評価対象の薄膜ＳＯＩウェーハのＨａｚｅ値が、前記相関曲線における評価対象ＳＯＩ層厚さと同一のＳＯＩ層厚さでのＨａｚｅ値からどの程度変位しているか（つまり、相関曲線からのズレ量およびズレの方向）により、マイクロラフネスをより的確に評価することができる。
【００１３】
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、その要旨は下記（１）、（２）の薄膜ＳＯＩウェーハのマイクロラフネス評価方法にある。
【００１４】
（１）評価対象の薄膜ＳＯＩウェーハのＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値を測定し、マイクロラフネスを大きく変えずにＳＯＩ層厚さを変えたそれぞれの薄膜ＳＯＩウェーハのＨａｚｅ値を測定して得られるＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値との相関曲線を基準として、前記評価対象ウェーハのマイクロラフネスを評価する薄膜ＳＯＩウェーハのマイクロラフネス評価方法。
【００１５】
前記ＳＯＩ層厚さの変更を犠牲酸化および／または繰り返し洗浄により行えば、マイクロラフネスを大きく変えずにＳＯＩ層厚さを変えた薄膜ＳＯＩウェーハを得ることが可能である。
【００１６】
（２）評価対象の薄膜ＳＯＩウェーハのＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値を測定し、そのＨａｚｅ値の、前記（１）で得られる相関曲線におけるＨａｚｅ値からの変位量に基づいてマイクロラフネスを評価する薄膜ＳＯＩウェーハのマイクロラフネス評価方法。
【００１７】
前記（１）に記載のマイクロラフネスを「大きく変えず」とは、マイクロラフネスがほぼ一定であること、厳密に言えば、任意に定めた基準に対して±１０％の範囲内であることを意味する。
【００１８】
また、（２）に記載の「（１）で得られる相関曲線におけるＨａｚｅ値」とは、マイクロラフネスがほぼ一定の条件で得られるＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値との相関曲線における前記評価対象ＳＯＩ層厚さと同一のＳＯＩ層厚さでのＨａｚｅ値である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の薄膜ＳＯＩウェーハのマイクロラフネス評価方法によれば、ＳＯＩ層厚さに依存してＨａｚｅ値が大きく変化するという問題を解決し、薄膜ＳＯＩウェーハ表面のマイクロラフネスを、Ｈａｚｅ値を利用して迅速かつ容易に評価することができる。また、この評価方法は非破壊で行えるという利点も有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の薄膜ＳＯＩウェーハのマイクロラフネス評価方法（前記（１）、（２）に記載の方法）について詳細に説明する。
【００２１】
前記（１）に記載のマイクロラフネス評価方法は、評価対象の薄膜ＳＯＩウェーハのＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値を測定し、マイクロラフネスを大きく変えずにＳＯＩ層厚さを変えたそれぞれの薄膜ＳＯＩウェーハのＨａｚｅ値を測定して得られるＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値との相関曲線を基準としてマイクロラフネスを評価する方法である。
【００２２】
図１は、マイクロラフネスについては特に調整を行わず、ＳＯＩ層厚さを変化させた薄膜ＳＯＩウェーハのそれぞれについてのパーティクルカウンター（ＫＬＡ−Ｔｅｃｏｒ社製）によるＨａｚｅ値の測定例を示す図である。照射光には波長が４８８ｎｍのＡｒレーザを用いている。
【００２３】
同図に示すように、ＳＯＩ層の厚さが１００ｎｍ以下の薄膜ＳＯＩウェーハでは、ＳＯＩ層の厚さの変化に伴いＨａｚｅ値が大きくかつ不規則に変化していることがわかる。そのため、ＳＯＩウェーハ表面のＨａｚｅ値と粗さ（マイクロラフネス）の相関関係を利用して薄膜ＳＯＩウェーハ表面のマイクロラフネスを評価しようとしても、ＳＯＩ層の厚さの変化に伴うＨａｚｅ値の変化が大きく、評価することはできない。
【００２４】
そこで、本発明のマイクロラフネス評価方法では、あらかじめ、マイクロラフネスを大きく変えずにＳＯＩ層厚さを変えたそれぞれの薄膜ＳＯＩウェーハのＨａｚｅ値を測定してＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値との相関曲線を求めておき、この相関曲線をマイクロラフネス評価の基準として用いるのである。
【００２５】
すなわち、評価対象の薄膜ＳＯＩウェーハのＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値を測定し、このＨａｚｅ値と、あらかじめ求めておいたＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値との相関曲線における評価対象ＳＯＩ層厚さと同一のＳＯＩ層厚さでのＨａｚｅ値とを比較して、両者がほぼ同じ値であれば、評価しようとする薄膜ＳＯＩウェーハのマイクロラフネスは、前記相関曲線を求める際に使用した薄膜ＳＯＩウェーハのマイクロラフネス（これを、ここでは「標準値」と記す）とほぼ同じで、同程度の表面粗さを有していると評価することができる。
【００２６】
また、前者（評価対象の薄膜ＳＯＩウェーハのＨａｚｅ値）が後者（相関曲線における評価対象ＳＯＩ層厚さと同一のＳＯＩ層厚さでのＨａｚｅ値）より大きければ、評価対象の薄膜ＳＯＩウェーハのマイクロラフネスは標準値より大きく、粗い表面状態を呈し、逆に前者が後者より小さければ、マイクロラフネスは標準値より小さく、表面粗さが小さいと評価することができる。
【００２７】
前記ＳＯＩ層厚さの変更を犠牲酸化および／または繰り返し洗浄により行えば、ウェーハ表面のマイクロラフネスを大きく変えずに、ＳＯＩ層厚さを変えたウェーハを比較的容易に得ることが可能である。
【００２８】
前記の犠牲酸化は、通常はＬＳＩ製造工程においてＳｉ表面を汚染から保護したり、Ｓｉ表面の汚染や欠陥を除去する目的で行われるが、この犠牲酸化の手法を適用してＳＯＩ層の表面に酸化膜を形成させ、これをエッチングで除去することにより、マイクロラフネスを大きく変えずにＳＯＩ層厚さを変えることができる。熱酸化条件等を適宜調整することによりＳＯＩ層厚さの調整も可能である。
【００２９】
また、ウェーハ表面から微粒子その他による汚染を除去するために様々な化学的洗浄（湿式洗浄、乾式洗浄）法、機械的洗浄法が使用されているが、これらの方法を繰り返し適用することにより、表面の例えば自然酸化膜を僅かずつ除去し、マイクロラフネスを大きく変えずにＳＯＩ層厚さを変更することができる。マイクロラフネスの大きさやＳＯＩ層厚さの変更の程度に応じて洗浄法、洗浄条件、繰り返しの回数等を選定すればよい。
【００３０】
これら犠牲酸化、繰り返し洗浄は、いずれか一方を用いてもよいし、両者を適宜組み合わせ用いてもよい。なお、ウェーハ表面のマイクロラフネスを大きく変えずに、ＳＯＩ層厚さを変える手段は、前記犠牲酸化、繰り返し洗浄に限定されない。
【００３１】
前記（２）に記載のマイクロラフネス評価方法は、評価対象の薄膜ＳＯＩウェーハのＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値を測定し、そのＨａｚｅ値の、前記相関曲線におけるＨａｚｅ値からの変位量、すなわち相関曲線における前記評価対象ＳＯＩ層厚さと同一のＳＯＩ層厚さでのＨａｚｅ値からの変位量、に基づいてマイクロラフネスを評価する方法である。
【００３２】
この（２）に記載の評価方法は、前記ＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値との相関曲線を基準として、評価対象薄膜ＳＯＩウェーハのＨａｚｅ値の変位量に基づきマイクロラフネスを評価するので、前記（１）のマイクロラフネス評価方法の一実施態様である。この方法によれば、評価対象の薄膜ＳＯＩウェーハのＨａｚｅ値が前記相関曲線における評価対象ＳＯＩ層厚さと同一のＳＯＩ層厚さでのＨａｚｅ値からどの程度変位しているか（つまり、相関曲線からのズレ量およびズレの方向）により、マイクロラフネスをより的確に評価することができる。
【００３３】
図２は、マイクロラフネスをほぼ一定（標準値）とし、ＳＯＩ層厚さを変化させたそれぞれの薄膜ＳＯＩウェーハについて、パーティクルカウンター（ＫＬＡ−Ｔｅｃｏｒ社製）によりＨａｚｅ値を測定して得たＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値との相関曲線と、種々のマイクロラフネスおよびＳＯＩ層厚さを有する薄膜ＳＯＩウェーハについてのＨａｚｅ値の測定結果を例示する図である。照射光には波長が４８８ｎｍのＡｒレーザを用いた。
【００３４】
なお、同図中の実線は前記相関曲線を、■、◆、×および●印は、それぞれ、ウェーハ表面を処理してマイクロラフネスを標準値より小さくした場合、標準値と同程度に維持した場合、標準値より大きくした場合および標準値より小さくした場合（■印の場合よりもＳＯＩ層厚さを薄くした場合）を表す。
【００３５】
この図２において、マイクロラフネスを標準値より小さくした場合（■印および●印）、そのＨａｚｅ値は相関曲線よりも下方に表示され、しかも相関曲線におけるＨａｚｅ値からの変位量Δｈ1およびΔｈ3の大きさから、マイクロラフネスの標準値に対する粗さの程度を推測することが可能である。この場合、前記の変位量の大きさとマイクロラフネスとの相関性をＳＯＩ層厚さ毎にあらかじめ把握しておけば、より的確な推測が可能になる。
【００３６】
マイクロラフネスを標準値より大きくした場合（×印）、そのＨａｚｅ値は相関曲線よりも上方に表示される。この場合も、相関曲線におけるＨａｚｅ値からの変位量Δｈ2の大きさから、同様に粗さ程度の推測が可能である。また、マイクロラフネスを標準値と同程度に維持した場合（◆印）は、相関曲線におけるＨａｚｅ値からの変位はほとんど認められない。
【００３７】
すなわち、評価対象である薄膜ＳＯＩウェーハのＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値を測定し、そのＨａｚｅ値の前記相関曲線におけるＨａｚｅ値からの変位量を指標としてマイクロラフネスを評価することができる。
【００３８】
前記（１）または（２）に記載の薄膜ＳＯＩウェーハのマイクロラフネス評価方法によれば、前記マイクロラフネスの標準値を例えば管理基準の上限または下限としておくことにより、薄膜ＳＯＩウェーハのマイクロラフネスを迅速かつ容易にしかも非破壊で評価することができ、製品管理のための検査法としてはもちろんのこと、製造工程管理のための検査法としても用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の薄膜ＳＯＩウェーハのマイクロラフネス評価方法は、マイクロラフネスをほぼ一定とし、ＳＯＩ層厚さを変化させて求めたＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値との相関曲線をマイクロラフネス評価の基準として用いる評価方法で、薄膜ＳＯＩウェーハ表面のマイクロラフネスを、Ｈａｚｅ値を利用して迅速かつ容易に、しかも非破壊で評価することができる。したがって、薄膜ＳＯＩウェーハの製品管理、製造工程管理のための検査法として好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】ＳＯＩ層厚さを変化させた薄膜ＳＯＩウェーハについてのＨａｚｅ値の測定例を示す図である。
【図２】マイクロラフネスを一定とし、ＳＯＩ層厚さを変化させた薄膜ＳＯＩウェーハについてのＳＯＩ層厚さとＨａｚｅ値との相関曲線と、種々のマイクロラフネスおよびＳＯＩ層厚さを有する薄膜ＳＯＩウェーハについてのＨａｚｅ値の測定結果を例示する図である。
【図１】
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【図２】
2006203087.tif 000004