【事件の表示】
　特許第３４５１９５５号「結晶欠陥の評価方法及び結晶欠陥評価装置」の請求項１，２に係る特許に対する特許異議の申立てについて、
　次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３４５１９５５号の請求項１，２に係る特許を維持する。
【理　由】
【１】手続の経緯
　特許第３４５１９５５号に係る発明は、平成１０年８月１３日に特許出願され、平成１５年７月１８日に特許権の設定登録がなされ、その後、武内實より特許異議の申立てがなされ、平成１７年１月１２日付けで取消理由が通知され、その指定期間内である平成１７年３月１８日に訂正請求がなされたものである。
　　　
【２】平成１７年３月１８日の訂正請求に対する判断
【２-1】訂正事項
　　訂正事項a；特許請求の範囲の【請求項１】を、
「基板内又は所定層内に含まれる結晶欠陥に対して高選択比の異方性エッチングによって、該基板又は所定層をエッチングし、結晶欠陥を頂点として形成されていく底角の等しい円錐状エッチング残渣を前記基板又は層の表面に露出させ、前記円錐状エッチング残渣の底面の大きさと、前記基板表面から異方性エッチングの停止面までのエッチング深さと、に基づいて、深さ方向に分布する結晶欠陥を評価することを特徴とする結晶欠陥の評価方法。」と訂正する。
　　訂正事項b；特許請求の範囲の【請求項２】を、
「基板内又は所定層内に含まれる結晶欠陥に対して高選択比の異方性エッチングによって該基板又は所定層をエッチングし該結晶欠陥を頂点として形成され前記基板又は層の表面に露出した底角の等しい円錐状エッチング残渣を捉える観察手段と、前記円錐状エッチング残渣の底面の大きさを求め、該大きさと、前記基板表面から該エッチングの停止面までのエッチング深さとに基づいて、前記基板内又は所定層中の深さ方向に分布する結晶欠陥のデータを求めるデータ処理手段と、を備える結晶欠陥評価装置。」と訂正する。
　　訂正事項c；明細書の段落【0007】を、
「【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る結晶欠陥評価方法は、基板内又は所定層内に含まれる結晶欠陥に対して高選択比の異方性エッチングによって、該基板又は所定層をエッチングし、結晶欠陥を頂点として形成されていく底角の等しい円錐状エッチング残渣を前記基板又は層の表面に露出させ、前記円錐状エッチング残渣の底面の大きさと、前記基板表面から異方性エッチングの停止面までのエッチング深さと、に基づいて、深さ方向に分布する結晶欠陥を評価することを特徴とする。」と訂正する。
　　訂正事項d；明細書の段落【0008】を、
「また、本発明に係る結晶欠陥評価装置は、基板内又は所定層内に含まれる結晶欠陥に対して高選択比の異方性エッチングによって該基板又は所定層をエッチングし該結晶欠陥を頂点として形成され前記基板又は層の表面に露出した底角の等しい円錐状エッチング残渣を捉える観察手段と、前記円錐状エッチング残渣の底面の大きさを求め、該大きさと、前記基板表面から該エッチングの停止面までのエッチング深さとに基づいて、前記基板内又は所定層中の深さ方向に分布する結晶欠陥のデータを求めるデータ処理手段と、を備える。」と訂正する。
　　訂正事項e；明細書の段落【0031】中に「更に、こようなパーティクルカウンタを用いることで」となっているのを、
「更に、このようなパーティクルカウンタを用いることで」と訂正する。
　　　
【２-2】訂正の適否
訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　訂正事項aは、特許請求の範囲の請求項１において、訂正前の「円錐状エッチング残渣」について「底角の等しい」という限定を付加し、また同じく「前記円錐状エッチング残渣に基づいて」を「前記円錐状エッチング残渣の底面の大きさと、前記基板表面から異方性エッチングの停止面までのエッチング深さと、に基づいて、」と限定し、さらに「結晶欠陥」について「深さ方向に分布する」という限定を付加するものであり、かつこれらの限定事項は願書に添付した明細書の段落【0011】，【0021】〜【0023】に記載されており、当該訂正事項は特許請求の範囲の減縮を目的としている。
　訂正事項bは、特許請求の範囲の請求項２において、訂正前の「円錐状エッチング残渣」について「底角の等しい」という限定を付加し、また同じく「前記円錐状エッチング残渣の数、又は該エッチング残渣の円錐の大きさの両方又はいずれかのデータを得て」を「前記円錐状エッチング残渣の底面の大きさを求め、該大きさと、前記基板表面から該エッチングの停止面までのエッチング深さとに基づいて」と限定し、さらに「結晶欠陥の密度又は深さ方向への分布の両方又は一方を求めるデータ処理手段」を「深さ方向に分布する結晶欠陥のデータを求めるデータ処理手段」に限定するものであり、かつこれらの限定事項は願書に添付した明細書の段落【0011】，【0021】〜【0023】に記載されており、当該訂正事項は特許請求の範囲の減縮を目的としている。
　また、訂正事項c，dは、前記訂正事項a，bによる特許請求の範囲の訂正に伴って、発明の詳細な説明の記載を整合させるための、明りようでない記載の釈明を目的としている。
　そして、訂正事項eは、単なる誤記の訂正を目的としている。
　したがって、上記訂正事項a〜eは、願書に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内の訂正であり、かつ実質上特許請求の範囲を拡張し又は変更するものではない。
　　　
【２-3】まとめ
　以上のとおり、【２-1】段落の訂正は、特許法第１２０条の４第２項、及び同条第３項において準用する特許法第１２６条第２項から第４項までの規定に適合するので、当該訂正を認める。
　　　
【３】本件特許発明
　前記【２-3】段落で示したように上記訂正が認められるから、本件の請求項１，２に係る発明(以下、「本件発明１，２」という)は、上記訂正に係る訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１，２に記載された事項により特定されるとおりの、
「【請求項１】基板内又は所定層内に含まれる結晶欠陥に対して高選択比の異方性エッチングによって、該基板又は所定層をエッチングし、結晶欠陥を頂点として形成されていく底角の等しい円錐状エッチング残渣を前記基板又は層の表面に露出させ、前記円錐状エッチング残渣の底面の大きさと、前記基板表面から異方性エッチングの停止面までのエッチング深さと、に基づいて、深さ方向に分布する結晶欠陥を評価することを特徴とする結晶欠陥の評価方法。
【請求項２】基板内又は所定層内に含まれる結晶欠陥に対して高選択比の異方性エッチングによって該基板又は所定層をエッチングし該結晶欠陥を頂点として形成され前記基板又は層の表面に露出した底角の等しい円錐状エッチング残渣を捉える観察手段と、前記円錐状エッチング残渣の底面の大きさを求め、該大きさと、前記基板表面から該エッチングの停止面までのエッチング深さとに基づいて、前記基板内又は所定層中の深さ方向に分布する結晶欠陥のデータを求めるデータ処理手段と、を備える結晶欠陥評価装置。」である。
　　　
【４】特許異議申立て理由の概要
　特許異議申立人　武内實は、甲第１〜５号証(以下、「刊行物１〜５」という)を提示し、本件発明１，２は、刊行物１に記載された発明であるか、もしくは刊行物１〜５に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、その特許は、特許法第２９条第１項第３号もしくは第２項の規定に違反してなされたものであり、取り消されるべきである旨主張している。
　刊行物１；Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 37(1998)pp. 5-9
　　　　　　Part 1, No. 1, January 1998
　刊行物２；特開平９−２３２４８２号公報
　刊行物３；特開平８−２０３８６３号公報
　刊行物４；特開平７−１１８１００号公報
　刊行物５；特開平８−３０６７５２号公報
　　　
【５】刊行物１〜５の記載内容
［１］刊行物１の記載内容
　第５頁の論文タイトルに、
(刊1a)「臭素系プラズマを用いたシリコントレンチエッチングにおける残渣形成メカニズム」と記載され、
　第５頁の要約部分に、
(刊1b)「HBr系Siトレンチエッチングにおいて観察される残渣形成メカニズムが調査された。残渣は光学顕微鏡およびSEMを用いることによって特徴づけられ、残渣密度はSi基板中の格子間酸素濃度に依存していた。エッチングマスク形成工程とエッチング条件が試験された。トレンチ底に様々な高さのニードル形状のシリコン残渣が不規則に分布していた。そのシリコンニードル密度は、Si基板中の格子間酸素濃度とマスク形成工程の両方に強く依存していた。すなわち、酸素濃度が十分に高く、かつマスク形成工程が酸化を含むときに、非常に多くのニードルが観察された。また、残渣密度は、エッチング条件によって制御されたエッチング深さおよびシリコン酸化物に対する選択性とともに増加することが見出された。すべての実験結果は、マスク形成工程中に酸素析出物がSi基板中で核となり、トレンチエッチングにおいて微細マスクとして作用するというモデルによって、うまく説明された」と記載され、
　第５頁右欄第７，８行に、
(刊1c)「この実験では、４種類の（100）面、直径４インチのSiウェハが用いられた」と記載され、
　第５頁右欄第２９〜３２行に、
(刊1d)「トレンチエッチングは、He（He+O２）で希釈されたHBr、NF３、O２の混合ガスを用いて、商業べースの磁場強化ＲＩＥ装置（Applied Materials 社製、Precision 5000ETCH）で実行された」と記載され、
　第６頁左欄第１１〜１７行に、
(刊1e)「図１は、この研究で観察された典型的なSEM像を示している。この像に示されるように、希釈HF浸漬前に側壁膜によって完全に囲まれていたニードル形状のシリコン残渣は、トレンチ底に不規則に分布していた。また、それらのニードルは高さが異なり、そして全てのニードルの頂部は酸化物マスクの底部より下側に位置しているということを我々は特筆するべきである」と記載され、
　第７頁左欄第３４〜３８行に、
(刊1f)「図１および図６(a)に示されるように、マスクされた領域からの距離に関係なく、種々の高さのニードルが不規則に分布している。また、図６(b)に示されるように、それらは、狭い、例えば、２μｍ幅のトレンチ内にも観察された」と記載され、
　第８頁左欄第１４行〜同頁右欄第２７行に、
(刊1g)「図８は、Si基板中の酸素析出物に基づく残渣形成工程の断面図を示している。酸素濃度が十分に高く、かつ形成工程が酸化を含む場合、酸化中に酸素析出物はSi基板中で核となる［図８(b)］。それらは、エッチングが進行するにつれてエッチングされた表面に現れる［図８(d)］。エッチングされた表面の酸素析出物が微細マスクとして作用するため、さらにエッチングすると、シリコンニードルが成長する［図８(e)］。上記提案の残渣形成工程は、この研究で得られた全ての結果と完全に合致する。まず、その微細マスクがシリコン酸化物からなる小さな粒子あるいは固まりであるので、シリコン酸化物に対する選択性に伴って残渣密度が増大するということは明らかである。もしその選択性が低いならば、エッチングされた表面の酸素析出物は、それらが微細マスクとして作用する前に、容易にエッチングされる。次に、酸化を含むマスク形成工程の間に、残渣密度は格子間酸素濃度とともに増加すること、特に１．３×１０１８atoms／cm３以上の領域において増加することが分かった。特に１．３−１．４×１０１８atoms／cm３以上の領域において増加することは既に報告されている。酸素析出物のこの特性は残渣形成のそれに正確に符合するので、残渣濃度の酸素析出物依存性は提案されたメカニズムと一致する。また、NSGマスクで、すなわち酸化を含まないマスク形成工程の間に、残渣密度は酸素濃度に拘わらずほとんど一定であることが分かった。これは、酸素析出がマスク材料の形成中に高温度の熱処理なしでは進まないからである。ニードルの高さの不均一性および残渣濃度のエッチング深さ依存性に関しては、Si表面近傍の酸素原子の挙動が関係している。図２に示すように、残渣密度は、エッチング深さに対して、直線的によりもむしろ指数関数的に増大するが、これはエッチングが進むにつれて、微細マスクの密度が増加することを示している。提案したメカニズムによれば、この結果は、より多くの酸素析出物が基板の表面近くよりも内部に存在することを意味する。熱処理中に、基板からの酸素外方拡散がSi表面近くの酸素析出と同時に起こることは既に報告されている。結果として、酸素析出物の密度がSi表面で最低になり、深さとともに増加する。それゆえ、ニードルの高さの不均一性および残渣密度のエッチング深さ依存性は、酸素析出物の分布を反映する」と記載され、
　第９頁左欄第２３行〜同頁右欄第９行に、
(刊1h)「HBr系トレンチエッチングにおいて観察される残渣形成メカニズムが研究された。様々な高さのニードル形状のシリコン残渣がトレンチ底に不規則に分布していることが確認された。また、それらは、狭い、例えば、２μｍ幅のトレンチ内にも観察された。そのシリコンニードル密度は、Si基板中の格子間酸素濃度とマスク形成工程の両方に強く依存しており、マスク材料自体には無関係であった。すなわち、酸素濃度が十分に高く、かつマスク形成工程が酸化を含むときに、非常に多くのニードルが観察された。また、残渣密度は、エッチング深さおよびシリコン酸化物に対する選択性とともに増加することが見出された。すべての実験結果は、酸化を含むマスク形成工程中に酸素析出物がSi基板中で核となり、トレンチエッチングにおいて微細マスクとして作用するというモデルによって、うまく説明された」と記載されている。
　　　
［２］刊行物２の記載内容
　段落【0027】に、
(刊2a)「上述の状態でさらにエッチング処理が進行すると、シリコンウエハ１２上に残留したシリコン酸化物１５は、ドライエッチング処理におけるマスク部材として機能することになり、したがって、シリコン酸化物１５が位置している部分を除いて下方にエッチングが進行していく。これにより、同図（ｃ）に示すように、シリコン酸化物１５の位置している部分を頂点とした円錐状のシリコン柱状突起４が多数形成されるようになる」と記載されている。
　　　
［３］刊行物３の記載内容
　段落【0012】に、
(刊3a)「また、工程４のトレンチ７６の形成では、各膜７１，７２をエッチングマスクとして用いる。そのため、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜とシリコン単体とでエッチング選択比が大きなＣｌ系のエッチング用ガスを使用する必要がある。しかし、図８（ａ）に示すように、工程２で露出させたシリコンウェハ５６の表面に各膜７１，７２の残渣８１が生じている場合、Ｃｌ系のエッチング用ガスでは残渣８１を除去できない。その結果、工程４では、図８（ｂ）に示すように、残渣８１をエッチングマスクとしてシリコンウェハ５６のエッチングが進行し、トレンチ７６の内部にコーン状のエッチング残渣８２が発生する」と記載されている。
　　　
［４］刊行物４の記載内容
　段落【0022】に、
(刊4a)「本発明の測定方法を、自動化システムで使用した場合の自動装置概略を図９を用いて説明する。この自動システムは、測定するウェハーをウェハートレイ４にセットし、コンピュータ１３に測定を開始させると、自動的にＥＰＤ密度を計測する。その過程はすべてコンピュータ１３が各装置命令を出すことにより実行される。まず第一に搬送ロボット５にウェハートレイ４から測定ウェハーをウェハー台８に搬送させる。第二に三次元ステージ１０を制御させて、測定ウェハーを形状認識センサー９下に移動させ、測定ウェハーの外形を測定する。第三に外形から測定箇所の座標を計算し、三次元ステージ１０を制御して、測定箇所を顕微鏡７の視野に入れる。この顕微鏡像は、カメラ６を通して画像処理用イメージプロセッサー１１に濃度階調の画像データとして転送され、さらにここで得られた画像はピクチュアーモニター１２に投影される。第四に、画像処理用イメージプロセッサー１１に画像データを加工することにより焦点の具合を求め、三次元ステージ１０を制御し焦点位置を合わせると同時に顕微鏡７の光量も最適化し、最適な画像を得る。第五に、しきい値を変えながら画像処理用イメージプロセッサー１１に二値化および独立図形数を求めさせる。本発明の方法でしきい値に対する図形数の変化の様子より、エッチピットを除くすべての部分を認識しない領域を計算した後に、この領域内での図形数の最大値を求め、エッチピット数とし、ＥＰＤ密度に換算する。第六にこの測定を、例えば図８のように７点すべての測定箇所について行なう。第七にＥＰＤ測定結果をフロッピィディスク１４やプリンター１５等に出力する」と記載されている。
　　　
［５］刊行物５の記載内容
　段落【0007】に、
(刊5a)「・・・・・例えばパーティクルカウンタでカウントすることができる」と記載されている。
　　　
【６】特許異議申立てに対する当審の判断
［１］本件発明１について、
　上記刊行物１の記載内容に関して、その(刊1a)〜(刊1h)を総合すると、
　当該刊行物１の記載は、(刊1y)「臭素系プラズマを用いたシリコントレンチエッチングにおいて、ニードル形状のシリコン残渣は、トレンチ底に不規則に分布していた。また、それらのニードルは高さが異なり、そして全てのニードルの頂部は酸化物マスクの底部より下側に位置している」ということ及びその要因として(刊1z)「酸素濃度が十分に高く、かつマスク形成工程が酸化を含む場合、酸化中に酸素析出物はSi基板中で核となる。それらは、エッチングが進行するにつれてエッチングされた表面に現れる。エッチングされた表面の酸素析出物が微細マスクとして作用するため、さらにエッチングすると、シリコンニードルが成長する」ことを確認したというものである。
　したがって、刊行物１には、基板又は所定層をエッチングし、結晶欠陥を頂点として形成されていく(本1a)「底角の等しい円錐状エッチング残渣」を前記基板又は層の表面に露出させ、(本1b)「前記円錐状エッチング残渣の底面の大きさと」、前記基板表面から異方性エッチングの停止面までの(本1c)「エッチング深さと」から(本1d)「深さ方向に分布する結晶欠陥を評価する」という、本件発明１の発明特定事項について、記載も示唆もなく、また結晶欠陥を評価するという知見すらない。
　また、刊行物２〜５には、(刊２)「シリコンウエハ上に残留したシリコン酸化物は、ドライエッチング処理におけるマスク部材として機能することになり、シリコン酸化物の位置している部分を頂点とした円錐状のシリコン柱状突起が多数形成される」ことが，(刊３)「シリコンウェハ５６の表面にシリコンの酸化膜や窒化膜の残渣８１が生じている結果、残渣８１をエッチングマスクとしてシリコンウェハ５６のエッチングが進行し、トレンチ７６の内部にコーン状のエッチング残渣８２が発生する」ことが，(刊４)「単結晶基板の結晶欠陥を評価するに、薬液によるエッチングを行ってエッチピット密度(ＥＰＤ)をコンピュータを利用して自動測定する」ことが，(刊５)「ＨＦ洗浄により、シリコンウェーハ表面の酸素析出物を溶解し、ピット（小穴）を残すものである。このピットはＳＣ１洗浄により拡大化することができ、例えばパーティクルカウンタでカウントすることができる。ＨＦ洗浄でのカウント値はＣＯＰおよび酸素析出物のカウント値を含み、ＨＦ洗浄なしのそれはＣＯＰのみのカウント値を示すことから、これらのカウント値との差を求めることにより、ウェーハ表面に存在する酸素析出物の個数を検出する」ことが、それぞれ記載されているのみである。
　ゆえに、当該刊行物２〜５にも、本件発明１の前記発明特定事項(本1a)〜(本1d)については、記載も示唆もない。
　そして、本件発明１は、当該発明特定事項により結果として、訂正明細書の段落【0039】に記載された「本発明の結晶欠陥評価では、高選択比異方性エッチングを用いることで、従来の薬液による選択エッチングでは検出できない微小な酸素析出欠陥が検出可能であり、各種プロセスを実施した際の酸素析出欠陥の評価に有効である」という作用効果を奏するものである。
　よって、本件発明１は、刊行物１に記載された発明とはいえず、また刊行物１〜５に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるとも認められない。
　　　
［２］本件発明２について、
　上記刊行物１には、前記［１］段落で示した(刊1y)「臭素系プラズマを用いたシリコントレンチエッチングにおいて、ニードル形状のシリコン残渣は、トレンチ底に不規則に分布していた。また、それらのニードルは高さが異なり、そして全てのニードルの頂部は酸化物マスクの底部より下側に位置している」こと及び(刊1z)「酸素濃度が十分に高く、かつマスク形成工程が酸化を含む場合、酸化中に酸素析出物はSi基板中で核となる。それらは、エッチングが進行するにつれてエッチングされた表面に現れる。エッチングされた表面の酸素析出物が微細マスクとして作用するため、さらにエッチングすると、シリコンニードルが成長する」ことが、記載されている。
　しかし、基板又は所定層をエッチングし結晶欠陥を頂点として形成され前記基板又は層の表面に露出した(本2a)「底角の等しい円錐状エッチング残渣」を捉える観察手段と、(本2b)「前記円錐状エッチング残渣の底面の大きさを求め、該大きさと」、前記基板表面から該エッチングの停止面までの(本2c)「エッチング深さと」から(本2d)「深さ方向に分布する結晶欠陥のデータを求めるデータ処理手段と」を有するという、本件発明２の発明特定事項については、記載も示唆もなく、また結晶欠陥のデータを求めるという知見すらない。
　また、刊行物２〜５には、前記［１］段落に示した(刊２)〜(刊５)の内容がそれぞれ記載されているのみである。
　したがって、当該刊行物２〜５にも、本件発明２の前記発明特定事項(本2a)〜(本2d)については、記載も示唆もない。
　そして、本件発明２は、当該発明特定事項により結果として、訂正明細書の段落【0039】に記載された作用効果を奏するものである。
　よって、本件発明２は、刊行物１に記載された発明とはいえず、また刊行物１〜５に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるとも認められない。
　　　
【７】むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立ての理由及び証拠によっては、本件発明１，２に係る特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件発明１，２に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１７年４月７日（２００５．４．７）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
結晶欠陥の評価方法及び結晶欠陥評価装置
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　基板内又は所定層内に含まれる結晶欠陥に対して高選択比の異方性エッチングによって、該基板又は所定層をエッチングし、結晶欠陥を頂点として形成されていく
底角の等しい
　前記円錐状エッチング残渣
の底面の大きさと、前記基板表面から異方性エッチングの停止面までのエッチング深さと、に基づいて、
　深さ方向に分布する結晶欠陥
　【請求項２】　基板内又は所定層内に含まれる結晶欠陥に対して高選択比の異方性エッチングによって該基板又は所定層をエッチングし該結晶欠陥を頂点として形成され前記基板又は層の表面に露出した
底角の等しい
　前記円錐状エッチング残渣
の底面の大きさを求め、該大きさと、前記基板表面から該エッチングの停止面までのエッチング深さとに基づいて
深さ方向に分布する結晶欠陥のデータを求める
　を備える結晶欠陥評価装置。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　この発明は、半導体基板中などに存在する微小な結晶欠陥を検出して評価する方法及び評価装置に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　Ｓｉ単結晶基板を用いたＬＳＩにおいて、結晶欠陥は、ＬＳＩ製造プロセスの様々な段階で問題となり、素子の特性や信頼性に影響を与える。特に、微細化の進展するＬＳＩプロセスでは、信頼性向上、歩留り向上を図る上で、欠陥制御は重要なキーテクノロジーの一つであり、ウエハメーカー、ＬＳＩメーカーを中心に積極的な研究が行われている。
　【０００３】
　結晶欠陥といっても種類は様々であるが、酸素析出欠陥は制御すべき欠陥の一つである。これは、ウエハ内部の酸素析出欠陥は金属汚染のゲッタリング源として有効に作用するが、表面近傍の酸素析出欠陥はデバイス特性に悪影響をおよぼすからである。また、素子の微細化にともなうゲート酸化膜厚の薄膜化により、これまでは問題とならなかったより微小な酸素析出欠陥をも制御する必要がある。微小酸素析出欠陥の制御を行うためには、同欠陥を評価する技術が必要不可欠である。
　【０００４】
　このような酸素析出欠陥の最も簡便な評価法としては、薬液による選択エッチングが、従来より採用されている。また、より微小な酸素析出物の評価法としては、赤外レーザーを用いた方法（赤外レーザー明視野干渉法；ＯＰＰ：Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ　Ｐｒｏｆｉｌｅｒ，赤外トモグラフ法）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等がある。
　【０００５】
　【発明が解決しようとする課題】
　酸素析出欠陥の評価法として最も簡便なのは薬液による選択エッチングであるが、欠陥サイズが１．０μｍ程度ないとピットとして顕在化しない。赤外レーザーを用いた方法では簡便に０．０３μｍ程度のサイズの欠陥を検出できるがウエハ１枚を評価するのに２時間程度要してしまう。また、赤外レーザーを用いた方法では、原理的に深さ方向の分解能は２μｍ程度しかない。透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）は、数ｎｍ程度の極微小な欠陥を検出できるが、試料作製に大変な手間がかかる、欠陥密度が１０１０ｃｍ−３以上でないと観測が困難である、等の問題点がある。
　【０００６】
　本発明は、上述のような課題を解決するためになされ、微小な結晶欠陥を簡便かつ短時間で評価でき、深さ方向の分解能にも優れた高精度な結晶欠陥評価の可能な方法及び装置を実現することを目的とする。
　【０００７】
　【課題を解決するための手段】
　上記目的を達成するために、本発明に係る結晶欠陥評価方法は、基板内又は所定層内に含まれる結晶欠陥に対して高選択比の異方性エッチングによって、該基板又は所定層をエッチングし、結晶欠陥を頂点として形成されていく
底角の等しい
の底面の大きさと、前記基板表面から異方性エッチングの停止面までのエッチング深さと、に基づいて、深さ方向に分布する結晶欠陥
　【０００８】
　また、本発明に係る結晶欠陥評価装置は、基板内又は所定層内に含まれる結晶欠陥に対して高選択比の異方性エッチングによって該基板又は所定層をエッチングし該結晶欠陥を頂点として形成され前記基板又は層の表面に露出した
底角の等しい
の底面の大きさを求め、該大きさと、前記基板表面から該エッチングの停止面までのエッチング深さとに基づいて
深さ方向に分布する結晶欠陥のデータを求める
　【０００９】
　以上のように、本発明では、検出しようとする結晶欠陥に対して選択比の大きい条件で異方性エッチングを行うことにより欠陥を検出する。検出原理を以下に説明する。
　【００１０】
　図１は、高選択比異方性エッチングによる酸素析出欠陥検出の原理を示している。熱処理によって欠陥（酸素析出欠陥）が形成された試料（例えば、Ｓｉウエハ）を（図１（ａ）→（ｂ）参照）、対ＳｉＯ２選択比の大きい条件でエッチングすると、エッチングされにくい酸素析出物を頂点とする円錐状突起物がエッチング残渣として形成される（図１（ｃ））。得られた円錐状エッチング残渣の数を数えれば、エッチングしたＳｉ試料中にあった酸素析出欠陥の密度を求めることができる。この円錐状エッチング残渣は、結晶欠陥（例えば酸素析出欠陥）が存在すれば、その密度によらず発生するため、従来のＴＥＭを用いて結晶欠陥評価を行う場合のように、評価は結晶欠陥密度によらず評価することができる。異方性エッチングは、例えば、シリコン基板又はシリコン膜中の酸素析出欠陥を評価する場合には、ハロゲン系（Ｂｒ、Ｃｌ、Ｆ）ガスを含むガスを用いてドライエッチング（例えば反応性イオンエッチング）により行う。この様な条件でエッチングを行えば、図１（ｃ）の様な酸素析出欠陥に起因した円錐状突起物が得られる。
　【００１１】
　また、本発明に係る円錐状エッチング残渣は、エッチング条件が同じであれば、各円錐の底角は、円錐の大きさによらず一定であるため、図２に示すように、円錐状突起物の大きさ（底面の直径）に基づいて、次式（１）により、酸素析出欠陥の表面からの位置ＸＯＸを求めることができる。よって、酸素析出欠陥密度の深さ方向の分布も求めることも可能である。なお、次式においてＤは、表面からのエッチング深さ、ｄは円錐状突起物の底面直径、θは円錐状突起物の底角である。
　【００１２】
　【数１】
　　ＸＯＸ＝Ｄ−（ｄ／２）ｔａｎθ　　　　　　　　・・・（１）
　また、写真撮影装置および画像処理装置等を組み合わせることにより酸素析出欠陥密度およびその深さ方向の分布を自動で求めることができる。
　【００１３】
　また、本発明においては、基板内又は所定層内に含まれる結晶欠陥に対して高選択比の異方性エッチングで該基板又は所定層を異なる選択比でエッチングし該結晶欠陥に起因して前記基板又は層の表面に露出した円錐状エッチング残渣を所定の観察手段がそれぞれ捉え、データ処理手段が、異なる選択比のエッチングによってそれぞれ得られた円錐状エッチング残渣のデータに基づいて、結晶欠陥の大きさを評価することも採用可能である。
　【００１４】
　更に、この異なる選択比のエッチングによって得られた円錐状エッチング残渣のそれぞれについて、上述のように残渣の数又は円錐の大きさの両方又はいずれかのデータを得て、結晶欠陥の大きさとともに、その欠陥の前記基板内又は所定層中の密度又は深さ方向への分布の両方又は一方を求めてもよい。
　【００１５】
　これらのような処理を行うことで、より正確に結晶欠陥の存在及びその状態更にはその分布状態を知ることが可能となる。
　【００１６】
　【発明の好適な実施の形態】
　以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）について図面を参照して説明する。
　【００１７】
　本発明では、基板内又は所定層内に含まれる結晶欠陥に対して高選択比の異方性エッチングによって該基板又は所定層をエッチングする。この様なエッチングを行うことで、図１（ｃ）のように、基板又は層の表面に結晶欠陥を頂点とした円錐状エッチング残渣が露出する。得られた円錐状エッチング残渣は、光学顕微鏡やＳＥＭ等で捕捉することができ、データ処理装置やパーティクルカウンタ等によりその数を計測する。また、図２に示す原理に基づいて、例えば光学顕微鏡等で得られた画像から円錐の底面の直径ｄを計測し、円錐の底角をＳＥＭを用いて測定し、更に、エッチング前の基板（層）表面からのエッチング深さＤを測定し、式（１）の演算を行うことで、結晶欠陥の表面からの深さ（位置）ＸＯＸを求める。このような手法の採用により、深さ方向の結晶欠陥の分布を求めることが可能となる。
　【００１８】
　図３は、本発明に係る結晶欠陥評価の為の手順及び装置を概念的に示している。なお、以下においては、各種半導体デバイスに用いられるシリコン基板又はシリコン層中に熱処理によって発生する酸素析出欠陥を評価対象試料とした場合を例に挙げて説明する。熱処理が施された試料は、まず、その表面に形成された自然酸化膜を除去するために洗浄装置に運ばれ、自然酸化膜が除去される（Ｓ１）。自然酸化膜が除去された後試料は、本発明の高選択比の異方性エッチングを行うためにエッチング装置、例えばＲＩＥ（ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｉｏｎ　ｅｔｃｈｉｎｇ）装置内に運ばれる。なお、上記自然酸化膜は、上述のように洗浄によって除去する方法だけでなく、その他、高選択比異方性エッチングの前に同一或いはその他のエッチング装置内でエッチングしてもよい。
　【００１９】
　このエッチング装置内には、別途ガス供給装置からエッチングガスが供給されている（Ｓ３）。エッチングガスとしては、例えば、シリコン基板中の酸素析出物に対し、一般的なマグネトロンＲＩＥ装置（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製、Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ５０００ＥＴＣＨ）を用いてエッチングを行う場合に、ハロゲン系混合ガス（例えば、ＨＢｒ／ＮＦ３／Ｈｅ＋Ｏ２混合ガス）を用いることが好適である。このハロゲン系のエッチングガスは、シリコン中の酸素析出欠陥に対し、そのエッチング選択比がＦ、Ｃｌ、Ｂｒの順で選択比が高くなる。従って、検出感度、つまり、この異方性エッチングによってより多くの円錐状エッチング残渣を発生させるためには、Ｂｒ系ガスが最も好ましく、以下Ｃｌ、Ｆの順となる。
　【００２０】
　この様な異方性エッチングを行うことで、エッチングされたシリコン基板表面には、図２に示すような円錐状エッチング残渣が露出する。ここで、ＲＩＥによるエッチングを行うため、エッチング残渣の円錐側面には、反応生成物が付着する事がある。異方性エッチング中においては、円錐側面に付着する反応生成物が保護膜となって円錐形状の維持に寄与すると考えられているが、円錐の底面直径の測定に際しては、測定精度に悪影響を与える可能性がある。そこで、本実施形態では、異方性エッチング実行後（Ｓ２）、円錐状エッチング残渣観察に先だって、試料を例えば希フッ酸に浸すことで、この円錐側面保護膜を除去する（Ｓ４）。但し、この側面保護膜除去工程は必ずしも必要ではなく、省略することもできる。
　【００２１】
　円錐側面保護膜を除去した後、本実施形態では、円錐状エッチング残渣を捕捉して観察を行い、例えば、円錐状エッチング残渣の底面部の大きさを評価する（Ｓ５）。この残渣の捕捉、観察には、光学顕微鏡、ＳＥＭ等が用られる。光学顕微鏡によって試料をその上方（エッチング方向）から観察すれば、円錐状エッチング残渣の露出面内の数をカウントでき、また、円錐の底面直径ｄを求めることができる。更に、ＳＥＭを用いれば、各円錐状エッチング残渣をより詳細に観察することができるため、円錐を側面から観察することで、各円錐の正確な底面直径ｄの測定に加え、円錐の底角θの検出も可能となる。なお、異方性エッチングの条件が同じであれば、円錐の底角θは円錐の大きさによらずほぼ一定となるから、行われた異方性エッチング条件に対応する円錐の底角θが既知の場合には、ＳＥＭを利用した底角θの算出処理は、必ずしも必要ではない。
　【００２２】
　また、図２に示すような異方性エッチング前の試料の表面からエッチング後の表面までの距離、つまりエッチング深さＤをより正確に求めるためには、本実施形態では、異方性エッチングの際、試料の少なくとも一部表面をマスキングして残し、この残った領域と、異方性エッチング後の試料表面との段差（エッチング深さＤ）を触針式の段差測定装置（例えば、テンコール社製の触針式表面形状測定装置等、或いは多少手間がかかるが走査型トンネル顕微鏡等）を用いて測定する（Ｓ６）。但し、この段差測定は、エッチング深さを異方性エッチングのエッチングスピード及びエッチング時間等から求めることができる場合には省略することもできる。
　【００２３】
　以上のように光学顕微鏡、ＳＥＭ、段差測定装置などから得られた画像やデータから、円錐残渣数、底面直径ｄ及び底角θ、エッチング深さＤ等を測定し、得られた値に基づいて上述の（１）式を演算すれば、結晶欠陥の試料表面からの位置ＸＯＸを求めることができ、試料深さ方向における結晶欠陥の分布が求められる。
　【００２４】
　本実施形態では、結晶欠陥評価の自動化を図るために、観察装置や段差測定装置等で得られた画像データをＣＰＵなどのデータ処理装置に送出し、この処理装置で画像データを処理し（例えば、二値化や輪郭強調、輪郭抽出など）、自動的に円錐の底面直径ｄ、底角θ、あるいはエッチング深さＤを求めている（Ｓ７）。また、同様な試料に対してパーティクルカウンタを用いれば、円錐状エッチング残渣の露出面内の数を自動カウントすることもできる。
　【００２５】
　以上のようなデータ処理によって得られた結果は、プリンタやモニタなどの出力装置に出力され（Ｓ８）、評価者は、その出力結果から結晶欠陥の分布などを知ることができ、結晶欠陥評価を行うことができる。
　【００２６】
　ここで、図４は、ＨＢｒ／ＮＦ３／Ｈｅ＋Ｏ２混合ガスを用いてシリコン基板を試料として高選択比異方性エッチングを行った場合に検出された酸素析出欠陥の顕微鏡写真（図４（ａ）は光学顕微鏡像、図４（ｂ）はＳＥＭ像）を示している。
　【００２７】
　また図５は、比較例として、同一試料のＳｅｃｃｏ液によるエッチング後の顕微鏡写真（図５（ａ）は表面光学顕微鏡写真、図５（ｂ）は断面光学顕微鏡写真）を表している。図４から理解できるように、高選択比異方性エッチング後のＳｉ表面には、酸素析出欠陥を頂点として円錐状エッチング残渣が形成されており（図４（ｂ））、光学顕微鏡では大小の丸い点（図中では黒い点）として観測されている（図４（ａ））。この円錐状エッチング残渣は面内にランダムに分布しており、その高さはまちまちであるが、エッチング深さＤよりも高いものはない。さらに、図４（ｂ）から円錐状突起物の断面形状は大きさによらずほぼ同じ（図４の例では、底角は約８０°）であることがわかる。このことは、表面からの観察により円錐状エッチング残渣の直径ｄを測定し、そのサイズ分布を求めれば、酸素析出欠陥密度の深さ方向分布を容易に求めることができることを裏付けている。一方、図５に示すようにＳｅｃｃｏ液によるエッチングでは、試料断面には試料基板の中央付近に酸素析出欠陥によるピットが認められるものの（白い点が酸素析出欠陥に相当するピット）、試料表面には、酸素析出欠陥が観測されていない。このことから、本発明のような高選択比異方性エッチングにより、Ｓｅｃｃｏ液などの薬液による選択エッチングでは検出できない試料表面などにおける微小な酸素析出欠陥を検出できることがわかる。
　【００２８】
　また、本発明の高選択性異方性エッチングによれば、少なくとも十数ｎｍ程度の酸素析出欠陥を評価することが可能であり、赤外レーザを用いて欠陥を検出した場合に検出可能な欠陥の大きさ（３０ｎｍ）と同程度あるいはそれ以下の欠陥を検出できる。その上、赤外レーザでは２μｍ程度しか得られない試料深さ方向の分解能についても、本発明の手法では、０．１μｍ程度の深さ方向分解能が得られる。
　【００２９】
　図６は、本発明によって検出可能な最小欠陥サイズと本発明の異方性エッチングの選択比との関係を示している。図から明らかなように、エッチングの選択比に応じて検出可能な欠陥のサイズは変化する。具体的には、エッチングの選択比が大きいと（ｓ２）、小さい選択比の場合（ｓ１）に検出可能な結晶欠陥サイズ（ｄ１）よりも、微小な結晶欠陥サイズ（ｄ２）を検出することができる。例えば、シリコン結晶材料中の酸素析出欠陥を検出する場合に、上述のようにエッチングガスとしてＢｒ系ガスを用いると、他のハロゲン系（Ｃｌ系、Ｆ系）ガスを用いた場合よりも選択比が高く、より微細なエッチング残渣を検出することが可能となる。また、選択比の異なる２つの条件で異方性エッチングを行い、それぞれで得られた円錐状エッチング残渣の密度分布を測定し、両者の差を取れば、サイズｄ１とサイズｄ２との間の大きさの結晶欠陥の分布を求めることもできる。そして、これを繰り返すことにより、各サイズの欠陥の深さ方向の分布を取りうる全ての選択比でエッチングすることなく求めることが可能となる。
　【００３０】
　本発明においてエッチング表面に露出する円錐状エッチング残渣の底角θが大きくなりすぎると、平面内でより多くの円錐状エッチング残渣が得られるが、円錐の底面の面積が微小となる。このため光学顕微鏡を用いて残渣を観察し、かつその底面の直径ｄを検出することが困難になる。また、反対に、エッチング残渣の底角θが小さくなりすぎると、円錐の底面の面積が大きくなるため、円錐状エッチング残渣の検出及び底面の直径ｄの測定は容易となるが、エッチング方向の平面内で複数の円錐状エッチング残渣が重なってしまい、検出した残渣数が実際の結晶欠陥密度に対して誤差を多く含むこととなる。従って、本実施形態においては、円錐状エッチング残渣の底角θが、光学顕微鏡による検出及び測定が容易で、かつ試料内で想定される結晶欠陥密度に対して適切となるように、エッチング条件を設定することが好ましい。
　【００３１】
　なお、上述のパーティクルカウンタによって円錐状エッチング残渣の数を計測する場合には、予めパーティクルカウンタに対して校正を行っておくことが好ましい。この校正は、具体的には、例えばある大きさの円錐状エッチング残渣を作成してその大きさ（例えば、底面の直径ｄ）を予め測定し、また他の異なる大きさの円錐状エッチング残渣を作成してその大きさを測定し、これらを記憶しておくことで実現する。この様な校正を行っておけば、実際に結晶欠陥を評価した際に、パーティクルカウンタが計数したものがどの程度の大きさの残渣なのかを（計測したものが円錐状残渣であるかどうかの判定も含めて）知ることができる。更に、こ
の
　【００３２】
　本実施形態において、試料の厚さ方向の結晶欠陥分布をより簡易に検出するためには、試料の断面を露出させ、この断面に対して上述の高選択比異方性エッチングを施せば良い。これにより、試料断面方向の露出面に図４（ｂ）に示すような円錐状エッチング残渣が発生することとなり、光学顕微鏡等を用いてその残渣を観察し、数を計測すれば、上式（１）を演算せずとも、試料厚さ方向への結晶欠陥分布を容易に評価することができる。
　【００３３】
　本実施形態において、結晶欠陥検出の対象となる試料は、シリコンの基板には限られず他の材料基板でもよく、更に基板上に形成されたシリコン層でもよい。また、Ｓｉ材料中の酸素（ＳｉＯ２）に限らず、エッチングガス及びエッチング条件を材料に応じて適切なものとすることで、Ｓｉ材料中の窒素（ＳｉＮ）、炭素（ＳｉＣ）を本発明の高選択比異方性エッチングにより検出する構成も採用可能である。なお、この場合、ＳｉＮ、ＳｉＣに対するエッチング材料としては、上記ＳｉＯ２と同様にフッ素系のガスを用いることが可能であり、これらＳｉＮ、ＳｉＣに対して例えばフッ素系ガス材料でエッチングすることで上記と同様の効果が得られる。また、ＳｉＯ２材料中のＳｉ、ＳｉＮ材料中のＳｉ、ＳｉＣ材料中のＳｉを評価することも可能である。
　【００３４】
　なお、本発明に係る結晶欠陥評価は破壊試験ではあるが、例えば、スクライブライン上にパターンを形成し、他の部分をマスクして本発明の異方性エッチングを行うこととすれば、実ウエハで評価することが可能となる。このため、半導体製造工程で、随時実ウエハの結晶欠陥を調べることができる。
　【００３５】
［実施例］
　次に、各種半導体製造プロセスを実施したウエハに対し、本発明の高選択比異方性エッチングを実施し、その適用性を調べた結果について示す。
　【００３６】
　図７は、基板酸素濃度の異なるＳｉウエハに対してＣＭＯＳプロセスを実施し、また、その際、ドライブイン熱処理（ウェル形成のためのドーパントの拡散や表面に無欠陥層を形成させるための熱処理）した後のウエハを試料とし、高選択比異方性エッチングおよびＳｅｃｃｏ液によるエッチングを行った場合のＳｉ表面、断面の顕微鏡写真を表している。
　【００３７】
　基板酸素濃度が低い場合（酸素濃度：１．１×１０１８ｃｍ−３）、図７左端列下段に示すように、Ｓｅｃｃｏ液によるエッチングでは表面、断面のいずれから観察を行っても表面近傍に酸素析出欠陥は検出できていない。これに対し、本発明に係る高選択比異方性エッチングを施した場合には、エッチングによって露出した試料の表面に、酸素析出欠陥に起因した円錐状エッチング残渣が確認できる。一方、基板酸素濃度が高い場合には（酸素濃度：１．３×１０１８ｃｍ−３、１．６×１０１８ｃｍ−３）、Ｓｅｃｃｏ液によるエッチングにおいても図７の下段に示す断面観察において、Ｓｉ表面付近に酸素析出欠陥によると思われるエッチピットが観測されており、これに対応して本発明の高選択比異方性エッチングにより多数の円錐状突起物が観測されている。
　【００３８】
　図８は、上述の図７等に用いた各試料について高選択比異方性エッチングで得られる円錐状突起物（エッチング残渣）密度と、同一試料に対しウエハ中心部でＳｅｃｃｏ液エッチングにより検出されるＢＭＤ（ｂｕｌｋ　ｍｉｃｒｏ　ｄｅｆｅｃｔｓ）密度の関係をプロットしたものである。図８に示すように、本発明の高選択比異方性エッチングを試料表面近傍の無欠陥領域（Ｄｅｎｕｄｅｄ　Ｚｏｎｅ層：ＤＺ層）に対して行ったところ、検出された円錐状エッチング残渣密度は、同じ試料のウエハ中心部付近のＢＭＤ密度にほぼ比例していることがわかった。つまり、上述のようにＳｅｃｃｏ液エッチングでは検出できない微小な表面付近の結晶欠陥に対しても、本発明の高選択比異方性エッチングによってこれらが検出可能であることがわかる。
　【００３９】
　【発明の効果】
　以上示したように、本発明の結晶欠陥評価では、高選択比異方性エッチングを用いることで、従来の薬液による選択エッチングでは検出できない微小な酸素析出欠陥が検出可能であり、各種プロセスを実施した際の酸素析出欠陥の評価に有効である。
【図面の簡単な説明】
　【図１】　本発明の結晶欠陥評価原理を模式的に示す図である。
　【図２】　本発明で得られる円錐状エッチング残渣に基づいて酸素析出欠陥の表面からの位置を求める原理を示す説明図である。
　【図３】　本発明に係る結晶欠陥評価方法及び装置を説明するための図である。
　【図４】　本発明に係る高選択比異方性エッチングの後のシリコン基板試料の顕微鏡写真を示す図である。
　【図５】　従来の結晶欠陥評価方式によって得られたシリコン基板試料のＳｅｃｃｏ液エッチング後の顕微鏡写真を示す図である。
　【図６】　本発明に係る高選択比異方性エッチングにおける選択比と検出可能な最小欠陥サイズとの関係を示す図である。
　【図７】　シリコン基板試料における酸素濃度と検出酸素析出欠陥との関係を示す顕微鏡写真を示す図である。
　【図８】　本発明の実施例に係る高選択比異方性エッチングで検出される円錐状エッチング残渣密度とウエハ試料中心部のＳｅｃｃｏ液エッチングによって検出されたＢＭＤ密度との関係を示す図である。