(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板とエピタキシャル成長膜からなる半導体ウエハーの表面にレーザー光を走査しながら照射してその散乱光をディテクターで検出し、横軸が時間、縦軸が散乱強度の波形である散乱スペクトルから前記エピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の位置及び大きさを判定する表面検査装置を用いた、半導体ウエハーの表面検査方法であって、
前記散乱スペクトルのピークの散乱強度の積算値の閾値である閾値積算散乱強度を、前記ディテクターの検出可能な散乱強度の上限値である検出限界強度を有するピークの散乱強度の積算値以上の値に設定し、前記エピタキシャル成長膜の表面にレーザー光を照射し、前記閾値積算散乱強度よりも大きい積算散乱強度のピークが前記散乱スペクトルに含まれるか否かによって、前記閾値積算散乱強度に対応する前記凹凸部のサイズである閾値サイズより大きい凹凸部が前記エピタキシャル成長膜の表面に存在するか否かを判定する、
半導体ウエハーの表面検査方法。
【請求項２】
前記エピタキシャル成長膜の表面の前記散乱スペクトルに含まれるピークを、前記ディテクターの検出限界強度以下の強度のピークと、前記ディテクターの検出限界強度より大きい強度のピークとに区分し、
前記ディテクターの検出限界強度より大きい強度のピークに前記閾値積算散乱強度より大きい積算散乱強度のピークが含まれるか否かによって、前記閾値サイズより大きい凹凸部が前記エピタキシャル成長膜の表面に存在するか否かを判定する、
請求項１に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
【請求項３】
基板とエピタキシャル成長膜からなる半導体ウエハーの表面にレーザー光を走査しながら照射してその散乱光をディテクターで検出し、横軸が時間、縦軸が散乱強度の波形である散乱スペクトルから前記エピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の位置及び大きさを判定する表面検査装置を用いた、半導体ウエハーの表面検査方法であって、
前記散乱スペクトルのピーク幅の閾値である閾値ピーク幅を、前記ディテクターの検出可能な散乱強度の上限値である検出限界強度を有するピークのピーク幅以上の値に設定し、前記エピタキシャル成長膜の表面にレーザー光を照射し、前記閾値ピーク幅よりも大きいピーク幅のピークが前記散乱スペクトルに含まれるか否かによって、前記閾値ピーク幅に対応する前記凹凸部のサイズである閾値サイズより大きい凹凸部が前記エピタキシャル成長膜の表面に存在するか否かを判定する、
半導体ウエハーの表面検査方法。
【請求項４】
前記基板が、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、及びＩｎＧａＮの群から選択される１つの化合物半導体からなる化合物半導体基板である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
【請求項５】
前記エピタキシャル成長膜が、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、及びＩｎＧａＮの群から選択される１つ以上の化合物半導体からなる化合物半導体膜である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
【請求項６】
前記閾値サイズより大きい凹凸部は、前記エピタキシャル成長膜の表面上に付着した異物、又は前記基板上に付着した異物若しくは前記エピタキシャル成長膜中に混入した異物に起因する前記エピタキシャル成長膜の異常成長部分である、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
【請求項７】
前記ディテクターの検出限界強度に対応する前記凹凸部のサイズが、平面形状の直径で２８μｍである、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
【請求項８】
前記閾値サイズが、平面形状の面積で３８００μｍ２以上６４００μｍ２以下である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハーの表面検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザー走査型の表面検査装置を用いたシリコンウエハーの表面検査方法が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の表面検査方法によれば、シリコンインゴットから切り出された後、ラッピング処理、洗浄を施されたシリコンウエハーの表面のキズやヨゴレを、表面検査装置を用いて自動的に検出することができる。
【０００３】
レーザー走査型の表面検査装置は、検査対象であるウエハーの表面にレーザー光を照射してその散乱光をディテクターで検出し、散乱位置及び散乱強度からエピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の位置及び直径を判定する。
【０００４】
凹凸部のサイズが大きいほど散乱強度が大きくなるが、表面検査装置のディテクターの検出可能な散乱強度には上限値がある（以下、検出限界強度と呼ぶ）。このため、ディテクターの検出限界強度に対応する凹凸部のサイズよりも大きなサイズを有する凹凸部については、散乱強度から直径を求めることはできず、散乱スペクトルのピークの幅等から面積を概算している。
【０００５】
このため、表面検査装置は、ディテクターの検出限界強度に対応する凹凸部のサイズよりも大きなサイズを有する凹凸部についても検出することはできるが、その検出データは参考程度に用いられるものであって、標準の凹凸数の統計処理には用いられない。表面検査装置の主な検査対象は、当然ながら、ディテクターの検出限界強度に対応する凹凸部のサイズ以下のサイズを有する凹凸部である。このため、従来、ディテクターの検出限界強度に対応する凹凸部のサイズよりも大きなサイズを有する凹凸部の検査は、レーザー走査型の表面検査装置は用いず、目視により実施されていた。
【０００６】
なお、このようなレーザー走査型の表面検査装置の主な検査対象となる凹凸部のサイズの範囲は、ディテクターの検出限界強度によって決定されるため、装置の種類によらず、ほぼ一定である。例えば、より大きな凹凸部のサイズを正確に測定するためには、波長の長いレーザー光を用いる手段が考えられるが、ディテクターはそのような長波長の散乱光を検出することができないため、そのような手段により、正確に測定することのできる凹凸部のサイズの上限値を大きくすることはできない。ディテクターの検出限界強度に対応する凹凸部のサイズは、例えば、代表的なレーザー走査型の表面検査装置であるテンコール・インスツルメンツ社製のSurfscan 6220のディタクターのゲイン２では、平面形状の直径でおよそ２８μｍである。
【０００７】
具体的には、表面検査装置は、エピタキシャル成長膜の表面の凹凸部により生じる散乱光のディテクターによる検出データを、ディテクターの検出限界強度以下の強度の散乱光の検出データと、ディテクターの検出限界強度より大きい強度の散乱光の検出データとに区分することができる。しかしながら、上述のように、ディテクターの検出限界強度より大きい強度の散乱光の検出データは、通常、参考程度に用いられるものであって、半導体ウエハーの品質の判断には用いられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４７３３２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的の１つは、従来は目視により実施されていた比較的大きなサイズを有する凹凸部についての検査を、迅速かつ低コストで実施することのできる半導体ウエハーの表面検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［８］の半導体ウエハーの表面検査方法を提供する。
【００１１】
［１］基板とエピタキシャル成長膜からなる半導体ウエハーの表面にレーザー光を走査しながら照射してその散乱光をディテクターで検出し、横軸が時間、縦軸が散乱強度の波形である散乱スペクトルから前記エピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の位置及び大きさを判定する表面検査装置を用いた、半導体ウエハーの表面検査方法であって、前記散乱スペクトルのピークの散乱強度の積算値の閾値である閾値積算散乱強度を、前記ディテクターの検出可能な散乱強度の上限値である検出限界強度を有するピークの散乱強度の積算値以上の値に設定し、前記エピタキシャル成長膜の表面にレーザー光を照射し、前記閾値積算散乱強度よりも大きい積算散乱強度のピークが前記散乱スペクトルに含まれるか否かによって、前記閾値積算散乱強度に対応する前記凹凸部のサイズである閾値サイズより大きい凹凸部が前記エピタキシャル成長膜の表面に存在するか否かを判定する、半導体ウエハーの表面検査方法。
【００１２】
［２］前記エピタキシャル成長膜の表面の前記散乱スペクトルに含まれるピークを、前記ディテクターの検出限界強度以下の強度のピークと、前記ディテクターの検出限界強度より大きい強度のピークとに区分し、前記ディテクターの検出限界強度より大きい強度のピークに前記閾値積算散乱強度より大きい積算散乱強度のピークが含まれるか否かによって、前記閾値サイズより大きい凹凸部が前記エピタキシャル成長膜の表面に存在するか否かを判定する、上記［１］に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
【００１３】
［３］基板とエピタキシャル成長膜からなる半導体ウエハーの表面にレーザー光を走査しながら照射してその散乱光をディテクターで検出し、横軸が時間、縦軸が散乱強度の波形である散乱スペクトルから前記エピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の位置及び大きさを判定する表面検査装置を用いた、半導体ウエハーの表面検査方法であって、前記散乱スペクトルのピーク幅の閾値である閾値ピーク幅を、前記ディテクターの検出可能な散乱強度の上限値である検出限界強度を有するピークのピーク幅以上の値に設定し、前記エピタキシャル成長膜の表面にレーザー光を照射し、前記閾値ピーク幅よりも大きいピーク幅のピークが前記散乱スペクトルに含まれるか否かによって、前記閾値ピーク幅に対応する前記凹凸部のサイズである閾値サイズより大きい凹凸部が前記エピタキシャル成長膜の表面に存在するか否かを判定する、半導体ウエハーの表面検査方法。
【００１４】
［４］前記基板が、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、及びＩｎＧａＮの群から選択される１つの化合物半導体からなる化合物半導体基板である、上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
【００１５】
［５］前記エピタキシャル成長膜が、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、及びＩｎＧａＮの群から選択される１つ以上の化合物半導体からなる化合物半導体膜である、上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
【００１６】
［６］前記閾値サイズより大きい凹凸部は、前記エピタキシャル成長膜の表面上に付着した異物、又は前記基板上に付着した異物若しくは前記エピタキシャル成長膜中に混入した異物に起因する前記エピタキシャル成長膜の異常成長部分である、上記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
【００１７】
［７］前記ディテクターの検出限界強度に対応する前記凹凸部のサイズが、平面形状の直径で２８μｍである、上記［１］〜［６］のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
【００１８】
［８］前記閾値サイズが、平面形状の面積で３８００μｍ２以上６４００μｍ２以下である、上記［１］〜［７］のいずれか１項に記載の半導体ウエハーの表面検査方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、従来は目視により実施されていた比較的大きなサイズを有する凹凸部についての検査を、迅速かつ低コストで実施することのできる半導体ウエハーの表面検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施の形態に係る表面検査装置の構造の一例を概略的に表すブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、本実施の形態に係る表面検査装置により得られる散乱スペクトルの模式図である。図２（ｂ）は、積算散乱強度を示す。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る半導体ウエハーの表面検査方法の検査対象となる凹凸部の形態の例を模式的に表す垂直断面図である。
【図４】図４は、得られた散乱スペクトルの１つのピークについての判定の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５は、積算散乱強度と閾値積算散乱強度との関係を表す概念図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、凹凸部の位置と面積をウエハー上の二次元データとしてマッピングした例である。
【図７】図７（ａ）〜（ｄ）は、凹凸部の位置と面積をウエハー上の二次元データとしてマッピングした例である。
【図８】図８は、３７０枚の半導体ウエハーの各ウエハーにおける最も大きな凹凸部の面積の、本実施の形態に係る表面検査方法により求められた相対累積度数分布と、従来と同様の目視による検査により発見された凹凸部の有無を合わせて示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔実施の形態〕
本実施の形態では、基板とエピタキシャル成長膜からなる半導体ウエハーの表面にレーザー光を照射してその散乱光をディテクターで検出し、散乱位置及び散乱強度から前記エピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の位置及び大きさを判定する表面検査装置（例えば、テンコール・インスツルメンツ社製のSurfscan 6220）を用いて、半導体ウエハーの表面検査を実施する。
【００２２】
（表面検査装置）
図１は、本実施の形態に係る表面検査装置の構造の一例を概略的に表すブロック図である。本実施の形態に係るレーザー走査型の表面検査装置２０は、半導体ウエハー１を保持した状態で所定の方向に移動させることができる基板台２１と、制御部２２の制御により基板台２１を駆動させる駆動部２３と、制御部２２の制御によりレーザー光を発振するレーザー発振器２４と、ミラーやレンズ等から構成され、制御部２２の制御により半導体ウエハー１の移動方向とは異なる方向（例えば、直交する方向）にレーザー光を走査させることができる光学系２５を有し、半導体ウエハー１のエピタキシャル成長膜の表面上の任意の領域にレーザー光を走査させることができる。
【００２３】
なお、表面検査装置２０は、レーザー光の経路が固定されていて、基板台２１が縦横、螺旋等の多方向に半導体ウエハー１を移動させる機構を有していてもよい。
【００２４】
レーザー光は、半導体ウエハー１のエピタキシャル成長膜の表面上において、例えば、直径９０μｍの円に焦点が合う。エピタキシャル成長膜の表面上に凹凸部が存在すると、その凹凸部においてレーザー光が散乱する。この散乱光は、表面検査装置２０のディテクター２６によって検出され、光電子増倍管２７に導かれて増幅される。光電子増倍管２７から出力されたアナログ信号は、アナログ−デジタル変換器２８によってデジタル化され、記憶部２９に記憶される。
【００２５】
そして、得られた散乱スペクトルのピーク位置から、エピタキシャル成長膜の表面の凹凸部の位置を特定することができる。また、表面検査装置２０は散乱光の散乱強度と凹凸部の平面形状の直径が対応付けられたテーブルを記憶部２９に有しており、散乱強度から凹凸部の直径を特定することができる。
【００２６】
また、表面検査装置２０は散乱スペクトルのピークの積算散乱強度と凹凸部の平面形状の面積が対応付けられたテーブルを記憶部２９に有しており、散乱強度がディテクター２６の検出可能な散乱強度の上限値よりも大きい凹凸部の面積を、積算散乱強度から特定することができる。
【００２７】
図２（ａ）は、本実施の形態に係る表面検査装置により得られる散乱スペクトルの模式図である。点線Ｉ０は、表面検査装置のディテクターの検出限界強度を示している。
【００２８】
例えば、図２（ａ）に示されるピークＢ、Ｃは、散乱強度が検出限界強度以下であるため、散乱強度から凹凸部の直径が特定される。一方、ピークＡは、散乱強度が検出限界強度より大きいため、積算散乱強度から凹凸部の面積が特定される。ここで、積算散乱強度は、図２（ｂ）に示されるピークＡの面積Ｓに等しい。積算散乱強度は、表面検査装置２０の演算部３０により算出され、記憶部２９に記憶される。
【００２９】
（表面検査方法）
本実施の形態に係る半導体ウエハーの表面検査方法において検査対象としているエピタキシャル成長膜の表面の凹凸部は、エピタキシャル成長膜の表面上に付着した異物、又は基板上に付着した異物若しくはエピタキシャル成長膜中に混入した異物に起因するエピタキシャル成長膜の異常成長部分であって、レーザー走査型の表面検査装置が主な検査対象としていない、ディテクターの検出限界強度に対応する凹凸部のサイズよりも大きなサイズを有するものである。
【００３０】
図３（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態に係る半導体ウエハーの表面検査方法の検査対象となる凹凸部の形態の例を模式的に表す垂直断面図である。図３（ａ）に示される凹凸部１２ａは、半導体ウエハー１の基板１０上に成長したエピタキシャル成長膜１１の表面に付着した塵等の異物である。図３（ｂ）に示される凹凸部１２ｂは、基板１０上に付着した異物１３に起因して異常成長したエピタキシャル成長膜１１の異常成長部である。図３（ｃ）に示される凹凸部１２ｃは、成長中のエピタキシャル成長膜１１の表面に付着して、エピタキシャル成長膜１１中に混入した異物１３に起因して異常成長したエピタキシャル成長膜１１の異常成長部である。
【００３１】
なお、凹凸部の形状は、図３（ａ）〜（ｃ）に示されるものに限定されない。例えば、エピタキシャル成長膜に付着した塵等の異物が後に消失した場合には、エピタキシャル成長膜の表面の窪みが凹凸部として残る。
【００３２】
本実施の形態においては、積算散乱強度の閾値である閾値積算散乱強度をディテクターの検出限界強度を有するピーク（図２（ａ）のピークＡ）の積算散乱強度以上の値に設定し、エピタキシャル成長膜の表面にレーザー光を照射し、前記閾値積算散乱強度よりも大きい積算散乱強度のピークが前記散乱スペクトルに含まれるか否かによって、閾値積算散乱強度に対応する凹凸部のサイズである閾値サイズより大きい凹凸部がエピタキシャル成長膜の表面に存在するか否かを判定する。
【００３３】
図４は、得られた散乱スペクトルの１つのピークについての判定の流れを示すフローチャートである。
【００３４】
まず、制御部２２が記憶部２９に記憶された散乱スペクトルを読み出し、判定を行うピークの散乱強度が検出限界強度より大きいか否かを判断する（ステップＳ１）。
【００３５】
散乱強度が検出限界強度より大きい場合、制御部２２による制御により、ピークの散乱強度の積算値である積算散乱強度を演算部３０が算出する（ステップＳ２）。
【００３６】
次に、記憶部２９に記憶された、積算散乱強度と凹凸部の平面方向の面積が対応づけられたテーブル（テーブルＡとする）を制御部２２が読み出し（ステップＳ３）、算出された積算散乱強度から凹凸部の平面方向の面積を導出する（ステップＳ４）。導出された凹凸部の平面方向の面積は、記憶部２９に記憶される。
【００３７】
次に、算出された積算散乱強度が閾値積算散乱強度より大きいか否かを制御部２２が判断する（ステップＳ５）。ここで、閾値積算散乱強度は、例えば、表面検査装置２０の入出力部３１から入力された凹凸部の閾値サイズ（半導体ウエハーの品質の合否の基準となる凹凸部の面積）からテーブルＡを用いて導出された閾値面積に対応する積算散乱強度である。
【００３８】
積算散乱強度が閾値積算散乱強度より大きい場合、閾値サイズよりも大きい凹凸部による散乱ピークであると判定される（ステップＳ６）。
【００３９】
ステップＳ１において、散乱強度が検出限界強度以下であった場合、記憶部２９に記憶された、散乱強度と凹凸部の平面方向の直径が対応づけられたテーブル（テーブルＢとする）を制御部２２が読み出し（ステップＳ８）、算出された積算散乱強度から凹凸部の平面方向の直径を導出する（ステップＳ９）。導出された凹凸部の平面方向の直径は、記憶部２９に記憶される。
【００４０】
ステップＳ１において、散乱強度が検出限界強度以下であった場合、及びステップＳ５において、積算散乱強度が閾値積算散乱強度以下であった場合には、閾値サイズ以下の凹凸部による散乱ピークであると判定される（ステップＳ７）。
【００４１】
この図４で示されるフローによる判定を散乱スペクトルに含まれる全てのピークに対して行い、閾値サイズよりも大きい凹凸部による散乱ピークであると判定されたピークが１つでも存在していた場合、その半導体ウエハーは不合格と判定され、１つも存在しなかった場合に、合格と判定される。
【００４２】
なお、半導体ウエハーの品質の合否さえ判定できればよいという場合は、閾値サイズよりも大きい凹凸部による散乱ピークが１つ発見された時点で半導体ウエハーの品質は不合格と判定できるため、判定フローをその時点で終了してもよい。また、凹凸部のサイズを知る必要がなければ、ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ８、Ｓ９は省略してもよい。
【００４３】
図５は、積算散乱強度と閾値積算散乱強度との関係を表す概念図である。図５には、積算散乱強度がＳ１、Ｓ２、Ｓ３（Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３）の散乱スペクトルのピークが示されている。ここで、例えば、閾値積算散乱強度がＳ２とＳ３の間の値に設定された場合、積算散乱強度がＳ１、Ｓ２のピークが散乱スペクトルに含まれていたとしても、半導体ウエハーの品質の合否に影響を与えない。一方で、閾値積算散乱強度がＳ３のピークが散乱スペクトルに含まれていた場合は、その半導体ウエハーの品質は不合格となる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、積算散乱強度と閾値積算散乱強度の代わりに、散乱ピーク幅とその閾値である閾値散乱ピーク幅をパラメータとして用いてもよい。散乱ピーク幅とは、例えば、図５に示されるＴ１、Ｔ２、Ｔ３のような、飽和したピークの上面の幅である。この場合、閾値ピーク幅をディテクターの検出限界強度を有するピークのピーク幅以上の値に設定し、閾値ピーク幅よりも大きいピーク幅のピークが散乱スペクトルに含まれるか否かによって、閾値ピーク幅に対応する凹凸部のサイズである閾値サイズより大きい凹凸部がエピタキシャル成長膜の表面に存在するか否かを判定する。また、この場合、上述のテーブルＡの代わりに、散乱ピーク幅と凹凸部の平面方向の面積が対応づけられたテーブルが用いられる。
【００４５】
図６（ａ）〜（ｄ）、図７（ａ）〜（ｄ）は、凹凸部の位置と図４で示されるフローで導出された面積を半導体ウエハー上の二次元データとしてマッピングした例である。Ｄ０は、ディテクターの検出限界強度以下の強度の散乱を示し、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、ディテクターの検出限界強度より大きい強度の散乱を示す。図６（ａ）〜（ｄ）、図７（ａ）〜（ｄ）の縦軸及び横軸は、互いに直交するｘ方向、ｙ方向の半導体ウエハーの表面の中心を原点とする座標［μｍ］を示す。
【００４６】
図６、図７に示される例では、Ｄ１は面積が６１５μｍ２よりも大きく２５００μｍ２以下の凹凸部、Ｄ２は直径が２５００μｍ２よりも大きく５０００μｍ２以下の凹凸部、Ｄ３は直径が５０００μｍ２より大きい凹凸部に対応している。
【００４７】
図６、図７をおよそ６６００μｍ２以上の面積の凹凸部を有する半導体ウエハーを不合格とする目視による表面検査の結果と比較したところ、Ｄ３のうちの特に大きなサイズのものに対応する凹凸部の位置が、目視による表面検査により検出された凹凸部の位置と一致し、本実施の形態に係る表面検査方法の凹凸部の検出精度が目視による表面検査と同等以上であることが確かめられた。
【００４８】
なお、図６、図７に示される例では、ディテクターの検出限界強度より大きい強度の散乱をＤ１、Ｄ２、Ｄ３の３つに区分しているが、区分数は３つに限定されない。
【００４９】
図８は、３７０枚の半導体ウエハーの各ウエハーにおける最も大きな凹凸部の面積の、本実施の形態に係る表面検査方法により求められた相対累積度数分布と、従来と同様の目視による検査により発見された凹凸部の有無を合わせて示すグラフである。
【００５０】
図８に係る検査対象の半導体ウエハーは、化合物半導体基板上に化合物半導体からなるエピタキシャル成長膜が形成された半導体ウエハー（以下、化合物半導体系半導体ウエハーと呼ぶ）である。
【００５１】
図８の右側の縦軸は、目視による検査により発見された各ウエハーにおける最も大きな凹凸部の面積ごとの有無を示している。左側の縦軸は、本実施の形態に係る表面検査方法により求められた各ウエハーにおける最も大きな凹凸部の直径の相対累積度数を示している。
【００５２】
図８中の点線αは、閾値積算散乱強度に対応する凹凸部の面積（閾値サイズ）を示している。また、ディテクターの検出限界強度に対応する凹凸部の直径は、例えば、代表的なレーザー走査型の表面検査装置であるテンコール・インスツルメンツ社製のSurfscan 6220のディタクターのゲイン２では、およそ２８μｍであり、面積換算するとおよそ６１５μｍ２である。
【００５３】
最も大きな凹凸部の面積が点線αの面積よりも大きい半導体ウエハー（点線αよりも右側の半導体ウエハー）は、不合格と判定される。このため、点線αの面積における相対累積度数が、不合格とされる半導体ウエハーの割合を示す。
【００５４】
目視による検査により問題とされる凹凸部のサイズは、図８に示されるように、例えば、直径６６００μｍ２以上であり、ディテクターの検出限界強度に対応する凹凸部の面積よりも十分に大きい。このことは、化合物半導体系半導体ウエハーの表面検査において、ディテクターの検出限界強度に対応するサイズよりも大きなサイズの凹凸部を検出すれば、目視による表面検査と同等の判定基準、又はより厳しい判定基準で凹凸部のサイズによる半導体ウエハーの品質の合否を判定できることを示している。
【００５５】
図８の例において、本実施の形態に係る表面検査方法の品質の合否の判定基準を目視による表面検査の判定基準よりも厳しくするためには、点線αを６６００μｍ２よりも左側に設定すればよいが、点線αが左側にシフトするほど半導体ウエハーの歩留まりが低下するため、半導体ウエハーの用途に応じて最適な値に設定することが求められる。図８の例では、点線αをおよそ３８００μｍ２以上６４００μｍ２以下に設定することにより、目視による表面検査の判定基準を満たし、かつ歩留まりを９０％以上にすることができる。
【００５６】
（半導体ウエハーの構成）
本実施の形態に係る半導体ウエハーの基板は、特定の材料からなるものに限定されないが、化合物半導体基板を用いる場合に、特に効果が大きい。これは、化合物半導体基板上にエピタキシャル成長膜を形成する場合に、その製造装置に起因して、基板上や、エピタキシャル成長膜上に異物が付着しやすいためである。
【００５７】
すなわち、化合物半導体基板を用いる場合には、本実施の形態において検査対象としている凹凸部である、エピタキシャル成長膜の表面上に付着した異物、又は基板上に付着した異物若しくはエピタキシャル成長膜中に混入した異物に起因するエピタキシャル成長膜の異常成長部分が発生しやすい。以下、この点について具体的に説明する。
【００５８】
例えば、Ｓｉ基板上のエピタキシャル結晶成長には、一般に、ホットウォール型のＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition）装置が用いられる。ホットウォール型のＣＶＤ装置は、結晶成長時に炉内全体を加熱するため、リアクターから落ちる塵等の異物を焼き飛ばすことができる。このため、基板上やエピタキシャル成長膜上に異物が付着することはほとんどない。
【００５９】
一方、化合物半導体基板上のエピタキシャル結晶成長には、一般に、結晶成長時に基板台のみを加熱するコールドウォール型のＣＶＤ装置が用いられる。これは、化合物半導体の成長には複数種の原料ガスが用いられ、それらを基板の表面近傍で熱分解させる必要があるためである。コールドウォール型のＣＶＤ装置は、結晶成長時に炉内全体を加熱するホットウォール型のＣＶＤ装置と異なり、リアクターから落ちる塵等の異物を完全に焼き飛ばすことができないため、基板上やエピタキシャル成長膜上に異物が付着しやすい。
【００６０】
基板上やエピタキシャル成長膜上に異物が付着すると、その異物を核にしてエピタキシャル結晶の異常成長が起こり、エピタキシャル成長膜の表面にヒルロック等の異常成長部分が凹凸部として生じる（図３（ｂ）、（ｃ）参照）。また、成長後のエピタキシャル成長膜の表面に異物が付着した場合は、異物自体が凹凸部となり得る（図３（ａ）参照）。
【００６１】
本実施の形態において用いられる化合物半導体基板としては、例えば、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、及びＩｎＧａＮの群から選択される１つの化合物半導体からなる化合物半導体基板が挙げられる。
【００６２】
本実施の形態に係るエピタキシャル成長膜は、特定の材料からなるものに限定されないが、例えば、化合物半導体基板上に化合物半導体膜として形成される。また、エピタキシャル成長膜は、異なる材料からなる複数種の膜の積層体からなるものであってもよい。すなわち、本実施の形態において形成されるエピタキシャル成長膜としては、例えば、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、及びＩｎＧａＮの群から選択される１つ以上の化合物半導体からなる化合物半導体膜が挙げられる。エピタキシャル成長膜は、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）により形成される。
【００６３】
上述のように、表面検査装置のディテクターの検出限界強度に対応する凹凸部のサイズよりも大きなサイズを有する凹凸部については、散乱強度からサイズを求めることはできず、積算散乱強度からサイズを求める。化合物半導体からなるエピタキシャル成長膜においては、表面検査装置の主な検査対象である比較的小さい凹凸部の存在は問題にならず、エピタキシャル成長膜上のフォトレジストの形成の妨げ等になるような比較的大きな凹凸部の存在のみが問題となる。
【００６４】
すなわち、化合物半導体からなるエピタキシャル成長膜の表面検査は、表面検査装置のディテクターの検出限界強度に対応する凹凸部のサイズよりも大きなサイズを有する凹凸部についての検査のみで十分であり、また、検出されるそれらの凹凸部のサイズにそれほど高い精度は求められない。
【００６５】
（実施の形態の効果）
本発明によれば、従来、目視により検出されていた大きなサイズの凹凸部の検出を、レーザー走査型の表面検査装置を用いて実施することにより、検査に掛かる人員の数や時間を大幅に低減することができる。
【００６６】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
【００６７】
また、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００６８】
１                        半導体ウエハー
１０                      基板
１１                      エピタキシャル成長膜
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ    凹凸部
１３                      異物
２０                      表面検査装置
２４                      レーザー発振器
２６                      ディテクター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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