(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー表面検査装置を用いて半導体ウェーハの表面のＬＰＤを検出し、該検出されたＬＰＤを前記半導体ウェーハの表面の結晶欠陥と前記半導体ウェーハの表面上の異物とに分類する半導体ウェーハの評価方法であって、
前記レーザー表面検査装置の低角度入射・低角度検出（ＤＷＯ）、低角度入射・高角度検出（ＤＮＯ）の２通りの測定モードにより、調査用サンプルである半導体ウェーハの表面のＬＰＤを検出する工程と、
前記２通りの測定モードにより検出されたＬＰＤのサイズ情報に基づいてサイズ分類を行う工程と、
前記２通りの測定モードにより検出されたＬＰＤの検出座標から前記２通りの測定モードにおける前記検出座標間の距離及びウェーハ中心に対する相対角度を計算する工程と、
前記２通りの測定モードによる検出座標間の距離及び相対角度が所定の範囲に入るＬＰＤを異物と判定し、前記所定の範囲に入るＬＰＤ以外のＬＰＤを前記半導体ウェーハの欠陥であるキラー欠陥と判定する判定基準を前記分類されたサイズ毎に予め設定する工程と、
評価対象である半導体ウェーハのＬＰＤを前記２通りの測定モードにより検出する工程と、
前記評価対象である半導体ウェーハについて、前記２通りの測定モードにより検出されたＬＰＤのサイズ情報に基づいてサイズ分類を行う工程と、
前記評価対象である半導体ウェーハについて、前記２通りの測定モードにより検出されたＬＰＤの検出座標から前記２通りの測定モードにおける前記検出座標間の距離及びウェーハ中心に対する相対角度を計算する工程と、
該計算の結果及び前記判定基準に基づいて、前記評価対象である半導体ウェーハの表面に検出されたＬＰＤをキラー欠陥と異物とに分類する工程と
を有することを特徴とする半導体ウェーハの評価方法。
【請求項２】
前記調査用サンプルである半導体ウェーハ及び前記評価対象である半導体ウェーハをエピタキシャルウェーハとすることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの評価方法。
【請求項３】
前記評価対象である半導体ウェーハをシリコンオンインシュレーターウェーハの材料として使用されるものとすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体ウェーハの評価方法。
【請求項４】
前記キラー欠陥を四角錘形のエピタキシャル欠陥とすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの評価方法。
【請求項５】
前記判定基準を設定する際に、前記検出されたＬＰＤが前記キラー欠陥か否かの確認を、前記ＤＷＯ及び前記ＤＮＯを用いた評価方法とは異なる評価方法を用いて行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハの評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハを利用したデバイス製造工程では、材料となるシリコンウェーハに対し、研磨、製膜、エッチング、イオン注入、洗浄、熱処理、露光、塗布、貼り合わせ、等の様々な処理が行われる。このような複数の工程の途中で欠陥が発生することがあり、最終的な製品の品質を劣化させるだけでなく、後の工程に悪影響を及ぼすこともある。品質や工程に影響する欠陥は、キラー欠陥と呼ばれ、１個でも発生したウェーハは、全体が不良品とされることがある。特に初期工程で発生したキラー欠陥により、その後の工程を経た後にそのウェーハが不良品となるケースでは、後続の工程に関わったコストが全て損失となる。
【０００３】
このような事態を防ぐため、キラー欠陥を含むウェーハを途中段階で選別することが行われる。一般的に、レーザー表面検査装置による選別方法が用いられており、装置としては、例えば、ＫＬＡテンコール社製のＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３等がある。これらは欠陥から散乱する光を検出するもので、高速処理が可能で、なおかつ、高感度という特徴がある。
【０００４】
一方、ウェーハ表面には、キラー欠陥だけでなく、表面に付着した異物も存在する。これらは、その後の洗浄で容易に除去できるため、ウェーハの最終品質に対する影響は少ないが、レーザー表面検査装置による途中検査でキラー欠陥との区別ができず欠陥と誤認される場合がある。この場合はオーバーキルとなり、材料としての損失が発生する。このため、途中工程で実施する検査において、キラー欠陥と異物を高精度に分類することが重要となる。高倍率の直接観察により高精度な判別を行う検査方法もあるが、一般的に処理速度に制限があり検査頻度には制限が生じる。
【０００５】
そこで、レーザー表面検査装置で検出されるＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｐｏｉｎｔ  Ｄｅｆｅｃｔ）の分類精度を向上させる方法として、複数の検出角度情報を用いた判別方法が提案されている。ウェーハを走査しながら、表面に斜め上方からレーザー光を照射し、高角度方向に散乱する光の信号の検出をＤＮＯ（低角度入射・高角度検出）、低角度方向に散乱する光信号の検出をＤＷＯ（低角度入射・低角度検出）とし、それぞれから算出されるＬＰＤサイズを比較することで分類を行う。なお、ＤはＤａｒｋｆｉｅｌｄの頭文字であり、暗視野検査であることを意味している。
【０００６】
例えば、特許文献１には、ＤＷＯとＤＮＯのＬＰＤサイズ比を用いて、粒子とマイクロスクラッチを分類する方法が記載されている。特許文献２には、ＤＷＯとＤＮＯのＬＰＤサイズ比を用いて、結晶欠陥と異物を分類することが記載されている。特許文献３には、ＤＷＯとＤＮＯのＬＰＤサイズ比を用いて、ピットと突起を分類することが記載されている。特許文献４には、ＤＷＯとＤＮＯのＬＰＤサイズ比を用いて、欠陥と異物を分類することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１６２７６８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２９７４８号公報
【特許文献３】特開２０１１−２４９４７９号公報
【特許文献４】国際公開第ＷＯ２００５／１０１４８３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の方法はいずれもＤＷＯとＤＮＯのＬＰＤサイズ情報に基づく判別方法であるが、実際のＬＰＤのサイズが大きく、散乱強度が検出器の飽和レンジを超えてしまう場合は、定量的なサイズ情報が得られない問題がある。この様子を図１１を用いて説明する。図１１は、実際のＬＰＤサイズとＬＰＤの検出光信号強度の関係を示す図である。横軸に代表的な検出信号例を５例並べており、縦軸は検出された光の散乱強度（信号強度）を示す。図１１の信号例１〜３は、ＬＰＤサイズが定量化できる例を示している。レーザー表面検査装置では、高感度の検出器を用いており、正常な表面を走査している間もわずかな光が散乱されている。レーザー光がＬＰＤに当たるとスパイク状の強い散乱信号が検知され、設定した下限閾値を超えた信号に対し、ピーク強度からＬＰＤのサイズを計算する。この計算には、ＰＳＬ（ポリスチレンラテックス）標準粒子のサイズと、散乱強度の実測値から導かれる換算式を用いる。ただし、検出器には、強度を定量化できる上限があり、その値を超えた場合はＬＰＤのサイズを定量化することができない。この様子を示したのが、図１１の信号例４である。検出される信号強度は強度上限で飽和しており、それ以上の強度では実際のＬＰＤサイズに差があっても、数値として識別することができない。なお、更に実際のＬＰＤサイズが大きく、図１１の信号例５のように飽和した信号の継続時間が一定の走査幅よりも長くなる場合は、その幅を積算した面積としての数値化が可能となる。このように図１１の信号例１〜３と、信号例５はサイズを数値化できるが、信号例４ではサイズの数値情報が得られない問題が発生する。上記特許文献１〜３は、ＤＷＯとＤＮＯ、両方によるＬＰＤのサイズの数値情報が必要であり、いずれかの一方が、図１１の信号例４に該当する場合、キラー欠陥と異物の区別ができない問題があった。特に、品質に重大な影響を与えるキラー欠陥の場合はサイズが大きく、この問題に該当することが多い。
【０００９】
なお、図１１及び本発明の説明において、信号例１〜３のような信号により検知されるＬＰＤをサイズＬＰＤ、信号例４のような信号により検知されるＬＰＤを飽和ＬＰＤ、信号例５のような信号により検知されるＬＰＤを面積ＬＰＤと称する。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、定量的なサイズ情報が得られない飽和ＬＰＤも含め、全てのＬＰＤに対しキラー欠陥と異物との分類を可能とする半導体ウェーハの評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明では、レーザー表面検査装置を用いて半導体ウェーハの表面のＬＰＤを検出し、該検出されたＬＰＤを前記半導体ウェーハの表面の結晶欠陥と前記半導体ウェーハの表面上の異物とに分類する半導体ウェーハの評価方法であって、
前記レーザー表面検査装置の低角度入射・低角度検出（ＤＷＯ）、低角度入射・高角度検出（ＤＮＯ）の２通りの測定モードにより、調査用サンプルである半導体ウェーハの表面のＬＰＤを検出する工程と、
前記２通りの測定モードにより検出されたＬＰＤのサイズ情報に基づいてサイズ分類を行う工程と、
前記２通りの測定モードにより検出されたＬＰＤの検出座標から前記２通りの測定モードにおける前記検出座標間の距離及びウェーハ中心に対する相対角度を計算する工程と、
前記２通りの測定モードによる検出座標間の距離及び相対角度が所定の範囲に入るＬＰＤを異物と判定し、前記所定の範囲に入るＬＰＤ以外のＬＰＤを前記半導体ウェーハの欠陥であるキラー欠陥と判定する判定基準を前記分類されたサイズ毎に予め設定する工程と、
評価対象である半導体ウェーハのＬＰＤを前記２通りの測定モードにより検出する工程と、
前記評価対象である半導体ウェーハについて、前記２通りの測定モードにより検出されたＬＰＤのサイズ情報に基づいてサイズ分類を行う工程と、
前記評価対象である半導体ウェーハについて、前記２通りの測定モードにより検出されたＬＰＤの検出座標から前記２通りの測定モードにおける前記検出座標間の距離及びウェーハ中心に対する相対角度を計算する工程と、
該計算の結果及び前記判定基準に基づいて、前記評価対象である半導体ウェーハの表面に検出されたＬＰＤをキラー欠陥と異物とに分類する工程と
を有することを特徴とする半導体ウェーハの評価方法を提供する。
【００１２】
このようなウェーハの評価方法であれば、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤのサイズ情報に加えて、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの座標情報も利用することにより、定量的なサイズ情報が得られない飽和ＬＰＤも含め、全てのＬＰＤに対しキラー欠陥と異物との分類（判別）を行うことができる。
【００１３】
また、本発明では、前記調査用サンプルである半導体ウェーハ及び前記評価対象である半導体ウェーハをエピタキシャルウェーハとすることができる。
【００１４】
本発明のウェーハの評価方法は、キラー欠陥の一種であるエピタキシャル欠陥（以下、エピ欠陥ともいう）が発生することがあるエピタキシャルウェーハを評価するのに好適に用いることができる。
【００１５】
また、前記評価対象である半導体ウェーハをシリコンオンインシュレーターウェーハ（ＳＯＩウェーハ）の材料として使用されるものとすることができる。
【００１６】
本発明により評価されたウェーハをＳＯＩウェーハの材料として用いることで、ＳＯＩウェーハにおけるボイド欠陥の発生を抑制することができる。
【００１７】
また、前記キラー欠陥を四角錘形のエピタキシャル欠陥とすることができる。
【００１８】
このような欠陥は、高角度及び低角度の検出器への信号強度の差が生じやすく、検出座標の差異も生じやすい。また、このような欠陥は、散乱強度が強く、検出器の定量化限界を超えてしまうことが多い。このような場合は、定量的な強度情報が得られず、むしろ位置情報（座標情報）による分類が有効となる。従って、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの座標情報を利用する本発明が特に有効である。
【００１９】
また、前記判定基準を設定する際に、前記検出されたＬＰＤが前記キラー欠陥か否かの確認を、前記ＤＷＯ及び前記ＤＮＯを用いた評価方法とは異なる評価方法を用いて行うことが好ましい。
【００２０】
このようなウェーハの評価方法であれば、判定基準の設定をより正確に行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、レーザー表面検査装置での定量的なサイズ情報が得られない飽和ＬＰＤも含め、全てのＬＰＤに対し、キラー欠陥と異物とを簡便かつ高精度に分類することができ、後続工程での不良損失、及び、材料ウェーハの損失からなる総合的な損失を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の半導体ウェーハの評価方法の一例を示すフロー図である。
【図２】ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤのサイズによる領域分類の一例を示す図である。
【図３】ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの検出座標間の距離及び相対角度を説明する図である。
【図４】ＤＮＯによるＬＰＤの検出座標に対するＤＷＯによるＬＰＤの検出座標の相対角度θ２とウェーハ中心に対するＤＮＯによるＬＰＤの位置角度θ１とキラー欠陥の該当の関係を示すグラフである。
【図５】図４の関係に基づいて設定したマスク領域を示すグラフである。
【図６】ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの検出座標間の距離ｒ２とキラー欠陥の該当率との関係の一例を示すグラフである。
【図７】「見逃し不良率」と「オーバーキル率」の概念を示す図である。
【図８】ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの検出座標間の距離ｒ２と「見逃し不良率」及び「オーバーキル率」との関係を示すグラフである。
【図９】ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの検出座標間の距離ｒ２と総合損失指数との関係を示すグラフである。
【図１０】実施例１と比較例１、２の総合損失指数を比較したグラフである。
【図１１】実際のＬＰＤサイズとＬＰＤの検出光信号強度の関係を示す図である。
【図１２】実施例１における各領域の判定基準を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００２４】
上記のように、定量的なサイズ情報が得られない飽和ＬＰＤも含め、全てのＬＰＤに対しキラー欠陥と異物との分類を可能とする半導体ウェーハの評価方法が求められている。
【００２５】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を行った。その結果、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤのサイズ情報に加えて、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの座標情報も利用するウェーハの評価方法が、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２７】
図１は、本発明の半導体ウェーハの評価方法の一例を示すフロー図であり、各項目の具体的な内容を以下に示す。なお、ここで評価の対象となる半導体ウェーハは次工程にとっての材料とみなされ、以下の手順（図１（ａ）〜（ｉ））は、その使用の可否についての判断基準の設定を目的としている。この判断基準に基づいて評価対象である半導体ウェーハの評価を行う（図１（ｊ）〜（ｍ））。
【００２８】
まず、事前調査用のサンプル（調査用サンプルである半導体ウェーハ）を準備する（図１（ａ））。調査用サンプルである半導体ウェーハの種類は特に限定されないが、エピタキシャルウェーハとすることができる。本発明は、キラー欠陥の一種であるエピ欠陥が発生することがあるエピタキシャルウェーハを評価するのに好適に用いることができる。
【００２９】
次に、対象サンプルに対し、レーザー表面検査装置による測定を実施する（図１（ｂ））。具体的には、低角度入射・低角度検出（ＤＷＯ）、低角度入射・高角度検出（ＤＮＯ）の２通りの測定モードにより、調査用サンプルである半導体ウェーハの表面のＬＰＤを検出する。
【００３０】
ここで用いるレーザー表面検査装置は、上記の２通りの測定モードを有するものであればよい。従って、少なくとも１種類の入射角を有する入射系と、２種類の検出角を有する検出系とを備えたものであればよい。この場合、１種類の入射角による入射を所定角（例えば、３０°）以下の入射角を有する低角度入射とし、２種類の検出角のうちの高角度側による検出を高角度検出、もう一方による検出を低角度検出とする。
【００３１】
次に、上記２通りの測定モードにより検出されたＬＰＤのサイズ情報に基づいてサイズ分類を行う（図１（ｃ））。具体的には、図１（ｂ）で検出された全てのＬＰＤに対し、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤのサイズ情報を確認し、図２に示す９領域に分類する。図２は、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤのサイズによる領域分類の一例を示す図である。縦軸はＤＮＯによるＬＰＤサイズ、横軸はＤＷＯによるＬＰＤサイズである。ＤＷＯとＤＮＯのいずれか一方でしか検出されなかったＬＰＤは、キラー欠陥判定の対象外とする。
【００３２】
次に、図１（ｂ）で検出された全ＬＰＤについて、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの検出座標間の距離及びウェーハ中心に対する相対角度を計算する（図１（ｄ））。図１（ｂ）における測定により、各ＬＰＤの座標情報を２通りの測定モードで取得できる。この情報を用いて、各ＬＰＤについて、２通りの測定モードにおける検出座標間の距離及び相対角度を計算する。図３に一例を示す。図３は、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの検出座標間の距離及び相対角度を説明する図である。図３の例では、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの検出座標の差を、ＤＮＯによるＬＰＤの検出座標を基準点とした場合の、ＤＷＯによるＬＰＤの検出座標までの距離ｒ２と相対角度θ２を用いた極座標として示している。ここでは、同時に、面内位置も計算する。面内位置はウェーハ中心を原点とした場合の、ＤＮＯによるＬＰＤの検出座標までの距離ｒ１と位置角度θ１を用いた極座標として表す。
【００３３】
次に、２通りの測定モードによる検出座標間の距離及び相対角度が所定の範囲に入るＬＰＤを異物と判定し、所定の範囲に入るＬＰＤ以外のＬＰＤを半導体ウェーハの欠陥であるキラー欠陥と判定する判定基準を分類されたサイズ毎に予め設定する。
【００３４】
この際、検出されたＬＰＤがキラー欠陥か否かについて、ＤＷＯ及びＤＮＯを用いた評価方法とは異なる評価方法、特に、判定精度の高い別の評価法を用いて確認することが好ましい（図１（ｅ））。別の評価法の例として、明視野検査装置で得られるＬＰＤ画像を用いる方法、あるいは、後工程にテスト投入し、不良発生位置に対応するキラー欠陥として判別する方法等が考えられる。これにより、判定基準の設定をより正確に行うことができる。
【００３５】
判定基準の設定は、例えば、以下に示す図１（ｆ）〜（ｉ）により行うことができる。なお、ここでキラー欠陥の種類は特に限定されないが、例えば、四角錘形のエピタキシャル欠陥とすることができる。このような欠陥は、レーザー表面検査装置では、定量的な強度情報が得られないことがあり、座標情報による分類が有効となるためである。
【００３６】
まず、図２の９領域毎に、図１（ｄ）で得られたＤＮＯによるＬＰＤの検出座標に対するＤＷＯによるＬＰＤの検出座標の相対角度θ２とウェーハ中心に対するＤＮＯによるＬＰＤの検出座標の位置角度θ１とキラー欠陥の該当の関係を確認する（図１（ｆ））。一例を図４に示す。また、図５に、図４の関係に基づいて設定したマスク領域を示す。図４の中でキラー欠陥に該当するものは、図５に示すマスクされたθ領域での発生頻度が低下している。このような場合は、マスク領域に該当するＬＰＤを合格（すなわち、異物）とする判断基準を設定する。図５の例では、θ１−１２°＜θ２＜θ１＋１２°の範囲をマスク領域としている。
【００３７】
次に、図２の９領域毎に、図１（ｄ）で得られたＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの検出座標間の距離ｒ２とキラー欠陥の該当率との関係を確認する（図１（ｇ））。図６はその一例を示しており、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの検出座標間の距離ｒ２が大きいほど、キラー欠陥の該当率が増加する。このような場合、ｒ２に一定の選別閾値を設定し、それ以上のＬＰＤを不合格（すなわち、キラー欠陥）とする判断基準にする。
【００３８】
次に、図２の９領域毎に、上記の判断基準を用いた場合の、「見逃し不良率」と「オーバーキル率」を計算する（図１（ｈ））。図７にそれぞれの概念を示す。２つの楕円が描かれており、左側の楕円は図１（ｆ）、図１（ｇ）のどちらか一方、あるいは両方の判断基準に基づき、レーザー表面検査装置の結果から不合格と判定されるＬＰＤの集合を表している。一方、右側の楕円は実際のキラー欠陥の集合を現している。二つの楕円が完全に一致する場合は、キラー欠陥を完全に選別できることから最も理想的な状態だが、現実には重なりにずれが生じる。その結果、４通りの集合が想定され、各々を図中のＡ〜Ｄとして表示する。Ａの集合は、実際はキラー欠陥ではないが、不合格と判断される集合で、「オーバーキル欠陥」に該当する。本来、合格となるはずのウェーハが使用できないことから、材料としての損失が発生する。Ｂの集合は、キラー欠陥を正しく不合格と判断しており、不要な損失は発生しない。Ｃの集合は、実際はキラー欠陥だが、合格とされる「見逃し欠陥」に該当する。後続工程で不良を発生させるため、不良による損失を発生させる。Ｄの領域は悪影響のない異物が、そのまま合格と判断されるものであり、損失は発生しない。不要な損失を発生させるのは、ＡとＣの２つの集合であり、それぞれに該当するＬＰＤの個数を母集団（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）の個数で割った値を、「オーバーキル率」、及び、「見逃し不良率」と定義する。それぞれの値は、図１（ｆ）と図１（ｇ）の判断基準によって変化し、図１（ｇ）の、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの検出座標間の距離ｒ２については、選別閾値の設定に対応し連続的に変化する。「オーバーキル率」と「見逃し不良率」の計算例を図８に示す。図８は、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの検出座標間の距離ｒ２と「見逃し不良率」及び「オーバーキル率」との関係を示すグラフである。左端のデータは検出ＬＰＤを全て不合格とする場合を示しており、この場合、「見逃し不良率」は０％になるが、「オーバーキル率」が増大してしまう。逆に右端のデータは、検出ＬＰＤを全て合格とするケースで、「オーバーキル率」は０％になるが、「見逃し不良率」が増大する。中央のグラフは、図１（ｆ）で求められるθのマスクを適用し、更に図１（ｇ）で計算される、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの検出座標間の距離ｒ２に対する閾値を連続的に変化させた場合のグラフで、「オーバーキル率」と「見逃し不良率」が連続的に変化している。
【００３９】
次に、図２の９領域毎に、総合損失指数を計算し、その値が最小となる判定条件を各領域で設定する（図１（ｉ））。総合損失指数は下記式（１）により求めることができる。
総合損失指数＝見逃し不良率×製品価値係数＋オーバーキル率×材料価値係数（１）
（式中、見逃し不良率及びオーバーキル率は、上記の通りであり、製品価値係数は、製品価値に応じて決められる係数であり、材料価値係数は、材料価値に応じて決められる係数である。）
【００４０】
図９に、総合損失指数の計算例（決定方法の具体例）を示す。図９は、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの検出座標間の距離ｒ２と総合損失指数との関係を示すグラフである。図８と同様に、図９における左端のデータは検出ＬＰＤを全て不合格とする場合であり、右端のデータは検出ＬＰＤを全て合格とするケースであり、中央のグラフは図１（ｆ）で求められるθのマスクを適用し、更に図１（ｇ）で計算される、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの検出座標間の距離ｒ２に対する閾値を連続的に変化させた場合のグラフである。
【００４１】
最終的な損失は、「オーバーキル」による材料の損失と、「見逃し不良」による後続工程の不良損失の両方を統合して計算される。その際、材料価値と後の製品価値には差があるため、影響を考慮した価値係数をそれぞれの不良率に掛け合わせる。図９では、「材料価値係数」＝１、「製品価値係数」＝５とした場合の計算例を示しており、それらを図８の「オーバーキル率」と「見逃し不良率」にかけた値の合計を総合損失指数としている。図９の例では、ｒ２値の選別閾値を１０〜２０μｍにした場合の総合損失指数が最小となっている。このようにして得られた選別閾値を、図２における該当領域の判定基準として採用する。同様にして、分類されたサイズ毎に判定基準を設定する。
【００４２】
次に、調査対象となる実際の工程中のウェーハに、図１（ｆ）〜（ｉ）で設定した判定基準を適用し、ＬＰＤの選別を実施する。具体的には、以下に示す図１（ｊ）〜（ｍ）によりＬＰＤの選別を実施することができる。
【００４３】
なお、評価対象である半導体ウェーハは上記の調査用サンプルである半導体ウェーハと同じ種類のものであればよく、例えば、エピタキシャルウェーハとすることができる。また、このような評価対象である半導体ウェーハをＳＯＩウェーハの材料として使用されるものとすることができる。本発明により評価されたウェーハをＳＯＩウェーハの材料として用いることで、ＳＯＩウェーハにおけるボイド欠陥の発生を抑制することができる。
【００４４】
まず、評価対象である半導体ウェーハのＬＰＤを２通りの測定モードにより検出する（図１（ｊ））。
【００４５】
次に、評価対象である半導体ウェーハについて、２通りの測定モードにより検出されたＬＰＤのサイズ情報に基づいてサイズ分類を行う（図１（ｋ））。
【００４６】
次に、評価対象である半導体ウェーハについて、２通りの測定モードにより検出されたＬＰＤの検出座標から２通りの測定モードにおける検出座標間の距離及びウェーハ中心に対する相対角度を計算する（図１（ｌ））。
【００４７】
このように、図１（ｊ）〜（ｌ）により、調査対象となる実際の工程中のウェーハについて、図１（ｂ）〜図１（ｄ）と同様にレーザー表面検査を行い、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤのサイズ情報と座標の差分情報を取得する。また、得られた各ＬＰＤのサイズ情報に基づき、各ＬＰＤを図２の９領域に分類する。
【００４８】
次に、図１（ｌ）の計算の結果及び図１（ｆ）〜（ｉ）で設定した判定基準に基づいて、評価対象である半導体ウェーハの表面に検出されたＬＰＤをキラー欠陥と異物とに分類する（図１（ｍ））。具体的には、評価対象である半導体ウェーハにおける図２のそれぞれの領域に対し、図１（ｆ）〜（ｉ）で決定された判定基準（分類されたサイズ毎に設定された判定基準）を基に合否判定を行う。不合格（キラー欠陥）と判定されるＬＰＤが０個のウェーハのみを合格（すなわち、キラー欠陥の存在しないウェーハと評価）とし、次工程の材料として利用する。
【００４９】
レーザー表面検査装置では、ウェーハ表面にレーザー光を照射しながら高速で走査し、表面に存在する異物や欠陥から放出される散乱光を検知することで、そのＬＰＤの座標情報やサイズ情報を取得する。その際、異なる検出角度位置に複数の検出器を設定し、それらの信号強度を比較することで、欠陥や異物の区別をする方法が用いられる。これは欠陥や異物の形状により、光の散乱方向に偏りが生じる現象を利用したものである。本発明においては、複数の検出器から得られる信号強度に加え、座標の差の情報も利用しＬＰＤ種の区別をしている。この方法は、対象とするキラー欠陥の形状が、１辺の長さが１００〜２００μｍ程度で、高さが０．２〜２μｍ程度の四角錘形の特徴を持つ場合に対し、特に有効である。欠陥の頂点部においては広角度への散乱が生じる一方、四角垂の裾部分では、正反射角度に近い狭角散乱が生じる。その結果、高角度及び低角度の検出器への信号強度の差が生じるとともに、頂点部分と裾部の水平距離の差に起因する検出座標の差異も生じる。形状にこのような特徴を持つ欠陥は散乱強度が強く、検出器の定量化限界を超えてしまうことが多い。このような場合は、定量的な強度情報が得られず、むしろ座標情報による分類が有効となる。なお、本発明が適用可能な欠陥の形状は、先の例に挙げた四角垂形とは限らず、シリコンの結晶性を反映した異方性を持ち、水平方向に数百ミクロンのサイズをもつ形態の欠陥であれば、いかなる欠陥に対しても有効となる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００５１】
対象とした製造工程は、シリコンオンインシュレーター（ＳＯＩ）ウェーハの製造工程である。この工程の内容は、以下の通りである。まず、酸化膜を形成したボンドウェーハと呼ばれる材料ウェーハ（シリコン単結晶ウェーハ）に水素イオンの注入を行うことで脆弱層を形成し、その後ベースウェーハと呼ばれる別の材料ウェーハと貼り合わせ、熱を加えることでボンドウェーハの一部を剥離し、ベースウェーハに転写する。その後、さらに結合熱処理、平坦化処理、犠牲酸化処理等を経て、ＳＯＩウェーハ製品となる。ＳＯＩウェーハのベースウェーハ用材料として、表面を研磨した研磨ウェーハ（シリコン単結晶ウェーハ）を用いることが多いが、今回の実施例では、エピタキシャルウェーハを材料とした製品を対象としている。エピタキシャルウェーハは、気相エピタキシャル成長によりシリコン層を追加成長させたものである。
【００５２】
エピタキシャルウェーハには、その製造過程において１辺の長さが１００〜２００μｍ程度で、高さが０．２〜２μｍ程度の四角錘形の欠陥（エピ欠陥）が発生することがある。この欠陥は、貼り合わせ工程において、結合の阻害要因となり、ボイド欠陥と呼ばれる未結合領域を発生させる。最終的なＳＯＩ製品において、一定サイズを超えるボイド欠陥が１個以上存在すると、ウェーハ全体が不良品と判断されることから、エピ欠陥は重要なキラー欠陥とみなされる。
【００５３】
今回の実施例、及び比較例では、材料であるエピタキシャルウェーハに対し、ＫＬＡテンコール社製のＳＰ２によるキラー欠陥の選別を行った。
【００５４】
＜実施例１＞
初めに、図１（ａ）〜（ｂ）に従い、事前調査用のエピタキシャルウェーハを用意し、ＳＰ２による測定を行った。レーザーは斜め上方から照射し、高角度散乱信号（ＤＮＯ）と、低角度散乱信号（ＤＷＯ）について、ＬＰＤのサイズ情報と座標情報を取得した。また、検出された全ＬＰＤについて、図１（ｃ）に従い、図２に示す９つのサイズ領域に分類した。また、図１（ｄ）に従い、各ＬＰＤについて、２通りの測定モードにおける検出座標間の距離及び相対角度を計算した。
【００５５】
次に、図１（ｅ）に基づき、キラー欠陥の高精度判定を行った。判定には、レーザーテック社の明視野検査装置（Ｍ３５０）を使用した。この装置はＬＰＤの検出とともに画像も取得できることから、ＬＰＤを高精度で分類することができる。なお、この手法は、スループットに制約があるため、大量の検査用途として継続的に使用することは難しいが、量が限定された事前調査には適している。
【００５６】
続けて、図２の９領域毎に、図１（ｆ）〜（ｉ）に従い、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの座標の差分情報に基づく選別閾値の決定を行った。これら９領域のうち、具体例として、図２の領域「ｈ」に対し、総合損失指数の計算を行なったところ、図９に示す結果が得られた。これにより、図２の領域「ｈ」における、ＤＷＯとＤＮＯによるＬＰＤの検出座標間の距離ｒ２の選別閾値を１５μｍとし、かつ、相対角度θ２がθ１−１２°＜θ２＜θ１＋１２°の範囲に入るＬＰＤは合格とする判定基準を設定した。
【００５７】
同様にして図２の領域「ｈ」以外の領域についても判定基準を設定した。図１２に実施例１における各領域の判定基準を示す。なお、図１２中の数値はｒ２の選別閾値である。
【００５８】
次に、新たな別のエピタキシャルウェーハ（５０００枚）を準備し、図１（ｊ）〜（ｍ）に従いウェーハ単位での合否判定を行ない、合格となったウェーハのみを後続のＳＯＩ製造工程に投入した。
【００５９】
ＳＯＩウェーハ製品が完成した段階で、最終的な損失について調査を行った。損失指数の検証方法としては、図１（ｍ）で不合格となった材料ウェーハを再調査し、キラー欠陥が存在しなかった枚数を元の全エピタキシャルウェーハ枚数で割った値を「オーバーキル率」とし、これに材料価値係数をかけた値を「材料損失指数」とした。一方、図１（ｍ）で合格と判定し、後続工程に投入したウェーハの中で、エピ欠陥起因のボイド不良が発生した枚数を元の全エピタキシャルウェーハ枚数で割った値を「見逃し不良率」とし、これに製品価値係数をかけた値を「不良損失指数」とした。最後に「材料損失指数」と「不良損失指数」を足し合わせたものを、「総合損失指数」とした。
【００６０】
＜比較例１＞
実施例１と同等の品質が予想される比較調査用のエピタキシャルウェーハ（５０００枚）を用意し、実施例１と同様に、図１（ｂ）に従い、ＳＰ２による測定を行った。レーザーは斜め上方から照射し、高角度散乱信号（ＤＮＯ）と、低角度散乱信号（ＤＷＯ）について、ＬＰＤのサイズ情報を取得した。また、検出された全ＬＰＤについて、図１（ｃ）に従い、図２に示す９つのサイズ領域に分類した。これらのエピタキシャルウェーハの全数を、後続のＳＯＩ製造工程に投入した。
【００６１】
ＳＯＩウェーハ製品が完成した段階で、最終的な損失について調査を行った。ＳＯＩウェーハ製品の中でエピ欠陥起因のボイド不良が発生した枚数を元の全エピタキシャルウェーハ枚数で割った値を「見逃し不良率」とし、これに製品価値係数をかけた値を「不良損失指数」とした。このケースでは、全数のエピタキシャルウェーハを材料として使用したため「材料損失指数」は０となり、「総合損失指数」＝「不良損失指数」とした。
【００６２】
＜比較例２＞
比較例１のデータを再解析することにより、ＳＰ２データのサイズ情報を一部利用して選別した場合の結果を計算予測した。具体的には、図２に示す９つのサイズ領域毎に、それぞれの領域全体を合格または不合格と判定する設定を行い、不合格と判定される領域に、欠陥が１個以上含まれるウェーハを不合格対象とした。なお、９領域の合否判定の組合せは、２９＝５１２通り想定され、それぞれのケースについて、「仮想の総合損失指数」の再計算を行った。具体的な計算方法を以下に示す。全ウェーハ枚数に対し、不合格対象と判定されながらＳＯＩウェーハ製造後にボイド不良が発生しなかった枚数の比率を「仮想のオーバーキル率」とし、これに材料価値係数をかけた値を「仮想の材料損失指数」とした。一方、全ウェーハ枚数に対し、合格対象と判定されながらＳＯＩウェーハ作製後にボイド不良が発生した枚数の比率を「仮想の見逃し不良率」とし、これに製品価値係数をかけた値を「仮想の不良損失指数」とした。最後に「仮想の材料損失指数」と「仮想の不良損失指数」を足し合わせたものを、「仮想の総合損失指数」とした。想定される５１２通りの組み合わせの中で、損失が最少となったケースは、領域「ｇ」のみを合格とし、他の８領域を全て不合格とするケースであり、これを比較例２の結果とした。
【００６３】
最後に、実施例１、比較例１、比較例２のそれぞれについて総合損失指数の比較を行った。その結果を図１０に示す。なお、図１０では、実施例１、比較例１、比較例２のそれぞれの総合損失指数を比較例１の値を１とした相対値で示してある。図１０に示すように、実施例１の総合損失指数は、比較例１の１／５となっており、また、比較例２に対しても１／２と低い結果が得られ、本発明の有効性が実証された。
【００６４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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