(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハの欠陥の大きさ、該欠陥の表面からの深さ、該欠陥の位置を測定する測定部と、該欠陥を消去する消去部とを備えた半導体ウエハの欠陥消去装置を用いた半導体ウエハの欠陥消去方法であって、
前記ウエハを移動手段によって移動させながら、前記測定部に設けられた光源からレーザ光を前記ウエハに照射する工程と、
前記光源から出射されウエハで散乱したレーザ光を測定部の検出器によって検出することによって、ウエハの欠陥の大きさ、表面からの深さを検出する工程と、
前記測定部の位置検出手段によって前記ウエハの欠陥の位置を検出する工程と、
前記検出器からの大きさ、該欠陥の表面からの深さの欠陥情報データと前記位置検出手段からの欠陥位置情報データとを制御記憶手段に記憶する工程と、
ウエハの欠陥を消去する消去部に設けられた加熱手段が、前記制御記憶手段からの制御信号に基づいて、ウエハの前記欠陥部分を加熱する工程と、
を備えていることを特徴とする半導体ウエハの欠陥消去方法。
【請求項２】
前記欠陥情報データと欠陥位置情報データとを記憶する工程の後、前記ウエハの欠陥部分を加熱するために前記ウエハを移動手段により移動させながら、前記加熱手段によってウエハの前記欠陥部分を加熱することを特徴とする請求項１に記載された半導体ウエハの欠陥消去方法。
【請求項３】
ウエハ全面の欠陥位置を検出するための前記ウエハを移動させる移動手段、及びウエハ全面の欠陥部分を加熱するための前記ウエハを移動させる移動手段は、ウエハを載置するＸＹテーブルであることを特徴とする請求項２に記載された半導体ウエハの欠陥消去方法。
【請求項４】
前記制御記憶手段からの制御信号に基づいて、ウエハの欠陥部分を加熱する加熱手段が、レーザ光源あるいは赤外線ランプ光源であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された半導体ウエハの欠陥消去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハの欠陥消去方法に関し、特に半導体ウエハの表層部分の欠陥を消去するのに好適な半導体ウエハの欠陥消去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路等のデバイスを作製するための半導体ウエハとしては、単結晶引上げ法（チョクラルスキー法、ＣＺ法）により引上げられたインゴットを加工して得られるシリコン単結晶ウエハが、最も多く使用されている。そしてこのようなシリコン単結晶ウエハにおいては、ウエハ表面あるいはその近傍に結晶欠陥が存在すると、半導体デバイス作製時にパターン不良などの不都合を引き起こすことが知られている。
特に、最近の高度集積化デバイスにおいてはパターン幅が非常に微細であるため、ウエハ表面やその近傍に極微少なサイズの欠陥が存在してもパターン不良の原因となり、デバイスの生産性低下や特性低下等を引き起こすことになる。
【０００３】
通常、商業ベースで生産されたＣＺ法シリコン単結晶インゴット内には、いわゆるグローン・イン（Grown-in）欠陥と呼ばれる、例えばSecco 液エッチング等でピット状に観測される結晶欠陥が存在する。
これらの結晶欠陥が、デバイスが形成されるウエハの表面あるいはその近傍（表面から５μｍ程度の深さ）に存在すると、デバイス特性を劣化させる等の不都合を引き起こすため、このような結晶欠陥を低減するための対策、方法が種々検討され、実施されている。
【０００４】
例えば、その一つに、半導体ウエハを熱処理炉の中に入れ、半導体ウエハ全体を熱処理（アニール処理）して前記グローン・イン欠陥等の微小欠陥を消去する方法が実施されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体ウエハを熱処理（アニール処理）して前記グローン・イン欠陥等の微小欠陥を消去する前記方法にあっては、半導体ウエハ全体をアニール処理するため、欠陥を消滅させる以外の作用、例えばスリップ転位等が生ずる等の新たな弊害が発生するという技術的課題があった。
【０００６】
本発明は上記した技術的課題を解決するためになされたものであり、スリップ転位等が生ずる等の新たな弊害を生じさせることなく、その表層部分に存在する結晶欠陥を消去することができる半導体ウエハの欠陥消去方法を提供することを目的とするものである。
【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なされた、本発明にかかる半導体ウエハの欠陥消去方法は、半導体ウエハの欠陥の大きさ、該欠陥の表面からの深さ、該欠陥の位置を測定する測定部と、該欠陥を消去する消去部とを備えた半導体ウエハの欠陥消去装置を用いた半導体ウエハの欠陥消去方法であって、前記ウエハを移動手段によって移動させながら、前記測定部に設けられた光源からレーザ光を前記ウエハに照射する工程と、前記光源から出射されウエハで散乱したレーザ光を測定部の検出器によって検出することによって、ウエハの欠陥の大きさ、表面からの深さを検出する工程と、前記測定部の位置検出手段によって前記ウエハの欠陥の位置を検出する工程と、前記検出器からの大きさ、該欠陥の表面からの深さの欠陥情報データと前記位置検出手段からの欠陥位置情報データとを制御記憶手段に記憶する工程と、ウエハの欠陥を消去する消去部に設けられた加熱手段が、前記制御記憶手段からの制御信号に基づいて、ウエハの前記欠陥部分を加熱する工程と、を備えていることを特徴としている。
【０００８】
この方法にあっては、まず測定部において、半導体ウエハの欠陥の大きさ、表面からの深さ、該欠陥の位置を測定がなされる。そして、検出器からの該欠陥の大きさ及び表面からの深さの欠陥情報データと、前記位置検出手段からの欠陥位置情報データに基づいて、ウエハの欠陥部分を加熱し、該欠陥を消去する。したがって、従来の半導体ウエハ全体を熱処理（アニール処理）して微小欠陥を消去する方法と比べて、欠陥部分を局所的に加熱することができ、スリップ転位等が生ずる等の弊害を抑制することができる。
【０００９】
ここで、前記欠陥情報データと欠陥位置情報データとを記憶する工程の後、前記ウエハの欠陥部分を加熱するために前記ウエハを移動手段により移動させながら、前記加熱手段によってウエハの前記欠陥部分を加熱することが望ましい。
【００１０】
また、ウエハ全面の欠陥位置を検出するための前記ウエハを移動させる移動手段、及びウエハ全面の欠陥部分を加熱するための前記ウエハを移動させる移動手段は、ウエハを載置するＸＹテーブルであることが望ましい。
【００１１】
更に、前記制御記憶手段からの制御信号に基づいて、ウエハの欠陥部分を加熱する加熱手段が、レーザ光源あるいは赤外線ランプ光源であることが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる半導体ウエハの欠陥消去方法に用いられる半導体ウエハの欠陥消去装置について、図１に基づいて説明する。この半導体ウエハの欠陥消去装置１は、半導体ウエハの欠陥の大きさ、該欠陥の表面からの深さ、該欠陥の位置を測定する測定部Ａと、該欠陥を消去する消去部Ｂとから構成されている。
【００１８】
図において、符号２は試料台３を収納し、内部を所定の雰囲気になすことができるチャンバであり、欠陥消去の際、図示しないガス導入手段により、アルゴン雰囲気、水素雰囲気、窒素雰囲気、酸素雰囲気等になすことができる。
【００１９】
前記試料台３は、図示しない移動手段により、該欠陥の位置を測定する測定部Ａと該欠陥を消去する消去部Ｂとの間を移動可能に構成され、かつ基準位置に停止するように構成されている。
【００２０】
また、この試料台３にはＸＹテーブル及び真空チャックが設けられ、ウエハＷはこのＸＹテーブル上に載置されるとともに、真空チャックにより位置固定される。
このＸＹテーブルは、ウエハ上の全ての点を後述するレーザ光の入射点に位置させるために、ウエハを移動させるものである。また真空チャック部はＸＹテーブル上に位置がずれることなく固定するものである。
【００２１】
また、符号４は、長短２波長（５３２ｎｍと８１０ｎｍ）のレーザ光を発生する光源であり、光源４とウエハＷとの間の光路中には光学系５が配置されている。前記レーザ光はこの光学系５によってウエハＷに所定の入射角となるように斜め方向から照射され、このレーザ光は、ウエハＷの内部へ侵入する。
【００２２】
即ち、ウエハＷの表面に長短２波長のレーザ光を照射した際、ウエハＷ中に微小欠陥が存在すると、これら２波長のレーザ光は散乱され、夫々の散乱光が検出器６，７で検出される。
ここで、波長の短い５３２ｎｍの散乱光強度は、欠陥の大きさと深さの両方に影響されるが、波長の長い８１０ｎｍの散乱光強度は吸収係数が小さいため浅い領域では減衰を無視することができ、ほぼ欠陥の大きさだけに影響される。このため、２波長の散乱強度を比較することにより、欠陥の大きさと深さを同時に求めることができる。
【００２３】
そして、検出器６，７において受光された受光レベルに比例した電気信号が検出器６，７から制御演算記憶部８に出力される。なお、光路中には、前記散乱光を分けて、夫々の検出器６，７に導くためのビームスプリッタ１０が設けられている。
【００２４】
また、前記光源４及び検出器６，７は位置が固定されており、試料台３を基準位置に固定した後、前記したように試料台３に設けられたＸＹテーブルの送りによって、光源４及び検出器６，７がウエハＷ全面を走査することができるように構成されている。
【００２５】
前記制御演算記憶部８は、光源４の発光制御、検出器６，７からの出力データの取込み、ＸＹテーブル制御部１１に制御信号の送出、後述する光源１３の発光制御等を行うとともに、検出器６，７からの出力データから演算し、欠陥の大きさ、表面からの深さを欠陥情報データとして記憶する。
また、前記制御演算記憶部８は、位置検出器１２からの信号を制御演算記憶部８で演算処理することによって、欠陥の位置情報データを求め、記憶する。
即ち、制御演算記憶部８には、結晶欠陥の大きさ、表面からの深さに関する欠陥情報データ及び該欠陥のウエハ上の位置情報データが記憶される。
【００２６】
なお、制御演算記憶部８には、結晶欠陥の大きさ、表面からの深さ、該欠陥のウエハ上の位置情報を表示するためのディスプレイ９が設けられている。
【００２７】
次に、該欠陥を消去する消去部Ｂについて説明する。
消去部Ｂは、加熱手段としての光源１３が設けられている。この光源１３はレーザ光源あるいは赤外線ランプ光源を用いることができる。また、前記光源１３とウエハＷとの間の光路中には光学系１４が配置されている。
【００２８】
また、制御演算記憶部８に記憶されている該欠陥のウエハ上の位置情報データに基づいて、該欠陥が前記光源の鉛直下方に位置するように、ＸＹテーブルはＸＹテーブル制御部１１によって制御される。
一方、制御演算記憶部８に記憶されている該欠陥の大きさ、表面からの深さに関する欠陥情報データに基づいて、光源１３の制御がなされ、該欠陥が存在する部分のみ、光源１３によって加熱することができるように構成されている。
なお、光源１３によって加熱する部分は欠陥のみならず、欠陥を含む一定の領域を加熱しても良い。
【００２９】
次に、この半導体ウエハの欠陥消去装置の動作について説明する。
まず、前記試料台３を該欠陥の位置を測定する測定部Ａの基準位置に停止させ、ウエハＷを試料台３のＸＹテーブル上に載置するとともに、真空チャックにより位置固定する。
その後、ＸＹテーブルによってウエハＷを移動させながら、光源４からレーザ光を照射する。このとき、ウエハＷ中に微小欠陥が存在すると、これら２波長のレーザ光は散乱され、夫々の散乱光が検出器６，７で、欠陥の大きさ、表面からの深さが検出される。
【００３０】
また、このときのＸＹテーブルの位置（ウエハの位置）が位置センサ１２によって検出され、この検出器６、７の検出出力と、位置センサ１２の検出出力とが制御演算記憶部８に記憶される。
即ち、制御演算記憶部８には、結晶欠陥の大きさ、表面からの深さの欠陥情報データと、該欠陥のウエハ上の位置情報データが記憶される。
【００３１】
この後、前記試料台３を図示しない移動手段により、該欠陥の位置を測定する測定部Ａから該欠陥を消去する消去部Ｂに移動させ、基準位置に停止させる。そして、チャンバ２内を図示しないガス導入手段により、アルゴン雰囲気、水素雰囲気、窒素雰囲気、酸素雰囲気等になす。
【００３２】
その後、制御演算記憶部８に記憶されている欠陥の位置情報データに基づいて、ＸＹテーブル制御部１１によって、ＸＹテーブルを移動制御し、該欠陥を光源１３の光路の下方に位置させる。そして、制御演算記憶部８に記憶されている結晶欠陥の大きさ、表面からの深さに関する欠陥情報データに基づいて、光源１３を制御して、該欠陥を加熱する。このときの、加熱温度は１０００℃〜１３５０℃程度になるように制御される。
【００３３】
以上説明したように、ウエハに存在する欠陥部分を加熱するようにしているため、半導体ウエハ全体を一度に加熱してアニール処理する場合と比べて、欠陥を消滅させる以外の作用、例えばスリップ転位等が生ずる等の弊害を抑制することができる。
また、ウエハ毎に欠陥を検出し、かかる部分を消去するため、効率的に欠陥を消去でき、コスト低減を図ることができる。
【００３４】
なお、上記実施形態にあっては、ウエハをＸＹテーブルで移動させ、ウエハの全面走査を行う場合について説明したが、ウエハをＸ方向（ウエハの径方向）に移動可能に構成すると共に回転可能に構成し、欠陥の位置情報データを半径方向の距離ｒと角度θを用いて、（ｒ，θ）で表しても良い。
【００３５】
また、上記実施形態にあっては、光源４、検出器６，７、光源１３を固定し、ウエハＷが移動する構成を採用しているが、これとは逆にウエハＷを固定し、光源４及び検出器６，７、光源１３を移動可能に構成し、ウエハＷの全面を走査するように構成しても良い。この場合、図２（ａ）に示すように光源４、光源１３を揺動運動と直線運動で、あるいは図２（ｂ）に示すように回転運動と揺動運動の組み合わせた運動で、動作させることにより、ウエハ全面を走査することができる。
【００３６】
また、上記実施形態にあっては、ウエハに存在する欠陥部分のみを加熱する（アニール）する場合に説明したが、前記装置を用いてウエハ上面全体を連続的にアニールしても良い。
即ち、図２（ａ）に示すように光源を揺動させながら移動させ、ウエハ上面全面をラインスキャンアニールしても良く、また図２（ｂ）に示すように光源を回転させながら移動させ、ウエハ上面全面を回転スキャンアニールしても良い。
【００３７】
このように、ラインスキャンアニールあるいは回転スキャンアニールを連続的に行い、ウエハ上面全体のアニールを行う場合には、従来の熱処理炉（アニール炉）の場合のようにウエハ全体をアニール処理しないため、欠陥を消滅させる以外の作用、例えばスリップ転位等が生ずる等の弊害を抑制することができる。しかも、従来のアニ−ル炉が必要なくなり、設備の簡略化が図られる。
なお、ラインスキャンアニールあるいは回転スキャンアニールを行うに際し、光源を揺動、回転させたが、ウエハを載置するテーブルが移動または回転するように構成しても良い。
【００３８】
また、前記したウエハ上面全面をアニールする工程と、ウエハ上面の欠陥部分のみをアニールする工程とを併用しても良い。なお、このウエハ上面全体をアニールする工程とウエハ上面の欠陥部分のみをアニールする工程のいずれの工程を先に行っても良い。
ウエハ上面全体をアニールする工程と、ウエハ上面の欠陥部分のみをアニールする工程とを併用する場合、ウエハ上面全体に一定のアニールを施すことができると共に、欠陥部分を重点的にアニールすることができる。その結果、スリップ転位等が生ずることなく、欠陥を消滅させることができる。
【００３９】
なお、上記実施形態において、光源１３としてレーザ光源あるいは赤外線ランプ光源を用いることを説明したが、この光源から発されるビーム光は一本である必要はなく、複数本であってもよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、スリップ転位等が生ずる等の弊害を生じさせることなく、その表層部分に存在する結晶欠陥を消去することができる半導体ウエハの欠陥消去方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明にかかる半導体ウエハの欠陥消去方法に用いられる装置の実施形態を示す概略図である。
【図２】  図２は、本発明にかかる半導体ウエハの欠陥消去方法に用いられる装置の光源の動作状態を示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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