(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｕデポジション法によって半導体ウェーハを評価する装置であり、上部電極と、該上部電極に対して所定の間隔をおいて設けられた下部電極と、これらの電極間に電界を発生せしめる外部電源とを有し、前記上部電極に溶媒注入口を穿設し、該溶媒注入口より溶媒を注入することにより、該下部電極の上面に載置された半導体ウェーハの表面に溶媒を注入し、該注入された溶媒を該半導体ウェーハ表面に表面張力により保持することができるようにしたことを特徴とする半導体ウェーハの評価装置。
【請求項２】
前記上部電極及び下部電極間の間隔を調整及び維持する電極間隔調整部材をさらに設けたことを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの評価装置。
【請求項３】
前記下部電極を水平な状態に維持するための調整機能を具備した水平保持具をさらに設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体ウェーハの評価装置。
【請求項４】
前記上部電極に、ガラス電極又は銅に金メッキした電極を使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの評価装置。
【請求項５】
前記下部電極の上面に載置された半導体ウェーハを固定するための手段をさらに設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの評価装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの評価装置を用いる半導体ウェーハの評価方法であって、半導体ウェーハの表面上に所定の厚さの絶縁膜を形成させる工程と、該半導体ウェーハの表面近くに形成された欠陥部位上の絶縁膜を破壊し、該欠陥部位に溶媒中の銅をデポジションする工程とからなるＣｕデポジション法を用い、該溶媒を表面張力により半導体ウェーハ表面に保持した状態で、銅をデポジション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７】
前記溶媒中に、Ｃｕ標準液を添加することにより銅濃度を調節すること特徴とする請求項６に記載の半導体ウェーハの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリコンウェーハ等のような半導体ウェーハ（以下単にウェーハと称することがある）の欠陥評価装置および方法に関するもので、より詳しくは銅をウェーハ表面に析出させることにより半導体ウェーハの表面欠陥の分布、密度などを正確に分析するＣｕデポジション法を用いる半導体ウェーハの評価装置および評価方法に関する。
【０００２】
【関連技術】
半導体素子の集積度が増加することにより、ウェーハの品質が半導体素子の収率と信頼性に大きな影響を及ぼしている。半導体ウェーハの品質は結晶成長工程、ウェーハ加工工程及びデバイス製造工程の全工程を通じて決められるものであるが、ウェーハにおける欠陥は、主にシリコンのインゴット成長中に発生する結晶欠陥（crystal defect）と加工時に形成される加工ダメージ及び外部汚染源による欠陥とに大きく分けられる。
【０００３】
一般にシリコンウェーハの製造は、チョクラルスキー（Czochralski；CZ ）法や浮遊帯域溶融（Floating Zone；FZ ）法を使用して単結晶インゴットを製造する結晶成長工程、この単結晶インゴットをスライスし、少なくとも一主面が鏡面状に加工されるウェーハ加工工程を経て行われるものである。更に詳しくその工程の示すと、ウェーハ加工工程は、単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウェーハを得るスライス工程と、該スライス工程によって得られたウェーハの割れ、欠けを防止するためにその外周部を面取りする面取り工程と、このウェーハを平坦化するラッピング工程と、面取り及びラッピングされたウェーハに残留する加工歪みを除去するエッチング工程と、そのウェーハ表面を鏡面化する研磨（ポリッシング）工程と、研磨されたウェーハを洗浄して、これに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程を有している。上記ウェーハ加工工程は、主な工程を示したもので、他に熱処理工程等の工程が加わったり、工程順が入れ換えられたりする。
【０００４】
一般的にウェーハの欠陥の中で、埃などの外部の汚染源（contamination ）はエッチングや洗浄工程により容易に除去されるが、Ｃｕ等の金属の場合、ウェーハ内部に取り込まれて除去しにくい汚染源もある。この汚染が欠陥を誘発することがある。また成長された単結晶内に存在する欠陥、酸素析出物、積層欠陥、金属析出物などの結晶欠陥（crystal defect）は主に単結晶の成長過程中に発生するもので洗浄工程によっては除去されない。特に、この中で半導体ウェーハの表面欠陥（surface defect）として、マイクロピットとして知られるＣＯＰ（Crystal Originated Particle）等の欠陥は従来の一般的な洗浄工程によっては除去されないので、結晶成長工程又はウェーハ加工工程でその発生を抑制しなければならない。
【０００５】
このようなＣＯＰ等の欠陥は酸化膜耐圧特性、つまり半導体のウェーハ上に半導体素子を形成する工程においても継続して影響を与え、半導体素子の収率や信頼性を低下させる要因となる。従って、デバイス製造工程でウェーハ上に半導体素子を形成する前に、これらの欠陥の正確な分布、密度を確認することは半導体素子の収率管理の面において非常に重要なことになる。
【０００６】
従来、鏡面研磨直後のウェーハの表面結晶欠陥を分析するためには主にレーザースキャッタリング法を使用していた。例えば、ＳＣ１組成といわれるNH4OH：H2O2：H2O ＝１：１：８の薬液等でウェーハを洗浄した後、レーザースキャッタリング粒子計数機（Laser Scattering Particle Counter）を用い、ウェーハの表面に一定の波長をもつレーザーを照射し、その散乱された信号を感知してウェーハの表面の欠陥を分析するものである。
【０００７】
しかし、前記従来の方法によると次のような問題点がある。すなわち従来のレーザースキャッタリング粒子計数機を使用する場合、欠陥に対する検出限界が０．１２μｍ程度なので、この大きさ以下のＣＯＰは検出することはできない。しかし、０．１２μｍ以下の検出されない微細な欠陥でも酸化膜耐圧等の品質に影響を与える。
【０００８】
つまり、ウェーハの表面の欠陥についての正確な情報を得ることができなかったので、後続する工程によって製造される半導体素子の収率管理ができなかったばかりでなく、ウェーハの製造に際して欠陥の発生を抑制する効果的な方法を見出すこともできなかった。これを解決する評価法として、Ｃｕデポジション法が考えられた。
【０００９】
Ｃｕデポジション法は、半導体ウェーハの欠陥の位置を正確に測定し、半導体ウェーハの欠陥に対する検出限界を向上させ、より微細な欠陥に対しても正確に測定し、分析できるウェーハの評価法である。
【００１０】
具体的なウェーハの評価方法はウェーハ表面上に所定の厚さの絶縁膜を形成させ、前記ウェーハの表面近くに形成された欠陥部位上の絶縁膜を破壊して欠陥部位にＣｕなどの電解物質を析出（デポジション）するものである。つまり、Ｃｕデポジション法は、溶媒中で銅電極を用い、ウェーハ表面に形成した酸化膜に電位を印加すると、酸化膜が劣化している部位に電流が流れ、溶媒中に溶存するＣｕイオンがＣｕとなって析出することを利用した評価法である。酸化膜が劣化しやすい部分にはＣＯＰなどの欠陥が存在していることが知られている。
【００１１】
Ｃｕデポジションされたウェーハの欠陥部位は集光灯下や直接的に肉眼で分析してその分布や密度を評価することができ、更に顕微鏡観察、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）または走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などでも確認することができる。
【００１２】
Ｃｕデポジション法を用いる半導体ウェーハ評価方法および装置について説明する。
【００１３】
図５は、Ｃｕデポジション法を用いる半導体ウェーハ評価方法の工程順の一例を示すフローチャートである。まず、評価の対象となる被評価ウェーハＷを準備する（図５の工程１００）。このウェーハＷに対して、必要な前処理が行われる。前処理としては、このウェーハを洗浄して（図５の工程１０２）、続いてウェーハＷを酸化炉に投入し、熱酸化を行ってウェーハ上に酸化膜Ｆを形成する（図５の工程１０４）。この酸化膜の厚さは特に限定はないが、通常２５ｎｍ程度である。
【００１４】
次に、表面が熱酸化膜という絶縁膜Ｆで覆われた上記ウェーハＷに対して、ウェーハと下部電極との間に電気的な通路を確保するために、ウェーハのバックサイドの一部をエッチングする（図５の工程１０６）。ウェーハのバックサイド全体をエッチングすることもできるが、本方法では最小の電気的な通路を確保するだけで十分である。なお、通常このエッチングは、フッ化水素（ＨＦ）の蒸気を用いて行えば良い。
【００１５】
このウェーハは次にエッチングガス等の残留物を除去するために純水で洗浄される（図５の工程１０８）。その後、この酸化膜が形成された被評価ウェーハに対してＣｕデポジションが実施される（図５の工程１１２）。
【００１６】
上記Ｃｕデポジションは、図４に概略的に示されたＣｕデポジション装置１０によって行われる。該Ｃｕデポジション装置１０は、処理容器１２を有している。該処理容器１２には、銅に金メッキした下部電極（プレート）１４および銅でできた上部電極（プレート）１６が所定の間隔において配置されている。表面が酸化膜Ｆで覆われたウェーハＷは、その面を上部電極側にし、該下部電極１４と上部電極１６との間に位置するようにウェーハ保持部１８にセットされる。
【００１７】
該下部電極１４及び上部電極１６には各々接続端子１４ａ及び１６ａが接続されている。該接続端子１４ａ，１６ａは直流外部電源２０に接続されている。該外部電源２０によって変動可能状態で電圧が該下部及び上部電極１４、１６に印加され、これらの電極１４、１６間で一定の電界が形成されるようになっている。
【００１８】
該処理容器１２には、溶媒（電解剤）２２が注入されている。該溶媒２２としてはメタノールが用いられている。
【００１９】
通常、Ｃｕデポジションを開始する段階で、ダミーウェーハでシーズニングを行う。シーズニングは通常１時間程度行われる（図５の工程１１０）。このように長時間を要する理由は、電極を清掃するためや、銅がイオン化するために十分な時間を確保するためである。具体的には、溶媒としてメタノールを注入し、メタノールに浸されている銅のプレート（上部プレート）に負のバイアスを加え、銅をイオン化する。
【００２０】
その次にダミーウェーハを脱着した後、目的のウェーハ（被評価ウェーハ）Ｗをウェーハ保持部１８に装着する。次に前記下部電極１４及び上部電極１６に外部電圧を印加して銅のイオンを目的のウェーハＷの欠陥部位上にデポジションさせる（図５の工程１１２）。前記銅をデポジションさせる段階で印加する電界の強度は、通常３ないし１０ＭＶ／ｃｍの範囲内である。
【００２１】
このようなＣｕデポジションを行ったウェーハを洗浄、乾燥し（図５の工程１１４）、目視や顕微鏡によりウェーハ上に形成された析出銅の数や分布を評価する（図５の工程１１６）。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
以上が、Ｃｕデポジションの一般的な方法及び装置であるが、シーズニングの時間がかかる。また、メタノール等を効率的に使うには、同じメタノールを用い複数枚のウェーハを処理する必要があった。全体的に評価する測定時間が大変かかってしまった。
【００２３】
また、上記したＣｕデポジション法においては、感度は良いものの測定値の安定性に難点があった。この安定性については、Ｃｕデポジションに用いる溶媒中のＣｕ濃度が重要であり、０．４〜３０ｐｐｍの範囲に調節することで改善されることがわかった。しかし、この他にも、ＦｅやＮｉなどが存在する場合に評価が不安定になることが確認された。複数枚のウェーハを処理する時、同じメタノールを使用すると不純物の持ち込みや蓄積があり、このような不安定性要因の金属が混入してしまうなどの問題があった。
【００２４】
本発明は、上記したような問題点に鑑みなされたもので、Ｃｕデポジション法において、溶媒をウェーハ1枚毎に交換し効率よく処理することを可能とし、短時間でウェーハの評価を行うことができ、更に汚染起因のウェーハの評価の不安定性要因を排除し、精度良くウェーハの欠陥の評価を行うことができるＣｕデポジション法による半導体ウェーハの評価装置及び評価方法を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の半導体ウェーハの評価装置は、Ｃｕデポジション法によって半導体ウェーハを評価する装置であり、上部電極と、該上部電極に対して所定の間隔をおいて設けられた下部電極と、これらの電極間に電界を発生せしめる外部電源とを有し、前記上部電極に溶媒注入口を穿設し、該溶媒注入口より溶媒を注入することにより、該下部電極の上面に載置された半導体ウェーハの表面に溶媒を注入し、該注入された溶媒を該半導体ウェーハ表面に表面張力により保持することができるようにしたことを特徴とする。具体的には、ウェーハと上部電極との距離を近付けることによって表面張力によってウェーハ表面に溶媒を溜めるようにしたものである。
【００２６】
上記上部電極に溶媒注入口を穿設し、該溶媒注入口より溶媒を注入するようにすれば、注入作業が容易となる便利さがある。
【００２７】
上記上部電極及び下部電極間の間隔を電極間隔調整部材により調整及び維持することができるようにするのが好適である。この間隔は溶媒を表面張力で維持できる範囲内及びウェーハの厚さ等を考慮に入れ適宜調整すれば良いものである。つまり、用いる溶媒の性質や測定環境（室温等）により設定すれば良いものである。例えば、Ｃｕ濃度を調節したメタノールを溶媒とした場合、ウェーハ表面より０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の間隔が空くように調整すると好ましい。１．５ｍｍより間隔を空けると表面張力による保持が難しくなり、わずかな傾斜等で溶媒がこぼれてしまう事がある。また０．３ｍｍより間隔が狭いとメタノール中のＣｕ濃度（Ｃｕの絶対量）が少なくなり十分な析出が起こらなくなる可能性があるためである。ウェーハの大きさによりウェーハ厚さが異なるが、６インチウェーハや８インチウェーハでは、上部電極と下部電極の間隔は、およそ１ｍｍ〜２．３ｍｍ程度に設定すれば良い。また更に大口径のウェーハでもその厚さを考慮に入れ適宜設定すれば良い。
【００２８】
上記下部電極を水平な状態に維持するための調整機能を具備した水平保持具をさらに設けることにより装置全体を水平に維持することができ、良好なウェーハ評価を実現することができる。
【００２９】
上記上部電極に、ガラス基板に酸化スズ、ＩＴＯ（インジウム‐スズ酸化物）等の透明電極膜を付けたガラス電極又は銅に金メッキした電極を使用することが可能である。
【００３０】
上記下部電極の上面に載置された半導体ウェーハを固定するための手段をさらに設けることにより、表面張力によりウェーハが浮き上がってしまうなどの不都合が皆無となる。
【００３１】
本発明の半導体ウェーハの評価方法は、本発明の評価装置を用い、半導体ウェーハの表面上に所定の厚さの絶縁膜を形成させる工程と、該半導体ウェーハの表面近くに形成された欠陥部位上の絶縁膜を破壊し、該欠陥部位に溶媒中の銅をデポジションする工程とからなるＣｕデポジション法を用い、該溶媒を表面張力により半導体ウェーハ表面に保持した状態で、銅をデポジションすることを特徴とする。
【００３２】
本発明方法の基本的な工程の流れは、図５に示した従来の方法と同じと言えるが、本発明方法ではシーズニング（図５の工程１１０）が必要なくなり、また、溶媒を表面張力によりウェーハ表面に保持するようにしたのでＣｕデポジション工程（図5の工程１１２）において使用する装置の構成が異なるとともに手順も異なる。
【００３３】
本発明方法においては、上記溶媒中に、Ｃｕ標準液を添加することにより銅濃度を調節するのが好ましい。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の半導体ウェーハの評価装置の一つの実施の形態を図１に基づいて説明するが、本発明の技術思想から逸脱しない限り、この実施の形態について種々の変形が可能であることはいうまでもない。図１は本発明の半導体ウェーハの評価装置の一つの実施の形態を示す概略説明図である。
【００３５】
図１において、３０は本発明の半導体ウェーハの評価装置であり、Ｃｕデポジションを行う装置として使用されるものである。
【００３６】
該評価装置３０は、下部電極３２を有している。該下部電極３２としては銅に金メッキをしたものが用いられる。該下部電極３２の上方には所定の間隔をおいて上部電極３４が対向して設けられている。下部電極３２及び上部電極３４の対向間隔は、該電極３２，３４の端縁部に設置される電極間隔調整部材３６によって維持されかつ適宜調整可能とされている。該電極間隔調整部材３６はガラス等によって作製されている。
【００３７】
該下部電極３２及び上部電極３４には各接続端子３２ａ及び３４ａが接続されている。該接続端子３２ａ及び３４ａは直流外部電源２０に接続されている。該外部電源２０によって変動可能状態で電圧が該下部及び上部電極３２、３４に印加され、これらの電極３２、３４間で一定な電界が形成されるようになっている。
【００３８】
表面が酸化膜Ｆで覆われたウェーハＷは該下部電極３２と上部電極３４との間に位置するように該下部電極３２の上面にセットされる。３８はシリコーンゴム等から作成されるウェーハ保持具で、ウェーハＷの側面を支持するようにウェーハＷと電極間隔調整部材３６との間の下部電極３２の上面に設けられる。
【００３９】
図１の例では、該ウェーハ保持具３８は平板上に形成されており、該ウェーハ保持具３８の上方は、上部電極３４の下面、電極間隔調整部材３６の側面及びウェーハＷの側面によって包囲された空間４４となっている。しかし、この空間４４はウェーハ保持具３８の上方全体に形成する必要はなく、例えば、図１に仮想線で示したようにフッ素樹脂等で形成された補助支持具４５を配置し、ウェーハＷや上部電極３４を補助的に支持させることもでき、また、外部からの汚れの侵入や電極３４、３６等に触れることがないように不図示の保護用のカバーを設けることもできる。
【００４０】
４０は上部電極３４に穿設された溶媒注入口である。該溶媒注入口４０の穿設位置は特別の限定はないが、図示例に示したように中央部に穿設するのが好ましい。該溶媒注入口４０から溶媒２２がウェーハＷの表面上に注入される。この注入された溶媒２２は、該ウェーハＷの表面と上部電極３４との間隔を適度な近接間隔とすることによって、図１に示すように、ウェーハＷの表面に表面張力の力により溶媒２２を保持した状態とすることができる。
【００４１】
上記下部電極３２の下面には水平保持具４２が取りつけられている。該水平保持具４２は、該下部電極３２を水平に保持でき、換言すれば、評価装置３０の全体を水平に保持できるように水平調整機能を具備している。上述したように、本発明の評価装置３０においては、表面張力によってウェーハＷの表面に溶媒２２を保持するようにしているため、この評価装置３０が傾いたりすると溶媒２２がウェーハＷの表面からこぼれてしまうが、上記水平保持具４２によって評価装置３０の全体が水平となるように保持することによって、溶媒２２がウェーハＷの表面からこぼれてしまうという事故を防ぐことができる。したがって、本発明においては、予め評価装置３０の水平を出した状態で、Ｃｕデポジションを開始することが重要である。
【００４２】
なお、上部電極３４とウェーハＷの間で働く表面張力の影響でウェーハＷが浮いてしまう可能性があるため、下部電極３２の上面に載置されるウェーハＷを固定するウェーハ固定手段、例えば、図１に仮想線で示したように、ウェーハＷの裏面を真空吸着保持する吸引機構４６を設けて、ウェーハＷを固定できる構成としておくのが好ましい。
【００４３】
このように本評価装置３０では、従来のような処理容器（図４の符号１２）のような溶媒を溜めておく容器を使わない。このため、余計な容器等との接触をしなくて済むため、容器などの汚れ等から生じる金属汚染を避けることができる。
【００４４】
また、本評価装置３０においては、一定濃度のＣｕ標準液を添加した溶媒（メタノール）を使用する。これにより、上部電極３４としてＣｕ電極を使用する必要がなくなり、したがって、Ｃｕ電極の洗浄工程等のシーズニングの時間を省くことができる。
【００４５】
一定の濃度のＣｕ濃度に制御された溶媒を用い、更に上部電極３４としてはガラス電極、または銅に金メッキした電極を使うことができる。このようにＣｕ濃度を一定にした溶媒を用いたことで、上部電極３４は、特に限定される必要がなくなった。
【００４６】
つまり、上部電極３４として、銅に金メッキをしたような下部電極３２と同じ電極や、ガラス電極、金電極、白金電極、炭素電極及びその他の電極が使用可能である。
【００４７】
このように、上部電極３４として、銅以外の電極を用いることで、従来時間のかかっていた電極の清浄化の為のシーズニング時間が省略できる。つまり、Ｃｕ電極に比べ、電極の洗浄が容易であり好ましい。また、Ｃｕ電極は使用するうちに表面が酸化され、不導体の状態になってしまう。これらをガラス電極や銅に金メッキした電極を用いることで酸化されることなく安定して長時間評価することができる。
【００４８】
特に、上部電極３４として、ガラス電極を用いることにより、注入した溶媒がウェーハ上に広がる状態が観察でき、安定して溶媒の供給ができ、また電極を通し、ウェーハ表面に紫外線を当てるなど、高感度化に向け光学効果を利用することができる。ガラス電極は石英板等のガラス基板に透明電極膜を付けたものである。なお、この電極はガラス以外の透明な基板に電極膜を形成したものでもよい。
【００４９】
次に、本発明の半導体ウェーハの評価方法について図２とともに説明する。図２は本発明の半導体ウェーハの評価方法の説明の１例を示すフローチャートである。
【００５０】
本発明の半導体ウェーハの評価方法は、表面張力でウェーハ表面に溶媒を保持した状態で、銅をデポジションすることを特徴とするものである。
【００５１】
全体的な、半導体ウェーハの評価方法としては、シーズニング前までは基本的に図５に示した従来方法と同じ処理をする。つまり、評価の対象となる被評価ウェーハＷを準備し（図２の工程１００）、このウェーハＷに対して、必要な前処理が行われる。前処理としては、このウェーハを洗浄して（図２の工程１０２）、続いてウェーハＷを酸化炉に投入し、熱酸化を行ってウェーハ上に酸化膜Ｆを形成する（図２の工程１０４）。次に、ウェーハＷの上部と下部との間に電気的な通路を確保するために、ウェーハＷのバックサイドの一部をフッ化水素（ＨＦ）蒸気等によってエッチングする（図２の工程１０６）。次にエッチングガス等の残留物を除去するために純水で洗浄し（図２の工程108）、その後、この酸化膜が形成された被評価ウェーハに対してＣｕデポジションが実施される（図２の工程１１２）。
【００５２】
本発明では、Ｃｕデポジションを行う手法が従来とは異なっており、本発明方法で用いるＣｕデポジション装置（図１）は従来のＣｕデポジション装置（図４）とは全く異なるものである。本発明方法においては、図１に示した本発明のＣｕデポジション装置を用い、まず被評価ウェーハＷをセットし、上部電極３４と被評価ウェーハＷ表面を約１ｍｍにセットする。この間隔はウェーハＷの厚さや溶媒２２の表面張力、Ｃｕデポジションに必要な溶媒の量により適宜調整する。
【００５３】
次に、Ｃｕ濃度がコントロールされたメタノール溶液（溶媒）２２を上部電極３４の溶媒注入口４４から注入する。この時、メタノール（溶媒）２２はウェーハＷ表面と電極３２，３４の間を伝わり徐々に広がる。ウェーハＷの表面のみにメタノール（溶媒）２２が存在するように保持する。
【００５４】
この時、メタノール（溶媒）２２の表面張力の影響でウェーハＷが上部電極３４側に吸い付く（浮かんでしまう）可能性があるため、ウェーハＷ裏面は表面張力の影響で浮き上がったりしないように真空吸着機構４６等によって吸着保持することが好ましい。
【００５５】
この状態で、上部電極３４及び下部電極３２に外部電極を印加して銅イオンをウェーハＷの欠陥部位上にデポジションさせる（図２の工程１１２）。このようにすることで、ウェーハ表面に銅が析出する。
【００５６】
このようなＣｕデポジションを行ったウェーハを洗浄、乾燥し（図２の工程１１４）、目視や顕微鏡によりウェーハ上に形成された析出銅（欠陥のある場所に析出する）の数や分布を評価する（図２の工程１１６）。
【００５７】
なお、Ｃｕデポジション後、溶媒２２は捨ててしまい、新しい溶媒を用い、順次被検査ウェーハを評価する。つまり、本発明方法はメタノール（溶媒）を枚葉で使う評価方法ということができるものである。
【００５８】
本発明方法では、このように表面張力をうまく使いウェーハＷ上だけに、メタノール（溶媒）が存在するので、外部からの汚染が少ない。また、Ｃｕデポジションを一回実施する毎にメタノール（溶媒）は捨てるので、不純物の蓄積がない等の利点がある。
【００５９】
従来方法では、初めから大量のメタノール（溶媒）を使用していた。被評価ウェーハが多数ある場合には、メタノール（溶媒）の使用量については、特に問題とならないが、数枚のウェーハを評価したい時にも、同様に大量のメタノールを必要とするために溶媒が無駄となることが多い。本発明では、溶媒（メタノール）は表面張力で維持できる量だけウェーハ上に供給するだけで良く、溶媒の削減になるという利点もある。また、本発明方法（装置）では、従来のような処理容器を使用しないため、異なる口径のウェーハを同じ装置で処理しやすい。従来は、それぞれの径に合わせた処理容器を準備したり、あらかじめ大口径に合わせ処理容器を大きくする必要があり無駄な溶媒を使用する事があった。本発明の装置では、ウェーハ表面上に溶媒を保持しているだけなので、基本的に装置そのものの大きさを変更する必要はなく、例えば８インチウェーハ用に装置を作っておけば、電極間隔調整部材やウェーハ保持（固定）手段のわずかな調整で容易に他の口径のウェーハも評価できる。
【００６０】
また、本発明方法においてはＣｕ濃度をあらかじめ調整した溶媒を用いることで、従来時間のかかっていた電極の清浄化やＣｕ電極のイオン化などのシーズニングの時間を省略することができ、効率のよい短時間のウェーハ評価を行うことができる。
【００６１】
【実施例】
以下に、本発明方法を実施例をあげてさらに具体的に説明するが、これらは例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
【００６２】
（実施例１）
評価の対象となる被評価ウェーハとして、６インチのＣＺシリコンウェーハ（鏡面研磨後のウェーハ）を準備した。このウェーハに対し、前処理としては、ウェーハを洗浄して、続いてウェーハを酸化炉に投入し、酸素雰囲気中、９００℃９５分の熱処理を行い、熱酸化膜を２５ｎｍ形成する。
【００６３】
次に、ウェーハと下部電極との間に電気的な通路を確保するために、ウェーハのバックサイドの一部をフッ酸蒸気によりエッチングする。次にエッチングガス等の残留物を除去するために純水で洗浄した。その後、この酸化膜が形成された被評価ウェーハに対してＣｕデポジションを実施した。
【００６４】
本発明のＣｕデポジションは、図１に示すＣｕデポジション装置を用い、まず被評価ウェーハの外周部を、シリコーンゴム等で位置がずれないように保持し、電極を約１．６ｍｍの間隔（被評価ウェーハ表面から約１ｍｍ）でセットする。この間隔の調整は、電流が流れない一定厚さのガラスを上部電極と下部電極の間に挟むような形で保持すれば良い。次に、Ｃｕ濃度がコントロールされた溶媒（本実施例ではメタノール溶液）を上部電極に開けられた溶媒注入口から、ウェーハ中央部に注入する。
【００６５】
このようにすることで、表面張力の影響で、ウェーハ表面のみメタノールが存在するように保持することができる。
【００６６】
メタノール溶液は、予めＣｕ濃度を制御したものを使用する。具体的にはＣｕ標準液、例えば、市販のＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ（関東化学社製）等を溶媒中に添加することにより準備した。この標準液を用いＣｕ濃度が０．４〜３０ｐｐｍ程度になるように調整するのが好ましい。
【００６７】
本実施例では、約１ｐｐｍのＣｕ濃度としたメタノールを用いた。このメタノールを、ピペットを用い滴下し、表面張力を利用してウェーハ上からこぼれださない程度に滴下した。メタノールはウェーハと上部電極の間でウェーハ全体に広がる。本実施例では、１枚のウェーハあたり、およそ１８ｍＬの溶媒を滴下した。
【００６８】
そして、上部電極と下部電極の間に印加電界を５ＭＶ／ｃｍ、５分で行った。Ｃｕデポジション後、純水で洗浄、自然乾燥しウェーハ上の銅析出物を顕微鏡観察（５０倍、約３．５ｍｍの視野）でウェーハの直径方向に一直線上にスキャンし、欠陥を観察し、析出銅の単位面積当たりの個数（個／ｃｍ2）を算出した。顕微鏡観察の結果を図３に示す。図３から明らかなように、ドーナツ状の析出銅が観察された。
【００６９】
以上のように、本発明方法によれば、シーズニングは行わないため、検査時間を著しく短くすることが確認できた。また、上記操作を繰り返し、複数のウェーハを評価したが、繰り返し測定の結果、安定して欠陥を観察することができた。
【００７０】
（比較例１）
従来のＣｕデポジション装置（図４）を用い、処理容器に溶媒を１リットル入れ、Ｃｕデポジションを行った。なお、評価したいウェーハにデポジションする前に、シーズニングを１時間行っている。Ｃｕデポジションを行った結果、この従来の装置でも図３と同様の欠陥が検出された。
【００７１】
溶媒（メタノール）を交換することなく、この操作を繰り返し、複数のウェーハを評価したが、繰り返し測定の結果、欠陥が見えづらくなることがあった。この原因を調べたところ、Ｆｅ及びＮｉの濃度が増えていることがわかった。被評価ウェーハからこれらの金属が持ち込まれ、または処理容器に付着していたものが溶出してきたものと考えられる。
【００７２】
以上のように、本発明では、溶媒を溜めるための処理容器を用いずに実施するので、外的な汚染がすくなく、また一枚毎に溶媒を交換し、処理することにより、他のウェーハから持ち込んだ汚染等の蓄積も少なくなり、汚染による不安定要因を著しく少なくすることができる。また、溶媒の量も削減可能である。
【００７３】
更に、Ｃｕ濃度をあらかじめ調整した溶媒を用いることにより、電極の清掃およびＣｕ電極のイオン化などのシーズニングの時間が必要なくなり、迅速な評価が可能となった。また上部電極としてガラス電極や金メッキした銅電極を用いることもでき、電極の劣化や汚染源が更に少なくなった。
【００７４】
【発明の効果】
上述したごとく、本発明によると、ウェーハを短時間で評価でき、更に汚染起因のウェーハ評価の不安定性要因を排除し、精度良くウェーハの欠陥の評価ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の半導体ウェーハの評価装置の一つの実施の形態を示す概略説明図である。
【図２】  本発明の半導体ウェーハの評価方法の工程順の一例を示すフローチャートである。
【図３】  実施例１におけるウェーハ上の銅析出物の顕微鏡観察結果を示す写真である。
【図４】  従来のＣｕデポジション装置を示す概略説明図である。
【図５】  従来の半導体ウェーハの評価方法の工程順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０，３０：デポジション装置、１２：処理容器、１４，３２：下部電極、１４ａ，１６ａ，３２ａ，３４ａ：接続端子、１６，３４：上部電極、１８：ウェーハ保持部、２０：外部電源、２２：溶媒、３６：電極間隔調整部材、３８：ウェーハ保持具、４０：溶媒注入口、４２：水平保持具、４４：空間、４５：補助支持具、４６：ウェーハ固定手段、Ｆ：絶縁膜、Ｗ：ウェーハ。
【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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