特開 2024-85544 ウェハの評価方法、ウェハの製造方法及びデバイスの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024085544

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】ウェハの評価方法、ウェハの製造方法及びデバイスの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20240620BHJP

   C30B 29/36 20060101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 N

C30B29/36 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022200111

(22)【出願日】2022-12-15

(71)【出願人】

【識別番号】000004455

【氏名又は名称】株式会社レゾナック

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100163496

【弁理士】

【氏名又は名称】荒 則彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100137017

【弁理士】

【氏名又は名称】眞島 竜一郎

(72)【発明者】

【氏名】郭 玲

【テーマコード（参考）】

4G077

4M106

【Ｆターム（参考）】

4G077AA02

4G077AB01

4G077BE08

4G077GA02

4G077GA06

4G077HA12

4M106AA01

4M106CB19

4M106DH22

4M106DJ02

4M106DJ27

(57)【要約】

【課題】貫通欠陥を低コストかつ効率的に検出できるウェハの評価方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本実施形態にかかるウェハの評価方法は、複数の貫通孔を有する多孔質プレート上に、ＳｉＣウェハ又はＳｉＣエピタキシャルウェハを設置し、前記ＳｉＣウェハ又は前記ＳｉＣエピタキシャルウェハの第１面と対向する第２面に、オーリングを挟んで蓋を設置し、前記第２面と前記オーリングと前記蓋とに囲まれた空間にガスを供給し、前記空間内を加圧し、一定期間経過後の前記空間内の圧力を測定し、前記ＳｉＣウェハ又は前記ＳｉＣエピタキシャルウェハの貫通欠陥の有無を検査する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の貫通孔を有する多孔質プレート上に、ＳｉＣウェハ又はＳｉＣエピタキシャルウェハを設置し、
前記ＳｉＣウェハ又は前記ＳｉＣエピタキシャルウェハの第１面と対向する第２面に、オーリングを挟んで蓋を設置し、
前記第２面と前記オーリングと前記蓋とに囲まれた空間にガスを供給し、前記空間内を加圧し、
一定期間経過後の前記空間内の圧力を測定し、前記ＳｉＣウェハ又は前記ＳｉＣエピタキシャルウェハの貫通欠陥の有無を検査する、ウェハの評価方法。

【請求項2】

前記ガスを供給直後の前記空間内の初期圧力を０．２ＭＰａ以上とする、請求項１に記載のウェハの評価方法。

【請求項3】

前記ガスを供給直後の前記空間内の初期圧力を０．３ＭＰａ以下とする、請求項１に記載のウェハの評価方法。

【請求項4】

前記ガスを供給直後の前記空間内の初期圧力と一定期間経過後の前記空間内の保持圧力との差が、前記初期圧力の１／１００超の場合に、前記貫通欠陥があると判断する、請求項１に記載のウェハの評価方法。

【請求項5】

前記オーリングの内径が８０ｍｍ以下である、請求項１に記載のウェハの評価方法。

【請求項6】

前記ウェハがＳｉＣウェハである、請求項１に記載のウェハの評価方法。

【請求項7】

前記ウェハがＳｉＣエピタキシャルウェハである、請求項１に記載のウェハの評価方法。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載のウェハの評価方法を用いた評価工程を含む、ウェハの製造方法。

【請求項9】

貫通欠陥の有無を確認する画像選別工程をさらに有し、
前記画像選別工程は、前記評価工程の前に行われる、請求項８に記載のウェハの製造方法。

【請求項10】

前記評価工程は、前記画像選別工程で貫通欠陥を有すると判断された場合に、貫通欠陥の面積が０μｍ^２より大きく１８２μｍ^２以下であるウェハを選別する選別工程を有する、請求項９に記載のウェハの製造方法。

【請求項11】

請求項１～７のいずれか一項に記載のウェハの評価方法を用いた評価工程を含む、デバイスの製造方法。

【請求項12】

貫通欠陥の有無を確認する画像選別工程をさらに有し、
前記画像選別工程は、前記評価工程の前に行われる、請求項１１に記載のデバイスの製造方法。

【請求項13】

デバイス作製工程をさらに有し、
前記評価工程は、前記画像選別工程で貫通欠陥を有すると判断された場合に、前記評価工程で貫通欠陥の面積が０μｍ^２より大きく１８２μｍ^２以下であるウェハを選別する選別工程を有し、
前記デバイス作製工程では、貫通欠陥の面積が０μｍ^２より大きく１８２μｍ^２以下であるウェハを用いてデバイスを作製する、請求項１２に記載のデバイスの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェハの評価方法、ウェハの製造方法及びデバイスの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて絶縁破壊電界が１桁大きく、バンドギャップが３倍大きい。また、炭化珪素（ＳｉＣ）は、シリコン（Ｓｉ）に比べて熱伝導率が３倍程度高い等の特性を有する。そのため炭化珪素（ＳｉＣ）は、パワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等への応用が期待されている。このため、近年、上記のような半導体デバイスにＳｉＣエピタキシャルウェハが用いられるようになっている。

【0003】

ＳｉＣエピタキシャルウェハは、ＳｉＣウェハの表面にＳｉＣエピタキシャル層を積層することで得られる。以下、ＳｉＣエピタキシャル層を積層前の基板をＳｉＣウェハと称し、ＳｉＣエピタキシャル層を積層後の基板をＳｉＣエピタキシャルウェハと称する。ＳｉＣウェハは、ＳｉＣインゴットから切り出される。

【0004】

ＳｉＣウェハは、ＳｉＣインゴットを切り出して作製する。ＳｉＣウェハに欠陥があると、ＳｉＣエピタキシャルウェハ及びＳｉＣデバイスに悪影響を及ぼす。貫通欠陥は、ＳｉＣエピタキシャルウェハ及びＳｉＣデバイスへの影響が大きい欠陥の一つである。また、貫通欠陥を有するＳｉＣデバイスは、耐圧不良を引き起こす場合がある。

【0005】

デバイスに悪影響を及ぼす貫通欠陥を確実に検出することは難しく、様々な方法が提案されている。例えば、特許文献１及び特許文献２は、同一のインゴットから切り出された２つ以上のＳｉＣウェハで、欠陥の位置関係、形状等を比較することで貫通欠陥を特定している。また例えば、特許文献３は、ＳｉＣウェハに液を塗布し、塗布面と反対側の面を真空吸引することで、貫通欠陥の有無を確認している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開第２０２２－６６９７２号公報

【特許文献2】特開第２００１－４０００４号公報

【特許文献3】特開第２００６－２８６６９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１及び特許文献２に記載の貫通欠陥の評価方法は、同じインゴットから切り出された別のＳｉＣウェハを準備する必要がある。また特許文献３に記載の貫通欠陥の評価方法は、液塗布が必要であり、作業が煩雑である。

【0008】

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、貫通欠陥を低コストかつ効率的に検出できるウェハの評価方法、ウェハの製造方法及びデバイスの製造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】

【0009】

本発明者らは、加圧検査を行うことでＳｉＣウェハ又はＳｉＣエピタキシャルウェハの貫通欠陥の有無を適切に特定できることを見出した。本開示は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。

【0010】

（１）第１の態様に係るウェハの評価方法は、複数の貫通孔を有する多孔質プレート上に、ＳｉＣウェハ又はＳｉＣエピタキシャルウェハを設置し、前記ＳｉＣウェハ又は前記ＳｉＣエピタキシャルウェハの第１面と対向する第２面に、オーリングを挟んで蓋を設置し、前記第２面と前記オーリングと前記蓋とに囲まれた空間にガスを供給し、前記空間内を加圧し、一定期間経過後の前記空間内の圧力を測定し、前記ＳｉＣウェハ又は前記ＳｉＣエピタキシャルウェハの貫通欠陥の有無を検査する。

【0011】

（２）上記態様に係るウェハの評価方法は、前記ガスを供給直後の前記空間内の初期圧力を０．２ＭＰａ以上としてもよい。

【0012】

（３）上記態様に係るウェハの評価方法は、前記ガスを供給直後の前記空間内の初期圧力を０．３ＭＰａ以下としてもよい。

【0013】

（４）上記態様に係るウェハの評価方法は、前記ガスを供給直後の前記空間内の初期圧力と一定期間経過後の前記空間内の保持圧力との差が、前記初期圧力の１／１００超の場合に、前記貫通欠陥があると判断してもよい。

【0014】

（５）上記態様に係るウェハの評価方法は、前記オーリングの内径が８０ｍｍ以下でもよい。

【0015】

（６）上記態様に係るウェハの評価方法において、前記ウェハがＳｉＣウェハである。

【0016】

（７）上記態様に係るウェハの評価方法において、前記ウェハがＳｉＣエピタキシャルウェハである。

【0017】

（８）第２の態様に係るウェハの製造方法は、上記態様に係るウェハの評価方法を用いた評価工程を含む。

【0018】

（９）上記態様に係るウェハの製造方法は、貫通欠陥の有無を確認する画像選別工程をさらに有してもよい。前記画像選別工程は、前記評価工程の前に行われる。

【0019】

（１０）上記態様に係るウェハの製造方法において、前記評価工程は、前記画像選別工程で貫通欠陥を有すると判断された場合に、貫通欠陥の面積が０μｍ^２より大きく１８２μｍ^２以下であるウェハを選別する選別工程を有してもよい。

【0020】

（１１）第３の態様に係るデバイスの製造方法は、上記態様に係るウェハの評価方法を用いた評価工程を含む。

【0021】

（１２）上記態様に係るデバイスの製造方法は、貫通欠陥の有無を確認する画像選別工程をさらに有してもよい。前記画像選別工程は、前記評価工程の前に行われる。

【0022】

（１３）上記態様に係るデバイスの製造方法は、デバイス作製工程をさらに有してもよい。前記評価工程は、前記画像選別工程で貫通欠陥を有すると判断された場合に、貫通欠陥の面積が０μｍ^２より大きく１８２μｍ^２以下であるウェハを選別する選別工程を有する。デバイス作製工程では、貫通欠陥の面積が０μｍ^２より大きく１８２μｍ^２以下であるウェハを用いてデバイスを作製する。

【発明の効果】

【0023】

上記態様にかかるウェハの評価方法、ウェハの製造方法及びデバイスの製造方法は、貫通欠陥を低コストかつ効率的に検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】第１実施形態に係るＳｉＣウェハの評価方法を説明するためのＳｉＣウェハの評価装置の断面図である。

【図2】第１実施形態に係るＳｉＣウェハの評価方法を説明するためのＳｉＣウェハの評価装置の平面図である。

【図3】実施例１の評価結果を示す図である。

【図4】実施例２の評価結果を示す図である。

【図5】実施例３の評価結果を示す図である。

【図6】実施例４の評価結果を示す図である。

【図7】サンプル８のＳｉＣウェハを共焦点微分干渉顕微鏡で測定した図である。

【図8】サンプル９のＳｉＣウェハを共焦点微分干渉顕微鏡で測定した図である。

【図9】サンプル８のＳｉＣウェハの断面のＸ線ＣＴ像である。

【図10】サンプル８のＳｉＣウェハの断面を共焦点微分干渉顕微鏡で測定した図である。

【図11】サンプル９のＳｉＣウェハの断面のＸ線ＣＴ像である。

【図12】サンプル９のＳｉＣウェハの断面を共焦点微分干渉顕微鏡で測定した図である。

【図13】サンプル１０のＳｉＣエピタキシャルウェハの断面のＸ線ＣＴ（Computed Tomography）像とＳｉＣウェハの共焦点微分干渉顕微鏡像である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本実施形態の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材質、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

【0026】

図１は、第１実施形態に係るＳｉＣウェハの評価方法を説明するためのＳｉＣウェハの評価装置の断面図である。図２は、第１実施形態に係るＳｉＣウェハの評価方法を説明するためのＳｉＣウェハの評価装置の平面図である。評価装置１０は、ＳｉＣウェハ１内の貫通欠陥の有無の評価に用いられる。以下、評価対象をＳｉＣウェハ１とする例を説明するが、評価対象はＳｉＣエピタキシャルウェハとしてもよい。すなわち、図１及び図２におけるＳｉＣウェハ１をＳｉＣエピタキシャルウェハに置き換えることができ、以下の説明におけるＳｉＣウェハ１をＳｉＣエピタキシャルウェハに置き換えることができる。

【0027】

評価装置１０は、多孔質プレート２とオーリング３と蓋４と圧力計５とレギュレータ６とを有する。

【0028】

多孔質プレート２は、複数の貫通孔２１を有する。複数の貫通孔２１のそれぞれは、多孔質プレート２の第１面と第２面との間を貫通する。多孔質プレート２は、公知のものを用いることができる。多孔質プレート２は、例えばアルミナ製であり、気孔径２μｍ、気孔率４０％、硬度（ＨＲＨスケール）９０である。多孔質プレート２は、例えば、平面視でオーリング３より大きい。

【0029】

ＳｉＣウェハ１を評価する際に、多孔質プレート２上にＳｉＣウェハ１をＳｉＣウェハ１の第１面１Ａを下にして設置する。ＳｉＣウェハ１は、多孔質プレート２の複数の貫通孔２１の延在方向とＳｉＣウェハ１の第１面１Ａとが交差するように設置される。

【0030】

オーリング３と蓋４は、ＳｉＣウェハ１の第２面１Ｂ側に配置される。第２面１Ｂは、第１面１Ａの反対側の面である。オーリング３は、蓋４とＳｉＣウェハ１とに挟まれる。オーリング３は、蓋４及びＳｉＣウェハ１に密着する。

【0031】

オーリング３の内径Ｒ３は、例えば、８０ｍｍ以下である。オーリング３の内径Ｒ３が狭いほど、空間７の容積が小さくなり、ＳｉＣウェハ１内の貫通欠陥の検出感度が高まる。空間７は、ＳｉＣウェハ１の第２面１Ｂとオーリング３と蓋４とに囲まれる空間である。

【0032】

蓋４は、空気を透過しないものであれば、特に問わない。蓋４は、例えば、樹脂板、金属板等である。蓋４は、例えば、平面視でオーリング３より大きい。蓋４は、オーリング３の上面を覆い、空間７を形成する。蓋４は、オーリング３を挟んで、第２面１Ｂと対向する。蓋４の上面には、例えば、抑え部材４Ａを設置する。抑え部材４Ａは、空間７を加圧時に蓋４が外れることを防止する。抑え部材４Ａは、例えば、ねじ部を有するハンドルねじであり、ねじ部が多孔質プレートにねじ込まれる。

【0033】

圧力計５及びレギュレータ６は、空間７に接続される。圧力計５は、空間７内の圧力を測定する。レギュレータ６は、空間７内の圧力を調整する。圧力計５及びレギュレータ６は、公知のものを用いることができる。

【0034】

空間７内には、ガスＧが供給される。ガスＧは、例えば、空気、窒素、アルゴン等である。ガスＧが空間７に供給されると、空間７内は加圧される。空間７内の圧力が一定圧力になった時点で、空間７内へのガスＧの供給を止める。空間７内へのガスＧの供給がストップされた時点での空間７内の圧力を、初期圧力という。

【0035】

空間７内の初期圧力は、例えば、０．１ＭＰａ以上であり、好ましくは０．１５ＭＰａ以上であり、より好ましくは０．２ＭＰａ以上である。空間７内の初期圧力が高いと、ＳｉＣウェハ１内の貫通欠陥の検出感度が高まる。

【0036】

また空間７内の初期圧力は、例えば、０．３ＭＰａ以下であり、好ましくは０．２ＭＰａ以下である。空間７の初期圧力が高いと、オーリング３がＳｉＣウェハ１に貼りつく場合がある。オーリング３とＳｉＣウェハ１とが貼りつくと剥離が困難であり、これらを剥離する際にＳｉＣウェハ１が破損する場合がある。空間７の初期圧力を高くしすぎないことで、オーリング３とＳｉＣウェハ１との貼りつきを抑制できる。例えば、初期圧力が０．２ＭＰａ以下で、オーリング３の内径が８０ｍｍの場合は、オーリング３がＳｉＣウェハ１に貼りつくことはない。オーリング３とＳｉＣウェハ１とは、初期圧力が低く、オーリング３の内径が小さい程、貼りつきにくい。また初期圧力が０．１ＭＰａでは、オーリング３の径によらず、オーリング３とＳｉＣウェハ１とが貼りつくことはない。

【0037】

空間７内の圧力は、圧力計５で測定される。空間７内の圧力は、ガスＧの供給をストップしてから一定期間モニターする。一定期間は、空間７内の圧力、空間７の容積によって適宜設定できる。例えば、空間７内の圧力を２４０秒間にわたってモニターしてもよいし、６０秒間にわたってモニターしてもよい。空間７内へのガスＧの供給がストップされてから一定期間経過後の空間７内の圧力を、保持圧力という。

【0038】

第１実施形態に係るＳｉＣウェハの評価方法では、空間７の保持圧力を測定することで、ＳｉＣウェハ１が貫通欠陥を有するか否かを判断する。

【0039】

ＳｉＣウェハ１が貫通欠陥を有さない場合、空間７は、ＳｉＣウェハ１の第２面１Ｂとオーリング３と蓋４とに囲まれる閉空間となる。オーリング３の周辺からの僅かなリークがあったとしても、空間７内の保持圧力が、一定期間経過に、初期圧力から大きく下がることはない。

【0040】

これに対し、ＳｉＣウェハ１が貫通欠陥を有する場合、空間７内のガスＧは、貫通欠陥及び貫通孔２１を通って、外部にリークする。そのため、空間７の保持圧力は、一定期間経過に、初期圧力から下がる。なお、ＳｉＣウェハ１の貫通欠陥の位置は、多孔質プレート２の貫通孔の位置からずれていてもよい。ＳｉＣウェハ１の貫通欠陥の位置が、多孔質プレート２の貫通孔の位置からずれていても、空間７内のガスＧは外部にリークする。例えば、空間７内のガスＧは、貫通欠陥からＳｉＣウェハ１と多孔質の多孔質プレート２との間のわずかな隙間を通り、さらに貫通孔２１を通って、外部にリークする。

【0041】

判断の閾値となる保持圧力は、ＳｉＣウェハ１に求められる品質、空間７の初期圧力、一定期間の設定条件等に応じて適宜設定できる。例えば、初期圧力と保持圧力との差が初期圧力の１／１００以下となる場合に、ＳｉＣウェハ１は問題となる貫通欠陥を有さないと判断し、初期圧力と保持圧力との差が初期圧力の１／１００超となる場合に、ＳｉＣウェハ１は問題となる貫通欠陥を有すると判断する。例えば、初期圧力が０．２ＭＰａの場合は、保持圧力が０．１９８ＭＰａ以上で、初期圧力と保持圧力との差が０．００２ＭＰａ以下の際に、ＳｉＣウェハ１は貫通欠陥を有さないと判断し、保持圧力が０．１９８ＭＰａ未満で、初期圧力と保持圧力との差が０．００２ＭＰａ超の際に、ＳｉＣウェハ１は貫通欠陥を有すると判断する。なお、仮にデバイスの品質及びデバイス作製の工程に悪影響を及ぼさない貫通欠陥をＳｉＣウェハ１が有していたとしても、これらの欠陥は悪影響を及ぼすものではないため、貫通欠陥を有さないと判断しても支障はない。

【0042】

上述のように、第１実施形態に係るＳｉＣウェハの評価方法は、空間７内を加圧し、空間７内の圧力変化を測定することで、ＳｉＣウェハ１内の後工程で問題となる貫通欠陥の有無を判断することができる。

【0043】

また第１実施形態にかかるＳｉＣウェハの評価方法は、ＳｉＣウェハの製造方法、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法及びＳｉＣデバイスの製造方法の一工程として組み込むことができる。

【0044】

例えば、ＳｉＣウェハの製造方法に組み込む場合は、インゴットからＳｉＣウェハを切り出した後であって、ＳｉＣウェハ上にＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する前に、当該評価方法を用いた評価工程を行う。当該評価工程では、まず貫通欠陥の有無を判断する。当該評価工程を行うことで、不良品となりうるＳｉＣウェハ１を早めに選別でき、デバイスの歩留まりを高めることができる。

【0045】

また例えば、ＳｉＣエピタキシャルウェハ及びＳｉＣデバイスの製造方法に組み込む場合は、ＳｉＣウェハ上にＳｉＣエピタキシャル膜を成膜した後に、当該評価方法を用いた評価工程を行う。当該評価工程では、まず貫通欠陥の有無を判断する。当該評価工程を行うことで、不良品となりうるＳｉＣエピタキシャルウェハを早めに選別でき、デバイスの歩留まりを高めることができる。

【0046】

上記のＳｉＣウェハの評価方法は、インゴットから切り出したＳｉＣウェハに対して全数行ってもよいし、特定のＳｉＣウェハを選別して行ってもよい。特定のＳｉＣウェハの選別は、例えば、画像選別で行うことができる。すなわち、第１実施形態に係るＳｉＣウェハの評価方法は、画像選別工程を行った後に、行ってもよい。

【0047】

画像選別工程は、例えば、ＳｉＣウェハの表面観察を行うことができる光学顕微鏡で行うことができる。画像選別工程では、第１選別工程と第２選別工程を行ってもよい。

【0048】

第１選別工程では、欠陥のサイズを測定する。第１選別工程は、欠陥のサイズが所定の面積以上という第１条件を満たすか否かを選別する。所定の面積は、例えば３００μｍ^２である。欠陥のサイズは光学顕微鏡の画像から算出できる。第１選別工程においてＳｉＣウェハ内に第１条件を満たす欠陥がある場合は、第２選別工程に至る。第１選別工程においてＳｉＣウェハ内に第１条件を満たす欠陥がない場合は、ＳｉＣウェハはデバイスに悪影響を及ぼすほどの貫通欠陥を有さないと判断でき、第１実施形態に係るＳｉＣウェハの評価方法を行わなくてもよい。

【0049】

第２選別工程では、同一の種結晶から成長したインゴットから切り出されたＳｉＣウェハにおける欠陥の位置とＳＮ比を比較する。第２選別工程は、例えば、特許文献１に記載の方法を用いることができる。第２選別工程においてＳｉＣウェハ内に貫通欠陥があると判断される場合は、第１実施形態に係るＳｉＣウェハの評価方法を行う。第２選別工程においてＳｉＣウェハ内に貫通欠陥がないと判断される場合は、ＳｉＣウェハはデバイスに悪影響を及ぼすほどの貫通欠陥を有さないと判断でき、第１実施形態に係るＳｉＣウェハの評価方法を行わなくてもよい。

【0050】

画像選別工程を行うと、第１実施形態に係るＳｉＣウェハの評価方法をＳｉＣウェハ全数に対して行う必要がなくなり、ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法及びＳｉＣデバイスの製造方法を効率化できる。同様に、ＳｉＣエピタキシャルウェハに対しても画像選別工程を行ってもよい。

【0051】

また第１実施形態にかかるＳｉＣウェハの評価方法は、詳細は後述するが、Ｈｅを用いてリークチェックを行った場合より高い精度で貫通欠陥を評価できる。また貫通欠陥の中には成長途中に閉塞し、デバイスへの影響の低いものもある。第１実施形態にかかるＳｉＣウェハの評価方法では、ＮＧ欠陥とならない閉塞された貫通欠陥を有するＳｉＣウェハをＮＧと判断しないため、デバイスに悪影響を及ぼさないにもかかわらず不良品と判断されるＳｉＣウェハ１を少なくできる。

【0052】

また例えば、まず画像選別工程で、貫通欠陥の有無を確認し、貫通欠陥を有すると確認されたウェハについて、第１実施形態におけるウェハの評価工程を行ってもよい。本工程では、例えば、内径が８０ｍｍのオーリング３を用いることで、面積が１８２μｍ^２以下の貫通欠陥を有するウェハを選別できる。すなわち、貫通欠陥の面積が０μｍ^２より大きく１８２μｍ^２以下のウェハを選別できる。貫通欠陥の面積が１８２μｍ^２以下のウェハは、貫通欠陥が閉塞されたウェハを含む。貫通欠陥の面積が１８２μｍ^２以下の場合は、後工程に悪影響を及ぼす可能性が低い。画像選別工程の後に第１実施形態におけるウェハの評価工程を行うことで、デバイスに悪影響を及ぼさないにもかかわらず不良品と判断されるＳｉＣウェハ１を少なくできる。

【0053】

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【実施例0054】

「実施例１」
直径が１５０ｍｍ（６インチ）のＳｉＣウェハを複数枚準備した。それぞれのＳｉＣウェハを共焦点微分干渉顕微鏡とフォトルミネッセンス（ＰＬ）観察機能を併設した検査装置（レーザーテック株式会社製、ＳＩＣＡ８８と同様の原理の装置）を用いて観測し、貫通欠陥を確認した。貫通欠陥が確認されなかったＳｉＣウェハをサンプル１とした。また貫通欠陥が確認されたＳｉＣウェハをサンプル２～サンプル５とした。

【0055】

そして、サンプル１～サンプル５のそれぞれを、図１及び図２に示す評価装置１０を用いて貫通欠陥の有無を評価した。評価装置１０を用いた評価において空間７内の初期圧力は０．２ＭＰａとした。またオーリング３の直径は、８０ｍｍとした。そして、空間７内へのガスの供給をストップしてから２４０秒経過後の空間７の保持圧力を測定した。実施例１の評価結果を図３にまとめた。図３のグラフの横軸は、ガス供給をストップしてからの経過時間であり、縦軸は、空間７内の圧力である。またそれぞれのサンプルを評価した際の空間７内の保持圧力は、以下であった。
サンプル１：０．１９８ＭＰａ
サンプル２：０．１９７ＭＰａ
サンプル３：０．１８３ＭＰａ
サンプル４：０．１３５ＭＰａ
サンプル５：０．００７ＭＰａ

【0056】

貫通欠陥を有さないサンプル１は、空間７内の圧力がほとんど変化しなかった。サンプル１は、保持圧力が０．１９８ＭＰａであり、初期圧力と保持圧力との差は０．００２ＭＰａであった。サンプル１の評価における初期圧力と保持圧力との差は、オーリングからのリークに起因すると考えられる。これに対し、サンプル２～サンプル５は、保持圧力が０．１９８ＭＰａ未満であり、初期圧力と保持圧力との差は０．００２ＭＰａ超であった。つまり、２４０秒経過後の保持圧力が０．１９８ＭＰａというラインを閾値とすることで、ＳｉＣウェハの貫通欠陥の有無を評価できる。

【0057】

「実施例２」
実施例２では、貫通欠陥の大きさと保持圧力との相関を確認した。実施例２では、評価装置１０を用いた評価において、空間７内の初期圧力は０．２ＭＰａとした。またオーリング３の直径は、８０ｍｍとした。そして測定領域内における貫通欠陥が１つだけであることを確認し、その貫通欠陥の面積を測定した。そして、空間７内へのガスの供給をストップしてから６０秒経過後の空間７の保持圧力を測定した。

【0058】

図４は、実施例２の評価結果を示す図である。図４の横軸は、貫通欠陥の面積である。貫通欠陥の面積は、ＳｉＣウェハの第２面における面積である。図４の縦軸は、ガスの供給をストップしてから６０秒経過後の空間７の保持圧力である。図４に示すように、貫通欠陥の面積と保持圧力との間には相関があることが確認された。

【0059】

また実施例１でも示したように、６０秒経過後の空間の保持圧力が０．１９８ＭＰａ以上の場合、オーリングからのリークと貫通欠陥からのリークとを区別することが困難であり、この評価方法で判断をすることが難しい。つまり、貫通欠陥の面積が１８２μｍ^２以下の場合は、貫通欠陥を判断することが難しい。他方、デバイス作製時の現像液等の漏れの原因となる貫通欠陥の面積の最小値は、おおよそ３００μｍ^２である。そのため、１８２μｍ^２以下の貫通欠陥は、デバイスの品質及びデバイス作製の工程に悪影響を及ぼす可能性が低く、測定できなくても問題とならない。なお、ここでは判定の閾値が１８２μｍ^２となる例を示したが、空間内の圧力を高くし、保持圧力を測定するまでの一定期間を長くすることで、１８２μｍ^２以下の貫通欠陥であっても評価することは可能である。なお、図４の算出において、貫通欠陥の面積は、貫通欠陥の断面積と考えても差し支えない。

【0060】

「実施例３」
実施例３では、オーリングの径を変えて、測定範囲（空間の容積）と空間内の圧力変化との関係を求めた。実施例３のサンプル５は、実施例１のサンプル５と同じであり、同条件で評価を行った。実施例３のサンプル６は、オーリングの径を１５０ｍｍとし、ＳｉＣウェハの全面を覆うようにした点が、サンプル５と異なる。サンプル６の評価条件のその他の項目は、サンプル５と同じとした。また評価対象となるＳｉＣウェハは、サンプル５とサンプル６とで、同じものを用いた。

【0061】

図５は、実施例３の評価結果を示す図である。図５の横軸は、ガスの供給をストップしてからの経過時間である。図５の縦軸は、空間７内の圧力である。図５に示すように、測定範囲が狭い方が、空間７内の圧力低下の速度が速い。つまり、測定範囲を狭めたほうが、貫通欠陥の検出感度が高い。

【0062】

「実施例４」
実施例４では、空間内の圧力を変えて、空間内の加圧条件と空間内の圧力変化との関係を求めた。実施例４のサンプル５は、実施例１のサンプル５と同じであり、同条件で評価を行った。実施例４のサンプル７は、空間内の初期圧力を０．１ＭＰａとした点が、サンプル５と異なる。サンプル７の評価条件のその他の項目は、サンプル５と同じとした。また評価対象となるＳｉＣウェハは、サンプル５とサンプル７とで、同じものを用いた。

【0063】

図６は、実施例４の評価結果を示す図である。図６の横軸は、ガスの供給をストップしてからの経過時間である。図６の縦軸は、空間７内の圧力である。図６に示すように、空間内の初期圧力が高い方が、空間内の圧力低下の速度が速い。つまり、初期圧力を高めたほうが、貫通欠陥の検出感度が高い。他方、空間内の初期圧力を高めすぎると、オーリングとＳｉＣウェハとが密着し剥離が困難になるという問題がある。

【0064】

「実施例５」
実施例５では、サンプル８とサンプル９の２つのＳｉＣウェハを準備し、これらを評価した。サンプル８は、空間内へのガス供給をストップしてから２４０秒経過後の保持圧力が０．１９８ＭＰａであった。これに対し、サンプル９は、空間内へのガス供給をストップしてから２４０秒経過後の保持圧力が０．１９６ＭＰａであった。

【0065】

図７は、サンプル８のＳｉＣウェハを共焦点微分干渉顕微鏡で測定した図である。図７の左図は、ＳｉＣウェハの第１面の写真であり、図７の右図は、ＳｉＣウェハの第２面の写真である。これに対し、図８は、サンプル９のＳｉＣウェハを共焦点微分干渉顕微鏡で測定した図である。図８の左図は、ＳｉＣウェハの第１面の写真であり、図８の右図は、ＳｉＣウェハの第２面の写真である。サンプル８もサンプル９も、表面と裏面とで対応する位置に欠陥があり、これらは貫通欠陥であると考えられる。

【0066】

図９は、サンプル８のＳｉＣウェハの断面のＸ線ＣＴ（Computed Tomography）像である。また図１０は、サンプル８のＳｉＣウェハの断面を共焦点微分干渉顕微鏡で測定した図である。図９及び図１０の断面は、図７に示す欠陥の断面である。

【0067】

また図１１は、サンプル９のＳｉＣウェハの断面のＸ線ＣＴ（Computed Tomography）像である。また図１２は、サンプル９のＳｉＣウェハの断面を共焦点微分干渉顕微鏡で測定した図である。図１１及び図１２の断面は、図８に示す欠陥の断面である。

【0068】

図９に示すように、サンプル８のＳｉＣウェハは、点線で囲む領域において貫通欠陥が閉塞している。図１０は、当該部分を拡大しており、孔が連通せず、分断されていることが確認される。これに対し、図１１に示すように、サンプル９のＳｉＣウェハは、貫通欠陥の閉塞は確認されなかった。図１２においても、孔が連通していることが確認された。

【0069】

サンプル８、サンプル９は、表面画像では同様の欠陥に見える。しかしながら、図９及び図１０に示すようにサンプル８の欠陥は閉塞しているのに対し、図１１及び図１２に示すようにサンプル９の欠陥は連通している。本実施形態に係る評価方法を用いて評価した結果に差があったのは、この欠陥の形状に起因していると考えられる。

【0070】

すなわち、本実施形態に係るＳｉＣウェハの評価方法は、表面観察だけでは見出すことができない貫通欠陥の内部形状の違いも評価できる。

【0071】

「実施例６」
実施例６では、ＳｉＣウェハを準備し、このＳｉＣウェハの一面にＳｉＣエピタキシャル膜を１０μｍの厚みで成膜したものをサンプル１０とし、これを評価した。サンプル１０は、空間内へのガス供給をストップしてから２４０秒経過後の保持圧力が０．１９７ＭＰａであった。

【0072】

図１３は、サンプル１０のＳｉＣエピタキシャルウェハの断面のＸ線ＣＴ（Computed Tomography）像とＳｉＣウェハの共焦点微分干渉顕微鏡像である。図１３に示すように、ＳｉＣウェハ１とＳｉＣエピタキシャル膜１１とに連通する貫通欠陥が確認される。貫通欠陥の径は、ＳｉＣウェハ１内では約９μｍであり、ＳｉＣウェハ１とＳｉＣエピタキシャル膜１１との界面では約５μｍであり、ＳｉＣエピタキシャル膜１１内では約３μｍであった。例えば貫通欠陥が円筒状の場合、径が約３μｍの場合、その断面積は約７μｍ^２となる。図１３からＳｉＣエピタキシャル膜１１を成膜することで、貫通欠陥の径が縮小していることが分かる。

【0073】

実施例６に示すように、本実施形態に係るＳｉＣウェハの評価方法は、ＳｉＣエピタキシャルウェハの評価方法としても適用できる。また貫通欠陥の最小径が３μｍであっても、本実施形態に係る評価方法を用いることで、貫通欠陥を評価できる。

【0074】

「実施例７」
実施例７では、Ｈｅリークチェックで合格となったにもかかわらず、デバイス作製時の現像液の塗布工程で液漏れが生じたサンプルを複数準備した。Ｈｅリークチェックは、ＳｉＣウェハをチャンバにオーリングを介して真空チャックし、ＳｉＣウェハの表面に噴出したヘリウムガスが裏面から検出できるか否かで、ピンホールの有無を判定する方法である。ＨｅをＳｉＣウェハの表面に対して散布した際のリーク量が、散布前のリーク量に比べて１０倍以下の場合は、Ｈｅリークチェックで合格と判断した。

【0075】

本実施形態に係るＳｉＣウェハの評価方法を用いて、これらのサンプルを評価した。サンプルを評価する際の条件は、実施例１の条件と同じとした。その結果、何れのサンプルも保持圧力が０．１９８ＭＰａ未満であった。すなわち、本実施形態に係るＳｉＣウェハの評価方法では、これらのサンプルはいずれもＮＧと判断された。つまり、本実施形態に係るＳｉＣウェハの評価方法は、Ｈｅリークチェックより高い感度で、貫通欠陥を測定することができた。

【符号の説明】

【0076】

１…ＳｉＣウェハ、１Ａ…第１面、１Ｂ…第２面、２…多孔質プレート、３…オーリング、４…蓋、５…圧力計、６…レギュレータ、７…空間、１０…評価装置、１１…ＳｉＣエピタキシャル膜、２１…貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】