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特許7218710レーザー表面検査装置の座標位置特定精度校正方法および半導体ウェーハの評価方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-30
(45)【発行日】2023-02-07
(54)【発明の名称】レーザー表面検査装置の座標位置特定精度校正方法および半導体ウェーハの評価方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/66 20060101AFI20230131BHJP
G01N 21/956 20060101ALI20230131BHJP
G01N 21/93 20060101ALI20230131BHJP
G01B 11/30 20060101ALI20230131BHJP
G02B 21/06 20060101ALI20230131BHJP
G02B 21/00 20060101ALI20230131BHJP
【ＦＩ】
H01L21/66 J
G01N21/956 A
G01N21/93
G01B11/30 A
G02B21/06
G02B21/00
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019202182
(22)【出願日】2019-11-07
(65)【公開番号】P2021077732
(43)【公開日】2021-05-20
【審査請求日】2021-11-29
(73)【特許権者】
【識別番号】302006854
【氏名又は名称】株式会社ＳＵＭＣＯ
(74)【代理人】
【識別番号】110000109
【氏名又は名称】弁理士法人特許事務所サイクス
(72)【発明者】
【氏名】森 敬一朗
(72)【発明者】
【氏名】長澤 崇裕
【審査官】平野 崇
(56)【参考文献】
【文献】特開２０００－２２２５７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－２２０００５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０６９６７８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／６６
Ｇ０１Ｎ ２１／９５６
Ｇ０１Ｎ ２１／９３
Ｇ０１Ｂ １１／３０
Ｇ０２Ｂ ２１／０６
Ｇ０２Ｂ ２１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによって前記表面のＬＰＤを検出するレーザー表面検査装置の座標位置特定精度校正方法であって、リファレンスウェーハの表面のＣＯＰを、校正対象のレーザー表面検査装置と、前記ＣＯＰのＸ座標位置およびＹ座標位置を二次元直交座標系により求める校正用装置と、によりそれぞれ検出すること、
リファレンスウェーハの表面における校正対象のレーザー表面検査装置によって求められた検出位置と校正用装置によって求められた検出位置との位置の違いが閾値範囲内であることを、各装置によって検出されたＣＯＰが同一ＣＯＰであると判定する判定基準として、校正対象のレーザー表面検査装置と校正用装置とによって同一ＣＯＰとして検出されたＣＯＰを決定すること、ならびに、
同一ＣＯＰと決定されたＣＯＰのＸ座標位置およびＹ座標位置として、校正用装置により求められたＸ座標位置およびＹ座標位置を真値として採用し、校正対象のレーザー表面検査装置の座標位置特定精度を校正すること、
を含み、
前記座標位置特定精度の校正は、
校正対象のレーザー表面検査装置によって求められたＸ座標位置およびＹ座標位置の補正値を決定することを含み、
校正用装置によって求められたＸ座標位置Ｘ １ およびＹ座標位置Ｙ １ 、校正対象のレーザー表面検査装置によって求められたＸ座標位置Ｘ ２ およびＹ座標位置Ｙ ２ から、座標位置ズレ距離を、下記式：
Ｘ座標位置ズレ距離＝（Ｘ ２ －Ｘ １ ）
Ｙ座標位置ズレ距離＝（Ｙ ２ －Ｙ １ ）
により算出することを、同一ＣＯＰと決定された複数のＣＯＰについて行い、
前記複数のＣＯＰについて求められたＸ座標位置ズレ距離の代表値およびＹ座標位置ズレ距離の代表値を、前記補正値として採用する、
レーザー表面検査装置の座標位置特定精度校正方法。
【請求項2】
前記位置の違いが閾値範囲内であることは、下記式１：【数1】
【請求項3】
前記校正用装置は、共焦点レーザー顕微鏡を搭載した表面欠陥検査装置である、請求項１または２に記載のレーザー表面検査装置の座標位置特定精度校正方法。
【請求項4】
半導体ウェーハの評価方法であって、半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによって前記表面のＬＰＤを検出するレーザー表面検査装置の座標位置特定精度を、請求項１～３のいずれか１項に記載のレーザー表面検査装置の座標位置特定精度校正方法によって校正すること、
前記校正後のレーザー表面検査装置において、評価対象の半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによって評価対象の半導体ウェーハの表面のＬＰＤを検出すること、
前記検出されたＬＰＤについて、顕微鏡による形態観察を行うこと、
を含み、
前記形態観察の観察位置決めにおいて、前記校正後のレーザー表面検査装置によって決定されたＸ座標位置およびＹ座標位置を採用する、半導体ウェーハの評価方法。
【請求項5】
前記顕微鏡は、原子間力顕微鏡または走査電子顕微鏡である、請求項４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、レーザー表面検査装置の座標位置特定精度校正方法および半導体ウェーハの評価方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体ウェーハの欠陥や表面に付着した異物の評価方法として、レーザー表面検査装置で検出される輝点（ＬＰＤ；Ｌｉｇｈｔ Ｐｏｉｎｔ Ｄｅｆｅｃｔ）に基づく方法が広く用いられている（例えば特許文献１、２参照）。この評価方法は、評価対象の半導体ウェーハの表面に光を入射させ、この表面からの放射光（散乱光および反射光）を検出することにより、半導体ウェーハの欠陥・異物の有無やサイズを評価する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１６－３９３７４号公報
【文献】特開２０１８－６６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
半導体ウェーハの欠陥や表面に付着した異物は、半導体ウェーハを基板として作製されるデバイスの特性に影響を及ぼす。したがって、優れた特性を有するデバイスを提供するためには、レーザー表面検査装置によってＬＰＤとして検出された欠陥や表面に付着した異物を、顕微鏡を備えた装置を用いて形態観察し、この観察結果に基づき発生原因を特定することが望ましい。しかしながら、顕微鏡の観察視野は、通常、数百ｎｍ～数十μｍであるため、レーザー表面検査装置によるＬＰＤの検出精度が低いと、観察対象のＬＰＤが顕微鏡の視野から外れてしまったり、または観察対象とは別のＬＰＤを顕微鏡により観察してしまうことにより、観察すべきＬＰＤの形態観察が困難となってしまう。
【0005】
以上に鑑み、本発明の一態様は、レーザー表面検査装置によるＬＰＤの検出精度を高めるための新たな手段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】
【0006】
本発明の一態様は、
半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによって上記表面のＬＰＤを検出するレーザー表面検査装置の座標位置特定精度校正方法であって、
リファレンスウェーハの表面のＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）を、校正対象のレーザー表面検査装置と、上記ＣＯＰのＸ座標位置およびＹ座標位置を二次元直交座標系により求める校正用装置と、によりそれぞれ検出すること、
リファレンスウェーハの表面における校正対象のレーザー表面検査装置によって求められた検出位置と校正用装置によって求められた検出位置との位置の違いが閾値範囲内であることを、各装置によって検出されたＣＯＰが同一ＣＯＰであると判定する判定基準として、校正対象のレーザー表面検査装置と校正用装置とによって同一ＣＯＰとして検出されたＣＯＰを決定すること、ならびに、
同一ＣＯＰと決定されたＣＯＰのＸ座標位置およびＹ座標位置として、校正用装置により求められたＸ座標位置およびＹ座標位置を真値として採用し、校正対象のレーザー表面検査装置の座標位置特定精度を校正すること、
を含む、レーザー表面検査装置の座標位置特定精度校正方法（以下、単に「校正方法」とも記載する。）、
に関する。
半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによって上記表面のＬＰＤを検出するレーザー表面検査装置の座標位置特定精度校正方法であって、
リファレンスウェーハの表面のＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）を、校正対象のレーザー表面検査装置と、上記ＣＯＰのＸ座標位置およびＹ座標位置を二次元直交座標系により求める校正用装置と、によりそれぞれ検出すること、
リファレンスウェーハの表面における校正対象のレーザー表面検査装置によって求められた検出位置と校正用装置によって求められた検出位置との位置の違いが閾値範囲内であることを、各装置によって検出されたＣＯＰが同一ＣＯＰであると判定する判定基準として、校正対象のレーザー表面検査装置と校正用装置とによって同一ＣＯＰとして検出されたＣＯＰを決定すること、ならびに、
同一ＣＯＰと決定されたＣＯＰのＸ座標位置およびＹ座標位置として、校正用装置により求められたＸ座標位置およびＹ座標位置を真値として採用し、校正対象のレーザー表面検査装置の座標位置特定精度を校正すること、
を含む、レーザー表面検査装置の座標位置特定精度校正方法（以下、単に「校正方法」とも記載する。）、
に関する。
【0007】
先に示した特開２０１６－３９３７４号公報（特許文献１）、特開２０１８－６６５８号公報（特許文献２）には、レーザー表面検査装置によって特定されるＬＰＤの座標位置を校正すべきことは何ら記載されていない。
これに対し、本発明者は検討を重ねる中で、レーザー表面検査装置には、半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによって、ウェーハ表面のＬＰＤを迅速に検出できるという利点があるものの、レーザー表面検査装置により求められるＬＰＤの検出位置についてはウェーハ回転方向（円周方向）のズレが大きい、即ちＬＰＤの位置を特定する精度が低い、と考えるに至った。本発明者は、このことがレーザー表面検査装置のＬＰＤの検出精度が低い原因と考え、更に鋭意検討を重ねた結果、レーザー表面検査装置によって特定されるＬＰＤの座標位置を、二次元直交座標系を採用する測定装置を校正用装置として校正することを含む上記校正方法を新たに見出した。
これに対し、本発明者は検討を重ねる中で、レーザー表面検査装置には、半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによって、ウェーハ表面のＬＰＤを迅速に検出できるという利点があるものの、レーザー表面検査装置により求められるＬＰＤの検出位置についてはウェーハ回転方向（円周方向）のズレが大きい、即ちＬＰＤの位置を特定する精度が低い、と考えるに至った。本発明者は、このことがレーザー表面検査装置のＬＰＤの検出精度が低い原因と考え、更に鋭意検討を重ねた結果、レーザー表面検査装置によって特定されるＬＰＤの座標位置を、二次元直交座標系を採用する測定装置を校正用装置として校正することを含む上記校正方法を新たに見出した。
【0008】
一形態では、上記の位置の違いが閾値範囲内であることは、下記式１：
により求められる位置ズレ量が閾値以下であることをいうことができる。式１中、Ｘ１およびＹ１は、校正用装置によって検出された検出位置のＸ座標位置およびＹ座標位置であり、Ｘ２およびＹ２は、校正対象のレーザー表面検査装置によって検出された検出位置のＸ座標位置およびＹ座標位置である。
【数1】
【0009】
一形態では、上記校正用装置は、共焦点レーザー顕微鏡を搭載した表面欠陥検査装置であることができる。
【0010】
一形態では、上記の座標位置特定精度の校正は、校正対象のレーザー表面検査装置によって検出された検出位置のＸ座標位置およびＹ座標位置の補正値を決定することを含むことができる。
【0011】
また、本発明の一態様は、
半導体ウェーハの評価方法であって、
半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによって上記表面のＬＰＤを検出するレーザー表面検査装置の座標位置特定精度を、上記校正方法によって校正すること、
上記校正後のレーザー表面検査装置において、評価対象の半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによって評価対象の半導体ウェーハの表面のＬＰＤを検出すること、
上記検出されたＬＰＤについて、顕微鏡による形態観察を行うこと、
を含み、
上記形態観察の観察位置決めにおいて、上記校正後のレーザー表面検査装置によって決定されたＸ座標位置およびＹ座標位置を採用する、半導体ウェーハの評価方法（以下、単に「評価方法」とも記載する。）、
に関する。
半導体ウェーハの評価方法であって、
半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによって上記表面のＬＰＤを検出するレーザー表面検査装置の座標位置特定精度を、上記校正方法によって校正すること、
上記校正後のレーザー表面検査装置において、評価対象の半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによって評価対象の半導体ウェーハの表面のＬＰＤを検出すること、
上記検出されたＬＰＤについて、顕微鏡による形態観察を行うこと、
を含み、
上記形態観察の観察位置決めにおいて、上記校正後のレーザー表面検査装置によって決定されたＸ座標位置およびＹ座標位置を採用する、半導体ウェーハの評価方法（以下、単に「評価方法」とも記載する。）、
に関する。
【0012】
一形態では、上記顕微鏡は、原子間力顕微鏡または走査電子顕微鏡であることができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明の一態様によれば、レーザー表面検査装置によるＬＰＤの座標位置特定精度を高めることができる。更に、これによりＬＰＤとして検出された欠陥や異物の顕微鏡による形態観察を容易にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】実施例においてＫＬＡ ＴＥＮＣＯＲ社製ＳｕｒｆｓｃａｎシリーズＳＰ５とレーザーテック社製ＭＡＧＩＣＳ（Ｍ５６４０）とにより同一ＣＯＰと決定されたＣＯＰの面内分布を示す。
【図2】実施例においてＫＬＡ ＴＥＮＣＯＲ社製ＳｕｒｆｓｃａｎシリーズＳＰ５とレーザーテック社製ＭＡＧＩＣＳ（Ｍ５６４０）とにより同一ＣＯＰと決定されたＣＯＰについて、ＳＰ５測定によるサイズ分布を示す。
【図3】実施例において得られた、同一ＣＯＰと決定されたＣＯＰについて真値として決定された座標位置とＫＬＡ ＴＥＮＣＯＲ社製ＳｕｒｆｓｃａｎシリーズＳＰ２により検出された座標位置との座標位置ズレ距離のヒストグラムである。
【図4】実施例における顕微鏡観察結果を示す。
【図5】比較例における顕微鏡観察結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【0015】
［レーザー表面検査装置の座標位置特定精度校正方法］
本発明の一態様は、半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによって上記表面のＬＰＤを検出するレーザー表面検査装置の座標位置特定精度校正方法であって、リファレンスウェーハの表面のＣＯＰを、校正対象のレーザー表面検査装置と、上記ＣＯＰのＸ座標位置およびＹ座標位置を二次元直交座標系により求める校正用装置と、によりそれぞれ検出すること（以下、「ＣＯＰ検出工程」とも記載する。）、リファレンスウェーハの表面における校正対象のレーザー表面検査装置によって求められた検出位置と校正用装置によって求められた検出位置との位置の違いが閾値範囲内であることを、各装置によって検出されたＣＯＰが同一ＣＯＰであると判定する判定基準として、校正対象のレーザー表面検査装置と校正用装置とによって同一ＣＯＰとして検出されたＣＯＰを決定すること（以下、「同一ＣＯＰ決定工程」とも記載する。）、ならびに、同一ＣＯＰと決定されたＣＯＰのＸ座標位置およびＹ座標位置として、校正用装置により求められたＸ座標位置およびＹ座標位置を真値として採用し、校正対象のレーザー表面検査装置の座標位置特定精度を校正すること（以下、「校正工程」とも記載する。）、を含む、レーザー表面検査装置の座標位置特定精度校正方法に関する。
以下、上記校正方法について、更に詳細に説明する。
本発明の一態様は、半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによって上記表面のＬＰＤを検出するレーザー表面検査装置の座標位置特定精度校正方法であって、リファレンスウェーハの表面のＣＯＰを、校正対象のレーザー表面検査装置と、上記ＣＯＰのＸ座標位置およびＹ座標位置を二次元直交座標系により求める校正用装置と、によりそれぞれ検出すること（以下、「ＣＯＰ検出工程」とも記載する。）、リファレンスウェーハの表面における校正対象のレーザー表面検査装置によって求められた検出位置と校正用装置によって求められた検出位置との位置の違いが閾値範囲内であることを、各装置によって検出されたＣＯＰが同一ＣＯＰであると判定する判定基準として、校正対象のレーザー表面検査装置と校正用装置とによって同一ＣＯＰとして検出されたＣＯＰを決定すること（以下、「同一ＣＯＰ決定工程」とも記載する。）、ならびに、同一ＣＯＰと決定されたＣＯＰのＸ座標位置およびＹ座標位置として、校正用装置により求められたＸ座標位置およびＹ座標位置を真値として採用し、校正対象のレーザー表面検査装置の座標位置特定精度を校正すること（以下、「校正工程」とも記載する。）、を含む、レーザー表面検査装置の座標位置特定精度校正方法に関する。
以下、上記校正方法について、更に詳細に説明する。
【0016】
＜校正対象のレーザー表面検査装置＞
上記校正方法により座標位置特定精度の校正が行われる校正対象装置は、半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによってウェーハ表面のＬＰＤを検出するレーザー表面検査装置である。かかるレーザー表面検査装置は、光散乱式表面検査装置、面検機、パーティクルカウンター等とも呼ばれる公知の構成のレーザー表面検査装置であることができる。レーザー表面検査装置は、通常、評価対象の半導体ウェーハの表面をレーザー光によって走査し、放射光（散乱光または反射光）によってウェーハ表面の欠陥・異物をＬＰＤとして検出する。また、ＬＰＤからの放射光を測定することにより、欠陥・異物のサイズや位置を認識することができる。レーザー光としては、紫外光、可視光等を用いることができ、その波長は特に限定されるものではない。紫外光とは、４００ｎｍ未満の波長域の光をいい、可視光とは、４００～６００ｎｍの波長域の光をいうものとする。レーザー表面検査装置の解析部は、通常、標準粒子のサイズと標準粒子によりもたらされるＬＰＤのサイズとの相関式に基づき、レーザー表面検査装置により検出されたＬＰＤのサイズを欠陥・異物のサイズに変換する。このような変換を行う解析部は、通常、変換ソフトを搭載したＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）を含み、解析部の構成は公知である。市販されているレーザー表面検査装置の具体例としては、ＫＬＡ ＴＥＮＣＯＲ社製ＳｕｒｆｓｃａｎシリーズＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３、ＳＰ５等を挙げることができる。ただしこれら装置は例示であって、その他のレーザー表面検査装置も使用可能である。レーザー表面検査装置では、ＬＰＤとして検出される欠陥・異物の位置を決定するための座標系として、通常、極座標系を採用し、極座標系で決定された位置を二次元直交座標系へ変換してＬＰＤのＸ座標位置およびＹ座標位置を求めている。
上記校正方法により座標位置特定精度の校正が行われる校正対象装置は、半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによってウェーハ表面のＬＰＤを検出するレーザー表面検査装置である。かかるレーザー表面検査装置は、光散乱式表面検査装置、面検機、パーティクルカウンター等とも呼ばれる公知の構成のレーザー表面検査装置であることができる。レーザー表面検査装置は、通常、評価対象の半導体ウェーハの表面をレーザー光によって走査し、放射光（散乱光または反射光）によってウェーハ表面の欠陥・異物をＬＰＤとして検出する。また、ＬＰＤからの放射光を測定することにより、欠陥・異物のサイズや位置を認識することができる。レーザー光としては、紫外光、可視光等を用いることができ、その波長は特に限定されるものではない。紫外光とは、４００ｎｍ未満の波長域の光をいい、可視光とは、４００～６００ｎｍの波長域の光をいうものとする。レーザー表面検査装置の解析部は、通常、標準粒子のサイズと標準粒子によりもたらされるＬＰＤのサイズとの相関式に基づき、レーザー表面検査装置により検出されたＬＰＤのサイズを欠陥・異物のサイズに変換する。このような変換を行う解析部は、通常、変換ソフトを搭載したＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）を含み、解析部の構成は公知である。市販されているレーザー表面検査装置の具体例としては、ＫＬＡ ＴＥＮＣＯＲ社製ＳｕｒｆｓｃａｎシリーズＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３、ＳＰ５等を挙げることができる。ただしこれら装置は例示であって、その他のレーザー表面検査装置も使用可能である。レーザー表面検査装置では、ＬＰＤとして検出される欠陥・異物の位置を決定するための座標系として、通常、極座標系を採用し、極座標系で決定された位置を二次元直交座標系へ変換してＬＰＤのＸ座標位置およびＹ座標位置を求めている。
【0017】
＜校正用装置＞
上記レーザー表面検査装置は、半導体ウェーハを回転させながら得られた情報に基づきＬＰＤを特定するため、先に記載したように、検出されるＬＰＤの座標位置について、特にウェーハ回転方向、つまり円周方向のズレが大きくなると考えられる。これに対し、上記校正方法では、検出される欠陥・異物の位置、即ちＸ座標位置およびＹ座標位置を二次元直交座標系により求める装置を校正用装置として使用する。本発明および本明細書において、「Ｘ座標位置およびＹ座標位置を二次元直交座標系により求める装置」および「二次元直交座標系を採用する装置」とは、他の座標系からの変換を経ることなく、Ｘ座標位置およびＹ座標位置を二次元直交座標系により求める装置をいうものとする。このように二次元直交座標系を採用する校正用装置を使用して校正対象のレーザー表面検査装置の座標位置特定精度を校正することによって、レーザー表面検査装置によるＬＰＤの検出精度、詳しくは位置の特定精度、を向上させることができる。
上記レーザー表面検査装置は、半導体ウェーハを回転させながら得られた情報に基づきＬＰＤを特定するため、先に記載したように、検出されるＬＰＤの座標位置について、特にウェーハ回転方向、つまり円周方向のズレが大きくなると考えられる。これに対し、上記校正方法では、検出される欠陥・異物の位置、即ちＸ座標位置およびＹ座標位置を二次元直交座標系により求める装置を校正用装置として使用する。本発明および本明細書において、「Ｘ座標位置およびＹ座標位置を二次元直交座標系により求める装置」および「二次元直交座標系を採用する装置」とは、他の座標系からの変換を経ることなく、Ｘ座標位置およびＹ座標位置を二次元直交座標系により求める装置をいうものとする。このように二次元直交座標系を採用する校正用装置を使用して校正対象のレーザー表面検査装置の座標位置特定精度を校正することによって、レーザー表面検査装置によるＬＰＤの検出精度、詳しくは位置の特定精度、を向上させることができる。
【0018】
上記校正用装置としては、二次元直交座標系を採用する各種装置を使用することができる。具体例としては、共焦点レーザー顕微鏡を搭載した表面欠陥検査装置、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）等を挙げることができる。校正対象であるレーザー表面検査装置と同等の面積を走査できるという観点から、校正用装置としては、共焦点レーザー顕微鏡を搭載した表面欠陥検査装置が好ましい。共焦点レーザー顕微鏡を搭載した表面欠陥検査装置の具体的な装置としては、例えば、レーザーテック社製ウェーハ欠陥検査／レビュー装置ＭＡＧＩＣＳを挙げることができる。
【0019】
＜リファレンスウェーハ＞
上記校正方法では、校正対象のレーザー表面検査装置の座標位置特定精度の校正のために、リファレンスウェーハとして、表面にＣＯＰを有するウェーハを使用する。ＣＯＰは、通常サイズが１０ｎｍ程度～数百ｎｍ程度（例えば１０ｎｍ程度～５００ｎｍ程度）であり、レーザー表面検査装置によって１つのＬＰＤとして検出できる。また、共焦点レーザー顕微鏡を搭載した表面欠陥検査装置等の校正用装置として使用可能な各種装置によっても１つのＬＰＤとして検出することができる。更に、ＣＯＰは、空洞欠陥であるため、パーティクルのように発塵して装置内を汚染する懸念がない点でも好ましい。リファレンスウェーハは、例えばシリコンウェーハ等の半導体ウェーハであることができ、その作製方法としては公知の方法を採用できる。作製方法については、例えば、特開２０１８－６６５８号公報（特許文献２）の段落００３１～～００４９、図１および図２を参照できる。
上記校正方法では、校正対象のレーザー表面検査装置の座標位置特定精度の校正のために、リファレンスウェーハとして、表面にＣＯＰを有するウェーハを使用する。ＣＯＰは、通常サイズが１０ｎｍ程度～数百ｎｍ程度（例えば１０ｎｍ程度～５００ｎｍ程度）であり、レーザー表面検査装置によって１つのＬＰＤとして検出できる。また、共焦点レーザー顕微鏡を搭載した表面欠陥検査装置等の校正用装置として使用可能な各種装置によっても１つのＬＰＤとして検出することができる。更に、ＣＯＰは、空洞欠陥であるため、パーティクルのように発塵して装置内を汚染する懸念がない点でも好ましい。リファレンスウェーハは、例えばシリコンウェーハ等の半導体ウェーハであることができ、その作製方法としては公知の方法を採用できる。作製方法については、例えば、特開２０１８－６６５８号公報（特許文献２）の段落００３１～～００４９、図１および図２を参照できる。
【0020】
次に、上記校正方法に含まれる「ＣＯＰ検出工程」、「同一ＣＯＰ決定工程」および「校正工程」について説明する。
【0021】
＜ＣＯＰ検出工程＞
ＣＯＰ検出工程では、同一のリファレンスウェーハ表面について、校正対象のレーザー表面検査装置および校正用装置によって、それぞれＣＯＰの検出を行う。ＣＯＰの検出は、各装置について欠陥・異物の検出のために通常採用される測定条件を採用して実施することができる。
ＣＯＰ検出工程では、同一のリファレンスウェーハ表面について、校正対象のレーザー表面検査装置および校正用装置によって、それぞれＣＯＰの検出を行う。ＣＯＰの検出は、各装置について欠陥・異物の検出のために通常採用される測定条件を採用して実施することができる。
【0022】
＜同一ＣＯＰ決定工程＞
先に記載したように、レーザー表面検査装置によって求められる座標位置はズレが大きいと考えられ、ある１つの同一のＣＯＰについて、レーザー表面検査装置により求められる座標位置と、二次元直交座標系を採用する校正用装置により求められる座標位置とは、通常相違する。上記校正方法では、校正用装置により求められた座標位置を真値として採用するために、校正対象のレーザー表面検査装置によって検出されたＣＯＰの中から、校正用装置によって検出されたＣＯＰと同一ＣＯＰと判定されるＣＯＰを決定すること（同一ＣＯＰ決定工程）が行われる。
先に記載したように、レーザー表面検査装置によって求められる座標位置はズレが大きいと考えられ、ある１つの同一のＣＯＰについて、レーザー表面検査装置により求められる座標位置と、二次元直交座標系を採用する校正用装置により求められる座標位置とは、通常相違する。上記校正方法では、校正用装置により求められた座標位置を真値として採用するために、校正対象のレーザー表面検査装置によって検出されたＣＯＰの中から、校正用装置によって検出されたＣＯＰと同一ＣＯＰと判定されるＣＯＰを決定すること（同一ＣＯＰ決定工程）が行われる。
【0023】
同一ＣＯＰ決定工程では、リファレンスウェーハの表面における校正対象のレーザー表面検査装置によって求められた検出位置と校正用装置によって求められた検出位置との位置の違いが閾値範囲内であることを、各装置によって検出されたＣＯＰが同一ＣＯＰであると判定する判定基準として、校正対象のレーザー表面検査装置と校正用装置とによって同一ＣＯＰとして検出されたＣＯＰを決定することができる。
【0024】
上記の位置の違いについては、一形態では、下記式１：
により求められる位置ズレ量を指標とすることができる。詳しくは、式１により求められる位置ズレ量が閾値以下であることをもって、上記の各装置によって検出されたＣＯＰが同一ＣＯＰであると判定することができる。式１中、Ｘ１およびＹ１は、校正用装置によって求められたＸ座標位置およびＹ座標位置であり、Ｘ２およびＹ２は、校正対象のレーザー表面検査装置によって求められたＸ座標位置およびＹ座標位置である。これらの点は、後述のＸ１、Ｙ１、Ｘ２、Ｙ２についても同様である。上記位置ズレ量の閾値は、例えば１０μｍ～３００μｍ程度の範囲に設定できる。ただし、上記位置ズレ量の閾値は、使用する装置の座標位置特定精度等を考慮して決定すればよく、上記で例示した範囲に限定されるものではない。位置ズレ量の閾値に基づく同一ＣＯＰの決定は、例えば、公知の解析ソフトを使用して行うことができる。
また、他の一形態では、下記式２：
により求められる位置ズレ量を指標とすることができる。詳しくは、式２により求められる位置ズレ量が閾値以下であることをもって、上記の各装置によって検出されたＣＯＰが同一ＣＯＰであると判定することができる。
また、更に他の一形態では、Ｘ座標位置について各装置により求められた検出位置の座標位置ズレ距離（例えば「Ｘ２－Ｘ１」もしくは「Ｘ１－Ｘ２」）のみ、Ｙ座標位置について各装置により求められた検出位置の座標位置ズレ距離（例えば「Ｙ２－Ｙ１」もしくは「Ｙ１－Ｙ２」）のみ、またはＸ座標位置について各装置により求められた検出位置の座標位置ズレ距離およびＹ座標位置について各装置により求められた検出位置の座標位置ズレ距離を指標として、それらの座標位置ズレ距離の閾値を設定し、閾値以下であることをもって、校正対象のレーザー表面検査装置と校正用装置とによって同一ＣＯＰとして検出されたＣＯＰを決定することができる。
【数2】
また、他の一形態では、下記式２：
【数3】
また、更に他の一形態では、Ｘ座標位置について各装置により求められた検出位置の座標位置ズレ距離（例えば「Ｘ２－Ｘ１」もしくは「Ｘ１－Ｘ２」）のみ、Ｙ座標位置について各装置により求められた検出位置の座標位置ズレ距離（例えば「Ｙ２－Ｙ１」もしくは「Ｙ１－Ｙ２」）のみ、またはＸ座標位置について各装置により求められた検出位置の座標位置ズレ距離およびＹ座標位置について各装置により求められた検出位置の座標位置ズレ距離を指標として、それらの座標位置ズレ距離の閾値を設定し、閾値以下であることをもって、校正対象のレーザー表面検査装置と校正用装置とによって同一ＣＯＰとして検出されたＣＯＰを決定することができる。
【0025】
以上により、リファレンスウェーハの表面のＣＯＰについて、校正対象のレーザー表面検査装置および校正用装置の両装置により同一ＣＯＰとして検出されたＣＯＰを複数決定することができる。
【0026】
＜校正工程＞
以上のようにリファレンスウェーハの表面のＣＯＰを異なる装置により検出し、両装置によってそれぞれ得られたＣＯＰの検出結果から、同一ＣＯＰを決定する。校正工程では、同一ＣＯＰと決定されたＣＯＰのＸ座標位置およびＹ座標位置として、校正対象のレーザー表面検査装置により求められた座標位置ではなく、校正用装置により求められたＸ座標位置およびＹ座標位置を真値として採用する。そして、この真値を使用して、校正対象のレーザー表面検査装置の座標位置特定精度を校正する。座標位置特定精度の校正の具体的形態としては、例えば、校正対象のレーザー表面検査装置によって求められた検出位置のＸ座標位置およびＹ座標位置の補正値を決定することを挙げることができる。補正値は、同一ＣＯＰについて校正対象のレーザー表面検査装置により求められた座標と校正用装置により求められた座標位置（真値）との座標位置ズレ距離に基づき決定することができる。例えば、同一ＣＯＰと決定されたある１つのＣＯＰについて、校正用装置により求められたＸ座標位置Ｘ１およびＹ座標位置をＹ１、校正対象のレーザー表面検査装置により求められたＸ座標位置Ｘ２およびＹ座標位置Ｙ２から、座標位置ズレ距離を、下記式：
Ｘ座標位置ズレ距離＝（Ｘ２－Ｘ１）
Ｙ座標位置ズレ距離＝（Ｙ２－Ｙ１）
により算出することができる。例えば、複数のＣＯＰについてＸ座標位置ズレ距離およびＹ座標位置ズレ距離を求め、それらの代表値（例えば、平均値、最頻値、中央値等）を補正値として採用することができる。補正値決定方法の具体例については、後述の実施例を参照できる。
以上のようにリファレンスウェーハの表面のＣＯＰを異なる装置により検出し、両装置によってそれぞれ得られたＣＯＰの検出結果から、同一ＣＯＰを決定する。校正工程では、同一ＣＯＰと決定されたＣＯＰのＸ座標位置およびＹ座標位置として、校正対象のレーザー表面検査装置により求められた座標位置ではなく、校正用装置により求められたＸ座標位置およびＹ座標位置を真値として採用する。そして、この真値を使用して、校正対象のレーザー表面検査装置の座標位置特定精度を校正する。座標位置特定精度の校正の具体的形態としては、例えば、校正対象のレーザー表面検査装置によって求められた検出位置のＸ座標位置およびＹ座標位置の補正値を決定することを挙げることができる。補正値は、同一ＣＯＰについて校正対象のレーザー表面検査装置により求められた座標と校正用装置により求められた座標位置（真値）との座標位置ズレ距離に基づき決定することができる。例えば、同一ＣＯＰと決定されたある１つのＣＯＰについて、校正用装置により求められたＸ座標位置Ｘ１およびＹ座標位置をＹ１、校正対象のレーザー表面検査装置により求められたＸ座標位置Ｘ２およびＹ座標位置Ｙ２から、座標位置ズレ距離を、下記式：
Ｘ座標位置ズレ距離＝（Ｘ２－Ｘ１）
Ｙ座標位置ズレ距離＝（Ｙ２－Ｙ１）
により算出することができる。例えば、複数のＣＯＰについてＸ座標位置ズレ距離およびＹ座標位置ズレ距離を求め、それらの代表値（例えば、平均値、最頻値、中央値等）を補正値として採用することができる。補正値決定方法の具体例については、後述の実施例を参照できる。
【0027】
以上説明した校正方法によれば、レーザー表面検査装置によるＬＰＤの座標位置特定精度を高めることが可能となる。
【0028】
［半導体ウェーハの評価方法］
本発明の一態様は、半導体ウェーハの評価方法であって、半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによって上記表面のＬＰＤを検出するレーザー表面検査装置の座標位置特定精度を、上記校正方法によって校正すること、上記校正後のレーザー表面検査装置において、評価対象の半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによって評価対象の半導体ウェーハの表面のＬＰＤを検出すること、上記検出されたＬＰＤについて、顕微鏡による形態観察を行うこと、を含み、上記形態観察の観察位置決めにおいて、上記校正後のレーザー表面検査装置によって決定されたＸ座標位置およびＹ座標位置を採用する、半導体ウェーハの評価方法に関する。
以下、上記評価方法について、更に詳細に説明する。
本発明の一態様は、半導体ウェーハの評価方法であって、半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによって上記表面のＬＰＤを検出するレーザー表面検査装置の座標位置特定精度を、上記校正方法によって校正すること、上記校正後のレーザー表面検査装置において、評価対象の半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによって評価対象の半導体ウェーハの表面のＬＰＤを検出すること、上記検出されたＬＰＤについて、顕微鏡による形態観察を行うこと、を含み、上記形態観察の観察位置決めにおいて、上記校正後のレーザー表面検査装置によって決定されたＸ座標位置およびＹ座標位置を採用する、半導体ウェーハの評価方法に関する。
以下、上記評価方法について、更に詳細に説明する。
【0029】
上記評価方法では、レーザー表面検査装置の座標位置特定精度を、先に詳述した校正方法によって校正する。その結果、校正後のレーザー表面検査装置によって、顕微鏡により形態観察すべき欠陥や異物の座標位置を精度よく決定することができる。
【0030】
上記評価方法において使用されるレーザー表面検査装置およびその座標位置特定精度の校正については、先に記載した通りである。また、校正後のレーザー表面検査装置による評価対象の半導体ウェーハの表面のＬＰＤの検出についても、先の記載を参照できる。こうして校正後のレーザー表面検査装置によって、欠陥・異物がＬＰＤとして検出され、その座標位置も特定される。
【0031】
次いで、検出されたＬＰＤについて、顕微鏡による形態観察が行われる。この形態観察の観察位置決めにおいて、上記校正後のレーザー表面検査装置によって決定されたＸ座標位置およびＹ座標位置を採用することにより、形態観察すべき欠陥・異物を顕微鏡によって確認し、形態観察することができる。顕微鏡としては、形態観察可能な各種顕微鏡を使用することができる。具体例としては、例えば、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）等を挙げることができる。また、ＳＥＭとして、ＳＥＭ－ＥＤＳ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ－Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（走査型電子顕微鏡－エネルギー分散型Ｘ線分光法））を使用することにより、形態観察に加えて元素分析を行うこともできる。
【0032】
上記半導体ウェーハの評価方法により評価される半導体ウェーハとしては、シリコンウェーハ等の各種半導体ウェーハを挙げることができる。シリコンウェーハは、例えば単結晶シリコンウェーハであることができる。より詳しくは、単結晶シリコンウェーハに研磨処理が施されたポリッシュドウェーハ、単結晶シリコンウェーハにアニール処理により改質層を形成したアニールウェーハ、エピタキシャル層を単結晶シリコンウェーハ上に有するエピタキシャルウェーハ、熱酸化膜を有する単結晶シリコンウェーハ等の各種シリコンウェーハ等を挙げることができる。
【実施例】
【0033】
以下に、本発明を実施例に基づき更に説明する。ただし、本発明は実施例に示す実施態様に限定されるものではない。
【0034】
以下では、レーザー表面検査装置としてＫＬＡ ＴＥＮＣＯＲ社製ＳｕｒｆｓｃａｎシリーズＳＰ５またはＫＬＡ ＴＥＮＣＯＲ社製ＳｕｒｆｓｃａｎシリーズＳＰ２を使用した。ＳＰ５およびＳＰ２は、半導体ウェーハを回転させながらウェーハ表面にレーザー光を入射させて走査することによってウェーハ表面のＬＰＤを検出するレーザー表面検査装置である。以下では、上記２種のレーザー表面検査装置を使用して、それぞれ、リファレンスウェーハの一方の表面の全域に入射光を走査してＬＰＤとしてＣＯＰを検出し、かつＬＰＤのサイズに基づき、上記レーザー表面検査装置に備えられた解析部においてサイズ変換を行い、ＣＯＰのサイズ（検出サイズ）を算出した。検出サイズについて、ＳＰ５の検出下限値は１９ｎｍとし、ＳＰ２の検出下限値は３５ｎｍとした。ＳＰ５およびＳＰ２は、ＬＰＤとして検出される欠陥・異物の位置を決定するための座標系として、極座標系を採用し、極座標系で決定された位置を二次元直交座標系へ変換してＬＰＤのＸ座標位置およびＹ座標位置を求める装置である。
【0035】
校正用装置としては、レーザーテック社製ＭＡＧＩＣＳ（Ｍ５６４０）を使用した。ＭＡＧＩＣＳは、共焦点レーザー顕微鏡を搭載した表面欠陥検査装置（二次元直交座標系を採用する装置）である。
【0036】
（１）ＳＰ５およびＭＡＧＩＣＳによるＣＯＰ検出結果の対比
リファレンスウェーハとして、ウェーハ全面にＣＯＰが存在する単結晶シリコンウェーハを準備した。このウェーハは、ＣＯＰが結晶径方向のほぼ全域に高密度に存在する結晶部位からスライスしたウェーハである。
上記リファレンスウェーハを既知の方法で洗浄した後、ＳＰ５およびＭＡＧＩＣＳによる測定を実施した。
次に、ＳＰ５の座標位置データとＭＡＧＩＣＳの座標位置データとを対比し、それぞれの装置で求められたＣＯＰのＸ座標位置およびＹ座標位置から、先に示した式１により位置ズレ量を求めた。こうして求められた位置ズレ量が２０μｍ以下であれば、そのＣＯＰは同一のＣＯＰであると判定した。
リファレンスウェーハとして、ウェーハ全面にＣＯＰが存在する単結晶シリコンウェーハを準備した。このウェーハは、ＣＯＰが結晶径方向のほぼ全域に高密度に存在する結晶部位からスライスしたウェーハである。
上記リファレンスウェーハを既知の方法で洗浄した後、ＳＰ５およびＭＡＧＩＣＳによる測定を実施した。
次に、ＳＰ５の座標位置データとＭＡＧＩＣＳの座標位置データとを対比し、それぞれの装置で求められたＣＯＰのＸ座標位置およびＹ座標位置から、先に示した式１により位置ズレ量を求めた。こうして求められた位置ズレ量が２０μｍ以下であれば、そのＣＯＰは同一のＣＯＰであると判定した。
【0037】
上記測定により、ＳＰ５では約１万点、ＭＡＧＩＣＳでは約６万点のＣＯＰが検出された。その内、同一ＣＯＰと決定されたＣＯＰは、約９８００個であった（表１参照）。
【0038】
【表1】
【0039】
図１に、上記両装置で同一ＣＯＰと決定されたＣＯＰの面内分布を示す。また、図２に、上記両装置で同一ＣＯＰと決定されたＣＯＰのＳＰ５測定によるサイズ分布を示す。
図１からは、ウェーハ全面に存在するＣＯＰについて、同一ＣＯＰであることの決定が可能であったことが確認できる。図２からは、様々なサイズのＣＯＰについて、同一ＣＯＰであることの決定が可能であったことが確認できる。
図１からは、ウェーハ全面に存在するＣＯＰについて、同一ＣＯＰであることの決定が可能であったことが確認できる。図２からは、様々なサイズのＣＯＰについて、同一ＣＯＰであることの決定が可能であったことが確認できる。
【0040】
（２）ＳＰ２（校正対象装置）の座標位置特定精度の校正
上記（１）で用いたリファレンスウェーハをＳＰ２で測定した。
次に、上記真値として決定された座標データとＳＰ２による座標データとを対比し、それぞれの装置で求められたＣＯＰのＸ座標位置およびＹ座標位置から、先に示した式１により位置ズレ量を求めた。こうして求められた位置ズレ量が１５０μｍ以内であれば、そのＣＯＰは同一のＣＯＰであると判定した。
こうして同一ＣＯＰと決定されたＣＯＰについて、真値として決定された座標位置（即ちＭＡＧＩＣＳで検出された位置座標）を（Ｘ１，Ｙ１）とし、ＳＰ２で検出された座標を（Ｘ２，Ｙ２）とし、Ｘ座標位置ズレ距離＝Ｘ２－Ｘ１、Ｙ座標位置ズレ距離＝Ｙ２－Ｙ１、として、同一ＣＯＰと決定された複数のＣＯＰについて、それぞれ座標位置ズレ距離を算出した。Ｘ座標位置ズレ距離およびＹ座標位置ズレ距離のヒストグラムを、図３に示す。図３に示すヒストグラムの最頻値を補正値として採用し、Ｘ座標位置の補正値を「＋６０μｍ」、Ｙ座標位置の補正値を「－１０μｍ」と決定した。
上記（１）で用いたリファレンスウェーハをＳＰ２で測定した。
次に、上記真値として決定された座標データとＳＰ２による座標データとを対比し、それぞれの装置で求められたＣＯＰのＸ座標位置およびＹ座標位置から、先に示した式１により位置ズレ量を求めた。こうして求められた位置ズレ量が１５０μｍ以内であれば、そのＣＯＰは同一のＣＯＰであると判定した。
こうして同一ＣＯＰと決定されたＣＯＰについて、真値として決定された座標位置（即ちＭＡＧＩＣＳで検出された位置座標）を（Ｘ１，Ｙ１）とし、ＳＰ２で検出された座標を（Ｘ２，Ｙ２）とし、Ｘ座標位置ズレ距離＝Ｘ２－Ｘ１、Ｙ座標位置ズレ距離＝Ｙ２－Ｙ１、として、同一ＣＯＰと決定された複数のＣＯＰについて、それぞれ座標位置ズレ距離を算出した。Ｘ座標位置ズレ距離およびＹ座標位置ズレ距離のヒストグラムを、図３に示す。図３に示すヒストグラムの最頻値を補正値として採用し、Ｘ座標位置の補正値を「＋６０μｍ」、Ｙ座標位置の補正値を「－１０μｍ」と決定した。
【0041】
（３）顕微鏡による形態観察
リファレンスウェーハ表面において、ＳＰ２によりＬＰＤとして検出されたＣＯＰの１つについて得られた上記校正後のＸ座標およびＹ座標の位置を、ＡＦＭにより観察したところ、図４に示すように視野内にＣＯＰを捉えることができ、その形態観察を行うことができた（実施例）。
これに対し、上記ＣＯＰについて、ＳＰ２で検出された校正前のＸ座標およびＹ座標の位置を、ＡＦＭにより観察したところ、図５に示すようにＣＯＰを確認することはできなかった（比較例）。
以上の結果は、上記校正によって、レーザー表面検査装置によるＬＰＤの座標位置特定精度を高めることができたこと、更に、これによりレーザー表面検査装置で検出されたＬＰＤを顕微鏡により形態観察することが可能になったことを示している。
リファレンスウェーハ表面において、ＳＰ２によりＬＰＤとして検出されたＣＯＰの１つについて得られた上記校正後のＸ座標およびＹ座標の位置を、ＡＦＭにより観察したところ、図４に示すように視野内にＣＯＰを捉えることができ、その形態観察を行うことができた（実施例）。
これに対し、上記ＣＯＰについて、ＳＰ２で検出された校正前のＸ座標およびＹ座標の位置を、ＡＦＭにより観察したところ、図５に示すようにＣＯＰを確認することはできなかった（比較例）。
以上の結果は、上記校正によって、レーザー表面検査装置によるＬＰＤの座標位置特定精度を高めることができたこと、更に、これによりレーザー表面検査装置で検出されたＬＰＤを顕微鏡により形態観察することが可能になったことを示している。
【産業上の利用可能性】
【0042】
本発明の一態様は、シリコンウェーハ等の各種半導体ウェーハの技術分野において有用である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
