特許 7457896 加工変質層の評価方法及び評価システム

(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】2024-03-21

(45)【発行日】2024-03-29

(54)【発明の名称】加工変質層の評価方法及び評価システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20240322BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240322BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 N

H01L21/304 622R

【請求項の数】 52

(21)【出願番号】P 2023524734

(86)(22)【出願日】2022-12-09

(86)【国際出願番号】 JP2022045532

(87)【国際公開番号】W WO2023106414

(87)【国際公開日】2023-06-15

【審査請求日】2023-04-21

(31)【優先権主張番号】P 2021200698

(32)【優先日】2021-12-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】503092180

【氏名又は名称】学校法人関西学院

(73)【特許権者】

【識別番号】301032067

【氏名又は名称】株式会社山梨技術工房

(73)【特許権者】

【識別番号】000241485

【氏名又は名称】豊田通商株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137338

【弁理士】

【氏名又は名称】辻田 朋子

(74)【代理人】

【識別番号】100196313

【弁理士】

【氏名又は名称】村松 大輔

(72)【発明者】

【氏名】金子 忠昭

(72)【発明者】

【氏名】堂島 大地

(72)【発明者】

【氏名】浅川 和宣

【審査官】平野 崇

(56)【参考文献】

【文献】特開平０４－０２４５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第２８４７４５８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１５－１１９０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１１３６４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｇ０１Ｎ ２１／８８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面の下に加工変質層を有する半導体基板の表面から侵入特性を有するレーザー光を入射させ、前記表面の下で散乱した散乱光の強度を測定する測定工程と、
前記測定工程にて得られた散乱光の強度に基づいて、前記加工変質層の評価を行う評価工程と、を含み、
前記加工変質層の評価は、前記加工変質層に含まれる歪みを評価することを含む、半導体基板の加工変質層の評価方法。

【請求項2】

表面の下に加工変質層を有する半導体基板の表面からの深さ方向の検査エリアの情報を取得する検査エリア情報取得工程と、
前記半導体基板の表面から侵入特性を有するレーザー光を入射させ、前記表面の下で散乱した散乱光の強度を測定する測定工程と、
前記測定工程にて得られた散乱光の強度に基づいて、前記加工変質層の評価を行う評価工程と、を含み、
前記測定工程は、前記検査エリアに対して前記レーザー光が侵入するように、前記レーザー光の侵入特性を含む投光条件を取得する投光条件取得工程と、
前記検査エリアで発生した散乱光を選択的に測定する光選択工程と、を含む、半導体基板の加工変質層の評価方法。

【請求項3】

表面の下に加工変質層を有する半導体基板の表面から侵入特性を有するレーザー光を入射させ、前記表面の下で散乱した散乱光の強度を測定する測定工程と、
前記測定工程にて得られた散乱光の強度に基づいて、前記加工変質層の評価を行う評価工程と、を含み、
前記測定工程で測定される前記散乱光は、弾性散乱光を含む、半導体基板の加工変質層の評価方法。

【請求項4】

前記半導体基板は、炭化ケイ素基板である、請求項１～３の何れかに記載の加工変質層の評価方法。

【請求項5】

前記評価工程は、前記散乱光の強度に基づいて、前記加工変質層に含まれる歪みの量を算出することを含む、請求項１～３の何れかに記載の加工変質層の評価方法。

【請求項6】

前記測定工程は、前記半導体基板の面方向にわたって、所定の深さの前記散乱光の強度を、前記面方向の位置情報と関連付けて取得し、
前記評価工程は、前記歪みの量を、前記位置情報に関連付けて算出することを含む、請求項５に記載の加工変質層の評価方法。

【請求項7】

前記レーザー光は、前記半導体基板のバンドギャップよりも大きい光子エネルギーを有する、請求項１～３の何れかに記載の加工変質層の評価方法。

【請求項8】

前記レーザー光は、前記半導体基板のバンドギャップの約１０１～１２２％の光子エネルギーを有する、請求項７に記載の加工変質層の評価方法。

【請求項9】

前記半導体基板の表面からＳ偏光のレーザー光を入射させ、前記表面の下で散乱した散乱光の強度を測定するＳ偏光を用いた測定工程を含む、請求項１～３の何れかに記載の加工変質層の評価方法。

【請求項10】

前記半導体基板の表面からＰ偏光のレーザー光を入射させ、前記表面の下で散乱した散乱光の強度を測定するＰ偏光を用いた測定工程を含む、請求項１～３の何れかに記載の加工変質層の評価方法。

【請求項11】

前記半導体基板の表面からＳ偏光のレーザー光を入射させ、前記表面の下で散乱した散乱光の強度を測定するＳ偏光を用いた測定工程と、
前記表面からＰ偏光のレーザー光を入射させ、前記表面の下で散乱した散乱光の強度を測定するＰ偏光を用いた測定工程を含む、請求項１～３の何れかに記載の加工変質層の評価方法。

【請求項12】

前記半導体基板は、平坦化された表面を有する、請求項１～３の何れかに記載の加工変質層の評価方法。

【請求項13】

前記レーザー光は、前記半導体基板の表面の法線に対して４０°≦θ≦８０°の入射角度θで前記半導体基板に入射する、請求項１～３の何れかに記載の加工変質層の評価方法。

【請求項14】

前記測定工程は、前記レーザー光の前記侵入特性を調整する光調整工程を含む、請求項２に記載の加工変質層の評価方法。

【請求項15】

前記光選択工程は、前記検査エリアから外れた非検査エリアで発生した散乱光を遮蔽することを含む、請求項２に記載の加工変質層の評価方法。

【請求項16】

前記光選択工程は、前記半導体基板の裏面で発生した反射光及び／又は散乱光を遮蔽することを含む、請求項２に記載の加工変質層の評価方法。

【請求項17】

前記測定工程は、前記半導体基板を回転させながら前記レーザー光を走査する走査工程を含む、請求項１～３の何れかに記載の評価方法。

【請求項18】

測定対象である半導体基板を保持可能なステージと、
前記半導体基板に対して、侵入特性を有するレーザー光を照射可能な投光系と、
前記半導体基板の表面の下で散乱した散乱光を受光可能な受光系と、
前記散乱光の強度に基づいて、前記半導体基板の表面の下の加工変質層の評価を行うデータ処理部と、を備え、
前記データ処理部が行う前記加工変質層の評価は、前記加工変質層に含まれる歪みを評価することを含む、評価システム。

【請求項19】

測定対象である半導体基板を保持可能なステージと、
前記半導体基板の表面からの深さ方向の検査エリアを設定する検査エリア設定部と、
前記半導体基板に対して、侵入特性を有するレーザー光を照射可能な投光系と、
前記半導体基板の表面の下で散乱した散乱光を受光可能な受光系と、
前記散乱光の強度に基づいて、前記半導体基板の表面の下の加工変質層の評価を行うデータ処理部と、を備え、
前記投光系は、前記検査エリアに対して前記レーザー光が侵入するように、少なくとも侵入特性を含む投光条件を決定し、
前記受光系は、前記検査エリアで発生した散乱光を選択的に測定するように、受光条件を決定する、評価システム。

【請求項20】

前記データ処理部が行う前記加工変質層の評価は、前記散乱光の強度に基づいて、前記加工変質層に含まれる歪みの量を算出することを含む、請求項１８又は１９に記載の評価システム。

【請求項21】

前記投光系は、前記半導体基板の表面全体にわたって、前記レーザー光を照射し、
前記受光系は、所定の深さで散乱した前記散乱光の強度を、前記半導体基板の面方向にわたって、前記面方向の位置情報と関連付けて取得し、
前記データ処理部は、算出した前記歪みの量を、前記位置情報と関連付けて記録することを含む、請求項２０に記載の評価システム。

【請求項22】

前記投光系は、前記半導体基板のバンドギャップよりも大きい光子エネルギーを有する前記レーザー光を照射する、請求項１８又は１９に記載の評価システム。

【請求項23】

前記投光系は、前記半導体基板のバンドギャップの約１０１～１２２％の光子エネルギーを有する前記レーザー光を照射する、請求項２２に記載の評価システム。

【請求項24】

測定対象である半導体基板を保持可能な前記ステージと、
Ｓ偏光及び／又はＰ偏光のレーザー光を照射可能な前記投光系と、
前記半導体基板の表面の下で散乱した散乱光を受光可能な前記受光系と、
Ｓ偏光及び／又はＰ偏光のレーザー光を用いて測定された前記散乱光の強度に基づいて加工変質層の評価を行う前記データ処理部と、を備え、請求項１８又は１９に記載の評価システム。

【請求項25】

前記投光系は、前記レーザー光を、前記半導体基板の表面の法線に対して４０°≦θ≦８０°の入射角度θで前記半導体基板に対して照射する、請求項１８又は１９に記載の評価システム。

【請求項26】

前記投光系は、前記レーザー光の前記侵入特性を調整する光調整器を有し、前記受光系は、前記検査エリアで発生した散乱光を選択的に測定する光選択器を有する、請求項１９に記載の評価システム。

【請求項27】

前記光選択器は、前記検査エリアから外れた非検査エリアで発生した散乱光を遮蔽するスリットを含む、請求項２６に記載の評価システム。

【請求項28】

前記光選択器は、前記半導体基板の裏面で発生した反射光及び／又は散乱光を遮蔽するスリットを含む、請求項２６又は２７に記載の評価システム。

【請求項29】

前記半導体基板は、炭化ケイ素基板である、請求項１８又は１９に記載の評価システム。

【請求項30】

半導体基板の表面からレーザー光を入射させて測定した、前記半導体基板の表面の下で散乱した散乱光の強度測定値を、測定位置情報に関連付けて散乱光強度データとして取得するデータ取得工程と、
前記散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値の統計量を算出する統計量算出工程と、
前記統計量に基づいて、前記半導体基板の加工変質層の評価を行う評価工程と、を含み、
前記加工変質層の評価は、前記加工変質層に含まれる歪みを評価することを含む、半導体基板の評価方法。

【請求項31】

半導体基板の表面からレーザー光を入射させて測定した、前記半導体基板の表面の下で散乱した散乱光の強度測定値を、測定位置情報に関連付けて散乱光強度データとして取得するデータ取得工程と、
前記散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値の統計量を算出する統計量算出工程と、
前記統計量に基づいて、前記半導体基板の加工変質層の評価を行う評価工程と、を含み、
前記評価工程は、複数の前記強度測定値の母数を抽出する母数抽出工程と、
抽出した前記母数に基づいて前記半導体基板を分析する分析工程と、
を含む、半導体基板の評価方法。

【請求項32】

前記半導体基板は、炭化ケイ素基板である、請求項３０又は３１に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項33】

前記データ取得工程は、異なる侵入特性を有する複数のレーザー光を入射させて測定した、複数種類の前記強度測定値を、前記半導体基板の面方向および深さ方向を含む測定位置情報にそれぞれ関連付けて複数種類の前記散乱光強度データとして取得することを含み、
前記統計量算出工程は、面方向および深さ方向を含む測定位置情報に関連付けて前記強度測定値の統計量を算出することを含む、請求項３０又は３１に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項34】

前記レーザー光は、偏光特性を有する、請求項３０又は３１に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項35】

前記レーザー光は、Ｓ偏光及び／又はＰ偏光である、請求項３４に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項36】

前記評価工程は、前記統計量から、前記半導体基板の表面の下の歪み量を算出する、歪み量算出工程を含む、請求項３０又は３１に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項37】

前記評価工程は、所定の上限値より大きい前記強度測定値を特定してラベル付けするピーク特定工程を更に含む、請求項３０又は３１に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項38】

前記半導体基板は、平坦化された表面を有し、
前記評価工程は、前記測定位置情報及び前記強度測定値に基づいて、前記測定位置情報に照らして数値が不連続的な前記強度測定値を特定してラベル付けするピーク特定工程を更に含む、請求項３０又は３１に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項39】

前記強度測定値の下限から上限までを複数に分割する閾値に基づいて前記強度測定値の分布図を作成するマッピング工程を含む、請求項３０又は３１に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項40】

前記マッピング工程は、歪み量が段階的に識別できるように、複数の閾値に基づいて前記強度測定値の分布図を作成することを含む、請求項３９に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項41】

前記母数抽出工程は、複数の前記強度測定値の位置母数を抽出する位置母数抽出工程を含む、請求項３１に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項42】

前記位置母数抽出工程は、複数の前記強度測定値の最頻値を抽出する工程である、請求項４１に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項43】

前記母数抽出工程は、複数の前記強度測定値の尺度母数を抽出する尺度母数抽出工程を含む、請求項３１に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項44】

前記尺度母数抽出工程は、複数の前記強度測定値の半値幅を抽出する工程である、請求項４３に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項45】

前記母数抽出工程は、一の半導体基板について、複数の前記強度測定値から複数種類の前記母数を抽出する工程であり、
前記分析工程は、複数種類の前記母数の組合せに基づいて前記半導体基板を分析する、請求項３１に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項46】

前記分析工程は、位置母数及び尺度母数の組合せに基づいて前記半導体基板を分析する、請求項４５に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項47】

前記位置母数及び尺度母数の組合せに基づいて複数の半導体基板を分類する、分類工程を含む、請求項４６に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項48】

評価対象の複数の半導体基板の分析により得られた前記位置母数及び尺度母数の組合せに応じて、半導体基板の加工変質層の特徴の分類基準を予め作成する、分類基準作成工程を更に含み、
前記分析工程は、前記位置母数及び尺度母数の組合せに基づいて、前記評価対象の複数の半導体基板を前記分類基準に照らして分類する、分類工程を含む、請求項４７に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項49】

前記データ取得工程は、第１の侵入特性を有する第１のレーザー光を入射させて測定した散乱光の第１の強度測定値と、第２の侵入特性を有する第２のレーザー光を入射させて測定した散乱光の第２の強度測定値とを、前記半導体基板の面方向を含む前記測定位置情報にそれぞれ関連付けた第１の散乱光強度データ及び第２の散乱光強度データを取得することを含み、
前記統計量算出工程は、前記測定位置情報に関連付けられた前記第１の強度測定値と前記第２の強度測定値とから、それぞれ第１統計量と第２統計量とを算出することを含み、
前記母数抽出工程は、前記算出された第１統計量と第２統計量とから、それぞれ第１母数と第２母数とを抽出し、
前記分析工程は、前記第１母数及び第２母数の組合せに基づいて前記半導体基板を分析する、請求項３１に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項50】

前記第１のレーザー光はＳ偏光であり、前記第２のレーザー光はＰ偏光である、請求項４９に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項51】

評価対象の複数の半導体基板の分析により得られた前記第１母数及び第２母数の組合せに応じて、半導体基板の加工変質層の特徴の分類基準を予め作成する、分類基準作成工程を更に含み、
前記分析工程は、前記第１母数及び第２母数の組合せに基づいて、前記評価対象の複数の半導体基板を前記分類基準に照らして分類する、分類工程を含む、請求項４９に記載の半導体基板の評価方法。

【請求項52】

請求項１～３、１８、１９、３０、３１の何れか一項に記載の評価方法又は評価システムにより、半導体基板の加工変質層を評価する工程と、
前記評価の結果、所定の歪み量を含む層を特定する特定工程と、
前記特定された層を除去する除去工程を含む、半導体基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加工変質層の評価方法及び評価システムに関する。

【背景技術】

【0002】

通常、半導体基板（いわゆるウエハ）は、半導体材料のインゴットをスライスし、表面を研削・研磨することにより形成される。この半導体基板の表面には、スライス時や研削・研磨時に導入された結晶の歪みや傷等を有する表面層（以下、加工変質層という。）が存在する。この加工変質層は、デバイスの製造工程においてデバイスの歩留まりを低下させる要因となるため、除去することが好ましい。

【0003】

従来、この加工変質層の有無や程度を評価する手法としては、破壊検査が一般的であった。例えば、極めて加工が難しい材料に分類される化合物半導体材料の炭化ケイ素（ＳｉＣ）においては、半導体基板を劈開した断面を透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＴＥＭ）や走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）の電子線後方散乱回折（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｅｄ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ：ＥＢＳＤ）法を用いて観察することにより、加工変質層の評価が行われている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－０１７６２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述したように、従来における加工変質層の評価は、半導体基板を劈開する破壊検査が主流であった。そのため、加工変質層を評価した半導体基板は、デバイスの製造工程に戻すことができないという問題があった。また、破壊検査は、加工変質層の評価を局所的に行う検査であり、半導体基板面内の加工変質層の分布を広範囲にわたって評価することが難しいという問題があった。

【0006】

また、半導体基板の加工変質層の評価に、ラマン分光法を採用することが種々検討されている。一方で、ラマン分光法は、レイリー散乱等の弾性散乱に比して微弱なラマン散乱を測定する必要があるため、一枚の半導体基板の全面を評価するのには時間を要する。そのため、ラマン分光法を加工変質層の評価手法として製造工程に導入する際には、スループットが低下してしまうという問題があった。

【0007】

上述した問題に鑑み、本発明の解決しようとする課題は、半導体基板を破壊することなく加工変質層を評価することができる新規の技術を提供することにある。
また、本発明の解決しようとする課題は、半導体基板を破壊することなく、加工変質層の分布、より具体的には、加工変質層に含まれる歪み量、その分布を高速に評価することができる新規の技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上述した課題を解決する本発明は、表面の下に加工変質層を有する半導体基板の表面から侵入特性を有するレーザー光を入射させ、前記表面の下で散乱した散乱光の強度を測定する測定工程と、前記測定工程にて得られた散乱光の強度に基づいて、前記加工変質層の評価を行う評価工程と、を含む、半導体基板の加工変質層の評価方法である。

【0009】

本発明の好ましい形態では、前記半導体基板は、炭化ケイ素基板である。

【0010】

本発明の好ましい形態では、前記加工変質層は、歪みを含み、前記評価工程は、前記散乱光の強度に基づいて、歪み量を算出することを含む。

【0011】

前記測定工程は、前記半導体基板の面方向にわたって、所定の深さの前記散乱光の強度を、前記面方向の位置情報と関連付けて取得し、前記評価工程は、前記歪み量を、前記位置情報に関連付けて算出することを含む。

【0012】

本発明の好ましい形態では、前記レーザー光は、前記半導体基板のバンドギャップよりも大きい光子エネルギーを有する。

【0013】

本発明の好ましい形態では、前記レーザー光は、前記半導体基板のバンドギャップの約１０１～１２２％の光子エネルギーを有する。

【0014】

本発明の好ましい形態では、加工変質層を有する半導体基板の表面からＳ偏光のレーザー光を入射させ、前記表面の下で散乱した散乱光の強度を測定するＳ偏光を用いた測定工程を含む。

【0015】

本発明の好ましい形態では、加工変質層を有する半導体基板の表面からＰ偏光のレーザー光を入射させ、前記表面の下で散乱した散乱光の強度を測定するＰ偏光を用いた測定工程を含む。

【0016】

本発明の好ましい形態では、加工変質層を有する半導体基板の表面からＳ偏光のレーザー光を入射させ、前記表面の下で散乱した散乱光の強度を測定するＳ偏光を用いた測定工程と、前記表面からＰ偏光のレーザー光を入射させ、前記表面の下で散乱した散乱光の強度を測定するＰ偏光を用いた測定工程を含む、加工変質層の評価方法である。

【0017】

本発明の好ましい形態では、前記半導体基板は、平坦化された表面を有する。

【0018】

本発明の好ましい形態では、前記レーザー光は、前記半導体基板の表面の法線に対して４０°≦θ≦８０°の入射角度θで前記半導体基板に入射する。

【0019】

本発明の好ましい形態では、前記半導体基板の表面からの深さ方向の検査エリアの情報を取得する検査エリア情報取得工程を含み、前記測定工程は、前記検査エリアに対して前記レーザー光が侵入するように、前記レーザー光の侵入特性を含む投光条件を取得する、投光条件取得工程と、前記検査エリアで発生した散乱光を選択的に測定する光選択工程を有する。
本発明において、“選択的に測定する”とは、検査エリアで発生した散乱光のみを測定することに限定されない。当該用語は、前記検査エリアで発生した散乱光の強度を識別できる程度に、非検査エリアで発生した散乱光の一部を検出しないことを含む。

【0020】

本発明の好ましい形態では、前記光選択工程は、前記検査エリアから外れた非検査エリアで発生した散乱光を遮蔽することを含む。

【0021】

本発明の好ましい形態では、前記光選択工程は、半導体基板の裏面で発生した反射光及び／又は散乱光を遮蔽することを含む。

【0022】

本発明の好ましい形態では、前記測定工程は、前記半導体基板を回転させながら前記レーザー光を走査する走査工程を含む。

【0023】

本発明の好ましい形態では、前記測定工程は、弾性散乱を含む前記散乱光を測定する工程である。

【0024】

また、上述した課題を解決する本発明は、測定対象である半導体基板を保持可能なステージと、前記半導体基板に対して、侵入特性を有するレーザー光を照射可能な投光系と、前記半導体基板の表面の下で散乱した散乱光を受光可能な受光系と、前記レーザー光を用いて測定された前記散乱光の強度に基づいて、加工変質層の評価を行うデータ処理部と、を備える、加工変質層の評価システムである。

【0025】

本発明の好ましい形態では、前記加工変質層は、歪みを含み、前記データ処理部は、前記散乱光の強度に基づいて、歪み量を算出することを含む。

【0026】

本発明の好ましい形態では、前記投光系は、前記半導体基板の表面全体にわたって、前記レーザー光を照射し、前記受光系は、所定の深さで散乱した前記散乱光の強度を、前記半導体基板の面方向にわたって、前記面方向の位置情報と関連付けて取得し、前記データ処理部は、算出した前記歪み量を、前記位置情報と関連付けて記録することを含む。

【0027】

本発明の好ましい形態では、前記投光系は、前記半導体基板のバンドギャップよりも大きい光子エネルギーを有する前記レーザー光を照射する。

【0028】

本発明の好ましい形態では、前記投光系は、前記半導体基板のバンドギャップの約１０１～１２２％の光子エネルギーを有する前記レーザー光を照射する。

【0029】

本発明の好ましい形態では、測定対象である半導体基板を保持可能なステージと、Ｓ偏光及び／又はＰ偏光のレーザー光を照射可能な投光系と、前記半導体基板の表面の下で散乱した散乱光を受光可能な受光系と、Ｓ偏光及び／又はＰ偏光のレーザー光を用いて測定された前記散乱光の強度に基づいて加工変質層の評価を行うデータ処理部と、を備える。

【0030】

本発明の好ましい形態では、前記投光系は、前記レーザー光を、前記半導体基板の表面の法線に対して４０°≦θ≦８０°の入射角度θで前記半導体基板に対して照射する。

【0031】

本発明の好ましい形態では、前記半導体基板の表面からの深さ方向の検査エリアを設定する検査エリア設定部を含み、前記投光系は、前記検査エリアに対してレーザー光が侵入するように、少なくとも侵入特性を含む投光条件を決定し、前記受光系は、前記検査エリアで発生した散乱光を選択的に測定するように、受光条件を決定する。
本発明において、“選択的に測定する”とは、検査エリアで発生した散乱光のみを測定することに限定されない。当該用語は、前記検査エリアで発生した散乱光の強度を識別できる程度に、非検査エリアで発生した散乱光の一部を検出しないことを含む。

【0032】

本発明の好ましい形態では、前記投光系は、前記レーザー光の前記侵入特性を調整する光調整器を有し、前記受光系は、検査エリアで発生した散乱光を選択的に測定する光選択器を有する。

【0033】

本発明の好ましい形態では、前記光選択器は、前記検査エリアから外れた非検査エリアで発生した散乱光を遮蔽するスリットを含む。

【0034】

本発明の好ましい形態では、前記光選択器は、半導体基板の裏面で発生した反射光及び／又は散乱光を遮蔽するスリットを含む。

【0035】

本発明の好ましい形態では、前記半導体基板は、炭化ケイ素基板である。

【0036】

本発明の好ましい形態では、前記データ処理部は、前記散乱光の強度に基づいて算出された統計量の位置母数及び／又は尺度母数の抽出を行う。

【0037】

また、上述した課題を解決する本発明は、半導体基板の表面からレーザー光を入射させて測定した、前記半導体基板の表面の下で散乱した散乱光の強度測定値を、測定位置情報に関連付けて散乱光強度データとして取得するデータ取得工程と、前記散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値の統計量を算出する統計量算出工程と、前記統計量に基づいて、前記半導体基板の加工変質層の評価を行う評価工程と、を含む、半導体基板の評価方法である。

【0038】

本発明の好ましい形態では、前記半導体基板は、炭化ケイ素基板である。

【0039】

本発明の好ましい形態では、前記データ取得工程は、異なる侵入特性を有する複数のレーザー光を入射させて測定した、複数種類の前記強度測定値を、前記半導体基板の面方向および深さ方向を含む測定位置情報にそれぞれ関連付けて複数種類の散乱光強度データとして取得することを含み、前記統計量算出工程は、面方向および深さ方向を含む測定位置情報に関連付けて前記強度測定値の統計量を算出することを含む。

【0040】

本発明の好ましい形態では、前記レーザー光は、偏光特性を有する。

【0041】

本発明の好ましい形態では、前記レーザー光は、Ｓ偏光及び／又はＰ偏光である。

【0042】

本発明の好ましい形態では、前記評価工程は、前記統計量から、前記半導体基板の表面の下の歪み量を算出する、歪み量算出工程を含む。

【0043】

本発明の好ましい形態では、前記評価工程は、所定の上限値より大きい強度測定値を特定してラベル付けするピーク特定工程を更に含む。

【0044】

本発明の好ましい形態では、前記半導体基板は、平坦化された表面を有し、前記評価工程は、前記測定位置情報及び前記強度測定値に基づいて、測定位置情報に照らして数値が不連続的な前記強度測定値を特定してラベル付けするピーク特定工程を更に含む。

【0045】

本発明の好ましい形態では、前記強度測定値の下限から上限までを複数に分割する閾値に基づいて前記強度測定値の分布図を作成するマッピング工程を含む。

【0046】

本発明の好ましい形態では、前記マッピング工程は、前記歪み量が、段階的に識別できるように、複数の閾値に基づいて前記強度測定値の分布図を作成することを含む。

【0047】

本発明の好ましい形態では、前記評価工程は、複数の前記強度測定値の母数を抽出する母数抽出工程と、抽出した前記母数に基づいて前記半導体基板を分析する分析工程と、を含む。

【0048】

本発明の好ましい形態では、前記母数抽出工程は、複数の前記強度測定値の位置母数を抽出する位置母数抽出工程を含む。

【0049】

本発明の好ましい形態では、前記位置母数抽出工程は、複数の前記強度測定値の最頻値を抽出する工程である。

【0050】

本発明の好ましい形態では、前記母数抽出工程は、複数の前記強度測定値の尺度母数を抽出する尺度母数抽出工程を含む。

【0051】

本発明の好ましい形態では、前記尺度母数抽出工程は、複数の前記強度測定値の半値幅を抽出する工程である。

【0052】

本発明の好ましい形態では、前記母数抽出工程は、一の半導体基板について、複数の前記強度測定値から複数種類の前記母数を抽出する工程であり、前記分析工程は、複数種類の前記母数の組合せに基づいて前記半導体基板を分析する。

【0053】

本発明の好ましい形態では、前記分析工程は、前記位置母数及び尺度母数の組合せに基づいて前記半導体基板を分析する。

【0054】

本発明の好ましい形態では、前記位置母数及び尺度母数の組合せに基づいて複数の半導体基板を分類する、分類工程を含む。

【0055】

本発明の好ましい形態では、評価対象の複数の半導体基板の分析により得られた前記位置母数及び尺度母数の組合せに応じて、半導体基板の加工変質層の特徴の分類基準を作成しておく、分類基準作成工程を更に含み、前記分類工程は、前記位置母数及び尺度母数の組合せに基づいて、前記評価対象の複数の半導体基板を前記分類基準に照らして分類する、分類工程を含む。

【0056】

本発明の好ましい形態では、前記データ取得工程は、第１の侵入特性を有する第１のレーザー光を入射させて測定した散乱光の第１の強度測定値と、第２の侵入特性を有する第２のレーザー光を入射させて測定した散乱光の第２の強度測定値とを、前記半導体基板の面方向を含む測定位置情報にそれぞれ関連付けた第１の散乱光強度データ及び第２の散乱光強度データを取得することを含み、前記統計量算出工程は、前記測定位置情報に関連付けられた前記第１の強度測定値と前記第２の強度測定値とから、それぞれ第１統計量と第２統計量とを算出することを含み、前記母数抽出工程は、前記算出された第１統計量と第２統計量とから、それぞれ第１母数と第２母数とを抽出し、前記分析工程は、前記第１母数及び第２母数の組合せに基づいて前記半導体基板を分析する。

【0057】

本発明の好ましい形態では、前記第１のレーザー光はＳ偏光であり、前記第２のレーザー光はＰ偏光である。

【0058】

評価対象の複数の半導体基板の分析により得られた前記第１母数及び第２母数の組合せに応じて、半導体基板の加工変質層の特徴の分類基準を作成しておく、分類基準作成工程を更に含み、前記分析工程は、前記第１母数及び第２母数の組合せに基づいて、前記評価対象の複数の半導体基板を前記分類基準に照らして分類する、分類工程を含む。

【0059】

本発明の好ましい形態では、前記測定工程にて得られた散乱光の強度に基づいて、前記加工変質層の評価を行う評価工程を含む。

【0060】

本発明の好ましい形態では、前記評価工程は、前記散乱光の強度に基づいて算出された統計量の分布図を作製するマッピング工程を有する。

【0061】

本発明の好ましい形態では、前記評価工程は、前記散乱光の強度に基づいて算出された統計量の位置母数を抽出する位置母数抽出工程を有する。

【0062】

本発明の好ましい形態では、前記位置母数抽出工程は、最頻値を抽出する工程である。

【0063】

本発明の好ましい形態では、前記評価工程は、前記散乱光の強度に基づいて算出された統計量の尺度母数を抽出する尺度母数抽出工程を有する。

【0064】

本発明の好ましい形態では、前記尺度母数抽出工程は、半値幅を抽出する工程である。

【0065】

また、上述した課題を解決する本発明は、半導体基板の酸化層と歪み層の境界領域において発生した散乱光の強度に基づいて加工変質層を評価する、加工変質層の評価方法である。

【0066】

また、上述した課題を解決する本発明は、半導体基板の歪み層とバルク層の境界領域において発生した散乱光の強度に基づいて加工変質層を評価する、加工変質層の評価方法である。

【0067】

また、上述した課題を解決する本発明は、半導体基板の酸化層と歪み層の境界領域において発生した散乱光の強度と、前記半導体基板の歪み層とバルク層の境界領域において発生した散乱光の強度と、に基づいて加工変質層を評価する、加工変質層の評価方法である。

【0068】

また、本発明は、上述した何れかの半導体基板の評価方法又は評価システムにより、半導体基板の加工変質層を評価する工程と、前記評価の結果、所定の歪み量を含む層を特定する特定工程と、前記特定された層を除去する除去工程を含む、半導体基板の製造方法に関する。

【発明の効果】

【0069】

開示した技術によれば、半導体基板を破壊することなく加工変質層を評価することができる新規の技術を提供することができる。
また、開示した技術によれば、半導体基板を破壊することなく、加工変質層の分布を高速に評価することができる新規の技術を提供することができる。

【0070】

他の課題、特徴および利点は、図面および特許請求の範囲と共に取り上げられる際に、以下に記載される発明を実施するための形態を読むことにより明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0071】

【図1】実施の形態にかかる評価方法を説明する説明図である。

【図2】実施の形態にかかる評価方法を説明する説明図である。

【図3】実施の形態にかかる評価方法で用いる検査装置のブロック図である。

【図4】実施の形態にかかる評価方法の測定工程の説明図である。

【図5】実施の形態にかかる評価方法の評価工程の説明図である。

【図6】実施の形態にかかる評価方法の評価工程の説明図である。

【図7】実施例にかかる測定結果を説明する説明図である。

【図8】実施例にかかる測定結果を説明する説明図である。

【図9】実施例にかかる分析の例を説明する説明図である。

【図10】実施の形態にかかる評価システムを説明する説明図である。

【図11】実施の形態にかかる評価システムを説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0072】

本発明の一態様は、半導体基板の加工変質層の評価方法である。加工変質層の評価方法は、好ましくは、歪みの評価方法である。加工変質層の評価方法は、より好ましくは、歪み量の評価方法である。

【0073】

本発明において、加工変質層とは、機械的加工により導入された変質を含む層をいう。
本発明の加工変質層の評価方法における検出対象は、半導体基板の表面の下に位置する歪みである。この歪みは、通常、半導体基板の加工により導入される。この検出対象とされるべき歪みは、その程度によって半導体デバイス製造の後工程に悪影響を与えうるものであり、通常、半導体デバイス製造の後工程に悪影響を与えうる程度の歪みは、半導体基板の表面の下の深さ１μｍ～２０μｍ、１μｍ～１０μｍ、１μｍ～８μｍ、１μｍ～６μｍ、の深さ範囲に位置する。よって、言い換えれば、本発明の評価方法における加工変質層及び深さ方向の検査エリアは、半導体基板の表面の下の深さ～２０μｍ、～１０μｍ、～８μｍ、～６μｍ、の深さ範囲である。

【0074】

歪みとは、理想的な結晶格子を基準とした場合の、実際の結晶格子の基準からのずれを指すものである。また、歪み量とは、その程度を指す値である。

【0075】

本発明の加工変質層の評価方法は、半導体基板を対象として、対象の歪み量や、その分布、又はその均一性を評価することを含む。
すなわち、本発明の半導体基板の加工変質層の評価方法は、対象基板の歪み量の測定、測定値の可視化、測定値を用いた分析を含む、歪み量の評価方法である。

【0076】

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる加工変質層の評価方法及び評価システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。本発明の技術的範囲は、添付図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、適宜変更が可能である。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0077】

《加工変質層の評価方法》
図１は、実施の形態にかかる加工変質層の評価方法について説明する説明図である。
本発明にかかる加工変質層の評価方法は、表面１０１よりも下に存在する加工変質層１０２で散乱した散乱光Ｌ４の強度に基づいて、加工変質層１０２を評価することを特徴とする。具体的には、投光系１０から照射したレーザー光Ｌ１を半導体基板１００の表面１０１から内部に入射させる。半導体基板１００の内部に入射された入射光Ｌ３が加工変質層１０２にて散乱することにより散乱光Ｌ４が生じる。この散乱光Ｌ４を受光系２０で測定し、散乱光Ｌ４の強度に基づいて加工変質層１０２の評価を行う。

【0078】

散乱光Ｌ４には、表面散乱光、内部散乱光が含まれうる。表面散乱光には、表面付着物由来の散乱光、表面凹凸由来の散乱光、格子欠陥由来の散乱光が含まれうる。内部散乱光には、格子欠陥由来の散乱光、内部歪み由来の散乱光が含まれうる。
本発明の加工変質層の評価方法における検出対象は、内部散乱光のうちの、内部歪み由来の散乱光である。
このため、内部歪み由来の散乱光以外の、表面付着物由来の散乱光、表面凹凸由来の散乱光、格子欠陥由来の散乱光を含む、検出対象外の散乱光は、適切な方法でその発生及び／又はその検出が抑制されることが好ましい。
ただし、散乱光Ｌ４は、内部歪み由来の散乱光の強度が判別可能な範囲で、検出対象外の散乱光を含んでもよい。

【0079】

半導体基板１００は、スライス工程、研磨工程、研削工程の少なくとも一つが含まれる工程で製造された半導体材料である。これらの工程を経て製造される半導体基板１００としては、シリコン（Ｓｉ）基板を例示できる。上述したスライス工程、研磨工程、研削工程においては、デバイスの製造において悪影響を与える加工変質層１０２が導入され得る。特に、加工が難しい材料に分類される化合物半導体材料は、加工変質層１０２がデバイスに悪影響を与えることが近年の研究により明らかになってきた。

【0080】

本発明にかかる加工変質層の評価方法は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板、窒化ガリウム（ＧａＮ）基板、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板、酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）基板、サファイア基板等の化合物半導体材料基板の加工変質層１０２の評価に好適である。

【0081】

半導体基板１００は、化学機械研磨等により平坦化された表面１０１と、スライス工程・研削工程・研磨工程等の機械加工を含む工程により導入された加工変質層１０２と、バルク層１０３と、を有している。なお、加工変質層１０２は、図１に示すように、半導体基板１００の表面１０１の下に導入された層であり、酸化層１０２１と、歪み層１０２２と、を含む。

【0082】

また、別の観点では、半導体基板１００の表面１０１の下は、明確に層と境界が分かれているわけではなく、内部に行くほど歪みの程度が小さくなる加工変質層１０２が、バルク層１０３との境界が曖昧な状態で、連続的に分布している（図１１）。
言い換えれば、加工変質層１０２は、比較的大きな歪み量を持つ層のことを指す概念であり、バルク層１０３は、比較的小さな、又は無視できる程度の歪み量を持つ層のことを指す概念であって、両者を明確に分ける境界は存在しない、という観点もある。

【0083】

表面１０１は、化学機械研磨等の平坦化処理により平坦化されている。定量的に、表面１０１は、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５ｎｍ以下の面を含む。好ましくは、表面１０１は、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．４ｎｍ以下、０．３ｎｍ以下、０．２ｎｍ以下の面を含む。

【0084】

レーザー光Ｌ１は、半導体基板１００の表面１０１から内部に入射する。即ち、表面１０１は、レーザー光Ｌ１が入射する境界面である。
よって、半導体基板１００が、平坦化処理によって平坦化された表面１０１を有することで、表面１０１の凹凸に起因する散乱光が発生しにくくなる、または、表面１０１で発生する散乱光の強度が低くなる。これにより、散乱光Ｌ４において、表面１０１の下の加工変質層１０２で発生した散乱光の割合が大きくなる。

【0085】

半導体基板１００の表面１０１は、少なくとも、表面１０１で発生した散乱光が、加工変質層１０２で発生した散乱光の検出に障害とならない程度の平坦性とすることで、閾値やマッピングによる加工変質層１０２の歪み評価が可能となる。
言い換えれば、平坦化された表面１０１は、表面凹凸由来の散乱光の発生を抑制する、又は、表面凹凸由来の散乱光の強度を低減させる効果を有する。これにより、散乱光Ｌ４において、検出対象ではない表面凹凸由来の散乱光の割合を減らすことができる。

【0086】

図２は、レーザー光Ｌ１の偏光と加工変質層１０２の関係について説明する説明図である。図２（ａ）は、Ｓ偏光のレーザー光Ｌ１を半導体基板１００に照射した場合を説明する説明図である。図２（ｂ）は、Ｐ偏光のレーザー光Ｌ１を半導体基板１００に照射した場合を説明する説明図である。

【0087】

本発明にかかる加工変質層の評価方法は、加工変質層１０２を有する半導体基板１００の表面１０１からＳ偏光のレーザー光Ｌ１を入射させ、表面１０１の下で散乱した散乱光Ｌ４の強度を測定するＳ偏光を用いた測定工程を含む（図２（ａ）参照）。なお、Ｓ偏光は、レーザー光Ｌ１の電場が入射面に対して垂直方向に振動しており、同条件で照射されたＰ偏光と比べて透過率が低い。このため、入射光Ｌ３の総量及び有するエネルギー等を考慮すると、Ｓ偏光はＰ偏光と比べて相対的に浅い部分で発生した散乱光が検出されやすく、Ｓ偏光は加工変質層１０２の浅い部分の歪みの測定に適している。
具体的に、Ｓ偏光は、基板表面～１０μｍ、～８μｍ、～６μｍ又は～４μｍの深さ範囲に位置する歪みの測定に適している。
Ｓ偏光のレーザー光Ｌ１を用いた場合には、より表面１０１に近い酸化層１０２１と歪み層１０２２の境界領域において散乱光Ｌ４が発生しているものと考えられる。
すなわち、本発明にかかる加工変質層の評価方法は、酸化層１０２１と歪み層１０２２の境界領域において発生した散乱光Ｌ４の強度に基づいて加工変質層１０２を評価する方法であると考えられる。なお、ここで言う境界領域は、酸化層１０２１と歪み層１０２２の界面をふくむ。

【0088】

別の観点では、本発明にかかる加工変質層の評価方法は、加工変質層１０２を有する半導体基板１００の表面１０１からＳ偏光のレーザー光Ｌ１を入射させた場合に、表面１０１の下、深さ～１０μｍ程度の深さ範囲にて発生した散乱光Ｌ４の強度に基づいて加工変質層１０２を評価する方法である。

【0089】

また、本発明にかかる加工変質層の評価方法は、半導体基板１００の表面１０１からＰ偏光のレーザー光Ｌ１を入射させ、表面１０１の下で散乱した散乱光Ｌ４の強度を測定するＰ偏光を用いた測定工程を含む（図２（ｂ）参照）。なお、Ｐ偏光は、レーザー光Ｌ１の電場が入射面に対して平行方向に振動しており、同条件で照射されたＳ偏光と比べて透過率が高い。このため、入射光Ｌ３の総量及び有するエネルギー等を考慮すると、Ｐ偏光はＳ偏光と比べて相対的に深い部分で発生した散乱光が検出されやすく、Ｐ偏光は加工変質層１０２の深い部分の歪みの測定に適している。
具体的に、Ｐ偏光は、基板表面～４７μｍ、～３０μｍ、～２０μｍ又は～１０μｍの範囲に位置する歪みの測定に適している。
Ｐ偏光のレーザー光Ｌ１を用いた場合には、酸化層１０２１よりも下層に存在する歪み層１０２２とバルク層１０３の境界領域において散乱光Ｌ４が発生しているものと考えられる。
すなわち、本発明にかかる加工変質層の評価方法は、歪み層１０２２とバルク層１０３の境界領域において発生した散乱光Ｌ４の強度に基づいて加工変質層１０２を評価する方法であると考えられる。なお、ここで言う境界領域は、歪み層１０２２とバルク層１０３の界面をふくむ。

【0090】

別の観点では、本発明にかかる加工変質層の評価方法は、加工変質層１０２を有する半導体基板１００の表面１０１からＰ偏光のレーザー光Ｌ１を入射させた場合に、表面１０１の下、深さ～４７μｍ程度の深さ範囲にて発生した散乱光Ｌ４の強度に基づいて加工変質層１０２を評価する方法である。

【0091】

Ｓ偏光のレーザー光Ｌ１を用いた場合の深さ方向の検査エリアＩＡは、基板表面～１０μｍ、～８μｍ、～６μｍ又は～４μｍの深さ範囲に含まれるように調整されうる。
Ｐ偏光のレーザー光Ｌ１を用いた場合の深さ方向の検査エリアＩＡは、は、基板表面～４７μｍ、～３０μｍ、～２０μｍ又は～１０μｍの深さ範囲に含まれるように調整されうる。

【0092】

レーザー光Ｌ１を用いた場合の深さ方向の検査エリアＩＡは、レーザー光Ｌ１の偏光特性や波長特性、半導体基板１００への入射角度等を含む侵入特性に応じて変化する。
即ち、レーザー光Ｌ１の侵入特性を調整することで、レーザー光Ｌ１を用いた場合の深さ方向の検査エリアＩＡを調整することができる。

【0093】

また、本発明にかかる加工変質層の評価方法は、上述した測定工程にて得られた散乱光Ｌ４の強度の結果に基づいて、加工変質層１０２の評価を行う評価工程を含む。この評価工程は、例えば、Ｓ偏光及び／又はＰ偏光を用いた測定において得られた散乱光Ｌ４の強度から統計量を算出し、可視化・数値化することで加工変質層１０２の評価を行う工程である。

【0094】

実施の形態にかかる加工変質層の評価方法は、半導体基板１００の表面を洗浄する洗浄工程Ｓ１０と、半導体基板１００の加工変質層１０２にレーザー光Ｌ１を入射させて散乱した散乱光Ｌ４の強度を測定する測定工程Ｓ２０と、この散乱光Ｌ４の強度に基づいて加工変質層１０２を評価する評価工程Ｓ３０と、を含み得る。
以下、本発明の実施の形態に沿って、各工程を詳細に説明する。

【0095】

〈洗浄工程Ｓ１０〉
洗浄工程Ｓ１０は、半導体基板１００の表面に付着した有機物汚染やパーティクル汚染、酸化物層、イオン汚染等により、レーザー光Ｌ１が半導体基板１００の表面１０１で散乱する要因を排除する工程である。特に、半導体基板１００の表面にパーティクルが付着している場合は、加工変質層１０２で発生する散乱光Ｌ４よりも強い散乱が生じる。そのため、加工変質層１０２の測定を行う前には、パーティクル汚染等が除去されていることが望ましい。

【0096】

言い換えれば、洗浄工程Ｓ１０は、表面付着物由来の散乱光の発生を抑制する、又は、表面付着物由来の散乱光の強度を低下させる効果を有する。これにより、散乱光Ｌ４において、検出対象ではない表面付着物由来の散乱光の割合を減らすことができる。

【0097】

洗浄工程Ｓ１０の手法としては、半導体基板１００の表面１０１に付着した有機物汚染やパーティクル汚染、酸化物層、イオン汚染の少なくとも何れか一つを除去可能な手法であれば採用することができる。例えば、一般的なＲＣＡ洗浄（ＮＨ_４ＯＨ，Ｈ_２Ｏ_２，Ｈ_２Ｏ）、酸洗浄（ＨＣｌ，ＨＦ）などの化学洗浄、バブルやブラシなどによる物理的洗浄を採用することができる。その他、半導体基板１００の表面１０１を洗浄可能な手法であれば当然に採用することができる。

【0098】

以上、実施の形態にかかる洗浄工程Ｓ１０について説明した。なお、本発明にかかる加工変質層の評価方法は、洗浄工程Ｓ１０を含まない形態をも例示することができる。すなわち、半導体基板１００の表面１０１が十分に清浄な場合には、洗浄工程Ｓ１０を行わず、後述する測定工程Ｓ２０及び評価工程Ｓ３０を含むようにして加工変質層１０２の評価を行っても良い。

【0099】

〈測定工程Ｓ２０〉
測定工程Ｓ２０は、図１に示すように、評価システムの投光系１０から照射され半導体基板１００の表面１０１から入射した入射光Ｌ３を加工変質層１０２の内部で散乱させ、この散乱させた散乱光Ｌ４を受光系２０で測定する工程である。そのため、半導体基板１００の表面１０１は化学機械研磨等により十分に平坦化されていることが望ましい。言い換えれば、測定工程Ｓ２０は、化学機械研磨後の表面１０１に対して行うことが望ましい。

【0100】

本実施の形態にかかる測定工程Ｓ２０は、半導体基板１００の表面１０１の法線Ｎに対して傾斜した入射角度θでレーザー光Ｌ１を入射させる工程である。このように入射角度θを設けて投光系１０から照射されたレーザー光Ｌ１は、一部が半導体基板１００の表面１０１で正反射して反射光Ｌ２となり、一部が半導体基板１００の内部に入射して入射光Ｌ３となる。さらに、この入射光Ｌ３が加工変質層１０２にて散乱することにより散乱光Ｌ４が生じる。

【0101】

反射光Ｌ２は、レーザー光Ｌ１の入射角度θと同角度で正反射し、散乱光Ｌ４に比して高強度となる。本発明は散乱光Ｌ４の強度に基づいて加工変質層１０２を評価する方法である。そのため、散乱光Ｌ４を精度良く測定するには、反射光Ｌ２が受光センサー２４に入光することを抑制する必要がある。例えば、反射光Ｌ２を避けるように受光系２０を配置する手法や、反射光Ｌ２の光路上に遮光テープを配置する等して、受光センサー２４への入光を制限する手法を採用することができる。

【0102】

本発明で測定する散乱光Ｌ４は、弾性散乱を含む。すなわち、非弾性散乱に比して高強度な弾性散乱を含む散乱光Ｌ４を測定することにより、測定の感度を向上させることができ、高速な測定を実現することができる。

【0103】

測定工程Ｓ２０は、Ｓ偏光を用いた測定工程Ｓ２１と、Ｐ偏光を用いた測定工程Ｓ２２と、を含み得る。Ｓ偏光とＰ偏光とでは、発生した散乱光の検出されやすさが散乱光の発生深さに応じて異なるため、レーザー光Ｌ１の偏光を選択することで、加工変質層１０２の測定領域を変更することができる。すなわち、Ｓ偏光を用いた測定工程Ｓ２１においては、表面１０１寄りの加工変質層１０２の散乱光Ｌ４を測定することができると考えられる。一方で、Ｐ偏光を用いた測定工程Ｓ２２においては、バルク層１０３寄りの加工変質層１０２の散乱光Ｌ４を測定することができると考えられる。

【0104】

なお、レーザー光Ｌ１の半導体基板１００への侵入深さＰＤの制御に関しては、測定対象である半導体基板１００の物性や加工変質層１０２の厚みに応じて、適切な入射角度θを当然に選択することができる。

【0105】

ここで、レーザー光Ｌ１の入射角度θは、その下限において４０°≦θ、４５°≦θ又は５０°≦θ、その上限においてθ≦８０°、θ≦７５°又はθ≦７０°、を満たすことが好ましい。
入射角度θが半導体基板１００のブリュースター角付近（ブリュースター角±約１０°）の場合、Ｐ偏光が半導体基板１００のより深くまで侵入し、表面の下の深い部分の歪みを検知できるため、より好ましい。

【0106】

実施の形態にかかる加工変質層の評価に用いる評価システムは、半導体基板１００にレーザー光Ｌ１を入射させ加工変質層１０２で散乱した散乱光Ｌ４の強度を測定可能な装置構成であれば、当然に採用することができる。
以下、図１ないし図４を参照して、実施の形態で用いる評価システムの一例について説明する。

【0107】

（評価システムの実施形態１）
図３は、実施の形態にかかる評価方法で用いる評価システムのブロック図である。
実施の形態にかかる評価システムは、レーザー光Ｌ１を照射する投光系１０と、散乱光Ｌ４を受光する受光系２０と、測定対象である半導体基板１００が設置されるステージ３０と、投光系１０及び受光系２０が設置される筐体４０と、受光系２０で測定した信号の信号処理を行う信号処理部５０と、データ処理を行うデータ処理部６０と、各種制御を行う制御部７０と、を備える。

【0108】

言い換えれば、実施の形態にかかる評価システムは、測定対象である半導体基板１００を保持可能なステージ３０と、Ｓ偏光及び／又はＰ偏光のレーザー光Ｌ１を照射可能な投光系１０と、半導体基板１００の表面１０１の下で散乱した散乱光Ｌ４を受光可能な受光系２０と、Ｓ偏光及びＰ偏光を用いて測定された散乱光Ｌ４の強度に基づいて加工変質層１０２の評価を行うデータ処理部６０と、を備える。

【0109】

投光系１０は、レーザー出力部１１と、波長板１２と、を有する。この投光系１０は、レーザー光Ｌ１が半導体基板１００の表面の法線Ｎに対して傾斜した入射角度θで入射するよう筐体４０に取付けられている。

【0110】

なお、投光系１０は、入射角度θを調整できるように、筐体４０に取り付けられてもよい。

【0111】

レーザー出力部１１は、レーザー光Ｌ１の発生源であり、例えば、Ｈｅ－Ｎｅレーザー等のガスレーザー、半導体レーザー及びＹＡＧレーザー等の固体レーザー等を採用することができる。

【0112】

波長板１２は、レーザー出力部１１で発生したレーザー光Ｌ１に対して、波長の分離、微調整、楕円率の調整、偏光の回転等の調整を行う。この波長板１２では、レーザー光Ｌ１のＳ偏光とＰ偏光の切り替えを行うことができ、入射角度θや波長λ等の測定条件を変更することなく、レーザー光Ｌ１の侵入特性を制御することができる。この波長板１２は、測定対象である半導体基板１００の材料や条件に応じて適切な材料や構成が選択される。

【0113】

即ち、波長板１２は、レーザー光Ｌ１に対して、波長の分離、微調整、楕円率の調整、偏光の回転等の調整を行い、レーザー光Ｌ１の侵入特性を制御する、光調整器の一態様である。

【0114】

光調整器によってレーザー光Ｌ１の侵入特性を制御することで、評価システムは、入射光Ｌ３の侵入深さＰＤ及び／又は深さ方向の検査エリアＩＡを調整して、半導体基板１００の任意の深さ範囲に位置する歪みを選択的に検出することが可能となる。

【0115】

光調整器として、波長板１２に限らない様々な光学素子（フィルタ、レンズ、ミラー等）又はその組み合わせが用いられ得、レーザー光Ｌ１の侵入特性（偏光特性、波長、入射角度等）を調整してもよい。

【0116】

レーザー光Ｌ１の波長は、受光系２０において散乱光Ｌ４が検出可能な強度であるために、半導体基板１００のバンドギャップよりも大きい光子エネルギーを有していることが望ましい。すなわち、レーザー光Ｌ１の波長λは、「λ［ｎｍ］≦１２３９．８／バンドギャップ［ｅＶ］」の関係式を満たすことが望ましい。

【0117】

具体的には、測定対象が４Ｈ－ＳｉＣである場合には、３８０ｎｍ以下の波長に設定されることが望ましい（λ［ｎｍ］≦１２３９．８／３．２６［ｅＶ］）。測定対象がＧａＮである場合には、３６５ｎｍ以下の波長に設定されることが望ましい（λ［ｎｍ］≦１２３９．８／３．３９［ｅＶ］）。

【0118】

レーザー光Ｌ１が有する光子エネルギーの下限値としては、好ましくは半導体基板１００のバンドギャップの１０１％、さらに好ましくはバンドギャップの１０３％、さらに好ましくはバンドギャップの１０５％、さらに好ましくはバンドギャップの１０７％である。

【0119】

レーザー光Ｌ１が有する光子エネルギーの上限値としては、好ましくは半導体基板１００のバンドギャップの１２２％、さらに好ましくはバンドギャップの１２０％、さらに好ましくはバンドギャップの１１５％、さらに好ましくはバンドギャップの１１２％、さらに好ましくはバンドギャップの１１０％である。

【0120】

上記した下限値と上限値の範囲で定義される光子エネルギーを有するレーザー光Ｌ１は、加工変質層、特に評価対象となる歪みを含む範囲に、十分なエネルギーを保持した状態で侵入し、加工変質層、特に歪みに起因する散乱光を検出可能な強度で生じさせる。

【0121】

レーザー光Ｌ１の波長（レーザー光Ｌ１が有する光子エネルギー）と、歪みが検出可能な深さの関係は、例えば、“Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ｄｅｐｔｈｓ ｉｎ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｆｏｒ ４Ｈ、 ６Ｈ ａｎｄ ３Ｃ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ ａｔ ｓｅｖｅｎ ｃｏｍｍｏｎ ｌａｓｅｒ ｐｕｍｐｉｎｇ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓ”（Ｓ．Ｇ Ｓｒｉｄｈａｒａ， Ｔ．Ｊ Ｅｐｅｒｊｅｓｉ， Ｒ．Ｐ Ｄｅｖａｔｙ， Ｗ．Ｊ Ｃｈｏｙｋｅ，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ： Ｂ Ｖｏｌｕｍｅｓ ６１・６２， ３０ Ｊｕｌｙ １９９９， Ｐａｇｅｓ ２２９－２３３）に記載の吸収係数を考慮することで、計算することが可能である。

【0122】

例えば、レーザー光Ｌ１が、４Ｈ－ＳｉＣのバンドギャップの１２２％の光子エネルギーを有する場合（レーザー光Ｌ１の波長が３１３ｎｍの場合）、歪みが検出可能な深さは、４μｍ程度と見積もることができる。
また例えば、レーザー光Ｌ１が、４Ｈ－ＳｉＣのバンドギャップの１１２％の光子エネルギーを有する場合（レーザー光Ｌ１の波長が３４０ｎｍの場合）、歪みが検出可能な深さは、１６μｍ程度と見積もることができる。
また例えば、レーザー光Ｌ１が、４Ｈ－ＳｉＣのバンドギャップの１０７％の光子エネルギーを有する場合（レーザー光Ｌ１の波長が３５５ｎｍの場合）、歪みが検出可能な深さは、５０μｍ程度と見積もることができる。

【0123】

レーザー光Ｌ１の強度は、半導体基板１００を透過しない強さに設定されていることが望ましい。すなわち、入射光Ｌ３の侵入深さＰＤが半導体基板１００の厚み以下となるよう設定されていることが望ましい。

【0124】

受光系２０は、対物レンズ２１と、結像レンズ２２と、ビームスプリッター２３と、受光センサー２４と、スリット２５と、を有する。この受光系２０は、反射光Ｌ２が入光しないよう、入射角度θとは異なる測定角度φで筐体４０に取付けられていることが望ましい。

【0125】

受光系２０の測定角度φは、その下限において２０°≦φ、２５°≦φ又は３０°≦φ、その上限においてφ≦７０°、φ≦６５°又はφ≦６０°、を満たすことが好ましい。
このような測定角度φは、半導体基板１００の表面１０１付近の浅い部分で発生した散乱光を受光系２０に入光しにくくするため、表面１０１の下の歪みを精度よく検出できる。

【0126】

受光系２０は、測定角度φを調整できるように、筐体４０に取り付けられてもよい。

【0127】

ビームスプリッター２３は、キューブ型のビームスプリッターを採用することが望ましい。受光センサー２４は、散乱光Ｌ４の強度を電気信号に変換可能な構成であれば良い。例えば、光電子増倍管やフォトダイオード等を採用することができる。スリット２５は、レーザー光Ｌ１の検査エリアを確定させるために配置されている。

【0128】

ここで、レーザー光Ｌ１の検査エリアは、入射光Ｌ３の侵入深さＰＤの範囲内で半導体基板１００の表面１０１の下の任意の深さ範囲から確定される。
即ち、スリット２５は、半導体基板１００の表面１０１の下で発生した散乱光のうち、検査エリアで発生した散乱光Ｌ４を、選択的に受光センサー２４に入光させる、光選択器の一態様である。

【0129】

言い換えれば、スリット２５は、半導体基板１００の表面１０１の下で発生した散乱光のうち、検査エリアから外れた非検査エリア（半導体基板１００における、検査エリアよりも浅い部分、深い部分、又は裏面等）で発生した散乱光を受光センサー２４に入光させないように遮蔽する、光選択器の一態様である。
半導体基板１００の表面１０１の下のより深いところほど、入射光Ｌ３、散乱光Ｌ４は減衰する。このため、光選択器が、検査エリアから外れた非検査エリアで発生した散乱光を遮蔽することで、検査エリアで発生した散乱光Ｌ４を選択的に検出できる。
このことは、表面凹凸由来の散乱光の検出強度を低下させる効果も有する。これにより、散乱光Ｌ４において、検出対象ではない表面凹凸由来の散乱光の割合を減らすことができる。

【0130】

光選択器として、スリット２５に限らない様々な光学素子（フィルタ、レンズ、ミラー等）又はその組み合わせが用いられ得る。

【0131】

（評価システムの実施形態２）
ここで、受光系２０の別の例と、光選択の詳細について、図１０を用いて説明する。
図１１に示すように、受光系２０は、対物レンズ２１と、結像レンズ２２と、ビームスプリッター２３と、受光センサー２４と、スリット２５と、を有する。

【0132】

レーザー光Ｌ１は、半導体基板１００の表面１０１で屈折し、散乱と減衰を繰り返しながら、侵入長ＰＬの長さまで侵入する（入射光Ｌ３）。このとき、入射光Ｌ３が到達した最深部分の表面１０１からの距離が侵入深さＰＤとなる。

【0133】

レーザー光Ｌ１の入射により、表面１０１で散乱した表面散乱光Ｌ４１と、加工変質層１０２の浅い部分で散乱した散乱光Ｌ４２と、加工変質層１０２の深い部分で散乱した散乱光Ｌ４３と、を含む散乱光が生じ得る。

【0134】

各散乱光Ｌ４１、Ｌ４２、Ｌ４３は、対物レンズ２１及び結像レンズ２２を通過して、スリット２５に到達する。

【0135】

スリット２５は、光軸Ｏ上で散乱した散乱光を遮蔽するように、光軸Ｏに対してずれた（オフセットした）配置となっている。この例では、スリット２５が、表面散乱光Ｌ４１を遮蔽して、表面散乱光Ｌ４１が受光センサー２４に到達しないようにしている。

【0136】

また、スリット２５は、散乱光Ｌ４２よりも浅い部分で発生した散乱光を遮蔽するような位置及び／又は幅で配置されている。また、スリット２５は、散乱光Ｌ４３よりも深い部分で発生した散乱光を遮蔽するような位置及び／又は幅で配置されている。

【0137】

即ち、この例において、スリット２５は、その位置及び／又は幅を調整することで、散乱光Ｌ４２及びＬ４３の発生箇所を含む深さ範囲を検査エリアＩＡに設定し、この範囲で発生した散乱光を選択的に受光センサー２４へと到達させることができる。

【0138】

また、対物レンズ２１及び結像レンズ２２は、スリット２５側における散乱光Ｌ４２及び散乱光Ｌ４３の到達点同士の間隔を、スリット２５に対して垂直に広げている。
言い換えれば、対物レンズ２１及び結像レンズ２２は、検査エリアＩＡをより狭めることができるため、精度の高い測定が可能となる。
対物レンズ２１及び結像レンズ２２の倍率は、合わせて約１～１００倍程度が好ましく、特に、約１０倍程度が望ましい。

【0139】

上記のように、光選択器は、特定の深さ範囲で発生した散乱光Ｌ４を選択的に受光センサー２４に入光させることができるものであればよい。
スリット２５の場合、その位置を調整することで、検査エリアＩＡの深さ方向の位置を調整することができる。このとき、スリット２５の位置に合わせて受光センサー２４の位置も調整してもよい。また、スリット２５の場合、幅を調整することで、検査エリアＩＡの幅を調整することができる。
即ち、光選択器の調整によって、入射光Ｌ３の侵入深さＰＤの範囲内で、半導体基板１００の表面１０１の下の任意の深さ範囲に位置する歪みを選択的に検出することが可能となる。

【0140】

さらに、レーザー光Ｌ１の侵入特性（偏光特性、波長、入射角度θ等）を変化させることで入射光Ｌ３の侵入深さＰＤを変化させることができるため、レーザー光Ｌ１の侵入特性及び受光条件（検出角度、スリット２５の位置や幅、対物レンズ２１及び結像レンズ２２の倍率等）をそれぞれ調整して任意に組み合わせることで、検査エリアＩＡの位置や幅を任意に調整することが可能となる。

【0141】

（評価システムの実施形態３）
ここで、受光系２０の更に別の例について、図１１を用いて説明する。

【0142】

この例は、入射光Ｌ３が、半導体基板１００の裏面１０４に到達してしまう場合を考えている。
この例で、スリット２５は、散乱光Ｌ４３よりも深いところで発生した散乱光（又は反射光）を遮蔽するような位置と幅で設けられている。
特に、スリット２５は、入射光Ｌ３が裏面１０４において反射又は散乱したことで生じた光Ｌ５を遮蔽し、受光センサー２４に到達させないようにする。

【0143】

一方で、この例において、スリット２５は、散乱光Ｌ４２よりも浅いところで発生した散乱光については遮蔽しないような位置と幅で設けられている。
即ち、図１１で説明された表面散乱光Ｌ４１等については、受光センサー２４に到達するようになっている。
ただし、基板表面の洗浄処理や平坦化処理によって、表面散乱光Ｌ４１の発生要因を可能な限り排除することで、表面散乱光Ｌ４１の検出強度を抑制することができるため、散乱光Ｌ４２やＬ４３等の内部散乱光の強度を判別可能に検出する事が可能となる。

【0144】

また、受光系２０は、レーザー光Ｌ１の波長に対応したバンドパスフィルター２６を有することが好ましい。
バンドパスフィルター２６により、受光系２０は、主に弾性散乱によって生じた散乱光を選択的に検出することが可能となる。

【0145】

図４は、実施の形態にかかる評価方法の測定工程Ｓ２０の説明図である。
ステージ３０は、図４に示すように、測定対象である半導体基板１００が設置され、半導体基板１００の中心を軸に水平回転可能に構成されている。また、ステージ３０は、筐体４０（投光系１０及び受光系２０）に対し、半導体基板１００を平行移動可能に構成されている。このように、半導体基板１００を回転させながら平行移動させることにより、レーザー光Ｌ１が半導体基板１００の広範囲（若しくは全面）を走査可能なよう構成されている。

【0146】

なお、ステージ３０を移動させる形態を示したが、投光系１０及び受光系２０を移動させることで、半導体基板１００上をレーザー光Ｌ１が走査できるよう構成しても良い。

【0147】

データ処理部６０は、深さ方向の検査エリアの情報（深さ方向の測定位置情報）を検査エリア設定部８０から取得し（検査エリア情報取得工程）、これに基づいて、検査エリアにレーザー光Ｌ１が侵入するような投光条件（レーザー光Ｌ１の侵入特性等）及び／又は受光条件（検出角度、スリット２５の位置や幅、対物レンズ２１及び結像レンズ２２の倍率等）を含むデータを取得する（投光条件取得工程）。
あるいは、使用者が、検査エリア設定部８０にて、深さ方向の検査エリアの情報（深さ方向の測定位置情報）を予め入力しておくことで、データ処理部６０が、このデータに基づいて投光条件及び／又は受光条件を含むデータを取得してもよい。

【0148】

制御部７０は、データ処理部６０から投光条件及び／又は受光条件を含むデータを取得し、このデータに基づいて、検査エリアにレーザー光Ｌ１が侵入するように、且つ、検査エリアで発生した散乱光を選択的に測定する（光選択工程）ように、投光系１０、受光系２０、ステージ３０を含む、評価システムの各構成を制御する。

【0149】

信号処理部５０は、受光センサー２４（光電子増倍管）により測定された電気信号（アナログ信号）を増幅した後にデジタル信号に変換する。また、信号処理部５０は、ステージ３０のエンコーダ情報により半導体基板１００の面方向の位置情報を取得し、散乱光Ｌ４の強度情報（強度測定値）と位置情報を紐づける。

【0150】

データ処理部６０は、信号処理部５０から、半導体基板１００上をレーザー光Ｌ１が走査して得られた信号の処理結果として、散乱光Ｌ４の複数の強度情報（強度測定値）及び複数の強度情報（強度測定値）の各々に紐づいた測定位置情報を含む散乱光強度データを取得する。

【0151】

強度情報（強度測定値）は、ある測定位置で測定された散乱光の強度測定値であり、一つの数値で示される。

【0152】

測定位置情報は、半導体基板１００の面方向（ＸＹ平面方向）の位置情報と、深さ方向（Ｚ方向）の位置情報と、を含む。
測定位置情報のうち、深さ方向の位置情報は、投光条件と受光条件に基づいて定まる。

【0153】

データ処理部６０は、信号処理部５０から取得したデータに基づいて、散乱光Ｌ４の強度に応じて分類し、加工変質層１０２の分布図やヒストグラムを作製するためのデータ処理を行う。また、制御部７０は、レーザー光の照射や走査の制御を行う。

【0154】

このデータ処理部６０や制御部７０は、例えば、プロセッサやストレージ等のハードウェア構成が採用され、投光系１０、受光系２０、ステージ３０、信号処理部５０、検査エリア設定部８０を含め、ローカルエリアネットワーク等を介して相互通信可能なよう構成されていることが望ましい。

【0155】

〈評価工程の実施形態１〉
以下、評価工程の実施形態１について説明する。
図５及び図６は、実施の形態にかかる評価方法の評価工程Ｓ３０の説明図である。
評価工程Ｓ３０は、測定工程Ｓ２０にて得られた散乱光Ｌ４の強度から、半導体基板１００の加工変質層１０２の評価を行う工程である。具体的には、半導体基板１００に任意エリアＡＡを設定し、この任意エリアＡＡごとに散乱光Ｌ４の強度に基づいて統計量を算出することで、半導体基板１００に導入された加工変質層１０２の歪み量や分布状況を把握する工程である。

【0156】

評価工程Ｓ３０は、半導体基板１００を任意の面積で区画した任意エリアＡＡを設定するエリア設定工程Ｓ３１と、この任意エリアＡＡごとに散乱光Ｌ４の強度に基づいて統計量を算出する統計量算出工程Ｓ３２と、加工変質層１０２の良否を判別するための閾値を設定する閾値設定工程Ｓ３３と、任意エリアＡＡにおける統計量をマッピングするマッピング工程Ｓ３４と、統計量を用いて加工変質層１０２を分析する分析工程Ｓ３５と、を含み得る。

【0157】

エリア設定工程Ｓ３１は、測定工程Ｓ２０にて測定した測定データを複数の区画に分割して、任意エリアＡＡを設定する工程である。図５においては、同心円上に扇状の任意エリアＡＡを設定したが、例えば格子状や渦巻状等、任意の形状・面積で設定することができる。

【0158】

統計量算出工程Ｓ３２は、設定した任意エリアＡＡごとに、散乱光Ｌ４の強度の平均値や中央値、最頻値等の統計量を算出する工程である。例えば、統計量として平均値を採用する場合には、任意エリアＡＡ内の散乱光Ｌ４の強度を積算する積算工程Ｓ３２１と、この積算工程Ｓ３２１で得られた積算値を任意エリアＡＡの任意エリア内の取得データ数で割る除算工程Ｓ３２２と、を有する。

【0159】

積算工程Ｓ３２１は、信号処理部５０にて紐づけられた散乱光Ｌ４の強度情報（強度測定値）及び位置情報から、設定した任意エリアＡＡ内の散乱光Ｌ４の積算値を算出する工程である。

【0160】

除算工程Ｓ３２２は、積算工程Ｓ３２１にて得られた積算値を任意エリアＡＡの任意エリア内の取得データ数で割ることにより、設定した任意エリアＡＡ範囲の平均値を得る工程である。

【0161】

閾値設定工程Ｓ３３は、デバイスの製造において悪影響を与える不適な加工変質層１０２を抽出するための閾値を設定する工程である。なお、この閾値は複数設定しても良く、例えば、統計量の下限値から上限値までを均等に２５６分割した閾値を設けるなどして、モノクロ若しくはカラーのグラデーションで統計量の高低を表現できるようにしても良い。

【0162】

マッピング工程Ｓ３４は、加工変質層１０２の歪みの分布状況を視覚化した分布図を作成する工程である。例えば、統計量の下限値から上限値までを均等に２５６分割した閾値を設定した場合には、加工変質層１０２の歪み量や分布状況を可視化したコンタ図を作成することができ、デバイスの製造に好適な加工変質層１０２が分布する領域と、デバイスの製造に不適な加工変質層１０２が分布する領域と、を視覚的に判別することができる。

【0163】

分析工程Ｓ３５は、測定工程Ｓ２０にて得られた結果を用いて、加工変質層１０２の品質を分析する工程である。この分析工程Ｓ３５は、閾値設定工程Ｓ３３において設定した閾値における統計量の分布の位置母数（例えば、平均（算術・幾何・調和）、中央値（分位数・順序統計量）、最頻値、階級値、等から選ばれる１以上を含む）を抽出する位置母数抽出工程Ｓ３５１と、分布の統計的な尺度母数（例えば、分散、偏差値、標準偏差、平均偏差、中央絶対偏差、範囲、半値幅、等から選ばれる１以上を含む）を抽出する尺度母数抽出工程Ｓ３５２と、位置母数抽出工程Ｓ３５１及び／又は尺度母数抽出工程Ｓ３５２の結果に基づいて加工変質層１０２の品質を分類する分類工程Ｓ３５３と、を含み得る。

【0164】

図６は、実施の形態にかかる分析工程Ｓ３５の一例を説明する説明図であり、横軸を散乱光Ｌ４の強度、縦軸をカウント数（頻度）とするヒストグラムである。

【0165】

位置母数抽出工程Ｓ３５１は、例えば、測定工程Ｓ２０で測定した散乱光Ｌ４の強度の中から、加工変質層１０２において最も頻度の高い散乱光Ｌ４の強度（最頻値）を抽出する工程である。この最頻値は、図６のヒストグラムにおいて、カウント数が最も高い値を採用することができる。この最頻値を抽出することにより、測定した加工変質層１０２の品質を数値化することができ、他の半導体基板と比較してどの程度の歪み量を有しているかを把握することができる。

【0166】

尺度母数抽出工程Ｓ３５２は、例えば、図６のヒストグラムにおいて、最頻値を頂点とする山形の関数の半値幅を抽出する工程である。この半値幅を抽出することにより、測定した半導体基板１００の加工変質層１０２のバラツキを数値化することができ、他の半導体基板と比較してどの程度の歪み量のバラツキを有しているかを把握することができる。

【0167】

分類工程Ｓ３５３は、位置母数抽出工程Ｓ３５１及び／又は尺度母数抽出工程Ｓ３５２の抽出結果に基いて加工変質層１０２の分類分けを行う工程である。例えば、Ｓ偏光のレーザー光Ｌ１を用いた測定にて得られた最頻値、Ｓ偏光のレーザー光Ｌ１を用いた測定にて得られた半値幅、Ｐ偏光のレーザー光Ｌ１を用いた測定にて得られた最頻値、Ｐ偏光のレーザー光Ｌ１を用いた測定にて得られた半値幅、を任意の組合せでグラフにプロットすることにより、測定した半導体基板１００の加工変質層１０２の品質の分類を行うことができる（図９参照）。

【0168】

なお、実施の形態にかかる評価工程Ｓ３０は、エリア設定工程Ｓ３１と、統計量算出工程Ｓ３２と、閾値設定工程Ｓ３３と、マッピング工程Ｓ３４と、分析工程Ｓ３５と、をコンピュータのプロセッサに実行させる構成を採用することができる。

【0169】

本発明にかかる加工変質層の評価方法によれば、半導体基板１００の表面１０１からレーザー光Ｌ１を入射させ、この入射した入射光Ｌ３が加工変質層１０２の内部で散乱することにより生じる散乱光Ｌ４を測定することにより、加工変質層１０２を非破壊で評価することができる。そのため、デバイスに悪影響を与える加工変質層１０２を有した半導体基板１００を非破壊のまま判別して、加工変質層１０２を除去する等の適切な処理を経た上で、再度デバイスの製造工程に流すことができる。

【0170】

また、本発明にかかる加工変質層の評価方法によれば、加工変質層１０２を有する半導体基板１００の表面１０１からＳ偏光のレーザー光Ｌ１を入射させ、表面１０１の下で散乱した散乱光Ｌ４の強度を測定するＳ偏光を用いた測定工程を含む。Ｓ偏光のレーザー光Ｌ１を入射させることにより、表面１０１近傍に存在する加工変質層１０２の歪み量や分布状況を測定することができる。

【0171】

また、本発明にかかる加工変質層の評価方法によれば、位置母数抽出工程Ｓ３５１及び／又は尺度母数抽出工程Ｓ３５２の抽出結果に基いて加工変質層１０２の分類分けを行う分類工程Ｓ３５３を含む。このように、加工変質層１０２の歪み量や分布状況を可視化・数値化することにより、デバイスの製造に適切な半導体基板１００の分類を行うことができる。

【0172】

また、本発明にかかる加工変質層の評価方法によれば、レーザー光Ｌ１の偏光を選択することにより、加工変質層１０２の深さ方向の歪み量や分布状況を評価することができる。レーザー光Ｌ１のＳ偏光とＰ偏光との切り替えは波長板１２にて行うことができる。そのため、入射角度θや波長λ等の測定条件を変更することなく、深さ方向の検査エリアＩＡを容易に調整して測定・評価することができる。

【0173】

また、本発明にかかる加工変質層の評価方法によれば、弾性散乱を含む散乱光Ｌ４を測定することにより、測定の感度を向上させることができる。すなわち、加工変質層１０２の内部で散乱することにより生じる散乱光Ｌ４は、そのほとんどが弾性散乱である。本発明は、この弾性散乱を含めるよう散乱光Ｌ４を測定することにより、高感度な測定を行うことができる。

【0174】

また、本発明にかかる加工変質層の評価方法によれば、半導体基板１００を回転させながらレーザー光Ｌ１を走査することにより、加工変質層１０２を高速にマッピングすることができる。具体的には、６インチの半導体基板１００であれば、一枚５分以内に全面をマッピングすることができる。

【0175】

また、本実施の形態にかかる加工変質層の評価方法によれば、任意エリアＡＡを設定し（エリア設定工程Ｓ３１）その任意エリアＡＡの統計量を算出する（統計量算出工程Ｓ３２）工程を含む。これにより、半導体基板１００の広範囲に存在する加工変質層１０２の歪み量と分布状況を評価することができる。言い換えれば、測定データの一部を取捨選択するのではなく、全ての測定データを積算して活用することで、従来の手法では評価することが出来なかった加工変質層１０２を視覚化及び／又は数値化して評価することができる。

【0176】

〈評価工程の実施形態２〉
以下、評価工程の実施形態２について説明する。
図６～９は、実施の形態にかかる評価方法の評価工程Ｓ５０の説明図である。
評価工程Ｓ５０は、測定工程Ｓ２０にて得られた散乱光Ｌ４の強度から、半導体基板１００の加工変質層１０２の評価を行う工程である。具体的には、散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値に基づいて統計量を算出することで、半導体基板１００に導入された加工変質層１０２の歪み量や分布状況を把握する工程である。

【0177】

評価工程Ｓ５０は、半導体基板１００の表面１０１からレーザー光Ｌ１を入射させて測定した、半導体基板１００の表面１０１の下で散乱した散乱光Ｌ４の強度測定値を、測定位置情報に関連付けて散乱光強度データとして取得するデータ取得工程Ｓ５１と、所定の基準を満たす強度測定値を特定してラベル付けするピーク特定工程Ｓ５２と、散乱光Ｌ４の散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値に基づいて統計量を算出する統計量算出工程Ｓ５３と、算出された統計量から半導体基板の表面の下の歪み量を更に算出する歪み量算出工程Ｓ５４と、散乱光Ｌ４の散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値の分布図を作成するマッピング工程Ｓ５５と、散乱光Ｌ４の散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値の母数を用いて半導体基板の加工変質層１０２を分析する分析工程Ｓ５６と、分類基準に照らして評価対象の複数の半導体基板を分類する分類工程Ｓ５７と、を含み得る。

【0178】

データ取得工程Ｓ５１は、測定工程Ｓ２０にて得られた散乱光Ｌ４の強度測定値を、これに紐づく測定位置情報と共に散乱光強度データとして取得する工程である。
測定工程Ｓ２０では、半導体基板１００上をレーザー光Ｌ１が走査して得られた信号の処理結果として、散乱光Ｌ４の複数の強度情報（強度測定値）及び複数の強度情報（強度測定値）の各々に紐づいた測定位置情報が得られる。
即ち、データ取得工程Ｓ５１が取得する散乱光強度データは、散乱光Ｌ４の複数の強度情報（強度測定値）及び複数の強度情報（強度測定値）の各々に紐づいた測定位置情報を少なくとも含む。

【0179】

データ取得工程Ｓ５１は、第１の侵入特性を有する第１のレーザー光（例えば、Ｓ偏光）を入射させて測定した散乱光の第１の強度測定値と、第２の侵入特性を有する第２のレーザー光（例えば、Ｐ偏光）を入射させて測定した散乱光の第２の強度測定値とを、前記半導体基板の面方向及び深さ方向を含む測定位置情報にそれぞれ関連付けた第１の散乱光強度データ及び第２の散乱光強度データを取得してもよい。
このとき、第１の侵入特性を有する第１のレーザー光と、第２の侵入特性を有する第２のレーザー光の侵入特性の違いは、各レーザー光の侵入特性（偏光特性、波長、入射角度等）又はその任意の組合せに基づくものであってよい。

【0180】

ピーク特定工程Ｓ５２は、所定の基準を満たす強度測定値を特定してラベル付けする工程である。
例えば、ピーク特定工程Ｓ５２は、散乱光Ｌ４の散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値のうち、所定の上限値より大きい強度測定値を特定してラベル付けする工程である。
また例えば、ピーク特定工程Ｓ５２は、散乱光Ｌ４の散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値のうち、測定位置情報及び強度測定値に基づいて、測定位置情報に照らして数値が不連続的な強度測定値を特定してラベル付けする工程である。このようなピーク特定工程Ｓ５２は、平坦化された表面を有する半導体基板１００の測定で得られた散乱光Ｌ４の散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値に対して行われることが好ましい。
このようなピーク特定工程Ｓ５２は、加工変質層１０２に位置する歪みの、空間的連続性や、典型的な散乱光強度、にそぐわない強度測定値、即ち、歪み以外の要因に由来すると推測される散乱光の強度測定値を、ラベル付けしておくことができる。
これにより、後の工程で、歪み以外の要因に由来すると推測される散乱光の強度測定値を使用しないようにする、又は、その比重を小さくする等の処理を行うことができる。

【0181】

統計量算出工程Ｓ５３は、散乱光Ｌ４の散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値に対して統計的処理を行い、統計量を算出する工程である。
また、統計量算出工程Ｓ５３は、母数抽出工程Ｓ５３であってもよく、母数抽出工程Ｓ５３は散乱光Ｌ４の散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値の位置母数（例えば、平均（算術・幾何・調和）、中央値（分位数・順序統計量）、最頻値、階級値、等から選ばれる１以上を含む）を抽出する位置母数抽出工程Ｓ５３１と、散乱光Ｌ４の散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値の尺度母数（例えば、分散、偏差値、標準偏差、平均偏差、中央絶対偏差、範囲、半値幅、等から選ばれる１以上を含む）を抽出する尺度母数抽出工程Ｓ３５２と、を含む。

【0182】

位置母数抽出工程Ｓ５３１は、例えば、測定工程Ｓ２０で測定した散乱光Ｌ４の散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値の中から、加工変質層１０２において最も頻度の高い散乱光Ｌ４の強度測定値（最頻値）を抽出する工程である。この最頻値は、図６のヒストグラムにおいて、カウント数が最も高い値を採用することができる。この最頻値を抽出することにより、測定した加工変質層１０２の品質を数値化することができ、他の半導体基板と比較してどの程度の歪み量を有しているかを把握することができる。

【0183】

尺度母数抽出工程Ｓ５３２は、例えば、図６のヒストグラムにおいて、最頻値を頂点とする山形の関数の半値幅を抽出する工程である。この半値幅を抽出することにより、測定した半導体基板１００の加工変質層１０２のバラツキを数値化することができ、他の半導体基板と比較してどの程度の歪み量のバラツキを有しているかを把握することができる。

【0184】

なお、統計量算出工程Ｓ５３で算出される統計量は、面方向および深さ方向を含む測定位置情報に関連付けて算出されてもよい。
これにより、半導体基板１００における、ある深さ、ある領域（半導体基板１００の全体でもよい）の特徴を、その測定位置情報に対応する統計量に基づいて把握することができる。

【0185】

歪み量算出工程Ｓ５４は、算出された統計量から半導体基板の表面の下の歪み量を更に算出する工程である。
歪み量は、統計量に対して何らかの演算処理をすることで算出されてもよく、統計量をそのまま歪み量とみなしてもよい。
歪み量は、面方向および深さ方向を含む測定位置情報に関連付けて算出された統計量に対して何らかの演算処理をすることで算出される、又は、統計量をそのまま歪み量とみなされた値であるため、面方向および深さ方向を含む測定位置情報に関連付けられている。

【0186】

マッピング工程Ｓ５５は、散乱光Ｌ４の散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値の下限から上限までを複数に分割する閾値に基づいて強度測定値の分布図を作成する工程である。マッピング工程Ｓ５５は、閾値設定工程Ｓ５５１を含む。

【0187】

閾値設定工程Ｓ５５１は、例えば、散乱光Ｌ４の散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値の下限値から上限値までを均等に２５６分割した閾値を設けることができる。
このような場合には、マッピング工程Ｓ５５において、加工変質層１０２の歪み量や分布状況を可視化したコンタ図（例えば、図７、図８）を作成することができる。
コンタ図は、デバイスの製造に好適な加工変質層１０２が分布する領域と、デバイスの製造に不適な加工変質層１０２が分布する領域と、を視覚的に判別することを助ける。

【0188】

なお、閾値設定工程Ｓ５５１は、算出された統計量の下限値から上限値までを均等に分割するものでなくてもよい。
例えば、閾値設定工程Ｓ５５１は、算出された統計量の下限値から所定の上限値までを分割する閾値を設定する工程であってもよい。このような閾値設定工程Ｓ５５１によれば、マッピング工程Ｓ５５で作成されうる強度測定値の分布図において、算出された統計量のうち所定の上限値よりも小さい、半導体基板１００の表面下の歪みに関係すると考えられる比較的小さい値の強度測定値の分布に注目することができる。
言い換えれば、このような閾値設定工程Ｓ５５１は、ピーク特定工程Ｓ５２によって特定された所定の上限値を超える強度測定値は検出対象ではない格子欠陥由来の散乱光や表面汚染、表面凹凸に由来する散乱光から得られた強度測定値として、評価の対象から視覚的に除外することを助ける。

【0189】

マッピング工程Ｓ５５は、強度測定値の分布図を作成する際に、ピーク特定工程Ｓ５２でラベル付けされた、測定位置に照らして数値が不連続的な強度測定値に対して、視覚的なマーカーを付してもよい。

【0190】

分析工程Ｓ５６は、母数抽出工程Ｓ５３にて抽出した母数に基づいて、半導体基板１００の加工変質層１０２の品質を分析する工程である。
即ち、分析工程Ｓ５６は、母数抽出工程Ｓ５３にて抽出した、散乱光Ｌ４の散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値の位置母数（例えば、平均（算術・幾何・調和）、中央値（分位数・順序統計量）、最頻値、階級値、等から選ばれる１以上を含む）及び／又は尺度母数（例えば、分散、偏差値、標準偏差、平均偏差、中央絶対偏差、範囲、半値幅、等から選ばれる１以上を含む）に基づいて半導体基板１００の加工変質層１０２の品質を分析する工程である。

【0191】

図６は、実施の形態にかかる分析工程Ｓ３５の一例を説明する説明図であり、横軸を散乱光Ｌ４の強度、縦軸をカウント数（頻度）とするヒストグラムである。

【0192】

位置母数に基づいて半導体基板１００の加工変質層１０２の品質を分析する場合を考える。
例えば、測定工程Ｓ２０で測定した、散乱光Ｌ４の散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値の中から、加工変質層１０２において最も頻度の高い散乱光Ｌ４の強度（最頻値）を抽出する。この最頻値は、図６のヒストグラムにおいて、カウント数が最も高い値を採用することができる。
この最頻値を抽出することにより、測定した半導体基板１００の加工変質層１０２の品質を数値化することができ、他の半導体基板と比較してどの程度の歪み量を有しているかを把握することができる。

【0193】

また、尺度母数に基づいて半導体基板１００の加工変質層１０２の品質を分析する場合を考える。
例えば、図６のヒストグラムにおいて、最頻値を頂点とする山形の関数の半値幅を抽出することにより、測定した半導体基板１００の加工変質層１０２のバラツキを数値化することができる。
即ち、半導体基板１００が、他の半導体基板と比較してどの程度の歪み量のバラツキを有しているかを把握することができる。

【0194】

上記した分析工程Ｓ５６は、例えば、最頻値及び半値幅を組み合わせて、歪み量及びそのバラツキ、の２つの観点から半導体基板１００を分析してもよい。

【0195】

分類工程Ｓ５７は、位置母数抽出工程Ｓ５３１及び／又は尺度母数抽出工程Ｓ５３２で抽出された母数の組合せに基づいて半導体基板１００の加工変質層１０２の分類分けを行う工程である。分類工程Ｓ５７は、抽出された母数の組合せに基づいて半導体基板の加工変質層の特徴の分類基準を予め作成する分類基準作成工程Ｓ５７１を含む。

【0196】

分類基準作成工程Ｓ５７１は、例えば、Ｓ偏光のレーザー光Ｌ１を用いた測定にて得られた最頻値、Ｓ偏光のレーザー光Ｌ１を用いた測定にて得られた半値幅、Ｐ偏光のレーザー光Ｌ１を用いた測定にて得られた最頻値、Ｐ偏光のレーザー光Ｌ１を用いた測定にて得られた半値幅、を任意の組合せでグラフの軸とすることで分類基準を作成する。
分類工程Ｓ５７は、例えば、上記で作成された分類基準（グラフの軸）に沿って、評価対象の複数の半導体基板から得られた各種母数をプロットすることにより、測定した半導体基板１００の加工変質層１０２の品質の分類を行うことができる（図９参照）。

【0197】

実際に、Ｓ偏光を用いた測定工程Ｓ２１によって得られた散乱光Ｌ４の強度とＰ偏光を用いた測定工程Ｓ２２によって得られた散乱光Ｌ４の強度から最頻値及び半値幅を抽出し（位置母数抽出工程Ｓ５３１及び尺度母数抽出工程Ｓ５３２）、半導体基板１００の加工変質層１０２の品質の分類を行った（分類工程Ｓ５７）の結果の例を示す。

【0198】

図９（ａ）は、Ａ社製の６ｉｎｃｈの４Ｈ－ＳｉＣウエハ、Ｂ社製の６ｉｎｃｈの４Ｈ－ＳｉＣウエハ、Ｃ社製の６ｉｎｃｈの４Ｈ－ＳｉＣウエハ、Ｄ社製の６ｉｎｃｈの４Ｈ－ＳｉＣウエハに対し、測定工程Ｓ２０及び評価工程Ｓ５０を行い、横軸にＳ偏光の最頻値を、縦軸にＰ偏光の最頻値をプロットしたグラフである。

【0199】

この図９（ａ）に示したように、Ｓ偏光により測定した表面１０１近傍の加工変質層１０２の最頻値と、Ｐ偏光により測定したバルク層１０３近傍の加工変質層１０２の最頻値とを用いて、複数の半導体基板１００と比較・対比することにより、深さ方向を含めた加工変質層１０２の品質を評価することができる。
言い換えれば、図９（ａ）に示したように、Ｓ偏光の最頻値と、Ｐ偏光の最頻値とを、２軸の分類基準とすることで、複数の半導体基板１００について、加工変質層の深さ方向の特徴を分類・評価することができる。

【0200】

図９（ｂ）は、Ａ社製の６ｉｎｃｈの４Ｈ－ＳｉＣウエハ、Ｂ社製の６ｉｎｃｈの４Ｈ－ＳｉＣウエハ、Ｃ社製の６ｉｎｃｈの４Ｈ－ＳｉＣウエハ、Ｄ社製の６ｉｎｃｈの４Ｈ－ＳｉＣウエハに対し、測定工程Ｓ２０及び評価工程Ｓ３０を行い、横軸にＳ偏光の最頻値を、縦軸にＰ偏光の半値幅をプロットしたグラフである。

【0201】

この図９（ｂ）に示したように、Ｓ偏光により測定した表面１０１近傍の加工変質層１０２の最頻値と、Ｐ偏光により測定したバルク層１０３近傍の加工変質層１０２の半値幅とを用いて、複数の半導体基板１００と比較・対比することにより、均一性を含めた加工変質層１０２の品質を評価することができる。
言い換えれば、図９（ｂ）に示したように、Ｓ偏光の最頻値と、Ｐ偏光の半値幅とを２軸の分類基準とすることで、複数の半導体基板１００について、加工変質層の均一性の特徴を分類・評価することができる。

【0202】

なお、実施の形態にかかる評価工程Ｓ５０は、データ取得工程Ｓ５１と、ピーク特定工程Ｓ５２と、統計量算出工程Ｓ５３と、歪み量算出工程Ｓ５４と、マッピング工程Ｓ５５と、分析工程Ｓ５６と、分類工程Ｓ５７と、をコンピュータのプロセッサに実行させる構成を採用することができる。

【0203】

《半導体基板の製造方法》
次に、本発明にかかる半導体基板の製造方法について詳細に説明する。なお、以下の実施の形態において、先の《加工変質層の評価方法》の実施の形態と基本的に同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を簡略化する。

【0204】

本発明にかかる半導体基板の製造方法は、デバイスに悪影響な加工変質層１０２を評価する工程を含む。具体的には、半導体基板１００の内部にレーザー光Ｌ１を入射させ、散乱した散乱光Ｌ４の強度に基づいて、半導体基板１００の加工変質層１０２を評価する工程を含むことを特徴とする。

【0205】

通常、半導体基板を製造する場合、インゴットをスライスしてウエハを切り出すスライス工程や、その後ウエハを鏡面化するための研削工程及び研磨工程を有している。これらのスライス・研削・研磨に伴い、半導体基板１００に加工変質層１０２が導入される。本発明は、上述した加工変質層１０２を評価するものであり、スライス工程の後に採用され得る。また、本発明は、研削工程の後に採用され得る。また、本発明は研磨工程の後に採用され得る。

【0206】

実施の形態にかかる半導体基板の製造方法は、半導体基板１００の表面１０１からレーザー光Ｌ１を入射させ半導体基板１００の内部で散乱した散乱光Ｌ４を測定する測定工程Ｓ２０と、この散乱光Ｌ４の強度に基づいて半導体基板１００の加工変質層１０２を評価する評価工程Ｓ３０と、を含み得る。

【0207】

また、実施の形態にかかる半導体基板の製造方法は、評価工程Ｓ３０に次いで半導体基板１００の加工変質層１０２を除去する加工変質層除去工程Ｓ４０を含み得る。

【0208】

以下、本発明の実施の形態に沿って、各工程を詳細に説明する。なお、測定工程Ｓ２０及び評価工程Ｓ３０については、先の《加工変質層の評価方法》と同様であるため、その説明を簡略化する。

【0209】

〈加工変質層除去工程Ｓ４０〉
加工変質層除去工程Ｓ４０は、評価工程Ｓ３０又はＳ５０で不適と判断された加工変質層１０２を除去する工程である。この加工変質層１０２を除去する手法としては、化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）やエッチング手法を例示することができる。

【0210】

評価工程Ｓ３０では、統計量算出工程Ｓ３２で得られる任意エリアＡＡごとの散乱光Ｌ４の強度の統計量や、マッピング工程Ｓ３４で得られる加工変質層１０２の歪みの分布状況を視覚化した分布図等に基づいて、加工変質層１０２がデバイス製造に不適かどうかが判断される。
例えば、加工変質層１０２の適／不適の判断に統計量を用いる場合、所定閾値以上の統計量の存在を、所定閾値以上の歪み量の存在として、加工変質層１０２を不適と判断してよい。

【0211】

評価工程Ｓ５０では、統計量算出工程Ｓ５３で得られる散乱光Ｌ４の散乱光強度データに含まれる複数の強度測定値の統計量や、その統計量から算出される歪み量、強度測定値の分布状況を視覚化した分布図等に基づいて、加工変質層１０２がデバイス製造に不適かどうかが判断される。
例えば、加工変質層１０２の適／不適の判断に歪み量を用いる場合、所定閾値以上の歪み量が関連付けられた面方向および深さ方向を含む測定位置情報に対応する加工変質層１０２を不適と判断してよい。

【0212】

化学機械研磨は、研磨パッドの機械的な作用とスラリーの化学的な作用を併用して研磨を行う手法である。
エッチング手法は、半導体基板１００のエッチングに用いられる手法であれば良い。例えば、半導体基板材料がＳｉＣである場合には，ＳｉＶＥ法や水素エッチング法等の熱エッチング法、水酸化カリウム溶融液、フッ化水素酸を含む薬液、過マンガン酸カリウム系の薬液、水酸化テトラメチルアンモニウムを含む薬液等を用いたウェットエッチング法を例示できる。なお、通常、ウェットエッチングで用いられる薬液であれば採用することができる。

【0213】

本発明にかかる半導体基板の製造方法によれば、デバイスの製造に好適な半導体基板１００を提供することができる。すなわち、デバイスの歩留まりを悪化させる加工変質層１０２を有しない半導体基板１００を判別して提供することができる。その結果、デバイスの歩留まりを向上させることができる。

【0214】

また、本実施の形態にかかる半導体基板の製造方法によれば、デバイスの歩留まりを低下させる加工変質層１０２を有した半導体基板１００を再利用することができる。すなわち、非破壊で半導体基板１００の加工変質層１０２を評価することができるため、問題となる加工変質層１０２を除去する加工変質層除去工程Ｓ４０を経ることで、デバイスの製造に好適な半導体基板１００を製造することができる。

【実施例】

【0215】

以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
化学機械研磨を施した６インチサイズの４Ｈ－ＳｉＣウエハを２枚準備し、本発明の実施の形態に示した評価システムを用いて、加工変質層１０２の評価を行った。

【0216】

〈洗浄工程Ｓ１０〉
２枚の４Ｈ－ＳｉＣウエハに対してＲＣＡ洗浄を行った。

【0217】

〈測定工程Ｓ２０〉
洗浄工程Ｓ１０を経た４Ｈ－ＳｉＣウエハに対し、図１ないし図４に示した評価システムを用いて測定を行った。図４に示すように、ステージ３０に４Ｈ－ＳｉＣウエハを配置して、ステージを回転させつつ平行移動しながらレーザー光Ｌ１を４Ｈ－ＳｉＣウエハに入射させることで、半導体基板１００全面にレーザー光Ｌ１を走査させ、弾性散乱を含む散乱光Ｌ４を測定した。なお、測定領域はφ１４４ｍｍ、レーザー光Ｌ１の波長は３５５ｎｍの条件で測定を行った。また、６インチサイズの４Ｈ－ＳｉＣウエハ１枚にかかる測定時間は、３分であった。

【0218】

なお、この測定工程Ｓ２０においては、同一の半導体基板１００に対し、Ｓ偏光のレーザー光Ｌ１を入射させたＳ偏光を用いた測定工程Ｓ２１と、Ｐ偏光のレーザー光Ｌ１を入射させたＰ偏光を用いた測定工程Ｓ２２と、を行った。

【0219】

〈評価工程Ｓ３０〉
図５に示すように、半導体基板１００の中心から放射状に扇状の任意エリアＡＡを設定した（エリア設定工程Ｓ３１）。次に、設定した任意エリアＡＡの位置に対応する範囲の散乱光Ｌ４の強度を積算した（積算工程Ｓ３２１）。次に、積算した値を任意エリアＡＡの取得データ数で割り、任意エリアＡＡ毎に平均値を算出した（除算工程Ｓ３２２）。最後に、各任意エリアＡＡで算出された平均値を母集団として下限値から上限値までを均等に２５６分割した閾値を設定し（閾値設定工程Ｓ３３）、加工変質層１０２の歪み量や分布状況を視覚化した分布図を作成した（マッピング工程Ｓ３４）。

【0220】

図７及び図８は、評価工程Ｓ３０において得られた加工変質層１０２の分布図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、Ｓ偏光のレーザー光Ｌ１を入射させたＳ偏光を用いた測定工程Ｓ２１によって得られた分布図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、Ｐ偏光のレーザー光Ｌ１を入射させたＰ偏光を用いた測定工程Ｓ２２によって得られた分布図である。なお、図７（ａ）と図８（ａ）は同一の基板であり、図７（ｂ）と図８（ｂ）は同一の基板である。

【0221】

この図７及び図８から把握できるように、化学機械研磨後の同一の半導体基板１００を測定対象としているにも関わらず、Ｓ偏光のレーザー光Ｌ１を用いる場合とＰ偏光のレーザー光Ｌ１を用いる場合とで、異なる模様の分布図が得られていることがわかる。これは偏光の種類によって散乱光の発生深さに応じた散乱光の検出されやすさが異なることにより、異なる深さの加工変質層１０２を測定していると考えられる。

【0222】

ここで、異なる深さの加工変質層の分布図に基づいて、半導体基板１００の加工履歴の推定を行うことができる。
例えば、Ｓ偏光を用いた測定工程Ｓ２１、Ｐ偏光を用いた測定工程Ｓ２２に基づいて得られた、異なる深さの加工変質層１０２の分布図から、半導体基板１００に加工変質層１０２が導入された加工履歴の推定を行うことができる。

【0223】

すなわち、Ｐ偏光と比べて相対的に浅い部分で発生した散乱光が検出されやすいＳ偏光のレーザー光Ｌ１を用いて測定された図７に現れた模様は、表面１０１付近に存在している加工変質層１０２の歪み量や分布状況を反映したものと把握できる。この図７の模様は、研削・研磨時の加工痕に酷似するため、機械加工起因で導入された加工変質層１０２を反映していると考えられる。

【0224】

また、Ｓ偏光と比べて相対的に深い部分で発生した散乱光が検出されやすいＰ偏光のレーザー光Ｌ１を用いて測定された図８に現れた模様は、バルク層１０３付近に存在している加工変質層１０２の歪み量や分布状況を反映したものと把握できる。この図８の模様は、研削・研磨時のチャッキングにおいて用いられる治具の形状に酷似するため、研削・研磨時の圧力及び／又は摩擦熱起因で導入された加工変質層１０２を反映していると考えられる。

【0225】

このように、化学機械研磨により極めて精密な平坦化が行われた表面１０１を有する半導体基板１００であるにも関わらず、表面１０１の下層には機械加工を伴う工程により導入された加工変質層１０２が存在していることが確認できる。さらに、レーザー光Ｌ１の偏光（Ｓ偏光又はＰ偏光）を選択することにより、任意の深さの加工変質層１０２の歪み量や分布状況を得ることができる。

【0226】

なお、実施例の加工変質層１０２の評価は非破壊である。そのため、評価した４Ｈ－ＳｉＣウエハは、廃棄することなくデバイスの製造工程に流すことができる。

【0227】

最後に、Ｓ偏光を用いた測定工程Ｓ２１によって得られた散乱光Ｌ４の強度とＰ偏光を用いた測定工程Ｓ２２によって得られた散乱光Ｌ４の強度から最頻値及び半値幅を抽出し（位置母数抽出工程Ｓ３５１及び尺度母数抽出工程Ｓ３５２）、半導体基板１００の加工変質層１０２の品質の分類を行った（分類工程Ｓ３５３）結果の例を示す。

【0228】

図９（ａ）は、Ａ社製の６ｉｎｃｈの４Ｈ－ＳｉＣウエハ、Ｂ社製の６ｉｎｃｈの４Ｈ－ＳｉＣウエハ、Ｃ社製の６ｉｎｃｈの４Ｈ－ＳｉＣウエハ、Ｄ社製の６ｉｎｃｈの４Ｈ－ＳｉＣウエハに対し、測定工程Ｓ２０及び評価工程Ｓ３０を行い、横軸にＳ偏光の最頻値を、縦軸にＰ偏光の最頻値をプロットしたグラフである。

【0229】

この図９（ａ）に示したように、Ｓ偏光により測定した表面１０１近傍の加工変質層１０２の最頻値と、Ｐ偏光により測定したバルク層１０３近傍の加工変質層１０２の最頻値とを用いて、複数の半導体基板１００と比較・対比することにより、深さ方向を含めた加工変質層１０２の品質を評価することができる。
言い換えれば、図９（ａ）に示したように、Ｓ偏光の最頻値と、Ｐ偏光の最頻値とを分類基準とすることで、複数の半導体基板１００について、加工変質層の深さ方向の特徴を分類・評価することができる。

【0230】

図９（ｂ）は、Ａ社製の６ｉｎｃｈの４Ｈ－ＳｉＣウエハ、Ｂ社製の６ｉｎｃｈの４Ｈ－ＳｉＣウエハ、Ｃ社製の６ｉｎｃｈの４Ｈ－ＳｉＣウエハ、Ｄ社製の６ｉｎｃｈの４Ｈ－ＳｉＣウエハに対し、測定工程Ｓ２０及び評価工程Ｓ３０を行い、横軸にＳ偏光の最頻値を、縦軸にＰ偏光の半値幅をプロットしたグラフである。

【0231】

この図９（ｂ）に示したように、Ｓ偏光により測定した表面１０１近傍の加工変質層１０２の最頻値と、Ｐ偏光により測定したバルク層１０３近傍の加工変質層１０２の半値幅とを用いて、複数の半導体基板１００と比較・対比することにより、均一性を含めた加工変質層１０２の品質を評価することができる。
言い換えれば、図９（ｂ）に示したように、Ｓ偏光の最頻値と、Ｐ偏光の半値幅とを分類基準とすることで、複数の半導体基板１００について、加工変質層の均一性の特徴を分類・評価することができる。

【符号の説明】

【0232】

１００ 半導体基板
１０１ 表面
１０２ 加工変質層
１０２１ 酸化層
１０２２ 歪み層
１０３ バルク層
１０ 投光系
１１ レーザー出力部
１２ 波長板（光調整器）
２０ 受光系
２１ 対物レンズ
２２ 結像レンズ
２３ ビームスプリッター
２４ 受光センサー
２５ スリット（光選択器）
３０ ステージ
４０ 筐体
５０ 信号処理部
６０ データ処理部
７０ 制御部
Ｌ１ レーザー光
Ｌ２ 反射光
Ｌ３ 入射光
Ｌ４ 散乱光
ＰＤ 侵入深さ
ＰＬ 侵入長
ＡＡ 任意エリア
ＩＡ 検査エリア
Ｓ１０ 洗浄工程
Ｓ２０ 測定工程
Ｓ２１ Ｓ偏光を用いた測定工程
Ｓ２２ Ｐ偏光を用いた測定工程
Ｓ３０ 評価工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】