半導体ウエーハの評価方法及び製造方法
【課題】半導体ウエーハの製造時における研磨や洗浄を効果的に行なうために半導体ウエーハ表面のマイクロラフネスを短時間で簡易的に評価する半導体ウエーハの評価方法及び前記評価方法を用いた半導体ウエーハの製造方法を提供する。
【解決手段】予め半導体ウエーハ表面の垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定すると共に、該ウエーハの表面形状を測定し、該測定したウエーハの表面形状のデータをパワースペクトルに変換し、該パワースペクトルにおいて、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度と垂直照射・高角度受光ヘイズ値との相関関係及び／又は空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度と斜角照射・低角度受光ヘイズ値との相関関係を求めておく半導体ウエーハの評価方法、及び前記方法によりウエーハの表面形状を評価し、該評価結果に応じて研磨条件及び／又は洗浄条件を調整する半導体ウエーハの製造方法。
【解決手段】予め半導体ウエーハ表面の垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定すると共に、該ウエーハの表面形状を測定し、該測定したウエーハの表面形状のデータをパワースペクトルに変換し、該パワースペクトルにおいて、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度と垂直照射・高角度受光ヘイズ値との相関関係及び／又は空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度と斜角照射・低角度受光ヘイズ値との相関関係を求めておく半導体ウエーハの評価方法、及び前記方法によりウエーハの表面形状を評価し、該評価結果に応じて研磨条件及び／又は洗浄条件を調整する半導体ウエーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハの評価方法及び製造方法に関するものであり、より詳しくは半導体ウエーハ表面のマイクロラフネスの評価方法及び前記評価方法を用いた半導体ウエーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のデバイスの高集積化、高精度化によりシリコンウエーハへの要求品質はますます高度化しており、特にシリコンウエーハ表面の平坦度や表面粗さを改善することは、デバイスの電気特性を向上するために必要となっている。
【０００３】
すなわち、ウエーハ表面におけるマイクロラフネスが、デバイスの電気特性に影響を与えていることが分かってきており、例えば、マイクロラフネスが大きければ酸化膜耐圧は低下し、更にゲート酸化膜下チャンネルではマイクロラフネスが大きくなると電子の散乱が起こり電子の移動度は小さくなること等が知られている。特に、ウエーハ表面における空間波長が０．０１〜５μｍ程度の凹凸であるヘイズについては、デバイスの電気特性の信頼性試験、特に酸化膜の経時絶縁破壊特性（ＴＤＤＢ）に影響を与えることが分かっている。
【０００４】
従って、今後のデバイスの電気特性を向上させるためには、シリコンウエーハのヘイズ等のマイクロラフネスを改善する必要があり、これらの改善方法が開示されている（例えば特許文献１）。
【０００５】
一方、ウエーハ表面における空間波長が数ｍｍ〜２０ｍｍ程度の凹凸であるうねりについても、デバイス作製工程におけるフォトリソグラフィーや素子分離等において問題となる。これに対して、ウエーハ裏面の表面形状を測定し、そこからパワースペクトル密度を求め、その空間波長１０ｍｍのパワースペクトル密度を１０μｍ３以下とすることが開示されている（特許文献２）。
【０００６】
【特許文献１】特許第３５３６６１８号公報
【特許文献２】特許第３３５８５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、半導体ウエーハの製造時における研磨や洗浄を効果的に行なうために半導体ウエーハ表面のマイクロラフネスを短時間で簡易的に評価する半導体ウエーハの評価方法及び前記評価方法を用いた半導体ウエーハの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的達成のため、本発明は、半導体ウエーハの評価方法であって、少なくとも、予め半導体ウエーハ表面の垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定すると共に、該ウエーハの表面形状を測定し、該測定したウエーハの表面形状のデータをパワースペクトルに変換し、該パワースペクトルにおいて、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度と前記垂直照射・高角度受光ヘイズ値との相関関係及び／又は空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度と前記斜角照射・低角度受光ヘイズ値との相関関係を求めておくことを特徴とする半導体ウエーハの評価方法を提供する（請求項１）。
【０００９】
このように、予め半導体ウエーハ表面の垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定すると共に、該ウエーハの表面形状を測定し、これをパワースペクトルに変換し、該パワースペクトルにおいて、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度と垂直照射・高角度受光ヘイズ値との相関関係及び／又は空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度と斜角照射・低角度受光ヘイズ値との相関関係を求めておけば、特にウエーハの研磨、洗浄条件の影響が現れ易い空間波長におけるパワースペクトル密度と、より簡易的に測定できる前記ヘイズ値との相関関係が明らかとなり、これを研磨や洗浄を効果的に行なうためのウエーハの表面形状の定量的な評価に用いることができる。
【００１０】
なお、ここで垂直照射・高角度受光ヘイズ値とは、ウエーハ表面に垂直方向から試験光を照射し、ウエーハ表面から約８０°の角度の方向に散乱された光を受光器により受光して計測した場合のヘイズ値であり、斜角照射・低角度受光ヘイズ値とは、ウエーハ表面から約４５°の角度の方向から試験光を照射し、ウエーハ表面から約４５°の角度の方向に散乱された光を受光器により受光して計測した場合のヘイズ値である。
【００１１】
この場合、半導体ウエーハ表面の垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定し、該ヘイズ値と前記相関関係とを用いて前記空間波長におけるパワースペクトル密度を算出することにより、該半導体ウエーハの表面形状を評価することが好ましい（請求項２）。
このように、半導体ウエーハ表面の垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定し、測定したヘイズ値と前記相関関係とを用いて前記空間波長におけるパワースペクトル密度を算出することにより、半導体ウエーハの表面形状を評価すれば、評価の度に表面形状を測定してこれをパワースペクトルに変換し、そこからパワースペクトル密度を求める場合と比較して、短時間で簡易的な表面形状の評価ができる。
【００１２】
また、前記ヘイズ値をパーティクルカウンターで測定することができる（請求項３）。
このように、ヘイズ値をパーティクルカウンターで測定することにより、従来の測定装置を用いて容易に測定を行なうことができる。
【００１３】
この場合、前記半導体ウエーハの表面形状を、原子間力顕微鏡法、触針法、光干渉法、位相シフト干渉法、光散乱トポグラフィ法のいずれかで測定することができる（請求項４）。
このように、半導体ウエーハの表面形状を、原子間力顕微鏡法、触針法、光干渉法、位相シフト干渉法、光散乱トポグラフィ法のいずれかで測定することにより、従来の測定装置を用いて容易かつ迅速に測定を行なうことができる。
【００１４】
また、本発明は、少なくとも、半導体インゴットをスライスして得られたウエーハを研磨した後に洗浄する半導体ウエーハの製造方法であって、上記のいずれかの方法により前記ウエーハの表面形状を評価し、該評価結果に応じて、研磨条件及び／又は洗浄条件を調整することを特徴とする半導体ウエーハの製造方法を提供する（請求項５）。
【００１５】
このように、上記のいずれかの方法によりウエーハの表面形状を評価し、その評価結果に応じて、研磨条件及び／又は洗浄条件を調整すれば、特にウエーハの研磨、洗浄条件の影響が現れ易い空間波長と相関関係のあるヘイズ値に応じて、ウエーハ表面のマイクロラフネスを改善するために最適な研磨条件及び／又は洗浄条件に調整して、効果的に研磨及び／又は洗浄を行なって高品質の半導体ウエーハを製造することが可能となる。
【００１６】
この場合、垂直照射・高角度受光のヘイズの評価結果に応じて前記研磨条件を調整し及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズの評価結果に応じて前記洗浄条件を調整することが好ましい（請求項６）。
このように、垂直照射・高角度受光のヘイズの評価結果に応じて研磨条件を調整し及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズの評価結果に応じて洗浄条件を調整すれば、空間波長１μｍ及び／又は空間波長０．１μｍにおけるパワースペクトル密度を効果的に減少させることができ、ウエーハ表面のマイクロラフネスを効果的に改善することが可能となる。
【００１７】
また、少なくとも垂直照射・高角度受光のヘイズ値が１０ｐｐｂ以下及び斜角照射・低角度受光のヘイズ値が２ｐｐｂ以下になるように研磨条件及び洗浄条件の調整を行なうことが好ましい（請求項７）。
このように、少なくとも垂直照射・高角度受光のヘイズ値が１０ｐｐｂ以下及び斜角照射・低角度受光のヘイズ値が２ｐｐｂ以下になるように研磨条件及び洗浄条件の調整を行なえば、ウエーハ表面のマイクロラフネスが十分に小さくなり、近年のデバイスの高集積化、高精度化により要求される電気特性を達成するのに十分なマイクロラフネスの小さい表面を有する半導体ウエーハを製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に従い、予め半導体ウエーハ表面の垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定すると共に、該ウエーハの表面形状を測定し、これをパワースペクトルに変換し、該パワースペクトルにおいて、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度と前記垂直照射・高角度受光ヘイズ値との相関関係及び／又は空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度と前記斜角照射・低角度受光ヘイズ値との相関関係を求めておけば、特にウエーハの研磨、洗浄条件の影響が現れ易い空間波長におけるパワースペクトル密度と、より簡易的に測定できる前記ヘイズ値との相関関係が明らかとなり、これを研磨や洗浄を効果的に行なうためのウエーハの表面形状の定量的な評価に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明者らは、半導体ウエーハの製造において、研磨条件の影響が現れ易い空間波長１μｍでのパワースペクトル密度と垂直照射・高角度受光ヘイズ値とに相関関係があること、及び洗浄条件の影響が現れ易い空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度と斜角照射・低角度受光ヘイズ値とに相関関係があることを見出した。そして、従来ウエーハ表面のパワースペクトルを求めるには、ウエーハの表面形状を測定し、これをパワースペクトルに変換しなければならなかったが、表面形状の測定には時間が掛かるという問題点があることに鑑み、予めより簡易に測定できるヘイズ値についても測定し、これと上記所定の空間波長におけるパワースペクトル密度との相関関係を求めておくことに想到した。そうすれば、ウエーハの評価の度に表面形状を測定するのではなく、ヘイズ値のみを測定して、このヘイズ値から前記相関関係を用いて所定の空間波長でのパワースペクトル密度を算出すれば、ウエーハ表面のマイクロラフネスの評価が短時間で簡易的に行なえることに想到し、本発明を完成させた。
【００２０】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２１】
図１は、本発明に係る半導体ウエーハの評価方法の一例を示す工程図である。
まず、表面形状のパワースペクトルとヘイズ値との相関関係を求めるための半導体ウエーハを用意する（工程Ａ）。
この半導体ウエーハは、例えばＣＺ法やＦＺ法で育成された、シリコンや他の化合物半導体等の半導体インゴットをスライスし、従来法により面取り、ラッピング、エッチング、研磨、洗浄等の工程を適宜行なって得られたものであるが、特に限定はされない。
【００２２】
なお、従来の研磨工程では、エッチング工程等の後のウエーハ表面の平坦度を上げるために行う一次研磨（粗研磨）と、ヘイズを低減して鏡面を得ると共に、粗研磨で発生したスクラッチを除去するための仕上げ研磨とを行なうことができる。粗研磨においては、研磨布としてポリエステルフェルト（組織はランダムな構造）にポリウレタンを含侵させたアスカーＣ強度で８０程度の比較的硬質なものを用い、研磨剤としてアルカリベースの水溶液にコロイダルシリカを含有したものを用いることができる。一方仕上げ研磨においては、研磨布として軟質な発泡ウレタンよりなるスエード調の人工皮革からなるものを用い、研磨剤としてアルカリベースの水溶液にコロイダルシリカを含有したものを用いることができる。
【００２３】
また、洗浄工程では、従来の薬品によるウエーハ表面の異物除去、純水によるリンスの組み合わせからなるＲＣＡ洗浄等の洗浄工程を用いることができる。例えばＲＣＡ洗浄の代表的な工程手順は次のように行なわれる。すなわち、１）ＳＣ−１洗浄（アンモニア：過酸化水素水：水＝１：１：５〜７）、２）純水リンス、３）フッ酸洗浄、４）、純水リンス、５）ＳＣ−２洗浄（塩酸：過酸化水素水：水＝１：１〜２：６〜８）、６）純水リンス、７）スピンドライ、である。純水リンス工程は複数回繰り返す場合もある。
【００２４】
次に、このように用意した半導体ウエーハ表面の垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定する（工程Ｂ）。
このときの測定方法、測定装置については、垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定できるものであれば特に限定されないが、測定装置としてパーティクルカウンターを用いれば、従来の測定装置により容易にヘイズ値の測定ができる。このようなパーティクルカウンターとしては、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製のＳＰ−１が挙げられ、垂直照射・高角度受光のヘイズ値はこの装置に備えられたＤＮＮ（Ｄａｒｋ−ｆｉｅｌｄ Ｎａｒｒｏｗ Ｎｏｒｍａｌ）モードで測定でき、斜角照射・低角度受光のヘイズ値はこの装置に備えられたＤＷＯ（Ｄａｒｋ−ｆｉｅｌｄ Ｗｉｄｅ Ｏｂｌｉｑｕｅ）モードで測定できる。
以下、垂直照射・高角度受光のヘイズ値をＤＮＮ値、斜角照射・低角度受光のヘイズ値をＤＷＯ値と記載する場合がある。
【００２５】
次に、用意した半導体ウエーハの表面形状を測定する（工程Ｃ）。
この表面形状の測定方法は特に限定されないが、原子間力顕微鏡法、触針法、光干渉法、位相シフト干渉法、光散乱トポグラフィ法のいずれかで測定することができる。原子間力顕微鏡法で測定する場合には、例えば日立建機ファインテック社製の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いることができる。またその他の方法であっても、表面形状を測定できればよく、従来の測定装置を用いて容易に測定を行なうことができる。測定エリアとしては、例えば１μｍ×１μｍとできるが、特に限定はされない。
【００２６】
次に、このように測定した表面形状をパワースペクトルに変換する（工程Ｄ）。
この場合、例えば測定した表面形状のデータを、イメージメトロロジ社製のソフトウェア「ＳＰＩＰ」によりフーリエ変換を用いて処理し、この処理により出力されたデータに２πｄ／Ｎ（Ｎはデータ数、ｄはサンプリング間隔）を掛けることにより、パワースペクトルに変換することができる。データ数は例えば１００〜１０００、サンプリング間隔は例えば０．０１μｍとできるが、特に限定はされない。
【００２７】
なお、工程Ｂのヘイズ値を測定する工程と、工程Ｃ〜Ｄの表面形状を測定し、これをパワースペクトルに変換する工程は、いずれを先に行なってもよい。また、次工程のために、ヘイズ値及びパワースペクトルのデータは、研磨条件や洗浄条件を変えて測定したものを複数用意する。このとき、研磨条件や洗浄条件を変えて測定を行なうために、一つのウエーハだけを用いてもよいし、複数のウエーハを用いてもよい。
【００２８】
次に、このように変換したパワースペクトルにおいて、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度と垂直照射・高角度受光ヘイズ値（ＤＮＮ値）との相関関係及び／又は空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度と斜角照射・低角度受光ヘイズ値（ＤＷＯ値）との相関関係を求める（工程Ｅ）。
例えば、研磨条件や洗浄条件を変えて測定して得た空間波長１μｍでのパワースペクトル密度とＤＮＮ値とのデータの組を最小二乗法により一次関数で近似するなどして、これらの相関関数を求める。空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度とＤＷＯ値との相関関数も同様にして求める。本発明者らが見出したように、これらの値は相関関係を有するので、精度の高い相関関数が得られる。
【００２９】
そして、工程Ａと同様にして表面形状を評価するための半導体ウエーハを用意し（工程Ｆ）、ウエーハ表面のＤＮＮ値及び／又はＤＷＯ値を測定し、これらのヘイズ値と、工程Ｅで求めた相関関係とを用いて空間波長１μｍ及び／又は０．１μｍでのパワースペクトル密度を算出することにより、半導体ウエーハの表面形状を評価する（工程Ｇ）。
パワースペクトルにおいてこれらの空間波長の近傍は、特にウエーハの製造工程における研磨、洗浄条件の影響が現れ易い波長であるから、ヘイズ値との相関関係からこれらの空間波長でのパワースペクトル密度を求めれば、研磨や洗浄を効果的に行なうための、半導体ウエーハの表面のマイクロラフネスの定量的な評価が可能となる。
【００３０】
すなわち、従来のマイクロラフネスを表す平均粗さ（Ｒａ）等の一般的なパラメータでは、マイクロラフネスの高さの情報しか含まれないので、表面状態が異なるウエーハであっても、それがパラメータに現れにくかった。一方、例えば従来のパーティクルカウンター等でヘイズ値を測る方法では、同一のウエーハを測定した場合でも、測定器毎に測定値の差が大きくなる場合があり、相対的評価しかできず定量化が難しかった。しかし本発明に係る評価方法であれば、定量化が可能なパワースペクトル密度との相関関係に基づいてヘイズ値を評価に用いるので、上記の定量化が難しいという問題も解消できる。そして、このように一度相関関係を求めておけば、評価の度に表面形状を測定してパワースペクトルを求める必要がなく、ヘイズ値の測定だけで所定の空間波長におけるパワースペクトル密度を求めることができるので、短時間で簡易的にウエーハの評価ができる。
【００３１】
次に、本発明に係る半導体ウエーハの製造方法について説明する。本発明に係る半導体ウエーハの製造方法は、少なくとも、半導体インゴットをスライスして得られたウエーハを研磨した後に洗浄する半導体ウエーハの製造方法であって、上記のいずれかの方法によりウエーハの表面形状を評価し、該評価結果に応じて、研磨条件及び／又は洗浄条件を調整することを特徴とするものである。
【００３２】
すなわち、上記のいずれかの方法によりウエーハ表面の表面形状を評価すれば、特に研磨、洗浄条件の影響が現れ易い所定の空間波長におけるパワースペクトル密度と相関関係があるＤＮＮ値、ＤＷＯ値により定量的に評価を行なうことができるので、この評価結果に応じて、研磨条件及び／又は洗浄条件を調整すれば、ウエーハ表面のマイクロラフネスを改善するために最適な研磨条件及び／又は洗浄条件で半導体ウエーハを製造できる。
【００３３】
特に、垂直照射・高角度受光のヘイズの評価結果に応じて研磨条件を調整し、斜角照射・低角度受光のヘイズの評価結果に応じて洗浄条件を調整することが好ましい。研磨条件の影響は特にＤＮＮ値と相関関係のある空間波長１μｍでのパワースペクトル密度に現れ易く、また洗浄条件の影響は特にＤＷＯ値と相関関係のある空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度に現れ易いからである。従って、各ヘイズの評価結果に応じて研磨、洗浄条件を調整すれば、各空間波長におけるパワースペクトル密度を効果的に減少させることができ、ウエーハ表面のマイクロラフネスを効果的に改善することが可能となる。
【００３４】
研磨条件の調整としては、例えば研磨布の表面粗さの調整や、研磨剤のｐＨの調整等が挙げられる。また、洗浄条件の調整としては、例えばＲＣＡ洗浄から２流体洗浄への変更、洗浄液の濃度や種類の変更等が挙げられる。
【００３５】
２流体洗浄とは、２種以上の流体を混合して、その混合流体をウエーハ表面に噴射して不純物の除去を行なうものであり、２流体洗浄によってヘイズを減少させることができる。例えば二酸化炭素が添加された超純水と窒素ガスとを混合し、この混合流体をウエーハ表面に噴射することによって、２流体洗浄を行なうことができる。このように二酸化炭素が添加された超純水を洗浄液として使用すれば、半導体ウエーハの表面と洗浄液との摩擦により発生する静電気を抑制することができる。また、気体として用いるガスとしては不活性ガスである窒素ガスが好適であるが、その他、空気やアルゴンガス等も用いることができる。また、洗浄液として超純水の代わりにアンモニア水と過酸化水素水と水との混合水溶液を用いれば、エッチング作用のある洗浄を行なうことができる。
【００３６】
また、少なくとも垂直照射・高角度受光のヘイズ値が１０ｐｐｂ以下及び斜角照射・低角度受光のヘイズ値が２ｐｐｂ以下になるように研磨条件及び洗浄条件の調整を行なえば、近年のデバイスの高集積化、高精度化により要求される電気特性を達成するのに十分なマイクロラフネスの小さい表面を有する半導体ウエーハにできる。このような低いヘイズ値は、例えば前述の２流体洗浄を行なうことにより達成できるが、これを達成する方法については特に限定はされない。
【実施例】
【００３７】
以下に本発明の実施例をあげてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実験１）
ＣＺ法で育成したシリコン単結晶インゴットをスライスし、従来法により面取り、ラッピング、エッチング、研磨、洗浄を行なって、直径３００ｍｍのシリコンウエーハを作製した。このときの研磨条件は従来の粗研磨、仕上げ研磨によるものであり、洗浄条件も従来のＲＣＡ洗浄によるものである。次に、このシリコンウエーハ表面のＤＮＮ値、ＤＷＯ値を、パーティクルカウンターであるＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製のＳＰ−１のＤＮＮモード、ＤＷＯモードで測定した。このとき、ＤＮＮ値は約５０ｐｐｂ、ＤＷＯ値は約１２ｐｐｂであった。次に、その表面形状を、測定エリア１μｍ×１μｍ、高さレンジを１ｎｍとして、日立建機ファインテック社製のＡＦＭで測定し、測定した表面形状のデータを、イメージメトロロジ社製のソフトウェア「ＳＰＩＰ」によりフーリエ変換を用いて処理し、処理により出力されたデータに２πｄ／Ｎ（Ｎはデータ数、ｄはサンプリング間隔）を掛けることにより、パワースペクトルに変換した。なおデータ数は１００個、サンプリング間隔は０．０１μｍとした。このようにして得たパワースペクトルＡを図２に示す。このとき、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度は約２．０×１０−３ｎｍ３であり、空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度は約２．０×１０−４ｎｍ３であった。
【００３８】
（実験２）
次に、仕上げ研磨において研磨布の表面粗さを小さくし、研磨剤のｐＨを低くするように調整した以外は実験１と同様にシリコンウエーハを作製し、ヘイズ値をパーティクルカウンターにより測定したところ、ＤＮＮ値は約１５ｐｐｂに改善され、ＤＷＯ値は約１０ｐｐｂに改善された。次に、その表面形状をＡＦＭで測定し、この測定データをパワースペクトルに変換した。このようにして得たパワースペクトルＢを図２に示す。このとき、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度は約１．５×１０−３ｎｍ３に大幅に改善され、空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度は約１．５×１０−４ｎｍ３に改善された。
【００３９】
（実験３）
次に、実験２と同様に仕上げ研磨において研磨布の表面粗さを小さくし、研磨剤のｐＨを低くするように調整するとともに、さらに洗浄工程をＲＣＡ洗浄から２流体洗浄に変更した以外は実験１と同様にシリコンウエーハを作製した。なお、このときの２流体洗浄は、二酸化炭素が添加された超純水と、窒素ガスを混合し、この混合流体をウエーハ表面に噴射するものとした。このシリコンウエーハのヘイズ値をパーティクルカウンターにより測定したところ、ＤＮＮ値は約７ｐｐｂに改善され、ＤＷＯ値は約２ｐｐｂに大幅に改善された。次に、その表面形状をＡＦＭで測定し、この測定データをパワースペクトルに変換した。このようにして得たパワースペクトルＣを図２に示す。このとき、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度は約１．３×１０−３ｎｍ３に改善され、空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度は約４．０×１０−５ｎｍ３と大幅に改善された。
【００４０】
（相関係数の算出）
実験１〜実験３の結果に基づいて、対応するヘイズ値とパワースペクトル密度とをプロットしたグラフを作成した。このグラフを図３に示す。図３（ａ）は空間波長１μｍでのパワースペクトル密度とＤＮＮ値の相関を示すグラフであり、図３（ｂ）は空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度とＤＷＯ値の相関を示すグラフである。このように、各空間波長でのパワースペクトル密度とヘイズ値は相関関係を有していた。このデータを最小二乗法を用いて一次関数で近似することにより、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度をＸ１（ｎｍ３）、空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度をＸ２（ｎｍ３）とする場合に、Ｘ１＝２×１０−５ＤＮＮ＋１．２×１０−３、Ｘ２＝２×１０−５ＤＷＯ＋７×１０−６となる相関関数が求められた。
【００４１】
すなわち、実験１〜実験３の結果に基づいて、ヘイズ値と所定の空間波長でのパワースペクトル密度との相関関数を求めたので、この後のシリコンウエーハの評価を行なう際には、上記相関関数を用いることにより、ヘイズ値を測定するだけで、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度及び空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度を算出できる。
【００４２】
従って、ＤＮＮ値の評価結果に応じて研磨条件を調整し、ＤＷＯ値の評価結果に応じて洗浄条件を調整すれば、空間波長１μｍ、空間波長０．１μｍにおけるパワースペクトル密度を効果的に減少させることができ、ウエーハ表面のマイクロラフネスを効果的に改善することが可能となる。特に、少なくともＤＮＮ値が１０ｐｐｂ以下、ＤＷＯ値が２ｐｐｂ以下になるように研磨条件、洗浄条件の調整を行なえば、ウエーハ表面のマイクロラフネスが十分に小さくなり、近年のデバイスの高集積化、高精度化により要求される電気特性を達成するのに十分なマイクロラフネスの表面を有する半導体ウエーハを製造することが可能となる。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る半導体ウエーハの評価方法の一例を示す工程図である。
【図２】実験１〜実験３において得られたシリコンウエーハの表面状態のパワースペクトルＡ、Ｂ、Ｃを示すグラフである。
【図３】（ａ）は空間波長１μｍでのパワースペクトル密度とＤＮＮ値の相関を示すグラフであり、（ｂ）は空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度とＤＷＯ値の相関を示すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハの評価方法及び製造方法に関するものであり、より詳しくは半導体ウエーハ表面のマイクロラフネスの評価方法及び前記評価方法を用いた半導体ウエーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のデバイスの高集積化、高精度化によりシリコンウエーハへの要求品質はますます高度化しており、特にシリコンウエーハ表面の平坦度や表面粗さを改善することは、デバイスの電気特性を向上するために必要となっている。
【０００３】
すなわち、ウエーハ表面におけるマイクロラフネスが、デバイスの電気特性に影響を与えていることが分かってきており、例えば、マイクロラフネスが大きければ酸化膜耐圧は低下し、更にゲート酸化膜下チャンネルではマイクロラフネスが大きくなると電子の散乱が起こり電子の移動度は小さくなること等が知られている。特に、ウエーハ表面における空間波長が０．０１〜５μｍ程度の凹凸であるヘイズについては、デバイスの電気特性の信頼性試験、特に酸化膜の経時絶縁破壊特性（ＴＤＤＢ）に影響を与えることが分かっている。
【０００４】
従って、今後のデバイスの電気特性を向上させるためには、シリコンウエーハのヘイズ等のマイクロラフネスを改善する必要があり、これらの改善方法が開示されている（例えば特許文献１）。
【０００５】
一方、ウエーハ表面における空間波長が数ｍｍ〜２０ｍｍ程度の凹凸であるうねりについても、デバイス作製工程におけるフォトリソグラフィーや素子分離等において問題となる。これに対して、ウエーハ裏面の表面形状を測定し、そこからパワースペクトル密度を求め、その空間波長１０ｍｍのパワースペクトル密度を１０μｍ３以下とすることが開示されている（特許文献２）。
【０００６】
【特許文献１】特許第３５３６６１８号公報
【特許文献２】特許第３３５８５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、半導体ウエーハの製造時における研磨や洗浄を効果的に行なうために半導体ウエーハ表面のマイクロラフネスを短時間で簡易的に評価する半導体ウエーハの評価方法及び前記評価方法を用いた半導体ウエーハの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的達成のため、本発明は、半導体ウエーハの評価方法であって、少なくとも、予め半導体ウエーハ表面の垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定すると共に、該ウエーハの表面形状を測定し、該測定したウエーハの表面形状のデータをパワースペクトルに変換し、該パワースペクトルにおいて、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度と前記垂直照射・高角度受光ヘイズ値との相関関係及び／又は空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度と前記斜角照射・低角度受光ヘイズ値との相関関係を求めておくことを特徴とする半導体ウエーハの評価方法を提供する（請求項１）。
【０００９】
このように、予め半導体ウエーハ表面の垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定すると共に、該ウエーハの表面形状を測定し、これをパワースペクトルに変換し、該パワースペクトルにおいて、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度と垂直照射・高角度受光ヘイズ値との相関関係及び／又は空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度と斜角照射・低角度受光ヘイズ値との相関関係を求めておけば、特にウエーハの研磨、洗浄条件の影響が現れ易い空間波長におけるパワースペクトル密度と、より簡易的に測定できる前記ヘイズ値との相関関係が明らかとなり、これを研磨や洗浄を効果的に行なうためのウエーハの表面形状の定量的な評価に用いることができる。
【００１０】
なお、ここで垂直照射・高角度受光ヘイズ値とは、ウエーハ表面に垂直方向から試験光を照射し、ウエーハ表面から約８０°の角度の方向に散乱された光を受光器により受光して計測した場合のヘイズ値であり、斜角照射・低角度受光ヘイズ値とは、ウエーハ表面から約４５°の角度の方向から試験光を照射し、ウエーハ表面から約４５°の角度の方向に散乱された光を受光器により受光して計測した場合のヘイズ値である。
【００１１】
この場合、半導体ウエーハ表面の垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定し、該ヘイズ値と前記相関関係とを用いて前記空間波長におけるパワースペクトル密度を算出することにより、該半導体ウエーハの表面形状を評価することが好ましい（請求項２）。
このように、半導体ウエーハ表面の垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定し、測定したヘイズ値と前記相関関係とを用いて前記空間波長におけるパワースペクトル密度を算出することにより、半導体ウエーハの表面形状を評価すれば、評価の度に表面形状を測定してこれをパワースペクトルに変換し、そこからパワースペクトル密度を求める場合と比較して、短時間で簡易的な表面形状の評価ができる。
【００１２】
また、前記ヘイズ値をパーティクルカウンターで測定することができる（請求項３）。
このように、ヘイズ値をパーティクルカウンターで測定することにより、従来の測定装置を用いて容易に測定を行なうことができる。
【００１３】
この場合、前記半導体ウエーハの表面形状を、原子間力顕微鏡法、触針法、光干渉法、位相シフト干渉法、光散乱トポグラフィ法のいずれかで測定することができる（請求項４）。
このように、半導体ウエーハの表面形状を、原子間力顕微鏡法、触針法、光干渉法、位相シフト干渉法、光散乱トポグラフィ法のいずれかで測定することにより、従来の測定装置を用いて容易かつ迅速に測定を行なうことができる。
【００１４】
また、本発明は、少なくとも、半導体インゴットをスライスして得られたウエーハを研磨した後に洗浄する半導体ウエーハの製造方法であって、上記のいずれかの方法により前記ウエーハの表面形状を評価し、該評価結果に応じて、研磨条件及び／又は洗浄条件を調整することを特徴とする半導体ウエーハの製造方法を提供する（請求項５）。
【００１５】
このように、上記のいずれかの方法によりウエーハの表面形状を評価し、その評価結果に応じて、研磨条件及び／又は洗浄条件を調整すれば、特にウエーハの研磨、洗浄条件の影響が現れ易い空間波長と相関関係のあるヘイズ値に応じて、ウエーハ表面のマイクロラフネスを改善するために最適な研磨条件及び／又は洗浄条件に調整して、効果的に研磨及び／又は洗浄を行なって高品質の半導体ウエーハを製造することが可能となる。
【００１６】
この場合、垂直照射・高角度受光のヘイズの評価結果に応じて前記研磨条件を調整し及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズの評価結果に応じて前記洗浄条件を調整することが好ましい（請求項６）。
このように、垂直照射・高角度受光のヘイズの評価結果に応じて研磨条件を調整し及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズの評価結果に応じて洗浄条件を調整すれば、空間波長１μｍ及び／又は空間波長０．１μｍにおけるパワースペクトル密度を効果的に減少させることができ、ウエーハ表面のマイクロラフネスを効果的に改善することが可能となる。
【００１７】
また、少なくとも垂直照射・高角度受光のヘイズ値が１０ｐｐｂ以下及び斜角照射・低角度受光のヘイズ値が２ｐｐｂ以下になるように研磨条件及び洗浄条件の調整を行なうことが好ましい（請求項７）。
このように、少なくとも垂直照射・高角度受光のヘイズ値が１０ｐｐｂ以下及び斜角照射・低角度受光のヘイズ値が２ｐｐｂ以下になるように研磨条件及び洗浄条件の調整を行なえば、ウエーハ表面のマイクロラフネスが十分に小さくなり、近年のデバイスの高集積化、高精度化により要求される電気特性を達成するのに十分なマイクロラフネスの小さい表面を有する半導体ウエーハを製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に従い、予め半導体ウエーハ表面の垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定すると共に、該ウエーハの表面形状を測定し、これをパワースペクトルに変換し、該パワースペクトルにおいて、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度と前記垂直照射・高角度受光ヘイズ値との相関関係及び／又は空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度と前記斜角照射・低角度受光ヘイズ値との相関関係を求めておけば、特にウエーハの研磨、洗浄条件の影響が現れ易い空間波長におけるパワースペクトル密度と、より簡易的に測定できる前記ヘイズ値との相関関係が明らかとなり、これを研磨や洗浄を効果的に行なうためのウエーハの表面形状の定量的な評価に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明者らは、半導体ウエーハの製造において、研磨条件の影響が現れ易い空間波長１μｍでのパワースペクトル密度と垂直照射・高角度受光ヘイズ値とに相関関係があること、及び洗浄条件の影響が現れ易い空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度と斜角照射・低角度受光ヘイズ値とに相関関係があることを見出した。そして、従来ウエーハ表面のパワースペクトルを求めるには、ウエーハの表面形状を測定し、これをパワースペクトルに変換しなければならなかったが、表面形状の測定には時間が掛かるという問題点があることに鑑み、予めより簡易に測定できるヘイズ値についても測定し、これと上記所定の空間波長におけるパワースペクトル密度との相関関係を求めておくことに想到した。そうすれば、ウエーハの評価の度に表面形状を測定するのではなく、ヘイズ値のみを測定して、このヘイズ値から前記相関関係を用いて所定の空間波長でのパワースペクトル密度を算出すれば、ウエーハ表面のマイクロラフネスの評価が短時間で簡易的に行なえることに想到し、本発明を完成させた。
【００２０】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２１】
図１は、本発明に係る半導体ウエーハの評価方法の一例を示す工程図である。
まず、表面形状のパワースペクトルとヘイズ値との相関関係を求めるための半導体ウエーハを用意する（工程Ａ）。
この半導体ウエーハは、例えばＣＺ法やＦＺ法で育成された、シリコンや他の化合物半導体等の半導体インゴットをスライスし、従来法により面取り、ラッピング、エッチング、研磨、洗浄等の工程を適宜行なって得られたものであるが、特に限定はされない。
【００２２】
なお、従来の研磨工程では、エッチング工程等の後のウエーハ表面の平坦度を上げるために行う一次研磨（粗研磨）と、ヘイズを低減して鏡面を得ると共に、粗研磨で発生したスクラッチを除去するための仕上げ研磨とを行なうことができる。粗研磨においては、研磨布としてポリエステルフェルト（組織はランダムな構造）にポリウレタンを含侵させたアスカーＣ強度で８０程度の比較的硬質なものを用い、研磨剤としてアルカリベースの水溶液にコロイダルシリカを含有したものを用いることができる。一方仕上げ研磨においては、研磨布として軟質な発泡ウレタンよりなるスエード調の人工皮革からなるものを用い、研磨剤としてアルカリベースの水溶液にコロイダルシリカを含有したものを用いることができる。
【００２３】
また、洗浄工程では、従来の薬品によるウエーハ表面の異物除去、純水によるリンスの組み合わせからなるＲＣＡ洗浄等の洗浄工程を用いることができる。例えばＲＣＡ洗浄の代表的な工程手順は次のように行なわれる。すなわち、１）ＳＣ−１洗浄（アンモニア：過酸化水素水：水＝１：１：５〜７）、２）純水リンス、３）フッ酸洗浄、４）、純水リンス、５）ＳＣ−２洗浄（塩酸：過酸化水素水：水＝１：１〜２：６〜８）、６）純水リンス、７）スピンドライ、である。純水リンス工程は複数回繰り返す場合もある。
【００２４】
次に、このように用意した半導体ウエーハ表面の垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定する（工程Ｂ）。
このときの測定方法、測定装置については、垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定できるものであれば特に限定されないが、測定装置としてパーティクルカウンターを用いれば、従来の測定装置により容易にヘイズ値の測定ができる。このようなパーティクルカウンターとしては、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製のＳＰ−１が挙げられ、垂直照射・高角度受光のヘイズ値はこの装置に備えられたＤＮＮ（Ｄａｒｋ−ｆｉｅｌｄ Ｎａｒｒｏｗ Ｎｏｒｍａｌ）モードで測定でき、斜角照射・低角度受光のヘイズ値はこの装置に備えられたＤＷＯ（Ｄａｒｋ−ｆｉｅｌｄ Ｗｉｄｅ Ｏｂｌｉｑｕｅ）モードで測定できる。
以下、垂直照射・高角度受光のヘイズ値をＤＮＮ値、斜角照射・低角度受光のヘイズ値をＤＷＯ値と記載する場合がある。
【００２５】
次に、用意した半導体ウエーハの表面形状を測定する（工程Ｃ）。
この表面形状の測定方法は特に限定されないが、原子間力顕微鏡法、触針法、光干渉法、位相シフト干渉法、光散乱トポグラフィ法のいずれかで測定することができる。原子間力顕微鏡法で測定する場合には、例えば日立建機ファインテック社製の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いることができる。またその他の方法であっても、表面形状を測定できればよく、従来の測定装置を用いて容易に測定を行なうことができる。測定エリアとしては、例えば１μｍ×１μｍとできるが、特に限定はされない。
【００２６】
次に、このように測定した表面形状をパワースペクトルに変換する（工程Ｄ）。
この場合、例えば測定した表面形状のデータを、イメージメトロロジ社製のソフトウェア「ＳＰＩＰ」によりフーリエ変換を用いて処理し、この処理により出力されたデータに２πｄ／Ｎ（Ｎはデータ数、ｄはサンプリング間隔）を掛けることにより、パワースペクトルに変換することができる。データ数は例えば１００〜１０００、サンプリング間隔は例えば０．０１μｍとできるが、特に限定はされない。
【００２７】
なお、工程Ｂのヘイズ値を測定する工程と、工程Ｃ〜Ｄの表面形状を測定し、これをパワースペクトルに変換する工程は、いずれを先に行なってもよい。また、次工程のために、ヘイズ値及びパワースペクトルのデータは、研磨条件や洗浄条件を変えて測定したものを複数用意する。このとき、研磨条件や洗浄条件を変えて測定を行なうために、一つのウエーハだけを用いてもよいし、複数のウエーハを用いてもよい。
【００２８】
次に、このように変換したパワースペクトルにおいて、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度と垂直照射・高角度受光ヘイズ値（ＤＮＮ値）との相関関係及び／又は空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度と斜角照射・低角度受光ヘイズ値（ＤＷＯ値）との相関関係を求める（工程Ｅ）。
例えば、研磨条件や洗浄条件を変えて測定して得た空間波長１μｍでのパワースペクトル密度とＤＮＮ値とのデータの組を最小二乗法により一次関数で近似するなどして、これらの相関関数を求める。空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度とＤＷＯ値との相関関数も同様にして求める。本発明者らが見出したように、これらの値は相関関係を有するので、精度の高い相関関数が得られる。
【００２９】
そして、工程Ａと同様にして表面形状を評価するための半導体ウエーハを用意し（工程Ｆ）、ウエーハ表面のＤＮＮ値及び／又はＤＷＯ値を測定し、これらのヘイズ値と、工程Ｅで求めた相関関係とを用いて空間波長１μｍ及び／又は０．１μｍでのパワースペクトル密度を算出することにより、半導体ウエーハの表面形状を評価する（工程Ｇ）。
パワースペクトルにおいてこれらの空間波長の近傍は、特にウエーハの製造工程における研磨、洗浄条件の影響が現れ易い波長であるから、ヘイズ値との相関関係からこれらの空間波長でのパワースペクトル密度を求めれば、研磨や洗浄を効果的に行なうための、半導体ウエーハの表面のマイクロラフネスの定量的な評価が可能となる。
【００３０】
すなわち、従来のマイクロラフネスを表す平均粗さ（Ｒａ）等の一般的なパラメータでは、マイクロラフネスの高さの情報しか含まれないので、表面状態が異なるウエーハであっても、それがパラメータに現れにくかった。一方、例えば従来のパーティクルカウンター等でヘイズ値を測る方法では、同一のウエーハを測定した場合でも、測定器毎に測定値の差が大きくなる場合があり、相対的評価しかできず定量化が難しかった。しかし本発明に係る評価方法であれば、定量化が可能なパワースペクトル密度との相関関係に基づいてヘイズ値を評価に用いるので、上記の定量化が難しいという問題も解消できる。そして、このように一度相関関係を求めておけば、評価の度に表面形状を測定してパワースペクトルを求める必要がなく、ヘイズ値の測定だけで所定の空間波長におけるパワースペクトル密度を求めることができるので、短時間で簡易的にウエーハの評価ができる。
【００３１】
次に、本発明に係る半導体ウエーハの製造方法について説明する。本発明に係る半導体ウエーハの製造方法は、少なくとも、半導体インゴットをスライスして得られたウエーハを研磨した後に洗浄する半導体ウエーハの製造方法であって、上記のいずれかの方法によりウエーハの表面形状を評価し、該評価結果に応じて、研磨条件及び／又は洗浄条件を調整することを特徴とするものである。
【００３２】
すなわち、上記のいずれかの方法によりウエーハ表面の表面形状を評価すれば、特に研磨、洗浄条件の影響が現れ易い所定の空間波長におけるパワースペクトル密度と相関関係があるＤＮＮ値、ＤＷＯ値により定量的に評価を行なうことができるので、この評価結果に応じて、研磨条件及び／又は洗浄条件を調整すれば、ウエーハ表面のマイクロラフネスを改善するために最適な研磨条件及び／又は洗浄条件で半導体ウエーハを製造できる。
【００３３】
特に、垂直照射・高角度受光のヘイズの評価結果に応じて研磨条件を調整し、斜角照射・低角度受光のヘイズの評価結果に応じて洗浄条件を調整することが好ましい。研磨条件の影響は特にＤＮＮ値と相関関係のある空間波長１μｍでのパワースペクトル密度に現れ易く、また洗浄条件の影響は特にＤＷＯ値と相関関係のある空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度に現れ易いからである。従って、各ヘイズの評価結果に応じて研磨、洗浄条件を調整すれば、各空間波長におけるパワースペクトル密度を効果的に減少させることができ、ウエーハ表面のマイクロラフネスを効果的に改善することが可能となる。
【００３４】
研磨条件の調整としては、例えば研磨布の表面粗さの調整や、研磨剤のｐＨの調整等が挙げられる。また、洗浄条件の調整としては、例えばＲＣＡ洗浄から２流体洗浄への変更、洗浄液の濃度や種類の変更等が挙げられる。
【００３５】
２流体洗浄とは、２種以上の流体を混合して、その混合流体をウエーハ表面に噴射して不純物の除去を行なうものであり、２流体洗浄によってヘイズを減少させることができる。例えば二酸化炭素が添加された超純水と窒素ガスとを混合し、この混合流体をウエーハ表面に噴射することによって、２流体洗浄を行なうことができる。このように二酸化炭素が添加された超純水を洗浄液として使用すれば、半導体ウエーハの表面と洗浄液との摩擦により発生する静電気を抑制することができる。また、気体として用いるガスとしては不活性ガスである窒素ガスが好適であるが、その他、空気やアルゴンガス等も用いることができる。また、洗浄液として超純水の代わりにアンモニア水と過酸化水素水と水との混合水溶液を用いれば、エッチング作用のある洗浄を行なうことができる。
【００３６】
また、少なくとも垂直照射・高角度受光のヘイズ値が１０ｐｐｂ以下及び斜角照射・低角度受光のヘイズ値が２ｐｐｂ以下になるように研磨条件及び洗浄条件の調整を行なえば、近年のデバイスの高集積化、高精度化により要求される電気特性を達成するのに十分なマイクロラフネスの小さい表面を有する半導体ウエーハにできる。このような低いヘイズ値は、例えば前述の２流体洗浄を行なうことにより達成できるが、これを達成する方法については特に限定はされない。
【実施例】
【００３７】
以下に本発明の実施例をあげてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実験１）
ＣＺ法で育成したシリコン単結晶インゴットをスライスし、従来法により面取り、ラッピング、エッチング、研磨、洗浄を行なって、直径３００ｍｍのシリコンウエーハを作製した。このときの研磨条件は従来の粗研磨、仕上げ研磨によるものであり、洗浄条件も従来のＲＣＡ洗浄によるものである。次に、このシリコンウエーハ表面のＤＮＮ値、ＤＷＯ値を、パーティクルカウンターであるＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製のＳＰ−１のＤＮＮモード、ＤＷＯモードで測定した。このとき、ＤＮＮ値は約５０ｐｐｂ、ＤＷＯ値は約１２ｐｐｂであった。次に、その表面形状を、測定エリア１μｍ×１μｍ、高さレンジを１ｎｍとして、日立建機ファインテック社製のＡＦＭで測定し、測定した表面形状のデータを、イメージメトロロジ社製のソフトウェア「ＳＰＩＰ」によりフーリエ変換を用いて処理し、処理により出力されたデータに２πｄ／Ｎ（Ｎはデータ数、ｄはサンプリング間隔）を掛けることにより、パワースペクトルに変換した。なおデータ数は１００個、サンプリング間隔は０．０１μｍとした。このようにして得たパワースペクトルＡを図２に示す。このとき、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度は約２．０×１０−３ｎｍ３であり、空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度は約２．０×１０−４ｎｍ３であった。
【００３８】
（実験２）
次に、仕上げ研磨において研磨布の表面粗さを小さくし、研磨剤のｐＨを低くするように調整した以外は実験１と同様にシリコンウエーハを作製し、ヘイズ値をパーティクルカウンターにより測定したところ、ＤＮＮ値は約１５ｐｐｂに改善され、ＤＷＯ値は約１０ｐｐｂに改善された。次に、その表面形状をＡＦＭで測定し、この測定データをパワースペクトルに変換した。このようにして得たパワースペクトルＢを図２に示す。このとき、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度は約１．５×１０−３ｎｍ３に大幅に改善され、空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度は約１．５×１０−４ｎｍ３に改善された。
【００３９】
（実験３）
次に、実験２と同様に仕上げ研磨において研磨布の表面粗さを小さくし、研磨剤のｐＨを低くするように調整するとともに、さらに洗浄工程をＲＣＡ洗浄から２流体洗浄に変更した以外は実験１と同様にシリコンウエーハを作製した。なお、このときの２流体洗浄は、二酸化炭素が添加された超純水と、窒素ガスを混合し、この混合流体をウエーハ表面に噴射するものとした。このシリコンウエーハのヘイズ値をパーティクルカウンターにより測定したところ、ＤＮＮ値は約７ｐｐｂに改善され、ＤＷＯ値は約２ｐｐｂに大幅に改善された。次に、その表面形状をＡＦＭで測定し、この測定データをパワースペクトルに変換した。このようにして得たパワースペクトルＣを図２に示す。このとき、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度は約１．３×１０−３ｎｍ３に改善され、空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度は約４．０×１０−５ｎｍ３と大幅に改善された。
【００４０】
（相関係数の算出）
実験１〜実験３の結果に基づいて、対応するヘイズ値とパワースペクトル密度とをプロットしたグラフを作成した。このグラフを図３に示す。図３（ａ）は空間波長１μｍでのパワースペクトル密度とＤＮＮ値の相関を示すグラフであり、図３（ｂ）は空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度とＤＷＯ値の相関を示すグラフである。このように、各空間波長でのパワースペクトル密度とヘイズ値は相関関係を有していた。このデータを最小二乗法を用いて一次関数で近似することにより、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度をＸ１（ｎｍ３）、空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度をＸ２（ｎｍ３）とする場合に、Ｘ１＝２×１０−５ＤＮＮ＋１．２×１０−３、Ｘ２＝２×１０−５ＤＷＯ＋７×１０−６となる相関関数が求められた。
【００４１】
すなわち、実験１〜実験３の結果に基づいて、ヘイズ値と所定の空間波長でのパワースペクトル密度との相関関数を求めたので、この後のシリコンウエーハの評価を行なう際には、上記相関関数を用いることにより、ヘイズ値を測定するだけで、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度及び空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度を算出できる。
【００４２】
従って、ＤＮＮ値の評価結果に応じて研磨条件を調整し、ＤＷＯ値の評価結果に応じて洗浄条件を調整すれば、空間波長１μｍ、空間波長０．１μｍにおけるパワースペクトル密度を効果的に減少させることができ、ウエーハ表面のマイクロラフネスを効果的に改善することが可能となる。特に、少なくともＤＮＮ値が１０ｐｐｂ以下、ＤＷＯ値が２ｐｐｂ以下になるように研磨条件、洗浄条件の調整を行なえば、ウエーハ表面のマイクロラフネスが十分に小さくなり、近年のデバイスの高集積化、高精度化により要求される電気特性を達成するのに十分なマイクロラフネスの表面を有する半導体ウエーハを製造することが可能となる。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る半導体ウエーハの評価方法の一例を示す工程図である。
【図２】実験１〜実験３において得られたシリコンウエーハの表面状態のパワースペクトルＡ、Ｂ、Ｃを示すグラフである。
【図３】（ａ）は空間波長１μｍでのパワースペクトル密度とＤＮＮ値の相関を示すグラフであり、（ｂ）は空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度とＤＷＯ値の相関を示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエーハの評価方法であって、少なくとも、予め半導体ウエーハ表面の垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定すると共に、該ウエーハの表面形状を測定し、該測定したウエーハの表面形状のデータをパワースペクトルに変換し、該パワースペクトルにおいて、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度と前記垂直照射・高角度受光ヘイズ値との相関関係及び／又は空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度と前記斜角照射・低角度受光ヘイズ値との相関関係を求めておくことを特徴とする半導体ウエーハの評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載の評価方法であって、半導体ウエーハ表面の垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定し、該ヘイズ値と前記相関関係とを用いて前記空間波長におけるパワースペクトル密度を算出することにより、該半導体ウエーハの表面形状を評価することを特徴とする半導体ウエーハの評価方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の評価方法であって、前記ヘイズ値をパーティクルカウンターで測定することを特徴とする評価方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の評価方法であって、前記半導体ウエーハの表面形状を、原子間力顕微鏡法、触針法、光干渉法、位相シフト干渉法、光散乱トポグラフィ法のいずれかで測定することを特徴とする評価方法。
【請求項５】
少なくとも、半導体インゴットをスライスして得られたウエーハを研磨した後に洗浄する半導体ウエーハの製造方法であって、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の方法により前記ウエーハの表面形状を評価し、該評価結果に応じて、研磨条件及び／又は洗浄条件を調整することを特徴とする半導体ウエーハの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の製造方法であって、垂直照射・高角度受光のヘイズの評価結果に応じて前記研磨条件を調整し及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズの評価結果に応じて前記洗浄条件を調整することを特徴とする製造方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の製造方法であって、少なくとも垂直照射・高角度受光のヘイズ値が１０ｐｐｂ以下及び斜角照射・低角度受光のヘイズ値が２ｐｐｂ以下になるように研磨条件及び洗浄条件の調整を行なうことを特徴とする製造方法。
【請求項１】
半導体ウエーハの評価方法であって、少なくとも、予め半導体ウエーハ表面の垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定すると共に、該ウエーハの表面形状を測定し、該測定したウエーハの表面形状のデータをパワースペクトルに変換し、該パワースペクトルにおいて、空間波長１μｍでのパワースペクトル密度と前記垂直照射・高角度受光ヘイズ値との相関関係及び／又は空間波長０．１μｍでのパワースペクトル密度と前記斜角照射・低角度受光ヘイズ値との相関関係を求めておくことを特徴とする半導体ウエーハの評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載の評価方法であって、半導体ウエーハ表面の垂直照射・高角度受光のヘイズ値及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズ値を測定し、該ヘイズ値と前記相関関係とを用いて前記空間波長におけるパワースペクトル密度を算出することにより、該半導体ウエーハの表面形状を評価することを特徴とする半導体ウエーハの評価方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の評価方法であって、前記ヘイズ値をパーティクルカウンターで測定することを特徴とする評価方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の評価方法であって、前記半導体ウエーハの表面形状を、原子間力顕微鏡法、触針法、光干渉法、位相シフト干渉法、光散乱トポグラフィ法のいずれかで測定することを特徴とする評価方法。
【請求項５】
少なくとも、半導体インゴットをスライスして得られたウエーハを研磨した後に洗浄する半導体ウエーハの製造方法であって、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の方法により前記ウエーハの表面形状を評価し、該評価結果に応じて、研磨条件及び／又は洗浄条件を調整することを特徴とする半導体ウエーハの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の製造方法であって、垂直照射・高角度受光のヘイズの評価結果に応じて前記研磨条件を調整し及び／又は斜角照射・低角度受光のヘイズの評価結果に応じて前記洗浄条件を調整することを特徴とする製造方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の製造方法であって、少なくとも垂直照射・高角度受光のヘイズ値が１０ｐｐｂ以下及び斜角照射・低角度受光のヘイズ値が２ｐｐｂ以下になるように研磨条件及び洗浄条件の調整を行なうことを特徴とする製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２７８５１５（Ｐ２００６−２７８５１５Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９２５５７（Ｐ２００５−９２５５７）
【出願日】平成１７年３月２８日（２００５．３．２８）
【出願人】（０００１９０１４９）信越半導体株式会社 (867)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２８日（２００５．３．２８）
【出願人】（０００１９０１４９）信越半導体株式会社 (867)
【Ｆターム（参考）】
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