JP2005257576A - 結晶欠陥の評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異方性エッチングによって基板をエッチングし、結晶欠陥に起因したエッチング残渣を露出させ、前記エッチング残渣に基づいて結晶欠陥を評価する評価方法において、基板等の表面内部に存在する結晶欠陥の数、面内分布及び密度等を簡便かつより高精度に評価する方法を提供する。
【解決手段】少なくとも、予め基板表面の輝点測定を行い、基板表面の輝点の位置を表すマップを作成する工程と、該基板を高選択比の異方性エッチングする工程と、エッチング後に該基板の輝点測定を行ってエッチング残渣の位置を表すマップを作成する工程と、前記エッチング残渣の位置を表すマップと予め測定した前記基板表面の輝点の位置を表すマップとを比較し、基板表面の輝点と同一位置に存在するエッチング残渣を前記エッチング残渣の位置を表すマップから除外する工程とによって、基板内部に含まれる結晶欠陥を評価することを特徴とする結晶欠陥の評価方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体基板中などに存在する微小な結晶欠陥を検出して評価する方法に関し、より詳しくは基板内部に存在する結晶欠陥の数、密度及び面内分布等をより正確かつ簡便に評価する方法に関する。

半導体デバイスの材料となる基板、例えばシリコンウェーハ（以下Ｓｉウェーハと称することがある）は、一般的にチョクラルスキー法（Ｃｚｏｃｈｏｒａｌｓｋｉ Ｍｅｔｈｏｄ：以下ＣＺ法と称する）で成長したシリコン単結晶を切断し、研磨する等の工程を経て製作される。

このＳｉウェーハには種々の欠陥が含まれている。例えば、Ｓｉウェーハ中には通常７〜１８×１０^１７（ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）（ＪＥＩＤＡ；日本電子工業振興協会規格）程度の酸素が過飽和状態で含まれているため、これら過飽和酸素はデバイス製造プロセスの熱処理中に結晶欠陥である酸素析出物（Ｂｕｌｋ Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｆｅｃｔ；以下ＢＭＤと称する）としてＳｉウェーハ内部に析出する。この析出物はデバイス活性領域に発生すると、接合リークの低下等のデバイス特性に悪影響を及ぼすが、他方、デバイス活性領域以外のバルク中に発生すると、デバイスプロセス中に混入した金属元素を捕獲するゲッタリングサイトとして機能するため有効である。

特に近年、デバイスの微細化とデバイスプロセスの低温化に伴い、該デバイス製造プロセスにおいて、Ｓｉウェーハ中に発生するＢＭＤサイズが小さくなる傾向にある。また、デバイス製造プロセスの低温化は、製造プロセス中にＳｉウェーハが金属等の汚染を受けた場合、汚染原子の拡散距離を短くするため、ＢＭＤ等のゲッタリングサイトはデバイス活性領域のできる限り近傍にあることが望ましい。

前述したように、デバイス活性領域にＢＭＤが存在すると、デバイス特性に悪影響を及ぼす。そのため、デバイス活性領域であるＳｉウェーハ表面近傍には無欠陥層（Ｄｅｎｕｔｅｄ Ｚｏｎｅ；以下ＤＺ層という）を形成する必要があるが、汚染原子の拡散距離が短くなると、ゲッタリングのためのＢＭＤが存在する領域は、よりデバイス活性領域に近くする必要があるため、より精密なＤＺ層の深さ方向の幅の制御が必要となる。このような制御のために極小のＢＭＤを評価することは重要である。特に、主表面近傍に存在するＢＭＤは直接デバイス特性を悪化させるため、主表面近傍のＢＭＤの発生分布を評価することはＳｉウェーハの品質を評価する上で必要不可欠である。

ＢＭＤの評価方法としては、化学薬品による選択エッチングが広く知られているが、欠陥サイズが１μｍ以上でないと検出できないため、近年のデバイス工程の低温化に伴い、発生するＢＭＤサイズが小さくなっている状況では、感度的に不足してきている。また、この方法は選択エッチングで形成されたエッチピットを顕微鏡で観察するため、観察視野は最大でも２００μｍ□程度であり、ＢＭＤ密度が２×１０^７（ケ／ｃｍ^３）以上でないと検出することができない。この場合、ＢＭＤ密度に対する検出感度を上げるには、多点測定やウェーハをスキャンさせながらの観察によって累積の観察面積を大きくすればよいが、測定時間の増大を招き簡便ではない。

また、選択エッチングより高感度のＢＭＤ検出方法として、赤外線レーザーを用いた赤外散乱法があり、検出できる欠陥サイズの限界は２０ｎｍ程度である。しかしながら、この方法では、深さ方向の分解能が２μｍ程度であるため、ＤＺ層の深さ方向の幅の測定精度が充分ではない。また、赤外線の散乱を用いていることから、ＢＭＤ密度が１×１０¹⁰（ｃｍ^−３）以上では欠陥によって散乱した赤外線が重複し、分離が不可能となるため観測されるＢＭＤ密度は見かけ上飽和してしまい、真のＢＭＤ密度を正確に知ることはできない。さらに、レーザーのスキャン長は２００μｍ程度であり、かつ、レーザーの直径は最大でも数μｍ程度であることから、ＢＭＤ密度が１×１０^８（ケ／ｃｍ^３）以上でないとＢＭＤを検出することができない。この場合もスキャン長を長くすれば、観察面積が大きくなり、より低密度のＢＭＤを検出可能であるが、測定に長時間が必要であり、簡便ではない。

このような赤外散乱法等では検出困難な微小欠陥を検出する方法として、結晶欠陥に対し高選択比の異方性エッチングを用いて、基板又は所定層をエッチングする方法が提案された（例えば特許文献１参照）。

特許文献１で開示された結晶欠陥の評価方法について、図２を参照して説明する。
図２（ａ）は、熱処理によってＢＭＤ２が形成されたＳｉウェーハ１である。
そして、このＳｉウェーハ１を、市販のＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置を用いて、ハロゲン系混合ガス（例えばＨＢｒ／Ｃｌ_２／Ｈｅ＋Ｏ_２）雰囲気中で、Ｓｉウェーハ１内に含まれるＢＭＤ２に対して高選択比の異方性エッチングを行う。Ｓｉウェーハ１の主表面からエッチングした場合、その断面形状は、図２（ｂ）に示すようになる。すなわち、ＢＭＤ２に起因した円錐状突起物がエッチング残渣（ヒロック）３として形成される。したがって、このヒロック３に基づいて結晶欠陥を評価することができる。例えば、得られたヒロック３の数を光学顕微鏡による観察やパーティクルカウンター等で計測すれば、Ｓｉウェーハ１中のエッチングした範囲におけるＢＭＤの数あるいは密度等を求めることができる。

また、Ｓｉウェーハ１の主表面からのＢＭＤ２の深さ方向の分布は、例えば以下のように求めることができる。図３は、ヒロック３の拡大図である。図３中において、Ｗはエッチング取代、ＤはＢＭＤ２のウェーハ表面からの距離、ｄはヒロック３の底面直径、θはヒロック３の底角をそれぞれ示す。エッチング条件が同一でかつエッチング取代Ｗを測定しておけば、ヒロック３の底角θは一定であるため、ヒロック３の底面直径ｄを例えば電子顕微鏡を用いて測定すれば、ＢＭＤ２のウェーハ表面からの距離Ｄは以下の数式（１）により求めることができるため、ＢＭＤ２の深さ方向の分布を求めることができる。
Ｄ＝Ｗ−（ｄ／２）ｔａｎθ ・・・・（１）

しかしながら、この方法では、エッチング取代Ｗの測定とヒロック３の底面直径ｄの測定を行う必要がある。そのため、測定に長時間かかってしまい、簡便ではないという問題がある。

さらに、より正確にＢＭＤ２の表面からの位置Ｄを求めるための方法として、異方性エッチングする際、試料の少なくとも一部表面をマスキングして残し、この残った領域と、異方性エッチング後の試料との段差を触針式の段差測定装置を用いて測定することも記載されている。しかし、この測定も、やはり長時間かかり、簡便でないという問題がある。

また、ウェーハの主表面から所望深さまでのＳｉウェーハ中のＢＭＤ２の深さ方向分布を測定するには、所望する深さまでエッチングを行う必要があり、主表面からより深い位置まで測定するためには長時間のエッチングが必要であった。さらには、エッチング取代Ｗを例えば２０μｍより多くすると、ＢＭＤ２の存在位置からほぼ円錐形にＳｉがエッチングされるためヒロック３の体積が大きくなり、一つのヒロック３内に別のＢＭＤ２が重複してしまをためヒロック３の底面直径ｄを正確に測定できないといった問題が生じる。

さらに、この方法においてもヒロックの観察には顕微鏡や電子顕微鏡を用いるため、観察視野は最大でも２００μｍ□程度であり、ＢＭＤ密度が２×１０^７（ケ／ｃｍ^３）以上でないと検出することができないといった問題点がある。ＢＭＤ密度に対する検出感度を上げるには、多点測定やウェーハをスキャンさせながらの観察により累積の観察面積を大きくすればよいが、測定時間の増大を招き簡便ではない。

特開２０００−５８５０９号公報

しかも、特許文献１に記載されている方法では、エッチングされる基板の主表面上に異物がある場合にも、図４に示すように、エッチングにより同様のヒロックが発生することが本発明者の検討の結果新たに明らかになった。このためヒロックの個数をカウントしても正確なＢＭＤ分布やＢＭＤ密度の評価ができないという問題が生じることが分かった。

本発明は、これらの問題点に鑑みなされたものであり、異方性エッチングによって基板をエッチングし、結晶欠陥に起因したエッチング残渣を露出させ、前記エッチング残渣に基づいて結晶欠陥を評価する評価方法であって、基板等の内部に存在する結晶欠陥（ＢＭＤ）の数、密度及び面内分布等を簡便かつより高精度に評価する方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、基板内部に含まれる結晶欠陥に対して高選択比の異方性エッチングを行うことによって基板をエッチングし、結晶欠陥に起因したエッチング残渣を露出させ、前記エッチング残渣に基づいて基板内部の結晶欠陥を評価する評価方法であって、少なくとも、予め基板表面の輝点測定を行い、基板表面の輝点の位置を表すマップを作成する工程と、該基板を異方性エッチングする工程と、エッチング後に該基板の輝点測定を行ってエッチング残渣の位置を表すマップを作成する工程と、前記エッチング残渣の位置を表すマップと予め測定した前記基板表面の輝点の位置を表すマップとを比較し、基板表面の輝点と同一位置に存在するエッチング残渣を前記エッチング残渣の位置を表すマップから除外する工程とによって、基板内部に含まれる結晶欠陥を評価することを特徴とする結晶欠陥の評価方法が提供される（請求項１）。

この方法において、エッチング前に測定した基板表面の輝点と同一位置に存在するエッチング残渣は、基板表面に存在する異物あるいは結晶欠陥に起因するものであるとみなすことができる。そのため、このように、予め基板表面の輝点測定を行い基板表面の輝点の位置を表すマップを作成しておき、該基板を異方性エッチングした後の輝点測定を行いエッチング残渣の位置を表すマップを作成し、前記エッチング残渣の位置を表すマップと予め測定した前記基板表面の輝点の位置を表すマップを比較し、基板表面の輝点と同一位置に存在するエッチング残渣を前記エッチング残渣の位置を表すマップから除外すれば、基板内部に含まれる結晶欠陥、すなわち熱処理により発生するＢＭＤのみの評価を簡便かつより高精度で行うことができる。

この場合、前記基板を異方性エッチングする前後における輝点を測定する方法としてレーザー光散乱法を用いることが好ましい。（請求項２）

これにより基板表面全域に存在する異物あるいは結晶欠陥に起因する輝点、またはエッチングにより形成されたエッチング残渣を短時間で測定することが可能である。
市販されているレーザー光散乱方式のパーティクルカウンターの多くは、検出したレーザー光散乱体の位置座標を計測し、データとして保存する機能を有しており、さらには測定した複数の散乱体の位置データの重ねあわせや差し引きができるプログラムを有している。このプログラムを用いて、エッチング後に計測したレーザー光散乱体の位置データとエッチング前の基板表面に付着していた異物や基板表面に存在する結晶欠陥に起因するレーザー光散乱体の位置データを比較し、エッチング前後で同一位置に存在するレーザー光散乱体をエッチング後に計測したレーザー光散乱体の位置データから除外することにより、基板内部に発生した結晶欠陥のみに起因して発生したエッチング残渣を分離して求めることが極めて簡単にできる。

最近のレーザー光散乱方式のパーティクルカウンターは、０．０５μｍ程度の大きさのレーザー光散乱体まで検出可能である。これは光学顕微鏡の検出感度限界である１μｍ程度と比較して大幅に高感度である。このことは、異方性エッチングで形成されたエッチング残渣から基板内部に存在するＢＭＤをより高感度で検出できることを意味しており、光学顕微鏡と比較してＢＭＤの検出感度を高くできるといった利点を有している。

この場合、前記基板を、シリコン単結晶ウェーハとすることが好ましい（請求項３）。

近年、特に半導体基板として有用なシリコン単結晶基板等の基板内部に存在するＢＭＤの面内分布を正確かつ簡便に評価できる方法が強く求められているが、本発明の方法は、そのような要求を十分に満たす優れた方法である。

この場合、シリコンのエッチング速度が、結晶欠陥であるシリコン酸化物のエッチング速度の５０倍以上であるのが好ましい（請求項４）

このように、シリコンのエッチング速度が、結晶欠陥であるシリコン酸化物のエッチング速度の少なくとも５０倍となる異方性エッチングを用いることで、エッチング残渣を確実に形成することができる。特に、より好ましくは１００倍以上とすることでより確実にエッチング残渣を形成することができる。

また、前記異方性エッチングにおけるシリコンのエッチング量は０．１〜２０μｍ
とすることが好ましい（請求項５）

このようにシリコンのエッチング量を０．１〜２０μｍ、より好ましくは１〜１０μｍとすることにより、エッチング残渣内に別の結晶欠陥が重複してしまう可能性が著しく減少し、エッチング残渣を確実に形成することができる。

以上、本発明によれば、基板内部の結晶欠陥の数、密度及び面内分布等を簡便かつより高精度に評価することができる。特に結晶欠陥の面内分布の評価については、結晶欠陥密度が１×１０^７（ケ／ｃｍ^３）以下の場合でも、結晶欠陥の面内分布を簡単かつ高精度に評価することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について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。

本発明者が検討した結果、図４に示すように、ウェーハ表面に異物あるいは結晶欠陥が存在するため、エッチングによりこれらに起因するヒロックが形成されることが明らかとなった。つまり、単にエッチングにより形成されたヒロック数を計測しただけではこれら表面に存在する異物あるいは結晶欠陥の影響を受け、基板内部に存在するＢＭＤの数や面内分布、密度を正確に評価することはできない。
基板内部のＢＭＤを正確に評価するためには、ウェーハ表面に存在する異物や結晶欠陥に起因するヒロックと基板内部のＢＭＤに起因するヒロックとを分離することが必要である。そのための手段として、特許文献１に記載されている方法を用いて各々のヒロックの高さを求め、エッチング深さに相当する高さを有するヒロックをウェーハ表面の異物や結晶欠陥に起因するヒロックと同定すれば、両者を分離することが可能であるとも考えられる。

しかし、このような手段を用いてウェーハ表面の異物あるいは結晶欠陥に起因するヒロックと基板内部のＢＭＤに起因するヒロックとを分離するためには、ヒロック一つ一つについて上記のようにして高さを求める必要が生じるため、測定に膨大な時間がかかってしまい実質上測定が困難である。そのため、基板内部に存在する結晶欠陥のみをより簡便な工程で正確に検出する方法が必要となった。

そこで、本発明者は、パーティクルカウンターを用いて予め基板表面の輝点測定を行い基板表面の輝点の位置を表すマップを作成し、次いで該基板を異方性エッチングし、異方性エッチング後の輝点測定を行いヒロックの位置を表すマップを作成し、この２つのマップを比較して、エッチング前後で同一位置に存在するヒロックを前記ヒロックの位置を表すマップから除外することで、基板内部に存在するＢＭＤのみの評価を簡便かつより高精度で行うことができることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、従来方法では、基板表面に存在する異物あるいは結晶欠陥と基板内部に含まれるＢＭＤとを混同して測定し評価しており、もしこれらを分離して測定、評価するためには煩雑な工程を経なければならず長時間を要する。しかし、本発明の方法では、エッチング前の基板についてもパーティクルカウンターを用いて基板表面の異物あるいは結晶欠陥による輝点を測定し、エッチング前後の輝点位置を比較して同一位置に存在する輝点を基板表面に存在する異物や結晶欠陥であると同定し基板内部のＢＭＤと分離するため、従来方法よりも正確な基板内部のＢＭＤ測定を達成できる。

以下では図面を用いて本発明を説明する。
図１は、本発明における結晶欠陥の評価方法の一例を示すフローチャートである。また、図５、は本発明の結晶欠陥の評価方法を説明する概略図である。
先ず、Ｓｉウェーハ１を準備する。このＳｉウェーハ１の内部には既に熱処理によってＢＭＤ２が発生している。また、Ｓｉウェーハ１の表面には異物４あるいは結晶欠陥５が存在する。（Ｓｔｅｐ１）

次に、該Ｓｉウェーハ１をレーザー光散乱方式のパーティクルカウンター（例えばＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製 Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ１）に載置して該ウェーハ表面の異物あるいは結晶欠陥に起因する輝点、すなわちレーザー光散乱体Ａをウェーハ全面にわたって測定する。そして、測定結果である散乱体Ａのマップデータを電子データとして例えば装置のハードディスク等に保存する。（Ｓｔｅｐ２）

続いて、Ｓｉウェーハ１をＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置の２つの電極間に載置して異方性エッチングを行い、ヒロック３を形成させる（Ｓｔｅｐ３）。この時形成されるヒロックは、ウェーハ表面に存在する異物４あるいは結晶欠陥５に起因するヒロック３ａとウェーハ内部のＢＭＤ２に起因するヒロック３ｂとが混在している。
ＲＩＥ装置としては市販のＲＩＥ装置（例えばＡＭＡＴ製Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ５０００ＥＴＣＨ）を用いることができる。エッチングの雰囲気はハロゲン系混合ガス（例えばＨＢｒ／Ｃｌ_２／Ｈｅ＋Ｏ_２混合ガス）等を用いることが好適である。エッチングの選択比はＳｉとＳｉＯ_２が５０：１以上、より好ましくは１００：１以上になるように条件を設定する。このようにＳｉのエッチング速度が、ＳｉＯ_２のエッチング速度の５０倍以上であれば、ヒロックを確実に形成することができるし、１００倍以上の速度であれば、より確実にヒロックを形成することができる。

また、エッチング量としては好ましくは０．１〜２０μｍであり、より好ましくは１〜１０μｍである。エッチング量が、０．１μｍ以上であれば、エッチングにより形成されるＢＭＤを頂点とするヒロックが十分に大きくなるので、ヒロックをレーザー光散乱方式のパーティクルカウンターで検出することが容易になる。また、エッチング量が、２０μｍ以下であれば、ヒロックの体積がそれほど大きくならず、ヒロック内に別のＢＭＤが重複してしまうといった不具合が生じる可能性が少ないため、十分な検出感度を確保できる。エッチング量が１０μｍ以下であれば、ヒロック内に別のＢＭＤが重複してしまうといった不具合が生じる可能性は殆ど無視できるようになるため、さらに有利である。

次に異方性エッチングの終了した該Ｓｉウェーハ１をレーザー光散乱方式のパーティクルカウンター（例えばＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製 Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ１）を用いてレーザー光散乱体Ｂを測定する。測定結果である散乱体Ｂのマップデータを電子データとして例えば装置のハードディスク等に保存する。（Ｓｔｅｐ４）
Ｓｔｅｐ４で測定した散乱体ＢのマップデータとＳｅｔｐ２で測定した散乱体Ａのマップデータを比較し、同一位置に存在する散乱体Ｃのマップデータを得る。散乱体Ｂのマップデータから散乱体Ｃのマップデータを差し引きして、基板内部に含まれるＢＭＤ２に起因する散乱体の評価を行う（Ｓｔｅｐ５）。この工程により、Ｓｉウェーハ内部のＢＭＤの数や密度、面内分布等が得られる。例えば、散乱体Ｂの個数から散乱体Ｃの個数を引けば、基板内部のＢＭＤの個数を得ることができ、散乱体Ｂのマップデータから散乱体Ｃのマップデータを除外しマップを作成すれば、基板内部のＢＭＤの面内分布を得ることができる。尚、このような処理は両者のマップを印刷して、重ね合わせて、目視で比較し重ねあった散乱体を消去することによっても可能である。近年のパーティクルカウンターはこのような処理を自動でおこなうことができるプログラムが搭載されていることが多いので、それを使うと極めて簡便にこの処理を行うことができる。

このように本発明では、パーティクルカウンターを用いることによって、化学薬品による選択的エッチングや赤外散乱法などの従来の測定方法では不可能であった１０^７（ケ／ｃｍ^３）未満の低いＢＭＤ密度であっても、ウェーハ内部に存在するＢＭＤを簡単かつ短時間で正確に評価できる。例えば、２００ｍｍウェーハ中に３０（ケ／ｃｍ^３）以上のＢＭＤ密度があれば充分評価可能であり、たとえウェーハ結晶内に１ケのＢＭＤが存在するだけであっても評価することができる。

以下、実施例を示して本発明をより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。
図１に示すフローチャートに従い、結晶欠陥の評価を行った。
まず、面方位（１００）、直径８インチ（２００ｍｍ）、厚さ０．７５ｍｍで酸素濃度１７ｐｐｍａ（ＪＥＩＤＡ）のＳｉウェーハを２枚準備した。一方のウェーハは窒素雰囲気中において８００℃、８時間の熱処理を行ってＢＭＤを形成した後、熱処理によってウェーハ表面に形成された窒化膜を５％フッ酸に浸漬して除去しサンプルとした。他方のウェーハは熱処理を行わずにリファレンスとした。（Ｓｔｅｐ１）

次に、レーザー光散乱方式のパーティクルカウンター（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製 Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ１）を用いてサンプルの主表面に存在する直径０．１μｍ以上の大きさのレーザー光散乱体（異物あるいは結晶欠陥）を測定した。続いてリファレンスも同様に測定した。各々の測定結果であるレーザー光散乱体Ａのマップデータを電子データとしてパーティクルカウンターＳＰ１のハードディスクに保存した。（Ｓｔｅｐ２）

そして、サンプルをウェーハの表面がＲＩＥ装置（ＡＭＡＴ製Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ５０００ＥＴＣＨ）の２つの電極に対向するようＲＩＥ装置に載置した。そして、エッチング雰囲気はＨＢｒ／Ｃｌ_２／Ｈｅ＋Ｏ_２混合ガスとし、エッチング選択比はＳｉとＳｉＯ_２が５０：１になるように条件を設定し、異方性エッチングを行った。エッチング量は５μｍとした。続いてリファレンスにも同様の処理を行った（Ｓｔｅｐ３）。

次に異方性エッチングの終了したサンプルをレーザー光散乱方式のパーティクルカウンターに載置して０．１μｍ以上の大きさのレーザー光散乱体を測定した。続いて異方性エッチングの終了したリファレンスにも同様の処理を行った。各々の測定結果であるレーザー光散乱体Ｂのマップデータを電子データとしてパーティクルカウンターのハードディスクに保存した。（Ｓｔｅｐ４）

Ｓｔｅｐ４で測定した散乱体Ｂ（エッチング残渣）のマップデータとＳｅｔｐ２で測定した散乱体Ａ（異物あるいは結晶欠陥）のマップデータを、パーティクルカウンターに搭載されている標準ソフトで処理することにより、散乱体Ａ及び散乱体Ｂで同一位置に存在するレーザー光散乱体Ｃのマップデータを得た。（Ｓｔｅｐ５）

サンプル及びリファレンスのレーザー光散乱体Ａ、Ｂ、Ｃの個数及びレーザー光散乱体Ｂからレーザー光散乱体Ｃを差し引いた個数を表１に示す。

測定の結果、散乱体Ｃの個数は散乱体Ａの個数とほぼ同数であった。このことから、表面上の異物あるいは結晶欠陥の大部分がエッチングによりヒロックを形成し、レーザー光散乱体として観測されることを確認できた。

熱処理によりサンプル内部に発生したＢＭＤは、エッチング後の散乱体Ｂからエッチング前後で同一位置に存在した散乱体Ｃを差し引いた２０５個であると判断できる。エッチング前の散乱体Ａを測定しないでエッチング後の散乱体Ｂのみを測定し、散乱体Ｂの個数を結晶内部に発生したＢＭＤの個数としてしまうと、この測定の場合は２６８個と判断され、基板表面の異物等の影響を受けた値となる。このように、基板表面に存在する異物あるいは結晶欠陥の影響を除去しないと、基板内部のＢＭＤを精度良く評価することはできない。

リファレンスウェーハではＢＭＤ形成熱処理を行っていないため、酸素析出核は存在しても酸素析出物であるＢＭＤの発生は原理的にありえない。このことから、リファレンスウェーハにおいてエッチング後に検出されたレーザー光散乱体２８個のうち、２３個がエッチング前にＳｉウェーハ主表面に付着していた異物や表面に存在していた結晶欠陥を頂点として形成されたヒロックであり、その他の５個は、Ｓｔｅｐ２における散乱体Ａの測定後からＳｔｅｐ４における散乱体Ｂの測定前までの間にウェーハ主表面へ新たに付着した異物が原因であることが推定できる。サンプルとリファレンスは同様の工程を経ているため、散乱体Ａの測定から散乱体Ｂの測定の間にサンプルにもリファレンスと同程度の異物が付着している可能性がある。このように、熱処理を行ったウェーハと一緒にリファレンスウェーハも評価すれば、散乱体Ａの測定後から散乱体Ｂの測定前までの間になされた異物による汚染状況が簡便に評価でき、より高い精度で基板内部に発生したＢＭＤを評価することが可能である。

比較例として、実施例と同じサンプルについて、エッチング後の散乱体Ｂのみを測定し、その後特許文献１に記載された方法によって各ヒロックの深さ方向位置を測定し、エッチング深さと同じ高さのヒロックによる輝点を除外することで、基板内部に発生したＢＭＤを評価した。その結果、基板内部のＢＭＤは２０９個となり、本発明の測定方法を用いて得られた結果とほぼ同じ値が得られた。しかしながら、測定時間は、本発明の測定方法はウェーハ１枚あたり２分であるのに対し、特許文献１の方法を用いると１０時間必要であった。以上のように、本発明は、基板内部に発生したＢＭＤを正確に測定することができるとともに、測定時間を大幅に短縮することができるという点で、特許文献１に記載された方法よりも優れている。

また、本発明の他の実施例としては、Ｓｔｅｐ４で得られる散乱体Ｂのマップデータから散乱体Ｃのマップデータを除外することで、ウェーハ内部のＢＭＤのみの面内分布を表すマップを作成することもできる。

尚、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思想に包含される。

本発明における結晶欠陥の評価方法の一例を示すフローチャートである。 従来の結晶欠陥の評価方法におけるＳｉウェーハの断面状態を示す図である。（ａ）エッチング前、（ｂ）エッチング後。 従来方法により円錐状エッチング残渣（ヒロック）に基づいて結晶欠陥（ＢＭＤ）の表面からの位置を求める原理を示す図である。 基板表面に異物がある場合の問題について説明する説明図である。 本発明の結晶欠陥の評価方法を説明する概略図である。

符号の説明

１…Ｓｉウェーハ、 ２…ＢＭＤ、 ３…ヒロック、
３ａ…異物あるいは結晶欠陥に起因するヒロック、 ３ｂ…ＢＭＤに起因するヒロック、
４…異物、 ５…結晶欠陥、
Ｗ…エッチング取代、 Ｄ…ＢＭＤの表面からの位置、 ｄ…ヒロックの底面直径、
θ…ヒロックの底角。

Claims (5)

1. 基板内部に含まれる結晶欠陥に対して高選択比の異方性エッチングを行うことによって基板をエッチングし、結晶欠陥に起因したエッチング残渣を露出させ、前記エッチング残渣に基づいて基板内部の結晶欠陥を評価する評価方法であって、少なくとも、予め基板表面の輝点測定を行い、基板表面の輝点の位置を表すマップを作成する工程と、該基板を異方性エッチングする工程と、エッチング後に該基板の輝点測定を行ってエッチング残渣の位置を表すマップを作成する工程と、前記エッチング残渣の位置を表すマップと予め測定した前記基板表面の輝点の位置を表すマップとを比較し、基板表面の輝点と同一位置に存在するエッチング残渣を前記エッチング残渣の位置を表すマップから除外する工程とによって、基板内部に含まれる結晶欠陥を評価することを特徴とする結晶欠陥の評価方法。
2. 前記基板を異方性エッチングする前後における輝点を測定する方法としてレーザー光散乱法を用いることを特徴とする請求項１に記載の結晶欠陥の評価方法。
3. 前記基板を、シリコン単結晶ウェーハとすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の結晶欠陥の評価方法。
4. 前記異方性エッチングは、シリコンのエッチング速度が、結晶欠陥であるシリコン酸化物のエッチング速度の５０倍以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の結晶欠陥の評価方法。
5. 前記異方性エッチングにおけるシリコンのエッチング量を、０．１〜２０μｍとすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の結晶欠陥の評価方法。
   

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