JP2010118372A

JP2010118372A - 半導体ウェーハの評価方法及び半導体ウェーハの評価装置

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Publication number: JP2010118372A
Application number: JP2008288394A
Authority: JP
Inventors: Hideki Sato; 英樹佐藤
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2010-05-27
Anticipated expiration: 2028-11-11
Also published as: JP5018741B2

Abstract

【課題】シリコン基板の不純物分析をするために、半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度を短時間で取得し、ＢＭＤ密度分布を高精度に評価することができる半導体ウェーハの評価方法及び半導体ウェーハの評価装置を提供する。
【解決手段】半導体ウェーハ中のＢＭＤ密度を評価する方法であって、半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値を測定し、その後、半導体ウェーハ面内の複数箇所のＢＭＤ密度を測定し、半導体ウェーハの同じ位置における強励起顕微ＰＬ値と測定したＢＭＤ密度との関係式を求めて、求めた関係式から半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値を用いて、半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度を数値化してＢＭＤ密度分布を評価することを特徴とする半導体ウェーハの評価方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハの評価方法及び半導体ウェーハの評価装置に関し、詳しくは、ＢＭＤ密度分布を評価する半導体ウェーハの評価方法及び半導体ウェーハの評価装置に関するものである。

近年の半導体素子の高集積化に伴い、半導体ウェーハの内部欠陥の評価が重要になってきている。特に、ＢＭＤ（ＢｕｌｋＭｉｃｒｏＤｅｆｅｃｔ）は、Ｓｉウェーハのゲッタリング能力を示す重要なパラメータであり、開発時及び出荷検査時などの品質データとして重要である。従来、半導体ウェーハのＢＭＤを検出する方法としては、選択エッチング法や光拡散法が広く用いられている。

しかし、選択エッチング法は、評価対象となる半導体ウェーハの内部を劈開あるいは斜めに研磨し、その劈開面をエッチングするという破壊法であり、最近ではエッチング液の環境への影響という点でも問題がある。一方、光拡散法は、ウェーハ表面からレーザ光を入射し、表面直下に存在する結晶欠陥による散乱光を検出することで欠陥を認識するという方法であり、光散乱体のサイズが非常に小さくても充分検出可能なため、結晶中のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥や酸素析出物のような小さな欠陥の評価も行えるという利点がある。しかし、光散乱は、試料内部の欠陥だけでなく、表面でも起きるため、表面が粗れている場合やデバイスパターンによる段差がある場合、またパーティクルや汚れ等がある場合等には、表面散乱の方が内部の欠陥による散乱より大きくなるため、それぞれの散乱光の分離ができず、欠陥の観察が非常に困難であった。

また、これらの方法では、１回で測定できる範囲が小さく、半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度を測定することは困難であり、仮に出来たとしても極めて長時間の測定を要することになる。
そこで、強励起顕微ＰＬ法を使った表層欠陥検出法が開発された（例えば特許文献１参照）。この方法は、表面の粗れ等による光散乱の影響を殆ど受けないで欠陥を検出することができ、表層欠陥の評価方法としては非常に優れている。しかし、原理的に電気光学的に活性な欠陥でないと検出感度が低いため、ＢＭＤの検出に対してはあまり有効ではないという欠点があった。

特開平１１−２７４２５７号公報

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度を短時間で取得し、ＢＭＤ密度分布を高精度に評価することができる半導体ウェーハの評価方法及び半導体ウェーハの評価装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では、半導体ウェーハ中のＢＭＤ密度を評価する方法であって、前記半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値を測定し、その後、前記半導体ウェーハ面内の複数箇所のＢＭＤ密度を測定し、前記半導体ウェーハの同じ位置における前記強励起顕微ＰＬ値と前記測定したＢＭＤ密度との関係式を求めて、該求めた関係式から前記半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値を用いて、前記半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度を数値化してＢＭＤ密度分布を評価することを特徴とする半導体ウェーハの評価方法を提供する（請求項１）。

このように、半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値と半導体ウェーハ面内の複数箇所のＢＭＤ密度とを測定し、半導体ウェーハの同じ位置における強励起顕微ＰＬ値とＢＭＤ密度との関係式を求めて、その関係式から半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度を数値化することで、半導体ウェーハ面内の任意の代表点のみのＢＭＤ密度を測定するだけで、半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度分布を評価することができる。そのため、ＢＭＤ密度の測定に要する時間を短縮して、短時間で半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度分布を評価することができる。また、強励起顕微ＰＬ値と実際に測定したＢＭＤ密度との関係式を求めて、その関係式から半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度を数値化することで、正確なＢＭＤ密度を得ることができ、ＢＭＤ密度分布を高精度に評価することができる。

この場合、前記半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値の測定は、測定間隔を該測定に用いるレーザーのスポット径を最小とした任意の間隔とすることができる（請求項２）。
このことにより、強励起顕微ＰＬ値の測定に用いる装置の仕様に応じて、測定間隔を変更することが可能である。具体的には、後に行うＢＭＤ密度の測定精度を考慮して、その測定箇所を網羅するように強励起顕微ＰＬ値の測定間隔を変更し、所望の精度のＢＭＤ密度分布を得ることが可能である。そのため、強励起顕微ＰＬ値の測定間隔をレーザーのスポット径よりも広い任意の間隔とすることで、レーザースポットが重なりあうことを防止し、測定時間を短縮して、短時間で所望の精度のＢＭＤ密度分布を評価することができる。

また、この場合、前記ＢＭＤ密度の測定は、選択エッチング法または光散乱法を用いることができる（請求項３）。
このように、選択エッチング法または光散乱法を用いてＢＭＤ密度の測定を行うことで、半導体ウェーハ面内の任意の箇所について、ＢＭＤ密度を測定することができる。また、選択エッチング法または光散乱法を用いることで、新しい設備を用意することなく、既存の設備を用いて、ＢＭＤ密度を測定することができる。そのため、結果として、本発明によりコストをかけずにＢＭＤ密度分布を高精度に評価することができる。

また、本発明では、半導体ウェーハ中のＢＭＤ密度を評価する装置であって、少なくとも、前記半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値を測定する強励起顕微フォトルミネッセンス欠陥検出装置と、前記半導体ウェーハの複数箇所のＢＭＤ密度を測定するＢＭＤ測定手段と、前記測定された強励起顕微ＰＬ値とＢＭＤ密度とを入力する解析用計算機とを備え、該解析用計算機を用いて、前記半導体ウェーハの同じ位置における前記強励起顕微ＰＬ値と前記測定したＢＭＤ密度との関係式を求めて、該求めた関係式から前記半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値を用いて、前記半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度を数値化してＢＭＤ密度分布を評価するものであることを特徴とする半導体ウェーハの評価装置を提供する（請求項４）。

このように、本発明の半導体ウェーハの評価装置は、半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値を測定する強励起顕微フォトルミネッセンス欠陥検出装置と半導体ウェーハの複数箇所のＢＭＤ密度を測定するＢＭＤ測定手段とを備え、その強励起顕微フォトルミネッセンス欠陥検出装置とＢＭＤ測定手段と用いて、半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値と半導体ウェーハ面内の複数箇所のＢＭＤ密度とを測定する装置である。また、その測定値を入力する解析用計算機も備えており、この解析用計算機により、半導体ウェーハの同じ位置における強励起顕微ＰＬ値とＢＭＤ密度との関係式を求めて、その関係式から半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度を数値化することで、半導体ウェーハ面内の任意の代表点のみのＢＭＤ密度を測定するだけで、半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度分布を評価することができる装置とすることができる。そのため、ＢＭＤ密度の測定に要する時間を短縮して、短時間で半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度分布を評価することができる装置とすることができる。また、解析用計算機を用いて、強励起顕微ＰＬ値と実際に測定したＢＭＤ密度との関係式を求めて、その関係式から半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度を数値化することで、正確なＢＭＤ密度を得ることができ、ＢＭＤ密度分布を高精度に評価することができる装置とすることができる。

この場合、前記強励起顕微フォトルミネッセンス欠陥検出装置は、該装置のレーザーのスポット径を最小とした任意の間隔で前記半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値を測定するものであることが好ましい（請求項５）。
このように、強励起顕微フォトルミネッセンス欠陥検出装置は、装置の仕様に応じて、強励起顕微ＰＬ値の測定間隔を変更することが可能である。このとき、ＢＭＤ測定手段のＢＭＤ密度の測定精度を考慮して、その測定箇所を網羅するように強励起顕微ＰＬ値の測定間隔を変更し、所望の精度のＢＭＤ密度分布を得るようにすることが可能である。そのため、装置のレーザーのスポット径よりも広い任意の間隔で強励起顕微ＰＬ値を測定することで、測定時間を短縮して、短時間で所望の精度のＢＭＤ密度分布を評価することができる装置とすることができる。

また、前記ＢＭＤ測定手段は、選択エッチング法または光散乱法を用いた手段であることが好ましい（請求項６）。
このように、ＢＭＤ測定手段として、選択エッチング法または光散乱法を用いた手段とすることで、ＢＭＤ密度の測定を半導体ウェーハ面内の任意の箇所について行うことができる。また、ＢＭＤ測定手段に選択エッチング法または光散乱法を用いることで、新しい設備を用意することなく、既存の設備をそのまま用いて、ＢＭＤ測定手段とすることができる。そのため、コストをかけずに正確なＢＭＤ密度分布を高精度に評価することができる装置とすることができる。

以上説明したように、本発明の半導体ウェーハの評価方法は、半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値と半導体ウェーハ面内の複数箇所のＢＭＤ密度とを測定し、半導体ウェーハの同じ位置における強励起顕微ＰＬ値とＢＭＤ密度との関係式を求めて、その関係式から半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度を数値化する。これによって、半導体ウェーハ面内の任意の代表点のみのＢＭＤ密度を測定するだけで、半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度分布を評価することができる。そのため、短時間で高精度にＢＭＤ密度分布を評価することができる。そして、本発明の半導体ウェーハの評価装置は、強励起顕微フォトルミネッセンス欠陥検出装置とＢＭＤ測定手段とを用いて、半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値と半導体ウェーハ面内の複数箇所のＢＭＤ密度とを測定し、その測定データを解析用計算機に入力して、解析用計算機により、半導体ウェーハの同じ位置における強励起顕微ＰＬ値とＢＭＤ密度との関係式を求めて、その関係式から半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度を数値化することで、短時間で高精度にＢＭＤ密度分布を評価することができる装置とすることができる。

以下、本発明についてより具体的に説明する。
前述のように、選択エッチング法や光拡散法では、半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度を測定することは困難であり、仮に出来たとしても極めて長時間の測定を要した。また、強励起顕微ＰＬ法を用いても、ＢＭＤの検出に対してはあまり有効ではないという欠点があった。

そこで、本発明者らは、強励起顕微ＰＬ法で測定した強励起顕微ＰＬ値と選択エッチング法や光拡散法で測定したＢＭＤ密度との関係から半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度を数値化することで、半導体ウェーハ面内の数箇所のＢＭＤ密度を測定するだけで、半導体ウェーハ全体のＢＭＤ密度分布を評価することに想到し、半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値と半導体ウェーハ面内の任意の代表点のＢＭＤ密度を測定し、半導体ウェーハの同じ位置における両者の関係式を求めて、半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度分布を評価した。

その結果、強励起顕微ＰＬ値とＢＭＤ密度との関係式は、直線で表すことができることがわかった。そのため、最低２点のＢＭＤ密度を測定すれば、強励起顕微ＰＬ値とＢＭＤ密度との関係式を導くことができることがわかった。

また、半導体ウェーハ面内の任意の代表点のみのＢＭＤ密度を測定するだけで、強励起顕微ＰＬ値とＢＭＤ密度との関係を求めることができるため、実際にＢＭＤ密度の測定に要する時間を短縮することができることがわかった。

さらに、強励起顕微ＰＬ値と実際に測定したＢＭＤ密度との関係式から、半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値を用いて、半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度を数値化することで、実際に測定したＢＭＤ密度の値が反映された正確なＢＭＤ密度分布を用いた高精度な評価をすることができることがわかった。

また、強励起顕微ＰＬ値と実際に測定したＢＭＤ密度との関係式を求めることから、ＢＭＤ密度の測定精度を考慮して、強励起顕微ＰＬ値の測定間隔を変更した結果、所望の精度のＢＭＤ密度分布を得ることが可能であることがわかった。具体的には、強励起顕微ＰＬ値の測定間隔を装置のレーザーのスポット径よりも広い任意の間隔とすることで、測定時間を短縮して、短時間で所望の精度のＢＭＤ密度分布を得ることができた。

また、半導体ウェーハ面内の任意の箇所について、ＢＭＤ密度の測定が可能であれば、選択エッチング法、光散乱法のどちらの方法も用いることができるため、既存の設備をそのまま使用することができ、コストがかからないこともわかった。

本発明は、上記の発見および知見に基づいて完成されたものであり、以下、本発明について図面を参照しながらさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
ここで、図１は本発明の半導体ウェーハの評価装置の構成例を模式的に示す図である。

この半導体ウェーハの評価装置１０は、半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値を測定する強励起顕微フォトルミネッセンス欠陥検出装置１１と半導体ウェーハ面内の複数箇所のＢＭＤ密度を測定するＢＭＤ測定手段１２とを備えている。

さらに、強励起顕微フォトルミネッセンス欠陥検出装置１１で測定した強励起顕微ＰＬ値とＢＭＤ測定手段１２で測定したＢＭＤ密度を入力する解析用計算機１３も備えており、この解析用計算機１３を用いて、強励起顕微ＰＬ値とＢＭＤ密度との関係式を求めて、その関係式に基づいて、入力された強励起顕微ＰＬ値を再計算し、半導体ウェーハ面内の必要な部分におけるＢＭＤ密度を数値化する。

このように、ＢＭＤ測定手段１２を用いて、実際に半導体ウェーハのＢＭＤ密度を測定する箇所は、半導体ウェーハ面内の複数箇所として任意の代表点のみで良いことから、面内のＢＭＤ密度の測定に要する時間を短縮することができる。そのため、短時間で半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度分布を評価することができる装置とすることができる。また、解析用計算機１３を用いて、強励起顕微ＰＬ値と実際に測定したＢＭＤ密度との関係式を求めて、その関係式から半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度を数値化することで、正確なＢＭＤ密度を得ることができ、ＢＭＤ密度分布を高精度に評価することができる装置とすることができる。

また、上記装置は、強励起顕微フォトルミネッセンス欠陥検出装置１１をレーザーのスポット径を最小とした任意の間隔で半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値を測定するものとすることができる。
このことにより、強励起顕微フォトルミネッセンス欠陥検出装置１１は、装置の仕様に応じて、強励起顕微ＰＬ値の測定間隔を変更することが可能である。また、ＢＭＤ測定手段１２のＢＭＤ密度の測定精度を考慮して、その測定箇所を網羅するように強励起顕微ＰＬ値の測定間隔を変更し、所望の精度のＢＭＤ密度分布を得るようにすることが可能である。そのため、強励起顕微ＰＬ値の測定時間を短縮して、より正確なＢＭＤ密度分布をより高精度に評価することができる装置とすることができる。

本発明で使用される強励起顕微フォトルミネッセンス法とは、励起レーザの試料位置におけるスポット直径を１〜２μｍまで絞り込み（通常のＰＬ法では直径０．１〜１ｍｍ程度）、さらにレーザパワーも試料位置で２０〜１００ｍＷと通常のＰＬ法の数〜数十倍高い励起条件で行うＰＬ法である。この励起条件下では、励起レーザのエネルギー密度が通常ＰＬ法の１０^５倍程度高くなっている。通常ＰＬ法の励起条件では、キャリアの拡散長は数百μｍと長く、ＰＬ光（バンド端発光）の空間分解能も数百μｍ程度であった。一方、強励起顕微ＰＬ法では、上記の強励起条件を用いることでキャリアの拡散長は数μｍのオーダまで抑制され、高い空間分解能（〜１μｍ）でのＰＬ光測定が可能となる。ここで強励起顕微ＰＬ法におけるバンド端発光強度は、次式で表される。
Ｉ_ｂ∝ｎ_ｅｘ ^２τ（ここに、Ｉ_ｂ：バンド端発光強度、ｎ_ｅｘ：注入キャリア濃度、τ：ライフタイムである）

さらに、本発明の半導体ウェーハの評価装置では、ＢＭＤ測定手段１２は、選択エッチング法または光散乱法を用いた手段であることが好ましい。
このように、ＢＭＤ測定手段として、選択エッチング法または光散乱法を用いた手段とすることで、ＢＭＤ密度の測定を半導体ウェーハ面内の任意の箇所について行うことができる。また、ＢＭＤ測定手段に選択エッチング法または光散乱法を用いることで、新しい設備を用意することなく、既存の設備をそのまま用いて、ＢＭＤ測定手段とすることができる。そのため、コストをかけずに正確なＢＭＤ密度分布を高精度に評価することができる装置とすることができる。

本発明で使用される選択エッチング法とは、日本工業規格ＪＩＳＨ０６０９−１９９４選択エッチング法によるシリコンの結晶欠陥の試験方法に準拠するものとする。
また、本発明で使用される光散乱法とは、シリコン結晶を容易に透過する赤外線を用いて結晶中の欠陥を非破壊にて観察することができる方法である。赤外トモグラフ法は、赤外レーザー光を結晶中に入射させ、結晶欠陥による散乱光を検出することにより欠陥を検出する。散乱光の強度はＩ∝（１／４πλ^２）^２・［（ε−ε_Ｓｉ）Ｖ］^２・Ｉ_０（ここに、Ｉ：散乱光強度、Ｉ_０：入射光強度、λ：波長、ε：欠陥の誘電率、ε_Ｓｉ：Ｓｉの誘電率、Ｖ：欠陥の体積である。）の式で表され、欠陥の体積の二乗に比例する。代表的な測定装置としてレイテック社製ＭＯ−４０１、ＭＯ−４４１などが上げられる。

次に、本発明の半導体ウェーハの評価方法の一例を図面を参照しながらさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるわけではない。

まず最初に、図１に示すような半導体ウェーハの評価装置１０の強励起顕微フォトルミネッセンス欠陥検出装置１１を用いて、半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値を測定する。このとき得られた強励起顕微ＰＬ値の画像情報図は、強励起顕微ＰＬ値の強弱が画像上の濃淡として、図２のように示される。
ここで、図２中の実線部分における強励起顕微ＰＬ値を図３に示す。

次に、図２中の実線部分における複数箇所において、図１中のＢＭＤ測定手段１２を用いてＢＭＤ密度の測定を行う。ここで、図４にＢＭＤ密度の測定箇所を示す。
上記で測定した強励起顕微ＰＬ値とＢＭＤ密度とをそれぞれ図１中の解析用計算機１３に入力し、両者の関係式を求める。このときの半導体ウェーハの同じ位置における強励起顕微ＰＬ値（図３中の４点）とＢＭＤ密度の測定値から両者の関係を求めた結果を図５に示す。

このとき、図５においては、半導体ウェーハ面内の４点のＢＭＤ密度を測定して、強励起顕微ＰＬ値との関係式を求めているが、このように両者の関係は直線で表すことができる。そのため、最低２点のＢＭＤ密度を測定することで、両者の関係を導くことができるため、ＢＭＤ密度の測定に要する時間を短縮することができる。

続いて、解析用計算機１３を用いて、図５に示すような関係式から半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値の強弱を再計算して、半導体ウェーハ面内の必要な部分のＢＭＤ密度に置き換えて数値を出力する。
このことにより、半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値から、実際に測定したＢＭＤ密度の値が反映された正確なＢＭＤ密度を取得することができ、このＢＭＤ密度分布を用いて高精度な評価をすることができる。

また、半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値の測定は、その後に行うＢＭＤ密度の測定精度を考慮して、強励起顕微ＰＬ値の測定間隔を変更することが可能である。具体的には、強励起顕微ＰＬ値の測定間隔を装置のレーザーのスポット径よりも広い任意の間隔とすることで、強励起顕微ＰＬ値の測定時間を短縮して、短時間で所望の精度のＢＭＤ密度分布を得ることができる。

また、図５に示したＢＭＤ密度（４点）は、選択エッチング法を用いた場合に得られた結果を示したが、半導体ウェーハ面内の任意の箇所について、ＢＭＤ密度の測定が可能であれば、光散乱法あるいはその他の方法を用いることもできる。
このように、選択エッチング法または光散乱法を用いることで、新しい設備を用意することなく、既存の設備を用いて、ＢＭＤ密度を測定することができる。そのため、コストをかけずに高精度にＢＭＤ密度分布を評価することができる。

次に本発明の実施例、比較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。
（実施例）
試料として、直径３００ｍｍ、Ｎ型＜１００＞のシリコンウェーハにＢＭＤを形成するため乾燥した酸素雰囲気下で８００℃、４時間、さらに１０００℃、１６時間の析出熱処理を施したものを評価に用いた。なお、このＮ型ウェーハのドーパントはアンチモンであった。
以下に、上記試料を用いたＢＭＤ密度分布の評価の手順を説明する。

まず、図１に示すような半導体ウェーハの評価装置１０を用いて、図１中の強励起顕微フォトルミネッセンス欠陥検出装置１１により、シリコンウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値を測定した。このとき、ＢＭＤ密度分布を可能な限り高精度で得るために、強励起顕微ＰＬ値の測定間隔を強励起顕微フォトルミネッセンス欠陥検出装置１１のレーザーのスポット径と同じ間隔として測定した。測定した強励起顕微ＰＬ値の画像情報図は図２に示すようになった。また、このときの図２中の実線部分における強励起顕微ＰＬ値は、図３に示すようになった。

次に、図１中のＢＭＤ測定手段１２として、選択エッチング法を用いた装置を用いて、図２中の実線部分における４箇所のＢＭＤ密度の測定を行った。ここで、このときのＢＭＤ密度の測定箇所は図４に示すとおりである。

続いて、強励起顕微ＰＬ値とＢＭＤ密度とのそれぞれの測定値を図１中の解析用計算機１３に入力し、両者の関係式を求めた。ここで、シリコンウェーハの同じ位置における強励起顕微ＰＬ値（図３中の４点）とＢＭＤ密度の測定値から両者の関係を求めた結果は、図５に示すようになり、図５中に示す関係式が得られた。

その後、解析用計算機１３を用いて、図５中に示す関係式からシリコンウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値の強弱を再計算して、シリコンウェーハ面内の必要な部分のＢＭＤ密度に置き換えて数値を出力し、その数値から図６のＢＭＤ密度分布を得た。

（比較例）
実施例の試料と同様の試料を用いて、選択エッチング法を用いた装置のみで、半導体ウェーハ面内のＢＭＤ密度の測定を行った。なお、このときのＢＭＤ密度の測定箇所は、図４に示す４箇所と、これらの間の３箇所とした。これら７点のＢＭＤ密度の測定結果を図６中にプロットとして示した。また、図７に実施例および比較例で得られたＢＭＤ密度の関係を示した。

図６より、実施例は、シリコンウェーハ面内の一部分だけでなく、全面にわたったＢＭＤ密度分布を得ることができ、シリコンウェーハ全面の評価をすることができたことがわかる。しかし、比較例では、シリコンウェーハ面内の７箇所のみのＢＭＤ密度の測定でも実施例に比べて長時間の測定が必要であった。
すなわち、実施例のＢＭＤ密度分布を得るまでの時間は、シリコンウェーハ面内の複数箇所のＢＭＤ密度を測定した場合とほぼ同じであった。一方、比較例の方法を用いて、シリコンウェーハ全面のＢＭＤ密度を測定し、ＢＭＤ密度分布を得るためには、膨大な時間を要することが予想され、実施例のような短時間でＢＭＤ密度分布を評価することは不可能である。

このように、本発明の半導体ウェーハの評価方法によれば、半導体ウェーハ面内の任意の代表点のみのＢＭＤ密度を測定するだけで、短時間で高精度にＢＭＤ密度分布を評価することができる。そして、本発明の半導体ウェーハの評価装置によれば、短時間で高精度にＢＭＤ密度分布を評価することができる装置とすることができる。

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。

本発明の半導体ウェーハの評価装置の構成例を模式的に示す図である。強励起顕微ＰＬ値の画像情報図の一例である。図２中の実線部分における強励起顕微ＰＬ値を示す図である。半導体ウェーハ面内のＢＭＤ密度の測定箇所を示す図である。強励起顕微ＰＬ値とＢＭＤ密度の関係を示す図である。実施例で得られたＢＭＤ密度分布である。実施例および比較例で得られたＢＭＤ密度の関係を示す図である。

符号の説明

１０…半導体ウェーハの評価装置、１１…強励起顕微フォトルミネッセンス欠陥検出装置、１２…ＢＭＤ測定手段、１３…解析用計算機。

Claims

半導体ウェーハ中のＢＭＤ密度を評価する方法であって、前記半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値を測定し、その後、前記半導体ウェーハ面内の複数箇所のＢＭＤ密度を測定し、前記半導体ウェーハの同じ位置における前記強励起顕微ＰＬ値と前記測定したＢＭＤ密度との関係式を求めて、該求めた関係式から前記半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値を用いて、前記半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度を数値化してＢＭＤ密度分布を評価することを特徴とする半導体ウェーハの評価方法。
前記半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値の測定は、測定間隔を該測定に用いるレーザーのスポット径を最小とした任意の間隔とすることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの評価方法。
前記ＢＭＤ密度の測定は、選択エッチング法または光散乱法を用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体ウェーハの評価方法。
半導体ウェーハ中のＢＭＤ密度を評価する装置であって、少なくとも、前記半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値を測定する強励起顕微フォトルミネッセンス欠陥検出装置と、前記半導体ウェーハの複数箇所のＢＭＤ密度を測定するＢＭＤ測定手段と、前記測定された強励起顕微ＰＬ値とＢＭＤ密度とを入力する解析用計算機とを備え、該解析用計算機を用いて、前記半導体ウェーハの同じ位置における前記強励起顕微ＰＬ値と前記測定したＢＭＤ密度との関係式を求めて、該求めた関係式から前記半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値を用いて、前記半導体ウェーハ全面のＢＭＤ密度を数値化してＢＭＤ密度分布を評価するものであることを特徴とする半導体ウェーハの評価装置。
前記強励起顕微フォトルミネッセンス欠陥検出装置は、該装置のレーザーのスポット径を最小とした任意の間隔で前記半導体ウェーハ全面の強励起顕微ＰＬ値を測定するものであることを特徴とする請求項４に記載の半導体ウェーハの評価装置。
前記ＢＭＤ測定手段は、選択エッチング法または光散乱法を用いた手段であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の半導体ウェーハの評価装置。