JP4254584B2 - 結晶欠陥の評価方法 - Google Patents
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Description
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/Cl2/He+O2)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。
D=W−(d/2)tanθ ・・・・(1)
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。
とすることが好ましい(請求項5)
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。
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。
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)
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/Cl2/He+O2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SiO2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、SiO2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。
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。
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)
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)
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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