JP4483583B2 - Soiウェーハの検査方法、解析装置、soiウェーハの製造方法 - Google Patents
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Description
ウェーハ貼り合わせ技術は、2枚のウェーハの片方又は両方に酸化膜を形成しておき、酸化膜を間に2枚のウェーハを貼り合わせるもので、貼り合わせは、2枚のウェーハを機械的に密着させて熱処理することにより行い、SOI層は、貼り合わせたウェーハを研削及び研磨により鏡面加工して作製される。ウェーハ貼り合わせによるSOI層の結晶性はバルクシリコンウェーハと同等であるため、欠陥等の問題が少なく、SOI層に形成するデバイスの特性に優れている。
前記被検査体がSOIウェーハであり、前記母材が埋め込みシリコン酸化膜であり、前記導電体が欠陥である
前記母材の検査部分の表面にイオンビームを照射して、前記表面および表面付近から放出される2次電子による表面画像の撮影を行うとともに、前記検査部分をエッチングし、エッチングされた深さだけ順次更新された下部の表面および表面付近から放出される2次電子による表面画像としてのSIM像の撮影を行って該エッチングと前記表面画像の撮影とを同時に行い、
前記表面画像に基づいて前記母材に内在する任意の前記導電体を特定し、特定された該導電体の少なくとも一部を含む薄膜の解析領域が形成されるように、該解析領域となる前記母材を深さ方向に残し該解析領域以外となる前記母材をエッチングして、前記解析領域を有する解析片を製作し、
蓄積された前記SIM像に基づいて前記解析片に電子を照射して内在する前記導電体を撮影したTEM像により前記解析片に含まれている前記導電体を観察して、前記導電体の状態を解析し、
蓄積された前記SIM像およびTEM像から前記導電体の三次元分布およびその形状や結晶種類である内部状態を解析することを特徴とする。
本発明は、前記被検査体がSIMOX技術で作製されたSOIウェーハであることができる。
本発明は、前記解析片の厚みXが0.5μm以下に設定され、
前記イオンビームとして、Ga+,O+,Cs+,Ar+から選択したイオンが用いられ、イオンビーム加速電圧が15〜40keVの範囲で、イオンビーム電流値が3.6pA〜320pAで、イオンビーム径が18nm〜54nm、
前記エッチングのエッチレートが15nm/分とされることができる。
本発明のSOIウェーハの製造方法は、上記の方法における前記SIM像およびTEM像から得られる前記導電体の三次元分布に基づいてフィードバックし、前記導電体の発生が多い傾向のある箇所への酸素のイオン注入量を増加させる際の、注入エネルギーの増加量条件をBOX層の厚みが一定に形成されかつ前記導電体のサイズもそれに付随して小さくなるように低く設定することを特徴とする。
本発明は前記フィードバックによって、酸素イオンのドーズ量を1.75〜2.50×10 17 atoms/cm 2 の範囲で下げ前記導電体のサイズを小さくすることができる。
本発明のSOIウェーハの解析装置は、上記の方法に用いられる解析装置であって、
前記被検査体が載置されるステージと、前記被検査体に照射されるイオンビームを発生させるイオン源と、イオンビームを収束および走査させるためのビーム制御手段と、前記被検査体から放出された2次電子を検出する2次電子検出手段と、イオン源およびビーム制御手段を制御する制御システムと、前記2次電子検出手段の検出結果を前記表面画像として撮影する撮影システムと、蓄積された前記表面画像から前記導電体の三次元分布を解析する解析手段とを備えていることを特徴とする。
本発明に係る検査方法は、被検査体に形成されている絶縁性を有する母材に内在している導電体を測定して被検査体の内部状態を検査する検査方法において、前記母材の検査部分の表面にイオンまたは電子を照射して、前記表面および表面付近から放出される2次電子による表面画像の撮影を行うとともに、前記検査部分をエッチングし、エッチングされた深さだけ順次更新された下部の表面および表面付近から放出される2次電子による表面画像の撮影を行って、蓄積された前記表面画像に基づいて前記母材に内在する前記導電体を測定して被検査体の内部状態を検査することを特徴とする。
この発明の検査方法では、表面のエッチングがイオンビームで行われ、エッチングと表面画像の撮影とが同時に行われる、つまり、エッチングを行うイオンビームによる2次電子の放出を検出して表面画像の撮影が行われるので、エッチングと表面画像の撮影との間で被検査体を移動させることなく被検査体の検査が行われる。これにより、検査時間を短縮することができるとともに、常に固定されている被検査体を検査することによって正確な検査結果を得ることができる。
この発明の検査方法では、被検査体がSOIウェーハで、母材が埋め込みシリコン酸化膜で、導電体が欠陥であるので、SOIウェーハの絶縁膜である埋め込みシリコン酸化膜に内在している導電性を有した欠陥の測定が行われる。これにより、従来は間接的に測定されていた欠陥を、直接的に測定することができる。また、従来は測定することのできなかった埋め込みシリコン酸化膜の内部に位置する欠陥を、三次元的に測定することができる。したがって、従来より正確にSOIウェーハの検査を行うことができる。
この発明の検査方法では、被検査体がSIMOX技術で作製されたSOIウェーハであるので、SIMOXウェーハの埋め込みシリコン酸化膜の内部に多く発生していた欠陥が正確に測定され、SIMOXウェーハの検査の正確性を向上させることができる。
この発明の解析方法では、解析片に含まれている導電体を観察して、導電体の状態を解析するので、確実に導電体を観察することができ、効率良く導電体の状態を解析することができる。たとえば、解析片の解析領域となる薄膜を0.5μm以下の厚みに形成してTEM像による観察を行い、導電体の形状や種類を解析することができる。
この発明の解析方法では、蓄積された表面画像から導電体の三次元分布を解析するので、導電体が発生しやすい傾向のある箇所を三次元的に特定することができる。たとえば、SIMOXウェーハの埋め込みシリコン酸化膜に内在している欠陥の三次元分布に基づいて、欠陥の発生が酸素のイオン注入不足によるものであるのかなどを解析することができる。
ここで、フィードバックする製造条件のパラメーターとしては、酸素注入工程におけるシリコンウェーハへの酸素イオン注入条件として注入エネルギー、酸素イオンのドーズ量、ドーズ時のウェーハの温度、さらに、酸素注入工程後の熱処理工程、酸化処理工程、アニール処理工程における昇温速度、熱処理温度、熱処理時の保持時間、降温速度、および、酸素分圧比、が適用可能である。
2…基板試料
3…試料ステージ
4…イオン源
5…ビーム制御手段
6…2次電子検出器
7…制御システム
8…撮影システム
9…解析手段
B…イオンビーム
Claims (6)
- 被検査体に形成されている絶縁性を有する母材に内在している導電体を測定して被検査体の内部状態を検査する検査方法において、
前記被検査体がSOIウェーハであり、前記母材が埋め込みシリコン酸化膜であり、前記導電体が欠陥である
前記母材の検査部分の表面にイオンビームを照射して、前記表面および表面付近から放出される2次電子による表面画像の撮影を行うとともに、前記検査部分をエッチングし、エッチングされた深さだけ順次更新された下部の表面および表面付近から放出される2次電子による表面画像としてのSIM像の撮影を行って該エッチングと前記表面画像の撮影とを同時に行い、
前記表面画像に基づいて前記母材に内在する任意の前記導電体を特定し、特定された該導電体の少なくとも一部を含む薄膜の解析領域が形成されるように、該解析領域となる前記母材を深さ方向に残し該解析領域以外となる前記母材をエッチングして、前記解析領域を有する解析片を製作し、
蓄積された前記SIM像に基づいて前記解析片に電子を照射して内在する前記導電体を撮影したTEM像により前記解析片に含まれている前記導電体を観察して、前記導電体の状態を解析し、
蓄積された前記SIM像およびTEM像から前記導電体の三次元分布およびその形状や結晶種類である内部状態を解析することを特徴とするSOIウェーハの検査方法。 - 請求項1に記載された検査方法であって、
前記被検査体がSIMOX技術で作製されたSOIウェーハであることを特徴とするSOIウェーハの検査方法。 - 請求項1または2に記載された検査方法であって、
前記解析片の厚みXが0.5μm以下に設定され、
前記イオンビームとして、Ga+,O+,Cs+,Ar+から選択したイオンが用いられ、イオンビーム加速電圧が15〜40keVの範囲で、イオンビーム電流値が3.6pA〜320pAで、イオンビーム径が18nm〜54nm、
前記エッチングのエッチレートが15nm/分とされることを特徴とするSOIウェーハの検査方法。 - 請求項2に記載された検査方法における前記SIM像およびTEM像から得られる前記導電体の三次元分布に基づいてフィードバックし、前記導電体の発生が多い傾向のある箇所への酸素のイオン注入量を増加させる際の、注入エネルギーの増加量条件をBOX層の厚みが一定に形成されかつ前記導電体のサイズもそれに付随して小さくなるように低く設定することを特徴とするSOIウェーハの製造方法。
- 前記フィードバックによって、酸素イオンのドーズ量を1.75〜2.50×1017atoms/cm2の範囲で下げ前記導電体のサイズを小さくすることを特徴とする請求項4に記載されたSOIウェーハの製造方法。
- 請求項2に記載された方法に用いられる解析装置であって、
前記被検査体が載置されるステージと、前記被検査体に照射されるイオンビームを発生させるイオン源と、イオンビームを収束および走査させるためのビーム制御手段と、前記被検査体から放出された2次電子を検出する2次電子検出手段と、イオン源およびビーム制御手段を制御する制御システムと、前記2次電子検出手段の検出結果を前記表面画像として撮影する撮影システムと、蓄積された前記表面画像から前記導電体の三次元分布を解析する解析手段とを備えていることを特徴とするSOIウェーハの解析装置。
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