JPH08261831A - シリコンウェーハの評価方法及び酸化膜耐圧特性のすぐれたシリコンウェーハ - Google Patents
シリコンウェーハの評価方法及び酸化膜耐圧特性のすぐれたシリコンウェーハInfo
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- JPH08261831A JPH08261831A JP9454395A JP9454395A JPH08261831A JP H08261831 A JPH08261831 A JP H08261831A JP 9454395 A JP9454395 A JP 9454395A JP 9454395 A JP9454395 A JP 9454395A JP H08261831 A JPH08261831 A JP H08261831A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 結晶欠陥のサイズや測定条件による観察視野
の厚さの変化の影響を受けず、表面あるいは裏面の傷、
異物による信号と内部の観察領域に存在する欠陥による
信号とを識別し、任意の深さの正確な欠陥密度を測定す
ることができるシリコンウェーハの評価方法の提供。 【構成】 観察視野を深さ方向に所定ピッチで移動して
測定した信号の大きさが、観察視野の深さによって変化
し、観察視野の深さを変えたときの信号変化のうち極大
値が、欠陥の存在する深さと欠陥の真のサイズを反映し
た信号の大きさを示す。
の厚さの変化の影響を受けず、表面あるいは裏面の傷、
異物による信号と内部の観察領域に存在する欠陥による
信号とを識別し、任意の深さの正確な欠陥密度を測定す
ることができるシリコンウェーハの評価方法の提供。 【構成】 観察視野を深さ方向に所定ピッチで移動して
測定した信号の大きさが、観察視野の深さによって変化
し、観察視野の深さを変えたときの信号変化のうち極大
値が、欠陥の存在する深さと欠陥の真のサイズを反映し
た信号の大きさを示す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、赤外線の欠陥による
散乱、位相シフトを電気信号に変換し画像処理すること
によって、シリコンウェーハ中の欠陥の密度、分布、サ
イズを測定するシリコンウェーハの評価方法の改良に係
り、観察視野の深さを変えたときの信号変化の内、極大
値が欠陥の存在する深さと欠陥の真のサイズを反映した
信号の大きさを示すことに着目し、該極大値を判断基準
とすることにより、従来の方法で結晶欠陥のサイズ、測
定条件などによって観察視野の厚さが変化して正確な評
価ができない問題を解消し、この方法で測定した欠陥密
度が所定値以下であれば、酸化膜耐圧特性の良品率が１
００％であることを保証できるシリコンウェーハの評価
方法及び酸化膜耐圧特性のすぐれたシリコンウェーハに
関する。
散乱、位相シフトを電気信号に変換し画像処理すること
によって、シリコンウェーハ中の欠陥の密度、分布、サ
イズを測定するシリコンウェーハの評価方法の改良に係
り、観察視野の深さを変えたときの信号変化の内、極大
値が欠陥の存在する深さと欠陥の真のサイズを反映した
信号の大きさを示すことに着目し、該極大値を判断基準
とすることにより、従来の方法で結晶欠陥のサイズ、測
定条件などによって観察視野の厚さが変化して正確な評
価ができない問題を解消し、この方法で測定した欠陥密
度が所定値以下であれば、酸化膜耐圧特性の良品率が１
００％であることを保証できるシリコンウェーハの評価
方法及び酸化膜耐圧特性のすぐれたシリコンウェーハに
関する。
【０００２】
【従来の技術】赤外線の欠陥による散乱、位相シフトを
電気信号に変換し画像処理することによって、シリコン
ウェーハ中の欠陥の密度、分布、サイズを測定する方法
としては、赤外トモグラフ法、赤外位相差顕微鏡法があ
る。
電気信号に変換し画像処理することによって、シリコン
ウェーハ中の欠陥の密度、分布、サイズを測定する方法
としては、赤外トモグラフ法、赤外位相差顕微鏡法があ
る。
【０００３】赤外トモグラフ法は、シリコンウェーハ中
の結晶欠陥による赤外光の散乱を利用したシリコンウェ
ーハの評価方法であり、レーザーから発生した赤外線を
対物レンズにより細く絞り、これを試料内に導入し、光
路と垂直な方向から散乱光を電気的に検出し画像処理を
行うもので、試料あるいはレーザー光をスキャンするこ
とにより結晶欠陥の観察を行うことができる。
の結晶欠陥による赤外光の散乱を利用したシリコンウェ
ーハの評価方法であり、レーザーから発生した赤外線を
対物レンズにより細く絞り、これを試料内に導入し、光
路と垂直な方向から散乱光を電気的に検出し画像処理を
行うもので、試料あるいはレーザー光をスキャンするこ
とにより結晶欠陥の観察を行うことができる。
【０００４】レーザー光を入射する深さを変えることに
よって観察視野の深さを変えることができる。９０°散
乱の強度は、散乱体が球体と仮定すると半径の６乗に比
例するので、散乱強度から散乱体の大きさを知ることも
できる。赤外トモグラフ法による結晶欠陥密度の測定
は、観察視野の面積に赤外レーザーのビーム径の公称値
を乗じた値を観察体積として算出し、観察された欠陥数
をこの観察体積で除して欠陥密度を求めている。
よって観察視野の深さを変えることができる。９０°散
乱の強度は、散乱体が球体と仮定すると半径の６乗に比
例するので、散乱強度から散乱体の大きさを知ることも
できる。赤外トモグラフ法による結晶欠陥密度の測定
は、観察視野の面積に赤外レーザーのビーム径の公称値
を乗じた値を観察体積として算出し、観察された欠陥数
をこの観察体積で除して欠陥密度を求めている。
【０００５】赤外位相差顕微鏡法は、シリコンウェーハ
の中の結晶欠陥による赤外光の位相シフトを利用したシ
リコンウェーハの評価方法であり、レーザーから発生し
た赤外線を二つのビームに分け、この二つのビームを対
物レンズにより細く絞り試料内に導入し、試料を透過し
たビームの位相シフトを電気的に検出する。信号の大き
さは位相シフトと入射光の強度に比例する。試料あるい
はレーザー光をスキャンすることにより結晶欠陥の観察
を行うことができる。
の中の結晶欠陥による赤外光の位相シフトを利用したシ
リコンウェーハの評価方法であり、レーザーから発生し
た赤外線を二つのビームに分け、この二つのビームを対
物レンズにより細く絞り試料内に導入し、試料を透過し
たビームの位相シフトを電気的に検出する。信号の大き
さは位相シフトと入射光の強度に比例する。試料あるい
はレーザー光をスキャンすることにより結晶欠陥の観察
を行うことができる。
【０００６】また、対物レンズの焦点を合わせる深さを
変えることによって観察視野の深さを変えることができ
る。位相シフトは欠陥の体積に比例するので、信号の大
きさから欠陥の大きさを知ることもできる。赤外位相差
顕微鏡法による結晶欠陥密度の測定は、観察視野の面積
に対物レンズの焦点深度を乗じた値を観察体積として算
出し、観察された欠陥数をこの観察体積で除して欠陥密
度を求めている。
変えることによって観察視野の深さを変えることができ
る。位相シフトは欠陥の体積に比例するので、信号の大
きさから欠陥の大きさを知ることもできる。赤外位相差
顕微鏡法による結晶欠陥密度の測定は、観察視野の面積
に対物レンズの焦点深度を乗じた値を観察体積として算
出し、観察された欠陥数をこの観察体積で除して欠陥密
度を求めている。
【０００７】一方、シリコンウェーハの酸化膜耐圧良品
率は、シリコンウェーハ上に所定の厚さの酸化膜と所定
の面積の電極を有する多数のＭＯＳキャパシターを作製
し、各々のＭＯＳキャパシターに所定の方法によって電
圧を印加した場合に、絶縁破壊しなかったＭＯＳキャパ
シター数の全ＭＯＳキャパシター数に対する割合を酸化
膜耐圧良品率としている。
率は、シリコンウェーハ上に所定の厚さの酸化膜と所定
の面積の電極を有する多数のＭＯＳキャパシターを作製
し、各々のＭＯＳキャパシターに所定の方法によって電
圧を印加した場合に、絶縁破壊しなかったＭＯＳキャパ
シター数の全ＭＯＳキャパシター数に対する割合を酸化
膜耐圧良品率としている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】赤外トモグラフ法にお
ける赤外レーザービームの強度は、ビームの中心から離
れるにつれてガウス曲線状に減衰する。赤外トモグラフ
法における信号の大きさ、すなわち、結晶欠陥による散
乱光の強度は、欠陥の体積の二乗と入射光の強度に比例
するので、大きな欠陥は入射光の強度が弱いビームの中
心から離れた位置でも観察されるが、小さな欠陥は入射
光の強度が強いビームの中心付近でしか観察されない。
ける赤外レーザービームの強度は、ビームの中心から離
れるにつれてガウス曲線状に減衰する。赤外トモグラフ
法における信号の大きさ、すなわち、結晶欠陥による散
乱光の強度は、欠陥の体積の二乗と入射光の強度に比例
するので、大きな欠陥は入射光の強度が弱いビームの中
心から離れた位置でも観察されるが、小さな欠陥は入射
光の強度が強いビームの中心付近でしか観察されない。
【０００９】従って、小さい欠陥を含むサンプルと大き
い欠陥を含むサンプルでは観察視野の厚さが異なること
になり、観察される欠陥数が等しくても含まれる欠陥の
大きさが異なれば観察視野の厚さが異なり、欠陥密度も
異なることになる。また、この視野の厚さは、何ボルト
以上の信号を測定するかを決めるしきい値、赤外線の検
出器の感度、増幅器の利得にも依存する。
い欠陥を含むサンプルでは観察視野の厚さが異なること
になり、観察される欠陥数が等しくても含まれる欠陥の
大きさが異なれば観察視野の厚さが異なり、欠陥密度も
異なることになる。また、この視野の厚さは、何ボルト
以上の信号を測定するかを決めるしきい値、赤外線の検
出器の感度、増幅器の利得にも依存する。
【００１０】赤外位相差顕微鏡法における信号の大きさ
は、欠陥の体積の他に、赤外トモグラフ法の場合と同様
に、対物レンズの焦点から欠陥までの距離にも依存する
ので、大きな欠陥は対物レンズの焦点から離れた位置で
も観察されるが、小さな欠陥は対物レンズの焦点に近い
位置でしか観察されない。
は、欠陥の体積の他に、赤外トモグラフ法の場合と同様
に、対物レンズの焦点から欠陥までの距離にも依存する
ので、大きな欠陥は対物レンズの焦点から離れた位置で
も観察されるが、小さな欠陥は対物レンズの焦点に近い
位置でしか観察されない。
【００１１】従って、小さい欠陥を含むサンプルと大き
い欠陥を含むサンプルでは観察視野の厚さが異なること
になり、観察される欠陥数が等しくても含まれる欠陥の
大きさが異なれば観察視野の厚さが異なり、欠陥密度も
異なることになる。また、この視野の厚さは、何ボトル
以上の信号を測定するかを決めるしきい値、赤外線の検
出器の感度、増幅器の利得によっても大きく変化する。
い欠陥を含むサンプルでは観察視野の厚さが異なること
になり、観察される欠陥数が等しくても含まれる欠陥の
大きさが異なれば観察視野の厚さが異なり、欠陥密度も
異なることになる。また、この視野の厚さは、何ボトル
以上の信号を測定するかを決めるしきい値、赤外線の検
出器の感度、増幅器の利得によっても大きく変化する。
【００１２】また、赤外線位相差顕微鏡では試料を透過
した赤外光を利用しているために、表面あるいは裏面の
傷、異物によっても信号が得られ、内部の観察領域に存
在する欠陥による信号との識別が困難である。
した赤外光を利用しているために、表面あるいは裏面の
傷、異物によっても信号が得られ、内部の観察領域に存
在する欠陥による信号との識別が困難である。
【００１３】この発明は、赤外線の欠陥による散乱、位
相シフトを電気信号に変換し画像処理することによっ
て、シリコンウェーハ中の欠陥の密度、分布、サイズを
測定する方法において、結晶欠陥のサイズ、測定条件、
例えば、しきい値、赤外線の検出器の感度、増幅器の利
得による観察視野の厚さの変化の影響を受けず、表面あ
るいは裏面の傷、異物による信号と内部の観察領域に存
在する欠陥による信号とを識別し、任意の深さの正確な
欠陥密度を測定することができるシリコンウェーハの評
価方法の提供を目的としている。
相シフトを電気信号に変換し画像処理することによっ
て、シリコンウェーハ中の欠陥の密度、分布、サイズを
測定する方法において、結晶欠陥のサイズ、測定条件、
例えば、しきい値、赤外線の検出器の感度、増幅器の利
得による観察視野の厚さの変化の影響を受けず、表面あ
るいは裏面の傷、異物による信号と内部の観察領域に存
在する欠陥による信号とを識別し、任意の深さの正確な
欠陥密度を測定することができるシリコンウェーハの評
価方法の提供を目的としている。
【００１４】また、この発明は、正確な欠陥密度を求め
ることが可能なシリコンウェーハの評価方法により、正
確な欠陥密度が所定値以下であることを検査することに
よって酸化膜耐圧の良品率が１００％であることを保証
できるシリコンウェーハの提供を目的としている。
ることが可能なシリコンウェーハの評価方法により、正
確な欠陥密度が所定値以下であることを検査することに
よって酸化膜耐圧の良品率が１００％であることを保証
できるシリコンウェーハの提供を目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】発明者は、赤外トモグラ
フ法や赤外位相差顕微鏡法において、結晶欠陥のサイズ
や測定条件による観察視野の厚さの変化の影響を受けな
いシリコンウェーハの評価方法を目的に、観察領域に存
在する欠陥による信号の大きさについて種々検討した結
果、観察視野を深さ方向に所定ピッチで移動して測定し
た信号の大きさが、観察視野の深さによって変化するこ
とに着目し、さらに検討したところ、観察視野の深さを
変えたときの信号変化のうち極大値が、欠陥の存在する
深さと欠陥の真のサイズを反映した信号の大きさを示す
ことを知見し、例えば、所定ピッチで移動して多数層観
察して、全ての層において欠陥の観察視野平面での座標
が同等の信号の大きさを、観察視野の深さに対して検出
し、観察した深さの範囲内に信号の大きさの極大点を有
するものだけを観察領域内に存在する欠陥として評価す
ると、極めて正確な欠陥密度を得ることができ、さら
に、この評価方法で所定の欠陥密度であるものは、酸化
膜耐圧の良品率が１００％であることを保証できること
を知見し、この発明を完成した。
フ法や赤外位相差顕微鏡法において、結晶欠陥のサイズ
や測定条件による観察視野の厚さの変化の影響を受けな
いシリコンウェーハの評価方法を目的に、観察領域に存
在する欠陥による信号の大きさについて種々検討した結
果、観察視野を深さ方向に所定ピッチで移動して測定し
た信号の大きさが、観察視野の深さによって変化するこ
とに着目し、さらに検討したところ、観察視野の深さを
変えたときの信号変化のうち極大値が、欠陥の存在する
深さと欠陥の真のサイズを反映した信号の大きさを示す
ことを知見し、例えば、所定ピッチで移動して多数層観
察して、全ての層において欠陥の観察視野平面での座標
が同等の信号の大きさを、観察視野の深さに対して検出
し、観察した深さの範囲内に信号の大きさの極大点を有
するものだけを観察領域内に存在する欠陥として評価す
ると、極めて正確な欠陥密度を得ることができ、さら
に、この評価方法で所定の欠陥密度であるものは、酸化
膜耐圧の良品率が１００％であることを保証できること
を知見し、この発明を完成した。
【００１６】すなわち、この発明は、赤外線の欠陥によ
る散乱、位相シフトを電気信号に変換し画像処理するこ
とによって、シリコンウェーハ中の欠陥の密度、分布、
サイズを測定するシリコンウェーハの評価方法におい
て、ウェーハ表面に平行な観察視野を深さを変えて多数
層測定し、各信号源から得られる信号の大きさの深さに
対する変化から、その信号源の存在する深さを求めて、
欠陥密度、分布、サイズを測定することを特徴とするシ
リコンウェーハの評価方法である。
る散乱、位相シフトを電気信号に変換し画像処理するこ
とによって、シリコンウェーハ中の欠陥の密度、分布、
サイズを測定するシリコンウェーハの評価方法におい
て、ウェーハ表面に平行な観察視野を深さを変えて多数
層測定し、各信号源から得られる信号の大きさの深さに
対する変化から、その信号源の存在する深さを求めて、
欠陥密度、分布、サイズを測定することを特徴とするシ
リコンウェーハの評価方法である。
【００１７】また、この発明は、上記の構成において、
観察した深さの範囲内に信号の大きさの極大点を有する
ものだけを観察領域内に存在する欠陥と判断して欠陥密
度を求めるシリコンウェーハの評価方法、観察視野の深
さを変えたときの信号変化のうち、信号の極大値の存在
する深さ域を欠陥の存在域と判断し、信号の極大値を真
の欠陥のサイズと判断するシリコンウェーハの評価方
法、を併せて提案する。
観察した深さの範囲内に信号の大きさの極大点を有する
ものだけを観察領域内に存在する欠陥と判断して欠陥密
度を求めるシリコンウェーハの評価方法、観察視野の深
さを変えたときの信号変化のうち、信号の極大値の存在
する深さ域を欠陥の存在域と判断し、信号の極大値を真
の欠陥のサイズと判断するシリコンウェーハの評価方
法、を併せて提案する。
【００１８】また、この発明は、上記の構成において、
測定した欠陥密度が１×１０5ｃｍ-3以下であることを
特徴とする酸化膜耐圧特性のすぐれたシリコンウェーハ
を併せて提案する。
測定した欠陥密度が１×１０5ｃｍ-3以下であることを
特徴とする酸化膜耐圧特性のすぐれたシリコンウェーハ
を併せて提案する。
【００１９】
【作用】この発明による評価方法は、観察視野の深さ
を、観察視野内の大部分の欠陥が重複して観察されるよ
うなピッチで、深さ方法に移動して多数層観察して、全
ての層において欠陥の観察視野平面での座標が同じまた
は近い信号の大きさを、観察視野の深さに対してプロッ
トすることによって、信号源が観察領域内に存在するか
どうかが判断できる。従って、観察領域外の欠陥、表面
または裏面上の傷、異物による信号を除外することが可
能になる。
を、観察視野内の大部分の欠陥が重複して観察されるよ
うなピッチで、深さ方法に移動して多数層観察して、全
ての層において欠陥の観察視野平面での座標が同じまた
は近い信号の大きさを、観察視野の深さに対してプロッ
トすることによって、信号源が観察領域内に存在するか
どうかが判断できる。従って、観察領域外の欠陥、表面
または裏面上の傷、異物による信号を除外することが可
能になる。
【００２０】例えば、位相シフトを電気信号として検出
できる赤外位相差顕微鏡法において、観察視野を深さ方
向に２μｍずつ、深さ方法に移動して多数層観察し、全
ての層において信号の大きさを観察視野の深さに対して
プロットすると、図１に示すごとく、測定した信号の大
きさが、観察視野の深さによって変化することが分か
る。図１において、線分ａｂはしきい値が１．０Ｖの場
合に欠陥が観察される深さの範囲、すなわち、観察視野
の厚さを示しており、また、信号の大きさの極大点ｃ
は、欠陥の存在する深さと欠陥の真のサイズを反映した
信号の大きさを示すことが分かる。図１は赤外位相差顕
微鏡法の場合であるが、赤外トモグラフ法においても、
同様の関係が得られる。
できる赤外位相差顕微鏡法において、観察視野を深さ方
向に２μｍずつ、深さ方法に移動して多数層観察し、全
ての層において信号の大きさを観察視野の深さに対して
プロットすると、図１に示すごとく、測定した信号の大
きさが、観察視野の深さによって変化することが分か
る。図１において、線分ａｂはしきい値が１．０Ｖの場
合に欠陥が観察される深さの範囲、すなわち、観察視野
の厚さを示しており、また、信号の大きさの極大点ｃ
は、欠陥の存在する深さと欠陥の真のサイズを反映した
信号の大きさを示すことが分かる。図１は赤外位相差顕
微鏡法の場合であるが、赤外トモグラフ法においても、
同様の関係が得られる。
【００２１】詳述すると、赤外線の欠陥による散乱、位
相シフトを電気信号に変換し画像処理することによっ
て、シリコンウエーハ中の欠陥の密度、分布、サイズを
測定する方法において、観察視野の深さを、観察視野内
の大部分の欠陥が重複して観察されるようなピッチで、
深さ方法に移動して多数層観察して、全ての層において
欠陥の観察視野平面での座標が同じまたは近い信号の大
きさを、観察視野の深さに対してプロットすると、図２
のような関係が得られる。図２Ａは信号源が観察領域の
外の表面側に存在する場合、Ｂは信号源が観察領域の内
側に存在する場合、Ｃは信号源が観察領域の外の裏面側
に存在する場合を示す。
相シフトを電気信号に変換し画像処理することによっ
て、シリコンウエーハ中の欠陥の密度、分布、サイズを
測定する方法において、観察視野の深さを、観察視野内
の大部分の欠陥が重複して観察されるようなピッチで、
深さ方法に移動して多数層観察して、全ての層において
欠陥の観察視野平面での座標が同じまたは近い信号の大
きさを、観察視野の深さに対してプロットすると、図２
のような関係が得られる。図２Ａは信号源が観察領域の
外の表面側に存在する場合、Ｂは信号源が観察領域の内
側に存在する場合、Ｃは信号源が観察領域の外の裏面側
に存在する場合を示す。
【００２２】従って、図２Ａ、Ｃのように大きさが変化
する信号は、その信号源が観察した深さの範囲外にある
ことを意味し、図２Ｂのように観察した深さの範囲内に
信号の大きさの極大点を有するものだけを観察領域内に
存在する欠陥と判断することができる。このようにし
て、観察領域内に存在する欠陥の個数を求める。深さ方
向の範囲に観察視野の面積を乗じて観察領域の体積を算
出し、これで欠陥の個数を除して欠陥密度を得ることが
できる。この一連のデータ処理はコンピュータで行うこ
とができる。
する信号は、その信号源が観察した深さの範囲外にある
ことを意味し、図２Ｂのように観察した深さの範囲内に
信号の大きさの極大点を有するものだけを観察領域内に
存在する欠陥と判断することができる。このようにし
て、観察領域内に存在する欠陥の個数を求める。深さ方
向の範囲に観察視野の面積を乗じて観察領域の体積を算
出し、これで欠陥の個数を除して欠陥密度を得ることが
できる。この一連のデータ処理はコンピュータで行うこ
とができる。
【００２３】これにより、結晶欠陥のサイズ、測定条件
（例えば、赤外線の検出器の感度、増幅器利得、しきい
値）による観察視野の厚さの変化による影響と、表面ま
たは裏面上の傷、異物による信号を誤認識することによ
る影響を受けない任意の深さの正確な結晶欠陥密度を測
定することができる。さらに、上記信号の大きさが極大
になる位置から深さ方向の座標を得ることもできる。こ
の極大値は、赤外トモグラフ法ではレーザービームの中
心を欠陥の深さに合わせたときの信号の大きさであり、
赤外位相差顕微鏡法では対物レンズの焦点を欠陥の深さ
に合わせたときの信号の大きさであるから、この極大値
こそが欠陥の真のサイズを反映した信号の大きさであ
る。
（例えば、赤外線の検出器の感度、増幅器利得、しきい
値）による観察視野の厚さの変化による影響と、表面ま
たは裏面上の傷、異物による信号を誤認識することによ
る影響を受けない任意の深さの正確な結晶欠陥密度を測
定することができる。さらに、上記信号の大きさが極大
になる位置から深さ方向の座標を得ることもできる。こ
の極大値は、赤外トモグラフ法ではレーザービームの中
心を欠陥の深さに合わせたときの信号の大きさであり、
赤外位相差顕微鏡法では対物レンズの焦点を欠陥の深さ
に合わせたときの信号の大きさであるから、この極大値
こそが欠陥の真のサイズを反映した信号の大きさであ
る。
【００２４】上記の方法によって測定される欠陥の密度
が、１×１０5ｃｍ-3以下であれば、実施例の図３の欠
陥密度と酸化膜耐圧良品率の関係から明らかなように、
酸化膜耐圧良品率が１００％であることを保証できる。
が、１×１０5ｃｍ-3以下であれば、実施例の図３の欠
陥密度と酸化膜耐圧良品率の関係から明らかなように、
酸化膜耐圧良品率が１００％であることを保証できる。
【００２５】
実施例１ 位相シフトを電気信号として検出できる赤外位相差顕微
鏡を用いて、単結晶シリコンウェーハの同じ位置の欠陥
密度を、従来の方法とこの発明の方法でデータ処理した
結果を表１に示す。スキャン面積は５０００μｍ×４５
０μｍ、対物レンズの焦点深度は１０μｍ、信号のしき
い値は１．０Ｖ、層間のピッチは３μｍである。従来の
方法では、１０３〜１２４μｍの各層の欠陥数の平均値
３７．５を５０００μｍ×４５０μｍ×１０μｍで除し
て、１．６７×１０6ｃｍ-3となる。この発明の方法で
は、１０３〜１２４μｍに極大値を有する信号数４８を
５０００μｍ×４５０μｍ×（１２４−１０３）μｍ
で、除して、１．０２×１０6ｃｍ-3となる。
鏡を用いて、単結晶シリコンウェーハの同じ位置の欠陥
密度を、従来の方法とこの発明の方法でデータ処理した
結果を表１に示す。スキャン面積は５０００μｍ×４５
０μｍ、対物レンズの焦点深度は１０μｍ、信号のしき
い値は１．０Ｖ、層間のピッチは３μｍである。従来の
方法では、１０３〜１２４μｍの各層の欠陥数の平均値
３７．５を５０００μｍ×４５０μｍ×１０μｍで除し
て、１．６７×１０6ｃｍ-3となる。この発明の方法で
は、１０３〜１２４μｍに極大値を有する信号数４８を
５０００μｍ×４５０μｍ×（１２４−１０３）μｍ
で、除して、１．０２×１０6ｃｍ-3となる。
【００２６】この発明の方法に比べて従来の方法の欠陥
密度が高くなったのは、従来の方法においては、信号の
しきい値１．０Ｖでは観察視野の厚さが１０μｍより厚
いことと、表面または裏面の傷や異物による信号もカウ
ントしていることが原因である。すなわち、信号のしき
い値を１．０Ｖで観察すると、観察視野の厚さが実際に
は１０μｍより大きいことは、図１からも明かである。
密度が高くなったのは、従来の方法においては、信号の
しきい値１．０Ｖでは観察視野の厚さが１０μｍより厚
いことと、表面または裏面の傷や異物による信号もカウ
ントしていることが原因である。すなわち、信号のしき
い値を１．０Ｖで観察すると、観察視野の厚さが実際に
は１０μｍより大きいことは、図１からも明かである。
【００２７】
【表１】
【００２８】実施例２ 赤外トモグラフを用いて、単結晶シリコンウエーハの欠
陥密度を従来の方法とこの発明の方法によるデータ処理
した結果を表２に示す。スキャン面積は４６００μｍ×
２５５μｍ、赤外レーザーのビーム径の公称値は１０μ
ｍ、層間のピッチは３μｍである。従来の方法では、１
０３〜１２４μｍの各層の欠陥数の平均値２５．６を４
６００μｍ×２５５μｍ×１０μｍで除して、２．１８
×１０6ｃｍ-3となる。この発明の方法では、１０３〜
１２４μｍに極大値を有する信号数３７を４６００μｍ
×２５５μｍ×（１２４−１０３）μｍで、除して、
１．５０×１０6ｃｍ-3となる。この発明の方法に比べ
て従来の方法の欠陥密度が高くなったのは、従来の方法
においては、観察視野の厚さが１０μｍより厚いことが
原因である。
陥密度を従来の方法とこの発明の方法によるデータ処理
した結果を表２に示す。スキャン面積は４６００μｍ×
２５５μｍ、赤外レーザーのビーム径の公称値は１０μ
ｍ、層間のピッチは３μｍである。従来の方法では、１
０３〜１２４μｍの各層の欠陥数の平均値２５．６を４
６００μｍ×２５５μｍ×１０μｍで除して、２．１８
×１０6ｃｍ-3となる。この発明の方法では、１０３〜
１２４μｍに極大値を有する信号数３７を４６００μｍ
×２５５μｍ×（１２４−１０３）μｍで、除して、
１．５０×１０6ｃｍ-3となる。この発明の方法に比べ
て従来の方法の欠陥密度が高くなったのは、従来の方法
においては、観察視野の厚さが１０μｍより厚いことが
原因である。
【００２９】
【表２】
【００３０】実施例３ 各種シリコンウェーハについて、赤外位相差顕微鏡を用
いてこの発明の評価方法で求めた欠陥密度と酸化膜耐圧
良品率の関係を調べ、その結果を図３に示す。図３に明
らかな通り、この発明の評価方法で求めた欠陥密度とシ
リコンウェーハの特性の間には密接な関係があり、欠陥
密度が１×１０5ｃｍ-3以下であれば、１００％の酸化
膜耐性良品率が得られることがわかる。
いてこの発明の評価方法で求めた欠陥密度と酸化膜耐圧
良品率の関係を調べ、その結果を図３に示す。図３に明
らかな通り、この発明の評価方法で求めた欠陥密度とシ
リコンウェーハの特性の間には密接な関係があり、欠陥
密度が１×１０5ｃｍ-3以下であれば、１００％の酸化
膜耐性良品率が得られることがわかる。
【００３１】
【発明の効果】赤外線の欠陥による散乱、位相シフトを
電気信号に変換し画像処理することによって、シリコン
ウェーハの中の欠陥の密度、分布、サイズを測定する方
法において、従来の方法では、結晶欠陥のサイズ、測定
条件（例えば、赤外線の検出器の感度、増幅器の利得、
しき値）によって観察視野の厚さが変化することと、表
面あるいは裏面の傷、異物による信号と内部の観察領域
に存在する欠陥による信号とを識別できないことが原因
で、正確な欠陥密度を求めることができなかった。しか
し、この発明によれば、このような因子の影響を受けな
い正確な欠陥密度を測定することができ、さらに、観察
視野の深さを変えたときの信号の大きさの極大値から、
欠陥の真のサイズを反映した信号の大きさを測定するこ
ともできる。従って、この発明の評価方法で欠陥密度の
検査を行うことによって、高酸化膜耐圧特性を有するシ
リコンウェーハを安定的に提供することが可能になる。
電気信号に変換し画像処理することによって、シリコン
ウェーハの中の欠陥の密度、分布、サイズを測定する方
法において、従来の方法では、結晶欠陥のサイズ、測定
条件（例えば、赤外線の検出器の感度、増幅器の利得、
しき値）によって観察視野の厚さが変化することと、表
面あるいは裏面の傷、異物による信号と内部の観察領域
に存在する欠陥による信号とを識別できないことが原因
で、正確な欠陥密度を求めることができなかった。しか
し、この発明によれば、このような因子の影響を受けな
い正確な欠陥密度を測定することができ、さらに、観察
視野の深さを変えたときの信号の大きさの極大値から、
欠陥の真のサイズを反映した信号の大きさを測定するこ
ともできる。従って、この発明の評価方法で欠陥密度の
検査を行うことによって、高酸化膜耐圧特性を有するシ
リコンウェーハを安定的に提供することが可能になる。
【図１】赤外位相差顕微鏡法において、観察視野の深さ
と、観察視野を深さ方向に２μｍずつ移動して測定した
信号の大きさとの関係を示すグラフである。
と、観察視野を深さ方向に２μｍずつ移動して測定した
信号の大きさとの関係を示すグラフである。
【図２】観察視野の深さを、観察視野内の大部分の欠陥
が重複して観察されるようなピッチで、深さ方向に移動
して多数層観察して、すべての層において欠陥の観察視
野平面での座標が同じまたは近い信号の大きさを、観察
視野の深さに対してプロットしたグラフであり、Ａは信
号源が観察領域の外の表面側に存在する場合、Ｂは信号
源が観察領域の内側に存在する場合、Ｃは信号源が観察
領域の外の裏面側に存在する場合を示す。
が重複して観察されるようなピッチで、深さ方向に移動
して多数層観察して、すべての層において欠陥の観察視
野平面での座標が同じまたは近い信号の大きさを、観察
視野の深さに対してプロットしたグラフであり、Ａは信
号源が観察領域の外の表面側に存在する場合、Ｂは信号
源が観察領域の内側に存在する場合、Ｃは信号源が観察
領域の外の裏面側に存在する場合を示す。
【図３】この発明の方法で求めた欠陥密度と酸化膜耐圧
良品率の関係を示すグラフである。
良品率の関係を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項１】 赤外線の欠陥による散乱、位相シフトを
電気信号に変換し画像処理することによって、シリコン
ウェーハ中の欠陥の密度、分布、サイズを測定するシリ
コンウェーハの評価方法において、ウェーハ表面に平行
な観察視野を深さを変えて多数層測定し、各信号源から
得られる信号の大きさの深さに対する変化から、その信
号源の存在する深さを求めて、欠陥密度、分布、サイズ
を測定することを特徴とするシリコンウェーハの評価方
法。 - 【請求項２】 請求項１において、観察した深さの範囲
内に信号の大きさの極大点を有するものだけを観察領域
内に存在する欠陥と判断して欠陥密度を求めることを特
徴とするシリコンウェーハの評価方法。 - 【請求項３】 請求項１において、観察視野の深さを変
えたときの信号変化のうち、信号の極大値の存在する深
さ域を欠陥の存在域と判断し、信号の極大値を真の欠陥
のサイズと判断することを特徴とするシリコンウェーハ
の評価方法。 - 【請求項４】 請求項１の方法で測定した欠陥密度が、
１×１０5ｃｍ-3以下であることを特徴とする酸化膜耐
圧特性のすぐれたシリコンウェーハ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9454395A JPH08261831A (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | シリコンウェーハの評価方法及び酸化膜耐圧特性のすぐれたシリコンウェーハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9454395A JPH08261831A (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | シリコンウェーハの評価方法及び酸化膜耐圧特性のすぐれたシリコンウェーハ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08261831A true JPH08261831A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=14113236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9454395A Pending JPH08261831A (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | シリコンウェーハの評価方法及び酸化膜耐圧特性のすぐれたシリコンウェーハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08261831A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7629054B2 (en) | 2006-01-19 | 2009-12-08 | Sumco Corporation | Single crystal silicon wafer for insulated gate bipolar transistors |
| JP2017084985A (ja) * | 2015-10-29 | 2017-05-18 | 信越半導体株式会社 | 結晶欠陥の位置特定方法、結晶欠陥観察用試料の作製方法、及び結晶欠陥の評価方法 |
| CN109661720A (zh) * | 2016-09-07 | 2019-04-19 | 信越半导体株式会社 | 结晶缺陷评价方法 |
-
1995
- 1995-03-27 JP JP9454395A patent/JPH08261831A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7629054B2 (en) | 2006-01-19 | 2009-12-08 | Sumco Corporation | Single crystal silicon wafer for insulated gate bipolar transistors |
| US8105436B2 (en) | 2006-01-19 | 2012-01-31 | Sumco Corporation | Single crystal silicon wafer for insulated gate bipolar transistors and process for producing the same |
| JP2017084985A (ja) * | 2015-10-29 | 2017-05-18 | 信越半導体株式会社 | 結晶欠陥の位置特定方法、結晶欠陥観察用試料の作製方法、及び結晶欠陥の評価方法 |
| CN109661720A (zh) * | 2016-09-07 | 2019-04-19 | 信越半导体株式会社 | 结晶缺陷评价方法 |
| CN109661720B (zh) * | 2016-09-07 | 2023-05-26 | 信越半导体株式会社 | 结晶缺陷评价方法 |
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