TW201430983A

TW201430983A - 半導體晶圓的金屬污染評價方法以及半導體晶圓的製造方法

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Publication number: TW201430983A
Application number: TW103102700A
Authority: TW
Inventors: 松本圭; 江里口和□; 三次伯知; 久保田剛志
Original assignee: 勝高股份有限公司
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2014-08-01
Also published as: EP2950337B1; WO2014115829A1; EP2950337A4; US20150318222A1; JP6102277B2; EP2950337A1; KR20150067766A; TWI528483B; CN104937705B; CN104937705A; US9842779B2; JP2014143325A; KR101606111B1

Abstract

本發明的一形態為一種實施了熱處理的半導體晶圓的金屬污染評價方法，半導體晶圓的金屬污染評價方法包括：藉由作為評價對象的金屬元素的污染量越多則評價中所使用的分析值越小的分析方法1、或作為評價對象的金屬元素的污染量越多則評價中所使用的分析值越大的分析方法2來分析上述半導體晶圓表面的多個分析部位，並求出分析值；且基於由概率分佈函數而規定的正常值來評價分析值，藉此判定有無作為評價對象的金屬元素所致的局部污染。

Description

半導體晶圓的金屬污染評價方法以及半導體晶圓的製造方法

本發明是有關於一種半導體晶圓的金屬污染評價方法，詳細而言，是有關於一種可進行有無局部金屬污染的評價的半導體晶圓的金屬污染評價方法。

進而，本發明是有關於一種提供製品晶圓的半導體晶圓的製造方法，上述製品晶圓進行了基於上述方法的評價結果的品質管理。

半導體晶圓的金屬污染會對製品的元件特性造成不良影響。作為成為金屬污染的原因的步驟，可列舉晶圓製造步驟中的氧化、擴散、磊晶成長等各種熱處理。例如，若藉由熱處理而鐵(Fe)或鎳(Ni)等重金屬進入至矽晶圓中，則帶隙中會形成深的能階(level)而作為載子捕獲中心或再結合中心發揮作用，從而成為元件中的pn接面洩漏或壽命減少的原因。因此，為了提供金屬污染少的高品質的半導體晶圓，而尋求一種以高可靠性來評價熱處理後的半導體晶圓的金屬污染的方法。

與該點相關聯地在日本專利特開2009-302337號公報中提出了如下內容：使用用以監控熱處理製程的污染的監控晶圓，來對半導體晶圓的製造步驟中的熱處理製程進行步驟管理。

由熱處理製程而引起的金屬污染的原因大致分為如下兩者，即，由從熱處理環境混入的金屬雜質而引起；由熱處理製程前或熱處理製程中因與污染源(例如包含金屬成分的微粒、或熱處理晶舟、基座、3點支持銷等晶圓保持具、各種金屬製夾具)的接觸而附著於半導體晶圓的金屬雜質在熱處理製程中擴散至接觸部分附近而引起。後者的金屬污染局部地發生在接觸部分附近。

日本專利特開2009-302337號公報中，藉由壽命的測定值的大小來判定有無來自熱處理環境的金屬污染，但該方法中，難以進行後者的局部金屬污染的評價。

本發明的一形態提供一種用以對熱處理後的半導體晶圓中有無局部金屬污染進行評價的方法。

作為用以評價半導體晶圓的金屬污染的方法，除日本專利特開2009-302337號公報中記載的利用壽命測定的方法以外，利用擴散長度測定的方法亦已為人所知。因此，在作為評價對象的半導體晶圓中，考慮根據可預料到發生局部污染的區域(以下稱作「預料污染區域」)中壽命或擴散長度的測定值的大小，來判定有無局部污染。

然而，近年來，在用作半導體基板的晶圓中，為了強化本徵吸氣(Intrinsic gettering)的功能，內部高密度地存在氧析出物(主體微缺陷(Bulk Micro Defect；BMD)或成為其成長核的微小缺陷的情況並不在少數。半導體晶圓的金屬污染會減少壽命或擴散長度的測定值，而上述BMD或微小的缺陷亦會減少壽命或擴散長度的測定值。因此，無論半導體晶圓內的BMD或微小的缺陷的密度或大小如何，僅著眼於預料污染區域的壽命或擴散長度的測定值的大小的方法，會有將因金屬污染以外的因素而測定值減小的情況誤判定為有局部金屬污染之虞。該點不僅會發生在如上述般金屬污染量越多則測定值越小的分析方法中，亦會發生在如根據擴散長度算出的金屬污染濃度分析那樣，金屬污染量越多則分析值越大的分析方法中。亦即，難以使用包含金屬污染以外的因素的影響的分析值，而以高可靠性來對作為評價對象的半導體晶圓中有無局部金屬污染進行評價。

另一方面，亦考慮進行半導體晶圓的壽命或擴散長度的映射(mapping)測定，並藉由目視來觀察所獲得的映射圖(map)，藉由是否存在低壽命區域或擴散長度降低區域來判定有無局部金屬污染。然而該方法中，無法定量地進行評價。

對此，本發明者等人反覆進行了積極研究，結果發現了一種藉由檢測多個分析值中存在局部且極端的異常值的情況來判定有無局部金屬污染的方法，從而完成了本發明。

本發明的一形態有關於一種半導體晶圓的金屬污染評價方法，上述半導體晶圓實施了熱處理，上述半導體晶圓的金屬污染評價方法包括：藉由作為評價對象的金屬元素的污染量越多則評價中所使用的分析值越小的分析方法1、或作為評價對象的金屬元素的污染量越多則評價中所使用的分析值越大的分析方法2來分析上述半導體晶圓表面的多個分析部位，並求出分析值；以及估算出上述多個分析部位中、可預料到因與污染源的接觸而附著於上述半導體晶圓的作為評價對象的污染金屬元素會因上述熱處理而擴散的分析部位的數目P，且在利用分析方法1求出上述分析值的情況下，當將所有分析部位的分析值按照升序排列時，從最小值開始數為第P部位的分析值Vp若為由概率分佈函數而規定的正常值的下限值以下的值，則判定為有作為評價對象的金屬元素所致的局部污染，若為超過上述下限值的值，則判定為無作為評價對象的金屬元素所致的局部污染，在利用分析方法2求出上述分析值的情況下，在將所有分析部位的分析值按照升序排列時，從最大值開始數為第P部位的分析值Vp若為由概率分佈函數而規定的正常值的上限值以上的值，則判定為有作為評價對象的金屬元素所致的局部污染，若為小於上述上限值的值，則判定為無作為評價對象的金屬元素所致的局部污染。

一形態中，上述概率分佈函數為常態分佈，藉由利用分析方法1求出上述分析值的情況下的概率分佈函數而規定的正常值的下限值為Avg.-Y*σ

[上述中，Avg.為所有分析部位的分析值的平均值，σ為其標準偏差，Y為2~3的範圍的數]，藉由利用分析方法2求出上述分析值的情況下的概率分佈函數而規定的正常值的上限值為Avg.+Y*σ

[上述中，Avg.為所有分析部位的分析值的平均值，σ為其標準偏差，Y為2~3的範圍的數]。

一形態中，在將所有分析部位的數目設為P_all時，基於藉由X=(P/P_all)*100

而算出的累積頻率X%，來決定Y的值。

一形態中，為了求出上述分析值而使用的分析方法為微波光電導衰減(microwave photoconductance decay，μ-PCD)法或表面光電壓(surface photoelectric voltage，SPV)法。

本發明的又一形態有關於一種半導體晶圓的製造方法，包括：藉由包含熱處理的製造步驟而準備包含多個半導體晶圓的晶圓批次；從上述晶圓批次中抽出至少1個半導體晶圓來作為評價用晶圓；藉由上述半導體晶圓的金屬污染評價方法來評價所抽出的評價用晶圓；以及將包含在與藉由上述評價而判定為無局部金屬污染的評價用晶圓為同一批次內的半導體晶圓作為製品晶圓而進行出貨。

根據本發明，可對熱處理後的半導體晶圓有無因與熱處理製程前或熱處理製程中的污染源的接觸而產生的局部污染進行評價。進而，基於評價結果進行品質管理，藉此可將無局部金屬污染或局部金屬污染少的高品質半導體晶圓作為製品晶圓而進行出貨。

E‧‧‧虛線

L‧‧‧曲線

W‧‧‧測定部位的尺寸

S‧‧‧與處理晶舟的1處接觸部位

圖1中圖1之(a)表示實施例1中測定的屬於污染等級高的組的晶圓的壽命映射圖，圖1之(b)表示實施例1中屬於污染等級低的組的晶圓的壽命映射圖。

圖2是後述的數目P的求出方法的一例的說明圖。

圖3是表示實施例2中藉由SPV法測定出的2塊晶圓的Fe 污染濃度映射圖。

本發明的一形態是實施了熱處理的半導體晶圓的金屬污染評價方法，包括：藉由作為評價對象的金屬元素的污染量越多則評價中所使用的分析值越小的分析方法1、或作為評價對象的金屬元素的污染量越多則評價中所使用的分析值越大的分析方法2來分析上述半導體晶圓表面的多個分析部位，並求出分析值；以及估算出上述多個分析部位中、可預料到因與污染源的接觸而附著於上述半導體晶圓的作為評價對象的污染金屬元素會因上述熱處理而擴散的分析部位的數目P，且在利用分析方法1求出上述分析值的情況下，當將所有分析部位的分析值按照升序排列時，從最小值開始數為第P部位的分析值Vp若為由概率分佈函數而規定的正常值的下限值以下的值，則判定為有作為評價對象的金屬元素所致的局部污染，若為超過上述下限值的值，則判定為無作為評價對象的金屬元素所致的局部污染，在利用分析方法2求出上述分析值的情況下，在將所有分析部位的分析值按照升序排列時，從最大值開始數為第P部位的分析值Vp若為由概率分佈函數而規定的正常值的上限值以上的值，則判定為有作為評價對象的金屬元素所致的局部污染，若為小於上述上限值的值，則判定為無作為評價對象的金屬元素所致的局部污染。

本發明的一形態的金屬污染的評價方法中，藉由作為評價對象的金屬元素的污染量越多則評價中所使用的分析值越小的分析方法1、或作為評價對象的金屬元素的污染量越多則評價中所使用的分析值越大的分析方法2來分析作為評價對象的半導體晶圓，並求出分析值。

作為藉由分析方法1而求出的分析值，可列舉藉由微波光電導衰減法(μ-PCD法)而測定的再結合壽命(recombination lifetime)(亦簡記為壽命)，藉由表面光電壓法(Surface Photo-Voltage，SPV法)而求出的少數載子擴散長度(亦簡記為擴散長度)等。

另一方面，作為藉由分析方法2而求出的分析值，可列舉根據藉由SPV法而測定的擴散長度所算出的金屬雜質濃度(例如Fe濃度)等。

該些分析值因亦包含金屬污染以外的因素所致的影響，故如先前說明般，在僅利用藉由分析所獲得的分析值來評價有無金屬污染的方法中，難以以高可靠性來評價有無局部污染。因此，本發明中，根據在多個分析值中是否包含局部且極端的異常值，來判定有無局部金屬污染。據此，能夠降低或排除半導體晶圓中所含的BMD或微小缺陷等的影響，因而可高精度地評價有無局部金屬污染。以下，對其詳情進行說明。

為了進行評價，第一，在作為評價對象的半導體晶圓中，在其表面的多個部位，藉由分析方法1或分析方法2求出分析值。作為分析方法，可使用利用各種裝置所進行的分析方法，上述各種裝置進行面內多點測定而可評價金屬污染的面內分佈。作為其具體例，如上述般，可列舉μ-PCD法、SPV法。測定、分析中可使用市售的裝置並利用公知的方法來進行。而且本發明的金屬污染的評價方法中，為了判定所獲得的分析值中是否包含局部且極端的異常值，而進行以下的步驟。

首先，估算出在進行了上述分析的多個分析部位中、可預料到因與污染源的接觸而附著於半導體晶圓的作為評價對象的污染金屬元素會因熱處理而擴散的分析部位的數目P。該P可根據評價對象分析值的熱處理時的擴散長度來估算。各種金屬中，藉由熱處理而會以何種程度擴散為藉由文獻而公知的值，例如在1000℃且90分鐘的熱處理中，Ni的擴散長度為7.6mm，Fe的擴散長度約為4mm。可根據該擴散長度與晶圓尺寸、分析部位的尺寸、以及污染源的接觸位置等，來預料金屬的擴散會波及到分析部位的哪一個部分。將估算方法的具體例表示於後述的實施例中。

其次，在藉由分析方法1求出分析值的情況下，當將所有分析部位的分析值按照升序排列時，從最小值開始數為第P部位的分析值Vp若為由概率分佈函數而規定的正常值的下限值以下的值，則判定為有作為評價對象的金屬元素所致的局部污染，若為超過上述下限值的值，則判定為無作為評價對象的金屬元素所致的局部污染。本發明中如上述般，基於由概率分佈函數而規定的正常值來評價分析值，藉此可檢測局部且極端的異常值，由此可評價有無局部金屬污染。

另一方面，在藉由分析方法2求出分析值的情況下，在將所有分析部位的分析值按照升序排列時，從最大值開始數為第P部位的分析值Vp若為由概率分佈函數而規定的正常值的上限值以上的值，則判定為有作為評價對象的金屬元素所致的局部污染，若為小於上述上限值的值，則判定為無作為評價對象的金屬元素所致的局部污染。如上述般，在使用分析方法2的情況下亦與使用分析方法1的情況同樣地，基於由概率分佈函數而規定的正常值來評價分析值。

這樣，根據本發明的一形態的金屬污染評價方法，可評價熱處理後的半導體晶圓中有無局部金屬污染。

作為上述概率分佈函數，可使用常態分佈、韋伯分佈(Weibull distribution)等。在採用常態分佈來作為概率分佈函數的情況下，使用分析方法1時的臨限值即正常值的下限值，可設為「Avg.-Y*σ」而算出。另一方面，使用分析方法2時的臨限值即正常值的上限值可設為「Avg.+Y*σ」而算出。此處，Avg.為所有分析部位的分析值的平均值，σ為其標準偏差，Y為2~3的範圍的數。

例如，若將所有分析部位的數目設為P_all，則根據先前所估算出的可預料到作為評價對象的污染金屬元素會因熱處理而擴散的分析部位的數目P與P_all而求出累積頻率X(%)為 X=(P/P_all)*100，可基於累積頻率X，例如如以下般來決定上述Y。

如公知般，在依據常態分佈的同一集團中，若將為「Avg-(Y*σ)」以下的值的概率設為f(Y)%，則Y=2的情況下f(Y)=f(2)=2.5，Y=3的情況下f(Y)=f(3)=0.15。

例如，在藉由分析方法1求出分析值的情況下，若相當於累積頻率X%的第P部位的分析值Vp為「Avg-Y*σ」以下，且X>f(Y)，則大多數的分析部位的分析值中因存在不屬於構成的常態分佈的集團且為分析值異常小的小的集團、即受到局部污染的部位(分析部位)的小集團，故能夠以成為滿足上述組合的X、Y的組合的方式，根據X的值來決定Y。

另一方面，在藉由分析方法1求出分析值的情況下，若相當於累積頻率2%的第P部位的分析值Vp為「Ave-3σ」以下，則若屬於同一常態分佈集團，則取「Avg-3σ」的值的概率f(3)應僅為0.15%，然而，分析值過小的分析部位過多，即，存在超過0.15%且至少為2%的分析部位。亦即，存在不屬於原來的常態分佈中的分析值。在熱處理時間長或溫度高的情況下、或與金屬製夾具的接觸面積大的情況下，假定的局部污染的面積增大。在假定的局部污染的面積佔據晶圓表面的整個分析區域的比例達到3%或4%的情況下，X(=3~4)超過了f(2)=2.5，因此可不將Y=3用作臨限值，而將Y=2、Ave-2σ用作臨限值。

與此相對，同一常態分佈集團中成為「Ave-2σ」以下的值的概率為2.5%，因此即便相當於累積頻率2%的第P部位的分析值為「Ave-2σ」以下，自概率論的觀點而言，該情況亦可能發生在同一常態分佈的集團中，因而不能說有局部污染。因此，在累積頻率為X%的情況下，不適宜基於Y=2來設定臨限值。

本發明的一形態中，例如可藉由上述方法，基於累積頻率X%，來求出用以判定熱處理後有無金屬污染的臨限值。

上述中，表示採用常態分佈來作為概率分佈函數的示例，但本發明的一形態的金屬污染的評價方法中，亦可使用韋伯分佈(韋伯圖(Weibull plot))作為概率分佈函數。在利用韋伯分佈的情況下，可將韋伯係數m=1(偶發故障)設為臨限值。例如在藉由分析方法1求出分析值的情況下，可將m≦1(初始故障以及偶發故障)的區域判定為有局部金屬污染。

藉由以上說明的本發明的一形態的金屬污染評價方法而評價的半導體晶圓可為將矽單晶的錠切片為規定的厚度所得的矽晶圓等。作為熱處理，可列舉使摻雜劑擴散的製程、磊晶成長、H₂退火等各種熱處理。關於作為評價對象的金屬種類，可列舉Fe、Ni、Cu等可能對元件特性造成不良影響的各種金屬。

例如，在藉由本發明的一形態的金屬污染評價方法而判定為有局部金屬污染的半導體晶圓的生產線上，進行用以減少金屬污染的設備的維修或更換等，藉此防止之後在同一生產線上製造的半導體晶圓的局部金屬污染的發生。這樣，本發明的一形態的金屬污染評價方法可用於步驟管理。而且，對於為了穩定供給無局部金屬污染的高品質製品晶圓而言，本發明的一形態的金屬污染評價方法亦適宜。

亦即，本發明的又一形態是關於一種半導體晶圓的製造方法，其特徵在於包括：藉由包含熱處理的製造步驟而準備包含多個半導體晶圓的晶圓批次，從上述晶圓批次中抽出至少1個半導體晶圓來作為評價用晶圓，藉由本發明記載的金屬污染評價方法來評價所抽出的評價用晶圓，以及將包含在與藉由上述評價而判定為無局部金屬污染的評價用晶圓為同一批次內的半導體晶圓作為製品晶圓而進行出貨。

如上述般，根據本發明的一形態的金屬污染評價方法，可精度佳地評價矽晶圓等半導體晶圓的熱處理後有無局部金屬污染。由此，將與藉由該評價方法而判定為無熱處理後的局部金屬污染的半導體晶圓為同一批次內的半導體晶圓作為製品晶圓而進行出貨，藉此能夠以高可靠性提供無局部金屬污染的高品質的製品晶圓。此處，包含於1批次中的晶圓數以及抽出的晶圓數適當設定即可。

[實施例]

以下，根據實施例對本發明進行說明。然而本發明並不限定於實施例所示的形態。

[實施例1]

1.壽命測定

準備4塊(以下表述為No.1~No.4)200mmφ矽晶圓。為了強化吸氣功能，在該些晶圓中內設微小的BMD，使其在規定的品質標準的範圍內，但BMD密度彼此不同。

在氧環境下對該些晶圓進行1000℃、90分鐘熱處理。此時，將晶圓分為2個組，一組載置於污染等級高的處理晶舟上並投入至熱處理爐中，藉此在晶圓外周附近，形成以與熱處理晶舟的接觸部位為起點而擴展的局部的低壽命區域。另一組則使用污染等級低的熱處理晶舟來進行熱處理。

對熱處理後的各晶圓，除外周外以寬度10mm、間距8mm而在面內500個部位利用μ-PCD法進行壽命測定。將屬於污染等級高的組的No.1的晶圓的壽命映射圖表示於圖1之(a)中，將屬於污染等級低的組的No.3的晶圓的壽命映射圖表示於圖1之(b)中。根據兩壽命映射圖的對比，屬於污染等級高的組的晶圓中，在與處理晶舟的接觸部位(3處)的附近可確認到局部金屬污染(壽命下降)。

2.數目P的估算

將上述1.中的處理晶舟與矽晶圓的一個接觸部位的附近的示意圖表示於圖2中。若將評價對象金屬設為Ni、Fe，則根據藉由文獻而公知的值可知，1000℃、90分鐘的熱處理中的Ni的擴散長度為7.6mm，Fe的擴散長度為4mm。根據晶圓尺寸、測定部位的尺寸(8mm×8mm見方)W以及上述Ni、Fe的擴散長度，在位於與處理晶舟的1處接觸部位S的附近的3處測定部位，可預料污染金屬元素會因熱處理而擴散。圖2中曲線L所示的區域為可預料到金屬污染的擴展〈約為金屬的擴散長度〉的區域。圖2中虛線E表示晶圓的邊緣。因晶圓與處理晶舟的接觸部位為3處，故估算出可預料到作為評價對象的污染金屬元素會因熱處理而擴散的分析部位的數目P為3×3=9處。

另外，本實施例中，與作為污染源的處理晶舟的接觸部位位於壽命測定區域的外側，而在熱處理晶舟或基座、3點支持銷等污染源與晶圓的接觸部位進入至壽命測定區域的內側的情況下，可將如下的數目設為數目P，即，該數目是將與污染源接觸的測定部位的總數及可預料到金屬元素會從與污染源接觸的測定部位擴散的測定部位的總數相加所得。

而且，作為各種設備的結構材料的不鏽鋼合金等的微粒子在熱處理製程前或熱處理製程中附著於晶圓表面，藉此有時在熱處理後會發生局部金屬污染。該情況下，假定金屬元素從附著有金屬微粒子的部位呈圓板狀擴散而預料金屬污染所波及到的測定部位，藉此可估算出數目P。

3.臨限值(由概率分佈函數而規定的正常值的下限值)的算出

上述2.中，是在總數為500處的測定部位中估算出P=9，因此算出累積頻率X%約為2%。此處，若將上述Y設為Y=3，則f(Y)=0.15，滿足「X>f(Y)」的關係，若Y=2，則f(Y)=2.5，不滿足「X>f(Y)」的關係，因此設為Y=3。

求出在No.1~No.4的各晶圓表面的500處測定出的壽命值的平均值以及標準偏差，並在「Avg.-Y*σ」中設為Y=3而算出用以評價的臨限值。

關於No.1~No.4的各晶圓，將在500處測定出的壽命值以小值→大值的方式進行升序排列而為第9的壽命值，在為所算出的臨限值以下的情況下判定為有熱處理後的局部金屬污染，在超過臨限值的情況下判定為無局部金屬污染。將判定結果、連同利用目視來觀察壽命映射圖並根據有無低壽命區域而判定有無局部金屬污染而得的結果一併表示於表1中。

如表1所示，即便在相同組內，晶圓間的壽命之差亦大。這是由如下所引起，即，內在的BMD成為壽命減少的支配性因素，並且晶圓間的BMD密度的差異大。

若對上述晶圓群(有晶舟污染+無晶舟污染)，以面內平均值為指標來判定有無局部金屬污染，則例如將No.3的壽命平均值 429.4μs設為無局部污染的臨限值(下限值)，從而將高污染等級組的No.2的晶圓判定為無局部污染。相反，若將No.2的壽命平均值491.4μs設為臨限值(下限值)，則低污染等級組的No.3的晶圓判定為有局部污染。

與此相對，基於表1所示的結果而能夠確認，根據本發明可不受到由晶圓的BMD密度的差異所致的影響，來判定熱處理後有無局部金屬污染。

而且，若欲以具體的壽命測定值來規定進行判定的臨限值，則有可能會漏掉「微弱、微量」的「異常」，與此相對，本發明中，藉由「從整個晶圓面內觀察是否存在視作異常、異質的分析值」來判定有無局部金屬污染，因此可在不漏掉微弱、微量的「異常」、即局部污染的情況下進行評價。

以上說明的實施例1為分析方法1的應用例。其次，表示分析方法2的應用例作為實施例2。

[實施例2]

1.利用SPV法進行的Fe污染量測定

準備2塊(以下表述為試樣1、試樣2)200mmφ矽晶圓。

對該些晶圓實施1150℃、10分鐘的高溫短時間熱處理。然後，根據利用SPV法的擴散長度來求出各晶圓的177點的測定部位的Fe污染量。

另外，圖3是對試樣1、試樣2的晶圓藉由SPV進行Fe濃度映射圖測定所得的結果。若目視圖3的映射圖，則判定為試樣1 中有局部的Fe污染。

2.數目P的估算

若假定含有Fe的微小的灰塵在熱處理前附著於晶圓，且在熱處理中Fe以該灰塵為起點而橫向擴散並擴展的情況，則其擴展形成為以1150℃、10分鐘下的Fe的實效擴散長度即約1mm為半徑的圓形。

另一方面，上述1.中的利用SPV的測定以13mm間距進行，因此一個測定部位的尺寸為13mm×13mm。因此，上述Fe污染的擴展限制在一個測定部位中的概率高。因此，本實施例中，估算出可預料到作為評價對象的污染金屬元素Fe會因熱處理而擴散的分析部位的數目P為P=1。

3.臨限值(由概率分佈函數而規定的正常值的上限值)的算出

在上述1.中的13mm間距的測定中，測定部位合計為177處。假如在「Avg.+Y*σ」中設為Y=2而算出臨限值的情況下，即便為屬於同一常態分佈的集團且未受到局部污染的測定部位，其整體的2.5%、實際數量為4處或5處的測定點的分析值亦為「Avg.+2σ」的臨限值以上的值，因此對於檢測如下的局部異常而言並不適宜，上述局部異常被估算為僅在上述1處測定點產生。因此，應將如下作為判定基準，即，在將所有分析部位的分析值按照升序排列時，從最大值開始數為第P的分析值Vp(如本實施例中上述2.中所估算般，P=1，因此為分析值的最大值)是否為在面內平均值+3σ、亦即「Avg.+Y*σ」中設為Y=3而算出的上限值以上的值。

如圖3所示，試樣1中，顯示Fe濃度的最大值的測定部位的分析值為面內平均值+3σ(Avg.+3σ)以上的值，從而判定為有以含有Fe的微小的灰塵為起點的局部污染。該判定結果與圖3所示的映射圖的目視的判定結果一致。

另一方面，試樣2中，顯示Fe濃度的最大值的測定部位的分析值低於作為臨限值的面內平均值+3σ(Avg.+3σ)，因此判定為無局部Fe污染。該判定結果亦與圖3所示的映射圖的目視的判定結果一致。

例如，在如實施例2般由含有Fe的灰塵引起的Fe污染在高溫短時間內向非常窄的區域擴散的情況下等，為了對在晶圓上的極小一部分所產生的金屬污染進行檢測，較佳設為Y=3σ。這是因為儘管屬於同一常態分佈而為Avg+3σ以上的概率僅為1.5/1000，只要所有測定點中即便1點的測定值為Avg+3σ以上，便不能夠說該點與其他測定點屬於同一集團，因此可視作異常。假如測定值為Avg+3σ以上的測定點有多個點，則附著許多含有Fe的灰塵，而在該情況下，亦可根據測定值的最大值是否為「Ave+3σ」以上的判定基準，來判定顯示出局部且異常的測定值的測定點是否一個也不存在，亦即無局部污染。

與此相對，在假如採用「Avg.+2σ」來作為由概率分佈函數而規定的正常值的上限值「Avg.+Y*σ」的情況下，即便為包含於常態分佈的同一集團的測定點，為Avg+2σ以上的概率亦為2.5/100，因此在177點的測定中存在4點、5點。因此，在將所有分析部位的分析值按照升序排列時，即便從最大值開始數為第P的分析值Vp為Avg+2σ以上，這也不能夠說Fe異常高。

與此相對，在Fe污染可能波及到相對大的範圍的情況下，顯示出異常值的測定點可能存在多個，因此較佳為採用Y=2。

如以上說明般，在採用由概率分佈函數而規定的正常值的上限值「Avg.+Y*σ」來作為分析方法2中的判定基準即上限值的情況下，較佳為基於污染可能擴展的範圍以及測定圖案來決定Y。

本發明用於半導體基板的製造領域。

Claims

一種半導體晶圓的金屬污染評價方法，上述半導體晶圓實施了熱處理，上述半導體晶圓的金屬污染評價方法包括：藉由作為評價對象的金屬元素的污染量越多則評價中所使用的分析值越小的分析方法1、或作為上述評價對象的上述金屬元素的污染量越多則評價中所使用的上述分析值越大的分析方法2來分析半導體晶圓表面的多個分析部位，並求出上述分析值；以及估算出上述多個分析部位中、可預料到因與污染源的接觸而附著於上述半導體晶圓的作為上述評價對象的污染金屬元素會因上述熱處理而擴散的分析部位的數目P，且在利用上述分析方法1求出上述分析值的情況下，當將所有上述分析部位的上述分析值按照升序排列時，從最小值開始數為第P部位的分析值Vp若為由概率分佈函數而規定的正常值的下限值以下的值，則判定為有作為上述評價對象的上述金屬元素所致的局部污染，若為超過上述下限值的值，則判定為無作為上述評價對象的上述金屬元素所致的局部污染，在利用上述分析方法2求出上述分析值的情況下，在將所有上述分析部位的上述分析值按照升序排列時，從最大值開始數為上述第P部位的上述分析值Vp若為由上述概率分佈函數而規定的上述正常值的上限值以上的值，則判定為有作為上述評價對象的上述金屬元素所致的局部污染，若為小於上述上限值的值，則判定為無作為上述評價對象的上述金屬元素所致的局部污染。
如申請專利範圍第1項所述的半導體晶圓的金屬污染評價方法，其中上述概率分佈函數為常態分佈，藉由利用上述分析方法1求出上述分析值的情況下的上述概率分佈函數而規定的上述正常值的下限值為Avg.-Y*σ[上述中，Avg.為所有分析部位的分析值的平均值，σ為其標準偏差，Y為2~3的範圍的數]，藉由利用上述分析方法2求出上述分析值的情況下的上述概率分佈函數而規定的上述正常值的上限值為Avg.+Y*σ[上述中，Avg.為上述所有分析部位的分析值的平均值，σ為其標準偏差，Y為2~3的範圍的數]。
如申請專利範圍第2項所述的半導體晶圓的金屬污染評價方法，其中在將所有上述分析部位的數目設為P_all時，基於藉由X=(P/P_all)*100 而算出的累積頻率X%，來決定Y的值。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的半導體晶圓的金屬污染評價方法，其中為了求出上述分析值而使用的上述分析方法為微波光電導衰減法或表面光電壓法。
一種半導體晶圓的製造方法，包括：藉由包含熱處理的製造步驟而準備包含多個半導體晶圓的晶圓批次；從上述晶圓批次中抽出至少1個上述半導體晶圓來作為評價用晶圓；藉由如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的半導體晶圓的金屬污染評價方法來評價所抽出的上述評價用晶圓；以及將包含在與藉由上述評價而判定為無局部金屬污染的上述評價用晶圓為同一批次內的上述半導體晶圓作為製品晶圓而進行出貨。