JPH04330760A - エピタキシャル成長層の膜厚測定方法 - Google Patents
エピタキシャル成長層の膜厚測定方法Info
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- JPH04330760A JPH04330760A JP2000291A JP2000291A JPH04330760A JP H04330760 A JPH04330760 A JP H04330760A JP 2000291 A JP2000291 A JP 2000291A JP 2000291 A JP2000291 A JP 2000291A JP H04330760 A JPH04330760 A JP H04330760A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】［発明の目的］
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、エピタキシャル成長層
の膜厚測定方法に係り、特に、光学的手法を用いたエピ
タキシャル成長層の膜厚測定に関する。
の膜厚測定方法に係り、特に、光学的手法を用いたエピ
タキシャル成長層の膜厚測定に関する。
【０００３】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴い、回
路の微細化は進む一方であり、エピタキシャル成長層の
厚さについても高精度の制御が必要となってくる。
路の微細化は進む一方であり、エピタキシャル成長層の
厚さについても高精度の制御が必要となってくる。
【０００４】このような状況のなかで、従来は次に示す
ような方法がとられている。
ような方法がとられている。
【０００５】例えば、へき開または角度研磨後ステイン
エッチにより着色し、光学顕微鏡等で測定する方法、エ
ピタキシャル成長層表面の積層欠陥長さから光学顕微鏡
などを用いて測定する方法、赤外光を入射させエピタキ
シャル成長層表面と、エピタキシャル成長層と基板との
界面との反射光の干渉により発生する干渉波形により検
出する方法、角度研磨後広がり抵抗法により算出する方
法などがある。
エッチにより着色し、光学顕微鏡等で測定する方法、エ
ピタキシャル成長層表面の積層欠陥長さから光学顕微鏡
などを用いて測定する方法、赤外光を入射させエピタキ
シャル成長層表面と、エピタキシャル成長層と基板との
界面との反射光の干渉により発生する干渉波形により検
出する方法、角度研磨後広がり抵抗法により算出する方
法などがある。
【０００６】しかしながら、エピタキシャル成長層の膜
厚が数μｍ 程度である場合は、へき開による測定は不
可能に近く、また角度研磨は精度が悪く、赤外光抵抗法
を用いる方法では抵抗率や厚みによる制限がある等の問
題があった。
厚が数μｍ 程度である場合は、へき開による測定は不
可能に近く、また角度研磨は精度が悪く、赤外光抵抗法
を用いる方法では抵抗率や厚みによる制限がある等の問
題があった。
【０００７】このような方法のなかで、原理的に抵抗率
や面方位、導電型に対し制限がない方法は積層欠陥法の
みである。しかしながら、現在の成長方法では、欠陥の
自然発生率は極めて小さく、視野範囲の狭いＳＥＭで欠
陥を見付け出すのは極めて困難であり、実用的ではなか
った。
や面方位、導電型に対し制限がない方法は積層欠陥法の
みである。しかしながら、現在の成長方法では、欠陥の
自然発生率は極めて小さく、視野範囲の狭いＳＥＭで欠
陥を見付け出すのは極めて困難であり、実用的ではなか
った。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように従来のエピ
タキシャル成長層の膜厚測定方法では、容易に高精度の
膜厚測定を行うことができないという問題があった。
タキシャル成長層の膜厚測定方法では、容易に高精度の
膜厚測定を行うことができないという問題があった。
【０００９】本発明は前記実情に鑑みてなされたもので
、測定が容易で信頼性の高いエピタキシャル成長層の膜
厚測定方法を提供することを目的とする。
、測定が容易で信頼性の高いエピタキシャル成長層の膜
厚測定方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、チョ
クラルスキー引上げ（ＣＺ）法で形成した基板を引上げ
温度以下の低温で熱処理し酸素析出欠陥を形成し、これ
をモニター用試料として用いてエピタキシャル成長層を
形成し、この酸素析出欠陥を核として発生する積層欠陥
の深さを光学的に測定するようにしている。
クラルスキー引上げ（ＣＺ）法で形成した基板を引上げ
温度以下の低温で熱処理し酸素析出欠陥を形成し、これ
をモニター用試料として用いてエピタキシャル成長層を
形成し、この酸素析出欠陥を核として発生する積層欠陥
の深さを光学的に測定するようにしている。
【００１１】望ましくは、熱処理後、所定の深さまで研
磨を行い、酸素析出欠陥を露出させるようにする。
磨を行い、酸素析出欠陥を露出させるようにする。
【００１２】
【作用】本発明は、ＣＺ法で形成された基板は、石英る
つぼから発生する酸素によって表面に表面に酸素が析出
していることに着目し、引上げ温度よりも低い温度で熱
処理を行うことにより、酸素析出欠陥を形成しておき、
エピタキシャル成長層にこの欠陥を核とする積層欠陥を
発生させ、この積層欠陥の深さを測定するようにしたも
のである。
つぼから発生する酸素によって表面に表面に酸素が析出
していることに着目し、引上げ温度よりも低い温度で熱
処理を行うことにより、酸素析出欠陥を形成しておき、
エピタキシャル成長層にこの欠陥を核とする積層欠陥を
発生させ、この積層欠陥の深さを測定するようにしたも
のである。
【００１３】酸素析出欠陥を核とする積層欠陥は極めて
確実に高密度に効率よく形成することができるため、視
野の狭いＳＥＭを効率よく使用することができ、高精度
の成長層深さ検出を行うことが可能となる。
確実に高密度に効率よく形成することができるため、視
野の狭いＳＥＭを効率よく使用することができ、高精度
の成長層深さ検出を行うことが可能となる。
【００１４】また熱処理後、成長に先立ち、所定の深さ
まで研磨を行い、酸素析出欠陥を露出させるようにすれ
ば、より析出欠陥の密度を大きくし、積層欠陥の発生密
度を高めることができ、測定が容易となる。
まで研磨を行い、酸素析出欠陥を露出させるようにすれ
ば、より析出欠陥の密度を大きくし、積層欠陥の発生密
度を高めることができ、測定が容易となる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。
つつ詳細に説明する。
【００１６】図１は本発明の第１の実施例の半導体装置
の製造工程を示す断面図である。
の製造工程を示す断面図である。
【００１７】まず、図１（ａ） に示すように、ＣＺ法
で形成されたシリコン単結晶をスライスして形成したシ
リコンウェハ１を６００〜８００℃で０．５〜６４時間
の熱処理を行い、酸素析出核ｃを生成する。
で形成されたシリコン単結晶をスライスして形成したシ
リコンウェハ１を６００〜８００℃で０．５〜６４時間
の熱処理を行い、酸素析出核ｃを生成する。
【００１８】この後、引き続き図１（ｂ） に示すよう
に９００〜１１００℃で０．５〜１６時間の熱処理を行
い、酸素析出欠陥Ｋを発生させる。
に９００〜１１００℃で０．５〜１６時間の熱処理を行
い、酸素析出欠陥Ｋを発生させる。
【００１９】この後図１（ｃ） に示すように、このシ
リコンウェハを０〜６０ｎｍ研磨し、ウェハ表面に酸素
析出欠陥Ｋを露出させる。
リコンウェハを０〜６０ｎｍ研磨し、ウェハ表面に酸素
析出欠陥Ｋを露出させる。
【００２０】そして図１ （ｄ）に示すように、エピタ
キシャル成長を行い酸素析出欠陥Ｋを核として、エピタ
キシャル成長層２内に積層欠陥３を発生させる。
キシャル成長を行い酸素析出欠陥Ｋを核として、エピタ
キシャル成長層２内に積層欠陥３を発生させる。
【００２１】このようにして発生した積層欠陥の深さを
ＳＥＭを用いて測定する。
ＳＥＭを用いて測定する。
【００２２】測定に際しては、図２に原理図を示すよう
に、Ａ点で示されるウェハとエピタキシャル層との界面
に発生した４つの積層欠陥はエピタキシャル層中を広が
りその積層欠陥面
に、Ａ点で示されるウェハとエピタキシャル層との界面
に発生した４つの積層欠陥はエピタキシャル層中を広が
りその積層欠陥面
【００２３】
【００２４】の交線によってＸＹ平面で表されるエピタ
キシャル層表面に正方形を形成する。
キシャル層表面に正方形を形成する。
【００２５】この４面とエピタキシャル層の交線は成長
層中にウェハ・エピタキシャル成長層界面に１つの頂点
を置く４角すいを形成する。このことを利用して、膜厚
は正方形の１辺の長さと幾何学的に関係づけられ１辺の
長さをＬ、膜厚をｄとすると
層中にウェハ・エピタキシャル成長層界面に１つの頂点
を置く４角すいを形成する。このことを利用して、膜厚
は正方形の１辺の長さと幾何学的に関係づけられ１辺の
長さをＬ、膜厚をｄとすると
【００２６】
【００２７】の関係式が成立する。
【００２８】そこで、測定値Ｌから容易に膜厚を算出す
ることができる。
ることができる。
【００２９】次に、１枚のシリコンウェハについて、工
程を追って説明する。
程を追って説明する。
【００３０】まず、ＣＺ引上げ法でシリコン単結晶を形
成しスライスして形成したシリコンウゥハのうちの１枚
の表面に、６００〜８００℃で３０時間の低温処理を行
う。次に、このシリコンウェハに対し、１０００℃、１
６時間の熱処理を行い、２０μｍ の深さまで研磨した
とき図３に示すようになっており、このときの表面の酸
素析出欠陥密度は１×１０６ ｃｍ−２であった。
成しスライスして形成したシリコンウゥハのうちの１枚
の表面に、６００〜８００℃で３０時間の低温処理を行
う。次に、このシリコンウェハに対し、１０００℃、１
６時間の熱処理を行い、２０μｍ の深さまで研磨した
とき図３に示すようになっており、このときの表面の酸
素析出欠陥密度は１×１０６ ｃｍ−２であった。
【００３１】このシリコンウェハを、モニター用ウェハ
とし、このような熱処理をしない通常のウェハと同一チ
ャンバーに設置し、エピタキシャル成長させ、積層欠陥
を成長させた。この成長後の表面を４００倍のＳＥＭ写
真でとった状態を描写した模式図を図４に示す。この図
からわかるように積層欠陥は１×１０２ ｃｍ−２程度
で均一に分布しており、ＳＥＭの視野範囲のなかで容易
に発見できる程度に分布している。そして、ここで測定
したＬは１１．９μｍ であり、前記式に代入してｄ＝
８．４μｍ であった。
とし、このような熱処理をしない通常のウェハと同一チ
ャンバーに設置し、エピタキシャル成長させ、積層欠陥
を成長させた。この成長後の表面を４００倍のＳＥＭ写
真でとった状態を描写した模式図を図４に示す。この図
からわかるように積層欠陥は１×１０２ ｃｍ−２程度
で均一に分布しており、ＳＥＭの視野範囲のなかで容易
に発見できる程度に分布している。そして、ここで測定
したＬは１１．９μｍ であり、前記式に代入してｄ＝
８．４μｍ であった。
【００３２】このようにして測定したモニタウェハの積
層欠陥の膜厚に基づいてエピタキシャル成長条件を設定
するようにすれば、容易に膜厚をモニターしつつ成長を
行うことができる。
層欠陥の膜厚に基づいてエピタキシャル成長条件を設定
するようにすれば、容易に膜厚をモニターしつつ成長を
行うことができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、チョクラルスキー引上げ（ＣＺ）法で形成した基板
を引上げ温度以下の低温で熱処理し酸素析出欠陥を形成
し、これをモニター用試料として用いてエピタキシャル
成長層を形成し、この欠陥深さを光学的に測定するよう
にしているため、核とする積層欠陥は極めて確実に高密
度に効率よく形成することができるため、容易に高精度
の成長層深さ検出を行うことが可能となる。
ば、チョクラルスキー引上げ（ＣＺ）法で形成した基板
を引上げ温度以下の低温で熱処理し酸素析出欠陥を形成
し、これをモニター用試料として用いてエピタキシャル
成長層を形成し、この欠陥深さを光学的に測定するよう
にしているため、核とする積層欠陥は極めて確実に高密
度に効率よく形成することができるため、容易に高精度
の成長層深さ検出を行うことが可能となる。
【図１】本発明の実施例の膜厚測定工程の説明図。
【図２】本発明の実施例の膜厚測定の原理説明図。
１ シリコンウェハ
２ エピタキシャル成長層
３ 積層欠陥
Ｃ 酸素析出核
Ｋ 析出欠陥
Claims (1)
- 【請求項１】 チョクラルスキー引上げ（ＣＺ）法で
形成した基板に対し、を引上げ温度以下の低温で熱処理
を行う熱処理工程と、前記熱処理工程後の基板を、モニ
ター用試料として用いてエピタキシャル成長層を形成す
るエピタキシャル成長工程と、前記エピタキシャル成長
工程で形成された積層欠陥の深さを光学的に測定する測
定工程とを含むことを特徴とするエピタキシャル成長層
の膜厚測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000291A JPH04330760A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | エピタキシャル成長層の膜厚測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000291A JPH04330760A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | エピタキシャル成長層の膜厚測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04330760A true JPH04330760A (ja) | 1992-11-18 |
Family
ID=12014940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000291A Pending JPH04330760A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | エピタキシャル成長層の膜厚測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04330760A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001075393A1 (en) * | 2000-03-31 | 2001-10-11 | Advanced Micro Devices, Inc. | Thickness measurement using afm for next generation lithography |
| JP2002318178A (ja) * | 2001-04-24 | 2002-10-31 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体結晶の欠陥評価方法 |
| KR100384680B1 (ko) * | 2000-10-24 | 2003-05-22 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 웨이퍼 결함 검출 방법 |
| KR20030040952A (ko) * | 2001-11-17 | 2003-05-23 | 주식회사 실트론 | 산소적층결함 영역을 측정하는 방법 |
| JP2017220587A (ja) * | 2016-06-08 | 2017-12-14 | 信越半導体株式会社 | シリコンウェーハの高感度欠陥評価方法およびシリコン単結晶の製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5168173A (ja) * | 1974-12-10 | 1976-06-12 | Fujitsu Ltd | Epitakisharuseichomakuno makuatsusokuteiho |
| JPS6218710A (ja) * | 1985-07-17 | 1987-01-27 | Nec Corp | エピタキシヤルウエハの製造方法 |
| JPH02138729A (ja) * | 1989-06-03 | 1990-05-28 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-02-13 JP JP2000291A patent/JPH04330760A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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