JPH1154579A - 半導体基板の評価方法 - Google Patents
半導体基板の評価方法Info
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- JPH1154579A JPH1154579A JP22083097A JP22083097A JPH1154579A JP H1154579 A JPH1154579 A JP H1154579A JP 22083097 A JP22083097 A JP 22083097A JP 22083097 A JP22083097 A JP 22083097A JP H1154579 A JPH1154579 A JP H1154579A
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- density
- pit
- semiconductor substrate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温処理を施したものや、デバイスプロセス
を想定した熱処理を行った半導体基板の表面近傍に存在
する微小酸素析出物を基板全面の広範囲にかつ高感度に
簡便に計測する方法。 【解決手段】 ＨＦ洗浄を行い、酸化物を除去し凹状の
ピット形状にした後、アルカリ洗浄を行いシリコン基板
をエッチングすることで、レーザー異物検出装置にて検
出可能なピットサイズに変化させ、レーザー異物検出装
置でピット密度を計測することにより、表面から計測を
行いたい領域のみの情報が得られる。
を想定した熱処理を行った半導体基板の表面近傍に存在
する微小酸素析出物を基板全面の広範囲にかつ高感度に
簡便に計測する方法。 【解決手段】 ＨＦ洗浄を行い、酸化物を除去し凹状の
ピット形状にした後、アルカリ洗浄を行いシリコン基板
をエッチングすることで、レーザー異物検出装置にて検
出可能なピットサイズに変化させ、レーザー異物検出装
置でピット密度を計測することにより、表面から計測を
行いたい領域のみの情報が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＣＺ法を用いて
製造され、種々の熱処理を行った半導体基板における結
晶欠陥を評価して結晶欠陥の少ない高品質な半導体基板
を製造するための評価方法に係り、半導体基板の極表面
近傍のバルク中に存在する微小酸素析出物の密度を、Ｈ
Ｆ洗浄で酸化物を除去してピットを露出させ、さらにア
ルカリ洗浄でピットサイズを拡大することにより、レー
ザー異物検出装置にて基板全面の広範囲に、かつ高感度
に観察、評価可能にした半導体基板の評価方法に関す
る。
製造され、種々の熱処理を行った半導体基板における結
晶欠陥を評価して結晶欠陥の少ない高品質な半導体基板
を製造するための評価方法に係り、半導体基板の極表面
近傍のバルク中に存在する微小酸素析出物の密度を、Ｈ
Ｆ洗浄で酸化物を除去してピットを露出させ、さらにア
ルカリ洗浄でピットサイズを拡大することにより、レー
ザー異物検出装置にて基板全面の広範囲に、かつ高感度
に観察、評価可能にした半導体基板の評価方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＣＺ（チョクラルスキー）法を用いて製
造された半導体基板の表面近傍の結晶欠陥の完全性は、
高温処理（１０００℃〜１２００℃）を行うことでいく
らか向上するが、完全ではなく、表面にエピタキシャル
成膜したエピタキシャルウェーハと比べると不完全であ
る。
造された半導体基板の表面近傍の結晶欠陥の完全性は、
高温処理（１０００℃〜１２００℃）を行うことでいく
らか向上するが、完全ではなく、表面にエピタキシャル
成膜したエピタキシャルウェーハと比べると不完全であ
る。
【０００３】半導体デバイスを作製するために、半導体
基板にはデバイス特性に影響を及ぼす領域、表面から１
０μｍ深さ程度の領域に関しては、欠陥が存在しないこ
とが望ましいが、一般にエピタキシャルウェーハを用い
ないかぎり、ＣＺ法で製造された半導体基板で前記領域
を無欠陥とするのは困難であるのが現状である。
基板にはデバイス特性に影響を及ぼす領域、表面から１
０μｍ深さ程度の領域に関しては、欠陥が存在しないこ
とが望ましいが、一般にエピタキシャルウェーハを用い
ないかぎり、ＣＺ法で製造された半導体基板で前記領域
を無欠陥とするのは困難であるのが現状である。
【０００４】しかし、エピタキシャル成膜することで基
板のコストが高くつくことなどから、ＭＯＳ型ＬＳＩプ
ロセス用の基板としては、高温処理を施した基板が広く
用いられている。また、デバイスプロセスにおいても、
５００℃〜１２００℃の熱処理が予定されていることか
ら、予め高温処理を施さなくても、デバイスプロセス熱
処理で表面近傍の結晶欠陥の完全性は若干向上するが、
高温処理を施した基板同様に完全なものではない。
板のコストが高くつくことなどから、ＭＯＳ型ＬＳＩプ
ロセス用の基板としては、高温処理を施した基板が広く
用いられている。また、デバイスプロセスにおいても、
５００℃〜１２００℃の熱処理が予定されていることか
ら、予め高温処理を施さなくても、デバイスプロセス熱
処理で表面近傍の結晶欠陥の完全性は若干向上するが、
高温処理を施した基板同様に完全なものではない。
【０００５】表面近傍に存在する結晶欠陥の種類に関し
ては、熱処理を行うことで、その温度が高温である程、
基板の表面近傍にはＤＺ（Ｄｅｎｅｕｄｅｄ Ｚｏｎ
ｅ）層といわれる無欠陥層が深く形成されるが、実質
は、１）空孔タイプのＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥、２）微小
な酸素析出物が存在しており、無欠陥層でないことは良
く知られている。
ては、熱処理を行うことで、その温度が高温である程、
基板の表面近傍にはＤＺ（Ｄｅｎｅｕｄｅｄ Ｚｏｎ
ｅ）層といわれる無欠陥層が深く形成されるが、実質
は、１）空孔タイプのＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥、２）微小
な酸素析出物が存在しており、無欠陥層でないことは良
く知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】これら半導体基板の表
面近傍に存在する結晶欠陥の密度を評価する方法として
は、選択エッチング法、ＩＲトモグラフィ法、ＯＰＰ法
やＧｒｏｗｎ−ｉｎに関してはＣＯＰ評価法により計測
されている。詳述すると、選択エッチング法は、主に結
晶欠陥評価法として現在広く用いられており、Ｍ．Ｄａ
ｓｈ ＥＴ法、Ｗｒｉｇｈｔ ＥＴ法があげられるが、
微小欠陥に対する検出感度は低く、ＥＴ後の光学顕微鏡
による観察時に欠陥と判断するのが極めて困難であり、
Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を検出することは不可能である。
面近傍に存在する結晶欠陥の密度を評価する方法として
は、選択エッチング法、ＩＲトモグラフィ法、ＯＰＰ法
やＧｒｏｗｎ−ｉｎに関してはＣＯＰ評価法により計測
されている。詳述すると、選択エッチング法は、主に結
晶欠陥評価法として現在広く用いられており、Ｍ．Ｄａ
ｓｈ ＥＴ法、Ｗｒｉｇｈｔ ＥＴ法があげられるが、
微小欠陥に対する検出感度は低く、ＥＴ後の光学顕微鏡
による観察時に欠陥と判断するのが極めて困難であり、
Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を検出することは不可能である。
【０００７】Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を検出するためのＥ
Ｔ法としては、Ｓｅｃｃｏ ＥＴ法が上げられ、この方
法で検出された欠陥をＦＰＤ（Ｆｌｏｗ Ｐａｔｔｅｒ
ｎＤｅｆｅｃｔ）、ＳＰＤ（Ｓｅｃｃｏ Ｐｉｔ Ｄｅ
ｆｅｃｔ）とよばれ、応用物理学会等で報告されている
が、ＥＴ時にパーティクルが付着してピットの密度を光
学顕微鏡により正確に検出することが困難である。
Ｔ法としては、Ｓｅｃｃｏ ＥＴ法が上げられ、この方
法で検出された欠陥をＦＰＤ（Ｆｌｏｗ Ｐａｔｔｅｒ
ｎＤｅｆｅｃｔ）、ＳＰＤ（Ｓｅｃｃｏ Ｐｉｔ Ｄｅ
ｆｅｃｔ）とよばれ、応用物理学会等で報告されている
が、ＥＴ時にパーティクルが付着してピットの密度を光
学顕微鏡により正確に検出することが困難である。
【０００８】ＩＲトモグラフィ法やＯＰＰ法は、評価基
板の全面を広範囲に評価するには数十時間を要し、表面
からある領域の深さのみを評価しようとした場合、レー
ザー径の問題で５μｍ、１０μｍステップでの広い範囲
での評価しかできず、狭い特定領域の評価には不適であ
る。また、微小欠陥に対する検出感度は評価基板の表裏
面の状態に大きく影響される場合があり、その際に堅守
される欠陥密度が異常に高い値を示し、欠陥のみの密度
を区別することが困難である。また、この評価法は熱処
理を行っていない基板のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の評価と
熱処理を行った基板の表面近傍及び内部の欠陥情報を比
較的広い範囲で評価するのには適しているが、１〜２μ
ｍの狭い範囲での評価はできない。
板の全面を広範囲に評価するには数十時間を要し、表面
からある領域の深さのみを評価しようとした場合、レー
ザー径の問題で５μｍ、１０μｍステップでの広い範囲
での評価しかできず、狭い特定領域の評価には不適であ
る。また、微小欠陥に対する検出感度は評価基板の表裏
面の状態に大きく影響される場合があり、その際に堅守
される欠陥密度が異常に高い値を示し、欠陥のみの密度
を区別することが困難である。また、この評価法は熱処
理を行っていない基板のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の評価と
熱処理を行った基板の表面近傍及び内部の欠陥情報を比
較的広い範囲で評価するのには適しているが、１〜２μ
ｍの狭い範囲での評価はできない。
【０００９】ＣＯＰ評価法は、アルカリ洗浄を繰り返し
て行うことにより、基板のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の密度
を基板全面の広範囲に評価することが可能であり、レー
ザー面検機を用いて欠陥密度を計測する方法であるが、
種々の評価熱処理を行った際には、ＣＯＰが酸化膜に埋
めこまれて欠陥の凹凸が小さくなるため、レーザー面検
機による欠陥検出が困難になったり、微小酸素析出物に
関してはすでに酸化物であるため、欠陥の凹凸が小さく
アルカリ洗浄のみでは欠陥検出が困難である。
て行うことにより、基板のＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の密度
を基板全面の広範囲に評価することが可能であり、レー
ザー面検機を用いて欠陥密度を計測する方法であるが、
種々の評価熱処理を行った際には、ＣＯＰが酸化膜に埋
めこまれて欠陥の凹凸が小さくなるため、レーザー面検
機による欠陥検出が困難になったり、微小酸素析出物に
関してはすでに酸化物であるため、欠陥の凹凸が小さく
アルカリ洗浄のみでは欠陥検出が困難である。
【００１０】要するに、ＩＲトモグラフィ法やＯＰＰ法
では計測領域が狭く、微小酸素析出物について半導体基
板の全面の広範囲を高感度に評価するのは非常に困難で
あった。また、表面近傍のある領域のみの情報を得よう
とした場合、レーザー径の問題で５μｍ、１０μｍ間隔
での広い領域での計測結果となるため、細かなステップ
での計測が困難であった。
では計測領域が狭く、微小酸素析出物について半導体基
板の全面の広範囲を高感度に評価するのは非常に困難で
あった。また、表面近傍のある領域のみの情報を得よう
とした場合、レーザー径の問題で５μｍ、１０μｍ間隔
での広い領域での計測結果となるため、細かなステップ
での計測が困難であった。
【００１１】この発明は、ＣＺ法を用いて製造された半
導体基板に、例えば、高温処理を施したものや、デバイ
スプロセスを想定した熱処理（５００℃〜１２００℃）
などを行った半導体基板に関して、従来、半導体基板の
表面近傍に存在する微小酸素析出物を基板全面の広範囲
にかつ高感度に簡便に計測する方法がなかったことに鑑
み提案するもので、一般的なレーザー異物検出装置にて
基板全面の広範囲にかつ高感度に所定の深さを観察、評
価可能にした半導体基板の評価方法の提供を目的とす
る。
導体基板に、例えば、高温処理を施したものや、デバイ
スプロセスを想定した熱処理（５００℃〜１２００℃）
などを行った半導体基板に関して、従来、半導体基板の
表面近傍に存在する微小酸素析出物を基板全面の広範囲
にかつ高感度に簡便に計測する方法がなかったことに鑑
み提案するもので、一般的なレーザー異物検出装置にて
基板全面の広範囲にかつ高感度に所定の深さを観察、評
価可能にした半導体基板の評価方法の提供を目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】発明者は、熱処理された
半導体基板の極表面近傍のバルク中に存在する微小酸素
析出物の密度を広範囲にかつ高感度に観察可能な評価方
法を目的に種々検討した結果、ＨＦ濃度２０〜５０％の
水溶液でＨＦ洗浄を行い、酸化物を除去し凹状のピット
形状にした後、アルカリ洗浄を行いシリコン基板をエッ
チングすることで、レーザー異物検出装置にて検出可能
なピットサイズに変化させ、基板全面に存在する微小酸
素析出物を広範囲にかつ高感度に評価可能であることを
知見し、この発明を完成した。
半導体基板の極表面近傍のバルク中に存在する微小酸素
析出物の密度を広範囲にかつ高感度に観察可能な評価方
法を目的に種々検討した結果、ＨＦ濃度２０〜５０％の
水溶液でＨＦ洗浄を行い、酸化物を除去し凹状のピット
形状にした後、アルカリ洗浄を行いシリコン基板をエッ
チングすることで、レーザー異物検出装置にて検出可能
なピットサイズに変化させ、基板全面に存在する微小酸
素析出物を広範囲にかつ高感度に評価可能であることを
知見し、この発明を完成した。
【００１３】すなわち、この発明は、所要の熱処理を施
した半導体基板に対して、該熱処理により形成された熱
酸化膜を除去し、表面から評価予定領域まで鏡面研磨を
行ってからＨＦ洗浄で基板表面の酸化析出物を除去して
ピットを露出させ、さらにアルカリ洗浄で基板表面をエ
ッチングして露出させたピットのサイズを拡大し、レー
ザー異物検出装置にてピット密度を計測する半導体基板
の評価方法である。
した半導体基板に対して、該熱処理により形成された熱
酸化膜を除去し、表面から評価予定領域まで鏡面研磨を
行ってからＨＦ洗浄で基板表面の酸化析出物を除去して
ピットを露出させ、さらにアルカリ洗浄で基板表面をエ
ッチングして露出させたピットのサイズを拡大し、レー
ザー異物検出装置にてピット密度を計測する半導体基板
の評価方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】この発明による評価方法は、図１
に示す工程から構成される。 工程１： 半導体基板に結晶欠陥評価のための、例え
ば、５００℃〜１２００℃のの熱処理を施す、 工程２： 熱処理により形成された熱酸化膜を除去す
る、 工程３： 基板の表面近傍に存在する微小酸素析出物
密度を計測するために、表面から狙いの領域（〜５０μ
ｍ）まで鏡面研磨を行う、 工程４： ＨＦ洗浄により、半導体基板の表面に露出し
た析出物を溶解する、 工程５： ＨＦ洗浄時に付着したパーティクルを除去す
る、 工程６： アルカリ洗浄を行い、ＨＦ洗浄により溶解
された凹状の微小ピットを拡大させる、 工程７： レーザー異物検査装置を用いてピット密度を
計測する。
に示す工程から構成される。 工程１： 半導体基板に結晶欠陥評価のための、例え
ば、５００℃〜１２００℃のの熱処理を施す、 工程２： 熱処理により形成された熱酸化膜を除去す
る、 工程３： 基板の表面近傍に存在する微小酸素析出物
密度を計測するために、表面から狙いの領域（〜５０μ
ｍ）まで鏡面研磨を行う、 工程４： ＨＦ洗浄により、半導体基板の表面に露出し
た析出物を溶解する、 工程５： ＨＦ洗浄時に付着したパーティクルを除去す
る、 工程６： アルカリ洗浄を行い、ＨＦ洗浄により溶解
された凹状の微小ピットを拡大させる、 工程７： レーザー異物検査装置を用いてピット密度を
計測する。
【００１５】この発明において、結晶欠陥密度を計測し
ようとする半導体基板としては、ＣＺ法で引き上げて鏡
面加工されたウェーハに高温熱処理やＩＧ処理を施した
ものや、それらとウェーハ加工されたままの状態のもの
に、デバイスプロセスを想定した結晶欠陥評価熱処理
（５００℃〜１２００℃）を施したものを対象とする。
ようとする半導体基板としては、ＣＺ法で引き上げて鏡
面加工されたウェーハに高温熱処理やＩＧ処理を施した
ものや、それらとウェーハ加工されたままの状態のもの
に、デバイスプロセスを想定した結晶欠陥評価熱処理
（５００℃〜１２００℃）を施したものを対象とする。
【００１６】上記熱処理を受ける半導体基板のほとんど
は、酸化性及び非酸化性双方のガス雰囲気で熱処理（５
００℃〜１２００℃）を行うため、熱酸化膜が形成され
ている。その酸化膜を除去するためにＨＦ洗浄を行い、
熱酸化膜を除去した後、計測を行う深さまで鏡面研磨を
行う。
は、酸化性及び非酸化性双方のガス雰囲気で熱処理（５
００℃〜１２００℃）を行うため、熱酸化膜が形成され
ている。その酸化膜を除去するためにＨＦ洗浄を行い、
熱酸化膜を除去した後、計測を行う深さまで鏡面研磨を
行う。
【００１７】研磨時点では、図２Ａ）に示すように、基
板表面に露出した酸素析出物１が存在している。次にＨ
Ｆ洗浄をおこなう。ＨＦ洗浄は、ＨＦ濃度が２０〜５０
％の水溶液で３０分程度洗浄することで、ウェーハ表面
に露出している酸素析出物１を溶解する。その後、ＨＦ
洗浄時に付着したパーティクルを除去するが、具体的に
は、この発明で採用するアルカリ洗浄より、シリコンの
エッチング量の少ないアルカリ洗浄液で洗浄を行う。
板表面に露出した酸素析出物１が存在している。次にＨ
Ｆ洗浄をおこなう。ＨＦ洗浄は、ＨＦ濃度が２０〜５０
％の水溶液で３０分程度洗浄することで、ウェーハ表面
に露出している酸素析出物１を溶解する。その後、ＨＦ
洗浄時に付着したパーティクルを除去するが、具体的に
は、この発明で採用するアルカリ洗浄より、シリコンの
エッチング量の少ないアルカリ洗浄液で洗浄を行う。
【００１８】ＨＦ洗浄の溶解により、ウェーハ表面に図
２Ｂ）に示すピット２が形成される。この形成されたピ
ットは、この後にレーザー異物検査装置を用いて密度を
計測するが、現在のレーザー異物検査装置の検出下限サ
イズは１１０ｎｍ程度であるため、これより小さいピッ
トサイズが存在した場合、すべてのピットを計測するこ
とができない。
２Ｂ）に示すピット２が形成される。この形成されたピ
ットは、この後にレーザー異物検査装置を用いて密度を
計測するが、現在のレーザー異物検査装置の検出下限サ
イズは１１０ｎｍ程度であるため、これより小さいピッ
トサイズが存在した場合、すべてのピットを計測するこ
とができない。
【００１９】そこで、ピットサイズをレーザー異物検査
装置にて計測可能な大きさまで拡大するため、ＮＨ4Ｏ
Ｈ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏから構成されるシリコンエッチング
量の比較的大きいアルカリ洗浄液を用い、１０分／サイ
クルで５〜１０サイクル洗浄を行うことで、図２Ｃ）に
示すごとくピット３の幅が大きく変化する。
装置にて計測可能な大きさまで拡大するため、ＮＨ4Ｏ
Ｈ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏから構成されるシリコンエッチング
量の比較的大きいアルカリ洗浄液を用い、１０分／サイ
クルで５〜１０サイクル洗浄を行うことで、図２Ｃ）に
示すごとくピット３の幅が大きく変化する。
【００２０】次に、レーザー異物検査装置を用い計測を
行うことで、ウェーハ全面の欠陥分布を、数十ｎｍ程度
の非常に小さい酸素析出物の検出も高感度に行うことが
可能である。
行うことで、ウェーハ全面の欠陥分布を、数十ｎｍ程度
の非常に小さい酸素析出物の検出も高感度に行うことが
可能である。
【００２１】
実施例１ 評価基板として、ＣＺ法で引き上げられた６インチシリ
コンｐ（１００）ウェーハを用いた。初期酸素濃度は１
４×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3、比抵抗は５Ω・ｃｍで
ある。このサンプルに８００℃で２時間の熱処理を非酸
化性ガス雰囲気で行い、バルク中に酸素析出核を形成さ
せ、１０００℃で１６時間の熱処理を酸化性ガス雰囲気
で施し、形成した酸素析出物を成長させた熱処理ウェー
ハを作製した。
コンｐ（１００）ウェーハを用いた。初期酸素濃度は１
４×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3、比抵抗は５Ω・ｃｍで
ある。このサンプルに８００℃で２時間の熱処理を非酸
化性ガス雰囲気で行い、バルク中に酸素析出核を形成さ
せ、１０００℃で１６時間の熱処理を酸化性ガス雰囲気
で施し、形成した酸素析出物を成長させた熱処理ウェー
ハを作製した。
【００２２】このウェーハ表面に確実に酸素析出物を露
出させるため、熱酸化膜を除去した後に鏡面研磨を２０
μｍ施した。まず、その状態のウェーハ基板に選択エッ
チング（Ｗｒｉｇｈｔ Ｅｔｃｈ １ｍｉｎ）を行い、
基板表面に存在するエッチピット密度を計測したところ
７５／ｃｍ2であった。これは、エッチング法での酸素
析出物密度計測結果である。
出させるため、熱酸化膜を除去した後に鏡面研磨を２０
μｍ施した。まず、その状態のウェーハ基板に選択エッ
チング（Ｗｒｉｇｈｔ Ｅｔｃｈ １ｍｉｎ）を行い、
基板表面に存在するエッチピット密度を計測したところ
７５／ｃｍ2であった。これは、エッチング法での酸素
析出物密度計測結果である。
【００２３】先にエッチング法にて計測を行ったサンプ
ルと同一の熱処理及び２０μｍ研磨を行ったサンプルロ
ットにて酸素析出物が基板表面に露出した状態（工程
３）でのピット密度を、レーザー異物検査装置（Ｔｅｎ
ｃｏｒ Ｓｕｒｆｓｃａｎ）の計測マップとして図３
Ａ）に示すごとく、５／ｃｍ2であった。
ルと同一の熱処理及び２０μｍ研磨を行ったサンプルロ
ットにて酸素析出物が基板表面に露出した状態（工程
３）でのピット密度を、レーザー異物検査装置（Ｔｅｎ
ｃｏｒ Ｓｕｒｆｓｃａｎ）の計測マップとして図３
Ａ）に示すごとく、５／ｃｍ2であった。
【００２４】次に、ＨＦ濃度３０％の水溶液にて３０分
洗浄、及びＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：５：２０の
アルカリ洗浄液で１０分洗浄し、酸素析出物を溶解した
後（工程５）のピット密度を、レーザー異物検査装置の
計測マップとして図３Ｂ）ごとく、９０／ｃｍ2であっ
た。
洗浄、及びＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：５：２０の
アルカリ洗浄液で１０分洗浄し、酸素析出物を溶解した
後（工程５）のピット密度を、レーザー異物検査装置の
計測マップとして図３Ｂ）ごとく、９０／ｃｍ2であっ
た。
【００２５】ＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：１：５の
アルカリ洗浄液で１０分／サイクルで５サイクル洗浄を
行った後（工程７）のピット密度を、レーザー異物検査
装置の計測マップとして図３Ｃ）に示すごとく、１８８
／ｃｍ2であった。
アルカリ洗浄液で１０分／サイクルで５サイクル洗浄を
行った後（工程７）のピット密度を、レーザー異物検査
装置の計測マップとして図３Ｃ）に示すごとく、１８８
／ｃｍ2であった。
【００２６】図３に明らかなように、工程５、すなわち
ＨＦ洗浄後にパーティクル除去が完了した後のピット密
度に比べ、工程７、すなわちこの発明の方法完了時では
約２倍のピット密度となっている。また、先の選択エッ
チング法と比べても約２倍の密度を検出できている。
ＨＦ洗浄後にパーティクル除去が完了した後のピット密
度に比べ、工程７、すなわちこの発明の方法完了時では
約２倍のピット密度となっている。また、先の選択エッ
チング法と比べても約２倍の密度を検出できている。
【００２７】次に、サンプルの上記工程５及び工程７の
状態でのピットサイズをＡＦＭにより計測した。計測結
果を図４に示す。工程５では幅５０〜１２０ｎｍ、深さ
３０〜８０ｎｍであるのに対し、工程７では、幅１２０
〜２５０ｎｍ、深さ５０〜１２０と、幅は約２倍の大き
さに変化している。これは、上記工程５ではレーザー異
物検出装置にて検出できなかった数十ｎｍの微小酸素析
出物が、工程７で検出可能となったことを表している。
状態でのピットサイズをＡＦＭにより計測した。計測結
果を図４に示す。工程５では幅５０〜１２０ｎｍ、深さ
３０〜８０ｎｍであるのに対し、工程７では、幅１２０
〜２５０ｎｍ、深さ５０〜１２０と、幅は約２倍の大き
さに変化している。これは、上記工程５ではレーザー異
物検出装置にて検出できなかった数十ｎｍの微小酸素析
出物が、工程７で検出可能となったことを表している。
【００２８】実施例２ 評価基板として、ＣＺ法で引き上げられた６インチのシ
リコンｐ（１００）ウェーハを用いた。初期酸素濃度は
１５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3、比抵抗は１０Ω・ｃ
ｍである。このサンプルに下記熱処理条件のごとく、Ｄ
Ｚ層を形成するための高温熱処理（酸化性及び非酸化性
ガス雰囲気）と、バルク中の内部にＩＧ（酸素析出核）
を形成する熱処理（非酸化性ガス雰囲気）と、その酸素
析出核を成長させるための熱処理（酸化性ガス雰囲気）
を行い、評価基板を作製した。
リコンｐ（１００）ウェーハを用いた。初期酸素濃度は
１５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3、比抵抗は１０Ω・ｃ
ｍである。このサンプルに下記熱処理条件のごとく、Ｄ
Ｚ層を形成するための高温熱処理（酸化性及び非酸化性
ガス雰囲気）と、バルク中の内部にＩＧ（酸素析出核）
を形成する熱処理（非酸化性ガス雰囲気）と、その酸素
析出核を成長させるための熱処理（酸化性ガス雰囲気）
を行い、評価基板を作製した。
【００２９】評価基板 Ａ） ＤＺ層 １０μｍ 酸素析出物密度 ５×１０5
／ｃｍ2 熱処理条件 １１００℃×１ｈｒ→８００℃×３ｈｒ→
１０００℃×１６ｈｒ Ｂ） ＤＺ層 ２０μｍ 酸素析出物密度 ４×１０5
／ｃｍ2 熱処理条件 １１５０℃×１ｈｒ→８００℃×３．５ｈ
ｒ→１０００℃×１６ｈｒ Ｃ） ＤＺ層 ３０μｍ 酵素析出物密度 ６×１０5
／ｃｍ2 熱処理条件 １２００℃×１ｈｒ→８００℃×４ｈｒ→
１０００℃×１６ｈｒ
／ｃｍ2 熱処理条件 １１００℃×１ｈｒ→８００℃×３ｈｒ→
１０００℃×１６ｈｒ Ｂ） ＤＺ層 ２０μｍ 酸素析出物密度 ４×１０5
／ｃｍ2 熱処理条件 １１５０℃×１ｈｒ→８００℃×３．５ｈ
ｒ→１０００℃×１６ｈｒ Ｃ） ＤＺ層 ３０μｍ 酵素析出物密度 ６×１０5
／ｃｍ2 熱処理条件 １２００℃×１ｈｒ→８００℃×４ｈｒ→
１０００℃×１６ｈｒ
【００３０】なお、上記評価基板のＤＺ層及び酸素析出
物密度は、選択エッチング（Ｗｒｉｇｈｔ Ｅｔｃｈ
５分）を施した後の光学顕微鏡による基板の断面からの
計測結果であり、この発明による評価にもちいるシリコ
ンウェーハと同一ロットのサンプルである。
物密度は、選択エッチング（Ｗｒｉｇｈｔ Ｅｔｃｈ
５分）を施した後の光学顕微鏡による基板の断面からの
計測結果であり、この発明による評価にもちいるシリコ
ンウェーハと同一ロットのサンプルである。
【００３１】熱処理を施して準備した評価基板には熱酸
化膜が形成されているため、ＨＦ濃度１０％の水溶液で
洗浄を行い、熱酸化膜を除去した後、ＤＺ層内の欠陥密
度分布評価を行うため、鏡面研磨にて、表面の０，２，
４，６，１０，３０μｍ深さまで研磨を施し、基板表面
に突き出ている酸素析出物を溶解するためにＨＦ濃度３
０％の水溶液で洗浄を行った。
化膜が形成されているため、ＨＦ濃度１０％の水溶液で
洗浄を行い、熱酸化膜を除去した後、ＤＺ層内の欠陥密
度分布評価を行うため、鏡面研磨にて、表面の０，２，
４，６，１０，３０μｍ深さまで研磨を施し、基板表面
に突き出ている酸素析出物を溶解するためにＨＦ濃度３
０％の水溶液で洗浄を行った。
【００３２】さらに、ピット形状を大きくするために、
ＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：１：５のアルカリ洗浄
液にて１０分／サイクルで５サイクル実施した後、レー
ザー異物検査装置により欠陥個数を計測した。その計測
結果を図５（Ｂ）に示す。計測密度は、レーザー異物検
出装置より検出した面積あたりの密度をアルカリ洗浄５
サイクル行った時のエッチング量で体積換算した密度で
ある。
ＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：１：５のアルカリ洗浄
液にて１０分／サイクルで５サイクル実施した後、レー
ザー異物検査装置により欠陥個数を計測した。その計測
結果を図５（Ｂ）に示す。計測密度は、レーザー異物検
出装置より検出した面積あたりの密度をアルカリ洗浄５
サイクル行った時のエッチング量で体積換算した密度で
ある。
【００３３】また、同一ロットのサンプルで同一の評価
熱理を行った基板を別に作製し、ＯＰＰによる比較評価
を実施し、ＤＺ層内の欠陥密度分布を計測した。計測し
た欠陥密度を図５Ａ）に示す。図に示すごとくＯＰＰに
よる場合は、表面から５μｍまでの計測密度は有位差が
みられず、ＤＺ層の位置を振っても極表面近傍の欠陥密
度には差がない結果である。
熱理を行った基板を別に作製し、ＯＰＰによる比較評価
を実施し、ＤＺ層内の欠陥密度分布を計測した。計測し
た欠陥密度を図５Ａ）に示す。図に示すごとくＯＰＰに
よる場合は、表面から５μｍまでの計測密度は有位差が
みられず、ＤＺ層の位置を振っても極表面近傍の欠陥密
度には差がない結果である。
【００３４】次に、この発明による計測結果は、ＤＺ層
の狭い基板ほど表面の浅い領域の欠陥密度は高く、逆に
ＤＺ層の深い基板ほど表面の浅い領域の欠陥密度は低い
結果が得られ、ＤＺ層が深いほど基板表面近傍の欠陥密
度は少なくなる傾向が明確に計測できている。また、細
かいステップでの計測が可能であるため、所定領域のみ
の計測等に最適であることが分かる。
の狭い基板ほど表面の浅い領域の欠陥密度は高く、逆に
ＤＺ層の深い基板ほど表面の浅い領域の欠陥密度は低い
結果が得られ、ＤＺ層が深いほど基板表面近傍の欠陥密
度は少なくなる傾向が明確に計測できている。また、細
かいステップでの計測が可能であるため、所定領域のみ
の計測等に最適であることが分かる。
【００３５】
【発明の効果】この発明は、所望の高温処理を施したも
のや、デバイスプロセスを想定した熱処理（５００℃〜
１２００℃）などを行った半導体基板に関して、半導体
基板の表面近傍に存在する微小酸素析出物を基板全面の
広範囲にかつ高感度に簡便に計測できるもので、特に、
表面から計測を行いたい領域のみの情報を採取すること
も可能であり、高品質半導体基板の開発のための評価手
段としても有効である。
のや、デバイスプロセスを想定した熱処理（５００℃〜
１２００℃）などを行った半導体基板に関して、半導体
基板の表面近傍に存在する微小酸素析出物を基板全面の
広範囲にかつ高感度に簡便に計測できるもので、特に、
表面から計測を行いたい領域のみの情報を採取すること
も可能であり、高品質半導体基板の開発のための評価手
段としても有効である。
【図１】この発明による評価工程を示す工程説明図であ
る。
る。
【図２】Ａ）〜Ｃ）はこの発明による評価工程における
酸素析出物の形状変化を示す説明図である。
酸素析出物の形状変化を示す説明図である。
【図３】Ａ）〜Ｃ）はレーザー異物検出装置で検出した
酸素析出物の基板の全面マップを示す説明図である。
酸素析出物の基板の全面マップを示す説明図である。
【図４】Ａ）はピットのサイズを示す説明図であり、
Ｂ），Ｃ）はこの発明による評価工程５，工程７におけ
るＡＦＭによるピットのサイズを示すグラフである。
Ｂ），Ｃ）はこの発明による評価工程５，工程７におけ
るＡＦＭによるピットのサイズを示すグラフである。
【図５】Ａ）はＯＰＰ法による基板評価結果を示す深さ
とピット密度とのグラフ、Ｂ）はこの発明による基板評
価結果を示す深さとピット密度とのグラフである。
とピット密度とのグラフ、Ｂ）はこの発明による基板評
価結果を示す深さとピット密度とのグラフである。
１ 酸素析出物 ２，３ ピット
Claims (1)
- 【請求項１】 所要の熱処理を施した半導体基板に対し
て、該熱処理により形成された熱酸化膜を除去し、表面
から評価予定領域まで鏡面研磨を行ってからＨＦ洗浄で
基板表面の酸化析出物を除去してピットを露出させ、さ
らにアルカリ洗浄で基板表面をエッチングして露出させ
たピットのサイズを拡大し、レーザー異物検出装置にて
ピット数を計測する半導体基板の評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22083097A JPH1154579A (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 半導体基板の評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22083097A JPH1154579A (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 半導体基板の評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1154579A true JPH1154579A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16757221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22083097A Pending JPH1154579A (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 半導体基板の評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1154579A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7314766B2 (en) | 2002-11-14 | 2008-01-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor wafer treatment method, semiconductor wafer inspection method, semiconductor device development method and semiconductor wafer treatment apparatus |
| JP2008218739A (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Sumco Corp | 貼り合わせウェーハの評価方法 |
| KR100939768B1 (ko) * | 2006-09-22 | 2010-01-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 웨이퍼의 결함 검출 방법 |
| CN104616973A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-05-13 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 硅片凹痕缺陷增强方法以及半导体制造方法 |
| CN114289912A (zh) * | 2017-03-13 | 2022-04-08 | 住友重机械工业株式会社 | 激光加工装置及在激光加工中进行异常判定的方法 |
| JP2022118721A (ja) * | 2021-02-02 | 2022-08-15 | Ｊｘ金属株式会社 | リン化インジウム基板及び半導体エピタキシャルウエハ |
-
1997
- 1997-07-31 JP JP22083097A patent/JPH1154579A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7314766B2 (en) | 2002-11-14 | 2008-01-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor wafer treatment method, semiconductor wafer inspection method, semiconductor device development method and semiconductor wafer treatment apparatus |
| KR100939768B1 (ko) * | 2006-09-22 | 2010-01-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 웨이퍼의 결함 검출 방법 |
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| CN104616973A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-05-13 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 硅片凹痕缺陷增强方法以及半导体制造方法 |
| CN114289912A (zh) * | 2017-03-13 | 2022-04-08 | 住友重机械工业株式会社 | 激光加工装置及在激光加工中进行异常判定的方法 |
| JP2022118721A (ja) * | 2021-02-02 | 2022-08-15 | Ｊｘ金属株式会社 | リン化インジウム基板及び半導体エピタキシャルウエハ |
| US11926924B2 (en) | 2021-02-02 | 2024-03-12 | Jx Metals Corporation | Indium phosphide substrate, semiconductor epitaxial wafer, method for producing indium phosphide single-crystal ingot and method for producing indium phosphide substrate |
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