特許 6206380 シリコン単結晶ウェーハの評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6206380

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】シリコン単結晶ウェーハの評価方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20170925BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/66 L

   H01L21/66 V

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-240090(P2014-240090)

(22)【出願日】2014年11月27日

(65)【公開番号】特開2016-103528(P2016-103528A)

(43)【公開日】2016年6月2日

【審査請求日】2016年11月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000190149

【氏名又は名称】信越半導体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102532

【弁理士】

【氏名又は名称】好宮 幹夫

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 久之

【審査官】 堀江 義隆

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００８／０８１５６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−２０３０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０５６２６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリコン単結晶ウェーハ上にゲート酸化膜と複数の電極を順次形成してＭＯＳキャパシタを作製した後、前記電極から前記ゲート酸化膜に電界を印加して該ゲート酸化膜の耐圧特性を測定することにより前記ＭＯＳキャパシタの良／不良を判定し、該良／不良と判定されたＭＯＳキャパシタの数を基にシリコン単結晶ウェーハを評価する方法であって、
前記シリコン単結晶ウェーハの欠陥密度をパーティクルカウンターで測定する工程と、
該パーティクルカウンターの測定結果に基づいて、前記ゲート酸化膜の耐圧特性の測定における前記電極の面積と測定する前記電極の数を含む測定条件を決定する工程と、
該決定した測定条件で前記シリコン単結晶ウェーハのゲート酸化膜の耐圧特性を測定する工程と、
該ゲート酸化膜の耐圧特性測定結果に基づいて結晶欠陥起因の耐圧特性を評価する工程と、
を有することを特徴とするシリコン単結晶ウェーハの評価方法。

【請求項2】

前記シリコン単結晶ウェーハは直径が１５０〜３００［ｍｍ］のものを評価対象とし、前記測定条件を決定する工程において、前記パーティクルカウンターで測定した際の欠陥密度が１００［個／ウェーハ］以下の場合は前記電極の面積を４０［ｍｍ^２］以上でかつ前記測定する電極が占める総面積のシリコン単結晶ウェーハの面積に対する割合である占有比率を８０［％］以上とし、前記欠陥密度が１００［個／ウェーハ］を超え２０００［個／ウェーハ］未満の場合は前記電極の面積を４〜４０［ｍｍ^２］でかつ前記占有比率を５〜８０［％］とし、前記欠陥密度が２０００［個／ウェーハ］以上の場合は前記電極の面積を４［ｍｍ^２］でかつ前記占有比率を１〜５［％］とすることを特徴とする請求項１に記載のシリコン単結晶ウェーハの評価方法。

【請求項3】

前記シリコン単結晶ウェーハは直径が１５０〜３００［ｍｍ］のものを評価対象とし、前記測定条件を決定する工程において、前記欠陥密度が１００［個／ウェーハ］以下の場合は前記電極の面積を４０［ｍｍ^２］以上でかつウェーハ全面を測定し、前記欠陥密度が１００［個／ウェーハ］を超え２０００［個／ウェーハ］未満の場合は前記電極の面積を４［ｍｍ^２］でかつ前記測定する電極の数を３０００、又は前記電極の面積を４０［ｍｍ^２］でかつ前記測定する電極の数を３００のいずれかとすることを特徴とする請求項２に記載のシリコン単結晶ウェーハの評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シリコンウェーハ上にゲート酸化膜と電極を順次形成してＭＯＳキャパシタを作製した後、電極に電圧を印加してゲート酸化膜の耐圧特性を測定することにより、シリコン単結晶ウェーハを評価する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ゲート酸化膜耐圧はシリコンウェーハの特性上の重要項目のひとつである。
ゲート酸化膜耐圧（ＧＯＩ：Ｇａｔｅ Ｏｘｉｄｅ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）を落とす一つの要因として、結晶引き上げ時の欠陥（ボイド）の存在が知られている。ここで、ＧＯＩ測定とは、シリコンウェーハを酸化してゲート酸化膜を形成し、このゲート酸化膜に電極を形成してＭＯＳキャパシタを作製した後、電極に電圧を印加してゲート酸化膜を破壊し、ゲート酸化膜耐圧を測定する方法である。

【0003】

近年、ボイドの密度を減らす結晶引き上げ技術が確立し、ボイド等の結晶欠陥の極めて少ないシリコン単結晶が製造されている。また、３００ｍｍより大口径のウェーハではエピタキシャルウェーハも標準的に利用されている。このエピタキシャルウェーハも、結晶欠陥が極めて少ないウェーハである。

【0004】

パーティクルカウンター等による欠陥密度の測定では、通常ウェーハ全面を測定するが、ＧＯＩ測定では装置的な制約のため、一部分しか測定できないのが普通であった。しかし、最近では、低欠陥密度のウェーハのＧＯＩを精度よく評価するため、パーティクルカウンターによる測定と同様にＧＯＩのウェーハ全面測定を行っている。

【0005】

この測定はほぼウェーハの全面に及ぶため、ＧＯＩ不良の原因となる欠陥の見逃しがない。さらに、面積の小さいパターンで測定するため、ＧＯＩ不良の原因となる欠陥の正確な分布がわかる。もちろん、ＧＯＩ不良数からＧＯＩ不良の原因となる欠陥の欠陥密度への換算もできるため、優れた方法であるが、測定に膨大な時間がかかるという問題がある。

【0006】

最新のＧＯＩ測定装置は一度に３００点の測定ができるが、それでも面積が４［ｍｍ^２］の電極で３００［ｍｍ］ウェーハの全面を測定すると、１４７００点（３００点×４９回）測定することになり、ウェーハ１枚当たり約２０時間の測定時間がかかる。以下の表１に、３００［ｍｍ］ウェーハのＧＯＩの測定条件、具体的には、１点当りの面積（電極の面積）、測定点数、全体の面積に占めるＧＯＩ測定面積の割合（占有比率）の例をまとめた。

【表1】

【0007】

１点当たりの面積を増やすと、少ない点数で広い面積を測れる。例えば、４［ｍｍ^２］で３００点測定した場合の占有比率が１．７［％］であるのに対し、４０［ｍｍ^２］で３００点測定した場合の占有比率は１７［％］となる。また、４［ｍｍ^２］で１４７００点測定する場合と５０［ｍｍ^２］で１２００点測定する場合の占有比率はほぼ同じである。しかし、電極の面積を広くした場合、広い面積全体に同じ電界をかけることが望ましいため、特許文献１では、１つの電極に複数の針を割り当てることで、電極すみずみまで同じ電界をかけている。また、欠陥密度が高い場合は、電極面積を広くすると１つの電極に複数のＧＯＩ不良の原因となる欠陥が入る場合もあり、測定精度が低くなる。
１点当たりの面積を小さいままにして測定点数を増やす場合は、上記の問題（電極内部の一様でない電界のかかり方、１つの電極に複数のＧＯＩ不良の原因となる欠陥が入ること）が無いため、測定点数を増やして占有比率を上げるのが測定精度の点では望ましいが、測定時間がかかるのが難点である。

【0008】

また占有比率については、以下のことを考慮する必要がある。
例えば、ＧＯＩ不良の原因となる結晶欠陥が１０００［個／ウェーハ］あり、ＧＯＩ測定面積の割合（占有比率）が１［％］であれば、統計的に１０個のパターン（ＭＯＳキャパシタ）が不良となる。ＧＯＩ不良の原因となる結晶欠陥が１０［個／ウェーハ］しかなければ、占有比率が１［％］では１０枚に一度しか検出できないことになる。つまりＧＯＩ不良の原因となる結晶欠陥の密度が低い場合は測定面積を増やさなければ、ＧＯＩ不良の原因となる結晶欠陥を検出することができない。特許文献２では、１点あたりの面積を増やすことで、測定時間はそのままで、ＧＯＩ不良の原因となる結晶欠陥を検出する方法を提供した。このときは全面積のうち５［％］以上を測定すれば（即ち占有比率を５［％］以上とすれば）、シリコンウェーハを良好に評価できるとした。当時の低欠陥密度ウェーハの測定にはこれで充分であった。しかし、さらに欠陥密度が少ない場合は、ＧＯＩ不良の原因となる欠陥の見逃しのリスクを避けるため、ウェーハ全面測定が必要になっていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１０−０５６２６４号公報

【特許文献2】ＷＯ２００８／０８１５６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ＧＯＩ測定を行う場合に、１枚ごとに欠陥密度の異なるシリコン単結晶ウェーハに対して、測定に用いるＭＯＳキャパシタの電極の面積及び電極の数を含む測定条件を最適化することにより、測定時間を短縮するとともに正確な測定をすることができるシリコン単結晶ウェーハの評価方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するために、本発明は、シリコン単結晶ウェーハ上にゲート酸化膜と複数の電極を順次形成してＭＯＳキャパシタを作製した後、前記電極から前記ゲート酸化膜に電界を印加して該ゲート酸化膜の耐圧特性を測定することにより前記ＭＯＳキャパシタの良／不良を判定し、該良／不良と判定されたＭＯＳキャパシタの数を基にシリコン単結晶ウェーハを評価する方法であって、
前記シリコン単結晶ウェーハの欠陥密度をパーティクルカウンターで測定する工程と、
該パーティクルカウンターの測定結果に基づいて、前記ゲート酸化膜の耐圧特性の測定における前記電極の面積と測定する前記電極の数を含む測定条件を決定する工程と、
該決定した測定条件で前記シリコン単結晶ウェーハのゲート酸化膜の耐圧特性を測定する工程と、
該ゲート酸化膜の耐圧特性測定結果に基づいて結晶欠陥起因の耐圧特性を評価する工程と、
を有することを特徴とするシリコン単結晶ウェーハの評価方法を提供する。

【0012】

このように、シリコン単結晶ウェーハの欠陥密度をパーティクルカウンターで測定し、ゲート酸化膜の耐圧（ＧＯＩ）不良の原因となる欠陥の密度の目安を得た後、それに基づいて電極の面積と測定する電極の数を含む測定条件を決定して耐圧特性を測定することで、どのような欠陥密度のシリコン単結晶ウェーハに対しても測定条件を最適化することができ、測定時間を大幅に短縮しつつ測定精度を確保することができる。

【0013】

このとき、前記シリコン単結晶ウェーハは直径が１５０〜３００［ｍｍ］のものを評価対象とし、前記測定条件を決定する工程において、前記パーティクルカウンターで測定した際の欠陥密度が１００［個／ウェーハ］以下の場合は前記電極の面積を４０［ｍｍ^２］以上でかつ前記測定する電極が占める総面積のシリコン単結晶ウェーハの面積に対する割合である占有比率を８０［％］以上とし、前記欠陥密度が１００［個／ウェーハ］を超え２０００［個／ウェーハ］未満の場合は前記電極の面積を４〜４０［ｍｍ^２］でかつ前記占有比率を５〜８０［％］とし、前記欠陥密度が２０００［個／ウェーハ］以上の場合は前記電極の面積を４［ｍｍ^２］でかつ前記占有比率を１〜５［％］とすることが好ましい。
このように欠陥密度が低い（１００［個／ウェーハ］）場合は電極の面積を４０［ｍｍ^２］と大きくし測定点数を抑えたまま占有比率を上げ、欠陥密度が高い（２０００［個／ウェーハ］）場合は電極の面積を４［ｍｍ^２］と小さくしながらも占有比率を１〜５［％］とすることによって測定点数を抑え、欠陥密度がその中間の場合は測定条件をその間で適切に設定することにより、どのような欠陥密度のシリコン単結晶ウェーハに対しても測定時間を短縮しつつ測定精度を確保することができる。

【0014】

このとき、前記シリコン単結晶ウェーハは直径が１５０〜３００［ｍｍ］のものを評価対象とし、前記測定条件を決定する工程において、前記欠陥密度が１００［個／ウェーハ］以下の場合は前記電極の面積を４０［ｍｍ^２］以上でかつウェーハ全面を測定し、前記欠陥密度が１００［個／ウェーハ］を超え２０００［個／ウェーハ］未満の場合は前記電極の面積を４［ｍｍ^２］でかつ前記測定する電極の数を３０００、又は前記電極の面積を４０［ｍｍ^２］でかつ前記測定する電極の数を３００のいずれかとすることが好ましい。
このように、欠陥密度が１００［個／ウェーハ］以下の場合には、電極の面積を４０［ｍｍ^２］以上とすることにより、測定点数を抑えながらＧＯＩ不良の原因となる欠陥を確実に検出することができる。また、欠陥密度が１００［個／ウェーハ］を超え２０００［個／ウェーハ］未満の場合も、測定点数を３０００以下とすることにより、測定時間を短縮しつつ測定精度を確保することができる。

【発明の効果】

【0015】

以上のように、本発明によれば、パーティクルカウンターで測定した欠陥密度に基づき、電極の面積と測定する電極の数を含む測定条件を決定することで、シリコン単結晶ウェーハに対して測定条件を最適化することができ、測定点数を減らすことによって測定時間を大幅に短縮しつつ、測定精度を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】ウェーハ面内のＧＯＩ不良数と測定条件毎のＧＯＩ良品数の関係を示す図である。

【図2】ウェーハ面内のＧＯＩ不良数と測定条件毎のＧＯＩ不良品数の関係を示す図である。

【図3】電極の面積４［ｍｍ^２］、電極の数１４７００点でＧＯＩ測定を行った結果を示す図である。

【図4】電極の面積４９［ｍｍ^２］、電極の数１２００点でＧＯＩ測定を行った結果を示す図である。

【図5】電極の面積４０［ｍｍ^２］、電極の数３００点でＧＯＩ測定を行った結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明をより詳細に説明する。
上記のように、シリコン単結晶ウェーハのゲート酸化膜耐圧（ＧＯＩ）測定において、測定精度を維持しつつ測定時間を短縮する方法が求められている。

【0018】

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行った結果、シリコン単結晶ウェーハ上にゲート酸化膜と複数の電極を順次形成してＭＯＳキャパシタを作製した後、前記電極から前記ゲート酸化膜に電界を印加して該ゲート酸化膜の耐圧特性を測定することにより前記ＭＯＳキャパシタの良／不良を判定し、該良／不良と判定されたＭＯＳキャパシタの数を基にシリコン単結晶ウェーハを評価する方法であって、
前記シリコン単結晶ウェーハの欠陥密度をパーティクルカウンターで測定する工程と、
該パーティクルカウンターの測定結果に基づいて、前記ゲート酸化膜の耐圧特性の測定における前記電極の面積と測定する前記電極の数を含む測定条件を決定する工程と、
該決定した測定条件で前記シリコン単結晶ウェーハのゲート酸化膜の耐圧特性を測定する工程と、
該ゲート酸化膜の耐圧特性測定結果に基づいて結晶欠陥起因の耐圧特性を評価する工程と、
を有することを特徴とするシリコン単結晶ウェーハの評価方法が、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。

【0019】

以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0020】

近年のＮ領域シリコンウェーハ、エピタキシャルウェーハ等ではＧＯＩ不良の原因となる結晶欠陥が少ないので、前述の電極の面積を増やす方法はＧＯＩ不良の原因となる結晶欠陥の分布を取得するのに有用である。例えば、ウェーハ中心に欠陥がある、又はウェーハ外周に欠陥があるということは容易に特定できる。

【0021】

ＧＯＩの良品率（＝１−不良品率）から、ＧＯＩ不良の原因となる欠陥の密度は以下の式で求められることが知られている。
良品率Ｙ＝ｅｘｐ（−Ｄ＊Ａ） （１）
ここで、ＹはＧＯＩの良品率、ＤはＧＯＩ不良の原因となる欠陥の密度［個／ｃｍ^２］、Ａは測定した電極の面積［ｃｍ^２］である。

【0022】

この式では良品率と測定した電極の面積からＧＯＩ不良の原因となる欠陥の密度が求められ、何パーセントの面積を測定したのかは、問題にならない。測定した総面積に関係なく、不良率１００［％］なら欠陥の密度∞［個／ｃｍ^２］、不良率０［％］なら欠陥の密度０［個／ｃｍ^２］となる。

【0023】

以下では、ウェーハの口径毎に様々な測定条件の妥当性を検討する。
［３００［ｍｍ］ウェーハの場合］
表１に５種類の測定条件を示したが、測定精度の点で理想である、電極の面積４［ｍｍ^２］、測定する電極の数（測定点数）１４７００点の測定条件を総ての場合に適用する必要はない。例として、ウェーハ面内のＧＯＩ不良数が１０００［個／ウェーハ］で、ウェーハ面内分布に偏りがない場合を考えてみる。

【0024】

電極の面積が４［ｍｍ^２］、測定点数が１４７００点の場合、８０９点が不良、良品率は９４．５［％］となる。
これに対し、電極の面積が４［ｍｍ^２］、測定点数が３００点でも１６点が不良、良品率は９４．７［％］となるため、良品率の結果に違いはほとんどない。

【0025】

他の例として、ウェーハ面内のＧＯＩ不良数が５０［個／ウェーハ］の場合では、電極の面積が４［ｍｍ^２］、測定点数が１４７００点では、４２点が不良、良品率は９９．７［％］となる。電極の面積が４［ｍｍ^２］、測定点数が３００点でも０．８点が不良、良品率は９９．７［％］となり、不良は１点以下になるが、良品率の結果に違いはない。

【0026】

表１に示した３００［ｍｍ］ウェーハの５つの測定条件における、ウェーハ面内のＧＯＩ不良数［個／ウェーハ］と電極の面積の関係を表２にまとめた。表２の右端のＧＯＩ不良密度とは、ウェーハ面内のＧＯＩ不良数をウェーハ面積で割った値である。

【表2】

【0027】

表２において、測定点数のほぼ総てが不良品であったり、不良品の数が１個程度以下であったりして、（１）式からＧＯＩ不良の原因となる欠陥の密度の計算が困難となる場合の不良品数を太字かつ下線を付けて示した。あらかじめＧＯＩ不良の原因となる欠陥の密度が予想できれば、常に電極の面積４［ｍｍ^２］、測定点数１４７００点の測定条件で測定をする必要はなく、もっと短時間に測定できる方法がある。

【0028】

表２から、ウェーハ面内のＧＯＩ不良数が１００００［個／ウェーハ］以上では電極の面積が４０［ｍｍ^２］より大きくなるとほぼ全数不良となり、ＧＯＩ不良の原因となる欠陥の密度の正確な評価ができない。一方、ウェーハ面内のＧＯＩ不良数が１００［個／ウェーハ］以下になると電極の面積が４［ｍｍ^２］の場合は、１４７００点（占有比率８３［％］）測定しないと正確な測定ができないが、この場合、電極の面積が５０［ｍｍ^２］で１２００点（占有比率８５［％］）測定でもほぼ同等の不良数が得られることが分かる。

【0029】

次に、ウェーハ面内のＧＯＩ不良数とＧＯＩ良品数（又はＧＯＩ不良品数）の関係を、電極の面積と測定する電極の数の測定条件をパラメータとして計算により求めた結果を図１及び図２に示す。

【0030】

図１は横軸にウェーハ面内のＧＯＩ不良数［個／ウェーハ］を、縦軸に各測定条件において（１）式から計算されたＧＯＩ良品数を取り、グラフ化したものである。図１において、電極の面積が４０［ｍｍ^２］で測定点数が１００／３００点、及び電極の面積が４９［ｍｍ^２］で測定点数が３００／１２００点の場合は、ウェーハ面内のＧＯＩ不良数が１００００を超えると、ＧＯＩ良品数が１個以下となり、ほぼ全面不良でＧＯＩ不良の原因となる欠陥の密度が∞となる。しかしながら、実際にはＧＯＩ不良の原因となる欠陥の密度が∞ということはなく、適切な測定条件で測定できれば、正確な結果を導き出すことができる。

【0031】

図２は横軸にウェーハ面内のＧＯＩ不良数［個／ウェーハ］を、縦軸に各測定条件において（１）式から計算されたＧＯＩ不良品数を取り、グラフ化したものである。図２において、電極の面積が４［ｍｍ^２］で測定点数が１００／３００／３０００点、電極の面積が４０［ｍｍ^２］で測定点数が１００／３００点、及び電極の面積が４９［ｍｍ^２］で測定点数が３００点の場合は、ウェーハ面内のＧＯＩ不良数が５［個／ウェーハ］以下では不良品数が１個未満となり、ＧＯＩ不良の原因となる欠陥の密度が０となる。電極の面積４［ｍｍ^２］で測定点数が１００点の場合は、ウェーハ面内のＧＯＩ不良数が１００［個／ウェーハ］でも、ＧＯＩ不良品数が１個未満となり、全面良品と判定される。このことは、欠陥密度が低い場合には、１点当りの面積を大きくするか（即ち、電極の面積を大きくするか）、電極の数を多くするかして、広い面積を測定しないと、ＧＯＩ不良の原因となる欠陥の正確な密度を算出できないということを示唆している。

【0032】

［２００［ｍｍ］ウェーハの場合］
２００［ｍｍ］ウェーハについての、ウェーハ面内のＧＯＩ不良数［個／ウェーハ］と電極の面積の関係を表３にまとめた。測定条件は、８通り設定してある。

【表3】

【0033】

表３から、ウェーハ面内のＧＯＩ不良数が５０００［個／ウェーハ］以上では電極の面積が４０［ｍｍ^２］より大きくなると、ほぼ全数不良となりＧＯＩ不良の原因となる欠陥の密度の正確な評価ができない。一方、ウェーハ面内のＧＯＩ不良数が５０［個／ウェーハ］以下になると、電極の面積が４［ｍｍ^２］の場合は、７０００点測定しないと正確な測定ができないが、この場合、電極の面積が４９［ｍｍ^２］で６００点の測定でも、同等の不良数が得られることが分かる。このとき、占有比率は、電極の面積が４［ｍｍ^２］、７０００点測定の場合は、８９．２［％］であり、電極の面積が４９［ｍｍ^２］、６００点測定の場合は、９３．６［％］であって、大きな相違はない。

【0034】

［１５０［ｍｍ］ウェーハの場合］
１５０［ｍｍ］ウェーハについての、ウェーハ面内のＧＯＩ不良数［個／ウェーハ］と電極の面積の関係を表４にまとめた。測定条件は、８通り設定してある。

【表4】

【0035】

表４から、ウェーハ面内のＧＯＩ不良数が５０００［個／ウェーハ］以上では電極の面積が４０［ｍｍ^２］より大きくなると、全数不良となりＧＯＩ不良の原因となる欠陥の密度の正確な評価ができない。一方、ウェーハ面内のＧＯＩ不良数が１０［個／ウェーハ］以下になると電極の面積が４［ｍｍ^２］の場合は４０００点測定することが望ましいが、この場合、電極の面積が４９［ｍｍ^２］で３００点測定でも同等の不良数が得られることが分かる。このとき、占有比率は、電極の面積が４［ｍｍ^２］、４０００点測定の場合は、９０．６［％］であり、電極の面積が４９［ｍｍ^２］、３００点測定の場合は、８３．２［％］であって、大きな相違はない。

【0036】

次に、シリコン単結晶ウェーハの欠陥密度をパーティクルカウンターで測定する工程と、該パーティクルカウンターの測定結果に基づいて、ゲート酸化膜の耐圧特性の測定における電極の面積と測定する電極の数を含む測定条件を決定する工程について説明する。

【0037】

まずあらかじめ、パーティクルカウンターで欠陥密度を測定し、ＧＯＩ不良の原因となる欠陥の密度を予想する。そして、予想されたＧＯＩ不良の原因となる欠陥の密度をもとに、ＧＯＩ測定条件を決定する。
パーティクルカウンターで検出するＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｐｏｉｎｔ Ｄｅｆｅｃｔ）はＧＯＩを落とす欠陥ではないものも含まれる。パーティクルカウンターは、ウェーハ上のごみ、ピット、出っ張り、ＰＩＤ（Ｐｏｌｉｓｈｅｄ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｅｆｅｃｔ）、ヘイズ等いろいろな欠陥を検出する。しかしながら、パーティクルカウンターで見つかるすべての欠陥がＧＯＩに影響するわけではなく、デバイスの歩留まりを悪化させるわけでもない。パーティクルカウンターで検出される欠陥は一つの目安であり、ＧＯＩに影響する欠陥はＧＯＩでしか判定できない。

【0038】

そこで、これまでの３００〜１５０［ｍｍ］ウェーハに対しての検討に基づき、一つの目安として、パーティクルカウンターで検出した欠陥密度（欠陥数）により、ＧＯＩ測定の条件を以下の３つの区分に分けて、測定することにする。
（ａ）低欠陥密度（１００［個／ウェーハ］以下）：
電極の面積４０［ｍｍ^２］以上でウェーハ全面測定を行う。
（ｂ）中欠陥密度（１００〜２０００［個／ウェーハ］）：
電極の面積４［ｍｍ^２］で３０００点、又は電極の面積４０［ｍｍ^２］で
３００点の測定を行う。
（ｃ）高欠陥密度（２０００［個／ウェーハ］以上）：
電極の面積４［ｍｍ^２］で３００点の測定を行う。
これらは、目安であり必ずしもこれらに従わなくてもよい。

【0039】

前記３区分に示した測定条件で測定を行うことにより、３００［ｍｍ］ウェーハに対して、それ以前に標準としていた電極の面積４［ｍｍ^２］、１４７００点での測定に比べ、
高欠陥密度の場合： ３００点測定で測定時間は約１／５０、
中欠陥密度の場合： ３０００点測定で測定時間は約１／５、又は３００点測定で測定
時間は約１／５０、
低欠陥密度の場合： １２００点測定（３００［ｍｍ］ウェーハに対して、電極の面積４９［ｍｍ２］でほぼ全数測定に相当）で測定時間は約１／１０、
になる。いずれの区分においても、所定の測定精度を維持したうえで測定時間を大幅に短縮することができる。
直径２００〜１５０［ｍｍ］ウェーハに対しても、同様に測定時間の短縮効果が得られる。

【0040】

以下では、パーティクルカウンターでウェーハの欠陥密度を測定し、ＬＰＤ欠陥数が低密度、中密度、高密度であった場合に、用いることができる測定条件について、具体的検討を行った。

【0041】

まず、パーティクルカウンターでＬＰＤ欠陥数（欠陥密度）が４５［個／ウェーハ］（低密度）、２００［個／ウェーハ］（中密度）、１０００［個／ウェーハ］（中密度）、及び８０００［個／ウェーハ］（高密度）の４種類の３００［ｍｍ］ウェーハについて、電極の面積４［ｍｍ^２］、測定点数１４７００点のＧＯＩ測定により、ＧＯＩ不良の原因となる欠陥の密度を求め、パーティクルカウンターの欠陥密度と良い相関関係があることを確認した。そして、電極の面積４［ｍｍ^２］、測定点数１４７００点のＧＯＩ測定結果とほぼ同等なＧＯＩ不良の原因となる欠陥の密度が得られる測定条件を求めた。

【0042】

表５は３００［ｍｍ］ウェーハにおける各測定条件での不良品数を、ＬＰＤ欠陥数［個／ウェーハ］と測定条件（電極の面積、測定点数）に対して示したものである。表中の上段は不良品数、下段はＬＰＤ欠陥密度又はＧＯＩ不良密度を示している。ＧＯＩ不良密度には下線を付してある。なお、表５はパーティクルカウンターで検出する欠陥（ＬＰＤ欠陥）がすべてＧＯＩ不良の原因となる欠陥であるとした検討結果である。実際にはＧＯＩ不良を起こさないＬＰＤ欠陥もある。

【表5】

【0043】

次に、２００［ｍｍ］ウェーハに対して同様の検討を行った結果を表６に示す。
表６は２００［ｍｍ］ウェーハにおける不良品数を、ＬＰＤ欠陥数［個／ウェーハ］と測定条件（電極の面積、測定点数）に対して示したものである。表中の上段は不良品数、下段はＬＰＤ欠陥密度又はＧＯＩ不良密度を示している。ＧＯＩ不良密度には下線を付してある。なお、表６はパーティクルカウンターで検出する欠陥（ＬＰＤ欠陥）がすべてＧＯＩ不良の原因となる欠陥であるとした検討結果である。

【表6】

【0044】

３００［ｍｍ］ウェーハでＬＰＤ欠陥密度（ＬＰＤ欠陥数）が２００［個／ウェーハ］以下の場合、電極の面積が４［ｍｍ^２］、測定点数１４７００点の結果と比較すると、測定面積が８０［％］以上であれば同等の結果が得られる。測定面積が５［％］程度以下では数点しか不良が発生しないため、１〜２点のゆらぎの測定結果に与える影響が大きい。今回設定した測定条件の中では電極の面積４９［ｍｍ^２］、１２００点測定であれば、電極の面積４［ｍｍ^２］、１４７００点の測定に対し、測定精度を維持しつつ約１／１０の時間で測定できることになる。２００［ｍｍ］ウェーハでＬＰＤ欠陥密度が２００［個／ウェーハ］以下の場合も、同様のことが言え、電極の面積４［ｍｍ^２］、６６００点の測定に対し、電極の面積４９［ｍｍ^２］、５２０点測定であれば、測定精度を維持しつつ約１／１０の時間で測定できることになる。

【0045】

直径が３００［ｍｍ］及び２００［ｍｍ］ウェーハともに、ＬＰＤ欠陥密度（ＬＰＤ欠陥数）が２００〜１０００［個／ウェーハ］の中欠陥密度の場合は、最も測定しやすく、今回設定したどの条件でも正確な測定が可能である。

【0046】

２００［ｍｍ］ウェーハでＬＰＤ欠陥密度（ＬＰＤ欠陥数）が８０００［個／ウェーハ］の高欠陥密度の場合は、パターン面積が大きいと、不良になる確率が増え、全面不良と判定される場合が生じる。今回設定した電極の面積４０及び４９［ｍｍ^２］という大面積の測定では正確に測定することができなくなる。電極の面積４［ｍｍ^２］、３００点、及び電極の面積４［ｍｍ^２］、３０００点測定なら、電極の面積４［ｍｍ^２］、６６００点測に対し、測定時間はそれぞれ約１／２０、１／２に短縮できる。また、３００［ｍｍ］ウェーハで電極の面積４［ｍｍ^２］、１４７００点測定の場合と比較すると、測定時間はそれぞれ約１／５０（電極の面積４［ｍｍ^２］、３００点の場合）、１／５（電極の面積４［ｍｍ^２］、３０００点の場合）に短縮できる。

【0047】

なおこれまで、ウェーハ面内の電極の面積が単一の場合について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、１枚のウェーハ面内に大面積の電極と小面積の電極を設けてＧＯＩ測定を行ってもよい。また、測定する電極の数は、ウェーハ面内に設けられた電極の数と一致している必要はなく、電極自体はその面積に依らずウェーハ面内全面に配置されることができる。

【実施例】

【0048】

以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例）
パーティクルカウンターで欠陥を測定したところ、平均８０［個／ウェーハ］のＬＰＤ欠陥のある直径３００［ｍｍ］ウェーハのロットがあり、このロットのウェーハのＧＯＩ測定を実施した。まず、電極の面積４［ｍｍ^２］、１４７００点の測定を実施した。この測定には、２１時間を要した。ＧＯＩ不良となった欠陥の密度は、０．０９５［個／ｃｍ^２］であった。この時の測定結果のウェーハマップを図３に示した。

【0049】

同一ロットのウェーハを、電極の面積４９［ｍｍ^２］、１２００点、及び電極の面積４０［ｍｍ^２］、３００点の測定条件でＧＯＩ測定した。電極の面積４９［ｍｍ^２］、１２００点測定の結果のウェーハマップを図４に、電極の面積４０［ｍｍ^２］、３００点測定の結果のウェーハマップを図５に示した。その時のＧＯＩ不良となった欠陥の密度は、それぞれ０．０９９［個／ｃｍ^２］及び０．０５０［個／ｃｍ^２］となり、測定時間はそれぞれ約１／１０及び１／５０ですみ極めて短時間で測定できた。電極の面積４９［ｍｍ^２］、１２００点測定では、電極の面積４［ｍｍ^２］、１４７００点測定の場合とほぼ同等の結果を得ることができた。

【0050】

このように、本発明のシリコン単結晶ウェーハの評価方法によれば、パーティクルカウンターでの欠陥密度評価から、欠陥密度に応じたＧＯＩ評価条件を選択することにより、短時間で高精度のＧＯＩ不良の原因となる欠陥密度の評価が可能となる。

【0051】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】