特表2024-523480エピタキシーに対するシリコン基板の適合性を判断する方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-06-28
(54)【発明の名称】エピタキシーに対するシリコン基板の適合性を判断する方法
(51)【国際特許分類】
C30B 29/06 20060101AFI20240621BHJP
H01L 21/205 20060101ALI20240621BHJP
C23C 16/24 20060101ALI20240621BHJP
【ＦＩ】
C30B29/06 504A
H01L21/205
C23C16/24
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023579012
(86)(22)【出願日】2022-06-14
(85)【翻訳文提出日】2024-02-16
(86)【国際出願番号】 US2022033366
(87)【国際公開番号】W WO2022271481
(87)【国際公開日】2022-12-29
(31)【優先権主張番号】63/213,457
(32)【優先日】2021-06-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】518112516
【氏名又は名称】グローバルウェーハズ カンパニー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＧｌｏｂａｌＷａｆｅｒｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100184343
【弁理士】
【氏名又は名称】川崎 茂雄
(74)【代理人】
【識別番号】100112911
【弁理士】
【氏名又は名称】中野 晴夫
(72)【発明者】
【氏名】リン，シャン－ホイ
(72)【発明者】
【氏名】トゥ，チュン－チン
(72)【発明者】
【氏名】ルー，ジェン
【テーマコード（参考）】
4G077
4K030
5F045
【Ｆターム（参考）】
4G077AA02
4G077AA03
4G077AB08
4G077BA04
4G077EB01
4G077ED06
4G077GA06
4G077GA10
4G077HA12
4K030AA03
4K030AA06
4K030BA29
4K030CA04
4K030CA12
4K030FA10
4K030JA09
4K030JA10
4K030KA39
4K030LA15
5F045AA03
5F045AA06
5F045AA08
5F045AB02
5F045AC01
5F045AC03
5F045AC05
5F045AC19
5F045AD09
5F045AD10
5F045AE17
5F045AE19
5F045AF03
5F045BB13
5F045DP02
5F045GB11
(57)【要約】
エピタキシーに対するシリコン基板の適合性を判断する方法、および／またはエピタキシー中およびエピタキシー後の熱処理中のスリップ抵抗を判断する方法が開示されている。前記方法では、赤外線偏光解消によってウェハを撮像することにより、エピタキシャルウェハの異なる基板を評価する。赤外線偏光解消パラメータは、各エピタキシャルウェハに対して生成される。パラメータを比較することで、どの基板がエピタキシャルおよび／またはエピタキシャル後の熱処理に適しているかを判断することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エピタキシーに対するシリコン基板の適合性を判断する方法であって、前記方法は、
処理リアクタ内に配置されたサセプタに第１のシリコン基板を載置すること、
前記第１のシリコン基板の前面にシリコン含有ガスを接触させ、前記シリコン含有ガスが分解して前記第１のシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第１のエピタキシャルウェハを形成すること、
第１の赤外線偏光解消パラメータを決定するために赤外線偏光解消によって前記第１のエピタキシャルウェハを撮像すること、
前記処理リアクタ内に配置された前記サセプタに第２のシリコン基板を載置し、前記第２のシリコン基板は前記第１のシリコン基板と異なる組成を有すること、
前記第２のシリコン基板の前面にシリコン含有ガスを接触させ、前記シリコン含有ガスが分解して前記第２のシリコン基板にエピタキシャルシリコン層を形成し、第２のエピタキシャルウェハを形成すること、
第２の赤外線偏光解消パラメータを決定するために赤外線偏光解消によって前記第２のエピタキシャルウェハを撮像すること、および、
前記第１および第２の赤外線偏光解消パラメータに基づいて、前記第１および第２の基板の適合性を判断すること、を含む、
方法。
【請求項2】
エピタキシーに対する前記第１および第２の基板の適合性の判断は、前記第１の赤外線偏光解消パラメータと前記第２の赤外線偏光解消パラメータとを比較すること、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記第１の赤外線偏光解消パラメータと前記第２の赤外線偏光解消パラメータは、同じパラメータである請求項２に記載の方法。
【請求項4】
エピタキシーに対する第１および第２の基板の適合性の判断は、前記基板のスリップ抵抗を判断すること、を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項5】
前記第１の赤外線偏光解消パラメータおよび前記第２の赤外線偏光解消パラメータはそれぞれ、ウェハマップ、不良率変動チャート、平均不良率、合計不良率、平均偏光解消値、合計偏光解消値、偏光解消コントラスト、およびせん断応力相当値から選択される、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項6】
前記第１の赤外線偏光解消パラメータおよび前記第２の赤外線偏光解消パラメータは、偏光解消値に関連する、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項7】
前記第１および第２のシリコン基板は、異なる不純物またはドーパント濃度を有する、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項8】
前記第１および第２のシリコン基板は、酸素、窒素、炭素、または、ホウ素の濃度が異なる、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項9】
前記第１のエピタキシャルウェハを撮像する前に前記第１のエピタキシャルウェハを熱処理すること、および、前記第２のエピタキシャルウェハを撮像する前に前記第２のエピタキシャルウェハを熱処理することを、さらに含む、
請求項１～８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項10】
前記第２のシリコン基板上に前記エピタキシャルシリコン層を形成して前記第２のエピタキシャルウェハを形成するのと同じプロセス条件下で、前記第１のシリコン基板上に前記エピタキシャルシリコン層を形成して前記第１のエピタキシャルウェハを形成する、請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項11】
前記第１および第２のエピタキシャルウェハの環状エッジ領域のみ撮像される、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項12】
エピタキシーに対するシリコン基板の適合性を判断する方法であって、前記方法は、
処理リアクタ内に配置されたサセプタにシリコン基板を載置すること、
前記シリコン基板の前面にシリコン含有ガスを接触させ、前記シリコン含有ガスが分解して前記シリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、エピタキシャルウェハを形成すること、および
赤外線偏光解消パラメータを決定するために赤外線偏光解消によって前記エピタキシャルウェハの環状エッジ領域のみを撮像すること、を含む、
方法。
【請求項13】
前記エピタキシャルウェハは、半径と周縁を有し、前記環状エッジ領域は、前記半径の少なくとも８５％から前記周縁に向かって延びる、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記エピタキシャルウェハは、半径と周縁を有し、前記環状エッジ領域は、前記半径の少なくとも９０％から前記周縁に向かって延びる、請求項１２に記載の方法。
【請求項15】
前記エピタキシャルウェハは、半径と周縁を有し、前記環状エッジ領域は、前記半径の少なくとも９５％から前記周縁に向かって延びる、請求項１２に記載の方法。
【請求項16】
前記環状エッジ領域は、前記半径の９９．９％未満まで延びる、請求項１３～１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項17】
前記環状エッジ領域は、前記半径の９９．５％未満まで延びる、請求項１３～１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項18】
前記赤外線偏光解消パラメータは、ウェハマップ、不良率変動チャート、平均不良率、合計不良率、平均偏光解消値、合計偏光解消値、偏光解消コントラスト、およびせん断応力相当値から選択される、請求項１２～１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項19】
前記赤外線偏光解消パラメータは、偏光解消値に関連する、請求項１２～１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項20】
前記エピタキシャルウェハを撮像する前に前記エピタキシャルウェハを熱処理すること、をさらに含む、請求項１２～１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項21】
前記赤外線偏光解消パラメータに基づいて、エピタキシーに対する前記シリコン基板の適合性を判断すること、を含む、請求項１２～２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項22】
エピタキシーに対する前記シリコン基板の適合性を判断することが、前記赤外線偏光解消パラメータを、閾値赤外線偏光解消パラメータと比較すること、を含む、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願との相互参照】
【0001】
本出願は、２０２１年６月２２日に出願された米国仮特許出願第６３／２１３，４５７号の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【0002】
本開示の分野は、エピタキシーに対するシリコン基板の適合性の判断するための方法、特に、エピタキシー中およびエピタキシー後（ｐｏｓｔ－ｅｐｉｔａｘｙ）の熱処理中のスリップ抵抗（ｓｌｉｐ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を判断するための方法に関する。
【背景技術】
【0003】
エピタキシャルウェハの製造中およびエピタキシー後の熱サイクル中に、スリップが頻繁に発生する。スリップ抵抗は、高度な集積回路製造技術においてますます重要な性能となっている。スリップ抵抗を検出する従来の方法は、ウェハを破壊するプロセスであり、ウェハを保存して使用することはできない。例えば、ウェハにアニール炉で応力をかけ、ウェハ強度の指標としてウェハの反りが測定され得る。さらに、従来のプロセスでは、異なるエピタキシャル基板を、異なるエピタキシャル処理およびエピタキシー後の処理下で、スリップ抵抗を評価することができない。
【0004】
スリップ抵抗のさまざまな基板をさまざまなエピタキシャルプロセスや熱処理の下で定量的に評価および比較できる、信頼性の高い非破壊プロセスが必要とされている。
【0005】
このセクションは、以下に説明および／または請求される本開示のさまざまな態様に関連する可能性のある技術のさまざまな態様を読者に紹介することを目的としている。この説明は、本開示のさまざまな態様をより深く理解するための背景情報を読者に提供するのに役立つと考えられる。したがって、これらの記述はこの観点から読まれるべきであり、従来技術を認めるものではないことを理解されたい。
【発明の概要】
【0006】
本開示の一態様は、エピタキシーに対するシリコン基板の適合性を判断する方法を対象としている。第１のシリコン基板は、処理リアクタ内に配置されたサセプタに載置される。第１のシリコン基板の前面は、シリコン含有ガスに接触する。シリコン含有ガスは、分解して第１のシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第１のエピタキシャルウェハを形成する。第１のエピタキシャルウェハは赤外線偏光解消（ｉｎｆｒａｒｅｄ ｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）によって撮像され、第１の赤外線偏光解消パラメータが決定される。第２のシリコン基板は、処理リアクタ内に配置されたサセプタに載置される。第２のシリコン基板は第１のシリコン基板とは異なる組成を有する。第２のシリコン基板の前面は、シリコン含有ガスに接触する。シリコン含有ガスは、分解して第２のシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第２のエピタキシャルウェハを形成する。第２のエピタキシャルウェハは赤外線偏光解消によって撮像され、第２の赤外線偏光解消パラメータが決定される。エピタキシーに対する第１および第２の基板の適合性は、第１および第２の赤外線偏光解消パラメータに基づいて判断される。
【0007】
本開示のさらに別の態様は、エピタキシーに対するシリコン基板の適合性を判断する方法を対象としている。シリコン基板は、処理リアクタ内に配置されたサセプタに載置される。シリコン基板の前面は、シリコン含有ガスに接触する。シリコン含有ガスは、分解してシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、エピタキシャルウェハを形成する。エピタキシャルウェハの環状エッジ領域のみが赤外線偏光解消によって撮像され、赤外線偏光解消パラメータが決定される。
【0008】
本開示の上述の態様に関連して記載された特徴には、さまざまな改良が存在する。さらなる特徴も、本開示の上述の態様に組み込まれ得る。これらの改良点および追加機能は、個々に存在してもよいし、任意の組み合わせで存在してもよい。例えば、本開示の図示された実施形態のいずれかに関連して後述する様々な特徴は、単独でまたは任意の組み合わせで、本開示の上述の態様のいずれかに組み込まれ得る。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【0010】
対応する参照符号は、図面全体を通じて対応する部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本開示の規定は、エピタキシャル層の堆積中および／またはエピタキシー後の熱処理中に基板のスリップ抵抗を測定することなどによって、エピタキシーに対するシリコン基板の適合性の判断するための方法に関する。いくつかの実施形態では、基板材料の組成が変化し、結果として得られるエピタキシャルウェハは赤外線偏光解消によって撮像される。撮像の結果、撮像されたウェハごとに１つ以上の赤外線偏光解消パラメータが生成される。このパラメータは、エピタキシーに対するシリコン基板の適合性を判断するために使用され得る（例えば、スリップ抵抗）。
【0012】
ここで図１を参照すると、エピタキシャルウェハ２０（図２）を作成する際に使用される基板１が示されている。基板１は、いわゆるチョクラルスキー法により製造されたウェハなどの単結晶シリコンウェハであってもよい。基板１は、前面３と裏面９を有する。エピタキシャルウェハおよびエピタキシー後の処理での使用に対する適合性について試験される基板１（例えば、スリップ抵抗）は、以下にさらに説明するように、可変不純物濃度（例えば窒素または酸素）および／または可変ドーパント濃度（例えばホウ素）を有し得る。
【0013】
ウェハ１が選択されると（例えば、第１のステップ１００（図３））、ウェハ１は処理される（例えば、インゴットからスライスされ、その後、平滑化および／または表面粗さの低減の様々なステップが行われる）。第２のステップ２００では、エピタキシャル層２５は、分解して基板１上にエピタキシャルシリコン層２５を形成するシリコン含有ガスと前面３を接触させることによって、基板１の前面３（図１）に堆積される。一般に、特に明記しない限り、シリコン基板上にシリコンエピタキシャル層を堆積させるために、当業者が利用できる任意の方法を使用することができる。例えば、エピタキシャル層２５は、図５に示す例示的な処理リアクタ１１０に堆積され得る。リアクタ１１０は、単一の半導体がエッチングされる処理チャンバ１０２を含む。ガスマニホールド１４０は、流入ガスを処理チャンバ１０２内に導くために使用される。入ってくるプロセスガスは、ガスマニホールド１４０を通って処理チャンバ１０２に流れ込み、ガス排出ポートから排出される。リアクタ１１０は、基板１を支持するために、処理チャンバ１０２内に配置されたサセプタ１２０を含む。予熱リング１２６がサセプタ１２０を取り囲み、基板１に接触する前にプロセスガスを温度上昇させる。基板１を回転させ、エピタキシャル層を基板１上に均一に堆積させる。
【0014】
シリコンは、デバイスの用途に応じて、エピタキシーによって、任意の適切な厚さに堆積され得る。例えば、シリコンは、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、物理気相成長法（ＰＶＤ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）、低圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）、プラズマエンハンスト化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、大気圧化学気相成長法（ＡＰＣＶＤ）、減圧化学気相成長法（ＲＰＣＶＤ）、または分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）を用いて堆積され得る。ＬＰＣＶＤまたはＰＥＣＶＤ用のシリコン前駆体（つまり、シリコン含有ガス）は、メチルシラン、四水素化シリコン（シラン）、トリシラン、ジシラン、ペンタシラン、ネオペンタシラン、テトラシラン、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）、四塩化シリコン（ＳｉＣｌ４）などを含む。例えば、シラン（ＳｉＨ４）を約５５０℃から約６９０℃の温度範囲、例えば約５８０℃から約６５０℃の温度範囲で熱分解することによりシリコンを堆積させることができる。チャンバ圧力は、約７０～約４００ｍＴｏｒｒの範囲である。
【0015】
いくつかの実施形態では、ホウ素含有ガスをリアクタ１１０に導入して、エピタキシャル層にホウ素をドープする。例えば、Ｂ２Ｈ６を堆積ガスに添加できる。所望の特性（例えば、抵抗率）を得るために使用される雰囲気中のＢ２Ｈ６のモル分率は、エピタキシャル堆積中の特定の基板からのホウ素の流出量、リアクタおよび基板中に汚染物質として存在するｐ型ドーパントおよびｎ型ドーパントの量、リアクタの圧力および温度などのいくつかの要因に依存する。
【0016】
エピタキシャル層２５が堆積されると、エピタキシャルウェハ２０（本明細書では「第１の」エピタキシャルウェハと呼ぶことがある）は、ウェハ２０の赤外線偏光解消パラメータを決定するために、赤外線偏光解消によって撮像され得る（図３に示すステップ３００）。エピタキシャルウェハ２０は、層の堆積後に直接撮像されてもよいし、１つ以上のエピタキシャル後プロセス（例えば、洗浄）が実行されてもよい。赤外線偏光解消撮像は、ＰＶＡ ＴｅＰｌａ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．（カリフォルニア州コロナ）から販売されているＳＩＲＤ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ赤外線偏光解消）システムや、Ｓｅｍｉｌａｂ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｃｏ．（Ｌｔｄ．（ハンガリー、ブダペスト）から入手可能なＰＳＩシステムなどの市販の検査ツールで実施され得る。
【0017】
エピタキシャルウェハ２０を撮像するための装置２００の例を図６に示す。レーザ２３０は偏光板２４０を通して光を透過させる。直線偏光（例えば、波長約１．３μｍ）は、ウェハ２０の表面に対して概ね垂直に透過する。図示の装置２００はウェハ２０の裏面を通して光を導くが、他の実施形態では、装置２００は前面を通して光を導く。ウェハ２０はスキャンされながら回転する。
【0018】
分析器２５０は、ウェハ２０を通過する光の線形状態を測定する。分析器２５０は、ダイオード２５５、２５７によって平行（Ｐ｜｜）および垂直（Ｐ⊥）の電磁界成分の電力を測定する。特定の理論に縛られることなく、ウェハ２０に常駐する応力場が、応力誘起複屈折によって偏光状態を変化させると考えられている。偏光解消は、レーザ光が透過した体積の局所応力と線形相関があると考えられる。
【0019】
偏光解消は次のようにして測定され得る：
偏光解消（Ｄ）は無次元値で、０から２の範囲である。偏光解消（Ｄ）がゼロに近づくと、複屈折はほとんど観察されず、これは撮像されたウェハ部位に応力がないことを示している。偏光解消（Ｄ）が１に近づくと、円偏光が存在する。偏光解消（Ｄ）が２に近づくと、ハーフプレートを示す（偏光に完全シフトする）。偏光解消（Ｄ）は偏光解消単位（ＤＵ）で表すことができ、ＤＵ＝１０－６＊Ｄである。いくつかの実施形態では、偏光解消コントラスト（ＤＣ）によって定義されるグローバルストレスが使用され得る：
いくつかの実施形態では、せん断応力相当値（Ｇ）を決定できる（ＰＶＡ ＴｅＰｌａ ＳＩＲＤユーザーマニュアル（２００７年）の３３～３９ページ参照－関連するすべての一貫した目的のために、ユーザーマニュアルは参照により本明細書に組み込まれる）。
【0020】
偏光解消は、スキャンされた表面の「トラック」単位で測定でき、各トラックは、偏光解消が測定されるトラック内のいくつかの「トラックポイント」を有する（本明細書中に参考として援用されるＰＶＡ ＴｅＰｌａ ＳＩＲＤユーザーマニュアル（２００７年）の３２ページを参照）。各トラックに対して平均を確立でき、平均から逸脱するトラックポイントのパーセンテージ（すなわち、「不良率」）を記録できる。トラックポイントの不良率は、トラックの平均的な偏光解消からの最小偏差（平均の±２０％、または平均の±３０％、±４０％、または±５０％）に基づいてもよい。解像度は、トラック内で測定されるトラックポイントの数を変更することによって、またトラックの間隔によって調整され得る。
【0021】
ここで図７を参照すると、本開示のいくつかの実施形態では、エピタキシャルウェハ２０の環状エッジ領域３０２のみが赤外線偏光解消によって撮像されて、赤外線偏光解消パラメータが決定される。例えば、環状エッジ領域３０２は、エピタキシャルウェハ２０の半径Ｒの少なくとも約８５％から周縁３１５に向かって延び得る。他の実施形態では、環状エッジ領域３０２は、エピタキシャルウェハの半径Ｒの少なくとも約９０％または少なくとも約９５％から周縁３１５に向かって延び得る。環状エッジ領域３０２は、周縁３１５または縁３１５より手前で終端してもよい。例えば、環状エッジ領域は、半径Ｒの９９．５％まで、又は半径Ｒの９９．９％まで延び得る。他の実施形態では、環状エッジ領域のみにおいてウェハ２０を撮像するのではなく、ウェハ全体が撮像される（任意に、縁部除外領域は撮像されない）。
【0022】
ウェハ２０の赤外線偏光解消パラメータは、一般に、ウェハの撮像（図４のステップ４００）の特性評価に基づく任意のパラメータとすることができる。例えば、赤外線偏光解消パラメータは、ウェハマップ（例えば、欠陥、ストレスポイント、不良率トラックポイント、またはスキャンの他の特性を示すウェハの画像）であってもよい。代替的または追加的に、パラメータはトラックポイントの「不良率」（例えば、不良率変動チャート、不良率平均または不良率合計）に関連してもよい。あるいは、代替的または追加的に、パラメータは、偏光解消値（例えば、偏光解消値の平均または偏光解消値合計）、偏光解消コントラスト、またはせん断応力相当値に関連してもよい。
【0023】
赤外線偏光解消パラメータが決まれば、エピタキシーで使用する基板の適合性を判断できる。例えば、パラメータを閾値パラメータと比較でき、および／またはパラメータが閾値範囲内にあるかどうかを判定できる。
【0024】
本開示のいくつかの実施形態では、２つ以上のエピタキシャルウェハが赤外線偏光解消によって撮像され、それらのそれぞれの赤外線偏光解消パラメータが比較されて、エピタキシャルウェハ（および特にその基板）のエピタキシーに対する適合性（例えば、強度および／またはスリップ抵抗、および任意で下流の熱処理後）が判断される。例えば、第１および第２のエピタキシャルウェハを撮像し、その赤外線偏光解消パラメータを比較して、どちらの基板がエピタキシーに適合しているかを判断できる。第１のシリコン基板は、処理リアクタ１１０内に配置されたサセプタ１２０（図５）に載置される。第１のシリコン基板の前面にシリコン含有ガスを接触させ、シリコン含有ガスが分解して第１のシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第１のエピタキシャルウェハを形成する。第１のエピタキシャルウェハは赤外線偏光解消によって撮像され、第１の赤外線偏光解消パラメータが決定される。
【0025】
第２のシリコン基板も、処理リアクタ１１０内に配置されているサセプタ１２０（図５）に載置される。第２のシリコン基板は、第１のシリコン基板とは異なる組成を有する。第２のシリコン基板の前面にシリコン含有ガスを接触させ、シリコン含有ガスが分解して第２のシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第２のエピタキシャルウェハを形成する。第２のエピタキシャルウェハは赤外線偏光解消によって撮像され、第２の赤外線偏光解消パラメータが決定される。
【0026】
本開示の実施形態によれば、エピタキシーに対する第１の第２の基板の適合性は、第１の第２の赤外線偏光解消パラメータに基づいて判断され得る。例えば、第１の赤外線偏光解消パラメータと第２の赤外線偏光解消パラメータとを比較して、第１および／または第２のシリコン基板がエピタキシーに適しているかどうかを判断できる。代替的または追加的に、第１および第２の赤外線偏光解消パラメータが閾値パラメータ（例えば、基板のスリップ抵抗が許容可能であることが知られているパラメータ）と比較され得る。このような閾値パラメータは、エピタキシーにおいて許容可能なスリップ抵抗を有することが知られているか、または判明している基板の赤外線偏光解消パラメータを決定することによって決定され得る。本開示の実施形態によれば、第１の赤外線偏光解消パラメータおよび第２の赤外線偏光解消パラメータは同じパラメータである。
【0027】
上述のように、第１の第２のエピタキシャルウェハの基板は、エピタキシーに適した基板の種類を決定するために、異なる組成を有し得る（例えば、スリップ抵抗）。例えば、第１と第２のシリコン基板では、不純物濃度やドーパント濃度が異なっていてもよい。例えば、第１と第２のシリコン基板は、酸素、酸素析出、窒素、炭素、ホウ素、またはその他のドーパントの濃度が異なっていてもよい。酸素、酸素析出、窒素、炭素および／またはホウ素または他のドーパントの所望の濃度は、基板をスライスするインゴットをシリコン溶融物から引き上げるチョクラルスキープロセスを制御することによって変化させることができる。
【0028】
いくつかの実施形態では、３つ、４つ、５つまたはそれ以上のエピタキシャルウェハが、異なる組成を有する各基板を用いて赤外線偏光解消によって撮像される。ウェハの赤外線偏光解消パラメータを比較し、どの基板がエピタキシーに適しているかを判断する（例えば、スリップ抵抗）。２つ以上のエピタキシャルウェハが撮像される実施形態では、同じプロセス条件（例えば、プロセス時間および温度）で、それぞれのシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層が形成され得る。同一または類似のプロセス条件を使用することで、ウェハを比較する際のスリップ性能におけるプロセス条件の影響が軽減される。
【0029】
ここで図４を参照すると、いくつかの実施形態では、ステップ２００でエピタキシャル層が堆積された後、撮像３００の前に、ウェハは熱処理ステップ２５０を受けることがある（例えば、複数のウェハが撮像される場合、両方のウェハが同じ条件で熱処理される）。熱処理ステップ２５０は、下流のデバイス製造時に使用される熱処理を模倣できる。例えば、熱処理は１１５０℃まで６時間以上加熱する。
【0030】
エピタキシーに対するシリコン基板の適合性の判断の従来の方法と比較すると、本開示の方法にはいくつかの利点がある。この方法は、様々な種類の基板を評価する際に、異なるエピタキシャルプロセスやエピタキシー後の熱処理におけるスリップ性能を定量的に評価し、比較できる。特性評価プロセスは、テストされた各ウェハで一貫している。この方法は非破壊的であるため、検査済みのウェハは、撮像と特性評価後に商業的に使用できる。半導体構造のエッジ領域のみが撮像される実施形態では、エピタキシャルウェハは、撮像時間を増加させることなく、比較的迅速にスキャンされ、及び／又は、より鮮明な解像度が使用され得る。高温エピタキシープロセスは、主にウェハエッジに存在する内部応力場に熱衝撃を与えることが判明しているため、エッジ領域の撮像はウェハ強度を代表するものである。赤外線偏光解消は、他の方法（例えば表面スキャンやＸＲＴ）と異なり内部応力を検出でき、他の方法よりも感度が高いという特徴がある。従来の方法（ＸＲＴなど）では、ウェハマップしか作成できず、定量的ではない。
【0031】
［実施例］
本開示のプロセスは、以下の実施例によってさらに説明される。これらの例は、限定的な意味で解釈されるべきではない。
実施例１：スリップ抵抗を判断するための赤外線偏光解消によるウェハの撮像
本開示のプロセスは、以下の実施例によってさらに説明される。これらの例は、限定的な意味で解釈されるべきではない。
実施例１：スリップ抵抗を判断するための赤外線偏光解消によるウェハの撮像
【0032】
エピタキシャルウェハ（３００ｍｍ）は、ＳＩＲＤ装置（ＰＶＡ ＴｅＰｌａ Ａｍｅｒｉｃａ， Ｉｎｃ．（カリフォルニア州コロナ））で赤外線偏光解消（～１．３μｍ）により撮像された。各エピタキシャルウェハの基板にはホウ素がドープされた。各ウェハの１４４ｍｍから１４９ｍｍまで（半径の０．９６％～９９．３％）の環状エッジ領域がスキャンされた。
【0033】
エピタキシャルウェハＣはｐ＋ドーピングレベルにホウ素がドープされ、もう一方のウェハはｐ－ドーピングレベルにホウ素がドープされた。ウェハＡ、ＢおよびＤは窒素がドープされず、ウェハＥ～Ｉは窒素がドープされた。
【0034】
【0035】
これらの結果は、表１（４０ ＤＵはウェハＡ～Ｉの全サンプル）の生データから確認できる：
表１：異なるエピタキシャルウェハの赤外線偏光解消撮像特性
表１：異なるエピタキシャルウェハの赤外線偏光解消撮像特性
【0036】
本明細書において、寸法、濃度、温度、または他の物理的もしくは化学的性質もしくは特性の範囲と共に使用される場合、「約」、「実質的に」、「本質的に」および「およそ」という用語は、例えば、丸め、測定方法、または他の統計的変動に起因する変動を含み、性質または特性の範囲の上限および／または下限に存在し得る変動を網羅することを意味する。
【0037】
本開示またはその実施形態の要素を紹介する場合、「１つ（ａｎ）」、「前記（ｔｈｅ）」、および「前記（ｓａｉｄ）」という冠詞は、１つ以上の要素が存在することを意味することを意図している。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は包括的であることを意図しており、列挙された要素以外の追加の要素が存在する可能性があることを意味する。特定の方向（例えば、「上部」、「底部」、「側面」など）を示す用語の使用は、説明の便宜のためであり、記載されるアイテムの特定の方向を必要とするものではない。
【0038】
本開示の範囲から逸脱することなく、上記の構成および方法に様々な変更を加えることが可能であるため、上記の説明に含まれ、添付の図面に示されるすべての事項は、例示的なものとして解釈され、限定的な意味において解釈されないことが意図される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【国際調査報告】