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公開番号2025089945
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-16
出願番号2023204934
出願日2023-12-04
発明の名称シリコン単結晶基板の結晶欠陥の評価方法
出願人信越半導体株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 21/66 20060101AFI20250609BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】
基板表面に存在する高アスペクト比の結晶欠陥の数を欠陥の種類に依らずに評価する方法及び表面検査装置の検出限界サイズ未満の大きさの欠陥を評価する方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
鏡面研磨したシリコン単結晶基板を表面検査装置により測定し、異物の位置情報を取得する第1工程と、異物を結晶欠陥と結晶欠陥以外の異物に分類し、結晶欠陥の種類を評価する第2工程と、結晶欠陥の検出サイズが結晶欠陥の欠陥方位によって異なる異方性欠陥かどうかを検証し、最大検出サイズの表面形状を評価する第3工程と、シリコン単結晶基板表面上の表面形状の存在比を算出する第4工程と、最大検出サイズの表面形状を有する異方性欠陥が存在する数を推定する第5工程と、最大検出サイズより小さなサイズの表面形状を有する異方性欠陥の数を推定する第6工程と、を含むことを特徴とするシリコン単結晶基板の結晶欠陥の評価方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
鏡面研磨したシリコン単結晶基板を表面検査装置により測定し、前記シリコン単結晶基板上の異物を検出し該異物の位置情報を取得する第１工程と、
前記異物の位置情報に基づいて前記異物の表面形状を観察し、前記異物を結晶欠陥と該結晶欠陥以外の異物に分類し、前記結晶欠陥の形状に基づく種類を評価する第２工程と、
前記結晶欠陥の形状に基づく種類毎に、前記結晶欠陥の検出サイズが前記結晶欠陥の欠陥方位によって異なる異方性欠陥かどうかを検証し、前記異方性欠陥と評価された結晶欠陥について、前記異方性欠陥の種類毎に、前記異方性欠陥の等価な欠陥方位毎の前記シリコン単結晶基板表面上の表面形状のうち最大検出サイズの表面形状を評価する第３工程と、
前記異方性欠陥の種類毎に、前記異方性欠陥の等価な欠陥方位毎の前記シリコン単結晶基板表面上の表面形状の存在比を、前記異方性欠陥の立体形状及び方位性から算出する第４工程と、
前記最大検出サイズの表面形状を有する前記異方性欠陥が前記シリコン単結晶基板表面に存在する数を推定する第５工程と、
前記第４工程で算出した前記存在比及び前記第５工程で推定した前記最大検出サイズの表面形状を有する前記異方性欠陥が前記シリコン単結晶基板表面に存在する数から、前記最大検出サイズより小さなサイズの表面形状となる前記異方性欠陥の数を推定する第６工程と、を含むことを特徴とするシリコン単結晶基板の結晶欠陥の評価方法。
続きを表示（約 400 文字）【請求項２】
前記第２工程は、顕微鏡を用いた前記異物の表面形状の観察を含むことを特徴とする請求項１に記載のシリコン単結晶基板の結晶欠陥の評価方法。
【請求項３】
前記第２工程は、透過電子顕微鏡又は走査型透過電子顕微鏡を用いた、前記結晶欠陥と交わる、前記シリコン単結晶基板表面に対して垂直な前記結晶欠陥の断面の形状の観察を含むことを特徴とする請求項２に記載のシリコン単結晶基板の結晶欠陥の評価方法。
【請求項４】
前記第３工程は、既知の結晶欠陥の立体形状を元に評価することを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のシリコン単結晶基板の結晶欠陥の評価方法。
【請求項５】
前記第３工程は、前記断面の形状の観察で評価した前記結晶欠陥の立体形状を元に評価することを含むことを特徴とする請求項３に記載のシリコン単結晶基板の結晶欠陥の評価方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン単結晶基板の結晶欠陥の評価方法に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体基板（以下、単に「基板」という場合がある）表面に存在する欠陥はデバイス不良の原因となるため、近年のデバイスの高度化による微細化の進展に伴って、欠陥の低減や評価がより重要になっている。
【０００３】
基板表面に存在する欠陥は、主に表面検査装置によって検出される。表面検査装置は、基板表面に光を入射し、欠陥等の異物による散乱光を検出することで基板表面を検査する。散乱光の強度は異物の大きさや形状、組成等により変化し、例えば大きな異物ほど散乱光強度が大きくなる。
【０００４】
また、表面検査装置では、前記散乱光強度と標準粒子のサイズごとの散乱光強度を元に検出サイズを算出することができる。つまり、散乱光強度が大きいほど検出サイズが大きくなる。検出サイズが小さい異物を検出するためには、表面検査装置による測定を長時間行う必要がある。また、散乱光強度が非常に小さい異物の場合、基板表面の粗さ（ヘイズ）に起因する散乱光と区別ができないため、検出することができない。
【０００５】
基板に存在する欠陥の内、結晶欠陥の形状は結晶の成長条件や不純物濃度により変化することが知られている。異方性を持つ欠陥を評価する技術として、特許文献１には、基板の結晶方位に対して特定の方向から光を入射することで、異方性を有する欠陥を検出する技術が開示されている。
【０００６】
また、表面検査装置での検出が困難な結晶欠陥を顕在化する技術として、特許文献２には、異方性エッチングにより結晶欠陥を顕在化する技術が開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、酸化熱処理により結晶欠陥を顕在化する技術が開示されている。
【０００８】
また、特許文献４には、基板表面に対してエピタキシャル成長することで結晶欠陥を顕在化する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２００３－１６１７０４号公報
特開２００５－２５７５７６号公報
特開２０１７－２２０５８７号公報
特開２０２２－１７５０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
アスペクト比が高い立体形状を持つ結晶欠陥（例えば棒状欠陥）は、基板表面に対する長軸方向の方位（以下、「欠陥方位」という場合がある）により、基板表面に露出した際の大きさや形状が異なるため、欠陥方位によっては散乱光強度が小さくなり、表面検査装置による検出が困難となる。表面検査装置による検出が困難なほど基板表面に露出した大きさが小さい欠陥の場合も、基板内部に深く伸びている場合はデバイス不良の要因となりうる。よって、表面検査装置による検出が困難な高アスペクト比の結晶欠陥が、基板表面にどの程度存在するかを評価する手法が求められている。
（【００１１】以降は省略されています）

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