(57)【要約】【課題】ヨウ素アルコール溶液によるケミカルパッシベーションを用いたμ−ＰＣＤ法による半導体ウエハの再結合ライフタイムの測定において、パッシベーション時間の違いに影響されずに安定的に再結合ライフタイムを測定できるようにすることを目的とする。【解決手段】ヨウ素濃度０．０５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール溶液でパッシベーションを行う。パッシベーション開始後ほぼ５分以後、ウエハの複数の測定点で再結合ライフタイムを測定する。複数測定点でのライフタイム測定値と測定時刻から、ライフタイム測定値の経時変化カーブを時間の指数関数でシミュレートした補正式を決定する。その補正式を用いて、各測定点でのライフタイム測定値を補正する。【選択図】図３
2010192809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン結晶基板の表面にヨウ素アルコール溶液を接触させてケミカルパッシベーションを行い、前記シリコン結晶基板の再結合ライフタイムをμ−ＰＣＤ法により測定する半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法において、
前記ケミカルパッシベーションが行われている間に、前記シリコン結晶基板上の所定の複数の測定点において再結合ライフタイムの測定を実行する第１のステップと、
前記第１のステップでの測定中における各測定点の測定時刻を決定する第２のステップと、
再結合ライフタイム測定値の経時的な変化を補正するための所定の補正式を用いて、前記第１のステップで得られた各測定点の前記再結合ライフタイム測定値を補正する第３のステップと
を含む、半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法。
【請求項２】
前記補正式は、再結合ライフタイム測定値の極大値に対する各時点での再結合ライフタイム測定値の比率を、時間の関数として表しており、
前記第３のステップでは、前記第２のステップで取得された各測定点の測定時刻を、前記補正式に適用することで、各測定点の前記補正値を計算し、該補正値を用いて前記第１のステップで得られた各測定点の前記再結合ライフタイム測定値を補正する、半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法。
【請求項３】
請求項２記載の半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法において、
前記極大値に対する再結合ライフタイム測定値の比率ｙは、
ｘを再結合ライフタイムが前記極大値に達してからの経過時間、ａ、ｂ、ｃ、Ｄを所定の係数としたとき、
ｙ＝ａ×ｅｘｐ（-ｂｘ＋ｃ）＋Ｄ
で表わされる、半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法において、
前記補正式が、シリコン結晶基板に対して前記第１と第２のステップを行うことで得られた複数の測定点の再結合ライフタイム測定値と測定時刻とに基づいて決定されたものである、半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項記載の半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法において、
前記ケミカルパッシベーションの開始時刻からほぼ５分経過後に前記再結合ライフタイムの測定を開始する、半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項記載の半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法において、
前記ヨウ素アルコール溶液は、ヨウ素エタノール溶液又はヨウ素メタノール溶液である、半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法。
【請求項７】
請求項６項記載の半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法において、
前記ヨウ素アルコール溶液は、ヨウ素濃度が０．０５ｍｏｌ／Ｌであるヨウ素エタノール溶液である、半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヨウ素アルコール溶液によるケミカルパッシベーションを用いたμ−ＰＣＤ法による半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
μ−ＰＣＤ法により半導体ウエハのキャリア（正孔と電子）の再結合時間（再結合ライフタイム）を測定し、半導体ウエハの結合欠陥や重金属汚染などの有無による良品判定を行う技術が知られている。この方法によれば、半導体ウエハに結合欠陥や重金属汚染などが存在すると再結合ライフタイムが短くなるので、再結合ライフタイムを測定することによって半導体ウエハの良品判定を容易に行うことができる。
【０００３】
半導体ウエハの再結合ライフタイムを測定するにあたっては、ウエハ表面の自然酸化膜及び表面欠陥に起因する少数過剰キャリアの表面再結合により、ウエハ内部（バルク）の再結合ライフタイムを正確に測定することは難しい。そこで、ウエハ表面の自然酸化膜の生成を抑え（つまり、表面パッシベーションを行い）、ウエハ表面で発生する少数過剰キャリアの表面再結合を抑制して再結合ライフタイムの測定を行っている。
【０００４】
ウエハ表面をパッシベーションする主たる方法として、酸化膜パッシベーション法及びケミカルパッシベーション法が知られている。後者のケミカルパッシベーション法は、ウエハ表面にヨウ素アルコール溶液（例えば、ヨウ素濃度が０．０３ｍｏｌ／Ｌ）のようなパッシベーション液を塗布して、ウエハ表面を化学的に安定化させ、キャリアの再結合速度を抑制する（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１４６８１号公報
【非特許文献１】“Atomic-Scale MechanisticStudy of Iodine/Alcohol Passivated Si(100)”，Renee T. Mo et al., Presented at196th Meeting of the Electrochemical Society, 10/17/99-10/22/99
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ヨウ素アルコール溶液によるケミカルパッシベーションを用いた場合、ヨウ素アルコール溶液が半導体ウエハに接触している時間長つまりパッシベーション時間の進行に伴って再結合ライフタイムの測定値が変化してしまう。概略的には、パッシベーション時間が長くなるほど再結合ライフタイムの測定値が低下していく。
【０００７】
そのため、作業者による測定時刻のバラツキによって再結合ライフタイムの測定値がウエハごとに異なったり、ウエハ上の測定点ごとに測定時刻つまりパッシベーション時間が異なるために、早い時刻に測定された測定点に比べて遅い時刻に測定された測定点では、再結合ライフタイムの測定値がより低くなってしまう。特に、半導体ウエハの口径が大きくなるほど、測定に要する時間（通常、ウエハをスキャンしつつ順次に測定点で測定が行われる）が長くなるから、最初の測定点と最後の測定点との間のパッシベーション時間の違いによる再結合ライフタイムの測定値の相違が、より顕著に現れる。
【０００８】
このようなパッシベーション時間の違いによる再結合ライフタイム測定値の相違は、ノイズとして、再結合ライフタイム測定に基づき半導体ウエハ内の結合欠陥や重金属汚染の場所を特定することを難しくする。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヨウ素アルコール溶液によるケミカルパッシベーションを用いたμ−ＰＣＤ法による半導体ウエハの再結合ライフタイムの測定において、パッシベーション時間の違いに影響されずに安定的に再結合ライフタイムを測定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、シリコン結晶基板にヨウ素アルコール溶液を接触させてケミカルパッシベーションを行い、そのシリコン結晶基板の再結合ライフタイムをμ−ＰＣＤ法により測定する半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法において、前記ケミカルパッシベーションが行われている間に、前記シリコン結晶基板上の所定の複数の測定点において再結合ライフタイムの測定を実行する第１のステップと、前記第１のステップでの測定中における各測定点の測定時刻を決定する第２のステップと、再結合ライフタイムの経時的な変化を補正するための補正値を時間の関数として表わした所定の補正式に適用することで、各測定点の前記補正値を計算し、該補正値を用いて前記第１のステップで得られた各測定点の再結合ライフタイム測定値を補正する第３のステップとを含むことを特徴とする半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法である。
【００１１】
このような再結合ライフタイム測定方法によれば、再結合ライフタイムの補正式を用いることにより、測定点ごとのパッシベーション時間の違いによる再結合ライフタイムの測定値の違いをある程度修正して、どの測定点でもパッシベーション時間が同じであったならば得られたであろう再結合ライフタイム測定値により近い値を得ることができる。その結果、半導体ウエハの欠陥や汚染箇所をより正確に把握することができるので、半導体ウエハの良品検査をより高精度に行うことが可能となる。
【００１２】
本発明による半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法の好適な実施形態では、前記補正式は、再結合ライフタイム測定値の極大値に対する各時点での再結合ライフタイム測定値の比率を、時間の関数として表しており、前記第３のステップでは、前記第２のステップで取得された各測定点の測定時刻を、前記補正式に適用することで、各測定点の前記補正値を計算し、該補正値を用いて前記第１のステップで得られた各測定点の前記再結合ライフタイム測定値を補正する。より具体的には、各測定点の補正値で各測定点の再結合ライフタイム測定値を除算することにより、各測定点の再結合ライフタイム測定値が補正される。
【００１３】
例えば、上記極大値に対する再結合ライフタイム測定値の比率ｙは、ｘをその極大値に達してからの経過時間とし、ａ、ｂ、ｃ、Ｄを所定の係数としたとき、ｙ＝ａ×ｅｘｐ（-ｂｘ＋ｃ）＋Ｄで表現することができる。係数ａ、ｂ、ｃ、Ｄは、或るシリコン結晶基板に対して上述のステップ１，２を行うことで得られた複数の測定点での実再結合ライフタイム測定値と測定時刻とに基づいて、決定することができる。
【００１４】
ヨウ素アルコール溶液として、ヨウ素エタノール溶液又はヨウ素メタノール溶液を用いることができる。好適な実施形態では、ヨウ素濃度が０．０５ｍｏｌ／Ｌであるヨウ素エタノール溶液が用いられる。これは、一般に用いられるヨウ素濃度が０．０２５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール又はメタノール溶液と比較して、パッシベーション時間の進行に伴う再結合ライフタイム測定値の低下幅が比較的小さいので、より安定的に再結合ライフタイムを測定することができる。
【００１５】
また、好適な実施形態では、ケミカルパッシベーションの開始時刻からほぼ５分経過後に再結合ライフタイムの測定を開始する。ケミカルパッシベーションの開始直後は、時間経過に伴って再結合ライフタイム測定値が急激に上昇し極大値に達するが、開始からほぼ５分が経過すると、その極大値を過ぎて再結合ライフタイム測定値が低下していき、あるライフタイム値に収束する。そのため、ほぼ５分が経過後に測定を開始することで、極大値前後の急激な測定値変化の区間を回避できるので、より安定的に再結合ライフタイムを測定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、パッシベーション時間の違いに影響されずに安定的に半導体ウエハの再結合ライフタイムを測定でき、よって、半導体ウエハ内での欠陥や汚染の存在場所の特定がより容易になる。パッシベーション時間の経過に伴う再結合ライフタイム値の経時変化がないため、不特定多数の作業者が半導体ウエハの良品検査を行ってもバラツキのない測定結果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ウエハのパッシベーション処理手順を示す説明図。
【図２】ウエハ上の複数の測定点を例示する図。
【図３】ヨウ素の濃度及びアルコールの種類の異なる３種類のヨウ素アルコール溶液を用いてパッシベーションを行ったときの、パッシベーション時間の進行に伴う再結合ライフタイム測定値の変化カーブを示した特性図。
【図４】再結合ライフタイム測定値の経時変化を引き起こす推測原因を説明する図。
【図５】再結合ライフタイムの測定値の時間経過に伴う低下率と、その実測値から求めた補正式が示す低下率とを比較して示した図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法の実施形態について詳細に説明する。尚、以下の説明では、ケミカルパッシベーションを単にパッシベーションと云うことにする。また、半導体ウエハを単にウエハと云うことにする。
【００１９】
本実施形態にかかる測定方法では、まず準備処理が行われ、次にパッシベーション処理が行われ、その後、パッシベーション処理の開始からほぼ５分経過後から、パッシベーション処理を継続させつつ、再結合ライフタイムの測定が行われる。
【００２０】
準備処理では、次の２つのステップが行われる。最初のステップとして、ヨウ素アルコール溶液、例えばヨウ素濃度が０．０５ｍｏｌ／Ｌであるヨウ素エタノール溶液が作成され、ヨウ素をエタノールに完全に溶解させるために、この溶液は約２日間放置される。
【００２１】
次のステップとして、ウエハの表面の自然酸化膜を除去するために、ウエハが、例えば濃度５％のフッ化水素酸によって２分間に亘って処理され、続いて純水によって１０分間に亘ってリンスされ、その後、スピンドライヤ及び窒素ガス（Ｎ２）の吹き付けによってウエハが乾燥させられる。
【００２２】
上記の自然酸化膜の除去処理の後、再び生じる自然酸化膜の影響を受けないうちに、例えばほぼ５時間以内に、パッシベーション処理が行われる。図１は、パッシベーション処理の手順を示す。
【００２３】
図１に示すように、先ず、１枚のウエハ１がポリプロピレン製の袋２に入れられる（ステップＳ１）。次に、袋２の内部から空気を抜いた後、袋２の口が一旦閉じられる（ステップＳ２）。
【００２４】
その後、袋２に、小さな注入口２ａが開けられ、その口２ａからスポイト３などによって、パッシベーション溶液（例えば、上記用意された０．０５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール溶液）が袋２内に注入される（ステップＳ３）。注入されるパッシベーション溶液の量は、例えば、直径が２００mmのウエハの場合は１ｃｃ、直径が３００mmのウエハの場合は２ｃｃ程度である。
【００２５】
次に、作業者の手４などによって、袋２内の空気が袋２外へ抜かれながら、パッシベーション溶液が、ウエハ１の表面及び裏面の全面に均一に付着するよう薄く伸ばされて行く（ステップＳ４）。パッシベーション溶液がウエハ１の表面及び裏面の全面に付着すると、袋２の口２ａが閉じられる（ステップＳ５）。なお、パッシベーション溶液として、０．０５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール溶液以外の溶液、例えば、これとはヨウ素濃度及び／又はアルコールの種類が異なるパッシベーション溶液を用いることもできる。
【００２６】
その後、ウエハは、ステップＳ５の状態のまま、図示しない測定装置にセットされ、その測定装置がそのウエハの複数の測定点での再結合ライフタイムをμ−ＰＣＤ法により測定する。
【００２７】
図１に示されたステップＳ３でパッシベーション溶液を袋２に注入した瞬間から、パッシベーション時間のカウントが開始される。カウントされたパッシベーション時間が所定値、例えばほぼ５分になったときに、上記測定装置による再結合ライフタイムの測定が開始される。上記測定装置は、そのウエハの所定の複数の位置を順次に測定点として決定し、各測定点で再結合ライフタイムを測定する。
【００２８】
図２は、ウエハ上の再結合ライフタイム測定点の例を示す。この例では、ウエハ１の表面領域中に「×」印で示される例えば９つの測定点で順次に、再結合ライフタイムの測定が行われる。別のやり方として、ウエハ１の表面領域をジグザグにスキャンしながら、そのスキャン経路上の非常に多数の測定点で順次に、再結合ライフタイムの測定が行われてもよい。いずれにせよ、測定点ごとに測定時刻（つまり、パッシベーション時間）が異なることなる。
【００２９】
図１のステップＳ３から開始されたパッシベーション時間のカウントは、ウエハ１の最後の測定点での測定が完了するまで、継続される。得られたパッシベーション時間のカウント値に基づいて、各測定点での測定時刻（各測定点でのパッシベーション時間）が決定される。例えば、各測定点での測定時点に、パッシベーション時間のカウント値が、その測定点での測定時刻（パッシベーション時間）として記録されてもよい。あるいは、例えば、測定の開始時点と終了時点における上記カウント値が記録され、記録された開始時点のカウント値と終了時点のカウント値との間の時間長を、上記測定装置が複数の測定点を順次に測定していくときの既知の時間配分で分けることにより、各測定点での測定時刻（パッシベーション時間）が算出されるようになっていてもよい。
【００３０】
以上のようにして、ウエハ１の複数の測定点での再結合ライフタイムの測定値と測定時刻（パッシベーション時間）が取得される。その後、上記の測定結果に基づいて、後に詳述するような、再結合ライフタイム測定値の経時的な変化を補正するための補正式が求められる。補正式を求めるために、ウエハ１の測定データをどのような方法で収集して処理するかについては、幾つもの方法が採用し得るが、その一つの方法は、次のような方法である。すなわち、上述したウエハ１上の複数の測定点（例えば、図２に示したような９つの測定点）での測定を１セッションとして（測定点数が９つ程度の少数であれば、１セッションは比較的短時間で終了する）、多数回のセッションを繰り返して実行する。そして、セッション毎に、複数の測定点での再結合ライフタイムの測定値の平均値を計算し、それらの測定が行われた時刻（具体的には、パッシベーションを行ってから測定を開始するまでの時間）を記録する。これにより、セッション毎に、ウエハ１全体の平均的な（つまり、ウエハ１全体を代表する）再結合ライフタイム測定値と測定時刻（パッシベーション時間）とのペアが得られる。多数回のセッションが繰り返し行われるから、行われたセッション回数分の上記ペアが得られる。こうして得られた多数の再結合ライフタイム測定値と測定時刻（パッシベーション時間）とのペアに基づいて、後に詳述する方法で補正式が計算される。このようにして補正式を決定すると、もしウエハ１に局所的な汚染が存在していたとしても、セッション毎の平均化によってその局所的汚染による影響が低減されて、精度の高い補正式が得られる。その後、測定対象のウエハ１（これには、上記補正式を決定するための測定値取得に用いられたウエハと同じウエハ、及びそれと同じ仕様をもつ別のウエハ、のどちらも用い得る）に対して同法の準備処理、同法のケミカルパッシベーション処理及び同じ測定装置を適用することで測定された、各測定点の再結合ライフタイム測定値が、上記の補正式を用いて補正される。上記補正式は、時間の関数として、再結合ライフタイム測定値の変化カーブをシミュレートしたものである。この補正式に、各測定点での測定時刻が代入されて、各測定点の補正値が計算される。そして、計算された各測定点の補正値が、各測定点の再結合ライフタイム測定値に適用されて、各測定点の再結合ライフタイム測定値が補正される。
【００３１】
以下に、この補正式に関して詳細に説明する。まず、補正式の根拠となる再結合ライフタイム測定値の既知の変化カーブについて、図３を参照して説明する。
【００３２】
図３は、同じ製法と同じ条件で製造された同じ種類のシリコンウェハについて、ヨウ素濃度及びアルコール種類の異なる３種類のパッシベーション溶液（ヨウ素アルコール溶液）を用いてパッシベーションを行った場合の、パッシベーション時間の進行に伴う再結合ライフタイム測定の変化を、実験的に調べた結果を示す特性図である。図中、横軸はウエハのパッシベーション時間（ヨウ素アルコール溶液をウエハに付着させてから測定時点までの経過時間）（ｍｉｎ）を示し、縦軸はウエハ１表面内の所定の複数の測定点（例えば図２に示された９つの測定点）での再結合ライフタイム測定値の平均値（μｓｅｃ）を示している。
【００３３】
この実験で使用されたヨウ素アルコール溶液は、（Ａ）ヨウ素濃度０．０５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール溶液、（Ｂ）ヨウ素濃度０．０２５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール溶液、及び（Ｃ）ヨウ素濃度０．０２５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素メタノール溶液であった。また、使用したウエハは、直径２００ｍｍのN型シリコンウェハで、抵抗率が２０〜３０Ω・ｃｍのものであった。
【００３４】
図３から分かるように、０．０２５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール（Ｂ）、及び０．０２５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素メタノール溶液（Ｃ）を用いた場合は、パッシベーション開始直後に再結合ライフタイムの測定値は急激に上昇して一度極大値となり（パッシベーション開始からほぼ５分以内）、その後は再結合ライフタイム測定値は時間経過に伴ってほぼ指数関数的に（初めは急激に、後になるほどより緩やかに）減少する。
【００３５】
一方、０．０５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール溶液（Ａ）を用いた場合は、時間経過に伴うほぼ指数関数的な再結合ライフタイム測定値の減少は見られるものの、０．０２５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール（Ｂ）及び０．０２５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素メタノール溶液（Ｃ）の場合に比べて、再結合ライフタイム測定値の経時変化の程度は極めて少なかった。また、０．０５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール溶液の場合、この実験では極大値が観察されなかったが、これは、おそらく、測定を開始した時点（パッシベーション時間が約２分の時点）以前に極大値が生じていたからであると、推測される。
【００３６】
ここで、図３には、パッシベーション時間は２５分までの時間範囲だけが示されており、以降の時間範囲は図示省略されている。通常、直径２００ｍｍのウエハであれば、図３に示された時間範囲内で、測定装置による再結合ライフタイムの測定が完了するから、実用上、この時間範囲に着目すればよい。直径３００ｍｍのウエハについては測定所要時間は上記の約２倍であり、直径４５０ｍｍのウエハについては約５倍であるから、その程度の長い時間範囲に着目する必要がある。しかし、いずれの場合にも、以下に説明する実験結果は有効である。すなわち、図３に示されるように、再結合ライフタイム測定値は、上記３種類のパッシベーション溶液のいずれの場合にも、２０００μｓ付近に収束する。ただし、厳密には、その後も再結合ライフタイム測定値は時間経過に伴って僅かずつ低下し続け、図３には示してないが、例えばパッシベーション時間が２００分付近で、再結合ライフタイム測定値は１０００μｓ程度に低下する。尚、図３に示された時間範囲で、再結合ライフタイムの極大値と収束値との比は５倍以上であった。
【００３７】
以上の実験結果から、パッシベーション溶液として０．０５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール溶液を用い、パッシベーション時間がほぼ５分を経過した後に再結合ライフタイムを測定することで、極大値前後の再結合ライフタイム測定値が急激に変化する時間区間を避けて、再結合ライフタイム測定値の経時変化の程度が非常に小さい時間区間で、安定的に再結合ライフタイム測定値を得ることができると考えられる。
【００３８】
次に、図３に示されたような再結合ライフタイム測定値の経時変化が何故現れるのかについて、発明者らが推測する原因を、図４を参照して説明する。
【００３９】
図４は、推測原因としての、シリコンウェハ表面のフッ化水素酸処理からパッシベーションまでの過程における化学反応の流れを示す。
【００４０】
図４の（ａ）に示すようにフッ化水素酸処理によって、ウエハ表面のシリコン（Ｓｉ）は水素（Ｈ）で終端される。その状態で、パッシベーション処理が開始されると、同図（ｂ）に示すように、ウエハ表面のＳｉＨがラジカル化したヨウ素（Ｉ−）と結合し、表面のＳｉからＨが分離される。さらに、同図（ｃ）に示すように、Ｈが分離したことによりラジカル化したシリコン（Ｓｉ＋）は別のヨウ素分子と結合し、それにより、表面のＳｉはヨウ素（Ｉ）で終端され、新たにラジカル化したヨウ素（Ｉ−）とが生成される。
【００４１】
その後、同図（ｄ）に示すように、ヨウ素アルコール溶液中のメトキシ基（ＣｎＨ２ｎＯ）のＳｉへの求核攻撃により求核置換反応（つまり、ＳＮ２反応）が起きる。ここで、同図（ｃ）の反応で生成されたラジカル化したヨウ素（Ｉ−）は、同図（ａ）から同図（ｂ）への反応に加わり、その反応はラジカル連鎖反応を起こす。
【００４２】
尚、上記の求核置換反応とは、メトキシ基（ＣｎＨ２ｎＯ）の求核試薬がＳｉの基質に攻撃することにより、ヨウ素（Ｉ−）の脱離基が脱離する反応である。この反応の速度は求核試薬及び基質の濃度に依存し、求核試薬及び基質の濃度が２倍になれば反応速度も２倍になる。また、反応速度は求核試薬の複雑さにも影響し、求核試薬の構造が簡単な程反応は速く、複雑なほど反応は遅い。
【００４３】
ここで、再結合ライフタイム値は、図４（ｃ）に示されるようにヨウ素（Ｉ）により表面Ｓｉが終端されたときに、その極大値を示し、図４（ｄ）に示されるように表面Ｓｉがメトキシ基（ＣｎＨ２ｎＯ）により終端されたときに収束すると、推測される。
【００４４】
上述された図４の（ａ）から（ｂ）、次に（ｂ）から（ｃ）へ、さらに（ｃ）から（ｄ）へと移行する３段階の反応が起こることは一般に知られている。図３に示される、パッシベーション時間の進行に伴って、再結合ライフタイム測定値が一旦極大値を取った後に単調に減少して行く現象は、ウエハ表面のシリコン（Ｓｉ）が最大限にヨウ素（Ｉ）で終端された時に再結合ライフタイム測定値が極大値を示し、その後に徐々にそのヨウ素（Ｉ）がメトキシ基（ＣｎＨ２ｎＯ）に置き換えられていくという過程で、説明され得るであろう。
【００４５】
また、前述した図４の（ａ）から（ｂ）そして（ｃ）への反応、つまり、水素の脱離反応及びシリコンとヨウ素の結合反応は、ヨウ素濃度が高いほどより速く進む。図３に示された実験結果において、３種類のパッシベーション溶液のうち、最もヨウ素濃度が高いのは０．０５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール溶液であった。０．０５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール溶液を使用した場合に、再結合ライフタイム測定の極大値が観察されなかった（または識別できなかった）理由は、反応が速すぎたため、極大値を捉えられなかったからではないかと、推測される。
【００４６】
一方、極大値が現われたのち、パッシベーション時間の進行によって再結合ライフタイム測定値が単調に減少していき、ある値にほぼ収束するのは、図４の（ｃ）から（ｄ）への求核置換反応、すなわち、メトキシ基（ＣｎＨ２ｎＯ）によるウエハ表面のＳｉの終端が進んでいくからであると推測される。
【００４７】
この求核置換反応が進む速度、すなわち、再結合ライフタイム測定値が収束値に近づく反応がより速いのは、前述したように求核試薬（メトキシ基）の濃度がより高い場合である。同量のエタノール及びメタノール中のメトキシ基の量はメタノールの方が１．４４倍ほど多い。
【００４８】
例えば、０．０２５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール溶液と０．０２５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素メタノール溶液とを比較した場合、０．０２５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素メタノール溶液の方が再結合ライフタイムが速く収束するはずである。求核試薬（メトキシ基）の構造が簡単なほど反応が速く、複雑なほど反応が遅いという立体障害を考慮しても、ヨウ素エタノール溶液よりヨウ素メタノール溶液の方が反応速度は速いと云える。実際、このことは図３に示された実験結果にも表れている。
【００４９】
以上の推定原因からも、パッシベーション溶液として、ヨウ素濃度が０．０５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール溶液を使用した場合が、従来一般的であるヨウ素濃度が０．０２５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール又はメタノール溶液を使用する場合よりも、再結合ライフタイム測定値の経時変化の幅はより小さいといえる。再結合ライフタイム測定値の経時変化の幅が小さいほど、経時変化の影響を補正により除去することが容易であるから、より信頼性の高い安定した測定結果が得られることが期待できる。しかし、本発明の原理に従って補正式を用いて経時変化の影響を除去することにより、ヨウ素濃度が０．０５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール溶液を使用した場合であっても、それより経時変化の幅が大きいヨウ素濃度が０．０２５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール又はメタノール溶液を使用する場合であっても、高い信頼性をもつ安定した測定結果を得ることができる。
【００５０】
以下では、本実施形態で使用される上記補正式について具体的に説明する。この補正式は、図３に例示されたような再結合ライフタイム測定値の極大値以後の減衰カーブ、特に、その極大値を基準（１００％）とした各時刻の再結合ライフタイム測定値の比率の減衰カーブを、時間の指数関数の形で表現したものである。
【００５１】
この補正式は次式（１）で表現される。
【００５２】
ｙ＝ａ×ｅｘｐ（-ｂｘ＋ｃ）＋Ｄ                                  （１）
ここに、ｙは再結合ライフタイム測定値の極大値に対する比率、ｘは極大値に達してからの経過時間（測定中のカウントされたパッシベーション時間から極大値の時点でのパッシベーション時間を差し引いた値）、ａ，ｂ，ｃ，Ｄはそれぞれ所定の係数である。
【００５３】
ここで、式（１）の境界条件として、
ｘ＝０の時、ｙ＝１００（％）、
ｘ＝∞の時、ｙ＝所定の収束値、
ｘ＝任意の時間、ｙ＝実測値（但しｘ＝０、∞の時は除く）、
が適用される。
【００５４】
補正式を使用可能にするためには、式（１）の４つの係数ａ，ｂ，ｃ，Ｄと、極大値と、極大値の時のパッシベーション時間の６つ未知数を決定する必要がある。それらの未知数は、実際の測定で得られた複数の（例えば、上述した多数のセッション回数分の）再結合ライフタイム測定値と測定時刻（パッシベーション時間）とのペアに基づいて、上記式（１）を用いて、決定することができる（未知数が６つあるため、６ペア以上の測定データが必要である）。決定された係数ａ，ｂ，ｃ，Ｄを式（１）に導入することで、そのウエハの測定結果に対する補正式が確定する。
【００５５】
そして、確定した補正式のｘに、測定対象のウエハ１の各測定点での極大値に達した後の経過時間（測定時刻から極大値の時のパッシベーション時間を差し引いた値）を代入することで、各測定点での再結合ライフタイム測定値の極大値に対する比率（補正値）ｙが算出される。各測定点の補正値ｙを使用して、各測定点の再結合ライフタイム測定値が補正される(つまり、経時変化が起こらなかった場合の再結合ライフタイム値が推測される)。
【００５６】
すなわち、再結合ライフタイム測定値の補正値Ｙは、次の式（２）によって求められる。
【００５７】
Ｙ＝Ａ÷ｙ                                                      （２）
ここに、Ｙは各測定点での再結合ライフタイム測定値の補正値、Ａは各測定点での再結合ライフタイム測定値、ｙは各測定点での上記補正値（極大値に対する再結合ライフタイム測定値の比率）である。
【００５８】
図５は、再結合ライフタイムの極大値に対する再結合ライフタイムの実測値の変化カーブと、それらの実測値から決定された補正式により示される変化カーブとを比較して示す。
【００５９】
図５において、横軸は再結合ライフタイムが極大値に達してからの経過時間（ｍｉｎ）を示し、縦軸は極大値に対する再結合ライフタイムの比率（％）を示している。補正式は、
ｙ=7.96×exp(-0.67x＋2.29)＋21
である。
【００６０】
図５に示されるように、補正式が示す再結合ライフタイム測定値の変化カーブ（Ｂ）は、その実測値の変化カーブ（Ａ）に非常に近い。従って、上記式（１）で表現された補正式を用いることで、再結合ライフタイム測定値の経時変化を精度良く除去できることが分かる。
【００６１】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る半導体ウエハの再結合ライフタイム測定方法によれば、再結合ライフタイム測定値を上記の補正式で補正することにより、その経時変化の影響を除去することできる。
【００６２】
また、ヨウ素濃度が０．０５ｍｏｌ／Ｌのヨウ素エタノール溶液でパッシベーションを行うことにより、従来一般的に使用されているより低濃度のヨウ素エタノール又はメタノール溶液の場合よりも再結合ライフタイム測定値の経時変化の幅が小さいので、より安定的に再結合ライフタイムを測定することができる。
【００６３】
また、パッシベーションの開始から約５分が経過した後に、再結合ライフタイムの測定を開始することにより、極大値前後の急激な再結合ライフタイム測定値の変動の影響を回避できるので、より安定的に再結合ライフタイムを測定することができる。
【００６４】
これらの効果によって、例えば、直径が４５０ｍｍ程度の大径のウエハについても、再結合ライフタイム測定値に基づくウエハの良品検査を高い精度で行うことができる。
【００６５】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  半導体ウエハ（ウエハ）
２  袋
２ａ  袋の口
３  スポイト
４  手
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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