(57)【要約】      （修正有）【課題】測定値のばらつきを少なくすることが可能なエピタキシャル層の前処理方法およびエピタキシャル層の抵抗率の測定方法並びにウェーハの抵抗率測定装置を提供する。【解決手段】半導体ウェーハ上に形成させたエピタキシャル層に金属電極を接触させてエピタキシャル層の抵抗率を測定する際のエピタキシャル層の前処理方法であり、エピタキシャルウェーハ１０のエピタキシャル層１０ａに酸化膜１０ｂを形成すると同時に、前記酸化膜１０ｂの表層に炭素含有領域１０ｃを形成することを特徴とするエピタキシャル層の前処理方法を採用する。【選択図】図３
2006203026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハ上に形成させたエピタキシャル層に金属電極を接触させてエピタキシャル層の抵抗率を測定する際のエピタキシャル層の前処理方法であり、
前記エピタキシャル層に酸化膜を形成すると同時に、前記酸化膜の表層に炭素含有領域を形成することを特徴とするエピタキシャル層の前処理方法。
【請求項２】
前記エピタキシャル層の表面に、炭化水素基含有化合物を付着させてから熱処理することにより、前記酸化膜を形成すると同時に前記酸化膜に前記炭素含有領域を形成することを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル層の前処理方法。
【請求項３】
前記炭化水素含有化合物がロジンであることを特徴とする請求項２に記載のエピタキシャル層の前処理方法。
【請求項４】
半導体ウェーハ上に形成させたエピタキシャル層に金属電極を接触させてエピタキシャル層の抵抗率を測定する際のエピタキシャル層の前処理方法であり、
前記エピタキシャル層に酸化膜を形成してから、前記酸化膜の表層に炭素含有領域を形成することを特徴とするエピタキシャル層の前処理方法。
【請求項５】
前記酸化膜の表面に炭化水素基含有化合物を付着させることにより、前記酸化膜に前記炭素含有領域を形成することを特徴とする請求項４に記載のエピタキシャル層の前処理方法。
【請求項６】
前記酸化膜の厚みを１５Å以上２０Å以下の範囲にすることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のエピタキシャル層の前処理方法。
【請求項７】
前記炭素含有領域における炭素の含有率を４０％以上とすることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のエピタキシャル層の前処理方法。
【請求項８】
前記半導体ウェーハがｎ＋型シリコンウェーハであり、前記エピタキシャル層がｎ−型エピタキシャルシリコン層であり、前記酸化膜がシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のエピタキシャル層の前処理方法。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の前処理方法によって前処理されたエピタキシャル層が備えられていることを特徴とする抵抗率測定用のエピタキシャルウェーハ。
【請求項１０】
半導体ウェーハ上にエピタキシャル層が形成され、該エピタキシャル層に酸化膜が形成され、該酸化膜の表層に炭素含有領域が形成されていることを特徴とする抵抗率測定用のエピタキシャルウェーハ。
【請求項１１】
前記酸化膜の厚みが１５Å以上２０Å以下の範囲であることを特徴とする請求項１０に記載の抵抗率測定用のエピタキシャルウェーハ。
【請求項１２】
前記炭素含有領域における炭素の含有率が４０％以上であることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の抵抗率測定用のエピタキシャルウェーハ。
【請求項１３】
前記半導体ウェーハがｎ＋型シリコンウェーハであり、前記エピタキシャル層がｎ−型エピタキシャルシリコン層であり、前記酸化膜がシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１０ないし請求項１２のいずれかに記載の抵抗率測定用のエピタキシャルウェーハ。
【請求項１４】
請求項９ないし請求項１３のいずれかに記載のエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層に金属電極を接触させるとともに前記半導体ウェーハに測定電極を接触させて、前記エピタキシャル層の抵抗率を測定することを特徴とするエピタキシャル層の抵抗率の測定方法。
【請求項１５】
エピタキシャルウェーハのエピタキシャル層の抵抗率を測定する装置であり、
エピタキシャルウェーハを前処理する前処理部と、前記前処理部によって処理された前記エピタキシャルウェーハの前記エピタキシャル層表面に接触可能な金属電極と、前記半導体ウェーハに接触可能な測定電極と、前記の各電極に接続されて前記エピタキシャルウェーハの抵抗率を測定する測定部とを具備してなり、
前記前処理部には、前記エピタキシャル層の表面に炭化水素基含有組成物を付着させる付着手段と、前記エピタキシャル層を加熱させる加熱手段とが備えられていることを特徴とするエピタキシャル層の抵抗率測定装置。
【請求項１６】
前記前処理部には、表面に前記炭化水素基含有組成物が塗布されてなるプレートが前記付着手段として備えられるとともに、前記プレートに設けられた加熱ヒータが前記加熱手段として備えられ、前記前処理部は、前記プレートに前記エピタキシャル層の表面を接触させた状態で前記加熱ヒータによって前記エピタキシャル層が加熱処理されるように構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のエピタキシャル層の抵抗率測定装置。
【請求項１７】
前記炭化水素基含有組成物がロジンであることを特徴とする請求項１６に記載のエピタキシャル層の抵抗率測定装置。
【請求項１８】
前記前処理部には、前記炭化水素基含有組成物が貯留された貯留部と該貯留部に前記エピタキシャルウェーハを浸漬させる浸漬部とが前記付着手段として備えられるとともに、前記エピタキシャルウェーハを乾燥させる加熱炉が前記加熱手段として備えられ、前記前処理部は、あらかじめエピタキシャル層に酸化膜を形成させた前記エピタキシャルウェーハを前記貯留部の炭化水素基含有組成物に浸漬させてから、前記加熱炉によって前記エピタキシャル層が乾燥処理されるように構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のエピタキシャル層の抵抗率測定装置。
【請求項１９】
前記金属電極が水銀電極であることを特徴とする請求項１５ないし請求項１８のいずれかに記載のエピタキシャル層の抵抗率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャル層の前処理方法およびエピタキシャル層の抵抗率の測定方法並びにエピタキシャル層の抵抗率測定装置に関し、特に抵抗率の測定を安定して行うことが可能にするエピタキシャル層の前処理方法およびエピタキシャル層の抵抗率の測定方法並びにエピタキシャル層の抵抗率測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコン半導体デバイスの高集積化が著しく進んでおり、デバイスを形成する基板のシリコンウェーハ自体の高品質化が一層厳しく要求されている。すなわち、高集積化とともに回路パターンがますます微細化されるため、ウェーハ上のデバイスが形成されるデバイス活性領域では、リーク電流の増大やキャリアのライフタイムの低下原因となる転位等の結晶欠陥および金属系不純物の低減、除去が従来に増して厳しく求められている。
かかる要請から結晶欠陥をほぼ完全に含まないエピタキシャル層をウェーハ上に成長させたエピタキシャルウェーハが開発され、高集積化デバイスの製造に多く使用されている。
【０００３】
エピタキシャル層を成長させるウェーハには、ボロンまたはリンを高濃度にドープさせたｐ＋型またはｎ＋型のシリコンウェーハが用いられる。そして、これらｐ＋型またはｎ＋型のシリコンウェーハ上に、ボロンまたはリンを低濃度にドープさせたｐ−型もしくはｎ−型のエピタキシャル層を形成させることによって、Ｎ型もしくはＰ型のエピタキシャルウェーハが製造される。
【０００４】
ところで、エピタキシャルウェーハの品質管理項目には、エピタキシャル層の抵抗率、エピタキシャル層の平坦度、エピタキシャルウェーハの反り、エピタキシャル層表面のヘイズといった項目が知られている。中でも抵抗率については、ウェーハにおいて最も基本的な特性であるため、正確な測定が要求されている。従来から、上記のＮ型もしくはＰ型のエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層の抵抗率の測定方法として、いわゆるＨｇ−ＣＶ法が広く用いられている。このＨｇ−ＣＶ法は、まず、エピタキシャル層の表面に酸化膜を形成させ、この酸化膜上に水銀電極を接合させることによって所謂ショットキー接合を形成させる。次に、このショットキー接合を挟んで容量（Ｃ）−逆方向電圧（Ｖ）特性を測定し、このＣ−Ｖ特性結果とドナー濃度などから抵抗率を計測する。このようなＨｇ−ＣＶ法を原理としたエピタキシャル層の抵抗率測定装置として、下記特許文献１に記載された装置が知られている。
【特許文献１】特開平６−１４０４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したように、従来のＨｇ−ＣＶ法では、ショットキー接合を形成するための前処理として、エピタキシャル層表面に酸化膜を形成する必要がある。抵抗率の測定はウェーハ表面の複数箇所に水銀電極を逐一接合させて行うので、厚みが均一で欠陥のない酸化膜が必要となる。このような酸化膜を得るために、厚みが５０Å（５ｎｍ）ないし１００Å（１０ｎｍ）程度の酸化膜を形成している。しかし、このように所定の厚みの酸化膜を形成した場合であっても、各回毎の抵抗率の測定値のばらつきが大きくなる問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、測定値のばらつきを少なくすることが可能なエピタキシャル層の前処理方法およびエピタキシャル層の抵抗率の測定方法並びにウェーハの抵抗率測定装置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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の第１のエピタキシャル層の前処理方法は、半導体ウェーハ上に形成させたエピタキシャル層に金属電極を接触させてエピタキシャル層の抵抗率を測定する際のエピタキシャル層の前処理方法であり、前記エピタキシャル層に酸化膜を形成すると同時に、前記酸化膜の表層に炭素含有領域を形成することを特徴とする。
上記第１のエピタキシャル層の前処理方法においては、前記エピタキシャル層の表面に、炭化水素基含有化合物を付着させてから熱処理することにより、前記酸化膜を形成すると同時に前記酸化膜に前記炭素含有領域を形成することが好ましい。
また上記第１のエピタキシャル層の前処理方法においては、前記炭化水素含有化合物がロジンであることが好ましい。
【０００８】
本発明の第２のエピタキシャル層の前処理方法は、半導体ウェーハ上に形成させたエピタキシャル層に金属電極を接触させてエピタキシャル層の抵抗率を測定する際のエピタキシャル層の前処理方法であり、前記エピタキシャル層に酸化膜を形成してから、前記酸化膜の表層に炭素含有領域を形成することを特徴とする。
上記第２のエピタキシャル層の前処理方法においては、前記酸化膜の表面に炭化水素基含有化合物を付着させることにより、前記酸化膜に前記炭素含有領域を形成することが好ましい。
【０００９】
また、上記第１または上記第２のエピタキシャル層の前処理方法においては、前記酸化膜の厚みを１５Å以上２０Å以下の範囲にすることが好ましい。
また、上記第１または上記第２のエピタキシャル層の前処理方法においては、前記炭素含有領域における炭素の含有率を４０％以上とすることが好ましい。
また、上記第１または上記第２のエピタキシャル層の前処理方法においては、前記半導体ウェーハがｎ＋型シリコンウェーハであり、前記エピタキシャル層がｎ−型エピタキシャルシリコン層であり、前記酸化膜がシリコン酸化膜であることが好ましい。
なお、上記の炭素含有領域における炭素の含有率は例えば、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ法）によって検出された結合エネルギーの強度比から求めることができる。特に、炭素の含有率は、炭素−水素結合のエネルギー強度から測定することが望ましい。
【００１０】
上記のエピタキシャル層の前処理方法によれば、エピタキシャル層に酸化膜を形成し、この酸化膜の表層に炭素含有領域を形成することができる。このようなエピタキシャル層に対して金属電極を接触させてエピタキシャル層の抵抗率を測定することにより、測定値のばらつきが小さくなり、抵抗率を精度良く測定することができる。特に、金属電極として水銀電極を用いたＨｇ−ＣＶ法の場合には、水銀電極とエピタキシャル層との間でショットキー接合が形成されるが、前記の炭素含有領域がこのショットキー接合に何らかの影響を及ぼすことになって、抵抗率を精度良く測定することが可能になる。
また、上記の前処理方法においては、酸化膜の厚みを１５Å（１．５ｎｍ）以上２０Å（２．０ｎｍ）以下の範囲にしても抵抗率を安定して測定することが可能であり、従来と比べて薄い酸化膜で測定できる。
更に、上記の前処理方法においては、炭素含有領域における炭素の含有率を４０％以上とすることにより、抵抗率を安定して測定できる。
【００１１】
次に本発明の抵抗率測定用のエピタキシャルウェーハは、先のいずれかに記載の前処理方法によって前処理されたエピタキシャル層が備えられていることを特徴とする。
また本発明の抵抗率測定用のエピタキシャルウェーハは、半導体ウェーハ上にエピタキシャル層が形成され、該エピタキシャル層に酸化膜が形成され、該酸化膜の表層に炭素含有領域が形成されていることを特徴とする。
また上記のエピタキシャルウェーハにおいては、前記酸化膜の厚みが１５Å以上２０Å以下の範囲であることが好ましい。
また上記のエピタキシャルウェーハにおいては、前記炭素含有領域における炭素の含有率が４０％以上であることが好ましい。
また上記のエピタキシャルウェーハにおいては、前記半導体ウェーハがｎ＋型シリコンウェーハであり、前記エピタキシャル層がｎ−型エピタキシャルシリコン層であり、前記酸化膜がシリコン酸化膜であることが好ましい。
【００１２】
上記のエピタキシャルウェーハによれば、エピタキシャル層の酸化膜の表層に炭素含有領域が形成されており、このようなエピタキシャル層に対して金属電極を接触させてエピタキシャル層の抵抗率を測定することにより、測定値のばらつきが小さくなり、抵抗率を精度良く測定することができる。特に、Ｈｇ−ＣＶ法の場合には、水銀電極とエピタキシャル層との間でショットキー接合が形成されるが、前記の炭素含有領域がこのショットキー接合に何らかの影響を及ぼすことになって、抵抗率を精度良く測定することが可能になる。
【００１３】
次に本発明のエピタキシャル層の抵抗率の測定方法は、先のいずれかに記載のエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層に金属電極を接触させるとともに前記半導体ウェーハに測定電極を接触させて、前記エピタキシャル層の抵抗率を測定することを特徴とする。
【００１４】
上記の抵抗率の測定方法によれば、酸化膜の表層に炭素含有領域が形成されたエピタキシャル層を測定対象とすることにより、抵抗率のばらつきが小さくなり、抵抗率を精度良く測定することができる。特に、Ｈｇ−ＣＶ法の場合には、水銀電極とエピタキシャル層との間でショットキー接合が形成されるが、前記の炭素含有領域がこのショットキー接合に何らかの影響を及ぼすことになって、抵抗率を精度良く測定することが可能になる。
【００１５】
次に本発明のエピタキシャル層の抵抗率測定装置は、エピタキシャルウェーハのエピタキシャル層の抵抗率を測定する装置であり、エピタキシャルウェーハを前処理する前処理部と、前記前処理部によって処理された前記エピタキシャルウェーハの前記エピタキシャル層表面に接触可能な金属電極と、前記半導体ウェーハに接触可能な測定電極と、前記の各電極に接続されて前記エピタキシャルウェーハの抵抗率を測定する測定部とを具備してなり、前記前処理部には、前記エピタキシャル層の表面に炭化水素基含有組成物を付着させる付着手段と、前記エピタキシャル層を加熱させる加熱手段とが備えられていることを特徴とする。
また上記の前記前処理部には、表面に前記炭化水素基含有組成物が塗布されてなるプレートが前記付着手段として備えられるとともに、前記プレートに設けられた加熱ヒータが前記加熱手段として備えられ、前記前処理部は、前記プレートに前記エピタキシャル層の表面を接触させた状態で前記加熱ヒータによって前記エピタキシャル層が加熱処理されるように構成されていることが好ましい。
また、前記炭化水素基含有組成物がロジンであることが好ましい。
また上記の前記前処理部には、前記炭化水素基含有組成物が貯留された貯留部と該貯留部に前記エピタキシャルウェーハを浸漬させる浸漬部とが前記付着手段として備えられるとともに、前記エピタキシャルウェーハを乾燥させる加熱炉が前記加熱手段として備えられ、前記前処理部は、あらかじめエピタキシャル層に酸化膜を形成させた前記エピタキシャルウェーハを前記貯留部の炭化水素基含有組成物に浸漬させてから、前記加熱炉によって前記エピタキシャル層が乾燥処理されるように構成されていてもよい。
また本発明のエピタキシャル層の抵抗率測定装置においては、前記第１電極が水銀電極であることが好ましい。
【００１６】
上記の抵抗率測定装置によれば、エピタキシャルウェーハのエピタキシャル層を前処理する前処理部が備えられているので、ウェーハの前処理と抵抗率の測定を続けて行うことができ、抵抗率を効率よく測定できる。また、前処理部によってエピタキシャル層の酸化膜の表層に炭素含有領域を形成させることができ、このようなエピタキシャル層に対して測定を行うことによって、抵抗率を精度良く測定できる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、測定値のばらつきを少なくすることが可能なエピタキシャル層の前処理方法およびエピタキシャル層の抵抗率の測定方法並びにウェーハの抵抗率測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本実施形態の抵抗率測定装置の構成を示す模式図であり、図２は図１に示す抵抗率測定装置の電極プローブを示す模式図である。尚、これらの図は抵抗率測定装置の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の装置の寸法関係とは異なる場合がある。
図１に示すように、本実施形態の抵抗率測定装置１は、エピタキシャルウェーハ１０（以下、ウェーハと表記する場合がある）を前処理する前処理部２と、金属電極３を備えた測定プローブ４と、エピタキシャルウェーハ１０に接触する測定電極５と、各電極３、５に接続されてエピタキシャルウェーハ１０の抵抗率を測定する測定部６とを具備して概略構成されている。
【００１９】
また、抵抗率測定装置１にはエピタキシャルウェーハ１０を載置するためのＸＹＺステージ３０と、前処理済みのウェーハ１０を前処理部２からＸＹＺステージ３０に搬送するための図示略の搬送手段が備えられている。そして、ＸＹＺステージ３０に載置されたウェーハ１０に対して、測定プローブ４の金属電極３がウェーハ１０の上面に接するように構成されている。
【００２０】
また、抵抗率測定装置１には支持アーム７が備えられており、この支持アーム７の先端７ａ側に測定プローブ４が取り付けられ、他端側７ｂにはアーム駆動機構８が備えられている。アーム駆動機構８は、支持アーム７を左右方向および上下方向に駆動自在に構成され、これにより測定プローブ４をエピタキシャルウェーハ１０の任意の測定位置に移動できるようになっている。
【００２１】
また、金属電極３は配線６ａにより測定部６に接続され、測定電極５は配線６ｂによって測定部６に接続されており、ウェーハ１０と電極３、５と測定部６とによって測定回路が構成されている。尚、測定部６は容量（Ｃ）−逆方向電圧（Ｖ）特性を測定可能なものであればどのようなものでもよい。
【００２２】
本実施形態の抵抗率測定装置１においては、前処理部２によって前処理されたウェーハ１０が図示略の搬送手段によってＸＹＺステージ３０に搬送され、次に金属電極３および測定電極５がウェーハ１０に接続され、次に金属電極３および測定電極５並びに測定部６によってウェーハ１０のエピタキシャル層の抵抗率を測定できるようになっている。
【００２３】
本装置１の測定対象であるエピタキシャルウェーハ１０は、図示略の半導体ウェーハ上に図示略のエピタキシャルシリコン層（以下、エピタキシャル層と表記する場合がある）が形成されて構成されている。半導体ウェーハは、ｎ＋型シリコンウェーハまたはｐ＋型シリコンウェーハのいずれでも良いが、特にｎ＋型シリコンウェーハが好ましい。また、エピタキシャルシリコン層は、ｎ−型エピタキシャルシリコン層、ｐ−型エピタキシャルシリコン層のいずれでも良いが、特にｎ−型エピタキシャルシリコン層が好ましい。すなわち、本実施形態ではＮ型エピタキシャルウェーハを測定対象として用いることが好ましい。
【００２４】
前処理部２は、エピタキシャルウェーハ１０のエピタキシャル層の表面に炭化水素基含有組成物を付着させる付着手段としてのプレート２１が備えられている。このプレート２１には、エピタキシャルウェーハのエピタキシャル層を加熱させる加熱手段としての加熱ヒータ２２が備えられている。また、プレート２１の表面には、炭化水素基含有組成物２３が塗布されている。この炭化水素基含有組成物２３は４０ｇ／ｍ２ないし５０ｇ／ｍ２程度の塗布量でプレート２１に塗布されている。また、炭化水素基含有組成物２３は具体的には、ロジン、パラフィン等を例示できるが、特にロジンを用いることが好ましい。
エピタキシャルウェーハ１０は、エピタキシャル層がプレート２１に接するようにプレート２１上に配置されている。これにより、炭化水素基含有組成物２３がエピタキシャル層に接するように構成されている。
【００２５】
次に図１および図２に示すように、測定プローブ４は、毛細管４１が内部に設けられてなるプローブ本体４２に、圧縮ガス供給管４３と電極端子４４とが接続されて概略構成されている。毛細管４１は、プローブ本体４２の長手方向に沿ってプローブ本体４２の先端部４２ａから基端部４２ｂの間を貫通するように設けられている。毛細管４１の先端部４２ａ側には水銀柱（水銀電極）４６が充填されており、この水銀柱４６によって毛細管４１の先端部４２ａ側が閉塞されている。また、プローブ本体４２の基端部４２ｂ側には電極端子４４が取り付けられており、この電極端子４４によって毛細管４１の基端部４２ｂ側が閉塞されている。またプローブ本体４２の基端部寄りには毛細管４１の分岐路４５が設けられ、この分岐路４５の先には圧縮ガス供給管４３が接続されている。更に圧縮ガス供給管４３の先には、図示略の気圧調整手段が接続されている。
【００２６】
図示略の気圧調整手段を作動させることによって、圧縮ガス供給管４３を介して毛細管４１の内圧を調整できるように構成されている。毛細管４１は、その基端部４２ｂ側が電極端子４４によって閉塞され、先端部４２ａ側が水銀柱４６によって閉塞されているので、毛細管４１の内圧が変動されることによって、先端部４２ａ側の水銀柱４６がその内圧に応じて毛細管４１の長手方向に沿って移動させられる。毛細管４１の内圧は、水銀柱４６の先端４６ａがプローブ本体４２の先端部４２ａよりも突出するように設定することが望ましい。水銀柱４６の先端部４６ａは水銀の表面張力によって液滴状となり、この液滴状の先端部４６ａのみがエピタキシャルウェーハ１０のエピタキシャル層に接触される。このようにエピタキシャル層には液滴状の水銀柱４６のみが接触するので、エピタキシャル層が機械的に擦られることがなく、エピタキシャル層の汚染を防止できるとともに、表面欠陥の発生も防止でき、良好なショットキー接合も形成できる。
【００２７】
また、電極端子４４には、毛細管４１内部に挿入された金属ワイヤ４７が取り付けられ、金属ワイヤ４７の先端が水銀柱４６に接している。この水銀柱４６と金属ワイヤ４７とによって金属電極３が構成されている。また、電極端子４４には配線６ａが接続されており、この配線６ａによって金属ワイヤ４７および水銀柱４６が測定部６に接続されている。
更に支持アーム７にはガス供給管４８が備えられており、このガス供給管４８によって水銀柱４６の先端部４６ａ近傍に例えば窒素ガス等の不活性ガスを供給できるように構成されている。
【００２８】
次に、本実施形態のエピタキシャル層の前処理方法およびエピタキシャル層の抵抗率測定方法について説明する。
まず、図１に示す抵抗率測定装置１の前処理部２のプレート２１に、あらかじめロジン等の炭化水素基含有化合物２３を塗布する。次に、エピタキシャル層をプレート２１側に向けてエピタキシャルウェーハ１０をプレート２１に載置する。この状態で、加熱ヒータ２２を作動させてウェーハ１０のエピタキシャル層を熱処理する。加熱ヒータによる熱処理条件は、処理温度１４０℃以上２００℃以下の範囲で１５分以上３０分以下の処理時間とすることが好ましい。なお、熱処理の際にはプレート２１およびウェーハ１０をクリーン雰囲気中に置くことが望ましい。なお、炭化水素基含有化合物２３はロジンに限らず、先に列挙した炭化水素基含有化合物のいずれを用いても良い。
【００２９】
この加熱処理によって、図３に示すように、エピタキシャル層１０ａの表面にシリコン酸化膜（酸化膜）１０ｂが形成されるとともに、シリコン酸化膜１０ｂの表層に炭素含有領域１０ｃが形成される。このシリコン酸化膜１０ｂはいわゆる熱酸化膜であり、雰囲気中の酸素とエピタキシャル層のシリコンが化合することによって形成される。また、炭素含有領域１０ｃには、主に煤状の炭素か、または炭化水素基に含まれる炭素か、またはこれらの両方が含有されるものと推定される。煤状の炭素は、シリコン酸化膜１０ｂに炭化水素基含有化合物２３が取り込まれ、この取り込まれた炭化水素基含有化合物２３の一部が加熱処理によって熱分解されて形成されるものと推定される。また炭化水素基に含まれる炭素は、シリコン酸化膜１０ｂに取り込まれた炭化水素基含有化合物２３の一部が熱処理によって熱変性されて形成されるものと推定される。なお、シリコン酸化膜１０ｂの表層とは、シリコン酸化膜１０ｂの表面から数Åないし数十Å程度の深さまでの領域である。
【００３０】
以上のようにして炭素含有領域１０ｃが形成されるものと考えられるので、炭素含有領域１０ｃとシリコン酸化膜１０ｂとの間に明確な境界は存在せず、炭素濃度がシリコン酸化膜の深さ方向に沿って徐々に低下するように炭素が含まれているものと推測される。従って本実施形態におけるシリコン酸化膜１０ｂは、ＸＰＳ、ＳＩＭＳ等の高感度の分析手段によっても炭素が検出されない領域と解され、一方、炭素含有領域１０ｃは炭素が検出される領域と解される。また、炭素含有領域１０ｃには炭素のみならず、酸化シリコンも含まれていると考えられる。このような事情から図３の模式図には、炭素含有領域１０ｃとシリコン酸化膜１０ｂとの間の境界を便宜的に一点鎖線で示している。
【００３１】
上記の定義によるシリコン酸化膜１０ｂの厚みは、１５Å（１．５ｎｍ）以上２０Å（２．０ｎｍ）以下の範囲であることが好ましい。厚みが１５Å以上であれば、抵抗率の測定を安定して行うことができる。また、厚みが２０Å以下であれば、抵抗率測定後のウェーハから酸化膜を容易に除去することができる。
更に、炭素含有領域１０ｃにおける炭素の含有率は４０％以上であることが望ましい。含有率が４０％以上であれば、抵抗率の測定を安定して行うことができる。なお、炭素含有領域における炭素の含有率は例えば、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ法）によって検出された結合エネルギーの強度比から求めることができる。特に、炭素の含有率は、炭素−水素結合のエネルギー強度から測定することが望ましい。また測定法はＸＰＳに限らず、ＳＩＭＳ、オージェ分光法等の高感度分析法を用いても良い。
【００３２】
以上のようにして前処理された抵抗率測定用のエピタキシャルウェーハ１０を、図示略の搬送手段によってＸＹＺステージ３０に移動させる。このとき、前処理済みのエピタキシャル層が測定プローブ４側に向くようにウェーハ１０をステージ３０上に載置させる。
続いて、測定電極５をシリコンウェーハ１０に接触させるとともに、水銀電極３をエピタキシャル層の表面に接触させる。この状態で、測定部６から電気的刺激をウェーハ１０に与え、この電気的刺激に対するウェーハ１０の反応を測定部６により検出してこの検出結果をＣ−Ｖ特性に変換する。このＣ−Ｖ特性とエピタキシャル層にドープさせたドーパント濃度などから、エピタキシャル層の抵抗率を測定する。
【００３３】
表１および表２ならびに表３には、上記の手順に準じたウェーハの前処理条件と、その前処理したウェーハのＸＰＳ分析結果と、各ウェーハの抵抗率の測定結果を示す。
【００３４】
【表１】
2006203026.tif 000003
【００３５】
【表２】
2006203026.tif 000004
【００３６】
【表３】
2006203026.tif 000005
【００３７】
尚、表１において、試験例７の前処理条件は、ウェーハを濃度１７％の硝酸水溶液に浸漬させた後に水洗して乾燥させる条件とした。また試験例８の前処理条件は、ウェーハを濃度２５％のフッ化水素酸水溶液に浸漬させた後に水洗して乾燥させる条件とした。
また表２におけるＸＰＳ分析は、ウェーハの表層から６０Åの深さまでスパッタリングしながら測定した。また表２中、Si 2pは主に酸素と結合したシリコン濃度であり、O 1sは主にケイ素と結合した酸素濃度であり、C 1sは主に水素と結合したハイドロカーボン（炭化水素）状の炭素濃度である。またSiO2(%)はSi 2pとO 1sから算出したＳｉＯ２の濃度である。更に表２中、炭素含有領域の厚み並びに酸化膜の厚みは、ＸＰＳ分析の結果に基づいて算出した計算値である。
また表３の抵抗率は、ｎ＝４で測定したときの各測定値の平均値であり、表中の標準偏差は各測定値から算出した値である。
【００３８】
表１および表２に示すように、本実施形態の条件で前処理したウェーハ（試験例３、４）については、エピタキシャル層の表層部から、ハイドロカーボンによるものと推定される炭素が４０％以上検出され、更にその下の領域には１５Å以上の酸化膜が形成されていることがわかる。そして、表３に示すように、試験例３、４については抵抗率の測定が可能となっており、その測定値もばらつきが小さく、安定した測定が可能になっている。
【００３９】
また試験例１および２については、ハイドロカーボンによるものと推定される炭素が４０％弱から６７％程度検出されていることから、炭素含有領域が形成されてはいるものの、加熱時間が不十分であるため、酸化膜の厚みが不十分になっている。このため、抵抗率の測定が不可能になったものと考えられる。
更に試験例５および６については、炭素量が微量であり、炭素含有領域がほとんど形成されていないことがわかる。このため測定が不可能になったものと考えられる。
【００４０】
また試験例７については、検出された炭素のうち、半分がハイドロカーボン由来の炭素であり、もう半分が有機物に由来する炭素であることがわかった。炭素が検出されることから炭素含有領域が一応は形成されているものの、酸化膜の厚みが薄いため、良好なショットキー接合が形成されず、測定値のばらつきが大きくなったものと考えられる。
更に試験例８については、フッ化水素酸による処理を行ったために、エピタキシャル層の表層には酸化膜および炭素含有領域がほとんど形成されず、良好なショットキー接合の形成が不可能となってＣＶ法による測定が不可能になったものと推定される。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態のエピタキシャル層の前処理方法によれば、エピタキシャル層に酸化膜と炭素含有領域を同時に形成することができ、エピタキシャル層の抵抗率を精度良く測定することができる。また本実施形態の抵抗率測定装置１によれば、前処理と抵抗率測定を一つの装置で行うことができ、抵抗率測定を迅速に精度良く行うことができる。
【００４２】
［第２の実施形態］
次に本発明の第２の実施形態について図４を参照して説明する。図４には本実施形態の抵抗率測定装置の模式図を示す。尚、図４は図１および図２と同様に抵抗率測定装置の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の装置の寸法関係とは異なる場合がある。また、図４に示す構成要素のうち、図１および図２に示す構成要素と同一の構成要素には、図１および図２の構成要素と同一の符号を付してその説明を省略、若しくは簡単に説明する。
【００４３】
図４に示すように、本実施形態の抵抗率測定装置５１は、エピタキシャルウェーハ１０を前処理する前処理部５２と、金属電極３を備えた測定プローブ４と、エピタキシャルウェーハ１０に接触する測定電極５と、各電極３、５に接続されてエピタキシャルウェーハ１０の抵抗率を測定する測定部６とを具備して概略構成されている。また、抵抗率測定装置５１には第１の実施形態と同様に、ＸＹＺステージ３０と図示略の搬送手段とが備えられている。また、抵抗率測定装置５１には支持アーム７が備えられており、この支持アーム７の先端７ａ側に測定プローブ４が取り付けられ、他端側７ｂにはアーム駆動機構８が備えられている。また、金属電極３は配線６ａにより測定部６に接続され、測定電極５は配線６ｂによって測定部６に接続されている。
【００４４】
前処理部５２には、エピタキシャルウェーハ１０のエピタキシャル層の表面に炭化水素基含有組成物を付着させる付着手段としての貯留槽５３（貯留部）と図示略の浸漬部とが備えられている。貯留槽５３には炭化水素基含有組成物５４が貯留されており、この炭化水素基含有組成物５４にエピタキシャルウェーハ１０を浸漬できるようになっている。この炭化水素基含有組成物５４は具体的には、ロジン、パラフィン等が好ましい。またこれらの炭化水素基含有組成物５４は溶媒に分散溶解された状態で貯留槽５３に貯留されていることがより好ましい。また貯留槽５３には炭化水素基含有組成物５４を保温するための加熱装置が取り付けられていても良い。特に高融点の炭化水素基含有組成物５４を使用する場合には加熱装置で加熱して液状にすることで、炭化水素基含有組成物５４を溶媒に分散させることなくウェーハの浸漬を行うことができる。また図示略の浸漬部は、ウェーハ１０を貯留槽５３に浸漬させるとともに浸漬後のウェーハ１０を引き上げる手段であり、具体的には、チャック等の機構を例示できる。
【００４５】
また、前処理部５２には、浸漬後のウェーハ１０を乾燥させるための乾燥炉５５が備えられている。貯留槽５３から乾燥炉５５までのウェーハ１０の搬送は浸漬部を利用しても良いし、別途搬送手段を設けても良い。乾燥炉５５では、貯留槽５３において炭化水素基含有組成物５４が付着されたウェーハ１０を乾燥させる。特に、炭化水素基含有組成物５４が溶媒に分散溶解された状態で貯留槽５３に貯留されている場合に、溶媒を加熱乾燥させるためにも乾燥炉５５を装備させることが望ましい。
【００４６】
また、測定プローブ４は、第１の実施形態と同様に、水銀柱と金属ワイヤからなる金属電極（水銀電極）が備えられており、水銀柱の液滴状の先端部のみがエピタキシャルウェーハ１０のエピタキシャル層に接触されるように構成されている。
【００４７】
次に、本実施形態のエピタキシャル層の前処理方法およびエピタキシャル層の抵抗率測定方法について図４を参照して説明する。
まず、測定対象となるエピタキシャルウェーハのエピタキシャル層に酸化膜を形成する。酸化膜は、硝酸等の酸化剤によって処理されてなる酸化膜でも良く、いわゆる熱酸化膜でも良い。このときの酸化膜の厚みは、１５Åないし２０Åの範囲とすることが望ましい。
次に、酸化膜が形成されたウェーハ１０をチャック等の浸漬部を用いて貯留槽５３に浸漬させる。貯留槽５３には上記において列挙した炭化水素基含有組成物５４が貯留されており、ウェーハ１０の浸漬によって表面に炭化水素基含有組成物５４が付着される。次に、チャック等の浸漬部によってウェーハ１０を引き上げ、そのまま乾燥炉５５に搬送して乾燥させる。このとき、単なる乾燥のみならず熱処理を行っても良い。熱処理する場合の処理条件は、処理温度１４０℃以上２００℃以下の範囲で１５分以上３０分以下の処理時間とすることが好ましい。なお、熱処理の際には乾燥炉５５内部をクリーン雰囲気中に置くことが望ましい。
【００４８】
上述したように、エピタキシャル層表面の酸化膜に炭素含有領域を付着させるか、あるいは炭化水素基含有組成物５４を付着させた後に熱処理することによって、酸化膜の表層に炭素含有領域が形成される。炭素含有領域には、第１の実施形態の場合と同様に、煤状の炭素か、または炭化水素基に含まれる炭素か、またはこれらの両方が含有されるものと推定される。煤状の炭素は、酸化膜に付着した炭化水素基含有化合物５４が熱処理によって熱分解されて形成されるものと推定される。また炭化水素基に含まれる炭素は、酸化膜に付着した炭化水素基含有化合物５４がそのまま定着して形成されるか、あるいは熱処理によって一部が熱変性されて形成されるものと推定される。
以上のようにして、図３に示すものと同様にエピタキシャル層上に酸化膜が形成され、更にその表層に炭素含有領域が形成されてなるエピタキシャルウェーハが形成される。また、炭素含有領域と酸化膜との間に明確な境界は存在せず、炭素濃度がシリコン酸化膜の深さ方向に沿って徐々に低下するように炭素が含まれているものと推測される。
【００４９】
このときの酸化膜の厚みは、第１の実施形態の場合と同様に、１５Å（１．５ｎｍ）以上２０Å（２．０ｎｍ）以下の範囲であることが好ましい。厚みが１５Å以上であれば、抵抗率の測定を安定して行うことができる。また、厚みが２０Å以下であれば、抵抗率測定後のウェーハから酸化膜を容易に除去することができる。更に、炭素含有領域１０ｃにおける炭素の含有率は４０％以上であることが望ましい。含有率が４０％以上であれば、抵抗率の測定を安定して行うことができる。
【００５０】
以上のようにして前処理された抵抗率測定用のエピタキシャルウェーハ１０を、図示略の搬送手段によってＸＹＺステージ３０に移動させる。このとき、前処理済みのエピタキシャル層が測定プローブ側に向くようにウェーハ１０をステージ３０上に載置させる。
続いて、測定電極５をシリコンウェーハに接触させるとともに、水銀電極３をエピタキシャル層の表面に接触させる。この状態で、測定部６から電気的刺激をウェーハ１０に与え、この電気的刺激に対するウェーハ１０の反応を測定部６により検出してこの検出結果をＣ−Ｖ特性に変換する。このＣ−Ｖ特性とエピタキシャル層にドープさせたドーパント濃度などから、エピタキシャル層の抵抗率を測定する。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態のエピタキシャル層の前処理方法によれば、あらかじめ形成された酸化膜に炭素含有領域を形成するので、酸化膜の厚みと炭素含有領域の厚みとを比較的精度良く制御することができ、エピタキシャル層の抵抗率を精度良く測定することができる。また本実施形態の抵抗率測定装置５１によれば、前処理と抵抗率測定を一つの装置で行うことができ、抵抗率測定を迅速に精度良く行うことができる。更にこの抵抗率測定装置５１によれば、炭化水素基含有組成物中にウェーハ１０を浸漬させるだけで炭素含有領域を形成することができるので、エピタキシャル層の前処理を容易に行うことができる。
【００５２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態では、エピタキシャル層の前処理を図１または図４に示した抵抗率測定装置の前処理部により行ったが、本発明はこれに限定されず、別途前処理装置を構成してエピタキシャル層をこの前処理装置で前処理してもよい。
段を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態である抵抗率測定装置の構成を示す模式図。
【図２】図２は図１の抵抗率測定装置の測定プローブの構成を示す分解模式図。
【図３】図３は前処理後のエピタキシャル層を示す断面模式図。
【図４】図４は本発明の第２の実施形態である抵抗率測定装置の構成を示す模式図。
【符号の説明】
【００５４】
１、５１…抵抗率測定装置、２、５２…前処理部、３…水銀電極（金属電極）、５…測定電極、６…測定部、１０…エピタキシャルウェーハ、１０ａ…エピタキシャル層、１０ｂ…酸化膜、１０ｃ…炭素含有領域、２１…プレート（付着手段）、２２…加熱ヒータ（加熱手段）、２３、５４…炭化水素基含有組成物、４６…水銀柱（水銀電極）、５３…貯留部（付着手段）、５５…乾燥炉（（加熱炉）加熱手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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