(57)【要約】【課題】従来は、不純物の注入深さを良好に監視することができなかった。【解決手段】イオン注入装置によってウェハに注入された不純物の注入深さを測定装置で測定し、測定された不純物の注入深さが許容範囲内か否かを監視する不純物の注入深さ監視方法において、絶縁膜６４と、絶縁膜の上に、１０００Å単位以下の厚さで形成されたＳｉ層６６とを有するウェハ６０を測定用ウェハとして用い、測定用ウェハに対して、測定用ウェハの主表面となるＳｉ層の表面の上方から不純物を注入した後、熱処理を施し、測定装置によって、熱処理済みの測定用ウェハの主表面の表面抵抗率Ｒｓを測定するとともに、表面抵抗率に対応する、測定用ウェハに注入された不純物の濃度がピークとなる、主表面からの濃度ピーク深さＲｐを、主表面からの不純物の注入深さとして検出する。【選択図】図４
2006229145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入装置によってウェハに注入された不純物の注入深さを測定装置で測定し、測定された不純物の注入深さが許容範囲内か否かを監視する不純物の注入深さ監視方法において、
絶縁膜と、前記絶縁膜の上に、１０００Å単位以下の厚さで形成されたＳｉ層とを有するウェハを測定用ウェハとして用い、
該測定用ウェハに対して、前記測定用ウェハの主表面となる前記Ｓｉ層の表面の上方から不純物を注入した後、熱処理を施し、
前記測定装置によって、熱処理済みの前記測定用ウェハの前記主表面の表面抵抗率を測定するとともに、前記表面抵抗率に対応し、かつ、前記測定用ウェハに注入された不純物の濃度がピークとなる、前記主表面からの濃度ピーク深さを、当該主表面からの不純物の注入深さとして検出することを特徴とする不純物の注入深さの監視方法。
【請求項２】
請求項１に記載の不純物の注入深さの監視方法において、
不純物の注入深さ方向の拡散ばらつき幅をΔＲｐとする場合に、前記Ｓｉ層の膜厚を２×ΔＲｐ×（１±０．１）とするウェハを、前記測定用ウェハとして用いることを特徴とする不純物の注入深さの監視方法。
【請求項３】
請求項２に記載の不純物の注入深さの監視方法において、
前記Ｓｉ層の上に酸化膜が形成されたウェハを、前記測定用ウェハとして用いることを特徴とする不純物の注入深さの監視方法。
【請求項４】
請求項３に記載の不純物の注入深さの監視方法において、
前記不純物の注入深さの設定値をＲＰとする場合に、前記酸化膜の膜厚を（ＲＰ−ΔＲｐ）×（１±０．１）とするウェハを、前記測定用ウェハとして用いることを特徴とする不純物の注入深さの監視方法。
【請求項５】
請求項１に記載の不純物の注入深さの監視方法において、
前記熱処理後であって、前記表面抵抗率の測定前に、前記絶縁膜の上に、前記Ｓｉ層を利用してＴＥＧパターンを形成し、
前記ＴＥＧパターンが形成された前記測定用ウェハの表面抵抗率を測定することを特徴とする不純物の注入深さの監視方法。
【請求項６】
請求項１に記載の不純物の注入深さの監視方法において、
前記測定用ウェハとして、前記絶縁膜をＳｉＯ2層としたＳＯＩウェハを用いることを特徴とする不純物の注入深さの監視方法。
【請求項７】
請求項１に記載の不純物の注入深さの監視方法において、
前記測定用ウェハとして、前記絶縁膜を貫通穴を有するＳｉＯ2層としたウェハを用いることを特徴とする不純物の注入深さの監視方法。
【請求項８】
請求項１に記載の不純物の注入深さの監視方法において、
前記測定用ウェハとして、前記絶縁膜をＡｌ2Ｏ3層としたＳＯＳウェハを用いることを特徴とする不純物の注入深さの監視方法。
【請求項９】
請求項１に記載の不純物の注入深さの監視方法において、
前記測定用ウェハとして、前記絶縁膜を石英層としたＳＯＱウェハを用いることを特徴とする不純物の注入深さの監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置の製造に際して、ウェハに注入された不純物の深さを良好に監視する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造に際して、リン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）、ボロン（Ｂｏｒｏｎ）などの不純物のイオン種（以下、単に不純物という）をウェハに注入するイオン注入装置（図示せず）は、常に、ウェハのイオン注入が行われる側の主表面から測った距離で与えられ、かつ、予め定められた設定値通りの深さに、不純物を注入する必要がある。
【０００３】
しかしながら、イオン注入装置は、長期間稼働し続けると、設定値とは異なる深さに不純物を注入する場合があった。このような現象は、主に、イオン注入装置の各部に異常が生じることによって起きる。特に、不純物を加速させてウェハに注入する部位（以下、加速部という）に不要放電が発生した場合は、注入エネルギーＥが変動するため、このような現象が起き易くなる。このような現象は、特にウェハの導電層の膜厚が薄い場合に、ウェハの特性が大きく変わるため、早期に検出する必要がある。
【０００４】
そこで、各半導体装置メーカは、以下のようにして、ウェハに注入された不純物の深さ（以下、注入深さという）を監視していた。
【０００５】
すなわち、半導体装置の製造時において、定期的に、稼動中のイオン注入装置を停止させ、それまで製造ラインに投入していた、半導体装置の製造に供するための製造用ウェハの代わりに、不純物の注入深さを測定するための測定用ウェハを製造ラインに投入する。そして、各半導体装置メーカは、イオン注入装置を再び稼動させて、測定用ウェハに対して図１０を参照して以下に説明する処理を行う。なお、測定用ウェハは、不純物の注入深さを正確に測定するために、ウェハを構成する各層の材料の種類と各層の正確な厚さが予め判明しているウェハである。測定用ウェハの構成は、製造用ウェハと同じである場合もあれば、異なる場合もある。
【０００６】
図１０は、従来の測定用ウェハに施す処理工程を説明するための図であり、各処理工程を図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示している。
【０００７】
図１０に示す例では、測定用ウェハ１０は、シリコンウェハ（以下、Ｓｉウェハという）１２の上に酸化膜（例えばＳｉＯ2）１４が形成された構成となっている。なお、測定用ウェハ１０の主表面は、酸化膜１４の露出した上面１４ａとなる。不純物７０は、この酸化膜１４の上面１４ａの上方から注入される。
【０００８】
測定用ウェハ１０は、前述の通り、各層の厚さが予め判明している。ここでは、例えば、Ｓｉウェハ１２の厚さＨが、１０００Å〜１００００Å単位（ｌ×１０3〜ｍ×１０4Å）程度（ただし、「ｌ」と「ｍ」は任意の整数である）となっており、酸化膜１４の厚さｈが、１００Å程度となっているものとする。なお、Ｓｉウェハ１２は、その表面付近に不純物７０が注入された後、熱処理される。これにより、Ｓｉウェハ１２の表面付近は、不純物７０が拡散した領域となり、その結果、導電層となる。また、酸化膜１４は、不純物７０の外方拡散防止用の膜として作用する。
【０００９】
イオン注入装置は、注入エネルギーＥで不純物（例えばＰ）７０を加速させ、加速させた不純物７０を酸化膜１４の上面１４ａの上方から測定用ウェハ１０に注入する（図１０（Ａ）参照）。なお、注入エネルギーＥは、不純物７０がＳｉウェハ１２の表面付近に十分に注入されるように、Ｓｉウェハ１２の上に形成された酸化膜１４の厚さｈを考慮して設定されている。
【００１０】
測定用ウェハ１０に注入された個々の不純物７０は、酸化膜１４によって外方拡散が抑制されながら、酸化膜１４を透過して、Ｓｉウェハ１２に到達する。そして、測定用ウェハ１０に注入された個々の不純物７０は、Ｓｉウェハ１２の内部の結晶に衝突して、散乱しながら進み、注入エネルギーＥを消費し尽くした地点で停止する（図１１参照）。なお、図１１は、不純物の進入過程を示す図である。このとき、測定用ウェハ１０に注入された不純物７０の多くは、イオン注入装置の各部（例えば加速部など）に異常がなければ、設定値付近の深さに停止し、イオン注入装置の各部に異常があれば、設定値とは異なる深さに停止する。
【００１１】
このようにして、イオン注入装置は、Ｓｉウェハ１２の表面付近に、不純物７０が注入された不純物注入層７２を形成する（図１０（Ｂ）参照）。
【００１２】
なお、測定用ウェハ１０に注入された個々の不純物７０は、測定用ウェハ１０の中の結晶から影響を受けるため、拡散のされ方がランダムになる。そのため、個々の不純物７０は、同じ注入エネルギーＥで注入されても、停止する位置にばらつき幅が生じる。
【００１３】
図１２は、不純物の濃度分布（ｉｍｐｕｒｉｔｙ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ  ｐｒｏｆｉｌｅ）を示す図である。図１２の横軸は、不純物７０の濃度（ｃｍ-3）を示し、縦軸は、ウェハの主表面からの、不純物７０の注入深さ（Å）を示している。
【００１４】
図１２に示すように、不純物７０は、周知の通り、イオン注入装置の各部に異常がなければ、注入深さの設定値ＲＰを中心にして、ガウス分布状に、突状に分布する。したがって、不純物７０の濃度は、イオン注入装置の各部（例えば加速部など）に異常がなければ、注入深さの設定値ＲＰでもっとも高くなり、注入深さの設定値ＲＰから外れるに従って低下する。
【００１５】
なお、図１２中、深さＲｐは、実際の測定における、不純物７０の濃度がピークとなる深さ（以下、濃度ピーク深さという）を示している。図１２に示す例では、イオン注入装置の各部に異常がないため、濃度ピーク深さＲｐは、注入深さの設定値ＲＰと一致している。しかしながら、イオン注入装置の各部に異常があれば、濃度ピーク深さＲｐは、注入深さの設定値ＲＰと一致しなくなる。
【００１６】
また、図１２中、ドットを付した領域Ｄおよび斜線を付した領域Ｓは、Ｓｉウェハ１２の中で、図１０（Ｂ）に示す不純物注入層７２となるように設定されている領域を示している。以下、不純物注入層７２となるように設定されている、Ｓｉウェハ１２の中の領域を、不純物７０を注入するための、ターゲット領域と称する。このターゲット領域は、不純物７０が注入されることにより、不純物注入層７２となる。ターゲット領域の、深さ方向にとった上端および下端は、ここでは、不純物７０の濃度Ｃ１が注入深さの設定値ＲＰにおける不純物７０の濃度Ｃｐの１０％程度になる位置に設定してある。図１２中、深さＲｅ１は、ターゲット領域の上端の深さを示し、深さＲｅ２は、ターゲット領域の下端の深さを示している。なお、従来の経験によれば、ターゲット領域の外部の領域（すなわち、深さＲｅ１よりも浅い、上の領域、および、深さＲｅ２よりも深い、下の領域）の電気抵抗率は、ターゲット領域の内部の領域（すなわち、深さＲｅ１よりも下でかつ深さＲｅ２よりも上の領域）の電気抵抗率の１０倍以上になる。
【００１７】
また、図１２中、斜線を付した領域Ｓは、不純物７０を高濃度に含む領域を示している。この領域Ｓが、実用上の有意な導電層となる。この領域Ｓの、深さ方向にとった上端および下端は、ここでは、不純物７０の濃度Ｃ２が注入深さの設定値ＲＰにおける不純物７０の濃度Ｃｐの５０％程度になる位置に設定してある。この領域Ｓは、測定結果によれば、通常、測定用ウェハ１０に注入された不純物７０の注入量の約２／３（約６８％）を含む領域となる。既に説明した通り、不純物７０の注入深さには、ばらつきが生じる。そこで、注入深さの設定値ＲＰから領域Ｓの上端または下端までの距離（すなわち、注入深さの設定値ＲＰから領域Ｓの上端までの距離または注入深さの設定値ＲＰから領域Ｓの下端までの距離）を、不純物７０が注入深さの設定値ＲＰを中心として上下の深さ方向にばらつく幅としてとらえ、特に、不純物７０の深さ方向の拡散ばらつき幅ΔＲｐと称する。したがって、領域Ｓは、注入深さの設定値ＲＰを中心として（ＲＰ±ΔＲｐ）の領域となっている。
【００１８】
濃度ピーク深さＲｐと拡散ばらつき幅ΔＲｐは、イオン注入装置の各部（特に、加速部）に異常がなければ、不純物７０の種類と、不純物７０のドーズ量と、不純物７０の注入対象の種類と、注入エネルギーＥとによって定まる。例えば、不純物７０の種類をリン（Ｐ）とし、不純物７０のドーズ量を５×１０15ｃｍ-2とし、不純物７０の注入対象の種類をＳｉウェハ１２（ただし、表面の欠陥数が予め定められた所定値以下であることを条件とする）とし、また、注入エネルギーＥを５０ｋｅＶとする。このとき、予め行われた測定結果によれば、濃度ピーク深さＲｐは約６００Åとなり、また、拡散ばらつき幅ΔＲｐは約２８０Åとなる。しかしながら、濃度ピーク深さＲｐと拡散ばらつき幅ΔＲｐは、イオン注入装置の各部に異常があれば、これとは異なる値となる。
【００１９】
なお、不純物７０の実質ドーズ量（すなわち、深さＲｅ１から深さＲｅ２の間の、不純物注入層７２となるように設定されているターゲット領域におけるドーズ量）は、イオン注入装置の各部に異常がある場合に、イオン注入装置の各部に異常がない場合よりも低下する。このような現象は、濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰからずれるために生じる。例えば、イオン注入装置の各部に異常がない場合のターゲット領域における不純物７０のドーズ量を１００％とすると、不純物７０の実質ドーズ量は、イオン注入装置の各部に異常がある場合に、濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから拡散ばらつき幅ΔＲｐの約２倍（すなわち、約５６０Å）ずれただけで、約１６％に低下する。
【００２０】
次に、イオン注入装置は、測定用ウェハ１０全体を所定の温度（例えば約９５０℃）で熱処理して、不純物注入層７２の不純物７０を活性化させる。この不純物７０の活性化により、不純物注入層７２から不純物活性層７４が形成される（図１０（Ｃ）参照）。この不純物活性層７４が、導電層である。そして、イオン注入装置は、Ｓｉウェハ１２から酸化膜１４を除去して、不純物活性層７４を露出させる。なお、熱処理や酸化膜１４の除去は、イオン注入装置以外の図示せぬ装置に行わせてもよい。
【００２１】
この後、図示せぬ測定装置を稼働させて、四探針法などによって、測定用ウェハ１０の表面抵抗率（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）Ｒｓを測定する。
【００２２】
測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、Ω／ｓｑを単位とする抵抗率であり、シート抵抗と称する場合もある。なお、測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、予め行われた測定によって、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐとの関係を表として与えることができる。すなわち、測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、表面抵抗率Ｒｓの値がどの程度の場合に、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐがどの程度の値になるのかを、表として与えることができる。
【００２３】
測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、不純物７０の実質ドーズ量が増大すると減少し、実質ドーズ量が減少すると増大する。この不純物７０の実質ドーズ量は、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐに依存する場合と、不純物７０の熱処理による拡散に依存する場合とがある。以下、前者に依存する不純物７０の実質ドーズ量を濃度ピーク深さ依存による実質ドーズ量（または、第１の実質ドーズ量）と称し、また、後者に依存する不純物７０の実質ドーズ量を熱処理依存による実質ドーズ量（または、第２の実質ドーズ量）と称する。
【００２４】
測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰとなる場合に、最小となる。これは、不純物７０の第１の実質ドーズ量が最大になるためである。
【００２５】
これに対し、測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れるに従い、増大する。これは、不純物７０の一部がＳｉウェハ１２の表面付近から外れた領域（すなわち、Ｓｉウェハ１２の表面付近よりも深い領域または酸化膜１４）に注入され、その結果、不純物７０の第１の実質ドーズ量が減少するためである。ただし、注入された不純物７０の多くは、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れても、Ｓｉウェハ１２の膜厚が厚いため、Ｓｉウェハ１２の内部の領域（すなわち、Ｓｉウェハ１２の表面付近よりも深い領域）に注入される。しかも、その領域に注入された不純物７０の一部は、熱処理の影響によって拡散し、導電層を形成する。そのため、不純物７０の第２の実質ドーズ量が、増大する。したがって、不純物７０の実質ドーズ量は、第１の実質ドーズ量の減少量に第２の実質ドーズ量の増大量が加算されるため、あまり大きくは減少しない。その結果、測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れることにより増大するものの、その増大量は比較的小さい。
【００２６】
測定装置は、測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓを測定すると、表面抵抗率Ｒｓと予め設定された許容値とを比較し、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが許容範囲内か否かを判定する。なお、許容値は、注入深さの設定値ＲＰからの濃度ピーク深さＲｐの距離がずれ幅として許容される限界となる場合における濃度ピーク深さＲｐに対応する表面抵抗率Ｒｓの値であり、運用に応じて適宜設定される。測定装置は、表面抵抗率Ｒｓが許容値以下である場合に、濃度ピーク深さＲｐが許容範囲内であると判断する。この場合、各半導体装置メーカは、濃度ピーク深さＲｐが変動していないと判断する。他方、測定装置は、表面抵抗率Ｒｓが許容値よりも大きい場合に、濃度ピーク深さＲｐが許容範囲外であると判断する。この場合、各半導体装置メーカは、濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れたと判断して、イオン注入装置の状態を設定し直すことになる。
【００２７】
各半導体装置メーカは、上述したような方法で不純物７０の注入深さを監視していた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１５１９１３号公報（第３段落〜第５段落、第１８段落〜第５０段落、図１〜図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
ところで、従来は、以下の理由により、不純物７０の注入深さを良好に監視することができなかった。
【００２９】
（１）測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、不純物７０の、ウェハの主表面からの注入深さ（濃度ピーク深さＲｐ）が注入深さの設定値ＲＰから外れることによって変化する。しかしながら、従来は、表面抵抗率Ｒｓの増大量は比較的小さいため、不純物７０の注入深さの変動を的確に検出することができなかった。
【００３０】
（２）測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、熱処理の影響で、不純物７０の濃度分布が変化することによっても変化する。このように、測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、イオン注入装置が不純物７０に定量的に与える注入エネルギーＥとは無関係な要因による影響を受けても変化する。そのため、従来は、不純物７０の注入深さの変動を的確に検出することができなかった。
【００３１】
例えば、前述の通り、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰ付近にある場合に、不純物７０の第１の実質ドーズ量が最大になるため、測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、最小となる。これに対し、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れるに従い、不純物７０の第１の実質ドーズ量が減少するため、測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、増大する。このように、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れることによって、不純物７０の第１の実質ドーズ量が変化し、これに応じて、測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、変化する。
【００３２】
また、前述の通り、熱処理の影響で、不純物７０の濃度分布が変化すると、不純物７０の第２の実質ドーズ量が増大するため、測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、減少する。このように、熱処理の影響で、不純物７０の濃度分布が変化することによって、不純物７０の第２の実質ドーズ量が変化し、これに応じて、測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、変化する。
【００３３】
仮に、測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓが変化した場合に、その変化量は、不純物７０の第１の実質ドーズ量の変化と、不純物７０の第２の実質ドーズ量の変化の、どちらがどの程度影響しているのかが不明である。すなわち、表面抵抗率Ｒｓの変化量は、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れることによってどの程度増大し、不純物７０の濃度分布が変化することによってどの程度減少するのかが不明である。そのため、従来は、不純物７０の注入深さの変動を的確に検出することができなかった。
【００３４】
（３）測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、特に、注入エネルギーＥが比較的小さい場合に、イオン注入装置が不純物７０に定量的に与える注入エネルギーＥとは無関係な要因による影響を受けて変化し易くなる。そのため、従来は、特に、注入エネルギーＥが比較的小さい場合に、注入エネルギーＥなどの定量的な要因だけで、不純物７０の注入深さの変動を的確に検出することができなかった。
【００３５】
例えば、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐは、注入対象の表面に欠陥が多い場合に、その欠陥数に応じて注入深さの設定値ＲＰから外れ易くなる。そのため、不純物７０の第１の実質ドーズ量も、注入対象の表面の欠陥数に応じて変化し易くなる。また、測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓも、不純物７０の第１の実質ドーズ量の変化に応じて変化し易くなる。このように、測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、注入対象の表面の欠陥数に応じて、すなわち、イオン注入装置が不純物７０に定量的に与える注入エネルギーＥとは無関係な要因による影響を受けて、変化し易くなる。このような現象は、特に、注入エネルギーＥが比較的小さい場合に、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入対象の表面の欠陥数の影響を大きく受けるため、顕著に現れる。そのため、従来は、特に、注入エネルギーＥが比較的小さい場合に、注入エネルギーＥなどの定量的な要因だけで、不純物７０の注入深さの変動を的確に検出することができなかった。
【００３６】
なお、不純物７０の注入深さの変動は、測定用ウェハ１０の表面の欠陥数などを測定することによっても監視することができる。しかしながら、この方法も、測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓの測定による監視と同様に、前述の（１）〜（３）の理由により、不純物７０の注入深さの変動を的確に検出することができなかった。特に、この方法は、不純物７０の種類によって、測定用ウェハ１０の表面の欠陥数から受ける影響が異なるので、注入エネルギーＥなどの定量的な要因だけで、不純物７０の注入深さの変動を的確に検出することができなかった。
【００３７】
以上の通り、測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れても、その増大量が比較的小さい上、イオン注入装置が不純物７０に定量的に与える注入エネルギーＥとは無関係な要因による影響を受けても変化する。そのため、従来は、不純物７０の注入深さを良好に監視することができなかった。また、従来は、特に、注入エネルギーＥが比較的小さい場合に、注入エネルギーＥなどの定量的な要因だけで、不純物７０の注入深さの変動を的確に検出することができなかった。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
この発明に係る不純物の注入深さの監視方法は、１０００Å単位（すなわち、ｎ×１０3Å）以下（より好ましくは、２×１０3Å以下）の厚さのＳｉ層が絶縁膜の上に形成されたウェハを測定用ウェハとして用いる。測定用ウェハは、Ｓｉ層の主表面の上方から不純物が注入された後、熱処理が施される。このとき、Ｓｉ層に注入された不純物が、熱処理の影響により、拡散する。その結果、測定用ウェハは、Ｓｉ層に導電層が形成される。この発明では、熱処理済みの測定用ウェハの主表面の表面抵抗率を測定することにより、濃度ピーク深さを不純物の注入深さとして検出する。
【００３９】
この発明に用いる測定用ウェハは、導電層が形成されるＳｉ層の膜厚が従来の測定用ウェハよりも著しく薄い。そのため、この発明では、不純物の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れると、不純物の第１の実質ドーズ量が従来の方法よりも著しく減少し、これに応じて、測定用ウェハの表面抵抗率が従来の方法よりも著しく増大する。しかも、この発明では、不純物の第１の実質ドーズ量の減少による測定用ウェハの表面抵抗率の増大量が、不純物の第２の実質ドーズ量の増大による測定用ウェハの表面抵抗率の減少量よりも圧倒的に大きくなる。そのため、この発明では、測定用ウェハの表面抵抗率の変化量の大半を、不純物の第１の実質ドーズ量の減少による増大量とみなすことができる。その結果、この発明は、不純物の注入深さの変動を従来の方法よりも的確に検出することができる。
【００４０】
なお、この発明を実施するにあたり、不純物の注入深さの設定値をＲＰとし、不純物の注入深さ方向の拡散ばらつき幅をΔＲｐとする場合に、Ｓｉ層の膜厚を２×ΔＲｐとするウェハを、測定用ウェハとして用いるとよい。ただし、「２倍」という値は、その前後に１０％程度の許容範囲を持つ。したがって、測定用ウェハの導電層が形成されるＳｉ層の膜厚は、２×ΔＲｐ×（１±０．１）程度（すなわち、１．８×ΔＲｐ〜２．２×ΔＲｐ程度）が好ましい。このような測定用ウェハは、濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰと一致する場合に、注入深さの設定値ＲＰにおける不純物のドーズ量が最大になる。しかしながら、このような測定用ウェハは、濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから拡散ばらつき幅ΔＲｐの約２倍ずれただけで、注入深さの設定値ＲＰにおける不純物のドーズ量が約１６％に低下する。そのため、このような測定用ウェハは、不純物の注入深さの変動をより的確に検出することができるので、特に好ましい。なお、拡散ばらつき幅は、不純物の注入深さの設定値から、不純物の濃度が注入深さの設定値における不純物の濃度の５０％程度になる位置までの距離である。測定結果によれば、通常、注入された不純物は、濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰと一致する場合に、その約２／３（約６８％）が（ＲＰ−ΔＲｐ）〜（ＲＰ＋ΔＲｐ）の領域に含まれている。
【００４１】
また、この発明を実施するにあたり、Ｓｉ層の上に酸化膜が形成されたウェハを、測定用ウェハとして用いるとよい。このような測定用ウェハは、特にボロンなどの不純物の外方拡散を有効に防止することができるので、特に好ましい。
【００４２】
また、この発明を実施するにあたり、不純物の注入深さの設定値をＲＰとする場合に、酸化膜の膜厚を（ＲＰ−ΔＲｐ）とするウェハを、測定用ウェハとして用いるとよい。ただし、この「（ＲＰ−ΔＲｐ）」という値は、その前後に１０％程度の許容範囲を持つ。したがって、酸化膜の膜厚は、（ＲＰ−ΔＲｐ）×（１±０．１）程度（すなわち、０．９×（ＲＰ−ΔＲｐ）〜１．１×（ＲＰ−ΔＲｐ）程度）が好ましい。このような測定用ウェハは、大きな注入エネルギーで不純物を注入する場合に、マージンを大きくとることができるので、特に好ましい。
【００４３】
また、この発明を実施するにあたり、測定用ウェハの表面抵抗率の測定は、熱処理後に、絶縁膜の上に、Ｓｉ層を利用してＴＥＧパターン（テストエレメントグループパターン）を形成した測定用ウェハを対象にして行うとよい。このような測定用ウェハは、不純物注入や、熱処理、酸化膜除去などの各工程を経た後の不純物の濃度分布を高精度に解析することができるので、特に好ましい。
【００４４】
また、この発明を実施するにあたり、測定用ウェハとして、絶縁膜となるＳｉＯ2層の上にＳｉ層が形成されたＳＯＩウェハを用いるとよい。また、この発明を実施するにあたり、測定用ウェハとして、絶縁膜となるＳｉＯ2層と中空な領域との上にＳｉ層が形成されたウェハを用いるとよい。また、この発明を実施するにあたり、測定用ウェハとして、絶縁膜となるＡｌ2Ｏ3層の上にＳｉ層が形成されたＳＯＳウェハを用いるとよい。また、この発明を実施するにあたり、測定用ウェハとして、絶縁膜となる石英層の上にＳｉ層が形成されたＳＯＱウェハを用いるとよい。このような測定用ウェハは、製造ラインに投入されている製造用ウェハを測定用ウェハとして直ちに用いることができるので、従来のように製造ラインを停止させる必要がない。そのため、製造効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００４５】
この発明では、ウェハの主表面からの、不純物の濃度ピーク深さＲｐが、ウェハの主表面からの注入深さの設定値ＲＰから外れることによる測定用ウェハの表面抵抗率Ｒｓの変化量を従来の方法よりも著しく増大させることができる。しかも、この発明では、測定用ウェハの表面抵抗率Ｒｓの変化量の大半を、不純物の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れることによる増大量とみなすことができる。
【００４６】
したがって、この発明は、不純物の濃度ピーク深さＲｐの変動を従来の方法よりも的確に検出することができ、これにより、不純物の濃度ピーク深さＲｐの変動を良好に監視することができる。
【００４７】
また、この発明は、特に、注入エネルギーＥが比較的小さい場合でも、不純物の濃度ピーク深さＲｐの変動を良好に監視することができる。
【００４８】
なお、従来は、不純物の注入深さＲｐを測定するにあたり、測定用ウェハとして、専用に用意されたウェハを用いている。そのため、従来は、測定用ウェハをイオン注入装置の製造ラインに投入するために、製造ラインを停止させる必要があった。したがって、従来は、半導体装置の製造効率を低下させていた。他方、この発明は、測定用ウェハとして、ＳＯＩウェハやＳＯＳウェハ、ＳＯＱウェハなどの、導電層が形成されるＳｉ層の膜厚が従来の測定用ウェハよりも著しく薄いウェハを用いている。このようなウェハは、製造用ウェハとして、日常的に利用されている。そのため、この発明は、測定用ウェハをイオン注入装置の製造ラインに投入するために、製造ラインを停止させる必要がない。したがって、この発明は、半導体装置の製造効率を従来よりも向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下に、図を参照してこの発明の実施の形態を説明する。なお、各図は、各構成要素の形状、大きさおよび配置関係を、この発明を理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、この発明は図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００５０】
＜測定用ウェハの構成について＞
以下、図１を用いて、この発明で用いる測定用ウェハの構成について説明する。なお、図１は、この発明で用いる測定用ウェハの構成を示す図である。
【００５１】
図１（Ａ）は、Ｓｉウェハ６２の上に絶縁膜としてのＳｉＯ2層６４が形成され、さらに、ＳｉＯ2層６４の上にＳｉ層６６が形成されたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハからなる測定用ウェハ６０を示している。なお、Ｓｉ層６６は導電層が形成される層である。
【００５２】
図１（Ｂ）は、Ｓｉウェハ６２の上に絶縁膜としてのＳｉＯ2層６４と中空な領域６４’とが形成され、さらに、これらの上にＳｉ層６６が形成された測定用ウェハ６０を示している。この中空な領域６４’は、ＳｉＯ2層６４に予め形成されている貫通穴によって出来る領域である。なお、Ｓｉ層６６は導電層が形成される層である。
【００５３】
図１（Ｃ）は、Ａｌ2Ｏ3層（サファイア基板）６５の上にＳｉ層６６が形成されたＳＯＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｓａｐｐｈｉｒｅ）ウェハからなる測定用ウェハ６０を示している。なお、Ａｌ2Ｏ3層６５は絶縁膜であり、Ｓｉ層６６は導電層が形成される層である。
【００５４】
図１（Ｄ）は、石英層６５’の上にＳｉ層６６が形成されたＳＯＱ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｑｕａｒｔｓ）ウェハからなる測定用ウェハ６０を示している。なお、石英層６５’は絶縁膜であり、Ｓｉ層６６は導電層が形成される層である。
【００５５】
このような測定用ウェハ６０は、Ｓｉ層６６の上面６６ａの上方から、リン（Ｐ）や、砒素（Ａｓ）、ボロン（Ｂｏｒｏｎ）などの不純物のイオン種（以下、単に不純物という）７０が注入される。
【００５６】
＜システムの構成について＞
以下に、この発明で用いるシステム（以下、モニタシステムという）の構成について説明する。
【００５７】
この発明で用いるモニタシステムを図２に示す。図２に示すように、モニタシステム１０００は、各装置を制御する制御装置１００と、不純物７０を測定用ウェハ６０（または、図示せぬ製造用ウェハ）に注入するイオン注入装置２００と、測定用ウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓを測定して測定結果を制御装置１００に出力する測定装置３００と、測定用ウェハ６０をイオン注入装置２００から測定装置３００に搬送する搬送装置（図示せず）とを有している。
【００５８】
なお、この実施の形態では、制御装置１００は、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣという）によって構成されている。その制御装置１００は、所定のタイミングで、イオン注入装置２００に不純物７０を測定用ウェハ６０に注入させるための信号を生成して、その信号を制御信号５０１としてイオン注入装置２００に出力する。また、制御装置１００は、測定装置３００に不純物７０の濃度ピーク深さＲｐを測定させるための信号を生成して、その信号を制御信号６０１として測定装置３００に出力する。なお、所定のタイミングとは、例えば、イオン注入装置２００が所定期間稼働した場合や所定量の半導体装置を製造した場合などである。また、制御装置１００は、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが設定値とは異なる深さとなっている場合に、イオン注入装置２００に不純物７０の注入深さを校正させるための信号を生成して、その信号を制御信号５０３としてイオン注入装置２００に出力する。
【００５９】
また、この実施の形態では、イオン注入装置２００は、測定用ウェハ６０の熱処理や後述の第２の酸化膜６８の除去を行うように構成されている。しかしながら、測定用ウェハ６０の熱処理や後述の第２の酸化膜６８の除去は、イオン注入装置以外の図示せぬ装置によって行うようにしてもよい。
【００６０】
＜処理工程について＞
以下に、図３〜図５を用いて、この発明に係る処理工程について説明する。なお、図３はこの発明に係る処理工程を示すフローチャートである。また、図４は測定用ウェハに施す処理工程を説明するための図であり、図５は、測定用ウェハの部分拡大図である。なお、ここでは、測定用ウェハ６０として、図１（Ａ）に示すＳＯＩウェハを用いるものとする。
【００６１】
なお、図４と図５に示す測定用ウェハ６０の構成例は、Ｓｉ層６６の上にＳｉＯ2６８が設けられている。以下、Ｓｉ層６６の下に設けられたＳｉＯ2６４を第１の酸化膜といい、Ｓｉ層６６の上に設けられたＳｉＯ2６８を第２の酸化膜という場合がある。また、Ｓｉ層６６をＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）層という場合もある。また、測定用ウェハ６０の主表面は、第２の酸化膜６８の露出した上面６８ａとなる。不純物７０は、この第２の酸化膜６８の上面６８ａの上方から注入される。ただし、測定用ウェハ６０は、ＳｉＯ2６８が設けられていない場合もある。この場合、測定用ウェハ６０の主表面は、Ｓｉ層６６の露出した上面６６ａとなり、不純物７０は、このＳｉ層の上面６６ａの上方から注入される。
【００６２】
図４と図５に示す例では、ＳＯＩ層６６の厚さ方向の中心をＣとし、Ｓｉ層（ＳＯＩ層）６６の厚さをＨとし、第２の酸化膜６８の厚さをｈとする。また、測定用ウェハ６０の主表面、すなわち、第２の酸化膜６８の上面６８ａからの、不純物７０の注入深さの設定値をＲＰとし、同主表面からの、不純物７０の濃度ピーク深さをＲｐとする。さらに、深さＲＰからの、不純物７０の拡散ばらつき幅をΔＲｐとする。なお、図４と図５に示す例では、ＳＯＩ層６６の厚さ方向の中心Ｃは、ＳＯＩ層６６の上面６６ａからの距離が（Ｈ／２）となる位置で、かつ、第２の酸化膜６８の上面６８ａからの距離が（ｈ＋Ｈ／２）となる位置に存在する。また、注入深さの設定値ＲＰは、（ｈ＋Ｈ／２）に設定されている。また、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐは、イオン注入装置２００の各部（例えば加速部など）に異常がなければ、注入深さの設定値ＲＰに一致した位置になる。
【００６３】
測定用ウェハ６０のＳＯＩ層６６の膜厚Ｈは、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが数百〜千数百Å程度であることを鑑みると、１０００Å単位（ｎ×１０3Å）以下（ただし、「ｎ」は任意の整数である）であることが好ましく（図４（Ａ）参照）、特に、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが数百〜千数百Å程度であること、および、不純物７０の深さ方向の拡散ばらつき幅ΔＲｐが１００Å単位（ｎ×１０2Å）程度であることを鑑みると、２×１０3Å以下であることが好ましい。また、測定用ウェハ６０のＳＯＩ層６６の膜厚Ｈは、さらには、不純物７０の深さ方向の拡散ばらつき幅ΔＲｐの２倍（すなわち、２×ΔＲｐ）程度であることが好ましい。ただし、この「２倍」という値は、その前後に１０％程度の許容範囲を持つ。したがって、測定用ウェハ６０のＳＯＩ層６６の膜厚Ｈは、２×ΔＲｐ×（１±０．１）程度（すなわち、１．８×ΔＲｐ〜２．２×ΔＲｐ程度）が好ましい。
【００６４】
図３に示すように、ステップ（以下、Ｓと表記する）１０１において、イオン注入装置２００は、制御装置１００から出力される制御信号５０１に基づいて、不純物７０が注入深さの設定値ＲＰに注入されるように設定された注入エネルギーＥで、不純物７０を加速させて、不純物７０を第２の酸化膜６８の上面６８ａの上方から測定用ウェハ６０に注入する（図４（Ａ）参照）。
【００６５】
なお、図４に示す例では、測定用ウェハ６０として図１（Ａ）で説明したＳＯＩウェハを用い、不純物７０としてリン（Ｐ）を用いている。ここで説明する例では、測定用ウェハ６０は、ＳＯＩ層６６の上に第２の酸化膜（ＳｉＯ2）６８が形成されている。この第２の酸化膜６８は不純物７０の外方拡散防止用の膜となる。なお、第２の酸化膜６８は、ボロン（Ｂｏｒｏｎ）などの、外方拡散が大きい不純物７０を注入する場合は、形成した方がよいが、リン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）などの、外方拡散が小さい不純物７０を注入する場合は、形成しなくてもよい。また、注入エネルギーＥは、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐがＳＯＩ層６６の厚さ方向の中心Ｃと一致するように、ＳＯＩ層６６の上に形成された第２の酸化膜６８の厚さを考慮して設定されている。
【００６６】
測定用ウェハ６０に注入された不純物７０は、第２の酸化膜６８によって外方拡散が抑制されながら、第２の酸化膜６８を透過して、ＳＯＩ層６６に到達する。そして、不純物７０は、測定用ウェハ６０の内部の結晶に衝突して、散乱しながら進み、注入エネルギーＥを消費し尽くした地点で停止する（図１１参照）。このようにして、イオン注入装置２００は、図４（Ｂ）に示すように、ＳＯＩ層６６に、不純物７０が注入された不純物注入層７２を形成する。
【００６７】
次に、Ｓ１０３において、イオン注入装置２００は、測定用ウェハ６０に熱処理を施し、不純物注入層７２の不純物７０を活性化させる。この不純物７０の活性化により、不純物注入層７２から不純物活性層７４が形成される（図４（Ｃ）参照）。この不純物活性層７４が、導電層である。
【００６８】
次に、Ｓ１０５において、イオン注入装置２００は、測定用ウェハ６０から第２の酸化膜６８を除去して、不純物活性層７４を露出させる。
【００６９】
次に、Ｓ１０７において、測定装置３００は、制御装置１００から出力される制御信号６０１に基づいて、測定用ウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓを測定し、測定結果を制御装置１００に出力する。なお、測定用ウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓは、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰ付近であれば、最小となる。これは、不純物７０の実質ドーズ量が最大になるためである。また、測定用ウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓは、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れると、著しく増大する。これは、注入された不純物７０の多くが導電層から外れた領域（すなわち、第１の酸化膜６４または第２の酸化膜６８）に注入され、その結果、不純物７０の実質ドーズ量が著しく減少するためである。
【００７０】
次に、Ｓ１０９において、制御装置１００は、測定装置３００によって測定された測定用ウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓと予め設定された許容値とを比較し、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが許容範囲内か否かを判定する。なお、許容値は、注入深さの設定値ＲＰからの濃度ピーク深さＲｐの距離がずれ幅として許容される限界となる場合における濃度ピーク深さＲｐに対応する表面抵抗率Ｒｓの値であり、運用に応じて適宜設定される。制御装置１００は、表面抵抗率Ｒｓが許容値以下である場合に、濃度ピーク深さＲｐが許容範囲内であると判断する。そして、制御装置１００は、濃度ピーク深さＲｐが変動していないと判断して、工程を終了させる。他方、制御装置１００は、表面抵抗率Ｒｓが許容値よりも大きい場合に、濃度ピーク深さＲｐが許容範囲外であると判断する。そして、制御装置１００は、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが変動していると判断して、工程をＳ１１１に進める。
【００７１】
Ｓ１１１において、制御装置１００は、イオン注入装置２００の注入エネルギーＥの校正量を算出して、注入エネルギーＥを校正させるための制御信号５０３を生成し、イオン注入装置２００に出力する。なお、注入エネルギーＥの校正量の算出については、後述する。
【００７２】
Ｓ１１３において、イオン注入装置２００は、制御装置１００から出力された制御信号５０３に基づいて、注入エネルギーＥを校正する。
【００７３】
以上により、システムの動作が終了する。
【００７４】
＜表面抵抗率Ｒｓについて＞
以下に、表面抵抗率Ｒｓについて説明する。
【００７５】
従来の測定用ウェハ１０は、導電層となるＳｉウェハ１２の膜厚が、この発明で用いる測定用ウェハ６０よりも非常に厚くなっている。そのため、注入された不純物７０の多くは、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れても、Ｓｉウェハ１２の内部の領域（すなわち、Ｓｉウェハ１２の導電層となる領域よりも深い領域）に注入される。しかも、その領域に注入された不純物７０の一部は、熱処理の影響によって、導電層に拡散される。その結果、不純物７０の実質ドーズ量は、あまり大きくは減少しない。したがって、測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れることにより増大する。しかしながら、その増大量は、比較的小さい。
【００７６】
これに対して、この発明で用いる測定用ウェハ６０は、前述の通り、導電層となるＳＯＩ層６６の膜厚が従来の測定用ウェハ１０のＳｉウェハ１２の膜厚よりも非常に薄くなっている。そのため、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れた場合に、注入された不純物７０の多くは、ＳＯＩ層６６の外部の領域（すなわち、第１の酸化膜６４または第２の酸化膜６８）に注入される。その結果、注入された不純物７０の約２／３（約６８％）を含む図１２に示す領域Ｓは、ＳＯＩ層６６の外部の領域に形成される。これにより、不純物７０の実質ドーズ量（すなわち、導電層となるＳＯＩ層６６に注入された不純物７０のドーズ量）は、著しく減少する。したがって、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れた場合に、測定用ウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓは、著しく増大する。
【００７７】
このように、この発明では、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れた場合に、その影響が測定用ウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓの著しい増大として顕著に現れる。なお、ＳＯＩ層６６の外部の領域（すなわち、第１の酸化膜６４または第２の酸化膜６８）に注入された不純物７０の一部は、熱処理の影響によって、導電層となるＳＯＩ層６６に拡散される。そのため、測定用ウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓは、熱処理の影響によって、減少する。しかしながら、熱処理の影響による表面抵抗率Ｒｓの減少量は、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れることによる表面抵抗率Ｒｓの増大量に比べて著しく小さく、無視し得る程度のものである。そのため、この発明では、測定用ウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓの変化量の大半を、不純物の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れることによる増大量とみなすことができる。
【００７８】
このように、この発明は、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れることによる測定用ウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓの変化量を、従来の方法よりも著しく増大させることができる。しかも、この発明は、測定用ウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓの変化量の大半を、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れることによる増大量とみなすことができる。
【００７９】
したがって、この発明は、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐを従来の方法よりも的確に検出することができ、これにより、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐの変動を良好に監視することができる。
【００８０】
＜注入エネルギーＥの校正量の算出について＞
以下に、図６を用いて、注入エネルギーＥの校正量について説明する。なお、図６は、注入エネルギーと表面抵抗率の関係を示すグラフ図である。ここでは、従来用いていた測定用ウェハ１０が、図１０に示す構成となっているものとして説明する。また、この発明で用いる測定用ウェハ６０が、図４と図５に示す構成となっているものとして説明する。また、注入エネルギーＥが、不純物７０の注入深さの設定値ＲＰとＳＯＩ層６６の厚さ方向の中心Ｃとが一致するように、設定されているものとして説明する。
【００８１】
図６中、横軸は注入エネルギーＥを示し、縦軸は表面抵抗率Ｒｓを示している。また、実線ａは従来用いていた測定用ウェハ１０における注入エネルギーＥと導電層となる領域（すなわち、Ｓｉ層１２の表面付近）の表面抵抗率Ｒｓの関係を示しており、実線ｂはこの発明で用いる測定用ウェハ１０における注入エネルギーＥと導電層となる領域（すなわち、ＳＯＩ層６６）の表面抵抗率Ｒｓの関係を示している。
【００８２】
図６では、イオン注入装置２００に設定された注入エネルギーの設定値をＥ１とし、実際の注入エネルギーをＥ２としている。
【００８３】
イオン注入装置２００は、各部に異常がなければ、注入エネルギーの設定値Ｅ１で不純物７０を測定用ウェハ１０または６０に注入する。点Ｘ１は、測定用ウェハが従来用いていた測定用ウェハ１０である場合の注入エネルギーＥ１に対応する実線ａ上の点、および、測定用ウェハがこの発明で用いる測定用ウェハ６０である場合の注入エネルギーＥ１に対応する実線ｂ上の点である。また、表面抵抗率Ｒｓ１は、点Ｘ１に対応する表面抵抗率である。この表面抵抗率Ｒｓ１は、この実施の形態では、表面抵抗率Ｒｓの最小値となっている。したがって、注入エネルギーＥ１で不純物７０を測定用ウェハ１０または６０に注入する場合に、測定用ウェハ１０と６０の表面抵抗率Ｒｓは、ともに、最小値Ｒｓ１となる。
【００８４】
これに対し、イオン注入装置２００は、各部に異常があり、その結果、注入エネルギーＥ２で不純物７０を測定用ウェハ１０または６０に注入したとする。点Ｘ２は、測定用ウェハが従来用いていた測定用ウェハ１０である場合の注入エネルギーＥ２に対応する実線ａ上の点である。また、表面抵抗率Ｒｓ２は、点Ｘ２に対応する表面抵抗率である。この表面抵抗率Ｒｓ２は、測定用ウェハ１０の導電層となる領域（すなわち、Ｓｉウェハ１２の表面付近）の表面抵抗率Ｒｓの測定値となる。また、点Ｘ２’は、測定用ウェハがこの発明で用いる測定用ウェハ６０である場合の注入エネルギーＥ２に対応する実線ｂ上の点である。また、表面抵抗率Ｒｓ２’は、点Ｘ２’に対応する表面抵抗率Ｒｓである。この表面抵抗率Ｒｓ２’は、測定用ウェハ６０の導電層となる領域（すなわち、ＳＯＩ層６６）の表面抵抗率Ｒｓの測定値となる。したがって、注入エネルギーＥ２で不純物７０を測定用ウェハ１０または６０に注入する場合に、測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓは測定値Ｒｓ２となり、測定用ウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓは測定値Ｒｓ２’となる。
【００８５】
このように、表面抵抗率Ｒｓは、注入エネルギーＥが設定値Ｅ１となる場合に、最小となり、注入エネルギーＥが設定値Ｅ１よりも大きくなる場合または注入エネルギーＥが設定値Ｅ１よりも小さくなる場合に、増大する。特に、測定用ウェハがこの発明で用いる測定用ウェハ６０は、注入エネルギーＥが設定値Ｅ１よりも大きくなる場合または設定値Ｅ１よりも小さくなる場合に、表面抵抗率Ｒｓが著しく増大するので、このような傾向が顕著になる。このような傾向は、注入エネルギーＥが設定値Ｅ１となる場合に、図５と図１２に示すように、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが測定用ウェハ６０の導電層となる領域（ＳＯＩ層６６）の厚さ方向の中心Ｃにほぼ一致し、それ以外の場合に、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが中心Ｃに一致しなくなるために、現れる。
【００８６】
ここで、仮に、表面抵抗率Ｒｓの許容値をＲｓ３とする。点Ｘ３は、測定用ウェハが従来用いていた測定用ウェハ１０である場合の表面抵抗率Ｒｓ３に対応する実線ａ上の点である。また、注入エネルギーＥ３は、点Ｘ３に対応する注入エネルギーＥである。また、点Ｘ３’は、測定用ウェハがこの発明で用いる測定用ウェハ６０である場合の表面抵抗率Ｒｓ３’に対応する実線ｂ上の点である。また、注入エネルギーＥ３’は、点Ｘ３’に対応する注入エネルギーＥである。
【００８７】
注入エネルギーＥの校正量は、表面抵抗率の測定値（Ｒｓ２またはＲｓ２’）と許容値（Ｒｓ３）との関係に基づいて、算出することができる。
【００８８】
例えば、測定用ウェハが従来用いていた測定用ウェハ１０である場合で、かつ、表面抵抗率の測定値Ｒｓ２が許容値Ｒｓ３よりも大きい場合に、制御装置１００は、まず、表面抵抗率の測定値Ｒｓ２に対応する注入エネルギーの測定値Ｅ２と、許容値Ｒｓ３に対応する注入エネルギーの許容値Ｅ３を算出する。次に、制御装置１００は、注入エネルギーの測定値Ｅ２が許容値Ｅ３よりも大きいか否かを判定する。この判定は、予め、不純物７０が注入された、Ｓｉ層１２や酸化膜（ＳｉＯ2）１４の膜厚が異なる複数の測定用ウェハ１０の表面抵抗率Ｒｓを測定しておき、その結果を参照することによって行うことができる。そして、制御装置１００は、注入エネルギーの測定値Ｅ２が許容値Ｅ３よりも大きい場合に、注入エネルギーＥの校正量を（Ｅ２−Ｅ３）として算出する（図６参照）。逆に、制御装置１００は、注入エネルギーの測定値Ｅ２が許容値Ｅ３よりも小さい場合に、注入エネルギーＥの校正量を（Ｅ３−Ｅ２）として算出する。
【００８９】
また、測定用ウェハがこの発明で用いる測定用ウェハ６０である場合で、かつ、表面抵抗率Ｒｓの測定値Ｒｓ２’が許容値Ｒｓ３よりも大きい場合に、制御装置１００は、まず、表面抵抗率Ｒｓの測定値Ｒｓ２’に対応する注入エネルギーの測定値Ｅ２と、許容値Ｒｓ３に対応する注入エネルギーの許容値Ｅ３’を算出する。次に、制御装置１００は、注入エネルギーの測定値Ｅ２が許容値Ｅ３’よりも大きいか否かを判定する。この判定は、予め、不純物７０が注入された、ＳＯＩ層６６や第２の酸化膜（ＳｉＯ2６８）の膜厚が異なる複数の測定用ウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓを測定しておき、その結果を参照することによって行うことができる。そして、制御装置１００は、注入エネルギーの測定値Ｅ２が許容値Ｅ３’よりも大きい場合に、注入エネルギーＥの校正量を（Ｅ２−Ｅ３’）として算出する（図６参照）。逆に、制御装置１００は、注入エネルギーの測定値Ｅ２が許容値Ｅ３’よりも小さい場合に、注入エネルギーＥの校正量を（Ｅ３’−Ｅ２）として算出する。
【００９０】
なお、図６に示すように、測定用ウェハ６０の表面抵抗率の測定値Ｒｓ２’は、測定用ウェハ１０の表面抵抗率の測定値Ｒｓ２よりも、許容値Ｒｓ３からの差が大きくなる。そのため、この発明は、従来よりも、不純物７０の注入深さを的確に検出することができる。また、測定用ウェハ６０を注入対象とする場合の注入エネルギーＥの許容値Ｅ３’は、測定用ウェハ１０を注入対象とする場合の注入エネルギーの許容値Ｅ３よりも、設定値Ｅ１からの差が小さくなる。そのため、この発明は、従来よりも、注入エネルギーＥをより設定値Ｅ１に近い値に校正することができる。
【００９１】
＜各種のデータについて＞
以下に、制御装置１００が取り扱う各種のデータについて説明する。制御装置１００が取り扱う各種のデータとしては、例えば、注入エネルギーＥと表面抵抗率Ｒｓの関係を示すデータや、注入エネルギーＥと不純物の濃度分布の関係を示すデータなどがある。これらは、各種の条件（例えば、注入エネルギーＥや、不純物７０の種類、不純物７０のドーズ量、注入対象の種類など）に応じて導出されている。
【００９２】
注入エネルギーＥと表面抵抗率Ｒｓの関係を示すデータを表１と表２に示す。表１と表２は、不純物７０を注入対象に注入し、約１０００℃で熱処理を１０秒間施した場合のデータを示している。
【００９３】
【表１】
2006229145.tif 000003
【００９４】
表１に示す例では、不純物７０の種類をＰとし、不純物７０のドーズ量を５×１０15ｃｍ-2とし、注入対象をＳＯＩウェハ６０（ただし、表面の欠陥数が予め定められた所定値以下であることを条件とする）とし、第２の酸化膜（ＳｉＯ2）６８の膜厚を１００Åとし、ＳＯＩ層６６の膜厚を２５０Åとしている。表１に示す例では、注入エネルギーが約２０ｋｅＶの場合に、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐがＳＯＩ層６６の厚さ方向のほぼ中心Ｃに一致している。
【００９５】
表２に示す例では、不純物７０の種類をＰとし、不純物７０のドーズ量を５×１０15ｃｍ-2とし、注入対象をＳＯＩウェハ６０（ただし、表面の欠陥数が予め定められた所定値以下であることを条件とする）とし、第２の酸化膜（ＳｉＯ2）６８の膜厚を４５０Åとし、ＳＯＩ層６６の膜厚を３００Åとしている。表２に示す例では、注入エネルギーが約５０ｋｅＶの場合に、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐがＳＯＩ層６６の厚さ方向のほぼ中心Ｃに一致している。
【００９６】
注入エネルギーＥと不純物の濃度分布の関係を示すデータを表３に示す。表３は、不純物７０を注入対象に注入し、約９５０℃で熱処理を１０秒間施した場合のデータを示している。
【００９７】
表３に示す例では、不純物７０の種類をＰとし、不純物７０のドーズ量を５×１０15ｃｍ-2とし、注入対象をＳＯＩウェハ６０（ただし、表面の欠陥数が予め定められた所定値以下であることを条件とする）としている。表３に示す例では、注入エネルギーが５０ｋｅＶの場合に、不純物７０の注入深さＲＰが約６００Åとなり、拡散ばらつき幅ΔＲｐが約２８０Åとなっている。また、注入エネルギーが１００ｋｅＶの場合に、不純物７０の注入深さＲＰが約１０３０Åとなり、拡散ばらつき幅ΔＲｐが約３６０Åとなっている。
【実施例１】
【００９８】
以下に、この発明に係る各実施例について説明する。なお、各実施例では、測定用ウェハ６０としてＳＯＩウェハを用い、不純物７０としてリン（Ｐ）を用いている。
【００９９】
図７は、実施例１に係る処理工程を説明するための図である。なお、ここでは、実施例１で用いる測定用ウェハ６０と従来用いていた測定用ウェハ１０とを比較して説明するために、実施例１で用いる測定用ウェハをＳＯＩウェハ６０といい、従来用いていた測定用ウェハをバルクＳｉウェハ１０という。
【０１００】
以下、図７（Ａ）を参照して説明する。イオン注入装置２００は、まず、不純物７０が注入深さの設定値ＲＰに注入されるように設定された注入エネルギーＥで、不純物７０を加速させて、不純物７０を第２の酸化膜６８の上からＳＯＩウェハ６０に注入する。なお、注入エネルギーＥは、不純物７０がＳＯＩ層６６に十分に注入されるように、ＳＯＩ層６６の上に形成された第２の酸化膜６８の厚さを考慮して設定されている。ここでは、注入エネルギーＥを５０ｋｅＶとする。なお、注入エネルギーＥを５０ｋｅＶとし、不純物７０の種類をＰとし、不純物７０のドーズ量を５×１０15ｃｍ-2とし、注入対象をＳＯＩウェハ６０（ただし、表面の欠陥数が予め定められた所定値以下であることを条件とする）とする場合では、注入深さの設定値ＲＰは約６００Åとなり、拡散ばらつき幅ΔＲｐは約２８０Åとなる。このようなデータは、予め、実験によって測定されている。
【０１０１】
ＳＯＩウェハ６０に注入された不純物７０は、測定用ウェハ６０の内部の結晶に衝突して、散乱しながら進み、注入エネルギーＥを消費し尽くした地点で停止する。このとき、注入された不純物７０の多くは、濃度ピーク深さＲｐ付近をピークにして、（Ｒｐ±ΔＲｐ）程度の領域に集中して停止する。ここで、濃度ピーク深さＲｐは、イオン注入装置２００の各部（例えば加速部など）に異常がなければ、注入深さの設定値ＲＰに一致する。したがって、注入された不純物７０の多くは、イオン注入装置２００の各部（例えば加速部など）に異常がなければ、注入深さの設定値ＲＰをピークにして、（ＲＰ±ΔＲｐ）程度の領域に集中して停止する。具体的には、注入された不純物７０の多くは、第２の酸化膜６８の上面６８ａから約６００Å付近をピークにして、（６００±２８０）Å程度の領域に集中して停止する。なお、（６００±２８０）Å程度の領域は、ＳＯＩ層６６の内部に存在する。したがって、注入された不純物７０の多くは、イオン注入装置２００の各部（例えば加速部など）に異常がなければ、ＳＯＩ層６６に注入されることになる。このようにして、イオン注入装置２００は、ＳＯＩ層６６に、不純物７０が注入された不純物注入層７２を形成する（図７（Ｂ）参照）。
【０１０２】
次に、イオン注入装置２００は、ＳＯＩウェハ６０全体を約９５０℃で熱処理し、不純物注入層７２の不純物７０を活性化させる。この不純物７０の活性化により、不純物注入層７２から不純物活性層７４が形成される（図７（Ｃ）参照）。この不純物活性層７４が、導電層である。そして、イオン注入装置２００は、ＳＯＩウェハ６０から第２の酸化膜６８を除去して、不純物活性層７４を露出させる。
【０１０３】
この後、測定装置３００は、四探針法などによって、ＳＯＩウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓを測定する。
【０１０４】
ＳＯＩウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓは、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰ付近であれば、最小となる。これは、これは、不純物７０の実質ドーズ量が最大になるためである。
【０１０５】
しかしながら、ＳＯＩウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓは、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れると、従来のバルクＳｉウェハ１０に比べて、著しく増大する。これは、注入された不純物７０の多くが導電層から外れた領域（すなわち、第１の酸化膜６４または第２の酸化膜６８）に注入され、その結果、不純物７０の実質ドーズ量が著しく減少するためである。
【０１０６】
例えば、注入エネルギーＥを５０ｋｅＶとし、不純物７０の種類をＰとし、不純物７０のドーズ量を５×１０15ｃｍ-2とし、注入対象をＳＯＩウェハ６０とする場合に、濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから拡散ばらつき幅ΔＲｐの約２倍（すなわち、約５６０Å）ずれただけで、不純物７０の実質ドーズ量（すなわち、導電層となるＳＯＩ層６６に注入された不純物７０のドーズ量）が約３％となる。その結果、ＳＯＩウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓは、何桁も増大する。
【０１０７】
このように、実施例１では、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れた場合に、その影響が表面抵抗率Ｒｓの著しい増大として顕著に現れる。このことから、実施例１によれば、測定用ウェハとしてＳＯＩウェハ６０を用い、導電層となるＳＯＩ層６６の膜厚Ｈを例えば拡散ばらつき幅ΔＲｐの約２倍（すなわち、約５６０Å）にすることで、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐの変動を従来の方法よりも的確に検出することができる。
【０１０８】
なお、ＳＯＩウェハ６０は、導電層となるＳＯＩ層６６の膜厚Ｈを拡散ばらつき幅ΔＲｐの約２倍とすると、第２の酸化膜６８の膜厚ｈが（ＲＰ−ΔＲｐ）となる場合に、濃度ピーク深さＲｐが導電層の中心Ｃに一致するようになる。すなわち、ＳＯＩウェハ６０は、導電層となるＳＯＩ層６６の膜厚Ｈを（２８０×２）＝５６０Åとすると、第２の酸化膜６８の膜厚ｈが（６００−２８０）＝３２０Åとなる場合に、濃度ピーク深さＲｐが導電層の中心Ｃに一致するようになる。
【０１０９】
以上の通り、実施例１によれば、ＳＯＩ層６６の上に第２の酸化膜６８を形成して、ＳＯＩ層６６の膜厚Ｈを拡散ばらつき幅ΔＲｐの約２倍にすることで、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐの変動を感度良く測定することができる。
【実施例２】
【０１１０】
図８は、実施例２に係る処理工程を説明するための図である。実施例２は、注入エネルギーＥを実施例１よりも高く設定している。また、これに合わせて、第２の酸化膜６８の膜厚を実施例１よりも厚く形成している。なお、第２の酸化膜６８の膜厚は、不純物７０の外方拡散を抑制するだけでなく、不純物７０の濃度分布のすその領域をカットできるだけの厚さとする。
【０１１１】
以下、図８（Ａ）を参照して説明する。イオン注入装置２００は、まず、不純物７０が注入深さの設定値ＲＰに注入されるように設定された注入エネルギーＥで、不純物７０を加速させて、不純物７０を第２の酸化膜６８の上からＳＯＩウェハ６０に注入する。なお、注入エネルギーＥは、不純物７０がＳＯＩ層６６に十分に注入されるように、ＳＯＩ層６６の上に形成された第２の酸化膜６８の厚さを考慮して設定されている。ここでは、注入エネルギーＥを１００ｋｅＶとする。なお、注入エネルギーＥを１００ｋｅＶとし、不純物７０の種類をＰとし、不純物７０のドーズ量を５×１０15ｃｍ-2とし、注入対象をＳＯＩウェハ６０（ただし、表面の欠陥数が予め定められた所定値以下であることを条件とする）とする場合では、注入深さの設定値ＲＰは約１０３０Åとなり、拡散ばらつき幅ΔＲｐは約３６０Åとなる。このようなデータは、予め、実験によって測定されている。
【０１１２】
ＳＯＩウェハ６０に注入された不純物７０は、測定用ウェハ６０の内部の結晶に衝突して、散乱しながら進み、注入エネルギーＥを消費し尽くした地点で停止する。このとき、注入された不純物７０の多くは、濃度ピーク深さＲｐ付近をピークにして、（Ｒｐ±ΔＲｐ）程度の領域に集中して停止する。ここで、濃度ピーク深さＲｐは、イオン注入装置２００の各部（例えば加速部など）に異常がなければ、注入深さの設定値ＲＰに一致する。したがって、注入された不純物７０の多くは、イオン注入装置２００の各部（例えば加速部など）に異常がなければ、注入深さの設定値ＲＰをピークにして、（ＲＰ±ΔＲｐ）程度の領域に集中して停止する。具体的には、注入された不純物７０の多くは、第２の酸化膜６８の上面６８ａから約１０３０Å付近をピークにして、（１０３０±３６０）Å程度の領域に集中して停止する。なお、（１０３０±３６０）Å程度の領域は、ＳＯＩ層６６の内部に存在する。したがって、注入された不純物７０の多くは、イオン注入装置２００の各部（例えば加速部など）に異常がなければ、ＳＯＩ層６６に注入されることになる。このようにして、イオン注入装置２００は、ＳＯＩ層６６に、不純物７０が注入された不純物注入層７２を形成する（図８（Ｂ）参照）。
【０１１３】
次に、イオン注入装置２００は、ＳＯＩウェハ６０全体を約９５０℃で熱処理し、不純物注入層７２の不純物７０を活性化させる。この不純物７０の活性化により、不純物注入層７２から不純物活性層７４が形成される（図８（Ｃ）参照）。この不純物活性層７４が、導電層である。そして、イオン注入装置２００は、ＳＯＩウェハ６０から第２の酸化膜６８を除去して、不純物活性層７４を露出させる。
【０１１４】
この後、測定装置３００は、四探針法などによって、ＳＯＩウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓを測定する。
【０１１５】
実施例２のように、注入エネルギーＥを１００ｋｅＶとし、不純物７０の種類をＰとし、不純物７０のドーズ量を５×１０15ｃｍ-2とし、注入対象をＳＯＩウェハ６０とする場合に、濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから拡散ばらつき幅ΔＲｐの約２倍（すなわち、約７２０Å）ずれただけで、不純物７０の実質ドーズ量（すなわち、導電層となるＳＯＩ層６６に注入された不純物７０のドーズ量）が約３％となる。その結果、ＳＯＩウェハ６０の表面抵抗率Ｒｓは、何桁も増大する。
【０１１６】
このように、実施例２では、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐが注入深さの設定値ＲＰから外れた場合に、その影響が表面抵抗率Ｒｓの著しい増大として顕著に現れる。このことから、実施例２によれば、測定用ウェハとしてＳＯＩウェハ６０を用い、導電層となるＳＯＩ層６６の膜厚Ｈを例えば拡散ばらつき幅ΔＲｐの約２倍（すなわち、約７２０Å）にすることで、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐの変動を従来の方法よりも的確に検出することができる。
【０１１７】
なお、ＳＯＩウェハ６０は、導電層となるＳＯＩ層６６の膜厚Ｈを拡散ばらつき幅ΔＲｐの約２倍とすると、第２の酸化膜６８の膜厚ｈが（ＲＰ−ΔＲｐ）となる場合に、濃度ピーク深さＲｐが導電層の中心Ｃに一致するようになる。すなわち、ＳＯＩウェハ６０は、導電層となるＳＯＩ層６６の膜厚Ｈを（３６０×２）＝７２０Åとすると、第２の酸化膜６８の膜厚ｈが（１０３０−３６０）＝６７０Åとなる場合に、濃度ピーク深さＲｐが導電層の中心Ｃに一致するようになる。
【０１１８】
このような実施例２は、実施例１よりも大きな注入エネルギーＥで不純物７０をＳＯＩウェハ６０に注入する場合に、第２の酸化膜６８の膜厚を不純物７０の濃度分布のすそ領域となる（ＲＰ−ΔＲｐ）の厚さにすることで、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐの変動を感度良く測定することができる。
【０１１９】
以上の通り、実施例２によれば、注入エネルギーＥの値に合わせて、導電層となるＳＯＩ層６６の上に形成された第２の酸化膜６８の膜厚を設定することで、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐの変動を感度良く測定することができる。
【実施例３】
【０１２０】
図９は、実施例３に係る処理工程を説明するための図である。実施例３は、不純物７０が注入されたＳＯＩウェハ６０の上に、不純物７０の濃度ピーク深さＲｐを測定するためのＴＥＧパターン（テストエレメントグループパターン）を形成している。
【０１２１】
図９（Ａ）は、図７（Ｃ）と図８（Ｃ）を参照して説明した処理（すなわち、Ｓ１０５の酸化膜除去処理）を施した後のＳＯＩウェハ６０を示している。
【０１２２】
イオン注入装置２００は、ＳＯＩ層６６にホトリソグラフィー処理とエッチング処理を施すことにより、ＴＥＧパターン８２を形成する。このようにして、イオン注入装置２００は、ＳＯＩ層６６を利用してＴＥＧパターン８２をＳＯＩウェハ６０の主表面に形成する（図９（Ｂ）参照）。
【０１２３】
次に、イオン注入装置２００は、層間絶縁膜８４を形成した後、ＴＥＧパターン８２の上にコンタクト８６と配線８８を形成する。これにより、ＴＥＧパターン８２は、配線８８と電気的導通がなされる（図９（Ｃ）参照）。
【０１２４】
この後、測定装置３００は、ＴＥＧパターン８２を介して、ＳＯＩウェハ６０の抵抗特性（表面抵抗率Ｒｓなど）やトランジスタ特性（トランジスタの閾値や電流値など）を測定する。
【０１２５】
このような実施例３は、抵抗特性だけでなく、トランジスタ特性なども測定することができる。そのため、実施例３は、単純な抵抗特性だけの解析に基づいてＳＯＩウェハ６０を評価するだけでなく、抵抗特性とトランジスタ特性とを合わせた解析に基づいてＳＯＩウェハ６０を評価することができる。したがって、実施例３は、不純物注入や、熱処理、酸化膜除去などの各工程を経た後のＳＯＩウェハ６０における不純物７０の濃度分布を高精度に解析することができる。
【０１２６】
以上の通り、実施例３によれば、半導体装置を作製するＳＯＩウェハ６０上に、実施例１または実施例２で形成されたＳＯＩ層６６を利用してＴＥＧパターン８２をＳＯＩウェハ６０の主表面に形成することで、不純物注入や、熱処理、酸化膜除去などの各工程を経た後のＳＯＩウェハ６０における不純物７０の濃度分布を高精度に解析することができる。
【０１２７】
なお、最近の半導体装置は、極めて微細に設計されている。そのため、不純物７０の濃度分布の変化は、半導体装置の特性に大きな影響を与える。したがって、この実施例３により、不純物７０の濃度分布を高精度に解析することは、半導体装置の特性をチェックする上で重要である。
【０１２８】
この発明は、前述の実施の形態および実施例に限定されることなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の応用や変形が考えられる。
【０１２９】
例えば、実施例１〜３は、ＳｉＯ2層の上にＳｉ層が形成されたＳＯＩウェハ６０を用いている。しかしながら、この発明は、薄い導電層が絶縁膜にはさまれた構造であれば、他の材料によって形成されたウェハを用いてもよい。例えば、図１（Ｂ）〜（Ｄ）を参照して説明したウェハを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】この発明で用いる測定用ウェハの構成を示す図である。
【図２】モニタシステムの構成を示す図である。
【図３】この発明に係る処理工程を示すフローチャートである。
【図４】測定用ウェハに施す処理工程を説明するための図である。
【図５】測定用ウェハの部分拡大図である。
【図６】注入エネルギーと表面抵抗率の関係を示すグラフ図である。
【図７】実施例１に係る処理工程を説明するための図である。
【図８】実施例２に係る処理工程を説明するための図である。
【図９】実施例３に係る処理工程を説明するための図である。
【図１０】従来の測定用ウェハに施す処理工程を説明するための図である。
【図１１】不純物の進入過程を示す図である。
【図１２】不純物の濃度分布を示す図である。
【符号の説明】
【０１３１】
６０    …測定用ウェハ
６２    …Ｓｉウェハ
６４    …ＳｉＯ2
６６    …Ｓｉ層
【図１】
2006229145.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006229145.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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