(57)【要約】【課題】半導体基板上に形成された熱酸化膜の炭素汚染の有無を精度良く判定できる方法を提供する。【解決手段】判定用基板を半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化前の前処理時に同時処理する（ａ）。次に、判定用基板に形成された自然酸化膜厚を測定する（ｂ）。次に、判定用基板を半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化処理時に同時処理して、判定用基板上に熱酸化膜を形成する（ｃ）。次に、判定用基板上に形成された前記熱酸化膜の膜厚を測定する（ｄ）。次に、自然酸化膜厚に基づいて熱酸化後の熱酸化膜厚規格を設定する。次に、測定された熱酸化膜厚と熱酸化膜厚規格とを比較する（ｅ）、（ｆ）。次に、比較の結果、半導体基板もしくは半導体材料上に形成された熱酸化膜の不純物汚染の有無を判定する（ｇ）、（ｈ）。【選択図】  図１
2004363231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板もしくは半導体材料上に形成される熱酸化膜の不純物汚染の判定方法であって、
判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化前の前処理時に同時処理する工程と、
前記判定用基板に形成された自然酸化膜厚を測定する工程と、
前記判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化処理時に同時処理して、前記判定用基板上に熱酸化膜を形成する工程と、
前記判定用基板上に形成された前記熱酸化膜の膜厚を測定する工程と、
前記自然酸化膜厚に基づいて熱酸化後の熱酸化膜厚規格を設定する工程と、
測定された前記熱酸化膜厚と前記熱酸化膜厚規格とを比較する工程と、
前記比較の結果、前記半導体基板もしくは半導体材料上に形成された熱酸化膜の不純物汚染の有無を判定する工程とを有することを特徴とする不純物汚染の判定方法。
【請求項２】
半導体基板もしくは半導体材料上に形成される熱酸化膜の不純物汚染の判定方法であって、
判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化前の前処理時に同時処理する工程と、
前記判定用基板に形成された自然酸化膜厚を測定する工程と、
前記判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化処理時に同時処理して、前記判定用基板上に熱酸化膜を形成する工程と、
前記判定用基板上に形成された前記熱酸化膜の電気的特性を評価可能とする手段を施す工程と、
前記手段により前記熱酸化膜の電気特性を評価する工程と、
前記自然酸化膜厚に基づいて熱酸化後の電気特性規格を設定する工程と、
測定された前記電気特性と前記電気特性規格とを比較する工程と、
前記比較の結果、前記半導体基板もしくは半導体材料上に形成された熱酸化膜の不純物汚染の有無を判定する工程とを有することを特徴とする不純物汚染の判定方法。
【請求項３】
半導体基板もしくは半導体材料上に形成される熱酸化膜の不純物汚染の判定方法であって、
判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化前の前処理時に同時処理する工程と、
前記判定用基板に形成された自然酸化膜厚を測定する工程と、
前記判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化処理時とは別に熱処理して、前記判定用基板上に熱酸化膜を形成する工程と、
前記判定用基板上に形成された前記熱酸化膜の膜厚を測定する工程と、
前記自然酸化膜厚に基づいて熱酸化後の熱酸化膜厚規格を設定する工程と、
測定された前記熱酸化膜厚と前記熱酸化膜厚規格とを比較する工程と、
前記比較の結果、前記半導体基板もしくは半導体材料上に形成された熱酸化膜の不純物汚染の有無を判定する工程とを有することを特徴とする不純物汚染の判定方法。
【請求項４】
半導体基板もしくは半導体材料上に形成される熱酸化膜の不純物汚染の判定方法であって、
判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化前の前処理時に同時処理する工程と、
前記判定用基板に形成された自然酸化膜厚を測定する工程と、
前記判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化処理時とは別に熱処理して、前記判定用基板上に熱酸化膜を形成する工程と、
前記判定用基板上に形成された前記熱酸化膜の電気的特性を評価可能とする手段を施す工程と、
前記手段により前記熱酸化膜の電気特性を評価する工程と、
前記自然酸化膜厚に基づいて熱酸化後の電気特性規格を設定する工程と、
測定された前記電気特性と前記電気特性規格とを比較する工程と、
前記比較の結果、前記半導体基板もしくは半導体材料上に形成された熱酸化膜の不純物汚染の有無を判定する工程とを有することを特徴とする不純物汚染の判定方法。
【請求項５】
半導体基板もしくは半導体材料上に形成される熱酸化膜の不純物汚染の判定方法であって、
複数枚の判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化前の前処理時に同時処理する工程と、
前記判定用基板の少なくとも１枚を前記半導体基板もしくは半導体材料と共に保管し、前記判定用基板の残りを前記半導体基板もしくは半導体材料とは別に保管する工程と、
前記複数枚の判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化処理時に同時処理して、前記複数枚の判定用基板上に熱酸化膜を形成する工程と、
前記複数枚の判定用基板上に形成された前記各熱酸化膜の膜厚を測定する工程と、
測定された前記各熱酸化膜厚を比較する工程と、
前記比較の結果、前記半導体基板もしくは半導体材料上に形成された熱酸化膜の不純物汚染の有無を判定する工程とを有することを特徴とする不純物汚染の判定方法。
【請求項６】
半導体基板もしくは半導体材料上に形成される熱酸化膜の不純物汚染の判定方法であって、
複数枚の判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化前の前処理時に同時処理する工程と、
前記判定用基板の少なくとも１枚を前記半導体基板もしくは半導体材料と共に保管し、前記判定用基板の残りを前記半導体基板もしくは半導体材料とは別に保管する工程と、
前記複数枚の判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化処理時に同時処理して、前記複数枚の判定用基板上に熱酸化膜を形成する工程と、
前記複数枚の判定用基板上に形成された前記各熱酸化膜の電気的特性を評価可能とする手段を施す工程と、
前記手段により前記各熱酸化膜の電気特性を評価する工程と、
測定された前記各熱酸化膜の電気特性を比較する工程と、
前記比較の結果、前記半導体基板もしくは半導体材料上に形成された熱酸化膜の不純物汚染の有無を判定する工程とを有することを特徴とする不純物汚染の判定方法。
【請求項７】
前記電気特性として、前記熱酸化膜に一定電圧を印加した際に流れる電流量を用いることを特徴とする請求項２、４、６のうちいずれか１つに記載の不純物汚染の判定方法。
【請求項８】
前記電気特性として、前記熱酸化膜に一定電流を流すために必要となる電圧を用いることを特徴とする請求項２、４、６のうちいずれか１つに記載の不純物汚染の判定方法。
【請求項９】
前記電気特性として、前記熱酸化膜の電気的に得られる容量値を用いることを特徴とする請求項２、４、６のうちいずれか１つに記載の不純物汚染の判定方法。
【請求項１０】
前記電気特性として、前記熱酸化膜に一定電圧を印加したときの容量値を用いることを特徴とする請求項２、４、６のうちいずれか１つに記載の不純物汚染の判定方法。
【請求項１１】
前記判定用基板上に形成する熱酸化膜厚が６ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１つに記載の不純物汚染の判定方法。
【請求項１２】
クリーンルーム内での不純物汚染の検出方法であって、
前記不純物汚染の発生の有無を検出したい複数の異なる場所に基板を設置する工程と、
前記基板を設置した後、所定の期間待機する工程と、
前記待機後、前記複数の異なる場所に設置された各基板を同時に熱酸化する工程と、
前記複数の基板上に形成された各熱酸化膜の膜厚を測定する工程と、
測定された前記各熱酸化膜厚を比較する工程と、
前記比較の結果、前記各場所における不純物汚染の発生の有無を判定する工程とを有することを特徴とする不純物汚染の検出方法。
【請求項１３】
クリーンルーム内での不純物汚染の検出方法であって、
前記不純物汚染の発生の有無を検出したい場所に基板を設置する工程と、
前記基板を設置した後、所定の期間待機する工程と、
前記待機後、前記場所に設置された基板を参照用基板とともに同時に熱酸化する工程と、
前記基板上および参照用基板上に形成された熱酸化膜の膜厚を測定する工程と、
測定された前記基板上の熱酸化膜厚と前記参照用基板上の熱酸化膜厚とを比較する工程と、
前記比較の結果、前記場所における不純物汚染の発生の有無を判定する工程とを有することを特徴とする不純物汚染の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲート酸化膜、トンネル酸化膜等の熱酸化によって形成される酸化膜における不純物汚染の有無を判定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、不純物汚染についてはロットごとの管理を行なうことはなく、クリーンルームの管理項目のひとつとして管理されているのが現状であって、何らかの不良が発生した場合に事後検査として不純物分析が実施されている。これはロットごとに管理するためには手間、コスト、時間がかかってしまうという課題による。
【０００３】
ここでは従来例として、上記のような事後検査として実施されている不純物、特に炭素、の汚染の有無を判定する方法を記載する。
【０００４】
以下に、従来の判定方法について、図９を参照しながら説明する（例えば、非特許文献１）。
【０００５】
炭素汚染の有無を判定するために、本来必要となるウエハ（以下、本番ウエハと称す）とは別に、モニタ用ウエハ（以下モニタウエハと称す）を用意し、図９（ａ）において本番ウエハと一緒にモニタウエハを熱酸化前の洗浄処理を実施する。次に、図９（ｂ）において、本番ウエハと一緒にモニタウエハを熱酸化する。現実には処理（ａ）と処理（ｂ）との間には数時間から数日程度の間隔があくことがあり、その間に有機汚染を引き起こす恐れがある。
【０００６】
次に、図９（ｃ）において、例えばＳＩＭＳ（２次イオン質量分析法）によって酸化膜中もしくは酸化膜界面近傍における炭素濃度を分析する。ここで、一般に、対象とする酸化膜の膜厚が数〜数１０ｎｍ程度と薄いため、密度ではなく面密度が用いられるが、ここでは密度として表現する。
【０００７】
次に、図９（ｄ）において、膜中炭素密度の規格値（上限値）との比較を行なう。次に、図９（ｅ）において、測定値が規格値を超えていれば、炭素汚染が発生していると判定し（ｆ）、超えていなければ発生していないと判定する（ｇ）。
【０００８】
なお、本従来例においては図９（ｂ）の熱酸化後、そのまま図９（ｃ）において炭素濃度分析を行なったが、図９（ｂ）の後でさらに本番ウエハと一緒にモニタウエハにもゲート電極を形成してから、もしくはその後適当な工程まで本番ウエハと一緒に処理を進めてから、分析を実施することも行なわれている。
【０００９】
【非特許文献１】
Ｊａｙ  Ｊ．Ｇｕａｎ，  Ｇｌｅｎｎ  Ｗ．Ｇａｌｅ  ａｎｄ  Ｊｏｅ  Ｂｅｎｎｅｔｔ：  Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３９（２０００）  ｐｐ．３９４７−３９５４
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来例においては、酸化膜中の炭素濃度と酸化膜電気特性との間に必ずしも相関があるとはいえないという問題があった。この点に関して、以下に、図１０〜図１３を参照しながら説明する。
【００１１】
図１０は、前洗浄処理を行ったシリコンウエハをクリーンルーム内に長期間保管したときの、エリプソによって光学的に測定した自然酸化膜厚の変動をプロットしている。ここで自然酸化膜とは、前処理までの過程でウエハ表面に形成されているシリコンの酸化膜および保管期間中に形成されたシリコンの酸化膜、さらには不純物が表面に吸着もしくは表面反応することによって発生する見かけ上の膜厚の増大も含めたものとして定義する。従って何らかの膜厚測定によって得られた値をそのときの自然酸化膜の膜厚と定義することとなる。
【００１２】
図１０において、自然酸化膜厚は保管時間の増加とともに増大し、やがて一定レベルで飽和していることがわかる。この場合飽和膜厚は約２ｎｍである。現実には、保管中において、このような自然酸化膜の成長とともにクリーンルーム内からの有機物汚染が発生しており、表面には有機物が付着・吸着している。有機汚染が発生している場合、その後の熱酸化によって形成された熱酸化膜中には炭素が取り込まれ、何らかの電気的特性に悪影響を及ぼす恐れがある。
【００１３】
図１１はその一例を示しており、面積５０００μｍ２のＭＯＳキャパシタを形成し、−１００ｍＡ／ｃｍ２の定電流ＴＤＤＢストレスを印加したときの偶発不良率を保管時間に対してプロットしている。保管時間はほぼ０時間から９４０時間まで検討しているが、７２０時間保管した試料においてのみ偶発不良率が５０％以上に達している。９４０時間保管した、より長時間の保管試料では偶発不良は発生していない。
【００１４】
また、このような偶発不良の発生原因が有機汚染であることは図１３に示した結果よりいえる。図１３は図１１に示した試料と同時に保管した別ウエハを用い、ＧＣ−ＭＳ分析（ガスクロマトグラフ質量分析）法により評価した、熱酸化前のウエハ表面における有機物の量を定量した結果を示している。保管時間の増大とともに有機物量は増大しているが、３０日保管においてさらに増大している。しかしながらこのような有機物量の増大はより長時間の９４０時間保管試料では発生していないことがわかっている。以上の結果より、酸化膜を劣化させるような汚染は時間に依存して発生するのではなく、ランダムに発生していることがわかる。
【００１５】
従って、保管期間を制限するだけでは汚染に起因する偶発不良の発生を抑制することはできない。そこで偶発不良を誘起するような有機汚染の発生を簡便にモニタする方法の提供が強く求められている。上記のようにＧＣ−ＭＳ分析を全ロットに対して実施すればモニタすることが可能になるが、これはコストの増大および時間がかかるという問題を有しているため、より簡便な方法が求められる。
【００１６】
その一例として、従来図３に示したように、モニタウエハに形成された熱酸化膜中の炭素濃度をＳＩＭＳによって分析し、汚染の有無を判定するという方法が用いられていた。
【００１７】
図１２は図１１に示した試料について、このような方法によって測定した膜中炭素濃度（面密度）と偶発不良率との相関をプロットしている。４８０時間保管した試料と７２０時間保管した試料とでは偶発不良率には大幅な差が認められるにもかかわらず、膜中炭素面密度にはほとんど差が認められない。この結果は、偶発不良の発生を熱酸化後の膜中炭素濃度から推定することは非常に困難であることを示している。つまり、膜中炭素密度から偶発不良を引き起こす程度の炭素汚染が発生しているかどうかを判定することは困難であるにもかかわらず、従来は、炭素汚染の発生をモニタする方法としてはＳＩＭＳ分析等により行なうという方法しかなく、したがって、従来例においては正確に炭素汚染の有無を判定することはできないという問題点を有していた。
【００１８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、炭素汚染の有無を簡便に精度良く判定できる方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の不純物汚染の判定方法は、半導体基板もしくは半導体材料上に形成される熱酸化膜の不純物汚染の判定方法であって、判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化前の前処理時に同時処理する工程と、前記判定用基板に形成された自然酸化膜厚を測定する工程と、前記判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化処理時に同時処理して、前記判定用基板上に熱酸化膜を形成する工程と、前記判定用基板上に形成された前記熱酸化膜の膜厚を測定する工程と、前記自然酸化膜厚に基づいて熱酸化後の熱酸化膜厚規格を設定する工程と、測定された前記熱酸化膜厚と前記熱酸化膜厚規格とを比較する工程と、前記比較の結果、前記半導体基板もしくは半導体材料上に形成された熱酸化膜の不純物汚染の有無を判定する工程とを有する。
【００２０】
また、本発明の第２の不純物汚染の判定方法は、半導体基板もしくは半導体材料上に形成される熱酸化膜の不純物汚染の判定方法であって、判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化前の前処理時に同時処理する工程と、前記判定用基板に形成された自然酸化膜厚を測定する工程と、前記判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化処理時に同時処理して、前記判定用基板上に熱酸化膜を形成する工程と、前記判定用基板上に形成された前記熱酸化膜の電気的特性を評価可能とする手段を施す工程と、前記手段により前記熱酸化膜の電気特性を評価する工程と、前記自然酸化膜厚に基づいて熱酸化後の電気特性規格を設定する工程と、測定された前記電気特性と前記電気特性規格とを比較する工程と、前記比較の結果、前記半導体基板もしくは半導体材料上に形成された熱酸化膜の不純物汚染の有無を判定する工程とを有する。
【００２１】
また、本発明の第３の不純物汚染の判定方法は、半導体基板もしくは半導体材料上に形成される熱酸化膜の不純物汚染の判定方法であって、判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化前の前処理時に同時処理する工程と、前記判定用基板に形成された自然酸化膜厚を測定する工程と、前記判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化処理時とは別に熱処理して、前記判定用基板上に熱酸化膜を形成する工程と、前記判定用基板上に形成された前記熱酸化膜の膜厚を測定する工程と、前記自然酸化膜厚に基づいて熱酸化後の熱酸化膜厚規格を設定する工程と、測定された前記熱酸化膜厚と前記熱酸化膜厚規格とを比較する工程と、前記比較の結果、前記半導体基板もしくは半導体材料上に形成された熱酸化膜の不純物汚染の有無を判定する工程とを有する。
【００２２】
また、本発明の第４の不純物汚染の判定方法は、半導体基板もしくは半導体材料上に形成される熱酸化膜の不純物汚染の判定方法であって、判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化前の前処理時に同時処理する工程と、前記判定用基板に形成された自然酸化膜厚を測定する工程と、前記判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化処理時とは別に熱処理して、前記判定用基板上に熱酸化膜を形成する工程と、前記判定用基板上に形成された前記熱酸化膜の電気的特性を評価可能とする手段を施す工程と、前記手段により前記熱酸化膜の電気特性を評価する工程と、前記自然酸化膜厚に基づいて熱酸化後の電気特性規格を設定する工程と、測定された前記電気特性と前記電気特性規格とを比較する工程と、前記比較の結果、前記半導体基板もしくは半導体材料上に形成された熱酸化膜の不純物汚染の有無を判定する工程とを有する。
【００２３】
また、本発明の第５の不純物汚染の判定方法は、半導体基板もしくは半導体材料上に形成される熱酸化膜の不純物汚染の判定方法であって、複数枚の判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化前の前処理時に同時処理する工程と、前記判定用基板の少なくとも１枚を前記半導体基板もしくは半導体材料と共に保管し、前記判定用基板の残りを前記半導体基板もしくは半導体材料とは別に保管する工程と、前記複数枚の判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化処理時に同時処理して、前記複数枚の判定用基板上に熱酸化膜を形成する工程と、前記複数枚の判定用基板上に形成された前記各熱酸化膜の膜厚を測定する工程と、測定された前記各熱酸化膜厚を比較する工程と、前記比較の結果、前記半導体基板もしくは半導体材料上に形成された熱酸化膜の不純物汚染の有無を判定する工程とを有する。
【００２４】
また、本発明の第６の不純物汚染の判定方法は、半導体基板もしくは半導体材料上に形成される熱酸化膜の不純物汚染の判定方法であって、複数枚の判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化前の前処理時に同時処理する工程と、前記判定用基板の少なくとも１枚を前記半導体基板もしくは半導体材料と共に保管し、前記判定用基板の残りを前記半導体基板もしくは半導体材料とは別に保管する工程と、前記複数枚の判定用基板を前記半導体基板もしくは半導体材料の熱酸化処理時に同時処理して、前記複数枚の判定用基板上に熱酸化膜を形成する工程と、前記複数枚の判定用基板上に形成された前記各熱酸化膜の電気的特性を評価可能とする手段を施す工程と、前記手段により前記各熱酸化膜の電気特性を評価する工程と、測定された前記各熱酸化膜の電気特性を比較する工程と、前記比較の結果、前記半導体基板もしくは半導体材料上に形成された熱酸化膜の不純物汚染の有無を判定する工程とを有する。
【００２５】
また、本発明の第２、４、６の不純物汚染の判定方法において、前記電気特性として、前記熱酸化膜に一定電圧を印加した際に流れる電流量を用いることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の第２、４、６の不純物汚染の判定方法において、前記電気特性として、前記熱酸化膜に一定電流を流すために必要となる電圧を用いることが好ましい。
【００２７】
また、本発明の第２、４、６の不純物汚染の判定方法において、前記電気特性として、前記熱酸化膜の電気的に得られる容量値を用いることが好ましい。
【００２８】
また、本発明の第２、４、６の不純物汚染の判定方法において、前記電気特性として、前記熱酸化膜に一定電圧を印加したときの容量値を用いることが好ましい。
【００２９】
また、本発明の第１乃至６の不純物汚染の判定方法において、前記判定用基板上に形成する熱酸化膜厚が６ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３０】
また、本発明の第１の不純物汚染の検出方法は、クリーンルーム内での不純物汚染の検出方法であって、前記不純物汚染の発生の有無を検出したい複数の異なる場所に基板を設置する工程と、前記基板を設置した後、所定の期間待機する工程と、前記待機後、前記複数の異なる場所に設置された各基板を同時に熱酸化する工程と、前記複数の基板上に形成された各熱酸化膜の膜厚を測定する工程と、測定された前記各熱酸化膜厚を比較する工程と、前記比較の結果、前記各場所における不純物汚染の発生の有無を判定する工程とを有する。
【００３１】
また、本発明の第２の不純物汚染の検出方法は、クリーンルーム内での不純物汚染の検出方法であって、前記不純物汚染の発生の有無を検出したい場所に基板を設置する工程と、前記基板を設置した後、所定の期間待機する工程と、前記待機後、前記場所に設置された基板を参照用基板とともに同時に熱酸化する工程と、前記基板上および参照用基板上に形成された熱酸化膜の膜厚を測定する工程と、測定された前記基板上の熱酸化膜厚と前記参照用基板上の熱酸化膜厚とを比較する工程と、前記比較の結果、前記場所における不純物汚染の発生の有無を判定する工程とを有する。
【００３２】
上記したような構成により、精度良く炭素汚染の有無を判定することが可能となる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態における不純物汚染の判定方法について、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図１は本実施形態における熱酸化膜の炭素汚染の有無を判定する方法の工程図を示したものである。
【００３５】
まず、炭素汚染の有無を判定するために、本番ウエハとは別に、汚染をモニタするために追加するウエハ（以下、汚染モニタウエハと称す）を用意する。
【００３６】
次に、図１（ａ）において、本番ウエハと一緒に汚染モニタウエハに熱酸化前の洗浄処理を実施する。次に、図１（ｂ）において、汚染モニタウエハ上の自然酸化膜厚を測定する。次に、図１（ｃ）において、本番ウエハと一緒に汚染モニタウエハを熱酸化する。現実には処理（ａ）と処理（ｃ）との間には数時間から数日程度の間隔のあくことがあり、その間に有機汚染を引き起こす恐れがある。
【００３７】
次に、図１（ｄ）において、例えばエリプソによって汚染モニタウエハ上に形成された熱酸化膜の膜厚を測定する。次に、図１（ｅ）において、汚染モニタウエハ上に形成された熱酸化膜の膜厚測定値を、汚染モニタウエハ上の熱酸化前の自然酸化膜厚より推定される熱酸化後の膜厚規格値（以下に詳細に説明）と比較する。次に、図１（ｆ）において、膜厚測定値が膜厚規格値を超えていれば、炭素汚染が発生していると判定し（ｇ）、超えていなければ発生していないと判定する（ｈ）。なお、処理（ｂ）の自然酸化膜の膜厚測定後にも膜厚成長は進行するため、処理（ｂ）と処理（ｃ）との処理間隔（時間）は、処理（ａ）と処理（ｂ）との処理間隔（時間）に比べて十分に小さいことが望ましい。
【００３８】
本実施形態は、以下に示すような実験結果より得られた知見に基づいている。
【００３９】
ある一定条件（温度、雰囲気、時間）で試料を酸化した場合の酸化膜厚は、酸化前の表面に形成されていた自然酸化膜厚によって変化することが知られており、熱酸化前の自然酸化膜厚と酸化後の膜厚との相関は例えば、Ｄｅａｌ−Ｇｒｏｖｅの式によって与えられる。従って、上記のように、図１（ｂ）において汚染モニタウエハ上の自然酸化膜厚を測定することにより、図１（ｃ）における熱酸化後の膜厚値を推定することが可能である。
【００４０】
次に、このような熱酸化前における自然酸化膜の存在に起因する熱酸化膜厚の変動に加え、汚染モニタウエハ上に不純物が存在する場合には酸化レートが変動してしまい、汚染モニタウエハ上に形成される熱酸化膜厚は上記の推定値とは異なる値になってしまう。例えば、炭素汚染が発生している場合に膜厚増大の発生することが以下の文献に報告されている（富田ほか：「シリコン基板上に吸着した有機物のゲート酸化プロセスに与える影響」、１９９８年応用物理学会薄膜・表面物理分科会主催特別研究会研究報告「極薄シリコン酸化膜の形成・評価・信頼性」、ｐｐ．７１−７６）。そこで、このような膜厚の変動を調べることによって不純物汚染の発生の有無を検出することが可能であると考えられる。
【００４１】
図２は、図１１に示した試料について、熱酸化膜厚と熱酸化前に測定した自然酸化膜厚との相関をプロットしている。ここで、黒丸は偶発不良がほとんど発生していない試料を、白丸は偶発不良が多発している７２０時間保管した試料を示している。
【００４２】
偶発不良のほとんど発生していない試料においては自然酸化膜厚の増大とともに熱酸化膜厚も増大し、やがて飽和している。これに対し、偶発不良の多発している保管試料はこのような相関関係から外れていることが明確である。
【００４３】
この結果は、７２０時間保管した試料においては、自然酸化膜厚とそれに伴う程度の微量の有機汚染によって決定される熱酸化膜の厚膜化（推定値の範囲）以上の厚膜化が発生していることを示しており、熱酸化膜厚から有機汚染の発生の有無を検出することが可能であることがわかる。
【００４４】
また、偶発不良発生試料においては、熱酸化前に他の試料に比べて多量の有機不純物が付着しているにもかかわらず、エリプソを用いた測定においては膜厚に異常が見られないことから、既に記述したように、７２０時間保管した試料においてはエリプソによる自然酸化膜の膜厚測定によっては測定されないような形での有機不純物（炭素汚染）が自然酸化膜に吸着していると考えられる。
【００４５】
つまり、７２０時間保管した試料においては、エリプソによる自然酸化膜厚の測定値は実際の自然酸化膜厚（表面における有機不純物付着分を含む）を正しく示していないため、図１２に示したプロットを行なった場合に、４８０時間以下の保管時間の試料における相関関係から外れているように見えるものと理解できる。
【００４６】
ここで、上記した膜厚規格値の決定方法について説明する。
【００４７】
上述したように、熱酸化前の自然酸化膜厚と酸化後の膜厚との相関は例えば、Ｄｅａｌ−Ｇｒｏｖｅの式によって与えられており、熱酸化前の自然酸化膜厚と熱酸化条件もしくは自然酸化膜が存在しない場合の熱酸化膜厚とが与えられると、熱酸化後の膜厚を推定することができる。一般に、酸化処理工程においては膜厚をモニタするためのウエハ（以下、膜厚モニタウエハと称す）が本番ウエハとは別に用意され、酸化後にその膜厚が測定される。従って、上記自然酸化膜が存在しない場合の熱酸化膜厚は与えられることになる。実際には膜厚モニタウエハ上にもある程度の自然酸化膜が形成されているため、自然酸化膜が存在しない場合の熱酸化膜厚にはならないが、あらかじめ膜厚モニタウエハ上の自然酸化膜厚をも測定しておくことにより、汚染モニタウエハにおける熱酸化膜厚が汚染の影響を受けたものであるかどうかについて判定することが可能である。すなわち、膜厚モニタウエハ上の自然酸化膜厚と熱酸化後の膜厚とのデータより、Ｄｅａｌ−Ｇｒｏｖｅの式に基づいて図２に示す破線で示したような自然酸化膜厚と熱酸化膜厚との相関を得ることができる。
【００４８】
次に、上記の自然酸化膜厚と熱酸化膜厚との相関と汚染モニタウエハ上の自然酸化膜厚と熱酸化後の膜厚とのデータとを対比することにより、汚染モニタウエハ、ひいては本番ウエハが汚染を受けたかどうかを判定することが可能である。
【００４９】
従って、上記の自然酸化膜厚と熱酸化膜厚との相関に汚染モニタウエハ上の自然酸化膜厚を当てはめ、得られた熱酸化膜厚の期待値を膜厚規格値として使用することが可能である。
【００５０】
以上のように、試料表面に炭素汚染が発生している場合（図２の白丸）には熱酸化膜厚は熱酸化前の自然酸化膜厚より推定される膜厚（図２の黒丸より得られる相関曲線）から変動してしまうことがわかり、これを利用することによって上記のように炭素汚染の発生を検知することが可能になる。
【００５１】
以上のように、本実施形態によれば、酸化膜における炭素汚染の有無を精度よく判定する方法が得られる。
【００５２】
なお、本実施形態においては、物理的パラメータである熱酸化膜厚を用いて汚染の有無を検知したが、他にＦＮトンネル電流量や電圧のような電気的パラメータなどによっても、膜厚の場合と同様に炭素汚染の発生を検知することが可能になる。
【００５３】
また、本実施形態においては、膜厚規格値を本番ウエハ酸化処理ごとに、また同時に決定するようにしているが、あらかじめ設定しておくことも可能である。
【００５４】
また、本実施形態においては、自然酸化膜厚測定および熱酸化膜厚測定にエリプソを用いたが、例えば光学的もしくは電気的な他の測定方法によって膜厚を測定することも可能である。
【００５５】
また、本実施形態においては、有機不純物付着に伴う炭素汚染について記載しているが、その他の不純物でも同様の効果が期待できる。
【００５６】
また、本実施形態において、膜厚規格値を自然酸化膜測定結果をＤｅａｌ−Ｇｒｏｖｅの式に基づいて計算することによって得るとしているが、その他の関係式もしくは実測によって得られた経験値を使用しても構わない。
【００５７】
また、本実施形態においては、汚染モニタウエハを本番ウエハとは別に設けているが、本番ウエハの一部を汚染モニタウエハとして使用しても構わない。この場合、汚染モニタウエハを汚染評価後本番ウエハと共に処理進行させても構わないし、破棄しても構わない。
【００５８】
また、本実施形態においては、汚染モニタウエハを一枚のみとしたが、複数枚使用しても構わない。この場合、一枚を上記汚染モニタウエハとして処理し、他のウエハに種々膜厚の自然酸化膜が形成されているものとすることも可能である。これにより、上記熱酸化膜の膜厚推定の高精度化、膜厚規格値の高精度化を得ることが可能となる。さらに、他のウエハとして、一般に熱酸化工程で使用される膜厚モニタウエハを用いても構わない。
【００５９】
（第１の実施形態の変形例）
本実施形態は、絶縁膜層が熱酸化膜単層である場合だけではなく、例えばＯＮＯ（Ｏｘｉｄｅ−Ｎｉｔｒｉｄｅ−Ｏｘｉｄｅ）膜のように熱酸化膜層を有する積層膜や熱酸化膜をさらに窒化などの追加処理をして形成される膜などにも適用可能である。すなわち、熱酸化膜をゲート絶縁膜として用いるＭＯＳトランジスタやトンネル酸化膜として用いるフラッシュメモリなどだけではなく、熱酸化膜をＯＮＯ膜の下部酸化膜として用いるＭＯＮＯＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｎｉｔｒｉｄｅ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、ＳＯＮＯＳとも表現される）構造を基本とするデバイスにも適用可能である。
【００６０】
既に述べたように、有機汚染をはじめとする不純物汚染がある場合、熱酸化膜の膜質は劣化する。ＯＮＯ膜においても、下部酸化膜は上記した熱酸化膜と同様に熱酸化によって形成されるため、下部酸化膜の膜質が劣化すると、当然ＯＮＯ膜全体としての膜質も劣化する。したがって、ＯＮＯ膜の膜質を向上させるためには下部酸化膜の膜質を向上することが必要であり、下部酸化膜の膜質を劣化させる不純物汚染を抑制するため、本実施形態の不純物汚染の判定方法を用いることが可能である。
【００６１】
なお、ＯＮＯ膜の上部酸化膜も熱酸化で形成する場合があり、この場合にも下部酸化膜の場合と同様に、本実施形態の不純物汚染の判定方法を用いることが可能である。
【００６２】
また、ＯＮＯ膜において熱酸化される下部酸化膜および上部酸化膜については、以降の実施形態においても、それぞれにおける熱酸化膜と同様に熱酸化によって形成されるため、各実施形態での説明は省略するが、各実施形態の不純物汚染の判定方法あるいは検出方法を適用することが可能である。
【００６３】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態における不純物汚染の判定方法について、図面を参照しながら説明する。
【００６４】
図３は本実施形態における酸化膜における炭素汚染の有無を判定する方法の工程図を示したものである。
【００６５】
まず、炭素汚染の有無を判定するために、本番ウエハとは別に、汚染をモニタするために追加するウエハ（以下、汚染モニタウエハと称す）を用意する。
【００６６】
次に、図３（ａ）において、本番ウエハと一緒に汚染モニタウエハに熱酸化前の洗浄処理を実施する。次に、図３（ｂ）において、汚染モニタウエハ上の自然酸化膜厚を測定する。次に、図３（ｃ）において、本番ウエハと一緒に汚染モニタウエハを熱酸化する。現実には処理（ａ）と処理（ｃ）との間には数時間から数日程度の間隔のあくことがあり、その間に有機汚染を引き起こす恐れがある。
【００６７】
次に、図３（ｄ）において、本番ウエハと一緒に汚染モニタウエハにも電極形成を行い、上記の熱酸化膜の電気的特性評価が可能な状態にする。次に、図３（ｅ）において、汚染モニタウエハ上の熱酸化膜の電流−電圧特性を評価し、一定電流が流れるのに要する印加電圧値を測定する。次に、図３（ｆ）において、汚染モニタウエハ上に形成された熱酸化膜の電圧測定値を、汚染モニタウエハ上の熱酸化前の自然酸化膜厚より推定される熱酸化後の電圧規格値（以下に詳細に説明）と比較する。次に、図３（ｇ）において、電圧測定値が電圧規格値を超えていれば、炭素汚染が発生していると判定し（ｈ）、超えていなければ発生していないと判定する（ｉ）。なお、処理（ｂ）の自然酸化膜の膜厚測定後にも膜厚成長は進行するため、処理（ｂ）と処理（ｃ）との処理間隔（時間）は、処理（ａ）と処理（ｂ）との処理間隔（時間）に比べて十分に小さいことが望ましい。
【００６８】
ここで、第１の実施形態において説明した、熱酸化前における自然酸化膜の存在に起因する熱酸化膜厚の変動に加え、汚染モニタウエハ上に不純物が存在する場合には酸化レートが変動してしまい、汚染モニタウエハ上に形成される熱酸化膜厚は前記推定値とは異なる値になってしまうという膜厚の変動は、そのような熱酸化膜を用いて作製したＭＯＳキャパシタの電気特性を評価することによって検出することが可能であり、その結果、不純物汚染の発生を検出することが可能であると考えられる。
【００６９】
図４は、図１１に示した試料について、熱酸化膜後にＭＯＳキャパシタを形成してその電流−電圧特性を評価し、ゲート電流が−１００ｎＡ流れるときのゲート電圧と、熱酸化前に測定した自然酸化膜厚との相関をプロットしている。ここで、黒丸は偶発不良がほとんど発生していない試料を、白丸は偶発不良が多発している７２０時間保管した試料を示している。
【００７０】
偶発不良のほとんど発生していない試料においては自然酸化膜厚の増大とともにゲート電圧も増大している。これに対し、偶発不良の多発している保管試料はこのような相関関係から外れていることが明確である。
【００７１】
この結果は、７２０時間保管した試料においては、自然酸化膜厚とそれに伴う程度の微量の有機汚染によって決定される熱酸化膜の厚膜化（推定値の範囲）以上の厚膜化が発生していること、その結果として、一定電流流すために必要となるゲート電圧が変化していることを示しており、熱酸化膜厚を反映したゲート電圧値から有機汚染の有無を検出することが可能であることがわかる。
【００７２】
ここで、上記した電圧規格値の決定方法について説明する。
【００７３】
第１の実施形態の膜厚規格値の決定方法で説明したようにして、自然酸化膜厚と熱酸化膜厚との相関に汚染モニタウエハ上の自然酸化膜厚を当てはめ、得られた熱酸化膜厚の期待値が得られ、それに基づいて電圧規格値を決定することが可能である。
【００７４】
以上のように、試料表面に炭素汚染が発生している場合（図４の白丸）には、ゲート電圧値は熱酸化前の自然酸化膜厚より推定される電圧（図４の黒丸より得られる相関直線）から変動してしまうことがわかり、これを利用することによって上記のように炭素汚染の発生を検知することが可能になる。
【００７５】
以上のように、本実施形態によれば、酸化膜における炭素汚染の有無を精度よく判定する方法が得られる。
【００７６】
なお、本実施形態においては、自然酸化膜厚測定および熱酸化膜厚測定にエリプソを用いたが、例えば光学的もしくは電気的な他の測定方法によって膜厚を測定することも可能である。
【００７７】
また、本実施形態においては、有機不純物付着に伴う炭素汚染について記載しているが、その他の不純物でも同様の効果が期待できる。
【００７８】
また、本実施形態において、膜厚規格値を自然酸化膜測定結果をＤｅａｌ−Ｇｒｏｖｅの式に基づいて計算することによって得るとしているが、その他の関係式もしくは実測によって得られた経験値を使用しても構わない。
【００７９】
また、本実施形態においては、汚染モニタウエハを本番ウエハとは別に設けているが、本番ウエハの一部を汚染モニタウエハとして使用しても構わない。この場合、汚染モニタウエハを汚染評価後本番ウエハと共に処理進行させても構わないし、破棄しても構わない。
【００８０】
また、本実施形態においては熱酸化膜の電気特性評価として電流−電圧特性を採用しているが、例えば容量−電圧特性のような他の電気特性を用いても構わない。また規格値として電圧値を用いているが、一定電圧印加時の電流量、容量値など他の電気的パラメータであっても構わない。
【００８１】
また、本実施形態においては、汚染モニタウエハを一枚のみとしたが、複数枚使用しても構わない。この場合、一枚を上記汚染モニタウエハとして処理し、他のウエハに種々膜厚の自然酸化膜が形成されているものとすることも可能である。これにより、上記熱酸化膜の膜厚推定の高精度化、膜厚規格値の高精度化を得ることが可能となる。さらに、他のウエハとして、一般に熱酸化工程で使用される膜厚モニタウエハを用いても構わない。
【００８２】
また、本実施形態においては、熱酸化膜の電気的特性評価を可能とするために電極等を形成しているが、電極等を形成せずに例えば水銀プローブ法を用いた簡易的な電気特性評価を実施することも可能である。
【００８３】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態における不純物汚染の判定方法について、図面を参照しながら説明する。
【００８４】
図５は本実施形態における酸化膜における炭素汚染の有無を判定する方法の工程図を示したものである。
【００８５】
まず、炭素汚染の有無を判定するために、本番ウエハとは別に、汚染をモニタするために追加するウエハ（以下、汚染モニタウエハと称す）を用意する。
【００８６】
次に、図５（ａ）において、本番ウエハと一緒に汚染モニタウエハに熱酸化前の洗浄処理を実施する。次に、図５（ｂ）において、汚染モニタウエハ上の自然酸化膜厚を測定する。次に、図５（ｃ）において、本番ウエハとは別に汚染モニタウエハを熱酸化する。現実には処理（ａ）と処理（ｃ）との間には数時間から数日程度の間隔のあくことがあり、その間に有機汚染を引き起こす恐れがある。したがって、図５（ｃ）における汚染モニタウエハの熱酸化膜処理と、本番ウエハの熱酸化処理との時間間隔はできるだけ短くすることが望ましい。
【００８７】
次に、図５（ｄ）において、例えばエリプソによって汚染モニタウエハ上に形成された熱酸化膜の膜厚を測定する。次に、図５（ｅ）において、汚染モニタウエハ上に形成された熱酸化膜の膜厚測定値を、汚染モニタウエハ上の熱酸化前の自然酸化膜厚より推定される熱酸化後の膜厚規格値（以下に詳細に説明）と比較する。次に、図５（ｆ）において、膜厚測定値が膜厚規格値を超えていれば、炭素汚染が発生していると判定し（ｇ）、超えていなければ発生していないと判定する（ｈ）。なお、処理（ｂ）の自然酸化膜の膜厚測定後にも膜厚成長は進行するため、処理（ｂ）と処理（ｃ）との処理間隔（時間）は、処理（ａ）と処理（ｂ）との処理間隔（時間）に比べて十分に小さいことが望ましい。
【００８８】
本実施形態の基になる実験結果の知見および膜厚規格値の決定方法については第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【００８９】
このような有機汚染発生試料における膜厚の変動は、熱酸化膜厚が厚くなるほど小さくなることが例えばＤｅａｌ−Ｇｒｏｖｅの式からも推定される。したがって、熱酸化膜厚は薄い方が、検出感度が上がるため好ましい。しかしながら、汚染モニタウエハを本番ウエハと同時に処理する場合には本番ウエハ上に形成する熱酸化膜厚によって汚染モニタウエハ上の熱酸化膜厚も決定されてしまうため、膜厚の変動を検出する上で好ましい膜厚が採用されるとは限らない。そこで汚染モニタウエハの酸化処理を本番ウエハの酸化処理とは別に行なうことにより、膜厚変動を検出しやすい膜厚を設定することが可能になり、従って、汚染の発生の判定精度を向上させることができ、第１の実施形態に比べてより精度の高い判定が可能となる。
【００９０】
以上のように、本実施形態によれば、酸化膜における炭素汚染の有無を精度よく判定する方法が得られる。
【００９１】
なお、本実施形態においては、汚染の発生の判定に熱酸化膜厚を用いているが、第２の実施形態に示したように電気特性を用いることも可能である。
【００９２】
また、本実施形態においては、膜厚規格値を本番ウエハ酸化処理ごとに、また同時に決定するようにしているが、あらかじめ設定しておくことも可能である。
【００９３】
また、本実施形態においては、自然酸化膜厚測定および熱酸化膜厚測定にエリプソを用いたが、例えば光学的もしくは電気的な他の測定方法によって膜厚を測定することも可能である。
【００９４】
また、本実施形態においては、有機不純物付着に伴う炭素汚染について記載しているが、その他の不純物でも同様の効果が期待できる。
【００９５】
また、本実施形態において、膜厚規格値を自然酸化膜測定結果をＤｅａｌ−Ｇｒｏｖｅの式に基づいて計算することによって得るとしているが、その他の関係式もしくは実測によって得られた経験値を使用しても構わない。
【００９６】
また、本実施形態においては、汚染モニタウエハを本番ウエハとは別に設けているが、本番ウエハの一部を汚染モニタウエハとして使用しても構わない。この場合、汚染モニタウエハを汚染評価後本番ウエハと共に処理進行させても構わないし、破棄しても構わない。
【００９７】
また、本実施形態においては、汚染モニタウエハを一枚のみとしたが、複数枚使用しても構わない。この場合、一枚を上記汚染モニタウエハとして処理し、他のウエハに種々膜厚の自然酸化膜が形成されているものとすることも可能である。これにより、上記熱酸化膜の膜厚推定の高精度化、膜厚規格値の高精度化を得ることが可能となる。さらに、他のウエハとして、一般に熱酸化工程で使用される膜厚モニタウエハを用いても構わない。
【００９８】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態における不純物汚染の判定方法について、図面を参照しながら説明する。
【００９９】
図６は本実施形態における熱酸化膜の炭素汚染の有無を判定する方法の工程図を示したものである。
【０１００】
まず、炭素汚染の有無を判定するために、本番ウエハとは別に、汚染をモニタするために追加するウエハ（以下、汚染モニタウエハと称す）を２枚用意する。
【０１０１】
次に、図６（ａ）において、本番ウエハと一緒に汚染モニタウエハに熱酸化前の洗浄処理を実施する。次に、図６（ｂ）において、汚染モニタウエハ１枚を本番ウエハと共に保管し、残り１枚を本番ウエハとは別に保管する。次に、図６（ｃ）において、本番ウエハと一緒に上記２枚の汚染モニタウエハを熱酸化する。現実には処理（ａ）と処理（ｃ）との間には数時間から数日程度の間隔のあくことがあり、その間に有機汚染を引き起こす恐れがある。
【０１０２】
次に、図６（ｄ）において、例えばエリプソによって上記２枚の汚染モニタウエハ上に形成された熱酸化膜の膜厚を測定する。次に、図６（ｅ）において、上記２枚の汚染モニタウエハ上の熱酸化膜厚値を比較する。次に、図６（ｆ）において、比較した測定値が異なっていれば、炭素汚染が発生していると判定し（ｇ）、異なっていなければ発生していないと判定する（ｈ）。なお、処理（ｂ）の自然酸化膜の膜厚測定後にも膜厚成長は進行するため、処理（ｂ）と処理（ｃ）との処理間隔（時間）は、処理（ａ）と処理（ｂ）との処理間隔（時間）に比べて十分に小さいことが望ましい。
【０１０３】
本実施形態の基になる実験結果の知見については第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【０１０４】
本実施形態においては、２枚の汚染モニタウエハを同時に前処理後、１枚は本番ウエハと共に、１枚を別に保管している。万一、本番ウエハにおいて汚染が発生した場合には本番ウエハと共に保管した汚染モニタウエハにおいてのみ上記のような膜厚の変動が発生し、本番ウエハと別に保管した汚染モニタウエハでは膜厚は変動しない。したがって、両汚染モニタウエハにおける熱酸化膜厚値を比較すると膜厚が異なることになり、汚染の発生を検出することが可能となる。
【０１０５】
一方、保管場所にかかわらずクリーンルーム全体で汚染が発生した場合には、２枚の汚染モニタウエハとも膜厚が変動することになり、汚染の発生を検出することはできなくなる。したがって、本実施形態は、保管場所に依存する局所的な汚染の発生を検出することが可能である。
【０１０６】
本実施形態はあらかじめ膜厚規格値を設定する必要がないという点において第１乃至第３の実施形態よりも優れている。
【０１０７】
以上のように、本実施形態によれば、酸化膜における炭素汚染の有無を精度よく判定する方法が得られる。
【０１０８】
なお、本実施形態においては、自然酸化膜厚測定および熱酸化膜厚測定にエリプソを用いたが、例えば光学的もしくは電気的な他の測定方法によって膜厚を測定することも可能である。
【０１０９】
また、本実施形態においては、有機不純物付着に伴う炭素汚染について記載しているが、その他の不純物でも同様の効果が期待できる。
【０１１０】
また、本実施形態においては、汚染モニタウエハを本番ウエハとは別に設けているが、本番ウエハの一部を汚染モニタウエハとして使用しても構わない。この場合、汚染モニタウエハを汚染評価後本番ウエハと共に処理進行させても構わないし、破棄しても構わない。
【０１１１】
なお、本実施形態においては汚染モニタウエハを２枚としたが、精度向上のため３枚以上使用しても構わない。また他のウエハとして、一般に熱酸化工程で使用される膜厚モニタウエハを用いても構わない。
【０１１２】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態における不純物汚染の判定方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１１３】
図７は本実施形態におけるクリーンルームでの不純物汚染の有無を検出方法の工程図を示したものである。
【０１１４】
まず、不純物汚染の発生をモニタするクリーンルーム内の地点の数（ここでは、例えば地点Ａ、Ｂ、Ｃの３点とする）だけ、汚染をモニタするためのウエハ（以下汚染モニタウエハ）を用意する。
【０１１５】
次に、図７（ａ）において、モニタする各地点に汚染モニタウエハを設置する。次に、図７（ｂ）において、一定時間（ここでは、例えば２４時間）待機する。次に、図７（ｃ）において、上記３地点から回収された汚染モニタウエハを熱酸化する。
【０１１６】
次に、図７（ｄ）において、例えばエリプソによって上記３地点から回収された汚染モニタウエハ上に形成された熱酸化膜の膜厚を測定する。次に、図７（ｅ）において、各汚染モニタウエハ上に形成された熱酸化膜の膜厚を比較する。次に、図７（ｆ）において、膜厚測定値が他の地点と異なる地点があれば、不純物汚染がこの地点において発生していると判定し（ｇ）、異なっていなければ発生していないと判定する（ｈ）。
【０１１７】
本実施形態の基になる実験結果の知見については第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【０１１８】
本実施形態においては、モニタしたい地点の数だけ汚染モニタウエハを設置している。万一、この間にいずれかの地点において汚染が発生した場合、その地点における汚染モニタウエハにおいてのみ上記のような膜厚の変動が発生し、その他の地点における汚染モニタウエハでは膜厚は変動しない。したがって、これら汚染モニタウエハにおける熱酸化膜厚値を比較すると、汚染が発生した地点に設置した汚染モニタウエハだけ膜厚が異なることになり、汚染の発生の検出およびその地点を特定することが可能となる。
【０１１９】
一方、保管場所にかかわらずクリーンルーム全体で汚染が発生した場合には全ての汚染モニタウエハで膜厚が変動することになり、汚染の発生を検出することはできなくなる。したがって、本実施形態は、保管場所に依存する局所的な汚染の発生を検出することが可能である。
【０１２０】
以上のように、本実施形態によれば、クリーンルームにおける不純物汚染の有無を精度よく検出するとともに、汚染発生場所を特定する方法が得られる。
【０１２１】
なお、本実施形態においては、自然酸化膜厚測定および熱酸化膜厚測定にエリプソを用いたが、例えば光学的もしくは電気的な他の測定方法によって膜厚を測定することも可能である。
【０１２２】
また、本実施形態においては、有機不純物付着に伴う炭素汚染について記載しているが、その他の不純物でも同様の効果が期待できる。
【０１２３】
また、本実施形態においては、汚染モニタウエハを各地点１枚としたが、精度向上のため各地点２枚以上使用しても構わない。
【０１２４】
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態における不純物汚染の判定方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１２５】
図８は本実施形態におけるクリーンルームでの不純物汚染の有無を検出方法の工程図を示したものである。
【０１２６】
まず、不純物汚染の発生をモニタするクリーンルーム内の地点の数（ここでは、例えば地点Ａ、Ｂ、Ｃの３点とする）だけ、汚染をモニタするためのウエハ（以下汚染モニタウエハ）を用意する。
【０１２７】
次に、図８（ａ）において、モニタする各地点に汚染モニタウエハを設置する。次に、図８（ｂ）において、一定時間（ここでは、例えば２４時間）待機する。次に、図８（ｃ）において、汚染モニタウエハと汚染していないことがわかっているリファレンスウエハとを同時に熱酸化する。
【０１２８】
次に、図８（ｄ）において、例えばエリプソによって上記３地点から回収された汚染モニタウエハおよびリファレンスウエハ上に形成された熱酸化膜の膜厚を測定する。次に、図８（ｅ）において、汚染モニタウエハおよびリファレンスウエハ上に形成された熱酸化膜の膜厚を比較する。次に、図８（ｆ）において、汚染モニタウエハ上の熱酸化膜厚とリファレンスウエハ上の熱酸化膜厚とが異なる汚染モニタウエハがあれば、不純物汚染がこの地点において発生していると判定し（ｇ）、なければ発生していないと判定する（ｈ）。
【０１２９】
本実施形態の基になる実験結果の知見については第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【０１３０】
本実施形態においては、モニタしたい地点の数だけ汚染モニタウエハおよびリファレンスウエハを設置している。万一、この間にいずれかの地点において汚染が発生した場合、その地点における汚染モニタウエハ上に形成される熱酸化膜厚はリファレンスウエハ上に形成される熱酸化膜厚とは異なることになり、その他の地点における汚染モニタウエハではリファレンスウエハ上に形成される熱酸化膜厚とほぼ同一の膜厚が得られることになる。すなわち、これら汚染モニタウエハにおける熱酸化膜厚値を比較すると、汚染が発生した地点に設置した汚染モニタウエハだけで膜厚が異なることになり、従って汚染の発生の検出およびその地点を特定することが可能となる。
【０１３１】
さらに、本実施形態の特徴は、保管場所にかかわらずクリーンルーム全体で汚染が発生した場合でも、リファレンスウエハとの対比を行なうことにより、全体で汚染が発生していることを検出することが可能である。この点において本実施形態は、第５の実施形態に比べて優れている。
【０１３２】
以上のように、本実施形態によれば、クリーンルームにおける不純物汚染の有無を精度よく検出するとともに、汚染発生場所を特定する方法が得られる。
【０１３３】
なお、本実施形態においては、熱酸化膜厚の変動によって不純物汚染の発生を検出したが、例えば光学的もしくは電気的な他の測定方法によって不純物汚染の発生を検出することも可能である。
【０１３４】
また、本実施形態においては、有機不純物付着に伴う炭素汚染について記載しているが、その他の不純物でも同様の効果が期待できる。
【０１３５】
また、本実施形態においては、汚染モニタウエハを各地点１枚としたが、精度向上のため各地点２枚以上使用しても構わない。
【０１３６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の不純物汚染の判定方法および検出方法によれば、酸化膜における炭素汚染の有無を精度よく判定する方法が得られ、その実用的効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における酸化膜の炭素汚染の有無を判定する方法を示す工程図
【図２】本発明の第１の実施形態における熱酸化後の酸化膜厚と熱酸化前シリコン表面自然酸化膜厚との相関を示す図
【図３】本発明の第２の実施形態における酸化膜の炭素汚染の有無を判定する方法を示す工程図
【図４】本発明の第２の実施形態における電流が−１００ｎＡ流れるときのゲート電圧と、熱酸化前シリコン表面自然酸化膜厚との相関を示す図
【図５】本発明の第３の実施形態における酸化膜の炭素汚染の有無を判定する方法を示す工程図
【図６】本発明の第４の実施形態における酸化膜の炭素汚染の有無を判定する方法を示す工程図
【図７】本発明の第５の実施形態における酸化膜の炭素汚染の有無を判定する方法を示す工程図
【図８】本発明の第６の実施形態における酸化膜の炭素汚染の有無を判定する方法を示す工程図
【図９】従来例における酸化膜の炭素汚染の有無を判定する方法を示す工程図
【図１０】シリコンウエハ表面に形成される自然酸化膜厚とクリーンルーム内保管期間との相関を示す図
【図１１】定電流ＴＤＤＢ特性における偶発不良率とクリーンルーム内保管期間との相関を示す図
【図１２】定電流ＴＤＤＢ特性における偶発不良率と熱酸化膜中炭素面密度との相関を示す図
【図１３】熱酸化前のシリコンウエハ表面上に存在する有機物量とクリーンルーム内保管期間との相関を示す図
【図１】
2004363231.tif 000003
【図２】
2004363231.tif 000004
【図３】
2004363231.tif 000005
【図４】
2004363231.tif 000006
【図５】
2004363231.tif 000007
【図６】
2004363231.tif 000008
【図７】
2004363231.tif 000009
【図８】
2004363231.tif 000010
【図９】
2004363231.tif 000011
【図１０】
2004363231.tif 000012
【図１１】
2004363231.tif 000013
【図１２】
2004363231.tif 000014
【図１３】
2004363231.tif 000015