(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に励起光を照射する照射工程と、
前記励起光の照射によるフォトルミネッセンスによる発光を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出された発光データを処理して前記半導体基板の欠陥を検出するデータ処理工程と、を有し、
前記発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまで前記励起光を照射して前記発光を検出することにより、前記欠陥を検出する半導体基板の検査方法であって、
前記半導体基板はシリコン基板であり、
前記欠陥は、ＯＳＦリング領域の欠陥であることを特徴とする半導体基板の検査方法。
【請求項２】
前記照射工程では、波長が４００ｎｍ以下のレーザ光が前記半導体基板に照射されることを特徴とする請求項１記載の半導体基板の検査方法。
【請求項３】
半導体基板に励起光を照射する照射部と、
前記励起光の照射によるフォトルミネッセンスによる発光を検出する検出部と、
前記検出部で検出された発光データを処理して前記半導体基板の欠陥を検出するデータ処理部と、を有し、
前記発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまで前記励起光を照射して前記発光を検出することにより、前記欠陥を検出するよう構成されている半導体基板の検査装置であって、
前記半導体基板はシリコン基板であり、
前記欠陥は、ＯＳＦリング領域の欠陥であることを特徴とする半導体基板の検査装置。
【請求項４】
前記照射部は、波長が４００ｎｍ以下のレーザ光を前記半導体基板に照射するよう構成されていることを特徴とする請求項３記載の半導体基板の検査装置。
【請求項５】
シリコン基板に励起光を照射する照射工程と、
前記励起光の照射によるフォトルミネッセンスによる発光を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出された発光データを処理するデータ処理工程と、を有し、
前記照射工程において、前記発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまでの時間以上前記励起光を照射することにより、前記シリコン基板中のＯＳＦリング領域の欠陥を検出することを特徴とする半導体基板の評価方法。
【請求項６】
シリコン基板に励起光を照射する照射部と、
前記励起光の照射によるフォトルミネッセンスによる発光を検出する検出部と、
前記検出工程で検出された発光データを処理するデータ処理部と、を有し、
前記照射部は、前記発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまでの時間以上前記励起光を照射することにより、前記シリコン基板中のＯＳＦリング領域の欠陥を検出することを特徴とする半導体基板の評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトルミネッセンスを用いて半導体基板の欠陥を検出する半導体基板の検査方法、およびフォトルミネッセンスを用いて半導体基板の欠陥を検出する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェハなどの半導体基板に半導体集積回路を形成する場合、半導体基板に存在する結晶欠陥は、半導体集積回路の正常動作を妨げる原因となる。また、半導体集積回路の微細化にともない、以前は問題とならなかった半導体基板の微小な結晶欠陥が回路の正常動作を妨げる要因として顕在化してきている。
【０００３】
例えば、配線ルールが０．３５μｍとなった時点で、それ以前のデザインルールでは問題にならなかった約０．１μmサイズのボイド欠陥が顕在化した。ボイド欠陥とは、シリコン結晶成長中に形成された原子空孔の凝集体である。ボイド欠陥の形態は一辺が約０．１μmの正八面体構造である（例えば非特許文献１参照）。
【０００４】
上記のボイド欠陥は、シリコン結晶内で、結晶の成長条件に依存する特異な分布を持つことが知られている（例えば非特許文献２参照）。
【０００５】
図１は、シリコンインゴットにおける典型的な欠陥分布を模式的に示したものである。図１を参照するに、シリコンインゴットは、大別して上から４つの領域（領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、および領域Ｄ）に分類される。上記の４つの領域のうち、領域Ｃは実質的に無欠陥領域であるが、領域Ａ、Ｂ、Ｄは欠陥が発生する領域となっている。欠陥の種類と分布はシリコン結晶の成長速度Ｖと固液界面における温度勾配Ｇの比Ｖ／Ｇによって決まることが知られている（例えば非特許文献３参照）。
【０００６】
例えば、ボイド欠陥は、Ｖ／Ｇの値が大きいときに発生し、図１の領域Ａにおもに発生する。また、Ｖ／Ｇの値を小さくしていくと、例えば領域Ｂにみられるような別種の欠陥が発生する。この領域Ｂに属するシリコンでは、ウェハへの加工後、酸化熱処理を施すと積層欠陥が発生する。この領域Ｂにみられる欠陥は、酸化誘起積層欠陥（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｉｎｄｕｃｅｄ ｓｔａｃｋｉｎｇ ｆａｕｌｔｓ、略してＯＳＦと呼ばれる場合がある）と呼ばれている。また、領域Ｂは、シリコンウェハにリング状に分布することからＯＳＦリング領域と呼ばれている。
【０００７】
さらにＶ／Ｇの値を小さくしていくと、領域Ｃにみられるような無欠陥領域を形成することができるが、Ｖ／Ｇの値がさらに小さくなると、領域Ｄにみられるように新たな欠陥が発生する。領域Ｄに発生する欠陥は、格子間シリコン原子が凝集した転位ループである。
【０００８】
上記のシリコンインゴット全体に対して無欠陥領域である領域Ｃの割合は限られている。また、インゴット内での領域Ｃの場所の特定には多大な工数が掛かり、さらに無欠陥領域を形成するためには引き上げ速度を低く抑えることが必要である。したがって、無欠陥領域である領域Ｃのみを製品（ウェハ）に用いることは実質的に困難である。
【０００９】
このため、例えば、欠陥（ボイド欠陥）はあるものの、引き上げ速度を大きくして形成することが可能である領域Ａが有効に活用されることが好ましい。例えば、配線ルールが０．３５μｍ以降の微細なデバイスに領域Ａから形成されたシリコンウェハを用いるため、ウェハをアニールしてボイド欠陥を消滅させて用いる方法が提案されていた。このようなウェハをアニールドウェハと呼ぶ場合がある。
【００１０】
このように、シリコンインゴットを有効に活用するためには、上記の領域の特定が必要となる。この場合、領域ＢのＯＳＦリング領域が、領域Ａと領域Ｃの大きな境界となるため、ＯＳＦリング領域を特定することが特に重要となる。
【００１１】
上記のＯＳＦリング領域（領域Ｂ）には、結晶成長の段階で微小な酸素析出物が形成されている。そのため、ＯＳＦリング領域に係るシリコンを酸化すると、格子間原子が酸素析出物を核として凝集し、エキストリンシックな積層欠陥が形成される。そのような積層欠陥は格子歪を伴うため、ＯＳＦリング領域はＸ線トポグラフにより識別可能である。したがって、シリコンウェハを熱処理（酸化処理）した後でＸ線トポグラフ測定を行い、ＯＳＦリング領域を特定する方法がとられる場合があった。
【００１２】
また、ＯＳＦリング領域は、熱処理（酸化処理）前の段階においても酸素析出物密度が高いため、熱処理後の酸素析出物密度は領域Ａ、領域Ｃと比べて著しく高くなる。したがって熱処理（酸化処理）後に酸素析出物密度を評価してＯＳＦリング領域を特定してもよい。
【非特許文献１】Ｉｔｓｕｍｉら、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７８（１９９５）５９８４．
【非特許文献２】Ｈｙｕｎ−Ｓｏｏら、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４０（２００１）Ｌ１２８６
【非特許文献３】Ｖ．Ｖ．Ｖｏｒｏｎｋｏｖら、Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ５９（１９８２）６２５．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、従来のＯＳＦリング領域を特定する方法では、いずれの場合も熱処理(酸化処理)が必要となるため、当該方法を実施するためには多大な時間がかかることが問題となっていた。
【００１４】
例えば、従来の酸素析出物評価のためには、シリコンを６００℃から８００℃の温度での数時間処理した後に、さらに１０００℃から１１００℃の温度で数十時間処理する必要があった。この場合、領域Ｂの評価だけで数日を要することになる。さらに、従来の領域Ｂの検出方法では熱処理が必要となるため、製品ウェハを検査することは困難であった。このため、欠陥領域の検査に係る工程管理を行うことが困難となっていた。したがって、結晶成長の不具合による欠陥領域の変化が半導体デバイスの特性劣化や半導体デバイスの製造の歩留まり低下という問題を引き起こしてきた。
【００１５】
そこで、本発明では、上記の問題を解決した、新規で有用な半導体基板の検査方法、および半導体基板の検査装置を提供することを統括的課題としている。
【００１６】
本発明の具体的な課題は、良好な効率で半導体基板の欠陥を検出する半導体基板の検査方法、および良好な効率で半導体基板の欠陥を検出する半導体基板の検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の観点では、上記の課題を、半導体基板に励起光を照射する照射工程と、前記励起光の照射によるフォトルミネッセンスによる発光を検出する検出工程と、前記検出工程で検出された発光データを処理して前記半導体基板の欠陥を検出するデータ処理工程と、を有し、前記発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまで前記励起光を照射して前記発光を検出することにより、前記欠陥を検出する半導体基板の検査方法であって、前記半導体基板はシリコン基板であり、前記欠陥は、ＯＳＦリング領域の欠陥である半導体基板の検査方法により、解決する。
【００１８】
上記の検査方法では、前記発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまで前記励起光を照射しているため、当該発光の検出による欠陥の検出が容易となっている。このため、熱処理や酸化処理などの特定の処理を行うことなく、半導体基板の欠陥の検出が可能になる効果を奏する。また、欠陥領域の検査に係る工程管理を行うことが可能となり、半導体デバイスの製造の歩留まりを良好とすることができる。
【００１９】
本発明の第２の観点では、上記の課題を、半導体基板に励起光を照射する照射部と、前記励起光の照射によるフォトルミネッセンスによる発光を検出する検出部と、前記検出部で検出された発光データを処理して前記半導体基板の欠陥を検出するデータ処理部と、を有し、前記発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまで前記励起光を照射して前記発光を検出することにより、前記欠陥を検出するよう構成されている半導体基板の検査装置であって、前記半導体基板はシリコン基板であり、前記欠陥は、ＯＳＦリング領域の欠陥である半導体装置の検査装置により、解決する。
【００２０】
上記の検査装置によれば、前記発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまで前記励起光を照射しているため、当該発光の検出による欠陥の検出が容易となる。このため、熱処理や酸化処理などの特定の処理を行うことなく、半導体基板の欠陥の検出が可能になる効果を奏する。また、欠陥領域の検査に係る工程管理を行うことが可能となり、半導体デバイスの製造の歩留まりを良好とすることができる。
【００２１】
本発明の第３の観点では、上記の課題を、シリコン基板に励起光を照射する照射工程と、前記励起光の照射によるフォトルミネッセンスによる発光を検出する検出工程と、前記検出工程で検出された発光データを処理するデータ処理工程と、を有し、前記照射工程において、前記発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまでの時間以上前記励起光を照射することにより、前記シリコン基板中のＯＳＦリング領域の欠陥を検出する半導体基板の評価方法により、解決する。
【００２２】
上記の半導体基板の評価方法では、前記発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまで前記励起光を照射しているため、半導体基板の評価の精度が良好となる。
【００２３】
本発明の第４の観点では、上記の課題を、シリコン基板に励起光を照射する照射部と、前記励起光の照射によるフォトルミネッセンスによる発光を検出する検出部と、前記検出工程で検出された発光データを処理するデータ処理部と、を有し、前記照射部は、前記発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまでの時間以上前記励起光を照射することにより、前記シリコン基板中のＯＳＦリング領域の欠陥を検出する半導体基板の評価装置により、解決する。
【００２４】
上記の半導体基板の評価装置では、前記発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまで前記励起光を照射しているため、半導体基板の評価の精度が良好となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、良好な効率で半導体基板の欠陥を検出する半導体基板の検査方法、および良好な効率で半導体基板の欠陥を検出する半導体基板の検査装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明に係る半導体基板の検査方法（検査装置）では、フォトルミネッセンス法を用いて、半導体基板の欠陥を検出する。フォトルミネッセンス法とは、測定対象となる、例えばシリコンウェハよりなる半導体基板に、シリコンのバンドギャップよりもエネルギーの高い波長をもつレーザ光を照射し、それにより発生する発光を測定する方法である。半導体のバンドギャップよりも大きい光子エネルギーの光を励起源に用いて、当該半導体に励起光を照射し吸収させると、非平衡の電子・正孔が生じる。それらはいくつかの準安定状態を経由し、さらに再結合することによって初めの熱平衡状態にもどる。この過程で発光性再結合により放出された光がフォトルミネッセンスによる発光であり、当該発光の検出によって試料の分析・検査などを行う方法がフォトルミネッセンス法と呼ばれている。
【００２７】
図２はシリコンウェハ（シリコン単結晶）の典型的なフォトルミネッセンススペクトルである。本図に示す発光は、バンド端発光と呼ばれ、伝導帯の自由電子と価電子帯の自由正孔の再結合過程における発光である。
【００２８】
例えば、シリコン結晶中に欠陥が存在すると、光照射によって生じた電子あるいは正孔は欠陥にトラップされるためバンド端発光の強度が低下する。したがって、バンド端発光強度の低下は結晶中に欠陥が存在することを示している。
【００２９】
このため、半導体基板（シリコンウェハ）のフォトルミネッセンスに係る発光強度の２次元分布（面内分布）を測定することにより、半導体基板（シリコンウェハ）の結晶欠陥を検出することが可能となる。例えば、シリコンウェハが、欠陥領域（図１に示した領域Ａ、または領域Ｂなど）を含むものであるか、または無欠陥領域（図１に示した領域Ｃ）に係るものであるかを特定することが可能となる。また、シリコンウェハがＯＳＦリング領域を含むものである場合、ＯＳＦリング領域の場所を特定することも可能となる。
【００３０】
しかし、このようなフォトルミネッセンス法による発光強度の違いにより結晶欠陥を検出することは、従来は困難となっていた。これは、欠陥が存在しない部分での発光強度と、欠陥がある部分での発光強度の差が僅かであったためである。
【００３１】
このため、半導体基板を熱処理することにより、欠陥の検出を容易にする方法がとられる場合があったが、熱処理に時間を有する問題を有していた。
【００３２】
そこで、本発明の発明者は、半導体基板を熱処理（酸化処理）せずに、フォトルミネッセンス法によって欠陥を検出する方法について鋭意研究を重ねた。その結果、以下に説明するように、フォトルミネッセンスに係る発光強度は、時間経過により変化していくことを本発明の発明者は見出した。
【００３３】
図３は、半導体基板（シリコン基板）に励起光（レーザ光）を照射した場合の、フォトルミネッセンスに係る発光強度の時間経過による変化を調べた図である。
【００３４】
図３を参照するに、発光強度は時間経過に従って増大していくことがわかる。また、発光強度が増大する速度は、励起光の照射開始直後に最大となり、その後徐々に小さくなっている。
【００３５】
図４は、図３の場合において、発光強度の時間変化率を調べた結果を示す図である。図４を参照するに、発光強度の時間変化率は、励起光の照射開始直後に最大となり、その後急速に小さくなっている。当該時間変化率は、励起光の照射開始から略３秒程度で実質的に一定となって、その後は殆ど変化していないことがわかった。
【００３６】
従来、半導体基板のフォトルミネッセンス法による評価については、評価の効率（時間）が最優先されていたため、励起光（レーザ光）照射開始後数百ミリ秒経過後の発光強度を測定するのが一般的であった。
【００３７】
一方、本発明に係るフォトルミネッセンス法に係る欠陥検出では、フォトルミネッセンスに係る発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまで半導体基板に励起光を照射して当該発光を検出することが特徴である。このため、半導体基板の欠陥を検出することが容易となっている。この場合、欠陥が存在しない部分での発光強度と、欠陥がある部分での発光強度の差が従来に比べて大きくなり、欠陥の検出が容易となる効果を奏する。これらの欠陥の検出結果については後述する。
【００３８】
次に、上記のフォトルミネッセンス法による半導体基板の検査装置および半導体基板の検査方法の具体的な一例について説明する。
【実施例１】
【００３９】
図５は、本発明の実施例１による半導体基板の検査装置１００を模式的に示した図である。図５を参照するに、検査装置１００は、半導体基板１０２を保持する保持台１０１、当該半導体基板１０２に励起光（レーザ光）を照射する照射部１０４、当該半導体基板１０２の発光を検出する検出部１０５、および装置制御部（コンピュータ）２００を有している。
【００４０】
前記照射部１０４は、例えばＡｒレーザ（波長３６４ｎｍ）よりなり、励起光を前記半導体基板１０２に照射する構造を有している。前記照射部１０４から照射された励起光は、反射板１０３により反射された後、前記半導体基板１０２に照射される。
【００４１】
前記半導体基板１０２は、例えばシリコン基板よりなり、前記照射手段１０４からの励起光の照射によってフォトルミネッセンスによる発光を生じる。前記半導体基板１０２のフォトルミネッセンスに係る発光は、前記検出部１０５によって検出される。
【００４２】
また、前記保持台１０１は、図示を省略する保持台稼働手段によって、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向に稼働され、前記半導体基板１０２の面内の発光の分布を測定することが可能に構成されている。
【００４３】
前記装置制御部２００は、検査装置１００の動作を制御する機能を有している。このため、当該装置制御部２００は、前記照射部１０４を制御する照射部制御手段２０１、前記検出部２０２を制御する検出部制御手段２０２、当該検出部で検出された発光データを処理して欠陥を検出するデータ処理手段２０３、データを記憶する記憶手段２０４、およびユーザインターフェースとなる入出力手段２０５を有している。
【００４４】
上記の検査装置１００では、前記半導体基板１０２の発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまで前記半導体基板１０２に励起光を照射して前記半導体基板１０２の発光を検出することにより、該半導体基板１０２の欠陥を検出するよう構成されていることが特徴である。
【００４５】
この場合、前記照射手段１０４の励起光（レーザ光）の照射時間は、例えば以下のようにして制御される。まず、当該照射時間は、予め前記入出力手段２０５から入力され、記憶手段１０４に記憶される。前記照射部制御手段２０１は、前記記憶手段２０４に記憶された値に基づいて、前記半導体基板１０２の発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまで前記励起光を照射する（以下文中、方法Ａ）。
【００４６】
また、前記照射手段１０４の励起光（レーザ光）の照射時間は、例えば以下のようにして制御されてもよい。まず、前記照射部制御手段２０１によって前記照射部１０４が制御され、前記半導体基板１０２に励起光が照射される。ここで、前記検出部制御手段２０２によって制御された検出部１０５によって、前記半導体基板１０２の発光の強度が検出される。さらに、前記データ処理手段２０３によって、該検出部１０５によって検出された発光の強度のデータが処理され、発光の強度の時間変化率が算出される。前記照射部制御手段２０１は、前記データ処理手段２０３によって、発光強度の時間変化率が一定となったと判断される時間まで励起光を前記半導体基板１０２に照射する(以下文中、方法Ｂ)。この場合、予め励起光の照射時間を入力する必要が無く、また様々に測定条件が変化した場合に応じて照射時間を制御することが可能となる効果を奏する。
【００４７】
次に、上記の検査装置１００を用いた半導体基板の検査方法について、図６のフローチャートに基づき、説明する。
【００４８】
まず、ステップ１（図中Ｓ１と表記、以下同様）に示す工程において、前記照射部制御手段２０１によって前記照射手段１０４が制御され、例えば、波長３６４ｎｍのＡｒレーザ光よりなる励起光が、前記半導体基板１０２に照射される。この場合、先に説明した方法Ａまたは方法Ｂによって、前記半導体基板１０２のフォトルミネッセンスに係る発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまで前記半導体基板１０２に励起光が照射される。
【００４９】
ステップ２に示す工程においては、励起光の照射による前記半導体基板１０２のの発光が、前記検出部制御手段２０２によって制御された検出部１０５によって検出される。
【００５０】
ステップ３に示す工程においては、前記検出部１０５によって検出された発光データが前記データ処理手段２０３によって処理され、半導体基板１０２の欠陥が検出される。
【００５１】
また、この場合先に説明したように、前記データ処理手段２０３によって、発光強度の時間変化率が一定となる時刻を算出するようにしてもよい。
【００５２】
上記の半導体基板の検査方法（検査装置）では、半導体基板に熱処理や酸化処理などの検査のための実質的な処理を施すこと無く、該半導体基板の欠陥を検出することが可能となっていることが特長である。
【００５３】
従来は、半導体基板を、欠陥検出を容易とするために熱処理（酸化処理）する場合があった。例えば、ＯＳＦリング領域（図１の領域Ｂ）を特定するために、シリコンを酸化してＯＳＦリング領域に積層欠陥を形成する方法がとられる場合があった。また、ＯＳＦリング領域の酸素析出物密度をさらに高くするために酸化処理が行われる場合があった。
【００５４】
一方で本実施例の場合には、半導体基板に実質的な検査のための処理（熱処理、酸化処理など）を施す必要が無いため、欠陥の検出を効率よく行うことが可能となっている。また、製品(半導体装置)となる半導体基板の欠陥の検出が可能となるため、本実施例による検査方法（検査装置）を用いれば、欠陥領域の検査に係る半導体装置製造工程の工程管理を行うことが可能となる。したがって、半導体装置の製造の歩留まりを良好にすることが可能となる効果を奏する。
【００５５】
次に、上記の検査方法（検査装置）を用いた欠陥の検出結果について図７〜図９に基づき、説明する。なお、以下の検出結果は、前記半導体基板１０２に、直径が２００ｍｍのｐ型（Ｂ添加）のシリコンウェハ（抵抗率１０Ω・ｃｍ）を用いている。また、当該シリコンウェハには、不純物として、Ｃ(炭素)、Ｎ２（窒素）を添加してもよい。また、前記照射部１０４として、Ａｒレーザ（波長３６４ｎｍ）を用いている。また、レーザの照射時間は３秒としている。
【００５６】
図７は、本実施例による基板検査方法によって検出されたフォトルミネッセンスに係る発光強度を、明暗（白黒）で可視化した模式図である。図中、黒く見える部分が発光強度が小さい部分であり、欠陥を示していると考えられる。
【００５７】
図７を参照するに、本図に示すシリコンウェハには、ドーナツ状に発光強度が小さくなっている分が認められ、これがシリコンウェハの結晶欠陥（ＯＳＦリング領域の欠陥）を示していると考えられる。
【００５８】
また、図８は、シリコン基板のフォトルミネッセンスに係る発光強度を、ウェハ中心からの距離を横軸にとったプロファイルで表示したものである。
【００５９】
図８を参照するに、当該発光強度は、ウェハ中心から６０〜８０ｍｍ程度の領域で落ち込んでいるのが認められる。これは、当該領域に結晶欠陥が存在するためであり、ＯＳＦリング領域の欠陥と考えられる。
【００６０】
また、図９は、前記シリコン基板のフォトルミネッセンスに係る発光強度を、鳥瞰図で示したものである。図９を参照するに、図８の場合で説明したように、ウェハ中心から６０〜８０ｍｍ程度の領域でリング上に発光強度が低下した領域が低下している。すなわち、本図においてより明確にＯＳＦリング領域の欠陥が確認された。
【００６１】
また、図１０は、上記の図７〜図９の検査に用いたシリコンウェハと同じロットで、実質的に同じ位置から切り出されて製造されたシリコンウェハに対して、別の方法で欠陥検査を行った結果を示した図である。本図に示す場合、シリコンウェハを７８０℃で３時間、さらに１０００℃で１６時間の加熱処理（酸化処理）を行い、赤外線の散乱を調べている。
【００６２】
図１０を参照するに、本図に示す場合でも、図８または図９に示した場合と同様に、ウェハ中心から６０〜８０ｍｍの領域に欠陥（ＯＳＦリング領域の欠陥）が確認された。この結果、本実施例に係る検査方法、検査装置で、欠陥が検出可能であることが確認された。
【００６３】
また、図１１Ａと、図１１Ｂは、本実施例による基板検査方法において、レーザの照射時間を変更した場合について発光強度の違いを比較した鳥瞰図である。図１１Ａでは照射時間を３秒、図１１Ｂでは照射時間を１００ｍｓとしている。
【００６４】
図１１Ａ、図１１Ｂを参照するに、図１１Ａに示された照射時間が３秒の場合、矢印で示した領域（ウェハ中心から６０〜８０ｍｍ程度の領域）に、発光強度の落ち込みがみられるのに対して、図１１Ｂに示された照射時間が１００ｍｓの場合には、このような落ち込みがみられない。
【００６５】
これは、レーザの照射時間が短い場合には、発光強度の時間変化率が十分に収束しておらず、発光強度が強い場合（欠陥が無い場合）と、発光強度が弱い場合（欠陥が有る場合）の差が小さいためと考えられる。
【００６６】
一方、レーザの照射時間を、発光強度の時間変化率が実質的に一定となるまで長くすると、欠陥がある場合と無い場合における発光強度の差が大きくなり、欠陥の検出が容易となると考えられる。
【００６７】
また、本発明では、例えば励起光として、波長が４００ｎｍ以下のいわゆる紫外線（例えば波長３６４ｎｍのＡｒレーザ）を用いているため、シリコンの表面側の部分、すなわち実際にデバイスが形成される部分により近い部分の欠陥を選択的に検出することが可能となっている。
【００６８】
一方で、欠陥が存在する深さを問題とせず、欠陥の検出能力を鑑みれば、より長波長（例えば波長が５００ｎｍ以上のレーザ光など）を用いることも可能である。
【００６９】
また、本発明では、半導体基板として、ｐ型のシリコンウェハを例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えばｎ型のシリコンウェハや、またはシリコン以外の半導体基板（化合物半導体、例えばＧａＡｓなど）に対しても適用することが可能であることは明らかである。
【００７０】
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
（付記１）
半導体基板に励起光を照射する照射工程と、
前記励起光の照射によるフォトルミネッセンスによる発光を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出された発光データを処理して前記半導体基板の欠陥を検出するデータ処理工程と、を有し、
前記発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまで前記励起光を照射して前記発光を検出することにより、前記欠陥を検出することを特徴とする半導体基板の検査方法。
（付記２）
前記半導体基板はシリコン基板であることを特徴とする付記１記載の半導体基板の検査方法。
（付記３）
前記半導体基板は、実質的な熱処理がされていないことを特徴とする付記２記載の半導体基板の検査方法。
（付記４）
前記半導体基板は、実質的な酸化処理がされていないことを特徴とする付記２または３記載の半導体基板の検査方法。
（付記５）
前記欠陥は、ＯＳＦリング領域の欠陥であることを特徴とする付記２乃至４のうち、いずれか１項記載の半導体基板の検査方法。
（付記６）
前記照射工程では、波長が４００ｎｍ以下のレーザ光が前記半導体基板に照射されることを特徴とする付記２乃至５のうち、いずれか１項記載の半導体基板の検査方法。
（付記７）
半導体基板に励起光を照射する照射部と、
前記励起光の照射によるフォトルミネッセンスによる発光を検出する検出部と、
前記検出部で検出された発光データを処理して前記半導体基板の欠陥を検出するデータ処理部と、を有し、
前記発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまで前記励起光を照射して前記発光を検出することにより、前記欠陥を検出するよう構成されていることを特徴とする半導体基板の検査装置。
（付記８）
前記半導体基板はシリコン基板であることを特徴とする付記７記載の半導体基板の検査装置。
（付記９）
前記半導体基板は、実質的な熱処理がされていないことを特徴とする付記８記載の半導体基板の検査装置。
（付記１０）
前記半導体基板は、実質的な酸化処理がされていないことを特徴とする付記８または９記載の半導体基板の検査装置。
（付記１１）
前記欠陥は、ＯＳＦリング領域の欠陥であることを特徴とする付記８乃至１０のうち、いずれか１項記載の半導体基板の検査装置。
（付記１２）
前記照射部は、波長が４００ｎｍ以下のレーザ光を前記半導体基板に照射するよう構成されていることを特徴とする付記８乃至１１のうち、いずれか１項記載の半導体基板の検査装置。
（付記１３）
半導体基板に励起光を照射する照射工程と、
前記励起光の照射によるフォトルミネッセンスによる発光を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出された発光データを処理するデータ処理工程と、を有し、
前記照射工程において、前記発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまでの時間以上前記励起光を照射することを特徴とする半導体基板の評価方法。
（付記１４）
半導体基板に励起光を照射する照射部と、
前記励起光の照射によるフォトルミネッセンスによる発光を検出する検出部と、
前記検出工程で検出された発光データを処理するデータ処理部と、を有し、
前記照射部は、前記発光の強度の時間変化率が実質的に一定となるまでの時間以上前記励起光を照射することを特徴とする半導体基板の評価装置。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明によれば、良好な効率で半導体基板の欠陥を検出する半導体基板の検査方法、および良好な効率で半導体基板の欠陥を検出する半導体基板の検査装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】シリコンインゴットにおける典型的な欠陥分布を示す図である。
【図２】シリコンウェハの典型的なフォトルミネッセンススペクトルを示す図である。
【図３】シリコンウェハのフォトルミネッセンスに係る発光強度の時間経過による変化を調べた図である。
【図４】図３の場合の発光強度の時間変化率を示す図である。
【図５】本発明の実施例１による半導体基板の検査装置を示す図である。
【図６】半導体基板の検査方法を示すフローチャートである。
【図７】フォトルミネッセンスに係る発光強度を明暗で可視化した模式図である。
【図８】図７の発光強度を、ウェハ中心からの距離を横軸にとったプロファイルで表示したものである。
【図９】図７の発光強度を鳥瞰図で示したものである。
【図１０】熱処理したシリコンウェハで欠陥を確認した結果である。
【図１１Ａ】レーザの照射時間による発光強度の違いを比較した図（その１）である。
【図１１Ｂ】レーザの照射時間による発光強度の違いを比較した図（その２）である。
【符号の説明】
【００７３】
１００  検査装置
１０１  保持台
１０２  半導体基板
１０３  反射板
１０４  照射部
１０５  検出部
２００  装置制御部
２０１  照射部制御手段
２０２  検出部制御手段
２０３  データ処理手段
２０４  記憶手段
２０５  入出力手段
【図１】
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【図２】
0004836626.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004836626.tif 000007
【図８】
0004836626.tif 000008
【図９】
0004836626.tif 000009
【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図７】
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