X線 トポグラフィ

基板全面の非破壊分析を行い、数日以内に結果をフィードバックします。測定は当センターの専門スタッフが行い、生産過程や研究開発の場面における基板の品質管理、例えば、基板中に存在する、非常に局所的な欠陥の分析評価などをサポートいたします。また、品質管理向けに生産工程にあるウェーハ全面について、多数の試料に基づく統計的測定データの作成・提供もいたします。ウェーハ試料中の転位、すべり線、転位ネットワーク、(小傾角) 粒界、包有物(インクルージョン)、析出物、加工・研磨傷、格子面の反り等の量と種類のマッピング表示、及び定量分性が可能です。

当センターではパートナーであるリガク社の高速、高分解能の X 線トポグラフィー システム、XRTmicronを使用しています。 このシステムでは、Cu、Mo、Ag、およびCrなど、さまざまな X 線源を使用することできます。広角度ゴニオメータと組み合わせにより、幅広い回折条件での測定が可能になるため、様々な種類の単結晶材料の評価が可能です。

• 半導体：Si、Ge、ダイヤモンド、SiC、GaN、AlN、GaAs、InP、CdTe、CdZnTe
• 酸化物：サファイア、ルビー、ガーネット、バナジン酸塩、ニオブ酸塩、石英
• ハロゲン化物：フッ化物、臭化物

XRTmicron は、透過モードと反射モードの両方の測定が可能です。 これにより、基板内部の欠陥の検出や、表面付近に存在する欠陥の定量を行うことができます。こちらのシステムには、単一画像サイズ18 mm x 13.5 mm で、画素サイズ 5.4 μmのCCDカメラ”XTOP”が標準測定用として塔載されている他、画素サイズ2.4 μm の高分解能測定用CCDカメラ”HR-XTOP”のオプションカメラも搭載されています。直径 300 mmまでの試料サイズに対応し、さまざまな回折条件下でのウェーハ全面マッピングや特定領域での詳細な欠陥イメージング測定が可能です。 さらにこのシステムには専用スリット光学系が搭載されており、透過画像の3次元データの取得と再構成による高分解能断面トポグラフィー評価（3Dセクショントポグラフィ）を行うことができます。 この測定では、ウェーハ試料の厚さ方向にわたる詳細な欠陥情報が得られます。

株式会社リガクとFraunhofer IISB は、2021 年にErlangen(ドイツ) に X 線トポグラフィーの連携開発拠点、Center of Expertiseを設立しました。 この連携開発拠点ラボラトリーは、最先端の X 線トポグラフィイメージングシステム、”XRTmicron”を採用することで、ウェーハ品質と歩留まりに関する知見の蓄積と、それらの向上を目指す半導体業界をサポートいたします。

私たちの所有するリガク製 XRTmicronシステムは、ウェーハ全体の基底面転位 (BPD) を150 mmの SiCウェーハでは約 5 分、200 mm SiC ウェーハでは約 7 分で定量化を行います。この高速・非破壊 BPD 検出により、生産レベルでの SiC ウェーハのインライン欠陥計測が可能になります。

BPD はSiC 結晶成長中の熱弾性応力と密接な相関があります。基板内の BPD 密度が高くなるとデバイスプロセスでの歩留り低下のリスクが高まることから、BPD密度はウェーハ品質評価の重要なパラメータとなります。このようにBPD密度には結晶品質に関する重要な情報が含まれており、定量化を行うことでSiC結晶成長過程の良し悪しを判断することができます。

一般にX線トポグラフィは表面極性やドーパントの濃度などのサンプル特性に関係なく適用することが可能です。 また新たな測定法では、測定前に行う精密な格子の反りやウェーハ方位の調整を必要としないことから、オリエンテーションフラット、またはノッチなどを利用した機械的な方法への調整の簡素化が期待できます。