生命科学関連特許情報
| タイトル： | 特許公報(B2)_シリコン単結晶ウェーハの表面評価法 |
| 出願番号： | 1999254945 |
| 年次： | 2006 |
| IPC分類： | H01L 21/66,G01N 1/28 |
特許情報キャッシュ
堀岡 佑吉 富田 直行 JP 3752909 特許公報(B2) 20051222 1999254945 19990908 シリコン単結晶ウェーハの表面評価法 株式会社ＳＵＭＣＯ 302006854 志賀 正武 100064908 高橋 詔男 100108578 渡邊 隆 100089037 青山 正和 100101465 鈴木 三義 100094400 松冨 豊 100106493 西 和哉 100107836 村山 靖彦 100108453 堀岡 佑吉 富田 直行 20060308 H01L 21/66 20060101AFI20060216BHJP G01N 1/28 20060101ALI20060216BHJP JPH01L21/66 JH01L21/66 PG01N1/28 N H01L 21/66 G01N 1/28 特開平１１−２３７２２５（ＪＰ，Ａ） 特開平０６−０８５２１９（ＪＰ，Ａ） 2 2001077166 20010323 6 20021113 藤原 敬士 【０００１】【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン単結晶ウェーハの表面評価法に関するものである。【０００２】【従来の技術】シリコンデバイスは、微細加工技術の進歩に伴い高集積化を遂げてきた。この高集積化においてはチップサイズの拡大や製造コストの増加等の課題が付随してきたが、それらに対してはウェーハの大口径化によって対応してきた。そして近年、シリコンデバイスが１６ＭＤＲＡＭから６４ＭＤＲＡＭクラスになり２００ｍｍウェーハを使用するようになって、これらのデバイスの製造歩留まりにおいてはＣＯＰ（Crystal Originated Particle）等の結晶成長時導入欠陥（Grown-in欠陥）が悪影響を及ぼすことが明らかになってきた。そのため、そのようなGrown-in欠陥について、より精度のよい検査を行うことは非常に重要である。【０００３】シリコン単結晶ウェーハは、通常、鏡面研磨後に表面異物検査機により面内の異物を検査する。この際、結晶成長時に導入されるGrown-in欠陥のうち表面に存在しているＣＯＰはこの表面異物検査機により直接観察してその分布状況を把握することができる。しかしながら、ＣＯＰの外側に存在するラージディスロケーション（Ｌ／Ｄ）欠陥は、表面異物検査機で直接観察することは困難である。そのため、Ｌ／Ｄ欠陥の検査に対しては、ウェーハを洗浄した後セコ液（二クロム酸カリウム、フッ酸および純水の混合溶液）に浸してエッチングする、いわゆるセコ（Secco）エッチによりその欠陥を顕在化させて観察することが通常行われる。セコエッチは選択性を有する優れた欠陥検査法ではある。【０００４】【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セコエッチ後に欠陥検査を行う際、長時間かけて行うにもかかわらず、その欠陥の分布状況を十分に把握することは相変わらず容易ではないという問題があった。また、セコエッチはクロムを使用するため、重金属汚染を避けたい半導体工場ではセコエッチをできれば廃止したいという要求があった。【０００５】本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、セコエッチを行わずにＬ／Ｄ欠陥の分布状況の評価を簡便で正確かつ迅速に行うことができるシリコン単結晶ウェハーの表面評価法を提供する事を目的とする。【０００６】【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するための本発明は、以下の構成を採用した。 本発明のシリコン単結晶ウェーハの表面評価法は、鏡面研磨したシリコン単結晶ウェーハ表面における欠陥のうち、ラージディスロケーション欠陥の分布状況を評価する評価法であって、 前記シリコン単結晶ウェーハ上にシリコン層をエピタキシャル成長させ、このシリコン層の形成によりラージディスロケーション欠陥を成長させるとともにＣＯＰやＯＳＦを縮小・消滅させ、その後に表面異物検査機により０．１μｍ以上の表面の欠陥を検査する際に、 前記シリコン層の膜厚を、ラージディスロケーション欠陥が表面異物検査機で直接観察することが可能になる大きさに成長し、かつ、成長した欠陥の隣接するもの同士が融合してしまうほど大きくならない範囲である０．５μｍから１０μｍとすることを特徴とする。【０００７】このシリコン単結晶ウェーハの表面評価法においては、シリコン単結晶ウェーハ上にシリコン層をエピタキシャル成長させることによりウェーハ上に発生していたＬ／Ｄ欠陥を大きく成長させるので、そのＬ／Ｄ欠陥を通常の表面異物検査機を使用して直接観察することができる。【０００８】 本発明のシリコン単結晶ウェーハの結晶表面評価法は、上述のシリコン単結晶ウェーハの結晶表面評価法において、前記シリコン層を、１１１０℃程度で２．６μｍ／ｍｉｎの成長速度でエピタキシャル成長させるとともに、 前記シリコン層の膜厚が４μｍであることを特徴とする。【０００９】このシリコン単結晶ウェーハの表面評価法においては、シリコン単結晶ウェーハ上に適切な膜厚のシリコン層をエピタキシャル成長させてＬ／Ｄ欠陥を大きく成長させるので、シリコン層形成前の欠陥の分布やその総数を正確に把握することができる。【００１０】我々は、鋭意努力の結果以下のような知見を得、それに基づいて本発明を完成した。シリコン単結晶ウェーハ上に適当な膜厚のシリコン膜をエピタキシャル成長させると、Grown-in欠陥のうち、Ｌ／Ｄ欠陥は異常に成長していくことを知見した。成長したＬ/Ｄ欠陥は、シリコン層が適当な膜厚になったときに通常の表面異物検査機を使用して直接観察することが可能になる。一方、Grown-in欠陥のうちＣＯＰやＯＳＦ（Oxidatiom induced Stacking Fault）は、シリコン膜の形成により縮小・消滅する。この結果、Ｌ／Ｄ欠陥が強調されるので、Ｌ／Ｄ欠陥の検査に有利である。【００１１】【発明の実施の形態】以下、本発明に係るシリコン単結晶ウェーハの表面評価法の好適な実施形態を図を参照して説明する。【００１２】本発明では、例えばＣＺ（Czochralski）法により成長させたシリコンインゴットから得たシリコン単結晶ウェハー上にシリコン層をエピタキシャル成長させた後にその表面の欠陥を検査する。【００１３】このとき、シリコンをエピタキシャルさせる方法は通常の方法でよい。例えば、鏡面研磨したＣＺ−Ｓｉウェーハをチャンバー内で１１１０℃程度の高温にし、トリクロールシラン（ＳｉＨＣｌ3）ガス、水素ガスを導入してそのＣＺ−Ｓｉウェーハ上にシリコン層をエピタキシャル成長させる。【００１４】形成するシリコン層の膜厚は、例えば４μｍである。この膜厚は、Ｌ/Ｄ欠陥が表面異物検査機で直接観察することが可能になる大きさに成長し、かつ、成長した欠陥の隣接するもの同士が融合してしまうほど大きくならない範囲に設定される。この範囲は通常０．５μｍから１０μｍである。【００１５】図１は、ＣＺ−Ｓｉウェーハの表面の径方向の位置に対する欠陥の種類別の典型的な密度分布を示した図である。【００１６】欠陥密度は、Ｌ／ＤとＣＯＰについてパーティクルカウンター（ＫＬＡ Tencor、ＳＰ１）により測定した。ＳＰ１では、０．１μｍの大きさの欠陥に対して９５％以上の検出が保証されている。検出した欠陥のサイズは、 Ｎａｒｒｏｗ Ｍｏｄｅで０．２〜０．２５μｍ、Ｗｉｄｅ Ｍｏｄｅで０．０９〜０．１０μｍであり、それらを合わせたものを表示した。ここで、Ｎａｒｒｏｗ ｍｏｄｅは受光角度が５°〜１８°であり、Ｗｉｄｅ ｍｏｄｅは受光角度が２２°〜７０°である。図１から、このインゴットの中心部にＣＯＰが、また、その外側にＬ／Ｄが発生していることがわかる。ただし、この場合Ｌ／Ｄ密度はＣＯＰ密度の１／１０以下である。【００１７】図２は、図１で測定したＣＺ−Ｓｉウェーハの欠陥分布平面図である。各点は０．１μｍ以上の欠陥を示している。この場合欠陥密度は外側より中央部の方がかなり高いことがわかる。【００１８】図３は、以下に記載する条件によって、図１あるいは図２で測定したＣＺ−Ｓｉウェハーを基板として、その上にシリコン層をエピタキシャル成長させたＬ/Ｄ起因欠陥の測定用のウェーハの欠陥分布平面図である。鏡面研磨したＣＺ−Ｓｉウェーハをチャンバー内で１１１０℃程度の高温にし、トリクロールシラン（ＳｉＨＣｌ3）ガス、水素ガスを導入してそのＣＺ−Ｓｉウェーハ上にシリコン層を２．６μｍ／ｍｉｎの成長速度でエピタキシャル成長させる。【００１９】エピタキシャルシリコン層の成長後には、図２において見られた中央部のＣＯＰがほとんど消滅していることがわかる。それに対して、外周部には図２では疎らにしか現れていなかった（すなわち、大部分が分解能０．０９μｍ以下であった）。Ｌ／Ｄ欠陥が直接観察可能な程度にリング状に成長していることが明瞭に示されている。この場合、欠陥平均のサイズは０．２１μｍであった。【００２０】【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係るシリコン単結晶ウェーハの表面評価法によれば、以下のような効果が得られる。【００２１】 本発明のシリコン単結晶ウェーハの表面評価法によれば、シリコン単結晶ウェーハ上にシリコン層をエピタキシャル成長させることによりウェーハ上に発生していたＬ／Ｄ欠陥を大きく成長させるので、そのＬ／Ｄ欠陥を通常の表面異物検査機を使用して直接観察することができる。【００２２】 本発明のシリコン単結晶ウェーハの結晶表面評価法によれば、シリコン単結晶ウェーハ上に適切な膜厚のシリコン層をエピタキシャル成長させてＬ／Ｄ欠陥を大きく成長させるので、シリコン層形成前の欠陥の分布やその総数を正確に把握することができる。【図面の簡単な説明】【図１】 エピタキシャル成長前のＣＺ−Ｓｉウェーハの表面上の径方向の位置に対する欠陥の種類別の密度を示した図である。【図２】 図１で示したＣＺ−Ｓｉウェーハの欠陥分布平面図である。【図３】 図２で測定したＣＺ−Ｓｉウェーハ上に厚さ４μｍのシリコン層をエピタキシャル成長させたエピウェーハの欠陥分布平面図である。 鏡面研磨したシリコン単結晶ウェーハ表面における欠陥のうち、ラージディスロケーション欠陥の分布状況を評価する評価法であって、 前記シリコン単結晶ウェーハ上にシリコン層をエピタキシャル成長させ、このシリコン層の形成によりラージディスロケーション欠陥を成長させるとともにＣＯＰやＯＳＦを縮小・消滅させ、その後に表面異物検査機により０．１μｍ以上の表面の欠陥を検査する際に、 前記シリコン層の膜厚を、ラージディスロケーション欠陥が表面異物検査機で直接観察することが可能になる大きさに成長し、かつ、成長した欠陥の隣接するもの同士が融合してしまうほど大きくならない範囲である０．５μｍから１０μｍとすることを特徴とするシリコン単結晶ウェーハの表面評価法。 請求項１に記載のシリコン単結晶ウェーハの表面評価法において、 前記シリコン層を、１１１０℃程度で２．６μｍ／ｍｉｎの成長速度でエピタキシャル成長させるとともに、 前記シリコン層の膜厚が４μｍであることを特徴とするシリコン単結晶ウェーハの表面評価法。