JP2013197364A - Metallic contamination detection method and silicon epitaxial wafer manufacturing method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコン基板製造プロセス又はデバイス製造プロセスにおいて用いられる種々の熱処理炉の金属汚染を検出する金属汚染検出方法に関する。さらには、前記金属汚染検出方法を用い、金属汚染が低減されたエピタキシャルウェーハの製造方法に関する。 The present invention relates to a metal contamination detection method for detecting metal contamination in various heat treatment furnaces used in a silicon substrate manufacturing process or a device manufacturing process. Furthermore, the present invention relates to a method for manufacturing an epitaxial wafer in which metal contamination is reduced using the metal contamination detection method.
半導体シリコン基板（ウェーハ）の製造プロセスや半導体デバイスの製造プロセスにおいて、ウェーハが金属不純物などで汚染されると製品の性能に悪影響が生じるので、金属汚染の低減は極めて重要な課題である。 In the manufacturing process of a semiconductor silicon substrate (wafer) and the manufacturing process of a semiconductor device, if the wafer is contaminated with metal impurities or the like, the performance of the product is adversely affected. Therefore, reduction of metal contamination is a very important issue.
シリコン基板製造プロセス又はデバイス製造プロセス中の金属汚染を評価する方法として、マイクロ波光導電減衰法（μ―ＰＣＤ法）による再結合ライフタイムの測定が広く用いられている。このμ―ＰＣＤ法では、先ずシリコン単結晶のバンドギャップよりも大きなエネルギーの光パルスを照射し、ウェーハ中に過剰キャリアを発生させる。発生した過剰キャリアによりウェーハの導電率が増加するが、その後、時間経過に伴い過剰キャリアが再結合によって消滅することで導電率が減少する。この変化を反射マイクロ波パワーの時間変化として検出し、解析することにより再結合ライフタイムを求めることができる。再結合ライフタイムは、禁制帯中に再結合中心となる準位を形成する金属不純物や欠陥などが存在すると短くなる。このことから、再結合ライフタイムの測定により、ウェーハ中の金属不純物や結晶欠陥などを評価することができる（例えば、非特許文献１）。 As a method for evaluating metal contamination during a silicon substrate manufacturing process or a device manufacturing process, measurement of a recombination lifetime by a microwave photoconductive decay method (μ-PCD method) is widely used. In this μ-PCD method, an optical pulse having an energy larger than the band gap of a silicon single crystal is first irradiated to generate excess carriers in the wafer. The electrical conductivity of the wafer increases due to the generated excess carriers, but thereafter, the electrical conductivity decreases with the lapse of time because excess carriers disappear due to recombination. By detecting this change as a time change of the reflected microwave power and analyzing it, the recombination lifetime can be obtained. The recombination lifetime is shortened when there are metal impurities or defects that form a level that becomes a recombination center in the forbidden band. From this, metal impurities, crystal defects, and the like in the wafer can be evaluated by measuring the recombination lifetime (for example, Non-Patent Document 1).
評価対象の試料がウェーハ形状の場合、光パルスによって発生した過剰キャリアは、ウェーハ内部で再結合して消滅するだけではなく、ウェーハ表面及び裏面に拡散し、表面再結合により消滅する。従って、ウェーハ内部の金属汚染を評価するためには、表面及び裏面での表面再結合を抑制する必要がある。表面再結合を抑制する方法として、熱酸化処理（酸化膜パシベーション）や電解溶液処理（ケミカルパシベーション処理、ＣＰ処理と略称されることがある）が一般的に用いられている。酸化膜パシベーションでは、酸化膜を形成するための熱処理工程において、金属汚染や結晶欠陥を発生させないように注意する必要がある。そのため、酸化炉以外の熱処理炉、例えばエピタキシャルウェーハを製造するためのエピタキシャル成長炉の金属汚染を評価する場合は、ケミカルパシベーション処理が用いられる。 When the sample to be evaluated has a wafer shape, excess carriers generated by the light pulse are not only recombined inside the wafer and disappear, but also diffused to the front and back surfaces of the wafer and disappear due to surface recombination. Therefore, in order to evaluate metal contamination inside the wafer, it is necessary to suppress surface recombination on the front surface and the back surface. As a method for suppressing surface recombination, thermal oxidation treatment (oxide film passivation) and electrolytic solution treatment (sometimes abbreviated as chemical passivation treatment or CP treatment) are generally used. In oxide film passivation, care must be taken not to generate metal contamination or crystal defects in a heat treatment process for forming an oxide film. Therefore, when evaluating metal contamination in a heat treatment furnace other than the oxidation furnace, for example, an epitaxial growth furnace for manufacturing an epitaxial wafer, a chemical passivation treatment is used.
ケミカルパシベーション処理用の溶液としては、ヨウ素アルコール溶液（例えば、非特許文献２）とキンヒドロンアルコール溶液（例えば、特許文献１）が知られている。キンヒドロンアルコール溶液の場合は、表面パシベーション効果が安定するまでに時間がかかる（例えば、非特許文献３）。そのため、金属汚染の評価結果をできるだけ早く得たい場合には、ヨウ素アルコール溶液が用いられる。 Known solutions for chemical passivation treatment include iodine alcohol solution (for example, Non-Patent Document 2) and quinhydrone alcohol solution (for example, Patent Document 1). In the case of a quinhydrone alcohol solution, it takes time until the surface passivation effect is stabilized (for example, Non-Patent Document 3). Therefore, iodine alcohol solution is used when it is desired to obtain the evaluation result of metal contamination as soon as possible.
近年、半導体デバイスの高性能化に伴い、微量な金属汚染でもデバイス性能に悪影響を及ぼすようになり、金属汚染を低減することが極めて重要な課題となっている。特に、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＩＳ（ＣＭＯＳイメージセンサ）などの撮像素子においては、受光感度や解像度の向上に伴い、微弱な白キズや暗電流などが問題となり、極微量の金属汚染が悪影響を及ぼすことが懸念されている。そのため、撮像素子用基板として広く用いられているエピタキシャルウェーハでは、デバイス製造プロセスにおける金属汚染のみならず、エピタキシャルウェーハを製造するプロセスにおける金属汚染も低減することが強く望まれている。シリコン基板製造プロセス又はデバイス製造プロセス中における金属汚染を低減するためには、極微量な金属汚染を高感度、かつ高精度で評価する方法が必要である。 In recent years, with high performance of semiconductor devices, even a small amount of metal contamination has an adverse effect on device performance, and reducing metal contamination has become an extremely important issue. In particular, in an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or CIS (CMOS Image Sensor), a weak white flaw or dark current becomes a problem as the light receiving sensitivity and resolution are improved, and a very small amount of metal contamination is adversely affected. Is concerned. For this reason, in an epitaxial wafer widely used as a substrate for an image sensor, it is strongly desired to reduce not only metal contamination in the device manufacturing process but also metal contamination in the process of manufacturing the epitaxial wafer. In order to reduce metal contamination during the silicon substrate manufacturing process or the device manufacturing process, a method for evaluating a very small amount of metal contamination with high sensitivity and high accuracy is required.
前述したように、金属汚染を評価する方法として、μ―ＰＣＤ法による再結合ライフタイム測定が広く用いられている。この方法により金属汚染を高感度で評価するためには、金属汚染前の段階での再結合ライフタイムの初期値が高いシリコン基板を、金属汚染評価用シリコン基板として用いることが望ましい。これは、同じ金属汚染量であっても、再結合ライフタイムの初期値が高いほど、金属汚染による再結合ライフタイムの低下度合が大きくなるからである。 As described above, the recombination lifetime measurement by the μ-PCD method is widely used as a method for evaluating metal contamination. In order to evaluate metal contamination with high sensitivity by this method, it is desirable to use a silicon substrate having a high initial value of the recombination lifetime at a stage before metal contamination as a silicon substrate for metal contamination evaluation. This is because even when the amount of metal contamination is the same, the higher the initial value of the recombination lifetime, the greater the degree of decrease in the recombination lifetime due to metal contamination.
従来は、金属汚染評価方法として、例えば抵抗率を限定した金属汚染評価用シリコン基板を評価対象の熱処理炉で熱処理して、その熱処理後の再結合ライフタイムの測定値により金属汚染を評価していた。しかし、熱処理後の再結合ライフタイムの測定値は、金属汚染濃度が同じでも初期値によって異なるため、熱処理後の再結合ライフタイムの測定値のみから金属汚染を厳密に評価することはできないという問題があった。金属汚染を厳密に評価するためには、評価対象となる熱処理の前後での変化量を求める必要がある。 Conventionally, as a metal contamination evaluation method, for example, a silicon substrate for metal contamination evaluation with a limited resistivity is heat-treated in a heat treatment furnace to be evaluated, and metal contamination is evaluated based on the measured recombination lifetime after the heat treatment. It was. However, the measurement value of the recombination lifetime after the heat treatment differs depending on the initial value even if the metal contamination concentration is the same, so that the metal contamination cannot be strictly evaluated only from the measurement value of the recombination lifetime after the heat treatment. was there. In order to strictly evaluate metal contamination, it is necessary to determine the amount of change before and after the heat treatment to be evaluated.
しかし、シリコン基板の再結合ライフタイムの初期値は、抵抗率のみで決まるわけではなく、結晶育成中に形成されたＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥（結晶成長導入欠陥）がキャリアの再結合中心となることにより、低下する場合がある（以下、結晶育成中に形成された再結合中心をＧｒｏｗｎ−ｉｎ再結合中心と称する場合がある）。そのため、熱処理後の測定値に対して基準とすべき熱処理前の初期値が結晶ロットにより異なる（すなわち、別々に育成されたシリコン単結晶インゴットから作製されたシリコン基板同士では熱処理前の初期値が異なる）という問題があった。もちろん、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ再結合中心の密度が極めて低いシリコン結晶を製造すれば問題はないが、そのようなシリコン結晶を製造するには、製造条件が極めて限定的になり、生産性が低くなってコスト高となるという問題が生じる。 However, the initial value of the recombination lifetime of the silicon substrate is not determined only by the resistivity, but the grown-in defect (crystal growth introduction defect) formed during crystal growth becomes a carrier recombination center. (Hereinafter, recombination centers formed during crystal growth may be referred to as grown-in recombination centers). Therefore, the initial value before the heat treatment to be used as a reference for the measured value after the heat treatment differs depending on the crystal lot (that is, the initial value before the heat treatment is different between silicon substrates manufactured from silicon single crystal ingots grown separately). There was a problem of different. Of course, there is no problem if a silicon crystal having a very low density of grown-in recombination centers is produced. However, in order to produce such a silicon crystal, the production conditions are extremely limited, and the productivity is lowered. The problem of high costs arises.
特許文献２では、シリコンウェーハが熱酸化時に受ける流入空気による汚染量を、μ−ＰＣＤ法によるライフタイム測定によるウェーハ面内分布測定により評価している。具体的には、１枚のウェーハ上でのライフタイム測定点は１３７点とし、その平均値と標準偏差値から流入空気による汚染の有無を判断している。 In Patent Document 2, the amount of contamination due to inflow air that a silicon wafer receives during thermal oxidation is evaluated by measuring the distribution in the wafer surface by lifetime measurement using the μ-PCD method. Specifically, the lifetime measurement point on one wafer is 137 points, and the presence or absence of contamination by inflowing air is determined from the average value and the standard deviation value.
しかし、特許文献２で開示されている実施例では、ライフタイムの平均値は３４４μｓｅｃ又は３１８μｓｅｃとなっており、近年の半導体製造用熱処理炉としては極めて低い値であることから、ウェーハ全体に汚染があったと考えられる。 However, in the embodiment disclosed in Patent Document 2, the average value of lifetime is 344 μsec or 318 μsec, which is extremely low as a heat treatment furnace for semiconductor manufacturing in recent years. It is thought that there was.
更に、酸化膜パシベーション又はケミカルパシベーションのいずれの場合も、金属汚染の面内分布の他にパシベーション効果自体に面内ばらつきがあるため、標準偏差値から汚染の有無を判断する場合、基準とする値が明らかでないという問題があった。特に、極微量の金属汚染を再結合ライフタイムにより評価する際には、表面パシベーション効果のばらつきの影響を強く受けるため、その影響を考慮する必要がある。 Furthermore, in either case of oxide film passivation or chemical passivation, in addition to the in-plane distribution of metal contamination, there is in-plane variation in the passivation effect itself. Therefore, when determining the presence or absence of contamination from the standard deviation value, the reference value There was a problem that was not clear. In particular, when an extremely small amount of metal contamination is evaluated based on the recombination lifetime, it is necessary to consider the influence because it is strongly influenced by variations in the surface passivation effect.
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、シリコン基板製造プロセス又はデバイス製造プロセスにおいて用いられる熱処理炉の金属汚染を高感度で検出することができる金属汚染検出方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、前記金属汚染検出方法を用い、金属汚染が極めて低減されるエピタキシャルウェーハの製造方法及びシリコンエピタキシャルウェーハを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and provides a metal contamination detection method capable of detecting metal contamination of a heat treatment furnace used in a silicon substrate manufacturing process or a device manufacturing process with high sensitivity. For the purpose. Another object of the present invention is to provide an epitaxial wafer manufacturing method and a silicon epitaxial wafer in which metal contamination is extremely reduced using the metal contamination detection method.
上記課題を解決するために、本発明の金属汚染検出方法は、シリコン基板の再結合ライフタイムの測定値を用いて熱処理炉の金属汚染を検出する方法であって、前記熱処理炉で熱処理したシリコン基板の再結合ライフタイムの面内分布をマイクロ波光導電減衰法により測定する工程と 、前記シリコン基板の面内を複数の領域に分割して、各領域における再結合ライフタイムの平均値を求める工程と、前記各領域における再結合ライフタイム測定値の平均値を比較することにより前記熱処理炉の金属汚染を検出する工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a metal contamination detection method according to the present invention is a method for detecting metal contamination in a heat treatment furnace using a measurement value of a recombination lifetime of a silicon substrate, wherein the silicon heat treatment in the heat treatment furnace is performed. A step of measuring the in-plane distribution of the recombination lifetime of the substrate by a microwave photoconductive decay method, and a step of dividing the in-plane of the silicon substrate into a plurality of regions to obtain an average value of the recombination lifetime in each region And a step of detecting metal contamination of the heat treatment furnace by comparing average values of recombination lifetime measurement values in the respective regions.
上記のような金属汚染検出方法を用いれば、熱処理前のシリコン基板の再結合ライフタイムの初期値に係わらず、熱処理後の再結合ライフタイムの面内分布により金属汚染を高感度で検出できる。すなわち、熱処理前の再結合ライフタイムの初期値を高くするためにシリコン基板の製造条件を限定する必要がなく、また、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ再結合中心の影響を考慮する必要がなくなる。 By using the metal contamination detection method as described above, metal contamination can be detected with high sensitivity by the in-plane distribution of the recombination lifetime after the heat treatment regardless of the initial value of the recombination lifetime of the silicon substrate before the heat treatment. That is, it is not necessary to limit the manufacturing conditions of the silicon substrate in order to increase the initial value of the recombination lifetime before the heat treatment, and it is not necessary to consider the influence of the grown-in recombination center.
この場合、前記熱処理後の再結合ライフタイムの面内分布の測定値において、基板半径の３０％〜７０％を境界半径Ｒとし、前記境界半径Ｒ以内の内側の領域における測定値の平均値をＷＬＴ１とし、前記境界半径Ｒを超えた外側の領域における測定値の平均値をＷＬＴ２とした場合、ＷＬＴ２／ＷＬＴ１の比が所定の基準値よりも小さい場合に金属汚染があったと判定することができる。熱処理炉における金属汚染は、シリコン基板の外周部で高くなる場合が多いので、ＷＬＴ２／ＷＬＴ１の比は１よりも小さくなる場合が多い。なお、境界半径Ｒが、基板半径の３０％未満の場合、境界半径Ｒの外側の領域が広くなりすぎ外周部での汚染が平準化してしまう。また、境界半径Ｒが、基板半径の７０％を超える場合、境界半径Ｒの内側にも外周部の汚染が入り込んでしまう。その結果、いずれの場合も、ＷＬＴ２／ＷＬＴ１の比で汚染の有無を判別することができなくなる。 In this case, in the measurement value of the in-plane distribution of the recombination lifetime after the heat treatment, the boundary radius R is 30% to 70% of the substrate radius, and the average value of the measurement values in the inner region within the boundary radius R is When WLT1 and the average value of the measured values in the outer region beyond the boundary radius R are WLT2, it can be determined that there is metal contamination when the ratio of WLT2 / WLT1 is smaller than a predetermined reference value. . Since the metal contamination in the heat treatment furnace is often high at the outer peripheral portion of the silicon substrate, the ratio of WLT2 / WLT1 is often smaller than 1. When the boundary radius R is less than 30% of the substrate radius, the region outside the boundary radius R becomes too wide and contamination at the outer peripheral portion is leveled. Further, when the boundary radius R exceeds 70% of the substrate radius, contamination of the outer peripheral portion also enters the boundary radius R. As a result, in any case, the presence or absence of contamination cannot be determined by the ratio of WLT2 / WLT1.
また、前記基準値を０．９とすることが好ましい。このような基準値とすることにより、金属汚染を高感度で検出できる。 The reference value is preferably set to 0.9. By setting it as such a reference value, metal contamination can be detected with high sensitivity.
また、本発明の金属汚染検出方法では、前記熱処理炉として、エピタキシャル成長炉を適用することができる。 In the metal contamination detection method of the present invention, an epitaxial growth furnace can be applied as the heat treatment furnace.
また、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、上記の金属汚染検出方法によって金属汚染を管理したエピタキシャル成長炉を用いて、シリコン基板上に単結晶薄膜をエピタキシャル成長させてエピタキシャルウェーハを製造することを特徴とする。 The epitaxial wafer manufacturing method of the present invention is characterized in that an epitaxial wafer is manufactured by epitaxially growing a single crystal thin film on a silicon substrate using an epitaxial growth furnace in which metal contamination is controlled by the above metal contamination detection method. To do.
このようにしてエピタキシャルウェーハを製造すれば、製造されたエピタキシャルウェーハは、デバイスの性能に悪影響を及ぼす金属汚染が極めて低減されたものとすることができる。 If an epitaxial wafer is manufactured in this way, the manufactured epitaxial wafer can be made to have extremely reduced metal contamination that adversely affects device performance.
また、本発明のエピタキシャルウェーハは、前記エピタキシャルウェーハの製造方法により製造されるエピタキシャルウェーハであり、前記エピタキシャル成長後の再結合ライフタイムの面内分布の測定値において、基板半径の３０％〜７０％を境界半径Ｒとし、前記境界半径Ｒ以内の内側の領域における測定値の平均値をＷＬＴ１とし、前記境界半径Ｒを超えた外側の領域における測定値の平均値をＷＬＴ２とした場合、ＷＬＴ２／ＷＬＴ１の比が所定の基準値よりも大きいことを特徴とする。 Moreover, the epitaxial wafer of the present invention is an epitaxial wafer manufactured by the epitaxial wafer manufacturing method, and the measured value of the in-plane distribution of the recombination lifetime after the epitaxial growth is 30% to 70% of the substrate radius. When the boundary radius R, the average value of the measured values in the inner region within the boundary radius R is WLT1, and the average value of the measured values in the outer region beyond the boundary radius R is WLT2, WLT2 / WLT1 The ratio is larger than a predetermined reference value.
また、前記基準値を０．９とすることが好ましい。このような基準値とすることにより、金属汚染が極めて低減されたエピタキシャルェーハとすることができる。このようなエピタキシャルウェーハは、金属汚染が極めて低減されているので、近年の高性能デバイス、特に金属汚染に敏感な撮像素子用の基板として好適である。 The reference value is preferably set to 0.9. By setting it as such a reference value, it can be set as the epitaxial wafer in which metal contamination was reduced extremely. Such an epitaxial wafer is suitable as a substrate for a recent high-performance device, particularly an imaging element sensitive to metal contamination, because metal contamination is extremely reduced.
本発明に係る金属汚染検出方法により、熱処理前の再結合ライフタイムの初期値に係わらず、熱処理後の再結合ライフタイムの測定値により金属汚染を高感度で検出できる。その結果、シリコン基板製造プロセスやデバイス製造プロセスにおいて、熱処理炉の金属汚染を高感度で検出することができる。 With the metal contamination detection method according to the present invention, metal contamination can be detected with high sensitivity from the measured value of the recombination lifetime after the heat treatment regardless of the initial value of the recombination lifetime before the heat treatment. As a result, metal contamination in the heat treatment furnace can be detected with high sensitivity in the silicon substrate manufacturing process and the device manufacturing process.
また、本発明に係るエピタキシャルウェーハの製造方法では、金属汚染が極めて低減されるため、デバイス性能に悪影響を及ぼす金属汚染が低減されたエピタキシャルウェーハを提供することができる。 Moreover, in the epitaxial wafer manufacturing method according to the present invention, since metal contamination is extremely reduced, it is possible to provide an epitaxial wafer with reduced metal contamination that adversely affects device performance.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
まず、金属汚染検出用シリコン基板（モニターウェーハとも呼ばれることがある。）を準備する。このシリコン基板を準備する方法は特に限定されないが、例えば、チョクラルスキー法（ＣＺ）又はフローティングゾーン法（ＦＺ）により、導電型がｐ型又はｎ型で、抵抗率が１Ω・ｃｍ以上となるようにシリコン単結晶を育成し、そのシリコン単結晶からシリコン基板を作製することができる。 First, a silicon substrate for metal contamination detection (sometimes called a monitor wafer) is prepared. The method for preparing the silicon substrate is not particularly limited. For example, the conductivity type is p-type or n-type and the resistivity is 1 Ω · cm or more by the Czochralski method (CZ) or the floating zone method (FZ). Thus, a silicon single crystal can be grown and a silicon substrate can be produced from the silicon single crystal.
ここで準備する金属汚染検出用シリコン基板の直径は、評価対象となる熱処理炉で処理されるウェーハの直径と同じにすることが好ましく、例えば６〜１２インチ（１５０〜３００ｍｍ）とすることができる。このシリコン基板の厚みは標準的な厚みで良く、例えば０．５〜１．０ｍｍとすることができる。このシリコン基板の表面の加工条件は標準的な条件で良いが、サンドブラスト処理や多結晶シリコン膜の形成など、再結合ライフタイムを低下させる処理は避けることが好ましい。 The diameter of the silicon substrate for metal contamination detection prepared here is preferably the same as the diameter of the wafer processed in the heat treatment furnace to be evaluated, and can be, for example, 6 to 12 inches (150 to 300 mm). . The silicon substrate may have a standard thickness, for example, 0.5 to 1.0 mm. The processing conditions for the surface of the silicon substrate may be standard conditions, but it is preferable to avoid a process that lowers the recombination lifetime, such as a sandblast process or a formation of a polycrystalline silicon film.
以上のようにシリコン基板を準備した後、シリコン基板を評価対象の熱処理炉で熱処理する。本発明に係る金属汚染検出方法は、半導体基板を熱処理することができる種々の熱処理炉に適用することができ、エピタキシャル成長炉に適用することもできる。 After preparing the silicon substrate as described above, the silicon substrate is heat-treated in the heat treatment furnace to be evaluated. The metal contamination detection method according to the present invention can be applied to various heat treatment furnaces capable of heat treating a semiconductor substrate, and can also be applied to an epitaxial growth furnace.
評価対象の熱処理炉がエピタキシャル成長炉の場合、この熱処理工程の際に、金属汚染検出用シリコン基板の表面にエピタキシャル層を成長させることが好ましい。エピタキシャル層の厚み、導電型、抵抗率などは特に問わないが、例えば、ノンドープのエピタキシャル層を１〜１０μｍ程度の厚みで成長させることができる。あるいは、製造する製品の仕様と同じにすることができる。また、エピタキシャル層を成長させずに熱処理だけを施すこともできる。 When the heat treatment furnace to be evaluated is an epitaxial growth furnace, it is preferable to grow an epitaxial layer on the surface of the metal substrate for detecting metal contamination during this heat treatment step. The thickness, conductivity type, resistivity and the like of the epitaxial layer are not particularly limited. For example, a non-doped epitaxial layer can be grown with a thickness of about 1 to 10 μm. Or it can be made the same as the specification of the product to manufacture. Further, only the heat treatment can be performed without growing the epitaxial layer.
次に、金属汚染検出用シリコン基板の表面に対して表面パシベーション処理を行う。この表面パシベーション処理は、ケミカルパシベーション処理により行うことが好ましいが、シリコン基板の表面に酸化膜を形成すること（酸化膜パシベーション）により行うこともできる。酸化膜パシベーションにより表面パシベーションを行う場合には、前記熱処理と表面パシベーション処理を同時に行うこともできる。 Next, surface passivation treatment is performed on the surface of the silicon substrate for detecting metal contamination. This surface passivation treatment is preferably performed by chemical passivation treatment, but can also be performed by forming an oxide film on the surface of the silicon substrate (oxide film passivation). When surface passivation is performed by oxide film passivation, the heat treatment and the surface passivation treatment can be performed simultaneously.
ケミカルパシベーションは、酸化膜パシベーションよりもパシベーション効果が高く、表面再結合の影響をより効果的に抑制できるので、金属汚染による再結合ライフタイムの低下をより高感度で評価できる。また、エピタキシャル成長炉による熱処理の場合など、酸化膜が形成されない熱処理の場合には、後から酸化膜を形成する酸化膜パシベーションよりもケミカルパシベーションの方が容易であり、酸化膜を形成するための熱処理の影響を受けないという利点がある。 The chemical passivation has a higher passivation effect than the oxide film passivation and can more effectively suppress the influence of surface recombination, so that the reduction of the recombination lifetime due to metal contamination can be evaluated with higher sensitivity. Further, in the case of a heat treatment in which an oxide film is not formed, such as in the case of a heat treatment using an epitaxial growth furnace, chemical passivation is easier than oxide film passivation in which an oxide film is formed later, and the heat treatment for forming the oxide film. There is an advantage that it is not affected by.
熱処理炉が酸化膜を形成できる熱処理炉の場合は、熱処理により酸化膜を形成し、その酸化膜をパシベーション用の酸化膜として、ケミカルパシベーション処理を行うことなく、再結合ライフタイムを測定できる。酸化膜の形成条件は、例えば非特許文献１に記載された条件により形成することができる。酸化膜パシベーションはケミカルパシベーション処理よりもパシベーション効果が低いものの、それが影響しない程度の評価であれば酸化膜パシベーションを表面パシベーション処理として採用することもできる。特に、酸化が可能な熱処理炉の場合には、熱処理により酸化膜を形成して、その酸化膜をパシベーション膜として用いることにより、ケミカルパシベーション処理をすることなく、そのまま再結合ライフタイムを測定することができる。 In the case where the heat treatment furnace is a heat treatment furnace capable of forming an oxide film, the recombination lifetime can be measured without forming a oxide film by heat treatment and using the oxide film as a passivation oxide film without performing chemical passivation treatment. The oxide film can be formed under the conditions described in Non-Patent Document 1, for example. Although the oxide film passivation has a lower passivation effect than the chemical passivation process, the oxide film passivation can also be adopted as the surface passivation process if the evaluation does not affect the oxide film passivation. In particular, in the case of a heat treatment furnace that can be oxidized, an oxide film is formed by heat treatment, and the oxide film is used as a passivation film, so that the recombination lifetime can be measured as it is without chemical passivation treatment. Can do.
なお、表面パシベーション処理をケミカルパシベーション処理で行う際に、金属汚染検出用シリコン基板の表面に自然酸化膜が形成されている場合は、ケミカルパシベーション処理の前にフッ酸水溶液により自然酸化膜を除去する。熱処理炉がエピタキシャル成長炉の場合は、エピタキシャル成長後の金属汚染検出用シリコン基板の再結合ライフタイムを測定することができる。 When the surface passivation treatment is performed by the chemical passivation treatment and the natural oxide film is formed on the surface of the metal contamination detection silicon substrate, the natural oxide film is removed with a hydrofluoric acid aqueous solution before the chemical passivation treatment. . When the heat treatment furnace is an epitaxial growth furnace, the recombination lifetime of the silicon substrate for detecting metal contamination after epitaxial growth can be measured.
次に、熱処理及び表面パシベーション処理を行った後のシリコン基板の再結合ライフタイムの面内分布を、マイクロ波光導電減衰法（μ―ＰＣＤ法）により測定する。μ―ＰＣＤ法における測定条件は、一般的に用いられている条件で良く、例えば非特許文献１に記載された条件により測定することができる。測定装置は市販されているものを用いることができる。 Next, the in-plane distribution of the recombination lifetime of the silicon substrate after the heat treatment and the surface passivation treatment is measured by a microwave photoconductive decay method (μ-PCD method). The measurement conditions in the μ-PCD method may be those generally used. For example, measurement can be performed under the conditions described in Non-Patent Document 1. A commercially available measuring apparatus can be used.
再結合ライフタイムの面内分布の測定は、例えば、１ｍｍ〜８ｍｍ間隔で測定することができる。測定点の間隔が１ｍｍよりも小さいと面内分布の測定に時間がかかり効率的ではなくなる。また、８ｍｍよりも大きいと、局所的な汚染があるような場合には、その汚染箇所を外してしまう可能性がある。測定点の間隔は、測定の効率と汚染分布の特徴を考慮して決定することが好ましい。 The in-plane distribution of the recombination lifetime can be measured, for example, at intervals of 1 mm to 8 mm. If the distance between the measurement points is smaller than 1 mm, it takes time to measure the in-plane distribution and it is not efficient. Moreover, when larger than 8 mm, when there exists local contamination, the contamination location may be removed. The interval between measurement points is preferably determined in consideration of measurement efficiency and contamination distribution characteristics.
次に、ウェーハ面内を複数の領域に分割して、各領域における再結合ライフタイム測定値の平均値を求めて、前記各領域における再結合ライフタイム測定値の平均値を比較することにより、前記熱処理炉の金属汚染の有無を判定する。このような金属汚染検出方法を用いれば、熱処理前のシリコン基板の再結合ライフタイムの初期値に係わらず、熱処理後の再結合ライフタイムの測定値により金属汚染を高感度で検出できる。すなわち、熱処理前の再結合ライフタイムの初期値を高くするためにシリコン基板の製造条件を限定する必要がなく、また、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ再結合中心の影響を考慮する必要がなくなる。 Next, the wafer surface is divided into a plurality of regions, the average value of the recombination lifetime measurement value in each region is obtained, and by comparing the average value of the recombination lifetime measurement value in each region, The presence or absence of metal contamination in the heat treatment furnace is determined. By using such a metal contamination detection method, metal contamination can be detected with high sensitivity from the measured value of the recombination lifetime after the heat treatment, regardless of the initial value of the recombination lifetime of the silicon substrate before the heat treatment. That is, it is not necessary to limit the manufacturing conditions of the silicon substrate in order to increase the initial value of the recombination lifetime before the heat treatment, and it is not necessary to consider the influence of the grown-in recombination center.
再結合ライフタイムの面内分布において、ウェーハの外周の領域は、測定点がエッジ部に当たることで測定が正常に行われない場合があるので、例えば、ウェーハの外周部から数ｍｍまでの領域における測定値を評価対象から外すことが好ましい場合がある。 In the in-plane distribution of the recombination lifetime, since the measurement may not be performed normally due to the measurement point hitting the edge portion in the outer peripheral region of the wafer, for example, in the region from the outer peripheral portion of the wafer to several mm It may be preferable to exclude the measured value from the evaluation target.
ここで、熱処理後の再結合ライフタイムの面内分布の測定値において、基板半径の３０％〜７０％を境界半径Ｒとし、前記境界半径Ｒ以内の内側の領域における測定値の平均値をＷＬＴ１とし、前記境界半径Ｒを超える外側の領域における測定値の平均値をＷＬＴ２とした場合、ＷＬＴ２／ＷＬＴ１の比が所定の基準値よりも小さい場合に金属汚染があったと判定することが好ましい。この基準値を例えば０．９とすることにより、近年の高性能デバイスの性能に悪影響を及ぼす極微量の金属汚染を高感度で検出することができる。 Here, in the measured value of the in-plane distribution of the recombination lifetime after the heat treatment, the boundary radius R is 30% to 70% of the substrate radius, and the average value of the measured values in the inner region within the boundary radius R is WLT1. When the average value of the measured values in the outer region exceeding the boundary radius R is WLT2, it is preferable to determine that there is metal contamination when the ratio of WLT2 / WLT1 is smaller than a predetermined reference value. By setting the reference value to 0.9, for example, it is possible to detect a very small amount of metal contamination that adversely affects the performance of recent high-performance devices with high sensitivity.
再結合ライフタイムの面内分布を測定する場合、金属汚染以外の影響として、表面パシベーション効果の面内ばらつきや、表面の汚れやパーティクルなどの外因的要因の影響により測定値が低くなる測定点が含まれる場合がある。このことから、例えば最小値と最大値を比較した場合は、金属汚染以外の影響を受ける可能性が高い。また、金属汚染の影響と外因的要因の影響を区別することは困難である。外因的要因の影響を小さくするという点から、各領域における平均値を取ることが重要となる。 When measuring the in-plane distribution of the recombination lifetime, there are measurement points where the measured value decreases due to in-plane variations in the surface passivation effect and the influence of external factors such as surface contamination and particles as effects other than metal contamination. May be included. For this reason, for example, when the minimum value and the maximum value are compared, there is a high possibility of being affected by other than metal contamination. In addition, it is difficult to distinguish the effects of metal contamination from the effects of external factors. In order to reduce the influence of external factors, it is important to take an average value in each region.
ＷＬＴ２／ＷＬＴ１の比が所定の基準値よりも小さい場合には、金属汚染を低減するための対策を行う。ＷＬＴ２／ＷＬＴ１の比が所定の基準値よりも大きい場合には、その熱処理炉を用いて製品となる半導体基板を熱処理することができる。すなわち、エピタキシャル成長炉の場合、基準値よりも高い場合には、エピタキシャルウェーハの製品を製造することができる。この基準値を例えば０．９とする（すなわち、エピタキシャル成長後のシリコン基板のＷＬＴ２／ＷＬＴ１の比が０．９よりも大きくなるように金属汚染を管理する）ことにより、近年の高性能デバイスの性能を劣化させることのない、金属汚染が低減されたエピタキシャルウェーハを製造することができる。 When the ratio of WLT2 / WLT1 is smaller than a predetermined reference value, measures are taken to reduce metal contamination. When the ratio of WLT2 / WLT1 is larger than a predetermined reference value, the semiconductor substrate as a product can be heat-treated using the heat treatment furnace. That is, in the case of an epitaxial growth furnace, if it is higher than the reference value, an epitaxial wafer product can be manufactured. By setting this reference value to, for example, 0.9 (that is, managing metal contamination so that the WLT2 / WLT1 ratio of the silicon substrate after epitaxial growth is greater than 0.9), the performance of recent high-performance devices is improved. It is possible to manufacture an epitaxial wafer with reduced metal contamination without degrading the thickness.
このようにして、本発明に係る金属汚染検出方法によって金属汚染を管理したエピタキシャル成長炉を用いて、シリコン基板上に単結晶薄膜をエピタキシャル成長させて製造されたエピタキシャルェーハは、金属汚染が極めて低減されているので、近年の高性能デバイス、特に金属汚染に敏感な撮像素子用の基板として好適である。 Thus, the epitaxial wafer manufactured by epitaxially growing a single crystal thin film on a silicon substrate using an epitaxial growth furnace in which metal contamination is controlled by the metal contamination detection method according to the present invention has extremely reduced metal contamination. Therefore, it is suitable as a substrate for a recent high-performance device, particularly an image sensor sensitive to metal contamination.
次に、熱処理後の再結合ライフタイムの面内分布の測定値において、基板半径の３０％〜７０％を境界半径Ｒとし、前記境界半径Ｒ以内の内側の領域における測定値の平均値をＷＬＴ１とし、前記境界半径Ｒを超える外側の領域における測定値の平均値をＷＬＴ２とした場合、ＷＬＴ２／ＷＬＴ１の比が所定の基準値よりも大きい場合に金属汚染がなかったと判定することが好ましい理由は、以下のような実験により得られた知見によることを説明する。 Next, in the measured value of the in-plane distribution of the recombination lifetime after the heat treatment, the boundary radius R is 30% to 70% of the substrate radius, and the average value of the measured values in the inner region within the boundary radius R is WLT1. The reason why it is preferable to determine that there is no metal contamination when the ratio of WLT2 / WLT1 is larger than a predetermined reference value when the average value of the measured values in the outer region exceeding the boundary radius R is WLT2. The explanation is based on the knowledge obtained by the following experiment.
（実験例１）
熱処理による金属汚染がない場合の再結合ライフタイムの面内分布を調査するため、以下の実験を行った。
(Experimental example 1)
In order to investigate the in-plane distribution of recombination lifetime in the absence of metal contamination due to heat treatment, the following experiment was conducted.
チョクラルスキー法（ＣＺ）により、導電型や抵抗率、酸素濃度が異なる１７本のシリコン単結晶インゴットを育成した。結晶直径は全て２００ｍｍ、結晶軸方位は全て＜１００＞である。そして、これらのシリコン単結晶インゴットから、標準的なウェーハ加工プロセスにより、鏡面研磨仕上げのシリコン基板を作製した。 Seventeen silicon single crystal ingots having different conductivity types, resistivity, and oxygen concentrations were grown by the Czochralski method (CZ). The crystal diameters are all 200 mm and the crystal axis orientations are all <100>. Then, from these silicon single crystal ingots, a mirror-polished silicon substrate was produced by a standard wafer processing process.
次に、作製したシリコン基板に対して、熱処理を施さずに（すなわち、熱処理による金属汚染がない状態で）、自然酸化膜をフッ酸水溶液により除去し、表面再結合を抑制するためにヨウ素エタノール溶液を用いたケミカルパシベーション処理を施した後、μ―ＰＣＤ法により再結合ライフタイムの面内分布を測定した。面内分布の測定は、２ｍｍ間隔、あるいは４ｍｍ間隔で行った。 Next, iodine ethanol is used to remove the natural oxide film with a hydrofluoric acid aqueous solution and suppress surface recombination without performing heat treatment on the silicon substrate thus manufactured (that is, without metal contamination due to heat treatment). After chemical passivation using the solution, the in-plane distribution of recombination lifetime was measured by the μ-PCD method. The in-plane distribution was measured at 2 mm intervals or 4 mm intervals.
次に、再結合ライフタイムの面内分布の測定値において、基板半径の３０％を境界半径Ｒとし前記境界半径Ｒが３０ｍｍのもの、及び基板半径の７０％を境界半径Ｒとし前記境界半径Ｒが７０ｍｍのもの、について、それぞれ前記境界半径Ｒ以内の内側の領域における測定値の平均値を求めて、その値をＷＬＴ１とした。また、前記境界半径Ｒを超える外側の領域における測定値の平均値を求めて、その値をＷＬＴ２とした。尚、ウェーハ外周部における測定上の問題を避けるため、エッジから１０ｍｍまでの領域における測定値は除外した。 Next, in the measured value of the in-plane distribution of the recombination lifetime, 30% of the substrate radius is the boundary radius R and the boundary radius R is 30 mm, and 70% of the substrate radius is the boundary radius R and the boundary radius R. For those having a thickness of 70 mm, the average value of the measured values in the inner region within the boundary radius R was determined, and the value was designated as WLT1. Moreover, the average value of the measured values in the outer region exceeding the boundary radius R was obtained, and the value was designated as WLT2. In order to avoid measurement problems at the outer periphery of the wafer, measurement values in the region from the edge to 10 mm were excluded.
再結合ライフタイムの全面平均値と、半径３０ｍｍを境にした場合のＷＬＴ２／ＷＬＴ１との関係を図１に示した。また、再結合ライフタイムの全面平均値と、半径７０ｍｍを境にした場合のＷＬＴ２／ＷＬＴ１との関係を図２に示した。 FIG. 1 shows the relationship between the overall average recombination lifetime and WLT2 / WLT1 when the radius is 30 mm. Further, FIG. 2 shows the relationship between the overall average value of the recombination lifetime and WLT2 / WLT1 when the radius is 70 mm.
図１、図２ともに、再結合ライフタイムの全面平均値に依らず、ＷＬＴ２／ＷＬＴ１の値は０．９よりも大きくなっていることがわかる。ここで、再結合ライフタイムの全面平均値は、約１０００μｓｅｃ〜約６０００μｓｅｃの間で異なっており、これは、熱処理前の再結合ライフタイムの初期値が異なっていることを意味する。このことから、再結合ライフタイムの初期値に係わらず、熱処理による金属汚染がない場合は、ＷＬＴ２／ＷＬＴ１の値は０．９よりも大きくなっていることがわかる。 1 and 2, it can be seen that the value of WLT2 / WLT1 is larger than 0.9 regardless of the overall average value of the recombination lifetime. Here, the overall average value of the recombination lifetime varies between about 1000 μsec and about 6000 μsec, which means that the initial value of the recombination lifetime before the heat treatment is different. From this, it can be seen that the value of WLT2 / WLT1 is larger than 0.9 when there is no metal contamination due to heat treatment regardless of the initial value of the recombination lifetime.
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but these do not limit the present invention.
（実施例１）
チョクラルスキー法（ＣＺ）により、導電型や抵抗率、酸素濃度が異なる７本のシリコン単結晶インゴットを育成した。結晶直径は全て２００ｍｍ、結晶軸方位は全て＜１００＞である。そして、これらのシリコン単結晶インゴットから、標準的なウェーハ加工プロセスにより、鏡面研磨仕上げのシリコン基板を作製した。
Example 1
Seven silicon single crystal ingots having different conductivity types, resistivity, and oxygen concentration were grown by the Czochralski method (CZ). The crystal diameters are all 200 mm and the crystal axis orientations are all <100>. Then, from these silicon single crystal ingots, a mirror-polished silicon substrate was produced by a standard wafer processing process.
次に、作製したシリコン基板に対して、熱処理を施さずに（すなわち、熱処理による金属汚染がない状態で）、自然酸化膜をフッ酸水溶液により除去し、表面再結合を抑制するためにヨウ素エタノール溶液を用いたケミカルパシベーション処理を施した後、μ―ＰＣＤ法により再結合ライフタイムの面内分布を測定した。面内分布の測定は４ｍｍ間隔で行った。そして、ウェーハ全面における測定値の平均値を求め、その平均値を初期値とした。 Next, iodine ethanol is used to remove the natural oxide film with a hydrofluoric acid aqueous solution and suppress surface recombination without performing heat treatment on the silicon substrate thus manufactured (that is, without metal contamination due to heat treatment). After chemical passivation using the solution, the in-plane distribution of recombination lifetime was measured by the μ-PCD method. The in-plane distribution was measured at 4 mm intervals. And the average value of the measured value in the whole wafer surface was calculated | required, and the average value was made into the initial value.
また、準備した他のシリコン基板を、金属汚染を低減する対策が施されたエピタキシャル成長炉内に入れて、ノンドープで厚み約１０μｍのエピタキシャル層を成長させた。その後、自然酸化膜をフッ酸水溶液により除去し、ヨウ素エタノール溶液を用いてケミカルパシベーション処理を行い、μ―ＰＣＤ法により再結合ライフタイムの面内分布を測定した。面内分布の測定は４ｍｍ間隔で行った。 Another prepared silicon substrate was placed in an epitaxial growth furnace in which measures for reducing metal contamination were taken, and an epitaxial layer having a thickness of about 10 μm was grown without doping. Thereafter, the natural oxide film was removed with an aqueous hydrofluoric acid solution, a chemical passivation treatment was performed using an iodine ethanol solution, and the in-plane distribution of recombination lifetime was measured by the μ-PCD method. The in-plane distribution was measured at 4 mm intervals.
次に、再結合ライフタイムの面内分布の測定値において、境界半径７０ｍｍ以内の内側の領域における測定値の平均値を求めて、その値をＷＬＴ１とした。また、境界半径７０ｍｍを超える外側の領域における測定値の平均値を求めて、その値をＷＬＴ２とした。また、半径７０ｍｍを境にせずに、全面における平均値を求めて、全面平均値とした。尚、ウェーハ外周部における測定上の問題を避けるため、エッジから１０ｍｍまでの領域における測定値は除外した。 Next, in the measured value of the in-plane distribution of the recombination lifetime, the average value of the measured values in the inner region within the boundary radius of 70 mm was obtained, and the value was designated as WLT1. Moreover, the average value of the measured values in the outer region exceeding the boundary radius of 70 mm was obtained, and the value was designated as WLT2. Moreover, the average value in the whole surface was calculated | required without making 70 mm of radius a boundary, and was taken as the whole surface average value. In order to avoid measurement problems at the outer periphery of the wafer, measurement values in the region from the edge to 10 mm were excluded.
エピタキシャル成長前の再結合ライフタイムの初期値と、エピタキシャル成長後の再結合ライフタイムの面内分布における半径７０ｍｍを境にした場合のＷＬＴ２／ＷＬＴ１との関係を図３に示した。この結果から、再結合ライフタイムの初期値に依らず、エピタキシャル成長による金属汚染が極めて少ない場合は、ＷＬＴ２／ＷＬＴ１の値が０．９よりも大きくなっていることがわかる。 FIG. 3 shows the relationship between the initial value of the recombination lifetime before epitaxial growth and WLT2 / WLT1 with a radius of 70 mm in the in-plane distribution of the recombination lifetime after epitaxial growth as a boundary. From this result, it can be seen that the value of WLT2 / WLT1 is larger than 0.9 when the metal contamination due to epitaxial growth is extremely small, regardless of the initial value of the recombination lifetime.
また、エピタキシャル成長後の再結合ライフタイムの面内分布における全面平均値と、半径７０ｍｍを境にした場合のＷＬＴ２／ＷＬＴ１との関係を図４に示した。この結果から、エピタキシャル成長後の再結合ライフタイムの面内分布における全面平均値に依らず、エピタキシャル成長による金属汚染が極めて少ない場合は、ＷＬＴ２／ＷＬＴ１の値が０．９よりも大きくなっていることがわかる。従来技術のように、熱処理前の再結合ライフタイムの初期値やＧｒｏｗｎ−ｉｎ再結合中心の影響を考慮せずに、全面平均値の絶対値から金属汚染を評価すると、全面平均値が小さい場合は金属汚染濃度が高いと間違った判断をしてしまうが、本発明によれば、そのような間違いを避けることができる。 FIG. 4 shows the relationship between the overall average value in the in-plane distribution of recombination lifetime after epitaxial growth and WLT2 / WLT1 when the radius is 70 mm. From this result, it is found that the value of WLT2 / WLT1 is larger than 0.9 when the metal contamination due to epitaxial growth is very small, regardless of the overall average value in the in-plane distribution of recombination lifetime after epitaxial growth. Recognize. When the metal contamination is evaluated from the absolute value of the entire surface average value without considering the initial value of the recombination lifetime before the heat treatment and the influence of the grown-in recombination center as in the prior art, the entire surface average value is small. Makes a wrong determination that the metal contamination concentration is high, but according to the present invention, such a mistake can be avoided.
（実施例２）
実施例１と同じシリコン単結晶インゴットから作製されたシリコン基板を、金属汚染を低減する対策が施されていないエピタキシャル成長炉内に入れて、ノンドープで厚み約１０μｍのエピタキシャル層を成長させた。その後、自然酸化膜をフッ酸水溶液により除去し、ヨウ素エタノール溶液を用いてケミカルパシベーション処理を行い、μ―ＰＣＤ法により再結合ライフタイムの面内分布を測定した。面内分布の測定は４ｍｍ間隔で行った。
(Example 2)
A silicon substrate manufactured from the same silicon single crystal ingot as in Example 1 was placed in an epitaxial growth furnace in which measures for reducing metal contamination were not taken, and an undoped epitaxial layer having a thickness of about 10 μm was grown. Thereafter, the natural oxide film was removed with an aqueous hydrofluoric acid solution, a chemical passivation treatment was performed using an iodine ethanol solution, and the in-plane distribution of recombination lifetime was measured by the μ-PCD method. The in-plane distribution was measured at 4 mm intervals.
次に、再結合ライフタイムの面内分布の測定値において、境界半径７０ｍｍ以内の内側の領域における測定値の平均値を求めて、その値をＷＬＴ１とした。また、境界半径７０ｍｍを超える外側の領域における測定値の平均値を求めて、その値をＷＬＴ２とした。また、半径７０ｍｍを境にせずに、全面における平均値を求めて、全面平均値とした。尚、ウェーハ外周部における測定上の問題を避けるため、エッジから１０ｍｍまでの領域における測定値は除外した。 Next, in the measured value of the in-plane distribution of the recombination lifetime, the average value of the measured values in the inner region within the boundary radius of 70 mm was obtained, and the value was designated as WLT1. Moreover, the average value of the measured values in the outer region exceeding the boundary radius of 70 mm was obtained, and the value was designated as WLT2. Moreover, the average value in the whole surface was calculated | required without making 70 mm of radius a boundary, and was taken as the whole surface average value. In order to avoid measurement problems at the outer periphery of the wafer, measurement values in the region from the edge to 10 mm were excluded.
エピタキシャル成長前の再結合ライフタイムの初期値と、エピタキシャル成長後の再結合ライフタイムの面内分布における半径７０ｍｍを境にした場合のＷＬＴ２／ＷＬＴ１との関係を図５に示した。この結果から、再結合ライフタイムの初期値に依らず、エピタキシャル成長による金属汚染が多い場合は、ＷＬＴ２／ＷＬＴ１の値は０．９よりも小さくなっていることがわかる。 FIG. 5 shows the relationship between the initial value of the recombination lifetime before epitaxial growth and WLT2 / WLT1 with a radius of 70 mm in the in-plane distribution of the recombination lifetime after epitaxial growth as a boundary. From this result, it can be seen that the value of WLT2 / WLT1 is smaller than 0.9 when there is much metal contamination due to epitaxial growth regardless of the initial value of the recombination lifetime.
また、エピタキシャル成長後の再結合ライフタイムの面内分布における全面平均値と、半径７０ｍｍを境にした場合のＷＬＴ２／ＷＬＴ１との関係を図６に示した。この結果から、エピタキシャル成長による金属汚染が多い場合は、エピタキシャル成長後の再結合ライフタイムの面内分布における全面平均値に依らず、ＷＬＴ２／ＷＬＴ１の値が０．９よりも小さくなっていることがわかる。従来技術では、エピタキシャル成長後の再結合ライフタイムの値が所定の基準値よりも大きい場合に金属汚染が無いと判断してしまうが、本発明によれば、再結合ライフタイムの初期値の熱処理後測定値への影響を排除して、金属汚染を高感度で検出できる。 FIG. 6 shows the relationship between the overall average value in the in-plane distribution of recombination lifetime after epitaxial growth and WLT2 / WLT1 when the radius is 70 mm. From this result, it is understood that when the metal contamination due to epitaxial growth is large, the value of WLT2 / WLT1 is smaller than 0.9 regardless of the overall average value in the in-plane distribution of the recombination lifetime after epitaxial growth. . In the prior art, when the value of the recombination lifetime after epitaxial growth is larger than a predetermined reference value, it is determined that there is no metal contamination, but according to the present invention, after the heat treatment of the initial value of the recombination lifetime The metal contamination can be detected with high sensitivity by eliminating the influence on the measured value.
また、エピタキシャル成長前の再結合ライフタイムの初期値と、エピタキシャル成長後の再結合ライフタイムの面内分布における全面平均値との差（全面平均値−初期値）と、半径７０ｍｍを境にした場合のＷＬＴ２／ＷＬＴ１との関係を図７に示した。この結果から、エピタキシャル成長による金属汚染が多い場合は、全面平均値−初期値の値が０よりも大きい場合でも、ＷＬＴ２／ＷＬＴ１の値が０．９よりも小さくなっていることがわかる。全面平均値−初期値の値が０よりも大きい場合があるのは、エピタキシャル成長工程によりＧｒｏｗｎ−ｉｎ再結合中心が消滅したことにより、エピタキシャル成長後の再結合ライフタイムが高くなったためである。本発明によれば、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ再結合中心の影響を排除して、金属汚染を高感度で検出できる。 In addition, the difference between the initial value of the recombination lifetime before epitaxial growth and the overall average value in the in-plane distribution of the recombination lifetime after epitaxial growth (total average value−initial value), and the radius 70 mm as a boundary. The relationship with WLT2 / WLT1 is shown in FIG. From this result, it can be seen that when there is a lot of metal contamination due to epitaxial growth, the value of WLT2 / WLT1 is smaller than 0.9 even when the value of the entire surface average value−initial value is larger than 0. The reason why the value of the entire surface average value-initial value is sometimes larger than 0 is that the recombination lifetime after the epitaxial growth is increased due to the disappearance of the grown-in recombination center by the epitaxial growth process. According to the present invention, metal contamination can be detected with high sensitivity by eliminating the influence of the grown-in recombination center.
以上の実施例の結果から、本発明によれば、再結合ライフタイムの初期値に係らず、熱処理炉の金属汚染を高感度に検出できることがわかった。 From the results of the above examples, it was found that according to the present invention, metal contamination of the heat treatment furnace can be detected with high sensitivity regardless of the initial value of the recombination lifetime.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
Claims (7)
前記熱処理炉で熱処理したシリコン基板の再結合ライフタイムの面内分布をマイクロ波光導電減衰法により測定する工程と、
前記シリコン基板の面内を複数の領域に分割して、各領域における再結合ライフタイムの平均値を求める工程と、
前記各領域における再結合ライフタイム測定値の平均値を比較することにより前記熱処理炉の金属汚染を検出する工程と、を含むことを特徴とする金属汚染検出方法。 A method for detecting metal contamination in a heat treatment furnace using a measurement value of a recombination lifetime of a silicon substrate,
Measuring the in-plane distribution of the recombination lifetime of the silicon substrate heat-treated in the heat treatment furnace by a microwave photoconductive decay method;
Dividing the in-plane of the silicon substrate into a plurality of regions, and obtaining an average value of recombination lifetime in each region;
Detecting metal contamination in the heat treatment furnace by comparing average values of recombination lifetime measurement values in the respective regions.
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