JP6558308B2

JP6558308B2 - Highly sensitive defect evaluation method for silicon wafer and method for producing silicon single crystal

Info

Publication number: JP6558308B2
Application number: JP2016114608A
Authority: JP
Inventors: 孝世菅原; 星　亮二; 亮二星
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2036-06-08
Also published as: JP2017220587A

Description

本発明は、シリコンウェーハの高感度欠陥評価方法およびこれを用いたシリコン単結晶の製造方法に関する。 The present invention relates to a highly sensitive defect evaluation method for a silicon wafer and a method for producing a silicon single crystal using the same.

半導体素子製造の材料として用いられるシリコンウェーハには、Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ（ＣＺ）法、特に磁場を印加しつつ結晶を製造するＭａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄａｐｐｌｉｅｄＣｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ（ＭＣＺ）法にて育成されたシリコン単結晶よりスライスされ、表面を研磨された基板が一般に用いられる。 A silicon wafer used as a material for manufacturing a semiconductor element is sliced from a silicon single crystal grown by a Czochralski (CZ) method, in particular, a Magnetic field applied Czochralski (MCZ) method for producing a crystal while applying a magnetic field. A substrate polished is generally used.

近年は、半導体回路の高集積化に伴う素子の微細化に伴い、基板となるシリコン単結晶に対する品質要求が高まってきている。特に、従来問題とされていた比較的大サイズのＶｏｉｄやＯＳＦ核だけではなく、従来は問題視されていなかったＮｅｕｔｒａｌ領域中のｖａｃａｎｃｙ優勢域（Ｎｖ領域）に存在する極小さな酸素析出核までも厳格に制御することが求められるようになってきている。 In recent years, with the miniaturization of elements accompanying the high integration of semiconductor circuits, quality requirements for a silicon single crystal serving as a substrate have increased. In particular, not only the relatively large Void and OSF nuclei, which has been regarded as a problem in the past, but also the extremely small oxygen precipitation nuclei existing in the vacancy dominant region (Nv region) in the neutral region, which has not been regarded as a problem in the past. Strict control is required.

これらのＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の種類や分布は、結晶の引上げ速度Ｖとシリコン単結晶内の成長方向の温度勾配Ｇの比に依存する。Ｖ／Ｇが大きい場合は空孔が過剰となり、空孔の凝集体であるＶｏｉｄが発生する。一方、Ｖ／Ｇが小さい場合は格子間シリコン原子が過剰となり、格子間シリコンの凝集体である転位クラスタが発生する。 The types and distribution of these grown-in defects depend on the ratio of the crystal pulling speed V and the temperature gradient G in the growth direction in the silicon single crystal. When V / G is large, vacancies become excessive, and voids, which are aggregates of vacancies, are generated. On the other hand, when V / G is small, interstitial silicon atoms become excessive, and dislocation clusters, which are aggregates of interstitial silicon, are generated.

Ｖ／Ｇを変えることによって、熱処理された場合の挙動が異なる複数の領域が得られ、Ｖｏｉｄが発生する領域と転位クラスタが発生する領域の間には、Ｖ／Ｇが大きい方から順に、ＯＳＦ領域、Ｎｖ領域、Ｎｉ領域が存在する。 By changing V / G, a plurality of regions having different behaviors when heat-treated are obtained, and between the region where voids are generated and the region where dislocation clusters are generated, the OSFs in order from the largest V / G. There are regions, Nv regions, and Ni regions.

ＯＳＦ領域は、ａｓ−ｇｒｏｗｎ状態（結晶成長後に何の熱処理も行っていない状態）で３０ｎｍ程度の大サイズの酸素析出物（ＯＳＦ核）を含んでおり、高温（一般的には１０００℃から１２００℃）で熱酸化した場合にＯＳＦ（ＯｘｉｄａｔｉｏｎＩｎｄｕｃｅｄＳｔａｃｋｉｎｇＦａｕｌｔ）が発生する領域である。Ｎｖ領域とは、ａｓ−ｇｒｏｗｎ状態で微小な酸素析出核を含んでおり、低温からの２段階の熱処理（例えば、８００℃と１０００℃）を施した場合に酸素析出物が発生し易い領域である。Ｎｉ領域とは、ａｓ−ｇｒｏｗｎ状態で殆ど酸素析出核を含んでおらず、熱処理を施されても酸素析出物が発生し難い領域である。 The OSF region contains large-sized oxygen precipitates (OSF nuclei) of about 30 nm in an as-grown state (a state in which no heat treatment is performed after crystal growth), and a high temperature (generally from 1000 ° C. to 1200 ° C.). This is a region where OSF (Oxidation Induced Stacking Fault) occurs when thermal oxidation is performed at a temperature of [° C.]. The Nv region is a region where minute oxygen precipitation nuclei are contained in the as-grown state, and oxygen precipitates are likely to be generated when two-stage heat treatment (for example, 800 ° C. and 1000 ° C.) is performed from a low temperature. is there. The Ni region is a region that hardly contains oxygen precipitation nuclei in an as-grown state and hardly generates oxygen precipitates even when heat treatment is performed.

現在、微細なＤＲ（ＤｅｓｉｇｎＲｕｌｅ）の先端デバイス用途では、Ｖ／Ｇが結晶の径方向と長さ方向で適切な範囲に入るように制御されたＮｖ領域又はＮｉ領域から成るウェーハが用いられている。しかしながら、従来はデバイスに影響しないとされていたＮｖ領域の極微小な酸素析出物であっても、近年のＤＲ進展に伴って問題視されるケースも見られるようになってきた。 Currently, in advanced device applications of fine DR (Design Rule), wafers made of Nv region or Ni region in which V / G is controlled to fall within an appropriate range in the radial direction and length direction of the crystal are used. Yes. However, even in the case of extremely small oxygen precipitates in the Nv region, which have been conventionally considered not to affect the device, cases have been seen as problems with the recent progress of DR.

これは、ＤＲの進展に伴ってより微細な欠陥が歩留まりに影響するようになるため、ＬＬＳ（ＬｏｃａｌｉｚｅｄＬｉｇｈｔＳｃａｔｔｅｒｓ）検査装置（パーティクルカウンター）がａｓ−ｇｒｏｗｎのＰｏｌｉｓｈｅｄｗａｆｅｒ（ＰＷ）でより微細サイズの欠陥等まで検出可能となってきたことに加え、デバイスプロセスの低温化によってＮｖ領域のより小さな析出核がデバイス歩留まりに影響を与えるサイズにまで成長及び顕在化してしまうことが原因である。 This is because, as DR progresses, finer defects will affect the yield, so the LLS (Localized Light Scatters) inspection device (particle counter) is finer with the as-grown polished wafer (PW). In addition to being able to detect defects and the like, the reason is that smaller precipitation nuclei in the Nv region grow and manifest to a size that affects the device yield due to the low temperature of the device process.

これらのＮｖ領域の極小さな析出核まで、厳格にコントロールされたウェーハを量産するには、より微細な欠陥を高感度で検出し、それをＣＺ結晶成長条件にフィードバックしていく必要がある。 In order to mass-produce wafers that are strictly controlled up to extremely small precipitation nuclei in the Nv region, it is necessary to detect finer defects with high sensitivity and feed back them to CZ crystal growth conditions.

しかしながら、Ｎｖ領域の２０ｎｍ以下（１０ｎｍ程度まで）の極小さな析出核を厳格にコントロールするため、Ｖ／Ｇを小さくコントロールしていくと、今度は格子間シリコン原子が過剰となって格子間シリコンの凝集体である転位クラスタが発生するＩ−ｒｉｃｈ領域となってしまう危険が高まってしまう。このため、極小さな析出核を精度よく高感度に検出するとともに、Ｎｉ領域から僅かに外れたＩ−ｒｉｃｈ領域に対してもより高感度な検出が求められる。 However, in order to strictly control the very small precipitation nuclei of 20 nm or less (up to about 10 nm) in the Nv region, if V / G is controlled to be small, this time the interstitial silicon atoms become excessive and the interstitial silicon The risk of becoming an I-rich region where dislocation clusters that are aggregates are generated increases. For this reason, it is required to detect extremely small precipitation nuclei with high accuracy and with high sensitivity even for an I-rich region slightly deviated from the Ni region.

Ｓｉ結晶欠陥の検出評価は、（１）酸化熱処理による欠陥の拡大及び成長、（２）選択エッチや反応性イオンエッチング（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ、以降ではＲＩＥと言う）などによる欠陥（ａｓ−ｇｒｏｗｎ／二次欠陥）顕在化、（３）光学顕微鏡やＬＬＳ検査装置や赤外トモグラフ法などによる観察、の三要素から成る。 Si crystal defects are detected and evaluated by (1) defect enlargement and growth by oxidation heat treatment, (2) defects (as-grown / 2) due to selective etching or reactive ion etching (hereinafter referred to as RIE). It consists of three elements: (next defect) manifestation, and (3) observation by an optical microscope, LLS inspection apparatus, infrared tomography method, or the like.

この中で、上記の（１）及び（２）で欠陥を顕在化できないものは上記の（３）で観察できないが、（１）、（２）の工程でウェーハ表面が荒れしてしまうと、（３）の工程で最先端の高感度の観察ができなくなるという相反性がある。このため、極小さな析出核とＩ−ｒｉｃｈ領域を精度良く高感度に検出することは非常に困難となる。 Among these, those in which defects cannot be manifested in the above (1) and (2) cannot be observed in the above (3), but if the wafer surface becomes rough in the steps (1) and (2), There is a reciprocity that the state-of-the-art high-sensitivity observation becomes impossible in the process (3). For this reason, it is very difficult to detect extremely small precipitation nuclei and I-rich regions with high accuracy and high sensitivity.

例えば、特許文献１〜３に示されるような、簡便かつ迅速な検査によってＣＺ結晶成長条件のフィードバックを行う際に使用されている湿式の選択エッチング法では、ターゲットとする２０ｎｍ以下（１０ｎｍ程度まで）の析出核とＩ−ｒｉｃｈ欠陥を精度良く検出することが困難である。しかし、その原因が、（１）の酸化熱処理による欠陥の拡大及び成長が不十分なためか、（２）の選択エッチング等による欠陥顕在化が不十分なためか、どちらの要素に問題があるかを判別することも難しいため、必要な感度を出すための条件最適化もきわめて困難となる。 For example, in the wet selective etching method used when performing feedback of CZ crystal growth conditions by simple and quick inspection as shown in Patent Documents 1 to 3, the target is 20 nm or less (up to about 10 nm). It is difficult to detect precipitation nuclei and I-rich defects with high accuracy. However, there is a problem in which element is due to (1) insufficient expansion and growth of defects due to oxidation heat treatment or insufficient manifestation of defects due to selective etching (2). Therefore, it is difficult to optimize the conditions for obtaining the necessary sensitivity.

また、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製のＳｕｒｆｓｃａｎＳＰ３やＳＰ５、レーザーテック社製のＭＡＧＩＣＳＭ５６４０などの現行の最高感度のＬＬＳ検査装置をもってしてもａｓ−ｇｒｏｗｎのＰＷで２０ｎｍ以下、特に１７ｎｍ以下の欠陥を検出することは困難である上、Ｉ−ｒｉｃｈ欠陥にはほとんど感度を持たない問題もある。 Moreover, even with the current highest sensitivity LLS inspection equipment such as Surfscan SP3 and SP5 manufactured by KLA-Tencor and MAGICS M5640 manufactured by Lasertec, defects of 20 nm or less, particularly 17 nm or less, can be detected with an as-grown PW. This is difficult, and there is a problem that the I-rich defect has little sensitivity.

さらに、特許文献４に示されるようなＰＷにＲＩＥ処理を施して欠陥を顕在化した場合、ＲＩＥ処理による面荒れの影響で、最高感度のＬＬＳ検査装置を使用することができず、結局２０ｎｍ程度までの欠陥しか検出することができない。また、同じＳｉからなるＩ−ｒｉｃｈ欠陥については、ＲＩＥによる選択性がほとんどないため、ほとんど感度がない。 Furthermore, when a RIE process is performed on a PW as disclosed in Patent Document 4 to reveal defects, the highest sensitivity LLS inspection apparatus cannot be used due to surface roughness due to the RIE process. Only defects up to can be detected. Further, an I-rich defect made of the same Si has almost no sensitivity because there is almost no selectivity by RIE.

この他に、ＳｉとＳｉＯ_２の屈折率の違いから欠陥を検出する赤外トモグラフ法を用いた検査装置もあるが、２０ｎｍ程度の欠陥検出が限界で、ＲＩＥと同じく、屈折率に差が無いＩ−ｒｉｃｈ欠陥については感度がない。 In addition, there is an inspection apparatus using an infrared tomography method for detecting defects based on the difference in refractive index between Si and SiO ₂ , but detection of defects of about 20 nm is the limit, and there is no difference in refractive index as in RIE. There is no sensitivity for I-rich defects.

ここまで述べたように、近年のシリコン結晶成長の課題は、従来のＤＲではデバイス形成に適したパーフェクトな領域とされていたＮｖ領域であってもＤＲの進展に伴って問題化するケースにおいて、微小な酸素析出物の厳格なコントロールとＩ−ｒｉｃｈ欠陥を回避する非常に狭い領域の品質を作り込む上で、十分な感度を持った欠陥評価方法がないことである。 As described so far, the problem of recent silicon crystal growth is that in the case where the Nv region, which is a perfect region suitable for device formation in the conventional DR, becomes a problem as the DR progresses, There is no defect evaluation method with sufficient sensitivity to create strict control of minute oxygen precipitates and quality in a very narrow region that avoids I-rich defects.

特開平８−１１１４４４号公報JP-A-8-111444 特開２０１０−２７５１４７号公報JP 2010-275147 A 特開平６−０９７２５１号公報JP-A-6-097251 特開２０１３−０８２６２２号公報JP2013-082622A

二次欠陥の十分な拡大及び成長のために、長時間の熱処理を行い、それによって生じたシリコン酸化膜をフッ酸で除去した状態では、シリコンウェーハの表面に面荒れが生じてしまい、高感度のＬＬＳ検査装置を利用することが困難である。また、フッ酸に代えて、例えば、ＲＩＥを用いた場合でも、面荒れが生じてしまい、高感度のＬＬＳ検査装置を利用することが困難である。 In order to sufficiently expand and grow secondary defects, long-time heat treatment is performed, and the resulting silicon oxide film is removed with hydrofluoric acid, resulting in surface roughness on the surface of the silicon wafer and high sensitivity. It is difficult to use the LLS inspection apparatus. Further, for example, even when RIE is used instead of hydrofluoric acid, surface roughness occurs, and it is difficult to use a highly sensitive LLS inspection apparatus.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、欠陥顕在化と高感度測定を両立し、Ｎｖ領域の極小さな析出核を精度よく高感度に検出するとともに、Ｎｉ領域から僅かに外れたＩ−ｒｉｃｈ領域に対しても高感度な検出が可能な、シリコンウェーハの高感度欠陥評価方法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, and is capable of realizing defect manifestation and high-sensitivity measurement, detecting extremely small precipitation nuclei in the Nv region with high accuracy, and slightly from the Ni region. It is an object of the present invention to provide a silicon wafer high-sensitivity defect evaluation method capable of high-sensitivity detection even for a detached I-rich region.

上記目的を達成するために、本発明は、シリコンウェーハの欠陥評価方法であって、
前記シリコンウェーハに熱処理を施して二次欠陥を形成した後、該熱処理を施したシリコンウェーハの表面を研磨し、該研磨したシリコンウェーハをＬＬＳ検査装置で検査することによって、前記シリコンウェーハの結晶欠陥の評価を行うことを特徴とするシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a defect evaluation method for a silicon wafer,
After the silicon wafer is subjected to a heat treatment to form secondary defects, the surface of the silicon wafer subjected to the heat treatment is polished, and the polished silicon wafer is inspected with an LLS inspection apparatus, whereby crystal defects in the silicon wafer are obtained. A high-sensitivity defect evaluation method for a silicon wafer is provided.

このように、熱処理を施したシリコンウェーハの表面を研磨して、ＬＬＳ検査装置で検査することによって、シリコンウェーハの表面の面荒れによる擬似欠陥を排除することができ、Ｎｖ領域、及び、Ｎｉ領域から僅かに外れたＩ−ｒｉｃｈ領域に対してもより高感度な欠陥検出を行うことができる。 Thus, by polishing the surface of the heat-treated silicon wafer and inspecting it with the LLS inspection apparatus, pseudo defects due to surface roughness of the surface of the silicon wafer can be eliminated, and the Nv region and the Ni region It is possible to detect a defect with higher sensitivity even for an I-rich region slightly deviated from the above.

このとき、前記熱処理は酸化熱処理であり、該酸化熱処理によって前記シリコンウェーハの表面に形成されたシリコン酸化膜をフッ酸を用いて除去した後、前記シリコンウェーハの表面を研磨することが好ましい。 At this time, it is preferable that the heat treatment is an oxidation heat treatment, and the silicon oxide film formed on the surface of the silicon wafer by the oxidation heat treatment is removed using hydrofluoric acid, and then the surface of the silicon wafer is polished.

このように、熱処理が酸化熱処理であれば、欠陥の顕在化を効果的に行うことができる。また、酸化熱処理により、シリコンウェーハの表面にはシリコン酸化膜が形成されるが、このシリコン酸化膜はフッ酸によって効率的に除去することができ、シリコンウェーハの表面を容易に露出することができる。 As described above, if the heat treatment is an oxidation heat treatment, defects can be effectively revealed. In addition, a silicon oxide film is formed on the surface of the silicon wafer by the oxidation heat treatment. This silicon oxide film can be efficiently removed by hydrofluoric acid, and the surface of the silicon wafer can be easily exposed. .

このとき、前記熱処理の温度を８００℃以上１１００℃以下とすることが好ましい。 At this time, it is preferable that the temperature of the heat treatment is 800 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower.

このような熱処理の温度範囲であれば、Ｉ−ｒｉｃｈ欠陥の成長及び顕在化を促進できるのに加え、Ｎｖ領域の析出核を十分に顕在化できる。 Within such a temperature range of the heat treatment, the growth and manifestation of the I-rich defect can be promoted, and the precipitation nuclei in the Nv region can be sufficiently manifested.

このとき、前記熱処理の温度を９００±５０℃の範囲とすることがさらに好ましい。 At this time, the temperature of the heat treatment is more preferably in the range of 900 ± 50 ° C.

このような熱処理の温度範囲であれば、より好適に欠陥の拡大及び成長を行うことができる。 Within such a heat treatment temperature range, defects can be expanded and grown more suitably.

このとき、前記熱処理後の研磨による前記シリコンウェーハの取り代を、可視光を用いたＬＬＳ検査装置で検査するときは片側０．５μｍ以上とし、遠紫外光を用いたＬＬＳ検査装置で検査するときは片側２μｍ以上とすることが好ましい。 At this time, when removing the silicon wafer by polishing after the heat treatment with an LLS inspection apparatus using visible light, 0.5 μm or more on one side, and when inspecting with an LLS inspection apparatus using far ultraviolet light Is preferably 2 μm or more on one side.

このように、比較的長波長の可視光を用いたＬＬＳ検査装置では、検出に用いる可視光がシリコンウェーハの表面から３〜４μｍの深さまで侵入するので、片側０．５μｍ以上の取り代で十分にＤＺ（ＤｅｎｕｔｅｄＺｏｎｅ）層より深い領域の欠陥を評価することができる。また、比較的短波長の遠紫外光を用いたＬＬＳ検査装置では、検出に用いる遠紫外光はシリコンの内部にほとんど侵入しないが、片側２μｍ以上研磨することで、ＤＺ層より深い領域の欠陥が表面に現れ、良好に評価を行うことができる。 In this way, in the LLS inspection apparatus using visible light having a relatively long wavelength, visible light used for detection penetrates from the surface of the silicon wafer to a depth of 3 to 4 μm, so a margin of 0.5 μm or more on one side is sufficient. In addition, it is possible to evaluate defects in a region deeper than a DZ (Dented Zone) layer. Moreover, in the LLS inspection apparatus using the relatively short wavelength far ultraviolet light, the far ultraviolet light used for detection hardly penetrates into the silicon, but by polishing 2 μm or more on one side, defects in a region deeper than the DZ layer can be obtained. Appears on the surface and can be evaluated well.

このとき、前記熱処理の時間を、４時間以上とすることが好ましい。 At this time, the heat treatment time is preferably 4 hours or longer.

このような熱処理の時間であれば、二次欠陥形成を確実に行うことができる。 With such a heat treatment time, secondary defect formation can be performed reliably.

このとき、前記熱処理の時間を、９時間以上とすることがさらに好ましい。 At this time, the heat treatment time is more preferably 9 hours or more.

このような熱処理の時間であれば、二次欠陥形成をより確実に行うことができる。 With such a heat treatment time, secondary defect formation can be performed more reliably.

このとき、前記熱処理の雰囲気をドライ酸化雰囲気、又は、ウェット酸化雰囲気とすることができる。 At this time, the atmosphere of the heat treatment can be a dry oxidation atmosphere or a wet oxidation atmosphere.

このように、熱処理の雰囲気をドライ酸化雰囲気又はウェット酸化雰囲気とすることで、二次欠陥の形成を確実に促進することができる。 Thus, by forming the heat treatment atmosphere into a dry oxidation atmosphere or a wet oxidation atmosphere, formation of secondary defects can be surely promoted.

このとき、前記熱処理を前段熱処理と後段熱処理による二段熱処理とし、前記後段熱処理の温度を前記前段熱処理の温度に対して、１００℃以上３００℃以下の範囲で高くすることが好ましい。 At this time, it is preferable that the heat treatment is a two-stage heat treatment by a pre-stage heat treatment and a post-stage heat treatment, and the temperature of the post-stage heat treatment is higher than the temperature of the pre-stage heat treatment in a range of 100 ° C. or more and 300 ° C. or less.

このような温度の二段熱処理を用いることで、二次欠陥の形成をより促進することができる。 By using the two-stage heat treatment at such a temperature, the formation of secondary defects can be further promoted.

また、上記目的を達成するために、本発明は、上述したシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法を用いて、シリコンウェーハを評価し、該評価結果を使用してシリコンの結晶品質を制御、管理、又は改善することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention evaluates a silicon wafer using the above-described silicon wafer high-sensitivity defect evaluation method, and controls and manages the crystal quality of silicon using the evaluation result. Alternatively, the present invention provides a method for producing a silicon single crystal characterized by being improved.

このようなシリコン単結晶の製造方法により、高品質なシリコンウェーハを製造することができる。 By such a silicon single crystal manufacturing method, a high-quality silicon wafer can be manufactured.

本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法によれば、ａｓ−ＰＷを測定するのに比べて、数十倍の高感度で欠陥を検出することができる。また、Ｖｏｉｄ系欠陥（ＣＯＰ、ＯＳＦ、酸素析出物）及びＩｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ欠陥（転位ループ、転位クラスター）の双方の欠陥種を極めて高い感度で検出することができる。さらに、本発明のシリコン単結晶の製造方法によれば、高品質なシリコンウェーハを製造することができる。 According to the silicon wafer high-sensitivity defect evaluation method of the present invention, it is possible to detect defects with a sensitivity several tens of times higher than that in measuring as-PW. In addition, both defect types of void defects (COP, OSF, oxygen precipitates) and interstitial defects (dislocation loops, dislocation clusters) can be detected with extremely high sensitivity. Furthermore, according to the method for producing a silicon single crystal of the present invention, a high-quality silicon wafer can be produced.

本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法の工程フローを示す図である。It is a figure which shows the process flow of the highly sensitive defect evaluation method of the silicon wafer of this invention. 本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法をＮｖ領域サンプルに適用し、熱処理温度依存性を評価した結果を示すグラフである（可視光を用いたＬＬＳ検査装置を使用）。It is a graph which shows the result of having applied the high-sensitivity defect evaluation method of the silicon wafer of this invention to a Nv area | region sample, and evaluating the heat processing temperature dependence (using the LLS inspection apparatus using visible light). 本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法をＮｖ領域サンプルに適用し、熱処理温度依存性を評価した結果を示すグラフである（遠紫外光を用いたＬＬＳ検査装置を使用）。It is a graph which shows the result of having applied the high-sensitivity defect evaluation method of the silicon wafer of this invention to a Nv area | region sample, and evaluating the heat processing temperature dependence (using the LLS inspection apparatus using a far ultraviolet light). 本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法をＩ−ｒｉｃｈ領域サンプルに適用し、熱処理温度依存性を評価した結果を示すグラフである（可視光を用いたＬＬＳ検査装置を使用）。It is a graph which shows the result of having applied the high-sensitivity defect evaluation method of the silicon wafer of this invention to an I-rich area | region sample, and having evaluated the heat processing temperature dependence (using the LLS inspection apparatus using visible light). 本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法をＩ−ｒｉｃｈ領域サンプルに適用し、熱処理温度依存性を評価した結果を示すグラフである（遠紫外光を用いたＬＬＳ検査装置を使用）。It is a graph which shows the result of having applied the high-sensitivity defect evaluation method of the silicon wafer of this invention to an I-rich area | region sample, and evaluating the heat processing temperature dependence (using the LLS inspection apparatus using a far-ultraviolet light). 本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法をＮｖ領域サンプルに適用し、熱処理時間依存性を評価した結果を示すグラフである（遠紫外光を用いたＬＬＳ検査装置を使用）。It is a graph which shows the result of having applied the high-sensitivity defect evaluation method of the silicon wafer of this invention to a Nv area | region sample, and evaluating the heat processing time dependence (using the LLS inspection apparatus using a far ultraviolet light). 本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法をＩ−ｒｉｃｈ領域サンプルに適用し、熱処理時間依存性を評価した結果を示すグラフである（遠紫外光を用いたＬＬＳ検査装置を使用）。It is a graph which shows the result of having applied the high-sensitivity defect evaluation method of the silicon wafer of this invention to an I-rich area | region sample, and evaluating the heat processing time dependence (using the LLS inspection apparatus using a far-ultraviolet light). 本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法をＮｖ領域サンプルに適用し、熱処理としてドライ酸化とウェット酸化を比較評価した結果を示すグラフである（遠紫外光を用いたＬＬＳ検査装置を使用）。It is a graph which shows the result of having applied the highly sensitive defect evaluation method of the silicon wafer of this invention to a Nv area | region sample, and compared and evaluated dry oxidation and wet oxidation as heat processing (using the LLS inspection apparatus using a far ultraviolet light). 本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法をＩ−ｒｉｃｈ領域サンプルに適用し、熱処理としてドライ酸化とウェット酸化を比較評価した結果を示すグラフである（遠紫外光を用いたＬＬＳ検査装置を使用）。It is a graph which shows the result of having applied the highly sensitive defect evaluation method of the silicon wafer of this invention to an I-rich area | region sample, and compared and evaluated dry oxidation and wet oxidation as heat processing (using the LLS inspection apparatus using a far ultraviolet light) ). 本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法をＮｖ領域サンプルに適用し、熱処理として二段熱処理を評価した結果を示すグラフである（遠紫外光を用いたＬＬＳ検査装置を使用）。It is a graph which shows the result of having applied the high sensitive defect evaluation method of the silicon wafer of this invention to a Nv area | region sample, and evaluating two-step heat processing as heat processing (using the LLS inspection apparatus using a far ultraviolet light). 本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法をＩ−ｒｉｃｈ領域サンプルに適用し、熱処理として二段熱処理を評価した結果を示すグラフである（遠紫外光を用いたＬＬＳ検査装置を使用）。It is a graph which shows the result of having applied the high sensitive defect evaluation method of the silicon wafer of this invention to an I-rich area | region sample, and evaluating two-step heat processing as heat processing (using the LLS inspection apparatus using a far ultraviolet light).

以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail as an example of an embodiment with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.

まず、本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法について、図１を参照して説明する。図１は、本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法の工程フローを示す図である。本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法では、まず、評価対象のシリコンウェーハを準備し、そのシリコンウェーハに熱処理を施して、二次欠陥を形成する（図１のＡ工程）。準備する試料は、ウェーハ状態であればよく、シリコンウェーハの製造工程におけるＣＷ（Ｃｈｅｍｉｃａｌｅｔｃｈｅｄｗａｆｅｒ）以降のものであればよい。 First, a highly sensitive defect evaluation method for a silicon wafer according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a process flow of a highly sensitive defect evaluation method for a silicon wafer according to the present invention. In the silicon wafer high-sensitivity defect evaluation method of the present invention, first, a silicon wafer to be evaluated is prepared, and the silicon wafer is subjected to heat treatment to form secondary defects (step A in FIG. 1). The sample to be prepared may be in a wafer state, and may be a sample after CW (Chemical Etched Wafer) in a silicon wafer manufacturing process.

このとき、上記の熱処理は酸化熱処理が好ましい。そして、酸化熱処理でシリコンウェーハの表面に形成されたシリコン酸化膜はフッ酸を用いて除去することが好ましい。しかしながら、本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法では、これに限定されず、シリコン酸化膜の除去はＲＩＥにより行うことが可能であるし、研磨によって除去することも可能である。 At this time, the heat treatment is preferably an oxidation heat treatment. The silicon oxide film formed on the surface of the silicon wafer by the oxidation heat treatment is preferably removed using hydrofluoric acid. However, the silicon wafer high sensitivity defect evaluation method of the present invention is not limited to this, and the silicon oxide film can be removed by RIE or can be removed by polishing.

次に、本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法では、シリコン酸化膜の除去により面荒れが発生したシリコンウェーハの表面を研磨し、平坦な表面にする（図１のＢ工程）。シリコンウェーハの研磨には、一般的なＣＭＰ装置等を用いることができる。そして、シリコンウェーハの研磨された表面を、ＬＬＳ検査装置（パーティクルカウンター）によって検査する（図１のＣ工程）。 Next, in the silicon wafer high-sensitivity defect evaluation method of the present invention, the surface of the silicon wafer that has been roughened by removing the silicon oxide film is polished to a flat surface (step B in FIG. 1). A general CMP apparatus or the like can be used for polishing the silicon wafer. Then, the polished surface of the silicon wafer is inspected by an LLS inspection device (particle counter) (step C in FIG. 1).

このような工程フローを有する本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法によれば、熱処理を施したシリコンウェーハの表面を研磨した後に、ＬＬＳ検査装置で検査することによって、シリコンウェーハの表面の面荒れによる擬似欠陥等を排除することができ、Ｎｖ領域、及び、Ｎｉ領域から僅かに外れたＩ−ｒｉｃｈ領域に対してもより高感度な欠陥検出を行うことができる。 According to the silicon wafer high-sensitivity defect evaluation method of the present invention having such a process flow, the surface of the silicon wafer is inspected by polishing with the LLS inspection apparatus after polishing the surface of the heat-treated silicon wafer. Pseudo defects and the like due to roughness can be eliminated, and more sensitive defect detection can be performed for the Nv region and the I-rich region slightly deviated from the Ni region.

ここで、現行の代表的なＬＬＳ（ＬｏｃａｌｉｚｅｄＬｉｇｈｔＳｃａｔｔｅｒｓ）検査装置としては、例として、レーザーテック社製のＭＡＧＩＣＳＭ５６４０、及び、ＫＬＡ−ｔｅｎｃｏｒ社製のＳＰ３及びＳＰ５を挙げることができる。レーザーテック社のＭＡＧＩＣＳＭ５６４０は、検査に用いる光の波長が５３２ｎｍ（可視光）である。本明細書においては、例えば、レーザーテック社のＭＡＧＩＣＳＭ５６４０で代表される可視域の光を用いた欠陥検査装置を、可視光を用いたＬＬＳ検査装置と呼ぶ。一方、ＫＬＡ−ｔｅｎｃｏｒ社のＳＰ３及びＳＰ５は、検査に用いている光は遠紫外（ＤｅｅｐＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光である。本明細書においては、例えば、ＫＬＡ−ｔｅｎｃｏｒ社のＳＰ３及びＳＰ５で代表される遠紫外域の光を用いた欠陥検査装置を、遠紫外光を用いたＬＬＳ検査装置と呼ぶ。 Here, examples of the current typical LLS (Localized Light Scatters) inspection apparatus include MAGICS M5640 manufactured by Lasertec, and SP3 and SP5 manufactured by KLA-tencor. Lasertec's MAGICS M5640 has a light wavelength of 532 nm (visible light) used for inspection. In this specification, for example, a defect inspection apparatus using visible light represented by MAGICS M5640 manufactured by Lasertec Corporation is referred to as an LLS inspection apparatus using visible light. On the other hand, in SP3 and SP5 of KLA-tencor, the light used for the inspection is deep ultraviolet light. In this specification, for example, a defect inspection apparatus using far ultraviolet light represented by SP3 and SP5 of KLA-tencor is called an LLS inspection apparatus using far ultraviolet light.

ここで、図１のＡ工程における熱処理の温度を８００℃以上１１００℃以下とすることが好ましい。さらに、熱処理の温度範囲を、９００±５０℃の範囲とすることがより好ましい。これについて、一例として、図２及び図４を参照して説明する。図２及び図４は、Ｎｖ領域及びＩ−ｒｉｃｈ領域のサンプルに対して、熱処理の温度を変えて本発明のシリコンウェーハの高感度検査方法を適用し、検出できた欠陥の個数を比較したものである。横軸の温度は熱処理温度であり、縦軸の欠陥密度指数はＮｖ領域のサンプルに対して熱処理を全く行わなかったときに検出できた欠陥の個数を１とした場合の相対値を示すものである。ここでは、説明を簡単にするために、ＬＬＳ検査装置として、ＭＡＧＩＣＳＭ５６４０を使用し、シリコンウェーハの表面を０．５μｍ研磨した場合に着目する（図２及び図４の各水準の左右の棒のうち、左側のみ）。 Here, it is preferable that the temperature of the heat treatment in step A in FIG. 1 is 800 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower. Furthermore, it is more preferable that the temperature range of the heat treatment is in a range of 900 ± 50 ° C. This will be described with reference to FIGS. 2 and 4 as an example. 2 and 4 show the comparison of the number of detected defects by applying the silicon wafer high-sensitivity inspection method of the present invention to the samples in the Nv region and the I-rich region while changing the heat treatment temperature. It is. The temperature on the horizontal axis is the heat treatment temperature, and the defect density index on the vertical axis shows the relative value when the number of defects detected when no heat treatment is performed on the sample in the Nv region is 1. is there. Here, in order to simplify the explanation, attention is paid to the case where MAGICS M5640 is used as the LLS inspection apparatus and the surface of the silicon wafer is polished by 0.5 μm (the left and right bar of each level in FIGS. 2 and 4). (Only left side).

上記のような温度範囲にするのが好ましい理由は、Ｉ−ｒｉｃｈ欠陥の成長及び顕在化が９００〜１０００℃で促進することに加え、Ｎｖ領域の析出核を顕在化するのに９００℃以上の熱処理で十分であり、より低温側の、例えば、６５０℃の（前段）熱処理から析出核を成長させると欠陥数が多くなりすぎ、最先端のＬＬＳ検査装置においてオーバーフローで測定困難になるためである。また、図２及び図４の結果から推察されるように、熱処理温度が１１００℃を超えると検出される欠陥の数が減少すると考えられる。このため、熱処理は上述した温度範囲とすることが好適である。 The reason why it is preferable to set the temperature range as described above is that, in addition to promoting the growth and manifestation of I-rich defects at 900 to 1000 ° C., 900 ° C. or more is necessary to reveal the precipitation nuclei in the Nv region. This is because the heat treatment is sufficient, and the number of defects grows too much when growing the precipitation nuclei from the lower temperature side, for example, 650 ° C. (previous) heat treatment, and it becomes difficult to measure due to overflow in the most advanced LLS inspection apparatus. . Further, as inferred from the results of FIGS. 2 and 4, it is considered that the number of detected defects decreases when the heat treatment temperature exceeds 1100 ° C. For this reason, it is preferable that the heat treatment be performed within the above-described temperature range.

また、熱処理の時間は、４時間以上が好ましく、９時間以上がより好ましい。これについて、一例として、図６を参照して説明する。図６は、Ｎｖ領域のサンプルに対して、熱処理の時間を変えて本発明のシリコンウェーハの高感度検査方法を適用し、検出できた欠陥の個数を比較したものである。縦軸の欠陥密度指数については、上述した通りであり、図２の左端の水準の欠陥検出個数を基準としている。ここでは、ＬＬＳ検査装置として、ＳＰ５を使用し、シリコンの表面を３．５μｍ研磨した場合に着目する。 In addition, the heat treatment time is preferably 4 hours or more, and more preferably 9 hours or more. This will be described with reference to FIG. 6 as an example. FIG. 6 compares the number of detected defects by applying the silicon wafer high-sensitivity inspection method of the present invention to Nv region samples while changing the heat treatment time. The defect density index on the vertical axis is as described above, and is based on the number of detected defects at the leftmost level in FIG. Here, attention is paid to the case where SP5 is used as the LLS inspection apparatus and the silicon surface is polished by 3.5 μm.

図６に示されたように、熱処理の時間が４時間以上であるときに、熱処理を行わなかった場合に比べて、欠陥密度指数が特に大きくなっており、欠陥の検出感度が向上していることが分かる。さらに、熱処理の時間が９時間以上では、より好適に欠陥を検出できていることが分かる。しかしながら、９時間以上ではほぼ二次欠陥の作り込み終了し、最大密度に漸近する。処理時間が必要以上に長時間となることはコスト面から好ましくないため、熱処理の時間は１６時間以下とするのがよい。 As shown in FIG. 6, when the heat treatment time is 4 hours or more, the defect density index is particularly large and the defect detection sensitivity is improved as compared with the case where the heat treatment is not performed. I understand that. Furthermore, it can be seen that defects can be detected more suitably when the heat treatment time is 9 hours or more. However, after 9 hours or more, the formation of secondary defects is almost completed, and asymptotically approaches the maximum density. Since it is not preferable from the viewpoint of cost that the treatment time is longer than necessary, the heat treatment time is preferably 16 hours or less.

また、熱処理雰囲気は、ドライ酸化雰囲気、又は、ウェット酸化雰囲気とすることができ、いずれでも、二次欠陥の形成を確実に促進することができる。しかしながら、ウェット酸化の方がより酸化速度が高速化するため、二次欠陥形成がより促進される。このため、熱処理時間を短くする観点では、ウェット酸化雰囲気の方がより好ましい。 Further, the heat treatment atmosphere can be a dry oxidation atmosphere or a wet oxidation atmosphere, and in any case, formation of secondary defects can be surely promoted. However, since wet oxidation increases the oxidation rate, secondary defect formation is further promoted. For this reason, the wet oxidation atmosphere is more preferable from the viewpoint of shortening the heat treatment time.

また、熱処理中、点欠陥の外方拡散の影響によって熱処理後のウェーハ表層部には欠陥密度の少ない領域（ＤＺ層）が形成されるため、このＤＺ層を取り除く意味でも、ＬＬＳ検査装置の検査光（レーザー光）侵入深さに応じて、ウェーハ表層を研磨する必要がある。熱処理後の研磨によるシリコンウェーハの取り代は、可視光を用いたＬＬＳ検査装置で検査するときは片側０．５μｍ以上とし、遠紫外光を用いたＬＬＳ検査装置で検査するときは片側２μｍ以上とすることが好ましい。 In addition, during the heat treatment, an area having a low defect density (DZ layer) is formed in the surface layer of the wafer after the heat treatment due to the influence of outward diffusion of point defects. It is necessary to polish the wafer surface layer according to the penetration depth of light (laser light). The removal allowance of the silicon wafer by polishing after heat treatment is 0.5 μm or more on one side when inspecting with an LLS inspection apparatus using visible light, and 2 μm or more on one side when inspecting with an LLS inspection apparatus using far ultraviolet light. It is preferable to do.

具体的には、必要な研磨代は、レーザー光が３〜４μｍ侵入するＭＡＧＩＣＳＭ５６４０で測定する場合は片側取代０．１μｍ以上、より好ましくは十分な平坦度を出すため片側取代０．５μｍ以上とするのがよい。レーザー光の侵入が数ｎｍ程度しかないＳＰ３、ＳＰ５で測定する場合は、表面の欠陥を検出するためには片側取代２μｍ以上とするのがよい。片側取代２μｍ以上であれば、ＤＺ層が取り除かれ、欠陥を表面に露出することができる。どのＬＬＳ検査装置を使用するかによらず、必要以上に研磨代を取ることは研磨時間の長時間化、及び、研磨の進捗に合わせて厚さの薄いキャリアに替えていく必要があることに加えて、薄いキャリアではキャリアの変形により十分な平坦度が出難い、また、ウェーハ自体の破損率が上昇するなどの問題につながるため、例えば直径３００ｍｍのシリコンウェーハの場合には最終ウェーハの厚さが７００μｍ以上となる範囲にした方がよい。 Specifically, the necessary polishing allowance is 0.1 μm or more on one side when measuring with MAGICS M5640 where laser light penetrates 3 to 4 μm, and more preferably 0.5 μm or more on one side to obtain sufficient flatness. It is good to do. In the case of measuring with SP3 and SP5 in which the laser beam only has an intrusion of about several nanometers, in order to detect surface defects, the one-side allowance is preferably 2 μm or more. If the one-side machining allowance is 2 μm or more, the DZ layer is removed, and the defects can be exposed to the surface. Regardless of which LLS inspection device is used, taking an excessive polishing allowance requires a longer polishing time, and it is necessary to change to a thin carrier as the polishing progresses. In addition, a thin carrier is difficult to achieve sufficient flatness due to deformation of the carrier and leads to problems such as an increase in the damage rate of the wafer itself. For example, in the case of a silicon wafer having a diameter of 300 mm, the thickness of the final wafer Is preferably in a range of 700 μm or more.

また、熱処理を前段熱処理と後段熱処理による二段熱処理とし、後段熱処理の温度を前段熱処理の温度に対して、１００℃以上３００℃以下の範囲で高くすることが好ましい。このような温度範囲の二段熱処理を行うことにより、さらに欠陥検査感度を向上させることができる。このとき、後段熱処理の温度が前段熱処理の温度に比べて、１００℃未満で高い場合は、欠陥の顕在化の向上効果が小さく、３００℃を超えて高い場合は、欠陥の顕在化効果が飽和するか又は減少する。 In addition, it is preferable that the heat treatment is a two-stage heat treatment by a pre-stage heat treatment and a post-stage heat treatment, and the temperature of the post-stage heat treatment is higher than the temperature of the pre-stage heat treatment in a range of 100 ° C. or more and 300 ° C. By performing the two-stage heat treatment in such a temperature range, the defect inspection sensitivity can be further improved. At this time, when the temperature of the post-stage heat treatment is higher than the temperature of the pre-stage heat treatment at a temperature lower than 100 ° C., the effect of improving the appearance of defects is small, and when the temperature is higher than 300 ° C., the effect of revealing the defects is saturated. Or decrease.

以上のように、本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法によれば、ａｓ−ＰＷで現行のＬＬＳ検査装置では検出が困難な、Ｎｖ領域、ｂ−Ｂａｎｄ領域（Ｎｅｕｔｒａｌ領域よりもＩ−ｒｉｃｈ側のＩｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ領域でありながら、酸素析出物が発生しやすい領域）、及び、Ｉ領域の欠陥を極めて高い感度で検出することができる。 As described above, according to the silicon wafer high-sensitivity defect evaluation method of the present invention, the Nv region, b-Band region (I-rich than the neutral region) is difficult to detect with the current LLS inspection apparatus using as-PW. Although it is an interstitial region on the side, a region in which oxygen precipitates are likely to be generated) and a defect in the I region can be detected with extremely high sensitivity.

また、本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法により、二次欠陥の形成を直接可視化して評価することが可能となるため、結晶検査技術の核となる二次欠陥形成及び選択エッチングによる欠陥の顕在化を最適化して、結晶欠陥検査のさらなる高感度化にも繋げることができる。 In addition, the highly sensitive defect evaluation method for silicon wafers of the present invention makes it possible to directly visualize and evaluate the formation of secondary defects, so that defects due to secondary defect formation and selective etching that are the core of crystal inspection technology. By optimizing the manifestation of crystal defects, it is possible to further increase the sensitivity of crystal defect inspection.

また、本発明のシリコン単結晶の製造方法では、上述したシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法を用いて、シリコンウェーハを評価し、該評価結果を使用してシリコンの結晶品質を制御、管理、又は改善することができる。本発明のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法では、極めて高い感度でシリコンウェーハの欠陥を評価することができるので、例えば、製造したシリコンウェーハの中から高品質のウェーハを選別することや、製造条件を変えてシリコンウェーハを製造し、品質の高いシリコンウェーハを提供できる製造条件を評価すること等ができ、それらの評価結果を用いてシリコン単結晶を製造することで、シリコンの結晶品質の制御、管理、又は改善を行うことができる。 In the method for producing a silicon single crystal of the present invention, the silicon wafer is evaluated using the above-described silicon wafer high-sensitivity defect evaluation method, and the crystal quality of the silicon is controlled and managed using the evaluation result, or Can be improved. In the silicon wafer high-sensitivity defect evaluation method of the present invention, defects of the silicon wafer can be evaluated with extremely high sensitivity. For example, a high-quality wafer can be selected from the manufactured silicon wafers, or manufacturing conditions can be selected. It is possible to evaluate the production conditions that can provide a high-quality silicon wafer by manufacturing a silicon wafer, and control the crystal quality of silicon by producing a silicon single crystal using those evaluation results, Management or improvement can be performed.

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより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。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.

（実施例１）
はじめに、ＣＺ法で育成した単結晶インゴットをスライスして作製した方位＜１００＞、直径３００ｍｍのシリコンウェーハを準備した。ドライ酸化雰囲気中で９時間、熱処理温度１０００℃の処理を施した後、ＨＦ溶液によってシリコン酸化膜を除去した後、研磨を実施せずにそのままＭＡＧＩＣＳＭ５６４０測定を実施した。 (Example 1)
First, a silicon wafer having an orientation <100> and a diameter of 300 mm prepared by slicing a single crystal ingot grown by the CZ method was prepared. After a treatment at a heat treatment temperature of 1000 ° C. for 9 hours in a dry oxidation atmosphere, the silicon oxide film was removed with an HF solution, and then MAGICS M5640 measurement was carried out without performing polishing.

その結果、シリコンウェーハの面荒れの影響で擬似欠陥が検出されて、検出オーバーフロー（１０００００個以上）となってしまい、高感度測定を実施することはできなかった。このように、熱処理を実施した後、ＨＦ溶液でシリコン酸化膜を除去したのみでは、面荒れの影響で高感度測定を実施できなかった。このため、以下では、比較例としては、熱処理を行っていないシリコンウェーハに対してＬＬＳ検査装置で欠陥測定を行っている。 As a result, pseudo defects were detected due to the surface roughness of the silicon wafer, resulting in detection overflow (100,000 or more), and high-sensitivity measurement could not be performed. As described above, after removing the silicon oxide film with the HF solution after the heat treatment, the high sensitivity measurement could not be performed due to the surface roughness. For this reason, in the following, as a comparative example, a defect measurement is performed on a silicon wafer that has not been heat-treated with an LLS inspection apparatus.

次に、上記の検出オーバーフローで高感度測定を実施できなかった、酸化膜を除去したシリコンウェーハを用いて、片側０．５μｍの研磨を行って平坦度を出した後に、Ｍ５６４０での測定を実施した。その結果、検出オーバーフローが発生することはなく、Ｎｖ領域に存在する欠陥の分布を明瞭に確認することができ、擬似欠陥の検出のない高感度測定を実施することができた。 Next, using a silicon wafer from which the oxide film has been removed that could not be measured with high sensitivity due to the detection overflow described above, polishing was performed at 0.5 μm on one side to obtain flatness, and then measurement was performed with M5640. did. As a result, detection overflow did not occur, the distribution of defects existing in the Nv region could be clearly confirmed, and high-sensitivity measurement without detection of pseudo defects could be performed.

（実施例２）
前述したＶ／Ｇが結晶の径方向と長さ方向で適切な範囲に入るように制御して、Ｎｖ領域又はＮｉ領域から成る直径３００ｍｍシリコンウェーハを製造可能な引上げ機を用いて、故意にＶ／Ｇを変えるため、結晶成長中に引上げ速度を高速から低速に漸減させて結晶引上げを実施し、Ｖｏｉｄが発生するＶ−ｒｉｃｈ領域、ＯＳＦ領域、Ｎｖ領域、Ｎｉ領域、転位クラスタが発生するＩ−ｒｉｃｈ領域から成るＰＷをそれぞれ製造し、Ｎｖ領域およびＩ−ｒｉｃｈ領域のＰＷを評価サンプルとした。 (Example 2)
The above-described V / G is controlled so as to fall within an appropriate range in the radial direction and the length direction of the crystal, and the V / G is deliberately used by using a pulling machine capable of manufacturing a silicon wafer having a diameter of 300 mm made of Nv region or Ni region. In order to change / G, the pulling rate is gradually decreased from high to low during crystal growth, and the V-rich region, OSF region, Nv region, Ni region, and dislocation cluster in which Void is generated are generated. A PW composed of the -rich region was produced, and the Pvs of the Nv region and the I-rich region were used as evaluation samples.

Ｎｖ領域、Ｉ−ｒｉｃｈ領域から成る各ＰＷウェーハに対して、それぞれドライ酸化雰囲気中で９時間、熱処理温度８００、９００、１０００、１１００℃の各温度で熱処理を施した後、ＨＦ溶液によってシリコン酸化膜を除去した。その後、そのシリコンウェーハに対して、最初に片側０．５μｍ研磨した後に、Ｍ５６４０及びＳＰ５で測定を行い、その後、同一ウェーハを追加で片側３μｍ研磨し、再度Ｍ５６４０及びＳＰ５で測定を実施した。 Each PW wafer consisting of the Nv region and the I-rich region is subjected to heat treatment at a heat treatment temperature of 800, 900, 1000, 1100 ° C. for 9 hours in a dry oxidation atmosphere, and then oxidized with HF solution. The membrane was removed. Thereafter, the silicon wafer was first polished at 0.5 μm on one side and then measured with M5640 and SP5, and then the same wafer was additionally polished at 3 μm on one side and measured again with M5640 and SP5.

測定（評価）結果を図２〜図４に示す。図２は、Ｎｖ領域から成るサンプルをＭ５６４０で測定した結果であり、図３は同じくＮｖ領域から成るサンプルをＳＰ５で測定した結果である。また、図４はＩ−ｒｉｃｈ領域から成るサンプルをＭ５６４０で測定した結果であり、図５は同じくＩ−ｒｉｃｈ領域から成るサンプルをＳＰ５で測定した結果である。いずれの図においても、縦軸は上述した欠陥密度指数である。また、それぞれの図には、熱処理を実施していないａｓ−ＰＷの欠陥密度指数も併せて示してある（後述する比較例２）。 The measurement (evaluation) results are shown in FIGS. FIG. 2 shows the result of measuring a sample consisting of the Nv region with M5640, and FIG. 3 shows the result of measuring a sample consisting of the Nv region with SP5. FIG. 4 shows the result of measuring a sample consisting of the I-rich region with M5640, and FIG. 5 shows the result of measuring the sample consisting of the I-rich region with SP5. In any of the figures, the vertical axis represents the above-described defect density index. Each figure also shows the defect density index of as-PW not subjected to heat treatment (Comparative Example 2 described later).

本発明の実施例２の各熱処理温度において、Ｎｖ領域から成るサンプルでは熱処理を実施していないａｓ−ＰＷと比較して、適切な研磨代とすることで、９〜７０倍と極めて高感度にＮｖ領域の欠陥を検出することができた（図２及び図３）。また、Ｉ−ｒｉｃｈ領域から成るサンプルにおいても、熱処理を実施していないａｓ−ＰＷと比較して、欠陥密度指数９〜３４と極めて高感度にＩ−ｒｉｃｈ領域の欠陥を検出することができている（図４及び図５）。さらに、この結果より、熱処理温度は８００℃から１１００℃であればａｓ−ＰＷの１０倍以上の感度で欠陥検出可能であるが、より好ましくは９００℃近辺の９００℃±５０℃の方がより一層の検出感度向上効果が得られることが分かる。 At each heat treatment temperature of Example 2 of the present invention, the sample consisting of the Nv region has an extremely high sensitivity of 9 to 70 times by using an appropriate polishing allowance as compared with as-PW that is not heat-treated. A defect in the Nv region could be detected (FIGS. 2 and 3). In addition, even in the sample composed of the I-rich region, defects in the I-rich region can be detected with extremely high sensitivity, such as a defect density index of 9 to 34, as compared with the as-PW that has not been heat-treated. (FIGS. 4 and 5). Furthermore, from this result, if the heat treatment temperature is 800 ° C. to 1100 ° C., defects can be detected with a sensitivity 10 times or more that of as-PW, more preferably 900 ° C. ± 50 ° C. near 900 ° C. It can be seen that a further improvement effect of detection sensitivity can be obtained.

また、熱処理による点欠陥の外方拡散の影響によって熱処理後のウェーハ表層部には欠陥密度の少ない領域（ＤＺ層）が形成されるため、レーザー波長が短くレーザー侵入深さがほとんどないＳＰ３、ＳＰ５で測定する場合は、片側取代２μｍ以上、より好ましくは３μｍ以上の研磨を施すことが望ましい。一方、レーザー波長が長く、３〜４μｍウェーハ内部に侵入するＭＡＧＩＣＳＭ５６４０で測定する場合は、０．５μｍ程度研磨して平坦度を出すだけでよい。このように、熱処理後に研磨して高平坦度を出しつつ、形成された二次欠陥をシリコンウェーハ表面に露出することにより、欠陥顕在化と高感度測定が両立し、超高感度の欠陥評価が可能となる。 Further, since a region having a low defect density (DZ layer) is formed in the wafer surface layer portion after the heat treatment due to the influence of outward diffusion of point defects due to the heat treatment, the laser wavelength is short, and the laser penetration depth is scarcely SP3, SP5. In the case of measuring with 1), it is desirable to perform polishing with a one-side allowance of 2 μm or more, more preferably 3 μm or more. On the other hand, when measuring with MAGICS M5640, which has a long laser wavelength and penetrates into the 3 to 4 μm wafer, it is only necessary to polish it by about 0.5 μm to obtain flatness. In this way, by exposing the formed secondary defects to the silicon wafer surface while polishing after heat treatment to achieve high flatness, both defect manifestation and high sensitivity measurement are compatible, and ultra high sensitivity defect evaluation is possible. It becomes possible.

（実施例３）
実施例２と同様の方法で製造した、Ｎｖ領域、Ｉ-ｒｉｃｈ領域から成る各ＰＷウェーハに対して、それぞれドライ酸化雰囲気中で９００℃にて、１時間、２時間、４時間、６時間、及び、９時間の各熱処理を施した。その後、ＨＦ溶液によってシリコン酸化膜を除去した後、シリコンウェーハの表面を片側３．５μｍ研磨し、ＳＰ５で測定を実施した。Ｎｖ領域から成るサンプルについての測定結果を図６に、Ｉ−ｒｉｃｈ領域から成るサンプルについての測定結果を図７に示す。 Example 3
For each PW wafer comprising the Nv region and the I-rich region manufactured by the same method as in Example 2, it was 1 hour, 2 hours, 4 hours, 6 hours at 900 ° C. in a dry oxidation atmosphere. And each heat processing for 9 hours was given. Thereafter, the silicon oxide film was removed with an HF solution, and then the surface of the silicon wafer was polished at 3.5 μm on one side, and measurement was performed at SP5. FIG. 6 shows the measurement results for the sample consisting of the Nv region, and FIG. 7 shows the measurement results for the sample consisting of the I-rich region.

図６及び図７に示した、本発明の実施例３の熱処理温度９００℃、１〜９時間の熱処理時間での評価結果から、二次欠陥の形成、顕在化には少なくとも４時間以上の熱処理が好適であることが分かる。また、９時間以上では、ほぼ二次欠陥の作り込みが終了し、最大密度に漸近する。 From the evaluation results of the heat treatment temperature of 900 ° C. and the heat treatment time of 1 to 9 hours of Example 3 of the present invention shown in FIG. 6 and FIG. 7, heat treatment of at least 4 hours or more is required for formation and manifestation of secondary defects. Is suitable. In addition, after 9 hours or more, the formation of secondary defects is almost completed, and asymptotically approaches the maximum density.

（実施例４）
実施例２と同様の方法で製造した、Ｎｖ領域、Ｉ-ｒｉｃｈ領域から成るＰＷウェーハに対して、それぞれ９００℃で、ドライ酸化雰囲気及びウェット酸化雰囲気で、４時間、６時間、９時間の各熱処理を施した。その後、ＨＦ溶液によってシリコン酸化膜を除去した後、シリコンウェーハの表面を片側３．５μｍ研磨し、ＳＰ５で測定を実施した。Ｎｖ領域から成るサンプルについての測定結果を図８に、Ｉ−ｒｉｃｈ領域から成るサンプルについての測定結果を図９に示す。 (Example 4)
A PW wafer made of the Nv region and the I-rich region manufactured by the same method as in Example 2 was each 900 ° C., 4 hours, 6 hours, and 9 hours in a dry oxidation atmosphere and a wet oxidation atmosphere. Heat treatment was applied. Thereafter, the silicon oxide film was removed with an HF solution, and then the surface of the silicon wafer was polished at 3.5 μm on one side, and measurement was performed at SP5. FIG. 8 shows the measurement results for the sample consisting of the Nv region, and FIG. 9 shows the measurement results for the sample consisting of the I-rich region.

ドライ酸化及びウェット酸化のいずれでも、４時間以上の熱処理を施すことで、ａｓ−ＰＷに比べて高い欠陥密度指数が得られている。また、ドライ酸化と比較してウェット酸化では酸化速度が高速化するため、二次欠陥形成が促進され、より短時間で二次欠陥の作り込みが終了し、最大密度（感度）が得られる。 In both dry oxidation and wet oxidation, a defect density index higher than that of as-PW is obtained by performing heat treatment for 4 hours or more. Further, since the oxidation rate is increased in wet oxidation as compared with dry oxidation, the formation of secondary defects is promoted, the formation of secondary defects is completed in a shorter time, and the maximum density (sensitivity) is obtained.

（実施例５）
実施例２と同様の方法で製造した、Ｎｖ領域、Ｉ−ｒｉｃｈ領域から成るＰＷウェーハに対して、ウェット酸化雰囲気で９００℃、９時間の熱処理を施したサンプル、及び、ウェット酸化雰囲気での９００℃、９時間の熱処理に加えて、１１００℃、１６時間の熱処理を施したサンプルを用い、ＨＦ溶液によってシリコン酸化膜を除去した後、シリコンウェーハの表面を片側３．５μｍ研磨し、ＳＰ５で測定を実施した。Ｎｖ領域から成るサンプルについての測定結果を図１０に、Ｉ−ｒｉｃｈ領域から成るサンプルについての測定結果を図１１に示す。 (Example 5)
A sample manufactured by the same method as in Example 2 and subjected to heat treatment at 900 ° C. for 9 hours in a wet oxidation atmosphere on a PW wafer composed of an Nv region and an I-rich region, and 900 in a wet oxidation atmosphere After removing the silicon oxide film with an HF solution using a sample that had been heat treated at 1100 ° C. for 16 hours in addition to the heat treatment at 9 ° C. for 9 ° C., the surface of the silicon wafer was polished 3.5 μm on one side and measured at SP5 Carried out. FIG. 10 shows the measurement results for the sample consisting of the Nv region, and FIG. 11 shows the measurement results for the sample consisting of the I-rich region.

高温の後段熱処理を加えることで、前段熱処理で成長させた析出物を核とするＯＳＦ形成が生じるため、Ｎｖ領域から成るサンプルでは更に感度を向上させることができる（図１０）。これに対して、Ｉ−ｒｉｃｈ領域から成るサンプルについては、ＯＳＦ形成反応は起こらないため、後段熱処理の有無による欠陥密度への影響はほとんどみられない（図１１）。 By applying a high-temperature post-stage heat treatment, OSF formation with precipitates grown by the pre-stage heat treatment occurs as a nucleus, so that the sensitivity of the sample composed of the Nv region can be further improved (FIG. 10). On the other hand, since the OSF formation reaction does not occur in the sample composed of the I-rich region, there is almost no influence on the defect density due to the presence or absence of the subsequent heat treatment (FIG. 11).

（比較例１）
ＣＺ法で作製した直径３００ｍｍのシリコンウェーハを準備した。ドライ酸化雰囲気中で９時間、熱処理温度１０００℃の処理を施した後、ＨＦ溶液によってシリコン酸化膜を除去した後、研磨を実施せずにそのままＭＡＧＩＣＳＭ５６４０測定を実施した。その結果、シリコンウェーハの面荒れの影響で擬似欠陥が検出されて、検出オーバーフロー（１０００００個以上）となってしまい、高感度測定を実施することはできなかった。 (Comparative Example 1)
A silicon wafer having a diameter of 300 mm produced by the CZ method was prepared. After a treatment at a heat treatment temperature of 1000 ° C. for 9 hours in a dry oxidation atmosphere, the silicon oxide film was removed with an HF solution, and then MAGICS M5640 measurement was carried out without performing polishing. As a result, pseudo defects were detected due to the surface roughness of the silicon wafer, resulting in detection overflow (100,000 or more), and high-sensitivity measurement could not be performed.

（比較例２）
実施例２において製造したＮｖ領域及びＩ−ｒｉｃｈ領域から成るＰＷに対して、熱処理を実施せず、また、研磨も実施せず、Ｍ５６４０及びＳＰ５で測定を実施した。その結果については、図２〜図１１の左側部分に比較例２として示した。いずれの図に示された評価結果においても、実施例の方が比較例２に比べ欠陥密度指数が大きくなっていた。 (Comparative Example 2)
The PW composed of the Nv region and the I-rich region manufactured in Example 2 was not subjected to heat treatment and polishing, and measurements were performed at M5640 and SP5. About the result, it showed as the comparative example 2 in the left part of FIGS. In any of the evaluation results shown in any figure, the defect density index of the example was larger than that of the comparative example 2.

このように、本発明では、通常は長時間酸化によって二次欠陥を作り込んだ場合に生じる面荒れを研磨によって解消することで、熱処理による作り込みで拡大したＮｖ領域及びＩ−ｒｉｃｈ領域の欠陥を最高感度のＬＬＳ検査装置で検出することができ、近年の課題である先端ＤＲのデバイスにおけるＮｖ領域の微小な酸素析出物の厳格なコントロールとＩ−ｒｉｃｈ欠陥の回避を実現するための超高感度欠陥評価が可能となる。 As described above, in the present invention, the defects in the Nv region and the I-rich region expanded by the formation by heat treatment are usually eliminated by removing the surface roughness that occurs when secondary defects are formed by oxidation for a long time. Can be detected by the most sensitive LLS inspection system, and it is extremely high to realize strict control of minute oxygen precipitates in the Nv region and avoidance of I-rich defects in the advanced DR device, which is a recent issue. Sensitivity defect evaluation becomes possible.

これらにより、ＤＲの進展に伴って問題化するＮｖ領域を避けることで、先端デバイスプロセスに合わせた高歩留まりウェーハを提供することができる。 Thus, by avoiding the Nv region that becomes a problem with the progress of DR, it is possible to provide a high-yield wafer adapted to the advanced device process.

さらに、二次欠陥の形成を直接可視化して評価することも可能となるため、結晶検査技術の核となる二次欠陥形成及び選択エッチングによる欠陥顕在化を最適化して、結晶検査の高感度化にも繋げることができる。 In addition, since it is possible to directly visualize and evaluate the formation of secondary defects, optimization of secondary defect formation and the manifestation of defects by selective etching, which are the core of the crystal inspection technology, increases the sensitivity of crystal inspection. Can also be connected.

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

シリコンウェーハの欠陥評価方法であって、
前記シリコンウェーハに９００±５０℃の範囲で熱処理を施して二次欠陥を形成した後、該熱処理を施したシリコンウェーハの表面を研磨し、該研磨したシリコンウェーハをＬＬＳ検査装置で検査することによって、前記シリコンウェーハの結晶欠陥の評価を行うことを特徴とするシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法。 A method for evaluating defects of a silicon wafer,
After the silicon wafer is subjected to a heat treatment in the range of 900 ± 50 ° C. to form secondary defects, the surface of the silicon wafer subjected to the heat treatment is polished, and the polished silicon wafer is inspected with an LLS inspection apparatus. A silicon wafer high-sensitivity defect evaluation method characterized by evaluating crystal defects of the silicon wafer.

前記熱処理は酸化熱処理であり、該酸化熱処理によって前記シリコンウェーハの表面に形成されたシリコン酸化膜をフッ酸を用いて除去した後、前記シリコンウェーハの表面を研磨することを特徴とする請求項１に記載のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法。 2. The heat treatment is an oxidation heat treatment, and the silicon oxide film formed on the surface of the silicon wafer by the oxidation heat treatment is removed using hydrofluoric acid, and then the surface of the silicon wafer is polished. 2. A highly sensitive defect evaluation method for silicon wafers according to 1.

前記熱処理後の研磨による前記シリコンウェーハの取り代を、可視光を用いたＬＬＳ検査装置で検査するときは片側０．５μｍ以上とし、遠紫外光を用いたＬＬＳ検査装置で検査するときは片側２μｍ以上とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法。 The removal allowance of the silicon wafer by polishing after the heat treatment is 0.5 μm or more on one side when inspecting with an LLS inspection apparatus using visible light, and 2 μm on one side when inspecting with an LLS inspection apparatus using far ultraviolet light. The silicon wafer high-sensitivity defect evaluation method according to claim 1 or 2 , wherein the method is as described above.

前記熱処理の時間を、４時間以上とすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法。 The silicon wafer high-sensitivity defect evaluation method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the heat treatment time is 4 hours or more.

前記熱処理の時間を、９時間以上とすることを特徴とする請求項４に記載のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法。 5. The silicon wafer highly sensitive defect evaluation method according to claim 4 , wherein the heat treatment time is 9 hours or more.

前記熱処理の雰囲気をドライ酸化雰囲気、又は、ウェット酸化雰囲気とすることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法。 The silicon wafer high-sensitivity defect evaluation method according to claim 1, wherein the heat treatment atmosphere is a dry oxidation atmosphere or a wet oxidation atmosphere.

前記熱処理を前段熱処理と後段熱処理による二段熱処理とし、前記後段熱処理の温度を前記前段熱処理の温度に対して、１００℃以上３００℃以下の範囲で高くすることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法。 Wherein said heat treatment a two-stage heat treatment according to the preceding stage heat treatment and subsequent heat treatment, from claim 1, wherein the temperature of the subsequent heat treatment on the temperature of the pre-stage heat treatment, characterized in that to increase the range of 100 ° C. or higher 300 ° C. or less Item 7. The high-sensitivity defect evaluation method for a silicon wafer according to any one of Items 6 .

請求項１から請求項７に記載のシリコンウェーハの高感度欠陥評価方法を用いて、シリコンウェーハを評価し、該評価結果を使用してシリコンの結晶品質を制御、管理、又は改善することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
A silicon wafer is evaluated using the silicon wafer high-sensitivity defect evaluation method according to claim 1 , and the evaluation result is used to control, manage, or improve silicon crystal quality. A method for producing a silicon single crystal.