JP6565624B2 - シリコンウェーハの品質評価方法およびシリコンウェーハの製造方法 - Google Patents
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Description
そこで、本発明の目的は、シリコンウェーハのノッチの端面に存在する微細な加工ダメージを検出することができるシリコンウェーハの品質評価方法、シリコンウェーハの製造方法およびシリコンウェーハを提供することにある。
(1)シリコンウェーハのノッチの端面に存在する加工ダメージを評価するシリコンウェーハの品質評価方法であって、評価対象のシリコンウェーハを900℃以上1150℃以下の第1の温度で第1の熱処理を施し、次いで1100℃以上1200℃以下の第2の温度で第2の熱処理を施した後、エッチングレートが1.3μm/分以下の選択エッチング処理を施し、続いて前記ノッチの端面上に顕在化した酸化誘起積層欠陥を検出することを特徴とするシリコンウェーハの品質評価方法。
以下、図面を参照して、本発明を詳しく説明する。本発明によるシリコンウェーハの品質評価方法は、シリコンウェーハのノッチの端面に存在する微細な加工ダメージを評価する方法である。ここで、評価対象のシリコンウェーハを900℃以上1150℃以下の第1の温度で第1の熱処理を施し、次いで1100℃以上1200℃以下の第2の温度で第2の熱処理を施した後、エッチングレートが1.3μm/分以下の選択エッチング処理を施すことが肝要である。これにより、ノッチの端面上に存在する微細な加工ダメージを酸化誘起積層欠陥として顕在化させることができ、加工ダメージを間接的に検出することができる。
1秒以上とすることにより、第1の熱処理によって形成されたOSF核を起点としてOSFを形成することができる。一方、180秒を超えると、面粗れが発生し、その外乱の影響で、OSFの観察が困難となる。より好ましくは、5秒以上30秒以下である。
次に、本発明によるシリコンウェーハの製造方法について説明する。本発明によるシリコンウェーハの製造方法は、上述した本発明によるシリコンウェーハの品質評価方法によって、シリコンウェーハのノッチの端面上の加工ダメージを評価することに特徴を有している。従って、上記品質評価処理以外の工程については一切限定されない。以下、本発明のシリコンウェーハの製造方法の一例を示す。
こうして、ノッチの端面に存在する加工ダメージをOSFとして検出して、ノッチ端面上の加工ダメージが所定の製品品質を満たすシリコンウェーハを製造することができ、得られた本発明によるシリコンウェーハは、ノッチの端面に存在する加工ダメージが製品品質基準を満たすものである。ここで、「ノッチの端面に存在する加工ダメージが製品品質基準を満たす」とは、ノッチの端面に存在する加工ダメージの個数や密度等が、製品として出荷するための所定の基準を満足していることを意味している。
まず、評価対象のシリコンウェーハとして、2水準のサンプルウェーハを用意した。具体的には、シリコンウェーハを製品出荷後のデバイス作製工程において、オーバーレイ不良が発生しなかったロットから製品出荷前に予め抜いておいたシリコンウェーハをサンプル1とした。このサンプル1は、ノッチの端面上に加工ダメージが存在する可能性が極めて低いものである。一方、シリコンウェーハを製品出荷後のデバイス作製工程において、オーバーレイ不良が発生したロットから製品出荷前に予め抜いておいたシリコンウェーハをサンプル2とした。このサンプル2は、オーバーレイ不良が発生したウェーハと基本的に同じ条件で加工されていると考えられるため、ノッチの端面上に加工ダメージが存在する可能性が極めて高いものである。これらサンプル1および2を、それぞれ10枚用意した。
(発明例1)
まず、縦型熱処理炉の内部に乾燥酸素ガスを導入し、炉内を乾燥酸素ガス雰囲気とした後、炉内の温度を700℃に昇温した。続いて、上述のように用意した品質対象のシリコンウェーハであるサンプル1を熱処理炉内に投入し、昇温速度:6℃/秒で第1の熱処理温度である1000℃まで昇温した後、3時間保持して、シリコンウェーハに対して第1の熱処理を施した。次いで、炉内の雰囲気をウェット酸素ガス雰囲気に切り替え、昇温速度:6℃/秒で第2の熱処理温度である1150℃まで昇温した後、50分間保持し、サンプル1に対して第2の熱処理を施した。最後に、降温速度:2℃/秒で700℃まで降温した後、熱処理炉からサンプル1を取り出し、室温で冷却した。
次に、上述のように熱処理を施したサンプル1に対して、ライトエッチング処理を施した。具体的には、サンプル1に対して、エッチング液として、HFを30cm3、CH3COOHを30cm3、Cu(NO3)2を1g、CrO3(5M)を15cm3、HNO3を15cm3、水を30cm3の割合で混合した溶液を用いて、エッチング処理を10秒間施した。
続いて、光学顕微鏡により上記エッチング処理が施されたサンプル1のノッチの端面を観察し、OSFを検出して個数を数えることにより、シリコンウェーハの品質を評価した。
同様に、上記処理および評価をサンプル2に対しても行った。
発明例1と同様にシリコンウェーハの品質を評価した。ただし、エッチング液としてライトエッチング液のCH3COOH添加量を9cm3に減らしたものを使用して、エッチング処理のエッチングレートを1.3μm/分とした。その他の条件は、発明例1と全て同じである。
発明例1と同様にシリコンウェーハの品質を評価した。ただし、2段階の熱処理に代えて、1段階の熱処理を行った。具体的には、炉内を乾燥酸素ガス雰囲気とした後、炉内を900℃に昇温してサンプルウェーハを投入し、昇温速度:10℃/秒で1140℃まで昇温した後、2時間保持してサンプルウェーハを熱処理した。その後、降温速度:5℃/秒で900℃まで降温した後、サンプルウェーハを熱処理炉から取り出した。その他の条件は、発明例1と全て同じである。
発明例1と同様に品質評価用のシリコンウェーハのノッチ部端面上の加工ダメージを検出した。ただし、第1の熱処理は投入温度と同じ780℃とし、また第2の熱処理温度を1000℃とし、熱処理時間を16時間とした。その他の条件は、発明例1と全て同じである。
発明例1と同様に品質評価用のシリコンウェーハのノッチ部端面上の加工ダメージを検出した。ただし、エッチング処理をアルカリエッチング法により行った。具体的には、48重量%のKOH液を60℃に調整し、3分間浸漬した。その他の条件は、発明例1と全て同じである。
発明例1と同様に品質評価用のシリコンウェーハのノッチ部端面上の加工ダメージを検出した。ただし、エッチング処理をセコエッチング法により行った。具体的には、K2Cr2O7(0.15M)を50cm3、HFを100cm3の割合で混合した溶液を用いてエッチング処理を10秒間施した。した。その他の条件は、発明例1と全て同じである。
走査型電子顕微鏡により、シリコンウェーハの品質評価を行った。具体的には、ノッチ部を劈開したサンプルについて、面取り部全体を観察できるように倍率調整、対象物の回転、傾斜を調整して、ノッチ部端面上の加工ダメージを観察した。
X線装置により、シリコンウェーハの品質評価を行った。具体的には、シリコンウェーハ全面をフィルムで撮影してトポグラフ画像を得た。さらに解像度を向上させるためノッチ部を引き延ばして、ノッチ部端面上の加工ダメージを確認した。
ウェーハ内の歪や応力を計測できるSIRD装置により、シリコンウェーハの品質評価を行った。具体的には、ウェーハの外周部分の応力を計測して応力分布画像を得た。さらにノッチ部の応力分布画像を拡大して、ノッチ部端面上の加工ダメージを観察した。
発明例1および2については、サンプル1についてはOSFの個数は0個であったのに対して、サンプル2については、OSFの個数は46個(発明例1)および63個であった(発明例2)。このサンプル2と同水準のシリコンウェーハ上にデバイスを作製したところ、ノッチ端面の加工ダメージに起因したスリップ発生によるものと思われるオーバーレイ不良が発生した。一方、比較例1〜7については、そのいずれにおいても、サンプル1および2の観察結果に違いが見られず、ノッチ端面上の加工ダメージを検出すること自体行うことができなかった。
Claims (7)
- シリコンウェーハのノッチの端面に存在する加工ダメージを評価するシリコンウェーハの品質評価方法であって、
評価対象のシリコンウェーハを900℃以上1150℃以下の第1の温度で第1の熱処理を施し、次いで1100℃以上1200℃以下の第2の温度で第2の熱処理を施した後、エッチングレートが1.3μm/分以下の選択エッチング処理を施し、続いて前記ノッチの端面上に顕在化した酸化誘起積層欠陥を検出することを特徴とするシリコンウェーハの品質評価方法。 - 前記選択エッチング処理はライトエッチング法により行う、請求項1に記載のシリコンウェーハの品質評価方法。
- 前記選択エッチング処理の時間は1秒以上180秒以下である、請求項1または2に記載のシリコンウェーハの品質評価方法。
- 前記第1の熱処理は30分以上300分以下の間行い、前記第2の熱処理は30分以上200分以下の間行う、請求項1〜3のいずれか1項に記載のシリコンウェーハの品質評価方法。
- 前記第1の熱処理は乾燥した酸素ガス雰囲気中で行い、前記第2の熱処理は水蒸気を含む酸素ガス雰囲気中で行う、請求項1〜4のいずれか1項に記載のシリコンウェーハの品質評価方法。
- 所定の方法で育成した単結晶シリコンインゴットの外周部に対して研削処理を施し、次いで前記外周部の所定の位置にノッチを形成した後、前記単結晶シリコンインゴットに対してウェーハ加工処理を施し、得られたシリコンウェーハの外周部に面取り加工処理を施した後、請求項1〜5のいずれかに記載のシリコンウェーハの品質評価方法によって、前記シリコンウェーハのノッチの端面上の加工ダメージを評価することを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
- 前記所定の方法はチョクラルスキー法である、請求項6に記載のシリコンウェーハの製造方法。
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